WO2005068126A1 - レーザ加工装置 - Google Patents

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WO2005068126A1
WO2005068126A1 PCT/JP2004/018590 JP2004018590W WO2005068126A1 WO 2005068126 A1 WO2005068126 A1 WO 2005068126A1 JP 2004018590 W JP2004018590 W JP 2004018590W WO 2005068126 A1 WO2005068126 A1 WO 2005068126A1
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WO
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laser
laser beam
processing
unit
light
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Application number
PCT/JP2004/018590
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English (en)
French (fr)
Inventor
Norio Kurita
Tetsuya Osajima
Original Assignee
Hamamatsu Photonics K.K.
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Publication date
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Priority to EP04806951A priority patent/EP1716961B1/en
Priority to CN2004800403505A priority patent/CN1902026B/zh
Priority to US10/585,825 priority patent/US7595895B2/en
Publication of WO2005068126A1 publication Critical patent/WO2005068126A1/ja
Priority to KR1020067016150A priority patent/KR101119377B1/ko

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    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26

Definitions

  • the present invention relates to a laser processing apparatus for processing a workpiece by irradiating a laser beam.
  • Conventional laser processing technology includes a measuring means (contact displacement meter or the like) that measures the height of the main surface of a processing target with respect to a collecting lens that collects laser light for processing the processing target. Some of them have ultrasonic distance meters or the like arranged in parallel at a predetermined interval (see, for example, FIGS. 6 to 10 in Patent Document 1 below).
  • a measuring means contact displacement meter or the like
  • Some of them have ultrasonic distance meters or the like arranged in parallel at a predetermined interval (see, for example, FIGS. 6 to 10 in Patent Document 1 below).
  • the condensing lens is driven in the optical axis direction so that the distance between the condensing lens and the main surface of the object to be processed is constant based on the measured value of the main surface height.
  • Patent Document 1 JP 2002-219591
  • the laser processing technique described in Patent Document 1 has the following problems to be solved. That is, when laser beam irradiation is started from a position outside the workpiece and the laser beam and the workpiece are moved along the main surface to perform machining, the measuring means is outside the workpiece. The measurement starts from the beginning, and the measurement is performed inside the workpiece. Then, when the condensing lens is driven based on the measurement value of the main surface height obtained by this measurement, there is a force S when the condensing point of the laser beam is shifted at the end of the workpiece.
  • an object of the present invention is to provide a laser processing apparatus capable of condensing a laser beam for covering an object to be processed at a position as far as possible from a predetermined position.
  • the laser carriage device 8 shown in FIG. 4 condenses the processing laser beam L1 by the processing objective lens 81, and causes the processing laser beam L1 to reach a predetermined depth from the surface 91 of the processing target 9.
  • a reforming region is formed by positioning the condensing point P.
  • the processing objective lens 81 and the workpiece 9 are relatively moved along the surface 91 to form a modified region along a predetermined line.
  • the flatness of the surface 91 of the workpiece 9 should be ideally high, but the surface 91 may actually swell.
  • the processing objective lens 81 is held by a piezoelectric actuator (not shown), and this The piezoelectric actuator is expanded and contracted to move the calorie objective lens 81 forward and backward along the optical axis of the force laser beam L1. Astigmatism signals are used to drive the piezoelectric actuator by following the undulation of the surface 91 of the Karoe object 9 in this way.
  • the distance measuring laser beam L2 emitted from the distance measuring light source 82 such as a laser diode passes through the beam expander 83, is sequentially reflected by the mirror 84 and the half mirror 85, and is guided to the dichroic mirror 86.
  • the distance measuring laser beam L2 reflected by the dichroic mirror 86 travels downward in the figure on the optical axis of the processing laser beam L1, and is condensed by the processing objective lens 81 to be processed. 9 is irradiated.
  • the processing laser light L1 passes through the dichroic mirror 86.
  • the reflected light L3 of the distance measuring laser beam L2 reflected by the surface 91 of the workpiece 9 re-enters the processing objective lens 81 and travels on the optical axis of the processing laser beam L1. It travels upward and is reflected by the dichroic mirror 86.
  • the reflected light L3 reflected by the dichroic mirror 86 passes through the half mirror 85 and is collected by the shaping optical system 87 including the cylindrical lens and the plano-convex lens, and divides the photodiode into four equal parts. Irradiated onto the four-divided position detecting element 88.
  • the condensed image pattern F of the reflected light L3 collected on the four-divided position detecting element 88 which is the light receiving element, is processed by the focusing point of the distance measuring laser beam L2 by the processing objective lens 81. It varies depending on where it is relative to the surface 91 of the object 9. Accordingly, the output signal from the quadrant detection element 88 (the difference between the output of the light receiving surface force facing in the vertical direction and the output from the light receiving surface facing in the horizontal direction) is used to indicate the condensed image pattern F. be able to. Based on this output signal, the position of the focusing point of the distance measuring laser beam L2 with respect to the surface 91 of the workpiece 9 can be obtained. Therefore, when the piezoelectric actuator (not shown) is expanded or contracted based on this output signal, the processing object lens 81 can be driven according to the undulation of the surface 91 of the processing object 9. .
  • this laser cage device 8 when used for cutting a semiconductor wafer or the like, the laser drive time becomes long. Due to the component life of the processing objective lens 81 and the component life of the piezoelectric actuator (not shown), these components need to be replaced. As described above, the processing laser beam L1 and the distance measuring laser beam L2 are focused on the workpiece 9 on the same axis, so when the processing objective lens 81 is replaced, Not only the processing laser beam L1 but also the ranging laser beam L2 needs to be centered.
  • the light source 82 for distance measurement To center the laser beam L2 for distance measurement, the light source 82 for distance measurement, the beam expander 83, the mirror 84, the first mirror 85, the dichroic mirror 86, the shaping optical system 87, and the 4-division position detector 88 It is envisaged that it will be necessary to adjust the length measuring optical system, which will be complicated. Therefore, the present inventors have made the present invention in order to solve this new problem discovered in the above-described examination process.
  • the laser processing apparatus of the present invention is a laser processing apparatus that irradiates a workpiece with a first laser beam and processes the workpiece, and includes the first laser beam and the main surface of the workpiece.
  • the processing unit is detachably attached to the casing.
  • the processing unit is detachably attached to the casing. For example, if a component of the machining unit fails, the machining unit can be replaced. Since the processing unit includes a lens and a light receiving means,
  • the axis alignment can be adjusted by aligning the axis of the first laser beam in the casing with the axis of the second laser beam in the machining unit.
  • the casing includes an observation optical system, and the observation optical system processes the visible light for observation on the same axis as the first laser light and the second laser light. It is preferable that the object is irradiated so that the reflected light reflected by the main surface of the cache object can be observed in accordance with the irradiation.
  • the observation visible light is irradiated on the carriage target on the same axis as the first laser light, and the reflected light can be observed. Based on the observation visible light, The distance between the lens and the workpiece can be adjusted.
  • the casing has a mounting plate along the axes of the first laser beam and the second laser beam, and the processing unit can be attached to and detached from the main surface of the mounting plate.
  • the mounting plate and the processing unit are positioned relative to each other by inserting a protrusion extending from one into a hole drilled in the other. Since the processing unit is attached to the mounting plate along the axes of the first laser beam and the second laser beam, the movement of the processing unit around the axis can be restricted. Since the mounting plate and the processing unit are positioned by inserting the protrusions into the holes, it is easy to attach the processing unit to the correct position.
  • the laser processing apparatus of the present invention measures the displacement of the main surface of the object to be processed, and the housing part including the first laser light source that emits the first laser light for processing the object to be processed.
  • a second laser light source for emitting a second laser light, a light receiving means for receiving a second laser light emitted from the second laser light source, a second laser light source and a light receiving means
  • a machining unit housing accommodated therein, and a first laser beam and a second laser beam that are fixed to the outer peripheral surface of the casing unit housing via a holding means on the same axis.
  • a processing unit including a lens that condenses the light, and the processing unit is detachably attached to the casing.
  • the processing unit is detachably attached to the casing.
  • the processing unit includes a lens and a light receiving means, when the processing unit is attached to the casing, the axis of the first laser beam in the casing is set to the axis of the second laser beam in the processing unit. If they are combined, the axis adjustment can be adjusted.
  • the housing portion is formed with a first laser beam passage portion for allowing the first laser beam to pass at a position in contact with the machining unit along the axis.
  • the unit casing is formed with a second laser beam passage section for passing the first laser beam at a position in contact with the casing section along the axis, and is opposed to the lens along the axis.
  • a third laser beam passage portion for allowing the first laser beam and the second laser beam to pass therethrough is formed. Since the first laser light passage section, the second laser light passage section, the third laser light passage section, and the lens are arranged along a predetermined axis, the first unit can be attached by attaching a processing unit to the housing section.
  • the housing unit and the processing unit can be arranged so that the laser beam passes through the housing unit and the processing unit housing and reaches the lens.
  • the laser beam for processing the object to be processed can be condensed at a position that is as far as possible from a predetermined positional force. Furthermore, when exchanging the light receiving means of the lens, the optical axis of the first laser beam and the optical axis of the second laser beam may be combined and focused toward the object to be processed on the same axis. It becomes easy. Further, for example, when the object to be cleaned is a wafer, a modified layer is formed by irradiating the inside of the wafer-shaped object with a laser, and the formed modified layer is used as a starting point.
  • the workpiece may be cleaved, and in that case, it is important to irradiate the laser at a certain depth with high accuracy in order to improve cleaving quality and accuracy. If the present invention is applied to such processing, setting with high accuracy is facilitated when performing maintenance of the laser processing apparatus.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a laser processing apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing a state where the objective lens unit of FIG. 1 is attached to the optical system main body.
  • FIG. 3 is a view showing a state where the objective lens unit of FIG. 1 is attached to the optical system main body.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the contents of the study leading to the present invention.
  • the laser processing apparatus 1 has a processing laser beam L1 (first laser) by aligning a condensing point P inside a flat plate-shaped workpiece S placed on a stage 2.
  • This is a device that forms a modified region R by multiphoton absorption inside the workpiece S.
  • the stage 2 can be moved in the vertical direction and the horizontal direction, and can be rotated.
  • the stage 2 mainly has a laser head unit 3 (laser unit, casing) and an optical system main body 4 above the stage 2.
  • a laser emitting device 6 having a (casing) and objective lens unit 5 (processing unit) force is arranged.
  • the laser carriage device 1 includes a control device 7, and the control device 7 has different behaviors with respect to the stage 2 and the laser emission device 6 (movement of the stage 2, emission of laser light from the laser emission device 6, etc.). ) Is output.
  • the laser head unit 3 is detachably attached to the upper end portion of the optical system main body 4.
  • This laser head unit 3 has an L-shaped cooling jacket 11, and a cooling pipe 12 through which cooling water flows is embedded in a vertical manner in a vertical wall 11a of the cooling jacket 11. .
  • a laser head 13 that emits the processing laser light L1 downward, and an optical path of the processing laser light L1 emitted from the laser head 13 are opened.
  • a shatter unit 14 for selectively releasing and closing is attached. Thereby, it is possible to prevent the laser head 13 and the shirt unit 14 from overheating.
  • the laser head 13 uses, for example, an Nd: YAG laser, and emits a pulse laser beam having a pulse width of 1 ⁇ s or less as a processing laser beam L1.
  • an adjustment unit 15 for adjusting the inclination or the like of the cooling jacket 11 is attached to the lower surface of the bottom wall l ib of the cooling jacket 11.
  • This adjusting section 15 is arranged on an axis j3 set in the optical system body 4 and the objective lens unit 5 so that the optical axis of the processing laser light L1 emitted from the laser head 13 extends upward and downward. It is for matching. That is, the laser head unit 3 is attached to the optical system main body 4 via the adjustment unit 15. After that, when the inclination or the like of the cooling jacket 11 is adjusted by the adjusting unit 15, the inclination or the like of the laser head 13 is also adjusted following the movement of the cooling jacket 11.
  • the processing laser beam L1 travels into the optical system main body 4 in a state where the optical axis of the processing laser beam L1 coincides with the axis j3.
  • the bottom wall l lb of the cooling jacket 11, the adjustment unit 15, and the casing 21 of the optical system main body 4 have a through hole l lc through which the processing laser light L1 passes, a through hole 15a, a through hole 21a, and Through holes 21b (first laser beam passage portions) are respectively formed.
  • a beam expander 22 for enlarging the beam size of the processing laser light L 1 emitted from the laser head 13, and a processing laser
  • An optical attenuator 23 for adjusting the output of the light L1, an output observation optical system 24 for observing the output of the processing laser light L1 adjusted by the optical attenuator 23, and a polarization adjusting optical system for adjusting the polarization of the processing laser light L1 25 and the upper force are also arranged below in this order.
  • the optical attenuator 23 is attached with a beam damper 26 that absorbs the removed laser light.
  • the beam damper 26 is connected to the cooling jacket 11 via a heat pipe 27. As a result, it is possible to prevent the beam damper 26 that has absorbed the laser light from overheating.
  • a light guide 28 for guiding visible light for observation is attached to the housing 21 of the optical system main body 4 where the processing object S placed on the stage 2 is to be observed.
  • a CCD camera 29 is arranged in the body 21. Visible light for observation is put into the housing 21 by the light guide 28. Then, after sequentially passing through the field stop 31, the reticle 32, the dichroic mirror 33, etc., it is reflected by the dichroic mirror 34 arranged on the axis ⁇ . The reflected visible light for observation travels downward on the axis and is applied to the cache object S.
  • the processing laser beam L1 passes through the dichroic mirror 34.
  • the reflected light of the observation visible light reflected by the surface S 1 of the workpiece S travels upward along the axis ⁇ and is reflected by the dichroic mirror 34.
  • the reflected light reflected by the dichroic mirror 34 is further reflected by the dichroic mirror 33, passes through the imaging lens 35, etc., and enters the CCD camera 29.
  • the image of the workpiece S picked up by the CCD camera 29 is displayed on a monitor (not shown).
  • the system from guiding the visible light for observation to entering the CCD camera 29 is a form for implementing the observation optical system of the present invention.
  • the objective lens unit 5 is detachably attached to the lower end of the optical system main body 4. Since the objective lens unit 5 is positioned with respect to the lower end of the optical system body 4 by a plurality of positioning pins, the axis set in the optical system body 4 and the axis set in the objective lens unit 5 can be easily Can match.
  • a processing objective lens 42 is attached to the lower end of the casing 41 of the objective lens unit 5 with an actuator 43 (holding means) using a piezo element interposed therebetween so that the optical axis coincides with the axis.
  • the housing 21 of the optical system main body 4 and the housing 41 of the objective lens unit 5 are provided with a through hole 21a, a through hole 21b, and a through hole 41c (second laser light passage portion) through which the processing laser light L1 passes. And through-holes 41d (third laser beam passage portions) are respectively formed. Further, the peak power density at the condensing point P of the processing laser beam L1 collected by the processing objective lens 42 is 1 ⁇ 10 8 (W / cm 2 ) or more.
  • a distance measuring laser beam for positioning the condensing point P of the processing laser beam L1 at a predetermined depth from the surface S1 of the workpiece S is provided.
  • a laser diode 44 that emits L2 (second laser light) and a light receiving unit 45 (light receiving means) are arranged.
  • the distance measuring laser beam L2 is emitted from the laser diode 44, sequentially reflected by the mirror 46 and the half mirror 47, and then reflected by the dichroic mirror 48 arranged on the axis / 3.
  • the reflected distance measuring laser beam L2 travels downward on the axis j3 and penetrates it.
  • After passing through the through hole 41d it passes through the processing objective lens 42 attached to the position facing the through hole 41d and is irradiated onto the surface S1 of the cache object S.
  • the laser beam L1 for processing passes through the dichroic mirror 48.
  • the reflected light of the distance measuring laser beam L2 reflected by the surface S1 of the workpiece S re-enters the processing objective lens 42 and travels upward on the axis / 3, Reflected by dichroic mirror 48.
  • the reflected light of the distance measuring laser beam L2 reflected by the dichroic mirror 48 passes through the half mirror 47 and enters the light receiving unit 45, and is divided into four equal parts on the photodiode. It is focused on.
  • the focusing point of the ranging laser beam L2 by the processing object lens 42 is processed. The position of the object S relative to the surface S1 can be detected.
  • control device 7 Based on this information, the control device 7 outputs a control signal for instructing the position at which the processing objective lens 42 is held to the actuator 43.
  • the workpiece S is placed on the stage 2, the stage 2 is moved, and the condensing point P of the processing laser beam L1 is set inside the Karoe target S.
  • the initial position of the stage 2 is determined based on the thickness and refractive index of the workpiece S, the numerical aperture of the processing objective lens 42, and the like.
  • the processing laser beam L 1 is emitted from the laser head 13 and the distance measuring laser beam L 2 is emitted from the laser diode 44 and condensed by the processing objective lens 42.
  • the stage 2 is moved so that L1 and the distance measuring laser beam L2 scan on the desired line (scheduled line) of the workpiece S.
  • the reflected light of the distance measuring laser beam L2 is detected by the light receiving unit 45 so that the position of the condensing point P of the processing laser beam L1 is always a certain depth from the surface S1 of the workpiece S.
  • the actuator 43 is feedback-controlled by the control device 7, and the position of the processing objective lens 42 is finely adjusted in the direction of the axis ⁇ .
  • a mounting plate 211 is provided at the bottom of the optical system main body 4 along the axis j3 (see FIG. 1).
  • the mounting plate 211 is provided with a protruding portion 211d and a protruding portion 211e extending.
  • the mounting plate 211 is further formed with a spiral hole 211a, a spiral hole 211b, and a spiral hole 211c.
  • the housing 41 of the objective lens unit 5 has a back plate 411, and the back plate 411 contacts the mounting plate 211 so that the objective lens unit 5 is fixed to the housing 21.
  • the back plate 411 has a hole 41 la, a hole 411 b, a hole 411 c, a hole 411 d, and a hole 411 e.
  • the objective lens unit 5 When the objective lens unit 5 is brought into contact with the mounting plate 211 in this way, it is attached to the hole 41 la of the objective lens unit 5 and the spiral hole 21 la force S of the mounting plate 211 and 41 hole of the objective lens unit 5 to 41 lb.
  • the spiral hole 21 lb force of the plate 211 The hole 411c of the objective lens unit 5 and the spiral hole 211c of the mounting plate 21 1 are arranged at corresponding positions. Insert the spiral 50a from the hole 41 la side of the objective lens unit 5, the spiral 50b from the hole 41 lb side of the objective lens unit 5, and the spiral 50c from the hole 411c side of the objective lens unit 5. Spiral tightening and objective
  • the lens unit 5 is fixed to the casing 21.
  • FIG. 3 shows a state in which the objective lens unit 5 is fixed to the housing 21.
  • the objective lens unit 5 is a side-length optical system composed of a first part 41a to which a processing objective lens 42 is attached via an actuator 43, a laser diode 44, a light receiving part 45, a mirror 46, and a half mirror 47. It consists of a second part 41b containing the system and a force.
  • the distance measuring laser beam L2 emitted from the laser diode 44 is sequentially reflected by the mirror 46 and the half mirror 47, and is disposed in the first portion 41a. It is reflected by.
  • the dichroic mirror 48 is arranged so as to be positioned on the axis / 3. Therefore, the distance measuring laser beam L2 reflected by the dichroic mirror 48 travels downward in the figure on the axis j3, passes through the processing objective lens 42, and strikes the surface S1 of the force object S. Irradiated.
  • the reflected light of the distance measuring laser light L2 reflected by the surface S1 of the workpiece S re-enters the processing objective lens 42 and travels upward on the axis in the figure, Reflected by the dichroic mirror 48.
  • the reflected light of the distance measuring laser beam L2 reflected by the dichroic mirror 48 passes through the half mirror 47 arranged in the second portion 41b and enters the light receiving section 45, and the photodiode is passed through.
  • the light is focused on a quadrant position detector that is divided into four equal parts.
  • the distance measuring laser light L 2 emitted from the laser diode 44 sequentially passes through the mirror 46, the half mirror 47, and the dichroic mirror 48 to the processing objective lens 42. Since each component is arranged so as to be incident, fine adjustment of the length measuring optical system is not required even when the objective lens unit 5 is replaced. Further, when the objective lens unit 5 is attached to the housing 21 of the optical system main body 4, the objective lens unit 42 and the dichroic mirror 48 are arranged on the axis j3 because the objective lens unit 5 is positioned at a predetermined position. It can be arranged to be located in
  • the laser beam for processing the object to be processed can be condensed at a position that is as far as possible from a predetermined positional force. Further, when exchanging the lens light receiving means, the optical axis of the first laser beam and the optical axis of the second laser beam are combined and added on the same axis. It becomes easy to focus toward the object. Also, for example, when the object to be processed is a wafer, the modified layer is formed by irradiating the inside of the wafer-shaped object with a laser, and the object to be processed starts from the formed modified layer. In some cases, it is important to irradiate the laser at a certain depth with high accuracy in order to improve the quality and accuracy of cleaving. If the present invention is applied to such processing, setting with high accuracy is facilitated when performing maintenance of the laser carriage device.

Description

明 細 書
レーザ加工装置
技術分野
[0001] 本発明は、レーザ光を照射することで加工対象物を加工するためのレーザ加工装 置に関する。
背景技術
[0002] 従来のレーザ加工技術には、加工対象物を加工するためのレーザ光を集光する集 光レンズに対し、加工対象物の主面高さを測定する測定手段 (接触式変位計や超音 波距離計等）を所定の間隔をもって並設させたものがある (例えば、下記特許文献 1 の図 6—図 10参照。）。このようなレーザカ卩ェ技術では、加工対象物の主面に沿って レーザ光でスキャンする際に、測定手段により加工対象物の主面高さを測定し、その 測定点が集光レンズの直下に到達したときに、その主面高さの測定値に基づいて集 光レンズと加工対象物の主面との距離が一定となるように集光レンズをその光軸方向 に駆動する。
特許文献 1 :特開 2002 - 219591号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] し力しながら、上記特許文献 1記載のレーザ加工技術においては、次のような解決 すべき課題がある。すなわち、加工対象物の外側の位置からレーザ光の照射を開始 してレーザ光と加工対象物とをその主面に沿って移動させて加工を行う場合に、測 定手段は加工対象物の外側から測定を開始し、加工対象物の内側へと測定を行つ てレ、くことになる。そして、この測定によって得られた主面高さの測定値に基づいて集 光レンズを駆動すると、加工対象物の端部においてレーザ光の集光点がずれる場合 力 Sある。
[0004] そこで本発明では、加工対象物をカ卩ェするためのレーザ光を所定の位置から極力 離れない位置に集光できるレーザ加工装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 [0005] 本発明者らは上記課題を解決するために種々の検討を行った。まず、加工用の第 1のレーザ光と、加工対象物の主面の変位を測定するための第 2のレーザ光とを同 一の軸線上でカ卩ェ対象物に向けて照射するレーザ加工装置について検討した。こ の検討したレーザ加工装置の概要を図 4に示す。
[0006] 図 4に示されるレーザカ卩ェ装置 8は、加工用レーザ光 L1を加工用対物レンズ 81で 集光し、加工対象物 9の表面 91から所定の深さに加工用レーザ光 L1の集光点 Pを 位置させて改質領域を形成する。この改質領域を形成する際には、加工用対物レン ズ 81と加工対象物 9とを表面 91に沿って相対的に移動させて、所定のラインに沿つ た改質領域を形成する。ここで、加工対象物 9の表面 91の平面度が理想的に高けれ ばよいが、実際には表面 91にはうねりが生じる場合がある。このようなうねりがある場 合でも改質領域を表面 91から所定の深さに保っために、加工用対物レンズ 81をピ ェゾァクチユエータ（図示しなレ、）で保持し、このピエゾァクチユエータを伸縮させてカロ ェ用対物レンズ 81を力卩ェ用レーザ光 L1の光軸に沿って進退させる。このようにカロェ 対象物 9の表面 91のうねりに追従させてピエゾァクチユエータを駆動するために非点 収差信号を用いる。
[0007] 非点収差信号を利用してレーザカ卩ェ装置 8がピエゾァクチユエータを駆動する方 法について説明する。レーザダイオード等である測距用光源 82から出射された測距 用レーザ光 L2は、ビームエキスパンダ 83を通過し、ミラー 84、ハーフミラー 85により 順次反射されて、ダイクロイツクミラー 86に導かれる。このダイクロイツクミラー 86により 反射された測距用レーザ光 L2は、加工用レーザ光 L1の光軸上を図中下方に向か つて進行し、加工用対物レンズ 81により集光されて加工対象物 9に照射される。なお 、加工用レーザ光 L1はダイクロイツクミラー 86を透過する。
[0008] そして、加工対象物 9の表面 91で反射された測距用レーザ光 L2の反射光 L3は、 加工用対物レンズ 81に再入射して加工用レーザ光 L1の光軸上を図中上方に向か つて進行し、ダイクロイツクミラー 86により反射される。このダイクロイツクミラー 86によ り反射された反射光 L3は、ハーフミラー 85を通過し、シリンドリカルレンズと平凸レン ズとからなる整形光学系 87により集光されて、フォトダイオードを 4等分してなる 4分 割位置検出素子 88上に照射される。 [0009] この受光素子である 4分割位置検出素子 88上に集光された反射光 L3の集光像パ ターン Fは、加工用対物レンズ 81による測距用レーザ光 L2の集光点が加工対象物 9 の表面 91に対してどの位置にあるかによって変化する。従って、この集光像パターン Fを示すために 4分割位置検出素子 88からの出力信号 (縦方向で対向する受光面 力 の出力と横方向で対向する受光面からの出力との差）を用いることができる。この 出力信号に基づいて、加工対象物 9の表面 91に対する測距用レーザ光 L2の集光 点の位置を求めることができる。従って、ピエゾァクチユエータ（図示しなレ、）をこの出 力信号に基づいて伸縮させると、加工対象物 9の表面 91のうねりに応じて加工用対 物レンズ 81を駆動することができる。
[0010] ところで、このレーザカ卩ェ装置 8を半導体ウェハなどの切断に用いる場合、レーザ 駆動時間が長くなる。加工用対物レンズ 81の部品寿命や、ピエゾァクチユエータ（図 示しない）の部品寿命に起因して、それらの部品を交換する必要が生じる。上述のよ うに加工用レーザ光 L1と測距用レーザ光 L2とを同一の軸線上で加工対象物 9に向 けて集光しているので、加工用対物レンズ 81を交換する場合には、加工用レーザ光 L1の軸出しのみならず、測距用レーザ光 L2の軸出しも必要となる。測距用レーザ光 L2の軸出しをするためには、測距用光源 82、ビームエキスパンダ 83、ミラー 84、ノヽ 一フミラー 85、ダイクロイツクミラー 86、整形光学系 87、 4分割位置検出素子 88など 力 なる測長用光学系を調整する必要があり、その調整は煩雑なものとなることが想 定される。そこで、本発明者らは上述の検討の過程で発見したこの新たな課題を解 決するために本発明をなしたものである。
[0011] 本発明のレーザ加工装置は、第 1のレーザ光を加工対象物に照射し、該加工対象 物を加工するレーザ加工装置であって、第 1のレーザ光と加工対象物の主面の変位 を測定するための第 2のレーザ光とを同一の軸線上で加工対象物に向けて集光する レンズと、第 2のレーザ光の主面における反射光を受光する受光手段と、当該受光し た反射光に基づいてレンズを主面に対して進退自在に保持する保持手段と、を含む 加工ユニットと、第 1のレーザ光を出射するためのレーザユニットを含む筐体部と、を 備え、加工ユニットは筐体部に対して着脱可能に取り付けられている。
[0012] 本発明のレーザカ卩ェ装置によれば、加工ユニットが筐体部に対して着脱可能に取 り付けられているので、例えば加工ユニットの構成部品が故障した場合には、加工ュ ニットごと交換することができる。また、加工ユニットはレンズと受光手段とを含むので
、加工ユニットを筐体部に取り付けた際には、加工ユニットにおける第 2のレーザ光の 軸線に筐体部における第 1のレーザ光の軸線を合わせれば軸出し調整が可能となる
[0013] また本発明のレーザ加工装置では、筐体部は観察光学系を含み、該観察光学系 は観察用可視光を第 1のレーザ光及び第 2のレーザ光と同一の軸線上で加工対象 物に向けて照射し、当該照射に応じてカ卩ェ対象物の主面で反射された反射光を観 察可能なように構成されていることが好ましい。観察用可視光を第 1のレーザ光と同 一の軸線上でカ卩ェ対象物に向けて照射し、その反射光を観察可能なように構成され ているので、観察用可視光に基づいてレンズと加工対象物との距離を調整できる。
[0014] また本発明のレーザ加工装置では、筐体部は第 1のレーザ光及び第 2のレーザ光 の軸線に沿った取り付け板を有し、該取り付け板の主面に加工ユニットが着脱可能 に取り付けられており、該取り付け板と加工ユニットとは一方から延出する突起部を他 方に穿たれた穴に挿入することで相互の位置決めがなされていることが好ましい。第 1のレーザ光及び第 2のレーザ光の軸線に沿った取り付け板に加工ユニットが取り付 けられているので、加工ユニットの軸線回りの動きを拘束できる。取り付け板と加工ュ ニットとは突起部を穴に挿入することで位置決めがなされているので、加工ユニットを 的確な位置に取り付ける作業が容易になる。
[0015] 本発明のレーザ加工装置は、加工対象物を加工するための第 1のレーザ光を出射 する第 1のレーザ光源を含む筐体部と、加工対象物の主面の変位を測定するための 第 2のレーザ光を出射する第 2のレーザ光源と、該第 2のレーザ光源から出射された 第 2のレーザ光を受光するための受光手段と、第 2のレーザ光源及び受光手段をそ の内部に収容する加工ユニット筐体と、該カ卩ェユニット筐体の外周面に保持手段を 介して固定され第 1のレーザ光及び第 2のレーザ光を同一の軸線上で加工対象物に 向けて集光するレンズと、を含む加工ユニットと、を備え、加工ユニットは筐体部に対 して着脱可能に取り付けられてレ、る。
[0016] 本発明のレーザカ卩ェ装置によれば、加工ユニットが筐体部に対して着脱可能に取 り付けられているので、例えば加工ユニットが含む第 2のレーザ光源ゃ受光手段とレヽ つた構成部品が故障した場合には、加工ユニットごと交換することができる。また、加 ェユニットはレンズと受光手段とを含むので、加工ユニットを筐体部に取り付けた際に は、加工ユニットにおける第 2のレーザ光の軸線に筐体部における第 1のレーザ光の 軸線を合わせれば軸出し調整が可能となる。
[0017] また本発明のレーザカ卩ェ装置では、筐体部には、軸線に沿った加工ユニットに当 接する位置に第 1のレーザ光を通すための第 1レーザ光通過部が形成され、加工ュ ニット筐体には、軸線に沿った筐体部に当接する位置に第 1のレーザ光を通すため の第 2レーザ光通過部が形成されてレ、ると共に、軸線に沿ったレンズに対向する位 置に第 1のレーザ光及び第 2のレーザ光を通すための第 3レーザ光通過部が形成さ れていることも好ましい。所定の軸線に沿って第 1レーザ光通過部、第 2レーザ光通 過部、第 3レーザ光通過部、及びレンズが配置されているので、筐体部に加工ュニッ トを取り付ければ、第 1のレーザ光が筐体部及び加工ユニット筐体を通過してレンズ に至るように筐体部及び加工ユニットを配置することができる。
発明の効果
[0018] 本発明のレーザカ卩ェ装置によれば、加工対象物を加工するためのレーザ光を所定 の位置力 極力離れない位置に集光できる。更に、レンズゃ受光手段を交換する際 に、第 1のレーザ光の光軸と第 2のレーザ光の光軸とを合わせて同一の軸線上で加 ェ対象物に向けて集光することが容易になる。また、例えばカ卩ェ対象物がウェハ状 のものである場合には、そのウェハ状の加工対象物の内部にレーザを照射して改質 層を形成し、その形成した改質層を起点として加工対象物を割断することがあり、そ の際には精度良く一定の深さ位置にレーザを照射することが割断品質、精度を上げ るために重要である。このような加工に本発明を適用すれば、レーザ加工装置のメン テナンスを行う際に精度の良いセッティングが容易となる。
図面の簡単な説明
[0019] [図 1]図 1は、本実施形態であるレーザ加工装置の構成を示す図である。
[図 2]図 2は、図 1の対物レンズユニットを光学系本体部に取り付ける様子を示した図 である。 [図 3]図 3は、図 1の対物レンズユニットを光学系本体部に取り付けた様子を示した図 である。
[図 4]図 4は、本発明に至る検討内容を説明するための図である。
符号の説明
[0020] 1…レーザ加工装置、 2…ステージ、 3…レーザヘッドユニット、 4…光学系本体部、 5…対物レンズユニット、 6…レーザ出射装置、 7…制御装置、 S…加工対象物、 改質領域、 42…加工用対物レンズ、 43…ァクチユエータ、 13…レーザヘッド、 44· · · レーザダイオード、 45…受光部。
発明を実施するための最良の形態
[0021] 本発明の知見は、例示のみのために示された添付図面を参照して以下の詳細な 記述を考慮することによって容易に理解することができる。引き続いて、添付図面を 参照しながら本発明の実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同 一の符号を付して、重複する説明を省略する。
[0022] 本実施形態のレーザカ卩ェ装置について図 1を参照しながら説明する。図 1に示され るように、レーザ加工装置 1は、ステージ 2上に載置された平板状の加工対象物 Sの 内部に集光点 Pを合わせて加工用レーザ光 L1 (第 1のレーザ光）を照射し、加工対 象物 Sの内部に多光子吸収による改質領域 Rを形成する装置である。ステージ 2は、 上下方向及び左右方向への移動並びに回転移動が可能なものであり、このステージ 2の上方には、主にレーザヘッドユニット 3 (レーザユニット、筐体部）、光学系本体部 4 (筐体部）及び対物レンズユニット 5 (加工ユニット）力 なるレーザ出射装置 6が配置 されている。また、レーザカ卩ェ装置 1は制御装置 7を備えており、制御装置 7はステー ジ 2及びレーザ出射装置 6に対してそれぞれの挙動（ステージ 2の移動、レーザ出射 装置 6のレーザ光の出射等）を制御するための制御信号を出力する。
[0023] レーザヘッドユニット 3は、光学系本体部 4の上端部に着脱自在に取り付けられてい る。このレーザヘッドユニット 3は L字状の冷却ジャケット 11を有しており、この冷却ジ ャケット 11の縦壁 11a内には、冷却水が流通する冷却管 12が蛇行した状態で埋設さ れている。この縦壁 11aの前面には、加工用レーザ光 L1を下方に向けて出射するレ 一ザヘッド 13と、このレーザヘッド 13から出射された加工用レーザ光 L1の光路の開 放及び閉鎖を選択的に行うシャツタユニット 14とが取り付けられている。これにより、レ 一ザヘッド 13及びシャツタユニット 14が過熱するのを防止することができる。なお、レ 一ザヘッド 13は、例えば Nd : YAGレーザを用いたものであり、加工用レーザ光 L1と してパルス幅 1 μ s以下のパルスレーザ光を出射する。
[0024] 更に、レーザヘッドユニット 3において、冷却ジャケット 11の底壁 l ibの下面には、 冷却ジャケット 11の傾き等を調整するための調整部 15が取り付けられている。この調 整部 15は、レーザヘッド 13から出射された加工用レーザ光 L1の光軸ひを、上下方 向に延在するように光学系本体 4及び対物レンズユニット 5に設定された軸線 j3に一 致させるためのものである。つまり、レーザヘッドユニット 3は調整部 15を介して光学 系本体部 4に取り付けられる。その後、調整部 15により冷却ジャケット 11の傾き等が 調整されると、冷却ジャケット 11の動きに追従してレーザヘッド 13の傾き等も調整さ れる。これにより、加工用レーザ光 L1は、その光軸ひが軸線 j3と一致した状態で光 学系本体 4内に進行することになる。なお、冷却ジャケット 11の底壁 l lb、調整部 15 、及び光学系本体部 4の筐体 21には、加工用レーザ光 L1が通過する貫通孔 l lc、 貫通孔 15a、貫通孔 21a、及び貫通孔 21b (第 1レーザ光通過部）がそれぞれ形成さ れている。
[0025] また、光学系本体部 4の筐体 21内の軸線 上には、レーザヘッド 13から出射され た加工用レーザ光 L1のビームサイズを拡大するビームエキスパンダ 22と、加工用レ 一ザ光 L1の出力を調整する光アツテネータ 23と、光アツテネータ 23により調整され た加工用レーザ光 L1の出力を観察する出力観察光学系 24と、加工用レーザ光 L1 の偏光を調整する偏光調整光学系 25とが上力も下にこの順序で配置されている。な お、光アツテネータ 23には、除去されたレーザ光を吸収するビームダンバ 26が取り 付けられており、このビームダンバ 26は、ヒートパイプ 27を介して冷却ジャケット 11に 接続されている。これにより、レーザ光を吸収したビームダンバ 26が過熱するのを防 止すること力 Sできる。
[0026] 更に、ステージ 2上に載置された加工対象物 Sを観察すベぐ光学系本体部 4の筐 体 21には、観察用可視光を導光するライトガイド 28が取り付けられ、筐体 21内には CCDカメラ 29が配置されている。観察用可視光はライトガイド 28により筐体 21内に 導かれ、視野絞り 31、レチクル 32、ダイクロイツクミラー 33等を順次通過した後、軸線 β上に配置されたダイクロイツクミラー 34により反射される。反射された観察用可視光 は、軸線 上を下方に向かって進行してカ卩ェ対象物 Sに照射される。なお、加工用 レーザ光 L1はダイクロイツクミラー 34を透過する。
[0027] そして、加工対象物 Sの表面 S1で反射された観察用可視光の反射光は、軸線 βを 上方に向かって進行し、ダイクロイツクミラー 34により反射される。このダイクロイツクミ ラー 34により反射された反射光は、ダイクロイツクミラー 33により更に反射されて結像 レンズ 35等を通過し、 CCDカメラ 29に入射する。この CCDカメラ 29により撮像され た加工対象物 Sの画像はモニタ（図示せず）に映し出される。この観察用可視光を導 光してから CCDカメラ 29に入射するまでの系が本発明の観察光学系を実施する形 態である。
[0028] また、対物レンズユニット 5は、光学系本体部 4の下端部に着脱自在に取り付けられ ている。対物レンズユニット 5は、複数の位置決めピンによって光学系本体部 4の下 端部に対して位置決めされるため、光学系本体 4に設定された軸線 と対物レンズ ユニット 5に設定された軸線 とを容易に一致させることができる。この対物レンズュ ニット 5の筐体 41の下端には、ピエゾ素子を用いたァクチユエータ 43 (保持手段）を 介在させて、軸線 に光軸が一致した状態で加工用対物レンズ 42が装着されてい る。なお、光学系本体部 4の筐体 21及び対物レンズユニット 5の筐体 41には、加工 用レーザ光 L1が通過する貫通孔 21a、貫通孔 21b、貫通孔 41c (第 2レーザ光通過 部）、及び貫通孔 41d (第 3レーザ光通過部）がそれぞれ形成されている。また、加工 用対物レンズ 42によって集光された加工用レーザ光 L1の集光点 Pにおけるピークパ ヮー密度は 1 X 108 (W/cm2)以上となる。
[0029] 更に、対物レンズユニット 5の筐体 41内には、加工対象物 Sの表面 S1から所定の 深さに加工用レーザ光 L1の集光点 Pを位置させるベぐ測距用レーザ光 L2 (第 2の レーザ光）を出射するレーザダイオード 44と受光部 45 (受光手段）とが配置されてい る。測距用レーザ光 L2はレーザダイオード 44から出射され、ミラー 46、ハーフミラー 47により順次反射された後、軸線 /3上に配置されたダイクロイツクミラー 48により反 射される。反射された測距用レーザ光 L2は、軸線 j3上を下方に向かって進行し、貫 通孔 41dを通過した後、その貫通孔 41dに対向する位置に取り付けられている加工 用対物レンズ 42を通過してカ卩ェ対象物 Sの表面 S1に照射される。なお、加工用レー ザ光 L1はダイクロイツクミラー 48を透過する。
[0030] そして、加工対象物 Sの表面 S1で反射された測距用レーザ光 L2の反射光は、加 ェ用対物レンズ 42に再入射して軸線 /3上を上方に向かって進行し、ダイクロイツクミ ラー 48により反射される。このダイクロイツクミラー 48により反射された測距用レーザ 光 L2の反射光は、ハーフミラー 47を通過して受光部 45内に入射し、フォトダイォー ドを 4等分してなる 4分割位置検出素子上に集光される。この 4分割位置検出素子上 に集光された測距用レーザ光 L2の反射光の集光像パターンに基づいて、加工用対 物レンズ 42による測距用レーザ光 L2の集光点が加工対象物 Sの表面 S1に対してど の位置にあるかを検出することができる。 4分割位置検出素子上に集光された測距 用レーザ光 L2の反射光の集光像パターンに関する情報は、制御装置 7に出力され る。制御装置 7はこの情報に基づいて、ァクチユエータ 43に加工用対物レンズ 42を 保持する位置を指示する制御信号を出力する。
[0031] 以上のように構成されたレーザ加工装置 1によるレーザ加工方法の概要について 説明する。まず、ステージ 2上に加工対象物 Sを載置し、ステージ 2を移動させてカロェ 対象物 Sの内部に加工用レーザ光 L1の集光点 Pを合わせる。このステージ 2の初期 位置は、加工対象物 Sの厚さや屈折率、加工用対物レンズ 42の開口数等に基づい て決定される。
[0032] 続いて、レーザヘッド 13から加工用レーザ光 L1を出射すると共に、レーザダイォー ド 44から測距用レーザ光 L2を出射し、加工用対物レンズ 42により集光された力卩ェ用 レーザ光 L1及び測距用レーザ光 L2が加工対象物 Sの所望のライン (切断予定ライ ン）上をスキャンするようにステージ 2を移動させる。このとき、受光部 45により測距用 レーザ光 L2の反射光が検出され、加工用レーザ光 L1の集光点 Pの位置が加工対 象物 Sの表面 S1から常に一定の深さとなるようにァクチユエータ 43が制御装置 7によ つてフィードバック制御されて、加工用対物レンズ 42の位置が軸線 β方向に微調整 される。
[0033] 従って、例えば加工対象物 Sの表面 S1に面振れがあっても、表面 S1から一定の深 さの位置に多光子吸収による改質領域 Rを形成することができる。このように平板状 の加工対象物 Sの内部にライン状の改質領域 Rを形成すると、そのライン状の改質領 域 Rが起点となって割れが発生し、ライン状の改質領域 Rに沿って容易且つ高精度 に加工対象物 Sを切断することができる。
[0034] ひき続いて、対物レンズユニット 5を光学系本体部 4に取り付けている部分について 図 2を参照しながら説明する。図 2では理解を容易にするために対物レンズユニット 5 の筐体 41の内部に収められている部品を省略している。
[0035] 光学系本体部 4の底部には軸線 j3 (図 1参照）に沿って取り付け板 211が設けられ ている。取り付け板 211には、突起部 211d及び突起部 211 eが延出するように設けら れている。取り付け板 211には更に、螺旋穴 211a、螺旋穴 211b、及び螺旋穴 211c が形成されている。
[0036] 対物レンズユニット 5の筐体 41は裏板 411を有しており、この裏板 411が取り付け 板 211に当接して対物レンズユニット 5が筐体 21に固定される。裏板 411には、穴 41 la、穴 411b、穴 411c、穴 411d、及び穴 411e力 S穿たれてレヽる。
[0037] 対物レンズユニット 5の穴 41 I dに取り付け板 211の突起部 21 Id力 対物レンズュ ニット 5の穴 411eに取り付け板 211の突起部 211eが、それぞれ挿入されるように対 物レンズユニット 5を取り付け板 211に当接させる。取り付け板 211は軸線 （図 1参 照）に沿うように形成されているので、対物レンズユニット 5の軸線 回りの動きが拘 束される。また、穴 41 Id及び穴 41 leに突起部 21 Id及び突起部 21 leが挿入されて 位置決めされているので、対物レンズユニット 5の取り付け板 211に沿う面における動 きが拘束される。従って、対物レンズユニット 5の加工用対物レンズ 42に軸線 が合 うように設置できる。
[0038] このように対物レンズユニット 5を取り付け板 211に当接させると、対物レンズュニッ 卜 5の穴 41 laと取り付け板 211の螺旋穴 21 la力 S、対物レンズユニット 5の穴 41 lbと 取り付け板 211の螺旋穴 21 lb力 対物レンズユニット 5の穴 411cと取り付け板 21 1 の螺旋穴 211cが、それぞれ対応する位置に配置される。ここで螺旋 50aを対物レン ズユニット 5の穴 41 la側から、螺旋 50bを対物レンズユニット 5の穴 41 lb側から、螺 旋 50cを対物レンズユニット 5の穴 411c側から、それぞれ揷入して螺旋締めし、対物 レンズユニット 5が筐体 21に固定される。
[0039] 対物レンズユニット 5が筐体 21に固定されている様子を図 3に示す。対物レンズュ ニット 5は、ァクチユエータ 43を介して加工用対物レンズ 42が取り付けられている第 1 部分 41aと、レーザダイオード 44、受光部 45、ミラー 46、及びハーフミラー 47から構 成される側長光学系が収められている第 2部分 41bと、力 構成されている。
[0040] 既に説明したように、レーザダイオード 44から出射された測距用レーザ光 L2は、ミ ラー 46、ハーフミラー 47により順次反射されて、第 1部分 41aに配置されているダイク 口イツクミラー 48により反射される。このダイクロイツクミラー 48は軸線 /3上に位置する ように配置されている。従ってダイクロイツクミラー 48で反射された測距用レーザ光 L2 は、軸線 j3上を図中下方に向かって進行し、加工用対物レンズ 42を通過して力卩ェ対 象物 Sの表面 S1に照射される。
[0041] そして、加工対象物 Sの表面 S1で反射された測距用レーザ光 L2の反射光は、加 ェ用対物レンズ 42に再入射して軸線 上を図中上方に向かって進行し、ダイクロイ ックミラー 48により反射される。このダイクロイツクミラー 48により反射された測距用レ 一ザ光 L2の反射光は、第 2部分 41bに配置されているハーフミラー 47を通過して受 光部 45内に入射し、フォトダイオードを 4等分してなる 4分割位置検出素子上に集光 される。
[0042] このように本実施形態では、レーザダイオード 44から出射された測距用レーザ光 L 2が、ミラー 46、ハーフミラー 47、ダイクロイツクミラー 48を順次経由し、加工用対物レ ンズ 42に入射するように各構成部品が配置されているので、対物レンズユニット 5を 交換した場合にも測長光学系の微調整が不要となる。また、対物レンズユニット 5を 光学系本体部 4の筐体 21に取り付ける場合には所定の位置に位置決めされるように 構成されているので、加工用対物レンズ 42及びダイクロイツクミラー 48が軸線 j3上に 位置するように配置できる。
産業上の利用可能性
[0043] 本発明のレーザカ卩ェ装置によれば、加工対象物を加工するためのレーザ光を所定 の位置力 極力離れない位置に集光できる。更に、レンズゃ受光手段を交換する際 に、第 1のレーザ光の光軸と第 2のレーザ光の光軸とを合わせて同一の軸線上で加 ェ対象物に向けて集光することが容易になる。また、例えば加工対象物がウェハ状 のものである場合には、そのウェハ状の加工対象物の内部にレーザを照射して改質 層を形成し、その形成した改質層を起点として加工対象物を割断することがあり、そ の際には精度良く一定の深さ位置にレーザを照射することが割断品質、精度を上げ るために重要である。このような加工に本発明を適用すれば、レーザカ卩ェ装置のメン テナンスを行う際に精度の良いセッティングが容易となる。

Claims

請求の範囲
[1] 第 1のレーザ光を加工対象物に照射し、該加工対象物を加工するレーザ加工装置 であって、
前記第 1のレーザ光と前記加工対象物の主面の変位を測定するための第 2のレー ザ光とを同一の軸線上で前記加工対象物に向けて集光するレンズと、前記第 2のレ 一ザ光の前記主面における反射光を受光する受光手段と、当該受光した反射光に 基づいて前記レンズを前記主面に対して進退自在に保持する保持手段と、を含む加 ェユニットと、
前記第 1のレーザ光を出射するためのレーザユニットを含む筐体部と、を備え、 前記加工ユニットは前記筐体部に対して着脱可能に取り付けられているレーザカロ ェ装置。
[2] 前記筐体部は観察光学系を含み、該観察光学系は観察用可視光を前記軸線上で 前記加工対象物に向けて照射し、当該照射に応じて前記加工対象物の主面で反射 された反射光を観察可能なように構成されている、請求項 1記載のレーザ加工装置。
[3] 前記筐体部は前記軸線に沿った取り付け板を有し、該取り付け板の主面に前記加 ェユニットが着脱可能に取り付けられており、該取り付け板と前記加工ユニットとは一 方から延出する突起部を他方に穿たれた穴に揷入することで相互の位置決めがなさ れている、請求項 1記載のレーザ加工装置。
[4] 加工対象物を加工するための第 1のレーザ光を出射する第 1のレーザ光源を含む 筐体部と、
前記加工対象物の主面の変位を測定するための第 2のレーザ光を出射する第 2の レーザ光源と、該第 2のレーザ光源から出射された第 2のレーザ光を受光するための 受光手段と、前記第 2のレーザ光源及び前記受光手段をその内部に収容する加工 ユニット筐体と、該加工ユニット筐体の外周面に保持手段を介して固定され前記第 1 のレーザ光及び前記第 2のレーザ光を同一の軸線上で前記加工対象物に向けて集 光するレンズと、を含む加工ユニットと、を備え、
前記加工ユニットは前記筐体部に対して着脱可能に取り付けられているレーザカロ ェ装置。 前記筐体部には、前記軸線に沿った前記加工ユニットに当接する位置に前記第 1 のレーザ光を通すための第 1レーザ光通過部が形成され、
前記加工ユニット筐体には、前記軸線に沿った前記筐体部に当接する位置に前記 第 1のレーザ光を通すための第 2レーザ光通過部が形成されていると共に、前記軸 線に沿った前記レンズに対向する位置に前記第 1のレーザ光及び前記第 2のレーザ 光を通すための第 3レーザ光通過部が形成されている、請求項 4記載のレーザ加工 装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7777772B2 (en) * 2003-12-12 2010-08-17 Hamamatsu Photonics K.K. Laser processing device

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4601965B2 (ja) * 2004-01-09 2010-12-22 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法及びレーザ加工装置
JP4598407B2 (ja) * 2004-01-09 2010-12-15 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法及びレーザ加工装置
JP4509578B2 (ja) 2004-01-09 2010-07-21 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法及びレーザ加工装置
JP4964554B2 (ja) * 2006-10-03 2012-07-04 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法
KR100761238B1 (ko) * 2007-03-13 2007-09-27 에스엔유 프리시젼 주식회사 레이저빔 가공장치
DE102007016444A1 (de) * 2007-04-05 2008-10-16 Precitec Optronik Gmbh Bearbeitungseinrichtung
JP5580826B2 (ja) 2009-08-11 2014-08-27 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工装置及びレーザ加工方法
EP2336823A1 (de) * 2009-12-18 2011-06-22 Boegli-Gravures S.A. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Masken für eine Laseranlage zur Erzeugung von Mikrostrukturen.
JP5610356B2 (ja) * 2011-10-25 2014-10-22 公益財団法人若狭湾エネルギー研究センター レーザー除染装置
JP2013230478A (ja) * 2012-04-27 2013-11-14 Disco Corp レーザー加工装置及びレーザー加工方法
JP6299111B2 (ja) * 2013-08-28 2018-03-28 オムロン株式会社 レーザ加工装置
JP6604891B2 (ja) * 2016-04-06 2019-11-13 株式会社ディスコ ウエーハの生成方法
CN107243702B (zh) * 2017-08-16 2019-11-12 哈尔滨理工大学 一种基于微织构刀具制备的精准激光辅助对焦装置
DE102022109318A1 (de) * 2022-04-14 2023-10-19 4Jet Microtech Gmbh Laserbearbeitungsvorrichtung

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0370967A1 (en) 1988-11-22 1990-05-30 FIAT AUTO S.p.A. Laser welding monitoring system and method
JPH04244910A (ja) * 1991-01-31 1992-09-01 Nec Corp 高さ検出装置
JP2000084688A (ja) * 1998-09-08 2000-03-28 Toyota Motor Corp レーザー溶接方法
JP2003225786A (ja) * 2002-01-30 2003-08-12 Uht Corp レーザー加工ユニット及び該レーザー加工ユニットを備えた加工装置
JP2004337902A (ja) * 2003-05-14 2004-12-02 Hamamatsu Photonics Kk レーザ加工装置及びレーザ加工方法
JP2004337903A (ja) * 2003-05-14 2004-12-02 Hamamatsu Photonics Kk レーザ加工装置及びレーザ加工方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5126532A (en) * 1989-01-10 1992-06-30 Canon Kabushiki Kaisha Apparatus and method of boring using laser
US5042950A (en) * 1990-05-22 1991-08-27 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Apparatus and method for laser beam diagnosis
US5241419A (en) * 1992-01-27 1993-08-31 General Electric Company Co-axial viewing device for lasers
EP0554523B1 (en) * 1992-02-03 1997-04-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Laser beam machining apparatus and method for adjusting the height of its condenser lens
US5268554A (en) * 1992-06-29 1993-12-07 General Electric Co. Apparatus and system for positioning a laser beam
US5382770A (en) * 1993-01-14 1995-01-17 Reliant Laser Corporation Mirror-based laser-processing system with visual tracking and position control of a moving laser spot
JPH06254691A (ja) * 1993-03-08 1994-09-13 Mitsubishi Electric Corp レーザ加工機およびレーザ加工機の焦点設定方法
JPH06344167A (ja) 1993-06-07 1994-12-20 Toshiba Corp レーザ加工装置
US5744780A (en) * 1995-09-05 1998-04-28 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Apparatus for precision micromachining with lasers
JPH1128900A (ja) * 1997-05-12 1999-02-02 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザ光を用いた塗装除去方法及びレーザ処理装置
WO1999021181A1 (fr) * 1997-10-16 1999-04-29 Seiko Epson Corporation Enregistreur
JP3152206B2 (ja) 1998-06-19 2001-04-03 日本電気株式会社 オートフォーカス装置及びオートフォーカス方法
JP2002219591A (ja) 2001-01-22 2002-08-06 Toshiba Corp レーザ光照射装置
JP2004188422A (ja) * 2002-12-06 2004-07-08 Hamamatsu Photonics Kk レーザ加工装置及びレーザ加工方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0370967A1 (en) 1988-11-22 1990-05-30 FIAT AUTO S.p.A. Laser welding monitoring system and method
JPH04244910A (ja) * 1991-01-31 1992-09-01 Nec Corp 高さ検出装置
JP2000084688A (ja) * 1998-09-08 2000-03-28 Toyota Motor Corp レーザー溶接方法
JP2003225786A (ja) * 2002-01-30 2003-08-12 Uht Corp レーザー加工ユニット及び該レーザー加工ユニットを備えた加工装置
JP2004337902A (ja) * 2003-05-14 2004-12-02 Hamamatsu Photonics Kk レーザ加工装置及びレーザ加工方法
JP2004337903A (ja) * 2003-05-14 2004-12-02 Hamamatsu Photonics Kk レーザ加工装置及びレーザ加工方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7777772B2 (en) * 2003-12-12 2010-08-17 Hamamatsu Photonics K.K. Laser processing device

Also Published As

Publication number Publication date
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