JP7467821B2

JP7467821B2 - レーザ加工装置及び加工方法

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Publication number: JP7467821B2
Application number: JP2020018880A
Authority: JP
Inventors: 政秀大窪
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2020-02-06
Filing date: 2020-02-06
Publication date: 2024-04-16
Anticipated expiration: 2040-02-06
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Description

本発明はレーザ加工装置及び加工方法に関する。

被加工物に対してレーザ光を照射して、被加工物の加工を行うレーザ加工装置が知られている。レーザ加工装置は、被加工物を支持するテーブル及び被加工物に対して照射するレーザ光を発生させるレーザ光照射部を備える。レーザ加工装置は、被加工物とレーザ光照射部とをＸ軸方向及びＹ軸方向について相対移動をさせ、被加工物の加工ラインに対する加工を実施する。

レーザ加工装置は、生産性を向上し得る加工制御が望まれている。生産性向上の実現に際し、加工の際のレーザ光と被加工物との相対移動方向であるＸ軸方向の移動速度を相対的に上げる対応が考えられるが、移動速度を相対的に上げた場合、加速期間及び減速期間が相対的に長くなり、期待したほど生産性向上が見込まれない。なお、本明細書における速度という用語は、速度の大きさを表す速さの意味を含み得る。

また、Ｘ軸方向の加速度を相対的に上げる対応が考えられるが、被加工物を支持するステージの姿勢の変化や装置の振動等が発生し、安定的な加工品質が得られないという懸念がある。なお、ここでいう加速度は、負の加速度として表される減速度が含まれ得る。

更に、Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向に沿って並ぶ複数の加工ラインを順に加工する際に、Ｙ軸方向に沿う次の加工ラインへの移動における移動速度及び加速度を相対的に上げる対応が考えられるが、装置の振動等の発生に起因して、位置決めが完了するまでの期間が相対的に長くなるという懸念がある。

そうすると、ステージの姿勢の変化及び装置の振動が発生しない条件において、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の移動速度及び加速度を大きくしなければ、生産性の向上は困難である。

特許文献１は、ウエハの分割予定ラインに対してレーザ光を照射して加工を行うレーザ加工装置が記載されている。同文献に記載の装置は、加工送りの停止に要する減速の期間を利用して、割り出し送りを実施する。

特許第５８０４７１６号公報

しかしながら、一般的な加工制御では、被加工物の内部では等速の移動速度を適用してレーザ光を走査させる必要があり、停止から移動速度へ到達するまでの加速期間及び移動速度から停止までの減速期間において、被加工物の外部におけるレーザ光と被加工物との相対移動が発生する。

更に、加工を開始する際に、各加工ラインの加工開始位置へのＸ軸方向及びＹ軸方向の移動完了を待って加工が開始されるので、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の移動完了までの期間は加工を開始することができない。

すなわち、被加工物に対してレーザ光を照射する期間だけでなく、被加工物の外部におけるレーザ光と被加工物との相対移動期間並びにＸ軸方向及びＹ軸方向の移動完了待ちの期間が発生し、これらの期間は生産性向上を阻害する要因となっている。

特許文献１は、加工送りの停止に要する減速の期間を利用して割り出し送りを動作させる際の、ウエハの検出、加工送り制御及び割り出し送り制御等、加工送りの停止に要する減速の期間を利用する割り出し送りを実施する際の具体的な条件を開示していない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、生産性の向上を実現し得るレーザ加工装置及び加工方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、次の発明態様を提供する。

第１態様に係るレーザ加工装置は、第一方向に沿う複数の加工ラインが、第一方向と直交する第二方向に沿って設定される被加工物の加工ラインに対してレーザ光を照射するレーザ光照射部と、第一方向及び第二方向について、被加工物とレーザ光照射部とを相対移動させる相対移動部と、第一方向への相対移動において、レーザ光の集光位置の被加工物のエッジの通過を検出する検出部と、検出部の検出結果に基づき、第一加工ラインから第二加工ラインへの相対移動に適用される指令信号を相対移動部へ送信する移動制御部と、を備え、移動制御部は、第一加工ラインの加工における第一方向への相対移動において、レーザ光の集光位置が被加工物の内部から被加工物の第一エッジを通過する以後に、第二方向について第一加工ラインから第二加工ラインへの相対移動を開始させる第二方向指令を相対移動部へ送信し、更に第二方向への相対移動が完了するまでに、第二加工ラインの加工においてレーザ光の集光位置が被加工物の外部から被加工物の第二エッジへ移動する第一方向における相対移動を完了させる第一方向指令を相対移動部へ送信するレーザ加工装置である。

第１態様によれば、第一加工ラインから第二加工ラインへの相対移動を実施する際に、第一方向への相対移動の完了以前に第二方向への相対移動を開始させ、第二方向への相対移動中に第一方向への相対移動を実施する。これにより、第一方向への相対移動の完了待ち、及び第二方向への相対移動完了待ちが発生せず、生産性の向上を実現し得る。

相対移動は、第一方向を第一軸とし、第二方向を第二軸とする二次元直交座標系を適用し得る。二次元直交座標系の一例として、ＸＹ直交座標系が挙げられる。

相対移動は、固定されるレーザ光照射部に対して被加工物を移動させる態様、固定される被加工物に対してレーザ光照射部を移動させる態様及びレーザ光照射部と被加工物との両者を移動させる態様のいずれも適用可能である。

第２態様は、第１態様のレーザ加工装置において、第二加工ラインの加工の際に、第一方向への相対移動を開始する第二方向におけるレーザ光の集光位置の移動開始位置を算出する移動開始位置算出部を備え、移動制御部は、第二方向への相対移動の実施中にレーザ光の集光位置が移動開始位置へ到達した際に、第二加工ラインの加工における第一方向への相対移動を開始させる第二方向指令を相対移動部へ送信する。

第２態様によれば、第一加工ラインの加工を完了し、第二加工ラインの加工を実施する際に、第二方向への相対移動中にレーザ光の集光位置が移動開始位置へ達した際に、第一方向への相対移動を開始し得る。

第３態様は、第２態様のレーザ加工装置において、移動開始位置算出部は、第一方向における相対移動の加速度、移動速度及び移動距離に基づき、第一方向における相対移動を実施してレーザ光の集光位置が第一エッジから被加工物の外部へ移動し、被加工物の外部から第二エッジへ移動する期間を算出し、第二方向における相対移動の加速度、移動速度及び移動距離に基づき、第二方向における相対移動を実施してレーザ光の集光位置が第一加工ラインから第二加工ラインへ移動する期間を算出し、算出の結果を用いて移動開始位置を算出する。

第３態様によれば、第一方向の駆動制御パラメータ及び第二方向の駆動制御パラメータを用いて、移動開始位置を算出し得る。

第４態様は、第１態様から第３態様のいずれか一態様のレーザ加工装置において、移動制御部は、第一加工ラインの加工における第一方向への相対移動を実施してレーザ光の集光位置が被加工物の内部から被加工物の第一エッジの通過した以後に、被加工物の外部の位置において第一方向への相対移動を停止させる第一方向指令を相対移動部へ送信する。

第４態様によれば、第二方向への相対移動中に、第一方向への相対移動を停止させ、更に、第一方向への相対移動の開始を実施し得る。

第５態様は、第１態様から第４態様のいずれか一態様のレーザ加工装置において、検出部は、第一方向の相対移動における相対移動距離を表すエンコーダ信号を出力するエンコーダを備え、相対移動距離に基づきレーザ光の集光位置の被加工物のエッジの通過を検出する。

第５態様によれば、第一加工ラインから第二加工ラインへの相対移動において、各加工ラインへの加工を実施する際の第一方向への相対移動と同様の位置決め精度を適用し得る。

第６態様は、第１態様から第４態様のいずれか一態様のレーザ加工装置において、検出部は、被加工物に対するレーザ光の集光位置の位置を検出するセンサを備え、センサから出力されるセンサ信号に基づきレーザ光の集光位置の被加工物のエッジの通過を検出する。

第６態様によれば、被加工物に対するレーザ光の集光位置の検出において、相対搬送の影響を抑制し得る。

センサは光電変換素子を備えた光学センサ及び撮影素子を備えた撮影装置等を適用し得る。センサ信号は、撮影装置を用いて生成される撮影画像を表す画像信号を含み得る。

第７態様は、第１態様から第６態様のいずれか一態様のレーザ加工装置において、レーザ光照射部は、複数のレーザ光を第一方向について離された複数の位置のそれぞれに照射させ、検出部は、第一方向において先行するレーザ光の被加工物のエッジの通過を検出し、先行するレーザ光の集光位置の被加工物のエッジの通過から後続するレーザ光の集光位置の被加工物のエッジの通過までの期間を複数のレーザ光の集光位置の間の第一方向における距離を算出し、算出された複数のレーザ光の集光位置の間の第一方向における距離に基づき、後続するレーザ光の被加工物のエッジの通過を検出する。

第７態様によれば、複数のレーザ光を照射させる態様において、先行するレーザ光の集光位置と後続するレーザ光の集光位置との距離に基づき、先行するレーザ光の集光位置の検出結果から後続するレーザ光の集光位置を把握し得る。

複数のレーザ光を照射させる態様は、複数のレーザ発振器を備え、複数のレーザ発振器のそれぞれに集光光学系を備える態様、一つのレーザ発振器及びレーザ光を分岐させる光学素子を備え、分岐させたレーザ光のそれぞれに集光光学系を備える態様のいずれも含み得る。

第８態様に係る加工方法は、第一方向に沿う複数の加工ラインが、第一方向と直交する第二方向に沿って設定される被加工物と、被加工物の加工ラインに対してレーザ光を照射するレーザ光照射部とを、第一方向及び第二方向について相対移動させて、被加工物を加工する加工方法であって、第一方向への相対移動において、レーザ光の集光位置の被加工物のエッジの通過を検出する検出工程と、第一加工ラインの加工における第一方向への相対移動において、レーザ光の集光位置が被加工物の内部から被加工物の第一エッジを通過する以後に、第二方向について第一加工ラインから第二加工ラインへの相対移動を開始させる第二方向指令に基づき第二方向への相対移動を実施し、更に第二方向への相対移動が完了するまでに、第二加工ラインの加工においてレーザ光の集光位置が被加工物の外部から被加工物の第二エッジへ移動する第一方向における相対移動を完了させる第一方向指令に基づき第一方向への相対移動を実施する相対移動工程と、を含む加工方法である。

第８態様によれば、第１態様と同様の効果を得ることができる。

第８態様において、第２態様から第７態様で特定した事項と同様の事項を適宜組み合わせることができる。その場合、レーザ加工装置において特定される処理や機能を担う構成要素は、これに対応する処理や機能を担う加工方法の構成要素として把握することができる。

本発明によれば、第一加工ラインから第二加工ラインへの相対移動を実施する際に、第一方向への相対移動の完了以前に第二方向への相対移動を開始させ、第二方向への相対移動中に第一方向への相対移動を実施する。これにより、第一方向への相対移動の完了待ち、及び第二方向への相対移動完了待ちが発生せず、生産性の向上を実現し得る。

図１は第一実施形態に係るレーザ加工装置の全体構成図である。図２は図１に示すレーザ加工装置の機能ブロック図である。図３は加工動作の模式図である。図４は第一実施形態に係る加工方法の手順を示すフローチャートである。図５は第二実施形態に係るレーザ加工装置の全体構成図である。図６は図５に示すレーザ加工装置の機能ブロック図である。図７は第一変形例に係るレーザ加工装置の全体構成図である。図８は第二変形例に係るレーザ加工装置の全体構成図である。

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。本明細書では、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明は適宜省略する。

［第一実施形態］
〔レーザ加工装置の全体構成〕
図１は実施形態に係るレーザ加工装置の全体構成図である。同図に示すレーザ加工装置１０は、ウエハＷの内部ＷＡに設定される加工ラインに沿ってレーザ光を照射し、加工ラインに沿ってウエハＷの内部ＷＡに切断の起点となるレーザ加工領域を形成するレーザダイシング装置である。

レーザ加工装置１０は、レーザ照射装置１２及びＸＹテーブル１４を備える。レーザ照射装置１２は、レーザ発振器２０及び集光光学系２２を備える。レーザ照射装置１２はレーザエンジンと呼ばれる場合があり得る。

レーザ照射装置１２は、Ｚ軸駆動部を用いてＺ軸方向について移動可能に支持される。Ｚ軸駆動部は、Ｚ軸駆動機構及びＺ軸モータを備える。Ｚ軸モータはエンコーダを備える。Ｚ軸駆動部は、Ｚ軸方向についてレーザ照射装置１２を移動させて、レーザ照射装置１２とウエハＷとのＺ軸方向における距離を調整する。

なお、図１ではＺ軸駆動部の図示を省略する。Ｚ軸駆動部は、符号３６を用いて図２に図示する。また、Ｚ軸モータのエンコーダは、符号３８を用いて図２に図示する。

レーザ発振器２０は、レーザ光Ｌａを出力する。レーザ光Ｌａの例として、パルス幅が５００ナノ秒、集光位置Ｌｃにおけるピークパワー密度が１．８×１０^８ワット毎平方センチメートル、波長が１０８０ナノメートルのパルスレーザ光が挙げられる。集光位置Ｌｃにおけるピークパワー密度は、平均出力が５．０ワット、繰り返し周波数が２００キロヘルツ、集光位置Ｌｃにおけるレーザ光Ｌａの直径が６．０マイクロメートルの場合の例である。なお、レーザ光Ｌａは連続波レーザ光を適用してもよい。

レーザ発振器２０から出力されたレーザ光Ｌａは、集光光学系２２へ入射する。集光光学系２２は、集光レンズを備える。集光レンズは、集光位置Ｌｃにレーザ光Ｌａを集光させる。集光光学系２２は、光学フィルタ、コリメートレンズ及びミラー等の光学部材を適宜備え得る。なお、図１に示す矢印線はレーザ光Ｌａの進行方向を示す。実施形態に記載のレーザ照射装置１２はレーザ光照射部の一例に相当する。

ＸＹテーブル１４は、レーザ加工装置１０のベースに取り付けられる。ＸＹテーブル１４は、Ｘ軸駆動部３０及びＹ軸駆動部３２を備える。なお、レーザ加工装置１０のベースの図示は省略する。

Ｘ軸駆動部３０は、吸着テーブル３１の支持面３４にウエハＷを吸着支持し、ウエハＷをＸ軸方向へ移動させる。Ｘ軸駆動部３０は、吸着テーブル３１、Ｘ軸駆動機構及びＸ軸モータを備える。Ｘ軸モータはエンコーダを備える。

なお、Ｘ軸駆動機構及びＸ軸モータの図示を省略する。また、図１ではＸ軸モータのエンコーダの図示を省略する。Ｘ軸モータのエンコーダは、符号３８を用いて図２に図示する。

吸着テーブル３１は、支持面３４にウエハＷを吸着支持する。吸着テーブル３１はＸ軸駆動機構と連結される。Ｘ軸駆動機構はＸ軸モータが連結される。Ｘ軸モータを動作させると、吸着テーブル３１の支持面３４に吸着支持されるウエハＷはＸ軸方向へ移動する。

Ｙ軸駆動部３２は、吸着テーブル３１の支持面３４に吸着支持されたウエハＷをＹ軸方向へ移動させる。Ｙ軸駆動部３２は、Ｙ軸駆動機構及びＹ軸モータを備える。Ｙ軸モータはエンコーダが取り付けられる。

なお、Ｙ軸駆動機構及びＹ軸モータの図示を省略する。また、図１ではＹ軸モータのエンコーダの図示を省略する。Ｙ軸モータのエンコーダは、符号３８を用いて図２に図示する。図１ではＹ軸方向の図示を省略する。Ｙ軸方向は図１の紙面を貫く方向である。

本実施形態では、Ｚ軸駆動部を用いてレーザ照射装置１２を支持し、Ｚ軸方向についてレーザ照射装置１２を移動させる態様を例示したが、レーザ照射装置１２を固定支持し、ＸＹテーブル１４がＺ軸駆動部を具備するＸＹＺテーブルとして構成され、ＸＹＺテーブルを用いてウエハＷをＺ軸について移動させてもよい。

また、Ｙ軸駆動及びＺ軸駆動部を用いてレーザ照射装置１２を支持し、レーザ照射装置１２をＹ軸方向及びＺ軸方向について移動させ、かつ、ＸＹテーブル１４がＸ軸駆動部を具備するＸテーブルとして構成され、ウエハＷをＸ軸方向について移動させてもよい。

すなわち、Ｘ軸駆動部３０、Ｙ軸駆動部３２及びＺ軸駆動部は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向のそれぞれについて、レーザ照射装置１２とウエハＷとの相対移動を可能に構成される。更に、ＸＹテーブル１４は、吸着テーブル３１の支持面３４と平行な面において、ウエハＷを回転させるθ軸駆動部を具備してもよい。

なお、実施形態に記載のＸ軸方向は第一方向の一例に相当する。実施形態に記載のＹ軸方向は第一方向と直交する第二方向の一例に相当する。実施形態に記載のＸＹテーブル１４は相対移動部の一例に相当する。

〔レーザ加工装置の機能ブロック〕
図２は図１に示すレーザ加工装置の機能ブロック図である。レーザ加工装置１０は制御部４０を備える。制御部４０はコンピュータが適用される。制御部４０は、以下に説明するハードウェアを用いて、規定のプログラムを実行してレーザ加工装置１０の機能を実現する。

制御部４０を構成する各部のハードウェアは、各種のプロセッサ及び各種のメモリを適用し得る。プロセッサの例として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が挙げられる。ＣＰＵはプログラムを実行して各種処理部として機能する。メモリの例として、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）が挙げられる。

制御部４０は、Ｘ軸制御部４２、Ｙ軸制御部４４及びＺ軸制御部４６を備える。Ｘ軸制御部４２は、Ｘ軸制御パラメータを適用してＸ軸駆動部３０の動作を制御する。また、Ｘ軸制御部４２はＸ軸駆動部３０から送信されるＸ軸移動完了信号を受信する。Ｘ軸移動完了信号は、Ｘ軸駆動部３０の規定位置への移動完了を表す。

Ｙ軸制御部４４は、Ｙ軸制御パラメータを適用してＹ軸駆動部３２の動作を制御する。また、Ｙ軸制御部４４はＹ軸駆動部３２から送信されるＹ軸移動完了信号を受信する。Ｙ軸移動完了信号は、Ｙ軸駆動部３２の規定位置への移動完了を表す。

Ｚ軸制御部４６は、Ｚ軸制御パラメータを適用してＺ軸駆動部３６の動作を制御する。また、Ｚ軸制御部４６はＺ軸駆動部３６から送信されるＺ軸移動完了信号を受信する。Ｚ軸移動完了信号は、Ｚ軸駆動部３６の移動完了を表す。

なお、実施形態に記載のＸ軸制御部４２及びＹ軸制御部４４は移動制御部の構成要素の一例に相当する。

制御部４０は、ウエハ情報取得部５０、加工条件設定部５２、座標設定部５４及び駆動制御パラメータ設定部５６を備える。

ウエハ情報取得部５０は、ウエハＷに形成される加工ラインの位置情報を含むウエハ情報を取得する。ウエハ情報はウエハＷのサイズ等の情報を含み得る。ウエハ情報取得部５０は、通信インターフェース等の入力インターフェース５８を介して、加工対象のウエハＷにおけるウエハ情報を取得し得る。

加工条件設定部５２は、ウエハ情報取得部５０を用いて取得したウエハ情報に基づき、加工対象のウエハＷにおける加工条件を設定する。加工条件はレーザ光Ｌａのパルス幅等のレーザ光Ｌａの条件が含まれ得る。

座標設定部５４は、加工対象のウエハＷに対して、吸着テーブル３１の支持面３４に規定されるＸＹ座標系を設定する。座標設定部５４は、加工対象のウエハＷについて、三点以上のエッジの座標値を取得し、ウエハＷの中心位置の座標値及びウエハＷエッジの座標値等を規定する。加工対象のウエハＷにおける加工ラインは、吸着テーブル３１の支持面３４に規定されるＸＹ座標系の座標値を用いて表される。

レーザ照射装置１２とウエハＷとを相対移動させる際に、レーザ照射装置１２から照射されるレーザ光Ｌａの集光位置Ｌｃは、ウエハＷに設定されるＸＹ座標系の座標値が適用され、Ｘ軸座標値及びＹ軸座標値を用いて表される。

駆動制御パラメータ設定部５６は、加工対象のウエハＷのウエハ情報及び加工条件に基づき、Ｘ軸制御パラメータ、Ｙ軸制御パラメータ及びＺ軸制御パラメータを設定する。各軸の制御パラメータは、各軸の加減速度、移動速度、移動期間、移動距離、加速期間、減速期間、加速距離、等速距離及び減速距離等が含まれ得る。ウエハ情報の例として、ウエハＷの直径が挙げられる。加工条件の例として、インデックスサイズが挙げられる。

例えば、加減速度及び移動速度を固定値として、ウエハ情報及び加工条件等を参照して、他のパラメータ値を算出する態様を採用し得る。

駆動制御パラメータ設定部５６は各軸の制御パラメータが記憶される制御パラメータ記憶部から、各軸の制御パラメータを読み出してもよい。

駆動制御パラメータ設定部５６は、Ｘ軸制御パラメータをＸ軸制御部４２へ送信する。同様に、駆動制御パラメータ設定部５６は、Ｙ軸制御パラメータをＹ軸制御部４４へ送信する。駆動制御パラメータ設定部５６は、Ｚ軸制御パラメータをＺ軸制御部４６へ送信する。

制御部４０は、レーザ照射制御部６０を備える。レーザ照射制御部６０は、加工条件設定部５２を用いて設定された加工条件からレーザ光Ｌａの条件を取得し、レーザ照射装置１２の制御パラメータを設定する。レーザ照射制御部６０は制御パラメータに基づきレーザ照射装置１２を制御する。

レーザ照射制御部６０は、レーザ光Ｌａの集光位置ＬｃがウエハＷの内部ＷＡに位置する期間はレーザ光Ｌａの照射をオンとし、レーザ光Ｌａの集光位置ＬｃがウエハＷの外部に位置する期間はレーザ光Ｌａの照射をオフとする。

レーザ照射制御部６０は、レーザ光Ｌａの集光位置ＬｃがウエハＷの外部からエッジＷＢへ到達する直前にレーザ光Ｌａの照射をオンとし、レーザ光Ｌａの集光位置ＬｃがウエハＷの内部ＷＡからエッジＷＢへ到達した直後にレーザ光Ｌａの照射をオフとしてもよい。

制御部４０は、エンコーダ信号処理部７０及び移動パラメータ算出部７２を備える。エンコーダ信号処理部７０はエンコーダ３８から出力されるエンコーダ信号を取得し、エンコーダ信号に基づきレーザ光Ｌａの集光位置ＬｃのＸ軸座標値及びＹ軸座標値を算出する。図２に示すエンコーダ３８は、Ｘ軸モータのエンコーダ、Ｙ軸モータのエンコーダ及びＺ軸モータのエンコーダが含まれる。

なお、実施形態に記載のエンコーダ３８及びエンコーダ信号処理部７０は検出部の構成要素の一例に相当する。実施形態に記載のエンコーダ３８は第一方向の相対移動距離を表すエンコーダ信号を出力するエンコーダの一例に相当する。実施形態に記載のレーザ光Ｌａの集光位置ＬｃのＸ軸座標値及びＹ軸座標値は検出結果の一例に相当する。

移動パラメータ算出部７２は、加工が完了した加工ラインから次の加工対象の加工ラインへウエハＷを移動させる際の、Ｘ軸駆動部３０及びＹ軸駆動部３２に適用される移動パラメータを算出する。移動パラメータの詳細は後述する。

なお、実施形態に記載の移動パラメータ算出部７２は、第一方向への相対移動を開始する際のレーザ光の集光位置の、第二方向における移動開始位置を算出する移動開始位置算出部の一例に相当する。

制御部４０は、表示制御部８０を備える。表示制御部８０は、液晶ディスプレイ装置等の表示装置８２を用いて表示する情報を表す表示信号を表示装置８２へ送信する。表示装置８２は、ウエハ情報、加工条件及び駆動制御パラメータ等を表示し得る。

制御部４０は、入力部８４を備える。入力部８４は入力装置８６から送信される入力情報を取得する。入力装置８６は、キーボード、マウス及びジョイスティック等の入力操作部材を適用し得る。

制御部４０は、プログラム記憶部８８を備える。プログラム記憶部８８は、レーザ加工装置１０の各部に適用されるプログラムが記憶される。レーザ加工装置１０の各部は、プログラム記憶部８８からプログラムを読み出し、各部の機能を実現する。

〔加工動作の詳細な説明〕
図３は加工動作の模式図である。同図はウエハＷの加工対象面を、図１に示すレーザ照射装置１２の側から見た図である。なお、符号ＯはウエハＷの内部ＷＡに設定される二次元直交座標系の原点を表す。ウエハＷはＸ軸方向と平行方向に延びる複数の加工ライン１００が設定される。複数の加工ライン１００は、Ｙ軸方向について規定の距離を離して設定される。

図２に示すＹ軸駆動部３２は、Ｙ軸方向についてウエハＷを移動させて、レーザ光Ｌａの集光位置ＬｃのＹ軸座標値を、各加工ラインのＹ軸座標値と一致させる。Ｘ軸駆動部３０は、Ｙ軸方向におけるレーザ光Ｌａの集光位置Ｌｃと加工ラインの位置との位置合わせがされた状態において、Ｘ軸方向についてウエハＷを移動させる。一点鎖線の矢印は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のウエハＷの移動方向を示す。

レーザ照射装置１２は、ウエハＷの内部ＷＡに対してレーザ光Ｌａを照射させる。Ｘ軸駆動部３０は、Ｘ軸方向についてウエハＷを移動させる。このようにして、ウエハＷの内部ＷＡにおいてレーザ光Ｌａの集光位置Ｌｃを移動させ、一つの加工ライン１００に対する加工を実施する。

Ｘ軸方向におけるウエハＷの移動は、レーザ光Ｌａの集光位置ＬｃがウエハＷの内部ＷＡに位置する期間は等速度とされる。また、レーザ光Ｌａの集光位置ＬｃがウエハＷの外部においてウエハＷの内部ＷＡへ向かう期間は加速が実施され、レーザ光Ｌａの集光位置ＬｃがウエハＷの外部においてウエハＷから離れる期間は減速が実施される。

なお、レーザ光Ｌａの集光位置ＬｃがウエハＷの外部からエッジＷＢへ到達する直前にウエハＷの移動速度を等速度とし、レーザ光Ｌａの集光位置ＬｃがウエハＷの内部ＷＡからエッジＷＢへ到達した直後にウエハＷの減速を開始してもよい。直前及び直後の期間はＸ軸駆動部３０の搬送精度、ウエハＷの加工精度及びレーザ発振器２０のオンオフ特性に基づき規定し得る。

図３に示す符号１１０は本実施形態に示す加工制御における、レーザ光Ｌａの集光位置Ｌｃの軌跡であり、符号１１２は従来技術に係る加工制御における、レーザ光Ｌａの集光位置Ｌｃの軌跡である。

なお、軌跡１１０が表すレーザ光Ｌａの集光位置Ｌｃは、ウエハＷの外部であって実際にレーザ光Ｌａが照射されていないが、レーザ光Ｌａが照射されたと仮定した場合の仮定のレーザ光Ｌａの集光位置Ｌｃである。軌跡１１２も同様である。

従来技術に係る加工制御では、任意の加工ライン１００Ａについて、レーザ光Ｌａの集光位置ＬｃがウエハＷのエッジＷＢへ到達したタイミングにおいてウエハＷの減速を開始させ、Ｘ軸方向へのウエハＷの移動を停止させる。軌跡１１２ＡはＸ軸方向へのウエハＷの移動における減速期間のレーザ光Ｌａの集光位置Ｌｃの軌跡を表す。

次に、Ｘ軸方向へのウエハＷの移動完了を待って、次の加工ライン１００ＢへのＸ軸方向及びＹ軸方向のウエハＷの移動を開始する。軌跡１１２Ｄ及び軌跡１１２Ｂはそれぞれ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向へのレーザ光Ｌａの集光位置Ｌｃの軌跡を表す。更に、Ｙ軸方向へのウエハＷの移動完了を待って、次の加工ライン１００Ｂの加工を開始する。

Ｙ軸方向へのウエハＷの移動完了の後に、Ｘ軸方向の戻り方向へのウエハＷの移動が開始され、レーザ光Ｌａの集光位置ＬｃがウエハＷのエッジＷＢへ到達するまでに、規定速度への加速が実施される。軌跡１１２Ｃは、Ｘ軸方向の戻り方向へのウエハＷの移動における加速期間のレーザ光Ｌａの集光位置Ｌｃの軌跡を表す。

これに対して、本実施形態に係る加工制御では、Ｘ軸方向の送り方向への移動について、レーザ光Ｌａの集光位置ＬｃがウエハＷのエッジＷＢへ到達したタイミングにおいて、Ｘ軸方向の減速を開始させ、かつ、Ｙ軸方向へのウエハＷの移動を開始させる。

Ｙ軸方向へのウエハＷの移動中は、Ｘ軸方向へのウエハＷの移動が完了し、その後、Ｘ軸方向の戻り方向へのウエハＷの移動を開始する位置へ、ウエハＷをＸ軸方向へ移動させる。

その際に、Ｘ軸方向の戻り方向へのウエハＷの移動開始タイミングを調整し、次の加工ライン１００Ｂに対するＸ軸方向の戻り方向へのウエハＷの移動開始タイミングから、レーザ光Ｌａの集光位置ＬｃがウエハＷの外部からエッジＷＢへ到達するタイミングまでの期間に、Ｙ軸方向へのウエハＷの位置決めを完了する。

具体的には、Ｙ軸方向へのウエハの移動中にＸ軸方向への移動を開始する際のレーザ光Ｌａの集光位置ＬｃのＹ軸座標値を予め算出しておき、実際のレーザ光Ｌａの集光位置ＬｃのＹ軸方向座標値が、算出されたＹ軸方向座標値へ到達した際に、Ｘ軸方向へのウエハＷの移動が開始される。なお、実施形態に記載のＹ軸方向へのウエハの移動中は第二方向への相対移動の実施中の一例に相当する。

Ｘ軸方向の戻り方向へのウエハＷの移動を開始する際のレーザ光Ｌａの集光位置ＬｃのＹ軸方向座標値は、Ｘ軸方向の駆動制御パラメータ及びＹ軸方向の駆動制御パラメータに基づき算出し得る。Ｘ軸方向の戻り方向へのウエハＷの移動を開始する際のレーザ光Ｌａの集光位置ＬｃのＹ軸方向座標値とは、軌跡１１０の折り返し位置１１０ＡにおけるＹ軸方向座標値である。

図３に示す、Ｘ軸方向の送り方向のウエハの移動から、Ｘ軸方向の戻り方向へのウエハの移動へ転換する際の制御例は、Ｘ軸方向の戻り方向のウエハの移動から、Ｘ軸方向の送り方向へのウエハの移動へ転換する際の制御への適用が可能である。

なお、実施形態に記載の加工ライン１００Ａは第一加工ラインの一例に相当する。実施形態に記載の加工ライン１００Ｂは第二加工ラインの一例に相当する。実施形態に記載の加工ライン１００ＡのエッジＷＢは第一エッジの一例に相当する。実施形態に記載の加工ライン１００ＢのエッジＷＢは第二エッジの一例に相当する。

実施形態に記載のレーザ光Ｌａの集光位置ＬｃがウエハＷのエッジＷＢへ到達したタイミングにおいてＸ軸方向の減速を開始させる処理は、レーザ光の集光位置が被加工物の内部から被加工物の第一エッジを通過する以後に第二方向について第一加工ラインから第二加工ラインへの相対移動を開始させる処理の一例に相当する。

〔加工方法の手順〕
図４は第一実施形態に係る加工方法の手順を示すフローチャートである。図４に示すフローチャートは、図３に示す加工ライン１００Ａ及び加工ライン１００Ｂの加工を実施する際の手順を示す。なお、図４では、図２に示すレーザ照射制御部６０を用いたレーザ照射装置１２の制御の図示を省略する。

Ｘ軸加工動作指令工程Ｓ１０では、Ｘ軸制御部４２はＸ軸駆動部３０に対してＸ軸加工動作指令を送信する。Ｘ軸加工動作指令工程Ｓ１０では、Ｘ軸制御部４２はＸ軸駆動部３０に適用される加速度、移動速度及び移動距離等を含むＸ軸制御パラメータをＸ軸駆動部３０に対して設定する。

Ｘ軸移動工程Ｓ１１では、Ｘ軸駆動部３０はＸ軸制御部４２から送信されたＸ軸加工動作指令を受信する。Ｘ軸駆動部３０はＸ軸制御パラメータに基づきＸ軸方向についてウエハＷを移動させる。Ｘ軸移動工程Ｓ１１では、図２に示すエンコーダ３８はＸ軸エンコーダ信号を出力する。Ｘ軸エンコーダ信号は、Ｘ軸モータのエンコーダから出力されるエンコーダ信号である。制御部４０はＸ軸エンコーダ信号を取得する。

Ｘ軸座標値監視工程Ｓ１２では、制御部４０はＸ軸エンコーダ信号に基づきレーザ光Ｌａの集光位置ＬｃがウエハＷの外部から内部ＷＡになるＸ軸方向座標値を監視する。Ｙ軸移動完了確認工程Ｓ１３では、制御部４０はＹ軸駆動部３２が加工ラインへの位置決めを完了しているかを判定する。

レーザ光Ｌａの集光位置ＬｃがウエハＷの外部から内部ＷＡに移動し、かつ、Ｙ軸駆動部３２が加工ラインへの位置決めを完了している場合に、加工ライン１００Ａへの加工が実施される。

Ｘ軸座標値監視工程Ｓ１４では、加工ライン１００Ａへの加工中に、Ｘ軸エンコーダ信号に基づきレーザ光Ｌａの集光位置ＬｃがウエハＷの内部ＷＡから外部になるＸ軸方向座標値を監視する。すなわち、制御部４０はレーザ光Ｌａの集光位置ＬｃのＸ軸座標値を監視し、レーザ光Ｌａの集光位置ＬｃのＸ軸座標値がウエハＷのエッジＷＢのＸ軸座標値へ到達するか否かを判定する。

制御部４０は、レーザ光Ｌａの集光位置ＬｃのＸ軸座標値が、ウエハＷのエッジＷＢのＸ軸座標値へ到達せず、ウエハＷの内部ＷＡのＸ軸座標値であると判定する場合は、監視を継続する。

一方、レーザ光Ｌａの集光位置ＬｃのＸ軸座標値が、ウエハＷのエッジＷＢのＸ軸座標値へ到達したと判定される場合は、加工開始Ｙ軸座標値算出工程Ｓ１６へ進む。

加工開始Ｙ軸座標値算出工程Ｓ１６では、制御部４０はＸ軸方向の加速度、移動速度及び移動期間を用いて、レーザ光Ｌａの集光位置ＬｃがウエハＷのエッジＷＢへ到達したタイミングから、ウエハＷの移動を停止させるタイミングまでの期間であるＸ軸減速期間を算出する。

また、制御部４０はＸ軸方向の戻り方向へのウエハＷの移動開始タイミングから、次の加工ライン１００Ｂを加工する際にレーザ光Ｌａの集光位置ＬｃがウエハＷのエッジＷＢへ到達するタイミングまでの期間であるＸ軸加速期間を算出する。

更に、制御部４０はＹ軸方向の加速度、移動速度及び移動期間を用いて、Ｙ軸方向における加工ライン間の移動期間であるＹ軸移動期間を算出する。更にまた、制御部４０はＸ軸駆動部３０がＸ軸方向の戻り方向への移動を開始するＹ軸座標値である移動開始Ｙ軸座標値を算出する。

Ｙ軸移動指令工程Ｓ１８では、Ｘ軸座標値監視工程Ｓ１４において、レーザ光Ｌａの集光位置ＬｃのＸ軸座標値がウエハＷのエッジＷＢのＸ軸座標値と一致した場合に、制御部４０はＹ軸駆動部３２に対して次の加工ラインへのＹ軸移動指令を送信する。また、制御部４０はＹ軸駆動部３２に対してＹ軸制御パラメータを送信する。なお、実施形態に記載のＹ軸移動指令工程Ｓ１８において送信されるＹ軸移動指令は、指令信号及び第二方向指令の一例に相当する。

Ｙ軸移動工程Ｓ２０では、Ｙ軸駆動部３２はＹ軸制御パラメータに基づきＹ軸方向へウエハＷを移動させる。エンコーダ３８は、ウエハＷをＹ軸方向へ移動させる際にＹ軸エンコーダ信号を出力する。エンコーダ信号処理部７０はＹ軸エンコーダ信号を取得する。Ｙ軸エンコーダ信号は、Ｙ軸モータのエンコーダから出力されるエンコーダ信号である。

Ｘ軸加工開始位置移動指令工程Ｓ２２では、制御部４０はＸ軸駆動部３０から送信されるＸ軸加工動作完了信号を取得した場合に、Ｘ軸駆動部３０に対して、次の加工ラインの加工開始位置への移動指令を表すＸ軸加工開始位置移動指令を送信する。なお、実施形態に記載のＸ軸加工開始位置移動指令工程Ｓ２２において送信されるＸ軸加工開始位置移動指令は、指令信号第一方向指令の一例に相当する。

Ｘ軸加工開始位置移動工程Ｓ２４では、Ｘ軸駆動部３０はＸ軸制御パラメータに基づき、ウエハＷのＸ軸方向への移動速度を減速させ、ウエハＷのＸ軸方向への移動を停止させる。ウエハＷのＸ軸方向への移動停止タイミングにおいて、Ｘ軸駆動部３０は、Ｘ軸方向へのウエハの移動停止を表す加工開始位置移動完了信号を出力する。なお、制御部４０は、Ｘ軸エンコーダ信号に基づいて、Ｘ軸方向へのウエハの移動停止を判定してもよい。

Ｙ軸座標値監視工程Ｓ２６では、制御部４０はレーザ光Ｌａの集光位置ＬｃのＹ軸座標値を監視し、レーザ光Ｌａの集光位置ＬｃのＹ軸座標値が移動開始Ｙ軸座標値へ到達するか否かを判定する。

Ｙ軸座標値監視工程Ｓ２６において、レーザ光Ｌａの集光位置ＬｃのＹ軸方向座標値が移動開始Ｙ軸座標値へ到達していない場合、制御部４０はレーザ光Ｌａの集光位置ＬｃのＹ軸座標値の監視を継続する。一方、レーザ光Ｌａの集光位置ＬｃのＹ軸方向座標値が、移動開始Ｙ軸座標値へ到達した場合、Ｘ軸加工動作指令工程Ｓ２８へ進む。

Ｘ軸加工動作指令工程Ｓ２８では、制御部４０は加工開始位置移動完了信号の取得を確認し、かつ、レーザ光Ｌａの集光位置Ｌｃの移動開始Ｙ軸座標値への移動を確認し、図３に示す加工ライン１００Ｂに対するＸ軸加工動作指令を送信する。また、制御部４０は加工ライン１００Ｂに適用されるＸ軸パラメータをＸ軸駆動部３０へ送信する。

Ｘ軸移動工程Ｓ３０では、制御部４０はＸ軸パラメータに基づきＸ軸駆動部３０を動作させて、Ｘ軸方向の戻り方向へウエハＷを移動させる。また、Ｘ軸駆動部３０は、Ｘ軸エンコーダ信号を出力する。

このようにして、ウエハＷの加工ライン１００Ａへの加工が終了し、次の加工ライン１００Ｂの位置へウエハを移動させる際に、Ｘ軸方向の送り方向へのウエハＷの移動完了を待たずにＹ軸方向へのウエハＷの移動を開始させ、かつ、Ｙ軸方向へのウエハＷの移動への移動完了を待たずに、次の加工ライン１００Ｂにおいて、Ｘ軸方向の送り方向へのウエハＷの移動を開始させる。

加工ライン１００Ｂの加工では、Ｘ軸移動工程Ｓ３０においてＸ軸方向へウエハＷの移動を開始した後に、Ｘ軸座標値監視工程Ｓ３２において、レーザ光Ｌａの集光位置ＬｃのＸ軸座標値を監視する。Ｘ軸座標値監視工程Ｓ３２では、制御部４０はＸ軸エンコーダ信号に基づき、レーザ光Ｌａの集光位置ＬｃのＸ軸方向座標値がウエハＷのエッジＷＢのＸ軸座標値へ到達したか否かを監視する。

Ｘ軸座標値監視工程Ｓ３２において、レーザ光Ｌａの集光位置ＬｃのＸ軸方向座標値がウエハＷのエッジＷＢのＸ軸座標値へ到達していない場合、制御部４０はＸ軸座標値監視工程Ｓ３２を継続する。

一方、Ｘ軸座標値監視工程Ｓ３２において、レーザ光Ｌａの集光位置ＬｃのＸ軸方向座標値がウエハＷのエッジＷＢのＸ軸座標値へ到達した場合、制御部４０はＹ軸移動完了確認工程Ｓ３４において、制御部４０はＹ軸方向へのウエハＷの移動が完了しているか否かを確認し、ウエハＷの内部ＷＡへレーザ光Ｌａを照射し、加工ライン１００Ｂの加工を実施する。加工ライン１００Ｂの加工では、Ｘ軸座標値監視工程Ｓ１４からＹ軸移動完了確認工程Ｓ３４までの各工程が実施される。このようにして、複数の加工ライン１００について順に加工が実施され、全ての加工ライン１００に対する加工が実施された後に、ウエハＷの加工は終了される。

本実施形態では、エンコーダ３８から出力されるエンコーダ信号に基づき、レーザ光Ｌａの集光位置Ｌｃの座標値を把握し、レーザ光Ｌａの集光位置Ｌｃの座標値に基づきＸ軸駆動部３０及びＹ軸駆動部３２の動作制御を実施する態様を例示した。

一方、Ｘ軸駆動部３０等の停止はＸ軸駆動部３０等に具備される位置センサから出力されるセンサ信号を用いて把握してもよい。センサ信号の例として、Ｘ軸駆動部３０等に具備されるサーボモータのインポジション信号が挙げられる。また、Ｘ軸駆動部３０等に具備されるサーボモータから出力されるエンコーダ信号のカウント値に基づくカウンター値検出機能を用いて、Ｘ軸駆動部３０等の動作を開始してもよい。

なお、Ｘ軸移動工程Ｓ１１、Ｙ軸移動工程Ｓ２０、Ｘ軸加工開始位置移動工程Ｓ２４及びＸ軸移動工程Ｓ３０は相対移動工程の一例に相当する。Ｘ軸座標値監視工程Ｓ１２及びＸ軸座標値監視工程Ｓ１４は検出工程の一例に相当する。

［Ｘ軸制御パラメータ及びＹ軸制御パラメータの具体例］
図３に示す任意の加工ライン１００Ａ及び次の加工ライン１００Ｂにおける、Ｘ軸制御パラメータの具体例を表１に示す。表１に示すＸ軸制御パラメータを算出する際に適用されるＸ軸方向加減速度ａ_ｘを９８００ミリメートル毎平方秒とし、Ｘ軸方向移動速度ｖ_ｘを３００ミリメートル毎秒とする。

また、ウエハＷの直径を３００ミリメートルとし、任意の加工ライン１００ＡのＹ軸座標値を－１００ミリメートルとし、インデックスサイズを５．０ミリメートルとする。なお、Ｘ軸座標及びＹ軸座標の原点はウエハＷの中心である。

各加工ライン１００の移動距離Ｓｘは、加速距離ｓ_ｒ、ウエハ内部移動距離ｓ_ｗ及び減速距離ｓ_ｆを用いて、Ｓｘ＝ｓ_ｒ＋ｓ_ｗ＋ｓ_ｆと表される。ウエハ内部移動距離ｓ_ｗは、ウエハＷの半径ｒ及び各加工ライン１００のＹ軸座標値の絶対値ｙを用いて、ｓ_ｗ＝（ｒ^２－ｙ^２）^１／２×２と表される。

移動期間ｔ_ｔは、加速期間ｔ_ｒ、等速期間ｔ_ｃ及び減速期間ｔ_ｆを用いて、ｔ_ｔ＝ｔ_ｒ＋ｔ_ｃ＋ｔ_ｆと表される。加速距離ｓ_ｒは、ｓ_ｒ＝（ａ_ｘ×ｔ_ｒ ^２）／２と表される。減速距離ｓ_ｆは、ｓ_ｆ＝（ａ_ｘ×ｔ_ｆ ^２）／２と表される。

加速期間ｔ_ｒは、ｔ_ｒ＝ｖ_ｘ／ａ_ｘと表される。Ｘ軸方向の減速度としてＸ軸方向の加速度ａ_ｘが適用される場合、Ｘ軸方向の減速期間ｔ_ｆは、ｔ_ｆ＝ｖ_ｘ／ａ_ｘと表される。等速期間ｔ_ｃは、ｔ_ｃ＝（ｓ－ｓ_ｒ－ｓ_ｆ）×ｖ_ｘと表される。

［Ｘ軸方向の戻り方向のウエハの移動を開始するＹ軸方向座標値算出の具体例］
Ｘ軸方向の戻り方向のウエハの移動を開始するＹ軸方向座標値を算出する際の移動パラメータの具体例を表２に示す。表２に示す移動パラメータの算出は、上記に示すＸ軸方向加減速度ａ_ｘ、Ｘ軸方向移動速度ｖ_ｘが適用される。また、Ｙ軸方向加減速度ａ_ｙは１９６０ミリメートル毎平方秒であり、Ｙ軸方向移動速度ｖ_ｙは１００ミリメートル毎秒である。

Ｘ軸方向総移動期間ｔ_ｘｔとＹ軸方向移動期間ｔ_ｙｔとの大小関係により、Ｘ軸方向の戻り方向へのウエハＷの移動開始タイミングが異なり、同方向へのウエハＷの移動を開始するＹ軸方向座標値が異なる。

Ｘ軸方向総移動期間ｔ_ｘｔは、先の加工ライン１００において、ウエハＷの内部ＷＡからウエハＷの外部へレーザ光Ｌａの集光位置Ｌｃが移動してから、次の加工ライン１００において、ウエハＷの外部からウエハＷの内部ＷＡへレーザ光Ｌａの集光位置Ｌｃが移動するまでのレーザ光Ｌａの集光位置ＬｃのＸ軸方向への総移動期間を表す。

Ｘ軸方向総移動期間ｔ_ｘｔは、先の加工ライン１００における減速期間ｔ_ｘｆ、次の加工ライン１００の加工開始位置へレーザ光Ｌａの集光位置ＬｃがＸ軸方向へ移動する期間ｔ_ｘｃ及び次の加工ライン１００におけるＸ軸方向加速期間ｔ_ｘｒの総和である。すなわち、Ｘ軸方向総移動期間ｔ_ｘｔはｔ_ｘｔ＝ｔ_ｘｆ＋ｔ_ｘｃ＋ｔ_ｘｒと表される。

Ｙ軸方向移動期間ｔ_ｙｔは、先の加工ライン１００から次の加工ライン１００まで、レーザ光Ｌａの集光位置ＬｃがＹ軸方向へ移動する期間を表す。Ｙ軸方向移動期間ｔ_ｙｔは、Ｙ軸方向加速期間ｔ_ｙｒ及びＹ軸方向減速期間ｔ_ｙｆが含まれる。Ｙ軸方向移動期間ｔ_ｙｔは、Ｙ軸方向一定速移動期間ｔ_ｙｃが含まれ得る。すなわち、Ｙ軸方向移動期間ｔ_ｙｔはｔ_ｙｔ＝ｔ_ｙｒ＋ｔ_ｙｆ又はｔ_ｙｔ＝ｔ_ｙｒ＋ｔ_ｙｃ＋ｔ_ｙｆと表される。

〔Ｘ軸方向総移動期間よりもＹ軸方向移動期間が短い場合〕
Ｘ軸方向総移動期間ｔ_ｘｔよりもＹ軸方向移動期間ｔ_ｙｔが短い場合は、レーザ光Ｌａの集光位置Ｌｃが次の加工ライン１００の加工開始位置へのＹ軸方向の移動が完了した後に、Ｘ軸方向の戻り方向について移動が指令される。

〔Ｘ軸方向総移動期間よりもＹ軸方向移動期間が長い場合〕
Ｘ軸方向総移動期間ｔ_ｘｔよりもＹ軸方向移動期間ｔ_ｙｔが長い場合は、Ｙ軸方向移動期間ｔ_ｙｔからＸ軸方向の加速期間ｔ_ｘｒを減算した期間である移動開始指令期間ｔ_ＩにおけるＹ軸方向の移動距離ｄｓ_ｙを算出し、先の加工ラインのＹ軸座標値に算出されたＹ軸方向の移動距離ｄｓ_ｙを加算して、Ｘ軸方向の戻り方向のウエハの移動を開始するＹ軸方向座標値が算出される。

かかる場合は、Ｙ軸方向への加速中にＸ軸方向への移動が指令される場合、Ｙ軸方向への一定速移動中にＸ軸方向への移動が指令される場合及びＹ軸方向への減速中にＸ軸方向への移動が指令される場合に区別される。

Ｙ軸方向への加速中にＸ軸方向への移動が指令される場合は、ｔ_Ｉ＝ｔ_ｙｔ－ｔ_ｘｒと表される移動開始指令期間ｔ_ＩがＹ軸方向加速期間ｔ_ｙｆ未満となる。かかる場合は、ｄＳ_ｙ２＝（ａ_ｙ×ｔ_Ｉ ^２）／２と表されるＹ軸方向の移動距離ｄＳ_ｙ２を、先の加工ライン１００のＹ軸座標値に加算して算出される。ａ_ｙはＹ軸方向の加速度であり、Ｙ軸方向の加速度ａ_ｙは予め設定される固定値である。

Ｙ軸方向への一定速移動中にＸ軸方向への移動が指令される場合は、移動開始指令期間ｔ_Ｉが、Ｙ軸方向加速期間ｔ_ｙｆ以上であり、Ｙ軸方向の移動開始から減速開始までの期間ｔ_ｙｆｓ未満である。

かかる場合は、ｄＳ_ｙ３＝（ａ_ｙ×ｔ_ｙｒ ^２）／２＋ｖ_ｙ×（ｔ_Ｉ－ｔ_ｙｒ）と表されるＹ軸方向の移動距離ｄＳ_ｙ３を、先の加工ライン１００のＹ軸座標値に加算して算出される。ｖ_ｙはＹ軸方向の速度であり、Ｙ軸方向の速度ｖ_ｙは予め設定される固定値である。

Ｙ軸方向への減速中にＸ軸方向への移動が指令される場合は、移動開始指令期間ｔ_ＩがＹ軸方向の移動開始から減速開始までの期間ｔ_ｙｆｓを超える。かかる場合は、ｄＳ_ｙ４＝（ａ_ｙ×ｔ_ｙｒ ^２）／２＋ｖ_ｙ×（ｔ_ｙｆｓ－ｔ_ｙｒ）＋ａ_ｙ×（ｔ_Ｉ－ｔ_ｙｆｓ）^２／２と表されるＹ軸方向の移動距離ｄＳ_ｙ４を、先の加工ライン１００のＹ軸座標値に加算して算出される。なお、Ｙ軸方向の減速度はＹ軸方向の加速度ａ_ｙとした。

［第一実施形態の作用効果］
第一実施形態に係るレーザ加工装置１０及び加工方法は、以下の作用効果を得ることが可能である。

〔１〕
レーザ光Ｌａの集光位置ＬｃがウエハＷの内部からウエハＷのエッジへ到達した際に、Ｘ軸方向へのウエハＷの移動完了を待たずにＹ軸方向へウエハＷを移動させ、かつ、Ｙ軸方向へのウエハＷの移動完了を待たずにＸ軸方向へウエハＷを移動させる。これにより、Ｘ軸方向の移動完了の後にＹ軸方向の移動を開始させ、Ｙ軸方向の移動完了の後にＸ軸方向の移動を開始させる場合と比較して、加工完了から次の加工開始までの期間を短縮し得る。

表２に示す具体例において、加工完了から次の加工開始までの期間は０．１０３秒である。一方、Ｘ軸方向の移動完了を待って、Ｙ軸方向への移動を開始し、Ｙ軸方向への移動完了を待って、次の加工ラインの移動を開始する場合、加工完了から次の加工開始までの期間は０．１６２秒であり、例示した加工ラインでは、０．０５９秒の短縮が可能である。

〔２〕
レーザ光Ｌａの集光位置ＬｃがウエハＷの内部ＷＡからウエハＷのエッジへ到達した際に、Ｘ軸方向の減速期間及び加速期間を算出し、Ｙ軸方向の移動期間を算出し、Ｘ軸方向の加工を開始させる際のレーザ光Ｌａの集光位置ＬｃのＹ軸座標値を算出する。これにより、Ｘ軸方向へのウエハＷの移動完了を待たずにＹ軸方向へウエハＷを移動させ、かつ、Ｙ軸方向へのウエハＷの移動完了を待たずにＸ軸方向へウエハＷを移動させる、Ｘ軸方向及びＹ軸方向への移動制御を実施し得る。

〔３〕
レーザ光Ｌａの集光位置Ｌｃの座標値は、エンコーダ３８から出力されるエンコーダ信号に基づき把握される。これにより、加工ライン間の移動について、加工中の移動と同等の位置精度を実現し得る。

［第二実施形態］
〔レーザ加工装置の全体構成〕
図５は第二実施形態に係るレーザ加工装置の全体構成図である。図５に示すレーザ加工装置１０Ａは、図１に示すレーザ加工装置１０に対してセンサ１６が追加される。また、レーザ加工装置１０Ａは、レーザ照射装置１２Ａにハーフミラー２４を備える。

センサ１６は、フォトダイオード等の光電変換素子１７を備える光学センサが適用される。センサ１６はレーザ光Ｌａと光軸と同軸上に配置され、ウエハＷに照射されたレーザ光Ｌａの反射光を入射し、反射光に応じたセンサ信号を出力する。センサ１６から出力されるセンサ信号は制御部へ送信される。制御部はセンサ１６から出力されるセンサ信号に基づきウエハＷのエッジＷＢを検出する。なお、実施形態に記載のセンサ１６は検出部の構成要素の一例に相当する。

ハーフミラー２４は、集光光学系２２を通過したレーザ光Ｌａの光路上に配置される。ハーフミラー２４は、集光光学系２２を通過したレーザ光Ｌａを透過させ、ウエハＷに照射されたレーザ光Ｌａの反射光Ｌｂをセンサ１６へ向けて反射させる。なお、図５に示す矢印線は、レーザ光Ｌａ及び反射光Ｌｂの向きを表す。

〔レーザ加工装置の機能ブロック〕
図６は図５に示すレーザ加工装置の機能ブロック図である。図６に示す制御部４０Ａは図２に示す制御部４０に対してセンサ信号処理部７１が追加されている。センサ信号処理部７１は、センサ１６から出力されるセンサ信号に基づき、レーザ光Ｌａの集光位置ＬｃがウエハＷの内部ＷＡから外部へ移動したか否かを判定する。

また、センサ信号処理部７１は、センサ信号に基づきレーザ光Ｌａの集光位置ＬｃがウエハＷの外部から内部ＷＡへ移動したか否かを判定する。すなわち、センサ信号処理部７１は、レーザ光Ｌａの集光位置ＬｃがウエハＷのエッジＷＢへ到達するタイミングを把握する。なお、実施形態に記載のセンサ信号処理部７１は検出部の構成要素の一例に相当する。

移動パラメータ算出部７２は、センサ信号処理部７１の処理結果に基づき、加工対象の加工ラインから次の加工対象の加工ラインへウエハＷを移動させる際の、Ｘ軸駆動部３０及びＹ軸駆動部３２に適用される移動パラメータを算出する。

〔加工方法の手順〕
第二実施形態に係る加工方法は、図４に示すＸ軸座標値監視工程Ｓ１４及びＸ軸座標値監視工程Ｓ３２において、レーザ光Ｌａの集光位置Ｌｃの座標値の監視に代わり、センサ１６から出力されるセンサ信号の監視が実施される。

例えば、センサ信号が急激に変化するタイミングを、レーザ光Ｌａの集光位置ＬｃがウエハＷのエッジＷＢへ到達したタイミングとして把握し得る。また、センサ１６の相対的な受光光量が大きい状態から小さい状態への変化は、ウエハＷの内部ＷＡから外部へのレーザ光Ｌａの集光位置Ｌｃの移動と把握し得る。更に、センサ１６の相対的な受光光量が小さい状態から大きい状態への変化は、ウエハＷの外部から内部ＷＡへのレーザ光Ｌａの集光位置Ｌｃの移動と把握し得る。

第二実施形態において、エンコーダ３８から出力されるエンコーダ信号及びＸ軸駆動部３０等に具備される位置センサ等のセンサ信号を併用して、レーザ光Ｌａの集光位置Ｌｃを把握してもよい。

図５に示すセンサ１６は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）を具備するカメラを適用してもよい。制御部４０Ａは、カメラから出力される撮影信号に基づき、レーザ光Ｌａの集光位置ＬｃがウエハＷのエッジＷＢへ到達したタイミングを把握し得る。

本実施形態では、センサ１６として光学センサを適用する態様を例示したが、センサ１６として変位センサを適用し、変位センサ用いて、ウエハＷと吸着テーブル３１との段差を検出する態様を実施し得る。

［第二実施形態の作用効果］
第二実施形態に係るレーザ加工装置１０及び加工方法は、以下の作用効果を得ることが可能である。

〔１〕
レーザ光Ｌａの光軸と同軸上にセンサ１６を備える。センサ１６から出力されるセンサ信号に基づき、レーザ光Ｌａの集光位置ＬｃがウエハＷのエッジＷＢへ到達したか否かを判定する。これにより、ウエハＷの搬送の影響を受けずに、センサ信号に基づき第一実施形態に示す加工ライン間のウエハＷの移動制御を実施し得る。

〔２〕
光電変換素子１７を含むセンサ１６又はカメラ１７Ａを含むセンサ１６Ａを用いて、レーザ光Ｌａの集光位置Ｌｃを監視する。これにより、光電変換素子１７又はカメラ１７Ａの出力信号に基づきレーザ光Ｌａの集光位置Ｌｃを把握し得る。

［第一変形例］
図７は第一変形例に係るレーザ加工装置の全体構成図である。図７に示すレーザ加工装置１０Ｂは、センサ１６ＡとしてＣＣＤを具備するカメラ１７Ａを備える。また、レーザ加工装置１０Ｂは、カメラ１７Ａの撮影領域に対して照明光Ｌｌを照射する照明装置１８を備える。ハーフミラー１９は、ハーフミラー２４へ向けて照明光Ｌｌを反射させる。ハーフミラー２４は、照明光ＬｌをウエハＷへ向けて反射させる。

ハーフミラー１９及びハーフミラー２４の少なくともいずれか一方は、ダイクロイックミラーを適用してもよい。なお、図７に示す照明装置１８を省略し、レーザ光Ｌａの反射光Ｌｂをカメラ１７Ａへ入射させてもよい。

照明光Ｌｌは、レーザ光Ｌａの光軸と同軸上に入射しなくてもよく、レーザ光Ｌａの光軸に先行する位置に入射してもよい。照明光Ｌｌの例として、ハロゲン照明及びＬＥＤ照明を適用し得る。なお、ＬＥＤはLight Emitting Diodeの省略語である。

図７には、カメラ１７Ａの光軸がレーザ光Ｌａの光軸と同軸上となるカメラ１７Ａの配置を例示したが、カメラ１７Ａは、光軸がレーザ光の光軸と同軸上ではなく別の位置に配置されてもよい。カメラ１７Ａは、撮影視野にウエハＷの全体が含まれる広角カメラを適用し、ウエハＷの全体が視野に含まれるカメラ１７Ａの配置を適用してもよい。かかる態様では、移動中及び停止中のウエハＷを連続的に撮影し、ウエハ情報から撮影画像におけるウエハＷのサイズ及びウエハＷの中心位置等を読み出し、ウエハＷの内部ＷＡ及び外部を計算してもよい。

第一変形例によれば、カメラ１７Ａ等から得られるウエハＷの撮影画像に基づき、レーザ光Ｌａの集光位置Ｌｃを把握し得る。

［第二変形例］
図８は第二変形例に係るレーザ加工装置の全体構成図である。図８に示すレーザ加工装置１０Ｃは、第一レーザ照射装置１２Ｂ及び第二レーザ照射装置１２Ｃを備える。第一レーザ照射装置１２Ｂは図５に示すレーザ照射装置１２Ａと同様の構成を適用し得る。第二レーザ照射装置１２Ｃは、図１等に示すレーザ照射装置１２と同様の構成を適用し得る。

第一レーザ照射装置１２Ｂは、ウエハＷに対して第一レーザ光Ｌａ１を照射する。第二レーザ照射装置１２Ｃは、ウエハＷに対して第二レーザ光Ｌａ２を照射する。

センサ１６は、第一レーザ照射装置１２Ｂに具備されるハーフミラー２４を用いて反射した反射光Ｌｂが入射される。図６に示す制御部４０Ａは、センサ１６から出力されるセンサ信号に基づき、第一レーザ光Ｌａ１の集光位置Ｌｃ１がウエハＷのエッジＷＢへ到達したタイミング及び第二レーザ光Ｌａ２の集光位置Ｌｃ２がウエハＷのエッジＷＢへ到達したタイミングを把握する。

すなわち、第一レーザ光Ｌａ１の集光位置Ｌｃ１と後続の第二レーザ光Ｌａ２の集光位置Ｌｃ２との距離分だけウエハＷのエッジＷＢをオフセットさせた位置を、ウエハＷの仮のエッジＷＤとみなす。図８に二点鎖線を用いて図示したウエハＷは、ウエハＷの仮のエッジＷＤを模式的に図示する。

ウエハＷのエッジＷＢからウエハＷの仮のエッジＷＤまでの距離とウエハＷの搬送速度を用いて、第一レーザ光Ｌａ１の集光位置Ｌｃ１がウエハＷのエッジＷＢへ到達したタイミングから、第二レーザ光Ｌａ２の集光位置Ｌｃ２がウエハＷのエッジＷＢへ到達するタイミングまでの期間を算出する。

このようにして、第一レーザ光Ｌａ１の集光位置Ｌｃ１がウエハＷのエッジＷＢへ到達したタイミングに基づき、第二レーザ光Ｌａ２の集光位置Ｌｃ２がウエハＷのエッジＷＢへ到達したタイミングを把握し得る。

図８に示すセンサ１６は、図７に示すセンサ１６Ａを適用してもよいし、撮影視野にウエハＷの全体が含まれる広角カメラを備えるセンサを適用してもよい。

ウエハＷを戻り方向へ移動させる場合は、ウエハＷを送り方向へ移動させる場合に対して、第一レーザ照射装置１２Ｂと第二レーザ照射装置１２Ｃとの位置の入れ替えを実施してもよいし、ウエハＷを戻り方向へ移動させる場合は加工を非実施としてもよい。

第一レーザ光Ｌａ１の反射光を検出するセンサ１６及び第二レーザ光Ｌａ２の反射光を検出するセンサを備え、第一レーザ光Ｌａ１の集光位置Ｌｃ１がウエハＷのエッジＷＢへ到達したタイミング及び第二レーザ光Ｌａ２の集光位置Ｌｃ２がウエハＷのエッジＷＢへ到達したタイミングを個別に検出してもよい。

第二変形例に係る加工方法は、一つのレーザ照射装置から複数のレーザ光を出力させる構成にも適用可能である。一つのレーザ照射装置から複数のレーザ光を出力させる構成として、一つのレーザ発振器から出力されるレーザ光を複数の集光光学系へ入射させ、複数の集光光学系のそれぞれからレーザ光を照射させる例が挙げられる。

第二変形例によれば、複数の集光光学系を備え、複数の集光光学系のそれぞれからレーザ光Ｌａを出力させる態様においても、第一実施形態に示す加工ライン間のウエハＷ移動制御を実施し得る。

なお、実施形態に記載の第一レーザ照射装置１２Ｂ及び第二レーザ照射装置１２Ｃは、複数のレーザ光を第一方向について離れた複数の位置のそれぞれに照射させるレーザ光照射部の一例に相当する。

第一実施形態及び第二実施形態では、レーザ加工装置１０として、ウエハＷを加工するダイシング装置を例示したが、金属及びセラミック等を加工するレーザ加工装置へ適用が可能である。また、第一実施形態及び第二実施形態に示すレーザ加工は、アブレーション等の被加工物の表面加工及び被加工物の内部のレーザ加工領域の形成のいずれにも適用可能である。

以上説明した本発明の実施形態は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜構成要件を変更、追加、削除することが可能である。本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当該分野の通常の知識を有する者により、多くの変形が可能である。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…レーザ加工装置、１２，１２Ａ…レーザ照射装置、１２Ｂ…第一レーザ照射装置、１２Ｃ…第二レーザ照射装置、１４…ＸＹテーブル、１６…センサ、３０…Ｘ軸駆動部、３１…吸着テーブル、３２…Ｙ軸駆動部、３８エンコーダ、４０…制御部、４２…Ｘ軸制御部、４４…Ｙ軸制御部、７０…エンコーダ信号処理部、７１…センサ信号処理部、７２…移動パラメータ算出部、１００、１００Ａ、１００Ｂ…加工ライン、Ｌａ…レーザ光、Ｌｃ…集光位置、Ｗ…ウエハ、ＷＢ…エッジ

Claims

第一方向に沿う複数の加工ラインが、前記第一方向と直交する第二方向に沿って設定される被加工物の前記加工ラインに対してレーザ光を照射するレーザ光照射部と、
前記第一方向及び前記第二方向について、前記被加工物と前記レーザ光照射部とを相対移動させる相対移動部と、
前記第一方向への前記相対移動において、前記レーザ光の集光位置の前記被加工物のエッジの通過を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づき、第一加工ラインから第二加工ラインへの前記相対移動に適用される指令信号を前記相対移動部へ送信する移動制御部と、
前記第二加工ラインの加工の際に、前記第一方向への前記相対移動を開始する前記第二方向における前記レーザ光の集光位置の移動開始位置を算出する移動開始位置算出部と、
を備え、
前記移動制御部は、前記第一加工ラインの加工における前記第一方向への前記相対移動において、前記レーザ光の集光位置が前記被加工物の内部から前記被加工物の第一エッジを通過する以後に、前記第二方向について前記第一加工ラインから前記第二加工ラインへの前記相対移動を開始させる第二方向指令を前記相対移動部へ送信し、更に前記第二方向への前記相対移動が完了するまでに、前記第二加工ラインの加工において前記レーザ光の集光位置が前記被加工物の外部から前記被加工物の第二エッジへ移動する前記第一方向における前記相対移動を完了させる第一方向指令を前記相対移動部へ送信し、
前記移動開始位置算出部は、レーザ光の集光位置が被加工物の内部からエッジに到達した際に、加工ラインごとに、前記移動開始位置を算出するレーザ加工装置。
前記移動制御部は、前記第二方向への前記相対移動の実施中に前記レーザ光の集光位置が前記移動開始位置へ到達した際に、前記第二加工ラインの加工における前記第一方向への前記相対移動を開始させる前記第二方向指令を前記相対移動部へ送信する請求項１に記載のレーザ加工装置。
前記移動開始位置算出部は、前記第一方向における前記相対移動の加速度、移動速度及び移動距離に基づき、前記第一方向における前記相対移動を実施して前記レーザ光の集光位置が前記第一エッジから前記被加工物の外部へ移動し、前記被加工物の外部から前記第二エッジへ移動する期間を算出し、前記第二方向における前記相対移動の加速度、移動速度及び移動距離に基づき、前記第二方向における前記相対移動を実施して前記レーザ光の集光位置が前記第一加工ラインから前記第二加工ラインへ移動する期間を算出し、前記算出の結果を用いて前記移動開始位置を算出する請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。
前記移動制御部は、前記第一加工ラインの加工における前記第一方向への前記相対移動を実施して前記レーザ光の集光位置が前記被加工物の内部から前記被加工物の前記第一エッジの通過した以後に、前記被加工物の外部の位置において前記第一方向への前記相対移動を停止させる前記第一方向指令を前記相対移動部へ送信する請求項１から３のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
前記検出部は、前記第一方向の前記相対移動における相対移動距離を表すエンコーダ信号を出力するエンコーダを備え、
前記相対移動距離に基づき前記レーザ光の集光位置の前記被加工物のエッジの通過を検出する請求項１から４のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
前記検出部は、前記被加工物に対する前記レーザ光の集光位置の位置を検出するセンサを備え、前記センサから出力されるセンサ信号に基づき前記レーザ光の集光位置の前記被加工物のエッジの通過を検出する請求項１から４のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
前記レーザ光照射部は、複数のレーザ光を前記第一方向について離された複数の位置のそれぞれに照射させ、
前記検出部は、
先行する前記レーザ光の前記被加工物のエッジの通過を検出する際の後続する前記レーザ光の前記第一方向における集光位置を特定し、
前記被加工物のエッジから前記特定された前記後続する前記レーザ光の集光位置までの距離、及び前記被加工物と前記後続する前記レーザ光の照射位置との相対速度に基づき、前記先行する前記レーザ光の前記被加工物のエッジの通過から前記後続する前記レーザ光の前記被加工物のエッジの通過までの期間を算出し、
前記算出された期間に基づき、前記後続する前記レーザ光の前記被加工物のエッジの通過を検出する請求項１から６のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
第一方向に沿う複数の加工ラインが、前記第一方向と直交する第二方向に沿って設定される被加工物と、前記被加工物の前記加工ラインに対してレーザ光を照射するレーザ光照射部とを、前記第一方向及び前記第二方向について相対移動させて、前記被加工物を加工する加工方法であって、
前記第一方向への前記相対移動において、前記レーザ光の集光位置の前記被加工物のエッジの通過を検出する検出工程と、
第一加工ラインの加工における前記第一方向への前記相対移動において、前記レーザ光の集光位置が前記被加工物の内部から前記被加工物の第一エッジを通過する以後に、前記第二方向について前記第一加工ラインから第二加工ラインへの前記相対移動を開始させる第二方向指令に基づき前記第二方向への前記相対移動を実施し、更に前記第二方向への前記相対移動が完了するまでに、前記第二加工ラインの加工において前記レーザ光の集光位置が前記被加工物の外部から前記被加工物の第二エッジへ移動する前記第一方向における前記相対移動を完了させる第一方向指令に基づき前記第一方向への前記相対移動を実施する相対移動工程と、
前記第二加工ラインの加工の際に、前記第一方向への前記相対移動を開始する前記第二方向における前記レーザ光の集光位置の移動開始位置を算出する移動開始位置算出工程であり、レーザ光の集光位置が被加工物の内部からエッジに到達した際に、加工ラインごとに、前記移動開始位置を算出する移動開始位置算出工程と、
を含む加工方法。