JP6999402B2 - Laser processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、レーザー加工装置、およびレーザー加工方法に関する。 The present invention relates to a laser processing apparatus and a laser processing method.
半導体ウエハなどの基板の主表面は格子状に形成された複数のストリートで区画され、区画される各領域には予め素子、回路、端子などが形成される。格子状に形成された複数のストリートに沿って基板を分割することで、チップが得られる。基板の分割には、例えばレーザー加工装置などが用いられる。 The main surface of a substrate such as a semiconductor wafer is partitioned by a plurality of streets formed in a grid pattern, and elements, circuits, terminals, and the like are formed in advance in each of the partitioned regions. Chips are obtained by dividing the substrate along a plurality of streets formed in a grid pattern. For example, a laser processing device or the like is used for dividing the substrate.
特許文献1のレーザー加工装置は、1個のレーザー発振器を用いて2枚の基板に同時にレーザー加工を施すため、レーザー発振器によって発振されたレーザー光線を分光するビームスプリッタを有する。ビームスプリッタよりも高価なレーザー発振器を2個用いる場合に比べて、レーザー加工装置の製造コストを削減できる。
The laser processing apparatus of
レーザー加工装置は、スループット向上のため、基板を保持する基板保持部、基板保持部を移動させる駆動部、および駆動部が取り付けられるベース部を含む移動ユニットを複数有することがある。 The laser processing apparatus may have a plurality of moving units including a substrate holding portion for holding the substrate, a driving portion for moving the substrate holding portion, and a base portion to which the driving unit is attached in order to improve throughput.
レーザー加工装置が移動ユニットを複数有する場合に、各移動ユニットで保持される基板の処理精度を向上することが望まれていた。尚、基板の処理としては、例えばレーザー加工処理、アライメント処理、検査処理などが挙げられる。 When the laser processing apparatus has a plurality of moving units, it has been desired to improve the processing accuracy of the substrate held by each moving unit. Examples of the substrate processing include a laser processing process, an alignment process, an inspection process, and the like.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、レーザー加工装置が移動ユニットを複数有する場合に、各移動ユニットで保持される基板の処理精度を向上できる、レーザー加工装置の提供を主な目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and mainly provides a laser processing apparatus capable of improving the processing accuracy of a substrate held by each moving unit when the laser processing apparatus has a plurality of moving units. The purpose.
上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
基板を保持する基板保持部、前記基板保持部の基板保持面に対し平行な方向に前記基板保持部を移動させる駆動部、前記駆動部を支持するベース部、および前記ベース部に固定される固定フレームを含む移動ユニットを間隔をおいて複数有し、
レーザー光線を発振するレーザー発振器、前記基板保持部で保持されている前記基板に前記レーザー光線を集光照射する集光照射部、および互いに間隔をおいて設置される複数の前記移動ユニットの中で、前記基板保持部に保持されている前記基板まで前記レーザー光線の経路が形成される前記移動ユニットを切り替える切替部を有し、
前記集光照射部は、各前記移動ユニットの前記固定フレームに取り付けられ、
前記固定フレームに対し固定され、前記基板保持部の前記基板保持面に対し垂直な方向に延びる焦点調整ガイドと、
前記集光照射部を保持すると共に前記焦点調整ガイドに沿って移動する焦点調整スライダとを有する、レーザー加工装置が提供される。
In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention,
A substrate holding portion that holds a substrate, a driving portion that moves the substrate holding portion in a direction parallel to the substrate holding surface of the substrate holding portion, a base portion that supports the driving portion, and a fixing fixed to the base portion. Having multiple moving units including frames at intervals,
Among the laser oscillator that oscillates the laser beam, the condensing irradiation unit that condenses and irradiates the substrate held by the substrate holding unit, and the plurality of moving units installed at intervals from each other. It has a switching unit for switching the moving unit in which the path of the laser beam is formed to the substrate held by the substrate holding unit.
The condensing irradiation unit is attached to the fixed frame of each moving unit.
A focus adjustment guide that is fixed to the fixed frame and extends in a direction perpendicular to the substrate holding surface of the substrate holding portion.
A laser processing device is provided that holds the focused irradiation unit and has a focusing slider that moves along the focusing guide .
本発明の一態様によれば、レーザー加工装置が移動ユニットを複数有する場合に、各移動ユニットで保持される基板の処理精度を向上できる、レーザー加工装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, when the laser processing apparatus has a plurality of moving units, the laser processing apparatus capable of improving the processing accuracy of the substrate held by each moving unit is provided.
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。各図面において、同一の又は対応する構成には、同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。以下の説明において、X方向、Y方向、Z方向は互いに垂直な方向であり、X方向およびY方向は水平方向、Z方向は鉛直方向である。鉛直軸を回転中心とする回転方向をθ方向とも呼ぶ。本明細書において、下方とは鉛直方向下方を意味し、上方とは鉛直方向上方を意味する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same or corresponding configurations are designated by the same or corresponding reference numerals and the description thereof will be omitted. In the following description, the X direction, the Y direction, and the Z direction are directions perpendicular to each other, the X direction and the Y direction are the horizontal direction, and the Z direction is the vertical direction. The rotation direction centered on the vertical axis is also called the θ direction. In the present specification, the lower direction means the lower part in the vertical direction, and the upper side means the upper part in the vertical direction.
図1は、一実施形態による基板処理システムによる処理前の基板を示す斜視図である。基板10は、例えば半導体基板、サファイア基板などである。基板10の第1主表面11は格子状に形成された複数のストリートで区画され、区画される各領域には予め素子、回路、端子などが形成される。格子状に形成された複数のストリートに沿って基板10を分割することで、チップが得られる。分割予定線13は、ストリート上に設定される。
FIG. 1 is a perspective view showing a substrate before processing by the substrate processing system according to the embodiment. The
基板10の第1主表面11には、不図示の保護テープが貼合される。保護テープは、レーザー加工や薄板化などの加工が行われる間、基板10の第1主表面11を保護して、第1主表面11に予め形成された素子、回路、端子などを保護する。保護テープは、基板10の第1主表面11の全体を覆う。
A protective tape (not shown) is attached to the first
保護テープは、シート基材と、シート基材の表面に塗布された粘着剤とで構成される。その粘着剤は、紫外線を照射すると硬化して、粘着力を低下するものであってよい。粘着力の低下後に、剥離操作によって簡単に保護テープを基板10から剥離できる。
The protective tape is composed of a sheet base material and an adhesive applied to the surface of the sheet base material. The pressure-sensitive adhesive may be one that cures when irradiated with ultraviolet rays and reduces the adhesive strength. After the adhesive strength is reduced, the protective tape can be easily peeled off from the
保護テープは、リング状のフレームの開口部を覆うようにフレームに装着され、フレームの開口部において基板10と貼合されてもよい。この場合、フレームを保持して基板10を搬送でき、基板10のハンドリング性を向上できる。
The protective tape may be attached to the frame so as to cover the opening of the ring-shaped frame, and may be attached to the
図2は、一実施形態による基板処理システムを示す平面図である。図2において、搬入カセット35および搬出カセット45を破断して、搬入カセット35の内部および搬出カセット45の内部を図示する。
FIG. 2 is a plan view showing a substrate processing system according to an embodiment. In FIG. 2, the inside of the carry-in
基板処理システム1は、基板10のレーザー加工、基板10の薄板化などの各種の処理を行う。基板処理システム1は、制御部20と、搬入部30と、搬出部40と、搬送路50と、搬送部58と、各種の処理部とを備える。処理部としては、特に限定されないが、例えば、レーザー加工部100および薄板化部200が設けられる。
The
制御部20は、例えばコンピュータで構成され、図2に示すようにCPU(Central Processing Unit)21と、メモリなどの記憶媒体22と、入力インターフェース23と、出力インターフェース24とを有する。制御部20は、記憶媒体22に記憶されたプログラムをCPU21に実行させることにより、各種の制御を行う。また、制御部20は、入力インターフェース23で外部からの信号を受信し、出力インターフェース24で外部に信号を送信する。
The
制御部20のプログラムは、情報記憶媒体に記憶され、情報記憶媒体からインストールされる。情報記憶媒体としては、例えば、ハードディスク(HD)、フレキシブルディスク(FD)、コンパクトディスク(CD)、マグネットオプティカルデスク(MO)、メモリーカードなどが挙げられる。尚、プログラムは、インターネットを介してサーバからダウンロードされ、インストールされてもよい。
The program of the
搬入部30は、搬入カセット35が外部から搬入されるものである。搬入部30は、搬入カセット35が載置される載置板31を備える。載置板31は、Y方向に一列に複数設けられる。尚、載置板31の個数は、図示のものに限定されない。搬入カセット35は、処理前の基板10をZ方向に間隔をおいて複数収納する。
In the carry-in
搬入カセット35は、保護テープの捲れなどの変形を抑制するため、保護テープを上に向けて基板10を水平に収納してよい。搬入カセット35から取り出された基板10は、上下反転されたうえで、レーザー加工部100などの処理部に搬送される。
In the carry-in
搬出部40は、搬出カセット45が外部に搬出されるものである。搬出部40は、搬出カセット45が載置される載置板41を備える。載置板41は、Y方向に一列に複数設けられる。尚、載置板41の個数は、図示のものに限定されない。搬出カセット45は、処理後の基板10をZ方向に間隔をおいて複数収納する。
In the carry-out
搬送路50は、搬送部58が搬入部30、搬出部40および複数の処理部に対し基板10を搬送する通路であり、例えばY方向に延びている。搬送路50にはY方向に延びるY軸ガイド51が設けられ、Y軸ガイド51に沿ってY軸スライダ52が移動自在とされる。
The
搬送部58は、基板10を保持すると共に搬送路50に沿って移動し、基板10を搬送する。搬送部58はフレームを介して基板10を保持してもよい。搬送部58は、基板10を真空吸着するが、静電吸着してもよい。搬送部58は、搬送基体としてのY軸スライダ52などを含み、Y方向に沿って移動する。搬送部58は、Y方向のみならず、X方向、Z方向およびθ方向にも移動可能とされる。
The
搬送部58は、基板10を保持する保持部を複数有してよい。複数の保持部は、Z方向に間隔をおいて並んで設けられる。複数の保持部は、基板10の処理段階に応じて、使い分けられてよい。
The
搬入部30、搬出部40および複数の処理部は、鉛直方向視で搬送路50に隣接して設けられる。例えば、搬送路50の長手方向はY方向とされる。搬送路50のX方向片側(図2において左側、以下、「前側」とも呼ぶ。)に、搬入部30と搬出部40が隣接して設けられる。また、搬送路50のX方向反対側(図2において右側、以下、「後側」とも呼ぶ。)に、レーザー加工部100および薄板化部200が隣接して設けられる。
The carry-in
尚、処理部の配置や個数は、図2に示す配置や個数に限定されず、任意に選択可能である。また、複数の処理部は、任意の単位で、分散または統合して配置してもよい。以下、各処理部について説明する。 The arrangement and number of processing units are not limited to the arrangement and number shown in FIG. 2, and can be arbitrarily selected. Further, the plurality of processing units may be distributed or integrated in any unit. Hereinafter, each processing unit will be described.
レーザー加工部100は、基板10のレーザー加工を行う。例えば、レーザー加工部100は、基板10を複数のチップに分割するためのレーザー加工(所謂、レーザーダイシング)を行う。このレーザー加工では、基板10を分割してもよいし、基板10に分割の起点を形成してもよい。
The
レーザー加工部100は、分割予定線13(図1参照)の一点にレーザー光線を照射し、その照射点を分割予定線13上で移動させることにより、基板10のレーザー加工を行う。基板10のレーザー加工では、基板10の内部に破断の起点となる改質層を形成してもよいし、基板10のレーザー照射面にレーザー加工溝を形成してもよい。レーザー加工溝は、基板10を板厚方向に貫通してもよいし貫通しなくてもよい。
The
基板10の内部に改質層を形成する場合、基板10に対し透過性を有するレーザー光線が用いられる。改質層は、例えば基板10の内部を局所的に溶融、固化させることにより形成される。一方、基板10のレーザー照射面にレーザー加工溝を形成する場合、基板10に対し吸収性を有するレーザー光線が用いられる。
When the modified layer is formed inside the
薄板化部200は、レーザー加工された基板10の保護テープで保護されている第1主表面11とは反対側の第2主表面12を加工することにより、基板10を薄板化する。レーザー加工部100で分割の起点を形成する場合、薄板化部200で基板10に加工応力が作用することにより、分割の起点から板厚方向にクラックが進展し、基板10が複数のチップに分割される。また、レーザー加工部100で基板10の内部に改質層を形成する場合、薄板化部200で基板10を薄板化することにより、改質層が除去される。
The thinning
次に、上記構成の基板処理システム1を用いた基板処理方法について説明する。図3は、一実施形態による基板処理方法のフローチャートである。
Next, a substrate processing method using the
図3に示すように基板処理方法は、搬入工程S101と、レーザー加工工程S102と、薄板化工程S103と、搬出工程S104とを有する。これらの工程は、制御部20による制御下で実施される。尚、これらの工程の順序は、図3に示す順序には限定されない。例えば、薄板化工程S103の後に、レーザー加工工程S102が行われてもよい。
As shown in FIG. 3, the substrate processing method includes a carry-in step S101, a laser processing step S102, a thinning plate thinning step S103, and a carry-out step S104. These steps are carried out under the control of the
搬入工程S101では、搬送部58が、搬入部30に置かれた搬入カセット35から基板10を取り出し、取出した基板10をレーザー加工部100に搬送する。
In the carry-in step S101, the
レーザー加工工程S102では、レーザー加工部100が、基板10のレーザー加工を行う。基板10のレーザー加工が行われる間、基板10の第1主表面11は保護テープで保護される。レーザー加工部100においてレーザー加工された基板10は、搬送部58によって薄板化部200に搬送される。
In the laser processing step S102, the
薄板化工程S103では、薄板化部200が、基板10の第2主表面12を加工することにより、基板10を薄板化する。基板10の薄板化が行われる間、基板10の第1主表面11は保護テープで保護される。
In the thinning step S103, the thinning
搬出工程S104では、搬送部58が、薄板化部200から搬出部40に基板10を搬送し、搬出部40において搬出カセット45の内部に基板10を収納する。搬出カセット45は、搬出部40から外部に搬出される。搬出カセット45と共に外部に搬出された基板10は、チップごとにピックアップされる。このようにして、チップが製造される。
In the unloading step S104, the transporting
図4は、一実施形態によるレーザー加工部を示す平面図である。図4において、「101」は基板保持部111の可動領域である。図5は、一実施形態によるレーザー加工部を示す正面図である。本実施形態では、レーザー加工部100が特許請求の範囲に記載のレーザー加工装置に対応する。レーザー加工部100は、工場などの建物の床2(図5参照)に設置される。
FIG. 4 is a plan view showing a laser machined portion according to an embodiment. In FIG. 4, “101” is a movable area of the
レーザー加工部100は、移動ユニット110を間隔をおいて複数有する。複数の移動ユニット110は、例えばY方向に間隔をおいて設けられる。各移動ユニット110は、基板保持部111と、駆動部113と、ベース部119と、固定フレーム120とを含む。
The
基板保持部111は、基板10を保持する。例えば、基板保持部111は、基板10の第2主表面12(図1参照)を上に向けて、基板10を水平に保持する。基板保持部111としては、例えば真空チャックが用いられるが、静電チャックなどが用いられてもよい。
The
駆動部113は、基板保持部111の基板保持面に対し平行な方向に、基板保持部111を床2に対し移動させる。例えば、駆動部113は、基板保持部111をX方向、Y方向およびθ方向に移動させる。尚、駆動部113は、基板保持部111をZ方向にも移動させてもよい。基板保持部111を移動させる駆動源としては、例えばサーボモータ等が用いられる。サーボモータの回転運動は、ボールねじ等によって基板保持部111の直線運動に変換されてもよい。
The
駆動部113は、X方向に延びるX軸ガイド114と、X軸ガイド114に沿って移動されるX軸スライダ115とを有する。また、駆動部113は、Y方向に延びるY軸ガイド116と、Y軸ガイド116に沿って移動されるY軸スライダ117とを有する。さらに、駆動部113は、θ方向に移動される回転板118を有する。
The
ベース部119は、駆動部113を支持する。例えば、ベース部119に対し、X軸ガイド114が固定される。X軸ガイド114に沿って移動されるX軸スライダ115には、Y軸ガイド116が固定される。Y軸ガイド116に沿って移動されるY軸スライダ117には、回転板118が回転可能に設けられる。回転板118には、基板保持部111が固定される。
The
尚、X軸ガイド114の代わりに、Y軸ガイド116がベース部119に対し固定されてもよい。この場合、Y軸ガイド116に沿って移動されるY軸スライダ117には、X軸ガイド114が固定される。X軸ガイド114に沿って移動されるX軸スライダ115には、回転板118が回転可能に設けられる。
Instead of the
固定フレーム120は、ベース部119に対し固定され、後述の集光照射部141および後述のアライメント部160などを支持する。固定フレーム120は、例えば図5に示すように、門型であって、ベース部119に設置される複数本の支持柱121と、複数本の支持柱121に架け渡される支持梁122とを有する。支持梁122には、集光照射部141およびアライメント部160などが取り付けられる。
The fixed
レーザー加工部100は、移動ユニット110の他に、レーザー発振器支持フレーム130、レーザー発振器140、集光照射部141、切替部150およびアライメント部160などを有する。
In addition to the
レーザー発振器支持フレーム130は、床2に設置され、レーザー発振器140などを支持する。レーザー発振器支持フレーム130は、例えば、床2に設置される複数本の支持柱132と、複数本の支持柱132に架け渡される上フレーム133とを有する。上フレーム133には、レーザー発振器140などが取り付けられる。上フレーム133には、レーザー発振器140の他、切替部150が取り付けられてよい。
The laser
レーザー発振器140は、レーザー光線を発振する。レーザー光線は、例えばレーザー発振器140から、集光照射部141を経由し、基板保持部111で保持されている基板10の分割予定線13(図1参照)の一点に集光照射される。レーザー光線の経路の途中には、レーザー光線の強度を調整するアッテネータなどが設けられてもよい。
The
基板保持部111を床2に対しY方向に移動させると、基板10におけるレーザー光線の照射点がY方向に移動し、Y方向に延びる加工跡が形成される。加工跡と分割予定線13とが一致するように、基板保持部111のX方向位置やθ方向位置が予め制御される。
When the
その後、基板保持部111を床2に対しX方向に所定距離移動させ、予め定めたX方向位置に停止させたうえで、再び基板保持部111を床2に対しY方向に移動させる。これを繰り返すことで、Y方向に延びる加工跡がX方向に間隔をおいて複数形成され、基板10に縞状の加工跡が形成される。
After that, the
尚、Y方向に延びる加工跡は、点線状および直線状のいずれでもよい。点線状の加工跡は、パルス発振されたレーザー光線で形成される。直線状の加工跡は、連続波発振されたレーザー光線で形成される。 The processing mark extending in the Y direction may be either a dotted line or a straight line. The dotted processing marks are formed by pulse-oscillated laser beams. The linear processing trace is formed by a laser beam oscillated by a continuous wave.
その後、基板保持部111をθ方向に90°回転させたうえで、再び、Y方向に延びる加工跡をX方向に間隔をおいて複数形成する。これにより、基板10に格子状の加工跡を形成できる。
After that, the
集光照射部141は、基板保持部111で保持されている基板10に、レーザー光線を集光照射する。集光照射部141は、X方向およびY方向に移動不能に固定フレーム120に取り付けられてよく、移動ユニット110毎に設けれてよい。
The condensing
集光照射部141は、基板保持部111の上方に設けられ、基板10の上方から基板10にレーザー光線を集光照射する。集光照射部141は、例えばレンズなどで構成される。レンズの光軸の軸方向はZ方向とされる。集光照射部141は、焦点の高さ調整のため、Z方向に移動可能に固定フレーム120に取り付けられてよい。
The condensing
切替部150は、互いに間隔をおいて設置される複数の移動ユニット110の中で、基板保持部111に保持されている基板10までレーザー光線の経路が形成される移動ユニット110を切り替える。つまり、切替部150は、レーザー発振器140の作動中に形成されるレーザー光線の経路L1、L2を切り替えることにより、基板10のレーザー加工処理に用いる移動ユニット110を切り替える。レーザー光線の経路L1、L2は、レーザー発振器140から切替部150まで重複し、切替部150において分岐し、各移動ユニット110で保持されている基板10に至る。
The
図6は、一実施形態による切替部を示す図である。図6に示す切替部150は、ビームスプリッタ151と、複数のビームシャッター152とを有する。ビームシャッター152は、本実施形態では集光照射部141(図5参照)の手前に設けられるが、集光照射部141の先に設けられてもよい。
FIG. 6 is a diagram showing a switching unit according to one embodiment. The
ビームスプリッタ151は、ビームスプリッタ151に入射するレーザー光線を、2本のレーザー光線に分割する。例えば、レーザー光線は、ビームスプリッタ151を透過する透過光と、ビームスプリッタ151で反射される反射光とに分割される。
The
ビームシャッター152は、ビームスプリッタ151の先(レーザー光線の進行方向前方)に設けられ、複数の経路L1、L2を独立に開閉する。複数の経路L1、L2の全てが同時に開放されてもよいし、複数の経路L1、L2の一部のみが開放され、残部が閉塞されてもよい。レーザー光線は、閉塞された経路を通過することなく、開放された経路を通過して基板10に至る。
The
図7は、図6の切替部の変形例を示す図である。図7に示す切替部150は、図6に示す切替部150に代えて用いられ、反射鏡155と、反射鏡移動部156とを有する。
FIG. 7 is a diagram showing a modified example of the switching portion of FIG. The
反射鏡155は、複数の経路L1、L2の分岐点に設けられ、分岐点においてレーザー光線を反射する。反射鏡移動部156は、反射鏡155を移動させる。反射鏡移動部156は、反射鏡155を例えばZ方向に移動させる。この場合、反射鏡155は、レーザー光線を分岐点で反射することなく分岐点を直進させる位置と、レーザー光線を分岐点で反射する位置との間で移動される。
The
尚、反射鏡移動部156は、反射鏡155をθ方向に移動させてもよい。この場合、反射鏡155は、レーザー光線を分岐点で第1方向に向けて反射する位置と、レーザー光線を分岐点で第2方向に向けて反射する位置との間で移動される。反射鏡155で第1方向に反射されたレーザー光線は、一の移動ユニット110で保持されている基板10に至る。一方、反射鏡155で第2方向に反射されたレーザー光線は、別の移動ユニット110で保持されている基板10に至る。
The
本実施形態によれば、レーザー発振器140を移動させることなく、レーザー加工処理に用いる移動ユニット110を切り替える。レーザー発振器140を移動させないため、振動の発生を抑制でき、基板10の処理精度を向上できる。また、1個のレーザー発振器140を用いて複数の移動ユニット110のそれぞれで保持される基板10を順番に加工でき、レーザー発振器140の稼働率を向上できる。
According to this embodiment, the moving
本実施形態によれば、レーザー発振器支持フレーム130と、各移動ユニット110とは、離間して床2に設置される。特定の移動ユニット110と共にレーザー発振器140が振動することを抑制でき、どの移動ユニット110を用いて基板10のレーザー加工処理を行っても、同程度の加工精度を得ることができる。
According to the present embodiment, the laser
本実施形態によれば、集光照射部141は、移動ユニット110の一部である固定フレーム120に取り付けられる。レーザー加工処理中の移動ユニット110において、基板保持部111の振動に同期するように集光照射部141を振動させることができ、基板保持部111の振動位相と集光照射部141の振動位相とを一致させることができる。従って、レーザー加工処理の精度を向上できる。
According to the present embodiment, the condensing
アライメント部160(図4および図5参照)は、基板保持部111で保持されている基板10の分割予定線13(図1参照)を検出する。基板10の分割予定線13は、基板10の第1主表面11に予め格子状に形成される複数のストリート上に設定される。アライメント部160は、X方向およびY方向に移動不能に固定フレーム120に取り付けられてよく、移動ユニット110毎に設けられてよい。
The alignment unit 160 (see FIGS. 4 and 5) detects the planned division line 13 (see FIG. 1) of the
アライメント部160は、例えば基板保持部111の上方に設けられ、基板保持部111に保持されている基板10の上方から基板10の下面(第1主表面11)に予め形成されたストリートを撮像する。アライメント部160は例えばカメラなどで構成される。カメラとしては、基板10を透過する赤外線像を撮像する赤外線カメラが用いられてよい。カメラの対物レンズの光軸の軸方向はZ方向とされてよい。アライメント部160は、焦点の高さ調整のため、Z方向に移動可能に固定フレーム120に取り付けられてよい。
The
本実施形態によれば、アライメント部160は、移動ユニット110の一部である固定フレーム120に取り付けられる。アライメント処理中の移動ユニット110において、基板保持部111の振動に同期するようにアライメント部160を振動させることができ、基板保持部111の振動位相とアライメント部160の振動位相とを一致させることができる。従って、アライメント処理の精度を向上できる。
According to this embodiment, the
アライメント部160は、撮像した基板10の画像を、電気信号に変換して制御部20に送信する。制御部20は、受信した画像を画像処理することにより、基板10の分割予定線13の位置を検出する。その検出方法としては、基板10の第1主表面11に予め格子状に形成されるストリートのパターンと基準パターンとのマッチングを行う方法、基板10の外周上の複数の点から基板10の中心点と基板10の向きを求める方法などの公知の方法が用いられる。基板10の向きは、基板10の外周に形成されるノッチ19(図1参照)の位置などから検出される。ノッチ19の代わりに、オリエンテーションフラットが用いられてもよい。これにより、制御部20は、基板保持部111に固定される座標系での基板10の分割予定線13の位置を把握できる。尚、画像処理は、画像の撮像と平行して行われてもよいし、画像の撮像の後で行われてもよい。
The
アライメント部160は、コスト低減などのため、基板10のレーザー加工の結果を検出する検査部を兼ねてよい。レーザー加工の結果とは、例えばレーザー加工の異常の有無のことである。レーザー加工の異常の有無としては、例えば、レーザー光線の照射による基板10の加工跡と分割予定線13とのずれの有無、チッピングの有無などが挙げられる。検査部は、X方向およびY方向に移動不能に固定フレーム120に取り付けられてよく、移動ユニット110毎に設けられてよい。
The
検査部は、レーザー光線の照射による基板10の加工跡を撮像する。検査部は例えばカメラなどで構成される。カメラとしては、基板10の内部に改質層が形成される場合、基板10を透過する赤外線像を撮像する赤外線カメラが用いられてよい。カメラの対物レンズの光軸の軸方向はZ方向とされてよい。検査部は、焦点の高さ調整のため、Z方向に移動可能に固定フレーム120に取り付けられてよい。
The inspection unit captures a processing mark of the
本実施形態によれば、検査部は、移動ユニット110の一部である固定フレーム120に取り付けられる。検査処理中の移動ユニット110において、基板保持部111の振動に同期するように検査部を振動させることができ、基板保持部111の振動位相と検査部の振動位相とを一致させることができる。従って、検査処理の精度を向上できる。
According to this embodiment, the inspection unit is attached to the fixed
検査部は、撮像した基板10の画像を、電気信号に変換して制御部20に送信する。制御部20は、受信した画像を画像処理することにより、基板10のレーザー加工の結果を検出する。尚、画像処理は、画像の撮像と平行して行われてもよいし、画像の撮像の後で行われてもよい。
The inspection unit converts the captured image of the
尚、アライメント部160は、本実施形態では検査部を兼ねるが、検査部を兼ねなくてもよい。つまり、アライメント部160と検査部とは、別々に設けられてもよい。その場合、検査部は、レーザー加工部100の一部として設けられてもよいし、レーザー加工部100の外部に設けられてもよい。また、アライメント部160の代わりに、検査部のみがレーザー加工部100の一部として設けられてもよい。この場合、レーザー加工部100の外部において分割予定線13の検出が行われる。
Although the
ところで、レーザー加工部100は、移動ユニット110毎に、集光照射部141とアライメント部160とを有する。一枚の基板10に対しレーザー加工処理とアライメント処理の両方を同時に行うことはないため、集光照射部141とアライメント部160のうち使用される方の焦点が合えばよい。
By the way, the
そこで、レーザー加工部100は、焦点調整ガイド161(図4参照)と、焦点調整スライダ162とを有する。焦点調整ガイド161は、基板保持部111の基板保持面に対し垂直な方向(例えばZ方向)に延びる。焦点調整ガイド161は、例えば固定フレーム120に対し固定される。焦点調整スライダ162は、集光照射部141とアライメント部160の両方を保持すると共に焦点調整ガイド161に沿って移動する。
Therefore, the
本実施形態によれば、1個の焦点調整スライダ162が集光照射部141およびアライメント部160の両方を保持すると共に焦点調整ガイド161に沿って移動する。そのため、焦点調整のための部品点数を低減できる。焦点調整ガイド161および焦点調整スライダ162は、移動ユニット110毎に設けられてよい。
According to the present embodiment, one
また、本実施形態によれば、1個の焦点調整スライダ162が集光照射部141および検査部の両方を保持すると共に焦点調整ガイド161に沿って移動する。そのため、焦点調整のための部品点数を低減できる。一枚の基板10に対しレーザー加工処理と検査処理とを同時に行うことはないため、集光照射部141と検査部のうち使用される方の焦点が合えばよい。
Further, according to the present embodiment, one
尚、集光照射部141とアライメント部160は、焦点調整の頻度を減らすため、異なる焦点調整スライダ162に対し固定され、独立にZ方向に移動されてもよい。同様に、集光照射部141と検査部とは、焦点調整の頻度を減らすため、異なる焦点調整スライダ162に対し固定され、独立にZ方向に移動されてもよい。
The condensing
図8は、一実施形態による制御部の構成要素を機能ブロックで示す図である。図8に図示される各機能ブロックは概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。各機能ブロックの全部または一部を、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することが可能である。各機能ブロックにて行われる各処理機能は、その全部または任意の一部が、CPUにて実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現されうる。制御部20は、図2ではレーザー加工部100とは別に設けられるが、レーザー加工部100の一部として設けられてよい。
FIG. 8 is a diagram showing the components of the control unit according to the embodiment as functional blocks. Each functional block shown in FIG. 8 is conceptual and does not necessarily have to be physically configured as shown. All or part of each functional block can be functionally or physically distributed / integrated in any unit. Each processing function performed in each function block may be realized by a program executed by a CPU in whole or in an arbitrary part, or may be realized as hardware by wired logic. Although the
図8に示すように、制御部20は、受取処理部25、アライメント処理部26、レーザー加工処理部27、検査処理部28、搬出処理部29などを有する。受取処理部25は、搬送部58などを制御して、搬送部58から渡される基板10を基板保持部111で受け取って保持する受取処理を実行する。アライメント処理部26は、アライメント部160および駆動部113等を制御して、基板保持部111で保持されている基板10の分割予定線13を検出するアライメント処理を実行する。レーザー加工処理部27は、レーザー発振器140、切替部150および駆動部113等を制御して、基板保持部111で保持されている基板10の分割予定線13に沿って基板10をレーザー加工するレーザー加工処理を実行する。検査処理部28は、検査部および駆動部113等を制御して、基板保持部111で保持されている基板10のレーザー加工の結果を検出する検査処理を実行する。搬出処理部29は、搬送部58などを制御して、基板保持部111に保持されている基板10を搬送部58に渡す搬出処理を実行する。このとき、基板保持部111による基板10の保持は解除される。
As shown in FIG. 8, the
図9は、一実施形態によるレーザー加工方法を説明するためのタイムチャートである。図9は、一の移動ユニット110を用いた基板10の処理と、別の移動ユニット110を用いた基板10の処理とのタイミングを示す。制御部20は、各移動ユニット110を用いて、基板10の一連の処理を、基板10を交換して繰り返し行う。一連の処理は、例えば、受取処理、アライメント処理、レーザー加工処理、検査処理、および搬出処理を含む。
FIG. 9 is a time chart for explaining a laser processing method according to an embodiment. FIG. 9 shows the timing between the processing of the
図9に示すように、制御部20は、一の移動ユニット110を用いた基板10のレーザー加工処理中に、別の移動ユニット110を用いた基板10のレーザー加工処理の前処理(例えば受取処理やアライメント処理など)を実行してよい。また、制御部20は、一の移動ユニット110を用いた基板10のレーザー加工処理中に、別の移動ユニット110を用いた基板10のレーザー加工処理の後処理(例えば検査処理や搬出処理)を実行してよい。複数の基板10に対し異なる処理を同時に行うことにより、レーザー加工部100のスループットを向上できる。
As shown in FIG. 9, the
尚、図9では、一の移動ユニット110を用いた基板10のレーザー加工処理のタイミングと、別の移動ユニット110を用いた基板10のレーザー加工処理のタイミングとが、全く重なっていないが、一部重なっていてもよい。
In FIG. 9, the timing of the laser processing of the
ところで、レーザー加工処理では、基板10の移動と停止が繰り返され、振動が生じる。そこで、本実施形態では、振動の伝達を抑制するため、複数の移動ユニット110が離間して設置される。また、振動の伝達をより抑制するため、複数の移動ユニット110の振動の伝達経路の途中には防振部170(図5参照)が設けられる。
By the way, in the laser processing, the
防振部170は、例えば振動エネルギーを熱エネルギーなどに変換することにより、振動を吸収する。これにより、複数の移動ユニット110の間での振動の伝達を抑制でき、一の移動ユニット110で保持されている基板10のレーザー加工処理中に、別の移動ユニット110で保持されている基板10の処理を精度良く行うことができる。
The
防振部170は、例えば、少なくとも1つの移動ユニット110と床2との間に設けられる。防振部170は、移動ユニット110から床2に向う振動、および床2から移動ユニット110に向う振動のうち、いずれか一方のみの振動を吸収してもよいし、両方の振動を吸収してもよい。
The
防振部170は、例えば図5に示すように、各移動ユニット110と移動ユニット支持フレーム139との間に設けられ、移動ユニット支持フレーム139が床2に設置される。移動ユニット110毎に、3個以上の防振部170が用いられてよい。尚、移動ユニット支持フレーム139は無くてもよく、防振部170が床2に直接設置されてもよい。
As shown in FIG. 5, for example, the
図10は、一実施形態による防振部を示す図である。図10に示す防振部170は、振動の伝達経路の途中に設けられるバネ171と、バネ171の振動を減衰させるダンパー172とを有する。この場合、移動ユニット110から床2に向う振動、および床2から移動ユニット110に向う振動のうち、両方の振動を吸収できる。
FIG. 10 is a diagram showing a vibration isolator according to an embodiment. The
バネ171は、空気バネでもよく、例えばエアシリンダで構成されてもよい。この場合、エアシリンダの空気圧は、ベース部119から防振部170に作用する荷重と釣り合うように制御されてもよい。ダンパー172としては、オイルダンパーまたはエアダンパーなどが用いられる。
The
尚、防振部170の構成は、図10に示す構成に限定されない。防振部170は、例えばバネ171の代わりに、ゴムを有してもよい。また、防振部170は、バネ171、ダンパー172、またはゴムのいずれかのみで構成されてもよい。
The configuration of the
以上、レーザー加工装置およびレーザー加工方法の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態などに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。 Although the embodiments of the laser processing apparatus and the laser processing method have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments and the like, and various modifications and variations are made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Improvement is possible.
各移動ユニット110は、上記実施形態では基板保持部111を1つのみ有するが、基板保持部111を複数有してもよい。この場合、例えば、X方向に並ぶ複数の基板保持部111を同時に床2に対しX方向に移動させることにより、複数の基板10に亘ってX方向に延びる加工跡をまとめて形成できる。あるいは、Y方向に並ぶ複数の基板保持部111を同時に床2に対しY方向に移動させることにより、複数の基板10に亘ってY方向に延びる加工跡をまとめて形成できる。一の移動ユニット110と、別の移動ユニット110とで、基板保持部111の数は、同じ数でもよいし、異なる数でもよい。
Each moving
切替部150による切替の対象となる移動ユニット110の数は、上記実施形態では2つであるが、3つ以上でもよい。例えば、ビームスプリッタ151は、1本のレーザー光線を3本以上のレーザー光線に分割してもよい。また、反射鏡155は、1本のレーザー光線を3つ以上のθ方向に反射してもよい。尚、ビームスプリッタ151の数は2つ以上でもよい。同様に、反射鏡155の数は2つ以上でもよい。また、ビームスプリッタ151と反射鏡155とが組合わせて用いられてもよい。
The number of
2 床
10 基板
13 分割予定線
100 レーザー加工部(レーザー加工装置)
110 移動ユニット
111 基板保持部
113 駆動部
119 ベース部
120 固定フレーム
130 レーザー発振器支持フレーム
140 レーザー発振器
141 集光照射部
150 切替部
160 アライメント部(検査部)
170 防振部
2
110
170 Anti-vibration part
Claims (9)
レーザー光線を発振するレーザー発振器、前記基板保持部で保持されている前記基板に前記レーザー光線を集光照射する集光照射部、および互いに間隔をおいて設置される複数の前記移動ユニットの中で、前記基板保持部に保持されている前記基板まで前記レーザー光線の経路が形成される前記移動ユニットを切り替える切替部を有し、
前記集光照射部は、各前記移動ユニットの前記固定フレームに取り付けられ、
前記固定フレームに対し固定され、前記基板保持部の前記基板保持面に対し垂直な方向に延びる焦点調整ガイドと、
前記集光照射部を保持すると共に前記焦点調整ガイドに沿って移動する焦点調整スライダとを有する、レーザー加工装置。 A substrate holding portion that holds a substrate, a driving portion that moves the substrate holding portion in a direction parallel to the substrate holding surface of the substrate holding portion, a base portion that supports the driving portion, and a fixing fixed to the base portion. Having multiple moving units including frames at intervals,
Among the laser oscillator that oscillates the laser beam, the condensing irradiation unit that condenses and irradiates the substrate held by the substrate holding unit, and the plurality of moving units installed at intervals from each other. It has a switching unit for switching the moving unit in which the path of the laser beam is formed to the substrate held by the substrate holding unit.
The condensing irradiation unit is attached to the fixed frame of each moving unit.
A focus adjustment guide that is fixed to the fixed frame and extends in a direction perpendicular to the substrate holding surface of the substrate holding portion.
A laser processing device having a focus adjustment slider that holds the focused irradiation unit and moves along the focus adjustment guide .
前記アライメント部は、各前記移動ユニットの前記固定フレームに取り付けられる、請求項1に記載のレーザー加工装置。 It has an alignment unit that detects the planned division line of the substrate held by the substrate holding unit.
The laser processing device according to claim 1 , wherein the alignment unit is attached to the fixed frame of each moving unit.
前記検査部は、各前記移動ユニットの前記固定フレームに取り付けられる、請求項1~3のいずれか1項に記載のレーザー加工装置。 It has an inspection unit that detects the result of laser processing of the substrate held by the substrate holding unit.
The laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 3 , wherein the inspection unit is attached to the fixed frame of each mobile unit.
レーザー光線を発振するレーザー発振器、前記基板保持部で保持されている前記基板に前記レーザー光線を集光照射する集光照射部、および互いに間隔をおいて設置される複数の前記移動ユニットの中で、前記基板保持部に保持されている前記基板まで前記レーザー光線の経路が形成される前記移動ユニットを切り替える切替部を有し、
前記集光照射部は、各前記移動ユニットの前記固定フレームに取り付けられ、
互いに離間して設置される複数の前記移動ユニットの間での振動の伝達経路の途中に、前記振動を吸収する防振部を有し、
前記防振部は、少なくとも1つの前記移動ユニットと床との間に設けられる、レーザー加工装置。 A substrate holding portion that holds a substrate, a driving portion that moves the substrate holding portion in a direction parallel to the substrate holding surface of the substrate holding portion, a base portion that supports the driving portion, and a fixing fixed to the base portion. Having multiple moving units including frames at intervals,
Among the laser oscillator that oscillates the laser beam, the condensing irradiation unit that condenses and irradiates the substrate held by the substrate holding unit, and the plurality of moving units installed at intervals from each other. It has a switching unit for switching the moving unit in which the path of the laser beam is formed to the substrate held by the substrate holding unit.
The condensing irradiation unit is attached to the fixed frame of each moving unit.
A vibration isolator that absorbs the vibration is provided in the middle of the vibration transmission path between the plurality of moving units installed apart from each other.
The vibration isolator is a laser processing device provided between at least one moving unit and the floor .
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