KR20230002713A - 레이저 가공 장치 - Google Patents

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KR20230002713A
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laser processing
processing head
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moving
laser
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KR1020227039705A
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다케시 사카모토
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하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤
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Abstract

제1 방향을 따라서 연장됨과 아울러 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향을 따라서 배열된 복수의 라인이 설정된 대상물에, 상기 라인을 따라서 레이저광을 조사하는 것에 의해서, 상기 라인을 따라서 상기 대상물에 개질 영역을 형성하기 위한 레이저 가공 장치로서, 상기 대상물을 지지하기 위한 지지부와, 상기 지지부에 지지된 상기 대상물에 대해서 상기 레이저광을 조사하기 위한 제1 레이저 가공 헤드 및 제2 레이저 가공 헤드와, 상기 제1 레이저 가공 헤드 및 상기 제2 레이저 가공 헤드를, 각각, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향을 따라서 이동시키기 위한 제1 이동 기구와, 적어도, 상기 제1 레이저 가공 헤드 및 상기 제2 레이저 가공 헤드로부터의 상기 레이저광의 조사, 그리고, 상기 제1 이동 기구에 의한 상기 제1 레이저 가공 헤드 및 상기 제2 레이저 가공 헤드의 이동을 제어하기 위한 제어부를 구비하는 레이저 가공 장치.

Description

레이저 가공 장치
본 개시의 일측면은, 레이저 가공 장치에 관한 것이다.
특허 문헌 1에는, 워크를 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 기대(基臺)에 대해서 고정되어 있고, 집광 렌즈의 광축에 수직인 방향을 따른 워크의 이동이 유지 기구에 의해서 실시된다.
특허 문헌 1 : 일본 특허 제5456510호 공보
그런데, 앞서 설명한 것과 같은 레이저 가공 장치에서는, 스루풋(through put)의 향상이 요구되고 있다. 스루풋의 향상을 위해서는, 예를 들면, 유지 기구에 의한 워크의 이동 속도를 증대시키는 것을 생각할 수 있다. 그렇지만, 워크의 이동 속도를 증대시키려고 해도, 워크의 이동이, 목표의 속도에서의 등속 이동에 이르기까지 필요로 하는 가속 시간도 증대한다. 이 때문에, 워크의 이동 속도의 증대에 의해서는, 일정 이상의 스루풋의 향상이 곤란하다.
본 발명자는, 이러한 문제에 접하고 예의(銳意) 연구를 진행시킨 결과, 이하의 지견을 얻었다. 즉, 서로 독립하여 이동 가능한 2개의 레이저 가공 헤드를, 적어도 일부의 시간에 있어서 동시에 가동시키는 것에 의해, 스루풋을 향상시킬 수 있다. 이 때, 가공의 대상물에 설정된 가공 예정의 라인을 따라서 레이저광을 조사하기 위해서, 레이저 가공 헤드를 당해 라인을 따라서 이동시키는 것을 생각할 수 있다. 그렇지만, 이 경우에는 다음과 같은 새로운 문제점이 생길 수 있다.
즉, 레이저 가공 헤드가 1개인 경우에는, 그 레이저 가공 헤드의 이동의 궤적인 이동선에 대해서, 예를 들면 대상물을 지지하는 지지부를 회전시키는 것에 의해, 가공 예정의 라인을 일치시킬 수 있다. 한편, 레이저 가공 헤드가 2개이며, 각각의 레이저 가공 헤드의 이동선이 서로 평행이 아닌 경우 등에는, 대상물을 지지하는 지지부를 회전시켜 일방의 레이저 가공 헤드의 이동선에 당해 라인을 일치시키면, 타방의 레이저 가공 헤드의 이동선이 당해 라인으로부터 어긋난다. 이러한 어긋남은, 가공 품질의 저하로 연결될 우려가 있다.
그래서, 본 개시의 일측면은, 스루풋을 향상시킴과 아울러 가공 품질의 저하를 억제할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시의 일측면에 관한 레이저 가공 장치는, 제1 방향을 따라서 연장됨과 아울러 제1 방향에 교차하는 제2 방향을 따라서 배열된 복수의 라인이 설정된 대상물에, 라인을 따라서 레이저광을 조사하는 것에 의해서, 라인을 따라서 대상물에 개질 영역을 형성하기 위한 레이저 가공 장치로서, 대상물을 지지하기 위한 지지부와, 지지부에 지지된 대상물에 대해서 레이저광을 조사하기 위한 제1 레이저 가공 헤드 및 제2 레이저 가공 헤드와, 제1 레이저 가공 헤드 및 제2 레이저 가공 헤드를, 각각, 제1 방향 및 제2 방향을 따라서 이동시키기 위한 제1 이동 기구와, 적어도, 제1 레이저 가공 헤드 및 제2 레이저 가공 헤드로부터의 레이저광의 조사, 그리고, 제1 이동 기구에 의한 제1 레이저 가공 헤드 및 제2 레이저 가공 헤드의 이동을 제어하기 위한 제어부를 구비하고, 제1 이동 기구는, 제1 방향을 따라서 연장됨과 아울러 제1 레이저 가공 헤드가 장착되어 있고, 제1 레이저 가공 헤드를 제1 방향을 따라서 이동시키기 위한 제1 이동부와, 제1 방향을 따라서 연장됨과 아울러 제2 레이저 가공 헤드가 장착되어 있고, 제2 레이저 가공 헤드를 제1 방향을 따라서 이동시키기 위한 제2 이동부와, 제2 방향을 따라서 연장됨과 아울러 제1 이동부 및 제2 이동부가 장착되어 있고, 제1 이동부 및 제2 이동부 각각을 제2 방향을 따라서 이동시키기 위한 제3 이동부를 포함하고, 제어부는, 제2 이동부에 의한 제2 레이저 가공 헤드의 제1 방향을 따른 이동을 나타내는 제2 이동선의, 제1 방향을 따른 기준선으로부터의 제2 방향으로의 어긋남량을 취득하는 취득 처리와, 취득 처리 후에, 적어도 제2 레이저 가공 헤드로부터 레이저광이 출력되고 있는 상태에서, 제1 방향을 따라서 제2 레이저 가공 헤드를 이동시키도록 제2 이동부를 제어하는 것에 의해, 라인을 따라서 대상물에 레이저광을 조사하는 조사 처리를 실시하고, 조사 처리에서는, 제어부는, 제3 이동부의 제어에 의해서 어긋남량의 분만큼 제2 방향으로 제2 레이저 가공 헤드를 이동시키면서, 제2 이동부의 제어에 의해서 제2 레이저 가공 헤드를 제1 방향으로 이동시킨다.
이 레이저 가공 장치는, 대상물에 대해서 레이저광을 조사하기 위한 2개의 레이저 가공 헤드(제1 레이저 가공 헤드 및 제2 레이저 가공 헤드)를 가지고 있다. 그리고, 제1 레이저 가공 헤드 및 제2 레이저 가공 헤드는, 제1 이동 기구의 제1 이동부 및 제2 이동부에 의해서, 대상물에 설정된 라인이 연장되는 제1 방향을 따라서 이동 가능하게 되어 있다. 따라서, 적어도 일부의 시간에 있어서, 제1 레이저 가공 헤드 및 상기 제2 레이저 가공 헤드를 동시에 가동하는 것에 의해서, 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또한, 이 레이저 가공 장치에서는, 제어부가, 제2 이동부에 의한 제2 레이저 가공 헤드의 제1 방향을 따른 제2 이동선의, 제1 방향을 따른 기준선으로부터의 제2 방향으로의 어긋남량을 취득하는 취득 처리를 실시한다. 대상물에 설정된 라인은, 제1 방향을 따르고 있다. 따라서, 여기서 취득된 제2 이동선의 기준선으로부터의 어긋남량은, 조사 처리에서의 라인으로부터의 어긋남량에 상당한다. 그리고, 조사 처리에서는, 제2 레이저 가공 헤드는, 당해 어긋남량의 분만큼 제2 방향으로 이동되면서 제1 방향으로 이동시켜진다. 따라서, 대상물에 설정된 라인이, 제1 레이저 가공 헤드의 이동선에 일치시켜진 경우라도, 제2 레이저 가공 헤드의 제2 이동선이 당해 라인으로부터 어긋나는 것이 억제되어, 가공 품질의 저하가 억제될 수 있다.
본 개시의 일측면에 관한 레이저 가공 장치에서는, 제어부는, 취득 처리에서는, 어긋남량의 취득용의 샘플이 지지부에 지지되어 있는 상태에서, 제1 레이저 가공 헤드로부터 레이저광을 출력시키면서, 제1 이동부의 제어에 의해 제1 레이저 가공 헤드를 제1 방향을 따라서 이동시키는 것에 의해, 제1 방향을 따라서 샘플에 레이저광을 조사하여, 상기 제1 레이저 가공 헤드의 제1 방향을 따른 이동을 나타내는 제1 이동선으로서의 제1 가공선을 레이저광의 가공 흔적에 의해서 샘플에 형성하는 제1 형성 처리와, 샘플이 지지부에 지지되어 있는 상태에서, 제2 레이저 가공 헤드로부터 레이저광을 출력시키면서, 제2 이동부의 제어에 의해 제2 레이저 가공 헤드를 제1 방향을 따라서 이동시키는 것에 의해, 제1 방향을 따라서 샘플에 레이저광을 조사하여, 레이저광의 가공 흔적에 의해서 제2 이동선으로서의 제2 가공선을 샘플에 형성하는 제2 형성 처리와, 제1 가공선과 제2 가공선과의 비교에 근거하여, 제1 가공선을 기준선으로 한 어긋남량을 취득하는 어긋남량 취득 처리를 실시해도 괜찮다. 이와 같이, 샘플을 실제로 가공하는 것에 의해서 형성된 제1 가공선 및 제2 가공선을, 어긋남량의 산출을 위한 제1 이동선 및 제2 이동선으로서 이용하면, 보다 고정밀도로 어긋남량을 구하는 것이 가능하게 된다.
본 개시의 일측면에 관한 레이저 가공 장치는, 제1 방향을 따라서 지지부를 이동시킴과 아울러, 제1 방향 및 제2 방향에 교차하는 제3 방향을 따른 회전축의 둘레로 지지부를 회전시키기 위한 제2 이동 기구를 더 구비하고, 제어부는, 조사 처리 전에, 제2 이동 기구의 제어에 의해서, 라인이 제1 이동선에 일치하도록 지지부를 회전시키는 얼라이먼트 처리를 실시하고, 조사 처리에서는, 제어부는, 제1 레이저 가공 헤드 및 제2 레이저 가공 헤드로부터 레이저광이 출력되고 있는 상태에서, 제2 이동 기구의 제어에 의해서 제1 방향을 따라서 지지부를 이동시킴과 아울러, 제1 이동부 및 제2 이동부의 제어에 의해서, 제1 레이저 가공 헤드 및 제2 레이저 가공 헤드를 제1 방향을 따라서 지지부와 반대 방향으로 이동시키는 것에 의해, 라인을 따라서 대상물에 레이저광을 조사해도 괜찮다. 이와 같이, 대상물을 지지하는 지지부와 레이저 가공 헤드 쌍방을 이동시키면, 대상물에 대한 레이저광의 집광점의 이동 속도가 향상되어 가공 속도가 향상된다.
또, 이 경우에는, 집광점의 목표의 이동 속도가, 지지부 및 레이저 가공 헤드 각각에 의해 분담된다. 이 때문에, 지지부 및 레이저 가공 헤드 중 일방을 이동시키는 경우와 비교하여, 각각의 이동 속도를 억제하는 것이 가능하다. 이 결과, 지지부 및 레이저 가공 헤드의 가감속에 관한 시간 및 거리가 삭감될 수 있다.
여기서, 레이저 가공 헤드의 중량은, 지지부의 중량보다도 경량인 것이 일반적이다. 따라서, 집광점을 목표의 이동 속도로 이동시킬 때에, 레이저 가공 헤드를 지지부보다도 빠르게 이동시키는(즉, 레이저 가공 헤드의 속도의 부담을 상대적으로 크게 하는) 것을 생각할 수 있다.
이것에 대해서, 본 개시의 일측면에 관한 레이저 가공 장치에서는, 제1 레이저 가공 헤드 및 제2 레이저 가공 헤드에는, 광원으로부터 출력된 레이저광을 도입하기 위한 광파이버가 접속되어 있고, 제어부는, 조사 처리에서, 제1 방향을 따른 제1 레이저 가공 헤드 및 제2 레이저 가공 헤드의 속도를, 제1 방향을 따른 지지부의 속도보다도 작게 해도 괜찮다. 이와 같이, 레이저 가공 헤드에 대해서 광원으로부터 레이저광을 도입하기 위한 광파이버가 접속되어 있는 경우에는, 레이저 가공 헤드와 지지부와의 중량의 관계에 상관 없이, 레이저 가공 헤드를 상대적으로 늦게 하는(즉, 레이저 가공 헤드의 속도의 부담을 상대적으로 작게 하는) 것에 의해서, 광파이버의 보호를 도모하는 것이 가능하다.
본 개시의 일측면에 관한 레이저 가공 장치에서는, 제1 이동 기구는, 제1 방향으로 서로 대향하여 배치된 한쌍의 제3 이동부를 포함하고, 제1 이동부 및 제2 이동부는, 한쌍의 제3 이동부에 걸쳐져 지지되어 있어도 괜찮다. 이 경우, 제1 레이저 가공 헤드 및 제2 레이저 가공 헤드 각각이 확실하게 지지된다.
여기서, 본 개시의 일측면에 관한 레이저 가공 장치에서는, 제1 방향을 따라서 연장됨과 아울러 제1 방향에 교차하는 제2 방향을 따라서 배열된 복수의 라인이 설정된 대상물에, 라인을 따라서 레이저광을 조사하는 것에 의해서, 라인을 따라서 대상물에 개질 영역을 형성하기 위한 레이저 가공 장치로서, 대상물을 지지하기 위한 지지부와, 지지부에 지지된 대상물에 대해서 레이저광을 조사하기 위한 제1 레이저 가공 헤드 및 제2 레이저 가공 헤드와, 정보를 표시함과 아울러 입력을 접수하기 위한 입력 접수부와, 입력 접수부를 제어하기 위한 제어부를 구비하고, 제어부는, 제1 레이저 가공 헤드로부터의 레이저광에 의한 대상물의 가공 조건과, 제2 레이저 가공 헤드로부터의 레이저광에 의한 대상물의 가공 조건 중 적어도 일부를 서로 독립하여 설정하기 위한 입력을 접수하기 위한 정보를 입력 접수부에 표시시키는 표시 처리를 실시한다.
이 레이저 가공 장치는, 대상물에 대해서 레이저광을 조사하기 위한 2개의 레이저 가공 헤드(제1 레이저 가공 헤드 및 제2 레이저 가공 헤드)를 가지고 있다. 따라서, 적어도 일부의 시간에 있어서, 제1 레이저 가공 헤드 및 상기 제2 레이저 가공 헤드를 동시에 가동하는 것에 의해서, 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또, 이 레이저 가공 장치에서는, 제어부가, 제1 레이저 가공 헤드로부터의 레이저광에 의한 대상물의 가공 조건과, 제2 레이저 가공 헤드로부터의 레이저광에 의한 대상물의 가공 조건 중 적어도 일부를 서로 독립하여 설정하기 위해 입력을 접수하기 위한 정보를 입력 접수부에 표시시킨다. 따라서, 제1 레이저 가공 헤드 및 상기 제2 레이저 가공 헤드 각각에 의한 대상물의 레이저 가공의 가공 품질에 차(레이저 가공 헤드의 기차(機差))가 생기지 않도록, 제1 레이저 가공 헤드 및 상기 제2 레이저 가공 헤드 각각의 가공 조건을 설정하는 것에 의해서, 가공 품질의 저하를 억제할 수 있다.
본 개시의 일측면에 관한 레이저 가공 장치에서는, 제어부는, 표시 처리에서, 제1 레이저 가공 헤드의 가공 조건을 기준으로 했을 때의, 제2 레이저 가공 헤드의 가공 조건의 기준으로부터의 보정량의 입력을 접수하기 위한 정보를 입력 접수부에 표시시켜도 괜찮다. 이 경우, 레이저 가공 헤드의 기차를 억제하기 위한 입력이 용이하게 된다.
본 개시의 일측면에 관한 레이저 가공 장치에서는, 제1 레이저 가공 헤드 및 제2 레이저 가공 헤드를, 각각, 제1 방향 및 제2 방향을 따라서 이동시키기 위한 제1 이동 기구를 더 구비하고, 제어부는, 제1 이동 기구에 의한 제1 레이저 가공 헤드 및 제2 레이저 가공 헤드의 이동을 제어하고, 제1 이동 기구는, 제1 방향을 따라서 연장됨과 아울러 제1 레이저 가공 헤드가 장착되어 있고, 제1 레이저 가공 헤드를 제1 방향을 따라서 이동시키기 위한 제1 이동부와, 제1 방향을 따라서 연장됨과 아울러 제2 레이저 가공 헤드가 장착되어 있고, 제2 레이저 가공 헤드를 제1 방향을 따라서 이동시키기 위한 제2 이동부와, 제2 방향을 따라서 연장됨과 아울러 제1 이동부 및 제2 이동부가 장착되어 있고, 제1 이동부 및 제2 이동부 각각을 제2 방향을 따라서 이동시키기 위한 제3 이동부를 포함하고, 제어부는, 표시 처리에서, 제2 이동부에 의한 제2 레이저 가공 헤드의 제1 방향을 따른 이동을 나타내는 제2 이동선의, 제1 방향을 따른 기준선으로부터의 제2 방향으로의 어긋남량에 대한 보정량의 입력을 접수하기 위한 정보를 입력 접수부에 표시시켜도 괜찮다. 이와 같이, 레이저 가공 헤드의 기차의 보정량의 일례로서, 앞서 설명한 어긋남량을 이용할 수 있다.
본 개시의 일측면에 의하면, 스루풋을 향상시킴과 아울러 가공 품질의 저하를 억제할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공할 수 있다.
도 1은, 일 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치의 평면도이다.
도 2는, 도 1에 도시된 레이저 가공 장치의 부분적인측면도이다.
도 3은, 도 1에 도시된 레이저 가공 장치의 레이저 가공 헤드의 정면도이다.
도 4는, 도 3에 도시되는 레이저 가공 헤드의측면도이다.
도 5는, 도 3에 도시된 레이저 가공 헤드의 광학계의 구성도이다.
도 6은, 변형예의 레이저 가공 헤드의 광학계의 구성도이다.
도 7은, 변형예의 레이저 가공 헤드의 광학계의 구성도이다.
도 8은, 레이저 가공 장치의 동작을 나타내는 모식적인 상면도이다.
도 9는, 레이저 가공 장치의 동작을 나타내는 모식적인 상면도이다.
도 10은, 레이저 가공 장치의 동작을 나타내는 모식적인 상면도이다.
도 11은, 편심 보정의 설명을 하기 위한 모식적인 평면도이다.
도 12는, 편심 보정의 설명을 하기 위한 모식적인 평면도이다.
도 13은, 편심 보정의 설명을 하기 위한 모식적인 평면도이다.
도 14는, 편심 보정의 설명을 하기 위한 모식적인 평면도이다.
도 15는, 편심 보정의 설명을 하기 위한 모식적인 평면도이다.
도 16은, 편심 보정의 변형예를 설명하기 위한 모식적인 평면도이다.
도 17은, 동일한 가공 조건에 의해 2개의 레이저 가공 헤드를 이용하여 가공을 행하였을 경우의 가공 결과를 나타내는 도면이다.
도 18은, 동일한 가공 조건에 의해 2개의 레이저 가공 헤드를 이용하여 가공을 행하였을 경우의 가공 결과를 나타내는 도면이다.
도 19는, 가공 조건의 구체적인 예를 나타내는 표이다.
도 20은, 입력 접수부가 표시하는 입력 화면의 일례를 나타내는 도면이다.
도 21은, 보정량의 입력을 접수하기 위한 정보의 일례를 나타내는 도면이다.
도 22는, 보정량의 입력을 접수하기 위한 정보의 일례를 나타내는 도면이다.
도 23은, 기차 보정을 행하기 전후의 가공 조건을 나타내는 표이다.
도 24는, 기차 보정을 거쳐 실제로 가공을 행하였을 경우의 가공 결과를 나타내는 절단면의 사진이다.
이하, 본 개시의 일측면의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에 대해서 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 붙이고, 중복하는 설명을 생략한다. 또한, 각 도면에는, X축, Y축, 및 Z축에 의해서 규정되는 직교 좌표계를 나타내는 경우가 있다. X방향은, 제1 방향의 일례이며, 제1 수평 방향이다. Y방향은, 제1 방향에 교차하는 제2 방향의 일례이며, 제2 수평 방향이다. Z방향은, 제1 방향 및 제2 방향에 교차하는 제3 방향의 일례이며, 연직 방향이다.
[레이저 가공 장치의 구성]
도 1 및 도 2에 도시되어 있는 것과 같이, 레이저 가공 장치(1)는, 이동 기구(5)(제2 이동 기구), 이동 기구(6)(제1 이동 기구), 지지부(7), 광원 유닛(8), 제어부(9), 레이저 가공 헤드(10A)(제1 레이저 가공 헤드), 레이저 가공 헤드(10B)(제2 레이저 가공 헤드), 및 한쌍의 카메라(AC)을 구비하고 있다.
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. 지지부(7)는, 장착부(55)에 마련된 회전축에 장착되어 있고, Z방향에 평행한 축선을 중심으로 하여 회전할 수 있다. 즉, 이동 기구(5)는, 지지부(7)를, X방향 및 Y방향을 따라서 이동하기 위한 기능, 및 Z방향을 따른 축의 둘레로 회전시키기 위한 기능을 가지고 있다.
이동 기구(6)는, 한쌍의 Y축 이동부(제3 이동부)(61), X축 이동부(제1 이동부)(62A), X축 이동부(제2 이동부)(62B), Z축 이동부(63, 64), 및 장착부(65, 66, 67A, 67B)를 가지고 있다. 한쌍의 Y축 이동부(61)는, X방향으로 서로 대향하여 배치되고, Y방향을 따라서(여기에서는 대략 평행하게) 연장되어 있다. X축 이동부(62A)는, X방향을 따라서 연장되어 있고, X방향의 양단에서, 장착부(67A)를 통해서 Y축 이동부(61)에 마련된 레일에 장착되어 있다. 즉, X축 이동부(62A)는, 한쌍의 Y축 이동부(61)에 걸쳐져 지지되어 있다. 이것에 의해, X축 이동부(62A)는, Y축 이동부(61)에 의해서 Y방향을 따라서 이동 가능하게 되어 있다. 즉, Y축 이동부(61)는, X축 이동부(62A)를 Y방향으로 이동시키기 위한 기능을 가지고 있다.
Z축 이동부(63)는, Z방향을 따라서 연장되어 있고, X축 이동부(62A)에 마련된 레일에 장착되어 있다. 이것에 의해, Z축 이동부(63)는, X축 이동부(62A)에 의해서 X방향을 따라서 이동 가능하게 되어 있다. Z축 이동부(63)에는, 장착부(65)를 통해서 레이저 가공 헤드(10A)가 장착되어 있다. 따라서, X축 이동부(62A)는, Z축 이동부(63)마다, 레이저 가공 헤드(10A)를 X방향을 따라서 이동시키기 위한 기능을 가지고 있다. 레이저 가공 헤드(10A)는, 장착부(65)를 통해서, Z축 이동부(63)에 마련된 레일에 장착되어 있다. 이것에 의해, 레이저 가공 헤드(10A)는, Z축 이동부(63)에 의해서 Z방향을 따라서 이동 가능하게 되어 있다. 즉, Z축 이동부(63)는, 레이저 가공 헤드(10A)를 Z방향을 따라서 이동시키기 위한 기능을 가지고 있다. 이와 같이, 이동 기구(6)는, 레이저 가공 헤드(10A)를, X방향, Y방향, 및 Z방향을 따라서 3차원적으로 이동 가능하게 유지하고 있다.
X축 이동부(62B)는, X방향을 따라서 연장되어 있고, X방향의 양단에서, 장착부(67B)를 통해서 Y축 이동부(61)에 마련된 레일에 장착되어 있다. 즉, X축 이동부(62B)는, 한쌍의 Y축 이동부(61)에 걸쳐져 지지되어 있다. 이것에 의해, X축 이동부(62B)는, Y축 이동부(61)에 의해서 Y방향을 따라서 이동 가능하게 되어 있다. 즉, Y축 이동부(61)는, X축 이동부(62B)를 Y방향으로 이동시키기 위한 기능을 가지고 있다.
Z축 이동부(64)는, Z방향을 따라서 연장되어 있고, X축 이동부(62B)에 마련된 레일에 장착되어 있다. 이것에 의해, Z축 이동부(64)는, X축 이동부(62B)에 의해서 X방향을 따라서 이동 가능하게 되어 있다. Z축 이동부(64)에는, 장착부(66)를 통해서 레이저 가공 헤드(10B)가 장착되어 있다. 따라서, X축 이동부(62B)는, Z축 이동부(64) 마다, 레이저 가공 헤드(10B)를 X방향을 따라서 이동시키기 위한 기능을 가지고 있다. 레이저 가공 헤드(10B)는, 장착부(66)를 통해서, Z축 이동부(64)에 마련된 레일에 장착되어 있다. 이것에 의해, 레이저 가공 헤드(10B)는, Z축 이동부(64)에 의해서 Z방향을 따라서 이동 가능하게 되어 있다. 즉, Z축 이동부(64)는, 레이저 가공 헤드(10A)를 Z방향을 따라서 이동시키기 위한 기능을 가지고 있다. 이와 같이, 이동 기구(6)는, 레이저 가공 헤드(10B)를, X방향, Y방향, 및 Z방향을 따라서 3차원적으로 이동 가능하게 유지하고 있다.
지지부(7)는, 앞서 설명한 것과 같이, 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 따라서 이동할 수 있고, Z방향에 평행한 축선을 중심선으로 하여 회전할 수 있다. 지지부(7)는, X방향 및 Y방향을 따라서 대상물(100)을 지지한다. 대상물(100)은, 예를 들면, 웨이퍼이다.
레이저 가공 헤드(10A)는, Z방향에서 지지부(7)와 대향한 상태에서, 지지부(7)에 지지된 대상물(100)에 대해서 레이저광(L1)을 조사하기 위한 것이다. 레이저 가공 헤드(10B)는, Z방향에서 지지부(7)와 대향한 상태에서, 지지부(7)에 지지된 대상물(100)에 대해서 레이저광(L2)을 조사하기 위한 것이다.
한쌍의 카메라(AC)는, 서로 다른 배율을 가지고 있고, Z방향에서 지지부(7)와 대향한 상태에서, 지지부(7)에 지지된 대상물(100)을 촬상하기 위한 것이다. 카메라(AC)는, 일예로서, 레이저 가공 헤드(10A)와 함께, 장착부(65)를 통해서 Z축 이동부(63)에 장착되어 있다. 카메라(AC)는, 예를 들면, 대상물(100)을 투과하는 광을 이용하여, 대상물(100)의 디바이스 패턴이나, 개질 영역 및 개질 영역으로부터 연정되는 균열의 형성 상태 등을 촬상할 수 있다. 카메라(AC)에 의해서 얻어진 화상은, 예를 들면, 대상물(100)에 대한 레이저광(L1, L2)의 조사 위치의 얼라이먼트나, 레이저광(L1, L2)의 조사 조건의 조정 등에 제공된다.
광원 유닛(8)은, 한쌍의 광원(81, 82)을 가지고 있다. 광원(81)은, 레이저광(L1)을 출력한다. 레이저광(L1)은, 광원(81)의 출사부(81a)로부터 출사되고, 광파이버(2)에 의해서 레이저 가공 헤드(10A)에 도광된다. 즉, 레이저 가공 헤드(10A)에는, 광원(81)으로부터 출력된 레이저광(L1)을 도입하기 위한 광파이버(2)가 접속되어 있다. 광원(82)은, 레이저광(L2)을 출력한다. 레이저광(L2)은, 광원(82)의 출사부(82a)로부터 출사되고, 다른 광파이버(2)에 의해서 레이저 가공 헤드(10B)에 도광된다. 즉, 레이저 가공 헤드(10B)에는, 광원(82)으로부터 출력된 레이저광(L2)을 도입하기 위한 광파이버(2)가 마련되어 있다.
제어부(9)는, 레이저 가공 장치(1)의 각 부(복수의 이동 기구(5, 6), 레이저 가공 헤드(10A, 10B), 카메라(AC), 및 광원 유닛(8) 등)를 제어한다. 제어부(9)는, 처리부(91)와, 기억부(92)와, 입력 접수부(93)를 가지고 있다. 처리부(91)는 프로세서, 메모리, 스토리지 및 통신 디바이스 등을 포함하는 컴퓨터 장치로서 구성되어 있다. 처리부(91)에서는, 프로세서가 메모리 등에 읽혀 넣어진 소프트 웨어(프로그램)를 실행하여, 메모리 및 스토리지에서의 데이터의 읽어내기 및 써넣기 그리고 통신 디바이스에 의한 통신을 제어한다. 기억부(92)는, 예를 들면 하드 디스크 등이고, 각종 데이터를 기억한다. 입력 접수부(93)는 각종 정보를 표시함과 아울러, 유저로부터 각종 정보의 입력을 접수하는 인터페이스부이다. 본 실시 형태에서는, 입력 접수부(93)은, GUI(Graphical User Interface)를 구성하고 있다.
이상과 같이 구성된 레이저 가공 장치(1)에 의한 가공의 일례에 대해 설명한다. 당해 가공의 일례는, 웨이퍼인 대상물(100)을 복수의 칩으로 절단하기 위해서, 격자 모양으로 설정된 복수의 라인 각각을 따라서 대상물(100)의 내부에 개질 영역을 형성하는 예이다.
먼저, 대상물(100)을 지지하고 있는 지지부(7)가 Z방향에서 한쌍의 레이저 가공 헤드(10A, 10B)와 대향하도록, 이동 기구(5)가, X방향 및 Y방향 각각을 따라서 지지부(7)를 이동시킨다. 이어서, 대상물(100)에서 일방향으로 연재하는 복수의 라인이 X방향을 따르도록, 이동 기구(5)가, Z방향에 평행한 축선을 중심선으로 하여 지지부(7)를 회전시킨다. 이것에 의해, 대상물(100)에는, X방향을 따라서 연장됨과 아울러 Y방향을 따라서 배열된 복수의 라인(도 1에 나타낸 라인(C))이 설정되게 된다.
이어서, 일방향으로 연재하는 하나의 라인 상에 레이저광(L1)의 집광점이 위치하도록, 이동 기구(6)가, Y방향을 따라서 레이저 가공 헤드(10A)를 이동시킨다. 그 한편으로, 일방향으로 연재하는 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 아울러, 일방향으로 연재하는 하나의 라인을 따라서 레이저광(L1)의 집광점이 상대적으로 이동하고(레이저광(L1)이 스캔되고), 또한, 일방향으로 연재하는 다른 라인을 따라서 레이저광(L2)의 집광점이 상대적으로 이동하도록(레이저광(L2)이 스캔되도록), 이동 기구(5)가, X방향을 따라서 지지부(7)를 이동시킴과 아울러, 이동 기구(6)가, X방향을 따라서, 지지부(7)와 반대 방향으로, 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 이동시킨다. 이와 같이 하여, 레이저 가공 장치(1)는, 대상물(100)에서 일방향으로 연재하는 복수의 라인 각각을 따라서, 대상물(100)의 적어도 내부에 개질 영역을 형성한다.
이어서, 대상물(100)에서 일방향과 직교하는 타방향으로 연재하는 복수의 라인이 X방향을 따르도록, 이동 기구(5)가, Z방향에 평행한 축선을 중심선으로 하여 지지부(7)를 회전시킨다. 이것에 의해, 대상물(100)에는, X방향을 따라서 연장됨과 아울러 Y방향을 따라서 배열된 복수의 다른 라인(도 1에 나타낸 라인(C))이 설정되게 된다.
이어서, 타방향으로 연재하는 하나의 라인 상에 레이저광(L1)의 집광점이 위치하도록, 이동 기구(6)가, Y방향을 따라서 레이저 가공 헤드(10A)를 이동시킨다. 그 한편으로, 타방향으로 연재하는 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 아울러, 타방향으로 연재하는 하나의 라인을 따라서 레이저광(L1)의 집광점이 상대적으로 이동하고(레이저광(L1)이 스캔되고), 또한, 타방향으로 연재하는 다른 라인을 따라서 레이저광(L2)의 집광점이 상대적으로 이동하도록(레이저광(L2)이 스캔되도록), 이동 기구(5)가, X방향을 따라서 지지부(7)를 이동시킴과 아울러, 이동 기구(6)가, X방향을 따라서, 지지부(7)와 반대 방향으로 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 이동시킨다. 이와 같이 하여, 레이저 가공 장치(1)는, 대상물(100)에서 일방향과 직교하는 타방향으로 연재하는 복수의 라인 각각을 따라서, 대상물(100)의 적어도 내부에 개질 영역을 형성한다.
또한, 앞서 설명한 가공의 일례에서는, 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 흡수되고, 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]
계속해서, 레이저 가공 헤드의 구성에 대해 구체적으로 설명한다. 도 3 및 도 4에 도시되어 있는 것과 같이, 레이저 가공 헤드(10A)는, 하우징(11)과, 입사부(12)와, 레이저광 조정부(13)와, 집광부(14)를 구비하고 있다. 하우징(11)은, 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. 또한, 제1 벽부(21)와 제2 벽부(22)와의 거리는, 제5 벽부(25)와 제6 벽부(26)와의 거리와 동일해도 되고, 혹은, 제5 벽부(25)와 제6 벽부(26)와의 거리보다도 커도 된다.
레이저 가공 헤드(10A)에서는, 제1 벽부(21)는, 이동 기구(6)의 Y축 이동부(61)와 반대측에 위치하고 있고, 제2 벽부(22)는, Y축 이동부(61)측에 위치하고 있다. 제3 벽부(23)는, 이동 기구(6)의 장착부(65)측에 위치하고 있고, 제4 벽부(24)는, 장착부(65)와는 반대측이면서 레이저 가공 헤드(10B)측에 위치하고 있다(도 2 참조). 즉, 제4 벽부(24)는, 레이저 가공 헤드(10B)의 하우징(제2 하우징)에 Y방향을 따라서 대향하는 대향 벽부이다. 제5 벽부(25)는, 지지부(7)와는 반대측에 위치하고 있고, 제6 벽부(26)는, 지지부(7)측에 위치하고 있다.
하우징(11)은, 제3 벽부(23)가 이동 기구(6)의 장착부(65)측에 배치된 상태에서 하우징(11)이 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, Z축 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). 하우징(11)은, 제3 벽부(23)가 장착 플레이트(65b)에 접촉한 상태에서, 받침대(27)를 통해서 볼트(28)가 장착 플레이트(65b)에 나사 결합됨으로써, 장착부(65)에 장착되어 있다. 받침대(27)는, 제1 벽부(21) 및 제2 벽부(22) 각각에 마련되어 있다. 하우징(11)은, 장착부(65)에 대해서 착탈 가능하다.
입사부(12)는, 제5 벽부(25)에 배치되어 있다. 입사부(12)는, 하우징(11) 내에 레이저광(L1)을 입사시킨다. 입사부(12)는, X방향에서는 제1 벽부(21)측으로 치우쳐 있고, Y방향에서는 제4 벽부(24)측으로 치우쳐 있다. 즉, X방향에서의 입사부(12)와 제1 벽부(21)와의 거리는, X방향에서의 입사부(12)와 제2 벽부(22)와의 거리보다도 작고, Y방향에서의 입사부(12)와 제4 벽부(24)와의 거리는, X방향에서의 입사부(12)와 제3 벽부(23)과의 거리보다도 작다.
입사부(12)에는, 광파이버(2)의 출사 단부(2a)가 접속되어 있다. 구체적으로는, 입사부(12)는, 제5 벽부(25)에 형성된 구멍(25a)을 포함하는 부분이다. 제5 벽부(25)에는, 장착부(25b)가 마련되어 있다. 장착부(25b)에는, 출사 단부(2a)의 본체 부분(2b)이 볼트 등에 의해서 장착되어 있다. 이 상태에서, 구멍(25a)에는, 출사 단부(2a)의 선단 부분(2c)이 삽통(揷通)되어 있다. 이것에 의해, 광파이버(2)의 출사 단부(2a)는, 입사부(12)에 대해서 착탈 가능하다. 제5 벽부(25)와 본체 부분(2b)과의 사이에는, 커버(25c)가 배치되어 있다. 커버(25c)는, 구멍(25a)과 선단 부분(2c)과의 사이에 형성된 틈새를 덮고 있다. 일례로서 출사 단부(2a)에서는, 리턴광을 억제하는 아이솔레이터가 본체 부분(2b) 내에 배치되어 있고, 레이저광(L1)을 콜리메이트하는 콜리메이터 렌즈가 선단 부분(2c) 내에 배치되어 있다. 또한, 입사부(12)는, 광파이버(2)의 출사 단부(2a)가 접속 가능하게 되도록 구성된 커넥터 등이라도 된다.
레이저광 조정부(13)는, 하우징(11) 내에 배치되어 있다. 레이저광 조정부(13)는, 입사부(12)로부터 입사된 레이저광(L1)을 조정한다. 레이저광 조정부(13)는, 하우징(11) 내에서, 칸막이 벽부(29)에 대해서 제4 벽부(24)측에 배치되어 있다. 레이저광 조정부(13)는, 칸막이 벽부(29)에 장착되어 있다. 칸막이 벽부(29)는, 하우징(11) 내에 마련되어 있고, 하우징(11) 내의 영역을 제3 벽부(23)측의 영역과 제4 벽부(24)측의 영역으로 나누고 있다. 칸막이 벽부(29)는, 하우징(11)의 일부분으로서 구성되어 있다. 레이저광 조정부(13)가 가지는 각 구성은, 제4 벽부(24)측에서 칸막이 벽부(29)에 장착되어 있다. 칸막이 벽부(29)는, 레이저광 조정부(13)가 가지는 각 구성을 지지하는 광학 베이스로서 기능하고 있다.
집광부(14)는, 제6 벽부(26)에 배치되어 있다. 구체적으로는, 집광부(14)는, 제6 벽부(26)에 형성된 구멍(26a)에 삽통된 상태에서, 제6 벽부(26)에 배치되어 있다. 집광부(14)는, 레이저광 조정부(13)에 의해서 조정된 레이저광(L1)을 집광하면서 하우징(11) 밖으로 출사시킨다. 집광부(14)는, X방향에서는 제2 벽부(22)측(일방의 벽부측)으로 치우쳐 있고, Y방향에서는 제4 벽부(24)측으로 치우쳐 있다. 즉, 집광부(14)는, Z방향에서 보아, 하우징(11)에서의 제4 벽부(대향 벽부)(24)측으로 치우쳐 배치되어 있다. 즉, X방향에서의 집광부(14)와 제2 벽부(22)와의 거리는, X방향으로의 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 도시되어 있는 것과 같이, 레이저광 조정부(13)는, 반사부(제1 반사부)(31)와, 어테뉴에이터(32)와, 광축 조정부(33)를 가지고 있다. 반사부(31), 어테뉴에이터(32) 및 광축 조정부(33)는, X방향을 따라서 연재하는 제1 직선(A1) 상에 배치되어 있다. 반사부(31)는, Z방향에서 입사부(12)와 대향하고 있다. 즉, 반사부(31)는, Z방향에서 광파이버(2)의 출사 단부(2a)와 대향하고 있다. 반사부(31)는, 입사부(12)로부터 입사된 레이저광(L1)을 제2 벽부(22)측으로 반사한다. 반사부(31)는, 예를 들면, 미러 또는 프리즘이다. 어테뉴에이터(32)는, 반사부(31)에서 반사된 레이저광(L1)의 출력을 조정한다. 광축 조정부(33)는, 어테뉴에이터(32)에 의해서 출력이 조정된 레이저광(L1)을 제6 벽부(26)측으로 반사한다.
광축 조정부(33)는, 입사부(12)로부터 입사된 레이저광(L1)의 광축을 조정하기 위한 부분이다. 본 실시 형태에서는, 광축 조정부(33)는, 제1 스티어링 미러(331)와, 반사 부재(332)와, 제2 스티어링 미러(333)를 가지고 있다.
제1 스티어링 미러(331)는, 제1 직선(A1) 상에 배치되어 있다. 제1 스티어링 미러(331)는, 미러(331a) 및 홀더(331b)에 의해서 구성되어 있다. 미러(331a)는, 홀더(331b)에 장착되어 있다. 홀더(331b)는, 칸막이 벽부(29)에 장착되어 있다. 홀더(331b)는, 미러(331a)의 방향의 조정이 가능하게 되도록 미러(331a)를 유지하고 있다. 제1 스티어링 미러(331)는, 어테뉴에이터(32)에 의해서 출력이 조정된 레이저광(L1)을 제6 벽부(26)측으로 반사한다.
반사 부재(332)는, 제1 스티어링 미러(331)에서 반사된 레이저광(L1)을 제2 벽부(22)측으로 반사한다. 반사 부재(332)는, 예를 들면, 미러 또는 프리즘이다.
제2 스티어링 미러(333)는, 제2 직선(A2) 상에 배치되어 있다. 제2 스티어링 미러(333)는, 미러(333a) 및 홀더(333b)에 의해서 구성되어 있다. 미러(333a)는, 홀더(333b)에 장착되어 있다. 홀더(333b)는, 칸막이 벽부(29)에 장착되어 있다. 홀더(333b)는, 미러(333a)의 방향의 조정이 가능하게 되도록 미러(333a)를 유지하고 있다. 제2 스티어링 미러(333)는, 반사 부재(332)에서 반사된 레이저광(L1)을 제6 벽부(26)측으로 반사한다.
일례로서 각 홀더(331b, 333b)에 대해서는, 제2 벽부(22)에 형성된 뚜껑이 부착된 개구(도시 생략)를 통한 공구의 액세스가 가능하다. 이것에 의해, 후술하는 관찰부(17)에 의해서 취득되는 화상 등을 보면서 공구를 조작함으로써, 집광부(14)에 입사되는 레이저광(L1)의 광축이 집광부(14)의 광축에 일치하도록, 각 미러(331a, 333a)의 방향을 조정할 수 있다.
레이저광 조정부(13)는, 빔 익스팬더(34)와, 반사부(제2 반사부)(35)를 더 가지고 있다. 광축 조정부(33), 빔 익스팬더(34) 및 반사부(35)는, Z방향을 따라서 연재하는 제2 직선(A2) 상에 배치되어 있다. 빔 익스팬더(34)는, 광축 조정부(33)에서 반사된 레이저광(L1)의 지름을 확대한다. 반사부(35)는, 빔 익스팬더(34)에서 지름이 확대된 레이저광(L1)을 제1 벽부(21)측이면서도 제5 벽부(25)측으로 반사한다. 반사부(35)는, 예를 들면, 미러 또는 프리즘이다.
레이저광 조정부(13)는, 반사형 공간 광변조기(36)와, 결상 광학계(37)를 더 가지고 있다. 반사형 공간 광변조기(36), 결상 광학계(37) 및 집광부(14)는, Z방향을 따라서 연재하는 제3 직선(A3) 상에 배치되어 있다. 반사형 공간 광변조기(36)는, 반사부(35)에서 반사된 레이저광(L1)을 변조하면서 제6 벽부(26)측으로 반사한다. 반사형 공간 광변조기(36)는, 예를 들면, 반사형 액정(LCOS：Liquid　Crystal　on　Silicon)의 공간 광변조기(SLM：Spatial　Light　Modulator)이다. 결상 광학계(37)는, 반사형 공간 광변조기(36)의 반사면(36a)과 집광부(14)의 입사 동면(14a)이 결상 관계에 있는 양측 텔레센트릭 광학계를 구성하고 있다. 결상 광학계(37)는, 3개 이상의 렌즈에 의해서 구성되어 있다.
제1 직선(A1), 제2 직선(A2) 및 제3 직선(A3)은, Y방향에 수직인 평면 상에 위치하고 있다. 제2 직선(A2)은, 제3 직선(A3)에 대해서 제2 벽부(22)측에 위치하고 있다. 레이저 가공 헤드(10A)에서는, Z방향을 따라서 입사부(12)로부터 하우징(11) 내로 입사된 레이저광(L1)은, 반사부(31)에서 반사되어, 제1 직선(A1) 상을 진행한다. 제1 직선(A1) 상을 진행한 레이저광(L1)은, 광축 조정부(33)에서 반사되어, 제2 직선(A2) 상을 진행한다. 제2 직선(A2) 상을 진행한 레이저광(L1)은, 반사부(35) 및 반사형 공간 광변조기(36)에서 순차적으로 반사되어, 제3 직선(A3) 상을 진행한다. 제3 직선(A3) 상을 진행한 레이저광(L1)은, Z방향을 따라서 집광부(14)로부터 하우징(11) 밖으로 출사된다.
레이저 가공 헤드(10A)는, 다이클로익 미러(15)와, 측정부(16)와, 관찰부(17)와, 구동부(18)와, 회로부(19)를 더 구비하고 있다.
다이클로익 미러(15)는, 제3 직선(A3) 상에서, 결상 광학계(37)와 집광부(14)와의 사이에 배치되어 있다. 즉, 다이클로익 미러(15)는, 하우징(11) 내에서, 레이저광 조정부(13)와 집광부(14)와의 사이에 배치되어 있다. 다이클로익 미러(15)는, 제4 벽부(24)측에서 칸막이 벽부(29)에 장착되어 있다. 다이클로익 미러(15)는, 레이저광(L1)을 투과시킨다. 다이클로익 미러(15)는, 비점수차를 억제하는 관점에서는, 예를 들면, 큐브형, 또는, 뒤틀림의 관계를 가지도록 배치된 2매의 플레이트형이 바람직하다.
측정부(16)는, 하우징(11) 내에서, 제3 직선(A3)에 대해서 제1 벽부(21)측에 배치되어 있다. 즉, 측정부(16)는, X방향에서는, 집광부(14)에 대해서 제1 벽부(21)측에 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)를 출력하고, 집광부(14)를 거쳐, 대상물(100)의 표면에서 반사된 측정광(L10)를 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 다이클로익 미러(15)에서 순차적으로 반사되고, 집광부(14)로부터 하우징(11) 밖으로 출사된다. 대상물(100)의 표면에서 반사된 측정광(L10)은, 집광부(14)로부터 하우징(11) 내로 입사하여 다이클로익 미러(15) 및 빔 스플리터(20)에서 순차적으로 반사되고, 측정부(16)로 입사하여, 측정부(16)에서 검출된다.
관찰부(17)는, 하우징(11) 내에서, 제3 직선(A3)에 대해서 제1 벽부(21)측에 배치되어 있다. 즉, 관찰부(17)는, X방향에서는, 집광부(14)에 대해서 제1 벽부(21)측에 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 다이클로익 미러(15)에서 반사되고, 집광부(14)로부터 하우징(11) 밖으로 출사된다. 대상물(100)의 표면에서 반사된 관찰광(L20)은, 집광부(14)로부터 하우징(11) 내에 입사하여 다이클로익 미러(15)에서 반사되고, 빔 스플리터(20)를 투과하여 관찰부(17)에 입사하고, 관찰부(17)에서 검출된다. 또한, 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, 하우징(11) 내에서, 칸막이 벽부(29)에 대해서 제3 벽부(23)측에 배치되어 있다. 즉, 회로부(19)는, 하우징(11) 내에서, 레이저광 조정부(13), 측정부(16) 및 관찰부(17)에 대해서 제3 벽부(23)측에 배치되어 있다. 회로부(19)는, 칸막이 벽부(29)로부터 이간(離間)하고 있다. 회로부(19)는, 예를 들면, 복수의 회로 기판이다. 회로부(19)는, 측정부(16)로부터 출력된 신호, 및 반사형 공간 광변조기(36)에 입력하는 신호를 처리한다. 회로부(19)는, 측정부(16)로부터 출력된 신호에 근거하여 구동부(18)를 제어한다. 일례로서 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.
또한, 칸막이 벽부(29)에는, 측정부(16), 관찰부(17), 구동부(18) 및 반사형 공간 광변조기(36) 각각과 회로부(19)를 전기적으로 접속하기 위한 배선이 통과하는 노치, 구멍 등(도시 생략)이 형성되어 있다. 또, 하우징(11)에는, 회로부(19)와 제어부(9)(도 1 참조)를 전기적으로 접속하기 위한 배선 등이 접속되는 커넥터(도시 생략)가 마련되어 있다.
레이저 가공 헤드(10B)는, 레이저 가공 헤드(10A)와 마찬가지로, 하우징(11)과, 입사부(12)와, 레이저광 조정부(13)와, 집광부(14)와, 다이클로익 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 도시되어 있는 것과 같이, 한쌍의 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 하우징(11)은, 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 하우징(11)은, 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 하우징(11)은, 제3 벽부(23)가 장착부(66)측에 배치된 상태에서 하우징(11)이 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, Z축 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 하우징(11)은, 제3 벽부(23)가 장착 플레이트(66b)에 접촉한 상태에서, 장착부(66)에 장착되어 있다. 레이저 가공 헤드(10B)의 하우징(11)은, 장착부(66)에 대해서 착탈 가능하다.
[레이저 가공 헤드의 작용 및 효과]
레이저 가공 헤드(10A)에서는, 입사부(12)로부터 집광부(14)에 이르는 레이저광(L1)의 광로 상에, 입사부(12)로부터 입사된 레이저광(L1)의 광축을 조정하기 위한 광축 조정부(33)가 배치되어 있다. 이것에 의해, 예를 들면, 메인터넌스 등을 위해서 광파이버(2)의 출사 단부(2a)를 하우징(11)으로부터 떼어내고, 다시, 광파이버(2)의 출사 단부(2a)를 입사부(12)에 접속했을 때에, 집광부(14)에 입사되는 레이저광(L1)의 광축을 집광부(14)의 광축에 일치시킬 수 있다. 또, 입사부(12)가 X방향에서 하우징(11)의 제1 벽부(21)측으로 치우쳐 있고, 집광부(14)가 X방향에서 하우징(11)의 제2 벽부(22)측으로 치우쳐 있다. 이것에 의해, 입사부(12)로부터 광축 조정부(33)에 이르는 레이저광(L1)의 광로가 길어지는 것을 억제할 수 있고, 그 결과로서, 집광부(14)에 입사되는 레이저광(L1)의 광축이 집광부(14)의 광축으로부터 어긋나는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 레이저 가공 헤드(10A)에 의하면, 레이저광(L1)을 정밀도 좋게 집광할 수 있다.
또, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 입사부(12)가 하우징(11)의 제5 벽부(25)에 배치되어 있고, 레이저광 조정부(13)에서, 광축 조정부(33)가, 반사부(31) 및 어테뉴에이터(32)의 후단(레이저광(L1)의 진행 방향에서의 하류측), 또한 빔 익스팬더(34), 반사부(35), 반사형 공간 광변조기(36) 및 결상 광학계(37)의 전단(레이저광(L1)의 진행 방향에서의 상류측)에, 배치되어 있다. 빔 익스팬더(34), 반사부(35), 반사형 공간 광변조기(36) 및 결상 광학계(37)의 전단(레이저광(L1)의 진행 방향에서의 상류측)에 배치되어 있다. 이것에 의해, 레이저광(L1)의 성형에 관한 구성인 「빔 익스팬더(34), 반사부(35), 반사형 공간 광변조기(36), 결상 광학계(37) 및 집광부(14)」에 입사되는 레이저광(L1)의 광축을 조정할 수 있기 때문에, 레이저광(L1)을 보다 정밀도 좋게 집광할 수 있다. 또, 입사부(12)가 제5 벽부(25)에 배치되어 있고, 레이저광 조정부(13)에서, 어테뉴에이터(32)가 반사부(31)와 광축 조정부(33)와의 사이에 배치되어 있다. 이것에 의해, 어테뉴에이터(32)의 적용에 의한 하우징(11)의 대형화를 억제할 수 있다.
또, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 레이저광(L1)을 출력하는 광원이 하우징(11) 내에 마련되어 있지 않기 때문에, 하우징(11)의 소형화를 도모할 수 있다. 또한, 하우징(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 하우징(11)을 이동시키는 경우에, 예를 들면, 제4 벽부(24)측에 다른 구성(예를 들면, 레이저 가공 헤드(10B))이 존재하였다고 해도, 당해 다른 구성에 집광부(14)를 가깝게 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 하우징(11)을 이동시키는 경우에, 하우징(11)이 점유하는 공간을 작게 할 수 있다. 또한, 입사부(12) 및 집광부(14)가 Y방향에서 제4 벽부(24)측으로 치우쳐 있기 때문에, 하우징(11) 내의 영역 중 레이저광 조정부(13)에 대해서 제3 벽부(23)측의 영역에 다른 구성(예를 들면, 회로부(19))을 배치하는 등, 당해 영역을 유효하게 이용할 수 있다.
또, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 회로부(19)가, 하우징(11) 내에서, 레이저광 조정부(13)에 대해서 제3 벽부(23)측에 배치되어 있다. 이것에 의해, 하우징(11) 내의 영역 중 레이저광 조정부(13)에 대해서 제3 벽부(23)측의 영역을 유효하게 이용할 수 있다.
또, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 레이저광 조정부(13)가, 하우징(11) 내에서, 칸막이 벽부(29)에 대해서 제4 벽부(24)측에 배치되어 있고, 회로부(19)가, 하우징(11) 내에서, 칸막이 벽부(29)에 대해서 제3 벽부(23)측에 배치되어 있다. 이것에 의해, 회로부(19)에서 발생하는 열이 레이저광 조정부(13)에 전해지기 어렵게되기 때문에, 회로부(19)에서 발생하는 열에 의해서 레이저광 조정부(13)에 변형이 생기는 것을 억제할 수 있어, 레이저광(L1)을 적절히 조정할 수 있다. 또한, 예를 들면 공냉 또는 수냉 등에 의해서, 하우징(11) 내의 영역 중 제3 벽부(23)측의 영역에서 회로부(19)를 효율 좋게 냉각할 수 있다.
또, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 레이저광 조정부(13)가 칸막이 벽부(29)에 장착되어 있다. 이것에 의해, 레이저광 조정부(13)를 하우징(11) 내에서 확실하게 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 거쳐 레이저광 조정부(13)에 전해지는 것을 보다 확실하게 억제할 수 있다.
또, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 측정부(16) 및 관찰부(17)가, 하우징(11) 내의 영역 중 집광부(14)에 대해서 제1 벽부(21)측의 영역에 배치되어 있고, 회로부(19)가, 하우징(11) 내의 영역 중 레이저광 조정부(13)에 대해서 제3 벽부(23)측에 배치되어 있으며, 다이클로익 미러(15)가, 하우징(11) 내에서 레이저광 조정부(13)와 집광부(14)와의 사이에 배치되어 있다. 이것에 의해, 하우징(11) 내의 영역을 유효하게 이용할 수 있다. 또한, 레이저 가공 장치(1)에서, 대상물(100)의 표면과 집광부(14)와의 거리의 측정 결과에 근거한 가공이 가능하게 된다. 또, 레이저 가공 장치(1)에서, 대상물(100)의 표면의 관찰 결과에 근거한 가공이 가능하게 된다.
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.
이상의 작용 및 효과는, 레이저 가공 헤드(10B)에 의해도 마찬가지로 발휘된다.
또, 레이저 가공 장치(1)에서는, 각 레이저 가공 헤드(10A, 10B)에 의해서 레이저광(L1)이 정밀도 좋게 집광되기 때문에, 대상물(100)을 효율 좋게 또한 정밀도 좋게 가공할 수 있다.
또, 레이저 가공 장치(1)에서는, 한쌍의 장착부(65, 66) 각각이, Y방향 및 Z방향 각각을 따라서 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 따라서 이동하고, Z방향에 평행한 축선을 중심선으로 하여 회전한다. 이것에 의해, 대상물(100)을 보다 효율 좋게 가공할 수 있다.
[레이저 가공 헤드의 변형예]
도 6에 도시되어 있는 것과 같이, 입사부(12)가 하우징(11)의 제1 벽부(21)에 배치되어 있고, 레이저광 조정부(13)에서, 광축 조정부(33)가, 어테뉴에이터(32)의 후단이면서 또한 빔 익스팬더(34), 반사부(35), 반사형 공간 광변조기(36) 및 결상 광학계(37)의 전단에, 배치되어 있어도 괜찮다. 도 6에 도시되는 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 입사부(12), 어테뉴에이터(32) 및 광축 조정부(33)(구체적으로는, 광축 조정부(33)의 제1 스티어링 미러(331))가, 제1 직선(A1)상에 배치되어 있다(그 외에는, 도 5에 도시되는 레이저 가공 헤드(10A)와 동일하다). 도 6에 도시되는 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 어테뉴에이터(32)가, 입사부(12)로부터 입사된 레이저광(L1)의 출력을 조정한다. 이것에 의하면, 레이저광(L1)의 성형에 관한 구성인 「빔 익스팬더(34), 반사부(35), 반사형 공간 광변조기(36), 결상 광학계(37) 및 집광부(14)」에 입사되는 레이저광(L1)의 광축을 조정할 수 있기 때문에 , 레이저광(L1)을 보다 정밀도 좋게 집광할 수 있다. 또, 입사부(12)와 광축 조정부(33)와의 사이에 어테뉴에이터(32)가 배치되어 있기 때문에, 어테뉴에이터(32)의 적용에 의한 하우징(11)의 대형화를 억제할 수 있다. 또한, 레이저 가공 장치(1)의 저배화를 도모할 수 있다. 이상의 구성은, 레이저 가공 헤드(10B)에도 적용 가능하다.
또, 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 도 7에 도시되어 있는 것과 같이, 입사부(12)가 하우징(11)의 제5 벽부(25)에 배치되어 있고, 레이저광 조정부(13)에서, 광축 조정부(33)가, 어테뉴에이터(32), 반사부(31), 빔 익스팬더(34), 반사부(35), 반사형 공간 광변조기(36) 및 결상 광학계(37)의 전단에, 배치되어 있어도 괜찮다. 도 7에 도시되는 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 광축 조정부(33)(구체적으로는, 광축 조정부(33)의 제2 스티어링 미러(333)), 어테뉴에이터(32) 및 반사부(31)가, 제1 직선(A1) 상에 배치되어 있고, 광축 조정부(33)(구체적으로는, 광축 조정부(33)의 제1 스티어링 미러(331))가 Z방향에서 입사부(12)와 대향하고 있으며, 반사부(31)가 Z방향에서 빔 익스팬더(34)와 대향하고 있다(그 외에는, 도 5에 도시되는 레이저 가공 헤드(10A)와 동일하다). 도 7에 도시되는 레이저 가공 헤드(10A)에서는, 광축 조정부(33)가, 입사부(12)로부터 입사된 레이저광(L1)을 하우징(11)의 제2 벽부(22)측으로 반사하고, 어테뉴에이터(32)가, 광축 조정부(33)에서 반사된 레이저광(L1)의 출력을 조정하며, 반사부(31)가, 어테뉴에이터(32)에 의해서 출력이 조정된 레이저광(L1)을 하우징(11)의 제6 벽부(26)측으로 반사하고, 빔 익스팬더(34)가, 반사부(31)에서 반사된 레이저광(L1)의 지름을 확대한다. 이것에 의하면, 레이저광(L1)의 성형에 관한 구성인 「빔 익스팬더(34), 반사부(35), 반사형 공간 광변조기(36), 결상 광학계(37) 및 집광부(14)」에 입사되는 레이저광(L1)의 광축을 조정할 수 있기 때문에, 레이저광(L1)을 보다 정밀도 좋게 집광할 수 있다. 또, 광축 조정부(33)와 반사부(31)과의 사이에 어테뉴에이터(32)가 배치되어 있기 때문에, 어테뉴에이터(32)의 적용에 의한 하우징(11)의 대형화를 억제할 수 있다. 이상의 구성은, 레이저 가공 헤드(10B)에도 적용 가능하다.
또, 도 5 및 도 6 각각에 도시되는 레이저 가공 헤드(10A)에서, 어테뉴에이터(32)는, 광축 조정부(33)와 빔 익스팬더(34)와의 사이에 배치되어 있어도 괜찮다. 또, 도 7에 도시되는 레이저 가공 헤드(10A)에서, 어테뉴에이터(32)는, 반사부(31)와 빔 익스팬더(34)와의 사이에 배치되어 있어도 괜찮다. 또, 도 5, 도 6 및 도 7 각각에 도시되는 레이저 가공 헤드(10A)에서, 어테뉴에이터(32)는, 빔 익스팬더(34)의 후단(예를 들면, 반사부(35)와 반사형 공간 광변조기(36)와의 사이)에 배치되어 있어도 괜찮다. 이상 각각의 구성은, 레이저 가공 헤드(10B)에도 적용 가능하다.
또, 광축 조정부(33)는, 제1 스티어링 미러(331)와, 반사 부재(332)와, 제2 스티어링 미러(333)를 가지는 것으로 한정되지 않는다. 광축 조정부(33)는, 입사부(12)로부터 입사된 레이저광(L1)의 광축을 조정하기 위한 구성을 가지고 있으면 된다. 일례로서 광축 조정부(33)는, X방향을 따라서 제1 벽부(21)측으로부터 입사된 레이저광(L1)을 제1 벽부(21)측이면서도 제5 벽부(25)측으로 반사하는 제1 스티어링 미러(331)와, 제1 스티어링 미러(331)에서 반사된 레이저광(L1)을 Z방향을 따라서 제6 벽부(26)측으로 반사하는 제2 스티어링 미러(333)를 가지는 것이라도 괜찮다. 또, 제1 스티어링 미러(331) 및 제2 스티어링 미러(333) 각각은, 전동에 의해 동작하는 전동 미러라도 괜찮다. 그 경우, 제1 스티어링 미러(331) 및 제2 스티어링 미러(333)는, 관찰부(17)에 의해서 취득된 화상에 근거하여 각 미러(331a, 333a)의 방향을 자동으로 조정하도록 구성되어 있어도 괜찮다.
또, 하우징(11)은, 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 상태에서 하우징(11)이 장착부(65)(또는 장착부(66))에 장착되도록 구성되어 있으면 된다.
또, 회로부(19)는, 측정부(16)로부터 출력된 신호, 및/또는 반사형 공간 광변조기(36)에 입력하는 신호를 처리하는 것으로 한정되지 않고, 레이저 가공 헤드에서 어떠한 신호를 처리하는 것이면 된다.
또, 광원 유닛(8)은, 1개의 광원을 가지는 것이라도 괜찮다. 그 경우, 광원 유닛(8)은, 1개의 광원으로부터 출력된 레이저광의 일부를 출사부(81a)로부터 출사하고 또한 당해 레이저광의 잔부를 출사부(82a)로부터 출사하도록, 구성되어 있으면 된다.
[레이저 가공 장치의 동작 등에 대해]
계속해서, 레이저 가공 장치(1)의 동작에 대해 설명한다. 도 8은, 레이저 가공 장치의 동작을 나타내는 모식적인 상면도이다. 도 1 및 이후의 도면에서는, 레이저 가공 헤드(10A, 10B)의 모식화된 내부를 나타낸다. 도 1, 도 8에 도시되어 있는 것과 같이, 지지부(7)에는, 대상물(100)이 지지되어 있다. 또한, 도면 중의 부호 S는, 앞서 설명한 측정부(16)나 관찰부(17) 등과 같이, 개질 영역을 형성하기 위한 레이저광(L1, L2)의 조사와 관련되는 광학계 이외의 광학계를 대표하여 나타내고 있다.
대상물(100)에는, 앞서 설명한 것과 같이, X방향을 따라서 연장됨과 아울러 Y방향을 따라서 배열된 복수의 라인(C)이 설정되어 있다. 라인(C)은, 가상적인 선이지만, 실제로 그어진 선이라도 괜찮다. 또한, 대상물(100)에는, Y방향을 따라서 연장됨과 아울러 X방향을 따라서 배열된 복수의 라인도 설정되어 있지만, 그 도시가 생략되어 있다.
레이저 가공 장치(1)는, 제어부(9)의 제어하에서 각 라인(C)을 따른 레이저 가공을 행하는 조사 처리를 실시한다. 제어부(9)는, 조사 처리에서는, 적어도, 이동 기구(5)에 의한 지지부(7)의 이동과, 이동 기구(6)에 의한 레이저 가공 헤드(10A, 10B)의 이동과, 레이저 가공 헤드(10A) 및 레이저 가공 헤드(10B)로부터의 레이저광(L1, L2)의 조사를 제어한다. 레이저 가공 장치(1)에서는, 제어부(9)는, 조사 처리로서 제1 처리와 제2 처리를 실행한다(조사 처리는, 제1 처리와 제2 처리를 포함한다).
제1 처리는, 복수의 라인(C) 중 하나의 라인(C)에 대해서 레이저 가공 헤드(10A)로부터의 레이저광(L1)을 X방향으로 스캔하는 처리이다. 제2 처리는, 복수의 라인(C) 중 다른 라인(C)에 대해서 레이저 가공 헤드(10B)로부터의 레이저광(L2)을 X방향으로 스캔하는 처리이다.
제어부(9)가 레이저광(L1, L2)을 X방향으로 스캔한다는 것은, 이하와 같은 동작에 의해 각각의 집광점을 X방향을 따라서 이동시키는 것이다. 즉, 먼저, 이동 기구(6)의 Y축 이동부(61), 및 Z축 이동부(63, 64)를 통해서, 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 Y방향 및 Z방향으로 이동시켜, 레이저광(L1, L2)의 집광점을, 각각의 라인(C) 상으로서 대상물(100)의 내부가 되는 위치에 위치시킨 상태로 한다. 그리고, 그 상태에서, 이동 기구(5)를 통해서 지지부를 X방향을 따라서 이동시킴과 아울러, X축 이동부(62A, 62B)를 통해서 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 X방향을 따라서, 지지부(7)와 반대 방향으로 이동시키는 것에 의해, 대상물(100) 내를 라인(C)을 따라서 X방향을 따라서 레이저광(L1, L2)의 집광점을 이동시킨다.
특히, 여기에서는, 제어부(9)는, 제1 처리와 제2 처리를, 적어도 일부의 시간에 있어서 중복하도록 실행한다. 즉, 제어부(9)는, 하나의 라인(C)을 따라서 레이저광(L1)이 스캔되고 있는 상태와, 다른 라인(C)을 따라서 레이저광(L2)이 스캔되고 있는 상태가, 동시에 실현되도록 한다. 즉, 제어부(9)는, 레이저 가공 헤드(10A)와 레이저 가공 헤드(10B)를 동시에 가동한다. 이것에 의해, 1개의 레이저 가공 헤드를 이용한 가공에 비해 명확하게 스루풋의 향상이 도모된다.
제어부(9)는, 1개의 라인(C)을 따른 레이저광(L1, L2)의 스캔이 완료되면, 레이저 가공 헤드(10A, 10B) 각각을 독립하여 라인(C)의 간격의 분(分)만큼 Y방향(필요에 따라서 Z방향)으로 이동시키고, 다음의 라인(C)을 따른 레이저광(L1, L2)의 스캔(즉 제1 처리 및 제2 처리)을 계속한다. 제어부(9)는, 대체로 라인(C)의 개수 분(分)만큼 이 동작을 계속해서 행하는 것에 의해, 모든 라인(C)을 따라서 개질 영역(M)을 형성한다.
이 때, 제어부(9)는, 복수의 라인(C) 중 대상물(100)의 Y방향의 일방의 단부에 위치하는 라인(C)으로부터 Y방향의 내측의 라인(C)을 향해서 차례로 제1 처리를 실행한다. 이것과 함께, 제어부(9)는, 복수의 라인(C) 중 대상물(100)의 Y방향의 타방의 단부에 위치하는 라인(C)으로부터 Y방향의 내측의 라인을 향해서 차례로 제2 처리를 실행한다(이것을 주(主)가공 처리라고 칭한다). Y방향의 일방의 단부에 위치하는 라인(C)과 Y방향의 타방의 단부에 위치하는 라인(C)은, X방향에 대해서 서로 동일한 길이를 가지고 있다.
이 점에 대해서 보다 상세하게 설명한다. 주가공 처리에서는, 먼저, 제어부(9)는, Y축 이동부(61) 및 Z축 이동부(63)를 제어하는 것에 의해, 레이저 가공 헤드(10A)를 Y방향 및 Z방향으로 이동시킨다. 이것에 의해, 레이저광(L1)의 집광점을, 대상물(100)의 Y방향의 일방의 단부에 위치하는 라인(C) 상으로서 대상물(100)의 내부가 되는 위치에 위치시킨 상태로 한다. 동시에, 제어부(9)는, Y축 이동부(61) 및 Z축 이동부(64)를 제어하는 것에 의해, 레이저 가공 헤드(10B)를 Y방향 및 Z방향으로 이동시킨다. 이것에 의해, 레이저광(L2)의 집광점을, 대상물(100)의 Y방향의 타방의 단부에 위치하는 라인(C) 상으로서 대상물(100)의 내부가 되는 위치에 위치시킨 상태로 한다. 이 때, 레이저광(L1)의 집광점의 X방향의 위치와 레이저광(L2)의 집광점의 X방향의 위치는, 예를 들면 일치하고 있다.
그 상태에서, 제어부(9)는, 이동 기구(5)의 이동부(53)을 제어하는 것에 의해, 지지부(7)를 X방향을 따라서 이동시킨다. 또, 그 상태에서, 제어부(9)는, X축 이동부(62A)를 제어하는 것에 의해, 레이저 가공 헤드(10A)를 X방향을 따라서 지지부(7)와 반대 방향으로 이동시킨다. 또한, 제어부(9)는, 그 상태에서, X축 이동부(62B)를 제어하는 것에 의해, 레이저 가공 헤드(10B)를 X방향을 따라서 지지부(7)와 반대 방향으로 이동시킨다. 이것에 의해, 대상물(100) 내를, 각각의 라인(C)을 따라서 X방향을 따라서 레이저광(L1, L2)의 집광점이 이동시켜진다.
즉, 제어부(9)는, 레이저 가공 헤드(10A, 10B)로부터 레이저광(L1, L2)이 출력되고 있는 상태에서, X방향을 따라서 지지부(7)와 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 서로 반대 방향으로 이동시키도록 이동 기구(5, 6)을 제어하는 것에 의해, 각각의 라인(C)을 따라서 대상물(100)에 레이저광(L1, L2)을 조사한다(조사 처리를 실시한다).
특히, 제어부(9)는, 제1 처리로서 X방향을 따라서 지지부(7)와 레이저 가공 헤드(10A)를 서로 반대 방향으로 이동시키도록, 이동 기구(5) 및 이동 기구(6)(X축 이동부(62A))를 제어하고, 제2 처리로서 제1 처리와 동일한 타이밍에서, X방향을 따라서 지지부(7)와 레이저 가공 헤드(10B)를 서로 반대 방향으로 이동시키도록, 이동 기구(5) 및 이동 기구(6)(X축 이동부(62B))를 제어한다. 이것에 의해, 각각의 라인(C)에 대한 제1 처리와 제2 처리가, 동시에 개시됨과 아울러 동시에 완료된다. 즉, 여기에서는, 제1 처리와 제2 처리가 그 전체에서 중복하고 있다. 이것에 의해, 라인(C)을 따라서 대상물(100)의 내부에 개질 영역(M)이 형성된다.
또한, 조사 처리에서의 지지부(7)의 X방향을 따른 이동의 속도와, 레이저 가공 헤드(10A, 10B)의 X방향을 따른 이동의 속도와의 관계는, 합계의 속도가 집광점의 이동의 속도의 목표값에 이르는 범위에서 제어부(9)가 임의로 설정할 수 있다. 일례로서 여기에서는, 제어부(9)는, X방향을 따른 레이저 가공 헤드(10A, 10B)의 속도를, X방향을 따른 지지부(7)의 속도보다도 작게 한다. 또한, 레이저 가공 헤드(10A)의 속도 및 레이저 가공 헤드(10B)의 속도는, 레이저광(L1, L2)의 조사의 대상이 되는 라인(C)의 길이가 서로 동일한 경우에는, 서로 동일하게 할 수 있다. 다만, 예를 들면, 레이저광(L1)의 조사의 대상이 되는 라인(C)의 길이와 레이저광(L2)의 조사의 대상이 되는 라인(C)의 길이가, 서로 다른 경우 등에는, 레이저 가공 헤드(10A)의 속도와 레이저 가공 헤드(10B)의 속도를 서로 다르게 해도 괜찮다.
이어서, 제어부(9)는, Y축 이동부(61)를 제어하는 것에 의해, 레이저 가공 헤드(10A)를 Y방향으로 이동시킨다. 이것에 의해, 레이저광(L1)의 집광점이, 대상물(100)의 Y방향의 일방의 단부로부터 1개만큼 내측에 위치하는 라인(C) 상으로서, 대상물(100)의 내부가 되는 위치에 위치시킨 상태로 된다. 동시에, 제어부(9)는, Y축 이동부(61)를 제어하는 것에 의해서, 레이저 가공 헤드(10B)를 이동시킨다. 이것에 의해, 레이저광(L2)의 집광점이, 대상물(100)의 Y방향의 타방의 단부로부터 1개만큼 내측에 위치하는 라인(C) 상으로서, 대상물(100)의 내부가 되는 위치에 위치시킨 상태로 된다. 이 때, 레이저광(L1)의 집광점의 X방향의 위치와 레이저광(L2)의 집광점의 X방향의 위치는, 예를 들면 일치하고 있다.
그 상태에서, 제어부(9)는, 이동 기구(5, 6)의 제어에 의해, 지지부(7)와 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 X방향을 따라서 서로 반대 방향으로 이동시키는 것에 의해, 대상물(100) 내를 각각의 라인(C)을 따라서 X방향을 따라서 레이저광(L1, L2)의 집광점을 이동시킨다. 이것에 의해, 여기에서도, 각각의 라인(C)에 대한 제1 처리와 제2 처리가, 동시에 개시됨과 아울러 동시에 완료된다. 즉, 여기에서도, 제1 처리와 제2 처리가 그 전체에서 중복하고 있다. 이 제어부(9)의 동작을 반복하여 행하는 것에 의해, 대상물(100)의 보다 내측의 라인(C)에 이르기까지, 레이저 가공 헤드(10A)와 레이저 가공 헤드(10B)를 동시에 가동시켜 낭비없이 레이저 가공을 할 수 있다.
또한, 각 도면에서는, 설명의 필요상, 개질 영역(M)을 실선으로서 나타내고 있지만, 대상물(100)의 표면으로부터 실제로 개질 영역(M)이 보이는 것을 필요로 하지 않는다.
여기서, 도 9에 도시되어 있는 것과 같이, 상기의 동작을 반복하는 중에, 보다 대상물(100)의 내측의 영역에서, 레이저 가공 헤드(10A)와 레이저 가공 헤드(10B)와의 위치 관계가, 서로의 거리가 Y방향으로 더 이상 줄어들지 않는 위치 관계(예를 들면, 서로 접촉하기 직전의 상태)가 되고, 또한, 각각의 집광부(14)의 사이의 거리(D)에 상당하는 대상물(100)의 영역에, 미가공의 라인(C)이 잔존하고 있는 경우가 있다. 이 경우에는, 상기와 같이 제1 처리와 제2 처리를 동시에 실행하는 것이 곤란하게 된다. 따라서, 제어부(9)는, 이 경우에는, 다음과 같은 후가공 처리를 실행한다.
즉, 도 10에 도시되어 있는 것과 같이, 제어부(9)는, 주가공 처리의 결과, 레이저 가공 헤드(10A)와 레이저 가공 헤드(10B)가 Y방향에 대해서 가장 접근했을 때에, 대상물(100)에서 각각의 집광부(14)의 사이의 영역에 일부의 라인(C)이 잔존하고 있을 때에는, 레이저 가공 헤드(10A)를 대상물(100)의 당해 영역으로부터 퇴피시키면서, 레이저 가공 헤드(10B)로부터의 레이저광(L2)을 당해 일부의 라인(C)에 대해서 X방향으로 스캔하는(제2 처리를 실행하는) 후가공 처리를 실행한다. 또한, 레이저 가공 헤드(10A)와 레이저 가공 헤드(10B)는 반대라도 괜찮다.
이것에 의해, 모든 라인(C)에 대해서 레이저 가공이 완료된다. 그 후, 필요에 따라서, 지지부(7)를 회전시키는 것에 의해 라인(C)에 교차하는 라인을 X방향을 따르도록 설정하고, 상기의 동작을 반복할 수 있다.
[편심 보정의 실시 형태]
계속해서, 레이저 가공 장치(1)의 편심 보정에 관한 제어에 대해서 설명한다. 도 11에 도시되어 있는 것과 같이, 레이저 가공 장치(1)에서는, Z방향에서 보았을 때, 레이저 가공 헤드(10A)를 X방향을 따라서 이동시키기 위한 X축 이동부(62A)와, 레이저 가공 헤드(10B)를 X방향을 따라서 이동시키기 위한 X축 이동부(62B)가, 서로 평행이 아닌(편심이 생기고 있는) 경우가 있다. 여기에서는, 일례로서 X축 이동부(62A)가 X방향과 평행이고, 또한, X축 이동부(62B)가 X방향에 대해서 Y방향으로 경사져 있는 경우가 들어져 있다.
이러한 경우에는, 예를 들면, 지지부(7)를 회전시키는 것에 의해, Z방향에서 보아 레이저 가공 헤드(10A)의 이동선(제1 이동선)을 라인(C)에 일치시키면, 레이저 가공 헤드(10B)의 이동선(제2 이동선)이 라인(C)에 대해서 경사지게 된다. 따라서, 그 상태에서 조사 처리를 실시하고, 레이저 가공 헤드(10A, 10B) 각각을 라인(C)을 따라서 이동시키면, 레이저 가공 헤드(10A)에 의한 개질 영역(MA)은 라인(C)과 일치하지만, 레이저 가공 헤드(10B)에 의한 개질 영역(MB)에는 라인(C)으로부터의 어긋남 Δy가 생긴다.
따라서, 레이저 가공 장치(1)에서는, 조사 처리에 앞서, 이러한 어긋남 Δy를 보정하기 위한 제어(편심 보정)가 실시된다. 또한, 레이저 가공 헤드(10A, 10B)의 이동선이란, 일례로서 Z방향에서 보았을 때의 X축 이동부(62A, 62B)의 연재 방향, 즉, Z방향에서 보았을 때의 레이저 가공 헤드(10A, 10B)(집광부(14))의 이동의 궤적에 의해서 규정될 수 있다. 계속해서, 이 편심 보정에 관한 제어를 구체적으로 설명한다.
편심 보정에서는, 먼저, 도 12에 도시되어 있는 것과 같이, 지지부(7)에 대해서 샘플(100T)이 지지되어 있는 상태로 된다. 샘플(100T)은, 예를 들면 베어 웨이퍼이다. 이어서, 제어부(9)는, Y축 이동부(61)의 제어에 의해, 레이저광(L1)의 집광점의 Y방향의 위치가, 샘플(100T)의 중심에 위치하도록, 레이저 가공 헤드(10A)를 Y방향으로 이동시킨다. 이것과 함께, 제어부(9)는, 레이저광(L1)의 집광점의 Z방향의 위치를 샘플(100T)의 표면에 일치시킨다. 이 때문에, 제어부(9)는, 예를 들면, Z축 이동부(63)를 제어하는 것에 의해, 레이저 가공 헤드(10A)를 Z방향으로 이동시킬 수 있다.
이어서, 제어부(9)는, 샘플(100T)이 지지부(7)에 지지되어 있는 상태에서, 레이저 가공 헤드(10A)로부터 레이저광(L1)를 출력시키면서, X축 이동부(62A)의 제어에 의해 레이저 가공 헤드(10A)를 X방향을 따라서 이동시키는 제1 형성 처리를 실시한다. 이 제1 형성 처리에 의해, X방향을 따라서 샘플(100T)에 레이저광(L1)이 조사되고, 레이저광(L1)의 가공 흔적에 의해서 가공선(제1 가공선)(DA)이 형성된다. 가공선(DA)은, 레이저 가공 헤드(10A)의 이동선(제1 이동선)에 상당한다.
이어서, 도 13에 도시되어 있는 것과 같이, 제어부(9)는, Y축 이동부(61)의 제어에 의해, 샘플(100T) 상의 영역으로부터 레이저 가공 헤드(10A)를 퇴피시킴과 아울러, 레이저광(L2)의 집광점의 Y방향의 위치가, 샘플(100T)의 중심에 위치하도록, 레이저 가공 헤드(10A)를 Y방향으로 이동시킨다. 이것과 함께, 제어부(9)는, 레이저광(L2)의 집광점의 Z방향의 위치를 샘플(100T)의 표면에 일치시킨다. 이 때문에, 제어부(9)는, 예를 들면, Z축 이동부(64)를 제어하는 것에 의해서, 레이저 가공 헤드(10B)를 Z방향으로 이동시킬 수 있다.
이어서, 제어부(9)는, 샘플(100T)이 지지부(7)에 지지되어 있는 상태에서, 레이저 가공 헤드(10B)로부터 레이저광(L2)를 출력시키면서, X축 이동부(62B)의 제어에 의해 레이저 가공 헤드(10B)를 X방향을 따라서 이동시키는 제2 형성 처리를 실시한다. 이 제2 형성 처리에 의해, X방향을 따라서 샘플(100T)에 레이저광(L2)이 조사되고, 레이저광(L2)의 가공 흔적에 의해서 가공선(제2 가공선)(DB)이 형성된다. 가공선(DB)은, 레이저 가공 헤드(10B)의 이동선(제2 이동선)에 상당한다.
이어서, 제어부(9)는, 이동 기구(6) 및 카메라(AC)의 제어에 의해, 샘플(100T)을 촬상함과 아울러, 얻어진 화상에 근거하여 가공선(DA, DB)의 형성 상태를 나타내는 정보를 취득한다. 그리고, 제어부(9)는, 가공선(DA)과 가공선(DB)와의 비교에 근거하여, 가공선(DB)의 가공선(DA)(기준선)으로부터의 Y방향으로의 어긋남량을 취득한다(어긋남량 취득 처리). 여기에서는, 도 14에 도시되어 있는 것과 같이, 가공선(DB)의 시점(始点)(X=0)에서의 가공선(DA)으로부터의 어긋남량을 b라고 하고, 가공선(DB)의 종점(終点)(X=300)에서의 가공선(DA)으로부터의 어긋남량을 a라고 하여, 가공선(DB)의 전체에서의 어긋남량 ΔY를, ΔY=((a-b)/300)x+b로서 취득한다(x는 X방향의 좌표). 이상과 같이, 편심 보정에서는, 제어부(9)는, X축 이동부(62B)에 의한 레이저 가공 헤드(10B)의 X방향을 따른 이동을 나타내는 이동선(가공선(DB))의, X방향을 따른(일치하는) 기준선(가공선(DA))으로부터의 Y방향으로의 어긋남량 ΔY를 취득하는 취득 처리를 실시하게 된다.
이 어긋남량 ΔY의 식은, X-Y평면에 있어서의 가공선(DB)의 직선의 식이기 때문에, 앞서 설명한 조사 처리에서, 레이저 가공 헤드(10B)를 X방향으로 이동시킬 때, 당해 어긋남량 ΔY의 식에 따른 Y좌표가 되도록 레이저 가공 헤드(10B)를 Y방향으로도 이동시키는 것에 의해서, 당해 편심이 보정된다.
즉, 도 15에 도시되어 있는 것과 같이, 조사 처리(제2 처리)에서는, 제어부(9)는 Y축 이동부(61)의 제어에 의해서 어긋남량 ΔY의 분만큼(어긋남량 ΔY를 상쇄하도록) Y방향으로 레이저 가공 헤드(10B)를 이동시키면서(도면 중의 화살표 AA), X축 이동부(62B)의 제어에 의해서 레이저 가공 헤드(10B)를 X방향으로 이동시킨다(도면 중의 화살표 AB). 이것에 의해, 레이저 가공 헤드(10B)의 Y방향으로의 편심이 보정되고, 레이저 가공 헤드(10B)에 대해서 라인(C)에 일치하는 개질 영역(MB)이 형성된다. 또한, 제어부(9)는, 이 조사 처리에 앞서, 이동 기구(5)의 제어에 의해서, 라인(C)이 레이저 가공 헤드(10A)의 이동선에 일치하도록, 지지부(7)를 회전시키는 얼라이먼트 처리를 실시하고 있다. 따라서, 레이저 가공 헤드(10A)에 대해서도, 라인(C)에 일치하는 개질 영역(MA)이 형성된다.
[편심 보정의 제1 변형예]
또한, 편심 보정의 상기의 예에서는, 1개의 대상물(100)이 지지부(7)에 지지되는 예를 들었지만, 도 16에 도시되어 있는 것과 같이, 복수(여기에서는 2개)의 대상물(100A, 100B)이 지지부(7)에 지지되어 동시에 가공되는 경우에도 적용될 수 있다. 계속해서, 이 변형예에 대해서 설명한다. 또한, 전자의 편심 보정을, 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 X방향을 따라서 이동시키기 위한 X축 이동부(62A, 62B)의 어긋남에 기인하기 때문에, 축 어긋남 보정이라고 하는 경우가 있다. 또, 이하의 대상물(100A, 100B)의 서로의 자세의 어긋남에 기인한 어긋남의 보정에 대해서는, 웨이퍼 어긋남 보정이라고 하는 경우가 있다.
이 예에서는, X축 이동부(62A, 62B)가 X방향과 평행이고, 레이저 가공 헤드(10A, 10B)에 기차가 생기고 있지 않은 것이지만, 대상물(100A, 100B)의 서로의 자세의 어긋남에 수반하여, 대상물(100A, 100B)에 각각 설정된 라인(C)이 서로 평행이 아니다. 따라서, 예를 들면, 지지부(7)를 회전시키는 것에 의해서, 대상물(100A)의 라인(C)이 레이저 가공 헤드(10A)의 이동선에 일치시켜진 경우, 대상물(100B)의 라인(C)에 대해서 레이저 가공 헤드(10B)의 이동선이 경사지게 된다. 따라서, 이 상태에서 조사 처리를 실시하면, 레이저 가공 헤드(10A)에 의한 개질 영역(MA)은 대상물(100A)의 라인(C)에 일치하지만, 레이저 가공 헤드(10B)에 의한 개질 영역(MB)에는, 대상물(100B)의 라인(C)으로부터의 어긋남 Δy가 생긴다.
이 어긋남 Δy를 보정하기 위한 편심 보정에서는, 다음과 같은 처리가 실시된다. 또한, 여기에서는, 이미, 상기의 얼라이먼트 처리가 실시되어, 레이저 가공 헤드(10A)의 이동선에 대해서 대상물(100A)의 라인(C)이 일치시켜진 상태로 한다. 여기에서는, 먼저, 제어부(9)가, 이동 기구(6) 및 카메라(AC)를 제어하는 것에 의해서, 대상물(100B)을 촬상한다. 이어서, 제어부(9)는, 얻어진 화상에 근거하여, 대상물(100B)의 라인(C)이 설정되는 방향과, X축 이동부(62B)에 의한 레이저 가공 헤드(10B)의 이동선(여기에서는 X방향과 일치하고 있고 동의(同義)임)과의 어긋남량을 취득한다. 여기에서는, 일례로서 화상 중에서의 디바이스 영역의 엣지가 연장되는 방향이나, 디바이스 영역의 엣지 사이의 스트리트 영역이 연장되는 방향을 라인(C)이 설정되는 영역이라고 하고, 레이저 가공 헤드(10B)의 이동선(X방향)과 비교하는 것에 의해, 당해 어긋남량을 취득할 수 있다.
즉, 이 예에서는, 제어부(9)는, X축 이동부(62B)에 의한 레이저 가공 헤드(10B)의 X방향을 따른 이동을 나타내는 이동선(제2 이동선)의, X방향을 따른 기준선(대상물(100B)에 설정된 라인(C))으로부터의 Y방향으로의 어긋남량을 취득하는 취득 처리를 실시하게 된다. 그리고, 제어부(9)는, 조사 처리(제2 처리)에서, Y축 이동부(61)의 제어에 의해서 당해 어긋남량의 분만큼 (어긋남량을 상쇄하도록) Y방향으로 레이저 가공 헤드(10B)를 이동시키면서, X축 이동부(62B)의 제어에 의해서 레이저 가공 헤드(10B)를 X방향으로 이동시킨다. 이것에 의해, 레이저 가공 헤드(10B)에 대해서도, 대상물(100B)의 라인(C)에 일치하는 개질 영역(MB)이 형성된다.
[편심 보정의 제2 변형예]
또한, 상기의 예에서는, 레이저 가공 헤드(10A, 10B) 중 일방의 이동선을 라인(C)에 일치시켰을 때의 타방의 이동선의 어긋남량을 보정하는 예에 대해서 설명하였다. 그렇지만, 편심 보정은, 레이저 가공 헤드(10A, 10B) 모두의 이동선의 어긋남량을 보정하는 경우에도 적용될 수 있다. 이 예에서는, 레이저 가공 장치(1)는, X축 이동부(62A, 62B)와 다른 별개의 X축 이동부(구성은 X축 이동부(62A, 62B)와 마찬가지임)를 구비하고, 카메라(AC)가 당해 별개의 X축 이동부에 장착된다. 그리고, 편심 보정에서는, 제어부(9)는 당해 별개의 X축 이동부의 연재 방향을 기준선으로 하여, X축 이동부(62A, 62B)에 의한 레이저 가공 헤드(10A, 10B) 각각의 이동선의, 당해 기준선으로부터의 Y방향으로의 어긋남량을 취득한다.
그리고, 제어부(9)는, 조사 처리(제1 처리 및 제2 처리)에서, Y축 이동부(61)의 제어에 의해서 당해 어긋남량의 분만큼 (어긋남량을 상쇄하도록) Y방향으로 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 이동시키면서, X축 이동부(62A, 62B)의 제어에 의해서 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 X방향으로 이동시킨다. 즉, 여기에서는, 제어부(9)는, 레이저 가공 헤드(10A, 10B) 모두의 편심 보정을 행한다.
[편심 보정의 그 외의 변형예]
상기의 실시 형태에 관한 편심 보정의 예에서는, 샘플(100T)의 표면에 레이저광(L1, L2)의 집광점을 맞추어 레이저광(L1, L2)을 조사하는 것에 의해서, 샘플(100T)의 표면에, 어긋남량의 취득을 위한 가공선(DA, DB)을 형성하였다. 그렇지만, 가공선(DA, DB)은, 샘플(100T)의 내부에 형성되어도 괜찮다. 이 경우에는, 제어부(9)는, 샘플(100T)의 내부에 레이저광(L1, L2)의 집광점을 맞추어 레이저광(L1, L2)을 조사하는 것에 의해, 샘플(100T)의 내부에 개질 영역으로 이루어지는 가공선(DA, DB)을 형성한다. 그리고, 제어부(9)는, 카메라(AC)를 이용하여, 샘플(100T)을 투과하는 광에 의해 샘플(100T)의 내부를 촬상하여, 가공선(DA, DB)의 형성 상태를 나타내는 정보를 취득한다.
[레이저 가공 장치의 작용 및 효과]
이상 설명한 것과 같이, 레이저 가공 장치(1)는, 대상물(100)에 대해서 레이저광(L1, L2)을 조사하기 위한 2개의 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 가지고 있다. 그리고, 레이저 가공 헤드(10A, 10B)는, 이동 기구(6)의 X축 이동부(62A, 62B)에 의해서, 대상물(100)에 설정된 라인(C)이 연장되는 X방향을 따라서 이동 가능하게 되어 있다. 따라서, 적어도 일부의 시간에 있어서, 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 동시에 가동하는 것에 의해서, 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또한, 레이저 가공 장치(1)에서는, 제어부(9)가, X축 이동부(62B)에 의한 레이저 가공 헤드(10B)의 X방향을 따른 이동선의, X방향을 따른 기준선으로부터의 X방향으로의 어긋남량 ΔY를 취득하는 취득 처리를 실시한다. 대상물(100)에 설정된 라인(C)은, X방향을 따르고 있다. 따라서, 여기서 취득된 이동선의 기준선으로부터의 어긋남량 ΔY는, 조사 처리에서의 라인(C)으로부터의 어긋남량에 상당한다. 그리고, 조사 처리에서는, 레이저 가공 헤드(10B)는, 당해 어긋남량 ΔY의 분만큼 Y방향으로 이동되면서 X방향으로 이동시켜진다. 따라서, 대상물(100)에 설정된 라인(C)이, 레이저 가공 헤드(10A)의 이동선에 일치시켜진 경우라도, 레이저 가공 헤드(10B)의 이동선이 당해 라인(C)으로부터 어긋나는 것이 억제되어, 가공 품질의 저하가 억제될 수 있다.
또, 레이저 가공 장치(1)에서는, 제어부(9)는, 취득 처리에서는, 어긋남량 ΔY의 취득용의 샘플(100T)이 지지부(7)에 지지되어 있는 상태에서, 레이저 가공 헤드(10A)로부터 레이저광(L1)를 출력시키면서, X축 이동부(62A)의 제어에 의해 레이저 가공 헤드(10A)를 X방향을 따라서 이동시키는 것에 의해, X방향을 따라서 샘플(100T)에 레이저광(L1)를 조사하여, 레이저광(L1)의 가공 흔적에 의해서 이동선으로서의 가공선(DA)을 샘플(100T)에 형성하는 제1 형성 처리를 실시한다.
또, 제어부(9)는, 샘플(100T)이 지지부(7)에 지지되어 있는 상태에서, 레이저 가공 헤드(10B)로부터 레이저광(L2)를 출력시키면서, Y축 이동부(61)의 제어에 의해 레이저 가공 헤드(10B)를 X방향을 따라서 이동시키는 것에 의해, X방향을 따라서 샘플(100T)에 레이저광(L2)를 조사하여, 레이저광(L2)의 가공 흔적에 의해서 이동선으로서의 가공선(DB)을 샘플(100T)에 형성하는 제2 형성 처리를 실시한다. 그리고, 제어부(9)는, 가공선(DA)과 가공선(DB)과의 비교에 근거하여, 가공선(DA)을 기준선으로 한 어긋남량 ΔY를 취득하는 어긋남량 취득 처리를 실시한다. 이와 같이, 샘플(100T)을 실제로 가공하는 것에 의해서 형성된 가공선(DA, DB)을, 어긋남량 ΔY의 산출을 위한 이동선으로서 이용하면, 보다 고정밀도로 어긋남량을 구하는 것이 가능하게 된다.
또, 레이저 가공 장치(1)에서는, 제어부(9)는, 조사 처리 전에, 이동 기구(5)의 제어에 의해서, 라인(C)이 레이저 가공 헤드(10A)의 이동선에 일치하도록 지지부(7)를 회전시키는 얼라이먼트 처리를 실시한다. 그리고, 제어부(9)는, 조사 처리에서는, 레이저 가공 헤드(10A, 10B)로부터 레이저광(L1, L2)이 출력되고 있는 상태에서, 이동 기구(5)의 제어에 의해서 X방향을 따라서 지지부(7)를 이동시킴과 아울러, X축 이동부(62A, 62B)의 제어에 의해서, 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 X방향을 따라서 지지부(7)와 반대 방향으로 이동시키는 것에 의해, 라인(C)을 따라서 대상물(100)에 레이저광(L1, L2)을 조사한다.
이와 같이, 대상물(100)을 지지하는 지지부(7)와 레이저 가공 헤드(10A, 10B) 쌍방을 이동시키면, 대상물(100)에 대한 레이저광(L1, L2)의 집광점의 이동 속도가 향상되어, 가공 속도가 향상된다. 또, 이 경우에는, 집광점의 목표의 이동 속도가, 지지부(7) 및 레이저 가공 헤드(10A, 10B) 각각에 의해 분담된다. 이 때문에, 지지부(7) 및 레이저 가공 헤드(10A, 10B) 중 일방을 이동시키는 경우와 비교하여, 각각의 이동 속도를 억제하는 것이 가능하다. 이 결과, 지지부(7) 및 레이저 가공 헤드(10A, 10B)의 가감속에 관한 시간 및 거리가 삭감될 수 있다.
여기서, 레이저 가공 헤드(10A, 10B)의 중량은, 지지부(7)의 중량보다도 경량인 것이 일반적이다. 따라서, 집광점을 목표의 이동 속도로 이동시킴에 있어서, 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 지지부(7)보다도 빠르게 이동시키는(즉, 레이저 가공 헤드(10A, 10B)의 속도의 부담을 상대적으로 크게 하는) 것을 생각할 수 있다.
이것에 대해서, 레이저 가공 장치(1)에서는, 레이저 가공 헤드(10A, 10B)에는, 광원(81)으로부터 출력된 레이저광(L1, L2)을 도입하기 위한 광파이버(2)가 접속되어 있다. 그리고, 제어부(9)는, 조사 처리에서, X방향을 따른 레이저 가공 헤드(10A, 10B)의 속도를, X방향을 따른 지지부(7)의 속도보다도 작게 한다. 이와 같이, 레이저 가공 헤드(10A, 10B)에 대해서 광파이버(2)가 접속되어 있는 경우에는, 레이저 가공 헤드(10A, 10B)와 지지부(7)와의 중량의 관계에 상관 없이, 레이저 가공 헤드(10A, 10B)를 상대적으로 늦게 하는(즉, 레이저 가공 헤드(10A, 10B)의 속도의 부담을 상대적으로 작게 하는) 것에 의해서, 광파이버(2)의 보호를 도모하는 것이 가능하다.
또한, 레이저 가공 장치(1)에서는, 이동 기구(6)는, X방향으로 서로 대향하여 배치된 한쌍의 Y축 이동부(61)를 포함하고, X축 이동부(62A, 62B)는, 한쌍의 Y축 이동부(61)에 걸쳐져 지지되어 있다. 이 때문에, 레이저 가공 헤드(10A, 10B) 각각이 확실하게 지지된다.
[기차 보정의 실시 형태]
상기 실시 형태에서는, 레이저 가공 헤드(10A, 10B)의 기차 보정으로서, 편심 보정의 일례를 설명하였다. 그러나, 레이저 가공 장치(1)에서는, 그 외의 기차 보정을 실시하는 것도 가능하다. 계속해서, 기차 보정의 일례에 대해서 설명한다.
도 17 및 도 18은, 동일한 가공 조건에 의해 2개의 레이저 가공 헤드를 이용하여 가공을 행하였을 경우의 가공 결과를 나타내는 도면이다. 도 17은, 레이저 가공 헤드(10A)에 의한 가공 결과를 나타내고, 도 18은, 레이저 가공 헤드(10B)에 의한 가공 결과를 나타내고 있다. 도 17의 (a) 및 도 18의 (a)는, 대상물(100)의 라인(C)에 따른 절단면이고, 개질 영역(M)이 노출된 절단면을 나타내는 사진이다. 도 17의 (b) 및 도 18의 (b)는, 대상물(100)의 라인(C)에 교차하는 단면을 나타내는 모식도이다.
여기서의 가공 조건은, 일례로서 도 19의 표에 나타내는 조건으로 된다. 도 19의 표 중, 1 패스, 2 패스 등의 가로축에 기재된 패스수는, 레이저광(L1, L2)의 스캔 횟수에 상당한다. 즉, 여기에서는, 레이저광(L1, L2)을, 1개의 라인(C)에 대해서 4회 스캔하고 있다. 또, 세로축의 초점수에 도시되어 있는 것과 같이, 1 패스에 대해서만, 레이저광(L1, L2)이 2개로 분기되어 2초점으로 되어 있다. 따라서, 여기에서는, 1개의 라인(C)에 대해서 5개의 개질 영역(M1, M2, M3, M4, M5)이 형성된다.
도 19의 표의 세로축의 ZH(㎛)는, 대상물(100) 내에서의 레이저광(L1, L2)의 집광점의 Z방향의 위치에 대응하고 있다. VD(㎛)는, 레이저광(L1, L2)을 복수로 분기하여 초점수를 2 이상으로 했을 때의, 서로 이웃하는 개질 영역 사이의 간격이다. 또한, 집광 상태 파라미터는, 구면 수차, 비점 수차 등의 레이저 집광 상태를 가변시키기 위한 파라미터이다. 또한, 여기에서는 400㎛의 두께의 대상물(100)을 이용하고 있다.
도 17, 도 18에 도시되어 있는 것과 같이, 레이저 가공 헤드(10A, 10B)에 공통되게 도 19에 도시되는 가공 조건으로 해도, 각각의 가공 결과에 차이가 생기는 경우가 있다. 보다 구체적으로는, 도 18에 도시되는 레이저 가공 헤드(10B)를 이용하였을 경우에는, 도 17에 도시되는 레이저 가공 헤드(10A)를 이용하였을 경우와 비교하여, 각각의 개질 영역(M1~M5)으로부터의 균열(FA)의 신전량(伸展量)이 적다. 이 결과, 도 18의 예에서는, 개질 영역(M3)과 개질 영역(M4)과의 사이에, 검은 줄(BA)이 발생하여 있다. 검은 줄(BA)이란, 서로 이웃하는 개질 영역(M)의 사이에, 각각의 개질 영역(M)으로부터 연장되는 균열(FA)끼리가 연결되지 않은 영역이 생겼을 경우에, 당해 영역에 대응하는 위치에서 절단면에 발생하는 암색(暗色)의 줄이다.
레이저 가공 장치(1)에서는, 이러한 2개의 레이저 가공 헤드(10A, 10B)의 가공 결과의 차이, 즉 기차를 보정하기 위한 기능을 가지고 있다. 즉, 레이저 가공 장치(1)에서는, 제어부(9)가, 레이저 가공 헤드(10A)로부터의 레이저광(L1)에 의한 대상물(100)의 가공 조건과, 레이저 가공 헤드(10B)로부터의 레이저광(L2)에 의한 대상물(100)의 가공 조건 중 적어도 일부를 서로 독립하여 설정하기 위해 입력을 접수하기 위한 정보(도 20의 입력 화면(G) 등)를 입력 접수부(93)에 표시시키는 표시 처리를 실시한다.
도 20은, 입력 접수부가 표시하는 입력 화면의 일례를 나타내는 도면이다. 도 20에 도시되어 있는 것과 같이, 입력 화면(G)은, 기본적인 가공 조건(기본 조건)의 선택을 접수하기 위한 기본 조건 접수부(G1)를 포함한다. 제어부(9)는, 예를 들면, 기본 조건 접수부(G1)에서 대상물(100)의 두께에 따른 기본 조건의 선택(도시의 예에서는 「T400㎛ 기본 조건」)을 접수하면, 당해 선택에 따른 가공 조건(예를 들면 도 19에 도시되는 것과 같은 가공 조건)을 설정한다.
또, 입력 화면(G)은, 기차 보정을 행하는 항목(보정 항목)을 선택하기 위한 보정 항목 접수부(G2)를 포함한다. 보정 항목 접수부(G2)가 선택을 접수하는 보정 항목은, 도시의 예에서는, 편심 보정(G21), 가공 보정(G22), AF 보정(G23) 및 레이저 ON OFF 보정(G24)이다. 편심 보정(G21)는, 앞서 설명한 편심 보정이다.
제어부(9)는, 편심 보정(G21)의 선택을 접수하면, 도 21의 (a)에 도시되어 있는 것과 같이, 편심 보정(G21)의 구체적인 보정량의 입력을 접수하기 위한 정보(보정량 입력 화면(G21p))를 입력 접수부(93)에 표시시킨다. 여기에서는, 일례로서 레이저 가공 헤드(10B)에 관한 보정량 입력 화면(G21p)을 도시하고 있지만, 레이저 가공 헤드(10A)에 대해서도 마찬가지로 표시될 수 있다. 보정량 입력 화면(G21p)에서는, X축 이동부(62A)에 의한 레이저 가공 헤드(10A)의 X방향을 따른 이동을 나타내는 이동선(예를 들면 가공선(DA))을 기준선으로 하여, X축 이동부(62B)에 의한 레이저 가공 헤드(10B)의 X방향을 따른 이동을 나타내는 이동선(예를 들면 가공선(DB))의 당해 기준선으로부터의 Y방향으로의 어긋남량에 대한 보정량의 입력을 접수한다.「X좌표 1」은, 레이저 가공 헤드(10B)의 이동선의 시단(始端)의 X좌표이고, 「X좌표 2」는, 레이저 가공 헤드(10B)의 이동선의 종단(終端)의 X좌표이다.
이와 같이, 제어부(9)는, 표시 처리에서, 레이저 가공 헤드(10A)의 가공 조건을 기준으로 했을 때의, 레이저 가공 헤드(10B)의 가공 조건의 당해 기준으로부터의 보정량의 입력을 접수하기 위한 정보(보정량 입력 화면(G21p))를, 입력 접수부(93)에 표시시킨다. 보다 구체적으로는, 제어부(9)는, 앞서 설명한 것과 같이, X축 이동부(62A)에 의한 레이저 가공 헤드(10A)의 X방향을 따른 이동을 나타내는 이동선(예를 들면 가공선(DA))을 기준선으로 하여, X축 이동부(62B)에 의한 레이저 가공 헤드(10B)의 X방향을 따른 이동을 나타내는 이동선(예를 들면 가공선(DB))의 당해 기준선으로부터의 Y방향으로의 어긋남량에 대한 보정량의 입력을 접수하기 위한 정보(보정량 입력 화면(G21p))를, 입력 접수부(93)에 표시시킨다.
제어부(9)는, 입력 화면(G)의 보정 항목 접수부(G2)에서 다른 보정 항목의 선택을 접수하였을 경우에 대해서도, 상기의 보정량 입력 화면(G21p)에 상당하는 정보를 입력 접수부(93)에 표시시킨다. 도 21의 (b)는, 보정 항목 접수부(G2)에 대해 가공 보정(G22)의 선택을 접수하였을 경우의 보정량 입력 화면(G22p)을 나타낸다. 또한, 보정량 입력 화면(G22p)의 「Z 하이트 보정」은, 도 19의 가공 조건에 있어서의 「ZH(㎛)」의 레이저 가공 헤드(10A)를 기준으로 한 보정량을 나타낸다. 또, 보정량 입력 화면(G22p)의 「집광 보정」은, 도 19의 가공 조건에서의 「집광 파라미터」의 레이저 가공 헤드(10A)를 기준으로 한 보정량을 나타낸다.
도 22의 (a)는, 보정 항목 접수부(G2)에서 AF 보정(G23)의 선택을 접수하였을 경우의 보정량 입력 화면(G23p)을 나타낸다. 앞서 설명한 것과 같이, 레이저 가공 장치(1)에서는, 측정부(16)로부터 출력된 신호에 근거하여, 대상물(100)의 표면과 집광부(14)와의 거리가 일정하게 유지되도록(즉, 대상물(100)의 표면과 레이저광(L1, L2)의 집광점과의 거리가 일정하게 유지되도록), 구동부(18)를 제어하는 오토 포커스 제어(AF 제어)가 실시된다. 보정량 입력 화면(G23p)에서는, 이 AF 제어에서의 각종의 조건의 보정량을 접수한다.
구체적으로는, 보정량 입력 화면(G23p)의 「AF 추종 개시 위치」는, 레이저 가공 헤드(10A)를 기준으로 했을 때의, 레이저 가공 헤드(10B)의 AF 제어를 개시하는 X방향의 위치의 보정량을 나타낸다. 보정량 입력 화면(G23p)의 「AF 고정 거리」는, 레이저 가공 헤드(10A)를 기준으로 했을 때의, 대상물(100)의 표면과 레이저광(L2)의 집광점과의 거리를 일정하게 유지하면서 가공을 행하는 거리(대상물(100)의 엣지로부터의 거리)의 보정량을 나타낸다. 또, 보정량 입력 화면(G23p)의 「AF 광량」은, 레이저 가공 헤드(10A)를 기준으로 했을 때의, 레이저 가공 헤드(10B)의 측정부(16)에서의 측정광(L10)의 광량의 보정량을 나타낸다. 또한, 보정량 입력 화면(G23p)의 「AF 게인」은, 대상물(100)의 표면 변위에 대해서 추종하도록 집광부(14)를 움직이게 하기 위한 제어 신호의 강도의 보정량을 나타낸다. 보다 구체적으로는, 「AF 게인」은, 예를 들면 구동부(18)를 움직이게 하는 압전 소자를 제어하기 위한 피드백 제어의 게인(예를 들면, PID 제어의 비례 게인, 적분 게인, 미분 게인) 강도를 보정하기 위한 복수 단계(예를 들면 10 단계)로 나눈 파라미터이다.
도 22의 (b)는, 보정 항목 접수부(G2)에서 레이저 ON OFF 보정(G24)의 선택을 접수하였을 경우의 보정량 입력 화면(G24p)를 나타낸다. 보정량 입력 화면(G24p)의 「엣지 OFF 거리」는, 엣지 OFF 구간의 길이의 보정량이다. 엣지 OFF 구간이란, 대상물(100)의 엣지로부터 소정의 위치까지의 구간으로서, 레이저를 OFF로 하여 개질 영역을 형성하지 않는 구간이다. 이것은, 레이저를 ON하고 나서 실제로 펄스가 일정한 출력으로 발진될 때까지의 불균일 등에 의해 발생하는 어긋남의 보정을 위한 것이다. 또, 보정량 입력 화면(G24p)의 「ON OFF 위치」는, 대상물(100) 내의 일부의 소정 영역에서 레이저를 OFF하여 개질 영역을 형성하지 않는 영역을 형성하는 가공을 실시할 때의, 개질 영역이 형성되는 위치의 어긋남의 보정량을 나타낸다.
이상과 같이, 예를 들면, 입력 화면(G)의 기본 조건 접수부(G1)에서 「T400㎛ 기본 조건」을 접수함과 아울러, 보정 항목 접수부(G2)에서 가공 보정(G22)의 선택을 접수하고, 또한, 보정량 입력 화면(G22p)에서 도 21의 (b)에 나타내는 보정량의 입력을 접수하였을 경우, 제어부(9)는, 먼저, 레이저 가공 헤드(10A)에 대해서는, 도 19에 도시되는 가공 조건과 마찬가지로 기준이 되는 가공 조건(도 23의 (a))을 설정하면서, 레이저 가공 헤드(10B)에 대해서는, 도 19에 나타내는 가공 조건에 대해서 도 21의 (b)에 도시되는 각 보정량을 가미한 조건(도 23의 (b))을 설정한다. 이것에 의해, 기차 보정이 행하여진다.
이 상태에서, 제어부(9)는 조사 처리를 실시한다. 도 24는, 기차 보정을 거쳐 실제로 가공을 행하였을 경우의 가공 결과를 나타내는 절단면의 사진이다. 도 24의 (a)는, 레이저 가공 헤드(10A)에 의한 가공 결과를 나타내고, 도 24의 (b)는, 레이저 가공 헤드(10B)에 의한 가공 결과를 나타낸다. 도 24에 도시되어 있는 것과 같이, 도 18의 예에서 발생하고 있던 검은 줄(BF)의 발생이 억제되어, 레이저 가공 헤드(10A, 10B)에 대해서 균일한 가공 상태가 얻어지고 있다.
이상과 같이, 레이저 가공 장치(1)에서는, 제어부(9)가, 레이저 가공 헤드(10A)로부터의 레이저광(L1)에 의한 대상물(100)의 가공 조건과, 레이저 가공 헤드(10B)로부터의 레이저광(L2)에 의한 대상물(100)의 가공 조건 중 적어도 일부를 서로 독립하여 설정하기 위해 입력을 접수하기 위한 정보(입력 화면(G) 등)를 입력 접수부(93)에 표시시킨다. 따라서, 레이저 가공 헤드(10A, 10B) 각각에 의한 대상물(100)의 레이저 가공의 가공 품질에 차(레이저 가공 헤드(10A, 10B)의 기차)가 생기지 않도록, 레이저 가공 헤드(10A, 10B) 각각의 가공 조건을 설정하는 것에 의해서, 가공 품질의 저하가 억제될 수 있다.
또, 레이저 가공 장치(1)에서는, 제어부(9)는, 표시 처리에서, 레이저 가공 헤드(10A)의 가공 조건을 기준으로 했을 때의, 레이저 가공 헤드(10B)의 가공 조건의 기준으로부터의 보정량의 입력을 접수하기 위한 정보(보정량 입력 화면(G21p) 등)를 입력 접수부(93)에 표시시킨다. 이 때문에, 레이저 가공 헤드(10A, 10B)의 기차를 억제하기 위한 입력이 용이하다.
이상의 실시 형태는, 본 개시의 일측면에 관한 레이저 가공 장치의 일 실시 형태에 대해서 설명한 것이다. 따라서, 상기의 레이저 가공 장치(1)는, 임의로 변형될 수 있다. 예를 들면, 이상의 예에서는, X축 이동부(62A, 62B)가, 한쌍의 Y축 이동부(61)에 걸쳐져 지지되어 있는 경우를 나타내었다. 그러나, 이동 기구(6)는, 단일의 Y축 이동부(61)를 포함하고, X축 이동부(62A, 62B)는, 당해 단일의 Y축 이동부(61)에 편지지빔의 상태로 지지되어 있어도 괜찮다.
[산업상의 이용 가능성]
스루풋을 향상시킴과 아울러 가공 품질의 저하를 억제할 수 있는 레이저 가공 장치가 제공된다.
1 : 레이저 가공 장치 5 : 이동 기구(제2 이동 기구)
6 : 이동 기구(제1 이동 기구) 7 : 지지부
9 : 제어부
10A : 레이저 가공 헤드(제1 레이저 가공 헤드)
10B : 레이저 가공 헤드(제2 레이저 가공 헤드)
61 : Y축 이동부(제3 이동부) 62A : X축 이동부(제1 이동부)
62B : X축 이동부(제2 이동부) 93 : 입력 접수부
100 : 대상물 100T : 샘플
AC : 카메라

Claims (8)

  1. 제1 방향을 따라서 연장됨과 아울러 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향을 따라서 배열된 복수의 라인이 설정된 대상물에, 상기 라인을 따라서 레이저광을 조사하는 것에 의해서, 상기 라인을 따라서 상기 대상물에 개질 영역을 형성하기 위한 레이저 가공 장치로서,
    상기 대상물을 지지하기 위한 지지부와,
    상기 지지부에 지지된 상기 대상물에 대해서 상기 레이저광을 조사하기 위한 제1 레이저 가공 헤드 및 제2 레이저 가공 헤드와,
    상기 제1 레이저 가공 헤드 및 상기 제2 레이저 가공 헤드를, 각각, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향을 따라서 이동시키기 위한 제1 이동 기구와,
    적어도, 상기 제1 레이저 가공 헤드 및 상기 제2 레이저 가공 헤드로부터의 상기 레이저광의 조사, 그리고, 상기 제1 이동 기구에 의한 상기 제1 레이저 가공 헤드 및 상기 제2 레이저 가공 헤드의 이동을 제어하기 위한 제어부를 구비하고,
    상기 제1 이동 기구는,
    상기 제1 방향을 따라서 연장됨과 아울러 상기 제1 레이저 가공 헤드가 장착되어 있고, 상기 제1 레이저 가공 헤드를 상기 제1 방향을 따라서 이동시키기 위한 제1 이동부와,
    상기 제1 방향을 따라서 연장됨과 아울러 상기 제2 레이저 가공 헤드가 장착되어 있고, 상기 제2 레이저 가공 헤드를 상기 제1 방향을 따라서 이동시키기 위한 제2 이동부와,
    상기 제2 방향을 따라서 연장됨과 아울러 상기 제1 이동부 및 상기 제2 이동부가 장착되어 있고, 상기 제1 이동부 및 상기 제2 이동부 각각을 상기 제2 방향을 따라서 이동시키기 위한 제3 이동부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제2 이동부에 의한 상기 제2 레이저 가공 헤드의 상기 제1 방향을 따른 이동을 나타내는 제2 이동선의, 상기 제1 방향을 따른 기준선으로부터의 상기 제2 방향으로의 어긋남량을 취득하는 취득 처리와,
    상기 취득 처리 후에, 적어도 상기 제2 레이저 가공 헤드로부터 상기 레이저광이 출력되고 있는 상태에서, 상기 제1 방향을 따라서 상기 제2 레이저 가공 헤드를 이동시키도록 상기 제2 이동부를 제어하는 것에 의해, 상기 라인을 따라서 상기 대상물에 상기 레이저광을 조사하는 조사 처리를 실시하고,
    상기 조사 처리에서는, 상기 제어부는, 상기 제3 이동부의 제어에 의해서 상기 어긋남량의 분(分)만큼 상기 제2 방향으로 상기 제2 레이저 가공 헤드를 이동시키면서, 상기 제2 이동부의 제어에 의해서 상기 제2 레이저 가공 헤드를 상기 제1 방향으로 이동시키는, 레이저 가공 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 취득 처리에서는,
    상기 어긋남량의 취득용의 샘플이 상기 지지부에 지지되어 있는 상태에서, 상기 제1 레이저 가공 헤드로부터 상기 레이저광을 출력시키면서, 상기 제1 이동부의 제어에 의해 상기 제1 레이저 가공 헤드를 상기 제1 방향을 따라서 이동시키는 것에 의해, 상기 제1 방향을 따라서 상기 샘플에 상기 레이저광을 조사하여, 상기 제1 이동부에 의한 상기 제1 레이저 가공 헤드의 상기 제1 방향을 따른 이동을 나타내는 제1 이동선으로서의 제1 가공선을, 상기 레이저광의 가공 흔적에 의해서 상기 샘플에 형성하는 제1 형성 처리와,
    상기 샘플이 상기 지지부에 지지되어 있는 상태에서, 상기 제2 레이저 가공 헤드로부터 상기 레이저광을 출력시키면서, 상기 제2 이동부의 제어에 의해 상기 제2 레이저 가공 헤드를 상기 제1 방향을 따라서 이동시키는 것에 의해, 상기 제1 방향을 따라서 상기 샘플에 상기 레이저광을 조사하여, 상기 레이저광의 가공 흔적에 의해서 상기 제2 이동선으로서의 제2 가공선을 상기 샘플에 형성하는 제2 형성 처리와,
    상기 제1 가공선과 상기 제2 가공선과의 비교에 근거하여, 상기 제1 가공선을 상기 기준선으로 한 상기 어긋남량을 취득하는 어긋남량 취득 처리를 실시하는, 레이저 가공 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 방향을 따라서 상기 지지부를 이동시킴과 아울러, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 교차하는 제3 방향을 따른 회전축의 둘레로 상기 지지부를 회전시키기 위한 제2 이동 기구를 더 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 조사 처리 전에, 상기 제2 이동 기구의 제어에 의해서, 상기 제1 이동부에 의한 상기 제1 레이저 가공 헤드의 상기 제1 방향을 따른 이동을 나타내는 제1 이동선에 상기 라인이 일치하도록 상기 지지부를 회전시키는 얼라이먼트 처리를 실시하고,
    상기 조사 처리에서는, 상기 제어부는, 상기 제1 레이저 가공 헤드 및 상기 제2 레이저 가공 헤드로부터 상기 레이저광이 출력되고 있는 상태에서, 상기 제2 이동 기구의 제어에 의해서 상기 제1 방향을 따라서 상기 지지부를 이동시킴과 아울러, 상기 제1 이동부 및 상기 제2 이동부의 제어에 의해서, 상기 제1 레이저 가공 헤드 및 상기 제2 레이저 가공 헤드를 상기 제1 방향을 따라서 상기 지지부와 반대 방향으로 이동시키는 것에 의해, 상기 라인을 따라서 상기 대상물에 상기 레이저광을 조사하는, 레이저 가공 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 레이저 가공 헤드 및 상기 제2 레이저 가공 헤드에는, 광원으로부터 출력된 상기 레이저광을 도입하기 위한 광파이버가 접속되어 있고,
    상기 제어부는, 상기 조사 처리에서, 상기 제1 방향을 따른 상기 제1 레이저 가공 헤드 및 상기 제2 레이저 가공 헤드의 속도를, 상기 제1 방향을 따른 상기 지지부의 속도보다도 작게 하는, 레이저 가공 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제1 이동 기구는, 상기 제1 방향으로 서로 대향하여 배치된 한쌍의 상기 제3 이동부를 포함하고,
    상기 제1 이동부 및 상기 제2 이동부는, 상기 한쌍의 제3 이동부에 걸쳐져 지지되어 있는, 레이저 가공 장치.
  6. 제1 방향을 따라서 연장됨과 아울러 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향을 따라서 배열된 복수의 라인이 설정된 대상물에, 상기 라인을 따라서 레이저광을 조사하는 것에 의해서, 상기 라인을 따라서 상기 대상물에 개질 영역을 형성하기 위한 레이저 가공 장치로서,
    상기 대상물을 지지하기 위한 지지부와,
    상기 지지부에 지지된 상기 대상물에 대해서 상기 레이저광을 조사하기 위한 제1 레이저 가공 헤드 및 제2 레이저 가공 헤드와,
    정보를 표시함과 아울러 입력을 접수하기 위한 입력 접수부와,
    상기 입력 접수부를 제어하기 위한 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 제1 레이저 가공 헤드로부터의 상기 레이저광에 의한 상기 대상물의 가공 조건과, 상기 제2 레이저 가공 헤드로부터의 상기 레이저광에 의한 상기 대상물의 가공 조건 중 적어도 일부를 서로 독립하여 설정하기 위한 입력을 접수하기 위한 정보를 상기 입력 접수부에 표시시키는 표시 처리를 실시하는, 레이저 가공 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 표시 처리에서, 상기 제1 레이저 가공 헤드의 가공 조건을 기준으로 했을 때의, 상기 제2 레이저 가공 헤드의 가공 조건의 상기 기준으로부터의 보정량의 입력을 접수하기 위한 정보를 상기 입력 접수부에 표시시키는, 레이저 가공 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 레이저 가공 헤드 및 상기 제2 레이저 가공 헤드를, 각각, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향을 따라서 이동시키기 위한 제1 이동 기구를 더 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 제1 이동 기구에 의한 상기 제1 레이저 가공 헤드 및 상기 제2 레이저 가공 헤드의 이동을 제어하고,
    상기 제1 이동 기구는,
    상기 제1 방향을 따라서 연장됨과 아울러 상기 제1 레이저 가공 헤드가 장착되어 있고, 상기 제1 레이저 가공 헤드를 상기 제1 방향을 따라서 이동시키기 위한 제1 이동부와,
    상기 제1 방향을 따라서 연장됨과 아울러 상기 제2 레이저 가공 헤드가 장착되어 있고, 상기 제2 레이저 가공 헤드를 상기 제1 방향을 따라서 이동시키기 위한 제2 이동부와,
    상기 제2 방향을 따라서 연장됨과 아울러 상기 제1 이동부 및 상기 제2 이동부가 장착되어 있고, 상기 제1 이동부 및 상기 제2 이동부 각각을 상기 제2 방향을 따라서 이동시키기 위한 제3 이동부를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 표시 처리에서, 상기 제2 이동부에 의한 상기 제2 레이저 가공 헤드의 상기 제1 방향을 따른 이동을 나타내는 제2 이동선의, 상기 제1 방향을 따른 기준선으로부터의 상기 제2 방향으로의 어긋남량에 대한 상기 보정량의 입력을 접수하기 위한 정보를 상기 입력 접수부에 표시시키는, 레이저 가공 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0760469A (ja) * 1993-08-31 1995-03-07 Toshiba Corp レーザ加工装置
JP3450081B2 (ja) * 1995-02-28 2003-09-22 東海工業ミシン株式会社 レーザー加工機
JP4110219B2 (ja) 2002-08-30 2008-07-02 株式会社東京精密 レーザーダイシング装置
CN106862777A (zh) 2017-03-24 2017-06-20 河南工业大学 一种激光切割机和自动化切割装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5456510B2 (ja) 2010-02-23 2014-04-02 株式会社ディスコ レーザ加工装置

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