JP6091236B2 - Laser processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、板状の被加工物にレーザービームを照射して被加工物を切断するレーザー加工装置に関する。 The present invention relates to a laser processing apparatus for cutting a workpiece by irradiating a plate-like workpiece with a laser beam.
IC、LSI、LED、液晶素子等の各種デバイスは、シリコン基板、サファイア基板、SiC基板、ガラス基板等の表面において、格子状に形成された複数の分割予定ラインによって区画された各領域にそれぞれ形成される。 Various devices such as ICs, LSIs, LEDs, and liquid crystal elements are formed on each surface of a silicon substrate, sapphire substrate, SiC substrate, glass substrate, etc., divided by a plurality of division lines formed in a grid pattern. Is done.
そして、これらの被加工物を分割予定ラインに沿って切断することにより、被加工物は個々のデバイスチップに分割され、各種電気機器に広く利用されている。また、SUS等の金属板も同様にチップに分割され放熱板等の役割を果たし、各種電気機器に利用されている。 Then, by cutting these workpieces along the division lines, the workpieces are divided into individual device chips and are widely used in various electric devices. Similarly, a metal plate such as SUS is divided into chips to serve as a heat radiating plate and is used for various electric devices.
これら各種被加工物の分割には、分割すべき領域にCO2レーザーを照射して加熱し、加熱された領域に冷却媒体を吹き付けることにより、当該分割すべき領域において被加工物を切断する技術が利用されている(例えば、特開平10−323779号公報及び特開2000−061677号公報参照)。 In the division of these various workpieces, a technique for cutting a workpiece in the area to be divided by irradiating the area to be divided with a CO 2 laser and heating it, and spraying a cooling medium on the heated area. (For example, refer to Japanese Patent Laid-Open Nos. 10-323779 and 2000-061677).
しかし、シリコン基板、サファイア基板、SiC基板等の単結晶基板については、結晶方位の影響を受けるため、CO2レーザーの照射によって加熱された領域から逸れて分割が行われてしまうことがある。 However, a single crystal substrate such as a silicon substrate, a sapphire substrate, or a SiC substrate is affected by the crystal orientation, and thus may be divided from a region heated by irradiation with CO 2 laser.
この問題を解決するため、特開2011−156582号公報には、まず被加工物に対して透過性を有する波長のレーザービームを照射して被加工物内部に改質層を形成した後、改質層に沿ってCO2レーザーを照射して加熱するとともに加熱された領域に冷却媒体を吹き付けて板状物を分割する方法が開示されている。 In order to solve this problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-156582 discloses that a modified layer is first formed inside a workpiece by irradiating the workpiece with a laser beam having a wavelength that is transmissive to the workpiece. A method of dividing a plate-like object by irradiating and heating a CO 2 laser along the quality layer and spraying a cooling medium on the heated region is disclosed.
しかし、レーザービームを照射して板状の被加工物を分割する際に、被加工物を貫通したレーザービームにより被加工物を保持するチャックテーブルが損傷してしまうという不具合がある。 However, when the plate-shaped workpiece is divided by irradiating the laser beam, there is a problem that the chuck table holding the workpiece is damaged by the laser beam penetrating the workpiece.
また、ガラス基板や金属基板のレーザービームによる分割の場合、基板に掛かる衝撃が激しく、保持面による被加工物の吸引保持では加工中に被加工物が動いたり、飛散したりする恐れがある。特に、被加工物の中でも比較的保持面との接触面積が小さい端材部分に介してはその恐れが顕著である。 In addition, when a glass substrate or a metal substrate is divided by a laser beam, the impact applied to the substrate is intense, and when the workpiece is sucked and held by the holding surface, the workpiece may move or scatter during processing. In particular, the danger is remarkable through the end material portion having a relatively small contact area with the holding surface in the workpiece.
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、被加工物の確実な保持と被加工物を貫通したレーザービームにより被加工物を保持するチャックテーブルが損傷してしまうことを防止可能なレーザー加工装置を提供することである。 The present invention has been made in view of these points, and the object of the present invention is to securely hold the workpiece and damage the chuck table that holds the workpiece by the laser beam penetrating the workpiece. It is providing the laser processing apparatus which can prevent doing.
本発明によると、表面に設定された交差する複数の切断予定ラインによって複数のチップに区画された板状の被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物にレーザービームを照射して切断加工するレーザービーム照射手段と、を備えたレーザー加工装置であって、該チャックテーブルは、被加工物を保持する保持面を有し、被加工物の各チップに対応するように該保持面に形成された複数の凹部と、該凹部内にそれぞれ配設されて該保持面から吸着部が突出する複数の吸着パッドと、一端が該各吸着パッドに連通され、他端が吸引源に連通された吸引路と、被加工物の該切断予定ラインにそれぞれ対応し、各チップに対応して該保持面を区画する該保持面に形成された複数のレーザービーム逃げ溝と、を備え、該レーザービーム逃げ溝は、被加工物に照射され被加工物を貫通した該レーザービームが、該レーザービーム逃げ溝の底面を損傷しない程度に拡散される深さに形成されており、前記被加工物は、前記チップが複数形成されているチップ領域と、該チップ領域を囲繞する外周余剰領域とを有し、前記チャックテーブルは、前記保持面に保持された被加工物の該外周余剰領域部分を該保持面とで挟持する外周余剰領域押さえ手段を備え、該外周余剰領域押さえ手段は、該保持面と対面して被加工物を挟持する押さえ部と、前記レーザービーム逃げ溝に対応して該押さえ部に形成された複数の切欠き部とを有することを特徴とするレーザー加工装置が提供される。 According to the present invention, a chuck table for holding a plate-like workpiece divided into a plurality of chips by a plurality of intersecting scheduled lines set on the surface, and a laser on the workpiece held on the chuck table A laser beam irradiating means for irradiating and cutting a beam, wherein the chuck table has a holding surface for holding the workpiece and corresponds to each chip of the workpiece. A plurality of recesses formed in the holding surface, a plurality of suction pads respectively disposed in the recesses and protruding from the holding surface, and one end communicated with each suction pad and the other end And a plurality of laser beam escape grooves formed on the holding surface corresponding to each chip and defining the holding surface corresponding to each chip, respectively. , Provided, the laser beam relief grooves, the laser beam penetrates a workpiece is irradiated to the workpiece are formed at a depth which is spread so as not to damage the bottom surface of the laser beam clearance groove, said The workpiece has a chip region in which a plurality of the chips are formed, and an outer peripheral surplus region surrounding the chip region, and the chuck table is configured to support the outer peripheral surplus of the workpiece held on the holding surface. An outer peripheral surplus area pressing means for holding the area portion between the holding surface and the outer peripheral surplus area pressing means corresponds to the pressing portion that faces the holding surface and holds the workpiece and the laser beam escape groove. Thus , a laser processing apparatus having a plurality of notches formed in the pressing portion is provided.
好ましくは、前記被加工物は、前記チップが複数形成されているチップ領域と、該チップ領域を囲繞する外周余剰領域とを有し、前記チャックテーブルは、前記保持面に保持された被加工物の該外周余剰領域部分を該保持面とで挟持する外周余剰領域押さえ手段を備え、該外周余剰領域押さえ手段は、該保持面と対面して被加工物を挟持する押さえ部と、前記レーザービーム逃げ溝に対応して該押さえ部に形成された複数の切欠き部と、を有する。 Preferably, the workpiece includes a chip region in which a plurality of the chips are formed, and an outer peripheral surplus region surrounding the chip region, and the chuck table is held on the holding surface. An outer peripheral surplus area pressing means for holding the outer peripheral surplus area portion with the holding surface, the outer peripheral surplus area pressing means facing the holding surface and holding the workpiece, and the laser beam A plurality of notches formed in the pressing portion corresponding to the escape grooves.
本発明のレーザー加工装置では、チャックテーブルが、レーザービームの照射によるチャックテーブルの損傷を防ぐレーザービーム逃げ溝を備え、保持面には被加工物を強力に吸着する吸着パッドが配設されているので、レーザー加工時にチャックテーブルの損傷及び被加工物の動きや飛散を抑えることができる。 In the laser processing apparatus of the present invention, the chuck table includes a laser beam escape groove that prevents damage to the chuck table due to laser beam irradiation, and a suction pad that strongly adsorbs the workpiece is disposed on the holding surface. Therefore, damage to the chuck table and movement and scattering of the workpiece can be suppressed during laser processing.
更に、チャックテーブルは、被加工物の外周余剰領域を挟持する押さえ部を有する外周余剰領域押さえ手段を備えているので、吸着パッドを設置できない程度の面積であっても同様に端材部分の動きや飛散を抑えることができる。 Furthermore, since the chuck table includes an outer peripheral surplus area pressing means having a pressing portion for holding the outer peripheral surplus area of the workpiece , even if the chuck pad has an area where the suction pad cannot be installed, the movement of the end material portion is similarly performed. And scattering can be suppressed.
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図1を参照すると、本発明実施形態に係るレーザー加工装置2の斜視図が示されている。レーザー加工装置2は、静止基台4上にX軸方向に移動可能に搭載された第1スライドブロック6を含んでいる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Referring to FIG. 1, a perspective view of a
第1スライドブロック6は、ボールねじ8及びパルスモータ10から構成される加工送り手段12により一対のガイドレール14に沿って加工送り方向、すなわちX軸方向に移動される。
The first slide block 6 is moved along the pair of
第1スライドブロック6上には第2スライドブロック16がY軸方向に移動可能に搭載されている。すなわち、第2スライドブロック16はボールねじ18及びパルスモータ20から構成される割り出し送り手段22により一対のガイドレール24に沿って割り出し方向、すなわちY軸方向に移動される。
A
第2スライドブロック16上には円筒支持部材26を介してチャックテーブル28が搭載されており、チャックテーブル28は加工送り手段12及び割り出し送り手段22によりX軸方向及びY軸方向に移動可能である。
A chuck table 28 is mounted on the
静止基台4にはコラム32が立設されており、このコラム32にレーザービーム照射ユニット34が取り付けられている。レーザービーム照射ユニット34は、ケーシング35内に収容されたCO2レーザー発振器、YAGレーザー発振器、ファイバーレーザー発振器等のレーザー発振器と、ケーシング35の先端に取り付けられた集光器(レーザーヘッド)36とから構成される。レーザー発振器は連続波又はパルス波を発振する。
A
ケーシング35の先端部には、集光器36とX軸方向に整列してレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段38が配設されている。撮像手段38は、可視光によって被加工物11の加工領域を撮像する通常のCCD等の撮像素子を含んでいる。撮像した画像信号はコントローラ(制御手段)40に送信される。
At the tip of the
コントローラ40はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置(CPU)42と、制御プログラム等を格納するリードオンリーメモリ(ROM)44と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ(RAM)46と、カウンタ48と、入力インターフェイス50と、出力インターフェイス52とを備えている。
The
56は案内レール14に沿って配設されたリニアスケール54と、第1スライドブロック6に配設された図示しない読み取りヘッドとから構成される加工送り量検出手段であり、加工送り量検出手段56の検出信号はコントローラ40の入力エンターフェイス50に入力される。
60はガイドレール24に沿って配設されたリニアスケール58と第2スライドブロック16に配設された図示しない読み取りヘッドとから構成される割り出し送り量検出手段であり、割り出し送り量検出手段60の検出信号はコントローラ40の入力インターフェイス50に入力される。
撮像手段38で撮像した画像信号もコントローラ40の入力インターフェイス50に入力される。一方、コントローラ40の出力インターフェイス52からはパルスモータ10、パルスモータ20、レーザービーム照射ユニット34等に制御信号が出力される。
An image signal picked up by the image pickup means 38 is also input to the
図2を参照すると、本発明実施形態に係るチャックテーブル28の分解斜視図が示されている。図3はチャックテーブル28の斜視図である。チャックテーブル28は、ベース62と、ベース60の凹部63中に複数のねじ65により固定されたチャックテーブル本体部64とを含んでいる。
Referring to FIG. 2, an exploded perspective view of the chuck table 28 according to the embodiment of the present invention is shown. FIG. 3 is a perspective view of the chuck table 28. The chuck table 28 includes a
チャックテーブル本体部64は、被加工物11を保持する保持面66を有している。チャックテーブル本体部64の保持面66の外周部には、被加工物11の外周余剰領域19が載置される外周載置部67が形成されている。
The chuck table
被加工物11は、例えばSUS(ステンレス鋼板)等から形成され、格子状に形成された複数の切断予定ライン13によって各チップ15に区画され、複数のチップ15が存在するチップ領域17と、チップ領域17を囲繞する外周余剰領域19とをその表面に有している。
The
チャックテーブル本体部64には、被加工物11の切断予定ライン13にそれぞれ対応し、各チップ15を区画するように保持面66からベース62に渡り伸長する複数のレーザービーム逃げ溝68が形成されている。
A plurality of laser
各レーザービーム逃げ溝68は、被加工物11に照射され被加工物11を貫通したレーザービームが、レーザービーム逃げ溝68の底面、即ちベース62を損傷しない程度に拡散される深さに形成されている。
Each laser
チャックテーブル本体部64の保持面66には、被加工物11の各チップ15に対応するように複数の凹部70(図4参照)が形成されており、各凹部70内には保持面66から吸着部が突出するように吸着パッド72がそれぞれ配設されている。各吸着パッド72は、ゴム等の弾性部材から形成されている。
A plurality of recesses 70 (see FIG. 4) are formed on the
各吸着パッド72は、被加工物11を吸引していない場合は、チャックテーブル本体部64の保持面66から1〜2mm程度突出しており、被加工物11を吸着すると、保持面11の高さと同等の高さとなる。
Each
図4及び図5に示されるように、チャックテーブル本体部64には各凹部70に連通する貫通孔71が形成されており、この貫通孔71中にパイプ74が挿入されている。パイプ74の上端部に吸着パッド72の基部が外嵌されている。従って、パイプ74内に吸着パッド72の吸引路75が形成されている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the chuck table
チャックテーブル28のベース62には、一端が各吸引路75を介して吸着パッド72に連通し、他端が図示しない電磁切替弁を介して吸引源78に連通する吸引路76が形成されている。
A
チャックテーブル28で被加工物11を保持するには、被加工物11をチャックテーブル本体部64の保持面66上に搭載し、その上から外周余剰領域押さえ部材82をチャックテーブル本体部64にかぶせる。
In order to hold the
この時、外周余剰領域押さえ部材82に形成された切欠き86をチャックテーブル本体部64に螺合されているねじ80にはめ込み、ねじ80を締め付けることにより外周余剰領域押さえ部材82はチャックテーブル本体部64に固定される。
At this time, the
外周余剰領域押さえ部材82はその外周に内側に突出する押さえ部84を有しており、押さえ部84にはチャックテーブル本体部64に形成されたレーザービーム逃げ溝68に対応する複数の切欠き部85が形成されている。
The outer peripheral surplus
図3に示すように、外周余剰領域押さえ部材82がチャックテーブル本体部64に固定されると、押さえ部84が被加工物11の外周余剰領域19を上方から押さえることになる。
As shown in FIG. 3, when the outer peripheral surplus
本実施形態のチャックテーブル28は、以上詳述したように構成されているので、チャックテーブル28で被加工物11を吸引保持し、外周余剰領域押さえ部材82をチャックテーブル本体部64にかぶせた状態で、図5に示すように集光器36からCO2レーザービーム37等のレーザービームを被加工物11の切断予定ライン13に照射して被加工物11をレーザー加工すると、被加工物11を貫通したレーザービーム37は、レーザービーム逃げ溝68中に進入する。
Since the chuck table 28 of the present embodiment is configured as described in detail above, the
ここで、レーザービーム逃げ溝68はその底面、即ちベース62を損傷しない程度にレーザービームが拡散される深さを有しているため、レーザービーム37はレーザービーム逃げ溝68中で拡散され、ベース62の表面を殆ど傷つけることがない。
Here, since the laser
本実施形態では、CO2レーザービーム等のレーザービームの平均出力は50W以上、加工送り速度は50mm/s以上に設定されている。また、レーザービーム逃げ溝68の深さは、30mm以上、好ましくは50mm以上に形成されている。
In this embodiment, the average output of a laser beam such as a CO 2 laser beam is set to 50 W or higher, and the processing feed rate is set to 50 mm / s or higher. The depth of the laser
上述した本実施形態のチャックテーブル28では、レーザービームによるチャックテーブル28の損傷を防ぐ複数のレーザービーム逃げ溝68を有しており、保持面66には被加工物11を強力に吸着する各チップに対応した吸着パッド72を備えているので、CO2レーザー等のハイパワーのレーザービームによるレーザー加工の際に、チャックテーブル28の損傷及び被加工物11の動きや飛散を抑えることができる。
The above-described chuck table 28 of the present embodiment has a plurality of laser
また、図5に示すように、被加工物11の外周余剰領域(端材部分)19は、チャックテーブル本体部64の外周載置部67と外周余剰領域押さえ部材82の押さえ部84とで挟持されているので、レーザー加工により被加工物11の外周余剰領域19が切り離されても、端材である外周余剰領域19の飛散を防止することができる。
Further, as shown in FIG. 5, the outer peripheral surplus region (end material portion) 19 of the
2 レーザー加工装置
11 被加工物
13 切断予定ライン
15 チップ
17 チップ領域
19 外周余剰領域
28 チャックテーブル
36 集光器(レーザーヘッド)
62 ベース
64 チャックテーブル本体部
66 保持面
68 レーザービーム逃げ溝
70 凹部
72 吸着パッド
75,76 吸引路
78 吸引源
82 外周余剰領域押さえ部材
84 押さえ部
85 切欠き部
2
62
Claims (1)
該チャックテーブルは、
被加工物を保持する保持面を有し、
被加工物の各チップに対応するように該保持面に形成された複数の凹部と、
該凹部内にそれぞれ配設されて該保持面から吸着部が突出する複数の吸着パッドと、
一端が該各吸着パッドに連通され、他端が吸引源に連通された吸引路と、
被加工物の該切断予定ラインにそれぞれ対応し、各チップに対応して該保持面を区画する該保持面に形成された複数のレーザービーム逃げ溝と、を備え、
該レーザービーム逃げ溝は、
被加工物に照射され被加工物を貫通した該レーザービームが、該レーザービーム逃げ溝の底面を損傷しない程度に拡散される深さに形成されており、
前記被加工物は、前記チップが複数形成されているチップ領域と、該チップ領域を囲繞する外周余剰領域とを有し、
前記チャックテーブルは、前記保持面に保持された被加工物の該外周余剰領域部分を該保持面とで挟持する外周余剰領域押さえ手段を備え、
該外周余剰領域押さえ手段は、
該保持面と対面して被加工物を挟持する押さえ部と、
前記レーザービーム逃げ溝に対応して該押さえ部に形成された複数の切欠き部と、
を有することを特徴とするレーザー加工装置。 A chuck table that holds a plate-like workpiece divided into a plurality of chips by a plurality of intersecting scheduled lines set on the surface, and a laser beam is irradiated to the workpiece held on the chuck table A laser processing apparatus comprising a laser beam irradiation means for cutting,
The chuck table
Having a holding surface for holding the workpiece;
A plurality of recesses formed in the holding surface so as to correspond to each chip of the workpiece;
A plurality of suction pads that are respectively disposed in the recesses and from which the suction portions protrude from the holding surface;
A suction path having one end communicated with each suction pad and the other end communicated with a suction source;
A plurality of laser beam escape grooves formed on the holding surface corresponding to the cutting lines of the workpiece and defining the holding surface corresponding to each chip,
The laser beam escape groove is
The laser beam irradiated to the workpiece and penetrating the workpiece is formed to a depth that is diffused to the extent that the bottom surface of the laser beam escape groove is not damaged ,
The workpiece has a chip region in which a plurality of the chips are formed, and an outer peripheral surplus region surrounding the chip region,
The chuck table includes an outer peripheral surplus region pressing means for sandwiching the outer peripheral surplus region portion of the workpiece held on the holding surface with the holding surface,
The outer peripheral surplus area pressing means is:
A pressing portion that faces the holding surface and holds the workpiece;
A plurality of notches formed in the pressing portion corresponding to the laser beam escape groove;
Laser processing apparatus characterized by having a.
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