JP2013035003A - Laser beam machining device - Google Patents

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Tomohiro Endo
智裕 遠藤
Riki Aikawa
力 相川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser beam machining device that can form a laser-machined groove having an unprescribed machining width through a single machining step by optionally adjusting the machining groove.SOLUTION: The laser beam machining device includes: a laser beam irradiator for irradiating a workpiece 100 held on a chuck table 36 with laser beam; a machining feed unit for moving the chuck table and the laser beam irradiator relatively in a machining feed direction, namely, in an X-axis direction; and an indexing feed unit for moving them relatively in an indexing feed direction, namely, in a Y-axis direction, perpendicular to the X-axis direction. The laser beam irradiator includes: a laser beam-oscillating unit for oscillating the laser beam; and a light collector 7 for collecting the laser beam thus oscillated. The light collector includes: an elliptical spot-forming unit for forming a light-collecting spot elliptically; and a machining width-adjusting unit for adjusting the angle θ to an X-axis direction of a long axis in the formed elliptical light-collecting spot.

Description

本発明は、レーザー光線を照射して形成するレーザー加工溝の加工幅を任意に調整することができるレーザー加工装置に関する。   The present invention relates to a laser processing apparatus capable of arbitrarily adjusting the processing width of a laser processing groove formed by irradiating a laser beam.

当業者には周知の如く、半導体デバイス製造工程においては、シリコン等の半導体基板の表面に絶縁膜と機能膜が積層された積層体によって複数のIC、LSI等のデバイスをマトリックス状に形成した半導体ウエーハが形成される。このように形成された半導体ウエーハは上記デバイスがストリートと呼ばれる分割予定ラインによって区画されており、このストリートに沿って分割することによって個々のデバイスを製造している。   As is well known to those skilled in the art, in a semiconductor device manufacturing process, a semiconductor in which a plurality of devices such as ICs and LSIs are formed in a matrix by a laminated body in which an insulating film and a functional film are laminated on the surface of a semiconductor substrate such as silicon. A wafer is formed. In the semiconductor wafer formed in this way, the above devices are partitioned by dividing lines called streets, and individual devices are manufactured by dividing along the streets.

このような半導体ウエーハのストリートに沿った分割は、通常、ダイサーと呼ばれる切削装置によって行われている。この切削装置は、被加工物である半導体ウエーハ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半導体ウエーハを切削するための切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に移動せしめる移動手段とを具備している。切削手段は、高速回転せしめられる回転スピンドルと該スピンドルに装着された切削ブレードを含んでいる。切削ブレードは円盤状の基台と該基台の側面外周部に装着された環状の切れ刃からなっており、切れ刃は例えば粒径3μm程度のダイヤモンド砥粒を電鋳によって固定され厚みが20μm程度に形成されている。   Such division along the streets of a semiconductor wafer is usually performed by a cutting device called a dicer. This cutting apparatus includes a chuck table for holding a semiconductor wafer as a workpiece, a cutting means for cutting the semiconductor wafer held on the chuck table, and a movement for relatively moving the chuck table and the cutting means. Means. The cutting means includes a rotating spindle that is rotated at a high speed and a cutting blade attached to the spindle. The cutting blade is composed of a disk-shaped base and an annular cutting edge mounted on the outer periphery of the side surface of the base. The cutting edge is fixed by electroforming, for example, diamond abrasive grains having a grain size of about 3 μm, and the thickness is 20 μm. It is formed to the extent.

近時においては、IC、LSI等の半導体チップの処理能力を向上するために、シリコン等の半導体基板の表面にSiOF、BSG(SiOB)等の無機物系の膜やポリイミド系、パリレン系等のポリマー膜である有機物系の膜からなる低誘電率絶縁体被膜(Low−k膜)と回路を形成する機能膜が積層された積層体によって半導体チップを形成せしめた形態の半導体ウエーハが実用化されている。   Recently, in order to improve the processing capability of semiconductor chips such as IC and LSI, inorganic films such as SiOF and BSG (SiOB) and polymers such as polyimide and parylene are used on the surface of a semiconductor substrate such as silicon. A semiconductor wafer having a form in which a semiconductor chip is formed by a laminate in which a low dielectric constant insulator film (Low-k film) made of an organic film as a film and a functional film for forming a circuit is laminated has been put into practical use. Yes.

上述したLow−k膜はシリコン等の半導体基板の素材と異なるため、切削ブレードによって同時に切削することが困難である。即ち、Low−k膜は雲母のように非常に脆いことから、切削ブレードによりストリートに沿って切削すると、Low−k膜が剥離し、この剥離が回路にまで達し半導体チップに致命的な損傷を与えるという問題がある。   Since the Low-k film described above is different from a material of a semiconductor substrate such as silicon, it is difficult to cut simultaneously with a cutting blade. In other words, the low-k film is very brittle like mica, so when cutting along the street with a cutting blade, the low-k film peels off, and this peeling reaches the circuit, causing fatal damage to the semiconductor chip. There is a problem of giving.

上記問題を解消するために、半導体ウエーハに形成されたストリートに沿って2条のレーザー加工溝を形成して積層体を分断し、この2条のレーザー加工溝の外側間に切削ブレードを位置付けて切削ブレードと半導体ウエーハを相対移動することにより、半導体ウエーハをストリートに沿って切断するウエーハの分割方法が提案されている。(例えば、特許文献1参照。)   In order to solve the above problem, two laser-processed grooves are formed along the streets formed in the semiconductor wafer to divide the laminate, and a cutting blade is positioned between the two laser-processed grooves. A wafer dividing method has been proposed in which a semiconductor wafer is cut along a street by moving a cutting blade and a semiconductor wafer relative to each other. (For example, refer to Patent Document 1.)

特開2005−64231号公報JP-A-2005-64231

而して、上述した半導体ウエーハに形成されたストリートに沿って2条のレーザー加工溝を形成して積層体を分断する方法は、レーザー光線の集光スポットをストリートの両側に位置付けてレーザー加工溝を形成しなければならず、生産性が悪いという問題がある。また、半導体ウエーハに形成されたストリートに沿って2条のレーザー加工溝を形成して積層体を分断する方法は、2条のレーザー加工溝に挟まれたストリートの中央部に積層体が残存するため、切削ブレードの直進性が損なわれデバイスを損傷させるという問題もある。更に、半導体ウエーハに形成されたストリートに沿って2条のレーザー加工溝を形成して積層体を分断する方法は、ストリートの幅が30〜100μmとウエーハによって異なることから、形成すべきレーザー加工溝の間隔をその都度調整しなければならず、生産性が更に悪化する。   Thus, the method of dividing the laminate by forming two laser-processed grooves along the streets formed on the semiconductor wafer described above is to locate the laser beam condensing spots on both sides of the streets to form the laser-processed grooves. There is a problem that it must be formed and productivity is poor. Also, in the method of dividing the laminate by forming two laser-processed grooves along the street formed in the semiconductor wafer, the laminate remains in the central portion of the street sandwiched between the two laser-processed grooves. Therefore, there is also a problem that the straightness of the cutting blade is impaired and the device is damaged. Furthermore, the method of dividing the laminate by forming two laser-processed grooves along the streets formed on the semiconductor wafer is different depending on the wafer, with the width of the street being 30 to 100 μm. The interval must be adjusted each time, which further deteriorates productivity.

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、加工幅を任意に調整可能にすることにより、1回の加工工程により任意の加工幅を有するレーザー加工溝を形成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。   The present invention has been made in view of the above-mentioned facts, and its main technical problem is to form a laser processing groove having an arbitrary processing width by a single processing step by making the processing width arbitrarily adjustable. It is providing the laser processing apparatus which can do.

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を加工送り方向(X軸方向)に相対的に移動せしめる加工送り手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段を該加工送り方向(X軸方向)と直交する割り出し送り方向(Y軸方向)に相対移動せしめる割り出し送り手段と、を具備するレーザー加工装置において、
該レーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振するレーザー光線発振手段と、該レーザー光線発振手段によって発振されたレーザー光線を集光する集光器とを具備し、
該集光器は、集光スポットの形状を楕円形に形成する楕円スポット形成手段と、該楕円スポット形成手段によって形成された楕円形の集光スポットにおける長軸のX軸方向に対する角度を調整する加工幅調整手段とを具備している、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
In order to solve the above main technical problems, according to the present invention, a chuck table for holding a workpiece, a laser beam irradiation means for irradiating a workpiece with a laser beam to the workpiece, a chuck table, and the chuck table A machining feed means for moving the laser beam irradiation means relative to the machining feed direction (X-axis direction), and an index feed direction (Y-axis) orthogonal to the chuck table and the laser beam irradiation means for the machining feed direction (X-axis direction). In a laser processing apparatus comprising an indexing feed means for relative movement in the direction),
The laser beam irradiation means comprises a laser beam oscillation means for oscillating a laser beam, and a condenser for condensing the laser beam oscillated by the laser beam oscillation means,
The concentrator adjusts the angle of the major axis with respect to the X-axis direction in an elliptical spot forming unit that forms an elliptical shape of the focused spot and an elliptical focused spot formed by the elliptical spot forming unit. Processing width adjustment means,
A laser processing apparatus is provided.

本発明によるレーザー加工装置においては、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レーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振するレーザー光線発振手段と、該レーザー光線発振手段によって発振されたレーザー光線を集光する集光器とを具備し、集光器が集光スポットの形状を楕円形に形成する楕円スポット形成手段と、該楕円スポット形成手段によって形成された楕円形の集光スポットにおける長軸のX軸方向に対する角度を調整する加工幅調整手段とを具備しているので、楕円スポット形成手段によって形成された楕円形の集光スポットにおける長軸のX軸方向に対する角度を調整することにより、加工幅を任意に調整可能となり、1回の加工工程により任意の加工幅を有するレーザー加工溝を形成することができる。従って、例えば半導体ウエーハのストリートに沿って半導体基板の表面に積層された積層体を除去するためにレーザー加工溝を形成する場合、中央部に積層体を残存させることなく所望の加工幅に形成することができるので、半導体ウエーハをレーザー加工溝に沿って切削ブレードにより切削する際に切削ブレードの直進性が維持される。従って、中央部に積層体が残存することにより切削ブレードの直進性が損なわれデバイスを損傷させるという問題を未然に防止することができる。また、ウエーハに形成されるストリートの幅が30〜100μmと異なっていても、集光器から照射されるレーザー光線の楕円形の集光スポットにおける長軸のX軸方向に対する角度を調整することによりレーザー加工溝の加工幅を容易に変更することができる。   In the laser processing apparatus according to the present invention, the laser beam application means for irradiating the workpiece held on the chuck table with the laser beam condenses the laser beam oscillation means for oscillating the laser beam and the laser beam oscillated by the laser beam oscillation means. An ellipse spot forming means for forming the shape of the condensing spot into an ellipse, and a long axis X-axis in the elliptical condensing spot formed by the ellipse spot forming means. Machining width adjusting means for adjusting the angle with respect to the direction, so that the machining width can be reduced by adjusting the angle of the major axis of the elliptical focused spot formed by the elliptical spot forming means with respect to the X-axis direction. A laser processing groove having an arbitrary processing width can be formed by one processing step. Can. Therefore, for example, when a laser processing groove is formed in order to remove the laminated body laminated on the surface of the semiconductor substrate along the street of the semiconductor wafer, it is formed with a desired processing width without leaving the laminated body in the central portion. Therefore, when the semiconductor wafer is cut by the cutting blade along the laser processing groove, the straightness of the cutting blade is maintained. Accordingly, it is possible to prevent the problem that the straightness of the cutting blade is lost and the device is damaged due to the laminate remaining in the central portion. Also, even if the width of the street formed on the wafer is different from 30 to 100 μm, the laser beam can be adjusted by adjusting the angle of the long axis of the elliptical focused spot of the laser beam irradiated from the collector with respect to the X-axis direction. The processing width of the processing groove can be easily changed.

本発明に従って構成されたレーザー加工装置の斜視図。The perspective view of the laser processing apparatus comprised according to this invention. 図1に示すレーザー加工装置に装備されるレーザー光線照射手段の構成ブロック図。The block diagram of a structure of the laser beam irradiation means with which the laser processing apparatus shown in FIG. 1 is equipped. 図2に示すレーザー光線照射手段を構成する第1の実施形態における集光器を備えた加工ヘッドの説明図。Explanatory drawing of the processing head provided with the condensing device in 1st Embodiment which comprises the laser beam irradiation means shown in FIG. 図3に示す加工ヘッドの斜視図。FIG. 4 is a perspective view of the processing head shown in FIG. 3. 図3に示す加工ヘッドの集光器を構成するシリンドリカルレンズユニットの斜視図。FIG. 4 is a perspective view of a cylindrical lens unit constituting the condenser of the processing head shown in FIG. 3. 図5に示すシリンドリカルレンズユニットの構成部材を分解して示す斜視図。The perspective view which decomposes | disassembles and shows the structural member of the cylindrical lens unit shown in FIG. 図5に示すシリンドリカルレンズユニットを構成するシリンドリカルレンズを保持したレンズ保持部材の断面図。Sectional drawing of the lens holding member holding the cylindrical lens which comprises the cylindrical lens unit shown in FIG. 図1に示すレーザー加工装置に装備され集光レンズとシリンドリカルレンズユニットとの間隔を調整する間隔調整機構の斜視図。The perspective view of the space | interval adjustment mechanism with which the laser processing apparatus shown in FIG. 1 is equipped and which adjusts the space | interval of a condensing lens and a cylindrical lens unit. 図8に示す間隔調整機構にシリンドリカルレンズユニットをセットした状態を示す斜視図。The perspective view which shows the state which set the cylindrical lens unit to the space | interval adjustment mechanism shown in FIG. 図1に示すレーザー加工装置に装備される制御手段の構成ブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of control means provided in the laser processing apparatus shown in FIG. 1. 集光レンズと凸レンズからなるシリンドリカルレンズによって断面が円形の集光スポットを形成する状態を示す説明図。Explanatory drawing which shows the state which forms the cross-section circular spot with the cylindrical lens which consists of a condensing lens and a convex lens. 集光レンズと凸レンズからなるシリンドリカルレンズによって断面が楕円形の集光スポットを形成する状態を示す説明図。Explanatory drawing which shows the state which forms the elliptical condensing spot by the cylindrical lens which consists of a condensing lens and a convex lens. 集光レンズと凹レンズからなるシリンドリカルレンズによって断面が楕円形の集光スポットを形成する状態を示す説明図。Explanatory drawing which shows the state which forms the elliptical condensing spot by the cylindrical lens which consists of a condensing lens and a concave lens. 図5および図6に示すシリンドリカルレンズユニットを構成する加工幅調整手段によって楕円形の集光スポットを光軸を中心として回動し、長軸をX軸方向に対する角度調整した状態を示す説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a state in which an elliptical condensing spot is rotated around an optical axis and an angle of a long axis is adjusted with respect to an X-axis direction by a processing width adjusting unit constituting the cylindrical lens unit illustrated in FIGS. 5 and 6. 図5および図6に示すシリンドリカルレンズユニットを構成する加工幅調整手段のパルスモータに印加する駆動パルス数と楕円形の集光スポットにおける長軸のX軸方向に対する角度θとの関係を示す制御マップ。A control map showing the relationship between the number of drive pulses applied to the pulse motor of the processing width adjusting means constituting the cylindrical lens unit shown in FIGS. 5 and 6 and the angle θ of the major axis of the elliptical focused spot with respect to the X-axis direction. . 被加工物としての半導体ウエーハの斜視図および要部拡大断面図。The perspective view and principal part expanded sectional view of the semiconductor wafer as a to-be-processed object. 図16に示す半導体ウエーハを環状のフレームFに装着された保護テープに貼着した状態を示す斜視図。FIG. 17 is a perspective view showing a state in which the semiconductor wafer shown in FIG. 16 is attached to a protective tape attached to an annular frame F. 図1に示すレーザー加工装置によって実施するレーザー加工溝形成工程の説明図。Explanatory drawing of the laser processing groove | channel formation process implemented with the laser processing apparatus shown in FIG.

以下、本発明に従って構成されたレーザー加工装置について、添付図面を参照して、更に詳細に説明する。   Hereinafter, a laser processing apparatus configured according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

図1には、本発明に従って構成された加工装置としてのレーザー加工装置の斜視図が示されている。図1に示すレーザー加工装置は、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、該レーザー光線照射ユニット支持機構4に矢印Zで示す集光点位置調整方向(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。   FIG. 1 is a perspective view of a laser processing apparatus as a processing apparatus configured according to the present invention. A laser processing apparatus shown in FIG. 1 includes a stationary base 2 and a chuck table mechanism 3 that is disposed on the stationary base 2 so as to be movable in a machining feed direction (X-axis direction) indicated by an arrow X and holds a workpiece. A laser beam irradiation unit support mechanism 4 disposed on the stationary base 2 so as to be movable in an indexing feed direction (Y axis direction) indicated by an arrow Y orthogonal to the X axis direction, and to the laser beam irradiation unit support mechanism 4 And a laser beam irradiation unit 5 disposed so as to be movable in a condensing point position adjustment direction (Z-axis direction) indicated by an arrow Z.

上記チャックテーブル機構3は、静止基台2上に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内に配設された図示しないパルスモータ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。   The chuck table mechanism 3 includes a pair of guide rails 31 and 31 disposed in parallel along the X-axis direction on the stationary base 2, and is arranged on the guide rails 31 and 31 so as to be movable in the X-axis direction. A first sliding block 32 provided, a second sliding block 33 disposed on the first sliding block 32 so as to be movable in the indexing feed direction indicated by an arrow Y, and the second sliding block 33 A cover table 35 supported by a cylindrical member 34 and a chuck table 36 as a workpiece holding means are provided. The chuck table 36 includes a suction chuck 361 formed of a porous material, and holds, for example, a disk-shaped semiconductor wafer, which is a workpiece, on the suction chuck 361 by suction means (not shown). . The chuck table 36 configured as described above is rotated by a pulse motor (not shown) disposed in the cylindrical member 34. The chuck table 36 is provided with a clamp 362 for fixing an annular frame described later.

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X軸方向に移動せしめられる。   The first sliding block 32 has a pair of guided grooves 321 and 321 fitted to the pair of guide rails 31 and 31 on the lower surface thereof, and is parallel to the upper surface along the Y-axis direction. A pair of formed guide rails 322 and 322 are provided. The first sliding block 32 configured in this way moves in the X-axis direction along the pair of guide rails 31, 31 when the guided grooves 321, 321 are fitted into the pair of guide rails 31, 31. Configured to be possible. The chuck table mechanism 3 in the illustrated embodiment includes a processing feed means 37 for moving the first sliding block 32 along the pair of guide rails 31, 31 in the X-axis direction. The processing feed means 37 includes a male screw rod 371 disposed in parallel between the pair of guide rails 31 and 31, and a drive source such as a pulse motor 372 for rotationally driving the male screw rod 371. One end of the male screw rod 371 is rotatably supported by a bearing block 373 fixed to the stationary base 2, and the other end is connected to the output shaft of the pulse motor 372 by transmission. The male screw rod 371 is screwed into a penetrating female screw hole formed in a female screw block (not shown) provided on the lower surface of the central portion of the first sliding block 32. Therefore, the first sliding block 32 is moved along the guide rails 31 and 31 in the X-axis direction by driving the male screw rod 371 forward and backward by the pulse motor 372.

図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記チャックテーブル36の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、図示の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X軸方向位置を検出することもできる。   The laser processing apparatus in the illustrated embodiment includes X-axis direction position detection means 374 for detecting the X-axis direction position of the chuck table 36. The X-axis direction position detecting means 374 is a linear scale 374a disposed along the guide rail 31, and a reading that is disposed along the linear scale 374a together with the first sliding block 32 disposed along the first sliding block 32. It consists of a head 374b. In the illustrated embodiment, the reading head 374b of the X-axis direction position detecting means 374 sends a pulse signal of one pulse every 1 μm to the control means described later. The control means described later detects the position of the chuck table 36 in the X-axis direction by counting the input pulse signals. When a pulse motor 372 is used as a drive source for the machining feed means 37, the drive pulse of a control means, which will be described later, that outputs a drive signal to the pulse motor 372 is counted, so that the X direction of the chuck table 36 The position can also be detected. When a servo motor is used as a drive source for the machining feed means 37, a pulse signal output from a rotary encoder that detects the rotation speed of the servo motor is sent to a control means described later, and the pulse signal input by the control means. Can be detected to detect the position of the chuck table 36 in the X-axis direction.

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Y軸方向に移動せしめられる。   The second sliding block 33 is provided with a pair of guided grooves 331 and 331 which are fitted to a pair of guide rails 322 and 322 provided on the upper surface of the first sliding block 32 on the lower surface thereof. By fitting the guided grooves 331 and 331 to the pair of guide rails 322 and 322, the guided grooves 331 and 331 are configured to be movable in the indexing and feeding direction indicated by the arrow Y. The chuck table mechanism 3 in the illustrated embodiment has a first index for moving the second sliding block 33 in the Y-axis direction along a pair of guide rails 322 and 322 provided in the first sliding block 32. A feeding means 38 is provided. The first index feed means 38 includes a male screw rod 381 disposed in parallel between the pair of guide rails 322 and 322, and a drive source such as a pulse motor 382 for rotationally driving the male screw rod 381. It is out. One end of the male screw rod 381 is rotatably supported by a bearing block 383 fixed to the upper surface of the first sliding block 32, and the other end is connected to the output shaft of the pulse motor 382. The male screw rod 381 is screwed into a penetrating female screw hole formed in a female screw block (not shown) provided on the lower surface of the central portion of the second sliding block 33. Therefore, by driving the male screw rod 381 forward and backward by the pulse motor 382, the second slide block 33 is moved along the guide rails 322 and 322 in the Y-axis direction.

図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記第2の滑動ブロック33の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、図示の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Y軸方向位置を検出する。なお、上記第1の割り出し送り手段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Y軸方向位置を検出することもできる。   The laser processing apparatus in the illustrated embodiment includes Y-axis direction position detecting means 384 for detecting the Y-axis direction position of the second sliding block 33. The Y-axis direction position detecting means 384 is a linear scale 384a disposed along the guide rail 322, and a reading which is disposed along the linear scale 384a together with the second sliding block 33 disposed along the second sliding block 33. And a head 384b. In the illustrated embodiment, the reading head 384b of the Y-axis direction position detecting means 384 sends a pulse signal of one pulse every 1 μm to the control means described later. The control means described later detects the position of the chuck table 36 in the Y-axis direction by counting the input pulse signals. When the pulse motor 382 is used as the drive source of the first indexing and feeding means 38, the drive table of the chuck table 36 is counted by counting the drive pulses of the control means to be described later that outputs a drive signal to the pulse motor 382. It is also possible to detect the position in the Y-axis direction. Further, when a servo motor is used as the drive source of the first index feed means 38, a pulse signal output from a rotary encoder that detects the rotation speed of the servo motor is sent to the control means described later, and the control means inputs By counting the number of pulse signals, the position of the chuck table 36 in the Y-axis direction can also be detected.

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Y軸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、一方の側面に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、可動支持基台42を一対の案内レール41、41に沿って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、該雄ネジロッド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Y軸方向に移動せしめられる。   The laser beam irradiation unit support mechanism 4 includes a pair of guide rails 41, 41 arranged in parallel along the indexing feed direction indicated by the arrow Y on the stationary base 2, and a Y axis on the guide rails 41, 41. A movable support base 42 is provided so as to be movable in the direction. The movable support base 42 includes a movement support portion 421 that is movably disposed on the guide rails 41, 41, and a mounting portion 422 that is attached to the movement support portion 421. The mounting portion 422 is provided with a pair of guide rails 423 and 423 extending in the Z-axis direction on one side surface in parallel. The laser beam irradiation unit support mechanism 4 in the illustrated embodiment includes a second index feed means 43 for moving the movable support base 42 in the Y-axis direction along the pair of guide rails 41, 41. The second index feed means 43 includes a male screw rod 431 disposed in parallel between the pair of guide rails 41, 41, and a drive source such as a pulse motor 432 for rotationally driving the male screw rod 431. It is out. One end of the male screw rod 431 is rotatably supported by a bearing block (not shown) fixed to the stationary base 2, and the other end is connected to the output shaft of the pulse motor 432. The male screw rod 431 is screwed into a female screw hole formed in a female screw block (not shown) provided on the lower surface of the central portion of the moving support portion 421 constituting the movable support base 42. Therefore, the movable support base 42 is moved in the Y-axis direction along the guide rails 41 and 41 by driving the male screw rod 431 forward and backward by the pulse motor 432.

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、Z軸方向に移動可能に支持される。   The laser beam irradiation unit 5 in the illustrated embodiment includes a unit holder 51 and laser beam irradiation means 52 attached to the unit holder 51. The unit holder 51 is provided with a pair of guided grooves 511 and 511 that are slidably fitted to a pair of guide rails 423 and 423 provided in the mounting portion 422. By being fitted to the guide rails 423 and 423, the guide rails 423 and 423 are supported so as to be movable in the Z-axis direction.

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Z軸方向に移動させるための集光点位置調整手段53を具備している。集光点位置調整手段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およびレーザー光線照射手段52を案内レール423、423に沿って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手段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手段52を下方に移動するようになっている。   The laser beam irradiation unit 5 in the illustrated embodiment includes a condensing point position adjusting means 53 for moving the unit holder 51 along the pair of guide rails 423 and 423 in the Z-axis direction. The condensing point position adjusting means 53 includes a male screw rod (not shown) disposed between the pair of guide rails 423 and 423, and a drive source such as a pulse motor 532 for rotationally driving the male screw rod. Thus, the unit holder 51 and the laser beam irradiation means 52 are moved along the guide rails 423 and 423 in the Z-axis direction by driving the male screw rod (not shown) by the pulse motor 532 in the normal direction and the reverse direction. In the illustrated embodiment, the laser beam irradiation means 52 is moved upward by driving the pulse motor 532 forward, and the laser beam irradiation means 52 is moved downward by driving the pulse motor 532 in reverse. Yes.

図示のレーザー光線照射手段52は、上記ユニットホルダ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を具備している。また、レーザー光線照射手段52は、図2に示すようにケーシング521内に配設されたパルスレーザー光線発振手段522および出力調整手段523と、ケーシング521の先端に配設されパルスレーザー光線発振手段522によって発振されたパルスレーザー光線を上記チャックテーブル36に保持された被加工物に照射する加工ヘッド6を具備している。上記パルスレーザー光線発振手段522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522aと、これに付設された繰り返し周波数設定手段522bとから構成されている。出力調整手段523は、パルスレーザー光線発振手段522から発振されたパルスレーザー光線の出力を調整する。   The illustrated laser beam irradiation means 52 includes a cylindrical casing 521 that is fixed to the unit holder 51 and extends substantially horizontally. Further, as shown in FIG. 2, the laser beam irradiation means 52 is oscillated by the pulse laser beam oscillation means 522 provided at the tip of the casing 521 and the pulse laser beam oscillation means 522 and the output adjustment means 523 provided in the casing 521. And a processing head 6 for irradiating the workpiece held on the chuck table 36 with the pulsed laser beam. The pulse laser beam oscillation means 522 is composed of a pulse laser beam oscillator 522a composed of a YAG laser oscillator or a YVO4 laser oscillator, and a repetition frequency setting means 522b attached thereto. The output adjustment unit 523 adjusts the output of the pulse laser beam oscillated from the pulse laser beam oscillation unit 522.

上記加工ヘッド6は、図3に示すように方向変換ミラー61と、集光器7とからなっている。方向変換ミラー61は、上記パルスレーザー光線発振手段522によって発振され出力調整手段523を介して照射されたパルスレーザー光線を集光器7に向けて方向変換する。集光器7は、図示の第1の実施形態においては上記チャックテーブル36に保持された被加工物と対向する集光レンズ8と、該集光レンズ8よりレーザー光線照射方向上流側、即ち集光レンズ8と方向変換ミラー61との間に配設されたシリンドリカルレンズユニット9と、集光レンズ8とシリンドリカルレンズユニット9との間隔を調整するための後述する間隔調整機構とを具備している。上記方向変換ミラー61とシリンドリカルレンズユニット9および後述する間隔調整機構は、図4に示すように上記ケーシング521の先端に装着された加工ヘッドハウジング60内に配設されている。また、上記集光レンズ8は、加工ヘッドハウジング60の下端に装着されるレンズハウジング80内に配設されている。この集光レンズ8は、図示の実施形態においては焦点距離が40mmに設定されている。なお、上記集光レンズ8とシリンドリカルレンズ91および間隔調整機構10は、後述するように集光スポットの形状を楕円形に形成する楕円スポット形成手段として機能する。   The processing head 6 includes a direction changing mirror 61 and a condenser 7 as shown in FIG. The direction conversion mirror 61 changes the direction of the pulse laser beam oscillated by the pulse laser beam oscillation unit 522 and irradiated through the output adjustment unit 523 toward the condenser 7. In the first embodiment shown in the figure, the condenser 7 is a condenser lens 8 that faces the workpiece held on the chuck table 36, and is upstream of the condenser lens 8 in the laser beam irradiation direction, that is, the condenser. A cylindrical lens unit 9 disposed between the lens 8 and the direction changing mirror 61, and a later-described interval adjusting mechanism for adjusting the interval between the condenser lens 8 and the cylindrical lens unit 9 are provided. The direction changing mirror 61, the cylindrical lens unit 9, and the interval adjusting mechanism, which will be described later, are disposed in a processing head housing 60 mounted at the tip of the casing 521 as shown in FIG. The condenser lens 8 is disposed in a lens housing 80 that is attached to the lower end of the processing head housing 60. The condenser lens 8 has a focal length of 40 mm in the illustrated embodiment. The condensing lens 8, the cylindrical lens 91, and the interval adjusting mechanism 10 function as an elliptical spot forming unit that forms a condensing spot into an elliptical shape as will be described later.

上記シリンドリカルレンズユニット9について、図5乃至図7を参照して説明する。図5にはシリンドリカルレンズユニット9の斜視図が示されており、図6には図5に示すシリンドリカルレンズユニット9の分解斜視図が示されている。
図5および図6に示すシリンドリカルレンズユニット9は、シリンドリカルレンズ91と、該シリンドリカルレンズを保持するレンズ保持部材92と、該レンズ保持部材92を保持する枠体93とを具備している。
The cylindrical lens unit 9 will be described with reference to FIGS. FIG. 5 shows a perspective view of the cylindrical lens unit 9, and FIG. 6 shows an exploded perspective view of the cylindrical lens unit 9 shown in FIG.
The cylindrical lens unit 9 shown in FIGS. 5 and 6 includes a cylindrical lens 91, a lens holding member 92 that holds the cylindrical lens, and a frame 93 that holds the lens holding member 92.

シリンドリカルレンズ91は、図7に示すように断面が半円形状に形成された凸レンズからなっている。このシリンドリカルレンズ91は、図示の実施形態においては焦点距離が40mmに設定されている。シリンドリカルレンズ91を保持するレンズ保持部材92は、図示の実施形態においては合成樹脂によって円形に形成されている。このレンズ保持部材92は、レンズ保持部921と、該レンズ保持部921の下面中心部から突出して形成された回動軸部922とからなっている。レンズ保持部921にはレンズ嵌合穴921aが設けられており、このレンズ嵌合穴921aにシリンドリカルレンズ91が嵌合して保持される。回動軸部922には、レンズ保持部921に設けられたレンズ嵌合穴921aと連通するレーザー光線挿通穴922aが軸方向に貫通して形成されている。   As shown in FIG. 7, the cylindrical lens 91 is a convex lens having a semicircular cross section. The cylindrical lens 91 has a focal length of 40 mm in the illustrated embodiment. In the illustrated embodiment, the lens holding member 92 that holds the cylindrical lens 91 is formed in a circular shape by a synthetic resin. The lens holding member 92 includes a lens holding portion 921 and a rotation shaft portion 922 formed to protrude from the center of the lower surface of the lens holding portion 921. The lens holding portion 921 is provided with a lens fitting hole 921a, and the cylindrical lens 91 is fitted and held in the lens fitting hole 921a. A laser beam insertion hole 922 a that communicates with a lens fitting hole 921 a provided in the lens holding portion 921 is formed in the rotation shaft portion 922 so as to penetrate in the axial direction.

上記レンズ保持部材92を保持する枠体93は、図6に示すように矩形状に形成されており、その上面には上記レンズ保持部材92のレンズ保持部921が配置される凹部931が形成されている。また、凹部931の底壁931aには、上記レンズ保持部材92の回動軸部922を回動可能に嵌合する軸穴931bが設けられている。このように構成された枠体93の凹部931に上記レンズ保持部材92のレンズ保持部921を配置し、軸穴931bに回動軸部922を嵌合することにより、レンズ保持部921はシリンドリカルレンズ91を通るレーザー光線の光軸を中心として回動可能に装着される。   The frame 93 that holds the lens holding member 92 is formed in a rectangular shape as shown in FIG. 6, and a concave portion 931 in which the lens holding portion 921 of the lens holding member 92 is disposed is formed on the upper surface thereof. ing. In addition, a shaft hole 931b is provided in the bottom wall 931a of the recess 931 so that the rotation shaft 922 of the lens holding member 92 can be rotated. By disposing the lens holding portion 921 of the lens holding member 92 in the concave portion 931 of the frame body 93 configured in this manner and fitting the rotating shaft portion 922 into the shaft hole 931b, the lens holding portion 921 becomes a cylindrical lens. It is mounted so as to be rotatable about the optical axis of the laser beam passing through 91.

図示の実施形態におけるシリンドリカルレンズユニット9は、上記レンズ保持部材92を回動軸部922を中心として回動し楕円形の集光スポットにおける長軸のX軸方向に対する角度を調整する加工幅調整手段94を具備している。加工幅調整手段94は、図示の実施形態においてはパルスモータ941と無端ベルト942とからなっている。パルスモータ941は上記枠体93の下面に装着され、その駆動軸941aが凹部931内に突出して配設される。駆動軸941aにはプーリー943が装着され、このプーリー943と上記レンズ保持部材92のレンズ保持部921の外周に無端ベルト942が掛け回される。従って、パルスモータ941に駆動パルスを印加することにより、プーリー943および無端ベルト942を介してレンズ保持部材92が回動軸部922を中心として所定方向に回動せしめられる。この加工幅調整手段94は、後述するように集光レンズ8とシリンドリカルレンズ91および間隔調整機構10とからなる楕円スポット形成手段によって形成される楕円形の集光スポットを光軸を中心として回動し楕円形の集光スポットにおける長軸のX軸方向に対する角度を調整する。   The cylindrical lens unit 9 in the illustrated embodiment rotates the lens holding member 92 around the rotation shaft portion 922 and adjusts the angle of the long axis of the elliptical condensing spot with respect to the X-axis direction. 94. The machining width adjusting means 94 is composed of a pulse motor 941 and an endless belt 942 in the illustrated embodiment. The pulse motor 941 is mounted on the lower surface of the frame body 93, and its drive shaft 941 a is disposed so as to protrude into the recess 931. A pulley 943 is attached to the drive shaft 941a, and an endless belt 942 is wound around the pulley 943 and the outer periphery of the lens holding portion 921 of the lens holding member 92. Therefore, by applying a drive pulse to the pulse motor 941, the lens holding member 92 is rotated in a predetermined direction around the rotation shaft portion 922 via the pulley 943 and the endless belt 942. As will be described later, the processing width adjusting means 94 rotates an elliptical condensing spot formed by an elliptic spot forming means comprising the condensing lens 8, the cylindrical lens 91, and the interval adjusting mechanism 10 around the optical axis. The angle of the long axis of the elliptical focused spot with respect to the X-axis direction is adjusted.

以上のように構成されたシリンドリカルレンズユニット9は、図8に示す間隔調整機構10にセットされる。以下、間隔調整機構10について説明する。
図8に示す間隔調整機構10は、支持基板11と、該支持基板11の下端に設けられた集光レンズ支持板12と、該支持基板11の前面に沿って上下方向に移動可能に配設された支持テーブル13とを具備している。
The cylindrical lens unit 9 configured as described above is set in the interval adjusting mechanism 10 shown in FIG. Hereinafter, the interval adjusting mechanism 10 will be described.
8 is arranged so as to be movable in the vertical direction along the front surface of the support substrate 11, the condensing lens support plate 12 provided at the lower end of the support substrate 11, and the support substrate 11. The support table 13 is provided.

支持基板11は、前面中央部に上下方向に形成された案内溝111を備えている。この支持基板11の側面中間部には、第1の調整板112が固定されている。集光レンズ支持板12は、支持基板11の前面に対して直角に突出して形成されている。この集光レンズ支持板12には、中央部に穴121が形成されている。このように構成された集光レンズ支持板12の下面における穴121と対応する位置に集光レンズ8が配設されたレンズハウジング80が装着される。   The support substrate 11 includes a guide groove 111 formed in the vertical direction at the center of the front surface. A first adjustment plate 112 is fixed to the side surface intermediate portion of the support substrate 11. The condensing lens support plate 12 is formed so as to protrude perpendicularly to the front surface of the support substrate 11. The condensing lens support plate 12 has a hole 121 at the center. The lens housing 80 in which the condensing lens 8 is disposed at a position corresponding to the hole 121 on the lower surface of the condensing lens support plate 12 thus configured is mounted.

上記支持テーブル13は、支持部14と、該支持部14の下端に設けられたテーブル部15とからなっている。支持部14は、後面に上記支持基板11に形成された案内溝111に嵌合する被案内レール141が形成されている。この被案内レール141が案内溝111に嵌合することにより、支持テーブル13は支持基板11に案内溝111に沿って上下方向に移動可能に支持される。なお、支持部14の上端には、上記第1の調整板112の上方に位置する第2の調整板142が固定されている。上記テーブル部15は、支持部14の前面に対して直角に突出して形成されている。このテーブル部15には、中央部にレーザー光線が通過する穴151が形成されているとともに、上記加工幅調整手段94のパルスモータ941が挿通する穴152が設けられている。また、テーブル部15の両側端には支持基板11の前面に対して直角に延びる位置決めレール153、154が形成されている。この位置決めレール153、154の間隔は、上記シリンドリカルレンズユニット9を構成する枠体93の幅方向寸法に対応した寸法に設定されている。   The support table 13 includes a support portion 14 and a table portion 15 provided at the lower end of the support portion 14. The support portion 14 has a guided rail 141 that fits in the guide groove 111 formed in the support substrate 11 on the rear surface. When the guided rail 141 is fitted into the guide groove 111, the support table 13 is supported by the support substrate 11 so as to be movable in the vertical direction along the guide groove 111. Note that a second adjustment plate 142 located above the first adjustment plate 112 is fixed to the upper end of the support portion 14. The table portion 15 is formed to project at a right angle to the front surface of the support portion 14. The table portion 15 is provided with a hole 151 through which a laser beam passes in the central portion, and a hole 152 through which the pulse motor 941 of the processing width adjusting means 94 is inserted. In addition, positioning rails 153 and 154 extending at right angles to the front surface of the support substrate 11 are formed on both side ends of the table portion 15. The distance between the positioning rails 153 and 154 is set to a dimension corresponding to the width direction dimension of the frame body 93 constituting the cylindrical lens unit 9.

上記第2の調整板142には調整ネジ手段16が配設されている。この調整ネジ手段16は、第2の調整板142に装着された支持筒161と、該支持筒161に進退可能に配設された計測ロッド162と、該計測ロッド162を進退せしめる調整ダイアル163とからなっており、マイクロメーターと同様の機構に構成されている。このように構成された調整ネジ手段16は、計測ロッド162の先端(下端)が上記第1の調整板112の上面に当接することにより支持テーブル13を構成する支持部14の上下方向位置を規制する。従って、調整ダイアル163を一方向または他方向に回動して計測ロッド162を進退させることにより支持部14の上下方向位置即ち支持部14の下端に設けられたテーブル部15と集光レンズ支持板12との間隔を変更することができる。このとき、支持筒161および調整ダイアル163に形成された目盛りに基いて計測ロッド162の進退量を調整することにより、支持テーブル13のテーブル部15と集光レンズ支持板12との間隔を適宜調整することができる。   Adjustment screw means 16 is disposed on the second adjustment plate 142. The adjustment screw means 16 includes a support cylinder 161 attached to the second adjustment plate 142, a measurement rod 162 disposed in the support cylinder 161 so as to be able to advance and retract, and an adjustment dial 163 for moving the measurement rod 162 forward and backward. It consists of the same mechanism as a micrometer. The adjustment screw means 16 configured in this way regulates the vertical position of the support portion 14 constituting the support table 13 by the tip (lower end) of the measuring rod 162 coming into contact with the upper surface of the first adjustment plate 112. To do. Therefore, by rotating the adjustment dial 163 in one direction or the other direction and moving the measuring rod 162 forward and backward, the table portion 15 provided at the vertical position of the support portion 14, that is, the lower end of the support portion 14, and the condenser lens support plate 12 can be changed. At this time, the distance between the table portion 15 of the support table 13 and the condenser lens support plate 12 is appropriately adjusted by adjusting the advance / retreat amount of the measuring rod 162 based on the scale formed on the support cylinder 161 and the adjustment dial 163. can do.

以上のように構成された間隔調整機構10の支持テーブル13を構成するテーブル部15には、図9に示すように上記シリンドリカルレンズユニット9がセットされる。即ち、シリンドリカルレンズユニット9の枠体93を支持テーブル13を構成するテーブル部15における位置決めレール153、154の間に載置する。なお、支持テーブル13のテーブル部15上の所定位置に載置されたシリンドリカルレンズユニット9は、図示しない適宜の固定手段によって支持テーブル13のテーブル部15に固定される。   As shown in FIG. 9, the cylindrical lens unit 9 is set on the table portion 15 that constitutes the support table 13 of the interval adjusting mechanism 10 configured as described above. That is, the frame 93 of the cylindrical lens unit 9 is placed between the positioning rails 153 and 154 in the table portion 15 that constitutes the support table 13. The cylindrical lens unit 9 placed at a predetermined position on the table portion 15 of the support table 13 is fixed to the table portion 15 of the support table 13 by an appropriate fixing means (not shown).

図1に戻って説明を続けると、上記レーザー光線照射手段52を構成するケーシング521の前端部には、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検出する撮像手段17が配設されている。この撮像手段17は、撮像素子(CCD)等で構成されており、撮像した画像信号を後述する制御手段に送る。   Returning to FIG. 1, the description is continued. At the front end portion of the casing 521 constituting the laser beam irradiation means 52, an imaging means 17 for detecting a processing region to be laser processed by the laser beam irradiation means 52 is disposed. . The image pickup means 17 is composed of an image pickup device (CCD) or the like, and sends a picked up image signal to a control means described later.

図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、図10に示す制御手段20を具備している。制御手段20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)201と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ(ROM)202と、後述する被加工物の設計値のデータや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)203と、カウンター204と、入力インターフェース205および出力インターフェース206とを備えている。制御手段20の入力インターフェース205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、撮像手段17、入力手段210等からの検出信号が入力される。そして、制御手段20の出力インターフェース206からは、上記パルスモータ372、パルスモータ382、パルスモータ432、パルスモータ532、レーザー光線照射手段52、パルスモータ941等に制御信号を出力する。   The laser processing apparatus in the illustrated embodiment includes a control means 20 shown in FIG. The control means 20 is constituted by a computer, and a central processing unit (CPU) 201 that performs arithmetic processing according to a control program, a read only memory (ROM) 202 that stores a control program and the like, and a design value of a workpiece to be described later. Read / write random access memory (RAM) 203 for storing data, operation results, and the like, a counter 204, an input interface 205, and an output interface 206. Detection signals from the X-axis direction position detection unit 374, the Y-axis direction position detection unit 384, the imaging unit 17, the input unit 210, and the like are input to the input interface 205 of the control unit 20. A control signal is output from the output interface 206 of the control means 20 to the pulse motor 372, pulse motor 382, pulse motor 432, pulse motor 532, laser beam irradiation means 52, pulse motor 941, and the like.

図示の実施形態におけるレーザー加工装置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。
上述したレーザー光線照射手段52によって照射されるレーザー光線の集光スポット形状について、図11および図12を参照して説明する。
先ず、図11の(a)および11の(b)に示すようにシリンドリカルレンズ91と集光レンズ8の間隔(d1)をシリンドリカルレンズ91の焦点距離(f2)と同一の40mmに設定した場合について説明する。この場合、レーザー光線Lは、シリンドリカルレンズ91によってY方向は集光されず、集光レンズ8のみによってY方向に集光される。即ち、図11の(a)に示すようにシリンドリカルレンズ91を通過したレーザー光線Lは、集光レンズ8の焦点距離(f1)である40mm下方の集光点(P1)で集光される。
The laser processing apparatus in the illustrated embodiment is configured as described above, and the operation thereof will be described below.
The condensing spot shape of the laser beam irradiated by the laser beam irradiation means 52 mentioned above is demonstrated with reference to FIG. 11 and FIG.
First, as shown in FIGS. 11A and 11B, the distance (d1) between the cylindrical lens 91 and the condenser lens 8 is set to 40 mm, which is the same as the focal length (f2) of the cylindrical lens 91. explain. In this case, the laser beam L is not condensed in the Y direction by the cylindrical lens 91, but is condensed in the Y direction only by the condenser lens 8. That is, as shown in FIG. 11A, the laser beam L that has passed through the cylindrical lens 91 is condensed at a condensing point (P1) 40 mm below the focal length (f1) of the condensing lens 8.

一方、レーザー光線Lは、シリンドリカルレンズ91によってX方向が集光される。即ち、シリンドリカルレンズ91の焦点距離(f1)が40mmに設定されているので、図11の(b)に示すようにシリンドリカルレンズ91によってレーザー光線L がX方向に集光される集光点P2は集光レンズ8の中心位置となる。このようにして集光レンズ8の中心位置で集光されたレーザー光線Lは、集光レンズ8の下面に向けて広がり、集光レンズ8の下面から上記集光点P1で再度集光される。集光された状態で集光レンズ8を通過する。このように、シリンドリカルレンズ91と集光レンズ8の間隔(d1)をシリンドリカルレンズ91の焦点距離(f1)と同一にすると、シリンドリカルレンズ91に入射された断面が円形のレーザー光線Lは、シリンドリカルレンズ91によって矢印X方向が集光され、集光レンズ8によって矢印Y方向が集光されるので、集光点P1において図11の(c)に拡大して示すように断面が円形の集光スポットS1が形成される。従って、集光点P1の位置に被加工物をセットすることにより、断面が円形の集光スポットS1によって被加工物にレーザー加工を施すことができる。   On the other hand, the laser beam L is condensed in the X direction by the cylindrical lens 91. That is, since the focal length (f1) of the cylindrical lens 91 is set to 40 mm, the condensing point P2 where the laser beam L is condensed in the X direction by the cylindrical lens 91 as shown in FIG. It becomes the center position of the optical lens 8. The laser beam L condensed at the central position of the condenser lens 8 in this way spreads toward the lower surface of the condenser lens 8 and is condensed again from the lower surface of the condenser lens 8 at the condensing point P1. It passes through the condenser lens 8 in a condensed state. As described above, when the distance (d1) between the cylindrical lens 91 and the condensing lens 8 is the same as the focal length (f1) of the cylindrical lens 91, the laser beam L having a circular cross section incident on the cylindrical lens 91 is converted into the cylindrical lens 91. Is condensed in the direction of the arrow X, and the direction of the arrow Y is condensed by the condenser lens 8, so that the condensing spot S1 having a circular cross section as shown in FIG. Is formed. Accordingly, by setting the workpiece at the position of the condensing point P1, the workpiece can be laser processed by the condensing spot S1 having a circular cross section.

次に、図12の(a)および12の(b)に示すようにシリンドリカルレンズ91と集光レンズ8の間隔(d1)をシリンドリカルレンズ91の焦点距離(f1)の半分の20mmに設定した場合について説明する。この場合もレーザー光線Lは、シリンドリカルレンズ91によってY方向は集光されず、集光レンズ8のみによってY方向に集光される。即ち、図12の(a)に示すようにシリンドリカルレンズ91を通過したレーザー光線Lは、集光レンズ8の焦点距離(f1)である40mm下方の集光点(P1)で集光される。   Next, when the interval (d1) between the cylindrical lens 91 and the condenser lens 8 is set to 20 mm, which is half the focal length (f1) of the cylindrical lens 91, as shown in FIGS. 12 (a) and 12 (b). Will be described. Also in this case, the laser beam L is not condensed in the Y direction by the cylindrical lens 91 but is condensed in the Y direction only by the condenser lens 8. That is, as shown in FIG. 12A, the laser beam L that has passed through the cylindrical lens 91 is condensed at a condensing point (P1) 40 mm below the focal length (f1) of the condensing lens 8.

一方、シリンドリカルレンズ91の焦点距離(f2)が40mmに設定されているので、図12の(b)に示すようにシリンドリカルレンズ91によってX方向に集光されるレーザー光線Lは集光される途中で集光レンズ8に入光し、集光レンズ8によって更に集光され集光点P3で集光された後被加工物に達するまで矢印Xで示す方向に広げられる。この結果、集光点P1の位置においては、図12の(c)に拡大して示すように断面が楕円形の集光スポットS2が形成される。この楕円形の集光スポットS2は、長軸D1が矢印Xで示す方向に向けて形成される。なお、楕円形の集光スポットS2の長軸D1と短軸D2との比は、集光レンズ8とシリンドリカルレンズ91との間隔(d1)を変更することによって調整することができる。従って、集光点P1の位置に被加工物をセットすることにより、断面が楕円形の集光スポットS2によって被加工物にレーザー加工を施すことができる。   On the other hand, since the focal length (f2) of the cylindrical lens 91 is set to 40 mm, the laser beam L condensed in the X direction by the cylindrical lens 91 is being collected as shown in FIG. The light enters the condensing lens 8, is further condensed by the condensing lens 8, is condensed at the condensing point P <b> 3, and then spread in the direction indicated by the arrow X until reaching the workpiece. As a result, at the position of the condensing point P1, a condensing spot S2 having an elliptical cross section is formed as shown in an enlarged view in FIG. This elliptical condensing spot S2 is formed with the long axis D1 oriented in the direction indicated by the arrow X. The ratio of the long axis D1 and the short axis D2 of the elliptical condensing spot S2 can be adjusted by changing the distance (d1) between the condensing lens 8 and the cylindrical lens 91. Therefore, by setting the workpiece at the position of the condensing point P1, the workpiece can be laser processed by the condensing spot S2 having an elliptical cross section.

次に、上記シリンドリカルレンズユニット9を構成するシリンドリカルレンズ91が凹レンズによって形成されている場合について、図13を参照して説明する。なお、凹レンズからなるシリンドリカルレンズ91の焦点距離(f2)を−40mmに設定し、シリンドリカルレンズ91と集光レンズ8の間隔(d1)を20mmに設定した場合について説明する。
この場合もレーザー光線Lは、シリンドリカルレンズ91によってY方向は集光されず、集光レンズ8のみによってY方向に集光される。即ち、図13の(a)に示すようにシリンドリカルレンズ91を通過したレーザー光線Lは、集光レンズ8の焦点距離(f1)である40mm下方の集光点(P1)で集光される。
Next, the case where the cylindrical lens 91 which comprises the said cylindrical lens unit 9 is formed of the concave lens is demonstrated with reference to FIG. The case where the focal length (f2) of the cylindrical lens 91 made of a concave lens is set to −40 mm and the distance (d1) between the cylindrical lens 91 and the condenser lens 8 is set to 20 mm will be described.
Also in this case, the laser beam L is not condensed in the Y direction by the cylindrical lens 91 but is condensed in the Y direction only by the condenser lens 8. That is, as shown in FIG. 13A, the laser beam L that has passed through the cylindrical lens 91 is condensed at a condensing point (P1) 40 mm below the focal length (f1) of the condensing lens 8.

一方、凹レンズからなるシリンドリカルレンズ91の焦点距離(f2)が−40mmに設定されているので、図13の(b)に示すようにシリンドリカルレンズ91によってX方向に拡散されるレーザー光線Lは集光レンズ8によって集光されるが、シリンドリカルレンズ91によってX方向に拡散されているので集光レンズ8による集光途中で集光レンズ8の焦点距離(f1)である上記集光点(P1)に達する。この結果、集光レンズ8の焦点距離(f1)である集光点(P1)の位置においては、図13の(c)に拡大して示すように断面が楕円形の集光スポットS2が形成される。この楕円形の集光スポットS2は、長軸D1が矢印Xで示す方向に向けて形成される。なお、楕円形の集光スポットS2の長軸D1と短軸D2との比は、集光レンズ8とシリンドリカルレンズ91との間隔(d1)を変更することによって調整することができる。従って、集光点P1の位置に被加工物をセットすることにより、断面が楕円形の集光スポットS2によって被加工物にレーザー加工を施すことができる。   On the other hand, since the focal length (f2) of the cylindrical lens 91 made of a concave lens is set to −40 mm, the laser beam L diffused in the X direction by the cylindrical lens 91 as shown in FIG. 8, but is diffused in the X direction by the cylindrical lens 91, and thus reaches the condensing point (P 1) that is the focal length (f 1) of the condensing lens 8 during condensing by the condensing lens 8. . As a result, at the position of the condensing point (P1), which is the focal length (f1) of the condensing lens 8, a condensing spot S2 having an elliptical cross section is formed as shown in FIG. Is done. This elliptical condensing spot S2 is formed with the long axis D1 oriented in the direction indicated by the arrow X. The ratio of the long axis D1 and the short axis D2 of the elliptical condensing spot S2 can be adjusted by changing the distance (d1) between the condensing lens 8 and the cylindrical lens 91. Therefore, by setting the workpiece at the position of the condensing point P1, the workpiece can be laser processed by the condensing spot S2 having an elliptical cross section.

以上のように、集光レンズ8とシリンドリカルレンズ91との間隔(d1)を調整する間隔調整機構10は、集光スポットの形状を楕円形に形成する楕円スポット形成手段として機能する。そして、上記レンズ保持部材92を回動軸部922を中心として回動せしめる加工幅調整手段94は、断面が楕円形の集光スポットS2を光軸を中心として回動し、長軸D1のX軸方向に対する角度を調整する。即ち、図14の(a)に示すように楕円形の集光スポットS2の長軸D1をX軸方向に合わせると加工幅は短軸D2の幅となり、図14の(b)に示すように図14の(a)に示す状態から90度回動して楕円形の集光スポットS2の長軸D1をX軸方向と直交する方向(Y軸方向)に合わせると加工幅は長軸D1の長さとなる。そして、図14の(c)に示すように楕円形の集光スポットS2の長軸D1をX軸方向に対して角度θをもって位置付けると加工幅はD1sinθとなる。このように楕円形の集光スポットS2における長軸D1のX軸方向に対する角度を調整することにより加工幅を調整するために、加工幅調整手段94のパルスモータ941に印加する駆動パルス数と楕円形の集光スポットS2における長軸D1のX軸方向に対する角度θとの関係が図15に示す制御マップのように設定されている。図15に示す制御マップは、横軸が駆動パルス数で縦軸が楕円形の集光スポットS2における長軸D1のX軸方向に対する角度θを示しており、制御手段20のランダムアクセスメモリ(RAM)203に格納されている。   As described above, the interval adjusting mechanism 10 that adjusts the interval (d1) between the condensing lens 8 and the cylindrical lens 91 functions as an elliptical spot forming means for forming the shape of the condensing spot into an ellipse. Then, the processing width adjusting means 94 for rotating the lens holding member 92 about the rotation shaft portion 922 rotates the condensing spot S2 whose section is elliptical about the optical axis, and the X of the long axis D1. Adjust the angle with respect to the axial direction. That is, as shown in FIG. 14A, when the major axis D1 of the elliptical condensing spot S2 is aligned with the X-axis direction, the processing width becomes the width of the minor axis D2, as shown in FIG. 14B. When the major axis D1 of the elliptical condensing spot S2 is turned 90 degrees from the state shown in FIG. 14A and aligned with the direction orthogonal to the X-axis direction (Y-axis direction), the processing width is equal to the major axis D1. It becomes length. Then, as shown in FIG. 14C, when the major axis D1 of the elliptical condensing spot S2 is positioned at an angle θ with respect to the X-axis direction, the processing width becomes D1sinθ. Thus, in order to adjust the processing width by adjusting the angle of the long axis D1 with respect to the X-axis direction in the elliptical condensing spot S2, the number of drive pulses applied to the pulse motor 941 of the processing width adjusting means 94 and the ellipse are adjusted. The relationship between the long axis D1 and the angle θ with respect to the X-axis direction in the shaped focused spot S2 is set as in the control map shown in FIG. The control map shown in FIG. 15 shows the angle θ with respect to the X-axis direction of the long axis D1 in the converging spot S2 where the horizontal axis is the number of drive pulses and the vertical axis is an ellipse, and the random access memory (RAM ) 203.

次に、上述した図1に示すレーザー加工装置において図12および図13に示すように楕円形の集光スポットS2を用いて、被加工物にレーザー加工溝を形成する加工方法について説明する。
図16(a)には被加工物としての半導体ウエーハの斜視図が示されており、図16(b)には図16(a)に示す半導体ウエーハの要部拡大断面図が示されている。図16(a)および図16(b)に示す半導体ウエーハ100は、シリコン等の半導体基板101の表面に絶縁膜と回路を形成する機能膜が積層された積層体102によって複数のIC、LSI等のデバイス103がマトリックス状に形成されている。そして、各デバイス103は、格子状に形成されたストリート104によって区画されている。なお、図示の実施形態においては、積層体102を形成する絶縁膜は、SiO2膜または、SiOF、BSG(SiOB)等の無機物系の膜やポリイミド系、パリレン系等のポリマー膜である有機物系の膜からなる低誘電率絶縁体被膜(Low−k膜)からなっている。
Next, a description will be given of a processing method for forming a laser processing groove on a workpiece using an elliptical condensing spot S2 as shown in FIGS. 12 and 13 in the laser processing apparatus shown in FIG.
FIG. 16A shows a perspective view of a semiconductor wafer as a workpiece, and FIG. 16B shows an enlarged cross-sectional view of the main part of the semiconductor wafer shown in FIG. . A semiconductor wafer 100 shown in FIGS. 16 (a) and 16 (b) includes a plurality of ICs, LSIs, and the like by a stacked body 102 in which an insulating film and a functional film for forming a circuit are stacked on the surface of a semiconductor substrate 101 such as silicon. The devices 103 are formed in a matrix. Each device 103 is partitioned by streets 104 formed in a lattice shape. In the illustrated embodiment, the insulating film forming the stacked body 102 is an SiO 2 film, an inorganic film such as SiOF or BSG (SiOB), or an organic film such as a polyimide film or a parylene film. It consists of a low dielectric constant insulator film (Low-k film) made of a film.

上述した半導体ウエーハ100にストリート104に沿ってレーザー加工溝を形成して積層体102を除去するには、半導体ウエーハ100を図17に示すように環状のフレームFに装着された保護テープTに貼着する。このとき、半導体ウエーハ100は、表面100aを上にして裏面側を保護テープTに貼着する。   In order to form the laser processing groove along the street 104 on the semiconductor wafer 100 described above and remove the laminated body 102, the semiconductor wafer 100 is affixed to the protective tape T attached to the annular frame F as shown in FIG. To wear. At this time, the semiconductor wafer 100 is adhered to the protective tape T with the front surface 100a facing up.

なお、半導体ウエーハ100にストリート104に沿ってレーザー加工溝を形成して積層体102を除去するには、積層体102を除去するレーザー加工溝の溝幅を設定するために、オペレータは入力手段210から上記楕円形の集光スポットS2における長軸D1のX軸方向に対する角度θを入力する。このように、楕円形の集光スポットS2における長軸D1のX軸方向に対する角度θが入力されると、制御手段20はランダムアクセスメモリ(RAM)203に格納された図15に示す制御マップを参照して加工幅調整手段94のパルスモータ941に印加する駆動パルス数を決定し、パルスモータ941に駆動パルス制御信号を出力する。この結果、上述したようにパルスモータ941の駆動軸941aに装着されたプーリー943および無端ベルト942を介してレンズ保持部材92が回動軸部922を中心として回動せしめられ、楕円形の集光スポットS2における長軸D1がX軸方向に対して角度θとなるように調整される。   In order to form the laser processed groove along the street 104 in the semiconductor wafer 100 and remove the stacked body 102, the operator inputs the input means 210 in order to set the groove width of the laser processed groove from which the stacked body 102 is removed. Then, the angle θ of the major axis D1 with respect to the X-axis direction in the elliptical condensing spot S2 is input. Thus, when the angle θ with respect to the X-axis direction of the long axis D1 in the elliptical condensing spot S2 is input, the control means 20 displays the control map shown in FIG. 15 stored in the random access memory (RAM) 203. The number of drive pulses to be applied to the pulse motor 941 of the machining width adjusting means 94 is determined with reference to output a drive pulse control signal to the pulse motor 941. As a result, as described above, the lens holding member 92 is rotated about the rotation shaft portion 922 via the pulley 943 and the endless belt 942 attached to the drive shaft 941a of the pulse motor 941, and the elliptical light collection is performed. The major axis D1 in the spot S2 is adjusted so as to have an angle θ with respect to the X-axis direction.

図17に示すように、環状のフレームFに保護テープTを介して支持された半導体ウエーハ100は、図1に示すレーザー加工装置のチャックテーブル36上に保護テープT側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより半導体ウエーハ100は、保護テープTを介してチャックテーブル36上に吸引保持される。また、環状のフレームFは、クランプ362によって固定される。このように半導体ウエーハ100を吸引保持したチャックテーブル36は、加工送り手段37によって撮像手段17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17の直下に位置付けられると、撮像手段17および制御手段20によって半導体ウエーハ100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17および制御手段20は、半導体ウエーハ100の所定方向に形成されているストリート104と、ストリート104に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段52の集光器7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、半導体ウエーハ100に形成されている上記所定方向に対して直角に延びるストリート104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。   As shown in FIG. 17, the semiconductor wafer 100 supported by the annular frame F via the protective tape T places the protective tape T side on the chuck table 36 of the laser processing apparatus shown in FIG. Then, by operating a suction means (not shown), the semiconductor wafer 100 is sucked and held on the chuck table 36 via the protective tape T. The annular frame F is fixed by a clamp 362. The chuck table 36 that sucks and holds the semiconductor wafer 100 in this way is positioned directly below the imaging unit 17 by the processing feed unit 37. When the chuck table 36 is positioned immediately below the image pickup means 17, the image pickup means 17 and the control means 20 execute an alignment operation for detecting a processing region to be laser processed on the semiconductor wafer 100. That is, the imaging unit 17 and the control unit 20 align the street 104 formed in the predetermined direction of the semiconductor wafer 100 with the condenser 7 of the laser beam irradiation unit 52 that irradiates the laser beam along the street 104. Image processing such as pattern matching is performed to align the laser beam irradiation position. In addition, the alignment of the laser beam irradiation position is similarly performed on the street 104 formed on the semiconductor wafer 100 and extending at right angles to the predetermined direction.

以上のようにしてチャックテーブル36上に保持された半導体ウエーハ100に形成されているストリート104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、図18の(a)で示すようにチャックテーブル36をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段52の集光器7が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定のストリート104を集光器7の直下に位置付ける。次に、集光器7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18の(a)において矢印X1で示す方向に所定の送り速度で加工送りする。このようにして集光器7から照射されるパルスレーザー光線は、図18の(b)で示すようにX軸方向に延びる所定のストリート104上において楕円形の集光スポットS2における長軸D1がX軸方向に対して角度θを有している。このようにして集光器7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を加工送りし、図18の(c)で示すように集光器7から照射されるレーザー光線の照射位置にストリート104の他端(図18において右端)が達したら、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、図18の(c)および図18の(d)に示すように半導体ウエーハ100のストリート104に沿って半導体基板101の表面に積層された積層体102が除去されたレーザー加工溝105が形成される(レーザー加工溝形成工程)。このようにして形成されたレーザー加工溝105は、集光器7から照射されるパルスレーザー光線の楕円形の集光スポットS2における長軸D1がX軸方向に対して角度θを有しているので、1回の加工で後述する切削ブレードの切れ刃の厚みより広い必要な加工幅が得られる。   When the street 104 formed on the semiconductor wafer 100 held on the chuck table 36 is detected as described above and alignment of the laser beam irradiation position is performed, the chuck as shown in FIG. The table 36 is moved to a laser beam irradiation region where the condenser 7 of the laser beam application means 52 for irradiating the laser beam is located, and a predetermined street 104 is positioned immediately below the condenser 7. Next, the chuck table 36 is processed and fed at a predetermined feed speed in the direction indicated by the arrow X1 in FIG. The pulse laser beam emitted from the condenser 7 in this way is such that the long axis D1 of the elliptical condensing spot S2 is X on a predetermined street 104 extending in the X-axis direction as shown in FIG. It has an angle θ with respect to the axial direction. In this way, the chuck table 36 is processed and fed while irradiating the pulsed laser beam from the condenser 7, and as shown in FIG. 18C, other than the street 104 at the irradiation position of the laser beam emitted from the condenser 7. When the end (the right end in FIG. 18) reaches, the irradiation of the pulse laser beam is stopped and the movement of the chuck table 36 is stopped. As a result, as shown in FIG. 18C and FIG. 18D, the laser processed groove 105 from which the stacked body 102 stacked on the surface of the semiconductor substrate 101 along the street 104 of the semiconductor wafer 100 is removed. It is formed (laser machining groove forming step). In the laser processing groove 105 formed in this way, the long axis D1 in the elliptical condensing spot S2 of the pulse laser beam irradiated from the condenser 7 has an angle θ with respect to the X-axis direction. A required processing width wider than the thickness of the cutting blade of the cutting blade described later can be obtained by one processing.

なお、上記レーザー加工溝形成工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
レーザー光線の光源 :YVO4レーザーまたはYAGレーザー
波長 :355nm
繰り返し周波数 :10kHz
平均出力 :7W
スポット形状 :短軸(10μm)長軸(100μm)の楕円形
加工送り速度 :100mm/秒
In addition, the said laser processing groove | channel formation process is performed on the following processing conditions, for example.
Laser light source: YVO4 laser or YAG laser Wavelength: 355 nm
Repetition frequency: 10 kHz
Average output: 7W
Spot shape: Ellipse with short axis (10 μm) and long axis (100 μm) Processing feed rate: 100 mm / sec

上述したようにして半導体ウエーハ100の所定方向に延在する全てのストリート104についてレーザー加工溝形成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104に沿って上記レーザー加工溝形成工程を実施することにより、半導体ウエーハ100に形成されている全てのストリート104に沿って積層体102を除去したレーザー加工溝105を形成することができる。   If the laser processing groove forming step is performed on all the streets 104 extending in the predetermined direction of the semiconductor wafer 100 as described above, the chuck table 36 is rotated 90 degrees to be orthogonal to the predetermined direction. By performing the laser processing groove forming step along each street 104 extending in the direction, the laser processing groove 105 from which the stacked body 102 has been removed is formed along all the streets 104 formed in the semiconductor wafer 100. Can do.

以上のようにして半導体ウエーハ100に形成されている全てのストリート104に沿って積層体102を除去したレーザー加工溝105を形成したならば、半導体ウエーハ100はストリート104に形成されたレーザー加工溝105に沿って切断し、個々のデバイスに分割する切削工程に搬送される。この切削工程は、厚みが20μm程度の切れ刃を有する切削ブレードを備えた切削装置によって実施されるが、レーザー加工溝105の幅は切削ブレードの切れ刃の厚みより広くしかも中央部に積層体102が残存しないので、切削ブレードの直進性が維持される。従って、中央部に積層体が残存することにより切削ブレードの直進性が損なわれデバイスを損傷させるという問題を未然に防止することができる。また、ウエーハに形成されるストリートの幅が30〜100μmと異なっていても、集光器7から照射されるレーザー光線の楕円形の集光スポットS2における長軸D1のX軸方向に対する角度θを調整することによりレーザー加工溝105の加工幅を容易に変更することができる。   As described above, when the laser processed groove 105 is formed by removing the laminated body 102 along all the streets 104 formed in the semiconductor wafer 100, the semiconductor wafer 100 is formed in the laser processed groove 105 formed in the street 104. Are cut and cut into individual devices and conveyed to a cutting process. This cutting process is performed by a cutting apparatus having a cutting blade having a cutting edge with a thickness of about 20 μm. The width of the laser processing groove 105 is wider than the thickness of the cutting blade of the cutting blade, and the laminate 102 is formed at the center. Therefore, the straightness of the cutting blade is maintained. Accordingly, it is possible to prevent the problem that the straightness of the cutting blade is lost and the device is damaged due to the laminate remaining in the central portion. Even if the width of the street formed on the wafer is different from 30 to 100 μm, the angle θ of the long axis D1 with respect to the X axis direction in the elliptical focused spot S2 of the laser beam irradiated from the condenser 7 is adjusted. By doing so, the processing width of the laser processing groove 105 can be easily changed.

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
51:ユニットホルダ
52:レーザー光線照射手段
6:加工ヘッド
61:方向変換ミラー
7:集光器
8:集光レンズ
9:シリンドリカルレンズユニット
91:シリンドリカルレンズ
92:レンズ保持部材
93:枠体
94:加工幅調整手段
10:間隔調整機構
11:支持基板
12:集光レンズ支持板
13:支持テーブル
16:調整ネジ手段
100:半導体ウエーハ
101:半導体基板
102:積層体
103:デバイス
104:ストリート
105:レーザー加工溝
F:環状のフレーム
T:保護テープ
2: Stationary base 3: Chuck table mechanism 36: Chuck table 37: Processing feed means 374: X-axis direction position detection means 38: First index feed means 384: Y-axis direction position detection means 4: Laser beam irradiation unit support mechanism 42: Movable support base 43: Second index feeding means 5: Laser beam irradiation unit 51: Unit holder 52: Laser beam irradiation means 6: Processing head 61: Direction changing mirror 7: Condenser 8: Condensing lens 9: Cylindrical Lens unit 91: Cylindrical lens 92: Lens holding member 93: Frame body 94: Processing width adjustment means 10: Space adjustment mechanism 11: Support substrate 12: Condensing lens support plate 13: Support table 16: Adjustment screw means 100: Semiconductor wafer 101: Semiconductor substrate 102: Stacked body 103: Device 104 Street 105: laser processing groove
F: Ring frame
T: Protective tape

Claims (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を加工送り方向(X軸方向)に相対的に移動せしめる加工送り手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段を該加工送り方向(X軸方向)と直交する割り出し送り方向(Y軸方向)に相対移動せしめる割り出し送り手段と、を具備するレーザー加工装置において、
該レーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振するレーザー光線発振手段と、該レーザー光線発振手段によって発振されたレーザー光線を集光する集光器とを具備し、
該集光器は、集光スポットの形状を楕円形に形成する楕円スポット形成手段と、該楕円スポット形成手段によって形成された楕円形の集光スポットにおける長軸のX軸方向に対する角度を調整する加工幅調整手段とを具備している、
ことを特徴とするレーザー加工装置。
A chuck table for holding a workpiece, a laser beam irradiation means for irradiating a workpiece held on the chuck table with a laser beam, and the chuck table and the laser beam irradiation means relative to the machining feed direction (X-axis direction) A laser comprising: a processing feed means for moving the chuck table; and an index feed means for relatively moving the chuck table and the laser beam irradiation means in an index feed direction (Y-axis direction) orthogonal to the work feed direction (X-axis direction). In processing equipment,
The laser beam irradiation means comprises a laser beam oscillation means for oscillating a laser beam, and a condenser for condensing the laser beam oscillated by the laser beam oscillation means,
The concentrator adjusts the angle of the major axis with respect to the X-axis direction in an elliptical spot forming unit that forms an elliptical shape of the focused spot and an elliptical focused spot formed by the elliptical spot forming unit. Processing width adjustment means,
Laser processing equipment characterized by that.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105228790A (en) * 2013-03-26 2016-01-06 弗劳恩霍弗实用研究促进协会 For divesting the method for crisp and hard material by means of laser emission

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007167936A (en) * 2005-12-26 2007-07-05 Miyachi Technos Corp Gold plating peeling method and gold plating peeling device
JP2007229773A (en) * 2006-03-02 2007-09-13 Toyota Auto Body Co Ltd Laser beam welding method and laser beam welding device
JP2007275962A (en) * 2006-04-10 2007-10-25 Disco Abrasive Syst Ltd Laser beam machining apparatus
JP2009021476A (en) * 2007-07-13 2009-01-29 Disco Abrasive Syst Ltd Wafer dividing method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007167936A (en) * 2005-12-26 2007-07-05 Miyachi Technos Corp Gold plating peeling method and gold plating peeling device
JP2007229773A (en) * 2006-03-02 2007-09-13 Toyota Auto Body Co Ltd Laser beam welding method and laser beam welding device
JP2007275962A (en) * 2006-04-10 2007-10-25 Disco Abrasive Syst Ltd Laser beam machining apparatus
JP2009021476A (en) * 2007-07-13 2009-01-29 Disco Abrasive Syst Ltd Wafer dividing method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105228790A (en) * 2013-03-26 2016-01-06 弗劳恩霍弗实用研究促进协会 For divesting the method for crisp and hard material by means of laser emission

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