JP7296834B2

JP7296834B2 - レーザー加工装置

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Publication number: JP7296834B2
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Inventors: 潤一九鬼; 元鈴木
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Filing date: 2019-09-12
Publication date: 2023-06-23
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Description

本発明は、レーザー加工装置に関する。

半導体ウェーハ等の被加工物をチップサイズに分割するために、被加工物に対してレーザービームを照射して分割溝を形成するレーザー加工装置が用いられている。

上述したようなレーザー加工装置において、レーザー発振器から発振されたレーザービームは、反射ミラーやビームエキスパンダ等の複数の光学部品により伝搬され、集光レンズで集光されて被加工物に照射される（例えば、特許文献１参照）。

ここで、レーザー加工装置において、透過型の光学部品が用いられている場合、レーザービームが光学部品に吸収され熱に変化してしまい、レーザービームが照射されたところとその周辺に屈折率差がうまれてレンズ作用を発揮する所謂熱レンズ効果が発生してしまう場合がある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００８－１６８３２３号公報特開２０１８－８１２３２号公報

上述したようなレーザー加工装置は、熱レンズ効果が起きると、焦点位置が変化してしまうため、所望の加工結果が得られない。よって、レーザー加工装置は、どの光学部品で熱レンズ効果が起きているかを解明し、部品交換等の処置を施す必要がある。

現状、熱レンズ効果が起きている光学部品を特定するために、加工中にレーザービームを遮って光学部品を冷却し、冷却前後で被加工物の加工結果に変化があるかを観察している。しかしながら、この作業は、加工中にレーザービームを遮るために、実施することが望ましくない。

本願発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その目的は、オペレータがレーザービームを遮る作業を行うことなく、熱レンズ効果を起こしている光学部品を装置上で特定可能なレーザー加工装置を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のレーザー加工装置は、レーザー発振器と、該レーザー発振器から発振されたレーザービームを集光して被加工物に照射する集光器と、該レーザービームの光路上に配置され、熱レンズ検出ユニットを固定する固定部を有した取り付け板と、を備えたレーザー加工装置であって、該熱レンズ検出ユニットは、レーザービーム減衰手段と、該レーザービーム減衰手段によって減衰されたレーザービームのビーム径を測定する測定手段とを含み、該固定部に着脱自在に構成されることを特徴とする。

前記レーザー加工装置では、該取り付け板は、レールを有し、該固定部を該レールに沿って移動可能とするスライド部材と、該スライド部材を該取り付け板に対して固定する固定部材と、を有しても良い。

前記レーザー加工装置では、該測定手段は波面センサでも良い。

前記レーザー加工装置では、該測定手段はビームプロファイラでも良い。

本願発明は、オペレータがレーザービームを遮る作業を行うことなく、熱レンズ効果を起こしている光学部品を装置上で特定可能となるという効果を奏する。

図１は、実施形態１に係るレーザー加工装置の構成例を示す斜視図である。図２は、図１に示されたレーザー加工装置のレーザービーム照射ユニットの構成の要部を示す斜視図である。図３は、実施形態１に係るレーザー加工装置のレーザービーム照射ユニットの構成の要部を模式的に示す図である。図４は、実施形態１に係るレーザー加工装置のレーザービーム照射ユニットに熱レンズ検出ユニットが取り付けられた状態を示す斜視図である。図５は、実施形態１に係るレーザー加工装置のレーザービーム照射ユニットに熱レンズ検出ユニットが取り付けられた状態を模式的に示す図である。図６は、実施形態２に係るレーザー加工装置のレーザービーム照射ユニットの構成の要部を示す斜視図である。図７は、実施形態１及び実施形態２の変形例１に係るレーザー加工装置の取り付け板に固定される熱レンズ検出ユニットの構成の要部を示す斜視図である。図８は、実施形態１及び実施形態２の変形例２に係るレーザー加工装置の取り付け板に固定される熱レンズ検出ユニットの構成の要部を示す斜視図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換または変更を行うことができる。

〔実施形態１〕
本発明の実施形態１に係るレーザー加工装置を図面に基づいて説明する。

実施形態１に係るレーザー加工装置１は、図１に示す被加工物２００に対してレーザービーム２１を照射して、被加工物２００にレーザー加工を施す装置である。図１に示されたレーザー加工装置１の加工対象である被加工物２００は、シリコン、サファイア、ガリウムヒ素などの基板を有する円板状の半導体ウェーハや光デバイスウェーハ等のウェーハである。

被加工物２００は、基板の表面２０１に格子状に設定された分割予定ライン２０２と、分割予定ライン２０２によって区画された領域に形成されたデバイス２０３と、を有している。デバイス２０３は、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）、又はＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のイメージセンサである。

実施形態１において、被加工物２００は、環状フレーム２０５が外縁部に貼着されかつ被加工物２００の外径よりも大径なテープ２０６が表面２０１の裏側の裏面２０４に貼着されて、環状フレーム２０５の開口内に支持される。

実施形態１において、被加工物２００は、分割予定ライン２０２に沿って被加工物２００に対して吸収性を有する波長のレーザービーム２１が照射されるなどして、個々のデバイス２０３に分割されるが、本発明では、被加工物２００に対して透過性を有する波長のレーザービーム２１が照射されるなどして、個々のデバイス２０３に分割されても良い。

レーザー加工装置１は、図１に示すように、チャックテーブル１０と、レーザービーム照射ユニット２０と、移動ユニット３０と、撮像ユニット９０と、制御ユニット１００とを備える。

チャックテーブル１０は、被加工物２００を保持面１１で保持する。保持面１１は、ポーラスセラミック等から形成された円盤形状であり、図示しない真空吸引経路を介して図示しない真空吸引源と接続されている。チャックテーブル１０は、保持面１１上に載置された被加工物２００を吸引保持する。実施形態１では、保持面１１は、水平方向と平行な平面である。チャックテーブル１０の周囲には、被加工物２００を開口内に支持する環状フレーム２０５を挟持するクランプ部１２が複数配置されている。また、チャックテーブル１０は、移動ユニット３０の回転移動ユニット３３により鉛直方向と平行なＺ軸方向と平行な軸心回りに回転される。回転移動ユニット３３及びチャックテーブル１０は、移動ユニット３０のＸ軸移動ユニット３１により水平方向と平行なＸ軸方向に移動されるとともに、Ｙ軸移動ユニット３２により水平方向と平行でかつＸ軸方向と直交するＹ軸方向に移動される。

レーザービーム照射ユニット２０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物２００に対してパルス状のレーザービーム２１を照射するユニットである。実施形態１では、レーザービーム照射ユニット２０は、レーザー加工装置１の装置本体２から立設した立設板３に基端部が取り付けられたユニット本体３９を備えている。

レーザービーム照射ユニット２０は、図２に示すように、レーザービーム２１を発振するレーザー発振器２２と、レーザー発振器２２から出射されたレーザービーム２１をチャックテーブル１０の保持面１１に保持した被加工物２００に向けて反射するミラー２３と、ミラー２３により反射されたレーザー発振器２２から発振されたレーザービーム２１を集光して被加工物２００に照射する集光器である集光レンズ２４と、図示しない集光点位置調整手段と、複数の光学部品２５と、取り付け板２６とを備える。

実施形態１において、レーザー発振器２２は、被加工物２００に対して吸収性を有する波長のレーザービーム２１を発振し、ミラー２３に向けてレーザービーム２１を出射するが、本発明では、被加工物２００に対して透過性を有する波長のレーザービーム２１を発振しても良い。実施形態１では、レーザー発振器２２は、レーザー加工装置１の装置本体２上に載置される。レーザー発振器２２は、図示しない繰り返し周波数設定ユニットによりパルス状のレーザービーム２１の繰り返し周波数が設定される。ミラー２３は、レーザー発振器２２が発振したレーザービーム２１を集光レンズ２４に向けて反射する。集光レンズ２４は、ミラー２３により反射されたレーザービーム２１を透過し、レーザービーム２１を被加工物２００に集光させる。集光点位置調整手段は、レーザービーム２１の集光点の位置を鉛直方向と平行なＺ軸方向に変位させる。実施形態１では、集光レンズ２４は、集光点位置調整手段を介してユニット本体３９に取り付けられる。

光学部品２５は、レーザービーム２１の光路上のレーザー発振器２２とミラー２３との間に配置され、レーザー発振器２２から出射されたレーザービーム２１を被加工物２００を加工する加工点へと伝搬するものである。実施形態１では、レーザービーム照射ユニットは、図２及び図３に示すように、光学部品２５として、平凹シリンドリカルレンズ２５－１と平凸シリンドリカルレンズ２５－２と備えている。平凹シリンドリカルレンズ２５－１は、平凸シリンドリカルレンズ２５－２よりもレーザービーム２１の光路上のレーザー発振器２２寄りに配置されている。平凹シリンドリカルレンズ２５－１が、レーザービーム２１を線状に集光し、平凸シリンドリカルレンズ２５－２が楕円形状のスポット形状を有するコリメートビーム（平行光線）にレーザービーム２１を変換する。

このように、光学部品である平凹シリンドリカルレンズ２５－１と平凸シリンドリカルレンズ２５－２とは、レーザービーム２１の被加工物２００の表面２０１におけるスポット形状を楕円形に成形するものである。なお、実施形態１では、光学部品である平凹シリンドリカルレンズ２５－１と平凸シリンドリカルレンズ２５－２とは、レーザービーム２１の被加工物２００の表面２０１におけるスポット形状の長軸を被加工物２００の加工送り方向であるＸ軸方向と平行に位置付ける。

平凹シリンドリカルレンズ２５－１と平凸シリンドリカルレンズ２５－２とは、ホルダ２８に支持されて取り付け板２６に取り付けられる。ホルダ２８は、平凹シリンドリカルレンズ２５－１及び平凸シリンドリカルレンズ２５－２の外縁部を支持し、中央部を露出させている。これらのレンズ２５－１，２５－２は、レーザービーム２１を透過するので、レーザービーム２１により加熱されて、屈折率が変化する熱レンズ効果を起こすことがある。

また、レーザービーム照射ユニット２０は、図３に示すように、光学部品２５として、ミラー２５－３を備える。実施形態１では、ミラー２５－３は、レーザービーム２１の光路上のレーザー発振器２２と平凹シリンドリカルレンズ２５－１との間に２つ配置されている。ミラー２５－３は、レーザー発振器２２から出射されたレーザービーム２１を反射し、平凹シリンドリカルレンズ２５－１に伝搬する。なお、実施形態１では、レーザービーム照射ユニット２０は、光学部品２５として、２つのミラー２５－３と平凹シリンドリカルレンズ２５－１と平凸シリンドリカルレンズ２５－２を備えているが、本発明では、光学部品２５は、これらに限定されない。

取り付け板２６は、ユニット本体３９に固定されて、レーザービーム２１の光路上に配置される。取り付け板２６は、平板状の板本体２６１を有し、板本体２６１に設けられかつ光学部品２５が着脱自在に固定される固定部２７を複数有している。実施形態１では、固定部２７は、ホルダ２８を貫通した図示しない貫通孔内に通されたねじ２８１が螺合するねじ孔であるが、本発明では、固定部２７は、ねじ孔に限定されない。実施形態１では、固定部２７は、レーザー発振器２２とミラー２３との間のレーザービーム２１の光軸に沿って間隔をあけて複数設けられかつ光軸に対して直交する鉛直方向に沿って間隔をあけて複数設けられている。

また、板本体２６１は、図示しないねじが内側を通る貫通孔２６２が設けられている。取り付け板２６は、貫通孔２６２内を通ったねじがユニット本体３９のねじ孔に螺合してユニット本体３９に固定される。

また、実施形態１では、ミラー２３は、ホルダ２９に外縁部が支持されて、ホルダ２９が取り付け板２６に取り付けられることにより、ホルダ２９を介して取り付け板２６に取り付けられている。

移動ユニット３０は、レーザービーム照射ユニット２０とチャックテーブル１０とを相対的に移動させるものである。移動ユニット３０は、チャックテーブル１０をＸ軸方向に移動させるＸ軸移動ユニット３１と、チャックテーブル１０をＹ軸方向に移動させるＹ軸移動ユニット３２と、チャックテーブル１０をＸ軸方向およびＹ軸方向と直交するＺ軸方向と平行な軸心回りに回転させる回転移動ユニット３３とを備える。

実施形態１では、Ｙ軸移動ユニット３２は、レーザー加工装置１の装置本体２上に設置され、Ｘ軸移動ユニット３１を支持した移動プレート１４をＹ軸方向に移動させる。Ｘ軸移動ユニット３１は、移動プレート１４上に設置され、チャックテーブル１０及び回転移動ユニット３３を支持した第２移動プレート１５をＸ軸方向に移動自在に支持している。

Ｘ軸移動ユニット３１及びＹ軸移動ユニット３２は、軸心回りに回転自在に設けられた周知のボールねじ、ボールねじを軸心回りに回転させる周知のパルスモータ及び移動プレート１４、チャックテーブル１０及び回転移動ユニット３３をＸ軸方向又はＹ軸方向に移動自在に支持する周知のガイドレールを備える。

また、レーザー加工装置１は、チャックテーブル１０のＸ軸方向の位置を検出するため図示しないＸ軸方向位置検出ユニットと、チャックテーブル１０のＹ軸方向の位置を検出するための図示しないＹ軸方向位置検出ユニットと、を備える。各位置検出ユニットは、検出結果を制御ユニット１００に出力する。

撮像ユニット９０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物２００を撮像するものである。撮像ユニット９０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物２００を撮像して分割予定ライン２０２を検出するＣＣＤ（Charge-Coupled Device）カメラにより構成される。実施形態１では、撮像ユニット９０は、ユニット本体３９の先端に取り付けられて、集光レンズ２４とＸ軸方向に並ぶ位置に配置されている。撮像ユニット９０は、被加工物２００を撮像して、被加工物２００とレーザービーム照射ユニット２０との位置合わせを行うアライメントを遂行するための画像を得て、得た画像を制御ユニット１００に出力する。

制御ユニット１００は、レーザー加工装置１の上述した構成要素をそれぞれ制御して、被加工物２００に対する加工動作をレーザー加工装置１に実施させるものである。なお、制御ユニット１００は、ＣＰＵ（central processing unit）のようなマイクロプロセッサを有する演算処理装置と、ＲＯＭ（read only memory）又はＲＡＭ（random access memory）のようなメモリを有する記憶装置と、入出力インターフェース装置とを有するコンピュータである。制御ユニット１００の演算処理装置は、記憶装置に記憶されているコンピュータプログラムに従って演算処理を実施して、レーザー加工装置１を制御するための制御信号を入出力インターフェース装置を介してレーザー加工装置１の上述した構成要素に出力して、制御ユニット１００の機能を実現する。

また、制御ユニット１００は、加工動作の状態や画像などを表示する液晶表示装置などにより構成される表示ユニット１０１と、オペレータが加工内容情報などを登録する際に用いる図示しない入力ユニットとが接続されている。入力ユニットは、表示ユニット１０１に設けられたタッチパネルと、キーボード等の外部入力装置とのうち少なくとも一つにより構成される。

また、レーザービーム照射ユニット２０は、図４及び図５に示す熱レンズ検出ユニット４０が取り付け可能である。図４は、実施形態１に係るレーザー加工装置のレーザービーム照射ユニットに熱レンズ検出ユニットが取り付けられた状態を示す斜視図である。図５は、実施形態１に係るレーザー加工装置のレーザービーム照射ユニットに熱レンズ検出ユニットが取り付けられた状態を示す模式的に図である。

熱レンズ検出ユニット４０は、図４に示すように、箱状のユニット本体４１を備え、レーザービーム照射ユニット２０の取り付け板２６の固定部２７に固定される。熱レンズ検出ユニット４０は、図５に示すように、レーザービーム減衰手段であるプリズム４２と、測定手段である測定ユニット４３とを備える。

ユニット本体４１は、プリズム４２及び測定ユニット４３とを収容する。ユニット本体４１は、固定部２７に螺合するねじ４１１が通される図示しない貫通孔と、レーザー発振器２２から発振されたレーザービーム２１を透過させる透過部４１２とが形成されている。ユニット本体４１は、貫通孔内に通されたねじ４１１が固定部２７に螺合することで取り付け板２６に取り付けられ、固定部２７に着脱自在に構成されている。

プリズム４２は、ユニット本体４１が取り付け板２６に取り付けられた際に、レーザー発振器２２から発振されたレーザービーム２１を反射して、例えば、レーザービーム２１の強さを１／１００００程度まで減衰させるものである。プリズム４２は、ユニット本体４１に固定される。実施形態１では、プリズム４２は、３つ設けられているが、３つに限定されない。３つのプリズム４２のうち一つのプリズム４２（以下、符号４２－１で示す）は、透過部４１２を透過したレーザー発振器２２から発振されたレーザービーム２１を他のプリズム４２（以下、符号４２－２で示す）に向かって反射する。プリズム４２－２は、レーザービーム２１を残りのプリズム４２（以下、符号４２－３で示す）に向かって反射する。プリズム４２－３は、レーザービーム２１を測定ユニット４３に向かって反射する。なお、実施形態１では、レーザービーム減衰手段は、プリズム４２－１，４２－２，４２－３であるが、本発明では、レーザービーム２１を減衰させるものであれば、プリズム４２－１，４２－２，４２－３に限定されずに、レーザービーム２１の強さを１／１００００程度まで減衰させるものであれば、例えば、レンズやフィルタでも良い。

測定ユニット４３は、プリズム４２－１，４２－２，４２－３によって減衰されたレーザービーム２１のビーム径を測定するものである。実施形態１では、測定ユニット４３は、制御ユニット１００に接続される。測定ユニット４３は、３つのプリズム４２－１，４２－２，４２－３により順に反射されたレーザービーム２１のビーム径を測定し、測定結果を制御ユニット１００に出力する。実施形態１では、測定ユニット４３は、レーザービーム２１の波面、即ち同一位相のビーム径やレーザービーム２１の強度分布を測定する波面センサであるが、本発明では、波面センサに限定されることなく、例えば、レーザービーム２１のビーム径や空間的な強度分布を測定するビームプロファイラでも良い。測定ユニット４３は、レーザービーム２１のビーム径を測定することで、光学部品２５であるレンズ２５－１，２５－２のうち熱レンズ効果を起こしているレンズ２５－１，２５－２を特定することを可能とする。

実施形態１に係るレーザー加工装置１は、所望の加工結果が得られない時等において、レーザービーム照射ユニット２０の取り付け板２６に熱レンズ検出ユニット４０が固定され、熱レンズ検出ユニット４０が制御ユニット１００に接続されて、各光学部品２５であるレンズ２５－１，２５－２が熱レンズ効果を起こしているか否かが特定される。

レーザー加工装置１は、光学部品であるレンズ２５－１，２５－２が熱レンズ効果を起こしているか否かを特定する際には、各レンズ２５－１，２５－２のレーザービーム２１の光路上の下流側に熱レンズ検出ユニット４０が配置される。例えば、レーザー加工装置１は、平凹シリンドリカルレンズ２５－１が熱レンズ効果を起こしているか否かを特定する際には、図４及び図５に示すように、平凹シリンドリカルレンズ２５－１のレーザービーム２１の光路上の下流側に熱レンズ検出ユニット４０が配置され、ユニット本体４１が取り付け板２６に固定される。

レーザー加工装置１は、レーザー発振器２２からレーザービーム２１を発振し、レーザービーム２１がプリズム４２－１，４２－２，４２－３に順に反射されて減衰し、測定ユニット４３によりビーム径が測定される。実施形態１では、測定ユニット４３が、測定したビーム径を制御ユニット１００に出力し、制御ユニット１００が入力したビーム径を表示ユニット１０１に表示して、レーザー加工装置１のオペレータが、ビーム径を把握することで、平凹シリンドリカルレンズ２５－１が熱レンズ効果を起こしているか否かを特定する。レーザー加工装置１は、平凹シリンドリカルレンズ２５－１と同様に、平凸シリンドリカルレンズ２５－２が熱レンズ効果を起こしている否かが同様に特定される。なお、本発明では、制御ユニット１００が、測定ユニット４３が測定したビーム径に基づいて、光学部品２５である各レンズ２５－１，２５－２が熱レンズ効果を起こしているか否かを特定し、特定結果を測定ユニット４３が測定したビーム径とともに表示ユニット１０１に表示しても良い。

以上説明したように、実施形態１に係るレーザー加工装置１は、熱レンズ検出ユニット４０を固定する固定部２７を有した取り付け板２６を備え、熱レンズ検出ユニット４０が、レーザー発振器２２からのレーザービーム２１を減衰させるプリズム４２－１，４２－２，４２－３と、プリズム４２－１，４２－２，４２－３により減衰されたレーザービーム２１のビーム径を測定する測定ユニット４３とを備える。このために、レーザー加工装置１は、熱レンズ検出ユニット４０を取り付け板２６に固定することで、オペレータがレーザービーム２１を遮ることなく、熱レンズ検出ユニット４０の測定ユニット４３が測定したレーザービーム２１のビーム径を把握することができる。その結果、レーザー加工装置１は、オペレータがレーザービームを遮る作業を行うことなく、光学部品２５である各レンズ２５－１，２５－２が熱レンズ効果を起こしているか否かを装置上で特定することができる。

また、実施形態１に係るレーザー加工装置１は、熱レンズ検出ユニット４０が固定される固定部２７を取り付け板２６が複数有しているため、取り付け板２６に対する熱レンズ検出ユニット４０の固定位置を変更することができる。その結果、レーザー加工装置１は、熱レンズ検出ユニット４０を固定する固定部２７を適宜変更することで、どの光学部品２５が熱レンズ効果を起こしているか否かを容易に特定できる。

〔実施形態２〕
本発明の実施形態２に係るレーザー加工装置を図面に基づいて説明する。図６は、実施形態２に係るレーザー加工装置のレーザービーム照射ユニットの構成の要部を示す斜視図である。なお、図６は、実施形態１と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。

実施形態２に係るレーザー加工装置１のレーザービーム照射ユニット２０－２は、図６に示すように、取り付け板２６－２が、板本体２６１に取り付けられたレール３４と、複数のスライド部材３５と、複数の固定部材３６と、スケール３７とを備えたこと以外、実施形態１と構成が同じである。

レール３４は、板本体２６１の表面上に固定され、直線状に延在している。レール３４は、長手方向がレーザー発振器２２とミラー２３との間のレーザービーム２１の光軸と平行である。

スライド部材３５は、レール３４の長手方向に沿って移動可能にレール３４に支持されている。スライド部材３５は、ホルダ２８及び熱レンズ検出ユニット４０のユニット本体４１が固定される固定部２７が設けられている。スライド部材３５は、ホルダ２８を介して光学部品２５が取り付けられる。即ち、スライド部材３５は、それぞれの固定部２７をレール３４の長手方向に沿って移動可能とするものである。

固定部材３６は、それぞれスライド部材３５に設けられ、スライド部材３５を取り付け板２６の板本体２６１に固定するものである。実施形態１では、固定部材３６は、スライド部材３５に設けられたねじ孔に螺合し、スライド部材３５を貫通した後、板本体２６１に設けられたねじ孔に螺合することで、スライド部材３５を板本体２６１に固定するが、本発明では、固定部材３６の構成は、実施形態２に示されたものに限定されない。このように、複数の固定部材３６は、個々のスライド部材３５を取り付け板２６に各々固定するものである。また、固定部材３６は、板本体２６１に設けられたねじ孔とスライド部材３５に設けられたねじ孔とから取り外されることで、スライド部材３５から取り外すことが可能である。

スケール３７は、板本体２６１の表面上に固定され、直線状に延在している。スケール３７は、レール３４と平行にレール３４の隣に配置され、レール３４の長手方向に沿って間隔をあけた目盛３７１を備えている。

また、実施形態２に係るレーザービーム照射ユニット２０－２は、取り付け板２６－２が貫通孔２６２を通ったねじがユニット本体３９のねじ孔に螺合して、ユニット本体３９に固定される。

実施形態２に係るレーザー加工装置１は、光学部品２５である各レンズ２５－１，２５－２が熱レンズ効果を起こしているか否かを特定する際には、特定する対象のレンズ２５－１，２５－２のレーザービーム２１の光路上の下流側に熱レンズ検出ユニット４０が配置される。熱レンズ検出ユニット４０は、ユニット本体４１がスライド部材３５の固定部２７に固定される。レーザー加工装置１は、レーザー発振器２２からレーザービーム２１を発振し、レーザービーム２１がプリズム４２－１，４２－２，４２－３に順に反射されて減衰し、測定ユニット４３によりビーム径が測定される。実施形態２では、測定ユニット４３が、測定したビーム径に基づいて、実施形態１と同様に熱レンズ効果を起こしているか否かを特定する。なお、図６は、平凹シリンドリカルレンズ２５－１が熱レンズ効果を起こしているか否かを特定する場合を示している。

実施形態２に係るレーザー加工装置１は、実施形態１の効果に加え、熱レンズ検出ユニット４０が固定される固定部２７を有するスライド部材３５がレール３４に沿って移動自在であるため、取り付け板２６－２に対する熱レンズ検出ユニット４０の位置を変更することができる。

〔変形例１〕
本発明の実施形態１及び実施形態２の変形例１に係るレーザー加工装置を図面に基づいて説明する。図７は、実施形態１及び実施形態２の変形例１に係るレーザー加工装置の取り付け板に固定される熱レンズ検出ユニットの構成の要部を示す斜視図である。なお、図７は、実施形態１及び実施形態２と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。

変形例１に係る熱レンズ検出ユニット４０－１は、実施形態１の取り付け板２６と同等の構成の取り付け板４４と、取り付け板４４の固定部２７に固定されるプリズム４２－１，４２－２，４２－３及び測定ユニット４３を保持したホルダ４５とを備えていること以外、実施形態１及び実施形態２の熱レンズ検出ユニット４０と同じである。

取り付け板４４は、レーザービーム減衰手段であるプリズム４２－１，４２－２，４２－３及び測定ユニット４３が固定される固定部２７を複数有している。固定部２７は、プリズム４２－１，４２－２，４２－３と測定ユニット４３との間のレーザービーム２１の光軸に沿って間隔をあけて複数設けられかつ光軸に対して直交する鉛直方向に沿って間隔をあけて複数設けられている。また、取り付け板４４は、貫通孔２６２を通ったねじがユニット本体４１の図示しないねじ孔に螺合してユニット本体４１に固定される。

ホルダ４５は、プリズム４２－１，４２－２，４２－３及び測定ユニット４３の外縁部を支持し、中央部を露出させている。なお、図７に示す例では、プリズム４２－１を支持するホルダ４５と、プリズム４２－２，４２－３を支持するホルダ４５と、測定ユニット４３を支持するホルダ４５とが設けられている。また、ホルダ４５は、固定部２７に固定するねじ２８１が内側を通る図示しない貫通孔が設けられている。

変形例１では、熱レンズ検出ユニット４０－１が、レーザービーム減衰手段であるプリズム４２－１，４２－２，４２－３及び測定ユニット４３が固定される固定部２７を複数有する取り付け板４４を備えているため、取り付け板４４に対するプリズム４２－１，４２－２，４２－３及び測定ユニット４３の固定位置を変更することができるとともに、固定部２７に固定するレーザービーム減衰手段を構成する光学部品を種々変更することができ、レーザービーム減衰手段をより的確な光学部品で構成することができる。

〔変形例２〕
本発明の実施形態１及び実施形態２の変形例２に係るレーザー加工装置を図面に基づいて説明する。図８は、実施形態１及び実施形態２の変形例２に係るレーザー加工装置の取り付け板に固定される熱レンズ検出ユニットの構成の要部を示す斜視図である。なお、図８は、実施形態１及び実施形態２と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。

変形例２に係る熱レンズ検出ユニット４０－２は、実施形態２の取り付け板２６－２と同等の構成の取り付け板４４－２と、取り付け板４４－２の固定部２７に固定されるプリズム４２－１，４２－２，４２－３及び測定ユニット４３を保持したホルダ４５とを備えていること以外、実施形態１及び実施形態２の熱レンズ検出ユニット４０と同じである。

取り付け板４４－４のスライド部材３５は、レーザービーム減衰手段であるプリズム４２－１，４２－２，４２－３及び測定ユニット４３を支持したホルダ４５が固定される固定部２７を有している。スライド部材３５を移動可能に支持するレール３４の長手方向は、プリズム４２－１，４２－２，４２－３と測定ユニット４３との間のレーザービーム２１の光軸に沿っている。

ホルダ４５は、変形例１と同様に、プリズム４２－１，４２－２，４２－３及び測定ユニット４３の外縁部を支持し、中央部を露出させている。なお、図８に示す例では、プリズム４２－１を支持するホルダ４５と、プリズム４２－２，４２－３を支持するホルダ４５と、測定ユニット４３を支持するホルダ４５とが設けられている。また、ホルダ４５は、固定部２７に固定するねじ２８１が内側を通る図示しない貫通孔が設けられている。

変形例２に係るレーザー加工装置１は、熱レンズ検出ユニット４０－２を固定する固定部２７を有した取り付け板２６，２６－２を備え、熱レンズ検出ユニット４０－２が、プリズム４２－１，４２－２，４２－３と、測定ユニット４３とを備える。このために、レーザー加工装置１は、熱レンズ検出ユニット４０－２を取り付け板２６，２６－２に固定することで、実施形態１と同様に、レーザービーム２１のビーム径を把握することができ、光学部品２５である各レンズ２５－１，２５－２が熱レンズ効果を起こしているか否かを装置上で特定でき、熱レンズ効果を起こしているレンズ２５－１，２５－２を装置上で特定することができる。

変形例２では、熱レンズ検出ユニット４０が、固定部２７を有するスライド部材３５をレール３４に沿って移動自在とする取り付け板４４－２を備えているため、取り付け板４４－２に対するプリズム４２－１，４２－２，４２－３及び測定ユニット４３の固定位置を変更することができるとともに、固定部２７に固定するレーザービーム減衰手段を構成する光学部品を種々変更することができ、レーザービーム減衰手段をより的確な光学部品で構成することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１レーザー加工装置
２１レーザービーム
２２レーザー発振器
２４集光レンズ（集光器）
２５光学部品
２５－１平凹シリンドリカルレンズ（光学部品）
２５－２平凸シリンドリカルレンズ（光学部品）
２６取り付け板
２７固定部
３４レール
３５スライド部材
３６固定部材
４０，４０－１，４０－２熱レンズ検出ユニット
４２，４２－１，４２－２，４２－３プリズム（レーザービーム減衰手段）
４３測定ユニット（測定手段）
２００被加工物

Claims

レーザー発振器と、
該レーザー発振器から発振されたレーザービームを集光して被加工物に照射する集光器と、
該レーザービームの光路上に配置され、熱レンズ検出ユニットを固定する固定部を有した取り付け板と、
を備えたレーザー加工装置であって、
該熱レンズ検出ユニットは、
レーザービーム減衰手段と、
該レーザービーム減衰手段によって減衰されたレーザービームのビーム径を測定する測定手段とを含み、
該固定部に着脱自在に構成されることを特徴とする、レーザー加工装置。
該取り付け板は、レールを有し、該固定部を該レールに沿って移動可能とするスライド部材と、該スライド部材を該取り付け板に対して固定する固定部材と、を有することを特徴とする、請求項１に記載のレーザー加工装置。
該測定手段は波面センサであることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のレーザー加工装置。
該測定手段はビームプロファイラであることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のレーザー加工装置。