特許 7423145 レーザー加工装置及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-19

(45)【発行日】2024-01-29

(54)【発明の名称】レーザー加工装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/00 20140101AFI20240122BHJP

【ＦＩ】

B23K26/00 P

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019238020

(22)【出願日】2019-12-27

(65)【公開番号】P2021104542

(43)【公開日】2021-07-26

【審査請求日】2022-10-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000134051

【氏名又は名称】株式会社ディスコ

(74)【代理人】

【識別番号】100075384

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 昂

(74)【代理人】

【識別番号】100172281

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100206553

【弁理士】

【氏名又は名称】笠原 崇廣

(74)【代理人】

【識別番号】100189773

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 英哲

(74)【代理人】

【識別番号】100184055

【弁理士】

【氏名又は名称】岡野 貴之

(72)【発明者】

【氏名】河野 文弥

【審査官】岩見 勤

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－０１０３７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２２３５５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－１４８０８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ２６／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被加工物に吸収される波長を有するレーザービームを照射することにより該被加工物を加工するレーザービーム照射ユニットと、
該被加工物を撮像するための撮像ユニットと、
該撮像ユニットで該被加工物を撮像することにより取得された画像を処理する処理部と、を備え、
該処理部は、
該レーザービーム照射ユニットから１つの該被加工物の一面側にレーザービームを照射することで該一面側に形成された複数の加工痕を該撮像ユニットで撮像して得られた画像から、該画像の第１方向に沿う複数の第１位置と各第１位置での明るさとを含む第１ヒストグラムと、該第１方向に直交する第２方向に沿う複数の第２位置と各第２位置での明るさとを含む第２ヒストグラムと、を作成するヒストグラム作成部と、
該ヒストグラム作成部によって作成された該第１ヒストグラム及び該第２ヒストグラムに基づいて、各加工痕が形成されている領域の境界を決定する決定部と、
を有し、
該ヒストグラム作成部は、
各第１位置において、第１位置を通り該第２方向に平行な直線上に位置する複数の画素の明るさの尺度を示す値を積算することにより該第１ヒストグラムを作成し、
各第２位置において、第２位置を通り該第１方向に平行な直線上に位置する複数の画素の明るさの尺度を示す値を積算することにより該第２ヒストグラムを作成することを特徴とするレーザー加工装置。

【請求項2】

該処理部は、該領域に対して、該第２方向の異なる位置にそれぞれ位置し該第１方向に平行な複数の直線の各直線上で、複数の画素の明るさを示す第３ヒストグラムと、該第１方向の異なる位置にそれぞれ位置し該第２方向に平行な複数の直線の各直線上で、複数の画素の明るさを示す第４ヒストグラムと、を作成することにより、加工痕の輪郭を検出する輪郭検出部を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザー加工装置。

【請求項3】

該処理部は、各加工痕の重心、又は、各加工痕の真円からのずれを算出することを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザー加工装置。

【請求項4】

レーザー加工装置を用いて被加工物の一面側にレーザービームを照射することで複数の加工痕を形成した後、各加工痕が形成されている領域を確認するための方法であって、
該被加工物に吸収される波長を有する該レーザービームを該被加工物に照射して１つの該被加工物の該一面側に該複数の加工痕を形成する加工痕形成ステップと、
該加工痕形成ステップで形成された該複数の加工痕を撮像して画像を取得する撮像ステップと、
該レーザー加工装置の処理部が、該画像の第１方向に沿う複数の第１位置と各第１位置での明るさとを含む第１ヒストグラムと、該第１方向と直交する第２方向に沿う複数の第２位置と各第２位置での明るさとを含む第２ヒストグラムと、を作成するヒストグラム作成ステップと、
該処理部が、該ヒストグラム作成ステップで作成された該第１ヒストグラム及び該第２ヒストグラムに基づいて、各加工痕が形成されている領域の境界を決定する決定ステップと、
を備え、
該ヒストグラム作成ステップでは、該処理部が、
各第１位置において、第１位置を通り該第２方向に平行な直線上に位置する複数の画素の明るさの尺度を示す値を積算することにより該第１ヒストグラムを作成し、
各第２位置において、第２位置を通り該第１方向に平行な直線上に位置する複数の画素の明るさの尺度を示す値を積算することにより該第２ヒストグラムを作成することを特徴とする方法。

【請求項5】

該領域に対して、該処理部が、該第２方向の異なる位置にそれぞれ位置し該第１方向に平行な複数の直線の各直線上で、複数の画素の明るさを示す第３ヒストグラムと、該第１方向の異なる位置にそれぞれ位置し該第２方向に平行な複数の直線の各直線上で、複数の画素の明るさを示す第４ヒストグラムと、を作成することにより、各加工痕の輪郭を検出する輪郭検出ステップを更に備えることを特徴とする請求項４に記載の方法。

【請求項6】

該輪郭検出ステップの後、該処理部が、各加工痕の重心、又は、各加工痕の真円からのずれを算出する算出ステップを更に備えることを特徴とする請求項５に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被加工物の一面側にレーザービームを照射することで複数の加工痕を形成するレーザー加工装置、及び、各加工痕が存在する領域を確認するための方法に関する。

【背景技術】

【0002】

被加工物に吸収される波長を有するレーザービームを被加工物に照射して被加工物を加工するレーザー加工装置において、レーザービームの形状は加工品質に影響する。レーザービームの形状は、例えば、レーザービームで実際に被加工物を加工した後、加工結果を観察することで確認される。

【0003】

一例において、平板状の被加工物の一面側をレーザービームで線状に加工する場合、まず、レーザー加工装置に設けられた保持テーブルで被加工物の一面とは反対側に位置する他面側を保持する。次いで、レーザービームの照射方向に対して略直交する所定の方向に保持テーブルを移動させて、被加工物の一面側をレーザービームで線状に加工する（例えば、特許文献１参照）。

【0004】

加工時には、レーザービームを集光させる集光レンズの高さを複数の異なる高さに位置付けて、各高さに応じた複数の線状の加工痕を形成する。例えば、集光レンズを第１高さに配置して線状の第１加工痕を形成する。

【0005】

次いで、集光レンズを第１高さとは異なる第２高さに配置し、且つ、第１加工痕とは異なる領域にレーザービームを照射して、線状の第２加工痕を形成する。被加工物の一面側に複数の線状の加工痕を形成した後、各加工痕の幅を観察することにより、レーザービームの形状が確認される。

【0006】

ところで、被加工物の上面に複数の点状の加工痕を形成することで、レーザービームの形状を確認する場合がある。この場合、まず、複数の点状の加工痕が形成された上面の画像を取得する。次いで、この画像に基づいて、加工痕の輪郭の検出、レーザービームの形状の合否判定等を行う。

【0007】

しかし、輪郭の検出、合否判定等を人が行うと、処理作業に多大な時間を要する。また、加工領域と非加工領域との境界を決める基準、合否判定の基準等が作業者によって変わる可能性がある。そこで、これらの処理作業を、レーザー加工装置を用いて自動的に行うことが考えられる。

【0008】

例えば、まず、各々１つの加工痕を含む複数の小領域の境界の座標を作業者が指定した上で、各小領域に対して画像処理等を施すことにより、加工痕の輪郭を自動で検出することが考えられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特開２０１３－７８７８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかし、境界の座標の指定は、加工痕の位置が変わる度に行う必要があるので、専門知識を有する作業者しか作業を行えず、更に、作業に時間が掛かるという問題がある。

【0011】

本発明は係る問題点に鑑みてなされたものであり、複数の小領域の境界の座標を作業者が指定することなく、画像内において加工痕が形成されている領域の境界をレーザー加工装置により自動で決定することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の一態様によれば、被加工物に吸収される波長を有するレーザービームを照射することにより該被加工物を加工するレーザービーム照射ユニットと、該被加工物を撮像するための撮像ユニットと、該撮像ユニットで該被加工物を撮像することにより取得された画像を処理する処理部と、を備え、該処理部は、該レーザービーム照射ユニットから１つの該被加工物の一面側にレーザービームを照射することで該一面側に形成された複数の加工痕を該撮像ユニットで撮像して得られた画像から、該画像の第１方向に沿う複数の第１位置と各第１位置での明るさとを含む第１ヒストグラムと、該第１方向に直交する第２方向に沿う複数の第２位置と各第２位置での明るさとを含む第２ヒストグラムと、を作成するヒストグラム作成部と、該ヒストグラム作成部によって作成された該第１ヒストグラム及び該第２ヒストグラムに基づいて、各加工痕が形成されている領域の境界を決定する決定部と、を有し、該ヒストグラム作成部は、各第１位置において、第１位置を通り該第２方向に平行な直線上に位置する複数の画素の明るさの尺度を示す値を積算することにより該第１ヒストグラムを作成し、各第２位置において、第２位置を通り該第１方向に平行な直線上に位置する複数の画素の明るさの尺度を示す値を積算することにより該第２ヒストグラムを作成するレーザー加工装置が提供される。

【0013】

好ましくは、該処理部は、該領域に対して、該第２方向の異なる位置にそれぞれ位置し該第１方向に平行な複数の直線の各直線上で、複数の画素の明るさを示す第３ヒストグラムと、該第１方向の異なる位置にそれぞれ位置し該第２方向に平行な複数の直線の各直線上で、複数の画素の明るさを示す第４ヒストグラムと、を作成することにより、加工痕の輪郭を検出する輪郭検出部を更に含む。

【0014】

また、好ましくは、該処理部は、各加工痕の重心、又は、各加工痕の真円からのずれを算出する。

【0015】

本発明の他の態様によれば、レーザー加工装置を用いて被加工物の一面側にレーザービームを照射することで複数の加工痕を形成した後、各加工痕が形成されている領域を確認するための方法であって、該被加工物に吸収される波長を有する該レーザービームを該被加工物に照射して１つの該被加工物の該一面側に該複数の加工痕を形成する加工痕形成ステップと、該加工痕形成ステップで形成された該複数の加工痕を撮像して画像を取得する撮像ステップと、該レーザー加工装置の処理部が、該画像の第１方向に沿う複数の第１位置と各第１位置での明るさとを含む第１ヒストグラムと、該第１方向と直交する第２方向に沿う複数の第２位置と各第２位置での明るさとを含む第２ヒストグラムと、を作成するヒストグラム作成ステップと、該処理部が、該ヒストグラム作成ステップで作成された該第１ヒストグラム及び該第２ヒストグラムに基づいて、各加工痕が形成されている領域の境界を決定する決定ステップと、を備え、該ヒストグラム作成ステップでは、該処理部が、各第１位置において、第１位置を通り該第２方向に平行な直線上に位置する複数の画素の明るさの尺度を示す値を積算することにより該第１ヒストグラムを作成し、各第２位置において、第２位置を通り該第１方向に平行な直線上に位置する複数の画素の明るさの尺度を示す値を積算することにより該第２ヒストグラムを作成する方法が提供される。

【0016】

好ましくは、該方法は、該領域に対して、該処理部が、該第２方向の異なる位置にそれぞれ位置し該第１方向に平行な複数の直線の各直線上で、複数の画素の明るさを示す第３ヒストグラムと、該第１方向の異なる位置にそれぞれ位置し該第２方向に平行な複数の直線の各直線上で、複数の画素の明るさを示す第４ヒストグラムと、を作成することにより、各加工痕の輪郭を検出する輪郭検出ステップを更に備える。

【0017】

また、好ましくは、該方法は、該輪郭検出ステップの後、該処理部が、各加工痕の重心、又は、各加工痕の真円からのずれを算出する算出ステップを更に備える。

【発明の効果】

【0018】

本発明の一態様に係るレーザー加工装置は、複数の加工痕を含む画像を処理する処理部を備える。処理部は、ヒストグラム作成部を有する。ヒストグラム作成部は、画像の第１方向に沿う複数の第１位置と各第１位置での明るさとを含む第１ヒストグラムと、第１方向に直交する第２方向に沿う複数の第２位置と各第２位置での明るさとを含む第２ヒストグラムと、を当該画像から作成する。

【0019】

処理部は、決定部を更に有する。決定部は、ヒストグラム作成部によって作成された明るさのヒストグラムに基づいて、複数の加工痕の各々が存在する領域の境界を決定する。それゆえ、加工痕が形成されている領域の境界をレーザー加工装置が自動で決定できる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】レーザー加工装置の斜視図である。

【図2】複数の加工痕を含む画像の模式図である。

【図3】第１の実施形態に係る方法のフロー図である。

【図4】図４（Ａ）はヒストグラム作成ステップを説明する図であり、図４（Ｂ）は決定ステップを説明する図である。

【図5】輪郭検出ステップを説明する図である。

【図6】第２の実施形態に係るヒストグラム作成ステップ及び決定ステップを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。図１は、レーザー加工装置２の斜視図である。なお、図１では、レーザー加工装置２の構成要素の一部を機能ブロックで示す。

【0022】

また、図１に示すＸ軸方向（左右方向、加工送り方向、第１方向）、Ｙ軸方向（前後方向、割り出し送り方向、第２方向）、及び、Ｚ軸方向（鉛直方向、高さ方向）は、互いに直交する。

【0023】

レーザー加工装置２は、各構造を支持する直方体状の基台４を備える。基台４の上面には、Ｙ軸方向移動ユニット１０が設けられている。Ｙ軸方向移動ユニット１０は、Ｙ軸方向に平行な一対のＹ軸ガイドレール１２を有する。

【0024】

一対のＹ軸ガイドレール１２は、基台４の上面に固定されている。一対のＹ軸ガイドレール１２には、Ｙ軸移動テーブル１４がスライド可能に取り付けられている。Ｙ軸移動テーブル１４の裏面側（下面側）には、ナット部（不図示）が設けられている。

【0025】

ナット部には、Ｙ軸ガイドレール１２と平行に配置されたＹ軸ボールネジ１６が回転可能な態様で結合されている。また、Ｙ軸ボールネジ１６の一端には、Ｙ軸パルスモータ１８が連結されている。

【0026】

Ｙ軸パルスモータ１８でＹ軸ボールネジ１６を回転させれば、Ｙ軸移動テーブル１４は、Ｙ軸ガイドレール１２に沿ってＹ軸方向に移動する。Ｙ軸移動テーブル１４の上面側には、Ｘ軸方向移動ユニット２０が設けられている。

【0027】

Ｘ軸方向移動ユニット２０は、Ｘ軸方向に平行な一対のＸ軸ガイドレール２２を有する。一対のＸ軸ガイドレール２２は、Ｙ軸移動テーブル１４の上面に固定されている。一対のＸ軸ガイドレール２２には、Ｘ軸移動テーブル２４がスライド可能に取り付けられている。

【0028】

Ｘ軸移動テーブル２４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２２と平行に配置されたＸ軸ボールネジ２６が回転可能な態様で結合されている。Ｘ軸ボールネジ２６の一端には、Ｘ軸パルスモータ２８が連結されている。

【0029】

Ｘ軸パルスモータ２８でＸ軸ボールネジ２６を回転させれば、Ｘ軸移動テーブル２４は、Ｘ軸ガイドレール２２に沿ってＸ軸方向に移動する。Ｘ軸移動テーブル２４の上面側には、円筒形状のテーブル基台３０が固定されている。

【0030】

テーブル基台３０の上部には、略円盤状のチャックテーブル３２が設けられている。チャックテーブル３２には、テーブル基台３０内に設けられたモータ等の回転駆動源（不図示）が連結されている。

【0031】

回転駆動源が発生する力によって、チャックテーブル３２は、Ｚ軸方向に対して概ね平行な回転軸の周りに回転できる。チャックテーブル３２は、金属製の枠体を有する。この枠体の上部側には、円盤状の空間から成る凹部（不図示）が形成されている。

【0032】

この凹部には、気体等を吸引するための流路（不図示）の一端が接続されている。また、流路の他端にはエジェクタ等の吸引源（不図示）が接続されている。枠体の凹部には、円盤状の多孔質プレート（不図示）が固定される。

【0033】

吸引源を動作させると、多孔質プレートの上面（保持面３２ａ）には負圧が発生する。保持面３２ａ上には、被加工物１１等が載置される。被加工物１１は、例えば、シリコンで形成されており、各々略平坦な一面１１ａ及び他面１１ｂを含む円盤形状を有する。

【0034】

なお、被加工物１１の材料はシリコンに限定されず、被加工物１１は他の材料で形成されてもよい。また、被加工物１１は、各々異なる材料で形成された複数の基板（例えば、シリコン基板及びサファイア基板）が貼り合わされた積層基板であってもよい。

【0035】

被加工物１１の他面１１ｂ側には、被加工物１１よりも大きな径を有する樹脂製の保護テープ１３が貼り付けられる。保護テープ１３は、例えば、基材層と粘着層との積層構造を有し、この粘着層側が被加工物１１の他面１１ｂに貼り付けられる。

【0036】

保護テープ１３の外周部には、被加工物１１の外径よりも大きな径の開口を有する金属製の環状のフレーム１５が貼り付けられる。この様にして、被加工物１１が保護テープ１３を介してフレーム１５に支持された被加工物ユニット１７が形成される。被加工物１１は、被加工物ユニット１７の形態で、搬送及び加工される。

【0037】

チャックテーブル３２の枠体の側方には、複数のクランプ３２ｂが設けられている。被加工物ユニット１７を、一面１１ａが上方に位置し且つ他面１１ｂが下方に位置する様に保持面３２ａ上に載置した後、各クランプ３２ｂによりフレーム１５が挟持される。

【0038】

基台４のＹ軸方向の一方（後方）側の端部近傍における基台４の上面には、四角柱状の支持部４０が固定されている。支持部４０のＸ軸方向の一方の側面にはＺ軸方向移動ユニット４２が設けられている。

【0039】

Ｚ軸方向移動ユニット４２は、Ｚ軸方向に略平行な一対のＺ軸ガイドレールを有する。各Ｚ軸ガイドレールは、支持部４０の一側面に固定されている。各Ｚ軸ガイドレールには、Ｚ軸移動板４６がスライド可能に取り付けられている。

【0040】

Ｚ軸移動板４６の裏面側（即ち、支持部４０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軸ガイドレールと平行に配置されたＺ軸ボールネジ（不図示）が回転可能な態様で結合されている。

【0041】

Ｚ軸ボールネジの一端には、Ｚ軸パルスモータ４４が連結されている。Ｚ軸パルスモータ４４でＺ軸ボールネジを回転させれば、Ｚ軸移動板４６は、Ｚ軸ガイドレールに沿ってＺ軸方向に移動する。

【0042】

Ｚ軸移動板４６の表面側（裏面とは反対側）には、ホルダ４８が固定されている。ホルダ４８には、高さ方向がＹ軸方向と平行な円柱形状の空洞部が形成されている。この空洞部には、円筒形状のケーシング５２が固定されている。ケーシング５２は、レーザービーム照射ユニット５０を構成する。

【0043】

レーザービーム照射ユニット５０は、レーザー発振によりパルス状のレーザービームを生じさせるレーザー発振器（不図示）を含む。レーザー発振器は、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧ又はＮｄ：ＹＶＯ_４で形成されたロッド状のレーザー媒質を有する。

【0044】

レーザー発振器から出射されたレーザービームは、レーザービーム調整ユニット（不図示）、ミラー等の光学部品などを経て、ケーシング５２のＹ軸方向の他方（前方）側の端部に設けられた集光器５４に入射する。集光器５４内には、レーザービームを集光させるための集光レンズ（不図示）が設けられている。

【0045】

集光レンズの光軸は、Ｚ軸方向と略平行に配置されており、集光レンズから出射されるレーザービームは、保持面３２ａに向かって略垂直に照射される。一例において、レーザービームは、被加工物１１に吸収される波長（例えば、波長が３５５ｎｍ）、２０ｋＨｚから５０ｋＨｚの繰り返し周波数、３．０Ｗから６．０Ｗの出力平均を有する。

【0046】

ケーシング５２のＸ軸方向の他方（右）には、カメラユニット（撮像ユニット）５６が設けられている。カメラユニット５６は、例えば、可視光カメラであり、対物レンズ（不図示）と、対物レンズを介して被写体からの可視光で受光する撮像素子（不図示）とを有する。撮像素子は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサやＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサである。

【0047】

基台４の上方はカバー部（不図示）で覆われており、このカバー部の前方側の側面には、入出力装置５８が設けられている。入出力装置５８は、例えばタッチパネルである。入出力装置５８は、作業者が加工条件等を入力するときに使用する入力部と、加工条件や画像等を表示する表示部と、を兼ねている。

【0048】

レーザー加工装置２は、各構成要素を制御する制御部６０を有する。制御部６０は、Ｙ軸方向移動ユニット１０、Ｘ軸方向移動ユニット２０、回転駆動源、吸引源、Ｚ軸方向移動ユニット４２及びレーザービーム照射ユニット５０等の動作を制御する。

【0049】

制御部６０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の処理装置と、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の主記憶装置と、フラッシュメモリー、ハードディスクドライブ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ている。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、制御部６０の機能が実現される。

【0050】

制御部６０は、カメラユニット５６で撮像された画像を処理する処理部６２を有する。処理部６２は、例えば、上述の処理装置に読み込まれることで実行されるプログラム等のソフトウェアである。なお、処理部６２は、ソフトウェアに限定されず、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等のハードウェアであってもよい。

【0051】

処理部６２は、ヒストグラム作成部６４を有する。ヒストグラム作成部６４は、画像を構成する複数の画素のうち所定方向に沿って並んでいる各画素の位置を横軸とし、画素の明るさを縦軸とする、ヒストグラムを作成する。

【0052】

例えば、ヒストグラム作成部６４は、Ｘ軸方向（第１方向）の位置を横軸とし、Ｙ軸方向に沿って一列に並んでいる複数の画素の明るさの尺度を示す値の積算値を縦軸とする第１ヒストグラムを作成する。

【0053】

また、ヒストグラム作成部６４は、Ｙ軸方向（第２方向）の位置を横軸とし、Ｘ軸方向に沿って一列に並んでいる複数の画素の明るさの尺度を示す値の積算値を縦軸とする第２ヒストグラムを作成する。

【0054】

処理部６２は、画像中に離散的に存在する各加工痕の大まかな範囲を決定する決定部６６を更に有する。例えば、加工痕が画像の背景に比べて明るい場合、決定部６６は、第１ヒストグラムと第２ヒストグラムとにおいて明るさの積算値が比較的低い位置を特定する。

【0055】

次いで、決定部６６は、積算値が比較的低いＸ軸方向の位置を通りＹ軸方向に平行である仮想的な直線と、積算値が比較的低いＹ軸方向の位置を通りＸ軸方向に平行である仮想的な直線と、を設定することで画像を区画する。

【0056】

処理部６２は、決定部６６により区画された小領域に対して、加工痕の輪郭を検出する輪郭検出部６８を更に有する。本実施形態の輪郭検出部６８は、小領域に対して、Ｘ軸方向に沿って一列に並んでいる複数の画素の明るさを示す第３ヒストグラムと、Ｙ軸方向に沿って一列に並んでいる複数の画素の明るさを示す第４ヒストグラムとを作成することで、加工痕の輪郭を検出する。

【0057】

次に、レーザー加工装置２を用いて被加工物１１の一面１１ａ側に加工痕Ａ（図２参照）を形成し、加工痕Ａが形成されている領域を確認するための方法について説明する。図３は、第１の実施形態に係る方法のフロー図である。

【0058】

当該方法では、まず、加工痕形成ステップ（Ｓ１０）が行われる。加工痕形成ステップ（Ｓ１０）では、一面１１ａが上方に露出する態様で被加工物１１等をチャックテーブル３２で保持した後、一面１１ａ側にパルス状のレーザービームを照射して、被加工物１１を加工する。

【0059】

本実施形態では、一面１１ａ側に１つの加工痕Ａを形成した後、一旦、照射を停止する。そして、集光器５４に対してチャックテーブル３２をＸ軸方向及びＹ軸方向の少なくともいずれかの方向に移動させて、レーザービームの照射位置を変える。

【0060】

照射位置を変えた後、再び、一面１１ａ側に他の１つの加工痕Ａを形成する。この様にして、一面１１ａ側の異なる位置に２１個の加工痕Ａ（図２に示す加工痕Ａ_１から加工痕Ａ_２１）を形成する。

【0061】

なお、本実施形態では、照射位置を変えるときに、集光器５４の集光レンズの高さを異なる高さに位置付ける。具体的には、加工痕Ａ_１では、レーザービームの集光点を被加工物１１の内部に位置付ける。

【0062】

また、照射位置を変えるたびに集光点を段階的に上方に動かすことで、加工痕Ａ_２、Ａ_３、Ａ_４…Ａ_１０を順次形成する。次いで、加工痕Ａ_１１を形成するときには、加工痕Ａ_１０を形成したときの集光点の高さよりも上に位置する一面１１ａに集光点を位置付けた状態で、レーザー加工を行う。

【0063】

その後、同様に、照射位置を変えるたびに集光点を段階的に上方に動かし、加工痕Ａ_１２、Ａ_１３、Ａ_１４…Ａ_２１を順次形成する。つまり、加工痕Ａ_１２…Ａ_２１を形成するときには、一面１１ａよりも上方に集光点を位置付ける。

【0064】

加工痕形成ステップ（Ｓ１０）の後、撮像ステップ（Ｓ２０）を行う。撮像ステップ（Ｓ２０）では、カメラユニット５６で一面１１ａを撮像し、形成された全ての加工痕Ａを含む画像７０を取得する。

【0065】

図２は、複数の加工痕Ａを含む画像７０の模式図である。本実施形態の加工痕Ａは、画像７０中の背景に比べて明るく表示される。なお、画像７０は、グレースケール又はフルカラーで表示される多値画像であってよく、白黒で表示される二値画像であってもよい。

【0066】

撮像ステップ（Ｓ２０）の後、ヒストグラム作成ステップ（Ｓ３０）を行う。ヒストグラム作成ステップ（Ｓ３０）では、ヒストグラム作成部６４が、画像７０から、Ｘ軸方向に沿って配置されている複数の第１位置７２（図４（Ａ）参照）での明るさを示す第１ヒストグラムＢ_１を作成する。

【0067】

本実施形態の第１ヒストグラムＢ_１は、各第１位置７２において、第１位置７２を通りＹ軸方向に平行な直線上に位置する複数の画素の明るさの尺度を示す値を積算することにより作成される。図４（Ａ）は、ヒストグラム作成ステップ（Ｓ３０）を説明する図である。なお、図４（Ａ）に示す第１位置７２の数は例示であり、これより多くてもよい。

【0068】

図４（Ａ）の下側に示すグラフの横軸はＸ座標であり、同グラフの縦軸は明るさを示す。本実施形態において各加工痕Ａは、加工痕Ａが形成されていない領域に比べて明るく表示されるので、第１位置７２を通るＹ軸方向に平行な直線において、加工痕Ａに位置する画素の数が多いほど、明るさの尺度を示す値は高くなる。

【0069】

ヒストグラム作成部６４は、更に、画像７０から、Ｙ軸方向に沿う複数の第２位置７４での明るさを示す第２ヒストグラムＢ_２を作成する。なお、図４（Ａ）に示す第２位置７４の数は例示であり、これより多くてもよい。

【0070】

本実施形態の第２ヒストグラムＢ_２は、各第２位置７４において、第２位置７４を通りＸ軸方向に平行な直線上に位置する複数の画素の明るさの尺度を示す値を積算することにより作成される。図４（Ａ）の左側に示すグラフの横軸はＹ座標であり、同グラフの縦軸は明るさを示す。

【0071】

ヒストグラム作成ステップ（Ｓ３０）の後、作成された第１ヒストグラムＢ_１と第２ヒストグラムＢ_２とに基づいて、画像７０中に離散的に存在する各加工痕Ａが形成されている領域の境界を決定部６６が決定する（決定ステップ（Ｓ４０））。

【0072】

本実施形態の決定部６６は、第１ヒストグラムＢ_１において明るさが極小値、最小値等の低い値Ｃとなる第１位置７２（図４（Ｂ）に示すＸ_１、Ｘ_２、Ｘ_３及びＸ_４）を特定する。そして、値Ｃとなる第１位置７２を通りＹ軸方向に平行な複数の仮想的な直線Ｄ（図４（Ｂ）に示すＤ_Ｘ１、Ｄ_Ｘ２、Ｄ_Ｘ３及びＤ_Ｘ４）で画像７０を区画する。

【0073】

同様に、決定部６６は、第２ヒストグラムＢ_２において明るさが極小値、最小値等の低い値Ｃとなる第２位置７４（図４（Ｂ）に示すＹ_１、Ｙ_２、Ｙ_３及びＹ_４）を特定する。そして、値Ｃとなる第２位置７４を通りＸ軸方向に平行な複数の仮想的な直線Ｄ（図４（Ｂ）に示すＤ_Ｙ１、Ｄ_Ｙ２、Ｄ_Ｙ３及びＤ_Ｙ４）で画像７０を区画する。

【0074】

図４（Ｂ）は、決定ステップ（Ｓ４０）を説明する図である。図４（Ｂ）の下側に示すグラフの横軸はＸ座標であり、同グラフの縦軸は明るさを示す。また、図４（Ｂ）の左側に示すグラフの横軸はＹ座標であり、同グラフの縦軸は明るさを示す。

【0075】

図４（Ｂ）に示す例では、第１ヒストグラムＢ_１及び第２ヒストグラムＢ_２において、値Ｃは共通である。また、複数の直線Ｄ_Ｘ１、Ｄ_Ｘ２、Ｄ_Ｘ３及びＤ_Ｘ４と、複数の直線Ｄ_Ｙ１、Ｄ_Ｙ２、Ｄ_Ｙ３及びＤ_Ｙ４とにより、画像７０は格子状に区画され、複数の小領域Ｅが形成されている。

【0076】

各小領域Ｅ内には、加工痕Ａが存在する可能性が高い。本実施形態では、この様にして、各加工痕Ａが形成されている領域の境界をレーザー加工装置２が自動で決定できる。つまり、加工痕Ａを含む小領域Ｅが自動的に判定される。

【0077】

従って、小領域Ｅの境界に対応する座標の指定を、加工痕Ａの位置が変わる度に指定し直す必要がない。また、レーザー加工装置２が自動で小領域Ｅの境界を決定するので、専門知識を有する作業者でなくとも作業ができる。

【0078】

なお、第１ヒストグラムＢ_１においてＸ_２及びＸ_３の間に位置するピークは、他のピークに比べて低い。これに対して、第２ヒストグラムＢ_２においてＹ_２及びＹ_３の間に位置するピークは、他のピークに比べて高い。

【0079】

それゆえ、処理部６２は、ピークの差異に基づいて、Ｘ_２及びＸ_３の間では、（Ｘ_２，Ｙ_２）、（Ｘ_２，Ｙ_３）、（Ｘ_３，Ｙ_２）及び（Ｘ_３，Ｙ_３）の４点で囲まれる小領域Ｅにのみ加工痕Ａが存在すると判断できる。

【0080】

決定ステップ（Ｓ４０）の後、輪郭検出部６８が、各加工痕Ａの輪郭を検出する（輪郭検出ステップ（Ｓ５０））。図５は、輪郭検出ステップ（Ｓ５０）を説明する図である。なお、図５では、１つの加工痕Ａの輪郭の模式図を示す。

【0081】

輪郭検出部６８は、各小領域Ｅに対して、第３ヒストグラムＢ_３及び第４ヒストグラムＢ_４を作成する。第３ヒストグラムＢ_３は、Ｙ軸方向の異なる位置にそれぞれ位置しＸ軸方向に平行な複数の直線Ｆの各直線上での複数の画素の明るさを示す。

【0082】

図５では、３つの直線Ｆ_１、Ｆ_２及びＦ_３上での複数の画素の明るさを示す３つの第３ヒストグラムＢ_３－１、Ｂ_３－２及びＢ_３－３を例示する。各第３ヒストグラムＢ_３の横軸はＸ座標であり、縦軸は明るさである。

【0083】

第４ヒストグラムＢ_４は、Ｘ軸方向の異なる位置にそれぞれ位置しＹ軸方向に平行な複数の直線Ｇの各直線上での複数の画素の明るさを示す。図５では、３つの直線Ｇ_１、Ｇ_２及びＧ_３上での複数の画素の明るさを示す３つの第４ヒストグラムＢ_４－１、Ｂ_４－２及びＢ_４－３を例示する。各第４ヒストグラムＢ_４の横軸はＹ座標であり、縦軸は明るさを示す。

【0084】

第３ヒストグラムＢ_３及び第４ヒストグラムＢ_４の立ち上がり位置（即ち、Ｘ座標及びＹ座標）は、加工痕Ａの縁に対応する。立ち上がり位置をつなぎ合わせることで、加工痕Ａの輪郭が特定される。なお、代替的手法として、輪郭検出部６８は、エッジ検出等の手法を用いて加工痕Ａの輪郭を特定してもよい。

【0085】

次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、ヒストグラム作成ステップ（Ｓ３０）において、ヒストグラム作成部６４が複数の画素の明るさの尺度を示す値を積算しない。また、決定ステップ（Ｓ４０）において、決定部６６が、極小値等ではなく、ピーク、立ちあがり等を用いて境界を決定する。係る点が、第１の実施形態と異なる。

【0086】

図６は、第２の実施形態に係るヒストグラム作成ステップ（Ｓ３０）及び決定ステップ（Ｓ４０）を示す図である。第２の実施形態のヒストグラム作成部６４は、Ｘ軸方向に沿う直線Ｈ_１で、Ｘ座標（横軸）及び明るさ（縦軸）を示す第５ヒストグラムＢ_５を作成する。第５ヒストグラムＢ_５は、Ｙ軸方向の３つ目に位置し且つＸ軸方向に沿って並んだ５つの加工痕Ａを通る直線Ｈ_１でのヒストグラムである。

【0087】

次いで、決定部６６は、第５ヒストグラムＢ_５において、ピーク、立ちあがり（エッジ）等が複数存在する場合に、隣接する２つのピークの中間位置、又は、谷を挟んで隣接するエッジの中間位置を小領域Ｅの境界とする。

【0088】

なお、第５ヒストグラムＢ_５にピーク等が存在しない場合には、ヒストグラム作成部６４は、ピーク等が得られるまで、直線Ｈ_１をＹ軸方向に動かして第５ヒストグラムＢ_５の作成を繰り返す。

【0089】

ヒストグラム作成部６４は、同様に、Ｙ軸方向に沿う直線Ｈ_２で、Ｙ座標（横軸）及び画素の明るさ（縦軸）を示す第６ヒストグラムＢ_６を作成する。第６ヒストグラムＢ_６は、Ｘ軸方向の１つ目に位置し且つＹ軸方向に沿って並んだ５つの加工痕Ａを通る直線Ｈ_２でのヒストグラムである。

【0090】

次いで、決定部６６は、第６ヒストグラムＢ_６において、ピーク、立ちあがり（エッジ）等が複数存在する場合に、隣接する２つのピークの中間位置、又は、谷を挟んで隣接するエッジの中間位置を小領域Ｅの境界とする。

【0091】

なお、第６ヒストグラムＢ_６にピーク等が存在しない場合には、ヒストグラム作成部６４は、ピーク等が得られるまで、直線Ｈ_２をＸ軸方向に動かして第６ヒストグラムＢ_６の作成を繰り返す。

【0092】

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。例えば、輪郭検出ステップ（Ｓ５０）の後、処理部６２は、各加工痕Ａが形成されている範囲の面積、各加工痕Ａの重心、各加工痕Ａの真円からのずれ等を算出してもよい。これにより、レーザービームの形状、レーザー加工装置２の状態等を診断できる。

【0093】

ところで、上述の実施形態では、加工痕Ａが画像７０において背景に比べて明るく表示される例を説明したが、加工痕Ａは画像７０において背景に比べて暗く表示されてもよい。この場合、各ヒストグラムでは明暗が反転するので、処理部６２の処理内容は、第１又は第２の実施形態に応じて適宜調整される。

【0094】

なお、上述の加工痕Ａを確認するための方法は、例えば、レーザー加工装置２を用いて被加工物１１にレーザーリフトオフ（laser lift off）加工を施す前に、被加工物１１を試験的に加工するときに行われる。

【符号の説明】

【0095】

２ ：レーザー加工装置
４ ：基台
１０ ：Ｙ軸方向移動ユニット
２０ ：Ｘ軸方向移動ユニット
３０ ：テーブル基台
３２ ：チャックテーブル
３２ａ ：保持面
３２ｂ ：クランプ
４０ ：支持部
４２ ：Ｚ軸方向移動ユニット
４４ ：Ｚ軸パルスモータ
４６ ：Ｚ軸移動板
４８ ：ホルダ
５０ ：レーザービーム照射ユニット
５２ ：ケーシング
５４ ：集光器
５６ ：カメラユニット（撮像ユニット）
５８ ：入出力装置
６０ ：制御部
６２ ：処理部
６４ ：ヒストグラム作成部
６６ ：決定部
６８ ：輪郭検出部
７０ ：画像
７２ ：第１位置
７４ ：第２位置
１１ ：被加工物，１１ａ：一面，１１ｂ：他面
１３ ：保護テープ
１５ ：フレーム
１７ ：被加工物ユニット
Ａ，Ａ_１，Ａ_２，Ａ_３，Ａ_４，Ａ_５，Ａ_６，Ａ_７，Ａ_８，Ａ_９，Ａ_１０，Ａ_１１，Ａ_１２，Ａ_１３，Ａ_１４，Ａ_１５，Ａ_１６，Ａ_１７，Ａ_１８，Ａ_１９，Ａ_２０，Ａ_２１：加工痕
Ｂ_１ ：第１ヒストグラム
Ｂ_２ ：第２ヒストグラム
Ｂ_３，Ｂ_３－１，Ｂ_３－２，Ｂ_３－３：第３ヒストグラム
Ｂ_４，Ｂ_４－１，Ｂ_４－２，Ｂ_４－３：第４ヒストグラム
Ｂ_５ ：第５ヒストグラム
Ｂ_６ ：第６ヒストグラム
Ｃ ：値
Ｄ_Ｘ１，Ｄ_Ｘ２，Ｄ_Ｘ３，Ｄ_Ｘ４，Ｄ_Ｙ１，Ｄ_Ｙ２，Ｄ_Ｙ３，Ｄ_Ｙ４：直線
Ｅ ：小領域（領域）
Ｆ，Ｆ_１，Ｆ_２，Ｆ_３，Ｇ，Ｇ_１，Ｇ_２，Ｇ_３，Ｈ_１，Ｈ_２：直線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】