JP5329199B2 - Laser processing apparatus, laser processing control method, and laser processing program - Google Patents
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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加工を施すレーザ加工装置、レーザ加工制御方法およびレーザ加工用プログラムに関するものである。 The present invention relates to a laser processing apparatus, a laser processing control method, and a laser processing program for performing laser processing on a workpiece such as a semiconductor wafer.
半導体デバイス製造工程においては、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ストリート(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等の回路が形成されている半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによって回路毎に分割して個々の半導体チップを製造している。半導体ウエーハのストリートに沿った切断は、通常、ダイサーと称されている切削装置によって行われており、レーザ光線を照射して切断する加工方法も試みられている(例えば、特許文献1参照)。 In a semiconductor device manufacturing process, a plurality of regions are defined by streets (scheduled division lines) arranged in a lattice pattern on the surface of a semiconductor wafer having a substantially disk shape, and circuits such as IC and LSI are defined in the partitioned regions. Each semiconductor chip is manufactured by cutting the semiconductor wafer on which the semiconductor chip is formed along the street and dividing it into circuits. Cutting along the streets of a semiconductor wafer is usually performed by a cutting device called a dicer, and a processing method of cutting by irradiating a laser beam has also been attempted (see, for example, Patent Document 1).
ところが、一般に、半導体ウエーハ等の板状の被加工物にはウネリがあり、その厚さにバラツキがあると、レーザ光線を照射する際に屈折率の関係で所定の深さに均一に変質層を形成することができない。従って、半導体ウエーハ等の板状の被加工物に対して内部の所定深さ位置に均一に変質層を形成するためには、予めレーザ光線を照射する領域の凹凸を検出し、その凹凸にレーザ光線照射手段を追随させて加工する必要がある。 However, in general, a plate-like workpiece such as a semiconductor wafer has undulation, and if the thickness varies, the layer is uniformly altered to a predetermined depth due to the refractive index when irradiating a laser beam. Can not form. Therefore, in order to uniformly form a deteriorated layer at a predetermined depth position on a plate-like workpiece such as a semiconductor wafer, the unevenness of the region irradiated with the laser beam is detected in advance, and laser is applied to the unevenness. It is necessary to follow the light beam irradiation means for processing.
上述した問題を解消するために、チャックテーブルに保持された被加工物の上面に可視光のレーザ光線を照射し、被加工物の上面で反射した面積に対応した光量に基づいて被加工物の上面高さ位置を検出する高さ位置検出手段を備えたレーザ加工装置が提案されている(例えば、特許文献2参照)。 In order to solve the above-described problems, the upper surface of the workpiece held on the chuck table is irradiated with a visible laser beam, and the amount of light corresponding to the area reflected by the upper surface of the workpiece is determined. There has been proposed a laser processing apparatus including a height position detecting means for detecting an upper surface height position (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、高さ位置検出手段には検出可能な幅に限りがあることが一般的である。そして、対象となる被加工物が有する上面高さ位置のバラツキ範囲が高さ位置検出手段の検出可能な幅に入っているにも関わらず、高さ位置検出手段と被加工物との位置関係によっては、上面高さ位置の測定ができないことがある。このような場合、結果的にレーザ光線照射手段を追随させる凹凸情報が得られないため、レーザ加工を行えず、生産性が著しく低下するといった問題があった。 However, the height position detecting means generally has a limited detectable width. The positional relationship between the height position detecting means and the workpiece, even though the variation range of the upper surface height position of the target work piece is within the detectable width of the height position detecting means. Depending on the case, it may not be possible to measure the upper surface height position. In such a case, as a result, the unevenness information for following the laser beam irradiation means cannot be obtained, so that there is a problem that the laser processing cannot be performed and the productivity is remarkably lowered.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、被加工物の上面高さ位置を常に適正に検出して被加工物に対する加工用レーザ光線の集光点位置が適正な状態でレーザ加工を施すことができるレーザ加工装置、レーザ加工制御方法およびレーザ加工用プログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and always detects the upper surface height position of a workpiece appropriately and performs laser processing with the focusing point position of the processing laser beam with respect to the workpiece being appropriate. An object of the present invention is to provide a laser processing apparatus, a laser processing control method, and a laser processing program.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるレーザ加工装置は、分割予定ラインによって区画された被加工物を保持する保持面を備えるチャックテーブルと、該チャックテーブルの前記保持面に保持された前記被加工物をレーザ加工するための加工用レーザ光線を発振する加工用レーザ光線発振手段と、該加工用レーザ光線発振手段によって発振された加工用レーザ光線を集光する集光レンズと、を有するレーザ光線照射手段と、前記チャックテーブルと前記レーザ光線照射手段とを加工送り方向に相対的に移動させる加工送り手段と、前記被加工物に対してレーザ加工を施す前に、予め前記集光レンズを前記保持面に対して垂直方向に移動させ該集光レンズによって集光される加工用レーザ光線の集光点位置を調整する第1の集光点位置調整手段と、前記被加工物が有する前記分割予定ライン上の上面高さのバラツキ範囲よりも広くて前記第1の集光点位置調整手段の移動可能範囲よりも狭い移動可能範囲に設定され、ピエゾモータを駆動源として、前記集光レンズを前記垂直方向に移動させ該集光レンズによって集光される加工用レーザ光線の集光点位置を調整する第2の集光点位置調整手段と、対象となる前記分割予定ラインに対してレーザ加工を施す前に、前記被加工物を加工送り方向に相対的に移動させながら検出用光源から発せられた検出用光線を前記集光レンズによって集光して前記保持面上の前記被加工物の前記分割予定ラインに沿って照射し、前記分割予定ラインの上面で反射した反射光に基づき前記集光レンズと前記分割予定ラインの上面との距離情報を取得し、取得される該距離情報が所定の一定値となるように前記ピエゾモータを駆動させて前記第2の集光点位置調整手段により前記集光レンズを垂直方向に移動させ、前記ピエゾモータの駆動情報を記憶させて集光レンズ移動情報を取得することにより前記分割予定ラインの上面高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、当該レーザ加工装置の動作を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記高さ位置検出手段により対象となる前記分割予定ラインの上面高さ位置を検出する際に、前記上面高さ位置が前記第2の集光点位置調整手段の移動可能範囲より上側に存在することにより検出不可能な箇所があった場合は、前記高さ位置検出手段で検出された該分割予定ライン上で一番下側に存在する上面高さの最下位置を記憶させ、前記第1の集光点位置調整手段によって、前記第2の集光点位置調整手段の移動可能範囲の最も下側の位置を前記最下位置よりも下側に位置付けて、前記高さ位置検出手段により該分割予定ライン上の上面高さ位置を再び検出させ、前記上面高さ位置が前記第2の集光点位置調整手段の移動可能範囲より下側に存在することにより検出不可能な箇所があった場合は、前記高さ位置検出手段で検出された該分割予定ライン上で一番上側に存在する上面高さの最上位置を記憶させ、前記第1の集光点位置調整手段によって、前記第2の集光点位置調整手段の移動可能範囲の最も上側の位置を前記最上位置よりも上側に位置付けて、前記高さ位置検出手段により該分割予定ライン上の上面高さ位置を再び検出させ、前記上面高さ位置が前記第2の集光点位置調整手段の移動可能範囲内に存在することにより検出不可能な箇所がなかった場合は、前記被加工物を加工送り方向に相対的に移動させながら前記レーザ光線照射手段によって対象となる該分割予定ラインに対して加工用レーザ光線を照射するとともに、同時に、前記高さ位置検出手段により取得された前記集光レンズ移動情報に基づいて前記ピエゾモータを駆動させて前記第2の集光点位置調整手段により前記集光レンズの前記集光点位置を調整しながら該分割予定ラインに対してレーザ加工を施すことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a laser processing apparatus according to the present invention includes a chuck table having a holding surface for holding a workpiece partitioned by a division line, and the holding of the chuck table. A processing laser beam oscillating means for oscillating a processing laser beam for laser processing the workpiece held on the surface, and a collecting beam for condensing the processing laser beam oscillated by the processing laser beam oscillating means. A laser beam irradiating means having an optical lens, a processing feed means for relatively moving the chuck table and the laser beam irradiating means in a processing feed direction, and before performing laser processing on the workpiece. In advance, the condensing lens is moved in the direction perpendicular to the holding surface to adjust the condensing point position of the processing laser beam condensed by the condensing lens. 1 focusing point position adjusting means, and a movement that is wider than the range of variation of the upper surface height on the division line of the workpiece and narrower than the movable range of the first focusing point position adjusting means. A second condensing point that is set in a possible range and adjusts the condensing point position of the processing laser beam focused by the condensing lens by moving the condensing lens in the vertical direction using a piezo motor as a drive source Before performing laser processing on the position adjustment means and the target division line, the light beam for detection emitted from the light source for detection is moved while moving the workpiece relatively in the processing feed direction. Condensed by an optical lens and irradiated along the planned division line of the workpiece on the holding surface, and based on the reflected light reflected on the upper surface of the planned division line, the condensing lens and the planned division line Top The distance information is obtained, and the piezo motor is driven so that the obtained distance information becomes a predetermined constant value, and the condenser lens is moved in the vertical direction by the second condenser point position adjusting means, Height position detecting means for detecting the upper surface height position of the planned dividing line by storing the driving information of the piezo motor and acquiring the condenser lens movement information; and control means for controlling the operation of the laser processing apparatus; The control means detects the upper surface height position of the target division line by the height position detection means, and the upper surface height position is the second condensing point position adjustment means. If there is a portion that cannot be detected because it exists above the movable range, the uppermost surface height at the lowermost position on the planned division line detected by the height position detecting means. Down position And storing the lowermost position of the movable range of the second condensing point position adjusting unit below the lowermost position by the first condensing point position adjusting unit. The height position detecting means again detects the upper surface height position on the planned division line, and the upper surface height position is below the movable range of the second condensing point position adjusting means. If there is a possible location, the highest position of the upper surface height existing on the uppermost side on the planned dividing line detected by the height position detecting means is stored, and the first condensing point position adjustment is performed. Means for positioning the uppermost position of the movable range of the second condensing point position adjusting means above the uppermost position, and the height position detecting means enables the upper surface height position on the planned dividing line. Is detected again, and the top surface height position is When there is no place that cannot be detected because it exists within the movable range of the second focusing point position adjusting means, the laser beam irradiating means while relatively moving the workpiece in the processing feed direction Irradiating the target division line with a processing laser beam, and simultaneously driving the piezo motor based on the condenser lens movement information acquired by the height position detecting means. A laser processing is performed on the planned dividing line while adjusting the condensing point position of the condensing lens by the condensing point position adjusting means.
また、本発明にかかるレーザ加工制御方法は、分割予定ラインによって区画された被加工物を保持する保持面を備えるチャックテーブルと、該チャックテーブルの前記保持面に保持された前記被加工物をレーザ加工するための加工用レーザ光線を発振する加工用レーザ光線発振手段と、該加工用レーザ光線発振手段によって発振された加工用レーザ光線を集光する集光レンズと、を有するレーザ光線照射手段と、前記チャックテーブルと前記レーザ光線照射手段とを加工送り方向に相対的に移動させる加工送り手段と、前記被加工物に対してレーザ加工を施す前に、予め前記集光レンズを前記保持面に対して垂直方向に移動させ該集光レンズによって集光される加工用レーザ光線の集光点位置を調整する第1の集光点位置調整手段と、前記被加工物が有する前記分割予定ライン上の上面高さのバラツキ範囲よりも広くて前記第1の集光点位置調整手段の移動可能範囲よりも狭い移動可能範囲に設定され、ピエゾモータを駆動源として、前記集光レンズを前記垂直方向に移動させ該集光レンズによって集光される加工用レーザ光線の集光点位置を調整する第2の集光点位置調整手段と、対象となる前記分割予定ラインに対してレーザ加工を施す前に、前記被加工物を加工送り方向に相対的に移動させながら検出用光源から発せられた検出用光線を前記集光レンズによって集光して前記保持面上の前記被加工物の前記分割予定ラインに沿って照射し、前記分割予定ラインの上面で反射した反射光に基づき前記集光レンズと前記分割予定ラインの上面との距離情報を取得し、取得される該距離情報が所定の一定値となるように前記ピエゾモータを駆動させて前記第2の集光点位置調整手段により前記集光レンズを垂直方向に移動させ、前記ピエゾモータの駆動情報を記憶させて集光レンズ移動情報を取得することにより前記分割予定ラインの上面高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、を有するレーザ加工装置を用い、前記高さ位置検出手段により対象となる前記分割予定ラインの上面高さ位置を検出する際に、前記上面高さ位置が前記第2の集光点位置調整手段の移動可能範囲より上側に存在することにより検出不可能な箇所があった場合は、前記高さ位置検出手段で検出された該分割予定ライン上で一番下側に存在する上面高さの最下位置を記憶させ、前記第1の集光点位置調整手段によって、前記第2の集光点位置調整手段の移動可能範囲の最も下側の位置を前記最下位置よりも下側に位置付けて、前記高さ位置検出手段により該分割予定ライン上の上面高さ位置を再び検出させるステップと、前記上面高さ位置が前記第2の集光点位置調整手段の移動可能範囲より下側に存在することにより検出不可能な箇所があった場合は、前記高さ位置検出手段で検出された該分割予定ライン上で一番上側に存在する上面高さの最上位置を記憶させ、前記第1の集光点位置調整手段によって、前記第2の集光点位置調整手段の移動可能範囲の最も上側の位置を前記最上位置よりも上側に位置付けて、前記高さ位置検出手段により該分割予定ライン上の上面高さ位置を再び検出させるステップと、前記上面高さ位置が前記第2の集光点位置調整手段の移動可能範囲内に存在することにより検出不可能な箇所がなかった場合は、前記被加工物を加工送り方向に相対的に移動させながら前記レーザ光線照射手段によって対象となる該分割予定ラインに対して加工用レーザ光線を照射するとともに、同時に、前記高さ位置検出手段により取得された前記集光レンズ移動情報に基づいて前記ピエゾモータを駆動させて前記第2の集光点位置調整手段により前記集光レンズの前記集光点位置を調整しながら該分割予定ラインに対してレーザ加工を施すステップと、を含むことを特徴とする。 The laser processing control method according to the present invention includes a chuck table having a holding surface for holding a workpiece partitioned by the division lines, and a laser for the workpiece held on the holding surface of the chuck table. Laser beam irradiating means having processing laser beam oscillating means for oscillating a processing laser beam for processing, and a condenser lens for condensing the processing laser beam oscillated by the processing laser beam oscillating means; A processing feed means for relatively moving the chuck table and the laser beam irradiating means in a processing feed direction; and before performing laser processing on the workpiece, the condenser lens is previously placed on the holding surface. First focusing point position adjusting means for adjusting the focusing point position of the processing laser beam which is moved vertically with respect to the focusing lens and is focused by the focusing lens; It is set to a movable range that is wider than the range of variation of the upper surface height on the division line that the work has and is narrower than the movable range of the first condensing point position adjusting means, and a piezo motor as a drive source, A second condensing point position adjusting means for moving the condensing lens in the vertical direction to adjust a condensing point position of a processing laser beam condensed by the condensing lens; Before the laser processing is performed on the holding surface, the light beam for detection emitted from the light source for detection is condensed by the condensing lens while moving the workpiece relatively in the processing feed direction. The distance information between the condensing lens and the upper surface of the planned division line is acquired based on the reflected light that is irradiated along the planned division line of the workpiece and reflected by the upper surface of the planned division line. The The piezo motor is driven so that the separation information becomes a predetermined constant value, the condensing lens is moved in the vertical direction by the second condensing point position adjusting means, and the driving information of the piezo motor is stored and condensed. Using a laser processing apparatus having a height position detecting means for detecting an upper surface height position of the division planned line by acquiring lens movement information, and the height position detecting means When detecting the upper surface height position, if there is a portion that cannot be detected because the upper surface height position is above the movable range of the second light condensing point position adjusting means, The lowest position of the upper surface height existing on the lowermost side on the planned dividing line detected by the position detecting means is stored, and the second light collecting point is adjusted by the first light collecting point position adjusting means. Point position adjustment hand Positioning the lowermost position of the movable range of the step below the lowermost position and causing the height position detecting means to detect the upper surface height position on the planned dividing line again; and If there is a portion that cannot be detected because the height position is below the movable range of the second focusing point position adjusting means, the division schedule detected by the height position detecting means The uppermost position of the upper surface height existing on the uppermost side on the line is stored, and the uppermost position of the movable range of the second condensing point position adjusting means is stored by the first condensing point position adjusting means. Positioning the upper surface position above the uppermost position, and causing the height position detecting means to detect the upper surface height position on the division-scheduled line again, and the upper surface height position adjusts the second condensing point position. Within the movable range of the means If there is no undetectable part, the laser beam irradiating unit irradiates the target division planned line with the laser beam irradiation means while moving the workpiece relative to the processing feed direction. At the same time, based on the condensing lens movement information acquired by the height position detecting means, the piezo motor is driven and the condensing point of the condensing lens is adjusted by the second condensing point position adjusting means. And performing laser processing on the scheduled division line while adjusting the position.
また、本発明にかかるレーザ加工用プログラムは、分割予定ラインによって区画された被加工物を保持する保持面を備えるチャックテーブルと、該チャックテーブルの前記保持面に保持された前記被加工物をレーザ加工するための加工用レーザ光線を発振する加工用レーザ光線発振手段と、該加工用レーザ光線発振手段によって発振された加工用レーザ光線を集光する集光レンズと、を有するレーザ光線照射手段と、前記チャックテーブルと前記レーザ光線照射手段とを加工送り方向に相対的に移動させる加工送り手段と、前記被加工物に対してレーザ加工を施す前に、予め前記集光レンズを前記保持面に対して垂直方向に移動させ該集光レンズによって集光される加工用レーザ光線の集光点位置を調整する第1の集光点位置調整手段と、前記被加工物が有する前記分割予定ライン上の上面高さのバラツキ範囲よりも広くて前記第1の集光点位置調整手段の移動可能範囲よりも狭い移動可能範囲に設定され、ピエゾモータを駆動源として、前記集光レンズを前記垂直方向に移動させ該集光レンズによって集光される加工用レーザ光線の集光点位置を調整する第2の集光点位置調整手段と、対象となる前記分割予定ラインに対してレーザ加工を施す前に、前記被加工物を加工送り方向に相対的に移動させながら検出用光源から発せられた検出用光線を前記集光レンズによって集光して前記保持面上の前記被加工物の前記分割予定ラインに沿って照射し、前記分割予定ラインの上面で反射した反射光に基づき前記集光レンズと前記分割予定ラインの上面との距離情報を取得し、取得される該距離情報が所定の一定値となるように前記ピエゾモータを駆動させて前記第2の集光点位置調整手段により前記集光レンズを垂直方向に移動させ、前記ピエゾモータの駆動情報を記憶させて集光レンズ移動情報を取得することにより前記分割予定ラインの上面高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、を有するレーザ加工装置が備えるコンピュータに、前記高さ位置検出手段により対象となる前記分割予定ラインの上面高さ位置を検出する際に、前記上面高さ位置が前記第2の集光点位置調整手段の移動可能範囲より上側に存在することにより検出不可能な箇所があった場合は、前記高さ位置検出手段で検出された該分割予定ライン上で一番下側に存在する上面高さの最下位置を記憶させ、前記第1の集光点位置調整手段によって、前記第2の集光点位置調整手段の移動可能範囲の最も下側の位置を前記最下位置よりも下側に位置付けて、前記高さ位置検出手段により該分割予定ライン上の上面高さ位置を再び検出させる機能と、前記上面高さ位置が前記第2の集光点位置調整手段の移動可能範囲より下側に存在することにより検出不可能な箇所があった場合は、前記高さ位置検出手段で検出された該分割予定ライン上で一番上側に存在する上面高さの最上位置を記憶させ、前記第1の集光点位置調整手段によって、前記第2の集光点位置調整手段の移動可能範囲の最も上側の位置を前記最上位置よりも上側に位置付けて、前記高さ位置検出手段により該分割予定ライン上の上面高さ位置を再び検出させる機能と、前記上面高さ位置が前記第2の集光点位置調整手段の移動可能範囲内に存在することにより検出不可能な箇所がなかった場合は、前記被加工物を加工送り方向に相対的に移動させながら前記レーザ光線照射手段によって対象となる該分割予定ラインに対して加工用レーザ光線を照射するとともに、同時に、前記高さ位置検出手段により取得された前記集光レンズ移動情報に基づいて前記ピエゾモータを駆動させて前記第2の集光点位置調整手段により前記集光レンズの前記集光点位置を調整しながら該分割予定ラインに対してレーザ加工を施す機能と、を実行させることを特徴とする。
The program for laser processing according to the present invention includes a chuck table having a holding surface for holding a workpiece divided by the planned division lines, and a laser for the workpiece held on the holding surface of the chuck table. Laser beam irradiating means having processing laser beam oscillating means for oscillating a processing laser beam for processing, and a condenser lens for condensing the processing laser beam oscillated by the processing laser beam oscillating means; A processing feed means for relatively moving the chuck table and the laser beam irradiating means in a processing feed direction; and before performing laser processing on the workpiece, the condenser lens is previously placed on the holding surface. First focusing point position adjusting means for adjusting the focusing point position of the processing laser beam which is moved vertically with respect to the focusing lens and is focused by the focusing lens; The workpiece is set to a movable range that is wider than the range of variation of the upper surface height on the division line that the workpiece has and that is narrower than the movable range of the first focusing point position adjusting means, and a piezo motor is used as a drive source , Second focusing point position adjusting means for moving the focusing lens in the vertical direction and adjusting the focusing point position of the processing laser beam condensed by the focusing lens, and the target division schedule Before performing laser processing on the line, the light beam for detection emitted from the light source for detection is condensed by the condensing lens while moving the workpiece relatively in the processing feed direction. The distance information between the condensing lens and the upper surface of the division line is acquired based on the reflected light that is irradiated along the division line of the workpiece and reflected from the upper surface of the division line. The piezo motor is driven so that the distance information becomes a predetermined constant value, the condensing lens is moved in the vertical direction by the second condensing point position adjusting means, and the driving information of the piezo motor is stored and collected. A computer provided in a laser processing apparatus having a height position detection means for detecting an upper surface height position of the division planned line by acquiring optical lens movement information, and the division targeted by the height position detection means When detecting the upper surface height position of the planned line, if there is a portion that cannot be detected because the upper surface height position is above the movable range of the second condensing point position adjusting means. , Storing the lowest position of the upper surface height existing on the lowermost side on the planned dividing line detected by the height position detecting means, and the first condensing point position adjusting means causes the first focusing point position adjusting means to store the first position. The lowermost position of the movable range of the two condensing point position adjusting means is positioned below the lowermost position, and the height position detecting means again sets the upper surface height position on the planned dividing line. If there is a function to be detected and a portion that cannot be detected because the upper surface height position is below the movable range of the second focusing point position adjusting means, the height position detecting means The uppermost position of the upper surface height existing on the uppermost side on the planned division line is stored, and the second focusing point position adjusting unit is moved by the first focusing point position adjusting unit. A function of positioning the uppermost position of the possible range above the uppermost position and causing the height position detecting means to detect the upper surface height position on the planned division line again, and the upper surface height position is the
本発明によれば、被加工物の上面高さ位置のバラツキ範囲が検出可能範囲内であるにも関わらず検出不可能な場合には、第1の集光点位置調整手段を制御して自動的に被加工物の上面に対する第2の集光点位置調整手段の位置関係を調整することで検出可能としているので、被加工物の上面高さ位置を常に適正に検出して被加工物に対する加工用レーザ光線の集光点位置が適正な状態でレーザ加工を施すことができるという効果を奏する。 According to the present invention, when the variation range of the upper surface height position of the workpiece is within the detectable range but cannot be detected, the first focusing point position adjusting means is controlled to automatically Since it is possible to detect by adjusting the positional relationship of the second focusing point position adjusting means with respect to the upper surface of the workpiece, it is possible to detect the upper surface height position of the workpiece appropriately and always with respect to the workpiece. There is an effect that laser processing can be performed in a state where the condensing point position of the processing laser beam is appropriate.
以下、本発明を実施するための最良の形態であるレーザ加工装置、レーザ加工制御方法およびレーザ加工用プログラムについて図面を参照して説明する。本実施の形態は、格子状に配列された複数の分割予定ラインによって区画された半導体ウエーハ等の被加工物に分割予定ラインに沿って加工用レーザ光線を照射してレーザ加工を施すレーザ加工装置への適用例を示す。 Hereinafter, a laser processing apparatus, a laser processing control method, and a laser processing program that are the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The present embodiment is a laser processing apparatus that performs laser processing by irradiating a workpiece such as a semiconductor wafer partitioned by a plurality of planned division lines arranged in a grid pattern with a processing laser beam along the planned division lines. An application example is shown.
まず、本実施の形態で加工対象とする被加工物について説明する。図1は、被加工物1を示す外観斜視図である。加工対象となる被加工物1は、半導体ウエーハ等をベースとし、表面1aに格子状に配列された複数の第1の分割予定ライン4aと複数の第2の分割予定ライン4bとによって区画された複数の矩形領域が形成され、この複数の矩形領域にデバイス5が形成されている。このような被加工物1は、特に限定されないが、例えばシリコンウエーハ等の半導体ウエーハや、チップ実装用としてウエーハの裏面に設けられるDAF(Die Attach Film)等の粘着部材、あるいは半導体製品のパッケージ、セラミック、ガラス系あるいはシリコン系の基板、さらには、μmオーダの精度が要求される各種加工材料が挙げられる。なお、このような被加工物1は、例えば図2に示すように環状のフレーム2に装着されたポリオレフィン等の合成樹脂シートからなるダイシングテープ3に裏面1bを上側にして貼着された状態で用意される。
First, a workpiece to be processed in the present embodiment will be described. FIG. 1 is an external perspective view showing a
ついで、被加工物1にレーザ加工を施すためのレーザ加工装置について説明する。図2は、本実施の形態のレーザ加工装置の主要部を示す外観斜視図であり、図3は、レーザ光線照射手段等の光学系構成を含む全体構成を示す概略側面図であり、図4は、その一部を拡大して示す概略側面図である。本実施の形態のレーザ加工装置20は、被加工物1を保持する保持面21aを有するチャックテーブル21と、チャックテーブル21の保持面21a上に保持された被加工物1にパルス状の加工用レーザ光線を照射してレーザ加工するレーザ光線照射手段22と、保持面21a上に保持された被加工物1を撮像する撮像手段100と、制御手段200とを備えている。また、チャックテーブル21は、被加工物1を吸引保持するとともに、円筒部24内の図示しないモータに連結されて回転可能に設けられている。さらに、チャックテーブル21には、環状フレーム2を固定するためのクランプ21bが配設されている。
Next, a laser processing apparatus for performing laser processing on the
また、チャックテーブル21は、2段の滑動ブロック25,26上に搭載されている。滑動ブロック25は、ボールネジ27a、ナット(図示せず)、パルスモータ27b等により構成された加工送り手段27によってX軸方向(加工送り方向)に移動可能に設けられ、滑動ブロック25に搭載されたチャックテーブル21上の被加工物1をレーザ光線照射手段22が照射するパルス状の加工用レーザ光線に対してX軸方向に相対的に移動する。同様に、滑動ブロック26は、ボールネジ28a、ナット(図示せず)、パルスモータ28b等により構成された割り出し送り手段28によって水平面内でX軸方向と直交するY軸方向(割り出し方向)に移動可能に設けられ、滑動ブロック26に搭載されたチャックテーブル21上の被加工物1をレーザ光線照射手段22が照射するパルス状の加工用レーザ光線に対してY軸方向に相対的に移動する。
The chuck table 21 is mounted on two stages of sliding
ここで、加工送り手段27に対しては、チャックテーブル21の加工送り量を検出するための加工送り量検出手段29が付設されている。加工送り量検出手段29は、X軸方向に沿って配設されたリニアスケール29aと、滑動ブロック25に配設され滑動ブロック25とともにリニアスケール29aに沿って移動する図示しない読み取りヘッドとからなっている。この加工送り量検出手段29から、例えば1μm毎に1パルスのパルス信号を制御手段200に送ることで、制御手段200は、入力したパルス信号をカウントしてチャックテーブル21の加工送り方向の移動量を検出する。
Here, the machining feed means 27 is provided with a machining feed amount detection means 29 for detecting the machining feed amount of the chuck table 21. The processing feed amount detection means 29 includes a
同様に、割り出し送り手段28に対しては、チャックテーブル21の割り出し送り量を検出するための割り出し送り量検出手段30が付設されている。割り出し送り量検出手段30は、Y軸方向に沿って配設されたリニアスケール30aと、滑動ブロック26に配設され滑動ブロック26とともにリニアスケール30aに沿って移動する図示しない読み取りヘッドとからなっている。この割り出し送り量検出手段30から、例えば1μm毎に1パルスのパルス信号を制御手段200に送ることで、制御手段200は、入力したパルス信号をカウントしてチャックテーブル21の割り出し送り方向の移動量を検出する。
Similarly, an index feed amount detecting means 30 for detecting the index feed amount of the chuck table 21 is attached to the index feed means 28. The index feed amount detection means 30 includes a
また、レーザ光線照射手段22は、実質上水平に配置されたケーシング31を含んでおり、支持ブロック32に対してこのケーシング31を介して第1の集光点位置調整手段33によってZ軸方向(垂直方向)に移動可能に設けられている。第1の集光点位置調整手段33は、ボールネジ33a、ナット(図示せず)、パルスモータ33b等により構成されている。この第1の集光点位置調整手段33に対しても、レーザ光線照射手段22のZ軸送り方向の移動量を検出するためのZ軸送り量検出手段34が付設されている。Z軸送り量検出手段34は、Z軸方向に沿って配設されたリニアスケール34aと、ケーシング31に配設されケーシング31とともにリニアスケール34aに沿って移動する図示しない読み取りヘッドとからなっている。このZ軸送り量検出手段34から、例えば1μm毎に1パルスのパルス信号を制御手段200に送ることで、この制御手段200は、入力したパルス信号をカウントしてレーザ光線照射手段22の垂直方向の移動量を検出する。
Further, the laser beam irradiation means 22 includes a
また、本実施の形態のレーザ光線照射手段22は、図3および図4に示すように、ケーシング31内に配設された加工用レーザ光線発振手段22aおよび伝送光学系と、ケーシング31の先端の集光部31aに配設された集光レンズ22bとミラー22cとを具備している。加工用レーザ光線発振手段22aは、チャックテーブル21の保持面21aに保持された被加工物1に対して透過性を有する波長、例えば1064nmのパルス状の加工用レーザ光線を発振するためのものであり、YAGレーザ発振器或いはYVO4レーザ発振器からなるレーザ光線発振器等から構成されている。また、集光レンズ22bは、加工用レーザ光線発振手段22aによって発振されたパルス状の加工用レーザ光線をチャックテーブル21の保持面21aに保持された被加工物1に向けて集光させて照射するための組レンズ等からなる。ミラー22cは、加工用レーザ光線発振手段22aによって発振されたパルス状の加工用レーザ光線を被加工物1(集光レンズ22b)側に向けて反射させるためのものである。
Further, as shown in FIGS. 3 and 4, the laser beam irradiation means 22 of the present embodiment includes a processing laser beam oscillation means 22 a and a transmission optical system disposed in the
したがって、被加工物1に対してレーザ加工を施す前に、このような集光レンズ22bを内蔵したケーシング31を、パルスモータ33bを駆動させ第1の集光点位置調整手段33によって保持面21aに対して垂直方向(Z軸方向)に移動させることで、集光レンズ22bによって集光される加工用レーザ光線の集光点位置の調整が可能とされている。
Therefore, before laser processing is performed on the
また、ケーシング31の先端部に装着された撮像手段100は、チャックテーブル21上に保持された被加工物1の上面を撮像し、レーザ光線照射手段22の集光レンズ22bから照射される加工用レーザ光線によって加工すべき領域を検出するためのものである。この撮像手段100は、撮像素子(CCD)等で構成され、撮像した画像信号を制御手段200に送る。
Further, the image pickup means 100 mounted on the tip of the
また、制御手段200は、ROM(図示せず)に格納された制御プログラムに従い演算処理を実行するCPU(図示せず)やRAM(図示せず)を備えるコンピュータからなる。この制御手段200は、レーザ加工装置20全体の制御を司るものであるが、特に、後述する高さ位置検出手段の機能の一部を担うとともに、レーザ加工用プログラムに従い高さ位置検出動作を制御する。
The control means 200 is composed of a computer having a CPU (not shown) and a RAM (not shown) that execute arithmetic processing according to a control program stored in a ROM (not shown). This control means 200 controls the entire
ここで、本実施の形態のレーザ加工装置20は、ケーシング31内に第2の集光点位置調整手段35を備えている。この第2の集光点位置調整手段35は、応答速度が速いピエゾモータ35aを駆動源とするもので、高さ位置検出動作時やレーザ加工時に、集光レンズ22bを単独で高速に垂直方向に移動させることで集光レンズ22bによって集光される加工用レーザ光線の集光点位置を調整するためのものである。すなわち、第2の集光点位置調整手段35は、集光レンズ22bの集光点位置を被加工物1の上面(裏面1b)の凹凸バラツキに追随させるためのものである。このため、第2の集光点位置調整手段35の移動可能範囲は、後述の図7等に示すように、加工対象となる被加工物1が有する分割予定ライン4a,4b上の上面高さのバラツキ範囲よりも広く、かつ、第1の集光点位置調整手段33の移動可能範囲よりも狭くなるように設定されている。
Here, the
また、本実施の形態のレーザ加工装置20は、レーザ光線照射手段22の一部、第2の集光点位置調整手段35および制御手段200を利用して、チャックテーブル21に保持された被加工物1の上面高さ位置を検出する高さ位置検出手段39を備えている。高さ位置検出手段39は、検出光学系として、検出光発光部39aと、ダイクロイックミラー39bと、ハーフミラー39cと、集光レンズ22bと、ハーフミラー39dと、シリンドリカルレンズ39eと、スリット39fと、第1の受光素子39gと、第2の受光素子39hとを備える。
Further, the
検出光発光部39aは、加工用レーザ光線発振手段22aから発振される加工用レーザ光線の周波数とは異なる周波数の検出用光線を発振するためのものである。本実施の形態では、波長が例えば635nmの検出用光を発振するCWレーザ光源が用いられている。ダイクロイックミラー39bは、加工用レーザ光線発振手段22aとミラー22cとの間に設置され、レーザ光線発振手段41から発せられた加工用レーザ光線は透過させ、検出光発光部39aから発せられる検出用光線をミラー22c(集光レンズ22b)側に向けて反射させるためのものである。また、ハーフミラー39cは、検出光発光部39aから発せられる検出用光線をダイクロイックミラー39b側に透過させる一方、被加工物1で反射されてダイクロイックミラー39bで反射される検出用光線を反射させるためのものである。
The
また、集光レンズ22bは、加工用/検出用共用であり、ハーフミラー39cを透過し、ダイクロイックミラー39a、ミラー22cで反射された検出用光線を集光してチャックテーブル21に保持された被加工物1に照射するためのレンズである。
The condensing
また、ハーフミラー39cは、被加工物1で反射された検出用光線を第1の光路Oaと第2の光路Obとに分光するためのものである。シリンドリカルレンズ39eおよびスリット39fは、第1の光路Oaに導かれた光の一部を規制するためのものである。シリンドリカルレンズ39eは、第1の光路Oaに設置されて、被加工物1で反射された検出用光線を1次元に集光する集光機能を有するレンズである。本実施の形態では、シリンドリカルレンズ39eは、図4において紙面表裏方向に集光性を有し、紙面上下方向には集光性を有しないように配置されている。また、スリット39fは、シリンドリカルレンズ39eと第1の受光素子39gとの間に位置させて所定幅の開口長手方向がシリンドリカルレンズ39eの集光方向に直交するように第1の光路Oaに設置されたものである。
The
さらに、第1の受光素子39gは、被加工物1で反射された検出用光線中、第1の光路Oaに導かれシリンドリカルレンズ39eおよびスリット39fで規制された光を受光するフォトディテクタからなる。この第1の受光素子39gは、受光量に対応した電圧信号を制御手段200に出力する。また、第2の受光素子39hは、被加工物1で反射された検出用光線中、第2の光路Obに導かれた光全てを受光するフォトディテクタからなる。この第2の受光素子39gは、受光量に対応した電圧信号を制御手段200に出力する。
Further, the first
また、制御手段200中の高さ位置検出手段39としての検出系機能部は、検出用光線を集光レンズ22bによって集光してチャックテーブル21に保持された被加工物1に照射した場合に、まず、第1の受光素子39gの受光量と第2の受光素子39hの受光量との検出比と、被加工物1の上面と集光レンズ22bとの間の距離関係を予め設定して図示しないメモリ中に格納された制御マップを参照して、第1の受光素子39gの受光量と第2の受光素子39hの受光量との検出比に基づき被加工物1の上面と集光レンズ22bとの間の距離情報を取得する。そして、順次取得される距離情報が所定の一定値となるようにピエゾモータ35aを駆動させて第2の集光点位置調整手段35により集光レンズ22bを垂直方向に移動させる。そして、このときのピエゾモータ35aの駆動情報を記憶させることで、ピエゾモータ35aの駆動量に対応する集光レンズ移動情報を取得することにより被加工物1の上面高さ位置を検出するものである。
The detection system function unit as the height
次いで、このようなレーザ加工装置20を用いた被加工物1のレーザ加工制御方法について説明する。図5は、レーザ加工用プログラムに従い制御手段200によって実行されるレーザ加工制御方法を示す概略フローチャートである。加工に際して、まず、チャックテーブル21の保持面21a上に被加工物1を載置し、吸引保持させる。そして、被加工物1を吸引保持したチャックテーブル21を撮像手段100の直下に位置付け、被加工物1のレーザ加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。すなわち、被加工物1の所定方向に形成されている第1の分割予定ライン4aと集光レンズ22bとの位置合わせを行なうためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、アライメントを遂行する。第2の分割予定ライン4bについても同様である。
Next, a laser processing control method for the
このようにしてアライメントが行なわれると、チャックテーブル21上の被加工物1は、図6(a)に示すような座標位置に位置付けられた状態となる。図6は、被加工物1がチャックテーブル21の所定位置に保持された状態における座標位置との関係を示す説明図である。なお、図6(b)は、チャックテーブル21、すなわち被加工物1を図6(a)に示す状態から90度回転させて第2の分割予定ライン4bを加工対象とする状態を示している。
When alignment is performed in this way, the
そして、チャックテーブル21に保持されている被加工物1に形成されている第1の分割予定ライン4aを検出し、レーザ加工位置のアライメントが行なわれると、制御手段200は、このようにして被加工物1に形成されて加工対象となる第1の分割予定ライン4aに沿ってその上面高さ位置検出処理およびレーザ加工処理を実行する。ここで、第1の分割予定ライン4aの各ラインをLとし、最下位ラインをL=1とする。
When the first scheduled
まず、パルスモータ28bを駆動させて割り出し送り手段28によってチャックテーブル21を移動させて、図6(a)中の最下位の第1の分割予定ライン4aを集光レンズ22bの直下に位置付ける。これにより、加工対象ラインをL=1とする(ステップS1)。そして、被加工物1に対してレーザ加工を施す前に、L=1なる第1の分割予定ライン4a上において、パルスモータ33bを駆動させて第1の集光点位置調整手段33によって予め集光レンズ22bをZ軸方向に移動させることで集光レンズ22bによって集光される加工用レーザ光線の集光点位置がL=1なる第1の分割予定ライン4aの上面位置となるように調整する(ステップS2)。
First, the
そして、パルスモータ27bを駆動させて加工送り手段27によってチャックテーブル21(被加工物1)をライン先頭からX軸方向に所定の速度で移動させる(ステップS3)。同時に、高さ位置検出手段39を動作させ、検出光発光部39aから発せられた検出用光線を集光レンズ22bによって集光してL=1の分割予定ライン4aに沿って照射し、分割予定ライン4aの上面で反射し第1,第2の受光素子39g,39hによって検出される反射光の受光量に基づき集光レンズ22bと分割予定ライン4aの上面との距離情報を取得する(ステップS4)。そして、取得される距離情報が予め設定された所定の一定値であるか否かを判定する(ステップS5)。分割予定ライン4aの上面の凹凸に従い、取得される距離情報に変動を生じて一定ではない場合には(ステップS5:No)、変動を打ち消すようにピエゾモータ35aを駆動させて第2の集光点位置調整手段35により集光レンズ22bを垂直方向に移動させる(ステップS6)。そして、再びステップS4,S5に戻り、集光レンズ22bと分割予定ライン4aの上面との距離情報を取得し、距離情報が所定の一定値になるまで(ステップS5:Yes)、繰り返す。
Then, the
このようなピエゾモータ35a駆動による距離情報のフィートバック制御動作を含め、X軸方向の移動に伴うX軸方向の各座標位置でのピエゾモータ駆動情報をメモリに記憶させ(ステップS7)、記憶されたピエゾモータ駆動情報に対応する集光レンズ移動情報を取得することにより、当該分割予定ライン4a上の各座標位置での上面高さ位置を検出する(ステップS8)。
The piezo motor drive information at each coordinate position in the X-axis direction accompanying the movement in the X-axis direction is stored in the memory, including the footback control operation of the distance information by driving the
このような上面高さ位置の検出動作において、常時、上面高さ位置検出が不可能な状態が生じたか否かを判定する(ステップS9)。上面高さ位置の検出不可能な箇所が生ずる場合としては、例えば、図7(a)に示すように、分割予定ライン4aの上面高さ位置のバラツキ範囲が第2の集光点位置調整手段35の移動可能範囲よりも狭いにも関わらず、分割予定ライン4aの上面高さ位置が第2の集光点位置調整手段35の移動可能範囲より上側に存在する場合がある。
In such an operation of detecting the upper surface height position, it is determined whether or not a state in which the upper surface height position cannot be detected has occurred at all times (step S9). As a case where the upper surface height position cannot be detected, for example, as shown in FIG. 7A, the variation range of the upper surface height position of the planned
このように、上面高さ位置が第2の集光点位置調整手段35の移動可能範囲より上側に存在することにより検出不可能な箇所があった場合は(ステップS9:Yes、ステップS10:Yes)、高さ位置検出手段39で検出されたL=1なる分割予定ライン4a上で一番下側に存在する上面高さの最下位置を記憶させる(ステップS11)。そして、パルスモータ33bを駆動させて第1の集光点位置調整手段33によって、図7(b)に示すように、第2の集光点位置調整手段35の移動可能範囲の最も下側の位置を最下位置よりも僅かな寸法Δhだけ下側に位置付ける(ステップS12)。そして、ステップS3に戻り、高さ位置検出手段39によりL=1なる分割予定ライン4a上の上面高さ位置を再び検出させる。この処理を、上面高さ位置に検出不可能を生じない状態(ステップS9:No)まで繰り返す。
As described above, when there is a portion that cannot be detected because the upper surface height position is located above the movable range of the second condensing point position adjusting means 35 (step S9: Yes, step S10: Yes). ), The lowest position of the upper surface height existing on the lowest side on the division planned
また、上面高さ位置の検出不可能な箇所が生ずる場合としては、例えば、図8(a)に示すように、分割予定ライン4aの上面高さ位置のバラツキ範囲が第2の集光点位置調整手段35の移動可能範囲よりも狭いにも関わらず、分割予定ライン4aの上面高さ位置が第2の集光点位置調整手段35の移動可能範囲より下側に存在する場合がある。
In addition, as a case where a location where the upper surface height position cannot be detected occurs, for example, as shown in FIG. 8A, the variation range of the upper surface height position of the planned
このように、上面高さ位置が第2の集光点位置調整手段35の移動可能範囲より下側に存在することにより検出不可能な箇所があった場合は(ステップS9:Yes、ステップS10:No)、高さ位置検出手段39で検出されたL=1なる分割予定ライン4a上で一番上側に存在する上面高さの最上位置を記憶させる(ステップS13)。そして、パルスモータ33bを駆動させて第1の集光点位置調整手段33によって、図8(b)に示すように、第2の集光点位置調整手段35の移動可能範囲の最も上側の位置を最上位置よりも僅かな寸法Δhだけ上側に位置付ける(ステップS14)。そして、ステップS3に戻り、高さ位置検出手段39によりL=1なる分割予定ライン4a上の上面高さ位置を再び検出させる。この処理を、上面高さ位置に検出不可能を生じない状態(ステップS9:No)まで繰り返す。
As described above, when there is a portion that cannot be detected because the upper surface height position is below the movable range of the second condensing point position adjusting means 35 (step S9: Yes, step S10: No), the highest position of the upper surface height existing on the uppermost side on the
そして、上面高さ位置が第2の集光点位置調整手段39の移動可能範囲内に存在することにより検出不可能を生じない状態となった場合(ステップS9:No)、L=1なる分割予定ライン4aについての高さ位置検出処理が終了するまで維持されているか否かを判定し(ステップS15)、終了していなければ(ステップS15:No)、終了するまでステップS4以降の処理を繰り返す。
Then, when the upper surface height position is within the movable range of the second condensing point position adjusting means 39 and no detection is impossible (step S9: No), division with L = 1 It is determined whether or not the height position detection process for the
終了していれば(ステップS15:Yes)、L=1なる分割予定ライン4aにおいて、パルスモータ27bを駆動させて被加工物1をライン先頭からX軸方向に加工送りさせながらレーザ光線照射手段22によって対象となるL=1なる分割予定ライン4aに対して加工用レーザ光線を照射し、かつ、高さ位置検出手段39により取得された集光レンズ移動情報に基づいてピエゾモータ35aを駆動させて第2の集光点位置調整手段35により集光レンズ22bの集光点位置を調整しながら分割予定ライン4aに対してレーザ加工を施す(ステップS16)。すなわち、高さ位置検出時と同様に、ピエゾモータ駆動情報に対応する集光レンズ移動情報に基づいてピエゾモータ35aを駆動させることにより、集光レンズ22bの集光点位置が分割予定ライン4aの上面の凹凸バラツキに追随して、加工用レーザ光線を常に上面から所定深さ位置に集光させ、第1の分割予定ライン4aに沿って内部に改質層を形成させるものである。この際、第1の集光点位置調整手段33の高さ位置は固定されたままである。
If completed (step S15: Yes), the laser beam irradiation means 22 while driving the
なお、高さ位置検出手段39による分割予定ライン4aの上面高さ位置の検出動作において、距離情報に変動が生じた場合のピエゾモータ35bおよび集光レンズ22bの追随動作にはタイムラグがある。よって、実際のレーザ加工に際してのピエゾモータ駆動情報に対応する集光レンズ移動情報に基づくピエゾモータ35aの駆動に際しては、このタイムラグ分を考慮して補正するようにしてもよい。
In the detection operation of the upper surface height position of the planned
このようなレーザ加工を、L=1の分割予定ライン4aについて加工終了するまで繰り返す(ステップS17:No)。L=1の分割予定ライン4aについての加工が終了したら(ステップS17:Yes)、加工対象ラインLが分割予定ライン4a中の最終ラインであるか否かを判定する(ステップS18)。加工対象ラインLが最終ラインでなければ(ステップS18:No)、加工対象ラインLを+1インクリメントして分割予定ライン4a中の次のラインに対象を移し(ステップS19)、ステップS3以降の処理を同様に繰り返す。加工対象ラインLが最終ラインであれば(ステップS18:Yes)、分割予定ライン4aについての加工処理を終了し、被加工物1を90度回転させて、分割予定ライン4bの各ラインについての上面高さ位置検出処理およびレーザ加工処理を同様に実行する。
Such laser processing is repeated until the processing is completed for the division planned
本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変形が可能である。例えば、本実施の形態では、被加工物1の上面(裏面1b)から所定深さ位置に集光点照射位置を合わせて被加工物1を透過する波長の加工用レーザ光線を照射することで改質層を形成するレーザ加工の場合で説明したが、被加工物の上面(表面)に集光点照射位置を合わせて被加工物に吸収される波長の加工用レーザ光線を照射することでレーザ加工溝を形成するレーザ加工の場合であっても同様に適用することができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the present embodiment, the processing laser beam having a wavelength that passes through the
また、デバイス表面側には様々な材質の膜が形成されたり、凹凸がある場合があるので、レーザ加工に際しては被加工物の裏面側から加工用レーザ光線を照射する必要がある場合がある。このような場合、触れられることを嫌うデバイス面側に保護テープを貼り付けたり、チャックテーブルに保持したりすることがないように、被加工物においてデバイスが形成されていない周囲の余剰領域のみを保持して加工させるために、断面凹形状に形成されたチャックテーブルを用いることがある。 Further, since films of various materials may be formed on the device surface side or there may be irregularities, it may be necessary to irradiate a processing laser beam from the back side of the workpiece during laser processing. In such a case, only a surplus area around the device where no device is formed on the workpiece so that the protective tape is not attached to the device surface side that is not touched or held on the chuck table. In order to hold and process the chuck table, a chuck table having a concave cross section may be used.
図9は、変形例を示す斜視図であり、図10は、変形例における被加工物の保持状態を示す断面図である。まず、被加工物1は、図9中に示すように、中央部付近は第1、第2の分割予定ライン4a,4bによって区画された矩形領域に製品化される複数のデバイス5が形成されたデバイス領域9aとされ、このデバイス領域9aを囲繞する周囲は余剰領域9bとされている。このように形成されて環状のフレーム2に装着された被加工物1は、保持面41aを有するチャックテーブル41によって保持させる。
FIG. 9 is a perspective view illustrating a modified example, and FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a holding state of a workpiece in the modified example. First, as shown in FIG. 9, the
ここで、チャックテーブル41は、被加工物1相当の大きさで略円形状に形成され、保持面41aはチャックテーブル41の上面外周部に一体に形成された環状リブ部41bの上面により形成されている。そして、環状リブ部41bおよびチャックテーブル41には保持面41aに形成された吸引溝41cに連通する吸引孔41dが形成され、この吸引孔41dは、吸引手段42に連通している。ここで、保持面41aは、被加工物1の余剰領域9bに対応する位置に形成されており、保持する際には、図10に示すように、保持面41aを余剰領域9bのみに接触させて被加工物1を吸引保持するように設定されている。すなわち、被加工物1の保持状態において、デバイス領域9aのデバイス5は、どこにも接することなく保持される。また、チャックテーブル41は、その周囲に位置させて一対のクランプ43を有し、環状のフレーム2を着脱自在に保持するように構成されている。
Here, the chuck table 41 is formed in a substantially circular shape with a size corresponding to the
本実施の形態のレーザ加工は、このような断面凹形状に形成されたチャックテーブル41を用いる場合に特に効果的である。このようなチャックテーブル41により保持する場合、分割予定ライン4a,4bに沿って改質層を形成すると、その加工の進行に伴い、被加工物1の強度が低下して撓みが大きくなり、集光レンズの焦点調整範囲外に被加工物1の上面が移動してしまうことがあるためである。
The laser processing of the present embodiment is particularly effective when using the chuck table 41 having such a concave cross section. In the case of holding by such a chuck table 41, if the modified layer is formed along the
1 被加工物
4a,4b 分割予定ライン
20 レーザ加工装置
21 チャックテーブル
21a 保持面
22 レーザ光線照射手段
22a 加工用レーザ光線発振手段
22b 集光レンズ
27 加工送り手段
33 第1の集光点位置調整手段
35 第2の集光点位置調整手段
35a ピエゾモータ
39 高さ位置検出手段
41 チャックテーブル
200 制御手段
DESCRIPTION OF
Claims (3)
該チャックテーブルの前記保持面に保持された前記被加工物をレーザ加工するための加工用レーザ光線を発振する加工用レーザ光線発振手段と、該加工用レーザ光線発振手段によって発振された加工用レーザ光線を集光する集光レンズと、を有するレーザ光線照射手段と、
前記チャックテーブルと前記レーザ光線照射手段とを加工送り方向に相対的に移動させる加工送り手段と、
前記被加工物に対してレーザ加工を施す前に、予め前記集光レンズを前記保持面に対して垂直方向に移動させ該集光レンズによって集光される加工用レーザ光線の集光点位置を調整する第1の集光点位置調整手段と、
前記被加工物が有する前記分割予定ライン上の上面高さのバラツキ範囲よりも広くて前記第1の集光点位置調整手段の移動可能範囲よりも狭い移動可能範囲に設定され、ピエゾモータを駆動源として、前記集光レンズを前記垂直方向に移動させ該集光レンズによって集光される加工用レーザ光線の集光点位置を調整する第2の集光点位置調整手段と、
対象となる前記分割予定ラインに対してレーザ加工を施す前に、前記被加工物を加工送り方向に相対的に移動させながら検出用光源から発せられた検出用光線を前記集光レンズによって集光して前記保持面上の前記被加工物の前記分割予定ラインに沿って照射し、前記分割予定ラインの上面で反射した反射光に基づき前記集光レンズと前記分割予定ラインの上面との距離情報を取得し、取得される該距離情報が所定の一定値となるように前記ピエゾモータを駆動させて前記第2の集光点位置調整手段により前記集光レンズを垂直方向に移動させ、前記ピエゾモータの駆動情報を記憶させて集光レンズ移動情報を取得することにより前記分割予定ラインの上面高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、
当該レーザ加工装置の動作を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記高さ位置検出手段により対象となる前記分割予定ラインの上面高さ位置を検出する際に、
前記上面高さ位置が前記第2の集光点位置調整手段の移動可能範囲より上側に存在することにより検出不可能な箇所があった場合は、前記高さ位置検出手段で検出された該分割予定ライン上で一番下側に存在する上面高さの最下位置を記憶させ、前記第1の集光点位置調整手段によって、前記第2の集光点位置調整手段の移動可能範囲の最も下側の位置を前記最下位置よりも下側に位置付けて、前記高さ位置検出手段により該分割予定ライン上の上面高さ位置を再び検出させ、
前記上面高さ位置が前記第2の集光点位置調整手段の移動可能範囲より下側に存在することにより検出不可能な箇所があった場合は、前記高さ位置検出手段で検出された該分割予定ライン上で一番上側に存在する上面高さの最上位置を記憶させ、前記第1の集光点位置調整手段によって、前記第2の集光点位置調整手段の移動可能範囲の最も上側の位置を前記最上位置よりも上側に位置付けて、前記高さ位置検出手段により該分割予定ライン上の上面高さ位置を再び検出させ、
前記上面高さ位置が前記第2の集光点位置調整手段の移動可能範囲内に存在することにより検出不可能な箇所がなかった場合は、前記被加工物を加工送り方向に相対的に移動させながら前記レーザ光線照射手段によって対象となる該分割予定ラインに対して加工用レーザ光線を照射するとともに、同時に、前記高さ位置検出手段により取得された前記集光レンズ移動情報に基づいて前記ピエゾモータを駆動させて前記第2の集光点位置調整手段により前記集光レンズの前記集光点位置を調整しながら該分割予定ラインに対してレーザ加工を施すことを特徴とするレーザ加工装置。 A chuck table having a holding surface for holding a workpiece defined by the division lines,
Processing laser beam oscillation means for oscillating a processing laser beam for laser processing the workpiece held on the holding surface of the chuck table, and a processing laser oscillated by the processing laser beam oscillation means A laser beam irradiating means having a condensing lens for condensing the light beam;
A machining feed means for relatively moving the chuck table and the laser beam irradiation means in a machining feed direction;
Before performing laser processing on the workpiece, the focusing point position of the processing laser beam focused by the focusing lens by moving the focusing lens in a direction perpendicular to the holding surface in advance is determined. First focusing point position adjusting means to be adjusted;
The piezo motor is driven by the piezo motor that is set to a movable range that is wider than the range of variation of the upper surface height on the division line that the workpiece has and that is narrower than the movable range of the first focusing point position adjusting means. A second condensing point position adjusting means for moving the condensing lens in the vertical direction and adjusting a condensing point position of a processing laser beam condensed by the condensing lens;
Before performing laser processing on the target division line, the detection light beam emitted from the detection light source is condensed by the condensing lens while moving the workpiece relative to the processing feed direction. Then, the distance information between the condensing lens and the upper surface of the planned division line based on the reflected light that is irradiated along the planned division line of the workpiece on the holding surface and reflected on the upper surface of the planned division line The piezo motor is driven so that the acquired distance information becomes a predetermined constant value, and the condensing lens is moved in the vertical direction by the second condensing point position adjusting means. A height position detecting means for detecting the upper surface height position of the planned dividing line by storing the driving information and acquiring the condenser lens movement information;
Control means for controlling the operation of the laser processing apparatus;
With
When the control means detects the upper surface height position of the division planned line to be targeted by the height position detection means,
If there is a portion that cannot be detected because the upper surface height position is above the movable range of the second focusing point position adjusting means, the division detected by the height position detecting means The lowest position of the upper surface height existing on the lowermost side on the planned line is stored, and the first condensing point position adjusting means is the most movable range of the second condensing point position adjusting means. The lower position is positioned below the lowest position, and the upper surface height position on the division planned line is detected again by the height position detecting means,
If there is a portion that cannot be detected because the upper surface height position is below the movable range of the second focusing point position adjusting means, the height position detecting means The uppermost position of the upper surface height existing on the uppermost line on the division planned line is stored, and the uppermost position of the movable range of the second condensing point position adjusting unit is stored by the first condensing point position adjusting unit Is positioned above the uppermost position, and the height position detecting means again detects the upper surface height position on the division planned line,
If the upper surface height position is within the movable range of the second focusing point position adjusting means and there is no place that cannot be detected, the workpiece is moved relative to the machining feed direction. The laser beam irradiating unit irradiates the target division planned line with a processing laser beam, and at the same time, based on the condenser lens movement information acquired by the height position detecting unit, the piezo motor The laser processing apparatus is characterized in that laser processing is performed on the planned division line while adjusting the condensing point position of the condensing lens by the second condensing point position adjusting means.
該チャックテーブルの前記保持面に保持された前記被加工物をレーザ加工するための加工用レーザ光線を発振する加工用レーザ光線発振手段と、該加工用レーザ光線発振手段によって発振された加工用レーザ光線を集光する集光レンズと、を有するレーザ光線照射手段と、
前記チャックテーブルと前記レーザ光線照射手段とを加工送り方向に相対的に移動させる加工送り手段と、
前記被加工物に対してレーザ加工を施す前に、予め前記集光レンズを前記保持面に対して垂直方向に移動させ該集光レンズによって集光される加工用レーザ光線の集光点位置を調整する第1の集光点位置調整手段と、
前記被加工物が有する前記分割予定ライン上の上面高さのバラツキ範囲よりも広くて前記第1の集光点位置調整手段の移動可能範囲よりも狭い移動可能範囲に設定され、ピエゾモータを駆動源として、前記集光レンズを前記垂直方向に移動させ該集光レンズによって集光される加工用レーザ光線の集光点位置を調整する第2の集光点位置調整手段と、
対象となる前記分割予定ラインに対してレーザ加工を施す前に、前記被加工物を加工送り方向に相対的に移動させながら検出用光源から発せられた検出用光線を前記集光レンズによって集光して前記保持面上の前記被加工物の前記分割予定ラインに沿って照射し、前記分割予定ラインの上面で反射した反射光に基づき前記集光レンズと前記分割予定ラインの上面との距離情報を取得し、取得される該距離情報が所定の一定値となるように前記ピエゾモータを駆動させて前記第2の集光点位置調整手段により前記集光レンズを垂直方向に移動させ、前記ピエゾモータの駆動情報を記憶させて集光レンズ移動情報を取得することにより前記分割予定ラインの上面高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、
を有するレーザ加工装置を用い、
前記高さ位置検出手段により対象となる前記分割予定ラインの上面高さ位置を検出する際に、
前記上面高さ位置が前記第2の集光点位置調整手段の移動可能範囲より上側に存在することにより検出不可能な箇所があった場合は、前記高さ位置検出手段で検出された該分割予定ライン上で一番下側に存在する上面高さの最下位置を記憶させ、前記第1の集光点位置調整手段によって、前記第2の集光点位置調整手段の移動可能範囲の最も下側の位置を前記最下位置よりも下側に位置付けて、前記高さ位置検出手段により該分割予定ライン上の上面高さ位置を再び検出させるステップと、
前記上面高さ位置が前記第2の集光点位置調整手段の移動可能範囲より下側に存在することにより検出不可能な箇所があった場合は、前記高さ位置検出手段で検出された該分割予定ライン上で一番上側に存在する上面高さの最上位置を記憶させ、前記第1の集光点位置調整手段によって、前記第2の集光点位置調整手段の移動可能範囲の最も上側の位置を前記最上位置よりも上側に位置付けて、前記高さ位置検出手段により該分割予定ライン上の上面高さ位置を再び検出させるステップと、
前記上面高さ位置が前記第2の集光点位置調整手段の移動可能範囲内に存在することにより検出不可能な箇所がなかった場合は、前記被加工物を加工送り方向に相対的に移動させながら前記レーザ光線照射手段によって対象となる該分割予定ラインに対して加工用レーザ光線を照射するとともに、同時に、前記高さ位置検出手段により取得された前記集光レンズ移動情報に基づいて前記ピエゾモータを駆動させて前記第2の集光点位置調整手段により前記集光レンズの前記集光点位置を調整しながら該分割予定ラインに対してレーザ加工を施すステップと、
を含むことを特徴とするレーザ加工制御方法。 A chuck table having a holding surface for holding a workpiece defined by the division lines,
Processing laser beam oscillation means for oscillating a processing laser beam for laser processing the workpiece held on the holding surface of the chuck table, and a processing laser oscillated by the processing laser beam oscillation means A laser beam irradiating means having a condensing lens for condensing the light beam;
A machining feed means for relatively moving the chuck table and the laser beam irradiation means in a machining feed direction;
Before performing laser processing on the workpiece, the focusing point position of the processing laser beam focused by the focusing lens by moving the focusing lens in a direction perpendicular to the holding surface in advance is determined. First focusing point position adjusting means to be adjusted;
The piezo motor is driven by the piezo motor that is set to a movable range that is wider than the range of variation of the upper surface height on the division line that the workpiece has and that is narrower than the movable range of the first focusing point position adjusting means. A second condensing point position adjusting means for moving the condensing lens in the vertical direction and adjusting a condensing point position of a processing laser beam condensed by the condensing lens;
Before performing laser processing on the target division line, the detection light beam emitted from the detection light source is condensed by the condensing lens while moving the workpiece relative to the processing feed direction. Then, the distance information between the condensing lens and the upper surface of the planned division line based on the reflected light that is irradiated along the planned division line of the workpiece on the holding surface and reflected on the upper surface of the planned division line The piezo motor is driven so that the acquired distance information becomes a predetermined constant value, and the condensing lens is moved in the vertical direction by the second condensing point position adjusting means. A height position detecting means for detecting the upper surface height position of the planned dividing line by storing the driving information and acquiring the condenser lens movement information;
Using a laser processing apparatus having
When detecting the upper surface height position of the division planned line as a target by the height position detection means,
If there is a portion that cannot be detected because the upper surface height position is above the movable range of the second focusing point position adjusting means, the division detected by the height position detecting means The lowest position of the upper surface height existing on the lowermost side on the planned line is stored, and the first condensing point position adjusting means is the most movable range of the second condensing point position adjusting means. Positioning the lower position below the lowermost position and causing the height position detecting means to detect the upper surface height position on the planned dividing line again;
If there is a portion that cannot be detected because the upper surface height position is below the movable range of the second focusing point position adjusting means, the height position detecting means The uppermost position of the upper surface height existing on the uppermost line on the division planned line is stored, and the uppermost position of the movable range of the second condensing point position adjusting unit is stored by the first condensing point position adjusting unit Positioning the position above the uppermost position, and again detecting the upper surface height position on the planned dividing line by the height position detecting means;
If the upper surface height position is within the movable range of the second focusing point position adjusting means and there is no place that cannot be detected, the workpiece is moved relative to the machining feed direction. The laser beam irradiating unit irradiates the target division planned line with a processing laser beam, and at the same time, based on the condenser lens movement information acquired by the height position detecting unit, the piezo motor Performing laser processing on the planned dividing line while adjusting the condensing point position of the condensing lens by the second condensing point position adjusting means,
A laser processing control method comprising:
該チャックテーブルの前記保持面に保持された前記被加工物をレーザ加工するための加工用レーザ光線を発振する加工用レーザ光線発振手段と、該加工用レーザ光線発振手段によって発振された加工用レーザ光線を集光する集光レンズと、を有するレーザ光線照射手段と、
前記チャックテーブルと前記レーザ光線照射手段とを加工送り方向に相対的に移動させる加工送り手段と、
前記被加工物に対してレーザ加工を施す前に、予め前記集光レンズを前記保持面に対して垂直方向に移動させ該集光レンズによって集光される加工用レーザ光線の集光点位置を調整する第1の集光点位置調整手段と、
前記被加工物が有する前記分割予定ライン上の上面高さのバラツキ範囲よりも広くて前記第1の集光点位置調整手段の移動可能範囲よりも狭い移動可能範囲に設定され、ピエゾモータを駆動源として、前記集光レンズを前記垂直方向に移動させ該集光レンズによって集光される加工用レーザ光線の集光点位置を調整する第2の集光点位置調整手段と、
対象となる前記分割予定ラインに対してレーザ加工を施す前に、前記被加工物を加工送り方向に相対的に移動させながら検出用光源から発せられた検出用光線を前記集光レンズによって集光して前記保持面上の前記被加工物の前記分割予定ラインに沿って照射し、前記分割予定ラインの上面で反射した反射光に基づき前記集光レンズと前記分割予定ラインの上面との距離情報を取得し、取得される該距離情報が所定の一定値となるように前記ピエゾモータを駆動させて前記第2の集光点位置調整手段により前記集光レンズを垂直方向に移動させ、前記ピエゾモータの駆動情報を記憶させて集光レンズ移動情報を取得することにより前記分割予定ラインの上面高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、
を有するレーザ加工装置が備えるコンピュータに、
前記高さ位置検出手段により対象となる前記分割予定ラインの上面高さ位置を検出する際に、
前記上面高さ位置が前記第2の集光点位置調整手段の移動可能範囲より上側に存在することにより検出不可能な箇所があった場合は、前記高さ位置検出手段で検出された該分割予定ライン上で一番下側に存在する上面高さの最下位置を記憶させ、前記第1の集光点位置調整手段によって、前記第2の集光点位置調整手段の移動可能範囲の最も下側の位置を前記最下位置よりも下側に位置付けて、前記高さ位置検出手段により該分割予定ライン上の上面高さ位置を再び検出させる機能と、
前記上面高さ位置が前記第2の集光点位置調整手段の移動可能範囲より下側に存在することにより検出不可能な箇所があった場合は、前記高さ位置検出手段で検出された該分割予定ライン上で一番上側に存在する上面高さの最上位置を記憶させ、前記第1の集光点位置調整手段によって、前記第2の集光点位置調整手段の移動可能範囲の最も上側の位置を前記最上位置よりも上側に位置付けて、前記高さ位置検出手段により該分割予定ライン上の上面高さ位置を再び検出させる機能と、
前記上面高さ位置が前記第2の集光点位置調整手段の移動可能範囲内に存在することにより検出不可能な箇所がなかった場合は、前記被加工物を加工送り方向に相対的に移動させながら前記レーザ光線照射手段によって対象となる該分割予定ラインに対して加工用レーザ光線を照射するとともに、同時に、前記高さ位置検出手段により取得された前記集光レンズ移動情報に基づいて前記ピエゾモータを駆動させて前記第2の集光点位置調整手段により前記集光レンズの前記集光点位置を調整しながら該分割予定ラインに対してレーザ加工を施す機能と、
を実行させることを特徴とするレーザ加工用プログラム。 A chuck table having a holding surface for holding a workpiece defined by the division lines,
Processing laser beam oscillation means for oscillating a processing laser beam for laser processing the workpiece held on the holding surface of the chuck table, and a processing laser oscillated by the processing laser beam oscillation means A laser beam irradiating means having a condensing lens for condensing the light beam;
A machining feed means for relatively moving the chuck table and the laser beam irradiation means in a machining feed direction;
Before performing laser processing on the workpiece, the focusing point position of the processing laser beam focused by the focusing lens by moving the focusing lens in a direction perpendicular to the holding surface in advance is determined. First focusing point position adjusting means to be adjusted;
The piezo motor is driven by the piezo motor that is set to a movable range that is wider than the range of variation of the upper surface height on the division line that the workpiece has and that is narrower than the movable range of the first focusing point position adjusting means. A second condensing point position adjusting means for moving the condensing lens in the vertical direction and adjusting a condensing point position of a processing laser beam condensed by the condensing lens;
Before performing laser processing on the target division line, the detection light beam emitted from the detection light source is condensed by the condensing lens while moving the workpiece relative to the processing feed direction. Then, the distance information between the condensing lens and the upper surface of the planned division line based on the reflected light that is irradiated along the planned division line of the workpiece on the holding surface and reflected on the upper surface of the planned division line The piezo motor is driven so that the acquired distance information becomes a predetermined constant value, and the condensing lens is moved in the vertical direction by the second condensing point position adjusting means. A height position detecting means for detecting the upper surface height position of the planned dividing line by storing the driving information and acquiring the condenser lens movement information;
In a computer provided in a laser processing apparatus having
When detecting the upper surface height position of the division planned line as a target by the height position detection means,
If there is a portion that cannot be detected because the upper surface height position is above the movable range of the second focusing point position adjusting means, the division detected by the height position detecting means The lowest position of the upper surface height existing on the lowermost side on the planned line is stored, and the first condensing point position adjusting means is the most movable range of the second condensing point position adjusting means. A function of positioning the lower position below the lowest position and detecting the upper surface height position on the planned dividing line again by the height position detecting means;
If there is a portion that cannot be detected because the upper surface height position is below the movable range of the second focusing point position adjusting means, the height position detecting means The uppermost position of the upper surface height existing on the uppermost line on the division planned line is stored, and the uppermost position of the movable range of the second condensing point position adjusting means is stored by the first condensing point position adjusting means. A position of the upper position above the uppermost position, and the height position detecting means again detects the upper surface height position on the planned dividing line,
If the upper surface height position is within the movable range of the second focusing point position adjusting means and there is no place that cannot be detected, the workpiece is moved relative to the machining feed direction. The laser beam irradiating unit irradiates the target division planned line with a processing laser beam, and at the same time, based on the condenser lens movement information acquired by the height position detecting unit, the piezo motor A function of performing laser processing on the planned dividing line while adjusting the condensing point position of the condensing lens by the second condensing point position adjusting means,
The program for laser processing characterized by performing this.
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