TWI464028B - A height position detecting device and position detecting method height - Google Patents

Description

高度位置檢測裝置及高度位置檢測方法 發明領域

本發明係有關於一種高度位置檢測裝置及高度位置檢測方法，係利用雷射束檢測由可安裝於加工裝置之固持機構固持之工作件之上面高度位置者。

發明背景

半導體元件製程中，會由在略圓板狀之半導體晶圓表面排列成格柵狀，且稱為界道之分割預定線分劃出多數區域，且於該等分劃之區域形成IC、LSI等元件。此外，沿界道切割半導體晶圓，以分割形成有元件之區域來製成個別元件。又，於藍寶石基板之表面積層有氮化鎵系化合物半導體等之光元件晶圓，亦是沿界道切割以分割成個別之發光二極體、雷射二極體等光元件，廣泛使用於電子機器。

前述半導體晶圓和光元件晶圓等之沿界道分割之方法，也有使用對晶圓具有透射性之脈衝雷射束，且於應分割區域之內部調整聚光點照射脈衝雷射束之雷射加工方法。使用該雷射加工方法之分割方法，乃係自晶圓之一面側，於內部調整聚光點照射對晶圓具有透射性之波長例如為1064nm之脈衝雷射束，以於晶圓內部沿界道連續形成變質層，並且沿因形成有前述變質層而強度小之界道施加外力，俾分割晶圓的方法(例如參照專利文獻1)。

然而，若半導體晶圓等板狀之工作件具有凹凸而致其厚度不均，則當照射雷射束時，因折射率關係，會無法於預定深度位置均一地形成變質層。因此，為於半導體晶圓等工作件之內部之預定深度位置均一地形成變質層，必須預先檢測照射雷射束之區域(界道部分)之凹凸，且使雷射束照射機構追加加工該凹凸處。

為求解決前述問題而提出之方案，有例如專利文獻2。該專利文獻2包含有一高度位置檢測機構，係於由夾具台固持之工作件之表面照射可見光之雷射束，且依對應藉工作件之表面反射之面積之光量，檢測工作件之表面(上面)之高度位置。

【專利文獻1】日本專利第3408805號

【專利文獻2】日本專利公開公報2007-152355號

專利文獻2所示高度位置檢測機構，由於若作為工作件之晶圓是由矽形成者，檢測用波長(專利文獻2中為635nm)之雷射束不會透過工作件，所以可正確地檢測對應藉工作件之上面反射之面積之光量。然而，若工作件由相對635nm波長具有透射性之藍寶石和石英等形成者，則檢測用雷射束會透過工作件而也藉工作件之下面反射，所以無法僅測量藉工作件之上面反射之光。因此，以專利文獻2所示高度位置檢測機構進行之檢測方式，無法檢測藍寶石和石英等此類相對可見光具有透射性之工作件之上面高度位置。

本發明係有鑒於前述情形而作成者，目的在於提供一種高度位置檢測裝置及高度位置檢測方法，係即使是藍寶石和石英等相對可見光具有透射性之材料所形成之工作件，仍可確實且精準地檢測工作件之上面高度位置者。

為解決前述問題且達成前述目的，本發明之高度位置檢測裝置，係用以檢測固持於固持機構之工作件之上面高度位置者，其特徵在於，包含有：雷射束振盪機構，係振盪雷射束者；環狀點形成機構，係使藉該雷射束振盪機構振盪之雷射束之點狀形成環狀者；分光鏡，係將藉該環狀點形成機構使點狀形成環狀之雷射束導至第1路徑者；聚光器，係將導至前述第1路徑之雷射束聚集並照射至由前述固持機構固持之工作件者；針孔遮罩，係配置於藉由前述分光鏡分割經前述固持機構固持之工作件反射之雷射束的第2路徑者；雷射束擴散機構，係配置於前述第2路徑上較前述針孔遮罩後段位置，使雷射束擴散者；檢測機構，係配置在前述雷射束之環狀點之略中心位置，且具有預定面積之檢測面，前述預定面積係檢測藉前述雷射束擴散機構擴散之雷射束之強度者；及控制機構，係依藉該檢測機構檢測之反射光之強度，算出由前述固持機構固持之工作件之上面高度位置者。

又，本發明之高度位置檢測裝置，係如前述發明，其中前述環狀點形成機構具有一對圓錐透鏡，該對圓錐透鏡係沿雷射束之光路，相距預定間隔配置成直列狀態。

本發明之高度位置檢測方法，係使用雷射束檢測固持於固持機構之工作件之上面高度位置者，其特徵在於，包含有：使雷射束振盪之步驟；將振盪之雷射束之點狀形成環狀之步驟；將點狀形成環狀之雷射束導至第1路徑之步驟；將導至前述第1路徑之雷射束聚集並使之照射至由前述固持機構固持之工作件之步驟；將經前述固持機構固持之工作件反射之雷射束分割後導至與前述第1路徑不同之第2路徑之步驟；在前述第2路徑上，使經工作件之下面反射之環狀點狀之雷射束遮蔽，且使經工作件之上面反射之環狀點狀之雷射束通過之步驟；在前述第2路徑上，使經工作件之上面反射之環狀點狀之雷射束擴散之步驟；藉具有預定面積之檢測面的檢測機構檢測經擴散之雷射束之強度的步驟；及依檢測出之雷射束之強度，算出由前述固持機構固持之工作件之上面高度位置之步驟。

依本發明之高度位置檢測裝置及高度位置檢測方法，具有照射在工作件之環狀之點狀之雷射束，藉工作件之上面以環狀點狀狀態反射，並且當工作件相對該雷射束具有透射性時，即使會藉工作件之下面以環狀點狀狀態反射，但經工作件之下面反射之環狀點狀之反射光，會藉針孔遮罩遮蔽，且依通過針孔遮罩之經工作件之上面反射之環狀點狀之反射光，檢測受光強度，所以即使是當工作件相對可見光具有透射性時，仍可檢測出其上面高度位置，此時，經工作件之上面反射之環狀點狀之反射光，係藉由具有預定面積之檢測面的檢測機構以檢測其經雷射束擴散機構擴散之強度，所以縱使環狀點狀之中心位置有某程度之不均時，仍可達到確實且精準地檢測工作件之上面高度位置的效果。

用以實施發明之最佳形態

以下，配合參照圖式，說明用以實施本發明之最佳形態之高度位置檢測裝置及高度位置檢測方法。本實施形態所說明之高度位置檢測裝置及高度位置檢測方法之適用例，係針對用在沿工作件之預期加工預定位置之界道(切段預定線)，於工作件內部調整焦點照射脈衝雷射束，以形成改質層再切斷之雷射加工裝置中。

第1圖係顯示可適用本實施形態之高度位置檢測裝置及高度位置檢測方法之雷射加工裝置之主要部分之外觀立體圖。本實施形態所用雷射加工裝置20，包含有：固持機構21，固持工作件W者；雷射束照射機構22，於被固持在固持機構21上之工作件W照射具有透射性之波長之脈衝雷射束者；及拍攝機構23，拍攝被固持在固持機構21上之工作件W者。又，固持機構21，以吸引方式固持工作件W，並且與馬達24連結設成可旋轉狀態。又，固持機構21，係設置成藉由滾珠螺桿25、螺帽(未圖示)、脈衝馬達26等構成之加工運送機構27，而可沿為水平方向之X軸方向移動之狀態，且相對雷射束照射機構照射之脈衝雷射束，相對地運送所搭載之工作件W以進行加工。

又，雷射束照射機構22，包含有實質上水平配置之圓筒狀殼體28，且設置成隔著該殼體28，藉由滾珠螺桿(未圖示)、螺帽(未圖示)、脈衝馬達29等構成之Z軸移動機構30，而可沿Z軸方向移動之狀態。此外，雷射束照射機構22設置成藉由搭載有殼體28、Z軸移動機構30之基台31、滾珠螺桿32、螺帽(未圖示)、脈衝馬達33等構成之推算運送機構34，而可沿為水平方向之Y軸方向移動之狀態，且使雷射束照射機構22相對固持機構21上之工作件W推算運送。

在此，殼體28內設有未圖示之脈衝雷射束振盪機構等。脈衝雷射束振盪機構，是使用振盪例如波長1064nm之加工用脈衝雷射束之YVO4脈衝雷射振盪器或YAG脈衝雷射振盪器等。又，殼體28之前端部，安裝有收納透鏡組等周知構造之聚光鏡(未圖示)之聚光器35。

又，安裝在殼體28之前端部之拍設機構23，係拍攝經固持在固持機構21上之工作件W之上面，且藉自雷射束照射機構22之聚光器35照射之脈衝雷射束檢測應加工區域者。該拍攝機構23，係藉可見光線拍攝之拍攝元件(CCD)等構成，且將所拍攝之影像訊號傳送至後述控制機構。

又，本實施形態之雷射加工裝置20，利用雷射束照射機構22之一部分而包含有高度位置檢測裝置40，係檢測經固持在固持機構21之工作件W之上面高度位置者。第2圖係顯示高度位置檢測裝置40之結構例之概略圖。高度位置檢測裝置40具有：雷射束振盪機構41、環狀點形成機構42、分光鏡43、聚光器44、針孔遮罩45、雷射束擴散機構46、檢測機構47、及控制機構48。

雷射束振盪機構41，係用以振盪與自雷射束照射機構22中未圖示之脈衝雷射束振盪機構振盪之加工用脈衝雷射束之波長相異之波長的雷射束LBa。本實施形態中，例如使用振盪波長635nm，光束徑1mm，輸出5mW之雷射束LBa之CW雷射光源。

又，環狀點形成機構42，係用以將藉雷射束振盪機構41振盪之點狀(截面形狀)為高斯形狀(圓形)之雷射束LBa，轉換成點狀(截面形狀)為環狀(甜甜圈形)之雷射束LBb者。本實施形態中，環狀點形成機構42具有一對圓錐透鏡42a、42b，該對透鏡沿雷射束LBa之光路相具預定間隔配置成直列狀態。另，圖示例之一對圓錐透鏡42a、42b，是顯示頂點相互對合配置之例，不過亦可相互背對配置，也可朝同方向配置。

分光鏡43，例如由偏光分光鏡與1/4波長板構成，且用以供點狀藉環狀點形成機構42形成環狀之雷射束LBb透射，以將其導至第1路徑49a，並且使後述來自工作件W側之反射束反射，以將其導至與第1路徑49a不同之第2路徑49b。

又，聚光器44係由聚光鏡構成，用以將藉分光鏡43導至第1路徑49a之點狀形成環狀之雷射束LBb聚集，且照射至經固持機構21固持之工作件W。在此，本實施形態中，可兼用設在聚光器35中之雷射束照射機構22用之透鏡組等周知結構構成之聚光鏡。因此，於分光鏡43與聚光器44(聚光器35)之間路徑上，設有藉聚光器44(聚光器35)使來自雷射束照射機構22用之脈衝雷射束振盪機構之雷射束之路徑，與來自雷射束振盪機構41之雷射束之路徑兼用‧分離之未圖示分色半鏡。

針孔遮罩45，具有可限制直徑較預定直徑大之反射束之通過之針孔45a且是配置在第2路徑49b，且藉由遮蔽反射束中，來自工作件W之下面之反射束，以在空間上分離來自工作件W之上面之反射束與來自工作件W之下面之反射束。針孔45a設定為直徑例如1mm。

雷射束擴散機構46，係用以使透過針孔遮罩45之針孔45a之點狀形成環狀之雷射束擴散者，其配置在第2路徑49b上。此雷射束擴散機構46由磨砂玻璃、乳白光擴散玻璃、全像擴散器等構成。

檢測機構47，係由在第2路徑49b上，具有配置在雷射束之環狀點之略中心位置之預定面積之檢測面47a之光檢器構成，且接收藉雷射束擴散機構46擴散之雷射束以測量其光量俾檢出強度者。

第3圖係顯示控制機構48周圍之結構例之概略方塊圖。控制機構48，係由具有依儲存在ROM482之控制程式執行運算處理之CPU481之電腦構成，其掌控雷射加工裝置20整體之控制，並且執行依藉檢測機構47檢測之反射光強度，算出固持機構21固持之工作件W之上面高度位置之處理。該控制機構48更包含有：儲存運算結果等之RAM483、輸入界面484、輸出界面485等。輸入界面484，可輸入來自拍攝機構23、Z軸移動機構30、檢測機構47等之檢測訊號。又，可自輸出界面485，對脈衝馬達26、29、33、雷射束振盪機構41等輸出控制訊號。另，為算出工作件W之上面高度位置，RAM483具有：記憶區域483a，儲存有顯示如後述第11圖所示光束直徑與檢測光量之間關係之資料；記憶區域483b，儲存關於工作件W之座標值等之資訊；及其他記憶區域。

接著說明前述結構構成之高度位置檢測裝置40之作用。第4圖係顯示藉環狀點形成機構42形成環狀點之狀態之說明圖。首先，如第4圖所示，具有由雷射束振盪機構41振盪之圓形點狀S1之雷射束LBa，藉環狀點形成機構42轉換成具有環狀點狀S2之雷射束LBb。即，環狀點形成機構42，將直徑2mm之雷射束LBa擴張成例如外徑10mm且內徑8mm之雷射束LBb，並且形成平行之光束。

藉環狀點形成機構42形成環狀點狀S2之雷射束LBb，如第2圖所示，藉分光鏡43導至第1路徑49a，且藉聚光器44聚集於工作件W。

如此一來，當在固持機構21固持之工作件W之上面照射形成環狀點狀S2之雷射束LBb時，使Z軸移動機構30作動，以如第5圖所示自工作件W之上面調整聚光點Pb使之位於雷射束照射方向之上游側(上側)。第5圖係顯示於工作件照射具有環狀點狀之雷射束之狀態之說明圖。結果，形成環狀點狀S2之雷射束LBb，以環狀點狀S3狀態照射固持機構21固持之工作件W之上面，且以環狀點狀S3之形狀反射(第1反射束)。此時，若工作件W是由相對雷射束LBb具有透射性之藍寶石和石英等形成時，雷射束LBb會透過工作件W到達下面，以環狀點狀S4之大小反射(第2反射束)。

如此，藉工作件W之上面反射之環狀點狀S3之第1反射束，與藉工作件W之下面反射之環狀點狀S4之第2反射束，會藉透過聚光器44到達分光鏡43。第6圖係顯示藉針孔遮罩達成之雷射束之遮蔽‧通過狀態之說明圖。如第6圖所示，到達分光鏡43之環狀點狀S3之第1反射束LBc與環狀點狀S4之第2反射束LBd，藉由分光鏡43反射而導至第2路徑49b，且到達針孔遮罩45。形成在針孔遮罩45之針孔45a，在本實施形態中設定為例如直徑1mm，而環狀點狀S3之第1反射束LBc可通過，但環狀點狀S4之第2反射束LBd則被遮蔽。另，針孔45a之直徑，可在考慮工作件W之厚度和聚光點Pb之位置等後，設定成環狀點狀S3之第1反射束LBc可通過，但環狀點狀S4之第2反射束LBd則被遮蔽之值。

於是，藉工作件W之下面反射之環狀點狀S4之第2反射束LBd會被針孔遮罩45遮蔽，且僅藉工作件W之上面反射之環狀點狀S3之第1反射束LBc可通過針孔遮罩45之針孔45a。

在此，藉工作件W之上面反射之環狀點狀S3之第1反射束LBc之直徑大小，會依照射雷射束LBb之工作件W之上面高度位置而有所改變。第7圖係顯示於厚度不同之工作件照射雷射束之狀態之說明圖。例如第7(a)圖所示，當工作件W之高度位置高(工作件W之厚度厚)，自聚光器44到工作件W之上面之距離H短時，雷射束LBb會以照射在工作件W之上面之環狀點狀S3a之大小反射。該環狀點狀S3a之大小較小。另一方面，如第7(b)圖所示，當工作件W之高度位置低(工作件W之厚度薄)，自聚光器44到工作件W之上面之距離H長時，雷射束LBb會以照射在工作件W之上面之環狀點狀S3b之大小反射。該環狀點狀S3b，係直徑較前述環狀點狀S3a長者。

如此，藉工作件W之上面反射之環狀點狀S3之第1反射束LBc之直徑，係自聚光器44到工作件W之上面之距離H愈短時愈短，自聚光器44到工作件W之上面之距離H愈長時愈長。因此，檢測藉工作件W之上面反射之環狀點狀S3之第1反射束LBc之直徑之大小，可求得工作件W之上面高度位置。

於是，本實施形態之高度位置檢測裝置40，係使用雷射束擴散機構46和檢測機構47，來檢測藉工作件W之上面反射之環狀點狀S3之第1反射束LBc之直徑之大小，再依其結果，藉控制機構48求得工作件W之上面高度位置。

第8圖係放大顯示雷射束擴散機構46及檢測機構47之原理圖。在使藉工作件W之上面反射之環狀點狀S3之第1反射束LBc，通過雷射束擴散機構46以令其散射後，量測入射配置在環狀點之中心軸上之檢測機構47之檢測面47a之光量，以獲得與環狀點狀S3之光束直徑成比例之訊號。

即，通過雷射束擴散機構46之環狀點狀S3之第1反射束LBc，藉特定發散角度使其環狀點徑增大，並朝檢測機構47前進。然後，藉檢測機構47之預定面積之檢測面47a檢測受光之光量，係於發散之環狀點整體之照射部所佔之檢測面47a之比例。因此，所獲結果係藉檢測面47a檢測之光量，

a.若檢測面47a愈近於雷射束擴散機構46就愈大。

b.若環狀點狀S3之光束直徑愈小就愈大。

第9(a)、(b)圖係顯示隨著環狀點狀S3之光束直徑小、大，所致檢測面47a檢測之光量大、小之原理圖。即，當環狀點狀S3之光束直徑愈小時，藉雷射束擴散機構46而產生之散射後在檢測面47a上疊合之光量會增加，使得在檢測面47a之檢測光量會愈多，相對於此，當環狀點狀S3之光束直徑愈大時，藉雷射束擴散機構46而產生之散射後在檢測面47a上疊合之光量會減少，使得在檢測面47a之檢測光量會愈少。因此，固定檢測面47a之位置，可獲得與環狀點狀S3之光束直徑成比例之訊號。

在此，於第11圖顯示本實施形態之高度位置檢測裝置40之檢測機構47之檢測光量之一例。另，第10圖係顯示檢測面之尺寸等之說明圖。如第10圖所示，檢測機構47是使用具有直徑a=1mm之檢測面47a者，該圖顯示將其配置在環狀點狀S3之散射光之寬度(到達檢測面47a時之環狀點之環徑r)成為1mm之位置時的測量例。依第11圖所示測量例，可見隨著環狀點狀S3之光束直徑d增加，檢測面47a之檢測光量係以線狀減少。因此，可依檢測機構47所檢測之檢測光量(強度)，由控制機構48算出環狀點狀S3之光束直徑d，再依該光束直徑d檢測工作件W之上面高度位置。

如此，依本實施形態之高度位置檢測裝置40，具有照射在工作件W之環狀點狀之雷射束，會藉工作件W之上面以環狀點狀反射，並且當工作件W相對前述雷射束具有透射性時，即使也藉工作件W之下面以環狀點狀反射，但藉工作件W之下面反射之環狀點狀之反射光會被針孔遮罩45遮蔽，且依通過針孔遮罩45之針孔45a之藉工作件W之上面反射之環狀點狀之反射光，來檢測受光強度，所以即使是工作件W相對可見光具有透射性時，仍可檢測其上面高度位置。此時，關於藉工作件W之上面反射之環狀點狀反射光，由於是利用具有預定面積之檢測面47a之檢測機構47去檢測藉雷射束擴散機構46擴散之強度，所以即使在環狀點狀之中心位置有某程度之不均(即使環狀點狀不成形)，仍可確實且精準地檢測工作件W之上面高度位置。

接下來，說明具有前述高度位置檢測裝置40之雷射加工裝置20之作用。第12圖係顯示在雷射加工裝置20所用之工作件W之結構例之立體圖。工作件W並無特別限定，在本實施形態中是使用例如藍寶石和石英等相對可見光具有透射性之材料製成者。舉例而言，藍寶石製之工作件W，係於其表面Wa藉排列成格柵狀之多數界道劃分為多數矩形區域，該等劃分之矩形區域形成有發光二極體、雷射二極體等光元件52。

接著，說明使用雷射加工裝置20，且沿工作件W之界道51照射脈衝雷射束，以於工作件W之內部沿界道51形成變質層的雷射加工情形。另，於工作件W之內部形成變質層時，一旦工作件W之厚度有不均時，因前述折射率之關係，而無法於預定深度位置均一地形成變質層。於是，本實施形態中，藉前述高度位置檢測裝置40檢測固持機構21固持之工作件W之上面高度位置，且依檢測結果在Z軸移動機構30調整Z軸位置，同時藉雷射束照射機構22施行雷射加工。即，使用雷射束照射機構22之加工用脈衝雷射束，與高度位置檢測裝置40之檢測用雷射束，同時對工作件W照射並掃描工作件W。

首先，將工作件W載置於固持機構21上，使其背面Wb朝上，並以吸引方式於固持機構21上固持工作件W。吸引方式固持工作件W之固持機構21，藉加工運送機構27運送定位在拍攝機構23之正下方位置。

當固持機構21定位在拍攝機構23之正下方時，藉拍攝機構23及控制機構48執行檢測工作件W應進行雷射加工之加工區域之校準作業。即，拍攝機構23及控制機構48，執行型樣匹配等影像處理以完成校準，該影像處理用以進行形成在工作件W之預定方向之界道51，與沿該界道51之聚光器35(因此，檢測工作件W之高度位置之高度位置檢測裝置40之聚光器44)之間之對位。

如此進形校準作業時，固持機構21上之工作件W，係呈現定位在如第13(a)圖所示座標位置之狀態。第13圖係顯示工作件W與經固持在固持機構21之預定位置之狀態時之座標位置之間關係的說明圖。另，第13(b)圖，係顯示將固持機構21，即，將工作件W自第13(a)圖所示狀態旋轉90度後之狀態。

又，定位在第13(a)(b)圖所示座標位置之狀態時之工作件W上，所形成之各界道51之運送開始位置座標值(A1,A2,A3,...,An)、運送結束位置座標值(B1,B2,B3,...,Bn)及運送開始位置座標值(C1,C2,C3,...,Cn)與運送結束位置座標值(D1,D2,D3,...,Dn)，儲存在RAM483之記憶區域483b。

此外，檢測形成在由固持機構21固持之工作件W之界道51，且當進形雷射加工位置之校準時，使固持機構21移動，令在第13(a)圖中最上位之界道51定位在聚光器44之正下方。第14圖係顯示高度位置檢測方法及形成變質層之雷射加工方法之說明圖。又，如第14圖所示，使界道51之一端(第14圖中在左端)之運送開始位置座標值A1定位在聚光器44(亦是聚光器35)之正下方。然後，使高度位置檢測裝置40作動，並且使固持機構21沿第14圖之箭頭X1方向以預定加工運送速度移動，且移動到運送結束位置座標值B2。結果，可依序檢測工作件W在第13(a)圖中最上位之界道51之高度位置(自聚光器44至工作件W之上面(背面Wb)之距離H)。

控制機構48，如此沿形成在工作件W之加工對象之界道51執行高度位置檢測處理，並且依依序檢測之高度位置之檢測結果，回饋控制Z軸移動機構30之脈衝馬達29，以調整自聚光器35照射之脈衝雷射束之聚光點Pa之高度位置，同時實施於工作件W之內部沿界道51形成變質層之雷射加工。即，控制機構48，依高度位置檢測裝置40之檢測結果，回饋控制Z軸移動機構30之脈衝馬達29，如第14圖所示，使聚光器35對應工作件W之界道51之檢測之高度位置，沿上下方向移動。結果，自聚光器35照射之脈衝雷射束之聚光點Pa，對應在自工作件W之背面Wb(上面)起預定深度位置，且於工作件W之內部，如第14圖所示，自背面Wb(上面)起預定深度位置形成有與背面Wb(上面)平行之變質層53。

此外，如第14圖中所示，當聚光器35之照射位置到達界道51之另一端(第14圖中在右端)時，使脈衝雷射束之照射停止，並且使固持機構21之移動停止。

如上所述，當沿工作件W之預定方向之所有界道51，執行前述高度位置檢測處理及雷射加工處理後，使固持機構21旋轉90度，且沿相對前述預定方向為直交方向之各界道51同樣地執行高度位置檢測處理及雷射加工處理。如此，沿形成在工作件W之所有界道51執行高度位置檢測處理及雷射加工處理後，固持工作件W之固持機構21返回最初吸引固持工作件W之位置，在此解除工作件W之吸引固持。之後，工作件W藉未圖示之搬送機構搬送至分割步驟區。

本發明不限於前述實施形態，只要是在不脫離本發明要旨之範圍內，可作種種變形。例如，本實施形態中，是說明適用雷射加工裝置20之高度位置檢測裝置40及高度位置檢測方法之例，不過本發明也適用可加工由固持機構固持之工作件之各種加工裝置。

20．．．雷射加工裝置

21．．．固持機構

22．．．雷射束照射機構

23．．．拍攝機構

24．．．馬達

25,32．．．滾珠螺桿

26,29,33．．．脈衝馬達

27．．．運送機構

28．．．殼體

30．．．Z軸移動機

31．．．基台

34．．．推算運送機構

35,44．．．聚光器

40．．．高度位置檢測裝置

41．．．雷射束振盪機構

42．．．環狀點形成機構

42a,42b．．．圓錐透鏡

43．．．分光鏡

45．．．針孔遮罩

45a．．．針孔

46．．．雷射束擴散機構

47．．．檢測機構

47a．．．檢測面

48．．．控制機構

481．．．CPU

482．．．ROM

483．．．RAM

483a,483b．．．記憶區域

484．．．輸入界面

485．．．輸出界面

49a．．．第1路徑

49b．．．第2路徑

51．．．界道

52．．．光元件

53．．．變質層

LBa,LBb．．．雷射束

LBc．．．第1反射束

LBd．．．第2反射束

W．．．工作件

第1圖係顯示可適用本實施形態之高度位置檢測裝置及高度位置檢測方法之雷射加工裝置之主要部分之外觀立體圖。

第2圖係顯示高度位置檢測裝置之結構例之概略圖。

第3圖係顯示控制機構周圍之結構例之概略方塊圖。

第4圖係顯示藉環狀點形成機構42形成環狀點之狀態之說明圖。

第5圖係顯示於工作件照射具有環狀點狀之雷射束之狀態之說明圖。

第6圖係顯示藉針孔遮罩達成之雷射束之遮蔽‧通過狀態之說明圖。

第7(a)、(b)圖係顯示於厚度不同之工作件照射雷射束之狀態之說明圖。

第8圖係放大顯示雷射束擴散機構及檢測機構之原理圖。

第9(a)、(b)圖係顯示隨著環狀點狀之光束直徑不同，所致檢測面檢測之光量大小之原理圖。

第10圖係顯示檢測面之尺寸等之說明圖。

第11圖係顯示檢測機構之檢測光量之一例之特性圖。

第12圖係顯示在雷射加工裝置所用之工作件之結構例之立體圖。

第13(a)、(b)圖係顯示工作件與經固持在固持機構之預定位置之狀態時之座標位置之間關係的說明圖。

第14圖係顯示高度位置檢測方法及形成變質層之雷射加工方法之說明圖。

40．．．高度位置檢測裝置

41．．．雷射束振盪機構

42．．．環狀點形成機構

42a,42b．．．圓錐透鏡

43．．．分光鏡

44．．．聚光器

45．．．針孔遮罩

45a．．．針孔

46．．．雷射束擴散機構

47．．．檢測機構

47a．．．檢測面

48．．．控制機構

49a．．．第1路徑

49b．．．第2路徑

LBa,LBb．．．雷射束

LBc．．．第1反射束

LBd．．．第2反射束

W．．．工作件

Claims (5)

1. 一種用以檢測工作件之上面高度位置之高度位置檢測裝置，所述工作件相對可見光具有透射性且被固持於固持機構上，該裝置之特徵在於，包含有：雷射束振盪機構，用於振盪雷射束；環狀點形成機構，用於使藉該雷射束振盪機構振盪之雷射束之點狀形成環狀；分光鏡，用於將藉該環狀點形成機構使點狀形成環狀之雷射束導至第1路徑；聚光器，用於將導至前述第1路徑之雷射束聚集以致能利用聚集的電射束照射至由前述固持機構固持之工作件的至少上面；針孔遮罩，係配置於藉由前述分光鏡分割經前述固持機構固持之工作件反射之雷射束的第2路徑，該針孔遮罩容許經工作件之上面反射的雷射束通過且遮蔽經工作件之下面反射的雷射束；雷射束擴散機構，係配置於前述第2路徑上較前述針孔遮罩後段位置，使雷射束擴散；檢測機構，係配置在前述雷射束之環狀點之略中心位置，且具有預定面積之檢測面，前述預定面積係檢測藉前述雷射束擴散機構擴散之雷射束之強度；及控制機構，係依藉該檢測機構檢測之反射光之強度，算出由前述固持機構固持之工作件之上面高度位置。
2. 如請求項1之高度位置檢測裝置，其中前述環狀點形成機構具有一對圓錐透鏡，該對圓錐透鏡係沿雷射束之光路，相距預定間隔配置成直列狀態。
3. 如請求項1之高度位置檢測裝置，其中工作件是由藍寶石及石英中之一形成。
4. 一種用以檢測工作件之上面高度位置之方法，所述工作件相對可見光具有透射性且被固持於固持機構上，所述檢測係藉由使用雷射光實行，該方法之特徵在於，包含有：使雷射束振盪之步驟；將振盪之雷射束之點狀形成環狀之步驟；將點狀形成環狀之雷射束導至第1路徑之步驟；將導至前述第1路徑之雷射束聚集並使之照射至由前述固持機構固持之工作件的至少上面之步驟；將經前述固持機構固持之工作件反射之雷射束分割後導至與前述第1路徑不同之第2路徑之步驟；在前述第2路徑上，使經工作件之下面反射之環狀點狀之雷射束遮蔽，且使經工作件之上面反射之環狀點狀之雷射束通過之步驟；在前述第2路徑上，使經工作件之上面反射之環狀點狀之雷射束擴散之步驟；藉具有預定面積之檢測面的檢測機構檢測經擴散之雷射束之強度的步驟；及依檢測出之雷射束之強度，算出由前述固持機構固 持之工作件之上面高度位置之步驟。
5. 如請求項4之用以檢測工作件之上面高度位置之方法，其中工作件是由藍寶石及石英中之一形成。