JP2011110591A - Laser machining device - Google Patents
Laser machining device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011110591A JP2011110591A JP2009270509A JP2009270509A JP2011110591A JP 2011110591 A JP2011110591 A JP 2011110591A JP 2009270509 A JP2009270509 A JP 2009270509A JP 2009270509 A JP2009270509 A JP 2009270509A JP 2011110591 A JP2011110591 A JP 2011110591A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- condensing point
- condensing
- laser
- light
- laser beam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
- B23K26/046—Automatically focusing the laser beam
- B23K26/048—Automatically focusing the laser beam by controlling the distance between laser head and workpiece
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/36—Removing material
- B23K26/40—Removing material taking account of the properties of the material involved
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/50—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
- B23K26/53—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece for modifying or reforming the material inside the workpiece, e.g. for producing break initiation cracks
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
Abstract
Description
本発明は、例えば、材料内にレーザ光の集光点を形成することで、材料内部の構造に変化を生じさせ、加工を行うレーザ加工装置の技術分野に関する。 The present invention relates to a technical field of a laser processing apparatus that performs processing by, for example, forming a condensing point of laser light in a material to cause a change in a structure inside the material.
この種の装置として、典型的にはシリコン基板やガラス基板などの材料内部にレーザ光の集光点を形成し、集光点近傍の微小体積に熱処理による化学的または物理的な変化を生じさせ、該変化により発生するクラックなどを利用して材料を切断するレーザカッティング装置などが知られている。このようなレーザ加工装置においては、切断面の精度の向上のために、種々の工夫が為されている。 As this type of device, a laser beam condensing point is typically formed inside a material such as a silicon substrate or a glass substrate, and a chemical or physical change is caused by heat treatment in a minute volume near the condensing point. A laser cutting device that cuts a material by utilizing a crack generated by the change is known. In such a laser processing apparatus, various ideas have been made to improve the accuracy of the cut surface.
例えば、特許文献1に開示される構成は、基板上に形成されたレジスト層に対し、高周波重畳をかけたレーザ光を照射し、その反射光を検出することにより、記録用レーザ光の焦点ずれを検出することで、レジスト層に微細なパターンの潜像を形成することを可能としている。
For example, the configuration disclosed in
また、特許文献2には、材料内部に形成される集光点の軌跡が、材料表面に対して光軸方向に斜めに形成されるよう材料を相対移動させる構成が開示されている。
Further,
形成される改質領域を起点に材料を切断するレーザカッティングにおいては、所望の切断面で材料を切断するために、改質領域を光軸方向に直交する切断面に沿って形成し、該改質領域を起点に材料の切断を行っていた。 In laser cutting in which a material is cut starting from a modified region to be formed, the modified region is formed along a cut surface perpendicular to the optical axis direction in order to cut the material at a desired cut surface. The material was cut from the quality region.
しかしながら、切断面に直線的に形成される改質領域のみでは、切断面の制限が十分でなく、意図しない方向に切断が生じる可能性がある。特に、結晶方位を有する材料を切断するに当たっては、従来の手法のように、材料内に直線的に改質領域を形成した場合、該改質領域を起点として結晶方位に沿って切断が生じる場合がある。このとき、結晶方位が切断面と一致していない場合、意図しない位置における切断が生じ、所望の切断材料を得られない可能性がある。例えば、意図する切断面に対して傾斜する結晶方位を有する材料の場合、本来意図される直方体の切断材料の代わりに、平行四辺形の切断材料が取得される。 However, with only the modified region formed linearly on the cut surface, the cut surface is not sufficiently limited, and cutting may occur in an unintended direction. In particular, when cutting a material having a crystal orientation, when a modified region is formed linearly in the material as in the conventional method, cutting occurs along the crystal orientation starting from the modified region. There is. At this time, if the crystal orientation does not coincide with the cut surface, cutting at an unintended position may occur, and a desired cutting material may not be obtained. For example, in the case of a material having a crystal orientation inclined with respect to an intended cutting plane, a parallelogram cutting material is obtained instead of the originally intended rectangular parallelepiped cutting material.
このような意図しない切断を回避するために、例えばレーザ光の集光により形成される改質領域を大きくし、切断面を制限する手法が考えられる。しかしながら、改質領域を大きくすることで切断面に生じるクラックが増加し、切断面の平面度や精度が悪化してしまう可能性もある。 In order to avoid such unintentional cutting, for example, a method of enlarging a modified region formed by condensing laser light and limiting the cut surface can be considered. However, if the modified region is enlarged, cracks generated on the cut surface increase, and the flatness and accuracy of the cut surface may deteriorate.
また、光軸方向に異なる位置に複数の改質領域を形成することでも切断面の制限が可能となるが、従来のレーザ集光技術によれば集光位置制御の精度が十分ではなく、却って切断面の精度を悪化させる虞がある。これは、例えば複数枚のガラス基板を貼り合わせた材料の切断を行う際に特に顕著となる。このような貼り合わせガラスを切断するためには、割り合わせられるガラス基板毎に改質領域を形成する必要がある。しかしながら、上述したように改質領域に沿った切断面の制限が十分でないため、各ガラス基板毎に異なる切断面で切断が生じ、切断面の平面度及び表面粗度の悪化や、切断面のずれが生じる可能性がある。 In addition, it is possible to limit the cut surface by forming a plurality of modified regions at different positions in the optical axis direction. However, according to the conventional laser focusing technology, the accuracy of the focusing position control is not sufficient. There is a possibility of deteriorating the accuracy of the cut surface. This is particularly noticeable when, for example, a material obtained by bonding a plurality of glass substrates is cut. In order to cut such a laminated glass, it is necessary to form a modified region for each glass substrate to be divided. However, as described above, since the restriction of the cut surface along the modified region is not sufficient, cutting occurs at a different cut surface for each glass substrate, and the flatness and surface roughness of the cut surface are deteriorated. Deviation may occur.
例えば、特許文献2に記載されるように、光軸方向に位置を移動させながら改質領域を形成することで、切断面を制限することが可能となる。しかしながら、特許文献2に記載の手法によれば、改質領域を形成するための加工用レーザの集光点のフォーカス制御が十分でなく、所望の位置に正確に改質領域が形成されないという技術的な問題が残る。また、特許文献1に記載のフォーカス制御を実施する場合でも、レーザ光が入射する材料表面に構造物や傷などの凹凸が形成される場合、正確なフォーカス制御が実施出来ない虞がある。
For example, as described in
本発明は、例えば上述の問題点に鑑み為されたものであり、適切なフォーカス制御を実施しながら、材料内部に改質領域を安定且つ高精度に形成することを可能とするレーザ加工装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of, for example, the above-described problems, and provides a laser processing apparatus that can stably and highly accurately form a modified region inside a material while performing appropriate focus control. The issue is to provide.
上記課題を解決するために、本発明のレーザ加工装置は、材料内部にレーザ光を集光させることで、改質領域を形成するためのレーザ加工装置であって、前記材料に前記改質領域を形成するための第1レーザ光を照射する第1照射手段と、前記材料に第2レーザ光を照射する第2照射手段と、前記材料内部に前記第1レーザ光の集光点である第1集光点を形成することで前記改質領域を形成すると共に、前記材料の所定の位置に前記第2レーザ光の集光点である第2集光点を形成する集光手段と、前記材料から反射される前記第2レーザ光に基づいて、前記第2集光点の位置を決定するフォーカス制御手段と、前記材料を移動させる移動手段とを備え、前記集光手段は、前記第2集光点のフォーカス制御に基づいて決定される位置に前記第2集光点を形成し、前記第2集光点の位置に基づいて決定される位置に前記第1集光点を形成し、前記移動手段による前記材料の移動に応じて少なくとも前記第1集光点を前記第1レーザ光の光軸方向に移動させる。 In order to solve the above-described problems, a laser processing apparatus of the present invention is a laser processing apparatus for forming a modified region by condensing laser light inside a material, wherein the modified region is formed on the material. A first irradiating means for irradiating a first laser light for forming a second irradiating means for irradiating the material with a second laser light, and a first condensing point of the first laser light inside the material. And forming the modified region by forming one condensing point, and condensing means for forming a second condensing point that is a condensing point of the second laser light at a predetermined position of the material, A focusing control unit that determines a position of the second focusing point based on the second laser beam reflected from the material; and a moving unit that moves the material; The second position is determined based on the focus control of the condensing point. A light spot is formed, the first light collection point is formed at a position determined based on the position of the second light collection point, and at least the first light collection point according to the movement of the material by the moving means Is moved in the optical axis direction of the first laser beam.
本発明のレーザ加工装置の実施形態は、材料内部にレーザ光を集光させることで、改質領域を形成するためのレーザ加工装置であって、前記材料に前記改質領域を形成するための第1レーザ光を照射する第1照射手段と、前記材料に第2レーザ光を照射する第2照射手段と、前記材料内部に前記第1レーザ光の集光点である第1集光点を形成することで前記改質領域を形成すると共に、前記材料の所定の位置に前記第2レーザ光の集光点である第2集光点を形成する集光手段と、前記反射される第2レーザ光を受光する受光手段と、前記受光手段において受光される前記第2レーザ光に基づいて、前記第2集光点の位置を決定するフォーカス制御手段と、前記材料を移動させる移動手段とを備え、前記集光手段は、前記フォーカス制御手段により決定される位置に前記第2集光点を形成し、前記第2集光点の位置に基づいて決定される位置に前記第1集光点を形成し、前記移動手段による前記材料の移動に応じて少なくとも前記第1集光点を前記第1レーザ光の光軸方向に移動させる。 An embodiment of a laser processing apparatus of the present invention is a laser processing apparatus for forming a modified region by condensing laser light inside a material, and for forming the modified region in the material A first irradiating means for irradiating the first laser light; a second irradiating means for irradiating the material with the second laser light; and a first condensing point which is a condensing point of the first laser light inside the material. Forming the modified region and forming a second condensing point which is a condensing point of the second laser light at a predetermined position of the material; and the second reflected light A light receiving means for receiving laser light, a focus control means for determining the position of the second condensing point based on the second laser light received by the light receiving means, and a moving means for moving the material. The light collecting means is connected to the focus control means. The second condensing point is formed at a position determined by the moving means, the first condensing point is formed at a position determined based on the position of the second condensing point, and the movement of the material by the moving means is performed. Accordingly, at least the first condensing point is moved in the optical axis direction of the first laser beam.
本発明のレーザ加工装置の実施形態によれば、材料に対し、第1照射手段により改質領域を形成するための(言い換えれば、加工用の)第1レーザ光が照射されると共に、第2照射手段によって、典型的には第1レーザ光とは波長の異なる第2レーザ光が照射される。 According to the embodiment of the laser processing apparatus of the present invention, the material is irradiated with the first laser light for forming the modified region (in other words, for processing) by the first irradiation means, and the second The irradiation unit typically irradiates a second laser beam having a wavelength different from that of the first laser beam.
照射された第1レーザ光及び第2レーザ光は、集光手段によって集光されることで集光点(つまり、第1集光点及び第2集光点)を形成する。第1レーザ光の集光点たる第1集光点は、改質領域を形成するために、典型的には材料内部の所定の位置に形成される。第2レーザ光の集光点たる第2集光点は、後述するフォーカス制御を実施するために、材料表面に所定のサイズのビームスポットを形成するよう形成される。 The irradiated first laser light and second laser light are condensed by a condensing unit to form a condensing point (that is, a first condensing point and a second condensing point). The first condensing point, which is the condensing point of the first laser light, is typically formed at a predetermined position inside the material in order to form the modified region. The second condensing point, which is the condensing point of the second laser light, is formed so as to form a beam spot of a predetermined size on the material surface in order to perform focus control described later.
また、第2集光点は、受光手段、フォーカス制御手段及び集光手段の夫々の動作により実施されるフォーカス制御により、特に第2レーザ光の光軸方向における位置が決定され、集光手段により該決定された位置に形成される。 Further, the position of the second condensing point is determined by the focus control performed by the operations of the light receiving unit, the focus control unit, and the condensing unit, in particular, the position of the second laser beam in the optical axis direction. It is formed at the determined position.
具体的には、受光手段は、例えば第2レーザ光の材料表面からの反射光のスポット形状を楕円形に変形させる円筒レンズ、該楕円形のスポットを有する反射光を受光して各分割素子における受光量に応じた電流を出力する4分割受光素子とを備えて構成される。フォーカス制御手段は、例えば、受光手段の4分割受光素子により出力される、第2レーザ光の反射光の受光量に応じた電流に基づき適切なフォーカス位置を決定するサーボ機構である。また、集光手段は、第1レーザ光及び第2レーザ光を集光させる対物レンズ、及び該対物レンズを典型的には第2レーザ光の光軸方向に移動させることで、対物レンズにより形成される集光点の位置を移動させるアクチュエータを備えて構成される。 Specifically, the light receiving means receives, for example, a cylindrical lens that deforms the spot shape of the reflected light from the material surface of the second laser light into an ellipse, and the reflected light having the elliptical spot in each split element. And a four-part light receiving element that outputs a current corresponding to the amount of received light. The focus control unit is, for example, a servo mechanism that determines an appropriate focus position based on a current corresponding to the amount of reflected light of the second laser beam output from the four-divided light receiving element of the light receiving unit. The condensing means is formed by the objective lens by focusing the first laser beam and the second laser beam, and moving the objective lens in the optical axis direction of the second laser beam typically. And an actuator for moving the position of the focused point.
受光手段、フォーカス制御手段及び集光手段の夫々の動作により実施されるフォーカス制御について説明する。先ず、材料表面にビームスポットを形成するよう照射される第2レーザ光は、材料表面で反射され、反射光が円筒レンズを介して4分割受光素子に受光される。4分割受光素子は、各分割素子において受光される反射光の光量などに基づいて、非点収差法によるフォーカスエラー信号の生成が行われる。フォーカス制御手段におけるサーボ機構は、フォーカスエラー信号に基づいて集光手段の対物レンズを光軸方向に移動させるようアクチュエータを駆動させることで集光点の形成される位置を調節する。 The focus control performed by the operations of the light receiving unit, the focus control unit, and the light collecting unit will be described. First, the second laser light irradiated so as to form a beam spot on the material surface is reflected by the material surface, and the reflected light is received by the quadrant light receiving element via the cylindrical lens. The 4-split light receiving element generates a focus error signal by the astigmatism method based on the amount of reflected light received by each split element. The servo mechanism in the focus control unit adjusts the position where the condensing point is formed by driving the actuator to move the objective lens of the condensing unit in the optical axis direction based on the focus error signal.
このように、フォーカスサーボ制御により第2集光点の位置が適切に決定される。尚、本実施形態のフォーカス制御手段によれば、受光手段が受光した第2レーザ光の反射光に基づいて非点収差法により、フォーカス位置を決定し、集光手段が備えるアクチュエータにより対物レンズを移動させることでフォーカス制御を実施している。しかしながら、その他の何らかの手法によりフォーカス制御が実施されても良い。 As described above, the position of the second condensing point is appropriately determined by the focus servo control. According to the focus control means of this embodiment, the focus position is determined by the astigmatism method based on the reflected light of the second laser light received by the light receiving means, and the objective lens is moved by the actuator provided in the light collecting means. Focus control is performed by moving it. However, the focus control may be performed by some other method.
また、集光手段は、好適には、上述したフォーカス制御による第2集光点の移動量が第1集光点にも適用されるように第1集光点を移動させる。例えば、第1レーザ光と第2レーザ光とが同一の対物レンズを用いて集光される場合であれば、単に第2集光点のフォーカス制御に応じて対物レンズを移動させることで、該フォーカス制御による第2集光点の移動量を第1集光点にも適用可能である。一方で、第1レーザ光と第2レーザ光とが異なる対物レンズなどの集光手段により集光される構成である場合、フォーカス制御による第2集光点の移動量に応じて第1レーザ光を集光させる対物レンズを移動させることで、適切に第1集光点の位置も調整可能となる。このように構成することで、フォーカス制御による第2集光点の位置調整と同程度の精度で第1集光点の位置調整をも実施することが出来る。 Further, the condensing means preferably moves the first condensing point so that the movement amount of the second condensing point by the focus control described above is also applied to the first condensing point. For example, if the first laser beam and the second laser beam are condensed using the same objective lens, the objective lens is simply moved according to the focus control of the second focal point, The amount of movement of the second condensing point by the focus control can also be applied to the first condensing point. On the other hand, when the first laser beam and the second laser beam are configured to be focused by different focusing means such as an objective lens, the first laser beam is set according to the amount of movement of the second focusing point by focus control. By moving the objective lens that condenses the light, the position of the first condensing point can be appropriately adjusted. With this configuration, the position adjustment of the first condensing point can be performed with the same accuracy as the position adjustment of the second condensing point by focus control.
移動手段は、材料が固定される移動テーブルなどであって、第1レーザ光及び第2レーザ光の照射中に、材料を移動させる。このとき、断続的または連続的に照射される第1レーザ光により、材料内部に材料の移動に沿って断続的または連続的に改質領域が形成される。このため、材料内部の所望の位置に改質領域を形成することが可能となる。尚、移動手段は、典型的には、第1レーザ光の光軸方向に直行する面内において材料の移動が実施されるよう構成されているが、必ずしもこのような構成に限定される必要はない。 The moving means is a moving table or the like on which the material is fixed, and moves the material during irradiation of the first laser beam and the second laser beam. At this time, the modified region is formed intermittently or continuously along the movement of the material inside the material by the first laser light irradiated intermittently or continuously. Therefore, it is possible to form a modified region at a desired position inside the material. The moving means is typically configured to move the material in a plane perpendicular to the optical axis direction of the first laser beam, but it is not necessarily limited to such a configuration. Absent.
上述した移動手段による材料の移動に応じて、本実施形態の集光手段は、少なくとも第1集光点を第1レーザ光の光軸方向(言い換えれば、材料の深さ方向)に移動させる。例えば、集光手段は、上述のアクチュエータの動作により対物レンズを移動させることで第1集光点の第1レーザ光の光軸方向における位置を移動させる。このため、材料の移動に応じて、材料の深さ方向に位置を分布させた改質領域を形成することが出来る。 In accordance with the movement of the material by the moving means described above, the condensing means of this embodiment moves at least the first condensing point in the optical axis direction of the first laser light (in other words, the depth direction of the material). For example, the condensing means moves the position of the first condensing point in the optical axis direction of the first laser light by moving the objective lens by the operation of the actuator described above. For this reason, a modified region in which positions are distributed in the depth direction of the material can be formed in accordance with the movement of the material.
このように、深さ方向に位置を分布させた改質領域を形成することで、例えば、改質領域を起点に材料の切断を行う場合に、第1レーザ光の光軸に直行する方向だけでなく、第1レーザ光の光軸方向にも改質領域が分布することから、切断面をより好適に制限することが出来る。このため、比較的容易に、所望の切断面で材料の切断を実施することが出来る。また、上述したような材料内部の結晶方位の影響を受けることなく、所望の切断面で材料の切断を実施することが出来る。 In this way, by forming the modified region having positions distributed in the depth direction, for example, when cutting the material from the modified region, only the direction perpendicular to the optical axis of the first laser beam is used. In addition, since the modified region is distributed also in the optical axis direction of the first laser beam, the cut surface can be more suitably limited. For this reason, the material can be cut with a desired cut surface relatively easily. Further, the material can be cut at a desired cut surface without being affected by the crystal orientation inside the material as described above.
また、フォーカス制御手段の動作により、第2集光点の位置を高精度に決定することが出来、また集光手段により、第1集光点の位置が第2集光点の位置に基づいて決定される。このため、第1集光点の位置も高精度に決定することが出来、材料内部の深さ方向に位置を分布させる場合でも、第1集光点が形成される位置について、高精度に位置調整が可能となる。 Further, the position of the second condensing point can be determined with high accuracy by the operation of the focus control means, and the position of the first condensing point is determined based on the position of the second condensing point by the condensing means. It is determined. For this reason, the position of the first condensing point can also be determined with high accuracy, and even when the position is distributed in the depth direction inside the material, the position where the first condensing point is formed is accurately positioned. Adjustment is possible.
このため、例えば材料に反りなどの変形が生じることによって、改質領域を形成するための第1集光点の位置が所望の位置からずれてしまうことを好適に抑制し、所望の位置に高精度に第1集光点を形成することが可能となる。結果、高精度な材料のレーザ加工が可能となる。 For this reason, for example, the deformation of the material such as warpage is suitably suppressed from causing the position of the first condensing point for forming the modified region to deviate from the desired position. It becomes possible to form the 1st condensing point accurately. As a result, highly accurate laser processing of the material becomes possible.
本発明のレーザ加工装置の実施形態の一の態様は、前記集光手段は、前記受光手段の位置を前記反射される第2レーザ光の光軸方向に移動させる第1集光手段を備え、前記フォーカス制御手段は、前記第1集光手段により移動された前記受光手段が受光する前記第2レーザ光の反射光に基づいて前記第2集光点の位置を決定する。 One aspect of the embodiment of the laser processing apparatus of the present invention is characterized in that the condensing means includes first condensing means for moving the position of the light receiving means in the optical axis direction of the reflected second laser light, The focus control unit determines the position of the second condensing point based on the reflected light of the second laser beam received by the light receiving unit moved by the first condensing unit.
この態様によれば、集光手段は、上述した受光手段の一例である4分割受光素子を第2レーザ光の反射光の光軸方向に移動可能なアクチュエータなどの第1集光手段を更に備える。上述したフォーカス制御手段において実施される、4分割受光素子を用いた非点収差法によるフォーカス制御動作を例に挙げると、円筒レンズにより楕円形のスポットを有するよう変形された反射光の4分割受光素子におけるスポット形状は、フォーカスが適切な位置にある場合円形となり、各分割素子において受光される光量が均一となる。他方で、フォーカス位置が所定の位置より近いまたは遠い(つまり、デフォーカス状態である)場合、スポット形状は楕円形となり、各分割素子において受光される光量に差異が生じる。フォーカス制御手段は、このような光量の差異を、受光素子において変換された電流の入力を加減算することで検出し、フォーカスエラー信号を生成する。そして、フォーカスエラー信号に基づいて、各分割素子において受光される光量が均一となるよう、集光手段の具体例たる対物レンズを移動させることで第2集光点を移動させる。 According to this aspect, the condensing unit further includes the first condensing unit such as an actuator capable of moving the four-divided light receiving element which is an example of the above-described light receiving unit in the optical axis direction of the reflected light of the second laser light. . As an example of the focus control operation by the astigmatism method using the four-divided light receiving element implemented in the above-described focus control means, the four-part received light of the reflected light deformed to have an elliptical spot by the cylindrical lens. The spot shape in the element is circular when the focus is at an appropriate position, and the amount of light received by each divided element is uniform. On the other hand, when the focus position is closer to or farther than the predetermined position (that is, in the defocus state), the spot shape becomes an ellipse, and a difference occurs in the amount of light received by each divided element. The focus control means detects such a difference in light amount by adding or subtracting the input of the current converted in the light receiving element, and generates a focus error signal. And based on a focus error signal, the 2nd condensing point is moved by moving the objective lens which is a specific example of a condensing means so that the light quantity received in each division | segmentation element may become uniform.
本態様においては、特にフォーカス制御の動作中に、第1集光手段の動作により受光手段が第2レーザ光の反射光の光軸方向に移動される。このため、フォーカス制御手段におけるフォーカスサーボの目標が変更され、移動後の受光手段の位置に応じてフォーカス制御により決定される第2集光点の位置も変更される。また、受光手段が移動される際にフォーカス位置が適正であった場合には、受光手段の移動により再度デフォーカス状態となるため、フォーカス制御手段により移動後の受光手段の位置に応じて第2集光点の位置が決定される。 In this aspect, particularly during the focus control operation, the light receiving means is moved in the optical axis direction of the reflected light of the second laser light by the operation of the first light collecting means. For this reason, the target of the focus servo in the focus control means is changed, and the position of the second condensing point determined by the focus control is also changed according to the position of the light receiving means after the movement. Further, if the focus position is appropriate when the light receiving means is moved, the defocusing state is again caused by the movement of the light receiving means. Therefore, the second state is determined according to the position of the light receiving means after the movement by the focus control means. The position of the condensing point is determined.
尚、受光手段の移動後にフォーカス制御手段により決定される第2集光点の位置は、典型的には、移動前の第2集光点の位置から、第1集光手段による受光手段の移動量に応じた移動量となる。また、フォーカス制御により第2集光点位置が移動することで、ひいては、第1集光点の位置も移動する。このため、第1集光手段の動作による受光手段の移動量を調節することで、所望の位置に第1集光点及び第2集光点の形成位置を決定することが可能となる。 Note that the position of the second condensing point determined by the focus control means after the movement of the light receiving means is typically the movement of the light receiving means by the first light collecting means from the position of the second condensing point before the movement. The amount of movement depends on the amount. Further, the position of the second condensing point is moved by the focus control, so that the position of the first condensing point is also moved. For this reason, it becomes possible to determine the formation position of the 1st condensing point and the 2nd condensing point to a desired position by adjusting the movement amount of the light-receiving means by operation | movement of a 1st condensing means.
このように構成することで、比較的簡単に材料内部の所望の位置に第1集光点を形成することが可能となる。このため、材料の移動に応じて深さ方向の位置を移動させつつ、改質領域を形成することが可能となる。 With this configuration, it is possible to form the first light collection point at a desired position inside the material relatively easily. For this reason, it is possible to form the modified region while moving the position in the depth direction according to the movement of the material.
本発明のレーザ加工装置の実施形態の他の態様は、前記集光手段は、前記第1集光点の位置を前記第2集光点に対して相対的に移動させる第2集光手段を更に備える。 In another aspect of the laser processing apparatus according to the present invention, the condensing unit includes a second condensing unit that moves the position of the first condensing point relative to the second condensing point. In addition.
この態様によれば、第2集光手段の動作により、第2集光点の位置を材料内の所定の位置に固定したまま、第1集光点の位置を移動させることが可能となる。具体的には、第2集光手段は、例えば上述した対物レンズと第1光源との間の第1レーザ光の光軸内に設けられる、第1レーザ光の光束の角度などを調整するダイバージングレンズと、該ダイバージングレンズを第1レーザ光の光軸方向に移動させるアクチュエータより構成される。 According to this aspect, it is possible to move the position of the first condensing point by fixing the position of the second condensing point at a predetermined position in the material by the operation of the second condensing unit. Specifically, the second condensing unit is, for example, a diver that is provided in the optical axis of the first laser light between the objective lens and the first light source described above and adjusts the angle of the light flux of the first laser light. It comprises a zing lens and an actuator that moves the diverging lens in the optical axis direction of the first laser beam.
第2集光手段は、アクチュエータによりダイバージングレンズを移動させることで、上述した集光手段の具体例たる対物レンズに入光する第1レーザ光の光束の角度を変化させる。このため、対物レンズに入光する第1レンズの光束角度に応じて、対物レンズにより形成される第1レーザ光の第1集光点の位置が変動するため、第1集光点の位置を移動させることが可能となる。 The second condensing unit moves the diverging lens by an actuator, thereby changing the angle of the light beam of the first laser beam entering the objective lens which is a specific example of the above-described condensing unit. For this reason, since the position of the 1st condensing point of the 1st laser beam formed with an objective lens changes according to the light beam angle of the 1st lens which enters into an objective lens, the position of the 1st condensing point is changed. It can be moved.
このとき、かかるダイバージングレンズが第2レーザ光の光路上に位置しないよう構成することで、第2レーザ光の第2集光点の位置を移動させることなく、第1集光点の位置のみを移動させることが可能となり、第1集光点の位置を第2集光点に対して相対的に移動可能となる。 At this time, by configuring the diverging lens so as not to be located on the optical path of the second laser light, only the position of the first condensing point is moved without moving the position of the second condensing point of the second laser light. Can be moved, and the position of the first condensing point can be moved relative to the second condensing point.
尚、上述したように、第1レーザ光と第2レーザ光とが異なる対物レンズにより集光される構成においては、第1レーザ光を集光させる対物レンズを移動させることで、比較的簡単に第2集光点に対する第2集光点の相対的な移動を実現出来る。尚、説明したダイバージングレンズとアクチュエータによる第1集光点の移動によっても第1集光点の第2集光点に対する相対的な移動が可能であることは言うまでもない。 As described above, in the configuration in which the first laser beam and the second laser beam are collected by different objective lenses, it is relatively easy to move the objective lens that collects the first laser beam. The relative movement of the second condensing point with respect to the second condensing point can be realized. Needless to say, the first focusing point can be moved relative to the second focusing point by the movement of the first focusing point by the diverging lens and the actuator described above.
このように第1集光点の位置を第2集光点に対して相対的に調整することで、フォーカス制御により決定された第2集光点の位置を維持したまま、第1集光点を光軸方向に移動させることが可能となる。このため、比較的簡単に材料内部の所望の位置に第1集光点を形成することが可能となり、材料の移動に応じて深さ方向の位置を移動させつつ、改質領域を形成することが可能となる。 Thus, by adjusting the position of the first condensing point relative to the second condensing point, the first condensing point is maintained while maintaining the position of the second condensing point determined by the focus control. Can be moved in the optical axis direction. For this reason, it becomes possible to form the first focusing point at a desired position inside the material relatively easily, and the modified region can be formed while moving the position in the depth direction according to the movement of the material. Is possible.
本発明のレーザ加工装置の実施形態の他の態様は、前記集光手段は、前記第1レーザ光の光軸方向に直交する面内において一の前記第1集光点と他の前記第1集光点とが同一の位置に形成される場合、一方の前記第1集光点を、前記第1レーザ光の光軸方向における他の前記第1集光点とは異なる位置に形成する。 In another aspect of the embodiment of the laser processing apparatus of the present invention, the condensing means is configured such that the first condensing point and the other first light are within a plane orthogonal to the optical axis direction of the first laser light. When the condensing point is formed at the same position, one of the first condensing points is formed at a position different from the other first condensing points in the optical axis direction of the first laser light.
この態様によれば、第1集光点により形成される一の改質領域と同一の領域に、他の第1集光点により改質領域が形成されることがないよう、移動手段及び集光手段の動作が制限される。具体的には、移動手段の移動によって材料が移動し、材料内部における相対的な第1集光点の位置が移動する際に、該第1集光点が、既に改質領域が形成される領域内に形成される場合には、集光手段によって、第1集光点の第1レーザ光の光軸方向の位置が移動される。このため、第1レーザ光の光軸方向に直交する面内において、一の第1集光点が形成される領域(言い換えれば、改質が生じている領域)に、他の第1集光点が形成されようとする場合、集光手段は、該他の第1集光点の位置を第1レーザ光の光軸方向に移動させることで、同一の領域に再度第1集光点が形成されることを抑制する。 According to this aspect, the moving means and the collector are arranged so that the modified region is not formed by the other first condensing point in the same region as the one modified region formed by the first condensing point. The operation of the light means is limited. Specifically, when the material moves due to the movement of the moving means, and the relative position of the first light condensing point in the material moves, the modified region is already formed at the first light condensing point. When formed in the region, the position of the first laser beam in the optical axis direction of the first laser beam is moved by the focusing unit. For this reason, in the plane orthogonal to the optical axis direction of the first laser light, another first light condensing is performed in a region where one first light condensing point is formed (in other words, a region where the modification is generated). When a point is to be formed, the condensing means moves the position of the other first condensing point in the optical axis direction of the first laser beam, so that the first condensing point is again in the same region. Suppresses formation.
このため、例えば、材料を切断するための起点となる改質領域を形成するレーザ加工において、互いに交差する切断面を形成する加工を行う場合、一方の切断面における改質領域(言い換えれば、第1集光点の軌跡)と、他方の切断面における改質領域とは、第1レーザ光の光軸方向において、互いに重複しない位置に形成される。 For this reason, for example, in laser processing for forming a modified region that is a starting point for cutting a material, when performing a process for forming a cut surface that intersects each other, a modified region (in other words, a first region) The locus of one condensing point) and the modified region on the other cut surface are formed at positions that do not overlap each other in the optical axis direction of the first laser beam.
このため、第1レーザ光による熱処理による改質が同一の領域に重複して実施されることを回避することが出来、改質領域における意図しない変化を回避することが出来る。また、このような意図しない変化を回避しつつ、互いに交差する面内に改質領域を連続的、または断続的に形成できるため、複雑な改質領域パターンを形成することも可能となる。 For this reason, it can avoid that the modification | denaturation by the heat processing by a 1st laser beam is implemented repeatedly in the same area | region, and the unintended change in a modification | reformation area | region can be avoided. Further, since the modified regions can be formed continuously or intermittently in the planes intersecting each other while avoiding such unintended changes, it is possible to form a complicated modified region pattern.
本発明のレーザ加工装置の実施形態の他の態様は、前記第1レーザ光と前記第2レーザ光とは、前記材料の内部において互いに重複しない位置にある。 In another aspect of the embodiment of the laser processing apparatus of the present invention, the first laser beam and the second laser beam are in positions that do not overlap each other inside the material.
この態様によれば、第1レーザ光と第2レーザ光とは、材料内部において一方のレーザ光が入射する領域に、他方のレーザ光が入射しないよう、例えば、第1照射手段、第2照射手段及び集光手段の夫々の位置関係が設定されている。このとき、典型的には、第1レーザ光を集光するため対物レンズと、第2レーザ光を集光するための対物レンズとは、相異なる構成として、レーザ加工装置内に配置されている。 According to this aspect, the first laser beam and the second laser beam are, for example, the first irradiation means and the second irradiation so that the other laser beam does not enter the region where one laser beam is incident inside the material. Each positional relationship between the means and the light collecting means is set. At this time, typically, the objective lens for condensing the first laser light and the objective lens for condensing the second laser light are arranged in the laser processing apparatus as different configurations. .
このように構成することで、材料内部で第1レーザ光と第2レーザ光とが同時に照射される領域の存在を回避することが出来る。他方で、材料内部において、第1レーザ光と第2レーザ光とが同一の領域に重複して入射する場合、夫々のレーザ光に起因して材料内部において温度上昇などが生じ、意図しない改質が生じる可能性がある。上述した態様によれば、材料内部のいずれの領域においても第1レーザ光と第2レーザ光とが重複して入射しないようレーザ光の入射位置が設定されるため、このような材料内部での意図しない改質が生じることを防止出来る。従って、2つのレーザ光を用いる装置であっても、このような技術的問題の影響を受けることなく、好適なレーザ加工を実施することが出来る。 By configuring in this way, it is possible to avoid the existence of a region where the first laser beam and the second laser beam are simultaneously irradiated inside the material. On the other hand, when the first laser beam and the second laser beam are incident on the same region in the material, the temperature rises inside the material due to the respective laser beams, which is an unintended modification. May occur. According to the aspect described above, the incident position of the laser beam is set so that the first laser beam and the second laser beam do not overlap in any region within the material. Unintended modification can be prevented. Therefore, even an apparatus using two laser beams can perform suitable laser processing without being affected by such technical problems.
本発明のレーザ加工装置の実施形態の他の態様は、前記集光手段は、前記第1レーザ光の光路内に前記改質領域が含まれないように前記第1集光点を形成する。 In another aspect of the embodiment of the laser processing apparatus of the present invention, the condensing means forms the first condensing point so that the modified region is not included in the optical path of the first laser light.
この態様によれば、集光手段は、一の第1集光点を形成するに当たり、既に材料内部に改質領域が形成されている場合、該第1集光点を形成するための第1レーザ光の光路内に該改質領域が含まれないよう、第1集光点を形成する。 According to this aspect, when the light condensing unit forms the first light condensing point, when the modified region is already formed in the material, the light condensing unit forms the first light condensing point for forming the first light condensing point. The first condensing point is formed so that the modified region is not included in the optical path of the laser beam.
材料内部において、一度第1集光点が形成されることで改質した領域に、再度第1レーザ光が通過する場合、第1レーザ光の熱などにより該改質領域において予期しない更なる改質が生じる可能性がある。このような更なる改質として、例えば、材料内部でのクラックの発生や改質領域の拡大などが考えられ、適切なレーザ加工のためには避けられるべきである。 If the first laser beam passes through the region once modified by the formation of the first condensing point inside the material, unexpected further modification in the modified region due to the heat of the first laser beam or the like. Quality can arise. As such further modification, for example, generation of cracks in the material and expansion of the modified region are conceivable, and should be avoided for appropriate laser processing.
上述した構成によれば、例えば、集光手段は、開口数が比較的小さい対物レンズを有し、第1集光点形成時の第1レーザ光の光路が光軸方向に直行する面内において比較的狭くなるよう調整されている。また、集光手段は、形成される第1集光点の軌跡のパターンを光路内に改質領域が含まれないよう調整しても良い。
このように構成することで、上述した更なる改質に起因して生じる技術的な問題を回避することが出来る。
According to the above-described configuration, for example, the condensing unit has an objective lens having a relatively small numerical aperture, and the optical path of the first laser light at the time of forming the first condensing point is within a plane perpendicular to the optical axis direction It is adjusted to be relatively narrow. The condensing means may adjust the pattern of the locus of the first condensing point to be formed so that the modified region is not included in the optical path.
By comprising in this way, the technical problem resulting from the further modification | reformation mentioned above can be avoided.
本発明のレーザ加工装置の実施形態の他の態様は、前記集光手段は、前記材料内における10マイクロメートル立方内の領域に改質領域を形成するよう、前記第1集光点を形成する。 In another aspect of the embodiment of the laser processing apparatus of the present invention, the condensing means forms the first condensing point so as to form a modified region in a region within 10 μm cube in the material. .
この態様によれば、材料内部に形成される加工用の第1レーザ光の第1集光点は、材料内のおおよそ10マイクロメートル立方内の領域に改質領域を形成するよう、強度やサイズが設定されている。このような比較的小さい改質領域を材料内部に形成することによって、例えば改質領域に沿って材料の切断を行う場合、切断面の表面粗度及び平面度を向上させることが可能となる。また、比較的小さい改質領域であっても、上述したように材料の加工軸に沿って、深さ方向の位置を変更させながら改質領域が形成されることで、充分に切断面の制限が可能となるため、切断が妨げられることはない。また、材料内部に形成される改質領域によって図柄などを描画する加工処理においては、より詳細な図柄の描画が可能となる。 According to this aspect, the first condensing point of the first laser beam for processing formed in the material has a strength and size so as to form a modified region in a region within approximately 10 μm cube in the material. Is set. By forming such a relatively small modified region inside the material, for example, when cutting the material along the modified region, it is possible to improve the surface roughness and flatness of the cut surface. In addition, even if the modified region is relatively small, the modified region is formed while changing the position in the depth direction along the processing axis of the material as described above, thereby sufficiently limiting the cut surface. Can be cut, so that cutting is not hindered. Further, in the processing for drawing a pattern or the like by the modified region formed inside the material, it becomes possible to draw a more detailed pattern.
尚、このような加工に用いられる一般的な強度を有するレーザ光を用いる場合、10マイクロメートル立方内に改質領域を形成するための第1集光点のサイズは、例えば1マイクロメートル立方程度となる。このような第1集光点を形成する場合、フォーカス制御のためのサーボクローズ後に残留する深さ方向の誤差は、10ナノメートル程度となる。ガラス基板などの材料加工における誤差の許容量は、1マイクロメートル程度であるため、残留する誤差と比較して十分に大きい。このことから、サーボゲインの精度は、比較的厳密でなくとも許容されるため、フォーカス制御手段におけるサーボゲイン精度が比較的低い場合であっても、好適に第1集光点の形成のためのフォーカス制御を実施することが出来る。尚、このときのサーボゲインは、電気的に及び光学的の少なくとも一方の手法によって低下されていて良い。 When laser light having a general intensity used for such processing is used, the size of the first focusing point for forming the modified region within 10 μm cube is, for example, about 1 μm cube. It becomes. When forming such a first condensing point, the error in the depth direction remaining after the servo close for focus control is about 10 nanometers. Since the allowable amount of error in processing a material such as a glass substrate is about 1 micrometer, it is sufficiently larger than the remaining error. From this, the accuracy of the servo gain is allowed even if it is not relatively strict, and therefore, even when the servo gain accuracy in the focus control means is relatively low, it is preferable to form the first focusing point. Focus control can be implemented. Note that the servo gain at this time may be reduced by at least one of an electrical method and an optical method.
本発明のレーザ加工装置の実施形態の他の態様は、前記集光手段は、前記第2レーザ光の光軸方向における前記材料表面から所定の範囲内であり、且つ前記材料表面でない位置に前記第2集光点を形成する。 In another aspect of the embodiment of the laser processing apparatus of the present invention, the condensing means is located at a position that is within a predetermined range from the material surface in the optical axis direction of the second laser light and is not the material surface. A second focusing point is formed.
この態様によれば、第2レーザ光が集光される第2集光点は、第2レーザ光の光軸上であって材料表面から所定範囲内の材料表面で無い位置に形成される。このため、材料表面に形成される第2レーザ光のビームスポットの径は、材料表面に第2集光点を形成する場合と比較して大きくなる。 According to this aspect, the second focusing point where the second laser beam is focused is formed at a position on the optical axis of the second laser beam and not within the predetermined range from the material surface. For this reason, the diameter of the beam spot of the second laser beam formed on the surface of the material is larger than that in the case where the second focal point is formed on the surface of the material.
このように比較的大きなビームスポットによれば、材料表面の傷や構造物などの微小な凹凸に起因するフォーカスエラー信号への影響が相対的に低下するため、フォーカス制御への影響を抑制することが出来る。 Such a relatively large beam spot reduces the influence on the focus error signal caused by minute irregularities such as scratches on the material surface and structures, etc., thus suppressing the influence on the focus control. I can do it.
尚、この態様において形成される第2集光点の位置の範囲とは、上述したフォーカス制御が適切に実施可能であって、材料表面の凹凸によるフォーカス制御への影響を可能な限り排除可能である範囲を示す趣旨である。また、フォーカス制御においては、このような範囲内から適切に決定された所定の位置に第2集光点が位置するよう、サーボによる位置調整が実施される。 Note that the range of the position of the second condensing point formed in this aspect is that the above-described focus control can be appropriately performed, and the influence on the focus control due to the unevenness of the material surface can be eliminated as much as possible. The purpose is to indicate a certain range. In focus control, position adjustment by a servo is performed so that the second condensing point is positioned at a predetermined position appropriately determined from within such a range.
以上、説明したように、本発明のレーザ加工装置の実施形態によれば、第1照射手段と、第2照射手段と、集光手段と、受光手段と、フォーカス制御手段と、移動手段とを備える。 As described above, according to the embodiment of the laser processing apparatus of the present invention, the first irradiation unit, the second irradiation unit, the light collecting unit, the light receiving unit, the focus control unit, and the moving unit are provided. Prepare.
従って、適切なフォーカス制御を実施しながら、材料内部に改質領域を安定且つ高精度に形成することを可能とするレーザ加工装置を提供することが出来る。 Therefore, it is possible to provide a laser processing apparatus capable of stably and highly accurately forming a modified region inside a material while performing appropriate focus control.
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(1)レーザ加工装置の構成
先ず、図1を参照して、本発明のレーザ加工装置の具体例である、レーザカッティング装置1の基本的な構成について説明する。図1に示されるように、レーザカッティング装置1は、透明材料200に対し、加工用のレーザ光L1及びフォーカス制御用のレーザ光L2を照射するよう構成されている。
(1) Configuration of Laser Processing Apparatus First, a basic configuration of a
図1に示されるように、レーザカッティング装置1は、主に加工用のレーザ光L1に係る加工用光学系3と、フォーカス制御用のレーザ光L2に係るフォーカス制御用光学系2の2つの光学系を備える。
As shown in FIG. 1, the
まず、フォーカス制御用光学系2の各部の構成、及びフォーカス制御用光学系2において生成される信号の伝送経路に配置される各部の構成について説明する。
First, the configuration of each part of the focus control
フォーカス制御用光学系2は、フォーカス制御用のレーザ光L2を照射するフォーカス光源11と、フォーカス制御用のレーザ光L2の光路上に配置されるビームスプリッタ12と、ビームスプリッタ12を透過したフォーカス制御用のレーザ光L2の光路上に配置される1/4波長板13と、ダイクロイックミラー14と、対物レンズ15と、対物レンズ15を介して透明材料200に照射されたフォーカス制御用のレーザ光L2の反射光(言い換えれば、戻り光)の光路上に配置されるシリンドリカルレンズ16と、4分割受光素子(PD:Photo Detector)17とを備えて構成される。
The focus control
フォーカス制御用のレーザ光L2は、本発明の第2レーザ光の一具体例であって、例えば、高周波重畳が施された波長680nm程度のレーザ光になどである。 The laser beam L2 for focus control is a specific example of the second laser beam of the present invention, and is, for example, a laser beam having a wavelength of about 680 nm on which high frequency superimposition has been performed.
フォーカス光源11は、本発明の第2照射手段の一具体例であって、例えば、レーザ光を発生させるためのレーザダイオードと、照射されるレーザ光に対して高周波重畳パルスを印加するための印加手段とを備え、フォーカス制御用のレーザ光L2を照射する。
The
フォーカス光源11から出射されたフォーカス制御用のレーザ光L2は、ビームスプリッタ12、1/4波長板13及びダイクロイックミラー14を透過して、対物レンズ15へと入射する。
The laser beam L2 for focus control emitted from the
ビームスプリッタ12及び1/4波長板13は、入射したフォーカス制御用のレーザ光L2を対物レンズ15に入射させるとともに、対物レンズ15を介した透明材料200からのフォーカス制御用のレーザ光L2の戻り光をシリンドリカルレンズ16に入射させる。
The
ダイクロイックミラー14は、入射した光を波長に応じて透過又は反射させる構成であり、入射するフォーカス制御用のレーザ光L2を対物レンズ15方向へ透過させるとともに、対物レンズ15を介した戻り光を1/4波長板13方向へ透過させる。また、ダイクロイックミラー14は、後述するように、フォーカス制御用のレーザ光L2の光路上であって、且つ加工用のレーザ光L1の光路上に配置されるものであり、入射する加工用のレーザ光L1を対物レンズ15方向へと反射させる。このため、ダイクロイックミラー14の透過率は、加工用のレーザ光L1及びフォーカス制御用のレーザ光L2の夫々の波長に応じて適切な反射及び透過が為されるよう設定されていることが好ましい。
The
ダイクロイックミラー14を透過したフォーカス制御用のレーザ光L2は、対物レンズ15を介して透明材料200に照射される。尚、後述するように、透明材料200に入射するフォーカス制御用のレーザ光L2は、フォーカス制御により透明材料200の内部に集光点F2を形成する。
The laser light L2 for focus control that has passed through the
一方、透明材料200の表面において反射されたフォーカス制御用のレーザ光L2の戻り光は、ダイクロイックミラー14、1/4反射板13、ビームスプリッタ12及びシリンドリカルレンズ16を介して、4分割PD17に入射する。
On the other hand, the return light of the focus control laser beam L2 reflected on the surface of the
ここに、シリンドリカルレンズ16は、本実施例における受光手段の一構成要素の例である半円筒形状のレンズであり、レーザ光L2の戻り光のスポット形状を適宜変更させる。
Here, the
4分割PD17は、本実施例における受光手段の一構成要素の例であって、例えば受光部が4分割されたフォトディテクタにより構成され、それぞれの受光部により受光された光量の差から、戻り光の入射位置に応じた受光信号を生成し、演算部20へと入力する。
The 4-
尚、4分割PD17は、アクチュエータ18の動作により戻り光の光軸方向に移動可能に構成されている。アクチュエータ18は、駆動アンプ19より、該駆動アンプ19に入力されるZ軸目標値に基づく駆動電流の供給を受け、4分割PD17を移動させる。このとき、4分割PD17に受光される戻り光は、デフォーカス状態となるため、演算部20は、再度フォーカス状態となるよう、後述の駆動アンプ22及びアクチュエータ23により対物レンズ15を移動させる。
The
具体的には、フォーカス制御用のレーザ光L2の戻り光は、シリンドリカルレンズ16を通過することで非点収差が付加される。このため、4分割PD17に入射する戻り光のスポット形状は、フォーカスが適正な位置であれば円形、フォーカスがずれていれば楕円形となる。4分割PD17は、各分割PDにおいて受光される戻り光量に応じた電流を演算器20に供給する。
Specifically, astigmatism is added to the return light of the laser beam L2 for focus control as it passes through the
演算部20は、4分割PD17における各分割PDにおいて受光された光量に基づく電流を加減算することで戻り光に基づくフォーカスずれ量の検出を行い、該フォーカスずれ量を示すフォーカスエラー信号を生成する。例えば、演算部20は、4分割PD17における各分割PDを夫々A、B、C、Dとすると、分割PDA及びCにより供給される電流値の和から、分割PDB及びDにより供給される電流値の和を減算することでフォーカスエラー信号を生成する。例えば、フォーカスが適正な位置であれば、各分割PDにおいて受光される光量、ひいては各分割PDからの供給電流量は均一となり、フォーカスエラー信号における減算結果は0となる。他方で、フォーカス位置が適正な位置より近い場合には、例えばAC方向に長い楕円形のビームスポットにより、分割PDA及びCの夫々において受光される光量が、分割PDB及びDの夫々において受光される光量より大きくなり、フォーカスエラー信号における減算結果は正となる。他方で、フォーカス位置が適正な位置より遠い場合には、例えばBD方向に長い楕円形のビームスポットにより、分割PDB及びDの夫々において受光される光量が、分割PDA及びCの夫々において受光される光量より大きくなり、フォーカスエラー信号における減算結果は負となる。
The
演算器20は、このように生成されるフォーカスエラー信号を駆動アンプ22に供給する。駆動アンプ22は、入力されるフォーカスエラー信号に基づいて、フォーカスを適正な位置に移動させるよう対物レンズ15を移動させるための駆動電流をレンズアクチュエータ23に供給する。レンズアクチュエータ23は、供給される駆動電流に基づいて、フォーカスエラー信号及びZ軸目標値に基づく位置に集光点F2が形成されるよう、対物レンズ15をフォーカス制御用のレーザ光L2の光軸方向に移動させてフォーカス制御を行う。結果、フォーカス制御用のレーザ光L2の集光点F2が適正なフォーカス位置に形成される。
The
尚、シリンドリカルレンズ16を用いる非点収差法によってフォーカスずれ量を検出するフォーカス制御用光学系2について説明したが、本発明はこの例に限定されるものではなく、例えばスポットサイズ法やその他何らかの手法によりフォーカスずれ量を検出するよう構成されていても良く、そのための構成を更に備えていても良い。
Although the focus control
続いて、レーザカッティング装置1の加工用光学系3の構成について説明する。加工用光学系3は、加工用のレーザ光L1を照射する加工光源24と、加工用のレーザ光L1の光路上に配置されるダイバージングレンズ25と、ダイクロイックミラー14と、ダイクロイックミラー14において反射された加工用のレーザ光L1の光路上に配置される対物レンズ15とを備えて構成される。
Next, the configuration of the processing
加工用のレーザ光L1は、本発明の第1レーザ光の位置具体例であって、例えば紫外線レーザなどである。 The processing laser beam L1 is a specific example of the position of the first laser beam of the present invention, and is, for example, an ultraviolet laser.
加工光源24は、本発明の第1照射手段の一具体例であって、夫々不図示のレーザ発生部、結集素子、位相変調器及び共振器などを備えて構成され、加工用のレーザ光L1をダイバージングレンズ25方向へ照射する。
The
ダイバージングレンズ25へと入射した加工用のレーザ光L1は、光束角度が調整され、ダイクロイックミラー14へと入射する。尚、該ダイクロイックミラー25の位置及び開口率は、集光点F2と集光点F1との相対的な位置に基づいて設定されていることが好ましい。例えば、レーザ光L2が透明材料200の表面に所定のサイズのビームスポットを形成するよう集光点F2の位置が決定される場合、集光点F1は透明材料200の内部の所定の深さ位置に形成されるよう設定される。
The laser beam L1 for processing incident on the diverging
尚、加工用のレーザ光L1の光路中には、他に、透明材料200内部に好適に改質領域を形成するためにレーザ出力、光軸及びレーザ形状などを調整するための各種構成が配置されていても良い。
In addition, in the optical path of the processing laser beam L1, various configurations for adjusting the laser output, the optical axis, the laser shape, and the like in order to form a modified region in the
上述したように、ダイクロイックミラー14の透過率は、加工用のレーザ光L1を反射するよう設定されているため、入射した加工用のレーザ光L1は、対物レンズ15方向へと反射される。対物レンズ15へと入射した加工用のレーザ光L1は、透明材料200内部に焦点を結び、集光点F1を形成する。
As described above, since the transmittance of the
上述したように、集光点F1の光軸方向の位置は、相対値目標値に基づいて設定されるダイバージングレンズ25の位置と、Z軸目標値に基づいてレンズアクチュエータ23により移動される対物レンズ15の位置とにより、決定される。このため、集光点F1は、フォーカス制御による集光点F2の移動に追従するとともに、相対値目標値により決定される距離を隔てて形成される。
As described above, the position of the condensing point F1 in the optical axis direction is the position of the diverging
レーザカッティング装置1において、フォーカス制御用光学系2及び加工用光学系3は、固定された基台(不図示)上に構成されている。一方で、透明材料200は、該基台に対して相対的に移動可能に構成されるテーブル30の上に設置される。
In the
テーブル30は、アクチュエータ28により、加工用のレーザ光L1及びフォーカス制御用のレーザ光L2の夫々の光軸に直行する面内(図1におけるXY面内)で移動可能に構成されている。アクチュエータ28は、駆動アンプ29より、該駆動アンプ29に入力される材料移動用の目標値であるXY軸目標値に基づく駆動電流の供給を受け、テーブル30を移動させる。このため、テーブル30は、透明材料200をXY面内で移動させることが可能となる。
The table 30 is configured to be movable by the
そして、レーザカッティング装置1は、加工用のレーザ光L1の照射及び停止の切り換えを行いながら、テーブル30をXY面内でに移動することにより、加工用加工用のレーザ光L1を、透明材料200上に、例えば直線状に走査させ、透明材料200内部の所望の位置に改質領域に形成する。
Then, the
本実施例のレーザ加工装置1においては、4分割PD17は、上述したように、駆動アンプ19による電流の供給を受けるアクチュエータ18により、フォーカス制御用のレーザ光L2の戻り光の光軸方向に、駆動アンプ19に入力されるZ軸目標値に応じて移動可能に構成されている。
In the
4分割PD17が移動することで、フォーカス制御における適正なフォーカス位置が変化する。特に、フォーカスが適正な位置にある場合には、4分割PD17はデフォーカス状態となる場合もある。そこで、演算器20は、変化した適正なフォーカス位置に基づくフォーカスエラー信号を生成し、該フォーカスエラー信号に基づいて駆動アンプ22がレンズアクチュエータ23を駆動させ、対物レンズ15が移動することでフォーカス制御用のレーザ光L2の集光点F2が適正なフォーカス位置に移動される。同様に、加工用のレーザ光L1の集光点F1も、集光点F2に連動して移動する。
As the
このときの集光点F2及び集光点F1の移動量は、好適には駆動アンプ19に入力されるZ軸目標値に応じた移動量となる。このため、Z軸目標値を適切に設定することで、所望の位置に集光点F1及び集光点F2を形成することが出来る。このため、透明材料200内部における加工用のレーザ光L1の光軸方向における集光点F1の位置を高精度に調整することが出来ると共に、フォーカス制御による位置調整の効果を享受しつつ、集光点F1を加工用のレーザ光L1の光軸方向に高精度に移動させることが可能となる。
The amount of movement of the condensing point F2 and the condensing point F1 at this time is preferably the amount of movement according to the Z-axis target value input to the
このように集光点F1を加工用のレーザ光L1の光軸方向に移動させることで、透明材料200の深さ方向に位置を分布させた集光点F1の軌跡に改質領域を形成することが出来る。透明材料200の深さ方向に位置を分布させた改質領域を形成することで、例えば、改質領域を起点に材料の切断を行う場合に、加工用のレーザ光L1の光軸に直行する方向だけでなく、加工用のレーザ光L1の光軸方向にも改質領域が分布することから、切断面をより好適に制限することが出来る。このため、比較的容易に、所望の切断面で材料の切断を実施することが出来る。また、透明材料200が内部に結晶方位を有する場合であっても、所望の切断面で材料の切断を実施することが出来る。このような加工用のレーザ光L1の光軸方向に位置を分布させた集光点F1により得られる効果については後に詳述する。
By moving the condensing point F1 in the optical axis direction of the laser beam L1 for processing in this way, a modified region is formed in the locus of the condensing point F1 whose position is distributed in the depth direction of the
尚、レーザカッティング装置1の他の動作例として、フォーカス制御により集光点F2の位置を決定した後に、相対値目標値を適宜変更することで、集光点F2に対する集光点F1の位置を相対的に変化させても良い。このように構成すれば、ダイバージングレンズ25を加工用のレーザ光L1の光軸方向に移動させることで、集光点F2の位置を変更することなく、集光点F1の位置を変化させることが出来る。このような構成においても、フォーカス制御による高精度な位置調整の効果を受けつつ、集光点F1を加工用のレーザ光L1の光軸方向に移動させた照射が可能となる。
As another example of the operation of the
また、本実施例のレーザカッティング装置1において、加工用のレーザ光L1の集光点F1は、好適には透明材料200内部の10マイクロメートル立方程度の微小体積内部に改質領域を形成されるよう、ビーム強度及び集光点のサイズが設定されている。例えば、このような微小な改質領域を形成するために、集光点F1のサイズは、1マイクロメートル立方程度に調整される。このように微小な集光点F1によれば、材料200の内部に比較的多くの改質領域を形成することが可能となり、より高精度な断面を得ることが出来るようになる。
In the
また、フォーカスサーボクローズ後の残留エラーに起因する光軸方向への移動も例えば、10ナノメートル程度の微小な領域に抑制することが出来る。一般的な、透明材料200へのレーザ加工において、形成される改質領域の位置には、1マイクロメートル程度の誤差範囲が許容されることから、例えば、フォーカス制御におけるサーボゲインを低く設定したとしても、充分な精度で改質領域の形成を行うことが出来る。
Further, the movement in the optical axis direction due to the residual error after the focus servo close can also be suppressed to a minute region of about 10 nanometers, for example. In general laser processing on the
また、本実施例のレーザカッティング装置1においては、図1に示されるように、特にフォーカス制御用のレーザ光L2の集光点F2が、透明材料200表面でなく、透明材料200内部の所定の位置に形成されるよう、フォーカス制御のためのZ軸目標値が設定されている。このため、透明材料200の表面に形成されるフォーカス制御用のレーザ光L2のビームスポットは、透明材料200表面に集光点F2が形成される場合と比較して、大きくなる。このため、透明材料200表面に形成される傷や構造物などの比較的小さい凹凸に起因するフォーカス制御への影響を抑制することが出来る。
Further, in the
このときのビームスポット径は、対物レンズ15の開口数及び集光点F2の光軸方向位置(言い換えれば、透明材料200内部の深度)に応じて決定されるため、これらは、透明材料200の表面の凹凸の影響を抑制出来るよう、適宜設定されていることが好ましい。
The beam spot diameter at this time is determined according to the numerical aperture of the
以上、説明したように、レーザーカッティング装置1は、透明材料200の内部におけるXY面内及び加工用のレーザ光L1の光軸方向の所望の位置に改質領域を形成するよう、集光点F1を形成することが出来る。
As described above, the
(2)レーザ加工装置の動作
続いて、図2から図6を参照して、本実施例のレーザカッティング装置1の動作により得られる効果について説明する。
(2) Operation of Laser Processing Device Next, effects obtained by the operation of the
例えば、図2(a)に示されるように、上述したフォーカス制御及び集光点F1の透明材料200の深さ方向における位置の変化を実施していない、従来型のレーザ加工装置によれば、加工用のレーザ光の光軸上における位置(言い換えれば、透明材料200内部の深さ方向の位置)が一定の位置に直線的に改質領域が形成される。ここに、図2から図6は、透明材料200内部に形成される改質領域のパターンを概略的に示す模式図である。
For example, as shown in FIG. 2A, according to a conventional laser processing apparatus that does not perform the above-described focus control and change of the position of the condensing point F1 in the depth direction of the
他方で、本発明のレーザカッティング装置1によれば、図2(b)に示されるように、透明材料200内部における光軸方向の位置を適宜変更させながら、改質領域を形成することが出来る。
On the other hand, according to the
また、図2(c)のように、表面に凹凸を備える透明材料200に対しても、フォーカス制御を実施することで、光軸方向の所望の位置に改質領域を形成することが出来る。
Further, as shown in FIG. 2C, the modified region can be formed at a desired position in the optical axis direction by performing the focus control even on the
このような本実施例のレーザカッティング装置1によれば、材料の移動による集光点F1及び集光点F2の相対的な移動に応じて、集光点F1が形成される位置を加工用のレーザ光L1の光軸方向に移動させながら改質領域を形成することが出来る。
According to the
上述したような本実施例のレーザカッティング装置1によれば、例えば、図3(a)に示される切断面AA’で透明材料200を切断するための起点となる改質領域を透明材料200内部に形成する際に、図3(b)乃至(d)に示されるようなパターンで改質領域を形成することが出来る。ここに、図3(b)は、断面AA’内において、改質領域の軌跡が波型となるように連続的に集光点F1を形成する際の改質領域の軌跡のパターンを示す模式図である。また、図3(c)は、同様に改質領域の軌跡が波型となるように、断続的に集光点F1を形成するよう、加工用のレーザ光L1の照射及び停止を切り替えながら加工を行った際の改質領域の軌跡のパターンを示す。また、図3(d)は、断面AA’に斜めに形成される改質領域の軌跡のパターンを示す。
According to the
このように、断面AA’において、加工用のレーザ光L1の光軸方向に集光点F1を移動させながら改質領域を形成することで、透明材料200内部の深さ方向にも分布した改質領域を形成することが出来、透明材料200の切断面を好適に制限出来る。
Thus, in the cross section AA ′, the modified region is formed in the depth direction inside the
また、例えば、加工用のレーザ光L1の光軸方向に対して傾斜した結晶方位を有する透明材料200に対しても、図3(b)乃至(d)に示されるようなパターンで改質領域を形成することで、断面AA’の特に加工用のレーザ光L1の光軸方向において、切断面の制限が出来る。このため、結晶方位に沿って意図しない切断が生じる事態を好適に抑制することが可能となる。
Further, for example, the modified region has a pattern as shown in FIGS. 3B to 3D even for the
また、集光点L1の光軸方向の移動に応じて、更に断面AA’に直行する方向に透明材料200を移動させることで、加工用のレーザ光L1の光軸に対して傾斜した切断面をも得ることが出来る。
Further, in accordance with the movement of the condensing point L1 in the optical axis direction, the cut surface inclined with respect to the optical axis of the processing laser beam L1 by moving the
このように透明材料200内部の深さ方向にも分布した改質領域によれば、例えば、複数枚のガラス基板が貼り合わせられた貼り合わせガラスなどの透明材料200に対しても、複数のガラス基板に夫々改質領域を形成することが出来る。ここに、図4は、ガラス200a、200b及び200cを貼り合わせて形成される貼り合わせガラスである透明材料200に対して、改質領域を起点とした切断を行う際のレーザ加工の態様を示す模式図である。図4(a)は、本実施例に記載される透明材料200の深さ方向に改質領域の位置を分布させる構成を用いない(言い換えれば、従来型の)レーザ加工の態様を、図4(b)は、本実施例のレーザカッティング装置1に係るレーザ加工の態様を夫々例示するものである。
As described above, according to the modified region distributed in the depth direction inside the
図4(a)に示される従来のレーザ加工においては、集光点F1は、透明材料200における一定の深さ方向の位置に改質領域を形成するため、複数枚のガラスを貼り合わせた貼り合わせガラスに対しては、一のガラス(例えば、ガラス200c)にのみ改質領域が形成される。このため、力を作用させて形成された改質領域を起点に透明材料200の切断を試みる場合、ガラス200a及びガラス200b内には改質領域が形成されていないため、適切な切断が行えない。適切な切断を行うためには、ガラス200a及びガラス200b内のガラス200cと対応する位置に改質領域が形成される必要があり、複数回のレーザ加工が必要とされていた。
In the conventional laser processing shown in FIG. 4A, the condensing point F1 is formed by bonding a plurality of glasses in order to form a modified region at a certain depth in the
また、このように貼り合わせたガラスの夫々に改質領域を形成する場合、ガラス200a、ガラス200b及びガラス200cの夫々において、所望の切断面上に改質領域が形成される必要がある。このとき、夫々のガラスに形成される改質領域の位置にずれが生じる場合、切断面を好適に制限することが出来ず、改質領域を起点に貼り合わせガラスの切断を行ったとしても、切断面の精度が悪化する虞がある。
Further, in the case where the modified region is formed in each of the glasses thus bonded, the modified region needs to be formed on a desired cut surface in each of the
他方で、図4(b)に示されるように、透明材料200の深さ方向に位置を分布させた改質領域を形成するよう集光点F1の軌跡のパターンを設定することで、各ガラスの同一の面内に改質領域を形成することが可能となる。このように形成される改質領域を起点とする切断を行うことで、各ガラスの切断面を同一の面内に好適に制限することが出来、貼り合わせガラスの高精度な切断が可能となる。
On the other hand, as shown in FIG. 4 (b), by setting the locus pattern of the condensing point F1 so as to form a modified region in which the position is distributed in the depth direction of the
尚、このように透明材料200内部の深さ位置を変更させた改質領域を形成する際には、一の改質領域を形成する際の加工用のレーザ光L1が、透明材料200内部における他の改質領域が形成された領域、及び透明材料200内部における他の改質領域が形成されるよう設定される領域内には照射されないよう、改質領域の軌跡のパターンや加工用のレーザ光L1の開口数が設定されている必要がある。例えば、図5(a)に示されるように、透明材料200内の位置P1に集光点F1を形成する際のレーザ光が、該位置P1とは異なる集光点F1が形成された場所、または将来的に形成される場所である位置P2を通過することで、位置P2には加工用のレーザ光L1の過照射が生じてしまう。このような過照射によれば、位置P2において、意図しない透明材料200の改質が生じる場合があり、適切な加工が行えなくなるなどの技術的な問題に繋がる。
When forming the modified region in which the depth position inside the
このような問題を防ぐために、本実施例のレーザカッティング装置1では、図5(b)に示されるように、透明材料200内の位置(例えば、P1)に集光点F1を集光するための加工用のレーザ光L1が、透明材料200内の相対的に浅い位置(言い換えれば、対物レンズ15からより近い位置、例えばP2)を照射範囲に入れないよう、改質領域の軌跡のパターンや加工用のレーザ光L1の開口数が調整されている。
In order to prevent such a problem, in the
このため、集光点F1が形成される位置における意図しない加工用のレーザ光L1の照射を好適に回避出来、意図しない更なる改質が生じることを好適に抑制することが出来る。 For this reason, it is possible to preferably avoid unintentional irradiation of the laser beam L1 for processing at a position where the condensing point F1 is formed, and to appropriately prevent further unintended modification.
また、図6(a)に示されるように、互いに交差する断面AA’及び断面BB’を得るために、例えば、断面AA’については、図6(b)に示される改質領域の軌跡のパターンを形成し、断面BB’については、図6(c)に示される改質領域の軌跡のパターンを形成するよう加工を行うことも出来る。このように構成すれば、一度加工用のレーザ光L1によって改質が生じた改質領域に対して、再度加工用のレーザ光L1の集光点F1が形成されることがない。このため、加工用のレーザ光L1が照射されることによる、改質領域における何らかの更なる改質を抑制することが出来、好適な改質領域を形成することが可能となる。 Further, as shown in FIG. 6A, in order to obtain a cross section AA ′ and a cross section BB ′ intersecting each other, for example, with respect to the cross section AA ′, the locus of the modified region shown in FIG. A pattern is formed, and the cross section BB ′ can be processed so as to form a pattern of a modified region locus shown in FIG. If comprised in this way, the condensing point F1 of the laser beam L1 for a process will not be formed again with respect to the modified area | region which modification | denaturation generate | occur | produced with the laser beam L1 for a process once. For this reason, some further modification | reformation in a modification area | region by irradiating the laser beam L1 for a process can be suppressed, and it becomes possible to form a suitable modification | reformation area | region.
(3)第1変形例
続いて、本実施例のレーザ加工装置の第1変形例の構成について、図7を参照しながら説明する。図7は、レーザ加工装置の第1変形例たるレーザカッティング装置1’の構成を概略的に示す模式図である。尚、該第1変形例において、図1を参照して説明した基本的な構成と同じ構成については同一の番号を付して説明を省略している。
(3) First Modification Next, the configuration of a first modification of the laser processing apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic diagram schematically showing a configuration of a
本実施例におけるレーザ加工装置の第1変形例は、本発明の第2集光手段の具体例として、加工用のレーザ光L1の光路上に配置されるダイバージングレンズ25を該加工用のレーザ光L1の光軸方向に移動させる第2レンズアクチュエータ26と、該第2レンズアクチュエータ26を駆動させる駆動アンプ27とを備える。
The first modification of the laser processing apparatus according to the present embodiment is a specific example of the second condensing unit of the present invention, in which a diverging
ダイバージングレンズ25へと入射した加工用のレーザ光L1は、ダイバージングレンズ25により光束角度が調整され、ダイクロイックミラー14へと入射する。第1変形例においては特に、ダイバージングレンズ25は、第2レンズアクチュエータ26の動作により加工用のレーザ光L1の光軸方向に移動可能に構成されている。
The laser beam L1 for processing incident on the diverging
駆動アンプ27は、予め、またはレーザ加工装置によるレーザ加工動作中に適宜入力される相対値目標値に従って、第2レンズアクチュエータ26を駆動させるための駆動電流を供給する。そして、第2レンズアクチュエータ26は、駆動電流の供給を受け、相対値目標値に応じた位置にダイバージングレンズ25を移動する。ダイバージングレンズ25が移動することで、ダイクロイックミラー14及び対物レンズ15に入射する加工用のレーザ光L1の光束角度が変化し、結果的に集光点F1の形成位置が、加工用のレーザ光L1の光軸方向に移動する。
The
駆動アンプ27に入力される相対値目標値は、集光点F2に対する集光点F1の相対的な位置を示す数値などを含む趣旨であって、例えば、図7における集光点F2が形成される位置と、集光点F1が形成される所望の位置との距離を示す値などである。このような相対値目標値を適宜設定または変化させることで、集光点F2に対する集光点F1の位置が適宜決定または変化することとなる。
The relative value target value input to the
相対値目標値を設定することで、例えば、フォーカス制御により一点に位置が決定される第2集光点に対して、相対的に第1集光点を移動させることが可能となる。このため、第2集光点の位置をフォーカス制御により決定される所定の位置に固定したまま、透明材料200内の改質領域を形成する所望の位置に集光点F1が形成することが可能となる。
By setting the relative value target value, for example, it is possible to move the first condensing point relative to the second condensing point whose position is determined at one point by focus control. For this reason, it is possible to form the condensing point F1 at a desired position where the modified region in the
尚、第1変形例においても、上述したように4分割受光素子17を移動させることで集光点F2と共に集光点F1の位置を移動させる構成が採用されていても良い。本実施例によれば、集光点F2に対して、相対的に集光点F1の位置を決定、または移動させることが可能となる。
In the first modification, a configuration in which the position of the condensing point F1 is moved together with the condensing point F2 by moving the quadrant
(4)第2変形例
上述したレーザカッティング装置1によれば、フォーカス用光学系2と加工用光学系3とは、同一の対物レンズ15を用いた構成となっており、フォーカス制御用のレーザ光L2と加工用のレーザ光L1とは、同一の光軸を有している。他方で、図8に示されるレーザ加工装置の第2変形例たるレーザカッティング装置1’’のように、フォーカス用光学系2と加工用光学系3とが互いに独立した光学系を有し、フォーカス制御用のレーザ光L2と加工用のレーザ光L1とが相異なる光軸を有するよう構成されていても良い。
(4) Second Modification According to the
図8に示される本発明のレーザ加工装置の変形構成例であるレーザカッティング装置1’’によれば、フォーカス用光学系2において、フォーカス制御用のレーザ光L2は、基本構成例における対物レンズ15の代わりに、更に追加される対物レンズ15’により透明材料内部に集光される。尚、この対物レンズ15’は、対物レンズ15と同様にレンズアクチュエータ23によってフォーカス制御用のレーザ光L2の光軸方向に移動可能に構成されており、入力されるZ軸目標値及びフォーカスエラー信号に基づいて、移動が実施される。
According to the laser cutting apparatus 1 '' which is a modified configuration example of the laser processing apparatus of the present invention shown in FIG. 8, in the focusing
このようなレーザカッティング装置1’’によっても、上述したレーザカッティング装置1に係る各種効果を享受することが可能である。また、フォーカス制御用のレーザ光L2と加工用のレーザ光L1とが同一の光軸上で照射されることに起因する、例えば相互のレーザ光による透明材料200への熱の影響や、加工用のレーザ光L1の迷光によるフォーカス制御への影響などを回避することが可能となる。
Such a
本発明は、上述した実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴なうレーザ加工装置などもまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed without departing from the spirit or idea of the invention that can be read from the claims and the entire specification, and a laser accompanying such a change. Processing devices and the like are also included in the technical scope of the present invention.
1…レーザカッティング装置、
2…フォーカス制御用光学系、
3…加工用光学系、
11…フォーカス光源、
12…ビームスプリッタ、
13…1/4波長板、
14…ダイクロイックミラー、
15…対物レンズ、
16…シリンドリカルレンズ、
17…4分割受光素子(PD:Photo Detector)、
18…PDアクチュエータ、
19、22、27、29…駆動アンプ、
20…演算器、
23、26…レンズアクチュエータ、
24…加工用光源、
25…ダイバージングレンズ、
28…アクチュエータ、
30…テーブル、
200…透明材料、
L1…加工用のレーザ光、
L2…フォーカス制御用のレーザ光
F1…加工用のレーザ光の集光点、
F2…フォーカス制御用のレーザ光の集光点。
1 ... Laser cutting device,
2 ... Focus control optical system,
3 ... Processing optical system,
11 ... Focus light source,
12 ... Beam splitter,
13: 1/4 wavelength plate,
14 ... Dichroic mirror,
15 ... Objective lens,
16 ... Cylindrical lens,
17... 4 divided light receiving element (PD: Photo Detector),
18 ... PD actuator,
19, 22, 27, 29 ... drive amplifier,
20 ... an arithmetic unit,
23, 26 ... Lens actuator,
24 ... Processing light source,
25 ... Diverging lens,
28 ... Actuator,
30 ... table,
200 ... transparent material,
L1 ... Laser beam for processing,
L2: Laser light for focus control F1 ... Condensing point of laser light for processing,
F2: Focusing point of laser light for focus control.
Claims (8)
前記材料に前記改質領域を形成するための第1レーザ光を照射する第1照射手段と、
前記材料に第2レーザ光を照射する第2照射手段と、
前記材料内部に前記第1レーザ光の集光点である第1集光点を形成することで前記改質領域を形成すると共に、前記材料の所定の位置に前記第2レーザ光の集光点である第2集光点を形成する集光手段と、
前記反射される第2レーザ光を受光する受光手段と、
前記受光手段において受光される前記第2レーザ光に基づいて、前記第2集光点の位置を決定するフォーカス制御手段と、
前記材料を移動させる移動手段と
を備え、
前記集光手段は、前記フォーカス制御手段により決定される位置に前記第2集光点を形成し、前記第2集光点の位置に基づいて決定される位置に前記第1集光点を形成し、前記移動手段による前記材料の移動に応じて少なくとも前記第1集光点を前記第1レーザ光の光軸方向に移動させることを特徴とするレーザ加工装置。 A laser processing apparatus for forming a modified region by condensing laser light inside a material,
A first irradiation means for irradiating a first laser beam for forming the modified region in the material;
A second irradiation means for irradiating the material with a second laser beam;
The modified region is formed by forming a first condensing point that is a condensing point of the first laser light inside the material, and a condensing point of the second laser light at a predetermined position of the material. Condensing means for forming a second condensing point,
A light receiving means for receiving the reflected second laser light;
A focus control means for determining a position of the second condensing point based on the second laser light received by the light receiving means;
A moving means for moving the material,
The condensing unit forms the second condensing point at a position determined by the focus control unit, and forms the first condensing point at a position determined based on the position of the second condensing point. Then, at least the first condensing point is moved in the optical axis direction of the first laser light in accordance with the movement of the material by the moving means.
前記フォーカス制御手段は、前記第1集光手段により移動された前記受光手段が受光する前記第2レーザ光の反射光に基づいて前記第2集光点の位置を決定することを特徴とする請求項1または2に記載のレーザ加工装置。 The condensing means includes first condensing means for moving the position of the light receiving means in the optical axis direction of the reflected second laser light,
The focus control means determines the position of the second focusing point based on the reflected light of the second laser light received by the light receiving means moved by the first focusing means. Item 3. The laser processing apparatus according to Item 1 or 2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009270509A JP2011110591A (en) | 2009-11-27 | 2009-11-27 | Laser machining device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009270509A JP2011110591A (en) | 2009-11-27 | 2009-11-27 | Laser machining device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011110591A true JP2011110591A (en) | 2011-06-09 |
Family
ID=44233347
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009270509A Pending JP2011110591A (en) | 2009-11-27 | 2009-11-27 | Laser machining device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011110591A (en) |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103212817A (en) * | 2012-01-19 | 2013-07-24 | 昆山思拓机器有限公司 | Z-axis servo system applied in laser cutting of medical stent |
CN103658975A (en) * | 2013-12-03 | 2014-03-26 | 张立国 | Laser beam splitting and processing device |
CN103706946A (en) * | 2013-12-03 | 2014-04-09 | 张立国 | Laser splitting galvanometer scanning and processing device |
JP2015024428A (en) * | 2013-07-26 | 2015-02-05 | 住友大阪セメント株式会社 | Processing device |
KR101554389B1 (en) | 2013-10-01 | 2015-09-18 | 김진하 | Laser processing apparatus |
KR20170051646A (en) * | 2015-10-30 | 2017-05-12 | 삼성디스플레이 주식회사 | Laser cutting apparatus |
JP2018027551A (en) * | 2016-08-17 | 2018-02-22 | 株式会社フォーサイトテクノ | Confocal beam profiler |
WO2019019424A1 (en) * | 2017-07-25 | 2019-01-31 | 英诺激光科技股份有限公司 | Method for reducing cutting conicity and increasing cutting speed using multiple ultrafast laser beams |
CN109414790A (en) * | 2016-06-22 | 2019-03-01 | 通快激光与系统工程有限公司 | Method and apparatus for determining the reference focus orientation of the beam of the lathe based on beam by a sequence for executing test cutting on workpiece |
CN109570782A (en) * | 2017-09-29 | 2019-04-05 | 三星钻石工业股份有限公司 | Delineate processing method and delineation processing unit (plant) |
US10322467B2 (en) | 2015-01-28 | 2019-06-18 | Tokyo Seimitsu Co., Ltd. | Position detecting device and laser processing device |
TWI773003B (en) * | 2020-12-08 | 2022-08-01 | 東捷科技股份有限公司 | Material modification system |
US11526082B2 (en) | 2017-10-19 | 2022-12-13 | Cymer, Llc | Forming multiple aerial images in a single lithography exposure pass |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05245675A (en) * | 1992-02-27 | 1993-09-24 | Hoya Corp | Laser beam machine |
JPH09182985A (en) * | 1996-01-04 | 1997-07-15 | Nikon Corp | Laser beam machine |
JP2002192371A (en) * | 2000-09-13 | 2002-07-10 | Hamamatsu Photonics Kk | Laser beam machining method and laser beam machining device |
JP2007142000A (en) * | 2005-11-16 | 2007-06-07 | Denso Corp | Laser beam machine and laser beam machining method |
JP2007167918A (en) * | 2005-12-22 | 2007-07-05 | Hamamatsu Photonics Kk | Laser beam machining apparatus |
-
2009
- 2009-11-27 JP JP2009270509A patent/JP2011110591A/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05245675A (en) * | 1992-02-27 | 1993-09-24 | Hoya Corp | Laser beam machine |
JPH09182985A (en) * | 1996-01-04 | 1997-07-15 | Nikon Corp | Laser beam machine |
JP2002192371A (en) * | 2000-09-13 | 2002-07-10 | Hamamatsu Photonics Kk | Laser beam machining method and laser beam machining device |
JP2007142000A (en) * | 2005-11-16 | 2007-06-07 | Denso Corp | Laser beam machine and laser beam machining method |
JP2007167918A (en) * | 2005-12-22 | 2007-07-05 | Hamamatsu Photonics Kk | Laser beam machining apparatus |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103212817A (en) * | 2012-01-19 | 2013-07-24 | 昆山思拓机器有限公司 | Z-axis servo system applied in laser cutting of medical stent |
JP2015024428A (en) * | 2013-07-26 | 2015-02-05 | 住友大阪セメント株式会社 | Processing device |
KR101554389B1 (en) | 2013-10-01 | 2015-09-18 | 김진하 | Laser processing apparatus |
CN103658975A (en) * | 2013-12-03 | 2014-03-26 | 张立国 | Laser beam splitting and processing device |
CN103706946A (en) * | 2013-12-03 | 2014-04-09 | 张立国 | Laser splitting galvanometer scanning and processing device |
US10322467B2 (en) | 2015-01-28 | 2019-06-18 | Tokyo Seimitsu Co., Ltd. | Position detecting device and laser processing device |
KR20170051646A (en) * | 2015-10-30 | 2017-05-12 | 삼성디스플레이 주식회사 | Laser cutting apparatus |
KR102503846B1 (en) | 2015-10-30 | 2023-02-27 | 삼성디스플레이 주식회사 | Laser cutting apparatus |
CN109414790A (en) * | 2016-06-22 | 2019-03-01 | 通快激光与系统工程有限公司 | Method and apparatus for determining the reference focus orientation of the beam of the lathe based on beam by a sequence for executing test cutting on workpiece |
JP2018027551A (en) * | 2016-08-17 | 2018-02-22 | 株式会社フォーサイトテクノ | Confocal beam profiler |
WO2019019424A1 (en) * | 2017-07-25 | 2019-01-31 | 英诺激光科技股份有限公司 | Method for reducing cutting conicity and increasing cutting speed using multiple ultrafast laser beams |
CN109570782A (en) * | 2017-09-29 | 2019-04-05 | 三星钻石工业股份有限公司 | Delineate processing method and delineation processing unit (plant) |
US11526082B2 (en) | 2017-10-19 | 2022-12-13 | Cymer, Llc | Forming multiple aerial images in a single lithography exposure pass |
TWI773003B (en) * | 2020-12-08 | 2022-08-01 | 東捷科技股份有限公司 | Material modification system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2011110591A (en) | Laser machining device | |
KR101845187B1 (en) | Laser dicing device and dicing method | |
JP6353683B2 (en) | Laser processing apparatus and laser processing method | |
JP6272145B2 (en) | Laser processing apparatus and laser processing method | |
JP5670647B2 (en) | Processing object cutting method | |
JP5379384B2 (en) | Laser processing method and apparatus for transparent substrate | |
WO2014119114A1 (en) | Laser machining device and laser machining method | |
WO2005084874A1 (en) | Laser processing equipment | |
JP2015226012A (en) | Laser processing apparatus and laser processing method | |
US7991037B2 (en) | Multi-beam laser apparatus | |
JP2010125507A (en) | Laser beam machine | |
WO2018110238A1 (en) | Laser machining device and laser machining method | |
JP2008119718A (en) | Laser beam machining apparatus | |
JP2005514212A (en) | Laser processing equipment | |
JP4803566B1 (en) | Laser processing equipment | |
KR20120016456A (en) | Laser processing apparatus and laser processing method | |
JP6327525B2 (en) | Laser dicing equipment | |
JP2007334990A (en) | Optical pickup device | |
JP4681821B2 (en) | Laser focusing optical system and laser processing apparatus | |
JP2008047197A (en) | Optical pickup | |
JP7088761B2 (en) | Laser processing equipment | |
JP6569187B2 (en) | Position detection device | |
JP2020082149A (en) | Laser irradiation system | |
JP2004195829A (en) | Laser welding method and member to be welded | |
KR102606853B1 (en) | Laser processing apparatus, and laser processing method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20121015 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20131023 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131029 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131226 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20140225 |