專利名稱::激光加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
:本發(fā)明涉及對(duì)被加工物實(shí)施激光加工的激光加工裝置。技術(shù)背景在半導(dǎo)體器件的制造工序中,在為大致圓板形狀的半導(dǎo)體晶片的表面上通過呈格子狀排列的被稱為間隔道的分割預(yù)定線而劃分有多個(gè)區(qū)域,并在該劃分而成的區(qū)域上形成IC(IntegratedCircuit:集成電路)、LSI(largescaleintegration:大規(guī)模集成電路)等器件。然后,通過將半導(dǎo)體晶片沿間隔道切斷,來對(duì)形成有器件的區(qū)域進(jìn)行分割,從而制造出各個(gè)半導(dǎo)體芯片。作為這樣的半導(dǎo)體晶片等晶片的沿間隔道的分割方法,提出有如下的方法通過沿在晶片上形成的間隔道照射脈沖激光光線來形成激光加工槽,沿該激光加工槽利用機(jī)械斷裂裝置來進(jìn)行割斷。(例如,參照專利文獻(xiàn)1)。專利文獻(xiàn)1:日本特開平10—305420號(hào)公報(bào)用于實(shí)施上述激光加工的激光加工裝置具有保持被加工物的卡盤工作臺(tái)、和對(duì)保持在該卡盤工作臺(tái)上的被加工物照射激光光線的激光光線照射構(gòu)件。該激光光線照射構(gòu)件具有振蕩激光光線的激光光線振蕩器、和對(duì)從該激光光線振蕩器振蕩出的激光光線進(jìn)行會(huì)聚的聚光透鏡。在這樣的激光光線照射構(gòu)件中,優(yōu)選入射到聚光透鏡的激光光線為具有預(yù)定的光束直徑的平行光束,但由于從激光光線振蕩器振蕩出的激光光線具有發(fā)散角,所以在激光光線振蕩器和聚光透鏡之間配設(shè)有光束調(diào)整構(gòu)件,該光束調(diào)整構(gòu)件用于使從激光光線振蕩器振蕩出的激光光線成為平行的。然而,利用上述光束調(diào)整構(gòu)件所進(jìn)行的調(diào)整必須將入射到聚光透鏡的激光光線用CCD(Charge-CoupledDevice:電荷耦合器件)等受光構(gòu)件接收,在確認(rèn)光束直徑和發(fā)散角(平行度)的同時(shí),手動(dòng)操作光束調(diào)整構(gòu)件,因而該調(diào)整作業(yè)需要很長(zhǎng)時(shí)間。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明鑒于上述問題而完成,其提供一種激光加工裝置,該激光加工裝置能夠自動(dòng)調(diào)整從激光光線振蕩器振蕩出并入射到聚光透鏡的激光光線的光束直徑和發(fā)散角(平行度)。為了解決上述的主要技術(shù)問題,根據(jù)本發(fā)明提供一種激光加工裝置,該激光加工裝置具有保持被加工物的卡盤工作臺(tái)、和對(duì)保持在該卡盤工作臺(tái)上的被加工物照射脈沖激光光線的激光光線照射構(gòu)件,該激光光線照射構(gòu)件具有激光光線振蕩器、和對(duì)由該激光光線振蕩器振蕩出的激光光線進(jìn)行會(huì)聚的聚光透鏡,在所述激光加工裝置中,其特征在于,所述激光加工裝置具有光束調(diào)整構(gòu)件,其配設(shè)在所述激光光線振蕩器和所述聚光透鏡之間,對(duì)從所述激光光線振蕩器振蕩出的激光光線的光束直徑和發(fā)散角進(jìn)行調(diào)整;光束直徑及發(fā)散角檢測(cè)構(gòu)件,其對(duì)通過了所述光束調(diào)整構(gòu)件的激光光線的光束直徑和發(fā)散角進(jìn)行檢測(cè);以及控制構(gòu)件,其根據(jù)來自所述光束直徑及發(fā)散角檢測(cè)構(gòu)件的檢測(cè)信號(hào),來運(yùn)算從所述激光光線振蕩器振蕩出的激光光線的光束直徑和發(fā)散角,并根據(jù)該運(yùn)算到的從所述激光光線振蕩器振蕩出的激光光線的光束直徑和發(fā)散角、以及入射到所述光束直徑及發(fā)散角檢測(cè)構(gòu)件的期望的光束直徑和發(fā)散角,來控制所述光束調(diào)整構(gòu)件。在上述光束調(diào)整構(gòu)件和聚光透鏡之間配設(shè)有反射鏡,該反射鏡使通過了光束調(diào)整構(gòu)件的激光光線朝向聚光器反射,上述光束直徑及發(fā)散角檢測(cè)構(gòu)件構(gòu)成為透射過反射鏡的激光光線入射到該光束直徑及發(fā)散角檢測(cè)構(gòu)件上。此外,上述光束調(diào)整構(gòu)件具有第一透鏡及第二透鏡,它們配設(shè)在從上述激光光線振蕩器振蕩出的激光光線的光軸上,并且配設(shè)成能夠沿光軸移動(dòng);第一移動(dòng)構(gòu)件和第二移動(dòng)構(gòu)件,它們能夠使所述第一透鏡和所述第二透鏡分別沿光軸移動(dòng);以及第一透鏡位置檢測(cè)構(gòu)件和第二透鏡位置檢測(cè)構(gòu)件,它們分別對(duì)第一透鏡和第二透鏡的移動(dòng)位置進(jìn)行檢測(cè)。本發(fā)明的其它特征可通過下面描述的說明來明確。由于在本發(fā)明的激光加工裝置中具有光束調(diào)整構(gòu)件,其配設(shè)在激光光線振蕩器和聚光透鏡之間,對(duì)從激光光線振蕩器振蕩出的激光光線的光束直徑和發(fā)散角進(jìn)行調(diào)整;光束直徑及發(fā)散角檢測(cè)構(gòu)件,其對(duì)通過了光束調(diào)整構(gòu)件的激光光線的光束直徑和發(fā)散角進(jìn)行檢測(cè);以及控制構(gòu)件,其根據(jù)來自光束直徑及發(fā)散角檢測(cè)構(gòu)件的檢測(cè)信號(hào),來運(yùn)算從激光光線振蕩器振蕩出的激光光線的光束直徑和發(fā)散角,并根據(jù)運(yùn)算到的從激光光線振蕩器振蕩出的激光光線的光束直徑和發(fā)散角、以及入射到光束直徑及發(fā)散角檢測(cè)構(gòu)件的期望的光束直徑和發(fā)散角,來控制光束調(diào)整構(gòu)件,所以可在組裝或更換了激光光線振蕩器時(shí),自動(dòng)調(diào)整從激光光線振蕩器振蕩出并入射到聚光透鏡的激光光線的光束直徑和發(fā)散角(平行度)。圖1是按照本發(fā)明而構(gòu)成的激光加工裝置的立體圖。圖2是簡(jiǎn)要表示在圖1所示的激光加工裝置上裝備的激光光線照射構(gòu)件及光束調(diào)整構(gòu)件的結(jié)構(gòu)的方框圖。圖3是圖2所示的光束調(diào)整構(gòu)件的立體圖。圖4是通過構(gòu)成圖2所示的光束調(diào)整構(gòu)件的光束直徑及發(fā)散角檢測(cè)構(gòu)件所檢測(cè)到的檢測(cè)信號(hào)的說明圖。標(biāo)號(hào)說明2:靜止基座;3:卡盤工作臺(tái)機(jī)構(gòu);36:卡盤工作臺(tái);37加工進(jìn)給構(gòu)件;374:加工進(jìn)給量檢測(cè)構(gòu)件;38:第一分度進(jìn)給構(gòu)件;384:分度進(jìn)給量檢測(cè)構(gòu)件;4:激光光線照射單元支撐機(jī)構(gòu);42:可動(dòng)支撐基座;43:第二分度進(jìn)給構(gòu)件;5:激光光線照射單元;51:單元保持器;52:激光光線照射構(gòu)件;53:激光光線振蕩構(gòu)件;531:脈沖激光光線振蕩器;54:聚光器;541:聚光透鏡;55:光束調(diào)整構(gòu)件;551:第一透鏡;552:第二透鏡;56:透鏡移動(dòng)機(jī)構(gòu);561:支撐基座;562:第一透鏡支撐部件;563:第二透鏡支撐部件;564:第一移動(dòng)構(gòu)件;565:第二移動(dòng)構(gòu)件;571:第一透鏡位置檢測(cè)構(gòu)件;572:第二透鏡位置檢測(cè)構(gòu)件;6:發(fā)散角檢測(cè)構(gòu)件;61:剪切板(shearingplate);62:受光構(gòu)件;7:攝像構(gòu)件;8:控制構(gòu)件。具體實(shí)施方式下面,參照附圖來更詳細(xì)地說明按照本發(fā)明而構(gòu)成的激光加工裝置的優(yōu)選實(shí)施方式。在圖1中,表示了按照本發(fā)明而構(gòu)成的激光加工裝置的立體圖。圖1所示的激光加工裝置具有靜止基座2;卡盤工作臺(tái)機(jī)構(gòu)3,其以能夠沿用箭頭X表示的加工進(jìn)給方向移動(dòng)的方式配設(shè)在該靜止基座2上,用于保持被加工物;激光光線照射單元支撐機(jī)構(gòu)4,其以能夠沿與用上述箭頭X表示的方向成直角的、用箭頭Y表示的分度進(jìn)給方向移動(dòng)的方式配設(shè)在靜止基座2上;以及激光光線照射單元5,其以能夠沿用箭頭Z表示的方向移動(dòng)的方式配設(shè)在該激光光線照射單元支撐機(jī)構(gòu)4上。上述卡盤工作臺(tái)機(jī)構(gòu)3具有在靜止基座2上沿箭頭X所示的加工進(jìn)給方向平行地配設(shè)的一對(duì)導(dǎo)軌31、31;以能夠沿箭頭X所示的加工進(jìn)給方向移動(dòng)的方式配設(shè)在該導(dǎo)軌31、31上的第一滑塊32;以能夠沿箭頭Y所示的分度進(jìn)給方向移動(dòng)的方式配設(shè)在該第一滑塊32上的第二滑塊33;通過圓筒部件34支撐在該第二滑塊33上的覆蓋工作臺(tái)(covertable)35;和作為被加工物保持構(gòu)件的卡盤工作臺(tái)36。該卡盤工作臺(tái)36具有由多孔性材料形成的吸附卡盤361,在吸附卡盤361上通過未圖示的抽吸構(gòu)件來保持作為被加工物的例如圓盤狀的半導(dǎo)體晶片。如此構(gòu)成的卡盤工作臺(tái)36通過在圓筒部件34內(nèi)配設(shè)的未圖示的脈沖電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。再有,在卡盤工作臺(tái)36上配設(shè)有用于固定后述的環(huán)狀框架的夾緊器362。上述第一滑塊32在其下表面設(shè)有與上述一對(duì)導(dǎo)軌31、31配合的一對(duì)被導(dǎo)引槽321、321,并且在其上表面設(shè)有沿箭頭Y所示的分度進(jìn)給方向平行地形成的一對(duì)導(dǎo)軌322、322。對(duì)于這樣構(gòu)成的第一滑塊32,通過被導(dǎo)引槽321、321與一對(duì)導(dǎo)軌31、31的配合,而構(gòu)成為可沿一對(duì)導(dǎo)軌31、31在箭頭X所示的加工進(jìn)給方向上移動(dòng)。圖示的實(shí)施方式中的卡盤工作臺(tái)機(jī)構(gòu)3具有加工進(jìn)給構(gòu)件37,該加工進(jìn)給構(gòu)件37用于使第一滑塊32沿一對(duì)導(dǎo)軌31、31在箭頭X所示的加工進(jìn)給方向上移動(dòng)。加工進(jìn)給構(gòu)件37包括平行地配設(shè)在上述一對(duì)導(dǎo)軌31和31之間的外螺紋桿371;和用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)該外螺紋桿371的脈沖電動(dòng)機(jī)372等驅(qū)動(dòng)源。外螺紋桿371的一端可自由旋轉(zhuǎn)地由固定在上述靜止基座2上的軸承座373支撐,外螺紋桿371的另一端傳動(dòng)連接在上述脈沖電動(dòng)機(jī)372的輸出軸上。再有,外螺紋桿371螺合在內(nèi)螺紋穿通孔中,該內(nèi)螺紋穿通孔形成在突出設(shè)置于第一滑塊32的中央部下表面的未圖示的內(nèi)螺紋塊上。因此,通過用脈沖電動(dòng)機(jī)372驅(qū)動(dòng)外螺紋桿371正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn),第一滑塊32沿導(dǎo)軌31、31在箭頭X所示的加工進(jìn)給方向上移動(dòng)。圖示實(shí)施方式中的激光加工裝置具有用于檢測(cè)上述卡盤工作臺(tái)36的加工進(jìn)給量的加工進(jìn)給量檢測(cè)構(gòu)件374。加工進(jìn)給量檢測(cè)構(gòu)件374由以下部件構(gòu)成沿導(dǎo)軌31配設(shè)的線性標(biāo)度尺374a;和配設(shè)在第一滑塊32上、并且與第一滑塊32—同沿線性標(biāo)度尺374a移動(dòng)的讀取頭374b。該進(jìn)給量檢測(cè)構(gòu)件374的讀取頭374b在圖示的實(shí)施方式中,每1^m將1脈沖的脈沖信號(hào)發(fā)送給后述的控制構(gòu)件。而且,后述的控制構(gòu)件通過對(duì)所輸入的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù),來檢測(cè)卡盤工作臺(tái)36的加工進(jìn)給量。再有,在使用脈沖電動(dòng)機(jī)372來作為上述加工進(jìn)給構(gòu)件37的驅(qū)動(dòng)源的情況下,通過對(duì)向脈沖電動(dòng)機(jī)372輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)的后述控制構(gòu)件的驅(qū)動(dòng)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù),也能夠檢測(cè)卡盤工作臺(tái)36的加工進(jìn)給量。此外,在使用伺服電動(dòng)機(jī)來作為上述加工進(jìn)給構(gòu)件37的驅(qū)動(dòng)源的情況下,通過將檢測(cè)伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)編碼器所輸出的脈沖信號(hào)發(fā)送給后述的控制構(gòu)件,并由控制構(gòu)件對(duì)所輸入的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù),也能夠檢測(cè)卡盤工作臺(tái)36的加工進(jìn)給量。上述第二滑塊33在其下表面設(shè)有與在上述第一滑塊32的上表面上設(shè)置的一對(duì)導(dǎo)軌322、322配合的一對(duì)被導(dǎo)引槽331、331,通過將該被導(dǎo)引槽331、331與一對(duì)導(dǎo)軌322、322配合,該第二滑塊33構(gòu)成為可沿箭頭Y所示的分度進(jìn)給方向移動(dòng)。圖示的實(shí)施方式中的卡盤工作臺(tái)機(jī)構(gòu)3具有第一分度進(jìn)給構(gòu)件38,該第一分度進(jìn)給構(gòu)件38用于使第二滑塊33沿在第一滑塊32上設(shè)置的一對(duì)導(dǎo)軌322、322在箭頭Y所示的分度進(jìn)給方向上移動(dòng)。第一分度進(jìn)給構(gòu)件38包括:平行地配設(shè)在上述一對(duì)導(dǎo)軌322和322之間的外螺紋桿381;和用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)該外螺紋桿381的脈沖電動(dòng)機(jī)382等驅(qū)動(dòng)源。外螺紋桿381的一端可自由旋轉(zhuǎn)地由固定在上述第一滑塊32的上表面上的軸承座383支撐,外螺紋桿381的另一端傳動(dòng)連接在上述脈沖電動(dòng)機(jī)382的輸出軸上。再有,外螺紋桿381螺合在內(nèi)螺紋穿通孔中,該內(nèi)螺紋穿通孔形成在突出設(shè)置于第二滑塊33的中央部下表面的、未圖示的內(nèi)螺紋塊上。因此,通過用脈沖電動(dòng)機(jī)382驅(qū)動(dòng)外螺紋桿381正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn),第二滑塊33沿導(dǎo)軌322、322在箭頭Y所示的分度進(jìn)給方向上移動(dòng)。圖示實(shí)施方式中的激光加工裝置具有用于檢測(cè)上述第二滑塊33的分度加工進(jìn)給量的分度進(jìn)給量檢測(cè)構(gòu)件384。分度進(jìn)給量檢測(cè)構(gòu)件384由沿導(dǎo)軌322配設(shè)的線性標(biāo)度尺384a和讀取頭384b構(gòu)成,該讀取頭384b配設(shè)在第二滑塊33上,并且與第二滑塊33—同沿線性標(biāo)度尺384a移動(dòng)。該分度進(jìn)給量檢測(cè)構(gòu)件384的讀取頭384b在圖示實(shí)施方式中每1,就將1脈沖的脈沖信號(hào)發(fā)送給后述的控制構(gòu)件。而且,后述的控制構(gòu)件通過對(duì)所輸入的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù),來檢測(cè)卡盤工作臺(tái)36的分度進(jìn)給量。再有,在使用脈沖電動(dòng)機(jī)382來作為上述第一分度進(jìn)給構(gòu)件38的驅(qū)動(dòng)源的情況下,通過對(duì)向脈沖電動(dòng)機(jī)382輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)的后述控制構(gòu)件的驅(qū)動(dòng)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù),也能夠檢測(cè)卡盤工作臺(tái)36的分度進(jìn)給量。此外,在使用伺服電動(dòng)機(jī)來作為上述第一分度進(jìn)給構(gòu)件38的驅(qū)動(dòng)源的情況下,通過將檢測(cè)伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)編碼器所輸出的脈沖信號(hào)發(fā)送給后述的控制構(gòu)件,并由控制構(gòu)件對(duì)所輸入的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù),也能夠檢測(cè)卡盤工作臺(tái)36的分度進(jìn)給量。上述激光光線照射單元支撐機(jī)構(gòu)4具有在靜止基座2上沿箭頭Y所示的分度進(jìn)給方向平行配設(shè)的一對(duì)導(dǎo)軌41、41;和可沿箭頭Y所示的方向移動(dòng)地配設(shè)在該導(dǎo)軌41、41上的可動(dòng)支撐基座42。該可動(dòng)支撐基座42由可移動(dòng)地配設(shè)在導(dǎo)軌41、41上的移動(dòng)支撐部421、和安裝在該移動(dòng)支撐部421上的安裝部422構(gòu)成。安裝部422在一個(gè)側(cè)面平行地設(shè)有在箭頭Z所示的方向上延伸的一對(duì)導(dǎo)軌423、423。圖示實(shí)施方式中的激光光線照射單元支撐機(jī)構(gòu)4具有第二分度進(jìn)給構(gòu)件43,該第二分度進(jìn)給構(gòu)件43用于使可動(dòng)支撐基座42沿一對(duì)導(dǎo)軌41、41在箭頭Y所示的分度進(jìn)給方向上移動(dòng)。第二分度進(jìn)給構(gòu)件43包括在上述一對(duì)導(dǎo)軌41、41之間平行配設(shè)的外螺紋桿431;和用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)該外螺紋桿431的脈沖電動(dòng)機(jī)432等驅(qū)動(dòng)源。外螺紋桿431的一端可自由旋轉(zhuǎn)地由固定在上述靜止基座2上的未圖示的軸承座支撐,外螺紋桿431的另一端傳動(dòng)連接在上述脈沖電動(dòng)機(jī)432的輸出軸上。再有,外螺紋桿431螺合在內(nèi)螺紋孔中,該內(nèi)螺紋孔形成在突出設(shè)置于構(gòu)成可動(dòng)支撐基座42的移動(dòng)支撐部421的中央部下表面的、未圖示的內(nèi)螺紋塊上。因此,通過用脈沖電動(dòng)機(jī)432驅(qū)動(dòng)外螺紋桿431正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn),可動(dòng)支撐基座42沿導(dǎo)軌41、41在箭頭Y所示的分度進(jìn)給方向上移動(dòng)。圖示實(shí)施方式中的激光光線照射單元5具有單元保持器51和安裝在該單元保持器51上的激光光線照射構(gòu)件52。單元保持器51設(shè)有與設(shè)在上述安裝部422上的一對(duì)導(dǎo)軌423、423可滑動(dòng)地配合的一對(duì)被導(dǎo)引槽511、511,通過將該被導(dǎo)引槽511、511與上述導(dǎo)軌423、423配合,單元保持器51被支撐為可沿箭頭Z所示的方向移動(dòng)。圖示實(shí)施方式中的激光光線照射單元5具有移動(dòng)構(gòu)件53',該移動(dòng)構(gòu)件53'用于使單元保持器51沿一對(duì)導(dǎo)軌423、423在箭頭Z所示的方向(Z軸方向)上移動(dòng)。移動(dòng)構(gòu)件53'包括在一對(duì)導(dǎo)軌423、423之間配設(shè)的外螺紋桿(未圖示);和用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)該外螺紋桿的脈沖電動(dòng)機(jī)532等驅(qū)動(dòng)源,通過用脈沖電動(dòng)機(jī)532驅(qū)動(dòng)未圖示的外螺紋桿正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn),使單元保持器51和激光光線照射構(gòu)件52沿導(dǎo)軌423、423在箭頭Z所示的方向(Z軸方向)上移動(dòng)。再有,在圖示的實(shí)施方式中,通過正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)脈沖電動(dòng)機(jī)532,使激光光線照射構(gòu)件52向上方移動(dòng),通過反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)脈沖電動(dòng)機(jī)532使激光光線照射構(gòu)件52向下方移動(dòng)。圖示的激光光線照射構(gòu)件52包括實(shí)質(zhì)上水平配置的圓筒形狀的殼體521。另外,激光光線照射構(gòu)件52如圖2所示那樣具有在殼體521內(nèi)配設(shè)的脈沖激光光線振蕩構(gòu)件53;聚光器54,其配設(shè)在殼體521的前端,并具有物鏡聚光透鏡541,該物鏡聚光透鏡541對(duì)由所述脈沖激光光線振蕩構(gòu)件53振蕩出的激光光線進(jìn)行會(huì)聚;光束調(diào)整構(gòu)件55,其配設(shè)在脈沖激光光線振蕩構(gòu)件53和聚光器54之間,對(duì)從脈沖激光光線振蕩構(gòu)件53振蕩出的激光光線的光束直徑和發(fā)散角進(jìn)行調(diào)整;以及反射鏡58,其配設(shè)在該光束調(diào)整構(gòu)件55和聚光透鏡541之間,使通過了光束調(diào)整構(gòu)件55的激光光線朝向聚光透鏡541反射。上述脈沖激光光線振蕩構(gòu)件53由以下部件構(gòu)成由YAG激光振蕩器或YV04激光振蕩器構(gòu)成的脈沖激光光線振蕩器531;和附設(shè)在其上的重復(fù)頻率設(shè)定構(gòu)件531。再有,從脈沖激光光線振蕩器531振蕩出的脈沖激光光線在商品目錄和說明書中記載為例如發(fā)散角為1.8弧度±0.38弧度、光束直徑為1.7mm土0.4mm:50cm。該示例中的脈沖激光光線振蕩器531所振蕩的脈沖激光光線的發(fā)散角有±0.38弧度的波動(dòng),光束直徑有士0.4mm的波動(dòng)。上述聚光器54與保持在上述卡盤工作臺(tái)36上的被加工物對(duì)置配設(shè),并利用聚光透鏡541對(duì)通過上述反射鏡58反射的激光光線進(jìn)行會(huì)聚,并使其照射向保持在卡盤工作臺(tái)36上的被加工物W。再有,在圖示的實(shí)施方式中,反射鏡58構(gòu)成為使通過了光束調(diào)整構(gòu)件55的激光光線的99%朝向聚光透鏡541反射,使1%透射。上述光束調(diào)整構(gòu)件55在圖示的實(shí)施方式中具有由焦距為fl的凹透鏡構(gòu)成的第一透鏡551;和與該第一透鏡551隔開間隔地配設(shè)的、由焦距為f2的凸透鏡構(gòu)成的第二透鏡552。該第一透鏡551和第二透鏡552可在光軸方向上移動(dòng)地配設(shè)在圖3所示的透鏡移動(dòng)機(jī)構(gòu)56上。圖3所示的透鏡移動(dòng)機(jī)構(gòu)56由下列部件構(gòu)成支撐基座561;沿該支撐基座561的兩側(cè)側(cè)邊分別可移動(dòng)地配設(shè)的第一透鏡支撐部件562和第二透鏡支撐部件563;使該第一透鏡支撐部件562和第二透鏡支撐部件563分別沿支撐基座561的兩側(cè)側(cè)邊移動(dòng)的第一移動(dòng)構(gòu)件564和第二移動(dòng)構(gòu)件565。對(duì)于構(gòu)成光束調(diào)整構(gòu)件55的第一透鏡551和第二透鏡552,通過調(diào)整圖2中從脈沖激光光線振蕩構(gòu)件53到第一透鏡551的距離Ll以及從第一透鏡551到第二透鏡552的距離L2,從而可將從脈沖激光光線振蕩構(gòu)件53振蕩出的具有發(fā)散角的激光光線調(diào)整為平行的激光光線?;氐綀D3繼續(xù)進(jìn)行說明,上述支撐基座561的兩側(cè)側(cè)邊形成了相互平行的第一導(dǎo)軌561a和第二導(dǎo)軌561b。第一透鏡支撐部件562具有與支撐基座561的第一導(dǎo)軌561a配合的被導(dǎo)引軌562a,通過使該被導(dǎo)引軌562a與第一導(dǎo)軌561a配合,第一透鏡支撐部件562構(gòu)成為可沿第一導(dǎo)軌561a移動(dòng)。在如此構(gòu)成的第一透鏡支撐部件562上安裝有上述第一透鏡551。第二透鏡支撐部件563具有與支撐基座561的第二導(dǎo)軌561b配合的被導(dǎo)引軌563b,通過使該被導(dǎo)引軌563b與第二導(dǎo)軌561b配合,第二透鏡支撐部件563構(gòu)成為可沿第二導(dǎo)軌561b移動(dòng)。在如此構(gòu)成的第二透鏡支撐部件563上安裝有上述第二透鏡552。再有,分別安裝在第一透鏡支撐部件562和第二透鏡支撐部件563上的第一透鏡551和第二透鏡552,在與第一導(dǎo)軌561a和第二導(dǎo)軌561b平行的同一光軸上隔開間隔地配置。上述第一移動(dòng)構(gòu)件564包括沿上述支撐基座561的第一導(dǎo)軌561a配設(shè)的外螺紋桿564a;和用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)該外螺紋桿564a的脈沖電動(dòng)機(jī)564b等驅(qū)動(dòng)源。外螺紋桿564a的一端可自由旋轉(zhuǎn)地由固定在上述支撐基座561上的軸承座564c支撐,外螺紋桿564a的另一端傳動(dòng)連接在上述脈沖電動(dòng)機(jī)564b的輸出軸上。再有,外螺紋桿564a螺合在內(nèi)螺紋穿通孔564e中,該內(nèi)螺紋穿通孔564e形成于安裝在第一透鏡支撐部件562上的內(nèi)螺紋塊564d中。因此,通過由脈沖電動(dòng)機(jī)564b驅(qū)動(dòng)外螺紋桿564a正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn),使第一透鏡支撐部件562沿第一導(dǎo)軌561a移動(dòng)。此外,上述第二移動(dòng)構(gòu)件565包括沿上述支撐基座561的第二導(dǎo)軌561b配設(shè)的外螺紋桿565a;和用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)該外螺紋桿565a的脈沖電動(dòng)機(jī)565b等驅(qū)動(dòng)源。外螺紋桿565a的一端可自由旋轉(zhuǎn)地由固定在上述支撐基座561上的軸承座565c支撐,外螺紋桿565a的另一端傳動(dòng)連接在上述脈沖電動(dòng)機(jī)565b的輸出軸上。再有,外螺紋桿565a螺合在內(nèi)螺紋穿通孔(未圖示)中,該內(nèi)螺紋穿通孔形成于安裝在第二透鏡支撐部件563上的內(nèi)螺紋塊565d中。因此,通過用脈沖電動(dòng)機(jī)565b驅(qū)動(dòng)外螺紋桿565a正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn),使第二透鏡支撐部件563沿第二導(dǎo)軌561b移動(dòng)。如此構(gòu)成的第一移動(dòng)構(gòu)件564的脈沖電動(dòng)機(jī)564b和第二移動(dòng)構(gòu)件565的脈沖電動(dòng)機(jī)565b由后述的控制構(gòu)件控制。上述光束調(diào)整構(gòu)件55在圖示實(shí)施方式中具有對(duì)上述第一透鏡551及第二透鏡552的移動(dòng)位置進(jìn)行檢測(cè)的第一透鏡位置檢測(cè)構(gòu)件571及第二透鏡位置檢測(cè)構(gòu)件572。第一透鏡位置檢測(cè)構(gòu)件571由以下部件構(gòu)成與上述第一移動(dòng)構(gòu)件564的外螺紋桿564a平行地配設(shè)的線性標(biāo)度尺571a;和讀取頭571b,其配設(shè)于安裝在第一透鏡支撐部件562上的內(nèi)螺紋塊564d上,并且沿線性標(biāo)度尺571a移動(dòng),讀取頭571b將檢測(cè)信號(hào)發(fā)送給后述的控制構(gòu)件。此外,第二透鏡位置檢測(cè)構(gòu)件572由以下部件構(gòu)成與上述第二移動(dòng)構(gòu)件565的外螺紋桿565a平行地配設(shè)的線性標(biāo)度尺575a;和讀取頭572b,其配設(shè)于安裝在第二透鏡支撐部件563上的內(nèi)螺紋塊565d上,并且沿線性標(biāo)度尺572a移動(dòng),讀取頭572b將檢測(cè)信號(hào)發(fā)送給后述的控制構(gòu)件。再有,作為檢測(cè)第一透鏡551及第二透鏡552的移動(dòng)位置的檢測(cè)手段,也可以對(duì)驅(qū)動(dòng)第一移動(dòng)構(gòu)件564的脈沖電動(dòng)機(jī)564b和第二移動(dòng)構(gòu)件565的脈沖電動(dòng)機(jī)565b的驅(qū)動(dòng)脈沖計(jì)數(shù)來進(jìn)行求取?;氐綀D2繼續(xù)進(jìn)行說明,圖示實(shí)施方式中的激光加工裝置具有光束直徑及發(fā)散角檢測(cè)構(gòu)件6,該光束直徑及發(fā)散角檢測(cè)構(gòu)件6對(duì)通過了上述光束調(diào)整構(gòu)件55的第一透鏡551和第二透鏡552的激光光線的光束直徑和發(fā)散角進(jìn)行檢測(cè)。光束直徑及發(fā)散角檢測(cè)構(gòu)件6具有對(duì)透射過上述反射鏡58后的激光光線成直角地進(jìn)行反射的剪切板61;和對(duì)由該剪切板61反射的激光光線進(jìn)行攝像的、由CCD等構(gòu)成的受光構(gòu)件62。剪切板61在入射的激光光線沒有變成平行光束的情況下,如圖4中的(a)所示那樣,成為雙重的圓進(jìn)行反射,并且在兩個(gè)圓重疊的部分根據(jù)發(fā)散角來使干涉條紋具有干涉條紋角度a地形成。另一方面,在入射到剪切板61的激光光線為平行光束的情況下,剪切板61如圖4中的(b)所示那樣,兩個(gè)圓完全重疊而成為一個(gè)圓,并且以干涉條紋的干涉條紋角度cc為0的方式進(jìn)行反射。上述受光構(gòu)件62接收通過上述剪切板61反射的激光光線,并將圖4中的(a)或(b)所示的受光信號(hào)發(fā)送給后述的控制構(gòu)件。回到圖1繼續(xù)說明,在構(gòu)成上述激光光線照射構(gòu)件52的殼體521的前端部配設(shè)有攝像構(gòu)件7,該攝像構(gòu)件7檢測(cè)應(yīng)通過激光光線照射構(gòu)件52進(jìn)行激光加工的加工區(qū)域。該攝像構(gòu)件7由攝像元件(CCD)等構(gòu)成,其將拍攝到的圖像信號(hào)發(fā)送給控制構(gòu)件8??刂茦?gòu)件8由計(jì)算機(jī)構(gòu)成,其具有按照控制程序進(jìn)行運(yùn)算處理的中央處理裝置(CPU)81;保存控制程序等的只讀存儲(chǔ)器(ROM)82;保存后述的被加工物的設(shè)計(jì)值的數(shù)據(jù)和運(yùn)算結(jié)果等的可讀寫的隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)83;計(jì)數(shù)器84;輸入接口85以及輸出接口86。向控制構(gòu)件8的輸入接口85輸入來自上述加工進(jìn)給量檢測(cè)構(gòu)件374、分度進(jìn)給量檢測(cè)構(gòu)件384、第一透鏡位置檢測(cè)構(gòu)件571的讀取頭571b、第二透鏡位置檢測(cè)構(gòu)件572的讀取頭572b、光束直徑及發(fā)散角檢測(cè)構(gòu)件6的受光構(gòu)件62、以及攝像構(gòu)件7等的檢測(cè)信號(hào)。而且,從控制構(gòu)件8的輸出接口86向上述脈沖電動(dòng)機(jī)372、脈沖電動(dòng)機(jī)382、脈沖電動(dòng)機(jī)432、脈沖電動(dòng)機(jī)532、激光光線照射構(gòu)件52、構(gòu)成透鏡移動(dòng)機(jī)構(gòu)56的第一移動(dòng)構(gòu)件564的脈沖電動(dòng)機(jī)564b以及第二移動(dòng)構(gòu)件565的脈沖電動(dòng)機(jī)565b等輸出控制信號(hào)。圖示實(shí)施方式中的激光加工裝置如以上那樣構(gòu)成,下面對(duì)其作用進(jìn)行說明。在圖2中,將從脈沖激光光線振蕩器531振蕩出的激光光線的波長(zhǎng)設(shè)為人,將從脈沖激光光線振蕩器531到第一透鏡551的區(qū)域設(shè)為區(qū)域I,并將其長(zhǎng)度設(shè)為L(zhǎng)l,將從脈沖激光光線振蕩器531振蕩出的激光光線的、在脈沖激光光線振蕩器531中的光束直徑設(shè)為rl、將發(fā)散角設(shè)為ei。將第一透鏡551的區(qū)域設(shè)為區(qū)域II,將第一透鏡551的焦距設(shè)為fl,將入射到第一透鏡551的激光光線的光束直徑設(shè)為r2,并將在第一透鏡551內(nèi)的發(fā)散角設(shè)為02。將從第一透鏡551到第二透鏡552的區(qū)域設(shè)為區(qū)域III,并將其長(zhǎng)度設(shè)為L(zhǎng)2,將在第一透鏡551中的光束直徑設(shè)為r3,將發(fā)散角設(shè)為03。將第二透鏡552的區(qū)域設(shè)為區(qū)域IV,將第二透鏡552的焦距設(shè)為f2,將入射到第二透鏡552的激光光線的光束直徑設(shè)為r4,并將在第二透鏡552內(nèi)的發(fā)散角設(shè)為04。將從第二透鏡552到受光構(gòu)件62的區(qū)域設(shè)為區(qū)域V,將由受光構(gòu)件62接收的光束直徑設(shè)為r5,將發(fā)散角設(shè)為05。在圖2所示的光學(xué)系統(tǒng)中,建立光學(xué)矩陣,并求出各參數(shù)的關(guān)系,(1)區(qū)域I:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>在這樣的條件下,將從上述脈沖激光光線振蕩器531振蕩出的激光光線的波長(zhǎng)設(shè)為人,將上述圖4的(a)中的雙重圓的偏移量設(shè)為S,將圖4的(a)中的干涉條紋的間隔設(shè)為df,將干涉條紋角度設(shè)為cx,則發(fā)散角95可由數(shù)學(xué)式1求出。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>此外,在上述條件下,以下的數(shù)學(xué)式2成立。數(shù)學(xué)式2下面,對(duì)于使從脈沖激光光線振蕩器531振蕩出的具有發(fā)散角的激光光線成為具有預(yù)定的光束直徑的平行光束的控制進(jìn)行說明。在上述激光加工裝置上安裝了脈沖激光光線振蕩器531之后,控制構(gòu)件8控制第一移動(dòng)構(gòu)件564的脈沖電動(dòng)機(jī)564b及第二移動(dòng)構(gòu)件565的脈沖電動(dòng)機(jī)565b,使第一透鏡支撐部件562及第二透鏡支撐部件563移動(dòng),并定位成使從脈沖激光光線振蕩構(gòu)件53到第一透鏡551的距離Ll、和從第一透鏡551到第二透鏡552的距離L2為預(yù)先設(shè)定的初始值(在商品目錄和說明書中記載的值)(例如,Ll:40mm,L2:90mm)。接著,控制構(gòu)件8使脈沖激光光線振蕩構(gòu)件53動(dòng)作以振蕩出激光光線,如上所述,控制構(gòu)件8被輸入由光束直徑及發(fā)散角檢測(cè)構(gòu)件6的受光構(gòu)件62接收到的上述圖4的(a)所示的受光信號(hào)。然后,控制構(gòu)件8根據(jù)來自受光構(gòu)件62的受光信號(hào),求出光束直徑r5、雙重圓的偏移量S、干涉條紋的間隔df、以及千涉條紋角度a,并通過上述數(shù)學(xué)式1運(yùn)算發(fā)散角05。在這樣求出發(fā)散角05之后,控制構(gòu)件8將發(fā)散角05和如上述那樣根據(jù)來自受光構(gòu)件62的受光信號(hào)而求出的光束直徑r5代入到上述數(shù)學(xué)式2中,求出從脈沖激光光線振蕩器531振蕩出的激光光線的光束直徑rl和發(fā)散角61。此時(shí),從脈沖激光光線振蕩構(gòu)件53到第一透鏡551的距離Ll、以及從第一透鏡551到第二透鏡552的距離L2將預(yù)先設(shè)定的上述初始值(例如,Ll:40mm,L2:90mm)代入。在如上述那樣使用上述數(shù)學(xué)式2求出從脈沖激光光線振蕩器531振蕩出的激光光線的光束直徑rl和發(fā)散角91之后,將由受光構(gòu)件62接收的光束直徑r5和發(fā)散角05設(shè)定為期望值(例如,r5:4.0mm,65:0度)。然后,控制構(gòu)件8將激光光線的光束直徑rl和發(fā)散角91以及設(shè)定為期望值后的光束直徑r5和發(fā)散角05代入到上述數(shù)學(xué)式1中,求出從脈沖激光光線振蕩構(gòu)件53到第一透鏡551的距離Ll、以及從第一透鏡551到第二透鏡552的距離L2。如上所述,在求出從脈沖激光光線振蕩構(gòu)件53到第一透鏡551的距離L1、以及從第一透鏡551到第二透鏡552的距離L2之后,控制構(gòu)件8對(duì)構(gòu)成光束調(diào)整構(gòu)件55的透鏡移動(dòng)機(jī)構(gòu)56的第一移動(dòng)構(gòu)件564的脈沖電動(dòng)機(jī)564b及第二移動(dòng)構(gòu)件565的脈沖電動(dòng)機(jī)565b進(jìn)行控制,使安裝在第一透鏡支撐部件562上的第一透鏡551距脈沖激光光線振蕩構(gòu)件53的距離為L(zhǎng)I,并且使安裝在第二透鏡支撐部件563上的第二透鏡552距第一透鏡551的距離為L(zhǎng)2。此時(shí),控制構(gòu)件8根據(jù)來自第一透鏡位置檢測(cè)構(gòu)件571及第二透鏡位置檢測(cè)構(gòu)件572的、第一透鏡551及第二透鏡552的位置信號(hào),來控制第一移動(dòng)構(gòu)件564的脈沖電動(dòng)機(jī)564b及第二移動(dòng)構(gòu)件565的脈沖電動(dòng)機(jī)565b。這樣,在本發(fā)明的激光加工裝置中,可在組裝或更換了激光光線振蕩器時(shí)自動(dòng)調(diào)整從激光光線振蕩器振蕩出、并入射到聚光透鏡的激光光線的光束直徑和發(fā)散角(平行度)。權(quán)利要求1.一種激光加工裝置,其具有保持被加工物的卡盤工作臺(tái)、和對(duì)保持在該卡盤工作臺(tái)上的被加工物照射脈沖激光光線的激光光線照射構(gòu)件,該激光光線照射構(gòu)件具有激光光線振蕩器、和對(duì)由該激光光線振蕩器振蕩出的激光光線進(jìn)行會(huì)聚的聚光透鏡,其特征在于,所述激光加工裝置具有光束調(diào)整構(gòu)件,其配設(shè)在所述激光光線振蕩器和所述聚光透鏡之間,對(duì)從所述激光光線振蕩器振蕩出的激光光線的光束直徑和發(fā)散角進(jìn)行調(diào)整;光束直徑及發(fā)散角檢測(cè)構(gòu)件,其對(duì)通過了所述光束調(diào)整構(gòu)件的激光光線的光束直徑和發(fā)散角進(jìn)行檢測(cè);以及控制構(gòu)件,其根據(jù)來自所述光束直徑及發(fā)散角檢測(cè)構(gòu)件的檢測(cè)信號(hào),來運(yùn)算從所述激光光線振蕩器振蕩出的激光光線的光束直徑和發(fā)散角,并根據(jù)該運(yùn)算到的從所述激光光線振蕩器振蕩出的激光光線的光束直徑和發(fā)散角、以及入射到所述光束直徑及發(fā)散角檢測(cè)構(gòu)件的期望的光束直徑和發(fā)散角,來控制所述光束調(diào)整構(gòu)件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光加工裝置,其特征在于,在上述光束調(diào)整構(gòu)件和聚光透鏡之間配設(shè)有反射鏡,該反射鏡使通過了光束調(diào)整構(gòu)件的激光光線朝向聚光器反射,上述光束直徑及發(fā)散角檢測(cè)構(gòu)件構(gòu)成為透射過反射鏡的激光光線入射到該光束直徑及發(fā)散角檢測(cè)構(gòu)件上。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,所述光束調(diào)整構(gòu)件具有第一透鏡及第二透鏡,它們配設(shè)在從所述激光光線振蕩器雍蕩出的激光光線的光軸上,并且配設(shè)成能夠沿光軸移動(dòng);第一移動(dòng)構(gòu)件和第二移動(dòng)構(gòu)件,它們能夠使所述第一透鏡和所述第二透鏡分別沿光軸移動(dòng);以及第一透鏡位置檢測(cè)構(gòu)件和第二透鏡位置檢測(cè)構(gòu)件,它們分別對(duì)所述第一透鏡和所述第二透鏡的移動(dòng)位置進(jìn)行檢測(cè)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光加工裝置,其特征在于,所述光束直徑及發(fā)散角檢測(cè)構(gòu)件具有剪切板,其對(duì)透射過所述第一透鏡及所述第二透鏡后的激光光線成直角地進(jìn)行反射;和受光構(gòu)件,其接收通過所述剪切板反射的激光光線,并將受光信號(hào)發(fā)送給所述控制構(gòu)件,所述控制構(gòu)件根據(jù)來自所述受光構(gòu)件的受光信號(hào)來求出由所述受光構(gòu)件接收的光束直徑r5,并且將從脈沖激光光線振蕩器(531)振蕩出的激光光線的波長(zhǎng)設(shè)為入,將由所述受光構(gòu)件接收的受光信號(hào)中的雙重圓的偏移量設(shè)為S,將干涉條紋的間隔設(shè)為df,將干涉條紋角度設(shè)為a,通過下述數(shù)學(xué)式l求出發(fā)散角65,<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>……數(shù)學(xué)式i接著,控制構(gòu)件根據(jù)由所述受光構(gòu)件接收的光束直徑r5和通過數(shù)學(xué)式1求出的發(fā)散角05,將從所述脈沖激光光線振蕩器到所述第一透鏡的區(qū)域設(shè)為區(qū)域I,并將其長(zhǎng)度設(shè)為L(zhǎng)1,將從所述脈沖激光光線振蕩器振蕩出的激光光線在距脈沖激光光線振蕩器預(yù)定距離的位置處的光束直徑設(shè)為ri、并將發(fā)散角設(shè)為ei,將所述第一透鏡的區(qū)域設(shè)為區(qū)域II,并將所述第一透鏡的焦距設(shè)為fl,將入射到第一透鏡的激光光線的光束直徑設(shè)為r2,將所述第一透鏡內(nèi)的發(fā)散角設(shè)為e2,將從所述第一透鏡到所述第二透鏡的區(qū)域設(shè)為區(qū)域III,并將其長(zhǎng)度設(shè)為L(zhǎng)2,將距所述第一透鏡預(yù)定距離的位置處的光束直徑設(shè)為r3,將發(fā)散角設(shè)為e3,將所述第二透鏡的區(qū)域設(shè)為區(qū)域IV,并將所述第二透鏡的焦距設(shè)為f2,將入射到第二透鏡的激光光線的光束直徑設(shè)為r4,將所述第二透鏡內(nèi)的發(fā)散角設(shè)為64,將從所述第二透鏡到所述受光構(gòu)件的區(qū)域設(shè)為區(qū)域V,并將由所述受光構(gòu)件接收的光束直徑設(shè)為r5,將發(fā)散角設(shè)為95,將根據(jù)由所述受光構(gòu)件接收到的激光光線而求出的光束直徑r5、和通過數(shù)學(xué)式1求出的發(fā)散角95,代入到下面的數(shù)學(xué)式2中,求出從所述脈沖激光光線振蕩器振蕩出的激光光線的所述光束直徑rl和所述發(fā)散角01,<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>數(shù)學(xué)式2區(qū)域I:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>區(qū)域IV:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>接著,控制構(gòu)件將通過數(shù)學(xué)式2求出的所述光束直徑rl和所述發(fā)散角61、以及期望的所述光束直徑r5和所述發(fā)散角65再次代入到數(shù)學(xué)式2中,求出從所述脈沖激光光線振蕩器到所述第一透鏡的長(zhǎng)度L1、以及從所述第一透鏡到所述第二透鏡的長(zhǎng)度L2。全文摘要本發(fā)明提供一種激光加工裝置,能夠自動(dòng)調(diào)整激光光線的光束直徑和發(fā)散角(平行度)。該裝置具備卡盤工作臺(tái)、以及具有激光光線振蕩器和聚光透鏡的激光光線照射構(gòu)件,并且具有光束調(diào)整構(gòu)件,配設(shè)在激光光線振蕩器和聚光透鏡之間,調(diào)整從激光光線振蕩器振蕩出的激光光線的光束直徑和發(fā)散角;光束直徑及發(fā)散角檢測(cè)構(gòu)件,檢測(cè)通過了光束調(diào)整構(gòu)件的激光光線的光束直徑和發(fā)散角;以及控制構(gòu)件,根據(jù)來自光束直徑及發(fā)散角檢測(cè)構(gòu)件的檢測(cè)信號(hào),運(yùn)算從激光光線振蕩器振蕩出的激光光線的光束直徑和發(fā)散角,根據(jù)運(yùn)算到的從激光光線振蕩器振蕩出的激光光線的光束直徑和發(fā)散角、以及入射到光束直徑及發(fā)散角檢測(cè)構(gòu)件的期望光束直徑和發(fā)散角,控制光束調(diào)整構(gòu)件。文檔編號(hào)B23K26/02GK101219503SQ20081000341公開日2008年7月16日申請(qǐng)日期2008年1月11日優(yōu)先權(quán)日2007年1月11日發(fā)明者沢邊大樹,能丸圭司申請(qǐng)人:株式會(huì)社迪思科