JP2017064744A - レーザー加工装置 - Google Patents

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、被加工物を保持する第一の保持手段をＸ軸、Ｙ軸方向に加工送りする第一のＸ軸送り手段、第一のＹ軸送り手段と、被加工物にレーザー光線を集光する第一の集光器と、から構成される第一のレーザー機構と、被加工物を保持する第二の保持手段をＸ軸方向、Ｙ軸方向に加工送りする第二のＸ軸送り手段と、第二のＹ軸送り手段と、被加工物にレーザー光線を集光する第二の集光器と、から少なくとも構成される第二のレーザー機構と、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、該第一、第二のレーザー機構に対してそれぞれ加工条件を設定する第一の操作パネル、第二の操作パネルと、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１２

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が得られるように、アッテネータを用いて低く調整することが一般的に行われている。

特開２０１０−１５８６９１号公報

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、から少なくとも構成される第一のレーザー機構と、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該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、から少なくとも構成される第二のレーザー機構と、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、該第一のレーザー機構に対して加工条件を設定する第一の操作パネルと、該第二のレーザー機構に対して加工条件を設定する第二の操作パネルと、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ものである。

該レーザー加工装置は、該第一のレーザー機構及び該第二のレーザー機構を覆うハウジングを有し、該ハウジングには、該第一のレーザー機構に対して被加工物を搬入する位置に第一の開閉扉が配設され、該第二のレーザー機構に対して被加工物を搬入する位置に第二の開閉扉が配設され、該第一の操作パネルは該第一の開閉扉に設置され、該第二の操作パネルは該第二の開閉扉に設置され、該第一の開閉扉と該第二の開閉扉は、該ハウジングのＸ軸方向と対向する面においてＹ軸方向に並設されている。

該第一の保持手段は、該第一のＸ軸送り手段によって被加工物を着脱する第一の着脱領域と、該第一の集光器から照射されるレーザー光線によって被加工物に加工を施す第一の加工領域とに位置付けられ、該第一の着脱領域には、被加工物を収容したカセットが載置される第一のカセットテーブルと、該第一のカセットテーブルに載置されたカセットから被加工物が仮置きされる第一の仮置手段まで被加工物を搬送する第一の搬送手段と、該第一の仮置手段に搬送された被加工物を該第一の保持手段に搬入する第一の搬入手段とが配設され、該第一の開閉扉は該第一のカセットテーブルに該カセットを着脱する際に開状態とされるものであり、該第二の保持手段は、該第二のＸ軸送り手段によって被加工物を着脱する第二の着脱領域と、該第二の集光器から照射されるレーザー光線によって被加工物に加工を施す第二の加工領域とに位置付けられ、該第二の着脱領域には、被加工物を収容したカセットが載置される第二のカセットテーブルと、該第二のカセットテーブルに載置されたカセットから被加工物が仮置きされる第二の仮置手段まで被加工物を搬送する第二の搬送手段と、該第二の仮置手段に搬送された被加工物を該保持手段に搬入する第二の搬入手段と、が配設され、該第二の開閉扉は該第二のカセットテーブルにカセットを着脱する際に開状態とされるものである。

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２つのレーザー機構を構成して、実質的に２台分のレーザー加工装置を構成するとともに、各レーザー機構を操作するための第一、第二の操作パネルをそれぞれのレーザー機構に対して設けることにより、発振器の能力を十分に生かして、２つのレーザー加工を同時に実行する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では、第一の操作パネルは第一の開閉扉に設置され、該第二の操作パネルは第二の開閉扉に設置され、該第一の開閉扉と該第二の開閉扉は、該ハウジングのＸ軸方向と対向する面においてＹ軸方向に並設されており、２台のレーザー機構を効率よくそれぞれ操作することが可能になっている。

また、該第一の保持手段は、該第一のＸ軸送り手段によって被加工物を着脱する第一の着脱領域と、該第一の集光器から照射されるレーザー光線によって被加工物に加工を施す第一の加工領域とに位置付けられ、該第一の着脱領域には、被加工物を収容したカセットが載置される第一のカセットテーブルと、該第一のカセットテーブルに載置されたカセットから第一の仮置手段まで被加工物を搬送する第一の搬送手段と、該第一の仮置手段に搬送された被加工物を該第一の保持手段に搬入する第一の搬入手段とが配設され、該第一の開閉扉は該第一のカセットテーブルに該カセットを着脱する際に開状態とされるものであり、該第二の保持手段は、該第二のＸ軸送り手段によって被加工物を着脱する第二の着脱領域と、該第二の集光器から照射されるレーザー光線によって被加工物に加工を施す第二の加工領域とに位置付けられ、該第二の着脱領域には、被加工物を収容したカセットが載置される第二のカセットテーブルと、該第二のカセットテーブルに載置されたカセットから第二の仮置手段まで被加工物を搬送する第二の搬送手段と、該第二の仮置手段に搬送された被加工物を該保持手段に搬入する第二の搬入手段と、が配設され、該第二の開閉扉は該第二のカセットテーブルにカセットを着脱する際に開状態とされるものであるから、例えば、第一の開閉扉を開状態として、第一のカセットテーブルにカセットを外部から搬入している場合などにおいて、操作パネルを誤って操作して第一のレーザー機構を作動させてしまうことが防止される。第二の開閉扉を開状態とした場合についても同様の作用効果を得ることができる。

本発明に従って構成されたレーザー加工装置の全体斜視図。 図１に示すレーザー加工装置の要部を示す斜視図。 図１に示すレーザー加工装置のレーザー光線照射手段のブロック図。 図１に示すレーザー加工装置のカセット載置機構の斜視図。 図１に示すレーザー加工装置の第一、第二の仮置手段の斜視図。 図１に示すレーザー加工装置の第一、第二の搬送手段の斜視図。 図１に示すレーザー加工装置の第一、第二の搬入手段の斜視図。 図１に示すレーザー加工装置において、第一のカセット載置機構の半導体ウエーハＷを引き出す位置に第一の搬送手段を位置付けた状態を示す図。 図１に示すレーザー加工装置において、半導体ウエーハＷを第一の仮置手段上に搬送し仮置きした状態を示す図。 図１に示すレーザー加工装置において、第一の仮置手段上に仮置きされた半導体ウエーハＷを第一の搬入手段で保持した状態を示す図。 図１に示すレーザー加工装置において、半導体ウエーハＷを第一の搬入手段により、チャックテーブル上に搬入した状態を示す図。 本発明により構成されるレーザー加工装置がハウジングにより覆われている状態を示す図。

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。

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。

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´の位置に対応する第一、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位置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位置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。

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、第一の着脱領域側に移動させられる。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

Claims (3)

1. 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、から少なくとも構成される第一のレーザー機構と、
   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該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、から少なくとも構成される第二のレーザー機構と、
   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、
   該第一のレーザー機構に対して加工条件を設定する第一の操作パネルと、該第二のレーザー機構に対して加工条件を設定する第二の操作パネルと、から少なくとも構成されるレーザー加工装置。
2. 該レーザー加工装置は、該第一のレーザー機構及び該第二のレーザー機構を覆うハウジングを有し、該ハウジングには、該第一のレーザー機構に対して被加工物を搬入する位置に第一の開閉扉が配設され、該第二のレーザー機構に対して被加工物を搬入する位置に第二の開閉扉が配設され、
   該第一の操作パネルは該第一の開閉扉に配設され、該第二の操作パネルは該第二の開閉扉に配設され、
   該第一の開閉扉と該第二の開閉扉とは、該ハウジングのＸ軸方向と対向する面においてＹ軸方向に並設された、請求項１に記載のレーザー加工装置。
3. 該第一の保持手段は、該第一のＸ軸送り手段によって被加工物を着脱する第一の着脱領域と、該第一の集光器から照射されるレーザー光線によって被加工物に加工を施す第一の加工領域とに位置付けられ、
   該第一の着脱領域には、被加工物を収容したカセットが載置される第一のカセットテーブルと、該第一のカセットテーブルに載置されたカセットから被加工物が仮置きされる第一の仮置手段まで被加工物を搬送する第一の搬送手段と、該第一の仮置手段に搬送された被加工物を該第一の保持手段に搬入する第一の搬入手段とが配設され、
   該第一の開閉扉は該第一のカセットテーブルに該カセットを着脱する際に開状態とされるものであり、
   該第二の保持手段は、該第二のＸ軸送り手段によって被加工物を着脱する第二の着脱領域と、該第二の集光器から照射されるレーザー光線によって被加工物に加工を施す第二の加工領域とに位置付けられ、
   該第二の着脱領域には、被加工物を収容したカセットが載置される第二のカセットテーブルと、該第二のカセットテーブルに載置されたカセットから被加工物が仮置きされる第二の仮置手段まで被加工物を搬送する第二の搬送手段と、該第二の仮置手段に搬送された被加工物を該保持手段に搬入する第二の搬入手段と、が配設され、
   該第二の開閉扉は該第二のカセットテーブルにカセットを着脱する際に開状態とされるものである、請求項２に記載のレーザー加工装置。