JP7449097B2 - laser processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、レーザー加工装置に関する。 The present invention relates to a laser processing device.
半導体ウェーハやサファイア基板、SiC基板、ガラス基板、樹脂パッケージ基板など各種板状の被加工物を切削ブレードで切削して加工する切削装置が従来使用されてきた。そこにレーザー光線を照射し、分割予定ラインに沿って基板を除去したり、内部に改質層を形成したりするレーザー加工も用いられるようになってきた(特許文献1参照)。切削装置は、スピンドルに固定されたブレードに対し、被加工物を保持したチャックテーブルをX軸方向に加工送りすることで被加工物が切削される。さらに、スピンドルをY軸方向に割り出し送りすることで、全てのストリートを加工可能に構成される。 2. Description of the Related Art Cutting apparatuses have been conventionally used to process various plate-shaped workpieces such as semiconductor wafers, sapphire substrates, SiC substrates, glass substrates, and resin package substrates by cutting them with a cutting blade. Laser processing has also come into use, in which a laser beam is irradiated onto the substrate to remove the substrate along the planned dividing line or to form a modified layer inside (see Patent Document 1). The cutting device cuts the workpiece by processing and feeding a chuck table holding the workpiece in the X-axis direction with respect to a blade fixed to a spindle. Furthermore, by indexing and feeding the spindle in the Y-axis direction, all streets can be processed.
特許文献1に示すようなレーザー加工装置は、レーザー光線照射ユニット側で、レーザー光線の走査が可能であるところに、上述の切削装置とは大きな違いがある。チャックテーブルを移動させなくても、集光点(加工点)を移動させることが出来るため、チャックテーブルの移動速度では実現出来ない高速な走査により、加工の高速化を実現している。 A laser processing apparatus as shown in Patent Document 1 has a major difference from the above-mentioned cutting apparatus in that a laser beam can be scanned on the laser beam irradiation unit side. Since the focal point (processing point) can be moved without moving the chuck table, high-speed scanning that cannot be achieved with the moving speed of the chuck table realizes high-speed processing.
しかしながら、特許文献1に示すようなレーザー加工装置は、上述の切削装置の思想をベースに設定されているため、レーザー光線照射ユニットの特性を活用した効率的な装置構成を実現仕切れていなかったという問題があった。 However, since the laser processing device shown in Patent Document 1 is set up based on the concept of the above-mentioned cutting device, there is a problem in that it is not possible to realize an efficient device configuration that takes advantage of the characteristics of the laser beam irradiation unit. was there.
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、レーザー光線照射ユニットの特性を活用した効率的なレーザー加工ができる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 problems, and an object thereof is to provide a laser processing device that can perform efficient laser processing by utilizing the characteristics of a laser beam irradiation unit.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のレーザー加工装置は、被加工物を保持面で保持する第1チャックテーブルと、被加工物を保持面で保持する第2チャックテーブルと、該第1チャックテーブルと該第2チャックテーブルをX軸方向に並べた状態で移動させるX軸送りユニットと、該チャックテーブルに保持された被加工物にレーザー光線を照射して加工するレーザー光線照射ユニットと、該レーザー光線照射ユニットの両脇で該X軸方向に並んで配置され、該チャックテーブルに被加工物を搬入または搬出する一対の搬送領域と、を備え、該レーザー光線照射ユニットは、レーザー光線を発振する発振器と、該発振器からの光を集光する集光器と、該発振器と該集光器との間に配置され該チャックテーブルの保持面でのレーザー光線の照射位置を変位させるレーザー光線走査ユニットと、を備え、該第1チャックテーブルと該第2チャックテーブルとのうち一方を該一対の搬送領域のうちいずれかの搬送領域に位置付けて該被加工物を搬入または搬出し、該第1チャックテーブルと該第2チャックテーブルとのうち他方を該レーザー光線照射ユニットの下方に位置付けて他方が保持した被加工物を加工することを特徴とする。
該X軸送りユニットは、該第1チャックテーブル、該第2チャックテーブルを、それぞれが駆動源を有しそれぞれが独立してX軸送り制御が可能な直動機構でも良い。
In order to solve the above problems and achieve the objectives, the laser processing apparatus of the present invention includes a first chuck table that holds the workpiece on a holding surface, and a second chuck table that holds the workpiece on the holding surface. an X-axis feed unit that moves the first chuck table and the second chuck table in a state where they are lined up in the X-axis direction; and a laser beam irradiation unit that processes the workpiece held by the chuck table by irradiating the workpiece with a laser beam. unit, and a pair of conveyance areas arranged in parallel in the X-axis direction on both sides of the laser beam irradiation unit and for carrying the workpiece into or out of the chuck table, the laser beam irradiation unit emitting the laser beam. An oscillator that oscillates, a condenser that condenses light from the oscillator, and a laser beam scanning unit that is disposed between the oscillator and the condenser and displaces the irradiation position of the laser beam on the holding surface of the chuck table. , one of the first chuck table and the second chuck table is positioned in one of the pair of transport areas to carry in or carry out the workpiece, and the first chuck The present invention is characterized in that the other of the table and the second chuck table is positioned below the laser beam irradiation unit to process the workpiece held by the other .
The X-axis feed unit may be a linear motion mechanism in which the first chuck table and the second chuck table each have a drive source and can independently control the X-axis feed.
該レーザー光線走査ユニットは、ガルバノスキャナー、レゾナントスキャナー、音響光学偏向素子又はポリゴンミラーを備えてもよい。 The laser beam scanning unit may include a galvano scanner, a resonant scanner, an acousto-optic deflection element or a polygon mirror.
該第1チャックテーブル及び該第2チャックテーブルは、該保持面と直交する回転軸で該保持面を回転させる回転ユニットを備えてもよい。 The first chuck table and the second chuck table may include a rotation unit that rotates the holding surface about a rotation axis perpendicular to the holding surface.
該搬送領域には、該チャックテーブルに被加工物を搬入及び搬出する搬出入ユニットを備えてもよい。 The transfer area may include a carry-in/out unit for carrying workpieces into and out of the chuck table.
本願発明のレーザー加工装置は、レーザー光線照射ユニットの特性を活用した効率的なレーザー加工ができる。 The laser processing apparatus of the present invention can perform efficient laser processing by utilizing the characteristics of the laser beam irradiation unit.
本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Modes (embodiments) for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the contents described in the following embodiments. Further, the constituent elements described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. Furthermore, the configurations described below can be combined as appropriate. Further, various omissions, substitutions, or changes in the configuration can be made without departing from the gist of the present invention.
〔実施形態1〕
本発明の実施形態1に係るレーザー加工装置を図面に基づいて説明する。図1は、実施形態1に係るレーザー加工装置の構成例を示す斜視図である。図1に示された実施形態1に係るレーザー加工装置1は、被加工物100にレーザー光線を照射して加工する装置である。なお、以下の説明に用いられるX軸方向、Y軸方向、及びZ軸方向は、互いに垂直であるものとする。また、以下の説明では、X軸方向を水平方向における一方向とし、Y軸方向を水平方向における別の一方向、すなわち他方向としているが、Y軸方向を水平方向における一方向とし、X軸方向を水平方向における別の一方向、すなわち他方向としてもよい。また、以下の説明では、XY平面が水平面と一致し、Z軸方向が鉛直方向と一致しているが、XY平面が水平面からずれ、Z軸方向が鉛直方向からずれてもよい。
[Embodiment 1]
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A laser processing apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described based on the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a configuration example of a laser processing apparatus according to a first embodiment. A laser processing apparatus 1 according to the first embodiment shown in FIG. 1 is an apparatus that processes a
実施形態1に係るレーザー加工装置1によりレーザー加工が施される被加工物100は、半導体ウェーハや光デバイスウェーハ等を含み、例えば、シリコン基板、サファイア基板、ガリウム基板、SiC基板、ガラス基板、樹脂パッケージ基板など各種板状の基板である。実施形態1の被加工物100は、厚みが一定の半導体ウェーハや光デバイスウェーハであるが、本発明の被加工物100は、中央部が薄化され、外周部に厚肉部が形成された所謂TAIKOウェーハでも良い。
The
被加工物100は、実施形態1では、例えば、表面に形成された複数のデバイス(不図示)が複数の分割予定ライン(不図示)によって格子状に区画されたものであり、この分割予定ラインに沿ってレーザー加工装置1によりレーザー加工が施されて、複数のデバイスに分割される。
In the first embodiment, the
被加工物100は、実施形態1では、裏面に基板より径の大きい粘着テープであるダイシングテープ107が貼着され、ダイシングテープ107の外周に環状のフレーム108が貼着される。すなわち、被加工物100は、環状のフレーム108の開口にダイシングテープ107を介して支持されている。なお、被加工物100は、本発明ではこの形態に限定されず、ダイシングテープ107及び環状のフレーム108が貼着されない形態であっても良い。
In the first embodiment of the
また、被加工物100は、上記の複数の分割予定ラインを有する形態に限定されず、本発明では、エピタキシー基板(不図示)と、エピタキシー基板の表面側にバッファ層(不図示)を介して積層された光デバイス層(不図示)と、光デバイス層の表面に接合層(不図示)を介して接合された移設基板(不図示)とを含んで構成されたものでもよく、このバッファ層に対してレーザー加工装置1によりレーザー加工が施されて、光デバイス層が剥離可能に加工される。
Further, the
実施形態1に係るレーザー加工装置1は、図1に示すように、2つ(一対)のチャックテーブル10,10と、X軸送りユニット20と、レーザー加工ユニット30と、一対の搬送領域40,40と、制御ユニット50と、を備える。
As shown in FIG. 1, the laser processing apparatus 1 according to the first embodiment includes two (pair) chuck tables 10, 10, an
2つのチャックテーブル10,10は、一方が他方に対して+X方向側に設けられていること、すなわち、他方が一方に対して-X方向側に設けられていることを除いて、同じ構成を備える。2つのチャックテーブル10,10は、実施形態1では、一方が本発明に係る第1チャックテーブルに対応し、他方が本発明に係る第2チャックテーブルに対応している。なお、2つのチャックテーブル10,10は、他方が本発明に係る第1チャックテーブルに対応し、一方が本発明に係る第2チャックテーブルに対応していてもよい。 The two chuck tables 10, 10 have the same configuration except that one is provided in the +X direction with respect to the other, that is, the other is provided in the −X direction with respect to the other. Be prepared. In the first embodiment, one of the two chuck tables 10 corresponds to the first chuck table according to the present invention, and the other corresponds to the second chuck table according to the present invention. Note that the other of the two chuck tables 10, 10 may correspond to the first chuck table according to the present invention, and one may correspond to the second chuck table according to the present invention.
チャックテーブル10は、図1に示すように、被加工物100を保持する保持面11が設けられかつポーラスセラミック等から形成された保持部12と、保持部12を囲繞しかつ導通性の金属で構成されたリング状の枠部13とを備えた円盤形状である。チャックテーブル10は、X軸送りユニット20によりX軸方向に移動自在に設けられている。
As shown in FIG. 1, the chuck table 10 includes a
チャックテーブル10は、図示しない真空吸引源と接続され、真空吸引源により吸引されることで、チャックテーブル10が被加工物100を吸引、保持する。チャックテーブル10は、図示しない気体供給源と接続され、気体供給源により加圧された気体が供給されることで、被加工物100の吸引、保持を解除する。
The chuck table 10 is connected to a vacuum suction source (not shown), and the chuck table 10 suctions and holds the
チャックテーブル10は、保持面11の外周に配置されて、ダイシングテープ107を介して被加工物100を支持するフレーム108を保持して固定する4つのクランプ15を備える。
The chuck table 10 includes four
X軸送りユニット20は、L字状の基台2の水平部分の上面にX軸方向に沿って配されており、2つのチャックテーブル10,10をX軸方向に並べた状態で同時にX軸方向に移動させる。X軸送りユニット20は、図1に示すように、X軸方向に概ね平行な一対のX軸ガイドレール21と、X軸方向にスライド可能にX軸ガイドレール21に取り付けられた2つ(一対)のX軸移動テーブル22,22と、2つのX軸移動テーブル22,22の下面側に螺合して共通に設けられたX軸ガイドレール21に平行なX軸ボールねじ23と、X軸ボールねじ23の一端部に連結されたX軸パルスモータ24と、を備える。
The
2つのX軸移動テーブル22,22は、一方が他方に対して+X方向側に設けられていること、すなわち、他方が一方に対して-X方向側に設けられていることを除いて、同じ構成を備える。実施形態1では、一方のX軸移動テーブル22は、一方のチャックテーブル10をZ軸周りに回転可能に支持しており、他方のX軸移動テーブル22は、他方のチャックテーブル10をZ軸周りに回転可能に支持している。 The two X-axis moving tables 22, 22 are the same except that one is provided in the +X direction with respect to the other, that is, the other is provided in the −X direction with respect to the other. Equipped with a configuration. In the first embodiment, one X-axis moving table 22 supports one chuck table 10 rotatably around the Z-axis, and the other X-axis moving table 22 supports the other chuck table 10 around the Z-axis. It is rotatably supported.
X軸パルスモータ24でX軸ボールねじ23を回転させることで、2つのX軸移動テーブル22,22は、X軸方向に配列した状態で同時にX軸ガイドレール21に沿ってX軸方向に移動する。これにより、一方のX軸移動テーブル22によって支持された一方のチャックテーブル10と、他方のX軸移動テーブル22によって支持された他方のチャックテーブル10とは、X軸方向に配列した状態で同時にX軸ガイドレール21に沿ってX軸方向に移動する。このX軸送りユニット20には、2つのX軸移動テーブル22,22のそれぞれのX軸方向の位置を測定する不図示のX軸測定ユニットが設けられており、2つのX軸移動テーブル22,22のそれぞれのX軸方向の位置の測定に基づいて、2つのチャックテーブル10,10のそれぞれのX軸方向の位置を測定することができる。
By rotating the X-axis ball screw 23 with the
レーザー加工ユニット30は、図1に示すように、L字状の基台2の水平部分から立設した立設部分に、X軸送りユニット20の一対のX軸ガイドレール21の上方に向けて-Y方向に突出して設けられている。レーザー加工ユニット30は、レーザー光線照射ユニット31と、レーザー光線照射ユニット31に対してX軸方向に離間して-Z方向に向けて配設された撮像手段32と、を備える。
As shown in FIG. 1, the
図2は、実施形態1に係るレーザー光線照射ユニット31の構成例を示す図である。レーザー光線照射ユニット31は、チャックテーブル10に保持された被加工物100にレーザー光線301を照射して加工するものであり、図2に示すように、レーザー光線発振手段34と、光学系35と、波長変換素子36と、レーザー光線走査ユニット37と、集光器38と、を備える。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the laser
レーザー光線発振手段34は、発振器341と、繰り返し周波数設定手段342と、を備える。発振器341は、所定の波長のレーザー光線300を発振する機器であり、実施形態1では、ネオジウム(Nd)イオン等がドープされたYAG等の結晶をレーザーダイオード (LASER Diode、LD)により励起して波長約1μmのレーザー光線を発振するものが好適なものとして用いられる。
The laser beam oscillation means 34 includes an
繰り返し周波数設定手段342は、発振器341が発振したレーザー光線の繰り返し周波数を設定する手段であり、実施形態1では、繰り返し周波数を2倍に設定して上記した波長約1μmのレーザー光線に基づいて、その2倍波である波長約514nmのレーザー光線300を発振するものが好適なものとして用いられる。
The repetition frequency setting means 342 is a means for setting the repetition frequency of the laser beam oscillated by the
レーザー光線発振手段34は、実施形態1では、制御ユニット50によって制御されて、繰り返し周波数が50kHz以上200kHz以下であり、平均出力が0.1W以上2.0W以下であり、パルス幅が20ps以下のパルスレーザービームであるレーザー光線300を発振する。
In Embodiment 1, the laser beam oscillation means 34 is controlled by the
光学系35は、ビーム径調整器及び出力調整器等の所定の光学機器の少なくともいずれかを含み、レーザー光線発振手段34から発振されたレーザー光線300を伝送する。波長変換素子36は、光学系35によって伝送されたレーザー光線300の波長を変換する素子であり、実施形態1では、レーザー光線発振手段34が発振した波長約514nmのレーザー光線300を、その2倍波、すなわち元の波長約1μmのレーザー光線の4倍波である波長約257nmのレーザー光線301に変換する。
The
レーザー光線照射ユニット31は、実施形態1では、レーザー光線300,301の進行方向において波長変換素子36が光学系35の下流側に設けられるので、光学系35を通過するレーザー光線の波長を、最終的に照射するレーザー光線の波長よりも長くすることができるため、光学系35の損傷を抑制することができる。
In the first embodiment, the laser
レーザー光線走査ユニット37は、図2に示すように、発振器341と後述する集光器38との間に配置される。レーザー光線走査ユニット37は、より具体的には、発振器341を備えるレーザー光線発振手段34よりも下流に設けられた光学系35及び波長変換素子36よりもさらに下流に配置される。レーザー光線走査ユニット37は、チャックテーブル10の保持面11でのレーザー光線301のXY平面における照射位置を変位させる。
As shown in FIG. 2, the laser
レーザー光線走査ユニット37は、実施形態1では、ガルバノスキャナー、レゾナントスキャナー、音響光学偏向素子又はポリゴンミラーを備える。レーザー光線走査ユニット37は、制御ユニット50によって制御されて、レーザー光線301をX軸方向及びY軸方向に揺動して、集光器85に導く。
In the first embodiment, the laser
集光器38は、XY平面においてチャックテーブル10の保持面11と同等もしくは保持面11よりも大きい直径を有した円形状であり、レーザー光線照射ユニット31の下方に位置する際のチャックテーブル10の保持面11の上方を覆うように設けられている。集光器38は、発振器341から発振され、レーザー光線走査ユニット37によって走査されたレーザー光線301を集光する。
The
集光器38は、上述の直径を有する大きなFθレンズ、もしくは、上述の直径を有する大きな像側テレセントリック対物レンズが例示され、いずれの場合でも光軸がZ軸方向に沿って設けられる。集光器38は、レーザー光線走査ユニット37から導かれたレーザー光線301の入射角に依存せず、光軸方向であるZ軸方向に対して平行に、すなわちチャックテーブル10の保持面11に対して直交する方向に、レーザー光線301を照射する。
The
撮像手段32は、図1に示すように、レーザー光線照射ユニット31の集光器38よりもXY平面において外側の位置に、-Z方向に向いて設けられている。このため、撮像手段32は、集光器38によって妨げられることなく、レーザー光線照射ユニット31の下方に位置するチャックテーブル10を支持するX軸移動テーブル22を撮像することができる。撮像手段32は、撮像手段32の下方に位置するチャックテーブル10の保持面11に保持された被加工物100を撮像して、チャックテーブル10の保持面11に保持された被加工物100とレーザー光線照射ユニット31によるレーザー光線301の照射位置との位置合わせを行なうアライメントを遂行するための画像を得、得た画像を制御ユニット50に出力する。実施形態1では、例えば、レーザー光線照射ユニット31によるレーザー加工の前に撮像手段32の下方にチャックテーブル10を位置付けてアライメントを実施後、集光器38の下方にチャックテーブル10を移動させてから、レーザー光線照射ユニット31によるレーザー加工を実施しても良い。
As shown in FIG. 1, the imaging means 32 is provided at a position outside the
一対の搬送領域40,40は、図1に示すように、レーザー加工ユニット30のレーザー光線照射ユニット31の両脇でX軸方向に並んで配置されている。一対の搬送領域40,40は、具体的には、レーザー光線照射ユニット31が設けられている領域のX軸方向の両側に設けられている。すなわち、一方の搬送領域40が、レーザー光線照射ユニット31が設けられている領域の+X方向側に設けられ、他方の搬送領域40が、レーザー光線照射ユニット31が設けられている領域の-X方向側に設けられている。一対の搬送領域40,40は、一方が他方に対して+X方向側に設けられていること、すなわち、他方が一方に対して-X方向側に設けられていることを除いて、同じ構成を備える。
As shown in FIG. 1, the pair of
一方の搬送領域40とレーザー光線照射ユニット31が設けられている領域とのX軸方向の間隔と、レーザー光線照射ユニット31が設けられている領域と他方の搬送領域40との間隔とは、図1に示すように、いずれも、X軸送りユニット20における2つのX軸移動テーブル22,22のX軸方向の間隔と等しく、すなわち、2つのチャックテーブル10,10のX軸方向の間隔と等しくなるように設けられている。このため、実施形態1に係るレーザー加工装置1では、一方のチャックテーブル10がレーザー光線照射ユニット31が設けられている領域に位置する際には、他方のチャックテーブル10は他方の搬送領域40に位置することとなり、他方のチャックテーブル10がレーザー光線照射ユニット31が設けられている領域に位置する際には、一方のチャックテーブル10は一方の搬送領域40に位置することとなっている。
The distance in the X-axis direction between one
搬送領域40には、図1に示すように、搬出入ユニット41と、Y軸方向に概ね平行な一対のY軸ガイドレール43と、カセットエレベータ44と、カセット45と、が備えられている。搬出入ユニット41は、搬送領域40に位置しているチャックテーブル10に被加工物100を搬入及び搬出する。搬出入ユニット41は、ダイシングテープ107を介して被加工物100を支持するフレーム108を把持する把持部42を備える。搬出入ユニット41は、制御ユニット50により制御されて、不図示の駆動機構により、Y軸方向に沿って移動する。
As shown in FIG. 1, the
一対のY軸ガイドレール43は、図1に示すように、カセットエレベータ44の上面の+Y方向の端部に支持され、X軸送りユニット20の一対のX軸ガイドレール21の上方に向けて+Y方向に突出して設けられている。一対のY軸ガイドレール43は、制御ユニット50により制御されて、互いにX軸方向に離間移動したり、互いにX軸方向に近接移動したりすることで、互いの離間幅を変更する動作をすることができる。
As shown in FIG. 1, the pair of Y-axis guide rails 43 are supported by the ends of the upper surface of the
カセットエレベータ44は、図1に示すように、L字状の基台2の水平部分における-Y方向側の端面に隣接して設けられている。カセットエレベータ44は、レーザー加工前後の被加工物100を収容するカセット45が上面に載置され、かつ、制御ユニット50により制御されて、カセット45をZ軸方向に昇降移動させるカセット載置領域である。
As shown in FIG. 1, the
カセット45は、レーザー加工前の被加工物100と、レーザー加工後の被加工物100とをそれぞれ分離して収容する。カセット45は、カセットエレベータ44の上面に載置され、カセットエレベータ44によって昇降移動することで、搬出入ユニット41が搬出する被加工物100を変更することができる。
The
搬出入ユニット41による被加工物100の搬出動作について説明する。搬出入ユニット41は、-Y方向に移動して、カセットエレベータ44内に載置されたカセット45内のレーザー加工前の被加工物100におけるフレーム108を把持部42で把持する。そして、搬出入ユニット41は、把持部42で被加工物100におけるフレーム108を把持した状態で+Y方向に移動することで、カセット45からレーザー加工前の被加工物100を搬出する。被加工物100は、フレーム108が把持部42に把持されて搬出される際、フレーム108のX軸方向の両端部が一対のY軸ガイドレール43で支持されてガイドされて、+Y方向に沿って搬出される。その後、搬出入ユニット41は、把持部42による被加工物100におけるフレーム108を把持した状態を解除する。これにより、把持部42によって把持されていた被加工物100におけるフレーム108は、一対のY軸ガイドレール43により支持された状態となる。
The operation of carrying out the
そして、一対のY軸ガイドレール43は、互いの間隔を狭めることで、フレーム108をX軸方向における所定の位置に位置付けるセンタリング動作を実施する。その後、搬出入ユニット41は、搬出入ユニット41の下方に設けられた不図示のバキュームパッドで、所定の位置に位置付けられたフレーム108を吸引保持して上方に移動させることで、一対のY軸ガイドレール43から被加工物100を上昇させる。そして、一対のY軸ガイドレール43が互いの間隔を拡げて、フレーム108を吸引保持した搬出入ユニット41が下降することで、被加工物100及びフレーム108を一対のY軸ガイドレール43の間を通過させて、チャックテーブル10に載置する。
The pair of Y-axis guide rails 43 perform a centering operation to position the
搬出入ユニット41による被加工物100の搬入動作について説明する。搬出入ユニット41は、+Y方向に移動した後、下方へ移動して一対のY軸ガイドレール43の間を通過して、搬出入ユニット41の下方に設けられた不図示のバキュームパッドで、チャックテーブル10の保持面11上のレーザー加工後の被加工物100におけるフレーム108を吸引保持して、一対のY軸ガイドレール43よりも上方に移動させる。そして、一対のY軸ガイドレール43が互いの間隔を狭めて、フレーム108を吸引保持した搬出入ユニット41が下降することで、被加工物100及びフレーム108を一対のY軸ガイドレール43の間に載置する。これにより、レーザー加工後の被加工物100におけるフレーム108は、一対のY軸ガイドレール43により支持された状態となる。
The loading/unloading operation of the
そして、搬出入ユニット41は、さらに+Y方向に移動した後、一対のY軸ガイドレール43に支持されたレーザー加工後の被加工物100におけるフレーム108を把持部42で把持する。その後、搬出入ユニット41は、把持部42で被加工物100におけるフレーム108を把持した状態で-Y方向に移動することで、レーザー加工後の被加工物100をカセット45に搬入する。被加工物100は、フレーム108が把持部42に把持されて搬入される際、フレーム108のX軸方向の両端部が一対のY軸ガイドレール43で支持されてガイドされて、-Y方向に沿って搬入される。そして、搬出入ユニット41は、把持部42による被加工物100におけるフレーム108を把持した状態を解除することにより、レーザー加工後の被加工物100をカセット45内に収容した状態とすることができる。
Then, after moving further in the +Y direction, the carry-in/out
なお、本実施形態では、搬出入ユニット41が自動で被加工物100の搬出動作及び搬入動作を実施しているが、本発明はこれに限定されず、オペレータが手動で被加工物100の搬出動作及び搬入動作を実施してもよい。
In this embodiment, the carry-in/out
制御ユニット50は、レーザー加工装置1の各ユニットをそれぞれ制御して、X軸送りユニット20によってチャックテーブル10をX軸方向に移動させる動作、レーザー加工ユニット30によってチャックテーブル10の保持面11に保持された被加工物100にレーザー加工を施す動作、搬送領域40においてチャックテーブル10の保持面11にレーザー加工前の被加工物100をカセット45から搬出する動作、チャックテーブル10の保持面11からレーザー加工後の被加工物100をカセット45に搬入する動作を、レーザー加工装置1に実施させるものである。制御ユニット50は、CPU(central processing unit)のようなマイクロプロセッサを有する演算処理装置と、ROM(read only memory)又はRAM(random access memory)のようなメモリを有する記憶装置と、入出力インターフェース装置とを有するコンピュータである。制御ユニット50の演算処理装置は、記憶装置に記憶されているコンピュータプログラムに従って演算処理を実施して、レーザー加工装置1を制御するための制御信号を、入出力インターフェース装置を介してレーザー加工装置1の各ユニットに出力する。
The
制御ユニット50は、図1に示すように、X軸送り制御部51と、加工及び搬送制御部52とを備える。X軸送り制御部51は、X軸パルスモータ24でX軸ボールねじ23を回転させることで、2つのチャックテーブル10,10をそれぞれ支持する2つのX軸移動テーブル22,22を、X軸方向に配列した状態で同時にX軸ガイドレール21に沿ってX軸方向に移動させる。加工及び搬送制御部52は、レーザー加工ユニット30により、レーザー加工ユニット30の下方に位置づけられた一方のチャックテーブル10に保持された被加工物100にレーザー光線301を照射させてレーザー加工処理を実行させると同時に、搬出入ユニット41により、搬送領域40に位置づけられた他方のチャックテーブル10に保持されたレーザー加工後の被加工物100をカセット45に搬入させるとともに、カセット45からレーザー加工前の被加工物100を他方のチャックテーブル10の保持面11に載置させる。
As shown in FIG. 1, the
次に、実施形態1に係るレーザー加工装置1の動作を、図面に基づいて説明する。図3及び図4は、いずれも、実施形態1に係るレーザー加工装置1の動作を説明する上面図である。 Next, the operation of the laser processing apparatus 1 according to the first embodiment will be explained based on the drawings. 3 and 4 are top views illustrating the operation of the laser processing apparatus 1 according to the first embodiment.
加工及び搬送制御部52は、図3に示すように、一方のチャックテーブル10がレーザー加工ユニット30の下方に位置づけられ、なおかつ、他方のチャックテーブル10が他方の搬送領域40に位置づけられている場合(後述の第2移動ステップの直後の場合)、レーザー加工ユニット30により、一方のチャックテーブル10に保持された被加工物100にレーザー光線301を照射させてレーザー加工処理を実行させると同時に、搬出入ユニット41により、他方のチャックテーブル10に保持されたレーザー加工後の被加工物100をカセット45に搬入させるとともに、カセット45からレーザー加工前の被加工物100を他方のチャックテーブル10の保持面11に載置させる(第1加工搬送ステップ)。
As shown in FIG. 3, the processing and transport control unit 52 operates when one chuck table 10 is positioned below the
X軸送り制御部51は、図3に示すように、一方のチャックテーブル10がレーザー加工ユニット30の下方に位置づけられ、なおかつ、他方のチャックテーブル10が他方の搬送領域40に位置づけられており、上記の第1加工搬送ステップが終了している場合(上記の第1加工搬送ステップの直後の場合)、2つのチャックテーブル10,10をそれぞれ支持する2つのX軸移動テーブル22,22を、X軸方向に配列した状態で互いのX軸方向の間隔を維持しながら同時にX軸ガイドレール21に沿って+X方向に移動させることで、図4に示すように、一方のチャックテーブル10を一方の搬送領域40に位置づけて、他方のチャックテーブル10をレーザー加工ユニット30の下方に位置づける(第1移動ステップ)。
As shown in FIG. 3, in the X-axis
加工及び搬送制御部52は、図4に示すように、一方のチャックテーブル10が一方の搬送領域40に位置づけられ、なおかつ、他方のチャックテーブル10がレーザー加工ユニット30の下方に位置づけられている場合(上記の第1移動ステップの直後の場合)、レーザー加工ユニット30により、他方のチャックテーブル10に保持された被加工物100にレーザー光線301を照射させてレーザー加工処理を実行させると同時に、搬出入ユニット41により、一方のチャックテーブル10に保持されたレーザー加工後の被加工物100をカセット45に搬入させるとともに、カセット45からレーザー加工前の被加工物100を一方のチャックテーブル10の保持面11に載置させる(第2加工搬送ステップ)。
As shown in FIG. 4, the processing and conveyance control unit 52 is configured when one chuck table 10 is positioned in one
X軸送り制御部51は、図4に示すように、一方のチャックテーブル10が一方の搬送領域40に位置づけられ、なおかつ、他方のチャックテーブル10がレーザー加工ユニット30の下方に位置づけられており、上記の第2加工搬送ステップが終了している場合(上記の第2加工搬送ステップの直後の場合)、2つのチャックテーブル10,10をそれぞれ支持する2つのX軸移動テーブル22,22を、X軸方向に配列した状態で互いのX軸方向の間隔を維持しながら同時にX軸ガイドレール21に沿って-X方向に移動させることで、図3に示すように、一方のチャックテーブル10をレーザー加工ユニット30の下方に位置づけて、他方のチャックテーブル10を他方の搬送領域40に位置づける(第2移動ステップ)。
As shown in FIG. 4, the X-axis
加工及び搬送制御部52は、実施形態1では、第1加工搬送ステップ及び第2加工搬送ステップにおいて、レーザー光線走査ユニット37により、集光器38が覆うチャックテーブル10の保持面11に保持された被加工物100のXY平面方向の全面に渡ってレーザー光線301を走査することができるので、チャックテーブル10をX軸方向またはY軸方向に移動させることなく、レーザー加工ユニット30により被加工物100のXY平面方向の全面に渡って所望のレーザー加工処理を実行することができる。
In the first embodiment, the processing and transport control unit 52 uses the laser
実施形態1に係るレーザー加工装置1は、チャックテーブル10をX軸方向またはY軸方向に移動させることなく、レーザー加工ユニット30により被加工物100のXY平面方向の全面に渡って所望のレーザー加工処理を実行することができるので、チャックテーブル10の移動を、被加工物100のレーザー加工ユニット30の下方への搬入及び搬出に活用することができる。また、実施形態1に係るレーザー加工装置1は、レーザー光線照射ユニット31の両脇でX軸方向に並んで一対の搬送領域40が配されているので、X軸送りユニット20で2つのチャックテーブル10,10をX軸方向に並べた状態で同時に移動させることで、被加工物100のレーザー加工ユニット30の下方への搬入及び搬出を一度に実行することができる。さらに、実施形態1に係るレーザー加工装置1は、レーザー加工ユニット30の下方にあるチャックテーブル10に対してレーザー加工処理を実行すると同時に、レーザー加工ユニット30の下方から退避した搬送領域40にあるチャックテーブル10に対してレーザー加工後の被加工物100のカセット45への搬入及びレーザー加工前の被加工物100のカセット45からの搬出処理を実行することができる。このため、実施形態1に係るレーザー加工装置1は、レーザー光線照射ユニット31のレーザー光線301の照射領域が広いという特性を活用した効率的なレーザー加工ができる。
The laser processing apparatus 1 according to the first embodiment performs desired laser processing over the entire surface of the
また、実施形態1に係るレーザー加工装置1は、レーザー光線走査ユニット37が、ガルバノスキャナー、レゾナントスキャナー、音響光学偏向素子又はポリゴンミラーを備える。このため、実施形態1に係るレーザー加工装置1は、被加工物100のXY平面方向の全面に渡ってレーザー光線301を好適に走査して、所望のレーザー加工処理を実行することができる。
Further, in the laser processing apparatus 1 according to the first embodiment, the laser
また、実施形態1に係るレーザー加工装置1は、搬送領域40には、チャックテーブル10に被加工物100を搬入及び搬出する搬出入ユニット41を備える。このため、実施形態1に係るレーザー加工装置1は、搬送領域40にあるチャックテーブル10に対してレーザー加工後の被加工物100のカセット45への搬入及びレーザー加工前の被加工物100のカセット45からの搬出処理を、搬出入ユニット41により自動で実行することができるので、より効率的な被加工物100のレーザー加工を可能にする。
Further, the laser processing apparatus 1 according to the first embodiment includes a carry-in/out
〔実施形態2〕
本発明の実施形態2に係るレーザー加工装置1-2を図面に基づいて説明する。図5は、実施形態2に係るレーザー加工装置1-2の構成例を示す斜視図である。図6は、実施形態2に係るレーザー加工装置1-2の動作を説明する上面図である。なお、図5及び図6は、実施形態1と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。
[Embodiment 2]
A laser processing apparatus 1-2 according to a second embodiment of the present invention will be explained based on the drawings. FIG. 5 is a perspective view showing a configuration example of a laser processing apparatus 1-2 according to the second embodiment. FIG. 6 is a top view illustrating the operation of the laser processing apparatus 1-2 according to the second embodiment. In addition, in FIGS. 5 and 6, the same parts as in Embodiment 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
実施形態2に係るレーザー加工装置1-2は、図5及び図6に示すように、前述した実施形態1に加えて、チャックテーブル10が回転ユニット14を備え、レーザー加工ユニット30に代えてレーザー加工ユニット30-2を備えること以外、実施形態1と同じである。チャックテーブル10は、実施形態2では、保持面11が回転ユニット14によりZ軸方向に沿った軸心周りに回転自在に設けられている。
As shown in FIGS. 5 and 6, a laser processing apparatus 1-2 according to a second embodiment has a chuck table 10 equipped with a
レーザー加工ユニット30-2は、図5及び図6に示すように、レーザー光線照射ユニット31-2と、レーザー光線照射ユニット31-2に対してX軸方向に離間して-Z方向に向けて配設された撮像手段32-2と、を備える。 As shown in FIGS. 5 and 6, the laser processing unit 30-2 is spaced from the laser beam irradiation unit 31-2 in the X-axis direction and is disposed toward the −Z direction. and an imaging means 32-2.
レーザー光線照射ユニット31-2は、前述したレーザー光線照射ユニット31において、集光器38に代えて集光器38-2を備えること以外、同じである。集光器38-2は、集光器38の形状及サイズを変更したものであり、XY平面において長方形状であり、レーザー光線照射ユニット31-2の下方に位置する際のチャックテーブル10の保持面11の半分程度の領域の上方を覆うように設けられている。
The laser beam irradiation unit 31-2 is the same as the laser
撮像手段32-2は、図5及び図6に示すように、撮像に係る光軸が、レーザー光線照射ユニット31の下方に位置するチャックテーブル10の保持面11のうち、集光器38-2に覆われていない残りの半分程度の領域を通過するように設けられている。このため、撮像手段32-2は、集光器38-2によって妨げられることなく、レーザー光線照射ユニット31の下方に位置するチャックテーブル10の保持面11のうち、集光器38-2に覆われていない残りの半分程度の領域を撮像することができる。撮像手段32-2は、レーザー光線照射ユニット31の下方に位置するチャックテーブル10の保持面11に保持された被加工物100を撮像して、チャックテーブル10の保持面11に保持された被加工物100とレーザー光線照射ユニット31によるレーザー光線301の照射位置との位置合わせを行なうアライメントを遂行するための画像を得、得た画像を制御ユニット50に出力する。
As shown in FIGS. 5 and 6, the imaging means 32-2 is configured so that the optical axis for imaging is located on the condenser 38-2 of the holding
次に、実施形態2に係るレーザー加工装置1-2の動作を、図面に基づいて説明する。加工及び搬送制御部52は、実施形態2では、レーザー光線走査ユニット37により、集光器38-2が覆うチャックテーブル10の保持面11に保持された被加工物100のXY平面方向の-X方向側の半面に渡ってレーザー光線301を走査することができる。このため、加工及び搬送制御部52は、まず、図6(A)に示すように、集光器38-2が覆う領域に被加工物100の一方の半面100-1を配置して、被加工物100の一方の半面100-1の全面に渡って所望のレーザー加工処理を実行する。そして、加工及び搬送制御部52は、回転ユニット14によりチャックテーブル10をZ軸周りに180度(半周)回転させることで、図6(B)に示すように、集光器38-2が覆う領域に被加工物100の他方の半面100-2を配置する。その後、加工及び搬送制御部52は、被加工物100の他方の半面100-2の全面に渡って所望のレーザー加工処理を実行する。このようにして、加工及び搬送制御部52は、実施形態2では、回転ユニット14を駆使しながら、被加工物100の半面100-1,100-2ずつ、レーザー加工処理を実行する。
Next, the operation of the laser processing apparatus 1-2 according to the second embodiment will be explained based on the drawings. In the second embodiment, the processing and transport control unit 52 uses the laser
実施形態2に係るレーザー加工装置1-2は、回転ユニット14によりチャックテーブル10を180度の回転移動を1度させることで、チャックテーブル10をX軸方向またはY軸方向に移動させることなく、レーザー加工ユニット30により被加工物100のXY平面方向の全面に渡って所望のレーザー加工処理を実行することができるので、チャックテーブル10の移動を、被加工物100のレーザー加工ユニット30の下方への搬入及び搬出に活用することができる。実施形態2に係るレーザー加工装置1-2は、その他の構成及び動作については、実施形態1に係るレーザー加工装置1と同様であるので、実施形態1に係るレーザー加工装置1と同様に、レーザー光線照射ユニット31のレーザー光線301の照射領域が広いという特性を活用した効率的なレーザー加工ができるという作用効果を奏する。
The laser processing apparatus 1-2 according to the second embodiment rotates the chuck table 10 once by 180 degrees using the
また、実施形態2に係るレーザー加工装置1-2は、撮像手段32-2が、集光器38-2によって妨げられることなく、レーザー光線照射ユニット31の下方に位置するチャックテーブル10の保持面11の一部分を撮像することができるので、実施形態1に係るレーザー加工装置1よりも、さらにアライメントの精度を向上させることができる。
Further, in the laser processing apparatus 1-2 according to the second embodiment, the imaging means 32-2 can be mounted on the holding
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。 Note that the present invention is not limited to the above embodiments. That is, various modifications can be made without departing from the gist of the invention.
なお、本発明のX軸送りユニット20は、X軸パルスモータ24とX軸ボールねじ23を用いた構成に限定されない。例えば、X軸送りユニット20を、第1チャックテーブル、第2チャックテーブルをそれぞれが駆動源を有し、それぞれが独立してX軸送り制御が可能なリニアサーボモータを用いた直動機構の構成としても良い。これにより、一方のチャックテーブルが停止している間に他方のチャックテーブルを動かす制御が可能となり、搬送及び加工への制限が各段に少なくなる。
Note that the
1,1-2 レーザー加工装置
10 チャックテーブル
11 保持面
14 回転ユニット
20 X軸送りユニット
30 レーザー加工ユニット
31,31-2 レーザー光線照射ユニット
341 発振器
37 レーザー光線走査ユニット
38,38-2 集光器
40 搬送領域
41 搬出入ユニット
100 被加工物
1, 1-2
Claims (5)
被加工物を保持面で保持する第2チャックテーブルと、
該第1チャックテーブルと該第2チャックテーブルをX軸方向に並べた状態で移動させるX軸送りユニットと、
該チャックテーブルに保持された被加工物にレーザー光線を照射して加工するレーザー光線照射ユニットと、
該レーザー光線照射ユニットの両脇で該X軸方向に並んで配置され、該チャックテーブルに被加工物を搬入または搬出する一対の搬送領域と、を備え、
該レーザー光線照射ユニットは、
レーザー光線を発振する発振器と、
該発振器からの光を集光する集光器と、
該発振器と該集光器との間に配置され該チャックテーブルの保持面でのレーザー光線の照射位置を変位させるレーザー光線走査ユニットと、を備え、
該第1チャックテーブルと該第2チャックテーブルとのうち一方を該一対の搬送領域のうちいずれかの搬送領域に位置付けて該被加工物を搬入または搬出し、該第1チャックテーブルと該第2チャックテーブルとのうち他方を該レーザー光線照射ユニットの下方に位置付けて他方が保持した被加工物を加工するレーザー加工装置。 a first chuck table that holds the workpiece on a holding surface;
a second chuck table that holds the workpiece on a holding surface;
an X-axis feeding unit that moves the first chuck table and the second chuck table in a state where they are aligned in the X-axis direction;
a laser beam irradiation unit that processes the workpiece held by the chuck table by irradiating the workpiece with a laser beam;
a pair of transport areas arranged side by side in the X-axis direction on both sides of the laser beam irradiation unit and for transporting the workpiece into or out of the chuck table;
The laser beam irradiation unit is
an oscillator that emits a laser beam;
a concentrator that condenses light from the oscillator;
a laser beam scanning unit disposed between the oscillator and the condenser and displacing the irradiation position of the laser beam on the holding surface of the chuck table ;
One of the first chuck table and the second chuck table is positioned in one of the pair of transport areas to carry in or carry out the workpiece, and the first chuck table and the second chuck table A laser processing device that positions the other of the chuck table below the laser beam irradiation unit and processes a workpiece held by the other .
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