KR20210081402A - 레이저 가공 헤드 및 레이저 가공 장치 - Google Patents

레이저 가공 헤드 및 레이저 가공 장치 Download PDF

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KR20210081402A
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laser processing
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wall
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KR1020217015643A
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다케시 사카모토
준지 오쿠마
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하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤
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Abstract

레이저 가공 헤드(제1 레이저 가공 헤드(10A))는, 케이스(케이스(11))와, 케이스에 마련되고, 케이스 내에 레이저광을 입사시키는 입사부(입사부(12))와, 케이스 내에 배치되고, 레이저광을 조정하는 조정부(조정부(13))와, 케이스에 장착되고, 레이저광을 집광하면서 케이스 밖으로 출사시키는 집광부(집광부(14))를 구비한다. 제2 방향(Y방향)에서 서로 대향하는 제3 벽부(제3 벽부(23))와 제4 벽부(제3 벽부(24))와의 거리는, 제1 방향(X방향)에서 서로 대향하는 제1 벽부(제1 벽부(21))와 제2 벽부(제2 벽부(22))와의 거리보다도 작다. 케이스는, 제1 벽부, 제2 벽부, 제3 벽부 및 제5 벽부 중 적어도 1개가 레이저 가공 장치(레이저 가공 장치(11))의 장착부측에 배치된 상태로 케이스가 장착부(장착부(65))에 장착되도록, 구성되어 있다. 집광부는, 제6 벽부(제6 벽부(26))에 배치되어 있고, 제2 방향에서 제4 벽부측으로 치우쳐 있다.

Description

레이저 가공 헤드 및 레이저 가공 장치
본 개시는, 레이저 가공 헤드 및 레이저 가공 장치에 관한 것이다.
특허 문헌 1에는, 워크(work)를 유지하는 유지 기구와, 유지 기구에 유지된 워크에 레이저광을 조사하는 레이저 조사 기구를 구비하는 레이저 가공 장치가 기재되어 있다. 특허 문헌 1에 기재된 레이저 가공 장치에서는, 집광 렌즈를 가지는 레이저 조사 기구가 베이스에 대해서 고정되어 있고, 집광 렌즈의 광축에 수직인 방향을 따른 워크의 이동이 유지 기구에 의해서 실시된다.
특허 문헌 1 : 일본 특허 제5456510호 공보
상술한 바와 같은 레이저 가공 장치에서는, 여러가지 가공으로의 응용을 고려하면, 집광 렌즈의 광축에 수직인 방향을 따라서 집광 렌즈가 이동하는 구성이 적절한 경우가 있다. 그러나, 특허 문헌 1에 기재된 레이저 가공 장치에서는, 레이저 발진기로부터 집광 렌즈에 이르는 레이저광의 광로(光路) 상의 각 구성이 케이스 내에 배치됨으로써 레이저 조사 기구가 구성되어 있기 때문에, 집광 렌즈의 광축에 수직인 방향을 따라서 집광 렌즈를 이동시키는 것이 곤란하다. 어떠한 수단으로, 집광 렌즈의 광축에 수직인 방향을 따라서 케이스를 이동시켰다고 해도, 케이스와 다른 구성과의 물리적인 간섭이 염려된다.
본 개시는, 집광부를 그 광축에 수직인 방향을 따라서 이동시키는데 적합한 레이저 가공 헤드, 및 그러한 레이저 가공 헤드를 구비하는 레이저 가공 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시의 일 측면의 레이저 가공 헤드는, 제1 방향에서 서로 대향하는 제1 벽부 및 제2 벽부, 제1 방향에 수직인 제2 방향에서 서로 대향하는 제3 벽부 및 제4 벽부, 그리고 제1 방향 및 제2 방향에 수직인 제3 방향에서 서로 대향하는 제5 벽부 및 제6 벽부를 가지는 케이스와, 케이스에 마련되고, 케이스 내에 레이저광을 입사시키는 입사부와, 케이스 내에 배치되고, 입사부로부터 입사한 레이저광을 조정하는 조정부와, 케이스에 장착되고, 조정부에 의해서 조정된 레이저광을 집광하면서 케이스 밖으로 출사시키는 집광부를 구비하며, 제3 벽부와 제4 벽부와의 거리는, 제1 벽부와 제2 벽부와의 거리보다도 작고, 케이스는, 제1 벽부, 제2 벽부, 제3 벽부 및 제5 벽부 중 적어도 1개가 레이저 가공 장치의 장착부측에 배치된 상태로 케이스가 장착부에 장착되도록, 구성되어 있고, 집광부는, 제6 벽부에 배치되어 있고, 제2 방향에서 제4 벽부측으로 치우쳐 있다.
이 레이저 가공 헤드에서는, 레이저광을 출력하는 광원이 케이스 내에 마련되어 있지 않기 때문에, 케이스의 소형화를 도모할 수 있다. 게다가, 케이스에서, 제3 벽부와 제4 벽부와의 거리가 제1 벽부와 제2 벽부와의 거리보다도 작고, 제6 벽부에 배치된 집광부가 제2 방향에서 제4 벽부측으로 치우쳐 있다. 이것에 의해, 제3 벽부 및 제4 벽부가 서로 대향하는 제2 방향(집광부의 광축에 수직인 방향)을 따라서 케이스를 이동시키는 경우에, 예를 들면, 제4 벽부측에 다른 구성이 존재했다고 해도, 해당 다른 구성에 집광부를 가까이 할 수 있다. 또, 제3 벽부와 제4 벽부와의 거리가 제1 벽부와 제2 벽부와의 거리보다도 작기 때문에, 제3 벽부 및 제4 벽부가 서로 대향하는 제2 방향을 따라서 케이스를 이동시키는 경우에, 케이스가 점유하는 공간을 작게 할 수 있다. 따라서, 이 레이저 가공 헤드는, 집광부를 그 광축에 수직인 방향을 따라서 이동시키는데 적합하다.
본 개시의 일 측면의 레이저 가공 헤드에서는, 입사부는, 제5 벽부에 마련되어 있고, 제2 방향에서 제4 벽부측으로 치우쳐 있어도 괜찮다. 이것에 의하면, 케이스 내의 영역 중 조정부에 대해서 제3 벽부측의 영역에 다른 구성을 배치하는 등, 해당 영역을 유효하게 이용할 수 있다.
본 개시의 일 측면의 레이저 가공 헤드는, 케이스 내에서, 조정부에 대해서 제3 벽부측에 배치된 회로부를 더 구비해도 괜찮다. 이것에 의하면, 케이스 내의 영역 중 조정부에 대해서 제3 벽부측의 영역을 유효하게 이용할 수 있다.
본 개시의 일 측면의 레이저 가공 헤드에서는, 케이스 내에는, 케이스 내의 영역을 제3 벽부측의 영역과 제4 벽부측의 영역으로 나누는 칸막이 벽부가 마련되어 있고, 조정부는, 케이스 내에서, 칸막이 벽부에 대해서 제4 벽부측에 배치되어 있고, 회로부는, 케이스 내에서, 칸막이 벽부에 대해서 제3 벽부측에 배치되어 있어도 괜찮다. 이것에 의하면, 회로부에서 발생하는 열이 조정부에 전해지기 어려워지기 때문에, 회로부에서 발생하는 열에 의해서 조정부에 변형이 생기는 것을 억제할 수 있어, 레이저광을 적절히 조정할 수 있다. 게다가, 예를 들면 공냉(空冷) 또는 수냉(水冷) 등에 의해서, 케이스 내의 영역 중 제3 벽부측의 영역에서 회로부를 효율 좋게 냉각할 수 있다.
본 개시의 일 측면의 레이저 가공 헤드에서는, 조정부는, 칸막이 벽부에 장착되어 있어도 괜찮다. 이것에 의하면, 조정부를 케이스 내에서 확실히 또한 안정적으로 지지할 수 있다.
본 개시의 일 측면의 레이저 가공 헤드에서는, 회로부는, 칸막이 벽부로부터 이간하고 있어도 괜찮다. 이것에 의하면, 회로부에서 발생하는 열이 칸막이 벽부를 통해서 조정부에 전해지는 것을 보다 확실히 억제할 수 있다.
본 개시의 일 측면의 레이저 가공 헤드는, 대상물의 표면과 집광부와의 거리를 측정하기 위한 측정광을 출력하고, 집광부를 거쳐, 대상물의 표면에서 반사된 측정광을 검출하는 측정부와, 측정광을 반사하고, 레이저광을 투과시키는 다이크로익 미러를 더 구비하며, 회로부는, 측정부로부터 출력된 신호를 처리하고, 다이크로익 미러는, 케이스 내에서, 조정부와 집광부와의 사이에 배치되어 있어도 괜찮다. 이것에 의하면, 케이스 내의 영역을 유효하게 이용하면서, 레이저 가공 장치에서, 대상물의 표면과 집광부와의 거리의 측정 결과에 근거한 가공이 가능해진다.
본 개시의 일 측면의 레이저 가공 헤드에서는, 집광부는, 제1 방향에서 제1 벽부 또는 제2 벽부 중 일방의 벽부측으로 치우쳐 있어도 괜찮다. 이것에 의하면, 집광부의 광축에 수직인 방향을 따라서 케이스를 이동시키는 경우에, 예를 들면, 해당 일방의 벽부측에 다른 구성이 존재했다고 해도, 해당 다른 구성에 집광부를 가까이 할 수 있다.
본 개시의 일 측면의 레이저 가공 헤드에서는, 입사부는, 제5 벽부에 마련되어 있고, 제1 방향에서 일방의 벽부측으로 치우쳐 있어도 괜찮다. 이것에 의하면, 케이스 내의 영역 중 조정부에 대해서 일방의 벽부측과는 반대측의 영역에 다른 구성을 배치하는 등, 해당 영역을 유효하게 이용할 수 있다.
본 개시의 일 측면의 레이저 가공 헤드에서는, 측정부는, 케이스 내에서, 조정부에 대해서 일방의 벽부측과는 반대측에 배치되어 있어도 괜찮다. 이것에 의하면, 케이스 내의 영역을 보다 유효하게 이용하면서, 레이저 가공 장치에서, 대상물의 표면과 집광부와의 거리의 측정 결과에 근거한 가공이 가능해진다.
본 개시의 일 측면의 레이저 가공 헤드는, 대상물의 표면을 관찰하기 위한 관찰광을 출력하고, 집광부를 거쳐, 대상물의 표면에서 반사된 관찰광을 검출하는 관찰부를 더 구비하며, 관찰부는, 케이스 내에서, 조정부에 대해서 일방의 벽부측과는 반대측에 배치되어 있어도 괜찮다. 이것에 의하면, 케이스 내의 영역을 유효하게 이용하면서, 레이저 가공 장치에서, 대상물의 표면의 관찰 결과에 근거한 가공이 가능해진다.
본 개시의 일 측면의 레이저 가공 헤드는, 집광부를 제3 방향을 따라서 이동시키는 구동부를 더 구비하며, 회로부는, 측정부로부터 출력된 신호에 근거하여 구동부를 제어해도 괜찮다. 이것에 의하면, 대상물의 표면과 집광부와의 거리의 측정 결과에 근거하여 레이저광의 집광점의 위치를 조정할 수 있다.
본 개시의 일 측면의 레이저 가공 헤드에서는, 조정부는, 입사부로부터 입사한 레이저광을 반사하는 미러, 미러에서 반사된 레이저광을 변조(變調)하는 반사형 공간 광 변조기, 및 반사형 공간 광 변조기의 반사면과 집광부의 입사 동면(瞳面)이 결상(結像) 관계에 있는 양측 텔레센트릭 광학계를 구성하는 결상 광학계를 가지며, 입사부 및 미러는, 제3 방향을 따라서 연장되는 제1 직선 상에 배치되어 있고, 반사형 공간 광 변조기, 결상 광학계 및 집광부는, 제3 방향을 따라서 연장되는 제2 직선 상에 배치되어 있어도 괜찮다. 이것에 의하면, 반사형 공간 광 변조기 및 결상 광학계를 가지는 조정부를 컴팩트하게 구성할 수 있다.
본 개시의 일 측면의 레이저 가공 헤드에서는, 집광부는, 제1 방향에서 제1 벽부 또는 제2 벽부 중 일방의 벽부측으로 치우쳐 있고, 입사부는, 제1 방향에서 일방의 벽부측으로 치우쳐 있고, 제1 직선은, 제2 직선에 대해서 일방의 벽부측에 위치하고 있어도 괜찮다. 이것에 의하면, 케이스 내의 영역 중 조정부에 대해서 일방의 벽부측과는 반대측의 영역에서, 집광부를 이용한 다른 광학계를 구성하는 경우에, 해당 다른 광학계의 구성의 자유도를 향상시킬 수 있다.
본 개시의 일 측면의 레이저 가공 헤드에서는, 조정부는, 레이저광의 지름을 확대하는 빔 익스팬더를 더 가지며, 빔 익스팬더는, 제1 직선 상에서, 입사부와 미러와의 사이에 배치되어 있어도 괜찮다. 이것에 의하면, 빔 익스팬더를 더 가지는 조정부를 컴팩트하게 구성할 수 있다.
본 개시의 일 측면의 레이저 가공 헤드에서는, 입사부, 조정부 및 집광부는, 제3 방향을 따라서 연장되는 직선 상에 배치되어 있어도 괜찮다. 이것에 의하면, 조정부를 컴팩트하게 구성할 수 있다.
본 개시의 일 측면의 레이저 가공 헤드에서는, 조정부는, 레이저광의 출력을 조정하는 어테뉴에이터, 및 레이저광의 지름을 확대하는 빔 익스팬더를 가져도 괜찮다. 이것에 의하면, 어테뉴에이터 및 빔 익스팬더를 가지는 조정부를 컴팩트하게 구성할 수 있다.
본 개시의 일 측면의 레이저 가공 장치는, 각각이 상술한 레이저 가공 헤드인 제1 레이저 가공 헤드 및 제2 레이저 가공 헤드와, 제1 레이저 가공 헤드의 케이스가 장착된 장착부인 제1 장착부와, 제2 레이저 가공 헤드의 케이스가 장착된 장착부인 제2 장착부와, 제1 레이저 가공 헤드의 입사부 및 제2 레이저 가공 헤드의 입사부 각각에 입사시키는 레이저광을 출력하는 광원 유닛과, 대상물을 지지하는 지지부를 구비하며, 제1 장착부 및 제2 장착부 각각은, 제2 방향을 따라서 이동하고, 제1 레이저 가공 헤드의 케이스인 제1 케이스는, 제1 케이스의 제4 벽부가 제1 케이스의 제3 벽부에 대해서 제2 레이저 가공 헤드측에 위치하고 또한 제1 케이스의 제6 벽부가 제1 케이스의 제5 벽부에 대해서 지지부측에 위치하도록, 제1 장착부에 장착되어 있고, 제2 레이저 가공 헤드의 케이스인 제2 케이스는, 제2 케이스의 제4 벽부가 제2 케이스의 제3 벽부에 대해서 제1 레이저 가공 헤드측에 위치하고 또한 제2 케이스의 제6 벽부가 제2 케이스의 제5 벽부에 대해서 지지부측에 위치하도록, 제2 장착부에 장착되어 있다.
이 레이저 가공 장치에서는, 제1 레이저 가공 헤드의 집광부가 제1 케이스에서 제2 레이저 가공 헤드측으로 치우쳐 있고, 제2 레이저 가공 헤드의 집광부가 제2 케이스에서 제1 레이저 가공 헤드측으로 치우쳐 있다. 이것에 의해, 제1 레이저 가공 헤드 및 제2 레이저 가공 헤드 각각을 제2 방향(집광부의 광축에 수직인 방향)을 따라서 이동시키는 경우에, 제1 레이저 가공 헤드의 집광부와 제2 레이저 가공 헤드의 집광부를 서로 가까이 할 수 있다. 또, 제1 레이저 가공 헤드 및 제2 레이저 가공 헤드 각각을 제2 방향을 따라서 이동시키는 경우에, 제1 레이저 가공 헤드 및 제2 레이저 가공 헤드 각각이 점유하는 공간을 작게 할 수 있다. 따라서, 이 레이저 가공 장치에 의하면, 대상물을 효율 좋게 가공할 수 있다.
본 개시의 일 측면의 레이저 가공 장치에서는, 제1 장착부 및 제2 장착부 각각은, 제3 방향을 따라서 이동해도 괜찮다. 이것에 의하면, 대상물을 보다 효율 좋게 가공할 수 있다.
본 개시의 일 측면의 레이저 가공 장치에서는, 지지부는, 제1 방향을 따라서 이동하고, 제3 방향에 평행한 축선을 중심선으로 하여 회전해도 괜찮다. 이것에 의하면, 대상물을 보다 효율 좋게 가공할 수 있다.
본 개시의 일 측면의 레이저 가공 장치는, 상술한 레이저 가공 헤드와, 레이저 가공 헤드의 케이스가 장착된 장착부와, 레이저 가공 헤드의 입사부에 입사시키는 레이저광을 출력하는 광원 유닛과, 대상물을 지지하는 지지부를 구비하며, 장착부는, 제2 방향을 따라서 이동한다.
이 레이저 가공 장치에서는, 레이저 가공 헤드의 케이스에서, 제3 벽부와 제4 벽부와의 거리가 제1 벽부와 제2 벽부와의 거리보다도 작고, 제6 벽부에 배치된 집광부가 제2 방향에서 제4 벽부측으로 치우쳐 있다. 이것에 의해, 집광부의 광축에 수직인 제2 방향을 따라서 케이스를 이동시키는 경우에, 예를 들면, 제4 벽부측에 다른 구성이 존재했다고 해도, 해당 다른 구성에 집광부를 가까이 할 수 있다. 또, 제2 방향을 따라서 케이스를 이동시키는 경우에, 케이스가 점유하는 공간을 작게 할 수 있다. 따라서, 이 레이저 가공 장치에 의하면, 대상물을 효율 좋게 가공할 수 있다.
본 개시의 일 측면의 레이저 가공 장치에서는, 장착부는, 제3 방향을 따라서 이동해도 괜찮다. 이것에 의하면, 대상물을 보다 효율 좋게 가공할 수 있다.
본 개시의 일 측면의 레이저 가공 장치에서는, 지지부는, 제1 방향을 따라서 이동하고, 제3 방향에 평행한 축선을 중심선으로 하여 회전해도 괜찮다. 이것에 의하면, 대상물을 보다 효율 좋게 가공할 수 있다.
본 개시에 의하면, 집광부를 그 광축에 수직인 방향을 따라서 이동시키는데 적합한 레이저 가공 헤드, 및 그러한 레이저 가공 헤드를 구비하는 레이저 가공 장치를 제공하는 것이 가능해진다.
도 1은, 일 실시 형태의 레이저 가공 장치의 사시도이다.
도 2는, 도 1에 나타내어지는 레이저 가공 장치의 일부분의 정면도이다.
도 3은, 도 1에 나타내어지는 레이저 가공 장치의 레이저 가공 헤드의 정면도이다.
도 4는, 도 3에 나타내어지는 레이저 가공 헤드의 측면도이다.
도 5는, 도 3에 나타내어지는 레이저 가공 헤드의 광학계의 구성도이다.
도 6은, 변형예의 레이저 가공 헤드의 광학계의 구성도이다.
도 7은, 변형예의 레이저 가공 장치의 일부분의 정면도이다.
도 8은, 변형예의 레이저 가공 장치의 사시도이다.
이하, 본 개시의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또, 각 도면에서 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 부여하고, 중복하는 설명을 생략한다.
[레이저 가공 장치의 구성]
도 1에 나타내어지는 바와 같이, 레이저 가공 장치(1)는, 복수의 이동 기구(5, 6)와, 지지부(7)와, 1쌍의 레이저 가공 헤드(제1 레이저 가공 헤드, 제2 레이저 가공 헤드)(10A, 10B)와, 광원 유닛(8)과, 제어부(9)를 구비하고 있다. 이하, 제1 방향을 X방향, 제1 방향에 수직인 제2 방향을 Y방향, 제1 방향 및 제2 방향에 수직인 제3 방향을 Z방향이라고 한다. 본 실시 형태에서는, X방향 및 Y방향은 수평 방향이며, Z방향은 연직 방향이다.
이동 기구(5)는, 고정부(51)와, 이동부(53)와, 장착부(55)를 가지고 있다. 고정부(51)는, 장치 프레임(1a)에 장착되어 있다. 이동부(53)는, 고정부(51)에 마련된 레일에 장착되어 있고, Y방향을 따라서 이동할 수 있다. 장착부(55)는, 이동부(53)에 마련된 레일에 장착되어 있고, X방향을 따라서 이동할 수 있다.
이동 기구(6)는, 고정부(61)와, 1쌍의 이동부(제1 이동부, 제2 이동부)(63, 64)와, 1쌍의 장착부(제1 장착부, 제2 장착부)(65, 66)를 가지고 있다. 고정부(61)는, 장치 프레임(1a)에 장착되어 있다. 1쌍의 이동부(63, 64) 각각은, 고정부(61)에 마련된 레일에 장착되어 있고, 각각이 독립하여, Y방향을 따라서 이동할 수 있다. 장착부(65)는, 이동부(63)에 마련된 레일에 장착되어 있고, Z방향을 따라서 이동할 수 있다. 장착부(66)는, 이동부(64)에 마련된 레일에 장착되어 있고, Z방향을 따라서 이동할 수 있다. 즉, 장치 프레임(1a)에 대해서는, 1쌍의 장착부(65, 66) 각각이, Y방향 및 Z방향 각각을 따라 이동할 수 있다.
지지부(7)는, 이동 기구(5)의 장착부(55)에 마련된 회전축에 장착되어 있고, Z방향에 평행한 축선을 중심선으로 하여 회전할 수 있다. 즉, 지지부(7)는, X방향 및 Y방향 각각을 따라 이동할 수 있고, Z방향에 평행한 축선을 중심선으로 하여 회전할 수 있다. 지지부(7)는, 대상물(100)을 지지한다. 대상물(100)은, 예를 들면, 웨이퍼이다.
도 1 및 도 2에 나타내어지는 바와 같이, 레이저 가공 헤드(10A)는, 이동 기구(6)의 장착부(65)에 장착되어 있다. 레이저 가공 헤드(10A)는, Z방향에서 지지부(7)와 대향한 상태에서, 지지부(7)에 지지된 대상물(100)에 레이저광(제1 레이저광)(L1)을 조사한다. 레이저 가공 헤드(10B)는, 이동 기구(6)의 장착부(66)에 장착되어 있다. 레이저 가공 헤드(10B)는, Z방향에서 지지부(7)와 대향한 상태에서, 지지부(7)에 지지된 대상물(100)에 레이저광(제2 레이저광)(L2)을 조사한다.
광원 유닛(8)은, 1쌍의 광원(81, 82)을 가지고 있다. 1쌍의 광원(81, 82)은, 장치 프레임(1a)에 장착되어 있다. 광원(81)은, 레이저광(L1)을 출력한다. 레이저광(L1)은, 광원(81)의 출사부(81a)로부터 출사되고, 광 파이버(2)에 의해서 레이저 가공 헤드(10A)에 도광된다. 광원(82)은, 레이저광(L2)을 출력한다. 레이저광(L2)은, 광원(82)의 출사부(82a)로부터 출사되고, 다른 광 파이버(2)에 의해서 레이저 가공 헤드(10B)에 도광된다.
제어부(9)는, 레이저 가공 장치(1)의 각 부(部)(복수의 이동 기구(5, 6), 1쌍의 레이저 가공 헤드(10A, 10B), 및 광원 유닛(8) 등)를 제어한다. 제어부(9)는, 프로세서, 메모리, 스토리지 및 통신 디바이스 등을 포함하는 컴퓨터 장치로서 구성되어 있다. 제어부(9)에서는, 메모리 등에 읽어넣어진 소프트웨어(프로그램)가, 프로세서에 의해서 실행되고, 메모리 및 스토리지에서의 데이터의 읽어냄 및 쓰기, 그리고 통신 디바이스에 의한 통신이, 프로세서에 의해서 제어된다. 이것에 의해, 제어부(9)는, 각종 기능을 실현한다.
이상과 같이 구성된 레이저 가공 장치(1)에 의한 가공의 일 예에 대해 설명한다. 해당 가공의 일 예는, 웨이퍼인 대상물(100)을 복수의 칩으로 절단하기 위해서, 격자 모양으로 설정된 복수의 라인 각각을 따라 대상물(100)의 내부에 개질 영역을 형성하는 예이다.
먼저, 대상물(100)을 지지하고 있는 지지부(7)가 Z방향에서 1쌍의 레이저 가공 헤드(10A, 10B)와 대향하도록, 이동 기구(5)가, X방향 및 Y방향 각각을 따라 지지부(7)를 이동시킨다. 이어서, 대상물(100)에서 일방향으로 연장되는 복수의 라인이 X방향을 따르도록, 이동 기구(5)가, Z방향에 평행한 축선을 중심선으로 하여 지지부(7)를 회전시킨다.
이어서, 일방향으로 연장되는 하나의 라인 상에 레이저광(L1)의 집광점이 위치하도록, 이동 기구(6)가, Y방향을 따라서 레이저 가공 헤드(10A)를 이동시킨다. 그 한편으로, 일방향으로 연장되는 다른 라인 상에 레이저광(L2)의 집광점이 위치하도록, 이동 기구(6)가, Y방향을 따라서 레이저 가공 헤드(10B)를 이동시킨다. 이어서, 대상물(100)의 내부에 레이저광(L1)의 집광점이 위치하도록, 이동 기구(6)가, Z방향을 따라서 레이저 가공 헤드(10A)를 이동시킨다. 그 한편으로, 대상물(100)의 내부에 레이저광(L2)의 집광점이 위치하도록, 이동 기구(6)가, Z방향을 따라서 레이저 가공 헤드(10B)를 이동시킨다.
이어서, 광원(81)이 레이저광(L1)을 출력하여 레이저 가공 헤드(10A)가 대상물(100)에 레이저광(L1)을 조사함과 아울러, 광원(82)이 레이저광(L2)을 출력하여 레이저 가공 헤드(10B)가 대상물(100)에 레이저광(L2)을 조사한다. 그것과 동시에, 일방향으로 연장되는 하나의 라인을 따라서 레이저광(L1)의 집광점이 상대적으로 이동하고 또한 일방향으로 연장되는 다른 라인을 따라서 레이저광(L2)의 집광점이 상대적으로 이동하도록, 이동 기구(5)가, X방향을 따라서 지지부(7)를 이동시킨다. 이와 같이 하여, 레이저 가공 장치(1)는, 대상물(100)에서 일방향으로 연장되는 복수의 라인 각각을 따라서, 대상물(100)의 내부에 개질 영역을 형성한다.
이어서, 대상물(100)에서 일방향과 직교하는 타방향으로 연장되는 복수의 라인이 X방향을 따르도록, 이동 기구(5)가, Z방향에 평행한 축선을 중심선으로 하여 지지부(7)를 회전시킨다.
이어서, 타방향으로 연장되는 하나의 라인 상에 레이저광(L1)의 집광점이 위치하도록, 이동 기구(6)가, Y방향을 따라서 레이저 가공 헤드(10A)를 이동시킨다. 그 한편으로, 타방향으로 연장되는 다른 라인 상에 레이저광(L2)의 집광점이 위치하도록, 이동 기구(6)가, Y방향을 따라서 레이저 가공 헤드(10B)를 이동시킨다. 이어서, 대상물(100)의 내부에 레이저광(L1)의 집광점이 위치하도록, 이동 기구(6)가, Z방향을 따라서 레이저 가공 헤드(10A)를 이동시킨다. 그 한편으로, 대상물(100)의 내부에 레이저광(L2)의 집광점이 위치하도록, 이동 기구(6)가, Z방향을 따라서 레이저 가공 헤드(10B)를 이동시킨다.
이어서, 광원(81)이 레이저광(L1)을 출력하여 레이저 가공 헤드(10A)가 대상물(100)에 레이저광(L1)을 조사함과 아울러, 광원(82)이 레이저광(L2)을 출력하여 레이저 가공 헤드(10B)가 대상물(100)에 레이저광(L2)을 조사한다. 그것과 동시에, 타방향으로 연장되는 하나의 라인을 따라서 레이저광(L1)의 집광점이 상대적으로 이동하고 또한 타방향으로 연장되는 다른 라인을 따라서 레이저광(L2)의 집광점이 상대적으로 이동하도록, 이동 기구(5)가, X방향을 따라서 지지부(7)를 이동시킨다. 이와 같이 하여, 레이저 가공 장치(1)는, 대상물(100)에서 일방향과 직교하는 타방향으로 연장되는 복수의 라인 각각을 따라서, 대상물(100)의 내부에 개질 영역을 형성한다.
또, 상술한 가공의 일 예에서는, 광원(81)은, 예를 들면 펄스 발진 방식에 의해서, 대상물(100)에 대해서 투과성을 가지는 레이저광(L1)을 출력하고, 광원(82)은, 예를 들면 펄스 발진 방식에 의해서, 대상물(100)에 대해서 투과성을 가지는 레이저광(L2)을 출력한다. 그러한 레이저광이 대상물(100)의 내부에 집광되면, 레이저광의 집광점에 대응하는 부분에서 레이저광이 특히 흡수되어, 대상물(100)의 내부에 개질 영역이 형성된다. 개질 영역은, 밀도, 굴절률, 기계적 강도, 그 외의 물리적 특성이 주위의 비개질 영역과는 다른 영역이다. 개질 영역으로서는, 예를 들면, 용융 처리 영역, 크랙 영역, 절연 파괴 영역, 굴절률 변화 영역등이 있다.
펄스 발진 방식에 의해서 출력된 레이저광이 대상물(100)에 조사되고, 대상물(100)에 설정된 라인을 따라서 레이저광의 집광점이 상대적으로 이동시켜지면, 복수의 개질 스폿이 라인을 따라서 1열로 늘어서도록 형성된다. 1개의 개질 스폿은, 1펄스의 레이저광의 조사에 의해서 형성된다. 1열의 개질 영역은, 1열로 늘어선 복수의 개질 스폿의 집합이다. 서로 이웃하는 개질 스폿은, 대상물(100)에 대한 레이저광의 집광점의 상대적인 이동 속도 및 레이저광의 반복 주파수에 의해서, 서로 연결되는 경우도, 서로 떨어지는 경우도 있다.
[레이저 가공 헤드의 구성]
도 3 및 도 4에 나타내어지는 바와 같이, 레이저 가공 헤드(10A)는, 케이스(11)와, 입사부(12)와, 조정부(13)와, 집광부(14)를 구비하고 있다.
케이스(11)는, 제1 벽부(21) 및 제2 벽부(22), 제3 벽부(23) 및 제4 벽부(24), 그리고 제5 벽부(25) 및 제6 벽부(26)를 가지고 있다. 제1 벽부(21) 및 제2 벽부(22)는, X방향에서 서로 대향하고 있다. 제3 벽부(23) 및 제4 벽부(24)는, Y방향에서 서로 대향하고 있다. 제5 벽부(25) 및 제6 벽부(26)는, Z방향에서 서로 대향하고 있다.
제3 벽부(23)와 제4 벽부(24)와의 거리는, 제1 벽부(21)와 제2 벽부(22)와의 거리보다도 작다. 제1 벽부(21)와 제2 벽부(22)와의 거리는, 제5 벽부(25)와 제6 벽부(26)와의 거리보다도 작다. 또, 제1 벽부(21)와 제2 벽부(22)와의 거리는, 제5 벽부(25)와 제6 벽부(26)와의 거리와 동일해도 좋고, 혹은, 제5 벽부(25)와 제6 벽부(26)와의 거리보다도 커도 괜찮다.
레이저 가공 헤드(10A)에서는, 제1 벽부(21)는, 이동 기구(6)의 고정부(61)측에 위치하고 있고, 제2 벽부(22)는, 고정부(61)와는 반대측에 위치하고 있다. 제3 벽부(23)는, 이동 기구(6)의 장착부(65)측에 위치하고 있고, 제4 벽부(24)는, 장착부(65)와는 반대측으로서 레이저 가공 헤드(10B)측에 위치하고 있다(도 2 참조).제5 벽부(25)는, 지지부(7)와는 반대측에 위치하고 있고, 제6 벽부(26)는, 지지부(7)측에 위치하고 있다.
케이스(11)는, 제3 벽부(23)가 이동 기구(6)의 장착부(65)측에 배치된 상태로 케이스(11)가 장착부(65)에 장착되도록, 구성되어 있다. 구체적으로는, 다음과 같다. 장착부(65)는, 베이스 플레이트(65a)와, 장착 플레이트(65b)를 가지고 있다. 베이스 플레이트(65a)는, 이동부(63)에 마련된 레일에 장착되어 있다(도 2 참조).장착 플레이트(65b)는, 베이스 플레이트(65a)에서의 레이저 가공 헤드(10B)측의 단부에 세워 마련되어 있다(도 2 참조). 케이스(11)는, 제3 벽부(23)가 장착 플레이트(65b)에 접촉한 상태에서, 베이스(27)를 매개로 하여 볼트(28)가 장착 플레이트(65b)에 나사 결합됨으로써, 장착부(65)에 장착되어 있다. 베이스(27)는, 제1 벽부(21) 및 제2 벽부(22) 각각에 마련되어 있다. 케이스(11)는, 장착부(65)에 대해서 착탈 가능하다.
입사부(12)는, 제5 벽부(25)에 장착되어 있다. 입사부(12)는, 케이스(11) 내에 레이저광(L1)을 입사시킨다. 입사부(12)는, X방향에서는 제2 벽부(22)측(일방의 벽부측)으로 치우쳐 있고, Y방향에서는 제4 벽부(24)측으로 치우쳐 있다. 즉, X방향에서의 입사부(12)와 제2 벽부(22)와의 거리는, X방향에서의 입사부(12)와 제1 벽부(21)와의 거리보다도 작고, Y방향에서의 입사부(12)와 제4 벽부(24)와의 거리는, X방향에서의 입사부(12)와 제3 벽부(23)와의 거리보다도 작다.
입사부(12)는, 광 파이버(2)의 접속 단부(2a)가 접속 가능하게 되도록 구성되어 있다. 광 파이버(2)의 접속 단부(2a)에는, 파이버의 출사단(出射端)으로부터 출사된 레이저광(L1)을 콜리메이트하는 콜리메이터 렌즈가 마련되어 있고, 리턴광을 억제하는 아이솔레이터(isolator)가 마련되어 있지 않다. 해당 아이솔레이터는, 접속 단부(2a)보다도 광원(81)측인 파이버의 도중에 마련되어 있다. 이것에 의해, 접속 단부(2a)의 소형화, 나아가서는, 입사부(12)의 소형화가 도모되어 있다. 또, 광 파이버(2)의 접속 단부(2a)에 아이솔레이터가 마련되어 있어도 괜찮다.
조정부(13)는, 케이스(11) 내에 배치되어 있다. 조정부(13)는, 입사부(12)로부터 입사한 레이저광(L1)을 조정한다. 조정부(13)는, 케이스(11) 내에서, 칸막이 벽부(29)에 대해서 제4 벽부(24)측에 배치되어 있다. 조정부(13)는, 칸막이 벽부(29)에 장착되어 있다. 칸막이 벽부(29)는, 케이스(11) 내에 마련되어 있고, 케이스(11) 내의 영역을 제3 벽부(23)측의 영역과 제4 벽부(24)측의 영역으로 나누고 있다. 칸막이 벽부(29)는, 케이스(11)와 일체로 되어 있다. 조정부(13)가 가지는 각 구성은, 제4 벽부(24)측에서 칸막이 벽부(29)에 장착되어 있다. 칸막이 벽부(29)는, 조정부(13)가 가지는 각 구성을 지지하는 광학 베이스로서 기능하고 있다. 조정부(13)가 가지는 각 구성의 상세에 대해서는 후술한다.
집광부(14)는, 제6 벽부(26)에 배치되어 있다. 구체적으로는, 집광부(14)는, 제6 벽부(26)에 형성된 구멍(26a)에 삽입 통과된 상태로, 제6 벽부(26)에 배치되어 있다. 집광부(14)는, 조정부(13)에 의해서 조정된 레이저광(L1)을 집광하면서 케이스(11) 밖으로 출사시킨다. 집광부(14)는, X방향에서는 제2 벽부(22)측(일방의 벽부측)으로 치우쳐 있고, Y방향에서는 제4 벽부(24)측으로 치우쳐 있다. 즉, X방향에서의 집광부(14)와 제2 벽부(22)와의 거리는, X방향에서의 집광부(14)와 제1 벽부(21)와의 거리보다도 작고, Y방향에서의 집광부(14)와 제4 벽부(24)와의 거리는, X방향에서의 집광부(14)와 제3 벽부(23)와의 거리보다도 작다.
도 5에 나타내어지는 바와 같이, 조정부(13)는, 어테뉴에이터(31)와, 빔 익스팬더(32)와, 미러(33)를 가지고 있다. 입사부(12), 그리고 조정부(13)의 어테뉴에이터(31), 빔 익스팬더(32) 및 미러(33)는, Z방향을 따라서 연장되는 직선(제1 직선)(A1) 상에 배치되어 있다. 어테뉴에이터(31) 및 빔 익스팬더(32)는, 직선(A1) 상에서, 입사부(12)와 미러(33)와의 사이에 배치되어 있다. 어테뉴에이터(31)는, 입사부(12)로부터 입사한 레이저광(L1)의 출력을 조정한다. 빔 익스팬더(32)는, 어테뉴에이터(31)에서 출력이 조정된 레이저광(L1)의 지름을 확대한다. 미러(33)는, 빔 익스팬더(32)에서 지름이 확대된 레이저광(L1)을 반사한다.
조정부(13)는, 반사형 공간 광 변조기(34)와, 결상 광학계(35)를 더 가지고 있다. 조정부(13)의 반사형 공간 광 변조기(34) 및 결상 광학계(35), 그리고 집광부(14)는, Z방향을 따라서 연장되는 직선(제2 직선)(A2) 상에 배치되어 있다. 반사형 공간 광 변조기(34)는, 미러(33)에서 반사된 레이저광(L1)을 변조한다. 반사형 공간 광 변조기(34)는, 예를 들면, 반사형 액정(LCOS：Liquid　Crystal　on　Silicon)의 공간 광 변조기(SLM：Spatial　Light　Modulator)이다. 결상 광학계(35)는, 반사형 공간 광 변조기(34)의 반사면(34a)과 집광부(14)의 입사 동면(14a)이 결상 관계에 있는 양측 텔레센트릭 광학계를 구성하고 있다. 결상 광학계(35)는, 3개 이상의 렌즈에 의해서 구성되어 있다.
직선(A1) 및 직선(A2)은, Y방향에 수직인 평면 상에 위치하고 있다. 직선(A1)은, 직선(A2)에 대해서 제2 벽부(22)측(일방의 벽부측)에 위치하고 있다. 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 레이저광(L1)은, 입사부(12)로부터 케이스(11) 내에 입사하여 직선(A1) 상을 진행하고, 미러(33) 및 반사형 공간 광 변조기(34)에서 순차적으로 반사된 후, 직선(A2) 상을 진행하여 집광부(14)로부터 케이스(11) 밖으로 출사된다. 또, 어테뉴에이터(31) 및 빔 익스팬더(32)의 배열의 순서는, 반대라도 좋다. 또, 어테뉴에이터(31)는, 미러(33)와 반사형 공간 광 변조기(34)와의 사이에 배치되어 있어도 괜찮다. 또, 조정부(13)는, 다른 광학부품(예를 들면, 빔 익스팬더(32) 전에 배치되는 스티어링 미러 등)을 가지고 있어도 괜찮다.
레이저 가공 헤드(10A)는, 다이크로익 미러(15)와, 측정부(16)와, 관찰부(17)와, 구동부(18)와, 회로부(19)를 더 구비하고 있다.
다이크로익 미러(15)는, 직선(A2) 상에서, 결상 광학계(35)와 집광부(14)와의 사이에 배치되어 있다. 즉, 다이크로익 미러(15)는, 케이스(11) 내에서, 조정부(13)와 집광부(14)와의 사이에 배치되어 있다. 다이크로익 미러(15)는, 제4 벽부(24)측에서 칸막이 벽부(29)에 장착되어 있다. 다이크로익 미러(15)는, 레이저광(L1)을 투과시킨다. 다이크로익 미러(15)는, 비점수차(非点收差)를 억제하는 관점에서는, 예를 들면, 큐브형, 또는, 비틀림의 관계를 가지도록 배치된 2매의 플레이트형이 바람직하다.
측정부(16)는, 케이스(11) 내에서, 조정부(13)에 대해서 제1 벽부(21)측(일방의 벽부측과는 반대측)에 배치되어 있다. 측정부(16)는, 제4 벽부(24)측에서 칸막이 벽부(29)에 장착되어 있다. 측정부(16)는, 대상물(100)의 표면(예를 들면, 레이저광(L1)이 입사하는 측의 표면)과 집광부(14)와의 거리를 측정하기 위한 측정광(L10)을 출력하고, 집광부(14)를 거쳐, 대상물(100)의 표면에서 반사된 측정광(L10)을 검출한다. 즉, 측정부(16)로부터 출력된 측정광(L10)은, 집광부(14)를 거쳐 대상물(100)의 표면에 조사되고, 대상물(100)의 표면에서 반사된 측정광(L10)은, 집광부(14)를 거쳐 측정부(16)에서 검출된다.
보다 구체적으로는, 측정부(16)로부터 출력된 측정광(L10)은, 제4 벽부(24)측에서 칸막이 벽부(29)에 장착된 빔 스플리터(20), 및 다이크로익 미러(15)에서 순차적으로 반사되어, 집광부(14)로부터 케이스(11) 밖으로 출사된다. 대상물(100)의 표면에서 반사된 측정광(L10)은, 집광부(14)로부터 케이스(11) 내에 입사하여 다이크로익 미러(15) 및 빔 스플리터(20)에서 순차적으로 반사되고, 측정부(16)에 입사되어, 측정부(16)에서 검출된다.
관찰부(17)는, 케이스(11) 내에서, 조정부(13)에 대해서 제1 벽부(21)측(일방의 벽부측과는 반대측)에 배치되어 있다. 관찰부(17)는, 제4 벽부(24)측에서 칸막이 벽부(29)에 장착되어 있다. 관찰부(17)는, 대상물(100)의 표면(예를 들면, 레이저광(L1)이 입사하는 측의 표면)을 관찰하기 위한 관찰광(L20)을 출력하고, 집광부(14)를 거쳐, 대상물(100)의 표면에서 반사된 관찰광(L20)을 검출한다. 즉, 관찰부(17)로부터 출력된 관찰광(L20)은, 집광부(14)를 거쳐 대상물(100)의 표면에 조사되고, 대상물(100)의 표면에서 반사된 관찰광(L20)은, 집광부(14)를 거쳐 관찰부(17)에서 검출된다.
보다 구체적으로는, 관찰부(17)로부터 출력된 관찰광(L20)은, 빔 스플리터(20)를 투과하여 다이크로익 미러(15)에서 반사되고, 집광부(14)로부터 케이스(11) 밖으로 출사된다. 대상물(100)의 표면에서 반사된 관찰광(L20)은, 집광부(14)로부터 케이스(11) 내에 입사하여 다이크로익 미러(15)에서 반사되고, 빔 스플리터(20)를 투과하여 관찰부(17)에 입사되며, 관찰부(17)에서 검출된다. 또, 레이저광(L1), 측정광(L10) 및 관찰광(L20) 각각의 파장은, 서로 다르다(적어도 각각의 중심 파장이 서로 어긋나 있다).
구동부(18)는, 제4 벽부(24)측에서 칸막이 벽부(29)에 장착되어 있다. 구동부(18)는, 예를 들면 압전 소자의 구동력에 의해서, 제6 벽부(26)에 배치된 집광부(14)를 Z방향을 따라서 이동시킨다.
회로부(19)는, 케이스(11) 내에서, 칸막이 벽부(29)에 대해서 제3 벽부(23)측에 배치되어 있다. 즉, 회로부(19)는, 케이스(11) 내에서, 조정부(13), 측정부(16) 및 관찰부(17)에 대해서 제3 벽부(23)측에 배치되어 있다. 회로부(19)는, 칸막이 벽부(29)로부터 이간하고 있다. 회로부(19)는, 예를 들면, 복수의 회로 기판이다. 회로부(19)는, 측정부(16)로부터 출력된 신호, 및 반사형 공간 광 변조기(34)에 입력하는 신호를 처리한다. 회로부(19)는, 측정부(16)로부터 출력된 신호에 근거하여 구동부(18)를 제어한다. 일 예로서, 회로부(19)는, 측정부(16)로부터 출력된 신호에 근거하여, 대상물(100)의 표면과 집광부(14)와의 거리가 일정하게 유지되도록(즉, 대상물(100)의 표면과 레이저광(L1)의 집광점과의 거리가 일정하게 유지되도록), 구동부(18)를 제어한다. 또, 케이스(11)에는, 회로부(19)를 제어부(9)(도 1 참조) 등에 전기적으로 접속하기 위한 배선이 접속되는 커넥터(도시 생략)가 마련되어 있다.
레이저 가공 헤드(10B)는, 레이저 가공 헤드(10A)와 마찬가지로, 케이스(11)와, 입사부(12)와, 조정부(13)와, 집광부(14)와, 다이크로익 미러(15)와, 측정부(16)와, 관찰부(17)와, 구동부(18)와, 회로부(19)를 구비하고 있다. 다만, 레이저 가공 헤드(10B)의 각 구성은, 도 2에 나타내어지는 바와 같이, 1쌍의 장착부(65, 66) 사이의 중점을 통과하고 또한 Y방향에 수직인 가상 평면에 관해서, 레이저 가공 헤드(10A)의 각 구성과 면대칭의 관계를 가지도록, 배치되어 있다.
예를 들면, 레이저 가공 헤드(10A)의 케이스(제1 케이스)(11)는, 제4 벽부(24)가 제3 벽부(23)에 대해서 레이저 가공 헤드(10B)측에 위치하고 또한 제6 벽부(26)가 제5 벽부(25)에 대해서 지지부(7)측에 위치하도록, 장착부(65)에 장착되어 있다. 이것에 대해, 레이저 가공 헤드(10B)의 케이스(제2 케이스)(11)는, 제4 벽부(24)가 제3 벽부(23)에 대해서 레이저 가공 헤드(10A)측에 위치하고 또한 제6 벽부(26)가 제5 벽부(25)에 대해서 지지부(7)측에 위치하도록, 장착부(66)에 장착되어 있다.
레이저 가공 헤드(10B)의 케이스(11)는, 제3 벽부(23)가 장착부(66)측에 배치된 상태로 케이스(11)가 장착부(66)에 장착되도록, 구성되어 있다. 구체적으로는, 다음과 같다. 장착부(66)는, 베이스 플레이트(66a)와, 장착 플레이트(66b)를 가지고 있다. 베이스 플레이트(66a)는, 이동부(63)에 마련된 레일에 장착되어 있다. 장착 플레이트(66b)는, 베이스 플레이트(66a)에서의 레이저 가공 헤드(10A)측의 단부에 세워 마련되어 있다. 레이저 가공 헤드(10B)의 케이스(11)는, 제3 벽부(23)가 장착 플레이트(66b)에 접촉한 상태로, 장착부(66)에 장착되어 있다. 레이저 가공 헤드(10B)의 케이스(11)는, 장착부(66)에 대해서 착탈 가능하다.
[작용 및 효과]
레이저 가공 헤드(10A)에서는, 레이저광(L1)을 출력하는 광원이 케이스(11) 내에 마련되어 있지 않기 때문에, 케이스(11)의 소형화를 도모할 수 있다. 게다가, 케이스(11)에서, 제3 벽부(23)와 제4 벽부(24)와의 거리가 제1 벽부(21)와 제2 벽부(22)와의 거리보다도 작고, 제6 벽부(26)에 배치된 집광부(14)가 Y방향에서 제4 벽부(24)측으로 치우쳐 있다. 이것에 의해, 제3 벽부(23) 및 제4 벽부(24)가 서로 대향하는 Y방향을 따라서 케이스(11)를 이동시키는 경우에, 예를 들면, 제4 벽부(24)측에 다른 구성(예를 들면, 레이저 가공 헤드(10B))이 존재했다고 해도, 해당 다른 구성에 집광부(14)를 가까이 할 수 있다. 또, 제3 벽부(23)와 제4 벽부(24)와의 거리가 제1 벽부(21)와 제2 벽부(22)와의 거리보다도 작기 때문에, 제3 벽부(23) 및 제4 벽부(24)가 서로 대향하는 Y방향을 따라서 케이스(11)를 이동시키는 경우에, 케이스(11)가 점유하는 공간을 작게 할 수 있다. 따라서, 레이저 가공 헤드(10A)는, 집광부(14)를 그 광축에 수직인 방향을 따라서 이동시키는데 적합하다.
또, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 입사부(12)가, 제5 벽부(25)에 마련되어 있고, Y방향에서 제4 벽부(24)측으로 치우쳐 있다. 이것에 의해, 케이스(11) 내의 영역 중 조정부(13)에 대해서 제3 벽부(23)측의 영역에 다른 구성(예를 들면, 회로부(19))을 배치하는 등, 해당 영역을 유효하게 이용할 수 있다.
또, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 회로부(19)가, 케이스(11) 내에서, 조정부(13)에 대해서 제3 벽부(23)측에 배치되어 있다. 이것에 의해, 케이스(11) 내의 영역 중 조정부(13)에 대해서 제3 벽부(23)측의 영역을 유효하게 이용할 수 있다.
또, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 조정부(13)가, 케이스(11) 내에서, 칸막이 벽부(29)에 대해서 제4 벽부(24)측에 배치되어 있고, 회로부(19)가, 케이스(11) 내에서, 칸막이 벽부(29)에 대해서 제3 벽부(23)측에 배치되어 있다. 이것에 의해, 회로부(19)에서 발생하는 열이 조정부(13)에 전해지기 어려워지기 때문에, 회로부(19)에서 발생하는 열에 의해서 조정부(13)에 변형이 생기는 것을 억제할 수 있어, 레이저광(L1)을 적절히 조정할 수 있다. 게다가, 예를 들면 공냉 또는 수냉 등에 의해서, 케이스(11) 내의 영역 중 제3 벽부(23)측의 영역에서 회로부(19)를 효율 좋게 냉각할 수 있다.
또, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 조정부(13)가 칸막이 벽부(29)에 장착되어 있다. 이것에 의해, 조정부(13)를 케이스(11) 내에서 확실히 또한 안정적으로 지지할 수 있다.
또, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 회로부(19)가 칸막이 벽부(29)로부터 이간하고 있다. 이것에 의해, 회로부(19)에서 발생하는 열이 칸막이 벽부(29)를 통해서 조정부(13)에 전해지는 것을 보다 확실히 억제할 수 있다.
또, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 집광부(14)가, X방향에서 제2 벽부(22)측으로 치우쳐 있다. 이것에 의해, 집광부(14)의 광축에 수직인 방향을 따라서 케이스(11)를 이동시키는 경우에, 예를 들면, 제2 벽부(22)측에 다른 구성이 존재했다고 해도, 해당 다른 구성에 집광부(14)를 가까이 할 수 있다.
또, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 입사부(12)가, 제5 벽부(25)에 마련되어 있고, X방향에서 제2 벽부(22)측으로 치우쳐 있다. 이것에 의해, 케이스(11) 내의 영역 중 조정부(13)에 대해서 제1 벽부(21)측의 영역에 다른 구성(예를 들면, 측정부(16) 및 관찰부(17))을 배치하는 등, 해당 영역을 유효하게 이용할 수 있다.
또, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 측정부(16) 및 관찰부(17)가, 케이스(11) 내의 영역 중 조정부(13)에 대해서 제1 벽부(21)측의 영역에 배치되어 있고, 회로부(19)가, 케이스(11) 내의 영역 중 조정부(13)에 대해서 제3 벽부(23)측에 배치되어 있고, 다이크로익 미러(15)가, 케이스(11) 내에서 조정부(13)와 집광부(14)와의 사이에 배치되어 있다. 이것에 의해, 케이스(11) 내의 영역을 유효하게 이용할 수 있다. 게다가, 레이저 가공 장치(1)에서, 대상물(100)의 표면과 집광부(14)와의 거리의 측정 결과에 근거한 가공이 가능해진다. 또, 레이저 가공 장치(1)에서, 대상물(100)의 표면의 관찰 결과에 근거한 가공이 가능해진다.
또, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 회로부(19)가, 측정부(16)로부터 출력된 신호에 근거하여 구동부(18)를 제어한다. 이것에 의해, 대상물(100)의 표면과 집광부(14)와의 거리의 측정 결과에 근거하여 레이저광(L1)의 집광점의 위치를 조정할 수 있다.
또, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 입사부(12), 그리고 조정부(13)의 어테뉴에이터(31), 빔 익스팬더(32) 및 미러(33)가, Z방향을 따라서 연장되는 직선(A1) 상에 배치되어 있고, 조정부(13)의 반사형 공간 광 변조기(34), 결상 광학계(35) 및 집광부(14), 및 집광부(14)가, Z방향을 따라서 연장되는 직선(A2) 상에 배치되어 있다. 이것에 의해, 어테뉴에이터(31), 빔 익스팬더(32), 반사형 공간 광 변조기(34) 및 결상 광학계(35)를 가지는 조정부(13)를 컴팩트하게 구성할 수 있다.
또, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 직선(A1)이, 직선(A2)에 대해서 제2 벽부(22)측에 위치하고 있다. 이것에 의해, 케이스(11) 내의 영역 중 조정부(13)에 대해서 제1 벽부(21)측의 영역에서, 집광부(14)를 이용한 다른 광학계(예를 들면, 측정부(16) 및 관찰부(17))를 구성하는 경우에, 해당 다른 광학계의 구성의 자유도를 향상시킬 수 있다.
이상의 작용 및 효과는, 레이저 가공 헤드(10B)에 의해서도 동일하게 나타내어진다.
또, 레이저 가공 장치(1)에서는, 레이저 가공 헤드(10A)의 집광부(14)가, 레이저 가공 헤드(10A)의 케이스(11)에서 레이저 가공 헤드(10B)측으로 치우쳐 있고, 레이저 가공 헤드(10B)의 집광부(14)가, 레이저 가공 헤드(10B)의 케이스(11)에서 레이저 가공 헤드(10A)측으로 치우쳐 있다. 이것에 의해, 1쌍의 레이저 가공 헤드(10A, 10B) 각각을 Y방향을 따라서 이동시키는 경우에, 레이저 가공 헤드(10A)의 집광부(14)와 레이저 가공 헤드(10B)의 집광부(14)를 서로 가까이 할 수 있다. 또, 1쌍의 레이저 가공 헤드(10A, 10B) 각각을 Y방향을 따라서 이동시키는 경우에, 1쌍의 레이저 가공 헤드(10A, 10B) 각각이 점유하는 공간을 작게 할 수 있다. 따라서, 레이저 가공 장치(1)에 의하면, 대상물(100)을 효율 좋게 가공할 수 있다.
또, 레이저 가공 장치(1)에서는, 1쌍의 장착부(65, 66) 각각이, Y방향 및 Z방향 각각을 따라 이동한다. 이것에 의해, 대상물(100)을 보다 효율 좋게 가공할 수 있다.
또, 레이저 가공 장치(1)에서는, 지지부(7)가, X방향 및 Y방향 각각을 따라 이동하고, Z방향에 평행한 축선을 중심선으로 하여 회전한다. 이것에 의해, 대상물(100)을 보다 효율 좋게 가공할 수 있다.
[변형예]
본 개시는, 상술한 실시 형태에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 6에 나타내어지는 바와 같이, 입사부(12), 조정부(13) 및 집광부(14)는, Z방향을 따라서 연장되는 직선(A) 상에 배치되어 있어도 괜찮다. 이것에 의하면, 조정부(13)를 컴팩트하게 구성할 수 있다. 그 경우, 조정부(13)는, 반사형 공간 광 변조기(34) 및 결상 광학계(35)를 가지지 않아도 좋다. 또, 조정부(13)는, 어테뉴에이터(31) 및 빔 익스팬더(32)를 가지고 있어도 괜찮다. 이것에 의하면, 어테뉴에이터(31) 및 빔 익스팬더(32)를 가지는 조정부(13)를 컴팩트하게 구성할 수 있다. 또, 어테뉴에이터(31) 및 빔 익스팬더(32)의 배열의 순서는, 반대라도 좋다.
또, 케이스(11)는, 제1 벽부(21), 제2 벽부(22), 제3 벽부(23) 및 제5 벽부(25) 중 적어도 1개가 레이저 가공 장치(1)의 장착부(65)(또는 장착부(66))측에 배치된 상태로 케이스(11)가 장착부(65)(또는 장착부(66))에 장착되도록, 구성되어 있으면 좋다. 또, 집광부(14)는, 적어도 Y방향에서 제4 벽부(24)측으로 치우쳐 있으면 좋다. 이들에 의하면, Y방향을 따라서 케이스(11)를 이동시키는 경우에, 예를 들면, 제4 벽부(24)측에 다른 구성이 존재했다고 해도, 해당 다른 구성에 집광부(14)를 가까이 할 수 있다. 또, Y방향을 따라서 케이스(11)를 이동시키는 경우에, 케이스(11)가 점유하는 공간을 작게 할 수 있다. 또, Z방향을 따라서 케이스(11)를 이동시키는 경우에, 예를 들면, 대상물(100)에 집광부(14)를 가까이 할 수 있다.
또, 집광부(14)는, X방향에서 제1 벽부(21)측으로 치우쳐 있어도 괜찮다. 이것에 의하면, 집광부(14)의 광축에 수직인 방향을 따라서 케이스(11)를 이동시키는 경우에, 예를 들면, 제1 벽부(21)측에 다른 구성이 존재했다고 해도, 해당 다른 구성에 집광부(14)를 가까이 할 수 있다. 그 경우, 입사부(12)는, X방향에서 제1 벽부(21)측으로 치우쳐 있어도 괜찮다. 이것에 의하면, 케이스(11) 내의 영역 중 조정부(13)에 대해서 제2 벽부(22)측의 영역에 다른 구성(예를 들면, 측정부(16) 및 관찰부(17))을 배치하는 등, 해당 영역을 유효하게 이용할 수 있다.
회로부(19)는, 측정부(16)로부터 출력된 신호, 및/또는, 반사형 공간 광 변조기(34)에 입력하는 신호를 처리하는 것에 한정되지 않고, 레이저 가공 헤드에서 어떠한 신호를 처리하는 것이면 좋다.
또, 광원 유닛(8)의 출사부(81a)로부터 레이저 가공 헤드(10A)의 입사부(12)로의 레이저광(L1)의 도광(導光), 및 광원 유닛(8)의 출사부(82a)로부터 레이저 가공 헤드(10B)의 입사부(12)로의 레이저광(L2)의 도광 중 적어도 하나는, 미러에 의해서 실시되어도 괜찮다. 도 7은, 레이저광(L1)이 미러에 의해서 도광되는 레이저 가공 장치(1)의 일부분의 정면도이다. 도 7에 나타내어지는 구성에서는, 광원(81)은, Y방향에서 이동부(63)의 측방(이동부(64)와는 반대측)에 위치하도록 고정부(61)에 장착되어 있다. 광원(81)의 출사부(81a)는, 이동부(63)측을 향하고 있다. 이동부(63)에는, 레이저광(L1)을 반사하는 미러(3)가 장착되어 있다. 미러(3)는, Y방향에서 광원(81)의 출사부(81a)와 대향하고 또한 Z방향에서 레이저 가공 헤드(10A)의 입사부(12)와 대향하도록, 이동부(63)에 장착되어 있다. 광원(81)의 출사부(81a)로부터 출사된 레이저광(L1)은, 미러(3)에서 반사되고, 레이저 가공 헤드(10A)의 입사부(12)에 입사한다. 또, 광원(81)은, 장치 프레임(1a)에 장착되어 있어도 괜찮다.
도 7에 나타내어지는 구성에서는, 이동부(63)가 Y방향을 따라서 이동해도, Y방향에서 미러(3)가 광원(81)의 출사부(81a)와 대향하는 상태가 유지된다. 또, 장착부(65)가 Z방향을 따라서 이동해도, Z방향에서 미러(3)가 레이저 가공 헤드(10A)의 입사부(12)와 대향하는 상태가 유지된다. 따라서, 레이저 가공 헤드(10A)의 위치에 의하지 않고, 광원(81)의 출사부(81a)로부터 출사된 레이저광(L1)을, 레이저 가공 헤드(10A)의 입사부(12)에 확실히 입사시킬 수 있다. 게다가, 광 파이버(2)에 의한 도광이 곤란한 고출력 장단 펄스 레이저 등의 광원을 이용할 수도 있다.
또, 도 7에 나타내어지는 구성에서는, 미러(3)는, 각도 조정 및 위치 조정 중 적어도 1개가 가능해지도록, 이동부(63)에 장착되어 있어도 괜찮다. 이것에 의하면, 광원(81)의 출사부(81a)로부터 출사된 레이저광(L1)을, 레이저 가공 헤드(10A)의 입사부(12)에, 보다 확실히 입사시킬 수 있다.
또, 광원 유닛(8)은, 1개의 광원을 가지는 것이라도 좋다. 그 경우, 광원 유닛(8)은, 1개의 광원으로부터 출력된 레이저광의 일부를 출사부(81a)로부터 출사 시키고 또한 해당 레이저광의 잔부를 출사부(82a)로부터 출사시키도록, 구성되어 있으면 좋다.
또, 레이저 가공 장치(1)는, 1개의 레이저 가공 헤드(10A)를 구비하고 있어도 괜찮다. 1개의 레이저 가공 헤드(10A)를 구비하는 레이저 가공 장치(1)에서도, 집광부(14)의 광축에 수직인 Y방향을 따라서 케이스(11)를 이동시키는 경우에, 예를 들면, 제4 벽부(24)측에 다른 구성이 존재했다고 해도, 해당 다른 구성에 집광부(14)를 가까이 할 수 있다. 또, Y방향을 따라서 케이스(11)를 이동시키는 경우에, 케이스(11)가 점유하는 공간을 작게 할 수 있다. 따라서, 1개의 레이저 가공 헤드(10A)를 구비하는 레이저 가공 장치(1)에 의해서도, 대상물(100)을 효율 좋게 가공할 수 있다. 또, 1개의 레이저 가공 헤드(10A)를 구비하는 레이저 가공 장치(1)에서, 장착부(65)가 Z방향을 따라서 이동하면, 대상물(100)을 보다 효율 좋게 가공할 수 있다. 또, 1개의 레이저 가공 헤드(10A)를 구비하는 레이저 가공 장치(1)에서, 지지부(7)가, X방향을 따라서 이동하고, Z방향에 평행한 축선을 중심선으로 하여 회전하면, 대상물(100)을 보다 효율 좋게 가공할 수 있다.
또, 레이저 가공 장치(1)는, 3개 이상의 레이저 가공 헤드를 구비하고 있어도 괜찮다. 도 8은, 2쌍의 레이저 가공 헤드를 구비하는 레이저 가공 장치(1)의 사시도이다. 도 8에 나타내어지는 레이저 가공 장치(1)는, 복수의 이동 기구(200, 300, 400)와, 지지부(7)와, 1쌍의 레이저 가공 헤드(10A, 10B)와, 1쌍의 레이저 가공 헤드(10C, 10D)와, 광원 유닛(도시 생략)을 구비하고 있다.
이동 기구(200)는, X방향, Y방향 및 Z방향 각각의 방향을 따라서 지지부(7)를 이동시키고, Z방향에 평행한 축선을 중심선으로 하여 지지부(7)를 회전시킨다.
이동 기구(300)는, 고정부(301)와, 1쌍의 장착부(제1 장착부, 제2 장착부) (305, 306)를 가지고 있다. 고정부(301)는, 장치 프레임(도시 생략)에 장착되어 있다. 1쌍의 장착부(305, 306) 각각은, 고정부(301)에 마련된 레일에 장착되어 있고, 각각이 독립하여, Y방향을 따라서 이동할 수 있다.
이동 기구(400)는, 고정부(401)와, 1쌍의 장착부(제1 장착부, 제2 장착부) (405, 406)를 가지고 있다. 고정부(401)는, 장치 프레임(도시 생략)에 장착되어 있다. 1쌍의 장착부(405, 406) 각각은, 고정부(401)에 마련된 레일에 장착되어 있고, 각각이 독립하여, X방향을 따라서 이동할 수 있다. 또, 고정부(401)의 레일은, 고정부(301)의 레일과 입체적으로 교차하도록 배치되어 있다.
레이저 가공 헤드(10A)는, 이동 기구(300)의 장착부(305)에 장착되어 있다. 레이저 가공 헤드(10A)는, Z방향에서 지지부(7)와 대향한 상태에서, 지지부(7)에 지지된 대상물(100)에 레이저광을 조사한다. 레이저 가공 헤드(10A)로부터 출사되는 레이저광은, 광원 유닛(도시 생략)으로부터 광 파이버(2)에 의해서 도광된다. 레이저 가공 헤드(10B)는, 이동 기구(300)의 장착부(306)에 장착되어 있다. 레이저 가공 헤드(10B)는, Z방향에서 지지부(7)와 대향한 상태에서, 지지부(7)에 지지된 대상물(100)에 레이저광을 조사한다. 레이저 가공 헤드(10B)로부터 출사되는 레이저광은, 광원 유닛(도시 생략)으로부터 광 파이버(2)에 의해서 도광된다.
레이저 가공 헤드(10C)는, 이동 기구(400)의 장착부(405)에 장착되어 있다. 레이저 가공 헤드(10C)는, Z방향에서 지지부(7)와 대향한 상태에서, 지지부(7)에 지지된 대상물(100)에 레이저광을 조사한다. 레이저 가공 헤드(10C)로부터 출사되는 레이저광은, 광원 유닛(도시 생략)으로부터 광 파이버(2)에 의해서 도광된다. 레이저 가공 헤드(10D)는, 이동 기구(400)의 장착부(406)에 장착되어 있다. 레이저 가공 헤드(10D)는, Z방향에서 지지부(7)와 대향한 상태에서, 지지부(7)에 지지된 대상물(100)에 레이저광을 조사한다. 레이저 가공 헤드(10D)로부터 출사되는 레이저광은, 광원 유닛(도시 생략)으로부터 광 파이버(2)에 의해서 도광된다.
도 8에 나타내어지는 레이저 가공 장치(1)에서의 1쌍의 레이저 가공 헤드(10A, 10B)의 구성은, 도 1에 나타내어지는 레이저 가공 장치(1)에서의 1쌍의 레이저 가공 헤드(10A, 10B)의 구성과 동일하다. 도 8에 나타내어지는 레이저 가공 장치(1)에서의 1쌍의 레이저 가공 헤드(10C, 10D)의 구성은, 도 1에 나타내어지는 레이저 가공 장치(1)에서의 1쌍의 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 Z방향에 평행한 축선을 중심선으로 하여 90도 회전한 경우의 1쌍의 레이저 가공 헤드(10A, 10B)의 구성과 동일하다.
예를 들면, 레이저 가공 헤드(10C)의 케이스(제1 케이스)(11)는, 제4 벽부(24)가 제3 벽부(23)에 대해서 레이저 가공 헤드(10D)측에 위치하고 또한 제6 벽부(26)가 제5 벽부(25)에 대해서 지지부(7)측에 위치하도록, 장착부(65)에 장착되어 있다. 레이저 가공 헤드(10C)의 집광부(14)는, Y방향에서 제4 벽부(24)측(즉, 레이저 가공 헤드(10D)측)으로 치우쳐 있다.
레이저 가공 헤드(10D)의 케이스(제2 케이스)(11)는, 제4 벽부(24)가 제3 벽부(23)에 대해서 레이저 가공 헤드(10C)측에 위치하고 또한 제6 벽부(26)가 제5 벽부(25)에 대해서 지지부(7)측에 위치하도록, 장착부(66)에 장착되어 있다. 레이저 가공 헤드(10D)의 집광부(14)는, Y방향에서 제4 벽부(24)측(즉, 레이저 가공 헤드(10C)측)으로 치우쳐 있다.
이상에 의해, 도 8에 나타내어지는 레이저 가공 장치(1)에서는, 1쌍의 레이저 가공 헤드(10A, 10B) 각각을 Y방향을 따라서 이동시키는 경우에, 레이저 가공 헤드(10A)의 집광부(14)와 레이저 가공 헤드(10B)의 집광부(14)를 서로 가까이 할 수 있다. 또, 1쌍의 레이저 가공 헤드(10A, 10B) 각각을 Y방향을 따라서 이동시키는 경우에, 1쌍의 레이저 가공 헤드(10A, 10B) 각각이 점유하는 공간을 작게 할 수 있다. 또, 1쌍의 레이저 가공 헤드(10C, 10D) 각각을 X방향을 따라서 이동시키는 경우에, 레이저 가공 헤드(10C)의 집광부(14)와 레이저 가공 헤드(10D)의 집광부(14)를 서로 가까이 할 수 있다. 또, 1쌍의 레이저 가공 헤드(10C, 10D) 각각을 X방향을 따라서 이동시키는 경우에, 1쌍의 레이저 가공 헤드(10C, 10D) 각각이 점유하는 공간을 작게 할 수 있다.
또, 본 개시의 레이저 가공 헤드 및 레이저 가공 장치는, 대상물(100)의 내부에 개질 영역을 형성하기 위한 것에 한정되지 않고, 다른 레이저 가공을 실시하기 위한 것이라도 좋다.
마지막으로, 레이저 가공 장치(1)의 동작의 예에 대해 설명한다. 레이저 가공 장치(1)의 동작의 일 예는, 다음과 같다. 대상물(100)에는, X방향으로 연장됨과 아울러 Y방향으로 배열된 복수의 라인이 설정되어 있는 것으로 한다. 그러한 상태에서, 제어부(9)가, 하나의 라인에 대해서 레이저광(L1)을 X방향으로 스캔하는 제1 스캔 처리와, 다른 라인에 대해서 레이저광(L2)을 X방향으로 스캔하는 제2 스캔 처리를, 적어도 일부의 시간에서 중복하도록 실행한다. 특히, 제어부(9)는, 대상물(100)의 Y방향의 일방의 단부에 위치하는 라인으로부터 Y방향의 내측의 라인을 향해서 순서대로 제1 스캔 처리를 실행하면서, 대상물(100)의 Y방향의 타방의 단부에 위치하는 라인으로부터 Y방향의 내측의 라인을 향해서 순서대로 제2 스캔 처리를 실행할 수 있다. 이것에 의해, 스루풋(throughput)의 향상이 도모된다.
레이저 가공 장치(1)의 동작의 일 예는, 다음과 같다. 레이저 가공 장치(1)에서는, 제어부(9)가, 레이저 가공 헤드(10A, 10B)가 하나의 라인 상에 배열된 제1 상태에서, 레이저광(L1)의 집광점을 Z방향에서의 제1 위치에 위치시키면서 레이저광(L1)을 해당 하나의 라인에 대해서 X방향으로 스캔하는 제1 스캔 처리와, 제1 상태에서, 레이저광(L2)의 집광점을 Z방향에서의 제2 위치(제1 위치보다도 입사면측의 위치)에 위치시키면서 레이저광(L2)을 해당 하나의 라인에 대해서 X방향으로 스캔하는 제2 스캔 처리를 실행한다. 이 때, 제어부(9)는, 레이저광(L2)의 집광점을 레이저광(L1)의 집광점보다도 소정 거리 이상 X방향과 반대 방향으로 이간한 위치로 하면서, 제1 스캔 처리 및 제2 스캔 처리를 실행한다. 소정 거리는, 예를 들면 300μm이다. 이것에 의해, 스루풋을 향상시키면서, 개질 영역으로부터 균열을 충분히 진전시킬 수 있다.
레이저 가공 장치(1)의 동작의 일 예는, 다음과 같다. 제어부(9)가, 하나의 라인에 대해서 레이저광(L1)을 X방향으로 스캔하는 제1 스캔 처리와, 다른 라인에 대해서 레이저광(L2)을 X방향으로 스캔하는 제2 스캔 처리를, 적어도 일부의 시간에서 중복하도록 실행함과 아울러, 제2 스캔 처리만을 실행하고 있을 때에, 가공이 완료한 라인을 포함하는 대상물(100)의 영역을, 레이저 가공 헤드(10A)와 함께 가동하게 된 촬상 유닛에 의해 촬상하는 촬상 처리를 실행한다. 촬상 처리에서는, 대상물(100)을 투과하는 광(예를 들면 근적외 영역의 광)이 이용된다. 이것에 의해, 제1 스캔 처리가 행해지지 않는 시간을 이용하여, 비파괴에 의한 레이저 가공의 성공 여부를 확인할 수 있다.
레이저 가공 장치(1)의 동작의 일 예는, 다음과 같다. 레이저 가공 장치(1)는, 대상물(100)에서 일부분을 박리하는 박리 가공을 실시한다. 예를 들면 박리 가공에서는, 지지부(7)를 회전하면서, 레이저 가공 헤드(10A, 10B)로부터 레이저광(L1, L2)을 각각 조사함과 아울러, 해당 레이저광(L1, L2)의 집광점 각각의 수평 방향에서의 이동을 제어하는 것에 의해, 대상물(100)의 내부에서 가상면을 따라서 개질 영역을 형성한다. 그 결과, 가상면에 걸치는 해당 개질 영역을 경계로 하여, 대상물(100)의 일부를 박리 가능해진다.
레이저 가공 장치(1)의 동작의 일 예는, 다음과 같다. 레이저 가공 장치(1)는, 대상물(100)에서 불요(不要) 부분을 제거하는 트리밍 가공을 실시한다. 예를 들면 트리밍 가공에서는, 지지부(7)를 회전하면서, 대상물(100)에서의 유효 영역의 둘레 가장자리를 따른 위치에 집광점을 위치시킨 상태에서, 지지부(7)의 회전 정보에 근거하여 레이저 가공 헤드(10A, 10B)에서의 레이저광(L1, L2)의 조사의 개시 및 정지를 제어하는 것에 의해, 대상물(100)에서의 유효 영역의 둘레 가장자리를 따라서 개질 영역을 형성한다. 그 결과, 예를 들면 지그 또는 에어에 의해, 해당 개질 영역을 경계로 하여 불요 부분을 제거할 수 있게 된다.
레이저 가공 장치(1)의 동작의 일 예는, 다음과 같다. 표면측에 기능 소자층을 가지는 대상물(100)에 대해서, 대상물(100)의 이면으로부터, 라인을 따라서 레이저광(L1)을 기능 소자층에 조사하고, 라인을 따라서 약화 영역을 기능 소자층에 형성한다. 대상물(100)의 이면으로부터, 라인을 따라서, 레이저광(L1)에 대해서 후행하도록, 레이저광(L1)의 펄스 폭보다도 짧은 펄스 폭의 레이저광(L2)을 대상물(100)의 내부에 조사한다. 레이저광(L2)의 조사에 의해, 해당 약화 영역을 이용하여, 대상물(100)의 표면에 이르는 균열이 라인을 따라서 확실히 형성된다.
1 - 레이저 가공 장치 7 - 지지부
8 - 광원 유닛
10A, 10B, 10C, 10D - 레이저 가공 헤드(제1 레이저 가공 헤드, 제2 레이저 가공 헤드)
11 - 케이스(제1 케이스, 제2 케이스)
12 - 입사부 13 - 조정부
14 - 집광부 14a - 입사 동면
15 - 다이크로익 미러 16 - 측정부
17 - 관찰부 18 - 구동부
19 - 회로부 21 - 제1 벽부
22 - 제2 벽부 23 - 제3 벽부
24 - 제4 벽부 25 - 제5 벽부
26 - 제6 벽부 29 - 칸막이 벽부
31 - 어테뉴에이터 32 - 빔 익스팬더
33 - 미러 34 - 반사형 공간 광 변조기
34a - 반사면 35 - 결상 광학계
65, 66, 305, 306, 405, 406 - 장착부(제1 장착부, 제2 장착부)

Claims (23)

  1. 제1 방향에서 서로 대향하는 제1 벽부 및 제2 벽부, 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향에서 서로 대향하는 제3 벽부 및 제4 벽부, 그리고 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 수직인 제3 방향에서 서로 대향하는 제5 벽부 및 제6 벽부를 가지는 케이스와,
    상기 케이스에 마련되고, 상기 케이스 내에 레이저광을 입사시키는 입사부와,
    상기 케이스 내에 배치되고, 상기 입사부로부터 입사한 상기 레이저광을 조정하는 조정부와,
    상기 케이스에 장착되고, 상기 조정부에 의해서 조정된 상기 레이저광을 집광하면서 상기 케이스 밖으로 출사시키는 집광부를 구비하며,
    상기 제3 벽부와 상기 제4 벽부와의 거리는, 상기 제1 벽부와 상기 제2 벽부와의 거리보다도 작고,
    상기 케이스는, 상기 제1 벽부, 상기 제2 벽부, 상기 제3 벽부 및 상기 제5 벽부 중 적어도 1개가 레이저 가공 장치의 장착부측에 배치된 상태로 상기 케이스가 상기 장착부에 장착되도록, 구성되어 있고,
    상기 집광부는, 상기 제6 벽부에 배치되어 있고, 상기 제2 방향에서 상기 제4 벽부측으로 치우쳐 있는 레이저 가공 헤드.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 입사부는, 상기 제5 벽부에 마련되어 있고, 상기 제2 방향에서 상기 제4 벽부측으로 치우쳐 있는 레이저 가공 헤드.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 케이스 내에서, 상기 조정부에 대해서 상기 제3 벽부측에 배치된 회로부를 더 구비하는 레이저 가공 헤드.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 케이스 내에는, 상기 케이스 내의 영역을 상기 제3 벽부측의 영역과 상기 제4 벽부측의 영역으로 나누는 칸막이 벽부가 마련되어 있고,
    상기 조정부는, 상기 케이스 내에서, 상기 칸막이 벽부에 대해서 상기 제4 벽부측에 배치되어 있고,
    상기 회로부는, 상기 케이스 내에서, 상기 칸막이 벽부에 대해서 상기 제3 벽부측에 배치되어 있는 레이저 가공 헤드.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 조정부는, 상기 칸막이 벽부에 장착되어 있는 레이저 가공 헤드.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 회로부는, 상기 칸막이 벽부로부터 이간하고 있는 레이저 가공 헤드.
  7. 청구항 3 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    대상물의 표면과 상기 집광부와의 거리를 측정하기 위한 측정광을 출력하고, 상기 집광부를 거쳐, 상기 대상물의 상기 표면에서 반사된 상기 측정광을 검출하는 측정부와,
    상기 측정광을 반사하고, 상기 레이저광을 투과시키는 다이크로익 미러를 더 구비하며,
    상기 회로부는, 상기 측정부로부터 출력된 신호를 처리하고,
    상기 다이크로익 미러는, 상기 케이스 내에서, 상기 조정부와 상기 집광부와의 사이에 배치되어 있는 레이저 가공 헤드.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 집광부는, 상기 제1 방향에서 상기 제1 벽부 또는 상기 제2 벽부 중 일방의 벽부측으로 치우쳐 있는 레이저 가공 헤드.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 입사부는, 상기 제5 벽부에 마련되어 있고, 상기 제1 방향에서 상기 일방의 벽부측으로 치우쳐 있는 레이저 가공 헤드.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 측정부는, 상기 케이스 내에서, 상기 조정부에 대해서 상기 일방의 벽부측과는 반대측에 배치되어 있는 레이저 가공 헤드.
  11. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
    대상물의 표면을 관찰하기 위한 관찰광을 출력하고, 상기 집광부를 거쳐, 상기 대상물의 상기 표면에서 반사된 상기 관찰광을 검출하는 관찰부를 더 구비하며,
    상기 관찰부는, 상기 케이스 내에서, 상기 조정부에 대해서 상기 일방의 벽부측과는 반대측에 배치되어 있는 레이저 가공 헤드.
  12. 청구항 7 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 집광부를 상기 제3 방향을 따라서 이동시키는 구동부를 더 구비하며,
    상기 회로부는, 상기 측정부로부터 출력된 상기 신호에 근거하여 상기 구동부를 제어하는 레이저 가공 헤드.
  13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조정부는, 상기 입사부로부터 입사한 상기 레이저광을 반사하는 미러, 상기 미러에서 반사된 상기 레이저광을 변조하는 반사형 공간 광 변조기, 및 상기 반사형 공간 광 변조기의 반사면과 상기 집광부의 입사 동면이 결상 관계에 있는 양측 텔레센트릭 광학계를 구성하는 결상 광학계를 가지며,
    상기 입사부 및 상기 미러는, 상기 제3 방향을 따라서 연장되는 제1 직선 상에 배치되어 있고,
    상기 반사형 공간 광 변조기, 상기 결상 광학계 및 상기 집광부는, 상기 제3 방향을 따라서 연장되는 제2 직선 상에 배치되어 있는 레이저 가공 헤드.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 집광부는, 상기 제1 방향에서 상기 제1 벽부 또는 상기 제2 벽부 중 일방의 벽부측으로 치우쳐 있고,
    상기 입사부는, 상기 제1 방향에서 상기 일방의 벽부측으로 치우쳐 있고,
    상기 제1 직선은, 상기 제2 직선에 대해서 상기 일방의 벽부측에 위치하고 있는 레이저 가공 헤드.
  15. 청구항 13 또는 청구항 14에 있어서,
    상기 조정부는, 상기 레이저광의 지름을 확대하는 빔 익스팬더를 더 가지며,
    상기 빔 익스팬더는, 상기 제1 직선 상에서, 상기 입사부와 상기 미러와의 사이에 배치되어 있는 레이저 가공 헤드.
  16. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입사부, 상기 조정부 및 상기 집광부는, 상기 제3 방향을 따라서 연장되는 직선 상에 배치되어 있는 레이저 가공 헤드.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 조정부는, 상기 레이저광의 출력을 조정하는 어테뉴에이터, 및 상기 레이저광의 지름을 확대하는 빔 익스팬더를 가지는 레이저 가공 헤드.
  18. 각각이 청구항 1 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 기재된 레이저 가공 헤드인 제1 레이저 가공 헤드 및 제2 레이저 가공 헤드와,
    상기 제1 레이저 가공 헤드의 상기 케이스가 장착된 상기 장착부인 제1 장착부와,
    상기 제2 레이저 가공 헤드의 상기 케이스가 장착된 상기 장착부인 제2 장착부와,
    상기 제1 레이저 가공 헤드의 상기 입사부 및 상기 제2 레이저 가공 헤드의 상기 입사부 각각에 입사시키는 상기 레이저광을 출력하는 광원 유닛과,
    대상물을 지지하는 지지부를 구비하며,
    상기 제1 장착부 및 상기 제2 장착부 각각은, 상기 제2 방향을 따라서 이동하고,
    상기 제1 레이저 가공 헤드의 상기 케이스인 제1 케이스는, 상기 제1 케이스의 상기 제4 벽부가 상기 제1 케이스의 상기 제3 벽부에 대해서 상기 제2 레이저 가공 헤드측에 위치하고 또한 상기 제1 케이스의 상기 제6 벽부가 상기 제1 케이스의 상기 제5 벽부에 대해서 상기 지지부측에 위치하도록, 상기 제1 장착부에 장착되어 있고,
    상기 제2 레이저 가공 헤드의 상기 케이스인 제2 케이스는, 상기 제2 케이스의 상기 제4 벽부가 상기 제2 케이스의 상기 제3 벽부에 대해서 상기 제1 레이저 가공 헤드측에 위치하고 또한 상기 제2 케이스의 상기 제6 벽부가 상기 제2 케이스의 상기 제5 벽부에 대해서 상기 지지부측에 위치하도록, 상기 제2 장착부에 장착되어 있는 레이저 가공 장치.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 제1 장착부 및 상기 제2 장착부 각각은, 상기 제3 방향을 따라서 이동하는 레이저 가공 장치.
  20. 청구항 18 또는 청구항 19에 있어서,
    상기 지지부는, 상기 제1 방향을 따라서 이동하고, 상기 제3 방향에 평행한 축선을 중심선으로 하여 회전하는 레이저 가공 장치.
  21. 청구항 1 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 기재된 레이저 가공 헤드와,
    상기 레이저 가공 헤드의 상기 케이스가 장착된 상기 장착부와,
    상기 레이저 가공 헤드의 상기 입사부에 입사시키는 상기 레이저광을 출력하는 광원 유닛과,
    대상물을 지지하는 지지부를 구비하며,
    상기 장착부는, 상기 제2 방향을 따라서 이동하는 레이저 가공 장치.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 장착부는, 상기 제3 방향을 따라서 이동하는 레이저 가공 장치.
  23. 청구항 21 또는 청구항 22에 있어서,
    상기 지지부는, 상기 제1 방향을 따라서 이동하고, 상기 제3 방향에 평행한 축선을 중심선으로 하여 회전하는 레이저 가공 장치.
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