專利名稱：激光加工裝置和激光加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用激光束對半導(dǎo)體晶片等工件進(jìn)行加工的激光加工裝 置和激光加工方法。更詳細(xì)地說，涉及用于對激光束的聚光點位置進(jìn)行 修正的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件的制造工序中，在大致圓板形狀的半導(dǎo)體晶片的表面
上呈矩陣狀地形成IC (integrated circuit:集成電路)或者LSI (large-scale integration:大規(guī)模集成電路)等電路，然后將形成有上述多個電路的晶 片沿著預(yù)定的間隔道(分割預(yù)定線)呈格子狀地切斷，由此使各電路分 離而成為芯片。
此外，在被廣泛利用于電氣設(shè)備等中的發(fā)光二極管和激光二極管等 光器件的制造工序中，關(guān)于在由藍(lán)寶石等構(gòu)成的基板的表面上層疊有氮 化鎵類化合物半導(dǎo)體等的光器件晶片，也通過沿著分割預(yù)定線進(jìn)行切斷， 來分割成一個個器件，從而使其芯片化。
在這樣對各種晶片進(jìn)行切斷(切割)時，使用被稱為切割機(dicer) 的切斷裝置。此外，近年來，還開發(fā)出利用激光束對半導(dǎo)體晶片等工件 進(jìn)行切斷的方法(例如，參照專利文獻(xiàn)l、 2)。例如，在專利文獻(xiàn)l所述 的加工方法中，向由氧化物單晶構(gòu)成的工件照射激光束，通過光化學(xué)反 應(yīng)使氧化物單晶分子離解和蒸發(fā)，由此在工件的預(yù)定'位置形成槽，沿著 該槽將工件劈開。
此外，在專利文獻(xiàn)2所述的切斷方法中，將聚光點對準(zhǔn)工件內(nèi)部地 照射相對于工件具有透射性的脈沖激光束，從而沿分割預(yù)定線形成了變 質(zhì)區(qū)域。由于該變質(zhì)區(qū)域比其它部分的強度要低，所以通過沿著分割預(yù) 定線施加外力，工件便以變質(zhì)層為起點分割開來。另一方面，根據(jù)作為加工對象的工件的不同，在直至切割工序之前 的過程中，有時候會產(chǎn)生翹曲或起伏，或者表面不平坦而形成有凹凸。 在對這樣的工件進(jìn)行加工的情況下，由于加工面的表面位移不是固定的， 所以激光束的聚光點位置在深度方向上產(chǎn)生偏差，加工精度會降低。關(guān) 于在上述工件內(nèi)部形成變質(zhì)層的激光加工，作為加工對象的工件的翹曲、 起伏以及凹凸對其影響特別大。
因此，以往提出了這樣的激光加工裝置預(yù)先對工件上的激光束照 射區(qū)域的表面位移進(jìn)行測量，根據(jù)其結(jié)果， 一邊對聚光點的深度方向上 的位置進(jìn)行調(diào)整一邊照射激光束(例如，參照專利文獻(xiàn)3、 4)。
專利文獻(xiàn)1:日本特開平10—305420號公報
專利文獻(xiàn)2:日本特開2002 — 192370號公報(特許第3408805號) 專利文獻(xiàn)3:日本特開2007 — 152355號公報 專利文獻(xiàn)4:日本特開2008—16577號公報
但是，在上述專利文獻(xiàn)3、 4所述的現(xiàn)有的激光加工裝置中，當(dāng)加工 位置、即加工用激光束的聚光點位置從工件表面離開時，就無法在加工 過程中進(jìn)行表面位移的測量，從而無法實時地對激光束的聚光點位置進(jìn) 行修正，存在加工效率低下的問題。這是因為，如果像專利文獻(xiàn)3、 4所 述的激光加工裝置那樣將檢測用激光束的聚光點和加工用激光束的聚光 點設(shè)定在相同位置，則在使加工用激光束會聚于工件內(nèi)部很深的位置進(jìn) 行加工時，檢測用激光束在工件表面上的光斑直徑會變大。
在這些現(xiàn)有的激光加工裝置中，根據(jù)檢測用激光束在工件表面上的 反射光的光量來檢測工件的表面位移，然而當(dāng)像這樣檢測用激光束的光 斑直徑變大時，每單位面積的該反射光的光量降低，從而無法正確地測 量工件的表面位移。特別是，在進(jìn)行像對很厚的工件從其背面附近分多 次照射激光束那樣的加工的情況下，由于加工用激光束的聚光點位置和 工件表面之間的距離變長，所以有時表面位移的測量本身就無法進(jìn)行。 因此，在專利文獻(xiàn)3、 4所述的激光加工裝置中，在預(yù)先照射檢測用激光 束來對工件的表面位移進(jìn)行了測量之后，才對加工用激光束的聚光點位 置進(jìn)行調(diào)整并進(jìn)行加工。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種激光加工裝置和激光加工方 法，其能夠與工件厚度無關(guān)地對激光束的聚光點位置進(jìn)行實時修正，即 使對于激光束照射區(qū)域的表面位移不恒定的工件，也能夠高精度地實施 加工，而無需預(yù)先對工件的表面位移進(jìn)行測量。
本發(fā)明所述的激光加工裝置是利用激光束對工件進(jìn)行加工的激光加 工裝置，其具有保持構(gòu)件，其保持上述工件；加工構(gòu)件，其用于向上
述工件照射上述激光束，并且該加工構(gòu)件至少包括振蕩出上述激光束 的振蕩器、和使上述激光束朝向上述工件會聚的聚光透鏡；表面位移檢 測構(gòu)件，其對上述工件的表面位移進(jìn)行檢測；以及聚光點位置調(diào)整構(gòu)件， 其根據(jù)上述表面位移檢測構(gòu)件的檢測結(jié)果來對上述聚光透鏡的位置進(jìn)行 調(diào)整，上述表面位移檢測構(gòu)件包括檢測用光源，其能夠振蕩出與上述 激光束不同的多種波長的光；波長選擇部，其從上述多種波長中選擇用 作檢測用光的一種波長；檢測用光照射部，其將通過上述波長選擇部選 定、并從上述檢測用光源射出的檢測用光引導(dǎo)向上述聚光透鏡；以及檢 測部，其對由于上述檢測用光的照射而產(chǎn)生的來自上述工件的反射光進(jìn) 行檢測。
在本發(fā)明中，由于表面位移檢測構(gòu)件的檢測用光源能夠振蕩出多種 波長的光，并且在波長選擇部中從這多種波長中選擇用作檢測用光的一 種波長，所以能夠與工件厚度或加工條件等無關(guān)地將檢測用光的聚光點 位置設(shè)定在工件表面或其附近。由此，即使在加工過程中也能夠進(jìn)行表 面位移的測量，因而能夠?qū)崟r地對激光束的聚光點位置進(jìn)行修正。
該激光加工裝置中的上述波長選擇部也可以根據(jù)上述工件的厚度和 /或上述激光束的聚光點位置，來選擇會在上述工件的表面或其附近會聚 的波長的光。
此外，也可以在該激光加工裝置上設(shè)置控制構(gòu)件，該控制構(gòu)件根據(jù) 上述表面位移檢測構(gòu)件的檢測結(jié)果，來使上述聚光點位置調(diào)整構(gòu)件動作。 另外，也可以在上述表面位移檢測構(gòu)件上設(shè)置將上述反射光引導(dǎo)向
6上述檢測部的光學(xué)部件，該情況下，能夠使上述激光束、上述檢測用光、 以及上述反射光的光路至少在上述聚光透鏡和上述工件之間同軸地配置。
另一方面，本發(fā)明所述的激光加工方法是使用激光束對工件進(jìn)行加 工的激光加工方法，其具有對上述工件的表面位移進(jìn)行檢測的表面位 移檢測工序；和根據(jù)上述表面位移的檢測結(jié)果， 一邊對上述激光束的聚 光點位置進(jìn)行調(diào)整一邊向上述工件照射激光束的工序，在上述表面位移 檢測工序中，對上述工件有選擇性地照射檢測用光，該檢測用光是波長 與上述激光束不同、并且在上述工件的表面或其附近會聚的波長的檢測 用光。
在本發(fā)明中，由于從與加工用激光束不同的多種波長中選擇會在工 件表面或其附近會聚的一種波長的光作為檢測用光進(jìn)行照射，所以無論 是多厚的工件，都能夠在加工過程中進(jìn)行表面位移檢測，從而能夠?qū)崟r 地對激光束的聚光點位置進(jìn)行修正。
在該激光加工方法中，可以根據(jù)上述工件的厚度和/或上述激光束的 聚光點位置，來選擇上述檢測用光。
此外，也可以根據(jù)通過照射上述檢測用光而在上述工件上產(chǎn)生的反 射光的光量的變化，來計算上述工件的表面位移。
另外，也可以將上述激光束、上述檢測用光、以及上述反射光的光 路的一部分同軸地配置。
根據(jù)本發(fā)明，由于將能夠從檢測用光源振蕩出的多種波長中的一種 波長的光作為檢測用光有選擇地進(jìn)行照射，所以能夠與工件厚度無關(guān)地 對激光束的聚光點位置進(jìn)行實時修正，即使對于激光束照射區(qū)域的表面 位移不恒定的工件，也能夠高精度地實施加工。


圖1是表示本實施方式的激光加工裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖2是表示圖1所示的激光加工裝置1的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的方框圖。
標(biāo)號說明1:激光加工裝置；2:保持構(gòu)件；3:激光束照射單元；4:攝像構(gòu) 件；10:工件；11:環(huán)狀框架；12:粘接帶；21:保持面；22:夾緊件; 31:振蕩器；32:全反射鏡；33:聚光透鏡；34:殼體；41:檢測用光 源；42:部分透射鏡；43、 441:光束分離器；44:檢測部；45:波長選 擇部；51:基座；52a、 52b、 55a、 55b:導(dǎo)軌;53a、 56a:滾珠絲杠；53b、 56b:電動機；53c、 56c:軸支承座；54、 57:滑動座；442a、 442b:受 光元件；443:聚光透鏡；444:柱面透鏡；445: —維掩模。
具體實施例方式
下面，參照附圖，對用于實施本發(fā)明的最佳方式進(jìn)行說明。另外， 本發(fā)明并不限定于以下所示的實施方式。圖1是表示本實施方式的激光 加工裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖，圖2是表示圖1所示的激光加工裝置1的光 學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的方框圖。
如圖1所示，本實施方式的激光加工裝置1至少包括保持構(gòu)件2， 其保持工件10;加工構(gòu)件，其向工件10的預(yù)定位置照射激光束；表面位 移檢測構(gòu)件，其對工件10的表面位移進(jìn)行檢測；以及聚光點位置調(diào)整構(gòu) 件，其根據(jù)該表面位移檢測構(gòu)件的檢測結(jié)果，對從加工構(gòu)件照射的激光 束的聚光點位置進(jìn)行調(diào)整。另外，這些加工構(gòu)件、表面位移檢測構(gòu)件和 聚光點位置調(diào)整構(gòu)件例如設(shè)置在激光束照射單元3內(nèi)，該激光束照射單
元3配置在保持構(gòu)件2的上方。
作為成為本實施方式的激光加工裝置1的加工對象的工件10，例如 可列舉出半導(dǎo)體晶片、DAF (Die Attach Film:芯片貼膜)等粘接帶、由 玻璃、硅和藍(lán)寶石等無機材料、金屬材料或者塑料等構(gòu)成的各種基板、 半導(dǎo)體產(chǎn)品的封裝體、以及要求具有精密級的精度的各種加工材料等。 將該工件IO經(jīng)粘貼在背面的粘接帶12支承于環(huán)狀框架11的開口部，并 在該狀態(tài)下對該工件10實施加工。
另一方面，本實施方式的激光加工裝置1中的保持構(gòu)件2只要具有 保持工件10的保持面21即可，例如，可列舉出利用負(fù)壓來吸附保持工 件的卡盤工作臺等。此外，也可以根據(jù)需要，在保持構(gòu)件2上設(shè)置多個夾緊件22，這些夾緊件22以使環(huán)狀框架11裝卸自如的方式固定該環(huán)狀 框架11。
上述保持構(gòu)件2能夠通過進(jìn)給構(gòu)件在x方向、以及與該x方向正交 的y方向上移動。具體來說，在相互平行地配置于基座51上的一對導(dǎo)軌 52a、 52b之間配置有滾珠絲杠53a，在該滾珠絲杠53a的一個端部安裝有 電動機53b，該滾珠絲杠53a的另一端部以能夠旋轉(zhuǎn)的方式支承于軸支承 座53c。
此外，在導(dǎo)軌52a、 52b以及滾珠絲杠53a上載置有滑動座54，在該 滑動座54上，相互平行地配置有一對導(dǎo)軌55a、 55b以及滾珠絲杠56a。 該滾珠絲杠56a也在一個端部安裝有電動機56b，并且另一端部以能夠旋 轉(zhuǎn)的方式支承于軸支承座56c。另外，在導(dǎo)軌55a、 55b以及滾珠絲杠56a 上載置有滑動座57，在該滑動座57上設(shè)置有保持構(gòu)件2。
另外，在由這些部件構(gòu)成的進(jìn)給構(gòu)件中，當(dāng)利用電動機53b驅(qū)動滾 珠絲杠53a時，滑動座54被導(dǎo)軌52a、 52b引導(dǎo)著移動，由此保持構(gòu)件2 在x方向上移動。另一方面，當(dāng)利用電動機56b驅(qū)動滾珠絲杠56a時， 滑動座57被導(dǎo)軌55a、 55b引導(dǎo)著移動，由此保持構(gòu)件2在y方向上移 動。
另一方面，加工構(gòu)件只要配置在能夠向工件IO照射激光束的位置即 可，例如如圖l所示，加工構(gòu)件設(shè)置在保持構(gòu)件2的上方的激光束照射 單元內(nèi)。此外，作為該加工構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，如圖2所示至少包括振蕩器 31，其振蕩出加工用的激光束；全反射鏡32，其用于改變激光束的前進(jìn) 方向；以及聚光透鏡33，其用于使激光束會聚，并且未對色差進(jìn)行修正。 該情況下，從振蕩器31振蕩出的激光束例如被全反射鏡32反射向聚光 透鏡33，并通過聚光透鏡33會聚后照射向工件10。
此外，對于設(shè)置于該加工構(gòu)件的振蕩器31，可以根據(jù)工件10的種 類和加工方式等適當(dāng)選擇，例如可以使用YAG激光振蕩器或YVO激光 振蕩器等。另外，全反射鏡32也可以設(shè)置為多個，聚光透鏡33也可以 收納在殼體34內(nèi)。
本實施方式的激光加工裝置1中的聚光點位置調(diào)整構(gòu)件只要是能夠
9根據(jù)后述表面位移檢測構(gòu)件的檢測結(jié)果在與工件io垂直的方向上對激光
束的聚光點位置進(jìn)行調(diào)整的結(jié)構(gòu)即可，例如如圖2所示，可以通過在殼 體34上安裝致動器35來實現(xiàn)。作為這樣的致動器35，例如可以使用由 壓電元件構(gòu)成的壓電電動機，其中，該壓電元件與所附加的電壓值對應(yīng) 地在軸向上延伸。
另外，作為聚光點位置調(diào)整構(gòu)件，在上述致動器35的基礎(chǔ)上，還可 以設(shè)置用于使激光束照射單元3相對于工件10在垂直方向上移動的導(dǎo)軌 和驅(qū)動電動機等。這樣，通過使激光束照射單元3整體能夠移動，能夠 在調(diào)整了激光束照射單元3的位置之后利用致動器35進(jìn)行微調(diào)，因此能 夠高精度地調(diào)整激光束的聚光點位置。
關(guān)于本實施方式的激光加工裝置1中的表面位移檢測構(gòu)件，從檢測 用光源41振蕩出在工件10的表面反射的波長的光(檢測用光)，并利用 檢測部44對來自工件10的反射光的光量的變化等進(jìn)行測量，由此來求 出工件10的表面位移。作為設(shè)置于該表面位移檢測構(gòu)件的檢測用光源41 ， 只要能夠振蕩出與從振蕩器31振蕩出的加工用激光束不同的多種波長的 光即可，例如可列舉出光參量振蕩器等。
此外，也可以構(gòu)成為利用衍射光柵或棱鏡對從光源射出的光進(jìn)行 分光，從而取出特定波長的光。該情況下，通過對來自光源的光入射到 衍射光柵或棱鏡的角度進(jìn)行調(diào)整，能夠使作為檢測用光而照射向工件10 的光的波長任意改變。另外，也可以設(shè)置振蕩出互不相同的波長的光的 多個光源，適當(dāng)?shù)厍袚Q使用這些光源。
此外，在檢測用光源41上，連接有用于從多種波長的檢測用光中選 擇一種波長的波長選擇部45。在該波長選擇部45中，作為選擇一種波長 的檢測用光的方法，例如有這樣的方法預(yù)先將各波長的光分別在離聚 光透鏡多遠(yuǎn)的位置會聚這一信息存儲在后述控制構(gòu)件的只讀存儲器 (ROM)中，根據(jù)作為加工對象的工件10的厚度以及加工用激光束的聚 光點的設(shè)定位置等信息，來選擇適當(dāng)?shù)牟ㄩL。
這樣，當(dāng)改變從檢測用光源41射出的光的波長時，在聚光透鏡33
中的折射率發(fā)生變化，因而檢測用光會聚的位置發(fā)生變化。因此，根據(jù)工件10的厚度或加工條件等，能夠任意選擇檢測用光的波長，由此，不 管是多厚的工件10，都能夠?qū)z測用光的聚光點位置設(shè)定在工件表面或 其附近。由此，即使在激光加工過程中也能夠?qū)ぜ谋砻嫖灰七M(jìn)行檢 測，因此能夠?qū)す馐木酃恻c位置實時進(jìn)行修正。
另夕卜，在表面位移檢測構(gòu)件中設(shè)置有檢測部44，其對來自工件IO
的反射光進(jìn)行檢測；以及部分透射鏡42和光束分離器43，它們用于將從 檢測用光源41振蕩出的光引導(dǎo)向聚光透鏡33，并且將來自工件10的反 射光引導(dǎo)向檢測部44。具體來說，在振蕩器31和全反射鏡32之間配置 有部分透射鏡42，在檢測用光源41和部分透射鏡42之間配置有光束分 離器43。
此外，部分透射鏡42只要能夠使加工用激光束透射，并能夠使檢測 用光和反射光反射即可，例如可以使用二向色鏡。另一方面，光束分離 器43只要能夠使從檢測用光源41射出的檢測用光透射以將其引導(dǎo)向部 分透射鏡42，并能夠使被部分透射鏡42反射后的反射光反射而將其引導(dǎo) 向檢測部44即可，例如可以使用半透半反鏡等。
在該表面位移檢測構(gòu)件中，從檢測用光源41振蕩出、且透過了光束 分離器43的一部分檢測用光在被部分透射鏡42和全反射鏡32反射之后， 通過聚光透鏡33而會聚，并照射向工件10。然后，被工件10的表面反 射后的光(反射光)經(jīng)聚光透鏡33入射向全反射鏡32，在被該全反射鏡 32和部分透射鏡42反射之后，該反射光的一部分被光束分離器43反射， 并且入射向檢測部44。這樣，在本實施方式的激光加工裝置1中，在部 分透射鏡42和工件IO之間，加工用激光束的光路、檢測用光的光路和 反射光的光路同軸配置。由此，能夠簡化結(jié)構(gòu)，使光學(xué)系統(tǒng)緊湊化。
另一方面，檢測部44例如可以構(gòu)成為包括半透半反鏡等光束分離 器441，其能夠以任意比率將來自工件10的反射光分成反射部分和透射 部分；受光元件442a、 442b，它們分別對被光束分離器441分割幵的光 進(jìn)行檢測；聚光透鏡443，其使被光束分離器441反射后的光朝向受光元 件442a會聚；柱面透鏡444，其使透過了光束分離器441的光會聚成一 維狀態(tài)；以及一維掩模445，其將通過柱面透鏡444而會聚的光限制為單位長度。
該情況下，由于被受光元件442a接收的反射光通過聚光透鏡443而 被大致100%地會聚起來，所以其受光量固定。另一方面，關(guān)于被受光元 件442b接收的反射光，在被柱面透鏡444會聚成一維狀態(tài)后，被一維掩 模445限制成預(yù)定的單位長度后被受光元件442b接收。因此，受光元件 442b的受光量與從聚光透鏡33至工件10的距離、即工件10的表面位移 對應(yīng)地變化。
因此，在本實施方式的激光加工裝置1中，將與各受光元件442a、 442b的受光量對應(yīng)的電壓信號輸出至后述的控制構(gòu)件，利用控制構(gòu)件根 據(jù)這些值使聚光點位置調(diào)整構(gòu)件動作，從而對加工用激光束的聚光點位 置進(jìn)行調(diào)整。另外，檢測部44只要能夠檢測工件10的表面位移即可， 并不限定于圖2所示的結(jié)構(gòu)。
本實施方式的激光加工裝置1中的控制構(gòu)件例如由計算機構(gòu)成，其 包括中央處理裝置(CPU)，其按照控制程序進(jìn)行運算處理；只讀存儲 器(ROM)，其對控制程序等進(jìn)行存儲；能夠讀寫的隨機存取存儲器 (RAM)，其對運算結(jié)果等進(jìn)行存儲；輸入接口，來自檢測部44的輸出 信號被輸入到該輸入接口；以及輸出接口，其向致動器35輸出動作信號。 另外，在該控制構(gòu)件中，根據(jù)從檢測部44輸出的電壓信號使致動器35 等動作，從而對聚光透鏡33的位置進(jìn)行調(diào)整。
另外，在本實施方式的激光加工裝置1中，也可以在保持構(gòu)件2的 上方設(shè)置校準(zhǔn)作業(yè)用的攝像構(gòu)件4。該情況下，利用該攝像構(gòu)件4對工件 10上的應(yīng)進(jìn)行激光加工的加工區(qū)域進(jìn)行檢測。
接下來，對本實施方式的激光加工裝置1的動作，即、使用激光加 工裝置1來加工工件10的方法進(jìn)行說明。在本實施方式的激光加工方法 中，首先，如圖1所示，使作為加工對象的工件10經(jīng)粘接帶12支承于 環(huán)狀框架ll的開口部。此時，粘接帶12粘貼在工件10的背面。然后， 將工件10載置到保持構(gòu)件2上，利用夾緊件22固定環(huán)狀框架11，并利 用保持面21吸附保持工件10。
接著，利用加工構(gòu)件沿著分割預(yù)定線向工件IO照射預(yù)定波長的加工用激光束。例如，當(dāng)工件10是使用了硅基板的半導(dǎo)體晶片、并實施在其
內(nèi)部形成變質(zhì)層的加工的情況下，照射波長為1064nm的脈沖激光束。并 且此時，利用表面位移檢測構(gòu)件，對照射加工用激光束的部分即分割預(yù) 定線的表面位移進(jìn)行測量，根據(jù)其結(jié)果利用控制構(gòu)件對聚光點位置調(diào)整 構(gòu)件進(jìn)行操作，從而對激光束在工件10的厚度方向上的聚光點位置進(jìn)行 修正。
具體來說，如圖2所示，當(dāng)從振蕩器31振蕩出預(yù)定波長的加工用激 光束時，該激光束透過部分透射鏡42，并被全反射鏡32反射，然后通過 聚光透鏡33而會聚，并照射向工件]O。另一方面，從檢測用光源41射 出一種在波長選擇部45中被選定的、波長與加工用激光束不同的光。該 檢測用光的一部分透過光束分離器43，并被部分透射鏡42和全反射鏡 32反射，然后通過聚光透鏡33而會聚并照射向工件10。
此時，聚光透鏡33的位置根據(jù)該加工用激光束的聚光點位置來確 定。.因此，當(dāng)聚光透鏡33位于上述位置時，從檢測用光中選擇能夠在工 件IO表面或其附近會聚的波長的光。
該檢測用光的波長的選擇可以如上所述根據(jù)存儲在控制構(gòu)件的 ROM中的信息來進(jìn)行，但是除此以外，例如也可以將聚光透鏡33配置 在根據(jù)加工用激光束的聚光點位置而確定的預(yù)定位置，并在進(jìn)行加工之 前先只照射檢測用光，來選擇適當(dāng)?shù)牟ㄩL。具體來說，在開始加工前， 一邊使波長從低波長變化到高波長一邊對工件IO照射檢測用光，對從受 光元件442a輸出的電壓值VI、和從受光元件442b輸出的電壓值V2進(jìn) 行測量。然后，將這兩個電壓值之比(VI/V2)成為在工件附近聚光時 的值的波長選作適合作為檢測用光的波長。由此，無需將各波長的光會 聚的位置都預(yù)先存儲在控制構(gòu)件的ROM中。
另外，通過照射檢測用光而在工件10的表面上產(chǎn)生的反射光透過聚 光透鏡33，并被全反射鏡32和部分透射鏡42反射，然后該反射光的一 部分被光束分離器43反射而向檢測部44入射。該反射光在檢測部44的 光束分離器441中被分成反射部分和透射部分，被反射后的光通過聚光 透鏡443而會聚并向受光元件442a入射。另~方面，透過了光束分離器441的光在柱面透鏡444中被會聚成一維狀態(tài)，然后被一維掩模445限制 成單位長度，然后向受光元件442b入射。
受光元件442a、 442b將與其受光量對應(yīng)的電壓信號輸出至控制構(gòu)件。 然后，在控制構(gòu)件中，例如根據(jù)從受光元件442a輸出的電壓值VI、和 從受光元件442b輸出的電壓值V2之比(V2/V1)，求出工件10的表面 位移量，并對附加在作為聚光點位置調(diào)整構(gòu)件的致動器35上的電壓值進(jìn) 行調(diào)節(jié)。由此，致動器35伸縮，因而聚光透鏡33相對于工件10在垂直 方向上移動預(yù)定量，從而加工用激光束的聚光點位置被調(diào)整。
這樣，在本實施方式的激光加工裝置1中，由于利用表面位移檢測 構(gòu)件對工件的表面位移進(jìn)行測量，并根據(jù)其結(jié)果來調(diào)整加工用激光束的 聚光點位置，所以即使在工件10上存在翹曲或起伏的情況下，也能夠使 加工位置固定。其結(jié)果為，對任何工件都能夠高精度地實施加工。
此外，表面位移檢測構(gòu)件的檢測用光源41能夠振蕩出多種波長的 光，在波長選擇部45中，根據(jù)加工用激光束的聚光點位置(聚光透鏡33 的位置)或工件10的厚度等，從多種波長中選擇用作檢測用光的一種波 長，所以能夠與工件10的厚度和加工條件無關(guān)地將檢測用光的聚光點位 置設(shè)定在工件表面或其附近。其結(jié)果為，即使在工件10的厚度厚、并且 加工用激光束的聚光點位置設(shè)定在工件的背面附近的情況下，也能夠在 激光加工過程中實施工件10的表面位移檢測，因此能夠?qū)す馐木酃?點位置進(jìn)行實時修正。
權(quán)利要求
1.一種激光加工裝置，其利用激光束對工件進(jìn)行加工，其特征在于，上述激光加工裝置具有保持構(gòu)件，其保持上述工件；加工構(gòu)件，其用于向上述工件照射上述激光束，并且該加工構(gòu)件至少包括振蕩出上述激光束的振蕩器、和使上述激光束朝向上述工件會聚的聚光透鏡；表面位移檢測構(gòu)件，其對上述工件的表面位移進(jìn)行檢測；以及聚光點位置調(diào)整構(gòu)件，其根據(jù)上述表面位移檢測構(gòu)件的檢測結(jié)果來對上述聚光透鏡的位置進(jìn)行調(diào)整，上述表面位移檢測構(gòu)件包括檢測用光源，其能夠振蕩出與上述激光束不同的多種波長的光；波長選擇部，其從上述多種波長中選擇用作檢測用光的一種波長；檢測用光照射部，其將通過上述波長選擇部選定、并從上述檢測用光源射出的檢測用光引導(dǎo)向上述聚光透鏡；以及檢測部，其對由于上述檢測用光的照射而產(chǎn)生的來自上述工件的反射光進(jìn)行檢測。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光加工裝置，其特征在于， 上述波長選擇部根據(jù)上述工件的厚度和/或上述激光束的聚光點位置，來選擇會在上述工件的表面或其附近會聚的波長的光。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的激光加工裝置，其特征在于， 上述激光加工裝置還具有控制構(gòu)件，該控制構(gòu)件根據(jù)上述表面位移檢測構(gòu)件的檢測結(jié)果，來使上述聚光點位置調(diào)整構(gòu)件動作。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的激光加工裝置，其特征在于，在上述表面位移檢測構(gòu)件上，設(shè)置有將上述反射光引導(dǎo)向上述檢測 部的光學(xué)部件，上述激光束、上述檢測用光、以及上述反射光的光路至 少在上述聚光透鏡和上述工件之間同軸配置。
5. —種激光加工方法，其使用激光束對工件進(jìn)行加工，其特征在于， 上述激光加工方法具有對上述工件的表面位移進(jìn)行檢測的表面位移檢測工序；和 根據(jù)上述表面位移的檢測結(jié)果， 一邊對上述激光束的聚光點位置進(jìn)行調(diào)整一邊向上述工件照射激光束的工序，在上述表面位移檢測工序中，對上述工件有選擇地照射檢測用光，該檢測用光是波長與上述激光束的波長不同、并且在上述工件的表面或其附近會聚的波長的檢測用光。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光加工方法，其特征在于， 根據(jù)上述工件的厚度和/或上述激光束的聚光點位置，來選擇上述檢測用光。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的激光加工方法，其特征在于， 根據(jù)通過照射上述檢測用光而在上述工件上產(chǎn)生的反射光的光量的變化，來計算上述工件的表面位移。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的激光加工方法，其特征在于， 上述激光束、上述檢測用光、以及上述反射光的光路的一部分同軸地配置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種激光加工裝置和激光加工方法，能夠與工件厚度無關(guān)地對激光束的聚光點位置進(jìn)行實時修正，既使對于激光束照射區(qū)域的表面位移不恒定的工件，也能高精度地實施加工，無需預(yù)先對工件的表面位移進(jìn)行測量。上述激光加工裝置根據(jù)利用表面位移檢測構(gòu)件檢測出的工件(10)的表面位移，利用聚光點位置調(diào)整構(gòu)件對設(shè)于加工構(gòu)件的聚光透鏡(33)的位置進(jìn)行調(diào)整，并從加工構(gòu)件對保持于保持構(gòu)件的工件照射加工用激光束，在上述激光加工裝置中，設(shè)于表面位移檢測構(gòu)件的檢測用光源(41)能振蕩出與激光束不同的多種波長的光，在波長選擇部(45)，從這多種波長中選擇用作檢測用光的一種波長，用聚光透鏡使該選定的波長的檢測用光會聚然后向工件照射。
文檔編號B23K26/04GK101658977SQ20091016333
公開日2010年3月3日 申請日期2009年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月25日
發(fā)明者古田健次, 能丸圭司 申請人:株式會社迪思科