JP7486902B2 - Measurement equipment - Google Patents

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Description

本発明は、被測定物に光を照射し、反射光から被測定物の高さ位置や厚みを測定する計測装置に関する。 The present invention relates to a measuring device that irradiates light onto an object to be measured and measures the height position and thickness of the object from the reflected light.

携帯電話やパソコン等の電子機器に使用されるデバイスチップの製造工程では、まず、半導体等の材料からなるウエーハの表面に互いに交差する複数の分割予定ライン(ストリート)を設定する。そして、分割予定ラインで区画される各領域にIC(Integrated Circuit)、LSI(Large-scale Integration)等のデバイスを形成する。その後、ウエーハを裏面側から研削して薄化し、分割予定ラインに沿って分割すると、個々のデバイスチップが形成される。 In the manufacturing process of device chips used in electronic devices such as mobile phones and personal computers, first, multiple planned division lines (streets) that intersect with each other are set on the surface of a wafer made of a material such as a semiconductor. Then, devices such as ICs (Integrated Circuits) and LSIs (Large-scale Integration) are formed in each area partitioned by the planned division lines. The wafer is then ground from the back side to thin it, and divided along the planned division lines to form individual device chips.

ウエーハを薄化する研削装置は、ウエーハを保持できる保持テーブルと、ウエーハを研削できる研削砥石を備える研削ユニットと、を備える。さらに、研削装置は、保持テーブルに保持されたウエーハの上面の高さ位置やウエーハの厚みを監視できる計測装置を備える。研削装置は、この計測装置を用いてウエーハの厚みを測定しながらウエーハを研削し、ウエーハを所定の厚みに薄化する(特許文献1参照)。 The grinding device for thinning the wafer includes a holding table capable of holding the wafer, and a grinding unit equipped with a grinding wheel capable of grinding the wafer. The grinding device further includes a measuring device capable of monitoring the height position of the top surface of the wafer held on the holding table and the thickness of the wafer. The grinding device uses this measuring device to measure the thickness of the wafer while grinding the wafer, thinning the wafer to a predetermined thickness (see Patent Document 1).

ウエーハの分割は、例えば、レーザービームをウエーハに照射して該ウエーハをレーザー加工できるレーザー加工装置で実施される。レーザー加工装置は、ウエーハ等の被加工物を保持する保持テーブルと、該保持テーブルで保持された被加工物にレーザービームを照射して該被加工物をレーザー加工するレーザービーム照射ユニットと、を備える。さらに、レーザー加工装置は、保持テーブルで保持された被加工物の上面の高さ位置や被加工物の厚みを測定できる計測装置を備える。 The division of the wafer is carried out, for example, by a laser processing device capable of irradiating a wafer with a laser beam to laser-process the wafer. The laser processing device includes a holding table for holding a workpiece such as a wafer, and a laser beam irradiation unit for irradiating the workpiece held on the holding table with a laser beam to laser-process the workpiece. In addition, the laser processing device includes a measuring device for measuring the height position of the top surface of the workpiece held on the holding table and the thickness of the workpiece.

レーザービーム照射ユニットは、被加工物に対して透過性を有する波長(被加工物を透過できる波長)のレーザービームを被加工物中の所定の深さ位置に集光し、被加工物の内部に分割起点となる改質層を形成する。 The laser beam irradiation unit focuses a laser beam with a wavelength that is transparent to the workpiece (a wavelength that can pass through the workpiece) at a specified depth position within the workpiece, forming a modified layer inside the workpiece that serves as the starting point for division.

レーザー加工装置では、被加工物にレーザービームを照射する際に、保持テーブルで保持された被加工物の上面の高さ位置等が計測装置で測定される。そして、計測された被加工物の上面の高さ位置等に基づいて、レーザービームの集光点を所定の高さ位置に位置づける(例えば、特許文献2及び特許文献3参照)。 In a laser processing device, when a laser beam is irradiated onto a workpiece, the height position of the top surface of the workpiece held on a holding table is measured by a measuring device. Then, based on the measured height position of the top surface of the workpiece, the focal point of the laser beam is positioned at a predetermined height position (see, for example, Patent Document 2 and Patent Document 3).

計測装置は、光源が発した光を集光して光ファイバーの一端に入射する。この光ファイバーの他端は保持テーブルで保持された被加工物の上面に向けられており、この他端から出た光が被加工物に照射される。そして、該光の反射光を検出することで被加工物の上面の高さや被加工物の厚みを特定する。 The measuring device focuses the light emitted by the light source and inputs it into one end of an optical fiber. The other end of the optical fiber is directed toward the top surface of the workpiece held on the holding table, and the light emitted from this other end is irradiated onto the workpiece. The height of the top surface of the workpiece and the thickness of the workpiece are then determined by detecting the reflected light.

特開2011-143488号公報JP 2011-143488 A 特開2011-122894号公報JP 2011-122894 A 特開2008-170366号公報JP 2008-170366 A

従来の計測装置では、光源に白色LED(Light Emitting Diode)が用いられてきた。白色LEDから発せられた光はスポット径が大きく、光ファイバーの一端に集光しにくい。そのため、十分な量の光を光ファイバーに通しにくく、十分な光量で光を被測定物に照射できないため、測定精度や分解能が不十分であった。 Conventional measurement devices have used white LEDs (Light Emitting Diodes) as light sources. The spot diameter of the light emitted from a white LED is large, making it difficult to focus the light on one end of an optical fiber. This makes it difficult to pass a sufficient amount of light through the optical fiber, and it is not possible to irradiate the object being measured with a sufficient amount of light, resulting in insufficient measurement accuracy and resolution.

そこで、光源に青色LD(Laser Diode)等の励起光源を用い、励起光源から発せられた青色光を励起光として蛍光体に照射させ、発生した蛍光と青色光を合成することで白色のような色の光を生じさせることが考えられる。この方法で得られる光は、強度が高くなる。 One possible solution is to use an excitation light source such as a blue LD (Laser Diode) as the light source, irradiate the phosphor with the blue light emitted from the excitation light source as excitation light, and generate white-like light by combining the generated fluorescence with the blue light. The light obtained by this method has a high intensity.

計測装置の測定精度を高めるには、測定に用いられる光の強度を高めることが考えられる。そこで、蛍光体に照射する励起光の光源として、マルチモードLDを使用することが考えられる。マルチモードLDを励起光の光源に使用すると、強度の高い励起光を利用できる。 In order to improve the measurement accuracy of a measuring device, it is possible to increase the intensity of the light used for measurement. Therefore, it is possible to use a multimode LD as the light source of the excitation light that is irradiated onto the phosphor. When a multimode LD is used as the light source of the excitation light, it is possible to use excitation light with high intensity.

しかしながら、マルチモードLDでは発光点のサイズ(エミッタサイズ)が大きくなる上、励起光の断面形状が楕円形状になる。そして、蛍光体から生じる蛍光の断面形状は、励起光の断面形状を反映した形状となる。そのため、エミッタサイズが大きくかつ断面形状が楕円形状の励起光が照射されて生じた蛍光は、光ファイバーの一端に高効率に集光しにくい。 However, in a multimode LD, the size of the light-emitting point (emitter size) is large, and the cross-sectional shape of the excitation light is elliptical. The cross-sectional shape of the fluorescence generated from the phosphor reflects the cross-sectional shape of the excitation light. Therefore, it is difficult to focus the fluorescence generated by irradiation with excitation light having a large emitter size and an elliptical cross-sectional shape efficiently at one end of the optical fiber.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、被加工物に照射される蛍光を光ファイバーの一端に高効率に集光することで高精度な測定が可能な計測装置を提供することである。 The present invention was made in consideration of these problems, and its purpose is to provide a measuring device that can perform highly accurate measurements by focusing the fluorescent light irradiated on the workpiece at one end of an optical fiber with high efficiency.

本発明の一態様によれば、被測定物を保持する保持テーブルと、該保持テーブルに保持された被測定物の上面の高さ、または、厚みを計測する計測ユニットと、を含む計測装置であって、該計測ユニットは、光源ユニットと、該光源ユニットが発した光を導く光ファイバーと、該光ファイバーによって導かれた光を被測定物に集光する集光器と、を含み、該光源ユニットは、励起光源と、該励起光源が発した励起光を受けると該励起光とは波長の異なる蛍光を発する蛍光体と、該励起光源が発した該励起光の断面形状を変化させ該励起光を該蛍光体に集光するビーム成形ユニットと、該蛍光体が発した該蛍光を含むプローブ光を該光ファイバーの端面に向けて集光する第1の集光レンズと、を有し、該ビーム成形ユニットは、該励起光源が発した該励起光の進行方向に垂直な第1の方向と、該進行方向及び該第1の方向に垂直な第2の方向と、で異なる倍率で該励起光の該断面形状を変化させることを特徴とする計測装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a measurement device including a holding table for holding an object to be measured and a measurement unit for measuring the height or thickness of the upper surface of the object to be measured held on the holding table, the measurement unit including a light source unit, an optical fiber for guiding light emitted by the light source unit, and a condenser for condensing the light guided by the optical fiber onto the object to be measured, the light source unit including an excitation light source, a phosphor that emits fluorescence having a different wavelength from the excitation light when receiving the excitation light emitted by the excitation light source, a beam shaping unit that changes the cross-sectional shape of the excitation light emitted by the excitation light source and condenses the excitation light onto the phosphor, and a first condensing lens that condenses probe light including the fluorescence emitted by the phosphor onto the end face of the optical fiber, and the beam shaping unit changes the cross-sectional shape of the excitation light by different magnifications in a first direction perpendicular to the direction of travel of the excitation light emitted by the excitation light source and a second direction perpendicular to the direction of travel and the first direction.

好ましくは、該ビーム成形ユニットは、該励起光源が発した該断面形状が楕円形状の該励起光を平行光にするコリメートレンズと、該コリメートレンズにより平行光になった該励起光の該断面形状の短手方向を拡大するアナモルフィックプリズムペアと、該アナモルフィックプリズムペアによって該断面形状の該短手方向が拡大された該励起光を該蛍光体に集光する第2の集光レンズと、を含む。 Preferably, the beam shaping unit includes a collimating lens that converts the excitation light emitted by the excitation light source, which has an elliptical cross-sectional shape, into parallel light, an anamorphic prism pair that expands the short side direction of the cross-sectional shape of the excitation light that has been collimated by the collimating lens, and a second focusing lens that focuses the excitation light, the short side direction of the cross-sectional shape of which has been expanded by the anamorphic prism pair, onto the phosphor.

または、好ましくは、該ビーム成形ユニットは、該励起光源が発した該断面形状が楕円形状の該励起光を平行光にするコリメートレンズと、該コリメートレンズにより平行光になった該励起光の該断面形状の短手方向を拡大する一つ以上のシリンドリカルレンズと、該シリンドリカルレンズによって該断面形状の該短手方向が拡大された該励起光を該蛍光体に集光する第2の集光レンズと、を含む。 Alternatively, the beam shaping unit preferably includes a collimating lens that converts the excitation light emitted by the excitation light source, which has an elliptical cross-sectional shape, into parallel light, one or more cylindrical lenses that expand the short side direction of the cross-sectional shape of the excitation light that has been collimated by the collimating lens, and a second focusing lens that focuses the excitation light, the short side direction of the cross-sectional shape of which has been expanded by the cylindrical lens, onto the phosphor.

または、好ましくは、該ビーム成形ユニットは、該励起光源が発した該断面形状が楕円形状の該励起光の短手方向を拡大し、その後に該励起光を該蛍光体に集光する一つ以上のトーリックレンズを含む。 Alternatively, the beam shaping unit preferably includes one or more toric lenses that expand the short side of the excitation light emitted by the excitation light source and having an elliptical cross-sectional shape, and then focus the excitation light on the phosphor.

本発明の一態様に係る計測装置は、励起光源と、蛍光体と、ビーム成形ユニットと、第1の集光レンズと、を有する光源ユニットを備える。ここで、ビーム成形ユニットは、励起光源が発した励起光の断面形状を変化させ該励起光を蛍光体に集光する。特に、ビーム成形ユニットは、励起光源が発した励起光の進行方向に垂直な第1の方向と、進行方向及び第1の方向に垂直な第2の方向と、で異なる倍率で励起光の断面形状を変化させる。 A measurement device according to one aspect of the present invention includes a light source unit having an excitation light source, a phosphor, a beam shaping unit, and a first focusing lens. Here, the beam shaping unit changes the cross-sectional shape of the excitation light emitted by the excitation light source and focuses the excitation light on the phosphor. In particular, the beam shaping unit changes the cross-sectional shape of the excitation light by different magnifications in a first direction perpendicular to the propagation direction of the excitation light emitted by the excitation light source and in a second direction perpendicular to the propagation direction and the first direction.

例えば、ビーム成形ユニットは、エミッタサイズの大きい励起光の断面形状が円形に近づくように、蛍光体に集光される前の励起光の断面形状を変形できる。この場合、蛍光体で生じる蛍光の断面形状も円形に近づけられるため、この蛍光を光ファイバーの一端に高効率に集光でき、被測定物の測定に強度の高い光を利用でき、被測定物の測定の精度が上がる。 For example, the beam shaping unit can deform the cross-sectional shape of the excitation light before it is focused on the phosphor so that the cross-sectional shape of the excitation light with a large emitter size approaches a circle. In this case, the cross-sectional shape of the fluorescence generated by the phosphor can also be made to approach a circle, so that this fluorescence can be focused with high efficiency on one end of the optical fiber, allowing high-intensity light to be used to measure the object to be measured, improving the accuracy of the measurement of the object to be measured.

したがって、本発明の一態様によると、被加工物に照射される蛍光を光ファイバーの一端に高効率に集光することで高精度な測定が可能な計測装置が提供される。 Therefore, according to one aspect of the present invention, a measuring device is provided that can perform highly accurate measurements by focusing the fluorescent light irradiated on the workpiece at one end of an optical fiber with high efficiency.

計測装置が組み込まれた研削装置を模式的に示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a grinding apparatus incorporating a measuring device; 計測装置が組み込まれたレーザー加工装置を模式的に示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a schematic diagram of a laser processing apparatus incorporating a measuring device. 計測装置の基本構造を模式的に示す側面図である。FIG. 2 is a side view showing a schematic diagram of a basic structure of the measurement device. 図4(A)及び図4(B)は、ビーム成形ユニットにアナモルフィックプリズムペアを用いる計測装置の光学系を模式的に示す側面図である。4A and 4B are side views that diagrammatically show the optical system of a measurement apparatus that uses an anamorphic prism pair in a beam shaping unit. 図5(A)及び図5(B)は、ビーム成形ユニットにシリンドリカルレンズを用いる計測装置の光学系を模式的に示す側面図である。5A and 5B are side views that diagrammatically show an optical system of a measurement device that uses a cylindrical lens in the beam shaping unit. 図6(A)及び図6(B)は、ビーム成形ユニットにトーリックレンズを用いる計測装置の光学系を模式的に示す側面図である。6A and 6B are side views that diagrammatically show an optical system of a measurement apparatus that uses a toric lens in a beam shaping unit. 計測装置の光学系の変形例を模式的に示す側面図である。FIG. 13 is a side view illustrating a modified example of the optical system of the measurement apparatus.

添付図面を参照して、本発明の一態様に係る計測装置について説明する。本実施形態に係る計測装置は、例えば、半導体ウエーハ等の被加工物を加工する加工装置に組み込まれて使用される。まず、加工装置で加工される被加工物について説明する。被加工物は、例えば、Si(シリコン)、SiC(シリコンカーバイド)、GaN(ガリウムナイトライド)、GaAs(ヒ化ガリウム)、若しくは、その他の半導体等の材料の円板状のウエーハである。 A measuring device according to one aspect of the present invention will be described with reference to the attached drawings. The measuring device according to this embodiment is used by being incorporated into a processing device that processes a workpiece such as a semiconductor wafer. First, the workpiece processed by the processing device will be described. The workpiece is, for example, a disk-shaped wafer made of Si (silicon), SiC (silicon carbide), GaN (gallium nitride), GaAs (gallium arsenide), or other semiconductor material.

または、被加工物は、サファイア、ガラス、石英等の材料からなる略円板状の基板等である。ガラスは、例えば、アルカリガラス、無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス等である。被加工物は、パッケージ基板、セラミックス基板等でもよい。以下、被加工物が円板状のウエーハである場合を例に説明する。 Alternatively, the workpiece may be a substantially disk-shaped substrate made of a material such as sapphire, glass, or quartz. The glass may be, for example, alkali glass, non-alkali glass, soda-lime glass, lead glass, borosilicate glass, or quartz glass. The workpiece may also be a package substrate or a ceramic substrate. Below, an example will be described in which the workpiece is a disk-shaped wafer.

ウエーハの表面は、格子状に配列された複数の分割予定ラインで区画される。ウエーハの表面の分割予定ラインで区画された各領域には、ICやLSI等のデバイスが形成される。そして、ウエーハを裏面から研削して薄化し、該ウエーハを分割予定ラインに沿って分割すると、個々のデバイスチップが得られる。 The surface of the wafer is divided by a number of planned division lines arranged in a grid pattern. Devices such as ICs and LSIs are formed in each area divided by the planned division lines on the surface of the wafer. The wafer is then ground from the backside to thin it, and divided along the planned division lines to obtain individual device chips.

ウエーハの研削は、研削砥石を備える研削装置で実施される。また、ウエーハの分割は、ウエーハにレーザービームを照射して該ウエーハをレーザー加工するレーザー加工装置で実施される。そして、本実施形態に係る計測装置は、例えば、研削装置やレーザー加工装置等の加工装置に組み込まれて使用される。 Grinding of the wafer is performed by a grinding machine equipped with a grinding wheel. Furthermore, division of the wafer is performed by a laser processing machine that irradiates the wafer with a laser beam to laser-process the wafer. The measurement device according to this embodiment is used by being incorporated into a processing device such as a grinding machine or a laser processing machine.

ここで、計測装置が組み込まれる加工装置の一例として、研削装置について説明する。図1は、研削装置2を模式的に示す斜視図である。研削装置2は、各構成要素を支持する矩形状の基台4を備える。基台4の上面にはX軸方向に沿った開口4aが設けられており、開口4a内にはX軸移動テーブル8が設けられている。 Here, a grinding device will be described as an example of a processing device in which a measuring device is incorporated. FIG. 1 is a perspective view showing a grinding device 2. The grinding device 2 has a rectangular base 4 that supports each component. An opening 4a is provided on the top surface of the base 4 along the X-axis direction, and an X-axis moving table 8 is provided within the opening 4a.

研削装置2は、X軸移動テーブル8をX軸方向に沿って移動させるX軸方向移動機構を備える。X軸移動テーブル8は、X軸方向移動機構により被加工物が着脱される搬入出領域10と、該被加工物が研削加工される加工領域12と、の間で移動する。X軸移動テーブル8の上面には、被加工物を吸引保持するチャックテーブル6が設けられる。 The grinding device 2 is equipped with an X-axis direction movement mechanism that moves the X-axis direction movement table 8 along the X-axis direction. The X-axis direction movement table 8 moves between a loading/unloading area 10 where the workpiece is loaded and unloaded by the X-axis direction movement mechanism, and a processing area 12 where the workpiece is ground. A chuck table 6 that holds the workpiece by suction is provided on the upper surface of the X-axis direction movement table 8.

チャックテーブル6は、上方に露出する多孔質部材と、該多孔質部材を凹部に収容する枠体と、を備える。枠体の内部には、該多孔質部材と、吸引源と、を連通する吸引路が形成されている。多孔質部材の上に被加工物を載せて該吸引源を作動させると、被加工物に負圧が作用し、該被加工物がチャックテーブル6に吸引保持される。すなわち、多孔質部材の上面は、保持面6aとなる。 The chuck table 6 comprises a porous member exposed above and a frame that houses the porous member in a recess. A suction passage is formed inside the frame that connects the porous member to a suction source. When a workpiece is placed on the porous member and the suction source is activated, negative pressure acts on the workpiece, and the workpiece is sucked and held on the chuck table 6. In other words, the upper surface of the porous member becomes the holding surface 6a.

加工領域12の上方には、被加工物を研削する研削ユニット14が配設される。基台4の後方側には、Z軸方向移動機構16を介して研削ユニット14を昇降可能に支持する支持部18が立設されている。研削ユニット14を昇降させるZ軸方向移動機構16は、支持部18の前面に設けられたZ軸方向に伸長する一対のZ軸ガイドレール20と、それぞれのZ軸ガイドレール20にスライド可能に取り付けられたZ軸移動プレート22と、を備える。 A grinding unit 14 that grinds the workpiece is disposed above the processing area 12. A support 18 that supports the grinding unit 14 so that it can be raised and lowered via a Z-axis movement mechanism 16 is erected on the rear side of the base 4. The Z-axis movement mechanism 16 that raises and lowers the grinding unit 14 includes a pair of Z-axis guide rails 20 that extend in the Z-axis direction and are provided on the front surface of the support 18, and a Z-axis movement plate 22 that is slidably attached to each of the Z-axis guide rails 20.

Z軸移動プレート22の裏面側(後面側)には、ナット部(不図示)が設けられており、このナット部には、Z軸ガイドレール20に平行なZ軸ボールねじ24が螺合されている。Z軸ボールねじ24の一端部には、Z軸パルスモータ26が連結されている。Z軸移動プレート22の前面側下部には、研削ユニット14が固定されている。Z軸パルスモータ26でZ軸ボールねじ24を回転させると、研削ユニット14が固定されたZ軸移動プレート22がZ軸ガイドレール20に沿ってZ軸方向に移動する。 A nut portion (not shown) is provided on the back side (rear side) of the Z-axis moving plate 22, and a Z-axis ball screw 24 parallel to the Z-axis guide rail 20 is screwed into this nut portion. A Z-axis pulse motor 26 is connected to one end of the Z-axis ball screw 24. A grinding unit 14 is fixed to the lower front side of the Z-axis moving plate 22. When the Z-axis ball screw 24 is rotated by the Z-axis pulse motor 26, the Z-axis moving plate 22 to which the grinding unit 14 is fixed moves in the Z-axis direction along the Z-axis guide rail 20.

研削ユニット14は、Z軸方向の周りに回転するスピンドル30と、スピンドル30の上部を収容するスピンドルハウジング28と、を有する。スピンドルハウジング28の内部には、スピンドル30を回転させるモータが収容されている。スピンドル30の下端には、円盤状のホイールマウント32が固定されており、ホイールマウント32の下面には、スピンドル30の回転に従って回転する研削ホイール34が装着される。研削ホイール34の下面には、環状に並ぶ研削砥石36が固定されている。 The grinding unit 14 has a spindle 30 that rotates around the Z-axis direction, and a spindle housing 28 that houses the upper part of the spindle 30. A motor that rotates the spindle 30 is housed inside the spindle housing 28. A disk-shaped wheel mount 32 is fixed to the lower end of the spindle 30, and a grinding wheel 34 that rotates in accordance with the rotation of the spindle 30 is attached to the underside of the wheel mount 32. Grinding stones 36 arranged in a ring shape are fixed to the underside of the grinding wheel 34.

チャックテーブル6で被加工物を保持し、チャックテーブル6を加工領域12に移し、スピンドル30を回転させ、研削ホイール34を下降させ、円環軌道上を移動する研削砥石36を被加工物に接触させると、被加工物が研削される。 The workpiece is held on the chuck table 6, the chuck table 6 is moved to the processing area 12, the spindle 30 is rotated, the grinding wheel 34 is lowered, and the grinding stone 36 moving on a circular orbit is brought into contact with the workpiece, and the workpiece is ground.

研削装置2は、チャックテーブル6で保持された被加工物を被測定物としてその上面の高さを測定し被測定物の厚みを測定する本実施形態に係る計測装置38をX軸移動テーブル8上に備える。すなわち、本実施形態に係る計測装置38は、研削装置2に組み込まれて使用される。チャックテーブル6は、計測装置38の保持テーブルとして機能し、被測定物を保持する。 The grinding device 2 is provided with a measuring device 38 according to this embodiment on the X-axis moving table 8, which measures the height of the top surface of the workpiece held by the chuck table 6 as the object to be measured and measures the thickness of the object to be measured. In other words, the measuring device 38 according to this embodiment is incorporated into the grinding device 2 for use. The chuck table 6 functions as a holding table for the measuring device 38 and holds the object to be measured.

研削装置2は、被加工物を被測定物として計測装置38で上面の高さ、または、厚みを測定しつつ、研削ユニット14で被加工物を研削する。そして、被加工物が所定の厚みになるまで該被加工物を研削する。 The grinding device 2 uses the workpiece as a measurement object, measures the height or thickness of the upper surface with the measuring device 38, and grinds the workpiece with the grinding unit 14. The workpiece is then ground until it reaches a predetermined thickness.

次に、本実施形態に係る計測装置が組み込まれて使用される加工装置の他の一例として、レーザー加工装置について説明する。図2は、レーザー加工装置42を模式的に示す斜視図である。レーザー加工装置42は、各構成要素を支持する基台44を備える。 Next, a laser processing machine will be described as another example of a processing machine in which the measuring device according to this embodiment is incorporated. FIG. 2 is a perspective view showing a laser processing machine 42. The laser processing machine 42 includes a base 44 that supports each component.

基台44の上面の前部には、X軸方向に平行な一対のX軸ガイドレール50が設けられており、X軸ガイドレール50にはX軸移動プレート52がスライド可能に取り付けられている。X軸移動プレート52の下面側には、ナット部(不図示)が設けられており、このナット部には、X軸ガイドレール50に平行なX軸ボールねじ54が螺合されている。X軸ボールねじ54の一端には、X軸パルスモータ56が連結されている。 A pair of X-axis guide rails 50 parallel to the X-axis direction are provided on the front of the upper surface of the base 44, and an X-axis moving plate 52 is slidably attached to the X-axis guide rails 50. A nut portion (not shown) is provided on the underside of the X-axis moving plate 52, and an X-axis ball screw 54 parallel to the X-axis guide rails 50 is screwed into this nut portion. An X-axis pulse motor 56 is connected to one end of the X-axis ball screw 54.

X軸移動プレート52の上には、チャックテーブル46を支持する支持台58が配設され、該支持台58上にはチャックテーブル46が配設される。チャックテーブル46は、上述の研削装置2のチャックテーブル6と同様に構成され、上面が保持面46aとなる。 A support stand 58 that supports the chuck table 46 is disposed on the X-axis moving plate 52, and the chuck table 46 is disposed on the support stand 58. The chuck table 46 is configured in the same manner as the chuck table 6 of the grinding device 2 described above, and its upper surface serves as the holding surface 46a.

ところで、レーザー加工装置42に搬入される被加工物は、予め環状のフレームに開口部を塞ぐように貼られたテープに貼り付けられる。すなわち、被加工物と、テープと、環状のフレームと、が予め一体化されてフレームユニットが形成される。そして、チャックテーブル46の周囲には、テープを介して被加工物を保持する環状のフレームを固定するクランプ46bが設けられている。 The workpiece brought into the laser processing device 42 is attached to tape that has already been applied to the annular frame so as to cover the opening. In other words, the workpiece, tape, and annular frame are integrated in advance to form a frame unit. Clamps 46b are provided around the chuck table 46 to secure the annular frame that holds the workpiece via the tape.

X軸パルスモータ56でX軸ボールねじ54を回転させると、X軸移動プレート52はX軸ガイドレール50に沿ってX軸方向に移動する。一対のX軸ガイドレール50と、X軸移動プレート52と、X軸ボールねじ54と、X軸パルスモータ56と、は、チャックテーブル46に保持される被加工物をX軸方向に移動させるX軸方向移動機構として機能する。 When the X-axis ball screw 54 is rotated by the X-axis pulse motor 56, the X-axis moving plate 52 moves in the X-axis direction along the X-axis guide rail 50. The pair of X-axis guide rails 50, the X-axis moving plate 52, the X-axis ball screw 54, and the X-axis pulse motor 56 function as an X-axis moving mechanism that moves the workpiece held on the chuck table 46 in the X-axis direction.

レーザー加工装置42の基台44の上面の後部には、X軸方向に垂直なY軸方向に沿った一対のY軸ガイドレール60が設けられている。Y軸ガイドレール60には、支持体62がスライド可能に取り付けられている。支持体62は、Y軸ガイドレール60に取り付けられた基部62aと、該基部62aに立設する壁部62bと、を備える。 A pair of Y-axis guide rails 60 are provided along the Y-axis direction perpendicular to the X-axis direction at the rear of the upper surface of the base 44 of the laser processing device 42. A support 62 is slidably attached to the Y-axis guide rails 60. The support 62 includes a base 62a attached to the Y-axis guide rails 60 and a wall 62b erected on the base 62a.

支持体62の基部62aの下面側には、ナット部(不図示)が設けられており、このナット部には、Y軸ガイドレール60に平行なY軸ボールねじ64が螺合されている。Y軸ボールねじ64の一端には、Y軸パルスモータ66が連結されている。 A nut portion (not shown) is provided on the underside of the base 62a of the support 62, and a Y-axis ball screw 64 parallel to the Y-axis guide rail 60 is screwed into this nut portion. A Y-axis pulse motor 66 is connected to one end of the Y-axis ball screw 64.

Y軸パルスモータ66でY軸ボールねじ64を回転させると、支持体62はY軸ガイドレール60に沿ってY軸方向に移動する。一対のY軸ガイドレール60と、Y軸ボールねじ64と、Y軸パルスモータ66と、は、後述のレーザー加工ユニット48をY軸方向に移動させるY軸方向移動機構として機能する。 When the Y-axis ball screw 64 is rotated by the Y-axis pulse motor 66, the support 62 moves in the Y-axis direction along the Y-axis guide rails 60. The pair of Y-axis guide rails 60, the Y-axis ball screw 64, and the Y-axis pulse motor 66 function as a Y-axis movement mechanism that moves the laser processing unit 48 (described below) in the Y-axis direction.

支持体62の壁部62bの後面側には、X軸方向及びY軸方向に対して垂直なZ軸方向に沿った一対のZ軸ガイドレール68が配設されている。Z軸ガイドレール68には、ユニットホルダ70がスライド可能に取り付けられている。ユニットホルダ70の壁部62bに向く面にはナット部(不図示)が設けられており、このナット部には、Z軸ガイドレール68に平行なZ軸ボールねじ(不図示)が螺合されている。Z軸ボールねじの一端には、Z軸パルスモータ72が連結されている。 A pair of Z-axis guide rails 68 are arranged along the Z-axis direction perpendicular to the X-axis and Y-axis directions on the rear side of the wall 62b of the support 62. A unit holder 70 is slidably attached to the Z-axis guide rails 68. A nut portion (not shown) is provided on the surface of the unit holder 70 facing the wall 62b, and a Z-axis ball screw (not shown) parallel to the Z-axis guide rails 68 is screwed into this nut portion. A Z-axis pulse motor 72 is connected to one end of the Z-axis ball screw.

Z軸パルスモータ72でZ軸ボールねじを回転させると、ユニットホルダ70はZ軸ガイドレール68に沿ってZ軸方向に移動する。一対のZ軸ガイドレール68と、Z軸ボールねじと、Z軸パルスモータ72と、は、レーザー加工ユニット48をZ軸方向に昇降させる昇降ユニットとして機能する。 When the Z-axis ball screw is rotated by the Z-axis pulse motor 72, the unit holder 70 moves in the Z-axis direction along the Z-axis guide rails 68. The pair of Z-axis guide rails 68, the Z-axis ball screw, and the Z-axis pulse motor 72 function as a lifting unit that raises and lowers the laser processing unit 48 in the Z-axis direction.

ユニットホルダ70には、レーザー加工ユニット48の一部の構成要素が固定されている。レーザー加工ユニット48は、チャックテーブル46の保持面46a上に保持された被加工物に対してレーザービームを照射し、被加工物をレーザー加工する機能を有する。 Some of the components of the laser processing unit 48 are fixed to the unit holder 70. The laser processing unit 48 has the function of irradiating a laser beam onto a workpiece held on the holding surface 46a of the chuck table 46, and laser processing the workpiece.

レーザー加工ユニット48は、例えば、Nd;YAGやNd;YVO等の媒質を備え、レーザービームを発するレーザー発振器を備える。レーザー加工ユニット48は、被加工物を透過する波長(被加工物に透過性を有する波長)のレーザービームを被加工物に照射できる。 The laser processing unit 48 includes a medium such as Nd:YAG or Nd: YVO4 , and includes a laser oscillator that emits a laser beam. The laser processing unit 48 can irradiate the workpiece with a laser beam having a wavelength that transmits the workpiece (a wavelength that is transparent to the workpiece).

レーザー加工ユニット48は、チャックテーブル46の上方に位置する加工ヘッド74と、該加工ヘッド74に隣接する撮像ユニット76と、を備える。撮像ユニット76は、チャックテーブル46に保持された被加工物の表面を撮像でき、分割予定ラインに沿って被加工物にレーザービームを照射できるようにアライメントを実施する際に用いられる。また、レーザー加工ユニット48には本実施形態に係る計測装置が組み込まれており、該計測装置は一部の光学系をレーザー加工ユニット48と共有する。 The laser processing unit 48 includes a processing head 74 located above the chuck table 46, and an imaging unit 76 adjacent to the processing head 74. The imaging unit 76 can capture an image of the surface of the workpiece held on the chuck table 46, and is used when performing alignment so that a laser beam can be irradiated onto the workpiece along the planned division line. In addition, the laser processing unit 48 incorporates a measuring device according to this embodiment, and the measuring device shares a portion of its optical system with the laser processing unit 48.

さらに、レーザー加工装置42は、該レーザー加工装置42の各構成要素を制御する制御ユニット(不図示)を備える。制御ユニットは、CPU(Central Processing Unit)等の処理装置と、DRAM(Dynamic Random Access Memory)等の主記憶装置と、フラッシュメモリ等の補助記憶装置と、を含むコンピュータによって構成される。補助記憶装置に記憶されるソフトウェアに従い処理装置等を動作させることによって、制御ユニットは、ソフトウェアと処理装置(ハードウェア資源)とが協働した具体的手段として機能する。 The laser processing device 42 further includes a control unit (not shown) that controls each component of the laser processing device 42. The control unit is composed of a computer including a processing device such as a CPU (Central Processing Unit), a main storage device such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory), and an auxiliary storage device such as a flash memory. By operating the processing device etc. according to the software stored in the auxiliary storage device, the control unit functions as a concrete means of cooperation between the software and the processing device (hardware resources).

レーザー加工ユニット48は、チャックテーブル46で保持された被加工物の内部の所定の高さ位置にレーザービームを集光する。レーザー加工装置42は、レーザービームの集光点を所定の高さ位置に位置づけるために、チャックテーブル46で保持された被加工物の上面の高さ位置、または、厚みを計測装置で測定する。 The laser processing unit 48 focuses a laser beam at a predetermined height position inside the workpiece held by the chuck table 46. In order to position the focusing point of the laser beam at a predetermined height position, the laser processing device 42 measures the height position or thickness of the top surface of the workpiece held by the chuck table 46 with a measuring device.

分割予定ラインと重なる位置で被加工物の内部に集光点を位置づけて、レーザービームを該集光点に集光させつつチャックテーブル46と、レーザー加工ユニット48と、を保持面46aに平行な方向(X軸方向、または、Y軸方向)に相対的に移動させる。すると、レーザービームが分割予定ラインに沿って被加工物に照射され、分割予定ラインに沿って被加工物がレーザー加工される。 A focal point is positioned inside the workpiece at a position that overlaps with the planned division line, and the laser beam is focused at the focal point while the chuck table 46 and the laser processing unit 48 are moved relatively in a direction parallel to the holding surface 46a (X-axis direction or Y-axis direction). The laser beam is then irradiated onto the workpiece along the planned division line, and the workpiece is laser-processed along the planned division line.

このように、研削装置2やレーザー加工装置42等の加工装置では、計測装置が使用される。次に、本実施形態に係る計測装置について説明する。計測装置は、保持テーブルに保持された被測定物の上面の高さ、または、厚みを計測する計測ユニットを含む。計測ユニットは、光源ユニットが発した光を導く光ファイバーと、該光ファイバーによって導かれた光を被測定物に集光する集光器と、を含む。 In this way, a measuring device is used in processing devices such as the grinding device 2 and the laser processing device 42. Next, the measuring device according to this embodiment will be described. The measuring device includes a measurement unit that measures the height or thickness of the upper surface of the object to be measured held on the holding table. The measurement unit includes an optical fiber that guides the light emitted by the light source unit, and a collector that focuses the light guided by the optical fiber on the object to be measured.

計測装置では、光源ユニットが発した光を集光して光ファイバーの一端に入射させる。そして、光ファイバーの他端は保持テーブルで保持された被測定物の上面に向けられており、該他端から出た光が集光器により被測定物に照射される。計測装置は、該光の反射光を分光器で分光することで被測定物の上面の高さ等を特定する。 In the measurement device, the light emitted by the light source unit is focused and incident on one end of an optical fiber. The other end of the optical fiber is directed toward the top surface of the object to be measured, which is held on a holding table, and the light emitted from the other end is irradiated onto the object to be measured by a condenser. The measurement device determines the height of the top surface of the object to be measured, etc., by dispersing the reflected light with a spectroscope.

計測装置の測定精度を高めるには、測定に高出力のプローブ光を使用するとよい。例えば、光源に青色や紫色のLD等の高出力な励起光源を用い、励起光源から発せられた光を励起光として蛍光体に照射させ、発生した蛍光と励起光を合成することで白色のような色の光を生じさせることが考えられる。 To improve the measurement accuracy of a measuring device, it is advisable to use a high-power probe light for the measurement. For example, a high-power excitation light source such as a blue or purple LD can be used as the light source, and the light emitted from the excitation light source can be irradiated onto a phosphor as excitation light. The generated fluorescence can then be combined with the excitation light to produce light of a color similar to white.

さらに、光源には、シングルモードLDよりも高出力なマルチモードLDを使用することが考えられる。より詳細には、シングルモードLDは、出力が0.5W以下程度となる一方で、マルチモードLDは、出力を5W以下程度まで大きくできる。しかしながら、シングルモードLDのエミッタサイズは数μm×数μmとなるが、マルチモードLDのエミッタサイズは数μ×数10μmとなり、出射される光のエミッタサイズが大きくなり断面形状が楕円形状となりやすい。 In addition, it is possible to use a multi-mode LD, which has a higher output than a single-mode LD, as the light source. More specifically, the output of a single-mode LD is about 0.5 W or less, while the output of a multi-mode LD can be increased to about 5 W or less. However, the emitter size of a single-mode LD is several μm x several μm, while the emitter size of a multi-mode LD is several μm x several tens of μm, and the emitter size of the emitted light is large, and the cross-sectional shape tends to be elliptical.

エミッタサイズが大きくかつ断面形状が楕円形状の励起光を蛍光体に集光することで生じる蛍光は、光ファイバーの一端に高効率に集光しにくい。そこで、本実施形態に係る計測装置では、励起光源から発せられた励起光の断面形状を変化させる。以下、本実施形態に係る計測装置について説明する。 The fluorescence generated by focusing excitation light with a large emitter size and an elliptical cross-sectional shape on a phosphor is difficult to focus efficiently on one end of an optical fiber. Therefore, the measurement device according to this embodiment changes the cross-sectional shape of the excitation light emitted from the excitation light source. The measurement device according to this embodiment is described below.

図3は、本実施形態に係る計測装置78の基本構成を模式的に示す側面図である。各光学部品の構成及び配置は、適宜変更可能である。計測装置78は、被測定物1を保持する保持テーブル80を有する。計測装置78が図1に示す研削装置2に組み込まれて使用される場合、チャックテーブル6が計測装置78の保持テーブル80となる。また、計測装置78が図2に示すレーザー加工装置42に組み込まれて使用される場合、チャックテーブル46が計測装置78の保持テーブル80となる。 Figure 3 is a side view showing a schematic diagram of the basic configuration of the measuring device 78 according to this embodiment. The configuration and arrangement of each optical component can be changed as appropriate. The measuring device 78 has a holding table 80 that holds the object 1 to be measured. When the measuring device 78 is incorporated into the grinding device 2 shown in Figure 1 and used, the chuck table 6 becomes the holding table 80 of the measuring device 78. When the measuring device 78 is incorporated into the laser processing device 42 shown in Figure 2 and used, the chuck table 46 becomes the holding table 80 of the measuring device 78.

計測装置78は、保持テーブル80に保持された被測定物1の上面の高さ、または、厚みを計測する計測ユニット82を含む。計測ユニット82は、光源ユニット84と、該光源ユニット84が発した光を導く光ファイバー86と、該光ファイバー86によって導かれた光を被測定物に集光する集光器88と、を含む。 The measuring device 78 includes a measuring unit 82 that measures the height or thickness of the upper surface of the object 1 held on the holding table 80. The measuring unit 82 includes a light source unit 84, an optical fiber 86 that guides the light emitted by the light source unit 84, and a concentrator 88 that focuses the light guided by the optical fiber 86 on the object 1.

光源ユニット84は、励起光源90と、励起光源90が発した励起光92を受けると蛍光を発する蛍光体94と、励起光源90が発した励起光92の断面形状を変化させ励起光92を蛍光体94に集光するビーム成形ユニット100を備える。励起光源90には、青色や紫色等の短波長の光を生じるマルチモードLDが使用される。 The light source unit 84 includes an excitation light source 90, a phosphor 94 that emits fluorescence when it receives excitation light 92 emitted by the excitation light source 90, and a beam shaping unit 100 that changes the cross-sectional shape of the excitation light 92 emitted by the excitation light source 90 and focuses the excitation light 92 on the phosphor 94. The excitation light source 90 uses a multimode LD that generates short-wavelength light such as blue or purple.

マルチモードLDを使用する励起光源90から発せられた励起光92は、進行方向に垂直な面における断面形状が楕円形状となる傾向にある。ビーム成形ユニット100は、励起光92の断面形状を円形に近づくように変形させる。なお、ビーム成形ユニット100の詳細な構成例、機能及び作用については、後述する。 The excitation light 92 emitted from the excitation light source 90 using a multimode LD tends to have an elliptical cross-sectional shape in a plane perpendicular to the direction of propagation. The beam shaping unit 100 changes the cross-sectional shape of the excitation light 92 so that it approaches a circle. A detailed configuration example, function, and action of the beam shaping unit 100 will be described later.

励起光92が集光される蛍光体94は、可視光領域の波長帯域の光を透過できる支持プレート96の一方の面に設けられる。蛍光体94には、励起光源90が発する励起光92を受け、励起光92の波長とは異なり該励起光92よりも長波長の波長帯域の蛍光を発することのできる材料が使用される。より詳細には、青色や紫色等の短波長の励起光92を受けて緑色、黄色、または、赤色等の長波長の蛍光を生じる材料を使用できる。 The phosphor 94 on which the excitation light 92 is focused is provided on one side of a support plate 96 that is capable of transmitting light in the wavelength band of the visible light region. The phosphor 94 is made of a material that receives the excitation light 92 emitted by the excitation light source 90 and can emit fluorescence in a wavelength band that is different from and longer than the wavelength of the excitation light 92. More specifically, a material that generates fluorescence of a long wavelength, such as green, yellow, or red, upon receiving short-wavelength excitation light 92, such as blue or purple, can be used.

より詳細には、蛍光体94には、イットリウムアルミニウムオキサイド:セリウム(YAl12:Ce)やイットリウムガドリニウムアルミニウム酸化物:セリウム((Y,Gd)Al12:Ce)等の材料を使用できる。ただし、蛍光体94の材料はこれに限定されない。 More specifically , materials such as yttrium aluminum oxide: cerium ( Y3Al5O12 : Ce) and yttrium gadolinium aluminum oxide: cerium ((Y,Gd) 3Al5O12 : Ce) can be used for the phosphor 94. However, the material of the phosphor 94 is not limited to these.

光源ユニット84は、蛍光体94が発した光を光ファイバー86の端面に向けて集光する第1の集光レンズ102を有する。励起光92が蛍光体94に照射されると、蛍光が発生する。そして、この蛍光を含むプローブ光98が支持プレート96を透過する。第1の集光レンズ102は、このプローブ光98を光ファイバー86の端面に向けて集光する機能を有する。この光ファイバー86の該端面とは反対側の端面には、集光器88が接続されている。 The light source unit 84 has a first focusing lens 102 that focuses the light emitted by the phosphor 94 toward the end face of the optical fiber 86. When the excitation light 92 is irradiated onto the phosphor 94, fluorescence is generated. Then, the probe light 98 containing this fluorescence passes through the support plate 96. The first focusing lens 102 has the function of focusing this probe light 98 toward the end face of the optical fiber 86. A condenser 88 is connected to the end face of the optical fiber 86 opposite to the end face.

以下、プローブ光98を利用した被測定物1の厚みの測定が共焦点式の厚み測定により実施される場合を例に説明する。ただし、プローブ光98を利用した被測定物1の厚み等の測定は、他の方法により実施されてもよい。例えば、分光干渉式の厚み測定にプローブ光98が利用されてもよい。 The following describes an example in which the measurement of the thickness of the object 1 using the probe light 98 is performed by confocal thickness measurement. However, the measurement of the thickness of the object 1 using the probe light 98 may be performed by other methods. For example, the probe light 98 may be used for spectral interference thickness measurement.

集光器88は、色収差レンズ(不図示)を有する。色収差レンズは、色(波長)により屈折率の異なるレンズであり、光の進行方向の前後方向における集光位置が色(波長)によって異なる。 The condenser 88 has a chromatic aberration lens (not shown). A chromatic aberration lens is a lens whose refractive index varies depending on the color (wavelength), and the focusing position in the forward and backward directions of the light propagation direction varies depending on the color (wavelength).

光ファイバー86を通じて集光器88に到達するプローブ光98は、蛍光体94が発する蛍光の波長に強度を有する。すなわち、プローブ光98は非単色光であり、複数の波長成分を有する。プローブ光98には、該蛍光とともに一部の励起光92が含まれていてもよい。そして、集光器88から出射されたプローブ光98は、被測定物1に照射される。 The probe light 98 that reaches the condenser 88 through the optical fiber 86 has an intensity at the wavelength of the fluorescence emitted by the phosphor 94. In other words, the probe light 98 is non-monochromatic light and has multiple wavelength components. The probe light 98 may contain some of the excitation light 92 in addition to the fluorescence. The probe light 98 emitted from the condenser 88 is then irradiated onto the object to be measured 1.

プローブ光98に含まれる複数の波長成分のうち、集光器88の色収差レンズの集光位置が被測定物1の上面と一致する波長成分は、被測定物1の上面で反射されて再び集光器88の色収差レンズに到達し、光ファイバー86の端面に集光される。その一方で、集光器88の色収差レンズの集光点位置が被測定物1の上面と一致しない波長成分は、被測定物1の上面で反射されて再び集光器88の色収差レンズに到達しても、光ファイバー86の端面には集光されない。 Of the multiple wavelength components contained in the probe light 98, those whose focal point of the chromatic aberration lens of the collector 88 coincides with the top surface of the object to be measured 1 are reflected by the top surface of the object to be measured 1 and reach the chromatic aberration lens of the collector 88 again, and are focused on the end surface of the optical fiber 86. On the other hand, those whose focal point of the chromatic aberration lens of the collector 88 does not coincide with the top surface of the object to be measured 1 are not focused on the end surface of the optical fiber 86, even if they are reflected by the top surface of the object to be measured 1 and reach the chromatic aberration lens of the collector 88 again.

光ファイバー86は分岐を有し、計測装置78は光ファイバー86の端面に集光された反射光104が光ファイバー86を通じて到達する分光器106を含む。分光器106では、該分光器106に到達した反射光104を分光し、各波長における反射光104の強度を測定する。すなわち、分光器106では、反射光104の色(波長)を特定する。 The optical fiber 86 has a branch, and the measurement device 78 includes a spectrometer 106 to which the reflected light 104 focused on the end face of the optical fiber 86 reaches through the optical fiber 86. The spectrometer 106 splits the reflected light 104 that reaches the spectrometer 106 and measures the intensity of the reflected light 104 at each wavelength. In other words, the spectrometer 106 identifies the color (wavelength) of the reflected light 104.

集光器88の色収差レンズでは、各色(波長)それぞれの固有の集光点位置がある。そのため、分光器106で特定された反射光104の色(波長)から、被測定物1の上面の集光器88からの距離を特定できる。すなわち、計測装置78では、被測定物1の上面の高さを導出でき、保持テーブル80の上面と、被測定物1の上面と、の高さの差から被測定物1の厚みを特定できる。 The chromatic aberration lens of the condenser 88 has a unique focal point position for each color (wavelength). Therefore, the distance from the condenser 88 to the top surface of the object to be measured 1 can be determined from the color (wavelength) of the reflected light 104 identified by the spectroscope 106. In other words, the measurement device 78 can derive the height of the top surface of the object to be measured 1, and can determine the thickness of the object to be measured 1 from the difference in height between the top surface of the holding table 80 and the top surface of the object to be measured 1.

ここで、上述の計測装置78の測定原理から理解される通り、計測装置78で被測定物1の上面の高さ位置等を高精度に特定するには、プローブ光98は、波長帯域の広い白色光のような光であることが望ましい。ただし、プローブ光98は、定義に厳密に従った白色光である必要はなく、プローブ光98にすべての波長の光が均等な強度分布や特定の強度分布で含まれている必要もない。 As can be understood from the measurement principle of the measuring device 78 described above, in order for the measuring device 78 to determine the height position, etc. of the top surface of the object to be measured 1 with high accuracy, it is desirable for the probe light 98 to be light such as white light with a wide wavelength band. However, the probe light 98 does not need to be white light in strict accordance with the definition, and the probe light 98 does not need to contain light of all wavelengths with an equal intensity distribution or a specific intensity distribution.

すなわち、プローブ光98は、少なくとも特定の波長成分のみからなる単色光ではない非単色光であることが必要であり、好ましくは、強度分布を問わず複数の波長成分を有する光である。ここで、強度分布を問わず複数の波長成分を有する光について、波長帯域を有する光と呼ぶこともできる。蛍光体94は、励起光源90が発した励起光92を受けることで波長帯域を有する光を発する。そして、プローブ光98は、この波長帯域を有する光を含む光であり、励起光92とは異なる光である。 In other words, the probe light 98 must be non-monochromatic light that is not monochromatic light consisting of at least a specific wavelength component, and is preferably light having multiple wavelength components regardless of intensity distribution. Here, light having multiple wavelength components regardless of intensity distribution can also be called light having a wavelength band. The phosphor 94 emits light having a wavelength band when it receives the excitation light 92 emitted by the excitation light source 90. The probe light 98 is light that includes light having this wavelength band, and is light that is different from the excitation light 92.

次に、ビーム成形ユニット100について説明する。ビーム成形ユニット100は、励起光源90が発したエミッタサイズの大きい励起光92の断面形状を変形させて蛍光体94に集光する機能を有する。ここで、励起光源90が発した励起光92は、進行方向に垂直な第1の方向と、該進行方向及び該第1の方向に垂直な第2の方向と、で大きさが異なる楕円形状となる。ここで、励起光92の進行方向をZとし、この楕円形状の長手方向を第1の方向Xとし、短手方向を第2の方向Yとする。 Next, the beam shaping unit 100 will be described. The beam shaping unit 100 has a function of deforming the cross-sectional shape of the excitation light 92 having a large emitter size emitted by the excitation light source 90 and concentrating the light on the phosphor 94. Here, the excitation light 92 emitted by the excitation light source 90 has an elliptical shape whose size differs in a first direction perpendicular to the traveling direction and a second direction perpendicular to the traveling direction and the first direction. Here, the traveling direction of the excitation light 92 is Z1 , the longitudinal direction of this elliptical shape is the first direction X1 , and the transverse direction is the second direction Y1 .

ビーム成形ユニット100は、励起光源90が発した励起光92の進行方向Zに垂直な第1の方向Xと、進行方向Z及び第1の方向Xに垂直な第2の方向Yと、で異なる倍率で励起光92の断面形状を変化させて該励起光92を蛍光体94に集光する。 The beam shaping unit 100 changes the cross-sectional shape of the excitation light 92 at different magnifications in a first direction X1 perpendicular to the traveling direction Z1 of the excitation light 92 emitted by the excitation light source 90 and in a second direction Y1 perpendicular to the traveling direction Z1 and the first direction X1 , and focuses the excitation light 92 on a phosphor 94.

ビーム成形ユニット100の第1の構成例について説明する。図4(A)及び図4(B)は、第1の構成例に係るビーム成形ユニット100aを含む光源ユニット84を模式的に示す側面図である。図4(A)は、励起光92の進行方向Zに垂直な第2の方向Yから見た光源ユニット84を見た側面図であり、図4(B)は、進行方向Z及び第2の方向Yに垂直な第1の方向Xから光源ユニット84を見た側面図である。 A first configuration example of the beam shaping unit 100 will be described. Figures 4(A) and 4(B) are side views that diagrammatically show the light source unit 84 including the beam shaping unit 100a according to the first configuration example. Figure 4(A) is a side view of the light source unit 84 seen from a second direction Y1 perpendicular to the traveling direction Z1 of the excitation light 92, and Figure 4(B) is a side view of the light source unit 84 seen from a first direction X1 perpendicular to the traveling direction Z1 and the second direction Y1 .

図4(A)及び図4(B)に示す通り、第1の構成例に係るビーム成形ユニット100aは、コリメートレンズ108と、アナモルフィックプリズムペア110と、第2の集光レンズ114と、を含む。励起光源90が発した励起光92の断面形状は、第1の方向Xに長手方向を有し、第2の方向Yに短手方向を有する楕円形状である。 4A and 4B, the beam shaping unit 100a according to the first configuration example includes a collimator lens 108, an anamorphic prism pair 110, and a second condenser lens 114. The cross-sectional shape of the excitation light 92 emitted by the excitation light source 90 is an elliptical shape having a longitudinal direction in the first direction X1 and a transverse direction in the second direction Y1 .

コリメートレンズ108は、励起光源90が発した励起光92を平行光にする。励起光源90がマルチモードLDである場合、発せられた光は拡散する傾向にある。そこで、コリメートレンズ108を使用して励起光92を平行光に変換する。すなわち、アナモルフィックプリズムペア110には平行光に変換された励起光92が進行する。 The collimating lens 108 converts the excitation light 92 emitted by the excitation light source 90 into parallel light. When the excitation light source 90 is a multimode LD, the emitted light tends to diffuse. Therefore, the collimating lens 108 is used to convert the excitation light 92 into parallel light. In other words, the excitation light 92 converted into parallel light travels to the anamorphic prism pair 110.

アナモルフィックプリズムペア110は、2つのプリズム112a,112bを備え、主に、励起光92の断面形状の短手方向(第2の方向Y)を拡大し、長手方向(第1の方向X)の大きさに近づける。2つのプリズム112a,112bは、これを実現できるように配置される。 The anamorphic prism pair 110 includes two prisms 112a and 112b, and mainly expands the cross-sectional shape of the excitation light 92 in the short direction (second direction Y1 ) to approximate the size in the long direction (first direction X1 ). The two prisms 112a and 112b are arranged so as to achieve this.

例えば、2つのプリズム112a,112bの入射面及び出射面は、第1の方向Xに平行である。また、2つのプリズム112a,112bの入射面及び出射面の4つの面のうち2つ以上は、第2の方向Y及び励起光92の進行方向Zから傾いている。 For example, the incident and exit surfaces of the two prisms 112a and 112b are parallel to the first direction X1 . Furthermore, two or more of the four incident and exit surfaces of the two prisms 112a and 112b are inclined with respect to the second direction Y1 and the traveling direction Z1 of the excitation light 92.

アナモルフィックプリズムペア110では、2つのプリズム112a,112bの角度を調整することで励起光92の断面形状の短手方向の拡大率を変更できる。そして、アナモルフィックプリズムペア110から出る励起光92がアナモルフィックプリズムペア110に進行してきたときと比べて断面形状が円形に近づくように2つのプリズム112a,112bの配置が決定される。 In the anamorphic prism pair 110, the magnification ratio in the short direction of the cross-sectional shape of the excitation light 92 can be changed by adjusting the angle of the two prisms 112a, 112b. The arrangement of the two prisms 112a, 112b is determined so that the cross-sectional shape of the excitation light 92 emerging from the anamorphic prism pair 110 becomes closer to a circle compared to when the excitation light 92 traveled to the anamorphic prism pair 110.

第2の集光レンズ114は、アナモルフィックプリズムペア110によって断面形状の短手方向が拡大された励起光92を蛍光体94に集光する。ここで、第2の集光レンズ114に進行する励起光92は、断面形状の短手方向が拡大された結果、該断面形状が円形に近づいている。 The second focusing lens 114 focuses the excitation light 92, the cross-sectional shape of which has been expanded in the short direction by the anamorphic prism pair 110, onto the phosphor 94. Here, the cross-sectional shape of the excitation light 92 traveling to the second focusing lens 114 is closer to a circle as a result of the cross-sectional shape being expanded in the short direction.

次に、ビーム成形ユニット100の第2の構成例について説明する。図5(A)及び図5(B)は、第2の構成例に係るビーム成形ユニット100bを含む光源ユニット84を模式的に示す側面図である。図5(A)は、励起光92の進行方向Zに垂直な第2の方向Yから見た光源ユニット84を見た側面図であり、図5(B)は、進行方向Z及び第2の方向Yに垂直な第1の方向Xから光源ユニット84を見た側面図である。 Next, a second configuration example of the beam shaping unit 100 will be described. Figures 5(A) and 5(B) are side views that diagrammatically show a light source unit 84 including a beam shaping unit 100b according to the second configuration example. Figure 5(A) is a side view of the light source unit 84 seen from a second direction Y1 perpendicular to the traveling direction Z1 of the excitation light 92, and Figure 5(B) is a side view of the light source unit 84 seen from a first direction X1 perpendicular to the traveling direction Z1 and the second direction Y1 .

図5(A)及び図5(B)に示す通り、第2の構成例に係るビーム成形ユニット100bは、コリメートレンズ108と、一つ以上のシリンドリカルレンズ116,118と、第2の集光レンズ114と、を含む。励起光源90が発した励起光92の断面形状は、第1の方向Xに長手方向を有し、第2の方向Yに短手方向を有する楕円形状である。コリメートレンズ108及び第2の集光レンズ114は、第1の構成例に係るビーム成形ユニット100aと同様であるため、説明を省略する。 5(A) and 5(B), the beam shaping unit 100b according to the second configuration example includes a collimator lens 108, one or more cylindrical lenses 116 and 118, and a second condenser lens 114. The cross-sectional shape of the excitation light 92 emitted by the excitation light source 90 is an elliptical shape having a longitudinal direction in the first direction X1 and a transverse direction in the second direction Y1 . The collimator lens 108 and the second condenser lens 114 are similar to those of the beam shaping unit 100a according to the first configuration example, and therefore will not be described.

図5(A)及び図5(B)では、ビーム成形ユニット100bが2つのシリンドリカルレンズ116,118を含む場合が示されているが、シリンドリカルレンズ116,118の数はこれに限定されない。一つのシリンドリカルレンズにより、または、複数のシリンドリカルレンズが協働することにより、コリメートレンズ108により平行光になった励起光92の断面形状の短手方向を拡大する。以下、ビーム成形ユニット100bが2つのシリンドリカルレンズ116,118を含む場合を例に説明する。 In FIG. 5(A) and FIG. 5(B), the beam shaping unit 100b includes two cylindrical lenses 116, 118, but the number of cylindrical lenses 116, 118 is not limited to this. A single cylindrical lens, or multiple cylindrical lenses working together, expands the short side of the cross-sectional shape of the excitation light 92 that has been collimated by the collimator lens 108. Below, an example will be described in which the beam shaping unit 100b includes two cylindrical lenses 116, 118.

2つのシリンドリカルレンズ116,118の入射面及び出射面は、第1の方向Xに平行である。また、第1のシリンドリカルレンズ116の励起光92の入射面と、第2のシリンドリカルレンズ118の励起光92の出射面と、は、第2の方向Yに沿って湾曲しており進行方向Zの手前側に中心を有する円弧状とされる。これにより、主に、励起光92の断面形状の短手方向(第2の方向Y)を拡大し、長手方向(第1の方向X)の大きさに近づける。 The incident surface and the exit surface of the two cylindrical lenses 116 and 118 are parallel to the first direction X1 . The incident surface of the first cylindrical lens 116 for the excitation light 92 and the exit surface of the second cylindrical lens 118 for the excitation light 92 are curved along the second direction Y1 and are arc-shaped with a center on the near side of the traveling direction Z1 . This mainly expands the short side direction (second direction Y1 ) of the cross-sectional shape of the excitation light 92, and brings it closer to the size in the long side direction (first direction X1 ).

ビーム成形ユニット100bでは、例えば、曲面の曲率の異なる別のシリンドリカルレンズを使用することで励起光92の断面形状の短手方向の拡大率を変更できる。そして、シリンドリカルレンズ118から出る励起光92がシリンドリカルレンズ116に進行してきたときと比べて断面形状が円形に近づくように各シリンドリカルレンズ116,118の配置が決定される。 In the beam shaping unit 100b, for example, the magnification ratio in the short direction of the cross-sectional shape of the excitation light 92 can be changed by using another cylindrical lens with a different curvature of the curved surface. The arrangement of each cylindrical lens 116, 118 is then determined so that the cross-sectional shape of the excitation light 92 emerging from the cylindrical lens 118 becomes closer to a circle compared to when the excitation light 92 advances to the cylindrical lens 116.

さらに、ビーム成形ユニット100の第3の構成例について説明する。図6(A)及び図6(B)は、第3の構成例に係るビーム成形ユニット100cを含む光源ユニット84を模式的に示す側面図である。図6(A)は、励起光92の進行方向Zに垂直な第2の方向Yから見た光源ユニット84を見た側面図であり、図6(B)は、進行方向Z及び第2の方向Yに垂直な第1の方向Xから光源ユニット84を見た側面図である。 Further, a third configuration example of the beam shaping unit 100 will be described. Figures 6(A) and 6(B) are side views that diagrammatically show a light source unit 84 including a beam shaping unit 100c according to the third configuration example. Figure 6(A) is a side view of the light source unit 84 seen from a second direction Y1 perpendicular to the traveling direction Z1 of the excitation light 92, and Figure 6(B) is a side view of the light source unit 84 seen from a first direction X1 perpendicular to the traveling direction Z1 and the second direction Y1 .

図6(A)及び図6(B)に示す通り、第3の構成例に係るビーム成形ユニット100cは、一つ以上のトーリックレンズ120を含む。励起光源90が発した励起光92の断面形状は、第1の方向Xに長手方向を有し、第2の方向Yに短手方向を有する楕円形状である。 6A and 6B, the beam shaping unit 100c according to the third configuration example includes one or more toric lenses 120. The cross-sectional shape of the excitation light 92 emitted by the excitation light source 90 is an elliptical shape having a longitudinal direction in the first direction X1 and a transverse direction in the second direction Y1 .

図6(A)及び図6(B)では、ビーム成形ユニット100cが一つのトーリックレンズ120を含む場合が示されているが、トーリックレンズ120の数はこれに限定されない。一つのトーリックレンズにより、または、複数のトーリックレンズが協働することにより、励起光92の断面形状の短手方向を拡大する。以下、ビーム成形ユニット100cが1つのトーリックレンズ120を含む場合を例に説明する。 In Fig. 6(A) and Fig. 6(B), the beam shaping unit 100c includes one toric lens 120, but the number of toric lenses 120 is not limited to this. A single toric lens, or multiple toric lenses working together, expands the short side of the cross-sectional shape of the excitation light 92. Below, an example will be described in which the beam shaping unit 100c includes one toric lens 120.

トーリックレンズ120の励起光92が入射する入射面120aは、トーリック面である。すなわち、入射面120aは、第1の方向Xに沿った曲率半径と、第2の方向Yに沿った曲率半径と、が異なる曲面である。これにより、励起光92がトーリックレンズ120に入射する際に、入射面120aでは励起光92が第1の方向Xと第2の方向Yとで異なる屈折角で屈折する。より詳細には、主に、励起光92の断面形状の短手方向(第2の方向Y)を拡大し、長手方向(第1の方向X)の大きさに近づける。 The entrance surface 120a of the toric lens 120 on which the excitation light 92 is incident is a toric surface. That is, the entrance surface 120a is a curved surface having a different radius of curvature along the first direction X1 and along the second direction Y1 . As a result, when the excitation light 92 is incident on the toric lens 120, the excitation light 92 is refracted at different refraction angles in the first direction X1 and the second direction Y1 on the entrance surface 120a. More specifically, the cross-sectional shape of the excitation light 92 is mainly expanded in the short direction (second direction Y1 ) to approach the size in the long direction (first direction X1 ).

そして、トーリックレンズ120を進行して出射面120bから外部に出る励起光92は、蛍光体94に集光される。例えば、出射面120bは、第1の方向Xに沿った曲率半径と、第2の方向Yに沿った曲率半径と、が一致する。ただし、出射面120bはこれに限定されず、両曲率半径が異なっていてもよい。いずれにせよ、蛍光体94に到達する際の励起光92の断面形状は、励起光源90から出射された際の断面形状よりも円形に近づけられる。 Then, the excitation light 92 that travels through the toric lens 120 and exits from the exit surface 120b is focused on the phosphor 94. For example, the exit surface 120b has a radius of curvature along the first direction X1 that coincides with a radius of curvature along the second direction Y1 . However, the exit surface 120b is not limited to this, and the two radii of curvature may be different. In any case, the cross-sectional shape of the excitation light 92 when it reaches the phosphor 94 is made closer to a circle than the cross-sectional shape when it is emitted from the excitation light source 90.

以上に説明する通り、本実施形態に係る計測装置78では、光源ユニット84のビーム成形ユニット100は、励起光源90が発した励起光92の断面形状を変形させて蛍光体94に集光する。特に、励起光源90から出射された際の断面形状が楕円形である場合、ビーム成形ユニット100は、該断面形状がより円形に近づくように励起光92を変形させる。 As described above, in the measurement device 78 according to this embodiment, the beam shaping unit 100 of the light source unit 84 deforms the cross-sectional shape of the excitation light 92 emitted by the excitation light source 90 to focus the light on the phosphor 94. In particular, when the cross-sectional shape of the excitation light 92 emitted from the excitation light source 90 is elliptical, the beam shaping unit 100 deforms the excitation light 92 so that the cross-sectional shape becomes closer to a circle.

この場合、蛍光体94で生じた蛍光の断面形状も励起光92の断面形状を反映して円形に近づけられるため、第1の集光レンズ102(図3等参照)によりプローブ光98が光ファイバー86の一端に集光されやすい。本実施形態に係る計測装置78では、高効率に光ファイバー86に集光されたプローブ光98が該光ファイバー86を通して被測定物1に照射されるため、被測定物1の上面の高さ位置や被測定物1の厚みを高精度に検出できる。 In this case, the cross-sectional shape of the fluorescence generated by the phosphor 94 also reflects the cross-sectional shape of the excitation light 92 and is made closer to a circle, so that the probe light 98 is easily focused onto one end of the optical fiber 86 by the first focusing lens 102 (see FIG. 3, etc.). In the measuring device 78 according to this embodiment, the probe light 98 focused onto the optical fiber 86 with high efficiency is irradiated onto the object to be measured 1 through the optical fiber 86, so that the height position of the top surface of the object to be measured 1 and the thickness of the object to be measured 1 can be detected with high accuracy.

なお、本発明は上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、光源ユニット84が備える蛍光体94がプローブ光98を透過する支持プレート96に支持される場合について説明したが、本発明の一態様はこれに限定されない。 The present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified in various ways. For example, in the above embodiment, the phosphor 94 of the light source unit 84 is supported by a support plate 96 that transmits the probe light 98, but one aspect of the present invention is not limited to this.

図7は、変形例に係る計測装置78aの構成を模式的に示す側面図である。図7では、計測装置78aの光ファイバー86の一部と、保持テーブル80と、集光器88と、分光器106と、を省略している。また、図7には、計測装置78aが2つのシリンドリカルレンズ116,118を含む光源ユニット84aを備える場合が示されているが、光源ユニット84aはこれに限定されない。 Figure 7 is a side view showing a schematic configuration of a measurement device 78a according to a modified example. In Figure 7, a part of the optical fiber 86 of the measurement device 78a, the holding table 80, the condenser 88, and the spectrometer 106 are omitted. Also, Figure 7 shows a case where the measurement device 78a includes a light source unit 84a including two cylindrical lenses 116, 118, but the light source unit 84a is not limited to this.

光源ユニット84aは、励起光源90と、コリメートレンズ108と、2つのシリンドリカルレンズ116,118と、第2の集光レンズ114aと、第1の集光レンズ102aと、蛍光体94と、を備える。ここで、蛍光体94は、光を反射する支持プレート96aに支持されている。 The light source unit 84a includes an excitation light source 90, a collimator lens 108, two cylindrical lenses 116 and 118, a second condenser lens 114a, a first condenser lens 102a, and a phosphor 94. Here, the phosphor 94 is supported by a support plate 96a that reflects light.

計測装置78aでは、励起光源90を作動させて生じた励起光92がコリメートレンズ108で平行光に変換され、2つのシリンドリカルレンズ116,118で断面形状が変化する。光源ユニット84aは、ダイクロイックミラー122をさらに備える。そして、断面形状が変化した励起光92は、ダイクロイックミラー122により第2の集光レンズ114a及び蛍光体94に向けて反射される。 In the measurement device 78a, the excitation light 92 generated by operating the excitation light source 90 is converted into parallel light by the collimator lens 108, and the cross-sectional shape is changed by the two cylindrical lenses 116 and 118. The light source unit 84a further includes a dichroic mirror 122. The excitation light 92, whose cross-sectional shape has been changed, is reflected by the dichroic mirror 122 toward the second focusing lens 114a and the phosphor 94.

そして、励起光92は第2の集光レンズ114aにより蛍光体94に集光される。蛍光体94に励起光92が集光されると、蛍光が生じる。そして、この蛍光を含むプローブ光98が、最終的に被測定物1に照射される。プローブ光98は、第2の集光レンズ114aで平行光にされてダイクロイックミラー122に進行する。プローブ光98は、ダイクロイックミラー122を透過し、第1の集光レンズ102aにより光ファイバー86の端面に集光される。 The excitation light 92 is then focused on the phosphor 94 by the second focusing lens 114a. When the excitation light 92 is focused on the phosphor 94, fluorescence is generated. Then, the probe light 98 containing this fluorescence is finally irradiated onto the object to be measured 1. The probe light 98 is collimated by the second focusing lens 114a and proceeds to the dichroic mirror 122. The probe light 98 passes through the dichroic mirror 122 and is focused on the end face of the optical fiber 86 by the first focusing lens 102a.

このように、変形例に係る計測装置78aにおいても励起光92の断面形状が変形されて蛍光体94に集光される。そのため、蛍光体94で生じる蛍光が円形に近づけられ、第1の集光レンズ102aにより光ファイバー86の端面に効率的に集光できる。そして、光ファイバー86を通して被測定物1にプローブ光98が照射されるため被測定物1の上面の高さ位置等を高精度に検出できる。 In this way, even in the measurement device 78a according to the modified example, the cross-sectional shape of the excitation light 92 is deformed and focused on the phosphor 94. Therefore, the fluorescence generated in the phosphor 94 is made closer to a circle, and can be efficiently focused on the end face of the optical fiber 86 by the first focusing lens 102a. Then, the probe light 98 is irradiated onto the object 1 through the optical fiber 86, so that the height position of the top surface of the object 1 can be detected with high accuracy.

また、上述の実施形態においては、計測装置78が研削装置2やレーザー加工装置42等の加工装置に組み込まれて使用される場合について説明したが、本発明の一態様はこれに限定されない。すなわち、本発明の一態様に係る計測装置78は、加工装置等から独立して使用されてもよい。 In addition, in the above embodiment, the measurement device 78 is described as being incorporated into a processing device such as the grinding device 2 or the laser processing device 42 for use, but this aspect of the present invention is not limited to this. In other words, the measurement device 78 according to one aspect of the present invention may be used independently of a processing device or the like.

その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。 In addition, the structures, methods, etc. relating to the above embodiments can be modified as appropriate without departing from the scope of the purpose of the present invention.

1 被測定物
2 研削装置
4,44 基台
4a 開口
6,46 チャックテーブル
6a,46a 保持面
8 X軸移動テーブル
10 搬入出領域
12 加工領域
14 研削ユニット
16 Z軸方向移動機構
18 支持部
20 Z軸ガイドレール
22 Z軸移動プレート
24 Z軸ボールねじ
26 Z軸パルスモータ
28 スピンドルハウジング
30 スピンドル
32 ホイールマウント
34 研削ホイール
36 研削砥石
38 計測装置
42 レーザー加工装置
46b クランプ
48 レーザー加工ユニット
50,60,68 ガイドレール
52 移動プレート
54,64 ボールねじ
56,66,72 パルスモータ
58 支持台
62 支持体
62a 基部
62b 壁部
70 ユニットホルダ
74 加工ヘッド
76 撮像ユニット
78,78a 計測装置
80 保持テーブル
82 計測ユニット
84,84a 光源ユニット
86 光ファイバー
88 集光器
90 励起光源
92 励起光
94 蛍光体
96,96a 支持プレート
98 プローブ光
100,100a,100b,100c
102,102a,114,114a 集光レンズ
104 反射光
106 分光器
108 コリメートレンズ
110 アナモルフィックプリズムペア
112a,112b プリズム
116,118 シリンドリカルレンズ
120 トーリックレンズ
120a 入射面
120b 出射面
122 ダイクロイックミラー
REFERENCE SIGNS LIST 1 Object to be measured 2 Grinding device 4, 44 Base 4a Opening 6, 46 Chuck table 6a, 46a Holding surface 8 X-axis moving table 10 Loading/unloading area 12 Processing area 14 Grinding unit 16 Z-axis direction moving mechanism 18 Support section 20 Z-axis guide rail 22 Z-axis moving plate 24 Z-axis ball screw 26 Z-axis pulse motor 28 Spindle housing 30 Spindle 32 Wheel mount 34 Grinding wheel 36 Grinding stone 38 Measuring device 42 Laser processing device 46b Clamp 48 Laser processing unit 50, 60, 68 Guide rail 52 Moving plate 54, 64 Ball screw 56, 66, 72 Pulse motor 58 Support table 62 Support 62a Base 62b Wall 70 Unit holder 74 Processing head 76 Imaging unit 78, 78a Measuring device 80 Holding table 82 Measuring unit 84, 84a Light source unit 86 Optical fiber 88 Condenser 90 Excitation light source 92 Excitation light 94 Fluorescent material 96, 96a Support plate 98 Probe light 100, 100a, 100b, 100c
102, 102a, 114, 114a Condenser lens 104 Reflected light 106 Spectrometer 108 Collimator lens 110 Anamorphic prism pair 112a, 112b Prism 116, 118 Cylindrical lens 120 Toric lens 120a Incident surface 120b Exit surface 122 Dichroic mirror

Claims (4)

被測定物を保持する保持テーブルと、
該保持テーブルに保持された被測定物の上面の高さ、または、厚みを計測する計測ユニットと、を含む計測装置であって、
該計測ユニットは、光源ユニットと、該光源ユニットが発した光を導く光ファイバーと、該光ファイバーによって導かれた光を被測定物に集光する集光器と、を含み、
該光源ユニットは、
励起光源と、
該励起光源が発した励起光を受けると該励起光とは波長の異なる蛍光を発する蛍光体と、
該励起光源が発した該励起光の断面形状を変化させ該励起光を該蛍光体に集光するビーム成形ユニットと、
該蛍光体が発した該蛍光を含むプローブ光を該光ファイバーの端面に向けて集光する第1の集光レンズと、を有し、
該ビーム成形ユニットは、該励起光源が発した該励起光の進行方向に垂直な第1の方向と、該進行方向及び該第1の方向に垂直な第2の方向と、で異なる倍率で該励起光の該断面形状を変化させることを特徴とする計測装置。
A holding table for holding the object to be measured;
a measurement unit that measures the height or thickness of an upper surface of the object to be measured held on the holding table,
the measurement unit includes a light source unit, an optical fiber that guides the light emitted by the light source unit, and a collector that focuses the light guided by the optical fiber on the object to be measured;
The light source unit comprises:
An excitation light source;
a phosphor that emits fluorescence having a wavelength different from that of the excitation light when it receives the excitation light emitted by the excitation light source;
a beam shaping unit that changes a cross-sectional shape of the excitation light emitted by the excitation light source and focuses the excitation light on the phosphor;
a first focusing lens that focuses the probe light, including the fluorescence emitted by the fluorescent material, toward an end face of the optical fiber;
The beam shaping unit changes the cross-sectional shape of the excitation light emitted by the excitation light source at different magnifications in a first direction perpendicular to the propagation direction of the excitation light and a second direction perpendicular to the propagation direction and the first direction.
該ビーム成形ユニットは、
該励起光源が発した該断面形状が楕円形状の該励起光を平行光にするコリメートレンズと、
該コリメートレンズにより平行光になった該励起光の該断面形状の短手方向を拡大するアナモルフィックプリズムペアと、
該アナモルフィックプリズムペアによって該断面形状の該短手方向が拡大された該励起光を該蛍光体に集光する第2の集光レンズと、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の計測装置。
The beam shaping unit comprises:
a collimator lens that converts the excitation light having an elliptical cross-sectional shape emitted from the excitation light source into parallel light;
an anamorphic prism pair that expands the cross-sectional shape of the excitation light that has been converted into parallel light by the collimator lens in a short-side direction;
a second condenser lens that condenses the excitation light, the cross-sectional shape of which has been expanded in the short-side direction by the anamorphic prism pair, onto the phosphor;
The measurement device according to claim 1 , further comprising:
該ビーム成形ユニットは、
該励起光源が発した該断面形状が楕円形状の該励起光を平行光にするコリメートレンズと、
該コリメートレンズにより平行光になった該励起光の該断面形状の短手方向を拡大する一つ以上のシリンドリカルレンズと、
該シリンドリカルレンズによって該断面形状の該短手方向が拡大された該励起光を該蛍光体に集光する第2の集光レンズと、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の計測装置。
The beam shaping unit comprises:
a collimator lens that converts the excitation light having an elliptical cross-sectional shape emitted from the excitation light source into parallel light;
one or more cylindrical lenses that expand the cross-sectional shape of the excitation light that has been collimated by the collimator lens in a short-side direction;
a second condenser lens that condenses the excitation light, the cross-sectional shape of which has been expanded in the short-side direction by the cylindrical lens, onto the phosphor;
The measurement device according to claim 1 , further comprising:
該ビーム成形ユニットは、該励起光源が発した該断面形状が楕円形状の該励起光の短手方向を拡大し、その後に該励起光を該蛍光体に集光する一つ以上のトーリックレンズを含むことを特徴とする請求項1に記載の計測装置。 The measurement device according to claim 1, characterized in that the beam shaping unit includes one or more toric lenses that expand the short side direction of the excitation light emitted by the excitation light source and having an elliptical cross-sectional shape, and then focus the excitation light on the phosphor.
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