激光光线的光点形状检测方法以及光点形状检测装置的制作方法

专利名称：激光光线的光点形状检测方法以及光点形状检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对从激光加工器的激光光线振荡构件振荡出并由聚光器会聚的激光光线的光点形状进行检测的激光光线的光点形状检测方法以及光点形状检测装置。
背景技术：
在半导体器件制造步骤中，在大致圆板形状的半导体晶片的表面，由形成为格子状的分割预定线划分出多个区域，在该划分出的区域中形成IC、LSI等器件。通过沿着分割预定线切断这样形成的半导体晶片，对形成了器件的区域进行分割，制造各个器件。并且，通过对在蓝宝石基板或碳化硅基板的表面层叠了氮化镓系化合物半导体等的光器件晶片也沿着分割预定线切断，将其分割成各个发光二极管、激光二极管等光器件，广泛利用于电气设备。作为上述沿着分割预定线对晶片进行分割的方法，提出了如下方法:通过沿着分割预定线照射相对于晶片具有吸收性的波长的脉冲激光光线，形成作为断裂起点的激光加工槽，通过沿着形成有该作为断裂起点的激光加工槽的分割预定线赋予外力而进行割断(例如参照专利文献I)。并且，作为上述沿着分割预定线对晶片进行分割的方法，还尝试如下的激光加工方法:使用相对于晶片具有透过性的波长的脉冲激光光线，与聚光点相应地对应该分割的区域的内部照射脉冲激光光线。在使用该激光加工方法的分割方法中，与聚光点相应地从晶片的一个面侧向内部照射相对于晶片具有透过性的波长的脉冲激光光线，沿着间隔道在晶片内部连续形成改质层，沿着由于形成该改质层而使强度低下的间隔道施加外力，由此，使晶片断裂并进行分割(例如参照专利文献2)。但是，对激光光线进行会聚的聚光器由组合了多个凸透镜和凹透镜的组合透镜构成，所以，从激光振荡器 到聚光器的光学系统存在畸变，会聚光点形状不一定会聚成圆形等的期望形状。已知激光光线的会聚光点形状和会聚光点的大小对加工品质造成影响，因此，检测对晶片等被加工物照射的激光光线的光点形状和会聚光点的大小。专利文献I日本特开平10-305420号公报专利文献2日本专利第3408805号公报而且，关于对晶片等被加工物照射的激光光线的光点形状和聚光点位置的检测，例如实施如下方法:使激光光线的光点位于磨砂玻璃上，通过CCD照相机从背侧对光点进行摄像，但是，存在由于磨砂玻璃的散射光而无法检测准确的光点形状和聚光点位置的问题。

发明内容
本发明是鉴于上述事实而完成的，其主要技术课题在于，提供能够准确地检测激光光线的光点形状和聚光点位置(焦距)的激光光线的光点形状检测方法。为了解决上述主要技术课题，根据本发明，提供一种激光光线的光点形状检测方法，对由激光光线振荡构件振荡出并由聚光器会聚的激光光线的光点形状进行检测，该激光光线的光点形状检测方法的特征在于包括:透明基板定位步骤，将在表面形成有细微棱镜的透明基板以能够在与Z轴方向垂直的X轴方向以及与Z轴方向和X轴方向垂直的Y轴方向上移动的方式,定位到由聚光器会聚的激光光线的光轴(Z轴)上，其中，该细微棱镜的大小比会聚光点的大小小；激光光线照射步骤，通过该聚光器对不能对该透明基板进行加工的输出的激光光线进行会聚并照射到形成于该透明基板的细微棱镜所处的区域；

光强检测步骤，在对形成于该透明基板的细微棱镜所处的区域照射了激光光线的状态下，在使该透明基板相对于该聚光器在X轴方向和Y轴方向上相对移动的同时通过光强检测构件检测由形成于该透明基板的细微棱镜折射后的光的光强；以及光强映射图生成步骤，生成在该光强检测步骤中检测到的细微棱镜的x、y坐标值处的光强映射图，该光点形状检测方法包括:光点形状图像形成步骤，使该聚光器定位于Z轴方向的多个检测位置而实施该光强检测步骤和该光强映射图生成步骤，根据在该光强映射图生成步骤中生成的多个光强映射图，生成激光光线的光点形状图像；以及显示步骤，在显示构件中显示通过该光点形状图像形成步骤生成的光点形状图像。此外，根据本发明，提供一种激光光线的光点形状检测装置，其对由激光光线振荡构件振荡出并由聚光器会聚的激光光线的光点形状进行检测，该激光光线的光点形状检测装置的特征在于具有:透明基板，其配设在由聚光器会聚的激光光线的光轴(Z轴)上，在表面形成有细微棱镜，该细微棱镜的大小比会聚光点的大小小；x轴方向移动构件，其使该透明基板在与Z轴方向垂直的X轴方向上移动；Y轴方向移动构件，其使该透明基板在与Z轴方向和X轴方向垂直的Y轴方向上移动3轴方向移动构件,其使该聚光器在Z轴方向上移动；X轴方向位置检测构件，其对形成于该透明基板的细微棱镜的X轴方向位置进行检测；Y轴方向位置检测构件，其对形成于该透明基板的细微棱镜的Y轴方向位置进行检测；Z轴方向位置检测构件，其对该聚光器的Z轴方向位置进行检测；光强检测构件，其对由形成于该透明基板的细微棱镜折射后的光的光强进行检测；控制构件，其根据来自该光强检测构件、该X轴方向位置检测构件、该Y轴方向位置检测构件以及该Z轴方向位置检测构件的检测信号，求出激光光线的光点形状；以及显示构件，其对由该控制构件求出的激光光线的光点形状进行显示，该控制构件执行如下步骤:激光光线照射步骤，使该激光光线振荡构件工作，通过该聚光器对不能对该透明基板进行加工的输出的激光光线进行会聚并照射到形成于该透明基板的细微棱镜所处的区域；光强检测步骤，在对形成于该透明基板的细微棱镜所处的区域照射了激光光线的状态下，使该X轴方向移动构件和该Y轴方向移动构件工作，在使该透明基板相对于该聚光器在X轴方向和Y轴方向上相对移动的同时通过光强检测构件检测由形成于该透明基板的细微棱镜折射后的光的光强；光强映射图生成步骤，生成在该光强检测步骤中检测到的细微棱镜的x、y坐标值处的光强映射图；光点形状图像形成步骤，使该聚光器定位于Z轴方向的多个检测位置而实施该光强检测步骤和该光强映射图生成步骤，根据在该光强映射图生成步骤中生成的多个光强映射图，生成激光光线的光点形状图像；以及显示步骤，在该显示构件中显示通过该光点形状图像形成步骤生成的光点形状图像。上述透明基板由石英基板构成，细微棱镜形成于石英基板上。此外，上述光强检测构件由以下部件构成:成像镜头1，其定位于由形成于透明基板的细微棱镜折射的光的光轴上；以及光检测器，其捕捉通过该成像镜头成像后的光。在本发明的激光光线的光点形状检测方法以及光点形状检测装置中包括:透明基板定位步骤，将在表面形成有大小比会聚光点的大小小的细微棱镜的透明基板以能够在与Z轴方向垂直的X轴方向以及与Z轴方向和X轴方向垂直的Y轴方向上移动的方式，定位到由聚光器会聚的激光光线的光轴(Z轴)上；激光光线照射步骤，通过该聚光器对不能对该透明基板进行加工的输出的激光光线进行会聚并照射到形成于该透明基板的细微棱镜所处的区域；光强检测步骤，在对形成于透明基板的细微棱镜所处的区域照射了激光光线的状态下，在使透明基板相对于聚光器在X轴方向和Y轴方向上相对移动的同时通过光强检测构件检测由形成于透明基板的细微棱镜折射后的光的光强；光强映射图生成步骤，生成在光强检测步骤中检测到的细微棱镜的X、y坐标值处的光强映射图，还包括:光点形状图像形成步骤，使聚光器在Z轴方向的多个检测位置处实施光强检测步骤和光强映射图生成步骤，根据在光强映射图生成步骤中生成的多个光强映射图，生成激光光线的光点形状图像；以及显示步骤，在显示构件中显示通过该光点形状图像形成步骤生成的光点形状图像，因此能够根据光强映射图求出作为光点的边界部的轮廓(光点形状)。并且，在激光光线的光轴(Z轴)方向上的多个检 测位置处检测到的光点的大小(面积)最小的光点成为会聚光点，从而能够求出会聚光点的大小(面积)，并且能够准确地求出聚光器的焦距。


图1是实施本发明的激光光线的光点形状检测方法的激光加工器的立体图。图2是在图1所示的激光加工器上装备的激光光线照射构件的结构框图。图3是构成本发明的激光光线的光点形状检测装置的光点形状检测机构的立体图。图4是分解示出图3所示的光点形状检测机构的结构部件的立体图。图5是示出设置于构成图3所示的光点形状检测机构的透明基板的细微棱镜与光强检测构件之间的关系的说明图。图6是在图1所示的激光加工器上装备的控制构件的结构框图。图7是本发明的激光光线的光点形状检测方法中的透明基板定位步骤的说明图。图8是本发明的激光光线的光点形状检测方法中的光强检测步骤的说明图。图9是示出在本发明的激光光线的光点形状检测方法中的光强映射图生成步骤中生成的光强映射图的一例的图。图10是本发明的激光光线的光点形状检测方法中的光点形状图像形成步骤的说明图。标号说明2:静止基座；3:卡盘台机构；36:卡盘台；37:加工进给构件；374:X轴方向位置检测构件；38:第I分度进给构件；384:Y轴方向位置检测构件；4:激光光线照射单元支承机构；43 第2分度进给构件；5:激光光线照射单元；52:激光光线照射构件；524:聚光器；53:Z轴方向移动构件；54:Z轴方向位置检测构件；6:光点形状检测机构；61:基座；63:第
I支承框体；64 第2支承框体；65:透明基板；651:细微棱镜；66:光强检测构件；67:X轴方向移动构件；68:Y轴方向移动构件；7:控制构件；70:显示构件。
具体实施例方式下面，参照附图对本发明的激光光线的光点形状检测方法以及光点形状检测装置的优选实施方式进行详细说明。图1示出用于实施本发明的激光光线的光点形状检测方法的激光加工器的立体图。图1所示的激光加工器具有:静止基座2 ;卡盘台机构3，其以能够在箭头X所示的X轴方向上移动的方式配设在该静止基座2上，保持被加工物；激光光线照射单元支承机构4，其以能够在与上述X轴方向正交的箭头Y所示的Y轴方向上移动的方式配设在静止基座2上；以及激光光线照射单元5，其以能够在与X轴方向和Y轴方向垂直的箭头Z所示的Z轴方向上移动的方式配设在该激光光线照射单元支承机构4上。上述卡盘台机构3具有:沿着X轴方向平行地配设在静止基座2上的一对导轨31、31、以能够在X轴方向上移动的方式配设在该导轨31、31上的第I滑动块32、以能够在Y轴方向上移动的方式配设在该第I滑动块32上的第2滑动块33、通过圆筒部件34支承在该第2滑动块33上的支承台35、以及作为保持被加工物的保持构件的卡盘台36。该卡盘台36具有由多孔性材料形成的吸附卡盘361，在吸附卡盘361的上表面即保持面上，通过未图示的吸引构件保持被计测物。通过在圆筒部件34内配设的未图示的脉冲电机使这样构成的卡盘台36旋转。另外，在卡盘台36上配设有用于固定环状框架的夹具362，该框架通过保护带来支承被加工物。上述第I滑动块32在其下表面设有与上述一对导轨31、31嵌合的一对被引导槽321、321，并且，在其上表面设有沿`着X轴方向平行形成的一对导轨322、322。这样构成的第I滑动块32构成为，能够通过使被引导槽321、321与一对导轨31、31嵌合，沿着一对导轨31、31在X轴方向上移动。图示的实施方式中的卡盘台机构3具有作为用于使第I滑动块32沿着一对导轨31、31在X轴方向上移动的X轴方向移动构件的加工进给构件37。加工进给构件37包括在上述一对导轨31与31之间平行配设的外螺纹杆371、以及用于对该外螺纹杆371进行旋转驱动的脉冲电动机372等的驱动源。就外螺纹杆371而言，其一端以旋转自如的方式支承在固定于上述静止基座2的轴承块373上，其另一端与上述脉冲电动机372的输出轴传动连接。另外，外螺纹杆371与贯通内螺纹孔螺合，该贯通内螺纹孔形成于在第I滑动块32的中央部下表面突出设置的未图示的内螺纹块上。因此，通过脉冲电动机372对外螺纹杆371进行正转和反转驱动，由此，使第I滑动块32沿着导轨31、31在X轴方向上移动。图示的实施方式中的激光加工器具有用于检测上述卡盘台36的移动位置的X轴方向位置检测构件374 J轴方向位置检测构件374由沿着导轨31配设的线性刻度374a、以及配设在第I滑动块32上并与第I滑动块32 —起沿着线性刻度374a移动的读取头374b构成。在图示的实施方式中，该X轴方向位置检测构件374的读取头374b每隔0.1iim向后述的控制构件送出I个脉冲的脉冲信号。然后，后述的控制构件通过对所输入的脉冲信号进行计数，检测卡盘台36的X轴方向移动位置。
上述第2滑动块33在其下表面设有与设于上述第I滑动块32的上表面的一对导轨322、322嵌合的一对被引导槽331、331，通过使该被引导槽331、331与一对导轨322、322嵌合，构成为能够在Y轴方向上移动。图示的实施方式中的卡盘台机构3具有作为用于使第2滑动块33沿着设于第I滑动块32的一对导轨322、322而在Y轴方向上移动的Y轴方向移动构件的第I分度进给构件38。第I分度进给构件38包括在上述一对导轨322与322之间平行配设的外螺纹杆381、以及用于对该外螺纹杆381进行旋转驱动的脉冲电动机382等的驱动源。就外螺纹杆381而言，其一端以旋转自如的方式支承在固定于上述第I滑动块32的上表面的轴承块383上，其另一端与上述脉冲电动机382的输出轴传动连接。另夕卜，外螺纹杆381与贯通内螺纹孔螺合，该贯通内螺纹孔形成于在第2滑动块33的中央部下表面突出设置的未图示的内螺纹块上。因此，通过脉冲电动机382对外螺纹杆381进行正转和反转驱动，由此，使第2滑动块33沿着导轨322、322而在Y轴方向上移动。图示的实施方式中的激光加工器具有用于检测上述第2滑动块33的Y轴方向移动位置的Y轴方向位置检测构件384。Y轴方向位置检测构件384由沿着导轨322配设的线性刻度384a、以及配设在第2滑动块33上并与第2滑动块33 —起沿着线性刻度384a移动的读取头384b构成。在图示的实施方式中，该Y轴方向位置检测构件384的读取头384b每隔0.1 y m向后述的控制构件送出I个脉冲的脉冲信号。然后，后述的控制构件通过对所输入的脉冲信号进行计数，检测卡盘台36的分度进给位置。上述激光光线照射单元支承机构4具有:一对导轨41、41，其沿着Y轴方向平行配设在静止基座2上；以及可动支承基座42，其以能够在Y轴方向上移动的方式配设在该导轨41、41上。该可动支承基座42由以能够移动的方式配设在导轨41、41上的移动支承部421、以及安装在该移动支承部421上的装配部422构成。装配部422在一侧面平行设置有在Z轴方向上延伸的一对导轨423、423。图示的实施方式中的激光光线照射单元支承机构4具有用于使可动支承基座42沿着一对导轨41、41在Y轴方向上移动的第2分度进给构件43。第2分度进给构 件43包括在上述一对导轨41、41之间平行配设的外螺纹杆431、以及用于对该外螺纹杆431进行旋转驱动的脉冲电动机432等的驱动源。就外螺纹杆431而言，其一端以旋转自如的方式支承在固定于上述静止基座2的未图示的轴承块上，其另一端与上述脉冲电动机432的输出轴传动连接。另外，外螺纹杆431与内螺纹孔螺合，该内螺纹孔形成于在构成可动支承基座42的移动支承部421的中央部下表面突出设置的未图示的内螺纹块上。因此，通过脉冲电动机432对外螺纹杆431进行正转和反转驱动，由此，使可动支承基座42沿着导轨41、41在Y轴方向上移动。图示的实施方式中的激光光线照射单元5具有单元保持架51、以及安装在该单元保持架51上的激光光线照射构件52。单元保持架51设有以能够滑动的方式与设于上述装配部422的一对导轨423、423嵌合的一对被引导槽511、511，通过使该被引导槽511、511与上述导轨423、423嵌合，以能够在Z轴方向上移动的方式被支承。图示的激光光线照射构件52包括固定在上述单元保持架51上且实质上水平延伸的圆筒形状的外壳521。如图2所示，在外壳521内配设有激光光线振荡构件522和输出调整构件523。该激光光线振荡构件522和输出调整构件523由后述的控制构件控制。并且，激光光线照射构件52具有聚光器524,该聚光器524对从上述激光光线振荡构件522振荡出并由输出调整构件523调整了输出的激光光线进行会聚，将其照射到由卡盘台36保持的被加工物。该聚光器524由组合了多个凸透镜和凹透镜的组合透镜构成，装配在上述外壳521的前端部。返回图1继续说明时，在构成激光光线照射构件52的外壳521的前端部配设有摄像构件55，该摄像构件55检测应该通过从上述聚光器524照射的激光光线进行激光加工的加工区域。该摄像构件55具有对被加工物进行照明的照明构件、捕捉由该照明构件照明的区域的光学系统、对由该光学系统捕捉的像进行摄像的摄像元件(CCD)等，向未图示的控制构件送出所摄像的图像数据。参照图1继续说明时，图示的实施方式中的激光光线照射单元5具有用于使单元保持架51沿着一对导轨423、423在Z轴方向上移动的Z轴方向移动构件53。Z轴方向移动构件53与上述加工进给构件37、第I分度进给构件38和第2分度进给构件43同样，包括在一对导轨423、423之间配设的外螺纹杆(未图示)、以及用于对该外螺纹杆进行旋转驱动的脉冲电动机532等的驱动源，通过脉冲电动机532对未图示的外螺纹杆进行正转和反转驱动，由此，使单元保持架51和激光光线照射构件52沿着一对导轨423、423在Z轴方向上移动。图示的实施方式中的激光光线照射单元5具有用于检测激光光线照射构件52的Z轴方向位置的Z轴方向位置检测构件54。Z轴方向位置检测构件54由与上述导轨423、423平行配设的线性刻度54a、以及安装在上述单元保持架51上并与单元保持架51 —起沿着线性刻度54a移动的读取头57b构成。在图示的实施方式中，该Z轴方向位置检测构件54的读取头54b每隔0.1 μ m向后述的控制构件送出I个脉冲的脉冲信号。并且，激光光线照射单元5具有配设在激光光线照射构件52的壳体521的前端部并对后述的被加工物的加工区域进行摄像的摄像构件55。该摄像构件55向后述的控制构件送出所摄像的图像信号。图3示出了构成光点形状检测装置的光点形状检测机构6的立体图，该光点形状检测装置对由上述激光光线照射构件52的激光光线振荡构件522振荡出并由聚光器524会聚的激光光线的光点形状 进行检测。光点形状检测机构6具有基座61、配设在该基座61上的支承构件62、被支承在该支承构件62上的第I支承框体63、以能够在X轴方向上移动的方式被支承在该第I支承框体63上的第2支承框体64、以能够在Y轴方向上移动的方式被支承在该第2支承框体64上的透明基板65和光强检测构件66。在图示的实施方式中，基座61形成为与上述卡盘台36大致相同大小的圆盘状。在图示的实施方式中，如图4所示，上述支承构件62由4个支承柱621构成，4个支承柱621被配置成四边形。在图示的实施方式中，上述第I支承框体63由以下部件构成:形成正方形的框的具有相同长度的4个侧板631、632、633、634 ;以及该侧板的下表面的装配于与X轴方向平行的侧板631、632的下表面且朝内侧突出的一对第I导轨635、635。如图3所示，这样构成的上述第I支承框体63被装配到由4个支承柱621构成的支承构件62上。如图4所示，上述第2支承框体64由以下部件构成:形成长方形的框的具有相同长度的2个侧板641、642和具有相同长度的2个侧板643、644 ;以及该侧板的下表面的装配于与Y轴方向平行的侧板643、644的下表面且朝内侧突出的一对第2导轨645、645。另外，2个侧板643、644的长度形成为与上述第I支承框体63的侧板631与632的内表面之间对应的尺寸。此外，2个侧板641、642的长度形成为比上述第I支承框体63的侧板633与634的长度短的尺寸。在这样构成的第2支承框体64的与Y轴方向平行的一个侧板643的外表面装配有X轴方向移动构件67。该X轴方向移动构件67由扩展宽度根据施加的电压而发生变化的压电元件构成，在图示的实施方式中，在施加IV的电压时扩展Iu m。将这样构成的第2支承框体64和X轴方向移动构件67如图3所示那样在第I支承框体63内载置到第I导轨635、635上。然后，将X轴方向移动构件67的外表面(与装配于侧板643的外表面的面相反侧的面)装配到构成第I支承框体63的侧板633的内表面。因此，通过向X轴方向移动构件67施加电压，X轴方向移动构件67沿着第I导轨635、635与施加电压对应地在X轴方向上扩展。在图示的实施方式中，上述透明基板65由正方形的石英基板构成，其一边被设定为上述第2支承框体64的与Y轴方向平行的侧板643、644的内表面之间对应的尺寸。在透明基板65的表面中央部,形成有细微棱镜651,该细微棱镜651的大小比从上述聚光器524照射的激光光线的会聚光点的大小小。该细微棱镜651形成为长度A为2 ii m、宽度B为
2u m,并且如图5所示，倾斜角C被设定为30度。在这样构成的透明基板65中的与细微棱镜651的宽度B方向平行的侧面上装配有Y轴方向移动构件68。该Y轴方向移动构件68与上述X轴方向移动构件67同样，由扩展宽度根据施加的电压而发生变化的压电元件构成，在图示的实施方式中，在施加IV的电压时扩展I Pm。将这样构成的透明基板65和Y轴方向移动构件68如图3和图4所不那样在第2支承框体64内载置到第2导轨645、645上。然后，将Y轴方向移动构件68的外表面(与装配于透明基板65的侧面的面相反侧的面)装配到构成第2支承框体64的侧板642的内表面。因此，通过向Y轴方向移动构件68施加电压，透明基板65沿着第2导轨645、645与施加电压对应地在Y轴方向上扩展。在上述基座61上,将上述光强检测构件66配设于能够捕捉由细微棱镜651折射的光的位置。如图5所示，该光强检测构件66由以下部件构成:定位于由细微棱镜651折射的光的光轴上的成像镜头 661 ;以及捕捉由该成像镜头661成像后的光的光检测器662。这样构成的光强检测构件66向后述的控制构件送出与光检测器662捕捉到的光的光强对应的电压信号。图示的实施方式中的激光加工器具有图6所示的控制构件7。控制构件7由计算机构成，具有按照控制程序进行运算处理的中央处理装置(CPU)71、存储控制程序等的只读存储器(ROM) 72、存储运算结果等的可读写的随机存取存储器(RAM) 73、计数器74、输入接口 75和输出接口 76。对控制构件7的输入接口 75输入来自上述X轴方向位置检测构件374、Y轴方向位置检测构件384、Z轴方向位置检测构件54、摄像构件55、光强检测构件66的光检测器662等的检测信号。而且，从控制构件7的输出接口 76对上述脉冲电动机372、脉冲电动机382、脉冲电动机432、脉冲电动机532、激光光线振荡构件522、输出调整构件523、X轴方向移动构件67、Y轴方向移动构件68、显示构件70等输出控制信号。图示的实施方式中的激光加工器如上所述那样构成，下面对其作用进行说明。为了对从上述激光加工器中的激光光线照射构件52的聚光器524照射的激光光线的光点形状进行检测，如图7所示，将具备透明基板65的光点形状检测机构6的基座61载置到卡盘台36上，该透明基板65具有上述细微棱镜651。此时，将构成第I支承框体63的侧板631、632定位成与X轴方向平行。然后，通过使未图示的吸引构件工作，将光点形状检测机构6吸引保持到卡盘台36上。这样，保持有光点形状检测机构6的卡盘台36使作为X轴方向移动构件的加工进给构件37和作为Y轴方向移动构件的第I分度进给构件38工作，使卡盘台36的中心位置定位于激光光线照射构件52的聚光器524的正下方(由聚光器524会聚的激光光线的光轴(Z轴)上)(透明基板定位步骤)。如果使卡盘台36的中心位置定位于激光光线照射构件52的聚光器524的正下方，则使激光光线照射构件52工作，从聚光器524对形成于构成光点形状检测机构6的透明基板65的细微棱镜651所处的区域照射激光光线，该光点形状检测机构6由卡盘台36保持。这样照射的激光光线被设定为不能对透明基板65进行加工的输出(例如0.0lff)(激光光线照射步骤)。接着，使Z轴方向移动构件53工作，使激光光线照射构件52的聚光器524在Z轴方向上移动，由聚光器524会聚的激光光线的聚光点定位于比构成由卡盘台36保持的光点形状检测机构6的透明基板65的表面(上表面)高出作为设计值的规定量的第I检测位置(Zl)0然后，将形成于构成光点形状检测机构6的透明基板65的细微棱镜651所处的区域定位到图8所示的光强检测步骤开始位置(xl，yl)，该光点形状检测机构6由卡盘台36保持。图8以夸张的状态示出从激光光线照射构件52的聚光器524对透明基板65照射的激光光线的光点S、和形成于构成光点形状检测机构6的透明基板65的细微棱镜651。即，控制构件7使作为X轴方向移动构件的加工进给构件37和作为Y轴方向移动构件的第I分度进给构件38工作，使卡盘台36在X轴方向和Y轴方向上移动，并且，根据来自X轴方向位置检测构件374和Y轴方向位置检测构件384的检测信号，将形成于构成光点形状检测机构6的透明基板65的细微棱镜651定位到例如(xl,yl)的坐标值,该光点形状检测机构6由卡盘台36保持。然后，在使施加到装配于光点形状检测机构6的第I支承框体63的X轴方向移动构件67的电压逐渐IV地上升时，将形成于载置在第2支承框体64上的透明基板65的细微棱镜651移动到(xn，yl)的坐标值，该第2支承框体64由第I支承框体63载置。关于形成于透明基板65的细微棱镜651的移动，从激光光线的光点S不存在的区域通过光点S存在的区域移动到光点S不存在的区域。在这样移动的形成于透明基板65的细微棱镜651不位于激光光线的光点S区域时，不照射激光光线，因此通过光强检测构件66的光检测器662捕捉的光的强度极小,在细微棱镜651位于激光光线的光点S区域时,照射激光光线，因此通过光检 测器662捕捉的光的强度高。而且，在细微棱镜651位于激光光线的光点S的边界部时，局部地照射激光光线，因此通过光检测器662捕捉的光的强度比较低。在形成于透明基板65的细微棱镜651这样移动时,光强检测构件66的光检测器662对由形成于透明基板65的细微棱镜651折射后的光进行接收,向控制构件7送出其光强信号。控制构件7根据来自光检测器662的光强信号、施加到X轴方向移动构件67的电压值以及施加到Y轴方向移动构件68的电压值，在随机存取存储器(RAM) 73中存储与每隔I U m的坐标值对应的光强。因此，对施加到X轴方向移动构件67的电压值以及施加到Y轴方向移动构件68的电压值进行控制的控制构件作为检测形成于透明基板65的细微棱镜651的X轴方向位置的X轴方向位置检测构件以及检测Y轴方向位置的Y轴方向位置检测构件进行工作。如上所述，如果从(xl，yl)坐标值到(xn，yl)坐标值进行了扫描，则解除施加到X轴方向移动构件67的电压。其结果,形成于透明基板65的细微棱镜651返回到(xl, yl)的坐标值。接着，向Y轴方向移动构件68施加IV的电压。其结果，透明基板65沿着第2导轨645、645在Y轴方向上扩展I ii m,从而将形成于透明基板65的细微棱镜651定位到(xl, y2)的坐标值。然后，在使施加到装配于光点形状检测机构6的第I支承框体63的X轴方向移动构件67的电压逐渐IV地上升时，将形成于载置在第2支承框体64上的透明基板65的细微棱镜651移动到(xn，y2)的坐标值，该第2支承框体64由第I支承框体63载置。在形成于透明基板65的细微棱镜651这样移动时,光强检测构件66的光检测器662对由形成于透明基板65的细微棱镜651折射后的光进行接收，向控制构件7送出其光强信号。控制构件7根据来自光检测器662的光强信号、施加到X轴方向移动构件67的电压值以及施加到Y轴方向移动构件68的电压值，在随机存取存储器(RAM)73中存储与每隔I U m的坐标值对应的光强。接着，控制构件7从(xl，y3)坐标值到(xn，y3)坐标值进行扫描，以后依次从(xl，yn)坐标值到(xn，yn)坐标值进行扫描，在随机存取存储器(RAM) 73中存储由光强检测构件66检测到的各(x，y)坐标值处的光强。如上所述，如果实施了从第I检测位置(Zl)处的(xl,yl)坐标值到(xn,yn)坐标值的光强检测步骤，则控制构件7根据在随机存取存储器(RAM) 73中存储的各(x，y)坐标值处的由形成于透明基板65的细微棱镜651折射后的光的光强，例如如图9所示，生成第I检测位置(Zl)的各(x，y)坐标值处的光强映射图，存储在随机存取存储器(RAM) 73中(光强映射图生成步骤)。如上所述，如 果实施了第I检测位置(Zl)处的光强检测步骤和光强映射图生成步骤，则控制构件7使Z轴方向移动构件53工作，使激光光线照射构件52的聚光器524在Z轴方向上下降I Pm，使聚光器524定位于第2检测位置(Z2)。然后，在第2检测位置(Z2)处，实施上述光强检测步骤和光强映射图生成步骤。以后，使Z轴方向移动构件53工作，使激光光线照射构件52的聚光器524在Z轴方向上逐次I U m地下降，在第3检测位置(Z3)、第4检测位置(Z4)、第5检测位置(Z5) 第n检测位置(Zn)处，分别实施上述光强检测步骤和光强映射图生成步骤。接着，控制构件7根据上述各检测位置(Zl Zn)处的光强映射图生成激光光线的光点形状图像(光点形状图像形成步骤)。在该光点形状图像形成步骤中，如上所述，在光点S的边界部中，局部地照射激光光线，所以通过光检测器662捕捉的光的强度比较低，因此，能够根据该较低的光强的(x，y)坐标值求出光点S的轮廓。图10示出通过光点形状图像形成步骤求出的各检测位置(Zl Z5)处的光点S的轮廓，在显示构件70中显示该图像(显示步骤)。因此，能够根据在显示构件70中显示的光点S的轮廓来确认光点形状。另外，在图10中，在第3检测位置(Z3)处，光点S的大小(面积)最小。因此，第3检测位置(Z3)处的光点S成为会聚光点，能够求出会聚光点的大小(面积)，并且能够准确地求出聚光器524的焦距。另外，在图10所示的实施方式中，第I检测位置(Zl)和第2检测位置(Z2)的图像示出聚光器524被定位于比焦距高的位置的状态，第4检测位置(Z4)和第5检测位置(Z5)的图像示出聚光器524被定位于比焦距低的位置的状态。另外，在上述光点形状图像形成步骤中生成的光点形状与所设定的形状不同的情况下，对加工品质造成影响，所以，更换聚光器或进行组合透镜等的光学系统的修正。以上，根据图示的实施方式对本发明进行了说明，但是本发明不仅限于实施方式，能够在本发明的主旨范围内进行各种变形。例如在图示的实施方式中，示出了使用由压电元件构成的X轴方向移动构件67和Y轴方向移动构件68作为使在表面形成有细微棱镜651的透明基板65在X轴方向和Y轴方向上移动的移动构件的例子，但作为使在表面形成有细微棱镜651的透明基板65在X轴方向和Y轴方向上移动的移动构件，还能够使用使卡盘台36在X轴方向和Y轴方向上移动的作为X轴方向移动构件的加工进给构件37和作为Y轴方向移动构件的第I分度进给构件38。该情况下，形成于透明基板65的细微棱镜651的X轴方向位置和Y轴方向位置的检测能够使用检测卡盘台36的X轴方向位置和Y轴方向位置的X轴方向位置 检测构件374和Y轴方向位置检测构件384。
权利要求
1.一种激光光线的光点形状检测方法，对由激光光线振荡构件振荡出并由聚光器会聚的激光光线的光点形状进行检测， 该激光光线的光点形状检测方法的特征在于包括: 透明基板定位步骤，将在表面形成有细微棱镜的透明基板以能够在与由聚光器会聚的激光光线的光轴即Z轴方向垂直的X轴方向以及与Z轴方向和X轴方向垂直的Y轴方向上移动的方式，定位到Z轴上，其中，该细微棱镜的大小比会聚光点的大小小； 激光光线照射步骤，通过该聚光器对不能对该透明基板进行加工的输出的激光光线进行会聚并照射到形成于该透明基板的细微棱镜所处的区域； 光强检测步骤，在对形成于该透明基板的细微棱镜所处的区域照射了激光光线的状态下，在使该透明基板相对于该聚光器在X轴方向和Y轴方向上相对移动的同时通过光强检测构件检测由形成于该透明基板的细微棱镜折射后的光的光强；以及 光强映射图生成步骤，生成在该光强检测步骤中检测到的细微棱镜的X、y坐标值处的光强映射图， 该光点形状检测方法还包括:光点形状图像形成步骤，使该聚光器定位于Z轴方向的多个检测位置而实施该光强检测步骤和该光强映射图生成步骤，根据在该光强映射图生成步骤中生成的多个光强映射图，生成激光光线的光点形状图像；以及显示步骤，在显示构件中显示通过该光点形状图像形成步骤生成的光点形状图像。
2.一种激光光线的光点形状检测装置，其对由激光光线振荡构件振荡出并由聚光器会聚的激光光线的光点形状进行检测， 该激光光线的光点形状检测装置的特征在于具有: 透明基板，其配设在由聚光器会聚的激光光线的光轴即Z轴上，且在表面形成有细微棱镜，该细微棱镜的大小比会聚光点的大小小； X轴方向移动构件，其使该透明基板在与Z轴方向垂直的X轴方向上移动； Y轴方向移动构件，其使该透明基板在与Z轴方向和X轴方向垂直的Y轴方向上移动； Z轴方向移动构件，其使该聚光器在Z轴方向上移动； X轴方向位置检测构件，其对形成于该透明基板的细微棱镜的X轴方向位置进行检测； Y轴方向位置检测构件，其对形成于该透明基板的细微棱镜的Y轴方向位置进行检测； Z轴方向位置检测构件，其对该聚光器的Z轴方向位置进行检测； 光强检测构件，其对由形成于该透明基板的细微棱镜折射后的光的光强进行检测；控制构件，其根据来自该光强检测构件、该X轴方向位置检测构件、该Y轴方向位置检测构件以及该Z轴方向位置检测构件的检测信号，求出激光光线的光点形状；以及显示构件，其对由该控制构件求出的激光光线的光点形状进行显示， 该控制构件执行如下步骤: 激光光线照射步骤，使该激光光线振荡构件工作，通过该聚光器对不能对该透明基板进行加工的输出的激光光线进行会聚并照射到形成于该透明基板的细微棱镜所处的区域； 光强检测步骤，在对形成于该透明基板的细微棱镜所处的区域照射了激光光线的状态下，使该X轴方向移动构件和该Y轴方向移动构件工作，在使该透明基板相对于该聚光器在X轴方向和Y轴方向上相对移动 的同时通过光强检测构件检测由形成于该透明基板的细微棱镜折射后的光的光强； 光强映射图生成步骤，生成在该光强检测步骤中检测到的细微棱镜的X、y坐标值处的光强映射图； 光点形状图像形成步骤，使该聚光器定位于Z轴方向的多个检测位置而实施该光强检测步骤和该光强映射图生成步骤，根据在该光强映射图生成步骤中生成的多个光强映射图，生成激光光线的光点形状图像；以及 显示步骤，在该显示构件中显示通过该光点形状图像形成步骤生成的光点形状图像。
3.根据权利要求2所述的激光光线的光点形状检测装置，其中， 该透明基板由石英基板构成，该细微棱镜形成于石英基板上。
4.根据权利要求2或3所述的激光光线的光点形状检测装置，其中， 该光强检测构件由以下部件构成:成像镜头(1)，其定位于由形成于该透明基板的细微棱镜折射的光的光轴上 ；以及光检测器，其捕捉由该成像镜头成像后的光。
全文摘要
本发明提供激光光线的光点形状检测方法以及光点形状检测装置。包括透明基板定位步骤，将形成有细微棱镜的透明基板以能够在与Z轴方向垂直的X轴方向以及与Z轴方向和X轴方向垂直的Y轴方向上移动的方式，定位到由聚光器会聚的激光光线的光轴上；激光光线照射步骤，对不能对透明基板进行加工的输出的激光光线进行会聚并照射到细微棱镜所处的区域；光强检测步骤，在照射了激光光线的状态下，使透明基板相对于聚光器在X轴方向和Y轴方向上相对移动，并且检测折射后的光的光强；光强映射图生成步骤，生成细微棱镜的x、y坐标值处的光强映射图；以及光点形状图像形成步骤，使聚光器实施光强检测步骤和光强映射图生成步骤，生成光点形状图像。
文档编号B23K26/36GK103223557SQ20131001555
公开日2013年7月31日 申请日期2013年1月16日 优先权日2012年1月25日
发明者能丸圭司 申请人:株式会社迪思科