JP6173168B2

JP6173168B2 - レーザー加工装置

Info

Publication number: JP6173168B2
Application number: JP2013224379A
Authority: JP
Inventors: ヴィンセントアテンディドポール
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2013-10-29
Filing date: 2013-10-29
Publication date: 2017-08-02
Anticipated expiration: 2033-10-29
Also published as: JP2015085345A

Description

本発明は、レーザー光線を照射して板状の被加工物を加工するレーザー加工装置に関する。

表面にＩＣ等のデバイスが形成された円盤状のウェーハは、分割予定ライン（ストリート）に沿ってダイシングされ、各デバイスに対応する複数のチップへと分割される（例えば、特許文献１参照）。このチップは、デバイスで発生する熱を効率的に排出できるように、例えば、チップに適合する大きさの放熱板と共に電子機器へと組み込まれる。

放熱板は、ステンレス等の金属板にレーザー光線を照射して、当該金属板を所望のサイズに分断することで形成される。金属板の分断には、例えば、ＣＯ_２をレーザー媒質として発振されるレーザー光線が用いられ、照射領域には、金属板を冷却するための冷却媒体が吹き付けられる（例えば、特許文献２参照）。

ウェーハや金属板のような板状の被加工物を加工するレーザー加工装置では、被加工物を貫通したレーザー光線によるチャックテーブルの損傷が問題となる。そこで、近年では、レーザー光線の照射領域に対応して溝を形成することで、チャックテーブルに照射されるレーザー光線のパワーを低減して損傷を抑制する技術が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開平１０−３２３７７９号公報特開２０００−６１６７７号公報特開２０１３−１２１５９８号公報

ところで、金属板やガラス基板等の加工では、非常に大きなパワーのレーザー光線を用いるので、この場合において、チャックテーブルの損傷を適切に抑制するためには、かなり深い溝をチャックテーブルに形成しなくてはならない。しかしながら、このような深い溝をチャックテーブルに形成するのは容易でないため、チャックテーブルに係る費用が大きくなってしまうという問題がある。

本発明はかかる問題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、チャックテーブルに係る費用を抑制可能なレーザー加工装置を提供することである。

本発明によれば、互いに交差する複数の分割予定ラインで区画される板状の被加工物を保持面で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の該分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射し被加工物を複数のチップに切断するレーザー光線照射手段と、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、被加工物の該チップに対応する保持面と、該保持面から裏面までを貫通する第一の吸引路と、を有し、各チップと対になる複数の保持ブロックと、該保持ブロックを支持する支持面と、該支持面から裏面までを貫通し該第一の吸引路に接続する第二の吸引路と、を有する支持基台と、該支持基台が載置される載置面と、負圧源と連通し該支持基台の該第二の吸引路に負圧を伝達する負圧伝達部と、を有するベース部と、を備え、該複数の保持ブロックは、互いに離間するように該支持基台の該チップに対応する位置に着脱自在に装着され、隣接する該保持ブロックの間隔によって被加工物の該分割予定ラインに対応したレーザー光線逃げ溝が形成されることを特徴とするレーザー加工装置が提供される。

本発明において、該保持ブロックの該保持面側には凹部が形成され、該凹部には該保持面から吸着部が突出するように位置付けられた吸着パッドが該第一の吸引路と連通して配設されていることが好ましい。

本発明のレーザー加工装置において、チャックテーブルは、ベース部と、ベース部に載置される支持基台と、支持基台に対して着脱自在に装着される複数の保持ブロックと、を備え、隣接する保持ブロックの間隔によって被加工物の分割予定ラインに対応したレーザー光線逃げ溝が形成されるので、異なる高さの保持ブロックを用いることでレーザー光線逃げ溝の深さを容易に変更できる。

すなわち、深いレーザー光線逃げ溝を形成する場合でも、チャックテーブルに係る費用を抑制できる。また、レーザー光線の照射によって被加工物を保持する保持面を損傷させた場合にも、保持ブロックを交換するだけで保持面を適正な状態に復元できるので、新たなチャックテーブルを用意する場合等と比べてチャックテーブルに係る費用を抑制できる。

レーザー加工装置の構成例を模式的に示す斜視図である。チャックテーブルの構成例を模式的に示す斜視図である。チャックテーブルの構成例を模式的に示す分解斜視図である。保持ブロックの構成例を模式的に示す分解斜視図である。レーザー加工装置を用いた加工方法の一例を模式的に示す一部断面側面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態に係るレーザー加工装置の構成例を模式的に示す斜視図である。図１に示すように、レーザー加工装置２は、各構成を支持する基台４を備えている。基台４は、基部６と、基部６の後端において立設された柱部８とを含む。

基部６の上面には、板状の被加工物１１を吸引保持するチャックテーブル１０が配置されている。被加工物１１は、例えば、金属、ガラス、半導体等の材料でなる円盤状の板状物であり、互いに交差する複数の分割予定ライン（ストリート）で複数の領域に区画されている。この被加工物１１を分割予定ラインに沿って分割することで、複数のチップが得られる。

柱部８の上部には、前方に伸びる支持アーム８ａが設けられており、この支持アーム８ａの先端部には、チャックテーブル１０に保持された被加工物１１に向けてレーザー光線を照射するレーザー加工ヘッド（レーザー光線照射手段）１２が設置されている。また、レーザー加工ヘッド１２と隣接する位置には、被加工物１１を撮像する撮像ユニット１４が設けられている。

チャックテーブル１０の下方には、チャックテーブル１０を加工送り方向（Ｘ軸方向）に移動させるＸ軸移動機構（加工送り手段）１６が設けられている。Ｘ軸移動機構１６は、基部６の上面に固定されＸ軸方向に平行な一対のＸ軸ガイドレール１８を備える。

Ｘ軸ガイドレール１８には、Ｘ軸移動テーブル２０がスライド可能に設置されている。Ｘ軸移動テーブル２０の裏面側（下面側）には、ナット部（不図示）が固定されており、このナット部には、Ｘ軸ガイドレール１８と平行なＸ軸ボールネジ２２が螺合されている。

Ｘ軸ボールネジ２２の一端部には、Ｘ軸パルスモータ２４が連結されている。Ｘ軸パルスモータ２４でＸ軸ボールネジ２２を回転させれば、Ｘ軸移動テーブル２０は、Ｘ軸ガイドレール１８に沿ってＸ軸方向に移動する。Ｘ軸ガイドレール１８と隣接する位置には、Ｘ軸方向におけるＸ軸移動テーブル２０の位置を検出するためのＸ軸スケール２６が設置されている。

Ｘ軸移動テーブル２０の表面側（上面側）には、チャックテーブル１０を加工送り方向と直交する割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に移動させるＹ軸移動機構（割り出し送り手段）２８が設けられている。Ｙ軸移動機構２８は、Ｘ軸移動テーブル２０の上面に固定されＹ軸方向に平行な一対のＹ軸ガイドレール３０を備える。

Ｙ軸ガイドレール３０には、Ｙ軸移動テーブル３２がスライド可能に設置されている。Ｙ軸移動テーブル３２の裏面側（下面側）には、ナット部（不図示）が固定されており、このナット部には、Ｙ軸ガイドレール３０と平行なＹ軸ボールネジ３４が螺合されている。

Ｙ軸ボールネジ３４の一端部には、Ｙ軸パルスモータ３６が連結されている。Ｙ軸パルスモータ３６でＹ軸ボールネジ３４を回転させれば、Ｙ軸移動テーブル３２は、Ｙ軸ガイドレール３０に沿ってＹ軸方向に移動する。Ｙ軸ガイドレール３０と隣接する位置には、Ｙ軸方向におけるＹ軸移動テーブル３２の位置を検出するためのＹ軸スケール３８が設置されている。

Ｙ軸移動テーブル３２の表面側（上面側）には、支持台４０が設けられている。支持台４０の上部には、チャックテーブル１０が配置されている。チャックテーブル１０は、支持台４０に設けられた回転機構（不図示）と連結されており、Ｚ軸の周りに回転する。

図２は、チャックテーブル１０の構成例を模式的に示す斜視図であり、図３は、チャックテーブル１０の構成例を模式的に示す分解斜視図である。図２及び図３に示すように、チャックテーブル１０は、円盤状のベース部５０を備える。

ベース部５０の上面５０ａ側には、円形の凹部５２（図３）が設けられている。凹部５２の底面（載置面）５２ａには、被加工物１１に負圧を作用させるための負圧伝達部５４が形成されている。

負圧伝達部５４は、ベース部５０の上面５０ａと平行な第１方向Ｄ１に伸びる１本の第１溝５４ａと、ベース部５０の上面５０ａと平行で、第１方向Ｄ１と垂直な第２方向Ｄ２に伸びる６本の第２溝５４ｂとで構成されている。すなわち、この負圧伝達部５４において、第１溝５４ａと第２溝５４ｂとは互いに直交している。

負圧伝達部５４を構成する第１溝５４ａの中央には、ベース部５０の下面５０ｂ側に通じる吸引路５０ｃが設けられている。負圧伝達部５４は、この吸引路５０ｃを通じて負圧源（不図示）と接続される。

また、凹部５２の底面５２ａには、負圧伝達部５４を囲む円環状の溝５６が形成されており、負圧伝達部５４と溝５６との間の領域には、複数のネジ穴５８が設けられている。溝５６には、ゴム等の材料でなるオーリング６０が配置される。

溝５６にオーリング６０を配置した状態で、凹部５２の底面５２ａには、凹部５２の形状に合致する円形の支持基台６２が載置される。支持基台６２の中央領域には、支持基台６２を表面（支持面）６２ａから裏面６２ｂまで貫通する複数の貫通孔（第二の吸引路）６２ｃ（図５参照）が設けられている。複数の貫通孔６２ｃは、負圧伝達部５４の第２溝５４ｂに対応して所定の間隔で配置される。

支持基台６２の外周部分には、ベース部５０の各ネジ穴５８に対応する複数の開口６４が形成されている。この開口６４を通じて各ネジ穴５８にネジ６６を締め込むことで、支持基台６２はベース部５０に固定される。支持基台６２がベース部５０に固定されることで、複数の貫通孔６２ｃは負圧伝達部５４に接続される。

支持基台６２の表面６２ａ側には、複数の保持ブロック６８が配置されている。各保持ブロック６８は、支持基台６２の貫通孔６２ｃと対応する位置において互いに離間するように配置される。隣接する保持ブロック６８の間隔は、例えば、１ｍｍ〜２ｍｍ程度であるが、必ずしもこれに限定されない。

図４は、保持ブロック６８の構成例を模式的に示す分解斜視図である。図４に示すように、保持ブロック６８は、外形が直方体状の保持ブロック本体７０を備えている。保持ブロック本体７０の上面は、被加工物１１を保持する保持面７０ａとなっている。この保持面７０ａは被加工物１１の各チップに対応する位置に当接される。

保持ブロック本体７０には、保持ブロック本体７０を保持面７０ａから裏面７０ｂまで貫通する貫通孔（第一の吸引路）７０ｃが形成されている。貫通孔７０ｃの保持面７０ａ側には、吸着パッド７２を配置するパッド配置部（凹部）７０ｄが設けられている。吸着パッド７２は、ゴム等の材料で構成されており、上端の吸着部７２ａが保持面７０ａから僅かに突出するようにパッド配置部７０ｄ内に配置される。

吸着パッド７２の内部には、吸着パッド７２の吸着部７２ａから下端部７２ｂに通じる流路７２ｃが形成されており、吸着パッド７２がパッド配置部７０ｄに配置されることで、流路７２ｃは貫通孔７０ｃに接続される。

貫通孔７０ｃの裏面７０ｂ側には、ネジ溝（不図示）が形成されており、保持ブロック６８を支持基台６２に固定するための固定ネジ７４が締め込まれる。支持基台６２の表面６２ａ側に保持ブロック６８を載置した状態で、支持基台６２の貫通孔６２ｃを通じて保持ブロック６８の貫通孔７０ｃに固定ネジ７４を締め込むことで、保持ブロック６８は支持基台６２に固定される。

固定ネジ７４の内部には、固定ネジ７４の上端部７４ａから下端部７４ｂに通じる流路７４ｃが形成されており、固定ネジ７４が保持ブロック６８の貫通孔７０ｃに締め込まれると、流路７４ｃは貫通孔７０ｃに接続される。また、保持ブロック６８が支持基台６２に固定されることで、貫通孔６２ｃと貫通孔７０ｃとが連結される。なお、保持ブロック６８は、支持基台６２に対して着脱自在である。

このように構成されたチャックテーブル１０において、負圧源の負圧は、吸引路５０ｃ、負圧伝達部５４、貫通孔６２ｃ及び貫通孔７０ｃ（流路７２ｃ，７４ｃ）を通じて、保持ブロック６８の保持面７０ａ（吸着パッド７２の吸着部７２ａ）に作用する。なお、負圧伝達部５４の気密性は、オーリング６０によって凹部５２の底面５２ａと支持基台６２の裏面６２ｂとがシールされることで保たれている。

また、このチャックテーブル１０では、隣接する保持ブロック６８の間隔によって、被加工物１１を貫通したレーザー光線のパワーを低減させるレーザー光線逃げ溝７６が形成されている。保持ブロック６８は、このレーザー光線逃げ溝７６が被加工物１１の分割予定ラインに対応して形成されるように、分割後の各チップに対応する位置に固定される。

次に、本実施の形態に係るレーザー加工装置２を用いた加工方法の一例を説明する。図５は、本実施の形態に係るレーザー加工装置２を用いた加工方法の一例を模式的に示す一部断面側面図である。

まず、レーザー加工装置２のチャックテーブル１０に被加工物１１を吸引保持させる保持ステップを実施する。保持ステップでは、図５（Ａ）に示すように、被加工物１１の裏面１１ｂ側をチャックテーブル１０の保持面７０ａに対面させて、チャックテーブル１０上に被加工物１１を載置する。この時、被加工物１１の分割予定ラインが、レーザー光線逃げ溝７６の上方に位置付けられるようにする。

この状態で、負圧源を作動させると、図５（Ａ）において破線の矢印で示すような負圧が被加工物１１の裏面１１ｂに作用して、被加工物１１はチャックテーブル１０の保持面７０ａに吸引保持される。なお、吸着パッド７２の吸着部７２ａは、ゴム等の材料で構成されているので、被加工物１１を吸引保持させると僅かに変形し、保持面７０ａと同じ高さに位置付けられる。その結果、被加工物１１の裏面１１は、保持面７０ａと接触する（図５（Ｂ）参照）。

保持ステップの後には、被加工物１１にレーザー光線を照射して複数のチップに分割する分割ステップを実施する。分割ステップでは、まず、Ｘ軸移動機構１６及びＹ軸移動機構２８でチャックテーブル１０を移動させ、被加工物１１の分割予定ライン上方にレーザー加工ヘッド１２を位置付ける。

次に、図５（Ｂ）に示すように、レーザー加工ヘッド１２から被加工物１１の表面１１ａに向けてレーザー光線Ｌを照射させつつ、レーザー加工ヘッド１２とチャックテーブル１０とを相対移動させる。その結果、被加工物１１の分割予定ラインに沿ってレーザー光線Ｌが照射されて、被加工物１１は各チップに分割される。

本実施の形態のチャックテーブル１０では、隣接する保持ブロック６８の隙間によって、レーザー光線Ｌのパワーを低減して損傷を抑制するためのレーザー光線逃げ溝７６が形成されているので、レーザー光線Ｌによるチャックテーブル１０の損傷を適切に抑制できる。

また、本実施の形態のチャックテーブル１０は、保持ブロック６８の高さｈによってレーザー光線逃げ溝７６の深さが決定されるので、異なる高さの保持ブロック６８を用いることにより、レーザー光線逃げ溝７６の深さを容易に変更できる。

すなわち、深いレーザー光線逃げ溝７６を形成する必要がある場合にも、チャックテーブル１０に係る費用を抑制できる。なお、レーザー光線逃げ溝７６の深さは、使用するレーザー光線Ｌのパワー等に応じて任意に設定できる。

また、レーザー光線Ｌの照射によって被加工物１１を保持する保持面７０ａを損傷させた場合にも、損傷した保持ブロック６８を交換するだけで保持面７０ａを適正な状態に復元できるので、新たなチャックテーブル１０を用意する場合等と比べてチャックテーブル１０に係る費用を抑制できる。

上記実施の形態に係る構成、方法などは、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

２レーザー加工装置
４基台
６基部
８柱部
８ａ支持アーム
１０チャックテーブル
１２レーザー加工ヘッド（レーザー光線照射手段）
１４撮像ユニット
１６Ｘ軸移動機構（加工送り手段）
１８Ｘ軸ガイドレール
２０Ｘ軸移動テーブル
２２Ｘ軸ボールネジ
２４Ｘ軸パルスモータ
２６Ｘ軸スケール
２８Ｙ軸移動機構（割り出し送り手段）
３０Ｙ軸ガイドレール
３２Ｙ軸移動テーブル
３４Ｙ軸ボールネジ
３６Ｙ軸パルスモータ
３８Ｙ軸スケール
４０支持台
５０ベース部
５０ａ上面
５０ｂ下面
５０ｃ吸引路
５２凹部
５２ａ底面（載置面）
５４負圧伝達部
５４ａ第１溝
５４ｂ第２溝
５６溝
５８ネジ穴
６０オーリング
６２支持基台
６２ａ表面（支持面）
６２ｂ裏面
６２ｃ貫通孔（第二の吸引路）
６４開口
６６ネジ
６８保持ブロック
７０保持ブロック本体
７０ａ保持面
７０ｂ裏面
７０ｃ貫通孔（第一の吸引路）
７０ｄパッド配置部（凹部）
７２吸着パッド
７２ａ吸着部
７２ｂ下端部
７２ｃ流路
７４固定ネジ
７４ａ上端部
７４ｂ下端部
７４ｃ流路
７６レーザー光線逃げ溝
１１被加工物
１１ａ表面
１１ｂ裏面
Ｄ１第１方向
Ｄ２第２方向

Claims

互いに交差する複数の分割予定ラインで区画される板状の被加工物を保持面で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の該分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射し被加工物を複数のチップに切断するレーザー光線照射手段と、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、
被加工物の該チップに対応する保持面と、該保持面から裏面までを貫通する第一の吸引路と、を有し、各チップと対になる複数の保持ブロックと、
該保持ブロックを支持する支持面と、該支持面から裏面までを貫通し該第一の吸引路に接続する第二の吸引路と、を有する支持基台と、
該支持基台が載置される載置面と、負圧源と連通し該支持基台の該第二の吸引路に負圧を伝達する負圧伝達部と、を有するベース部と、を備え、
該複数の保持ブロックは、
互いに離間するように該支持基台の該チップに対応する位置に着脱自在に装着され、
隣接する該保持ブロックの間隔によって被加工物の該分割予定ラインに対応したレーザー光線逃げ溝が形成されることを特徴とするレーザー加工装置。
該保持ブロックの該保持面側には凹部が形成され、
該凹部には該保持面から吸着部が突出するように位置付けられた吸着パッドが該第一の吸引路と連通して配設されていることを特徴とする請求項１記載のレーザー加工装置。