專利名稱：用于檢測工件的邊緣的裝置以及激光加工機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于檢測作為保持在加工機(jī)的卡盤臺上的工件的加工起始點(diǎn)和加工結(jié)束點(diǎn)的邊緣的裝置，并且涉及安裝這種邊緣檢測裝置的激光加工機(jī)。
背景技術(shù)：
具有由稱為"街道"的分界線分割的多個(gè)區(qū)域以及諸如層壓在這些分割的區(qū)域中的氮化鎵基化合物半導(dǎo)體的光學(xué)器件的光學(xué)器件晶片，沿著街道分成諸如廣泛用在電器設(shè)備中的發(fā)光二極管的獨(dú)立的光學(xué)設(shè)備，這些街道在藍(lán)寶石基板的前表面上以格子模式形成。
沿著街道切割這種光學(xué)器件晶片通常利用切割機(jī)通過高速旋轉(zhuǎn)切割刀片來執(zhí)行切割。但是，由于藍(lán)寶石基板具有難于切割的高的莫氏硬度，所以加工速度必須是低的，從而減少了生產(chǎn)率。
為了沿著街道分開光學(xué)器件晶片，JP-A10-305420公開了一種方法，其中通過沿著街道施加具有晶片吸收率的波長的脈沖激光光束而形成凹槽，然后沿著生成的凹槽施加外力來分開晶片。
為了沿著形成在晶片上的街道執(zhí)行激光加工，必須檢測是晶片加工起始點(diǎn)和加工結(jié)束點(diǎn)的邊緣，并且激光光束只能施加到晶片存在的區(qū)域。是晶片加工起始點(diǎn)和加工結(jié)束點(diǎn)的邊緣的檢測通過施加檢測光束到保持晶片的卡盤臺并檢測檢測光束的反射光來斷定。
當(dāng)諸如晶片的工件由諸如藍(lán)寶石的透明材料制成，同時(shí)，檢測光束經(jīng)過工件時(shí)，工件的邊緣不能被肯定檢測。但是，甚至在工件由透明材料制成的情況下，工件的邊緣也能通過以一角度施加檢測光束到工件的前表面并捕獲檢測光束的鏡面反射光來檢測。但是，為了以一角度施加檢測光束到工件的前表面，用于使檢測光束振蕩的光束振蕩裝置和用于接收檢測光束的反射光的光接收裝置必須每個(gè)都以一角度布置。因此，存在整個(gè)檢測裝置變得笨重的問題，并且很難在激光加工機(jī)上安裝它。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種制造緊湊的用于檢測工件的邊緣的裝置，以 及安裝以上邊緣檢測裝置的激光加工機(jī)。
為了達(dá)到以上目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了用于檢測保持在加工機(jī)的卡 盤臺上的工件的邊緣的裝置，其具有用于使檢測光束振蕩的光束振蕩裝 置，用于使自光束振蕩裝置振蕩的檢測光束聚焦的物鏡，和用于檢測穿過 物鏡的檢測光束的反射光的反射光檢測裝置，其中
光束振蕩裝置以這種方式使檢測光束振蕩檢測光束的光軸在與物鏡 的中心軸偏置的位置平行于物鏡的中心軸；以及
反射光檢測裝置基于在當(dāng)自光束振蕩裝置振蕩并穿過物鏡的檢測光束 在工件不存在的區(qū)域上反射并由物鏡折射時(shí)獲得的反射光和當(dāng)檢測光束在 工件上反射并由物鏡折射時(shí)獲得的反射光之間的位置差檢測工件的邊緣。
以上的反射光檢測裝置包括位置探測器，其用于接收在工件不存在的 區(qū)域上反射并由物鏡折射的反射光和在工件上反射并由物鏡折射的反射 光。
以上的反射光檢測裝置包括遮蔽元件和光傳感器，遮蔽元件用于阻擋 在工件不存在的區(qū)域上反射并由物鏡折射的反射光，光傳感器用于接收在 工件上反射并由物鏡折射的反射光。
根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種包括卡盤臺、激光光束施加裝置、以及加 工進(jìn)給裝置的激光加工機(jī)，卡盤臺用于保持工件，激光光束施加裝置包括 用于施加激光光束到保持在卡盤臺上的工件的聚光鏡，加工進(jìn)給裝置用于 相對彼此移動卡盤臺和激光光束施加裝置，其中
激光加工機(jī)還包括用于檢測工件邊緣的裝置，其在加工進(jìn)給方向鄰近 聚光鏡布置；
用于檢測工件邊緣的裝置具有用于使檢測光束振蕩的光束振蕩裝置， 用于使自光束振蕩裝置振蕩的檢測光束聚焦的物鏡，和用于檢測穿過物鏡 的檢測光束的反射光的反射光檢測裝置；
光束振蕩裝置以這種方式使檢測光束振蕩檢測光束的光軸在與物鏡 的中心軸偏置的位置平行于物鏡的中心軸；以及反射光檢測裝置基于在當(dāng)自光束振蕩裝置振蕩并穿過物鏡的檢測光束 在工件不存在的區(qū)域上反射并由物鏡折射時(shí)獲得的反射光和當(dāng)檢測光束在 工件上反射并由物鏡折射時(shí)獲得的反射光之間的位置差檢測工件的邊緣。
優(yōu)選地，用于檢測工件邊緣的以上裝置布置在聚光鏡的加工進(jìn)給方向 的兩側(cè)。
根據(jù)本發(fā)明用于檢測工件邊緣的裝置具有以下結(jié)構(gòu)，即，用于使檢測 光束振蕩的光束振蕩裝置以這種方式使檢測光束振蕩檢測光束的光軸在 與中心軸偏置的位置平行于物鏡的中心軸；并且用于檢測檢測光束的反射
光的反射光檢測裝置基于在當(dāng)自光束振蕩裝置振蕩并穿過物鏡的檢測光束 在工件不存在的區(qū)域上反射并由物鏡折射時(shí)獲得的反射光和當(dāng)檢測光束在 工件上反射并由物鏡折射時(shí)獲得的反射光之間的位置差檢測工件的邊緣。 因此，該裝置的整個(gè)配置能夠具有與以一角度使檢測光束振蕩的結(jié)構(gòu)相比 緊湊的結(jié)構(gòu)。此外，由于自光束振蕩裝置振蕩的檢測光束由物鏡折射并以 一角度施加到工件的上表面，所以甚至當(dāng)工件是透明元件時(shí)，也能夠捕獲 鏡面反射光。


圖1是激光加工機(jī)的透視圖，其安裝根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的用于檢測工件
的邊緣的裝置；
圖2是根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的用于檢測工件的邊緣的裝置的主視圖，其設(shè) 在圖1中示出的激光加工機(jī)中；
圖3是根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的用于檢測工件的邊緣的裝置的第一實(shí)施例的 剖視圖4 (a)和4 (b)是說明圖，其示出了圖3中示出的用于檢測工件的 邊緣的裝置的檢測狀態(tài)；
圖5是根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的用于檢測工件的邊緣的裝置的第二實(shí)施例的 剖視圖6 (a)和6 (b)是說明圖，其示出了圖5中示出的用于檢測工件的 邊緣的裝置的檢測狀態(tài)；
圖7是示出了作為工件的光學(xué)器件晶片放在安裝在環(huán)形框架上的切割 帶的前表面上的狀態(tài)的透視圖；圖8 (a)， 8 (b)和8 (c)是說明圖，其示出了由圖1中示出的激光
加工機(jī)執(zhí)行的激光加工步驟；
圖9 (a)， 9 (b)和9 (c)是說明圖，其示出了由圖1中示出的激光
加工機(jī)執(zhí)行的激光加工步驟；以及
圖10是說明圖，其示出了由圖1中示出的激光加工機(jī)執(zhí)行的激光加工 步驟。
具體實(shí)施例方式
以下將參照附圖更詳細(xì)地說明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例設(shè)計(jì)的用于檢 測工件的邊緣的裝置和激光加工機(jī)。
圖1是激光加工機(jī)的透視圖，其安裝根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的用于檢測工件 的邊緣的裝置。圖1中示出的激光加工機(jī)包括固定底座2;用于保持工件 的卡盤臺機(jī)構(gòu)3，其以這種方式安裝在固定底座2上它能夠在箭頭X表示
的加工進(jìn)給方向(X方向)移動；激光光束施加單元支撐機(jī)構(gòu)4，其以這種
方式安裝在固定底座2上它能夠在垂直于箭頭X表示的方向的箭頭Y表
示的分度進(jìn)給方向(Y方向)移動；以及激光光束施加單元5，其以這種方 式安裝到激光光束施加單元支撐機(jī)構(gòu)4:它能夠在箭頭Z表示的方向(Z方
向)移動。
以上的卡盤臺機(jī)構(gòu)3包括 一對導(dǎo)軌31和31，其安裝在固定底座2 上并在箭頭X表示的加工進(jìn)給方向(X方向)彼此平行布置；第一滑塊32， 其以這種方式安裝在導(dǎo)軌31和31上它能夠在箭頭X表示的加工進(jìn)給方 向(X方向)移動；第二滑塊33，其以這種方式安裝在第一滑塊32上它 能夠在箭頭Y表示的分度進(jìn)給方向(Y方向)移動；罩蓋臺35，其由圓柱 元件34支撐在第二滑塊33上；以及作為工件保持裝置的卡盤臺36。該卡 盤臺36具有由多孔材料制成的吸附卡盤361，以致作為工件的盤狀半導(dǎo)體 晶片按照未示出的抽吸裝置保持在吸附卡盤361的上表面(保持表面)上。 如上所述設(shè)計(jì)的卡盤臺36由安裝在圓柱元件34中的脈沖電動機(jī)旋轉(zhuǎn)。卡 盤臺36設(shè)有用于固定環(huán)形框架的夾具362，其將在以下說明。
以上的第一滑塊32在它的下表面具有要裝配到以上的一對導(dǎo)軌31和 31的一對導(dǎo)槽321和321，并且在它的上表面具有在箭頭Y表示的分度進(jìn) 給方向(Y方向)彼此平行形成的一對導(dǎo)軌322和322。如上所述設(shè)計(jì)的第一滑塊32設(shè)計(jì)為通過將導(dǎo)槽321和321分別裝配到導(dǎo)軌31和31，沿著 導(dǎo)軌31和31在箭頭X表示的加工進(jìn)給方向(X方向)移動。在示出的實(shí)施 例中的卡盤臺機(jī)構(gòu)3具有加工進(jìn)給裝置37，其用于沿著導(dǎo)軌31和31在箭 頭X表示的加工進(jìn)給方向(X方向)移動第一滑塊32。加工進(jìn)給裝置37包 括公螺紋桿371以及用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動公螺紋桿371的諸如脈沖電動機(jī)372的 驅(qū)動源，公螺紋桿371布置在與其平行的以上導(dǎo)軌31和31之間。公螺紋 桿371在它的一端旋轉(zhuǎn)地支撐到固定在以上的固定底座2上的支撐塊373， 在它的另一端傳輸耦合到以上的脈沖電動機(jī)372的輸出軸。公螺紋桿371 擰入在母螺桿塊(未示出)中形成的螺紋通孔，母螺桿塊從第一滑塊32的 中心部分的下表面突出。因此，通過利用脈沖電動機(jī)372在正常方向或反 方向驅(qū)動公螺紋桿371，第一滑塊32在箭頭X表示的加工進(jìn)給方向(X方 向)沿著導(dǎo)軌31移動。
在示出的實(shí)施例中的激光加工機(jī)包括X方向位置檢測裝置374，其用于 檢測加工進(jìn)給量，即，以上的卡盤臺36的X方向位置。X方向位置檢測裝 置374包括沿著導(dǎo)軌31布置的線性刻度374a和安裝在第一滑塊32上并與 第一滑塊32 —起沿著線性刻度374a移動的讀取頭374b。該X方向位置檢 測裝置374的讀取頭374b向在示出的實(shí)施例中下述的控制裝置提供了每 1Wn —個(gè)的脈沖信號。下述的控制裝置計(jì)算輸入脈沖信號來檢測加工進(jìn)給 量，即，卡盤臺36的X方向位置。當(dāng)脈沖電動機(jī)372用作用于以上加工進(jìn) 給裝置37的驅(qū)動源時(shí)，加工進(jìn)給量，即，卡盤臺36的X方向位置能夠通 過計(jì)算用于向脈沖電動機(jī)372輸出驅(qū)動信號的下述的控制裝置的驅(qū)動脈沖 來檢測。當(dāng)伺服電機(jī)用作用于以上加工進(jìn)給裝置37的驅(qū)動源時(shí)，加工進(jìn)給 量，即，卡盤臺36的X方向位置能夠通過計(jì)算從用于檢測伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù) 的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖信號來檢測并通過下述的控制裝置獲得。
以上的第二滑塊33在它的下表面具有要裝配到在以上的第一滑塊32 的上表面上的一對導(dǎo)軌322和322的一對導(dǎo)槽331和331，并且設(shè)計(jì)為通 過將導(dǎo)槽331和331分別裝配到導(dǎo)軌322和322，在箭頭Y表示的分度進(jìn)給 方向(Y方向)移動。在示出的實(shí)施例中的卡盤臺機(jī)構(gòu)3具有第一分度進(jìn)給 裝置38，其用于沿著安裝在第一滑塊32上的導(dǎo)軌322和322在箭頭Y表示 的分度進(jìn)給方向(Y方向)移動第二滑塊33。第一分度進(jìn)給裝置38包括公 螺紋桿381用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動公螺紋桿381的諸如脈沖電動機(jī)382的驅(qū)動源，公螺紋桿381布置在與其平行的以上導(dǎo)軌322和322之間。公螺紋桿381 在它的一端旋轉(zhuǎn)地支撐到固定在以上的第一滑塊32的上表面上的支撐塊 383，在它的另一端傳輸耦合到以上的脈沖電動機(jī)382的輸出軸。公螺紋桿 381擰入在母螺紋塊(未示出)中形成的螺紋通孔，母螺紋塊從第二滑塊 33的中心部分的下表面突出。因此，通過利用脈沖電動機(jī)382在正常方向 或反方向驅(qū)動公螺紋桿381，第二滑塊33在箭頭Y表示的分度進(jìn)給方向(Y 方向)沿著導(dǎo)軌322和322移動。
在示出的實(shí)施例中的激光加工機(jī)包括Y方向位置檢測裝置384,其用于 檢測分度進(jìn)給量，g卩，以上第二滑塊33的Y方向位置。Y方向位置檢測裝 置384包括沿著導(dǎo)軌322布置的線性刻度384a和安裝在第二滑塊33上并 與第二滑塊33 —起沿著線性刻度384a移動的讀取頭384b。該Y方向位置 檢測裝置384的讀取頭384b向在示出的實(shí)施例中的控制裝置(下述)提供 了每lMra—個(gè)的脈沖信號。以下將說明的控制裝置計(jì)算輸入脈沖信號來檢 測分度進(jìn)給量，g卩，卡盤臺36的Y方向位置。當(dāng)脈沖電動機(jī)382用作用于 以上第一分度進(jìn)給裝置38的驅(qū)動源時(shí)，分度進(jìn)給量，即，卡盤臺36的Y 方向位置能夠通過計(jì)算用于向脈沖電動機(jī)382輸出驅(qū)動信號的下述的控制 裝置的驅(qū)動脈沖來檢測。當(dāng)伺服電機(jī)用作用于以上第一分度進(jìn)給裝置38的 驅(qū)動源時(shí)，分度進(jìn)給量，即，卡盤臺36的Y方向位置能夠通過計(jì)算從用于 檢測伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖信號來檢測并通過下述的控 制裝置獲得。
以上的激光光束施加單元支撐機(jī)構(gòu)4具有 一對導(dǎo)軌41和41，其安裝 在固定底座2上并在箭頭Y表示的分度進(jìn)給方向(Y方向)彼此平行布置； 以及可移動支撐底座42，其以這種方式安裝在導(dǎo)軌41和41上它能夠在 箭頭Y表示的方向移動。該可移動支撐底座42包括可移動地安裝在導(dǎo)軌41 和41上的可移動支撐部分421和安裝在可移動支撐部分421上的安裝部分 422。安裝部分422在它的一個(gè)側(cè)面上設(shè)有在箭頭Z表示的方向(Z方向) 延伸的一對導(dǎo)軌423和423。在示出的實(shí)施例中的激光光束施加單元支撐機(jī) 構(gòu)4具有第二分度進(jìn)給裝置43，其用于在箭頭Y表示的分度進(jìn)給方向(Y 方向)沿著導(dǎo)軌41和41移動可移動支撐底座42。該第二分度進(jìn)給裝置43 包括公螺紋桿431以及用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動公螺紋桿431的諸如脈沖電動機(jī)432 的驅(qū)動源，公螺紋桿431布置在與其平行的以上導(dǎo)軌41和41之間。公螺
9紋桿431在它的一端旋轉(zhuǎn)地支撐到固定在以上的固定底座2上的支撐塊(未 示出)，在它的另一端傳輸耦合到以上的脈沖電動機(jī)432的輸出軸。公螺紋 桿431擰入在母螺紋塊(未示出)中形成的螺紋通孔，母螺紋塊從構(gòu)成可 移動支撐底座42的可移動支撐部分421的中心部分的下表面突出。因此， 通過利用脈沖電動機(jī)432在正常方向或反方向驅(qū)動公螺紋桿431，可移動支 撐底座42在箭頭Y表示的分度進(jìn)給方向(Y方向)沿著導(dǎo)軌41和41移動。
在示出的實(shí)施例中的激光光束施加單元5包括單元支座51和固定到單 元支座51的激光光束施加裝置52。單元支座51具有一對可滑動裝配到布 置在以上的安裝部分422的導(dǎo)軌423和423的導(dǎo)槽511和511，并且以這種 方式被支撐通過分別將導(dǎo)槽511和511裝配到以上的導(dǎo)軌423和423，它 能夠在箭頭Z表示的方向(Z方向)移動。
在示出的實(shí)施例中的激光光束施加單元5具有移動裝置53，其用于在 箭頭Z表示的方向(Z方向)沿著導(dǎo)軌423和423移動單元支座51。移動 裝置53包括公螺紋桿(未示出)以及用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動公螺紋桿的諸如脈沖電 動機(jī)532的驅(qū)動源，公螺紋桿布置在導(dǎo)軌423和423之間。通過利用脈沖 電動機(jī)532在正常方向或反方向驅(qū)動公螺紋桿(未示出)，單元支座51和 激光光束施加裝置52在箭頭Z表示的方向(Z方向)沿著導(dǎo)軌423和423 移動。在示出的實(shí)施例中，激光光束施加裝置52通過在正常方向驅(qū)動脈沖 電動機(jī)532向上移動并通過在反方向驅(qū)動脈沖電動機(jī)532向下移動。
以上的激光光束施加裝置52包括圓柱外殼521，其固定到單元支座51 并實(shí)際上水平地延伸。在外殼521中，安裝脈沖激光光束振蕩裝置，其包 括由YAG激光振蕩器或YV04激光振蕩器組成的脈沖激光光束振蕩器和重復(fù) 頻率設(shè)置裝置。該脈沖激光光束振蕩裝置使具有針對諸如在示出的實(shí)施例 中的藍(lán)寶石基板的工件的吸收率的波長(例如，355nm)的脈沖激光光束振 蕩。其中具有聚光透鏡(未示出)的聚光鏡522安裝在以上的外殼521的 端部。從以上的脈沖激光光束振蕩裝置振蕩的激光光束經(jīng)過傳輸光學(xué)系統(tǒng) (未示出)到達(dá)聚光鏡522，并以預(yù)定的聚焦光斑直徑從聚光鏡522施加到 保持在以上的卡盤臺36上的工件。
在示出的實(shí)施例中的激光加工機(jī)具有圖像拾取裝置55，其用于拾取由 安裝到外殼521的前端部分上的激光光束施加裝置52加工的區(qū)域的圖像。 該圖像拾取裝置55包括用于照明工件的照明裝置，用于捕獲由照明裝置照明的區(qū)域的光學(xué)系統(tǒng)，以及用于拾取由光學(xué)系統(tǒng)捕獲的圖像的圖像拾取裝
置(CCD)。圖像信號提供給下述的控制裝置。
在示出的實(shí)施例中的激光加工機(jī)包括用于檢測保持在卡盤臺36上的工 件的邊緣的裝置6。
圖1中示出的用于檢測工件的邊緣的裝置6由第一邊緣探測器6a和第 二邊緣探測器6b組成，第一邊緣探測器6a和第二邊緣探測器6b都安裝到 激光光束施加裝置52的聚光鏡522。第一邊緣探測器6a和第二邊緣探測器 6b以聚光鏡522的中心和圖2中示出的各自中心之間的預(yù)定距離L分別布 置在聚光鏡522在加工進(jìn)給方向X的兩側(cè)。第一邊緣探測器6a和第二邊緣 探測器6b可以具有相同的結(jié)構(gòu)，并且本發(fā)明的第一實(shí)施例將參照圖3說明。
圖3中示出的每個(gè)第一邊緣探測器6a和第二邊緣探測器6b包括圓 柱外殼61;用于使檢測光束振蕩的光束振蕩裝置62，其安裝在外殼61中； 用于使從光束振蕩裝置62振蕩的檢測光束聚焦的物鏡63;以及用于檢測穿 過物鏡63的檢測光束的反射光的反射光檢測裝置64。光束振蕩裝置62由 在示出的實(shí)施例中的激光二極管組成，并由下述的控制裝置控制。由激光 二極管組成的光束振蕩裝置62使例如具有10mW的輸出和1. 0mm直徑的檢 測光束LBa朝向從物鏡63的中心軸A以預(yù)定距離B偏置的位置以這種方式 振蕩檢測光束LBa的光軸平行于中心軸A。物鏡63使從光束振蕩裝置62 振蕩的檢測光束LBa聚焦，并施加它到作為以上的卡盤臺36的上表面的保 持表面。反射光檢測裝置64接收穿過物鏡63并在保持在卡盤臺36上的工 件上反射的檢測光束LBa的反射光LBb。該反射光檢測裝置64包括諸如在 示出的實(shí)施例中的位置傳感探測器(PSD)或CCD線傳感器的位置探測器 641，并且它的檢測信號提供給下述的控制裝置。
圖3中示出的第一邊緣探測器6a和第二邊緣探測器6b如上說明的設(shè) 計(jì)，并且將參照圖4 (a)和4 (b)說明它們的功能。
當(dāng)從光束振蕩裝置62振蕩的檢測光束LBa由物鏡63聚焦并折射，而 且施加到在前表面上具有工件W并保持在卡盤臺36上的切割帶T時(shí)，如圖 4 (a)所示，它在切割帶T的前表面上反射，然后它的反射光LBbl朝向物 鏡63移動。當(dāng)由物鏡63聚焦并折射的檢測光束LBa的焦點(diǎn)P調(diào)整為在如 圖4 (a)所示的這點(diǎn)處與切割帶T的前表面對齊時(shí)，焦點(diǎn)P位于在物鏡63 的中心軸A上的位置。從而由物鏡63聚焦并折射的檢測光束LBa的焦點(diǎn)P具有幾Wn的光斑直徑。在焦點(diǎn)P處在切割帶T的前表面上反射的反射光LBbl 到達(dá)物鏡63，以便由物鏡63折射，與物鏡63的中心軸A平行移動，并到 達(dá)位置探測器641的第一位置S1。位置探測器641向下述的控制裝置提供 表示收到反射光LBbl的第一位置信號Sl。
如圖4 (b)所示，隨后給出了這種情況的描述從光束振蕩裝置62 振蕩的檢測光束LBa由物鏡63聚焦并折射，而且施加到在前表面上具有工 件W并保持在卡盤臺36上的切割帶T。在這種情況下，由于由物鏡63聚焦 并折射的檢測光束LBa在焦點(diǎn)P的上游側(cè)上在工件W的上表面上反射，所 以檢測光束LBa的反射光LBb2到達(dá)比在焦點(diǎn)P反射的反射光LBbl更靠近 物鏡的中心軸A的位置。到達(dá)比在焦點(diǎn)P反射的反射光LBbl更靠近物鏡的 中心軸A的位置的反射光LBb2以小于反射光LBbl的折射系數(shù)的折射系數(shù) 來折射。結(jié)果，到達(dá)位置探測器641的反射光LBb2的第二位置S2不同于 以上的反射光LBbl的第一位置Sl的位置。從而在第二位置S2已經(jīng)接收反 射光LBb2的位置探測器641向下述的控制裝置提供表示收到反射光LBb2 的第二位置信號S2。已經(jīng)從位置探測器641接收位置信號的下述的控制裝 置斷定當(dāng)它已經(jīng)接收第一位置信號S1時(shí)，檢測光束已經(jīng)到達(dá)工件W不存 在的區(qū)域，并且當(dāng)它己經(jīng)接收第二位置信號S2時(shí)，檢測光束已經(jīng)到達(dá)工件 W的邊緣部分。
然后，將參照圖5說明根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的第一邊緣探測器6a 和第二邊緣探測器6b。在圖5中示出的第一邊緣探測器6a和第二邊緣探測 器6b實(shí)際上除了反射光檢測裝置64之外是相同的。由于其它元件實(shí)際上 是相同的，所以相同的元件給出相同的標(biāo)號并且省略它們的說明。
在圖5中示出的第一邊緣探測器6a和第二邊緣探測器6b中的反射光 檢測裝置64包括光傳感器643，其用于接收穿過物鏡63的檢測光束LBa 的反射光LBb;和遮蔽元件644，其布置在光傳感器643和物鏡63之間并 具有針孔644a。該遮蔽元件644設(shè)計(jì)為阻擋檢測光束LBa的反射光LBb， 其從振蕩裝置62振蕩，由物鏡63聚焦，在保持在卡盤臺36上的切割帶T 上反射，并由物鏡63折射。因此，遮蔽元件644具有阻擋在工件不存在的 區(qū)域反射并由物鏡折射的反射光的功能。并且，遮蔽元件644的針孔644a 如此設(shè)計(jì)，以致使檢測光束LBa的反射光LBb通過，其如下所述從振蕩裝 置62振蕩，由物鏡63聚焦，在保持在卡盤臺36上的工件W上反射，并由物鏡63折射。從而通過遮蔽元件644的針孔644a的反射光LBb由光傳感 器643接收。
在圖5中示出的第一邊緣探測器6a和第二邊緣探測器6b如上所述設(shè) 計(jì)，并且將參照圖6 (a)和6 (b)說明它們的功能。
當(dāng)從光束振蕩裝置62振蕩的檢測光束LBa由像在圖3和圖4 (a)和4 (b)示出的實(shí)施例的物鏡63聚焦并折射，并如圖6 (a)所示施加到具有 放在前表面并保持在卡盤臺36上的工件W的切割帶T時(shí)，它在切割帶T的 前表面上反射并且它的反射光LBbl朝向物鏡63移動。當(dāng)由物鏡聚焦并折 射的檢測光束LBa的焦點(diǎn)P調(diào)整為在如圖6 (a)所示的該點(diǎn)處與切割帶T 的前表面對齊時(shí)，焦點(diǎn)P位于在物鏡63的中心軸A上的位置。在焦點(diǎn)P處 在切割帶T的前表面上反射的反射光LBbl到達(dá)物鏡63，以便由物鏡63折 射，并與物鏡63的中心軸A平行。該反射光LBbl由布置在物鏡63和光傳 感器643之間的遮蔽元件644阻擋，并不到達(dá)光傳感器643。
如圖6 (b)所示，隨后給出了這種情況的描述從光束振蕩裝置62 振蕩并由物鏡63聚焦和折射的檢測光束LBa，施加到放在保持在卡盤臺36 上的切割帶T的前表面上的工件W的上表面。在這種情況下，由于由物鏡 63聚焦并折射的檢測光束LBa在焦點(diǎn)P的上游側(cè)上在工件W的上表面上反 射，所以它的反射光LBb2到達(dá)的位置比像圖3和圖4 (a)和4 (b)示出 的實(shí)施例在焦點(diǎn)P反射的反射光LBbl更靠近物鏡63的中心軸A。到達(dá)的位 置比在焦點(diǎn)P反射的反射光LBbl更靠近物鏡63的中心軸A的反射光LBb2 以小于反射光LBbl的折射系數(shù)的折射系數(shù)來折射。從而由物鏡63折射的 反射光LBb2經(jīng)過形成在遮蔽元件644中的針孔644a，并由光傳感器643 接收。當(dāng)光傳感器643接收經(jīng)過針孔644a的反射光LBb2時(shí)，它向下述的 控制裝置提供收到信號。因此，該下述的控制裝置斷定當(dāng)它沒有從光傳 感器643接收任何收到信號時(shí)，檢測光束LBa己經(jīng)到達(dá)工件W不存在的區(qū) 域，并且當(dāng)它已經(jīng)從光傳感器643接收收到信號時(shí)，檢測光束LBa已經(jīng)到 達(dá)工件W的邊緣部分。
第一邊緣探測器6a和第二邊緣探測器6b每個(gè)具有以下結(jié)構(gòu)。g口，它 們包括反射光檢測裝置64，其用于檢測從光束振蕩裝置62振蕩的檢測光束 LBa的反射光LBbl和反射光LBb2，光束振蕩裝置62使檢測光束LBa朝向 從物鏡63的中心軸A偏置預(yù)定的距離B的位置振蕩，使檢測光束LBa的光軸與中心軸A平行并穿過物鏡63。反射光檢測裝置64基于在工件不存在的 區(qū)域反射并由物鏡63折射的反射光和在工件上反射并由物鏡63折射的反 射光之間的位置差來檢測工件的邊緣。因此，裝置的整個(gè)結(jié)構(gòu)與使檢測光 束以一角度振蕩的結(jié)構(gòu)相比具有緊湊的結(jié)構(gòu)。此外，由于從以上的光束振 蕩裝置62振蕩的檢測光束LBa由物鏡63折射并以一角度施加到工件W的 上表面，所以即使當(dāng)工件是透明元件時(shí)，也能夠捕獲鏡面反射光。
返回圖l，在示出的實(shí)施例中的激光加工機(jī)包括控制裝置7?？刂蒲b置 7由計(jì)算機(jī)組成，計(jì)算機(jī)包括用于基于控制程序執(zhí)行計(jì)算處理的中央處理 單元(CPU) 71，用于存儲控制程序等的只讀存儲器(ROM) 72，用于存儲 運(yùn)行結(jié)果的讀/寫隨機(jī)訪問存儲器(RAM) 73，計(jì)數(shù)器74，輸入界面75和輸 出界面76。自以上的X方向位置檢測裝置374、 Y方向位置檢測裝置384、 圖像拾取裝置55和第一邊緣探測器6a和第二邊緣探測器6b的位置探測器 641或光傳感643的檢測信號，輸入到控制裝置7的輸入界面75?？刂菩?號從控制裝置7的輸出界面76提供給以上的脈沖電動機(jī)360，脈沖電動機(jī) 372，脈沖電動機(jī)382，脈沖電動機(jī)432，脈沖電動機(jī)532，脈沖激光光束施 加裝置52，第一邊緣探測器6a和第二邊緣探測器6b的光束振蕩裝置62， 和顯示裝置70等。
在示出的實(shí)施例中的激光加工機(jī)如上所述設(shè)計(jì)，并且以下將說明它的 功能。
圖7示出了作為工件的光學(xué)器件晶片IO放在安裝在環(huán)形框架F上的切 割帶T的前表面上的狀態(tài)。光學(xué)器件晶片10由藍(lán)寶石晶片、由在前表面10a 上以格子模式形成的多個(gè)街道101分割的多個(gè)區(qū)域、和形成在每個(gè)分割的 區(qū)域中的諸如發(fā)光二極管等的光學(xué)器件102組成。
為了沿著以上的光學(xué)器件晶片10的街道101執(zhí)行激光加工，光學(xué)器件 晶片10的切割帶T側(cè)首先放在圖1中示出的上述激光加工機(jī)的卡盤臺上， 以便前表面10a朝上，并且光學(xué)器件晶片IO通過切割帶T吸納。更進(jìn)一步 地，具有安裝其上的切割帶T的環(huán)形框架F由設(shè)在卡盤臺36上的夾具362 固定。
吸納如上所述的光學(xué)器件晶片10的卡盤臺36通過觸發(fā)加工進(jìn)給裝置 37來到圖像拾取裝置55的正下方的位置。在卡盤臺36位于圖像拾取裝置 55的正下方的位置之后，用于檢測要加工光學(xué)器件晶片10的區(qū)域的對齊工作由圖像拾取裝置55和控制裝置7來執(zhí)行。即，圖像拾取裝置55和控制 裝置7執(zhí)行諸如模式匹配等的圖像處理，以便在光學(xué)器件晶片10的預(yù)定方 向形成的街道101與以上的聚光鏡522對齊，從而實(shí)現(xiàn)激光光束施加位置 的對齊。更進(jìn)一步地，激光光束施加位置的對齊在與以上的預(yù)定方向垂直 的方向形成在光學(xué)器件晶片10上的街道101上也類似地執(zhí)行。
在檢測到形成在保持在卡盤臺36上的光學(xué)器件晶片10上的街道101 并如上所述執(zhí)行激光光束施加位置的對齊之后，觸發(fā)加工進(jìn)給裝置37和第 一分度進(jìn)給裝置38，以便將卡盤臺36移動到聚光鏡522和邊緣檢測裝置6 所在的激光光束施加區(qū)域，以致形成在光學(xué)器件晶片10上的預(yù)定街道101 與聚光鏡522和邊緣檢測裝置6對齊，如圖8 (a)所示。在該點(diǎn)處，在光 學(xué)器件晶片10的圖8 (a)中的左端如此定位，以致在聚光鏡522和邊緣檢 測裝置6的右側(cè)。然后，觸發(fā)邊緣檢測裝置6的第一邊緣探測器6a并觸發(fā) 加工進(jìn)給裝置37，以便以預(yù)定的加工進(jìn)給速率在如圖8 (a)中箭頭X1所 示的加工進(jìn)給方向移動卡盤臺36。在該點(diǎn)處，在第一邊緣探測器6a是圖3 中示出的邊緣探測器的情況下，當(dāng)從光束振蕩裝置62振蕩并由物鏡63聚 焦和折射的檢測光束LBa如圖8 (a)所示施加到切割帶T時(shí)，反射光LBbl 到達(dá)像圖4(a)中示出的實(shí)施例的位置探測器641的第一位置S1，并且位 置探測器641向控制裝置7提供表示收到反射光LBbl的第一位置信號Sl。 同時(shí)，在第一邊緣探測器6a是圖5中示出的邊緣探測器的情況下，當(dāng)從光 束振蕩裝置62振蕩并由物鏡63聚焦和折射的檢測光束LBa如圖8 (a)所 示施加到切割帶T時(shí)，反射光LBbl像圖6 (a)中示出的實(shí)施例由遮蔽元件 644阻擋。
此后，當(dāng)卡盤臺36從如圖8 (a)中示出的狀態(tài)以箭頭X1所示的加工 進(jìn)給方向移動，并且從光束振蕩裝置62振蕩并由物鏡63聚焦和折射的檢 測光束LBa如圖8 (b)所示施加到光學(xué)器件晶片10的左端(邊緣)時(shí)，在 光學(xué)器件晶片10的上表面反射的反射光LBb2到達(dá)像圖4 (b)中示出的實(shí) 施例的位置探測器641的第二位置S2，在圖4 (b)示出的實(shí)施例的情況下 第一邊緣探測器6a是圖3中示出的邊緣探測器，并且位置探測器641向控 制裝置7提供表示收到反射光LBb2的第二位置信號S2。已經(jīng)接收該第二位 置信號S2的控制裝置7斷定光學(xué)器件晶片10的左端(邊緣)已經(jīng)到達(dá)第 一邊緣探測器6a正下方的位置。同時(shí)，當(dāng)?shù)谝贿吘壧綔y器6a是圖5中示出的邊緣探測器，并且從光束振蕩裝置62振蕩并由物鏡63聚焦和折射的 檢測光束LBa如圖8 (b)所示施加到光學(xué)器件晶片10的左端(邊緣)時(shí)， 在光學(xué)器件晶片10的上表面反射的反射光LBb2像圖6 (b)中示出的實(shí)施 例經(jīng)過形成在遮蔽元件644中的針孔644a并由光傳感器643接收。已經(jīng)接 收經(jīng)過形成在遮蔽元件644中的針孔644a的反射光LBb2的光傳感器643 向控制裝置7提供收到信號。已經(jīng)接收自光傳感器643的收到信號的控制 裝置7斷定光學(xué)器件晶片10的左端(邊緣)己經(jīng)到達(dá)第一邊緣探測器6a 正下方的位置。
在控制裝置7斷定光學(xué)器件晶片10的左端(邊緣)已經(jīng)到達(dá)如圖8 (b) 所示的第一邊緣探測器6a正下方的位置之后，它基于從X方向位置檢測裝 置374的檢測信號獲得在卡盤臺的箭頭XI表示的方向的移動距離。并且， 當(dāng)該移動距離達(dá)到在如圖8 (c)所示的第一邊緣探測器6a的中心和聚光鏡 522的中心之間的距離L時(shí)，控制裝置7斷定光學(xué)器件晶片10的左端(邊 緣)已經(jīng)到達(dá)聚光鏡522的正下方的位置，并且觸發(fā)激光光束施加裝置52 來從聚光鏡522施加脈沖激光光束(激光光束施加步驟)。結(jié)果，脈沖激光 光束從光學(xué)器件晶片10的左端(邊緣)沿著街道施加。當(dāng)卡盤臺在圖8 (c) 中的箭頭XI表示的加工進(jìn)給方向移動，同時(shí)從聚光鏡522施加脈沖激光光 束，光學(xué)器件晶片10的右端(邊緣)經(jīng)過如圖9 (a)中示出的第一邊緣探 測器6a的正下方的位置，并且從第一邊緣探測器6a施加的檢測光束LBa 到達(dá)切割帶T時(shí)，控制裝置7斷定光學(xué)器件晶片10在第一邊緣探測器6a 的正下方不存在，并且基于來自如上所述的X方向位置檢測裝置374的撿 測信號獲得在由卡盤臺36的箭頭XI表示的方向的移動距離。當(dāng)該移動距 離達(dá)到在如圖9 (b)所示的第一邊緣探測器6a的中心和聚光鏡522的中心 之間的距離L時(shí)，控制裝置7斷定光學(xué)器件晶片10的右端(邊緣)已經(jīng)到 達(dá)聚光鏡522的正下方的位置，終止從聚光鏡522的脈沖激光光束的施加 并停止卡盤臺36的移動。結(jié)果，如圖9 (b)和9 (c)所示，在光學(xué)器件 晶片10中的街道101的兩端之間形成凹槽110。
例如，在以上的激光光束施加步驟中的加工條件設(shè)置如下
光源LD激發(fā)Q開關(guān)Nd: YV04激光
波長355醒
重復(fù)頻率70kHz平均輸出1.0W 聚焦光斑直徑IOWII 加工進(jìn)給速率70mm/秒
在如上所述沿著形成在光學(xué)器件晶片10上的預(yù)定街道101執(zhí)行激光光 束施加步驟之后，觸發(fā)第一分度進(jìn)給裝置38，以便將卡盤臺36移動相當(dāng)于 街道101之間在分度進(jìn)給方向的間隔的距離，并且也觸發(fā)加工進(jìn)給裝置37， 以便將光學(xué)器件晶片10的右端帶到聚光鏡522和邊緣檢測裝置6的左側(cè)的 位置，如圖10所示。然后，觸發(fā)第二邊緣探測器6b，并且觸發(fā)加工進(jìn)給裝 置37，以便以預(yù)定的加工進(jìn)給速率在由圖10中的箭頭X2表示的加工進(jìn)給 方向移動卡盤臺36來執(zhí)行以上的激光光束施加步驟。由于在示出的實(shí)施例 中，第一邊緣探測器6a和第二邊緣探測器6b分別以中心到中心的距離L 布置在聚光鏡522的加工進(jìn)給方向X的兩側(cè)，所以根據(jù)卡盤臺36的向前或 向后的移動觸發(fā)第一邊緣探測器6a或第二邊緣探測器6b，以致在卡盤臺 36的向前移動和向后移動的期間能夠執(zhí)行激光光束施加步驟。
在沿著以光學(xué)器件晶片10的預(yù)定方向延伸的所有街道101執(zhí)行以上的 激光光束施加步驟之后，卡盤臺36轉(zhuǎn)動90°，以便沿著與以上的預(yù)定方向 垂直的方向延伸的街道101執(zhí)行以上的激光光束施加步驟。
權(quán)利要求
1. 一種用于檢測工件的邊緣的裝置，該工件保持在加工機(jī)的卡盤臺上，該裝置具有用于使檢測光束振蕩的光束振蕩裝置、用于使從光束振蕩裝置振蕩的檢測光束聚焦的物鏡和用于檢測穿過物鏡的檢測光束的反射光的反射光檢測裝置，其中光束振蕩裝置使檢測光束振蕩以使檢測光束的光軸在與物鏡的中心軸偏置的位置平行于物鏡的中心軸；以及基于在當(dāng)從光束振蕩裝置振蕩并穿過物鏡的檢測光束在工件不存在的區(qū)域上反射并由物鏡折射時(shí)獲得的反射光和當(dāng)檢測光束在工件上反射并由物鏡折射時(shí)獲得的反射光之間的位置差，反射光檢測裝置檢測工件的邊緣。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于檢測工件的邊緣的裝置，其中反射光 檢測裝置包括位置探測器，其用于接收在工件不存在的區(qū)域上反射并由物 鏡折射的反射光和在工件上反射并由物鏡折射的反射光。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于檢測工件的邊緣的裝置，其中反射光 檢測裝置包括遮蔽元件，其用于阻擋在工件不存在的區(qū)域上反射并由物 鏡折射的反射光；和光傳感器，其用于接收在工件上反射并由物鏡折射的 反射光。
4. 一種激光加工機(jī)，包括卡盤臺，其用于保持工件；激光光束施 加裝置，其包括用于施加激光光束到保持在卡盤臺上的工件的聚光鏡；以 及加工進(jìn)給裝置，其用于使卡盤臺和激光光束施加裝置相對彼此移動，其 中激光加工機(jī)還包括用于檢測工件邊緣的裝置，其在加工進(jìn)給方向鄰近 聚光鏡布置；用于檢測工件邊緣的裝置具有用于使檢測光束振蕩的光束振蕩裝置， 用于使從光束振蕩裝置振蕩的檢測光束聚焦的物鏡，和用于檢測穿過物鏡 的檢測光束的反射光的反射光檢測裝置；光束振蕩裝置使檢測光束振蕩以使檢測光束的光軸在與物鏡的中心 軸偏置的位置平行于物鏡的中心軸；以及基于在當(dāng)從光束振蕩裝置振蕩并穿過物鏡的檢測光束在工件不存在 的區(qū)域上反射并由物鏡折射時(shí)獲得的反射光和當(dāng)檢測光束在工件上反射 并由物鏡折射時(shí)獲得的反射光之間的位置差，反射光檢測裝置檢測工件的 邊緣。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光加工機(jī)，其中用于檢測工件邊緣的裝 置布置在聚光鏡在加工進(jìn)給方向的兩側(cè)。
全文摘要
一種用于檢測保持在加工機(jī)的卡盤臺上的工件的邊緣的裝置，其具有用于使檢測光束振蕩的光束振蕩裝置，用于使自光束振蕩裝置振蕩的檢測光束聚焦的物鏡，和用于檢測穿過物鏡的檢測光束的反射光的反射光檢測裝置，其中光束振蕩裝置以這種方式使檢測光束振蕩檢測光束的光軸在與物鏡的中心軸偏置的位置平行于物鏡的中心軸；以及反射光檢測裝置基于在當(dāng)自光束振蕩裝置振蕩并穿過物鏡的檢測光束在工件不存在的區(qū)域上反射并由物鏡折射時(shí)獲得的反射光和當(dāng)檢測光束在工件上反射并由物鏡折射時(shí)獲得的反射光之間的位置差來檢測工件的邊緣。
文檔編號G01B11/24GK101464140SQ20081018565
公開日2009年6月24日 申請日期2008年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月18日
發(fā)明者澤邊大樹, 能丸圭司 申請人:株式會社迪思科