JP6912924B2 - レーザー加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザー加工装置に関する。

従来、半導体ウエーハやサファイアなどの光デバイスウエーハを分割するために、被加工物に対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射して、ウエーハの内部に改質層を形成するレーザー加工装置が知られている（特許文献１）。例えば、ウエーハがシリコン基板を有するものである場合、シリコン基板に対しては透過性を有するが、デバイス層を形成する金属や樹脂等には透過性を有さない波長（例えば、１０６４ｎｍ程度）のレーザー光線を用いる。この場合、レーザー光線がデバイス層において遮断されないように、ウエーハの裏面側を露出させてチャックテーブルに固定することが多い。そのため、ウエーハを粘着テープに貼着したフレームユニットの状態でレーザー加工を施す場合、レーザー加工に際して、ウエーハの表面側（デバイス側）を粘着テープに貼着し直す必要がある。

一方、ウエーハの裏面側を粘着テープに貼着した状態で、粘着テープ越しにウエーハにレーザー光線を照射するレーザー加工装置も知られている（特許文献２）。このレーザー加工装置は、レーザー加工に際して、ウエーハを粘着テープに貼着し直す必要はなくなるが、レーザー加工時にチャックテーブルに保持されるウエーハのデバイスの保護が求められる。特許文献２に記載のレーザー加工装置は、チャックテーブルにデバイスと接触しない領域（凹部）を設けている。また、チャックテーブルに、ウエーハの表面を保護可能な保護部材を設置することも考えられる。

特許第３４０８８０５号公報 特開２０１０−０２９９２７号公報

上述したように、ウエーハのレーザー加工に際して、ウエーハの表面側（デバイス側）を粘着テープに貼着する手法と、ウエーハの裏面側を粘着テープに貼着する手法とは、それぞれにメリットとデメリットがあるため、一つのレーザー加工装置で双方の手法を選択的に行うことがある。また、フレームユニットは、作業効率や搬送時の安定性の観点から、粘着テープを下側とした状態でカセット内に収容し、各加工装置間を搬送することが多い。そのため、ウエーハの表面側（デバイス側）を粘着テープに貼着した状態で、ウエーハの裏面側からレーザー加工を行う場合は、フレームユニットをカセットに収容された状態のままチャックテーブルへと搬送し、レーザー加工を施すことになる。一方、ウエーハの裏面側を粘着テープに貼着した状態で、粘着テープ越しにウエーハの裏面側からレーザー加工を行う場合は、フレームユニットをカセットに収容された状態から反転させた上で、チャックテーブルへと搬送し、レーザー加工を施す必要がある。このフレームユニットの反転を行うために、例えば高価なロボットハンドを用いると、装置の複雑化や製造コストの増加につながってしまう。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易かつ安価な構成により、レーザー加工に際して、フレームユニットの鉛直方向における上下の反転を行うことが可能なレーザー加工装置の提供を目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、板状の被加工物が、環状フレームの開口に粘着テープを介して支持されたフレームユニットの該被加工物にレーザー光線を照射するレーザー加工装置であって、該フレームユニットの該被加工物を支持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに支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ユニットと、複数の該フレームユニットを収容するカセットを支持するカセット支持台と、該カセット支持台に支持された該カセットと該チャックテーブルとの間で該フレームユニットを搬送する搬送ユニットと、該チャックテーブルに搬入前又は搬出後に、該フレームユニットの上下の向きを反転させ、該被加工物又は該粘着テープのどちらかを上向きに設定するフレームユニット反転ユニットと、各構成要素を制御する制御ユニットと、を備え、該フレームユニット反転ユニットは、該フレームユニットを挟んで両側及び上下で対となり、かつ直線状に延びているとともに、一方の端部から他方の端部までの長手方向に沿って延びて該フレームユニットの外周縁を挿入可能な溝部を有するガイドレールと、該対となるガイドレールを回転させる回転機構と、該回転機構の回転時に該フレームユニットが該ガイドレールから飛び出すのを防ぐストッパと、を有することを特徴とする。

また、該制御ユニットは、該被加工物に該レーザー光線を直接照射するか、該粘着テープ越しに該被加工物に照射するかを設定する加工条件設定部を有し、該加工条件設定部の設定に対応して該搬送ユニットで該フレームユニットを該フレームユニット反転ユニットに搬入し、該フレームユニット反転ユニットに該フレームユニットを反転させることが好ましい。

本発明は、板状の被加工物が、環状フレームの開口に粘着テープを介して支持されたフレームユニットの該被加工物にレーザー光線を照射するレーザー加工装置であって、該フレームユニットの該被加工物を支持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに支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ユニットと、複数の該フレームユニットを収容するカセットを支持するカセット支持台と、該カセット支持台に支持された該カセットと該チャックテーブルとの間で該フレームユニットを搬送する搬送ユニットと、該チャックテーブルに搬入前又は搬出後に、該フレームユニットの上下の向きを反転させ、該被加工物又は該粘着テープのどちらかを上向きに設定するフレームユニット反転ユニットと、各構成要素を制御する制御ユニットと、を備え、該フレームユニット反転ユニットは、該フレームユニットを挟んで両側及び上下で対となるガイドレールと、該対となるガイドレールを回転させる回転機構と、該回転機構の回転時に該フレームユニットが該ガイドレールから飛び出すのを防ぐストッパと、を有し、該フレームユニット反転ユニットは、該カセット支持台の下側に配置されていることを特徴とする。
また、該制御ユニットは、該被加工物に該レーザー光線を直接照射するか、該粘着テープ越しに該被加工物に照射するかを設定する加工条件設定部を有し、該加工条件設定部の設定に対応して該搬送ユニットで該フレームユニットを該フレームユニット反転ユニットに搬入し、該フレームユニット反転ユニットに該フレームユニットを反転させることが好ましい。

本発明にかかるレーザー加工装置は、ガイドレール、ガイドレールを回転させる回転機構、及び、フレームユニットの飛び出しを防ぐストッパといった、高価なロボットハンドと比べて簡易かつ安価な構成のフレームユニット反転ユニットを用いて、チャックテーブルへの搬入前、または、チャックテーブルから搬出後のフレームユニットの鉛直方向における上下を反転させることができる。従って、本発明にかかるレーザー加工装置によれば、簡易かつ安価な構成により、レーザー加工に際して、フレームユニットの鉛直方向における上下の反転を行うことが可能となる、という効果を奏する。

図１は、実施形態に係るレーザー加工装置の概略の構成例を示す斜視図である。 図２は、フレームユニット反転ユニットを示す平面図である。 図３は、図２における左側から視たフレームユニット反転ユニットを示す側面図である。 図４は、図２における下側から視たフレームユニット反転ユニットを示す側面図である。 図５は、ガイドレールのストッパの構造を示す端面図である。 図６は、ガイドレールのストッパの構造を示す端面図である。 図７は、反転ユニットにフレームユニットを搬入する様子を示す説明図である。 図８は、反転ユニットによりフレームユニットを反転させる様子を示す説明図である。 図９は、反転させたフレームユニットを反転ユニットから搬出する様子を示す説明図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

図１は、実施形態に係るレーザー加工装置の概略の構成例を示す斜視図である。図１に示すレーザー加工装置１は、被加工物であるウエーハ２０１の分割予定ライン２０２（図２参照）に沿った改質層をウエーハ２０１の内部に形成する。

実施形態に係るレーザー加工装置１の加工対象であるウエーハ２０１は、本実施形態では、シリコン、サファイア、ガリウムヒ素などを基板とする円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハである。なお、被加工物は、例えば、インターポーザー基板や、ガラス基板等の板状部材であってもよい。ウエーハ２０１は、表面２０１ａに、交差（本実施形態では、直交）する複数の分割予定ライン２０２（図２参照）によって区画された複数の領域にそれぞれデバイス２０３（図２参照）が形成されている。

ウエーハ２０１は、環状フレーム２１１の開口に粘着テープ２１２を介して固定されたフレームユニット２１０の形態で、レーザー加工が施される。本実施形態において、フレームユニット２１０は、図１に示すように、ウエーハ２０１の表面２０１ａ側が粘着テープ２１２に貼着された第１フレームユニット２１０ａと、ウエーハ２０１の裏面側が粘着テープ２１２に貼着された状態の第２フレームユニット２１０ｂとを含む。また、本実施形態において、複数の第１フレームユニット２１０ａ及び第２フレームユニット２１０ｂは、粘着テープ２１２が鉛直方向の下側とされた状態でカセット２に収容されている。なお、図１では、第１フレームユニット２１０ａについて、粘着テープ２１２が鉛直方向の上側とされた状態を示している。

レーザー加工装置１は、図１に示すように、フレームユニット２１０のウエーハ２０１を支持するチャックテーブル１０と、チャックテーブル１０とレーザー光線照射ユニット５０とをＸ軸方向に相対移動させるＸ軸移動手段２０と、チャックテーブル１０とレーザー光線照射ユニット５０とをＹ軸方向に相対移動させるＹ軸移動手段３０と、チャックテーブル１０をＺ軸方向と平行な中心軸線回りに回転させる回転手段４０と、チャックテーブル１０に支持されたウエーハ２０１にレーザー光線を照射するレーザー光線照射ユニット５０と、複数のフレームユニット２１０を収容するカセット２を支持するカセット支持台６０と、カセット支持台６０に支持されたカセット２とチャックテーブル１０との間でフレームユニット２１０を搬送する搬送ユニット７０と、各構成要素を制御する制御ユニット１００と、を備える。

チャックテーブル１０は、ウエーハ２０１を保持する保持面１０ａを有する。保持面１０ａは、金属やポーラスセラミック等から形成された円盤形状であり、図示しない真空吸引経路を介して図示しない真空吸引源と接続されている。本実施形態において、保持面１０ａ上には、ウエーハ２０１のデバイス２０３を保護するための図示しない保護部材が設けられている。チャックテーブル１０は、保持面１０ａにより第１フレームユニット２１０ａを保持する際には、図示しない保護部材及び粘着テープ２１２を介して、ウエーハ２０１のデバイス２０３が形成された表面２０１ａ側を吸引して保持する。また、チャックテーブル１０は、保持面１０ａにより第２フレームユニット２１０ｂを保持する際には、図示しない保護部材を介して、ウエーハ２０１の表面２０１ａ側を吸引して保持する。なお、ウエーハ２０１のデバイス２０３を保護するために、保護部材を用いることなく、保持面１０ａにウエーハ２０１のデバイス２０３が形成された領域とは接触しない凹部を設けてもよい。チャックテーブル１０の周囲には、ウエーハ２０１の周囲の環状フレーム２１１を挟持するクランプ部１１が複数配置されている。

Ｘ軸移動手段２０は、チャックテーブル１０をＸ軸方向に移動させることで、チャックテーブル１０をＸ軸方向に加工送りする加工送り手段である。Ｘ軸移動手段２０は、軸心回りに回転自在に設けられたボールねじと、ボールねじを軸心回りに回転させるパルスモータと、チャックテーブル１０をＸ軸方向に移動自在に支持するガイドレールとを備える。

Ｙ軸移動手段３０は、チャックテーブル１０をＹ軸方向に移動させることで、チャックテーブル１０を割り出し送りする割り出し送り手段である。Ｙ軸移動手段３０は、軸心回りに回転自在に設けられたボールねじと、ボールねじを軸心回りに回転させるパルスモータと、チャックテーブル１０をＹ軸方向に移動自在に支持するガイドレールとを備える。

回転手段４０は、チャックテーブル１０をＺ軸方向と平行な中心軸線回りに回転させる。回転手段４０は、Ｘ軸移動手段２０によりＸ軸方向に移動される移動テーブル１２上に配置されている。

レーザー光線照射ユニット５０は、チャックテーブル１０に保持されたウエーハ２０１にレーザー加工を施す。レーザー光線照射ユニット５０は、チャックテーブル１０に保持されたウエーハ２０１に、ウエーハ２０１に対して透過性を有する波長（例えば１０６４ｎｍ等）のレーザー光を照射してウエーハ２０１の内部に改質層を形成する。レーザー光線照射ユニット５０は、レーザー光を発振する発振手段と、ウエーハ２０１の所望の位置にレーザー光を集光させる集光手段とを有する。

カセット支持台６０は、その上面がカセット２を載置する載置面６０ａとされている。カセット支持台６０は、鉛直方向に移動自在なカセットエレベータとして構成されている。レーザー加工装置１は、図１に示すように、レーザー加工前のウエーハ２０１（フレームユニット２１０）、及び、レーザー加工後のウエーハ２０１（フレームユニット２１０）を仮置きするための一対のレール７５を備えている。カセットエレベータとして構成されたカセット支持台６０は、カセット２からフレームユニット２１０を取り出す際、または、カセット２へとフレームユニット２１０を収容する際には、図１に示すように、載置面６０ａに搭載したカセット２の各フレームユニット２１０を支持する棚またはガイドレールの高さが一対のレール７５と概ね同じ高さとなる位置に位置づけられる。

搬送ユニット７０は、カセット２からレーザー加工前のウエーハ２０１（フレームユニット２１０）を取り出し、カセット２にレーザー加工後のウエーハ２０１（フレームユニット２１０）を収容する第１アーム７１（図３参照）と、一対のレール７５とチャックテーブル１０との間でウエーハ２０１（フレームユニット２１０）を搬送する第２アーム７２とを備える。第１アーム７１は、図３に示すように、フレームユニット２１０の外周縁２１０ｅを保持可能とされている。搬送ユニット７０は、カセット２からレーザー加工前のウエーハ２０１（フレームユニット２１０）を第１アーム７１によって取り出し、一対のレール７５に仮置きする。また、搬送ユニット７０は、レーザー加工後、第２アーム７２によって一対のレール７５に仮置きされたウエーハ２０１（フレームユニット２１０）を、第１アーム７１によってカセット２に収容する。

制御ユニット１００は、上述した構成要素をそれぞれ制御して、ウエーハ２０１に対するレーザー加工動作をレーザー加工装置１に実施させるものである。制御ユニット１００は、コンピュータシステムを含む。制御ユニット１００は、ＣＰＵ（central processing unit）のようなマイクロプロセッサを有する演算処理装置と、ＲＯＭ（read only memory）またはＲＡＭ（random access memory）のようなメモリを有する記憶装置と、入出力インターフェース装置とを有する。

制御ユニット１００の演算処理装置は、記憶装置に記憶されているコンピュータプログラムに従って演算処理を実施して、レーザー加工装置１を制御するための制御信号を、入出力インターフェース装置を介してレーザー加工装置１の上述した構成要素に出力する。また、制御ユニット１００は、加工動作の状態や画像などを表示する液晶表示装置などにより構成される図示しない表示パネルや、オペレータが加工内容情報などを登録する際に用いる図示しない入力手段と接続されている。入力手段は、表示パネルに設けられたタッチパネルと、キーボード等とのうち少なくとも一つにより構成される。

制御ユニット１００は、ウエーハ２０１を加工する加工条件を設定する加工条件設定部１０１を有する。加工条件は、改質層を形成する予定の位置、言い換えると、レーザー光線を照射すべき位置である、改質層の形成位置の情報を含む。加工条件設定部１０１は、図示しない記憶部に記憶された加工条件に基づいて、各ウエーハ２０１に改質層を形成する位置を設定する。制御ユニット１００は、この設定に従って、レーザー光線照射ユニット５０を制御し、ウエーハ２０１へとレーザー光を照射して、分割予定ライン２０２に沿った改質層をウエーハ２０１の内部に形成する。

また、本実施形態において、加工条件設定部１０１は、図示しない記憶部に記憶された加工条件に基づいて、ウエーハ２０１にレーザー光線を直接照射するか、ウエーハ２０１にレーザー光線を粘着テープ２１２越しに照射するかを設定する。加工条件設定部１０１は、ウエーハ２０１の表面２０１ａ側が粘着テープ２１２に貼着された第１フレームユニット２１０ａにレーザー加工を施す場合、ウエーハ２０１に対して、ウエーハ２０１の裏面側からレーザー光線を直接照射すると設定する。加工条件設定部１０１は、ウエーハ２０１の裏面側が粘着テープ２１２に貼着された状態の第２フレームユニット２１０ｂにレーザー加工を施す場合、ウエーハ２０１に対して、ウエーハ２０１の裏面側から粘着テープ２１２越しにレーザー光線を照射すると設定する。

このように、本実施形態のレーザー加工装置１において、第１フレームユニット２１０ａにレーザー加工を施す際には、ウエーハ２０１に対してレーザー光線を直接照射する一方で、第２フレームユニット２１０ｂにレーザー加工を施す際には、ウエーハ２０１に対してレーザー光線を粘着テープ２１２越しに照射する。また、上述したように、本実施形態において、各第１フレームユニット２１０ａ及び各第２フレームユニット２１０ｂは、粘着テープ２１２側が鉛直方向の下側とされた状態でカセット２内に収容されている。つまり、第１フレームユニット２１０ａについては、カセット２から取り出したときの姿勢を維持したまま、チャックテーブル１０へと搬送し、レーザー加工を施すことになる。一方、第２フレームユニット２１０ｂについては、カセット２から取り出した後、粘着テープ２１２が鉛直方向の上側とされた状態に反転させた上で、チャックテーブル１０上に搬送してレーザー加工を施す必要がある。

そこで、実施形態にかかるレーザー加工装置１は、チャックテーブル１０への搬入前又は搬出後に、フレームユニット２１０（本実施形態では、第２フレームユニット２１０ｂ）の鉛直方向における上下の向きを反転させ、ウエーハ２０１又は粘着テープ２１２のどちらかを上向きに設定するフレームユニット反転ユニット９０を備えている。図２は、フレームユニット反転ユニットを示す平面図であり、図３は、図２における左側から視たフレームユニット反転ユニットを示す側面図であり、図４は、図２における下側から視たフレームユニット反転ユニットを示す側面図である。以下、図２から図４を参照しながら、フレームユニット反転ユニット９０の構成について説明する。また、以下の説明においては、適宜、フレームユニット反転ユニット９０を「反転ユニット９０」と称する。

本実施形態において、カセット支持台６０は、図３に破線で示すように、その内部に反転ユニット９０を収容可能な収容部６０１を有している。収容部６０１は、一対のレール７５側（図３においては、右側）に向けて開口する開口部６０１ａを有する。反転ユニット９０は、図１及び図３に示すように、カセット支持台６０の下側、すなわちカセット支持台６０の収容部６０１内に配置されている。反転ユニット９０は、図３に破線矢印で示すように、カセット支持台６０の鉛直方向の移動に伴って鉛直方向に移動可能とされている。反転ユニット９０にフレームユニット２１０を搬出入する際、反転ユニット９０は、一対のレール７５と対向する高さに位置づけられる。それにより、収容部６０１の開口部６０１ａを介して、一対のレール７５から反転ユニット９０へのフレームユニット２１０の搬入、及び、反転ユニット９０から一対のレール７５へのフレームユニット２１０の搬出が可能となる。反転ユニット９０へのフレームユニット２１０の搬出入は、搬送ユニット７０の第１アーム７１を用いて、図１のＹ軸方向（図３の左右方向）に沿った向きで行われる。以下の説明において、フレームユニット２１０が反転ユニット９０へと搬出入される方向、すなわち図１のＹ軸方向（図３の左右方向）を「搬出入方向」と称する。

反転ユニット９０は、図２から図４に示すように、基台９１と、フレームユニット２１０を挟んで両側及び上下で対となるガイドレール９２と、対となるガイドレール９２を回転させる２つの回転機構９３と、回転機構９３の回転時にフレームユニット２１０がガイドレール９２から飛び出すのを防ぐストッパ９４とを有する。

基台９１は、カセット支持台６０の収容部６０１に載置される盤状部材である。本実施形態において、基台９１は、図２に示すように、フレームユニット２１０の外径よりも大きく形成されている。また、基台９１は、図３及び図４に示すように、搬出入方向に沿って延びる側辺９１ａ（図２参照）の一部に沿って、鉛直方向上側に延びる支持部９１１を有する。支持部９１１は、少なくとも、ガイドレール９２内に挿入されてストッパ９４に当接している状態のフレームユニット２１０のうち、ガイドレール９２の外側に延在する部分の長さよりも、大きい高さに形成される。それにより、回転機構９３によってガイドレール９２が回転した際に、ガイドレール９２内に挿入されたフレームユニット２１０が基台９１と干渉することを防ぐことができる。

各ガイドレール９２は、回転機構９３を介して支持部９１１により支持されている。各ガイドレール９２は、図２に示すように、搬出入方向に沿って延び、互いに対向して配置される。互いに対向して設けられるガイドレール９２同士は、フレームユニット２１０を挟んで、フレームユニット２１０の両側で対となる。各ガイドレール９２は、図３に示すように、初期状態において、一方の端部９２ａが開口部６０１ａ側に位置する状態で、水平に保たれている。

各ガイドレール９２は、図３及び図４に示すように、高さ方向の略中央部において、一方の端部９２ａから他方の端部９２ｂまで長手方向に沿って延びる溝部９２１を有する。溝部９２１は、フレームユニット２１０の外周縁２１０ｅを挿入可能な大きさに形成される。つまり、ガイドレール９２の溝部９２１の上側に位置する部分と、溝部９２１の下側に位置する部分とは、フレームユニット２１０を挟んで上下で対となる。なお、ガイドレール９２は、溝部９２１の上側に位置する部分と、溝部９２１の下側に位置する部分とが別部材で構成され、連結されるものであってもよい。また、各ガイドレール９２は、図３に示すように、一方の端部９２ａの近傍に、ストッパ９４が配置されるストッパ配置部９２２が形成されている。ストッパ配置部９２２は、溝部９２１よりも上側に設けられ、溝部９２１と連通する凹部である。

回転機構９３は、各ガイドレール９２に対応して、一つずつ設けられている。回転機構９３は、支持部９１１により支持されたエアシリンダ部９３１と、エアシリンダ部９３１に取り付けられ、エアシリンダ部９３１からの動力によって直線運動するラックギヤ９３２と、ラックギヤ９３２の直線運動を回転運動に変換するピニオンギヤ９３３とを有する。

エアシリンダ部９３１は、図３に白色矢印で示すように、エアの力によって内部のシリンダ９３１ａ（図２参照）を動作させ、ラックギヤ９３２を搬出入方向に沿って直線運動させる。ラックギヤ９３２は、上面にピニオンギヤ９３３と噛み合うギヤが形成されている。ピニオンギヤ９３３は、支持部９１１上に設けられた軸支持壁９１１ａを介して、ガイドレール９２の長手方向の略中央部に軸心が連結されている。これにより、回転機構９３は、エアシリンダ部９３１からの動力によってラックギヤ９３２の搬出入方向に沿った直線運動をピニオンギヤ９３３の回転運動へと変換し、ガイドレール９２をピニオンギヤ９３３の軸心回りに回転させる。なお、回転機構９３は、制御ユニット１００により制御される。

ストッパ９４は、各ガイドレール９２に一つずつ設けられている。ストッパ９４は、図３に示すように、ガイドレール９２のストッパ配置部９２２内に設けられている。図５及び図６は、ガイドレールのストッパの構造を示す端面図である。ストッパ９４は、図５に示すように、ストッパ配置部９２２に搬出入方向及び鉛直方向と直交する方向を軸心として回転自在に取り付けられた回転部９４１と、回転部９４１から溝部９２１内へと延びる規制部９４２とを有する。回転部９４１は、ストッパ配置部９２２の一方側の端面９２２ａ近傍に取り付けられる。回転部９４１は、図示しない付勢手段（例えばバネ等）によって、図５における反時計回り方向に付勢されている。また、規制部９４２は、回転部９４１から、溝部９２１の高さよりも若干短い長さだけ延びる。

ストッパ９４は、図５に示す初期状態において、回転部９４１が図中反時計回り方向に付勢されることにより、規制部９４２がストッパ配置部９２２の一方の端面９２２ａに当接した状態を維持する。この際、規制部９４２は、溝部９２１内に延在する。ストッパ９４は、図６に示すように、ガイドレール９２の一方の端部９２ａから溝部９２１内へとフレームユニット２１０が挿入されると、フレームユニット２１０の外周縁２１０ｅによって規制部９４２が押圧され、回転部９４１に対する付勢力に抗して図中時計回り方向に回転する。その結果、フレームユニット２１０が規制部９４２を押圧している間は、規制部９４２を含む全体がストッパ配置部９２２内に収容される。ストッパ９４は、フレームユニット２１０の外周縁２１０ｅが、ストッパ配置部９２２内における規制部９４２よりもガイドレール９２の他方の端部９２ｂ側まで進むと（図５に示す破線参照）、図５に示す初期状態に戻る。その結果、ストッパ９４の規制部９４２により、フレームユニット２１０のガイドレール９２の端部９２ａ側への移動が規制されることになる。

次に、ウエーハ２０１のレーザー加工に際して、反転ユニット９０によりフレームユニット２１０（本実施形態では、第２フレームユニット２１０ｂ）を反転させ、チャックテーブル１０上への搬出入を行う際の動作について、図面に基づいて説明する。図７は、反転ユニットにフレームユニットを搬入する様子を示す説明図であり、図８は、反転ユニットによりフレームユニットを反転させる様子を示す説明図であり、図９は、反転させたフレームユニットを反転ユニットから搬出する様子を示す説明図である。

図７から図９に示す一連の動作は、制御ユニット１００の加工条件設定部１０１により、第２フレームユニット２１０ｂについて、ウエーハ２０１にレーザー光線を粘着テープ２１２越しに照射するレーザー加工を行うと設定された場合に、制御ユニット１００が反転ユニット９０を含むレーザー加工装置１の各構成要素を制御することによって実行される。なお、制御ユニット１００は、加工条件設定部１０１により、第１フレームユニット２１０ａについて、ウエーハ２０１にレーザー光線を直接照射するレーザー加工を行うと設定した場合、フレーム反転ユニット９０を用いることなく、第１フレームユニット２１０ａをチャックテーブル１０に搬送させる。つまり、制御ユニット１００は、加工条件設定部１０１の設定に対応して搬送ユニット７０でフレームユニット２１０をフレームユニット反転ユニット９０に搬入し、フレームユニット反転ユニット９０にフレームユニット２１０を反転させる。

制御ユニット１００は、まず、カセット２から搬送ユニット７０の第１アーム７１により取り出したフレームユニット２１０を、一対のレール７５上に仮置きすると、カセット支持台６０を図１に示す位置よりも鉛直方向上側に移動させ、収容部６０１に収容された反転ユニット９０を一対のレール７５と対向する位置に位置づける。

次に、制御ユニット１００は、搬送ユニット７０の第１アーム７１によって、一対のレール７５上から反転ユニット９０へとフレームユニット２１０を搬送する。フレームユニット２１０は、図７に示すように、反転ユニット９０の対となるガイドレール９２の一方の端部９２ａ側から各溝部９２１内へと挿入される。この際、上述したように、ストッパ９４は、規制部９４２がフレームユニット２１０の外周縁２１０ｅによって押圧されることによって回転するため（図６参照）、フレームユニット２１０の溝部９２１への挿入が妨げられることはない。フレームユニット２１０は、ガイドレール９２の長手方向における略中央部まで挿入される（図２に示す位置）。それにより、フレームユニット２１０の外周縁２１０ｅによるストッパ９４への押圧が解除され、上述したように、ストッパ９４が図５に示す初期状態に戻り、フレームユニット２１０の端部９２ａ側への移動が規制されることになる。

次に、制御ユニット１００は、図８に示すように、２つの回転機構９３を協調して制御し、エアシリンダ部９３１からの動力によってラックギヤ９３２を図中上方向に直線運動させ、ピニオンギヤ９３３を図中に実線矢印で示す方向に回転させる。その結果、ピニオンギヤ９３３に連結されたガイドレール９２、及び、ガイドレール９２の溝部９２１に挿入されたフレームユニット２１０も、図中に実線矢印で示す方向に回転する。この際、ガイドレール９２の一方の端部９２ａが鉛直方向下側に位置するように、ガイドレール９２を回転させることによって、フレームユニット２１０の溝部９２１からの飛び出し（落脱）がストッパ９４で防止される。制御ユニット１００は、図９に示すように、ガイドレール９２の他方の端部９２ｂが開口部６０１ａ側（図９における下側）に位置する状態で水平となると、回転機構９３によるガイドレール９２の回転を止める。この結果、図９に示すように、フレームユニット２１０の鉛直方向における上下が反転し、粘着テープ２１２が鉛直方向の上側とされた状態となる。

制御ユニット１００は、フレームユニット２１０の鉛直方向における上下を反転させた後、搬送ユニット７０の第１アーム７１によってフレームユニット２１０の外周縁２１０ｅを保持して、ガイドレール９２の端部９２ｂ側から取り出し、再び一対のレール７５上へと仮置きする。これにより、粘着テープ２１２が鉛直方向の上側とされた状態のフレームユニット２１０を、搬送ユニット７０の第２アーム７２によってチャックテーブル１０上へと搬送し、ウエーハ２０１に対して粘着テープ２１２越しにレーザー加工を施すことが可能となる。

本実施形態において、制御ユニット１００は、ウエーハ２０１にレーザー加工を施している間に、反転ユニット９０の回転機構９３を制御し、図７から図９に示した順序とは逆方向にガイドレール９２を回転させ、ガイドレール９２の端部９２ａが開口部６０１ａ側に位置する初期状態（図３に示す状態）へと戻しておく。制御ユニット１００は、レーザー加工が完了し、搬送ユニット７０の第２アーム７２によって一対のレール７５に仮置きされたフレームユニット２１０を、搬送ユニット７０の第１アーム７１を用いて、再び反転ユニット９０に搬入する。このとき、フレームユニット２１０は、粘着テープ２１２が鉛直方向の上側とされた状態となっている。

制御ユニット１００は、再び図７から図９に示す手順を実行し、粘着テープ２１２が鉛直方向の上側とされた状態のフレームユニット２１０を反転させて、粘着テープ２１２が鉛直方向の下側とされた状態とする。そして、制御ユニット１００は、フレームユニット２１０を搬送ユニット７０の第１アーム７１によって反転ユニット９０から取り出して、一対のレール７５上に仮置きし、カセット支持台６０を図１に示す位置まで移動させて、第１アーム７１によってフレームユニット２１０をカセット２内に収容する。これにより、レーザー加工前と同様に、レーザー加工完了後のフレームユニット２１０を、粘着テープ２１２が鉛直方向の下側とされた状態でカセット２内に収容することができる。

以上説明したように、実施形態にかかるレーザー加工装置１は、ガイドレール９２、ガイドレール９２を回転させる回転機構９３、及び、フレームユニット２１０の飛び出しを防ぐストッパ９４といった、高価なロボットハンドと比べて簡易かつ安価な構成のフレームユニット反転ユニット９０を用いて、チャックテーブル１０への搬入前、または、チャックテーブル１０から搬出後のフレームユニット２１０の鉛直方向における上下を反転させることができる。従って、実施形態にかかるレーザー加工装置１によれば、簡易かつ安価な構成により、レーザー加工に際して、フレームユニット２１０の鉛直方向における上下の反転を行うことが可能となる。

特に、本実施形態のフレーム反転ユニット９０は、エアシリンダ部９３１、ラックギヤ９３２、及びピニオンギヤ９３３といった、ロボットハンド等と比べて簡易かつ安価な構成の回転機構９３を用いて、フレームユニット２１０を反転させるための力を発生させることができる。

また、本実施形態において、制御ユニット１００は、ウエーハ２０１（被加工物）にレーザー光線を直接照射するか、粘着テープ２１２越しにウエーハ２０１に照射するかを設定する加工条件設定部１０１を有し、加工条件設定部１０１の設定に対応して搬送ユニット７０でフレームユニット２１０をフレームユニット反転ユニット９０に搬入し、フレームユニット反転ユニット９０にフレームユニット２１０を反転させる。

この構成によれば、ウエーハ２０１（被加工物）にレーザー光線を直接照射する場合（本実施形態では、第１フレームユニット２１０ａについてレーザー加工を施す場合）、フレームユニット反転ユニット９０を用いることなく、ウエーハ２０１にレーザー加工を施すことができる。一方、ウエーハ２０１（被加工物）にレーザー光線を粘着テープ２１２越しに照射する場合（本実施形態では、第２フレームユニット２１０ｂについてレーザー加工を施す場合）、フレームユニット反転ユニット９０を用いて、容易にフレームユニット２１０を反転させた上で、ウエーハ２０１にレーザー加工を施すことができる。つまり、一つのレーザー加工装置１によって、異なる手法によるレーザー加工を選択的に、かつ、容易に実施することができる。

また、一つのレーザー加工装置１によって、異なる手法によるレーザー加工を選択的に実施する構成であっても、予めカセット２内に収容した第１フレームユニット２１０ａ及び第２フレームユニット２１０ｂの鉛直方向における向きを一方向（本実施形態では、粘着テープ２１２が下側とされる方向）に定めておくことができる。その結果、加工前の複数の第１フレームユニット２１０ａ及び第２フレームユニット２１０ｂについて、予め１枚ごとにレーザー加工時の向きに合わせた状態でカセット２内に収容する必要がなくなるため、作業の効率化を図ることが可能となる。

また、フレームユニット反転ユニット９０は、カセット支持台６０の下側に配置されている。

この構成によれば、フレームユニット反転ユニット９０をカセット支持台６０内に収容することができるため、フレームユニット反転ユニット９０を設けることにより、レーザー加工装置１のスペースが圧迫されることを抑制することができる。

また、本実施形態のレーザー加工装置１は、チャックテーブル１０とカセット２との間でフレームユニット２１０を搬出入する搬送ユニット７０（第１アーム７１）を利用して、フレームユニット２１０をフレームユニット反転ユニット９０へと搬出入することができる。そのため、フレームユニット２１０をフレームユニット反転ユニット９０へと搬出入するための搬出入手段を別途設ける必要がなく、装置の複雑化や製造コストの増加を、より良好に抑制することができる。

また、本実施形態では、レーザー加工後の第２フレームユニット２１０ｂについても、フレームユニット反転ユニット９０により反転させ、粘着テープ２１２が下側とされた状態でカセット２に戻すものとした。これにより、レーザー加工後の第２フレームユニット２１０ｂを、レーザー加工後の第１フレームユニット２１０ａと同じ向きに揃えてカセット２内に収容することができる。従って、他の加工装置にカセット２を搬送した際に、すべての第１フレームユニット２１０ａ及び第２フレームユニット２１０ｂが同じ向きに揃っているため、扱いが容易となり、作業効率の向上を図ることができる。また、搬送時の安定性向上を図ることができる。なお、レーザー加工後の第２フレームユニット２１０ｂについて、フレームユニット反転ユニット９０による反転を再び行うことなく、粘着テープ２１２が上側とされた状態でカセット２に戻してもよい。

また、本実施形態では、第１フレームユニット２１０ａ及び第２フレームユニット２１０ｂの双方について、予め粘着テープ２１２が下側とされた状態でカセット２内に収容しておくものとしたが、第１フレームユニット２１０ａ及び第２フレームユニット２１０ｂの双方について、予め粘着テープ２１２が上側とされた状態でカセット２内に収容しておいてもよい。この場合、制御ユニット１００は、第１フレームユニット２１０ａについてレーザー加工を施す際に、フレームユニット反転ユニット９０によって第１フレームユニット２１０ａを反転させた上で、チャックテーブル１０へと搬入してレーザー加工を施し、第２フレームユニット２１０ｂについてレーザー加工を施す際に、フレームユニット反転ユニット９０による反転を行わないものとすればよい。

また、レーザー加工装置１は、第１フレームユニット２１０ａを加工対象とせず、予め粘着テープ２１２が下側とされた状態でカセット２内に収容された第２フレームユニット２１０ｂのみを加工対象とするものであってもよい。この場合、本実施形態で示したように、粘着テープ２１２が下側とされた状態の第２フレームユニット２１０ｂをフレームユニット反転ユニット９０によって反転させた上で、チャックテーブル１０に搬入し、レーザー加工を施せばよい。

また、レーザー加工装置１は、第２フレームユニット２１０ｂを加工対象とせず、予め粘着テープ２１２が上側とされた状態でカセット２内に収容された第１フレームユニット２１０ａのみを加工対象とするものであってもよい。この場合、粘着テープ２１２が上側とされた状態の第１フレームユニット２１０ａをフレームユニット反転ユニット９０によって反転させた上で、チャックテーブル１０に搬入し、レーザー加工を施せばよい。

また、本実施形態では、レーザー加工装置１において、ウエーハ２０１の裏面側にレーザー光線を照射する場合に限定して本発明を適用したが、本発明は、ウエーハ２０１の表面２０１ａ側および裏面側の双方にレーザー光線を照射する場合にも、適用することができる。すなわち、フレームユニット２１０のウエーハ２０１の表面２０１ａ側にレーザー加工を施した後、フレームユニット２１０をチャックテーブル１０からフレームユニット反転ユニット９０に一旦搬送する。そして、フレームユニット反転ユニット９０によってフレームユニット２１０の上下を反転させた上で、再びチャックテーブル１０へと搬入し、ウエーハ２０１の裏面側にレーザー加工を施す。これにより、ウエーハ２０１の表面２０１ａ側および裏面側の双方にレーザー光線を照射する場合において、フレームユニット２１０の反転動作を容易に行うことができる。また、反転動作のために高価なロボットアーム等を用いる必要がなく、装置の複雑化や製造コストの増加を抑制することができる。

なお、フレームユニット反転ユニット９０は、カセット２及びチャックテーブル１０との間でフレームユニット２１０を搬出入することができれば、カセット支持台６０の収容部６０１以外に設けられてもよい。また、カセット２及びチャックテーブル１０とフレームユニット反転ユニット９０との間におけるフレームユニット２１０の搬出入は、搬送ユニット７０（第１アーム７１）とは異なる搬送手段を用いるものであってもよい。

１ レーザー加工装置
２ カセット
１０ チャックテーブル
１０ａ 保持面
１１ クランプ部
１２ 移動テーブル
２０ Ｘ軸移動手段
３０ Ｙ軸移動手段
４０ 回転手段
５０ レーザー光線照射ユニット
６０ カセット支持台
６０ａ 載置面
６０１ 収容部
６０１ａ 開口部
７０ 搬送ユニット
７１ 第１アーム
７２ 第２アーム
７５ レール
９０ フレームユニット反転ユニット（反転ユニット）
９１ 基台
９１ａ 側辺
９１１ 支持部
９１１ａ 軸支持壁
９２ ガイドレール
９２ａ 端部
９２ｂ 端部
９２１ 溝部
９２２ ストッパ配置部
９２２ａ 端面
９３ 回転機構
９３１ エアシリンダ部
９３１ａ シリンダ
９３２ ラックギヤ
９３３ ピニオンギヤ
９４ ストッパ
９４１ 回転部
９４２ 規制部
１００ 制御ユニット
１０１ 加工条件設定部
２０１ ウエーハ
２０１ａ 表面
２０２ 分割予定ライン
２０３ デバイス
２１０ フレームユニット
２１０ａ 第１フレームユニット
２１０ｂ 第２フレームユニット
２１０ｅ 外周縁
２１１ 環状フレーム
２１２ 粘着テープ

Claims (4)

1. 板状の被加工物が、環状フレームの開口に粘着テープを介して支持されたフレームユニットの該被加工物にレーザー光線を照射するレーザー加工装置であって、
   該フレームユニットの該被加工物を支持するチャックテーブルと、
   該チャックテーブルに支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ユニットと、
   複数の該フレームユニットを収容するカセットを支持するカセット支持台と、
   該カセット支持台に支持された該カセットと該チャックテーブルとの間で該フレームユニットを搬送する搬送ユニットと、
   該チャックテーブルに搬入前又は搬出後に、該フレームユニットの上下の向きを反転させ、該被加工物又は該粘着テープのどちらかを上向きに設定するフレームユニット反転ユニットと、
   各構成要素を制御する制御ユニットと、を備え、
   該フレームユニット反転ユニットは、
   該フレームユニットを挟んで両側及び上下で対となり、かつ直線状に延びているとともに、一方の端部から他方の端部までの長手方向に沿って延びて該フレームユニットの外周縁を挿入可能な溝部を有するガイドレールと、
   該対となるガイドレールを回転させる回転機構と、
   該回転機構の回転時に該フレームユニットが該ガイドレールから飛び出すのを防ぐストッパと、を有することを特徴とするレーザー加工装置。
2. 該制御ユニットは、該被加工物に該レーザー光線を直接照射するか、該粘着テープ越しに該被加工物に照射するかを設定する加工条件設定部を有し、
   該加工条件設定部の設定に対応して該搬送ユニットで該フレームユニットを該フレームユニット反転ユニットに搬入し、該フレームユニット反転ユニットに該フレームユニットを反転させることを特徴とする請求項１に記載のレーザー加工装置。
3. 板状の被加工物が、環状フレームの開口に粘着テープを介して支持されたフレームユニットの該被加工物にレーザー光線を照射するレーザー加工装置であって、
   該フレームユニットの該被加工物を支持するチャックテーブルと、
   該チャックテーブルに支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ユニットと、
   複数の該フレームユニットを収容するカセットを支持するカセット支持台と、
   該カセット支持台に支持された該カセットと該チャックテーブルとの間で該フレームユニットを搬送する搬送ユニットと、
   該チャックテーブルに搬入前又は搬出後に、該フレームユニットの上下の向きを反転させ、該被加工物又は該粘着テープのどちらかを上向きに設定するフレームユニット反転ユニットと、
   各構成要素を制御する制御ユニットと、を備え、
   該フレームユニット反転ユニットは、
   該フレームユニットを挟んで両側及び上下で対となるガイドレールと、
   該対となるガイドレールを回転させる回転機構と、
   該回転機構の回転時に該フレームユニットが該ガイドレールから飛び出すのを防ぐストッパと、を有し、
   該フレームユニット反転ユニットは、該カセット支持台の下側に配置されていることを特徴とするレーザー加工装置。
4. 該制御ユニットは、該被加工物に該レーザー光線を直接照射するか、該粘着テープ越しに該被加工物に照射するかを設定する加工条件設定部を有し、
   該加工条件設定部の設定に対応して該搬送ユニットで該フレームユニットを該フレームユニット反転ユニットに搬入し、該フレームユニット反転ユニットに該フレームユニットを反転させることを特徴とする請求項３に記載のレーザー加工装置。

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