본 발명은, 반도체 웨이퍼 등의 피가공물에 레이저 빔을 조사하여, 피가공물의 내부에 개질 영역을 형성하는 레이저 가공 장치, 및 이 레이저 가공 장치의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a laser processing device that forms a modified region inside a workpiece, such as a semiconductor wafer, by irradiating the workpiece with a laser beam, and a method for manufacturing the laser processing device.
실리콘 등의 반도체로 구성된 웨이퍼에는 서로 교차하는 복수의 분할 예정 라인이 설정되고, 웨이퍼의 표면의 분할 예정 라인으로 구획된 각 영역에는, IC (Integrated Circuit) 등의 디바이스가 형성된다. 이 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라 분할하면, 휴대 전화, 퍼스널 컴퓨터 등의 전자 기기에 탑재되는 디바이스 칩이 제조된다.On a wafer made of semiconductors such as silicon, multiple intersecting dividing lines are set, and in each area of the wafer surface divided by the dividing lines, devices such as ICs (Integrated Circuits) are formed. When this wafer is divided along the dividing lines, device chips mounted on electronic devices such as mobile phones and personal computers are manufactured.
웨이퍼의 분할에는, 예를 들어 웨이퍼를 레이저 가공하는 레이저 가공 장치가 사용된다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조). 레이저 가공 장치는, 예를 들어, 웨이퍼를 투과할 수 있는 파장의 레이저 빔을 분할 예정 라인을 따라 웨이퍼에 조사하여, 웨이퍼의 내부에 개질 영역을 형성한다. 웨이퍼는, 개질 영역이 기점이 되어 분할된다.For dividing a wafer, for example, a laser processing device that processes a wafer with a laser is used (see, for example, Patent Document 1). The laser processing device irradiates the wafer along a line to be divided with a laser beam having a wavelength that can penetrate the wafer, for example, to form a modified region inside the wafer. The wafer is divided with the modified region as the starting point.
웨이퍼의 내부에 개질 영역을 형성할 때, 레이저 빔의 집광점은 웨이퍼 내부의 소정의 높이 위치에 위치된다. 그러나, 웨이퍼의 표면의 각 처에서 높이에 큰 편차가 발생하는 경우나, 웨이퍼의 표면에 금속막 등의 구조물이 형성되어 있는 경우, 레이저 가공 장치의 제어계에 이상이 발생한 경우 등에는, 레이저 빔이 웨이퍼의 표면 근방에 집광되는 경우가 있다. 그리고, 레이저 빔이 웨이퍼의 표면에 집광되면, 어블레이션이 발생해 버린다.When forming a modified region inside a wafer, the focusing point of the laser beam is located at a predetermined height position inside the wafer. However, if there is a large deviation in height at each location on the surface of the wafer, if a structure such as a metal film is formed on the surface of the wafer, or if there is an abnormality in the control system of the laser processing device, the laser beam may be focused near the surface of the wafer. And if the laser beam is focused on the surface of the wafer, ablation occurs.
웨이퍼의 표면에서 어블레이션이 발생하면, 웨이퍼가 부분적으로 용융되어 데브리가 주위로 비산되고, 레이저 빔의 집광 영역의 근방에서 웨이퍼의 표면에 데브리가 부착되거나, 레이저 가공 장치의 집광 렌즈가 오염되거나 하는 경우가 있다. 또한, 웨이퍼의 내부에 예정된 바와 같이 개질 영역이 형성되지 않아, 그 후에 웨이퍼를 예정대로 분할할 수 없는 경우가 있다.When ablation occurs on the surface of the wafer, the wafer is partially melted, debris is scattered around, debris is attached to the surface of the wafer near the focusing area of the laser beam, or the focusing lens of the laser processing device is contaminated. In addition, there are cases where the modified area is not formed as planned inside the wafer, making it impossible to divide the wafer as planned thereafter.
그러나, 레이저 가공의 실시 중에 어블레이션이 발생하고 있는지의 여부를 검지하는 것은 어렵기 때문에, 레이저 가공 장치의 사용자 등은 어블레이션이 발생해도 즉각적으로 대처할 수 없다. 그래서, 어블레이션이 계속해서 계속 발생하게 되어, 집광 렌즈 등의 오염이 진행되어 버린다. 또, 복수의 웨이퍼를 연속적으로 레이저 가공하는 경우, 부적절한 가공이 반복되어 불량품이 되는 웨이퍼가 연속적으로 발생해 버린다.However, since it is difficult to detect whether ablation occurs during laser processing, users of laser processing devices cannot immediately respond even if ablation occurs. As a result, ablation continues to occur, and contamination of focusing lenses, etc. progresses. In addition, when multiple wafers are processed with lasers in succession, inappropriate processing is repeated, and defective wafers are continuously generated.
본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 레이저 가공 중에 어블레이션이 발생하고 있는지의 여부를 판정할 수 있는 레이저 가공 장치, 및 레이저 가공 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in consideration of such problems, and has as its object the provision of a laser processing device capable of determining whether ablation occurs during laser processing, and a method for manufacturing the laser processing device.
본 발명의 일 양태에 따르면, 피가공물에 레이저 빔을 조사하여 그 피가공물을 레이저 가공하는 레이저 가공 장치로서, 그 피가공물을 유지하는 유지 유닛과, 그 피가공물에 그 레이저 빔을 조사하여 그 피가공물을 레이저 가공하는 레이저 조사 유닛과, 그 피가공물에서 발생하는 탄성파를 검출하여 탄성파 신호를 생성하는 탄성파 검출 유닛과, 컨트롤러를 구비하고, 그 컨트롤러는, 그 레이저 조사 유닛에 의한 그 피가공물의 레이저 가공이 실시되고 있을 때, 그 탄성파 검출 유닛에 의해 생성된 그 탄성파 신호에 기초하여 그 피가공물에서 어블레이션이 발생했는지의 여부를 판정하는 판정부를 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치가 제공된다.According to one aspect of the present invention, a laser processing device for irradiating a laser beam onto a workpiece and performing laser processing on the workpiece is provided, comprising: a holding unit for holding the workpiece; a laser irradiation unit for irradiating the workpiece with the laser beam and performing laser processing on the workpiece; an elastic wave detection unit for detecting elastic waves generated from the workpiece and generating an elastic wave signal; and a controller, wherein the controller has a judgment unit for judging whether or not ablation has occurred in the workpiece based on the elastic wave signal generated by the elastic wave detection unit when laser processing of the workpiece by the laser irradiation unit is being performed.
바람직하게는, 그 판정부는, 그 탄성파 검출 유닛에 의해 생성된 그 탄성파 신호에 포함되는 파형을 푸리에 변환하여 각 주파수 대역에 있어서의 그 탄성파의 크기를 산출하고, 미리 설정된 특정 고유 주파수 대역에 있어서의 그 탄성파의 크기가 소정의 크기를 초과한 경우에, 그 피가공물에서 그 어블레이션이 발생한 것으로 판정한다.Preferably, the judgment unit performs a Fourier transform on a waveform included in the elastic wave signal generated by the elastic wave detection unit to calculate the size of the elastic wave in each frequency band, and if the size of the elastic wave in a specific preset natural frequency band exceeds a predetermined size, it judges that the ablation has occurred in the workpiece.
또한, 바람직하게는, 그 레이저 빔의 파장은, 그 피가공물에 대해 투과성을 갖는 파장이고, 그 레이저 가공에서는, 그 피가공물에 그 레이저 빔을 집광하여 그 피가공물의 내부에 분할의 기점이 되는 개질 영역을 형성한다.In addition, preferably, the wavelength of the laser beam is a wavelength that is transparent to the workpiece, and in the laser processing, the laser beam is focused on the workpiece to form a modified region that becomes a starting point of division inside the workpiece.
보다 바람직하게는, 그 컨트롤러는, 그 판정부가 그 피가공물에서 그 어블레이션이 발생한 것으로 판정한 경우에 그 레이저 조사 유닛에 의한 그 피가공물의 그 레이저 가공을 정지시키는 정지 제어부를 추가로 갖는다.More preferably, the controller further has a stop control unit that stops the laser processing of the workpiece by the laser irradiation unit when the judgment unit determines that the ablation has occurred in the workpiece.
또, 본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 피가공물에 레이저 빔을 조사하여 그 피가공물을 레이저 가공할 수 있고, 그 피가공물에서 어블레이션이 발생했는지의 여부를 판정할 수 있는 레이저 가공 장치의 제조 방법으로서, 그 피가공물을 유지하는 유지 유닛과, 그 피가공물에 그 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사 유닛과, 그 피가공물에서 발생하는 탄성파를 검출하여 탄성파 신호를 생성하는 탄성파 검출 유닛과, 컨트롤러를 준비하는 준비 스텝과, 그 피가공물과 동종의 시료를 그 유지 유닛으로 유지하는 유지 스텝과, 그 유지 스텝 후, 그 레이저 조사 유닛에 의해 그 시료에 그 레이저 빔을 집광하여 어블레이션을 발생시키면서 그 탄성파 검출 유닛으로 그 시료에서 발생하는 탄성파를 검출하여 탄성파 신호를 생성하는 레이저 빔 조사 스텝과, 그 레이저 빔 조사 스텝에 있어서 생성된 그 탄성파 신호에 포함되는 파형을 푸리에 변환하여 각 주파수 대역에 있어서의 그 탄성파의 크기를 산출하고, 어블레이션에 귀속되는 탄성파의 주파수 대역을 특정 고유 주파수 대역으로서 도출 특정하는 특정 주파수 대역 도출 스텝과, 그 특정 주파수 대역 도출 스텝에서 도출 특정된 그 특정 고유 주파수 대역을 그 컨트롤러에 등록함으로써, 그 유지 유닛에 유지된 그 피가공물에 그 레이저 조사 유닛으로부터 그 레이저 빔을 조사했을 때에 어블레이션이 발생했는지의 여부를 등록된 그 특정 고유 주파수 대역을 이용하여 판정하는 기능을 그 컨트롤러에 구비시키는 등록 스텝을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치의 제조 방법이 제공된다.In addition, according to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a laser processing device capable of irradiating a laser beam onto a workpiece to perform laser processing on the workpiece and determining whether or not ablation has occurred in the workpiece, the method comprising: a holding unit for holding the workpiece; a laser irradiation unit for irradiating the workpiece with the laser beam; an elastic wave detection unit for detecting elastic waves generated from the workpiece and generating an elastic wave signal; a preparation step for preparing a controller; a holding step for holding a sample of the same type as the workpiece with the holding unit; after the holding step, a laser beam irradiation step for focusing the laser beam onto the sample by the laser irradiation unit to generate ablation while detecting elastic waves generated from the sample by the elastic wave detection unit and generating an elastic wave signal; and a specific frequency band derivation for calculating the magnitude of the elastic wave in each frequency band by performing a Fourier transform on a waveform included in the elastic wave signal generated in the laser beam irradiation step, and deriving and specifying a frequency band of an elastic wave attributed to ablation as a specific natural frequency band. A method for manufacturing a laser processing device is provided, characterized in that it comprises a registration step for providing the controller with a function of determining whether ablation has occurred when a laser beam is irradiated from the laser irradiation unit to the workpiece held in the holding unit by using the registered specific unique frequency band, by registering the specific unique frequency band derived from the step and the specific frequency band derivation step in the controller.
바람직하게는, 그 레이저 빔 조사 스텝 후, 그 특정 주파수 대역 도출 스텝 전에, 그 시료의 외관으로부터 어블레이션이 발생한 것을 확인하는 확인 스텝을 추가로 구비한다.Preferably, after the laser beam irradiation step and before the specific frequency band derivation step, a confirmation step is additionally provided for confirming that ablation has occurred from the appearance of the sample.
보다 바람직하게는, 그 유지 스텝 후, 그 특정 주파수 대역 도출 스텝 전에, 어블레이션이 발생하지 않을 때에 그 탄성파 검출 유닛으로 그 시료에서 발생하는 탄성파를 검출하여 참조용 탄성파 신호를 생성하는 참조용 탄성파 신호 생성 스텝을 추가로 구비하고, 그 특정 주파수 대역 도출 스텝에서는, 그 특정 고유 주파수 대역을 도출 특정할 때, 그 참조용 탄성파 신호에 포함되는 파형을 푸리에 변환하여 각 주파수 대역에 있어서의 그 탄성파의 크기를 산출하여 참조한다.More preferably, after the maintenance step and before the specific frequency band derivation step, a reference elastic wave signal generation step is additionally provided which detects elastic waves generated in the sample by the elastic wave detection unit when ablation does not occur and generates a reference elastic wave signal, and in the specific frequency band derivation step, when deriving and specifying the specific natural frequency band, a waveform included in the reference elastic wave signal is Fourier transformed to calculate the size of the elastic wave in each frequency band and provide it as a reference.
본 발명의 일 양태에 관련된 레이저 가공 장치, 및 발명의 다른 일 양태에 관련된 제조 방법으로 제조되는 레이저 가공 장치는, 피가공물에서 발생하는 탄성파를 검출하여 탄성파 신호를 생성하는 탄성파 검출 유닛과, 컨트롤러 (제어 유닛) 를 구비한다. 그리고, 컨트롤러는, 탄성파 검출 유닛에 의해 생성된 탄성파 신호에 기초하여 피가공물에서 어블레이션이 발생했는지의 여부를 판정하는 판정부를 갖는다.A laser processing device according to one aspect of the present invention, and a laser processing device manufactured by a manufacturing method according to another aspect of the present invention, comprises an elastic wave detection unit which detects elastic waves generated in a workpiece and generates an elastic wave signal, and a controller (control unit). Further, the controller has a judgment unit which determines whether ablation has occurred in the workpiece based on the elastic wave signal generated by the elastic wave detection unit.
이와 같이 구성된 레이저 가공 장치는, 피가공물의 레이저 가공이 실시되고 있을 때에 피가공물에서 발생하는 탄성파를 검출함으로써 어블레이션이 발생했는지의 여부를 판정할 수 있다. 그래서, 레이저 가공 중에 어블레이션의 발생이 신속하게 검지되어, 문제에 대한 신속한 대처가 가능해진다.The laser processing device configured in this manner can determine whether ablation has occurred by detecting elastic waves generated from the workpiece while laser processing of the workpiece is being performed. Therefore, the occurrence of ablation can be quickly detected during laser processing, enabling a quick response to the problem.
따라서, 본 발명의 일 양태에 의해, 레이저 가공 중에 어블레이션이 발생하고 있는지의 여부를 판정할 수 있는 레이저 가공 장치, 및 레이저 가공 장치의 제조 방법이 제공된다.Accordingly, according to one aspect of the present invention, a laser processing device capable of determining whether ablation occurs during laser processing and a method for manufacturing the laser processing device are provided.
도 1 은, 피가공물이 테이프 및 링 프레임과 일체화되고 프레임 유닛이 형성되는 모습을 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 2 는, 레이저 가공 장치를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 3 은, 유지 유닛으로 유지되고 레이저 가공되는 피가공물을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 4 는, 일례에 관련된 유지 유닛을 분해하여 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 5(A) 는, 다른 일례에 관련된 유지 유닛의 일부를 모식적으로 나타내는 단면도이고, 도 5(B) 는, 또 다른 일례에 관련된 유지 유닛의 일부를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 6(A) 는, 탄성파 검출 유닛으로 검출된 탄성파의 파형을 나타내는 그래프이고, 도 6(B) 는, 탄성파의 주파수 분포를 나타내는 그래프이다.
도 7(A) 는, 탄성파 검출 유닛으로 검출된 탄성파의 파형을 나타내는 그래프이고, 도 7(B) 는, 탄성파의 주파수 분포를 나타내는 그래프이다.
도 8(A) 는, 탄성파 검출 유닛으로 검출된 탄성파의 파형을 나타내는 그래프이고, 도 8(B) 는, 탄성파의 주파수 분포를 나타내는 그래프이다.
도 9(A) 는, 탄성파 검출 유닛으로 검출된 탄성파의 파형을 나타내는 그래프이고, 도 9(B) 는, 탄성파의 주파수 분포를 나타내는 그래프이다.
도 10(A) 는, 탄성파 검출 유닛으로 검출된 탄성파의 파형을 나타내는 그래프이고, 도 10(B) 는, 탄성파의 주파수 분포를 나타내는 그래프이다.
도 11 은, 레이저 가공 장치의 제조 방법의 각 스텝의 흐름을 나타내는 플로 차트이다.Figure 1 is a perspective view schematically showing a workpiece being integrated with a tape and ring frame to form a frame unit.
Fig. 2 is a perspective view schematically showing a laser processing device.
Figure 3 is a cross-sectional view schematically showing a workpiece being maintained by a maintenance unit and processed by a laser.
Figure 4 is a cross-sectional diagram schematically showing an exploded view of a maintenance unit related to an example.
Fig. 5(A) is a cross-sectional view schematically showing a part of a maintenance unit related to another example, and Fig. 5(B) is a cross-sectional view schematically showing a part of a maintenance unit related to yet another example.
Fig. 6(A) is a graph showing the waveform of elastic waves detected by an elastic wave detection unit, and Fig. 6(B) is a graph showing the frequency distribution of elastic waves.
Fig. 7(A) is a graph showing the waveform of elastic waves detected by an elastic wave detection unit, and Fig. 7(B) is a graph showing the frequency distribution of elastic waves.
Fig. 8(A) is a graph showing the waveform of elastic waves detected by an elastic wave detection unit, and Fig. 8(B) is a graph showing the frequency distribution of elastic waves.
Fig. 9(A) is a graph showing the waveform of elastic waves detected by an elastic wave detection unit, and Fig. 9(B) is a graph showing the frequency distribution of elastic waves.
Fig. 10(A) is a graph showing the waveform of an elastic wave detected by an elastic wave detection unit, and Fig. 10(B) is a graph showing the frequency distribution of the elastic wave.
Figure 11 is a flow chart showing the flow of each step of the manufacturing method of a laser processing device.
이하, 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에서는, 설명의 편의를 위해 각 구조물의 크기나 형상에 대해서 간략화하여 표시하고 있는 경우나, 외견상으로 나타나는 특징을 강조하여 표시하고 있는 경우가 있다. 그래서, 각 구조물은 각 도면에 도시된 형상, 크기, 각도 등에는 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. In addition, in each drawing, for the convenience of explanation, the size or shape of each structure is simplified in some cases, or the features that appear externally are emphasized in some cases. Therefore, each structure is not limited to the shape, size, angle, etc. shown in each drawing.
먼저, 본 실시 형태에 관련된 레이저 가공 장치에 의해 가공되는 피가공물에 대해서 설명한다. 도 1 에는, 피가공물 (1) 을 모식적으로 나타내는 사시도가 포함되어 있다. 피가공물 (1) 은, 예를 들어, 실리콘 (Si) 이나 실리콘 카바이드 (SiC) 등의 재료로 형성된 원판상의 웨이퍼이고, 서로 대략 평행하며 각각 평탄한 표면 (1a) 및 이면 (1b) 을 구비한다.First, a workpiece to be processed by a laser processing device related to the present embodiment will be described. Fig. 1 includes a perspective view schematically showing a workpiece (1). The workpiece (1) is, for example, a disk-shaped wafer formed of a material such as silicon (Si) or silicon carbide (SiC), and has a front surface (1a) and a back surface (1b) that are substantially parallel to each other and are each flat.
피가공물 (1) 의 표면 (1a) 에는, 서로 교차하도록 격자상으로 배열된 복수의 분할 예정 라인 (스트리트) (3) 이 설정된다. 피가공물 (1) 의 표면 (1a) 의 분할 예정 라인 (3) 으로 구획된 각 영역에는, 각각 IC, LSI (Large Scale Integration) 등의 디바이스 (5) 가 형성된다.On the surface (1a) of the workpiece (1), a plurality of division lines (streets) (3) arranged in a grid shape so as to intersect each other are set. In each area partitioned by the division lines (3) of the surface (1a) of the workpiece (1), a device (5) such as an IC or LSI (Large Scale Integration) is formed.
또한, 피가공물 (1) 의 재질, 구조, 크기 등에 제한은 없다. 예를 들어, 피가공물 (1) 은, 실리콘이나 실리콘 카바이드 이외의 반도체 (GaAs, InP, GaN 등), 사파이어, 유리 (석영 유리, 붕규산 유리 등) 등으로 이루어지는 기판이어도 된다. 또, 디바이스의 종류, 수량, 형상, 구조, 크기, 배치 등에도 제한은 없으며, 피가공물 (1) 에는 디바이스 (5) 가 형성되어 있지 않아도 된다.In addition, there is no limitation on the material, structure, size, etc. of the workpiece (1). For example, the workpiece (1) may be a substrate made of a semiconductor other than silicon or silicon carbide (GaAs, InP, GaN, etc.), sapphire, glass (quartz glass, borosilicate glass, etc.). In addition, there is no limitation on the type, quantity, shape, structure, size, arrangement, etc. of the device, and the workpiece (1) need not have a device (5) formed thereon.
피가공물 (1) 을 분할 예정 라인 (3) 을 따라 분할하면, 디바이스 (5) 를 각각 구비하는 복수의 칩 (디바이스 칩) 이 제조된다. 분할되는 피가공물 (1) 의 이면 (1b) 에는, 다이싱 테이프라고 불리는 도 1 에 나타내는 테이프 (9) 가 미리 첩착된다. 그리고, 테이프 (9) 의 외주부는, 금속 등으로 형성된 링 프레임 (11) 에 미리 첩착되고, 링 프레임 (11) 의 개구부 (11a) 가 테이프 (9) 에 의해 막힌다. 피가공물 (1) 은, 테이프 (9) 및 링 프레임 (11) 과 일체화되어 프레임 유닛 (13) (도 2 참조) 으로서 취급된다.When the workpiece (1) is divided along the division line (3), a plurality of chips (device chips) each having a device (5) are manufactured. A tape (9) shown in Fig. 1, called a dicing tape, is attached in advance to the back surface (1b) of the workpiece (1) to be divided. Then, the outer peripheral portion of the tape (9) is attached in advance to a ring frame (11) formed of metal or the like, and an opening (11a) of the ring frame (11) is blocked by the tape (9). The workpiece (1) is handled as a frame unit (13) (see Fig. 2) by being integrated with the tape (9) and the ring frame (11).
다만, 본 실시 형태에 관련된 레이저 가공 장치는 이것에 한정되지 않는다. 즉, 레이저 가공 장치에 의해 가공되는 피가공물 (1) 의 이면 (1b) 에는 테이프 (9) 가 첩착되지 않아도 되고, 프레임 유닛 (13) 이 형성되지 않아도 된다. 이하, 프레임 유닛 (13) 의 일부에 포함된 상태의 피가공물 (1) 이 레이저 가공되는 경우를 예로 들어, 본 실시 형태에 관련된 레이저 가공 장치에 대해서 설명한다.However, the laser processing device related to the present embodiment is not limited to this. That is, the tape (9) does not need to be attached to the back surface (1b) of the workpiece (1) to be processed by the laser processing device, and the frame unit (13) does not need to be formed. Hereinafter, the laser processing device related to the present embodiment will be described by taking as an example a case in which the workpiece (1) included in a part of the frame unit (13) is laser processed.
도 2 는, 본 실시 형태에 관련된 레이저 가공 장치 (2) 를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 레이저 가공 장치 (2) 에는, 프레임 유닛 (13) 의 상태의 피가공물 (1) 이 반입된다. 레이저 가공 장치 (2) 는, 피가공물 (1) 을 흡인 유지하는 유지 테이블 (척 테이블) (28) 과, 유지 유닛 (28) 의 상방에 배치 형성된 레이저 조사 유닛 (34) 을 구비한다. 이하, 레이저 가공 장치 (2) 의 구성과 기능에 대해서 상세하게 서술한다.Fig. 2 is a perspective view schematically showing a laser processing device (2) related to the present embodiment. A workpiece (1) in the state of a frame unit (13) is loaded into the laser processing device (2). The laser processing device (2) is equipped with a holding table (chuck table) (28) that attracts and holds the workpiece (1), and a laser irradiation unit (34) formed above the holding unit (28). Hereinafter, the configuration and function of the laser processing device (2) will be described in detail.
레이저 가공 장치 (2) 는, 기대 (基臺) (4) 의 상면의 앞모서리부에 배치 형성된 카세트 재치대 (6a) 를 구비한다. 카세트 재치대 (6a) 에는, 복수의 피가공물 (1) 이 수용된 카세트 (8) 가 재치된다. 또, 레이저 가공 장치 (2) 는, 기대 (4) 의 상방에 피가공물 (1) 을 반송하기 위한 반송 유닛 (10) 과 반송 레일 (12) 을 구비한다.The laser processing device (2) is provided with a cassette mounting table (6a) formed and arranged at the front edge of the upper surface of a base (4). A cassette (8) containing a plurality of workpieces (1) is mounted on the cassette mounting table (6a). In addition, the laser processing device (2) is provided with a return unit (10) and a return rail (12) for returning the workpieces (1) above the base (4).
레이저 가공 장치 (2) 의 기대 (4) 의 상면에는, X 축 가이드 레일 (14) 과 X 축 이동 플레이트 (16) 와 X 축 볼 나사 (18) 와 X 축 펄스 모터 (20) 를 구비하는 X 축 이동 기구 (가공 이송 기구) 가 배치 형성되어 있다. 기대 (4) 의 상면에는 X 축 방향에 평행한 1 쌍의 X 축 가이드 레일 (14) 이 형성되어 있고, X 축 가이드 레일 (14) 에는 X 축 이동 플레이트 (16) 가 슬라이드 가능하게 부착되어 있다.On the upper surface of the base (4) of the laser processing device (2), an X-axis moving mechanism (processing feed mechanism) having an X-axis guide rail (14), an X-axis moving plate (16), an X-axis ball screw (18), and an X-axis pulse motor (20) is arranged and formed. On the upper surface of the base (4), a pair of X-axis guide rails (14) parallel to the X-axis direction is formed, and an X-axis moving plate (16) is slidably attached to the X-axis guide rail (14).
X 축 이동 플레이트 (16) 의 하면측에는, 너트부 (도시되지 않음) 가 형성되어 있고, 이 너트부에는, X 축 가이드 레일 (14) 에 평행한 X 축 볼 나사 (18) 가 나사 결합되어 있다. X 축 볼 나사 (18) 의 일단에는, X 축 펄스 모터 (20) 가 연결되어 있다. X 축 펄스 모터 (20) 에 의해 X 축 볼 나사 (18) 를 회전시키면, X 축 이동 플레이트 (16) 가 X 축 가이드 레일 (14) 을 따라 X 축 방향으로 이동한다.On the lower side of the X-axis moving plate (16), a nut portion (not shown) is formed, and an X-axis ball screw (18) parallel to the X-axis guide rail (14) is screwed into this nut portion. An X-axis pulse motor (20) is connected to one end of the X-axis ball screw (18). When the X-axis ball screw (18) is rotated by the X-axis pulse motor (20), the X-axis moving plate (16) moves in the X-axis direction along the X-axis guide rail (14).
X 축 이동 플레이트 (16) 의 상면에는, Y 축 가이드 레일 (22) 과 Y 축 이동 플레이트 (24) 와 Y 축 볼 나사 (26) 와 Y 축 펄스 모터 (도시되지 않음) 를 구비하는 Y 축 이동 기구 (산출 이송 기구) 가 배치 형성되어 있다. Y 축 이동 플레이트 (24) 의 상면에는 Y 축 방향에 평행한 1 쌍의 Y 축 가이드 레일 (22) 이 형성되어 있고, Y 축 가이드 레일 (22) 에는 Y 축 이동 플레이트 (24) 가 슬라이드 가능하게 부착되어 있다.On the upper surface of the X-axis moving plate (16), a Y-axis moving mechanism (output feed mechanism) having a Y-axis guide rail (22), a Y-axis moving plate (24), a Y-axis ball screw (26), and a Y-axis pulse motor (not shown) is arranged and formed. On the upper surface of the Y-axis moving plate (24), a pair of Y-axis guide rails (22) parallel to the Y-axis direction are formed, and a Y-axis moving plate (24) is slidably attached to the Y-axis guide rail (22).
Y 축 이동 플레이트 (24) 의 하면측에는, 너트부 (도시되지 않음) 가 형성되어 있고, 이 너트부에는, Y 축 가이드 레일 (22) 에 평행한 Y 축 볼 나사 (26) 가 나사 결합되어 있다. Y 축 볼 나사 (26) 의 일단에는, Y 축 펄스 모터가 연결되어 있다. Y 축 펄스 모터에 의해 Y 축 볼 나사 (26) 를 회전시키면, Y 축 이동 플레이트 (24) 가 Y 축 가이드 레일 (22) 을 따라 Y 축 방향으로 이동한다.On the lower side of the Y-axis moving plate (24), a nut portion (not shown) is formed, and a Y-axis ball screw (26) parallel to the Y-axis guide rail (22) is screwed into this nut portion. A Y-axis pulse motor is connected to one end of the Y-axis ball screw (26). When the Y-axis ball screw (26) is rotated by the Y-axis pulse motor, the Y-axis moving plate (24) moves in the Y-axis direction along the Y-axis guide rail (22).
Y 축 이동 플레이트 (24) 상에는, 유지 유닛 (척 테이블) (28) 이 배치 형성된다. 유지 유닛 (28) 의 상면측에는, 다공질 부재가 배치되어 있다. 또는, 유지 유닛 (28) 의 상면측에 복수의 홈이 형성되어 있다. 유지 유닛 (28) 은, 예를 들어 스테인리스강이나 석영 부재 등에 의해 형성된다. 유지 유닛 (28) 의 상면은, 피가공물 (1) 을 유지하는 유지면 (29) 이 된다. 유지 유닛 (28) 은, 유지면 (29) 에 수직인 축의 둘레로 회전 가능하다.On the Y-axis moving plate (24), a holding unit (chuck table) (28) is arranged and formed. A porous member is arranged on the upper surface side of the holding unit (28). Alternatively, a plurality of grooves are formed on the upper surface side of the holding unit (28). The holding unit (28) is formed of, for example, stainless steel or a quartz member. The upper surface of the holding unit (28) becomes a holding surface (29) that holds the workpiece (1). The holding unit (28) is rotatable around an axis perpendicular to the holding surface (29).
유지 유닛 (28) 은, 다공질 부재 또는 홈에 접속된 흡인원 (도시되지 않음) 을 갖는다. 유지면 (29) 상에 테이프 (9) 를 통하여 피가공물 (1) 이 재치되고, 다공질 부재의 구멍 또는 홈을 통과하여 피가공물 (1) 에 대해 흡인원에 의해 발생한 부압을 작용시키면, 피가공물 (1) 은 유지 유닛 (28) 에 흡인 유지된다.The holding unit (28) has a suction source (not shown) connected to a porous member or groove. A workpiece (1) is placed on the holding surface (29) through a tape (9), and when a negative pressure generated by the suction source is applied to the workpiece (1) through the hole or groove of the porous member, the workpiece (1) is held by suction by the holding unit (28).
또, 유지 유닛 (28) 의 주위에는, 프레임 유닛 (13) 을 구성하는 링 프레임 (11) 을 고정시키는 클램프 (30) 가 구비되어 있다. 유지 유닛 (28) 으로 피가공물 (1) 을 유지할 때, 클램프 (30) 에 의해 링 프레임 (11) 이 고정된다.In addition, around the holding unit (28), a clamp (30) is provided for fixing a ring frame (11) constituting the frame unit (13). When the workpiece (1) is held by the holding unit (28), the ring frame (11) is fixed by the clamp (30).
레이저 가공 장치 (2) 의 기대 (4) 상면의 후부에는, 레이저 조사 유닛 (34) 을 지지하는 스탠딩부 (31) 가 배치 형성되어 있다. 스탠딩부 (31) 의 상부에는 유지 유닛 (28) 의 상방까지 연장된 지지부 (32) 의 기단측이 접속되어 있다. 지지부 (32) 의 선단측에는, 레이저 조사 유닛 (34) 과 촬상 유닛 (36) 이 배치 형성되어 있다. 레이저 조사 유닛 (34) 은, 유지 유닛 (28) 의 상방에 배치 형성된 가공 헤드 (34a) 를 구비한다.On the rear surface of the base (4) of the laser processing device (2), a standing part (31) that supports a laser irradiation unit (34) is formed and arranged. The base side of a support part (32) that extends to the upper side of the holding unit (28) is connected to the upper part of the standing part (31). On the front end side of the support part (32), a laser irradiation unit (34) and an imaging unit (36) are formed and arranged. The laser irradiation unit (34) is equipped with a processing head (34a) that is formed and arranged above the holding unit (28).
레이저 조사 유닛 (34) 은, 예를 들어, 피가공물 (1) 에 대해 투과성을 갖는 (피가공물 (1) 을 투과할 수 있는) 파장의 레이저 빔을 펄스 발진하고, 유지 유닛 (28) 에 유지된 피가공물 (1) 에 레이저 빔을 조사하여 집광하는 기능을 갖는다. 예를 들어, 레이저 조사 유닛 (34) 은, 레이저 매질로서 Nd：YVO4 또는 Nd：YAG 등을 가지며, 피가공물 (1) 을 투과하는 파장 (예를 들어, 1342 nm, 1064 nm) 을 갖는 펄스형의 레이저 빔을 출사하는 레이저 발진기를 구비한다.The laser irradiation unit (34) has a function of pulsing a laser beam having a wavelength that is transparent to the workpiece (1) (that can penetrate the workpiece (1)), for example, and irradiating and focusing the laser beam on the workpiece (1) held by the holding unit (28). For example, the laser irradiation unit (34) has a laser generator that has Nd:YVO4 or Nd:YAG as a laser medium and emits a pulsed laser beam having a wavelength (e.g., 1342 nm, 1064 nm) that penetrates the workpiece (1).
촬상 유닛 (36) 은, 유지 유닛 (28) 에 유지된 피가공물 (1) 을 촬상하는 기능을 갖는다. 촬상 유닛 (36) 으로 피가공물 (1) 의 표면 (1a) 을 촬상하면, 분할 예정 라인 (3) 의 위치를 검출할 수 있다. 그래서, 촬상 유닛 (36) 을 이용하면, 피가공물 (1) 의 분할 예정 라인 (3) 을 따라 레이저 빔을 조사할 수 있도록 가공 헤드 (34a) 에 대한 피가공물 (1) 의 위치를 조정하는 얼라인먼트를 실시할 수 있다.The imaging unit (36) has a function of imaging the workpiece (1) held by the holding unit (28). When the surface (1a) of the workpiece (1) is imaged by the imaging unit (36), the position of the division line (3) can be detected. Therefore, by using the imaging unit (36), alignment can be performed to adjust the position of the workpiece (1) relative to the processing head (34a) so that a laser beam can be irradiated along the division line (3) of the workpiece (1).
유지 유닛 (28) 에 의해 유지된 피가공물 (1) 에 레이저 조사 유닛 (34) 으로부터 레이저 빔을 조사하여 레이저 빔을 피가공물 (1) 의 내부에 집광하면, 집광점의 근방에 개질 영역이 형성된다. 피가공물 (1) 의 내부에 형성된 개질 영역은, 피가공물 (1) 의 분할의 기점이 된다.When a laser beam is irradiated from a laser irradiation unit (34) to a workpiece (1) held by a maintenance unit (28) and the laser beam is focused on the inside of the workpiece (1), a modified region is formed near the focusing point. The modified region formed on the inside of the workpiece (1) becomes a starting point for division of the workpiece (1).
레이저 가공 장치 (2) 의 기대 (4) 의 상면에는, 세정 유닛 (38) 을 수용하는 처리실 (4a) 이 형성되어 있다. 처리실 (4a) 은, 세정 유닛 (38) 이 작동하고 있는 동안 도시되지 않은 덮개체에 의해 닫혀져도 된다. 세정 유닛 (38) 은, 가공이 완료된 피가공물 (1) 을 유지하는 유지 테이블과, 유지 테이블에 유지된 피가공물 (1) 에 고압의 세정액을 분사하여 피가공물 (1) 을 세정하는 세정 노즐을 구비한다.On the upper surface of the base (4) of the laser processing device (2), a processing room (4a) that accommodates a cleaning unit (38) is formed. The processing room (4a) may be closed by a cover (not shown) while the cleaning unit (38) is operating. The cleaning unit (38) is equipped with a holding table that holds a workpiece (1) that has been processed, and a cleaning nozzle that sprays a high-pressure cleaning liquid onto the workpiece (1) held on the holding table to clean the workpiece (1).
또, 레이저 가공 장치 (2) 는, 레이저 조사 유닛 (34), 유지 유닛 (28), 각종의 이동 유닛, 반송 유닛 (10), 촬상 유닛 (36), 세정 유닛 (38) 등의 각 구성 요소를 제어하는 컨트롤러 (제어 유닛) (40) 를 구비한다.In addition, the laser processing device (2) has a controller (control unit) (40) that controls each component, such as a laser irradiation unit (34), a maintenance unit (28), various moving units, a return unit (10), an imaging unit (36), and a cleaning unit (38).
컨트롤러 (40) 는, 예를 들어, CPU (Central Processing Unit) 등의 처리 장치와, DRAM (Dynamic Random Access Memory) 등의 주기억 장치와, HDD, SSD, 플래쉬 메모리 등의 보조 기억 장치를 포함하는 컴퓨터에 의해 구성되어 있다. 보조 기억 장치에 기억되는 소프트웨어에 따라 처리 장치 등을 작동시킴으로써, 컨트롤러 (40) 의 기능이 실현된다.The controller (40) is composed of a computer including, for example, a processing unit such as a CPU (Central Processing Unit), a main memory device such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory), and an auxiliary memory device such as an HDD, an SSD, and a flash memory. The function of the controller (40) is realized by operating the processing unit, etc. according to software stored in the auxiliary memory device.
컨트롤러 (40) 를 다른 관점에서 설명한다. 컨트롤러 (40) 는, 레이저 가공 장치 (2) 에 있어서의 각종의 구성 요소의 제어 조건이나, 촬상 유닛 (36) 이 취득한 촬상 화상, 각종의 피가공물 (1) 에 소정의 가공을 실시하기 위한 가공 조건 등의 각종의 정보를 기억하는 기억부 (42) 를 구비한다. 컨트롤러 (40) 의 보다 상세한 구성에 대해서는 후술한다.The controller (40) is explained from a different perspective. The controller (40) has a memory unit (42) that stores various information, such as control conditions of various components in the laser processing device (2), captured images acquired by the imaging unit (36), and processing conditions for performing predetermined processing on various workpieces (1). A more detailed configuration of the controller (40) will be described later.
다음으로, 레이저 가공 장치 (2) 에 의해 피가공물 (1) 이 가공되는 흐름에 대해서 설명한다. 가공되는 피가공물 (1) 은, 예를 들어, 프레임 유닛 (13) 의 상태에서 도 2 에 도시된 카세트 (8) 에 수용되어 레이저 가공 장치 (2) 에 반입된다. 카세트 (8) 는, 복수의 프레임 유닛 (13) 을 수용하는 기능을 갖는다. 카세트 (8) 는, 카세트 재치대 (6a) 에 재치된다.Next, the flow of processing a workpiece (1) by a laser processing device (2) will be described. The workpiece (1) to be processed is, for example, received in a cassette (8) shown in Fig. 2 in a state of a frame unit (13) and is introduced into the laser processing device (2). The cassette (8) has a function of receiving a plurality of frame units (13). The cassette (8) is placed on a cassette mounting table (6a).
프레임 유닛 (13) 은, 반송 유닛 (10) 에 의해 카세트 (8) 에서 반송 레일 (12) 상으로 당겨지고, 반송 유닛 (10) 에 의해 유지 유닛 (28) 의 유지면 (29) 으로 반송된다. 그리고, 유지 유닛 (28) 의 흡인원을 작동시켜, 테이프 (9) 를 통하여 피가공물 (1) 을 유지 유닛 (28) 에서 흡인 유지함과 함께, 클램프 (30) 에 링 프레임 (11) 을 파지시킨다.The frame unit (13) is pulled from the cassette (8) onto the return rail (12) by the return unit (10), and is returned to the holding surface (29) of the holding unit (28) by the return unit (10). Then, by operating the suction source of the holding unit (28), the workpiece (1) is suctioned and held by the holding unit (28) through the tape (9), and the ring frame (11) is held by the clamp (30).
다음으로, 유지 유닛 (28) 을 레이저 조사 유닛 (34) 의 가공 헤드 (34a) 의 하방으로 이동시키고, 촬상 유닛 (36) 에 의해 피가공물 (1) 의 표면 (1a) 을 촬상하여, 분할 예정 라인 (3) 의 위치에 관한 정보를 취득한다. 그리고, 그 정보를 토대로, 유지 유닛 (28) 을 유지면 (29) 에 수직인 방향을 따른 축의 둘레로 회전시켜 X 축 방향으로 분할 예정 라인 (3) 을 맞춘다. 그것과 함께, 유지 유닛 (28) 을 이동시켜 가공 헤드 (34a) 를 분할 예정 라인 (3) 의 일단의 상방에 위치시킨다.Next, the holding unit (28) is moved below the processing head (34a) of the laser irradiation unit (34), and the surface (1a) of the workpiece (1) is captured by the imaging unit (36), thereby obtaining information on the position of the division line (3). Then, based on the information, the holding unit (28) is rotated around an axis along a direction perpendicular to the holding surface (29) to align the division line (3) in the X-axis direction. At the same time, the holding unit (28) is moved to position the processing head (34a) above one end of the division line (3).
그리고, 레이저 조사 유닛 (34) 에 레이저를 발진시키면서, 유지 유닛 (28) 을 X 축 방향을 따라 이동시키고, 분할 예정 라인 (3) 을 따라 피가공물 (1) 에 레이저 빔을 조사한다. 도 3 에는, 레이저 조사 유닛 (34) 에 의해 레이저 빔 (56) 이 피가공물 (1) 에 조사되고, 집광점 (54) 에 레이저 빔 (56) 이 집광되는 모습이 모식적으로 도시되어 있다. 피가공물 (1) 을 투과할 수 있는 파장의 레이저 빔을 분할 예정 라인 (3) 을 따라 피가공물 (1) 의 내부에 집광하면, 집광점의 근방에 있어서 피가공물 (1) 이 개질되어, 개질 영역이 피가공물 (1) 의 내부에 형성된다.Then, while emitting a laser to the laser irradiation unit (34), the maintenance unit (28) is moved along the X-axis direction, and the laser beam is irradiated to the workpiece (1) along the division line (3). FIG. 3 schematically illustrates a state in which the laser beam (56) is irradiated to the workpiece (1) by the laser irradiation unit (34) and the laser beam (56) is focused on the light focusing point (54). When a laser beam having a wavelength that can penetrate the workpiece (1) is focused on the inside of the workpiece (1) along the division line (3), the workpiece (1) is modified in the vicinity of the light focusing point, and a modified region is formed inside the workpiece (1).
1 개의 분할 예정 라인 (3) 을 따라 레이저 가공을 실시하여 개질 영역을 형성한 후, 유지 유닛 (28) 을 산출 이송 방향 (Y 축 방향) 을 따라 이동시키고, 동일하게 다른 분할 예정 라인 (3) 을 따라 레이저 가공을 실시한다. X 축 방향을 따른 모든 분할 예정 라인 (3) 을 따라 레이저 가공을 실시한 후, 유지 유닛 (28) 을 회전시켜, 다른 방향을 따른 분할 예정 라인 (3) 을 따라 동일하게 레이저 가공을 실시한다.After laser processing is performed along one division line (3) to form a modified area, the holding unit (28) is moved along the output feed direction (Y-axis direction) and laser processing is performed along another division line (3) in the same manner. After laser processing is performed along all division lines (3) along the X-axis direction, the holding unit (28) is rotated and laser processing is performed in the same manner along division lines (3) along the other direction.
이렇게 하여 모든 분할 예정 라인 (3) 을 따라 레이저 가공이 실시되어 개질 영역이 형성된 후, 레이저 가공 장치 (2) 의 내부 또는 외부에서 개질 영역을 기점으로 하여 피가공물 (1) 을 분할하면, 개개의 칩이 형성된다. 개개의 칩은, 계속해서 테이프 (9) 에 지지된다.In this way, after laser processing is performed along all the division lines (3) to form a modified area, the workpiece (1) is divided using the modified area as a starting point from inside or outside the laser processing device (2), thereby forming individual chips. The individual chips are subsequently supported on the tape (9).
피가공물 (1) 에 레이저 가공이 실시된 후, 피가공물 (1) 은, 반송 유닛 (10) 에 의해 유지 유닛 (28) 에서 세정 유닛 (38) 으로 반송된다. 그리고, 세정 유닛 (38) 에서는, 고압 기체와 순수의 혼합 유체 등으로 구성되는 세정액이 피가공물 (1) 에 분사되어, 피가공물 (1) 이 세정된다.After laser processing is performed on the workpiece (1), the workpiece (1) is returned from the holding unit (28) to the cleaning unit (38) by the return unit (10). Then, in the cleaning unit (38), a cleaning liquid composed of a mixed fluid of high-pressure gas and pure water is sprayed onto the workpiece (1), and the workpiece (1) is cleaned.
피가공물 (1) 의 세정이 완료된 후, 가공된 피가공물 (1) 을 포함하는 프레임 유닛 (13) 을 카세트 (8) 에 수용한다. 그리고, 카세트 (8) 에 수용되어 있는 다른 피가공물 (1) 을 동일하게 레이저 가공 장치 (2) 로 연속적으로 레이저 가공하여, 카세트 (8) 로 되돌린다. 카세트 (8) 에 수용된 모든 피가공물 (1) 이 가공된 후, 카세트 (8) 를 레이저 가공 장치 (2) 에서 반출한다.After the cleaning of the workpiece (1) is completed, the frame unit (13) including the processed workpiece (1) is accommodated in the cassette (8). Then, other workpieces (1) accommodated in the cassette (8) are successively laser-processed in the same manner by the laser processing device (2) and returned to the cassette (8). After all workpieces (1) accommodated in the cassette (8) are processed, the cassette (8) is taken out of the laser processing device (2).
여기서, 레이저 가공 장치 (2) 에 있어서 피가공물 (1) 의 내부에 개질 영역을 형성할 때, 레이저 빔 (56) 의 집광점 (집광 영역) (54) 은 피가공물 (1) 의 내부에 위치된다. 도 3 에는, 레이저 조사 유닛 (34) 에서 피가공물 (1) 에 조사되는 레이저 빔 (56) 이 파선으로 도시되어 있다. 레이저 빔 (56) 은, 피가공물 (1) 내부의 소정의 깊이 위치에 위치된 집광점 (집광 영역) (54) 에 집광된다.Here, when forming a modified region inside the workpiece (1) in the laser processing device (2), the focusing point (focusing area) (54) of the laser beam (56) is located inside the workpiece (1). In Fig. 3, the laser beam (56) irradiated onto the workpiece (1) from the laser irradiation unit (34) is illustrated by a broken line. The laser beam (56) is focused on the focusing point (focusing area) (54) located at a predetermined depth position inside the workpiece (1).
그러나, 레이저 가공 장치 (2) 에서는, 레이저 빔 (56) 이 피가공물 (1) 의 표면 (1a) 근방에 집광되는 경우가 있다. 이것은, 예를 들어, 피가공물 (1) 의 표면 (1a) 의 각 처에서 높이에 큰 편차가 발생하는 경우나, 피가공물 (1) 의 표면 (1a) 에 금속막 등의 구조물이 형성되어 있는 경우, 레이저 가공 장치 (2) 의 제어계에 이상이 발생한 경우 등에 발생한다. 그리고, 레이저 빔 (56) 이 피가공물 (1) 의 표면 (1a) 에 집광되면, 어블레이션이 발생해 버린다.However, in the laser processing device (2), there are cases where the laser beam (56) is focused near the surface (1a) of the workpiece (1). This occurs, for example, when a large deviation in height occurs at each location of the surface (1a) of the workpiece (1), when a structure such as a metal film is formed on the surface (1a) of the workpiece (1), when an abnormality occurs in the control system of the laser processing device (2), etc. Then, when the laser beam (56) is focused on the surface (1a) of the workpiece (1), ablation occurs.
피가공물 (1) 의 표면 (1a) 에서 어블레이션이 발생하면, 피가공물 (1) 이 부분적으로 용융되어 데브리가 주위로 비산된다. 그리고, 레이저 빔 (56) 의 집광점 (집광 영역) (54) 의 근방에서 피가공물 (1) 의 표면 (1a) 에 데브리가 부착되거나, 레이저 조사 유닛 (34) 의 가공 헤드 (34a) 의 내부에 형성된 집광 렌즈 등의 부품이 오염되거나 하는 경우가 있다. 또한, 피가공물 (1) 의 내부에 예정된 대로 개질 영역이 형성되지 않아, 그 후에 피가공물 (1) 을 예정대로 분할할 수 없는 경우가 있다.When ablation occurs on the surface (1a) of the workpiece (1), the workpiece (1) is partially melted and debris is scattered to the surroundings. Then, debris may adhere to the surface (1a) of the workpiece (1) near the focusing point (focusing area) (54) of the laser beam (56), or parts such as a focusing lens formed inside the processing head (34a) of the laser irradiation unit (34) may become contaminated. In addition, there are cases where a modified area is not formed as planned inside the workpiece (1), and the workpiece (1) cannot be divided as planned thereafter.
그러나, 레이저 가공의 실시 중에 어블레이션이 발생하고 있는지의 여부를 판단하는 것은 용이하지 않다. 예를 들어, 가공 후의 피가공물 (1) 을 레이저 가공 장치 (2) 에서 반출하여 피가공물 (1) 의 표면 (1a) 을 관찰했을 때, 어블레이션의 흔적이 표면 (1a) 으로부터 비로소 확인되고, 어블레이션이 발생한 것이 판명된다.However, it is not easy to determine whether ablation occurs during laser processing. For example, when the workpiece (1) after processing is removed from the laser processing device (2) and the surface (1a) of the workpiece (1) is observed, traces of ablation are confirmed for the first time on the surface (1a), and it is determined that ablation has occurred.
그래서, 레이저 가공 장치 (2) 의 사용자는 어블레이션이 발생하더라도 즉각적으로 대처할 수 없고, 레이저 가공 장치 (2) 등에 문제가 발생한 상태에서 피가공물 (1) 의 레이저 가공이 계속되게 된다. 이 경우, 어블레이션이 계속 발생하게 되어, 집광 렌즈 등의 오염이 진행되어 버린다. 또, 복수의 피가공물 (1) 을 연속적으로 레이저 가공하는 경우, 부적절한 가공이 되어 불량품이 되는 피가공물 (1) 이 연속적으로 발생해 버린다.Therefore, the user of the laser processing device (2) cannot respond immediately even if ablation occurs, and the laser processing of the workpiece (1) continues while a problem occurs in the laser processing device (2), etc. In this case, ablation continues to occur, and contamination of the focusing lens, etc. progresses. In addition, when multiple workpieces (1) are continuously laser processed, workpieces (1) that are improperly processed and become defective products are continuously generated.
그래서, 본 실시 형태에 관련된 레이저 가공 장치 (2) 는, 피가공물 (1) 의 레이저 가공 중에 피가공물 (1) 에서 어블레이션이 발생했는지의 여부를 판정할 수 있도록 구성된다. 이하, 어블레이션이 발생했는지의 여부의 판정에 기여하는 구성을 중심으로, 본 실시 형태에 관련된 레이저 가공 장치 (2) 에 대해서 설명한다.Therefore, the laser processing device (2) related to the present embodiment is configured to be able to determine whether or not ablation has occurred in the workpiece (1) during laser processing of the workpiece (1). Hereinafter, the laser processing device (2) related to the present embodiment will be described, focusing on the configuration that contributes to determining whether or not ablation has occurred.
본 실시 형태에 관련된 레이저 가공 장치 (2) 는, 추가로, 피가공물 (1) 에서 발생하는 탄성파를 검출하여 탄성파 신호를 생성하는 탄성파 검출 유닛을 구비한다. 탄성파 검출 유닛은, 예를 들어 피가공물 (1) 을 유지하는 유지 유닛 (28) 의 내부 또는 근방에 배치 형성된다.The laser processing device (2) related to the present embodiment additionally has an elastic wave detection unit that detects elastic waves generated from a workpiece (1) and generates an elastic wave signal. The elastic wave detection unit is formed by being arranged, for example, inside or near a holding unit (28) that holds the workpiece (1).
레이저 빔 (56) 이 피가공물 (1) 에 조사되었을 때, 피가공물 (1) 에서 발생하는 현상에 따라 피가공물 (1) 에 다양한 탄성파가 발생한다. 이 탄성파를 해석함으로써, 피가공물 (1) 에서 발생한 현상에 관해서 정보가 얻어진다.When a laser beam (56) is irradiated on a workpiece (1), various elastic waves are generated in the workpiece (1) depending on the phenomenon occurring in the workpiece (1). By analyzing these elastic waves, information about the phenomenon occurring in the workpiece (1) is obtained.
보다 상세하게는, 피가공물 (1) 에 레이저 빔 (56) 이 조사된 결과로서 어블레이션이 발생한 경우, 특정한 주파수 대역에 유의미한 성분을 갖는 탄성파가 피가공물 (1) 에서 발생한다. 이것은, 어블레이션에 의해 피가공물 (1) 이 부분적으로 용융되어 제거되었을 때의 충격으로 인해, 응력이나 변형 등이 특정한 주파수(진동수) 에 유의미한 성분을 갖는 파동으로서 피가공물 (1) 의 내부에 전파되는 것에 기인하는 것으로 생각된다.More specifically, when ablation occurs as a result of irradiating the workpiece (1) with a laser beam (56), elastic waves having significant components in a specific frequency band are generated in the workpiece (1). This is thought to be due to the fact that stress or deformation, etc., are propagated inside the workpiece (1) as waves having significant components in a specific frequency (frequency) due to the impact when the workpiece (1) is partially melted and removed by ablation.
그래서, 피가공물 (1) 에 어블레이션이 발생한 것을 나타내는 특정한 주파수 대역에 유의미한 강도를 지닌 탄성파가 피가공물 (1) 로부터 관측된 경우, 피가공물 (1) 에 어블레이션이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 여기서는, 어블레이션에 귀속되는 탄성파의 주파수 대역을 특정 주파수 대역이라고 부르는 것으로 한다. 즉, 피가공물 (1) 로부터 관측되는 탄성파가 특정 주파수 대역에 유의미한 강도를 갖는 경우, 피가공물 (1) 에 어블레이션이 발생한 것으로 판정할 수 있다.Therefore, when an elastic wave having a significant intensity in a specific frequency band indicating that ablation has occurred in the workpiece (1) is observed from the workpiece (1), it can be determined that ablation has occurred in the workpiece (1). Here, the frequency band of the elastic wave attributed to ablation is referred to as a specific frequency band. That is, when an elastic wave observed from the workpiece (1) has a significant intensity in a specific frequency band, it can be determined that ablation has occurred in the workpiece (1).
또한, 이 특정 주파수 대역은, 다양한 요소에 따라 변화하는 것으로 생각된다. 예를 들어, 피가공물 (1) 의 재질, 두께, 크기, 순도, 온도 등의 요소에 따라 변화하는 것으로 생각된다. 또, 레이저 빔 (56) 의 조사 조건에 따라 변화하는 것으로 생각된다. 다만, 어느 요소가 특정 주파수 대역을 결정할지는 반드시 명확하게는 되어 있지 않고, 여기에 열거된 요소에 의존하여 특정 주파수 대역이 변동하지 않아도 되고, 그 밖의 요소에 따라 특정 주파수 대역이 변동해도 된다.In addition, this specific frequency band is thought to vary depending on various factors. For example, it is thought to vary depending on factors such as the material, thickness, size, purity, and temperature of the workpiece (1). In addition, it is thought to vary depending on the irradiation conditions of the laser beam (56). However, it is not necessarily clear which factor determines the specific frequency band, and the specific frequency band does not have to vary depending on the factors listed here, and the specific frequency band may vary depending on other factors.
도 3 에는, 탄성파 검출 유닛의 하나의 설치예로서, 유지 유닛 (28a) 의 외측에 설치된 탄성파 검출 유닛 (50a) 이 모식적으로 도시되어 있다. 이 예에서는, 유지 유닛 (28a) 에 흡인 유지된 피가공물 (1) 의 외주부는 유지 유닛 (28a) 의 유지면 (29a) 으로부터 외부로 비어져 나와 있으며, 탄성파 검출 유닛 (50a) 은 피가공물 (1) 의 비어져 나온 외주부에 하면 (이면 (1b)) 측에서 직접 접촉한다.In Fig. 3, as an installation example of an elastic wave detection unit, an elastic wave detection unit (50a) installed on the outside of a holding unit (28a) is schematically illustrated. In this example, the outer peripheral portion of a workpiece (1) that is suction-held by the holding unit (28a) protrudes outward from the holding surface (29a) of the holding unit (28a), and the elastic wave detection unit (50a) directly contacts the protruding outer peripheral portion of the workpiece (1) from the lower surface (rear surface (1b)) side.
탄성파 검출 유닛 (50a) 은, 유지 유닛 (28a) 의 외측에 형성된 지지 기둥 (48) 에 지지되어 있으며, 상면의 높이 위치는, 유지 유닛 (28a) 의 유지면 (29a) 의 높이 위치와 대략 일치하고 있다. 바꿔 말하면, 탄성파 검출 유닛 (50a) 은, 유지 유닛 (28a) 에 피가공물 (1) 이 흡인 유지되었을 때에 피가공물 (1) 의 외주부에 접촉하도록 레이저 가공 장치 (2) 에 배치 형성되어 있다.The elastic wave detection unit (50a) is supported on a support pillar (48) formed on the outside of the holding unit (28a), and the height position of the upper surface approximately matches the height position of the holding surface (29a) of the holding unit (28a). In other words, the elastic wave detection unit (50a) is arranged and formed in the laser processing device (2) so as to contact the outer peripheral portion of the workpiece (1) when the workpiece (1) is attracted and held by the holding unit (28a).
지지 기둥 (48) 은, 예를 들어 코일 스프링이나 에어 실린더 등의 쿠션 부재에 지지되어도 된다. 이 경우, 유지 유닛 (28a) 의 유지면 (29a) 및 탄성파 검출 유닛 (50a) 의 상면에 근소한 높이의 차이가 있는 경우에도, 탄성파 검출 유닛 (50a) 이 피가공물 (1) 의 외주부에 접촉할 때에 탄성파 검출 유닛 (50a) 의 높이가 변화될 수 있다.The support column (48) may be supported by a cushion member such as a coil spring or an air cylinder, for example. In this case, even when there is a slight difference in height between the support surface (29a) of the support unit (28a) and the upper surface of the elastic wave detection unit (50a), the height of the elastic wave detection unit (50a) can be changed when the elastic wave detection unit (50a) comes into contact with the outer peripheral portion of the workpiece (1).
이에 따라, 유지 유닛 (28a) 에 의해 유지되는 피가공물 (1) 에 불필요한 외력이 가해지는 일이 없이 피가공물 (1) 에 변형 등이 발생하는 경우가 없다. 또, 피가공물 (1) 의 외주부에 탄성파 검출 유닛 (50a) 이 보다 확실하게 접촉할 수 있다. 다만, 지지 기둥 (48) 은 쿠션 부재에 지지되지 않아도 된다.Accordingly, no unnecessary external force is applied to the workpiece (1) held by the holding unit (28a), and no deformation or the like occurs in the workpiece (1). In addition, the elastic wave detection unit (50a) can more reliably contact the outer peripheral portion of the workpiece (1). However, the support column (48) does not have to be supported by the cushion member.
탄성파 검출 유닛 (50a) 은, 예를 들어 AE (Acoustic Emission) 센서를 포함한다. AE 센서는, 피측정물이 변형될 때 혹은 파괴될 때에 내부에 축적되어 있던 탄성 에너지를 방출시켜 발생시키는 탄성파를 검출하는 센서이다. AE 센서는, 피가공물 (1) 에서 발생하여 피가공물 (1) 의 내측 및 외측을 전파하는 탄성파를 검출할 수 있다. AE 센서가 장착된 탄성파 검출 유닛 (50a) 을 이용하면, 피가공물 (1) 에서 발출되어 전파되는 탄성파 (진동) 를 검출할 수 있다.The elastic wave detection unit (50a) includes, for example, an AE (Acoustic Emission) sensor. The AE sensor is a sensor that detects elastic waves generated by releasing elastic energy accumulated inside the object to be measured when it is deformed or destroyed. The AE sensor can detect elastic waves generated from the object to be processed (1) and propagated inside and outside the object to be processed (1). By using the elastic wave detection unit (50a) equipped with the AE sensor, elastic waves (vibration) emitted from and propagated by the object to be processed (1) can be detected.
탄성파 검출 유닛 (50a) 의 AE 센서에는, 예를 들어 동축 케이블 등으로 구성되는 배선 (52) 이 접속된다. 배선 (52) 은, 레이저 가공 장치 (2) 의 컨트롤러 (제어 유닛) (40) 에 전기적으로 접속되어 있다.A wiring (52) composed of, for example, a coaxial cable or the like is connected to the AE sensor of the elastic wave detection unit (50a). The wiring (52) is electrically connected to a controller (control unit) (40) of the laser processing device (2).
예를 들어, AE 센서의 내부에는 진동자가 구비되어 있다. 그리고, 동축 케이블의 내부 도체와 외부 도체의 일방은 진동자의 마이너스 전극에 접속되어 있고, 타방은 진동자의 플러스 전극에 접속되어 있다. 진동자는, 세라믹스 등으로 이루어지는 절연재에 접해 있다.For example, an AE sensor is equipped with a vibrator inside. And, one of the inner conductor and the outer conductor of the coaxial cable is connected to the minus electrode of the vibrator, and the other is connected to the plus electrode of the vibrator. The vibrator is in contact with an insulating material made of ceramics, etc.
AE 센서에서 검출 대상이 되는 탄성파 (진동) 는, 절연재를 통하여 진동자에 전파된다. 진동자에 도달한 탄성파는, 탄성파에 따른 전압의 전기 신호인 탄성파 신호로 진동자에 의해 변환된다. 탄성파 신호는, 동축 케이블에 의해 구성되는 배선 (52) 을 통해서 컨트롤러 (40) 에 전달된다. 다만, 탄성파 검출 유닛 (50a) 의 구성은 이것에 한정되지 않는다.The elastic wave (vibration) to be detected by the AE sensor is transmitted to the vibrator through the insulating material. The elastic wave reaching the vibrator is converted by the vibrator into an elastic wave signal, which is an electrical signal of voltage according to the elastic wave. The elastic wave signal is transmitted to the controller (40) through a wire (52) configured by a coaxial cable. However, the configuration of the elastic wave detection unit (50a) is not limited to this.
다음으로, 탄성파 검출 유닛의 다른 설치예 및 구성예에 대해서 설명한다. 도 4 는, 일례에 관련된 유지 유닛 (28b) 을 분해시켜 모식적으로 나타내는 단면도이다. 유지 유닛 (28b) 에는, 탄성파 검출 유닛 (50b) 이 장착되어 있다.Next, other installation examples and configuration examples of the elastic wave detection unit will be described. Fig. 4 is a cross-sectional view schematically showing an example of a maintenance unit (28b) in disassembly. An elastic wave detection unit (50b) is mounted on the maintenance unit (28b).
도 4 에 나타내는 유지 유닛 (28b) 은, 유지 유닛 (28b) 의 각 구성 요소를 지지하는 테이블 베이스 (58) 와, 테이블 베이스 (58) 에 지지되는 프레임체 (64b) 와, 프레임체 (64b) 에 수용되며 프레임체 (64b) 의 상면으로 노출되는 다공질 부재 (66b) 를 구비한다. 테이블 베이스 (58) 의 상부 외측에는, 피가공물 (1) 을 포함하는 프레임 유닛 (13) 의 링 프레임 (11) 을 파지하는 복수의 클램프 (30b) 가 배치 형성되어 있다.The holding unit (28b) shown in Fig. 4 comprises a table base (58) that supports each component of the holding unit (28b), a frame body (64b) supported by the table base (58), and a porous member (66b) that is accommodated in the frame body (64b) and exposed to the upper surface of the frame body (64b). On the upper outer side of the table base (58), a plurality of clamps (30b) that hold a ring frame (11) of a frame unit (13) including a workpiece (1) are formed and arranged.
테이블 베이스 (58) 의 내부에는, 흡인로 (60) 가 형성되어 있다. 흡인로 (60) 의 일단은 테이블 베이스 (58) 의 상면에 도달해 있고, 흡인로 (60) 의 타단에는 도시되지 않은 흡인원에 접속되어 있다. 테이블 베이스 (58) 위에는, 프레임체 (64b) 가 재치되어 고정된다. 프레임체 (64b) 의 상면에는 다공질 부재 (66b) 를 수용하는 수용 오목부가 형성되어 있고, 프레임체 (64b) 의 내부에는, 일단이 이 수용 오목부에 통하고 있으며, 타단이 프레임체 (64b) 의 하면에 통하고 있는 흡인로 (68b) 가 형성되어 있다.Inside the table base (58), a suction path (60) is formed. One end of the suction path (60) reaches the upper surface of the table base (58), and the other end of the suction path (60) is connected to a suction source (not shown). A frame body (64b) is placed and fixed on the table base (58). A receiving recess for receiving a porous member (66b) is formed on the upper surface of the frame body (64b), and inside the frame body (64b), a suction path (68b) is formed, one end of which is connected to the receiving recess, and the other end of which is connected to the lower surface of the frame body (64b).
프레임체 (64b) 는, 흡인로 (68b) 가 테이블 베이스 (58) 의 흡인로 (60) 에 접속되도록 테이블 베이스 (58) 의 상면에 고정된다. 테이블 베이스 (58) 의 상면에는, 흡인로 (60) 가 접속된 오목부가 형성되어 있고, 프레임체 (64b) 의 하면에는, 흡인로 (68b) 가 접속된 오목부가 형성되어 있다. 이 2 개의 오목부에 통형상의 조인트부 (62) 가 수용되면서 테이블 베이스 (58) 에 프레임체 (64b) 가 재치됨으로써, 테이블 베이스 (58) 에 프레임체 (64b) 가 고정된다.The frame (64b) is fixed to the upper surface of the table base (58) so that the suction path (68b) is connected to the suction path (60) of the table base (58). A concave portion to which the suction path (60) is connected is formed on the upper surface of the table base (58), and a concave portion to which the suction path (68b) is connected is formed on the lower surface of the frame (64b). The frame (64b) is placed on the table base (58) while the cylindrical joint portion (62) is received in these two concave portions, thereby fixing the frame (64b) to the table base (58).
프레임체 (64b) 에 수용된 다공질 부재 (66b) 의 상면은, 유지 유닛 (28b) 의 흡인면 (29b) 이 된다. 이 흡인면 (29b) 에 피가공물 (1) 을 재치하고, 테이블 베이스 (58) 의 흡인로 (60) 에 접속된 흡인원을 작동시키면, 흡인로 (60) 와 흡인로 (68b) 와 다공질 부재 (66b) 를 통하여 피가공물 (1) 에 부압이 작용하고, 피가공물 (1) 이 유지 유닛 (28b) 에 흡인 유지된다.The upper surface of the porous member (66b) accommodated in the frame (64b) becomes the suction surface (29b) of the holding unit (28b). When the workpiece (1) is placed on this suction surface (29b) and the suction source connected to the suction path (60) of the table base (58) is operated, a negative pressure is applied to the workpiece (1) through the suction path (60), the suction path (68b), and the porous member (66b), and the workpiece (1) is held by suction by the holding unit (28b).
도 4 에 나타내는 예에서는, 유지 유닛 (28b) 의 테이블 베이스 (58) 의 내부에 탄성파 검출 유닛 (50b) 의 일부 구성이 배치 형성된다. 유지 유닛 (28b) 에 흡인 유지된 피가공물 (1) 에 레이저 빔 (56) 이 조사되었을 때, 피가공물 (1) 에서 발생하는 탄성파는, 다공질 부재 (66b), 프레임체 (64b), 테이블 베이스 (58) 등을 전파하여, 탄성파 검출 유닛 (50b) 에 도달한다. 그리고, 탄성파 검출 유닛 (50b) 은, 이 탄성파를 검출하여 탄성파 신호를 생성한다.In the example shown in Fig. 4, a part of the elastic wave detection unit (50b) is formed and arranged inside the table base (58) of the holding unit (28b). When the laser beam (56) is irradiated on the workpiece (1) that is suction-held by the holding unit (28b), the elastic wave generated in the workpiece (1) is propagated through the porous member (66b), the frame (64b), the table base (58), etc., and reaches the elastic wave detection unit (50b). Then, the elastic wave detection unit (50b) detects the elastic wave and generates an elastic wave signal.
탄성파 검출 유닛 (50b) 은, 예를 들어, 유지 유닛 (28b) 의 테이블 베이스 (58) 에 배치 형성된 AE 센서 (49) 와, 배선 (55) 을 통하여 AE 센서 (49) 에 접속된 증폭기 (51) 와, 증폭기 (51) 에 접속된 오실로스코프 (53) 를 구비한다. AE 센서 (49) 에 탄성파가 도달했을 때, AE 센서 (49) 가 탄성파를 검출하고, 증폭기 (51) 가 탄성파를 증폭하고, 오실로스코프 (53) 가 탄성파에 기초한 전기 신호를 생성한다. 탄성파 검출 유닛 (50b) 은, 생성된 전기 신호를 탄성파 신호로서 컨트롤러 (40) 에 송신한다.The elastic wave detection unit (50b) comprises, for example, an AE sensor (49) formed and arranged on a table base (58) of a holding unit (28b), an amplifier (51) connected to the AE sensor (49) via a wire (55), and an oscilloscope (53) connected to the amplifier (51). When an elastic wave reaches the AE sensor (49), the AE sensor (49) detects the elastic wave, the amplifier (51) amplifies the elastic wave, and the oscilloscope (53) generates an electric signal based on the elastic wave. The elastic wave detection unit (50b) transmits the generated electric signal as an elastic wave signal to the controller (40).
다음으로, 탄성파 검출 유닛의 또 다른 설치예에 대해서 설명한다. 도 5(A) 는, 다른 일례에 관련된 유지 유닛 (28c) 을 구성하는 프레임체 (64c) 및 다공질 부재 (66c) 등을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 프레임체 (64c) 의 내부에는 흡인로 (68c) 가 형성되어 있고, 다공질 부재 (66c) 의 상면이 유지 유닛 (28c) 의 유지면 (29c) 이 된다. 도 5(A) 에서는, 프레임체 (64c) 를 지지하는 테이블 베이스나 클램프 등이 생략되어 있다. 유지 유닛 (28c) 에서는, 프레임체 (64c) 의 내부에 탄성파 검출 유닛 (50c) 의 일부 구성, 또는 모든 구성이 장착되어 있다.Next, another installation example of the elastic wave detection unit will be described. Fig. 5(A) is a cross-sectional view schematically showing a frame body (64c) and a porous member (66c) constituting a holding unit (28c) related to another example. A suction path (68c) is formed inside the frame body (64c), and the upper surface of the porous member (66c) becomes a holding surface (29c) of the holding unit (28c). In Fig. 5(A), a table base, a clamp, etc. supporting the frame body (64c) are omitted. In the holding unit (28c), a part or all of the configuration of the elastic wave detection unit (50c) is mounted inside the frame body (64c).
유지면 (29c) 에 피가공물 (1) 을 재치하고, 유지 유닛 (28c) 으로 피가공물 (1) 을 흡인 유지하고, 피가공물 (1) 에 레이저 빔 (56) 을 조사하여 피가공물 (1) 을 레이저 가공할 때, 피가공물 (1) 에서 발생하는 탄성파가 탄성파 검출 유닛 (50c) 에 의해 검출된다. 이 때, 탄성파는, 다공질 부재 (66c) 및 프레임체 (64c) 를 전파하여 탄성파 검출 유닛 (50c) 에 도달한다. 탄성파 검출 유닛 (50c) 은, 이렇게 하여 피가공물 (1) 에서 발생하는 탄성파를 검출하여 탄성파 신호를 생성하고, 이 탄성파 신호를 컨트롤러 (40) 에 송신한다.When a workpiece (1) is placed on a holding surface (29c), the workpiece (1) is attracted and held by a holding unit (28c), and a laser beam (56) is irradiated onto the workpiece (1) to perform laser processing on the workpiece (1), elastic waves generated in the workpiece (1) are detected by an elastic wave detection unit (50c). At this time, the elastic waves propagate through the porous member (66c) and the frame body (64c) and reach the elastic wave detection unit (50c). The elastic wave detection unit (50c) detects the elastic waves generated in the workpiece (1) in this way, generates an elastic wave signal, and transmits the elastic wave signal to the controller (40).
다음으로, 탄성파 검출 유닛의 또 다른 설치예에 대해서 설명한다. 도 5(B) 는, 또 다른 일례에 관련된 유지 유닛 (28d) 을 구성하는 프레임체 (64d) 및 다공질 부재 (66d) 등을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 프레임체 (64d) 의 내부에는 흡인로 (68d) 가 형성되어 있고, 다공질 부재 (66d) 의 상면이 유지 유닛 (28d) 의 유지면 (29d) 이 된다. 도 5(B) 에서는, 프레임체 (64d) 를 지지하는 테이블 베이스나 클램프 등이 생략되어 있다. 유지 유닛 (28d) 에서는, 다공질 부재 (66d) 에 탄성파 검출 유닛 (50d) 이 매립되어 있다.Next, another installation example of the elastic wave detection unit will be described. Fig. 5(B) is a cross-sectional view schematically showing a frame body (64d) and a porous member (66d) constituting a holding unit (28d) related to another example. A suction path (68d) is formed inside the frame body (64d), and the upper surface of the porous member (66d) becomes a holding surface (29d) of the holding unit (28d). In Fig. 5(B), a table base, clamp, etc. supporting the frame body (64d) are omitted. In the holding unit (28d), an elastic wave detection unit (50d) is embedded in the porous member (66d).
유지면 (29d) 에 피가공물 (1) 을 재치하고, 유지 유닛 (28d) 으로 피가공물 (1) 을 흡인 유지하고, 피가공물 (1) 에 레이저 빔 (56) 을 조사하여 피가공물 (1) 을 레이저 가공할 때, 피가공물 (1) 에서 발생하는 탄성파가 탄성파 검출 유닛 (50d) 에 의해 검출된다. 이 때, 탄성파는, 다공질 부재 (66d) 를 전파하여 탄성파 검출 유닛 (50d) 에 도달한다. 탄성파 검출 유닛 (50d) 은, 이렇게 하여 피가공물 (1) 에서 발생하는 탄성파를 검출하여 탄성파 신호를 생성하고, 이 탄성파 신호를 컨트롤러 (40) 에 송신한다.When a workpiece (1) is placed on a holding surface (29d), the workpiece (1) is attracted and held by a holding unit (28d), and a laser beam (56) is irradiated onto the workpiece (1) to perform laser processing on the workpiece (1), elastic waves generated in the workpiece (1) are detected by an elastic wave detection unit (50d). At this time, the elastic waves propagate through the porous member (66d) and reach the elastic wave detection unit (50d). The elastic wave detection unit (50d) detects the elastic waves generated in the workpiece (1) in this way, generates an elastic wave signal, and transmits the elastic wave signal to the controller (40).
여하튼, 본 실시 형태에 관련된 레이저 가공 장치 (2) 에서는, 탄성파 검출 유닛 (50a, 50b, 50c, 50d) 은, 피가공물 (1) 에 레이저 빔 (56) 이 조사되었을 때에 피가공물 (1) 에서 발생하는 탄성파를 검출하여 탄성파 신호를 생성한다. 그리고, 탄성파 신호를 컨트롤러 (40) 에 송신한다.In any case, in the laser processing device (2) related to the present embodiment, the elastic wave detection unit (50a, 50b, 50c, 50d) detects an elastic wave generated in the workpiece (1) when the laser beam (56) is irradiated on the workpiece (1) and generates an elastic wave signal. Then, it transmits the elastic wave signal to the controller (40).
컨트롤러 (40) 는, 도 2 에 나타내는 바와 같이 판정부 (44) 를 갖는다. 판정부 (44) 는, 레이저 조사 유닛 (34) 에 의한 피가공물 (1) 의 레이저 가공이 실시되고 있을 때, 탄성파 검출 유닛 (50a, 50b, 50c, 50d) 에 의해 생성된 탄성파 신호에 기초하여 피가공물 (1) 에서 어블레이션이 발생했는지의 여부를 판정한다.The controller (40) has a judgment unit (44) as shown in Fig. 2. The judgment unit (44) determines whether ablation has occurred in the workpiece (1) based on an elastic wave signal generated by an elastic wave detection unit (50a, 50b, 50c, 50d) when laser processing of the workpiece (1) is performed by the laser irradiation unit (34).
판정부 (44) 의 동작 일례에 대해서 설명한다. 예를 들어, 판정부 (44) 는, 탄성파 검출 유닛 (50a, 50b, 50c, 50d) 에 의해 생성된 탄성파 신호에 포함되는 탄성파의 파형을 푸리에 변환하여 각 주파수에 있어서의 탄성파의 크기를 산출한다. 즉, 판정부 (44) 는, 탄성파의 주파수 분포를 산출한다. 그리고, 판정부 (44) 는, 미리 설정된 특정 주파수 대역에 있어서의 탄성파의 크기 (강도) 가 소정의 크기 (임계값) 를 초과한 경우에, 피가공물 (1) 에서 어블레이션이 발생한 것으로 판정한다.An example of the operation of the judgment unit (44) will be described. For example, the judgment unit (44) performs Fourier transform on the waveform of an elastic wave included in an elastic wave signal generated by an elastic wave detection unit (50a, 50b, 50c, 50d) to calculate the size of the elastic wave at each frequency. That is, the judgment unit (44) calculates the frequency distribution of the elastic wave. Then, the judgment unit (44) determines that ablation has occurred in the workpiece (1) when the size (intensity) of the elastic wave in a preset specific frequency band exceeds a predetermined size (threshold value).
여기서, 어블레이션에 귀속되는 주파수 대역 (특정 주파수 대역) 은, 예를 들어, 특정한 수치 범위로서 컨트롤러 (40) 의 기억부 (42) 에 미리 기억된다. 또, 어블레이션이 발생한 것으로 판정할 수 있는 특정 주파수 대역에 있어서의 탄성파의 소정의 크기 (임계값) 도, 컨트롤러 (40) 의 기억부 (42) 에 미리 기억된다. 판정부 (44) 는, 판정을 실시할 때에 판정에 사용되는 특정 주파수 대역과 임계값을 기억부 (42) 로부터 판독 출력하여 판정을 실시한다.Here, the frequency band (specific frequency band) to which ablation is attributed is stored in advance in the memory (42) of the controller (40) as, for example, a specific numerical range. In addition, a predetermined size (threshold value) of elastic waves in the specific frequency band at which ablation can be determined to have occurred is also stored in advance in the memory (42) of the controller (40). When performing a determination, the determination unit (44) reads out and outputs the specific frequency band and threshold value used for the determination from the memory (42) to perform the determination.
또한, 판정부 (44) 에 의한 판정에 사용되는 특정 주파수 대역 및 임계값은, 레이저 가공 장치 (2) 에서 실시되는 실험에 의해 결정되어 기억부 (42) 에 등록되면 된다. 레이저 가공 장치 (2) 에서 가공되는 것이 예정된 피가공물 (1) 과 동종의 시료를 사용하여, 시료에 레이저 빔 (56) 을 조사하여 어블레이션을 발생시키고, 이 때에 시료에 발생하는 탄성파를 탄성파 검출 유닛으로 검출한다. 그리고, 탄성파 검출 유닛이 생성하는 탄성파 신호에 포함되는 탄성파의 파형을 푸리에 변환하여, 탄성파의 주파수 분포를 취득한다.In addition, the specific frequency band and threshold value used for the judgment by the judgment unit (44) may be determined by an experiment conducted in the laser processing device (2) and registered in the memory unit (42). Using a sample of the same type as the workpiece (1) scheduled to be processed in the laser processing device (2), a laser beam (56) is irradiated on the sample to generate ablation, and elastic waves generated in the sample at this time are detected by an elastic wave detection unit. Then, the waveform of the elastic wave included in the elastic wave signal generated by the elastic wave detection unit is Fourier transformed to obtain the frequency distribution of the elastic wave.
또, 시료에 대해 어블레이션이 발생하지 않는 조건에서 레이저 빔 (56) 을 조사하거나, 또는 레이저 빔 (56) 을 조사하지 않고, 시료에 발생하는 탄성파를 탄성파 검출 유닛으로 검출한다. 그리고, 탄성파 검출 유닛이 생성하는 탄성파 신호에 포함되는 파형을 푸리에 변환하여, 탄성파의 주파수 분포를 취득한다. 게다가, 어블레이션의 발생 유무에 의한 탄성파의 주파수 분포의 차이를 평가하여, 어블레이션에 귀속되는 탄성파의 주파수 대역 (특정 주파수 대역) 과 어블레이션이 발생한 것으로 판정할 수 있는 탄성파의 크기 (임계값) 를 결정한다.In addition, a laser beam (56) is irradiated under conditions in which no ablation occurs on the sample, or an elastic wave generated on the sample is detected by an elastic wave detection unit without irradiating the laser beam (56). Then, a waveform included in an elastic wave signal generated by the elastic wave detection unit is Fourier transformed to obtain a frequency distribution of the elastic wave. In addition, a difference in the frequency distribution of the elastic wave depending on whether or not ablation occurs is evaluated to determine a frequency band (specific frequency band) of the elastic wave attributed to ablation and a size (threshold) of the elastic wave at which ablation can be determined to have occurred.
다만, 기억부 (42) 에 등록되는 특정 주파수 대역 및 임계값의 결정 방법은 이것에 한정되지 않는다. 피가공물 (1) 의 종별이나 피가공물 (1) 에 실시되는 레이저 가공의 조건에 대한 특정 주파수 대역 및 판정에 사용되는 임계값에 대해서 적절한 범위 또는 값이 알려져 있는 경우, 알려진 범위 또는 값이 특정 주파수 대역 및 임계값으로서 기억부 (42) 에 등록되어도 된다. 이 때, 피가공물 (1) 과 동종의 시료를 사용한 실험 등이 레이저 가공 장치 (2) 에서 실시되지 않아도 된다.However, the method for determining the specific frequency band and threshold value registered in the memory (42) is not limited to this. If an appropriate range or value is known for the specific frequency band and threshold value used for judgment for the type of the workpiece (1) or the condition of laser processing performed on the workpiece (1), the known range or value may be registered in the memory (42) as the specific frequency band and threshold value. In this case, an experiment using a sample of the same type as the workpiece (1) need not be performed in the laser processing device (2).
여하튼, 판정부 (44) 는, 미리 설정된 특정 주파수 대역에 있어서의 탄성파의 크기가 소정의 크기 (임계값) 를 초과한 경우에, 피가공물 (1) 에서 어블레이션이 발생한 것으로 판정한다.In any case, the judgment unit (44) determines that ablation has occurred in the workpiece (1) when the size of the elastic wave in a preset specific frequency band exceeds a predetermined size (threshold value).
또한, 판정부 (44) 가 피가공물 (1) 에서 어블레이션이 발생한 것으로 판정할 경우, 이대로 레이저 가공 장치 (2) 에 있어서의 레이저 가공을 계속하면, 연속적으로 어블레이션이 발생하여 가공 불량이 계속 발생하게 된다. 그래서, 레이저 가공 장치 (2) 의 컨트롤러 (40) 는, 실시의 도상에 있는 피가공물 (1) 의 레이저 가공을 정지시키도록 레이저 가공 장치 (2) 의 각 구성 요소를 제어하는 것이 바람직하다.In addition, if the judgment unit (44) determines that ablation has occurred in the workpiece (1), if the laser processing in the laser processing device (2) continues as is, ablation will occur continuously and processing defects will continue to occur. Therefore, it is preferable that the controller (40) of the laser processing device (2) control each component of the laser processing device (2) so as to stop the laser processing of the workpiece (1) in the implementation diagram.
컨트롤러 (40) 는, 판정부 (44) 가 피가공물 (1) 에서 어블레이션이 발생한 것으로 판정한 경우에 레이저 조사 유닛 (34) 에 의한 피가공물 (1) 의 레이저 가공을 정지시키는 정지 제어부 (46) (도 2 참조) 를 추가로 갖는 것이 바람직하다. 정지 제어부 (46) 는, 판정부 (44) 가 피가공물 (1) 에서 어블레이션이 발생한 것으로 판정했을 때에 레이저 가공을 정지시키는 기능과 함께, 피가공물 (1) 에 어블레이션이 발생한 것을 레이저 가공 장치 (2) 의 사용자 등에게 통지하는 기능을 가져도 된다.It is preferable that the controller (40) additionally have a stop control unit (46) (see FIG. 2) that stops laser processing of the workpiece (1) by the laser irradiation unit (34) when the judgment unit (44) determines that ablation has occurred in the workpiece (1). The stop control unit (46) may have a function of notifying a user of the laser processing device (2) or the like that ablation has occurred in the workpiece (1), along with a function of stopping laser processing when the judgment unit (44) determines that ablation has occurred in the workpiece (1).
예를 들어, 레이저 가공 장치 (2) 는, 경보음을 발할 수 있는 버저 또는 스피커를 구비한다. 또, 예를 들어, 레이저 가공 장치 (2) 는, 경고 화면을 표시할 수 있는 디스플레이를 외장에 구비한다. 또, 예를 들어, 레이저 가공 장치 (2) 는, 경고를 의미하는 광을 발생시킬 수 있는 경보 램프를 구비한다. 컨트롤러 (40) (정지 제어부 (46)) 는, 이들 버저, 스피커, 디스플레이, 경보 램프 등 중 어느 것을 경보 유닛으로서 사용하여, 레이저 가공 장치 (2) 의 사용자 등에게 경보를 통지해도 된다. 다만, 경보 유닛은 이것들에 한정되지 않는다.For example, the laser processing device (2) is provided with a buzzer or speaker capable of emitting an alarm sound. In addition, for example, the laser processing device (2) is provided with a display on the outside capable of displaying a warning screen. In addition, for example, the laser processing device (2) is provided with an alarm lamp capable of emitting light indicating a warning. The controller (40) (stop control unit (46)) may use any of the buzzer, speaker, display, alarm lamp, etc. as an alarm unit to notify an alarm to a user of the laser processing device (2), etc. However, the alarm unit is not limited to these.
이상으로 설명하는 바와 같이, 본 실시 형태에 관련된 레이저 가공 장치 (2) 는, 피가공물 (1) 의 레이저 가공이 실시되고 있을 때에 피가공물 (1) 에서 발생하는 탄성파를 검출함으로써 어블레이션이 발생했는지의 여부를 판정할 수 있다. 그래서, 레이저 가공 중에 어블레이션의 발생이 신속하게 검지되어, 문제에 대한 신속한 대처가 가능해진다.As described above, the laser processing device (2) related to the present embodiment can determine whether ablation has occurred by detecting elastic waves generated in the workpiece (1) when laser processing of the workpiece (1) is being performed. Therefore, the occurrence of ablation can be quickly detected during laser processing, enabling a quick response to the problem.
다음으로, 피가공물 (1) 과 동종의 시료를 사용하여 레이저 가공 장치 (2) 의 컨트롤러 (40) 의 기억부 (42) 에 특정 주파수 대역 등을 등록하는 수순에 대해서 설명한다. 레이저 가공 장치 (2) 에 기억부 (42) 에 특정 주파수 대역 등이 등록되면, 레이저 가공 장치 (2) 는, 레이저 가공 시에 피가공물 (1) 에 어블레이션이 발생했는지의 여부를 판정할 수 있게 된다. 바꿔 말하면, 피가공물 (1) 에 어블레이션이 발생했는지의 여부를 판정할 수 있는 기능을 레이저 가공 장치 (2) 가 구비한다. 즉, 하기에 설명하는 수순은, 당해 기능을 구비하는 레이저 가공 장치 (2) 의 제조 방법이기도 하다.Next, a procedure for registering a specific frequency band, etc. in the memory (42) of the controller (40) of the laser processing device (2) using a sample of the same type as the workpiece (1) will be described. When a specific frequency band, etc. is registered in the memory (42) of the laser processing device (2), the laser processing device (2) can determine whether or not ablation has occurred in the workpiece (1) during laser processing. In other words, the laser processing device (2) is provided with a function capable of determining whether or not ablation has occurred in the workpiece (1). That is, the procedure described below is also a method for manufacturing a laser processing device (2) provided with the function.
이하, 본 실시 형태에 관련된 레이저 가공 장치 (2) 의 제조 방법으로서, 레이저 가공 장치 (2) 의 컨트롤러 (40) 의 기억부 (42) 에 특정 주파수 대역 등을 등록하는 수순을 설명한다. 도 11 은, 레이저 가공 장치 (2) 의 제조 방법의 각 스텝의 흐름을 나타내는 플로 차트이다.Hereinafter, as a manufacturing method of a laser processing device (2) related to the present embodiment, a procedure for registering a specific frequency band, etc. in a memory unit (42) of a controller (40) of a laser processing device (2) will be described. Fig. 11 is a flow chart showing the flow of each step of the manufacturing method of a laser processing device (2).
본 실시 형태에 관련된 레이저 가공 장치 (2) 의 제조 방법에서는, 먼저 준비 스텝 S10 을 실시한다. 준비 스텝 S10 에서는, 피가공물 (1) 과 동종의 시료를 사용한 레이저 가공 장치 (2) 에 있어서의 실험의 준비를 한다.In the manufacturing method of the laser processing device (2) related to the present embodiment, first, a preparation step S10 is performed. In the preparation step S10, preparation is made for an experiment in the laser processing device (2) using a sample of the same type as the workpiece (1).
즉, 유지 유닛 (28) 과, 레이저 조사 유닛 (34) 과, 피가공물 (1) 에서 발생하는 탄성파를 검출하여 탄성파 신호를 생성하는 탄성파 검출 유닛 (50a, 50b, 50c, 50d) 과, 컨트롤러 (40) 를 준비한다. 바꿔 말하면, 준비 스텝 S10 에서는, 컨트롤러 (40) 의 기억부 (42) 에 특정 주파수 대역 등이 등록되어 있지 않은 레이저 가공 장치 (2) 를 준비한다.That is, a maintenance unit (28), a laser irradiation unit (34), an elastic wave detection unit (50a, 50b, 50c, 50d) that detects elastic waves generated from a workpiece (1) and generates an elastic wave signal, and a controller (40) are prepared. In other words, in preparation step S10, a laser processing device (2) in which a specific frequency band, etc. is not registered in the memory unit (42) of the controller (40) is prepared.
본 실시 형태에 관련된 레이저 가공 장치 (2) 의 제조 방법에서는, 다음으로 피가공물 (1) 과 동종의 시료를 유지 유닛 (28) 으로 유지하는 유지 스텝 S20 을 실시한다. 유지 스텝 S20 에서 유지 유닛 (28) 에 유지시키는 시료는, 레이저 가공 장치 (2) 에서 가공이 예정된 피가공물 (1) 과 동종의 것이 된다. 예를 들어, 시료의 사양은, 피가공물 (1) 의 사양과 동일한 것이 바람직하다. 예를 들어, 레이저 가공 장치 (2) 에서 복수의 피가공물 (1) 의 레이저 가공이 계획된 경우, 그 중 하나의 피가공물 (1) 을 시료로서 이용하고 이하의 스텝이 실시되어도 된다.In the manufacturing method of the laser processing device (2) related to the present embodiment, a holding step S20 is then performed in which a sample of the same type as the workpiece (1) is held by the holding unit (28). The sample held by the holding unit (28) in the holding step S20 is the same type as the workpiece (1) scheduled to be processed by the laser processing device (2). For example, it is preferable that the specifications of the sample are the same as the specifications of the workpiece (1). For example, when laser processing of a plurality of workpieces (1) is planned by the laser processing device (2), one of the workpieces (1) may be used as a sample and the following steps may be performed.
또한, 시료가 피가공물 (1) 과 동종이라는 함은, 시료가 피가공물 (1) 과 사양이 완전히 동일한 것을 반드시 의미하지 않는다. 즉, 피가공물 (1) 에 어블레이션이 발생했는지의 여부의 판정에 사용 가능한 탄성파의 주파수 대역 등을 도출하기 위한 실험이 가능한 범위에서 시료의 사양이 피가공물 (1) 의 사양과 상이해도 된다. 바꿔 말하면, 어블레이션이 발생했을 때에 발생되는 탄성파의 주파수 대역이 피가공물 (1) 과 동일한 시료가 사용되면 된다.In addition, the fact that the sample is of the same type as the workpiece (1) does not necessarily mean that the sample has completely the same specifications as the workpiece (1). That is, the specifications of the sample may differ from those of the workpiece (1) within a range where experiments are possible to derive the frequency band of elastic waves that can be used to determine whether ablation has occurred in the workpiece (1). In other words, a sample may be used in which the frequency band of elastic waves generated when ablation has occurred is the same as that of the workpiece (1).
본 실시 형태에 관련된 레이저 가공 장치 (2) 의 제조 방법에서는, 유지 스텝 S20 후, 레이저 빔 조사 스텝 S40 이 실시된다. 레이저 빔 조사 스텝 S40 에서는, 레이저 조사 유닛 (34) 에 의해 시료에 레이저 빔 (56) 을 집광하여 어블레이션을 발생시키면서 탄성파 검출 유닛 (50a, 50b, 50c, 50d) 으로 시료에서 발생하는 탄성파를 검출하여 탄성파 신호를 생성한다.In the manufacturing method of the laser processing device (2) related to the present embodiment, the laser beam irradiation step S40 is performed after the maintenance step S20. In the laser beam irradiation step S40, the laser irradiation unit (34) focuses the laser beam (56) on the sample to generate ablation, and the elastic wave detection unit (50a, 50b, 50c, 50d) detects the elastic wave generated in the sample to generate an elastic wave signal.
특히, 레이저 빔 조사 스텝 S40 에서는, 레이저 가공 장치 (2) 에서 피가공물 (1) 이 레이저 가공될 때에 피가공물 (1) 에 레이저 빔 (56) 이 조사될 때와 동일한 조건에서 시료에 레이저 빔 (56) 이 조사되는 것이 바람직하다. 다만, 시료에 조사되는 레이저 빔 (56) 의 조사 조건은, 피가공물 (1) 에 조사되는 레이저 빔 (56) 의 조사 조건과 완전히 동일할 필요는 없다.In particular, in the laser beam irradiation step S40, it is preferable that the laser beam (56) is irradiated to the sample under the same conditions as when the laser beam (56) is irradiated to the workpiece (1) when the workpiece (1) is being laser processed by the laser processing device (2). However, the irradiation conditions of the laser beam (56) irradiated to the sample do not have to be completely identical to the irradiation conditions of the laser beam (56) irradiated to the workpiece (1).
예를 들어, 레이저 빔 조사 스텝 S40 에서는, 레이저 빔 (56) 의 집광점 (54) 의 높이가 시료의 상면의 높이 위치로 설정되어 레이저 빔 (56) 이 시료에 집광되면 된다. 바꿔 말하면, 시료에서 어블레이션이 발생하는 조건에서 레이저 빔 (56) 이 시료에 집광되면 된다.For example, in the laser beam irradiation step S40, the height of the focusing point (54) of the laser beam (56) is set to a height position of the upper surface of the sample so that the laser beam (56) is focused on the sample. In other words, the laser beam (56) is focused on the sample under conditions where ablation occurs on the sample.
레이저 빔 조사 스텝 S40 후, 특정 주파수 대역 도출 스텝 S60 이 실시된다. 특정 주파수 대역 도출 스텝 S60 에서는, 레이저 빔 조사 스텝 S40 에 있어서 생성된 탄성파 신호에 포함되는 파형을 푸리에 변환하여 각 주파수 대역에 있어서의 탄성파의 크기 (탄성파의 주파수 분포) 를 산출한다. 그리고, 어블레이션에 귀속되는 탄성파의 주파수 대역을 특정 주파수 대역으로서 도출한다.After the laser beam irradiation step S40, the specific frequency band derivation step S60 is performed. In the specific frequency band derivation step S60, the waveform included in the elastic wave signal generated in the laser beam irradiation step S40 is Fourier transformed to calculate the size of the elastic wave in each frequency band (frequency distribution of the elastic wave). Then, the frequency band of the elastic wave attributed to the ablation is derived as the specific frequency band.
구체적으로는, 시료에 어블레이션이 발생했을 때에 검출된 탄성파의 주파수 분포를 산출하고, 이 주파수 분포로부터 유의미한 강도를 갖는 주파수 대역을 찾는다. 그리고, 탄성파가 유의미한 강도를 갖는 주파수 대역 중에서, 특정 주파수 대역이 선정된다. 특히, 시료에 어블레이션이 발생하지 않을 때에 검출되는 탄성파의 주파수 분포를 산출하여 참조함으로써, 어블레이션에 관계없는 탄성파의 주파수 대역을 특정 주파수 대역의 후보에서 제외시킬 수 있다.Specifically, the frequency distribution of elastic waves detected when ablation occurs in the sample is calculated, and a frequency band having a significant intensity is found from this frequency distribution. Then, a specific frequency band is selected among the frequency bands in which elastic waves have a significant intensity. In particular, by calculating and referring to the frequency distribution of elastic waves detected when ablation does not occur in the sample, the frequency band of elastic waves unrelated to ablation can be excluded from the candidates for the specific frequency band.
예를 들어, 본 실시 형태에 관련된 레이저 가공 장치의 제조 방법에서는, 유지 스텝 S20 후, 특정 주파수 대역 도출 스텝 S60 전에, 참조용 탄성파 신호 생성 스텝 S30 이 실시되는 것이 바람직하다. 참조용 탄성파 신호 생성 스텝 S30 에서는, 어블레이션이 발생하지 않을 때에 탄성파 검출 유닛 (50a, 50b, 50c, 50d) 으로 시료에서 발생하는 탄성파를 검출하여 참조용 탄성파 신호를 생성한다.For example, in the manufacturing method of the laser processing device related to the present embodiment, it is preferable that the reference elastic wave signal generation step S30 is performed after the maintenance step S20 and before the specific frequency band derivation step S60. In the reference elastic wave signal generation step S30, an elastic wave generated in the sample is detected by the elastic wave detection unit (50a, 50b, 50c, 50d) when no ablation occurs, and a reference elastic wave signal is generated.
또한, 참조용 탄성파 신호 생성 스텝 S30 에서는, 예를 들어, 어블레이션이 발생하지 않은 조건에서 레이저 빔 (56) 이 시료에 집광되어도 된다. 예를 들어, 시료에 분할의 기점이 되는 개질 영역이 형성되는 조건에서 레이저 빔 (56) 이 시료에 집광될 때에, 탄성파 검출 유닛 (50a, 50b, 50c, 50d) 으로 시료에서 발생하는 탄성파를 검출하여 참조용 탄성파 신호를 생성해도 된다.In addition, in the reference elastic wave signal generation step S30, the laser beam (56) may be focused on the sample under conditions in which, for example, ablation does not occur. For example, when the laser beam (56) is focused on the sample under conditions in which a modified region that becomes a starting point of division is formed in the sample, an elastic wave generated in the sample may be detected by the elastic wave detection unit (50a, 50b, 50c, 50d) to generate a reference elastic wave signal.
이 때, 레이저 빔 (56) 의 집광점 (54) 은, 시료의 표면에서 떨어진 시료 내부의 소정의 높이 위치에 위치된다. 이 소정의 높이 위치는, 레이저 가공 장치 (2) 에 있어서 피가공물 (1) 에 개질 영역이 형성될 때에 레이저 빔 (56) 의 집광점 (54) 이 위치되는 높이 위치인 것이 바람직하다.At this time, the focusing point (54) of the laser beam (56) is positioned at a predetermined height position inside the sample away from the surface of the sample. It is preferable that this predetermined height position is the height position at which the focusing point (54) of the laser beam (56) is positioned when a modified area is formed in the workpiece (1) in the laser processing device (2).
또는, 참조용 탄성파 신호 생성 스텝 S30 에서는, 시료에 레이저 빔 (56) 이 집광되지 않아도 된다. 즉, 레이저 빔 (56) 이 조사되어 있지 않을 때에 탄성파 검출 유닛 (50a, 50b, 50c, 50d) 으로 시료에서 발생하는 탄성파를 검출하여 참조용 탄성파 신호를 생성해도 된다.Alternatively, in step S30 of generating a reference elastic wave signal, the laser beam (56) does not need to be focused on the sample. That is, when the laser beam (56) is not irradiated, an elastic wave generated in the sample may be detected by the elastic wave detection unit (50a, 50b, 50c, 50d) to generate a reference elastic wave signal.
여하튼, 참조용 탄성파 신호가 생성된 경우, 특정 주파수 대역 도출 스텝 S60 에서는, 특정 주파수 대역을 도출할 때 참조용 탄성파 신호에 포함되는 파형을 푸리에 변환하여 각 주파수 대역에 있어서의 탄성파의 크기 (강도) 를 산출하여 참조한다. 예를 들어, 참조용 탄성파 신호에 포함되는 탄성파의 주파수 분포에 있어서, 유의미한 강도를 갖는 주파수 대역을 특정 주파수 대역의 후보에서 제외시킨다.In any case, when a reference elastic wave signal is generated, in step S60 of deriving a specific frequency band, a waveform included in the reference elastic wave signal is Fourier transformed when deriving a specific frequency band, and the size (intensity) of the elastic wave in each frequency band is calculated and referenced. For example, in the frequency distribution of the elastic wave included in the reference elastic wave signal, a frequency band having a significant intensity is excluded from the candidates for the specific frequency band.
특히, 시료에 어블레이션이 발생하고 있을 때에 검출되는 탄성파의 주파수 분포와, 시료에 어블레이션이 발생하지 않을 때에 검출되는 탄성파의 주파수 분포에서 강도에 차이가 있는 주파수 대역이 특정 주파수 대역으로서 도출되는 것이 바람직하다. 이 2 개의 탄성파의 주파수 분포의 차분이 산출되면, 특정 주파수 대역이 용이하게 도출된다. 이와 같이 참조용 탄성파 신호 생성 스텝 S30 이 실시되는 경우, 특정 주파수 대역 도출 스텝 S60 에서는, 어블레이션이 발생하지 않을 때에 시료에서 검출되는 탄성파를 참조하여 특정 주파수 대역을 도출할 수 있다.In particular, it is desirable that a frequency band having a difference in intensity between the frequency distribution of elastic waves detected when ablation occurs in the sample and the frequency distribution of elastic waves detected when ablation does not occur in the sample is derived as a specific frequency band. When the difference between the frequency distributions of these two elastic waves is calculated, a specific frequency band can be easily derived. When the reference elastic wave signal generation step S30 is performed in this way, in the specific frequency band derivation step S60, a specific frequency band can be derived by referring to the elastic waves detected in the sample when ablation does not occur.
또한, 본 실시 형태에 관련된 레이저 가공 장치의 제조 방법은, 레이저 빔 조사 스텝 S40 후, 특정 주파수 대역 도출 스텝 S60 전에, 시료의 외관으로부터 어블레이션이 발생한 것을 확인하는 확인 스텝 S50 을 추가로 구비해도 된다. 레이저 빔 조사 스텝 S40 에서는, 시료에 어블레이션이 발생하는 조건에서 레이저 빔 (56) 이 조사된다. 그러나, 어떠한 원인에 의해 시료에 어블레이션이 발생하지 않는 것도 생각될 수 있다. 그래서, 확인 스텝 S50 에서는, 시료에 어블레이션이 발생한 것이 확인된다.In addition, the manufacturing method of the laser processing device related to the present embodiment may additionally include a confirmation step S50 for confirming that ablation has occurred from the appearance of the sample after the laser beam irradiation step S40 and before the specific frequency band derivation step S60. In the laser beam irradiation step S40, the laser beam (56) is irradiated under the condition that ablation occurs on the sample. However, it is also conceivable that ablation does not occur on the sample due to some cause. Therefore, in the confirmation step S50, it is confirmed that ablation has occurred on the sample.
예를 들어, 확인 스텝 S50 에서는, 레이저 가공 장치 (2) 의 촬상 유닛 (36) 으로 유지 유닛 (28) 에 유지된 시료의 상면을 촬상한다. 특히, 레이저 빔 조사 스텝 S40 에서 레이저 빔 (56) 이 조사된 위치에서 시료의 상면이 촬상된다. 시료의 상면에서 어블레이션이 발생한 경우, 얻어지는 촬상 화상에는 어블레이션의 흔적이 되는 가공 흔적이 찍힌다. 그래서, 촬상 화상에 이 가공 흔적이 찍혀 있으면, 시료에서 어블레이션이 발생한 것이 확인된다.For example, in the confirmation step S50, the upper surface of the sample held in the holding unit (28) is captured by the imaging unit (36) of the laser processing device (2). In particular, the upper surface of the sample is captured at the position where the laser beam (56) is irradiated in the laser beam irradiation step S40. If ablation occurs on the upper surface of the sample, a processing trace, which is a trace of the ablation, is captured in the obtained captured image. Therefore, if this processing trace is captured in the captured image, it is confirmed that ablation has occurred in the sample.
촬상 화상에 기초하는 이 확인 작업은, 예를 들어 레이저 가공 장치 (2) 의 사용자 등에 의해 실시되어도 된다. 예를 들어, 레이저 가공 장치 (2) 가 디스플레이를 외장에 구비하는 경우, 이 디스플레이에 촬상 화상이 비춰진다. 그리고, 레이저 가공 장치 (2) 의 사용자 등은, 디스플레이에 비춰진 촬상 화상을 보고 가공 흔적의 유무를 확인함으로써 어블레이션이 발생한 것을 확인한다.This confirmation work based on the captured image may be performed, for example, by a user of the laser processing device (2) or the like. For example, if the laser processing device (2) is provided with a display on the outside, the captured image is displayed on the display. Then, the user of the laser processing device (2) or the like checks whether or not there are any processing marks by looking at the captured image displayed on the display, thereby confirming that ablation has occurred.
또, 촬상 화상에 기초하는 이 확인 작업은, 예를 들어, 레이저 가공 장치 (2) 의 컨트롤러 (40) 의 기능에 의해 실시되어도 된다. 예를 들어, 컨트롤러 (40) 는 촬상 화상에 대해 소정의 화상 처리를 실시하여 가공 흔적을 검출한다. 예를 들어, 시료에 레이저 빔 (56) 이 조사되기 전에 시료의 상면을 촬상하여 가공 흔적이 찍혀 있지 않은 참조용 촬상 화상을 취득한다. 그리고, 촬상 화상에 대해 참조용 촬상 화상과의 차분을 산출하는 화상 처리를 실시하면, 촬상 화상에 찍히는 가공 흔적이 강조된다.In addition, this confirmation work based on the captured image may be performed, for example, by the function of the controller (40) of the laser processing device (2). For example, the controller (40) performs a predetermined image processing on the captured image to detect processing marks. For example, before the laser beam (56) is irradiated on the sample, the upper surface of the sample is captured to obtain a reference captured image on which no processing marks are recorded. Then, when image processing is performed on the captured image to calculate the difference from the reference captured image, the processing marks recorded on the captured image are emphasized.
본 실시 형태에 관련된 레이저 가공 장치의 제조 방법에서는, 특정 주파수 대역 도출 스텝 S60 후, 등록 스텝 S70 을 실시한다. 등록 스텝 S70 에서는, 특정 주파수 대역 도출 스텝 S60 에서 도출된 특정 주파수 대역을 컨트롤러 (40) (기억부 (42)) 에 등록한다. 이에 따라, 유지 유닛 (28) 에 유지된 피가공물 (1) 에 레이저 조사 유닛 (34) 으로부터 레이저 빔 (56) 을 조사했을 때에 어블레이션이 발생했는지의 여부를 등록된 특정 주파수 대역을 이용하여 판정하는 기능을 레이저 가공 장치 (2) (컨트롤러 (40)) 가 구비한다.In the manufacturing method of the laser processing device related to the present embodiment, after the specific frequency band derivation step S60, the registration step S70 is performed. In the registration step S70, the specific frequency band derived in the specific frequency band derivation step S60 is registered in the controller (40) (storage unit (42)). Accordingly, the laser processing device (2) (controller (40)) is provided with a function of determining whether ablation has occurred by using the registered specific frequency band when the laser beam (56) from the laser irradiation unit (34) is irradiated to the workpiece (1) held in the holding unit (28).
이상으로 설명한 각 스텝을 실시하면, 피가공물 (1) 의 레이저 가공 중에 어블레이션이 발생하고 있는지의 여부를 판정할 수 있는 레이저 가공 장치 (2) 가 제조된다. 이 레이저 가공 장치 (2) 에서는, 피가공물 (1) 의 레이저 가공 중에 어블레이션이 발생한 경우, 신속하게 어블레이션이 발생한 것이 검지된다. 그래서, 레이저 가공 장치 (2) 에 문제가 발생했을 때에 레이저 가공을 즉시 정지하는 등의 대응이 가능해지기 때문에, 피가공물 (1) 등에 발생하는 손해를 저감시킬 수 있고, 불량품 칩의 발생을 억제할 수 있다.By carrying out each step described above, a laser processing device (2) capable of determining whether or not ablation occurs during laser processing of a workpiece (1) is manufactured. In this laser processing device (2), when ablation occurs during laser processing of a workpiece (1), the occurrence of ablation is quickly detected. Therefore, when a problem occurs in the laser processing device (2), it becomes possible to respond by immediately stopping laser processing, etc., so that damage to the workpiece (1), etc. can be reduced, and the occurrence of defective chips can be suppressed.
또한, 상기 실시 형태에서는, 레이저 가공 장치 (2) 에서 피가공물 (1) 을 레이저 가공함으로써 분할의 기점이 되는 변질 영역을 피가공물 (1) 에 형성하는 레이저 가공에 있어서, 어블레이션이 발생했는지의 여부를 판정하는 구성에 대해서 설명하였다. 그러나, 본 발명의 일 양태에 관련된 레이저 가공 장치 (2) 는 이것에 한정되지 않는다.In addition, in the above embodiment, a configuration for determining whether ablation has occurred in laser processing for forming a deteriorated region that becomes a starting point of division in a workpiece (1) by laser processing the workpiece (1) in a laser processing device (2) has been described. However, the laser processing device (2) related to one aspect of the present invention is not limited to this.
예를 들어, 레이저 가공 장치 (2) 에서는, 피가공물 (1) 을 분할 예정 라인 (3) 을 따라 분할하는 분단 홈을 어블레이션에 의해 피가공물 (1) 에 형성하는 레이저 가공이 실시되어도 된다. 이 경우에도, 레이저 가공 중에 피가공물 (1) 에서 발생하는 탄성파를 검출함으로써 어블레이션이 발생했는지의 여부를 판정할 수 있다.For example, in a laser processing device (2), laser processing may be performed to form a dividing groove on a workpiece (1) by ablation that divides the workpiece (1) along a dividing line (3). In this case as well, it is possible to determine whether ablation has occurred by detecting elastic waves generated in the workpiece (1) during laser processing.
그리고, 피가공물 (1) 에서 어블레이션이 발생한 것으로 판정되는 경우, 레이저 가공이 예정대로 진행되고 있음이 확인된다. 한편으로, 피가공물 (1) 에서 어블레이션이 발생하지 않는 것으로 판정되는 경우, 레이저 가공이 오히려 예정대로 진행되지 않음이 확인된다. 이 경우, 레이저 가공을 정지함으로써, 피가공물 (1) 등에 발생하는 손해를 저감시킬 수 있고, 불량품 칩의 발생을 억제할 수 있다.And, if it is determined that ablation has occurred in the workpiece (1), it is confirmed that the laser processing is proceeding as scheduled. On the other hand, if it is determined that ablation has not occurred in the workpiece (1), it is confirmed that the laser processing is not proceeding as scheduled. In this case, by stopping the laser processing, it is possible to reduce damage to the workpiece (1), etc., and suppress the occurrence of defective chips.
그 밖에, 상기 서술한 실시 형태 및 변형예에 관련된 구조, 방법 등은, 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 한에서 적절히 변경하여 실시할 수 있다. 상기 서술한 실시 형태 및 변형예를, 적절히 조합해도 된다.In addition, the structures, methods, etc. related to the above-described embodiments and modifications may be appropriately modified and implemented without departing from the scope of the purpose of the present invention. The above-described embodiments and modifications may be appropriately combined.
실시예Example
이하에서는, 본 발명의 일 양태에 관련된 레이저 가공 장치 (2) 에 있어서 피가공물 (1) 에서 발생한 탄성파를 관측한 실시예에 대해서 설명한다. 맨 처음에 본 실시예의 개요에 대해서 설명한다. 먼저, 피가공물 (1) 로서 두께 625 ㎛ 의 SiC 웨이퍼를 준비하고, 이 SiC 웨이퍼를 레이저 가공 장치 (2) 의 유지 유닛 (28) 에 재치하고, 유지 유닛 (28) 으로 SiC 웨이퍼를 흡인 유지하였다.Hereinafter, an example of observing elastic waves generated from a workpiece (1) in a laser processing device (2) related to one aspect of the present invention will be described. First, an outline of the present example will be described. First, a SiC wafer having a thickness of 625 μm was prepared as a workpiece (1), and the SiC wafer was placed on a holding unit (28) of a laser processing device (2), and the SiC wafer was sucked and held by the holding unit (28).
그리고, 레이저 조사 유닛 (34) 으로부터 SiC 웨이퍼에 복수의 조건에서 레이저 빔 (56) 을 조사하거나, 또는 레이저 빔 (56) 을 조사하지 않고, SiC 웨이퍼에서 발생한 탄성파를 탄성파 검출 유닛으로 검출하였다. SiC 웨이퍼에 레이저 빔 (56) 을 조사하는 경우, 조사 조건은 다음과 같다.Then, the SiC wafer was irradiated with a laser beam (56) from the laser irradiation unit (34) under a plurality of conditions, or elastic waves generated in the SiC wafer were detected by the elastic wave detection unit without irradiating the SiC wafer with the laser beam (56). When the SiC wafer was irradiated with the laser beam (56), the irradiation conditions were as follows.
파장 : 1064 nmWavelength: 1064 nm
펄스폭 : 4 nsecPulse width: 4 nsec
출력 : 1 WOutput: 1 W
주파수 : 2 kHzFrequency: 2 kHz
도 6(A), 도 7(A), 도 8(A), 도 9(A) 및 도 10(A) 는, 검출된 각 탄성파의 파형을 나타내고 있다. 또한, 검출된 각 탄성파의 파형을 푸리에 변환하여, 탄성파의 주파수 분포를 산출하였다. 도 6(B), 도 7(B), 도 8(B), 도 9(B), 도 10(B) 는, 각 탄성파의 주파수 분포를 나타내고 있다. 그리고, 얻어진 각 탄성파의 주파수 분포로부터, 어블레이션에 귀속되는 특정 주파수 대역을 도출하였다. 이하, 각 탄성파의 파형과 각 탄성파의 주파수 분포에 대해서 개별적으로 설명한다.Fig. 6(A), Fig. 7(A), Fig. 8(A), Fig. 9(A), and Fig. 10(A) show the waveforms of each detected elastic wave. In addition, the waveforms of each detected elastic wave were Fourier transformed to calculate the frequency distribution of the elastic waves. Fig. 6(B), Fig. 7(B), Fig. 8(B), Fig. 9(B), and Fig. 10(B) show the frequency distributions of each elastic wave. Then, from the frequency distributions of each obtained elastic wave, a specific frequency band attributed to ablation was derived. Hereinafter, the waveforms of each elastic wave and the frequency distributions of each elastic wave will be individually described.
맨 처음에 테이프 (9) 를 통하지 않고 SiC 웨이퍼를 직접적으로 유지 유닛 (28) 으로 흡인 유지하고, SiC 웨이퍼에 레이저 빔을 조사하지 않고, SiC 웨이퍼에서 발생하는 탄성파를 탄성파 검출 유닛으로 검출하였다. 도 6(A) 는, 얻어진 탄성파의 파형 (70a) 을 나타내는 그래프이다. 이 그래프에 있어서, 세로축은 탄성파의 강도, 가로축은 시간 변화를 나타낸다.At first, the SiC wafer was directly attracted and held by the holding unit (28) without passing through the tape (9), and elastic waves generated from the SiC wafer were detected by the elastic wave detection unit without irradiating the SiC wafer with a laser beam. Fig. 6(A) is a graph showing the waveform (70a) of the obtained elastic wave. In this graph, the vertical axis shows the intensity of the elastic wave, and the horizontal axis shows the change over time.
그리고, 이 탄성파의 파형 (70a) 을 푸리에 변환하여, 탄성파의 주파수 분포를 산출하였다. 도 6(B) 는, 산출된 탄성파의 주파수 분포 (72a) 를 나타내는 그래프이다. 이 그래프에 있어서, 세로축은 탄성파의 강도, 가로축은 주파수를 나타낸다. 도 6(B) 에 도시된 주파수 분포 (72a) 에 의해, 탄성파가 주파수 대역 (74a) 에 유의미한 강도를 갖는 것이 확인된다. 탄성파의 이 주파수 대역 (74a) 의 성분은, 환경 기인의 성분이라고 할 수 있다.And, by Fourier transforming the waveform (70a) of this elastic wave, the frequency distribution of the elastic wave was calculated. Fig. 6(B) is a graph showing the frequency distribution (72a) of the calculated elastic wave. In this graph, the vertical axis shows the intensity of the elastic wave, and the horizontal axis shows the frequency. It is confirmed by the frequency distribution (72a) shown in Fig. 6(B) that the elastic wave has a significant intensity in the frequency band (74a). The component of this frequency band (74a) of the elastic wave can be said to be a component caused by the environment.
다음으로, 테이프 (9) 를 통하지 않고 SiC 웨이퍼를 직접적으로 유지 유닛 (28) 으로 흡인 유지하고, 집광점 (54) 을 SiC 웨이퍼의 상면에 위치시켜 레이저 빔 (56) 을 SiC 웨이퍼에 조사하고, 이 때에 SiC 웨이퍼에서 발생하는 탄성파를 탄성파 검출 유닛으로 검출하였다. 이 때, 비교적 큰 강도로 어블레이션이 발생한 것이 SiC 웨이퍼의 외관으로부터 확인되었다.Next, the SiC wafer was directly attracted and held by the holding unit (28) without going through the tape (9), the focusing point (54) was positioned on the upper surface of the SiC wafer, and the laser beam (56) was irradiated onto the SiC wafer, and elastic waves generated in the SiC wafer at this time were detected by the elastic wave detection unit. At this time, it was confirmed from the appearance of the SiC wafer that ablation had occurred with a relatively large intensity.
도 7(A) 는, 얻어진 탄성파의 파형 (70b) 을 나타내는 그래프이다. 이 그래프에 있어서, 세로축은 탄성파의 강도, 가로축은 시간 변화를 나타낸다. 그리고, 이 탄성파의 파형 (70b) 을 푸리에 변환하여, 탄성파의 주파수 분포를 산출하였다.Fig. 7(A) is a graph showing the obtained elastic wave waveform (70b). In this graph, the vertical axis represents the intensity of the elastic wave, and the horizontal axis represents the time change. Then, the elastic wave waveform (70b) was Fourier transformed to calculate the frequency distribution of the elastic wave.
도 7(B) 는, 산출된 탄성파의 주파수 분포 (72b) 를 나타내는 그래프이다. 이 그래프에 있어서, 세로축은 탄성파의 강도, 가로축은 주파수를 나타낸다. 도 7(B) 에 도시된 주파수 분포 (72b) 에 의해, 탄성파가 주파수 대역 (74a) 뿐만 아니라, 새롭게 주파수 대역 (74b) (130 kHz 부근) 및 주파수 대역 (74c) (240 kHz 부근) 에 유의미한 강도를 갖는 것이 확인되었다.Fig. 7(B) is a graph showing the frequency distribution (72b) of the generated elastic wave. In this graph, the vertical axis shows the intensity of the elastic wave, and the horizontal axis shows the frequency. It was confirmed by the frequency distribution (72b) shown in Fig. 7(B) that the elastic wave has significant intensity not only in the frequency band (74a), but also in the new frequency band (74b) (near 130 kHz) and frequency band (74c) (near 240 kHz).
탄성파의 주파수 대역 (74a) 의 성분은 환경 기인의 성분인 것이 주파수 분포 (72a) (도 6(B) 참조) 에 의해 확인되고 있다. 한편으로, 탄성파의 주파수 대역 (74b, 74c) 의 성분은, SiC 웨이퍼에 어블레이션이 발생한 것에 수반되어 탄성파의 주파수 분포 (72b) 에 나타났다. 그래서, 이들 주파수 대역 (74b, 74c) 은, 어블레이션에 귀속되는 탄성파의 주파수 대역인 특정 주파수 대역이라고 할 수 있다.It is confirmed by the frequency distribution (72a) (see Fig. 6(B)) that the component of the elastic wave frequency band (74a) is an environmentally caused component. On the other hand, the component of the elastic wave frequency band (74b, 74c) appeared in the elastic wave frequency distribution (72b) accompanying the occurrence of ablation on the SiC wafer. Therefore, these frequency bands (74b, 74c) can be said to be specific frequency bands which are elastic wave frequency bands attributed to ablation.
다음으로, 테이프 (9) 를 통하지 않고 SiC 웨이퍼를 직접적으로 유지 유닛 (28) 으로 흡인 유지하고, 집광점 (54) 을 SiC 웨이퍼의 상면으로부터 30 ㎛ 낮은 높이 위치에 위치시켜 레이저 빔 (56) 을 SiC 웨이퍼에 조사하였다. 그리고, 이 때에 SiC 웨이퍼에서 발생하는 탄성파를 탄성파 검출 유닛으로 검출하였다. 이 때, 비교적 작은 강도로 어블레이션이 발생한 것이 SiC 웨이퍼의 외관으로부터 확인되었다.Next, the SiC wafer was directly attracted and held by the holding unit (28) without going through the tape (9), and the focusing point (54) was positioned at a height position 30 ㎛ lower than the upper surface of the SiC wafer to irradiate the SiC wafer with a laser beam (56). Then, elastic waves generated in the SiC wafer at this time were detected by an elastic wave detection unit. At this time, it was confirmed from the appearance of the SiC wafer that ablation had occurred with a relatively small intensity.
도 8(A) 는, 얻어진 탄성파의 파형 (70c) 을 나타내는 그래프이다. 이 그래프에 있어서, 세로축은 탄성파의 강도, 가로축은 시간 변화를 나타낸다. 그리고, 이 탄성파의 파형 (70c) 을 푸리에 변환하여, 탄성파의 주파수 분포를 산출하였다.Fig. 8(A) is a graph showing the obtained elastic wave waveform (70c). In this graph, the vertical axis represents the intensity of the elastic wave, and the horizontal axis represents the time change. Then, the elastic wave waveform (70c) was Fourier transformed to calculate the frequency distribution of the elastic wave.
도 8(B) 는, 산출된 탄성파의 주파수 분포 (72c) 를 나타내는 그래프이다. 이 그래프에 있어서, 세로축은 탄성파의 강도, 가로축은 주파수를 나타낸다. 도 8(B) 에 도시된 주파수 분포 (72c) 에 의해, 탄성파가 주파수 대역 (74a) 에 유의미한 강도를 갖고 있는 것에 추가하여, 주파수 대역 (74b) (130 kHz 부근) 및 주파수 대역 (74c) (240 kHz 부근) 에도 비교적 작은 강도를 갖는 것이 확인되었다.Fig. 8(B) is a graph showing the frequency distribution (72c) of the generated elastic wave. In this graph, the vertical axis shows the intensity of the elastic wave, and the horizontal axis shows the frequency. It was confirmed by the frequency distribution (72c) shown in Fig. 8(B) that in addition to the elastic wave having significant intensity in the frequency band (74a), it also had relatively small intensity in the frequency band (74b) (near 130 kHz) and the frequency band (74c) (near 240 kHz).
도 7(B) 에 도시된 주파수 분포 (72b) 와, 도 8(B) 에 도시된 주파수 분포 (72c) 를 비교하면, 탄성파의 주파수 대역 (74b, 74c) 의 성분은, 어블레이션의 강도의 저하에 따라 강도가 저하된 것으로 이해된다. 따라서, 어블레이션에 귀속되는 탄성파의 주파수 대역인 특정 주파수 대역이, 이들 주파수 대역 (74b, 74c) 인 것이 뒷받침되었다.Comparing the frequency distribution (72b) shown in Fig. 7(B) with the frequency distribution (72c) shown in Fig. 8(B), it is understood that the components of the frequency band (74b, 74c) of the elastic wave have decreased in intensity according to the decrease in the intensity of the ablation. Therefore, it is supported that the specific frequency band, which is the frequency band of the elastic wave attributed to the ablation, is these frequency bands (74b, 74c).
다음으로, 테이프 (9) 를 통하지 않고 SiC 웨이퍼를 직접적으로 유지 유닛 (28) 으로 흡인 유지하고, 집광점 (54) 을 SiC 웨이퍼의 상면으로부터 50 ㎛ 낮은 높이 위치에 위치시켜 레이저 빔 (56) 을 SiC 웨이퍼에 조사하였다. 그리고, 이 때에 SiC 웨이퍼에서 발생하는 탄성파를 탄성파 검출 유닛으로 검출하였다. 이 때에 어블레이션이 발생하지 않는 것이 SiC 웨이퍼의 외관으로부터 확인되었다.Next, the SiC wafer was directly attracted and held by the holding unit (28) without going through the tape (9), and the focusing point (54) was positioned at a height position 50 ㎛ lower than the upper surface of the SiC wafer to irradiate the SiC wafer with a laser beam (56). Then, elastic waves generated in the SiC wafer at this time were detected by an elastic wave detection unit. It was confirmed from the appearance of the SiC wafer that no ablation occurred at this time.
도 9(A) 는, 얻어진 탄성파의 파형 (70d) 을 나타내는 그래프이다. 이 그래프에 있어서, 세로축은 탄성파의 강도, 가로축은 시간 변화를 나타낸다. 그리고, 이 탄성파의 파형 (70d) 을 푸리에 변환하여, 탄성파의 주파수 분포를 산출하였다.Fig. 9(A) is a graph showing the obtained elastic wave waveform (70d). In this graph, the vertical axis represents the intensity of the elastic wave, and the horizontal axis represents the time change. Then, the elastic wave waveform (70d) was Fourier transformed to calculate the frequency distribution of the elastic wave.
도 9(B) 는, 산출된 탄성파의 주파수 분포 (72d) 를 나타내는 그래프이다. 이 그래프에 있어서, 세로축은 탄성파의 강도, 가로축은 주파수를 나타낸다. 도 9(B) 에 도시된 주파수 분포 (72d) 에 의해, 탄성파가 주파수 대역 (74a) 에 유의미한 강도를 갖고 있는 것이 확인된 한편, 주파수 대역 (74b) (130 kHz 부근) 및 주파수 대역 (74c) (240 kHz 부근) 에 탄성파가 유의미한 강도를 갖지 않는 것이 확인되었다.Fig. 9(B) is a graph showing the frequency distribution (72d) of the generated elastic wave. In this graph, the vertical axis shows the intensity of the elastic wave, and the horizontal axis shows the frequency. By the frequency distribution (72d) shown in Fig. 9(B), it was confirmed that the elastic wave has significant intensity in the frequency band (74a), while it was confirmed that the elastic wave does not have significant intensity in the frequency band (74b) (near 130 kHz) and the frequency band (74c) (near 240 kHz).
도 7(B) 에 도시된 주파수 분포 (72b) 와, 도 9(B) 에 도시된 주파수 분포 (72d) 를 비교하면, 탄성파의 주파수 대역 (74b, 74c) 의 성분은, SiC 웨이퍼에 어블레이션이 발생했을 때에만 유의미한 강도를 갖는 것으로 이해된다. 어블레이션에 귀속되는 탄성파의 주파수 대역인 특정 주파수 대역이, 이들 주파수 대역 (74b, 74c) 인 것이 더욱 뒷받침되었다.Comparing the frequency distribution (72b) shown in Fig. 7(B) with the frequency distribution (72d) shown in Fig. 9(B), it is understood that the components of the frequency band (74b, 74c) of the elastic wave have significant intensity only when ablation occurs on the SiC wafer. It is further supported that the specific frequency band, which is the frequency band of the elastic wave attributed to ablation, is these frequency bands (74b, 74c).
다음으로, 테이프 (9) 를 통하여 SiC 웨이퍼를 유지 유닛 (28) 으로 흡인 유지하고, 집광점 (54) 을 SiC 웨이퍼의 상면에 위치시켜 레이저 빔 (56) 을 SiC 웨이퍼에 조사하고, 이 때에 SiC 웨이퍼에서 발생하는 탄성파를 탄성파 검출 유닛으로 검출하였다. 이 때, 비교적 큰 강도로 어블레이션이 발생한 것이 SiC 웨이퍼의 외관으로부터 확인되었다.Next, the SiC wafer was attracted and held by the holding unit (28) through the tape (9), the focusing point (54) was positioned on the upper surface of the SiC wafer, and the laser beam (56) was irradiated onto the SiC wafer, and at this time, elastic waves generated in the SiC wafer were detected by the elastic wave detection unit. At this time, it was confirmed from the appearance of the SiC wafer that ablation had occurred with a relatively large intensity.
도 10(A) 는, 얻어진 탄성파의 파형 (70e) 을 나타내는 그래프이다. 이 그래프에 있어서, 세로축은 탄성파의 강도, 가로축은 시간 변화를 나타낸다. 그리고, 이 탄성파의 파형 (70e) 을 푸리에 변환하여, 탄성파의 주파수 분포를 산출하였다.Fig. 10(A) is a graph showing the obtained elastic wave waveform (70e). In this graph, the vertical axis represents the intensity of the elastic wave, and the horizontal axis represents the time change. Then, the elastic wave waveform (70e) was Fourier transformed to calculate the frequency distribution of the elastic wave.
도 10(B) 는, 산출된 탄성파의 주파수 분포 (72e) 를 나타내는 그래프이다. 이 그래프에 있어서, 세로축은 탄성파의 강도, 가로축은 주파수를 나타낸다. 도 10(B) 에 도시된 주파수 분포 (72e) 에 있어서도, 탄성파가 주파수 대역 (74a) 뿐만 아니라, 주파수 대역 (74b) (130 kHz 부근) 및 주파수 대역 (74c) (240 kHz 부근) 에 유의미한 강도를 갖는 것이 확인되었다.Fig. 10(B) is a graph showing the frequency distribution (72e) of the generated elastic wave. In this graph, the vertical axis shows the intensity of the elastic wave, and the horizontal axis shows the frequency. In the frequency distribution (72e) shown in Fig. 10(B), it was confirmed that the elastic wave had significant intensity not only in the frequency band (74a), but also in the frequency band (74b) (near 130 kHz) and the frequency band (74c) (near 240 kHz).
이에 따라, 테이프 (9) 를 통하여 SiC 웨이퍼에서 발생한 탄성파를 탄성파 검출 유닛으로 검출하더라도, 어블레이션에 귀속되는 탄성파의 주파수 대역 (특정 주파수 대역) 에 있어서 유의미한 강도를 갖는 탄성파가 검출되는 것이 확인되었다. 그리고, 테이프 (9) 의 유무에 따라 특정 주파수 대역이 변화되지 않는 것이 확인되었다.Accordingly, it was confirmed that even when elastic waves generated from a SiC wafer are detected by an elastic wave detection unit through the tape (9), elastic waves having significant intensity are detected in the frequency band (specific frequency band) of elastic waves attributed to ablation. In addition, it was confirmed that the specific frequency band does not change depending on the presence or absence of the tape (9).
이상으로 설명하는 실시예에 의해, 피가공물 (1) (SiC 웨이퍼) 에서 발생하는 탄성파에 기초하여, 피가공물 (1) 에서 어블레이션이 발생했는지의 여부를 판정할 수 있는 것이 확인되었다. 또, 어블레이션에 귀속되는 탄성파의 주파수 대역 (특정 주파수 대역) 이 존재하는 것이 확인되었다. 그리고, 특정 주파수 대역은, 테이프 (9) 가 피가공물 (1) 에 첩착되어 있는지의 여부에 따라 변화되지 않는 것이 확인되었다.By the examples described above, it was confirmed that it is possible to determine whether ablation has occurred in the workpiece (1) (SiC wafer) based on elastic waves generated in the workpiece (1). In addition, it was confirmed that there is a frequency band (specific frequency band) of elastic waves attributed to ablation. In addition, it was confirmed that the specific frequency band does not change depending on whether the tape (9) is adhered to the workpiece (1).
1 : 피가공물
1a : 표면
1b : 이면
3 : 분할 예정 라인
5 : 디바이스
9 : 테이프
11 : 링 프레임
11a : 개구부
13 : 프레임 유닛
2 : 레이저 가공 장치
4 : 기대
4a : 처리실
6a : 카세트 재치대
8 : 카세트
10 : 반송 유닛
12 : 반송 레일
14 : X 축 가이드 레일
16 : X 축 이동 플레이트
18 : X 축 볼 나사
20 : X 축 펄스 모터
22 : Y 축 가이드 레일
24 : Y 축 이동 플레이트
26 : Y 축 볼 나사
28, 28a, 28b, 28c, 28d : 유지 유닛
29, 29a, 29b, 29c, 29d : 유지면
30, 30b : 클램프
31 : 스탠딩부
32 : 지지부
34 : 레이저 조사 유닛
34a : 가공 헤드
36 : 촬상 유닛
38 : 세정 유닛
40 : 컨트롤러
42 : 기억부
44 : 판정부
46 : 정지 제어부
48 : 지지 기둥
49 : AE 센서
50a, 50b, 50c, 50d : 탄성파 검출 유닛
51 : 증폭기
52, 55 : 배선
53 : 오실로스코프
54 : 집광점
56 : 레이저 빔
58 : 테이블 베이스
60 : 흡인로
62 : 조인트부
64b, 64c, 64d : 프레임체
66b, 66c, 66d : 다공질 부재
68b, 68c, 68d : 흡인로
70a, 70b, 70c, 70d, 70e : 파형
72a, 72b, 72c, 72d, 72e : 주파수 분포
74a, 74b, 74c : 주파수 대역1: Workpiece
1a : Surface
1b: back side
3: Split line
5 : Device
9 : Tape
11: Ring Frame
11a : Opening
13: Frame Unit
2: Laser processing device
4: Expectation
4a: Processing room
6a: Cassette player
8 : Cassette
10: Return Unit
12 : Return Rail
14: X-axis guide rail
16: X-axis moving plate
18: X-axis ball screw
20: X-axis pulse motor
22: Y-axis guide rail
24 : Y-axis moving plate
26 : Y-axis ball screw
28, 28a, 28b, 28c, 28d : Maintenance Unit
29, 29a, 29b, 29c, 29d : Maintenance surface
30, 30b : Clamp
31: Standing section
32 : Support
34: Laser irradiation unit
34a : Machining head
36: Shooting unit
38 : Cleaning unit
40 : Controller
42 : Memory
44 : Judging panel
46: Stop control unit
48 : Support pillar
49 : AE sensor
50a, 50b, 50c, 50d: Elastic wave detection unit
51 : Amplifier
52, 55 : Wiring
53 : Oscilloscope
54 : Focus point
56 : Laser Beam
58 : Table Base
60 : Suction
62: Joint section
64b, 64c, 64d : Frame body
66b, 66c, 66d: Porous member
68b, 68c, 68d : Suction
70a, 70b, 70c, 70d, 70e : Waveform
72a, 72b, 72c, 72d, 72e: Frequency distribution
74a, 74b, 74c: Frequency bands
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JPJP-P-2023-088343 | 2023-05-30 | ||
| JP2023088343AJP2024171379A (en) | 2023-05-30 | 2023-05-30 | Laser processing device and manufacturing method for laser processing device |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240172041Atrue KR20240172041A (en) | 2024-12-09 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020240059132APendingKR20240172041A (en) | 2023-05-30 | 2024-05-03 | Laser machining apparatus and method for manufacturing laser machining apparatus |
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2024171379A (en) |
| KR (1) | KR20240172041A (en) |
| CN (1) | CN119057209A (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002192370A (en) | 2000-09-13 | 2002-07-10 | Hamamatsu Photonics Kk | Laser beam machining method |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002192370A (en) | 2000-09-13 | 2002-07-10 | Hamamatsu Photonics Kk | Laser beam machining method |
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2024171379A (en) | 2024-12-12 |
| CN119057209A (en) | 2024-12-03 |
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10121672B2 (en) | Cutting method for cutting processing-target object and cutting apparatus that cuts processing-target object | |
| TWI784121B (en) | Processing method, etching device and laser processing device | |
| US20200333261A1 (en) | Inspecting apparatus and processing apparatus including the same | |
| JP4917361B2 (en) | Via hole processing method | |
| JP7043124B2 (en) | Wafer processing method | |
| JP6910723B2 (en) | Grinding method | |
| US11211296B2 (en) | Comparing method and laser processing apparatus | |
| CN112518110B (en) | Laser processing method and laser processing apparatus | |
| JP2020068316A (en) | Wafer processing method | |
| KR20240172041A (en) | Laser machining apparatus and method for manufacturing laser machining apparatus | |
| JP2020134289A (en) | Inspection method and inspection equipment for semiconductor devices | |
| JP2010184331A (en) | Holding table and machining device | |
| TWI855186B (en) | Laser processing device adjustment method | |
| US20230364707A1 (en) | Laser processing apparatus | |
| TWI685886B (en) | Wafer processing method | |
| JP7570787B2 (en) | Laser processing method and laser processing device | |
| TW202331874A (en) | Chip inspection method for suitably evaluating chips formed by dicing workpiece | |
| JP7330624B2 (en) | LASER PROCESSING APPARATUS AND WORKING METHOD FOR PROCESSING | |
| CN116475863A (en) | Grinding device | |
| US20210193521A1 (en) | Device chip manufacturing method | |
| TW202106433A (en) | Processing performance confirmation method for laser processing apparatus | |
| JP7080558B2 (en) | Cleaning equipment, processing equipment and cleaning power evaluation method | |
| JP2004111426A (en) | Laser dicing equipment | |
| JP2024148906A (en) | Processing Equipment | |
| US20230415262A1 (en) | Laser processing apparatus |
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application | Patent event code:PA01091R01D Comment text:Patent Application Patent event date:20240503 | |
| PG1501 | Laying open of application |