特開 2022-104341 レーザー加工装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022104341

(43)【公開日】2022-07-08

(54)【発明の名称】レーザー加工装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/00 20140101AFI20220701BHJP

【ＦＩ】

B23K26/00 Q

B23K26/00 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020219500

(22)【出願日】2020-12-28

(71)【出願人】

【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】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】布垣 俊武

(72)【発明者】

【氏名】井田 一彦

(72)【発明者】

【氏名】上山 春樹

【テーマコード（参考）】

4E168

【Ｆターム（参考）】

4E168AE01

4E168CB07

4E168DA60

4E168EA11

4E168JA12

4E168JA13

4E168KA15

(57)【要約】

【課題】アクチュエータ起因の加工異常を早期発見して加工不良を抑制すると共に、不良原因の切り分け作業による作業工数および装置のダウンタイムを削減することができるレーザー加工装置を提供すること。
【解決手段】レーザー加工装置は、レーザービーム照射ユニットの集光器３０が、凹レンズ３１と、凹レンズ３１と所定の間隔をもって配設された凸レンズ３３と、凹レンズ３１に対する凸レンズ３３の距離を変更するアクチュエータ３４と、凹レンズ３１と凸レンズ３３との距離を測定する距離測定ユニット３５と、を有する。また、レーザー加工装置１の制御ユニット９０は、アクチュエータ３４の変位量を指示する指示部９１と、距離測定ユニット３５によって測定された凹レンズ３１と凸レンズ３３との距離が指示部９１の指示通りに変位しているか否かを判断する判断部９４と、を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被加工物を保持するチャックテーブルと、
該チャックテーブル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ビームを該被加工物の内部に集光点を位置づけて照射し加工を施すレーザービーム照射ユニットと、
該チャックテーブルと該レーザービームの集光点とを相対的に加工送りする加工送りユニットと、
各構成要素を制御する制御ユニットと、
を含むレーザー加工装置であって、
該レーザービーム照射ユニットは、
レーザー発振器と、
該レーザー発振器が発振したレーザービームを集光する集光器と、
を含み、
該集光器は、
凹レンズと、該凹レンズと所定の間隔をもって配設された凸レンズと、
該凹レンズに対する該凸レンズの距離を変更するアクチュエータと、
該凹レンズと該凸レンズとの距離を測定する距離測定ユニットと、
を有し、
該制御ユニットは、
該アクチュエータの変位量を指示する指示部と、
該距離測定ユニットによって測定された該凹レンズと該凸レンズとの距離が該指示部の指示通りに変位しているか否かを判断する判断部と、
を有することを特徴とする、レーザー加工装置。

【請求項2】

該制御ユニットは、
該指示部によって指示するアクチュエータの変位量を所定量ずつ変化させた際の、該指示部が指示した変位量に対応する該凹レンズと該凸レンズとの距離または変位量をデータとして記憶する記憶部を有することを特徴とする、
請求項１に記載のレーザー加工装置。

【請求項3】

該制御ユニットは、
所定のタイミングで新たに取得した該データと、既に該記憶部に記憶されている該データとを比較する比較部と、
該比較部で比較したデータが所定値以上の差を有している場合に警告を報知する報知部と、
を有することを特徴とする、
請求項２に記載のレーザー加工装置。

【請求項4】

該アクチュエータは、ピエゾ素子を含むことを特徴とする、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレーザー加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザー加工装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体ウェーハのような被加工物を加工するために、被加工物に対して透過性を有する波長のレーザービームを被加工物の内部に集光点を位置付けて照射するレーザー加工装置が用いられる（特許文献１参照）。

【0003】

このようなレーザー加工装置を用いて被加工物に内部加工を施す際には、レーザー発振器から発振されたレーザービームを集光器で集光して被加工物に照射しているが、被加工物の内部で発生する球面収差によって、所望の加工が施せない場合がある。そこで、集光器に含まれるレンズ群のレンズ間距離をアクチュエータにより調整することで、球面収差を補正し、所望の加工を実現する技術が提案されている（特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６－１１１１４３号公報

【特許文献2】特開２０１９－０４２７４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、レンズ間距離を調整するアクチュエータが輸送時または清掃時の衝撃や経年劣化等により故障した場合、加工結果に異常が発生する。しかしながら、加工結果に異常が発生する原因は様々な要因が考えられるため、アクチュエータ起因の異常なのか、その他の要素に起因する異常なのかの切り分け作業が必要である。また、加工結果の異常が発生してからでないと気付くことができず、加工不良を未然に防ぐことができないという課題があった。

【0006】

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、アクチュエータ起因の加工異常を早期発見して加工不良を抑制すると共に、不良原因の切り分け作業による作業工数および装置のダウンタイムを削減することができるレーザー加工装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のレーザー加工装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブル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ビームを該被加工物の内部に集光点を位置づけて照射し加工を施すレーザービーム照射ユニットと、該チャックテーブルと該レーザービームの集光点とを相対的に加工送りする加工送りユニットと、各構成要素を制御する制御ユニットと、を含むレーザー加工装置であって、該レーザービーム照射ユニットは、レーザー発振器と、該レーザー発振器が発振したレーザービームを集光する集光器と、を含み、該集光器は、凹レンズと、該凹レンズと所定の間隔をもって配設された凸レンズと、該凹レンズに対する該凸レンズの距離を変更するアクチュエータと、該凹レンズと該凸レンズとの距離を測定する距離測定ユニットと、を有し、該制御ユニットは、該アクチュエータの変位量を指示する指示部と、該距離測定ユニットによって測定された該凹レンズと該凸レンズとの距離が該指示部の指示通りに変位しているか否かを判断する判断部と、を有することを特徴とする。

【0008】

また、本発明のレーザー加工装置において、該制御ユニットは、該指示部によって指示するアクチュエータの変位量を所定量ずつ変化させた際の、該指示部が指示した変位量に対応する該凹レンズと該凸レンズとの距離または変位量をデータとして記憶する記憶部を有してもよい。

【0009】

また、本発明のレーザー加工装置において、該制御ユニットは、所定のタイミングで新たに取得したデータと、既に該記憶部に記憶されている該データとを比較する比較部と、該比較部で比較したデータが所定値以上の差を有している場合に警告を報知する報知部と、を有してもよい。

【0010】

また、本発明のレーザー加工装置において、該アクチュエータは、ピエゾ素子を含んでもよい。

【発明の効果】

【0011】

本願発明は、アクチュエータ起因の加工異常を早期発見して加工不良を抑制すると共に、不良原因の切り分け作業による作業工数および装置のダウンタイムを削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、実施形態に係るレーザー加工装置の構成例を示す斜視図である。

【図2】図２は、図１に示されたレーザー加工装置のレーザービーム照射ユニットの概略構成を説明する説明図である。

【図3】図３は、アクチュエータへの印加電圧と凸レンズの変位量との関係の一例を示す説明図である。

【図4】図４は、アクチュエータへの印加電圧と凸レンズの変位量との関係の別の一例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。更に、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換または変更を行うことができる。

【0014】

〔実施形態〕
まず、本発明の実施形態に係るレーザー加工装置１の構成について図面に基づいて説明する。図１は、実施形態に係るレーザー加工装置１の構成例を示す斜視図である。図２は、図１に示されたレーザー加工装置１のレーザービーム照射ユニット２０の概略構成を模式的に示す模式図である。以下の説明において、Ｘ軸方向は、水平面における一方向である。Ｙ軸方向は、水平面において、Ｘ軸方向に直交する方向である。Ｚ軸方向は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に直交する方向である。Ｚ軸方向は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に直交する方向である。実施形態のレーザー加工装置１は、加工送り方向がＸ軸方向であり、割り出し送り方向がＹ軸方向である。

【0015】

図１に示すように、レーザー加工装置１は、チャックテーブル１０と、レーザービーム照射ユニット２０と、加工送りユニット４０と、割り出し送りユニット５０と、集光点位置調整ユニット６０と、撮像ユニット７０と、表示ユニット８０と、制御ユニット９０と、を備える。実施形態に係るレーザー加工装置１は、チャックテーブル１０に保持された被加工物１００に対して、レーザービーム照射ユニット２０によってレーザービーム２１を照射することにより、被加工物１００を加工する装置である。レーザー加工装置１による被加工物１００の加工は、例えば、被加工物１００に対して透過性を有する波長のレーザービーム２１によって被加工物１００の内部に剥離層を形成する剥離層形成加工等である。

【0016】

被加工物１００は、実施形態において、シリコン（Ｓｉ）、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、またはリチウムタンタレート（ＬｉＴａ_３）等を基板とする円板状の半導体デバイスウェーハ、光デバイスウェーハ等のウェーハである。なお、被加工物１００は実施形態に限定されず、本発明では円板状でなくともよい。被加工物１００は、例えば、環状フレーム１１０が貼着されかつ被加工物１００の外径よりも大径なテープ１１１が被加工物１００の裏面に貼着されて、環状フレーム１１０の開口内に支持される。

【0017】

チャックテーブル１０は、被加工物１００を保持面１１で保持する。保持面１１は、ポーラスセラミック等から形成された円板形状である。保持面１１は、実施形態において、水平方向と平行な平面である。保持面１１は、例えば、真空吸引経路を介して真空吸引源と接続している。チャックテーブル１０は、保持面１１上に載置された被加工物１００を吸引保持する。チャックテーブル１０の周囲には、被加工物１００を支持する環状フレーム１１０を挟持するクランプ部１２が複数配置されている。

【0018】

チャックテーブル１０は、回転ユニット１３によりＺ軸方向と平行な軸心回りに回転される。回転ユニット１３は、Ｘ軸方向移動プレート１４に支持される。回転ユニット１３およびチャックテーブル１０は、Ｘ軸方向移動プレート１４を介して、加工送りユニット４０によりＸ軸方向に移動される。回転ユニット１３およびチャックテーブル１０は、Ｘ軸方向移動プレート１４、加工送りユニット４０およびＹ軸方向移動プレート１５を介して、割り出し送りユニット５０によりＹ軸方向に移動される。

【0019】

図２に示すように、レーザービーム照射ユニット２０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物１００に対してパルス状のレーザービーム２１を照射するユニットである。なお、図２の矢印は、加工送り時のチャックテーブル１０の移動方向を示す。レーザービーム照射ユニット２０は、レーザー発振器２２と、アッテネータ２３と、ミラー２４と、集光器３０と、を含む。

【0020】

レーザー発振器２２は、被加工物１００を加工するための所定の波長を有するレーザービーム２１を発振する。レーザービーム照射ユニット２０が照射するレーザービーム２１は、被加工物１００に対して透過性または吸収性を有する波長である。

【0021】

アッテネータ２３は、レーザー発振器２２が発振したレーザービーム２１の出力を調整する。アッテネータ２３は、例えば、１／２波長板、ビームスプリッタ、およびビームダンパ等を備える。１／２波長板は、回動角度に応じてレーザー発振器２２が発振したレーザービーム２１の直線偏光方向を変化させる。ビームスプリッタは、１／２波長板を通過したレーザービーム２１のうち、所定の直線偏光方向を有するレーザービーム２１をビームダンパに向けて反射し、所定の直線偏光方向以外の直線偏光方向を有するレーザー光線をミラー２４に向けて透過する。

【0022】

ミラー２４は、レーザー発振器２２と集光器３０との間のレーザービーム２１の光路上に設けられる。ミラー２４は、レーザー発振器２２が発振したレーザービーム２１を反射して、レーザー発振器２２から集光器３０へと導く。実施形態において、ミラー２４は、アッテネータ２３によって出力を調整されたレーザービーム２１を、集光器３０へ向けて反射する。

【0023】

集光器３０は、レーザー発振器２２から発振されたレーザービーム２１を、チャックテーブル１０の保持面１１に保持された被加工物１００に集光して、被加工物１００に照射させる。集光器３０は、実施形態において、ミラー２４に導かれたレーザービーム２１を、被加工物１００に集光する。集光器３０は、凹レンズ３１と、集光点位置調整手段３２と、凸レンズ３３と、アクチュエータ３４と、距離測定ユニット３５と、を含む。

【0024】

凹レンズ３１は、レーザー発振器２２から発振されたレーザービーム２１の光路上に設けられる。凹レンズ３１は、集光器３０において、凸レンズ３３より前段に設けられる。凹レンズ３１は、凹レンズ支持部３１１に支持される。凹レンズ支持部３１１は、集光点位置調整手段３２によってＺ軸方向に移動自在に支持される。

【0025】

集光点位置調整手段３２は、凹レンズ３１の凹レンズ支持部３１１を、Ｚ軸方向に移動自在に支持する。集光点位置調整手段３２は、周知のナット３２１と、周知のボールねじ３２２と、周知のパルスモータ３２３と、を含む。ナット３２１は、凹レンズ３１の凹レンズ支持部３１１に固定される。ボールねじ３２２は、Ｚ軸方向に平行な軸心回りに回転自在に設けられる。パルスモータ３２３は、ボールねじ３２２を軸心回りに回転させる。ナット３２１は、ボールねじ３２２が軸心回りに回転することによって、Ｚ軸方向に移動する。すなわち、ナット３２１に固定された凹レンズ支持部３１１に支持される凹レンズ３１は、パルスモータ３２３がボールねじ３２２を軸心回りに回転させることによって、Ｚ軸方向に移動する。

【0026】

凸レンズ３３は、レーザー発振器２２から発振されたレーザービーム２１の光路上に設けられる。凸レンズ３３は、集光器３０において、凹レンズ３１と所定の間隔をもって、凹レンズ３１より後段に設けられる。凸レンズ３３は、凸レンズ支持部３３１に支持される。凸レンズ支持部３３１は、凹レンズ支持部３１１の下方に配置される。凸レンズ３３は、アクチュエータ３４を介して凹レンズ３１に支持される。

【0027】

凸レンズ３３は、第一の凸レンズ３３２と、第二の凸レンズ３３３と、第三の凸レンズ３３４と、を含む。第一の凸レンズ３３２、第二の凸レンズ３３３、および第三の凸レンズ３３４は、互いにＺ軸方向に間隔をおいて配置される。第一の凸レンズ３３２、第二の凸レンズ３３３、および第三の凸レンズ３３４は、凸レンズ支持部３３１に支持される。

【0028】

アクチュエータ３４は、凹レンズ３１に対する凸レンズ３３の距離を変更する。アクチュエータ３４は、凹レンズ支持部３１１の下端と凸レンズ支持部３３１の上端との間に設けられる。アクチュエータ３４は、例えば実施形態において、ピエゾ素子と、拡大機構と、を含む。

【0029】

ピエゾ素子は、電源を有する制御ユニット９０に接続される。ピエゾ素子は、制御ユニット９０から印加される電圧の大きさに対応して伸縮する。ピエゾ素子の変位量は、例えば、０μｍ以上５００μｍ以下である。

【0030】

拡大機構は、例えば、上端が凹レンズ支持部３１１の下端に接続し、下端が凸レンズ支持部３３１の上端に接続する。拡大機構は、ピエゾ素子の伸縮の変位量を拡大して、凹レンズ支持部３１１に対する凸レンズ支持部３３１の変位量に変換する。拡大機構は、例えば、数μｍのピエゾ素子の動きを、数１００μｍの動きに変換する。

【0031】

すなわち、アクチュエータ３４は、ピエゾ素子に電圧が印加されることにより、電圧の大きさに応じて、凹レンズ３１に対する凸レンズ３３の距離を変更する。アクチュエータ３４は、実施形態のピエゾアクチュエータに限定されず、ボイスコイルアクチュエータであってもよい。

【0032】

距離測定ユニット３５は、凹レンズ３１と凸レンズ３３との距離を測定する。距離測定ユニット３５は、実施形態では静電容量センサを含むが、本発明では凹レンズ３１と凸レンズ３３との距離の変位を検出できるものであればよく、例えば、歪みゲージを含んでもよい。距離測定ユニット３５は、実施形態において、凸レンズ支持部３３１の上端面に固定される。距離測定ユニット３５は、凹レンズ支持部３１１の下端面までの距離３５１を測定する。距離測定ユニット３５は、測定した距離３５１のデータを、制御ユニット９０へ出力する。

【0033】

なお、実施形態において、距離測定ユニット３５の静電容量センサ自体が測定する距離３５１は、凹レンズ支持部３１１の下端面と距離測定ユニット３５（静電容量センサ）の電極の端面との距離である。したがって、例えば、凹レンズ支持部３１１の下端面から凹レンズ３１までの予め測定した距離と、距離測定ユニット３５の電極の端面から凸レンズ３３までの予め測定した距離とを調整値として、距離測定ユニット３５が測定した距離３５１に加算することによって、凹レンズ３１と凸レンズ３３との実際の距離に変換することができる。

【0034】

図１に示すように、加工送りユニット４０は、チャックテーブル１０と、レーザービーム照射ユニット２０とを加工送り方向であるＸ軸方向に相対的に移動させるユニットである。加工送りユニット４０は、実施形態において、チャックテーブル１０をＸ軸方向に移動させる。加工送りユニット４０は、実施形態において、レーザー加工装置１の装置本体２上に設置されている。

【0035】

加工送りユニット４０は、Ｘ軸方向移動プレート１４をＸ軸方向に移動自在に支持する。加工送りユニット４０は、周知のボールねじ４１と、周知のパルスモータ４２と、周知のガイドレール４３と、を含む。ボールねじ４１は、軸心回りに回転自在に設けられる。パルスモータ４２は、ボールねじ４１を軸心回りに回転させる。ガイドレール４３は、Ｘ軸方向移動プレート１４をＸ軸方向に移動自在に支持する。ガイドレール４３は、Ｙ軸方向移動プレート１５に固定して設けられる。

【0036】

割り出し送りユニット５０は、チャックテーブル１０と、レーザービーム照射ユニット２０とを割り出し送り方向であるＹ軸方向に相対的に移動させるユニットである。割り出し送りユニット５０は、実施形態において、チャックテーブル１０をＹ軸方向に移動させる。割り出し送りユニット５０は、実施形態において、レーザー加工装置１の装置本体２上に設置されている。

【0037】

割り出し送りユニット５０は、Ｙ軸方向移動プレート１５をＹ軸方向に移動自在に支持する。割り出し送りユニット５０は、周知のボールねじ５１と、周知のパルスモータ５２と、周知のガイドレール５３と、を含む。ボールねじ５１は、軸心回りに回転自在に設けられる。パルスモータ５２は、ボールねじ５１を軸心回りに回転させる。ガイドレール５３は、Ｙ軸方向移動プレート１５をＹ軸方向に移動自在に支持する。ガイドレール５３は、装置本体２に固定して設けられる。

【0038】

集光点位置調整ユニット６０は、集光器３０（図２参照）によって集光されたレーザービーム２１の集光点を、チャックテーブル１０の保持面１１に垂直な光軸方向に移動させるユニットである。より詳しくは、集光点位置調整ユニット６０は、チャックテーブル１０と、レーザービーム照射ユニット２０とを集光点位置調整方向であるＺ軸方向に相対的に移動させる。集光点位置調整ユニット６０は、実施形態において、レーザービーム照射ユニット２０のうち、少なくとも集光器３０をＺ軸方向に移動させる。集光点位置調整ユニット６０は、実施形態において、レーザー加工装置１の装置本体２から立設した柱３に設置されている。

【0039】

集光点位置調整ユニット６０は、レーザービーム照射ユニット２０のうち、少なくとも集光器３０をＺ軸方向に移動自在に支持する。集光点位置調整ユニット６０は、周知のボールねじ６１と、周知のパルスモータ６２と、周知のガイドレール６３と、を含む。ボールねじ６１は、軸心回りに回転自在に設けられる。パルスモータ６２は、ボールねじ６１を軸心回りに回転させる。ガイドレール６３は、レーザービーム照射ユニット２０をＺ軸方向に移動自在に支持する。ガイドレール６３は、柱３に固定して設けられる。なお、集光点位置調整ユニット６０は、集光器３０の凹レンズ３１をＺ軸方向に移動自在に支持する集光点位置調整手段３２と同一のものでもよいし、レーザービーム照射ユニット２０の他の光学部品（例えば、ミラー２４）を集光器３０とともにＺ軸方向に移動自在に支持するものであってもよい。

【0040】

すなわち、加工送りユニット４０、割り出し送りユニット５０、および集光点位置調整ユニット６０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物１００とレーザービーム２１の集光点とを相対的に移動させる移動ユニットである。

【0041】

撮像ユニット７０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物１００を撮像する。撮像ユニット７０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物１００を撮像するＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラまたは赤外線カメラを含む。撮像ユニット７０は、例えば、レーザービーム照射ユニット２０の集光器３０（図２参照）に隣接するように固定されている。撮像ユニット７０は、被加工物１００を撮像して、被加工物１００とレーザービーム照射ユニット２０との位置合わせを行うアライメントを遂行するための画像を得て、得た画像を制御ユニット９０に出力する。

【0042】

表示ユニット８０は、液晶表示装置等により構成される表示部である。表示ユニット８０は、例えば、加工条件の設定画面、撮像ユニット７０が撮像した被加工物１００の状態、加工動作の状態等を、表示面に表示させる。表示ユニット８０の表示面がタッチパネルを含む場合、表示ユニット８０は、入力部を含んでもよい。入力部は、オペレータが加工内容情報を登録する等の各種操作を受付可能である。入力部は、キーボード等の外部入力装置であってもよい。表示ユニット８０は、表示面に表示される情報や画像が入力部等からの操作により切り換えられる。表示ユニット８０は、報知装置を含んでもよい。報知装置は、音および光の少なくとも一方を発してレーザー加工装置１のオペレータに予め定められた報知情報を報知する。報知装置は、スピーカーまたは発光装置等の外部報知装置であってもよい。

【0043】

制御ユニット９０は、レーザー加工装置１の上述した各構成要素をそれぞれ制御して、被加工物１００に対する加工動作をレーザー加工装置１に実行させる。制御ユニット９０は、レーザービーム照射ユニット２０、加工送りユニット４０、割り出し送りユニット５０、集光点位置調整ユニット６０、撮像ユニット７０、および表示ユニット８０を制御する。制御ユニット９０は、演算手段としての演算処理装置と、記憶手段としての記憶装置と、通信手段としての入出力インターフェース装置と、を含むコンピュータである。演算処理装置は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のマイクロプロセッサを含む。記憶装置は、ＲＯＭ（Read Only Memory）またはＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを有する。演算処理装置は、記憶装置に格納された所定のプログラムに基づいて各種の演算を行う。演算処理装置は、演算結果に従って、入出力インターフェース装置を介して各種制御信号を上述した各構成要素に出力し、レーザー加工装置１の制御を行う。

【0044】

制御ユニット９０は、例えば、撮像ユニット７０に被加工物１００を撮像させる。制御ユニット９０は、例えば、撮像ユニット７０によって撮像した画像の画像処理を行う。制御ユニット９０は、例えば、画像処理によって被加工物１００の加工ラインを検出する。制御ユニット９０は、例えば、レーザービーム２１の集光点である加工点が加工ラインに沿って移動するように加工送りユニット４０を駆動させると共に、レーザービーム照射ユニット２０にレーザービーム２１を照射させる。制御ユニット９０は、距離測定ユニット３５による測定結果を取得する。図２に示すように、制御ユニット９０は、指示部９１と、記憶部９２と、比較部９３と、判断部９４と、報知部９５と、を有する。

【0045】

指示部９１は、集光器３０のアクチュエータ３４の変位量を指示する。指示部９１は、実施形態において、アクチュエータ３４を変位させる変位量に対応して、ピエゾ素子に所定の大きさの電圧を印加する。

【0046】

記憶部９２は、指示部９１によって指示するアクチュエータ３４の変位量を所定量ずつ変化させた際の、指示部９１が指示した変位量に対応する凹レンズ３１と凸レンズ３３との距離を、データとして記憶する。記憶部９２は、指示部９１が指示した変位量の代わりに、アクチュエータ３４への印加電圧を、データとして記憶してもよい。また、記憶部９２は、凹レンズ３１と凸レンズ３３との距離の代わりに、凹レンズ３１と凸レンズ３３との距離の変位量を、データとして記憶してもよい（例えば、図３および図４のデータ９２１、９２２－１、９２２－２）。記憶部９２は、指示部９１が指示したアクチュエータ３４の変位量と、距離測定ユニット３５によって測定された凹レンズ３１と凸レンズ３３との距離の変位量との関係を、データとして記憶する。

【0047】

比較部９３は、所定のタイミングで新たに取得したデータ（例えば、図３のデータ９２２－１、および図４のデータ９２２－２）と、既に記憶部９２に記憶されているデータ（例えば、図３および図４のデータ９２１）とを比較する。アクチュエータ３４に不具合がある場合、凹レンズ３１と凸レンズ３３との距離が、指示部９１の指示通りに変位していない可能性がある。すなわち、既に記憶部９２に記憶されているデータとは、アクチュエータ３４が正常時である際に予め取得したデータである。所定のタイミングで新たに取得したデータとは、レーザー加工装置１の校正等の際に取得するデータである。

【0048】

判断部９４は、比較部９３による比較結果を取得する。判断部９４は、距離測定ユニット３５によって測定された凹レンズ３１と凸レンズ３３との距離が指示部９１の指示通りに変位しているかどうかを判断する。すなわち、判断部９４は、比較部９３の比較結果に基づいて、所定のタイミングで新たに取得したデータと既に記憶部９２に記憶されているデータとに所定値以上の差（例えば、図３の差９３１－１、および図４の差９３１－２）があるか否かを判断する。

【0049】

判断部９４は、所定のタイミングで新たに取得したデータと既に記憶部９２に記憶されているデータとに所定値以上の差がないと判断すると、距離測定ユニット３５によって測定された凹レンズ３１と凸レンズ３３との距離が指示部９１の指示通りに変位していると判断する。また、判断部９４は、所定のタイミングで新たに取得したデータと既に記憶部９２に記憶されているデータとに所定値以上の差があると判断すると、距離測定ユニット３５によって測定された凹レンズ３１と凸レンズ３３との距離が指示部９１の指示通りに変位していないと判断する。

【0050】

報知部９５は、判断部９４が比較部９３で比較したデータが所定値以上の差を有していると判断した場合に警告を報知する。報知部９５は、例えば、音および光の少なくともいずれかを発して、レーザー加工装置１のオペレータに予め設定された警告を報知する。報知部９５は、表示ユニット８０に含まれる報知装置または外部報知装置に警告を報知させてもよい。また、報知部９５は、判断部９４が比較部９３で比較したデータが所定値以上の差を有していないと判断した場合に警告を報知することがない。

【0051】

図３は、アクチュエータ３４への印加電圧と凸レンズ３３の変位量との関係の一例を示す説明図である。図４は、アクチュエータ３４への印加電圧と凸レンズ３３の変位量との関係の別の一例を示す説明図である。図３および図４の横軸は、制御ユニット９０の指示部９１が指示したアクチュエータ３４の変位量に基づくアクチュエータ３４への印加電圧［Ｖ］を示す。図３および図４の縦軸は、凹レンズ３１に対する凸レンズ３３の距離の変位量［μｍ］を示す。

【0052】

図３および図４に示すデータ９２１は、指示部９１によって指示するアクチュエータ３４の変位量を所定量ずつ変化させた際の、指示部９１が印加した印加電圧に対応する凹レンズ３１に対する凸レンズ３３の変位量について、既に記憶部９２に記憶されているデータである。すなわち、データ９２１は、アクチュエータ３４が正常である際のデータである。上述の通り、実施形態のアクチュエータ３４は、ピエゾ素子を含む。ピエゾ素子に印加される印加電圧と変位量との関係は、比例関係を示す。したがって、データ９２１に示すように、アクチュエータ３４が正常である場合、アクチュエータ３４に印加される印加電圧と、アクチュエータ３４によって変位する凸レンズ３３の変位量との関係は、比例関係を示す。

【0053】

図３に示すデータ９２２－１は、指示部９１によって指示するアクチュエータ３４の変位量を所定量ずつ変化させた際の、指示部９１が印加した印加電圧に対応する凹レンズ３１に対する凸レンズ３３の変位量について、所定のタイミングで新たに取得したデータである。図３に示すように、印加電圧が０Ｖ以上約４．２Ｖ以下の範囲において、新たに取得したデータ９２２－１は、既に記憶されているデータ９２１と一致して、比較部９３で比較したデータ９２１、９２２－１が所定値以上の差を有していない。しかしながら、新たに取得したデータ９２２－１は、印加電圧が約４．２Ｖ以上の範囲において、変位量が増加しない。

【0054】

これに対し、既に記憶されているデータ９２１は、印加電圧が約４．２Ｖ以上の範囲においても、印加電圧が０Ｖ以上約４．２Ｖ以下の範囲と同様に、印加電圧と凸レンズ３３の変位量との関係が比例関係を示す。すなわち、印加電圧が約４．２Ｖ以上の範囲において、新たに取得したデータ９２２－１と既に記憶されているデータ９２１とに所定値以上の差９３１－１が生じているため、アクチュエータ３４は、印加電圧が約４．２Ｖ以上の範囲で正常に動作していないことを示す。

【0055】

図４に示すデータ９２２－２は、指示部９１によって指示するアクチュエータ３４の変位量を所定量ずつ変化させた際の、指示部９１が印加した印加電圧に対応する凹レンズ３１に対する凸レンズ３３の変位量について、所定のタイミングで新たに取得したデータである。図４に示すように、新たに取得したデータ９２２－２は、印加電圧が０Ｖ以上約３Ｖ以下の範囲において、変位量が増加せず、印加電圧が約３Ｖ以上の範囲において変位量が増加する。

【0056】

これに対し、既に記憶されているデータ９２１は、印加電圧が０Ｖ以上の範囲において、印加電圧と凸レンズ３３の変位量との関係が比例関係を示す。すなわち、印加電圧が０Ｖ以上の範囲において、新たに取得したデータ９２２－２と既に記憶されているデータ９２１とに所定値以上の差９３１－２が生じているため、アクチュエータ３４は、印加電圧が０Ｖ以上の範囲で正常に動作していないことを示す。

【0057】

以上説明したように、実施形態に係るレーザー加工装置１は、距離測定ユニット３５によって測定された凹レンズ３１と凸レンズ３３との距離が、指示部９１が指示した指示通りにアクチュエータ３４が変位しているか否かを判断する。これにより、アクチュエータ３４に指示した変位量と、凸レンズ３３の実際の変位量とが一致している否かどうかを確認できるので、アクチュエータ３４が正常に動作しているか、すなわち、アクチュエータ３４が故障していないかを確認することができる。したがって、加工不良を未然に防ぐことが可能となるだけでなく、アクチュエータ３４起因の加工異常を早期発見して加工不良を抑制すると共に、不良原因の切り分け作業による作業工数および装置のダウンタイムを削減することができる。

【0058】

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、凹レンズ３１および凸レンズ３３は、実施形態の構成に限定されない。本発明は、集光器３０を複数の組みレンズで構成する場合であって、組みレンズの距離を調整する際にピアゾ素子等を含むアクチュエータ３４を使用している場合に適用できる。

【0059】

また、レーザービーム照射ユニット２０は、必ずしもアッテネータ２３を含まなくてもよく、レーザー発振器２２がレーザービーム２１の出力を制御してもよい。

【符号の説明】

【0060】

１ レーザー加工装置
１０ チャックテーブル
１１ 保持面
２０ レーザービーム照射ユニット
２１ レーザービーム
２２ レーザー発振器
３０ 集光器
３１ 凹レンズ
３３ 凸レンズ
３４ アクチュエータ
３５ 距離測定ユニット
３５１ 距離
４０ 加工送りユニット
９０ 制御ユニット
９１ 指示部
９２ 記憶部
９２１、９２２－１、９２２－２ データ
９３ 比較部
９３１－１、９３１－２ 差
９４ 判断部
９５ 報知部
１００ 被加工物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】