JP6422693B2

JP6422693B2 - レーザー加工装置

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Description

本発明は、表面にシリコーン樹脂等の保護層を有する光デバイス用のウエーハを個々のチップに分割するレーザー加工装置に関する。

レーザー加工装置に投入される板状ワークとして、基材となるアルミナセラミック基板の表面に、保護層としてシリコーン樹脂が塗布された光デバイス用のウエーハが知られている。光デバイス用のウエーハを切削装置で機械的に切断すると、シリコーン膜に切削ブレードが引っ掛かり、シリコーン膜の切断箇所が起点となってアルミナセラミック基板からシリコーン膜が剥がれるといったトラブルが生じていた。このため、ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザー光線を用いたアブレーション加工によって、ウエーハを個々のチップに分割する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−３０５４２０号公報

アブレーション加工による光デバイス用のウエーハの切断時には、所定の出力のレーザー光線でシリコーン膜が切断された後、出力を変更してアルミナセラミック基板が切断される。このため、アルミナセラミック基板からのシリコーン膜の膜剥がれを起こすことなく、ウエーハが個々のチップに分割される。しかしながら、アルミナセラミック基板に対するレーザー光線の照射時にシリコーン膜にもレーザー光線が照射されてしまうと、シリコーン膜に焼けや焦げが発生する。このため、ウエーハの分割後のチップにレーザー加工時の外傷が残ってしまうという問題があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、分割後のチップにレーザー加工時の外傷を残すことなく、板状ワークを個々のチップに分割することができるレーザー加工装置を提供することを目的とする。

本発明のレーザー加工装置は、表面にチップ毎に凸状の半球面が形成された保護層を備える板状ワークにレーザー光線を照射させ板状ワークを切断して小片化したチップを形成するレーザー切断方法であって、板状ワークの裏面を吸引保持して表面の該保護層にレーザー光線を照射させ該保護層を分割する分割溝を形成する保護層分割工程と、該保護層分割工程の後、吸引保持される板状ワークの被吸引面を裏面から表面に切換え板状ワークの裏面を表出させ該保護層側を吸引保持する切換工程と、該切換工程の後、少なくとも板状ワークの表面に形成される該凸状の半球面に対応した凹状の半球面で該凸状の半球面を吸引保持して、板状ワークの裏面にレーザー光線を照射させ該板状ワークを完全切断する切断工程と、からなるレーザー切断方法に用いるレーザー加工装置であって、板状ワークを吸引保持する吸引面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルが吸引保持する板状ワークに対してレーザー光線を照射させるレーザー照射手段と、該レーザー照射手段で照射するレーザー出力を可変する出力可変部と、該板状ワークの表面に形成される凸状の半球面に対応した凹状の半球面で該凸状の半球面を少なくとも吸引保持可能にする保持プレートと、該吸引面で吸引保持する板状ワークの表面と裏面とを切換える切換機構と、を備え、該保持プレートは、隣接する該凹状の半球面の間に隙間が形成され、該吸引面は、該保護層に該分割溝を形成する時には板状ワークの裏面を吸引保持し、板状ワークを完全切断する時には該保持プレートを介して板状ワークの表面に形成される該凸状の半球面を少なくとも吸引保持する。

この構成によれば、板状ワークの表面側からレーザー光線が照射されて保護層に分割溝が形成された後、板状ワークの裏面側からレーザー光線が照射されて板状ワークが完全切断される。板状ワークの完全切断時に、板状ワークの裏面側からレーザー光線が照射されるため、レーザー光線の影響を表面側の保護層が受けることがない。保護層の焼けや焦げを抑えて、レーザー加工時の外傷を残すことなく、板状ワークを個々のチップに分割することができる。

本発明のレーザー加工装置は、該保持プレートの代わりに第２のチャックテーブルを備え、該第２のチャックテーブルの上面は、該凸状の半球面に対応した凹状の半球面と、隣接する該凹状の半球面の間に形成される隙間と、を備え、該切換機構は、該吸引面及び第２のチャックテーブルの上面で吸引保持する板状ワークの表面と裏面とを切換え、該凹状の半球面でウエーハの表面に形成される該凸状の半球面を吸引保持してウエーハを完全切断する。

本発明の他のレーザー加工装置は、表面にチップ毎に凸状の半球面が形成された保護層を備える板状ワークにレーザー光線を照射させ板状ワークを切断して小片化したチップを形成するレーザー切断方法であって、板状ワークの裏面を吸引保持して表面の該保護層にレーザー光線を照射させ該保護層を分割する分割溝を形成する保護層分割工程と、該保護層分割工程の後、吸引保持される板状ワークの被吸引面を裏面から表面に切換え板状ワークの裏面を表出させ該保護層側を吸引保持する切換工程と、該切換工程の後、少なくとも板状ワークの表面に形成される該凸状の半球面に対応した凹状の半球面で該凸状の半球面を吸引保持して、板状ワークの裏面にレーザー光線を照射させ該板状ワークを完全切断する切断工程と、からなるレーザー切断方法に用いるレーザー加工装置であって、板状ワークを吸引保持する吸引面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルが吸引保持する板状ワークに対してレーザー光線を照射させるレーザー照射手段と、該レーザー照射手段で照射するレーザー出力を可変する出力可変部と、を備え、該チャックテーブルは、板状ワークの裏面を吸引保持する第１のテーブル部と、板状ワークの表面を吸引保持する第２のテーブル部と、第１のテーブル部の上面及び第２のテーブル部の上面を正対又は横並びに隣接させるように開閉する開閉機構と、を有し、該第１のテーブル部の上面は、板状ワークの裏面に対応した吸引面を有し、該第２のテーブル部の上面は、該凸状の半球面に対応した凹状の半球面と、隣接する該凹状の半球面の間に形成される隙間と、を有し、該開閉機構は、該保護層に該分割溝を形成する時には板状ワークの裏面を該第１のテーブル部の該吸引面に吸引保持させ、板状ワークを完全切断する時には該凹状の半球面で板状ワークの表面に形成される該凸状の半球面を吸引保持させるように、該第１のテーブル部と該第２のテーブル部を開閉する。

本発明によれば、板状ワークの表面側からレーザー光線を照射して保護層を分割した後、板状ワークの裏面側からレーザー光線を照射して完全切断するようにしたので、レーザー加工時の外傷を残すことなく、板状ワークを個々のチップに分割することができる。

本実施の形態に係るレーザー加工装置の斜視図である。本実施の形態に係るチャックテーブルの斜視図である。本実施の形態に係る保持プレート及び板状ワークの斜視図である。本実施の形態に係るレーザー切断方法の説明図である。本実施の形態に係る切換機構を用いた切換工程の一例を示す図である。変形例に係るチャックテーブルを用いたレーザー切断方法の一例を示す図である。他の変形例に係る第２のチャックテーブルの断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明に係るレーザー切断方法が適用されるレーザー加工装置について説明する。図１は、本実施の形態に係るレーザー加工装置の斜視図である。なお、本発明に係るレーザー加工装置は、図１に示すレーザー加工装置に限定されない。レーザー加工装置は、本発明に係るレーザー切断方法が適用される構成であれば、どのように構成されてもよい。

図１に示すように、レーザー加工装置１は、チャックテーブル２０上の矩形板状の板状ワークＷにレーザー光線を照射して、板状ワークＷを個々のチップＣ（図４Ｃ参照）に切断するように構成されている。板状ワークＷの基材９４は、長方形状のアルミナセラミック板で形成されており、基材９４の格子状の分割予定ライン９６によって複数の領域に区画されている。分割予定ライン９６で区画された各領域には、各領域に光デバイスが形成されている。基材９４の表面には透光性を有するシリコーン樹脂が塗布されて、光デバイスを保護する保護層９５が形成されている。

保護層９５には、各光デバイスに対応して凸状（ドーム状）の半球面９３が形成されている。この半球面９３は、レンズとして機能しており、光デバイスから照射された光を拡散させることで輝度を向上させている。なお、板状ワークＷは、光デバイス用のワークに限らず、半導体用のワークでもよいし、各種パッケージ基板でもよい。よって、基材９４は、ガラス、サファイア系の無機材料基板でもよいし、シリコン、ガリウム砒素等の半導体基板でもよい。また、板状ワークＷの保護層９５は、デバイスを保護可能な材質で形成されていればよい。

レーザー加工装置１の基台１０上には、チャックテーブル２０をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動するチャックテーブル移動機構３０が設けられている。チャックテーブル移動機構３０は、基台１０上に配置されたＸ軸方向に平行な一対のガイドレール３１と、一対のガイドレール３１にスライド可能に設置されたモータ駆動のＸ軸テーブル３２とを有している。また、チャックテーブル移動機構３０は、Ｘ軸テーブル３２上に配置されたＹ軸方向に平行な一対のガイドレール３３と、一対のガイドレール３３にスライド可能に設置されたモータ駆動のＹ軸テーブル３４とを有している。

Ｘ軸テーブル３２及びＹ軸テーブル３４の背面側には、それぞれ図示しないナット部が形成され、これらナット部にボールネジ３５、３６が螺合されている。そして、ボールネジ３５、３６の一端部に連結された駆動モータ３７、３８が回転駆動されることで、チャックテーブル２０がガイドレール３１、３３に沿ってＸ軸方向及びＹ軸方向に移動される。Ｙ軸テーブル３４上には、θテーブル３９を介してチャックテーブル２０が回転可能に設けられている。チャックテーブル２０には、板状ワークＷの分割後のチップＣ（図４Ｃ参照）を個別に保持可能に構成されている。なお、チャックテーブル２０の詳細については後述する。

また、基台１０上には、チャックテーブル移動機構３０の後方に立壁部１１が立設されており、立壁部１１からはチャックテーブル２０の上方に向かってアーム１２が突出している。アーム１２の先端には、板状ワークＷの分割予定ライン９６に沿ってレーザー光線を照射するレーザー照射手段５０が設けられている。レーザー照射手段５０には、レーザー光線の照射領域にアシストガスを噴射するガス供給部５２と、レーザー光線のレーザー出力を可変する出力可変部５３とが接続されている（図４Ａ参照）。

レーザー照射手段５０による板状ワークＷの加工は、板状ワークＷに対して吸収性を有する波長のレーザー光線を用いたアブレーション加工によって実施される。なお、アブレーションとは、レーザー光線の照射強度が所定の加工閾値以上になると、固体表面で電子、熱的、光科学的及び力学的エネルギーに変換され、その結果、中性原子、分子、正負のイオン、ラジカル、クラスタ、電子、光が爆発的に放出され、固体表面がエッチングされる現象をいう。また、本実施の形態に係るアシストガスは、圧縮エアであり、板状ワークＷの材質等に応じて酸素や窒素等のガスに適宜変更される。

このように構成されたレーザー加工装置１では、レーザー照射手段５０から板状ワークＷにレーザー光線が照射されると共にレーザー光線の照射領域にアシストガスが噴射される。そして、レーザー光線が照射された状態でチャックテーブル２０が移動されることで分割予定ライン９６に沿って板状ワークＷがアブレーション加工される。なお、本実施の形態では、アブレーション加工で板状ワークＷを加工する構成にしたが、この構成に限定されない。レーザー光線によって板状ワークＷを溶融させながら熱加工できる構成であれば、どのような加工でもよい。

本実施の形態に係る板状ワークＷを分割するために、シリコーン樹脂製の保護層９５の加工時とアルミナセラミック製の基材９４の加工時とでレーザー出力が変更される。この場合、保護層９５にレーザー光線を照射して保護層９５を部分的に除去した後に、保護層９５から露出した基材９４をレーザー光線で完全切断すると、これらのレーザー加工時の集光位置や出力の違いによって保護層９５に焼けや焦げが生じる場合がある。このため、板状ワークＷから保護層９５を部分的に除去した後に、板状ワークＷを裏返して裏面９８側から基材９４を完全切断して、板状ワークＷを個々のチップＣに分割している（図４Ｃ参照）。

しかしながら、板状ワークＷの保護層９５には凸状の半球面９３が形成されているため、通常のチャックテーブル２０の吸引面では板状ワークＷを吸引保持することができない。そこで、本実施の形態では、板状ワークＷを裏面９８側（図４Ｃ参照）から完全切断する際に、板状ワークＷとチャックテーブル２０との間に凹状の半球面６３が形成された多孔質の保持プレート６０を介在させている。これにより、凸状の半球面９３を有する板状ワークＷの保護層９５側をチャックテーブル２０に吸引保持させて、板状ワークＷを裏面９８側から完全切断することが可能になっている。

以下、図２及び図３を参照して、チャックテーブル及び保持プレートについて説明する。図２は、本実施の形態に係るチャックテーブルの斜視図である。図３は、本実施の形態に係る保持プレート及び板状ワークの斜視図である。なお、図２Ａはチャックテーブルから保持ブロックを取り外した状態を示し、図２Ｂはチャックテーブルに保持ブロックを取り付けた状態を示している。

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、チャックテーブル２０は、基台となるベース部材２１に板状ワークＷの分割後の各チップＣ（図４Ｃ参照）を個別に保持可能な保持ブロック２２が配設されて構成される。保持ブロック２２の上面は、板状ワークＷの分割予定ライン９６（図３参照）に対応した逃げ溝２３によって格子状に区画されて、個々のチップＣに対応した吸引面２４が形成されている。各吸引面２４の中心には、保持ブロック２２を上下に貫通するように吸引口２５が形成されている。各吸引口２５は、ベース部材２１に保持ブロック２２が配設されることで、ベース部材２１上に形成された浅溝２６に連通される。

浅溝２６は、４列の横溝２７を１列の縦溝２８で繋ぐように形成され、保持ブロック２２の全ての吸引口２５に連通している。縦溝２８の中央は、ベース部材２１の内部に形成された吸引路２９（図４Ａ参照）を介して吸引源（不図示）に連通されている。吸引源からの吸引力によって保持ブロック２２の吸引面２４が負圧になることで、板状ワークＷが保持ブロック２２の吸引面２４に吸引保持される。このように、チャックテーブル２０は、板状ワークＷの分割後のチップＣを個別に保持可能であるため、本実施の形態のように板状ワークＷを反転させて２回に分けて加工する場合に限らず、板状ワークを１回の加工で完全切断するものに適用可能である。

図３に示すように、保持プレート６０は、ポーラスセラミック材等の多孔質材で板状に形成されており、板状ワークＷの完全切断時にチャックテーブル２０と板状ワークＷの間に介在される。保持プレート６０の表面は、板状ワークＷの分割予定ライン９６に対応した隙間６１によって格子状に区画され、保持ブロック２２の吸引面２４（図２Ａ参照）に対応した吸引領域６２が形成されている。各吸引領域６２には、板状ワークＷの凸状の半球面９３に対応した凹状の半球面６３が形成されている。保持プレート６０の凹状の半球面６３に板状ワークＷの凸状の半球面９３が入り込むことで、板状ワークＷの保護層９５側がチャックテーブル２０に吸引保持される。

これにより、保持プレート６０による板状ワークＷの吸引面積が広くなり、吸引保持力が増加されている。板状ワークＷの完全切断時に、板状ワークＷの裏面９８側にレーザー光線と共にアシストガスが噴射されても、アシストガスの勢いによって分割後のチップ飛びが発生することがない。この場合、保持プレート６０の凹状の半球面６３は、板状ワークＷの凸状の半球面９３よりも僅かに大きく形成されており（図４Ｂ参照）、凹状の半球面６３と凸状の半球面９３とに僅かな間隔が設けられている。このため、板状ワークＷの反転保持によって、凸状の半球面９３が傷付けられることがない。

また、保持プレート６０には、隙間６１や外周面６４に吸引力の漏れを防ぐために多孔質の細孔を樹脂等で塞いだ壁が形成されている（図４Ｂ参照）。これにより、保持プレート６０の隙間６１や外周面６４から外部への吸引力の漏れを防いで、吸引領域６２における吸引保持力の低下が抑えられている。なお、保持プレート６０の吸引領域６２全体で板状ワークＷの保護層９５側を吸引保持する構成にしたが、この構成に限定されない。保持プレート６０は、少なくとも板状ワークＷの凸状の半球面９３を吸引保持可能な構成であればよい。

続いて、図４を参照して、レーザー加工装置を用いたレーザー切断方法について説明する。図４は、本実施の形態に係るレーザー切断方法の説明図である。なお、図４Ａは保護層分割工程、図４Ｂは切換工程、図４Ｃは切断工程をそれぞれ示している。また、図４に示すレーザー切断動作は一例に過ぎず、適宜変更が可能である。

図４Ａに示すように、先ず保護層分割工程が実施される。保護層分割工程では、板状ワークＷの保護層９５が上方に向けられた状態で、板状ワークＷの裏面９８側がチャックテーブル２０の保持ブロック２２で吸引保持される。チャックテーブル２０がレーザー照射手段５０の下方に移動され、レーザー照射手段５０が板状ワークＷの分割予定ライン９６に位置付けられる。そして、レーザー照射手段５０から板状ワークＷの表面９７側の保護層９５にレーザー光線が照射されると共に、レーザー光線の照射領域にアシストガスが吹き付けられる。

このとき、レーザー光線の集光点が調整されながら、板状ワークＷに対してレーザー照射手段５０が相対移動されることで、分割予定ライン９６に沿って板状ワークＷの保護層９５を分割する分割溝８９が形成される。保護層分割工程における加工条件は、シリコーン樹脂に対応した加工条件であり、例えば、以下のように設定されている。
レーザー種類：ＣＯ２レーザー
出力：２０［Ｗ］
繰返し周波数：１００［ｋＨｚ］
送り速度：２００［ｍｍ／ｓ］
このような加工条件でレーザー加工することで、シリコーン樹脂からなる保護層９５が適切に除去される。

図４Ｂに示すように、保護層分割工程の後には切換工程が実施される。切換工程では、チャックテーブル２０の保持ブロック２２から板状ワークＷが取り外され、保持ブロック２２上に保持プレート６０が載置される。保持ブロック２２の吸引面２４が保持プレート６０で覆われることで、保持プレート６０の表面が板状ワークＷに対する吸引面として機能する。そして、板状ワークＷの保護層９５側が下方に向けられ、保持プレート６０の凹状の半球面６３に板状ワークＷの凸状の半球面９３が入り込むように、保持プレート６０上に板状ワークＷが再び載置される。

このとき、保持プレート６０の凹状の半球面６３と板状ワークＷの凸状の半球面９３とに僅かな間隔が空けられているため、凸状の半球面９３が傷付けられることがない。そして、チャックテーブル２０の保持ブロック２２に吸引力が発生すると、保持プレート６０を通じて板状ワークＷの表面９７（保護層９５）にも吸引力が作用する。保持プレート６０の隙間６１や外周面６４の細孔が樹脂で埋められているため、吸引力の漏れが抑えられて保持プレート６０に板状ワークＷが適切に吸引保持される。このようにして、吸引保持される板状ワークＷの被吸引面が裏面９８から表面９７に切換えられ、板状ワークＷの裏面９８を表出させて該保護層９５側が吸引保持される。

図４Ｃに示すように、切換工程の後には切断工程が実施される。切断工程では、シリコーン樹脂製の保護層９５に対応した加工条件からアルミナセラミック製の基材９４に対応した加工条件に変更される。また、板状ワークＷの裏面９８を表出させた状態で、レーザー照射手段５０が板状ワークＷの分割予定ライン９６（分割溝８９）に位置付けられる。そして、出力可変部５３によってレーザー出力を増加させた状態で、レーザー照射手段５０から板状ワークＷの裏面９８にレーザー光線と共にアシストガスが吹き付けられる。

これにより、板状ワークＷの溶解で生じる加工屑がアシストガスで吹き飛ばされながら、レーザー光線によって基材９４が切断される。このとき、レーザー光線の照射領域の真下には保持プレート６０の隙間６１が存在しているため、レーザー光線によって保持プレート６０が加熱されることがない。よって、保持プレート６０と板状ワークＷの保護層９５の接する箇所がレーザー光線によって加熱されることがなく、保護層９５に悪影響を与えることがない。そして、基材９４が貫通して保護層９５の分割溝８９に連なることで、板状ワークＷが完全切断される。

このように、板状ワークＷの完全切断時には保護層９５へのレーザー光線の照射が抑えられているため、保護層９５に焼けや焦げが発生することがない。切断工程における加工条件は、アルミナセラミックに対応した加工条件であり、例えば、以下のように設定されている。この場合、アルミナセラミックに対応した加工条件は、シリコーン樹脂に対応した加工条件に対して、レーザー出力が増加されると共に、送り速度が低下されている。
レーザー種類：ＣＯ２レーザー
出力：５０［Ｗ］
繰返し周波数：１００［ｋＨｚ］
送り速度：４０［ｍｍ／ｓ］
切断工程においては、ＣＯ２レーザーの代わりにファイバーレーザーを使用してもよい。

なお、切換工程では、作業者が手動で板状ワークの被吸引面を裏面から表面に切換えてもよいし、専用の装置で板状ワークの被吸引面を裏面から表面に切換えてもよい。以下、専用の装置で切換工程を実施する構成について説明する。図５は、本実施の形態に係る切換機構を用いた切換工程の一例を示す図である。

図５Ａに示すように、切換機構７０は、一対のクランプ７１で板状ワークＷの両端を把持して板状ワークＷを表裏反転させ、チャックテーブル２０の吸引面２４で吸引保持する板状ワークＷの表面９７と裏面９８とを切換えている。切換機構７０の一対のクランプ７１の対向面には、板状ワークＷの側面９９を把持できるように凹状に形成された把持溝７３が形成されている。また、一対のクランプ７１は、水平移動部７４によってＸ軸方向で相互に離間又は接近され、昇降移動部７５によってＺ軸方向で昇降され、回転部７６によってＸ軸回りに回転されるように構成されている。

水平移動部７４はＸ軸方向に延在しており、水平移動部７４には昇降移動部７５が水平方向に移動可能に設置されている。昇降移動部７５はＺ軸方向に延在しており、昇降移動部７５には回転部７６が昇降可能に設置されている。回転部７６は、回転モータ等で構成されており、回転モータの出力軸にクランプ７１が取り付けられている。このように構成された切換機構７０による切換工程では、一対のクランプ７１が板状ワークＷを把持可能な高さに降ろされた状態で、水平移動部７４によって一対のクランプ７１が互いに接近される。これにより、一対のクランプ７１の把持溝７３に板状ワークＷの側面９９が把持される。

図５Ｂに示すように、一対のクランプ７１によって板状ワークＷが把持されると、昇降移動部７５によって一対のクランプ７１が上昇されて、板状ワークＷがチャックテーブル２０から十分に離間した高さまで持ち上げられる。そして、板状ワークＷが持ち上げられた状態で、チャックテーブル２０の保持ブロック２２上に、凹状の半球面６３が形成された保持プレート６０が載置される。これにより、チャックテーブル２０上の保持プレート６０に、板状ワークＷの保護層９５側の凸状の半球面９３を保持可能な吸引面が形成される。なお、保持プレート６０の載置は専用の装置で実施されてもよいし、手作業で実施されてもよい。

図５Ｃに示すように、チャックテーブル２０上に保持プレート６０が載置されると、回転部７６によって一対のクランプ７１が回転されて板状ワークＷが表裏反転される。これにより、板状ワークＷの保護層９５が下方に向けられて、保護層９５の凸状の半球面９３が保持プレート６０の凹状の半球面６３に上下方向で正対される。図５Ｄに示すように、昇降移動部７５によって一対のクランプ７１が下降されて、板状ワークＷの凸状の半球面９３が保持プレート６０の凹状の半球面６３に収まるように、板状ワークＷが保持プレート６０上に載置される。そして、板状ワークＷから一対のクランプ７１が離間されると共に、チャックテーブル２０の吸引力によって保持プレート６０を介して板状ワークＷの保護層９５側が吸引保持される。

以上のように、本実施の形態に係るレーザー切断方法によれば、板状ワークＷの表面９７側からレーザー光線が照射されて保護層９５に分割溝８９が形成された後、板状ワークＷの裏面９８側からレーザー光線が照射されて板状ワークＷが完全切断される。板状ワークＷの完全切断時に、板状ワークＷの裏面９８側からレーザー光線が照射されるため、レーザー光線の影響を表面９７側の保護層９５が受けることがない。保護層９５の焼けや焦げを抑えて、レーザー加工時の外傷を残すことなく、板状ワークＷを個々のチップに分割することができる。また、板状ワークＷの完全切断時には、板状ワークＷとチャックテーブル２０との間に保持プレート６０が介在されているため、板状ワークＷに凸状の半球面９３を保持プレート６０の凹状の半球面６３で吸引保持させることができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、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することが可能である。

また、上記した切換工程では、チャックテーブル２０上に保持プレート６０を載置して、保持プレート６０を介して板状ワークＷの表面９７側を保持可能にする構成にしたが、この構成に限定されない。図６に示すようなチャックテーブル８０を用いて切換工程を実施することも可能である。なお、変形例に係るチャックテーブル８０を備えたレーザー加工装置は、チャックテーブル８０以外は上記実施の形態に係るレーザー加工装置１と同様な構成を有しているため説明を省略する。

図６Ａに示すように、チャックテーブル８０は、第１のテーブル部８１と第２のテーブル部８２を開閉機構８３によって開閉可能に連結して構成されている。第１のテーブル部８１は板状ワークＷの裏面９８を吸引保持するものであり、第１のテーブル部８１の上面は、板状ワークＷの裏面９８に対応した平坦な吸引面８４を有している。第２のテーブル部８２は、板状ワークＷの表面９７を吸引保持するものであり、第２のテーブル部８２の上面は、本実施の形態の保持プレート６０（図４Ｂ参照）と同様に、板状ワークＷの凸状の半球面９３に対応した凹状の半球面８５と、隣接する凹状の半球面８５の間に形成される隙間８６とを有している。

開閉機構８３は、第１のテーブル部８１の上面に向けて第２のテーブル部８２を閉方向に旋回させることで、第１のテーブル部８１の上面及び第２のテーブル部８２の上面を正対させることが可能に構成されている（図６Ｂ参照）。また、開閉機構８３は、第１のテーブル部８１の上面から第２のテーブル部８２を開方向に旋回させることで、第１のテーブル部８１の上面及び第２のテーブル部８２の上面を横並びに隣接させることが可能に構成されている。また、第１のテーブル部８１と第２のテーブル部８２が閉じた状態では、板状ワークＷの厚み対応した間隔が空けられているため、板状ワークＷを挟んだ状態で第１のテーブル部８１と第２のテーブル部８２を閉じることが可能になっている。

このように構成されたチャックテーブル８０では、第１のテーブル部８１と第２のテーブル部８２が開かれた状態で、第１のテーブル部８１に載置された板状ワークＷに対して保護層分割工程が実施される。第１のテーブル部８１の平坦な吸引面８４によって板状ワークＷの裏面９８が吸引保持され、レーザー加工によって板状ワークＷの保護層９５に分割溝８９が形成される。このとき、第１のテーブル部８１上で板状ワークＷの凸状の半球面９３が上方に向けられており、第１のテーブル部８１に隣接する第２のテーブル部８２の凹状の半球面８５も上方に向けられている。

図６Ｂに示すように、板状ワークＷに分割溝８９が形成されると、開閉機構８３による第１、第２のテーブル部８１、８２の開閉によって切換工程が実施される。この場合、第１のテーブル部８１に対して第２のテーブル部８２が閉方向に旋回され、板状ワークＷの凸状の半球面９３が第２のテーブル部８２の凹状の半球面８５に入り込むように板状ワークＷの表面９７に第２のテーブル部８２が載置される。これにより、第１のテーブル部８１の上面に第２のテーブル部８２の上面が正対され、板状ワークＷが第１、第２のテーブル部８１、８２の上面に挟み込まれる。次に、第２のテーブル部８２によって板状ワークＷの保護層９５側が吸引保持される。

このとき、第２のテーブル部８２の凹状の半球面８５と板状ワークＷの凸状の半球面９３とに僅かな間隔が設けられており、凸状の半球面９３が傷付けられることが防止されている。また、第２のテーブル部８２の隙間８６は、外面の細孔が樹脂で埋められているため、吸引力の漏れが抑えられて第２のテーブル部８２に板状ワークＷが適切に吸引保持されている。続いて、第１のテーブル部８１による板状ワークＷの吸引保持が解除されて、板状ワークＷを吸引保持した状態で第２のテーブル部８２が開方向に旋回される。これにより、板状ワークＷの裏面９８を上方に向けた状態で第２のテーブル部８２に保持される。

図６Ｃに示すように、第１のテーブル部８１と第２のテーブル部８２が再び開かれた状態で、第２のテーブル部８２に載置された板状ワークＷに対して切断工程が実施される。第２のテーブル部８２の凹状の半球面８５によって板状ワークＷの凸状の半球面９３が吸引保持され、レーザー加工によって板状ワークＷが完全切断される。この切断工程では、上記した実施の形態と同様に、保護層分割工程よりも、レーザー出力が増加されると共に送り速度が低下されている。このように、変形例に係るチャックテーブル８０を用いた場合であっても、第１、第２のテーブル部８１、８２を開閉させて切換工程を実施することができる。

また、図７に示すように、本実施の形態に係るチャックテーブル２０に加えて第２のチャックテーブル９０を備える構成にしてもよい。第２のチャックテーブル９０の上面には、本実施の形態の保持プレート６０と同様に、凹状の半球面９１と、隣り合う凹状の半球面９１の間に隙間９２とが形成されている。そして、例えば、図５に示す切換機構７０によって、チャックテーブル２０から第２のチャックテーブル９０に板状ワークＷを反転させた後に移し換えるようにする。

また、上記した実施の形態及び変形例では、板状ワークＷの保護層９５に凸状の半球面９３が形成される構成にしたが、この構成に限定されない。板状ワークＷは、基材９４上に保護層９５が形成されていればよく、保護層９５に凸状の半球面９３が形成されていなくてもよい。このような板状ワークＷであっても、保護層９５に焼けや焦げが発生することがなく、レーザー加工時の外傷を残すことなく、板状ワークＷを個々のチップに分割することができる。

また、上記した実施の形態及び変形例では、単一のレーザー加工装置１によって保護層分割工程、切換工程、切断工程が実施されたが、この構成に限定されず、各工程は、それぞれ別々の装置で実施されてもよい。

以上説明したように、本発明は、分割後のチップにレーザー加工時の外傷を残すことなく、板状ワークを個々のチップに分割することができるという効果を有し、特に、シリコーン樹脂等の保護層を有する光デバイス用のウエーハを個々のチップに分割するレーザー切断方法及びレーザー加工装置に有用である。

１レーザー加工装置
２０、８０チャックテーブル
５０レーザー照射手段
５３出力可変部
６０保持プレート
６１保持プレートの隙間
６３保持プレートの凹状の半球面
７０切換機構
８１第１のテーブル部
８２第２のテーブル部
８３開閉機構
８４第１のテーブル部の吸引面
８５第２のテーブル部の凹状の半球面
８６第２のテーブル部の隙間
８９分割溝
９０第２のチャックテーブル
９１第２のチャックテーブルの凹状の半球面
９２第２のチャックテーブルの隙間
９３板状ワークの凸状の半球面
９５保護層
９７板状ワークの表面
９８板状ワークの裏面
Ｃチップ
Ｗ板状ワーク

Claims

表面にチップ毎に凸状の半球面が形成された保護層を備える板状ワークにレーザー光線を照射させ板状ワークを切断して小片化したチップを形成するレーザー切断方法であって、
板状ワークの裏面を吸引保持して表面の該保護層にレーザー光線を照射させ該保護層を分割する分割溝を形成する保護層分割工程と、
該保護層分割工程の後、吸引保持される板状ワークの被吸引面を裏面から表面に切換え板状ワークの裏面を表出させ該保護層側を吸引保持する切換工程と、
該切換工程の後、少なくとも板状ワークの表面に形成される該凸状の半球面に対応した凹状の半球面で該凸状の半球面を吸引保持して、板状ワークの裏面にレーザー光線を照射させ該板状ワークを完全切断する切断工程と、
からなるレーザー切断方法に用いるレーザー加工装置であって、
板状ワークを吸引保持する吸引面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルが吸引保持する板状ワークに対してレーザー光線を照射させるレーザー照射手段と、該レーザー照射手段で照射するレーザー出力を可変する出力可変部と、該板状ワークの表面に形成される凸状の半球面に対応した凹状の半球面で該凸状の半球面を少なくとも吸引保持可能にする保持プレートと、該吸引面で吸引保持する板状ワークの表面と裏面とを切換える切換機構と、を備え、
該保持プレートは、隣接する該凹状の半球面の間に隙間が形成され、
該吸引面は、該保護層に該分割溝を形成する時には板状ワークの裏面を吸引保持し、板状ワークを完全切断する時には該保持プレートを介して板状ワークの表面に形成される該凸状の半球面を少なくとも吸引保持するレーザー加工装置。
該保持プレートの代わりに第２のチャックテーブルを備え、
該第２のチャックテーブルの上面は、該凸状の半球面に対応した凹状の半球面と、隣接する該凹状の半球面の間に形成される隙間と、を備え、
該切換機構は、該吸引面及び第２のチャックテーブルの上面で吸引保持する板状ワークの表面と裏面とを切換え、
該凹状の半球面でウエーハの表面に形成される該凸状の半球面を吸引保持してウエーハを完全切断する請求項１記載のレーザー加工装置。
表面にチップ毎に凸状の半球面が形成された保護層を備える板状ワークにレーザー光線を照射させ板状ワークを切断して小片化したチップを形成するレーザー切断方法であって、
板状ワークの裏面を吸引保持して表面の該保護層にレーザー光線を照射させ該保護層を分割する分割溝を形成する保護層分割工程と、
該保護層分割工程の後、吸引保持される板状ワークの被吸引面を裏面から表面に切換え板状ワークの裏面を表出させ該保護層側を吸引保持する切換工程と、
該切換工程の後、少なくとも板状ワークの表面に形成される該凸状の半球面に対応した凹状の半球面で該凸状の半球面を吸引保持して、板状ワークの裏面にレーザー光線を照射させ該板状ワークを完全切断する切断工程と、
からなるレーザー切断方法に用いるレーザー加工装置であって、
板状ワークを吸引保持する吸引面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルが吸引保持する板状ワークに対してレーザー光線を照射させるレーザー照射手段と、該レーザー照射手段で照射するレーザー出力を可変する出力可変部と、を備え、
該チャックテーブルは、板状ワークの裏面を吸引保持する第１のテーブル部と、板状ワークの表面を吸引保持する第２のテーブル部と、第１のテーブル部の上面及び第２のテーブル部の上面を正対又は横並びに隣接させるように開閉する開閉機構と、を有し、
該第１のテーブル部の上面は、板状ワークの裏面に対応した吸引面を有し、
該第２のテーブル部の上面は、該凸状の半球面に対応した凹状の半球面と、隣接する該凹状の半球面の間に形成される隙間と、を有し、
該開閉機構は、該保護層に該分割溝を形成する時には板状ワークの裏面を該第１のテーブル部の該吸引面に吸引保持させ、板状ワークを完全切断する時には該凹状の半球面で板状ワークの表面に形成される該凸状の半球面を吸引保持させるように、該第１のテーブル部と該第２のテーブル部を開閉するレーザー加工装置。