激光加工装置的制作方法

本发明涉及激光加工装置，其对玻璃板或半导体晶片等被加工物照射激光光线而实施曲线加工。

背景技术：

晶片在由分割预定线划分的正面上形成有IC、LSI等器件，该晶片被划片装置、激光加工装置分割成一个个的器件，并用于移动电话、个人计算机等电子设备。

激光加工装置至少包含：保持构件，其对被加工物进行保持；激光光线照射构件，其包含聚光器，该聚光器对该保持构件所保持的被加工物照射激光光线；加工进给构件，其在X轴方向、Y轴方向上对该保持构件进行加工进给；以及控制构件，该激光加工装置能够对被加工物实施高精度的加工。并且，公知与具有需要直行性的切削刀具的划片装置不同，激光加工装置能够进行曲线加工，例如能够对半导体晶片或玻璃板实施切断成包含曲线的形状的加工(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2008-062289号公报

这里，在对被加工物实施曲线加工的情况下，虽然在放缓上述加工进给构件的加工进给速度并花费时间而慢慢加工的情况下能够加工出期望的曲线，但当为了提高加工效率、提高加工进给速度而根据存储于控制构件的目标轨道坐标在X轴方向、Y轴方向上对保持构件进行加工进给而实施曲线加工时，存在如下的问题：因该保持构件与被加工物的惯性力而使激光光线的聚光点从想要加工的曲线坐标脱离从而无法实施准确的曲线加工。

技术实现要素：

本发明是鉴于上述情况而完成的，其主要的技术课题在于，提供激光加工装置，在对被加工物实施曲线加工的激光加工装置中，即使在提高加工进给速度而进行曲线加工的情况下，也能够进行准确的曲线加工。

为了解决上述主要技术课题，根据本发明，提供激光加工装置，其至少包含：保持构件，其对被加工物进行保持；激光光线照射构件，其具有聚光器，该聚光器将激光光线聚光于该保持构件所保持的被加工物；加工进给构件，其对该保持构件进行加工进给；以及控制构件，其中，该加工进给构件包含根据控制轨道坐标对该保持构件在X轴方向上进行加工进给的X轴方向移动构件以及在垂直于该X轴的Y轴方向上对该保持构件进行加工进给的Y轴方向移动构件，该控制构件具有：目标轨道坐标存储部，其以X坐标、Y坐标的方式存储目标轨道坐标，该目标轨道坐标是用于使激光光线的聚光点沿着被加工物的加工预定线移动的、保持构件实际上应该移动的坐标；轨迹坐标存储部，其以X坐标、Y坐标的方式存储轨迹坐标，该轨迹坐标是根据该控制轨道坐标使该X轴方向移动构件和Y轴方向移动构件进行动作而使该保持构件所实际移动的坐标；以及控制轨道坐标修正构件，其对该目标轨道坐标和该轨迹坐标进行比较而对该控制轨道坐标进行修正以使该轨迹坐标与该目标轨道坐标一致。

优选该控制构件将由该控制轨道坐标修正构件修正后的控制轨道坐标存储于控制轨道坐标存储部，并根据修正后的该控制轨道坐标使该X轴方向移动构件和该Y轴方向移动构件进行动作而对该保持构件所保持的被加工物实施激光加工。

并且，优选该控制构件根据该控制轨道坐标使该X轴方向移动构件和该Y轴方向移动构件进行动作，从而实施对该目标轨道坐标与该轨迹坐标是否一致进行确认的确认动作，如果该确认动作的结果是处于能够视为两者一致的允许范围内，则结束对存储于该控制轨道坐标存储部的控制轨道坐标的修正，在该确认动作的结果是不处于该允许范围内的情况下，进一步向该轨迹坐标与该目标轨道坐标一致的方向对该控制轨道坐标进行修正而重复该确认动作。

根据本发明的激光加工装置，由于该控制构件包含：目标轨道坐标存储部，其以X坐标、Y坐标的方式存储目标轨道坐标，该目标轨道坐标是用于使激光光线的聚光点沿着被加工物的加工预定线移动的、保持构件实际上应该移动的坐标；轨迹坐标存储部，其以X坐标、Y坐标的方式存储轨迹坐标，该轨迹坐标是根据该控制轨道坐标使该X轴方向移动构件和Y轴方向移动构件进行动作而使该保持构件所实际移动的坐标；以及控制轨道坐标修正构件，其对该目标轨道坐标和该轨迹坐标进行比较而对该控制轨道坐标进行修正以使该轨迹坐标与该目标轨道坐标一致，因此，即使将加工进给速度设定得高，也不会因保持构件与被加工物的惯性力的影响导致激光光线的聚光点从设计上的加工预定线脱离，能够实施准确的曲线加工。

附图说明

图1是本发明的激光加工装置的立体图。

图2是装载于图1所示的激光加工装置的激光光线照射构件的结构框图。

图3是装载于图1所示的激光加工装置的控制构件的结构框图。

图4是示出通过图1所示的激光加工装置而实施的激光加工状态的说明图。

图5是示出图3所示的控制构件所存储的卡盘工作台的目标轨道坐标的图。

图6是示出轨迹坐标的图，该轨迹坐标示出了卡盘工作台通过图3所示的控制构件而实际移动的轨迹。

图7是示出根据目标轨道坐标和轨迹坐标对图3所示的控制构件所存储的控制轨道坐标进行修正的说明图。

标号说明

1：激光加工装置；2：静止基台；3：卡盘工作台机构；36：卡盘工作台；37：X轴方向移动构件；38：Y轴方向移动构件；4：激光光线照射单元；5：激光光线照射构件；51：脉冲激光光线振荡构件；52：输出调整构件；6：拍摄构件；8：控制构件；83：随机存取存储器(RAM)；10：玻璃板；100：加工预定线；F：环状框架；T：保护带。

具体实施方式

以下，参照附图更详细地说明本发明的激光加工装置的优选的实施方式。

图1中示出本发明的激光加工装置的立体图。图1所示的激光加工装置1具有：静止基台2；对被加工物进行保持的卡盘工作台机构3，其以能够在箭头X所示的X轴方向上移动的方式配设于该静止基台2；以及激光光线照射单元4，其配设在静止基台2上。

上述卡盘工作台机构3具有：一对导轨31、31，其沿着X轴方向平行地配设在静止基台2上；第1滑动块32，其以能够在X轴方向上移动的方式配设在该导轨31、31上；第2滑动块33，其以能够在与X轴方向垂直的箭头Y所示的Y轴方向上移动的方式配设在该第1滑动块32上；罩台35，其圆筒部件34支承在该第2滑动块33上；以及作为保持构件的卡盘工作台36，其对被加工物进行保持。该卡盘工作台36具备由具有通气性的多孔性材料形成的吸附卡盘361，通过使未图示的吸引构件进行动作而将被加工物保持在作为吸附卡盘361的上表面的保持面上。这样构成的卡盘工作台36借助配设在圆筒部件34内的未图示的脉冲电机而旋转。另外，在卡盘工作台36中配设有夹具362，该夹具362用于固定隔着保护带对被加工物进行支承的环状的框架。

上述第1滑动块32在下表面设置有与上述一对导轨31、31嵌合的一对被导槽321、321，并且在上表面设置有沿着Y轴方向平行地形成的一对导轨322、322。这样构成的第1滑动块32构成为因被导槽321、321与一对导轨31、31嵌合而能够沿着一对导轨31、31在X轴方向上移动。图示的卡盘工作台机构3具有X轴方向移动构件37，该X轴方向移动构件37用于使第1滑动块32沿着一对导轨31、31在X轴方向上移动。X轴方向移动构件37与外螺纹杆371和脉冲电机372的输出轴传动连结，该外螺纹杆371平行地配设在上述一对导轨31与31之间，脉冲电机372用于对该外螺纹杆371进行旋转驱动。另外，外螺纹杆371与贯穿内螺纹孔螺合，该贯穿内螺纹孔形成于突出设置在第1滑动块32的中央部下表面上的未图示的外螺纹块。因此，通过脉冲电机372对外螺纹杆371进行正转和反转驱动，而使第1滑动块32沿着导轨31、31在X轴方向上移动。

图示的激光加工装置1具有X轴方向位置检测构件374，该X轴方向位置检测构件374用于检测上述卡盘工作台36的X轴方向位置。X轴方向位置检测构件374由直线标尺374a和读取头374b构成，该直线标尺374a沿着导轨31配设，该读取头374b配设于第1滑动块32，并与第1滑动块32一同沿着直线标尺374a移动。该X轴方向位置检测构件374的读取头374b例如每1μm将1个脉冲的脉冲信号发送给后述的控制构件。并且，后述的控制构件通过对所输入的脉冲信号进行计数而检测卡盘工作台36的X轴方向位置。另外，在作为上述X轴方向移动构件37的驱动源使用脉冲电机372的情况下，也可以通过对向脉冲电机372输出驱动信号的后述的控制构件的驱动脉冲进行计数，而检测卡盘工作台36的X轴方向的位置。并且，在作为上述X轴方向移动构件37的驱动源使用伺服电机的情况下，也可以将检测伺服电机的转速的旋转编码器所输出的脉冲信号发送给后述的控制构件，控制构件通过对所输入的脉冲信号进行计数而检测卡盘工作台36的X轴方向位置。

上述第2滑动块33在下表面设置有一对被导槽331、331，该一对被导槽331、331与设置在上述第1滑动块32的上表面上的一对导轨322、322嵌合，该第2滑动块33构成为通过使该被导槽331、331与一对导轨322、322嵌合而能够在Y轴方向上移动。图示的卡盘工作台机构3具有Y轴方向移动构件38，该Y轴方向移动构件38用于使第2滑动块33沿着设置于第1滑动块32的一对导轨322、322在Y轴方向上移动。Y轴方向移动构件38包含：外螺纹杆381，其平行地配设在上述一对导轨322、322之间；以及脉冲电机382等驱动源，其用于对该外螺纹杆381进行旋转驱动。该外螺纹杆381的一端旋转自如地支承于上述第1滑动块32的上表面上所固定的轴承块383，另一端与上述脉冲电机382的输出轴传动连结。另外，外螺纹杆381与贯穿内螺纹孔螺合，该贯穿内螺纹孔形成于突出设置在第2滑动块33的中央部下表面上的未图示的外螺纹块。因此，通过脉冲电机382对外螺纹杆381进行正转和反转驱动，而使第2滑动块33沿着导轨322、322在Y轴方向上移动。

图示的激光加工装置1具有用于检测上述第2滑动块33的Y轴方向位置的Y轴方向位置检测构件384。Y轴方向位置检测构件384由直线标尺384a和读取头384b构成，该直线标尺384a沿着导轨322配设，该读取头384b配设于第2滑动块33，并与第2滑动块33一同沿着直线标尺384a移动。该Y轴方向位置检测构件384的读取头384b例如每1μm将1个脉冲的脉冲信号发送给后述的控制构件。并且，后述的控制构件通过对所输入的脉冲信号进行计数而检测第2滑动块33的Y轴方向位置。另外，在作为上述Y轴方向移动构件38的驱动源使用脉冲电机382的情况下，也可以通过对向脉冲电机382输出驱动信号的后述的控制构件的驱动脉冲进行计数而检测第2滑动块33的Y轴方向的位置。并且，在作为上述Y轴方向移动构件38的驱动源使用伺服电机的情况下，也可以将检测伺服电机的转速的旋转编码器所输出的脉冲信号发送给后述的控制构件，控制构件通过对所输入的脉冲信号进行计数而检测第2滑动块33的Y轴方向位置。

上述激光光线照射单元4具有：支承部件41，其配置在上述静止基台2上；壳体42，其被该支承部件41支承，实质上水平延伸；激光光线照射构件5，其配设于该壳体42；以及拍摄构件6，其配设于壳体42的前端部，检测应进行激光加工的加工区域。另外，拍摄构件6具有如下的部件等：照明构件，其对被加工物进行照明；光学系统，其捕捉被该照明构件照明的区域；以及拍摄元件(CCD)，其对由该光学系统捕捉到的像进行拍摄，该拍摄构件6将拍摄到的图像信号发送给后述的控制构件。

参照图2对上述激光光线照射构件5进行说明。

图示的激光光线照射构件5具有：脉冲激光光线振荡构件51；输出调整构件52，其对从该脉冲激光光线振荡构件51振荡出的脉冲激光光线LB的输出进行调整；以及聚光器53，其对被该输出调整构件52调整输出后的脉冲激光光线进行聚光而对由卡盘工作台36保持的被加工物照射。聚光器53由方向转换反射镜531和聚光透镜532构成，该方向转换反射镜531将从上述脉冲激光光线振荡构件51振荡出的、被输出调整构件52调整输出后的脉冲激光光线朝向图2中下方进行方向转换，该聚光透镜532对被该方向转换反射镜531方向转换后的脉冲激光光线进行聚光而照射到由卡盘工作台36保持的被加工物10。另外，由聚光器53聚光的脉冲激光光线的聚光点位置被未图示的聚光点位置调整构件调整到与作为卡盘工作台36的上表面的保持面垂直的方向(Z轴方向)。这样构成的激光光线照射构件5的脉冲激光光线振荡构件51和输出调整构件52由后述的控制构件控制。

图示的激光加工装置1具有图3所示的控制构件8。控制构件8由计算机构成，来自上述X轴方向位置检测构件374、Y轴方向位置检测构件384以及拍摄构件6等的检测信号输入至根据控制程序进行运算处理的中央处理装置(CPU)81、储存控制程序等的只读存储器(ROM)82、储存运算结果等的能够读写的随机存取存储器(RAM)83以及输入接口84。并且，从控制构件8的输出接口85对上述X轴方向移动构件37、Y轴方向移动构件38、激光光线照射构件5的脉冲激光光线振荡构件51以及输出调整构件52等输出控制信号。

下面，对以如上的方式构成的激光加工装置1的作用进行说明。另外，在通过该激光加工装置1对被加工物进行加工的情况下，能够加工成组合直线与曲线而成的形状、或者只由曲线构成的形状等各种形状，但在以下的说明中，为了易于本申请发明的作用的说明，以通过激光加工将作为被加工物的玻璃板切断成圆形的情况为例进行说明。

图4中示出通过本发明的实施方式的激光加工装置1对作为被加工物的玻璃板10进行加工的状态。图4所示的玻璃板10形成为例如厚度是200μm的正方形，在正面10a上示出了设计上设定的应加工的加工预定线100(另外，该加工预定线100是为了便于说明而示出的，在正面10a上并没有实际示出。)。如图4所示，这样构成的玻璃板10粘贴在外周部以覆盖环状的框架F的内侧开口部方式被安装的保护带T的正面上。

图5中示出了目标轨道坐标(Xm，Yn)，其表示用于实施沿着设计上设定的加工预定线100的加工的、卡盘工作台36实际上应该移动而形成目标轨道线101的坐标位置，该目标轨道坐标(Xm，Yn)存储于控制构件8的随机存取存储器(RAM)83的目标轨道坐标存储部(存储区域83a)。并且，用于驱动X轴方向移动构件37和Y轴方向移动构件38而进行卡盘工作台36的位置控制的控制轨道坐标(Xo，Yp)存储于随机存取存储器(RAM)83的控制轨道坐标存储部(存储区域83b)。另外，在初始状态下，在该控制轨道坐标存储部中存储有与目标轨道坐标(Xm，Yn)相同的坐标数据。

这里，在本发明的激光加工装置1中，在照射激光光线而实际对被加工物进行加工之前，不照射激光光线，而执行控制轨道坐标修正方法，对存储于控制轨道坐标存储部的控制轨道坐标进行修正。

首先，在激光加工装置1的卡盘工作台36上载置玻璃板10的保护带T侧。并且，使未图示的吸引构件进行动作，隔着保护带T将玻璃板10吸引保持在卡盘工作台36上。并且，安装有粘贴了玻璃板10的保护带T的环状的框架F被夹具362固定。吸引保持着玻璃板10的卡盘工作台36被X轴方向移动构件37定位在拍摄构件6的正下方，当将卡盘工作台36定位在拍摄构件6的正下方时，执行对准工序，通过拍摄构件6和控制构件8检测玻璃板10的应进行激光加工的加工区域。即，通过控制构件8实施如下的对准工序：为了将激光光线照射构件5定位于应该形成在玻璃板10上的加工预定线100的加工开始位置，而将卡盘工作台36定位在与该加工预定线100的加工开始位置对应的坐标(X1，Y1)。

在像上述那样实施了对准工序之后，控制构件8不进行来自激光光线照射构件5的激光光线的照射，而是按照实际的加工条件，根据存储于控制轨道坐标存储部(存储区域83b)的控制轨道坐标(Xo，Yp)来驱动X轴方向移动构件37和Y轴方向移动构件38而使卡盘工作台36从规定的激光加工开始位置起移动。由于像上述那样，在初始状态下，在该控制轨道坐标存储部中存储有与目标轨道坐标(Xm，Yn)相同的坐标数据，因此实际上卡盘工作台36按照目标轨道坐标(Xm，Yn)移动。

控制构件8按照存储于控制轨道坐标存储部的控制轨道坐标对X轴方向移动构件37和Y轴方向移动构件38进行驱动而使卡盘工作台36移动，另一方面，经由输入接口84接收来自X轴方向位置检测构件374、Y轴方向位置检测构件384的坐标位置信号，并与该控制轨道坐标对应地将其依次存储于随机存取存储器(RAM)83的轨迹坐标存储部(存储区域83c)。这样，当使卡盘工作台36按照控制轨道坐标移动到控制终端位置时，检测出图6所示的、卡盘工作台36实际移动的轨迹坐标(Xo，Yp)，能够掌握由实际的轨迹坐标形成的轨迹线102。另外，实际移动的轨迹坐标(Xo，Yp)与像上述那样作为控制轨道坐标而储存的各个控制轨道坐标对应地储存，目标轨道坐标、控制轨道坐标、轨迹坐标的数据数量被设定为是相同的。

在像上述那样存储了卡盘工作台36实际移动的轨迹的坐标之后，控制构件8通过执行存储于只读存储器(ROM)82的程序，而对存储于目标轨道坐标存储部(存储区域83a)的目标轨道坐标(Xm，Yn)与对应于该目标轨道坐标的卡盘工作台36所实际移动的轨迹坐标(Xo，Yp)的坐标之间的距离进行计算，对将目标轨道坐标作为控制轨道坐标而使卡盘工作台36移动的情况下的相对于目标轨道坐标的偏移进行计算。

控制构件8根据上述检测出的偏移而修正控制轨道坐标，以使得卡盘工作台36实际移动的轨迹成为作为设计上的目标的目标轨道线101。即，如图7和图7的局部放大图所示，在实际的轨迹坐标位置相对于作为设计上的目标的目标轨道线101上的点P1偏移至点P2的情况下，例如，将位于以点P1为中心的点对称的位置的点P3的位置作为新的控制轨道坐标，对存储于控制轨道坐标存储构件(存储区域83b)的坐标进行修正。另外，此时，在该偏移量为所允许的规定的值以下的情况下，也可以不进行修正。这样，根据与初始状态的各控制轨道坐标对应的实际的轨迹坐标，分别对存储于控制轨道坐标存储构件(存储区域83b)的值进行修正。并且，根据该修正的控制轨道坐标而形成新的控制轨道线103。

在根据上述修正而确定了新的控制轨道坐标之后，控制构件8进一步执行确认动作。在该确认动作中，根据与上述的控制轨道坐标修正构件的动作条件相同的条件而重复进行使卡盘工作台36移动的动作，但在上述动作中，将作为初始状态而设定的目标轨道坐标设为控制轨道坐标，来驱动X轴方向移动构件37和Y轴方向移动构件38，与此相对，在该确认动作中，根据修正后的控制轨道坐标的值对X轴方向移动构件37和Y轴方向移动构件38进行驱动。

并且，对新的轨迹坐标与上述的目标轨道坐标的距离进行确认，其中，该新的轨迹坐标是作为根据修正后的新的控制轨道坐标来驱动X轴方向移动构件37和Y轴方向移动构件38的结果而得到的，在该距离比被设定为允许范围的规定的值大的情况下，进一步对存储于控制轨道坐标存储部的控制轨道坐标进行修正，在该距离比该规定的值小而可以视为实际的轨迹坐标在整个范围中与目标轨道坐标一致的情况下，结束确认动作，控制轨道坐标修正方法完成。

当像上述那样控制轨道坐标的修正完成时，一边执行根据修正后的控制轨道坐标对该保持构件进行加工进给的加工进给方法，一边使激光光线照射构件5进行动作而进行对实际的被加工物的激光加工。关于这样得到的控制轨道坐标，在对同一被加工物实施激光加工的情况下，可以不执行新的修正动作而使用。并且，由于在实际上对被加工物实施激光加工的过程中也能够检测实际的轨迹坐标与目标轨道坐标的偏移，因此在该偏移量较大的情况下，可以暂时停止对被加工物的激光加工并执行上述的控制轨道坐标修正方法。

另外，在本实施方式的说明中，以通过X轴方向移动构件37和Y轴方向移动构件38而沿着形成圆形的轨道驱动卡盘工作台36的情况为例进行了说明，但实际的轨迹坐标相对于目标轨道坐标的偏移量并不单纯地相同。因为，根据卡盘工作台36的位置，可以是构成X轴方向移动构件的脉冲电机372以及构成Y轴方向移动构件的脉冲电机382中的仅一方或另一方进行动作，或者双方的脉冲电机372、382进行动作等，动作状态不是一定的，并且该脉冲电机372、382各自要求的输出不同，由此输出特性也不同。

在上述实施方式中，以如下方式对控制轨道坐标进行修正：仅以根据偏移量的量、即，将从实际的轨迹坐标点观察以目标轨道坐标上的坐标点为中心的点对称的位置作为新的控制轨道坐标点，但不限于此，也可以限制一次所执行的修正量，少量逐次地修正，并重复进行确认动作，从而将实际的轨迹坐标修正为与目标轨道坐标一致。通过采用这种方式，可以抑制卡盘工作台36实际移动的轨迹坐标无法快速地收敛到目标轨道坐标的问题。

关于本发明的激光加工装置所应用的激光加工的方式并无限定。可以应用下述的各种公知的激光加工：利用对于被加工物具有吸收性的波长的激光光线对被加工物的正面实施烧蚀加工；利用较高的数值孔径(例如，NA＝0.8)将对于被加工物具有透过性的波长的激光光线的聚光点定位在被加工物的内部而进行照射而使其变质，从而得到改质层；进而，实施形成所谓的盾构隧道的加工的方式，即利用比较低的数值孔径(例如，NA＝0.4)将对于被加工物具有透过性的波长的激光光线的聚光点定位在被加工物的上表面附近而进行照射，形成从上表面至下表面的细孔和包围该细孔的非晶质。