特許 6037925 レーザー加工装置

(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】6037925

(24)【登録日】2016年11月11日

(45)【発行日】2016年12月7日

(54)【発明の名称】レーザー加工装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/04 20140101AFI20161128BHJP

   B23K 26/53 20140101ALI20161128BHJP

   B23K 26/00 20140101ALI20161128BHJP

   H01L 21/301 20060101ALI20161128BHJP

【ＦＩ】

   B23K26/04

   B23K26/53

   B23K26/00 M

   H01L21/78 B

【請求項の数】1

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-83823(P2013-83823)

(22)【出願日】2013年4月12日

(65)【公開番号】特開2014-205168(P2014-205168A)

(43)【公開日】2014年10月30日

【審査請求日】2016年2月17日

(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】100121083

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 宏義

(74)【代理人】

【識別番号】100138391

【弁理士】

【氏名又は名称】天田 昌行

(74)【代理人】

【識別番号】100132067

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 喜雅

(74)【代理人】

【識別番号】100137903

【弁理士】

【氏名又は名称】菅野 亨

(74)【代理人】

【識別番号】100150304

【弁理士】

【氏名又は名称】溝口 勉

(72)【発明者】

【氏名】飯塚 健太呂

【審査官】 本庄 亮太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−５２０１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２０２１９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２００３８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ２６／０４

Ｂ２３Ｋ ２６／５３

Ｂ２３Ｋ ２６／００

Ｈ０１Ｌ ２１／３０１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物に対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該レーザー光線を被加工物に発振する発振器と、該レーザー光線を被加工物の内部に集光させる集光手段と、被加工物のレーザー光線照射領域の表面変位を測定する測定手段と、該集光手段を支持し且つ該測定手段の測定結果に基づき該集光手段を被加工物に対して垂直方向に移動させる集光点位置調整手段と、を備えるレーザー加工装置であって、
該集光手段は、外周面に複数の凹凸部を備えた補正環と、該補正環を回すことでレンズが内部でスライドし厚みに合わせた収差補正が行われる対物レンズとを備え、
該補正環を回転させる補正環回転手段を備えており、
該補正環回転手段は、該凹凸部に係合して該補正環を把持する少なくとも２個の係合把持部と、該係合把持部を該凹凸部と係合する作用位置と該凹凸部から離反した非作用位置とに移動させる移動部と、該係合把持部が作用位置に位置付けられた状態で該係合把持部を所定角度移動させて該補正環を所定角度回転させる回転駆動部と、被加工物の厚みに応じて適切な収差となる該補正環の回転角度情報を記憶する記憶部と、を備えており、
被加工物の厚みが変更された際には、該係合把持部は該作用位置に位置付けられ、該記憶部により記憶された該回転角度情報により被加工物の厚みに応じた適切な回転角度に該補正環が回転され、
該レーザー光線照射手段により被加工物にレーザー光線を照射する際には、該係合把持部は該非作用位置に位置付けられた状態で集光点位置を調整しながら加工を行うこと、を特徴とするレーザー加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被加工物にレーザー光線を照射して被加工物を加工するレーザー加工装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ＩＣ或いはＬＳＩなどの半導体デバイスの製造において、格子状に配列された分割ラインによって被加工物としての半導体基板の表面が多数の矩形領域に区画されている。各矩形領域には半導体デバイスが形成されており、分割ラインに沿って半導体基板を分割することで、個々の半導体デバイスに分離される。このような半導体基板の分割に関して、半導体基板に対して透過性を有するレーザー光線を分割ラインに沿って半導体基板の内部に照射して、半導体基板の内部に分割起点となる改質域を形成するレーザー加工装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。改質域が形成された半導体基板は、外力が加わることで改質域を分割起点として分割ラインに沿って分割される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第３４０８８０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明者の経験によれば、特許文献１に記載のレーザー加工装置において、被加工物の内部に改質域を生成するためには、被加工物の厚み方向の所定位置に精密にレーザー光線を集光させることが重要である。しかし、大気中を通過して被加工物内を透過するレーザー光線には、被加工物の上面から厚み方向の所定位置までの距離、すなわちレーザー光線の透過深さに応じて収差が生成される。この場合、レーザー光線の透過深さに応じて収差が変わるため、様々な厚みの被加工物に対して適切な深さにレーザー光線を精密に集光させることが困難であった。

【0005】

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、被加工物の厚みに応じて、容易に且つ精密にレーザー光線を被加工物の所定位置に集光させることができるレーザー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】

【0006】

本発明のレーザー加工装置は、被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物に対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該レーザー光線を被加工物に発振する発振器と、該レーザー光線を被加工物の内部に集光させる集光手段と、被加工物のレーザー光線照射領域の表面変位を測定する測定手段と、該集光手段を支持し且つ該測定手段の測定結果に基づき該集光手段を被加工物に対して垂直方向に移動させる集光点位置調整手段と、を備えるレーザー加工装置であって、該集光手段は、外周面に複数の凹凸部を備えた補正環と、該補正環を回すことでレンズが内部でスライドし厚みに合わせた収差補正が行われる対物レンズとを備え、該補正環を回転させる補正環回転手段を備えており、該補正環回転手段は、該凹凸部に係合して該補正環を把持する少なくとも２個の係合把持部と、該係合把持部を該凹凸部と係合する作用位置と該凹凸部から離反した非作用位置とに移動させる移動部と、該係合把持部が作用位置に位置付けられた状態で該係合把持部を所定角度移動させて該補正環を所定角度回転させる回転駆動部と、被加工物の厚みに応じて適切な収差となる該補正環の回転角度情報を記憶する記憶部と、を備えており、被加工物の厚みが変更された際には、該係合把持部は該作用位置に位置付けられ、該記憶部により記憶された該回転角度情報により被加工物の厚みに応じた適切な回転角度に該補正環が回転され、該レーザー光線照射手段により被加工物にレーザー光線を照射する際には、該係合把持部は該非作用位置に位置付けられた状態で集光点位置を調整しながら加工を行うこと、を特徴とする。

【0007】

この構成によれば、係合把持部が補正環の凹凸部に係合して、補正環が被加工物の厚みに応じた回転角度に自動的に調整される。これにより、被加工物が厚みの異なる別の被加工物に変更された場合にも、被加工物の厚みに応じて適切な収差補正が行われる。また、レーザー光線が照射される場合には、被加工物のレーザー光線照射領域の表面変位にレーザー光線の集光点位置が追従される。これにより、被加工物の表面変位に合わせて適切な深さに改質域を形成できる。このとき、係合把持部が補正環の凹凸部から離反した状態でレーザー光線が照射されるため、係合把持部によって被加工物の表面変位に対する集光手段の追従動作が阻害されることがない。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、被加工物の厚みが変更される場合でも、被加工物の厚みに応じた回転角度に補正環を自動的に回転させることで、容易に且つ精密にレーザー光線を被加工物の所定位置に集光させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施の形態に係るレーザー加工装置の斜視図である。

【図2】本実施の形態に係る補正環回転手段の取り付け状態を示す斜視図である。

【図3】本実施の形態に係る集光手段の模式図である。

【図4】本実施の形態に係る補正環回転手段による収差補正の動作説明図である。

【図5】本実施の形態に係る補正環回転手段の部分断面図である。

【図6】本実施の形態に係る係合把持部の斜視図である。

【図7】本実施の形態に係るレーザー加工前の準備からレーザー加工までの流れを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図１及び図２を参照して、本実施の形態に係るレーザー加工装置の概略構成について詳細に説明する。図１は、本実施の形態に係るレーザー加工装置の斜視図である。図２は、本実施の形態に係る補正環回転手段の取り付け状態を示す斜視図である。なお、図１は、レーザー加工装置１から補正環回転手段７を取り外した状態を示している。また、図２Ａは、補正環回転手段７の取り付け前の状態を示し、図２Ｂは、補正環回転手段７の取り付けた状態を示す。

【0011】

図１に示すように、レーザー加工装置１は、レーザー光線を照射するレーザー光線照射手段４と被加工物Ｗを保持した保持手段２とを相対移動させて、被加工物Ｗを加工するように構成されている。被加工物Ｗは略円板状に形成されており、表面が格子状の分割ライン８１によって複数の領域に区画されている。この分割ライン８１に区画された各領域には、各種デバイスが形成されている。なお、被加工物Ｗは、シリコン、ガリウム砒素等の半導体基板にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが形成された半導体ウェーハでもよいし、セラミック、ガラス、サファイア系の無機材料基板にＬＥＤ等の光デバイスが形成された光デバイスウェーハでもよい。

【0012】

レーザー加工装置１は、直方体状の基台１１を有している。基台１１の上面には、保持手段２をＸ軸方向に加工送りすると共に、Ｙ軸方向に割出送りする保持手段移動機構３が設けられている。保持手段移動機構３の後方には、立壁部１２が立設されている。立壁部１２からはアーム部１３が突出しており、アーム部１３には保持手段２に対向するようにレーザー光線照射手段４が設けられている。

【0013】

保持手段移動機構３は、基台１１の上面に配置されたＹ軸方向に平行な一対のガイドレール３１と、一対のガイドレール３１にスライド可能に設置されたモータ駆動のＹ軸テーブル３２とを有している。また、保持手段移動機構３は、Ｙ軸テーブル３２の上面に配置されＸ軸方向に平行な一対のガイドレール３３と、一対のガイドレール３３にスライド可能に設置されたモータ駆動にＸ軸テーブル３４とを有している。Ｘ軸テーブル３４の上部には、レーザー光線照射手段４の下方で被加工物Ｗを保持する保持手段２が設けられている。

【0014】

なお、Ｙ軸テーブル３２及びＸ軸テーブル３４の背面側には、それぞれ図示しないナット部が形成されており、これらのナット部にボールネジ３５、３６が螺合されている。そして、ボールネジ３５、３６の一端部に連結された駆動モータ３７、３８が回転駆動されることで、保持手段２がガイドレール３１、３３に沿ってＹ軸方向及びＸ軸方向に移動される。

【0015】

保持手段２は、円板状に形成されており、θテーブル２１を介してＸ軸テーブル３４の上面に回転可能に設けられている。保持手段２の上面には、ポーラスセラミック材により保持面２２が形成されている。保持面２２は、保持手段２内の流路を通じて吸引源（不図示）に接続されており、保持面２２上に生じる負圧によって被加工物Ｗが吸着保持される。

【0016】

レーザー光線照射手段４は、アーム部１３の先端に設けられた加工ヘッド４１を有している。加工ヘッド４１の下部には、レーザー光線を被加工物Ｗの内部に集光する集光手段５が設けられている。集光手段５は、対物レンズ５１の外面に補正環５２を設けた、いわゆる補正環付き対物レンズであり、補正環５２を回すことで対物レンズ５１内のレンズ（不図示）をスライドさせて収差補正する。レーザー加工の開始前に、補正環５２の回転角度が調整されることで、被加工物Ｗの厚みに合わせて対物レンズ５１が収差補正される。

【0017】

アーム部１３の内部には、被加工物Ｗに対して透過性を有する波長のレーザー光線を発振する発振器４２が設けられている。発振器４２から発振されたレーザー光線は、集光手段５において被加工物Ｗの内部に集光される。また、アーム部１３には、レーザー光線照射手段４に加工送り方向（Ｘ軸方向）で隣り合うように測定手段６が設けられている。測定手段６は、非接触式のハイトセンサであり、被加工物Ｗの表面のレーザー光線照射領域に検出光を照射して、レーザー光線照射領域からの反射光を検出することで被加工物Ｗの表面変位を測定する。

【0018】

さらに、加工ヘッド４１内には、集光手段５による集光点位置を被加工物Ｗの表面変位に追従させる集光点位置調整手段６１が設けられている（図３参照）。集光点位置調整手段６１は、ピエゾ素子等で構成されており、被加工物Ｗの表面変位に応じて集光手段５を、被加工物Ｗに対して垂直方向に移動させることで集光点位置を調整する。収差補正後のレーザー加工時には、測定手段６によって被加工物Ｗにおけるレーザー光線照射領域の表面変位を測定して、集光点位置調整手段６１によってレーザー光線の集光点位置を被加工物Ｗの表面変位に追従させながらレーザー加工が実施される。

【0019】

このように構成されたレーザー加工装置１では、加工ヘッド４１の射出口が被加工物Ｗの分割ライン８１に位置合わせされる。そして、加工ヘッド４１から被加工物Ｗの内部にレーザー光線が照射された状態で保持手段２が移動されることで、分割起点となる改質域８２（図７Ｃ参照）が分割ライン８１に沿って形成される。なお、改質域８２とは、レーザー光線の照射によって被加工物Ｗの内部の密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲と異なる状態となり、周囲よりも強度が低下する領域のことをいう。改質域８２は、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域であり、これらが混在した領域でもよい。

【0020】

また、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、アーム部１３には、被加工物Ｗの厚みに合わせて補正環５２を自動回転させる補正環回転手段７が着脱可能に取り付けられる。補正環回転手段７のケース７１は、上面視矩形状かつ薄厚であり、レーザー加工装置１への取り付け時に取り付け面７１１から中央に向けて集光手段５をガイドするように切り欠かれている。ケース７１がレーザー加工装置１に取り付けられると、上面視Ｃ字状の回転部７２が補正環５２の周囲に位置付けられ、回転部７２に設けられた３つの係合把持部７３（図２Ａでは１つのみ図示）の把持面が補正環５２の外周面に対向する。

【0021】

レーザー加工の開始前には、各係合把持部７３が回転部７２から内側に移動し、補正環５２の外周面の凹凸部５６に係合するように動作する。そして、各係合把持部７３が補正環５２に係合した状態で回転部７２が回転され、補正環５２の回転角度が自動的に調整されて被加工物Ｗの厚みに合わせた収差補正が行われる。なお、回転角度の調整方法の詳細については後述する。また、レーザー加工時には、各係合把持部７３は回転部７２内に収容され、補正環５２の外周面の凹凸部５６から離反するように動作する。各係合把持部７３が補正環５２から離反することで、レーザー加工時の被加工物Ｗの表面変位に対する集光手段５の追従動作が阻害されることがない。

【0022】

このように、レーザー加工装置１に補正環回転手段７を取り付けることで、既存のレーザー加工装置１の構成を変更することなく、被加工物Ｗが異なる厚みの別の被加工物Ｗに変更された場合でも収差補正を自動的に行うことが可能になっている。なお、補正環回転手段７は、レーザー加工装置１に着脱可能に取り付けられる構成であればよく、例えば、レーザー加工装置１に対してネジ止によって固定される。

【0023】

図３を参照して、集光手段の周辺部分について説明する。図３は、本実施の形態に係る集光手段の模式図である。なお、図３においては、説明の便宜上、補正環回転手段７については一部を除いて簡略化して記載している。

【0024】

図３に示すように、加工ヘッド４１において、発振器４２（図１参照）から発振されるレーザー光線の光路上には、ミラー４３と集光手段５とが配置されている。ミラー４３は、発振器４２から発振されたレーザー光線を集光手段５に向けて反射し、集光手段５はレーザー光線を被加工物Ｗの内部に集光させる。

【0025】

集光手段５の上半部は加工ヘッド４１内の集光点位置調整手段６１に支持され、集光手段５の下半部は加工ヘッド４１の下方に突出されている。集光手段５の上半部にはフランジ部５４が形成されており、フランジ部５４が集光点位置調整手段６１を介して加工ヘッド４１の支持部４４に支持されている。集光点位置調整手段６１は、例えばピエゾ素子等のアクチュエータで構成されており、測定手段６（図１参照）の測定結果に応じた電圧が印加されることで光軸方向に伸縮する。これにより、レーザー加工時にレーザー光線照射領域の表面変位に追従して集光手段５が被加工物Ｗに対して垂直方向に動かされる。

【0026】

集光手段５の下半部は、補正環５２付きの対物レンズ５１で構成されており、環状のスリット板５３が着脱可能に取り付けられている。スリット板５３には、補正環５２の回転角度を検出するためのイニシャル用のスリット（不図示）と目盛カウント用のスリット（不図示）が形成されている。また、集光手段５の下半部を囲むように補正環回転手段７が取り付けられており、補正環回転手段７にはスリット板５３を挟んで発光素子と受光素子とを対向させたフォトセンサ７４が設けられている。フォトセンサ７４は、スリット板５３の光の透過と遮断の繰り返しによって補正環５２の回転角度を検出する。

【0027】

補正環回転手段７には、補正環回転手段７の動作を制御する制御部７７と、被加工物Ｗの厚みに応じて適切な収差となる補正環５２の回転角度情報を記憶した記憶部７８とが設けられている。制御部７７は、レーザー加工の開始前に被加工物Ｗの厚みに基づいて記憶部７８から回転角度情報を読み込み、回転角度情報に基づいて補正環回転手段７の各部を駆動して補正環５２の回転角度を調整する。このとき、フォトセンサ７４から制御部７７に補正環５２の回転角度がフィードバックされ、駆動源となる駆動モータ７６１（図４参照）がサーボ制御されながら補正環５２の回転角度が調整される。

【0028】

図４から図６を参照して、補正環回転手段の詳細構成及び補正環回転手段による収差補正について説明する。図４は、本実施の形態に係る補正環回転手段による収差補正の動作説明図である。図５は、補正環回転手段の部分断面図である。図６は、本実施の形態に係る係合把持部の斜視図である。なお、図４Ａは補正環５２を把持する前の状態、図４Ｂは補正環５２を把持した状態、図４Ｃは、補正環５２を回転動作させた状態をそれぞれ示している。また、図４においては、説明の便宜上、ケース７１を省略して記載している。また、図５Ａは図４ＡのＡ−Ａ線に沿う断面、図５Ｂは図４ＢのＢ−Ｂ線に沿う断面をそれぞれ示す。

【0029】

図４に示すように、補正環回転手段７がレーザー加工装置１（図１参照）に取り付けられると、補正環５２の周囲にＣ字状の回転部７２が位置付けられる。回転部７２には、所定の角度間隔で３つの係合把持部７３をスライド可能に収容する収容部７２１（図５参照）が形成されている。図６に示すように、各係合把持部７３は、円板状に形成されており、外周面の一部に補正環５２の凹凸部５６に係合する凹凸状の把持面７３１が形成されている。係合把持部７３の上面には円柱状の突起部７３２が設けられ、係合把持部７３の下面には直線状の凸部７３３が設けられている。

【0030】

図５に示すように、この突起部７３２は収容部７２１の奥側に位置し、凸部７３３は収容部７２１の奥方から前方に向かって延びている。収容部７２１の上面には係合把持部７３の突起部７３２をガイドするガイド溝７２２が形成されており、収容部７２１の下面には係合把持部７３の凸部７３３をガイドするガイド溝７２３が形成されている。図４に戻り、ガイド溝７２３は、補正環５２の径方向に延びており、ガイド溝７２２はガイド溝７２３に対して所定角度を成すように斜め方向に延びている。また、回転部７２には、係合把持部７３を補正環５２の径方向に向けてスライドさせる移動部７５が連結されている。移動部７５は、エアシリンダ７５１のロッド７５２を伸縮させることでリンク機構７５３を介して回転部７２を回転させるように構成されている。エアシリンダ７５１のロッド７５２の往復運動によって、補正環５２の周囲で回転部７２に回転力が付与される。

【0031】

また、回転部７２には、補正環５２の周囲で３つの係合把持部７３を回転部７２と共に回転させる回転駆動部７６が連結されている。回転駆動部７６は、駆動モータ７６１の出力軸に固定された駆動ギヤ７６２から回転部７２に固定された円弧状の従動ギヤ７６３に動力を伝えるように構成されている。回転駆動部７６は、３つの係合把持部７３によって補正環５２を把持した状態で、回転部７２と補正環５２とを一体回転させて補正環５２の回転角度を調整している。このときの駆動モータ７６１の回転量は、上記したように制御部７７によって記憶部７８から回転角度情報が読み込まれることで制御されている。

【0032】

ここで、補正環回転手段７の動作について説明する。図４Ａに示すように、初期状態ではエアシリンダ７５１のロッド７５２がシリンダ内に引き込まれており、３つの係合把持部７３が補正環５２の凹凸部５６から離反した非作用位置に位置付けられている。このとき、図５Ａに示すように、各係合把持部７３は、回転部７２の収容部７２１内の奥方に収容されており、収容部７２１の奥方において係合把持部７３の突起部７３２及び凸部７３３がガイド溝７２２、７２３に係合している。

【0033】

次に図４Ｂに示すように、エアシリンダ７５１のロッド７５２が突出されると、リンク機構７５３を介して補正環５２の周囲で回転部７２が所定角度だけ回転される。回転部７２が回転されると、係合把持部７３上面の突起部７３２に対してガイド溝７２２が相対的に移動され、ガイド溝７２２の内周面に沿って係合把持部７３が補正環５２に向けて押し出される。このとき、図５Ｂに示すように、係合把持部７３下面の凸部７３３がガイド溝７２３にガイドされて、係合把持部７３が補正環５２に向けて移動される。これにより、３つの係合把持部７３が補正環５２の凹凸部５６に係合する作用位置に位置付けられる。

【0034】

上記構成では、エアシリンダ７５１のロッド７５２の伸縮動作が回転部７２の回転動作に変換され、さらに回転部７２の回転動作が係合把持部７３のスライド動作に変換される。このようにして、移動部７５は、各係合把持部７３を補正環５２の凹凸部５６に係合する作用位置と凹凸部５６から離反する非作用位置とに移動させている。

【0035】

図４Ｃに示すように、３つの係合把持部７３に補正環５２が把持されると、補正環５２の回転動作が開始される。この場合、レーザー加工装置１内のデバイスデータに設定された被加工物Ｗの厚みに応じて、記憶部７８から制御部７７に適切な収差となる補正環５２の回転角度情報が読み込まれる。この回転角度情報に基づいて制御部７７各によって駆動モータ７６１の駆動量が制御される。駆動モータ７６１の出力軸から駆動ギヤ７６２を介して従動ギヤ７６３に動力が伝達され、従動ギヤ７６３に固定された回転部７２が回転される。このとき、回転部７２と移動部７５とが設置された土台（不図示）ごと回転される。

【0036】

そして、各係合把持部７３が補正環５２に係合した状態を保ちつつ、回転部７２が補正環５２と一体回転する。このとき、補正環５２と共にスリット板５３（図３参照）も回転されており、フォトセンサ７４（図３参照）から補正環５２の回転角度が駆動モータ７６１にフィードバックされている。これによって、駆動モータ７６１の駆動量が精度よく調整され、補正環５２が被加工物Ｗの厚みに応じた適切な回転角度に調整される。このような構成により、レーザー加工の開始前に、補正環５２の回転によって被加工物Ｗの厚みに応じて対物レンズ５１の収差補正が実施される。

【0037】

収差補正が完了すると、エアシリンダ７５１のロッド７５２がシリンダ内に引き込まれ、各係合把持部７３が補正環５２の凹凸部５６から離反した非作用位置に動かされる（図４Ａ参照）。これによって、各係合把持部７３による補正環５２の係合が解除され、レーザー加工が開始される。

【0038】

以下、図７を参照して、レーザー加工前の準備からレーザー加工までの流れについて説明する。図７は、本実施の形態に係るレーザー加工前の準備からレーザー加工までの流れを示す図である。

【0039】

図７Ａに示すように、レーザー加工装置１にスリット板５３及び補正環５２付きの対物レンズ５１が取り付けられる。このとき、対物レンズ５１のイニシャル位置（目盛０）とスリット板５３の目盛カウント用のスリットのイニシャル位置（目盛０）とを合わせるように取り付けられる。また、対物レンズ５１を囲むように補正環回転手段７がレーザー加工装置１に取り付けられる。このように、スリット板５３及び補正環回転手段７を後付けできるため、既存のレーザー加工装置１を利用することが可能になっている。補正環回転手段７が取り付けられると、補正環回転手段７の係合把持部７３がイニシャル位置に調整されると共に、補正環５２の回転角度がイニシャル角度に調整される。

【0040】

次に、図７Ｂに示すように、レーザー加工装置１内のデバイスデータに設定された被加工物Ｗの厚みに応じて、記憶部７８から補正環５２の回転角度情報が制御部７７に読み込まれる。そして、各係合把持部７３が補正環５２に係合する作用位置に位置付けられ、回転角度情報に基づいて補正環５２が回転される。これにより、補正環５２の回転角度が調整され、被加工物Ｗの厚みに合わせて対物レンズ５１が収差補正される。このとき、フォトセンサ７４によってスリット板５３の回転角度がフィードバックされることで、補正環５２の回転角度（収差補正）が精度よく調整される。

【0041】

次に、図７Ｃに示すように、収差補正が完了すると、各係合把持部７３が補正環５２から離反した非作用位置に位置付けられて、各係合把持部７３による補正環５２の把持が解除される。そして、測定手段６（図１参照）によって被加工物Ｗのレーザー光線照射領域の表面変位を測定し、被加工物Ｗの表面変位にレーザー光線の集光点位置を追従させながらレーザー加工が実施される。このとき、各係合把持部７３が補正環５２から離反しているため、被加工物Ｗの表面変位に対物レンズ５１の高さ位置を追従させることが可能になっている。よって、被加工物Ｗの表面変位に応じて適切な深さに改質域８２が形成される。

【0042】

以上のように、本実施の形態に係るレーザー加工装置１によれば、係合把持部７３が補正環５２の凹凸部５６に係合して、補正環５２が被加工物Ｗの厚みに応じた回転角度に自動的に調整される。これにより、被加工物が厚みの異なる別の被加工物に変更された場合にも、被加工物Ｗの厚みに応じて適切な収差補正が行われる。また、レーザー光線が照射される場合には、被加工物Ｗのレーザー光線照射領域の表面変位にレーザー光線の集光点位置が追従される。これにより、被加工物Ｗの表面変位に合わせて適切な深さに改質域８２を形成できる。このとき、係合把持部７３が補正環５２の凹凸部５６から離反した状態でレーザー光線が照射されるため、係合把持部７３によって被加工物Ｗの表面変位に対する集光手段５の追従動作が阻害されることがない。

【0043】

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、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することが可能である。

【0044】

例えば、本実施の形態では、測定手段６は、被加工物Ｗの表面に検出光を照射することで被加工物Ｗの表面変位を測定する構成としたが、この構成に限定されない。測定手段６は、被加工物Ｗの表面変位を測定する構成であれば、どのような構成でもよい。

【0045】

また、本実施の形態では、集光点位置調整手段６１は、ピエゾ素子によって集光手段５を被加工物Ｗに対して垂直方向に移動させる構成としたが、この構成に限定されない。集光点位置調整手段６１は、集光手段５の高さ位置を調整可能であればよく、例えば、ボイスコイルモータを使用して集光手段５の高さ位置を調整してもよい。

【0046】

また、本実施の形態では、補正環回転手段７は、３つの係合把持部７３によって補正環５２を把持する構成としたが、この構成に限定されない。補正環回転手段７は、２以上の係合把持部７３を有していればよく、例えば、４以上の係合把持部７３によって補正環５２を把持する構成にしてもよい。

【0047】

また、本実施の形態では、移動部７５がエアシリンダ７５１のピストン動作によって各係合把持部７３を作用位置と非作用位置とに移動させる構成としたが、この構成に限定されない。移動部７５は、各係合把持部７３を作用位置と非作用位置とに移動させる構成であればよく、例えば、電動シリンダ等の電動アクチュエータのピストン動作によって各係合把持部７３を移動させてもよい。

【0048】

また、本実施の形態では、回転駆動部７６が駆動モータ７６１から駆動ギヤ７６２と従動ギヤ７６３を介して動力伝達する構成としたが、この構成に限定されない。回転駆動部７６は、各係合把持部７３を所定角度移動させて補正環５２を所定角度回転させる構成であればよく、例えば、駆動ギヤ７６２及び従動ギヤ７６３の間にさらにギヤ列が設けられていてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0049】

以上説明したように、本発明は、被加工物の厚みに応じて、容易に且つ精密にレーザー光線を被加工物の所定位置に集光させることができるという効果を有し、特に、被加工物にレーザー光線を照射して被加工物を加工するレーザー加工装置に有用である。

【符号の説明】

【0050】

１ レーザー加工装置
２ 保持手段
４ レーザー光線照射手段
５ 集光手段
６ 測定手段
７ 補正環回転手段
４２ 発振器
５１ 対物レンズ
５２ 補正環
５６ 凹凸部
６１ 集光点位置調整手段
７２ 回転部
７３ 係合把持部
７５ 移動部
７６ 回転駆動部
７７ 制御部
７８ 記憶部
８１ 分割ライン
８２ 改質域
Ｗ 被加工物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】