(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一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、前記第一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を備えると共に、
前記加工対象物の主面の変位を測定するための第二のレーザ光を出射する第二のレーザ光源と、
前記第一のレーザ光と前記第二のレーザ光とを前記加工対象物に向けて集光するレンズと、
前記レンズに前記第一のレーザ光及び前記第二のレーザ光がそれぞれの光軸が同軸で入射するように、前記第一のレーザ光及び前記第二のレーザ光の少なくとも一方の進行方向を変更させるためのダイクロイックミラーと、
前記第二のレーザ光の前記主面における反射光を受光する受光手段と、
前記レンズを保持しており、前記受光手段が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アクチュエータと、を有する加工ユニットを備え、
前記アクチュエータは、前記第二のレーザ光源、前記ダイクロイックミラー、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に固定されており、
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加工装置。
【請求項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に記載のレーザ加工装置。
【請求項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挿入することで相互の位置決めがなされている、請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
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一のレーザ光を通すための第一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一のレーザ光を通すための第二レーザ光通過部が、前記軸線に沿った前記レンズに対向する位置に前記第一のレーザ光及び前記第二のレーザ光を通すための第三レーザ光通過部が、それぞれ形成されている、請求項１に記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【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方法及び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。）。このようなレーザ加工技術では、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】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に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っていくことになる。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がある。
【０００４】
そこで本発明では、加工対象物を加工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加工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に示すレーザ加工装置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、所定のラインに沿っ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つために、加工用対物レンズ８１をピエゾアクチュエータ（図示しない）で保持し、このピエゾアクチュエータを伸縮させて加工用対物レンズ８１を加工用レーザ光Ｌ１の光軸に沿って進退させる。このように加工対象物９の表面９１のうねりに追従させてピエゾアクチュ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加工装置８がピエゾアクチュ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、ダイクロイックミラー８６に導かれる。このダイクロイックミラー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って進行し、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はダイクロイックミラー８１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って進行し、ダイクロイックミラー８６により反射される。このダイクロイックミラー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から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、ピエゾアクチュエータ（図示しない）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、このレーザ加工装置８を半導体ウエ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、ピエゾアクチュエータ（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、ハーフミラー８５、ダイクロイックミラー８６、整形光学系８７、４分割位置検出素子８８などから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、第一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、第一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を備えると共に、加工対象物の主面の変位を測定するための第二のレーザ光を出射する第二のレーザ光源と、第一のレーザ光と第二のレーザ光とを加工対象物に向けて集光するレンズと、レンズに前記第一のレーザ光及び第二のレーザ光がそれぞれの光軸が同軸で入射するように、第一のレーザ光及び第二のレーザ光の少なくとも一方の進行方向を変更させるためのダイクロイックミラーと、第二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、レンズを保持しており、受光手段が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アクチュエータと、を有する加工ユニットを備え、アクチュエータは、第二のレーザ光源、ダイクロイックミラー、及び受光手段をその内部に収容する加工ユニット筐体に固定されており、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】
本発明のレーザ加工装置によれば、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、加工ユ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二のレーザ光の軸線に筐体部における第一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一のレーザ光及び第二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ことも好ましい。観察用可視光を第一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、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、筐体部は第一のレーザ光及び第二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も好ましい。第一のレーザ光及び第二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。取り付け板と加工ユ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一のレーザ光を出射する第一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二のレーザ光を出射する第二のレーザ光源と、該第二のレーザ光源から出射された第二のレーザ光を受光するための受光手段と、第二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第一のレーザ光及び第二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いる。
【００１６】
本発明のレーザ加工装置によれば、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二のレーザ光源や受光手段といっ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二のレーザ光の軸線に筐体部における第一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加工装置では、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一のレーザ光を通すための第一レーザ光通過部が形成され、加工ユニット筐体には、軸線に沿った筐体部に当接する位置に第一のレーザ光を通すための第二レーザ光通過部が、軸線に沿ったレンズに対向する位置に第一のレーザ光及び第二のレーザ光を通すための第三レーザ光通過部が、それぞれ形成されていることも好ましい。所定の軸線に沿って第一レーザ光通過部、第二レーザ光通過部、第三レーザ光通過部、及びレンズが配置されているので、筐体部に加工ユニットを取り付ければ、第一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】
本発明のレーザ加工装置によれば、加工対象物を加工するためのレーザ光を所定の位置から極力離れない位置に集光できる。更に、レンズや受光手段を交換する際に、第一のレーザ光の光軸と第二のレーザ光の光軸とを合わせて同一の軸線上で加工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エハ状のものである場合には、そのウエ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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
【００２０】
本実施形態のレーザ加工装置について図１を参照しながら説明する。図１に示すように、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）からなるレーザ出射装置６が配置されている。また、レーザ加工装置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。
【００２１】
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ーザヘッド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ッタユニット１４とが取り付けられている。これにより、レーザヘッド１３及びシャッタユニット１４が過熱するのを防止することができる。なお、レーザヘッド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１μｓ以下のパルスレーザ光を出射する。
【００２２】
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１１ｂ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α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β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αが軸線β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１１ｂ、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１１ｃ、貫通孔１５ａ、貫通孔２１ａ、及び貫通孔２１ｂ（第一レーザ光通過部）がそれぞれ形成されている。
【００２３】
また、光学系本体部４の筐体２１内の軸線β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、加工用レーザ光Ｌ１の出力を調整する光アッテネータ２３と、光アッテネータ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とが上から下にこの順序で配置されている。なお、光アッテネータ２３には、除去されたレーザ光を吸収するビームダンパ２６が取り付けられており、このビームダンパ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パ２６が過熱するのを防止することができる。
【００２４】
更に、ステージ２上に載置された加工対象物Ｓを観察すべく、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、ダイクロイックミラー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ックミラー３４により反射される。反射された観察用可視光は、軸線β上を下方に向かって進行して加工対象物Ｓに照射される。なお、加工用レーザ光Ｌ１はダイクロイックミラー３４を透過する。
【００２５】
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、ダイクロイックミラー３４により反射される。このダイクロイックミラー３４により反射された反射光は、ダイクロイックミラー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。
【００２６】
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βと対物レンズユニット５に設定された軸線βとを容易に一致させることができる。この対物レンズユニット５の筐体４１の下端には、ピエゾ素子を用いたアクチュエータ４３（保持手段）を介在させて、軸線β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（第二レーザ光通過部）、及び貫通孔４１ｄ（第三レーザ光通過部）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におけるピークパワー密度は１×１０８（Ｗ／ｃｍ２）以上となる。
【００２７】
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を位置させるべく、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β上に配置されたダイクロイックミラー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β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を通過して加工対象物Ｓの表面Ｓ１に照射される。なお、加工用レーザ光Ｌ１はダイクロイックミラー４８を透過する。
【００２８】
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、加工用対物レンズ４２に再入射して軸線β上を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。このダイクロイックミラー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。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、アクチュエータ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。
【００２９】
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を移動させて加工対象物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。
【００３０】
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、レーザダイオード４４から測距用レーザ光Ｌ２を出射し、加工用対物レンズ４２により集光された加工用レーザ光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アクチュエータ４３が制御装置７によっ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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
光学系本体部４の底部には軸線β（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２１１ｅ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。
【００３４】
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４１１ａ、穴４１１ｂ、穴４１１ｃ、穴４１１ｄ、及び穴４１１ｅが穿たれている。
【００３５】
対物レンズユニット５の穴４１１ｄに取り付け板２１１の突起部２１１ｄが、対物レンズユニット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β（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β回りの動きが拘束される。また、穴４１１ｄ及び穴４１１ｅに突起部２１１ｄ及び突起部２１１ｅ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βが合うように設置できる。
【００３６】
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、対物レンズユニット５の穴４１１ａと取り付け板２１１の螺旋穴２１１ａが、対物レンズユニット５の穴４１１ｂと取り付け板２１１の螺旋穴２１１ｂが、対物レンズユニット５の穴４１１ｃと取り付け板２１１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４１１ａ側から、螺旋５０ｂを対物レンズユニット５の穴４１１ｂ側から、螺旋５０ｃを対物レンズユニット５の穴４１１ｃ側から、それぞれ挿入して螺旋締めし、対物レンズユニット５が筐体２１に固定される。
【００３７】
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。対物レンズユニット５は、アクチュエータ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一部分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二部分４１ｂと、から構成されている。
【００３８】
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、第一部分４１ａに配置されているダイクロイックミラー４８により反射される。このダイクロイックミラー４８は軸線β上に位置するように配置されている。従ってダイクロイックミラー４８で反射された測距用レーザ光Ｌ２は、軸線β上を図中下方に向かって進行し、加工用対物レンズ４２を通過して加工対象物Ｓの表面Ｓ１に照射される。
【００３９】
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、加工用対物レンズ４２に再入射して軸線β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。このダイクロイックミラー４８により反射された測距用レーザ光Ｌ２の反射光は、第二部分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。
【００４０】
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Ｌ２が、ミラー４６、ハーフミラー４７、ダイクロイックミラー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及びダイクロイックミラー４８が軸線β上に位置するように配置できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】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】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】
【００４２】
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、Ｒ…改質領域、４２…加工用対物レンズ、４３…アクチュエータ、１３…レーザヘッド、４４…レーザダイオード、４５…受光部。
【図１】
0003708104.tif 000002
【図２】
0003708104.tif 000003
【図３】
0003708104.tif 000004
【図４】
0003708104.tif 000005