特開 2022-99713 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】P2022099713

(43)【公開日】2022-07-05

(54)【発明の名称】レーザー加工装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/00 20140101AFI20220628BHJP

   B23K 26/064 20140101ALI20220628BHJP

   H01L 21/301 20060101ALI20220628BHJP

【ＦＩ】

B23K26/00 Q

B23K26/00 M

B23K26/064 K

H01L21/78 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020213677

(22)【出願日】2020-12-23

(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】松田 匠悟

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 淳

【テーマコード（参考）】

4E168

5F063

【Ｆターム（参考）】

4E168AE01

4E168CA01

4E168CA06

4E168CB07

4E168CB15

4E168CB23

4E168DA02

4E168DA03

4E168DA04

4E168EA11

4E168EA17

4E168HA01

4E168JA12

4E168JA13

4E168KA15

5F063AA15

5F063AA28

5F063AA41

5F063AA48

5F063BA33

5F063BA43

5F063BA45

5F063BA47

5F063CB06

5F063CB07

5F063DD31

5F063DD32

5F063DE01

5F063DE11

5F063DE16

5F063DE33

5F063FF01

5F063FF05

(57)【要約】

【課題】光学部品の汚染を抑制しつつ、容易にトラブルを原因究明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、レーザー発振器２２と、レーザー発振器２２から発振されたレーザービーム２１を集光する集光器２３と、外部から遮断された箱２４の内部に配設され、レーザービーム２１をレーザー発振器２２から集光器２３へと導く光学部品２５と、を備え、箱２４の内部で生じたレーザービーム２１の散乱光２１１を受光可能な位置に一端側が配置された第一の光ファイバー３２と、箱２４の内部と外部とを連通するように箱２４に形成されかつ第一の光ファイバー３２の他端側に箱２４の内部側で接続され、受光した光を検知する光検知ユニット３０に接続される第二の光ファイバー３３に箱２４の外部側で着脱自在に接続される隔壁コネクタ３１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保持面を有するチャックテーブルと、
レーザー発振器と、
該レーザー発振器から発振されたレーザービームを集光する集光器と、
外部から遮断された箱の内部に配設され、該レーザービームを該レーザー発振器から該集光器へと導く光学部品と、
該チャックテーブルに保持された被加工物と該レーザービームの集光点とを相対的に移動させる移動ユニットと、
を備えるレーザー加工装置であって、
該箱の内部で生じたレーザービームの散乱光を受光可能な位置に一端側が配置された第一の光ファイバーと、
該箱の内部と外部とを連通するように該箱に形成されかつ該第一の光ファイバーの他端側に該箱の内部側で接続され、受光した光を検知する光検知ユニットに接続される第二の光ファイバーに該箱の外部側で着脱自在に接続される隔壁コネクタと、
を有する、レーザー加工装置。

【請求項2】

該散乱光を該第一の光ファイバーの該一端側の端面に向けて集光する集光レンズを更に有する、
請求項１に記載のレーザー加工装置。

【請求項3】

該隔壁コネクタと、該隔壁コネクタに接続された該第一の光ファイバーとは、複数設けられ、
該第二の光ファイバーは、複数の該隔壁コネクタのいずれかに変更可能に接続される、
請求項１または２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】

半導体ウェーハ等の被加工物を分割してチップ化するために、被加工物の表面に設定されたストリート（分割予定ライン）に沿ってレーザービームを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）。このようなレーザー加工装置は、レーザー発振器から発振したレーザービームを複数の光学部品を用いて集光レンズへと導き、被加工物に集光照射することで加工を行っている。これらの光学部品は、パーティクル等の付着による汚染で、加工点における出力低下やビーム形状の歪み等が起こらないように、外部から隔離された箱の内部に配設されるように構成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３－３２０４６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、箱の内部には、光学部品の他にも、トラブルの原因究明のために、レーザービームの散乱光を受光することによってパルス波形の取得やパーティクルの検知が可能な測定器が配置されている場合がある。このような測定器を備えるレーザー加工装置では、測定器自体からアウトガスが生じたり、校正等の定期交換の際に箱を開けるため内部にパーティクルが侵入したりして、測定器が光学部品の汚染源となってしまう可能性があった。

【0005】

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、光学部品の汚染を抑制しつつ、容易にトラブルを原因究明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】

【0006】

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保持面を有するチャックテーブルと、レーザー発振器と、該レーザー発振器から発振されたレーザービームを集光する集光器と、外部から遮断された箱の内部に配設され、該レーザービームを該レーザー発振器から該集光器へと導く光学部品と、該チャックテーブルに保持された被加工物と該レーザービームの集光点とを相対的に移動させる移動ユニットと、を備えるレーザー加工装置であって、該箱の内部で生じたレーザービームの散乱光を受光可能な位置に一端側が配置された第一の光ファイバーと、該箱の内部と外部とを連通するように該箱に形成され、かつ該第一の光ファイバーの他端側に該箱の内部側で接続され、受光した光を検知する光検知ユニットに接続される第二の光ファイバーに該箱の外部側で着脱自在に接続される隔壁コネクタと、を有する、ことを特徴とする。

【0007】

また、本発明のレーザー加工装置において、該散乱光を該第一の光ファイバーの該一端側の端面に向けて集光する集光レンズを更に有してもよい。

【0008】

また、本発明のレーザー加工装置において、該隔壁コネクタと、該隔壁コネクタに接続された該第一の光ファイバーとは、複数設けられ、該第二の光ファイバーは、複数の該隔壁コネクタのいずれかに変更可能に接続されてもよい。

【発明の効果】

【0009】

本願発明は、光学部品の汚染を抑制しつつ、容易にトラブルを原因究明することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【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。

【発明を実施するための形態】

【0011】

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。

【0012】

〔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。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。

【0013】

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、Ｘ軸方向移動ユニット４０と、Ｙ軸方向移動ユニット５０と、Ｚ軸方向移動ユニット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、ステルスダイシングによって被加工物１００の内部に改質層を形成する改質層形成加工、被加工物１００の表面に溝を形成する溝加工、または分割予定ラインに沿って被加工物１００を切断する切断加工等である。

【0014】

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）または炭化ケイ素（ＳｉＣ）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。

【0015】

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。

【0016】

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、Ｘ軸方向移動ユニット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、Ｘ軸方向移動ユニット４０およびＹ軸方向移動プレート１５を介して、Ｙ軸方向移動ユニット５０によりＹ軸方向に移動される。

【0017】

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。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２３（図２参照）は、レーザー加工装置１の装置本体２から立設した柱３に設置されるＺ軸方向移動ユニット６０に支持される。レーザービーム照射ユニット２０の詳細な構成については、後述にて説明する。

【0018】

Ｘ軸方向移動ユニット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。Ｘ軸方向移動ユニット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。Ｘ軸方向移動ユニット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。

【0019】

Ｘ軸方向移動ユニット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。Ｘ軸方向移動ユニット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。

【0020】

Ｙ軸方向移動ユニット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。Ｙ軸方向移動ユニット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。Ｙ軸方向移動ユニット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。

【0021】

Ｙ軸方向移動ユニット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。Ｙ軸方向移動ユニット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。

【0022】

Ｚ軸方向移動ユニット６０は、集光器２３（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、Ｚ軸方向移動ユニット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。Ｚ軸方向移動ユニット６０は、実施形態において、レーザービーム照射ユニット２０をＺ軸方向に移動させる。Ｚ軸方向移動ユニット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。

【0023】

Ｚ軸方向移動ユニット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２３（図２参照）をＺ軸方向に移動自在に支持する。Ｚ軸方向移動ユニット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。

【0024】

すなわち、Ｘ軸方向移動ユニット４０、Ｙ軸方向移動ユニット５０、およびＺ軸方向移動ユニット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。

【0025】

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２３（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。

【0026】

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、報知部を含んでもよい。報知部は、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。報知部は、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。

【0027】

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、Ｘ軸方向移動ユニット４０、Ｙ軸方向移動ユニット５０、Ｚ軸方向移動ユニット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。

【0028】

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Ｘ軸方向移動ユニット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、例えば、後述の出力測定ユニット２６によるレーザービーム２１の出力の測定データを取得する。制御ユニット９０は、例えば、後述の光検知ユニット３０から、レーザービーム２１の散乱光２１１のパルス波形を含む受光データを取得する。制御ユニット９０は、例えば、光検知ユニット３０から取得した受光データに基づいて、パーティクルを検知してもよい。

【0029】

次に、レーザービーム照射ユニット２０について、詳細に説明する。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。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。図２に示すように、レーザービーム照射ユニット２０は、レーザー発振器２２と、集光器２３と、箱２４と、光学部品２５と、出力測定ユニット２６と、隔壁コネクタ３１と、第一の光ファイバー３２と、集光器３４と、光検知ユニット３５と、第三の光ファイバー３６と、を含む。

【0030】

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。

【0031】

集光器２３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２３は、実施形態において、光学部品２５（ミラー）に導かれたレーザービーム２１を、被加工物１００に集光する。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２３は、レーザー加工装置１の装置本体２から立設した柱３に設置されるＺ軸方向移動ユニット６０に支持される（図１参照）。

【0032】

箱２４は、内側が密封されて外部から遮断された箱状に形成されている。箱２４は、実施形態において、光学部品２５と、出力測定ユニット２６と、第一の光ファイバー３２と、集光器３４と、を収容している。箱２４の内部と外部とを隔てる壁には、隔壁コネクタ３１が形成されている。

【0033】

光学部品２５は、箱２４の内部に配設される。光学部品２５は、レーザー発振器２２と集光器２３との間のレーザービーム２１の光路上に設けられる。光学部品２５は、レーザー発振器２２が発振したレーザービーム２１をレーザー発振器２２から集光器２３へと導く。光学部品２５は、本発明では少なくとも一つの光学部品２５を含み、実施形態では複数の光学部品２５－１、２５－２、２５－３、２５－４、２５－５を含む。実施形態において、複数の光学部品２５－１、２５－２、２５－３、２５－４、２５－５は、レーザービーム２１を反射するミラーを含む。

【0034】

例えば、レーザー発振器２２から発振されるレーザービーム２１がＵＶ（紫外線）の場合、ミラーには、ＵＶを反射する反射膜が形成される。ミラーに形成された反射膜は、レーザービーム２１のほとんどを反射するが、レーザービーム２１の数％程度を反射せずに透過する。また、レーザー発振器２２から発振されるレーザービーム２１は、ＵＶであっても、ＩＲ（赤外線）やグリーン等の波長の光が混在している場合がある。この場合、ミラーは、ＵＶ以外のＩＲやグリーン等のレーザービーム２１を反射せずに透過する。

【0035】

出力測定ユニット２６は、光学部品２５のミラーで反射されずに透過したレーザービーム２１の漏れ光の出力を測定する。出力測定ユニット２６は、実施形態において、光学部品２５－１を透過したレーザービーム２１の漏れ光の出力を測定する出力測定ユニット２６－１と、光学部品２５－５を透過したレーザービーム２１の漏れ光の出力を測定する出力測定ユニット２６－２と、を含む。

【0036】

出力測定ユニット２６は、例えば、位置検出素子（ＰＳＤ：Position Sensing Device）を含んでもよいし、サーモパイルパワーメータまたはフォトディテクタパワーメータ等であってもよい。ＰＳＤは、光が入射することによって流れる電流の電流値を測定する。例えば、制御ユニット９０は、ＰＳＤによって測定された電流値に基づいて、レーザービーム２１の漏れ光の出力に換算してもよい。出力測定ユニット２６がＰＳＤを含む場合、光量を均等に吸収するＮＤ（Neutral Density）フィルタを介してレーザービーム２１の漏れ光を受光してもよい。出力測定ユニット２６は、例えば、一定時間間隔毎に測定結果を制御ユニット９０へ出力する。

【0037】

出力測定ユニット２６の前方に、波長選択フィルタが設けられていてもよい。波長選択フィルタは、加工に使用する波長のレーザービーム２１のみを透過するフィルタである。例えば、レーザー発振器２２から発振されるレーザービーム２１がＵＶの場合、波長選択フィルタは、ＵＶのみを透過させる。波長選択フィルタは、例えば、バンドパスフィルタ、ダイクロイックフィルタ、ロングパスフィルタおよびショートパスフィルタのいずれか、またはこれらを組み合わせた構成のフィルタである。バンドパスフィルタは、特定の波長を任意に選択して透過させるフィルタである。ダイクロイックフィルタは、特定の波長領域の光を反射し、残りの波長領域の光を透過させるフィルタである。ロングパスフィルタは、所定の波長より長い波長の光を透過させるフィルタである。ショートパスフィルタは、所定の波長より短い波長の光を透過させるフィルタである。

【0038】

隔壁コネクタ３１は、箱２４の内部と外部とを連通するように箱２４に形成される。隔壁コネクタ３１が配置された箱２４の孔と隔壁コネクタ３１との間は、Ｏリングで箱２４の内部を密封している。隔壁コネクタ３１は、例えば、外気を完全に遮断する気密封止構造を有するハーメチック同軸コネクタである。ハーメチック同軸コネクタは、中のピンとハウジングとの隙間が低融点ガラス等で密封されているので、箱２４の内部の気圧が大気圧と違う状態（例えば、正圧や真空）でも耐えることが可能である。これにより、隔壁コネクタ３１からパーティクル等が侵入することを抑制できる。

【0039】

隔壁コネクタ３１は、箱２４の内部側に配置される第一の光ファイバー３２と、箱２４の外部側に配置される光検知ユニット３０に接続される第二の光ファイバー３３と、を接続する。隔壁コネクタ３１は、箱２４の内部側で、一端側が箱２４の内部の所定の位置に配置される第一の光ファイバー３２の他端側が接続される。隔壁コネクタ３１は、箱２４の外部側で、光検知ユニット３０に一端側が接続される第二の光ファイバー３３の他端側が着脱自在に接続される。

【0040】

第一の光ファイバー３２は、箱２４の内部に配置される。第一の光ファイバー３２は、箱２４の内部で生じたレーザービーム２１の散乱光２１１を受光可能な位置に一端側が配置される。第一の光ファイバー３２は、一端側の端面で、レーザービーム２１の散乱光２１１を受光する。第一の光ファイバー３２は、箱２４の内部側の隔壁コネクタ３１に他端側が接続される。

【0041】

隔壁コネクタ３１は、実施形態において、複数の隔壁コネクタ３１－１、３１－２を含む。第一の光ファイバー３２は、実施形態において、複数の隔壁コネクタ３１－１、３１－２にそれぞれ対応して他端側が接続される複数の第一の光ファイバー３２－１、３２－２を含む。第一の光ファイバー３２－１は、例えば、出力測定ユニット２６による散乱光２１１を受光する。第一の光ファイバー３２－２は、例えば、光学部品２５による散乱光２１１を受光する。

【0042】

光検知ユニット３０は、受光した光を検知する。光検知ユニット３０は、箱２４の外部に配置される。光検知ユニット３０には、第二の光ファイバー３３の一端側が接続される。光検知ユニット３０は、実施形態において、受光したレーザービーム２１の散乱光２１１の受光量により変化する電圧値を制御ユニット９０に出力するフォトダイオードである。光検知ユニット３０が出力する電圧値は、レーザービーム２１の散乱光２１１の受光量が多くなると高くなり、受光量が少なくなると低くなる。なお、光検知ユニット３０は、実施形態のフォトダイオードに限定されずに、本発明では、例えば、ＣＣＤ撮像素子またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）撮像素子等の撮像素子を備えた撮像ユニットでもよい。ＣＣＤ撮像素子またはＣＭＯＳ撮像素子を使用することで、散乱光２１１の散乱状態の変化からレーザービーム２１のポインティングの変化等を検知できる。また、光検知ユニット３０は、分光器でもよい。光検知ユニット３０が分光器である場合、散乱光２１１の波長成分の変化から迷光の増加等のレーザービーム照射ユニット２０の異常を検知できる。

【0043】

第二の光ファイバー３３は、箱２４の外部に配置される。第二の光ファイバー３３は、光検知ユニット３０に一端側が接続される。第二の光ファイバー３３は、箱２４の外部側の隔壁コネクタ３１に他端側が着脱自在に接続可能である。第二の光ファイバー３３は、他端側が、複数の隔壁コネクタ３１－１、３１－２のいずれかに変更可能に接続される。

【0044】

光検知ユニット３０は、第二の光ファイバー３３、隔壁コネクタ３１および第一の光ファイバー３２を介して、第一の光ファイバー３２が受光したレーザービーム２１の散乱光２１１を検知する。すなわち、光検知ユニット３０は、第二の光ファイバー３３が、隔壁コネクタ３１を介して第一の光ファイバー３２に接続されることで、箱２４の内部の散乱光２１１を箱２４の外部で検知することができる。第二の光ファイバー３３が隔壁コネクタ３１－１に接続される場合、光検知ユニット３０は、第一の光ファイバー３２－１が受光したレーザービーム２１の散乱光２１１を検知する。第二の光ファイバー３３が隔壁コネクタ３１－２に接続される場合、光検知ユニット３０は、第一の光ファイバー３２－２が受光したレーザービーム２１の散乱光２１１を検知する。

【0045】

集光器３４は、レーザービーム２１の散乱光２１１を、第一の光ファイバー３２の一端側の端面に向けて集光する。集光器３４は、箱２４の内部側において、第一の光ファイバー３２の一端側の近傍に設けられる。集光器３４は、実施形態において、レーザービーム２１の散乱光２１１を、第一の光ファイバー３２－１の一端側の端面に向けて集光する集光器３４－１と、レーザービーム２１の散乱光２１１を、第一の光ファイバー３２－２の一端側の端面に向けて集光する集光器３４－２と、を含む。なお、集光器３４は、レーザービーム２１の散乱光２１１の強度が高い場合、設けられなくてもよい。

【0046】

光検知ユニット３５は、箱２４の外部に配置される。光検知ユニット３０には、第三の光ファイバー３６の一端側が接続される。光検知ユニット３５は、第三の光ファイバー３６を介して、第三の光ファイバー３６が受光したレーザービーム２１の散乱光２１１を検知する。光検知ユニット３５は、実施形態において、光検知ユニット３０と同様に、受光したレーザービーム２１の散乱光２１１の受光量により変化する電圧値を制御ユニット９０に出力するフォトダイオードである。なお、光検知ユニット３５は、実施形態のフォトダイオードに限定されずに、本発明では、例えば、ＣＣＤ撮像素子またはＣＭＯＳ撮像素子等の撮像素子を備えた撮像ユニットでもよい。光検知ユニット３５が出力する電圧値は、レーザービーム２１の散乱光２１１の受光量が多くなると高くなり、受光量が少なくなると低くなる。

【0047】

第三の光ファイバー３６は、箱２４の外部に配置される。第三の光ファイバー３６は、箱２４の外部で生じたレーザービーム２１の散乱光２１１を受光可能な位置に一端側が配置される。より詳しくは、第三の光ファイバー３６は、被加工物１００の加工点の近傍で生じたレーザービーム２１の散乱光２１１を受光可能な位置に一端側が配置される。第三の光ファイバー３６は、一端側の端面で、レーザービーム２１の散乱光２１１を受光する。第三の光ファイバー３６は、光検知ユニット３５に他端側が接続される。

【0048】

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、箱２４の内部におけるレーザービーム２１の散乱光２１１を受光する第一の光ファイバー３２を箱２４の内部に配置し、隔壁コネクタ３１および第二の光ファイバー３３を介して検知する光検知ユニット３０を箱２４の外部に配置している。すなわち、箱２４の内部を密封した状態で、箱２４の内部におけるレーザービーム２１の散乱光２１１を箱２４の外部で検知することができるので、測定のために光検知ユニット３０を箱２４の内部に入れる必要がない。

【0049】

したがって、レーザー加工装置１の校正等の定期交換の際に箱２４を開けないので、箱２４の内部への大気の流入と共にパーティクルが侵入したり、光検知ユニット３０自体からのアウトガスが箱２４の内部へ侵入したりすることを防止することができる。これにより、パーティクル等の付着による光学部品２５の汚染リスクを低減できるので、光学部品２５の汚染に起因する、加工点における出力低下やビーム形状の歪み等を抑制することができる。

【0050】

また、隔壁コネクタ３１の外部側に第二の光ファイバー３３の他端側を接続することによって、光検知ユニット３０で第一の光ファイバー３２が受光したレーザービーム２１の散乱光２１１を検知できるので、光学部品の汚染を抑制しつつ、容易にトラブルを原因究明することができる。

【0051】

更に、実施形態では、隔壁コネクタ３１と第一の光ファイバー３２とを複数配置して、箱２４の外部から光検知ユニット３０に接続された第二の光ファイバーをいずれかの隔壁コネクタ３１に差し替えることができる。これにより、高額な光検知ユニット３０を複数用意することなく、複数箇所のレーザービーム２１の散乱光２１１のパルス波形の取得が可能である。

【0052】

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、光検知ユニット３０および第二の光ファイバー３３は、レーザー加工装置１に付属する専用のものであってもよい。

【0053】

また、例えば、出力測定ユニット２６によってレーザービーム２１の出力を測定する代わりに、光検知ユニット３０を利用してレーザービーム２１の出力を測定してもよい。光検知ユニット３０を利用する場合は、光検知ユニット３０が受光するレーザービーム２１の光量と出力との相関関係を予め取得しておき、光検知ユニット３０が受光した光量に基づいてレーザービーム２１の出力を特定する。レーザービーム２１の出力測定の所要時間は、サーモパイルパワーメータの場合に数ｓｅｃであるのに対し、光検知ユニット３０のフォトダイオードの場合に数ｍｓｅｃである。

【符号の説明】

【0054】

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
２１１ 散乱光
２２ レーザー発振器
２３ 集光器
２４ 箱
２５、２５－１、２５－２、２５－３、２５－４、２５－５ 光学部品
２６、２６－１、２６－２ 出力測定ユニット
３０ 光検知ユニット
３１、３１－１、３１－２ 隔壁コネクタ
３２、３２－１、３２－２ 第一の光ファイバー
３３ 第二の光ファイバー
３４、３４－１、３４－２ 集光器
３５ 光検知ユニット
３６ 第三の光ファイバー
１００ 被加工物

【図1】

【図2】