CN112338352A - 激光加工装置的加工性能的确认方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供激光加工装置的加工性能的确认方法，缩短加工时间，削减测试加工用的被加工物的使用面积或消耗量。该方法是利用具有被被加工物吸收的波长的激光束对被加工物进行加工的激光加工装置的加工性能的确认方法，具有如下的步骤：保持步骤，利用该激光加工装置的卡盘工作台对被加工物进行保持；加工痕形成步骤，一边使激光束的聚光点的高度变化，一边使被加工物和聚光点在与被加工物的厚度方向垂直的规定的方向上相对地移动，从而在被加工物的上表面上形成加工痕；拍摄步骤，对通过加工痕形成步骤而形成的加工痕的多个区域进行拍摄；以及确认步骤，根据通过拍摄步骤而获得的图像，对激光加工装置的加工性能进行确认。

Description

激光加工装置的加工性能的确认方法
技术领域
本发明涉及激光加工装置的加工性能的确认方法，利用具有被被加工物吸收的波长的激光束对被加工物进行加工。
背景技术
组装于各种电子设备的器件芯片如下得到：通过呈格子状配置的多条分割预定线将晶片的正面侧划分成多个区域，在各区域内形成集成电路等器件，然后沿着各分割预定线将该晶片分割，从而得到上述器件芯片。
在将晶片等板状的被加工物分割时，例如使用激光加工装置，其具有能够照射被被加工物吸收的波长的激光束的激光束照射单元(例如参照专利文献1)。
激光束照射单元通常包含激光振荡器以及由反射镜、透镜等多个光学部件构成的光学系统。利用激光振荡器产生的激光束经由光学系统而导入至被加工物。
光学系统包含用于使激光束会聚的聚光透镜。在激光束具有被被加工物吸收的波长的情况下，当将聚光透镜所会聚的激光束照射至被加工物时，通过烧蚀加工在被加工物上形成槽等。
不过，在由于振动、热等而在光学部件的位置、角度等产生偏差的情况下，有时激光加工装置的加工性能发生变化。当加工性能发生变化时，无法适当地加工被加工物。
因此，有时进行如下的作业：将聚光透镜的高度位置定位于与预先设定的高度不同的高度而试验性地对被加工物进行烧蚀加工，并对聚光点的高度位置进行确认(例如参照专利文献2)。
不过，在专利文献2记载的方法中，需要将聚光透镜定位于不同的多个高度，并且在将聚光透镜固定于各高度的状态下，对被加工物进行烧蚀加工而分别形成直线状的多个加工槽。
因此，存在如下的问题：随着加工槽的条数增加，被加工物的加工所需的时间增多。另外，当加工槽的条数增加时，有时一个被加工物不足，需要多个被加工物。因此还存在被加工物的使用面积或消耗量增加的问题。
专利文献1：日本特开2007-275912号公报
专利文献2：日本特开2013-78785号公报
发明内容
本发明是鉴于该问题点而完成的，其目的在于提供激光加工装置的加工性能的确认方法，在对激光加工装置的加工性能进行确认的情况下，缩短加工时间，削减测试加工用的被加工物的使用面积或消耗量。
根据本发明的一个方式，提供激光加工装置的加工性能的确认方法，该激光加工装置利用具有被被加工物吸收的波长的激光束对该被加工物进行加工，其中，该激光加工装置的加工性能的确认方法具有如下的步骤：保持步骤，利用该激光加工装置的卡盘工作台对该被加工物进行保持；加工痕形成步骤，一边使该激光束的聚光点的高度变化，一边使该被加工物和该聚光点在与该被加工物的厚度方向垂直的规定的方向上相对地移动，从而在该被加工物的上表面上形成加工痕；拍摄步骤，对通过该加工痕形成步骤而形成的加工痕的多个区域进行拍摄；以及确认步骤，根据通过该拍摄步骤而获得的图像，对该激光加工装置的加工性能进行确认。
优选在该拍摄步骤中，对包含加工痕的宽度在与该厚度方向和该规定的方向垂直的方向上最窄的部分在内的第1区域进行拍摄，该确认步骤包含如下的高度位置确定步骤：根据该第1区域的图像而确定形成宽度最窄的加工痕时该激光加工装置的聚光透镜所定位的高度。
另外，优选该确认步骤包含如下的步骤：偏移量检测步骤，在至少两个不同的区域中对基准线与中心线的偏移量进行检测，该基准线设定于该激光加工装置的拍摄单元的拍摄区域内，该中心线位于与该规定的方向垂直的方向上的加工痕的宽度的中心并且与该规定的方向平行；以及判断是否需要调整的步骤，在该偏移量检测步骤之后，若该至少两个区域中的各个该偏移量在允许范围内，则判断为不需要对用于向该被加工物照射该激光束的光学系统进行调整，若该至少两个区域中的各个该偏移量在该允许范围外，则判断为需要对该光学系统进行调整。
另外，优选该确认步骤包含如下的步骤：检测步骤，对根据通过该拍摄步骤而拍摄的该多个区域的各图像而形成的该加工痕的整体图像中的亮度为规定的值以下的暗区域进行检测；计算步骤，对与该暗区域对应的该激光加工装置的聚光透镜的高度的范围进行计算；以及记录步骤，对该计算步骤的结果进行记录，该激光加工装置的加工性能的确认方法还具有如下的经时变化确认步骤：进行多次该加工痕形成步骤、该拍摄步骤、该检测步骤、该计算步骤以及该记录步骤这一系列的步骤，对在该一系列的步骤的各记录步骤中所记录的结果进行比较，从而对该激光加工装置的加工性能的经时变化进行确认。
在本发明的一个方式的激光加工装置的加工性能的确认方法中，一边使激光束的聚光点的高度变化一边使被加工物和聚光点在与被加工物的厚度方向垂直的规定的方向上相对地移动，从而在被加工物的上表面上形成加工痕(加工痕形成步骤)。并且，对在加工痕形成步骤中形成的加工痕的多个区域进行拍摄(拍摄步骤)，根据在拍摄步骤中获得的图像，对激光加工装置的加工性能进行确认(确认步骤)。
这样，一边使激光束的聚光点的高度变化一边在被加工物的上表面上形成一个直线状的加工痕，从而能够得到将聚光点定位于多个高度的情况下的加工结果。因此，与形成多个直线状的加工痕的情况相比，能够缩短加工时间。另外，通过形成至少一个直线状的加工痕而能够得到期望的加工结果，因此与形成多个直线状的加工痕的情况相比，能够削减测试加工用的被加工物的使用面积或消耗量。
附图说明
图1是激光加工装置的立体图。
图2是示意性示出加工痕形成步骤的被加工物等的局部剖视侧视图。
图3是示意性示出加工痕的整体图像的被加工物的俯视图。
图4是第1实施方式的激光加工装置的加工性能的确认方法的流程图。
图5的(A)是一个加工痕的第2区域的图像的示意图，图5的(B)是一个加工痕的第1区域的图像的示意图，图5的(C)是一个加工痕的第3区域的图像的示意图。
图6的(A)是另一加工痕的第2区域的图像的示意图，图6的(B)是另一加工痕的第1区域的图像的示意图，图6的(C)是另一加工痕的第3区域的图像的示意图。
图7是第2实施方式的激光加工装置的加工性能的确认方法的流程图。
图8的(A)是第1加工痕的明暗图像的示意图，图8的(B)是第2加工痕的明暗图像的示意图，图8的(C)是第3加工痕的明暗图像的示意图，图8的(D)是第4加工痕的明暗图像的示意图。
图9是第3实施方式的激光加工装置的加工性能的确认方法的流程图。
图10是示出与聚光透镜的高度对应的暗区域的宽度的图表。
标号说明
11：被加工物；11a：上表面；11b：下表面；13：粘接带(划片带)；15：框架；17：框架单元；21：激光束；23：聚光点；25：加工痕；25a：第1区域；25b：第2区域；25c：第3区域；25d：暗区域；25e：明区域；25-1：第1加工痕；25-2：第2加工痕；25-3：第3加工痕；25-4：第4加工痕；27：中心线；2：激光加工装置；4：基台；6：水平移动机构(加工进给机构、分度进给机构)；8：Y轴导轨；10：Y轴移动工作台；12：Y轴滚珠丝杠；14：Y轴脉冲电动机；16：X轴导轨；18：X轴移动工作台；20：X轴滚珠丝杠；22：X轴脉冲电动机；24：工作台基台；26：卡盘工作台；26a：保持面；28：夹具；30：支承构造；32：高度调整机构；34：Z轴导轨；36：Z轴移动工作台；38：Z轴脉冲电动机；40：支托；42：激光束照射单元；44：壳体；46：聚光器；46a：聚光透镜；48：拍摄单元；50：显示屏；50a：第1基准线；50b：第2基准线；52：控制单元；A、A1、A2、A3：高度；B、B1、B2：偏移量；L、L1、L2、L3、L4：长度；W：宽度；X1：箭头。
具体实施方式
参照附图，对本发明的一个方式的实施方式进行说明。图1是激光加工装置2的立体图。另外，在图1中，用功能块示出激光加工装置2的一部分的构成要素。另外，在以下的说明中使用的X轴方向(加工进给方向)、Y轴方向(分度进给方向)以及Z轴方向(高度方向)相互垂直。
如图1所示，激光加工装置2具有对各构成要素进行支承的基台4。在基台4的上表面上设置有水平移动机构(加工进给机构、分度进给机构)6。水平移动机构6具有固定于基台4的上表面且相对于Y轴方向大致平行的一对Y轴导轨8。
Y轴移动工作台10以能够滑动的方式安装于Y轴导轨8上。在Y轴移动工作台10的下表面侧设置有螺母部(未图示)。在该Y轴移动工作台10的螺母部中以能够旋转的方式结合有相对于Y轴导轨8大致平行的Y轴滚珠丝杠12。
在Y轴滚珠丝杠12的一个端部连结有Y轴脉冲电动机14。若利用Y轴脉冲电动机14使Y轴滚珠丝杠12旋转，则Y轴移动工作台10沿着Y轴导轨8在Y轴方向上移动。
在Y轴移动工作台10的上表面上设置有相对于X轴方向大致平行的一对X轴导轨16。X轴移动工作台18以能够滑动的方式安装于X轴导轨16上。在X轴移动工作台18的下表面侧设置有螺母部(未图示)。
在该X轴移动工作台18的螺母部中以能够旋转的方式结合有相对于X轴导轨16大致平行的X轴滚珠丝杠20。在X轴滚珠丝杠20的一个端部连结有X轴脉冲电动机22。若利用X轴脉冲电动机22使X轴滚珠丝杠20旋转，则X轴移动工作台18沿着X轴导轨16在X轴方向上移动。
在X轴移动工作台18的上表面侧设置有圆柱状的工作台基台24。另外，在工作台基台24的上部设置有卡盘工作台26。在工作台基台24的下部连结有电动机等旋转驱动源(未图示)。
通过从该旋转驱动源产生的力，卡盘工作台26绕相对于Z轴方向大致平行的旋转轴旋转。另外，工作台基台24和卡盘工作台26通过上述水平移动机构6而在X轴方向和Y轴方向上移动。
在卡盘工作台26的外周部分别设置有用于固定框架15的四个夹具28。另外，在卡盘工作台26的上表面侧的一部分例如设置有由多孔质材料形成的圆盘状的多孔质板。
多孔质板经由设置于卡盘工作台26的内部的吸引路(未图示)等而与喷射器等吸引源(未图示)连接。若使吸引源进行动作，则在多孔质板的大致平坦的上表面上产生负压，因此该上表面作为对载置于上表面的被加工物11等进行吸引保持的保持面26a发挥功能。
被加工物11具有包含大致平坦且相互平行的上表面11a和下表面11b的板形状。本实施方式的被加工物11是由硅形成的晶片，但被加工物11可以由硅以外的半导体、陶瓷、树脂、金属、玻璃等形成。
在利用激光加工装置2对被加工物11进行加工时，在被加工物11的下表面11b上粘贴粘接带(划片带)13，该粘接带13具有比被加工物11的直径大的直径。
另外，在粘接带13的外周部分粘贴有由金属形成的环状的框架15。由此，形成被加工物11借助粘接带13而支承于框架15的框架单元17。
在水平移动机构6的Y轴方向的一侧的区域设置有柱状的支承构造30，该支承构造30具有相对于X和Y轴方向大致垂直的第1侧面。在支承构造30的第1侧面上配置有高度调整机构32。
高度调整机构32具有固定于第1侧面且相对于Z轴方向大致平行的一对Z轴导轨34。Z轴移动工作台36以能够滑动的方式安装于Z轴导轨34上。
在Z轴移动工作台36的背面侧(Z轴导轨34侧)设置有螺母部(未图示)。在该Z轴移动工作台36的螺母部中以能够旋转的方式结合有相对于Z轴导轨34大致平行的Z轴滚珠丝杠(未图示)。
在Z轴滚珠丝杠的一个端部连结有Z轴脉冲电动机38。若利用Z轴脉冲电动机38使Z轴滚珠丝杠旋转，则Z轴移动工作台36沿着Z轴导轨34在Z轴方向上移动。
在Z轴移动工作台36的正面侧固定有支托40，在该支托40上固定有激光束照射单元42的一部分。激光束照射单元42例如具有固定于基台4的激光振荡器(未图示)。
激光振荡器例如包含适合激光振荡的Nd：YAG等激光介质，生成被加工物11所吸收的波长(例如波长为355nm)的脉冲状的激光束(例如平均输出为1.0W、重复频率为10kHz)。
所生成的激光束射出至固定于支托40的筒状的壳体44侧。壳体44对构成激光束照射单元42的光学系统的一部分进行收纳。
该光学系统主要由反射镜、透镜等光学部件构成。壳体44将从激光振荡器放射的激光束导入至设置于壳体44的Y轴方向的端部的聚光器46。
在聚光器46中设置有构成激光束照射单元42的光学系统的另一部分。激光束从壳体44导入至聚光器46，利用设置于聚光器46内的反射镜(未图示)等将路线改变为向下。
然后，入射至固定于聚光器46内的聚光透镜46a(参照图2)。并且，激光束按照在聚光透镜46a外进行会聚的方式从聚光器46照射至被加工物11。
在聚光器46的X轴方向的一侧的区域设置有固定于激光束照射单元42的壳体44的拍摄单元48。拍摄单元48例如包含CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)图像传感器或CCD(Charge Coupled Device，电感耦合元件)图像传感器等。拍摄单元48在对卡盘工作台26所保持的被加工物11的上表面11a侧进行拍摄时使用。
基台4的上部通过能够收纳各构成要素的罩(未图示)覆盖。在该罩的侧面设置有作为用户界面的触摸面板式的显示屏50。
在对被加工物11进行加工时所应用的各种条件例如经由显示屏50而输入至激光加工装置2。另外，拍摄单元48所生成的图像显示在显示屏50上。这样，显示屏50作为输入输出装置发挥功能。
水平移动机构6、高度调整机构32、激光束照射单元42、拍摄单元48、显示屏50等构成要素分别与控制单元52连接。控制单元52根据被加工物11的加工所需的一系列的工序而对上述各构成要素进行控制。
控制单元52由包含CPU(Central Processing Unit，中央处理器)等处理装置、闪存等存储装置的计算机构成。按照存储装置所存储的程序等软件使处理装置进行动作，从而控制单元52作为软件和处理装置(硬件资源)协作的具体单元发挥功能。
控制单元52包含对拍摄单元48所拍摄的图像进行边缘检测处理的图像处理部(未图示)。图像处理部除了进行边缘检测，还进行将多个图像接合的图像的加工。另外，图像处理部还进行测量对象的宽度和长度的测量、测量对象的边缘的坐标的计算。
控制单元52还包含进行规定的计算的计算部(未图示)。计算部根据时间t(即、从加工开始时起的经过时间)、卡盘工作台26的X轴方向的移动速度VX、聚光透镜46a的Z轴方向的移动速度VZ、聚光透镜46a的初期位置等而计算出聚光点23的坐标、聚光透镜46a的高度等。
接着，使用图2、图3以及图4对使用激光加工装置2对被加工物11进行加工从而对激光加工装置2的加工性能进行确认的方法进行说明。图4是第1实施方式的激光加工装置2的加工性能的确认方法的流程图。
在使用激光加工装置2对被加工物11进行加工时，首先按照被加工物11的上表面11a露出的方式将框架单元17载置于卡盘工作台26上。并且，使吸引源进行动作，利用保持面26a隔着粘接带13而对被加工物11的下表面11b侧进行保持(保持步骤(S10))。另外，此时利用四个夹具28对框架15的四面进行固定。
在保持步骤(S10)之后，对被加工物11的上表面11a侧进行烧蚀加工，从而在上表面11a上形成由槽或龟裂等构成的加工痕25(加工痕形成步骤(S20))。图2是示意性示出加工痕形成步骤(S20)的被加工物11等的局部剖视侧视图。图3是示意性示出加工痕25的整体图像的被加工物11的俯视图。
在加工痕形成步骤(S20)中，在照射激光束21的状态下，一边利用高度调整机构32使聚光器46沿着Z轴方向移动，一边利用水平移动机构6使被加工物11和聚光器46在X轴方向上相对地移动。
这样，在本实施方式的加工痕形成步骤(S20)中，在照射激光束21的状态下，进行如下的双轴移动式(dual axis moving)加工：一边使高度调整机构32的Z轴滚珠丝杠移动一边使水平移动机构6的X轴滚珠丝杠20移动。
当使卡盘工作台26在与利用保持面26a隔着粘接带13而保持的被加工物11的厚度方向(即、Z轴方向)垂直的X轴方向(箭头X1的方向)上移动时，被加工物11和聚光透镜46a在X轴方向上相对地移动。
卡盘工作台26和聚光透镜46a的相对的移动距离例如为50mm。若在照射激光束21的状态下使被加工物11和聚光透镜46a在X轴方向上相对地移动，则利用在X轴方向上移动的聚光点23对被加工物11进行加工。
聚光透镜46a固定于聚光器46内，聚光器46的移动可以视为等同于聚光透镜46a的移动。当聚光透镜46a移动时，通过聚光透镜46a会聚至规定的高度的激光束21的聚光点23的高度也一起移动。例如当聚光透镜46a上升时，聚光点23也上升。聚光透镜46a的移动距离例如为0.6mm。
在加工痕形成步骤(S20)中，首先将聚光透镜46a定位于高度A1。高度A1按照聚光透镜46a与上表面11a之间的距离小于聚光透镜46a的焦点距离的方式设定。
在聚光透镜46a处于高度A1的情况下，激光束21的聚光点23位于比上表面11a靠下方的位置且位于被加工物11的内部。在该情况下，激光束21成为所谓的负的散焦(以下称为负的DF)状态。另外，此时聚光点23的X坐标例如为x1。
接着，当一边使聚光透镜46a上升一边使卡盘工作台26在箭头X1的方向上移动时，聚光透镜46a到达高度A2。此时，聚光透镜46a与上表面11a之间的距离例如等于聚光透镜46a的焦点距离。
在高度A2与上表面11a之间的距离等于聚光透镜46a的焦点距离的情况下，激光束21的聚光点23成为位于上表面11a的所谓的恰好聚焦(以下称为JF)状态。另外，此时聚光点23的X坐标成为相对于x1位于与箭头X1相反的方向的x2。
当一边使聚光透镜46a进一步上升一边使卡盘工作台26进一步在箭头X1的方向上移动时，聚光透镜46a到达高度A3。高度A3按照聚光透镜46a与上表面11a之间的距离大于聚光透镜46a的焦点距离的方式设定。
在聚光透镜46a处于高度A3的情况下，激光束21的聚光点23位于比上表面11a靠上方的位置。在该情况下，激光束21成为所谓的正的散焦(以下称为正的DF)状态。另外，此时聚光点23的X坐标成为相对于x2位于与箭头X1相反的方向的x3。
在聚光透镜46a位于高度A2的情况下，如图3的第1区域25a所示，与加工痕25的X轴方向的其他位置的宽度相比，位于x2的加工痕25的宽度(Y轴方向的长度)最窄。
与此相对，在聚光透镜46a位于高度A1或高度A3的情况下，与聚光透镜46a位于高度A2的情况相比，在上表面11a的较宽的区域照射激光束21。
因此，x1和x3处的加工痕25的宽度比x2处的加工痕25的宽度宽。如图3所示，第2区域25b(包含x1的区域)和第3区域25c(包含x3的区域)是具有比第1区域25a宽的宽度的区域。
这样，一边使激光束21的聚光点23的高度连续地变化一边在上表面11a上形成一个直线状的加工痕25，从而能够得到包含相当于将聚光点23定位于多个高度的情况的信息量在内的加工结果。
因此，与将聚光透镜定位于不同的多个高度而在被加工物形成多个直线状的加工槽的情况相比，能够缩短加工时间。另外，通过形成至少一个直线状的加工痕25而能够得到期望的加工结果，因此与形成多个直线状的加工槽的情况相比，能够削减测试加工用的被加工物11的使用面积或消耗量。
在加工痕形成步骤(S20)之后，利用拍摄单元48对包含上述的第1区域25a、第2区域25b以及第3区域25c在内的多个区域进行拍摄(拍摄步骤(S30))。接着，根据拍摄步骤(S30)所获得的图像，对激光加工装置2的加工性能进行确认(确认步骤(S40))。
在第1实施方式的确认步骤(S40)中，根据第1区域25a的图像，确定形成宽度最窄的加工痕25时的聚光透镜46a(即、聚光器46)的高度(高度位置确定步骤)。
更具体而言，首先控制单元52的图像处理部确定在第1区域25a的图像中加工痕25最窄时的聚光点23的X坐标(即、上述的x2)。
接着，控制单元52的计算部对聚光点23处于x2时的时间t(即、从加工开始时起的经过时间)进行计算。并且，根据时间t、移动速度VZ、聚光透镜46a的初期位置等，计算出聚光点23处于x2时的聚光透镜46a的高度(Z坐标)。
这样，在本实施方式中，通过形成一个直线状的加工痕25，能够确定聚光点23处于x2时的聚光透镜46a的高度。因此，与形成多个加工槽而确认聚光点的高度的情况相比，能够缩短加工时间，进一步能够削减被加工物11的使用面积或消耗量。
另外，当持续使用激光加工装置2一定时间以上时，有时由于在聚光透镜46a产生的热透镜效应等，聚光点23的高度发生变化。若进行多次本实施方式记载的S10至S40，则还能够确认聚光点23的高度的变化(即、激光加工装置2的加工性能的经时变化)。
接着，使用图5的(A)至图5的(C)、图6的(A)至图6的(C)以及图7，说明对第2实施方式的激光加工装置2的加工性能进行确认的方法。图7是第2实施方式的激光加工装置2的加工性能的确认方法的流程图。
在第2实施方式中，与第1实施方式同样地进行保持步骤(S10)、加工痕形成步骤(S20)以及拍摄步骤(S30)。不过，在第2实施方式的确认步骤(S40)中，进行如下的偏移量检测步骤(S42)：对基准线与中心线的偏移量进行检测，该中心线位于加工痕25的宽度的Y轴方向的中心且与X轴方向平行。
图5的(A)至图5的(C)是在偏移量检测步骤(S42)中使用的一个加工痕25的图像的示意图。图5的(A)至图5的(C)的示意图所示的图像是在将拍摄单元48定位于一个加工痕25上的状态下，一边使用水平移动机构6使被加工物11在X轴方向上平行地移动一边获得的。
图5的(A)是一个加工痕25的第2区域25b的图像的示意图，图5的(B)是一个加工痕25的第1区域25a的图像的示意图，图5的(C)是一个加工痕25的第3区域25c的图像的示意图。
另外，在偏移量检测步骤(S42)中，使用对拍摄步骤(S30)所拍摄的图像添加了与X轴方向平行的第1基准线50a以及与Y轴方向平行的第2基准线50b的图像。
第1基准线50a和第2基准线50b未形成于实际的加工痕25而是设定在利用拍摄单元48拍摄加工痕25时的拍摄区域内。第1基准线50a和第2基准线50b构成用于表示拍摄区域的中心的十字线。另外，第1基准线50a的Y坐标在图5的(A)至图5的(C)中相同。
在图5的(A)至图5的(C)中，一并示出位于各区域内的加工痕25的宽度的Y轴方向的中心的中心线27。另外，在图5的(A)至图5的(C)中，中心线27与第1基准线50a重叠。
在偏移量检测步骤(S42)中，例如控制单元52的图像处理部对第1基准线50a与中心线27的Y轴方向的偏移量B进行检测。不过，偏移量检测步骤(S42)的主体不限于控制单元52，也可以由操作者进行。
在偏移量检测步骤(S42)中，例如在第1区域25a(图5的(B))中使第1基准线50a和中心线27的Y坐标一致的状态下，对第2区域25b和第3区域25c中的第1基准线50a与中心线27的Y轴方向的偏移量B进行检测。
偏移量B的允许范围预先设定。偏移量B的允许范围例如为-5μm以上且+5μm以下、更优选为-3μm以上且+3μm以下。另外，在本实施方式中，在中心线27位于比第1基准线50a靠Y轴方向的一侧的位置的情况下，偏移量B为负，在中心线27位于比第1基准线50a靠Y轴方向的另一侧的位置的情况下，偏移量B为正。
在第2实施方式的确认步骤(S40)中，进行如下的判断需要调整的步骤(S43)：根据在偏移量检测步骤(S42)中检测到的偏移量B而判断是否需要进行用于将激光束21照射至被加工物11的光学系统的调整。
在图5的(A)至图5的(C)所示的一个加工痕25的例子中，该偏移量B大致为零。因此，在第1区域25a、第2区域25b以及第3区域25c中，偏移量B在允许范围内。在该情况下，控制单元52判断为无需调整光学系统(在S43中为“是”)。
但是，有时激光束21照射至被加工物11的位置根据反射镜、透镜等光学部件的位置、角度等的偏移而改变。例如根据光学部件的位置、角度等的偏移，有时在相对于聚光透镜46a的光轴倾斜的状态下将激光束21入射至聚光透镜46a。在该情况下，与将激光束21与光轴平行地入射至聚光透镜46a的情况相比，激光束21的照射位置发生变化。
图6的(A)至图6的(C)是经由S10和S20而形成的另一加工痕25的图像的示意图。图6的(A)至图6的(C)的示意图所示的图像是在将拍摄单元48定位于另一加工痕25上的状态下使用水平移动机构6使被加工物11在X轴方向上平行地移动而获得的。
图6的(A)是另一加工痕25的第2区域25b的图像的示意图，图6的(B)是另一加工痕25的第1区域25a的图像的示意图，图6的(C)是另一加工痕25的第3区域25c的图像的示意图。
在对于另一加工痕25的偏移量检测步骤(S42)中，图像处理部也对第1基准线50a与中心线27的Y轴方向的偏移量B进行检测。在图6的(A)中，中心线27(虚线所示)相对于第1基准线50a处于靠Y轴方向的一侧10μm的位置。即，中心线27与第1基准线50a的偏移量B1(-10μm)在允许范围外。
另外，在图6的(C)中，中心线27(虚线所示)位于比第1基准线50a靠Y轴方向的另一侧的位置，中心线27与第1基准线50a的偏移量B2(+10μm)在允许范围外。与此相对，在图6的(B)中，中心线27与第1基准线50a重叠，中心线27与第1基准线50a的偏移量B在允许范围内。
这样，在第2区域25b(图6的(A))和第3区域25c(图6的(C))中，中心线27与第1基准线50a的Y轴方向的偏移量B在允许范围外(在S43中为“否”)。在该情况下，在是否需要调整的判断步骤(S43)中，控制单元52判定为需要对用于将激光束21照射至被加工物11的光学系统进行调整。
在第2实施方式中，通过形成一个直线状的加工痕25，能够确认激光加工装置2的光学系统的偏移。因此，能够确认激光束21是否相对于聚光透镜46a的光轴倾斜地入射。
这样，在确认了激光加工装置2的加工性能之后，例如操作者对反射镜、透镜等光学部件的位置、角度等进行调整(光学系统调整步骤(S44))。在光学系统调整步骤(S44)之后，再次进行S20至S43。
并且，若包含第2区域25b和第3区域25c等在内的至少两个不同的区域内的偏移量B在允许范围内，则该方法结束。但是，若偏移量B在允许范围外，则重复进行S44以及S20至S43，直至偏移量B消失为止。
另外，在图5的(B)和图6的(B)中，示出第1基准线50a与中心线27重叠而配置的例子。但是，也可以将第1基准线50a配置于在Y轴方向上距离中心线27规定的距离C的位置。
在该情况下，在偏移量检测步骤(S42)中，将第1基准线50a与中心线27的偏移量B减去规定的距离C而得的值(即、B-C的大小)检测为实质的偏移量。并且，在判断是否需要调整的步骤(S43)中，根据该实质的偏移量是否在允许范围内，判断是否需要调整光学系统。
另外，在拍摄步骤(S30)和偏移量检测步骤(S42)中，若作为拍摄和检测的对象的加工痕25的区域包含加工痕25的两个以上的任意的区域，则不仅限于第2区域25b和第3区域25c，可以为任意的区域。
接着，使用图8的(A)至图8的(D)以及图9，说明对第3实施方式的激光加工装置2的加工性能进行确认的方法。图9是第3实施方式的激光加工装置2的加工性能的确认方法的流程图。
在第3实施方式中，首先由控制单元52判断从最后确认激光加工装置2的加工性能起是否经过了规定的期间(例如数小时、1日、1周或1个月)(期间经过判断步骤(S5))。另外，也可以由操作者对是否经过了规定的期间进行判断。
在未经过规定的期间的情况下(在S5中为“否”)，将该内容显示在显示屏50上。在该情况下，不进行被加工物11的加工。不过，在经过了规定的期间的情况下(在S5中为“是”)，将该内容显示在显示屏50上。
在S5中为“是”的情况下，例如由操作者借助显示屏50向控制单元52发送加工开始的指令。由此，开始被加工物11的加工，与第1实施方式同样地依次进行保持步骤(S10)、加工痕形成步骤(S20)以及拍摄步骤(S30)。
在第3实施方式的加工痕形成步骤(S20)中，在被加工物11的上表面11a侧的不同的区域形成1个以上(例如4个)加工痕25。并且，在拍摄步骤(S30)中，在将拍摄单元48定位于一个加工痕25的上方的状态下使卡盘工作台26在X轴方向上移动。
由此，对一个加工痕25的多个区域进行拍摄。在拍摄步骤(S30)中，例如按照拍摄区域部分地重叠的方式对各区域进行拍摄。并且，控制单元52的图像处理部将多个区域接合，从而形成一个加工痕25的整体图像。同样地，得到各加工痕25的整体图像。
在第1区域25a及其附近，利用超过被加工物11的加工阈值的能量对上表面11a进行加工。利用超过加工阈值的能量在所加工的区域内形成凹凸。因此，由于光发生漫反射等的原因，该区域被拍摄为亮度为规定的值以下的暗区域25d(参照图8的(A)至图8的(D))。
与此相对，在第2区域25b和第3区域25c以及它们的附近，利用小于被加工物11的加工阈值的能量对上表面11a侧进行加工。利用小于加工阈值的能量进行加工的区域成为亮度比第1区域25a大规定的值的明区域25e(参照图8的(A)至图8的(D))。另外，在图8的(A)至图8的(D)中，在明区域25e的外形标记虚线。
在第3实施方式的拍摄步骤(S30)中，获得包含相对黑的暗区域25d和相对白的明区域25e在内的明暗图像。图8的(A)是使激光束21的平均输出为1.0W而进行加工痕形成步骤(S20)的情况下的第1加工痕25-1的明暗图像的示意图。
在第3实施方式的确认步骤(S40)中，代替第1实施方式的S40，首先控制单元52的图像处理部对至少一个加工痕25的暗区域25d进行检测(检测步骤(S46))。
在检测步骤(S46)之后，控制单元52的计算部对与至少一个加工痕25的暗区域25d的X轴方向的长度L对应的聚光透镜46a的高度A的范围进行计算(计算步骤(S47))。
例如对与第1加工痕25-1的暗区域25d中的X轴方向的另一侧的端部的X坐标(x1A)对应的聚光透镜46a的高度(下端)以及与X轴方向的一侧的端部的X坐标(x1B)对应的聚光透镜46a的高度(上端)进行计算。所计算的聚光透镜46a的高度A的范围记录在控制单元52的存储装置(记录步骤(S48))。
这样，按照规定的期间(例如每数时间、每1日、每1周或每1个月)进行保持步骤(S10)、加工痕形成步骤(S20)、拍摄步骤(S30)、检测步骤(S46)、计算步骤(S47)以及记录步骤(S48)这一系列的步骤。由此，对一系列的步骤的各记录步骤(S48)的结果进行记录。
对在一系列的步骤的各记录步骤(S48)中记录的结果进行比较，从而能够确认激光加工装置2的加工性能的经时变化(经时变化确认步骤)。例如对按照规定的期间记录的与平均输出1.0W的加工痕25的暗区域25d的X轴方向的长度对应的聚光透镜46a的高度A的范围的时间变化进行观察，从而能够判断在激光束照射单元42中是否产生异常。
另外，在上述的多次记录步骤(S48)中，对与第1加工痕25-1对应的高度A的范围进行记录，但也可以形成多个加工痕25而对各加工痕25进行经时变化确认步骤。
图8的(B)是使平均输出为0.8W而进行加工痕形成步骤(S20)的情况下的第2加工痕25-2的明暗图像的示意图。图8的(C)是使平均输出为0.6W而进行加工痕形成步骤(S20)的情况下的第3加工痕25-3的明暗图像的示意图。另外，图8的(D)是使平均输出为0.3W而进行加工痕形成步骤(S20)的情况下的第4加工痕25-4的明暗图像的示意图。
平均输出越低，则暗区域25d的X轴方向的长度L越短。图8的(A)所示的第1加工痕25-1具有最长的长度L1，图8的(B)所示的第2加工痕25-2具有比长度L1短的长度L2。另外，图8的(C)所示的第3加工痕25-3具有比长度L2短的长度L3，图8的(D)所示的第4加工痕25-4具有比长度L3短的长度L4。
在对各加工痕25进行经时变化确认步骤的情况下，于第1加工痕25-1至第4加工痕25-4进行检测步骤(S46)、计算步骤(S47)以及记录步骤(S48)。
在计算步骤(S47)中，对与在第2加工痕25-2的暗区域25d中位于X轴方向的两端的x2A和x2B对应的聚光透镜46a的高度A的范围进行计算。另外，对与在第3加工痕25-3的暗区域25d中位于X轴方向的两端的x3A和x3B对应的聚光透镜46a的高度A的范围进行计算。
另外，对与在第4加工痕25-4的暗区域25d中位于X轴方向的两端的x4A和x4B对应的聚光透镜46a的高度A的范围进行计算。另外，在记录步骤(S48)中，对所计算的各高度A的范围进行记录。由此，能够确认激光加工装置2的加工性能的经时变化。
在本实施方式中，利用不同的平均输出的激光束21形成多个加工痕25，从而能够根据激光束21的各平均输出而确定作为暗区域25d的范围。由此，也能够确定被加工物11的最适的加工条件(例如超过被加工物11的加工阈值的最适的平均输出的值)。
另外，在上述检测步骤(S46)中，对暗区域25d的X轴方向的长度L进行了检测，但还可以对暗区域25d的Y轴方向的宽度W进行检测。并且，在计算步骤(S47)中，可以对与该宽度W对应的聚光透镜46a的高度A进行计算。
图10是示出与聚光透镜46a的高度A对应的暗区域25d的宽度W的图表。图10的横轴以聚光点23成为JF状态的高度A作为零，将聚光点23成为负的DF状态的高度A用负数表示，将聚光点23成为正的DF状态的高度A用正数表示。另外，图10的纵轴表示暗区域25d的宽度W。
所计算的高度A的范围记录在控制单元52的存储装置(记录步骤(S48))。并且，按照规定的期间(例如每数时间、每1日、每1周或每1个月)进行检测步骤(S46)、计算步骤(S47)以及记录步骤(S48)这一系列的步骤。由此，对一系列的步骤的各个多次记录步骤(S48)的结果进行记录。
对在一系列的步骤的各记录步骤(S48)中记录的结果进行比较，从而能够确认激光加工装置2的加工性能的经时变化。另外，如图10所示，在多次的记录步骤(S48)中，对与第1加工痕25-1至第4加工痕25-4的全部对应的高度A的范围进行记录。但是，也可以对与至少一个加工痕25对应的高度A的范围进行记录。
除此以外，上述实施方式的构造、方法等只要不脱离本发明的目的的范围，则可以适当变更并实施。例如第1实施方式、第2实施方式以及第3实施方式可以相互组合。另外，在上述实施方式中，使被加工物11和聚光透镜46a在X轴方向上相对地移动，但也可以不在X轴方向而在Y轴方向上相对地移动。

Claims (4)

1.一种激光加工装置的加工性能的确认方法，该激光加工装置利用具有被被加工物吸收的波长的激光束对该被加工物进行加工，其特征在于，
该激光加工装置的加工性能的确认方法具有如下的步骤：
保持步骤，利用该激光加工装置的卡盘工作台对该被加工物进行保持；
加工痕形成步骤，一边使该激光束的聚光点的高度变化，一边使该被加工物和该聚光点在与该被加工物的厚度方向垂直的规定的方向上相对地移动，从而在该被加工物的上表面上形成加工痕；
拍摄步骤，对通过该加工痕形成步骤而形成的加工痕的多个区域进行拍摄；以及
确认步骤，根据通过该拍摄步骤而获得的图像，对该激光加工装置的加工性能进行确认。
2.根据权利要求1所述的激光加工装置的加工性能的确认方法，其特征在于，
在该拍摄步骤中，对包含加工痕的宽度在与该厚度方向和该规定的方向垂直的方向上最窄的部分在内的第1区域进行拍摄，
该确认步骤包含如下的高度位置确定步骤：根据该第1区域的图像而确定形成宽度最窄的加工痕时该激光加工装置的聚光透镜所定位的高度。
3.根据权利要求1所述的激光加工装置的加工性能的确认方法，其特征在于，
该确认步骤包含如下的步骤：
偏移量检测步骤，在至少两个不同的区域中对基准线与中心线的偏移量进行检测，该基准线设定于该激光加工装置的拍摄单元的拍摄区域内，该中心线位于与该规定的方向垂直的方向上的加工痕的宽度的中心并且与该规定的方向平行；以及
判断是否需要调整的步骤，在该偏移量检测步骤之后，若该至少两个区域中的各个该偏移量在允许范围内，则判断为不需要对用于向该被加工物照射该激光束的光学系统进行调整，若该至少两个区域中的各个该偏移量在该允许范围外，则判断为需要对该光学系统进行调整。
4.根据权利要求1所述的激光加工装置的加工性能的确认方法，其特征在于，
该确认步骤包含如下的步骤：
检测步骤，对根据通过该拍摄步骤而拍摄的该多个区域的各图像而形成的该加工痕的整体图像中的亮度为规定的值以下的暗区域进行检测；
计算步骤，对与该暗区域对应的该激光加工装置的聚光透镜的高度的范围进行计算；以及
记录步骤，对该计算步骤的结果进行记录，
该激光加工装置的加工性能的确认方法还具有如下的经时变化确认步骤：进行多次该加工痕形成步骤、该拍摄步骤、该检测步骤、该计算步骤以及该记录步骤这一系列的步骤，对在该一系列的步骤的各记录步骤中所记录的结果进行比较，从而对该激光加工装置的加工性能的经时变化进行确认。
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