JP2016010809A - レーザー加工装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】集光対物レンズの汚染の度合いを検出することができる機能を備えたレーザー加工装置を提供する。【解決手段】被加工物を保持する被加工物保持手段と、被加工物保持手段に保持された被加工物をレーザー加工するレーザー光線照射手段と、被加工物保持手段とレーザー光線照射手段を加工送り方向に相対的に移動せしめる加工送り手段とを具備し、レーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振するレーザー光線発振手段と、レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線を集光して該被加工物保持手段に保持された被加工物に照射する集光対物レンズを備えた集光器を含んでいるレーザー加工装置であって、集光対物レンズの汚染の度合いを検出する集光対物レンズ汚染検出手段と、集光対物レンズ汚染検出手段によって検出された集光対物レンズの汚染の度合いが許容値を超える場合に警報する警報手段とを具備している。【選択図】図２
Description
本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物にレーザー加工を施すレーザー加工装置に関する。
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列された分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハを分割予定ラインに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々の半導体デバイスを製造している。また、サファイヤ基板の表面にフォトダイオード等の受光素子やレーザーダイオード等の発光素子等が積層された光デバイスウエーハも分割予定ラインに沿って切断することにより個々のフォトダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。
上述した半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハを分割予定ラインに沿って分割する方法として、ウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザー光線を分割予定ライントに沿ってパルスレーザー光線を照射することによりレーザー加工溝を形成し、ウエーハをレーザー加工溝が形成された分割予定ラインに沿って破断する方法が提案されている。このようなレーザー加工を施すレーザー加工装置は、被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段に保持された被加工物をレーザー加工するレーザー光線照射手段と、被加工物保持手段とレーザー光線照射手段を加工送り方向に相対的に移動せしめる加工送り手段とを具備している。そして、レーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振するレーザー光線発振手段と、該レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線を集光して被加工物保持手段に保持された被加工物に照射する集光対物レンズを備えた集光器とから構成されている。
しかるに、被加工物であるシリコンやサファイヤ等のウエーハの分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射すると、シリコンやサファイヤ等が溶融し、融解屑即ちデブリ（debris)が飛散して集光対物レンズを汚染し、被加工物に照射されるレーザー光線の出力が低下して加工品質が安定しないという問題がある。
また、集光対物レンズがデブリによって汚染されると、レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線がデブリによって汚染された集光対物レンズに吸収され集光対物レンズが破損するという問題がある。
また、集光対物レンズがデブリによって汚染されると、レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線がデブリによって汚染された集光対物レンズに吸収され集光対物レンズが破損するという問題がある。
上記問題を解決するために、被加工物にレーザー光線照射手段の集光器からレーザー光線が照射されることによって生成されるデブリ等の粉塵を吸引する吸引手段を備えたレーザー加工装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
而して、上述したデブリ等の粉塵を吸引する吸引手段を備えたレーザー光線照射手段においても、デブリ等の粉塵による集光対物レンズの汚染を防止することは困難である。
従って、デブリ等の粉塵によって集光対物レンズが汚染されたとき、集光対物レンズを清掃するタイミング、または集光対物レンズを交換するタイミングを検知できることが重要である。
従って、デブリ等の粉塵によって集光対物レンズが汚染されたとき、集光対物レンズを清掃するタイミング、または集光対物レンズを交換するタイミングを検知できることが重要である。
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、集光対物レンズの汚染の度合いを検出することができる機能を備えたレーザー加工装置を提供することである。
上記主たる技術的課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段に保持された被加工物をレーザー加工するレーザー光線照射手段と、該被加工物保持手段と該レーザー光線照射手段を加工送り方向に相対的に移動せしめる加工送り手段とを具備し、該レーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振するレーザー光線発振手段と、該レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線を集光して該被加工物保持手段に保持された被加工物に照射する集光対物レンズを備えた集光器を含んでいるレーザー加工装置であって、
該集光対物レンズの汚染の度合いを検出する集光対物レンズ汚染検出手段と、該集光対物レンズ汚染検出手段によって検出された集光対物レンズの汚染の度合いが許容値を超える場合に警報する警報手段と、を具備している、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
該集光対物レンズの汚染の度合いを検出する集光対物レンズ汚染検出手段と、該集光対物レンズ汚染検出手段によって検出された集光対物レンズの汚染の度合いが許容値を超える場合に警報する警報手段と、を具備している、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
上記集光対物レンズ汚染検出手段は、被加工物保持手段に隣接して配設され集光器から照射されるレーザー光線の出力を検出する出力検出器と、該出力検出器が検出した出力が所定値以下か否かを判定し該出力検出器が検出した出力が所定値以下の場合に該警報手段に警報信号を出力する制御手段とを具備している。
また、上記集光対物レンズ汚染検出手段は、検査用レーザー光線を発振する検査用レーザー光線発振器と、被加工物保持手段のレーザー光線発振手段と集光器とを結ぶ経路に作用位置と退避位置に進退可能に配設され作用位置に位置付けられた状態において検査用レーザー光線発振器から発振された検査用レーザー光線を集光器に向けて方向を変換する方向変換手段と、検査用レーザー光線発振器から発振され方向変換手段および集光器を介して被加工物保持手段に照射された検査用レーザー光線の反射光を反射光検出経路に分岐するビームスプリッターと、該ビームスプリッターによって反射光検出経路に分岐された反射光の強度を検出するホトデテクターと、該ホトデテクターが検出した反射光の強度が所定値以下か否かを判定し該ホトデテクターが検出した反射光の強度が所定値以下の場合に警報手段に警報信号を出力する制御手段とを具備している。
また、上記集光対物レンズ汚染検出手段は、検査用レーザー光線を発振する検査用レーザー光線発振器と、被加工物保持手段のレーザー光線発振手段と集光器とを結ぶ経路に作用位置と退避位置に進退可能に配設され作用位置に位置付けられた状態において検査用レーザー光線発振器から発振された検査用レーザー光線を集光器に向けて方向を変換する方向変換手段と、検査用レーザー光線発振器から発振され方向変換手段および集光器を介して被加工物保持手段に照射された検査用レーザー光線の反射光を反射光検出経路に分岐するビームスプリッターと、該ビームスプリッターによって反射光検出経路に分岐された反射光の強度を検出するホトデテクターと、該ホトデテクターが検出した反射光の強度が所定値以下か否かを判定し該ホトデテクターが検出した反射光の強度が所定値以下の場合に警報手段に警報信号を出力する制御手段とを具備している。
本発明によるレーザー加工装置は、集光対物レンズの汚染の度合いを検出する集光対物レンズ汚染検出手段と、該集光対物レンズ汚染検出手段によって検出された集光対物レンズの汚染の度合いが許容値を超える場合に警報する警報手段とを具備しているので、オペレータは集光対物レンズの清掃または交換するタイミングが判り、被加工物に照射されるレーザー光線の出力が低下して加工品質が安定しないという問題、および集光対物レンズがデブリによって汚染されることにより集光対物レンズが破損するという問題を解消することができる。
以下、本発明によるウエーハの加工方法およびレーザー加工装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１には、本発明に従って構成されたレーザー加工装置の斜視図が示されている。図１に示すレーザー加工装置は、静止基台２と、該静止基台２に矢印Ｘで示す加工送り方向（Ｘ軸方向）に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構３と、基台２上に配設されたレーザー光線照射手段としてのレーザー光線照射ユニット４とを具備している。
上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上にＸ軸方向に沿って平行に配設された一対の案内レール３１、３１と、該案内レール３１、３１上にＸ軸方向に移動可能に配設された第１の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上にＸ軸方向と直交する矢印Yで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動可能に配設された第２の滑動ブロック３３と、該第２の滑動ブロック３３上に円筒部材３４によって支持された支持テーブル３５と、被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６を具備している。このチャックテーブル３６は多孔性材料から形成された吸着チャック３６１を具備しており、吸着チャック３６１の上面である保持面上に被加工物である例えば円形状の半導体ウエーハを図示しない吸引手段によって保持するようになっている。このように構成されたチャックテーブル３６は、円筒部材３４内に配設された図示しないパルスモータによって回転せしめられる。なお、チャックテーブル３６には、半導体ウエーハ等の被加工物を保護テープを介して支持する環状のフレームを固定するためのクランプ３６２が配設されている。
上記第１の滑動ブロック３２は、その下面に上記一対の案内レール３１、３１と嵌合する一対の被案内溝３２１、３２１が設けられているとともに、その上面にY軸方向に沿って平行に形成された一対の案内レール３２２、３２２が設けられている。このように構成された第１の滑動ブロック３２は、被案内溝３２１、３２１が一対の案内レール３１、３１に嵌合することにより、一対の案内レール３１、３１に沿ってＸ軸方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第１の滑動ブロック３２を一対の案内レール３１、３１に沿ってＸ軸方向に移動させるための加工送り手段３７を具備している。加工送り手段３７は、上記一対の案内レール３１と３１の間に平行に配設された雄ネジロッド３７１と、該雄ネジロッド３７１を回転駆動するためのパルスモータ３７２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３７１は、その一端が上記静止基台２に固定された軸受ブロック３７３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３７２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３７１は、第１の滑動ブロック３２の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３７２によって雄ネジロッド３７１を正転および逆転駆動することにより、第１の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿ってＸ軸方向に移動せしめられる。
上記第２の滑動ブロック３３は、その下面に上記第１の滑動ブロック３２の上面に設けられた一対の案内レール３２２、３２２と嵌合する一対の被案内溝３３１、３３１が設けられており、この被案内溝３３１、３３１を一対の案内レール３２２、３２２に嵌合することにより、Y軸方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第２の滑動ブロック３３を第１の滑動ブロック３２に設けられた一対の案内レール３２２、３２２に沿ってY軸方向に移動させるための割り出し送り手段３８を具備している。割り出し送り手段３８は、上記一対の案内レール３２２と３２２の間に平行に配設された雄ネジロッド３８１と、該雄ネジロッド３８１を回転駆動するためのパルスモータ３８２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３８１は、その一端が上記第１の滑動ブロック３２の上面に固定された軸受ブロック３８３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３８２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３８１は、第２の滑動ブロック３３の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３８２によって雄ネジロッド３８１を正転および逆転駆動することにより、第２の滑動ブロック３３は案内レール３２２、３２２に沿ってY軸方向に移動せしめられる。
上記レーザー光線照射ユニット４は、上記基台２上に配設された支持部材４１と、該支持部材４１によって支持され実質上水平に延出するケーシング４２と、該ケーシング４２に配設されたレーザー光線照射手段５と、ケーシング４２の前端部に配設されレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段６を具備している。なお、撮像手段６は、図示の実施形態においては可視光線によって撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）の外に、被加工物に赤外線を照射する赤外線照明手段と、該赤外線照明手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成されており、撮像した画像信号を後述する制御手段に送る。
上記レーザー光線照射手段５について、図２を参照して説明する。
図２に示すレーザー光線照射手段５は、パルスレーザー光線発振手段５１と、該パルスレーザー光線発振手段５１によって発振されたパルスレーザー光線の出力を調整する出力調整手段５２と、該出力調整手段５２によって出力が調整されたパルスレーザー光線を集光してチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射する集光器５３を具備している。パルスレーザー光線発振手段５１は、ＹＡＧレーザー発振器からなるパルスレーザー光線発振器５１１と、これに付設された繰り返し周波数設定手段５１２とから構成されている。出力調整手段５２は、パルスレーザー光線発振手段５１によって発振されたパルスレーザー光線LB1の出力を調整する。集光器５３は、パルスレーザー光線発振手段５１から発振され出力調整手段５２によって出力が調整されたパルスレーザー光線LB1をチャックテーブル３６の保持面に向けて方向変換する方向変換ミラー５３１と、該方向変換ミラー５３１によって方向変換されたパルスレーザー光線LB1を集光してチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射する集光対物レンズ５３２とからなっている。このように構成された集光器５３は、図１に示すようにケーシング４２の先端に装着される。
図２に示すレーザー光線照射手段５は、パルスレーザー光線発振手段５１と、該パルスレーザー光線発振手段５１によって発振されたパルスレーザー光線の出力を調整する出力調整手段５２と、該出力調整手段５２によって出力が調整されたパルスレーザー光線を集光してチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射する集光器５３を具備している。パルスレーザー光線発振手段５１は、ＹＡＧレーザー発振器からなるパルスレーザー光線発振器５１１と、これに付設された繰り返し周波数設定手段５１２とから構成されている。出力調整手段５２は、パルスレーザー光線発振手段５１によって発振されたパルスレーザー光線LB1の出力を調整する。集光器５３は、パルスレーザー光線発振手段５１から発振され出力調整手段５２によって出力が調整されたパルスレーザー光線LB1をチャックテーブル３６の保持面に向けて方向変換する方向変換ミラー５３１と、該方向変換ミラー５３１によって方向変換されたパルスレーザー光線LB1を集光してチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射する集光対物レンズ５３２とからなっている。このように構成された集光器５３は、図１に示すようにケーシング４２の先端に装着される。
図１及び図２を参照して説明を続けると、チャックテーブル機構３を構成する支持テーブル３５には、被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６に隣接して配設され上記集光対物レンズ５３２の汚染の度合いを検出するための集光対物レンズ汚染検出手段７を構成する集光器５３から照射されるレーザー光線の出力を検出する出力検出器７１が配設されている。この出力検出器７１は、受光したレーザー光線の出力を後述する制御手段に送る。
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、図３に示す制御手段８を具備している。制御手段８はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）８１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）８２と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３と、入力インターフェース８４および出力インターフェース８５とを備えている。制御手段８の入力インターフェース８４には、上記撮像手段６、出力検出器７１等からの検出信号が入力される。そして、制御手段６の出力インターフェース８５からは、上記加工送り手段３７、割り出し送り手段３８、パルスレーザー光線発振手段５１、出力調整手段５２、警報手段としての表示手段８０等に制御信号を出力する。
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
上述したレーザー光線照射手段５のパルスレーザー光線発振手段５１から発振された被加工物に対して吸収性を有する波長（例えば波長が３５５nm）のパルスレーザー光線LB1を出力調整手段５２によって出力を調整して集光器５３を介してチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射することにより、被加工物Wにアブレーション加工を施すと、デブリが飛散して集光対物レンズ５３２を汚染する。また、パルスレーザー光線発振手段５１から発振された被加工物に対して透過性を有する波長（例えば波長が１０６４nm）のパルスレーザー光線LB1を出力調整手段５２によって出力を調整して集光器５３を介してチャックテーブル３６に保持された被加工物Wの内部に集光点を位置付けて照射することにより、被加工物Wの内部に改質層を形成する内部加工を施しても微細な粉塵が飛散して集光対物レンズ５３２を汚染する。このような集光対物レンズ５３２の汚染の度合いが許容値を超えると、上述したように被加工物Wに照射されるパルスレーザー光線LB1の出力が低下して加工品質が安定しないという問題がある。また、パルスレーザー光線発振手段５１から発振されたパルスレーザー光線LB1がデブリによって汚染された集光対物レンズ５３２に吸収され集光対物レンズ５３２が破損するという問題がある。従って、定期的に集光対物レンズ５３２の汚染の度合いを検出して、現在の集光対物レンズ５３２の汚染の度合い確認しておくことが重要である。
上述したレーザー光線照射手段５のパルスレーザー光線発振手段５１から発振された被加工物に対して吸収性を有する波長（例えば波長が３５５nm）のパルスレーザー光線LB1を出力調整手段５２によって出力を調整して集光器５３を介してチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射することにより、被加工物Wにアブレーション加工を施すと、デブリが飛散して集光対物レンズ５３２を汚染する。また、パルスレーザー光線発振手段５１から発振された被加工物に対して透過性を有する波長（例えば波長が１０６４nm）のパルスレーザー光線LB1を出力調整手段５２によって出力を調整して集光器５３を介してチャックテーブル３６に保持された被加工物Wの内部に集光点を位置付けて照射することにより、被加工物Wの内部に改質層を形成する内部加工を施しても微細な粉塵が飛散して集光対物レンズ５３２を汚染する。このような集光対物レンズ５３２の汚染の度合いが許容値を超えると、上述したように被加工物Wに照射されるパルスレーザー光線LB1の出力が低下して加工品質が安定しないという問題がある。また、パルスレーザー光線発振手段５１から発振されたパルスレーザー光線LB1がデブリによって汚染された集光対物レンズ５３２に吸収され集光対物レンズ５３２が破損するという問題がある。従って、定期的に集光対物レンズ５３２の汚染の度合いを検出して、現在の集光対物レンズ５３２の汚染の度合い確認しておくことが重要である。
以下、集光対物レンズ５３２の汚染の度合いを検出する手順について説明する。
先ず、制御手段８は、加工送り手段３７および割り出し送り手段３８を作動して、チャックテーブル機構３を構成する支持テーブル３５に配設された出力検出器７１を集光対物レンズ５３２の直下に位置付ける。次に、制御手段８は、パルスレーザー光線発振手段５１を作動してパルスレーザー光線LB1を発振するとともに、出力調整手段５２を制御してパルスレーザー光線発振手段５１から発振されたパルスレーザー光線LB1の出力を例えば２Wに調整する。この結果、２Wに調整されたパルスレーザー光線LB1が集光器５３の集光対物レンズ５３２を介して出力検出器７１に照射される。このようにしてパルスレーザー光線LB1が照射された出力検出器７１は、受光したパルスレーザー光線LB1の出力に対応した信号を制御手段８に送る。
先ず、制御手段８は、加工送り手段３７および割り出し送り手段３８を作動して、チャックテーブル機構３を構成する支持テーブル３５に配設された出力検出器７１を集光対物レンズ５３２の直下に位置付ける。次に、制御手段８は、パルスレーザー光線発振手段５１を作動してパルスレーザー光線LB1を発振するとともに、出力調整手段５２を制御してパルスレーザー光線発振手段５１から発振されたパルスレーザー光線LB1の出力を例えば２Wに調整する。この結果、２Wに調整されたパルスレーザー光線LB1が集光器５３の集光対物レンズ５３２を介して出力検出器７１に照射される。このようにしてパルスレーザー光線LB1が照射された出力検出器７１は、受光したパルスレーザー光線LB1の出力に対応した信号を制御手段８に送る。
制御手段８は、出力検出器７１から送られたパルスレーザー光線の出力に対応した信号(A)が集光対物レンズ５３２の汚染の度合いの許容値（例えば設定された出力の１０％）を超えているか否かを判定する。図示の実施形態においては出力検出器７から送られたパルスレーザー光線の出力が２Wであるから、汚染の度合いの許容値は０．２Wとなる。従って制御手段８は、出力検出器７１によって検出されたパルスレーザー光線の出力に対応した信号(A)が、設定された出力（２W）から許容値である０．２Wを減算した値（２W−０．２W＝１．８W）以上(A≧１．８W)であれは集光対物レンズ５３２の汚染の度合いの許容値（０．２W）内であり使用可能と判定する。そして制御手段８は、判定結果を出力検出器７１によって検出されたパルスレーザー光線LB1の出力に対応した信号(A)値とともに警報手段としての表示手段８０に表示する。
一方、出力検出器７１によって検出されたパルスレーザー光線LB1の出力に対応した信号(A)が、設定された出力（２W）から許容値である０．２Wを減算した値（２W−０．２W＝１．８W）未満(A＜１．８W)の場合には、制御手段８は集光対物レンズ５３２の汚染の度合いの許容値（０．２W）を超えていると判定し、判定結果を出力検出器７１によって検出されたパルスレーザー光線LB1の出力に対応した信号(A)値とともに警報手段としての表示手段８０に表示する。このようにして警報手段としての表示手段８０に表示された判定結果および出力検出器７１によって検出されたパルスレーザー光線LB1の出力に対応した信号(A)値に基づいて、オペレータは集光対物レンズ５３２の清掃または交換を検討する。なお、集光対物レンズ５３２の汚染の度合いの許容値（０．２W）を超えていると判定した場合には、警報ブザーまたは警報ランプを作動して警報するようにしてもよい。
次に、集光対物レンズ５３２の汚染の度合いを検出するための集光対物レンズ汚染検出手段の他の実施形態について、図４を参照して説明する。
図４に示す集光対物レンズ５３２の汚染の度合いを検出するための集光対物レンズ汚染検出手段７aは、上記レーザー光線照射手段５内に配設される。即ち、図４に示す集光対物レンズ汚染検出手段７aは、検査用レーザー光線LB2を発振する検査用レーザー光線発振器７２と、レーザー光線照射手段５を構成する集光器５３の方向変換ミラー５３１と集光対物レンズ５３２との間の経路に２点鎖線で示す作用位置と実線で示す退避位置に進退可能に配設され作用位置に位置付けられた状態において検査用レーザー光線発振器７２から発振された検査用レーザー光線を集光対物レンズ５３２に向けて方向を変換する方向変換手段７３と、検査用レーザー光線発振器７２から発振され方向変換手段７３および集光対物レンズ５３２を介して被加工物照射手段としてのチャックテーブル３６に照射された検査用レーザー光線LB2の反射光を反射光検出経路７４に分岐するビームスプリッター７５と、反射光検出経路７４に配設された集光レンズ７６と、該ビームスプリッター７５によって反射光検出経路７４に分岐され集光レンズ７６によって集光された反射光の光強度を検出するとホトデテクター７７と、を具備している。
図４に示す集光対物レンズ５３２の汚染の度合いを検出するための集光対物レンズ汚染検出手段７aは、上記レーザー光線照射手段５内に配設される。即ち、図４に示す集光対物レンズ汚染検出手段７aは、検査用レーザー光線LB2を発振する検査用レーザー光線発振器７２と、レーザー光線照射手段５を構成する集光器５３の方向変換ミラー５３１と集光対物レンズ５３２との間の経路に２点鎖線で示す作用位置と実線で示す退避位置に進退可能に配設され作用位置に位置付けられた状態において検査用レーザー光線発振器７２から発振された検査用レーザー光線を集光対物レンズ５３２に向けて方向を変換する方向変換手段７３と、検査用レーザー光線発振器７２から発振され方向変換手段７３および集光対物レンズ５３２を介して被加工物照射手段としてのチャックテーブル３６に照射された検査用レーザー光線LB2の反射光を反射光検出経路７４に分岐するビームスプリッター７５と、反射光検出経路７４に配設された集光レンズ７６と、該ビームスプリッター７５によって反射光検出経路７４に分岐され集光レンズ７６によって集光された反射光の光強度を検出するとホトデテクター７７と、を具備している。
上記検査用レーザー光線発振器７２は、例えば波長が６３２nmで出力が２mWのHe-Neレーザー、または例えば波長が８３０nmで出力が３mWのSLDレーザーを出力する。上記方向変換手段７３は、方向変換ミラー７３１と、該方向変換ミラー７３１を図４において２点鎖線で示す作用位置と実線で示す退避位置に進退可能に移動するアクチュエータ７３２とからなっている。即ち、方向変換手段７３のアクチュエータ７３２は、上記レーザー光線照射手段５によってレーザー加工作業を実施する際には方向変換ミラー７３１を実線で示す退避位置に位置付けており、集光対物レンズ５３２の汚染の度合いを検出する際には方向変換ミラー７３１を２点鎖線で示す作用位置に位置付ける。上記ビームスプリッター７５は、検査用レーザー光線発振器７２から発振された検査用レーザー光線LB2を方向変換ミラー７３１に向けて通過するが、チャックテーブル３６に照射された検査用レーザー光線LB2の反射光は反射光検出経路７４に向けて分岐する。上記集光レンズ７６は、ビームスプリッター７５によって反射光検出経路７４に分岐され反射光を集光してホトデテクター７７に導く。ホトデテクター７７は、反射光検出経路７４に導かれた反射光を受光し、受光した反射光の光強度に対応した信号(電圧信号)を制御手段に出力する。なお、制御手段は、本実施形態においては上記図３に示す制御手段８を用いることとし、ホトデテクター７７からの出力信号は図３に示すように入力インターフェース８４に入力される。
図４に示す集光対物レンズ汚染検出手段７aは以上のように構成されており、以下、集光対物レンズ５３２の汚染の度合いを検出する手順について説明する。
先ず、制御手段８は、加工送り手段３７および割り出し送り手段３８を作動して、チャックテーブル機構３を構成するチャックテーブル３６を集光対物レンズ５３２の直下に位置付ける。なお、チャックテーブル３６の吸着チャック３６１上には反射鏡Mを載置することが望ましい。次に、制御手段８は分岐手段７３のアクチュエータ７３２を作動して方向変換ミラー７３１を２点鎖線で示す作用位置に位置付ける。そして制御手段８は、検査用レーザー光線発振器７２を作動して検査用レーザー光線LB2を発振する。検査用レーザー光線発振器７２から発振された検査用レーザー光線LB2は、ビームスプリッター７５、方向変換手段７３の方向変換ミラー７３１、集光器５３の集光対物レンズ５３２を介してチャックテーブル３６上に保持された反射鏡Mに照射される。反射鏡Mに照射された検査用レーザー光線LB2は反射鏡Mで反射し、その反射光が集光対物レンズ５３２、方向変換ミラー７３１、ビームスプリッター７５を介して反射光検出経路７４に導かれ、集光レンズ７６によって集光されてホトデテクター７７によって受光される。
先ず、制御手段８は、加工送り手段３７および割り出し送り手段３８を作動して、チャックテーブル機構３を構成するチャックテーブル３６を集光対物レンズ５３２の直下に位置付ける。なお、チャックテーブル３６の吸着チャック３６１上には反射鏡Mを載置することが望ましい。次に、制御手段８は分岐手段７３のアクチュエータ７３２を作動して方向変換ミラー７３１を２点鎖線で示す作用位置に位置付ける。そして制御手段８は、検査用レーザー光線発振器７２を作動して検査用レーザー光線LB2を発振する。検査用レーザー光線発振器７２から発振された検査用レーザー光線LB2は、ビームスプリッター７５、方向変換手段７３の方向変換ミラー７３１、集光器５３の集光対物レンズ５３２を介してチャックテーブル３６上に保持された反射鏡Mに照射される。反射鏡Mに照射された検査用レーザー光線LB2は反射鏡Mで反射し、その反射光が集光対物レンズ５３２、方向変換ミラー７３１、ビームスプリッター７５を介して反射光検出経路７４に導かれ、集光レンズ７６によって集光されてホトデテクター７７によって受光される。
このようにして、反射鏡Mで反射した検査用レーザー光線LB2の反射光を受光したホトデテクター７７は、受光した反射光の光強度に対応した電圧信号(B)を制御手段８に送る。制御手段８は、ホトデテクター７７から送られた電圧信号(B)が集光対物レンズ５３２の汚染の度合いの許容値を超えているか否かを判定する。なお、集光対物レンズ５３２の汚染の度合いの許容値は、集光対物レンズ５３２が汚染されていない状態の１０％に設定されている。即ち、検査用レーザー光線発振器７２から発振された検査用レーザー光線LB2がビームスプリッター７５、分岐手段７３の方向変換ミラー７３１、汚染されていない集光対物レンズ５３２を介してチャックテーブル３６上に保持された反射鏡Mに照射されたときの反射光がホトデテクター７７によって受光された際の光強度に対応する電圧信号(B)が例えば１Vとすると、集光対物レンズ５３２の汚染の度合いの許容値は０．１Vに設定される。従って制御手段８は、ホトデテクター７７によって検出された検査用レーザー光線LB2の反射光の強度に対応する電圧信号(B)が、汚染されていない集光対物レンズ５３２の状態における光強度に対応する電圧(1V)から許容値である０．１Vを減算した値（1V−０．１V＝０．９V）以上(B≧０．９V)であれは集光対物レンズ５３２の汚染の度合いの許容値（０．１V）内であり使用可能と判定する。そして制御手段８は、判定結果をホトデテクター７７によって検出された検査用レーザー光線LB2の反射光の強度に対応する電圧信号(B)値とともに警報手段としての表示手段８０に表示する。
一方、ホトデテクター７７によって検出された検査用レーザー光線LB2の反射光の強度に対応する電圧信号(B)が、汚染されていない集光対物レンズ５３２の状態における光強度に対応する電圧(1V)から許容値である０．１Vを減算した値（1V−０．１V＝０．９V）未満(B＜０．９V)であれは集光対物レンズ５３２の汚染の度合いの許容値（０．１V）を超えていると判定し、判定結果をホトデテクター７７によって検出された検査用レーザー光線LB2の反射光の強度に対応する電圧信号(B)値とともに警報手段としての表示手段８０に表示する。このようにして警報手段としての表示手段８０に表示された判定結果およびホトデテクター７７によって検出された検査用レーザー光線LB2の反射光の強度に対応する電圧信号(B)値に基づいて、オペレータは集光対物レンズ５３２の清掃または交換を検討する。なお、集光対物レンズ５３２の汚染の度合いの許容値を超えていると判定した場合には、警報ブザーまたは警報ランプを作動して警報するようにしてもよい。
２：静止基台
３：チャックテーブル機構
３６：チャックテーブル
３７：加工送り手段
３８：割り出し送り手段
４：レーザー光線照射ユニット
５：レーザー光線照射手段
５１：パルスレーザー光線発振手段
５２：出力調整手段
５３：集光器
５３２：集光対物レンズ
６：撮像手段
７、７a：集光対物レンズ汚染検出手段
７１：出力検出器
７２：検査用レーザー光線発振器
７３：方向変換手段
７４：反射光検出経路
７５：ビームスプリッター
７６：集光レンズ
７７：ホトデテクター
８：制御手段
Ｗ：被加工物
Ｍ：反射鏡
３：チャックテーブル機構
３６：チャックテーブル
３７：加工送り手段
３８：割り出し送り手段
４：レーザー光線照射ユニット
５：レーザー光線照射手段
５１：パルスレーザー光線発振手段
５２：出力調整手段
５３：集光器
５３２：集光対物レンズ
６：撮像手段
７、７a：集光対物レンズ汚染検出手段
７１：出力検出器
７２：検査用レーザー光線発振器
７３：方向変換手段
７４：反射光検出経路
７５：ビームスプリッター
７６：集光レンズ
７７：ホトデテクター
８：制御手段
Ｗ：被加工物
Ｍ：反射鏡
Claims (3)
- 被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段に保持された被加工物をレーザー加工するレーザー光線照射手段と、該被加工物保持手段と該レーザー光線照射手段を加工送り方向に相対的に移動せしめる加工送り手段とを具備し、該レーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振するレーザー光線発振手段と、該レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線を集光して該被加工物保持手段に保持された被加工物に照射する集光対物レンズを備えた集光器を含んでいるレーザー加工装置であって、
該集光対物レンズの汚染の度合いを検出する集光対物レンズ汚染検出手段と、該集光対物レンズ汚染検出手段によって検出された集光対物レンズの汚染の度合いが許容値を超える場合に警報する警報手段と、を具備している、
ことを特徴とするレーザー加工装置。 - 該集光対物レンズ汚染検出手段は、該被加工物保持手段に隣接して配設され該集光器から照射されるレーザー光線の出力を検出する出力検出器と、該出力検出器が検出した出力が所定値以下か否かを判定し該出力検出器が検出した出力が所定値以下の場合に該警報手段に警報信号を出力する制御手段とを具備している、請求項１記載のレーザー加工装置。
- 該集光対物レンズ汚染検出手段は、検査用レーザー光線を発振する検査用レーザー光線発振器と、該被加工物保持手段の該レーザー光線発振手段と該集光器とを結ぶ経路に作用位置と退避位置に進退可能に配設され作用位置に位置付けられた状態において該検査用レーザー光線発振器から発振された検査用レーザー光線を該集光器に向けて方向を変換する方向変換手段と、該検査用レーザー光線発振器から発振され該方向変換手段および該集光器を介して該被加工物保持手段に照射された検査用レーザー光線の反射光を反射光検出経路に分岐するビームスプリッターと、該ビームスプリッターによって該反射光検出経路に分岐された反射光の強度を検出するホトデテクターと、該ホトデテクターが検出した反射光の強度が所定値以下か否かを判定し該ホトデテクターが検出した反射光の強度が所定値以下の場合に該警報手段に警報信号を出力する制御手段とを具備している、請求項１記載のレーザー加工装置。
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