JP7450447B2 - laser processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、レーザー加工装置に関する。 The present invention relates to a laser processing device.
半導体ウエーハ等の被加工物を加工するために、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して加工溝を形成しチップ化する方法や、被加工物に対して透過性を有する波長のレーザービームを被加工物内部に集光照射して分割起点となる改質層を形成し分割する方法が提案されている(特許文献1及び特許文献2参照)。
In order to process workpieces such as semiconductor wafers, there is a method of irradiating the workpiece with a laser beam of an absorbing wavelength to form processing grooves and making chips, and a method that is transparent to the workpiece. A method has been proposed in which the workpiece is divided by condensing and irradiating a laser beam having a wavelength of 100 nm into the interior of the workpiece to form a modified layer that serves as a starting point for division (see
上述したレーザー加工を行うレーザー加工装置は、レーザービームの出力が変化すると被加工物の分割不良等を招くおそれがある。このため、レーザービームの設定出力と実際の出力とが同じであることを確認する作業は非常に重要となる。そこで、パワーメータでレーザービームの出力を測定する方法が提案されている(例えば、特許文献3参照)。 In the laser processing apparatus that performs the laser processing described above, if the output of the laser beam changes, there is a risk that the workpiece may be divided incorrectly. For this reason, it is extremely important to confirm that the set output of the laser beam is the same as the actual output. Therefore, a method of measuring the output of a laser beam using a power meter has been proposed (see, for example, Patent Document 3).
しかしながら、一般的にレーザービームの出力測定に用いられる特許文献3などに示されたパワーメータは、受光面が受光したレーザービームにより加熱され、受光面の熱を電気信号に変換して、出力測定を行っており、測定開始から測定結果であるレーザービームの出力が一定の値となるために4秒程度の時間がかかっている。また、前述したパワーメータは、レーザービームの出力を測定するためにはパワーメータ自身で光路を遮断するか、加工を中断してパワーメータにレーザービームを照射する必要がある。このために、特許文献3などに示されたパワーメータは、前述した測定を繰り返すことで、単位時間当たりのウエーハの加工数、即ち生産性が下がってしまうという課題があった。 However, in the power meter shown in Patent Document 3, which is generally used to measure the output of a laser beam, the light-receiving surface is heated by the received laser beam, and the heat on the light-receiving surface is converted into an electrical signal to measure the output. It takes about 4 seconds from the start of the measurement for the output of the laser beam, which is the measurement result, to reach a constant value. Furthermore, in order to measure the output of the laser beam, the power meter described above needs to either block the optical path by itself or interrupt processing and irradiate the power meter with the laser beam. For this reason, the power meter disclosed in Patent Document 3 and the like has a problem in that the number of wafers processed per unit time, that is, productivity decreases by repeating the above-mentioned measurement.
そこで、ミラーの透過光を利用して加工を中断することなくレーザービームの出力を監視する方法が提案されている(特許文献4参照)。 Therefore, a method has been proposed in which the output of a laser beam is monitored without interrupting processing by using light transmitted through a mirror (see Patent Document 4).
特許文献4に示された方法を用いれば、被加工物を加工しながら出力を測定することが可能となる。しかしながら、特許文献4に示された方法を用いた場合、実際に加工に使用するレーザービームが集光レンズを通過したものであり、出力を測定するレーザービームが集光レンズを透過する前のものであるため、集光レンズに汚れが付着するなどの不具合が生じた場合には、実際に被加工物に照射されるレーザービームの出力を正確に測定できないという課題が依然として存在する。
By using the method shown in
本願発明は、上記事実に鑑みてなされたものであり、その目的は、生産性を落とすことなく集光レンズ透過後のレーザービームの出力を正確に測定することができるレーザー加工装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above facts, and its purpose is to provide a laser processing device that can accurately measure the output of a laser beam after passing through a condenser lens without reducing productivity. It is.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のレーザー加工装置は、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パルス状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加工送りする加工送りユニットと、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割り出し送りする割り出し送りユニットと、該チャックテーブルに隣接して配設され、かつ該レーザービームの出力を測定する出力測定ユニットと、各構成要素を制御する制御ユニットと、を含み、該レーザービーム照射ユニットは、レーザー発振器と、該レーザー発振器から発振されたレーザービームを集光して該被加工物に照射する集光レンズと、を含み、該出力測定ユニットは、該集光レンズ通過後のレーザービームを測定可能な位置に配設され、該制御ユニットは、該レーザービームが出力測定ユニットに照射されてからの時間と、該時間の変化にともなう出力の変化と、をデータとして記憶する記憶部と、該記憶部で記憶したデータに基づいて、レーザービームの出力が変化しなくなる安定時の出力を、出力が安定するために必要な時間より短い時間のレーザービームの出力から予測する予測部と、該被加工物を加工する際に、該レーザービームが、該チャックテーブルに保持された被加工物と、該出力測定ユニットの受光部と、を通過するように、該加工送りユニットの移動距離を制御する移動制御部と、を有することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the objectives, the laser processing apparatus of the present invention includes a chuck table that holds a workpiece, and a pulsed laser beam that irradiates the workpiece held on the chuck table. a processing feed unit that relatively processes and feeds the chuck table and the laser beam irradiation unit; and an indexing feed unit that relatively indexes and feeds the chuck table and the laser beam irradiation unit. , an output measurement unit disposed adjacent to the chuck table and measuring the output of the laser beam, and a control unit controlling each component; the laser beam irradiation unit includes a laser oscillator; a condensing lens that condenses a laser beam oscillated from the laser oscillator and irradiates it onto the workpiece, and the output measurement unit is positioned at a position where the laser beam after passing through the condensing lens can be measured. The control unit includes a storage unit that stores, as data, a time since the output measurement unit was irradiated with the laser beam and a change in output due to a change in the time; a prediction unit that predicts the output of the laser beam at a stable time when the output does not change based on the data, based on the output of the laser beam for a time shorter than the time required for the output to become stable; and a prediction unit that processes the workpiece. a movement control section that controls a moving distance of the processing feed unit so that the laser beam passes through the workpiece held on the chuck table and the light receiving section of the output measurement unit; It is characterized by having the following.
本発明のレーザー加工装置は、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パルス状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加工送りする加工送りユニットと、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割り出し送りする割り出し送りユニットと、該チャックテーブルに隣接して配設され、かつ該レーザービームの出力を測定する出力測定ユニットと、各構成要素を制御する制御ユニットと、を含み、該レーザービーム照射ユニットは、レーザー発振器と、該レーザー発振器から発振されたレーザービームを集光して該被加工物に照射する集光レンズと、を含み、該出力測定ユニットは、該集光レンズ通過後のレーザービームを測定可能な位置に配設され、該レーザービームを直接受光する受光部を備えたパワーメータと、該レーザービームの散乱光を受光する受光部を備えたフォトダイオードと、を含み、該制御ユニットは、該パワーメータで測定した実際のレーザービームの平衡出力と、該フォトダイオードで測定した散乱光のレーザービームの出力と、の相関データを記憶する記憶部と、該記憶部に記憶された相関データに基づいて、該散乱光のレーザービームの出力から実際のレーザービームの平衡出力を算出する予測部と、該被加工物を加工する際に、該レーザービームが、該チャックテーブルに保持された被加工物と、該出力測定ユニットの受光部と、を通過するように、該加工送りユニットの移動距離を制御する移動制御部と、を有することを特徴とする。 The laser processing apparatus of the present invention includes a chuck table that holds a workpiece, a laser beam irradiation unit that irradiates the workpiece held on the chuck table with a pulsed laser beam, and the chuck table and the laser beam. a processing feed unit that processes and feeds the irradiation unit relatively; an indexing feed unit that relatively indexes and feeds the chuck table and the laser beam irradiation unit; The laser beam irradiation unit includes an output measurement unit that measures the output of the laser beam, and a control unit that controls each component, and the laser beam irradiation unit includes a laser oscillator and a laser beam emitted from the laser oscillator. a condenser lens that irradiates the workpiece, the output measurement unit is disposed at a position where it can measure the laser beam after passing through the condenser lens, and includes a light receiving section that directly receives the laser beam. a power meter equipped with the laser beam; and a photodiode equipped with a light receiving section that receives scattered light of the laser beam; a storage unit that stores correlation data between the output of the laser beam of the scattered light measured in the storage unit; and an equilibrium of the actual laser beam from the output of the laser beam of the scattered light based on the correlation data stored in the storage unit. a prediction unit that calculates the output; when processing the workpiece, the laser beam passes through the workpiece held on the chuck table; and a light receiving unit of the output measurement unit; The apparatus is characterized by comprising a movement control section that controls a movement distance of the processing and feeding unit .
本願発明は、生産性を落とすことなく集光レンズ透過後のレーザービームの出力を正確に測定することができるという効果を奏する。 The present invention has the effect that the output of a laser beam after passing through a condenser lens can be accurately measured without reducing productivity.
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。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Modes (embodiments) for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the contents described in the following embodiments. Further, the constituent elements described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. Furthermore, the configurations described below can be combined as appropriate. Further, various omissions, substitutions, or changes in the configuration can be made without departing from the gist of the present invention.
〔実施形態1〕
本発明の実施形態1に係るレーザー加工装置を図面に基づいて説明する。まず、実施形態1に係るレーザー加工装置1の構成を説明する。図1は、実施形態1に係るレーザー加工装置の構成例を示す斜視図である。実施形態1に係る図1に示すレーザー加工装置1は、被加工物200に対してパルス状のレーザービーム21を照射し、被加工物200をレーザー加工する装置である。
[Embodiment 1]
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A laser processing apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described based on the drawings. First, the configuration of the
(被加工物)
図1に示されたレーザー加工装置1の加工対象である被加工物200は、シリコン、サファイア、ガリウムヒ素などの基板201を有する円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハである。被加工物200は、図1に示すように、基板201の表面202に格子状に設定された分割予定ライン203と、分割予定ライン203によって区画された領域に形成されたデバイス204と、を有している。デバイス204は、例えば、IC(Integrated Circuit)、又はLSI(Large Scale Integration)等の集積回路、CCD(Charge Coupled Device)、又はCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等のイメージセンサである。
(Workpiece)
A
実施形態1において、被加工物200は、被加工物200の外径よりも大径な円板状でかつ外縁部に環状フレーム210が貼着された粘着テープ208が表面202の裏側の裏面205に貼着されて、環状フレーム210の開口207内に支持される。実施形態1において、被加工物200は、分割予定ライン203に沿って個々のデバイス204に分割される。
In the first embodiment, the
レーザー加工装置1は、図1に示すように、被加工物200を保持面11で保持するチャックテーブル10と、レーザービーム照射ユニット20と、移動ユニット30と、撮像ユニット40と、出力測定ユニット50と、制御ユニット100とを備える。
As shown in FIG. 1, the
チャックテーブル10は、被加工物200を保持面11で保持する。保持面11は、ポーラスセラミック等から形成された円盤形状であり、図示しない真空吸引経路を介して図示しない真空吸引源と接続されている。チャックテーブル10は、保持面11上に載置された被加工物200を吸引保持する。実施形態1では、保持面11は、水平方向と平行な平面である。チャックテーブル10の周囲には、被加工物200を開口207内に支持する環状フレーム210を挟持するクランプ部12が複数配置されている。
The chuck table 10 holds a
また、チャックテーブル10は、移動ユニット30の回転移動ユニット34により保持面11に対して直交しかつ鉛直方向と平行な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は、回転移動ユニット34とともに、移動ユニット30のX軸移動ユニット31により水平方向と平行なX軸方向に移動されかつY軸移動ユニット32により水平方向と平行でかつX軸方向と直交するY軸方向に移動される。
Furthermore, the chuck table 10 is rotated by the
レーザービーム照射ユニット20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21を照射するユニットである。実施形態1では、レーザービーム照射ユニット20は、被加工物200に対して透過性を有する波長のパルス状のレーザービーム21を照射して、被加工物200の内部に破断起点となる改質層を形成するレーザービーム照射手段である。改質層とは、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲のそれとは異なる状態になった領域のことを意味する。改質層は、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域、およびこれらの領域が混在した領域等である。実施形態では、改質層は、基板201の他の部分よりも機械的な強度が低い。
The laser
なお、実施形態1では、レーザービーム照射ユニット20は、被加工物200に対して、透過性を有する波長のレーザービーム21を照射するが、本発明では、吸収性を有する波長のレーザービーム21を照射して、被加工物200をアブレーション加工するものでも良い。実施形態1では、レーザービーム照射ユニット20の一部は、図1に示すように、装置本体2から立設した立設壁3に設けられた移動ユニット30のZ軸移動ユニット33によりZ軸方向に移動される昇降部材4に支持されている。
Note that in the first embodiment, the laser
次に、レーザービーム照射ユニット20の構成を説明する。図2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概略の構成を説明する説明図である。図3は、図2に示されたレーザービーム照射ユニットが出力した電気信号が示すレーザービームの出力の一例を示す図である。
Next, the configuration of the laser
レーザービーム照射ユニット20は、図2に示すように、被加工物200を加工するためのパルス状のレーザービーム21を発振するレーザー発振器22と、レーザー発振器22から発振されたレーザービーム21を集光してチャックテーブル10の保持面11に保持した被加工物200に照射する集光レンズ23と、レーザー発振器22と集光レンズ23との間のレーザービーム21の光路上に設けられかつレーザー発振器22が発振したレーザービーム21を減衰するアッテネータ(減衰器ともいう)24と、アッテネータ24が減衰したレーザービーム21を集光レンズ23に向けて反射するミラー25と、を含む。
As shown in FIG. 2, the laser
集光レンズ23は、チャックテーブル10の保持面11とZ軸方向に対向する位置に配置され、レーザー発振器22から発振されたレーザービーム21を透過して、レーザービーム21を集光点211に集光させる。
The condensing
アッテネータ24は、図2に示すように、中空モータ26と、λ/2波長板27と、ビームスプリッタ28と、ビームダンパ29とを備える。中空モータ26は、円環状に形成され、内側にレーザー発振器22が発振したレーザービーム21を通す。λ/2波長板27は、中空モータ26によりレーザー発振器22が発振したレーザービーム21の光軸を中心に回転される。λ/2波長板27は、位相差をλ/2(180°)与えて、レーザービーム21を出射させる。
The
ビームスプリッタ28は、λ/2波長板27を通過したレーザービーム21のうちS偏光のレーザービーム21をビームダンパ29に向けて反射し、P偏光のレーザービーム21をミラー25に向けて透過する。ビームダンパ29は、ビームスプリッタ28が反射したS偏光のレーザービーム21を終端する。
The
移動ユニット30は、レーザービーム照射ユニット20とチャックテーブル10とをX軸方向、Y軸方向、Z軸方向及びZ軸方向と平行な軸心回りに相対的に移動させるものである。X軸方向及びY軸方向は、保持面11と平行な方向である。移動ユニット30は、チャックテーブル10をX軸方向に移動させる加工送りユニットであるX軸移動ユニット31と、チャックテーブル10をY軸方向に移動させる割り出し送りユニットであるY軸移動ユニット32と、レーザービーム照射ユニット20に含まれる集光レンズ23をZ軸方向に移動させるZ軸移動ユニット33と、チャックテーブル10をZ軸方向と平行な軸心回りに回転する回転移動ユニット34とを備える。
The moving
Y軸移動ユニット32は、チャックテーブル10と、レーザービーム照射ユニット20とを相対的に割り出し送りするユニットである。実施形態1では、Y軸移動ユニット32は、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軸移動ユニット32は、X軸移動ユニット31を支持した移動プレート15をY軸方向に移動自在に支持している。
The Y-
X軸移動ユニット31は、チャックテーブル10と、レーザービーム照射ユニット20とを相対的に加工送りするユニットである。X軸移動ユニット31は、移動プレート15上に設置されている。X軸移動ユニット31は、チャックテーブル10をZ軸方向と平行な軸心回りに回転する回転移動ユニット34を支持した第2移動プレート16をX軸方向に移動自在に支持している。Z軸移動ユニット33は、立設壁3に設置され、昇降部材4をZ軸方向に移動自在に支持している。
The
X軸移動ユニット31、Y軸移動ユニット32及びZ軸移動ユニット33は、軸心回りに回転自在に設けられた周知のボールねじ、ボールねじを軸心回りに回転させる周知のパルスモータ、移動プレート15,16をX軸方向又はY軸方向に移動自在に支持するとともに、昇降部材4をZ軸方向に移動自在に支持する周知のガイドレールを備える。
The
また、レーザー加工装置1は、チャックテーブル10のX軸方向の位置を検出するため図示しないX軸方向位置検出ユニットと、チャックテーブル10のY軸方向の位置を検出するための図示しないY軸方向位置検出ユニットと、レーザービーム照射ユニット20に含まれる集光レンズ23のZ軸方向の位置を検出するZ軸方向位置検出ユニットとを備える。各位置検出ユニットは、検出結果を制御ユニット100に出力する。
The
撮像ユニット40は、チャックテーブル10に保持された被加工物200を撮像するものである。撮像ユニット40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)撮像素子又はCMOS(Complementary MOS)撮像素子等の撮像素子を備える。実施形態1では、撮像ユニット40は、レーザービーム照射ユニット20の筐体の先端に取り付けられて、レーザービーム照射ユニット20の図2に示す集光レンズ23とX軸方向に並ぶ位置に配置されている。撮像ユニット40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20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。
The
出力測定ユニット50は、レーザービーム21の出力を測定するユニットである。出力測定ユニット50は、レーザー発振器22から出射されかつアッテネータ24、ミラー25及び集光レンズ23等により伝搬されたレーザービーム21を受光する受光部51を備える。受光部51は、チャックテーブル10に保持された被加工物200の内部に設定される集光点211からZ軸方向に所定距離の位置に配置されている。実施形態1では、受光部51は、集光点211よりも所定距離下方に配置されている。
The
出力測定ユニット50は、レーザービーム21により受光部51が加熱され、受光部51の熱を電気信号に変換するパワーメータである。出力測定ユニット50は、変換した電気信号を制御ユニット100に向けて出力する。実施形態1では、出力測定ユニット50が出力する電気信号は、受光部51が受光するレーザービーム21の出力に応じた電気信号である。こうして、出力測定ユニット50は、前述した電気信号を制御ユニット100に出力することで、レーザービーム21の出力を測定する。
The
また、実施形態1では、出力測定ユニット50は、第2移動プレート16に受光部51を上方に向けて設置されている。実施形態1では、出力測定ユニット50は、第2移動プレート16に受光部51を上方に向けて設置されていることで、集光レンズ23通過後のレーザービーム21を測定可能な位置に配設されている。また、実施形態1では、出力測定ユニット50は、受光部51が保持面11に保持される被加工物200の少なくとも一つの分割予定ライン203とX軸方向に並ぶ位置に配置されている。こうして、本発明では、受光部51が保持面11に保持される被加工物200の少なくとも一つの分割予定ライン203とX軸方向に並ぶ位置に配置されていることは、出力測定ユニット50が、チャックテーブル10に隣接して配設されていることを示す。
Further, in the first embodiment, the
制御ユニット100は、レーザー加工装置1の上述した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に実施させるものである。なお、制御ユニット100は、CPU(central processing unit)のようなマイクロプロセッサを有する演算処理装置と、ROM(read only memory)又はRAM(random access memory)のようなメモリを有する記憶装置と、入出力インターフェース装置とを有するコンピュータである。制御ユニット100の演算処理装置は、記憶装置に記憶されているコンピュータプログラムに従って演算処理を実施して、レーザー加工装置1を制御するための制御信号を入出力インターフェース装置を介してレーザー加工装置1の上述した構成要素に出力して、制御ユニット100の機能を実現する。
The
また、制御ユニット100は、加工動作の状態や画像などを表示する液晶表示装置などにより構成される表示ユニット110と、オペレータが加工内容情報などを登録する際に用いる図示しない入力ユニットとが接続されている。入力ユニットは、表示ユニット110に設けられたタッチパネルと、キーボード等の外部入力装置とのうち少なくとも一つにより構成される。
Further, the
制御ユニット100は、出力測定ユニット50からの電気信号をレーザービーム21の出力に変換する。制御ユニット100が変換するレーザービーム21の出力は、図3中に点線で示すように、出力測定ユニット50が受光部51がレーザービーム21により加熱されかつ熱をレーザービーム21の出力に応じた電気信号に変換する所謂パワーメータであるために、平衡出力52(出力が変化しなくなる安定時の出力であり、これ以上上がらない出力)に達するまでに、受光部51がレーザービーム21の受光を開始してから所定時間53(出力が安定するために必要な時間に相当)かかってしまう。この平衡出力52は、出力測定ユニット50が測定したいレーザービーム照射ユニット20のレーザービーム21の出力である。なお、図3中の横軸は、受光部51がレーザービーム21の受光を開始してからの経過時間であり、図3中の縦軸は、制御ユニット100が変換するレーザービーム21の出力である。
The
また、制御ユニット100は、図1に示すように、記憶部101と、予測部102とを有する。記憶部101は、レーザービーム21を出力測定ユニット50の受光部51が受光してからの経過時間と、経過時間の変化にともなう出力測定ユニット50からの電気信号の変換後のレーザービーム21の出力の変化と、をデータ104として記憶している。即ち、記憶部101は、所謂予測体温計が平衡温度に達する前に体温を予測するデータと同様のデータ104を記憶している。例えば、データ104は、予測時間54(図3に示す)の時の出力測定ユニット50からの電気信号を変換したレーザービーム21の平衡前出力55から平衡出力52を予測するための数式である。なお、予測時間54は、所定時間53よりも短く、平衡前出力55は、平衡出力52よりも低い。
Further, the
予測部102は、レーザービーム21の出力が変化しなくなる平衡出力52を、出力が安定するために必要な所定時間53より短い予測時間54のレーザービーム21の照射である平衡前出力55から予測するものである。具体的には、予測部102は、予測時間54の時の出力測定ユニット50からの電気信号を変換したレーザービーム21の平衡前出力55から記憶部101が記憶したデータ104を参照して、図3に実線で示すように、平衡出力52を予測する。こうして、制御ユニット100の予測部102は、平衡出力52に達する前に、平衡出力52を予測することとなる。
The prediction unit 102 predicts the equilibrium output 52 at which the output of the
また、制御ユニット100は、移動制御部103を更に備える。移動制御部103は、各分割予定ライン203にレーザービーム21を照射して、被加工物200を加工する際に、レーザービーム21が、チャックテーブル10に保持された被加工物200と、出力測定ユニット50の受光部51と、を通過するようにX軸移動ユニット31によるチャックテーブル10のX方向の移動距離を制御するものである。具体的には、移動制御部103は、加工内容情報に基づいて、チャックテーブル10に保持された被加工物200の分割予定ライン203のうち出力測定ユニット50の受光部51とX軸方向に並ぶ分割予定ライン203を算出する。
Furthermore, the
移動制御部103は、チャックテーブル10に保持された被加工物200の分割予定ライン203のうち出力測定ユニット50の受光部51とX軸方向に並ぶ分割予定ライン203が一つである場合には、この一つの分割予定ライン203にレーザービーム21を照射する際に、被加工物200の外縁から出力測定ユニット50の受光部51の上方に向かうように、移動ユニット30を制御する。制御ユニット100は、レーザービーム照射ユニット20が被加工物200の外縁から出力測定ユニット50の受光部51の上方に向かう際にレーザービーム21の照射を一旦停止し、受光部51上でレーザービーム21の照射を再開する。
If there is only one
移動制御部103は、レーザービーム照射ユニット20が受光部51上に位置する状態で、次に加工する分割予定ライン203がレーザービーム照射ユニット20の下方に位置するように、移動ユニット30を制御して、レーザービーム照射ユニット20とチャックテーブル10とをY軸方向に相対的に移動させた後、レーザービーム照射ユニット20が次に加工する分割予定ライン203の上方に向かうように、移動ユニット30を制御する。制御ユニット100は、レーザービーム照射ユニット20が受光部51の上方から退避すると、レーザービーム照射ユニット20からのレーザービーム21の照射を停止する。なお、本発明では、レーザービーム照射ユニット20が受光部51の上方から退避しても、出力が弱い場合にはレーザービーム21を照射し続けてもいい。
The movement control unit 103 controls the
また、移動制御部103は、チャックテーブル10に保持された被加工物200の分割予定ライン203のうち出力測定ユニット50の受光部51とX軸方向に並ぶ分割予定ライン203が複数ある場合には、受光部51のY軸方向の中央と最も近い分割予定ライン203を算出し、この最も近い分割予定ライン203にレーザービーム21を照射する際に、前述したように、各構成要素を制御する。こうして、実施形態では、移動制御部103は、被加工物200の分割予定ライン203のうちいずれかの分割予定ライン203にレーザービーム21を照射する際に、分割予定ライン203上を通過しても、チャックテーブル10とレーザービーム照射ユニット20とを加工送り方向であるX軸方向に相対的に移動させて、受光部51にレーザービーム21を照射する。また、実施形態1では、移動制御部103は、受光部51にレーザービーム21を照射した状態で、チャックテーブル10とレーザービーム照射ユニット20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。
In addition, the movement control unit 103 controls when there are a plurality of scheduled
なお、記憶部101の機能は、前述した記憶装置により実現される。予測部102及び移動制御部103の機能は、演算処理装置が、記憶装置に記憶されているコンピュータプログラムに従って演算処理を実施することで実現される。
Note that the functions of the
次に、前述したレーザー加工装置1の加工動作を説明する。図4は、図1に示されたレーザー加工装置の被加工物上のレーザービーム照射ユニットのレーザービームの照射位置を模式的に示す平面図である。図5は、図4に示されたレーザービーム照射ユニットが照射したレーザービームと被加工物とを模式的に示す側面図である。なお、図4は、分割予定ライン203を省略している。
Next, the processing operation of the
前述したレーザー加工装置1は、オペレータが加工内容情報を制御ユニット100に登録し、粘着テープ208を介してチャックテーブル10の保持面11に被加工物200を載置し、制御ユニット100が入力ユニットからオペレータの加工動作開始指示を受け付けると、登録された加工内容情報に基づいて加工動作を開始する。
In the
加工動作では、レーザー加工装置1は、被加工物200を粘着テープ208を介して、チャックテーブル10の保持面11に吸引保持し、クランプ部12で環状フレーム210をクランプする。次に、移動ユニット30がチャックテーブル10を撮像ユニット40の下方に向かって移動して、撮像ユニット40が被加工物200を撮影する。レーザー加工装置1は、撮像ユニット40が撮像して得た画像に基づいて、アライメントを遂行する。
In the processing operation, the
レーザー加工装置1は、加工内容情報に基づいて、移動ユニット30により、レーザービーム照射ユニット20と被加工物200とを分割予定ライン203に沿って相対的に移動させて、レーザービーム照射ユニット20からパルス状のレーザービーム21を分割予定ライン203に照射する。実施形態1では、レーザー加工装置1は、図2に示すように、レーザービーム21の集光点211を被加工物200の基板201の内部に設定して、分割予定ライン203にレーザービーム21を照射して、分割予定ライン203に沿って基板201の内部に改質層を形成する。レーザー加工装置1は、全ての分割予定ライン203に沿って基板201の内部に改質層を形成すると、レーザービーム21の照射を停止して、加工動作を終了する。
The
なお、加工動作では、レーザー加工装置1は、集光点211のZ軸方向の位置を維持したまま、レーザービーム照射ユニット20を各分割予定ライン203の上方でチャックテーブル10に対してX軸方向に沿って相対的に移動させ、各分割予定ライン203の端よりも所定距離外周側の位置でチャックテーブル10に対してY軸方向に沿って相対的に移動させる。加工動作では、レーザー加工装置1は、レーザービーム照射ユニット20が被加工物200の上方をチャックテーブル10に対して相対的に移動する図4中に実線300で示す位置でレーザービーム21を照射し、被加工物200の外縁よりも所定距離外周の上方をチャックテーブル10に対して相対的に移動する図4中に点線301で示す位置でレーザービーム21の照射を停止する。
In the processing operation, the
また、加工動作では、レーザー加工装置1は、移動制御部103が算出した出力測定ユニット50の受光部51とX軸方向に並ぶ分割予定ライン203又は受光部51のY軸方向の中央と最も近い分割予定ライン203にレーザービーム21を照射する際に、図4に実線300及び図5に示すように、出力測定ユニット50の受光部51の上方までレーザービーム照射ユニット20をX軸方向に沿って相対的に移動させるとともに、出力測定ユニット50の受光部51の上方のレーザービーム照射ユニット20からレーザービーム21を照射するとともに、出力測定ユニット50の受光部51の中心の上方の位置でレーザービーム照射ユニット20をY軸方向に沿って相対的に移動させる。なお、本発明では、一旦受光部51の上方でレーザービーム照射ユニット20の受光部51に対する相対的な移動を止めるのが望ましいが、レーザービーム照射ユニット20を受光部51の上方を相対的に通過させて測定してもいい。
In addition, in the processing operation, the
レーザー加工装置1は、出力測定ユニット50の受光部51がレーザービーム21を受光し、レーザービーム21の出力に応じた電気信号を制御ユニット100に出力する。なお、実施形態1では、出力測定ユニット50の受光部51は、集光点211よりも所定距離下方に配置されているので、集光点211を超えて発散しているレーザービーム21を受光する。
In the
レーザー加工装置1の制御ユニット100の予測部102が、受光部51が受光を開始してから予測時間54の受光部51からの電気信号をレーザービーム21の平衡前出力55に変換し、変換したレーザービーム21の平衡前出力55から記憶部101が記憶したデータ104を参照して、図3に実線で示すように、平衡出力52を予測する。
The prediction unit 102 of the
以上説明したように、実施形態1に係るレーザー加工装置1は、出力測定ユニット50が集光レンズ23通過後のレーザービーム21を測定可能な位置に配設され、制御ユニット100が、記憶部101で記憶したデータ104に基づいて、レーザービーム21の平衡出力52を、出力測定ユニット50の受光部51がレーザービーム21の受光を開始してから出力が安定するために必要な所定時間53より短い予測時間54のレーザービーム21の平衡前出力55から予測する予測部102を備えるので、所定時間53よりも短い予測時間54で平衡出力52を求めることができる。その結果、レーザー加工装置1は、生産性を落とすことなく集光レンズ23透過後のレーザービーム21の平衡出力52を正確に測定することができるという効果を奏する。
As described above, in the
また、レーザー加工装置1は、制御ユニット100が被加工物200を加工する際に、レーザービーム21がチャックテーブル10に保持された被加工物200と出力測定ユニット50の受光部51との上方を通過するようにX軸移動ユニット31の移動距離を制御する移動制御部103を更に備えるので、加工動作中に、出力測定ユニット50の受光部51に集光レンズ23を透過したレーザービーム21を照射することができる。
Further, in the
また、レーザー加工装置1は、移動制御部103がレーザービーム照射ユニット20を出力測定ユニット50の受光部51の中心の上方において相対的にY軸方向に移動させるので、受光部51の中心の上方で出力測定ユニット50に対して相対的にレーザービーム照射ユニット20が瞬間的に停止することとなり、加工動作を停止することなく、受光部51にレーザービーム21を予測時間54照射することができる。
Further, in the
また、レーザー加工装置1は、出力測定ユニット50の受光部51とX軸方向に並ぶ分割予定ライン203又は受光部51のY軸方向の中央と最も近い分割予定ライン203にレーザービーム21を照射する際に、レーザービーム照射ユニット20を出力測定ユニット50に対して相対的に受光部51の上方まで移動させて、受光部51にレーザービーム21を照射する。その結果、レーザー加工装置1は、レーザービーム21の出力の測定に係る所要時間を抑制することができ、生産性を向上させることができる。
Further, the
〔実施形態2〕
本発明の実施形態2に係るレーザー加工装置を図面に基づいて説明する。図6は、実施形態2に係るレーザー加工装置の出力測定ユニットを示す斜視図である。図7は、実施形態2に係るレーザー加工装置の制御ユニットの記憶部が記憶したデータを示す図である。なお、図6及び図7は、実施形態1と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。
[Embodiment 2]
A laser processing apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described based on the drawings. FIG. 6 is a perspective view showing an output measurement unit of the laser processing apparatus according to the second embodiment. FIG. 7 is a diagram showing data stored in the storage section of the control unit of the laser processing apparatus according to the second embodiment. In addition, in FIGS. 6 and 7, the same parts as in
実施形態2に係るレーザー加工装置1は、出力測定ユニット50が筐体60内に収容されて第2移動プレート16上に配設され、筐体60内に配設されたフォトダイオード70を備え、記憶部101が記憶したデータ104-2(図7に示す)が異なること以外、実施形態1と同じである。
The
筐体60は、図6に示すように、受光部51とZ軸方向に重なる位置に配設されかつレーザービーム21を通す開口61が設けられた箱状に形成されている。フォトダイオード70は、筐体60内に収容されて、受光部51で散乱したレーザービーム21の散乱光212を受光する受光部71を備える。フォトダイオード70は、レーザービーム21の散乱光212を光量に応じた電気信号に変換し、変換した電気信号を制御ユニット100に出力する。フォトダイオード70は、受光部71が受光したレーザービーム21の散乱光212を光量に応じた電気信号に変換し、変換した電気信号を制御ユニット100に出力するので、レーザービーム21により受光部51が加熱され、受光部51の熱を電気信号に変換するパワーメータである出力測定ユニット50よりも測定にかかる所要時間が短い(応答速度が速い)。なお、本発明では、フォトダイオード70が配設される位置は、図6に示された位置に限定されずに、例えば、クランプ部12であっても良い。
As shown in FIG. 6, the
制御ユニット100は、フォトダイオード70からの電気信号を散乱光212のレーザービーム21の出力に変換する。制御ユニット100の記憶部101が記憶したデータ104-2は、図7に示すように、受光部51にレーザービーム21を受光したパワーメータである出力測定ユニット50で測定した実際のレーザービーム21の平衡出力52と、フォトダイオード70で測定した散乱光212のレーザービーム21の出力との相関データである。
The
なお、図7の横軸は、フォトダイオード70からの電気信号を変換して得られる散乱光212のレーザービーム21の出力を示し、図7の縦軸は、受光部51にレーザービーム21を受光したパワーメータである出力測定ユニット50からの電気信号を変換して得られるレーザービーム21の平衡出力52を示している。このために、図7に示すデータ104-2は、フォトダイオード70の受光部71が受光した散乱光212のレーザービーム21の出力と、出力測定ユニット50の受光部51が受光したレーザービーム21の平衡出力52との関係である。
The horizontal axis in FIG. 7 shows the output of the
実施形態2に係る制御ユニット100の予測部102は、記憶部101に記憶されたデータ104-2に基づいて、散乱光212のレーザービーム21の出力から実際のレーザービーム21の平衡出力52を算出するものである。具体的には、予測部102は、データ104-2のフォトダイオード70からの電気信号を変換して得られる散乱光212のレーザービーム21の出力に対応した平衡出力52を算出し、算出した平衡出力52を実際のレーザービーム21の平衡出力52として算出する。
The prediction unit 102 of the
実施形態2に係るレーザー加工装置1は、出力測定ユニット50が集光レンズ23通過後のレーザービーム21を測定可能な位置に配設され、受光部51で散乱したレーザービーム21の散乱光212を受光するフォトダイオード70を備え、制御ユニット100が、記憶部101で記憶したデータ104-2に基づいてレーザービーム21の平衡出力52を、フォトダイオード70が受光した散乱光212のレーザービーム21の出力から予測する予測部102を備えるので、所定時間53よりも短い時間で平衡出力52を求めることができる。その結果、レーザー加工装置1は、生産性を落とすことなく集光レンズ23透過後のレーザービーム21の平衡出力52を測定でき、平衡出力52の測定の所要時間を抑制することができる。
In the
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。例えば、本発明では、第2移動プレート16上で出力測定ユニット50をY軸方向に移動する移動ユニットを備えて、全ての分割予定ライン203にレーザービーム21を照射する前後のいずれかのタイミングで出力測定ユニット50の受光部51にレーザービーム21を照射可能としても良い。この場合、全ての分割予定ライン203にレーザービーム21を照射する前後のいずれかのタイミングで出力測定ユニット50の受光部51にレーザービーム21を照射してよく、全ての分割予定ライン203のうち少なくとも一つの分割予定ライン203にレーザービーム21を照射する前後のいずれかのタイミングで出力測定ユニット50の受光部51にレーザービーム21を照射しても良い。
Note that the present invention is not limited to the above embodiments. That is, various modifications can be made without departing from the gist of the invention. For example, in the present invention, the
1 レーザー加工装置
10 チャックテーブル
20 レーザービーム照射ユニット
21 レーザービーム
22 レーザー発振器
23 集光レンズ
31 X軸移動ユニット(加工送りユニット)
32 Y軸移動ユニット(割り出し送りユニット)
50 出力測定ユニット
51 受光部
52 平衡出力(出力が変化しなくなる安定時の出力、実際のレーザービームの出力)
53 所定時間(出力が安定するために必要な時間に相当)
54 予測時間(短い時間)
55 平衡前出力(短い時間のレーザービームの出力)
70 フォトダイオード
100 制御ユニット
101 記憶部
102 予測部
103 移動制御部
104 データ
104-2 データ(相関データ)
211 集光点
212 散乱光
200 被加工物
1
32 Y-axis movement unit (index feed unit)
50
53 Predetermined time (equivalent to the time required for the output to stabilize)
54 Prediction time (short time)
55 Pre-equilibrium output (short time laser beam output)
70
Claims (2)
該チャックテーブルに保持された被加工物にパルス状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加工送りする加工送りユニットと、
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割り出し送りする割り出し送りユニットと、
該チャックテーブルに隣接して配設され、かつ該レーザービームの出力を測定する出力測定ユニットと、
各構成要素を制御する制御ユニットと、
を含み、
該レーザービーム照射ユニットは、
レーザー発振器と、
該レーザー発振器から発振されたレーザービームを集光して該被加工物に照射する集光レンズと、を含み、
該出力測定ユニットは、該集光レンズ通過後のレーザービームを測定可能な位置に配設され、
該制御ユニットは、
該レーザービームが出力測定ユニットに照射されてからの時間と、該時間の変化にともなう出力の変化と、をデータとして記憶する記憶部と、
該記憶部で記憶したデータに基づいて、
レーザービームの出力が変化しなくなる安定時の出力を、出力が安定するために必要な時間より短い時間のレーザービームの出力から予測する予測部と、
該被加工物を加工する際に、該レーザービームが、該チャックテーブルに保持された被加工物と、該出力測定ユニットの受光部と、を通過するように、該加工送りユニットの移動距離を制御する移動制御部と、
を有することを特徴とする、レーザー加工装置。 a chuck table that holds the workpiece;
a laser beam irradiation unit that irradiates the workpiece held on the chuck table with a pulsed laser beam;
a processing feed unit that relatively processes and feeds the chuck table and the laser beam irradiation unit;
an indexing and feeding unit that relatively indexes and feeds the chuck table and the laser beam irradiation unit;
an output measurement unit disposed adjacent to the chuck table and measuring the output of the laser beam;
a control unit that controls each component;
including;
The laser beam irradiation unit is
a laser oscillator,
a condensing lens that condenses a laser beam emitted from the laser oscillator and irradiates the workpiece,
The output measurement unit is disposed at a position where the laser beam after passing through the condenser lens can be measured,
The control unit includes:
a storage unit that stores as data a time since the output measurement unit was irradiated with the laser beam and a change in output due to a change in the time;
Based on the data stored in the storage unit,
a prediction unit that predicts the output of the laser beam at a stable time when the output of the laser beam does not change from the output of the laser beam for a time shorter than the time required for the output to become stable;
When processing the workpiece, the moving distance of the processing feed unit is adjusted so that the laser beam passes through the workpiece held on the chuck table and the light receiving section of the output measurement unit. a movement control unit for controlling;
A laser processing device characterized by having.
該チャックテーブルに保持された被加工物にパルス状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加工送りする加工送りユニットと、
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割り出し送りする割り出し送りユニットと、
該チャックテーブルに隣接して配設され、かつ該レーザービームの出力を測定する出力測定ユニットと、
各構成要素を制御する制御ユニットと、
を含み、
該レーザービーム照射ユニットは、
レーザー発振器と、
該レーザー発振器から発振されたレーザービームを集光して該被加工物に照射する集光レンズと、を含み、
該出力測定ユニットは、
該集光レンズ通過後のレーザービームを測定可能な位置に配設され、
該レーザービームを直接受光する受光部を備えたパワーメータと、
該レーザービームの散乱光を受光する受光部を備えたフォトダイオードと、を含み、
該制御ユニットは、
該パワーメータで測定した実際のレーザービームの平衡出力と、該フォトダイオードで測定した散乱光のレーザービームの出力と、の相関データを記憶する記憶部と、
該記憶部に記憶された相関データに基づいて、該散乱光のレーザービームの出力から実際のレーザービームの平衡出力を算出する予測部と、
該被加工物を加工する際に、該レーザービームが、該チャックテーブルに保持された被加工物と、該出力測定ユニットの受光部と、を通過するように、該加工送りユニットの移動距離を制御する移動制御部と、
を有することを特徴とする、レーザー加工装置。 a chuck table that holds the workpiece;
a laser beam irradiation unit that irradiates the workpiece held on the chuck table with a pulsed laser beam;
a processing feed unit that relatively processes and feeds the chuck table and the laser beam irradiation unit;
an indexing and feeding unit that relatively indexes and feeds the chuck table and the laser beam irradiation unit;
an output measurement unit disposed adjacent to the chuck table and measuring the output of the laser beam;
a control unit that controls each component;
including;
The laser beam irradiation unit is
a laser oscillator,
a condensing lens that condenses a laser beam emitted from the laser oscillator and irradiates the workpiece,
The output measurement unit is
disposed at a position where the laser beam after passing through the condensing lens can be measured;
a power meter equipped with a light receiving section that directly receives the laser beam;
a photodiode equipped with a light receiving section that receives scattered light of the laser beam;
The control unit includes:
a storage unit that stores correlation data between the actual balanced output of the laser beam measured by the power meter and the output of the scattered light laser beam measured by the photodiode;
a prediction unit that calculates an actual balanced output of the laser beam from the output of the laser beam of the scattered light based on the correlation data stored in the storage unit;
When processing the workpiece, the moving distance of the processing feed unit is controlled so that the laser beam passes through the workpiece held on the chuck table and the light receiving section of the output measurement unit. a movement control unit to control;
A laser processing device characterized by having.
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