JP2016016407A - レーザー加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストの上昇を抑制しつつ、レーザー光による加工精度を維持すること。【解決手段】集光レンズの良否判定するレンズ判定手段（３）を備え、レンズ判定手段を、基準テーブル（３３）と、集光レンズ（２３）を検査する検査光を発光する検査光発光部（３１）と、検査光発光部から発光される検査光をハーフミラー（３２）と、ハーフミラーで分割され、基準テーブル上の第１の板状ミラー（３４）で反射した第１の検査光を受光して撮像する撮像素子（３６１）を有する撮像部（３６）と、ハーフミラーで分割された第２の検査光を集光レンズを透過させ、加工テーブル上の第２の板状ミラー（３５）で反射した第２の検査光を撮像素子で受光させ、撮像素子が受光する第１の検査光と第２の検査光とによる干渉縞画像によって集光レンズの良否判定する判定部（３７）とで構成した。【選択図】図１

Description

本発明は、レーザー加工装置に関し、特に、集光レンズで集光したレーザー光により被加工物を加工するレーザー加工装置に関する。

従来、青色ＬＥＤ等の作製工程においては、パルス発振の紫外線レーザー光を用いて、ＧａＮ（窒化ガリウム）系化合物結晶層（材料層）からサファイア基板を剥離するレーザーリフトオフが行われている。このレーザーリフトオフでは、紫外線レーザー光として、ＧａＮ基板の吸収端波長（３６５ｎｍ）よりも短く、サファイア基板の吸収端波長（１８０ｎｍ）よりも長い波長を有する２４８ｎｍのエキシマレーザーが利用される。このため、紫外線レーザー光は、サファイア基板を透過してＧａＮ基板のみに吸収される。ＧａＮ基板がＧａとＮ２とに分解される結果、サファイア基板とＧａＮ基板との境界にＮ２ガスが生成される。これにより、ＧａＮ系化合物結晶層から容易にサファイア基板を剥離することが可能となる。

このような短波長の紫外線レーザー光は、集光レンズなどの光学部品にダメージを与え、その光学的特性を劣化させる場合がある。このため、紫外線レーザー光の光路上に光学部品が配置される場合には、透過する紫外線レーザー光の焦点を光学部品からずらし、その光学的特性の劣化を抑制することが多い。しかしながら、このように焦点をずらしたとしても、光学部品は、紫外線レーザー光の継続的な透過により徐々にその光学的特性が劣化していく。これにより、加工を一定時間以上継続すると、被加工物に対して所望の加工精度で加工を施すことが困難となる事態が生じ得る。このため、このように光学部品が配置される場合には、所望の加工精度が確保できなくなる前に光学部品を交換することが望ましい。

紫外線レーザー光を透過する光学部品の交換タイミングの判定に利用可能なものとして、光学的表面を有する基板やレンズの表面状態を検査する光学式表面検査装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この光学式表面検査装置においては、原器等から反射する位相情報を含む光と、検査対象から反射する光とが干渉する干渉縞を解析する。これにより、原器等の表面が有する特定の光学的構造と検査対象の表面構造との差異を観測することで検査対象の表面状態を検知している。例えば、検査対象の表面構造と原器等の表面が有する特定の光学的構造との差異が許容範囲を超えた時点で光学部品を交換することが考えられる。

特開２０１０−６６０２０号公報

しかしながら、上述した従来の光学式表面検査装置においては、検査対象の表面状態の検知結果に応じて光学部品の光学的特性の劣化を判定することになる。このため、仮に光学部品の内部等に光学的損傷が発生するような場合には、光学的特性の劣化を検出することができない。このため、光学部品の表面状態に起因してその光学的特性が劣化したと判定されるまでは加工が継続してしまう。この結果、所望の加工精度が確保できていない被加工物が製造され、製造コストが上昇してしまうという問題がある。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、製造コストの上昇を抑制しつつ、レーザー光による加工精度を維持することができるレーザー加工装置を提供することを目的とする。

本発明に係るレーザー加工装置は、紫外線領域の波長のレーザー光を発振するレーザー発振器と、レーザー発振器から発振されるレーザー光を集光させる集光レンズと、被加工物を載置する加工テーブルと、集光レンズで集光した集光点を該加工テーブルに載置される被加工物に位置づけて加工するレーザー加工装置であって、集光レンズの良否判定するレンズ判定手段を備え、レンズ判定手段は、集光レンズを検査する検査光を発光する検査光発光部と、検査光発光部から発光される検査光を分割する分割器と、分割器で分割された第１の検査光を受光して撮像する撮像素子を有する撮像部と、分割器で分割された第２の検査光を集光レンズを透過させ、加工テーブルの上面に載置する板状ミラーで反射した第２の検査光を撮像素子で受光させ、撮像素子が受光する第１の検査光と第２の検査光とによる干渉縞画像によって集光レンズの良否判定する判定部と、で構成されることを特徴とする。

上記レーザー加工装置によれば、検査光発光部から発光された検査光のうち、分割器で分割された第１の検査光と、分割器で分割され、加工テーブル上の板状ミラーで反射した第２の検査光とによる干渉縞画像を用いて集光レンズの良否判定が行われる。このため、レーザー加工装置における被加工物に対するレーザー加工結果から切り離して集光レンズの良否判定を行うことできる。これにより、集光レンズの光学的特性が劣化する前に集光レンズの良否判定を行うことができ、光学的特性が劣化した状態でレーザー加工が実行されるのを防止すると共に、光学的特性が劣化する前に集光レンズの交換を促すことができる。この結果、製造コストの上昇を抑制しつつ、レーザー光による加工精度を維持することが可能となる。

本発明に係るレーザー加工装置は、紫外線領域の波長のレーザー光を発振するレーザー発振器と、レーザー発振器から発振されるレーザー光を集光させる集光レンズと、被加工物を載置する加工テーブルと、集光レンズで集光した集光点を加工テーブルに載置される被加工物に位置づけて加工するレーザー加工装置であって、集光レンズの良否判定を行うレンズ判定手段を備え、レンズ判定手段は、基準テーブルと、集光レンズを検査する検査光を発光する検査光発光部と、検査光発光部から発光される検査光を所定の割合で分割する分割器と、分割器で分割され基準テーブルの上面の反射面もしくは基準テーブルに載置される板状物の反射面で反射した第１の検査光を受光して撮像する撮像素子を有する撮像部と、分割器で分割された第２の検査光を集光レンズを透過させ、加工テーブルの上面に載置する板状ミラーで反射した第２の検査光を撮像素子で受光させ、撮像素子が受光する第１の検査光と第２の検査光とによる干渉縞画像によって集光レンズの良否判定する判定部と、で構成されることを特徴とする。

上記レーザー加工装置によれば、検査光発光部から発光された検査光のうち、分割器で分割され基準テーブル上の反射面で反射した第１の検査光と、分割器で分割され、加工テーブル上の板状ミラーで反射した第２の検査光とによる干渉縞画像を用いて集光レンズの良否判定が行われる。このため、レーザー加工装置における被加工物に対するレーザー加工結果から切り離して集光レンズの良否判定を行うことできる。これにより、集光レンズの光学的特性が劣化する前に集光レンズの良否判定を行うことができ、光学的特性が劣化した状態でレーザー加工が実行されるのを防止すると共に、光学的特性が劣化する前に集光レンズの交換を促すことができる。この結果、製造コストの上昇を抑制しつつ、レーザー光による加工精度を維持することが可能となる。

例えば、上記レーザー加工装置において、分割器は、検査光の偏光面で分割する。このように検査光をその偏光面で分割することにより、分割器による反射光及び透過光の一方の強度を他方の強度よりも大きくなるように調整することができる。これにより、例えば、集光レンズの良否判定に利用される第１の検査光の光量と、第２の検査光の光量とを同等に調整することが可能となる。

本発明によれば、製造コストの上昇を抑制しつつ、レーザー光による加工精度を維持することが可能となる。

第１の実施の形態に係るレーザー加工装置の構成を示す模式図である。 第１の実施の形態に係るレーザー加工装置における集光レンズの良否判定の一例の説明図である。 第２の実施の形態に係るレーザー加工装置の構成を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本実施の形態に係るレーザー加工装置は、検査光発光部から発光される共通の検査光に基づく第１、第２の検査光による干渉縞画像によって集光レンズの良否判定を行うことにより、被加工物に対するレーザー加工結果から切り離して集光レンズの良否判定を行う。これにより、集光レンズの光学的特性が劣化する前に集光レンズの良否判定を行うことができ、光学的特性が劣化した状態でレーザー加工が実行されるのを防止することができる。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係るレーザー加工装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、本実施の形態に係るレーザー加工装置１は、被加工物に対してレーザー加工を施す加工手段２として、レーザー発振器２１、ミラー２２、集光レンズ２３及び加工テーブル２４を備える。また、レーザー加工装置１は、加工手段２の集光レンズ２３の良否判定を行うレンズ判定手段３として、検査光発光部３１、分割器３２、基準テーブル３３、第１の板状ミラー３４、第２の板状ミラー３５、撮像部３６及び判定部３７を備える。

また、図１に示すレーザー加工装置１において、レンズ判定手段３は、検査光発光部３２からの検査光の光路上にコリメータレンズ３８と、複数（本実施の形態では２つ）のミラー３９ａ、３９ｂを有する。なお、図１においては、説明の便宜上、ミラー３９ｂがレーザー発振器２１とミラー２２との間に配置される場合について示している。例えば、ミラー３９ｂは、レーザー発振器２１から発振されるレーザー光が透過する材料で形成されるものとする。

なお、図１においては、説明の便宜上、被加工物を加工する加工テーブル２４上にレンズ判定手段３を構成する第２の板状ミラー３５を載置した状態について示している。被加工物に対してレーザー加工を施す場合には、この第２の板状ミラー３５の代わりに被加工物が加工テーブル２４上に載置され、レーザー発振器２１から発振されるレーザー光が照射される。

加工手段２において、レーザー発振器２１は、被加工物に対する加工用レーザー光として、紫外線領域の波長のレーザー光を発振する。例えば、レーザー発振器２１は、波長が２５７ｎｍの遠紫外線ＤＵＶ（Ｄｅｅｐ ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）レーザー光を発振する。なお、図１においては、レーザー発振器２１から発振される加工用のレーザー光を一点鎖線で示している。

ミラー２２は、レーザー発振器２１から発振されたレーザー光の光路上に配置され、このレーザー光を図１に示すレーザー加工装置１の下方側に反射させる。例えば、ミラー２２は、ガルバノミラー、ポリゴンミラーやＰＺＴミラーで構成され、反射角度を調整可能に構成されている。また、ミラー２２は、レゾナントスキャナで構成することもできる。ここでは、ミラー２２がガルバノミラーで構成されるものとする。例えば、ミラー２２は、集光レンズ２３により集光されるレーザー光が被加工物（図１に不図示）の上面全体を走査可能にレーザー光の反射角度を調整する。

集光レンズ２３は、ミラー２２の下方側であって、このミラー２２と加工テーブル２４との間の位置に配置される。集光レンズ２３は、ミラー２２により反射されたレーザー光の光路上に配置され、レーザー光を加工テーブル２４上の被加工物や第２の板状ミラー３５上に集光する。例えば、集光レンズ２３は、ｆθレンズで構成され、ミラー２２で等角度走査されたレーザー光を被加工物や第２の板状ミラー３５上で等速走査させる。

加工テーブル２４は、集光レンズ２３により集光されたレーザー光の光路上に配置される。例えば、加工テーブル２４は、上面に吸着面を有している。この吸着面には図示しない吸引機構に接続されており、加工テーブル２４に載置された被加工物や第２の板状ミラー３５を吸引保持する。また、加工テーブル２４は、図示しない回転駆動機構に接続されており、被加工物や第２の板状ミラー３５を吸引保持した状態で回転可能に構成することができる。

このような構成を有し、加工手段２においては、レーザー発振器２１から発振されたレーザー光をミラー２２で反射させ、集光レンズ２３に入射する。そして、集光レンズ２３で集光した集光点を加工テーブル２４に載置される被加工物に位置付けてレーザー加工を行う。そして、ミラー２２でレーザー光の反射角度を調整することにより、被加工物上における加工位置に対してレーザー加工を施すことができる。

一方、レンズ判定手段３において、検査光発光部３１は、集光レンズ２３を検査する検査光を発光する。なお、検査光発光部３１は、レーザー発振器２１と異なり、連続波の可視光を検査光として発光する。検査光としては、例えば波長が６３２．８ｎｍで連続波のＨｅ−Ｎｅレーザー光線で構成される。このため、検査光の光路上に配置された集光レンズ２３等の光学部品の光学的特性が劣化することはない。なお、図１においては、検査光発光部３１から発光され、反射される検査光を破線で示している。

分割器３２は、検査光発光部３１から発光された検査光の光路上に配置され、この検査光を直進する方向と直交する方向（図１に示すレーザー加工装置１の下方側方向）との２方向に分割する。分割器３２により直交する方向に分割された検査光は第１の検査光を構成し、分割器３２により直進する方向に分割された検査光は第２の検査光を構成する。

例えば、分割器３２は、ハーフミラー、ビームスプリッター、ダイクロックミラーで構成することができる。ここでは、分割器３２がハーフミラーで構成されるものとする。ハーフミラーは、反射光の強度と透過光の強度とを同等にすることができる。ビームスプリッターは、入射された検査光の一部を反射し、一部を透過させることができる。ダイクロックミラーは、特定の波長の光を反射し、その他の波長の光を透過することができる。

例えば、分割器３２は、検査光発光部３１から発光された検査光の偏光面で分割することができる。このように検査光をその偏光面で分割することにより、反射光の強度と透過光の強度とを同等にするだけでなく一方の強度を他方の強度よりも大きくなるように調整することができる。これにより、例えば、後述する撮像部３６の撮像素子３６１で受光する第１の検査光の光量と、第２の検査光の光量とを同等に調整することが可能となる。

基準テーブル３３は、分割器３２により検査光発光部３１から発光された検査光が直交する方向に分割された検査光（第１の検査光）の光路上に配置される。例えば、基準テーブル３３は、上面に吸着面を有している。この吸着面には図示しない吸引機構に接続されており、基準テーブル３３に載置された第１の板状ミラー３４を吸引保持する。第１の板状ミラー３４は、基準テーブル３３の上面に載置される。この第１の板状ミラー３４は、検査光発光部３１から発光された検査光が分割器３２により直交する方向に分割された検査光（第１の検査光）を反射する。

なお、ここでは、基準テーブル３３の上面に第１の検査光を反射する第１の板状ミラー３４が載置される場合について説明している。しかしながら、基準テーブル３３に関する構成についてはこれに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、第１の検査光を反射する構成要素を別途備えることなく、基準テーブル３３の上面が第１の検査光を反射する反射面で構成されていても良い。また、第１の検査光を反射する構成は、板状ミラーに限定されるものではなく、板状物であれば任意の構成を採用できる。

分割器３２により検査光発光部３１から発光された検査光が直進する方向に分割された検査光（第２の検査光）は、その光路上に配置されたミラー３９ａ、３９ｂ及びミラー２２で反射される。そして、集光レンズ２３を透過して加工テーブル２４に到達する。集光レンズ２３の検査実行時において、第２の板状ミラー３５は、加工テーブル２４の上面に載置される。この第２の板状ミラー３５は、分割器３２により直進する方向に分割され、集光レンズ２３を介して入射された検査光（第２の検査光）を反射する。

撮像部３６は、第１の板状ミラー３４で反射された第１の検査光及び第２の板状ミラー３５にて反射された第２の検査光の光路上に配置される。撮像部３６は、これらの第１の検査光及び第２の検査光を受光する撮像素子３６１を備える。撮像素子３６１は、第１の検査光及び／又は第２の検査光を受光して撮像する。

判定部３７は、撮像部３６に接続されている。判定部３７は、撮像部３６の撮像素子３６１が受光する第１の検査光と第２の検査光とによる干渉縞画像によって集光レンズ２３の良否判定を行う。本実施の形態において、判定部３７は、撮像素子３６１が受光する第１の検査光と第２の検査光とによる干渉縞画像に形成される間隔が変化する箇所の有無を検出することで集光レンズ２３の良否判定を行う。なお、判定部３７による集光レンズ２３の良否判定の詳細については後述する。

このような構成を有し、レンズ判定手段３においては、検査光発光部３１から発光された検査光をコリメータレンズ３８で平行光にした後に分割器３２に入射する。分割器３２に入射された検査光は、直交する方向（レーザー加工装置１の下方側方向）の第１の検査光と、直進する方向の第２の検査光とに分割される。第１の検査光は、基準テーブル３３上に載置された第１の板状ミラー３４で反射される。第１の板状ミラー３４で反射された第１の検査光は、分割器３２を透過した後、撮像部３６の撮像素子３６１に受光される。

一方、第２の検査光は、ミラー３９ａで反射された後、ミラー３９ｂ及びミラー（ガルバノミラー）２２で反射され、集光レンズ２３に入射される。集光レンズ２３によって集光された第２の検査光は、加工テーブル２４上に載置された第２の板状ミラー３５で反射される。第２の板状ミラー３５で反射された第２の検査光は、往路とは逆に、集光レンズ２３、ミラー２２、ミラー３９ｂ、ミラー３９ａを介して分割器３２に入射される。そして、分割器３２で直交する方向（図１に示すレーザー加工装置１の上方側方向）に反射された後、撮像部３６の撮像素子３６１に受光される。

撮像素子３６１で第１の検査光と第２の検査光とが受光されると、判定部３７は、これらの第１の検査光と第２の検査光とによる干渉縞画像によって集光レンズ２３の良否判定を行う。集光レンズ２３の状態が良好であると判定する場合（言い換えると、集光レンズ２３の光学的特性が許容範囲内であると判定する場合）、判定部３７は、例えば、不図示の報知手段等に加工が継続できる旨を通知する。一方、集光レンズ２３の状態が良好でないと判定する場合（言い換えると、集光レンズ２３の光学的特性が劣化し、許容範囲を逸脱したと判定する場合）、判定部３７は、例えば、不図示の報知手段等に集光レンズ２３の交換が必要である旨を通知する。

このような通知を受け取った報知手段は、通知内容を操作者に報知する。例えば、報知手段は、文字表示、発光状態や音声出力により通知内容を報知することができる。これにより、操作者に集光レンズ２３の交換を促すことができる。この通知内容を確認した操作者が通知内容に応じて集光レンズ２３を交換することにより、集光レンズ２３の光学的特性が劣化した状態でレーザー加工が実行されるのを防止することができる。

ここで、レンズ判定手段３の判定部３７による集光レンズ２３の良否判定の一例について説明する。図２は、第１の実施の形態に係るレーザー加工装置１における集光レンズ２３の良否判定の一例の説明図である。図２においては、レンズ判定手段３が有する撮像部３６の撮像素子３６１で受光される第１の検査光と第２の検査光とによる干渉縞画像（以下、単に「撮像素子３６１で受光される干渉縞画像」という）を模式的に示している。なお、図２Ａにおいては、集光レンズ２３の状態が良好である場合を示し、図２Ｂにおいては、集光レンズ２３の状態が良好でない場合を示している。

図２Ａに示すように、集光レンズ２３の状態が良好である場合、撮像素子３６１で受光される干渉縞画像ＦＩ１は、干渉縞を構成する直線間の間隔が等間隔に形成されている。撮像素子３６１に第１、第２の検査光が受光されると、判定部３７は、撮像素子３６１で受光される干渉縞画像を構成する直線間の間隔が等間隔であるかを判定する。ここで、撮像素子３６１で受光される干渉縞画像が図２Ａに示す状態である場合、判定部３７は、集光レンズ２３の状態が良好であると判定し、その判定結果等を報知手段等に通知する。

一方、集光レンズ２３の一部の光学的特性が劣化している場合、図２Ｂに示すように、撮像素子３６１で受光される干渉縞画像ＦＩ２には、その一部に歪みが形成されている（図２Ｂに示す破線Ａで囲んだ部分）。上述した干渉縞画像を構成する直線間の間隔の判定の際に撮像素子３６１で受光される干渉縞画像が図２Ｂに示す状態である場合、判定部３７は、集光レンズ２３の状態が良好でないと判定し、その判定結果等を報知手段等に通知する。

以上説明したように、本実施の形態に係るレーザー加工装置１においては、検査光発光部３１から発光された検査光のうち、分割器３２で分割され、基準テーブル３３上の第１の板状ミラー３４で反射した第１の検査光と、分割器３２で分割され、加工テーブル２４上の第２の板状ミラー３５で反射した第２の検査光とによる干渉縞画像を用いて集光レンズ２３の良否判定が行われる。このため、レーザー加工装置１における被加工物に対するレーザー加工結果から切り離して集光レンズ２３の良否判定を行うことできる。これにより、集光レンズ２３の光学的特性が劣化する前に集光レンズ２３の良否判定を行うことができ、光学的特性が劣化した状態でレーザー加工が実行されるのを防止すると共に、光学的特性が劣化する前に集光レンズ２３の交換を促すことができる。この結果、製造コストの上昇を抑制しつつ、レーザー光による加工精度を維持することが可能となる。

特に、本実施の形態に係るレーザー加工装置１においては、レンズ判定手段３の判定部３７が、撮像部３６の撮像素子３６１で受光される干渉縞画像を構成する直線間の間隔が等間隔であるか否かに応じて集光レンズ２３の良否判定を行う。これにより、集光レンズ２３の良否判定のために特別な判定パターン等を判定部３７等で予め保持することなく集光レンズ２３の良否判定を行うことができる。この結果、複雑な判定制御を必要とすることなく集光レンズ２３の良否判定を行うことが可能となる。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態に係るレーザー加工装置１においては、レンズ判定手段３の構成要素として基準テーブル３３及び第１の板状ミラー３４を備えている。第２の実施の形態に係るレーザー加工装置は、基準テーブル３３及び第１の板状ミラー３４の代わりに、複数の分割器及びミラーを備える点で第１の実施の形態に係るレーザー加工装置１と相違する。以下、第２の実施の形態に係るレーザー加工装置の構成について、第１の実施の形態に係るレーザー加工装置１との相違点を中心に説明する。

図３は、第２の実施の形態に係るレーザー加工装置の構成を示す模式図である。なお、図３において、第１の実施の形態に係るレーザー加工装置１と共通の構成要素については、同一の符号を付与し、その説明を省略する。図３に示すように、第２の実施の形態に係るレーザー加工装置１０は、レンズ判定手段３の構成要素として、２つの分割器（第１分割器３２ａ、第２分割器３２ｂ）及びミラー３９ｃ、３９ｄを備える点で第１の実施の形態に係るレーザー加工装置１と相違する。

レンズ判定手段３において、第１分割器３２ａは、検査光発光部３１から発光された検査光の光路上に配置され、この検査光を直進する方向と直交する方向（図３に示すレーザー加工装置１０の上方側方向）との２方向に分割する。第１分割器３２ａにより直進する方向に分割された検査光は第１の検査光を構成し、直交する方向に分割された検査光は第２の検査光を構成する。例えば、第１分割器３２ａは、ハーフミラー、ビームスプリッター、ダイクロックミラーで構成することができる。

ミラー３９ｃは、第１分割器３２ａにより検査光発光部３１から発光された検査光が直進する方向に分割された検査光（第１の検査光）の光路上に配置される。ミラー３９ｄは、第１分割器３２ａにより検査光発光部３１から発光された検査光が直交する方向に分割された検査光（第２の検査光）の光路上に配置される。これらのミラー３９ｃ、３９ｄは、第１分割器３２ａにより分割された第１、第２検査光をそれぞれ反射する。

第２分割器３２ｂは、これらのミラー３９ｃ、３９ｄにより反射された検査光（第１、第２の検査光）の光路上に配置される。第２分割器３２ｂは、ミラー３９ｃ、３９ｄにより反射された検査光を透過させる。一方、第２分割器３２ｂは、第２の板状ミラー３５で反射してミラー２２、ミラー３９ｂ、３９ａを介して入射された第２の検査光を直交する方向（図３に示すレーザー加工装置１０の上方側）に反射する。例えば、第２分割器３２ｂは、ハーフミラー、ビームスプリッター、ダイクロックミラーで構成することができる。

このような構成を有し、レンズ判定手段３においては、検査光発光部３１から発光された検査光をコリメータレンズ３８で平行光にした後に第１分割器３２ａに入射する。第１分割器３２ａに入射された検査光は、直進する方向の第１の検査光と、直交する方向（図３に示すレーザー加工装置１０の上方側方向）の第２の検査光とに分割される。第１の検査光は、ミラー３９ｃで反射され、第２分割器３２ｂを透過した後、撮像部３６の撮像素子３６１に受光される。

一方、第２の検査光は、ミラー３９ｄで反射され、第２分割器３２ｂを透過した後、ミラー３９ａに入射される。そして、第２の検査光は、ミラー３９ａ、ミラー３９ｂ及びミラー（ガルバノミラー）２２で反射され、集光レンズ２３に入射される。集光レンズ２３によって集光された第２の検査光は、加工テーブル２４上に載置された第２の板状ミラー３５で反射される。第２の板状ミラー３５で反射された第２の検査光は、往路とは逆に、集光レンズ２３、ミラー２２、ミラー３９ｂ、ミラー３９ａを介して第２分割器３２ｂに入射される。そして、第２分割器３２ｂで直交する方向（図３に示すレーザー加工装置１０の上方側方向）に反射された後、撮像部３６の撮像素子３６１に受光される。

撮像素子３６１で第１の検査光と第２の検査光とが受光されると、判定部３７は、これらの第１の検査光と第２の検査光とによる干渉縞画像によって集光レンズ２３の良否判定を行う。なお、この集光レンズ２３の良否判定処理及びその後の処理については、実質的に第１の実施の形態に係るレーザー加工装置１における処理と共通するため、その説明を省略する。

以上説明したように、本実施の形態に係るレーザー加工装置１０においては、検査光発光部３１から発光された検査光のうち、第１分割器３２ａで分割された第１の検査光と、第１分割器３２ａで分割され、加工テーブル２４上の第２の板状ミラー３５で反射した第２の検査光とによる干渉縞画像を用いて集光レンズ２３の良否判定が行われる。このため、レーザー加工装置１０における被加工物に対するレーザー加工結果から切り離して集光レンズ２３の良否判定を行うことできる。これにより、集光レンズ２３の光学的特性が劣化する前に集光レンズ２３の良否判定を行うことができ、光学的特性が劣化した状態でレーザー加工が実行されるのを防止すると共に、光学的特性が劣化する前に集光レンズ２３の交換を促すことができる。この結果、製造コストの上昇を抑制しつつ、レーザー光による加工精度を維持することが可能となる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記第１の実施の形態においては、レンズ判定手段３の分割器３２により、検査光発光部３１から発光される検査光を直交する方向（図１に示すレーザー加工装置１の下方側方向）と直進する方向とに分割し、それぞれ第１、第２の検査光とする場合について示している。しかしながら、分割器３２により分割される方向については、これらに限定されるものではなく適宜変更が可能である。また、加工手段２及びレンズ判定手段３を構成する光学部品の数や位置についても、適宜変更が可能である。

また、上記実施の形態においては、レンズ判定手段３の判定部３７が、撮像部３６の撮像素子３６１で受光される干渉縞画像を構成する直線間の間隔が等間隔であるか否かに応じて集光レンズ２３の良否判定を行う場合について示している。しかしながら、判定部３７による集光レンズ２３の良否判定の手法については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。撮像素子３６１で受光される干渉縞画像に基づく集光レンズ２３の良否判定であることを前提として、任意の判定手法を選択することができる。例えば、撮像素子３６１で受光される干渉縞画像を構成する直線間の間隔に歪みが形成される領域の占有率に予め閾値を設定しておき、この閾値を超えた場合に集光レンズ２３の光学的特性が劣化していると判定するようにしてもよい。

さらに、上記実施の形態においては、レンズ判定手段３の検査光発光部３１が、集光レンズ２３を検査する検査光を発光する場合について示している。しかしながら、検査光発光部３１が発光する検査光については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、検査光発光部３１から加工テーブル２４への光路上に配置される任意の光学部品を検査する検査光を発光するようにしてもよい。また、検査光発光部３１を、検査対象に応じて発光する検査光を切り替える構成としてもよい。

以上説明したように、本発明によれば、製造コストの上昇を抑制しつつ、レーザー光による加工精度を維持することができるという効果を有し、特に、レーザー光として紫外線レーザー光を用いて被加工物にレーザー加工を施すレーザー加工装置に有用である。

１、１０ レーザー加工装置
２ 加工手段
２１ レーザー発振器
２２ ミラー
２３ 集光レンズ
２４ 加工テーブル
３ レンズ判定手段
３１ 検査光発光部
３２ 分割器
３２ａ 第１分割器
３２ｂ 第２分割器
３３ 基準テーブル
３４ 第１の板状ミラー
３５ 第２の板状ミラー
３６ 撮像部
３６１ 撮像素子
３７ 判定部
３８ コリメータレンズ
３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄ ミラー
ＦＩ１、ＦＩ２ 干渉縞画像

Claims (3)

1. 紫外線領域の波長のレーザー光を発振するレーザー発振器と、該レーザー発振器から発振されるレーザー光を集光させる集光レンズと、被加工物を載置する加工テーブルと、該集光レンズで集光した集光点を該加工テーブルに載置される被加工物に位置づけて加工するレーザー加工装置であって、
   該集光レンズの良否判定するレンズ判定手段を備え、
   該レンズ判定手段は、該集光レンズを検査する検査光を発光する検査光発光部と、該検査光発光部から発光される該検査光を分割する分割器と、該分割器で分割された第１の検査光を受光して撮像する撮像素子を有する撮像部と、該分割器で分割された第２の検査光を該集光レンズを透過させ、該加工テーブルの上面に載置する板状ミラーで反射した該第２の検査光を該撮像素子で受光させ、該撮像素子が受光する該第１の検査光と該第２の検査光とによる干渉縞画像によって該集光レンズの良否判定する判定部と、で構成されるレーザー加工装置。
2. 紫外線領域の波長のレーザー光を発振するレーザー発振器と、該レーザー発振器から発振されるレーザー光を集光させる集光レンズと、被加工物を載置する加工テーブルと、該集光レンズで集光した集光点を該加工テーブルに載置される被加工物に位置づけて加工するレーザー加工装置であって、
   該集光レンズの良否判定するレンズ判定手段を備え、
   該レンズ判定手段は、基準テーブルと、該集光レンズを検査する検査光を発光する検査光発光部と、該検査光発光部から発光される該検査光を所定の割合で分割する分割器と、該分割器で分割され該基準テーブルの上面の反射面もしくは該基準テーブルに載置される板状物の反射面で反射した第１の検査光を受光して撮像する撮像素子を有する撮像部と、該分割器で分割された第２の検査光を該集光レンズを透過させ、該加工テーブルの上面に載置する板状ミラーで反射した該第２の検査光を該撮像素子で受光させ、該撮像素子が受光する該第１の検査光と該第２の検査光とによる干渉縞画像によって該集光レンズの良否判定する判定部と、で構成されるレーザー加工装置。
3. 該分割器は、該検査光の偏光面で分割する請求項１又は請求項２記載のレーザー加工装置。

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