JP2010000517A - Device and program for working workpiece - Google Patents

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JP2010000517A JP2008160923A JP2008160923A JP2010000517A JP 2010000517 A JP2010000517 A JP 2010000517A JP 2008160923 A JP2008160923 A JP 2008160923A JP 2008160923 A JP2008160923 A JP 2008160923A JP 2010000517 A JP2010000517 A JP 2010000517A
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Yutaka Kobayashi
豊 小林
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently perform a high-quality working by which a working position from a surface to be worked of a workpiece is made uniform without scanning the whole surface to be worked of the workpiece to which the working is scheduled. <P>SOLUTION: The Z coordinate points of the respective surfaces to be worked of the workpiece are detected in a plurality of sampling positions S<SB>ij</SB>(S<SB>21</SB>, S<SB>22</SB>, etc.) on the workpiece 200 and the predetermined position to be worked, for example, the Z coordinate points Z<SB>A</SB>of the surface to be worked of the workpiece at the intersecting point P<SB>A</SB>is calculated and recognized by arithmetic processing on the base of the Z coordinate points in the plurality of sampling positions S<SB>ij</SB>and each predetermined positions to be worked, for sample, the X and Y coordinate points of an intersecting point P<SB>A</SB>. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体ウエーハ等のワークを加工するワーク加工装置およびワーク加工用プログラムに関するものである。   The present invention relates to a workpiece machining apparatus and a workpiece machining program for machining a workpiece such as a semiconductor wafer.

半導体デバイス製造工程においては、略円板形状であるワークの表面に格子状に配列されたストリート(切断予定ライン)によって複数の領域が区画され、この区画された領域にIC,LSI等の回路が形成されているワークをストリートに沿って切断することによって、回路毎に分割して個々の半導体チップを製造している。ワークのストリートに沿った切断は、通常、ダイサーと称される切削装置によって行われる。このようなワークの切断に、レーザ光線を照射して切断する加工方法も試みられている(例えば、特許文献1参照)。   In the semiconductor device manufacturing process, a plurality of regions are defined by streets (scheduled cutting lines) arranged in a lattice pattern on the surface of a substantially disk-shaped workpiece, and circuits such as IC and LSI are formed in the partitioned regions. By cutting the formed work along the streets, each semiconductor chip is manufactured by being divided into circuits. Cutting along the work street is usually performed by a cutting device called a dicer. A processing method for cutting a workpiece by irradiating it with a laser beam has also been attempted (for example, see Patent Document 1).

レーザ光線を利用する切断方法としては、ワークを透過する波長のパルスレーザ光線を切断予定ラインに沿ってワーク内部に焦点を合わせて照射し、ワーク内部に改質領域を形成し、改質領域を起点として切断予定ラインに沿って割るまたは割れることにより切断させるものがある(例えば、特許文献2参照)。   As a cutting method using a laser beam, a pulsed laser beam having a wavelength that passes through the workpiece is focused on the inside of the workpiece along the planned cutting line, a modified region is formed inside the workpiece, and the modified region is formed. As a starting point, there is one that is cut by breaking or cracking along a planned cutting line (for example, see Patent Document 2).

このようにワークの内部に改質領域を形成する加工方法において、品質の高い加工を行うには、ワーク加工面からの加工位置(改質領域を形成する位置)を均一にすることが必要とされる。ここで、主面が凹凸している加工対象物を加工する技術としては、加工準備として、加工を施す部分全ての平面度を平面度測定手段、例えば投光器と反射光受光器とを有する平面度測定器によって測定した後、測定した平面度に基づいて加工対象物を加工するようにしたものがある(例えば、特許文献3,4参照)。   Thus, in the processing method for forming the modified region in the workpiece, in order to perform high-quality processing, it is necessary to make the processing position (position for forming the modified region) from the workpiece processing surface uniform. Is done. Here, as a technique for processing a workpiece whose main surface is uneven, as a processing preparation, the flatness of all portions to be processed is measured by flatness measuring means, for example, a flatness having a projector and a reflected light receiver. After measuring with a measuring instrument, there is one in which a workpiece is processed based on the measured flatness (for example, see Patent Documents 3 and 4).

特開平10−305420号公報JP-A-10-305420 特開2005−95952号公報JP-A-2005-95952 特開平11−345785号公報JP-A-11-345785 特開2005−193286号公報JP 2005-193286 A

しかしながら、特許文献3,4等に示されるように平面度測定手段を用いる方法の場合、加工を施す予定のワーク加工面を全て走査して表面状態を測定する必要があり、加工準備段階の平面度測定に多大な時間がかかってしまい、加工処理の効率の悪いものとなる。   However, in the case of the method using the flatness measuring means as shown in Patent Documents 3 and 4, etc., it is necessary to scan all the workpiece machining surfaces to be machined and measure the surface state. It takes a lot of time to measure the degree of processing, and the processing efficiency is poor.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、加工を施す予定のワーク加工面を全て走査することなく、ワーク加工面からの加工位置を均一にし得る品質の高い加工を効率よく行うことができるワーク加工装置およびワーク加工用プログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and efficiently performs high-quality machining that can make the machining position uniform from the workpiece machining surface without scanning all workpiece machining surfaces to be machined. An object of the present invention is to provide a workpiece machining apparatus and a workpiece machining program.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるワーク加工装置は、ワークを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたワークを加工する加工手段と、ワーク加工面と同一面に設定されたXY座標面上のX方向に前記保持手段と前記加工手段とを相対的に移動させる第1の送り手段と、XY座標面上のY方向に前記保持手段と前記加工手段とを相対的に移動させる第2の送り手段と、XY座標面に直交するZ方向に前記保持手段と前記加工手段とを相対的に移動させる第3の送り手段と、前記保持手段と前記加工手段との相対的なX方向位置を検出する第1の位置検出手段と、前記保持手段と前記加工手段との相対的なY方向位置を検出する第2の位置検出手段と、前記保持手段と前記加工手段との相対的なZ方向位置を検出する第3の位置検出手段と、を備え、前記保持手段に保持されたワークを、複数の加工予定位置におけるワーク加工面の各Z座標に基づいて加工する加工装置であって、前記複数の加工予定位置より粗く分散設定されたワーク上の複数のサンプリング位置に前記第1,第2の送り手段によって順次位置付けられて、各サンプリング位置におけるワーク加工面のZ座標を検出するZ座標検出手段と、該Z座標検出手段で検出された各サンプリング位置におけるZ座標を記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された複数のサンプリング位置におけるZ座標と、前記各加工予定位置のX,Y座標とに基づいて、前記各加工予定位置におけるワーク加工面のZ座標を順次算出する演算手段と、対象となる前記加工予定位置のX,Y,Z座標に基づいて前記第1,第2,第3の送り手段を制御して前記保持手段と前記加工手段とを相対移動させ、前記第1,第2,第3の位置検出手段に従い対象となる該加工予定位置に前記加工手段を位置付けて加工させる加工制御手段と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, a workpiece machining apparatus according to the present invention includes a holding unit that holds a workpiece, a machining unit that processes the workpiece held by the holding unit, and a workpiece machining surface. A first feeding means for relatively moving the holding means and the processing means in the X direction on the XY coordinate plane set on the same plane; and the holding means and the processing means in the Y direction on the XY coordinate plane. A second feeding means for relatively moving, a third feeding means for relatively moving the holding means and the processing means in the Z direction orthogonal to the XY coordinate plane, the holding means and the processing A first position detecting means for detecting a relative X-direction position with respect to the means; a second position detecting means for detecting a relative Y-direction position between the holding means and the processing means; and the holding means; The Z-direction position relative to the processing means A third position detecting means for taking out the workpiece, and processing the workpiece held by the holding means on the basis of each Z coordinate of the workpiece machining surface at a plurality of machining scheduled positions, Z-coordinate detection means for sequentially detecting the Z-coordinate of the workpiece machining surface at each sampling position by being sequentially positioned by the first and second feeding means at a plurality of sampling positions on the workpiece which are set to be roughly distributed from the planned machining position. Storage means for storing the Z coordinates at each sampling position detected by the Z coordinate detection means; Z coordinates at a plurality of sampling positions stored in the storage means; and X and Y coordinates of the respective processing scheduled positions; Based on the calculation means for sequentially calculating the Z coordinate of the workpiece machining surface at each of the planned machining positions, and the X, Y, Z coordinates of the intended machining position. The first, second and third feeding means are controlled to move the holding means and the processing means relative to each other, and the processing schedule to be processed according to the first, second and third position detection means Machining control means for positioning and machining the machining means at a position.

また、本発明にかかるワーク加工装置は、上記発明において、前記加工予定位置は、XY座標面上において同一のX座標位置がY方向に連続するストリートであり、前記演算手段は、前記ストリートに対して異なる位置で交差する複数の直線について各直線上の複数のサンプリング位置における各Z座標と、該ストリートと前記各直線とが交差する各交点のX座標とに基づいて該ストリート上の前記各交点におけるワーク加工面のZ座標をストリート毎に順次算出する交点位置Z座標算出手段と、該交点位置Z座標算出手段によって算出された同一ストリート上の前記複数の交点における各Z座標に基づいて該ストリート上におけるワーク加工面のZ座標分布をストリート毎に順次算出するストリート上Z座標分布算出手段と、を含むことを特徴とする。   In the workpiece machining apparatus according to the present invention, in the above invention, the planned machining position is a street in which the same X coordinate position continues in the Y direction on the XY coordinate plane, and the calculation means The intersection points on the streets based on the Z coordinates at a plurality of sampling positions on the straight lines and the X coordinates of the intersection points where the streets and the straight lines intersect. Intersection position Z coordinate calculation means for sequentially calculating the Z coordinate of the workpiece machining surface for each street, and the street based on the Z coordinates at the plurality of intersection points on the same street calculated by the intersection position Z coordinate calculation means. An on-street Z-coordinate distribution calculating means for sequentially calculating the Z-coordinate distribution of the workpiece machining surface on the street for each street. And butterflies.

また、本発明にかかるワーク加工装置は、上記発明において、前記交点位置Z座標算出手段は、各直線上の複数のサンプリング位置における各Z座標と該複数のサンプリング位置の各X座標と該直線上の交点のX座標とを用いた直線近似の1次関数により前記交点におけるワーク加工面のZ座標を算出し、前記ストリート上Z座標分布算出手段は、同一ストリート上の前記複数の交点における各Y,Z座標を用いて該ストリート上におけるワーク加工面のZ座標分布を直線近似の1次関数として算出することを特徴とする。   In the workpiece machining apparatus according to the present invention as set forth in the invention described above, the intersection position Z-coordinate calculating means includes the Z-coordinates at a plurality of sampling positions on each straight line, the respective X-coordinates at the plurality of sampling positions, and the straight line. The Z coordinate of the workpiece machining surface at the intersection is calculated by a linear approximation linear function using the X coordinates of the intersections of the intersections, and the Z coordinate distribution calculation means on the street calculates each Y at the intersections on the same street. The Z coordinate distribution of the workpiece machining surface on the street is calculated as a linear function of linear approximation using the Z coordinate.

また、本発明にかかるワーク加工装置は、上記発明において、各直線上の前記複数のサンプリング位置は、交差するストリートを挟む座標のサンプリング位置であることを特徴とする。   The workpiece machining apparatus according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the plurality of sampling positions on each straight line are sampling positions of coordinates sandwiching intersecting streets.

また、本発明にかかるワーク加工装置は、上記発明において、前記サンプリング位置は、XY座標面上でX,Y方向に沿って分散設定され、前記ストリートに交差する各直線は、前記ストリートに直交するX方向に沿った直線であることを特徴とする。   In the workpiece processing apparatus according to the present invention, in the above invention, the sampling positions are distributedly set along the X and Y directions on the XY coordinate plane, and each straight line intersecting the street is orthogonal to the street. It is a straight line along the X direction.

また、本発明にかかるワーク加工装置は、上記発明において、前記加工手段は、ワーク内部に焦点を合わせてレーザ光線を照射するレーザ照射手段であることを特徴とする。   Moreover, the workpiece processing apparatus according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the processing means is a laser irradiation means for irradiating a laser beam with a focus inside the workpiece.

また、本発明にかかるワーク加工用プログラムは、ワークを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたワークを加工する加工手段と、ワーク加工面と同一面に設定されたXY座標面上のX方向に前記保持手段と前記加工手段とを相対的に移動させる第1の送り手段と、XY座標面上のY方向に前記保持手段と前記加工手段とを相対的に移動させる第2の送り手段と、XY座標面に直交するZ方向に前記保持手段と前記加工手段とを相対的に移動させる第3の送り手段と、前記保持手段と前記加工手段との相対的なX方向位置を検出する第1の位置検出手段と、前記保持手段と前記加工手段との相対的なY方向位置を検出する第2の位置検出手段と、前記保持手段と前記加工手段との相対的なZ方向位置を検出する第3の位置検出手段と、を備え、前記保持手段に保持されたワークを、複数の加工予定位置におけるワーク加工面の各Z座標に基づいて加工する加工装置に、前記複数の加工予定位置より粗く分散設定されたワーク上の複数のサンプリング位置に前記第1,第2の送り手段によってZ座標検出手段を順次位置付けて、各サンプリング位置におけるワーク加工面のZ座標を検出して記憶手段に記憶させるZ座標検出手順と、記憶された複数のサンプリング位置におけるZ座標と、前記各加工予定位置のX,Y座標とに基づいて、前記各加工予定位置におけるワーク加工面のZ座標を順次算出する演算手順と、対象となる前記加工予定位置のX,Y,Z座標に基づいて前記第1,第2,第3の送り手段を制御して前記保持手段と前記加工手段とを相対移動させ、前記第1,第2,第3の位置検出手段に従い対象となる該加工予定位置に前記加工手段を位置付けて加工させる加工制御手順と、を実行させることを特徴とする。   The workpiece machining program according to the present invention includes a holding means for holding a workpiece, a machining means for machining the workpiece held by the holding means, and an XY coordinate plane set on the same plane as the workpiece machining surface. A first feeding means for relatively moving the holding means and the processing means in the X direction, and a second feeding for relatively moving the holding means and the processing means in the Y direction on the XY coordinate plane. Detecting a relative X-direction position between the holding means and the processing means, a third feeding means for moving the holding means and the processing means relative to each other in the Z direction orthogonal to the XY coordinate plane; First position detecting means, second position detecting means for detecting a relative Y-direction position between the holding means and the processing means, and a relative Z-direction position between the holding means and the processing means. Third position detecting means for detecting A plurality of workpieces on the workpiece, the workpieces being held by the holding means, which are coarsely distributed from the plurality of scheduled machining positions in a machining apparatus that processes the workpiece based on each Z coordinate of the workpiece machining surface at a plurality of scheduled machining positions. A Z coordinate detection procedure in which the Z coordinate detection means is sequentially positioned at the sampling position by the first and second feeding means, and the Z coordinate of the workpiece machining surface at each sampling position is detected and stored in the storage means; A calculation procedure for sequentially calculating the Z coordinate of the workpiece machining surface at each planned machining position based on the Z coordinates at the plurality of sampling positions and the X and Y coordinates of each of the planned machining positions, and the machining to be processed Based on the X, Y, and Z coordinates of the planned position, the first, second, and third feeding means are controlled to move the holding means and the processing means relative to each other. Second, characterized in that to execute a machining control procedure for processing to position the processing means to the planned processing position of interest in accordance with the third position detecting means.

本発明にかかるワーク加工装置およびワーク加工用プログラムは、ワーク上の複数のサンプリング位置で各々ワーク加工面のZ座標を検出し、これら複数のサンプリング位置におけるZ座標と各加工予定位置のX,Y座標とに基づく演算処理で、加工予定位置におけるワーク加工面のZ座標を把握できるので、加工を施す予定のワーク加工面を全て走査することなく、ワーク加工面からの加工位置を均一にし得る品質の高い加工を効率よく行うことができるという効果を奏する。   The workpiece machining apparatus and the workpiece machining program according to the present invention detect the Z coordinate of the workpiece machining surface at each of a plurality of sampling positions on the workpiece, and the Z coordinates at the plurality of sampling positions and the X, Y of each planned machining position. With the calculation processing based on the coordinates, the Z coordinate of the workpiece machining surface at the scheduled machining position can be grasped, so that the machining position from the workpiece machining surface can be made uniform without scanning the entire workpiece machining surface to be machined High processing can be efficiently performed.

以下、本発明を実施するための最良の形態であるワーク加工装置およびワーク加工用プログラムについて図面を参照して説明する。本実施の形態は、ワーク加工装置として、ワークの所望の加工予定位置であるストリート(切断予定ライン)に沿ってパルスレーザ光線を、ワーク内部に焦点を合わせて照射することにより改質領域を形成して切断させるレーザ加工装置への適用例で説明する。   Hereinafter, a workpiece machining apparatus and a workpiece machining program that are the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, as a workpiece processing apparatus, a modified region is formed by irradiating the inside of a workpiece with a pulsed laser beam along a street (scheduled cutting line) that is a desired processing planned position of the workpiece. An example of application to a laser processing apparatus to be cut will be described.

図1は、本実施の形態のレーザ加工装置の制御系の一部を含め主要部を示す外観斜視図である。本実施の形態のレーザ加工装置1は、保持手段2と、加工手段でありレーザ照射手段であるレーザ光線照射ユニット3と、第1の送り手段4と、第2の送り手段5と、第3の送り手段6と、第1の位置検出手段4aと、第2の位置検出手段5aと、第3の位置検出手段6aと、Z座標検出手段7と、撮像手段8と、制御手段10とを備えている。   FIG. 1 is an external perspective view showing a main part including a part of a control system of the laser processing apparatus of the present embodiment. The laser processing apparatus 1 according to the present embodiment includes a holding unit 2, a laser beam irradiation unit 3 that is a processing unit and a laser irradiation unit, a first feeding unit 4, a second feeding unit 5, and a third unit. Feeding means 6, first position detecting means 4 a, second position detecting means 5 a, third position detecting means 6 a, Z coordinate detecting means 7, imaging means 8, and control means 10. I have.

保持手段2は、多孔性材料から形成された吸着チャック21を備え、この吸着チャック21上に加工対象となるワーク200を図示しない吸引手段によって保持するとともに、円筒部材22内に配設された図示しないパルスモータによって回転可能とされている。また、保持手段2には、後述する環状フレーム210を固定するためのクランプ23が配設されている。   The holding means 2 includes a suction chuck 21 made of a porous material, holds a workpiece 200 to be processed on the suction chuck 21 by a suction means (not shown), and is disposed in the cylindrical member 22. It can be rotated by a pulse motor that does not. The holding means 2 is provided with a clamp 23 for fixing an annular frame 210 described later.

また、レーザ光線照射ユニット3は、先端に装着された集光器31が保持手段2に対して上空から対向するように固定基台11上に固定的に配置されたもので、集光器31からパルスレーザ光線を照射する。また、撮像手段8は、集光器31との位置関係が固定された状態でレーザ光線照射ユニット3の一部に配設されて保持手段2に対向し、保持手段2に保持されたワーク200を撮像するためのものである。この撮像手段8は、ワーク200を照明する照明手段と、この照明手段によって照明された領域を捕らえる光学系と、この光学系によって捕らえられた像を撮像する撮像素子(CCD)等を備え、撮像した画像信号を制御手段10に送る。   The laser beam irradiation unit 3 is fixedly arranged on the fixed base 11 so that the condenser 31 attached to the tip faces the holding means 2 from above. The pulse laser beam is irradiated from The imaging unit 8 is disposed in a part of the laser beam irradiation unit 3 in a state where the positional relationship with the condenser 31 is fixed, faces the holding unit 2, and holds the workpiece 200 held by the holding unit 2. Is for imaging. The imaging unit 8 includes an illuminating unit that illuminates the workpiece 200, an optical system that captures an area illuminated by the illuminating unit, an imaging device (CCD) that captures an image captured by the optical system, and the like. The processed image signal is sent to the control means 10.

また、本実施の形態のレーザ加工装置1における保持手段2に保持されたワーク加工面と同一面をXY座標面とし、そのX方向、Y方向を図1中の矢印で示す方向にとり、XY座標面に直交する方向をZ方向とした場合、第1の送り手段4は、保持手段2をレーザ光線照射ユニット3に対してX方向に移動させるためのものであり、第2の送り手段5は、保持手段2をレーザ光線照射ユニット3に対してY方向に移動させるためのものであり、第3の送り手段6は、保持手段2上のワークに対してレーザ光線照射ユニット3をZ方向に移動させるためのものである。ここで、第2の送り手段5は、保持手段2とともに第1の送り手段4を搭載した滑動ブロック51と、この滑動ブロック51をY方向に移動させるための一対の案内レール52と、一対の案内レール52間に平行に配設されたボールねじ53と、このボールねじ53を回転駆動するためのパルスモータ54等の駆動源とにより構成されている。ボールねじ53は、その一端が静止基台11に固定された軸受ブロック55により回転自在に支持され、他端がパルスモータ54の出力軸に連結されている。なお、ボールねじ53は、滑動ブロック51の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ねじブロックに形成された貫通雌ねじ孔に螺合され、パルスモータ54によってボールねじ53を正転および逆転駆動することにより、保持手段2が搭載された滑動ブロック51は案内レール52に沿ってY方向に移動する。   In addition, the same surface as the workpiece processing surface held by the holding means 2 in the laser processing apparatus 1 of the present embodiment is defined as an XY coordinate plane, and the X direction and the Y direction are the directions indicated by the arrows in FIG. When the direction perpendicular to the surface is the Z direction, the first feeding means 4 is for moving the holding means 2 in the X direction with respect to the laser beam irradiation unit 3, and the second feeding means 5 is The third feeding means 6 moves the holding means 2 in the Z direction with respect to the workpiece on the holding means 2. It is for moving. Here, the second feeding means 5 includes a sliding block 51 on which the first feeding means 4 is mounted together with the holding means 2, a pair of guide rails 52 for moving the sliding block 51 in the Y direction, and a pair of A ball screw 53 disposed in parallel between the guide rails 52 and a drive source such as a pulse motor 54 for rotating the ball screw 53 are configured. One end of the ball screw 53 is rotatably supported by a bearing block 55 fixed to the stationary base 11, and the other end is connected to the output shaft of the pulse motor 54. The ball screw 53 is screwed into a through female screw hole formed in a female screw block (not shown) provided so as to protrude from the lower surface of the central portion of the sliding block 51, and the ball screw 53 is driven forward and reverse by a pulse motor 54. As a result, the sliding block 51 on which the holding means 2 is mounted moves in the Y direction along the guide rail 52.

一方、第1の送り手段4は、保持手段2を搭載した滑動ブロック41と、この滑動ブロック41をX方向に移動させるために滑動ブロック51上に設けられた一対の案内レール42と、一対の案内レール42間に平行に配設されたボールねじ43と、このボールねじ43を回転駆動するためのパルスモータ44等の駆動源とにより構成されている。ボールねじ43は、その一端が滑動ブロック51に固定された軸受ブロック45により回転自在に支持され、他端がパルスモータ44の出力軸に連結されている。なお、ボールねじ43は、滑動ブロック41の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ねじブロックに形成された貫通雌ねじ孔に螺合され、パルスモータ44によってボールねじ43を正転および逆転駆動することにより、保持手段2が搭載された滑動ブロック41は案内レール42に沿ってX方向に移動する。   On the other hand, the first feeding means 4 includes a sliding block 41 on which the holding means 2 is mounted, a pair of guide rails 42 provided on the sliding block 51 for moving the sliding block 41 in the X direction, and a pair of A ball screw 43 disposed in parallel between the guide rails 42 and a drive source such as a pulse motor 44 for rotating the ball screw 43 are configured. One end of the ball screw 43 is rotatably supported by a bearing block 45 fixed to the sliding block 51, and the other end is connected to the output shaft of the pulse motor 44. The ball screw 43 is screwed into a through female screw hole formed in a female screw block (not shown) that protrudes from the lower surface of the central portion of the sliding block 41, and the ball motor 43 is driven to rotate forward and backward by a pulse motor 44. As a result, the sliding block 41 on which the holding means 2 is mounted moves in the X direction along the guide rail 42.

また、第3の送り手段6は、レーザ光線照射ユニット3等を搭載した滑動ブロック61と、この滑動ブロック61をZ方向に移動させるために支持台62側面に設けられた一対の案内レール63と、一対の案内レール63間に平行に配設されたボールねじ64と、このボールねじ64を回転駆動するためのパルスモータ65等の駆動源とにより構成されている。ボールねじ64は、その一端が支持体62に固定された軸受ブロック66により回転自在に支持され、他端がパルスモータ65の出力軸に連結されている。なお、ボールねじ64は、滑動ブロック61の中央部背面に突出して設けられた図示しない雌ねじブロックに形成された貫通雌ねじ孔に螺合され、パルスモータ65によってボールねじ64を正転および逆転駆動することにより、レーザ光線照射ユニット3が搭載された滑動ブロック61は案内レール63に沿ってZ方向に移動する。   The third feeding means 6 includes a sliding block 61 on which the laser beam irradiation unit 3 and the like are mounted, and a pair of guide rails 63 provided on the side surface of the support base 62 for moving the sliding block 61 in the Z direction. A ball screw 64 disposed in parallel between the pair of guide rails 63 and a drive source such as a pulse motor 65 for rotating the ball screw 64 are configured. One end of the ball screw 64 is rotatably supported by a bearing block 66 fixed to the support body 62, and the other end is connected to the output shaft of the pulse motor 65. The ball screw 64 is screwed into a through female screw hole formed in a female screw block (not shown) that protrudes from the back of the central portion of the sliding block 61, and the ball motor 64 is driven to rotate forward and backward by a pulse motor 65. As a result, the sliding block 61 on which the laser beam irradiation unit 3 is mounted moves in the Z direction along the guide rail 63.

また、第1の位置検出手段4aは、第1の送り手段4に付設されて、保持手段2とレーザ光線照射ユニット3との相対的なX方向位置を検出するためのものである。この第1の位置検出手段4aは、滑動ブロック51上で案内レール42に沿って配設されたX軸リニアスケール47と、滑動ブロック41に配設されて滑動ブロック41とともにX軸リニアスケール47に沿って移動しこのX軸リニアスケール47を読み取る図示しないX軸読取ヘッドとからなる。X軸読取ヘッドにより読み取られた結果であるX座標値は、制御手段10に対して出力される。X軸読取ヘッドは、例えば1μm毎に1パルスのパルス信号を出力するように設定されている。そして、制御手段10は、入力されたパルス信号をカウントすることにより、保持手段2に対するレーザ光線照射ユニット3の相対的なX方向位置を検出する。   The first position detection means 4 a is attached to the first feeding means 4 and detects the relative X-direction position between the holding means 2 and the laser beam irradiation unit 3. The first position detecting means 4 a includes an X-axis linear scale 47 disposed along the guide rail 42 on the sliding block 51, and an X-axis linear scale 47 disposed on the sliding block 41 together with the sliding block 41. And an X-axis reading head (not shown) that moves along the X-axis and reads the X-axis linear scale 47. The X coordinate value that is the result read by the X-axis reading head is output to the control means 10. The X-axis reading head is set so as to output a pulse signal of one pulse every 1 μm, for example. And the control means 10 detects the relative X direction position of the laser beam irradiation unit 3 with respect to the holding means 2 by counting the input pulse signal.

なお、本実施の形態のように第1の送り手段4の駆動源としてパルスモータ44を用いている場合には、パルスモータ44に駆動信号を出力する制御手段10の駆動パルスをカウントすることにより、保持手段2に対するレーザ光線照射ユニット3の相対的なX方向位置を検出するようにしてもよい。また、第1の送り手段4の駆動源としてサーボモータを用いた場合であれば、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制御手段10に送り、制御手段10が入力したパルス信号をカウントすることにより、保持手段2に対するレーザ光線照射ユニット3の相対的なX方向位置を検出するようにしてもよい。   When the pulse motor 44 is used as the driving source of the first feeding unit 4 as in the present embodiment, the driving pulse of the control unit 10 that outputs a driving signal to the pulse motor 44 is counted. The relative position of the laser beam irradiation unit 3 relative to the holding means 2 may be detected. If a servo motor is used as the drive source of the first feeding means 4, a pulse signal output from a rotary encoder that detects the rotation speed of the servo motor is sent to the control means 10, and the control means 10 inputs the pulse signal. You may make it detect the relative X direction position of the laser beam irradiation unit 3 with respect to the holding means 2 by counting a pulse signal.

同様に、第2の位置検出手段5aは、第2の送り手段5に付設されて、保持手段2とレーザ光線照射ユニット3との相対的なY方向位置を検出するためのものである。この第2の位置検出手段5aは、静止基台11上で案内レール52に沿って配設されたY軸リニアスケール57と、滑動ブロック51に配設されて滑動ブロック51とともにY軸リニアスケール57に沿って移動しこのY軸リニアスケール57を読み取る図示しないY軸読取ヘッドとからなる。Y軸読取ヘッドにより読み取られた結果であるY座標値は、制御手段10に対して出力される。Y軸読取ヘッドは、例えば1μm毎に1パルスのパルス信号を出力するように設定されている。そして、制御手段10は、入力されたパルス信号をカウントすることにより、保持手段2に対するレーザ光線照射ユニット3の相対的なY方向位置を検出する。   Similarly, the second position detection means 5 a is attached to the second feeding means 5 and detects the relative Y direction position between the holding means 2 and the laser beam irradiation unit 3. The second position detecting means 5 a includes a Y-axis linear scale 57 disposed along the guide rail 52 on the stationary base 11, and a Y-axis linear scale 57 disposed on the sliding block 51 together with the sliding block 51. And a Y-axis reading head (not shown) that reads the Y-axis linear scale 57. The Y coordinate value that is the result read by the Y-axis reading head is output to the control means 10. The Y-axis reading head is set to output a pulse signal of one pulse every 1 μm, for example. And the control means 10 detects the relative Y direction position of the laser beam irradiation unit 3 with respect to the holding means 2 by counting the input pulse signal.

なお、本実施の形態のように第2の送り手段5の駆動源としてパルスモータ54を用いている場合には、パルスモータ54に駆動信号を出力する制御手段10の駆動パルスをカウントすることにより、保持手段2に対するレーザ光線照射ユニット3の相対的なY方向位置を検出するようにしてもよい。また、第2の送り手段5の駆動源としてサーボモータを用いた場合であれば、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制御手段10に送り、制御手段10が入力したパルス信号をカウントすることにより、保持手段2に対するレーザ光線照射ユニット3の相対的なY方向位置を検出するようにしてもよい。   When the pulse motor 54 is used as the drive source of the second feeding unit 5 as in the present embodiment, the drive pulse of the control unit 10 that outputs a drive signal to the pulse motor 54 is counted. The relative position in the Y direction of the laser beam irradiation unit 3 with respect to the holding means 2 may be detected. If a servo motor is used as the drive source of the second feeding means 5, a pulse signal output from a rotary encoder that detects the rotation speed of the servo motor is sent to the control means 10, and the control means 10 inputs the pulse signal. You may make it detect the relative Y direction position of the laser beam irradiation unit 3 with respect to the holding means 2 by counting a pulse signal.

また、第3の位置検出手段6aは、第3の送り手段6に付設されて、保持手段2とレーザ光線照射ユニット3との相対的なZ方向位置を検出するためのものである。この第3の位置検出手段6aは、支持台62側面で案内レール63に沿って配設されたZ軸リニアスケール67と、滑動ブロック61に配設されて滑動ブロック61とともにZ軸リニアスケール67に沿って移動しこのZ軸リニアスケール67を読み取る図示しないZ軸読取ヘッドとからなる。Z軸読取ヘッドにより読み取られた結果であるZ座標値は、制御手段10に対して出力される。Z軸読取ヘッドは、例えば1μm毎に1パルスのパルス信号を出力するように設定されている。そして、制御手段10は、入力されたパルス信号をカウントすることにより、保持手段2に対するレーザ光線照射ユニット3の相対的なZ方向位置を検出する。   The third position detection means 6 a is attached to the third feeding means 6 and detects the relative Z-direction position between the holding means 2 and the laser beam irradiation unit 3. The third position detecting means 6 a includes a Z-axis linear scale 67 disposed along the guide rail 63 on the side of the support base 62, and a Z-axis linear scale 67 together with the sliding block 61 disposed along the sliding block 61. And a Z-axis reading head (not shown) that moves along the Z-axis linear scale 67. The Z coordinate value that is the result read by the Z-axis reading head is output to the control means 10. The Z-axis reading head is set so as to output a pulse signal of one pulse every 1 μm, for example. And the control means 10 detects the relative Z direction position of the laser beam irradiation unit 3 with respect to the holding means 2 by counting the input pulse signal.

なお、本実施の形態のように第3の送り手段6の駆動源としてパルスモータ65を用いている場合には、パルスモータ65に駆動信号を出力する制御手段10の駆動パルスをカウントすることにより、保持手段2に対するレーザ光線照射ユニット3の相対的なZ方向位置を検出するようにしてもよい。また、第3の送り手段6の駆動源としてサーボモータを用いた場合であれば、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制御手段10に送り、制御手段10が入力したパルス信号をカウントすることにより、保持手段2に対するレーザ光線照射ユニット3の相対的なZ方向位置を検出するようにしてもよい。   When the pulse motor 65 is used as the driving source of the third feeding unit 6 as in the present embodiment, the driving pulse of the control unit 10 that outputs a driving signal to the pulse motor 65 is counted. The relative position of the laser beam irradiation unit 3 with respect to the holding means 2 may be detected. If a servo motor is used as a drive source for the third feeding means 6, a pulse signal output from a rotary encoder that detects the rotation speed of the servo motor is sent to the control means 10 and input by the control means 10. You may make it detect the relative Z direction position of the laser beam irradiation unit 3 with respect to the holding means 2 by counting a pulse signal.

さらに、Z座標検出手段7は、集光器31と同様に保持手段2に対して上方から対向するように配置され、第1,第2の送り手段4,5によってXY座標面内での保持手段2上のワーク対向位置を移動させることで、後述するようにワーク200上の複数のサンプリング位置に順次位置付けられて、各サンプリング位置におけるワーク加工面のZ座標を検出するためのものである。このZ座標検出手段7は、レーザ光線照射ユニット3や撮像手段8と配置関係が固定されて一体で滑動ブロック61に搭載されて第3の送り手段6によってZ方向に移動可能に設けられたものである。このZ座標検出手段7は、例えばワーク加工面に対してレーザ光を集光照射するレーザ光照射手段が用いられ、対象となるサンプリング位置のワーク加工面に対して集光点が一致するように第3の送り手段6によってZ座標検出手段7のZ方向位置を移動させ、一致した時点の信号を制御手段10に送り、制御手段10は一致した時点の第3の位置検出手段6aのZ方向位置を取得することで、Z方向の所定の基準位置に対するワーク加工面のZ座標(加工面高さ位置)を検出する。   Further, the Z coordinate detection means 7 is arranged so as to face the holding means 2 from above similarly to the condenser 31 and is held in the XY coordinate plane by the first and second feeding means 4 and 5. By moving the workpiece facing position on the means 2, as will be described later, the workpiece 2 is sequentially positioned at a plurality of sampling positions on the workpiece 200, and the Z coordinate of the workpiece machining surface at each sampling position is detected. This Z coordinate detection means 7 is mounted on the slide block 61 in a fixed arrangement relationship with the laser beam irradiation unit 3 and the imaging means 8 and is provided so as to be movable in the Z direction by the third feed means 6. It is. The Z coordinate detection means 7 is, for example, a laser light irradiation means for condensing and irradiating a workpiece processing surface with laser light so that the focal point coincides with the workpiece processing surface at the target sampling position. The Z-direction position of the Z-coordinate detection means 7 is moved by the third feeding means 6, and a signal at the time of matching is sent to the control means 10, and the control means 10 is in the Z-direction of the third position detection means 6a at the time of matching. By acquiring the position, the Z coordinate (machined surface height position) of the workpiece machining surface with respect to a predetermined reference position in the Z direction is detected.

また、制御手段10は、コンピュータによって構成されたもので、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置(CPU)101と、ワーク加工用プログラム等を格納するリードオンリメモリ(ROM)102と、後述するワーク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)103と、カウンタ104と、入力インタフェース105および出力インタフェース106とを備えている。入力インタフェース105には、第1,第2,第3の位置検出手段4a,5a,6a、Z座標検出手段7、撮像手段8等からの検出信号が入力される。出力インタフェース106は、パルスモータ44,54,65、レーザ光線照射ユニット3等に制御信号を出力する。なお、RAM103は、後述する各サンプリング位置における各Z座標を格納する記憶手段である第1のメモリ103aや、各ストリート上Z座標分布を示す1次関数を格納する記憶領域である第2のメモリ103bおよびその他の記憶領域を備えている。また、本実施の形態のCPU101は、ワーク加工用プログラムに従い実行される演算手段101a、加工制御手段101bの機能を備えている。   The control means 10 is constituted by a computer, and includes a central processing unit (CPU) 101 that performs arithmetic processing according to a control program, a read-only memory (ROM) 102 that stores a workpiece machining program, and the like, and a workpiece that will be described later. A random access memory (RAM) 103 capable of storing design value data, calculation results, and the like, a counter 104, an input interface 105, and an output interface 106. Detection signals from the first, second and third position detecting means 4a, 5a and 6a, the Z coordinate detecting means 7, the imaging means 8 and the like are input to the input interface 105. The output interface 106 outputs a control signal to the pulse motors 44, 54, 65, the laser beam irradiation unit 3, and the like. The RAM 103 is a first memory 103a that is a storage unit that stores each Z coordinate at each sampling position, which will be described later, and a second memory that is a storage area that stores a linear function indicating the Z coordinate distribution on each street. 103b and other storage areas. In addition, the CPU 101 of the present embodiment includes functions of a calculation unit 101a and a machining control unit 101b that are executed according to a workpiece machining program.

図2は、本実施の形態のレーザ加工装置1に用いられるワーク200の構成例を示す平面図である。ワーク200は、特に限定されないが、例えば半導体ウエーハ等のウエーハや、チップ実装用としてウエーハの裏面に設けられるDAF(Die Attach Film)等の粘着部材、あるいは半導体製品のパッケージ、セラミック、ガラス系あるいはシリコン系の基板、さらには、μmオーダの精度が要求される各種加工材料が挙げられる。本実施の形態のワーク200は、例えば半導体ウエーハであり、その表面200aに格子状に配列された複数のストリート201によって複数の領域が区画され、区画された領域にIC,LSI等のデバイス202が各々形成されている。各デバイス202は、全て同一構成のものである。   FIG. 2 is a plan view showing a configuration example of a workpiece 200 used in the laser processing apparatus 1 of the present embodiment. The workpiece 200 is not particularly limited. For example, a wafer such as a semiconductor wafer, an adhesive member such as DAF (Die Attach Film) provided on the back surface of the wafer for chip mounting, or a semiconductor product package, ceramic, glass or silicon Examples of the processing substrate include various types of processing materials that require accuracy of the order of μm. The workpiece 200 of the present embodiment is, for example, a semiconductor wafer, and a plurality of areas are partitioned by a plurality of streets 201 arranged in a lattice pattern on the surface 200a, and a device 202 such as an IC or LSI is formed in the partitioned areas. Each is formed. All the devices 202 have the same configuration.

このようなレーザ加工装置1において、まず、ワーク200のストリート201に沿ってレーザ加工する基本動作について説明する。上述のように構成されたワーク200は、図3に示すように、環状のフレーム210に装着されたポリオレフィン等の合成樹脂シートからなる保護テープ220に裏面200bを上側にして貼着する。環状フレーム210に保護テープ220を介して支持されたワーク200は、保持手段2上に保護テープ220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ワーク200は、保護テープ220を介して保持手段2上に吸引保持される。また、フレーム210は、クランプ23によって固定される。   In such a laser processing apparatus 1, first, a basic operation for laser processing along the street 201 of the workpiece 200 will be described. As shown in FIG. 3, the workpiece 200 configured as described above is attached to a protective tape 220 made of a synthetic resin sheet such as polyolefin and attached to an annular frame 210 with the back surface 200 b facing upward. The workpiece 200 supported by the annular frame 210 via the protective tape 220 places the protective tape 220 on the holding means 2. Then, the work 200 is sucked and held on the holding means 2 via the protective tape 220 by operating a suction means (not shown). The frame 210 is fixed by the clamp 23.

上述したようにワーク200を吸引保持した保持手段2は、第1、第2の送り手段4,5によって撮像手段8の直下に位置付けられる。そして、保持手段2に保持されたワーク200に形成されている格子状のストリート201がX方向とY方向とに対して各々平行に配設されているか否かのプリアライメント作業を実施する。すなわち、撮像手段8によって保持手段2上のワーク200を撮像し、パターンマッチング等の画像処理を実行してストリート201がXY座標面に合うようにプリアライメント作業を行う。これにより、ワーク200は、保持手段2上において、図4に示すようにXY座標面上に位置付けられる。   As described above, the holding means 2 that sucks and holds the workpiece 200 is positioned immediately below the imaging means 8 by the first and second feeding means 4 and 5. Then, a pre-alignment operation is performed to determine whether or not the grid-like streets 201 formed on the workpiece 200 held by the holding unit 2 are arranged in parallel with each other in the X direction and the Y direction. That is, the workpiece 200 on the holding unit 2 is imaged by the imaging unit 8 and image processing such as pattern matching is performed to perform pre-alignment work so that the street 201 matches the XY coordinate plane. Thereby, the workpiece 200 is positioned on the XY coordinate plane on the holding means 2 as shown in FIG.

ついで、撮像手段8および制御手段10によってワーク200のレーザ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。すなわち、撮像手段8および制御手段10は、ワーク200のY方向に形成されているストリート201と、ストリート201に沿ってパルスレーザ光線を照射する集光器31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、レーザ光線照射位置のアライメントを遂行する。この際、ワーク200に形成されているY方向に対して直交するX方向のストリート201に対しても、同様にレーザ光線照射位置のアライメントが遂行される。   Next, an alignment operation for detecting a processing region of the workpiece 200 to be laser processed by the imaging unit 8 and the control unit 10 is executed. That is, the imaging unit 8 and the control unit 10 perform pattern matching for aligning the street 201 formed in the Y direction of the workpiece 200 with the condenser 31 that irradiates the pulse laser beam along the street 201. The image processing such as the above is executed to align the laser beam irradiation position. At this time, the alignment of the laser beam irradiation position is similarly performed on the street 201 in the X direction orthogonal to the Y direction formed on the workpiece 200.

レーザ光線照射位置のアライメントが遂行されると、第1、第2の送り手段4,5によって保持手段2を、パルスレーザ光線を照射する集光器31が位置するレーザ光線照射領域に移動し、Y方向の所定のストリート201の一端を集光器31の直下に位置付ける。そして、集光器31から透過性を有する波長のパルスレーザ光線を照射しつつ保持手段2、すなわちワーク200をY方向に所定の加工送り速度で移動させる。そして、集光器31の照射位置がこのストリート201の他端の位置に達したら、レーザ光線照射ユニット3によるパルスレーザ光線の照射を停止するとともに、保持手段2、すなわちワーク200の移動を停止する。第2の送り手段5によるY方向の加工送り量は、第2の位置検出手段5aのY軸読取ヘッドからの検出信号を、制御手段10中のカウンタ104がカウントすることにより制御される。   When alignment of the laser beam irradiation position is performed, the holding unit 2 is moved by the first and second feeding units 4 and 5 to the laser beam irradiation region where the condenser 31 for irradiating the pulsed laser beam is located, One end of a predetermined street 201 in the Y direction is positioned directly below the condenser 31. Then, the holding means 2, that is, the workpiece 200 is moved in the Y direction at a predetermined processing feed speed while irradiating a pulse laser beam having a wavelength having transparency from the condenser 31. When the irradiation position of the condenser 31 reaches the position of the other end of the street 201, the irradiation of the pulse laser beam by the laser beam irradiation unit 3 is stopped and the movement of the holding means 2, that is, the workpiece 200 is stopped. . The machining feed amount in the Y direction by the second feeding means 5 is controlled by the counter 104 in the control means 10 counting the detection signal from the Y-axis reading head of the second position detecting means 5a.

このようなレーザ加工工程においては、図5に示すように、ワーク200のストリート201に対する領域の内部にパルスレーザ光線の集光点Pを位置付けて照射することにより、改質領域203が形成される。すなわち、第3の送り手段6によってレーザ光線照射ユニット3をZ方向に移動させ、第3の位置検出手段6aによる位置検出に従い、集光器31からワーク200に向けて照射させるパルスレーザ光線の集光点Pの位置が、ワーク加工面(本実施の形態の場合、裏面200b)から所定の深さ位置となるように制御する。同様にして、Y方向の全てのストリート201の内部に改質領域203を形成する。この際、第1の送り手段4によるX方向のストリート間隔分の割り出し送り量は、第1の位置検出手段4aのX軸読取ヘッドからの検出信号を、制御手段10中のカウンタ104がカウントすることにより制御される。   In such a laser processing step, as shown in FIG. 5, the modified region 203 is formed by irradiating the focused point P of the pulsed laser beam within the region of the workpiece 200 with respect to the street 201. . In other words, the laser beam irradiation unit 3 is moved in the Z direction by the third feeding means 6, and a collection of pulsed laser beams to be irradiated from the condenser 31 toward the workpiece 200 according to the position detection by the third position detection means 6 a. Control is performed so that the position of the light spot P is a predetermined depth position from the workpiece processing surface (in the case of the present embodiment, the back surface 200b). Similarly, the modified region 203 is formed inside all the streets 201 in the Y direction. At this time, the index 104 feed amount corresponding to the street interval in the X direction by the first feed means 4 is counted by the counter 104 in the control means 10 as a detection signal from the X-axis reading head of the first position detection means 4a. Is controlled.

その後、保持手段2を90°回転させることでワーク200を90°回転させ、X方向の全てのストリート200も図4の場合と同様にY方向に位置付けてその内部にもパルスレーザ光線の照射により同様に改質領域203を形成する。このような改質領域203が連続的に形成されることによって強度が低下したストリート201に沿ってワーク200に対して外力を加えることで、ワーク200をストリート201に沿って分割し、個々のデバイス202に分断することができる。   Thereafter, by rotating the holding means 2 by 90 °, the workpiece 200 is rotated by 90 °, and all streets 200 in the X direction are positioned in the Y direction as in the case of FIG. Similarly, the modified region 203 is formed. By applying an external force to the workpiece 200 along the street 201 whose strength has been reduced by continuously forming such a modified region 203, the workpiece 200 is divided along the street 201, and individual devices are separated. It can be divided into 202.

ここで、上述した基本動作は、加工対象となるワーク200の加工面が凹凸のない平面であり、ワーク加工面の全てが同一のZ座標(加工面高さ位置)を示すとの前提によるものである。しかしながら、現実には、ワーク200の加工面には少なからず凹凸があり、場所によってZ座標値が異なるものである。加工予定位置となるストリート201にレーザ光線を集光照射させる上で加工面からの集光位置を均一にさせるためには、ストリート201上の加工面の凹凸に応じたZ座標を取得する必要がある。そこで、本実施の形態では、加工予定位置となる各ストリート201上の加工面のZ座標を効率よく取得して、そのZ座標値に応じた適正なレーザ加工を行えるようにするものである。   Here, the basic operation described above is based on the premise that the machining surface of the workpiece 200 to be machined is a flat surface without unevenness, and all the workpiece machining surfaces exhibit the same Z coordinate (machining surface height position). It is. However, in reality, the processed surface of the workpiece 200 is not a little uneven, and the Z coordinate value varies depending on the location. In order to make the converging position from the processing surface uniform when condensing and irradiating the laser beam onto the street 201 that is the planned processing position, it is necessary to acquire the Z coordinate corresponding to the unevenness of the processing surface on the street 201. is there. Therefore, in the present embodiment, the Z coordinate of the processed surface on each street 201 that is the planned processing position is efficiently acquired, and appropriate laser processing corresponding to the Z coordinate value can be performed.

図6は、本実施の形態におけるワーク加工方法の制御例を示す概略フローチャートである。まず、前述したように保持手段2上に保持されたワーク200のアライメント処理を実行した後(ステップS1)、CPU101によりZ座標検出手段7を動作させ、複数のサンプリング位置におけるワーク加工面のZ座標を取得し、第1のメモリ103aに記憶させる(ステップS2:Z座標検出手順)。   FIG. 6 is a schematic flowchart showing a control example of the workpiece machining method in the present embodiment. First, as described above, after the alignment process of the workpiece 200 held on the holding means 2 is executed (step S1), the CPU 101 operates the Z coordinate detection means 7 to perform the Z coordinates of the workpiece machining surface at a plurality of sampling positions. Is stored in the first memory 103a (step S2: Z coordinate detection procedure).

本実施の形態では、例えば図7(a)に示すように、保持手段2に保持されたワーク200に対しては、複数のサンプリング位置Sijが分散設定されている。ここで、サンプリング位置Sijは、XY座標面内で等ピッチ、等間隔でほぼ均等に分散設定され、アライメント処理後のXY座標面におけるX,Y座標が予め設定されたものである。図8は、各サンプリング位置SijのX,Y座標を示す配置図である。本実施の形態では、XY座標面上でX,Y方向に沿って分散設定されている。このようなサンプリング位置Sijの個数は、適宜設定されるが、加工予定位置となるストリート201の本数よりも粗くなるように設定されている。図示例では、i=5,j=5に設定され、ワーク200内に収まる22個のサンプリング位置が設定されている。 In the present embodiment, for example, as shown in FIG. 7A, a plurality of sampling positions S ij are distributedly set for the workpiece 200 held by the holding means 2. Here, the sampling positions S ij are set to be evenly distributed at equal pitches and equal intervals in the XY coordinate plane, and the X and Y coordinates on the XY coordinate plane after the alignment processing are set in advance. FIG. 8 is an arrangement diagram showing the X and Y coordinates of each sampling position Sij . In the present embodiment, the dispersion is set along the X and Y directions on the XY coordinate plane. The number of such sampling positions S ij is set as appropriate, but is set so as to be coarser than the number of streets 201 serving as processing scheduled positions. In the illustrated example, i = 5 and j = 5 are set, and 22 sampling positions that can be accommodated in the workpiece 200 are set.

ステップS2においては、まず、第1,第2の送り手段4,5によってZ座標検出手段7をサンプリング位置S12に位置付け、サンプリング位置S12のワーク加工面に対してレーザ光を集光照射させ、ワーク加工面に対して集光点が一致するように第3の送り手段6によってZ座標検出手段7のZ方向位置を移動させる。そして、集光点がワーク加工面に一致した時点の信号を制御手段10に送る。制御手段10は、一致した時点の第3の位置検出手段6aのZ方向位置を取得することでこのサンプリング位置S12におけるワーク加工面のZ座標Z12を検出する。このワーク加工面のZ座標は、ワーク200上の基準点、保持手段2上の基準点等、適宜箇所の第3の位置検出手段6aにより検出されるZ方向位置(高さ位置)を基準としたものである。本実施の形態では、Z12=10[μm]の如く、高さ情報として検出される。 In step S2, firstly, positioned Z-coordinate detection unit 7 to the sampling position S 12 by the first, second feed means 4 and 5, the laser light is condensed and irradiated to the workpiece processing surface of the sampling position S 12 Then, the Z-direction position of the Z-coordinate detecting means 7 is moved by the third feeding means 6 so that the focal point coincides with the workpiece processing surface. Then, a signal at the time when the condensing point coincides with the workpiece processing surface is sent to the control means 10. Control means 10 detects the Z coordinate Z 12 of the workpiece machining surface by acquiring the Z direction position of the third position detection means 6a of the matched points in the sampling position S 12. The Z coordinate of the workpiece machining surface is based on the Z-direction position (height position) detected by the third position detection means 6a at appropriate locations such as the reference point on the work 200, the reference point on the holding means 2, and the like. It is what. In the present embodiment, the height information is detected as Z 12 = 10 [μm].

他のサンプリング位置Sijに関しても、同様に、Z座標検出手段7を第1,第2の送り手段4,5によって各サンプリング位置Sijに順次位置付けてZ座標検出動作を行わせることで、各サンプリング位置Sijにおけるワーク加工面の各Z座標Zijを検出する。検出された各Z座標Zijの値は、各サンプリング位置Sijに対応付けて第1のメモリ103aに記憶させる。図9は、サンプリング位置Sij毎に検出されたZ座標Zijの第1のメモリ103aにおける格納例を示す説明図である。 Similarly, with respect to the other sampling positions S ij , the Z coordinate detection means 7 is sequentially positioned at each sampling position S ij by the first and second feeding means 4 and 5 to perform the Z coordinate detection operation. Each Z coordinate Zij of the workpiece machining surface at the sampling position Sij is detected. The detected value of each Z coordinate Z ij is stored in the first memory 103a in association with each sampling position S ij . FIG. 9 is an explanatory diagram showing a storage example in the first memory 103a of the Z coordinate Zij detected for each sampling position Sij .

サンプリング位置Sij毎にZ座標Zijを検出した後、CPU101により実行される演算手段101aの機能によって加工予定位置のZ座標算出処理を行う(ステップS3,S4:演算手順)。すなわち、第1のメモリ103aに記憶された複数のサンプリング位置SijにおけるZ座標Zijと、加工予定位置のX,Y座標とに基づいて、この加工予定位置におけるワーク加工面のZ座標を算出する。ここで、本実施の形態では、加工予定位置が、XY座標面上において同一のX座標がY方向に連続するストリート201であり、演算手段101aの機能を、交点位置Z座標算出手段とストリート上Z座標分布算出手段とに分け、ストリート201上におけるワーク加工面のZ座標分布としてストリート201毎に算出するようにしている。 After detecting the Z coordinate Z ij for each sampling position S ij, the Z coordinate calculation processing of the planned processing position is performed by the function of the calculation means 101a executed by the CPU 101 (steps S3 and S4: calculation procedure). That is, based on the Z coordinate Z ij at the plurality of sampling positions S ij stored in the first memory 103a and the X and Y coordinates of the planned machining position, the Z coordinate of the workpiece machining surface at the planned machining position is calculated. To do. Here, in the present embodiment, the planned machining position is a street 201 in which the same X coordinate continues in the Y direction on the XY coordinate plane, and the function of the computing means 101a is the same as the intersection position Z coordinate calculating means and the street. It is divided into Z coordinate distribution calculating means, and is calculated for each street 201 as the Z coordinate distribution of the workpiece machining surface on the street 201.

まず、交点位置Z座標算出手段は、算出対象となるストリート201を特定し、このストリート201に対して複数のサンプリング位置を通って交差する直線Lを決定し、この直線L上の2つのサンプリング位置における各Z座標と、このストリート201と直線Lとが交差する交点PのX座標とに基づいてこの交点Pにおけるワーク加工面のZ座標Zを算出する(ステップS3)。 First, the intersection position Z coordinate calculation unit identifies a calculation target street 201, the straight line L A crossing through a plurality of sampling positions determined for this street 201, the two on the straight line L A each Z coordinate in the sampling position, and calculates the Z coordinates Z a of the workpiece machining surface at the intersection point P a on the basis of the X-coordinate of the intersection point P a to the this street 201 and the straight line L a cross (step S3).

例えば、図7(a)において、X座標=Xなるストリート201を特定された算出対象とする。すなわち、ストリート201は、X=Xで示される。この場合、例えば、サンプリング位置S33,S43を通ってこのストリート201に直交するように交差するX方向に沿った直線をLとする。すなわち、直線Lは、Y=Yで示される直線である。そこで、図7(b)中に抽出して示すように、ストリート201に対して交差する直線L上でこのストリート201を挟んでストリート201に最も近い直線L上の2つのサンプリング位置S33,S43における各Z座標(Z33=40,Z43=50)と、このストリート201と直線Lとが交差する交点PのX座標(X=X)とに基づいて、交点Pにおけるワーク加工面のZ座標Zを算出する。 For example, in FIG. 7 (a), and calculates the specified target the X-coordinate = X N becomes Street 201 N. That, Street 201 N is represented by X = X N. In this case, for example, to a straight line along the X direction through the sampling position S 33, S 43 intersect so as to be orthogonal to the street 201 N and L A. That is, the straight line L A is a straight line represented by Y = Y A. Therefore, as shown extracted in FIG. 7 (b), the street on the straight line L A crossing the 201 N 2 two sampling on straight line closest L A to the street 201 across the N Street 201 N based each Z coordinate in the position S 33, S 43 (Z 33 = 40, Z 43 = 50), the X coordinate of the intersection point P a to the this street 201 N and the straight line L a cross (X = X N) to Te to calculate the Z-coordinate Z a of the workpiece machining surface at the intersection point P a.

すなわち、交点位置Z座標算出手段は、直線L上の2つのサンプリング位置S33,S43における各Z座標(Z33=40,Z43=50)とこれら2つのサンプリング位置S33,S43の各X座標(X=X,X=X)と直線L上の交点PのX座標(X=X)とを用いた直線近似の1次関数による比例配分により交点Pにおけるワーク加工面のZ座標Zを算出する。例えば、直線L上の交点PのX座標Xに応じたワーク加工面のZ座標Zは、
=aX+b
なる直線近似の1次関数により求められる。ここで、比例係数aは、(Z43−Z33)/(X−X)より求められる。bは、所定の定数である。交点Pが2つのサンプリング位置S33,S43の中点の場合、Z=45の如く算出される。算出された交点PのZ座標Zは、ストリート201、交点PのX,Y座標に対応付けてRAM103中の第2のメモリ103bに格納される。
That is, the intersection position Z coordinate calculating means, the straight line L each Z coordinates in two sampling positions S 33, S 43 on A (Z 33 = 40, Z 43 = 50) and the two sampling positions S 33, S 43 each X-coordinate (X = X 3, X = X 4) and the straight line L X-coordinate of the intersection point P a on a (X = X N) and the intersection point P a by proportional distribution by a linear function of the linear approximation with the calculating the Z-coordinate Z a of the workpiece machining surface at. For example, Z coordinates Z A of the workpiece processed surface in accordance with the X-coordinate X N of intersection P A on the straight line L A,
Z A = aX N + b
It is calculated | required by the linear function of the following linear approximation. Here, the proportional coefficient a is determined from (Z 43 -Z 33) / ( X 4 -X 3). b is a predetermined constant. When the intersection point P A is the midpoint between the two sampling positions S 33 and S 43 , the calculation is performed such that Z A = 45. Z-coordinate Z A of the calculated intersection point P A is Street 201 N, X of intersection P A, in correspondence with the Y-coordinate is stored in the second memory 103b in the RAM 103.

交点位置Z座標算出手段は、算出対象となるストリート201に対して交点Pとは異なる位置で交差し複数のサンプリング位置を通る他の直線についても同様に、この直線とストリート201とが交差する交点におけるワーク加工面のZ座標を、直線上でストリート201を挟んでストリート201に最も近い2つのサンプリング位置における各Z座標と、交点のX,Y座標とに基づいて算出する。例えば、図7(a)に示す例では、破線で示すように、ストリート201に対して交点P(X=X,Y=Y)で交差するY=Yで示される直線Lを設定する。そして、交点Pを直線L上の2つのサンプリング位置S34,S44における各Z座標(Z34=50,Z44=60)とこれら2つのサンプリング位置S34,S44の各X座標(X=X,X=X)と直線L上の交点PのX座標(X=X)とを用いた直線近似の1次関数による比例配分により交点Pにおけるワーク加工面のZ座標Zを算出する。交点Pが2つのサンプリング位置S34,S44の中点の場合、Z=55の如く算出される。算出された交点PのZ座標Zは、ストリート201、交点PのX,Y座標に対応付けてRAM103中の第1のメモリ103aに格納される。 Intersection position Z coordinate calculating means, like for other straight line passing through a plurality of sampling positions intersect at a position different from the intersection point P A against the calculated target street 201 N, and the straight line and the street 201 N is the Z coordinate of the workpiece machining surface at the intersection of intersecting, each Z coordinate in the nearest two sampling positions Street 201 N across the street 201 N on a straight line, the intersection of X, calculated on the basis of the Y coordinate. For example, in the example shown in FIG. 7 (a), as indicated by the broken lines, street 201 intersection with respect to N P B (X = X N , Y = Y B) linearly represented by Y = Y B intersect at L Set B. Then, each of the two X-coordinate of the sampling position S 34, the Z coordinates in S 44 (Z 34 = 50, Z 44 = 60) and the two sampling positions S 34, S 44 on the straight line L B the intersection P B (X = X 3, X = X 4) and workpiece machining surface at the intersection point P B by proportional distribution by a linear function of the linear approximation using the X-coordinate of the intersection point P B on the straight line L B (X = X N) to the calculated Z coordinate Z B. When the intersection point P B is the midpoint between the two sampling positions S 34 and S 44 , the calculation is performed as Z B = 55. Z-coordinate Z B of the calculated intersection point P B is Street 201 N, X of intersection P B, in association with the Y-coordinate is stored in the first memory 103a in the RAM 103.

交点位置Z座標算出手段は、ワーク200の他のストリート201についても、各ストリート201上に各々サンプリング位置を通る直線が交差する2つ以上の交点を設定し、交点毎に交点におけるワーク加工面のZ座標を同様に算出し、算出された交点のZ座標を、ストリート201、交点PのX,Y座標に対応付けてRAM103中の第1のメモリ103aに格納する。   The intersection position Z-coordinate calculating means also sets two or more intersections where the straight lines passing through the sampling positions intersect on each street 201 for the other streets 201 of the workpiece 200, and the workpiece machining surface at the intersection for each intersection. The Z coordinate is calculated in the same manner, and the calculated Z coordinate of the intersection is stored in the first memory 103 a in the RAM 103 in association with the X and Y coordinates of the street 201 and the intersection P.

次いで、ストリート上Z座標分布算出手段は、算出対象となるストリート201を特定し、このストリート201に対して交点位置Z座標算出手段によって算出された同一ストリート201上の複数の交点における各Z座標に基づいてこのストリート201上におけるワーク加工面のZ座標分布をストリート毎に順次算出する(ステップS4)。   Next, the Z coordinate distribution calculating unit on the street specifies the street 201 to be calculated, and the Z coordinate at each of a plurality of intersections on the same street 201 calculated by the intersection position Z coordinate calculating unit with respect to the street 201 is determined. Based on this, the Z coordinate distribution of the workpiece machining surface on the street 201 is sequentially calculated for each street (step S4).

例えば、図10(a)において、X座標=Xなるストリート201を特定された算出対象とする。そして、このストリート201上の複数の交点を交点P,Pとする。ここで、ストリート201上において交点P,P間のZ座標Zは、図10(b)に示すように、交点P,PのZ座標Z,Zに直線近似で比例しているものとみなし、このストリート201上におけるワーク加工面のZ座標分布を、
=cY+d
なる1次関数として算出し、算出された1次関数をRAM103中の第2のメモリ103bに格納する。
For example, in FIG. 10 (a), and calculates the specified target the X-coordinate = X N becomes Street 201 N. Then, a plurality of intersections on the street 201 N intersection P A, and P B. Here, the Z coordinate Z N between the intersections P A and P B on the street 201 N is linearly approximated to the Z coordinates Z A and Z B of the intersections P A and P B as shown in FIG. The Z coordinate distribution of the workpiece machining surface on this street 201 N is regarded as being proportional,
Z N = cY + d
The calculated linear function is stored in the second memory 103 b in the RAM 103.

すなわち、ストリート上Z座標分布算出手段は、同一ストリート201上の複数の交点P,Pにおける各Y,Z座標(Y=Y,Z=Z,Y=Y,Z=Z)を用いてこのストリート201上におけるワーク加工面のZ座標分布を直線近似の1次関数Z=cY+dとして算出する。ここで、比例係数cは、図10(b)に示すように、(Z−Z)/(Y−Y)より求められる。dは、所定の定数である。算出された1次関数Z=cY+dは、ストリート201に対応付けてRAM103中の第2のメモリ103bに格納される。 That is, the on-street Z coordinate distribution calculating means calculates the Y and Z coordinates (Y = Y A , Z = Z A , Y = Y B , Z = Z) at a plurality of intersections P A and P B on the same street 201 N. calculating the Z-coordinate distribution of the workpiece machining surface on the street 201 N as a linear function Z N = cY + d of the linear approximation with reference to B). Here, the proportionality coefficient c is obtained from (Z B −Z A ) / (Y B −Y A ) as shown in FIG. d is a predetermined constant. The calculated linear function Z N = cY + d is stored in the second memory 103 b in the RAM 103 in association with the street 201 N.

ストリート上Z座標分布算出手段は、他のストリート201に対しても、各々のストリート201上の複数の交点における各Z座標に基づいてこのストリート201上におけるワーク加工面のZ座標分布を直線近似の1次関数として同様に算出し、RAM103中の第2のメモリ103bに格納する。   The Z coordinate distribution calculation unit on the street also linearly approximates the Z coordinate distribution of the workpiece machining surface on the street 201 based on the Z coordinates at a plurality of intersections on each street 201 with respect to the other streets 201. The calculation is similarly performed as a linear function and stored in the second memory 103 b in the RAM 103.

全てのストリート201についてそのワーク加工面のZ座標分布が算出されると、CPU101により実行される加工制御手段101bによって、対象となるストリート(加工予定位置)のX,Y,Z座標に基づいて第1,第2,第3の送り手段4,5,6を制御して保持手段2と集光器31とを相対移動させ、第1,第2,第3の位置検出手段4a,5a,6aに従い対象となるストリート(加工予定位置)に集光器31を位置付けて、常にワーク加工面からのレーザ集光点の位置が同じになるように制御しながら、レーザ光を照射させて加工させる(ステップS5:加工制御手順)。すなわち、加工対象となるストリート201にレーザ光線を照射する上で、このストリート201上におけるワーク加工面のZ座標分布を示す直線近似の1次関数に従い、ストリート201上の連続的に変化するY座標に合わせてZ座標も変化するように第3の位置検出手段6aのZ位置検出結果に従い第3の送り手段6による集光器31のZ座標位置を変化させる。   When the Z coordinate distribution of the workpiece machining surface is calculated for all the streets 201, the machining control unit 101 b executed by the CPU 101 performs processing based on the X, Y, Z coordinates of the target street (scheduled machining position). The first, second and third position detecting means 4a, 5a and 6a are controlled by controlling the first, second and third feeding means 4, 5 and 6 to relatively move the holding means 2 and the condenser 31. Accordingly, the condenser 31 is positioned on the target street (scheduled processing position), and the processing is performed by irradiating the laser beam while always controlling the position of the laser focusing point from the workpiece processing surface to be the same ( Step S5: Processing control procedure). That is, when the street 201 to be processed is irradiated with a laser beam, the Y coordinate continuously changing on the street 201 according to a linear function of linear approximation indicating the Z coordinate distribution of the workpiece processing surface on the street 201 In accordance with the Z position detection result of the third position detecting means 6a, the Z coordinate position of the condenser 31 by the third feeding means 6 is changed so that the Z coordinate also changes in accordance with.

このように、本実施の形態のワーク加工装置1によれば、ワーク200上の複数のサンプリング位置Sijで各々ワーク加工面のZ座標Zijを検出し、これら複数のサンプリング位置SijにおけるZ座標Zijと各ストリート201(加工予定位置)のX,Y座標とに基づく演算処理で、ストリート201(加工予定位置)におけるワーク加工面のZ座標を把握できるので、加工を施す予定のワーク加工面を全て走査することなく、ワーク加工面からの加工位置を均一にし得る品質の高い加工を効率よく行うことができる。 As described above, according to the workpiece machining apparatus 1 of the present embodiment, the Z coordinate Z ij of the workpiece machining surface is detected at each of the plurality of sampling positions S ij on the workpiece 200, and the Z at the plurality of sampling positions S ij is detected. coordinate Z ij and X each street 201 (planned processing position), the arithmetic processing based on a Y-coordinate, it is possible to grasp the Z coordinate of the workpiece machining surface in Street 201 (planned processing position), workpiece machining plan subjected to processing It is possible to efficiently perform high-quality processing that can make the processing position from the workpiece processing surface uniform without scanning the entire surface.

本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変形が可能である。例えば、本実施の形態では、ストリート201に交差する直線上の2つのサンプリング位置として、ストリート201を挟んでストリート201に最も近い2つの位置を選択し、直線近似の精度を高めるようにしたが、ストリート201に最も近い位置のサンプリング位置でなくてもよく、また、3つ以上選択するようにしてもよい。さらには、ストリート201に対して片側に位置する複数のサンプリング位置を選択するようにしてもよい。例えば、図7(a)において、交点PのZ座標Zを算出する上で、サンプリング位置S23,S33を利用し、直線近似の1次関数に従う比例配分で算出するようにしてもよい。特に、算出対象となるストリート201に対して片側にしかサンプリング位置が存在しない場合には効果的である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the present embodiment, as the two sampling positions on the straight line intersecting the street 201, the two positions closest to the street 201 across the street 201 are selected to improve the accuracy of the linear approximation. It may not be the sampling position closest to the street 201, and three or more sampling positions may be selected. Furthermore, a plurality of sampling positions located on one side with respect to the street 201 may be selected. For example, in FIG. 7 (a), in order to calculate the Z-coordinate Z A of intersection P A, using the sampling position S 23, S 33, be calculated by proportional distribution in accordance with a linear function of the linear approximation Good. This is particularly effective when the sampling position exists only on one side of the street 201 to be calculated.

また、本実施の形態では、複数のサンプリング位置SijをXY座標面上でX,Y方向に直交する状態で分散設定したが、必ずしもX,Y方向に直交する状態の配列に限らない。ストリート201に交差する直線も、複数のサンプリング位置を通り、ストリート201との交点の座標を特定し得るものであれば、斜め交差する直線であってもよい。 In the present embodiment, a plurality of sampling positions Sij are set to be distributed in a state orthogonal to the X and Y directions on the XY coordinate plane. However, the present invention is not necessarily limited to an array in a state orthogonal to the X and Y directions. The straight line that intersects the street 201 may also be a straight line that intersects obliquely as long as it passes through a plurality of sampling positions and can specify the coordinates of the intersection with the street 201.

また、本実施の形態では、算出対象となる加工予定位置に対して2つのサンプリング位置のZ座標情報を用いて直線近似によりZ座標を算出するようにしたが、2つのサンプリング位置に限らず、算出対象となる加工予定位置に対してこれを囲む周囲3つ以上のサンプリング位置のZ座標情報を用いてZ座標を算出するようにしてもよい。例えば、所望の
加工予定位置に対して周囲多点のサンプリング位置のZ座標情報を用い、曲面方程式である3次元ベジェ曲線等を用いた多項式近似により加工予定位置のZ座標を算出するようにしてもよい。
Further, in the present embodiment, the Z coordinate is calculated by linear approximation using the Z coordinate information of the two sampling positions with respect to the processing planned position to be calculated. However, the present invention is not limited to the two sampling positions. The Z coordinate may be calculated using the Z coordinate information of three or more surrounding sampling positions surrounding the planned processing position to be calculated. For example, the Z coordinate of the sampling position of a desired machining scheduled position is used, and the Z coordinate of the machining scheduled position is calculated by polynomial approximation using a three-dimensional Bezier curve or the like that is a curved surface equation. Also good.

さらには、図7(a)に示すようなワーク200全体のサンプリング位置SijのZ座標に関するマッピングデータを取得し、全体のサンプリング位置Sijの表面高さ(Z座標)の傾向を検出し、全体の傾向から外れるサンプリング位置に関してはその表面高さ(Z座標)を全体の傾向に沿うように修正してもよい。例えば、或る1点のサンプリング位置の表面高さ(Z座標)が不自然に高かったり、逆に低かったりした場合には、このサンプリング位置のZ座標を周囲のサンプリング位置のZ座標に合わせて均すよう補正することで、サンプリングデータを適正化することができる。 Furthermore, the mapping data regarding the Z coordinate of the sampling position S ij of the entire workpiece 200 as shown in FIG. 7A is acquired, and the tendency of the surface height (Z coordinate) of the entire sampling position S ij is detected. For sampling positions that deviate from the overall trend, the surface height (Z coordinate) may be modified to follow the overall trend. For example, when the surface height (Z coordinate) of a certain sampling position is unnaturally high or conversely low, the Z coordinate of this sampling position is matched with the Z coordinates of the surrounding sampling positions. By correcting so as to equalize, the sampling data can be optimized.

また、本実施の形態は、レーザ光線照射ユニット3を用いワーク200内部に焦点を合わせてレーザ光線を照射することで改質領域203を形成する加工例についての適用例で説明したが、このような適用例に限らず、所望の加工予定位置にワーク加工面のZ座標を基準に加工を施すものであれば、同様に適用可能である。また、加工手段としても、レーザ光線照射ユニット3を用いるレーザ加工に限らず、例えば、円盤状のブレードを用いてワークの所望の加工予定位置を切削するような場合にも同様に適用可能である。   Further, the present embodiment has been described in the application example of the processing example in which the modified region 203 is formed by irradiating the laser beam with the laser beam irradiation unit 3 focused on the inside of the workpiece 200. The present invention is not limited to this application example, and can be similarly applied as long as the machining is performed at a desired machining scheduled position based on the Z coordinate of the workpiece machining surface. Further, the processing means is not limited to the laser processing using the laser beam irradiation unit 3, and can be similarly applied to, for example, a case where a desired processing planned position of a workpiece is cut using a disk-shaped blade. .

本発明の実施の形態のレーザ加工装置の制御系の一部を含め主要部を示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows the principal part including a part of control system of the laser processing apparatus of embodiment of this invention. 本実施の形態のレーザ加工装置に用いられるワークの構成例を示す平面図である。It is a top view which shows the structural example of the workpiece | work used for the laser processing apparatus of this Embodiment. フレームに装着されたワークを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the workpiece | work with which the flame | frame was mounted | worn. ワークが保持手段の所定位置に保持された状態におけるXY座標との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship with XY coordinate in the state in which the workpiece | work was hold | maintained at the predetermined position of the holding means. レーザ光線の照射状態を断面図的に示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the irradiation state of a laser beam in sectional drawing. 本実施の形態におけるワーク加工方法の制御例を示す概略フローチャートである。It is a schematic flowchart which shows the example of control of the workpiece | work processing method in this Embodiment. 交点Z座標算出処理例を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the intersection Z coordinate calculation process example. 各サンプリング位置のX,Y座標を示す配置図である。It is an arrangement | positioning figure which shows the X and Y coordinate of each sampling position. サンプリング位置毎に検出されたZ座標のメモリにおける格納例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of storage in the memory of Z coordinate detected for every sampling position. ストリート上Z座標分布算出処理例を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the on-street Z coordinate distribution calculation processing example.

符号の説明Explanation of symbols

1 レーザ加工装置
2 保持手段
3 レーザ光線照射ユニット
4 第1の送り手段
4a 第1の位置検出手段
5 第2の送り手段
5a 第2の位置検出手段
6 第3の送り手段
6a 第3の位置検出手段
7 Z座標検出手段
101a 演算手段
101b 加工制御手段
103a 第1のメモリ
200 ワーク
200b 裏面
201 ストリート
ij サンプリング位置
,P 交点
,L 直線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser processing apparatus 2 Holding means 3 Laser beam irradiation unit 4 1st sending means 4a 1st position detecting means 5 2nd sending means 5a 2nd position detecting means 6 3rd sending means 6a 3rd position detection It means 7 Z-coordinate detection unit 101a computing unit 101b machining control means 103a first memory 200 work 200b backside 201 Street S ij sampling position P a, P B intersection L a, L B linear

Claims (7)

ワークを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたワークを加工する加工手段と、ワーク加工面と同一面に設定されたXY座標面上のX方向に前記保持手段と前記加工手段とを相対的に移動させる第1の送り手段と、XY座標面上のY方向に前記保持手段と前記加工手段とを相対的に移動させる第2の送り手段と、XY座標面に直交するZ方向に前記保持手段と前記加工手段とを相対的に移動させる第3の送り手段と、前記保持手段と前記加工手段との相対的なX方向位置を検出する第1の位置検出手段と、前記保持手段と前記加工手段との相対的なY方向位置を検出する第2の位置検出手段と、前記保持手段と前記加工手段との相対的なZ方向位置を検出する第3の位置検出手段と、を備え、前記保持手段に保持されたワークを、複数の加工予定位置におけるワーク加工面の各Z座標に基づいて加工する加工装置であって、
前記複数の加工予定位置より粗く分散設定されたワーク上の複数のサンプリング位置に前記第1,第2の送り手段によって順次位置付けられて、各サンプリング位置におけるワーク加工面のZ座標を検出するZ座標検出手段と、
該Z座標検出手段で検出された各サンプリング位置におけるZ座標を記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶された複数のサンプリング位置におけるZ座標と、前記各加工予定位置のX,Y座標とに基づいて、前記各加工予定位置におけるワーク加工面のZ座標を順次算出する演算手段と、
対象となる前記加工予定位置のX,Y,Z座標に基づいて前記第1,第2,第3の送り手段を制御して前記保持手段と前記加工手段とを相対移動させ、前記第1,第2,第3の位置検出手段に従い対象となる該加工予定位置に前記加工手段を位置付けて加工させる加工制御手段と、
を備えることを特徴とするワーク加工装置。
Holding means for holding a workpiece, machining means for machining the workpiece held by the holding means, and the holding means and the machining means in the X direction on the XY coordinate plane set on the same plane as the workpiece machining surface. A first feeding means for relatively moving; a second feeding means for relatively moving the holding means and the processing means in the Y direction on the XY coordinate plane; and a Z direction orthogonal to the XY coordinate plane. A third feed means for relatively moving the holding means and the processing means; a first position detecting means for detecting a relative X-direction position between the holding means and the processing means; and the holding means. And a second position detecting means for detecting a relative Y-direction position between the processing means and a third position detecting means for detecting a relative Z-direction position between the holding means and the processing means. A plurality of workpieces held by the holding means A processing apparatus for processing based on each Z coordinate of the workpiece machining surface at the planned processing position,
Z coordinates that are sequentially positioned by the first and second feeding means at a plurality of sampling positions on the workpiece coarsely distributed from the plurality of machining scheduled positions and detect the Z coordinate of the workpiece machining surface at each sampling position. Detection means;
Storage means for storing the Z coordinate at each sampling position detected by the Z coordinate detection means;
Arithmetic means for sequentially calculating the Z coordinate of the workpiece machining surface at each of the scheduled machining positions based on the Z coordinates at the plurality of sampling positions stored in the storage means and the X and Y coordinates of each of the scheduled machining positions; ,
The first, second, and third feeding means are controlled based on the X, Y, and Z coordinates of the target machining position, and the holding means and the machining means are moved relative to each other. Machining control means for positioning and machining the machining means at the intended machining position according to second and third position detection means;
A workpiece machining apparatus comprising:
前記加工予定位置は、XY座標面上において同一のX座標位置がY方向に連続するストリートであり、
前記演算手段は、
前記ストリートに対して異なる位置で交差する複数の直線について各直線上の複数のサンプリング位置における各Z座標と、該ストリートと前記各直線とが交差する各交点のX座標とに基づいて該ストリート上の前記各交点におけるワーク加工面のZ座標をストリート毎に順次算出する交点位置Z座標算出手段と、
該交点位置Z座標算出手段によって算出された同一ストリート上の前記複数の交点における各Z座標に基づいて該ストリート上におけるワーク加工面のZ座標分布をストリート毎に順次算出するストリート上Z座標分布算出手段と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載のワーク加工装置。
The planned processing position is a street in which the same X coordinate position continues in the Y direction on the XY coordinate plane,
The computing means is
A plurality of straight lines intersecting the street at different positions on the street based on Z coordinates at a plurality of sampling positions on the straight lines and X coordinates of intersections of the street and the straight lines. Intersection position Z coordinate calculation means for sequentially calculating the Z coordinate of the workpiece machining surface at each intersection of each street,
On-street Z-coordinate distribution calculation for sequentially calculating the Z-coordinate distribution of the workpiece machining surface on the street for each street based on the Z-coordinates at the plurality of intersections on the same street calculated by the intersection position Z-coordinate calculating means. Means,
The workpiece processing apparatus according to claim 1, comprising:
前記交点位置Z座標算出手段は、各直線上の複数のサンプリング位置における各Z座標と該複数のサンプリング位置の各X座標と該直線上の交点のX座標とを用いた直線近似の1次関数により前記交点におけるワーク加工面のZ座標を算出し、
前記ストリート上Z座標分布算出手段は、同一ストリート上の前記複数の交点における各Y,Z座標を用いて該ストリート上におけるワーク加工面のZ座標分布を直線近似の1次関数として算出することを特徴とする請求項2に記載のワーク加工装置。
The intersection position Z coordinate calculating means is a linear function of linear approximation using each Z coordinate at a plurality of sampling positions on each straight line, each X coordinate of the plurality of sampling positions, and the X coordinate of the intersection on the straight line. To calculate the Z coordinate of the workpiece machining surface at the intersection,
The on-street Z coordinate distribution calculating means calculates the Z coordinate distribution of the workpiece machining surface on the street as a linear function of linear approximation using the Y and Z coordinates at the plurality of intersections on the same street. The workpiece machining apparatus according to claim 2, wherein the workpiece machining apparatus is a workpiece machining apparatus.
各直線上の前記複数のサンプリング位置は、交差するストリートを挟む座標のサンプリング位置であることを特徴とする請求項2または3に記載のワーク加工装置。   4. The workpiece machining apparatus according to claim 2, wherein the plurality of sampling positions on each straight line are sampling positions at coordinates sandwiching intersecting streets. 前記サンプリング位置は、XY座標面上でX,Y方向に沿って分散設定され、
前記ストリートに交差する各直線は、前記ストリートに直交するX方向に沿った直線であることを特徴とする請求項2〜4のいずれか一つに記載のワーク加工装置。
The sampling positions are distributedly set along the X and Y directions on the XY coordinate plane,
5. The workpiece machining apparatus according to claim 2, wherein each straight line intersecting with the street is a straight line along an X direction orthogonal to the street.
前記加工手段は、ワーク内部に焦点を合わせてレーザ光線を照射するレーザ照射手段であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載のワーク加工装置。   The workpiece processing apparatus according to claim 1, wherein the processing unit is a laser irradiation unit that irradiates a laser beam while focusing on the inside of the workpiece. ワークを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたワークを加工する加工手段と、ワーク加工面と同一面に設定されたXY座標面上のX方向に前記保持手段と前記加工手段とを相対的に移動させる第1の送り手段と、XY座標面上のY方向に前記保持手段と前記加工手段とを相対的に移動させる第2の送り手段と、XY座標面に直交するZ方向に前記保持手段と前記加工手段とを相対的に移動させる第3の送り手段と、前記保持手段と前記加工手段との相対的なX方向位置を検出する第1の位置検出手段と、前記保持手段と前記加工手段との相対的なY方向位置を検出する第2の位置検出手段と、前記保持手段と前記加工手段との相対的なZ方向位置を検出する第3の位置検出手段と、を備え、前記保持手段に保持されたワークを、複数の加工予定位置におけるワーク加工面の各Z座標に基づいて加工する加工装置に、
前記複数の加工予定位置より粗く分散設定されたワーク上の複数のサンプリング位置に前記第1,第2の送り手段によってZ座標検出手段を順次位置付けて、各サンプリング位置におけるワーク加工面のZ座標を検出して記憶手段に記憶させるZ座標検出手順と、
記憶された複数のサンプリング位置におけるZ座標と、前記各加工予定位置のX,Y座標とに基づいて、前記各加工予定位置におけるワーク加工面のZ座標を順次算出する演算手順と、
対象となる前記加工予定位置のX,Y,Z座標に基づいて前記第1,第2,第3の送り手段を制御して前記保持手段と前記加工手段とを相対移動させ、前記第1,第2,第3の位置検出手段に従い対象となる該加工予定位置に前記加工手段を位置付けて加工させる加工制御手順と、
を実行させることを特徴とするワーク加工用プログラム。
Holding means for holding a workpiece, machining means for machining the workpiece held by the holding means, and the holding means and the machining means in the X direction on the XY coordinate plane set on the same plane as the workpiece machining surface. A first feeding means for relatively moving; a second feeding means for relatively moving the holding means and the processing means in the Y direction on the XY coordinate plane; and a Z direction orthogonal to the XY coordinate plane. A third feed means for relatively moving the holding means and the processing means; a first position detecting means for detecting a relative X-direction position between the holding means and the processing means; and the holding means. And a second position detecting means for detecting a relative Y-direction position between the processing means and a third position detecting means for detecting a relative Z-direction position between the holding means and the processing means. A plurality of workpieces held by the holding means A processing apparatus for processing based on each Z coordinate of the workpiece machining surface at the planned processing position,
The Z coordinate detection means is sequentially positioned by the first and second feeding means at a plurality of sampling positions on the workpiece which are set to be roughly dispersed from the plurality of machining scheduled positions, and the Z coordinate of the workpiece machining surface at each sampling position is obtained. A Z coordinate detection procedure for detection and storage in the storage means;
A calculation procedure for sequentially calculating the Z coordinate of the workpiece machining surface at each of the planned machining positions based on the stored Z coordinates at the plurality of sampling positions and the X and Y coordinates of each of the planned machining positions;
The first, second, and third feeding means are controlled based on the X, Y, and Z coordinates of the target machining position, and the holding means and the machining means are moved relative to each other. A machining control procedure for positioning the machining means at the intended machining position according to the second and third position detection means and machining the workpiece,
A program for machining a workpiece characterized by causing
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