KR20170029381A - 레이저 가공 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 피가공물에 대하여 곡선 가공을 행하는 레이저 가공 장치에 있어서, 가공 이송 속도를 높여 곡선 가공을 행하는 경우여도, 정확한 곡선 가공이 가능한 레이저 가공 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의해, 레이저 광선의 집광점을 피가공물의 가공 예정 라인을 따라 이동시키기 위한 유지 수단이 실제로 이동해야 할 목표 궤도 좌표를 X 좌표, Y 좌표로 기억하는 목표 궤도 좌표 기억부와, 상기 제어 궤도 좌표에 기초하여 상기 X축 방향 이동 수단 및 Y축 방향 이동 수단을 작동시켜 상기 유지 수단이 실제로 이동한 궤적 좌표를 X 좌표, Y 좌표로 기억하는 궤적 좌표 기억부와, 상기 목표 궤도 좌표와 상기 궤적 좌표를 비교하여 상기 궤적 좌표가 상기 목표 궤도 좌표와 일치하도록 상기 제어 궤도 좌표를 수정하는 제어 궤도 좌표 수정 수단으로 적어도 구성되는 제어 수단을 구비하는 레이저 가공 장치가 제공된다.

Description

레이저 가공 장치{LASER PROCESSING DEVICE}
본 발명은, 유리판이나 반도체 웨이퍼 등의 피가공물에 레이저 광선을 조사하여 곡선 가공을 행하는 레이저 가공 장치에 관한 것이다.
IC, LSI 등의 디바이스가 분할 예정 라인에 의해 구획된 표면에 형성된 웨이퍼는, 다이싱 장치, 레이저 가공 장치에 의해 개개의 디바이스로 분할되어 휴대전화, 퍼스널 컴퓨터 등의 전기기기에 이용된다.
레이저 가공 장치는, 피가공물을 유지하는 유지 수단과, 상기 유지 수단에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 집광기를 포함하는 레이저 광선 조사 수단과, 상기 유지 수단을 X축 방향, Y축 방향으로 가공 이송하는 가공 이송 수단과, 제어 수단으로 적어도 구성되어 있고, 피가공물에 고정밀도의 가공을 행할 수 있다. 또한, 직진성을 필요로 하는 절삭 블레이드를 구비한 다이싱 장치와는 달리, 레이저 가공 장치는 곡선 가공을 가능하게 하고, 예컨대 반도체 웨이퍼나 유리판에 대하여, 곡선을 포함하는 형상으로 절단 가공을 행할 수 있는 것이 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1을 참조).
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2008-062289호 공보
여기서, 피가공물에 대하여 곡선 가공을 행하는 경우에, 상기 가공 이송 수단의 가공 이송 속도를 느리게 하여, 시간을 들여 천천히 가공한 경우는 원하는 곡선으로 가공이 가능하지만, 가공 효율을 높이기 위해서, 가공 이송 속도를 높여 제어 수단에 기억된 목표 궤도 좌표에 따라서 유지 수단을 X축 방향, Y축 방향으로 가공 이송하여 곡선 가공을 행하면, 상기 유지 수단과 피가공물의 관성력에 의해 레이저 광선의 집광점이 가공하려고 하고 있는 곡선 좌표에서 벗어나 정확한 곡선 가공을 행할 수 없다고 하는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기 사실을 감안하여 이루어진 것으로, 그 주된 기술 과제는, 피가공물에 대하여 곡선 가공을 행하는 레이저 가공 장치에 있어서, 가공 이송 속도를 높여 곡선 가공을 하는 경우에도, 정확한 곡선 가공이 가능한 레이저 가공 장치를 제공하는 데 있다.
상기 주체 기술 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따르면, 피가공물을 유지하는 유지 수단과, 상기 유지 수단에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 집광하는 집광기를 구비한 레이저 광선 조사 수단과, 상기 유지 수단을 가공 이송하는 가공 이송 수단과, 제어 수단으로 적어도 구성되는 레이저 가공 장치로서, 상기 가공 이송 수단은, 제어 궤도 좌표에 기초하여 상기 유지 수단을 X축 방향으로 가공 이송하는 X축 방향 이동 수단과, 상기 X축과 직교하는 Y축 방향으로 상기 유지 수단을 가공 이송하는 Y축 방향 이동 수단으로 구성되고, 상기 제어 수단은, 레이저 광선의 집광점을 피가공물의 가공 예정 라인을 따라 이동시키기 위한 유지 수단이 실제로 이동해야 할 목표 궤도 좌표를 X 좌표, Y 좌표로 기억하는 목표 궤도 좌표 기억부와, 상기 제어 궤도 좌표에 기초하여 상기 X축 방향 이동 수단, 및 Y축 방향 이동 수단을 작동시켜 상기 유지 수단이 실제로 이동한 궤적 좌표를 X 좌표, Y 좌표로 기억하는 궤적 좌표 기억부와, 상기 목표 궤도 좌표와 상기 궤적 좌표를 비교하여 상기 궤적 좌표가 상기 목표 궤도 좌표와 일치하도록 상기 제어 궤도 좌표를 수정하는 제어 궤도 좌표 수정 수단을 구비하는 레이저 가공 장치가 제공된다.
상기 제어 수단은, 상기 제어 궤도 좌표 수정 수단에 의해 수정된 제어 궤도 좌표를 제어 궤도 좌표 기억부에 기억시키고, 수정된 상기 제어 궤도 좌표에 기초하여 상기 X축 방향 이동 수단 및 상기 Y축 방향 이동 수단을 작동시켜 상기 유지 수단에 유지된 피가공물에 레이저 가공을 행하도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어 수단은, 상기 제어 궤도 좌표에 기초하여 상기 X축 방향 이동 수단 및 상기 Y축 방향 이동 수단을 작동시켜, 상기 궤적 좌표와 상기 목표 궤도 좌표가 일치하는지 여부의 확인 동작을 실시하고, 상기 확인 동작의 결과, 양자가 일치한다고 간주할 수 있는 허용 범위 내라면, 상기 제어 궤도 좌표 기억부에 기억된 제어 궤도 좌표에 대한 수정을 종료하고, 허용 범위 내가 아닌 경우는 상기 궤적 좌표가 상기 목표 궤도 좌표와 일치하는 방향으로 상기 제어 궤도 좌표를 더 수정하여 상기 확인 동작을 반복하도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 레이저 가공 장치에 따르면, 상기 제어 수단은, 레이저 광선의 집광점을 피가공물의 가공 예정 라인을 따라 이동시키기 위한 유지 수단이 실제로 이동해야 할 목표 궤도 좌표를 X 좌표, Y 좌표로 기억하는 목표 궤도 좌표 기억부와, 상기 제어 궤도 좌표에 기초하여 상기 X축 방향 이동 수단, 및 Y축 방향 이동 수단을 작동시켜 상기 유지 수단이 실제로 이동한 궤적 좌표를 X 좌표, Y 좌표로 기억하는 궤적 좌표 기억부와, 상기 목표 궤도 좌표와 상기 궤적 좌표를 비교하여 상기 궤적 좌표가 상기 목표 궤도 좌표와 일치하도록 상기 제어 궤도 좌표를 수정하는 제어 궤도 좌표 수정 수단을 구비하기 때문에, 가공 이송 속도를 높게 설정하여도, 유지 수단과 피가공물의 관성력의 영향에 의해, 레이저 광선의 집광점이 설계상의 가공 예정 라인으로부터 벗어나는 일이 없고, 정확한 곡선 가공을 행하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명에 따른 레이저 가공 장치의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 레이저 가공 장치에 장비되는 레이저 광선 조사 수단의 블록 구성도.
도 3은 도 1에 도시된 레이저 가공 장치에 장비되는 제어 수단의 블록 구성도.
도 4는 도 1에 도시된 레이저 가공 장치에 의해 실시하는 레이저 가공 상태를 나타낸 설명도.
도 5는 도 3에 도시된 제어 수단에 기억된 척 테이블의 목표 궤도 좌표를 나타낸 도면.
도 6은 도 3에 도시된 제어 수단에 의해 실제로 척 테이블이 이동한 궤적을 도시하는 궤적 좌표를 나타낸 도면.
도 7은 도 3에 도시된 제어 수단에 기억된 제어 궤도 좌표를, 목표 궤도 좌표와 궤적 좌표에 의해 수정하는 것을 나타낸 설명도.
이하, 본 발명에 따른 레이저 가공 장치의 적합한 실시형태에 대해서, 첨부 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
도 1에는, 본 발명에 따른 레이저 가공 장치의 사시도가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 레이저 가공 장치(1)는, 정지 베이스(2)와, 상기 정지 베이스(2)에 화살표 X로 나타내는 X축 방향으로 이동 가능하게 배치되어 피가공물을 유지하는 척 테이블 기구(3)와, 정지 베이스(2) 상에 배치된 레이저 광선 조사 유닛(4)을 구비하고 있다.
상기 척 테이블 기구(3)는, 정지 베이스(2) 상에 X축 방향을 따라 평행하게 배치된 한 쌍의 안내 레일(31, 31)과, 상기 안내 레일(31, 31) 상에 X축 방향으로 이동 가능하게 배치된 제1 슬라이딩 블록(32)과, 상기 제1 슬라이딩 블록(32) 상에 X축 방향과 직교하는 화살표 Y로 나타내는 Y축 방향으로 이동 가능하게 배치된 제2 슬라이딩 블록(33)과, 상기 제2 슬라이딩 블록(33) 상에 원통 부재(34)에 의해 지지된 커버 테이블(35)과, 피가공물을 유지하는 유지 수단으로서의 척 테이블(36)을 구비하고 있다. 이 척 테이블(36)은 통기성을 갖는 다공성 재료로 형성된 흡착척(361)을 구비하고 있고, 흡착척(361)의 상면인 유지면 상에 도시하지 않은 흡인 수단을 작동시킴으로써 피가공물을 유지하도록 되어 있다. 이와 같이 구성된 척 테이블(36)은, 원통 부재(34) 내에 배치된 도시하지 않은 펄스 모터에 의해 회전된다. 또한, 척 테이블(36)에는, 피가공물을, 보호 테이프를 통해 지지하는 환형 프레임을 고정하기 위한 클램프(362)가 배치되어 있다.
상기 제1 슬라이딩 블록(32)은, 하면에 상기 한 쌍의 안내 레일(31, 31)과 끼워 맞추는 한 쌍의 피안내홈(321, 321)이 형성됨과 더불어, 상면에 Y축 방향을 따라 평행하게 형성된 한 쌍의 안내 레일(322, 322)이 설치되어 있다. 이와 같이 구성된 제1 슬라이딩 블록(32)은, 피안내홈(321, 321)이 한 쌍의 안내 레일(31, 31)에 끼워 맞춰짐으로써, 한 쌍의 안내 레일(31, 31)을 따라 X축 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 도시된 척 테이블 기구(3)는, 제1 슬라이딩 블록(32)을 한 쌍의 안내 레일(31, 31)을 따라 X축 방향으로 이동시키기 위한 X축 방향 이동 수단(37)을 구비하고 있다. X축 방향 이동 수단(37)은, 상기 한 쌍의 안내 레일(31, 31) 사이에 평행하게 배치된 수나사 로드(371)와, 상기 수나사 로드(371)를 회전 구동하기 위한 펄스 모터(372)의 출력축에 전동 연결되어 있다. 또한, 수나사 로드(371)는, 제1 슬라이딩 블록(32)의 중앙부 하면으로 돌출되어 설치된 도시하지 않은 수나사 블록에 형성된 관통 암나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 따라서, 펄스 모터(372)에 의해 수나사 로드(371)를 정회전 및 역회전 구동함으로써, 제1 슬라이딩 블록(32)은, 안내 레일(31, 31)을 따라 X축 방향으로 이동된다.
도시된 레이저 가공 장치(1)는, 상기 척 테이블(36)의 X축 방향 위치를 검출하기 위한 X축 방향 위치 검출 수단(374)을 구비하고 있다. X축 방향 위치 검출 수단(374)은, 안내 레일(31)을 따라 배치된 선형 스케일(374a)과, 제1 슬라이딩 블록(32)에 배치되어 제1 슬라이딩 블록(32)과 함께 선형 스케일(374a)을 따라 이동하는 판독 헤드(374b)로 이루어져 있다. 이 X축 방향 위치 검출 수단(374)의 판독 헤드(374b)는, 예컨대 1 ㎛마다 1펄스의 펄스 신호를 후술하는 제어 수단으로 보낸다. 그리고, 후술하는 제어 수단은, 입력한 펄스 신호를 카운트함으로써, 척 테이블(36)의 X축 방향 위치를 검출한다. 또한, 상기 X축 방향 이동 수단(37)의 구동원으로서 펄스 모터(372)를 이용한 경우에는, 펄스 모터(372)에 구동 신호를 출력하는 후술하는 제어 수단의 구동 펄스를 카운트함으로써, 척 테이블(36)의 X축 방향의 위치를 검출할 수도 있다. 또한, 상기 X축 방향 이동 수단(37)의 구동원으로서 서보 모터를 이용한 경우에는, 서보 모터의 회전수를 검출하는 로터리 인코더가 출력하는 펄스 신호를 후술하는 제어 수단으로 보내고, 제어 수단이 입력한 펄스 신호를 카운트함으로써, 척 테이블(36)의 X축 방향 위치를 검출할 수도 있다.
상기 제2 슬라이딩 블록(33)은, 하면에 상기 제1 슬라이딩 블록(32)의 상면에 설치된 한 쌍의 안내 레일(322, 322)과 끼워 맞추는 한 쌍의 피안내홈(331, 331)이 형성되어 있고, 이 피안내홈(331, 331)을 한 쌍의 안내 레일(322, 322)에 끼워 맞춤으로써, Y축 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 도시된 척 테이블 기구(3)는, 제2 슬라이딩 블록(33)을 제1 슬라이딩 블록(32)에 설치된 한 쌍의 안내 레일(322, 322)을 따라 Y축 방향으로 이동시키기 위한 Y축 방향 이동 수단(38)을 구비하고 있다. Y축 방향 이동 수단(38)은, 상기 한 쌍의 안내 레일(322, 322) 사이에 평행하게 배치된 수나사 로드(381)와, 상기 수나사 로드(381)를 회전 구동하기 위한 펄스 모터(382) 등의 구동원을 포함하고 있다. 상기 수나사 로드(381)는, 일단이 상기 제1 슬라이딩 블록(32)의 상면에 고정된 베어링 블록(383)에 회전 가능하게 지지되어 있고, 타단이 상기 펄스 모터(382)의 출력축에 전동 연결되어 있다. 또한, 수나사 로드(381)는, 제2 슬라이딩 블록(33)의 중앙부 하면으로 돌출되어 설치된 도시하지 않은 수나사 블록에 형성된 관통 암나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 따라서, 펄스 모터(382)에 의해 수나사 로드(381)를 정회전 및 역회전 구동함으로써, 제2 슬라이딩 블록(33)은 안내 레일(322, 322)을 따라 Y축 방향으로 이동된다.
도시된 레이저 가공 장치(1)는, 상기 제2 슬라이딩 블록(33)의 Y축 방향 위치를 검출하기 위한 Y축 방향 위치 검출 수단(384)을 구비하고 있다. Y축 방향 위치 검출 수단(384)은, 안내 레일(322)을 따라 배치된 선형 스케일(384a)과, 제2 슬라이딩 블록(33)에 배치되어 제2 슬라이딩 블록(33)과 함께 선형 스케일(384a)을 따라 이동하는 판독 헤드(384b)로 이루어져 있다. 이 Y축 방향 위치 검출 수단(384)의 판독 헤드(384b)는, 예컨대 1 ㎛마다 1펄스의 펄스 신호를 후술하는 제어 수단으로 보낸다. 그리고, 후술하는 제어 수단은, 입력한 펄스 신호를 카운트함으로써, 제2 슬라이딩 블록(33)의 Y축 방향 위치를 검출한다. 또한, 상기 Y축 방향 이동 수단(38)의 구동원으로서 펄스 모터(382)를 이용한 경우에는, 펄스 모터(382)에 구동 신호를 출력하는 후술하는 제어 수단의 구동 펄스를 카운트함으로써, 제2 슬라이딩 블록(33)의 Y축 방향의 위치를 검출할 수도 있다. 또한, 상기 Y축 방향 이동 수단(38)의 구동원으로서 서보 모터를 이용한 경우에는, 서보 모터의 회전수를 검출하는 로터리 인코더가 출력하는 펄스 신호를 후술하는 제어 수단으로 보내고, 제어 수단이 입력한 펄스 신호를 카운트함으로써, 제2 슬라이딩 블록(33)의 Y축 방향 위치를 검출할 수도 있다.
상기 레이저 광선 조사 유닛(4)은, 상기 정지 베이스(2) 상에 배치된 지지 부재(41)와, 상기 지지 부재(41)에 의해 지지되어 실질적으로 수평으로 연장되는 케이싱(42)과, 상기 케이싱(42)에 배치된 레이저 광선 조사 수단(5)과, 케이싱(42)의 전단부에 배치되어 레이저 가공해야 할 가공 영역을 검출하는 촬상 수단(6)을 구비하고 있다. 또한, 촬상 수단(6)은, 피가공물을 조명하는 조명 수단과, 상기 조명 수단에 의해 조명된 영역을 포착하는 광학계와, 상기 광학계에 의해 포착된 상을 촬상하는 촬상 소자(CCD) 등을 구비하고, 촬상한 화상 신호를 후술하는 제어 수단으로 보낸다.
상기 레이저 광선 조사 수단(5)에 대해서 도 2를 참조하여 설명한다.
도시된 레이저 광선 조사 수단(5)은, 펄스 레이저 광선 발진 수단(51)과, 상기 펄스 레이저 광선 발진 수단(51)으로부터 발진된 펄스 레이저 광선(LB)의 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 피가공물에 조사하는 집광기(53)를 구비하고 있다. 집광기(53)는, 상기 펄스 레이저 광선 발진 수단(51)으로부터 발진되고, 출력 조정 수단(52)에 의해 출력이 조정된 펄스 레이저 광선을 도 2에 있어서 아래쪽을 향해 방향 변환하는 방향 변환 미러(531)와, 상기 방향 변환 미러(531)에 의해 방향 변환된 펄스 레이저 광선을 집광하여 척 테이블(36)에 유지된 피가공물(10)에 조사하는 집광 렌즈(532)로 이루어져 있다. 또한, 집광기(53)에 의해 집광되는 펄스 레이저 광선의 집광점 위치는, 도시하지 않은 집광점 위치 조정 수단에 의해 척 테이블(36)의 상면인 유지면에 대하여 수직인 방향(Z축 방향)으로 조정되도록 되어 있다. 이와 같이 구성된 레이저 광선 조사 수단(5)의 펄스 레이저 광선 발진 수단(51) 및 출력 조정 수단(52)은, 후술하는 제어 수단에 의해 제어된다.
도시된 레이저 가공 장치(1)는, 도 3에 도시된 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 기록 및 판독 가능한 랜덤 액세스 메모리(RAM)(83)와, 입력 인터페이스(84)에는, 상기 X축 방향 위치 검출 수단(374), Y축 방향 위치 검출 수단(384), 촬상 수단(6) 등으로부터의 검출 신호가 입력된다. 그리고, 제어 수단(8)의 출력 인터페이스(85)로부터는, 상기 X축 방향 이동 수단(37), Y축 방향 이동 수단(38), 레이저 광선 조사 수단(5)의 펄스 레이저 광선 발진 수단(51) 및 출력 조정 수단(52) 등에 제어 신호를 출력한다.
이상과 같이 구성된 레이저 가공 장치(1)의 작용에 대해서 이하에 설명한다. 또한, 상기 레이저 가공 장치(1)에 의해 피가공물을 가공하는 경우, 직선, 곡선을 조합한 형상, 혹은, 곡선만으로 이루어진 형상 등, 여러 가지의 형상으로 가공이 가능하지만, 이하의 설명에서는, 본원 발명의 작용 설명을 용이하게 하기 위해서, 피가공물인 유리판을 레이저 가공에 의해 원형으로 절단하는 경우를 예로 들어 설명한다.
도 4에는, 본 발명의 실시형태에 있어서의 레이저 가공 장치(1)에 의해 피가공물로서의 유리판(10)이 가공되는 상태가 도시되어 있다. 도 4에 도시된 유리판(10)은, 예컨대 두께가 200 ㎛인 정방형으로 형성되어 있고, 표면(10a)에는 설계상 설정된 가공해야 할 가공 예정 라인(100)이 표시되어 있다(또한, 상기 가공 예정 라인(100)은 설명을 위해 편의상 나타낸 것으로, 표면(10a)에 실제로 표시되는 것은 아님). 이와 같이 구성된 유리판(10)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 환형 프레임(F)의 내측 개구부를 덮도록 외주부가 장착된 보호 테이프(T)의 표면에 접착되어 있다.
도 5에는, 설계상 설정된 가공 예정 라인(100)을 따른 가공을 행하기 위한, 척 테이블(36)이 실제로 이동해야 할 목표 궤도 라인(101)을 형성하는 좌표 위치를 나타내는 목표 궤도 좌표(Xm, Yn)가 도시되어 있고, 제어 수단(8)의 랜덤 액세스 메모리(RAM)(83)의 목표 궤도 좌표 기억부(기억 영역(83a))에 기억되어 있다. 또한, X축 방향 이동 수단(37) 및 Y축 방향 이동 수단(38)을 구동하여 척 테이블(36)의 위치 제어를 하기 위한 제어 궤도 좌표(Xo, Yp)가 랜덤 액세스 메모리(RAM)(83)의 제어 궤도 좌표 기억부(기억 영역(83b))에 기억되어 있다. 또한, 초기 상태에서는, 상기 제어 궤도 좌표 기억부에는, 목표 궤도 좌표(Xm, Yn)와 동일한 좌표 데이터가 기억되어 있다.
여기서, 본 발명의 레이저 가공 장치(1)에서는, 레이저 광선을 조사하여 피가공물을 실제로 가공하기 전에, 레이저 광선을 조사하지 않고, 제어 궤도 좌표 기억부에 기억되어 있는 제어 궤도 좌표를 수정하는 제어 궤도 좌표 수정 수단을 실행한다.
우선, 레이저 가공 장치(1)의 척 테이블(36) 상에 유리판(10)의 보호 테이프(T)측을 배치한다. 그리고, 도시하지 않은 흡인 수단을 작동시켜, 보호 테이프(T)를 통해 유리판(10)을 척 테이블(36)에 흡인 유지한다. 그리고, 유리판(10)이 접착된 보호 테이프(T)가 장착된 환형 프레임(F)은, 클램프(362)에 의해 고정된다. 유리판(10)을 흡인 유지한 척 테이블(36)은, X축 방향 이동 수단(37)에 의해 촬상 수단(6)의 바로 아래에 위치되고, 척 테이블(36)이 촬상 수단(6)의 바로 아래에 위치되면, 촬상 수단(6) 및 제어 수단(8)에 의해 유리판(10)의 레이저 가공해야 할 가공 영역을 검출하는 얼라인먼트 공정이 실행된다. 즉, 제어 수단(8)에 의해, 유리판(10)에 형성해야 할 가공 예정 라인(100)의 가공 개시 위치에 레이저 광선 조사 수단(5)을 위치시키기 위해, 척 테이블(36)을 상기 가공 예정 라인(100)의 가공 개시 위치에 대응하는 좌표(X1, Y1)에 위치시키는 얼라인먼트 공정이 실시된다.
전술한 바와 같이, 얼라인먼트 공정을 실시하였다면, 제어 수단(8)은, 레이저 광선 조사 수단(5)으로부터의 레이저 광선의 조사를 하지 않고, 그 밖에는 실제의 가공 조건에 따라, 제어 궤도 좌표 기억부(기억 영역(83b))에 기억된 제어 궤도 좌표(Xo, Yp)에 기초하여, X축 방향 이동 수단(37) 및 Y축 방향 이동 수단(38)을 구동하여 소정의 레이저 가공 개시 위치로부터 척 테이블(36)을 이동시킨다. 상기한 바와 같이, 초기 상태에서는, 상기 제어 궤도 좌표 기억부에 목표 궤도 좌표(Xm, Yn)와 동일한 좌표 데이터가 기억되어 있기 때문에, 실제로는, 목표 궤도 좌표(Xm, Yn)에 따라 척 테이블(36)이 이동된다.
제어 수단(8)은, 제어 궤도 좌표 기억부에 기억되어 있는 제어 궤도 좌표에 따라, X축 방향 이동 수단(37) 및 Y축 방향 이동 수단(38)을 구동하여 척 테이블(36)을 이동시키는 한편, X축 방향 위치 검출 수단(374), Y축 방향 위치 검출 수단(384)으로부터의 좌표 위치 신호를, 입력 인터페이스(84)를 통해 수취하고, 랜덤 액세스 메모리(RAM)(83)의 궤적 좌표 기억부(기억 영역(83c))에 상기 제어 궤도 좌표에 대응시켜 순차 기억시켜 나간다. 이와 같이 하여, 척 테이블(36)을 제어 궤도 좌표에 따라 제어 종단 위치까지 이동시키면, 도 6에 도시된 바와 같은, 실제로 척 테이블(36)이 이동한 궤적 좌표(Xo, Yp)가 검출되고, 실제의 궤적 좌표에 의해 형성되는 궤적 라인(102)이 파악된다. 또한, 실제로 이동한 궤적 좌표(Xo, Yp)는, 상기한 바와 같이 제어 궤도 좌표로서 저장되어 있는 개개의 제어 궤도 좌표와 대응되어 저장되고, 목표 궤도 좌표, 제어 궤도 좌표, 궤적 좌표의 데이터수는 동일하게 설정되어 있다.
상기한 바와 같이, 척 테이블(36)이 실제로 이동한 궤적의 좌표가 기억되었다면, 제어 수단(8)은, 리드 온리 메모리(ROM)(82)에 기억된 프로그램을 실행함으로써, 목표 궤도 좌표 기억부(기억 영역(83a))에 기억된 목표 궤도 좌표(Xm, Yn)와, 상기 목표 궤도 좌표에 대응하는 실제로 척 테이블(36)이 이동한 궤적 좌표(Xo, Yp)와의 좌표간 거리를 산출하고, 목표 궤도 좌표를 제어 궤도 좌표로 하여 척 테이블(36)을 이동시킨 경우의 목표 궤도 좌표에 대한 어긋남을 산출한다.
제어 수단(8)은, 상기 검출된 어긋남에 기초하여, 척 테이블(36)이 실제로 이동되는 궤적이, 설계상의 목표로 하는 목표 궤도 라인(101)이 되도록, 제어 궤도 좌표를 수정한다. 즉, 도 7 및 도 7의 일부 확대도에 도시된 바와 같이, 설계상의 목표로 하는 목표 궤도 라인(101) 상의 점 P1에 대하여, 실제의 궤적 좌표 위치가 점 P2로 어긋난 경우는, 예컨대 점 P1을 중심으로 하는 점대칭의 위치에 있는 점 P3의 위치를 새로운 제어 궤도 좌표로 하여, 제어 궤도 좌표 기억 수단(기억 영역(83b))에 기억된 좌표를 수정한다. 또한, 이 때, 상기 어긋남량이, 허용되는 소정치 이하인 경우는, 수정하지 않도록 하여도 좋다. 이와 같이 하여, 초기 상태의 각 제어 궤도 좌표에 대응하는 실제의 궤적 좌표에 기초하여, 제어 궤도 좌표 기억 수단(기억 영역(83b))에 기억된 값이 각각 수정된다. 그리고, 상기 수정된 제어 궤도 좌표에 의해, 새로운 제어 궤도 라인(103)이 형성된다.
상기 수정에 의해 새로운 제어 궤도 좌표가 확정되면, 제어 수단(8)은, 확인 동작을 더 실행한다. 상기 확인 동작에서는, 상기한 제어 궤도 좌표 수정 수단의 작동 조건과 동일한 조건에 기초하여 척 테이블(36)을 이동시키는 동작을 반복하게 되지만, 상기 동작에서는, 초기 상태로서 설정된 목표 궤도 좌표를 제어 궤도 좌표로 하여, X축 방향 이동 수단(37) 및 Y축 방향 이동 수단(38)을 구동하고 있었던 것에 반하여, 상기 확인 동작에서는, 수정된 제어 궤도 좌표의 값에 기초하여 X축 방향 이동 수단(37) 및 Y축 방향 이동 수단(38)이 구동된다.
그리고, 수정된 새로운 제어 궤도 좌표에 기초하여 X축 방향 이동 수단(37) 및 Y축 방향 이동 수단(38)을 구동한 결과로서 얻어지는 새로운 궤적 좌표와, 상기한 목표 궤도 좌표의 거리를 확인하여, 상기 거리가 허용 범위로서 설정되는 소정치보다도 큰 경우는, 제어 궤도 좌표 기억부에 기억된 제어 궤도 좌표를 더 수정하고, 상기 거리가 상기 소정치보다도 작아, 실제의 궤적 좌표가 전체 둘레에 걸쳐 목표 궤도 좌표와 일치하고 있다고 간주되는 경우는, 확인 동작을 종료하고, 제어 궤도 좌표 수정 수단이 완료된다.
이상과 같이 하여 제어 궤도 좌표의 수정이 완료되면, 수정된 제어 궤도 좌표에 기초하여, 상기 유지 수단을 가공 이송하는 가공 이송 수단을 실행하면서, 레이저 광선 조사 수단(5)을 작동시켜 실제의 피가공물에 대한 레이저 가공을 행한다. 이와 같이 하여 얻어진 제어 궤도 좌표는, 동일한 피가공물에 대하여 레이저 가공을 행하는 경우는, 새로운 수정 동작을 실행하지 않고 이용할 수 있다. 또한, 실제로 피가공물에 대하여 레이저 가공을 한창 행하고 있을 때에도, 실제의 궤적 좌표와 목표 궤도 좌표의 어긋남을 검출하는 것은 가능하기 때문에, 상기 어긋남량이 커진 경우는, 일단 피가공물에 대한 레이저 가공을 정지하고, 상기한 제어 궤도 좌표 수정 수단을 실행하면 된다.
또한, 본 실시형태의 설명에서는, 척 테이블(36)을 X축 방향 이동 수단(37) 및 Y축 방향 이동 수단(38)에 의해 원형을 이루는 궤도를 따라 구동시키는 경우를 예로 하여 설명하였지만, 목표 궤도 좌표에 대한 실제의 궤적 좌표의 어긋남량은 단순히 똑같아지지는 않는다. 왜냐하면, 척 테이블(36)의 위치에 따라, X축 방향 이동 수단을 구성하는 펄스 모터(372) 및 Y축 방향 이동 수단을 구성하는 펄스 모터(382) 중, 한쪽만, 혹은 다른 쪽만이 작동하고 있거나, 양쪽의 펄스 모터(372, 382)가 작동하고 있는 등, 작동 상태가 일정하지 않고, 또한, 상기 펄스 모터(372, 382)는, 각각 요구되는 출력이 상이함에 따라, 출력 특성도 상이하기 때문이다.
상기 실시형태에서는, 제어 궤도 좌표의 수정을, 어긋남량에 따른 양만큼, 즉 실제의 궤적 좌표 점에서 보아, 목표 궤도 좌표 상의 좌표점을 중심으로 한 점대칭의 위치를 새로운 제어 궤도 좌표점이 되도록 수정하도록 하였지만, 이것에 한정되지 않고, 한 번에 실행되는 수정량을 제한하여, 소량씩 수정하도록 하고, 확인 동작을 반복하여 행함으로써, 목표 궤도 좌표에 실제의 궤적 좌표가 일치하도록 수정하여도 좋다. 그와 같이 함으로써, 실제로 척 테이블(36)이 이동하는 궤적 좌표가, 목표 궤도 좌표로 신속하게 수속되지 않는다는 문제를 억제할 수 있다.
본 발명의 레이저 가공 장치에 적용되는 레이저 가공 방식은 한정되지 않는다. 피가공물에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 레이저 광선으로 피가공물의 표면에 대하여 어블레이션 가공을 행하는 것, 피가공물에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 비교적 높은 개구수(예컨대, NA=0.8)로 피가공물의 내부에 위치시켜 조사하고, 변질시킴으로써 개질층을 얻는 것, 나아가서는, 피가공물에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 비교적 낮은 개구수(예컨대, NA=0.4)로 피가공물의 상면 근방에 위치시켜 조사하고, 상면에서 하면에 이르는 세공과 상기 세공을 위요하는 비정질을 형성하는, 이른바 실드 터널을 형성하는 가공을 행하는 것 등, 여러 가지 공지된 레이저 가공을 적용할 수 있다.
1 : 레이저 가공 장치 2 : 정지 베이스
3 : 척 테이블 기구 36 : 척 테이블
37 : X축 방향 이동 수단 38 : Y축 방향 이동 수단
4 : 레이저 광선 조사 유닛 5 : 레이저 광선 조사 수단
51 : 펄스 레이저 광선 발진 수단 52 : 출력 조정 수단
6 : 촬상 수단 8 : 제어 수단
83 : 랜덤 액세스 메모리(RAM) 10 : 유리판
100 : 가공 예정 라인 F : 환형 프레임
T : 보호 테이프

Claims (3)

  1. 피가공물을 유지하는 유지 수단과, 상기 유지 수단에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 집광하는 집광기를 구비한 레이저 광선 조사 수단과, 상기 유지 수단을 가공 이송하는 가공 이송 수단과, 제어 수단으로 적어도 구성되는 레이저 가공 장치로서,
    상기 가공 이송 수단은, 제어 궤도 좌표에 기초하여 상기 유지 수단을 X축 방향으로 가공 이송하는 X축 방향 이동 수단과, 상기 X축과 직교하는 Y축 방향으로 상기 유지 수단을 가공 이송하는 Y축 방향 이동 수단으로 구성되고,
    상기 제어 수단은, 레이저 광선의 집광점을 피가공물의 가공 예정 라인을 따라 이동시키기 위한 유지 수단이 실제로 이동해야 할 목표 궤도 좌표를 X 좌표, Y 좌표로 기억하는 목표 궤도 좌표 기억부와, 상기 제어 궤도 좌표에 기초하여 상기 X축 방향 이동 수단 및 Y축 방향 이동 수단을 작동시켜 상기 유지 수단이 실제로 이동한 궤적 좌표를 X 좌표, Y 좌표로 기억하는 궤적 좌표 기억부와, 상기 목표 궤도 좌표와 상기 궤적 좌표를 비교하여 상기 궤적 좌표가 상기 목표 궤도 좌표와 일치하도록 상기 제어 궤도 좌표를 수정하는 제어 궤도 좌표 수정 수단을 구비하는 것인 레이저 가공 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 제어 궤도 좌표 수정 수단에 의해 수정된 제어 궤도 좌표를 제어 궤도 좌표 기억부에 기억시키고, 수정된 상기 제어 궤도 좌표에 기초하여 상기 X축 방향 이동 수단 및 상기 Y축 방향 이동 수단을 작동시켜 상기 유지 수단에 유지된 피가공물에 레이저 가공을 행하는 레이저 가공 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 제어 궤도 좌표에 기초하여 상기 X축 방향 이동 수단 및 상기 Y축 방향 이동 수단을 작동시켜, 상기 목표 궤도 좌표와, 상기 궤적 좌표가 일치하는지 여부의 확인 동작을 실시하고, 상기 확인 동작의 결과, 양자가 일치한다고 간주할 수 있는 허용 범위 내라면, 상기 제어 궤도 좌표 기억부에 기억된 제어 궤도 좌표에 대한 수정을 종료하고,
    상기 허용 범위 내가 아닌 경우는 상기 궤적 좌표가 상기 목표 궤도 좌표와 일치하는 방향으로 상기 제어 궤도 좌표를 더 수정하여 상기 확인 동작을 반복하는 레이저 가공 장치.
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