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JP5043630B2 - レーザー加工機 - Google Patents

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Description

本発明は、加工機のチャックテーブルに保持された被加工物の加工始点および加工終点となるエッジを検出するための被加工物のエッジ検出装置を装備したレーザー加工機に関する。
サファイヤ基板等の表面に格子状に形成されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域に窒化ガリウム系化合物半導体等光デバイスが積層された光デバイスウエーハは、ストリートに沿って個々の発光ダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。
このような光デバイスウエーハのストリートに沿った切断は、通常、切削ブレードを高速回転して切削する切削装置によって行われている。しかしながら、サファイヤ基板はモース硬度が高く難削材であるため、加工速度を遅くする必要があり、生産性が悪いという問題がある。
近年、光デバイスウエーハをストリートに沿って分割する方法として、ウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線をストリートに沿って照射することによりレーザー加工溝を形成し、このレーザー加工溝に沿って外力を付与することにより割断する方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
特開平１０−３０５４２０号公報
ウエーハに形成されたストリートに沿ってレーザー加工を施すには、ウエーハの加工始点および加工終点となるエッジを検出してウエーハが存在する範囲だけにレーザー光線を照射する必要がある。このようにウエーハの加工始点および加工終点となるエッジの検出は、検出用のビームをウエーハを保持したチャックテーブルに向けて照射し、その反射光を検出することにより判定している。
而して、ウエーハ等の被加工物がサファイヤ等の透明な材料によって形成されている場合には、検出用のビームが透過し被加工物のエッジを確実に検出することができない。透明な材料によって形成された被加工物であっても、検出用のビームを被加工物の表面に対して斜めに照射することにより、正反射光を捕らえて被加工物のエッジを検出することができる。しかしながら、検出用のビームを被加工物の表面に対して斜めに照射するためには検出用のビームを発振するビーム発振手段および検出用のビームの反射光を受光する受光手段を斜めに配置する必要があるため、検出装置全体が大型化し、レーザー加工機に装備することが困難になるという問題がある。
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、装置全体を小型化することができる被加工物のエッジ検出装置を装備したレーザー加工機を提供することである。
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、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光線を照射する集光器を備えたレーザー光線照射手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段とを相対的に加工送りする加工送り手段と、を具備するレーザー加工機において、
該集光器に隣接して加工送り方向両側にそれぞれ配設され被加工物のエッジを検出するためのエッジ検出装置を具備しており、
該エッジ検出装置は、検出用ビームを発振するビーム発振手段と、該ビーム発振手段から発振された検出用ビームを集光する対物レンズと、該対物レンズを通して照射された検出用ビームの反射光を検出する反射光検出手段とを具備し、
該ビーム発振手段は、検出用ビームの光軸を該対物レンズの中心軸と平行に該中心軸からオフセットした位置に発振し、
該反射光検出手段は、該ビーム発振手段によって発振され該対物レンズを通して照射された検出用ビームが、被加工物が存在しない領域で反射し該対物レンズによって屈折する反射光と被加工物で反射し該対物レンズによって屈折する反射光の変移に基づいて被加工物のエッジを検出する、
ことを特徴とするレーザー加工機が提供される。
本発明によるレーザー加工機に装備される被加工物のエッジ検出装置は、検出用ビームを発振するビーム発振手段が検出用ビームの光軸を対物レンズの中心軸と平行に該中心軸からオフセットした位置に発振し、対物レンズを通して照射された検出用ビームの反射光を検出する反射光検出手段が被加工物が存在しない領域で反射し対物レンズによって屈折する反射光と被加工物で反射し対物レンズによって屈折する反射光の変移に基づいて被加工物のエッジを検出するように構成したので、検出用ビームを斜めに発振する構成に比して装置全体をコンパクトに構成することができる。しかも、ビーム発振手段から発振された検出用ビームは対物レンズで屈折されて被加工物の上面に斜めに照射されるため、被加工物が透明な部材であっても正反射光を捕らえることができる。
また、本発明によるレーザー加工機においては上記エッジ検出装置が集光器の加工送り方向両側にそれぞれ配設されているので、チャックテーブルの往復動に対応して一方のエッジ検出装置または他方のエッジ検出装置を作動することにより、チャックテーブルの往動時および復動時にそれぞれレーザー光線照射工程を実施することができる。
以下、本発明に従って構成された被加工物のエッジ検出装置を装備したレーザー加工機の好適な実施形態について、添付図面を参照して更に詳細に説明する。
図１には、本発明に従って構成された被加工物のエッジ検出装置が装備されたレーザー加工機の斜視図が示されている。図１に示すレーザー加工機は、静止基台２と、該静止基台２に矢印Ｘで示す加工送り方向（Ｘ軸方向）に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構３と、静止基台２に上記矢印Ｘで示す方向（Ｘ軸方向）と直交する矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット支持機構４と、該レーザー光線ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す方向（Z軸方向）に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット５とを具備している。
上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上に矢印Ｘで示す加工送り方向（X軸方向）に沿って平行に配設された一対の案内レール３１、３１と、該案内レール３１、３１上に矢印Ｘで示す加工送り方向（X軸方向）に移動可能に配設された第一の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動可能に配設された第２の滑動ブロック３３と、該第２の滑動ブロック３３上に円筒部材３４によって支持されたカバーテーブル３５と、被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６を具備している。このチャックテーブル３６は多孔性材料から形成された吸着チャック３６１を具備しており、吸着チャック３６１の上面（保持面）上に被加工物である例えば円盤状の半導体ウエーハを図示しない吸引手段によって保持するようになっている。このように構成されたチャックテーブル３６は、円筒部材３４内に配設されたパルスモータ３６０によって回転せしめられる。なお、チャックテーブル３６には、後述する環状のフレームを固定するためのクランプ３６２が配設されている。
上記第１の滑動ブロック３２は、その下面に上記一対の案内レール３１、３１と嵌合する一対の被案内溝３２１、３２１が設けられているとともに、その上面に矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に沿って平行に形成された一対の案内レール３２２、３２２が設けられている。このように構成された第１の滑動ブロック３２は、被案内溝３２１、３２１が一対の案内レール３１、３１に嵌合することにより、一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向（X軸方向）に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第１の滑動ブロック３２を一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向（X軸方向）に移動させるための加工送り手段３７を具備している。加工送り手段３７は、上記一対の案内レール３１と３１の間に平行に配設された雄ネジロッド３７１と、該雄ネジロッド３７１を回転駆動するためのパルスモータ３７２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３７１は、その一端が上記静止基台２に固定された軸受ブロック３７３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３７２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３７１は、第１の滑動ブロック３２の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３７２によって雄ネジロッド３７１を正転および逆転駆動することにより、第一の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向（X軸方向）に移動せしめられる。
図示の実施形態におけるレーザー加工機は、上記チャックテーブル３６の加工送り量即ちX軸方向位置を検出するためのX軸方向位置検出手段３７４を備えている。X軸方向位置検出手段３７４は、案内レール３１に沿って配設されたリニアスケール３７４aと、第１の滑動ブロック３２に配設され第１の滑動ブロック３２とともにリニアスケール３７４aに沿って移動する読み取りヘッド３７４bとからなっている。このX軸方向位置検出手段３７４の読み取りヘッド３７４bは、図示に実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の加工送り量即ちX軸方向位置を検出する。なお、上記加工送り手段３７の駆動源としてパルスモータ３７２を用いた場合には、パルスモータ３７２に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、チャックテーブル３６の加工送り量即ちX軸方向位置を検出することもできる。また、上記加工送り手段３７の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の加工送り量即ちX軸方向位置を検出することもできる。
上記第２の滑動ブロック３３は、その下面に上記第１の滑動ブロック３２の上面に設けられた一対の案内レール３２２、３２２と嵌合する一対の被案内溝３３１、３３１が設けられており、この被案内溝３３１、３３１を一対の案内レール３２２、３２２に嵌合することにより、矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第２の滑動ブロック３３を第１の滑動ブロック３２に設けられた一対の案内レール３２２、３２２に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動させるための第１の割り出し送り手段３８を具備している。第１の割り出し送り手段３８は、上記一対の案内レール３２２と３２２の間に平行に配設された雄ネジロッド３8１と、該雄ネジロッド３8１を回転駆動するためのパルスモータ３8２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３8１は、その一端が上記第１の滑動ブロック３２の上面に固定された軸受ブロック３８３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３8２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３8１は、第２の滑動ブロック３３の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３8２によって雄ネジロッド３8１を正転および逆転駆動することにより、第２の滑動ブロック３３は案内レール３２２、３２２に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動せしめられる。
図示の実施形態におけるレーザー加工機は、上記第２の滑動ブロック３３の割り出し加工送り量即ちY軸方向位置を検出するためのY軸方向位置検出手段３８４を備えている。Y軸方向位置検出手段３８４は、案内レール３２２に沿って配設されたリニアスケール３８４aと、第２の滑動ブロック３３に配設され第２の滑動ブロック３３とともにリニアスケール３８４aに沿って移動する読み取りヘッド３８４bとからなっている。このY軸方向位置検出手段３８４の読み取りヘッド３８４bは、図示に実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の割り出し送り量即ちY軸方向位置を検出する。なお、上記割り出し送り手段３８の駆動源としてパルスモータ３8２を用いた場合には、パルスモータ３8２に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、チャックテーブル３６の割り出し送り量即ちY軸方向位置を検出することもできる。また、上記第１の割り出し送り手段３８の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の割り出し送り量即ちY軸方向位置を検出することもできる。
上記レーザー光線照射ユニット支持機構４は、静止基台２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に沿って平行に配設された一対の案内レール４１、４１と、該案内レール４１、４１上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された可動支持基台４２を具備している。この可動支持基台４２は、案内レール４１、４１上に移動可能に配設された移動支持部４２１と、該移動支持部４２１に取り付けられた装着部４２２とからなっている。装着部４２２は、一側面に矢印Ｚで示す方向（Z軸方向）に延びる一対の案内レール４２３、４２３が平行に設けられている。図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット支持機構４は、上記可動支持基台４２を一対の案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動させるための第２の割り出し送り手段４３を具備している。第２の割り出し送り手段４３は、上記一対の案内レール４１、４１の間に平行に配設された雄ネジロッド４３１と、該雄ねじロッド４３１を回転駆動するためのパルスモータ４３２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド４３１は、その一端が上記静止基台２に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ４３２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド４３１は、可動支持基台４２を構成する移動支持部４２１の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ４３２によって雄ネジロッド４３１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台４２は案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動せしめられる。
図示の実施形態のおけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１と、該ユニットホルダ５１に取り付けられたレーザー光線照射手段５２を具備している。ユニットホルダ５１は、上記装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２３、４２３に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１１、５１１が設けられており、この被案内溝５１１、５１１を上記案内レール４２３、４２３に嵌合することにより、矢印Ｚで示す方向（Z軸方向）に移動可能に支持される。
図示の実施形態のおけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１と、該ユニットホルダ５１に取り付けられたレーザー光線照射手段５２を具備している。ユニットホルダ５１は、上記装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２３、４２３に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１１、５１１が設けられており、この被案内溝５１１、５１１を上記案内レール４２３、４２３に嵌合することにより、矢印Ｚで示す方向に移動可能に支持される。
図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１を一対の案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向（Z軸方向）に移動させるための移動手段５３を具備している。移動手段５３は、一対の案内レール４２３、４２３の間に配設された雄ネジロッド（図示せず）と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ５３２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５３２によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ５１およびレーザビーム照射手段５２を案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向（Z軸方向）に移動せしめる。なお、図示の実施形態においてはパルスモータ５３２を正転駆動することによりレーザー光線照射装置５２を上方に移動し、パルスモータ５３２を逆転駆動することによりレーザー光線照射装置５２を下方に移動するようになっている。
上記レーザー光線照射手段５２は、ユニットホルダ５１に固定され実質上水平に延出する円筒形状のケーシング５２１を含んでいる。ケーシング５２１内にはＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器からなるパルスレーザー光線発振器や繰り返し周波数設定手段を備えたパルスレーザー光線発振手段が配設されており、このパルスレーザー光線発振手段は図示の実施形態においてはサファイヤ基板等の被加工物に対して吸収性を有する波長（例えば３５５nm）のパルスレーザー光線を発振する。上記ケーシング５２１の先端部には、集光レンズ（図示せず）を収容した集光器５２２が装着されている。上記パルスレーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線は、図示しない伝送光学系を介して集光器５２２に至り、集光器５２２から上記チャックテーブル３６に保持される被加工物に所定の集光スポット径で照射される。
図示の実施形態におけるレーザー加工機は、ケーシング５２１の前端部に配設され上記レーザー光線照射手段５２によってレーザー加工すべき加工領域を撮像する撮像手段５５を備えている。この撮像手段５５は、被加工物を照明する照明手段と、該照明手段によって照明された領域を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた像を撮像する撮像素子（ＣＣＤ）等を備え、撮像した画像信号を後述する制御手段に送る。
図示の実施形態におけるレーザー加工機は、チャックテーブル３６に保持された被加工物のエッジを検出する被加工物のエッジ検出装置６を具備している。
図１に示す被加工物のエッジ検出装置６は、レーザー光線照射手段５２の集光器５２２に装着された第１のエッジ検出装置６aと第２のエッジ検出装置６bとからなっている。この第１のエッジ検出装置６aと第２のエッジ検出装置６bは、図２に示すように集光器５２２の加工送り方向Xの両側にそれぞれ中心間距離Lをもって配設されている。第１のエッジ検出装置６aおよび第２のエッジ検出装置６bは同一の構成でよく、以下その第１の実施形態について、図３を参照して説明する。
図３に示す第１のエッジ検出装置６aおよび第２のエッジ検出装置６bは、円筒状のケース６１と、該ケース６１に配設され検出用ビームを発振するビーム発振手段６２と、該ビーム発振手段６２から発振された検出用ビームを集光する対物レンズ６３と、該対物レンズを通して照射された検出用ビームの反射光を検出する反射光検出手段６４とを具備している。ビーム発振手段６２は、図示の実施形態においてはレーザーダイオードからなり、後述する制御手段によって制御される。このレーザーダイオードからなるビーム発振手段６２は、例えば出力が１０mWで直径がφ１．０mmの検出用ビームLBaを、その光軸が対物レンズ６３の中心軸Aと平行に該中心軸Aから所定距離Bだけオフセットした位置に向けて発振する。対物レンズ６３は、ビーム発振手段６２から発振された検出用ビームLBaを集光し、上記チャックテーブル３６の上面である保持面に向けて照射する。反射光検出手段６４は、対物レンズ６３を通して照射されチャックテーブル３６に保持された被加工物等で反射した検出用ビームLBaの反射光LBbを受光する。この反射光検出手段６４は、図示の実施形態においては位置敏感型検出器(PSD)やCCDラインセンサー等の位置検出器６４１からなっており、その検出信号を後述する制御手段に送る。
図３に示す第１のエッジ検出装置６aおよび第２のエッジ検出装置６bは以上のように構成されており、以下その作用について図４の(a)および(b)を参照して説明する。
図４の(a)に示すようにビーム発振手段６２から発振された検出用ビームLBaは、対物レンズ６３によって集光されつつ屈折されてチャックテーブル３６に保持され表面に被加工物Wが貼着されたダイシングテープTに照射された場合には、該ダイシングテープTの表面で反射し、その反射光LBb1が対物レンズ６３に向けて進む。このとき、対物レンズ６３によって集光されつつ屈折される検出用ビームLBaの集光点Pを図４の(a)に示すようにダイシングテープTの表面に合わせた場合には、集光点Pは対物レンズ６３の中心軸A上に位置付けられる。このように対物レンズ６３によって集光されつつ屈折される検出用ビームLBaの集光点Pにおけるスポット径はφ数μmとなる。ダイシングテープFの表面において集光点Pで反射した反射光LBb1は、対物レンズ６３に達し、該対物レンズ６３で屈折せしめられて対物レンズ６３の中心軸Aと平行に進んで位置検出器６４１の第１の位置S1に達する。位置検出器６４１は、反射光LBb1を受光した第１の位置S1信号を後述する制御手段に送る。
次に、図４の(b)に示すようにビーム発振手段６２から発振され対物レンズ６３によって集光された検出用ビームLBaがチャックテーブル３６に保持されたダイシングテープTの表面に貼着された被加工物Wの上面に照射された場合について説明する。この場合、対物レンズ６３によって集光されつつ屈折される検出用ビームLBaは集光点Pより上流側で被加工物Wの上面で反射するため、その反射光LBb2は集光点Pで反射した反射光LBb１より対物レンズ６３の中心軸A側に到達する。集光点Pで反射した反射光LBb１より対物レンズ６３の中心軸A側に到達した反射光LBb2は、反射光LBb１の屈折率より小さい屈折率で屈折せしめられる。この結果、位置検出器６４１に到達する反射光LBb2の第２の位置S2は、上記反射光LBb1が到達する第１の位置S1と変移する。このようにして、反射光LBb2を第２の位置S2で受光した位置検出器６４１は、反射光LBb2を受光した第２の位置S2信号を後述する制御手段に送る。このようにして位置検出器６４１から送られる位置信号を入力する後述する制御手段は、第１の位置S1信号を入力しているときは被加工物Wが存在していない領域であると判定し、第２の位置S2信号を入力したとき被加工物Wのエッジ部に達したと判定する。
次に、第１のエッジ検出装置６aおよび第２のエッジ検出装置６bの第２の実施形態について、図５を参照して説明する。なお、図５に示す第１のエッジ検出装置６aおよび第２のエッジ検出装置６bは、上記図３に示す第１のエッジ検出装置６aおよび第２のエッジ検出装置６bにおける反射光検出手段６４が異なるだけで、他の部材は実質的に同一であるため、同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。
図５に示す第１のエッジ検出装置６aおよび第２のエッジ検出装置６bにおける反射光検出手段６４は、上記対物レンズ６３を通して照射された検出用ビームLBaの反射光LBbを受光するホトセンサー６４３と、該ホトセンサー６４３と対物レンズ６３との間に配設されピンホール６４４aを備えたマスク部材６４４とからなっている。このマスク部材６４４は、後述するように発振手段６２から発振され対物レンズ６３によって集光された検出用ビームLBaがチャックテーブル３６に保持されダイシングテープFで反射され対物レンズ６３によって屈折した反射光LBbを遮蔽するように構成されている。従って、マスク部材６４４は、被加工物が存在しない領域で反射し対物レンズによって屈折した反射光を遮蔽する機能を備えている。そして、マスク部材６４４のピンホール６４４aは、後述するようにビーム発振手段６２から発振され対物レンズ６３によって集光された検出用ビームLBaがチャックテーブル３６に保持された被加工物Wで反射され対物レンズ６３によって屈折した反射光LBbを通過させるように構成されている。このようにしてマスク部材６４４のピンホール６４４aを通過した反射光LBbは、ホトセンサー６４３によって受光されるようになっている。
図５に示す第１のエッジ検出装置６aおよび第２のエッジ検出装置６bは以上のように構成されており、以下その作用について図６の(a)および(b)を参照して説明する。
図６の(a)に示すようにビーム発振手段６２から発振された検出用ビームLBaは、上記図３および図４に示す実施形態と同様に対物レンズ６３によって集光されつつ屈折されチャックテーブル３６に保持され表面に被加工物Wが貼着されたダイシングテープTに照射された場合には、該ダイシングテープTの表面で反射し、その反射光LBb１が対物レンズ６３に向けて進む。このとき、対物レンズ６３によって集光されつつ屈折される検出用ビームLBaの集光点Pを図６の(a)に示すようにダイシングテープTの表面に合わせた場合には、集光点Pは対物レンズ６３の中心軸A上に位置付けられる。ダイシングテープTの表面において集光点Pで反射した反射光LBb1は、対物レンズ６３に達し、該対物レンズ６３で屈折せしめられて対物レンズ６３の中心軸Aと平行に進む。この反射光LBb1は、対物レンズ６３とホトセンサー６４３との間に配設されたマスク部材６４４によって遮蔽されホトセンサー６４３に到達しない。
次に、図６の(b)に示すようにビーム発振手段６２から発振され対物レンズ６３によって集光されつつ屈折された検出用ビームLBがチャックテーブル３６に保持されたダイシングテープTの表面に貼着された被加工物Wの上面に照射された場合について説明する。この場合、対物レンズ６３によって集光されつつ屈折された検出用ビームLBaは集光点Pより上流側で被加工物Wの上面で反射するため、上記図３および図４に示す実施形態と同様に反射光LBb2は集光点Pで反射した反射光LBb１より対物レンズ６３の中心軸A側に到達する。集光点Pで反射した反射光LBb１より対物レンズ６３の中心軸A側に到達した反射光LB2は、反射光LBb１の屈折率より小さい屈折率で屈折せしめられる。このように対物レンズ６３によって屈折せしめられた反射光LBb2は、マスク部材６４４に形成されたピンホール６４４aを通過してホトセンサー６４３によって受光される。ホトセンサー６４３は、ピンホール６４４aを通過した反射光LBb2を受光すると、その受光信号を後述する制御手段に送る。従って、後述する制御手段は、ホトセンサー６４３から受光信号を入力しない状態では被加工物Wが存在していない領域であると判定し、ホトセンサー６４３から受光信号を入力したとき被加工物Wのエッジ部に達したと判定する。
上述した第１のエッジ検出装置６aおよび第２のエッジ検出装置６bは、ビーム発振手段６２が検出用ビームLBaの光軸を対物レンズ６３の中心軸Aと平行に該中心軸Aから所定距離Bだけオフセットした位置に向けて発振し、対物レンズ６３を通して照射された検出用ビームLBの反射光LBb1およびLBb2を検出する反射光検出手段６４が被加工物が存在しない領域で反射し対物レンズ６３によって屈折する反射光と被加工物で反射し対物レンズ６３によって屈折する反射光の変移に基づいて被加工物のエッジを検出するように構成されているので、検出用ビームを斜めに発振する構成に比して装置全体をコンパクトに構成することができる。しかも、上記ビーム発振手段６２から発振された検出用ビームLBaは、対物レンズ６３で屈折されて被加工物Wの上面に斜めに照射されるため、被加工物が透明な部材であっても正反射光を捕らえることができる。
図１に戻って説明を続けると、図示の実施形態におけるレーザー加工機は、制御手段７を具備している。制御手段７はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）７１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）７２と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）７３と、カウンター７４と、入力インターフェース７５および出力インターフェース７６とを備えている。制御手段７の入力インターフェース７５には、上記X軸方向位置検出手段３７４、Y軸方向位置検出手段３８４および撮像手段５５、上記第１のエッジ検出装置６aおよび第２のエッジ検出装置６bの位置検出器６４１またはホトセンサー６４３等からの検出信号が入力される。そして、制御手段６の出力インターフェース７６からは、上記パルスモータ３６０、パルスモータ３７２、パルスモータ３８２、パルスモータ４３２、パルスモータ５３２、パルスレーザー光線照射手段５２、上記第１のエッジ検出装置６aおよび第２のエッジ検出装置６bのビーム発振手段６２、表示手段７０等に制御信号を出力する。
図示の実施形態におけるレーザー加工機は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
図７には、被加工物としての光デバイスウエーハ１０が環状のフレームFに装着されたダイシングテープTの表面に貼着されている状態が示されている。この光デバイスウエーハ１０は、サファイヤウエーハからなり、表面１０aに格子状に形成された複数のストリート１０１によって複数の領域が区画され、この区画された領域に発光ダイオード等の光デバイス１０２が形成されている。
上記光デバイスウエーハ１０のストリート１０１に沿ってレーザー加工を実施するには、先ず上述した図１に示すレーザー加工機のチャックテーブル３６上に光デバイスウエーハ１０の表面１０ａを上にしてダイシングテープT側を載置し、該チャックテーブル３６上に光デバイスウエーハ１０をダイシングテープTを介して吸引保持する。また、ダイシングテープTが装着された環状のフレームFは、チャックテーブル３６に配設されたクランプ３６２によって固定される。
上述したように光デバイスウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル３６は、加工送り手段３７を作動することによって撮像手段５５の直下に位置付けられる。チャックテーブル３６が撮像手段５５の直下に位置付けられると、撮像手段５５および制御手段７によって光デバイスウエーハ１０のレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。即ち、撮像手段５５および制御手段７は、光デバイスウエーハ１０の所定方向に形成されているストリート１０１と、上記集光器５２２との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、レーザー光線照射位置のアライメントを遂行する。また、光デバイスウエーハ１０に形成されている上記所定方向に対して直交する方向に延びるストリート１０１に対しても、同様にレーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。
以上のようにしてチャックテーブル３６上に保持された光デバイスウエーハ１０に形成されているストリート１０１を検出し、レーザー光線照射位置のアライメントが行われたならば、加工送り手段３７および第１の割り出し送り手段３８を作動して図８の(a)で示すようにチャックテーブル３６を集光器５２２およびエッジ検出装置６が位置するレーザー光線照射領域に移動し、光デバイスウエーハ１０に形成された所定のストリート１０１を集光器５２２およびエッジ検出装置６に合わせる。このとき、光デバイスウエーハ１０の図８の(a)において左端が集光器５２２およびエッジ検出装置６の右側になるように位置付ける。次に、エッジ検出装置６の第１のエッジ検出装置６aを作動するとともに加工送り手段３７を作動してチャックテーブル３６を図８の(a)において矢印Ｘ１で示す加工送り方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。このとき、第１のエッジ検出装置６aが図３に示すエッジ検出装置の場合には、ビーム発振手段６２から発振され対物レンズ６３によって集光されつつ屈折される検出用ビームLBaが図８の(a)に示すようにダイシングテープTに照射されている状態においては、上記図４の(a)と同様に反射光LBb1が位置検出器６４１の第１の位置S1に到達し、位置検出器６４１は反射光LBb1を受光した第１の位置S1信号を制御手段７に送る。また、第１のエッジ検出装置６aが図５に示すエッジ検出装置の場合には、ビーム発振手段６２から発振され対物レンズ６３によって集光されつつ屈折される検出用ビームLBaが図８の(a)に示すようにダイシングテープTに照射されている状態においては、上記図６の(a)と同様に反射光LBb1はマスク部材６４４によって遮蔽されている。
図８の(a)に示す状態からチャックテーブル３６が矢印Ｘ１で示す加工送り方向に移動し、図８の(b)に示すようにビーム発振手段６２から発振され対物レンズ６３によって集光されつつ屈折される検出用ビームLBaが光デバイスウエーハ１０の左端（エッジ）に照射されると、第１のエッジ検出装置６aが図３に示すエッジ検出装置の場合には、上記図４の(b)と同様に光デバイスウエーハ１０の上面で反射した反射光LBb2が位置検出器６４１の第２の位置S2に到達し、位置検出器６４１は反射光LBb2を受光した第２の位置S2信号を制御手段７に送る。この第２の位置S2信号を入力した制御手段７は、光デバイスウエーハ１０の左端（エッジ）が第１のエッジ検出装置６aの直下に達したと判定する。また、第１のエッジ検出装置６aが図５に示すエッジ検出装置の場合には、ビーム発振手段６２から発振され対物レンズ６３によって集光されつつ屈折される検出用ビームLBaが図８の(b)に示すように光デバイスウエーハ１０の左端（エッジ）に照射されると、上記図６の(b)と同様に光デバイスウエーハ１０の上面で反射した反射光LBb2がマスク部材６４４に形成されたピンホール６４４aを通過してホトセンサー６４３によって受光される。このようにマスク部材６４４に形成されたピンホール６４４aを通過した反射光LBb2を受光したホトセンサー６４３は、その受光信号を制御手段７に送る。このホトセンサー６４３からの受光信号を入力した制御手段７は、光デバイスウエーハ１０の左端（エッジ）が第１のエッジ検出装置６aの直下に達したと判定する。
制御手段７は、図８の(b)に示すように光デバイスウエーハ１０の左端（エッジ）が第１のエッジ検出装置６aの直下に達したと判定したならば、X軸方向位置検出手段３７４から送られる検出信号に基づいてチャックテーブル３６のX1で示す方向への移動距離を求める。そして、この移動距離が図８の(c)に示すように第１のエッジ検出装置６aと集光器５２２の中心間距離Lに達したら、制御手段７は光デバイスウエーハ１０の左端（エッジ）が集光器５２２の直下に達したと判断し、レーザー光線照射手段５２を作動し集光器５２２からパルスレーザー光線を照射する（レーザー光線照射工程）。この結果、光デバイスウエーハ１０には左端（エッジ）からストリート１０１に沿ってパルスレーザー光線が照射される。このようにして、集光器５２２からパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル３６を図８の(c)において矢印Ｘ１で示す加工送り方向に移動せしめ、図９の(a)に示すように光デバイスウエーハ１０の右端（エッジ）が第１のエッジ検出装置６aの直下を外れ、第１のエッジ検出装置６aから照射される検出用ビームLBaがダイシングテープTに達したならば、制御手段７は上述したように第１のエッジ検出装置６aの直下に光デバイスウエーハ１０が存在しないと判定し、X軸方向位置検出手段３７４から送られる検出信号に基づいてチャックテーブル３６のX1で示す方向への移動距離を求める。そして、この移動距離が図９の(b)に示すように第１のエッジ検出装置６aと集光器５２２の中心間距離Lに達したら、制御手段７は光デバイスウエーハ１０の右端（エッジ）が集光器５２２の直下に達したと判断し、集光器５２２からパルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル３６の移動を停止する。この結果、光デバイスウエーハ１０には、図９の(b)および(c)に示すようにストリート１０１の両端間にレーザー加工溝１１０が形成される。
なお、上記レーザー光線照射工程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
光源 ：LD励起QスイッチNd:YVO4レーザー
波長 ：３５５ｎｍ
繰り返し周波数 ：７０kHz
平均出力 ：１．０W
集光スポット径 ：φ１０μｍ
加工送り速度 ：７０ｍｍ／秒
上述したように光デバイスウエーハ１０に形成された所定のストリート１０１に沿ってレーザー光線照射工程を実施したならば、第１の割り出し送り手段３８を作動してチャックテーブル３６を割り出し送り方向にストリート１０１の間隔に相当する距離移動するとともに、加工送り手段３７を作動して図１０に示すように光デバイスウエーハ１０の右端が集光器５２２およびエッジ検出装置６の左側になるように位置付ける。そして、第２のエッジ検出装置６bを作動するとともに加工送り手段３７を作動してチャックテーブル３６を図１０において矢印Ｘ2で示す加工送り方向に所定の加工送り速度で移動せしめ、上記レーザー光線照射工程を実施する。このように、図示の実施形態においては、第１のエッジ検出装置６aと第２のエッジ検出装置６bが集光器５２２の加工送り方向Xの両側にそれぞれ中心間距離Lをもって配設されているので、チャックテーブル３６の往復動に対応して第１のエッジ検出装置６aまたは第２のエッジ検出装置６bを作動することにより、チャックテーブル３６の往動時および復動時にそれぞれレーザー光線照射工程を実施することができる。
このようにして、光デバイスウエーハ１０の所定方向に延在する全てのストリート１０１に沿って上述したレーザー光線照射工程を実施したならば、チャックテーブル３６を９０度回動せしめて、上記所定方向に対して直交する方向に延びる各ストリート１０１に沿って上述したレーザー光線照射工程を実施する。
本発明に従って構成された被加工物のエッジ検出装置が装備されたレーザー加工機の斜視図。 図１に示すレーザー加工機に装備された本発明に従って構成されたエッジ検出装置の正面図。 本発明に従って構成された被加工物のエッジ検出装置の第１の実施形態を示す断面図。 図４に示す被加工物のエッジ検出装置の検出状態を示す説明図。 本発明に従って構成された被加工物のエッジ検出装置の第２の実施形態を示す断面図。 図６に示す被加工物のエッジ検出装置の検出状態を示す説明図。 被加工物としての光デバイスウエーハが環状のフレームに装着されたダイシングテープの表面に貼着されている状態を示す斜視図。 図１に示すレーザー加工機によって実施するレーザー加工工程の説明図。 図１に示すレーザー加工機によって実施するレーザー加工工程の説明図。 図１に示すレーザー加工機によって実施するレーザー加工工程の説明図。
符号の説明
１：レーザー加工装置
２：静止基台
３：チャックテーブル機構
３６：チャックテーブル
３７：加工送り手段
３７４：X軸方向位置検出手段
３８：第１の割り出し送り手段
３８４：Y軸方向位置検出手段
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
４２：可動支持基台
４３：第２の割り出し送り手段
５：レーザー光線照射ユニット
５２：レーザー光線照射手段
５２２：集光器
５５：撮像手段
６：エッジ検出装置
６a：第１のエッジ検出装置
６b：第２のエッジ検出装置
６１：円筒状のケース
６２：ビーム発振手段
６３：対物レンズ
６４：反射光検出手段
６４１：位置検出器
６４３：ホトセンサー
６４４：マスク部材
６４４a：ピンホール
７：制御手段
１０：光デバイスウエーハ
F：環状のフレーム
T：ダイシングテープ

Claims (1)

  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光線を照射する集光器を備えたレーザー光線照射手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段とを相対的に加工送りする加工送り手段と、を具備するレーザー加工機において、
    該集光器に隣接して加工送り方向両側にそれぞれ配設され被加工物のエッジを検出するためのエッジ検出装置を具備しており、
    該エッジ検出装置は、検出用ビームを発振するビーム発振手段と、該ビーム発振手段から発振された検出用ビームを集光する対物レンズと、該対物レンズを通して照射された検出用ビームの反射光を検出する反射光検出手段とを具備し、
    該ビーム発振手段は、検出用ビームの光軸を該対物レンズの中心軸と平行に該中心軸からオフセットした位置に発振し、
    該反射光検出手段は、該ビーム発振手段によって発振され該対物レンズを通して照射された検出用ビームが、被加工物が存在しない領域で反射し該対物レンズによって屈折する反射光と被加工物で反射し該対物レンズによって屈折する反射光の変移に基づいて被加工物のエッジを検出する、
    ことを特徴とするレーザー加工機。
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