TW201739554A - 雷射加工裝置、及雷射加工方法 - Google Patents

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Abstract

一種雷射加工裝置，係沿加工預定線照射雷射光到加工對象物，經此，進行前述加工對象物的雷射加工；其特徵為具備：支撐臺、雷射光源、聚光單元、移動部、致動器、變位感測器、溫度感測器、以及控制部。控制部，係根據變位感測器所測定出的射入面的變位、與溫度感測器所檢測出的聚光單元的溫度，算出致動器所致之聚光單元的驅動量，同時，控制致動器，使得在移動部使聚光點相對移動時，配合驅動量來驅動聚光單元。

Description

雷射加工裝置、及雷射加工方法
本發明之其中一方面，係有關雷射加工裝置、及雷射加工方法。
於專利文獻1，記載有半導體晶片製造方法。在該方法中，把層積n型氮化鎵系半導體層(n型層)與p型氮化鎵系半導體層(p型層)在藍寶石基板上所形成的半導體晶圓分割成複數個半導體晶片。在該方法下，首先，因為期望的晶片形狀形成元件分離溝。元件分離溝係利用蝕刻p型層而形成。接下來，在藍寶石基板的內部形成改質區域。改質區域，係經由對合聚光點照射雷射光到藍寶石基板的內部所形成。改質區域係利用在半導體晶圓的分斷。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
[專利文獻1]日本特開2011-181909號專利公報
上述的方法中，考慮到因為氮化鎵系化合物半導體的性質，有破斷面斜向形成的傾向，形成改質區域相對於元件分離溝的中央線而錯開。經此，破斷面出現在元件分離溝。如此，上述技術領域中，就沿雷射光的射入面的方向，進行控制改質區域的形成位置。
順便一說，也就加工對象物的厚度方向(亦即，與雷射光的射入面交叉的方向)，希望能正確控制改質區域的形成位置。為此，就與雷射光的射入面交叉的方向，要求有配合射入面的變位正確控制雷射光的聚光位置。這個在改質區域的形成以外的雷射加工(例如燒蝕等的表面加工)的情況下也同樣被要求。
為了配合射入面的變位控制雷射光的聚光位置方面，考慮到例如，藉由變位感測器測定雷射光的射入面的變位，根據其變位一邊調整雷射光的聚光位置，一邊進行雷射光的照射。為了調整雷射光的聚光位置方面，也可以藉由例如致動器等，配合射入面的變位，驅動含有用於聚光雷射光的聚光透鏡之聚光單元。
但是，是有聚光單元的溫度音雷射光的能量而變動的情況。聚光單元的溫度變動的話，聚光透鏡的焦點位置也變動。為此，即便根據經由變位感測器所測定出的射入面的變位驅動聚光單元，也是有雷射光的聚光位置從期望的位置偏離之虞。該情況下，雷射加工的精度下 降。
在此，本發明之其中一方面，係其目的在於提供一種可以抑制雷射加工的精度的下降之雷射加工裝置、及雷射加工方法。
有關本發明之其中一方面的雷射加工裝置，係沿加工預定線照射雷射光到加工對象物，經此，進行加工對象物的雷射加工；其特徵為具備：支撐臺，係支撐加工對象物；雷射光源，係輸出雷射光；聚光單元，係包含聚光透鏡，該聚光透鏡係用於把雷射光聚光到被支撐在支撐臺的加工對象物；移動部，係使支撐臺及聚光單元的至少其中一方沿加工對象物中的雷射光的射入面移動，沿加工預定線使雷射光的聚光點相對移動；致動器，係用於沿與射入面交叉的方向驅動聚光單元；變位感測器，係沿加工預定線測定射入面的變位；溫度感測器，係檢測聚光單元的溫度；以及控制部，係根據變位感測器所測定出的射入面的變位、與溫度感測器所檢測出的聚光單元的溫度，算出致動器所致之聚光單元的驅動量，同時，控制致動器，使得在移動部使聚光點相對移動時，配合驅動量來驅動聚光單元。
有關本發明的其中一方面的雷射加工方法，係沿加工預定線照射雷射光到加工對象物，經此，進行加工對象物的雷射加工；其特徵為具備：溫度檢測步驟，係 檢測聚光單元的溫度，該聚光單元係包含用於把雷射光聚光到加工對象物的聚光透鏡；變位測定步驟，係沿加工預定線測定加工對象物中的雷射光的射入面的變位；算出步驟，係根據變位測定步驟中測定出的射入面的變位、與溫度檢測步驟中檢測出的聚光單元的溫度，算出與射入面交叉的方向中的聚光單元的驅動量；以及加工步驟，係一邊配合驅動量驅動聚光單元，而且，一邊沿加工預定線相對移動雷射光的聚光點，照射雷射光到加工對象物，經此，進行雷射加工。
該雷射加工裝置及雷射加工方法中，沿與雷射光的射入面交叉的方向驅動聚光單元，經此，可以調整對射入面之雷射光的聚光點的位置。特別是，於該雷射加工裝置及雷射加工方法，測定射入面的變位的同時，測定聚光單元的溫度。接著，根據射入面的變位與聚光單元的溫度之兩者，算出聚光單元的驅動量。再加上，相對移動雷射光的聚光點時(亦即，照射雷射光時)，配合該驅動量來驅動聚光單元。為此，於該雷射加工裝置及雷射加工方法，可以考慮到聚光單元的溫度而調整對射入面之雷射光L的聚光點的位置。亦即，可以不依存於聚光單元的溫度而正確控制雷射光的聚光點的位置。經此，抑制雷射加工的精度的下降。尚且，所謂雷射光的射入面，係意味著加工對象物中的雷射光所射入的表面。
也可以是有關本發明的其中一方面的雷射加工裝置中，控制部，係具有：資料保持部，係保持表示聚 光單元的溫度與聚光透鏡的焦點位置的變動量之關係的變動量資料；補正部，係經由參閱變動量資料，取得與溫度感測器所檢測出的聚光單元的溫度相對應的焦點位置的變動量，同時，根據變動量補正變位感測器所測定出的射入面的變位，經此，算出驅動量；以及驅動控制部，係控制致動器，使得以配合驅動量來驅動聚光單元。該情況下，容易算出驅動量。
也可以是有關本發明的其中一方面的雷射加工裝置中，變位感測器，係在與雷射光的光路相異的光路上使測定光射入到射入面，同時，檢測測定光的反射光，經此，測定射入面的變位。如此，在雷射光的光路與變位感測器的測定光的光路為相異的情況下，測定光的照射狀態，係從聚光單元的溫度變化所致之聚光透鏡的焦點位置的變動獨立出來。為此，如上述，考慮聚光單元的溫度而調整雷射光的聚光點的位置這一點是特別重要。
也可以是有關本發明的其中一方面的雷射加工裝置中，聚光單元，係包含保持聚光透鏡的框體；溫度感測器，係被安裝在框體，檢測框體的溫度作為聚光單元的溫度。聚光透鏡的焦點位置的變動，係高度相依於保持聚光透鏡的框體的溫度變化。為此，檢測框體的溫度而利用到驅動量的算出，經此，可以更正確控制雷射光的聚光點的位置。
也可以是有關本發明的其中一方面的雷射加工裝置中，聚光單元，係包含保持聚光透鏡的框體；致動 器，係被連接到框體；溫度感測器，係被安裝在致動器，檢測致動器的溫度作為聚光單元的溫度。該情況下，與上述的情況同樣，檢測連接到框體的致動器的溫度而利用到驅動量的算出，藉此，可以更正確控制雷射光的聚光點的位置。特別是，該情況下，在聚光單元的處理(例如取下)之際，溫度感測器的配線的處理不會費事。
有關本發明的其中一方面的雷射加工裝置，係沿加工預定線照射雷射光到加工對象物，經此，進行加工對象物的雷射加工；其特徵為具備：支撐臺，係支撐加工對象物；雷射光源，係輸出雷射光；聚光單元，係包含聚光透鏡，該聚光透鏡係用於把雷射光聚光到被支撐在支撐臺的加工對象物；移動部，係使支撐臺及聚光單元的至少其中一方沿加工對象物中的雷射光的射入面移動，沿加工預定線使雷射光的聚光點相對移動；調整部，係沿與射入面交叉的方向調整聚光點的位置；變位感測器，係沿加工預定線測定射入面的變位；溫度感測器，係檢測聚光單元的溫度；以及控制部，係根據變位感測器所測定出的射入面的變位、與溫度感測器所檢測出的聚光單元的溫度，算出在調整部的調整量，同時，控制調整部，使得在移動部使聚光點相對移動時，配合調整量來調整聚光點的位置。
有關本發明的其中一方面的雷射加工方法，係沿加工預定線照射雷射光到加工對象物，經此，進行加工對象物的雷射加工；其特徵為具備：溫度檢測步驟，係 檢測聚光單元的溫度，該聚光單元係包含用於把雷射光聚光到加工對象物的聚光透鏡；變位測定步驟，係沿加工預定線測定加工對象物中的雷射光的射入面的變位；算出步驟，係根據變位測定步驟中測定出的射入面的變位、與溫度檢測步驟中檢測出的聚光單元的溫度，算出與射入面交叉的方向中的雷射光的聚光點的位置的調整量；以及加工步驟，係一邊配合調整量調整聚光點的位置，而且，一邊沿加工預定線相對移動聚光點，照射雷射光到加工對象物，經此，進行雷射加工。
該雷射加工裝置及雷射加工方法中，可以沿與雷射光的射入面交叉的方向，調整對射入面之雷射光的聚光點的位置。特別是，於該雷射加工裝置及雷射加工方法，測定射入面的變位的同時，測定聚光單元的溫度。接著，根據射入面的變位與聚光單元的溫度之兩者，算出聚光點的調整量。再加上，相對移動雷射光的聚光點時(亦即，照射雷射光時)，配合該調整量來調整聚光點。為此，於該雷射加工裝置及雷射加工方法，可以考慮到聚光單元的溫度而調整對射入面之雷射光L的聚光點的位置。亦即，可以不依存於聚光單元的溫度而正確控制雷射光的聚光點的位置。經此，抑制雷射加工的精度的下降。
也可以是有關本發明的其中一方面的雷射加工裝置中，控制部，係具有：資料保持部，係保持表示聚光單元的溫度與聚光透鏡的焦點位置的變動量之關係的變動量資料；補正部，係經由參閱變動量資料，取得與溫度 感測器所檢測出的聚光單元的溫度相對應的焦點位置的變動量，同時，根據變動量補正變位感測器所測定出的射入面的變位，經此，算出調整量；以及調整控制部，係控制調整部，使得以配合調整量來調整聚光點的位置。該情況下，容易算出調整量。
根據本發明之其中一方面，可以提供一種可以抑制雷射加工的精度的下降之雷射加工裝置、及雷射加工方法。
1‧‧‧加工對象物
3‧‧‧表面(射入面)
5‧‧‧切斷預定線(加工預定線)
7‧‧‧改質區域
100‧‧‧雷射加工裝置
101‧‧‧雷射光源
105‧‧‧聚光透鏡
106‧‧‧框體
107‧‧‧支撐臺
108‧‧‧聚光單元
111‧‧‧平臺(移動部)
112‧‧‧溫度感測器
114‧‧‧變位感測器
115‧‧‧平臺控制部(移動部)
200‧‧‧聚光位置控制部(控制部)
204‧‧‧補正部
206‧‧‧驅動控制部
208‧‧‧資料保持部
L‧‧‧雷射光
Lm‧‧‧測定用雷射光(測定光)
P‧‧‧聚光點
[圖1]為雷射加工裝置的概略構成圖。
[圖2]為成為改質區域的形成的對象之加工對象物的俯視圖。
[圖3]為沿圖2的加工對象物的III-III線之剖視圖。
[圖4]為雷射加工後的加工對象物的俯視圖。
[圖5]為沿圖4的加工對象物的V-V線之剖視圖。
[圖6]為沿圖4的加工對象物的VI-VI線之剖視圖。
[圖7]為變位感測器的概略構成圖。
[圖8]為表示變動量資料的其中一例之圖表。
[圖9]為表示聚光位置控制部的動作之圖。
[圖10]為用於說明雷射加工方法的主要製程之圖。
[圖11]為用於說明雷射加工方法的主要製程之圖。
[圖12]為用於說明雷射加工方法的主要製程之圖。
[圖13]為用於說明表面的變位的補正之圖。
以下，有關本發明的其中一方面的一實施方式，參閱圖面詳細說明之。尚且，各圖中，對相同或是相稱部分賦予相同元件符號，省略重複說明。
在有關本實施方式的雷射加工裝置及雷射加工方法中，作為雷射加工的其中一例，經由聚光雷射光到加工對象物，沿切斷預定線(加工預定線)在加工對象物形成改質區域。在此，首先，就改質區域的形成，參閱圖1~圖6說明之。
如圖1所示，雷射加工裝置100係具備：脈衝振盪雷射光L之雷射光源101、配置成把雷射光L的光軸(光路)的方向改變90°之二向分光鏡103、以及用於聚光雷射光L之聚光透鏡105。而且，雷射加工裝置100亦具備：用於支撐用聚光透鏡105聚光的雷射光L所照射的加工對象物1之支撐臺107、用於使支撐臺107移動之平臺(移動部)111、為了調節雷射光L的輸出或脈衝寬度、脈衝波形等而控制雷射光源101之雷射光源控制部102、控制平臺111的移動之平臺控制部(移動部)115。
雷射加工裝置100中，藉由從雷射光源101射出的雷射光L，係藉由二向分光鏡103把其光軸的方向 改變90°，藉由聚光透鏡105聚光到載置在支撐臺107上之加工對象物1的內部。與此同時，使平臺111移動，使加工對象物1相對於雷射光L沿切斷預定線5相對移動。經此，沿切斷預定線5在加工對象物1形成改質區域。尚且，在此，為了使雷射光L相對移動，是使平臺111移動；但可以使聚光透鏡105移動，或者是也可以使這兩者移動。
作為加工對象物1，使用有包含以半導體材料形成的半導體基板或以壓電材料形成的壓電基板等之板狀的構件(例如，基板、晶圓等)。如圖2所示，於加工對象物1，設定用於切斷加工對象物1的切斷預定線5。切斷預定線5為延伸成直線狀的假想線。在加工對象物1的內部形成改質區域的情況下，如圖3所示，在把聚光點(聚光位置)P對合到加工對象物1的內部的狀態下，使雷射光L沿切斷預定線5(亦即，在圖2的箭頭A方向)相對移動。亦即，平臺111，係在平臺控制部115的控制下，使支撐臺107沿加工對象物1中的雷射光L的射入面也就是表面3移動，沿切斷預定線5使雷射光L的聚光點P相對移動。經此，如圖4、圖5及圖6所示，沿切斷預定線5在加工對象物1形成改質區域7，沿切斷預定線5形成的改質區域7成為切斷起點區域8。
所謂聚光點P，乃是雷射光L聚光之處。切斷預定線5，係不限於直線狀也可以是曲線狀，也可以是組合這些之3維狀，也可以是指定座標者。切斷預定線 5，係不限於假想線也可以是實際劃在加工對象物1的表面3的線者。改質區域7，係有連續形成的情況，也有斷斷續續的情況。改質區域7可以是列狀也可以是點狀，重點是，改質區域7只要是至少形成在加工對象物1的內部者即可。而且、是有在改質區域7中於起點形成有龜裂的情況，龜裂及改質區域7係可以露出到加工對象物1的外表面(表面3、背面21、或者是外周圍面)。形成改質區域7時的雷射光射入面，係不限定於加工對象物1的表面3，也可以是加工對象物1的背面。
順便一說，在加工對象物1的內部形成改質區域7的情況方面，雷射光L，係透過加工對象物1，並且，在位置在加工對象物1的內部之聚光點P附近特別被吸收。經此，在加工對象物1形成改質區域7(亦即，內部吸收型雷射加工)。該情況下，在加工對象物1的表面3雷射光L幾乎不會被吸收的緣故，加工對象物1的表面3不會熔融。另一方面，在加工對象物1的表面3形成改質區域7的情況方面，雷射光L係在位置在表面3之聚光點P附近特別被吸收，表面3被熔融而被去除，形成孔或溝等的去除部(表面吸收型雷射加工)。
改質區域7是所謂密度、折射率、機械的強度或其他的物理的特性與周圍相異的狀態之區域。作為改質區域7，例如，有熔融處理區域(意味著暫時熔融後再固化的區域、熔融狀態中的區域及從熔融再固化的狀態中的區域中至少任一者)、破裂區域、絕緣破壞區域、折射 率變化區域等，也有混合存在這些之區域。更進一步，作為改質區域7，是有加工對象物1的材料中改質區域7的密度與非改質區域的密度比較有變化的區域、或形成晶格缺陷的區域。加工對象物1的材料為單晶矽的情況下，改質區域7也稱為高位移密度區域。
熔融處理區域、折射率變化區域、改質區域7的密度與非改質區域的密度比較為已變化的區域、及形成晶格缺陷的區域，係更進一步，是有在這些區域的內部或在改質區域7與非改質區域的界面內包有龜裂(破裂、微裂)的情況。內包的龜裂，係有形成涵蓋改質區域7的整個面的情況或僅一部分或複數個部分的情況。加工對象物1，係包含利用具有結晶構造的結晶材料所構成的基板。例如加工對象物1，係包含用氮化鎵(GaN)、矽(Si)、碳化矽(SiC)、LiTaO3、及、藍寶石(Al2O3)之至少任一種所形成的基板。換言之，加工對象物1，係包含有例如氮化鎵基板、矽基板、SiC基板、LiTaO3基板、或是藍寶石基板。結晶材料為向異性結晶及均向性結晶之任一種皆可。而且，加工對象物1，係可以是包含有利用具有非結晶構造(非晶質構造)的非結晶材料所構成的基板，例如可以是包含有玻璃基板。
經由沿切斷預定線5形成複數個改質點(加工痕)的方式，可以形成改質區域7。該情況下，藉由聚集複數個改質點來成為改質區域7。所謂的改質點，乃是以脈衝雷射光的1脈衝的擊發(亦即1脈衝的雷射照射： 雷射擊發)所形成的改質部分。作為改質點，舉例有破裂點、熔融處理點或者是折射率變化點、或是這些之至少混合存在有1個者等。有關於改質點，係考慮到所要求的切斷精度、所要求的切斷面的平坦性、加工對象物1的厚度、種類、結晶方位等，可以適宜控制其大小或所發生的龜裂的長度。而且，在實施方式中，可以沿切斷預定線5，把改質點作為改質區域7而形成。
繼續，說明有關本實施方式的雷射加工裝置、及雷射加工方法。如圖1所示，雷射加工裝置100，係具備：聚光單元108、以及致動器110。聚光單元108，係包含：上述的聚光透鏡105、以及框體106。聚光透鏡105係如上述，把雷射光L聚光到被支撐在支撐臺107的加工對象物1。框體106係保持聚光透鏡105。從雷射光源101輸出的雷射光L，係透過聚光單元108，從加工對象物1的表面3側照射到加工對象物1。因此，在此，加工對象物1的表面3為雷射光L的射入面。
致動器110被連接到框體106。特別是，致動器110係介隔著例如金屬製的連結構件(未圖示)被連結到框體106，經此，熱性連接到框體106。致動器110，係沿與加工對象物1的表面3交叉的方向(亦即，加工對象物1的厚度方向)，驅動聚光單元108。亦即，致動器110，係為了把聚光單元108靠近到表面3而驅動聚光單元108，或是為了把聚光單元108從表面3遠離而驅動聚光單元108。經此，調節對表面3之雷射光L的聚光點P 的位置(聚光位置)。尚且，致動器110的驅動方式(驅動源)，係作為其中一例，為壓電元件、步進馬達、超音波馬達、音圈馬達、線型馬達、AC伺服馬達、DC伺服馬達、直驅式馬達等。
雷射加工裝置100，係具備：溫度感測器112以及變位感測器114。溫度感測器112，係安裝在框體106，檢測聚光單元108的溫度。特別是，溫度感測器112係設在框體106的外側面，檢測框體106的溫度作為聚光單元108的溫度。尚且，如後述，溫度感測器112，係取代框體106，也可以安裝到熱性連接到框體106之致動器110。
變位感測器114，係沿切斷預定線5，檢測加工對象物1的表面3的變位。變位感測器114，係與聚光單元108整體地被保持成，沿切斷預定線5相對於加工對象物1可相對移動。詳細說明有關變位感測器114的其中一例。圖7為表示變位感測器的其中一例之示意圖。如圖7所示，變位感測器114，係作為其中一例，為使用三角測距方式的雷射式變位感測器。
變位感測器114，係具有：測定用光源116、投光透鏡118、受光透鏡120、受光元件122、驅動電路124、以及訊號放大電路126。測定用光源116係例如為半導體雷射。測定用光源116，係經由驅動電路124被驅動，輸出測定用雷射光(測定光)Lm。投光透鏡118，係把從測定用光源116輸出的測定用雷射光Lm，聚光到加 工對象物1的表面3。受光透鏡120，係把在表面3被反射的測定用雷射光Lm，聚光到受光元件122。受光元件122，係例如為光位置檢測元件(PSD：Position Sensitive Detector)。受光元件122，係透過受光透鏡120接收測定用雷射光Lm，產生電訊號。訊號放大電路126，係放大來自受光元件122的電訊號，輸出到外部。
變位感測器114中，從測定用光源116輸出的測定用雷射光Lm，係在加工對象物1的表面3被反射，透過受光透鏡，在受光元件122上，形成點。加工對象物1的表面3變位的話，測定用雷射光Lm的反射位置變動，結果受光元件122上中的點的位置變動。受光元件122，係產生與其測定用雷射光Lm的點的位置對應的電訊號。經此，變位感測器114，係測定表面3的變位。亦即，變位感測器114中，沿切斷預定線5照射(掃瞄)測定用雷射光Lm到表面3，經此，測定沿切斷預定線5的表面3的變位。
尚且，變位感測器114，係更具備溫度感測器128。溫度感測器128，係檢測變位感測器114的溫度。作為其中一例，溫度感測器128，係檢測收容變位感測器114的各部之框體的溫度。變位感測器114的溫度，係因為例如驅動電路124或訊號放大電路126等的電子電路的發熱而變化。為此，變位感測器114的溫度，係與電子電路的發熱量對應，經過時間而大致大致一定。
而且，變位感測器114，係與聚光單元108構 成為異體。因此，變位感測器114，係在與加工用的雷射光L的光路為相異的路上，使測定用雷射光Lm射入到到加工對象物1的表面3。為此，變位感測器114的溫度不會受到雷射光L的影響而變動。
參閱圖1，繼續說明雷射加工裝置100的說明。雷射加工裝置100，係具有聚光位置控制部(控制部)200。聚光位置控制部200，係根據與變位感測器114所測定出的加工對象物1的表面3的變位相對應的驅動量，控制致動器110所致之聚光單元108的驅動。更具體方面，聚光位置控制部200，係根據變位感測器114所測定出的加工對象物1的表面3的變位、以及溫度感測器112所檢測出的聚光單元108的溫度，算出致動器110的驅動量。接著，聚光位置控制部200，係配合算出的驅動量，控制致動器110所致之聚光單元108的驅動。
為此，聚光位置控制部200，係具有：變位感測器控制部202、補正部204、驅動控制部206、以及資料保持部208。變位感測器控制部202，係控制變位感測器114。變位感測器控制部202，係透過訊號放大電路126，輸入來自受光元件122的電訊號。經此，變位感測器控制部202，係取得變位感測器114所致之表面3的變位的測定結果。更進一步，變位感測器控制部202，係從溫度感測器128，取得變位感測器114的溫度的檢測結果。
補正部204，係從溫度感測器112，取得聚光 單元108的溫度的檢測結果。而且，補正部204，係從變位感測器控制部202，取得表面3的變位的測定結果及變位感測器114的溫度的檢測結果。接著，補正部204，係根據變位感測器114所測定出的表面3的變位、以及溫度感測器112所檢測出的聚光單元108的溫度，算出致動器110所致之聚光單元108的驅動量。關於該點，更具體說明之。尚且，補正部204，係也可以更考慮到變位感測器114的溫度，算出聚光單元108的驅動量。
補正部204，係在算出致動器110中的聚光單元108的驅動量時，參閱保持在資料保持部208的資料。資料保持部208，係保持表示聚光單元108的溫度與聚光透鏡105的焦點位置的變動量之關係的變動量資料。圖8為表示變動量資料的其中一例之圖表。圖8的圖表的橫軸係表示聚光單元108的溫度，縱軸係表示聚光透鏡105的焦點位置的變動量。聚光透鏡105的焦點位置的變動量，係在此是以聚光單元108的溫度為26.3℃(基準溫度)時為基準，來相對地表示。
如圖8的圖表所示，聚光透鏡105的焦點位置，係隨聚光單元108的溫度變化而變動。特別是，聚光透鏡105的焦點位置的變動量，係隨聚光單元108的溫度的上升而增加。此乃是，考慮到因為聚光單元108的溫度的上升，保持著聚光透鏡105的框體106膨脹這一點是其中一個原因。聚光單元108的溫度，係對加工對象物1照射雷射光L時，雷射光L的能量的一部分在聚光單元108 內轉換成熱，因此而上升。參閱圖8的圖表，聚光透鏡105的焦點位置的變動量，係相對於聚光單元108的溫度的上升，大致沿直線y而增加。直線y，係作為其中一例，為y=0.96x-25.44所示之直線(x為溫度)。
補正部204，係經由參閱該變動量資料，取得與溫度感測器112所檢測出的聚光單元108的溫度對應之焦點位置的變動量。在上述的其中一例中，在x(溫度)為30℃的情況下，可以把y(變動量)作為3.36μm而取得。接著，補正部204，係根據已取得的變動量，補正變位感測器114所測定出的表面3的變位，經此，算出驅動量。在上述的其中一例中，對於變位感測器114所測定出的表面3的變位，經由減掉3.36μm的變動量，算出驅動量。從表面3減掉變動量方面，係如上述，是為了補償因為框體106的膨脹，聚光透鏡105的位置靠近到表面3，雷射光L的聚光點P從表面3起算位在更深的位置。
驅動控制部206，係從補正部204取得如以上般算出的驅動量。接著，如圖9所示，驅動控制部206，係在平臺控制部115的控制下，控制致動器110，使得平臺111使支撐臺107移動，使聚光點P在沿表面3的方向(圖中的箭頭A方向)相對移動時，配合已取得的驅動量，致動器110把聚光單元108(聚光透鏡105)驅動在與表面3交叉的方向(圖中的箭頭B方向)。經此，從表面3起算的聚光點P的深度D(與表面3相對的聚光點P的位置)，係不會依存於表面3的變位，而為一定。亦 即，在此，從表面3起算在加工對象物1的內部的一定的位置，沿切斷預定線5形成改質區域7。
以上的聚光位置控制部200，係例如把含有CPU、ROM、及RAM等之電腦作為主體來構成。上述的各部，係藉由在其電腦中實行指定的程式來實現。而且，聚光位置控制部200，係也可以與雷射光源控制部102及平臺控制部115的至少其中一方為相同的電腦來構成。更進一步，聚光位置控制部200，係至少可以授受雷射光源控制部102及平臺控制部115的訊號，可以把上述的動作來與雷射光L的輸出及支撐臺107的移動同步進行。
繼續，說明有關本實施方式的雷射加工方法。有關本實施方式的雷射加工方法，係實施在上述的雷射加工裝置100中。該雷射加工方法，係主要包含：基準對合步驟、溫度檢測步驟、變動量取得步驟、變位測定步驟、算出步驟、以及加工步驟。在此，作為其中一例，變位測定步驟及算出步驟，係在基準對合步驟、溫度檢測步驟、及變動量取得步驟後，與加工步驟一塊作為一連串的動作而連續，或者是，部分相互重疊而實施。以下，詳細說明各步驟。
基準對合步驟中，聚光位置控制部200，係於與表面3交叉的方向，決定聚光透鏡105的基準位置與變位感測器的基準位置。而且，聚光位置控制部200先記憶此時的溫度T0。詳細說明有關基準對合步驟。圖10及圖11為表示雷射加工方法的主要製程之圖，特別是表示基 準對合步驟。如圖10的(a)所示，基準對合步驟中，首先，設定聚光透鏡105的基準位置。作為其中一例，在此，把雷射光L的聚光點P對合到加工對象物1的表面3，把此時的聚光透鏡105的Z方向(與表面3交叉的方向)的位置(例如表面3與聚光透鏡105的距離P1)作為聚光透鏡105的零點。尚且，作為此時的雷射光，可以使用把加工用的雷射光L的強度調整成比加工閾值還小者，也可以使用觀察用之別的雷射光。
接下來，基準對合步驟中，如圖10的(b)所示，使加工對象物1朝向聚光透鏡105相對移動在Z方向(圖中的箭頭B方向)，經此，把雷射光L的聚光點P位置到深度D的位置。在此，支撐臺107上升，經此，加工對象物1相對於聚光透鏡105相對移動。經此，聚光透鏡105與加工對象物1的表面3的距離，成為距離P1-深度D。尚且，深度D乃是形成改質區域7的加工位置之1個。
接下來，基準對合步驟中，如圖11所示，設定變位感測器114的基準位置。作為其中一例，在此，把聚光透鏡105與表面3的距離持續保持在距離P1-深度D，使加工對象物1相對移動在Y方向(圖中的箭頭B方向)。此時的相對移動的距離，為聚光單元108與變位感測器114之間的距離P2。而且，在此，支撐臺107移動到變位感測器114側，經此，加工對象物1相對於變位感測器114相對移動。接著，變位感測器114朝向表面3照 射測定用雷射光Lm，經此，於Z方向，取得與表面3相對之變位感測器114的位置，作為變位感測器114的零點。因此，聚光透鏡105與變位感測器114，係在僅偏離深度D份的位置具有零點。此時，測定基準溫度也就是溫度T0。
接下來，實施溫度檢測步驟。溫度檢測步驟中，溫度感測器112檢測聚光單元108的溫度T1，把檢測結果發送到補正部204。在此檢測出的聚光單元108的溫度T1，係因為已經進行過改質區域7的形成時的雷射光L的照射，是有比溫度T0還高的情況。或者是，在此檢測出的聚光單元108的溫度T1，係因為雷射光L的照射以外之別的要因，也有比溫度T0還高的情況。
接下來，實施變動量取得步驟。變動量取得步驟中，補正部204，係參閱被保持在資料保持部208的變動量資料，經此，取得與聚光單元108的溫度T1對應之聚光透鏡105的焦點位置的變動量。作為其中一例，基準對合步驟中，已記憶的聚光單元108的溫度T0為基準溫度，在溫度取得步驟中檢測出的聚光單元108的溫度T1為30℃的情況下，如上述，取得變動量為3.36μm。
接下來，在雷射光源控制部102、平臺控制部115、及聚光位置控制部200的控制下，經由照射雷射光L到加工對象物1，實施形成改質區域7之加工步驟。更具體方面，加工步驟中，首先，如圖12的(a)所示，平臺控制部115係使支撐臺107移動，經此，使加工對象物 1移動在朝向變位感測器114及聚光單元108的方向(圖中的箭頭A方向)。此時，加工對象物1，係從與表面3交叉的方向來看，首先到達變位感測器114，之後到達聚光單元108。
從加工對象物1已到達變位感測器114的時點，開始變位測定步驟。變位測定步驟中，在變位感測器控制部202的控制下，變位感測器114沿切斷預定線5測定加工對象物1的表面3的變位。更具體方面，如圖12的(b)所示，變位測定步驟中，在繼續加工對象物1的移動之狀態下，變位感測器114係在使測定用雷射光Lm射入到表面3的同時，檢測測定用雷射光Lm的反射光。經此，沿切斷預定線5，依序測定表面3的變位。變位感測器控制部202係把該測定結果發送到補正部204。
接下來，實施算出步驟。算出步驟中，補正部204，係根據在變位測定步驟中測定出的表面3的變位、以及溫度檢測步驟中檢測出的聚光單元108的溫度T1，算出與表面3交叉的方向中的聚光單元108的驅動量。更具體方面，算出步驟中，補正部204係根據與變動量取得步驟中已取得的聚光透鏡105的焦點位置的溫度T1相應的變動量，經由補正表面3的變位，算出驅動量。作為其中一例，對於變位感測器114所測定出的表面3的變位，經由減掉在變動量取得步驟所取得的3.36μm的變動量，算出驅動量。
接著，如圖12的(b)、(c)所示，在繼續 中的加工步驟中，配合如上述所算出的驅動量，驅動控制部206一邊驅動聚光單元108，而且，平臺控制部115沿切斷預定線5一邊相對移動雷射光L的聚光點P，照射雷射光L到加工對象物1，經此，形成改質區域7。經此，從表面3起算在加工對象物1的內部的一定的位置(深度D)，沿切斷預定線5形成改質區域7。尚且，溫度檢測步驟、變動量取得步驟、及算出步驟，係也可以反覆實施在繼續著加工步驟的期間。於該情況，藉由繼續輸出的雷射光L，在聚光單元108的溫度時時刻刻變化著之中，可以依序算出適合於其溫度變化之驅動量。
如以上說明，雷射加工裝置100中，致動器110係沿與表面3(加工對象物1中的雷射光L的射入面)交叉的方向驅動聚光單元108，經此，可以調整從表面3起算之雷射光L的聚光點P的位置。特別是，於雷射加工裝置100，變位感測器114測定表面3的變位的同時，溫度感測器112測定聚光單元108的溫度。接著，聚光位置控制部200，係根據表面3的變位與聚光單元108的溫度，算出致動器110所致之聚光單元108的驅動量。
再加上，聚光位置控制部200，係相對移動雷射光L的聚光點P時(亦即，照射著雷射光L時)，控制致動器110，使得以配合該驅動量來驅動聚光單元108。為此，於雷射加工裝置100，可以考慮聚光單元108的溫度來調整從表面3起算的雷射光L的聚光點P的位置。因此，根據雷射加工裝置100，可以不依存於聚光單 元108的溫，正確控制改質區域7的形成位置。
關於該效果，更具體說明之。雷射加工裝置100中，聚光位置控制部200的補正部204，係經由參閱資料保持部208所保持的變動量資料，取得與溫度感測器112所檢測出的聚光單元108的溫度相應的焦點位置的變動量。而且，補正部204根據所取得的變動量，補正變位感測器114所測定出的表面3的變位，經此，算出致動器110的驅動量。接著，聚光位置控制部200的驅動控制部206，係控制致動器110，使得以配合所算出的驅動量來驅動聚光單元108。
圖13為用於說明表面的變位的補正之圖。圖13所示的圖表中，橫軸表示時間，縱軸表示變位。橫軸的時間，係表示從變位感測器114測定表面3的變位開始所經過的時間。變位感測器114，係對相對移動中的狀態的加工對象物1掃瞄測定用雷射光Lm，經此，測定表面3的變位。因此，橫軸的時間，是與表面3上的位置為同等。而且，縱軸的變位，係表示從表面3的基準位置(例如平均位置)起算的加工對象物1的厚度方向的位置。
如圖13的(a)所示，在尚未進行補正部204所致之補正的狀態下，經由變位感測器114所測定出的表面3的變位E與致動器110的驅動量F為一致。亦即，把表面3的變位E照原樣作為致動器110的驅動量F。其結果，在與聚光單元108的溫度變化(△T=T1-T0)相應而聚光透鏡105的焦點位置有變動的情況下，雷射光L的聚 光點P的位置(深度)的變位H係從表面3的變位E僅乖離其變動量g(△T)份。
相對於此，如圖13的(b)所示，藉由補正部204，致動器110的驅動量F僅被補正變動量g(△T)份，經此，可以避免雷射光L的聚光點P的位置(深度)的變位H係從表面3的變位E乖離。為此，根據雷射加工裝置100，可以不依存聚光單元108的溫度，正確控制對表面3的改質區域7的形成位置。也根據雷射加工裝置100中所實施的雷射加工方法，由同樣的理由，可以正確控制改質區域7的形成位置。尚且，雖在圖中省略，但實際上，致動器110的驅動量F(致動器110的驅動訊號)與聚光點P的位置的變位H，係對於變位感測器114所測定的表面3的變位E(變位感測器114的測定訊號)，產生延遲。延遲時間，為(聚光單元108與變位感測器114之間的距離P2)/(加工對象物1的相對移動速度(加工速度))。
在此，雷射加工裝置100中，變位感測器114，係在與雷射光L的光路相異的光路上，使測定用雷射光Lm射入到表面3。如此，在雷射光L的光路與測定用雷射光Lm的光路為相異的情況下，對於測定用雷射光Lm的表面3的照射狀態(例如聚光位置)，係從聚光單元108的溫度變化所致之聚光透鏡105的焦點位置的變動獨立出來。為此，如上述，考慮聚光單元108的溫度而調整雷射光L的聚光點P的位置這一點是特別重要。此乃是 因為如接下來般的理由。
亦即，假設，在測定用雷射光Lm以與雷射光L的光路重複的光路照射到表面3的情況下，也於測定用雷射光Lm的光路介隔存在有聚光透鏡105。因此，該情況下，隨聚光單元108的溫度變化之聚光透鏡105的焦點位置的變動，係也於測定用雷射光Lm發揮與雷射光L同等的作用。因此，該情況下，在根據經由測定用雷射光Lm所測定出的表面3的變位來調整雷射光L的聚光點P的位置之際，考慮聚光單元108的溫度之必要性係相對的小。
相對於此，如上述，在與雷射光L的光路相異的光路上使測定用雷射光Lm射入到表面3的情況下，於測定用雷射光Lm的光路不介隔存在有聚光透鏡105。為此，該情況下，隨聚光單元108的溫度變化之聚光透鏡105的焦點位置的變動，係僅作用在雷射光L，而不作用在測定用雷射光Lm。因此，該情況下，在根據經由測定用雷射光Lm所測定出的表面3的變位來調整雷射光L的聚光點P的位置之際，考慮聚光單元108的溫度之必要性是重要的。
而且，雷射加工裝置100中，聚光單元108係包含保持聚光透鏡105的框體106，溫度感測器112係檢測框體106的溫度作為聚光單元108的溫度。如上述，聚光透鏡105的焦點位置的變動，係高度相依於保持聚光透鏡105的框體106的溫度變化。亦即，聚光透鏡105的 焦點位置，係因框體106的溫度變化所致之膨脹或是收縮，而大幅變動。為此，檢測框體106的溫度而利用到驅動量的算出，經此，可以更正確控制改質區域7的形成位置。
以上的實施方式乃是說明有關本發明的其中一方面的雷射加工裝置及雷射加工方法之一實施方式。因此，有關本發明的其中一方面的雷射加工裝置及雷射加工方法，並不限定於上述者。有關本發明的其中一方面之雷射加工裝置及雷射加工方法，係在不變更各請求項的要旨之範圍下，可以把上述予以任意變形。
例如，上述實施方式中，使支撐臺107移動，經此，使雷射光L的聚光點P相對移動。但是，經由使聚光單元108(及雷射光源101)移動，也可以使雷射光L的聚光點P相對移動；或是經由使支撐臺107及聚光單元108之兩方移動，也可以使雷射光L的聚光點P相對移動。
而且，如上述，溫度感測器112也可以安裝在致動器110。此時，溫度感測器112，係可以檢測致動器110的溫度，作為聚光單元108的溫度。此乃是，致動器110熱性連接到框體106的緣故，致動器110的溫度係因為對應到聚光單元108的溫度變化而變化。該情況下，與上述的情況同樣，檢測連接到框體106的致動器110的溫度而利用到驅動量的算出，藉此，可以更正確控制雷射光L的聚光點P的位置。特別是，該情況下，在聚光單元 108的處理(例如取下)之際，溫度感測器112的配線的處理不會費事。尚且，溫度感測器112，係不限於致動器110，可以檢測對應到聚光單元108的溫度變化而溫度有變化之任意的部分的溫度，作為聚光單元108的溫度。
而且，上述實施方式中，作為變位感測器114中的變位的測定方式，例示有三角測距方式。但是，變位感測器114中的變位的測定方式，係也可以是雷射共焦點方式或是光譜干涉方式等之其他的方式。
在雷射共焦點方式的情況下，變位感測器114可以作為雷射聚焦變位計。在雷射聚焦變位計，從半導體雷射等的測定用光源所輸出的測定用雷射光，係通過半透鏡(half mirror)及對物透鏡，在加工對象物上形成點。在加工對象物反射的測定用雷射光，係再次到達半透鏡，經由半透鏡直角反射。經由半透鏡所反射的測定用雷射光，係在針孔的位置聚光成一點，通過針孔到達受光元件。
從測定用光源到加工對象物為止的距離變動的話，在加工對象物及半透鏡反射的測定用雷射光，係在針孔的位置不聚光而發散的緣故，難以通過針孔，難以在受光元件被感知作為受光訊號。雷射聚焦變位計，係根據該原理，測定加工對象物的表面的變位。亦即，雷射聚焦變位計，係藉由音叉等機械式移動對物透鏡，經此，檢測對物透鏡位在哪個位置時測定用雷射光通過針孔，藉此，可以測定到加工對象物為止的距離。
如此，在作為變位感測器114使用雷射聚焦變位計的情況下，與根據測定用雷射光的反射光的光量或角度測定變位的情況相比較，排除加工對象物的顏色、斜率、粗糙度、及對加工對象物的潛入光的影響，可以測定加工對象部的表面的變位。
更進一步，光譜干涉方式的情況下，變位感測器114係可以作為光譜干涉雷射位移計。在光譜干涉雷射位移計，例如從SLD等的測定用光源所輸出的廣波長域的測定光，係在感測器頭內部的參考面中一部分反射，剩餘部分透過。透過參考面的測定光，係在加工對象物正反射，回到感測器頭內部。在參考面反射的測定光、以及在加工對象物反射的測定光，係相互地干涉。測定光的各波長的干涉強度，係根據從參考面一直到加工對象物為止的距離而定，該距離為各波長的整數倍時成為極大。因此，對干涉光用分光儀光譜分析各波長，經此，得到波長的強度分布。接著，經由波形解析波長的強度分布，算出一直到加工對象物為止的距離。
而且，上述實施方式中，雷射加工裝置100，係作為進行所謂改質區域7的形成之加工對象物1的內部加工。但是，雷射加工裝置100也可以利用在燒蝕般的加工對象物1的表面加工。亦即，雷射加工裝置100係無關於加工對象物1的內部及表面，可以用在任意的雷射加工。因此，有關上述般的改質區域7的形成之效果，係如以下般一般化。
亦即，雷射加工裝置100及其雷射加工方法中，沿與雷射光L的射入面(例如加工對象物1的表面3)交叉的方向驅動聚光單元108，經此，可以調整對射入面之雷射光L的聚光點P的位置。特別是，於雷射加工裝置100及其雷射加工方法，沿加工預定線測定射入面的變位的同時，測定聚光單元108的溫度。接著，根據射入面的變位與聚光單元108的溫度之兩者，算出聚光單元108的驅動量。再加上，相對移動雷射光L的聚光點P時(亦即，照射雷射光L時)，配合該驅動量來驅動聚光單元108。為此，於雷射加工裝置100及其雷射加工方法，可以考慮到聚光單元108的溫度而調整對射入面之雷射光L的聚光點P的位置。亦即，可以不依存於聚光單元108的溫度而正確控制雷射光L的聚光點P的位置。經此，抑制雷射加工的精度的下降。
而且，雷射加工裝置100及其雷射加工方法中，在調整與表面3交叉的方向中的雷射光L的聚光點P的位置之際，並不限定在經由致動器110驅動聚光單元108之樣態。亦即，雷射加工裝置100，係取代致動器110，是可以具備沿與表面(射入面)3交叉的方向調整聚光點P的位置之調整部(未圖示)。該情況下，聚光位置控制部(控制部)200，係根據變位感測器114所測定出的表面3的變位、以及溫度感測器112所檢測出的聚光單元108的溫度，算出在該調整部的調整量的同時，控制該調整部，使得平臺控制部(移動部)115使聚光點P相 對移動時配合該調整量來調整聚光點P的位置。
更具體方面，聚光位置控制部200，係具有：資料保持部208，其係保持表示聚光單元108的溫度與聚光透鏡105的焦點位置的變動量之關係的變動量資料；補正部204，其係經由參閱變動量資料而取得與溫度感測器112所檢測出的聚光單元108的溫度相對應的焦點位置的變動量的同時，根據變動量，補正變位感測器114所測定出的表面3的變位，經此，算出該調整量；以及調整控制部(未圖示)，其係控制調整部，使得以配合該調整量驅動聚光單元108。
而且，算出步驟中，補正部204，係根據在變位測定步驟中測定出的表面3的變位、以及溫度檢測步驟中檢測出的聚光單元108的溫度T1，算出與表面3交叉的方向中的雷射光L的聚光點P的位置的調整量。更具體方面，算出步驟中，補正部204係根據與變動量取得步驟中已取得的聚光透鏡105的焦點位置的溫度T1相應的變動量，經由補正表面3的變位，算出調整量。接著，加工步驟中，一邊配合如上述般算出的調整量來調整聚光點P的位置，而且，平臺控制部115一邊沿切斷預定線5相對移動雷射光L的聚光點P，照射雷射光L到加工對象物1，經此，形成改質區域7(進行雷射加工)。
尚且，在使用致動器110以外調整聚光點P的位置之際，本案發明者得到如下般的真知灼見。亦即，在調整聚光點P的位置之際，直接驅動聚光透鏡105的情 況下，在其行程與速度之間有折衷的關係。在更高速下使聚光點P的位置變化的話，考慮到於聚光透鏡105的前段，裝入使射入光的發散角變化之光學系統。而且，例如在使用經由施加電壓到光學晶體來進行改變透鏡的功率的動作之元件的情況下，是考慮到驅動複數個透鏡的一部分之方法。經由使這些與聚光透鏡105的合成焦點距離變化，聚光點P的位置可以為可變。
尚且，也在於聚光透鏡105的前段介隔存在有空間光調變器的情況下，考慮到例如構成為在光束擴展器與空間光調變器之間，重新設有聚光點變更用的4f光學系統，經由改變其透鏡間隔，來改變對應到空間光調變器的發散角，藉此，可以使聚光點P的位置。該情況下，也是考慮到可以使全新設置的4f光學系統的透鏡中的1個動作的緣故，是可以達成高速動作。更進一步，在不用空間光調變器的情況下，也可以把同樣的構成配置在任意的位置。
〔產業上的可利用性〕
可以提供一種可以抑制雷射加工的精度的下降之雷射加工裝置、及雷射加工方法。
1‧‧‧加工對象物
3‧‧‧表面(射入面)
5‧‧‧切斷預定線(加工預定線)
100‧‧‧雷射加工裝置
101‧‧‧雷射光源
102‧‧‧雷射光源控制部
103‧‧‧二向分光鏡
105‧‧‧聚光透鏡
106‧‧‧框體
107‧‧‧支撐臺
108‧‧‧聚光單元
110‧‧‧致動器
111‧‧‧平臺(移動部)
112‧‧‧溫度感測器
114‧‧‧變位感測器
115‧‧‧平臺控制部(移動部)
200‧‧‧聚光位置控制部(控制部)
202‧‧‧變位感測器控制部
204‧‧‧補正部
206‧‧‧驅動控制部
208‧‧‧資料保持部
L‧‧‧雷射光
P‧‧‧聚光點

Claims (11)

  1. 一種雷射加工裝置，係沿加工預定線照射雷射光到加工對象物，經此，進行前述加工對象物的雷射加工；其特徵為具備：支撐臺，係支撐前述加工對象物；雷射光源，係輸出前述雷射光；聚光單元，係包含聚光透鏡，該聚光透鏡係用於把前述雷射光聚光到被支撐在前述支撐臺的前述加工對象物；移動部，係使前述支撐臺及前述聚光單元的至少其中一方沿前述加工對象物中的前述雷射光的射入面移動，沿前述加工預定線使前述雷射光的聚光點相對移動；致動器，係用於沿與前述射入面交叉的方向驅動前述聚光單元；變位感測器，係沿前述加工預定線測定前述射入面的變位；溫度感測器，係檢測前述聚光單元的溫度；以及控制部，係根據前述變位感測器所測定出的前述射入面的變位、與前述溫度感測器所檢測出的前述聚光單元的溫度，算出前述致動器所致之前述聚光單元的驅動量，同時，控制前述致動器，使得在前述移動部使前述聚光點相對移動時，配合前述驅動量來驅動前述聚光單元。
  2. 如申請專利範圍第1項的雷射加工裝置，其中，前述控制部，係具有：資料保持部，係保持表示前述聚光單元的溫度與前述 聚光透鏡的焦點位置的變動量之關係的變動量資料；補正部，係經由參閱前述變動量資料，取得與前述溫度感測器所檢測出的前述聚光單元的溫度相對應的前述焦點位置的變動量，同時，根據前述變動量補正前述變位感測器所測定出的前述射入面的變位，經此，算出前述驅動量；以及驅動控制部，係控制前述致動器，使得以配合前述驅動量來驅動前述聚光單元。
  3. 如申請專利範圍第1或是2項的雷射加工裝置，其中，前述變位感測器，係在與前述雷射光的光路相異的光路上使測定光射入到前述射入面，同時，檢測前述測定光的反射光，經此，測定前述射入面的變位。
  4. 如申請專利範圍第1~3項中任一項的雷射加工裝置，其中，前述聚光單元，係包含保持前述聚光透鏡的框體；前述溫度感測器，係被安裝在前述框體，檢測前述框體的溫度作為前述聚光單元的溫度。
  5. 如申請專利範圍第1~3項中任一項的雷射加工裝置，其中，前述聚光單元，係包含保持前述聚光透鏡的框體；前述致動器，係被連接到前述框體；前述溫度感測器，係被安裝在前述致動器，檢測前述致動器的溫度作為前述聚光單元的溫度。
  6. 一種雷射加工方法，係沿加工預定線照射雷射光到加工對象物，經此，進行前述加工對象物的雷射加工；其特徵為具備：溫度檢測步驟，係檢測聚光單元的溫度，該聚光單元係包含用於把前述雷射光聚光到前述加工對象物的聚光透鏡；變位測定步驟，係沿前述加工預定線測定前述加工對象物中的前述雷射光的射入面的變位；算出步驟，係根據前述變位測定步驟中測定出的前述射入面的變位、與前述溫度檢測步驟中檢測出的前述聚光單元的溫度，算出與前述射入面交叉的方向中的前述聚光單元的驅動量；以及加工步驟，係一邊配合前述驅動量驅動前述聚光單元，而且，一邊沿前述加工預定線相對移動前述雷射光的聚光點，照射前述雷射光到前述加工對象物，經此，進行前述雷射加工。
  7. 一種雷射加工裝置，係沿加工預定線照射雷射光到加工對象物，經此，進行前述加工對象物的雷射加工；其特徵為具備：支撐臺，係支撐前述加工對象物；雷射光源，係輸出前述雷射光；聚光單元，係包含聚光透鏡，該聚光透鏡係用於把前述雷射光聚光到被支撐在前述支撐臺的前述加工對象物；移動部，係使前述支撐臺及前述聚光單元的至少其中 一方沿前述加工對象物中的前述雷射光的射入面移動，沿前述加工預定線使前述雷射光的聚光點相對移動；調整部，係沿與前述射入面交叉的方向調整前述聚光點的位置；變位感測器，係沿前述加工預定線測定前述射入面的變位；溫度感測器，係檢測前述聚光單元的溫度；以及控制部，係根據前述變位感測器所測定出的前述射入面的變位、與前述溫度感測器所檢測出的前述聚光單元的溫度，算出在前述調整部的調整量，同時，控制前述調整部，使得在前述移動部使前述聚光點相對移動時，配合前述調整量來調整前述聚光點的位置。
  8. 如申請專利範圍第7項的雷射加工裝置，其中，前述控制部，係具有：資料保持部，係保持表示前述聚光單元的溫度與前述聚光透鏡的焦點位置的變動量之關係的變動量資料；補正部，係經由參閱前述變動量資料，取得與前述溫度感測器所檢測出的前述聚光單元的溫度相對應的前述焦點位置的變動量，同時，根據前述變動量補正前述變位感測器所測定出的前述射入面的變位，經此，算出前述調整量；以及調整控制部，係控制前述調整部，使得以配合前述調整量來調整前述聚光點的位置。
  9. 如申請專利範圍第7或是8項的雷射加工裝置， 其中，前述變位感測器，係在與前述雷射光的光路相異的光路上使測定光射入到前述射入面，同時，檢測前述測定光的反射光，經此，測定前述射入面的變位。
  10. 如申請專利範圍第7~9項中任一項的雷射加工裝置，其中，前述聚光單元，係包含保持前述聚光透鏡的框體；前述溫度感測器，係被安裝在前述框體，檢測前述框體的溫度作為前述聚光單元的溫度。
  11. 一種雷射加工方法，係沿加工預定線照射雷射光到加工對象物，經此，進行前述加工對象物的雷射加工；其特徵為具備：溫度檢測步驟，係檢測聚光單元的溫度，該聚光單元係包含用於把前述雷射光聚光到前述加工對象物的聚光透鏡；變位測定步驟，係沿前述加工預定線測定前述加工對象物中的前述雷射光的射入面的變位；算出步驟，係根據前述變位測定步驟中測定出的前述射入面的變位、與前述溫度檢測步驟中檢測出的前述聚光單元的溫度，算出與前述射入面交叉的方向中的前述雷射光的聚光點的位置的調整量；以及加工步驟，係一邊配合前述調整量調整前述聚光點的位置，而且，一邊沿前述加工預定線相對移動前述聚光點，照射前述雷射光到前述加工對象物，經此，進行前述 雷射加工。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6932248B2 (ja) * 2018-04-09 2021-09-08 東京エレクトロン株式会社 レーザー加工装置、レーザー加工システム、およびレーザー加工方法
JP2020066039A (ja) * 2018-10-26 2020-04-30 カンタツ株式会社 レーザ加工装置、レーザ加工装置の制御方法およびレーザ加工装置の制御プログラム
US20230095456A1 (en) * 2020-03-30 2023-03-30 Hitachi High-Tech Corporation Charged particle beam apparatus and method for calculating roughness index

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61273290A (ja) * 1985-05-28 1986-12-03 Mitsubishi Electric Corp レ−ザ加工焦点位置制御装置
WO1999033603A1 (fr) * 1997-12-26 1999-07-08 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Appareil d'usinage au laser
JP2000094173A (ja) * 1998-09-18 2000-04-04 Nippei Toyama Corp レーザ加工機におけるレーザビームの焦点位置調節装置及び調節方法
JP2000317657A (ja) * 1999-05-12 2000-11-21 Dainippon Printing Co Ltd レーザマーキング装置
EP1635390B1 (en) * 2002-03-12 2011-07-27 Hamamatsu Photonics K. K. Substrate dividing method
JP2004188422A (ja) * 2002-12-06 2004-07-08 Hamamatsu Photonics Kk レーザ加工装置及びレーザ加工方法
JP2008212941A (ja) * 2007-02-28 2008-09-18 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザ加工装置及びレーザ加工装置の制御方法
US8456523B2 (en) * 2009-07-20 2013-06-04 Precitec Kg Laser processing head and method for compensating for the change in focus position in a laser processing head
CN101913024A (zh) * 2010-08-24 2010-12-15 上海市激光技术研究所 光纤激光或碟片激光动态聚焦扫描点轨迹加工系统及方法
WO2012137579A1 (ja) * 2011-04-08 2012-10-11 三菱電機株式会社 レーザ加工装置

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