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JP7475211B2 - Inspection method for laser processing equipment - Google Patents

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JP7475211B2 JP2020104784A JP2020104784A JP7475211B2 JP 7475211 B2 JP7475211 B2 JP 7475211B2 JP 2020104784 A JP2020104784 A JP 2020104784A JP 2020104784 A JP2020104784 A JP 2020104784A JP 7475211 B2 JP7475211 B2 JP 7475211B2
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Description

本発明は、レーザー加工装置の検査方法に関する。 The present invention relates to a method for inspecting a laser processing device.

半導体ウェーハ等の被加工物をチップサイズに分割する方法として、被加工物の表面に設定した分割予定ラインに沿ってレーザービームを照射するレーザー加工装置が知られている(特許文献1参照)。レーザー加工装置は、一般的に、搭載したレーザー発振器から発振したレーザービームが、ミラーやレンズ等の様々な光学部品を経て伝播され、集光器によって集光されて被加工物の加工点に照射される構成となっている。 As a method for dividing a workpiece such as a semiconductor wafer into chip-sized pieces, a laser processing device that irradiates a laser beam along a planned division line set on the surface of the workpiece is known (see Patent Document 1). Laser processing devices are generally configured such that a laser beam emitted from a mounted laser oscillator is propagated through various optical components such as mirrors and lenses, and is focused by a concentrator to be irradiated onto the processing point of the workpiece.

このようなレーザー加工装置では、振動等によって各々の光学部品の配置が変化すると、各々の光学部品を伝播するレーザービームの加工点での状態が変化して、適切な加工結果が得られなくなる場合がある。そこで、集光器の光軸方向の位置を変化させながら各々の位置で加工を行った際の加工状態を確認することで、適切な焦点位置を確認する作業が行なわれている(特許文献2参照)。 In such laser processing equipment, if the position of each optical component changes due to vibration or other reasons, the state of the laser beam propagating through each optical component at the processing point changes, and appropriate processing results may not be obtained. Therefore, the position of the collector in the optical axis direction is changed while checking the processing state when processing is performed at each position, thereby confirming the appropriate focal position (see Patent Document 2).

特開2007-275912号公報JP 2007-275912 A 特開2013-078785号公報JP 2013-078785 A

ところで、上記の確認作業では、確認作業用のウェーハを用意する必要がある上に、用意したウェーハ自体のばらつきや、加工済のウェーハを測定する測定者による誤差が生じる可能性がある。また、レーザー加工装置に設定する加工条件が確認作業時と量産時とで異なる場合、確認作業時には問題ないと判断されても、量産時に加工不良が起こる可能性がある。 However, the above-mentioned confirmation work requires the preparation of wafers for the confirmation work, and there is a possibility of variation in the prepared wafers themselves, or errors due to the person measuring the processed wafers. Furthermore, if the processing conditions set in the laser processing device differ between the confirmation work and mass production, even if there are no problems during the confirmation work, there is a possibility that processing defects will occur during mass production.

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、被加工物のばらつきおよび測定者による誤差によって生じる加工不良を抑制することができるレーザー加工装置の検査方法を提供することである。 The present invention was made in consideration of these problems, and its purpose is to provide an inspection method for a laser processing device that can reduce processing defects caused by variations in the workpiece and errors by the person making the measurement.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のレーザー加工装置の検査方法は、被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、レーザー発振器と、該レーザー発振器から発振されたレーザービームを集光する集光器と、を備えたレーザービーム照射ユニットと、該集光器によって集光された該レーザービームの集光点を、該チャックテーブルの保持面に垂直な光軸方向に移動させるZ軸方向移動ユニットと、該レーザービームの集光点で発生するプラズマを撮像可能な撮像ユニットと、各構成要素を制御する制御ユニットと、を備えたレーザー加工装置の検査方法であって、該レーザービーム照射ユニットの集光器によって集光されるレーザービームの集光点を空気中に位置付ける集光点位置付けステップと、該集光点位置付けステップの後、該レーザービームの出力を変化させながら、各々の出力において集光点で発生するプラズマを該撮像ユニットで撮像する撮像ステップと、該撮像ステップで撮像した画像から、各々の出力におけるプラズマ強度を測定する測定ステップと、該測定ステップで測定したプラズマ強度について、各々の出力と該プラズマ強度との関係の近似関数を算出し、該近似関数において該プラズマ強度が0となる該レーザービームの出力が所定の範囲内である場合に該レーザー加工装置が合格であると判定し、該所定の範囲内でない場合に該レーザー加工装置が不合格であると判定する判定ステップと、を有することを特徴とする。
また、本発明のレーザー加工装置の検査方法の別の態様は、被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、レーザー発振器と、該レーザー発振器から発振されたレーザービームを集光する集光器と、を備えたレーザービーム照射ユニットと、該集光器によって集光された該レーザービームの集光点を、該チャックテーブルの保持面に垂直な光軸方向に移動させるZ軸方向移動ユニットと、該レーザービームの集光点で発生するプラズマを撮像可能な撮像ユニットと、各構成要素を制御する制御ユニットと、を備えたレーザー加工装置の検査方法であって、該レーザービーム照射ユニットの集光器によって集光されるレーザービームの集光点を空気中に位置付ける集光点位置付けステップと、該集光点位置付けステップの後、該レーザービームの出力を変化させながら、各々の出力において集光点で発生するプラズマを該撮像ユニットで撮像する撮像ステップと、該撮像ステップで撮像した画像から、各々の出力におけるプラズマ強度を測定する測定ステップと、該測定ステップで測定したプラズマ強度について、各々の出力と該プラズマ強度との関係の近似関数を算出し、該近似関数の傾きが所定の範囲内である場合に該レーザー加工装置が合格であると判定し、該所定の範囲内でない場合に該レーザー加工装置が不合格であると基づいて該レーザー加工装置の合否を判定する判定ステップと、を有することを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the present invention provides an inspection method for a laser processing device comprising: a chuck table having a holding surface for holding a workpiece; a laser beam irradiation unit including a laser oscillator and a condenser for focusing a laser beam oscillated from the laser oscillator; a Z-axis movement unit for moving a focal point of the laser beam focused by the condenser in an optical axis direction perpendicular to the holding surface of the chuck table; an imaging unit capable of imaging plasma generated at the focal point of the laser beam; and a control unit for controlling each component, the inspection method comprising the steps of: moving a focal point of the laser beam focused by the condenser of the laser beam irradiation unit in air; an imaging step of imaging, after the focal point positioning step, plasma generated at the focal point at each output while changing the output of the laser beam, with the imaging unit; a measurement step of measuring plasma intensity at each output from the image captured in the imaging step; and a judgment step of calculating an approximation function of the relationship between each output and the plasma intensity measured in the measurement step, and judging that the laser processing apparatus is acceptable if the output of the laser beam at which the plasma intensity becomes zero in the approximation function is within a predetermined range, and judging that the laser processing apparatus is unacceptable if it is not within the predetermined range .
Another aspect of the inspection method for a laser processing apparatus of the present invention is an inspection method for a laser processing apparatus including a chuck table having a holding surface for holding a workpiece, a laser beam irradiation unit including a laser oscillator and a condenser for condensing a laser beam oscillated from the laser oscillator, a Z-axis direction moving unit for moving a focal point of the laser beam focused by the condenser in an optical axis direction perpendicular to the holding surface of the chuck table, an imaging unit capable of imaging plasma generated at the focal point of the laser beam, and a control unit for controlling each component, the inspection method including the steps of: positioning the focal point of the laser beam focused by the condenser of the laser beam irradiation unit in air; the laser processing apparatus is characterized by having a focal point positioning step in which a focal point is located at the focal point of the laser beam; an imaging step in which, after the focal point positioning step, an imaging unit is used to image the plasma generated at the focal point at each output while changing the output of the laser beam; a measurement step in which the plasma intensity at each output is measured from the image captured in the imaging step; and a judgment step in which, for the plasma intensity measured in the measurement step, an approximation function of the relationship between each output and the plasma intensity is calculated, and if the slope of the approximation function is within a predetermined range, the laser processing apparatus is judged to be acceptable, and if the slope is not within the predetermined range, the laser processing apparatus is judged to be unacceptable, and based thereon, the laser processing apparatus is judged to be unacceptable.

また、該レーザービーム照射ユニットは、該レーザー発振器と該集光器との間に所定のパターンを表示させる液晶層を有した空間光変調器を備え、該測定ステップでは、被加工物を加工する際に該空間光変調器の液晶層に表示させるパターンを表示させた状態で、該レーザー発振器から発振したレーザービームのプラズマ強度を測定してもよい。 The laser beam irradiation unit may also include a spatial light modulator having a liquid crystal layer between the laser oscillator and the condenser for displaying a predetermined pattern, and in the measurement step, the plasma intensity of the laser beam emitted from the laser oscillator may be measured while the pattern to be displayed on the liquid crystal layer of the spatial light modulator when processing the workpiece is displayed.

また、該レーザービーム照射ユニットは、該レーザー発振器と該集光器との間にレーザービームを分岐させるビーム分岐ユニットを備え、該測定ステップでは、該ビーム分岐ユニットにより分岐され、該集光器によって集光されたレーザービームのプラズマ強度を測定してもよい。 The laser beam irradiation unit may also include a beam splitting unit between the laser oscillator and the collector that splits the laser beam, and in the measurement step, the plasma intensity of the laser beam split by the beam splitting unit and focused by the collector may be measured.

本願発明は、被加工物のばらつきおよび測定者による誤差によって生じる加工不良を抑制することができる。 The present invention can reduce machining defects caused by variations in the workpiece and errors made by the person making the measurements.

図1は、実施形態に係るレーザー加工装置の構成例を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an example of the configuration of a laser processing device according to an embodiment. 図2は、図1に示されたレーザー加工装置のレーザービーム照射ユニットの構成を模式的に示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of a laser beam irradiation unit of the laser processing apparatus shown in FIG. 図3は、実施形態に係るレーザー加工装置の検査方法の流れを示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing the flow of the inspection method for the laser processing device according to the embodiment. 図4は、図3に示す集光点位置付けステップの一例を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of the light-focus point positioning step shown in FIG. 図5は、図3に示す撮像ステップで撮像される画像の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of an image captured in the imaging step shown in FIG. 図6は、図3に示す測定ステップによるプラズマ強度の分布の一例を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing an example of the distribution of plasma intensity by the measurement step shown in FIG. 図7は、第1変形例に係るレーザー加工装置のレーザービーム照射ユニットの構成を模式的に示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of a laser beam irradiation unit of a laser processing apparatus according to a first modified example. 図8は、第2変形例に係るレーザー加工装置のレーザービーム照射ユニットの構成を模式的に示す模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing the configuration of a laser beam irradiation unit of a laser processing apparatus according to a second modified example.

本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。更に、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換または変更を行うことができる。 The following describes in detail the form (embodiment) for carrying out the present invention with reference to the drawings. The present invention is not limited to the contents described in the following embodiment. The components described below include those that a person skilled in the art can easily imagine and those that are substantially the same. Furthermore, the configurations described below can be combined as appropriate. Various omissions, substitutions, or modifications of the configuration can be made without departing from the spirit of the present invention.

〔実施形態〕
本発明の実施形態に係るレーザー加工装置1の検査方法を図面に基づいて説明する。図1は、実施形態に係るレーザー加工装置1の構成例を示す斜視図である。図2は、図1に示されたレーザー加工装置1のレーザービーム照射ユニット20の構成を模式的に示す模式図である。以下の説明において、X軸方向は、水平面における一方向である。Y軸方向は、水平面において、X軸方向に直交する方向である。Z軸方向は、X軸方向およびY軸方向に直交する方向である。実施形態のレーザー加工装置1は、加工送り方向がX軸方向であり、割り出し送り方向がY軸方向である。
[Embodiment]
An inspection method for a laser processing device 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an example of the configuration of the laser processing device 1 according to the embodiment. FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the laser beam irradiation unit 20 of the laser processing device 1 shown in FIG. 1. In the following description, the X-axis direction is one direction in a horizontal plane. The Y-axis direction is a direction perpendicular to the X-axis direction in a horizontal plane. The Z-axis direction is a direction perpendicular to the X-axis direction and the Y-axis direction. In the laser processing device 1 of the embodiment, the processing feed direction is the X-axis direction, and the indexing feed direction is the Y-axis direction.

図1に示すように、レーザー加工装置1は、チャックテーブル10と、レーザービーム照射ユニット20と、出力測定ユニット30と、X軸方向移動ユニット40と、Y軸方向移動ユニット50と、Z軸方向移動ユニット60と、撮像ユニット70と、表示ユニット80と、制御ユニット90と、を備える。 As shown in FIG. 1, the laser processing device 1 includes a chuck table 10, a laser beam irradiation unit 20, an output measurement unit 30, an X-axis direction moving unit 40, a Y-axis direction moving unit 50, a Z-axis direction moving unit 60, an imaging unit 70, a display unit 80, and a control unit 90.

実施形態に係るレーザー加工装置1は、チャックテーブル10に保持された被加工物100に対して、レーザービーム照射ユニット20によってレーザービーム21を照射することにより、被加工物100を加工する装置である。レーザー加工装置1による被加工物100の加工は、例えば、被加工物100の表面に溝を形成する溝加工、ステルスダイシングによって被加工物100の内部に改質層を形成する改質層形成加工、または分割予定ラインに沿って被加工物100を切断する切断加工等である。 The laser processing device 1 according to the embodiment processes the workpiece 100 by irradiating the workpiece 100 held on the chuck table 10 with a laser beam 21 by a laser beam irradiation unit 20. The processing of the workpiece 100 by the laser processing device 1 includes, for example, groove processing for forming grooves on the surface of the workpiece 100, modified layer forming processing for forming a modified layer inside the workpiece 100 by stealth dicing, and cutting processing for cutting the workpiece 100 along the planned division line.

実施形態において、被加工物100は、シリコン(Si)、サファイア(Al)、ガリウムヒ素(GaAs)または炭化ケイ素(SiC)等を基板とする円板状の半導体ウェーハ、光デバイスウェーハ等のウェーハであり、量産加工用のウェーハである。なお、被加工物100は実施形態に限定されず、本発明では円板状でなくともよい。被加工物100は、例えば、環状フレーム110が貼着されかつ被加工物100の外径よりも大径なテープ111が被加工物100の裏面に貼着されて、環状フレーム110の開口内に支持される。 In the embodiment, the workpiece 100 is a wafer such as a disk-shaped semiconductor wafer or an optical device wafer, whose substrate is silicon (Si), sapphire (Al 2 O 3 ), gallium arsenide (GaAs), silicon carbide (SiC), or the like, and is a wafer for mass production processing. Note that the workpiece 100 is not limited to the embodiment, and does not have to be disk-shaped in the present invention. For example, the workpiece 100 is supported in an opening of the annular frame 110 by having an annular frame 110 attached thereto and a tape 111 having a diameter larger than the outer diameter of the workpiece 100 attached to the back surface of the workpiece 100.

チャックテーブル10は、被加工物100を保持面11で保持する。保持面11は、ポーラスセラミック等から形成された円板形状である。保持面11は、実施形態において、水平方向と平行な平面である。保持面11は、例えば、真空吸引経路を介して真空吸引源と接続している。チャックテーブル10は、保持面11上に載置された被加工物100を吸引保持する。チャックテーブル10の周囲には、被加工物100を支持する環状フレーム110を挟持するクランプ部12が複数配置されている。 The chuck table 10 holds the workpiece 100 on the holding surface 11. The holding surface 11 is a disk shape formed from porous ceramics or the like. In the embodiment, the holding surface 11 is a plane parallel to the horizontal direction. The holding surface 11 is connected to a vacuum suction source, for example, via a vacuum suction path. The chuck table 10 suction-holds the workpiece 100 placed on the holding surface 11. A plurality of clamps 12 are arranged around the chuck table 10 to clamp an annular frame 110 that supports the workpiece 100.

チャックテーブル10は、回転ユニット13によりZ軸方向と平行な軸心回りに回転される。回転ユニット13は、X軸方向移動プレート14に支持される。回転ユニット13およびチャックテーブル10は、X軸方向移動プレート14を介して、X軸方向移動ユニット40によりX軸方向に移動される。回転ユニット13およびチャックテーブル10は、X軸方向移動プレート14、X軸方向移動ユニット40およびY軸方向移動プレート15を介して、Y軸方向移動ユニット50によりY軸方向に移動される。 The chuck table 10 is rotated around an axis parallel to the Z-axis direction by the rotation unit 13. The rotation unit 13 is supported by the X-axis direction moving plate 14. The rotation unit 13 and the chuck table 10 are moved in the X-axis direction by the X-axis direction moving unit 40 via the X-axis direction moving plate 14. The rotation unit 13 and the chuck table 10 are moved in the Y-axis direction by the Y-axis direction moving unit 50 via the X-axis direction moving plate 14, the X-axis direction moving unit 40, and the Y-axis direction moving plate 15.

レーザービーム照射ユニット20は、チャックテーブル10に保持された被加工物100に対してパルス状のレーザービーム21を照射するユニットである。図2に示すように、レーザービーム照射ユニット20は、レーザー発振器22と、ミラー26と、集光器28と、を含む。なお、図2の矢印は、加工送り時のチャックテーブル10の移動方向を示す。 The laser beam irradiation unit 20 is a unit that irradiates a pulsed laser beam 21 onto the workpiece 100 held on the chuck table 10. As shown in FIG. 2, the laser beam irradiation unit 20 includes a laser oscillator 22, a mirror 26, and a condenser 28. The arrow in FIG. 2 indicates the direction of movement of the chuck table 10 during processing feed.

レーザー発振器22は、被加工物100を加工するための所定の波長を有するレーザービーム21を発振する。レーザービーム照射ユニット20が照射するレーザービーム21は、被加工物100に対して透過性または吸収性を有する波長である。 The laser oscillator 22 oscillates a laser beam 21 having a predetermined wavelength for processing the workpiece 100. The laser beam 21 irradiated by the laser beam irradiation unit 20 has a wavelength that is transparent or absorbent to the workpiece 100.

ミラー26は、レーザービーム21をチャックテーブル10の保持面11に保持した被加工物100に向けて反射する。実施形態において、ミラー26は、レーザー発振器22が発振したレーザービーム21を、集光器28へ向けて反射する。 The mirror 26 reflects the laser beam 21 toward the workpiece 100 held on the holding surface 11 of the chuck table 10. In the embodiment, the mirror 26 reflects the laser beam 21 oscillated by the laser oscillator 22 toward the collector 28.

集光器28は、実施形態において、両凸の単レンズである。集光器28は、レーザー発振器22から発振されたレーザービーム21を、集光点29に集光させる。集光点29は、例えば、空気中に位置付けられる(例えば、図4参照)。集光点29は、例えば、チャックテーブル10の保持面11に保持された被加工物100の表面または内部に位置付けられる。集光器28は、実施形態において、ミラー26により反射されたレーザービーム21を集光点29に集光する。レーザービーム照射ユニット20のうち、少なくとも集光器28は、レーザー加工装置1の装置本体2から立設した柱3に設置されるZ軸方向移動ユニット60に支持される(図1参照)。 In the embodiment, the condenser 28 is a biconvex single lens. The condenser 28 focuses the laser beam 21 emitted from the laser oscillator 22 at a focusing point 29. The focusing point 29 is located, for example, in the air (see, for example, FIG. 4). The focusing point 29 is located, for example, on the surface or inside of the workpiece 100 held on the holding surface 11 of the chuck table 10. In the embodiment, the condenser 28 focuses the laser beam 21 reflected by the mirror 26 at the focusing point 29. Of the laser beam irradiation unit 20, at least the condenser 28 is supported by a Z-axis direction moving unit 60 installed on a pillar 3 erected from the device body 2 of the laser processing device 1 (see FIG. 1).

出力測定ユニット30は、受光面31を含む。受光面31は、集光器28を通過したレーザービーム21の出力値を測定する。出力測定ユニット30は、例えば、レーザパワーメータを含む。レーザパワーメータは、受光面31に入射したレーザービーム21の強さに応じた信号を、レーザー加工装置1の制御ユニット90に出力するセンサを含む。受光面31にレーザービーム21が照射されることによって、レーザービーム21の出力値に応じた信号を制御部に出力し、集光器28を透過したレーザービーム21の出力値を測定できる。 The output measuring unit 30 includes a light receiving surface 31. The light receiving surface 31 measures the output value of the laser beam 21 that has passed through the condenser 28. The output measuring unit 30 includes, for example, a laser power meter. The laser power meter includes a sensor that outputs a signal corresponding to the intensity of the laser beam 21 that has entered the light receiving surface 31 to the control unit 90 of the laser processing device 1. When the laser beam 21 is irradiated onto the light receiving surface 31, a signal corresponding to the output value of the laser beam 21 is output to the control unit, and the output value of the laser beam 21 that has passed through the condenser 28 can be measured.

出力測定ユニット30は、実施形態において、チャックテーブル10の近傍に設置されるが、集光器28を透過したレーザービーム21の出力値を測定できる位置であればどこに設置されてもよい。出力測定ユニット30は、チャックテーブル10とともに移動自在に設置されてもよく、チャックテーブル10と独立して設置されていてもよい。受光面31の平面形状は、実施形態において円形であるが、受光面31の位置および形状は、特に限定されず、レーザービーム21の出力値が測定できる範囲で適宜設定してよい。 In the embodiment, the output measuring unit 30 is installed near the chuck table 10, but may be installed anywhere as long as the output value of the laser beam 21 transmitted through the condenser 28 can be measured. The output measuring unit 30 may be installed so as to be freely movable together with the chuck table 10, or may be installed independently of the chuck table 10. In the embodiment, the planar shape of the light receiving surface 31 is circular, but the position and shape of the light receiving surface 31 are not particularly limited and may be set appropriately within a range in which the output value of the laser beam 21 can be measured.

図1に示すように、X軸方向移動ユニット40は、チャックテーブル10と、レーザービーム照射ユニット20とを加工送り方向であるX軸方向に相対的に移動させるユニットである。X軸方向移動ユニット40は、実施形態において、チャックテーブル10をX軸方向に移動させる。X軸方向移動ユニット40は、実施形態において、レーザー加工装置1の装置本体2上に設置されている。 As shown in FIG. 1, the X-axis direction moving unit 40 is a unit that moves the chuck table 10 and the laser beam irradiation unit 20 relatively in the X-axis direction, which is the processing feed direction. In the embodiment, the X-axis direction moving unit 40 moves the chuck table 10 in the X-axis direction. In the embodiment, the X-axis direction moving unit 40 is installed on the device body 2 of the laser processing device 1.

X軸方向移動ユニット40は、X軸方向移動プレート14をX軸方向に移動自在に支持する。X軸方向移動ユニット40は、周知のボールねじ41と、周知のパルスモータ42と、周知のガイドレール43と、を含む。ボールねじ41は、軸心回りに回転自在に設けられる。パルスモータ42は、ボールねじ41を軸心回りに回転させる。ガイドレール43は、X軸方向移動プレート14をX軸方向に移動自在に支持する。ガイドレール43は、Y軸方向移動プレート15に固定して設けられる。 The X-axis direction moving unit 40 supports the X-axis direction moving plate 14 so that it can move in the X-axis direction. The X-axis direction moving unit 40 includes a well-known ball screw 41, a well-known pulse motor 42, and a well-known guide rail 43. The ball screw 41 is provided so that it can rotate around its axis. The pulse motor 42 rotates the ball screw 41 around its axis. The guide rail 43 supports the X-axis direction moving plate 14 so that it can move in the X-axis direction. The guide rail 43 is provided and fixed to the Y-axis direction moving plate 15.

Y軸方向移動ユニット50は、チャックテーブル10と、レーザービーム照射ユニット20とを割り出し送り方向であるY軸方向に相対的に移動させるユニットである。Y軸方向移動ユニット50は、実施形態において、チャックテーブル10をY軸方向に移動させる。Y軸方向移動ユニット50は、実施形態において、レーザー加工装置1の装置本体2上に設置されている。 The Y-axis direction moving unit 50 is a unit that moves the chuck table 10 and the laser beam irradiation unit 20 relatively in the Y-axis direction, which is the indexing feed direction. In the embodiment, the Y-axis direction moving unit 50 moves the chuck table 10 in the Y-axis direction. In the embodiment, the Y-axis direction moving unit 50 is installed on the device body 2 of the laser processing device 1.

Y軸方向移動ユニット50は、Y軸方向移動プレート15をY軸方向に移動自在に支持する。Y軸方向移動ユニット50は、周知のボールねじ51と、周知のパルスモータ52と、周知のガイドレール53と、を含む。ボールねじ51は、軸心回りに回転自在に設けられる。パルスモータ52は、ボールねじ51を軸心回りに回転させる。ガイドレール53は、Y軸方向移動プレート15をY軸方向に移動自在に支持する。ガイドレール53は、装置本体2に固定して設けられる。 The Y-axis direction moving unit 50 supports the Y-axis direction moving plate 15 so that it can move in the Y-axis direction. The Y-axis direction moving unit 50 includes a well-known ball screw 51, a well-known pulse motor 52, and a well-known guide rail 53. The ball screw 51 is provided so that it can rotate around its axis. The pulse motor 52 rotates the ball screw 51 around its axis. The guide rail 53 supports the Y-axis direction moving plate 15 so that it can move in the Y-axis direction. The guide rail 53 is provided and fixed to the device main body 2.

Z軸方向移動ユニット60は、集光器28によって集光されたレーザービーム21の集光点29を、チャックテーブル10の保持面11に垂直な光軸方向に移動させるユニットである。より詳しくは、Z軸方向移動ユニット60は、チャックテーブル10と、レーザービーム照射ユニット20とを集光点位置調整方向であるZ軸方向に相対的に移動させる。Z軸方向移動ユニット60は、実施形態において、レーザービーム照射ユニット20をZ軸方向に移動させる。Z軸方向移動ユニット60は、実施形態において、レーザー加工装置1の装置本体2から立設した柱3に設置されている。 The Z-axis direction moving unit 60 is a unit that moves the focal point 29 of the laser beam 21 focused by the focusing device 28 in the optical axis direction perpendicular to the holding surface 11 of the chuck table 10. More specifically, the Z-axis direction moving unit 60 moves the chuck table 10 and the laser beam irradiation unit 20 relatively in the Z-axis direction, which is the focal point position adjustment direction. In the embodiment, the Z-axis direction moving unit 60 moves the laser beam irradiation unit 20 in the Z-axis direction. In the embodiment, the Z-axis direction moving unit 60 is installed on a pillar 3 erected from the device body 2 of the laser processing device 1.

Z軸方向移動ユニット60は、レーザービーム照射ユニット20のうち少なくとも集光器28(図2参照)をZ軸方向に移動自在に支持する。Z軸方向移動ユニット60は、周知のボールねじ61と、周知のパルスモータ62と、周知のガイドレール63と、を含む。ボールねじ61は、軸心回りに回転自在に設けられる。パルスモータ62は、ボールねじ61を軸心回りに回転させる。ガイドレール63は、レーザービーム照射ユニット20をZ軸方向に移動自在に支持する。ガイドレール63は、柱3に固定して設けられる。 The Z-axis direction moving unit 60 supports at least the condenser 28 (see FIG. 2) of the laser beam irradiation unit 20 so that it can move freely in the Z-axis direction. The Z-axis direction moving unit 60 includes a well-known ball screw 61, a well-known pulse motor 62, and a well-known guide rail 63. The ball screw 61 is provided so that it can rotate freely around its axis. The pulse motor 62 rotates the ball screw 61 around its axis. The guide rail 63 supports the laser beam irradiation unit 20 so that it can move freely in the Z-axis direction. The guide rail 63 is provided and fixed to the pillar 3.

図2に示すように、撮像ユニット70は、例えば、レーザービーム照射ユニット20の集光器28の直上から下方を撮像するように配置されている。撮像ユニット70は、レーザービーム照射ユニット20の集光器28によって集光されるレーザービーム21の集光点29で発生するプラズマを撮像する。撮像ユニット70は、同軸カメラ、CCD(Charge Coupled Device)カメラまたは赤外線カメラを含む。撮像ユニット70は、被加工物100とレーザービーム照射ユニット20との位置合わせを行うアライメントを遂行するための画像を得るためにチャックテーブル10に保持された被加工物100を撮像するカメラと同一のものであってもよいし、異なるものであってもよい。 As shown in FIG. 2, the imaging unit 70 is arranged to image, for example, the area directly above and below the condenser 28 of the laser beam irradiation unit 20. The imaging unit 70 images the plasma generated at the focal point 29 of the laser beam 21 focused by the condenser 28 of the laser beam irradiation unit 20. The imaging unit 70 includes a coaxial camera, a CCD (Charge Coupled Device) camera, or an infrared camera. The imaging unit 70 may be the same as or different from the camera that images the workpiece 100 held on the chuck table 10 to obtain an image for performing alignment to align the workpiece 100 with the laser beam irradiation unit 20.

図1に示すように、表示ユニット80は、液晶表示装置等により構成される表示部である。表示ユニット80は、撮像ユニット70が撮像した画像、加工条件の設定画面、加工動作の状態等を表示する表示面を含む。表示面がタッチパネルを含む場合、表示ユニット80は、入力部を含んでもよい。入力部は、オペレータが加工内容情報を登録する等の各種操作を受付可能である。入力部は、キーボード等の外部入力装置であってもよい。表示ユニット80は、表示面に表示される情報や画像が入力部等からの操作により切り換えられる。表示ユニット80は、報知部を含んでもよい。報知部は、音および光の少なくとも一方を発してレーザー加工装置1のオペレータに予め定められた報知情報を報知する。報知部は、スピーカーまたは発光装置等の外部報知装置であってもよい。表示ユニット80は、制御ユニット90に接続している。 As shown in FIG. 1, the display unit 80 is a display section configured by a liquid crystal display device or the like. The display unit 80 includes a display surface that displays an image captured by the imaging unit 70, a setting screen for processing conditions, a processing operation status, and the like. If the display surface includes a touch panel, the display unit 80 may include an input section. The input section can accept various operations such as an operator registering processing content information. The input section may be an external input device such as a keyboard. The display unit 80 switches information and images displayed on the display surface by operations from the input section or the like. The display unit 80 may include an alarm section. The alarm section emits at least one of sound and light to notify the operator of the laser processing device 1 of predetermined alarm information. The alarm section may be an external alarm device such as a speaker or a light-emitting device. The display unit 80 is connected to the control unit 90.

制御ユニット90は、レーザー加工装置1の上述した各構成要素をそれぞれ制御して、被加工物100に対する加工動作をレーザー加工装置1に実行させる。制御ユニット90は、レーザービーム照射ユニット20、X軸方向移動ユニット40、Y軸方向移動ユニット50、Z軸方向移動ユニット60、撮像ユニット70、および表示ユニット80を制御する。制御ユニット90は、演算手段としての演算処理装置と、記憶手段としての記憶装置と、通信手段としての入出力インターフェース装置と、を含むコンピュータである。演算処理装置は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等のマイクロプロセッサを含む。記憶装置は、ROM(Read Only Memory)またはRAM(Random Access Memory)等のメモリを有する。演算処理装置は、記憶装置に格納された所定のプログラムに基づいて各種の演算を行う。演算処理装置は、演算結果に従って、入出力インターフェース装置を介して各種制御信号を上述した各構成要素に出力し、レーザー加工装置1の制御を行う。 The control unit 90 controls each of the above-mentioned components of the laser processing device 1, and causes the laser processing device 1 to execute a processing operation on the workpiece 100. The control unit 90 controls the laser beam irradiation unit 20, the X-axis direction moving unit 40, the Y-axis direction moving unit 50, the Z-axis direction moving unit 60, the imaging unit 70, and the display unit 80. The control unit 90 is a computer including an arithmetic processing device as a calculation means, a storage device as a storage means, and an input/output interface device as a communication means. The arithmetic processing device includes, for example, a microprocessor such as a CPU (Central Processing Unit). The storage device has a memory such as a ROM (Read Only Memory) or a RAM (Random Access Memory). The arithmetic processing device performs various calculations based on a predetermined program stored in the storage device. The arithmetic processing device outputs various control signals to each of the above-mentioned components via the input/output interface device according to the calculation results, and controls the laser processing device 1.

制御ユニット90は、例えば、Z軸方向移動ユニット60を駆動させて、レーザービーム照射ユニット20の集光器28を移動させることにより、集光点29を所定の位置に位置付ける。制御ユニット90は、例えば、レーザービーム21の出力をさせながら、各々の出力において、撮像ユニット70に集光点29を撮像させる。制御ユニット90は、例えば、撮像ユニット70が撮像した集光点29で発生したプラズマの画像から、レーザービーム21の各々の出力におけるプラズマ強度を測定する。 The control unit 90, for example, drives the Z-axis direction moving unit 60 to move the collector 28 of the laser beam irradiation unit 20, thereby positioning the focal point 29 at a predetermined position. The control unit 90, for example, causes the imaging unit 70 to capture an image of the focal point 29 at each output while outputting the laser beam 21. The control unit 90, for example, measures the plasma intensity at each output of the laser beam 21 from the image of the plasma generated at the focal point 29 captured by the imaging unit 70.

次に、レーザー加工装置1による検査方法について説明する。図3は、実施形態に係るレーザー加工装置1の検査方法の流れを示すフローチャートである。レーザー加工装置1の検査方法は、集光点位置付けステップ201と、撮像ステップ202と、測定ステップ203と、判定ステップ204と、を有する。 Next, an inspection method using the laser processing device 1 will be described. FIG. 3 is a flowchart showing the flow of the inspection method of the laser processing device 1 according to the embodiment. The inspection method of the laser processing device 1 includes a focal point positioning step 201, an imaging step 202, a measurement step 203, and a judgment step 204.

(集光点位置付けステップ201)
図4は、図3に示す集光点位置付けステップ201の一例を示す模式図である。集光点位置付けステップ201は、レーザービーム照射ユニット20の集光器28によって集光されるレーザービーム21の集光点29を空気中に位置付けるステップである。
(Light Focus Positioning Step 201)
Fig. 4 is a schematic diagram showing an example of the focal point positioning step 201 shown in Fig. 3. The focal point positioning step 201 is a step of positioning the focal point 29 of the laser beam 21, which is focused by the condenser 28 of the laser beam irradiation unit 20, in the air.

集光点位置付けステップ201では、X軸方向移動ユニット40、Y軸方向移動ユニット50およびZ軸方向移動ユニット60を駆動させて、レーザービーム照射ユニット20により集光される集光点29を所定位置まで移動させる。具体的には、集光器28によって集光されるレーザービーム21の集光点29が空気中に位置付けられるように、Z軸方向移動ユニット60によって、集光器28を光軸方向であるZ軸方向に移動させる。 In the focal point positioning step 201, the X-axis direction moving unit 40, the Y-axis direction moving unit 50, and the Z-axis direction moving unit 60 are driven to move the focal point 29 focused by the laser beam irradiation unit 20 to a predetermined position. Specifically, the Z-axis direction moving unit 60 moves the condenser 28 in the Z-axis direction, which is the optical axis direction, so that the focal point 29 of the laser beam 21 focused by the condenser 28 is positioned in the air.

また、実施形態の集光点位置付けステップ201では、集光点29を出力測定ユニット30の受光面31の直上に位置付ける。具体的には、集光点29が出力測定ユニット30の受光面31の直上に位置付けられるように、X軸方向移動ユニット40およびY軸方向移動ユニット50によって、出力測定ユニット30をX軸方向およびY軸方向に移動させる。本発明では必ずしも集光点29を出力測定ユニット30の直上に位置付けなくてもよいが、実施形態のように集光点29を出力測定ユニット30の直上に位置付けることによって、レーザービーム21の出力の測定を同時に行うことが可能である。 In the embodiment, in the focal point positioning step 201, the focal point 29 is positioned directly above the light receiving surface 31 of the output measurement unit 30. Specifically, the output measurement unit 30 is moved in the X-axis direction and the Y-axis direction by the X-axis direction moving unit 40 and the Y-axis direction moving unit 50 so that the focal point 29 is positioned directly above the light receiving surface 31 of the output measurement unit 30. In the present invention, the focal point 29 does not necessarily have to be positioned directly above the output measurement unit 30, but by positioning the focal point 29 directly above the output measurement unit 30 as in the embodiment, it is possible to simultaneously measure the output of the laser beam 21.

(撮像ステップ202)
図5は、図3に示す撮像ステップ202で撮像される画像の一例を示す図である。撮像ステップ202は、レーザービーム21の出力を変化させながら、各々の出力において集光点29で発生するプラズマを撮像ユニット70で撮像するステップである。撮像ステップ202は、集光点位置付けステップ201の後に行われる。
(Image capture step 202)
Fig. 5 is a diagram showing an example of an image captured in the imaging step 202 shown in Fig. 3. The imaging step 202 is a step in which, while changing the output of the laser beam 21, the imaging unit 70 images the plasma generated at the focal point 29 at each output. The imaging step 202 is performed after the focal point positioning step 201.

撮像ステップ202では、まず、集光点29が空気中に位置付けられている状態で、レーザー発振器22から発振されたレーザービーム21の集光点29で発生するプラズマを、撮像ユニット70によって撮像する。次に、レーザービーム21の出力を変化させて、出力を変化させたレーザービーム21の集光点29で発生するプラズマを、撮像ユニット70によって撮像する。同様に、レーザービーム21の出力を変化させながら、各々のレーザービーム21の出力において集光点29で発生するプラズマを、撮像ユニット70によって撮像する。制御ユニット90は、撮像ユニット70が撮像した各々の画像を取得する。 In the imaging step 202, first, with the focal point 29 positioned in the air, the imaging unit 70 images the plasma generated at the focal point 29 of the laser beam 21 oscillated from the laser oscillator 22. Next, the output of the laser beam 21 is changed, and the imaging unit 70 images the plasma generated at the focal point 29 of the laser beam 21 with the changed output. Similarly, while changing the output of the laser beam 21, the imaging unit 70 images the plasma generated at the focal point 29 at the output of each laser beam 21. The control unit 90 acquires each image captured by the imaging unit 70.

図5に示すように、撮像画像では、集光点29を基準点としたX-Y平面におけるプラズマの分布が確認可能である。図5に示す一例では、輝度が高いほど、プラズマ強度が高いことを示す。また、図5に示す一例では、基準点を通るX軸方向の輝度のガウシアン分布、および基準点を通るY軸方向の輝度のガウシアン分布を取得できる。 As shown in FIG. 5, the captured image shows the distribution of plasma in the XY plane with the focal point 29 as the reference point. In the example shown in FIG. 5, higher brightness indicates higher plasma intensity. Also, in the example shown in FIG. 5, a Gaussian distribution of brightness in the X-axis direction passing through the reference point, and a Gaussian distribution of brightness in the Y-axis direction passing through the reference point can be obtained.

(測定ステップ203)
図6は、図3に示す測定ステップ203によるプラズマ強度91の分布の一例を示すグラフである。測定ステップ203は、撮像ステップ202で撮像した画像から、各々の出力におけるプラズマ強度91を測定するステップである。
(Measurement Step 203)
Fig. 6 is a graph showing an example of the distribution of the plasma intensity 91 by the measuring step 203 shown in Fig. 3. The measuring step 203 is a step of measuring the plasma intensity 91 at each output from the image captured in the imaging step 202.

測定ステップ203では、撮像ステップ202で撮像した各々の画像に基づいて、各々のレーザービーム21の出力において集光点29で発生したプラズマ強度91を測定する。例えば、撮像ステップ202で取得した画像の輝度のガウシアン分布に基づいて、プラズマ強度91を測定する。 In the measurement step 203, the plasma intensity 91 generated at the focal point 29 at the output of each laser beam 21 is measured based on each image captured in the imaging step 202. For example, the plasma intensity 91 is measured based on the Gaussian distribution of the brightness of the images acquired in the imaging step 202.

(判定ステップ204)
判定ステップ204は、測定ステップ203で測定したプラズマ強度91に基づいてレーザー加工装置1の合否を判定するステップである。
(Decision Step 204)
The judgment step 204 is a step for judging the pass/fail of the laser processing device 1 based on the plasma intensity 91 measured in the measurement step 203 .

判定ステップ204では、まず、図6に示すように、測定ステップ203で測定したプラズマ強度91について、各々のレーザービーム21の出力と、集光点29で発生したプラズマ強度91との関係の近似関数92を算出する。次に、近似関数92において、プラズマ発生閾値93となる切片、すなわちプラズマ強度が0となるレーザービーム21の出力が、所定の範囲内か否かを判定する。判定ステップ204では、プラズマ発生閾値93が所定の範囲内であると判定した場合、レーザー加工装置1が合格であると判定する。判定ステップ204では、プラズマ発生閾値93が所定の範囲内でないと判定した場合、レーザー加工装置1が不合格であると判定する。 In the judgment step 204, first, as shown in FIG. 6, for the plasma intensity 91 measured in the measurement step 203, an approximation function 92 of the relationship between the output of each laser beam 21 and the plasma intensity 91 generated at the focal point 29 is calculated. Next, in the approximation function 92, it is determined whether the intercept at which the plasma generation threshold 93 is reached, i.e., the output of the laser beam 21 at which the plasma intensity is 0, is within a predetermined range. In the judgment step 204, if it is determined that the plasma generation threshold 93 is within the predetermined range, it is determined that the laser processing device 1 is acceptable. In the judgment step 204, if it is determined that the plasma generation threshold 93 is not within the predetermined range, it is determined that the laser processing device 1 is unacceptable.

判定ステップ204における判定基準は、上記に限定されず、例えば、近似関数92の傾きが所定範囲内であるか否かを判定してもよい。また、判定結果を逐次記憶して、レーザー加工装置1の状態の経年変化を検知するようにしてもよい。 The criteria in the judgment step 204 are not limited to the above, and for example, it may be judged whether or not the slope of the approximation function 92 is within a predetermined range. In addition, the judgment results may be stored sequentially to detect changes over time in the state of the laser processing device 1.

以上説明したように、実施形態に係るレーザー加工装置1の検査方法は、レーザービーム21を空気中に集光させ、出力を変化させながら空気中の集光点29でのプラズマ強度91を測定し、各々の出力に対するプラズマ強度91に基づいてレーザー加工装置1の合否を判定する。合否の判定基準は、例えば、プラズマ発生閾値93、または出力に対するプラズマ強度91の関係の近似関数92の傾き等に基づく。 As described above, the inspection method for the laser processing device 1 according to the embodiment focuses the laser beam 21 in the air, measures the plasma intensity 91 at the focusing point 29 in the air while changing the output, and judges whether the laser processing device 1 passes or fails based on the plasma intensity 91 for each output. The criteria for judging whether the laser processing device 1 passes or fails are based on, for example, the plasma generation threshold 93 or the slope of the approximation function 92 of the relationship between the plasma intensity 91 and the output.

実施形態の検査方法は、空気中で集光させた際に生じるプラズマを観察するので、確認作業用の被加工物100に対する加工および加工状態の確認が不要となり、確認作業における加工状態の測定者による誤差によって生じる加工不良を抑制することができる。確認作業のための被加工物100への加工が不要となるので、例えば、確認作業のための加工時に被加工物100から生じたデブリが、レーザービーム照射ユニット20を構成するレンズ等の光学部品に付着することを抑制できる。また、確認作業用の被加工物100が不要となるため、材料、厚み、ドープ量等の被加工物100毎のばらつきの影響によって生じる加工状態の変化を抑制することができる。 The inspection method of the embodiment observes the plasma generated when the light is focused in air, so there is no need to process the workpiece 100 for confirmation and to check the processing state, and processing defects caused by errors made by the person measuring the processing state during confirmation can be suppressed. Since there is no need to process the workpiece 100 for confirmation, for example, it is possible to suppress the adhesion of debris generated from the workpiece 100 during processing for confirmation to optical components such as lenses that constitute the laser beam irradiation unit 20. In addition, since there is no need for the workpiece 100 for confirmation, it is possible to suppress changes in the processing state caused by the effects of variations in the material, thickness, doping amount, etc. for each workpiece 100.

また、確認用の加工条件でなく、実際に量産加工する際の集光状態における検査ができる。具体的には、量産加工時と同じ状態で、レーザービーム21のビーム径やエネルギー密度を確認することができる。このため、より正確な検査結果が得られるという効果を奏する。検査で不合格となった場合には、例えば、レーザー発振器22自体の出力が落ちていないかを確認したり、光軸調整をやり直したり等の作業を実施すればよい。 In addition, inspection can be performed under the focused light conditions that will be used during actual mass production, rather than under processing conditions for confirmation. Specifically, the beam diameter and energy density of the laser beam 21 can be confirmed under the same conditions as during mass production. This has the effect of providing more accurate inspection results. If the inspection fails, it is sufficient to carry out tasks such as checking whether the output of the laser oscillator 22 itself has decreased or re-adjusting the optical axis.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、集光点位置付けステップ201において、実施形態では集光点29を出力測定ユニット30の受光面31の直上に位置付けたが、本発明ではこれに限定されず、チャックテーブル10の直上等に位置付けてもよい。また、撮像ステップ202において、図4に示す実施形態では集光点29に対して光軸の延長上である直上からプラズマを撮像したが、本発明では集光点29に対して光軸の延長上の直下から撮像してもよい。また、プラズマを撮像するための光路が別途設けられてもよい。すなわち、撮像ユニット70がプラズマを撮像する位置は、直上または直下に限定されない。 Note that the present invention is not limited to the above embodiment. In other words, various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in the focal point positioning step 201, the focal point 29 is positioned directly above the light receiving surface 31 of the output measurement unit 30 in the embodiment, but the present invention is not limited to this, and the focal point may be positioned directly above the chuck table 10, etc. Also, in the imaging step 202, the plasma is imaged from directly above the focal point 29, which is an extension of the optical axis, in the embodiment shown in FIG. 4, but in the present invention, the image may be imaged from directly below the focal point 29, which is an extension of the optical axis. Also, a separate optical path for imaging the plasma may be provided. In other words, the position at which the imaging unit 70 images the plasma is not limited to directly above or directly below.

本発明の検査方法は、集光点29でプラズマが発生するレーザー加工に有用である。すなわち、本発明の検査方法は、集光点29でプラズマが発生するピコ秒以下のレーザー発振器22を搭載したレーザー加工装置1に適用可能である。また、本発明の検査方法は、アブレーション加工にも適用可能であるが、開口数が高いステルスダイシング加工の方がよりプラズマが発生しやすいため、より有用である。例えば、本発明に係る検査方法は、後述の第1変形例に示す空間光変調器24を備えるレーザー加工装置や、第2変形例に示すビーム分岐ユニット27を備えるレーザー加工装置にも適用可能である。 The inspection method of the present invention is useful for laser processing in which plasma is generated at the focal point 29. That is, the inspection method of the present invention is applicable to a laser processing device 1 equipped with a sub-picosecond laser oscillator 22 in which plasma is generated at the focal point 29. The inspection method of the present invention is also applicable to ablation processing, but is more useful in stealth dicing processing, which has a high numerical aperture, since plasma is more likely to be generated in this processing. For example, the inspection method of the present invention is also applicable to a laser processing device equipped with a spatial light modulator 24 shown in the first modified example described below, and a laser processing device equipped with a beam branching unit 27 shown in the second modified example.

〔第1変形例〕
第1変形例にかかるレーザー加工装置1の検査方法を図面に基づいて説明する。図7は、第1変形例に係るレーザー加工装置1のレーザービーム照射ユニット120の構成を模式的に示す模式図である。なお、図7に示す第1変形例のレーザービーム照射ユニット120において、図2に示す実施形態のレーザービーム照射ユニット20と同様の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。図7に示すように、第1変形例のレーザービーム照射ユニット120は、実施形態のレーザービーム照射ユニット20と比較して、偏光板23と、空間光変調器24と、レンズ群25と、を更に含む点で異なる。
[First Modification]
The inspection method of the laser processing device 1 according to the first modification will be described with reference to the drawings. Fig. 7 is a schematic diagram showing the configuration of the laser beam irradiation unit 120 of the laser processing device 1 according to the first modification. In the laser beam irradiation unit 120 of the first modification shown in Fig. 7, the same components as those of the laser beam irradiation unit 20 of the embodiment shown in Fig. 2 are given the same reference numerals and will not be described. As shown in Fig. 7, the laser beam irradiation unit 120 of the first modification is different from the laser beam irradiation unit 20 of the embodiment in that it further includes a polarizing plate 23, a spatial light modulator 24, and a lens group 25.

偏光板23は、第1変形例において、レーザー発振器22と空間光変調器24との間に設けられる。偏光板23は、レーザー発振器22から発振されたレーザービーム21を特定方向の光に偏光させる。 In the first modification, the polarizing plate 23 is provided between the laser oscillator 22 and the spatial light modulator 24. The polarizing plate 23 polarizes the laser beam 21 emitted from the laser oscillator 22 into light in a specific direction.

空間光変調器24は、レーザー発振器22と集光器28との間に設けられる。空間光変調器24は、入射したレーザービーム21の位相変調を行う。空間光変調器24は、レーザー発振器22から発振されたレーザービーム21の、振幅、位相、偏光等の空間的な分布を電気的に制御することによって、レーザービーム21の位相を変調させる。
る。
The spatial light modulator 24 is provided between the laser oscillator 22 and the condenser 28. The spatial light modulator 24 performs phase modulation of the incident laser beam 21. The spatial light modulator 24 electrically controls the spatial distribution of the amplitude, phase, polarization, etc. of the laser beam 21 oscillated from the laser oscillator 22, thereby modulating the phase of the laser beam 21.
do.

実施形態の空間光変調器24は、液晶層241を有する。液晶層241は、所定のパターンを表示させる。パターンとは、空間光変調器24に印加する電圧をマップ化したものである。パターンは、例えば、レーザービーム21の集光点29での光学的特性を調整する。光学的特性の調整は、例えば、レーザービーム21の形状の変更および強度の減衰等を含む。 The spatial light modulator 24 of the embodiment has a liquid crystal layer 241. The liquid crystal layer 241 displays a predetermined pattern. The pattern is a mapping of the voltage applied to the spatial light modulator 24. The pattern adjusts, for example, the optical characteristics of the laser beam 21 at the focal point 29. Adjustments to the optical characteristics include, for example, changing the shape of the laser beam 21 and attenuating the intensity.

空間光変調器24は、液晶層241に表示させたパターンに応じた電圧が印加されることによって、レーザービーム21を所望のビーム形状に成形する。すなわち、レーザー加工装置1は、空間光変調器24に印加する電圧を変更することによって、集光点29における出力およびスポット形状を調整できる。 The spatial light modulator 24 shapes the laser beam 21 into a desired beam shape by applying a voltage corresponding to the pattern displayed on the liquid crystal layer 241. In other words, the laser processing device 1 can adjust the output and spot shape at the focal point 29 by changing the voltage applied to the spatial light modulator 24.

空間光変調器24は、実施形態ではレーザービーム21を反射させて出力するが、本発明ではレーザービーム21を透過させて出力させてもよい。また、レーザービーム照射ユニット120は、空間光変調器24に代えて、デフォーマブルミラーを備えていてもよい。デフォーマブルミラーは、パターンに応じた電圧が印加されると、パターンに応じてミラー膜を変形させる。空間光変調器24の使用波長が405nm以上のグリーン、IR(赤外線)であるのに対して、デフォーマブルミラーは、355nmでも使用可能であるため、UV(紫外線)によるアブレーション加工にも利用することができる。 In the embodiment, the spatial light modulator 24 reflects and outputs the laser beam 21, but in the present invention, the laser beam 21 may be transmitted and output. The laser beam irradiation unit 120 may also include a deformable mirror instead of the spatial light modulator 24. When a voltage according to a pattern is applied to the deformable mirror, the mirror film is deformed according to the pattern. While the spatial light modulator 24 uses green and IR (infrared) wavelengths of 405 nm or more, the deformable mirror can also be used with wavelengths of 355 nm, so it can also be used for ablation processing using UV (ultraviolet).

レンズ群25は、空間光変調器24と集光器28との間に設けられる。レンズ群25は、レンズ251およびレンズ252の2枚のレンズから構成される4f光学系である。4f光学系とは、レンズ251の後側焦点面とレンズ252の前側焦点面とが一致し、レンズ251の前側焦点面の像がレンズ252の後側焦点面に結像する光学系である。レンズ群25は、空間光変調器24から出力されるレーザービーム21のビーム径を拡大または縮小させる。第1変形例において、レンズ群25を通過したレーザービーム21は、ミラー26によって、集光器28へ反射される。 The lens group 25 is provided between the spatial light modulator 24 and the condenser 28. The lens group 25 is a 4f optical system consisting of two lenses, a lens 251 and a lens 252. The 4f optical system is an optical system in which the rear focal plane of the lens 251 and the front focal plane of the lens 252 coincide with each other, and an image on the front focal plane of the lens 251 is formed on the rear focal plane of the lens 252. The lens group 25 expands or reduces the beam diameter of the laser beam 21 output from the spatial light modulator 24. In the first modified example, the laser beam 21 that has passed through the lens group 25 is reflected by the mirror 26 to the condenser 28.

第1変形例のレーザービーム照射ユニット120を備えるレーザー加工装置の検査方法において、集光点位置付けステップ201では、パターンを空間光変調器24の液晶層241に表示させた状態で、レーザービーム21の集光点29を空気中に位置付ける。この際液晶層241に表示させるパターンは、被加工物100を加工する際に空間光変調器24の液晶層241に表示させるパターンである。レーザービーム21の集光点29を位置付ける方法は、実施形態と同様であるため説明を省略する。 In the inspection method for a laser processing device equipped with a laser beam irradiation unit 120 of the first modified example, in the focal point positioning step 201, the focal point 29 of the laser beam 21 is positioned in the air while a pattern is displayed on the liquid crystal layer 241 of the spatial light modulator 24. The pattern displayed on the liquid crystal layer 241 at this time is the pattern to be displayed on the liquid crystal layer 241 of the spatial light modulator 24 when processing the workpiece 100. The method for positioning the focal point 29 of the laser beam 21 is the same as in the embodiment, so a description thereof will be omitted.

第1変形例の撮像ステップ202では、パターンを空間光変調器24の液晶層241に表示させた状態でレーザー発振器22から発振したレーザービーム21の集光点29で発生するプラズマを撮像する。第1変形例の撮像ステップ202では、実施形態と同様に、レーザービーム21の出力を変化させながら、各々のレーザービーム21の出力において集光点29で発生するプラズマを、撮像ユニット70によって撮像する。 In the imaging step 202 of the first modified example, while a pattern is displayed on the liquid crystal layer 241 of the spatial light modulator 24, an image of plasma generated at the focal point 29 of the laser beam 21 oscillated from the laser oscillator 22 is captured. In the imaging step 202 of the first modified example, as in the embodiment, while changing the output of the laser beam 21, an image of plasma generated at the focal point 29 at the output of each laser beam 21 is captured by the imaging unit 70.

第1変形例の測定ステップ203では、実施形態と同様に、撮像ステップ202で撮像した各々の画像に基づいて、各々のレーザービーム21の出力において集光点29で発生したプラズマ強度を測定する。すなわち、パターンを空間光変調器24の液晶層241に表示させた状態で、レーザー発振器22から発振したレーザービーム21の集光点29で発生するプラズマのプラズマ強度を測定する。 In the measurement step 203 of the first modified example, similar to the embodiment, the plasma intensity generated at the focal point 29 at the output of each laser beam 21 is measured based on each image captured in the imaging step 202. That is, with a pattern displayed on the liquid crystal layer 241 of the spatial light modulator 24, the plasma intensity of the plasma generated at the focal point 29 of the laser beam 21 oscillated from the laser oscillator 22 is measured.

第1変形例の判定ステップ204では、測定ステップ203で測定したプラズマ強度に基づいて、空間光変調器24を備えるレーザー加工装置の合否を判定する。レーザー加工装置の合否の判定方法は、実施形態と同様であるため説明を省略する。 In the judgment step 204 of the first modified example, the pass/fail of the laser processing device equipped with the spatial light modulator 24 is judged based on the plasma intensity measured in the measurement step 203. The method of judging the pass/fail of the laser processing device is the same as in the embodiment, so the explanation is omitted.

〔第2変形例〕
次に、第2変形例にかかるレーザー加工装置1の検査方法を図面に基づいて説明する。図8は、第2変形例に係るレーザー加工装置1のレーザービーム照射ユニット220の構成を模式的に示す模式図である。図7に示す第2変形例のレーザービーム照射ユニット220において、図2に示す実施形態のレーザービーム照射ユニット20と同様の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。図8に示すように、第2変形例のレーザービーム照射ユニット220は、実施形態のレーザービーム照射ユニット20と比較して、ビーム分岐ユニット27を更に含む点で異なる。
[Second Modification]
Next, an inspection method for the laser processing device 1 according to the second modification will be described with reference to the drawings. Fig. 8 is a schematic diagram showing the configuration of the laser beam irradiation unit 220 of the laser processing device 1 according to the second modification. In the laser beam irradiation unit 220 of the second modification shown in Fig. 7, the same components as those of the laser beam irradiation unit 20 of the embodiment shown in Fig. 2 are given the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. As shown in Fig. 8, the laser beam irradiation unit 220 of the second modification is different from the laser beam irradiation unit 20 of the embodiment in that it further includes a beam branching unit 27.

ビーム分岐ユニット27は、レーザー発振器22と集光器28との間に設けられる。ビーム分岐ユニット27は、第2変形例において、レーザー発振器22から発振されかつミラー26によって反射されたレーザービーム21が入射する。ビーム分岐ユニット27は、入射するレーザービーム21を少なくとも2以上に分岐させて集光器28へと透過させる。レーザービーム21が分岐する方向は、第2変形例において、X軸方向(加工送り方向)である。 The beam splitting unit 27 is provided between the laser oscillator 22 and the condenser 28. In the second modified example, the laser beam 21 oscillated from the laser oscillator 22 and reflected by the mirror 26 is incident on the beam splitting unit 27. The beam splitting unit 27 splits the incident laser beam 21 into at least two or more beams and transmits them to the condenser 28. In the second modified example, the direction in which the laser beam 21 splits is the X-axis direction (the processing feed direction).

ビーム分岐ユニット27は、例えば、回折型光学素子(Diffractive Optical Element)である。回折型光学素子は、回折現象を利用して入射されたレーザービーム21を複数のレーザービームに分岐させる機能を有する。ビーム分岐ユニット27は、例えば、ウォラストンプリズムであってもよい。ウォラストンプリズムは、複屈折を利用した変更プリズムであって、入射されたレーザービーム21を直交する2つの直線偏光のレーザービームに分離させる機能を有する。 The beam splitting unit 27 is, for example, a diffractive optical element. A diffractive optical element has a function of splitting the incident laser beam 21 into multiple laser beams by utilizing the diffraction phenomenon. The beam splitting unit 27 may be, for example, a Wollaston prism. A Wollaston prism is a polarizing prism that utilizes birefringence and has a function of splitting the incident laser beam 21 into two orthogonal linearly polarized laser beams.

ビーム分岐ユニット27によって分岐された複数のレーザービーム21は、各々の集光点29に集光される。第2変形例において、各々の集光点29は、X軸方向に直線状かつ等間隔に並ぶ。 The multiple laser beams 21 split by the beam splitting unit 27 are focused at respective focusing points 29. In the second modified example, the focusing points 29 are arranged linearly and at equal intervals in the X-axis direction.

第2変形例のレーザービーム照射ユニット220を備えるレーザー加工装置の検査方法において、集光点位置付けステップ201では、ビーム分岐ユニット27によって分岐され、集光器28によって集光されたレーザービーム21の集光点29を空気中に位置付ける。レーザービーム21の集光点29を位置付ける方法は、実施形態と同様であるため説明を省略する。 In the inspection method for a laser processing device equipped with a laser beam irradiation unit 220 of the second modified example, in the focal point positioning step 201, the focal point 29 of the laser beam 21 that is split by the beam splitting unit 27 and focused by the focusing device 28 is positioned in the air. The method for positioning the focal point 29 of the laser beam 21 is the same as in the embodiment, so a description thereof will be omitted.

第2変形例の撮像ステップ202では、ビーム分岐ユニット27によって分岐され、集光器28によって集光されたレーザービーム21の各々の集光点29で発生するプラズマを撮像する。第2変形例の撮像ステップ202では、実施形態と同様に、レーザービーム21の出力を変化させながら、各々のレーザービーム21の出力において各々の集光点29で発生するプラズマを、撮像ユニット70によって撮像する。 In the imaging step 202 of the second modified example, the plasma generated at each focal point 29 of the laser beam 21 that is branched by the beam branching unit 27 and focused by the focusing device 28 is imaged. In the imaging step 202 of the second modified example, as in the embodiment, the plasma generated at each focal point 29 at the output of each laser beam 21 is imaged by the imaging unit 70 while changing the output of the laser beam 21.

第2変形例の測定ステップ203では、実施形態と同様に、撮像ステップ202で撮像した各々の画像に基づいて、各々のレーザービーム21の出力において各々の集光点29で発生したプラズマ強度を測定する。すなわち、ビーム分岐ユニット27によって分岐され、集光器28によって集光されたレーザービーム21の各々の集光点29で発生するプラズマのプラズマ強度を測定する。 In the measurement step 203 of the second modified example, similarly to the embodiment, the plasma intensity generated at each focal point 29 at the output of each laser beam 21 is measured based on each image captured in the imaging step 202. That is, the plasma intensity of the plasma generated at each focal point 29 of the laser beam 21 split by the beam splitting unit 27 and focused by the collector 28 is measured.

第2変形例の判定ステップ204では、測定ステップ203で測定したプラズマ強度に基づいて、ビーム分岐ユニット27を備えるレーザー加工装置の合否を判定する。レーザー加工装置の合否の判定方法は、実施形態と同様であるため説明を省略する。 In the judgment step 204 of the second modified example, the pass/fail of the laser processing device equipped with the beam splitting unit 27 is judged based on the plasma intensity measured in the measurement step 203. The method of judging the pass/fail of the laser processing device is the same as in the embodiment, so the explanation is omitted.

第1変形例および第2変形例に示すように、空間光変調器24で集光状態を変化させた場合や、複数の集光点29を有するようにレーザービーム21を分岐させた場合であっても、本発明の検査方法は適用可能である。すなわち、第1変形例のように、空間光変調器24で集光状態を変化させた集光点29で発生したプラズマを観察することによって、レーザー加工装置の合否を判定可能である。また、第2変形例のように、レーザービーム21を分岐させた各々の集光点29で発生したプラズマを観察することによって、レーザー加工装置の合否を判定可能である。 As shown in the first and second modified examples, the inspection method of the present invention can be applied even when the focusing state is changed by the spatial light modulator 24 or when the laser beam 21 is branched to have multiple focusing points 29. That is, as in the first modified example, the pass/fail of the laser processing device can be determined by observing the plasma generated at the focusing point 29 where the focusing state is changed by the spatial light modulator 24. Also, as in the second modified example, the pass/fail of the laser processing device can be determined by observing the plasma generated at each focusing point 29 where the laser beam 21 is branched.

1 レーザー加工装置
10 チャックテーブル
20、120、220 レーザービーム照射ユニット
21 レーザービーム
22 レーザー発振器
23 偏光板
24 空間光変調器
241 液晶層
25 レンズ群
251、252 レンズ
26 ミラー
27 分岐ユニット
28 集光器
29 集光点
30 出力測定ユニット
31 受光面
60 Z軸方向移動ユニット
70 撮像ユニット
90 制御ユニット
91 プラズマ強度
92 近似関数
93 プラズマ発生閾値
100 被加工物
REFERENCE SIGNS LIST 1 laser processing device 10 chuck table 20, 120, 220 laser beam irradiation unit 21 laser beam 22 laser oscillator 23 polarizing plate 24 spatial light modulator 241 liquid crystal layer 25 lens group 251, 252 lens 26 mirror 27 branching unit 28 condenser 29 focusing point 30 output measuring unit 31 light receiving surface 60 Z-axis direction moving unit 70 imaging unit 90 control unit 91 plasma intensity 92 approximation function 93 plasma generation threshold 100 workpiece

Claims (4)

被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、
レーザー発振器と、該レーザー発振器から発振されたレーザービームを集光する集光器と、を備えたレーザービーム照射ユニットと、
該集光器によって集光された該レーザービームの集光点を、該チャックテーブルの保持面に垂直な光軸方向に移動させるZ軸方向移動ユニットと、
該レーザービームの集光点で発生するプラズマを撮像可能な撮像ユニットと、
各構成要素を制御する制御ユニットと、
を備えたレーザー加工装置の検査方法であって、
該レーザービーム照射ユニットの集光器によって集光されるレーザービームの集光点を空気中に位置付ける集光点位置付けステップと、
該集光点位置付けステップの後、該レーザービームの出力を変化させながら、各々の出力において集光点で発生するプラズマを該撮像ユニットで撮像する撮像ステップと、
該撮像ステップで撮像した画像から、各々の出力におけるプラズマ強度を測定する測定ステップと、
該測定ステップで測定したプラズマ強度について、各々の出力と該プラズマ強度との関係の近似関数を算出し、該近似関数において該プラズマ強度が0となる該レーザービームの出力が所定の範囲内である場合に該レーザー加工装置が合格であると判定し、該所定の範囲内でない場合に該レーザー加工装置が不合格であると判定する判定ステップと、
を有することを特徴とする、レーザー加工装置の検査方法。
a chuck table having a holding surface for holding a workpiece;
a laser beam irradiation unit including a laser oscillator and a condenser for condensing a laser beam oscillated from the laser oscillator;
a Z-axis movement unit that moves a focal point of the laser beam focused by the focusing device in an optical axis direction perpendicular to a holding surface of the chuck table;
an imaging unit capable of imaging plasma generated at a focal point of the laser beam;
A control unit for controlling each of the components;
A method for inspecting a laser processing apparatus comprising:
a focusing point positioning step of positioning a focusing point of the laser beam focused by a focusing device of the laser beam irradiation unit in air;
an imaging step of imaging, by the imaging unit, plasma generated at the focal point at each output while changing the output of the laser beam after the focal point positioning step;
a measuring step of measuring plasma intensity at each output from the image captured in the imaging step;
a judgment step of calculating an approximation function of the relationship between each output and the plasma intensity measured in the measurement step, and judging that the laser processing device is acceptable if the output of the laser beam at which the plasma intensity becomes 0 in the approximation function is within a predetermined range, and judging that the laser processing device is unacceptable if the output is not within the predetermined range ;
A method for inspecting a laser processing device, comprising:
被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、
レーザー発振器と、該レーザー発振器から発振されたレーザービームを集光する集光器と、を備えたレーザービーム照射ユニットと、
該集光器によって集光された該レーザービームの集光点を、該チャックテーブルの保持面に垂直な光軸方向に移動させるZ軸方向移動ユニットと、
該レーザービームの集光点で発生するプラズマを撮像可能な撮像ユニットと、
各構成要素を制御する制御ユニットと、
を備えたレーザー加工装置の検査方法であって、
該レーザービーム照射ユニットの集光器によって集光されるレーザービームの集光点を空気中に位置付ける集光点位置付けステップと、
該集光点位置付けステップの後、該レーザービームの出力を変化させながら、各々の出力において集光点で発生するプラズマを該撮像ユニットで撮像する撮像ステップと、
該撮像ステップで撮像した画像から、各々の出力におけるプラズマ強度を測定する測定ステップと、
該測定ステップで測定したプラズマ強度について、各々の出力と該プラズマ強度との関係の近似関数を算出し、該近似関数の傾きが所定の範囲内である場合に該レーザー加工装置が合格であると判定し、該所定の範囲内でない場合に該レーザー加工装置が不合格であると判定する判定ステップと、
を有することを特徴とする、レーザー加工装置の検査方法。
a chuck table having a holding surface for holding a workpiece;
a laser beam irradiation unit including a laser oscillator and a condenser for condensing a laser beam oscillated from the laser oscillator;
a Z-axis movement unit that moves a focal point of the laser beam focused by the focusing device in an optical axis direction perpendicular to a holding surface of the chuck table;
an imaging unit capable of imaging plasma generated at a focal point of the laser beam;
A control unit for controlling each of the components;
A method for inspecting a laser processing apparatus comprising:
a focusing point positioning step of positioning a focusing point of the laser beam focused by a focusing device of the laser beam irradiation unit in air;
an imaging step of imaging, by the imaging unit, plasma generated at the focal point at each output while changing the output of the laser beam after the focal point positioning step;
a measuring step of measuring plasma intensity at each output from the image captured in the imaging step;
a judgment step of calculating an approximation function of the relationship between each output and the plasma intensity measured in the measurement step, judging that the laser processing device is acceptable if the slope of the approximation function is within a predetermined range, and judging that the laser processing device is unacceptable if the slope of the approximation function is not within the predetermined range;
A method for inspecting a laser processing device, comprising:
該レーザービーム照射ユニットは、該レーザー発振器と該集光器との間に所定のパターンを表示させる液晶層を有した空間光変調器を備え、
該測定ステップでは、被加工物を加工する際に該空間光変調器の液晶層に表示させるパターンを表示させた状態で、該レーザー発振器から発振したレーザービームのプラズマ強度を測定することを特徴とする、
請求項1または2に記載のレーザー加工装置の検査方法。
the laser beam irradiation unit includes a spatial light modulator having a liquid crystal layer between the laser oscillator and the condenser for displaying a predetermined pattern;
In the measuring step, a plasma intensity of the laser beam oscillated from the laser oscillator is measured in a state where a pattern to be displayed on the liquid crystal layer of the spatial light modulator when processing the workpiece is displayed.
3. The method for inspecting a laser processing device according to claim 1 or 2 .
該レーザービーム照射ユニットは、該レーザー発振器と該集光器との間にレーザービームを分岐させるビーム分岐ユニットを備え、
該測定ステップでは、該ビーム分岐ユニットにより分岐され、該集光器によって集光されたレーザービームのプラズマ強度を測定することを特徴とする、
請求項1または2に記載のレーザー加工装置の検査方法。
the laser beam irradiation unit includes a beam splitting unit between the laser oscillator and the condenser for splitting the laser beam;
In the measuring step, a plasma intensity of a laser beam branched by the beam branching unit and collected by the collector is measured.
3. The method for inspecting a laser processing device according to claim 1 or 2 .
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