JP6224462B2

JP6224462B2 - レーザー加工装置における加工送り機構の作動特性検出方法およびレーザー加工装置

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Publication number: JP6224462B2
Application number: JP2014002460A
Authority: JP
Inventors: 健太呂飯塚
Original assignee: Disco Corp
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Priority date: 2014-01-09
Filing date: 2014-01-09
Publication date: 2017-11-01
Anticipated expiration: 2034-01-09
Also published as: JP2015131303A

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おける加工送り機構の作動特性検出方法および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デバイスを製造している。

上述した半導体ウエーハ等のウエーハを分割する方法として、ウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を用い、分割すべき領域の内部に集光点を位置付けてパルスレーザー光線を照射するレーザー加工方法が実用化されている。このレーザー加工方法を用いた分割方法は、ウエーハの一方の面側から内部に集光点を位置付けてウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を照射し、被加工物の内部に分割予定ラインに沿って改質層を連続的に形成し、この改質層が形成されることによって強度が低下した分割予定ラインに沿って外力を加えることにより、ウエーハを分割する技術である。

また、半導体ウエーハ等のウエーハを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パルスレーザー光線を分割予定ラインに沿って照射することにより分割予定ラインに沿ってレーザー加工溝を形成し、このレーザー加工溝が形成された分割予定ラインに沿って外力を加えることにより、ウエーハを分割する技術が提案されている。

上述した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にレーザー光線を照射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とを加工送り方向（Ｘ軸方向）に相対的に移動する加工送り機構と、被加工物保持手段とレーザー光線照射手段とをＸ軸方向に直交する割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に移動する割り出し送り機構と、被加工物保持手段に保持された被加工物を撮像し加工すべき領域を検出する撮像手段とを具備している。（例えば、特許文献１参照。）

特開２００８−１２５６６号公報

而して、被加工物保持手段としての保持テーブルを支持する移動基台を案内レールに沿って加工送り方向（Ｘ軸方向）に移動せしめる加工送り機構は一般にボールネジ式移動機構が用いられており、ボールネジや案内レールには数μm程度の歪みがあると移動基台に支持された保持テーブルがＹ軸方向に揺動せしめられる。この結果、保持テーブルに保持されたウエーハの分割予定ラインからズレた位置にレーザー光線が照射され、デバイスを損傷させるという問題がある。

また、保持テーブルの保持面に歪みのない高精度な側面を有した治具を載置して加工送り機構を作動しながらマイクロメータによってＹ軸方向の変位を計測して補正値とし、加工送り機構によるＹ軸方向の歪みを補正値によって相殺する方法も採用されているが、治具が高価であるとともに、マイクロメータによる変位の計測が難しいという問題がる。

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、被加工物を保持する被加工物保持手段を加工送り方向（Ｘ軸方向）に移動せしめる加工送り機構によるＹ軸方向の歪みを容易に検出することができるレーザー加工装置における加工送り機構の作動特性検出方法およびレーザー加工装置を提供することにある。

上記主たる技術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にレーザー光線を照射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とを加工送り方向（Ｘ軸方向）に相対的に移動する加工送り機構と、該被加工物保持手段と該レーザー光線照射手段とをＸ軸方向に直交する割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に相対的に移動する割り出し送り機構と、該加工送り機構によるＸ軸方向移動位置を検出するＸ軸方向位置検出手段と、該割り出し送り機構によるＹ軸方向移動位置を検出するＹ軸方向位置検出手段と、該被加工物保持手段に保持された被加工物を撮像し加工すべき領域を検出する撮像手段と、該レーザー光線照射手段と該加工送り機構および該割り出し送り機構を制御する制御手段と、を具備するレーザー加工装置における加工送り機構の作動特性検出方法であって、
該被加工物保持手段に板状物を保持する板状物保持工程と、
該加工送り機構を作動して板状物を保持した該被加工物保持手段をＸ軸方向に移動するとともに該レーザー光線照射手段を作動して板状物に直線状のレーザー加工痕を形成するレーザー加工痕形成工程と、
該レーザー加工痕形成工程が実施された板状物を該被加工物保持手段から取り外すとともに該レーザー加工痕の始点と終点を結ぶ線を回転軸として１８０度反転させて該被加工物保持手段に保持する板状物反転工程と、
該加工送り機構を作動して該板状物反転工程が実施された板状物を保持する該被加工物保持手段を移動し、板状物に形成された該レーザー加工痕の始点を該撮像手段による撮像領域に位置付けるレーザー加工痕位置付け工程と、
該加工送り機構を作動するとともに該撮像手段を作動して板状物に形成された該レーザー加工痕の始点から終点までを撮像して該レーザー加工痕のＸ座標におけるＹ軸方向の変位量を検出する変位検出工程と、
該変位検出工程によって検出された該レーザー加工痕のＸ座標におけるＹ軸方向の変位量を表示手段に表示する表示工程と、を含む、
ことを特徴とするレーザー加工装置における加工送り機構の作動特性検出方法が提供される。

上記表示工程は、レーザー加工痕のＸ座標におけるＹ軸方向の変位量の１／２をレーザー加工時における補正値として表示する。
上記板状物はガラス板であり、変位検出工程はガラス板の表面に形成されたレーザー加工痕をガラス板の裏面から撮像する。
また、上記板状物はシリコン板であり、変位検出工程はシリコン板の表面に形成されたレーザー加工痕をシリコン板の裏面から赤外線によって撮像する。
上記板状物の一方の端部と他方の端部にはアライメントマークが設けられており、上記撮像手段の撮像領域にはＸ軸方向に延びる基準線が形成されており、上記レーザー加工痕形成工程は基準線に板状物の一方の端部に設けられたアライメントマークと板状物の他方の端部と他方の端部に設けられたアライメントマークを合致させる第１のアライメント工程を含み、上記レーザー加工痕位置付け工程は基準線に板状物の一方の端部に設けられたアライメントマークと板状物の他方の端部と他方の端部に設けられたアライメントマークを合致させる第２のアライメント工程を含んでいる。

また、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にレーザー光線を照射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とを加工送り方向（Ｘ軸方向）に相対的に移動する加工送り機構と、該被加工物保持手段と該レーザー光線照射手段とをＸ軸方向に直交する割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に相対的に移動する割り出し送り機構と、該加工送り機構によるＸ軸方向移動位置を検出するＸ軸方向位置検出手段と、該割り出し送り機構によるＹ軸方向移動位置を検出するＹ軸方向位置検出手段と、該被加工物保持手段に保持された被加工物を撮像し加工すべき領域を検出する撮像手段と、を具備するレーザー加工装置であって、
該被加工物保持手段に板状物を保持し該加工送り機構を作動して板状物を保持した該被加工物保持手段をＸ軸方向に移動するとともに該レーザー光線照射手段を作動して板状物に直線状のレーザー加工痕を形成し、該被加工物保持手段から板状物を取り外すとともに該レーザー加工痕の始点と終点を結ぶ線を回転軸として１８０度反転させて該被加工物保持手段に保持し、該加工送り機構を作動するとともに該撮像手段を作動して板状物に形成された該レーザー加工痕の始点から終点までを撮像して該レーザー加工痕のＸ座標におけるＹ軸方向の変位量を検出し、検出した該レーザー加工痕のＸ座標におけるＹ軸方向の変位量を格納するメモリを備えた制御手段と、
該制御手段の該メモリに格納された該レーザー加工痕のＸ座標におけるＹ軸方向の変位量を表示する表示手段と、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。

上記制御手段は、レーザー加工痕のＸ座標におけるＹ軸方向の変位量の１／２をレーザー加工時における補正値としてメモリに格納する。

本発明によるレーザー加工装置における加工送り機構の作動特性検出方法は、被加工物保持手段に板状物を保持する板状物保持工程と、加工送り機構を作動して板状物を保持した被加工物保持手段をＸ軸方向に移動するとともにレーザー光線照射手段を作動して板状物に直線状のレーザー加工痕を形成するレーザー加工痕形成工程と、レーザー加工痕形成工程が実施された板状物を被加工物保持手段から取り外すとともにレーザー加工痕の始点と終点を結ぶ線を回転軸として１８０度反転させて被加工物保持手段に保持する板状物反転工程と、加工送り機構を作動して板状物反転工程が実施された板状物を保持する被加工物保持手段を移動し、板状物に形成されたレーザー加工痕の始点を撮像手段による撮像領域に位置付けるレーザー加工痕位置付け工程と、加工送り機構を作動するとともに撮像手段を作動して板状物に形成されたレーザー加工痕の始点から終点までを撮像してレーザー加工痕のＸ座標におけるＹ軸方向の変位量を検出する変位検出工程と、変位検出工程によって検出されたレーザー加工痕のＸ座標におけるＹ軸方向の変位量を表示手段に表示する表示工程とを含んでいるので、高価な治具を用いることなく容易にレーザー加工痕のＸ座標におけるＹ軸方向の変位量を検出することができる。従って、オペレータは表示手段に表示されたレーザー加工痕のＸ座標におけるＹ軸方向の変位量によって加工送り機構の作動特性を確認することができ、レーザー加工する際に補正する必要があるか否かを判断することができる。

本発明に従って構成されたレーザー加工装置の斜視図。図１に示すレーザー加工装置に装備されるレーザー光線照射手段および撮像手段のブロック構成図。図１に示すレーザー加工装置に装備される制御手段のブロック構成図。本発明によるレーザー加工装置におけるＸ軸移動機構の作動特性検出方法に用いる板状物の斜視図。本発明によるＸ軸移動機構の作動特性検出方法におけるレーザー加工痕形成工程の説明図。本発明によるＸ軸移動機構の作動特性検出方法における板状物反転工程の説明図。本発明によるＸ軸移動機構の作動特性検出方法における変位検出工程の説明図。本発明によるＸ軸移動機構の作動特性検出方法によって作成されるＸ軸移動機構の作動特性マップ。

以下、本発明によるレーザー加工装置における加工送り機構の作動特性検出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、更に詳細に説明する。

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と静止基台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板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機構３７を具備している。加工送り機構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。

図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記チャックテーブル３６のＸ軸方向位置を検出するためのＸ軸方向位置検出手段３７４を備えている。Ｘ軸方向位置検出手段３７４は、案内レール３１に沿って配設されたリニアスケール３７４ａと、第１の滑動ブロック３２に配設され第１の滑動ブロック３２とともにリニアスケール３７４ａに沿って移動する読み取りヘッド３７４ｂとからなっている。このＸ軸方向位置検出手段３７４の読み取りヘッド３７４ｂは、図示の実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６のＸ軸方向位置を検出する。なお、上記加工送り機構３７の駆動源としてパルスモータ３７２を用いた場合には、パルスモータ３７２に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、チャックテーブル３６のＸ軸方向位置を検出することもできる。また、上記加工送り機構３７の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６のＸ軸方向位置を検出することもできる。

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機構３８を具備している。割り出し送り機構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。

図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記第２の滑動ブロック３３のＹ軸方向位置を検出するためのＹ軸方向位置検出手段３８４を備えている。Ｙ軸方向位置検出手段３８４は、案内レール３２２に沿って配設されたリニアスケール３８４ａと、第２の滑動ブロック３３に配設され第２の滑動ブロック３３とともにリニアスケール３８４ａに沿って移動する読み取りヘッド３８４ｂとからなっている。このＹ軸方向位置検出手段３８４の読み取りヘッド３８４ｂは、図示の実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６のＹ軸方向位置を検出する。なお、上記割り出し送り機構３８の駆動源としてパルスモータ３８２を用いた場合には、パルスモータ３８２に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、チャックテーブル３６のＹ軸方向位置を検出することもできる。また、上記割り出し送り機構３８の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６のＹ軸方向位置を検出することもできる。

上記レーザー光線照射ユニット４は、上記静止基台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を具備している。この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。
レーザー光線照射手段５は、上記ケーシング４２内に配設された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下方に向けてチャックテーブル３６の保持面に向けて方向変換する方向変換ミラー５３と、該方向変換ミラー５３によって方向変換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に照射する集光レンズ５４１を備えた集光器５４を具備している。このように構成された集光器５４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を参照して説明を続けると、上記ケーシング４２内には方向変換ミラー５３と集光器５４との間に配設された光路変更手段６１と、該光路変更手段６１を介してチャックテーブル３６に保持された被加工物Ｗのレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段６２が配設されている。光路変更手段６１は、方向変換ミラー５３と集光器５４との間の光路に進退可能に配設された反射ミラー６１１と、該反射ミラー６１１を方向変換ミラー５３と集光器５４との間の光路上の作用位置と該光路上から退避する退避位置に作動せしめるミラー位置付け手段６１２とからなっている。撮像手段６２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。なお、撮像手段６２は、撮像領域にＸ軸方向に延びる基準線６２１が形成されている。

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７を具備している。制御手段７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）７１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）７２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）７３と、カウンター７４と、入力インターフェース７５および出力インターフェース７６とを備えている。制御手段７の入力インターフェース７５には、上記Ｘ軸方向位置検出手段３７４、Ｙ軸方向位置検出手段３８４および撮像手段６２等からの検出信号が入力される。そして、制御手段７の出力インターフェース７６からは、上記パルスモータ３７２、パルスモータ３８２、パルスレーザー光線発振手段５１、出力調整手段５２、ミラー位置付け手段６１２、表示手段７０等に制御信号を出力する。なお、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）７３は、後述する加工送り機構３７の作動特性値を格納する第１の記憶領域７３ａやその他の記憶領域を備えている。

上述したレーザー加工装置を構成するチャックテーブル３６を支持する第１の滑動ブロック３２を案内レール３１、３１に沿ってＸ軸方向に移動せしめる加工送り機構３７はネジ式移動機構が用いられており、ネジや案内レールには数μm程度の歪みがあると第１の滑動ブロック３２に支持されたチャックテーブル３６がＹ軸方向に揺動せしめられる。この結果、チャックテーブル３６に保持された被加工物の設定された加工領域からズレた位置にレーザー光線が照射され、被加工物がウエーハの場合にはデバイスを損傷させるという問題がある。
そこで、図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、加工送り機構３７によってチャックテーブル３６をＸ軸方向に移動する際のＸ座標におけるＹ軸方向の変位量を検出し、この検出されたＸ座標におけるＹ軸方向の変位量を加工送り機構３７の作動特性として検出してランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）７３に格納するともに、表示手段７０（モニター）に表示して加工送り機構３７の作動特性を確認できるようにする。

以下、加工送り機構３７によってチャックテーブル３６をＸ軸方向に移動する際のＸ座標におけるＹ軸方向の変位量を検出する方法について説明する。
図４には、チャックテーブル３６をＸ軸方向に移動する際のＸ座標におけるＹ軸方向の変位量を検出するための板状物の斜視図が示されている。図４に示す板状物１０は、円板状に形成され、表面１０ａの外周部には互いに１８０度反対の位置にアライメントマーク１０１、１０２が設けられている。この板状物１０は、透明体であるガラス板によって形成してもよく、非透明体であるシリコン板によって形成してもよい。

上述した板状物１０を用いて加工送り機構３７によってチャックテーブル３６をＸ軸方向に移動する際のＸ座標におけるＹ軸方向の変位量を検出するには、図１に示すレーザー加工装置のチャックテーブル３６上に板状物１０の表面１０ａを上側にして裏面を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、チャックテーブル３６上に板状物１０を吸引保持する（板状物保持工程）。

上述した板状物保持工程を実施したならば、制御手段７は加工送り機構３７を作動して板状物１０を吸引保持したチャックテーブル３６を撮像手段６２による撮像領域、即ち集光器５４の直下に移動する。次に、制御手段７はミラー位置付け手段６１２を作動して反射ミラー６１１を図２において２点差線で示す作用位置に位置付け、撮像手段６２を作動する。そして、チャックテーブル３６上に板状物１０に設けられたアライメントマーク１０１を集光器５４の直下に位置付ける。次に、制御手段７は加工送り機構３７を作動して板状物１０に設けられたアライメントマーク１０２を集光器５４の直下に位置付ける。このとき、アライメントマーク１０１とアライメントマーク１０２がＸ軸方向の同一線（撮像手段６２に形成された基準線６２１）上に位置しない場合には、制御手段７は上記円筒部材３４内に配設された図示しないパルスモータを作動してチャックテーブル３６を回動し、アライメントマーク１０１とアライメントマーク１０２がＸ軸方向の同一線（撮像手段６２に形成された基準線６２１）上に位置するように調整する（第１のアライメント工程）。

上述したように第１のアライメント工程を実施したならば、制御手段７は加工送り機構３７を作動して図５の（ａ）に示すようにチャックテーブル３６に保持された板状物１０に設けられたアライメントマーク１０１を集光器５４の直下に位置付けるとともに、ミラー位置付け手段６１２を作動して反射ミラー６１１を図２において実線で示す退避位置に位置付ける。次に、パルスレーザー光線発振手段５１および出力調整手段５２を作動して集光器５４からパルスレーザー光線を照射しつつ、加工送り機構３７を作動してチャックテーブル３６をＸａで示す方向に所定の移動速度で移動せしめる。そして、図５の（ｂ）で示すように集光器５４の照射位置がアライメントマーク１０２の位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル３６の移動を停止する。この結果、板状物１０の表面１０ａには図５の（ｃ）に示すようにアライメントマーク１０１とアライメントマーク１０２との間にレーザー加工痕１０３が形成される（レーザー加工痕形成工程）。

次に、レーザー加工痕形成工程が実施された板状物１０をチャックテーブル３６から取り外すとともに図６の（ａ）に示すようにレーザー加工痕１０３の始点（アライメントマーク１０１）と終点（アライメントマーク１０２）を結ぶ線を回転軸として１８０度反転し、図６の（ｂ）に示すようにチャックテーブル３６上に載置し、図示しない吸引手段を作動して吸引保持する。従って、チャックテーブル３６上に載置された板状物１０は、アライメントマーク１０１とアライメントマーク１０２との間にレーザー加工痕１０３が形成された表面１０ａが下側となり、裏面１０ｂが上側となる（板状物反転工程）。

上述した板状物反転工程を実施したならば、制御手段７は加工送り機構３７を作動して板状物１０を吸引保持したチャックテーブル３６を撮像手段６２による撮像領域、即ち集光器５４の直下に移動する。次に、制御手段７はミラー位置付け手段６１２を作動して反射ミラー６１１を図２において２点差線で示す作用位置に位置付け、撮像手段６２を作動する。そして、チャックテーブル３６上の板状物１０に形成されたレーザー加工痕１０３の始点（アライメントマーク１０１）を集光器５４の直下に位置付ける。次に、制御手段７は加工送り機構３７を作動して板状物１０に形成されたレーザー加工痕１０３の終点（アライメントマーク１０２）を集光器５４の直下に位置付ける。このとき、レーザー加工痕１０３の始点（アライメントマーク１０１）とレーザー加工痕１０３の終点（アライメントマーク１０２）がＸ軸方向の同一線（撮像手段６２に形成された基準線６２１）上に位置しない場合には、制御手段７は上記円筒部材３４内に配設された図示しないパルスモータを作動してチャックテーブル３６を回動し、レーザー加工痕１０３の始点（アライメントマーク１０１）とレーザー加工痕１０３の終点（アライメントマーク１０２）がＸ軸方向の同一線（撮像手段６２に形成された基準線６２１）上に位置するように調整する（第２のアライメント工程）。

次に、制御手段７は加工送り機構３７を作動して図７の（ａ）に示すようにチャックテーブル３６上の板状物１０に形成されたレーザー加工痕１０３の始点（アライメントマーク１０１）を集光器５４の直下に位置付ける（レーザー加工痕位置付け工程）。そして、撮像手段６２を作動するとともに加工送り機構３７を作動してチャックテーブル３６をＸａで示す方向に所定の移動速度で移動せしめる（変位検出工程）。そして、図７の（ｂ）で示すように集光器５４の位置（撮像手段６２による撮像領域）がレーザー加工痕１０３の終点（アライメントマーク１０２）に達したら、チャックテーブル３６の移動を停止する（変位検出工程）。この変位検出工程においては、制御手段７はＸ軸方向位置検出手段３７４からの検出信号に基づいて、図７の（ｃ）で示すようにレーザー加工痕１０３の始点（アライメントマーク１０１）に対応するＸ1座標からレーザー加工痕１０３の終点（アライメントマーク１０２）に対応するＸｎ座標間におけるＹ軸方向の変位量（ΔＹ）（撮像手段６２に形成された基準線６２１からの変位量ΔＹ）を求める。そして、制御手段７は、図８に示すようにレーザー加工痕１０３の始点（アライメントマーク１０１）に対応するＸ1座標からレーザー加工痕１０３の終点（アライメントマーク１０２）に対応するＸｎ座標間におけるＹ軸方向の変位量（ΔＹ）とレーザー加工する場合の補正量を示す加工送り機構３７の作動特性マップを作成する。

即ち、レーザー加工痕形成工程において形成された図５の（ｃ）に示すレーザー加工痕１０３には、チャックテーブル３６がＸ1座標からＸｎ座標まで移動する際に生じるＹ軸方向の変位量が記録されている。しかし、レーザー加工痕１０３は撮像手段６２でＸ1座標からＸｎ座標まで撮像しても基準線と一致しておりレーザー加工痕１０３に記録されたＹ軸方向の変位量を検出することができない。そこで、レーザー加工痕１０３の始点であるアライメントマーク１０１とレーザー加工痕１０３の終点であるアライメントマーク１０２とを結ぶ線を回転軸として板状物１０を１８０度反転させてチャックテーブル３６に保持し、その後、板状物１０を裏面から撮像手段６２でＸ1座標からＸｎ座標まで撮像するとレーザー加工痕１０３に記録されたＹ軸方向の変位量が撮像手段６２に形成された基準線６２１に対して実際の変位量の２倍にマイナス（−）を掛けた値が反転座標として撮像される。従って、撮像手段６２によって検出されたＹ軸方向の変位量（ΔＹ）は実際の変位量の２倍にマイナス（−）を掛けた値が作動特性マップに記録される。また、図５の（ｃ）に示すレーザー加工痕１０３の歪みをなくした直線のレーザー痕を形成するためには、Ｘ1座標からＸｎ座標においてＹ軸方向の変位量を相殺するように実際の変位量にマイナス（−）を掛けた値を補正値として割り出し送り機構３８を作動する必要があり、補正値としてΔＹ／２が作動特性マップに記録される。
次に、制御手段７は、図８に示す作動特性マップをランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）７３の第１の記憶領域７３ａに格納するとともに、表示手段７０に表示する。

上述した変位検出工程においては、レーザー加工痕１０３が形成された板状物１０の表面１０ａは下側に位置しているが、板状物１０が透明体であるガラス板の場合は裏面から可視光によって撮像することができる。一方、板状物１０がシリコン板の場合には、裏面がら赤外線によって撮像する。

以上のようにして、図８に示す作動特性マップをランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）７３の第１の記憶領域７３ａに格納するとともに、表示手段７０に表示することにより、オペレータは加工送り機構３７の作動特性を確認することができ、レーザー加工する際に補正する必要があるか否かを判断することができる。そして、補正する必要があると判断した場合には、レーザー加工時に作動特性マップに記載された補正値を用いて割り出し送り機構３８を制御する。

以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で種々の変形は可能である。上述した実施形態においては、アライメントマーク１０１とアライメントマーク１０２が形成された板状物１０を用いた例を示したが、アライメントマークが形成されていない板状物にレーザー加工痕を形成してレーザー加工痕の始点とレーザー加工痕の終点とを結ぶ線を回転軸として１８０度反転させ、レーザー加工痕の始点をＸ1座標としレーザー加工痕の終点をＸｎ座標としてＹ軸方向の変位量（ΔＹ）を検出してもよい。
また、上述した実施形態においては表示手段７０としてモニターを用いた例を示したが、紙に印字する構成でもよい。
更に、上述した実施形態においては被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６をＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動する例を示したが、レーザー光線照射手段５をＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動する構成にしてもよい。従って、被加工物保持手段とレーザー光線照射手段はＸ軸方向およびＹ軸方向に相対的に移動する。

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：加工送り機構
３７４：Ｘ軸方向位置検出手段
３８：割り出し送り機構
３８４：Ｙ軸方向位置検出手段
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
５４：集光器
６１：光路変更手段
６２：撮像手段
７：制御手段
１０：板状物

Claims

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にレーザー光線を照射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とを加工送り方向（Ｘ軸方向）に相対的に移動する加工送り機構と、該被加工物保持手段と該レーザー光線照射手段とをＸ軸方向に直交する割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に相対的に移動する割り出し送り機構と、該加工送り機構によるＸ軸方向移動位置を検出するＸ軸方向位置検出手段と、該割り出し送り機構によるＹ軸方向移動位置を検出するＹ軸方向位置検出手段と、該被加工物保持手段に保持された被加工物を撮像し加工すべき領域を検出する撮像手段と、該レーザー光線照射手段と該加工送り機構および該割り出し送り機構を制御する制御手段と、を具備するレーザー加工装置における加工送り機構の作動特性検出方法であって、
該被加工物保持手段に板状物を保持する板状物保持工程と、
該加工送り機構を作動して板状物を保持した該被加工物保持手段をＸ軸方向に移動するとともに該レーザー光線照射手段を作動して板状物に直線状のレーザー加工痕を形成するレーザー加工痕形成工程と、
該レーザー加工痕形成工程が実施された板状物を該被加工物保持手段から取り外すとともに該レーザー加工痕の始点と終点を結ぶ線を回転軸として１８０度反転させて該被加工物保持手段に保持する板状物反転工程と、
該加工送り機構を作動して該板状物反転工程が実施された板状物を保持する該被加工物保持手段を移動し、板状物に形成された該レーザー加工痕の始点を該撮像手段による撮像領域に位置付けるレーザー加工痕位置付け工程と、
該加工送り機構を作動するとともに該撮像手段を作動して板状物に形成された該レーザー加工痕の始点から終点までを撮像して該レーザー加工痕のＸ座標におけるＹ軸方向の変位量を検出する変位検出工程と、
該変位検出工程によって検出された該レーザー加工痕のＸ座標におけるＹ軸方向の変位量を表示手段に表示する表示工程と、を含む、
ことを特徴とするレーザー加工装置における加工送り機構の作動特性検出方法。
該表示工程は、該レーザー加工痕のＸ座標におけるＹ軸方向の変位量の１／２をレーザー加工時における補正値として表示する、請求項１記載のレーザー加工装置における加工送り機構の作動特性検出方法。
板状物はガラス板であり、該変位検出工程はガラス板の表面に形成された該レーザー加工痕をガラス板の裏面から撮像する、請求項１又は２記載のレーザー加工装置における加工送り機構の作動特性検出方法。
板状物はシリコン板であり、該変位検出工程はシリコン板の表面に形成された該レーザー加工痕をシリコン板の裏面から赤外線によって撮像する、請求項１又は２記載のレーザー加工装置における加工送り機構の作動特性検出方法。
板状物の一方の端部と他方の端部にはアライメントマークが設けられており、
該撮像手段の撮像領域にはＸ軸方向に延びる基準線が形成されており、
該レーザー加工痕形成工程は、該基準線に板状物の一方の端部に設けられたアライメントマークと板状物の他方の端部と他方の端部に設けられたアライメントマークを合致させる第１のアライメント工程を含み、
該レーザー加工痕位置付け工程は、該基準線に板状物の一方の端部に設けられたアライメントマークと板状物の他方の端部と他方の端部に設けられたアライメントマークを合致させる第２のアライメント工程を含んでいる、請求項１から４のいずれかに記載のレーザー加工装置における加工送り機構の作動特性検出方法。
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にレーザー光線を照射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とを加工送り方向（Ｘ軸方向）に相対的に移動する加工送り機構と、該被加工物保持手段と該レーザー光線照射手段とをＸ軸方向に直交する割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に相対的に移動する割り出し送り機構と、該加工送り機構によるＸ軸方向移動位置を検出するＸ軸方向位置検出手段と、該割り出し送り機構によるＹ軸方向移動位置を検出するＹ軸方向位置検出手段と、該被加工物保持手段に保持された被加工物を撮像し加工すべき領域を検出する撮像手段と、を具備するレーザー加工装置であって、
該被加工物保持手段に板状物を保持し該加工送り機構を作動して板状物を保持した該被加工物保持手段をＸ軸方向に移動するとともに該レーザー光線照射手段を作動して板状物に直線状のレーザー加工痕を形成し、該被加工物保持手段から板状物を取り外すとともに該レーザー加工痕の始点と終点を結ぶ線を回転軸として１８０度反転させて該被加工物保持手段に保持し、該加工送り機構を作動するとともに該撮像手段を作動して板状物に形成された該レーザー加工痕の始点から終点までを撮像して該レーザー加工痕のＸ座標におけるＹ軸方向の変位量を検出し、検出した該レーザー加工痕のＸ座標におけるＹ軸方向の変位量を格納するメモリを備えた制御手段と、
該制御手段の該メモリに格納された該レーザー加工痕のＸ座標におけるＹ軸方向の変位量を表示する表示手段と、を具備している、
ことを特徴とするレーザー加工装置。
該制御手段は、該レーザー加工痕のＸ座標におけるＹ軸方向の変位量の１／２をレーザー加工時における補正値として該メモリに格納する、請求項６記載のレーザー加工装置。