CN101464140A - 用于检测工件的边缘的装置以及激光加工机 - Google Patents

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Abstract

一种用于检测保持在加工机的卡盘台上的工件的边缘的装置，其具有：用于使检测光束振荡的光束振荡装置，用于使自光束振荡装置振荡的检测光束聚焦的物镜，和用于检测穿过物镜的检测光束的反射光的反射光检测装置，其中光束振荡装置以这种方式使检测光束振荡：检测光束的光轴在与物镜的中心轴偏置的位置平行于物镜的中心轴；以及反射光检测装置基于在当自光束振荡装置振荡并穿过物镜的检测光束在工件不存在的区域上反射并由物镜折射时获得的反射光和当检测光束在工件上反射并由物镜折射时获得的反射光之间的位置差来检测工件的边缘。

Description

用于检测工件的边缘的装置以及激光加工机
技术领域
本发明涉及用于检测作为保持在加工机的卡盘台上的工件的加工起始点和加工结束点的边缘的装置，并且涉及安装这种边缘检测装置的激光加工机。
背景技术
具有由称为“街道”的分界线分割的多个区域以及诸如层压在这些分割的区域中的氮化镓基化合物半导体的光学器件的光学器件晶片，沿着街道分成诸如广泛用在电器设备中的发光二极管的独立的光学设备，这些街道在蓝宝石基板的前表面上以格子模式形成。
沿着街道切割这种光学器件晶片通常利用切割机通过高速旋转切割刀片来执行切割。但是，由于蓝宝石基板具有难于切割的高的莫氏硬度，所以加工速度必须是低的，从而减少了生产率。
为了沿着街道分开光学器件晶片，JP-A10-305420公开了一种方法，其中通过沿着街道施加具有晶片吸收率的波长的脉冲激光光束而形成凹槽，然后沿着生成的凹槽施加外力来分开晶片。
为了沿着形成在晶片上的街道执行激光加工，必须检测是晶片加工起始点和加工结束点的边缘，并且激光光束只能施加到晶片存在的区域。是晶片加工起始点和加工结束点的边缘的检测通过施加检测光束到保持晶片的卡盘台并检测检测光束的反射光来断定。
当诸如晶片的工件由诸如蓝宝石的透明材料制成，同时，检测光束经过工件时，工件的边缘不能被肯定检测。但是，甚至在工件由透明材料制成的情况下，工件的边缘也能通过以一角度施加检测光束到工件的前表面并捕获检测光束的镜面反射光来检测。但是，为了以一角度施加检测光束到工件的前表面，用于使检测光束振荡的光束振荡装置和用于接收检测光束的反射光的光接收装置必须每个都以一角度布置。因此，存在整个检测装置变得笨重的问题，并且很难在激光加工机上安装它。
发明内容
本发明的目的是提供一种制造紧凑的用于检测工件的边缘的装置，以及安装以上边缘检测装置的激光加工机。
为了达到以上目的，根据本发明，提供了用于检测保持在加工机的卡盘台上的工件的边缘的装置，其具有：用于使检测光束振荡的光束振荡装置，用于使自光束振荡装置振荡的检测光束聚焦的物镜，和用于检测穿过物镜的检测光束的反射光的反射光检测装置，其中
光束振荡装置以这种方式使检测光束振荡：检测光束的光轴在与物镜的中心轴偏置的位置平行于物镜的中心轴；以及
反射光检测装置基于在当自光束振荡装置振荡并穿过物镜的检测光束在工件不存在的区域上反射并由物镜折射时获得的反射光和当检测光束在工件上反射并由物镜折射时获得的反射光之间的位置差检测工件的边缘。
以上的反射光检测装置包括位置探测器，其用于接收在工件不存在的区域上反射并由物镜折射的反射光和在工件上反射并由物镜折射的反射光。
以上的反射光检测装置包括遮蔽元件和光传感器，遮蔽元件用于阻挡在工件不存在的区域上反射并由物镜折射的反射光，光传感器用于接收在工件上反射并由物镜折射的反射光。
根据本发明，还提供了一种包括卡盘台、激光光束施加装置、以及加工进给装置的激光加工机，卡盘台用于保持工件，激光光束施加装置包括用于施加激光光束到保持在卡盘台上的工件的聚光镜，加工进给装置用于相对彼此移动卡盘台和激光光束施加装置，其中
激光加工机还包括用于检测工件边缘的装置，其在加工进给方向邻近聚光镜布置；
用于检测工件边缘的装置具有：用于使检测光束振荡的光束振荡装置，用于使自光束振荡装置振荡的检测光束聚焦的物镜，和用于检测穿过物镜的检测光束的反射光的反射光检测装置；
光束振荡装置以这种方式使检测光束振荡：检测光束的光轴在与物镜的中心轴偏置的位置平行于物镜的中心轴；以及
反射光检测装置基于在当自光束振荡装置振荡并穿过物镜的检测光束在工件不存在的区域上反射并由物镜折射时获得的反射光和当检测光束在工件上反射并由物镜折射时获得的反射光之间的位置差检测工件的边缘。
优选地，用于检测工件边缘的以上装置布置在聚光镜的加工进给方向的两侧。
根据本发明用于检测工件边缘的装置具有以下结构，即，用于使检测光束振荡的光束振荡装置以这种方式使检测光束振荡：检测光束的光轴在与中心轴偏置的位置平行于物镜的中心轴；并且用于检测检测光束的反射光的反射光检测装置基于在当自光束振荡装置振荡并穿过物镜的检测光束在工件不存在的区域上反射并由物镜折射时获得的反射光和当检测光束在工件上反射并由物镜折射时获得的反射光之间的位置差检测工件的边缘。因此，该装置的整个配置能够具有与以一角度使检测光束振荡的结构相比紧凑的结构。此外，由于自光束振荡装置振荡的检测光束由物镜折射并以一角度施加到工件的上表面，所以甚至当工件是透明元件时，也能够捕获镜面反射光。
附图说明
图1是激光加工机的透视图，其安装根据本发明设计的用于检测工件的边缘的装置；
图2是根据本发明设计的用于检测工件的边缘的装置的主视图，其设在图1中示出的激光加工机中；
图3是根据本发明设计的用于检测工件的边缘的装置的第一实施例的剖视图；
图4(a)和4(b)是说明图，其示出了图3中示出的用于检测工件的边缘的装置的检测状态；
图5是根据本发明设计的用于检测工件的边缘的装置的第二实施例的剖视图；
图6(a)和6(b)是说明图，其示出了图5中示出的用于检测工件的边缘的装置的检测状态；
图7是示出了作为工件的光学器件晶片放在安装在环形框架上的切割带的前表面上的状态的透视图；
图8(a)，8(b)和8(c)是说明图，其示出了由图1中示出的激光加工机执行的激光加工步骤；
图9(a)，9(b)和9(c)是说明图，其示出了由图1中示出的激光加工机执行的激光加工步骤；以及
图10是说明图，其示出了由图1中示出的激光加工机执行的激光加工步骤。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地说明根据本发明的优选实施例设计的用于检测工件的边缘的装置和激光加工机。
图1是激光加工机的透视图，其安装根据本发明设计的用于检测工件的边缘的装置。图1中示出的激光加工机包括：固定底座2；用于保持工件的卡盘台机构3，其以这种方式安装在固定底座2上：它能够在箭头X表示的加工进给方向(X方向)移动；激光光束施加单元支撑机构4，其以这种方式安装在固定底座2上：它能够在垂直于箭头X表示的方向的箭头Y表示的分度进给方向(Y方向)移动；以及激光光束施加单元5，其以这种方式安装到激光光束施加单元支撑机构4：它能够在箭头Z表示的方向(Z方向)移动。
以上的卡盘台机构3包括：一对导轨31和31，其安装在固定底座2上并在箭头X表示的加工进给方向(X方向)彼此平行布置；第一滑块32，其以这种方式安装在导轨31和31上：它能够在箭头X表示的加工进给方向(X方向)移动；第二滑块33，其以这种方式安装在第一滑块32上：它能够在箭头Y表示的分度进给方向(Y方向)移动；罩盖台35，其由圆柱元件34支撑在第二滑块33上；以及作为工件保持装置的卡盘台36。该卡盘台36具有由多孔材料制成的吸附卡盘361，以致作为工件的盘状半导体晶片按照未示出的抽吸装置保持在吸附卡盘361的上表面(保持表面)上。如上所述设计的卡盘台36由安装在圆柱元件34中的脉冲电动机旋转。卡盘台36设有用于固定环形框架的夹具362，其将在以下说明。
以上的第一滑块32在它的下表面具有要装配到以上的一对导轨31和31的一对导槽321和321，并且在它的上表面具有在箭头Y表示的分度进给方向(Y方向)彼此平行形成的一对导轨322和322。如上所述设计的第一滑块32设计为：通过将导槽321和321分别装配到导轨31和31，沿着导轨31和31在箭头X表示的加工进给方向(X方向)移动。在示出的实施例中的卡盘台机构3具有加工进给装置37，其用于沿着导轨31和31在箭头X表示的加工进给方向(X方向)移动第一滑块32。加工进给装置37包括公螺纹杆371以及用于旋转驱动公螺纹杆371的诸如脉冲电动机372的驱动源，公螺纹杆371布置在与其平行的以上导轨31和31之间。公螺纹杆371在它的一端旋转地支撑到固定在以上的固定底座2上的支撑块373，在它的另一端传输耦合到以上的脉冲电动机372的输出轴。公螺纹杆371拧入在母螺杆块(未示出)中形成的螺纹通孔，母螺杆块从第一滑块32的中心部分的下表面突出。因此，通过利用脉冲电动机372在正常方向或反方向驱动公螺纹杆371，第一滑块32在箭头X表示的加工进给方向(X方向)沿着导轨31移动。
在示出的实施例中的激光加工机包括X方向位置检测装置374，其用于检测加工进给量，即，以上的卡盘台36的X方向位置。X方向位置检测装置374包括沿着导轨31布置的线性刻度374a和安装在第一滑块32上并与第一滑块32一起沿着线性刻度374a移动的读取头374b。该X方向位置检测装置374的读取头374b向在示出的实施例中下述的控制装置提供了每1μm一个的脉冲信号。下述的控制装置计算输入脉冲信号来检测加工进给量，即，卡盘台36的X方向位置。当脉冲电动机372用作用于以上加工进给装置37的驱动源时，加工进给量，即，卡盘台36的X方向位置能够通过计算用于向脉冲电动机372输出驱动信号的下述的控制装置的驱动脉冲来检测。当伺服电机用作用于以上加工进给装置37的驱动源时，加工进给量，即，卡盘台36的X方向位置能够通过计算从用于检测伺服电机的转数的旋转编码器输出的脉冲信号来检测并通过下述的控制装置获得。
以上的第二滑块33在它的下表面具有要装配到在以上的第一滑块32的上表面上的一对导轨322和322的一对导槽331和331，并且设计为：通过将导槽331和331分别装配到导轨322和322，在箭头Y表示的分度进给方向(Y方向)移动。在示出的实施例中的卡盘台机构3具有第一分度进给装置38，其用于沿着安装在第一滑块32上的导轨322和322在箭头Y表示的分度进给方向(Y方向)移动第二滑块33。第一分度进给装置38包括公螺纹杆381用于旋转驱动公螺纹杆381的诸如脉冲电动机382的驱动源，公螺纹杆381布置在与其平行的以上导轨322和322之间。公螺纹杆381在它的一端旋转地支撑到固定在以上的第一滑块32的上表面上的支撑块383，在它的另一端传输耦合到以上的脉冲电动机382的输出轴。公螺纹杆381拧入在母螺纹块(未示出)中形成的螺纹通孔，母螺纹块从第二滑块33的中心部分的下表面突出。因此，通过利用脉冲电动机382在正常方向或反方向驱动公螺纹杆381，第二滑块33在箭头Y表示的分度进给方向(Y方向)沿着导轨322和322移动。
在示出的实施例中的激光加工机包括Y方向位置检测装置384，其用于检测分度进给量，即，以上第二滑块33的Y方向位置。Y方向位置检测装置384包括沿着导轨322布置的线性刻度384a和安装在第二滑块33上并与第二滑块33一起沿着线性刻度384a移动的读取头384b。该Y方向位置检测装置384的读取头384b向在示出的实施例中的控制装置(下述)提供了每1μm一个的脉冲信号。以下将说明的控制装置计算输入脉冲信号来检测分度进给量，即，卡盘台36的Y方向位置。当脉冲电动机382用作用于以上第一分度进给装置38的驱动源时，分度进给量，即，卡盘台36的Y方向位置能够通过计算用于向脉冲电动机382输出驱动信号的下述的控制装置的驱动脉冲来检测。当伺服电机用作用于以上第一分度进给装置38的驱动源时，分度进给量，即，卡盘台36的Y方向位置能够通过计算从用于检测伺服电机的转数的旋转编码器输出的脉冲信号来检测并通过下述的控制装置获得。
以上的激光光束施加单元支撑机构4具有：一对导轨41和41，其安装在固定底座2上并在箭头Y表示的分度进给方向(Y方向)彼此平行布置；以及可移动支撑底座42，其以这种方式安装在导轨41和41上：它能够在箭头Y表示的方向移动。该可移动支撑底座42包括可移动地安装在导轨41和41上的可移动支撑部分421和安装在可移动支撑部分421上的安装部分422。安装部分422在它的一个侧面上设有在箭头Z表示的方向(Z方向)延伸的一对导轨423和423。在示出的实施例中的激光光束施加单元支撑机构4具有第二分度进给装置43，其用于在箭头Y表示的分度进给方向(Y方向)沿着导轨41和41移动可移动支撑底座42。该第二分度进给装置43包括公螺纹杆431以及用于旋转驱动公螺纹杆431的诸如脉冲电动机432的驱动源，公螺纹杆431布置在与其平行的以上导轨41和41之间。公螺纹杆431在它的一端旋转地支撑到固定在以上的固定底座2上的支撑块(未示出)，在它的另一端传输耦合到以上的脉冲电动机432的输出轴。公螺纹杆431拧入在母螺纹块(未示出)中形成的螺纹通孔，母螺纹块从构成可移动支撑底座42的可移动支撑部分421的中心部分的下表面突出。因此，通过利用脉冲电动机432在正常方向或反方向驱动公螺纹杆431，可移动支撑底座42在箭头Y表示的分度进给方向(Y方向)沿着导轨41和41移动。
在示出的实施例中的激光光束施加单元5包括单元支座51和固定到单元支座51的激光光束施加装置52。单元支座51具有一对可滑动装配到布置在以上的安装部分422的导轨423和423的导槽511和511，并且以这种方式被支撑：通过分别将导槽511和511装配到以上的导轨423和423，它能够在箭头Z表示的方向(Z方向)移动。
在示出的实施例中的激光光束施加单元5具有移动装置53，其用于在箭头Z表示的方向(Z方向)沿着导轨423和423移动单元支座51。移动装置53包括公螺纹杆(未示出)以及用于旋转驱动公螺纹杆的诸如脉冲电动机532的驱动源，公螺纹杆布置在导轨423和423之间。通过利用脉冲电动机532在正常方向或反方向驱动公螺纹杆(未示出)，单元支座51和激光光束施加装置52在箭头Z表示的方向(Z方向)沿着导轨423和423移动。在示出的实施例中，激光光束施加装置52通过在正常方向驱动脉冲电动机532向上移动并通过在反方向驱动脉冲电动机532向下移动。
以上的激光光束施加装置52包括圆柱外壳521，其固定到单元支座51并实际上水平地延伸。在外壳521中，安装脉冲激光光束振荡装置，其包括由YAG激光振荡器或YVO4激光振荡器组成的脉冲激光光束振荡器和重复频率设置装置。该脉冲激光光束振荡装置使具有针对诸如在示出的实施例中的蓝宝石基板的工件的吸收率的波长(例如，355nm)的脉冲激光光束振荡。其中具有聚光透镜(未示出)的聚光镜522安装在以上的外壳521的端部。从以上的脉冲激光光束振荡装置振荡的激光光束经过传输光学系统(未示出)到达聚光镜522，并以预定的聚焦光斑直径从聚光镜522施加到保持在以上的卡盘台36上的工件。
在示出的实施例中的激光加工机具有图像拾取装置55，其用于拾取由安装到外壳521的前端部分上的激光光束施加装置52加工的区域的图像。该图像拾取装置55包括用于照明工件的照明装置，用于捕获由照明装置照明的区域的光学系统，以及用于拾取由光学系统捕获的图像的图像拾取装置(CCD)。图像信号提供给下述的控制装置。
在示出的实施例中的激光加工机包括用于检测保持在卡盘台36上的工件的边缘的装置6。
图1中示出的用于检测工件的边缘的装置6由第一边缘探测器6a和第二边缘探测器6b组成，第一边缘探测器6a和第二边缘探测器6b都安装到激光光束施加装置52的聚光镜522。第一边缘探测器6a和第二边缘探测器6b以聚光镜522的中心和图2中示出的各自中心之间的预定距离L分别布置在聚光镜522在加工进给方向X的两侧。第一边缘探测器6a和第二边缘探测器6b可以具有相同的结构，并且本发明的第一实施例将参照图3说明。
图3中示出的每个第一边缘探测器6a和第二边缘探测器6b包括：圆柱外壳61；用于使检测光束振荡的光束振荡装置62，其安装在外壳61中；用于使从光束振荡装置62振荡的检测光束聚焦的物镜63；以及用于检测穿过物镜63的检测光束的反射光的反射光检测装置64。光束振荡装置62由在示出的实施例中的激光二极管组成，并由下述的控制装置控制。由激光二极管组成的光束振荡装置62使例如具有10mW的输出和1.0mm直径的检测光束LBa朝向从物镜63的中心轴A以预定距离B偏置的位置以这种方式振荡：检测光束LBa的光轴平行于中心轴A。物镜63使从光束振荡装置62振荡的检测光束LBa聚焦，并施加它到作为以上的卡盘台36的上表面的保持表面。反射光检测装置64接收穿过物镜63并在保持在卡盘台36上的工件上反射的检测光束LBa的反射光LBb。该反射光检测装置64包括诸如在示出的实施例中的位置传感探测器(PSD)或CCD线传感器的位置探测器641，并且它的检测信号提供给下述的控制装置。
图3中示出的第一边缘探测器6a和第二边缘探测器6b如上说明的设计，并且将参照图4(a)和4(b)说明它们的功能。
当从光束振荡装置62振荡的检测光束LBa由物镜63聚焦并折射，而且施加到在前表面上具有工件W并保持在卡盘台36上的切割带T时，如图4(a)所示，它在切割带T的前表面上反射，然后它的反射光LBb1朝向物镜63移动。当由物镜63聚焦并折射的检测光束LBa的焦点P调整为在如图4(a)所示的这点处与切割带T的前表面对齐时，焦点P位于在物镜63的中心轴A上的位置。从而由物镜63聚焦并折射的检测光束LBa的焦点P具有几μm的光斑直径。在焦点P处在切割带T的前表面上反射的反射光LBb1到达物镜63，以便由物镜63折射，与物镜63的中心轴A平行移动，并到达位置探测器641的第一位置S1。位置探测器641向下述的控制装置提供表示收到反射光LBb1的第一位置信号S1。
如图4(b)所示，随后给出了这种情况的描述：从光束振荡装置62振荡的检测光束LBa由物镜63聚焦并折射，而且施加到在前表面上具有工件W并保持在卡盘台36上的切割带T。在这种情况下，由于由物镜63聚焦并折射的检测光束LBa在焦点P的上游侧上在工件W的上表面上反射，所以检测光束LBa的反射光LBb2到达比在焦点P反射的反射光LBb1更靠近物镜的中心轴A的位置。到达比在焦点P反射的反射光LBb1更靠近物镜的中心轴A的位置的反射光LBb2以小于反射光LBb1的折射系数的折射系数来折射。结果，到达位置探测器641的反射光LBb2的第二位置S2不同于以上的反射光LBb1的第一位置S1的位置。从而在第二位置S2已经接收反射光LBb2的位置探测器641向下述的控制装置提供表示收到反射光LBb2的第二位置信号S2。已经从位置探测器641接收位置信号的下述的控制装置断定：当它已经接收第一位置信号S1时，检测光束已经到达工件W不存在的区域，并且当它已经接收第二位置信号S2时，检测光束已经到达工件W的边缘部分。
然后，将参照图5说明根据本发明的第二实施例的第一边缘探测器6a和第二边缘探测器6b。在图5中示出的第一边缘探测器6a和第二边缘探测器6b实际上除了反射光检测装置64之外是相同的。由于其它元件实际上是相同的，所以相同的元件给出相同的标号并且省略它们的说明。
在图5中示出的第一边缘探测器6a和第二边缘探测器6b中的反射光检测装置64包括：光传感器643，其用于接收穿过物镜63的检测光束LBa的反射光LBb；和遮蔽元件644，其布置在光传感器643和物镜63之间并具有针孔644a。该遮蔽元件644设计为阻挡检测光束LBa的反射光LBb，其从振荡装置62振荡，由物镜63聚焦，在保持在卡盘台36上的切割带T上反射，并由物镜63折射。因此，遮蔽元件644具有阻挡在工件不存在的区域反射并由物镜折射的反射光的功能。并且，遮蔽元件644的针孔644a如此设计，以致使检测光束LBa的反射光LBb通过，其如下所述从振荡装置62振荡，由物镜63聚焦，在保持在卡盘台36上的工件W上反射，并由物镜63折射。从而通过遮蔽元件644的针孔644a的反射光LBb由光传感器643接收。
在图5中示出的第一边缘探测器6a和第二边缘探测器6b如上所述设计，并且将参照图6(a)和6(b)说明它们的功能。
当从光束振荡装置62振荡的检测光束LBa由像在图3和图4(a)和4(b)示出的实施例的物镜63聚焦并折射，并如图6(a)所示施加到具有放在前表面并保持在卡盘台36上的工件W的切割带T时，它在切割带T的前表面上反射并且它的反射光LBb1朝向物镜63移动。当由物镜聚焦并折射的检测光束LBa的焦点P调整为在如图6(a)所示的该点处与切割带T的前表面对齐时，焦点P位于在物镜63的中心轴A上的位置。在焦点P处在切割带T的前表面上反射的反射光LBb1到达物镜63，以便由物镜63折射，并与物镜63的中心轴A平行。该反射光LBb1由布置在物镜63和光传感器643之间的遮蔽元件644阻挡，并不到达光传感器643。
如图6(b)所示，随后给出了这种情况的描述：从光束振荡装置62振荡并由物镜63聚焦和折射的检测光束LBa，施加到放在保持在卡盘台36上的切割带T的前表面上的工件W的上表面。在这种情况下，由于由物镜63聚焦并折射的检测光束LBa在焦点P的上游侧上在工件W的上表面上反射，所以它的反射光LBb2到达的位置比像图3和图4(a)和4(b)示出的实施例在焦点P反射的反射光LBb1更靠近物镜63的中心轴A。到达的位置比在焦点P反射的反射光LBb1更靠近物镜63的中心轴A的反射光LBb2以小于反射光LBb1的折射系数的折射系数来折射。从而由物镜63折射的反射光LBb2经过形成在遮蔽元件644中的针孔644a，并由光传感器643接收。当光传感器643接收经过针孔644a的反射光LBb2时，它向下述的控制装置提供收到信号。因此，该下述的控制装置断定：当它没有从光传感器643接收任何收到信号时，检测光束LBa已经到达工件W不存在的区域，并且当它已经从光传感器643接收收到信号时，检测光束LBa已经到达工件W的边缘部分。
第一边缘探测器6a和第二边缘探测器6b每个具有以下结构。即，它们包括反射光检测装置64，其用于检测从光束振荡装置62振荡的检测光束LBa的反射光LBb1和反射光LBb2，光束振荡装置62使检测光束LBa朝向从物镜63的中心轴A偏置预定的距离B的位置振荡，使检测光束LBa的光轴与中心轴A平行并穿过物镜63。反射光检测装置64基于在工件不存在的区域反射并由物镜63折射的反射光和在工件上反射并由物镜63折射的反射光之间的位置差来检测工件的边缘。因此，装置的整个结构与使检测光束以一角度振荡的结构相比具有紧凑的结构。此外，由于从以上的光束振荡装置62振荡的检测光束LBa由物镜63折射并以一角度施加到工件W的上表面，所以即使当工件是透明元件时，也能够捕获镜面反射光。
返回图1，在示出的实施例中的激光加工机包括控制装置7。控制装置7由计算机组成，计算机包括：用于基于控制程序执行计算处理的中央处理单元(CPU)71，用于存储控制程序等的只读存储器(ROM)72，用于存储运行结果的读/写随机访问存储器(RAM)73，计数器74，输入界面75和输出界面76。自以上的X方向位置检测装置374、Y方向位置检测装置384、图像拾取装置55和第一边缘探测器6a和第二边缘探测器6b的位置探测器641或光传感643的检测信号，输入到控制装置7的输入界面75。控制信号从控制装置7的输出界面76提供给以上的脉冲电动机360，脉冲电动机372，脉冲电动机382，脉冲电动机432，脉冲电动机532，脉冲激光光束施加装置52，第一边缘探测器6a和第二边缘探测器6b的光束振荡装置62，和显示装置70等。
在示出的实施例中的激光加工机如上所述设计，并且以下将说明它的功能。
图7示出了作为工件的光学器件晶片10放在安装在环形框架F上的切割带T的前表面上的状态。光学器件晶片10由蓝宝石晶片、由在前表面10a上以格子模式形成的多个街道101分割的多个区域、和形成在每个分割的区域中的诸如发光二极管等的光学器件102组成。
为了沿着以上的光学器件晶片10的街道101执行激光加工，光学器件晶片10的切割带T侧首先放在图1中示出的上述激光加工机的卡盘台上，以便前表面10a朝上，并且光学器件晶片10通过切割带T吸纳。更进一步地，具有安装其上的切割带T的环形框架F由设在卡盘台36上的夹具362固定。
吸纳如上所述的光学器件晶片10的卡盘台36通过触发加工进给装置37来到图像拾取装置55的正下方的位置。在卡盘台36位于图像拾取装置55的正下方的位置之后，用于检测要加工光学器件晶片10的区域的对齐工作由图像拾取装置55和控制装置7来执行。即，图像拾取装置55和控制装置7执行诸如模式匹配等的图像处理，以便在光学器件晶片10的预定方向形成的街道101与以上的聚光镜522对齐，从而实现激光光束施加位置的对齐。更进一步地，激光光束施加位置的对齐在与以上的预定方向垂直的方向形成在光学器件晶片10上的街道101上也类似地执行。
在检测到形成在保持在卡盘台36上的光学器件晶片10上的街道101并如上所述执行激光光束施加位置的对齐之后，触发加工进给装置37和第一分度进给装置38，以便将卡盘台36移动到聚光镜522和边缘检测装置6所在的激光光束施加区域，以致形成在光学器件晶片10上的预定街道101与聚光镜522和边缘检测装置6对齐，如图8(a)所示。在该点处，在光学器件晶片10的图8(a)中的左端如此定位，以致在聚光镜522和边缘检测装置6的右侧。然后，触发边缘检测装置6的第一边缘探测器6a并触发加工进给装置37，以便以预定的加工进给速率在如图8(a)中箭头X1所示的加工进给方向移动卡盘台36。在该点处，在第一边缘探测器6a是图3中示出的边缘探测器的情况下，当从光束振荡装置62振荡并由物镜63聚焦和折射的检测光束LBa如图8(a)所示施加到切割带T时，反射光LBb1到达像图4(a)中示出的实施例的位置探测器641的第一位置S1，并且位置探测器641向控制装置7提供表示收到反射光LBb1的第一位置信号S1。同时，在第一边缘探测器6a是图5中示出的边缘探测器的情况下，当从光束振荡装置62振荡并由物镜63聚焦和折射的检测光束LBa如图8(a)所示施加到切割带T时，反射光LBb1像图6(a)中示出的实施例由遮蔽元件644阻挡。
此后，当卡盘台36从如图8(a)中示出的状态以箭头X1所示的加工进给方向移动，并且从光束振荡装置62振荡并由物镜63聚焦和折射的检测光束LBa如图8(b)所示施加到光学器件晶片10的左端(边缘)时，在光学器件晶片10的上表面反射的反射光LBb2到达像图4(b)中示出的实施例的位置探测器641的第二位置S2，在图4(b)示出的实施例的情况下第一边缘探测器6a是图3中示出的边缘探测器，并且位置探测器641向控制装置7提供表示收到反射光LBb2的第二位置信号S2。已经接收该第二位置信号S2的控制装置7断定光学器件晶片10的左端(边缘)已经到达第一边缘探测器6a正下方的位置。同时，当第一边缘探测器6a是图5中示出的边缘探测器，并且从光束振荡装置62振荡并由物镜63聚焦和折射的检测光束LBa如图8(b)所示施加到光学器件晶片10的左端(边缘)时，在光学器件晶片10的上表面反射的反射光LBb2像图6(b)中示出的实施例经过形成在遮蔽元件644中的针孔644a并由光传感器643接收。已经接收经过形成在遮蔽元件644中的针孔644a的反射光LBb2的光传感器643向控制装置7提供收到信号。已经接收自光传感器643的收到信号的控制装置7断定光学器件晶片10的左端(边缘)已经到达第一边缘探测器6a正下方的位置。
在控制装置7断定光学器件晶片10的左端(边缘)已经到达如图8(b)所示的第一边缘探测器6a正下方的位置之后，它基于从X方向位置检测装置374的检测信号获得在卡盘台的箭头X1表示的方向的移动距离。并且，当该移动距离达到在如图8(c)所示的第一边缘探测器6a的中心和聚光镜522的中心之间的距离L时，控制装置7断定光学器件晶片10的左端(边缘)已经到达聚光镜522的正下方的位置，并且触发激光光束施加装置52来从聚光镜522施加脉冲激光光束(激光光束施加步骤)。结果，脉冲激光光束从光学器件晶片10的左端(边缘)沿着街道施加。当卡盘台在图8(c)中的箭头X1表示的加工进给方向移动，同时从聚光镜522施加脉冲激光光束，光学器件晶片10的右端(边缘)经过如图9(a)中示出的第一边缘探测器6a的正下方的位置，并且从第一边缘探测器6a施加的检测光束LBa到达切割带T时，控制装置7断定光学器件晶片10在第一边缘探测器6a的正下方不存在，并且基于来自如上所述的X方向位置检测装置374的检测信号获得在由卡盘台36的箭头X1表示的方向的移动距离。当该移动距离达到在如图9(b)所示的第一边缘探测器6a的中心和聚光镜522的中心之间的距离L时，控制装置7断定光学器件晶片10的右端(边缘)已经到达聚光镜522的正下方的位置，终止从聚光镜522的脉冲激光光束的施加并停止卡盘台36的移动。结果，如图9(b)和9(c)所示，在光学器件晶片10中的街道101的两端之间形成凹槽110。
例如，在以上的激光光束施加步骤中的加工条件设置如下：
光源：LD激发Q开关Nd:YVO4激光
波长：355nm
重复频率：70kHz
平均输出：1.0W
聚焦光斑直径：10μm
加工进给速率：70mm/秒
在如上所述沿着形成在光学器件晶片10上的预定街道101执行激光光束施加步骤之后，触发第一分度进给装置38，以便将卡盘台36移动相当于街道101之间在分度进给方向的间隔的距离，并且也触发加工进给装置37，以便将光学器件晶片10的右端带到聚光镜522和边缘检测装置6的左侧的位置，如图10所示。然后，触发第二边缘探测器6b，并且触发加工进给装置37，以便以预定的加工进给速率在由图10中的箭头X2表示的加工进给方向移动卡盘台36来执行以上的激光光束施加步骤。由于在示出的实施例中，第一边缘探测器6a和第二边缘探测器6b分别以中心到中心的距离L布置在聚光镜522的加工进给方向X的两侧，所以根据卡盘台36的向前或向后的移动触发第一边缘探测器6a或第二边缘探测器6b，以致在卡盘台36的向前移动和向后移动的期间能够执行激光光束施加步骤。
在沿着以光学器件晶片10的预定方向延伸的所有街道101执行以上的激光光束施加步骤之后，卡盘台36转动90°，以便沿着与以上的预定方向垂直的方向延伸的街道101执行以上的激光光束施加步骤。

Claims (5)

1.一种用于检测工件的边缘的装置，该工件保持在加工机的卡盘台上，该装置具有：用于使检测光束振荡的光束振荡装置、用于使从光束振荡装置振荡的检测光束聚焦的物镜和用于检测穿过物镜的检测光束的反射光的反射光检测装置，其中
光束振荡装置使检测光束振荡以使检测光束的光轴在与物镜的中心轴偏置的位置平行于物镜的中心轴；以及
基于在当从光束振荡装置振荡并穿过物镜的检测光束在工件不存在的区域上反射并由物镜折射时获得的反射光和当检测光束在工件上反射并由物镜折射时获得的反射光之间的位置差，反射光检测装置检测工件的边缘。
2.根据权利要求1所述的用于检测工件的边缘的装置，其中反射光检测装置包括位置探测器，其用于接收在工件不存在的区域上反射并由物镜折射的反射光和在工件上反射并由物镜折射的反射光。
3.根据权利要求1所述的用于检测工件的边缘的装置，其中反射光检测装置包括：遮蔽元件，其用于阻挡在工件不存在的区域上反射并由物镜折射的反射光；和光传感器，其用于接收在工件上反射并由物镜折射的反射光。
4.一种激光加工机，包括：卡盘台，其用于保持工件；激光光束施加装置，其包括用于施加激光光束到保持在卡盘台上的工件的聚光镜；以及加工进给装置，其用于使卡盘台和激光光束施加装置相对彼此移动，其中
激光加工机还包括用于检测工件边缘的装置，其在加工进给方向邻近聚光镜布置；
用于检测工件边缘的装置具有：用于使检测光束振荡的光束振荡装置，用于使从光束振荡装置振荡的检测光束聚焦的物镜，和用于检测穿过物镜的检测光束的反射光的反射光检测装置；
光束振荡装置使检测光束振荡以使检测光束的光轴在与物镜的中心轴偏置的位置平行于物镜的中心轴；以及
基于在当从光束振荡装置振荡并穿过物镜的检测光束在工件不存在的区域上反射并由物镜折射时获得的反射光和当检测光束在工件上反射并由物镜折射时获得的反射光之间的位置差，反射光检测装置检测工件的边缘。
5.根据权利要求4所述的激光加工机，其中用于检测工件边缘的装置布置在聚光镜在加工进给方向的两侧。
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