JPH11342483A - 基板の加工方法及びその加工装置 - Google Patents
基板の加工方法及びその加工装置Info
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- JPH11342483A JPH11342483A JP10112050A JP11205098A JPH11342483A JP H11342483 A JPH11342483 A JP H11342483A JP 10112050 A JP10112050 A JP 10112050A JP 11205098 A JP11205098 A JP 11205098A JP H11342483 A JPH11342483 A JP H11342483A
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- material substrate
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B33/00—Severing cooled glass
- C03B33/09—Severing cooled glass by thermal shock
- C03B33/091—Severing cooled glass by thermal shock using at least one focussed radiation beam, e.g. laser beam
- C03B33/093—Severing cooled glass by thermal shock using at least one focussed radiation beam, e.g. laser beam using two or more focussed radiation beams
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
- B23K26/702—Auxiliary equipment
- B23K26/705—Beam measuring device
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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- C03B33/091—Severing cooled glass by thermal shock using at least one focussed radiation beam, e.g. laser beam
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- Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
- Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】小形化、軽量化が図れ、高寸法精度の基板が得
られる、基板の加工方法及びその加工装置を提供する。 【解決手段】カッター２による非金属材料基板１上の罫
書き線は、幅が狭く、かつ浅く形成され、その罫書き線
にＣＯ2 レーザビームを照射することにより亀裂９−１
〜９−４が発生して容易に割断することができるので、
高寸法精度で非金属材料基板１の加工を行うことができ
るだけでなく、罫書き線形成時のチッピングの発生を最
小限に抑えることができる。また、ＣＯ2 レーザ装置１
１が固定配置されているので、ＣＯ2 レーザ装置１１を
Ｘ方向に移動させる移動ステージに搭載して移動させる
必要がなく、加工装置の小形化、軽量化が図れる。
られる、基板の加工方法及びその加工装置を提供する。 【解決手段】カッター２による非金属材料基板１上の罫
書き線は、幅が狭く、かつ浅く形成され、その罫書き線
にＣＯ2 レーザビームを照射することにより亀裂９−１
〜９−４が発生して容易に割断することができるので、
高寸法精度で非金属材料基板１の加工を行うことができ
るだけでなく、罫書き線形成時のチッピングの発生を最
小限に抑えることができる。また、ＣＯ2 レーザ装置１
１が固定配置されているので、ＣＯ2 レーザ装置１１を
Ｘ方向に移動させる移動ステージに搭載して移動させる
必要がなく、加工装置の小形化、軽量化が図れる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非金属材料基板か
ら多数個のチップを切り出す基板の加工方法及びその加
工装置に関する。
ら多数個のチップを切り出す基板の加工方法及びその加
工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】セラミックスやガラス、半導体等の非金
属材料基板を数mmから十数mmの方形サイズのチップに高
寸法精度で切断する技術が重要になってきた。従来、こ
のような切断方法として、ダイシング加工法やスクライ
バーによるキズ付け後に応力を加えて割る方法が用いら
れてきた。
属材料基板を数mmから十数mmの方形サイズのチップに高
寸法精度で切断する技術が重要になってきた。従来、こ
のような切断方法として、ダイシング加工法やスクライ
バーによるキズ付け後に応力を加えて割る方法が用いら
れてきた。
【０００３】近年、特開平３−２５８４７６号公報に、
ガラスの一方あるいは両方の面に連続した罫書き線を形
成し、その罫書き線上にレーザ光を照射して割断する方
法が開示されている。
ガラスの一方あるいは両方の面に連続した罫書き線を形
成し、その罫書き線上にレーザ光を照射して割断する方
法が開示されている。
【０００４】また、特開平５−２２１６７３号公報に、
脆性材料製の板体の外周部に部分的切断溝を形成し、こ
の溝を始点とする割断目標ラインに沿って割断用加熱体
を移動させながら部分的切断溝を始点とする板体の割断
を進展させる割断工法において、板体表面に予め微細な
加工溝をダイヤモンド工具あるいは噴射加工等によって
形成しておく方法が開示されている。
脆性材料製の板体の外周部に部分的切断溝を形成し、こ
の溝を始点とする割断目標ラインに沿って割断用加熱体
を移動させながら部分的切断溝を始点とする板体の割断
を進展させる割断工法において、板体表面に予め微細な
加工溝をダイヤモンド工具あるいは噴射加工等によって
形成しておく方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
切断方法及びその切断装置には、以下のような問題点が
あった。
切断方法及びその切断装置には、以下のような問題点が
あった。
【０００６】(1) ダイシングによる加工方法は、水を吹
き付けながら行うウェット式切断方法であるために、チ
ップ上に形成された電気回路や光回路等にダメージを与
え易く、チップの電気的あるいは光学的劣化を招く。ま
た端面にチッピングを生じたり、切断面に凹凸を生じさ
せるといった問題点もある。さらに装置コストが高価で
ある。
き付けながら行うウェット式切断方法であるために、チ
ップ上に形成された電気回路や光回路等にダメージを与
え易く、チップの電気的あるいは光学的劣化を招く。ま
た端面にチッピングを生じたり、切断面に凹凸を生じさ
せるといった問題点もある。さらに装置コストが高価で
ある。
【０００７】(2) スクライビングと応力付加との併用方
式も応力付加による割れ方の歩留りが悪く、所望のキズ
線上に沿って割れる確率に問題があることと、余分な箇
所にクラックが入ったり、長期的にクラックが進展して
チップの電気的あるいは光学的性能の劣化を招く。
式も応力付加による割れ方の歩留りが悪く、所望のキズ
線上に沿って割れる確率に問題があることと、余分な箇
所にクラックが入ったり、長期的にクラックが進展して
チップの電気的あるいは光学的性能の劣化を招く。
【０００８】(3) 罫書き線（あるいは切断溝）上にレー
ザ光（あるいは加熱体）を照射（あるいは移動）しなが
ら基板を割断する方法及び装置には次のような問題点が
あった。すなわち、罫書き線（あるいは切断溝）を形成
した後、しばらくたってからレーザ光照射（あるいは加
熱体の移動）しながら割断すると、罫書き線（あるいは
切断溝）から無数のマイクロクラックが生じ、それが四
方に拡がるために割断面に多数のマイクロクラックが生
じることと、大きな凹凸が生じることがわかった。
ザ光（あるいは加熱体）を照射（あるいは移動）しなが
ら基板を割断する方法及び装置には次のような問題点が
あった。すなわち、罫書き線（あるいは切断溝）を形成
した後、しばらくたってからレーザ光照射（あるいは加
熱体の移動）しながら割断すると、罫書き線（あるいは
切断溝）から無数のマイクロクラックが生じ、それが四
方に拡がるために割断面に多数のマイクロクラックが生
じることと、大きな凹凸が生じることがわかった。
【０００９】(4) 本発明者もＣＯ2 レーザ装置とスクラ
イバ装置とを併用させた装置を作り、罫書き線の形成と
その上へのＣＯ2 レーザ光の照射による基板の割断を行
ってみたが、装置コストが極めて高くつくという問題が
生じた。また割断の寸法精度が非常に悪いという問題点
が生じた。その理由は、上記方法には連続発振出力とし
て１００Ｗ程度のＣＯ2 レーザ装置を必要とするが、こ
のような中出力の装置は重量が１００kg程あり、しかも
長さが約１．５ｍ、高さが約６０cm、幅が約３０cmある
ため、このような大型の装置を移動ステージの上に載せ
て移動させると高い精度が得られない。
イバ装置とを併用させた装置を作り、罫書き線の形成と
その上へのＣＯ2 レーザ光の照射による基板の割断を行
ってみたが、装置コストが極めて高くつくという問題が
生じた。また割断の寸法精度が非常に悪いという問題点
が生じた。その理由は、上記方法には連続発振出力とし
て１００Ｗ程度のＣＯ2 レーザ装置を必要とするが、こ
のような中出力の装置は重量が１００kg程あり、しかも
長さが約１．５ｍ、高さが約６０cm、幅が約３０cmある
ため、このような大型の装置を移動ステージの上に載せ
て移動させると高い精度が得られない。
【００１０】そこで、スクライビング用のダイヤモンド
カッター（あるいは超硬カッター）とＣＯ2 レーザ装置
からのレーザ光照射系を固定配置し、非金属材料基板を
ＸＹθステージ上に載置し、非金属材料基板をＸ方向、
Ｙ方向に移動させて割断しなければならなかったためで
ある（θはＸ方向とＹ方向とを微調整するために用いら
れる）。すなわち、Ｘ、Ｙ、θの各ステージを３段積み
重ね式にしなければならず、そのため、それぞれのステ
ージ移動用ボールネジの不完全性やそれぞれのステージ
の平坦度、ガタ、さらにはパルスモータの分解能等によ
り、割断幅が拡がり、割断寸法精度が低下した。また装
置のコストも一方向移動装置の３倍近いコストになって
しまった。さらに極めて大規模サイズの装置になってし
まった。
カッター（あるいは超硬カッター）とＣＯ2 レーザ装置
からのレーザ光照射系を固定配置し、非金属材料基板を
ＸＹθステージ上に載置し、非金属材料基板をＸ方向、
Ｙ方向に移動させて割断しなければならなかったためで
ある（θはＸ方向とＹ方向とを微調整するために用いら
れる）。すなわち、Ｘ、Ｙ、θの各ステージを３段積み
重ね式にしなければならず、そのため、それぞれのステ
ージ移動用ボールネジの不完全性やそれぞれのステージ
の平坦度、ガタ、さらにはパルスモータの分解能等によ
り、割断幅が拡がり、割断寸法精度が低下した。また装
置のコストも一方向移動装置の３倍近いコストになって
しまった。さらに極めて大規模サイズの装置になってし
まった。
【００１１】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、小形化、軽量化が図れ、高寸法精度の基板が得られ
る、基板の加工方法及びその加工装置を提供することに
ある。
し、小形化、軽量化が図れ、高寸法精度の基板が得られ
る、基板の加工方法及びその加工装置を提供することに
ある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の基板の加工方法は、非金属材料基板から多数
個のチップを切り出す基板の加工方法において、ステー
ジ上に非金属材料基板を固定し、ステージの基台から離
隔固定配置されたＣＯ2 レーザ装置からのＣＯ2 レーザ
ビームの伝搬路長を変化させることにより、非金属材料
基板に照射するＣＯ2 レーザビームの照射位置を移動さ
せて非金属材料基板を割断するものである。
に本発明の基板の加工方法は、非金属材料基板から多数
個のチップを切り出す基板の加工方法において、ステー
ジ上に非金属材料基板を固定し、ステージの基台から離
隔固定配置されたＣＯ2 レーザ装置からのＣＯ2 レーザ
ビームの伝搬路長を変化させることにより、非金属材料
基板に照射するＣＯ2 レーザビームの照射位置を移動さ
せて非金属材料基板を割断するものである。
【００１３】上記構成に加え本発明の基板の加工方法
は、非金属材料基板から多数個のチップを切り出す基板
の加工方法において、Ｙ方向移動機構によりＹ軸方向に
移動自在なステージ上に上記非金属材料基板を真空吸着
機構により貼り付け、非金属材料基板上にカッターを圧
接し、そのカッターをＸ方向移動機構によりＸ軸方向に
移動させて罫書き線を形成すると共に、ステージの基台
から離隔固定配置されたＣＯ2 レーザ装置からのＣＯ2
レーザビームをＣＯ2 レーザ平行ビーム光の伝搬路長可
変機構、全反射ミラー、集光レンズを通して上記カッタ
ーの直後から上記罫書き線に沿ってＸ軸方向に追従移動
させて非金属材料基板を割断するものである。
は、非金属材料基板から多数個のチップを切り出す基板
の加工方法において、Ｙ方向移動機構によりＹ軸方向に
移動自在なステージ上に上記非金属材料基板を真空吸着
機構により貼り付け、非金属材料基板上にカッターを圧
接し、そのカッターをＸ方向移動機構によりＸ軸方向に
移動させて罫書き線を形成すると共に、ステージの基台
から離隔固定配置されたＣＯ2 レーザ装置からのＣＯ2
レーザビームをＣＯ2 レーザ平行ビーム光の伝搬路長可
変機構、全反射ミラー、集光レンズを通して上記カッタ
ーの直後から上記罫書き線に沿ってＸ軸方向に追従移動
させて非金属材料基板を割断するものである。
【００１４】上記構成に加え本発明の基板の加工方法
は、ＣＯ2 レーザ装置からのレーザビームをＸ軸方向に
追従移動させる方法として、ＣＯ2 レーザ装置と全反射
ミラーとの間を伝搬する平行ビーム光の伝搬路長を可変
できる機構を設けることによって実現するようにしても
よい。
は、ＣＯ2 レーザ装置からのレーザビームをＸ軸方向に
追従移動させる方法として、ＣＯ2 レーザ装置と全反射
ミラーとの間を伝搬する平行ビーム光の伝搬路長を可変
できる機構を設けることによって実現するようにしても
よい。
【００１５】上記構成に加え本発明の基板の加工方法
は、ステージに回転機構を付加すると共にステージを９
０°回転させることにより、非金属材料基板を格子状に
割断するようにしてもよい。
は、ステージに回転機構を付加すると共にステージを９
０°回転させることにより、非金属材料基板を格子状に
割断するようにしてもよい。
【００１６】上記構成に加え本発明の基板の加工方法
は、非金属材料基板の表面にガスを吹き付けながら非金
属材料基板を割断するのが好ましい。
は、非金属材料基板の表面にガスを吹き付けながら非金
属材料基板を割断するのが好ましい。
【００１７】上記構成に加え本発明の基板の加工方法
は、非金属材料基板の表面に吹き付けられたガスを強制
的に排気しながら非金属材料基板を割断するのが好まし
い。
は、非金属材料基板の表面に吹き付けられたガスを強制
的に排気しながら非金属材料基板を割断するのが好まし
い。
【００１８】上記構成に加え本発明の基板の加工方法
は、非金属材料基板の表面へのカッターによる罫書き線
は、非金属材料基板上に部分的に形成されるようにして
もよい。
は、非金属材料基板の表面へのカッターによる罫書き線
は、非金属材料基板上に部分的に形成されるようにして
もよい。
【００１９】上記構成に加え本発明の基板の加工方法
は、非金属材料基板のＸ軸方向の両端面にダミー基板を
接するように配置してダミー基板ごと非金属材料基板を
割断するようにしてもよい。
は、非金属材料基板のＸ軸方向の両端面にダミー基板を
接するように配置してダミー基板ごと非金属材料基板を
割断するようにしてもよい。
【００２０】本発明の基板の加工装置は、非金属材料基
板から多数個のチップを切り出す基板の加工装置におい
て、非金属材料基板が載置されるステージと、ステージ
上に非金属材料基板を固定する固定機構と、ステージの
基台から離隔固定配置され非金属材料基板を割断するた
めのＣＯ2 レーザビームを発するＣＯ2 レーザ装置と、
ＣＯ2 レーザ装置から発せされたＣＯ2 レーザビームを
非金属材料基板に照射させると共にＣＯ2 レーザビーム
の伝搬路長を変化させることにより非金属材料基板への
照射位置を移動させるガイド機構を備えたものである。
板から多数個のチップを切り出す基板の加工装置におい
て、非金属材料基板が載置されるステージと、ステージ
上に非金属材料基板を固定する固定機構と、ステージの
基台から離隔固定配置され非金属材料基板を割断するた
めのＣＯ2 レーザビームを発するＣＯ2 レーザ装置と、
ＣＯ2 レーザ装置から発せされたＣＯ2 レーザビームを
非金属材料基板に照射させると共にＣＯ2 レーザビーム
の伝搬路長を変化させることにより非金属材料基板への
照射位置を移動させるガイド機構を備えたものである。
【００２１】上記構成に加え本発明の基板の加工装置
は、非金属材料基板から多数個のチップを切り出す基板
の加工装置において、非金属材料基板が載置されるステ
ージと、ステージ上に非金属材料基板を真空吸着する吸
着機構と、ステージをＹ軸方向に移動させるＹ方向移動
機構と、非金属材料基板に罫書き線を形成するためのカ
ッターと、カッターを上記非金属材料基板上に圧接させ
てＸ軸方向に移動させるＸ方向移動機構と、ステージの
基台から離隔固定配置され非金属材料基板を割断するた
めのＣＯ2 レーザビームを発するＣＯ2 レーザ装置と、
Ｘ方向移動機構に設けられＣＯ2 レーザ装置からのＣＯ
2 レーザビームをＣＯ2 レーザ平行ビーム光の伝搬路長
可変機構、全反射ミラー、集光レンズを通してカッター
の直後から罫書き線に沿ってＸ軸方向に追従移動させる
ガイド機構とを備えたものである。上記構成に加え本発
明の基板の加工装置は、ステージに、ステージをθ方向
に回転させる回転機構を設けるのが好ましい。
は、非金属材料基板から多数個のチップを切り出す基板
の加工装置において、非金属材料基板が載置されるステ
ージと、ステージ上に非金属材料基板を真空吸着する吸
着機構と、ステージをＹ軸方向に移動させるＹ方向移動
機構と、非金属材料基板に罫書き線を形成するためのカ
ッターと、カッターを上記非金属材料基板上に圧接させ
てＸ軸方向に移動させるＸ方向移動機構と、ステージの
基台から離隔固定配置され非金属材料基板を割断するた
めのＣＯ2 レーザビームを発するＣＯ2 レーザ装置と、
Ｘ方向移動機構に設けられＣＯ2 レーザ装置からのＣＯ
2 レーザビームをＣＯ2 レーザ平行ビーム光の伝搬路長
可変機構、全反射ミラー、集光レンズを通してカッター
の直後から罫書き線に沿ってＸ軸方向に追従移動させる
ガイド機構とを備えたものである。上記構成に加え本発
明の基板の加工装置は、ステージに、ステージをθ方向
に回転させる回転機構を設けるのが好ましい。
【００２２】上記構成に加え本発明の基板の加工装置
は、非金属材料基板の表面に空気、酸素、窒素等のガス
を少なくとも１種類吹き付ける吹き付け機構を有するの
が好ましい。
は、非金属材料基板の表面に空気、酸素、窒素等のガス
を少なくとも１種類吹き付ける吹き付け機構を有するの
が好ましい。
【００２３】上記構成に加え本発明の基板の加工装置
は、非金属材料基板に吹き付けられたガスを強制的に排
気する排気機構を有するのが好ましい。
は、非金属材料基板に吹き付けられたガスを強制的に排
気する排気機構を有するのが好ましい。
【００２４】上記構成に加え本発明の基板の加工装置
は、カッターには非金属材料基板の表面へ所望のガス圧
力で押し付ける押し付け機構と、カッターを押し付けな
がら移動方向に回転するカッター回転機構とが付加され
ているのが好ましい。
は、カッターには非金属材料基板の表面へ所望のガス圧
力で押し付ける押し付け機構と、カッターを押し付けな
がら移動方向に回転するカッター回転機構とが付加され
ているのが好ましい。
【００２５】上記構成に加え本発明の基板の加工装置
は、Ｘ方向移動機構には、非金属材料基板の表面をモニ
タするためのモニタ装置が少なくとも１台設置されてい
るのが好ましい。
は、Ｘ方向移動機構には、非金属材料基板の表面をモニ
タするためのモニタ装置が少なくとも１台設置されてい
るのが好ましい。
【００２６】上記構成に加え本発明の基板の加工装置
は、防振シートあるいは防振機構を有するベース上に配
置されるのが好ましい。
は、防振シートあるいは防振機構を有するベース上に配
置されるのが好ましい。
【００２７】以上の構成において、ＣＯ2 レーザビーム
は、大気中に伝搬させるようにしてもよく、また、ＣＯ
2 レーザビームに可視光レーザビームを重畳させるよう
にしてもよい。
は、大気中に伝搬させるようにしてもよく、また、ＣＯ
2 レーザビームに可視光レーザビームを重畳させるよう
にしてもよい。
【００２８】また、全反射ミラーの口径は、ＣＯ2 レー
ザビーム径の２．４倍以上とするのが好ましい。
ザビーム径の２．４倍以上とするのが好ましい。
【００２９】本発明によれば、カッターによる非金属材
料基板上の罫書き線は、幅が狭く、かつ浅く形成され、
その罫書き線にＣＯ2 レーザビームを照射することによ
り亀裂が発生して容易に割断することができるので、高
寸法精度で非金属材料基板の加工を行うことができるだ
けでなく、罫書き線形成時のチッピングの発生を最小限
に抑えることができる。また、ＣＯ2 レーザ装置が固定
配置されているので、ＣＯ2 レーザ装置をＸ方向に移動
させる移動ステージに搭載して移動させる必要がなく、
加工装置の小形化、軽量化が図れる。
料基板上の罫書き線は、幅が狭く、かつ浅く形成され、
その罫書き線にＣＯ2 レーザビームを照射することによ
り亀裂が発生して容易に割断することができるので、高
寸法精度で非金属材料基板の加工を行うことができるだ
けでなく、罫書き線形成時のチッピングの発生を最小限
に抑えることができる。また、ＣＯ2 レーザ装置が固定
配置されているので、ＣＯ2 レーザ装置をＸ方向に移動
させる移動ステージに搭載して移動させる必要がなく、
加工装置の小形化、軽量化が図れる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。
図面に基づいて詳述する。
【００３１】図１は本発明の基板の加工方法の一実施の
形態を示す概念図である。
形態を示す概念図である。
【００３２】本発明は、非金属材料基板（以下「基板」
という）１上にダイヤモンドカッター２で罫書き線を形
成しながら、その罫書き線に沿ってカッター２の直後か
らＣＯ2 レーザビーム４−３を照射して亀裂を発生させ
て基板１を割断するものである。
という）１上にダイヤモンドカッター２で罫書き線を形
成しながら、その罫書き線に沿ってカッター２の直後か
らＣＯ2 レーザビーム４−３を照射して亀裂を発生させ
て基板１を割断するものである。
【００３３】基板１にはセラミックス、ガラス、絶縁膜
付き半導体等の材料からなるものを用いることができ
る。基板１の罫書き線形成用のカッター２には、刃の先
端が７０°から１５０°の範囲の角度で尖鋭化されたダ
イヤモンド製、超硬製等のものが用いられる。カッター
２は、カッター保持部３に取り付けられており、矢印２
７方向に回転しながら矢印６方向に移動することにより
罫書き線を形成する。ＣＯ2 レーザビーム４−３は、こ
のカッター２の移動に追従して罫書き線に沿って矢印７
方向に移動する。罫書き線の深さは、カッター２の基板
１表面への矢印２８方向の押し付け圧力で制御される。
この押し付け圧力は、例えばガスの圧力を利用すること
により行なわれるが、バネの弾性力を利用してもよい。
罫書き線の幅はカッター２の刃の先端角度（７０°から
１５０°の範囲）によって決まり、先端角度が小さい程
罫書き線の幅を狭くすることができる。
付き半導体等の材料からなるものを用いることができ
る。基板１の罫書き線形成用のカッター２には、刃の先
端が７０°から１５０°の範囲の角度で尖鋭化されたダ
イヤモンド製、超硬製等のものが用いられる。カッター
２は、カッター保持部３に取り付けられており、矢印２
７方向に回転しながら矢印６方向に移動することにより
罫書き線を形成する。ＣＯ2 レーザビーム４−３は、こ
のカッター２の移動に追従して罫書き線に沿って矢印７
方向に移動する。罫書き線の深さは、カッター２の基板
１表面への矢印２８方向の押し付け圧力で制御される。
この押し付け圧力は、例えばガスの圧力を利用すること
により行なわれるが、バネの弾性力を利用してもよい。
罫書き線の幅はカッター２の刃の先端角度（７０°から
１５０°の範囲）によって決まり、先端角度が小さい程
罫書き線の幅を狭くすることができる。
【００３４】ＣＯ2 レーザビーム４−３は、図１には示
されていないＣＯ2 レーザ装置から水平方向に照射され
たＣＯ2 レーザ光（平行ビーム光）４−１を、全反射ミ
ラー８で略直角に矢印４−２の方向に反射され、集光レ
ンズ５によってビーム径を制御されたものである。ＣＯ
2 レーザビーム４−３のビーム径は、罫書き線の幅、深
さ、カッター２の移動速度によって選択される。例えば
カッター２の移動速度を速くしたい場合にはＣＯ2 レー
ザビーム４−３のビーム径は小さく選択される。
されていないＣＯ2 レーザ装置から水平方向に照射され
たＣＯ2 レーザ光（平行ビーム光）４−１を、全反射ミ
ラー８で略直角に矢印４−２の方向に反射され、集光レ
ンズ５によってビーム径を制御されたものである。ＣＯ
2 レーザビーム４−３のビーム径は、罫書き線の幅、深
さ、カッター２の移動速度によって選択される。例えば
カッター２の移動速度を速くしたい場合にはＣＯ2 レー
ザビーム４−３のビーム径は小さく選択される。
【００３５】ここで、カッター２のみ矢印６方向へ移動
させるだけでは基板１にはただ罫書き線が形成されるだ
けで、基板１に亀裂は生じないが、ＣＯ2 レーザビーム
４−３を罫書き線に沿って矢印７方向に追従移動させな
がら照射することによって亀裂９−４が生じ、基板１を
割断することができる。
させるだけでは基板１にはただ罫書き線が形成されるだ
けで、基板１に亀裂は生じないが、ＣＯ2 レーザビーム
４−３を罫書き線に沿って矢印７方向に追従移動させな
がら照射することによって亀裂９−４が生じ、基板１を
割断することができる。
【００３６】図に示す９−１〜９−３は上記操作によっ
て生じた亀裂である。すなわち、カッタ−２の移動にＣ
Ｏ2 レーザビーム４−３を追従移動させて基板１に亀裂
９−１を生じさせる。亀裂９−１が生じたら基板１を矢
印１０方向に所定距離だけ移動させ、カッタ−２の移動
にＣＯ2 レーザビーム４−３を追従移動させて基板１に
次の亀裂９−２を生じさせる。基板１を矢印１０方向に
所定距離だけ移動させてから次の亀裂９−３を生じさせ
る。同様にして亀裂９−４、…を順次生じさせることに
より得られるのである。
て生じた亀裂である。すなわち、カッタ−２の移動にＣ
Ｏ2 レーザビーム４−３を追従移動させて基板１に亀裂
９−１を生じさせる。亀裂９−１が生じたら基板１を矢
印１０方向に所定距離だけ移動させ、カッタ−２の移動
にＣＯ2 レーザビーム４−３を追従移動させて基板１に
次の亀裂９−２を生じさせる。基板１を矢印１０方向に
所定距離だけ移動させてから次の亀裂９−３を生じさせ
る。同様にして亀裂９−４、…を順次生じさせることに
より得られるのである。
【００３７】基板１上に格子状に亀裂を形成させて多数
個の方形状のチップを得るには、矢印１０で示す基板１
の移動方向に亀裂９−１、９−２、９−３、…を順次形
成した後、基板１を矢印１０方向に対して９０°回転さ
せ、前述と同様の方法で複数本の亀裂を発生させれば基
板１上に格子状の亀裂が形成され、基板１から多数個の
小サイズの方形状チップを得ることができる。
個の方形状のチップを得るには、矢印１０で示す基板１
の移動方向に亀裂９−１、９−２、９−３、…を順次形
成した後、基板１を矢印１０方向に対して９０°回転さ
せ、前述と同様の方法で複数本の亀裂を発生させれば基
板１上に格子状の亀裂が形成され、基板１から多数個の
小サイズの方形状チップを得ることができる。
【００３８】図２は本発明の基板の加工方法を適用した
加工装置の一実施の形態を示す斜視図である。
加工装置の一実施の形態を示す斜視図である。
【００３９】この加工装置の特徴は、ＣＯ2 レーザ光を
発するＣＯ2 レーザ装置１１と、被加工対象物としての
基板１を保持、移動させるＸＹθ移動装置１９とがベー
ス２１上に離隔固定配置されている点にある。
発するＣＯ2 レーザ装置１１と、被加工対象物としての
基板１を保持、移動させるＸＹθ移動装置１９とがベー
ス２１上に離隔固定配置されている点にある。
【００４０】ＸＹθ移動装置１９は、θ方向回転ステー
ジ１６と、Ｙ方向移動機構としてのＹ方向移動ステージ
１５と、Ｘ方向移動機構としてのＸ方向移動部１４とを
有している。
ジ１６と、Ｙ方向移動機構としてのＹ方向移動ステージ
１５と、Ｘ方向移動機構としてのＸ方向移動部１４とを
有している。
【００４１】θ方向回転ステージ１６には、基板１を真
空吸着して保持する吸着機構が設けられており、載置さ
れた基板１をＸＹ平面上でθ方向にモータで回転させる
ことができるようになっている。
空吸着して保持する吸着機構が設けられており、載置さ
れた基板１をＸＹ平面上でθ方向にモータで回転させる
ことができるようになっている。
【００４２】Ｙ方向移動ステージ１５は、θ方向回転ス
テージ１６をＹ軸方向に移動させることができるように
なっている。
テージ１６をＹ軸方向に移動させることができるように
なっている。
【００４３】Ｘ方向移動部１４は、カッター２がＸ軸に
沿った矢印１３−１方向に移動する際に、このカッター
２に追従してＣＯ2 レーザ装置１１からのＣＯ2 レーザ
ビーム４−３を移動させることができるようになってい
る。このＣＯ2 レーザビーム４−３をカッター２に追従
移動させる方法としては、ＣＯ2 レーザ装置１１からの
ＣＯ2 レーザ光４−１（平行ビーム光）の伝搬長を変え
る方法が用いられている。これがこの製造の特徴であ
る。
沿った矢印１３−１方向に移動する際に、このカッター
２に追従してＣＯ2 レーザ装置１１からのＣＯ2 レーザ
ビーム４−３を移動させることができるようになってい
る。このＣＯ2 レーザビーム４−３をカッター２に追従
移動させる方法としては、ＣＯ2 レーザ装置１１からの
ＣＯ2 レーザ光４−１（平行ビーム光）の伝搬長を変え
る方法が用いられている。これがこの製造の特徴であ
る。
【００４４】ＣＯ2 レーザビーム４−１の伝搬長は、Ｃ
Ｏ2 レーザ光４−１が伝搬する保護管（あるいは保護
箱）を、例えば、図２に示すように、大口径管１２−１
と、一部がその大口径管１２−１内に挿入されてその中
で移動自在な小口径管１２−２とを用いると共に、小口
径管１２−２をＸ方向移動部１４に取り付け、このＸ方
向移動部１４を矢印１３−１（１３ａ−１）方向に移動
させることにより、変えることができるようになってい
る。
Ｏ2 レーザ光４−１が伝搬する保護管（あるいは保護
箱）を、例えば、図２に示すように、大口径管１２−１
と、一部がその大口径管１２−１内に挿入されてその中
で移動自在な小口径管１２−２とを用いると共に、小口
径管１２−２をＸ方向移動部１４に取り付け、このＸ方
向移動部１４を矢印１３−１（１３ａ−１）方向に移動
させることにより、変えることができるようになってい
る。
【００４５】すなわち、ＣＯ2 レーザ光４−１の伝搬経
路を、大口径管１２−１と小口径管１２−２との組み合
わせにより伸縮自在の構成とすることで伝搬長を変えら
れるようにし、結果的にＣＯ2 レーザ装置１１がＸＹθ
移動装置１９から離隔固定配置されていても、ＣＯ2 レ
ーザビーム４−３がカッター２の移動に追従して移動す
ることができるのである。
路を、大口径管１２−１と小口径管１２−２との組み合
わせにより伸縮自在の構成とすることで伝搬長を変えら
れるようにし、結果的にＣＯ2 レーザ装置１１がＸＹθ
移動装置１９から離隔固定配置されていても、ＣＯ2 レ
ーザビーム４−３がカッター２の移動に追従して移動す
ることができるのである。
【００４６】Ｘ方向移動部１４には図１に示した全反射
ミラー８及び集光レンズ５が内蔵されており、ＣＯ2 レ
ーザ装置１１からのＣＯ2 レーザ光を下向きに折り曲げ
ると共に集光し、θ方向回転ステージ１６上の基板１に
照射するようになっている。カッター２、カッター保持
部３及びカッター２への押し付け圧力２８の調整機構等
もこのＸ方向移動部１４内に内蔵されている。Ｘ方向移
動部１４はＸＹθ移動装置１９上に固定されたコの字形
状の支持柱２０に取り付けられ、Ｘ軸に沿った矢印１３
−１方向へ図示しないモータの駆動により移動できるよ
うになっている。
ミラー８及び集光レンズ５が内蔵されており、ＣＯ2 レ
ーザ装置１１からのＣＯ2 レーザ光を下向きに折り曲げ
ると共に集光し、θ方向回転ステージ１６上の基板１に
照射するようになっている。カッター２、カッター保持
部３及びカッター２への押し付け圧力２８の調整機構等
もこのＸ方向移動部１４内に内蔵されている。Ｘ方向移
動部１４はＸＹθ移動装置１９上に固定されたコの字形
状の支持柱２０に取り付けられ、Ｘ軸に沿った矢印１３
−１方向へ図示しないモータの駆動により移動できるよ
うになっている。
【００４７】このような加工装置を用いて基板１を割断
する方法について述べる。
する方法について述べる。
【００４８】ＣＯ2 レーザ装置１１を作動させると共に
Ｘ方向移動部１４を基板１の一方の端面（図では左端）
から矢印１３−１方向に移動させて、基板１にカッタ−
２で罫書き線を形成し、罫書き線にＣＯ2 レーザビーム
を照射することにより、基板１に亀裂９−１を生じさせ
る。基板１に亀裂９−１が生じた後、ＣＯ2 レーザ装置
の作動を一時停止し、カッター２を引上げると共に、Ｘ
方向移動部１４を矢印１３ａ−１方向に移動させて基板
１の一端に戻す。基板１を矢印１７方向に所定距離だけ
移動させてからカッタ−２を基板１に圧接し、Ｘ方向移
動部１４を矢印１３−１方向に移動させてカッター及び
ＣＯ2 レーザビーム４−３を移動させることにより次の
亀裂９−２を生じさせる。基板１に亀裂９−２が生じた
後、ＣＯ2 レーザ装置の作動を一時停止し、カッター２
を引上げると共に、Ｘ方向移動部１４を矢印１３ａ−１
方向に移動させて基板１の一端に戻す。
Ｘ方向移動部１４を基板１の一方の端面（図では左端）
から矢印１３−１方向に移動させて、基板１にカッタ−
２で罫書き線を形成し、罫書き線にＣＯ2 レーザビーム
を照射することにより、基板１に亀裂９−１を生じさせ
る。基板１に亀裂９−１が生じた後、ＣＯ2 レーザ装置
の作動を一時停止し、カッター２を引上げると共に、Ｘ
方向移動部１４を矢印１３ａ−１方向に移動させて基板
１の一端に戻す。基板１を矢印１７方向に所定距離だけ
移動させてからカッタ−２を基板１に圧接し、Ｘ方向移
動部１４を矢印１３−１方向に移動させてカッター及び
ＣＯ2 レーザビーム４−３を移動させることにより次の
亀裂９−２を生じさせる。基板１に亀裂９−２が生じた
後、ＣＯ2 レーザ装置の作動を一時停止し、カッター２
を引上げると共に、Ｘ方向移動部１４を矢印１３ａ−１
方向に移動させて基板１の一端に戻す。
【００４９】以上のような操作を繰り返して基板１上に
多数の平行な亀裂を発生させる。
多数の平行な亀裂を発生させる。
【００５０】次に基板１に格子状の亀裂を発生させるに
は、基板１を真空吸着しているθ方向回転ステージ１６
をθ方向移動方向１８へ９０°回転させ、その後上述し
たような方法で亀裂を発生させれば、格子状に亀裂を生
じさせることができ、小サイズの方形状のチップを多数
個切り出すことができる。Ｙ方向移動ステージ１５及び
そのＹ方向移動ステージ１５上のθ方向回転ステージ１
６は、モータで駆動されてＹ方向移動方向１７及びθ方
向移動方向１８へ移動される。
は、基板１を真空吸着しているθ方向回転ステージ１６
をθ方向移動方向１８へ９０°回転させ、その後上述し
たような方法で亀裂を発生させれば、格子状に亀裂を生
じさせることができ、小サイズの方形状のチップを多数
個切り出すことができる。Ｙ方向移動ステージ１５及び
そのＹ方向移動ステージ１５上のθ方向回転ステージ１
６は、モータで駆動されてＹ方向移動方向１７及びθ方
向移動方向１８へ移動される。
【００５１】ＣＯ2 平行ビーム４−１を覆ってガイドし
ながら伝搬させる大口径管１２−１及び小口径管１２−
２の中心軸は光軸に合わせられており、小口径管１２−
２を大口径管１２−１内にＸ軸に沿った矢印１３−２方
向、あるいは１３ａ−２方向へ移動させることによりＣ
Ｏ2 レーザビーム４−３を矢印１３−１方向あるいは矢
印１３ａ−１方向へ移動させることができる。
ながら伝搬させる大口径管１２−１及び小口径管１２−
２の中心軸は光軸に合わせられており、小口径管１２−
２を大口径管１２−１内にＸ軸に沿った矢印１３−２方
向、あるいは１３ａ−２方向へ移動させることによりＣ
Ｏ2 レーザビーム４−３を矢印１３−１方向あるいは矢
印１３ａ−１方向へ移動させることができる。
【００５２】以上のように図２に示した加工装置ではＣ
Ｏ2 レーザ装置１１がＸＹθ移動装置１９から離れて固
定配置させておくことができるので、光軸のずれが生じ
にくく、Ｘ方向移動部１４を小型、軽量に設計、製作す
ることができ、かつ、高寸法精度、低消費電力で移動さ
せることができる。また、基板１をモータにより移動さ
せるステージがＹ方向移動ステージ１５と、Ｙ方向移動
ステージ１５上のθ方向回転ステージ１６の２つである
ので、これらステージ１５、１６を小型、軽量化するこ
とができ、高寸法精度、低消費電力で移動させることが
できる。
Ｏ2 レーザ装置１１がＸＹθ移動装置１９から離れて固
定配置させておくことができるので、光軸のずれが生じ
にくく、Ｘ方向移動部１４を小型、軽量に設計、製作す
ることができ、かつ、高寸法精度、低消費電力で移動さ
せることができる。また、基板１をモータにより移動さ
せるステージがＹ方向移動ステージ１５と、Ｙ方向移動
ステージ１５上のθ方向回転ステージ１６の２つである
ので、これらステージ１５、１６を小型、軽量化するこ
とができ、高寸法精度、低消費電力で移動させることが
できる。
【００５３】図３は本発明の基板の加工方法を適用した
装置の他の実施の形態を示す斜視図である。
装置の他の実施の形態を示す斜視図である。
【００５４】この装置は図２に示した加工装置に次のよ
うな機構を付加したものである。
うな機構を付加したものである。
【００５５】第一の機構はＸ方向移動部１４のカッター
２の前方にガス吹き出しノズル２４を設けて、このノズ
ル２４から空気、酸素、窒素、アルゴン等のガスを少な
くとも１種類吹き出させて基板１上に発生したパーティ
クルや基板１に落ちたゴミ等を吹き飛ばすようにしたも
のである。そしてパーティクルやゴミ等を含んだガスを
吸い取るための強制排気装置２５付きの排気管２６−
１、２６−２を支持柱２０に取り付けて強制的に吸い取
るようにしたものである。
２の前方にガス吹き出しノズル２４を設けて、このノズ
ル２４から空気、酸素、窒素、アルゴン等のガスを少な
くとも１種類吹き出させて基板１上に発生したパーティ
クルや基板１に落ちたゴミ等を吹き飛ばすようにしたも
のである。そしてパーティクルやゴミ等を含んだガスを
吸い取るための強制排気装置２５付きの排気管２６−
１、２６−２を支持柱２０に取り付けて強制的に吸い取
るようにしたものである。
【００５６】第二の機構は、ＣＯ2 レーザ装置１１とＸ
Ｙθ移動装置１９とをベース２１上に載せ、そのベース
２１の下に防振シート２２を敷いて機械的振動や衝撃を
緩和させるようにしたものである。
Ｙθ移動装置１９とをベース２１上に載せ、そのベース
２１の下に防振シート２２を敷いて機械的振動や衝撃を
緩和させるようにしたものである。
【００５７】このような加工装置においても図２に示し
た加工装置と同様に小形化、軽量化が図れ、高寸法精度
の基板が得られる。
た加工装置と同様に小形化、軽量化が図れ、高寸法精度
の基板が得られる。
【００５８】図４は本発明の基板の加工方法を適用した
装置の他の実施の形態を示す斜視図である。
装置の他の実施の形態を示す斜視図である。
【００５９】この加工装置は、基板１の両側にダミー基
板２３−１、２３−２を設け、カッター２が基板１の端
面に乗り上げるときに生じる基板１の端面のチッピング
を防止するようにしたものである。
板２３−１、２３−２を設け、カッター２が基板１の端
面に乗り上げるときに生じる基板１の端面のチッピング
を防止するようにしたものである。
【００６０】このような加工装置においても図２に示し
た加工装置と同様に小形化、軽量化が図れ、高寸法精度
の基板が得られる。
た加工装置と同様に小形化、軽量化が図れ、高寸法精度
の基板が得られる。
【００６１】本発明は上記実施の形態に限定されない。
【００６２】まず、図２に示した加工装置において、カ
ッター２による罫書き線は、基板１上に連続的に形成す
る他、部分的に形成してもよい。例えば基板１の両端面
近傍のみ、基板１の一方の端面のみ、あるいは格子状の
罫書き線を形成する場合の格子の近傍のみに形成しても
よい。また、上述した実施の形態では基板１をθ方向回
転ステージ１６で回転させるように構成されているが、
θ方向回転ステージ１６を用いずに手作業でＹ方向移動
ステージ１５で基板１を９０°置き換えるようにしても
よい。ＣＯ2 レーザ平行ビーム光の伝搬路長可変機構は
図２〜図４のような大口径管１２−１と小口径管１２−
２の組合せ以外に、ジャバラ管を用いたりしてもよい。
またＣＯ2 レーザ装置１１とＸ方向移動部１４とを可変
ガイド支柱で結び、この間をカバーで覆うようにしても
よい。
ッター２による罫書き線は、基板１上に連続的に形成す
る他、部分的に形成してもよい。例えば基板１の両端面
近傍のみ、基板１の一方の端面のみ、あるいは格子状の
罫書き線を形成する場合の格子の近傍のみに形成しても
よい。また、上述した実施の形態では基板１をθ方向回
転ステージ１６で回転させるように構成されているが、
θ方向回転ステージ１６を用いずに手作業でＹ方向移動
ステージ１５で基板１を９０°置き換えるようにしても
よい。ＣＯ2 レーザ平行ビーム光の伝搬路長可変機構は
図２〜図４のような大口径管１２−１と小口径管１２−
２の組合せ以外に、ジャバラ管を用いたりしてもよい。
またＣＯ2 レーザ装置１１とＸ方向移動部１４とを可変
ガイド支柱で結び、この間をカバーで覆うようにしても
よい。
【００６３】ＣＯ2 レーザビーム４−１の伝搬長を変え
る他の方法としては、大口径管１２−１と小口径１２−
２を用いないで、単に大気中を伝搬させ、その伝搬長を
変えるようにしてもよい。
る他の方法としては、大口径管１２−１と小口径１２−
２を用いないで、単に大気中を伝搬させ、その伝搬長を
変えるようにしてもよい。
【００６４】この実施例を図５に示す。ＣＯ2 レーザ装
置１１からのＣＯ2 レーザビーム４−１は大気中を伝搬
してＸ方向移動部１４内の全反射ミラー８（図示せ
ず。）に達し、ここで垂直方向に全反射されて集光レン
ズ５（図示せず。）に導かれ、その後、基板１の表面に
照射される。
置１１からのＣＯ2 レーザビーム４−１は大気中を伝搬
してＸ方向移動部１４内の全反射ミラー８（図示せ
ず。）に達し、ここで垂直方向に全反射されて集光レン
ズ５（図示せず。）に導かれ、その後、基板１の表面に
照射される。
【００６５】このような構成にすると、ＣＯ2 レーザ装
置１１とＸＹθ移動装置１９とを完全に分離することが
でき、Ｘ方向移動部１４への余分な負荷（加重）をかけ
なくてよいため、Ｘ方向移動部１４をさらに軽量で、高
精度化することができる。その結果、Ｘ方向移動部１４
をより高速で動作させることもできるようになり、加工
速度を速くすることができる。ただし、ＣＯ2 レーザ装
置１１とＸＹθ移動装置１９とが分離されると（ただ
し、同一ベース２１上に固定配置されている。）、ＣＯ
2 レーザ装置１１からのＣＯ2 レーザビーム４−１をＸ
Ｙθ移動装置１９のＸ方向移動部１４内の全反射ミラー
８に正確に導くことが難しくなってくる。
置１１とＸＹθ移動装置１９とを完全に分離することが
でき、Ｘ方向移動部１４への余分な負荷（加重）をかけ
なくてよいため、Ｘ方向移動部１４をさらに軽量で、高
精度化することができる。その結果、Ｘ方向移動部１４
をより高速で動作させることもできるようになり、加工
速度を速くすることができる。ただし、ＣＯ2 レーザ装
置１１とＸＹθ移動装置１９とが分離されると（ただ
し、同一ベース２１上に固定配置されている。）、ＣＯ
2 レーザ装置１１からのＣＯ2 レーザビーム４−１をＸ
Ｙθ移動装置１９のＸ方向移動部１４内の全反射ミラー
８に正確に導くことが難しくなってくる。
【００６６】そこで、図６のような構成を用いると、Ｃ
Ｏ2 レーザ装置１１からのＣＯ2 レーザビーム４−１を
全反射ミラー８、集光レンズ５へ正確に導くことがで
き、伝搬長を可変にしても集光位置３２でのビーム径の
変動を最小限に抑えることができ、また基板１の所望加
工軌跡に沿って加工することができるようになる。
Ｏ2 レーザ装置１１からのＣＯ2 レーザビーム４−１を
全反射ミラー８、集光レンズ５へ正確に導くことがで
き、伝搬長を可変にしても集光位置３２でのビーム径の
変動を最小限に抑えることができ、また基板１の所望加
工軌跡に沿って加工することができるようになる。
【００６７】図６の構成において、ＣＯ2 レーザ装置１
１からのＣＯ2 レーザビーム４−１は可視光全反射ミラ
ー２９を通して全反射ミラー８へ導かれる。この可視光
全反射ミラー２９は、ＣＯ2 レーザビーム４−１のうち
の９５〜９７％を矢印４−２方向へ透過し、残りの３〜
５％を矢印４−４のごとくモニタ回路３３へ導く。そし
て可視光レーザ（たとえば、赤色光を発する半導体レー
ザ、Ｈｅ−Ｎｅレーザ）２８からの可視光レーザビーム
３０−１を全反射させて矢印３０−２のごとく全反射ミ
ラー８へ導く。伝搬長可変範囲２７が０mmから数百mm変
わった場合でも、上記ＣＯ2 レーザビーム４−２、可視
光レーザビーム３０−２が全反射ミラー８、集光レンズ
５へ高寸法精度で正確に導かれなければならない。ＣＯ
2 レーザビーム４−２を目視しながら全反射ミラー８の
角度調節部３１−１，３１−２，３１−３（上下、左右
方向の角度調節部）を調節することは難しいので、可視
光レーザビーム３０−１，３０−２，３０−３の軌跡が
所望の集光位置３２にくるように上記角度調節部３１−
１〜３１−３を調節することにより、光軸のずれを調整
することができる。また伝搬長可変範囲２７が数百mmに
もなると、ＣＯ2 レーザビーム４−１のビーム拡がり角
（数mmラジアン）によってレーザビームが拡がり、集光
位置３２でのビーム径が変動するが、この変動量も全反
射ミラー８を大口径化（レーザビーム径の２．４倍以上
の口径）することと、全反射ミラー８に上下、左右の角
度調節部３１−１〜３１−３を設けることと、可視光レ
ーザビーム３０−１〜３０−３によって全反射ミラー８
の角度調整をすることによって最小限に抑えることがで
きる。
１からのＣＯ2 レーザビーム４−１は可視光全反射ミラ
ー２９を通して全反射ミラー８へ導かれる。この可視光
全反射ミラー２９は、ＣＯ2 レーザビーム４−１のうち
の９５〜９７％を矢印４−２方向へ透過し、残りの３〜
５％を矢印４−４のごとくモニタ回路３３へ導く。そし
て可視光レーザ（たとえば、赤色光を発する半導体レー
ザ、Ｈｅ−Ｎｅレーザ）２８からの可視光レーザビーム
３０−１を全反射させて矢印３０−２のごとく全反射ミ
ラー８へ導く。伝搬長可変範囲２７が０mmから数百mm変
わった場合でも、上記ＣＯ2 レーザビーム４−２、可視
光レーザビーム３０−２が全反射ミラー８、集光レンズ
５へ高寸法精度で正確に導かれなければならない。ＣＯ
2 レーザビーム４−２を目視しながら全反射ミラー８の
角度調節部３１−１，３１−２，３１−３（上下、左右
方向の角度調節部）を調節することは難しいので、可視
光レーザビーム３０−１，３０−２，３０−３の軌跡が
所望の集光位置３２にくるように上記角度調節部３１−
１〜３１−３を調節することにより、光軸のずれを調整
することができる。また伝搬長可変範囲２７が数百mmに
もなると、ＣＯ2 レーザビーム４−１のビーム拡がり角
（数mmラジアン）によってレーザビームが拡がり、集光
位置３２でのビーム径が変動するが、この変動量も全反
射ミラー８を大口径化（レーザビーム径の２．４倍以上
の口径）することと、全反射ミラー８に上下、左右の角
度調節部３１−１〜３１−３を設けることと、可視光レ
ーザビーム３０−１〜３０−３によって全反射ミラー８
の角度調整をすることによって最小限に抑えることがで
きる。
【００６８】また、加工中のＣＯ2 レーザビームの出力
パワの変動を抑えることも重要であり、この出力パワ変
動を抑える方法として、可視光全反射ミラー２９によっ
て反射されたＣＯ2 レーザビーム４−４をモニタ回路３
３で検出し、このモニタ回路３３の出力信号が一定とな
るように制御回路３４を通してＣＯ2 レーザ装置１１の
電源３５にフィードバックする方法を用いる。なお、可
視光レーザビーム３０−１〜３０−３によって光軸調整
する際には、ＣＯ2 レーザ装置１１内に光シャッタが設
けられていてＣＯ2 レーザビーム４−１は出射されない
ようになっている。また基板１を加工中は可視光レーザ
ビーム３０−１〜３０−３もＣＯ2 レーザビームと同時
に基板１上に照射されるようになっている。
パワの変動を抑えることも重要であり、この出力パワ変
動を抑える方法として、可視光全反射ミラー２９によっ
て反射されたＣＯ2 レーザビーム４−４をモニタ回路３
３で検出し、このモニタ回路３３の出力信号が一定とな
るように制御回路３４を通してＣＯ2 レーザ装置１１の
電源３５にフィードバックする方法を用いる。なお、可
視光レーザビーム３０−１〜３０−３によって光軸調整
する際には、ＣＯ2 レーザ装置１１内に光シャッタが設
けられていてＣＯ2 レーザビーム４−１は出射されない
ようになっている。また基板１を加工中は可視光レーザ
ビーム３０−１〜３０−３もＣＯ2 レーザビームと同時
に基板１上に照射されるようになっている。
【００６９】図２から図５までのいずれの実施例におい
ても、この図６の構成を採用するのが好ましい。
ても、この図６の構成を採用するのが好ましい。
【００７０】以上、カッターとＣＯ2 レーザビームを用
いた基板の加工方法及びその加工装置の例について述べ
たが、上記図１〜図５の実施例において、カッターを取
り除きＣＯ2 レーザビーム単独とした構成によっても基
板を割断することができる。以上において、本発明の基
板の加工方法及びその加工装置は、 (1) ＣＯ2 レーザ装置をＸ方向移動ステージに搭載して
移動させる必要がなく、ＣＯ2 レーザ装置を固定配置し
た状態で（あるいは、その状態でかつ、ＣＯ2 レーザビ
ームをカッターと共にＸ方向に移動させて）基板を割断
することができるので、加工装置の小形化、軽量化、低
コスト化が図れ、高寸法精度の基板が得られる。
いた基板の加工方法及びその加工装置の例について述べ
たが、上記図１〜図５の実施例において、カッターを取
り除きＣＯ2 レーザビーム単独とした構成によっても基
板を割断することができる。以上において、本発明の基
板の加工方法及びその加工装置は、 (1) ＣＯ2 レーザ装置をＸ方向移動ステージに搭載して
移動させる必要がなく、ＣＯ2 レーザ装置を固定配置し
た状態で（あるいは、その状態でかつ、ＣＯ2 レーザビ
ームをカッターと共にＸ方向に移動させて）基板を割断
することができるので、加工装置の小形化、軽量化、低
コスト化が図れ、高寸法精度の基板が得られる。
【００７１】(2) カッターを搭載したＸ方向移動ステー
ジを小形で軽量に製造することができるので、高精度の
移動機構を実現することができる。その結果、基板の割
断寸法精度を大幅に向上させることができる。
ジを小形で軽量に製造することができるので、高精度の
移動機構を実現することができる。その結果、基板の割
断寸法精度を大幅に向上させることができる。
【００７２】(3) カッターによる罫書き線は幅を狭く、
かつ浅く加工するだけで、後はＣＯ2レーザビーム照射
で容易に亀裂を発生させて割断することができる。その
ため、罫書き線形成時のチッピングの発生を最小限に抑
えることができる。しかも、罫書き線形成時に発生した
パーティクルをガスの吹き付けと強制排気とで除去する
ことができる。
かつ浅く加工するだけで、後はＣＯ2レーザビーム照射
で容易に亀裂を発生させて割断することができる。その
ため、罫書き線形成時のチッピングの発生を最小限に抑
えることができる。しかも、罫書き線形成時に発生した
パーティクルをガスの吹き付けと強制排気とで除去する
ことができる。
【００７３】(4) ＣＯ2 レーザ装置が固定配置されてい
るので、発振モード、発振出力、発信ビームプロファイ
ルの変動を抑えることができ、基板を高寸法精度で割断
することができ、割断面の凹凸を最小限に抑えることが
できる。また、割断を再現性良く実現することができ
る。さらにＸＹθ移動装置を小形、軽量、高精密駆動機
構系に製造することができ、基板の割断加工精度を向上
させることができる。
るので、発振モード、発振出力、発信ビームプロファイ
ルの変動を抑えることができ、基板を高寸法精度で割断
することができ、割断面の凹凸を最小限に抑えることが
できる。また、割断を再現性良く実現することができ
る。さらにＸＹθ移動装置を小形、軽量、高精密駆動機
構系に製造することができ、基板の割断加工精度を向上
させることができる。
【００７４】(5) 罫書き線を基板上の所望の位置に部分
的に形成することにより、チッピングや割断面の凹凸、
パーティクルの発生等を小さく抑えることができる。
的に形成することにより、チッピングや割断面の凹凸、
パーティクルの発生等を小さく抑えることができる。
【００７５】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
な優れた効果を発揮する。
【００７６】ＣＯ2 レーザ装置を固定配置した状態で非
金属材料基板上にＣＯ2 レーザビームを照射することが
できるので、加工装置の小形化、軽量化が図れ、高寸法
精度の非金属材料基板が得られる、基板の加工方法及び
その加工装置の提供を実現することができる。
金属材料基板上にＣＯ2 レーザビームを照射することが
できるので、加工装置の小形化、軽量化が図れ、高寸法
精度の非金属材料基板が得られる、基板の加工方法及び
その加工装置の提供を実現することができる。
【図１】本発明の基板の加工方法の一実施の形態を示す
概念図である。
概念図である。
【図２】本発明の基板の加工方法を適用した加工装置の
一実施の形態を示す斜視図である。
一実施の形態を示す斜視図である。
【図３】本発明の基板の加工方法を適用した装置の他の
実施の形態を示す斜視図である。
実施の形態を示す斜視図である。
【図４】本発明の基板の加工方法を適用した装置の他の
実施の形態を示す斜視図である。
実施の形態を示す斜視図である。
【図５】本発明の基板の加工方法を適用した装置の他の
実施の形態を示す斜視図である。
実施の形態を示す斜視図である。
【図６】本発明のＣＯ2 レーザビームの照射系の一実施
の形態を示した図である。
の形態を示した図である。
１ 非金属材料基板（基板） ２ カッター（ダイヤモンドカッター） ９−１〜９−４ 亀裂 １１ ＣＯ2 レーザ装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ２８Ｄ 5/00 Ｂ２８Ｄ 5/00 Ｚ Ｃ０３Ｂ 33/02 Ｃ０３Ｂ 33/02 33/09 33/09
Claims (20)
- 【請求項１】非金属材料基板から多数個のチップを切り
出す基板の加工方法において、ステージ上に上記非金属
材料基板を固定し、上記ステージの基台から離隔固定配
置されたＣＯ2 レーザ装置からのＣＯ2 レーザビームの
伝搬路長を変化させることにより、上記非金属材料基板
に照射する上記ＣＯ2 レーザビームの照射位置を移動さ
せて上記非金属材料基板を割断することを特徴とする基
板の加工方法。 - 【請求項２】非金属材料基板から多数個のチップを切り
出す基板の加工方法において、Ｙ方向移動機構によりＹ
軸方向に移動自在なステージ上に上記非金属材料基板を
真空吸着機構により貼り付け、上記非金属材料基板上に
カッターを圧接し、そのカッターをＸ方向移動機構によ
りＸ軸方向に移動させて罫書き線を形成すると共に、上
記ステージの基台から離隔固定配置されたＣＯ2 レーザ
装置からのＣＯ2 レーザビームをＣＯ2 レーザ平行ビー
ム光の伝搬路長可変機構、全反射ミラー、集光レンズを
通して上記カッターの直後から上記罫書き線に沿ってＸ
軸方向に追従移動させて上記非金属材料基板を割断する
ことを特徴とする基板の加工方法。 - 【請求項３】ＣＯ2 レーザ装置からのレーザビームをＸ
軸方向に追従移動させる方法として、ＣＯ2 レーザ装置
と全反射ミラーとの間を伝搬する平行ビーム光の伝搬路
長を可変できる機構を設けることによって実現すること
を特徴とする請求項２記載の基板の加工方法。 - 【請求項４】上記ステージに回転機構を付加すると共に
上記ステージを９０°回転させることにより、上記非金
属材料基板を格子状に割断する請求項１、２または３に
記載の基板の加工方法。 - 【請求項５】上記非金属材料基板の表面にガスを吹き付
けながら上記非金属材料基板を割断する請求項１、２、
３または４に記載の基板の加工方法。 - 【請求項６】上記非金属材料基板の表面に吹き付けられ
たガスを強制的に排気しながら上記非金属材料基板を割
断する請求項５に記載の基板の加工方法。 - 【請求項７】上記非金属材料基板の表面へのカッターに
よる罫書き線は、上記非金属材料基板上に部分的に形成
される請求項１から６のいずれかに記載の基板の加工方
法。 - 【請求項８】上記非金属材料基板のＸ軸方向の両端面に
ダミー基板を接するように配置して上記ダミー基板ごと
上記非金属材料基板を割断する請求項１から７のいずれ
かに記載の基板の加工方法。 - 【請求項９】ＣＯ2 レーザビームに可視光レーザビーム
を重畳させるようにしたことを特徴とする請求項１から
８のいずれかに記載の基板の加工方法。 - 【請求項１０】ＣＯ2 レーザビームの伝搬路長を変化さ
せる方法として、ＣＯ2 レーザ装置から発せられるＣＯ
2 レーザビームを大気中に伝搬させて離隔されたステー
ジ上に設けられた全反射ミラーと集光レンズを介して基
板に照射することを特徴とする請求項１から９のいずれ
かに記載の基板の加工方法。 - 【請求項１１】全反射ミラーを介してＣＯ2 レーザビー
ムを基板に照射する際の当該全反射ミラーとして、全反
射ミラーの口径をＣＯ2 レーザビーム径の２．４倍以上
としたことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに
記載の基板の加工方法。 - 【請求項１２】非金属材料基板から多数個のチップを切
り出す基板の加工装置において、上記非金属材料基板が
載置されるステージと、該ステージ上に非金属材料基板
を固定する固定機構と、上記ステージの基台から離隔固
定配置され上記非金属材料基板を割断するためのＣＯ2
レーザビームを発するＣＯ2 レーザ装置と、該ＣＯ2 レ
ーザ装置から発せされたＣＯ2 レーザビームを上記非金
属材料基板に照射させると共に該ＣＯ2 レーザビームの
伝搬路長を変化させることにより上記非金属材料基板へ
の照射位置を移動させるガイド機構を備えたことを特徴
とする基板の加工装置。 - 【請求項１３】非金属材料基板から多数個のチップを切
り出す基板の加工装置において、上記非金属材料基板が
載置されるステージと、該ステージ上に非金属材料基板
を真空吸着する吸着機構と、上記ステージをＹ軸方向に
移動させるＹ方向移動機構と、上記非金属材料基板に罫
書き線を形成するためのカッターと、該カッターを上記
非金属材料基板上に圧接させてＸ軸方向に移動させるＸ
方向移動機構と、上記ステージの基台から離隔固定配置
され上記非金属材料基板を割断するためのＣＯ2レーザ
ビームを発するＣＯ2 レーザ装置と、上記Ｘ方向移動機
構に設けられ該ＣＯ2 レーザ装置からのＣＯ2 レーザビ
ームをＣＯ2 レーザ平行ビーム光の伝搬路長可変機構、
全反射ミラー、集光レンズを通して上記カッターの直後
から上記罫書き線に沿ってＸ軸方向に追従移動させるガ
イド機構とを備えたことを特徴とする基板の加工装置。 - 【請求項１４】上記ステージに、上記ステージをθ方向
に回転させる回転機構を設けた請求項１２または１３に
記載の基板の加工装置。 - 【請求項１５】上記非金属材料基板の表面に空気、酸
素、窒素等のガスを少なくとも１種類吹き付ける吹き付
け機構を有する請求項１２から１４のいずれかに記載の
基板の加工装置。 - 【請求項１６】上記非金属材料基板に吹き付けられたガ
スを強制的に排気する排気機構を有する請求項１２から
１５のいずれかに記載の基板の加工装置。 - 【請求項１７】上記カッターには上記非金属材料基板の
表面へ所望のガス圧力で押し付けて圧接する押し付け機
構と、上記カッターを押し付けながら移動方向に回転す
るカッター回転機構とが付加されている請求項１３に記
載の基板の加工装置。 - 【請求項１８】上記Ｘ方向移動機構には、上記非金属材
料基板の表面をモニタするためのモニタ装置が少なくと
も１台設置されている請求項１３に記載の基板の加工装
置。 - 【請求項１９】防振シートあるいは防振機構を有するベ
ース上に配置される請求項１２から１８のいずれかに記
載の基板の加工装置。 - 【請求項２０】ＣＯ2 レーザ装置から発せられるＣＯ2
レーザビームに可視光レーザビームを重畳して伝搬させ
る機構部を備えたことを特徴とする請求項１２から１９
のいずれかに記載の基板の加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10112050A JPH11342483A (ja) | 1998-03-31 | 1998-04-22 | 基板の加工方法及びその加工装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10-87085 | 1998-03-31 | ||
| JP8708598 | 1998-03-31 | ||
| JP10112050A JPH11342483A (ja) | 1998-03-31 | 1998-04-22 | 基板の加工方法及びその加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11342483A true JPH11342483A (ja) | 1999-12-14 |
Family
ID=26428400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10112050A Pending JPH11342483A (ja) | 1998-03-31 | 1998-04-22 | 基板の加工方法及びその加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11342483A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2021117851A1 (ja) * | 2019-12-13 | 2021-06-17 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | レーザ装置 |
-
1998
- 1998-04-22 JP JP10112050A patent/JPH11342483A/ja active Pending
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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