JP7382762B2 - レーザー加工装置の加工結果の良否判定方法 - Google Patents

レーザー加工装置の加工結果の良否判定方法 Download PDF

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Description

本発明は、レーザー加工装置の加工結果の良否判定方法に関する。
半導体ウエーハ等の被加工物を分割してデバイスチップを製造する加工装置として、被加工物にレーザービームを照射してアブレーションさせるレーザー加工装置が知られている（特許文献１参照）。レーザー加工装置は、レーザー発振器から発振させたレーザービームを様々な光学素子を用いて加工点へと伝播させるため、レーザー発振器のビーム径や光学素子の距離等の微妙な差異によって、加工結果が大きく変動する。このため、所望の加工結果が得られているか否かを、実際に加工を実施することによって確認する作業が必要となる。
特開２００３－３２０４６６号公報
上述した確認作業として、現状では、加工済の被加工物をオペレータ等が顕微鏡を用いて目視で観察することによって合否判断する手法をとっている。しかしながら、加工済の１ライン中に「加工されている領域」と「加工されていない領域」がある場合等は、経験者の勘に頼って判断しているため判断基準が曖昧であるという問題があった。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、加工結果の良否をレーザー加工装置上で定量的に判定することができるレーザー加工装置の加工結果の良否判定方法を提供することである。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一形態のレーザー加工装置の加工結果の良否判定方法は、被加工物の全面を保持する保持面を備えた透明部材または半透明部材を含む保持部材と、該保持部材の該保持面と反対側側方に配設された発光体と、を含むチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物に対して吸収性を有する波長のレーザービームを照射するレーザービーム照射ユニットと、該チャックテーブルと該レーザービーム照射ユニットとを相対的に移動させる移動ユニットと、該チャックテーブルに保持された被加工物を撮像する撮像ユニットと、を備えたレーザー加工装置が被加工物を加工した際の加工結果の良否を判定するレーザー加工装置の加工結果の良否判定方法であって、該チャックテーブルに保持された被加工物の所定の加工領域にレーザービームを照射して貫通加工を施すレーザー加工ステップと、該チャックテーブルに該被加工物を保持した状態で該発光体を点灯する発光体点灯ステップと、該レーザー加工ステップおよび該発光体点灯ステップの後、該撮像ユニットと該被加工物とを相対的に移動させながら該加工領域を全て撮像する撮像ステップと、該撮像ユニットを用いて撮像した該被加工物の外周縁を検出する外周縁検出ステップと、該外周縁検出ステップの結果に基づいて、該加工領域の１ライン全体の長さを算出する算出ステップと、該撮像ステップで撮像された撮像画像の該加工領域のうち光が透過していない領域を検出する検出ステップと、該検出ステップの後、該光が透過していない領域が所定量以下の場合は該レーザー加工装置の再調整が不要と判定し、所定量以上の場合は該レーザー加工装置の再調整が必要と判定する判定ステップと、を含み、該判定ステップにおける良否判定基準は、該算出ステップで算出された１ライン全体の長さと、該算出ステップで全体の長さが算出された該１ライン中の該検出ステップで検出される光が透過していない領域の長さと、の割合であることを特徴とする。
該レーザー加工ステップでは、該１ライン毎に該レーザービームの集光点の位置を変化させながら該加工領域に数ラインに貫通加工させてもよい。
また、本発明の別形態のレーザー加工装置の加工結果の良否判定方法は、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物に対して吸収性を有する波長のレーザービームを照射するレーザービーム照射ユニットと、該チャックテーブルと該レーザービーム照射ユニットとを相対的に移動させる移動ユニットと、該チャックテーブルに保持された被加工物を撮像する撮像ユニットと、を備えたレーザー加工装置が被加工物を加工した際の加工結果の良否を判定するレーザー加工装置の加工結果の良否判定方法であって、該チャックテーブルに保持された被加工物の所定の加工領域にレーザービームを照射して該被加工物を貫通しない非貫通加工を施すレーザー加工ステップと、該レーザー加工ステップの後、該撮像ユニットと該被加工物とを相対的に移動させながら該加工領域を全て撮像する撮像ステップと、該撮像ユニットを用いて撮像した該被加工物の外周縁を検出する外周縁検出ステップと、該外周縁検出ステップの結果に基づいて、該加工領域の１ライン全体の長さを算出する算出ステップと、該撮像ステップで撮像された撮像画像の該加工領域のうち明度が所定の値以上の領域を検出する検出ステップと、該検出ステップの後、該明度が所定の値以上の領域が所定量以下の場合は該レーザー加工装置の再調整が不要と判定し、所定量以上の場合は該レーザー加工装置の再調整が必要と判定する判定ステップと、を含み、該判定ステップにおける良否判定基準は、該算出ステップで算出された１ライン全体の長さと、該算出ステップで全体の長さが算出された該１ライン中の該検出ステップで検出される明度が所定の値以上の領域の長さと、の割合であることを特徴とする。
該レーザー加工ステップでは、該１ライン毎に該レーザービームの集光点の位置を変化させながら該加工領域に数ラインに非貫通加工させてもよい。
該撮像ユニットは、ラインスキャンカメラを含み、該撮像ステップは、被加工物の全体を１スキャンで撮像してもよい。
本願発明は、加工結果の良否をレーザー加工装置上で定量的に判定することができる。
図１は、第一実施形態に係るレーザー加工装置の加工結果の良否判定方法が行われるレーザー加工装置の構成例を示す斜視図である。 図２は、図１に示されたレーザー加工装置のチャックテーブルの構成を模式的に示す断面図である。 図３は、図１に示されたレーザー加工装置のレーザービーム照射ユニットの構成を模式的に示す模式図である。 図４は、図３に示されたレーザービーム照射ユニットによる被加工物へのレーザービームの照射の様子を示す模式図である。 図５は、第一実施形態に係るレーザー加工装置の加工結果の良否判定方法の流れを示すフローチャートである。 図６は、図５の撮像ステップで撮像した画像の一例を示す模式図である。 図７は、第一変形例に係るレーザー加工装置において、図５の撮像ステップで撮像した画像の一例を示す模式図である。 図８は、第一変形例に係るレーザー加工装置において、図５の撮像ステップで撮像した画像の別の一例を示す模式図である。 図９は、第二実施形態に係るレーザー加工装置の加工結果の良否判定方法の流れを示すフローチャートである。 図１０は、図９の撮像ステップで撮像した画像の一例を示す模式図である。
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換または変更を行うことができる。
〔第一実施形態〕
本発明の第一実施形態に係るレーザー加工装置１の加工結果の良否判定方法について図面に基づいて説明する。まず、第一実施形態に係るレーザー加工装置１の構成について説明する。図１は、第一実施形態に係るレーザー加工装置１の加工結果の良否判定方法が行われるレーザー加工装置１の構成例を示す斜視図である。図２は、図１に示されたレーザー加工装置１のチャックテーブル１０の構成を模式的に示す断面図である。図３は、図１に示されたレーザー加工装置１のレーザービーム照射ユニット３０の構成を模式的に示す模式図である。図４は、図３に示されたレーザービーム照射ユニット３０による被加工物２００へのレーザービーム３１の照射の様子を示す模式図である。以下の説明において、Ｘ軸方向は、水平面における一方向である。Ｙ軸方向は、水平面において、Ｘ軸方向に直交する方向である。Ｚ軸方向は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に直交する方向である。第一実施形態のレーザー加工装置１は、加工送り方向がＸ軸方向であり、割り出し送り方向がＹ軸方向である。
図１に示すように、レーザー加工装置１は、チャックテーブル１０と、レーザービーム照射ユニット３０と、移動ユニット４０と、撮像ユニット８０と、表示ユニット９０と、制御ユニット１００と、を備える。第一実施形態に係るレーザー加工装置１は、加工対象である被加工物２００に対してレーザービーム３１を照射することにより、被加工物２００を加工する装置である。レーザー加工装置１による被加工物２００の加工は、第一実施形態において、少なくとも分割予定ラインに沿って被加工物２００を切断する切断加工等の貫通加工を含む。レーザー加工装置１は、例えば、被加工物２００の表面に溝を形成する溝加工等を実施するものであってよい。
レーザー加工装置１によって加工される被加工物２００は、第一実施形態において、シリコン、サファイア、ガリウムヒ素等の基板を有する円板状のデバイスウエーハであって、基準加工用のダミーウエーハである。被加工物２００は、環状フレーム２１０およびエキスパンドテープ２１１に支持される。環状フレーム２１０は、被加工物２００の外径より大きな開口を有する。エキスパンドテープ２１１は、環状フレーム２１０の裏面側に貼着される。エキスパンドテープ２１１は、例えば、伸縮性を有する合成樹脂で構成された基材層と、基材層に積層されかつ伸縮性及び粘着性を有する合成樹脂で構成された粘着層とを含む。被加工物２００は、環状フレーム２１０の開口の所定の位置に位置決めされ、裏面がエキスパンドテープ２１１に貼着されることによって、環状フレーム２１０およびエキスパンドテープ２１１に固定される。
チャックテーブル１０は、被加工物２００を保持する。チャックテーブル１０は、第一実施形態において、円柱状の本体１１と、保持部材１２と、発光体１３と、を備える。本体１１は、嵌合凹部１１１と、保持部材支持部１１２と、載置棚１１３と、吸引溝１１４と、シール部１１５と、連通路１１６と、吸引通路１１７と、取付溝１１８と、を有する。
嵌合凹部１１１は、本体１１の上面に設けられる円形状の凹部である。保持部材支持部１１２は、嵌合凹部１１１を囲繞して設けられる環状の凸部である。載置棚１１３は、保持部材支持部１１２の内周部に設けられる環状の凹部である。載置棚１１３には、保持部材１２が載置される。吸引溝１１４は、保持部材支持部１１２を囲繞して設けられる環状の溝部である。シール部１１５は、吸引溝１１４を囲繞して設けられる。連通路１１６は、吸引溝１１４に連通する。吸引通路１１７は、連通路１１６に連通する。吸引通路１１７は、真空吸引源と接続している。真空吸引源が作動すると、吸引通路１１７および連通路１１６を介して吸引溝１１４に負圧が作用する。取付溝１１８は、本体１１の上部外周に形成される環状の溝である。
保持部材１２は、本体１１の上面に設けられる。保持部材１２は、第一実施形態において、保持部材支持部１１２の内周部に設けられた載置棚１１３上に載置される。保持部材１２は、保持面１２１を備えた透明部材または半透明部材を含む。保持部材１２は、第一実施形態において、厚さが２～５ｍｍの石英板である。保持面１２１は、被加工物２００の全面を保持する。保持面１２１は、第一実施形態において、水平方向と平行な平面である。保持面１２１には、全面に亘って外周に達する複数の溝１２２が形成されている。複数の溝１２２は、幅が０．０３～０．１ｍｍ、深さが０．０５～０．１ｍｍ、溝間隔が０．１～５ｍｍであるように形成される。複数の溝１２２は、溝形状がＶ字形状でもよいし、Ｕ字形状でもよい。複数の溝１２２は、半導体ウエーハ等をストリートに沿って切断する切削装置を用いて、切削ブレードの切り込み送り量を所定値に設定することによって形成する。
発光体１３は、保持部材１２の保持面１２１と反対側側方に設けられる。発光体１３は、第一実施形態において、保持部材１２の下方に設けられる。発光体１３は、第一実施形態において、嵌合凹部１１１の底面上に複数個設けられる。発光体１３は、図示しない電源回路に接続されている。発光体１３は、保持部材１２の下面側から光を照射する。発光体１３は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等を含む。
チャックテーブル１０の周囲には、被加工物２００を支持する環状フレーム２１０を挟持するクランプ部１４が複数配置されている。クランプ部１４は、第一実施形態において、基部がチャックテーブル１０の取付溝１１８内に設けられる。基部は、所定の固定手段によって、チャックテーブル１０の本体１１に取り付けられる。
チャックテーブル１０は、回転ユニット１５によりＺ軸方向と平行な軸心回りに回転される。チャックテーブル１０の本体１１は、円筒状の回転ユニット１５に軸受１５１を介してＺ軸方向と平行な軸心回りに回転可能に支持されている。本体１１は、例えば、パルスモータが駆動することによってＺ軸方向と平行な軸心回りに回転する。回転ユニット１５は、Ｘ軸方向移動プレート１６の上面に支持される。回転ユニット１５およびチャックテーブル１０は、Ｘ軸方向移動プレート１６を介して、移動ユニット４０のＸ軸方向移動ユニット５０によりＸ軸方向に移動される。回転ユニット１５およびチャックテーブル１０は、Ｘ軸方向移動プレート１６、Ｘ軸方向移動ユニット５０およびＹ軸方向移動プレート１７を介して、移動ユニット４０のＹ軸方向移動ユニット６０によりＹ軸方向に移動される。
図３に示すように、レーザービーム照射ユニット３０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物２００に対してパルス状のレーザービーム３１を照射するユニットである。レーザービーム照射ユニット３０は、レーザービーム発振器３２と、集光状態調整ユニット３３と、ミラー３４と、集光器３５と、を含む。
レーザービーム発振器３２は、被加工物２００を加工するための所定の波長を有するレーザービーム３１を発振する。レーザービーム照射ユニット３０が照射するレーザービーム３１は、被加工物２００に対して吸収性を有する波長である。レーザービーム発振器３２は、例えば、ＹＡＧレーザー発振器、ＹＶＯ４レーザー発振器等を含む。
集光状態調整ユニット３３は、レーザービーム発振器３２が発振したレーザービーム３１のサイズおよび形状等を変更する。集光状態調整ユニット３３は、後述する制御ユニット１００による加工結果の良否判定の結果に基づいて、自動的にレーザービーム３１のサイズおよび形状等を変更する機能を有していてもよい。
ミラー３４は、集光状態調整ユニット３３を通過したレーザービーム３１を反射して、チャックテーブル１０の保持面１２１に保持した被加工物２００に向けて反射する。
集光器３５は、第一実施形態において、集光レンズである。集光器３５は、ミラー３４により反射されたレーザービーム３１を、被加工物２００に集光して被加工物２００に照射させる。図４に示すように、レーザービーム３１の集光点３６は、集光器３５をＺ軸方向に移動させることによって、Ｚ軸方向の位置を変化させる。レーザービーム３１の集光点３６は、第一実施形態において、移動ユニット４０のＺ軸方向移動ユニット７０がレーザービーム照射ユニット３０をＺ軸方向に移動させることによって、Ｚ軸方向の位置を変化させる。
図１に示すように、移動ユニット４０は、チャックテーブル１０と、レーザービーム照射ユニット３０とを相対的に移動させるユニットである。移動ユニット４０は、Ｘ軸方向移動ユニット５０と、Ｙ軸方向移動ユニット６０と、Ｚ軸方向移動ユニット７０と、を含む。
Ｘ軸方向移動ユニット５０は、チャックテーブル１０と、レーザービーム照射ユニット３０とを加工送り方向であるＸ軸方向に相対的に移動させるユニットである。Ｘ軸方向移動ユニット５０は、第一実施形態において、チャックテーブル１０をＸ軸方向に移動させる。Ｘ軸方向移動ユニット５０は、第一実施形態において、レーザー加工装置１の装置本体２上に設置されている。Ｘ軸方向移動ユニット５０は、Ｘ軸方向移動プレート１６をＸ軸方向に移動自在に支持する。Ｘ軸方向移動ユニット５０は、周知のボールねじ５１と、周知のパルスモータ５２と、周知のガイドレール５３と、を含む。ボールねじ５１は、軸心回りに回転自在に設けられる。パルスモータ５２は、ボールねじ５１を軸心回りに回転させる。ガイドレール５３は、Ｘ軸方向移動プレート１６をＸ軸方向に移動自在に支持する。ガイドレール５３は、Ｙ軸方向移動プレート１７に固定して設けられる。
Ｙ軸方向移動ユニット６０は、チャックテーブル１０と、レーザービーム照射ユニット３０とを割り出し送り方向であるＹ軸方向に相対的に移動させるユニットである。Ｙ軸方向移動ユニット６０は、第一実施形態において、チャックテーブル１０をＹ軸方向に移動させる。Ｙ軸方向移動ユニット６０は、第一実施形態において、レーザー加工装置１の装置本体２上に設置されている。Ｙ軸方向移動ユニット６０は、Ｙ軸方向移動プレート１７をＹ軸方向に移動自在に支持する。Ｙ軸方向移動ユニット６０は、周知のボールねじ６１と、周知のパルスモータ６２と、周知のガイドレール６３と、を含む。ボールねじ６１は、軸心回りに回転自在に設けられる。パルスモータ６２は、ボールねじ６１を軸心回りに回転させる。ガイドレール６３は、Ｙ軸方向移動プレート１７をＹ軸方向に移動自在に支持する。ガイドレール６３は、装置本体２に固定して設けられる。
Ｚ軸方向移動ユニット７０は、チャックテーブル１０と、レーザービーム照射ユニット３０とを集光点位置調整方向であるＺ軸方向に相対的に移動させるユニットである。Ｚ軸方向移動ユニット７０は、第一実施形態において、レーザービーム照射ユニット３０をＺ軸方向に移動させる。Ｚ軸方向移動ユニット７０は、第一実施形態において、レーザー加工装置１の装置本体２から立設した柱３に設置されている。Ｚ軸方向移動ユニット７０は、レーザービーム照射ユニット３０のうち少なくとも集光器３５をＺ軸方向に移動自在に支持する。Ｚ軸方向移動ユニット７０は、周知のボールねじ７１と、周知のパルスモータ７２と、周知のガイドレール７３と、を含む。ボールねじ７１は、軸心回りに回転自在に設けられる。パルスモータ７２は、ボールねじ７１を軸心回りに回転させる。ガイドレール７３は、レーザービーム照射ユニット３０をＺ軸方向に移動自在に支持する。ガイドレール７３は、柱３に固定して設けられる。
撮像ユニット８０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物２００を撮像する。撮像ユニット８０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物２００を撮像するＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラまたは赤外線カメラを含む。撮像ユニット８０は、例えば、レーザービーム照射ユニット３０の集光器３５に隣接するように固定されている。撮像ユニット８０は、被加工物２００を撮像して、被加工物２００とレーザービーム照射ユニット３０との位置合わせを行うアライメントを遂行するための画像を得て、得た画像を制御ユニット１００に出力する。
表示ユニット９０は、加工動作の状態又は画像等を表示する表示面９１を含む。表示ユニット９０は、液晶表示装置等により構成される表示部である。表示面９１がタッチパネルを含む場合、表示ユニット９０は、入力部を含んでもよい。入力部は、オペレータが加工内容情報を登録する等の各種操作を受付可能である。入力部は、キーボード等の外部入力装置であってもよい。表示ユニット９０は、表示面９１に表示される情報や画像が入力部等からの操作により切り換えられる。表示ユニット９０は、報知部を含んでもよい。報知部は、音および光の少なくとも一方を発してレーザー加工装置１のオペレータに予め定められた報知情報を報知する。報知部は、スピーカー又は発光装置等の外部報知装置であってもよい。表示ユニット９０は、制御ユニット１００に接続している。
制御ユニット１００は、レーザー加工装置１の上述した各構成要素をそれぞれ制御して、被加工物２００に対する加工動作をレーザー加工装置１に実行させる。制御ユニット１００は、レーザービーム照射ユニット３０、移動ユニット４０、撮像ユニット８０および表示ユニット９０を制御する。制御ユニット１００は、演算手段としての演算処理装置と、記憶手段としての記憶装置と、通信手段としての入出力インターフェース装置と、を含むコンピュータである。演算処理装置は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のマイクロプロセッサを含む。記憶装置は、ＲＯＭ（Read Only Memory）またはＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを有する。演算処理装置は、記憶装置に格納された所定のプログラムに基づいて各種の演算を行う。演算処理装置は、演算結果に従って、入出力インターフェース装置を介して各種制御信号を上述した各構成要素に出力し、レーザー加工装置１の制御を行う。
制御ユニット１００は、例えば、撮像ユニット８０に被加工物２００を撮像させる。制御ユニット１００は、例えば、撮像ユニット８０によって撮像した画像の画像処理を行う。制御ユニット１００は、例えば、画像処理によって被加工物２００の加工ラインを検出する。制御ユニット１００は、例えば、レーザービーム３１の集光点３６が加工ラインに沿って移動するように移動ユニット４０を駆動させるとともに、レーザービーム照射ユニット３０にレーザービーム３１を照射させる。
次に、レーザー加工装置１の加工結果の良否判定方法について説明する。図５は、第一実施形態に係るレーザー加工装置１の加工結果の良否判定方法の流れを示すフローチャートである。第一実施形態に係るレーザー加工装置１の加工結果の良否判定方法は、レーザー加工ステップＳＴ１と、発光体点灯ステップＳＴ２と、撮像ステップＳＴ３と、検出ステップＳＴ４と、判定ステップＳＴ５と、を含む。
レーザー加工ステップＳＴ１は、チャックテーブル１０に保持された被加工物２００の所定の加工領域２０１（図６参照）にレーザービーム３１を照射して貫通加工を施すステップである。レーザー加工ステップＳＴ１では、まず、図１に示すレーザー加工装置１に所定の加工条件を設定する。次に、図２に示すように、チャックテーブル１０の保持部材１２の保持面１２１に被加工物２００の全面を保持させる。被加工物２００は、エキスパンドテープ２１１を介して保持面１２１に保持される。被加工物２００を保持する環状フレーム２１０は、クランプ部１４によって挟持される。
レーザー加工ステップＳＴ１では、次に、図３および図４に示すように、被加工物２００の所定の加工領域２０１に、レーザービーム照射ユニット３０によりレーザービーム３１を照射する。制御ユニット１００は、所定の加工条件に基づいて、例えば、１ライン毎にレーザービーム３１の集光点３６の位置を変化させながら、レーザービーム３１を被加工物２００の所定の加工領域２０１に数ライン貫通加工させる。レーザー加工ステップＳＴ１では、例えば、デフォーカスを－０．３ｍｍ～＋０．３ｍｍの範囲において、１ライン毎に２００μｍ刻みで変化させてレーザービーム３１を照射する。
発光体点灯ステップＳＴ２は、チャックテーブル１０に被加工物２００を保持した状態で発光体１３を点灯するステップである。発光体点灯ステップＳＴ２では、発光体１３が、被加工物２００を保持する保持部材１２の保持面１２１と反対側側方から光を照射する。被加工物２００の下面側から光が照射されると、レーザー加工ステップＳＴ１において貫通加工された領域は、光が透過する。
図６は、図５の撮像ステップＳＴ３で撮像した画像の一例を示す模式図である。撮像ステップＳＴ３は、レーザー加工ステップＳＴ１および発光体点灯ステップＳＴ２の後、撮像ユニット８０と被加工物２００とを相対的に移動させながら、所定の加工領域２０１を全て撮像するステップである。第一実施形態において、撮像ステップＳＴ３では、撮像ユニット８０に、１ラインずつ全てのラインを撮像させる。撮像ステップＳＴ３では、静止画で複数枚撮像してもよいし、動画で撮像してもよい。動画で撮像する場合、撮像ステップＳＴ３では、例えば、チャックテーブル１０を、例えば、３００ｍｍ／ｓで移動させながら撮像する。この場合、静止画で撮像する場合よりも観察時間を短縮することができる。撮像ステップＳＴ３で撮像した撮像画像は、表示ユニット９０の表示面９１に表示されてもよい。
検出ステップＳＴ４は、撮像ステップＳＴ３で撮像した撮像画像の加工領域２０１のうち光が透過していない領域２０３を検出するステップである。図６に示すように、加工領域２０１は、光が透過している領域２０２と、光が透過していない領域２０３と、を含む。光が透過している領域２０２は、レーザー加工ステップＳＴ１における貫通加工において貫通した領域である。光が透過していない領域２０３は、レーザー加工ステップＳＴ１における貫通加工において貫通しなかった領域である。
検出ステップＳＴ４では、例えば、光が透過していない領域２０３を検出するために、撮像ユニット８０が撮像した撮像画像をモノクロ画像に変換してもよい。第一実施形態では、変換したモノクロ画像の白色の部分を光が透過している領域２０２として検出し、黒色の部分を光が透過していない領域２０３として検出する。撮像画像のモノクロ画像への変換は、二値化処理によって行う。撮像画像がカラー画像である場合、二値化処理を行う前に、撮像画像をグレースケール化して、グレースケール画像に変換しておく。二値化処理では、グレースケール画像において、各画素の値が所定閾値を上回っている場合は白色に、各画素の値が所定閾値を下回っている場合は黒色に置き換えて、グレースケール画像をモノクロ画像に変換する。撮像画像が２５６階調の８ｂｉｔである場合、所定閾値は、例えば、１００である。画像処理された撮像画像は、表示ユニット９０の表示面９１に表示されてもよい。
判定ステップＳＴ５は、検出ステップＳＴ４の検出結果に基づいて、レーザー加工装置１の良否を判定するステップである。より詳しくは、判定ステップＳＴ５では、光が透過していない領域２０３が所定量以下の場合、レーザー加工装置１の再調整が不要と判定する。判定ステップＳＴ５では、光が透過していない領域２０３が所定量以上の場合、レーザー加工装置１の再調整が必要と判定する。所定量は、加工領域２０１の各々に対応する集光点３６の位置に基づいて設定される、光が透過していない領域２０３を許容する量の閾値である。貫通加工において貫通しなかった領域を示す光が透過していない領域２０３が所定量以上であることは、レーザー加工装置１による加工結果が基準を満たしていないことを示す。すなわち、レーザー加工装置１における、レーザービーム３１の出力、ビーム径、各光学素子の配置または相対距離等の設定値を再調整する必要があることを示す。判定ステップＳＴ５における判定結果は、表示ユニット９０の表示面９１に表示されてもよい。
以上説明したように、第一実施形態に係るレーザー加工装置１の加工結果の判定方法は、レーザー加工装置１が、被加工物２００の下面側から光を照射する発光体１３を備える。被加工物２００にレーザー加工を施した後、発光体１３を点灯することによって、光が透過している領域２０２および光が透過していない領域２０３を検出することができる。光が透過している領域２０２を貫通した領域とみなし、光が透過していない領域２０３を貫通しなかった領域とみなすことができる。これにより、光が透過していない領域２０３が予め設定された所定量以下か所定量以上かを判定することによって、貫通加工におけるレーザー加工装置１の加工結果の良否を装置上で定量的に判定することができる。したがって、オペレータによる測定誤差や判断基準の曖昧さ等を排除することによって、加工結果の変動を抑制することができる。また、装置上で自動的に検出および判定することができるので、目視による確認作業に要していたオペレータの工数を削減することができるという効果を奏する。
［第一変形例］
次に、第一変形例に係るレーザー加工装置１の加工結果の良否判定方法について図面に基づいて説明する。図７は、第一変形例に係るレーザー加工装置１において、図５の撮像ステップＳＴ３で撮像した画像の一例を示す模式図である。図８は、第一変形例に係るレーザー加工装置１において、図５の撮像ステップＳＴ３で撮像した画像の別の一例を示す模式図である。
第一変形例に係るレーザー加工装置１は、撮像ユニット８０が、ラインスキャンカメラを含む。ラインスキャンカメラは、撮像素子に一次元ＣＣＤであるラインセンサを使用したカメラである。例えば、ラインスキャンカメラは、チャックテーブル１０に対して、撮像ラインに直交する方向に相対的に移動しながら、被加工物２００を撮像する。
第一変形例に係るレーザー加工装置１の加工結果の良否判定方法において、撮像ステップＳＴ３では、被加工物２００の全体を１スキャンで撮像する。撮像ユニット８０は、例えば、１スキャンに含まれる複数の一次元の撮像データを一時的に保存するメモリを含む。撮像ユニット８０は、メモリ上で、複数の一次元の撮像データから二次元データを生成する。
［第二変形例］
次に、第二変形例に係るレーザー加工装置１の加工結果の良否判定方法について説明する。第二変形例に係るレーザー加工装置１の加工結果の良否判定方法は、図５に示す第一実施形態のレーザー加工装置１の加工結果の良否判定方法に対して、さらに、外周縁検出ステップと、算出ステップと、を含む点で異なる。
外周縁検出ステップは、被加工物２００の外周縁２０４（図７等参照）を検出するステップである。外周縁検出ステップでは、まず、被加工物２００を、撮像ユニット８０を用いて撮像する。この際、外周縁検出ステップでは、撮像ユニット８０に、被加工物２００の外周縁２０４を含んで撮像させる。外周縁検出ステップでは、第一変形例と同様に一度にまとめて被加工物２００の全体を撮像してもよい。すなわち、外周縁検出ステップにおける撮像ユニット８０での被加工物２００の撮像は、図５に示す撮像ステップＳＴ３と同時に行われてもよい。外周縁検出ステップでは、次に、撮像ユニット８０が撮像した撮像画像から、被加工物２００の外周縁２０４を検出する。被加工物２００の外周縁２０４の検出は、図５に示す検出ステップＳＴ４と同時または並行して行われてもよい。
算出ステップは、外周縁検出ステップの結果に基づいて、加工領域２０１（図７等参照）の１ライン全体の長さを算出するステップである。算出ステップでは、例えば、各々ラインが外周縁２０４と交差する両端部の二次元座標を取得する。算出ステップでは、例えば、各々の加工ラインの両端部の二次元座標に基づいて、各々の加工ライン全体の長さを算出する。
第二変形例において、判定ステップＳＴ５における良否判定基準は、算出ステップで算出された１ライン全体の長さと、検出ステップＳＴ４で検出される光が透過していない領域２０３（図６参照）の長さと、の割合である。第二変形例の判定ステップＳＴ５では、例えば、撮像ステップＳＴ３で撮像した撮像画像からレーザー加工の切断幅の中心が白色に表示される部分を、光が透過している領域２０２（図６参照）として検出し、レーザー加工の切断幅の中心が黒色に表示される部分を、光が透過していない領域２０３として検出する。判定ステップＳＴ５では、例えば、加工領域２０１の１ライン全体の長さに対して、光が透過していない領域２０３が所定の割合以下の場合、レーザー加工装置１の調整が不要と判定する。判定ステップＳＴ５では、光が透過していない領域２０３が所定の割合以上の場合、レーザー加工装置１の調整が必要と判定する。所定の割合は、例えば、９０％以上、好ましくは、９５％以上である。
判定ステップＳＴ５では、例えば、撮像ステップＳＴ３で撮像した１ラインの撮像画像を分割して、分割した撮像画像において、各々の加工領域２０１のラインの長さと、光が透過していない領域２０３の長さとの割合を算出してもよい。撮像画像の分割数は、例えば、１０分割である。判定ステップＳＴ５では、分割した撮像画像の少なくともいずれかにおいて、加工領域２０１のうち光が透過していない領域２０３が所定の割合以上の場合、レーザー加工装置１の調整が必要と判定してもよい。
〔第二実施形態〕
次に、第二実施形態に係るレーザー加工装置１の加工結果の良否判定方法について図面に基づいて説明する。レーザー加工装置１による被加工物２００の加工は、第二実施形態において、少なくとも被加工物２００の表面に溝を形成する溝加工等の非貫通加工を含む。第二実施形態に係るレーザー加工装置１の加工結果の良否判定方法が行われるレーザー加工装置１は、第一実施形態に係るレーザー加工装置１の加工結果の良否判定方法が行われるレーザー加工装置１（図１等参照）と同様の構成でよい。但し、第二実施形態に係るレーザー加工装置１は、チャックテーブル１０が、発光体１３と、透明部材または半透明部材によって形成される保持面１２１とを必要としない（図２参照）。すなわち、第二実施形態に係るレーザー加工装置１は、チャックテーブル１０に保持される被加工物２００の下面側から光を照射する構成を必要としない。
図９は、第二実施形態に係るレーザー加工装置１の加工結果の良否判定方法の流れを示すフローチャートである。第二実施形態に係るレーザー加工装置１の加工結果の良否判定方法は、レーザー加工ステップＳＴ１と、撮像ステップＳＴ３と、検出ステップＳＴ４と、判定ステップＳＴ５と、を含む。
第二実施形態のレーザー加工ステップＳＴ１は、チャックテーブル１０に保持された被加工物２００の所定の加工領域２０１（図６参照）にレーザービーム３１を照射して被加工物２００を貫通しない非貫通加工を施すステップである。第二実施形態のレーザー加工ステップＳＴ１は、レーザー加工によって被加工物２００を貫通加工しない点を除いて、第一実施形態のレーザー加工ステップＳＴ１と基本的な手順が同様であるため、詳細な説明は省略する。
図１０は、図９の撮像ステップＳＴ３で撮像した画像の一例を示す模式図である。第二実施形態の撮像ステップＳＴ３は、レーザー加工ステップＳＴ１の後、撮像ユニット８０と被加工物２００とを相対的に移動させながら、所定の加工領域２０１を全て撮像するステップである。第二実施形態の撮像ステップＳＴ３は、第一実施形態の撮像ステップＳＴ３と手順が同様であるため、詳細な説明は省略する。第二実施形態の撮像ステップＳＴ３では、第一変形例の撮像ステップＳＴ３と同様に、被加工物２００の全体を１スキャンで撮像してもよい。
第二実施形態の検出ステップＳＴ４は、撮像ステップＳＴで撮像した撮像画像の加工領域２０１のうち明度が所定の値以上の領域２０６を検出する。図１０に示すように、加工領域２０１は、明度が所定の値以下の領域２０５と、明度が所定の値以上の領域２０６と、を含む。明度が所定の値以下の領域２０５は、レーザー加工ステップＳＴ１における非貫通加工において、例えば、形成された溝の深さが所定以上である領域である。明度が所定の値以上の領域２０６は、レーザー加工ステップＳＴ１における非貫通加工において、例えば、形成された溝の深さが所定以下である領域である。検出ステップＳＴ４では、第一実施形態と同様に、撮像画像をモノクロ画像に変換してもよい。すなわち、検出ステップＳＴ４では、明度の所定の値を閾値として、明度が所定の値以下の領域２０５を黒色に、明度が所定の値以上の領域２０６を白色に置き換えてもよい。所定の値は、照明の明るさおよび方向、被加工物２００の材質、加工の種類等によって予め設定される閾値である。
第二実施形態の判定ステップＳＴ５は、検出ステップＳＴ４の検出結果に基づいて、レーザー加工装置１の良否を判定するステップである。より詳しくは、判定ステップＳＴ５では、明度が所定の値以上の領域２０６が所定量以上の場合、レーザー加工装置１の再調整が必要と判定する。判定ステップＳＴ５では、明度が所定の値以上の領域２０６が所定量以下の場合はレーザー加工装置１の再調整が不要と判定する。非貫通加工において形成された溝の深さが所定以下である領域を示す明度が所定の値以上の領域２０６が所定量以上であることは、レーザー加工装置１による加工結果が基準を満たしていないことを示す。すなわち、レーザー加工装置１における、レーザービーム３１の出力、ビーム径、各光学素子の配置または相対距離等の設定値を再調整する必要があることを示す。
第二実施形態におけるレーザー加工装置１の加工結果の良否判定方法は、さらに、第二変形例の外周縁検出ステップおよび算出ステップを含んでいてもよい。この場合、判定ステップＳＴ５における良否判定基準は、算出ステップで算出された１ライン全体の長さと、検出ステップＳＴ４で検出される明度が所定の値以上の領域２０６の長さと、の割合である。判定ステップＳＴ５では、例えば、加工領域２０１の１ライン全体の長さに対して、明度が所定の値以上の領域２０６が所定の割合以下の場合、レーザー加工装置１の再調整が不要と判定する。判定ステップＳＴ５では、明度が所定の値以上の領域２０６が所定の割合以上の場合、レーザー加工装置１の再調整が必要と判定する。所定の割合は、例えば、９０％以上、好ましくは、９５％以上である。
以上説明したように、第二実施形態に係るレーザー加工装置１の加工結果の判定方法は、被加工物２００にレーザー加工を施した後、明度が所定の値以下の領域２０５および明度が所定の値以上の領域２０６を検出する。明度が所定の値以下の領域２０５を、例えば形成された溝の深さが所定以上である領域とみなし、明度が所定の値以上の領域２０６を、例えば形成された溝の深さが所定以下である領域とみなすことができる。これにより、明度が所定の値以上の領域２０６が予め設定された所定量以下か所定量以上かを判定することによって、非貫通加工におけるレーザー加工装置１の加工結果の良否を装置上で定量的に判定することができる。したがって、オペレータによる測定誤差や判断基準の曖昧さ等を排除することによって、加工結果の変動を抑制することができる。また、装置上で自動的に検出および判定することができるので、目視による確認作業に要していたオペレータの工数を削減することができるという効果を奏する。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
１ レーザー加工装置
１０ チャックテーブル
１１ 本体
１２ 保持部材
１２１ 保持面
１３ 発光体
３０ レーザービーム照射ユニット
３１ レーザービーム
４０ 移動ユニット
８０ 撮像ユニット
９０ 表示ユニット
１００ 制御ユニット
２００ 被加工物
２０１ 加工領域
２０２ 光が透過している領域
２０３ 光が透過していない領域
２０４ 外周縁
２０５ 明度が所定の値以下の領域
２０６ 明度が所定の値以上の領域

Claims (5)

  1. 被加工物の全面を保持する保持面を備えた透明部材または半透明部材を含む保持部材と、該保持部材の該保持面と反対側側方に配設された発光体と、を含むチャックテーブルと、
    該チャックテーブルに保持された被加工物に対して吸収性を有する波長のレーザービームを照射するレーザービーム照射ユニットと、
    該チャックテーブルと該レーザービーム照射ユニットとを相対的に移動させる移動ユニットと、
    該チャックテーブルに保持された被加工物を撮像する撮像ユニットと、
    を備えたレーザー加工装置が被加工物を加工した際の加工結果の良否を判定するレーザー加工装置の加工結果の良否判定方法であって、
    該チャックテーブルに保持された被加工物の所定の加工領域にレーザービームを照射して貫通加工を施すレーザー加工ステップと、
    該チャックテーブルに該被加工物を保持した状態で該発光体を点灯する発光体点灯ステップと、
    該レーザー加工ステップおよび該発光体点灯ステップの後、該撮像ユニットと該被加工物とを相対的に移動させながら該加工領域を全て撮像する撮像ステップと、
    該撮像ユニットを用いて撮像した該被加工物の外周縁を検出する外周縁検出ステップと、
    該外周縁検出ステップの結果に基づいて、該加工領域の１ライン全体の長さを算出する算出ステップと、
    該撮像ステップで撮像された撮像画像の該加工領域のうち光が透過していない領域を検出する検出ステップと、
    該検出ステップの後、該光が透過していない領域が所定量以下の場合は該レーザー加工装置の再調整が不要と判定し、所定量以上の場合は該レーザー加工装置の再調整が必要と判定する判定ステップと、
    を含み、
    該判定ステップにおける良否判定基準は、該算出ステップで算出された１ライン全体の長さと、該算出ステップで全体の長さが算出された該１ライン中の該検出ステップで検出される光が透過していない領域の長さと、の割合であることを特徴とする、レーザー加工装置の加工結果の良否判定方法。
  2. 該レーザー加工ステップでは、該１ライン毎に該レーザービームの集光点の位置を変化させながら該加工領域に数ラインに貫通加工させることを特徴とする、
    請求項１に記載のレーザー加工装置の加工結果の良否判定方法。
  3. 被加工物を保持するチャックテーブルと、
    該チャックテーブルに保持された被加工物に対して吸収性を有する波長のレーザービームを照射するレーザービーム照射ユニットと、
    該チャックテーブルと該レーザービーム照射ユニットとを相対的に移動させる移動ユニットと、
    該チャックテーブルに保持された被加工物を撮像する撮像ユニットと、
    を備えたレーザー加工装置が被加工物を加工した際の加工結果の良否を判定するレーザー加工装置の加工結果の良否判定方法であって、
    該チャックテーブルに保持された被加工物の所定の加工領域にレーザービームを照射して該被加工物を貫通しない非貫通加工を施すレーザー加工ステップと、
    該レーザー加工ステップの後、該撮像ユニットと該被加工物とを相対的に移動させながら該加工領域を全て撮像する撮像ステップと、
    該撮像ユニットを用いて撮像した該被加工物の外周縁を検出する外周縁検出ステップと、
    該外周縁検出ステップの結果に基づいて、該加工領域の１ライン全体の長さを算出する算出ステップと、
    該撮像ステップで撮像された撮像画像の該加工領域のうち明度が所定の値以上の領域を検出する検出ステップと、
    該検出ステップの後、該明度が所定の値以上の領域が所定量以下の場合は該レーザー加工装置の再調整が不要と判定し、所定量以上の場合は該レーザー加工装置の再調整が必要と判定する判定ステップと、
    を含み、
    該判定ステップにおける良否判定基準は、該算出ステップで算出された１ライン全体の長さと、該算出ステップで全体の長さが算出された該１ライン中の該検出ステップで検出される明度が所定の値以上の領域の長さと、の割合であることを特徴とする、レーザー加工装置の加工結果の良否判定方法。
  4. 該レーザー加工ステップでは、該１ライン毎に該レーザービームの集光点の位置を変化させながら該加工領域に数ラインに非貫通加工させることを特徴とする、
    請求項３に記載のレーザー加工装置の加工結果の良否判定方法。
  5. 該撮像ユニットは、ラインスキャンカメラを含み、
    該撮像ステップは、被加工物の全体を１スキャンで撮像することを特徴とする、
    請求項１から４のいずれか１項に記載のレーザー加工装置の加工結果の良否判定方法。
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