KR20120100771A - Laser machining apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 레이저 조사에 의해 피가공물을 가공하는 레이저 가공 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a laser processing apparatus for processing a workpiece by laser irradiation.
IC, LSI 등의 복수의 디바이스가 분할 예정 라인에 의해 구획되어 표면에 형성된 웨이퍼는, 분할 예정 라인을 따라 절단함으로써 개개의 디바이스로 형성되어, 각종 전자 기기 등에 이용되고 있다. 분할 예정 라인의 절단에는, 예컨대 레이저 가공 장치를 이용할 수 있다.A plurality of devices, such as IC and LSI, are partitioned by a division scheduled line, and the wafer formed on the surface is formed into individual devices by cutting along a division scheduled line and used for various electronic devices. For example, a laser processing apparatus can be used for cutting the division scheduled line.
레이저 가공 장치로서는, 피가공물을 유지하는 척 테이블과, 척 테이블에 유지된 피가공물에 대하여 레이저 광선을 조사하여 가공을 실시하는 레이저 조사 수단과, 척 테이블과 레이저 조사 수단을 상대적으로 가공 이송하는 가공 이송 수단을 구비한 구성의 것이 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).As a laser processing apparatus, the chuck table which hold | maintains a to-be-processed object, the laser irradiation means which irradiates a laser beam with respect to the to-be-processed object hold | maintained on a workpiece, and the process which processes and conveys a chuck table and a laser irradiation means relatively, The thing of the structure provided with a conveying means is known (for example, refer patent document 1).
또한, 가공에 의해 비산한 비말이 촬상 수단을 구성하는 대물 렌즈에 부착되면, 고가의 대물 렌즈를 교환하지 않으면 안 되어, 런닝 코스트가 고액이 되기 때문에, 피가공물과 대물 렌즈의 사이에 렌즈 보호 커버를 배치하여 대물 렌즈에 비말이 부착하지 않도록 구성한 장치도 개발되어, 본 출원인에 의해 특허 출원되어 있다(예컨대, 특허문헌 2 참조).In addition, when the droplets scattered by processing adhere to the objective lens constituting the imaging means, the expensive objective lens must be replaced and the running cost becomes expensive, so that the lens protective cover between the workpiece and the objective lens The device which arrange | positioned and arrange | positioned so that a droplet does not adhere to an objective lens was also developed, and it has been patented by this applicant (for example, refer patent document 2).
레이저 가공 장치에 있어서는, 가공에 의해 피가공물로부터 파편이 비산하기 때문에, 그 파편이, 레이저 조사 수단에 있어서 대물 렌즈를 보호하는 렌즈 보호 커버에 부착될 수 있다. 그러나, 파편이 렌즈 보호 커버에 부착하였는지의 여부를 확인하기 위해서는, 렌즈 보호 커버를 정기적으로 집광기로부터 제거하지 않으면 안 되어, 렌즈 보호 커버의 관리가 번거롭다고 하는 문제가 있다.In the laser processing apparatus, since fragments scatter from the workpiece by processing, the fragments can be attached to a lens protective cover that protects the objective lens in the laser irradiation means. However, in order to confirm whether or not debris adheres to the lens protective cover, the lens protective cover must be periodically removed from the condenser, which causes troublesome management of the lens protective cover.
또한, 렌즈 보호 커버에 파편이 부착되어 있어도 레이저 광선의 집광 경로에 파편이 부착되어 있지 않으면 렌즈 보호 커버의 교환은 불필요함에도 불구하고, 렌즈 보호 커버의 교환이 필요한지의 여부의 판단을 오퍼레이터가 적절하게 행할 수 없기 때문에, 쓸데없이 렌즈 보호 커버를 교환하여 버린다고 하는 문제가 있다.In addition, even if the debris is attached to the lens protective cover, if the debris is not attached to the condensing path of the laser beam, the operator should properly determine whether the lens protective cover needs to be replaced even though the lens protective cover is not necessary to be replaced. Since this cannot be done, there is a problem that the lens protective cover is unnecessarily replaced.
본 발명은 이러한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 레이저 가공 장치에 있어서, 레이저 조사 수단의 렌즈 보호 커버의 오염을 적정하게 검출할 수 있도록 하는 것을 과제로 한다.This invention is made | formed in view of such a problem, and makes it a subject to make it possible to detect the contamination of the lens protective cover of a laser irradiation means suitably in a laser processing apparatus.
본 발명은, 피가공물을 유지하는 척 테이블과, 척 테이블에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하여 가공을 실시하는 레이저 조사 수단과, 척 테이블과 레이저 조사 수단을 상대적으로 가공 이송하는 가공 이송 수단으로 적어도 구성된 레이저 가공 장치에 관한 것으로, 레이저 조사 수단은, 레이저 광선을 발진하는 발진기와, 발진기가 발진한 레이저 광선을 집광하는 집광기를 구비하고, 집광기는, 레이저 광선을 피가공물에 집광하는 대물 렌즈와, 대물 렌즈와 피가공물의 사이에 배치되며 피가공물로부터 비산하는 파편을 차단하여 대물 렌즈의 오염을 방지하는 렌즈 보호 커버를 구비하고, 집광기에 대향하여 촬상 수단이 배치되며, 렌즈 보호 커버의 오염을 검출한다.The present invention relates to a chuck table for holding a work piece, laser irradiation means for irradiating a work piece held on the chuck table to perform processing, and a processing transport means for relatively processing and conveying the chuck table and the laser irradiation means. A laser processing apparatus comprising at least a laser processing apparatus comprising: an oscillator for oscillating a laser beam, and a condenser for condensing a laser beam oscillated by the oscillator, and the condenser is an objective lens for condensing a laser beam on a workpiece. And a lens protective cover disposed between the objective lens and the workpiece and preventing debris from scattering from the workpiece to prevent contamination of the objective lens, and the imaging means is disposed opposite the condenser, and the lens protective cover is contaminated. Is detected.
상기 레이저 가공 장치에 있어서, 촬상 수단은, 오염이 없는 렌즈 보호 커버를 촬상하여 화상을 기억하는 제1 기억 수단과, 렌즈 보호 커버를 정기적으로 촬상하여 화상을 기억하는 제2 기억 수단과, 제1 기억 수단과 제2 기억 수단에 기억된 화상을 비교하여 상이 부분이 허용치를 넘었을 때에 렌즈 보호 커버의 교환을 알리는 판단부로 구성되는 것이 바람직하다.In the above laser processing apparatus, the imaging means includes: first storage means for photographing an unprotected lens protective cover and storing an image, second storage means for periodically photographing a lens protective cover and storing an image, and a first It is preferable that it is comprised by the judgment part which compares the image memorize | stored in the memory | storage means and a 2nd memory means, and informs replacement | exchange of a lens protective cover, when a different part exceeds the allowable value.
본 발명은, 집광기에 대향하는 위치에 촬상 수단을 배치하여 렌즈 보호 커버의 오염을 검출할 수 있도록 하였기 때문에, 렌즈 보호 커버를 집광기로부터 제거하지 않아도 렌즈 보호 커버의 오염을 확인할 수 있다.In the present invention, since the image pickup means is disposed at a position facing the collector, the contamination of the lens protective cover can be detected, so that the contamination of the lens protective cover can be confirmed without removing the lens protective cover from the collector.
또한, 촬상 수단이, 오염이 없는 렌즈 보호 커버를 촬상하여 화상을 기억하는 제1 기억 수단과, 렌즈 보호 커버를 정기적으로 촬상하여 화상을 기억하는 제2 기억 수단과, 제1 기억 수단과 제2 기억 수단에 기억된 화상을 비교하여 상이 부분이 허용치를 넘었을 때에 렌즈 보호 커버의 교환을 알리는 판단부를 구비하고 있기 때문에, 렌즈 보호 커버를 쓸데없이 교환하여 버린다고 하는 문제가 해소된다.In addition, the imaging means includes: first storage means for photographing an unprotected lens protective cover and storing an image, second storage means for periodically photographing a lens protective cover and storing an image, first storage means, and second Since the judgment part which compares the image memorize | stored in the memory means and replaces a lens protective cover when a difference part exceeds the allowable value is provided, the problem that a lens protective cover is replaced unnecessarily is eliminated.
도 1은 레이저 가공 장치의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 2는 집광기를 대략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 렌즈 보호 커버 및 그 지지 기구를 대략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 집광기에 대향하는 위치에 배치된 촬상 수단을 나타내는 설명도이다.
도 5는 피가공물을 레이저 가공하는 상태를 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view illustrating an example of a laser processing apparatus.
2 is a sectional view schematically showing a light collector.
3 is a sectional view schematically showing the lens protective cover and its supporting mechanism.
It is explanatory drawing which shows the imaging means arrange | positioned in the position which opposes a light collector.
It is a perspective view which shows the state which laser-processes a to-be-processed object.
도 1에 나타내는 레이저 가공 장치(1)는, 척 테이블(2)에 유지된 피가공물에 대하여 레이저 조사 수단(3)에 의해 레이저 가공을 실시하는 장치이고, 척 테이블(2)은, 가공 이송 수단(4)에 의해 가공 이송 방향(X축 방향)으로 가공 이송 가능하게 지지되어 있으며, 인덱싱 이송 수단(5)에 의해 X축 방향에 대하여 수평 방향으로 직교하는 인덱싱 이송 방향(Y축 방향)으로 이동 가능하게 지지되어 있다.The
가공 이송 수단(4)은, X축 방향의 축심을 갖는 볼 나사(40)와, 볼 나사(40)와 평행하게 배치된 한쌍의 가이드 레일(41)과, 볼 나사(40)의 일단에 연결된 모터(42)와, 도시하지 않는 내부의 너트가 볼 나사(40)에 나사 결합하며 하부가 가이드 레일(41)에 미끄럼 접촉하는 슬라이드부(43)로 구성되어 있다. 이 가공 이송 수단(4)은, 모터(42)로 구동되어 볼 나사(40)가 회동함에 따라, 슬라이드부(43)가 가이드 레일(41) 상을 X축 방향으로 슬라이딩하여 척 테이블(2) 및 인덱싱 이송 수단(5)을 X축 방향으로 이동시키는 구성으로 되어 있다.The processing feed means 4 is connected to a
인덱싱 이송 수단(5)은, Y축 방향의 축심을 갖는 볼 나사(50)와, 볼 나사(50)에 평행하게 배치된 한쌍의 가이드 레일(51)과, 볼 나사(50)의 일단에 연결된 모터(52)와, 도시하지 않는 내부의 너트가 볼 나사(50)에 나사 결합하며 하부가 가이드 레일(51)에 미끄럼 접촉하는 베이스(53)로 구성되어 있다. 이 인덱싱 이송 수단(5)은, 모터(52)로 구동되어 볼 나사(50)가 회동함에 따라, 베이스(53)가 가이드 레일(51) 상을 Y축 방향으로 슬라이딩하여 척 테이블(2)을 Y축 방향으로 이동시키는 구성으로 되어 있다.The indexing conveying means 5 is connected to the
척 테이블(2)의 가공 이송 방향의 이동 경로의 상방에는, 척 테이블(2)에 유지된 피가공물에 대하여 레이저 광선을 조사하는 레이저 조사 수단(3)과, 피가공물의 가공하여야 할 위치를 검출하는 얼라인먼트 수단(6)이 배치되어 있다. 얼라인먼트 수단(6)에는, 피가공물을 촬상하는 카메라(60)를 구비하고 있다.The laser irradiation means 3 which irradiates a laser beam with respect to the workpiece hold | maintained by the chuck table 2, and the position which should be processed are detected above the movement path of the chuck table 2 in the process feed direction. Alignment means 6 to be arrange | positioned is arrange | positioned. The alignment means 6 is equipped with the
레이저 조사 수단(3)은, 레이저 광선을 발진하는 발진기(30)와, 발진기(30)가 발진한 레이저 광선을 집광하는 집광기(31)를 구비하고 있다.The laser irradiation means 3 is provided with the
도 2에 나타내는 바와 같이, 집광기(31)의 하단에는 대물 렌즈 케이스(32)를 구비하고 있다. 대물 렌즈 케이스(32)는, 레이저 광선의 광로 상에 배치되며, 레이저 광선을 피가공물에 집광하는 대물 렌즈(320)를 유지하고 있다.As shown in FIG. 2, the
대물 렌즈 케이스(32)는, 커버 부재(33)에 의해 덮어져 있다. 커버 부재(33)의 하부에는, 레이저 가공에 의해 생기는 파편이 대물 렌즈(320)에 부착되는 것을 방지하기 위한 차폐부(34)가 배치되어 있다.The
커버 부재(33)의 측부에는, 에어를 유입시키는 에어 도입부(330)가 형성되어 있다. 에어 도입부(330)는, 대물 렌즈 케이스(32)와 커버 부재(33)의 내주와의 사이에 형성된 공간인 에어 챔버(331)에 연통하고 있다.On the side of the
도 3에 나타내는 바와 같이, 차폐부(34)는, 환형 프레임체(340)와, 외주부가 환형인 유지부(341)에 의해 유지된 렌즈 보호 커버(342)를 구비하고 있다. 렌즈 보호 커버(342)는, 예컨대 유리판으로 형성되며, 레이저 가공 시에 대물 렌즈(320)와 피가공물의 사이에 위치하도록 배치되어 있고, 피가공물로부터 비산하는 파편을 차단하여 대물 렌즈(320)가 오염되는 것을 방지하는 역할을 달성한다.As shown in FIG. 3, the
환형 프레임체(340)에는, 렌즈 보호 커버(342)의 하면을 따라 에어를 분출하기 위한 세공(340a)이 둘레 방향으로 소정의 간격을 두고 복수 형성되어 있다. 세공(340a)은, 렌즈 보호 커버(342)의 외주측에 형성된 에어 유통로(340b)에 연통하고 있다. 에어 유통로(340b)는, 도 2에 나타내는 에어 챔버(331)에 연통하고 있다. 세공(340a)으로부터 에어를 분출함으로써 에어 커튼을 형성할 수 있다.The
도 1에 나타내는 바와 같이, 가공 이송 수단(4)을 구성하는 슬라이드부(43)에는, 촬상 수단(7)이 배치되어 있다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 촬상 수단(7)은, 집광기(31)에 대향하여 렌즈 보호 커버(342)를 촬상할 수 있는 위치에 배치되어 있다.As shown in FIG. 1, the imaging means 7 is arrange | positioned at the
촬상 수단(7)은, 카메라부(70)와, 메모리 등의 기억 소자로 이루어지는 제1 기억 수단(71) 및 제2 기억 수단(72)을 구비하고 있다. 제1 기억 수단(71) 및 제2 기억 수단(72)은, 카메라부(70)가 취득한 화상 정보를 기억하는 기능을 갖는다. 제1 기억 수단(71) 및 제2 기억 수단(72)은, CPU 등에 의해 구성되며 판단 기능을 갖는 판단부(73)에 접속되어 있고, 판단부(73)는, 제1 기억 수단(71)에 기억된 화상 정보와 제2 기억 수단(72)에 기억된 화상 정보를 비교하여 상이 부분을 추출함으로써, 렌즈 보호 커버(342)의 오염을 검출할 수 있다. 또한, 카메라부(70)가 취득한 화상은, 모니터(8)에 표시시킬 수 있다.The imaging means 7 is provided with the
도 1에 나타내는 레이저 가공 장치(1)를 이용하여 피가공물(W)을 레이저 가공하는 경우는, 피가공물(W)이 테이프(T)에 점착되어 링형의 프레임체(F)에 지지되며, 척 테이블(2)에 있어서 유지된다. 그리고, 인덱싱 이송 수단(5)에 의해 구동되어 Y축 방향으로 이동하고, 가공하여야 할 분할 예정 라인과 집광기(31)와의 Y축 방향의 위치를 맞춘 후, 가공 이송 수단(4)에 의해 구동되어 척 테이블(2)이 X축 방향으로 이동하며, 도 5에 나타내는 바와 같이, 집광기(31)로부터 레이저 광선(35)이 피가공물(W)에 조사되고, 분할 예정 라인(L)이 어블레이션 가공되어, 홈(G)이 형성된다. 예컨대 이하의 조건에서 가공을 행한다.In the case where the workpiece W is laser processed using the
(가) 레이저의 종류 : YVO4, YAG 레이저,(A) Type of laser: YVO4, YAG laser,
(나) 파장 : 355[㎚](자외광)(B) Wavelength: 355 [nm] (ultraviolet light)
(다) 출력 : 4[W](C) output: 4 [W]
(라) 집광 스폿 직경 : Φ10[㎛](D) Condensing spot diameter: Φ10 [㎛]
(마) 반복 주파수 : 50[㎑](E) Repeat frequency: 50 [Hz]
(바) 가공 이송 속도 : 100[㎜/s](F) Cutting feed speed: 100 [㎜ / s]
어블레이션 가공을 행하면, 피가공물로부터 파편이라고 불리는 가공 부스러기가 분출한다. 이 파편은 비산하지만, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 집광기(31)에는, 렌즈 보호 커버(342)를 구비하고 있기 때문에, 대물 렌즈(320)에 파편이 부착되는 것을 방지할 수 있다.When ablation processing is performed, processing debris called debris is ejected from the workpiece. Although these fragments scatter, as shown in FIGS. 2 and 3, since the
한편, 가공 동안에는, 도 3에 나타내는 세공(340a)으로부터 에어를 분출하여 에어 커튼을 형성하여도, 도 4에 있어서 모니터(8)에 표시되어 있는 바와 같이, 렌즈 보호 커버(342)에는 파편(90, 91)이 부착될 수 있다.On the other hand, during processing, even if air is ejected from the
이 파편(90, 91)은, 촬상 수단(7)에 의해 렌즈 보호 커버(342)를 촬상함으로써 검출할 수 있다. 오퍼레이터는, 모니터(8)에 표시된 파편(90, 91)을 확인할 수 있기 때문에, 렌즈 보호 커버(342)를 집광기(31)로부터 제거하지 않아도, 렌즈 보호 커버(342)의 오염을 확인할 수 있어, 적절한 타이밍에 렌즈 보호 커버(342)를 교환할 수 있다.These
또한, 레이저 가공의 개시 전, 즉 파편이 비산하지 않고 오염이 없는 상태의 렌즈 보호 커버(342)를 미리 촬상하여 그 화상 정보를 제1 기억 수단(71)에 기억시켜 두고, 레이저 가공 동안은, 렌즈 보호 커버(342)를 정기적으로 촬상하여 취득한 화상 정보를 제2 기억 수단(72)에 기억시키며, 판단부(73)에 있어서 제1 기억 수단(71)과 제2 기억 수단(72)에 기억된 화상을 축차(逐次) 비교한다. 그리고, 상이 부분이 허용치를 넘었을 때에 경보음을 발하거나 경고 화면을 모니터(8)에 표시시키거나 함으로써, 렌즈 보호 커버(342)를 교환하여야 할 타이밍을 오퍼레이터에 알릴 수 있다. 이와 같이 하여, 렌즈 보호 커버(342)를 쓸데없이 교환하여 버리는 것을 방지할 수 있다.In addition, before the start of the laser processing, that is, the lens
도 4에 있어서 모니터(8)에 표시되어 있는 바와 같이, 렌즈 보호 커버(342)의 중심부는 레이저 광선의 집광 경로(342a)로 되어 있기 때문에, 집광 경로(342a)에 파편(91)이 부착되어 있으면, 레이저 광선에게는 장해물이 되어, 분할 예정 라인에 대한 균등한 조사를 할 수 없게 된다. 즉, 집광 경로(342a) 이외의 영역에 파편(90)이 부착되어 있어도, 집광 경로(342a)에 파편이 부착되어 있지 않으면, 렌즈 보호 커버(342)의 교환은 불필요하다.As shown in the monitor 8 in FIG. 4, since the central portion of the lens
그래서, 판단부(73)는, 제1 기억 수단(71)에 기억시킨 오염이 없는 상태의 렌즈 보호 커버(342)의 화상 정보와 축차 취득하여 제2 기억 수단(72)에 기억시킨 화상 정보를 비교하여, 집광 경로(342a)에 부착된 파편을 화상 처리에 의해 검출하였을 때에는, 경보음을 발하거나 경고 화면을 모니터(8)에 표시시키거나 하여 렌즈 보호 커버(342)를 교환하여야 하는 취지를 오퍼레이터에 알린다. 그리고, 오퍼레이터가 렌즈 보호 커버(342)를 교환함으로써, 레이저 조사를 적절하게 행하는 것이 가능해진다.Therefore, the
또한, 도 1에 나타내는 예에서는, 촬상 수단(7)이 슬라이드부(43)에 고정된 상태로 되어 있지만, 촬상 수단(7)은, 렌즈 보호 커버(342)의 오염을 검출할 수 있는 위치이면, 도시한 위치 이외에도 배치할 수 있다.In addition, in the example shown in FIG. 1, although the imaging means 7 is being fixed to the
1 : 레이저 가공 장치 2 : 척 테이블
3 : 레이저 조사 수단 30 : 발진기
31 : 집광기 32 : 대물 렌즈 케이스
320 : 대물 렌즈 33 : 커버 부재
330 : 에어 도입부 331 : 에어 챔버
34 : 차폐부 340 : 환형 프레임체
340a : 세공 340b : 에어 유통로
341 : 유지부 342 : 렌즈 보호 커버
342a : 집광 경로 4 : 가공 이송 수단
40 : 볼 나사 41 : 가이드 레일
42 : 모터 43 : 슬라이드부
5 : 인덱싱 이송 수단 50 : 볼 나사
51 : 가이드 레일 52 : 모터
53 : 베이스 6 : 얼라인먼트 수단
60 : 카메라 7 : 촬상 수단
70 : 카메라부 71 : 제1 기억 수단
72 : 제2 기억 수단 73 : 판단부
8 : 모니터1: laser processing device 2: chuck table
3: laser irradiation means 30: oscillator
31: condenser 32: objective lens case
320: objective lens 33: cover member
330: air inlet 331: air chamber
34: shield 340: annular frame
340a:
341: holder 342: lens protective cover
342a: condensing path 4: processing feed means
40: ball screw 41: guide rail
42: motor 43: slide portion
5: indexing conveying means 50: ball screw
51: guide rail 52: motor
53: base 6: alignment means
60
70
72: second storage means 73: judgment unit
8: monitor
Claims (2)
상기 레이저 조사 수단은, 레이저 광선을 발진하는 발진기와, 상기 발진기가 발진한 레이저 광선을 집광하는 집광기를 구비하고,
상기 집광기는, 레이저 광선을 피가공물에 집광하는 대물 렌즈와, 상기 대물 렌즈와 피가공물의 사이에 배치되며 상기 피가공물로부터 비산하는 파편을 차단하여 상기 대물 렌즈의 오염을 방지하는 렌즈 보호 커버를 구비하고,
상기 집광기에 대향하여 촬상 수단이 배치되며, 상기 렌즈 보호 커버의 오염을 검출하는 것인 레이저 가공 장치.A chuck table for holding the workpiece, laser irradiation means for irradiating the workpiece held by the chuck table with a laser beam, and a machining feed means for relatively processing and conveying the chuck table and the laser irradiation means. As a laser processing apparatus provided at least,
The laser irradiation means includes an oscillator for oscillating a laser beam and a condenser for condensing the laser beam oscillated by the oscillator,
The condenser includes an objective lens for focusing a laser beam on the workpiece, and a lens protective cover arranged between the objective lens and the workpiece to block debris from the workpiece to prevent contamination of the objective lens. and,
An imaging device is disposed opposite the light collector, and detects contamination of the lens protective cover.
Applications Claiming Priority (2)
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