TWI629130B - Processing device - Google Patents

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Abstract

本發明之課題為提供一種可在不將加工後的被加工物從加工裝置取出的情形下測定加工區域的加工裝置。解決手段為具備可用於測定以加工機構所加工之被加工物的加工區域之測定機構的加工裝置。其特徵為，該測定機構具備，在互相直交之X軸方向、Y軸方向及Z軸方向上，以3次元的方式測定被加工物並取得形狀資訊的3次元測定機構，和可處理以該3次元測定機構所取得之資訊並生成圖像資訊的處理機構。該處理機構包含，將儲存於XY座標儲存部之XY座標的像素依照儲存在Z座標儲存部的Z座標而組構成立體以生成圖像資訊的圖像資訊產生部，和根據所生成之圖像資訊以計算出被加工物之測定對象的測定值的算出部。並且可以在不將加工後的被加工物從加工裝置取出的情形下測定加工區域。

Description

加工裝置 發明領域
本發明是有關於雷射加工裝置、切削裝置等的加工裝置。
發明背景
將IC、LSI、LED等複數個器件以分割預定線劃分並形成於表面之矽晶圓、藍寶石晶圓等晶圓，可藉由加工裝置分割成一個個的器件，分割好之器件則廣泛地被應用在行動電話、個人電腦等各種電子機器中。
在晶圓的分割中，一種使用被稱做切割機(dicer)的切削裝置進行的切割方法被廣泛地採用。在切割方法上，是藉由將鑽石等的研磨粒以金屬或樹脂等固定而做成之厚度30μm左右的切削刀片，一邊使其以30000rpm左右的高速進行旋轉一邊使其切入晶圓，以切削晶圓，並將晶圓分割為一個個的器件。
另一方面，近年來，已有一種利用將對晶圓具有吸收性之波長的脈衝雷射光線照射在晶圓上以在晶圓上形成雷射加工溝，並用破斷(breaking)裝置沿著這種雷射加工溝將晶圓割斷而分割成一個個器件的方法被提出。
以雷射加工裝置進行之加工溝的形成，和利用切割機的切割方法相比可使加工速度加快，同時，即使是在由藍寶石或SiC等硬度高的原料所形成的晶圓上也可以比較容易加工。
又，因為加工溝可以設定為例如10μm以下等的狹窄寬度，所以對於以切割方法進行加工的情況，有可以增加1片晶圓的單位器件獲取量的好處。
在切割裝置，雷射加工裝置中，可透過具備顯微鏡或CCD攝影機等攝影機的攝像機構拍攝切削溝的狀態，或雷射加工溝的狀態以控制成將加工條件調整為最佳值。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開平5-326700號公報
發明概要
然而，以具備顯微鏡及攝影機的攝像機構所拍攝的圖像為2次元圖像，只能大略測定切削或雷射加工所形成之加工溝的寬度或深度、碎片的高度或寬度，針對加工溝的剖面形狀、碎片的體積，並無法在裝置內進行檢測。
因此，將被加工物以切割裝置或雷射加工裝置加工後，必須將被加工物搬運至其他的測定裝置，另外實施測定作業。並且，做成可根據測定作業所測得之3次元的加工狀態的測定結果對調整加工條件。在磨削裝置中，對磨 削痕跡之凹凸狀態的測定也是相同的狀況。
本發明是有鑒於此點而作成者，其目的在提供一種可在不將加工後的被加工物從加工裝置取出的情形下測定加工區域的加工裝置。
根據請求項1記載之發明，可提供一種加工裝置，該加工裝置具備，保持被加工物的保持機構、根據所設定之加工條件對保持在該保持機構上之被加工物進行加工的加工機構、將該保持機構和加工機構相對地加工進給的加工進給機構、用於測定被該加工機構加工過之被加工物的加工區域的測定機構，以及將以該測定機構所測定之結果輸出的輸出機構。其特徵在於，該測定機構具備，在互相直交之X軸方向、Y軸方向及Z軸方向上，以3次元的方式測定被加工物並取得形狀資訊的3次元測定機構，及可處理以該3次元測定機構所取得之資訊並生成圖像資訊的處理機構。該3次元測定機構包含，複數個像素排列在X軸方向及Y軸方向上的攝像元件部、具備面向被加工物之物鏡的干涉物鏡單元、通過該干涉物鏡單元對被加工物照射光之光照射部，及在Z軸方向移動該干涉物鏡並生成Z座標之Z軸移動部。該處理機構包含，用於儲存捕捉到以該干涉物鏡單元所生成之干涉光(干涉信號)的該攝像元件部之像素的X座標及Y座標的XY座標儲存部、用於儲存對應該像素之X座標及Y座標而在該Z軸移動部生成之Z座標的Z座標儲存部、將儲存於該XY座標儲存部之XY座標的像素依照儲 存在該Z座標儲存部的Z座標而組構成立體以生成圖像資訊的圖像資訊產生部，及根據所生成之圖像資訊以計算出被加工物之測定對象的測定值之算出部。被加工物之該測定對象包含後述之任一種：透過該加工機構而形成於被加工物上之加工溝的寬度、深度、形狀及位置，堆積在該加工溝附近之碎片的寬度、高度、體積及形狀，以及該加工溝的邊緣部之缺口的寬度、深度、形狀。並且可以在不將加工後的被加工物從加工裝置取出的情形下測定加工區域。
根據請求項2記載之發明，可提供一種加工裝置，該加工裝置具備，保持被加工物的保持機構、根據所設定之加工條件對保持在該保持機構上之被加工物進行加工的加工機構、將該保持機構和該加工機構相對地加工進給的加工進給機構、用於測定被該加工機構加工過之被加工物的加工區域的測定機構，以及將以該測定機構所測定之結果輸出之輸出機構。其特徵在於，還具備，具有可在互相直交之X軸方向、Y軸方向及Z軸方向上，以3次元的方式測定被加工物並取得形狀資訊之共焦顯微鏡的3次元測定機構，及可處理以該3次元測定機構所取得之資訊並生成圖像資訊的處理機構。該3次元測定機構包含，複數個像素排列在X軸方向及Y軸方向上的攝像元件部、具備面向被加工物之物鏡的聚光器、通過該聚光器對被加工物照射光之光照射部，及在Z軸方向移動該聚光器並生成Z座標之Z軸移動部。該處理機構包含，用於儲存以該攝像元件部所拍攝之複數張拍攝圖像的拍攝圖像儲存部、用於儲存對應該 各拍攝圖像而從該Z軸移動部所生成之Z座標的Z座標儲存部、將該複數個拍攝圖像依照儲存在該Z座標儲存部之Z座標而組構成立體以生成圖像資訊的圖像資訊產生部，及根據所生成之圖像資訊以計算出被加工物之測定對象的測定值之算出部。被加工物之該測定對象包含後述之任一種：透過該加工機構而形成於被加工物上之加工溝的寬度、深度、形狀及位置，堆積在該加工溝附近之碎片的寬度、高度、體積及形狀，以及該加工溝的邊緣部之缺口的寬度、深度、形狀。並且可以在不將加工後的被加工物從加工裝置取出的情形下測定加工區域。
根據請求項3記載之發明，可提供一種加工裝置，該加工裝置具備，保持被加工物的保持機構、根據所設定之加工條件對保持在該保持機構上之被加工物進行加工的加工機構、將該保持機構和該加工機構相對地加工進給的加工進給機構，用於測定被該加工機構加工過之被加工物的加工區域的測定機構，以及將以該測定機構所測定之結果輸出的輸出機構。其特徵在於，該3次元測定機構是由雷射位移計所構成。該處理機構包含，用於儲存該雷射位移計所生成之3次元位置資訊之3次元位置資訊儲存部、可將儲存於該3次元位置資訊儲存部之3次元位置資訊組構成立體以生成圖像資訊的圖像資訊產生部，及根據所生成之該圖像資訊以計算出被加工物之測定對象的測定值之算出部。被加工物之該測定對象包含後述之任一種：透過該加工機構而形成於被加工物上之加工溝的寬度、深度、形 狀及位置，堆積在該加工溝附近之碎片的寬度、高度、體積及形狀，以及該加工溝的邊緣部之缺口的寬度、深度、形狀。並且可以在不將加工後的被加工物從加工裝置取出的情形下測定加工區域。
較佳的情況是，處理機構還包含基準測定值儲存部，用於儲存作為加工結果而變成基準之基準測定值，且算出部具有比較資料產生部，用於產生由儲存在基準測定值儲存部的基準測定值，和透過加工機構被施加過加工之被加工物的加工區域的測定值所形成的比較資料。
較佳的情況為，處理機構包含判定部，可將基準值與透過加工機構被施加過加工之被加工物的加工區域的側定值進行比較，並判定是否中止透過加工機構所進行的加工或是否變更加工條件。
根據本發明之加工裝置，可於加工後立刻在加工裝置內從切削溝、雷射加工溝、缺損處(chipping)、碎片(debris)，或者磨削痕跡等之3次元圖像、剖面圖像取得其等的寬度和高度、體積的資料以驗證加工狀態。
2‧‧‧雷射加工裝置
4‧‧‧靜止基台
6‧‧‧第1滑塊
8、18、44‧‧‧滾珠螺桿
10、20、46‧‧‧脈衝馬達
11‧‧‧點
12‧‧‧分度傳送機構
14、24‧‧‧導軌
16‧‧‧第2滑塊
22‧‧‧加工傳送機構
26‧‧‧圓筒支撐構件
28‧‧‧夾頭台
30‧‧‧夾具
32‧‧‧柱部
34‧‧‧雷射光照射單元
36‧‧‧套管
38‧‧‧聚光器(雷射頭)
40‧‧‧支撐塊
42‧‧‧凹部
48、48A‧‧‧3次元測定單元
50‧‧‧嵌合部
52‧‧‧貫通孔
54‧‧‧聚光器(圖像放大單元)
56‧‧‧攝影機(攝像元件部)
58、118‧‧‧光照射部
62‧‧‧顯示螢幕
64‧‧‧拍攝圖像儲存部
66‧‧‧Z座標儲存部
68、68A、68B‧‧‧圖像資訊產生部
70‧‧‧算出部
72‧‧‧比較資料產生部
74‧‧‧基準測定值儲存部
76‧‧‧判定部
78‧‧‧加工條件設定部
80‧‧‧加工條件儲存部
82‧‧‧適用圖像資訊儲存部
84‧‧‧加工條件調整部
86‧‧‧半導體晶圓
87‧‧‧保護膜
88‧‧‧器件
90‧‧‧分割預定線
91‧‧‧脈衝雷射光
92‧‧‧雷射加工溝
94‧‧‧碎片
95‧‧‧3次元圖像資訊
96‧‧‧測定值
98‧‧‧比較資料
100‧‧‧切割加工溝
102‧‧‧缺損處
104‧‧‧雷射位移計
106‧‧‧3次元位置資訊儲存部
110‧‧‧殼體
112‧‧‧干涉物鏡單元
114‧‧‧壓電元件
116‧‧‧電源
118‧‧‧白色光源
120、128‧‧‧半反射鏡
122‧‧‧物鏡
124‧‧‧玻璃板
126‧‧‧參考鏡
130‧‧‧XY座標儲存部
D1‧‧‧深度
W1‧‧‧寬度
圖1為具備第1實施形態之3次元測定機構之雷射加工裝置的立體圖。
圖2中的圖2(A)為第1實施形態之3次元測定機構的立體分解圖，圖2(B)為其立體圖。
圖3為第1實施形態之處理機構的方塊圖。
圖4中的圖4(A)為對晶圓照射雷射光而形成雷射加工溝之模式剖面圖，圖4(B)為顯示所形成之雷射加工溝及碎片的模式剖面圖。
圖5為顯示在作為輸出機構之顯示螢幕上所顯示之雷射加工溝的測定結果之一例的圖。
圖6中的圖6(A)為顯示藉由切割形成之加工溝狀態的晶圓的模式平面圖，圖6(B)為其模式剖面圖。
圖7為採用雷射位移計作為3次元測定機構時之處理機構的方塊圖。
圖8中的圖8(A)為第3實施形態的3次元測定機構的縱剖面圖，圖8(B)為干涉物鏡單元之模式說明圖。
圖9為顯示對壓電元件施加的電壓和伸長量之關係的圖表。
圖10(A)~(C)為顯示可捕捉到干涉物鏡單元所生成之強光的攝像元件部之像素的Z軸座標在Z1~Z3位置上的XY座標之圖。
圖11為採用第3實施形態之3次元測定機構時的處理機構的方塊圖。
用以實施發明之形態
以下，參照附圖詳細說明本發明之實施形態。參照圖1，所示為具備第1實施形態之3次元測定機構之雷射加工裝置的立體圖。雷射加工裝置2包含，可沿Y軸方向移動地搭載在靜止基台4上的第1滑塊6。
第1滑塊6，可藉由以滾珠螺桿8及脈衝馬達10所構成之分度傳送機構12，沿著一對導軌14沿分度傳送方向，即Y軸方向被移動。
第1滑塊6上搭載有可沿X軸方向移動的第2滑塊16。亦即，第2滑塊16可藉由以滾珠螺桿18及脈衝馬達20所構成的加工傳送機構22，沿著一對導軌24沿加工傳送方向，即X軸方向被移動。
第2滑塊16上透過圓筒支撐構件26搭載有夾頭台28，夾頭台28透過分度傳送機構12及加工傳送機構22而可沿Y軸方向及X軸方向移動。
夾頭台28上設置有將透過切割膠帶支撐被吸引保持於夾頭台28上之晶圓的環狀框架夾住的夾具30。
靜止基台4上直立設置有柱部32，此柱部32上安裝有雷射光照射單元34。雷射光照射單元34是由，收容在套管36內之雷射光產生單元，和可對保持於夾頭台28之被加工物照射雷射光產生單元所產生之雷射光的安裝於套管36上的聚光器(雷射頭)38所構成。
在套管36上，如圖2(A)所示，固定有具備凹部42的支撐塊40，此支撐塊40上配置有滾珠螺桿44，和連接於滾珠螺桿44的一端之脈衝馬達46。
48為本發明第1實施形態之3次元測定單元(3次元測定機構)，可將3次元測定單元48的嵌合部50嵌合至支撐塊40的凹部42，並將滾珠螺桿44貫穿設置於形成在嵌合部50的貫通孔52內，以將滾珠螺桿44螺接接合到內藏於嵌 合部50的螺母上。
3次元測定單元48包含，收容物鏡及共焦顯微鏡的聚光器(圖像放大單元)54、具有可拍攝以聚光器54放大之圖像的CCD等攝像元件的攝影機(攝像元件部)56，及透過收容物鏡及共焦顯微鏡的聚光器54對被加工物照射光之由白色LED所構成的光照射部58。
驅動脈衝馬達46後滾珠螺桿44就會旋轉，並可透過螺接接合於滾珠螺桿44的螺母使3次元測定單元48在上下方向上移動。只要透過具備共焦顯微鏡的聚光器54，就可得到如同僅截取了對焦的部分之放大圖像。
參照圖3，所示為處理以第1實施形態之3次元測定單元48所取得之資訊並生成圖像資訊的第1實施形態之處理機構的方塊圖。如上所述，因為只要透過收容共焦顯微鏡的聚光器54，就可以藉由共焦顯微鏡，僅將聚焦點部位聚光於針孔，所以可以藉由切斷非聚焦部位的光線，得到對比良好之圖像，同時可使半反射鏡(half-mirror)在XY方向上進行光柵掃描，並在Z方向上驅動透鏡，而可構建3次元圖像，且可驅動脈衝馬達46以沿上下方向移動3次元測定單元48，並用攝影機56拍攝以聚光器54放大之圖像。
可一邊使3次元測定單元48在上下方向上以非常微小的距離階段性地移動，一邊以攝影機56拍攝被加工物之放大圖像，並以拍攝圖像儲存部64儲存複數張的拍攝圖像。
與此同時，還以Z座標儲存部66儲存拍攝各拍攝 圖像時的3次元測定單元48的高度位置(Z座標)。作為放大拍攝圖像，可列舉出例如，雷射加工溝的拍攝圖像。
在圖像資訊產生部68上，是依照以拍攝圖像儲存部64所儲存之複數張拍攝圖像和以Z座標儲存部66所儲存之取得各拍攝圖像時的Z座標，將複數張拍攝圖像組構成立體以生成3次元的圖像資訊。
在算出部70上，可根據圖像資訊產生部68所生成之3次元的圖像資訊算出被加工物之測定對象的測定值。作為測定對象，包含後述之任一種：透過加工機構(本實施形態中為雷射光照攝單元34)形成於被加工物上之加工溝的寬度、深度、形狀及位置，堆積於加工溝附近之碎片的寬度、高度、體積及形狀，及加工溝的邊緣部之缺口的寬度、深度、形狀。
基準測定值儲存部74中，儲存有成為測定值之判定基準的基準值。此基準值是，已透過加工機構被施加過適當的加工之被加工物的加工區域之測定值。算出部70具有比較資料產生部72，用於產生由儲存於基準測定值儲存部74中的基準測定值，和已透過加工機構被施加過加工之被加工物的加工區域之測定值所形成之比較資料。
在判定部76上，是對以基準測定值儲存部74所儲存之基準測定值，和以算出部70所算出之透過加工機構被施加過加工之被加工物的加工區域之測定值進行比較，並判定是否中止透過加工機構進行之加工或是否變更加工條件。
加工條件設定部78包含，加工條件儲存部80、適用圖像資訊儲存部82，和加工條件調整部84。在判定部76判定為應變更加工條件的情況中，則可用加工條件調整部84將加工條件調整至最佳值。
另一方面，若被加工物之加工區域的測定值偏離基準測定值很多，而判斷為僅變更加工條件並無法進行最佳加工時，就會中止透過加工機構進行的加工。在本實施形態中，是以圖像資訊儲存部64、Z座標儲存部66、圖像資訊產生部68、算出部70、基準測定值儲存部74及判定部76構成處理機構。
其次，參照圖4及圖5，針對將第1實施形態的3次元測定機構之測定方法應用到雷射加工溝的情況加以說明。如圖4(A)所示，在成為被加工物之一種的半導體晶圓(以下，有時僅簡稱為晶圓)86的表面上以夾著分割預定線90的方式形成有器件88。晶圓86的表面上形成有以PVA(聚乙烯醇(polyvinyl alcohol))、PEG(聚乙二醇(polyethylene glycol))等水溶性樹脂所構成之保護膜87。
於沿著分割預定線90照射對晶圓86具有吸收性之波長(例如，355nm)的脈衝雷射光91後，就可藉由燒蝕加工而形成如圖4(B)所示之雷射加工溝92。
然而，對晶圓86照射脈衝雷射光91後，熱能會集中在脈衝雷射光91所照射的區域中而產生碎片94，此碎片94會附著在保護膜87上。
以3次元測定單元48測定雷射加工溝92，並根據 儲存於拍攝圖像儲存部64中的複數張拍攝圖像及儲存於Z座標儲存部66中的取得各拍攝圖像時的Z座標，以圖像資訊產生部68將各個拍攝圖像組構成立體以生成3次元的圖像資訊。
並且，在算出部70上，根據所生成之3次元圖像資訊算出晶圓86的雷射加工溝92的測定值。此測定值可包含，雷射加工溝92的寬度W1、深度D1、雷射加工溝92的形狀及位置，和堆積在雷射加工溝92附近之碎片94的寬度、高度、體積及形狀。
以圖像資訊產生部68所生成之3次元圖像資訊95以及用算出部70算出之測定值96，如圖5所示，可顯示在作為輸出機構的顯示螢幕62上。同時，也會顯示例如，碎片體積的比較資料98。此比較資料98，也可以是碎片94的寬度、高度等。
其次，參照圖6，對以切割形成之加工溝加以說明。圖6(A)為晶圓86之局部平面圖，圖6(B)為晶圓86之局部剖面圖。透過使用切削刀進行的切割，以沿著晶圓86的分割預定線90形成切割加工溝100後，會在切割加工溝100的兩側產生缺損處(缺口)102。
於是，可以3次元測定單元48測定切割加工溝100，將複數張拍攝圖像儲存於拍攝圖像儲存部64，並將取得各拍攝圖像時的Z座標儲存於Z座標儲存部66。
可根據儲存於拍攝圖像儲存部64之複數張拍攝圖像和取得各拍攝圖像時的Z座標，以圖像資訊產生部68 將各拍攝圖像組構成立體以生成切割加工溝100的3次元圖像資訊。
在算出部70上，是根據圖像資訊產生部68所產生的3次元圖像資訊而算出形成於晶圓86上之切割加工溝100的測定值。測定值可列舉出，切割加工溝100的寬度、深度、形狀及形成於邊緣部之缺損處(缺口)102的寬度。
以圖像資訊產生部68所生成之切割加工溝100的3次元圖像以及用算出部70所算出之切割加工溝100的各測定值，和圖5所示之雷射加工的情況相同，會顯示於顯示螢幕62上。
上述之實施形態中，雖然已針對利用如圖2所示之共焦顯微鏡的構成作為3次元測定單元48之情形進行了說明，但在第2實施形態中，也可以做成使用雷射位移計(雷射測定器)作為3次元測定機構。
亦即，是以雷射位移計104對成為測定對象之例如圖4(B)所示之雷射加工溝92進行掃描，並如圖7所示，以3次元位置資訊儲存部106儲存雷射加工溝92的3次元位置資訊。
此時，是將雷射位移計104固定於圖1所示之套管36中，並使夾頭台28沿X軸方向及Y軸方向移動，以取得雷射加工溝92的3次元位置資訊。
在圖像資訊產生部68A上，是將儲存於3次元位置資訊儲存部106之3次元位置資訊組構成立體以生成3次元圖像資訊。算出部70、基準測定值儲存部74、判定部76 及加工條件設定部78之作用，則與圖3所示之第1實施形態相同故省略其說明。
如此，在本實施形態中，因為使用雷射位移計104作為3次元測定機構，所以可立刻取得測定對象物的3次元座標，並將此3次元位置資訊儲存於3次元位置資訊儲存部106。在本實施形態中，是以3次元位置資訊儲存部106、圖像資訊產生部68A、算出部70、基準測定值儲存部74及判定部76構成處理機構。
其次，參照圖8至圖11，對利用干涉物鏡作為3次元測定機構之本發明的第3實施形態進行說明。在本實施形態中，是如圖2(B)所示，將3次元測定單元48A安裝成可在支撐塊40上作上下活動。
110為3次元測定單元48A之殼體，殼體110上裝設有干涉物鏡單元112及攝像元件部(攝影機)56。殼體110內還配置有由白色LED所構成之光照射部118及半反射鏡120。
當驅動脈衝馬達46後滾珠螺桿44就會旋轉，並可透過螺接接合於滾珠螺桿44的螺母使3次元測定單元48A在上下方向上移動。因此，欲以3次元測定單元48A進行加工區域的測定時，就可以驅動脈衝馬達46以將3次元測定單元48A定位到測定區域上方之測定開始位置上。
114為壓電元件，並可對應從電源116所供給之可變電壓，以例如圖9所示地將長度位移(伸長)。因此，可對應壓電元件114的位移量，使干涉物鏡單元112的高度位置 (Z座標)產生變化。
參照圖8(B)，所示為干涉物鏡單元112的模式圖。干涉物鏡單元112具有，物鏡122、配置於玻璃板124的參考鏡26，和半反射鏡128。
相對於半反射鏡128，是將參考鏡126配置於和物鏡122之焦點位置對稱的位置上。如此所構成之干涉物鏡單元112有米勞(mirau，或稱米洛)型干涉物鏡單元和邁克生(Michelson)型等。
從白色光源118所發射之白色光，是在半反射鏡120上被反射並透過干涉物鏡單元112而照射在被加工物表面。當來自被加工物表面的反射光和從參考鏡126反射之光發生干涉時，會在物鏡122的聚焦位置上將雙方相互重疊以形成鮮明之干涉條紋，並在已聚焦的位置上形成干涉光(干涉信號)。
因此，若使施加於壓電元件114之電壓產生變化，而通過干涉物鏡單元112以攝像元件部56拍攝被加工物表面時，會如圖10所示，因為可在測定對象物之已聚焦的位置上使光線強烈地發生干涉，所以可以作為點(dot)11而檢測出來。
使干涉物鏡單元112的高度如圖10(A)~圖10(C)所示地變化成Z1~Z3，以用攝像元件部56拍攝複數張圖像。Z1表示雷射加工溝之底部附近、Z2表示中間、Z3表示表面附近的點11。
將捕捉到3次元測定單元48A所形成之干涉光(干 涉信號)的攝像元件部56的像素之X座標及Y座標，如圖11所示，以XY座標儲存部130儲存。在此同時，可對應捕捉到干涉光之像素的X座標及Y座標而從圖9所示之圖表求出壓電元件114之位移量，再由此位移量求出干涉物鏡單元112之Z座標，並以Z座標儲存部66儲存此Z座標。
在圖像資訊產生部68B上，是將儲存於XY座標儲存部130之像素的XY座標，和儲存於Z座標儲存部66之取得該像素時的Z座標組構成立體以生成3次元圖像資訊。
在算出部70上，可根據所生成之3次元圖像資訊算出被加工物之測定對象的測定值。又，算出部70、基準測定值儲存部74、判定部76及加工條件設定部78之作用，由於與圖3所示之第1實施形態相同，故省略其說明。在本實施形態中，是以Z座標儲存部66、XY座標儲存部130、圖像資訊產生部68B、算出部72、基準測定值儲存部74及判定部76構成處理機構。
在本實施形態中，是利用干涉物鏡單元112構成3次元測定單元48A。因此，與上述之第1及第2實施形態相同地，可取得加工後之切削溝、雷射加工溝、缺損處、碎片，或者磨削裝置所產生的磨削痕跡等之3次元圖像，並可在加工後立刻在加工裝置內從剖面圖像取得其等的寬度和高度、體積的資料以驗證被加工物之加工狀態。
如上所述，3次元測定機構包含，將顯微鏡所形成之圖像在高度方向上堆疊處理並生成3次元圖像的第1實施形態之共焦顯微鏡、第2實施形態之雷射位移計104、利 用干涉物鏡單元112之3次元測定單元。
根據具備3次元測定機構之本發明的加工裝置，可以做到將複數個不同的加工條件連續進行而實施、按每個各別的加工條件連續進行而測定加工狀態，並比較其測定結果，並且可以做到有效率地進行加工條件的選定。
以下，針對上述之本發明之加工裝置的可適用範圍概略地進行說明。本發明為，藉由3次元顯微鏡進行之定量測定，並將可適用範圍分類為以下6個項目。
(1)輸入良好的加工之測定範圍內並判定良否。此良否之判定，是變更雷射輸出、傳送速度、透鏡散焦、雷射頻率、光線形狀等加工條件而實施。
(2)在加工中輸入良好之測定範圍內以判定良否。此良否之判定，是一邊變更雷射輸出、傳送速度、透鏡散焦、雷射頻率、光線形狀等之加工條件一邊實施。當測定結果被判定為否時，則停止加工。
(3)輸入複數個加工條件，將加工結果的變化量顯示在顯示器上。將例如，參數變化所形成之加工結果做成圖表化而表示。
(4)輸入預定部位之良好的加工之測定範圍，並探索自動最佳加工條件。
(5)比較圖像(基準圖像)和對象圖像之變化量包含有，碎片堆積量、切口寬度(kerf width)、碎片高度、加工深度、切割位置等。各自之變化量則包含，在深度方向上實施複數次加工溝形成而造成的複數條道次(pass)以及 在面方向上實施複數次加工溝形成而造成的多刀切割(multi-cut)。
(6)起因於使切口寬度及加工深度發生變化之複數個切割而形成之自動對焦。

Claims (6)

  1. 一種加工裝置，可用於切削或雷射加工，具備：保持被加工物的保持機構、根據所設定之加工條件對保持在該保持機構上之被加工物進行加工的加工機構、將該保持機構和該加工機構相對地加工進給的加工進給機構、用於測定被該加工機構加工過之被加工物的加工區域的測定機構，以及將以該測定機構所測定之結果輸出的輸出機構，該加工裝置的特徵在於，該測定機構具備，在互相直交之X軸方向、Y軸方向及Z軸方向上，以3次元的方式測定被加工物並取得形狀資訊的3次元測定機構，及可處理以該3次元測定機構所取得之資訊並生成圖像資訊的處理機構，該3次元測定機構包含，複數個像素排列在X軸方向及Y軸方向上的攝像元件部、具備面向被加工物之物鏡的干涉物鏡單元、通過該干涉物鏡單元對被加工物照射光之光照射部，及在Z軸方向移動該干涉物鏡單元並生成Z座標之Z軸移動部，該處理機構包含，用於儲存捕捉到以該干涉物鏡單元所生成之干涉光的該攝像元件部之像素的X座標及Y座標的XY座標儲存部、用於儲存對應該像素之X座標及Y座標而在該Z軸移動部生成之Z座標的Z座標儲存部、將儲存於該XY座標儲存部之XY座標的像素依照儲存在該Z座標儲存部的Z座標而立體地組構以生成3次元的圖像資訊的圖像資訊產生部，根據所生成之3次元的圖像資訊以計算出被加工物之測定對象的測定值之算出部，及用於儲存基準值的基準測定值儲存部，該基準值成為被加工物之測定對象的測定值的判定基準，該算出部具有比較資料產生部，用於產生由儲存在該基準測定值儲存部的基準值，和透過該加工機構被施加過加工之被加工物的加工區域的測定值所構成之比較資料，被加工物之測定對象包含後述之任一種：透過該加工機構而形成於被加工物上之加工溝的寬度、深度、形狀及位置，堆積在該加工溝附近之碎片的寬度、高度、體積及形狀，以及該加工溝的邊緣部之缺口的寬度、深度、形狀，該輸出機構顯示藉由該圖像資訊產生部所生成的3次元的圖像資訊，並且可以在不將加工後的被加工物從加工裝置取出的情形下測定加工區域。
  2. 一種加工裝置，可用於切削或雷射加工，具備：保持被加工物的保持機構、根據所設定之加工條件對保持在該保持機構上之被加工物進行加工的加工機構、將該保持機構和該加工機構相對地加工進給的加工進給機構、用於測定被該加工機構加工過之被加工物的加工區域的測定機構，以及將以該測定機構所測定之結果輸出的輸出機構，該加工裝置的特徵在於，該測定機構具備具有在互相直交之X軸方向、Y軸方向及Z軸方向上以3次元的方式測定被加工物並取得形狀資訊之共焦顯微鏡的3次元測定機構，及可處理以該3次元測定機構所取得之資訊並生成圖像資訊的處理機構，該3次元測定機構包含，複數個像素排列在X軸方向及Y軸方向上的攝像元件部、具備面向被加工物之物鏡的聚光器、通過該聚光器對被加工物照射光之光照射部，及在Z軸方向移動該聚光器並生成Z座標之Z軸移動部，該處理機構包含，用於儲存以該攝像元件部所拍攝之複數張拍攝圖像的拍攝圖像儲存部、用於儲存對應該各拍攝圖像而從該Z軸移動部所生成之Z座標的Z座標儲存部、將該複數個拍攝圖像依照儲存在該Z座標儲存部的Z座標而立體地組構以生成3次元的圖像資訊的圖像資訊產生部，根據所生成之3次元的圖像資訊以計算出被加工物之測定對象的測定值之算出部，及用於儲存基準值的基準測定值儲存部，該基準值成為被加工物之測定對象的測定值的判定基準，該算出部具有比較資料產生部，用於產生由儲存在該基準測定值儲存部的基準值，和透過該加工機構被施加過加工之被加工物的加工區域的測定值所構成之比較資料，被加工物之測定對象包含後述之任一種：透過該加工機構而形成於被加工物上之加工溝的寬度、深度、形狀及位置，堆積在該加工溝附近之碎片的寬度、高度、體積及形狀，以及該加工溝的邊緣部之缺口的寬度、深度、形狀，該輸出機構顯示藉由該圖像資訊產生部所生成的3次元的圖像資訊，並且可以在不將加工後的被加工物從加工裝置取出的情形下測定加工區域。
  3. 一種加工裝置，可用於切削或雷射加工，具備：保持被加工物的保持機構、根據所設定之加工條件對保持在該保持機構上之被加工物進行加工的加工機構、將該保持機構和該加工機構相對地加工進給的加工進給機構、用於測定被該加工機構加工過之被加工物的加工區域的測定機構，將以該測定機構所測定之結果輸出的輸出機構，以及處理藉由該測定機構所取得的資訊並生成圖像資訊的處理機構，該加工裝置的特徵在於，該測定機構是由雷射位移計所構成，該處理機構包含，用於儲存該雷射位移計所生成之3次元位置資訊之3次元位置資訊儲存部、可將儲存於該3次元位置資訊儲存部之3次元位置資訊立體地組構以生成3次元的圖像資訊的圖像資訊產生部，根據所生成之3次元的圖像資訊以計算出被加工物之測定對象的測定值之算出部，及用於儲存基準值的基準測定值儲存部，該基準值成為被加工物之測定對象的測定值的判定基準，該算出部具有比較資料產生部，用於產生由儲存在該基準測定值儲存部的基準值，和透過該加工機構被施加過加工之被加工物的加工區域的測定值所構成之比較資料，被加工物之測定對象包含後述之任一種：透過該加工機構而形成於被加工物上之加工溝的寬度、深度、形狀及位置，堆積在該加工溝附近之碎片的寬度、高度、體積及形狀，以及該加工溝的邊緣部之缺口的寬度、深度、形狀，該輸出機構顯示藉由該圖像資訊產生部所生成的3次元的圖像資訊，並且可以在不將加工後的被加工物從加工裝置取出的情形下測定加工區域。
  4. 如請求項1、2或3所述之加工裝置，其中，前述基準測定值儲存部是用於儲存已透過前述加工機構被施加過適當的加工之被加工物的基準值。
  5. 如請求項1、2或3所述之加工裝置，其中，前述處理機構還包含判定部，可將儲存在該基準測定值儲存部之基準值，與透過前述加工機構被施加過加工之被加工物的加工區域之測定值進行比較，並判定是否中止透過該加工機構所進行之加工或是否變更該加工條件。
  6. 如請求項1、2或3所述之加工裝置，其中，前述加工機構是由照射雷射光之雷射光照射機構所構成。
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