KR20200127199A - 레이저파워제어장치, 레이저가공장치 및 레이저파워제어방법 - Google Patents

레이저파워제어장치, 레이저가공장치 및 레이저파워제어방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200127199A
KR20200127199A KR1020207027088A KR20207027088A KR20200127199A KR 20200127199 A KR20200127199 A KR 20200127199A KR 1020207027088 A KR1020207027088 A KR 1020207027088A KR 20207027088 A KR20207027088 A KR 20207027088A KR 20200127199 A KR20200127199 A KR 20200127199A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
laser
power
laser light
thermal radiation
value
Prior art date
Application number
KR1020207027088A
Other languages
English (en)
Inventor
타케시 아이바
Original Assignee
스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 filed Critical 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Publication of KR20200127199A publication Critical patent/KR20200127199A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0626—Energy control of the laser beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
    • B23K26/702—Auxiliary equipment
    • B23K26/705—Beam measuring device
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/034—Observing the temperature of the workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B23K2101/40—Semiconductor devices

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Laser Surgery Devices (AREA)

Abstract

레이저광의 파워의 측정에 걸리는 시간을 단축할 수 있는 레이저파워제어장치, 레이저가공장치 및 레이저파워제어방법을 제공한다. 이 레이저가공장치(1) 및 레이저파워제어장치(10)는, 레이저가공장치로부터 레이저광이 조사된 조사대상물(42)의 열복사를 측정하는 열복사센서(27)의 측정값과, 레이저가공장치의 가공면에 있어서의 레이저광의 파워값을 대응시키는 관계데이터를 기억하는 기억부(12)를 구비한다.

Description

레이저파워제어장치, 레이저가공장치 및 레이저파워제어방법
본 발명은, 레이저파워제어장치, 레이저가공장치 및 레이저파워제어방법에 관한 것이다.
반도체웨이퍼를 가공대상물로 하여, 가공대상물에 레이저광을 조사하여 어닐링처리를 행하는 레이저어닐링장치가 있다. 레이저어닐링장치는, 일반적으로, 가공면에 있어서의 레이저광의 파워를 측정하는 파워미터를 구비한다. 그리고, 장치의 가동개시 전 또는 1매 혹은 복수 매의 가공대상물을 처리할 때마다, 파워미터에 의하여 레이저광의 파워가 측정되고, 그 후의 어닐링처리에서 가공면에 조사하는 레이저광의 파워가 조정된다.
특허문헌 1에는, 레이저어닐링장치에 있어서, 어닐링처리의 사이에 레이저빔의 누출광을 감시하고, 레이저광의 에너지밀도가 저하된 등의 이상(異常)을 신속하게 검지하는 기술이 나타나 있다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2007-059458호
레이저광의 파워를 측정하는 파워미터는, 조사된 레이저광을 열로 변환하는 수광면을 구비하고, 수광면의 온도를 전압으로 변환함으로써, 레이저광의 파워값을 얻는다. 이와 같은 파워미터에서는, 레이저광의 조사에 의한 수광면으로의 입열과 수광면으로부터의 방열이 평형상태에 도달하여 측정값이 안정된다. 이 때문에, 안정된 측정값이 얻어지기까지, 긴 시간을 필요로 한다는 과제가 있다. 예를 들면, 레이저어닐링장치에 요구되는 측정정밀도를 충족시키려면, 1분 정도의 측정시간을 필요로 한다. 이와 같은 긴 측정시간은, 레이저어닐링장치의 스루풋을 대폭 저감하는 요인이 된다.
본 발명은, 레이저광의 파워의 조정에 걸리는 시간을 단축할 수 있는 레이저파워제어장치, 레이저가공장치 및 레이저파워제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 레이저제어장치는,
레이저가공장치로부터 레이저광이 조사된 조사대상물의 열복사(熱輻射)의 강도를 검출하는 열복사센서의 측정값과, 상기 레이저가공장치의 가공면에 있어서의 레이저광의 파워값을 대응시키는 관계데이터를 기억하는 기억부를 구비하는 구성으로 했다.
본 발명에 관한 레이저가공장치는,
가공대상물에 레이저광을 조사하는 광학계와,
상기 광학계에 의하여 레이저광이 조사된 조사대상물의 열복사를 측정하는 열복사센서와,
상기 열복사센서의 측정값과 가공면에 있어서의 레이저광의 파워값을 대응시키는 관계데이터를 기억하는 기억부를 구비하는 구성으로 했다.
본 발명에 관한 레이저제어방법은,
레이저가공장치로부터 레이저광이 조사된 조사대상물의 열복사를 측정하고,
측정된 열복사의 값으로부터 상기 레이저가공장치의 가공면에 있어서의 레이저광의 파워값을 추정하며,
추정된 파워값에 근거하여 상기 가공면에 있어서의 레이저광의 파워를 조정하는 레이저제어방법으로 했다.
본 발명에 의하면, 레이저광의 파워의 조정에 걸리는 시간을 단축할 수 있는 레이저파워제어장치, 레이저가공장치 및 레이저파워제어방법을 제공할 수 있다고 하는 효과가 얻어진다.
도 1은 본 발명의 실시형태의 레이저가공장치를 나타내는 구성도이다.
도 2는 작성처리부에 의하여 실행되는 관계데이터의 작성처리를 나타내는 플로차트이다.
도 3은 제어장치에 의하여 실행되는 레이저광의 파워의 조정처리를 나타내는 플로차트이다.
도 4는 필요여부판정부에 의하여 실행되는 파워조정의 필요여부판정처리를 나타내는 플로차트이다.
도 5는 도 1의 표시부의 표시예를 나타내는 도이다.
이하, 본 발명의 각 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은, 본 발명의 실시형태의 레이저가공장치를 나타내는 구성도이다. 도 1 중, 레이저광의 광로를 1점쇄선 및 2점쇄선으로 나타내고, 열복사를 파선(破線)으로 나타내며, 신호선을 실선으로 나타낸다.
본 발명의 실시형태에 관한 레이저가공장치(1)는, 반도체소자재료의 웨이퍼를 가공대상물(워크)(41)로 하여, 가공대상물(41)에 레이저광을 조사하여 어닐링처리를 행하는 레이저어닐링장치이다. 레이저가공장치(1)는, 제어장치(10), 레이저광원(21), 감쇠광학계(22), 다이크로익미러(24), 렌즈(25, 26), 열복사센서(27), 파워미터(29), 스테이지(31), 전반사미러(33) 및 조사대상물(42)을 구비한다. 이 중, 제어장치(10)의 레이저광의 파워를 제어하는 구성이, 본 발명에 관한 레이저파워제어장치의 일례에 상당한다.
레이저광원(21)은, 예를 들면 YAG레이저 등의 고체레이저, CO2레이저 등의 가스레이저 또는 LD(Laser Diode) 등의 반도체레이저이며, 가공대상물(41)에 조사되어 가공대상물(41)을 고온으로 가열하는 레이저광을 출력한다. 레이저광원(21)은, 제어장치(10)에 의하여 레이저광의 출력과 정지가 제어된다. 레이저광원(21)은 레이저발진기라고 불러도 된다.
감쇠광학계(22)는, 레이저광원(21)으로부터 출사된 레이저광을 감쇠시켜 통과시킨다. 감쇠광학계(22)는, 레이저광의 감쇠비가 변경 가능하고, 제어장치(10)에 의하여 감쇠비가 제어된다.
다이크로익미러(24)는, 레이저광원(21)의 출력파장의 광을 반사하여, 열복사를 포함하는 적외영역의 광을 투과한다.
렌즈(25)는, 소정의 조사위치(P0)에 레이저광을 수속(收束)시킨다. 또, 렌즈(25)는, 레이저광의 조사위치(P0)의 주변으로부터 방사되는 열복사를 집광한다.
렌즈(26)는, 렌즈(25)에 의하여 집광되며, 다이크로익미러(24)를 통과한 열복사를 열복사센서(27)로 수속시킨다.
열복사센서(27)는, 예를 들면 적외선센서이며, 수광부에 입력된 열복사의 강도를 측정한다.
스테이지(31)는, 가공대상물(41)을 지지하는 받침대이며, 레이저광의 광축과 교차하는 2방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 스테이지(31)는, 가공대상물(41)을 지지하는 영역(W1)과, 레이저파워의 추정에 사용하는 조사대상물(42)을 지지하는 영역(W2)과, 전반사미러(33)를 탑재하는 영역(W3)을 갖는다. 스테이지(31)를 구동함으로써, 레이저광의 조사위치(P0)에 영역(W1, W2, W3)의 각각을 맞출 수 있다. 조사위치(P0)에 영역(W1)이 있을 때, 영역(W1)에 배치된 가공대상물(41)의 상면부가 가공면이 된다. 영역(W1)과 영역(W2)은, 동일한 높이에 마련되어 있다. 도 1에서는, 2점쇄선에 의하여 전반사미러(33)가 레이저광의 조사위치(P0)로 이동했을 때의 레이저광의 광로를 나타내고 있다.
전반사미러(33)는, 스테이지(31)의 구동에 의하여, 레이저광의 조사위치(P0)의 연장(延長) 상으로 이동했을 때에, 렌즈(25)를 통하여 조사되는 레이저광을 파워미터(29)의 쪽으로 반사시킨다.
파워미터(29)는, 레이저광을 수광하여 레이저광의 파워를 측정한다. 파워란, 레이저광의 단위시간당 에너지를 의미하고, 파워의 단위는, 예를 들면 J(줄)/초, W(와트) 등이다. 또, 에너지를 열량으로 환산하고, 파워를 열량의 단위를 이용하여 나타내도 된다. 파워미터(29)는, 입사된 레이저광을 열로 변환하는 수광면과, 수광면의 온도를 전압으로 변환하는 센서부를 갖는다. 수광면은, 레이저광의 입사에 의하여 입열되어 온도가 상승하는 한편, 온도의 상승에 의하여 방열이 이루어져, 입열과 방열이 평형상태에 도달하면, 센서부의 출력이 안정된다. 파워미터(29)는, 이와 같은 구성을 위하여, 어닐링처리에 필요한 정밀도로 레이저광의 파워를 측정하는 데에 60초 정도의 시간을 필요로 한다.
조사대상물(42)은, 열복사센서(27)의 측정결과로부터 레이저광의 파워를 추정할 때에 레이저광이 조사되어 열복사를 발생시키는 재료이다. 조사대상물(42)은, 예를 들면 가공대상물(41)과 동일한 소재여도 되고, 금속소재 등 열이 분산되기 쉬운 재료여도 된다. 조사대상물(42)은, 기준워크라고 불러도 된다.
제어장치(10)는, CPU(Central Processing Unit), CPU가 실행하는 제어프로그램과 제어데이터를 기억한 기억장치, 및 각부(各部)의 신호를 입출력하는 인터페이스를 구비한 컴퓨터이다. 제어장치(10)는, 열복사와 레이저광의 파워를 대응시키는 관계데이터를 작성하는 관계데이터의 작성처리부(11)와, 관계데이터를 기억하는 관계데이터기억부(12)와, 레이저광의 파워를 추정하는 추정부(13)를 구비한다. 또한, 제어장치(10)는, 레이저광의 파워를 조정하는 조정부(14)와, 파워의 조정의 필요여부를 판정하는 필요여부판정부(15)와, 화상 또는 문자의 출력이 가능한 표시부(16)를 구비한다. 관계데이터의 작성처리부(11), 추정부(13), 조정부(14) 및 필요여부판정부(15)는, CPU가 제어프로그램을 실행함으로써 기능하는 기능모듈이다. 관계데이터기억부(12)는, 기억영역 내에서, 미리 관계데이터가 저장되도록 설정된 영역이며, 본 발명에 관한 기억부의 일례에 상당한다.
레이저광의 파워의 추정에 사용되는 관계데이터는, 열복사센서(27)의 측정값과, 파워미터(29)의 측정값의 대응관계를 나타내는 데이터테이블 또는 관계식 등의 데이터이다. 관계데이터에 나타나는 열복사센서(27)의 측정값은, 조사위치(P0)에 조사대상물(42)이 배치되어 레이저광이 조사되었을 때에 얻어지는 열복사센서(27)의 측정값이다. 또, 이것에 대응되는 파워미터(29)의 측정값은, 열복사를 측정했을 때와 레이저광의 파워가 변경되지 않은 상태에서, 조사위치(P0)의 연장 상에 전반사미러(33)가 배치되어 얻어지는 파워미터(29)의 측정값이다.
조사대상물(42)에 고주파펄스의 레이저광을 조사하면, 열복사센서(27)로부터는 레이저광의 펄스에 따른 주파수에서 피크가 반복하는 측정결과가 얻어지는 등, 레이저광이 조사되고 나서, 그에 따른 열복사가 발생할 때까지의 응답성은 매우 높다. 또, 레이저광을 동일점에 연속하여 긴 시간 조사하지 않으면, 레이저광의 파워와 조사대상물(42)의 열복사의 피크값은 대략 일정한 관계를 갖는다. 예를 들면, 조사대상물(42)의 실온의 개소에 레이저광을 소정수 펄스(예를 들면 10펄스) 조사한 직후의 열복사의 피크값은, 레이저광의 파워를 양호한 정밀도로 반영한 값이 된다. 이와 같이 얻어진 값이, 관계데이터의 열복사센서(27)의 측정값으로서 사용된다.
파워미터(29)의 측정값은, 상술한 바와 같이, 안정된 값이 얻어지기까지, 60초 등의 긴 시간을 필요로 한다. 관계데이터에 나타나는 파워의 측정값은, 이와 같이 긴 시간을 들여 파워미터(29)로부터 얻어진 안정된 측정값에 상당한다.
관계데이터의 작성처리부(11)는, 후술하는 관계데이터작성처리를 실행하여, 상술한 관계데이터를 작성한다.
관계데이터기억부(12)는, 작성처리부(11)가 작성한 관계데이터를 기억한다. 혹은, 관계데이터기억부(12)는, 다른 장치 등에서 작성된 관계데이터를 미리 기억하고 있어도 된다.
추정부(13)는, 레이저광이 조사된 조사대상물(42)의 열복사의 강도와, 관계데이터기억부(12)에 기억되어 있는 관계데이터로부터, 조사위치(P0)에 있어서의 레이저광의 파워를 추정한다.
조정부(14)는, 레이저가공장치의 가동개시 전 혹은 레이저광의 파워에 일정 이상의 변동이 발생했을 때에 실시되는 조정공정에 있어서, 추정부(13)가 추정한 레이저광의 파워에 근거하여, 감쇠광학계(22)를 제어하여, 조사위치(P0)에 있어서의 레이저광의 파워를 조정한다.
필요여부판정부(15)는, 후술하는 필요여부판정처리를 실행하고, 레이저가공장치(1)의 가동 중에, 레이저광의 파워의 재조정이 필요해지는 타이밍을 판정한다. 조사위치(P0)에 있어서의 레이저광의 파워는, 레이저가공장치(1)의 가동 중, 각부의 온도드리프트 등에 의하여 약간 변동한다. 종래의 장치에서는, 이와 같은 파워의 변동에 대처하기 위하여, 어닐링처리의 횟수가 소정 횟수가 될 때마다, 레이저광의 파워의 재조정을 실시하고 있었다. 그러나, 이 방법에서는, 수율이 저하하지 않도록, 파워의 변동이 충분히 작을 때에 파워가 재조정되도록, 재조정을 행하는 간격이 결정되며, 이로써 재조정의 빈도가 높아져, 어닐링처리의 효율의 저하를 초래하는 경우가 있었다. 필요여부판정부(15)는, 수율이 저하하지 않는 범위에 레이저광의 파워의 변동을 억제하면서, 파워의 재조정의 빈도가 높아지지 않도록, 파워의 재조정의 필요여부를 판정한다.
표시부(16)는, 추정부(13)가 추정한 레이저광의 파워값과, 조정처리 중에 조정된 레이저광의 파워값 등을 표시한다(도 5를 참조).
<관계데이터작성처리>
다음으로, 레이저광의 파워의 추정에 사용되는 관계데이터의 작성처리에 대하여 설명한다. 도 2는, 작성처리부가 실행하는 관계데이터의 작성처리를 나타내는 플로차트이다.
관계데이터의 작성처리는, 레이저가공장치(1)의 초기설정 시 혹은 열화 등에 의하여 조사대상물(42)을 교환했을 때 등에, 오퍼레이터의 지시에 의하여 혹은 자동적으로 작성부처리부(11)에 의하여 실행된다.
관계데이터의 작성처리가 개시되면, 작성처리부(11)는, 스테이지(31)를 구동하여, 조사대상물(42)을 레이저광의 조사위치(P0)로 이동한다(스텝 S1). 다음으로, 작성처리부(11)는, 소정 숏수의 레이저광을 조사위치(P0)에 조사시키고(스텝 S2), 열복사센서(27)의 측정값을 입력한다(스텝 S3). 여기에서, 작성처리부(11)는, 소정 숏수의 레이저광의 조사에 대응하는 열복사측정값의 피크값의 평균값을, 열복사의 측정값으로서 채용하면 된다. 레이저광의 조사는, 레이저광원(21)의 동작의 온·오프의 전환에 의하여 실시해도 되고, 레이저광원(21)으로부터 출사된 레이저광을 광학소자에 의하여 투과 또는 차단하여 전환함으로써 실시해도 된다.
계속해서, 작성처리부(11)는, 스테이지(31)를 구동하여 전반사미러(33)를 레이저광의 조사위치(P0)의 연장 상으로 이동한다(스텝 S4). 그리고, 작성처리부(11)는, 레이저광을 조사위치(P0)에 조사시키고(스텝 S5), 파워미터(29)의 측정값을 입력하여(스텝 S6), 안정된 측정값이 얻어지면 레이저광의 조사를 정지한다(스텝 S7). 그리고, 작성처리부(11)는, 스텝 S3의 측정값과 스텝 S6의 측정값을 대응시켜 기억한다(스텝 S8).
다음으로, 작성처리부(11)는, 레이저광의 파워설정을 소정의 복수 단계로 변경했는지 판별하고(스텝 S9), 아직이라면, 감쇠광학계(22)를 제어하여 파워설정을 1단계 변경한다(스텝 S10). 그리고, 처리를 스텝 S1로 되돌려, 스텝 S1~S8의 처리를 반복한다. 이 스텝 S1부터 스텝 S10의 루프처리가 반복됨으로써, 복수의 파워설정의 각각에서, 열복사의 측정값과 이것에 대응한 레이저광의 파워의 측정값의 조합의 데이터가 얻어진다.
그리고, 스텝 S9의 판별에서, 완료라고 판별되면, 스텝 S8에서 기억된 데이터를 이용하여, 열복사의 측정값과 레이저광의 파워값을 대응시키는 관계데이터를 갱신하고, 관계데이터기억부(12)에 기억한다(스텝 S11). 그리고, 관계데이터작성처리가 종료된다.
이상과 같은 관계데이터작성처리에 의하여, 열복사의 측정값과 파워미터(29)의 측정값을 대응시키는 관계데이터를 자동적으로 작성할 수 있다. 다만, 인간의 조작에 의하여 도 2와 동일한 처리를 행함으로써, 관계데이터를 작성해도 된다.
<조정처리>
다음으로, 레이저광의 파워를 조정하는 조정처리에 대하여 설명한다. 도 3은, 제어장치에 의하여 실행되는 레이저광의 파워의 조정처리를 나타내는 플로차트이다. 이 조정처리는, 본 발명에 관한 레이저파워의 제어방법의 일례에 상당한다.
레이저광의 파워의 조정처리는, 레이저가공장치(1)의 가동개시 전, 가동 중에 레이저광의 파워가 소정량 변동한 경우, 혹은 오퍼레이터의 지시가 있었던 경우에, 그 후의 조정공정에 있어서 실행된다.
조정처리가 개시되면, 제어장치(10)는, 스테이지(31)를 구동하여 조사대상물(42)을 조사위치(P0)로 이동한다(스텝 S21). 다음으로, 제어장치(10)는, 소정 숏수의 레이저광을 조사위치(P0)에 조사시키고(스텝 S22), 열복사센서(27)의 측정값을 입력한다(스텝 S23). 여기에서, 제어장치(10)는, 소정 숏수의 레이저광의 조사에 대응하는 열복사측정값의 피크값의 평균값을, 열복사의 측정값으로서 채용하면 된다.
다음으로, 제어장치(10)의 추정부(13)는, 관계데이터기억부(12)에 기억되어 있는 관계데이터와, 스텝 S23에서 취득된 열복사의 측정값에 근거하여, 조사위치(P0)에 있어서의 레이저광의 파워를 추정한다(스텝 S24). 여기에서, 관계데이터에는, 열복사의 측정값과 이것에 대응하는 레이저광의 파워의 측정값이 대응되어 있으므로, 추정부(13)는, 이 대응관계에 따라 레이저광의 파워를 추정한다.
레이저광의 파워가 추정되면, 제어장치(10)는, 표시부(16)에 파워의 추정값을 표시한다(스텝 S25, 도 5를 참조). 다만, 반복실행되는 스텝 S22~S26의 도중에 표시되는 파워의 추정값은, 조정 후의 레이저광의 파워를 나타내는 조정값에 상당한다. 계속해서, 제어장치(10)의 조정부(14)는, 파워가 지정범위 내인지 판별하고(스텝 S26), 범위 외이면 조정부(14)는, 감쇠광학계(22)를 제어하여, 파워가 범위 내에 들어가도록 조정한다(스텝 S27). 그리고, 제어장치(10)는, 처리를 스텝 S22로 되돌려, 스텝 S22~S26의 처리를 다시 실행한다. 여기에서, 파워의 지정범위란, 레이저어닐링처리에서 가공대상물(41)에 조사해야 할 레이저광의 파워에 상당한다.
한편, 스텝 S26의 판별에서, 파워가 지정범위 내에 있다고 판별되면, 제어장치(10)는 조정처리를 종료한다. 이와 같은 조정처리에 의하여, 신속하고 또한 높은 정밀도로 레이저광의 파워를 지정범위 내로 조정할 수 있다.
다만, 본 실시형태에서는, 레이저광의 파워의 추정(스텝 S24)부터, 감쇠광학계(22)를 제어하여 레이저광의 파워를 조정하는 처리(스텝 S27)까지, 장치 내의 기능모듈이 실행하는 예를 나타냈다. 그러나, 이들의 처리의 일부 또는 전부는, 사람이 수동으로 행해도 된다. 예를 들면, 열복사의 측정값을 표시부(16)에 출력시키고, 사람이 그 값과 관계데이터를 참조하여 파워를 추정하며, 또한 사람이 손잡이조작에 의하여 감쇠광학계(22)의 감쇠량을 조정함으로써, 파워가 지정범위 내가 되도록 조작해도 된다.
또, 본 실시형태에서는, 조사대상물(42)에 레이저광을 조사했을 때의 열복사의 측정값에 근거하여, 레이저광의 파워를 조정하는 처리를 나타냈다. 그러나, 조사대상물(42)과 가공대상물(41)이 동질의 재료인 경우에는, 가공대상물(41)을 조사대상물(42)로서 이용하여 가공대상물(41)의 일부에 레이저광을 조사하고, 이때의 열복사의 측정값을 이용하여, 레이저광의 파워의 추정 및 조정을 행해도 된다.
<가공처리>
가공공정은, 가공대상물(41)에 가공처리(어닐링처리)를 행하는 공정이며, 조사위치(P0)에 조사되는 레이저광의 파워가 조정된 상태로 이행된다. 가공공정에서는, 제어장치(10)가, 스테이지를 구동시키거나 혹은 광학계를 구동하여, 조사위치(P0)가 가공대상물(41)의 처리대상의 영역의 각 개소를 덧그리듯이, 조사위치(P0)와 가공대상물(41)의 상대위치를 변화시킨다. 또한, 제어장치(10)는, 조사위치(P0)를 이동시키면서, 레이저광을 조사위치(P0)에 조사하여, 가공대상물(41)에 열처리를 더해 간다. 1매의 가공대상물(41)의 처리대상의 영역의 전부에 대하여 열처리가 완료되면, 1매의 가공대상물(41)에 대한 가공처리가 완료된다.
<파워조정의 필요여부판정처리>
계속해서, 레이저광의 파워조정의 필요여부판정처리에 대하여 설명한다. 도 4는, 필요여부판정부에 의하여 실행되는 파워조정의 필요여부판정처리를 나타내는 플로차트이다.
필요여부판정처리는, 레이저가공장치(1)의 가동 중, 복수의 가공대상물(41)에 대하여 순차 어닐링처리를 행하고 있을 때, 필요여부판정부(15)에 의하여 실행된다. 필요여부판정처리가 개시되면, 필요여부판정부(15)는, 1매의 가공대상물(41)의 어닐링처리가 개시되었는지 여부를 판별하고(스텝 S31), 개시되었다면 처리를 다음으로 진행한다. 그러면, 필요여부판정부(15)는, 가공대상물(41)로의 레이저광의 조사 중에 열복사센서(27)의 측정값을 입력 및 기록하고(스텝 S32), 1매의 가공대상물(41)의 어닐링처리가 완료되었는지 판별한다(스텝 S33). 그리고, 어닐링처리의 완료까지, 측정값의 입력과 기록을 반복한다. 이로써, 가공대상물(41)의 처리대상의 영역의 각 개소에 레이저광이 조사되었을 때의 열복사의 각 측정값이 축적된다.
1매의 가공대상물(41)의 어닐링처리가 완료되면, 필요여부판정부(15)는, 어닐링처리 중에 기록된 열복사의 복수의 측정값에 대하여, 평균적인 열복사를 나타내는 통곗값을 계산한다(스텝 S34). 통곗값은, 단순히 복수의 측정값의 평균이어도 되고, 어닐링영역의 주연부(周緣部)의 열복사의 측정값을 제외한 범위의 평균값이어도 된다. 혹은, 필요여부판정부(15)는, 열복사의 분산값을 통곗값으로 하여 계산해도 된다.
다음으로, 필요여부판정부(15)는, 스텝 S34에서 계산한 통곗값과, 관계데이터기억부(12)에 기억되어 있는 관계데이터로부터, 레이저광의 파워의 변동량을 추정한다(스텝 S35). 관계데이터에 있어서 열복사의 측정값을 얻을 때의 측정조건은, 가공대상물(41)을 어닐링처리하고 있을 때와 상이하기 때문에, 어닐링처리 중의 열복사의 값으로부터 관계데이터를 이용하여 레이저광의 파워를 정확하게 취득할 수 없다. 그러나, 관계데이터로부터는, 레이저광의 파워의 변화량에 대한 열복사의 변화량의 비율을 구할 수 있으며, 이 비율과, 어닐링처리 시의 파워의 변화량에 대한 열복사의 변화량의 비율에는 상관관계가 있다. 필요여부판정부(15)에는, 이 상관관계가 미리 부여되고, 필요여부판정부(15)는, 이 상관관계와 관계데이터로부터 얻어지는 비율로부터, 1회의 어닐링처리마다 열복사의 값의 변화량에 대한 레이저광의 파워의 변화량과의 비율을 계산할 수 있다. 스텝 S35에 있어서, 필요여부판정부(15)는, 이전의 스텝 S34에서 계산된 통곗값으로부터, 1회의 어닐링처리마다 각 회의 열복사의 변화량을 계산하고, 상기의 상관관계와 관계데이터로부터 계산한 비율을 곱하여, 레이저광의 파워의 변동량을 추정한다.
레이저광의 파워의 변동량을 추정하면, 필요여부판정부(15)는, 변동량이 임계값을 초과했는지 판별하고(스텝 S36), 초과하지 않았으면, 스텝 S31로 처리를 되돌려, 필요여부판정처리를 계속한다. 한편, 임계값을 초과하고 있으면, 다음의 어닐링처리 전에, 레이저광의 파워를 재조정하는 조정처리로 처리를 이행한다. 임계값은, 어닐링처리의 수율이 저하하지 않고, 또한 파워의 재조정의 빈도를 낮게 억제할 수 있는 값으로 설정된다.
이와 같은 필요여부판정처리에 의하여, 레이저광의 파워의 조정이 필요할 때에만 재조정이 실행되며, 이로써, 보다 효율적인 가공대상물(41)의 어닐링처리를 실현할 수 있다.
다만, 상기의 필요여부판정처리에서는, 관계데이터와 열복사의 측정값을 이용하여, 레이저광의 파워의 변동량을 추정하고, 파워의 재조정의 필요여부를 판정하는 예를 나타냈다. 그러나, 가공처리 중의 가공대상물(41)의 열복사의 값과, 레이저광의 파워값에는, 상관관계가 있다. 따라서, 필요여부판정부(15)는, 관계데이터를 이용하지 않고, 가공처리 중의 열복사의 측정값의 통곗값과 임계값을 비교하여, 파워의 재조정의 필요여부를 판정해도 된다. 혹은, 필요여부판정부는, 복수의 가공대상물(41)의 가공처리의 과정에서, 전회 또는 전전회로부터의 상기 통곗값의 변동량에 근거하여, 파워의 재조정의 필요여부를 판정해도 된다.
이상과 같이, 본 실시형태의 레이저가공장치(1) 및 파워제어장치에 의하면, 레이저광을 조사대상물(42)에 조사했을 때의 열복사의 측정값과, 파워미터(29)에 의하여 계측된 조사위치(P0)에 있어서의 레이저광의 파워를 대응시키는 관계데이터가 기억되어 있다. 따라서, 관계데이터와 열복사의 측정값으로부터, 조사위치(P0)에 있어서의 레이저광의 파워를 추정할 수 있다. 그리고, 이 레이저광의 파워추정의 결과를 이용함으로써, 파워미터(29)에 의하여 긴 시간을 들여 파워의 측정을 매회 행하지 않고, 열복사의 측정에 근거하여 시간을 들이지 않고 정확하게 레이저광의 파워를 추정하여, 그 조정을 행할 수 있다. 이로써, 가공처리의 스루풋의 향상을 도모할 수 있다. 다만, 본 실시형태에 있어서는, 레이저광의 파워의 추정과, 파워의 조정은, 사람이 매뉴얼로 행해도 된다.
또, 본 실시형태의 레이저가공장치(1) 및 파워제어장치에 의하면, 열복사의 측정값과 관계데이터로부터 레이저광의 파워를 추정하는 추정부(13)가 마련되어 있다. 따라서, 레이저광의 파워의 추정을, 추정부(13)에 의하여 장치 내에서 실행할 수 있으며, 사람이 매뉴얼로 행하는 경우와 비교하여, 사람의 번잡한 작업을 생략할 수 있어, 실수가 적은 추정결과를 얻을 수 있다.
또, 본 실시형태의 레이저가공장치(1) 및 파워제어장치에 의하면, 파워의 추정결과에 근거하여, 조사위치(P0)에 있어서의 레이저광의 파워를 조정하는 조정부(14)가 마련되어 있다. 따라서, 레이저광의 파워조정을, 조정부(14)에 의하여 장치 내에서 수행할 수 있으며, 사람이 매뉴얼로 행하는 경우와 비교하여, 사람의 번잡한 작업을 생략할 수 있어, 정확하고 신속한 파워의 조정을 행할 수 있다.
또, 본 실시형태의 레이저가공장치(1) 및 파워제어장치에 의하면, 관계데이터와 가공처리 중의 열복사의 측정결과에 근거하여, 조사위치(P0)에 있어서의 레이저광의 파워조정의 필요여부를 판정하는 필요여부판정부(15)가 마련되어 있다. 따라서, 복수 매의 가공대상물(41)의 가공처리를 계속하는 동안, 필요여부판정부(15)의 판정에 의하여, 다음으로 파워의 재조정을 행하는 타이밍을 적절히 결정할 수 있다. 예를 들면, 레이저가공장치(1)의 수율이 저하하지 않는 범위로 레이저광의 파워의 변동을 억제하면서, 파워의 재조정의 빈도가 높아지지 않도록, 파워의 재조정을 행하는 적절한 타이밍을 결정할 수 있다. 이로써, 레이저가공장치의 가공처리의 스루풋을 향상할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명했다. 그러나, 본 발명은 상기의 실시형태에 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 실시형태에서는, 레이저가공장치에 파워미터가 마련된 예를 나타냈지만, 레이저가공장치로서는, 열복사의 측정값과 레이저광의 파워값을 대응시키는 관계데이터가 장치의 외부로부터 부여되어, 파워미터를 갖지 않는 구성이 채용되어도 된다. 또, 상기의 실시형태에서는, 레이저가공장치가 레이저어닐링장치인 경우를 나타냈지만, 레이저가공장치로서는, 레이저광에 의하여 배선기판에 관통구멍 혹은 비관통구멍을 마련하는 레이저드릴장치, 레이저광에 의하여 용접을 행하는 레이저용접장치 등이 적용되어도 된다. 그 외에, 레이저광원부터 가공대상물까지의 광로 중에, 여러가지 기능을 하는 다양한 광학계가 추가되어도 되고, 실시형태로 나타낸 세부는, 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하다.
산업상 이용가능성
본 발명은, 레이저파워제어장치, 레이저가공장치 및 레이저파워제어방법에 이용할 수 있다.
1 레이저가공장치
10 제어장치
11 작성처리부
12 관계데이터기억부
13 추정부
14 조정부
15 필요여부판정부
16 표시부
21 레이저광원
22 감쇠광학계
24 다이크로익미러
25, 26 렌즈
27 열복사센서
29 파워미터
31 스테이지
33 전반사미러
P0 조사위치(가공면)

Claims (7)

  1. 레이저가공장치로부터 레이저광이 조사된 조사대상물의 열복사의 강도를 검출하는 열복사센서의 측정값과, 상기 레이저가공장치의 가공면에 있어서의 레이저광의 파워값을 대응시키는 관계데이터를 기억하는 기억부를 구비하는 레이저파워제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열복사센서의 측정값과 상기 기억부에 기억된 상기 관계데이터에 근거하여 상기 가공면에 있어서의 레이저광의 파워를 추정하는 추정부를 더 구비하는, 레이저파워제어장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 추정부의 추정결과에 근거하여 상기 가공면에 있어서의 레이저광의 파워를 조정하는 조정부를 더 구비하는, 레이저파워제어장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 추정부에 의하여 추정된 레이저광의 파워 혹은 상기 조정부에 의하여 조정된 레이저광의 파워를 표시하는 표시부를 더 구비하는, 레이저파워제어장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    가공대상물로의 레이저광의 조사 중에 얻어진 상기 열복사센서의 측정값과 상기 관계데이터에 근거하여 레이저광의 파워의 조정의 필요여부를 판정하는 필요여부판정부를 더 구비하는, 레이저파워제어장치.
  6. 가공대상물에 레이저광을 조사하는 광학계와,
    상기 광학계에 의하여 레이저광이 조사된 조사대상물의 열복사를 측정하는 열복사센서와,
    상기 열복사센서의 측정값과 가공면에 있어서의 레이저광의 파워값을 대응시키는 관계데이터를 기억하는 기억부를 구비하는 레이저가공장치.
  7. 레이저가공장치로부터 레이저광이 조사된 조사대상물의 열복사를 측정하고,
    측정된 열복사의 값으로부터 상기 레이저가공장치의 가공면에 있어서의 레이저광의 파워값을 추정하며,
    추정된 파워값에 근거하여 상기 가공면에 있어서의 레이저광의 파워를 조정하는, 레이저파워제어방법.
KR1020207027088A 2018-03-13 2019-03-08 레이저파워제어장치, 레이저가공장치 및 레이저파워제어방법 KR20200127199A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2018-044860 2018-03-13
JP2018044860 2018-03-13
PCT/JP2019/009232 WO2019176753A1 (ja) 2018-03-13 2019-03-08 レーザパワー制御装置、レーザ加工装置及びレーザパワー制御方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200127199A true KR20200127199A (ko) 2020-11-10

Family

ID=67907100

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207027088A KR20200127199A (ko) 2018-03-13 2019-03-08 레이저파워제어장치, 레이저가공장치 및 레이저파워제어방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11666987B2 (ko)
EP (1) EP3766623B1 (ko)
JP (2) JPWO2019176753A1 (ko)
KR (1) KR20200127199A (ko)
CN (1) CN111801190B (ko)
TW (1) TWI778205B (ko)
WO (1) WO2019176753A1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210062639A1 (en) * 2019-09-03 2021-03-04 Halliburton Energy Services, Inc. Pulsed power sculpting methods
JP7450447B2 (ja) 2020-04-14 2024-03-15 株式会社ディスコ レーザー加工装置
CN112710490B (zh) * 2020-12-21 2022-11-11 歌尔光学科技有限公司 一种用于激光喷料焊接机的性能检测方法
CZ2021186A3 (cs) * 2021-04-14 2022-10-26 Západočeská Univerzita V Plzni Způsob kontroly a řízení pulzního laserového mikro-zpracování a zařízení pro provádění tohoto způsobu
CN114473196A (zh) * 2021-12-29 2022-05-13 深圳泰德激光技术股份有限公司 激光焊接设备、方法、控制器及存储介质

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007059458A (ja) 2005-08-22 2007-03-08 Fuji Electric Holdings Co Ltd レーザーアニールにおけるレーザービームのモニタリング方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0356615A (ja) * 1989-07-25 1991-03-12 Brother Ind Ltd レーザ焼入れ装置
US5162239A (en) * 1990-12-27 1992-11-10 Xerox Corporation Laser crystallized cladding layers for improved amorphous silicon light-emitting diodes and radiation sensors
DE19831340C1 (de) * 1998-07-13 2000-03-02 Siemens Ag Verfahren und Anordnung zum Kalibrieren einer Laserbearbeitungsmaschine zum Bearbeiten von Werkstücken
US6849831B2 (en) * 2002-03-29 2005-02-01 Mattson Technology, Inc. Pulsed processing semiconductor heating methods using combinations of heating sources
US7098155B2 (en) * 2003-09-29 2006-08-29 Ultratech, Inc. Laser thermal annealing of lightly doped silicon substrates
WO2006093264A1 (ja) * 2005-03-04 2006-09-08 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. レーザ加熱装置およびレーザ加熱方法
JP5158924B2 (ja) * 2006-06-08 2013-03-06 株式会社シャルマン レーザ突合せ溶接における溶接可否およびルートギャップ適否判定方法
JP5209290B2 (ja) * 2007-12-14 2013-06-12 ミヤチテクノス株式会社 レーザ加工モニタリング装置及びレーザ加工装置
JP5294916B2 (ja) * 2009-02-17 2013-09-18 パナソニック株式会社 レーザはんだ付け装置
JP2011003630A (ja) * 2009-06-17 2011-01-06 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザ照射装置、及びレーザ照射方法
CN102064460A (zh) * 2010-10-14 2011-05-18 清华大学 一种激光热处理中倍频激光器的功率测控方法
JP6050607B2 (ja) * 2012-05-15 2016-12-21 株式会社アマダミヤチ レーザ加工装置及びレーザ出力校正方法
KR101767855B1 (ko) * 2013-07-02 2017-08-11 울트라테크 인크. 격자 전위들을 제거하기 위한 급속 열적 프로세싱에 의한 헤테로에피택셜 층들의 형성
CN104772568B (zh) * 2014-01-15 2016-10-05 宝山钢铁股份有限公司 激光表面处理质量控制方法
JP6205586B2 (ja) * 2015-04-27 2017-10-04 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 レーザ出力測定装置及びレーザ加工方法
JP6452564B2 (ja) * 2015-07-15 2019-01-16 住友重機械工業株式会社 レーザアニール装置及びレーザアニール方法
JP6636756B2 (ja) * 2015-09-10 2020-01-29 株式会社東芝 光学装置及び加工装置
JP2017162961A (ja) * 2016-03-09 2017-09-14 住友重機械工業株式会社 レーザ加工装置
CN107275198B (zh) * 2017-05-31 2020-03-10 昆山国显光电有限公司 激光退火方法及激光退火系统
CN107171721B (zh) * 2017-06-06 2020-09-04 中航海信光电技术有限公司 一种多通道激光器接收光功率检测方法和系统
JP6659654B2 (ja) * 2017-11-24 2020-03-04 ファナック株式会社 レーザ加工前に外部光学系の異常を警告するレーザ加工装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007059458A (ja) 2005-08-22 2007-03-08 Fuji Electric Holdings Co Ltd レーザーアニールにおけるレーザービームのモニタリング方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2024001046A (ja) 2024-01-09
EP3766623A4 (en) 2021-05-19
US11666987B2 (en) 2023-06-06
CN111801190B (zh) 2022-05-31
US20200406395A1 (en) 2020-12-31
TW201939585A (zh) 2019-10-01
JPWO2019176753A1 (ja) 2021-03-11
CN111801190A (zh) 2020-10-20
WO2019176753A1 (ja) 2019-09-19
EP3766623B1 (en) 2024-03-20
EP3766623A1 (en) 2021-01-20
TWI778205B (zh) 2022-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20200127199A (ko) 레이저파워제어장치, 레이저가공장치 및 레이저파워제어방법
JP6633099B2 (ja) パルス光ビームのスペクトル特徴制御
EP2210696A1 (en) Method and apparatus for irradiating a semiconductor material surface by laser energy
JP2011003630A (ja) レーザ照射装置、及びレーザ照射方法
JP2003272892A (ja) Ｘ線発生方法およびｘ線発生装置
JP6452564B2 (ja) レーザアニール装置及びレーザアニール方法
JP2011014685A (ja) レーザ照射装置、及びレーザ照射方法
JP6809952B2 (ja) レーザ加工装置
JP4247081B2 (ja) レーザアニール装置のレーザビーム強度モニタ方法とレーザアニール装置
KR20160127461A (ko) 레이저 가공 장치 및 그 가공방법
JP5614768B2 (ja) レーザ処理装置およびレーザ処理方法
JP2014113606A (ja) レーザ加工装置およびレーザ加工方法
JP2016066671A (ja) 波長可変光源および温度制御初期値の決定方法
CN111433892A (zh) 卡盘板、退火装置及退火方法
JP2001042372A (ja) 加工用レーザ装置
KR101309807B1 (ko) 레이저 어닐링 장치 및 레이저 어닐링 방법
JP2017162961A (ja) レーザ加工装置
WO2001004698A1 (fr) Laser destine a l&#39;usinage laser
JP6713203B2 (ja) レーザ加工装置
JPH058062A (ja) レーザ加工装置
JP4977726B2 (ja) レーザ加工装置
JP2018126781A (ja) レーザ接合装置
JP2001351876A (ja) レーザ加工装置及び方法
JP2004130336A (ja) 半導体レーザ装置とレーザ加工機
JP2019175896A (ja) 照射位置検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal