JP2017064743A - レーザー加工装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】レーザー加工装置を少なくとも構成するレーザー光線の発振器として、出力が大きい発振器を採用した場合であっても、その能力を十分に生かすことができるレーザー加工装置を提供する
【解決手段】本発明によれば、第一の保持手段をX軸方向に加工送りする第一のX軸送り手段と、該X軸方向に直交するY軸方向に加工送りする第一のY軸送り手段と、該第一の保持手段に保持された被加工物にレーザー光線を集光する第一の集光器と、被加工物を保持する第二の保持手段と、該第二の保持手段をX軸方向に加工送りする第二のX軸送り手段と、X軸方向に直交するY軸方向に加工送りする第二のY軸送り手段と、該第二の保持手段に保持された被加工物にレーザー光線を集光する第二の集光器と、レーザー光線を発振する発振器と、該発振器が発振したレーザー光線を該第一の集光器と該第二の集光器とに分岐する光学系と、から少なくとも構成されるレーザー加工装置が提供される。
【選択図】図3
【解決手段】本発明によれば、第一の保持手段をX軸方向に加工送りする第一のX軸送り手段と、該X軸方向に直交するY軸方向に加工送りする第一のY軸送り手段と、該第一の保持手段に保持された被加工物にレーザー光線を集光する第一の集光器と、被加工物を保持する第二の保持手段と、該第二の保持手段をX軸方向に加工送りする第二のX軸送り手段と、X軸方向に直交するY軸方向に加工送りする第二のY軸送り手段と、該第二の保持手段に保持された被加工物にレーザー光線を集光する第二の集光器と、レーザー光線を発振する発振器と、該発振器が発振したレーザー光線を該第一の集光器と該第二の集光器とに分岐する光学系と、から少なくとも構成されるレーザー加工装置が提供される。
【選択図】図3
Description
本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物に対してレーザー光線を照射して加工するためのレーザー加工装置に関する。
レーザー加工装置によって半導体デバイスを製造する工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列された分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にIC、LSI等のデバイスが形成されており、該分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射することによって該半導体ウエーハを切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々の半導体デバイスを製造している。
該レーザー加工装置は、被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該保持手段を加工送りする加工送り手段と、を含み、該レーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振する発振器と、該発振器が発振したレーザー光線を集光し該保持手段に保持された被加工物に照射する集光器と、該発振器と該集光器との間に配設されレーザー光線の出力を調整するアッテネータと、から少なくとも構成され、被加工物に所望のレーザー加工を施すことができるものが知られている(例えば、特許文献1を参照)。
また、レーザー加工装置に採用されるレーザー光線の発振器は、各種の加工に対応ができるように、比較的大きい出力で構成されることが多く、被加工物に対する適切な出力をアッテネータにより低く調整することが一般的に行われている。
上記したように、レーザー加工装置に採用される発振器から出力されるレーザー光線は、その出力が低く調整された上で利用されており、例えば、本来発振器が発揮し得る出力の1/2以下の出力しか利用しない被加工物に対しては、発振器から発せられるレーザー光線の出力の1/2以上が捨てられることになり、能力を十分生かすことができず、不経済であるという問題がある。
従って、本発明は、上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、レーザー加工装置を少なくとも構成するレーザー光線の発振器として、出力が大きい発振器を採用した場合であっても、その能力を十分に生かすことができるレーザー加工装置を提供することにある。
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、レーザー加工装置であって、被加工物を保持する第一の保持手段と、該第一の保持手段をX軸方向に加工送りする第一のX軸送り手段と、該第一の保持手段を該X軸方向に直交するY軸方向に加工送りする第一のY軸送り手段と、該第一の保持手段に保持された被加工物にレーザー光線を集光する第一の集光器と、被加工物を保持する第二の保持手段と、該第二の保持手段をX軸方向に加工送りする第二のX軸送り手段と、該第二の保持手段をX軸方向に直交するY軸方向に加工送りする第二のY軸送り手段と、該第二の保持手段に保持された被加工物にレーザー光線を集光する第二の集光器と、レーザー光線を発振する一の発振器と、該発振器が発振したレーザー光線を該第一の集光器と該第二の集光器とに分岐する光学系と、から少なくとも構成されるレーザー加工装置が提供される。
該光学系は、レーザー光線を第一の集光器に導く第一の光路と、レーザー光線を第二の集光器に導く第二の光路と、該発振器が発振したレーザー光線を該第一の光路と該第二の光路とに分岐するビームスプリッターと、該第一の光路に配設されレーザー光線を遮断する第一のビームシャッターと、該レーザー光線の出力を調整する第一のアッテネータと、該第二の光路に配設されレーザー光線を遮断する第二のビームシャッターと、該レーザー光線の出力を調整する第二のアッテネータと、を含むように構成されている。
該レーザー加工装置は、該第一の光路に配設されレーザー光線の波長を設定する第一の波長設定手段と、該第二の光路に配設されレーザー光線の波長を設定する第二の波長設定手段と、が配設される。
本発明によるレーザー加工装置は、上述したように構成され、一台の発振器の出力を分岐して実質的に2台分のレーザー加工装置を構成し発振器の能力を十分に生かすことができ経済的である。また、レーザー光線を作り出す発振器は高額であり、レーザー加工装置一台当たりのコストを低減することができる。
さらに、本発明によるレーザー加工装置を構成する光学系は、一の発振器から発生させたレーザー光線をビームスプリッターにより分岐した第一、第二の光路それぞれに、第一、第二のビームシャッター及び出力調整用のアッテネータを備えることにより、一の発振器により構成したレーザー加工装置において、1つのレーザー加工装置としても、2つのレーザー加工装置としても使用することができ、第一、第二の光路それぞれに、レーザー光線の波長を設定する第一、第二の波長設定手段を備えることにより、第一、第二の光路端に保持される被加工物に対して異なる波長によるレーザー加工を施すことが可能となる。
以下、本発明に従って構成されたレーザー加工装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1には、本発明によるレーザー加工装置1の全体斜視図が示されている。図1に示すレーザー加工装置1は、静止基台2と、該静止基台2に矢印Xで示すX軸方向に移動可能に配設され、被加工物を保持する第一のチャックテーブル機構3と、第一のチャックテーブル機構3と並列に配設され、同様にX軸方向に移動可能に配設され、被加工物を保持する第二のチャックテーブル機構3´と、静止基台2上の該第一、第二のチャックテーブル機構3、3´に挟まれた領域に配置された、レーザー光線照射手段としてのレーザー光線照射ユニット4とを備えており、図1で見て手前側に第一のチャックテーブル機構3を含む第一のレーザー機構1a、レーザー光線照射ユニット4を挟んで奥側に第二のチャックテーブル機構3´を含む第二のレーザー機構1bが形成されている。
図1に示す本実施形態のレーザー加工装置の構造を詳細に説明するため、図1の第一、第二のカセットテーブル7、7´、第一、第二の仮置手段8、8´、第一、第二の搬送手段9、9´、及び、第一、第二の搬入手段10、10´を静止基台2上から取り外した状態を図2に示す。静止基台2の略中央に配設されたレーザー光線照射ユニット4の図2における手前側の領域に設置されている第一のチャックテーブル機構3は、X軸方向に移動可能に配設された第一の一対の案内レール31、31と、該案内レール31、31上に摺動可能に配設された移動基台32と、X軸方向と直交する矢印Yで示すY軸方向に移動可能に配設された滑動ブロック33と、該滑動ブロック33上に円筒部材34によって支持されたカバーテーブル35と、被加工物を保持する保持手段としての第一のチャックテーブル36(第一の保持手段)を備えている。この第一のチャックテーブル36は、多孔性材料から形成された吸着チャック361を備えており、吸着チャック361の上面である保持面上に被加工物を図示しない吸引手段を作動することによって保持するようになっている。このように構成された第一のチャックテーブル36は、円筒部材34内に配設された図示しないパルスモータによって回転させられる。なお、チャックテーブル36には、被加工物である半導体ウエーハWを、保護テープTを介して支持する環状のフレームFを固定するためのクランプ362が配設されている。
上記移動基台32は、下面に上記一対の案内レール31、31と嵌合する一対の被案内溝321、321が設けられているとともに、上面にY軸方向に沿って平行に形成された一対の案内レール322、322が設けられている。このように構成された移動基台32は、被案内溝321、321が一対の案内レール31、31に嵌合することにより、一対の案内レール31、31に沿ってX軸方向に移動可能に構成される。図示の第一のチャックテーブル機構3は、移動基台32を一対の案内レール31、31に沿ってX軸方向に移動させるための第一のX軸送り手段37を具備している。第一のX軸送り手段37は、上記一対の案内レール31と31との間に平行に配設された雄ネジロッド371と、該雄ネジロッド371を回転駆動するためのパルスモータ372等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド371は、その一端が上記静止基台2に固定された軸受けブロック373に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ372の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド371は、移動基台32の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ372によって雄ネジロッド371を正転、および逆転駆動することにより、移動基台32は案内レール31、31に沿ってX軸方向に移動させられる。
図示の第一のチャックテーブル機構3には、上記第一のチャックテーブル36のX軸方向位置を検出するためのX軸方向位置検出手段が設けられている(図示は省略)。当該X軸方向位置検出手段は、例えば、1μm毎に1パルスのパルス信号を図示しない制御手段に送る。そして該制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル36のX軸方向位置を検出する。なお、上記X軸送り手段37の駆動源としてパルスモータ372を用いた場合には、パルスモータ372の駆動信号を出力する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、チャックテーブル36のX軸方向位置を検出することもできる。また、上記X軸送り手段37の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を制御手段に送り、該制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル36のX軸方向位置を検出することもできる。
上記滑動ブロック33は、下面に上記移動基台32の上面に設けられた一対の案内レール322、322と嵌合する一対の被案内溝331、331が設けられており、この被案内溝331、331を一対の案内レール322、322に嵌合することにより、Y軸方向に移動可能に構成される。図示の第一のチャックテーブル機構3には、滑動ブロック33を移動基台32に設けられた一対の案内レール322、322に沿ってY軸方向に移動させるためのY軸送り手段38を備えている。Y軸送り手段38は、上記一対の案内レール322、322の間に平行に配設された雄ネジロッド381と、該雄ネジロッド381を回転駆動するためのパルスモータ382等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド381は、一端が上記移動基台32の上面に固定された軸受けブロック383に回転自在に支持されており、他端が上記パルスモータ382の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド381は、滑動ブロック33の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。該パルスモータ382によって雄ネジロッド381を正転および逆転駆動することにより、滑動ブロック33は、案内レール322、322に沿ってY軸方向に移動せしめられる。
図示の第一のチャックテーブル機構3には、X軸方向と同様に、上記チャックテーブル36のY軸方向位置を検出するためのY軸方向位置検出手段が設けられている(図示は省略)。当該Y軸方向位置検出手段は、例えば、1μm毎に1パルスのパルス信号を上記制御手段に送る。そして該制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル36のY軸方向位置を検出する。なお、上記Y軸送り手段の駆動源としてパルスモータ382を用いた場合には、パルスモータ382の駆動信号を出力する該制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、チャックテーブル36のY軸方向位置を検出することができる。また、上記Y軸送り手段38の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル36のY軸方向位置を検出することもできる。
さらに、図2に示すように、本実施形態のレーザー加工装置においては、静止基台2の上面に配置されたレーザー光線照射手段4を挟んで、上記第一のチャックテーブル機構3の反対側の領域に、第二のチャックテーブル機構3´が備えられている。
第二のチャックテーブル機構3´は、上記した第一のチャックテーブル機構3と同様に、被加工物を保持する第二のチャックテーブル36´(第二の保持手段)と、該第二のチャックテーブル36´をX軸方向に加工送りする第二のX軸送り手段37´と、X軸方向に直交するY軸方向に加工送りする第二のY軸方向に加工送りする第二のY軸送り手段38´を有しており、同一の構成をなす第一のチャックテーブル機構3に付与されている各符号に「´」付した形で記載され、各構成の作用については、第一のチャックテーブル機構3と同一であるため、その詳細を省略する。
第二のチャックテーブル機構3´は、上記した第一のチャックテーブル機構3と同様に、被加工物を保持する第二のチャックテーブル36´(第二の保持手段)と、該第二のチャックテーブル36´をX軸方向に加工送りする第二のX軸送り手段37´と、X軸方向に直交するY軸方向に加工送りする第二のY軸方向に加工送りする第二のY軸送り手段38´を有しており、同一の構成をなす第一のチャックテーブル機構3に付与されている各符号に「´」付した形で記載され、各構成の作用については、第一のチャックテーブル機構3と同一であるため、その詳細を省略する。
上記レーザー光線照射ユニット4は、上記静止基台2上に配設された支持部材41と、該支持部材41に支持されたケーシング42を備えており、ケーシング42は、上記第一、第二のチャックテーブル機構3、3´側それぞれに水平に延出し、後述するレーザー光線照射手段5の光学系を収納している延出部42a、42bと、延出部42a、42bのそれぞれに配設されたレーザー光線照射手段5の一部を構成する第一、第二の集光器51、51´と、レーザー加工すべき加工領域を検出する第一、第二の撮像手段6、6´とを備えている。なお、撮像手段6、6´は、被加工物を照らす照明手段と、該照明手段によって照らされた領域を捕える光学系と、該光学系によって捕えられた像を撮像する撮像素子(CCD)等を備え、撮像した画像信号を制御手段に送るように構成されている。
レーザー光線照射手段5について図3を用いてさらに詳細に説明する。
図示のレーザー光線照射手段5は、パルスレーザー光線発振手段52、分岐する前の光路上に配置された1/2波長板53、偏光ビームスプリッター54、第一、第二のビームシャッター55、59、第一、第二のアッテネータ56、60、第一、第二の波長設定手段57、61、分岐後の光路上に配置される第一、第二の1/2波長板58、62、及び第一、第二の集光器51、51´等を備えている。
図示のレーザー光線照射手段5は、パルスレーザー光線発振手段52、分岐する前の光路上に配置された1/2波長板53、偏光ビームスプリッター54、第一、第二のビームシャッター55、59、第一、第二のアッテネータ56、60、第一、第二の波長設定手段57、61、分岐後の光路上に配置される第一、第二の1/2波長板58、62、及び第一、第二の集光器51、51´等を備えている。
パルスレーザー光線発振手段52は、図示しないレーザー光線発振器と繰り返し周波数設定手段から構成され、例えば、波長が1064nm、繰り返し周波数が50kHzに設定されたレーザー光線LBを発振する。該レーザー光線LBは偏光ビームスプリッター54により、偏光ビームスプリッター54で反射されるS偏光の第一のレーザービームLB1(第一の光路)と、偏光ビームスプリッター54を透過するP偏光の第二のレーザービームLB2(第二の光路)に分岐される。
パルスレーサー光線発振手段52と、偏光ビームスプリッター54との間には、1/2波長板53が挿入されており、該1/2波長板53の回転角度を図示しない回転角度調整手段によって調整することにより、該1/2波長板53の出射光の偏光面を回転させることが可能になっている。よって、該1/2波長板53の偏光面を回転させることで、偏光ビームスプリッター54から出力されるS偏光の第一のレーザービームLB1と、P偏光の第二のレーザービームLB2との強度比を連続的に変化させることができる。
偏光ビームスプリッター54から出射された第一、第二のレーザービームLB1、LB2の光路上には、第一、第二のビームシャッター55、59が配設されている。各ビームシャッター55、59には、図示しないシャッタ駆動装置が備えられており、該レーザービームLB1、LB2を遮断する位置、及び遮断しない位置に駆動可能に構成され、第一のレーザービームLB1のみ被加工物に対してレーザー光線を照射したり、第二のレーザービームLB2のみを被加工物に照射したり、あるいは両方同時に各被加工物に対してレーザー光線を照射する等、適宜切り替えることが可能になっている。
第一、第二のビームシャッター55、59を通過した第一、第二のレーザービームLB1、LB2は、それぞれ第一、第二のアッテネータ56、60によりその強度が調整される。第一、第二のアッテネータ56、60は、周知のレーザー光線の可変減衰器を利用することができ、被加工物に対する必要な加工条件に対応して適宜レーザー強度を可変に調整する。
第一、第二のアッテネータ56、60を経た第一、第二のレーザービームLB1、LB2の光路上に第一、第二の波長設定手段57、61が配置されている。例えば、レーザー光線発振手段52から発振された波長1064nmのレーザー光線を、非線形結晶に通して532nmの波長にし、さらに単結晶を通過させることで波長355nmの波長に変換させることができる。被加工物に対して、透過性を有する波長(1064nm)を利用して内部に変質層を形成する場合や、吸収性を有する波長(355nm)を利用して表面にアブレーション加工をする場合等、当該波長設定手段により適宜切り替えることが可能であり、各光路上に当該第一、第二の波長設定手段57、61を備えることで、第一、第二のレーザービームLB1、LB2の波長を異なるものに設定することができる。
さらに、上記第一、第二の波長設定手段57、61を経た第一、第二のレーザービームLB1、LB2の光路上には、第一、第二の1/2波長板58、62が配設されている。第一、第二の1/2波長板58、62には、それぞれ図示しない回転駆動手段が備えられており、各1/2波長板58、62を回転させることが可能になっている。各1/2波長板58、62は、加工対象となる被加工物の材質に対応して第一のレーザービームLB1および第二のレーザービームLB2の偏光面の方向を調整し、被加工物の材質に適したレーザー光線の偏光面の方向に調整する。
そして、上記第一、第二の1/2波長板58、62を通過した第一、第二のレーザービームLB1、LB2は、それぞれの光路の最終端に設けられた第一、第二の集光器51、51´に入射され、各集光器51、51´に備えられた図示しない集光レンズにより第一、第二のチャックテーブル36、36´上に保持された被加工物に集光される。
本実施形態におけるレーザー光線照射手段5は以上のように構成され、上記した光学系は、静止基台2の第一、第二のチャックテーブル機構3、3´に挟まれ略中央位置に配置されたケーシング42の延長部42a、42bに収納されており、第一、第二の集光器51、51´は、延長部42a、42bの端部で、第一、第二のチャックテーブル36、36´を臨むことが可能な位置、すなわち被加工物に対して、レーザー加工が行われる第一、第二のチャックテーブル36、36´に対応する第一、第二の加工領域に臨むように配設される。
なお、本実施形態では、X軸、Y軸送り手段が、一対の案内レール間に平行に配設された雄ネジロッドと、移動基台、あるいは滑動ブロックの下面に設けられた雄ネジロッドに螺合する雌ネジ穴を備えた雌ネジブロックを備え、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ等の駆動源から構成されるように説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、雄ネジロッドに替えてX軸、Y軸方向に延びるリニアレールと、該リニアレールに移動可能に挿嵌されチャックテーブルが上方に配設される移動基台、あるいは滑動ブロックに装着されるコイル可動子とからなる、所謂リニアシャフトモータにより構成されるものとすることもできる。
図1に戻り説明を続けると、上記静止基台2上には、半導体ウエーハ等の複数の被加工部を収容する第一、第二のカセット70、70´が載置される第一、第二のカセット載置機構7、7´と、該第一、第二のカセット70、70´から取り出した被加工物を一時的に乗せる第一、第二の仮置手段8、8´と、第一、第二のカセット70、70´から被加工物を取り出し、及び第一、第二のカセット70、70´に収納するための第一、第二の搬送手段9、9´と、第一、第二の仮置手段8、8´上に仮置きされた被加工物をチャックテーブル36の上面に搬入し、及び加工後の被加工物を、上記第一、第二の仮置手段8、8´上に載置するための第一、第二の搬入手段10、10´とが備えられている。
以下に、静止基台2上に配設される上記カセット載置機構、仮置手段、搬出手段、搬入手段等について、詳細に説明する。
図1、図4に示す第一、第二のカセット載置機構7、7´は、上記チャックテーブル機構3、3´のチャックテーブル36に対して被加工物を着脱する被加工物着脱領域に隣接して設けられており、図示しない昇降手段により昇降させられる第一、第二のカセットテーブル71、71´上に複数の被加工物を収容するための第一、第二のカセット70、70´が載置される。
図1、図4に示す第一、第二のカセット載置機構7、7´は、上記チャックテーブル機構3、3´のチャックテーブル36に対して被加工物を着脱する被加工物着脱領域に隣接して設けられており、図示しない昇降手段により昇降させられる第一、第二のカセットテーブル71、71´上に複数の被加工物を収容するための第一、第二のカセット70、70´が載置される。
第一、第二の仮置手段8、8´について図1、図5を参照して説明する。第一、第二の仮置手段8、8´は上記カセット載置機構7、7´のX軸方向に隣接して設けられており、チャックテーブル36、36´に対して被加工物を着脱する被加工物着脱領域の直上に配設される。この第一、第二の仮置手段8、8´は、断面L字状で長尺に形成された支持レール81a、81b、81a´、81b´と、該支持レール81a、81b、81a´、81b´の端部を支持し、かつ両者の間隔を狭めたり広げたりすることができるようにY軸方向に移動可能に構成された支持レール移動手段82、82´と、を備えている。当該支持レール81a、81b、81a´、81b´により形成される間隔は、狭めたときに、被加工物である半導体ウエーハWを保護テープTを介して支持する環状のフレームFの外径を保持することができるような寸法とし、広げたときには、両者の間隔がフレームFの外径よりも広くなるような寸法に設定される。
上記第一、第二の搬送手段について、図1、6を参照して説明する。第一、第二の搬送手段9、9´は、第一、第二の搬送アーム91、91´、該第一、第二の搬送アーム91、91´の先端部で、上記カセット載置機構7、7´が配設された方向に設けられ、カセット70、70´に収納された半導体ウエーハを支持するフレームFを把持するため第一、第二の把持部材92、92´と、第一、第二の搬送アーム91、91´をX軸方向に沿って移動可能に支持する搬送アーム移動手段93、93´を備えている。該把持部材92、92´は、図示しないエアシリンダから供給されるエア圧力により駆動され該フレームFを把持するように構成されている。
第一、第二の搬入手段10、10´について、図1、図7を参照して説明する。第一、第二の搬入手段10、10´は、先端に被加工物である半導体ウエーハを支持するフレームFを吸引保持するための吸引パッド11、11´を備えた搬入アーム12、12´と、搬入アーム12、12´を昇降させる作動ロッド13、13´と、作動ロッド13、13´を昇降させる昇降手段14、14´から構成されており、例えば昇降手段14、14´は、エアピストン等から構成される。各搬入アーム12、12´には、それぞれ吸引パッド11、11´が4つずつ備えられており、吸引パッド11、11´はそれぞれ図示しないコイルばね等により下方に押圧すべく付勢されると共に、図示しない吸引手段に連結されたバキューム分配器にフレキシブルパイプで連通されている。
以上説明したレーザー光線照射手段、カセット載置機構、仮置手段、搬出手段、及び搬入手段は、図1に示すように静止基台2上に配置されており、図1、8ないし14を参照して、第一のチャックテーブル機構3側に設けられたレーザー光線照射手段、カセット載置機構、仮置手段、搬出手段、及び搬入手段により構成されるレーザー機構1aの搬出、搬入工程の作用について以下に説明する。なお、第二のチャックテーブル機構3´側に設けられたレーザー光線照射手段、カセット載置機構、仮置手段、搬出手段、及び搬入手段により構成されるレーザー機構1bにおいても、全く同様の作用を奏するものであるため、その詳細な説明は省略する。
図1、8に示すように、第一のチャックテーブル機構3のX軸方向に隣接して、第一のカセット載置機構7が配設されている。当該第一のカセット載置機構7と、第一のチャックテーブル36に対して被加工物を着脱する位置とにより形成される第一の着脱領域の直上には、第一の仮置手段8が配設されている。また、第一のチャックテーブル機構3の第一の着脱領域、すなわち第一の仮置手段8の側方には、第一の搬出手段9が配設され、さらに第一のチャックテーブル機構3を挟んで、第一の搬出手段9と対向する位置に、第一の搬入手段10が配設されている。
ここで、第一のカセット70から、被加工物である半導体ウエーハWの保持手段であるチャックテーブル36に対して搬出、搬入する工程について説明する。まず、図8に示すように、第一の仮置手段8は、支持レール移動手段82を作動させることにより、支持レール81a、81bを、半導体ウエーハWを支持するフレームFの外径幅に合わせて狭めた状態とする。搬送アーム91の先端部に設けられた把持部材92の高さ位置は変化しないため、第一のカセットテーブル71を適宜昇降させて、次に取り出される半導体ウエーハWの高さ位置を、該把持部材92の高さ位置に一致するように調整する。
第一のカセット70に収納された半導体ウエーハWの高さ位置を、把持部材92の高さ位置に一致させた後、搬送アーム91を第一のカセット70側に移動させて、第一のカセット70に収納されている半導体ウエーハWの環状フレームFに把持部材92を係合させる。そして、図示しないエアシリンダにより供給されるエア圧によって、把持部材92が駆動されて環状フレームFを把持する。環状フレームFを把持したならば、搬送アーム移動手段93を作動して搬送アーム91を第一のカセット載置機構7の反対側に向けて引き出し、図9に示すように半導体ウエーハWを第一の仮置機構8の支持レール81a、81b上に搬送し、把持部材92の把持状態を解除して、半導体ウエーハWを支持レール81a、81b上に仮置きする。
第一の仮置手段8の支持レール81a、81b上に半導体ウエーハWを仮置きしたならば、図10に示すように(説明上、搬送アーム91は図10で省略されている)、第一の搬入手段10の昇降手段14を作動して、作動ロッド13を降下させる。作動ロッド13の上端には先端部に吸引パッド11が備えられた搬入アーム12が連結されており、作動ロッド13の降下により、搬入アーム12の先端部に設けられている吸引パッド11が、第一の仮置手段8上に仮置きされている半導体ウエーハWを支持する環状フレームFに当接する。吸引パッド11は、上記したように、図示しないコイルスプリングにより下方に向けて付勢されており、環状フレームFに当接することにより搬入アーム12に対して上方に若干相対移動する。そして、吸引パッド11が環状フレームFに当接することにより作動ロッド13の下降が停止させられると共に、吸引パッド11に連結された図示しないバキューム分配器を介して負圧が供給され、吸引パッド11に対してフレームFを介して半導体ウエーハWが吸引固定される。
吸引パッド11に対して半導体ウエーハWが吸引固定されたならば、図11に示すように、第一の仮置手段8の支持レール移動手段82を作動させて、支持レール81a、81bの間隔を環状フレームFの外径幅よりも広げる。その後、作動ロッド13をさらに降下させて、被加工物着脱位置に位置付けられている第一のチャックテーブル36の上面に半導体ウエーハWを載置し、吸引パッドに供給していた負圧の供給を遮断すると共に、作動ロッド13を図9に示す待機位置まで上昇させる。このようにして半導体ウエーハWを該チャックテーブル36上に載置したならば、図示しない吸引手段を作動することにより、該チャックテーブル36の上面に保護テープTを介して半導体ウエーハWを吸引保持する。該チャックテーブル36の上面に半導体ウエーハWを吸引保持したならば、クランプ362を作動して、チャックテーブル36に対して環状フレームFを固定する。このようにして、該チャックテーブル36に半導体ウエーハWを固定したならば、第一のチャックテーブル機構3を構成するX軸送り手段37を作動して、該チャックテーブル36をレーザー光線照射手段4の第一の集光器51が上方に配設された第一の加工領域に移動させる。
ここまで、第一のレーザー機構1aの搬送、搬入工程について説明した。上記したように、第二のチャックテーブル機構3´側にも同様のカセット載置機構、仮置手段、搬出手段、及び搬入手段が配設されており、第二のレーザー機構1bは、第一のレーザー機構1aと同様の作用を奏することが可能になっている。なお、上記した第一のレーザー機構1aのカセット載置機構、仮置手段、搬出手段、及び搬入手段は、図示しない制御手段の出力インターフェースからの出力信号により制御される。
次に、第一のレーザー機構1aにおける、レーザー加工工程について説明する。
半導体ウエーハWが保持された第一のチャックテーブル36が第一の加工領域に位置付けられると、第一の撮像手段6及び制御手段によって、半導体ウエーハWのレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント工程を実行する。すなわち、第一の撮像手段6及び制御手段は、半導体ウエーハWの所定方向に形成されている加工予定ラインに沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段5の第一の集光器51との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、レーザー光線照射位置を検出するアライメント工程を遂行する。また、半導体ウエーハWに形成されている所定方向に直交する方向に形成されている加工予定ラインに対しても同様にレーザー光線照射位置を検出するアライメント工程を遂行する。
半導体ウエーハWが保持された第一のチャックテーブル36が第一の加工領域に位置付けられると、第一の撮像手段6及び制御手段によって、半導体ウエーハWのレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント工程を実行する。すなわち、第一の撮像手段6及び制御手段は、半導体ウエーハWの所定方向に形成されている加工予定ラインに沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段5の第一の集光器51との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、レーザー光線照射位置を検出するアライメント工程を遂行する。また、半導体ウエーハWに形成されている所定方向に直交する方向に形成されている加工予定ラインに対しても同様にレーザー光線照射位置を検出するアライメント工程を遂行する。
以上のようにして第一のチャックテーブル36上に保持された半導体ウエーハWに形成されている加工予定ラインを検出し、レーザー光線照射位置のアライメント工程を実施したならば、該チャックテーブル36をレーザー光線照射手段5の第一の集光器51が位置する第一の加工領域に移動し、所定の加工予定ラインの一端を第一の集光器51の直下に位置付ける。そして、第一の集光器51の図示しない集光レンズによって集光され、半導体ウエーハWに対して透過性を有するパルスレーザー光線の集光スポットを半導体ウエーハWの内部の所定高さ位置に合わせる。次に、第一の集光器51から半導体ウエーハWに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル36を図1におけるX軸方向に所定の速度で移動させる。そして、加工予定ラインの他端が第一の集光器51の直下位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともに、チャックテーブル36の移動を停止する。この結果、半導体ウエーハWの内部に、加工予定ラインに沿った変質層が形成される。一つの加工予定ラインに対してこのようなレーザー加工を実施したら、Y軸送り手段38によりチャックテーブル36をY軸方向に対して加工送りし、上記と同様に、X軸方向に沿った加工予定ラインに対してレーザー加工を繰り返す。これにより、すべての加工予定ラインに対するレーザー加工を行うことができる。上記した第一のレーザー機構1aが実施するレーザー加工工程は、第二のレーザー機構1bにおいても全く同様に実施することが可能になっており、その詳細な説明は省略する。
上記したレーザー加工工程が終了すると、図8ないし11に基づいて説明した搬出、搬入工程とは逆の手順により、第一のチャックテーブル36に保持された半導体ウエーハWを、第一のカセット70の搬出前に収納されていた位置に収容する。すなわち、第一の加工領域に移動してレーザー加工された半導体ウエーハWを保持した該チャックテーブル36は、第一の加工領域から、X軸送り手段37を作動し、第一の着脱領域に移動させられる。その後、図11に基づき説明した動作とは逆に、第一の搬入手段10の作動ロッド13を降下させて、該チャックテーブル36上に保持された半導体ウエーハWを支持している環状フレームFに吸引パッド11を当接させて負圧を生じさせることにより、吸引パッド11に対して半導体ウエーハWを吸引固定する。吸引パッド11に対して半導体ウエーハWを固定したら、該チャックテーブル36に備えられた固定用クランプ362の固定状態を解除して、作動ロッド13を上昇させ、半導体ウエーハWを第一の仮置手段8の支持レール81a、81bよりも高い位置に上昇させる。
半導体ウエーハWが支持レール81a、81bよりも高い位置に移動したら、第一の仮置手段8の支持レール移動手段82を作動し、支持レール81a、81b間の距離を環状フレームFの外径に合わせて狭くする。支持レール81a、81bを狭くしたら、第一の搬入手段10の作動ロッド13を降下させて、吸引パッドに吸引保持された半導体ウエーハWを第一の仮置手段8の支持レール81a、81b上に位置付け図10の状態とするとともに、吸引パッド11に生じさせられていた負圧を解除して支持レール81a、81b上に載置し、再び作動ロッド13を最上位位置に移動させる。
最後に、第一のカセット70から離れた位置に位置付けられていた第一の搬送手段9の搬送アーム91を第一のカセット70側に移動させる。この際、半導体ウエーハWを保持するフレームFは、第一の搬送アーム91と当接して移動させられるので、把持部材92を作動させる必要はない。このようにして、半導体ウエーハWが搬送アーム91に押されることにより、図8に示す加工前に収容されていたカセット70の所定位置に戻され収容される。
図1に示したレーザー機構1a、1bを含むレーザー加工装置1は、図12に示すように、各レーザー機構1a、1bを覆うハウジング200を有している。さらに、ハウジング200内に配置されるレーザー加工装置1の該X軸方向でレーザー機構1a、1bのカセットテーブルが載置される側と対向するハウジング200の壁面には、第一の開閉扉201、及び第二の開閉扉204がY軸方向に並設され、第一の開閉扉201は左開きに、第二の開閉扉204は右開きに、所謂観音開きとなるように設定されている。該開閉扉201、204は、それぞれ、開放することによりハウジング200内のレーザー機構1aの第一のカセット載置機構7と、第一のチャックテーブル36に対して被加工物を着脱する位置とにより形成される第一の着脱領域、レーザー機構1bの第二のカセット載置機構7´と、第二のチャックテーブル36´に対して被加工物を着脱する位置とにより形成される第二の着脱領域にアクセス可能に配設されており、第一、第二のカセットテーブル71、71´に対して第一、第二のカセット70、70´を搬入、搬出する際に使用される。
上記した第一、第二の開閉扉201、204には、それぞれ第一のレーザー機構1aを操作するための第一の操作パネル202と、第二のレーザー機構1bを操作するための第二の操作パネル205が配設されており、各操作パネルを操作することにより、図示しない制御手段に対して各種設定を行うことができ、第一のレーザー機構1aと、第二のレーザー機構1bとを独立して操作することが可能になっている。このような構成を備えることにより、第一の開閉扉を開放して、第一のカセット70を第一のカセットテーブル7に載置する作業を行っているときに、誤って第一の操作パネル202を操作して第一のレーザー機構1aを作動させてしまうこと、及び第二の開閉扉を開放して、第二のカセット70´を第二のカセットテーブル7´に載置する作業を行っているときに、誤って第二の操作パネル205を操作して第二のレーザー機構1aを作動させてしまうことが防止される。
また、上記壁面の左方に位置付けられた第一の開閉扉201に配設された第一の操作パネル202は左開きに、右方に位置付けられた第二の開閉扉204に配設された第二の操作パネル205は右開きに配設されている。当該実施形態のレーザー加工装置においては、ハウジング200の外部から、各レーザー機構1a、1bの動作を確認しながら操作パネルを操作する場合を想定して、図12に示すように、ハウジング200の各レーザー機構1a、1bの側方に第一、第二の覗き窓203、206が設けてある。そして、第一、第二の覗き窓203、206を覗きながら操作するオペレータは、上記第一、第二の操作パネル202、205をそれぞれ左側、右側に適宜開いて操作することになる。このような、除き窓、操作パネルを含む構成とすることにより、第一、第二のレーザー機構1a、1bを有し、操作パネルを各々に対して設ける場合であっても、両者を混同して操作ミスを起こすことが防止される。
1:レーザー加工装置
1a、1b:第一、第二のレーザー機構
2:静止基台
3、3´:第一、第二のチャックテーブル機構
36、36´:第一、第二のチャックテーブル
4:レーザー光線照射ユニット
5:レーザー光線照射手段
51、51´:第一、第二の集光器
6、6´:第一、第二の撮像手段
7、7´:第一、第二のカセット載置機構
8、8´:第一、第二の仮置手段
9、9´:第一、第二の搬送手段
10、10´:第一、第二の搬入手段
11、11´:吸引パッド
200:ハウジング
201:第一の開閉扉
202:第一の操作パネル
203:第一の覗き窓
204:第二の開閉扉
205:第二の操作パネル
206:第二の覗き窓
1a、1b:第一、第二のレーザー機構
2:静止基台
3、3´:第一、第二のチャックテーブル機構
36、36´:第一、第二のチャックテーブル
4:レーザー光線照射ユニット
5:レーザー光線照射手段
51、51´:第一、第二の集光器
6、6´:第一、第二の撮像手段
7、7´:第一、第二のカセット載置機構
8、8´:第一、第二の仮置手段
9、9´:第一、第二の搬送手段
10、10´:第一、第二の搬入手段
11、11´:吸引パッド
200:ハウジング
201:第一の開閉扉
202:第一の操作パネル
203:第一の覗き窓
204:第二の開閉扉
205:第二の操作パネル
206:第二の覗き窓
Claims (3)
- レーザー加工装置であって、
被加工物を保持する第一の保持手段と、該第一の保持手段をX軸方向に加工送りする第一のX軸送り手段と、該第一の保持手段を該X軸方向に直交するY軸方向に加工送りする第一のY軸送り手段と、該第一の保持手段に保持された被加工物にレーザー光線を集光する第一の集光器と、
被加工物を保持する第二の保持手段と、該第二の保持手段をX軸方向に加工送りする第二のX軸送り手段と、該第二の保持手段をX軸方向に直交するY軸方向に加工送りする第二のY軸送り手段と、該第二の保持手段に保持された被加工物にレーザー光線を集光する第二の集光器と、
レーザー光線を発振する発振器と、該発振器が発振したレーザー光線を該第一の集光器と該第二の集光器とに分岐する光学系と、から少なくとも構成されるレーザー加工装置。 - 該光学系は、レーザー光線を第一の集光器に導く第一の光路と、レーザー光線を第二の集光器に導く第二の光路と、該発振器が発振したレーザー光線を該第一の光路と該第二の光路とに分岐するビームスプリッターと、
該第一の光路に配設されレーザー光線を遮断する第一のビームシャッターと、該レーザー光線の出力を調整する第一のアッテネータと、
該第二の光路に配設されレーザー光線を遮断する第二のビームシャッターと、該レーザー光線の出力を調整する第二のアッテネータと、を含む請求項1に記載のレーザー加工装置。 - 該第一の光路に配設されレーザー光線の波長を設定する第一の波長設定手段と、該第二の光路に配設されレーザー光線の波長を設定する第二の波長設定手段と、が配設される請求項2に記載のレーザー加工装置。
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