特許 7449097 レーザー加工装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-05

(45)【発行日】2024-03-13

(54)【発明の名称】レーザー加工装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/082 20140101AFI20240306BHJP

   B23K 26/08 20140101ALI20240306BHJP

   B23K 26/10 20060101ALI20240306BHJP

   H01L 21/301 20060101ALI20240306BHJP

   G02B 26/10 20060101ALI20240306BHJP

【ＦＩ】

B23K26/082

B23K26/10

H01L21/78 B

G02B26/10 C

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020006409

(22)【出願日】2020-01-17

(65)【公開番号】P2020171961

(43)【公開日】2020-10-22

【審査請求日】2022-11-25

(31)【優先権主張番号】P 2019074276

(32)【優先日】2019-04-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000134051

【氏名又は名称】株式会社ディスコ

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】関家 一馬

【審査官】岩見 勤

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－２９７００７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１０８０８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０２３３１７８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－０６４７４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０７３４４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ２６／０８２

Ｂ２３Ｋ ２６／０８

Ｈ０１Ｌ ２１／３０１

Ｇ０２Ｂ ２６／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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レーザー加工装置。

【請求項2】

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ある請求項１に記載のレーザー加工装置。

【請求項3】

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る請求項１又は請求項２に記載のレーザー加工装置。

【請求項4】

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る請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のレーザー加工装置。

【請求項5】

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る請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のレーザー加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザー加工装置に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１３－１７９２３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

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。

【0005】

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。

【0006】

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。

【課題を解決するための手段】

【0007】

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。

【0008】

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。

【0009】

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。

【0010】

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。

【発明の効果】

【0011】

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。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】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2】図２は、実施形態１に係るレーザー光線照射ユニットの構成例を示す図である。

【図3】図３は、実施形態１に係るレーザー加工装置の動作を説明する上面図である。

【図4】図４は、実施形態１に係るレーザー加工装置の動作を説明する上面図である。

【図5】図５は、実施形態２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6】図６は、実施形態２に係るレーザー加工装置の動作を説明する上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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。

【0014】

〔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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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）。

【0054】

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）。

【0055】

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）。

【0056】

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）。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

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。

【0061】

〔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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

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。

【0068】

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。

【0069】

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。

【0070】

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。

【符号の説明】

【0071】

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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】