JP7122822B2 - レーザー加工装置 - Google Patents

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。

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。

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。

特開２００８－１１０３８３号公報

様々な目的で、レーザー発振器の作動中に形成されるレーザー光線の経路を変更することがある。この場合にレーザー発振器を移動させようとすると、レーザー発振器が重くイナーシャが大きいため、高速移動が困難であり、また、移動および停止の繰り返しによって生じる振動が大きくなってしまう。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、レーザー発振器の作動中に形成されるレーザー光線の経路を変更する場合に、その変更のための動作を高速化でき、且つ振動の発生を抑制できる、レーザー加工装置の提供を主な目的とする。

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、および前記駆動部を支持するベース部を含む移動ユニットを複数有し、
レーザー光線を発振するレーザー発振器、前記レーザー発振器を固定するレーザー発振器支持フレーム、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、および前記基板保持部の前記基板保持面に対し平行な水平方向であるＹ方向に前記集光照射部を移動させる光学系駆動部を有し、
前記光学系駆動部は、鉛直方向であるＺ方向に延びるＺ軸ガイドと、前記Ｚ軸ガイドに沿って移動されるＺ軸スライダとを含み、
前記集光照射部は、前記Ｚ軸スライダに固定され、
複数の前記移動ユニットが離間して設置される、レーザー加工装置が提供される。

本発明の一態様によれば、レーザー発振器の作動中に形成されるレーザー光線の経路を変更する場合に、その変更のための動作を高速化でき、且つ振動の発生を抑制できる、レーザー加工装置が提供される。

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。 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。 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。 図６は、一実施形態によるレーザー加工部を示す背面図である。 図７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、一実施形態による防振部を示す図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。図６は、一実施形態によるレーザー加工部を示す背面図である。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および図６参照）に設置される。

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とを含む。

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。

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Ｙ方向や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。

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、θ方向に移動される回転板１１８を有する。

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、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。

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、光学系駆動部１５０およびアライメント部１６０などを有する。

レーザー発振器支持フレーム１３０（図６参照）は、床２に対しレーザー発振器１４０を固定する。レーザー発振器支持フレーム１３０は、例えば門型であって、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に架け渡される支持梁１３３とを有する。支持梁１３３には、レーザー発振器１４０などが取り付けられる。支持梁１３３には、レーザー発振器１４０の他、集光照射部１４１、光学系駆動部１５０およびアライメント部１６０などが取り付けられてよい。

レーザー発振器１４０（図６参照）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。

基板保持部１１１を床２に対しＸ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Ｘ方向に移動し、Ｘ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、集光照射部１４１のＹ方向位置や基板保持部１１１のθ方向位置が予め制御される。

その後、集光照射部１４１を床２に対しＹ方向に所定距離移動させ、予め定めたＹ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Ｘ方向に移動させる。これを繰り返すことで、Ｘ方向に延びる加工跡がＹ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。

尚、Ｘ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。

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、Ｘ方向に延びる加工跡をＹ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。

集光照射部１４１（図６参照）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、Ｙ方向に移動可能にレーザー発振器支持フレーム１３０に取り付けられてよい。

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方向に移動可能にレーザー発振器支持フレーム１３０に取り付けられてよい。

光学系駆動部１５０（図６参照）は、基板保持部１１１の基板保持面に対し平行な方向に、集光照射部１４１を床２に対し移動させる。例えば、光学系駆動部１５０は、集光照射部１４１をＹ方向に移動させる。集光照射部１４１を移動させる駆動源１５１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、ボールねじ等の運動変換機構１５２によって集光照射部１４１の直線運動に変換されてよい。尚、光学系駆動部１５０は、集光照射部１４１を構成するレンズの焦点をＺ方向に移動するため、集光照射部１４１をＺ方向にも移動させてもよい。

光学系駆動部１５０は、Ｙ方向に延びるＹ軸ガイド１５３（図４参照）と、Ｙ軸ガイド１５３に沿って移動されるＹ軸スライダ１５４とを有する。また、光学系駆動部１５０は、Ｚ方向に延びるＺ軸ガイド１５５と、Ｚ軸ガイド１５５に沿って移動されるＺ軸スライダ１５６とを有する。

レーザー発振器支持フレーム１３０（詳細には例えば支持梁１３３）に対し、Ｙ軸ガイド１５３が固定される。Ｙ軸ガイド１５３に沿って移動されるＹ軸スライダ１５４には、Ｚ軸ガイド１５５が固定される。Ｚ軸ガイド１５５に沿って移動されるＺ軸スライダ１５６には、集光照射部１４１が固定される。

Ｙ軸スライダ１５４には、Ｚ軸ガイド１５５の他に、反射鏡１５７が取り付けられてよい。反射鏡１５７は、レーザー発振器１４０からのレーザー光線を、集光照射部１４１に向けて反射する。反射鏡１５７および集光照射部１４１は、Ｙ軸スライダ１５４と共にＹ方向に移動する。

本実施形態によれば、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を変更する場合に、レーザー発振器１４０を床２に対し移動させずに、集光照射部１４１などを床２に対し移動させる。レーザー発振器１４０を床２に対し移動させる場合に比べてイナーシャを小さくできるため、経路の変更のための動作を高速化でき、且つ振動の発生を抑制できる。レーザー光線の経路の変更は、例えば、（１）レーザー加工処理に用いる移動ユニット１１０の切り替え、および（２）基板１０における縞状の加工跡の形成のうち、少なくとも１つの目的で行われる。（１）レーザー加工処理に用いる移動ユニット１１０の切り替えとは、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を切り替えることを意味する。

本実施形態によれば、集光照射部１４１を案内するＹ軸ガイド１５３は、図４に示すように、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）から見たとき、複数の移動ユニット１１０に亘って設けられる。これにより、上記（１）の目的（レーザー加工処理に用いる移動ユニット１１０の切り替え）を達成できる。

本実施形態によれば、集光照射部１４１を案内するＹ軸ガイド１５３は、図４に示すように、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）から見たとき、基板保持部１１１を案内するＸ軸ガイド１１４に対し、垂直に設けられる。上記（２）の目的（基板１０における縞状の加工跡の形成）を達成するため、集光照射部１４１を床２に対しＸ方向およびＹ方向のどちらにも移動させずに基板保持部１１１を床２に対しＸ方向とＹ方向のどちらにも移動させる場合に比べて、基板保持部１１１の可動領域１０１（図４参照）を大幅（例えば半分程度）に縮小でき、レーザー加工部１００の設置面積を低減できる。

尚、集光照射部１４１を案内するＹ軸ガイド１５３は、Ｚ方向から見たとき、基板保持部１１１を案内するＸ軸ガイド１１４に対し、本実施形態では垂直に設けられるが、斜めに設けられてもよい。後者の場合も、集光照射部１４１を床２に対しＸ方向およびＹ方向のどちらにも移動させずに基板保持部１１１を床２に対しＸ方向とＹ方向のどちらにも移動させる場合に比べて、基板保持部１１１の可動領域１０１を大幅に縮小でき、レーザー加工部１００の設置面積を低減できる。

レーザー加工部１００の設置面積を低減するため、基板保持部１１１の移動方向と、集光照射部１４１の移動方向とは、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）から見たときに、互いに交わる方向とされる。但し、Ｚ方向から見たときに、基板保持部１１１の移動方向は、集光照射部１４１の移動方向に交わる方向を含めばよく、集光照射部１４１の移動方向に平行な方向をさらに含んでもよい。

本実施形態によれば、図５および図６に示すように、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。

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、Ｙ方向に移動可能にレーザー発振器支持フレーム１３０に取り付けられてよい。

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方向に移動可能にレーザー発振器支持フレーム１３０に取り付けられてよい。

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。

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、Ｙ方向に移動可能にレーザー発振器支持フレーム１３０に取り付けられてよい。

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方向に移動可能にレーザー発振器支持フレーム１３０に取り付けられてよい。

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。

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。

本実施形態のレーザー加工部１００は、平行ガイド１６３と、平行スライダ１６４とを有する。平行ガイド１６３は、基板保持部１１１の基板保持面に対し平行な方向（例えばＹ方向）に延びる。平行ガイド１６３は、例えばレーザー発振器支持フレーム１３０に対し固定される。平行スライダ１６４は、アライメント部１６０を保持すると共に平行ガイド１６３に沿って移動する。平行スライダ１６４は、例えば、後述の垂直ガイド１６５および垂直スライダ１６６を介して、アライメント部１６０を保持する。平行スライダ１６４を移動させる駆動源１６７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、ボールねじ等の運動変換機構１６８によって平行スライダ１６４の直線運動に変換されてよい。

平行ガイド１６３は、図４に示すように、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）から見たときに、互いに離間して設置される複数の移動ユニット１１０に亘って設けられる。複数の移動ユニット１１０が一列に並ぶ方向と、平行ガイド１６３が平行スライダ１６４を案内する方向とは、一致してよい。

本実施形態によれば、アライメント部１６０を案内する平行ガイド１６３が、Ｚ方向視で複数の移動ユニット１１０に亘って設けられるため、各移動ユニット１１０の上方に予め設定されるアライメント位置にアライメント部１６０を移動できる。そのため、１個のアライメント部１６０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のアライメント処理を順番に行うことができ、アライメント部１６０の稼働率を向上できる。

同様に、本実施形態によれば、検査部を案内する平行ガイド１６３が、Ｚ方向視で複数の移動ユニット１１０に亘って設けられるため、各移動ユニット１１０の上方にあらかじめ設定される検査位置に検査部を移動できる。そのため、１個の検査部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の検査処理を順番に行うことができ、検査部の稼働率を向上できる。

尚、複数の移動ユニット１１０が一列に並ぶ方向と、平行ガイド１６３が平行スライダ１６４を案内する方向とは、本実施形態ではＹ方向であるが、Ｘ方向であってもよい。

本実施形態のレーザー加工部１００は、垂直ガイド１６５と、垂直スライダ１６６とを有する。垂直ガイド１６５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。垂直ガイド１６５は、例えば平行スライダ１６４に対し固定され、平行スライダ１６４と共に移動する。垂直スライダ１６６は、アライメント部１６０を保持すると共に垂直ガイド１６５に沿って移動する。アライメント部１６０は、例えば垂直スライダ１６６に対し固定される。アライメント部１６０は本実施形態では検査部を兼ねるが、アライメント部１６０と検査部とは別々に設けられてよい。後者の場合、垂直スライダ１６６は、アライメント部１６０と検査部の両方を保持してもよい。

本実施形態によれば、垂直ガイド１６５に沿ってアライメント部１６０を移動でき、アライメント部１６０の焦点を調整できる。同様に、本実施形態によれば、垂直ガイド１６５に沿って検査部を移動でき、検査部の焦点を調整できる。

尚、レーザー発振器支持フレーム１３０に対し、平行ガイド１６３の代わりに、垂直ガイド１６５が固定されてもよい。この場合、垂直ガイド１６５に沿って移動する垂直スライダ１６６に対し、平行ガイド１６３が固定される。平行ガイド１６３に沿って移動する平行スライダ１６４に対し、アライメント部１６０が固定される。

図７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７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。

図７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、光学系駆動部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。

図８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８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。

図８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。

尚、図８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。

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および図６参照）が設けられる。

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。

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。

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。

図９は、一実施形態による防振部を示す図である。図９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。

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。

尚、防振部１７０の構成は、図９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。

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。

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。

光学系駆動部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。集光照射部１４１を案内するＹ軸ガイドは、Ｚ方向視で、３つ以上の移動ユニット１１０に亘って設けられてもよい。同様に、アライメント部１６０を案内する平行ガイド１６３は、Ｚ方向視で、３つ以上の移動ユニット１１０に亘って設けられてもよい。また、検査部を案内する平行ガイド１６３は、Ｚ方向視で、３つ以上の移動ユニット１１０に亘って設けられてもよい。

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
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 光学系駆動部
１６０ アライメント部（検査部）
１７０ 防振部

Claims (9)

1. 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、および前記駆動部を支持するベース部を含む移動ユニットを複数有し、
   レーザー光線を発振するレーザー発振器、前記レーザー発振器を固定するレーザー発振器支持フレーム、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、および前記基板保持部の前記基板保持面に対し平行な水平方向であるＹ方向に前記集光照射部を移動させる光学系駆動部を有し、
   前記光学系駆動部は、鉛直方向であるＺ方向に延びるＺ軸ガイドと、前記Ｚ軸ガイドに沿って移動されるＺ軸スライダとを含み、
   前記集光照射部は、前記Ｚ軸スライダに固定され、
   複数の前記移動ユニットが離間して設置される、レーザー加工装置。
2. 前記集光照射部を案内するＹ軸ガイドは、前記Ｚ方向から見たときに、互いに離間して設置される複数の前記移動ユニットに亘って設けられる、請求項１に記載のレーザー加工装置。
3. 前記基板保持部に保持されている前記基板の分割予定線を検出するアライメント部と、
   前記基板保持部の前記基板保持面に対し平行な方向に延びる平行ガイドと、
   前記アライメント部を保持すると共に前記平行ガイドに沿って移動する平行スライダとを有し、
   前記平行ガイドは、前記Ｚ方向から見たときに、互いに離間して設置される複数の前記移動ユニットに亘って設けられる、請求項１または２に記載のレーザー加工装置。
4. 前記基板保持部で保持されている前記基板のレーザー加工の結果を検出する検査部と、
   前記基板保持部の前記基板保持面に対し平行な方向に延びる平行ガイドと、
   前記検査部を保持すると共に前記平行ガイドに沿って移動する平行スライダとを有し、
   前記平行ガイドは、前記Ｚ方向から見たときに、互いに離間して設置される複数の前記移動ユニットに亘って設けられる、請求項１～３のいずれか１項に記載のレーザー加工装置。
5. 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する、請求項１～４のいずれか１項に記載のレーザー加工装置。
6. 前記レーザー発振器支持フレームと各前記移動ユニットとが、離間して設置される、請求項１～５のいずれか１項に記載のレーザー加工装置。
7. 前記光学系駆動部は、前記Ｙ方向に延びるＹ軸ガイドと、前記Ｙ軸ガイドに沿って移動されるＹ軸スライダと、を有し、
   前記Ｚ軸ガイドは、前記Ｙ軸スライダに固定される、請求項１～６のいずれか１項に記載のレーザー加工装置。
8. 前記Ｙ軸スライダには、前記レーザー発振器からの前記レーザー光線を前記集光照射部に向けて反射する反射鏡が取り付けられている、請求項７に記載のレーザー加工装置。
9. 前記集光照射部を案内するＹ軸ガイドは、前記Ｚ方向から見たときに、前記基板保持部を案内するガイドに対し垂直または斜めに設けられる、請求項１～８のいずれか１項に記載のレーザー加工装置。

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