KR20110112282A - 레이저 가공장치 - Google Patents

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하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤
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Abstract

실린드리칼 렌즈(4)는 레이저광(L1)을 Y축방향(즉, YZ평면 내)에서 발산시키고, X축방향(즉, ZX평면 내)에서 발산 및 수속시키지 않는다. 그리고, 대물렌즈(5)는 실린드리칼 렌즈(4)로부터 출사된 레이저광(L1)을 Y축방향에서 점 P1으로 수속시키고, X축방향에서 점 P2로 수속시킨다. 이것에 의해, 레이저광(L1)의 단면 형상은 점 P1에서 X축방향으로 연장하는 길이가 긴 형상이 되고, 점 P2에서 Y축방향으로 연장하는 길이가 긴 형상이 된다. 이 때문에, 점 P1을 가공대상물(S)의 외부에 위치시키고, 점 P2를 가공대상물(S)의 내부에 위치시킴으로써, 가공대상물(S)의 내부에서 점 P2가 위치하게 된 부분에 Y축방향으로 연장하는 길이가 긴 형상의 가공영역을 형성할 수 있다.

Description

레이저 가공장치 {LASER BEAM WORKING MACHINE}
본 발명은 레이저 가공장치에 관한 것이다.
종래의 레이저 가공장치로서, 집광점(集光点)에서의 레이저광의 강도가 가공 문턱값을 넘고, 또한 집광점에서의 단면 형상이 타원 형상 등의 길이가 긴 형상이 되도록 레이저광을 가공대상물에 조사하는 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1, 2 참조).
[특허문헌 1] 일본국 특표평10-506087호 공보 [특허문헌 2] 일본국 특개2007-75886호 공보
상술한 바와 같은 레이저 가공장치는 가공대상물에 대해서 한 방향으로 연장하도록 가공영역을 형성할 수 있기 때문에, 지극히 유효한 것이며, 한층 더 기술개발이 기대되고 있다.
본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 소망의 형상으로 가공영역을 형성할 수 있는 레이저 가공장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 관한 레이저 가공장치는, 레이저광을 출사(出射)하는 레이저광원과, 레이저광에 대해서 투과성을 가지는 가공대상물을 지지하는 지지대와, 평행광을 광축과 직교하는 소정의 방향에서 발산(發散) 또는 수속(收束)시키는 기능을 가지고, 레이저광원으로부터 출사된 레이저광을 소정의 방향에서 발산 또는 수속시키는 제1 광학계와, 평행광을 광축상의 일점으로 수속시키는 기능을 가지며, 제1 광학계로부터 출사된 레이저광을 광축과 직교하는 제1 방향에서 제1 점으로 수속시키고, 광축 및 제1 방향과 직교하는 제2 방향에서 제2 점으로 수속시키는 제2 광학계와, 제2 광학계에 대해서 제1 광학계를 광축에 따라 상대적으로 이동시키는 제1 이동기구와, 제2 광학계에 대해서 지지대를 광축에 따라 상대적으로 이동시키는 제2 이동기구를 구비하며, 제1 이동기구 및 제2 이동기구에 의해서, 제1 점을 가공대상물의 외부에 위치시키고, 제2 점을 가공대상물의 외표면 또는 내부에 위치시켜, 가공대상물에 레이저광을 조사하는 것을 특징으로 한다.
이 레이저 가공장치에서는 레이저광의 단면 형상이 제1 점에서 제2 방향으로 연장하는 길이가 긴 형상이 되고, 제2 점에서 제1 방향으로 연장하는 길이가 긴 형상이 된다. 이 때문에, 제1 이동기구 및 제2 이동기구에 의해, 제1 점을 가공대상물의 외부에 위치시키고, 제2 점을 가공대상물의 외표면 또는 내부에 위치시킴으로써, 가공대상물의 외표면 또는 내부에서 제2 점이 위치하게 된 부분에 제1 방향으로 연장하는 길이가 긴 형상의 가공영역을 형성할 수 있다. 따라서, 이 레이저 가공장치에 의하면, 소망의 형상으로 가공영역을 형성하는 것이 가능하게 된다.
또, 제2 점은 레이저광의 광선속(光線束) 가운데 제1 광학계에 의해서 발산 또는 수속시킬 수 없었던 광선속이 제2 광학계에 의해서 수속하게 되는 점인 것이 바람직하다. 이 경우, 제2 점이 제1 광학계에 의해서 발산 또는 수속하게 된 광선속이 제2 광학계에 의해서 수속하게 되는 점인 경우에 비해, 가공영역의 제2 방향의 폭을 가늘게 할 수 있다.
또, 제2 이동기구는 제2 광학계에 대해서 지지대를 제1 방향으로 상대적으로 이동시키는 것이 바람직하다. 이 경우, 가공영역이 제1 방향으로 연장하는 길이가 긴 형상이 되기 때문에, 제1 방향에 평행한 가공라인을 따라서 가공대상물의 외표면 또는 내부에 가공영역을 효율 좋게 형성할 수 있다. 혹은, 제2 이동기구는 제2 광학계에 대해서 지지대를 제2 방향으로 상대적으로 이동시키는 것이 바람직하다. 이 경우, 가공영역이 제1 방향으로 연장하는 길이가 긴 형상이 되기 때문에, 제1 방향으로 수직인 가공라인을 따라서 가공대상물의 외표면 또는 내부에 폭이 넓은 가공영역을 형성할 수 있다.
또, 제1 광학계와 제2 광학계와의 사이의 광축상에는 레이저광을 반사하는 광학부재가 배치되고, 광학부재는 가공대상물을 관찰하기 위한 관찰광을 투과시키는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 제1 광학계의 영향을 받지 않고, 평행광을 광축상의 일점으로 수속시키는 기능을 가지는 제2 광학계를 통하여 가공대상물을 관찰할 수 있다.
본 발명에 의하면, 소망의 형상으로 가공영역을 형성하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명에 관한 레이저 가공장치의 일실시형태의 구성도이다.
도 2는 도 1의 레이저 가공장치에서의 레이저광의 광로를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 레이저 가공장치에서의 레이저광의 광로를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1의 레이저 가공장치에 의해서 가공영역이 형성된 가공대상물을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1의 레이저 가공장치에 의해서 가공영역이 형성된 가공대상물을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 관한 레이저 가공장치의 실시예에 의해서 크랙영역이 형성된 가공대상물의 사진을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명에 관한 레이저 가공장치의 다른 실시형태에서의 레이저광의 광로를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명에 관한 레이저 가공장치의 다른 실시형태에서의 레이저광의 광로를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에서 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 부여하고, 중복하는 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명에 관한 레이저 가공장치의 일실시형태의 구성도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 레이저 가공장치(1)는 레이저광(L1)을 출사하는 레이저 발진기(레이저광원)(2)와, 레이저광(L1)에 대해서 투과성을 가지는 가공대상물(S)을 지지하는 지지대(3)와, 원기둥 오목면에 의해서 평행광을 광축과 직교하는 소정의 방향에서 발산시키는 기능을 가지는 실린드리칼 렌즈(제1 광학계)(4)와, 평행광을 광축상의 일점으로 수속시키는 기능을 가지는 대물렌즈(제2 광학계)(5)와, 실린드리칼 렌즈(4)를 그 광축에 따라 이동시키는 이동기구(제1 이동기구)(6)와, 지지대(3)를 대물렌즈(5)의 광축에 따라 이동시키는 XYZ 스테이지(제2 이동기구)(7)를 구비하고 있다. XYZ 스테이지(7)는 대물렌즈(5)의 광축방향, 즉 Z축방향뿐만이 아니라, Z축방향과 직교하는 X축방향 그리고 Z축방향 및 X축방향과 직교하는 Y축방향으로도 지지대(3)를 이동시킨다.
레이저 가공장치(1)는, 또한, 가공대상물(S)을 관찰하기 위한 관찰광(L2)을 투광하는 조명부(8)와, 가공대상물(S)에서 반사된 관찰광(L2)의 반사광을 수광하여 가공대상물(S)의 상을 취득하는 촬상부(9)를 구비하고 있다. 이것에 의해, 가공대상물(S)의 표면, 내부 또는 이면을 관찰할 수 있다.
레이저 가공장치(1)에서는 레이저 발진기(2)로부터 출사된 레이저광(L1)은 실린드리칼 렌즈(4)의 광축상을 진행한 후, 다이클로익 미러(광학부재)(11)에 의해서 반사되고, 대물렌즈(5)의 광축상을 진행하여 지지대(3)상의 가공대상물(S)에 조사된다. 한편, 조명부(8)에 의해서 투광된 관찰광(L2)은 다이클로익 미러(12)에 의해서 반사된 후, 다이클로익 미러(11)를 투과하고, 대물렌즈(5)의 광축상을 진행하여 지지대(3)상의 가공대상물(S)에 조사된다. 그리고, 가공대상물(S)에서 반사된 관찰광(L2)의 반사광은 대물렌즈(5)의 광축상을 진행하고, 다이클로익 미러(11, 12)를 투과하여, 촬상부(9)에 의해서 수광된다.
또한, 레이저 가공장치(1)에서는 레이저 발진기(2), 실린드리칼 렌즈(4), 대물렌즈(5), 이동기구(6), 조명부(8), 촬상부(9), 다이클로익 미러(11) 및 다이클로익 미러(12)가 케이스 내에 배치되어, 레이저 조사장치(10)가 구성되어 있다. 또, 레이저 가공장치(1)에는 레이저 발진기(2), 이동기구(6), 조명부(8), 촬상부(9) 및 XYZ 스테이지(7) 등의 장치 전체를 제어하는 제어부(20)가 마련되어 있다. 제어부(20)는 대물렌즈(5)에 대해서 실린드리칼 렌즈(4)를 광축에 따라 상대적으로 이동시키기 위해서 이동기구(6)를 제어하거나, 대물렌즈(5)에 대해서 지지대(3)(즉, 가공대상물(S))를 광축에 따라 상대적으로 이동시키기 위해서 XYZ 스테이지(7)를 제어하거나 한다. 대물렌즈(5)와 지지대(3)와의 거리(즉, 대물렌즈(5)와 가공대상물(S)과의 거리)의 조절은 지지대(3)를 Z축방향(광축방향)으로 이동시켜도 되고, 대물렌즈(5) 혹은 대물렌즈(5)를 포함하는 레이저 조사장치(10)를 Z축방향으로 이동시켜도 되며, 그 양쪽을 이동시키도록 제어해도 된다. 또한, 제어부(20)는 레이저 발진기(2)나 조명부(8)를 제어하거나 촬상부(9)에서 취득한 화상에 근거하여 XYZ 스테이지(7)를 동작시켜, 가공대상물(S)에 대한 레이저광(L1)의 초점위치를 제어하거나 한다.
도 2 및 3은 도 1의 레이저 가공장치에서의 레이저광의 광로를 나타내는 도면이다. 또한, 도 2 및 3에서는, 설명의 편의상, 다이클로익 미러(11)의 도시를 생략한다. 도 2 및 3에 나타내는 바와 같이, 실린드리칼 렌즈(4)는 레이저 발진기(2)로부터 출사된 레이저광(L1)을 Y축방향(소정의 방향)(즉, YZ평면 내)에서 발산시키고, X축방향(즉, ZX평면 내)에서 발산 및 수속시키지 않는다. 그리고, 대물렌즈(5)는 실린드리칼 렌즈(4)로부터 출사된 레이저광(L1)을 Y축방향(제1 방향)(즉, YZ평면 내)에서 제1 점(P1)에 수속시키고, X축방향(제2 방향)(즉, ZX평면 내)에서 제2 점(P2)에 수속시킨다. 이것에 의해, 레이저광(L1)의 단면 형상은 점 P1에서 X축방향으로 연장하는 길이가 긴 형상이 되고, 점 P2에서 Y축방향으로 연장하는 길이가 긴 형상이 된다.
여기서, 실린드리칼 렌즈(4)의 초점거리를 A, 발산점 거리(실린드리칼 렌즈(4)의 초점과 대물렌즈(5)의 주점(主点)과의 거리)를 B, 대물렌즈(5)의 초점거리를 C, 가공대상물(S)의 굴절률을 n, 가공대상물(S)의 두께를 d로 하면, YZ평면 내에서의 집광점 거리(대물렌즈(5)의 주점(主点)과 제1 점(P1)과의 거리) Z1 및 ZX평면 내에서의 집광점 거리(대물렌즈(5)의 주점과 제2 점(P2)과의 거리) Z2는 각각 다음의 식(1) 및 (2)로 나타낸다.
Z1 = (G-H) + d + (nH-d)/n … (1)
Z2 = (C-E) + nE … (2)
또한, 식(1) 및 (2)에서 G = 1/((1/C) - (1/B))이고, H는 n=1인 경우에서의 가공대상물(S)의 표면과 집광점(YZ평면 내에서의 레이저광(L1)의 집광점)과의 거리, E는 n=1인 경우에서의 가공대상물(S)의 표면과 집광점(ZX평면 내에서의 레이저광(L1)의 집광점)과의 거리이다. 가공대상물(S)의 상측(즉, 가공대상물(S)과 대물렌즈(5)와의 사이)이나 가공대상물의 하측의 공기 중에서는 n=1이다.
상기의 식(1) 및 (2)에 의해, YZ평면 내에서의 집광점 거리 Z1은 발산점 거리 B에 의존하고, ZX평면 내에서의 집광점 거리 Z2는 발산점 거리 B에 의존하지 않는 것을 알 수 있다. 즉, 이동기구(6)에 의해서 실린드리칼 렌즈(4)가 광축에 따라 진퇴하게 되면, ZX평면 내에서의 집광점 거리 Z2는 변화하지 않고 , YZ평면 내에서의 집광점 거리 Z1, 나아가서는 비점(非点) 거리 Za(= Z1-Z2)가 변화하게 된다.
다음으로, 상술한 레이저 가공장치(1)의 동작의 일례에 대해서 설명한다. 도 4 및 5는 도 1의 레이저 가공장치에 의해서 가공영역이 형성된 가공대상물을 나타내는 도면이다. 또한, 이 일례는, 도 4 및 5에 나타내는 바와 같이, 유리기판인 가공대상물(S)의 가공라인(PL)을 따라서, 펄스파인 레이저광(L1)을 조사하고, 절단의 기점이 되는 크랙영역(CR)을 가공영역으로서 가공대상물(S)의 내부에 형성하는 예이다.
우선, 가공대상물(S)의 굴절률 n에 근거하여, 제2 점(P2)이 가공대상물(S)의 내부(가공대상물(S)의 표면으로부터 소정의 거리만큼 내측)에 위치하도록 XYZ 스테이지(7)에 의해서 지지대(3)가 Z축방향으로 이동하게 된다(상기의 식(2) 참조). 그리고, 가공대상물(S)의 굴절률 n 및 두께 d에 근거하여, 제1 점(P1)이 가공대상물(S)의 외부(하측)에 위치하도록 이동기구(6)에 의해서 실린드리칼 렌즈(4)가 광축에 따라 이동하게 된다(상기의 식(1) 참조).
이어서, 가공대상물(S)의 내부에 위치하게 된 제2 점(P2)에서의 레이저광(L1)의 피크파워밀도가 가공 문턱값(예를 들면, 다광자흡수, 그 외의 광흡수가 생길 수 있는 문턱값)을 넘도록 레이저 발진기(2)로부터 레이저광(L1)이 출사됨과 아울러, XYZ 스테이지(7)에 의해서 지지대(3)가 Y축방향으로 이동하게 되고, 가공라인(PL)을 따라서 레이저광(L1)이 조사된다. 이것에 의해, 가공대상물(S)의 내부에서 점 P2가 위치하게 된 부분에 1펄스의 레이저광(L1)의 조사마다 1개의 크랙영역(CR)이 형성된다. 이 때, 각 크랙영역(CR)의 형상은 레이저광(L1)의 단면 형상이 점 P2에서 Y축방향으로 연장하는 길이가 긴 형상이기 때문에, 가공대상물(S)에 대한 레이저광(L1)의 입사방향에서 보았을 경우에, 가공라인(PL)을 따라서 연장하는 길이가 긴 형상이 된다.
이와 같이, 가공라인(PL)을 따라서 가공대상물(S)의 내부에 크랙영역(CR)이 형성되면, 크랙영역(CR)이 절단의 기점이 되므로, 가공대상물(S)을 가공라인(PL)을 따라서 정밀도 좋게 절단할 수 있다. 게다가, 크랙영역(CR)이 가공라인(PL)을 따라서 연장하는 길이가 긴 형상이기 때문에, 가공라인(PL)을 따라서 절단된 가공대상물(S)의 절단면을 매끄럽게 할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 레이저 가공장치(1)에서는 레이저광(L1)의 단면 형상이 제1 점(P1)에서 X축방향으로 연장하는 길이가 긴 형상이 되고, 제2 점(P2)에서 Y축방향으로 연장하는 길이가 긴 형상이 된다. 이 때문에, 이동기구(6) 및 XYZ 스테이지(7)에 의해, 점 P1을 가공대상물(S)의 외부에 위치시키고, 점 P2를 가공대상물(S)의 내부에 위치시킴으로써, 가공대상물(S)의 내부에서 점 P2가 위치하게 된 부분에 Y축방향으로 연장하는 길이가 긴 형상의 가공영역을 형성할 수 있다. 따라서, 레이저 가공장치(1)에 의하면, 소망의 형상으로 가공영역을 형성하는 것이 가능하게 된다.
또, 레이저 가공장치(1)에서는 레이저광(L1)의 광선속 가운데 실린드리칼 렌즈(4)에 의해서 발산시킬 수 없었던 XZ평면 내의 광선속이 대물렌즈(5)에 의해서 수속하게 되는 점을 제2 점(P2)으로 하고, 그 점 P2에서 가공이 행해진다(도 3의 (b) 참조). 이 때문에, 실린드리칼 렌즈(4)에 의해서 발산하게 된 YZ평면 내의 광선속이 대물렌즈(5)에 의해서 수속하게 되는 점을 점 P2로 하고, 그 점 P2에서 가공이 행해지는 경우에 비해, 가공영역의 X축방향의 폭을 가늘게 할 수 있다. 또한, 가공영역의 X축방향의 폭을 굵게 해야 할 경우 등에는, 실린드리칼 렌즈(4)에 의해서 발산하게 된 YZ평면 내의 광선속이 대물렌즈(5)에 의해서 수속하게 되는 점을 점 P2로 하고, 그 점 P2에서 가공이 행해지도록 해도 된다.
또, 레이저 가공장치(1)에서는 XYZ 스테이지(7)가 대물렌즈(5)에 대해서 지지대(3)를 Y축방향으로 이동시킨다. 이 경우, 가공영역이 Y축방향으로 연장하는 길이가 긴 형상이 되기 때문에, Y축방향으로 평행한 가공라인(PL)을 따라서 가공대상물(S)의 내부에 가공영역을 효율 좋게 형성할 수 있다. 또한, XYZ 스테이지(7)가 대물렌즈(5)에 대해서 지지대(3)를 X축방향으로 이동시키면, 가공영역이 Y축방향으로 연장하는 길이가 긴 형상이 되기 때문에, X축방향으로 평행한 가공라인(PL)을 따라서 가공대상물(S)의 내부에 폭이 넓은 가공영역을 형성할 수 있다.
또, 레이저 가공장치(1)에서는 실린드리칼 렌즈(4)와 대물렌즈(5)와의 사이의 광축상에 레이저광(L1)을 반사하고, 또한 관찰광(L2)을 투과시키는 다이클로익 미러(11)가 배치되어 있다. 이것에 의해, 실린드리칼 렌즈(4)의 영향을 받지 않고, 평행광을 광축상의 일점으로 수속시키는 기능을 가지는 대물렌즈(5)를 통하여, 가공대상물(S)의 표면, 내부 또는 이면을 관찰할 수 있다.
다음으로, 본 발명에 관한 레이저 가공장치의 실시예에 대해서 설명한다. 도 6은 본 발명에 관한 레이저 가공장치의 실시예에 의해서 크랙영역이 형성된 가공대상물의 사진을 나타내는 도면이다. 또한, 도 6에서 (a)는 가공라인을 따라서 가공대상물의 단면 사진, (b)는 가공대상물의 표면에 관찰광의 초점을 맞추었을 때의 사진, (c)는 가공대상물의 내부에서 제2 점(P2)이 위치하게 된 부분에 관찰광의 초점을 맞추었을 때의 사진, (d)는 가공대상물의 내부에서 제1 점(P1)이 위치하게 된 부분에 관찰광의 초점을 맞추었을 때의 사진이다.
이 실시예에서의 가공 조건은 다음과 같다.
(A) 가공대상물 : 파이렉스(등록상표) 유리(두께 700㎛)
(B) 레이저
광원 : Yb : KGW 초단펄스 레이저
파장 : 1030㎚
발진 형태 : 재생 증폭
반복 주파수 : 3㎑
펄스폭 : 3ps
출사 레이저 에너지 : 100μJ/펄스
출사 레이저광 품질 : TEM00
편광 특성 : 직선편광
(C) 대물렌즈
개구 수(NA) : 0.55
레이저광에 대한 투과율 : 70％
(D) 조사 조건
제2 점(P2)에서의 레이저광의 단면 형상 : 100㎛(Y축방향의 최대 길이) × 5㎛(X축방향의 최대 길이)
제2 점(P2)에서의 레이저광의 단면적 : 5 × 10-6㎠
제2 점(P2)에서의 레이저광의 피크파워밀도 : 5.1 × 1012W/㎠
제1 점(P1)에서의 레이저광의 단면 형상 : 7㎛(Y축방향의 최대 길이) × 50㎛(X축방향의 최대 길이)
제1 점(P1)에서의 레이저광의 단면적 : 3.5 × 10-6㎠
제1 점(P1)에서의 레이저광의 피크파워밀도 : 1 × 1012W/㎠
(E) 대물렌즈에 대한 지지대의 이동 속도 : 300㎜/s
도 6의 (c)에 나타내는 바와 같이, 가공대상물의 내부에서 제2 점(P2)이 위치하게 된 부분에는 Y축방향으로 연장하는 길이가 긴 형상의 크랙영역(CR2)이 형성되어 있다. 한편, 도 6의 (d)에 나타내는 바와 같이, 가공대상물의 내부에서 제1 점(P1)이 위치하게 된 부분에는 X축방향으로 연장하는 길이가 긴 형상의 크랙영역(CR1)이 형성되어 있다. 상기 실시형태에서는 점 P1이 가공대상물의 외부에 위치하고, 점 P2가 가공대상물의 내부에 위치하도록 함으로써, 점 P1에서의 가공대상물의 가공을 방지하고 있지만, 점 P1, P2를 가공대상물의 외표면이나 내부에 위치시킴으로써, 연장하는 방향이 직교하는 길이가 긴 형상의 가공영역을 가공대상물에 동시에 형성할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 도 7 및 8에 나타내는 바와 같이, 원기둥 볼록면에 의해서 평행광을 광축과 직교하는 소정의 방향에서 수속시키는 기능을 가지는 실린드리칼 렌즈(4)를 이용해도 된다. 그리고, 도 7에 나타내는 바와 같이, 발산하는 상태에서 레이저광(L1)을 대물렌즈(5)에 입사시켜도 되며, 도 8에 나타내는 바와 같이, 수속하는 상태에서 레이저광(L1)을 대물렌즈(5)에 입사시켜도 된다. 이 경우, 제1 점(P1)이 가공대상물(S)의 위쪽에 위치하며, Z1 = G가 된다.
또, 이동기구(6)에 대신하여, 혹은 이동기구(6)와 함께, 대물렌즈(5)를 이동시키거나 실린드리칼 렌즈(4) 및 대물렌즈(5)의 양쪽을 이동시키거나 하는 등, 대물렌즈(5)에 대해서 실린드리칼 렌즈(4)를 광축에 따라 상대적으로 이동시키는 것을 적용해도 된다. 마찬가지로, XYZ 스테이지(7)에 대신하여, 혹은 XYZ 스테이지(7)와 함께, 대물렌즈(5)(혹은, 대물렌즈(5)를 포함하는 레이저 조사장치(10))를 이동시키거나 지지대(3) 및 대물렌즈(5)(혹은, 대물렌즈(5)를 포함하는 레이저 조사장치(10))의 양쪽을 이동시키거나 하는 등, 대물렌즈(5)에 대해서 지지대(3)를 광축에 따라 상대적으로 이동시키는 것을 적용해도 된다.
또, 평행광을 광축과 직교하는 소정의 방향에서 발산 또는 수속시키는 기능을 가지는 것이면, 실린드리칼 렌즈(4)에 대신하여, 복수의 렌즈로 구성되는 것 등, 다른 광학계를 적용해도 된다. 마찬가지로, 평행광을 광축상의 일점으로 수속시키는 기능을 가지는 것이면, 대물렌즈(5)에 대신하여, 복수의 렌즈로 구성되는 것 등, 다른 광학계를 적용해도 된다.
또, 크랙영역의 용도는 절단의 기점이 되는 것으로 한정되지 않는다. 다른 용도로서 복수의 크랙영역이 연속시켜 구성되는 광도파로(光導波路), 마이크로 유로, 마이크로 TAS(Total Analysis Systems) 등이 있다.
또, 가공영역은 제2 점(P2)이 가공대상물(S)의 외표면(예를 들면, 표면이나 이면)에 위치하게 됨으로써, 가공대상물(S)의 외표면에 형성되는 경우도 있다. 또한, 가공영역은 크랙영역에 한정되지 않는다. 가공영역은 크랙영역, 절연파괴영역(예를 들면, 가공대상물이 유리나 LiTaO3 등의 압전재료로 이루어지는 경우) 외에, 용융처리영역(예를 들면, 가공대상물이 실리콘 등의 반도체재료로 이루어진 경우), 굴절률 변화영역(예를 들면, 가공대상물이 유리로 이루어진 경우) 등이 있으며, 이들이 혼재한 영역도 있다.
<산업상의 이용 가능성>
소망의 형상으로 가공영역을 형성할 수 있는 레이저 가공장치를 제공할 수 있다.
1 … 레이저 가공장치, 2 … 레이저 발진기(레이저광원),
3 … 지지대, 4 … 실린드리칼 렌즈(제1 광학계),
5 … 대물렌즈(제2 광학계), 6 … 이동기구(제1 이동기구),
7 … XYZ 스테이지(제2 이동기구), 11 … 다이클로익 미러(광학부재).

Claims (5)

  1. 레이저광을 출사하는 레이저광원과,
    상기 레이저광에 대해서 투과성을 가지는 가공대상물을 지지하는 지지대와,
    평행광을 광축과 직교하는 소정의 방향에서 발산(發散) 또는 수속(收束)시키는 기능을 가지고, 상기 레이저광원으로부터 출사된 상기 레이저광을 상기 소정의 방향에서 발산 또는 수속시키는 제1 광학계와,
    평행광을 광축상의 일점으로 수속시키는 기능을 가지며, 상기 제1 광학계로부터 출사된 상기 레이저광을 광축과 직교하는 제1 방향에서 제1 점으로 수속시키고, 광축 및 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향에서 제2 점으로 수속시키는 제2 광학계와,
    상기 제2 광학계에 대해서 상기 제1 광학계를 광축에 따라 상대적으로 이동시키는 제1 이동기구와,
    상기 제2 광학계에 대해서 상기 지지대를 광축에 따라 상대적으로 이동시키는 제2 이동기구를 구비하고,
    상기 제1 이동기구 및 상기 제2 이동기구에 의해서, 상기 제1 점을 상기 가공대상물의 외부에 위치시키며, 상기 제2 점을 상기 가공대상물의 외표면 또는 내부에 위치시켜, 상기 가공대상물에 상기 레이저광을 조사하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 점은 상기 레이저광의 광선속(光線束) 가운데 상기 제1 광학계에 의해서 발산 또는 수속시킬 수 없었던 광선속이 상기 제2 광학계에 의해서 수속하게 되는 점인 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 이동기구는 상기 제2 광학계에 대해서 상기 지지대를 상기 제1 방향으로 상대적으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 이동기구는 상기 제2 광학계에 대해서 상기 지지대를 상기 제2 방향으로 상대적으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 광학계와 상기 제2 광학계와의 사이의 광축상에는 상기 레이저광을 반사하는 광학부재가 배치되고,
    상기 광학부재는 상기 가공대상물을 관찰하기 위한 관찰광을 투과시키는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
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