JP2023016378A - レーザー加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】稼働効率の高いレーザー加工装置を提供する。【解決手段】レーザービーム４８の照射によって被加工物１１を加工するレーザー加工装置であって、保持面２８ａを含む保持ユニット２８によって保持された被加工物１１にレーザービーム４８を照射するレーザー照射ユニット４４とを備え、レーザー照射ユニット４４は、レーザー発振器６０から出射したレーザービーム４８を集光する集光レンズ６８と、集光レンズ６８への異物の付着を防止する異物付着防止ユニット７０と、を備え、異物付着防止ユニット７０は、保持面２８ａと集光レンズ６８との間に配置され、レーザービーム４８に対して透過性を有する保護フィルム７２と、保護フィルム７２の一端側が固定され、回転することによって保護フィルム７２を送り出す第１ローラー７６Ａと、保護フィルム７２の他端側が固定され、回転することによって保護フィルム７２を巻き取る第２ローラー７６Ｂと、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、レーザービームの照射によって被加工物を加工するレーザー加工装置に関する。

デバイスチップの製造プロセスでは、格子状に配列された複数のストリート（分割予定ライン）によって区画された複数の領域にそれぞれデバイスが形成されたウェーハが用いられる。このウェーハをストリートに沿って分割することにより、デバイスをそれぞれ備える複数のデバイスチップが得られる。デバイスチップは、携帯電話、パーソナルコンピュータ等の様々な電子機器に組み込まれる。

ウェーハの分割には、環状の切削ブレードで被加工物を切削する切削装置が用いられる。一方、近年では、レーザー加工装置を用いたレーザー加工によってウェーハを分割するプロセスの開発も進められている。レーザー加工装置は、被加工物を保持する保持ユニット（チャックテーブル）と、被加工物にレーザービームを照射するレーザー照射ユニットとを備える。ウェーハを保持ユニットで保持し、レーザー照射ユニットからウェーハに向かってレーザービームを照射することにより、ウェーハにレーザー加工が施される。

例えば特許文献１には、レーザービームの照射によってウェーハにレーザー加工溝をストリートに沿って形成する加工方法が開示されている。ストリートに沿ってレーザー加工溝が形成されたウェーハに外力を付与すると、レーザー加工溝が分割起点として機能し、ウェーハがストリートに沿って分割される。

特開２００６－３１９１９８号公報

レーザー加工装置に搭載されるレーザー照射ユニットは、レーザービームを所定の位置に集光する集光レンズを備えている。そして、レーザー加工装置で被加工物を加工する際には、集光レンズが被加工物と対面するように位置付けられ、例えばレーザービームは被加工物の表面又は内部で集光するように照射される。

ここで、例えばレーザービームの照射によって被加工物にアブレーション加工を施すと、被加工物の溶融物がデブリ（加工屑）となって飛散する。また、被加工物の加工が行われる加工室内には、微量のパーティクルやミストが浮遊していることがある。このような異物が集光レンズに付着すると、レーザービームが被加工物に意図した条件で照射されず、加工不良が発生するおそれがある。そのため、集光レンズに異物が付着した際には、集光レンズの洗浄や交換が行われる。

しかしながら、集光レンズの洗浄や交換を行う際には、傷等によって集光レンズの特性に影響を与えないように、集光レンズの慎重な取り扱いが要求される。また、集光レンズをレーザー照射ユニットに装着する際には、レーザービームが所望の位置で集光されるように、集光レンズの位置や向きを厳密に調節する必要がある。そのため、集光レンズの着脱には手間がかかり、レーザー加工装置の稼働効率が低下する原因になる。

なお、レーザー照射ユニットには、集光レンズの被加工物と対面する面側を覆うカバーが装着されることがある。カバーはレーザービームに対して透過性を有するガラス等によって形成され、集光レンズを通過したレーザービームはカバーを透過して被加工物に照射される。このカバーによって、集光レンズへの異物の付着が防止され、集光レンズの洗浄又は交換の頻度が低減される。

カバーに所定量以上の異物が付着した場合には、レーザー加工に悪影響を与えないようにカバーの洗浄又は交換が行われるが、カバーは集光レンズと比較して安価で着脱も容易なため、カバーの洗浄又は交換に過大な手間とコストがかかることはない。しかしながら、カバーの洗浄又は交換を定期的に実施する以上は、レーザー加工装置による被加工物の加工が中断することは避けられず、レーザー加工装置の稼働効率には限界がある。

本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、稼働効率の高いレーザー加工装置の提供を目的とする。

本発明の一態様によれば、レーザービームの照射によって被加工物を加工するレーザー加工装置であって、該被加工物を保持する保持面を含む保持ユニットと、該保持ユニットによって保持された該被加工物に該レーザービームを照射するレーザー照射ユニットと、を備え、該レーザー照射ユニットは、レーザー発振器と、該レーザー発振器から出射した該レーザービームを集光する集光レンズと、該集光レンズへの異物の付着を防止する異物付着防止ユニットと、を備え、該異物付着防止ユニットは、該保持面と該集光レンズとの間に配置され、該レーザービームに対して透過性を有する保護フィルムと、該保護フィルムの一端側が固定され、回転することによって該保護フィルムを送り出す第１ローラーと、該保護フィルムの他端側が固定され、回転することによって該保護フィルムを巻き取る第２ローラーと、を備えるレーザー加工装置が提供される。

なお、該集光レンズは、該保持面の下方に配置されていてもよい。また、該保護フィルムは、ポリオレフィン系フィルム又はポリエステル系フィルムであってもよい。

本発明の一態様に係るレーザー加工装置のレーザー照射ユニットには、保持ユニットの保持面と集光レンズとの間に配置された保護フィルム、保護フィルムを送り出す第１ローラー、及び保護フィルムを巻き取る第２ローラーを備える異物付着防止ユニットが搭載される。そして、保護フィルムによって集光レンズへの異物の付着が防止されるとともに、保護フィルムを第１ローラー及び第２ローラーによって容易に移動させることができる。

レーザー照射ユニットに上記の異物付着防止ユニットを搭載することにより、異物が付着していない保護フィルムを集光レンズと重なる位置に容易且つ迅速に位置付けることが可能となる。その結果、レーザー加工装置による被加工物の加工が異物除去作業のために長時間中断されることを回避でき、レーザー加工装置の稼働効率が向上する。

レーザー加工装置を示す斜視図である。 被加工物を示す斜視図である。 保持ユニット（保持テーブル）及びレーザー照射ユニットを示す一部断面正面図である。 保持ユニット（搬送ユニット）及びレーザー照射ユニットを示す一部断面正面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の一態様に係る実施形態を説明する。まず、本実施形態に係るレーザー加工装置の構成例について説明する。図１は、レーザー加工装置２を示す斜視図である。なお、図１において、Ｘ軸方向（加工送り方向、第１水平方向）とＹ軸方向（割り出し送り方向、第２水平方向）とは、互いに垂直な方向である。また、Ｚ軸方向（高さ方向、鉛直方向、上下方向）は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向と垂直な方向である。

レーザー加工装置２は、レーザー加工装置２を構成する各構成要素を支持する基台４を備える。基台４の上面は水平方向（ＸＹ平面方向）と概ね平行な平坦面であり、基台４の上面上には移動機構（移動ユニット）６が設けられている。移動機構６は、Ｙ軸移動機構（Ｙ軸移動ユニット）８と、Ｘ軸移動機構（Ｘ軸移動ユニット）１８と、Ｚ軸移動機構（Ｚ軸移動ユニット）３２とを備える。

Ｙ軸移動機構８は、基台４の上面上にＹ軸方向に沿って配置された一対のＹ軸ガイドレール１０を備える。一対のＹ軸ガイドレール１０には、平板状のＹ軸移動テーブル１２がＹ軸ガイドレール１０に沿ってスライド可能に装着されている。

Ｙ軸移動テーブル１２の裏面（下面）側には、ナット部（不図示）が設けられている。このナット部には、一対のＹ軸ガイドレール１０の間にＹ軸方向に沿って配置されたＹ軸ボールねじ１４が螺合されている。また、Ｙ軸ボールねじ１４の端部には、Ｙ軸ボールねじ１４を回転させるＹ軸パルスモータ１６が連結されている。Ｙ軸パルスモータ１６でＹ軸ボールねじ１４を回転させると、Ｙ軸移動テーブル１２がＹ軸ガイドレール１０に沿ってＹ軸方向に移動する。

Ｘ軸移動機構１８は、Ｙ軸移動テーブル１２の表面（上面）側にＸ軸方向に沿って配置された一対のＸ軸ガイドレール２０を備える。一対のＸ軸ガイドレール２０には、板状のＸ軸移動テーブル２２がＸ軸ガイドレール２０に沿ってスライド可能に装着されている。

Ｘ軸移動テーブル２２の裏面（下面）側には、ナット部（不図示）が設けられている。このナット部には、一対のＸ軸ガイドレール２０の間にＸ軸方向に沿って配置されたＸ軸ボールねじ２４が螺合されている。また、Ｘ軸ボールねじ２４の端部には、Ｘ軸ボールねじ２４を回転させるＸ軸パルスモータ２６が連結されている。Ｘ軸パルスモータ２６でＸ軸ボールねじ２４を回転させると、Ｘ軸移動テーブル２２がＸ軸ガイドレール２０に沿ってＸ軸方向に移動する。

Ｘ軸移動テーブル２２の表面（上面）上には、レーザー加工装置２による加工の対象物である被加工物１１（図２参照）を保持する保持ユニット（保持テーブル、チャックテーブル）２８が設けられている。また、保持ユニット２８の周囲には、被加工物１１を支持する環状のフレーム１７（図２参照）を把持して固定する複数のクランプ３０が設けられている。

保持ユニット２８の上面は、水平方向（ＸＹ平面方向）と概ね平行な平坦面であり、被加工物１１を保持する保持面２８ａを構成している。保持面２８ａは、保持ユニット２８の内部に形成された流路（不図示）、バルブ（不図示）等を介して、エジェクタ等の吸引源（不図示）に接続されている。

Ｙ軸移動テーブル１２をＹ軸方向に沿って移動させると、保持ユニット２８がＹ軸方向に沿って移動する。また、Ｘ軸移動テーブル２２をＸ軸方向に沿って移動させると、保持ユニット２８がＸ軸方向に沿って移動する。さらに、保持ユニット２８には、保持ユニット２８をＺ軸方向と概ね平行な回転軸の周りで回転させるモータ等の回転駆動源（不図示）が連結されている。

基台４の後端部（Ｙ軸移動機構８、Ｘ軸移動機構１８、保持ユニット２８の後方）には、Ｚ軸移動機構３２が設けられている。Ｚ軸移動機構３２は、基台４の上面上に配置された支持構造３４を備える。支持構造３４は、基台４に固定された直方体状の基部３４ａと、基部３４ａの端部から上方に突出する柱状の支持部３４ｂとを含む。支持部３４ｂの表面（側面）は、Ｚ軸方向に沿って平面状に形成されている。

支持部３４ｂの表面には、一対のＺ軸ガイドレール３６がＺ軸方向に沿って設けられている。一対のＺ軸ガイドレール３６には、平板状のＺ軸移動プレート３８が、Ｚ軸ガイドレール３６に沿ってスライド可能な状態で装着されている。

Ｚ軸移動プレート３８の裏面側には、ナット部（不図示）が設けられている。このナット部には、一対のＺ軸ガイドレール３６の間にＺ軸方向に沿って配置されたＺ軸ボールねじ（不図示）が螺合されている。また、Ｚ軸ボールねじの端部には、Ｚ軸ボールねじを回転させるＺ軸パルスモータ４０が連結されている。さらに、Ｚ軸移動プレート３８の表面側には、支持部材４２が固定されている。Ｚ軸パルスモータ４０でＺ軸ボールねじを回転させると、Ｚ軸移動プレート３８及び支持部材４２がＺ軸ガイドレール３６に沿ってＺ軸方向に移動する。

支持部材４２は、レーザー照射ユニット４４を支持している。レーザー照射ユニット４４は、レーザー加工ヘッド４６を備え、レーザー加工ヘッド４６から保持ユニット２８によって保持された被加工物１１（図２参照）に向かってレーザービーム４８を照射する。これにより、被加工物１１にレーザー加工が施される。

また、レーザー照射ユニット４４には、保持ユニット２８によって保持された被加工物１１等を撮像可能な撮像ユニット５０が装着されている。撮像ユニット５０は、可視光を受光して電気信号に変換する撮像素子を備える可視光カメラ、赤外線を受光して電気信号に変換する撮像素子を備える赤外線カメラ等を備える。撮像ユニット５０で被加工物１１を撮像することによって取得された画像が、保持ユニット２８とレーザー加工ヘッド４６との位置合わせ等に用いられる。

Ｚ軸移動プレート３８をＺ軸方向に沿って移動させると、レーザー加工ヘッド４６及び撮像ユニット５０がＺ軸方向に沿って移動（昇降）する。これにより、レーザービーム４８の集光位置の調節や撮像ユニット５０のピント合わせが行われる。

Ｙ軸移動機構８、Ｘ軸移動機構１８、及びＺ軸移動機構３２によって、移動機構６が構成される。移動機構６は、保持ユニット２８と、レーザー加工ヘッド４６から照射されたレーザービーム４８及び撮像ユニット５０とを、加工送り方向（Ｘ軸方向）及び割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に沿って相対的に移動させる。

また、レーザー加工装置２は、レーザー加工装置２に関する各種の情報を表示する表示ユニット（表示部、表示装置）５２を備える。例えば、表示ユニット５２としてタッチパネルが用いられ、タッチパネルにはレーザー加工装置２を操作するための操作画面が表示される。

レーザー加工装置２のオペレーターは、タッチパネルのタッチ操作によってレーザー加工装置２に情報を入力できる。すなわち、タッチパネルは、レーザー加工装置２に各種の情報を入力するための入力ユニット（入力部、入力装置）としても機能し、ユーザーインターフェースとして用いられる。ただし、入力ユニットは、表示ユニット５２とは別途独立して設けられたマウス、キーボード等であってもよい。

さらに、レーザー加工装置２は、レーザー加工装置２を制御する制御ユニット（制御部、制御装置）５４を備える。制御ユニット５４は、レーザー加工装置２を構成する各構成要素（移動機構６、保持ユニット２８、クランプ３０、レーザー照射ユニット４４、撮像ユニット５０、表示ユニット５２等）に接続されている。制御ユニット５４は、レーザー加工装置２の各構成要素に制御信号を出力することにより、レーザー加工装置２を稼働させる。

例えば、制御ユニット５４はコンピュータによって構成される。具体的には、制御ユニット５４は、レーザー加工装置２の稼働に必要な各種の演算を行う演算部と、レーザー加工装置２の稼働に用いられる各種の情報（データ、プログラム等）を記憶する記憶部とを備える。演算部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを含んで構成される。また、記憶部は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを含んで構成される。

レーザー加工装置２によって、被加工物１１にレーザー加工が施される。図２は、被加工物１１を示す斜視図である。例えば被加工物１１は、単結晶シリコン等の半導体材料でなる円盤状のウェーハであり、互いに概ね平行な表面１１ａ及び裏面１１ｂを備える。被加工物１１は、互いに交差するように格子状に配列された複数のストリート（分割予定ライン）１３によって、複数の矩形状の領域に区画されている。

ストリート１３によって区画された複数の領域の表面１１ａ側にはそれぞれ、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイス等のデバイス１５が形成されている。被加工物１１をストリート１３に沿って分割することにより、デバイス１５をそれぞれ備える複数のデバイスチップが得られる。

ただし、被加工物１１の種類、材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えば被加工物１１は、シリコン以外の半導体（ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＮ、ＳｉＣ等）、サファイア、ガラス、セラミックス、樹脂、金属等でなる任意の形状及び大きさのウェーハであってもよい。また、デバイス１５の種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はなく、被加工物１１にはデバイス１５が形成されていなくてもよい。

レーザー加工装置２で被加工物１１を加工する際には、被加工物１１の取り扱い（搬送、保持等）の便宜のため、被加工物１１が環状のフレーム１７によって支持される。フレーム１７はＳＵＳ（ステンレス鋼）等の金属でなり、フレーム１７の中央部にはフレーム１７を厚さ方向に貫通する円形の開口１７ａが設けられている。なお、開口１７ａの直径は、被加工物１１の直径よりも大きい。

被加工物１１及びフレーム１７には、円形のテープ１９が貼付される。例えばテープ１９は、円形に形成されたフィルム状の基材と、基材上に設けられた粘着層（糊層）とを含む。基材は、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタラート等の樹脂でなる。また、粘着層は、エポキシ系、アクリル系、又はゴム系の接着剤等でなる。なお、粘着層には、紫外線の照射によって硬化する紫外線硬化型の樹脂を用いてもよい。

被加工物１１をフレーム１７の開口１７ａの内側に配置した状態で、テープ１９の中央部を被加工物１１の裏面１１ｂ側に貼付するとともにテープ１９の外周部をフレーム１７に貼付すると、被加工物１１がテープ１９を介してフレーム１７によって支持される。

次に、レーザー加工装置２に搭載されたレーザー照射ユニット４４について説明する。図３は、保持ユニット２８及びレーザー照射ユニット４４を示す一部断面正面図である。

レーザー加工装置２によって被加工物１１を加工する際には、被加工物１１が保持ユニット２８によって保持される。例えば、被加工物１１の表面１１ａ側にレーザー加工を施す場合には、被加工物１１は、表面１１ａ側が上方に露出して裏面１１ｂ側（テープ１９側）が保持面２８ａに対面するように、保持ユニット２８上に配置される。また、フレーム１７が複数のクランプ３０（図１参照）によって固定される。この状態で、保持面２８ａに吸引源の吸引力（負圧）を作用させると、被加工物１１がテープ１９を介して保持ユニット２８によって吸引保持される。

レーザー照射ユニット４４は、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ_４レーザー等のレーザー発振器６０と、レーザー発振器６０から出射したレーザービーム４８のパワーを調整するアッテネーター等の調整器６２とを備える。また、レーザー照射ユニット４４は、レーザービーム４８を保持ユニット２８によって保持された被加工物１１へと導く光学系６４を備える。光学系６４は、複数の光学素子を含んで構成され、レーザービーム４８の進行方向、形状等を制御する。

具体的には、光学系６４は、レーザービーム４８を反射させるミラー６６と、レーザービーム４８を集光する集光レンズ６８を含む。集光レンズ６８はレーザー加工ヘッド４６の内部で保持されており、集光レンズ６８の下面側は保持ユニット２８の保持面２８ａに対面している。

レーザー発振器６０から出射して調整器６２によってパワーが調整されたレーザービーム４８は、ミラー６６で反射して集光レンズ６８に入射し、集光レンズ６８によって所定の位置で集光される。例えばレーザービーム４８は、被加工物１１の表面１１ａ又は内部で集光され、被加工物１１にレーザー加工を施す。

レーザービーム４８の照射条件は、被加工物１１の施されるレーザー加工の内容に応じて設定される。例えば、被加工物１１にアブレーション加工を施す場合には、レーザービーム４８の波長は、少なくともレーザービーム４８の一部が被加工物１１に吸収されるように設定される。すなわち、被加工物１１に対して吸収性を有するレーザービームがレーザービーム４８として用いられる。また、他のレーザービーム４８の照射条件（平均出力、繰り返し周波数、加工送り速度等）も、被加工物１１にアブレーション加工が施されるように適宜設定される。

例えば、被加工物１１がシリコンウェーハであり、シリコンウェーハにアブレーション加工を施す場合には、レーザービーム４８の照射条件を以下のように設定できる。
波長 ：３５５ｎｍ
平均出力 ：２Ｗ
繰り返し周波数：２００ｋＨｚ
加工送り速度 ：４００ｍｍ／ｓ

レーザービーム４８を被加工物１１の表面１１ａ又は内部で集光させつつ、保持ユニット２８を加工送り方向（Ｘ軸方向）に沿って移動させると、保持ユニット２８とレーザービーム４８とが相対的に移動し、レーザービーム４８が加工送り方向に沿って走査される。その結果、被加工物１１にアブレーション加工が施され、被加工物１１の表面１１ａ側に線状のレーザー加工溝が形成される。

例えば、全てのストリート１３（図２参照）に沿って被加工物１１の表面１１ａから裏面１１ｂに至るレーザー加工溝を形成することにより、被加工物１１がストリート１３に沿って分割される。また、全てのストリート１３に沿って深さが被加工物１１の厚さ未満のレーザー加工溝を被加工物１１の表面１１ａ側に形成した後、被加工物１１の裏面１１ｂ側を研削砥石で研削し、レーザー加工溝を被加工物１１の裏面１１ｂに露出させることにより、被加工物１１をストリート１３に沿って分割することもできる。その結果、デバイス１５をそれぞれ備える複数のデバイスチップが製造される。

なお、レーザービーム４８の照射によって被加工物１１にアブレーション加工を施すと、被加工物１１の溶融物がデブリ（加工屑）２１となって飛散する。また、被加工物１１の加工が行われる加工室内には、微量のパーティクルやミストが浮遊していることがある。このような異物が集光レンズ６８に付着すると、レーザービーム４８が被加工物１１に意図した条件で照射されず、加工不良が発生するおそれがある。

そこで、本実施形態においては、レーザー照射ユニット４４に異物付着防止ユニット７０が搭載される。異物付着防止ユニット７０は、デブリ２１等の異物の集光レンズ６８への付着を防止する。

具体的には、異物付着防止ユニット７０は、帯状の保護フィルム７２を備える。保護フィルム７２は、レーザービーム４８の進行方向（光学系６４の光軸方向）と垂直な面（図３におけるＸＹ平面）に沿って張られた状態で、保持ユニット２８の保持面２８ａと集光レンズ６８との間に配置される。なお、保護フィルム７２の幅は、集光レンズ６８の直径よりも大きい。そして、保護フィルム７２は、集光レンズ６８の全体と重なりレーザー加工ヘッド４６の下面側を覆うように位置付けられる。

保護フィルム７２は、レーザービーム４８に対して透過性を有する。すなわち、保護フィルム７２に入射したレーザービーム４８の少なくとも一部は、保護フィルム７２を透過して被加工物１１に照射される。保護フィルム７２のレーザービーム４８に対する透過率は、８０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましい。

保護フィルム７２の具体的な材質、厚さ等は、レーザービーム４８の波長等に応じて適宜選択できる。例えば、波長３５５ｎｍのレーザービーム４８で被加工物１１にアブレーション加工を施す場合には、ポリオレフィン（ＰＯ）系フィルム、ポリエステル（ＰＥ）系フィルム等を保護フィルム７２として用いることができる。

ポリオレフィン系フィルムは、アルケンをモノマーとして合成されるポリマーからなるフィルムである。ポリオレフィン系フィルムの例としては、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリスチレンフィルム等が挙げられる。また、プロピレンとエチレンとのコポリマーからなるフィルムや、オレフィン系エラストマーからなるフィルムを用いることもできる。

ポリエステル系フィルムは、ジカルボン酸（２つのカルボキシル基を有する化合物）と、ジオール（２つのヒドロキシル基を有する化合物）と、をモノマーとして合成されるポリマーからなるフィルムである。ポリエステル系フィルムの例としては、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム等が挙げられる。また、ポリトリメチレンテレフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム、又はポリブチレンナフタレートを用いることもできる。

保護フィルム７２の一端側（図３における紙面右側）は、保護フィルム７２を送り出す送り出しユニット（送り出し機構）７４Ａに連結されている。また、保護フィルム７２の他端側（図３における紙面左側）は、保護フィルム７２を巻き取る巻き取りユニット（巻き取り機構）７４Ｂに連結されている。

送り出しユニット７４Ａは、円柱状の第１ローラー７６Ａと、第１ローラー７６Ａに連結されたモータ等の第１回転駆動源７８Ａとを備える。例えば第１ローラー７６Ａは、その長さ方向（高さ方向）がＹ軸方向に沿うように配置される。また、第１回転駆動源７８Ａは、第１ローラー７６Ａを、第１ローラー７６Ａの長さ方向と概ね平行な回転軸の周りで回転させる。

第１ローラー７６Ａには、保護フィルム７２の一端部が固定され、保護フィルム７２が巻かれる。そして、第１回転駆動源７８Ａで第１ローラー７６Ａを回転させると、第１ローラー７６Ａに巻かれている保護フィルム７２が第１ローラー７６Ａから送り出される。

また、送り出しユニット７４Ａは、第１ローラー７６Ａから送り出された保護フィルム７２を支持する円柱状の第１滑車８０Ａを備える。第１滑車８０Ａは、その長さ方向（高さ方向）が第１ローラー７６Ａの長さ方向と概ね平行になるように配置される。また、第１滑車８０Ａは、その長さ方向と概ね平行な回転軸の周りを自由に回転可能な状態で保持される。

巻き取りユニット７４Ｂは、円柱状の第２ローラー７６Ｂと、第２ローラー７６Ｂに連結されたモータ等の第２回転駆動源７８Ｂとを備える。例えば第２ローラー７６Ｂは、その長さ方向（高さ方向）がＹ軸方向に沿うように配置される。また、第２回転駆動源７８Ｂは、第２ローラー７６Ｂを、第２ローラー７６Ｂの長さ方向と概ね平行な回転軸の周りで回転させる。

第２ローラー７６Ｂには、保護フィルム７２の他端部が固定され、保護フィルム７２が巻かれる。そして、第２回転駆動源７８Ｂで第２ローラー７６Ｂを回転させると、保護フィルム７２が第２ローラー７６Ｂに巻き取られる。

また、巻き取りユニット７４Ｂは、第２ローラー７６Ｂに巻き取られる保護フィルム７２を支持する円柱状の第２滑車８０Ｂを備える。第２滑車８０Ｂは、その長さ方向（高さ方向）が第２ローラー７６Ｂの長さ方向と概ね平行になるように配置される。また、第２滑車８０Ｂは、その長さ方向と概ね平行な回転軸の周りを自由に回転可能な状態で保持される。

第１滑車８０Ａ及び第２滑車８０Ｂは、レーザービーム４８の進行経路（光学系６４の光軸）を挟むように、概ね同じ高さ位置（Ｚ軸方向における位置）に配置される。そして、保護フィルム７２のうち第１ローラー７６Ａ又は第２ローラー７６Ｂに巻かれていない領域は、第１滑車８０Ａ及び第２滑車８０Ｂに巻き掛けられる。これにより、保護フィルム７２は、第１滑車８０Ａと第２滑車８０Ｂとの間で張った状態で、レーザー加工ヘッド４６の下面側を覆うように第１滑車８０Ａ及び第２滑車８０Ｂによって支持される。

集光レンズ６８を通過したレーザービーム４８は、保護フィルム７２を透過して被加工物１１に照射される。これにより、被加工物１１にレーザー加工が施される。また、保護フィルム７２がレーザー加工ヘッド４６の下面側を覆うように設けられることにより、レーザー加工ヘッド４６の下側に存在する異物がレーザー加工ヘッド４６の内部に入り込んで集光レンズ６８に付着することを防止できる。

例えば、レーザービーム４８で被加工物１１を加工すると、被加工物１１の溶融物であるデブリ２１が飛散する。そして、被加工物１１からレーザー照射ユニット４４側に飛散したデブリ２１は、保護フィルム７２に受け止められ、集光レンズ６８には付着しない。

ただし、保護フィルム７２の集光レンズ６８と重なる領域に大量のデブリ２１が付着すると、被加工物１１へのレーザービーム４８の照射が妨げられることがある。そこで、保護フィルム７２は、定期的に送り出しユニット７４Ａから送り出されて巻き取りユニット７４Ｂに巻き取られる。

具体的には、制御ユニット５４（図１参照）は、第１回転駆動源７８Ａ及び第２回転駆動源７８Ｂに制御信号を出力することにより、第１ローラー７６Ａ及び第２ローラー７６Ｂを所定のタイミングで所定回数回転させる。その結果、保護フィルム７２のデブリ２１が付着している領域が集光レンズ６８と重なる位置から移動し、保護フィルム７２のデブリ２１が付着していない領域が新たに集光レンズ６８と重なる領域に位置付けられる。これにより、集光レンズ６８を覆う保護フィルム７２が交換された状態になる。

保護フィルム７２を移動させるタイミングに制限はなく、デブリ２１の発生量等に応じて適宜設定できる。例えば、被加工物１１を所定の枚数（例えば１枚）加工するごとに保護フィルム７２を移動させてもよいし、被加工物１１を所定の本数のストリート１３（図２参照）に沿って加工するごとに保護フィルム７２を移動させてもよい。また、レーザービーム４８を被加工物１１に照射しながら保護フィルム７２を移動させることもできる。この場合には、被加工物１１の加工と保護フィルム７２の交換とが同時進行で行われる。

なお、保護フィルム７２は、デブリ２１以外の異物の集光レンズ６８への付着も防止する。例えば、被加工物１１の加工が行われる加工室内には、微量のパーティクルやミストが浮遊していることがある。このような異物のレーザー加工ヘッド４６内部への侵入も、保護フィルム７２によって防止される。

以上の通り、本実施形態に係るレーザー加工装置２のレーザー照射ユニット４４には、保持ユニット２８の保持面２８ａと集光レンズ６８との間に配置された保護フィルム７２、保護フィルム７２を送り出す第１ローラー７６Ａ、及び保護フィルム７２を巻き取る第２ローラー７６Ｂを備える異物付着防止ユニット７０が搭載される。そして、保護フィルム７２によって集光レンズ６８への異物の付着が防止されるとともに、保護フィルム７２を第１ローラー７６Ａ及び第２ローラー７６Ｂによって容易に移動させることができる。

レーザー照射ユニット４４に上記の異物付着防止ユニット７０を搭載することにより、異物が付着していない保護フィルム７２を集光レンズ６８と重なる位置に容易且つ迅速に位置付けることが可能となる。その結果、レーザー加工装置２による被加工物１１の加工が異物除去作業のために長時間中断されることを回避でき、レーザー加工装置２の稼働効率が向上する。

なお、保護フィルム７２は、レーザー加工ヘッド４６の下面に接触してもよいし、レーザー加工ヘッド４６の下面から離れた状態で保持されてもよい。保護フィルム７２がレーザー加工ヘッド４６の下面に接触していると、保護フィルム７２の上側に存在するパーティクル、ミスト等の異物がレーザー加工ヘッド４６と保護フィルム７２との隙間を介してレーザー加工ヘッド４６の内部に入り込んで集光レンズ６８に付着することを防止できる。一方、保護フィルム７２がレーザー加工ヘッド４６の下面に接触していない場合には、レーザー加工ヘッド４６と保護フィルム７２との間に作用する摩擦によって保護フィルム７２が損傷することを防止できる。

また、図３においてはレーザー照射ユニット４４の集光レンズ６８が保持ユニット２８の保持面２８ａの上方に配置されている場合について説明したが、集光レンズ６８は保持ユニットの保持面の下方に配置されてもよい。この場合には、保護フィルム７２も保持ユニットの保持面の下方に配置される。

図４は、保持ユニット（搬送ユニット）９０及びレーザー照射ユニット４４を示す一部断面正面図である。レーザー加工装置２（図１参照）は、保持ユニット２８に代えて、又は保持ユニット２８に加えて、被加工物１１を保持して搬送する保持ユニット９０を備えていてもよい。

保持ユニット９０は、円柱状の支持軸９２と、支持軸９２の先端部（下端部）に固定された円盤状の保持部９４とを備える。保持部９４の下面は、水平方向（ＸＹ平面方向）と概ね平行な平坦面であり、被加工物１１を保持する保持面９４ａを構成している。保持面９４ａは、保持部９４の内部に形成された流路（不図示）、バルブ（不図示）等を介して、エジェクタ等の吸引源（不図示）に接続されている。

例えば保持ユニット９０は、まず、保持面９４ａが被加工物１１の裏面１１ｂ側（テープ１９側）に接触するように配置される。この状態で、保持面９４ａに吸引源の吸引力（負圧）を作用させると、被加工物１１又はフレーム１７がテープ１９を介して保持部９４によって吸引保持される。

レーザー照射ユニット４４は、保持ユニット９０の下方に設置される。そして、集光レンズ６８の上面側が保持ユニット９０の保持面９４ａに対面するように、レーザー加工ヘッド４６及び光学系６４が配置される。また、保護フィルム７２は、レーザー加工ヘッド４６の上面側を覆うように配置される。なお、図４に示すように、レーザービーム４８の進行経路（光学系６４の光軸）は、保持面９４ａと垂直な方向に対して傾斜していてもよい。この場合には、保持面９４ａと集光レンズ６８との間に配置される保護フィルム７２も、保持面９４ａに対して傾斜するように張られる。

保持ユニット９０は、被加工物１１を保持してレーザー加工ヘッド４６の上方に位置付ける。そして、レーザー照射ユニット４４から被加工物１１の下面側（表面１１ａ側）にレーザービーム４８が照射されることにより、被加工物１１の表面１１ａ側にレーザー加工が施される。このとき、被加工物１１のレーザービーム４８が照射された領域で発生したデブリ２１が、レーザー加工ヘッド４６側に落下する。ただし、デブリ２１は保護フィルム７２に受け止められるため、集光レンズ６８には付着しない。

上記のように、集光レンズ６８が保持面９４ａの下方に配置されている場合、デブリ２１が落下して集光レンズ６８側に飛散しやすい。しかしながら、集光レンズ６８は保護フィルム７２に覆われているため、集光レンズ６８へのデブリ２１の付着が防止される。そして、送り出しユニット７４Ａ及び巻き取りユニット７４Ｂによって保護フィルム７２を移動させることにより、レーザービーム４８の進行経路にデブリ２１が付着していない保護フィルム７２を容易且つ迅速に位置付けることができる。

その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

１１ 被加工物
１１ａ 表面
１１ｂ 裏面
１３ ストリート（分割予定ライン）
１５ デバイス
１７ フレーム
１７ａ 開口
１９ テープ
２１ デブリ（加工屑）
２ レーザー加工装置
４ 基台
６ 移動機構（移動ユニット）
８ Ｙ軸移動機構（Ｙ軸移動ユニット）
１０ Ｙ軸ガイドレール
１２ Ｙ軸移動テーブル
１４ Ｙ軸ボールねじ
１６ Ｙ軸パルスモータ
１８ Ｘ軸移動機構（Ｘ軸移動ユニット）
２０ Ｘ軸ガイドレール
２２ Ｘ軸移動テーブル
２４ Ｘ軸ボールねじ
２６ Ｘ軸パルスモータ
２８ 保持ユニット（保持テーブル、チャックテーブル）
２８ａ 保持面
３０ クランプ
３２ Ｚ軸移動機構（Ｚ軸移動ユニット）
３４ 支持構造
３４ａ 基部
３４ｂ 支持部
３６ Ｚ軸ガイドレール
３８ Ｚ軸移動プレート
４０ Ｚ軸パルスモータ
４２ 支持部材
４４ レーザー照射ユニット
４６ レーザー加工ヘッド
４８ レーザービーム
５０ 撮像ユニット
５２ 表示ユニット（表示部、表示装置）
５４ 制御ユニット（制御部、制御装置）
６０ レーザー発振器
６２ 調整器
６４ 光学系
６６ ミラー
６８ 集光レンズ
７０ 異物付着防止ユニット
７２ 保護フィルム
７４Ａ 送り出しユニット（送り出し機構）
７４Ｂ 巻き取りユニット（巻き取り機構）
７６Ａ 第１ローラー
７６Ｂ 第２ローラー
７８Ａ 第１回転駆動源
７８Ｂ 第２回転駆動源
８０Ａ 第１滑車
８０Ｂ 第２滑車
９０ 保持ユニット（搬送ユニット）
９２ 支持軸
９４ 保持部
９４ａ 保持面

Claims (3)

1. レーザービームの照射によって被加工物を加工するレーザー加工装置であって、
   該被加工物を保持する保持面を含む保持ユニットと、
   該保持ユニットによって保持された該被加工物に該レーザービームを照射するレーザー照射ユニットと、を備え、
   該レーザー照射ユニットは、
   レーザー発振器と、
   該レーザー発振器から出射した該レーザービームを集光する集光レンズと、
   該集光レンズへの異物の付着を防止する異物付着防止ユニットと、を備え、
   該異物付着防止ユニットは、
   該保持面と該集光レンズとの間に配置され、該レーザービームに対して透過性を有する保護フィルムと、
   該保護フィルムの一端側が固定され、回転することによって該保護フィルムを送り出す第１ローラーと、
   該保護フィルムの他端側が固定され、回転することによって該保護フィルムを巻き取る第２ローラーと、を備えることを特徴とするレーザー加工装置。
2. 該集光レンズは、該保持面の下方に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のレーザー加工装置。
3. 該保護フィルムは、ポリオレフィン系フィルム又はポリエステル系フィルムであることを特徴とする、請求項１又は２に記載のレーザー加工装置。

Images