JP5271393B2 - Laser scribing equipment - Google Patents

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Description

本発明は、ガラス基板、サファイア基板、半導体基板等の脆性材料基板にレーザビームを照射してスクライブ溝を形成するためのレーザスクライブ装置に関する。   The present invention relates to a laser scribing apparatus for forming a scribe groove by irradiating a brittle material substrate such as a glass substrate, a sapphire substrate, or a semiconductor substrate with a laser beam.

脆性材料基板を分断する過程において、脆性材料基板の表面にレーザ光をスクライブ予定ラインに沿って照射させながら相対的に移動させることにより、スクライブ溝を形成する方法は一般的に知られており、例えば、特許文献１で開示されている。   In the process of dividing the brittle material substrate, a method of forming a scribe groove by moving the surface of the brittle material substrate relative to the surface of the brittle material substrate while irradiating laser light along a planned scribe line is generally known. For example, it is disclosed in Patent Document 1.

レーザスクライブ装置では、互いに直交するＸ方向とＹ方向に移動可能なＸ−Ｙステージ上のテーブルに脆性材料基板を載置し、レーザ光を照射しながらテーブルをＸ方向並びにＹ方向に移動させて脆性材料基板にスクライブ溝を形成している。大型基板を処理するＸ−Ｙステージを支える台盤には、温度変化が少なくて物理的、機械的強度に優れた石定盤が使用されている。石定盤は精密機械加工の分野で使用されているものと同等のものであって、花崗岩（ミカゲ石）により厚板状に形成され、上下面の水平度が精密に仕上げられている。   In a laser scribing apparatus, a brittle material substrate is placed on a table on an XY stage movable in the X and Y directions orthogonal to each other, and the table is moved in the X and Y directions while irradiating laser light. A scribe groove is formed in the brittle material substrate. A stone surface plate that has little physical change and excellent physical and mechanical strength is used as a base plate that supports an XY stage for processing a large substrate. The stone surface plate is the same as that used in the field of precision machining, and is formed into a thick plate shape with granite (Mikage stone), and the level of the upper and lower surfaces is precisely finished.

図４は石定盤を組み込んだ従来のレーザスクライブ装置を示す概略的な正面図である。
金属製の枠材で組成された下部フレーム３１の上面に、高さ調整可能な連結部３２を介して石定盤３３を基台とする金属製の上部フレーム３４が固定されている。石定盤３３の上面には、Ｘ方向（図４の前後方向）に延設されたレール３５に沿って移動可能に配置されたＸステージ３６と、このＸステージ上でＹ方向（図４の左右方向）に延設されたレール３７に沿って移動可能に配置されたＹステージ３８とからなるＸ−Ｙステージ３９が設けられている。Ｙステージ３８上には鉛直軸（縦軸）の周りで回転する回転機構４０を介してテーブル４１が設けられ、テーブル４１上に加工すべき脆性材料基板Ｗが載置される。 FIG. 4 is a schematic front view showing a conventional laser scribing apparatus incorporating a stone surface plate.
A metal upper frame 34 having a stone surface plate 33 as a base is fixed to an upper surface of a lower frame 31 made of a metal frame member through a height-adjustable connecting portion 32. On the upper surface of the stone surface plate 33, an X stage 36 disposed so as to be movable along a rail 35 extending in the X direction (front-rear direction in FIG. 4), and the Y direction (in FIG. 4) An XY stage 39 including a Y stage 38 arranged to be movable along a rail 37 extending in the left-right direction) is provided. A table 41 is provided on the Y stage 38 via a rotating mechanism 40 that rotates about a vertical axis (vertical axis), and a brittle material substrate W to be processed is placed on the table 41.

上部フレーム３４の最上部には、レーザ光源４２や位置確認に用いる観察部（不図示）が取り付けられている。レーザ光源４２は内部にレーザ発振源と、レーザ発振源からの光をレーザ光照射部４３に導く反射ミラーや集光レンズなどの光学素子を備えている。脆性材料基板Ｗをテーブル４１上に載置し、レーザ光照射部４３からレーザ光を脆性材料基板Ｗに照射しながら、Ｘ−Ｙステージ３９によりテーブル４１をＸ方向並びにＹ方向に移動させることにより、脆性材料基板Ｗに対してＸ方向並びにＹ方向のスクライブ溝を加工することができるように構成されている。   At the top of the upper frame 34, a laser light source 42 and an observation unit (not shown) used for position confirmation are attached. The laser light source 42 includes a laser oscillation source and optical elements such as a reflection mirror and a condensing lens that guide light from the laser oscillation source to the laser light irradiation unit 43. By placing the brittle material substrate W on the table 41 and moving the table 41 in the X direction and the Y direction by the XY stage 39 while irradiating the brittle material substrate W with the laser beam from the laser beam irradiation unit 43. The scribe grooves in the X direction and the Y direction can be processed with respect to the brittle material substrate W.

特開２０１０−０８９１４３号公報JP 2010-089143 A

上記したレーザスクライブ装置では、石定盤３３が下部フレーム３１の上方に配置され、石定盤３３の上面に上部フレーム３４が組み付けられている。石定盤３３は上部フレーム３４、下部フレーム３１とともに、装置全体の骨組みとなるフレームの一部として機能するように一体的に組み付けられた構造となっている。そして石定盤３３は、上部、下部フレーム３１、３４の間にあって、装置の設置面Ｒから下部フレーム３１や連結部３２の高さを足し合わせた間隔Ｌ１だけ上がった位置に石定盤載置面がくるように配置され、装置の重心が浮き上がった「腰高」の構造となっている。
すなわち、石定盤３３は、通常、石定盤３３の上面に機器を載置して作業者がそれらの機器を使用するため、上面の高さが人の作業しやすい高さになるように、石定盤載置面の高さＬ１を８００〜８５０ｍｍ程度にした下部フレーム３１と石定盤３３とがセットとして使用されるのが一般的である。 In the laser scribing apparatus described above, the stone surface plate 33 is disposed above the lower frame 31, and the upper frame 34 is assembled on the upper surface of the stone surface plate 33. The stone surface plate 33 has a structure assembled together with the upper frame 34 and the lower frame 31 so as to function as a part of a frame which is a framework of the entire apparatus. The granite plate 33, an upper, be between the lower frame 31 and 34, the stone surface plate mounting from the installation surface R of the apparatus in height plus combined distance L 1 only raised position of the lower frame 31 and connecting portion 32 It is arranged so that the mounting surface comes, and it has a “waist height” structure in which the center of gravity of the device is raised.
That is, the stone surface plate 33 is usually mounted on the upper surface of the stone surface plate 33 and the operator uses these devices, so that the height of the upper surface is set to a height that makes it easy for humans to work. In general, the lower frame 31 and the stone surface plate 33 having a height L 1 of the stone surface plate mounting surface of about 800 to 850 mm are used as a set.

ところで、レーザスクライブ装置では、Ｘ−Ｙステージ３９によるテーブル４１の往復移動の繰り返しによって複数回のスクライブ加工が次々と行われるが、その往復移動の動作時に、Ｘ−Ｙステージ３９を振動源とする振動が発生することになる。石定盤３３が上記例のように下部フレーム３１と上部フレーム３４の間（高さ８００ｍｍ程度）に配置されていると、この振動はＸ−Ｙステージ３９から石定盤３３を介して上、下部フレームの全体に伝達される。   By the way, in the laser scribing apparatus, scribing is performed a plurality of times one after another by repeating the reciprocating movement of the table 41 by the XY stage 39, and the XY stage 39 is used as a vibration source during the reciprocating operation. Vibration will occur. When the stone surface plate 33 is arranged between the lower frame 31 and the upper frame 34 (height of about 800 mm) as in the above example, this vibration is raised from the XY stage 39 via the stone surface plate 33, It is transmitted to the entire lower frame.

テーブル移動に伴う振動を観察すると、Ｘ−Ｙステージ３９によりテーブル４１がＸ方向またはＹ方向に移動し、端まで移動して停止する瞬間の急な加速度変化（慣性力）によって大きく発生し、しかもテーブル走査速度が大きいほど大きな減速による急激な加速度変化が生じるようになり、大きな慣性力が働いて振動は大きくなる。
発生した振動は時間とともに減衰することになるが、前回のテーブル移動で生じた振動が完全に減衰しきれていない状態で、次回のテーブル移動（前回と逆方向への移動）が始まると振動が残ったまま移動することとなり、移動中にレーザスクライブ加工が行われると、振動の影響を受けたスクライブ溝が形成されることになり、スクライブ精度を高めることが困難になる。
したがって、スクライブ精度を高めるには、本来Ｘ−Ｙステージが発揮できる最大の移動速度よりも小さな速度で往復運動を行うようにしたり、端まで移動した時点で振動が完全に終息するまで待機してから次の移動を開始したりするようにして振動を抑える必要があった。
そのため、振動の影響を抑える必要上、スクライブ加工のスループットを向上させることに限界があった。 When the vibration accompanying the table movement is observed, the table 41 is moved in the X direction or the Y direction by the XY stage 39, and is largely generated due to a sudden acceleration change (inertial force) at the moment of moving to the end and stopping. As the table scanning speed increases, a rapid acceleration change due to a large deceleration occurs, and a large inertial force acts to increase the vibration.
The generated vibration will attenuate over time, but when the next table movement (movement in the opposite direction to the previous time) starts with the vibration generated by the previous table movement not completely attenuated, the vibration will start. If the laser scribing process is performed during the movement, a scribing groove affected by the vibration is formed, and it is difficult to improve the scribing accuracy.
Therefore, in order to improve the scribing accuracy, reciprocation is performed at a speed smaller than the maximum movement speed that the XY stage can originally exhibit, or waiting until the vibration is completely stopped when moving to the end. It was necessary to suppress the vibration by starting the next movement from the beginning.
For this reason, there is a limit to improving the throughput of the scribing process in order to suppress the influence of vibration.

また、石定盤３３を組み込んだ従来装置を設置した工場内部の環境温度が変化することがある。この場合、金属に比べて膨張係数の小さな石定盤３３の上面に、金属製の上部フレーム３４が直接ボルトなどで固定されているので、石定盤３３に固定された上部フレーム３４の下端部分に比べ、上部フレーム３４の最上部の横枠部分が熱膨張による変形が大きく生じ、結果としてこの部分が撓むように変形する。このような撓み変形が僅かでも生じると、上部フレーム３４に支持されたレーザ光源４２の照射精度や観察機器の読取り精度に誤差が生じ、レーザ光照射部４３からのビーム照射方向に狂いが発生し、設定通りの正確なスクライブ溝を加工することが困難になる。   Moreover, the environmental temperature inside the factory where the conventional apparatus incorporating the stone surface plate 33 is installed may change. In this case, since the metal upper frame 34 is directly fixed to the upper surface of the stone surface plate 33 having a smaller expansion coefficient than that of metal with a bolt or the like, the lower end portion of the upper frame 34 fixed to the stone surface plate 33 is provided. In contrast, the uppermost horizontal frame portion of the upper frame 34 is greatly deformed by thermal expansion, and as a result, this portion is deformed to be bent. If such a bending deformation occurs even slightly, an error occurs in the irradiation accuracy of the laser light source 42 supported by the upper frame 34 and the reading accuracy of the observation device, and the beam irradiation direction from the laser beam irradiation unit 43 is distorted. This makes it difficult to machine an accurate scribe groove as set.

そこで本発明は、スクライブ動作時の振動を抑え、レーザ光によって精度よく正確にスクライブ溝を形成することができるスクライブ装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a scribing device that can suppress vibration during a scribing operation and can accurately form a scribing groove with a laser beam.

上記課題を解決するためになされた本発明のスクライブ装置は、少なくとも、四隅に立設される柱枠、前記柱枠の下部で前記柱枠の間を水平に連結する下部横枠、前記柱枠の上部で前記柱枠の間を水平に連結する上部横枠を含む枠材で立体に組成されたフレームと、前記フレームに囲まれた内側の空間における設置面近傍で前記下部横枠に支持される底部支持板と、前記底部支持板上に載置される石定盤と、前記石定盤の上面に取り付けられる移動ステージと、前記移動ステージによって移動可能に支持され脆性材料基板が載置されるテーブルと、前記石定盤の上方で前記上部横枠に支持される上部支持板と、前記上部支持板に支持されるレーザ光源、および、前記レーザ光源からのレーザ光を前記脆性材料基板に照射するレーザ光照射部を備えるようにしている。
ここで、設置面から底部支持板の上面までの高さである石定盤載置面高さＬ２は５０ｍｍ〜４００ｍｍとするのが好ましい。 The scribing device of the present invention made to solve the above problems includes at least a column frame standing at four corners, a lower horizontal frame that horizontally connects the column frames at the lower part of the column frame, and the column frame The frame is composed of a frame material including an upper horizontal frame that horizontally connects the column frames at the upper part of the frame, and is supported by the lower horizontal frame in the vicinity of the installation surface in the inner space surrounded by the frame. A bottom support plate, a stone surface plate placed on the bottom support plate, a moving stage attached to an upper surface of the stone surface plate, and a brittle material substrate supported and movable by the moving stage. A table, an upper support plate supported by the upper horizontal frame above the stone surface plate, a laser light source supported by the upper support plate, and laser light from the laser light source on the brittle material substrate The laser beam irradiation part It is obtaining way.
Here, the stone surface plate mounting surface height L 2 is the height to the upper surface of the bottom support plate from the installation surface is preferably set to 50Mm～400mm.

移動ステージ（Ｘ−Ｙステージ）で駆動されるテーブルが急停止するときの慣性力によって発生する水平方向の振動は、移動ステージが載置される石定盤を介してフレームに伝達されるが、石定盤の高さが設置面から遠いほど振動は長周期になり、設置面に近いほど短周期になる。一般に、振動は長周期ほど減衰するまでの時間を要することから、振動の周波数を短くすることで減衰時間を短縮することができる。
したがって、本発明では、装置の設置面に近接する位置に底部支持板を配置し、その上に石定盤を配置した構造として、設置面から石定盤の載置面までの高さを短くするようにしている。これにより、テーブルの急停止によって振動が発生しても、短周期振動のため、短時間のうちに減衰するようになり、次回のテーブル移動が始まる前に前回の振動は完全に終息するようになり、振動の影響の少ないスクライブ加工が可能になる。
これにより、スクライブ溝の加工を精度よく行うことができるとともに、移動ステージの高速運転も可能となり、装置性能を高めることができる。
ここで、設置面から石定盤の載置面までの高さである石定盤載置面高さＬ２が５０ｍｍ〜４００ｍｍとすれば、水平方向の振動を大幅に減衰させることができ、高さを低くするほど、より減衰効果を増すことができる。
また、石定盤は底部支持板を介して下部横枠（フレーム）に支持されるようにして、石定盤が直接フレームに固定されないようにしているので、温度変化によるフレームと石定盤との熱膨張率差に起因する変形の影響を抑えることができる。 The horizontal vibration generated by the inertial force when the table driven by the moving stage (XY stage) suddenly stops is transmitted to the frame through the stone surface plate on which the moving stage is placed. The longer the stone surface plate is from the installation surface, the longer the vibration is, and the closer the installation surface is, the shorter the cycle. In general, since vibration requires time until it is attenuated as a long period, the attenuation time can be shortened by shortening the frequency of vibration.
Therefore, in the present invention, the bottom support plate is disposed at a position close to the installation surface of the apparatus, and the stone surface plate is disposed thereon, so that the height from the installation surface to the surface of the stone surface plate is shortened. Like to do. As a result, even if vibration occurs due to a sudden stop of the table, it will be attenuated in a short time due to short period vibration, so that the previous vibration will be completely terminated before the next table movement starts Therefore, scribe processing with less influence of vibration becomes possible.
As a result, the scribe groove can be processed with high accuracy, and the moving stage can be operated at high speed, thereby improving the performance of the apparatus.
Here, the stone surface plate mounting surface height L 2 is the height from the installation surface to the mounting surface of the stone surface plate if 50Mm～400mm, can significantly attenuate horizontal vibrations, The lower the height, the more the damping effect can be increased.
Also, the stone surface plate is supported by the lower horizontal frame (frame) via the bottom support plate so that the stone surface plate is not directly fixed to the frame. It is possible to suppress the influence of deformation caused by the difference in thermal expansion coefficient.

上記発明において、前記石定盤と前記底部支持板とは、片側が固定され、他方側は自由に膨張できるようにして熱膨張率の差による底部支持板の変形を避けるようにして支持されるようにするのが好ましい。
熱膨張率差による底部支持板の変形を抑える逃がし機構を備えたので、温度変化に対して精度の高いレーザスクライブ加工ができるようになる。 In the above invention, the stone surface plate and the bottom support plate are supported so that one side is fixed and the other side can be freely expanded to avoid deformation of the bottom support plate due to a difference in thermal expansion coefficient. It is preferable to do so.
Since the escape mechanism that suppresses the deformation of the bottom support plate due to the difference in thermal expansion coefficient is provided, the laser scribing process can be performed with high accuracy against the temperature change.

本発明に係るスクライブ装置のフレーム部分を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the flame | frame part of the scribing apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るスクライブ装置の一部断面正面図である。It is a partial cross section front view of the scribe device concerning the present invention. 上記スクライブ装置のＸ−Ｙステージ部分を示す概略的な平面図である。It is a schematic plan view which shows the XY stage part of the said scribing apparatus. 従来のスクライブ装置の正面図である。It is a front view of the conventional scribe device.

以下において、本発明のレーザスクライブ装置を図１〜図３に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係るレーザスクライブ装置のフレーム部分を示す斜視図であり、図２は本発明に係るレーザスクライブ装置の一部断面正面図である。
フレーム１は四隅に垂直に立設された４本の柱枠１ａと、これら柱枠１ａの間を水平に連結する下部横枠１ｂおよび上部横枠１ｃと、補強のために必要に応じて設けられる中部横枠１ｄとによって立方体状（直方体でもよい）に組成されている。これらの枠材１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは同一金属材料の角パイプで、例えば板厚９ｍｍ程度の鉄やステンレススチールで形成されるようにしてある。 Hereinafter, the laser scribing apparatus of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view showing a frame portion of a laser scribing apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a partial sectional front view of the laser scribing apparatus according to the present invention.
The frame 1 is provided with four column frames 1a erected vertically at four corners, a lower horizontal frame 1b and an upper horizontal frame 1c that horizontally connect the column frames 1a, and as needed for reinforcement. It is composed in a cubic shape (or a rectangular parallelepiped) by the middle horizontal frame 1d. These frame members 1a, 1b, 1c, and 1d are square pipes made of the same metal material, and are formed of, for example, iron or stainless steel having a plate thickness of about 9 mm.

本実施形態では、下部横枠１ｂは、隣接する柱枠１ａの最下部どうしを水平に連結する４本の枠材の他に、対向する一対の下部横枠１ｂ、１ｂの中央どうしを水平に連結するさらに１本の下部横断横枠１ｅとの合計５本で構成される。柱枠１ａの下端面には設置面Ｒに対する高さ調整のアジャスタ１８が取り付けてあり、また、下部横枠１ｂには移動用のキャスタ１９が取り付けてある。   In the present embodiment, the lower horizontal frame 1b is horizontally arranged at the center of a pair of opposed lower horizontal frames 1b and 1b in addition to the four frame members that horizontally connect the lowermost portions of the adjacent column frames 1a. It is composed of a total of five frames with one lower transverse frame 1e to be connected. A height adjustment adjuster 18 with respect to the installation surface R is attached to the lower end surface of the column frame 1a, and a moving caster 19 is attached to the lower horizontal frame 1b.

そして、設置面Ｒに近接した位置に底部支持板２を介して石定盤３が下部横枠１ｂ（および下部横断横枠１ｅ）により水平に支持されるようにしてある。   The stone surface plate 3 is horizontally supported by the lower horizontal frame 1b (and the lower horizontal frame 1e) through the bottom support plate 2 at a position close to the installation surface R.

上部横枠１ｃは、隣接する柱枠１ａの最上部どうしを水平に連結する４本の枠材で方形をなすように構成され、その上に上部支持板２０が載置されるようにして固定してある。上部支持板２０の上には後述するレーザ光源１６が載置され、さらにレーザ光照射部１７が上部支持板２０に形成した開口部２１から下方に向けてレーザが照射されるようにして支持されている。   The upper horizontal frame 1c is configured to form a square with four frame members that horizontally connect the uppermost portions of the adjacent column frames 1a, and is fixed so that the upper support plate 20 is placed thereon. It is. A laser light source 16 to be described later is placed on the upper support plate 20, and the laser light irradiation unit 17 is supported so that the laser beam is irradiated downward from an opening 21 formed in the upper support plate 20. ing.

また、中部横枠１ｄは、柱枠１ａの中央部どうしを水平に連結する４本の枠材で方形をなすように構成される。   The middle horizontal frame 1d is configured to form a square shape with four frame members that horizontally connect the central portions of the column frames 1a.

石定盤３は、温度変化が少なくて物理的、機械的強度に優れた花崗岩（ミカゲ石）により厚板状に形成され、上下面の水平度が精密に仕上げられている。   The stone surface plate 3 is formed in a thick plate shape from granite (Mikage stone) that has little temperature change and excellent physical and mechanical strength, and the level of the upper and lower surfaces is precisely finished.

底部支持板２は、石定盤３の底面が完全に載置されるように石定盤３の占める面（投影面）より大きくしてあり、フレーム１と石定盤３とが直接には接触しないようにしてフレーム１に囲まれる内側空間に取り付けてある。また、図２に示すように、石定盤３の一側面がアングル状の取付片４並びにボルト５を介して底部支持板２に固定するようにして取り付けてあり、石定盤３の反対側の側縁部は、押さえ片６により固定することなく、自由に膨張できるようにして、上面が軽く押さえ片６に接するようにしてある。これにより、周囲温度の変化が生じたときに、底部支持板２は石定盤３によって拘束されることなく熱膨張が許容され、石定盤３との熱膨張率の差による影響で底部支持板２に偏った変形が生じないようにし、ひいてはフレーム１に石定盤３との熱膨張率の差に起因する影響がでないようにしてある。   The bottom support plate 2 is larger than the surface (projection surface) occupied by the stone surface plate 3 so that the bottom surface of the stone surface plate 3 is completely placed. It is attached to the inner space surrounded by the frame 1 so as not to contact. Further, as shown in FIG. 2, one side of the stone surface plate 3 is attached so as to be fixed to the bottom support plate 2 via an angled attachment piece 4 and a bolt 5. These side edges are not fixed by the pressing piece 6 but can be freely expanded so that the upper surface is in light contact with the pressing piece 6. As a result, when the ambient temperature changes, the bottom support plate 2 is allowed to thermally expand without being constrained by the stone surface plate 3, and the bottom support plate 2 is supported by the influence of the difference in thermal expansion coefficient with the stone surface plate 3. The plate 2 is prevented from being deformed unevenly, and as a result, the frame 1 is not affected by the difference in the thermal expansion coefficient with the stone surface plate 3.

設置面Ｒから石定盤３下面までの石定盤載置高さＬ２は、これまでは人の作業性の観点から８００ｍｍ程度にしていたが、後述するテーブルの移動に起因して発生する振動の周波数が設置面Ｒからの高さに依存するので、石定盤載置高さＬ２を５０ｍｍ〜４００ｍｍ、より好ましくは５０ｍｍ〜２００ｍｍ以下になるようにして、発生する振動の周波数を充分に高くして短時間のうちに振動が減衰するようにしている。 置高of L 2 granite surface plate mounting from the installation surface R to the stone surface plate 3 the lower surface is thus far had been in terms of workability of human about 800 mm, caused by the movement of the table described later since the frequency of the vibration is dependent on the height from the installation surface R, the置高of L 2 mounting stone surface plate 50Mm～400mm, more preferably be less than or equal to 50 mm to 200 mm, sufficient frequency of vibration generated The vibration is damped in a short time.

石定盤３の上面には、図２並びに図３に示すように、Ｘ方向に延設されたレール７に沿って駆動軸８により移動可能に配置されたＸステージ９と、このＸステージ９上でＸ方向と平面上で直交するＹ方向に延設されたレール１０に沿って駆動軸１１により移動可能に配置されたＹステージ１２とからなるＸ−Ｙステージ１３が設けられている。Ｙステージ１２上には縦軸の周りで回転する回転機構１４を介してテーブル１５が設けられ、テーブル１５上に加工すべき脆性材料基板Ｗが載置される。   As shown in FIGS. 2 and 3, on the upper surface of the stone surface plate 3, an X stage 9 disposed so as to be movable by a drive shaft 8 along a rail 7 extending in the X direction, and the X stage 9 There is provided an XY stage 13 including a Y stage 12 movably arranged by a drive shaft 11 along a rail 10 extending in the Y direction perpendicular to the X direction on the plane. A table 15 is provided on the Y stage 12 via a rotating mechanism 14 that rotates about the vertical axis, and a brittle material substrate W to be processed is placed on the table 15.

上部横枠１ｃに支持された上部支持板２０の上には、既述のようにレーザ光源１６とレーザ光照射部１７とが取り付けられている。レーザ光源１６には、図示は省略するが、レーザ発振源と、レーザ発振源からのレーザ光をレーザ光照射部１７に導くための反射ミラーや集光レンズなどの光学系素子とが含まれる。また、上部支持板２０の上には、レーザ光を照射するポイントを検出してズレを修正するための光学系観察部（撮像カメラ）も備えている。さらに、レーザ照射による加熱とともに加熱直後の冷却を行うことにより熱応力を利用したスクライブ加工を行う際には、冷媒噴射機構も上部支持板２０の上に取り付けられる。   On the upper support plate 20 supported by the upper horizontal frame 1c, the laser light source 16 and the laser light irradiation unit 17 are attached as described above. Although not shown, the laser light source 16 includes a laser oscillation source and optical elements such as a reflection mirror and a condensing lens for guiding the laser beam from the laser oscillation source to the laser beam irradiation unit 17. On the upper support plate 20, an optical system observation unit (imaging camera) for detecting a point where the laser beam is irradiated and correcting the deviation is also provided. Further, when performing scribing using thermal stress by performing cooling immediately after heating as well as heating by laser irradiation, the refrigerant injection mechanism is also mounted on the upper support plate 20.

次に、本発明によるスクライブ加工の動作について説明する。脆性材料基板Ｗにスクライブ溝を加工する場合は、搬送ロボット（不図示）等により、脆性材料基板Ｗをテーブル１５上に載置し、レーザ光照射部１７からレーザ光を脆性材料基板Ｗに照射しながら、Ｘ−Ｙステージ１３によりテーブル１５をＸ方向並びにＹ方向に移動させることにより、脆性材料基板ＷにＸ方向並びにＹ方向のスクライブ溝を加工する。   Next, the operation of scribing according to the present invention will be described. When processing a scribe groove in the brittle material substrate W, the brittle material substrate W is placed on the table 15 by a transfer robot (not shown) or the like, and laser beam is irradiated to the brittle material substrate W from the laser beam irradiation unit 17. However, by moving the table 15 in the X direction and the Y direction by the XY stage 13, scribe grooves in the X direction and the Y direction are processed in the brittle material substrate W.

上記構成において、フレーム１（柱枠１ａ、下部横枠１ｂ、上部横枠１ｃ）に囲まれた内部空間で、装置の設置面Ｒに近接した底部支持板２に石定盤３を配置したので、Ｘ−Ｙステージ１３によるテーブル１５の移動で発生する振動の周波数は、設置面Ｒから石定盤３までの高さＬ２を短くした分だけ高い周波数にシフトする。その結果、Ｘ−Ｙステージ１３の運動による振動が発生しても短時間のうちに減衰し、テーブル１５を反復運動させた場合でも、移動方向が変わるときに生じる振動はすぐに減衰して蓄積しなくなり、振動を抑えることができる。これにより、スクライブ溝の加工を精度よく行うことができるとともに、Ｘ−Ｙステージ１３の高速運転も可能となり、装置性能を高めることができる。 In the above configuration, the stone surface plate 3 is disposed on the bottom support plate 2 close to the installation surface R of the apparatus in the internal space surrounded by the frame 1 (the column frame 1a, the lower horizontal frame 1b, and the upper horizontal frame 1c). , the frequency of the vibration generated in the movement of the table 15 by the X-Y stage 13 is shifted only higher frequency shorter the minute height L 2 to a stone surface plate 3 from the installation surface R. As a result, even if vibration due to the movement of the XY stage 13 is generated, the vibration is attenuated in a short time, and even when the table 15 is repeatedly moved, the vibration generated when the moving direction is changed is immediately attenuated and accumulated. The vibration can be suppressed. Thereby, while being able to process a scribe groove | channel accurately, the high-speed driving | operation of the XY stage 13 is also attained, and apparatus performance can be improved.

また、石定盤３はフレーム１とは直接接触しないようにするとともに、石定盤３の一側面が底部支持板２に取付片４並びにボルト５を介して止着され、石定盤３の反対側の側縁部が押さえ片６により上面より押さえられた状態でスライドできるように底部支持板２に保持されているので、金属製の底部支持板２並びにこれを保持するフレーム１が周囲温度の変化によって熱膨張したときに、底部支持板２は石定盤３に拘束されず自由に膨張することができ、フレーム１全体が石定盤３に影響されず、均等に膨張することになり、フレーム１の一部が撓んでいびつに変形することを抑制することができる。これにより、フレーム１により上部に組み付けられたレーザ光源１６や光学系観察器やレーザ光照射部１７の変位を抑制し、精度のよいスクライブ溝を加工することができる。   Further, the stone surface plate 3 is prevented from coming into direct contact with the frame 1, and one side surface of the stone surface plate 3 is fixed to the bottom support plate 2 via the attachment pieces 4 and the bolts 5. Since the opposite side edge is held on the bottom support plate 2 so as to be slidable while being pressed from the upper surface by the pressing piece 6, the metal bottom support plate 2 and the frame 1 holding the same are at ambient temperature. The bottom support plate 2 can expand freely without being constrained by the stone surface plate 3 when it is thermally expanded due to the change of the above, and the entire frame 1 is expanded evenly without being influenced by the stone surface plate 3. It is possible to prevent a part of the frame 1 from being bent and deformed into an irregular shape. Thereby, it is possible to suppress the displacement of the laser light source 16, the optical system observation device, and the laser light irradiation unit 17 assembled at the upper portion by the frame 1, and to process a highly accurate scribe groove.

本発明において、底部支持板２が石定盤３に拘束されずに自由に熱膨張できるようにする取り付け方法は上記実施例に限定されない。例えば、図示は省略するが、連結用のボルトの外周面との間に膨張用の隙間が残るような大きなボルト挿入孔を石定盤３に形成して、このボルト挿入孔からボルトを石定盤３に螺入して石定盤３と底板２とを連結するようにしてもよい。   In the present invention, the mounting method for allowing the bottom support plate 2 to freely thermally expand without being constrained by the stone surface plate 3 is not limited to the above embodiment. For example, although not shown, a large bolt insertion hole is formed in the stone surface plate 3 so as to leave an expansion gap between the outer peripheral surface of the connecting bolts, and the bolt is fixed from the bolt insertion hole. The stone surface plate 3 and the bottom plate 2 may be connected by screwing into the plate 3.

以上、本発明の代表的な実施例について説明したが、本発明は必ずしも上記の実施例のみに特定されるものではない。例えば、実施例で示したフレーム底面のキャスタ１９やアジャスタ１８を排除してフレーム１を設置面Ｒに直接設置するようにしてもよい。
また、移動ステージは、Ｘ−Ｙステージに代えて一方向だけに移動するＸステージであってもよい。 As mentioned above, although the typical Example of this invention was described, this invention is not necessarily limited only to said Example. For example, the frame 1 may be directly installed on the installation surface R without the casters 19 and the adjusters 18 on the bottom surface of the frame shown in the embodiment.
Further, the moving stage may be an X stage that moves only in one direction instead of the XY stage.

また、実施例では柱枠１ａの最上部に上部横枠１ｃを設けたが、上部支持板２によって支持されるレーザ光照射部１７の下端とテーブル１５との間に充分な間隔があれば、柱枠１ａの最上部から少し下がった位置で上部横枠１ｃを水平に連結するようにして、その上に上部支持板２を支持するようにしてもよい。その他、本発明では、その目的を達成し、請求の範囲を逸脱しない範囲内で適宜修正、変更することが可能である。   In the embodiment, the upper horizontal frame 1c is provided at the uppermost part of the column frame 1a. However, if there is a sufficient interval between the lower end of the laser beam irradiation unit 17 supported by the upper support plate 2 and the table 15, The upper horizontal frame 1c may be horizontally connected at a position slightly lower than the uppermost part of the column frame 1a, and the upper support plate 2 may be supported thereon. In addition, in the present invention, the object can be achieved and modified and changed as appropriate without departing from the scope of the claims.

本発明は、ガラス基板、半導体基板、サファイア基板等の脆性材料基板にスクライブ溝を形成するためのレーザスクライブ装置に適用することができる。   The present invention can be applied to a laser scribing apparatus for forming a scribe groove in a brittle material substrate such as a glass substrate, a semiconductor substrate, or a sapphire substrate.

Ｒ 設置面
Ｗ 脆性材料基板
１ フレーム
１ａ 柱枠
１ｂ 下部横枠
１ｃ 上部横枠
２ 底部支持板
３ 石定盤
１３ Ｘ−Ｙステージ（移動ステージ）
１５ テーブル
１６ レーザ光源
１７ レーザ光照射部 R Installation surface W Brittle material substrate 1 Frame 1a Column frame 1b Lower horizontal frame 1c Upper horizontal frame 2 Bottom support plate 3 Stone surface plate 13 XY stage (moving stage)
15 Table 16 Laser light source 17 Laser light irradiation unit

Claims (3)

少なくとも、四隅に立設される柱枠、前記柱枠の下部で前記柱枠の間を水平に連結する下部横枠、前記柱枠の上部で前記柱枠の間を水平に連結する上部横枠を含む枠材で立体に組成されたフレームと、
前記フレームに囲まれた内側の空間における設置面近傍で前記下部横枠に支持される底部支持板と、
前記底部支持板上に載置される石定盤と、
前記石定盤の上面に取り付けられる移動ステージと、
前記移動ステージによって移動可能に支持され脆性材料基板が載置されるテーブルと、
前記石定盤の上方で前記上部横枠に支持される上部支持板と、
前記上部支持板に支持されるレーザ光源、および、前記レーザ光源からのレーザ光を前記脆性材料基板に照射するレーザ光照射部を備えたことを特徴とするレーザスクライブ装置。 Column frames standing at four corners, a lower horizontal frame that horizontally connects the column frames at the lower part of the column frame, and an upper horizontal frame that horizontally connects the column frames at the upper part of the column frame A frame three-dimensionally composed of a frame material including
A bottom support plate supported by the lower lateral frame near the installation surface in the inner space surrounded by the frame;
A stone surface plate placed on the bottom support plate;
A moving stage attached to the upper surface of the stone surface plate;
A table on which a brittle material substrate is placed supported and movable by the moving stage;
An upper support plate supported by the upper horizontal frame above the stone surface plate;
A laser scribing apparatus comprising: a laser light source supported by the upper support plate; and a laser light irradiation unit that irradiates the brittle material substrate with laser light from the laser light source. 設置面から前記底部支持板の上面までの高さである石定盤載置高さＬ２は５０ｍｍ〜４００ｍｍである請求項１に記載のレーザスクライブ装置。 2. The laser scribing apparatus according to claim 1, wherein a stone surface platen mounting height L 2 that is a height from an installation surface to an upper surface of the bottom support plate is 50 mm to 400 mm. 前記石定盤と前記底部支持板とは、片側が固定され、他方側は自由に膨張できるようにして熱膨張率の差による底部支持板の変形を避けるようにして支持される請求項１または請求項２に記載のレーザスクライブ装置。   The said stone surface plate and the said bottom part support plate are supported so that the deformation | transformation of the bottom part support plate by the difference in a thermal expansion coefficient may be avoided so that one side may be fixed and the other side may expand | swell freely. The laser scribing apparatus according to claim 2.
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