加工方法及び加工装置
【課題】ワークのくり貫き加工を行った後に柱状部材を効率よくワークから離間させる。
【解決手段】ワークＷの表面Ｗ１に環状を描くようにレーザービームを照射しアブレーション加工を施してワークＷの裏面Ｗ２にまで至る環状切断面を形成した後、ワークＷの表面Ｗ１に粘着部材９ａを貼着して環状切断面によってワークＷから分離された柱状部材１０１を粘着部材９ａに貼り付け、柱状部材１０１が貼り付いた粘着部材９ａをワークＷの表面Ｗ１から剥がし、柱状部材１０１をワークＷから離間することによってワークＷに貫通孔１０２を形成する。粘着部材９ａをワークＷの表面Ｗ１から剥がすことによって柱状部材１０１をワークＷから離間してワークＷに貫通孔１０２を形成するため、ワークＷから柱状部材１０１を効率よく離間することができる。
【解決手段】ワークＷの表面Ｗ１に環状を描くようにレーザービームを照射しアブレーション加工を施してワークＷの裏面Ｗ２にまで至る環状切断面を形成した後、ワークＷの表面Ｗ１に粘着部材９ａを貼着して環状切断面によってワークＷから分離された柱状部材１０１を粘着部材９ａに貼り付け、柱状部材１０１が貼り付いた粘着部材９ａをワークＷの表面Ｗ１から剥がし、柱状部材１０１をワークＷから離間することによってワークＷに貫通孔１０２を形成する。粘着部材９ａをワークＷの表面Ｗ１から剥がすことによって柱状部材１０１をワークＷから離間してワークＷに貫通孔１０２を形成するため、ワークＷから柱状部材１０１を効率よく離間することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークにくり貫き加工を施して環状切断面を形成し、環状切断面によってワークから分離した柱状部材をワークから離間してワークに貫通孔を形成するワークの加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機やデジタルカメラ等の携帯電子機器には、液晶表示装置が搭載されている。この液晶表示装置の表示部には、液晶基板を保護するためのガラス基板が配設されている。このように液晶基板を保護するためのガラス基板は、傷が付きにくくすることが重要であり、このため少なくとも表面に熱処理を施すことにより強化層が形成されている（例えば特許文献１参照）。これらの強化ガラス基板に要求される加工の一種として、電極や液体を通すための直径数ｍｍほどのくり貫き加工があり、現在のレーザー加工技術では、微細なくり貫き加工を高精度に行うことが可能になってきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１１１９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、微細なくり貫き加工を行っても、くり貫き加工により生じた柱状部材をワークから効率よく離間することができず、柱状部材をワークから効率よく離間できるようにすることが望まれていた。
【０００５】
本発明は、これらの事実に鑑みてなされたものであって、その主な技術的課題は、ワークに対してくり貫き加工を行った後に、くり貫き加工によって形成された柱状部材を効率よくワークから離間させることができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第一の発明は、ワークに貫通孔を形成する加工方法に関するもので、以下の各工程により構成される。
（１）ワークの表面に環状を描くようにレーザービームを照射してアブレーション加工を施し、ワークの裏面にまで至る環状切断面を形成する加工工程、
（２）加工工程の後に、ワークの表面に粘着部材を貼着して環状切断面によってワークから分離された柱状部材を粘着部材に貼り付ける貼付工程、
（３）貼付工程の後に、柱状部材が貼り付いた粘着部材をワークの表面から剥がし、柱状部材をワークから離間することによってワークに貫通孔を形成する貫通孔形成工程。
【０００７】
第二の発明は、上記加工方法の実施に使用することができる加工装置に関するもので、以下の各構成要素により構成される。
（１）ワークを保持する保持手段、
（２）保持手段に保持されたワークの表面にレーザービームを照射してワークの裏面にまで至る環状切断面を形成する加工手段、
（３）ワークの表面に粘着部材を貼着し粘着部材をワークの表面から剥がして柱状部材をワークから離間することによって、ワークに貫通孔を形成する離間手段。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、環状切断面が形成されたワークの表面に粘着部材を貼着して環状切断面によりワークから分離された柱状部材を粘着部材に貼り付け、粘着部材をワークの表面から剥がすことによって柱状部材をワークから離間してワークに貫通孔を形成するため、ワークに対してくり貫き加工を行った後にワークから柱状部材を効率よく離間することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】加工装置の一例を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ部の内部を拡大して示す斜視図である。
【図３】離間手段の構造を略示的に示す断面図である。
【図４】ワークに環状切断面を形成する状態を示す斜視図である。
【図５】複数の環状切断面が形成されたワークを示す斜視図である。
【図６】テーブルにワークが保持された状態を略示的に示す断面図である。
【図７】ワークの表面にＵＶテープを貼着しワークの表面側及び裏面側のＵＶテープに紫外線を照射する状態を略示的に示す断面図である。
【図８】ＵＶテープに貼着された柱状部材をワークから離間する状態を略示的に示す断面図である。
【図９】使用済みのＵＶテープを巻き取る状態を略示的に示す断面図である。
【図１０】図９のＣ部を拡大して略示的に示す断面図である。
【図１１】離間手段を初期状態に戻す動作を略示的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１に示す加工装置１は、保持手段２において加工対象の被加工物（ワーク）を保持し、保持手段２に保持されたワークに対して加工手段３によってくり貫き加工を施し、くり貫き加工によって形成された端材を離間手段４がワークから離間する装置である。図示の例では、保持手段２がＸ方向及びＸ方向に直交するＹ方向に移動可能となっている。
【００１１】
装置前部には、ワークを収容するカセット５０が載置されるカセット載置領域５を備えている。カセット載置領域５は昇降可能となっており、昇降によりワークを所定の高さに位置付けることができる。カセット５０には、ワークＷが紫外線の照射を受けて粘着力が低下するＵＶテープＴを介して環状のフレームＦと一体化されて支持された状態で複数収容される。
【００１２】
カセット載置領域５の後方側には、カセット５０からの加工前のワークＷの搬出及びカセット５０への加工後のワークＷの搬入を行う第一の搬送手段６が配設されている。第一の搬送手段６は、フレームＦを挟持してＹ方向に移動可能な挟持部６０を備えている。
【００１３】
カセット載置領域５の後方には、カセット５０から搬出されるワークＷ及びカセット５０に搬入されるワークＷが載置される仮置き領域６１が配設されている。
【００１４】
仮置き領域６１の後方側には、仮置き領域６１に載置された加工前のワークの保持手段２への搬送、保持手段２に保持された加工後のワークの離間手段４への搬送、及び、端材が除去されたワークの離間手段４から仮置き領域６１への搬送を行う第二の搬送手段７が配設されている。第二の搬送手段７は、ワークＷを支持するフレームＦを吸着する吸着部７０を備えており、吸着部７０は、水平方向に回動可能であるとともに、昇降可能となっている。
【００１５】
保持手段２は、Ｘ方向送り手段２０によってＸ方向に移動可能であるとともに、Ｙ方向送り手段２１によってＹ方向に移動可能となっている。Ｘ方向送り手段２０は、Ｘ方向にのびるボールネジ２００と、ボールネジ２００と平行に配設されたガイドレール２０１と、ボールネジ２００を回動させるモータ２０２と、ボールネジ２００に螺合する図示しないナットを内部に備え下部がガイドレール２０１に摺接する移動基台２０３とから構成され、モータ２０２の駆動によりボールネジ２００が回動するのにともない移動基台２０３がガイドレール２０１にガイドされてＸ方向に移動する構成となっている。移動基台２０３には、保持手段２を回転させる回転駆動部２０４を備えている。
【００１６】
Ｙ方向送り手段２１は、Ｙ方向にのびるボールネジ２１０と、ボールネジ２１０と平行に配設されたガイドレール２１１と、ボールネジ２１０を回動させるモータ２１２と、ボールネジ２１０に螺合する図示しないナットを内部に備え下部がガイドレール２１１に摺接する支持板２１３とから構成され、モータ２１２の駆動によりボールネジ２１０が回動するのにともない支持板２１３がガイドレール２１１にガイドされてＸ方向に移動する構成となっている。支持板２１３にはＸ方向送り手段２０が固定されており、支持板２１３のＹ方向の移動によりＸ方向送り手段２０もＹ方向に移動する。
【００１７】
保持手段２の可動範囲の上方には、保持手段２に保持されたワークにレーザービームを照射して加工を行う加工手段３が配設されている。加工手段３は、レーザービームを下方に向けて出射する照射ヘッド３０を備えている。
【００１８】
保持手段２は、ワークを吸引保持する吸引部２ａを備えているとともに、ＵＶテープＴを介してワークＷと一体となった環状のフレームＦを固定するフレーム固定部２ｂを備えている。
【００１９】
図２に示すように、離間手段４は、ワークＷが載置されるテーブル８と、ワークＷに対して粘着部材、例えば紫外線の照射を受けると粘着力が低下するＵＶテープ９ａを貼付する貼付部９とを備えている。
【００２０】
テーブル８は、ワークＷが載置されるステージ８０と、フレームＦを吸着するフレーム吸着部８１とを備えている。ステージ８０には、ワークＷのくり貫き加工された部位に対応する複数の孔８０ａが形成されている。
【００２１】
貼付部９は、未使用のＵＶテープ９ａが巻回されたテープロール９０と、複数のローラにより構成されテープロール９０からＵＶテープ９ａを送りだす送り機構９１と、複数のローラにより構成され送り出されたＵＶテープ９ａを巻き取る巻き取り機構９２と、巻き取ったＵＶテープ９ａが巻回される使用済みテープロール９３と、ＵＶテープ９ａを折り返すローラーである折り返し部９４と、ＵＶテープ９ａに対して紫外線を照射するＵＶ照射部９５とを備えている。
【００２２】
折り返し部９４は、円柱状に形成され、その回転軸９４０は、軸支部９４１によって回転可能に支持されている。軸支部９４１の下方には、くり貫き加工により生じた柱状の端材を収容する柱状部回収部９６が軸支部９４１と一体に形成されている。柱状部回収部９６は、折り返し部９４の下方に位置する受け部９６０と、受け部９６０から立設された壁部９６１と、壁部９６１から折り返し部９４に向けて突出するつば部９６２とから構成されている。軸支部９４１及び柱状部回収部９６は、可動支持部材９７に連結され支持されている。
【００２３】
可動支持部材９７は、Ｙ方向に形成された溝９７０にガイドされてＹ方向に移動可能となっており、可動支持部材９７とともに折り返し部９４及び柱状部回収部９６もＹ方向に移動可能となっている。
【００２４】
ＵＶ照射部９５は、テーブル８の上方の位置である作用位置と、テーブル８の上方からＸ方向に移動して退避した位置である退避位置との間を移動可能に構成されている。
【００２５】
図３に示すように、ステージ８０の下方にはＵＶ光源８００が配設されており、ＵＶ光源８００から孔８０ａを通過させて上方に紫外線を照射することができる構造となっている。テーブル８は、軸部８２の昇降により昇降可能となっている。
【００２６】
ＵＶ照射部９５の内部にもＵＶ光源９５０が配設されており、その下方には、ステージ８０に載置されたワークの所望の位置にＵＶ光源９５０からの紫外線を照射するためのマスク部材９５１が配設されている。
【００２７】
以上のように構成される加工装置１を用い、ワークＷに円形のくり貫き加工を施し、くり貫き加工によって生じた端材である柱状部材をワークＷから離間して貫通孔を形成するワークの加工方法を実施する場合の加工装置１の動作について以下に説明する。なお、ワークＷは特に限定はされないが、例えばシリコンウェーハ、ガリウム砒素、シリコンカーバイド等の半導体ウェーハや、チップ実装用としてウェーハの裏面に設けられるＤＡＦ（Die Attach Film）等の粘着部材、セラミックス、ガラス、サファイア（Al2O3）系の無機材料基板、さらには、ミクロンオーダーの加工位置精度が要求される各種加工材料が挙げられる。以下では、ワークＷが厚さ２００μｍの強化ガラスである場合について説明する。かかる強化ガラスは、携帯電話機等の液晶基板の保護等のために用いられるもので、強化ガラスに形成される貫通孔は、電極や液体を通したり、マイクやカメラの用途で使用したりするために必要とされるものである。
【００２８】
図１に示すように、ワークＷは、ＵＶテープＴを介してフレームＦに支持され、表面Ｗ１が露出した状態でカセット５０に複数収容される。
【００２９】
カセット５０に収容されたワークＷは、第一の搬送手段６の挟持部６０によってフレームＦが挟持されて仮置き領域６１に搬出される。そして次に、保持手段２を第二の搬送手段７に近づいた位置に位置させておき、第二の搬送手段７の吸着部７０によってフレームＦを吸着し、吸着部７０の昇降及び旋回によってワークＷを保持手段５に載置する。ワークＷの載置後、ワークＷは吸引部２ａに作用する吸引力によって吸引保持され、フレームＦはフレーム固定部２ｂによって固定される。
【００３０】
こうして保持手段２にワークＷが保持されると、Ｘ方向送り手段２０によって駆動されて保持手段２が照射ヘッド３０の下方まで移動し、Ｘ方向送り手段２０及びＹ方向送り手段２１によって、くり貫き加工をすべき位置と照射ヘッド３０との位置合わせが行われる。そして、Ｘ方向送り手段２０及びＹ方向送り手段２１によるＸ方向及びＹ方向の複合的な駆動によって円を描くようにワークＷを移動させるとともに、図４に示すように、その移動によりワークＷの表面に環状を描くようにレーザービーム３０ａを照射してアブレーション加工を行う。かかるアブレーション加工により、ワークＷの裏面Ｗ２にまで至る環状切断面１００が形成される（加工工程）。このときの加工条件は、例えば以下のとおりである。
出力：２０［Ｗ］
周波数：１００［ｋＨｚ］
送り速度：１００［ｍｍ／ｓ］
パルス幅：ピコオーダー
波長：５１５［ｎｍ］
走査回数：３０回
環状切断面の直径：４［ｍｍ］
【００３１】
また、Ｘ方向送り手段２０及びＹ方向送り手段２１によって保持手段２をＸ方向及びＹ方向に送りながら、同様にアブレーション加工を行って環状切断面１００を順次形成していくと、例えば図５に示すように、複数の環状切断面１００が形成される。そして、各環状切断面１００の内側には、それぞれ柱状部材１０１が形成される。
【００３２】
こうして柱状部材１０１が所定数形成されると、保持手段２が図１に示した第二の搬送手段７に近づく方向に移動し、第二の搬送手段７によってワークＷが保持されて離間手段４に搬送される。
【００３３】
以下では、図３に示したＢ部における動作を図６〜８に拡大して示しながら、柱状部材１０１をワークから除去するための装置動作について説明する。
【００３４】
図６に示すように、ワークＷは、表面Ｗ１が露出し柱状部材１０１と孔８０ａとを位置合わせした状態でステージ８０に載置され、フレームＦは、吸着部８１によって吸着される。また、ＵＶ照射部９５をワークＷの直上（作用位置）に移動させる。
【００３５】
次に、図７に示すように、テーブル８を上昇させてワークＷの表面Ｗ１にＵＶテープ９ａを貼着する。かかる貼着により、環状切断面１００によってワークＷから分離された柱状部材１０１にもＵＶテープ９ａが貼り付けられる。
【００３６】
そして、貼り付け後は、ＵＶ照射器９５から下方に紫外線９５ａを照射する。そうすると、マスク９５１は、柱状部材１０１に対する紫外線を遮蔽するように形成されているため、マスク部材９５１を通過した紫外線９５ａは、ＵＶテープ９ａのうち柱状部材１０１に貼り付けられた部分には照射されず、柱状部材１０１以外の部分に貼り付けられた位置の粘着力が低下する。
【００３７】
一方、テーブル８の下方に位置するＵＶ光源８００からは、上方に向けて紫外線８００ａが照射される。この紫外線８００ａは、孔８０ａを通過し、ＵＶテープＴのうち、柱状部材１０１が貼り付けられた部分にのみ照射され、その部分の粘着力を低下させる（貼付工程）。
【００３８】
次に、ＵＶ照射器９５を退避位置に退避させた後、図８に示すように、テーブル８を降下させることにより、柱状部材１０１が貼り付いたＵＶテープ９ａをワークＷの表面Ｗ１から剥がすことで、柱状部材１０１をワークＷから離間させて除去する。ＵＶテープ９ａのうち柱状部材１０１以外の部分に貼り付けられていた部分の粘着力は低下しており、かつ、ＵＶテープＴのうち柱状部材１０１が貼り付けられていた部分の粘着力は低下しているため、柱状部材１０１の離間が円滑に行われる。このようにして、ワークＷには、柱状部材１０１が除去された部分に貫通孔１０２が形成される。このように、ＵＶテープ９ａをワークＷの表面Ｗ１から剥がすことによって柱状部材１０１をワークＷから離間してワークＷに貫通孔１０２を形成するため、ワークＷに対してくり貫き加工を行った後にワークＷから柱状部材１０１を効率よく離間することができる。
【００３９】
こうして柱状部材１０１がＵＶテープ９ａとともにワークＷから離間すると、図９に示すように、送り機構９１がＵＶテープ９ａを送り出さずに、巻き取り機構９２がＵＶテープ９ａをロール９３に巻き取る。そうすると、折り返し部９４及び柱状部回収部９６は、図２に示した溝９６０にガイドされて送り機構９１に近づく方向（矢印Ｄの方向）に移動する。そして、巻き取り機構９２がＵＶテープ９ａを矢印Ｅの方向にロール９３に巻き取ることにより、図１０に示すように、折り返し部９４が矢印Ｉの方向に回転し、柱状部回収部９６に備えたつば部材９６２が柱状部材１０１の上昇を阻止してＵＶテープ９ａから柱状部材１０１を剥離する。こうして剥離された柱状部材１０１は、落下して受け部９６０に収容される（貫通孔形成工程）。
【００４０】
このようにして、ワークＷに貫通孔１０２が形成されるとともに柱状部回収部９６に柱状部材１０１が回収されると、図１１に示すように、折り返し部９４及び柱状部回収部９６を送り機構９１から離れる方向（矢印Ｇの方向）に移動させ、巻き取り機構９２によるＵＶテープ９ａの巻き取りはせずに、送り機構９１がＵＶテープ９ａを矢印Ｈの方向に送り出す。そうすると、未使用のＵＶテープ９ａがステージ８０の上方に位置し、次のワークに貼着できる状態となり、初期状態に戻る。
【００４１】
柱状部材１０１が除去されて貫通孔１０２が形成されたワークＷは、吸着部８１におけるフレームＦの吸着が解除された後、図１に示した第二の搬送手段７によって仮置き領域６１に搬送される。そして、第一の搬送手段６によってカセット５に収容される。
【００４２】
以上のような各工程を、カセット５０に収容されたすべてのワークに対して行うと、すべてのワークに貫通孔が形成される。
【００４３】
なお、上記の例では、ＵＶテープＴ，９ａを用いて紫外線照射により両テープの粘着力を低下させてから柱状部材１０１を離間させることとしたが、ＵＶテープは必須ではない。
【符号の説明】
【００４４】
１：加工装置
２：保持手段 ２ａ：吸引部 ２ｂ：フレーム固定部
２０：Ｘ方向送り手段 ２００：ボールネジ ２０１：ガイドレール ２０２：モータ
２０３：移動基台 ２０４：回転駆動部
２１：Ｙ方向送り手段
２１０：ボールネジ ２１１：ガイドレール ２１２：モータ ２１３：支持板
３：加工手段 ３０：照射ヘッド
４：離間手段
５：カセット載置領域 ５０：カセット
６：第一の搬送手段 ６０：挟持部 ６１：仮置き領域
７：第二の搬送手段 ７０：吸着部
８：テーブル ８０：ステージ ８０ａ：孔 ８００：ＵＶ光源
８１：吸着部 ８２：軸部
９：貼付部 ９ａ：ＵＶテープ
９０：テープロール ９１：送り機構 ９２：巻き取り機構
９３：使用済みテープロール
９４：折り返し部
９４０：回転軸 ９４１：軸支部
９５：ＵＶ照射部 ９５０：ＵＶ光源 ９５１：マスク部材
９６：柱状部回収部 ９６０：受け部 ９６１：壁部 ９６２：つば部
９７：可動支持部材 ９７０：溝
Ｗ：ワーク Ｔ：ＵＶテープ Ｆ：フレーム
１００：環状切断面 １０１：柱状部材 １０２：貫通孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークにくり貫き加工を施して環状切断面を形成し、環状切断面によってワークから分離した柱状部材をワークから離間してワークに貫通孔を形成するワークの加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機やデジタルカメラ等の携帯電子機器には、液晶表示装置が搭載されている。この液晶表示装置の表示部には、液晶基板を保護するためのガラス基板が配設されている。このように液晶基板を保護するためのガラス基板は、傷が付きにくくすることが重要であり、このため少なくとも表面に熱処理を施すことにより強化層が形成されている（例えば特許文献１参照）。これらの強化ガラス基板に要求される加工の一種として、電極や液体を通すための直径数ｍｍほどのくり貫き加工があり、現在のレーザー加工技術では、微細なくり貫き加工を高精度に行うことが可能になってきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１１１９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、微細なくり貫き加工を行っても、くり貫き加工により生じた柱状部材をワークから効率よく離間することができず、柱状部材をワークから効率よく離間できるようにすることが望まれていた。
【０００５】
本発明は、これらの事実に鑑みてなされたものであって、その主な技術的課題は、ワークに対してくり貫き加工を行った後に、くり貫き加工によって形成された柱状部材を効率よくワークから離間させることができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第一の発明は、ワークに貫通孔を形成する加工方法に関するもので、以下の各工程により構成される。
（１）ワークの表面に環状を描くようにレーザービームを照射してアブレーション加工を施し、ワークの裏面にまで至る環状切断面を形成する加工工程、
（２）加工工程の後に、ワークの表面に粘着部材を貼着して環状切断面によってワークから分離された柱状部材を粘着部材に貼り付ける貼付工程、
（３）貼付工程の後に、柱状部材が貼り付いた粘着部材をワークの表面から剥がし、柱状部材をワークから離間することによってワークに貫通孔を形成する貫通孔形成工程。
【０００７】
第二の発明は、上記加工方法の実施に使用することができる加工装置に関するもので、以下の各構成要素により構成される。
（１）ワークを保持する保持手段、
（２）保持手段に保持されたワークの表面にレーザービームを照射してワークの裏面にまで至る環状切断面を形成する加工手段、
（３）ワークの表面に粘着部材を貼着し粘着部材をワークの表面から剥がして柱状部材をワークから離間することによって、ワークに貫通孔を形成する離間手段。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、環状切断面が形成されたワークの表面に粘着部材を貼着して環状切断面によりワークから分離された柱状部材を粘着部材に貼り付け、粘着部材をワークの表面から剥がすことによって柱状部材をワークから離間してワークに貫通孔を形成するため、ワークに対してくり貫き加工を行った後にワークから柱状部材を効率よく離間することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】加工装置の一例を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ部の内部を拡大して示す斜視図である。
【図３】離間手段の構造を略示的に示す断面図である。
【図４】ワークに環状切断面を形成する状態を示す斜視図である。
【図５】複数の環状切断面が形成されたワークを示す斜視図である。
【図６】テーブルにワークが保持された状態を略示的に示す断面図である。
【図７】ワークの表面にＵＶテープを貼着しワークの表面側及び裏面側のＵＶテープに紫外線を照射する状態を略示的に示す断面図である。
【図８】ＵＶテープに貼着された柱状部材をワークから離間する状態を略示的に示す断面図である。
【図９】使用済みのＵＶテープを巻き取る状態を略示的に示す断面図である。
【図１０】図９のＣ部を拡大して略示的に示す断面図である。
【図１１】離間手段を初期状態に戻す動作を略示的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１に示す加工装置１は、保持手段２において加工対象の被加工物（ワーク）を保持し、保持手段２に保持されたワークに対して加工手段３によってくり貫き加工を施し、くり貫き加工によって形成された端材を離間手段４がワークから離間する装置である。図示の例では、保持手段２がＸ方向及びＸ方向に直交するＹ方向に移動可能となっている。
【００１１】
装置前部には、ワークを収容するカセット５０が載置されるカセット載置領域５を備えている。カセット載置領域５は昇降可能となっており、昇降によりワークを所定の高さに位置付けることができる。カセット５０には、ワークＷが紫外線の照射を受けて粘着力が低下するＵＶテープＴを介して環状のフレームＦと一体化されて支持された状態で複数収容される。
【００１２】
カセット載置領域５の後方側には、カセット５０からの加工前のワークＷの搬出及びカセット５０への加工後のワークＷの搬入を行う第一の搬送手段６が配設されている。第一の搬送手段６は、フレームＦを挟持してＹ方向に移動可能な挟持部６０を備えている。
【００１３】
カセット載置領域５の後方には、カセット５０から搬出されるワークＷ及びカセット５０に搬入されるワークＷが載置される仮置き領域６１が配設されている。
【００１４】
仮置き領域６１の後方側には、仮置き領域６１に載置された加工前のワークの保持手段２への搬送、保持手段２に保持された加工後のワークの離間手段４への搬送、及び、端材が除去されたワークの離間手段４から仮置き領域６１への搬送を行う第二の搬送手段７が配設されている。第二の搬送手段７は、ワークＷを支持するフレームＦを吸着する吸着部７０を備えており、吸着部７０は、水平方向に回動可能であるとともに、昇降可能となっている。
【００１５】
保持手段２は、Ｘ方向送り手段２０によってＸ方向に移動可能であるとともに、Ｙ方向送り手段２１によってＹ方向に移動可能となっている。Ｘ方向送り手段２０は、Ｘ方向にのびるボールネジ２００と、ボールネジ２００と平行に配設されたガイドレール２０１と、ボールネジ２００を回動させるモータ２０２と、ボールネジ２００に螺合する図示しないナットを内部に備え下部がガイドレール２０１に摺接する移動基台２０３とから構成され、モータ２０２の駆動によりボールネジ２００が回動するのにともない移動基台２０３がガイドレール２０１にガイドされてＸ方向に移動する構成となっている。移動基台２０３には、保持手段２を回転させる回転駆動部２０４を備えている。
【００１６】
Ｙ方向送り手段２１は、Ｙ方向にのびるボールネジ２１０と、ボールネジ２１０と平行に配設されたガイドレール２１１と、ボールネジ２１０を回動させるモータ２１２と、ボールネジ２１０に螺合する図示しないナットを内部に備え下部がガイドレール２１１に摺接する支持板２１３とから構成され、モータ２１２の駆動によりボールネジ２１０が回動するのにともない支持板２１３がガイドレール２１１にガイドされてＸ方向に移動する構成となっている。支持板２１３にはＸ方向送り手段２０が固定されており、支持板２１３のＹ方向の移動によりＸ方向送り手段２０もＹ方向に移動する。
【００１７】
保持手段２の可動範囲の上方には、保持手段２に保持されたワークにレーザービームを照射して加工を行う加工手段３が配設されている。加工手段３は、レーザービームを下方に向けて出射する照射ヘッド３０を備えている。
【００１８】
保持手段２は、ワークを吸引保持する吸引部２ａを備えているとともに、ＵＶテープＴを介してワークＷと一体となった環状のフレームＦを固定するフレーム固定部２ｂを備えている。
【００１９】
図２に示すように、離間手段４は、ワークＷが載置されるテーブル８と、ワークＷに対して粘着部材、例えば紫外線の照射を受けると粘着力が低下するＵＶテープ９ａを貼付する貼付部９とを備えている。
【００２０】
テーブル８は、ワークＷが載置されるステージ８０と、フレームＦを吸着するフレーム吸着部８１とを備えている。ステージ８０には、ワークＷのくり貫き加工された部位に対応する複数の孔８０ａが形成されている。
【００２１】
貼付部９は、未使用のＵＶテープ９ａが巻回されたテープロール９０と、複数のローラにより構成されテープロール９０からＵＶテープ９ａを送りだす送り機構９１と、複数のローラにより構成され送り出されたＵＶテープ９ａを巻き取る巻き取り機構９２と、巻き取ったＵＶテープ９ａが巻回される使用済みテープロール９３と、ＵＶテープ９ａを折り返すローラーである折り返し部９４と、ＵＶテープ９ａに対して紫外線を照射するＵＶ照射部９５とを備えている。
【００２２】
折り返し部９４は、円柱状に形成され、その回転軸９４０は、軸支部９４１によって回転可能に支持されている。軸支部９４１の下方には、くり貫き加工により生じた柱状の端材を収容する柱状部回収部９６が軸支部９４１と一体に形成されている。柱状部回収部９６は、折り返し部９４の下方に位置する受け部９６０と、受け部９６０から立設された壁部９６１と、壁部９６１から折り返し部９４に向けて突出するつば部９６２とから構成されている。軸支部９４１及び柱状部回収部９６は、可動支持部材９７に連結され支持されている。
【００２３】
可動支持部材９７は、Ｙ方向に形成された溝９７０にガイドされてＹ方向に移動可能となっており、可動支持部材９７とともに折り返し部９４及び柱状部回収部９６もＹ方向に移動可能となっている。
【００２４】
ＵＶ照射部９５は、テーブル８の上方の位置である作用位置と、テーブル８の上方からＸ方向に移動して退避した位置である退避位置との間を移動可能に構成されている。
【００２５】
図３に示すように、ステージ８０の下方にはＵＶ光源８００が配設されており、ＵＶ光源８００から孔８０ａを通過させて上方に紫外線を照射することができる構造となっている。テーブル８は、軸部８２の昇降により昇降可能となっている。
【００２６】
ＵＶ照射部９５の内部にもＵＶ光源９５０が配設されており、その下方には、ステージ８０に載置されたワークの所望の位置にＵＶ光源９５０からの紫外線を照射するためのマスク部材９５１が配設されている。
【００２７】
以上のように構成される加工装置１を用い、ワークＷに円形のくり貫き加工を施し、くり貫き加工によって生じた端材である柱状部材をワークＷから離間して貫通孔を形成するワークの加工方法を実施する場合の加工装置１の動作について以下に説明する。なお、ワークＷは特に限定はされないが、例えばシリコンウェーハ、ガリウム砒素、シリコンカーバイド等の半導体ウェーハや、チップ実装用としてウェーハの裏面に設けられるＤＡＦ（Die Attach Film）等の粘着部材、セラミックス、ガラス、サファイア（Al2O3）系の無機材料基板、さらには、ミクロンオーダーの加工位置精度が要求される各種加工材料が挙げられる。以下では、ワークＷが厚さ２００μｍの強化ガラスである場合について説明する。かかる強化ガラスは、携帯電話機等の液晶基板の保護等のために用いられるもので、強化ガラスに形成される貫通孔は、電極や液体を通したり、マイクやカメラの用途で使用したりするために必要とされるものである。
【００２８】
図１に示すように、ワークＷは、ＵＶテープＴを介してフレームＦに支持され、表面Ｗ１が露出した状態でカセット５０に複数収容される。
【００２９】
カセット５０に収容されたワークＷは、第一の搬送手段６の挟持部６０によってフレームＦが挟持されて仮置き領域６１に搬出される。そして次に、保持手段２を第二の搬送手段７に近づいた位置に位置させておき、第二の搬送手段７の吸着部７０によってフレームＦを吸着し、吸着部７０の昇降及び旋回によってワークＷを保持手段５に載置する。ワークＷの載置後、ワークＷは吸引部２ａに作用する吸引力によって吸引保持され、フレームＦはフレーム固定部２ｂによって固定される。
【００３０】
こうして保持手段２にワークＷが保持されると、Ｘ方向送り手段２０によって駆動されて保持手段２が照射ヘッド３０の下方まで移動し、Ｘ方向送り手段２０及びＹ方向送り手段２１によって、くり貫き加工をすべき位置と照射ヘッド３０との位置合わせが行われる。そして、Ｘ方向送り手段２０及びＹ方向送り手段２１によるＸ方向及びＹ方向の複合的な駆動によって円を描くようにワークＷを移動させるとともに、図４に示すように、その移動によりワークＷの表面に環状を描くようにレーザービーム３０ａを照射してアブレーション加工を行う。かかるアブレーション加工により、ワークＷの裏面Ｗ２にまで至る環状切断面１００が形成される（加工工程）。このときの加工条件は、例えば以下のとおりである。
出力：２０［Ｗ］
周波数：１００［ｋＨｚ］
送り速度：１００［ｍｍ／ｓ］
パルス幅：ピコオーダー
波長：５１５［ｎｍ］
走査回数：３０回
環状切断面の直径：４［ｍｍ］
【００３１】
また、Ｘ方向送り手段２０及びＹ方向送り手段２１によって保持手段２をＸ方向及びＹ方向に送りながら、同様にアブレーション加工を行って環状切断面１００を順次形成していくと、例えば図５に示すように、複数の環状切断面１００が形成される。そして、各環状切断面１００の内側には、それぞれ柱状部材１０１が形成される。
【００３２】
こうして柱状部材１０１が所定数形成されると、保持手段２が図１に示した第二の搬送手段７に近づく方向に移動し、第二の搬送手段７によってワークＷが保持されて離間手段４に搬送される。
【００３３】
以下では、図３に示したＢ部における動作を図６〜８に拡大して示しながら、柱状部材１０１をワークから除去するための装置動作について説明する。
【００３４】
図６に示すように、ワークＷは、表面Ｗ１が露出し柱状部材１０１と孔８０ａとを位置合わせした状態でステージ８０に載置され、フレームＦは、吸着部８１によって吸着される。また、ＵＶ照射部９５をワークＷの直上（作用位置）に移動させる。
【００３５】
次に、図７に示すように、テーブル８を上昇させてワークＷの表面Ｗ１にＵＶテープ９ａを貼着する。かかる貼着により、環状切断面１００によってワークＷから分離された柱状部材１０１にもＵＶテープ９ａが貼り付けられる。
【００３６】
そして、貼り付け後は、ＵＶ照射器９５から下方に紫外線９５ａを照射する。そうすると、マスク９５１は、柱状部材１０１に対する紫外線を遮蔽するように形成されているため、マスク部材９５１を通過した紫外線９５ａは、ＵＶテープ９ａのうち柱状部材１０１に貼り付けられた部分には照射されず、柱状部材１０１以外の部分に貼り付けられた位置の粘着力が低下する。
【００３７】
一方、テーブル８の下方に位置するＵＶ光源８００からは、上方に向けて紫外線８００ａが照射される。この紫外線８００ａは、孔８０ａを通過し、ＵＶテープＴのうち、柱状部材１０１が貼り付けられた部分にのみ照射され、その部分の粘着力を低下させる（貼付工程）。
【００３８】
次に、ＵＶ照射器９５を退避位置に退避させた後、図８に示すように、テーブル８を降下させることにより、柱状部材１０１が貼り付いたＵＶテープ９ａをワークＷの表面Ｗ１から剥がすことで、柱状部材１０１をワークＷから離間させて除去する。ＵＶテープ９ａのうち柱状部材１０１以外の部分に貼り付けられていた部分の粘着力は低下しており、かつ、ＵＶテープＴのうち柱状部材１０１が貼り付けられていた部分の粘着力は低下しているため、柱状部材１０１の離間が円滑に行われる。このようにして、ワークＷには、柱状部材１０１が除去された部分に貫通孔１０２が形成される。このように、ＵＶテープ９ａをワークＷの表面Ｗ１から剥がすことによって柱状部材１０１をワークＷから離間してワークＷに貫通孔１０２を形成するため、ワークＷに対してくり貫き加工を行った後にワークＷから柱状部材１０１を効率よく離間することができる。
【００３９】
こうして柱状部材１０１がＵＶテープ９ａとともにワークＷから離間すると、図９に示すように、送り機構９１がＵＶテープ９ａを送り出さずに、巻き取り機構９２がＵＶテープ９ａをロール９３に巻き取る。そうすると、折り返し部９４及び柱状部回収部９６は、図２に示した溝９６０にガイドされて送り機構９１に近づく方向（矢印Ｄの方向）に移動する。そして、巻き取り機構９２がＵＶテープ９ａを矢印Ｅの方向にロール９３に巻き取ることにより、図１０に示すように、折り返し部９４が矢印Ｉの方向に回転し、柱状部回収部９６に備えたつば部材９６２が柱状部材１０１の上昇を阻止してＵＶテープ９ａから柱状部材１０１を剥離する。こうして剥離された柱状部材１０１は、落下して受け部９６０に収容される（貫通孔形成工程）。
【００４０】
このようにして、ワークＷに貫通孔１０２が形成されるとともに柱状部回収部９６に柱状部材１０１が回収されると、図１１に示すように、折り返し部９４及び柱状部回収部９６を送り機構９１から離れる方向（矢印Ｇの方向）に移動させ、巻き取り機構９２によるＵＶテープ９ａの巻き取りはせずに、送り機構９１がＵＶテープ９ａを矢印Ｈの方向に送り出す。そうすると、未使用のＵＶテープ９ａがステージ８０の上方に位置し、次のワークに貼着できる状態となり、初期状態に戻る。
【００４１】
柱状部材１０１が除去されて貫通孔１０２が形成されたワークＷは、吸着部８１におけるフレームＦの吸着が解除された後、図１に示した第二の搬送手段７によって仮置き領域６１に搬送される。そして、第一の搬送手段６によってカセット５に収容される。
【００４２】
以上のような各工程を、カセット５０に収容されたすべてのワークに対して行うと、すべてのワークに貫通孔が形成される。
【００４３】
なお、上記の例では、ＵＶテープＴ，９ａを用いて紫外線照射により両テープの粘着力を低下させてから柱状部材１０１を離間させることとしたが、ＵＶテープは必須ではない。
【符号の説明】
【００４４】
１：加工装置
２：保持手段 ２ａ：吸引部 ２ｂ：フレーム固定部
２０：Ｘ方向送り手段 ２００：ボールネジ ２０１：ガイドレール ２０２：モータ
２０３：移動基台 ２０４：回転駆動部
２１：Ｙ方向送り手段
２１０：ボールネジ ２１１：ガイドレール ２１２：モータ ２１３：支持板
３：加工手段 ３０：照射ヘッド
４：離間手段
５：カセット載置領域 ５０：カセット
６：第一の搬送手段 ６０：挟持部 ６１：仮置き領域
７：第二の搬送手段 ７０：吸着部
８：テーブル ８０：ステージ ８０ａ：孔 ８００：ＵＶ光源
８１：吸着部 ８２：軸部
９：貼付部 ９ａ：ＵＶテープ
９０：テープロール ９１：送り機構 ９２：巻き取り機構
９３：使用済みテープロール
９４：折り返し部
９４０：回転軸 ９４１：軸支部
９５：ＵＶ照射部 ９５０：ＵＶ光源 ９５１：マスク部材
９６：柱状部回収部 ９６０：受け部 ９６１：壁部 ９６２：つば部
９７：可動支持部材 ９７０：溝
Ｗ：ワーク Ｔ：ＵＶテープ Ｆ：フレーム
１００：環状切断面 １０１：柱状部材 １０２：貫通孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに貫通孔を形成する加工方法であって、
ワークの表面に環状を描くようにレーザービームを照射してアブレーション加工を施し、該ワークの裏面にまで至る環状切断面を形成する加工工程と、
該加工工程の後に、該ワークの表面に粘着部材を貼着して該環状切断面によって該ワークから分離された柱状部材を該粘着部材に貼り付ける貼付工程と、
該貼付工程の後に、該柱状部材が貼り付いた該粘着部材を該ワークの表面から剥がし、該柱状部材を該ワークから離間することによって該ワークに貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
を含む加工方法。
【請求項２】
ワークを保持する保持手段と、
該保持手段に保持された該ワークの表面にレーザービームを照射して該ワークの裏面にまで至る環状切断面を形成する加工手段と、
該ワークの表面に粘着部材を貼着し該粘着部材を該ワークの表面から剥がして該柱状部材を該ワークから離間することによって、該ワークに貫通孔を形成する離間手段と、
を少なくとも含む加工装置。
【請求項１】
ワークに貫通孔を形成する加工方法であって、
ワークの表面に環状を描くようにレーザービームを照射してアブレーション加工を施し、該ワークの裏面にまで至る環状切断面を形成する加工工程と、
該加工工程の後に、該ワークの表面に粘着部材を貼着して該環状切断面によって該ワークから分離された柱状部材を該粘着部材に貼り付ける貼付工程と、
該貼付工程の後に、該柱状部材が貼り付いた該粘着部材を該ワークの表面から剥がし、該柱状部材を該ワークから離間することによって該ワークに貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
を含む加工方法。
【請求項２】
ワークを保持する保持手段と、
該保持手段に保持された該ワークの表面にレーザービームを照射して該ワークの裏面にまで至る環状切断面を形成する加工手段と、
該ワークの表面に粘着部材を貼着し該粘着部材を該ワークの表面から剥がして該柱状部材を該ワークから離間することによって、該ワークに貫通孔を形成する離間手段と、
を少なくとも含む加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−９６２５７（Ｐ２０１２−９６２５７Ａ）
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４５０５８（Ｐ２０１０−２４５０５８）
【出願日】平成２２年１１月１日（２０１０．１１．１）
【出願人】（０００１３４０５１）株式会社ディスコ (2,397)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１日（２０１０．１１．１）
【出願人】（０００１３４０５１）株式会社ディスコ (2,397)
【Ｆターム（参考）】
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