KR20220109322A - 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법 - Google Patents

Abstract

레이저 가공 장치는, 대상물에 레이저 광을 조사하는 것에 의해, 대상물 내부에 개질 영역을 형성한다. 레이저 가공 장치는, 지지부와, 레이저 광원과, 표시부에 표시시킨 변조 패턴에 따라 레이저 광을 변조하는 공간 광 변조기와, 공간 광 변조기에서 변조된 레이저 광을 대상물에 집광하는 집광부와, 공간 광 변조기에서 변조된 레이저 광을 렌즈를 거쳐 수광하는 촬상부와, 공간 광 변조기에서 변조된 레이저 광의 콜리메이트 상태를 감시하는 감시 모드를 실행하는 감시 모드 실행부를 구비한다. 감시 모드에서는, 콜리메이트 상태에 따라 촬상부의 촬상 결과를 규칙적으로 변화시키는 감시용 패턴을, 공간 광 변조기의 표시부에 표시시킴과 아울러, 해당 공간 광 변조기에서 변조된 레이저 광에 대한 촬상부에 의한 촬상 결과에 관한 정보를 출력한다.

Description

레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법{LASER PROCESSING APPARATUS AND LASER PROCESSING METHOD}

본 개시는, 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법에 관한 것이다.

대상물에 레이저 광을 조사하는 것에 의해, 대상물의 내부에 개질 영역을 형성하는 레이저 가공 장치가 알려져 있다(예를 들어, 특개 2011-051011호 공보 참조). 이러한 레이저 가공 장치는, 대상물을 지지하는 지지부와, 레이저 광을 출사하는 레이저 광원과, 레이저 광원에서 출사된 레이저 광을 변조하는 공간 광 변조기와, 공간 광 변조기에서 변조된 레이저 광을 지지부에 지지된 대상물에 집광하는 집광부를 구비하고 있다.

상술한 바와 같은 레이저 가공장치에서는, 예를 들어 대상물의 내부에 개질 영역을 정밀도 좋게 형성하기 위해, 공간 광 변조기에서 변조된 레이저 광의 콜리메이트(collimate) 상태를 최적화하는 것이 중요하다. 이 점, 상술한 바와 같은 레이저 가공장치에서는, 예를 들어 레이저 광의 광로 상에 배치된 렌즈 등의 광학 부재를 광로에 따라 움직여 보지 않으면, 해당 콜리메이트 상태가 최적인지 판단하기 어렵다.

따라서, 본 개시는, 레이저 광의 콜리메이트 상태가 최적화되었는지 여부를 용이하게 판단할 수 있는 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치는, 대상물에 레이저 광을 조사하는 것에 의해, 대상물의 내부에 개질 영역을 형성하는 레이저 가공 장치로서, 대상물을 지지하는 지지부와, 레이저 광을 출사하는 레이저 광원과, 레이저 광원에서 출사된 레이저 광이 입사하는 표시부를 가지며, 표시부에 표시시킨 변조 패턴에 따라 레이저 광을 변조하는 공간 광 변조기와, 공간 광 변조기에서 변조된 레이저 광을, 지지부에 지지된 대상물에 집광하는 집광부와, 공간 광 변조기에서 변조된 레이저 광을 렌즈를 거쳐 수광하는 촬상부와, 공간 광 변조기에서 변조된 레이저 광의 콜리메이트 상태를 감시하는 감시 모드를 실행하는 감시 모드 실행부를 구비하고, 감시 모드에서는, 콜리메이트 상태에 따라 촬상부의 촬상 결과를 규칙적으로 변화시키는 변조 패턴인 감시용 패턴을, 공간 광 변조기의 표시부에 표시시킴과 아울러, 해당 공간 광 변조기에서 변조된 레이저 광에 대한 촬상부에 의한 촬상 결과에 관한 정보를 출력한다.

이 레이저 가공 장치에서는, 감시 모드가 실행되면, 감시용 패턴이 공간 광 변조기의 표시부에 표시되어 레이저 광이 변조되고, 그 레이저 광은 렌즈를 거쳐 촬상부에서 수광되고, 촬상부의 촬상 결과에 관한 정보가 출력된다. 촬상부의 촬상 결과는, 감시용 패턴에 의해 레이저 광의 콜리메이트 상태(이하, 간단하게 「콜리메이트 상태」 라고도 말함)에 따라 규칙적으로 변화하기 때문에, 출력된 촬상 결과에 관한 정보에 근거함으로써, 레이저 광의 광로 상에 배치된 렌즈 등을 움직이지 않고, 콜리메이트 상태가 어떠한 상태인지를 파악할 수 있다. 즉, 레이저 광의 콜리메이트 상태가 최적화되었는지 여부를 용이하게 판단할 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치에서, 감시용 패턴은, 콜리메이트 상태에 따라, 촬상부에서 촬상된 레이저 광의 빔 형상의 타원율이 변화하는 변조 패턴이어도 된다. 이 경우, 촬상부에서 촬상된 레이저 광의 빔 형상의 타원율에 근거함으로써, 콜리메이트 상태가 어떠한 상태인지를 파악할 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치에서, 감시용 패턴은, 콜리메이트 상태가 평행한 상태로부터 발산측 또는 수렴측으로 어긋난 경우에, 촬상부에서 촬상된 레이저 광의 빔 형상이 타원 형상이 되고, 또한, 콜리메이트 상태가 평행한 상태인 경우에, 촬상부에서 촬상된 레이저 광의 빔 형상이 진원 형상 또는 해당 타원 형상보다 진원에 가까운 형상이 되는 변조 패턴이어도 된다. 이 경우, 촬상부에서 촬상된 레이저 광의 빔 형상이 타원 형상인지, 진원 형상 또는 해당 타원 형상보다 진원에 가까운 형상인지에 근거함으로써, 콜리메이트 상태가 어떠한 상태인지를 파악할 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치에서, 감시용 패턴은, 레이저 광에 비점수차를 부여하는 변조 패턴인 비점수차 패턴이어도 된다. 이에 의해, 콜리메이트 상태가 평행한 상태로부터 발산측 또는 수렴측으로 어긋난 경우에, 촬상부에서 촬상된 레이저 광의 빔 형상이 타원 형상이 되고, 또한, 콜리메이트 상태가 평행한 상태인 경우에, 촬상부에서 촬상된 레이저 광의 빔 형상이 진원 형상 또는 해당 타원 형상보다 진원에 가까운 형상이 되는 것을, 구체적으로 실현할 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치에서, 감시용 패턴은, 실린드리칼 렌즈의 작용을 실현하도록 생성된 변조 패턴인 실린드리칼 렌즈 패턴이어도 된다. 이에 의해, 콜리메이트 상태가 평행한 상태로부터 발산측 또는 수렴측으로 어긋난 경우에, 촬상부에서 촬상된 레이저 광의 빔 형상이 타원 형상이 되고, 또한, 콜리메이트 상태가 평행한 상태인 경우에, 촬상부에서 촬상된 레이저 광의 빔 형상이 진원 형상 또는 해당 타원 형상보다 진원에 가까운 형상이 되는 것을, 구체적으로 실현할 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치에서, 감시 모드에서는, 촬상부의 촬상 결과에 관한 정보의 출력으로서, 촬상부에서 촬상된 레이저 광의 빔 형상의 타원율에 관한 정보를 출력해도 된다. 이 경우, 출력된 타원율에 관한 정보로부터, 콜리메이트 상태가 어떠한 상태인지를 파악할 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치에서, 타원율에 관한 정보는, 레이저 광의 광축에 직교하는 제1 방향에 있어서의 빔 형상의 폭과, 레이저 광의 광축 및 제1 방향에 직교하는 제2 방향에 있어서의 빔 형상의 폭을, 포함하고 있어도 된다. 이 경우, 제1 방향 및 제2 방향에서의 빔 형상의 폭으로부터, 콜리메이트 상태가 어떠한 상태인지를 파악할 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치에서, 감시용 패턴은, 콜리메이트 상태가 평행한 상태로부터 발산측 또는 수렴측으로 어긋날수록 타원율이 1로부터 멀어져 가도록 변화하는 변조 패턴이며, 감시 모드에서는, 촬상부에서 촬상된 레이저 광의 빔 형상의 타원율이 규정 범위 내인지 아닌지를 판정하고, 타원율이 규정 범위 외로 판정된 경우, 촬상부의 촬상 결과에 관한 정보의 출력으로서, 주의 환기의 통지를 출력해도 된다. 이에 의해, 예를 들어 콜리메이트 상태가 발산측 또는 수렴측으로 일정 이상 어긋나는 장치 이상이 발생한 경우에, 유저에게 주의를 환기할 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치에서, 감시용 패턴은, 콜리메이트 상태에 따라, 촬상부에서 촬상된 레이저 광의 강도에 대한 소정 방향에서의 라인 프로파일의 피크 수가 변화하는 변조 패턴이어도 된다. 이 경우, 촬상부에서 촬상된 레이저 광의 강도에 대한 소정 방향의 라인 프로파일의 피크 수(이하, 「라인 프로파일 피크 수」 라고도 함)에 근거함으로써, 콜리메이트 상태가 어떠한 상태인지를 파악할 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치에서, 감시용 패턴은, 레이저 광을, 집광점의 위치가 소정 방향 및 레이저 광의 광축 방향으로 서로 떨어진 적어도 2개의 분기 레이저 광으로 분기시키는 변조 패턴인 디포커스 패턴이어도 된다. 이에 의해, 콜리메이트 상태에 따라 라인 프로파일 피크 수가 변화하는 것을, 구체적으로 실현할 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치에서, 감시 모드 실행부는, 유저로부터의 입력을 접수하는 입력 접수부를 가지고 있고, 입력 접수부를 통해 감시 모드를 개시시키는 입력이 유저로부터 이루어진 경우, 감시 모드를 개시하여도 된다. 이것에 의해, 유저가 원하는 타이밍에 감시 모드를 실행할 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치에서, 감시 모드 실행부는, 촬상부의 촬상 결과에 관한 정보를 표시하는 정보 표시부를 갖고, 감시 모드에서는, 촬상부의 촬상 결과에 관한 정보의 출력으로서, 촬상부에서 촬상된 레이저 광의 빔 형상에 관한 화상을 정보 표시부에 표시하여도 된다. 이것에 의해, 정보 표시부에 표시된 빔 형상에 관한 화상으로부터, 콜리메이트 상태가 어떠한 상태인지를 파악할 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치는, 레이저 광의 광로에 있어서의 레이저 광원과 공간 광 변조기 사이에 배치되고, 콜리메이트 상태를 조정하는 콜리메이트 상태 조정부를 구비하고, 감시 모드에서는, 촬상부의 촬상 결과에 따라, 콜리메이트 상태가 평행한 상태가 되도록 콜리메이트 상태 조정부를 조정하기 위한 가이드를 통지하여도 된다. 이에 의해, 용이하게 콜리메이트 상태를 평행한 상태로 조정할 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치에서, 촬상부는, 레이저 광의 광로에 있어서의 공간 광 변조기와 집광부 사이에서 분기된 레이저 광의 일부를, 렌즈를 거쳐 수광하여도 된다. 이 경우, 공간 광 변조기와 집광부 사이에서 분기된 레이저 광의 일부를, 감시 모드에 이용할 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치에서, 촬상부는, 대상물에서 반사된 레이저 광을, 집광부 및 렌즈를 거쳐 수광하여도 된다. 이 경우, 대상물에서 반사된 레이저 광을, 감시 모드에 이용할 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치는, 대상물에 레이저 광을 조사하는 것에 의해, 대상물의 내부에 개질 영역을 형성하는 레이저 가공 장치로서, 대상물을 지지하는 지지부와, 레이저 광을 출사하는 레이저 광원과, 레이저 광원에서 출사된 레이저 광이 입사하는 표시부를 가지며, 표시부에 표시시킨 감시용 패턴에 따라 레이저 광을 변조하는 공간 광 변조기와, 공간 광 변조기에서 변조된 레이저 광을, 지지부에 지지된 대상물에 집광하는 집광부와, 공간 광 변조기에서 변조된 레이저 광을 렌즈를 거쳐 수광하는 촬상부와, 촬상부의 촬상 결과에 관한 정보를 표시하는 정보 표시부를 구비하고, 감시용 패턴은, 레이저 광의 콜리메이트 상태가 평행한 상태로부터 발산측 또는 수렴측으로 어긋난 경우에, 촬상부에서 촬상된 레이저 광의 빔 형상이 타원 형상이 되고, 또한, 콜리메이트 상태가 평행한 상태인 경우에, 촬상부에서 촬상된 레이저 광의 빔 형상이 진원 형상 또는 해당 타원 형상보다 진원에 가까운 형상이 되는 변조 패턴이며, 정보 표시부는, 촬상부에서 촬상된 레이저 광의 빔 형상의 타원율에 관한 정보를 표시한다.

이 레이저 가공 장치에서는, 감시 모드가 실행되면, 감시용 패턴이 공간 광 변조기의 표시부에 표시되어 레이저 광이 변조되고, 그 레이저 광은 렌즈를 거쳐 촬상부에서 수광되고, 촬상부에서 촬상된 레이저 광의 빔 형상의 타원율에 관한 정보가 정보 표시부에 표시된다. 촬상부에서 촬상된 레이저 광의 빔 형상의 타원율은, 감시용 패턴에 의해 콜리메이트 상태에 따라 규칙적으로 변화하기 때문에, 표시되는 해당 타원율에 관한 정보에 근거함으로써, 레이저 광의 광로 상에 배치된 렌즈 등을 움직이지 않고, 콜리메이트 상태가 어떠한 상태인지를 파악할 수 있다. 즉, 레이저 광의 콜리메이트 상태가 최적화되었는지 여부를 용이하게 판단할 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따른 레이저 가공 방법은, 대상물에 레이저 광을 조사하는 것에 의해, 대상물의 내부에 개질 영역을 형성하는 레이저 가공 방법으로서, 공간 광 변조기에서 변조된 레이저 광의 콜리메이트 상태를 감시하는 감시 스텝을 구비하고, 감시 스텝은, 콜리메이트 상태에 따라, 공간 광 변조기에서 변조된 레이저 광을 렌즈를 거쳐 수광하는 촬상부의 촬상 결과를 규칙적으로 변화시키는 변조 패턴인 감시용 패턴을, 공간 광 변조기의 표시부에 표시하는 제1 스텝과, 레이저 광원으로부터 레이저 광을 출사하고, 출사된 레이저 광을 공간 광 변조기의 표시부에 입사시키고, 표시부에 표시시킨 감시용 패턴에 따라 레이저 광을 변조함과 아울러, 변조된 레이저 광을 렌즈를 거쳐 촬상부에서 수광하는 제2 스텝과, 변조된 레이저 광에 대한 촬상부에 의한 촬상 결과에 관한 정보를 출력하는 제3 스텝을 갖는다.

이 레이저 가공 방법에서는, 감시 스텝에서, 감시용 패턴이 공간 광 변조기의 표시부에 표시되어 레이저 광이 변조되고, 그 레이저 광이 렌즈를 거쳐 촬상부에서 수광되고, 촬상부의 촬상 결과에 관한 정보가 출력된다. 촬상부의 촬상 결과는, 감시용 패턴에 의해 콜리메이트 상태에 따라 규칙적으로 변화하기 때문에, 출력된 해당 촬상 결과에 관한 정보에 근거함으로써, 레이저 광의 광로 상에 배치된 렌즈 등을 움직이지 않고, 콜리메이트 상태가 어떠한 상태인지를 파악할 수 있다. 즉, 레이저 광의 콜리메이트 상태가 최적화되었는지 여부를 용이하게 판단할 수 있다.

도 1은, 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치를 나타내는 구성도이다.
도 2는, 도 1의 빔 익스팬더(expander)를 나타내는 구성도이다.
도 3은, 비점수차 패턴의 예를 나타내는 도면이다.
도 4는, 도 1의 GUI 표시 화면의 예를 나타내는 도면이다.
도 5는, 실시 형태에 관한 레이저 가공 방법을 나타내는 순서도이다.
도 6은, 콜리메이트 상태와 촬상 결과 정보의 관계를 설명하는 도면이다.
도 7은, 변형 예에 관한 레이저 가공 장치를 나타내는 구성도이다.
도 8은, 변형 예에 관한 레이저 가공 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9는, 콜리메이트 상태와 촬상 결과 정보의 관계를 설명하는 도면이다.
도 10은, 디포커스 패턴에 의해 분기된 분기 레이저 광의 집광점을 설명하는 모식도이다.

이하, 실시 형태에 대해, 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 각 도면에서 동일 또는 상당 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 중복하는 설명은 생략한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 레이저 가공 장치(1)는, 지지부(2)와, 레이저 광원(3)과, 빔 익스팬더(4)와, 공간 광 변조기(5)와, 집광부(6)와, 프로파일 취득용 카메라(7)와, 스폿 관찰용 카메라(8)와, 관찰 카메라(9)와, 제어부(10)를 구비한다. 레이저 가공 장치(1)는, 대상물(11)에 레이저 광(L)을 조사함으로써, 대상물(11)에 개질 영역(12)을 형성하는 장치이다. 이하의 설명에서, 서로 직교하는 3 방향을, 각각, X 방향, Y 방향 및 Z 방향이라 칭한다. 본 실시 형태에서, X 방향은 제1 수평 방향이고, Y 방향은 제1 수평 방향에 수직인 제2 수평 방향이고, Z 방향은 연직 방향이다.

대상물(11)은, 원반 모양으로 형성된 웨이퍼이다. 대상물(11)은, 반도체 기판 상에 기능 소자층이 적층됨으로써 구성되어 있다. 반도체 기판은, 예를 들어, 실리콘 기판이다. 기능 소자층은, 반도체 기판 상에 매트릭스 모양으로 배열된 복수의 기능 소자를 포함한다. 각 기능 소자는, 예를 들어, 포토 다이오드 등의 수광 소자, 레이저 다이오드 등의 발광 소자, 메모리 등의 회로 소자 등이다. 대상물(11)에는, 라인(15)이 설정되어 있다. 라인(15)은 개질 영역(12)의 형성을 예정하는 라인이다. 예를 들어 라인(15)은, 대상물(11)의 두께 방향에서 보았을 경우 복수의 기능 소자의 각각의 사이를 통과하도록 격자 모양으로 연장하는 격자 라인을 포함해도 된다. 각 라인(15)은, 레이저 가공 장치(1)에 의해 대상물(11)에 설정된 가상적인 라인이다. 또한, 각 라인(15)은, 대상물(11)에 실제로 그어진 라인일 수 있다.

지지부(2)는, 예를 들어 대상물(11)에 붙여진 필름(도시 생략)을 흡착함으로써, 대상물(11)의 레이저 광 입사면으로서의 표면(11a)이 Z 방향과 직교하도록 대상물(11)을 지지한다. 지지부(2)는, X 방향 및 Y 방향의 각각의 방향을 따라 이동 가능하다. 지지부(2)는, Z 방향을 따른 회전축을 중심으로 회전 가능하다. 레이저 광원(3)은, 예를 들어 펄스 발진 방식에 의해, 레이저 광(L)을 출사한다. 레이저 광(L)은, 대상물(11)에 대하여 투과성을 가지고 있다. 레이저 광원(3)에서 출사된 레이저 광(L)은, 빔 익스팬더(4)에 입사한다.

빔 익스팬더(4)는, 레이저 광(L)의 직경을 조정하면서, 레이저 광(L)을 콜리메이트(평행화)한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 빔 익스팬더(4)는, 레이저 광(L)의 광축을 따라 배치된 복수의 렌즈(41, 42, 43)를 갖는다. 빔 익스팬더(4)는, 복수의 렌즈(41, 42, 43) 중 적어도 어느 하나가 레이저 광(L)의 광축을 따라 이동 가능하게 구성되어있다. 도시하는 예에서는, 렌즈(41)가 레이저 광(L)의 광축을 따라 이동 가능하다. 빔 익스팬더(4)는, 렌즈(41)를 광축 방향을 따라 이동시킴으로써, 레이저 광(L)의 콜리메이트 상태를 조정한다. 빔 익스팬더(4)는, 콜리메이트 상태 조정부를 구성한다. 빔 익스팬더(4)를 통과한 레이저 광(L)은 미러(M1, M2)를 거쳐 공간 광 변조기(5)에 입사한다. 레이저 광(L)의 콜리메이트 상태는, 레이저 광(L)이 확산하는 상태, 레이저 광이 수렴하는 상태, 및 레이저 광(L)이 확산 및 수렴하지 않는 평행한 상태를 포함한다. 콜리메이트 상태가 평행한 상태의 레이저 광(L)은 콜리메이트 광이라고도 칭해진다.

도 1로 돌아와, 공간 광 변조기(5)는, 레이저 가공 헤드(H) 내에 배치된다. 공간 광 변조기(5)는, 레이저 광원(3)으로부터 출사된 레이저 광(L)을 변조한다. 공간 광 변조기(5)는, 반사형 액정(LCOS: Liquid Crystal on Silicon)의 공간 광 변조기(SLM: Spatial Light Modulator)이다. 공간 광 변조기(5)는, 레이저 광(L)이 입사하는 액정층으로서의 표시부(51)를 갖고, 표시부(51)에 표시시킨 변조 패턴에 따라 레이저 광(L)을 변조한다. 공간 광 변조기(5)는, 레이저 광(L)을 반사하면서 변조한다.

공간 광 변조기(5)는, 표시부(51)의 화소마다 레이저 광(L)의 위상을 변화시킬 수 있다. 즉, 표시부(51)에 표시시킨 변조 패턴에 따른 위상 변조를 레이저 광(L)에 부여할 수 있다. 바꿔 말하면, 변조를 부여하는 홀로그램 패턴으로서의 변조 패턴을, 공간 광 변조기(5)의 표시부(51)에 표시시킨다. 변조 패턴에 입사하여 투과하는 레이저 광(L)은, 그 파면이 조정되고, 레이저 광(L)을 구성하는 각 광선에서 진행 방향에 직교하는 방향의 성분의 위상에 어긋남이 발생한다. 따라서, 공간 광 변조기(5)에 표시시키는 변조 패턴을 적절히 설정함으로써, 레이저 광(L)은 변조(예를 들어, 레이저 광(L)의 강도, 진폭, 위상, 편광 등이 변조) 가능하다.

공간 광 변조기(5)는, 제어부(10)에 의해 표시부(51)의 표시가 제어된다. 공간 광 변조기(5)는, 후술하는 바와 같이, 감시 모드(감시 스텝)에서 감시용 패턴을 변조 패턴으로서 표시부(51)에 표시시킴으로써, 레이저 광(L)의 콜리메이트 상태에 따라 스폿 관찰용 카메라(8)의 촬상 결과를 규칙적으로 변화시킨다.

집광부(6)는, 공간 광 변조기(5)에서 변조된 레이저 광(L)을, 지지부(2)에 지지된 대상물(11)에 집광한다. 본 실시 형태에서는, 공간 광 변조기(5)에 의해 반사된 레이저 광(L)은 다이크로익 미러(dichroic mirror)(M3)에 의해 Z 방향을 따라 하방으로 반사되어, 집광부(6)에 입사한다. 집광부(6)는, 이와 같이 입사한 레이저 광(L)을 대상물(11)에 집광한다. 집광부(6)는, 복수의 대물 렌즈를 포함하는 렌즈 유닛이 레이저 가공 헤드(H)의 저벽에 장착됨으로써 구성되어 있다.

프로파일 취득용 카메라(7)는, 다이크로익 미러(M3)를 투과하고 또한 다이크로익 미러(M4)에서 반사된 레이저 광(L)을 수광한다. 바꿔 말하면, 프로파일 취득용 카메라(7)는, 레이저 광(L)의 광로에 있어서의 공간 광 변조기(5)와 집광부(6) 사이에서 분기된 레이저 광의 일부를 수광한다. 프로파일 취득용 카메라(7)에서는, 그 촬상면에 집광부(6)의 입사 동면(入射瞳面)에서의 레이저 광(L)의 상이 전상(결상)된다. 집광부(6)의 입사 동면에서의 레이저 광(L)의 상은, 공간 광 변조기(5)에서 변조된 레이저 광(L)의 상이다. 따라서, 프로파일 취득용 카메라(7)에 의한 촬상 결과를 감시함으로써, 공간 광 변조기(5)의 동작 상태를 파악할 수 있다.

프로파일 취득용 카메라(7)는, 레이저 가공 헤드(H) 내에 배치된다. 프로파일 취득용 카메라(7)는, 제어부(10)에 접속되어 있다. 프로파일 취득용 카메라(7)는, 촬상한 화상을 제어부(10)에 출력한다. 프로파일 취득용 카메라(7)로서는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서가 이용된다.

스폿 관찰용 카메라(8)는, 다이크로익 미러(M4)를 투과하고 또한 미러(M5)에서 반사한 레이저 광(L)을, 렌즈(81)를 거쳐 수광한다. 바꿔 말하면, 스폿 관찰용 카메라(8)는, 레이저 광(L)의 광로에 있어서의 공간 광 변조기(5)와 집광부(6) 사이에서 분기된 레이저 광(L)의 일부를, 렌즈(81)에 의해 집광시켜 수광한다. 즉, 스폿 관찰용 카메라(8)는, 공간 광 변조기(5)에서 변조된 레이저 광(L)의 집광 상을 촬상할 수 있다. 집광 상은, 렌즈(81)에 의해 집광된 레이저 광(L)의 상(스폿 상)이다. 스폿 관찰용 카메라(8)는, 공간 광 변조기(5)에서 변조된 레이저 광(L)의 집광점을 촬상 가능하다.

렌즈(81)는, 입사된 레이저 광(L)을 스폿 관찰용 카메라(8)의 촬상면 상에 집광한다. 레이저 광(L)의 광축 방향에 있어서 렌즈(81)와 스폿 관찰용 카메라(8)의 촬상면과의 사이의 거리는, 렌즈(81)의 초점 거리(f)로 미리 조정되어 있다. 스폿 관찰용 카메라(8)는, 예를 들어 렌즈(81)의 설계값(f값)에 기초하여, 콜리메이트 광으로서의 레이저 광(L)이 렌즈(81)에 입사했을 때에 해당 레이저 광(L)의 집광점이 가장 좁혀지는 위치에 고정되어 있다.

스폿 관찰용 카메라(8)는, 레이저 가공 헤드(H) 내에 배치되어 있다. 스폿 관찰용 카메라(8)는, 제어부(10)에 접속되어 있다. 스폿 관찰용 카메라(8)는, 촬상한 화상을 제어부(10)에 출력한다. 스폿 관찰용 카메라(8)로서는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 CMOS 이미지 센서가 이용된다.

관찰 카메라(9)는, 가시광원(91)으로부터 출사된 가시광(V)에 의한 대상물(11)의 상을 촬상한다. 구체적으로는, 가시광원(91)으로부터 출사된 가시광(V)은, 다이크로익 미러(M6)에서 반사되어, 다이크로익 미러(M3)를 투과한 후, 집광부(6)를 거쳐 대상물(11)에 조사된다. 해당 가시광(V)은, 대상물(11)의 레이저 광 입사면인 표면(11a)에서 반사되어, 집광부(6) 및 다이크로익 미러(M3, M6)를 투과하고, 렌즈(92)를 거쳐 관찰 카메라(9)에서 수광된다. 가시광 V의 광로 상에는, 가시광(V)에 눈금선을 부여하는 레티클(도시하지 않음)이 마련되어 있다.

관찰 카메라(9)는, 레이저 가공 헤드(H) 내에 배치된다. 관찰 카메라(9)는, 제어부(10)에 접속되어 있다. 관찰 카메라(9)는, 촬상한 가시 화상을 제어부(10)에 출력한다. 관찰 카메라(9)로서는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 CMOS 이미지 센서가 사용된다.

제어부(10)는, 레이저 가공 장치(1)의 각부의 동작을 제어한다. 제어부(10)는, 프로세서, 메모리, 스토리지, 및 통신 디바이스 등을 포함하는 컴퓨터 장치로서 구성된다. 제어부(10)에서는, 프로세서가 메모리 등에 읽힌 소프트웨어(프로그램)를 실행하고, 메모리 및 스토리지에서의 데이터의 읽기 및 쓰기, 그리고 통신 디바이스에 의한 통신을 제어한다. 제어부(10)에는, 각종 데이터가 기억된다. 제어부는, GUI(Graphical User Interface)(20)를 갖는다.

GUI(20)는, 인터페이스부이다. GUI(20)는, 예를 들어 터치 패널, 키보드, 마우스, 마이크, 스피커, 태블릿형 단말기 및 모니터 등의 적어도 어느 하나를 포함한다. GUI(20)는, 예를 들어 터치 입력, 마우스 조작, 음성 입력 등의 적어도 어느 하나에 의해, 유저로부터의 각종 데이터의 입력을 접수할 수 있다. GUI(20)는, 그 표시 화면 상에 각종 정보를 표시 가능하다. GUI(20)는 스폿 관찰용 카메라(8)의 촬상 결과에 관한 정보를, 표시 화면에 표시한다. GUI(20)는, 입력 접수부 및 정보 표시부를 구성한다.

본 실시 형태에서는, 제어부(10)는, 공간 광 변조기(5)에서 변조된 레이저 광(L)의 콜리메이트 상태(이하, 간단하게 「콜리메이트 상태」 라고도 말함)를 감시하는 감시 모드를 실행한다. 제어부(10)는, GUI(20)를 통해 감시 모드를 시작시키는 입력이 유저로부터 이루어진 경우, 감시 모드를 시작한다. 제어부(10)는 감시 모드 실행부를 구성한다.

감시 모드에서는, 공간 광 변조기(5)의 표시부(51)에 감시용 패턴을 표시시킨다. 감시용 패턴은, 콜리메이트 상태에 따라 스폿 관찰용 카메라(8)의 촬상 결과를 규칙적으로 변화시키는 변조 패턴이다. 감시용 패턴은, 콜리메이트 상태에 의해서 스폿 관찰용 카메라(8)에서 촬상된 화상 상의 강도 분포가 변화하여, 콜리메이트 상태를 반영한 수치화가 가능한 위상 분포를 갖는다.

감시용 패턴은, 콜리메이트 상태에 따라 스폿 관찰용 카메라(8)에서 촬상된 레이저 광(L)의 빔 형상(집광 상의 형상)의 타원율이 변화하는 변조 패턴이다. 감시용 패턴은, 콜리메이트 상태가 평행한 상태로부터 발산측 또는 수렴측으로 어긋난 경우에, 스폿 관찰용 카메라(8)에서 촬상된 레이저 광(L)의 빔 형상이 타원 형상이 되고, 또한, 콜리메이트 상태가 평행한 상태인 경우에, 스폿 관찰용 카메라(8)에서 촬상된 레이저 광(L)의 빔 형상이 진원 형상이 되는 변조 패턴이다. 타원 형상은, 완전한 타원의 형상뿐만 아니라, 편평 원 형상, 트랙 형상, 장원 형상을 포함하며, 요점은, 길이 방향(장축 방향)을 갖는 긴 형상을 포함한다. 진원 형상은, 완전한 진원의 형상뿐만 아니라, 거의 진원의 형상을 포함한다.

여기에서는, 감시용 패턴으로서, 도 3에 도시되는 비점수차 패턴(HS)을 표시부(51)에 표시시키고 있다. 비점수차 패턴(HS)은, 레이저 광(L)에 비점수차를 부여하는 변조 패턴이다. 비점수차 패턴(HS)은, 콜리메이트 상태가 평행한 상태로부터 발산측 또는 수렴측으로 어긋날수록, 스폿 관찰용 카메라(8)에서 촬상된 레이저 광(L)의 빔 형상의 타원율이 1로부터 멀어져 가도록 변화하는 변조 패턴이다. 또한, 감시용 패턴은, 예를 들어 레이저 광(L)의 파장 등에 기초하여 미리 도출되어, 제어부(10)에 기억되어 있어도 된다. 감시용 패턴은, 레이저 가공 장치(1)에서 생기는 개체차를 보정하기 위한 개체차 보정 패턴 등의 보정 패턴을 포함하고 있어도 된다.

감시 모드에서는, 공간 광 변조기(5)에서 변조된 레이저 광(L)에 대한 스폿 관찰용 카메라(8)의 촬상 결과에 관한 촬상 결과 정보를 출력한다. 감시 모드에서는, 촬상 결과 정보의 출력으로서, 스폿 관찰용 카메라(8)에서 촬상된 레이저 광(L)의 집광점에서의 빔 형상의 타원율에 관한 정보를 GUI(20)에 표시한다. 타원율에 관한 정보는, 타원율과, 제1 축 방향의 스폿 폭, 및 제2 축 방향의 스폿 폭을 포함한다.

제1 축 방향의 스폿 폭은, 스폿 관찰용 카메라(8)에서 촬상된 레이저 광(L)의 집광점에 있어서의 빔 형상에 대한, 레이저 광(L)의 광축 및 제1 축 방향(제1 방향)의 폭이다. 제2 축 방향의 스폿 폭은, 스폿 관찰용 카메라(8)에서 촬상된 레이저 광(L)의 집광점에 있어서의 빔 형상에 대한, 레이저 광(L)의 광축에 직교하는 제1 축 방향에 직교하는 제2 축 방향(제2 방향)의 폭이다. 스폿 관찰용 카메라(8)에서 촬상된 레이저 광(L)의 집광점에 있어서의 빔 형상의 타원율(이하, 간단히 「타원율」 이라고도 함)은, 제1 축 방향의 스폿 폭을 제2 축 방향의 스폿 폭으로 나눈 값이다. 타원율에 관한 정보는, 특별히 한정되지 않고, 타원율에 관한 것이면 다른 정보를 포함하고 있어도 된다.

감시 모드에서는, 촬상 결과 정보의 출력으로서, 스폿 관찰용 카메라(8)에서 촬상된 레이저 광(L)의 집광점에서의 빔 형상에 관한 화상(이하, 「집광 상 화상」 이라고도 함)을, GUI(20)에 표시한다. 집광 상 화상은, 레이저 광(L)의 집광 상의 형상을 포함한다. 집광 상 화상은, 레이저 광(L)의 집광 상에서의 강도 분포를 포함하고 있어도 된다.

감시 모드에서는, 타원율이 규정 범위 내인지 아닌지를 판정한다. 규정 범위는, 미리 정해져 제어부(10)에 기억되어 있다. 예를 들어 규정 범위는, 1.0 ±0.3의 범위이다. 감시 모드에서는, 촬상 결과 정보의 출력으로서, 타원율이 규정 범위 내인지 아닌지의 판정 결과를 GUI(20)에 표시한다. 감시 모드에서는, 타원율이 규정 범위 외로 판정된 경우, GUI(20)으로부터 알람을 출력함과 아울러, 경고를 GUI(20)에 표시하여 주의 환기를 통지한다. 통지는 한정되지 않는다.

감시 모드에서는, 스폿 관찰용 카메라(8)의 촬상 결과에 따라, 콜리메이트 상태가 평행한 상태(최적의 상태)가 되도록 빔 익스팬더(4)를 조정하기 위한 조정 가이드를, GUI(20)에 표시하여 통지한다. 통지하는 조정 가이드는, 예를 들어, 빔 익스팬더(4)의 렌즈(41)의 이동 방향(레이저 광(L)의 광로에 있어서의 상류측 방향인지 하류측 방향인지), 및 그 이동량을 포함한다. 렌즈(41)의 이동 방향 및 이동량에 관한 정보는, 레이저 광(L)의 집광점에서의 빔 형상의 타원율과 연관지어져 제어부(10)에 미리 기억되어 있어도 된다.

도 4는, GUI(20)의 표시 화면의 예를 나타내는 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, GUI(20)의 표시 화면에는, 감시 모드를 개시시키는 실행 버튼(R1)이 표시되어 있다. 실행 버튼(R1)을 터치함으로써 감시 모드의 실행이 개시된다. GUI(20)의 표시 화면에는, 촬상 결과 정보로서, 집광 상(16)을 포함하는 집광 상 화상(R2), 제1 축 방향의 스폿 폭(R3), 제2 축 방향의 스폿 폭(R4), 타원율(R5), 및 타원율이 규정 범위 내에 있는지 아닌지의 판정 결과(R6)가 표시되어 있다. 또한, GUI(20)의 표시 화면에는, 콜리메이트 상태를 평행한 상태로 하는 조정 가이드(R7)가 표시되어 있다. 또한, 집광 상 화상(R2)의 좌우 방향은 제1 축 방향에 대응하고, 집광 상 화상(R2)의 상하 방향은 제2 축 방향에 대응한다. 타원율이 규정 범위 외의 경우에는, 판정 결과(R6)에 경고가 표시된다.

상술한 바와 같은 레이저 가공 장치(1)는, 대상물(11)에 레이저 광(L)을 조사하는 것에 의해, 대상물(11)의 내부에 개질 영역(12)을 형성하는 레이저 가공 방법을 실시한다. 일 예로서, 대상물(11)을 절단하기 위한 라인(15)을 따라, 대상물(11)의 내부에 개질 영역(12)을 형성하는 경우의 레이저 가공 장치(1)의 동작을 설명한다.

우선, 레이저 가공 장치(1)는, 대상물(11)에 설정된 라인(15)이 X 방향에 평행이 되도록 지지부(2)를 회전시킨다. 레이저 가공 장치(1)는, 관찰 카메라(9)에 의해 촬상된 가시 화상(예를 들면, 대상물(11)의 레이저 광 입사면의 상)에 기초하여, 레이저 광(L)의 집광점이 레이저 광 입사면 상에 위치하도록, Z 방향을 따라 레이저 가공 헤드(H)(즉, 집광부(6))를 이동시킨다(높이 세트). 레이저 가공 장치(1)는, 그 위치를 기준으로 하여, 레이저 광(L)의 집광점이 레이저 광 입사면으로부터 소정 깊이에 위치하도록, Z 방향을 따라 레이저 가공 헤드(H)를 이동시킨다.

이어서, 레이저 가공 장치(1)는 레이저 광원(3)으로부터 레이저 광(L)을 출사시킴과 아울러, 레이저 광(L)의 집광점이 라인(15)을 따라 상대적으로 이동하도록, X 방향을 따라 지지부(2)를 이동시킨다. 이에 의해, 라인(15)을 따라 또한 대상물(11)의 레이저 광 입사면으로부터 일정 깊이에, 개질 영역(12)이 형성된다. 펄스 발진 방식에 의해 레이저 광원(3)으로부터 레이저 광(L)이 출사되면, 복수의 개질 스폿(12s)이 X 방향을 따라 늘어서도록 형성된다. 하나의 개질 스폿(12s)은, 하나의 펄스의 레이저 광(L)의 조사에 의해 형성된다. 개질 영역(12)은 복수의 개질 스폿(12s)의 집합이다. 서로 이웃하는 개질 스폿(12s)은, 레이저 광(L)의 펄스 피치(대상물(11)에 대한 집광점의 상대적인 이동 속도를 레이저 광(L)의 반복 주파수로 나눈 값)에 의해, 서로 연결되는 경우도, 서로 떨어지는 경우도 있다.

다음으로, 실시 형태에 관한 레이저 가공 방법에 관해서, 도 4의 GUI(20)의 표시 화면 및 도 5의 순서도를 참조하여 설명한다.

예를 들어 레이저 가공 장치(1)에서, 공간 광 변조기(5)에서 변조된 레이저 광(L)의 콜리메이트 상태가 최적화되어 있는지의 여부를 감시하는 경우, GUI(20)의 표시 화면 상의 실행 버튼(R1)을 터치하여, 다음의 감시 모드(감시 스텝)를 실행한다.

즉, 감시용 패턴으로서, 비점수차 패턴(HS)(도 3 참조)을 공간 광 변조기(5)의 표시부(51)에 표시시킨다(스텝 S1). 이어서, 레이저 광(L)을 조사한다(스텝 S2). 상기 스텝 S2에서는, 레이저 광원(3)으로부터 레이저 광(L)을 출사하고, 레이저 광(L)을 공간 광 변조기(5)의 표시부(51)에 입사시키고, 표시부(51)에 표시시킨 비점수차 패턴(HS)에 따라 레이저 광(L)을 변조한다. 변조된 레이저 광(L)을 집광부(6)에 의해 대상물(11)에 집광한다.

이어서, 변조된 레이저 광(L)을 렌즈(81)를 거쳐 스폿 관찰용 카메라(8)로 수광하고, 레이저 광(L)의 집광점을 촬상한다(스텝 S3). 이어서, 제어부(10)에 의해, 스폿 관찰용 카메라(8)에서 촬상한 촬상 결과에 기초하여, 레이저 광(L)의 집광점에 있어서의 빔 형상의 제1축 방향의 스폿 폭과 제2축 방향의 스폿 폭을 취득하고, 해당 빔 형상의 타원율을 취득한다(스텝 S4). 상기 스텝 S4에서의 타원율의 취득은, 예를 들어 스폿 관찰용 카메라(8)에서 촬상한 집광 상 화상(R2)으로부터 공지된 화상 해석 방법을 이용하여 실시할 수 있다.

이어서, 제어부(10)에 의해, 취득한 타원율이 규정 범위 내에 있는지의 여부를 판정한다(스텝 S5). 상기 스텝 S5에서 Yes인 경우, 콜리메이트 상태가 평행한 상태이고 최적화되어 있다고 하여, 제어부(10)에 의해, 콜리메이트 상태를 합격이라고 판정함과 아울러, GUI(20)의 표시 화면에 스폿 관찰용 카메라(8)의 촬상 결과를 표시한다(스텝 S6). 상기 스텝 S6에서는, 집광 상 화상(R2), 제1 축 방향의 스폿 폭(R3), 제2 축 방향의 스폿 폭(R4), 타원율(R5), 및 합격 판정 결과(R6)를 GUI(20)에 표시한다. 또한, 상기 스텝 S6에서, GUI(20)에는 조정 가이드(R7)가 표시되지 않는다. 상기 스텝 S6 후에, 감시 모드를 종료한다.

한편, 스텝 S5에서 No인 경우, 타원율이 규정 범위 외이고, 콜리메이트 상태가 평행한 상태로부터 발산측 또는 수렴측으로 어긋난 상태로서 최적화되어 있지 않다고 하여, 제어부(10)에 의해, 콜리메이트 상태를 불합격이라고 판정함과 아울러, GUI(20)의 표시 화면에 스폿 관찰용 카메라(8)의 촬상 결과 및 경고를 표시한다(스텝 S7). 상기 스텝 S7에서는, 집광 상 화상(R2), 제1 축 방향의 스폿 폭(R3), 제2 축 방향의 스폿 폭(R4), 타원율(R5), 및 경고를 포함하는 불합격 판정 결과(R6)를 GUI(20)에 표시한다. 또한, 상기 스텝 S7에서는, GUI(20)에, 콜리메이트 상태를 평행한 상태로 하기 위한 조정 가이드(R7)를 표시한다. 상기 스텝 S7 후에, 감시 모드를 종료한다.

스텝 S7 후에, 유저는, 예를 들어 GUI(20)의 조정 가이드(R7)에 따라 빔 익스팬더(4)의 렌즈(41)를 이동시켜, 콜리메이트 상태의 재조정을 실시한다(스텝 S8). 그 후, GUI(20)의 표시 화면 상의 실행 버튼(R1)을 다시 터치하고, 상술한 감시 모드를 다시 실행한다. 상기 스텝 S1은 제1 스텝을 구성한다. 상기 스텝 S2, S3은, 제2 스텝을 구성한다. 상기 스텝 S4 내지 S7은, 제3 스텝을 구성한다.

이상, 레이저 가공 장치(1)에서는, 감시 모드가 실행되면, 감시용 패턴이 공간 광 변조기(5)의 표시부(51)에 표시되어 레이저 광(L)이 변조되고, 그 레이저 광(L)이 렌즈(81)를 거쳐 스폿 관찰용 카메라(8)에 의해 수광되고, 스폿 관찰용 카메라(8)의 촬상 결과 정보가 출력된다. 스폿 관찰용 카메라(8)의 촬상 결과는, 감시용 패턴에 의해 콜리메이트 상태에 따라 규칙적으로 변화하기 때문에, 해당 촬상 결과 정보에 기초함으로써, 레이저 광(L)의 광로 상에 배치된 렌즈(41) 등을 움직이지 않고, 콜리메이트 상태가 어떤 상태인지 파악할 수 있다. 즉, 레이저 광(L)의 콜리메이트 상태가 최적화되어 있는지의 여부를 용이하게 판단하는 것이 가능해진다. 또한, 절대 수치 관리에 의한 감시가 가능해진다. 또한 콜리메이트 상태를 판단함에 있어서, 원리적으로, 집광 상 화상(R2)의 휘도 값에 의존하지 않게 된다.

레이저 가공 장치(1)에서, 감시용 패턴은, 콜리메이트 상태에 따라, 스폿 관찰용 카메라(8)에서 촬상된 레이저 광(L)의 빔 형상의 타원율이 변화하는 변조 패턴이다. 이 경우, 스폿 관찰용 카메라(8)에서 촬상된 레이저 광(L)의 빔 형상의 타원율에 근거함으로써, 콜리메이트 상태가 어떠한 상태인지를 파악할 수 있다.

레이저 가공 장치(1)에서, 감시용 패턴은, 콜리메이트 상태가 평행한 상태로부터 발산측 또는 수렴측으로 어긋난 경우에, 스폿 관찰용 카메라(8)에서 촬상된 레이저 광(L)의 빔 형상이 타원 형상이 되고, 또한, 콜리메이트 상태가 평행한 상태인 경우에, 스폿 관찰용 카메라(8)에서 촬상된 레이저 광(L)의 빔 형상이 진원 형상이 되는 변조 패턴이다. 이 경우, 스폿 관찰용 카메라(8)에서 촬상된 레이저 광(L)의 빔 형상이 타원 형상인지, 진원 형상인지에 근거함으로써, 콜리메이트 상태가 어떠한 상태인지를 파악할 수 있다.

레이저 가공 장치(1)에서, 감시용 패턴은, 레이저 광(L)에 비점수차를 부여하는 변조 패턴인 비점수차 패턴이다. 이것에 의해, 콜리메이트 상태가 평행한 상태로부터 발산측 또는 수렴측으로 어긋난 경우에, 스폿 관찰용 카메라(8)에서 촬상된 레이저 광(L)의 빔 형상이 타원 형상이 되고, 또한, 콜리메이트 상태가 평행한 상태인 경우에, 스폿 관찰용 카메라(8)에서 촬상된 레이저 광(L)의 빔 형상이 진원 형상이 되는 것을, 구체적으로 실현할 수 있다.

레이저 가공 장치(1)에서, 감시 모드에서는, 스폿 관찰용 카메라(8)의 촬상 결과에 관한 정보의 출력으로서, 타원율에 관한 정보를 출력한다. 이 경우, 출력된 타원율에 관한 정보로부터, 콜리메이트 상태가 어떠한 상태인지를 파악할 수 있다.

레이저 가공 장치(1)에서, 타원율에 관한 정보는, 제1 축 방향의 스폿 폭 및 제2 축 방향의 스폿 폭을 포함한다. 이 경우, 제1 축 방향 및 제2 축 방향에서의 스폿 폭으로부터, 콜리메이트 상태가 어떠한 상태인지를 파악할 수 있다.

레이저 가공 장치(1)에서, 감시용 패턴은, 콜리메이트 상태가 평행한 상태로부터 발산측 또는 수렴측으로 어긋날수록, 타원율이 1로부터 멀어져 가도록 변화하는 변조 패턴이다. 감시 모드에서는, 타원율이 규정 범위 내인지 아닌지를 판정하고, 타원율이 규정 범위 외로 판정된 경우, 스폿 관찰용 카메라(8)의 촬상 결과에 관한 정보의 출력으로서, 주의 환기의 통지를 출력한다. 이것에 의해, 예를 들어 콜리메이트 상태가 발산측 또는 수렴측으로 일정 이상 어긋나는 장치 이상이 발생한 경우에, 유저에게 주의를 환기할 수 있다. 또한, 타원율 1이 목표값이 되는 경우에는, 스펙화하기 쉬운 이점이 있다.

레이저 가공 장치(1)에서, GUI(20)에 의해 유저로부터의 입력을 접수 가능하고, GUI(20)를 통해 감시 모드를 개시시키는 입력이 유저로부터 이루어진 경우, 감시 모드를 개시한다. 이에 의해, 유저가 원하는 타이밍에 감시 모드를 실행할 수 있다.

레이저 가공 장치(1)에서는, 스폿 관찰용 카메라(8)의 촬상 결과에 관한 정보를 GUI(20)에 표시할 수 있다. 감시 모드에서는, 스폿 관찰용 카메라(8)의 촬상 결과에 관한 정보의 출력으로서, 스폿 관찰용 카메라(8)에서 촬상된 레이저 광(L)의 빔 형상에 관한 화상인 집광 상 화상(R2)이 GUI(20)에 표시된다. 이에 의해, GUI(20)에 표시한 집광 상 화상(R2)으로부터, 콜리메이트 상태가 어떠한 상태인지를 파악할 수 있다.

레이저 가공 장치(1)는, 레이저 광(L)의 광로에 있어서의 레이저 광원(3)과 공간 광 변조기(5) 사이에 배치된 빔 익스팬더(4)를 구비한다. 감시 모드에서는, 스폿 관찰용 카메라(8)의 촬상 결과에 따라, 콜리메이트 상태가 평행한 상태가 되도록 빔 익스팬더(4)를 조정하기 위한 가이드인 조정 가이드(R7)를, GUI(20)에 표시하여 통지한다. 이에 의해, 콜리메이트 상태를 평행한 상태로 용이하게 조정할 수 있다.

레이저 가공 장치(1)에서, 스폿 관찰용 카메라(8)는, 레이저 광(L)의 광로에 있어서의 공간 광 변조기(5)와 집광부(6)의 사이에서 분기된 레이저 광(L)의 일부를, 렌즈(81)를 거쳐 수광한다. 이 경우, 공간 광 변조기(5)와 집광부(6) 사이에서 분기된 레이저 광(L)의 일부를, 감시 모드에 이용할 수 있다.

레이저 가공 방법에서는, 감시 스텝에서, 감시용 패턴이 공간 광 변조기(5)의 표시부(51)에 표시되어 레이저 광(L)이 변조되고, 그 레이저 광(L)이 렌즈(81)를 거쳐 스폿 관찰용 카메라(8)에 의해 수광되어, 스폿 관찰용 카메라(8)의 촬상 결과 정보가 출력된다. 스폿 관찰용 카메라(8)의 촬상 결과는, 감시용 패턴에 의해 콜리메이트 상태에 따라 규칙적으로 변화하기 때문에, 당해 촬상 결과 정보에 기초함으로써, 레이저 광(L)의 광로 상에 배치된 렌즈(41) 등을 움직이지 않고, 콜리메이트 상태가 어떤 상태인지를 파악할 수 있다. 즉, 레이저 광(L)의 콜리메이트 상태가 최적화되어 있는지의 여부를 용이하게 판정하는 것이 가능해진다.

도 6은, 콜리메이트 상태와 촬상 결과 정보의 관계를 설명하는 도면이다. 도 6의 촬상 결과 정보는, 감시용 패턴으로서 비점수차 패턴(HS)을 이용한 경우의 정보이다. 도면 중의 케이스 1은, 콜리메이트 상태가 발산 및 수렴 중 어느 하나인 일방의 상태이고, 렌즈(81)에 의해 집광된 레이저 광(L)의 집광점의 위치가, 스폿 관찰용 카메라(8)의 촬상면보다도 -측(레이저 광(L)의 광로의 상류측)에 어긋난 경우의 사례이다. 도면 중의 케이스 2는, 콜리메이트 상태가 평행한 상태이고, 렌즈(81)에 의해 집광된 레이저 광(L)의 집광점의 위치가 스폿 관찰용 카메라(8)의 촬상면에 맞아 있는 경우의 예이다. 도면 중의 케이스 3은, 콜리메이트 상태가 발산 및 수렴 중 어느 하나인 타방의 상태이며, 렌즈(81)에 의해 집광된 레이저 광(L)의 집광점의 위치가 스폿 관찰용 카메라(8)의 촬상면보다 +측(레이저 광(L)의 광로의 하류측)으로 어긋난 경우의 사례이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 케이스 1에서는, 제1 축 방향의 스폿 폭이 제2 축 방향의 스폿 폭보다 작고, 타원율이 1.0보다 일정 이상 작아지고, 집광 상 화상(R2)에 있어서의 빔 형상은, 제2 축 방향으로 긴 타원 형상이다. 케이스 3에서는, 제1 축 방향의 스폿 폭이 제2 축 방향의 스폿 폭보다 크고, 타원율이 1.0보다도 일정 이상 커지고, 집광 상 화상(R2)에 있어서의 빔 형상은, 제1 축 방향으로 긴 타원 형상이다. 이것에 대해서, 케이스 2에서는, 제1 축 방향의 스폿 폭과 제2 축 방향의 스폿 폭이 동일한 정도이며, 타원율이 1.0에 가까워지고, 집광 상 화상(R2)에 있어서의 빔 형상은, 케이스 1 및 케이스 3에 비해 진원 형상에 가깝다. 그러므로, 비점수차 패턴(HS)을 이용하여 변조한 레이저 광(L)의 집광 상을 스폿 관찰용 카메라(8)에서 촬상하고, 그 촬상 결과 정보에 기초하여, 콜리메이트 상태가 어떤 상태인지, 나아가, 콜리메이트 상태가 최적화되어 있는지 여부를 용이하게 판단 가능하다는 것을 알 수 있다.

[변형 예]

이상, 본 발명의 일 측면은, 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.

상기 실시 형태에서, 레이저 광(L)을 렌즈를 거쳐 수광하는 촬상부로서, 관찰 카메라(9)를 이용해도 된다. 이 경우, 예를 들어 도 7에 도시한 바와 같이, 관찰 카메라(9)는, 대상물(11)의 레이저 광 입사면인 표면(11a)에서 반사하고 또한 집광부(6), 다이크로익 미러(M3, M6)를 투과한 레이저 광(L)을, 렌즈(92)를 거쳐 수광한다. 즉, 관찰 카메라(9)는 공간 광 변조기(5)에서 변조된 레이저 광(L)의 집광 상을 촬상할 수 있다. 렌즈(92)는, 입사된 레이저 광(L)을 관찰 카메라(9)의 촬상면 상에 집광한다. 레이저 광(L)의 광축 방향에 있어서 렌즈(92)와 관찰 카메라(9)의 촬상면 사이의 거리는, 렌즈(92)의 초점 거리(f)로 미리 조정되어 있다.

이러한 변형 예에서, 공간 광 변조기(5)에서 변조된 레이저 광(L)의 콜리메이트 상태가 최적화되어 있는지의 여부를 감시하는 경우, 도 8에 도시된 바와 같이, 우선, 대상물(11)을 지지부(2)에 재치(載置)한다(스텝 S11). 여기서의 대상물(11)은, 샘플로서 대상물(11T)(테스트용 대상물(11T))을 이용할 수 있다. 이어서, GUI(20)의 표시 화면 상의 실행 버튼(R1)을 터치하여, 다음의 감시 모드(감시 스텝)를 실행한다.

즉, 제어부(10)에 의해, 가시광원(91)으로부터 가시광(V)을 출사시키고, 이것에 따라 관찰 카메라(9)에 의해 촬상된 가시 화상 상의 레티클의 초점이 맞는 위치에, Z 방향을 따라 레이저 가공 헤드(H)(즉, 집광부(6))를 이동시킨다(스텝 S12). 감시용 패턴으로서, 비점수차 패턴(HS)(도 3 참조)을 공간 광 변조기(5)의 표시부(51)에 표시시킨다(스텝 S13).

계속해서, 대상물(11)에 레이저 광(L)을 조사한다(스텝 S14). 상기 스텝 S14에서는, 레이저 광원(3)으로부터 레이저 광(L)을 출사하고, 레이저 광(L)을 공간 광 변조기(5)의 표시부(51)에 입사시키고, 표시부(51)에 표시시킨 비점수차 패턴(HS)에 따라 레이저 광(L)을 변조한다. 변조된 레이저 광(L)을 집광부(6)에 의해 대상물(11)에 집광한다. 상기 스텝 S14에서는, 대상물(11)이 가공되지 않는 출력(즉, 개질 영역(12)이 형성되지 않는(가공 임계값보다 작은) 출력)으로 레이저 광(L)을 대상물(11)에 조사한다. 이어서, 대상물(11)에서 반사된 레이저 광(L)의 반사광을 집광부(6) 및 렌즈(92)를 거쳐 관찰 카메라(9)에 의해 수광하여, 레이저 광(L)의 집광점을 촬상한다(스텝 S15).

계속하여, 제어부(10)에 의해, 관찰 카메라(9)에서 촬상된 촬상 결과에 기초하여, 레이저 광(L)의 집광점에서의 빔 형상의 제1 축 방향의 스폿 폭과 제2 축 방향의 스폿 폭을 취득하고, 빔 형상의 타원율을 취득한다(스텝 S16). 제어부(10)에 의해, 취득한 타원율이 규정 범위 내에 있는지의 여부를 판정한다(스텝 S17). 상기 스텝 S17에서 Yes인 경우에, 콜리메이트 상태가 평행한 상태로서 최적화되어 있다고 하여, 제어부(10)에 의해, 콜리메이트 상태를 합격이라고 판정함과 아울러, GUI(20)의 표시 화면에 관찰 카메라(9)의 촬상 결과를 표시한다(스텝 S18). 상기 스텝 S18 후에, 감시 모드를 종료한다. 한편, 스텝 S17에서 No인 경우에, 타원율이 규정 범위 외이고, 콜리메이트 상태가 평행한 상태로부터 발산측 또는 수렴측으로 어긋난 상태로서 최적화되어 있지 않다고 하여, 제어부(10)에 의해, 콜리메이트 상태를 불합격이라고 판정함과 아울러, GUI(20)의 표시 화면에 관찰 카메라(9)의 촬상 결과 및 경고를 표시한다(스텝 S19). 상기 스텝 S19 후에, 감시 모드를 종료한다.

스텝 S19 후에, 유저는, 예를 들어 GUI(20)의 조정 가이드(R7)에 따라 빔 익스팬더(4)의 렌즈(41)를 이동시켜, 콜리메이트 상태의 재조정을 수행한다(스텝 S20). 그 후, GUI(20)의 표시 화면 상의 실행 버튼(R1)을 다시 터치하고, 상술한 감시 모드를 다시 실행한다. 상기 스텝 S13은 제1 스텝을 구성한다. 상기 스텝 S14, S15는, 제2 스텝을 구성한다. 상기 스텝 S16 내지 S19는, 제3 스텝을 구성한다.

이러한 변형 예에서도, 레이저 광(L)의 콜리메이트 상태가 최적화되어 있는지의 여부를 용이하게 판정할 수 있는 등의 상기 작용 효과를 발휘한다. 또한, 이러한 변형 예에서는, 대상물(11)에서 반사된 레이저 광(L)을 감시 모드에 이용할 수 있다. 또한, 촬상부는 스폿 관찰용 카메라(8) 및 관찰 카메라(9)에 한정되지 않고, 다른 촬상부를 이용할 수도 있다.

상기 실시 형태에서, 감시용 패턴은 콜리메이트 상태가 평행한 상태인 경우에, 스폿 관찰용 카메라(8)에서 촬상된 레이저 광(L)의 빔 형상이 진원 형상이 되는 변조 패턴으로 했지만, 이에 한정되지 않는다. 감시용 패턴은, 콜리메이트 상태가 평행한 상태인 경우에, 스폿 관찰용 카메라(8)에서 촬상된 레이저 광(L)의 빔 형상이, 콜리메이트 상태가 발산측 또는 수렴측으로 어긋난 경우의 타원 형상보다도 진원에 가까운 형상이 되는 변조 패턴이면 된다.

상기 실시 형태에서는, 감시용 패턴으로서 도 3의 비점수차 패턴(HS)을 이용하였으나, 감시용 패턴은 한정되지 않는다. 예를 들어 감시용 패턴은, 도 3의 비점수차 패턴(HS) 이외의 비점수차 패턴이어도 된다. 또한, 예를 들어 감시용 패턴은, 실린드리칼 렌즈의 작용을 실현하도록 생성된 변조 패턴인 실린드리칼 렌즈 패턴이어도 된다. 이 경우에도, 콜리메이트 상태가 평행한 상태로부터 발산측 또는 수렴측으로 어긋난 경우에 레이저 광(L)의 빔 형상이 타원 형상이 되고, 또한, 콜리메이트 상태가 평행한 상태인 경우에 레이저 광(L)의 빔 형상이 진원 형상 또는 해당 타원 형상보다 진원에 가까운 형상이 되는 것을, 구체적으로 실현할 수 있다.

또한 예를 들어 감시용 패턴은, 콜리메이트 상태에 따라, 촬상부에서 촬상된 레이저 광(L)의 강도에 대한 소정 방향에서의 라인 프로파일의 피크 수가 변화하는 변조 패턴이어도 된다. 이 경우, 촬상부에서 촬상된 레이저 광(L)의 강도에 대한 소정 방향에서의 라인 프로파일의 피크 수(이하, 「라인 프로파일 피크 수」 라고도 함)에 기초함으로써, 콜리메이트 상태가 어떠한 상태인지를 파악할 수 있다. 이러한 감시용 패턴의 예로서는, 디포커스 패턴을 들 수 있다. 디포커스 패턴은, 레이저 광(L)을, 집광점의 위치가 소정 방향 및 레이저 광(L)의 광축 방향으로 서로 떨어진 적어도 2개의 분기 레이저 광으로 분기하는 변조 패턴이다. 디포커스 패턴에 의해, 콜리메이트 상태에 따라 라인 프로파일 피크 수가 변화하는 것을 구체적으로 실현할 수 있다.

도 9는, 콜리메이트 상태와 촬상 결과 정보의 관계를 설명하는 도면이다. 도 10은, 디포커스 패턴에 의해 분기된 분기 레이저 광(L1, L2)의 집광점을 설명하는 모식도이다. 도 9의 촬상 결과 정보는, 감시용 패턴으로서, 상술한 디포커스 패턴을 이용한 경우의 정보이다. 도 9의 케이스 1 내지 3은, 도 6의 케이스 1 내지 3과 동일한 사례이다. 각 케이스 1 내지 3에서, 라인 프로파일은 집광 상 화상(R2)의 좌우 방향의 라인(17) 상에서의 레이저 광(L)의 강도를 나타낸다. 라인 프로파일에서, 세로 축은 레이저 광(L)의 강도이고, 가로 축은 라인(17) 상의 위치이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 케이스 1의 라인 프로파일에는, 큰 피크가 하나 존재한다. 이는, 케이스 1에서는, 도 10의 위치 C1에 있어서의 화상이 집광 상 화상(R2)으로서 촬상되기 때문에, 분기 레이저 광(L1)의 집광에 의해 강도가 높아지는 한편, 분기 레이저 광(L2)의 강도의 영향은 적고, 그 결과, 분기 레이저 광(L1)에 의한 피크가 주로 나타나기 때문이다. 또한 도 9에 도시된 바와 같이, 케이스 3의 라인 프로파일에는, 큰 피크가 하나 존재한다. 이는, 케이스 3에서는, 도 10의 위치 C2에 있어서의 화상이 집광 상 화상(R2)으로서 촬상되기 때문에, 분기 레이저 광(L2)의 집광에 의해 강도가 높아지는 한편, 분기 레이저 광(L1)의 강도의 영향은 적고, 그 결과, 분기 레이저 광(L2)에 의한 피크가 주로 나타나기 때문이다.

대조적으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 케이스 2의 라인 프로파일에서는 피크가 2개(레이저 광(L)의 분기 수) 존재하고, 각 피크의 크기도 비슷하다. 이는, 케이스 3에서는, 도 10의 위치 C3에 있어서의 화상이 집광 상 화상(R2)으로서 촬상되기 때문에, 분기 레이저 광(L1, L2) 각각의 집광에 의해 강도가 높아져, 결과적으로, 분기 레이저 광(L1, L2) 각각에 의한 피크가 나타나기 때문이다. 따라서, 상술한 디포커스 패턴을 이용하여 변조된 레이저 광(L)의 집광 상을 촬상하고, 그 촬상 결과 정보(특히 라인 프로파일 피크 수)에 기초함으로써, 콜리메이트 상태가 어떠한 상태인지, 나아가, 콜리메이트 상태가 최적화되었는지 여부를 용이하게 판단 가능하다는 것을 알 수 있다.

상기 실시 형태에서는, GUI(20)를 통해 감시 모드를 개시시키는 입력이 유저에 의해 이루어진 경우에 감시 모드를 개시하였으나, 감시 모드의 개시 타이밍은 이에 한정되지 않는다. 감시 모드는, 예를 들어, 정기적, 일정 경과 시간마다, 일정 가동 시간마다, 미리 정해진 시각, 장치 기동 시, 및 장치 종료 시 중 적어도 어느 한 타이밍에서 개시해도 된다.

상기 실시 형태에서는, 콜리메이트 상태 조정부로서 빔 익스팬더(4)가 마련되어 있으나, 콜리메이트 상태 조정부는 빔 익스팬더(4)에 한정되지 않고, 다른 조정 기구여도 된다. 빔 익스팬더(4)가 갖는 렌즈의 매수는, 2매여도 되고, 4매 이상이어도 된다.

상기 실시 형태에서는 입력 접수부 및 정보 표시부로서 GUI(20)를 설치되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 입력 접수부와 표시부는 별도의 구성이어도 된다. 입력 접수부 및 표시부로서는, 다양한 공지 장치를 이용될 수 있다. 상기 실시 형태는 복수의 레이저 가공 헤드(H)를 구비하고 있어도 된다. 상기 실시 형태에서, 공간 광 변조기(5)는 반사형 공간 광 변조기에 한정되지 않고, 투과형 공간 광 변조기를 채용해도 된다.

상술한 실시 형태에서, 대상물(11)의 종류, 대상물(11)의 형상, 대상물(11)의 사이즈, 대상물(11)이 갖는 결정 방위의 수 및 방향, 그리고 대상물(11)의 주면의 면 방위는 특별히 한정되지 않는다. 상기 실시 형태에서는, 대상물(11)은, 결정 구조를 갖는 결정 재료를 포함하여 형성되어 있어도 되고, 그것에 대신하여 또는 더하여, 비결정 구조(비정질 구조)를 갖는 비결정 재료를 포함하여 형성되어도 된다. 결정 재료는, 이방성 결정 및 등방성 결정 중 어느 것이어도 좋다. 예를 들어 대상물(11)은, 질화 갈륨(GaN), 실리콘(Si), 실리콘 카바이드(SiC), LiTaO₃, 다이아몬드, GaOx, 사파이어(Al₂O₃), 갈륨 비소, 인화 인듐, 유리, 및 무알칼리 유리 중 적어도 어느 하나로 형성된 기판을 포함해도 된다.

상기 실시 형태에서, 개질 영역(12)은, 예를 들면 대상물(11)의 내부에 형성된 결정 영역, 재결정 영역 또는 게터링(gettering) 영역이어도 된다. 결정 영역은, 대상물(11)의 가공 전의 구조를 유지하고 있는 영역이다. 재결정 영역은, 일단 증발, 플라즈마화 또는 용융한 후, 재응고 할 때에 단결정 또는 다결정으로서 응고된 영역이다. 게터링 영역은, 중금속 등의 불순물을 모아 포획하는 게터링 효과를 발휘하는 영역이며, 연속적으로 형성되어 있어도 되고, 간헐적으로 형성되어 있어도 된다. 상기 실시 형태는 트리밍(trimming), 슬라이싱(slicing) 및 어블레이션(ablation)과 같은 가공에 적용되어도 된다.

상술한 실시 형태 및 변형 예의 각 구성은, 상술한 재료 및 형상에 한정되지 않고, 다양한 재료 및 형상을 적용할 수 있다. 또한, 상술한 실시 형태 또는 변형 예에 있어서의 각 구성은, 다른 실시 형태 또는 변형 예에 있어서의 각 구성에 임의로 적용할 수 있다.

본 개시에 의하면, 레이저 광의 콜리메이트 상태가 최적화되어 있는지의 여부를 용이하게 판정할 수 있는 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법을 제공하는 것이 가능하게 된다.

Claims (17)

1. 대상물에 레이저 광을 조사하는 것에 의해, 상기 대상물의 내부에 개질 영역을 형성하는 레이저 가공 장치로서,
   상기 대상물을 지지하는 지지부와,
   상기 레이저 광을 출사하는 레이저 광원과,
   상기 레이저 광원에서 출사된 상기 레이저 광이 입사하는 표시부를 가지며, 상기 표시부에 표시시킨 변조 패턴에 따라 상기 레이저 광을 변조하는 공간 광 변조기와,
   상기 공간 광 변조기에서 변조된 상기 레이저 광을, 상기 지지부에 지지된 상기 대상물에 집광하는 집광부와,
   상기 공간 광 변조기에서 변조된 상기 레이저 광을 렌즈를 거쳐 수광하는 촬상부와,
   상기 공간 광 변조기에서 변조된 상기 레이저 광의 콜리메이트(collimate) 상태를 감시하는 감시 모드를 실행하는 감시 모드 실행부를 구비하고,
   상기 감시 모드에서는,
   상기 콜리메이트 상태에 따라 상기 촬상부의 촬상 결과를 규칙적으로 변화시키는 변조 패턴인 감시용 패턴을, 상기 공간 광 변조기의 상기 표시부에 표시시킴과 아울러, 상기 공간 광 변조기에서 변조된 상기 레이저 광에 대한 상기 촬상부에 의한 촬상 결과에 관한 정보를 출력하는, 레이저 가공 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 감시용 패턴은, 상기 콜리메이트 상태에 따라, 상기 촬상부에서 촬상된 상기 레이저 광의 빔 형상의 타원율이 변화하는 변조 패턴인, 레이저 가공 장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 감시용 패턴은, 상기 콜리메이트 상태가 평행한 상태로부터 발산측 또는 수렴측으로 어긋난 경우에, 상기 촬상부에서 촬상된 상기 레이저 광의 빔 형상이 타원 형상이 되고, 또한, 상기 콜리메이트 상태가 평행한 상태인 경우에, 상기 촬상부에서 촬상된 상기 레이저 광의 빔 형상이 진원 형상 또는 상기 타원 형상보다 진원에 가까운 형상이 되는 변조 패턴인, 레이저 가공 장치.
4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
   상기 감시용 패턴은, 상기 레이저 광에 비점수차를 부여하는 변조 패턴인 비점수차 패턴인, 레이저 가공 장치.
5. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
   상기 감시용 패턴은, 실린드리칼 렌즈의 작용을 실현하도록 생성된 변조 패턴인 실린드리칼 렌즈 패턴인, 레이저 가공 장치.
6. 청구항 2 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 감시 모드에서는, 상기 촬상부의 촬상 결과에 관한 정보의 출력으로서, 상기 촬상부에서 촬상된 상기 레이저 광의 빔 형상의 타원율에 관한 정보를 출력하는, 레이저 가공 장치.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 타원율에 관한 정보는, 상기 레이저 광의 광축에 직교하는 제1 방향에 있어서의 상기 빔 형상의 폭과, 상기 레이저 광의 광축 및 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향에 있어서의 상기 빔 형상의 폭을 포함하는, 레이저 가공 장치.
8. 청구항 2 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 감시용 패턴은, 상기 콜리메이트 상태가 평행한 상태로부터 발산측 또는 수렴측으로 어긋날수록 상기 타원율이 1로부터 멀어져 가도록 변화하는 변조 패턴이며,
   상기 감시 모드에서는,
   상기 촬상부에서 촬상된 상기 레이저 광의 빔 형상의 타원율이 규정 범위 내인지 아닌지를 판정하고,
   상기 타원율이 상기 규정 범위 외로 판정된 경우, 상기 촬상부의 촬상 결과에 관한 정보의 출력으로서, 주의 환기의 통지를 출력하는, 레이저 가공 장치.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 감시용 패턴은, 상기 콜리메이트 상태에 따라, 상기 촬상부에서 촬상된 상기 레이저 광의 강도에 대한 소정 방향에서의 라인 프로파일의 피크 수가 변화하는 변조 패턴인, 레이저 가공 장치.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 감시용 패턴은, 상기 레이저 광을, 집광점의 위치가 상기 소정 방향 및 상기 레이저 광의 광축 방향으로 서로 떨어진 적어도 2개의 분기 레이저 광으로 분기시키는 변조 패턴인 디포커스 패턴인, 레이저 가공 장치.
11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감시 모드 실행부는,
    유저로부터의 입력을 접수하는 입력 접수부를 가지고 있고,
    상기 입력 접수부를 통해 상기 감시 모드를 개시시키는 입력이 유저로부터 이루어진 경우, 상기 감시 모드를 개시하는, 레이저 가공 장치.
12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감시 모드 실행부는, 상기 촬상부의 촬상 결과에 관한 정보를 표시하는 정보 표시부를 갖고,
    상기 감시 모드에서는, 상기 촬상부의 촬상 결과에 관한 정보의 출력으로서, 상기 촬상부에서 촬상된 상기 레이저 광의 빔 형상에 관한 화상을 상기 정보 표시부에 표시하는, 레이저 가공 장치.
13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저 광의 광로에 있어서의 상기 레이저 광원과 상기 공간 광 변조기 사이에 배치되고, 상기 콜리메이트 상태를 조정하는 콜리메이트 상태 조정부를 구비하고,
    상기 감시 모드에서는, 상기 촬상부의 촬상 결과에 따라, 상기 콜리메이트 상태가 평행한 상태가 되도록 상기 콜리메이트 상태 조정부를 조정하기 위한 가이드를 통지하는, 레이저 가공 장치.
14. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 촬상부는, 상기 레이저 광의 광로에 있어서의 상기 공간 광 변조기와 상기 집광부 사이에서 분기된 상기 레이저 광의 일부를, 상기 렌즈를 거쳐 수광하는, 레이저 가공 장치.
15. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 촬상부는, 상기 대상물에서 반사된 상기 레이저 광을, 상기 집광부 및 상기 렌즈를 거쳐 수광하는, 레이저 가공 장치.
16. 대상물에 레이저 광을 조사하는 것에 의해, 상기 대상물의 내부에 개질 영역을 형성하는 레이저 가공 장치로서,
    상기 대상물을 지지하는 지지부와,
    상기 레이저 광을 출사하는 레이저 광원과,
    상기 레이저 광원에서 출사된 상기 레이저 광이 입사하는 표시부를 가지며, 상기 표시부에 표시시킨 감시용 패턴에 따라 상기 레이저 광을 변조하는 공간 광 변조기와,
    상기 공간 광 변조기에서 변조된 상기 레이저 광을, 상기 지지부에 지지된 상기 대상물에 집광하는 집광부와,
    상기 공간 광 변조기에서 변조된 상기 레이저 광을 렌즈를 거쳐 수광하는 촬상부와,
    상기 촬상부의 촬상 결과에 관한 정보를 표시하는 정보 표시부를 구비하고,
    상기 감시용 패턴은, 상기 레이저 광의 콜리메이트 상태가 평행한 상태로부터 발산측 또는 수렴측으로 어긋난 경우에, 상기 촬상부에서 촬상된 상기 레이저 광의 빔 형상이 타원 형상이 되고, 또한, 상기 콜리메이트 상태가 평행한 상태인 경우에, 상기 촬상부에서 촬상된 상기 레이저 광의 빔 형상이 진원 형상 또는 상기 타원 형상보다 진원에 가까운 형상이 되는 변조 패턴이며,
    상기 정보 표시부는, 상기 촬상부에서 촬상된 상기 레이저 광의 빔 형상의 타원율에 관한 정보를 표시하는, 레이저 가공 장치.
17. 대상물에 레이저 광을 조사하는 것에 의해, 상기 대상물의 내부에 개질 영역을 형성하는 레이저 가공 방법으로서,
    공간 광 변조기에서 변조된 상기 레이저 광의 콜리메이트 상태를 감시하는 감시 스텝을 포함하고,
    상기 감시 스텝은,
    상기 콜리메이트 상태에 따라, 상기 공간 광 변조기에서 변조된 상기 레이저 광을 렌즈를 거쳐 수광하는 촬상부의 촬상 결과를 규칙적으로 변화시키는 변조 패턴인 감시용 패턴을, 상기 공간 광 변조기의 표시부에 표시하는 제1 스텝과,
    레이저 광원으로부터 상기 레이저 광을 출사하고, 출사된 상기 레이저 광을 상기 공간 광 변조기의 상기 표시부에 입사시키고, 상기 표시부에 표시시킨 상기 감시용 패턴에 따라 상기 레이저 광을 변조함과 아울러, 변조된 상기 레이저 광을 렌즈를 거쳐 상기 촬상부에서 수광하는 제2 스텝과,
    변조된 상기 레이저 광에 대한 상기 촬상부에 의한 촬상 결과에 관한 정보를 출력하는 제3 스텝을 갖는, 레이저 가공 방법.

Images