特許 7550021 レーザー加工装置およびレーザービームの観察方法

(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】2024-09-04

(45)【発行日】2024-09-12

(54)【発明の名称】レーザー加工装置およびレーザービームの観察方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/00 20140101AFI20240905BHJP

【ＦＩ】

B23K26/00 M

B23K26/00 Q

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020183580

(22)【出願日】2020-11-02

(65)【公開番号】P2022073540

(43)【公開日】2022-05-17

【審査請求日】2023-09-25

(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】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】九鬼 潤一

【審査官】柏原 郁昭

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－０７７０４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６００２７０６（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２００６－０４９６０６（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、
レーザービームを発振するレーザー発振器と、
方向転換ミラーと、
該レーザー発振器によって発振されて該方向転換ミラーにより反射されたレーザービームを集光して該チャックテーブルに保持された被加工物へと集光照射する第一の集光器と、
を備えたレーザー加工装置であって、
被加工物に照射されるレーザービームの集光点の状態を擬似的に観察する観察ユニットを有し、
該観察ユニットは、
該チャックテーブルの保持面とは異なる方向にレーザービームを集光する第二の集光器と、
該第二の集光器によって集光されたレーザービームを拡大する顕微鏡と、
該顕微鏡によって拡大されたレーザービームの集光点を観察する撮像素子と、
を備え、
該方向転換ミラーは、
該レーザー発振器と該第二の集光器との間の光路上に着脱自在に配置され、
該光路上に配置されている状態では、該レーザービームを該第一の集光器に向けて反射するとともに、該レーザービームの漏れ光を透過させ、
該方向転換ミラーが該光路上から取り外されている状態では、該レーザービームが該第二の集光器および該顕微鏡を介して該撮像素子に入射することを特徴とする、レーザー加工装置。

【請求項2】

該観察ユニットは、着脱可能に構成され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】

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、
レーザービームを発振するレーザー発振器と、
方向転換ミラーと、
該レーザー発振器によって発振されて該方向転換ミラーにより反射されたレーザービームを集光して該チャックテーブルに保持された被加工物へと集光照射する第一の集光器と、
を備えたレーザー加工装置において、
被加工物に照射されるレーザービームの状態を擬似的に観察する観察方法であって、
該チャックテーブルの保持面とは異なる方向にレーザービームを集光する第二の集光器と、
該第二の集光器によって集光されたレーザービームを拡大する顕微鏡と、
該顕微鏡によって拡大されたレーザービームの集光点を観察する撮像素子と、
を有する観察ユニットを準備する準備ステップと、
該観察ユニットを該レーザー発振器から発振されたレーザービームを受光可能な位置に配設するとともに、該方向転換ミラーを該レーザー発振器と該第二の集光器との間の光路上から取り外す配設ステップと、
該レーザー発振器から発振され該撮像素子に入射したレーザービームの集光点の状態を観察する観察ステップと、
を含み、
該方向転換ミラーが該レーザー発振器と該第二の集光器との間の光路上に配置された状態で、該観察ユニットが、第一の集光器に向けて反射されずに透過した該レーザービームの漏れ光を観察することを更に含むことを特徴とする、レーザービームの観察方法。

【請求項4】

該観察ステップで観察されたレーザービームの集光点の状態の合否を判定する判定ステップを更に含むことを特徴とする、
請求項３に記載のレーザービームの観察方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザー加工装置およびレーザービームの観察方法に関する。

【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、被加工物に対してレーザービームを集光照射するレーザービーム照射ユニットを備えたレーザー加工装置が用いられる（例えば、特許文献１参照）。レーザービーム照射ユニットは、一般に、レーザー発振器から発振されたレーザービームを、ビームの大きさや形状等を制御する様々な光学部品を用いて被加工物へと導き、被加工物の表面または内部に集光させて被加工物を加工するように構成されている。したがって、被加工物を加工した際に所望の加工結果を得るためには、レーザービーム照射ユニットの光学部品群の調整が必須となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００７－２７５９１２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、所望の加工結果が得られるか否かは加工してみなければわからないため、被加工物を加工しながら光学部品の調整を行う方法が主流である。しかしながら、この方法は、実際に被加工物を準備して加工を施す必要があるため、被加工物を準備するコストや加工の手間がかかるという課題がある。また、レーザービーム照射ユニットにおいては、通常、光学部品群が密閉（遮蔽）された空間に配置されるが、調整時には開放された状態になるため、加工時に被加工物から生じたデブリ（加工屑）が、調整中に光学部品に付着してしまう可能性がある。

【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、容易に調整することができるレーザー加工装置およびレーザービームの観察方法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、レーザービームを発振するレーザー発振器と、方向転換ミラーと、該レーザー発振器によって発振されて該方向転換ミラーにより反射されたレーザービームを集光して該チャックテーブルに保持された被加工物へと集光照射する第一の集光器と、を備えたレーザー加工装置であって、被加工物に照射されるレーザービームの集光点の状態を擬似的に観察する観察ユニットを有し、該観察ユニットは、該チャックテーブルの保持面とは異なる方向にレーザービームを集光する第二の集光器と、該第二の集光器によって集光されたレーザービームを拡大する顕微鏡と、該顕微鏡によって拡大されたレーザービームの集光点を観察する撮像素子と、を備え、該方向転換ミラーは、該レーザー発振器と該第二の集光器との間の光路上に着脱自在に配置され、該光路上に配置されている状態では、該レーザービームを該第一の集光器に向けて反射するとともに、該レーザービームの漏れ光を透過させ、該方向転換ミラーが該光路上から取り外されている状態では、該レーザービームが該第二の集光器および該顕微鏡を介して該撮像素子に入射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、該観察ユニットは、着脱可能に構成されてもよい。

【0008】

また、本発明のレーザービームの観察方法は、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、レーザービームを発振するレーザー発振器と、方向転換ミラーと、該レーザー発振器によって発振されて該方向転換ミラーにより反射されたレーザービームを集光して該チャックテーブルに保持された被加工物へと集光照射する第一の集光器と、を備えたレーザー加工装置において、被加工物に照射されるレーザービームの状態を擬似的に観察する観察方法であって、該チャックテーブルの保持面とは異なる方向にレーザービームを集光する第二の集光器と、該第二の集光器によって集光されたレーザービームを拡大する顕微鏡と、該顕微鏡によって拡大されたレーザービームの集光点を観察する撮像素子と、を有する観察ユニットを準備する準備ステップと、該観察ユニットを該レーザー発振器から発振されたレーザービームを受光可能な位置に配設するとともに、該方向転換ミラーを該レーザー発振器と該第二の集光器との間の光路上から取り外す配設ステップと、該レーザー発振器から発振され該撮像素子に入射したレーザービームの集光点の状態を観察する観察ステップと、を含み、該方向転換ミラーが該レーザー発振器と該第二の集光器との間の光路上に配置された状態で、該観察ユニットが、第一の集光器に向けて反射されずに透過した該レーザービームの漏れ光を観察することを更に含むことを特徴とする。

【0009】

また、本発明のレーザービームの観察方法は、該観察ステップで観察されたレーザービームの集光点の状態の合否を判定する判定ステップを更に含んでもよい。

【発明の効果】

【0010】

本願発明は、光学部品の汚染を抑制しつつ、容易に調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【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および観察ユニットの構成を模式的に示す模式図である。

【図3】図３は、図２のレーザービーム照射ユニットおよび観察ユニットの構成例を示す斜視図である。

【図4】図４は、実施形態に係るレーザービームの観察方法の流れを示すフローチャートである。

【図5】図５は、変形例に係るレーザー加工装置のレーザービーム照射ユニットおよび観察ユニットの構成を模式的に示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

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。

【0013】

〔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および観察ユニット３０の構成を模式的に示す模式図である。図３は、図２のレーザービーム照射ユニット２０および観察ユニット３０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。

【0014】

図１および図２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、観察ユニット３０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、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。

【0015】

被加工物１００は、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エーハ、光デバイスウエ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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。図２および図３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、ミラー２３、２４と、調整対象レンズ２５と、取付け板２６と、第一の集光器２９と、方向転換ミラー３１と、を含む。

【0019】

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。

【0020】

ミラー２３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、ミラー２４へ向けて反射する。ミラー２４は、ミラー２３に反射されたレーザービーム２１を更に、観察ユニット３０へ向けて反射する。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２３、２４には、ＵＶを反射する反射膜が形成される。

【0021】

調整対象レンズ２５は、レーザー発振器２２とミラー２４との間のレーザービーム２１の光路上に配置される。調整対象レンズ２５は、レーザー発振器２２が発振したレーザービーム２１を伝搬して、観察ユニット３０または被加工物１００の加工点へ伝搬する。調整対象レンズ２５は、実施形態において、複数のレンズから構成される。図３に示すように、実施形態において、調整対象レンズ２５は、それぞれホルダ２５１に収容された状態で取付け板２６に取り付けられる。ホルダ２５１は、調整対象レンズ２５のそれぞれのレンズの外縁部を支持し、レンズの中央部を露出させている。

【0022】

取付け板２６は、平板状の板本体２６１と、複数の固定部２６２と、を含む。固定部２６２は、板本体２６１に設けられ、かつ調整対象レンズ２５および後述の方向転換ミラー３１が着脱自在に固定される。固定部２６２は、実施形態ではホルダ２５１を貫通した貫通孔２５２内に通された図示しないねじが螺合するねじ孔であるが、本発明ではこれに限定されない。固定部２６２は、実施形態において、レーザー発振器２２とミラー２３との間のレーザービーム２１の光軸に沿って間隔をあけて複数設けられ、かつ光軸に対して直交する鉛直方向に沿って間隔をあけて複数設けられている。

【0023】

第一の集光器２９は、後述の方向転換ミラー３１により反射されたレーザービーム２１を集光してチャックテーブル１０に保持された被加工物１００へと集光照射する。すなわち、第一の集光器２９は、加工用の集光レンズである。第一の集光器２９は、実施形態において、両凸の単レンズである。レーザービーム照射ユニット２０のうち、少なくとも第一の集光器２９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）。

【0024】

方向転換ミラー３１は、レーザー発振器２２と後述の観察ユニット３０の第二の集光器３３との間のレーザービーム２１の光路上に着脱自在に配置される。方向転換ミラー３１は、実施形態において、調整対象レンズ２５と第二の集光器３３との間のレーザービーム２１の光路上に着脱自在に配置される。図３に示すように、方向転換ミラー３１は、実施形態において、ホルダ３１１に外縁部が支持される。ホルダ３１１は、取付け板２６に取り付けられる。これにより、方向転換ミラー３１は、取付け板２６に取り付けられる。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、方向転換ミラー３１には、ＵＶを反射する反射膜が形成される。

【0025】

観察ユニット３０は、被加工物１００に照射されるレーザービーム２１の集光点の状態を疑似的に観察するためのユニットである。観察ユニット３０は、実施形態において、筐体３２と、第二の集光器３３と、顕微鏡３４と、撮像素子３５と、を備える。

【0026】

方向転換ミラー３１は、レーザー発振器２２と第二の集光器３３との間のレーザービーム２１の光路上に配置されている場合、調整対象レンズ２５から伝搬されたレーザービーム２１を反射して、チャックテーブル１０の保持面１１に保持した被加工物１００に向けて反射する。方向転換ミラー３１がレーザー発振器２２と第二の集光器３３との間のレーザービーム２１の光路上から取り外されている状態において、調整対象レンズ２５を透過したレーザービーム２１は、第二の集光器３３および顕微鏡３４を介して撮像素子３５に入射する。

【0027】

筐体３２は、第二の集光器３３と、顕微鏡３４と、撮像素子３５と、が内部に取り付けられている。図３に示すように、筐体３２は、取付け板２６に取り付けられる。すなわち、実施形態の観察ユニット３０は、取付け板２６に対して着脱可能に構成される。レーザー発振器２２から発振されたレーザービーム２１は、方向転換ミラー３１がレーザー発振器２２と第二の集光器３３との間のレーザービーム２１の光路上から取り外されている状態において、筐体３２内へ入射する。

【0028】

第二の集光器３３は、チャックテーブル１０の保持面１１とは異なる方向にレーザービーム２１を集光する。観察ユニット３０では、方向転換ミラー３１の有無によって、加工時とは異なる方向に集光させたレーザービーム２１を観察する。すなわち、第二の集光器３３は、ダミーの集光レンズである。第二の集光器３３は、実施形態において、両凸の単レンズである。第二の集光器３３の焦点距離は、第一の集光器２９の焦点距離と同一である。すなわち、第二の集光器３３によって集光されたレーザービーム２１の集光点は、疑似的な加工点である。第二の集光器３３の焦点距離は、実施形態において、５０ｍｍである。第二の集光器３３は、実施形態において、筐体３２内に入射したレーザービーム２１を集光し顕微鏡３４へと導く。

【0029】

顕微鏡３４は、第二の集光器３３によって集光されたレーザービーム２１を拡大する。顕微鏡３４の倍率は、例えば、１０倍以上３０倍以下に設定され、実施形態では２０倍に設定される。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、顕微鏡３４は、ＵＶに耐性のあるＵＶ対応の顕微鏡レンズを含む。

【0030】

撮像素子３５は、顕微鏡３４によって拡大されたレーザービーム２１の集光点を観察する。撮像素子３５は、所定の視野範囲内を撮像し、視野範囲内のレーザービーム２１の集光点を撮像する。撮像素子３５は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を含む。第二の集光器３３の焦点距離は、第一の集光器２９の焦点距離と同一であるため、撮像素子３５は、加工時に方向転換ミラー３１によって反射されるレーザービーム２１の集光点と同様の、レーザービーム２１の集光点を疑似的に観察することができる。オペレータは、撮像素子３５によって撮像された疑似的な加工点の画像を観察しながら、調整対象レンズ２５等の光学部品の調整を行うことができる。

【0031】

観察ユニット３０は、調整終了後に取り外してもよいし、調整終了後にも取り外さず、方向転換ミラー３１が透過したレーザービーム２１の漏れ光を観察してもよい。

【0032】

図１に示すように、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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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の第一の集光器２９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。

【0037】

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のうち少なくとも第一の集光器２９（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。

【0038】

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の第一の集光器２９の直上から下方を撮像するように配置されている。撮像ユニット７０は、同軸カメラ、ＣＣＤカメラまたは赤外線カメラを含む。

【0039】

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は、例えば、撮像素子３５が撮像したレーザービーム２１の集光点の画像を、表示面に表示させる。

【0040】

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。

【0041】

次に、実施形態に係る、レーザービーム２１の観察方法について説明する。図４は、実施形態に係るレーザービーム２１の観察方法の流れを示すフローチャートである。レーザービーム２１の観察方法は、準備ステップ２０１と、配設ステップ２０２と、観察ステップ２０３と、判定ステップ２０４と、を含む。

【0042】

準備ステップ２０１は、観察ユニット３０を準備するステップである。すなわち、準備ステップ２０１では、チャックテーブル１０の保持面１１とは異なる方向にレーザービーム２１を集光する第二の集光器３３と、第二の集光器３３によって集光されたレーザービーム２１を拡大する顕微鏡３４と、顕微鏡３４によって拡大されたレーザービーム２１の集光点を観察する撮像素子３５と、を有する観察ユニット３０を準備する。

【0043】

配設ステップ２０２は、準備ステップ２０１で準備した、観察ユニット３０をレーザー発振器２２から発振されたレーザービーム２１を受光可能な位置に配設するステップである。実施形態の配設ステップ２０２では、ミラー２４によって反射され、調整対象レンズ２５を透過したレーザービーム２１の光路上に、第二の集光器３３、顕微鏡３４、撮像素子３５が並ぶように、観察ユニット３０を配設する。この際、方向転換ミラー３１は、ミラー２４と第二の集光器３３との間の光路上から取り外しておく。

【0044】

観察ステップ２０３は、レーザー発振器２２から発振され撮像素子３５に入射したレーザービーム２１の集光点の状態を観察するステップである。観察ステップ２０３では、配設ステップ２０２で配設した観察ユニット３０に向けて、レーザービーム２１を照射する。観察ユニット３０の筐体３２内に入射したレーザービーム２１は、第二の集光器３３によって集光された集光点を、顕微鏡３４によって拡大されて、撮像素子３５によって撮像される。撮像素子３５によって撮像されたレーザービーム２１の集光点の画像は、例えば、オペレータが確認可能であるように、表示ユニット８０の表示面に表示される。

【0045】

判定ステップ２０４は、観察ステップ２０３で観察されたレーザービーム２１の集光点の状態の合否を判定するステップである。判定ステップ２０４では、例えば、撮像画像の集光点の形状および輝度分布等に基づいて、レーザービーム２１の加工点におけるビーム形状および光度分布を判定する。判定ステップ２０４による判定は、例えば、レーザー加工装置１の制御部が判定してもよい。制御部は、例えば、撮像画像の集光点の形状および輝度分布が、予め設定された範囲内であるか否かを判定することによって、レーザービーム２１の集光点の状態の合否を判定してもよい。

【0046】

判定ステップ２０４において、不合格と判定された場合、撮像素子３５によって撮像されるレーザービーム２１の集光点の撮像画像を確認しながら、調整対象レンズ２５等の光学部品の調整を行う。判定ステップ２０４において、合格と判定された場合は、調整を終了する。

【0047】

〔変形例〕
次に、変形例に係るレーザー加工装置１－２の構成について図面に基づいて説明する。図５は、変形例に係るレーザー加工装置１－２のレーザービーム照射ユニット２０－２および観察ユニット３０－２の構成を模式的に示す模式図である。変形例のレーザー加工装置１－２は、実施形態のレーザー加工装置１と比較して、レーザービーム照射ユニット２０および観察ユニット３０の代わりに、レーザービーム照射ユニット２０－２および観察ユニット３０－２を備える点で異なる。

【0048】

変形例のレーザービーム照射ユニット２０－２は、実施形態のレーザービーム照射ユニット２０と比較して、方向転換ミラー３１を含まず、ミラー２８を更に含む点で異なる。また、変形例の観察ユニット３０－２は、実施形態の観察ユニット３０と比較して、方向転換ミラー３１－２を更に含む点で異なる。

【0049】

方向転換ミラー３１－２は、レーザー発振器２２とミラー２８との間のレーザービーム２１の光路上に着脱自在に配置される。方向転換ミラー３１－２は、変形例において、調整対象レンズ２５とミラー２８との間のレーザービーム２１の光路上に着脱自在に配置される。方向転換ミラー３１－２は、変形例において、筐体３２の内部に取り付けられる。

【0050】

方向転換ミラー３１－２は、レーザー発振器２２とミラー２８との間のレーザービーム２１の光路上に配置されている場合、調整対象レンズ２５を透過したレーザービーム２１を反射して、第二の集光器３３および顕微鏡３４を介して撮像素子３５に入射させる。方向転換ミラー３１－２がレーザー発振器２２とミラー２８との間のレーザービーム２１の光路上から取り外されている場合、調整対象レンズ２５を透過したレーザービーム２１は、ミラー２８に入射する。

【0051】

ミラー２８は、ミラー２４に反射され、調整対象レンズ２５を透過したレーザービーム２１を、チャックテーブル１０の保持面１１に保持した被加工物１００に向けて反射する。なお、ミラー２８には、方向転換ミラー３１－２がレーザー発振器２２とミラー２８との間のレーザービーム２１の光路上から取り外されている場合に、レーザービーム２１が入射する。

【0052】

以上説明したように、実施形態および変形例に係るレーザー加工装置１、１－２は、ダミーの集光器（第二の集光器３３）と、このダミーの集光器によって集光されたレーザービーム２１を拡大して観察する光学系と、によって、加工を施すことなく加工点と同じ状態のレーザービーム２１の観察ができる。したがって、調整用の被加工物１００を準備する手間や加工工数を削減できる。また、加工時に被加工物１００から生じたデブリが、調整中に光学部品に付着することを抑制することができる。更に、レーザービーム２１を観察しながら調整を実施することで、調整段階でレーザービーム２１の異常に気付くことができるため、手戻りを防ぐことができるという効果を奏する。

【0053】

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。

【符号の説明】

【0054】

１、１－２ レーザー加工装置
１０ チャックテーブル
１１ 保持面
２０、２０－２ 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
２３、２４、２８ ミラー
２５ 調整対象レンズ
２６ 取付け板
２９ 第一の集光器
３０、３０－２ 観察ユニット
３１、３１－２ 方向転換ミラー
３２ 筐体
３３ 第二の集光器
３４ 顕微鏡
３５ 撮像素子
１００ 被加工物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】