特許 7496711 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】2024-05-30

(45)【発行日】2024-06-07

(54)【発明の名称】レーザー加工装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/073 20060101AFI20240531BHJP

   B23K 26/00 20140101ALI20240531BHJP

【ＦＩ】

B23K26/073

B23K26/00 M

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2020084004

(22)【出願日】2020-05-12

(65)【公開番号】P2021178337

(43)【公開日】2021-11-18

【審査請求日】2023-04-03

(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】土屋 利夫

(72)【発明者】

【氏名】三浦 誠治

【審査官】柏原 郁昭

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１８５５４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第５９１６９６２（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開平１０－００６０４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】再公表特許第２０１８／０６２４６３（ＪＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ２６／０７３

Ｂ２３Ｋ ２６／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被加工物を保持するチャックテーブルと、
該チャックテーブルに保持された被加工物にレーザービームを照射するレーザービーム照射手段と、
該レーザービームの加工条件を入力する入力手段と、
各構成要素を制御する制御手段と、
を備えたレーザー加工装置であって、
該レーザービーム照射手段は、
レーザー発振器と、
該レーザー発振器によって発振されたレーザービームを集光する集光レンズと、
該レーザー発振器と該集光レンズとの間に配設され該レーザー発振器から発振されて発散角を有するレーザービームのビーム径を調整するとともに平行なレーザービームに調整するビーム調整ユニットと、
を有し、
該ビーム調整ユニットは、
該レーザー発振器から発振されるレーザービームの光軸上に配設され光軸に沿って移動可能に配設された第１のレンズユニットおよび第２のレンズユニットと、
該第１のレンズユニットおよび該第２のレンズユニットをそれぞれ光軸に沿って移動させる第１の移動手段および第２の移動手段と、
を含み、
該制御手段は、
レーザービームのビーム径と、装置間機差に対応した、該ビーム径に対応する該第１のレンズユニットおよび該第２のレンズユニットの位置と、をレーザー加工装置毎に予め記憶しておく記憶部を含み、
該記憶部に記憶した該ビーム径と該位置との関係に基づいて、該ビーム調整ユニットの該第１の移動手段および該第２の移動手段を作動させて該第１のレンズユニットおよび該第２のレンズユニットを、該入力手段から入力された所定のビーム径に対応する位置に移動させる、
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】

半導体ウェーハ等のウェーハを分割する方法として、ウェーハに形成されたストリートに沿ってレーザービームを照射することにより形成したレーザー加工溝に沿って、ブレーキング装置を用いて割断する方法が提案されている（特許文献１参照）。

【0003】

このようなレーザー加工を実施するためのレーザー加工装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持された被加工物にレーザービームを照射するレーザービーム照射手段と、を備えている。このレーザービーム照射手段は、レーザービームを発振するレーザー発振器と、レーザー発振器から発振されたレーザービームを集光する集光レンズと、を備えている。

【0004】

レーザービーム照射手段は、集光レンズに入射されるレーザービームが所定のビーム径を有する平行ビームであることが望ましい。しかしながら、レーザー発振器から発振されるレーザービームは、レーザー発振器ごとの個体差を有し、また、発散角を有する。これに対し、レーザー発振器と集光レンズとの間に、レーザー発振器から発振されるレーザービームのビーム径および発散角を調整するためのビーム調整手段が配設されるレーザー加工装置が開示されている（特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平１０－３０５４２０号公報

【文献】特開２００８－１６８３２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、従来のビーム調整手段は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の受光手段で受光したレーザービームのビーム径および発散角（平行度）を確認した後、所望のビーム径および発散角にするために、都度調整する必要がある。すなわち、レーザー加工中に異なるビーム径に変更したい場合には、装置を停止させて所望のビーム径および発散角の調整作業を行わなければならず、生産性が下がってしまうという課題があった。

【0007】

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、レーザー加工中に装置を停止させることなくレーザービームのビーム径を変更すること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】

【0008】

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、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物にレーザービームを照射するレーザービーム照射手段と、該レーザービームの加工条件を入力する入力手段と、各構成要素を制御する制御手段と、を備えたレーザー加工装置であって、該レーザービーム照射手段は、レーザー発振器と、該レーザー発振器によって発振されたレーザービームを集光する集光レンズと、該レーザー発振器と該集光レンズとの間に配設され該レーザー発振器から発振されて発散角を有するレーザービームのビーム径を調整するとともに平行なレーザービームに調整するビーム調整ユニットと、を有し、該ビーム調整ユニットは、該レーザー発振器から発振されるレーザービームの光軸上に配設され光軸に沿って移動可能に配設された第１のレンズユニットおよび第２のレンズユニットと、該第１のレンズユニットおよび該第２のレンズユニットをそれぞれ光軸に沿って移動させる第１の移動手段および第２の移動手段と、を含み、該制御手段は、装置間機差に対応した、レーザービームのビーム径と、該ビーム径に対応する該第１のレンズユニットおよび該第２のレンズユニットの位置と、をレーザー加工装置毎に予め記憶しておく記憶部を含み、該記憶部に記憶した該ビーム径と該位置との関係に基づいて、該ビーム調整ユニットの該第１の移動手段および該第２の移動手段を作動させて該第１のレンズユニットおよび該第２のレンズユニットを該入力手段から入力された所定のビーム径に対応する位置に移動させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本願発明は、レーザー加工中に装置を停止させることなくレーザービームのビーム径を変更することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、実施形態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、図１に示されたレーザー加工装置のレーザービーム照射手段の構成を模式的に示す模式図である。

【図3】図３は、図２に示されたレーザービーム照射手段のビーム調整ユニットの構成例を示す斜視図である。

【図4】図４は、図１に示されたレーザー加工装置のタッチパネルに表示される画面の構成例を示す図である。

【図5】図５は、図１に示されたレーザー加工装置のタッチパネルに表示される画面の構成例を示す図である。

【図6】図６は、図１に示されたレーザー加工装置のタッチパネルに表示される画面の構成例を示す図である。

【図7】図７は、図１に示されたレーザー加工装置の加工条件データの一例を示す表である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

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。更に、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、置換または変更を行うことができる。

【0012】

〔実施形態〕
本発明の実施形態に係るレーザー加工装置１を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態に係るレーザー加工装置１の構成例を示す斜視図である。図２は、図１に示されたレーザー加工装置１のレーザービーム照射手段２０の構成を模式的に示す模式図である。図３は、図２に示されたレーザービーム照射手段２０のビーム調整ユニット２４の構成例を示す斜視図である。図４、図５および図６は、図１に示されたレーザー加工装置１のタッチパネル８０に表示される画面の構成例を示す図である。図７は、図１に示されたレーザー加工装置１の加工条件データ９１３－１の一例を示す表である。実施形態に係るレーザー加工装置１は、加工対象である被加工物１００に対してレーザービーム２１を照射することにより、被加工物１００を加工する装置である。

【0013】

図１に示すように、レーザー加工装置１は、チャックテーブル１０と、レーザービーム照射手段２０と、Ｘ軸方向移動ユニット４０と、Ｙ軸方向移動ユニット５０と、Ｚ軸方向移動ユニット６０と、撮像ユニット７０と、タッチパネル８０と、制御手段９０と、を備える。以下の説明において、Ｘ軸方向は、水平面における一方向である。Ｙ軸方向は、水平面において、Ｘ軸方向に直交する方向である。Ｚ軸方向は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に直交する方向である。実施形態のレーザー加工装置１は、加工送り方向がＸ軸方向であり、割り出し送り方向がＹ軸方向であり、集光点位置調整方向がＺ軸方向である。

【0014】

被加工物１００は、シリコン（Ｓｉ）、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）または炭化ケイ素（ＳｉＣ）等を基板とする円板状の半導体ウェーハ、光デバイスウェーハ等のウェーハである。なお、被加工物１００は実施形態に限定されず、本発明では円板状でなくともよい。レーザー加工装置１による被加工物１００の加工は、例えば、ステルスダイシングによって被加工物１００の内部に改質層を形成する改質層形成加工、被加工物１００の表面に溝を形成する溝加工、または分割予定ラインに沿って被加工物１００を切断する切断加工等である。

【0015】

チャックテーブル１０は、被加工物１００を保持面１１で保持する。被加工物１００は、例えば、環状フレーム１１０が貼着されかつ被加工物１００の外径よりも大径なテープ１１１が被加工物１００の裏面に貼着されて、環状フレーム１１０の開口内に支持された状態で、チャックテーブル１０の保持面１１に載置される。

【0016】

保持面１１は、ポーラスセラミック等から形成された円盤形状である。保持面１１は、実施形態において、水平方向と平行な平面である。保持面１１は、例えば、真空吸引経路を介して真空吸引源と接続している。チャックテーブル１０は、保持面１１上に載置された被加工物１００を吸引保持する。チャックテーブル１０の周囲には、被加工物１００を支持する環状フレーム１１０を挟持するクランプ部１２が複数配置されている。

【0017】

チャックテーブル１０は、回転ユニット１３によりＺ軸方向と平行な軸心回りに回転される。回転ユニット１３は、Ｘ軸方向移動プレート１４に支持される。回転ユニット１３およびチャックテーブル１０は、Ｘ軸方向移動プレート１４を介して、Ｘ軸方向移動ユニット４０によりＸ軸方向に移動される。回転ユニット１３およびチャックテーブル１０は、Ｘ軸方向移動プレート１４、Ｘ軸方向移動ユニット４０およびＹ軸方向移動プレート１５を介して、Ｙ軸方向移動ユニット５０によりＹ軸方向に移動される。

【0018】

レーザービーム照射手段２０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物１００に対してパルス状のレーザービーム２１を照射するユニットである。図２に示すように、レーザービーム照射手段２０は、レーザー発振器２２と、ビーム調整ユニット２４と、ビーム測定ユニット２５と、ミラー２６と、集光レンズ２７と、を含む。レーザービーム照射手段２０のうち、少なくとも集光レンズ２７は、図１に示すレーザー加工装置１の装置本体２から立設した柱３に設置されるＺ軸方向移動ユニット６０に支持される。

【0019】

レーザー発振器２２は、被加工物１００を加工するための所定の波長を有するレーザービーム２１を発振する。レーザービーム照射手段２０が照射するレーザービーム２１は、被加工物１００に対して透過性または吸収性を有する波長である。

【0020】

ビーム調整ユニット２４は、レーザー発振器２２から発振されるレーザービーム２１のビーム径を調整する。ビーム調整ユニット２４は、実施形態ではレーザー発振器２２とビーム測定ユニット２５との間に設けられるが、本発明ではレーザー発振器２２と集光レンズ２７との間であればどこに設けられてもよい。ビーム調整ユニット２４は、基準レンズ２３と、第１のレンズユニット２４１と、第２のレンズユニット２４２と、レンズ移動機構３０と、を含む。

【0021】

基準レンズ２３は、レーザー発振器２２から発振されるレーザービーム２１の光軸上において、レーザー発振器２２と第１のレンズユニット２４１との間に設けられる。基準レンズ２３は、実施形態では平凸レンズであるが、本発明ではこれに限定されない。基準レンズ２３は、後述の制御手段９０による制御によって移動可能な第１のレンズユニット２４１および第２のレンズユニット２４２の位置の基準となるレンズであり、制御手段９０による制御によっては移動しない。

【0022】

第１のレンズユニット２４１は、レーザー発振器２２から発振されるレーザービーム２１の光軸上において、光軸に沿って移動可能に設けられる。第１のレンズユニット２４１は、実施形態において、基準レンズ２３と第２のレンズユニット２４２との間に設けられる平凹レンズである。第１のレンズユニット２４１に含まれるレンズは、実施形態では１枚であるが、本発明では複数枚のレンズ群により構成されてもよい。第１のレンズユニット２４１は、基準レンズ２３から光軸に沿って第１の距離２４３の位置に設けられる。第１の距離２４３は、後述のレンズ移動機構３０の第１の移動手段３４が第１のレンズユニット２４１を光軸に沿って移動させることによって調整可能である。

【0023】

第２のレンズユニット２４２は、レーザー発振器２２から発振されるレーザービーム２１の光軸上において、光軸に沿って移動可能に設けられる。第２のレンズユニット２４２は、実施形態において、第１のレンズユニット２４１とビーム測定ユニット２５との間に設けられる両凸レンズである。第２のレンズユニット２４２に含まれるレンズは、実施形態では１枚であるが、本発明では複数枚のレンズ群により構成されてもよい。第２のレンズユニット２４２は、第１のレンズユニット２４１から光軸に沿って第２の距離２４４の位置に設けられる。第２の距離２４４は、後述のレンズ移動機構３０の第２の移動手段３５が第２のレンズユニット２４２を光軸に沿って移動させることによって調整可能である。

【0024】

ビーム調整ユニット２４は、第１のレンズユニット２４１および第２のレンズユニット２４２の第１の距離２４３および第２の距離２４４を調整することにより、レーザー発振器２２から発振されるレーザービーム２１のビーム径を調整することができる。この際、ビーム調整ユニット２４は、レーザー発振器２２から発振されて発散角を有するレーザービーム２１を平行なレーザービーム２１に調整することができる。

【0025】

レンズ移動機構３０は、第１のレンズユニット２４１および第２のレンズユニット２４２をそれぞれレーザービーム２１の光軸に沿って移動させる。図３に示すように、レンズ移動機構３０は、支持基台３１と、第１のレンズ支持部材３２と、第２のレンズ支持部材３３と、第１の移動手段３４と、第２の移動手段３５と、第１のレンズ位置検出手段３６と、第２のレンズ位置検出手段３７と、を含む。

【0026】

支持基台３１は、第１の案内レール３１１と、第２の案内レール３１２と、を含む。第１の案内レール３１１と第２の案内レール３１２とは、両側側辺が互いに平行、かつレーザービーム２１の光軸に平行に設けられる。

【0027】

第１のレンズ支持部材３２は、支持基台３１の第１の案内レール３１１に沿って移動可能に設けられる。第１のレンズ支持部材３２は、第１の被案内レール３２１を含む。第１の被案内レール３２１は、支持基台３１の第１の案内レール３１１に嵌合する。第１のレンズ支持部材３２は、第１の被案内レール３２１が第１の案内レール３１１に沿って移動することによって、レーザービーム２１の光軸に平行な方向に移動可能である。第１のレンズ支持部材３２は、第１のレンズユニット２４１を支持する。すなわち、第１のレンズユニット２４１は、レーザービーム２１の光軸に平行な方向に、第１のレンズ支持部材３２と一体的に移動する。

【0028】

第２のレンズ支持部材３３は、支持基台３１の第２の案内レール３１２に沿って移動可能に設けられる。第２のレンズ支持部材３３は、第２の被案内レール３３１を含む。第２の被案内レール３３１は、支持基台３１の第２の案内レール３１２に嵌合する。第２のレンズ支持部材３３は、第２の被案内レール３３１が第２の案内レール３１２に沿って移動することによって、レーザービーム２１の光軸に平行な方向に移動可能である。第２のレンズ支持部材３３は、第２のレンズユニット２４２を支持する。すなわち、第２のレンズユニット２４２は、レーザービーム２１の光軸に平行な方向に、第２のレンズ支持部材３３と一体的に移動する。

【0029】

第１の移動手段３４は、第１のレンズ支持部材３２を支持基台３１の第１の案内レール３１１に沿って移動させることによって、第１のレンズユニット２４１をレーザービーム２１の光軸に沿って移動させる。第１の移動手段３４は、雄ねじロッド３４１と、パルスモータ３４２と、軸受ブロック３４３と、雌ねじブロック３４４と、貫通雌ねじ孔３４５と、を含む。

【0030】

雄ねじロッド３４１は、支持基台３１の第１の案内レール３１１と平行に設けられる。雄ねじロッド３４１は、軸回りに回転自在に設けられる。パルスモータ３４２は、雄ねじロッド３４１の一方の端部側において、支持基台３１に固定されて設けられる。パルスモータ３４２は、雄ねじロッド３４１を回転駆動するための駆動源である。パルスモータ３４２の出力軸は、雄ねじロッド３４１に連結している。パルスモータ３４２は、後述の制御手段９０によって制御される。軸受ブロック３４３は、雄ねじロッド３４１の他方の端部側において、支持基台３１に固定されて設けられる。軸受ブロック３４３は、雄ねじロッド３４１を軸回りに回転自在に支持する。雌ねじブロック３４４は、第１のレンズ支持部材３２に固定されて設けられる。雌ねじブロック３４４には、貫通雌ねじ孔３４５が形成される。貫通雌ねじ孔３４５は、雄ねじロッド３４１に螺合する。

【0031】

雌ねじブロック３４４は、パルスモータ３４２が雄ねじロッド３４１を正転または逆転に駆動させることにより、雄ねじロッド３４１に沿って移動する。これにより、雌ねじブロック３４４が固定される第１のレンズ支持部材３２が第１の案内レール３１１に沿って移動するので、第１のレンズ支持部材３２に支持される第１のレンズユニット２４１は、レーザービーム２１の光軸に沿って移動する。すなわち、第１の移動手段３４は、後述の制御手段９０が雄ねじロッド３４１を正転または逆転に駆動させるようにパルスモータ３４２を制御することによって、第１のレンズユニット２４１をレーザービーム２１の光軸に沿って移動させる。

【0032】

第２の移動手段３５は、第２のレンズ支持部材３３を支持基台３１の第２の案内レール３１２に沿って移動させることによって、第２のレンズユニット２４２をレーザービーム２１の光軸に沿って移動させる。第２の移動手段３５は、雄ねじロッド３５１と、パルスモータ３５２と、軸受ブロック３５３と、雌ねじブロック３５４と、貫通雌ねじ孔（不図示）と、を含む。

【0033】

雄ねじロッド３５１は、支持基台３１の第２の案内レール３１２と平行に設けられる。雄ねじロッド３５１は、軸回りに回転自在に設けられる。パルスモータ３５２は、雄ねじロッド３５１の一方の端部側において、支持基台３１に固定されて設けられる。パルスモータ３５２は、雄ねじロッド３５１を回転駆動するための駆動源である。パルスモータ３５２の出力軸は、雄ねじロッド３５１に連結している。パルスモータ３５２は、後述の制御手段９０によって制御される。軸受ブロック３５３は、雄ねじロッド３５１の他方の端部側において、支持基台３１に固定されて設けられる。軸受ブロック３５３は、雄ねじロッド３５１を軸回りに回転自在に支持する。雌ねじブロック３５４は、第２のレンズ支持部材３３に固定されて設けられる。雌ねじブロック３５４には、貫通雌ねじ孔（不図示）が形成される。貫通雌ねじ孔は、雄ねじロッド３５１に螺合する。

【0034】

雌ねじブロック３５４は、パルスモータ３５２が雄ねじロッド３５１を正転または逆転に駆動させることにより、雄ねじロッド３５１に沿って移動する。これにより、雌ねじブロック３５４が固定される第２のレンズ支持部材３３が第２の案内レール３１２に沿って移動するので、第２のレンズ支持部材３３に支持される第２のレンズユニット２４２は、レーザービーム２１の光軸に沿って移動する。すなわち、第２の移動手段３５は、後述の制御手段９０が雄ねじロッド３５１を正転または逆転に駆動させるようパルスモータ３５２を制御することによって、第２のレンズユニット２４２をレーザービーム２１の光軸に沿って移動させる。

【0035】

第１のレンズ位置検出手段３６は、第１のレンズユニット２４１の移動位置を検出する。第１のレンズ位置検出手段３６は、リニアスケール３６１と、読み取りヘッド３６２と、を含む。

【0036】

リニアスケール３６１は、第１の移動手段３４の雄ねじロッド３４１と平行に設けられる。読み取りヘッド３６２は、第１のレンズ支持部材３２に固定された雌ねじブロック３４４に設けられる。読み取りヘッド３６２は、リニアスケール３６１に沿って移動する。読み取りヘッド３６２は、リニアスケール３６１に対応する第１のレンズユニット２４１の移動位置を検出する。読み取りヘッド３６２は、検出信号を、後述の制御手段９０に送出する。

【0037】

第２のレンズ位置検出手段３７は、第２のレンズユニット２４２の移動位置を検出する。第２のレンズ位置検出手段３７は、リニアスケール３７１と、読み取りヘッド３７２と、を含む。

【0038】

リニアスケール３７１は、第２の移動手段３５の雄ねじロッド３５１と平行に設けられる。読み取りヘッド３７２は、第２のレンズ支持部材３３に固定された雌ねじブロック３５４に設けられる。読み取りヘッド３７２は、リニアスケール３７１に沿って移動する。読み取りヘッド３７２は、リニアスケール３７１に対応する第２のレンズユニット２４２の移動位置を検出する。読み取りヘッド３７２は、検出信号を、後述の制御手段９０に送出する。

【0039】

なお、第１のレンズユニット２４１および第２のレンズユニット２４２の移動位置を検出する検出手段は、実施形態に限定されない、本発明では、例えば、第１の移動手段３４のパルスモータ３４２および第２の移動手段３５のパルスモータ３５２を駆動する駆動パルスのカウント値に基づいて算出するものであってもよい。

【0040】

図２に示すビーム測定ユニット２５は、ビーム調整ユニット２４によってビーム径を調整されたレーザービーム２１のビーム径を測定する。ビーム測定ユニット２５は、ビーム調整ユニット２４によってビーム径を調整されたレーザービーム２１を受光する位置に移動可能に設けられる。ビーム測定ユニット２５は、実施形態において、ビーム調整ユニット２４の後段に設けられる。ビーム測定ユニット２５は、例えば、レーザービーム２１のビーム径および空間的な強度分布を測定するビームプロファイラを含む。ビームプロファイラは、例えば、レーザービーム２１を撮像して、レーザービーム２１の形状および空間的な強度分布を示すレーザービーム２１の平面像を取得する。なお、ビーム測定ユニット２５によってレーザービーム２１のビーム径を測定する位置は、実施形態に限定されず、本発明では集光レンズ２７によって集光された集光点、または集光点を通過して発散した位置等でもよい。

【0041】

ミラー２６は、レーザービーム２１を反射して、チャックテーブル１０の保持面１１に保持した被加工物１００に向けて反射する。実施形態において、ミラー２６は、ビーム調整ユニット２４によってビーム径を調整されたレーザービーム２１を集光レンズ２７へ向けて反射する。

【0042】

集光レンズ２７は、レーザー発振器２２から発振されたレーザービーム２１を、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に集光して照射させる。集光レンズ２７は、ミラー２６により反射されたレーザービーム２１を加工点２８に集光する。

【0043】

実施形態において、レーザービーム２１の集光点である加工点２８は、被加工物１００の表面に設定される。レーザービーム２１を加工点２８に照射しつつ、チャックテーブル１０を加工送りすることによって、被加工物１００の表面に、分割予定ラインに沿ったレーザー加工溝が形成される。

【0044】

図１に示すＸ軸方向移動ユニット４０は、チャックテーブル１０と、レーザービーム照射手段２０とを加工送り方向であるＸ軸方向に相対的に移動させるユニットである。Ｘ軸方向移動ユニット４０は、実施形態において、チャックテーブル１０をＸ軸方向に移動させる。Ｘ軸方向移動ユニット４０は、実施形態において、レーザー加工装置１の装置本体２上に設置されている。Ｘ軸方向移動ユニット４０は、Ｘ軸方向移動プレート１４をＸ軸方向に移動自在に支持する。

【0045】

Ｘ軸方向移動ユニット４０は、周知のボールねじ４１と、周知のパルスモータ４２と、周知のガイドレール４３と、を含む。ボールねじ４１は、軸心回りに回転自在に設けられる。パルスモータ４２は、ボールねじ４１を軸心回りに回転させる。ガイドレール４３は、Ｘ軸方向移動プレート１４をＸ軸方向に移動自在に支持する。ガイドレール４３は、Ｙ軸方向移動プレート１５に固定して設けられる。

【0046】

Ｙ軸方向移動ユニット５０は、チャックテーブル１０と、レーザービーム照射手段２０とを割り出し送り方向であるＹ軸方向に相対的に移動させるユニットである。Ｙ軸方向移動ユニット５０は、実施形態において、チャックテーブル１０をＹ軸方向に移動させる。Ｙ軸方向移動ユニット５０は、実施形態において、レーザー加工装置１の装置本体２上に設置されている。Ｙ軸方向移動ユニット５０は、Ｙ軸方向移動プレート１５をＹ軸方向に移動自在に支持する。

【0047】

Ｙ軸方向移動ユニット５０は、周知のボールねじ５１と、周知のパルスモータ５２と、周知のガイドレール５３と、を含む。ボールねじ５１は、軸心回りに回転自在に設けられる。パルスモータ５２は、ボールねじ５１を軸心回りに回転させる。ガイドレール５３は、Ｙ軸方向移動プレート１５をＹ軸方向に移動自在に支持する。ガイドレール５３は、装置本体２に固定して設けられる。

【0048】

Ｚ軸方向移動ユニット６０は、チャックテーブル１０と、レーザービーム照射手段２０とを集光点位置調整方向であるＺ軸方向に相対的に移動させるユニットである。Ｚ軸方向移動ユニット６０は、実施形態において、レーザービーム照射手段２０をＺ軸方向に移動させる。Ｚ軸方向移動ユニット６０は、実施形態において、レーザー加工装置１の装置本体２から立設した柱３に設置されている。Ｚ軸方向移動ユニット６０は、レーザービーム照射手段２０のうち少なくとも集光レンズ２７（図２参照）をＺ軸方向に移動自在に支持する。

【0049】

Ｚ軸方向移動ユニット６０は、周知のボールねじ６１と、周知のパルスモータ６２と、周知のガイドレール６３と、を含む。ボールねじ６１は、軸心回りに回転自在に設けられる。パルスモータ６２は、ボールねじ６１を軸心回りに回転させる。ガイドレール６３は、レーザービーム照射手段２０をＺ軸方向に移動自在に支持する。ガイドレール６３は、柱３に固定して設けられる。

【0050】

撮像ユニット７０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物１００を撮像する。撮像ユニット７０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物１００を撮像するＣＣＤカメラまたは赤外線カメラを含む。撮像ユニット７０は、例えば、レーザービーム照射手段２０の集光レンズ２７（図２参照）に隣接するように固定されている。撮像ユニット７０は、被加工物１００を撮像して、被加工物１００とレーザービーム照射手段２０との位置合わせを行うアライメントを遂行するための画像を得て、得た画像を後述の制御手段９０に出力する。

【0051】

タッチパネル８０は、表示面を外側に向けた状態でレーザー加工装置１に設置される。タッチパネル８０に表示される各種画面は、レーザー加工装置１において動作するプログラムの種類やバージョンに応じた画面構成を備える。タッチパネル８０に表示される設定画面は、レーザー加工装置１の装置構成、すなわち、レーザー加工装置１に設置される部品および部品の種類等に対応する設定項目を含んで構成される。タッチパネル８０は、表示手段８１および入力手段８２を有する。

【0052】

表示手段８１は、液晶ディスプレイ（LCD：Liquid Crystal Display）、有機ＥＬディスプレイ（OELD：Organic Electro-Luminescence Display）、または無機ＥＬディスプレイ（IELD：Inorganic Electro-Luminescence Display）等の表示デバイスにより構成される。

【0053】

表示手段８１は、レーザー加工装置１の操作等に関する各種画面を表示する。表示手段８１は、後述の制御手段９０の演算部９２による制御に基づいて、各種画面を表示する。各種画面は、例えば、図４に示すメニュー画面８３、図５および図６に示す加工条件データリスト画面８４、および加工条件データを個別に設定する設定画面等を含む。

【0054】

図１に示す入力手段８２は、表示手段８１に表示された操作画面に対するオペレータの操作に従って、被加工物１００へ照射するレーザービーム２１の加工条件をレーザー加工装置１に入力する。

【0055】

入力手段８２は、タッチスクリーン等の入力デバイスを含んで構成できる。入力手段８２がタッチスクリーンで構成される場合、入力手段８２は、オペレータの指、ペン、またはスタイラスペン等の接触または近接を検出できる。タッチスクリーンの検出方式は、静電容量方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、および荷重検出方式等の任意の方式でよい。

【0056】

図４に示す構成例において、メニュー画面８３には、レーザー加工装置１のメンテナンス、操作、設定等を実行するための複数のメニューボタン８３１～８３７が表示される。メニューボタン８３１は、フルオートメーションに関する操作画面を表示するための操作を受け付け可能である。また、メニューボタン８３２は、マニュアルオペレーションに関する操作画面を表示するための操作を受け付け可能である。また、メニューボタン８３３は、図５および図６に示す加工条件データリスト画面８４を表示するための操作を受け付け可能である。また、メニューボタン８３４は、レーザーメンテナンスに関する操作画面を表示するための操作を受け付け可能である。また、メニューボタン８３５は、オペレータメンテナンスに関する操作画面を表示するための操作を受け付け可能である。また、メニューボタン８３６は、マシンメンテナンスに関する操作画面を表示するための操作を受け付け可能である。また、メニューボタン８３７は、エンジニアリングメンテナンスに関する操作画面を表示するための操作を受け付け可能である。

【0057】

図５および図６に示す加工条件データリスト画面８４は、例えば、後述の制御手段９０の演算部９２が、図４に示すメニュー画面８３においてメニューボタン８３３を選択するオペレータの操作を検出した場合、タッチパネル８０に表示される。加工条件データリスト画面８４には、被加工物１００の加工条件データの一覧が表示される。加工条件データリスト画面８４は、ディレクトリ表示部８５と、一覧表示部８６と、データ番号表示部８７と、ＥＮＴＥＲボタン８８と、ＥＸＩＴボタン８９と、を含む。

【0058】

ディレクトリ表示部８５には、被加工物１００の加工条件データが保存されるディレクトリの一覧が表示される。ディレクトリ表示部８５には、画像８５１～８５６に例示するように、所定のアイコン画像、および「rist_sample1」等の文字列で構成されたディレクトリ名で、ディレクトリの情報が表示される。ディレクトリ名は、加工条件データの保存時に、オペレータにより設定されたディレクトリ名が表示されてよい。

【0059】

一覧表示部８６には、ディレクトリに保存されている加工条件データのファイル名の一覧が表示される。後述の制御手段９０の演算部９２は、例えば、図５に示すように、ディレクトリ表示部８５から画像８５１を選択するオペレータの操作を検出した場合、図６に示すように、ディレクトリ名が「rist_sample1」のディレクトリに保存されている加工条件データの一覧を一覧表示部８６に表示させる。以下の説明では、ディレクトリ名が「rist_sample1」のディレクトリに保存されている加工条件データは、レーザービーム２１のビーム径に関するデータを含むものとして説明する。

【0060】

一覧表示部８６には、画像８６１～８６４に例示するように、「１１０」等の数字で構成されたデータ番号、および「Beam_diameter_A-1」等の文字列で構成されたファイル名で、加工条件データの情報が表示される。データ番号は、加工条件データの保存時に、レーザー加工装置１において自動的に割り当てられた一意な数字が表示されてよい。ファイル名は、加工条件データの保存時に、オペレータにより設定されたファイル名が表示されてよい。図６に示す一例において、加工条件データは、レーザービーム２１のビーム径に関するデータを含む。

【0061】

データ番号表示部８７には、選択中の加工条件データに一意に割り当てられるデータ番号が表示される。後述の制御手段９０の演算部９２は、例えば、図６に示すように、「データ番号：１３０」かつ「ファイル名：Beam_diameter_B-1」のビーム径の加工条件データに対応する画像８６３を選択するオペレータの操作を検出した場合、選択中の加工条件データのデータ番号「１３０」をデータ番号表示部８７に表示させる。

【0062】

ＥＮＴＥＲボタン８８には、タッチパネル８０に表示中の画面に対応する各種操作の実行機能が割り当てられている。例えば、加工条件データリスト画面８４がタッチパネル８０に表示中であるときにＥＮＴＥＲボタン８８に割り当てられる機能の１つとして、一覧表示部８６において選択された加工条件データの設定画面を表示させる機能が含まれる。後述の制御手段９０の演算部９２は、例えば、データ番号表示部８７に加工条件データのデータ番号が表示されている状態において、ＥＮＴＥＲボタン８８に対する操作を検出した場合、選択中の加工条件データ（例えば、データ番号：「１３０」かつファイル名：「Beam_diameter_B-1」）の設定画面をタッチパネル８０に表示させる。

【0063】

加工条件データの設定画面は、例えば、加工条件データの複数の設定項目が個別に表示される加工条件データ表示部を含む。加工条件データ表示部は、一覧表示部８６に表示された任意のファイル名をオペレータがタッチすることで個別の加工条件データを加工条件データの設定画面上に表示する。設定画面では、加工条件データ表示部に表示される各項目に対し、オペレータにより設定される設定値を入力手段８２から入力できる。タッチパネル８０は、入力手段８２の検出結果に従って、表示手段８１にソフトウェアキーボード等のユーザインタフェース等を表示できる。タッチパネル８０は、例えば、設定画面の加工条件データ表示部の項目に対する操作を検出すると、項目に対応するプルダウンメニューやソフトウェアキーボード等を表示できる。

【0064】

ＥＸＩＴボタン８９は、図４に示すメニュー画面８３をタッチパネル８０に再表示させる機能等が割り当てられる。後述の制御手段９０の演算部９２は、例えば、ＥＸＩＴボタン８９に対する操作を検出した場合、図４に示すメニュー画面８３をタッチパネル８０に再表示させる。

【0065】

図１に示す制御手段９０は、演算手段としての演算処理装置と、記憶手段としての記憶装置と、通信手段としての入出力インターフェース装置と、を含むコンピュータである。演算処理装置は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のマイクロプロセッサを含む。記憶装置は、ＲＯＭ（Read Only Memory）またはＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを有する。演算処理装置は、記憶装置に格納された所定のプログラムに基づいて各種の演算を行う。演算処理装置は、演算結果にしたがって、入出力インターフェース装置を介して各種制御信号を上述した各構成要素に出力し、レーザー加工装置１の制御を行う。制御手段９０は、記憶部９１と、演算部９２と、を含む。

【0066】

記憶部９１は、制御手段９０により実行される各種処理を実現するためのプログラムおよびデータを記憶できる。記憶部９１は、制御プログラム９１１、システムデータ９１２、および加工条件データ９１３を記憶する。

【0067】

制御プログラム９１１は、レーザー加工装置１による加工処理を制御するための機能を提供できる。より詳しくは、制御プログラム９１１は、回転ユニット１３、レーザービーム照射手段２０、レンズ移動機構３０、Ｘ軸方向移動ユニット４０、Ｙ軸方向移動ユニット５０、Ｚ軸方向移動ユニット６０、撮像ユニット７０、およびタッチパネル８０の動作を制御するための機能を提供できる。

【0068】

システムデータ９１２は、レーザー加工装置１のシステム構成に関するデータである。システムデータ９１２は、タッチパネル８０に表示される各種操作画面の画面構成に関するデータを含む。

【0069】

加工条件データ９１３は、レーザー加工処理に関わる基本的な条件に関する複数のデータである。加工条件データ９１３は、例えば、所定のディレクトリに保存される。加工条件データ９１３は、レーザー加工装置１においてオペレータにより作成された加工条件データ、および他のレーザー加工装置１において作成された加工条件データの複製物（コピー）を含む。

【0070】

レーザー加工装置１においてオペレータにより作成された加工条件データは、装置間機差に対応して個々のレーザー加工装置１毎に設定される加工条件データ９１３－１を含む。加工条件データ９１３－１は、図７に例示されるように、レーザービーム２１のビーム径と、ビーム径に対応する第１のレンズユニット２４１および第２のレンズユニット２４２（図２等参照）の位置と、を関連付けたデータを含む。図７に示す一例の場合、加工条件データ９１３－１は、「Beam_diameter_A-1」等の文字列で構成されたファイル名と、ファイル名に対応するビーム径を形成するための第１のレンズユニット２４１の位置および第２のレンズユニット２４２の位置と、を関連付けたデータを含む。「Beam_diameter_A-1」等の文字列は、一覧表示部８６に表示されるファイル名に対応する。「Beam_diameter_A-1」等の文字列の代わりに「１１０」等の数字で構成されたデータ番号が用いられてもよい。第１のレンズユニット２４１の位置および第２のレンズユニット２４２の位置は、図７に示す一例において、第１の距離２４３および第２の距離２４４（図２等参照）で表される。加工条件データ９１３－１は、例えば、レーザー加工装置１の製造時、工場出荷時等に、個々のレーザー加工装置１毎に生成される。このため、加工条件データ９１３－１は、同じ種類のレーザー加工装置１であっても、個々のレーザー加工装置１毎に異なる場合がある。

【0071】

演算部９２は、記憶部９１に格納された制御プログラム９１１に基づいて、レーザー加工装置１の上述した各構成要素をそれぞれ制御して、被加工物１００に対する加工動作をレーザー加工装置１に実行させる。演算部９２は、回転ユニット１３、レーザービーム照射手段２０、レンズ移動機構３０、Ｘ軸方向移動ユニット４０、Ｙ軸方向移動ユニット５０、Ｚ軸方向移動ユニット６０、撮像ユニット７０、およびタッチパネル８０を制御する。

【0072】

演算部９２は、例えば、レーザービーム２１のビーム径と、ビーム径に対応する第１のレンズユニット２４１および第２のレンズユニット２４２（図２等参照）の位置とを、加工条件データ９１３として記憶部９１に記憶させる。演算部９２は、例えば、撮像ユニット７０に被加工物１００を撮像させる。演算部９２は、例えば、撮像ユニット７０によって撮像した画像の画像処理を行う。演算部９２は、例えば、画像処理によって被加工物１００の加工ラインを検出する。演算部９２は、例えば、第１の移動手段３４および第２の移動手段３５（図２等参照）を作動させて、後述のタッチパネル８０の入力手段８２から指定された所定のビーム径に対応する位置に第１のレンズユニット２４１および第２のレンズユニット２４２を移動させる。演算部９２は、例えば、レーザービーム２１の集光点である加工点２８が加工ラインに沿って移動するようにＸ軸方向移動ユニット４０を駆動させると共に、レーザービーム照射手段２０にレーザービーム２１を照射させる。

【0073】

以上説明したように、実施形態のレーザー加工装置１は、制御手段９０の記憶部９１が、レーザービーム２１のビーム径と、ビーム径に対応する第１のレンズユニット２４１および第２のレンズユニット２４２の位置と、を予め記憶している。記憶部９１が記憶するレーザービーム２１のビーム径、およびビーム径に対応する第１のレンズユニット２４１および第２のレンズユニット２４２の位置は、装置間機差に対応して個々のレーザー加工装置１毎に設定される。記憶部９１が記憶するレーザービーム２１のビーム径およびビーム径に対応する第１のレンズユニット２４１および第２のレンズユニット２４２の位置は、レーザー発振器２２から発振されるレーザービーム２１の周波数毎に設定されてもよい。

【0074】

レーザービーム２１のビーム径、およびビーム径に対応する第１のレンズユニット２４１および第２のレンズユニット２４２の位置の加工条件データは、例えば、各々の第１の距離２４３および第２の距離２４４でのレーザービーム２１のビーム径を、ビーム測定ユニット２５で測定することによって生成できる。

【0075】

実施形態のレーザー加工装置１は、制御手段９０が、ビーム調整ユニット２４の第１の移動手段３４および第２の移動手段３５を作動させて、入力手段８２から指定された所定のビーム径に対応する位置に第１のレンズユニット２４１および第２のレンズユニット２４２を移動させる。この際、制御手段９０は、予め記憶部９１に記憶された加工条件データに基づいて第１のレンズユニット２４１および第２のレンズユニット２４２を移動させる。すなわち、レーザー加工装置１は、レーザービーム２１のビーム径を入力手段８２から指定した各々のビーム径に自動で変更することができるので、短時間で所望のビーム径に調整できるとともに、同一のビーム径に対する反復性を有する。

【0076】

したがって、レーザー加工装置１は、都度ビーム径の調整をする必要がないので、異なるデバイスを加工する際のレーザー加工条件の選定が容易になるという効果を奏する。例えば、種類によって材質、厚み、ストリートサイズ等が異なるウェーハを加工する場合であっても、集光レンズ２７に入射するビーム径を変更して加工することが容易である。また、１パス目と２パス目のビーム径を変更する等、様々なビーム径のレーザービーム２１を組み合わせてレーザー加工することも容易である。

【0077】

また、ビーム径の調整のために装置を停止させる必要がなく、レーザー加工中であっても自動で調整を行うことができるため、調整作業にかかる時間を短縮でき、生産性の低下を抑制できる。また、レーザービーム２１のビーム径、およびビーム径に対応する第１のレンズユニット２４１および第２のレンズユニット２４２の位置は、個々のレーザー加工装置１毎に設定されるので、装置間機差を低減することができる。

【0078】

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。すなわち、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。

【符号の説明】

【0079】

１ レーザー加工装置
１０ チャックテーブル
２０ レーザービーム照射手段
２１ レーザービーム
２２ レーザー発振器
２３ 基準レンズ
２４ ビーム調整ユニット
２４１ 第１のレンズユニット
２４２ 第２のレンズユニット
２５ ビーム測定ユニット
２６ ミラー
２７ 集光レンズ
２８ 加工点
３０ レンズ移動機構
３１ 支持基台
３２ 第１のレンズ支持部材
３３ 第２のレンズ支持部材
３４ 第１の移動手段
３５ 第２の移動手段
３６ 第１のレンズ位置検出手段
３７ 第２のレンズ位置検出手段
８０ タッチパネル
８１ 表示手段
８２ 入力手段
９０ 制御手段
９１ 記憶部
９２ 演算部
１００ 被加工物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】