KR20160002353A - Laser machining apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 피가공물에 레이저 가공을 실시하는 레이저 가공 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a laser processing apparatus for performing laser processing on a workpiece such as a semiconductor wafer.
반도체 디바이스 제조 공정에 있어서는, 대략 원판 형상인 반도체 웨이퍼의 표면에 격자형으로 배열된 분할 예정 라인에 의해 복수의 영역이 구획되고, 이 구획된 영역에 IC, LSI 등의 디바이스를 형성한다. 그리고, 반도체 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라 절단함으로써 디바이스가 형성된 영역을 분할하여 개개의 반도체 디바이스를 제조하고 있다. 또한, 사파이어 기판의 표면에 포토 다이오드 등의 수광 소자나 레이저 다이오드 등의 발광 소자 등이 적층된 광 디바이스 웨이퍼도 분할 예정 라인을 따라 절단함으로써 개개의 포토 다이오드, 레이저 다이오드 등의 광 디바이스로 분할되어, 전기 기기에 널리 이용되고 있다.In a semiconductor device manufacturing process, a plurality of regions are partitioned by a to-be-divided line arranged in a lattice pattern on the surface of a semiconductor wafer which is substantially in a disk shape, and devices such as ICs and LSIs are formed in the partitioned regions. Then, the semiconductor wafer is cut along the line to be divided, thereby dividing the region where the device is formed to manufacture individual semiconductor devices. An optical device wafer in which a light receiving element such as a photodiode or a light emitting element such as a laser diode is laminated on the surface of a sapphire substrate is also cut along the line to be divided so as to be divided into optical devices such as individual photodiodes and laser diodes, It is widely used in electric appliances.
전술한 반도체 웨이퍼나 광 디바이스 웨이퍼 등의 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라 분할하는 방법으로서, 웨이퍼에 대해 흡수성을 갖는 파장의 레이저 광선을 분할 예정 라인을 따라 펄스 레이저 광선을 조사함으로써 레이저 가공홈을 형성하고, 웨이퍼를 레이저 가공홈이 형성된 분할 예정 라인을 따라 파단하는 방법이 제안되어 있다. 이러한 레이저 가공을 실시하는 레이저 가공 장치는, 피가공물을 유지하는 피가공물 유지 수단과, 상기 피가공물 유지 수단에 유지된 피가공물을 레이저 가공하는 레이저 광선 조사 수단과, 피가공물 유지 수단과 레이저 광선 조사 수단을 가공 이송 방향으로 상대적으로 이동시키는 가공 이송 수단을 구비하고 있다. 그리고, 레이저 광선 조사 수단은, 레이저 광선을 발진하는 레이저 광선 발진 수단과, 상기 레이저 광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저 광선을 집광하여 피가공물 유지 수단에 유지된 피가공물에 조사하는 집광 대물 렌즈를 구비한 집광기로 구성되어 있다.As a method for dividing a wafer such as a semiconductor wafer or an optical device wafer along the line to be divided as described above, a laser processing groove is formed by irradiating a pulse laser beam on a wafer along a line along which the division is to be made, , A method has been proposed in which the wafer is ruptured along a line to be divided in which a laser machining groove is formed. The laser processing apparatus for performing the laser processing includes a workpiece holding means for holding a workpiece, a laser beam irradiation means for laser-processing the workpiece held by the workpiece holding means, a workpiece holding means, And a processing and transfer means for relatively moving the processing means in the processing transfer direction. The laser beam irradiation means includes a laser beam oscillation means for oscillating a laser beam and a condensing objective lens for condensing the laser beam emitted from the laser beam oscillation means and irradiating the workpiece held by the workpiece holding means And a condenser.
그런데, 피가공물인 실리콘이나 사파이어 등의 웨이퍼의 분할 예정 라인을 따라 레이저 광선을 조사하면, 실리콘이나 사파이어 등이 용융하여, 융해 부스러기 즉 데브리(debris)가 비산하여 집광 대물 렌즈를 오염시켜, 피가공물에 조사되는 레이저 광선의 출력이 저하하여 가공 품질이 안정되지 않는다고 하는 문제가 있다.However, when a laser beam is irradiated along a line to be divided of a wafer such as silicon or sapphire as a workpiece, silicon or sapphire or the like is melted and melted debris is scattered to contaminate the light converging objective lens, There is a problem that the output of the laser beam irradiated on the workpiece is lowered and the machining quality is not stabilized.
또한, 집광 대물 렌즈가 데브리에 의해 오염되면, 레이저 광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저 광선이 데브리에 의해 오염된 집광 대물 렌즈에 흡수되어 집광 대물 렌즈가 파손된다고 하는 문제가 있다.Further, when the condensing objective lens is contaminated by the debris, there is a problem that the condensing objective lens is damaged by the absorption of the laser beam emitted from the laser beam generating means by the condensing objective lens contaminated by the debris.
상기 문제를 해결하기 위해, 피가공물에 레이저 광선 조사 수단의 집광기로부터 레이저 광선이 조사됨으로써 생성되는 데브리 등의 분진을 흡인하는 흡인 수단을 구비한 레이저 가공 장치가 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).In order to solve the above problem, there has been proposed a laser processing apparatus having a suction means for sucking dust such as debris generated by irradiating a laser beam from a condenser of a laser beam irradiation means to a workpiece (for example, refer to Patent Document 1 Reference).
그렇게 하여, 전술한 데브리 등의 분진을 흡인하는 흡인 수단을 구비한 레이저 광선 조사 수단에 있어서도, 데브리 등의 분진에 의한 집광 대물 렌즈의 오염을 방지하는 것은 곤란하다.Thus, even in the laser beam irradiating means provided with the suction means for sucking dust such as debris, it is difficult to prevent the contamination of the light-converging objective lens by dust such as debris.
따라서, 데브리 등의 분진에 의해 집광 대물 렌즈가 오염되었을 때, 집광 대물 렌즈를 청소하는 타이밍, 또는 집광 대물 렌즈를 교환하는 타이밍을 검지할 수 있는 것이 중요하다.Therefore, when the condensing objective lens is contaminated by dust such as debris, it is important to be able to detect the timing of cleaning the condensing objective lens or the timing of replacing the condensing objective lens.
본 발명은 상기 사실을 감안하여 이루어진 것으로, 그 주된 기술적 과제는, 집광 대물 렌즈의 오염의 정도를 검출할 수 있는 기능을 구비한 레이저 가공 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and its main technical problem is to provide a laser processing apparatus having a function of detecting the degree of contamination of a condensing objective lens.
상기 주된 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따르면, 피가공물을 유지하는 피가공물 유지 수단과, 상기 피가공물 유지 수단에 유지된 피가공물을 레이저 가공하는 레이저 광선 조사 수단과, 상기 피가공물 유지 수단과 상기 레이저 광선 조사 수단을 가공 이송 방향으로 상대적으로 이동시키는 가공 이송 수단을 포함하고, 상기 레이저 광선 조사 수단이 레이저 광선을 발진하는 레이저 광선 발진 수단과, 상기 레이저 광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저 광선을 집광하여 상기 피가공물 유지 수단에 유지된 피가공물에 조사하는 집광 대물 렌즈를 갖춘 집광기를 포함하는 것인, 레이저 가공 장치로서,According to an aspect of the present invention, there is provided a workpiece holding apparatus including a workpiece holding means for holding a workpiece, a laser beam irradiating means for laser-processing a workpiece held by the workpiece holding means, And a processing and transfer means for relatively moving the laser beam irradiation means in the processing transfer direction, wherein the laser beam irradiation means comprises a laser beam oscillation means for oscillating a laser beam, and a laser beam oscillation means for oscillating the laser beam emitted from the laser beam oscillation means And a light collecting objective lens for condensing the laser beam and irradiating the workpiece held by the workpiece holding means,
상기 집광 대물 렌즈의 오염의 정도를 검출하는 집광 대물 렌즈 오염 검출 수단과, 상기 집광 대물 렌즈 오염 검출 수단에 의해 검출된 집광 대물 렌즈의 오염의 정도가 허용치를 넘는 경우 경보하는 경보 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치가 제공된다.A condensing objective lens contamination detecting means for detecting the degree of contamination of the condensing objective lens and an alarm means for warning when the degree of contamination of the condensing objective lens detected by the condensing objective lens contamination detecting means exceeds an allowable value A laser processing apparatus is provided.
상기 집광 대물 렌즈 오염 검출 수단은 피가공물 유지 수단에 인접하게 배치되어 집광기로부터 조사되는 레이저 광선의 출력을 검출하는 출력 검출기와, 상기 출력 검출기가 검출한 출력이 미리 정해진 값 이하인지 여부를 판정하여 상기 출력 검출기가 검출한 출력이 미리 정해진 값 이하인 경우 상기 경보 수단에 경보 신호를 출력하는 제어 수단을 포함한다. Wherein the light-converging objective lens contamination detecting means includes an output detector disposed adjacent to the workpiece holding means for detecting an output of a laser beam emitted from the light-condensing device, and a determination means for determining whether the output detected by the output detector is equal to or less than a predetermined value, And control means for outputting an alarm signal to the alarm means when the output detected by the output detector is equal to or less than a predetermined value.
또한, 상기 집광 대물 렌즈 오염 검출 수단은 검사용 레이저 광선을 발진하는 검사용 레이저 광선 발진기와, 피가공물 유지 수단의 레이저 광선 발진 수단과 집광기를 연결시키는 경로에 작용 위치와 후퇴 위치로 진퇴 가능하게 배치되어 작용 위치에 위치 부여된 상태에서 검사용 레이저 광선 발진기로부터 발진된 검사용 레이저 광선을 집광기를 향해 방향을 변환시키는 방향 변환 수단과, 검사용 레이저 광선 발진기로부터 발진되어 방향 변환 수단과 집광기를 통해 피가공물 유지 수단에 조사된 검사용 레이저 광선의 반사광을 반사광 검출 경로로 분기하는 빔 스플리터와, 상기 빔 스플리터에 의해 반사광 검출 경로로 분기된 반사광의 강도를 검출하는 포토 디텍터와, 상기 포토 디텍터가 검출한 반사광의 강도가 미리 정해진 값 이하인지 여부를 판정하여 상기 포토 디텍터가 검출한 반사광의 강도가 미리 정해진 값 이하인 경우 경보 수단에 경보 신호를 출력하는 제어 수단을 포함한다. The converging objective lens contamination detecting means includes an inspection laser beam oscillator for oscillating a laser beam for inspection, and an operating position and a retractable position in a path connecting the laser beam emitting means of the workpiece holding means and the concentrator Direction converting means for converting the direction of the inspection laser beam emitted from the inspection laser beam oscillator toward the condenser in a state where the inspection laser beam oscillator is positioned at the operating position, A beam splitter for splitting the reflected light of the inspection laser beam irradiated on the workpiece holding means into a reflected light detection path; a photodetector for detecting the intensity of the reflected light branched by the beam splitter to the reflected light detection path; It is determined whether or not the intensity of the reflected light is equal to or less than a predetermined value And outputting an alarm signal to the alarm means when the intensity of the reflected light detected by the photodetector is equal to or less than a predetermined value.
본 발명에 따른 레이저 가공 장치는, 집광 대물 렌즈의 오염의 정도를 검출하는 집광 대물 렌즈 오염 검출 수단과, 상기 집광 대물 렌즈 오염 검출 수단에 의해 검출된 집광 대물 렌즈의 오염의 정도가 허용치를 넘는 경우에 경보하는 경보 수단을 구비하고 있기 때문에, 오퍼레이터는 집광 대물 렌즈의 청소 또는 교환하는 타이밍을 알게 되어, 피가공물에 조사되는 레이저 광선의 출력이 저하하여 가공 품질이 안정되지 않는다고 하는 문제, 및 집광 대물 렌즈가 데브리에 의해 오염됨으로써 집광 대물 렌즈가 파손된다고 하는 문제를 해소할 수 있다. The laser processing apparatus according to the present invention comprises a condensing objective lens contamination detecting means for detecting a degree of contamination of a condensing objective lens and a condensing objective lens for correcting the degree of contamination of the condensing objective lens when the degree of contamination of the condensing objective lens detected by the condensing objective lens contamination detecting means exceeds an allowable value There is a problem that the operator knows the timing of cleaning or replacing the condensing objective lens so that the output of the laser beam irradiated on the work is lowered and the processing quality is not stabilized, The problem that the condensing objective lens is damaged due to contamination of the lens by the debris can be solved.
도 1은 본 발명에 따라 구성된 레이저 가공 장치의 사시도.
도 2는 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치에 장비되는 레이저 광선 조사 수단의 블록 구성도.
도 3은 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치에 장비되는 제어 수단의 블록 구성도.
도 4는 집광 대물 렌즈 오염 검출 수단의 다른 실시형태를 나타내는 블록 구성도. 1 is a perspective view of a laser machining apparatus constructed in accordance with the present invention;
Fig. 2 is a block diagram of a laser beam irradiation means provided in the laser machining apparatus shown in Fig. 1. Fig.
Fig. 3 is a block diagram of control means provided in the laser machining apparatus shown in Fig. 1. Fig.
4 is a block diagram showing another embodiment of the condensing objective lens contamination detecting means.
이하, 본 발명에 따른 웨이퍼의 가공 방법 및 레이저 가공 장치의 적합한 실시형태에 대해서, 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Best Mode for Carrying Out the Invention Hereinafter, preferred embodiments of a method for processing a wafer and a laser processing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1에는, 본 발명에 따라 구성된 레이저 가공 장치의 사시도가 나타나 있다. 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치는, 정지 베이스(2)와, 상기 정지 베이스(2)에 화살표(X)로 나타내는 가공 이송 방향(X축 방향)으로 이동 가능하게 배치되어 피가공물을 유지하는 척 테이블 기구(3)와, 베이스(2) 상에 배치된 레이저 광선 조사 수단으로서의 레이저 광선 조사 유닛(4)을 구비하고 있다.Fig. 1 shows a perspective view of a laser machining apparatus constructed in accordance with the present invention. The laser machining apparatus shown in Fig. 1 is provided with a
상기 척 테이블 기구(3)는, 정지 베이스(2) 상에 X축 방향을 따라 평행하게 배치된 한쌍의 안내 레일(31, 31)과, 상기 안내 레일(31, 31) 상에 X축 방향으로 이동 가능하게 배치된 제1 활동 블록(32)과, 상기 제1 활동 블록(32) 상에 X축 방향과 직교하는 화살표(Y)로 나타내는 인덱싱 이송 방향(Y축 방향)으로 이동 가능하게 배치된 제2 활동 블록(33)과, 상기 제2 활동 블록(33) 상에 원통 부재(34)에 의해 지지된 지지 테이블(35)과, 피가공물 유지 수단으로서의 척 테이블(36)을 구비하고 있다. 이 척 테이블(36)은 다공성 재료로 형성된 흡착 척(361)을 구비하고 있고, 흡착 척(361)의 상면인 유지면 상에 피가공물인 예컨대 원형상의 반도체 웨이퍼를 도시하지 않는 흡인 수단에 의해 유지하도록 되어 있다. 이와 같이 구성된 척 테이블(36)은, 원통 부재(34) 내에 배치된 도시하지 않는 펄스 모터에 의해 회전된다. 또한, 척 테이블(36)에는, 반도체 웨이퍼 등의 피가공물을 보호 테이프를 통해 지지하는 환형의 프레임을 고정하기 위한 클램프(362)가 배치되어 있다.The chuck table mechanism 3 includes a pair of
상기 제1 활동 블록(32)은, 그 하면에 상기 한쌍의 안내 레일(31, 31)과 감합하는 한쌍의 피안내홈(321, 321)이 마련되어 있으며, 그 상면에 Y축 방향을 따라 평행하게 형성된 한쌍의 안내 레일(322, 322)이 마련되어 있다. 이와 같이 구성된 제1 활동 블록(32)은, 피안내홈(321, 321)이 한쌍의 안내 레일(31, 31)에 감합함으로써, 한쌍의 안내 레일(31, 31)을 따라 X축 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 도시된 실시형태에 있어서의 척 테이블 기구(3)는, 제1 활동 블록(32)을 한쌍의 안내 레일(31, 31)을 따라 X축 방향으로 이동시키기 위한 가공 이송 수단(37)을 구비하고 있다. 가공 이송 수단(37)은, 상기 한쌍의 안내 레일(31과 31) 사이에 평행하게 배치된 수나사 로드(371)와, 상기 수나사 로드(371)를 회전 구동시키기 위한 펄스 모터(372) 등의 구동원을 포함하고 있다. 수나사 로드(371)는, 그 일단이 상기 정지 베이스(2)에 고정된 베어링 블록(373)에 회전 가능하게 지지되어 있고, 그 타단이 상기 펄스 모터(372)의 출력축에 전동 연결되어 있다. 또한, 수나사 로드(371)는, 제1 활동 블록(32)의 중앙부 하면에 돌출하여 마련된 도시하지 않는 암나사 블록에 형성된 관통 암나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 따라서, 펄스 모터(372)에 의해 수나사 로드(371)를 정회전 및 역회전 구동시킴으로써, 제1 활동 블록(32)은 안내 레일(31, 31)을 따라 X축 방향으로 이동된다.The first
상기 제2 활동 블록(33)은, 그 하면에 상기 제1 활동 블록(32)의 상면에 마련된 한쌍의 안내 레일(322, 322)과 감합하는 한쌍의 피안내홈(331, 331)이 마련되어 있고, 이 피안내홈(331, 331)을 한쌍의 안내 레일(322, 322)에 감합함으로써, Y축 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 도시된 실시형태에 있어서의 척 테이블 기구(3)는, 제2 활동 블록(33)을 제1 활동 블록(32)에 마련된 한쌍의 안내 레일(322, 322)을 따라 Y축 방향으로 이동시키기 위한 인덱싱 이송 수단(38)을 구비하고 있다. 인덱싱 이송 수단(38)은, 상기 한쌍의 안내 레일(322와 322) 사이에 평행하게 배치된 수나사 로드(381)와, 상기 수나사 로드(381)를 회전 구동시키기 위한 펄스 모터(382) 등의 구동원을 포함하고 있다. 수나사 로드(381)는, 그 일단이 상기 제1 활동 블록(32)의 상면에 고정된 베어링 블록(383)에 회전 가능하게 지지되어 있고, 그 타단이 상기 펄스 모터(382)의 출력축에 전동 연결되어 있다. 또한, 수나사 로드(381)는, 제2 활동 블록(33)의 중앙부 하면에 돌출하여 마련된 도시하지 않는 암나사 블록에 형성된 관통 암나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 따라서, 펄스 모터(382)에 의해 수나사 로드(381)를 정회전 및 역회전 구동시킴으로써, 제2 활동 블록(33)은 안내 레일(322, 322)을 따라 Y축 방향으로 이동된다.The second
상기 레이저 광선 조사 유닛(4)은, 상기 베이스(2) 상에 배치된 지지 부재(41)와, 상기 지지 부재(41)에 의해 지지되어 실질상 수평으로 연장되는 케이싱(42)과, 상기 케이싱(42)에 배치된 레이저 광선 조사 수단(5)과, 케이싱(42)의 전단부에 배치되어 레이저 가공하여야 하는 가공 영역을 검출하는 촬상 수단(6)을 구비하고 있다. 또한, 촬상 수단(6)은, 도시된 실시형태에 있어서는 가시광선에 의해 촬상하는 통상의 촬상 소자(CCD)의 밖에, 피가공물에 적외선을 조사하는 적외선 조명 수단과, 상기 적외선 조명 수단에 의해 조사된 적외선을 포착하는 광학계와, 상기 광학계에 의해 포착된 적외선에 대응한 전기 신호를 출력하는 촬상 소자(적외선 CCD) 등으로 구성되어 있으며, 촬상한 화상 신호를 후술하는 제어 수단에 보낸다.The laser beam irradiation unit 4 includes a
상기 레이저 광선 조사 수단(5)에 대해서, 도 2를 참조하여 설명한다.The laser beam irradiation means 5 will be described with reference to Fig.
도 2에 나타내는 레이저 광선 조사 수단(5)은, 펄스 레이저 광선 발진 수단(51)과, 상기 펄스 레이저 광선 발진 수단(51)에 의해 발진된 펄스 레이저 광선의 출력을 조정하는 출력 조정 수단(52)과, 상기 출력 조정 수단(52)에 의해 출력이 조정된 펄스 레이저 광선을 집광하여 척 테이블(36)에 유지된 피가공물(W)에 조사하는 집광기(53)를 구비하고 있다. 펄스 레이저 광선 발진 수단(51)은, YAG 레이저 발진기로 이루어지는 펄스 레이저 광선 발진기(511)와, 이것에 부설된 반복 주파수 설정 수단(512)으로 구성되어 있다. 출력 조정 수단(52)은, 펄스 레이저 광선 발진 수단(51)에 의해 발진된 펄스 레이저 광선(LB1)의 출력을 조정한다. 집광기(53)는, 펄스 레이저 광선 발진 수단(51)으로부터 발진되어 출력 조정 수단(52)에 의해 출력이 조정된 펄스 레이저 광선(LB1)을 척 테이블(36)의 유지면을 향하여 방향 변환시키는 방향 변환 미러(531)와, 상기 방향 변환 미러(531)에 의해 방향 변환된 펄스 레이저 광선(LB1)을 집광하여 척 테이블(36)에 유지된 피가공물(W)에 조사하는 집광 대물 렌즈(532)로 이루어져 있다. 이와 같이 구성된 집광기(53)는, 도 1에 나타내는 바와 같이 케이싱(42)의 선단에 장착된다.The laser beam irradiating means 5 shown in Fig. 2 includes pulse laser beam emitting means 51, output adjusting means 52 for regulating the output of pulsed laser beams oscillated by the pulse laser beam emitting means 51, And a
도 1 및 도 2를 참조하여 설명을 계속하면, 척 테이블 기구(3)를 구성하는 지지 테이블(35)에는, 피가공물 유지 수단으로서의 척 테이블(36)에 인접하여 배치되어 상기 집광 대물 렌즈(532)의 오염의 정도를 검출하기 위한 집광 대물 렌즈 오염 검출 수단(7)을 구성하는 집광기(53)로부터 조사되는 레이저 광선의 출력을 검출하는 출력 검출기(71)가 배치되어 있다. 이 출력 검출기(71)는, 수광한 레이저 광선의 출력을 후술하는 제어 수단에 보낸다.1 and 2, the support table 35 constituting the chuck table mechanism 3 is disposed adjacent to the chuck table 36 as the workpiece holding means, and the condensing
도시된 실시형태에 있어서의 레이저 가공 장치는, 도 3에 나타내는 제어 수단(8)을 구비하고 있다. 제어 수단(8)은 컴퓨터에 의해 구성되어 있고, 제어 프로그램에 따라 연산 처리하는 중앙 처리 장치(CPU)(81)와, 제어 프로그램 등을 저장하는 리드 온리 메모리(ROM)(82)와, 연산 결과 등을 저장하는 읽기 및 쓰기 가능한 랜덤 액세스 메모리(RAM)(83)와, 입력 인터페이스(84) 및 출력 인터페이스(85)를 구비하고 있다. 제어 수단(8)의 입력 인터페이스(84)에는, 상기 촬상 수단(6), 출력 검출기(71) 등으로부터의 검출 신호가 입력된다. 그리고, 제어 수단(6)의 출력 인터페이스(85)로부터는, 상기 가공 이송 수단(37), 인덱싱 이송 수단(38), 펄스 레이저 광선 발진 수단(51), 출력 조정 수단(52), 경보 수단으로서의 표시 수단(80) 등에 제어 신호를 출력한다.The laser machining apparatus in the illustrated embodiment includes the control means 8 shown in Fig. The control means 8 is constituted by a computer and includes a central processing unit (CPU) 81 for performing arithmetic processing according to a control program, a read only memory (ROM) 82 for storing a control program and the like, A random access memory (RAM) 83 for reading and writing data, and an
도시된 실시형태에 있어서의 레이저 가공 장치는 이상과 같이 구성되어 있고, 이하 그 작용에 대해서 설명한다.The laser processing apparatus in the illustrated embodiment is configured as described above, and its operation will be described below.
전술한 레이저 광선 조사 수단(5)의 펄스 레이저 광선 발진 수단(51)으로부터 발진된 피가공물에 대해 흡수성을 갖는 파장(예컨대 파장이 355 ㎚)의 펄스 레이저 광선(LB1)을 출력 조정 수단(52)에 의해 출력을 조정하여 집광기(53)를 통해 척 테이블(36)에 유지된 피가공물(W)에 조사함으로써, 피가공물(W)에 어블레이션 가공을 실시하면, 데브리가 비산하여 집광 대물 렌즈(532)를 오염시킨다. 또한, 펄스 레이저 광선 발진 수단(51)으로부터 발진된 피가공물에 대해 투과성을 갖는 파장(예컨대 파장이 1064 ㎚)의 펄스 레이저 광선(LB1)을 출력 조정 수단(52)에 의해 출력을 조정하여 집광기(53)를 통해 척 테이블(36)에 유지된 피가공물(W)의 내부에 집광점을 위치 부여하여 조사함으로써, 피가공물(W)의 내부에 개질층을 형성하는 내부 가공을 실시하여도 미세한 분진이 비산하여 집광 대물 렌즈(532)를 오염시킨다. 이러한 집광 대물 렌즈(532)의 오염의 정도가 허용치를 넘으면, 전술한 바와 같이 피가공물(W)에 조사되는 펄스 레이저 광선(LB1)의 출력이 저하하여 가공 품질이 안정되지 않는다고 하는 문제가 있다. 또한, 펄스 레이저 광선 발진 수단(51)으로부터 발진된 펄스 레이저 광선(LB1)이 데브리에 의해 오염된 집광 대물 렌즈(532)에 흡수되어 집광 대물 렌즈(532)가 파손된다고 하는 문제가 있다. 따라서, 정기적으로 집광 대물 렌즈(532)의 오염의 정도를 검출하여, 현재의 집광 대물 렌즈(532)의 오염의 정도를 확인해 두는 것이 중요하다.The pulse laser beam LB1 having a wavelength (for example, a wavelength of 355 nm) is absorbed by the output adjusting means 52 to the workpiece oscillated from the pulse laser beam emitting means 51 of the laser beam irradiating means 5 described above, When the ablation process is performed on the workpiece W by adjusting the output of the workpiece W and holding the workpiece W held on the chuck table 36 through the
이하, 집광 대물 렌즈(532)의 오염의 정도를 검출하는 순서에 대해서 설명한다.Hereinafter, the procedure for detecting the degree of contamination of the condensing
우선, 제어 수단(8)은, 가공 이송 수단(37) 및 인덱싱 이송 수단(38)을 작동시켜, 척 테이블 기구(3)를 구성하는 지지 테이블(35)에 배치된 출력 검출기(71)를 집광 대물 렌즈(532)의 바로 아래에 위치 부여한다. 다음에, 제어 수단(8)은, 펄스 레이저 광선 발진 수단(51)을 작동시켜 펄스 레이저 광선(LB1)을 발진하며, 출력 조정 수단(52)을 제어하여 펄스 레이저 광선 발진 수단(51)으로부터 발진된 펄스 레이저 광선(LB1)의 출력을 예컨대 2 W로 조정한다. 이 결과, 2 W로 조정된 펄스 레이저 광선(LB1)이 집광기(53)의 집광 대물 렌즈(532)를 통해 출력 검출기(71)에 조사된다. 이와 같이 하여 펄스 레이저 광선(LB1)이 조사된 출력 검출기(71)는, 수광한 펄스 레이저 광선(LB1)의 출력에 대응한 신호를 제어 수단(8)에 보낸다.First, the control means 8 operates the processing transfer means 37 and the indexing transfer means 38 to move the
제어 수단(8)은, 출력 검출기(71)로부터 보내온 펄스 레이저 광선의 출력에 대응한 신호(A)가 집광 대물 렌즈(532)의 오염의 정도의 허용치(예컨대 설정된 출력의 10%)를 넘었는지의 여부를 판정한다. 도시된 실시형태에 있어서는 출력 검출기(71)로부터 보내온 펄스 레이저 광선의 출력이 2 W이기 때문에, 오염의 정도의 허용치는 0.2 W가 된다. 따라서 제어 수단(8)은, 출력 검출기(71)에 의해 검출된 펄스 레이저 광선의 출력에 대응한 신호(A)가, 설정된 출력(2 W)으로부터 허용치인 0.2 W를 감산한 값(2 W-0.2 W=1.8 W) 이상(A≥1.8 W)이면 집광 대물 렌즈(532)의 오염의 정도의 허용치(0.2 W) 내이며 사용 가능하다고 판정한다. 그리고 제어 수단(8)은, 판정 결과를 출력 검출기(71)에 의해 검출된 펄스 레이저 광선(LB1)의 출력에 대응한 신호(A)값과 함께 경보 수단으로서의 표시 수단(80)에 표시한다.The control means 8 determines whether the signal A corresponding to the output of the pulsed laser beam sent from the
한편, 출력 검출기(71)에 의해 검출된 펄스 레이저 광선(LB1)의 출력에 대응한 신호(A)가, 설정된 출력(2 W)으로부터 허용치인 0.2 W를 감산한 값(2 W-0.2 W=1.8 W) 미만(A<1.8 W)인 경우에는, 제어 수단(8)은 집광 대물 렌즈(532)의 오염의 정도의 허용치(0.2 W)를 넘었다고 판정하고, 판정 결과를 출력 검출기(71)에 의해 검출된 펄스 레이저 광선(LB1)의 출력에 대응한 신호(A)값과 함께 경보 수단으로서의 표시 수단(80)에 표시한다. 이와 같이 하여 경보 수단으로서의 표시 수단(80)에 표시된 판정 결과 및 출력 검출기(71)에 의해 검출된 펄스 레이저 광선(LB1)의 출력에 대응한 신호(A)값에 기초하여, 오퍼레이터는 집광 대물 렌즈(532)의 청소 또는 교환을 검토한다. 또한, 집광 대물 렌즈(532)의 오염의 정도의 허용치(0.2 W)를 넘었다고 판정한 경우에는, 경보 버저 또는 경보 램프를 작동시켜 경보하도록 하여도 좋다.On the other hand, the signal A corresponding to the output of the pulse laser beam LB1 detected by the
다음에, 집광 대물 렌즈(532)의 오염의 정도를 검출하기 위한 집광 대물 렌즈 오염 검출 수단의 다른 실시형태에 대해서, 도 4를 참조하여 설명한다.Next, another embodiment of the condensing objective lens contamination detecting means for detecting the degree of contamination of the condensing
도 4에 나타내는 집광 대물 렌즈(532)의 오염의 정도를 검출하기 위한 집광 대물 렌즈 오염 검출 수단(7a)은, 상기 레이저 광선 조사 수단(5) 내에 배치된다. 즉, 도 4에 나타내는 집광 대물 렌즈 오염 검출 수단(7a)은, 검사용 레이저 광선(LB2)을 발진하는 검사용 레이저 광선 발진기(72)와, 레이저 광선 조사 수단(5)을 구성하는 집광기(53)의 방향 변환 미러(531)와 집광 대물 렌즈(532) 사이의 경로에 2점 쇄선으로 나타내는 작용 위치와 실선으로 나타내는 후퇴 위치로 진퇴 가능하게 배치되어 작용 위치에 위치 부여된 상태에 있어서 검사용 레이저 광선 발진기(72)로부터 발진된 검사용 레이저 광선을 집광 대물 렌즈(532)를 향하여 방향을 변환시키는 방향 변환 수단(73)과, 검사용 레이저 광선 발진기(72)로부터 발진되어 방향 변환 수단(73) 및 집광 대물 렌즈(532)를 통해 피가공물 조사 수단으로서의 척 테이블(36)에 조사된 검사용 레이저 광선(LB2)의 반사광을 반사광 검출 경로(74)에 분기하는 빔 스플리터(75)와, 반사광 검출 경로(74)에 배치된 집광 렌즈(76)와, 상기 빔 스플리터(75)에 의해 반사광 검출 경로(74)에 분기되어 집광 렌즈(76)에 의해 집광된 반사광의 광 강도를 검출하는 포토 디텍터(77)를 구비하고 있다.The condensing objective lens contamination detecting means 7a for detecting the degree of contamination of the condensing
상기 검사용 레이저 광선 발진기(72)는, 예컨대 파장이 632 ㎚이며 출력이 2 ㎽인 He-Ne 레이저, 또는 예컨대 파장이 830 ㎚이며 출력이 3 ㎽인 SLD 레이저를 출력한다. 상기 방향 변환 수단(73)은, 방향 변환 미러(731)와, 상기 방향 변환 미러(731)를 도 4에 있어서 2점 쇄선으로 나타내는 작용 위치와 실선으로 나타내는 후퇴 위치로 진퇴 가능하게 이동하는 액츄에이터(732)로 이루어져 있다. 즉, 방향 변환 수단(73)의 액츄에이터(732)는, 상기 레이저 광선 조사 수단(5)에 의해 레이저 가공 작업을 실시할 때에는 방향 변환 미러(731)를 실선으로 나타내는 후퇴 위치에 위치 부여하고 있고, 집광 대물 렌즈(532)의 오염의 정도를 검출할 때에는 방향 변환 미러(731)를 2점 쇄선으로 나타내는 작용 위치에 위치 부여한다. 상기 빔 스플리터(75)는, 검사용 레이저 광선 발진기(72)로부터 발진된 검사용 레이저 광선(LB2)을 방향 변환 미러(731)를 향하게 하여 통과시키지만, 척 테이블(36)에 조사된 검사용 레이저 광선(LB2)의 반사광은 반사광 검출 경로(74)를 향하여 분기한다. 상기 집광 렌즈(76)는, 빔 스플리터(75)에 의해 반사광 검출 경로(74)에 분기되어 반사광을 집광하여 포토 디텍터(77)에 유도한다. 포토 디텍터(77)는, 반사광 검출 경로(74)에 유도된 반사광을 수광하고, 수광한 반사광의 광 강도에 대응한 신호(전압 신호)를 제어 수단에 출력한다. 또한, 제어 수단은, 본 실시형태에 있어서는 상기 도 3에 나타내는 제어 수단(8)을 이용하는 것으로 하며, 포토 디텍터(77)로부터의 출력 신호는 도 3에 나타내는 바와 같이 입력 인터페이스(84)에 입력된다.The inspection
도 4에 나타내는 집광 대물 렌즈 오염 검출 수단(7a)은 이상과 같이 구성되어 있으며, 이하, 집광 대물 렌즈(532)의 오염의 정도를 검출하는 순서에 대해서 설명한다.The condensing objective lens contamination detecting means 7a shown in Fig. 4 is configured as described above. Hereinafter, the procedure of detecting the degree of contamination of the condensing
우선, 제어 수단(8)은, 가공 이송 수단(37) 및 인덱싱 이송 수단(38)을 작동시켜, 척 테이블 기구(3)를 구성하는 척 테이블(36)을 집광 대물 렌즈(532)의 바로 아래에 위치 부여한다. 또한, 척 테이블(36)의 흡착 척(361) 상에는 반사경(M)을 배치하는 것이 바람직하다. 다음에, 제어 수단(8)은 분기 수단(73)의 액츄에이터(732)를 작동시켜 방향 변환 미러(731)를 2점 쇄선으로 나타내는 작용 위치에 위치 부여한다. 그리고 제어 수단(8)은, 검사용 레이저 광선 발진기(72)를 작동시켜 검사용 레이저 광선(LB2)을 발진한다. 검사용 레이저 광선 발진기(72)로부터 발진된 검사용 레이저 광선(LB2)은, 빔 스플리터(75), 방향 변환 수단(73)의 방향 변환 미러(731), 집광기(53)의 집광 대물 렌즈(532)를 통해 척 테이블(36) 상에 유지된 반사경(M)에 조사된다. 반사경(M)에 조사된 검사용 레이저 광선(LB2)은 반사경(M)에서 반사되어, 그 반사광이 집광 대물 렌즈(532), 방향 변환 미러(731), 빔 스플리터(75)를 통해 반사광 검출 경로(74)에 유도되고, 집광 렌즈(76)에 의해 집광되어 포토 디텍터(77)에 의해 수광된다.The control means 8 operates the processing transfer means 37 and the indexing transfer means 38 to move the chuck table 36 constituting the chuck table mechanism 3 directly below the condensing
이와 같이 하여, 반사경(M)에서 반사된 검사용 레이저 광선(LB2)의 반사광을 수광한 포토 디텍터(77)는, 수광한 반사광의 광 강도에 대응한 전압 신호(B)를 제어 수단(8)에 보낸다. 제어 수단(8)은, 포토 디텍터(77)로부터 보내온 전압 신호(B)가 집광 대물 렌즈(532)의 오염의 정도의 허용치를 넘었는지의 여부를 판정한다. 또한, 집광 대물 렌즈(532)의 오염의 정도의 허용치는, 집광 대물 렌즈(532)가 오염되어 있지 않은 상태의 10%로 설정되어 있다. 즉, 검사용 레이저 광선 발진기(72)로부터 발진된 검사용 레이저 광선(LB2)이 빔 스플리터(75), 분기 수단(73)의 방향 변환 미러(731), 오염되어 있지 않은 집광 대물 렌즈(532)를 통해 척 테이블(36) 상에 유지된 반사경(M)에 조사되었을 때의 반사광이 포토 디텍터(77)에 의해 수광되었을 때의 광 강도에 대응하는 전압 신호(B)가 예컨대 1 V라고 하면, 집광 대물 렌즈(532)의 오염의 정도의 허용치는 0.1 V로 설정된다. 따라서 제어 수단(8)은, 포토 디텍터(77)에 의해 검출된 검사용 레이저 광선(LB2)의 반사광의 강도에 대응하는 전압 신호(B)가, 오염되어 있지 않은 집광 대물 렌즈(532)의 상태에 있어서의 광 강도에 대응하는 전압(1 V)으로부터 허용치인 0.1 V를 감산한 값(1 V-0.1 V=0.9 V) 이상(B≥0.9 V)이면 집광 대물 렌즈(532)의 오염의 정도의 허용치(0.1 V) 내이며 사용 가능하다고 판정한다. 그리고 제어 수단(8)은, 판정 결과를 포토 디텍터(77)에 의해 검출된 검사용 레이저 광선(LB2)의 반사광의 강도에 대응하는 전압 신호(B)값과 함께 경보 수단으로서의 표시 수단(80)에 표시한다.The
한편, 포토 디텍터(77)에 의해 검출된 검사용 레이저 광선(LB2)의 반사광의 강도에 대응하는 전압 신호(B)가, 오염되어 있지 않은 집광 대물 렌즈(532)의 상태에 있어서의 광 강도에 대응하는 전압(1 V)으로부터 허용치인 0.1 V를 감산한 값(1 V-0.1 V=0.9 V) 미만(B<0.9 V)이면 집광 대물 렌즈(532)의 오염의 정도의 허용치(0.1 V)를 넘었다고 판정하고, 판정 결과를 포토 디텍터(77)에 의해 검출된 검사용 레이저 광선(LB2)의 반사광의 강도에 대응하는 전압 신호(B)값과 함께 경보 수단으로서의 표시 수단(80)에 표시한다. 이와 같이 하여 경보 수단으로서의 표시 수단(80)에 표시된 판정 결과 및 포토 디텍터(77)에 의해 검출된 검사용 레이저 광선(LB2)의 반사광의 강도에 대응하는 전압 신호(B)값에 기초하여, 오퍼레이터는 집광 대물 렌즈(532)의 청소 또는 교환을 검토한다. 또한, 집광 대물 렌즈(532)의 오염의 정도의 허용치를 넘었다고 판정한 경우에는, 경보 버저 또는 경보 램프를 작동시켜 경보하도록 하여도 좋다.On the other hand, when the voltage signal B corresponding to the intensity of the reflected light of the inspection laser beam LB2 detected by the
2: 정지 베이스
3: 척 테이블 기구
36: 척 테이블
37: 가공 이송 수단
38: 인덱싱 이송 수단
4: 레이저 광선 조사 유닛
5: 레이저 광선 조사 수단
51: 펄스 레이저 광선 발진 수단
52: 출력 조정 수단
53: 집광기
532: 집광 대물 렌즈
6: 촬상 수단
7, 7a: 집광 대물 렌즈 오염 검출 수단
71: 출력 검출기
72: 검사용 레이저 광선 발진기
73: 방향 변환 수단
74: 반사광 검출 경로
75: 빔 스플리터
76: 집광 렌즈
77: 포토 디텍터
8: 제어 수단
W: 피가공물
M: 반사경 2: stop base 3: chuck table mechanism
36: chuck table 37: machining transfer means
38: indexing transfer means 4: laser beam irradiation unit
5: laser beam irradiation means 51: pulse laser beam emission means
52: output adjusting means 53: condenser
532: condensing objective lens 6: imaging means
7, 7a: condensing objective lens contamination detecting means 71: output detector
72: laser beam oscillator for inspection 73: direction changing means
74: reflected light detection path 75: beam splitter
76: condenser lens 77: photo detector
8: Control means W: Workpiece
M: reflector
Claims (3)
피가공물을 유지하는 피가공물 유지 수단과, 상기 피가공물 유지 수단에 유지된 피가공물을 레이저 가공하는 레이저 광선 조사 수단과, 상기 피가공물 유지 수단과 상기 레이저 광선 조사 수단을 가공 이송 방향으로 상대적으로 이동시키는 가공 이송 수단을 포함하고,
상기 레이저 광선 조사 수단이 레이저 광선을 발진하는 레이저 광선 발진 수단과, 상기 레이저 광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저 광선을 집광하여 상기 피가공물 유지 수단에 유지된 피가공물에 조사하는 집광 대물 렌즈를 갖춘 집광기를 포함하는 것인, 레이저 가공 장치에 있어서,
상기 집광 대물 렌즈의 오염의 정도를 검출하는 집광 대물 렌즈 오염 검출 수단과, 상기 집광 대물 렌즈 오염 검출 수단에 의해 검출된 집광 대물 렌즈의 오염의 정도가 허용치를 넘는 경우 경보하는 경보 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.A laser processing apparatus comprising:
A workpiece holding means for holding a workpiece; a laser beam irradiating means for laser-processing a workpiece held by the workpiece holding means; and a means for moving the workpiece holding means and the laser beam irradiating means relatively And a transferring means for transferring,
A laser beam emitting means for emitting the laser beam; a condenser having a condensing objective lens for condensing the laser beam emitted from the laser beam emitting means and irradiating the workpiece held by the workpiece holding means; In a laser processing apparatus,
A condensing objective lens contamination detecting means for detecting the degree of contamination of the condensing objective lens and an alarm means for warning when the degree of contamination of the condensing objective lens detected by the condensing objective lens contamination detecting means exceeds an allowable value Characterized in that the laser processing apparatus comprises:
검사용 레이저 광선을 발진하는 검사용 레이저 광선 발진기와,
상기 피가공물 유지 수단의 상기 레이저 광선 발진 수단과 상기 집광기를 연결시키는 경로에 작용 위치와 후퇴 위치로 진퇴 가능하게 배치되어 작용 위치에 위치 부여된 상태에서 상기 검사용 레이저 광선 발진기로부터 발진된 검사용 레이저 광선을 상기 집광기를 향해 방향을 변환시키는 방향 변환 수단과,
상기 검사용 레이저 광선 발진기로부터 발진되어 상기 방향 변환 수단과 상기 집광기를 통해 상기 피가공물 유지 수단에 조사된 검사용 레이저 광선의 반사광을 반사광 검출 경로로 분기하는 빔 스플리터와,
상기 빔 스플리터에 의해 상기 반사광 검출 경로로 분기된 반사광의 강도를 검출하는 포토 디텍터와,
상기 포토 디텍터가 검출한 반사광의 강도가 미리 정해진 값 이하인지 여부를 판정하여 상기 포토 디텍터가 검출한 반사광의 강도가 미리 정해진 값 이하인 경우 상기 경보 수단에 경보 신호를 출력하는 제어 수단을 포함하는 것인 레이저 가공 장치. The apparatus according to claim 1, wherein the light-converging objective lens contamination detecting means
An inspection laser beam oscillator for oscillating an inspection laser beam,
A laser beam oscillator for generating a laser beam emitted from the laser beam oscillator for inspection and a laser beam emitted from the laser beam oscillator for inspection, Direction changing means for changing the direction of the light toward the condenser,
A beam splitter which is emitted from the inspection laser beam oscillator and branches the reflected light of the inspection laser beam applied to the workpiece holding means through the direction changing means and the condenser to a reflected light detection path,
A photodetector for detecting the intensity of the reflected light split by the beam splitter into the reflected light detection path,
And control means for judging whether or not the intensity of the reflected light detected by the photodetector is less than or equal to a predetermined value and outputting an alarm signal to the warning means when the intensity of the reflected light detected by the photodetector is not more than a predetermined value Laser processing apparatus.
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