本實用新型涉及用于激光加工裝置的激光輸出裝置。
背景技術(shù):
專利文獻1中記載有一種激光加工裝置,其具備保持工件的保持機構(gòu)和對保持于保持機構(gòu)的工件照射激光的激光照射機構(gòu)。該激光加工裝置的激光照射機構(gòu)中,將在從激光振蕩器到聚光透鏡的激光的光路上配置的各結(jié)構(gòu)配置于1個筐體內(nèi),并將該筐體固定于豎立設(shè)置于激光加工裝置的基臺的壁部。
現(xiàn)有技術(shù)文獻
專利文獻
專利文獻1:日本專利第5456510號公報
實用新型所要解決的課題
上述那樣的激光加工裝置中,根據(jù)加工對象物的規(guī)格、加工條件等的不同,有時適于加工的激光的波長不同。在這種的情況下,如果可以容易地將含有激光光源的部分相對于激光加工裝置進行裝卸的話,則極其有效。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本實用新型的目的在于,提供一種激光輸出裝置,其相對于激光加工裝置可以容易地進行裝卸。
用于解決課題的方案
本實用新型提供一種激光輸出裝置,具備:激光光源,其射出激光;輸出調(diào)整部,其調(diào)整從激光光源射出的激光的輸出;反射鏡單元,其將通過了輸出調(diào)整部的激光向外部射出;安裝基座,其具有配置激光光源、輸出調(diào)整部及反射鏡單元的主面;從激光光源經(jīng)由輸出調(diào)整部而到達反射鏡單元的激光的光路以沿著與主面平行的平面的方式設(shè)定,反射鏡單元具有用于調(diào)整激光的光軸的反射鏡,且沿著與平面交叉的方向?qū)⒓す庀蛲獠可涑觥?/p>
該激光輸出裝置中,將激光光源、輸出調(diào)整部及反射鏡單元配置于安裝基座的主面。由此,通過例如相對于激光加工裝置的裝置框架裝卸安裝基座,可以容易地相對于激光加工裝置而裝卸激光輸出裝置。另外,從激光光源經(jīng)由輸出調(diào)整部而到達反射鏡單元的激光的光路以沿著與安裝基座的主面平行的平面的方式設(shè)定,反射鏡單元沿著與該平面交叉的方向?qū)⒓す庀蛲獠可涑?。由此,例如在激光的射出方向沿著垂直方向的情況下,能夠使激光輸出裝置薄型化,因此,相對于激光加工裝置可以容易地裝卸激光輸出裝置。另外,反射鏡單元具有用于調(diào)整激光的光軸的反射鏡。由此,例如在向激光加工裝置的裝置框架安裝激光輸出裝置時,可以調(diào)整向設(shè)置于激光加工裝置側(cè)的激光聚光部(至少具備使激光相對于加工對象物進行聚光的聚光光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu))入射的激光的光軸的位置及角度。通過以上結(jié)構(gòu),該激光輸出裝置可以容易地相對于激光加工裝置進行裝卸。
本實用新型的激光輸出裝置中,反射鏡單元也可以沿著與平面正交的方向?qū)⒓す庀蛲獠可涑?。由此,可以容易地進行反射鏡單元中的激光的光軸的調(diào)整。
本實用新型的激光輸出裝置中,輸出調(diào)整部也可以調(diào)整從激光光源射出的激光的偏振光方向。由此,例如在向激光加工裝置的裝置框架安裝激光輸出裝置時,可以調(diào)整向設(shè)置于激光加工裝置側(cè)的激光聚光部入射的激光的偏振光方向,進而可以調(diào)整從激光聚光部射出的激光的偏振光方向。
本實用新型的激光輸出裝置中,輸出調(diào)整部也可以具有:λ/2波長板,其使從激光光源射出的激光沿著與平面平行的第一軸線進行入射;第一支架,其以λ/2波長板能夠以第一軸線為中心線進行旋轉(zhuǎn)的方式,保持λ/2波長板;偏振光部件,其使通過了λ/2波長板的激光沿著與平面平行的第二軸線進行入射;第二支架,其以偏振光部件能夠以第二軸線為中心線進行旋轉(zhuǎn)的方式,保持偏振光部件。由此,能夠以簡易的結(jié)構(gòu)調(diào)整從激光光源射出的激光的輸出及偏振光方向。另外,通過使激光輸出裝置具備這種輸出調(diào)整部,可以使用與從激光光源射出的激光的波長相應(yīng)的λ/2波長板及偏振光部件。
本實用新型的激光輸出裝置也可以進一步具備光路修正部件,該光路修正部件以與所述偏振光部件一體地能夠以所述第二軸線為中心線進行旋轉(zhuǎn)的方式保持于第二支架,且通過透射偏振光部件而使從第二軸線上脫離的激光的光軸返回到第二軸線上。由此,可以修正透射偏振光部件引起的激光的光路的偏離。
本實用新型的激光輸出裝置中,第一軸線和第二軸線也可以相互一致。由此,可以實現(xiàn)裝置的簡易化及小型化。
本實用新型的激光輸出裝置中:反射鏡單元也可以具有支撐基座和作為反射鏡的第一反射鏡及第二反射鏡;支撐基座以能夠進行位置調(diào)整的方式安裝于安裝基座;第一反射鏡以能夠進行角度調(diào)整的方式安裝于支撐基座,且將通過了輸出調(diào)整部的激光沿著與平面平行的方向進行反射;第二反射鏡以能夠進行角度調(diào)整的方式安裝于支撐基座,且將由第一反射鏡反射的激光沿著與平面交叉的方向進行反射。由此,在例如向激光加工裝置的裝置框架安裝激光輸出裝置時,可以更高精度地調(diào)整向設(shè)置于激光加工裝置側(cè)的激光聚光部入射的激光的光軸的位置及角度。而且,通過將支撐基座相對于安裝基座進行位置調(diào)整,可以將第一反射鏡及第二反射鏡以一體容易地進行位置調(diào)整。
本實用新型的激光輸出裝置也可以進一步具備激光平行化部,該激光平行化部配置于從輸出調(diào)整部到達反射鏡單元的激光的光路上,并調(diào)整激光的直徑并且使激光平行化。由此,例如即使在相對于激光輸出裝置,使設(shè)置于激光加工裝置側(cè)的激光聚光部移動的情況下,也可以恒定地維持向激光聚光部入射的激光的狀態(tài)。
本實用新型的激光輸出裝置也可以進一步具備快門,該快門配置于從激光光源到達輸出調(diào)整部的激光的光路上,且開閉激光的光路,激光光源具有切換激光的輸出的開啟/關(guān)斷的功能。由此,可以通過激光光源中的激光的輸出的開啟/關(guān)斷的切換而實施激光從激光輸出裝置的輸出的開啟/關(guān)斷的切換。另外,利用快門,可以防止例如從激光輸出裝置忽然射出激光的情況。
實用新型效果
根據(jù)本實用新型,可以提供相對于激光加工裝置能夠容易地進行裝卸的激光輸出裝置。
附圖說明
圖1是用于形成改質(zhì)區(qū)域的激光加工裝置的概略結(jié)構(gòu)圖;
圖2是成為形成改質(zhì)區(qū)域的對象的加工對象物的平面圖;
圖3是沿著圖2的加工對象物的III-III線的剖面圖;
圖4是激光加工后的加工對象物的平面圖;
圖5是沿著圖4的加工對象物的V-V線的剖面圖;
圖6是沿著圖4的加工對象物的VI-VI線的剖面圖;
圖7是實施方式的激光加工裝置的立體圖;
圖8是安裝于圖7的激光加工裝置的支撐臺的加工對象物的立體圖;
圖9是沿著圖7的ZX平面的激光輸出部的剖面圖;
圖10是圖7的激光加工裝置中的激光輸出部及激光聚光部的局部立體圖;
圖11是沿著圖7的XY平面的激光聚光部的剖面圖;
圖12是沿著圖11的XII-XII線的激光聚光部的剖面圖;
圖13是沿著圖12的XIII-XIII線的激光聚光部的剖面圖;
圖14是表示圖9的激光輸出部中的λ/2波長板單元及偏振光板單元的光學(xué)的配置關(guān)系的圖;
圖15是表示圖9的激光輸出部的λ/2波長板單元中的偏振光方向的圖;
圖16是表示圖9的激光輸出部的偏振光板單元中的偏振光方向的圖;
圖17是表示圖11的激光聚光部中的反射型空間光調(diào)制器、4f透鏡單元及聚光透鏡單元的光學(xué)的配置關(guān)系的圖;
圖18是表示圖17的4f透鏡單元的移動引起的共軛點的移動的圖;
圖19是一體化的λ/2波長板單元及偏振光板單元的立體圖;
圖20是沿著圖19的ZX平面的λ/2波長板單元及偏振光板單元的剖面圖。
符號說明
1…加工對象物、200…激光加工裝置、210…裝置框架、220…第一移動機構(gòu)、230…支撐臺(支撐部)、240…第二移動機構(gòu)、300…激光輸出部(激光輸出裝置)、301…安裝基座、310…激光振蕩器(激光光源)、320…快門、330…λ/2波長板單元(輸出調(diào)整部、偏振光方向調(diào)整部)、331…支架(第一支架)、332…λ/2波長板、340…偏振光板單元(輸出調(diào)整部、偏振光方向調(diào)整部)、341…支架(第二支架)、342…偏振光板(偏振光部件)、343…光路修正板(光路修正部件)、350…擴束器(激光平行化部)、360…反射鏡單元、362…反射鏡(第一反射鏡)、363…反射鏡(第二反射鏡)、400…激光聚光部、401…筐體、401a…光入射部、401c…端部、401d…端部、401e…側(cè)面、402…反射鏡、403…二向色鏡(反射鏡)、410…反射型空間光調(diào)制器、410a…反射面、421…支架、422…透鏡(第一透鏡系統(tǒng)、成像光學(xué)系統(tǒng))、423…透鏡(第二透鏡系統(tǒng)、成像光學(xué)系統(tǒng))、430…聚光透鏡單元(聚光光學(xué)系統(tǒng))、440…驅(qū)動機構(gòu)、450…測距傳感器(第一傳感器、第二傳感器)、XL…軸線、L…激光。
具體實施方式
以下,參照附圖說明本實用新型的實施方式。此外,在各圖中對相同或相當(dāng)部分標(biāo)注相同的符號,并省略重復(fù)的說明。
在實施方式的激光輸出裝置即具備激光輸出部的激光加工裝置(后述)中,通過將激光聚光于加工對象物,沿著預(yù)定切斷線在加工對象物上形成改質(zhì)區(qū)域。因此,首先,參照圖1~圖6說明改質(zhì)區(qū)域的形成。
如圖1所示,激光加工裝置100具備:脈沖振蕩激光L的激光光源101、以90°改變激光L的光軸(光路)的方向的方式配置的二向色鏡103、用于使激光L進行聚光的聚光用透鏡105。另外,激光加工裝置100還具備:用于支撐由聚光用透鏡105聚光的激光L照射的加工對象物1的支撐臺107、用于使支撐臺107移動的載物臺111、為了調(diào)節(jié)激光L的輸出或脈沖寬度、脈沖波形等而控制激光光源101的激光光源控制部102、控制載物臺111的移動的載物臺控制部115。
激光加工裝置100中,從激光光源101射出的激光L利用二向色鏡103將其光軸的方向進行90°改變,并利用聚光用透鏡105聚光于載置在支撐臺107上的加工對象物1的內(nèi)部。與此同時,使載物臺111移動,使加工對象物1相對于激光L沿著預(yù)定切斷線5進行相對移動。由此,將沿著預(yù)定切斷線5的改質(zhì)區(qū)域形成于加工對象物1。此外,在此,為了使激光L進行相對性地移動,而移動了載物臺111,但也可以使聚光用透鏡105移動,或也可以使它們雙方移動。
作為加工對象物1,可使用包含由半導(dǎo)體材料形成的半導(dǎo)體基板或由壓電材料形成的壓電基板等的板狀的部件(例如,基板、晶片等)。如圖2所示,在加工對象物1上設(shè)定有用于切斷加工對象物1的預(yù)定切斷線5。預(yù)定切斷線5是直線狀延伸的假想線。在加工對象物1的內(nèi)部形成改質(zhì)區(qū)域的情況下,如圖3所示,在使聚光點(聚光位置)P對準(zhǔn)加工對象物1的內(nèi)部的狀態(tài)下,使激光L沿著預(yù)定切斷線5(即,沿著圖2的箭頭A方向)相對性地移動。由此,如圖4、圖5及圖6所示,沿著預(yù)定切斷線5在加工對象物1上形成改質(zhì)區(qū)域7,沿著預(yù)定切斷線5形成的改質(zhì)區(qū)域7成為切斷起點區(qū)域8。
聚光點P是激光L進行聚光的部位。預(yù)定切斷線5不限于直線狀,也可以是曲線狀,也可以是組合兩者的三維狀,也可以是坐標(biāo)指定的形狀。預(yù)定切斷線5不限于假想線,也可以是在加工對象物1的表面3上實際畫的線。改質(zhì)區(qū)域7有時連續(xù)地形成,也有時間斷地形成。改質(zhì)區(qū)域7可以是列狀,也可以是點狀,總之,改質(zhì)區(qū)域7只要至少形成于加工對象物1的內(nèi)部即可。另外,有時以改質(zhì)區(qū)域7為起點形成龜裂,龜裂及改質(zhì)區(qū)域7也可以在加工對象物1的外表面(表面3,背面或外周面)露出。形成改質(zhì)區(qū)域7時的激光入射面不限定于加工對象物1的表面3,也可以是加工對象物1的背面。
另外,在加工對象物1的內(nèi)部形成改質(zhì)區(qū)域7的情況下,激光L透射加工對象物1,并且特別是在位于加工對象物1內(nèi)部的聚光點P附近吸收。由此,在加工對象物1上形成改質(zhì)區(qū)域7(即,內(nèi)部吸收型激光加工)。在該情況下,在加工對象物1的表面3上,激光L幾乎不被吸收,因此,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上形成改質(zhì)區(qū)域7的情況下,激光L特別是在位于表面3的聚光點P附近被吸收,從表面3起熔融且除去,而形成孔或槽等除去部(表面吸收型激光加工)。
改質(zhì)區(qū)域7是指密度、折射率、機械強度及其它物理性的特性成為與周圍不同的狀態(tài)的區(qū)域。作為改質(zhì)區(qū)域7,例如具有:熔融處理區(qū)域(是指暫時熔融后再固化的區(qū)域、熔融狀態(tài)中的區(qū)域及從熔融進行再固化的狀態(tài)中的區(qū)域中的至少任一區(qū)域)、裂紋區(qū)域、絕緣破壞區(qū)域、折射率變化區(qū)域等,還具有將這些區(qū)域混合的區(qū)域。作為改質(zhì)區(qū)域7,還具有加工對象物1的材料中,改質(zhì)區(qū)域7的密度與非改質(zhì)區(qū)域的密度相比進行了改變的區(qū)域或形成有晶格缺陷的區(qū)域。在加工對象物1的材料為單晶硅的情況下,改質(zhì)區(qū)域7也可以稱為高位錯密度區(qū)域。
熔融處理區(qū)域、折射率變化區(qū)域、改質(zhì)區(qū)域7的密度與非改質(zhì)區(qū)域的密度相比進行了改變的區(qū)域及形成有晶格缺陷的區(qū)域有時在這些區(qū)域的內(nèi)部或改質(zhì)區(qū)域7和非改質(zhì)區(qū)域的界面上還內(nèi)包龜裂(破裂,微裂紋)。內(nèi)包的龜裂有時形成至改質(zhì)區(qū)域7的整個面或有時僅形成一部分或形成多個部分。加工對象物1包含由具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的結(jié)晶材料構(gòu)成的基板。例如加工對象物1包含由氮化鎵(GaN)、硅(Si)、碳化硅(SiC)、LiTaO3及藍寶石(Al2O3)的至少任一項形成的基板。換而言之,加工對象物1包含例如氮化鎵基板、硅基板、SiC基板、LiTaO3基板或藍寶石基板。結(jié)晶材料也可以是各向異性結(jié)晶及各向同性結(jié)晶的任一種。另外,加工對象物1也可以包含由具有非結(jié)晶結(jié)構(gòu)(非晶結(jié)構(gòu))的非結(jié)晶材料構(gòu)成的基板,也可以包含例如玻璃基板。
實施方式中,通過沿著預(yù)定切斷線5形成多個改質(zhì)點(加工痕跡),可以形成改質(zhì)區(qū)域7。在該情況下,通過集中多個改質(zhì)點而成為改質(zhì)區(qū)域7。改質(zhì)點是由脈沖激光的1脈沖的發(fā)射(即1脈沖的激光照射:激光發(fā)射)形成的改質(zhì)部分。作為改質(zhì)點,可以舉出裂紋點、熔融處理點或折射率變化點、或混合它們中的至少1個的改質(zhì)點等。對于改質(zhì)點,考慮要求的切斷精度、要求的切斷面的平坦性、加工對象物1的厚度、種類、結(jié)晶方位等,可以將其大小或產(chǎn)生的龜裂長度適宜控制。另外,實施方式中,沿著預(yù)定切斷線5,可以以改質(zhì)點為改質(zhì)區(qū)域7進行形成。
[實施方式的激光加工裝置]
接著,對實施方式的激光輸出裝置即具備激光輸出部的激光加工裝置進行說明。以下的說明中,將水平面內(nèi)相互正交的方向設(shè)為X軸方向及Y軸方向,且將垂直方向設(shè)為Z軸方向。
[激光加工裝置的整體結(jié)構(gòu)]
如圖7所示,激光加工裝置200具備:裝置框架210、第一移動機構(gòu)220、支撐臺(支撐部)230、第二移動機構(gòu)240。激光加工裝置200還具備:激光輸出部(激光輸出裝置)300、激光聚光部400、控制部500。
第一移動機構(gòu)220安裝于裝置框架210。第一移動機構(gòu)220具有:第一軌道單元221、第二軌道單元222、可動基座223。第一軌道單元221安裝于裝置框架210。在第一軌道單元221中設(shè)有沿著Y軸方向延伸的一對軌道221a、221b。第二軌道單元222以沿著Y軸方向可移動的方式,安裝于第一軌道單元221的一對軌道221a、221b。第二軌道單元222中設(shè)有沿著X軸方向延伸的一對軌道222a、222b??蓜踊?23以沿著X軸方向可移動的方式,安裝于第二軌道單元222的一對軌道222a、222b??蓜踊?23可以以與Z軸方向平行的軸線為中心線進行旋轉(zhuǎn)。
支撐臺230安裝于可動基座223。支撐臺230支撐加工對象物1。加工對象物1在例如由硅等半導(dǎo)體材料構(gòu)成的基板的表面?zhèn)染仃嚑畹匦纬捎卸鄠€功能元件(光電二極管等受光元件、激光二極管等發(fā)光元件或作為電路形成的電路元件等)。將加工對象物1支撐于支撐臺230時,如圖8所示,在張開于環(huán)狀的框架11的膜12上貼附例如加工對象物1的表面1a(多個功能元件側(cè)的面)。支撐臺230利用夾具保持框架11,并且利用真空工作盤吸附膜12,由此,支撐加工對象物1。在支撐臺230上,加工對象物1中,將相互平行的多個預(yù)定切斷線5a及相互平行的多個預(yù)定切斷線5b以通過相鄰的功能元件之間的方式設(shè)定成格子狀。
如圖7所示,支撐臺230通過在第一移動機構(gòu)220中使第二軌道單元222進行動作,而沿著Y軸方向移動。另外,支撐臺230通過在第一移動機構(gòu)220中使可動基座223進行動作,而沿著X軸方向移動。另外,支撐臺230通過在第一移動機構(gòu)220中使可動基座223進行動作,而以與Z軸方向平行的軸線為中心線進行旋轉(zhuǎn)。這樣,支撐臺230以可以沿著X軸方向及Y軸方向移動且以與Z軸方向平行的軸線為中心線可旋轉(zhuǎn)的方式,安裝于裝置框架210。
激光輸出部300安裝于裝置框架210上。激光聚光部400經(jīng)由第二移動機構(gòu)240安裝于裝置框架210上。激光聚光部400通過第二移動機構(gòu)240進行動作,而沿著Z軸方向移動。這樣,激光聚光部400以相對于激光輸出部300可沿著Z軸方向移動的方式,安裝于裝置框架210。
控制部500由CPU(Central Processing Unit),ROM(Read Only Memory)及RAM(Random Access Memory)等構(gòu)成。控制部500控制激光加工裝置200各部的動作。
作為一例,激光加工裝置200中,如下沿著各預(yù)定切斷線5a、5b(參照圖8)在加工對象物1的內(nèi)部形成改質(zhì)區(qū)域。
首先,以加工對象物1的背面1b(參照圖8)成為激光入射面的方式,加工對象物1支撐于支撐臺230上,并將加工對象物1的各預(yù)定切斷線5a與平行于X軸方向的方向一致。接著,以激光L的聚光點位于加工對象物1的內(nèi)部中從加工對象物1的激光入射面離開規(guī)定距離的位置的方式,利用第二移動機構(gòu)240使激光聚光部400移動。接著,恒定地維持加工對象物1的激光入射面和激光L的聚光點的距離,同時使激光L的聚光點沿著各預(yù)定切斷線5a相對性地移動。由此,沿著各預(yù)定切斷線5a,在加工對象物1的內(nèi)部形成改質(zhì)區(qū)域。
當(dāng)沿著各預(yù)定切斷線5a的改質(zhì)區(qū)域的形成結(jié)束時,利用第一移動機構(gòu)220使支撐臺230旋轉(zhuǎn),加工對象物1的各預(yù)定切斷線5b與平行于X軸方向的方向一致。接著,以激光L的聚光點位于加工對象物1的內(nèi)部中從加工對象物1的激光入射面離開規(guī)定距離的位置的方式,利用第二移動機構(gòu)240使激光聚光部400移動。接著,恒定地維持加工對象物1的激光入射面和激光L的聚光點的距離,同時沿著各預(yù)定切斷線5b,使激光L的聚光點相對性地移動。由此,沿著各預(yù)定切斷線5b,在加工對象物1的內(nèi)部形成改質(zhì)區(qū)域。
這樣,激光加工裝置200中,將與X軸方向平行的方向設(shè)為加工方向(激光L的掃描方向)。此外,沿著各預(yù)定切斷線5a的激光L的聚光點的相對性的移動、及沿著各預(yù)定切斷線5b的激光L的聚光點的相對性的移動通過利用第一移動機構(gòu)220使支撐臺230沿著X軸方向移動而實施。另外,各預(yù)定切斷線5a間的激光L的聚光點的相對性的移動、及各預(yù)定切斷線5b間的激光L的聚光點的相對性的移動通過利用第一移動機構(gòu)220使支撐臺230沿著Y軸方向移動而實施。
如圖9所示,激光輸出部300具有:安裝基座301、罩302、多個反射鏡303、304。激光輸出部300還具有:激光振蕩器(激光光源)310、快門320、λ/2波長板單元(輸出調(diào)整部,偏振光方向調(diào)整部)330、偏振光板單元(輸出調(diào)整部,偏振光方向調(diào)整部)340、擴束器(激光平行化部)350、反射鏡單元360。
安裝基座301支撐有:多個反射鏡303、304、激光振蕩器310、快門320、λ/2波長板單元330、偏振光板單元340、擴束器350及反射鏡單元360。多個反射鏡303、304、激光振蕩器310、快門320、λ/2波長板單元330、偏振光板單元340、擴束器350及反射鏡單元360安裝于安裝基座301的主面301a上。安裝基座301是板狀的部件,相對于裝置框架210(參照圖7)可裝卸。激光輸出部300經(jīng)由安裝基座301安裝于裝置框架210上。即,激光輸出部300相對于裝置框架210可裝卸。
罩302在安裝基座301的主面301a上覆蓋多個反射鏡303、304、激光振蕩器310、快門320、λ/2波長板單元330、偏振光板單元340、擴束器350及反射鏡單元360。罩302相對于安裝基座301可裝卸。
激光振蕩器310使直線偏振光的激光L沿著X軸方向進行脈沖振蕩。從激光振蕩器310射出的激光L的波長包含于500~550nm、1000~1150nm或1300~1400nm的任一波長帶。500~550nm的波長帶的激光L適用于例如相對于由藍寶石構(gòu)成的基板的內(nèi)部吸收型激光加工。1000~1150nm及1300~1400nm的各波長帶的激光L適用于例如相對于由硅構(gòu)成的基板的內(nèi)部吸收型激光加工。從激光振蕩器310射出的激光L的偏振光方向是例如與Y軸方向平行的方向。從激光振蕩器310射出的激光L被反射鏡303反射,并沿著Y軸方向向快門320入射。
激光振蕩器310中,如下切換激光L的輸出的開啟/關(guān)斷(ON/OFF)。在由固體激光構(gòu)成激光振蕩器310的情況下,通過切換設(shè)于共振器內(nèi)的Q開關(guān)(AOM(音響光學(xué)調(diào)制器)、EOM(電光學(xué)調(diào)制器)等)的開啟/關(guān)斷,高速地切換激光L的輸出的開啟/關(guān)斷。在激光振蕩器310由光纖激光器構(gòu)成的情況下,通過切換構(gòu)成種子激光器、激光放大器(激發(fā)用)的半導(dǎo)體激光的輸出的開啟/關(guān)斷,而高速地切換激光L的輸出的開啟/關(guān)斷。在激光振蕩器310使用外部調(diào)制元件的情況下,通過切換設(shè)于共振器外的外部調(diào)制元件(AOM,EOM等)的開啟/關(guān)斷切換,而高速地切換激光L的輸出的開啟/關(guān)斷。
快門320通過機械式的機構(gòu)開閉激光L的光路。激光L從激光輸出部300的輸出的開啟/關(guān)斷的切換如上述,通過切換激光振蕩器310中的激光L的輸出的開啟/關(guān)斷而實施,但通過設(shè)置快門320,可防止例如激光L從激光輸出部300未意圖地射出。通過快門320的激光L由反射鏡304反射,并沿著X軸方向向λ/2波長板單元330及偏振光板單元340依次入射。
λ/2波長板單元330及偏振光板單元340作為調(diào)整激光L的輸出(光強度)的輸出調(diào)整部發(fā)揮作用。另外,λ/2波長板單元330及偏振光板單元340作為調(diào)整激光L的偏振光方向的偏振光方向調(diào)整部發(fā)揮作用。對它們的詳細進行后述。依次通過λ/2波長板單元330及偏振光板單元340的激光L沿著X軸方向向擴束器350入射。
擴束器350調(diào)整激光L的直徑,同時使激光L平行化。通過擴束器350的激光L沿著X軸方向向反射鏡單元360入射。
反射鏡單元360具有支撐基座361和多個反射鏡362、363。支撐基座361支撐有多個反射鏡362、363。支撐基座361以沿著X軸方向及Y軸方向可以位置調(diào)整的方式,安裝于安裝基座301。反射鏡(第一反射鏡)362將通過擴束器350的激光L向Y軸方向反射。反射鏡362以其反射面可以繞例如繞與Z軸平行的軸線進行角度調(diào)整的方式,安裝于支撐基座361。反射鏡(第二反射鏡)363將由反射鏡362反射的激光L向Z軸方向反射。反射鏡363以其反射面可以繞例如與X軸平行的軸線進行角度調(diào)整且可以沿著Y軸方向進行位置調(diào)整的方式,安裝于支撐基座361。由反射鏡363反射的激光L通過形成于支撐基座361的開口361a,沿著Z軸方向向激光聚光部400(參照圖7)入射。即,由激光輸出部300射出的激光L的射出方向與激光聚光部400的移動方向一致。如上述,各反射鏡362、363具有用于調(diào)整反射面的角度的機構(gòu)。反射鏡單元360中,通過實施支撐基座361相對于安裝基座301的位置調(diào)整、反射鏡363相對于支撐基座361的位置調(diào)整及各反射鏡362、363的反射面的角度調(diào)整,從激光輸出部300射出的激光L的光軸的位置及角度相對于激光聚光部400一致。即,多個反射鏡362、363是用于調(diào)整從激光輸出部300射出的激光L的光軸的結(jié)構(gòu)。
如圖10所示,激光聚光部400具有筐體401??痼w401呈現(xiàn)以Y軸方向為長邊方向的長方體狀的形狀。在筐體401的一方的側(cè)面401e上安裝有第二移動機構(gòu)240(參照圖11及圖13)。在筐體401上,以在Z軸方向上與反射鏡單元360的開口361a相對的方式設(shè)有圓筒狀的光入射部401a。光入射部401a使從激光輸出部300射出的激光L向筐體401內(nèi)入射。反射鏡單元360和光入射部401a相互分開利用第二移動機構(gòu)240使激光聚光部400沿著Z軸方向移動時不會相互接觸的距離。
如圖11及圖12所示,激光聚光部400具有反射鏡402和二向色鏡403。激光聚光部400還具有:反射型空間光調(diào)制器410、4f透鏡單元420、聚光透鏡單元(聚光光學(xué)系統(tǒng))430、驅(qū)動機構(gòu)440、一對測距傳感器(第一傳感器及第二傳感器)450。
反射鏡402以在Z軸方向上與光入射部401a相對的方式安裝于筐體401的底面401b。反射鏡402將經(jīng)由光入射部401a入射于筐體401內(nèi)的激光L向與XY平面平行的方向反射。利用激光輸出部300的擴束器350平行化的激光L沿著Z軸方向向反射鏡402入射。即,激光L作為平行光沿著Z軸方向向反射鏡402入射。因此,即使利用第二移動機構(gòu)240使激光聚光部400沿著Z軸方向移動,也恒定地維持沿著Z軸方向向反射鏡402入射的激光L的狀態(tài)。由反射鏡402反射的激光L向反射型空間光調(diào)制器410入射。
反射型空間光調(diào)制器410在反射面410a面向筐體401內(nèi)的狀態(tài)下,安裝于Y軸方向上的筐體401的端部401c。反射型空間光調(diào)制器410是例如反射型液晶(LCOS:Liquid Crystalon Silicon)的空間光調(diào)制器(SLM:Spatial Light Modulator),調(diào)制激光L,同時將激光L向Y軸方向反射。由反射型空間光調(diào)制器410調(diào)制并反射的激光L沿著Y軸方向向4f透鏡單元420入射。在此,在與XY平面平行的平面內(nèi),向反射型空間光調(diào)制器410入射的激光L的光軸、與從反射型空間光調(diào)制器410射出的激光L的光軸構(gòu)成的角度α形成銳角(例如,10~60°)。即,激光L在反射型空間光調(diào)制器410中沿著XY平面以銳角反射。這是由于,抑制激光L的入射角及反射角并抑制衍射效率的降低,且充分發(fā)揮反射型空間光調(diào)制器410的性能。此外,反射型空間光調(diào)制器410中,例如,使用了液晶的光調(diào)制層的厚度極薄為數(shù)μm~數(shù)十μm左右,因此,可以判斷為反射面410a與光調(diào)制層的光射入射出面實質(zhì)相同。
4f透鏡單元420具有:支架421、反射型空間光調(diào)制器410側(cè)的透鏡(第一透鏡系統(tǒng),成像光學(xué)系統(tǒng))422、聚光透鏡單元430側(cè)的透鏡(第二透鏡系統(tǒng),成像光學(xué)系統(tǒng))423、狹縫部件424。支架421保持一對透鏡422、423及狹縫部件424。支架421恒定地維持沿著激光L的光軸的方向上的一對透鏡422、423及狹縫部件424的彼此的位置關(guān)系。一對透鏡422、423構(gòu)成反射型空間光調(diào)制器410的反射面410a和聚光透鏡單元430的入射光瞳面430a處于成像關(guān)系的兩側(cè)遠心光學(xué)系統(tǒng)。由此,反射型空間光調(diào)制器410的反射面410a上的激光L的像(反射型空間光調(diào)制器410中調(diào)制的激光L的像)在聚光透鏡單元430的入射光瞳面430a上傳像(成像)。在狹縫部件424上形成有狹縫424a。狹縫424a位于透鏡422和透鏡423之間且透鏡422的焦點面附近。由反射型空間光調(diào)制器410調(diào)制并反射的激光L中不需要的部分被狹縫部件424隔斷。通過4f透鏡單元420的激光L沿著Y軸方向向二向色鏡403入射。
二向色鏡403使激光L的大部分(例如,95~99.5%)向Z軸方向反射,且使激光L的一部分(例如,0.5~5%)沿著Y軸方向透射。激光L的大部分在二向色鏡403中沿著ZX平面以直角反射。由二向色鏡403反射的激光L沿著Z軸方向向聚光透鏡單元430入射。
聚光透鏡單元430經(jīng)由驅(qū)動機構(gòu)440安裝于Y軸方向上的筐體401的端部401d(端部401c的相反側(cè)的端部)。聚光透鏡單元430具有支架431和多個透鏡432。支架431保持多個透鏡432。多個透鏡432相對于支撐于支撐臺230的加工對象物1(參照圖7)使激光L進行聚光。驅(qū)動機構(gòu)440通過壓電元件的驅(qū)動力,使聚光透鏡單元430沿著Z軸方向移動。
一對測距傳感器450以在X軸方向上位于聚光透鏡單元430的兩側(cè)的方式,安裝于筐體401的端部401d。各測距傳感器450對支撐于支撐臺230的加工對象物1(參照圖7)的激光入射面射出測距用的光(例如,激光),并檢測由該激光入射面反射的測距用的光,由此,取得加工對象物1的激光入射面的位移數(shù)據(jù)。此外,測距傳感器450可以使用三角測距方式、激光共焦點方式、白色共焦點方式、分光干涉方式、非點像差方式等的傳感器。
激光加工裝置200中,如上述,將與X軸方向平行的方向設(shè)為加工方向(激光L的掃描方向)。因此,使激光L的聚光點沿著各預(yù)定切斷線5a、5b相對性地移動時,一對測距傳感器450中對聚光透鏡單元430相對性地先行的測距傳感器450取得沿著各預(yù)定切斷線5a、5b的加工對象物1的激光入射面的位移數(shù)據(jù)。而且,以恒定地維持加工對象物1的激光入射面和激光L的聚光點的距離的方式,驅(qū)動機構(gòu)440基于由測距傳感器450取得的位移數(shù)據(jù),使聚光透鏡單元430沿著Z軸方向移動。
激光聚光部400具有:分束器461、一對透鏡462、463、激光L的強度分布監(jiān)視用的攝像頭464。分束器461將透射了二向色鏡403的激光L分成反射成分和透射成分。由分束器461反射的激光L沿著Z軸方向向一對透鏡462、463及攝像頭464依次入射。一對透鏡462、463構(gòu)成聚光透鏡單元430的入射光瞳面430a和攝像頭464的拍攝面處于成像關(guān)系的兩側(cè)遠心光學(xué)系統(tǒng)。由此,聚光透鏡單元430的入射光瞳面430a上的激光L的像在攝像頭464的拍攝面上傳像(成像)。如上述,聚光透鏡單元430的入射光瞳面430a上的激光L的像是在反射型空間光調(diào)制器410中調(diào)制的激光L的像。因此,激光加工裝置200中,通過監(jiān)視攝像頭464的拍攝結(jié)果,可以掌握反射型空間光調(diào)制器410的動作狀態(tài)。
另外,激光聚光部400具有:分束器471、透鏡472、激光L的光軸位置監(jiān)視用的攝像頭473。分束器471將透射了分束器461的激光L分成反射成分和透射成分。由分束器471反射的激光L沿著Z軸方向向透鏡472及攝像頭473依次入射。透鏡472使入射的激光L在攝像頭473的拍攝面上聚光。激光加工裝置200中,監(jiān)視攝像頭464及攝像頭473各自的拍攝結(jié)果,同時在反射鏡單元360中,通過實施支撐基座361相對于安裝基座301的位置調(diào)整、反射鏡363相對于支撐基座361的位置調(diào)整、及各反射鏡362、363的反射面的角度調(diào)整(參照圖9及圖10),可以修正向聚光透鏡單元430入射的激光L的光軸的偏離(激光相對于聚光透鏡單元430的強度分布的位置偏離、及激光L相對于聚光透鏡單元430的光軸的角度偏離)。
多個分束器461、471配置于從筐體401的端部401d沿著Y軸方向延伸的筒體404內(nèi)。一對透鏡462、463配置于沿著Z軸方向豎立設(shè)置于筒體404上的筒體405內(nèi),攝像頭464配置于筒體405的端部。透鏡472配置于沿著Z軸方向豎立設(shè)置于筒體404上的筒體406內(nèi),攝像頭473配置于筒體406的端部。筒體405和筒體406在Y軸方向上相互并設(shè)。此外,透射了分束器471的激光L也可以被設(shè)于筒體404的端部的阻尼器等吸收,或也可以在適宜的用途利用。
如圖12及圖13所示,激光聚光部400具有:可見光源481、多個透鏡482、標(biāo)線483、反射鏡484、半反射鏡485、分束器486、透鏡487、觀察攝像頭488??梢姽庠?81沿著Z軸方向射出可見光V。多個透鏡482使從可見光源481射出的可見光V平行化。標(biāo)線483對可見光V賦予刻度線。反射鏡484將由多個透鏡482平行化的可見光V向X軸方向反射。半反射鏡485將由反射鏡484反射的可見光V分成反射成分和透射成分。由半反射鏡485反射的可見光V沿著Z軸方向依次透射分束器486及二向色鏡403,且經(jīng)由聚光透鏡單元430,對支撐于支撐臺230的加工對象物1(參照圖7)進行照射。
照射于加工對象物1的可見光V由加工對象物1的激光入射面反射,經(jīng)由聚光透鏡單元430向二向色鏡403入射,并沿著Z軸方向透射二向色鏡403。分束器486將透射了二向色鏡403的可見光V分成反射成分和透射成分。透射了分束器486的可見光V透射半反射鏡485,并沿著Z軸方向向透鏡487及觀察攝像頭488依次入射。透鏡487將入射的可見光V在觀察攝像頭488的拍攝面上進行聚光。激光加工裝置200中,通過觀察觀察攝像頭488的拍攝結(jié)果,可以掌握加工對象物1的狀態(tài)。
反射鏡484、半反射鏡485及分束器486配置于在筐體401的端部401d上安裝的支架407內(nèi)。多個透鏡482及標(biāo)線483配置于沿著Z軸方向豎立設(shè)置于支架407上的筒體408內(nèi),可見光源481配置于筒體408的端部。透鏡487配置于沿著Z軸方向豎立設(shè)置于支架407上的筒體409內(nèi),觀察攝像頭488配置于筒體409的端部。筒體408和筒體409在X軸方向上相互并設(shè)。此外,沿著X軸方向透射了半反射鏡485的可見光V、及由分束器486在X軸方向上反射的可見光V也可與分別被設(shè)于支架407的壁部的阻尼器等吸收,或在適宜的用途中利用。
激光加工裝置200中,假定有激光輸出部300的交換。這是由于,根據(jù)加工對象物1的規(guī)格、加工條件等,適于加工的激光L的波長不同。因此,準(zhǔn)備射出的激光L的波長相互不同的多個激光輸出部300。在此,準(zhǔn)備射出的激光L的波長包含于500~550nm的波長帶中的激光輸出部300、射出的激光L的波長包含于1000~1150nm的波長帶中的激光輸出部300及射出的激光L的波長包含于1300~1400nm的波長帶中的激光輸出部300。
另一方面,激光加工裝置200中,不假定有激光聚光部400的交換。這是由于,激光聚光部400與多個波長對應(yīng)(與相互不連續(xù)的多個波長帶對應(yīng))。具體而言,反射鏡402、反射型空間光調(diào)制器410、4f透鏡單元420的一對透鏡422、423、二向色鏡403、及聚光透鏡單元430的透鏡432等對應(yīng)多個波長。在此,激光聚光部400與500~550nm、1000~1150nm及1300~1400nm的波長帶對應(yīng)。這通過如下實現(xiàn),即,對激光聚光部400的各結(jié)構(gòu)涂敷規(guī)定的電介質(zhì)多層膜等,以滿足期望的光學(xué)性能的方式,設(shè)計激光聚光部400的各結(jié)構(gòu)。此外,激光輸出部300中,λ/2波長板單元330具有λ/2波長板,偏振光板單元340具有偏振光板。λ/2波長板及偏振光板是具有波長依賴性的光學(xué)元件。因此,λ/2波長板單元330及偏振光板單元340作為每個波長帶不同的結(jié)構(gòu)設(shè)于激光輸出部300。
[激光加工裝置中的激光的光路及偏振光方向]
激光加工裝置200中,對支撐于支撐臺230的加工對象物1進行聚光的激光L的偏振光方向如圖11所示,為與X軸方向平行的方向,且與加工方向(激光L的掃描方向)一致。在此,反射型空間光調(diào)制器410中,激光L作為P偏振光進行反射。這是由于,在反射型空間光調(diào)制器410的光調(diào)制層使用液晶的情況下,為了液晶分子在與包含對反射型空間光調(diào)制器410射入射出的激光L的光軸的平面平行的面內(nèi)傾斜,而配向該液晶時,在抑制了偏波面的旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下對激光L實施相位調(diào)制(例如,參照專利第3878758號公報)。另一方面,二向色鏡403中,激光L作為S偏振光進行反射。這是由于,與將激光L作為P偏振光進行反射相比,將激光L作為S偏振光進行反射這一方,用于使二向色鏡403與多個波長對應(yīng)的電介質(zhì)多層膜的涂敷數(shù)減少等,二向色鏡403的設(shè)計變得容易。
因此,激光聚光部400中,從反射鏡402經(jīng)由反射型空間光調(diào)制器410及4f透鏡單元420到達二向色鏡403的光路以沿著XY平面的方式設(shè)定,且從二向色鏡403到達聚光透鏡單元430的光路以沿著Z軸方向的方式設(shè)定。
如圖9所示,激光輸出部300中,激光L的光路以沿著X軸方向或Y軸方向(與主面301a平行的平面)的方式設(shè)定。具體而言,從激光振蕩器310到達反射鏡303的光路,以及從反射鏡304經(jīng)由λ/2波長板單元330、偏振光板單元340及擴束器350到達反射鏡單元360的光路以沿著X軸方向的方式設(shè)定,從反射鏡303經(jīng)由快門320到達反射鏡304的光路、及反射鏡單元360中從反射鏡362到達反射鏡363的光路以沿著Y軸方向的方式設(shè)定。
在此,沿著Z軸方向從激光輸出部300向激光聚光部400行進的激光L如圖11所示,利用反射鏡402向與XY平面平行的方向反射,并向反射型空間光調(diào)制器410入射。此時,與XY平面平行的平面內(nèi)中,向反射型空間光調(diào)制器410入射的激光L的光軸和從反射型空間光調(diào)制器410射出的激光L的光軸構(gòu)成銳角即角度α。另一方面,如上述,激光輸出部300中,激光L的光路以沿著X軸方向或Y軸方向的方式設(shè)定。
因此,激光輸出部300中,需要不僅將λ/2波長板單元330及偏振光板單元340作為調(diào)整激光L的輸出的輸出調(diào)整部發(fā)揮作用,而且還作為調(diào)整激光L的偏振光方向的偏振光方向調(diào)整部發(fā)揮作用。
[λ/2波長板單元及偏振光板單元]
如圖14所示,λ/2波長板單元330具有支架(第一支架)331和λ/2波長板332。支架331以λ/2波長板332可以以與X軸方向平行的軸線(第一軸線)XL為中心線進行旋轉(zhuǎn)的方式,保持λ/2波長板332。λ/2波長板332在偏振光方向相對于其光學(xué)軸(例如,fast軸)傾斜角度θ且入射激光L的情況下,以軸線XL為中心線使偏振光方向旋轉(zhuǎn)角度2θ并射出激光L(參照圖15)。
偏振光板單元340具有:支架(第二支架)341、偏振光板(偏振光部件)342、光路修正板(光路修正部件)343。支架341以偏振光板342及光路修正板343可以以軸線(第二軸線)XL為中心線進行一體旋轉(zhuǎn)的方式,保持偏振光板342及光路修正板343。偏振光板342的光入射面及光射出面傾斜規(guī)定角度(例如,布儒斯特角)。偏振光板342在入射激光L的情況下,使與偏振光板342的偏振光軸一致的激光L的P偏振光成分透射,并反射或吸收激光L的S偏振光成分(參照圖16)。光路修正板343的光入射面及光射出面向偏振光板342的光入射面及光射出面的相反側(cè)傾斜。光路修正板343通過透射偏振光板342,使離開軸線XL上的激光L的光軸返回至軸線XL上。
如上述,激光聚光部400中,與XY平面平行的平面內(nèi)中,向反射型空間光調(diào)制器410入射的激光L的光軸、和從反射型空間光調(diào)制器410射出的激光L的光軸構(gòu)成作為銳角的角度α(參照圖11)。另一方面,激光輸出部300中,激光L的光路以沿著X軸方向或Y軸方向的方式設(shè)定(參照圖9)。
因此,偏振光板單元340中,以軸線XL為中心線使偏振光板342及光路修正板343一體旋轉(zhuǎn),如圖16所示,使偏振光板342的偏振光軸相對于與Y軸方向平行的方向傾斜角度α。由此,從偏振光板單元340射出的激光L的偏振光方向相對于與Y軸方向平行的方向傾斜角度α。其結(jié)果,在反射型空間光調(diào)制器410中,激光L作為P偏振光進行反射,并且在二向色鏡403中,激光L作為S偏振光進行反射,對支撐于支撐臺230的加工對象物1聚光的激光L的偏振光方向成為與X軸方向平行的方向。
另外,如圖16所示,調(diào)整向偏振光板單元340入射的激光L的偏振光方向,并調(diào)整從偏振光板單元340射出的激光L的光強度。向偏振光板單元340入射的激光L的偏振光方向的調(diào)整通過如下實施,即,在λ/2波長板單元330中,以軸線XL為中心線使λ/2波長板332旋轉(zhuǎn),并如圖15所示,調(diào)整λ/2波長板332的光學(xué)軸相對于向λ/2波長板332入射的激光L的偏振光方向(例如,與Y軸方向平行的方向)的角度。
如以上,激光輸出部300中,λ/2波長板單元330及偏振光板單元340不僅作為調(diào)整激光L的輸出的輸出調(diào)整部(上述的例子中,輸出衰減部)發(fā)揮作用,而且還作為調(diào)整激光L的偏振光方向的偏振光方向調(diào)整部發(fā)揮作用。
[4f透鏡單元]
如上述,4f透鏡單元420的一對透鏡422、423構(gòu)成反射型空間光調(diào)制器410的反射面410a和聚光透鏡單元430的入射光瞳面430a處于成像關(guān)系的兩側(cè)遠心光學(xué)系統(tǒng)。具體而言,如圖17所示,反射型空間光調(diào)制器410側(cè)的透鏡422和反射型空間光調(diào)制器410的反射面410a之間的光路的距離成為透鏡422的第一焦點距離f1,聚光透鏡單元430側(cè)的透鏡423和聚光透鏡單元430的入射光瞳面430a之間的光路的距離成為透鏡423的第二焦點距離f2,透鏡422和透鏡423之間的光路的距離成為第一焦點距離f1和第二焦點距離f2的和(即,f1+f2)。從反射型空間光調(diào)制器410到達聚光透鏡單元430的光路中一對透鏡422、423間的光路為一直線。
激光加工裝置200中,從增大反射型空間光調(diào)制器410的反射面410a上的激光L的有效直徑的觀點來看,兩側(cè)遠心光學(xué)系統(tǒng)的倍率M滿足0.5<M<1(縮小系統(tǒng))。反射型空間光調(diào)制器410的反射面410a上的激光L的有效直徑越大,越以高精細的相位圖案調(diào)制激光L。從抑制反射型空間光調(diào)制器410到聚光透鏡單元430的激光L的光路變長的觀點來看,更優(yōu)選為0.6≦M≦0.95。在此,(兩側(cè)遠心光學(xué)系統(tǒng)的倍率M)=(聚光透鏡單元430的入射光瞳面430a上的像的大小)/(反射型空間光調(diào)制器410的反射面410a上的物體的大小)。在激光加工裝置200的情況下,兩側(cè)遠心光學(xué)系統(tǒng)的倍率M、透鏡422的第一焦點距離f1及透鏡423的第二焦點距離f2滿足M=f2/f1。
此外,從縮小反射型空間光調(diào)制器410的反射面410a上的激光L的有效直徑的觀點來看,兩側(cè)遠心光學(xué)系統(tǒng)的倍率M也可以滿足1<M<2(放大系統(tǒng))。反射型空間光調(diào)制器410的反射面410a上的激光L的有效直徑越小,擴束器350(參照圖9)的倍率越小即可,與XY平面平行的平面內(nèi)中,向反射型空間光調(diào)制器410入射的激光L的光軸、和從反射型空間光調(diào)制器410射出的激光L的光軸構(gòu)成的角度α(參照圖11)變小。從抑制反射型空間光調(diào)制器410到達聚光透鏡單元430的激光L的光路變長的觀點來看,更優(yōu)選為1.05≦M≦1.7。
4f透鏡單元420中,兩側(cè)遠心光學(xué)系統(tǒng)的倍率M不為1,因此,如圖18所示,當(dāng)一對透鏡422、423沿著光軸移動時,聚光透鏡單元430側(cè)的共軛點移動。具體而言,在倍率M<1(縮小系統(tǒng))的情況下,一對透鏡422、423沿著光軸向聚光透鏡單元430側(cè)移動時,聚光透鏡單元430側(cè)的共軛點向反射型空間光調(diào)制器410的相反側(cè)移動。另一方面,在倍率M>1(放大系統(tǒng))的情況下,一對透鏡422、423沿著光軸向反射型空間光調(diào)制器410側(cè)移動時,聚光透鏡單元430側(cè)的共軛點向反射型空間光調(diào)制器410的相反側(cè)移動。由此,在例如聚光透鏡單元430的安裝位置產(chǎn)生偏離的情況下,使聚光透鏡單元430側(cè)的共軛點與聚光透鏡單元430的入射光瞳面430a位置對準(zhǔn)。4f透鏡單元420中,如圖11所示,沿著Y軸方向延伸的多個長孔421a形成于支架421的底壁,利用經(jīng)由各長孔421a的螺固件,將支架421固定于筐體401的底面401b。由此,沿著光軸的方向上的一對透鏡422、423的位置調(diào)整通過沿著Y軸方向調(diào)整支架421相對于筐體401的底面401b的固定位置而實施。
[作用及效果]
另外,激光輸出部300具備:射出激光L的激光振蕩器310;調(diào)整從激光振蕩器310射出的激光L的輸出的λ/2波長板單元330及偏振光板單元340;將通過了λ/2波長板單元330及偏振光板單元340的激光L向外部射出的反射鏡單元360;具有配置了激光振蕩器310、λ/2波長板單元330及偏振光板單元340以及反射鏡單元360的主面301a的安裝基座301。從激光振蕩器310經(jīng)由λ/2波長板單元330及偏振光板單元340到達反射鏡單元360的激光L的光路以沿著與主面301a平行的平面的方式設(shè)定。反射鏡單元360具有用于調(diào)整激光L的光軸的反射鏡362、363,沿著與該平面交叉的方向(Z軸方向)向外部射出激光L。
激光輸出部300中,將激光振蕩器310、λ/2波長板單元330及偏振光板單元340以及反射鏡單元360配置于安裝基座301的主面301a上。由此,通過對激光加工裝置200的裝置框架210裝卸安裝基座301,可以對激光加工裝置200容易地裝卸激光輸出部300。另外,從激光振蕩器310經(jīng)由λ/2波長板單元330及偏振光板單元340到達反射鏡單元360的激光L的光路以沿著與安裝基座301的主面301a平行的平面的方式設(shè)定,反射鏡單元360將沿著與該平面交叉的方向?qū)⒓す釲向外部射出。由此,例如在激光L的射出方向沿著垂直方向的情況下,激光輸出部300薄型化,因此,可以相對于激光加工裝置200容易地裝卸激光輸出部300。另外,反射鏡單元360具有用于調(diào)整激光L的光軸的反射鏡362、363。由此,在向激光加工裝置200的裝置框架210安裝激光輸出部300時,可以調(diào)整向激光聚光部400入射的激光L的光軸的位置及角度。以上,激光輸出部300可以相對于激光加工裝置200容易地裝卸。
激光輸出部300中,反射鏡單元360沿著與平行于主面301a的平面正交的方向?qū)⒓す釲向外部射出。由此,可以使反射鏡單元360中的激光L的光軸的調(diào)整容易化。
激光輸出部300中,λ/2波長板單元330及偏振光板單元340調(diào)整從激光振蕩器310射出的激光L的偏振光方向。由此,在向激光加工裝置200的裝置框架210安裝激光輸出部300時,可以調(diào)整向激光聚光部400入射的激光L的偏振光方向、進而調(diào)整從激光聚光部400射出的激光L的偏振光方向。
激光輸出部300中,λ/2波長板單元330及偏振光板單元340具有:從激光振蕩器310射出的激光L沿著軸線XL(與主面301a平行的軸線)入射的λ/2波長板332;以將軸線XL設(shè)為中心線,λ/2波長板332可旋轉(zhuǎn)的方式保持λ/2波長板332的支架331;通過了λ/2波長板332的激光L沿著軸線XL入射的偏振光板342;以將軸線XL設(shè)為中心線偏振光板342可旋轉(zhuǎn)的方式,保持偏振光板342的支架341。由此,可以以簡易的結(jié)構(gòu)調(diào)整從激光振蕩器310射出的激光L的輸出及偏振光方向。另外,通過激光輸出部300具備這種λ/2波長板單元330及偏振光板單元340,可以使用對應(yīng)于從激光振蕩器310射出的激光L的波長的λ/2波長板332及偏振光板342。
激光輸出部300還具備光路修正板343,該光路修正板343以將軸線XL設(shè)為中心線,可以與偏振光板342一體旋轉(zhuǎn)的方式保持于支架341,并透射偏振光板342,由此,將離開軸線XL上的激光L的光軸返回至軸線XL上的光路修正板343。由此,可以修正透射偏振光板342所引起的激光L的光路的偏離。
激光輸出部300中,λ/2波長板332進行旋轉(zhuǎn)的軸線和偏振光板342進行旋轉(zhuǎn)的軸線為軸線XL,且相互一致。即,λ/2波長板332及偏振光板342可以以同一軸線XL為中心線進行旋轉(zhuǎn)。由此,可以實現(xiàn)激光輸出部300的簡易化及小型化。
激光輸出部300中,反射鏡單元360具有支撐基座361和反射鏡362、363,且支撐基座361以可以進行位置調(diào)整的方式安裝于安裝基座301,反射鏡362以可以進行角度調(diào)整的方式安裝于支撐基座361,通過了λ/2波長板單元330及偏振光板單元340的激光L沿著與主面301a平行的方向反射,且反射鏡363以可以進行角度調(diào)整的方式安裝于支撐基座361,將由反射鏡362反射的激光L沿著與主面301a交叉的方向進行反射。由此,在向激光加工裝置200的裝置框架210安裝激光輸出部300時,可以更高精度地調(diào)整向激光聚光部400入射的激光L的光軸的位置及角度。而且,通過將支撐基座361相對于安裝基座301進行位置調(diào)整,可以將反射鏡362、363以一體容易地進行位置調(diào)整。
激光輸出部300還具備配置于從λ/2波長板單元330及偏振光板單元340到達反射鏡單元360的激光L的光路上,調(diào)整激光L的直徑并使激光L平行化的擴束器350。由此,即使在激光聚光部400相對于激光輸出部300移動的情況下,也可以恒定地維持向激光聚光部400入射的激光L的狀態(tài)。
激光輸出部300還具備配置于從激光振蕩器310到達λ/2波長板單元330及偏振光板單元340的激光L的光路上且開閉激光L的光路的快門320。由此,可以通過激光振蕩器310中的激光L的輸出的開啟/關(guān)斷的切換,實施激光L從激光輸出部300的輸出的開啟/關(guān)斷的切換。另外,利用快門320,可以防止例如從激光輸出部300未意圖地射出激光L。
激光加工裝置200具備:裝置框架210、安裝于裝置框架210且支撐加工對象物1的支撐臺230、安裝于裝置框架210的激光輸出部300、以相對于激光輸出部300可移動的方式安裝于裝置框架210的激光聚光部400。激光輸出部300具有射出激光L的激光振蕩器310。激光聚光部400具有:調(diào)制并反射激光L的反射型空間光調(diào)制器410、將激光L相對于加工對象物1進行聚光的聚光透鏡單元430、構(gòu)成反射型空間光調(diào)制器410的反射面410a和聚光透鏡單元430的入射光瞳面430a處于成像關(guān)系的兩側(cè)遠心光學(xué)系統(tǒng)的一對透鏡422、423。
激光加工裝置200中,具有反射型空間光調(diào)制器410、聚光透鏡單元430及一對透鏡422、423的激光聚光部400可以相對于具有激光振蕩器310的激光輸出部300移動。因此,例如,與使配置于從激光振蕩器310到達聚光透鏡單元430的激光L的光路上的各結(jié)構(gòu)的整體移動的情況相比,可以使成為移動對象的激光聚光部400輕量化,可以使用于使激光聚光部400移動的第二移動機構(gòu)240小型化。而且,反射型空間光調(diào)制器410、聚光透鏡單元430及一對透鏡422、423作為一體移動,可維持彼此的位置關(guān)系,因此,可以將反射型空間光調(diào)制器410的反射面410a上的激光L的像向聚光透鏡單元430的入射光瞳面430a高精度地傳像。因此,根據(jù)激光加工裝置200,可以抑制裝置的大型化,同時使聚光透鏡單元430側(cè)的結(jié)構(gòu)相對于加工對象物1移動。
激光加工裝置200中,激光L從激光輸出部300的射出方向(Z軸方向)與激光聚光部400的移動方向(Z軸方向)一致。由此,即使激光聚光部400相對于激光輸出部300移動,也可以抑制向激光聚光部400入射的激光L的位置改變。
激光加工裝置200中,激光輸出部300還具有使激光L平行化的擴束器350。由此,即使激光聚光部400相對于激光輸出部300移動,也可以抑制向激光聚光部400入射的激光L的直徑改變。此外,即使利用擴束器350未將激光L變?yōu)橥耆钠叫泄猓缂す釲稍微具有擴展角,也可以在反射型空間光調(diào)制器410中使激光L平行化。
激光加工裝置200中,激光聚光部400還具有將從反射型空間光調(diào)制器410經(jīng)由一對透鏡422、423到達聚光透鏡單元430的激光L的光路設(shè)定于內(nèi)部的筐體401,在筐體401中設(shè)有使從激光輸出部300射出的激光L向筐體401內(nèi)入射的光入射部401a。由此,可以恒定地維持從反射型空間光調(diào)制器410經(jīng)由一對透鏡422、423到達聚光透鏡單元430的激光L的光路的狀態(tài),同時使激光聚光部400相對于激光輸出部300移動。
激光加工裝置200中,激光聚光部400還具有以在激光聚光部400的移動方向(Z軸方向)上與光入射部401a相對的方式配置于筐體401內(nèi)的反射鏡402,反射鏡402使從光入射部401a入射于筐體401內(nèi)的激光L向反射型空間光調(diào)制器410反射。由此,可以使從激光輸出部300入射于激光聚光部400的激光L以期望的角度入射于反射型空間光調(diào)制器410。
激光加工裝置200中,支撐臺230以沿著與激光聚光部400的移動方向(Z軸方向)垂直的平面(XY平面)可移動的方式安裝于裝置框架210。由此,不僅可以使激光L的聚光點位于相對于加工對象物1期望的位置,還可以在與垂直于激光聚光部400的移動方向的平面平行的方向上,對加工對象物1掃描激光L。
激光加工裝置200中,將支撐臺230經(jīng)由第一移動機構(gòu)220安裝于裝置框架210上,激光聚光部400經(jīng)由第二移動機構(gòu)240安裝于裝置框架210。由此,可以可靠地實施支撐臺230及激光聚光部400各自的移動。
另外,激光加工裝置200具備:裝置框架210、安裝于裝置框架210且支撐加工對象物1的支撐臺230、相對于裝置框架210可裝卸的激光輸出部300、安裝于裝置框架210的激光聚光部400。激光輸出部300具有:射出激光L的激光振蕩器310、調(diào)整激光L的輸出的λ/2波長板單元330及偏振光板單元340。激光聚光部400具有:調(diào)制并反射激光L的反射型空間光調(diào)制器410、使激光L相對于加工對象物1進行聚光的聚光透鏡單元430、構(gòu)成反射型空間光調(diào)制器410的反射面410a和聚光透鏡單元430的入射光瞳面430a處于成像關(guān)系的兩側(cè)遠心光學(xué)系統(tǒng)的一對透鏡422、423。
激光加工裝置200中,與具有反射型空間光調(diào)制器410、聚光透鏡單元430及一對透鏡422、423的激光聚光部400分體地,具有激光振蕩器310以及λ/2波長板單元330及偏振光板單元340的激光輸出部300相對于裝置框架210可裝卸。因此,在根據(jù)加工對象物1的規(guī)格、加工條件等,適于加工的激光L的波長不同的情況下,可以統(tǒng)一交換射出具有期望波長的激光L的激光振蕩器310、以及具有波長依賴性的λ/2波長板單元330及偏振光板單元340。因此,根據(jù)激光加工裝置200,可以使用激光L的波長相互不同的多個激光振蕩器310。
激光加工裝置200中,激光輸出部300還具有支撐激光振蕩器310以及λ/2波長板單元330及偏振光板單元340且相對于裝置框架210可裝卸的安裝基座301,激光輸出部300經(jīng)由安裝基座301安裝于裝置框架210。由此,可以對裝置框架210容易地裝卸激光輸出部300。
激光加工裝置200中,激光輸出部300還具有用于調(diào)整從激光輸出部300射出的激光L的光軸的反射鏡362、363。由此,例如在對裝置框架210安裝激光輸出部300時,可以調(diào)整向激光聚光部400入射的激光L的光軸的位置及角度。
激光加工裝置200中,λ/2波長板單元330及偏振光板單元340調(diào)整激光L的偏振光方向。由此,例如在對裝置框架210安裝激光輸出部300時,可以調(diào)整向激光聚光部400入射的激光L的偏振光方向、進而調(diào)整從激光聚光部400射出的激光L的偏振光方向。
激光加工裝置200中,λ/2波長板單元330及偏振光板單元340包含λ/2波長板332及偏振光板342。由此,可以將具有波長依賴性的λ/2波長板332及偏振光板342與激光振蕩器310統(tǒng)一交換。
激光加工裝置200中,激光輸出部300還具有調(diào)整激光L的直徑同時將激光L平行化的擴束器350。由此,例如即使在使激光聚光部400相對于激光輸出部300移動的情況下,也可以恒定地維持向激光聚光部400入射的激光L的狀態(tài)。
激光加工裝置200中,反射型空間光調(diào)制器410、聚光透鏡單元430及一對透鏡422、423對應(yīng)500~550nm、1000~1150nm及1300~1400nm的波長帶。由此,可以將射出各波長帶的激光L的激光輸出部300安裝于激光加工裝置200。此外,500~550nm的波長帶的激光L適用于例如相對于由藍寶石構(gòu)成的基板的內(nèi)部吸收型激光加工。1000~1150nm及1300~1400nm的各波長帶的激光L適用于例如相對于由硅構(gòu)成的基板的內(nèi)部吸收型激光加工。
另外,激光加工裝置200具備:支撐加工對象物1的支撐臺230、射出激光L的激光振蕩器310、調(diào)制并反射激光L的反射型空間光調(diào)制器410、使激光L相對于加工對象物1進行聚光的聚光透鏡單元430、構(gòu)成反射型空間光調(diào)制器410的反射面410a和聚光透鏡單元430的入射光瞳面430a處于成像關(guān)系的兩側(cè)遠心光學(xué)系統(tǒng)的一對透鏡422、423。從反射型空間光調(diào)制器410到達聚光透鏡單元430的激光L的光路中、至少通過一對透鏡422、423(即,從反射型空間光調(diào)制器410側(cè)的透鏡422到達聚光透鏡單元430側(cè)的透鏡423)的激光L的光路為一直線。兩側(cè)遠心光學(xué)系統(tǒng)的倍率M滿足0.5<M<1或1<M<2。此外,激光加工裝置200中,兩側(cè)遠心光學(xué)系統(tǒng)的倍率M、透鏡422的第一焦點距離f1及透鏡423的第二焦點距離f2滿足M=f2/f1。
激光加工裝置200中,兩側(cè)遠心光學(xué)系統(tǒng)的倍率M不是1。由此,當(dāng)一對透鏡422、423沿著光軸進行移動時,聚光透鏡單元430側(cè)的共軛點進行移動。具體而言,在倍率M<1(縮小系統(tǒng))的情況下,一對透鏡422、423沿著光軸向聚光透鏡單元430側(cè)移動時,聚光透鏡單元430側(cè)的共軛點向反射型空間光調(diào)制器410的相反側(cè)移動。另一方面,在倍率M>1(放大系統(tǒng))的情況下,一對透鏡422、423沿著光軸向反射型空間光調(diào)制器410側(cè)移動時,聚光透鏡單元430側(cè)的共軛點向反射型空間光調(diào)制器410的相反側(cè)移動。因此,例如在聚光透鏡單元430的安裝位置產(chǎn)生偏離的情況下,可以使聚光透鏡單元430側(cè)的共軛點與聚光透鏡單元430的入射光瞳面430a位置對準(zhǔn)。而且,至少從反射型空間光調(diào)制器410側(cè)的透鏡422到達聚光透鏡單元430側(cè)的透鏡423的激光L的光路為一直線,因此,可以使一對透鏡422、透鏡423沿著光軸容易移動。因此,根據(jù)激光加工裝置200,可以將反射型空間光調(diào)制器410的反射面410a上的激光L的像向聚光透鏡單元430的入射光瞳面430a容易且高精度地傳像。
此外,通過設(shè)為0.5<M<1,可以增大反射型空間光調(diào)制器410的反射面410a上的激光L的有效直徑,并可以以高精細的相位圖案調(diào)制激光L。另一方面,通過設(shè)為1<M<2,可以縮小反射型空間光調(diào)制器410的反射面410a上的激光L的有效直徑,并可以縮小向反射型空間光調(diào)制器410入射的激光L的光軸、和從反射型空間光調(diào)制器410射出的激光L的光軸所成的角度α。抑制激光L相對于反射型空間光調(diào)制器410的入射角及反射角在抑制衍射效率的降低并充分發(fā)揮反射型空間光調(diào)制器410的性能上是非常重要的。
激光加工裝置200中,即使倍率M滿足0.6≦M≦0.95。由此,可以維持在上述的0.5<M<1的情況下實現(xiàn)的效果,同時更可靠地抑制從反射型空間光調(diào)制器410到達聚光透鏡單元430的激光L的光路變長。
激光加工裝置200中,倍率M也可以滿足1.05≦M≦1.7。由此,可以維持在設(shè)為上述的1<M<2的情況下實現(xiàn)的效果,同時更可靠地抑制從反射型空間光調(diào)制器410到達聚光透鏡單元430的激光L的光路變長。
激光加工裝置200中,將一對透鏡422、423保持于支架421,支架421恒定地維持沿著激光L的光軸的方向上的一對透鏡422、423的彼此的位置關(guān)系,并通過支架421的位置調(diào)整實施沿著激光L的光軸的方向(Y軸方向)上的一對透鏡422、423的位置調(diào)整。由此,可以恒定地維持一對透鏡422、423的彼此的位置關(guān)系,同時容易且可靠地實施一對透鏡422、423的位置調(diào)整(進而,共軛點的位置調(diào)整)。
另外,激光加工裝置200具備:支撐加工對象物1的支撐臺230、射出激光L的激光振蕩器310、調(diào)制并反射激光L的反射型空間光調(diào)制器410、使激光L相對于加工對象物1進行聚光的聚光透鏡單元430、構(gòu)成反射型空間光調(diào)制器410的反射面410a和聚光透鏡單元430的入射光瞳面430a處于成像關(guān)系的兩側(cè)遠心光學(xué)系統(tǒng)的一對透鏡422、423、使通過了一對透鏡422、423的激光L向聚光透鏡單元430反射的二向色鏡403。反射型空間光調(diào)制器410將激光L沿著規(guī)定的平面(包含對反射型空間光調(diào)制器410射入射出的激光L的光路的平面、與XY平面平行的平面)并以銳角反射。從反射型空間光調(diào)制器410經(jīng)由一對透鏡422、423到達二向色鏡403的激光L的光路以沿著該平面的方式設(shè)定。從二向色鏡403到達聚光透鏡單元430的激光L的光路以沿著與該平面交叉的方向(Z軸方向)的方式設(shè)定。
激光加工裝置200中,從反射型空間光調(diào)制器410經(jīng)由一對透鏡422、423到達二向色鏡403的激光L的光路以沿著規(guī)定的平面的方式設(shè)定,從二向色鏡403到達聚光透鏡單元430的激光L的光路以沿著與該平面交叉的方向的方式設(shè)定。由此,可以使例如激光L作為P偏振光在反射型空間光調(diào)制器410反射且使激光L作為S偏振光在反射鏡反射。這在將反射型空間光調(diào)制器410的反射面410a上的激光L的像向聚光透鏡單元430的入射光瞳面430a高精度地傳像上是非常重要的。另外,反射型空間光調(diào)制器410將激光L以銳角反射。抑制激光L相對于反射型空間光調(diào)制器410的入射角及反射角在抑制衍射效率的降低且充分發(fā)揮反射型空間光調(diào)制器410的性能上是非常重要的。根據(jù)以上所述,根據(jù)激光加工裝置200,可以將反射型空間光調(diào)制器410的反射面410a上的激光L的像向聚光透鏡單元430的入射光瞳面430a上高精度地傳像。
激光加工裝置200中,從二向色鏡403到達聚光透鏡單元430的激光L的光路以沿著與上述的平面(與XY平面平行的平面)正交的方向的方式設(shè)定,二向色鏡403將激光L以直角反射。由此,可以以直角處理從反射型空間光調(diào)制器410到達聚光透鏡單元430的激光L的光路。
激光加工裝置200中,將通過了一對透鏡422、423的激光L向聚光透鏡單元430反射的反射鏡為二向色鏡403。由此,可以將透射了二向色鏡403的激光L的一部分用于各種用途。
激光加工裝置200中,反射型空間光調(diào)制器410將激光L作為P偏振光進行反射,二向色鏡403將激光L作為S偏振光進行反射。由此,可以將反射型空間光調(diào)制器410的反射面410a上的激光L的像向聚光透鏡單元430的入射光瞳面430a高精度地傳像。
激光加工裝置200還具備配置于從激光振蕩器310到達反射型空間光調(diào)制器410的激光L的光路上,且調(diào)整激光L的偏振光方向的λ/2波長板單元330及偏振光板單元340。由此,反射型空間光調(diào)制器410具備將激光L以銳角反射的功能,而可以調(diào)整激光L的偏振光方向,因此,可以以直角處理從激光振蕩器310到達反射型空間光調(diào)制器410的激光L的光路。
另外,激光加工裝置200具備:支撐加工對象物1的支撐臺230、射出激光L的激光振蕩器310、調(diào)制并反射激光L的反射型空間光調(diào)制器410、使激光L相對于加工對象物1進行聚光的聚光透鏡單元430、構(gòu)成反射型空間光調(diào)制器410的反射面410a和聚光透鏡單元430的入射光瞳面430a處于成像關(guān)系的兩側(cè)遠心光學(xué)系統(tǒng)的一對透鏡422、423、使通過了一對透鏡422、423的激光L向聚光透鏡單元430反射的二向色鏡403、取得加工對象物1的激光入射面的位移數(shù)據(jù)的一方的測距傳感器450。從二向色鏡403到達聚光透鏡單元430的激光L的光路以沿著第一方向(Z軸方向)的方式設(shè)定。從反射型空間光調(diào)制器410經(jīng)由一對透鏡422、423到達二向色鏡403的激光L的光路以沿著與第一方向垂直的第二方向(Y軸方向)的方式設(shè)定。一方的測距傳感器450在與第一方向及第二方向垂直的第三方向(X軸方向)上配置于聚光透鏡單元430的一側(cè)。
激光加工裝置200中,以相對于聚光透鏡單元430,一方的測距傳感器450相對性地先行的方式,對加工對象物1掃描激光L,由此,可以在對該部位照射激光L之前取得加工對象物1的任意部位中的激光入射面的位移數(shù)據(jù)。由此,可以以例如恒定地維持加工對象物1的激光入射面和激光L的聚光點的距離的方式,對加工對象物1掃描激光L。另外,一方的測距傳感器450相對于配置從反射型空間光調(diào)制器410到達聚光透鏡單元430的激光L的光路的平面(與YZ平面平行的平面)配置于一側(cè)。即,相對于在從反射型空間光調(diào)制器410到達聚光透鏡單元430的激光L的光路上配置的各結(jié)構(gòu),高效率地配置一方的測距傳感器450。因此,根據(jù)激光加工裝置200,可以抑制裝置的大型化,同時取得加工對象物1的激光入射面的位移數(shù)據(jù)。
激光加工裝置200中,將通過了一對透鏡422、423的激光L向聚光透鏡單元430反射的反射鏡為二向色鏡403。由此,可以將透射了二向色鏡403的激光L的一部分用于各種用途。
激光加工裝置200中,二向色鏡403將激光L作為S偏振光進行反射。由此,通過沿著第三方向(X軸方向)對加工對象物1掃描激光L,可以使激光L的掃描方向和激光L的偏振光方向相互一致。例如,在沿著預(yù)定切斷線在加工對象物1的內(nèi)部形成改質(zhì)區(qū)域的情況下,通過使激光L的掃描方向和激光L的偏振光方向相互一致,可以高效率地形成改質(zhì)區(qū)域。
激光加工裝置200還具備:至少支撐反射型空間光調(diào)制器410、聚光透鏡單元430、一對透鏡422、423、二向色鏡403及一方的測距傳感器450的筐體401;沿著第一方向(Z軸方向)使筐體401移動的第二移動機構(gòu)240。聚光透鏡單元430及一方的測距傳感器450安裝于第二方向(Y軸方向)上的筐體401的端部401d。第二移動機構(gòu)240安裝于第三方向(X軸方向)上的筐體401的一方的側(cè)面401e。由此,可以抑制裝置的大型化,同時使反射型空間光調(diào)制器410、聚光透鏡單元430、一對透鏡422、423、二向色鏡403及一方的測距傳感器450作為一體進行移動。
激光加工裝置200還具備沿著第一方向(Z軸方向)使聚光透鏡單元430移動的驅(qū)動機構(gòu)440。聚光透鏡單元430經(jīng)由驅(qū)動機構(gòu)440,安裝于第二方向(Y軸方向)上的筐體401的端部401d。由此,例如,可以以恒定地維持加工對象物1的激光入射面和激光L的聚光點的距離的方式,使聚光透鏡單元430移動。
激光加工裝置200中,反射型空間光調(diào)制器410安裝于第二方向(Y軸方向)上的筐體401的端部401c。由此,可以對筐體401高效率地配置各結(jié)構(gòu)。
激光加工裝置200還具備取得加工對象物1的激光入射面的位移數(shù)據(jù)的另一方的測距傳感器450。另一方的測距傳感器450在第三方向(X軸方向)上配置于聚光透鏡單元430的另一側(cè)。由此,以相對于聚光透鏡單元430,一方的測距傳感器450相對性地先行的方式,對加工對象物1掃描激光L時,可以使用一方的測距傳感器450取得激光入射面的位移數(shù)據(jù)。另一方面,以相對于聚光透鏡單元430,另一方的測距傳感器450相對性地先行的方式,對加工對象物1掃描激光L時,可以使用另一方的測距傳感器450取得激光入射面的位移數(shù)據(jù)。另外,一方的測距傳感器450相對于配置從反射型空間光調(diào)制器410到達聚光透鏡單元430的激光L的光路的平面(與YZ平面平行的平面)配置于一側(cè),另一方的測距傳感器450相對于該平面配置于另一側(cè)。由此,可以對配置于從反射型空間光調(diào)制器410到達聚光透鏡單元430的激光L的光路上的各結(jié)構(gòu),高效率地配置一對測距傳感器450。
[變形例]
以上,說明了本實用新型的實施方式,但本實用新型不限定于上述的實施方式。
例如,如圖19及圖20所示,也可以使λ/2波長板單元330和偏振光板單元340一體化。在該情況下,保持λ/2波長板332的支架331以將軸線XL設(shè)為中心線可以旋轉(zhuǎn)的方式,安裝于框架370的一方的端面上。保持偏振光板342及光路修正板343的支架341以將軸線XL作為中心線進行旋轉(zhuǎn)的方式,安裝于框架370的另一方的端面??蚣?70安裝于安裝基座301的主面301a。此外,在支架341設(shè)有吸收由偏振光板342反射的激光L的S偏振光成分的阻尼器344。
另外,也可以在偏振光板單元340設(shè)置偏振光板342以外的偏振光部件。作為一例,也可以使用立方狀的偏振光部件代替偏振光板342及光路修正板343。立方狀的偏振光部件是呈現(xiàn)長方體狀的形狀的部件,且在該部件中相互相對的側(cè)面設(shè)為光入射面及光射出面且在其之間設(shè)置具有偏振光板功能的層的部件。
另外,λ/2波長板332旋轉(zhuǎn)的軸線和偏振光板342旋轉(zhuǎn)的軸線也可以相互不一致。
另外,激光輸出部300具有用于調(diào)整從激光輸出部300射出的激光L的光軸的反射鏡362、363,但只要具有至少1個用于調(diào)整從激光輸出部300射出的激光L的光軸的反射鏡即可。
另外,反射型空間光調(diào)制器410的反射面410a和聚光透鏡單元430的入射光瞳面430a構(gòu)成處于成像關(guān)系的兩側(cè)遠心光學(xué)系統(tǒng)的成像光學(xué)系統(tǒng)不限定于一對透鏡422、423,也可以是包含反射型空間光調(diào)制器410側(cè)的第一透鏡系統(tǒng)(例如,接合透鏡,3個以上的透鏡等)及聚光透鏡單元430側(cè)的第二透鏡系統(tǒng)(例如,接合透鏡,3個以上的透鏡等)的系統(tǒng)等。
另外,激光聚光部400中,將通過了一對透鏡422、423的激光L向聚光透鏡單元430反射的反射鏡為二向色鏡403,但該反射鏡也可以是全反射反射鏡。
另外,聚光透鏡單元430及一對測距傳感器450安裝于Y軸方向上的筐體401的端部401d,但只要比Y軸方向上的筐體401的中心位置更靠端部401d側(cè)地安裝即可。反射型空間光調(diào)制器410安裝于Y軸方向上的筐體401的端部401c,但只要比Y軸方向上的筐體401的中心位置更靠端部401c側(cè)地安裝即可。另外,測距傳感器450也可以在X軸方向上僅配置于聚光透鏡單元430的一側(cè)。
另外,激光聚光部400也可以固定于裝置框架210。在該情況下,支撐臺230也可以以不僅可以沿著X軸方向及Y軸方向移動,而且還可沿著Z軸方向移動的方式,安裝于裝置框架210。
另外,本實用新型的激光加工裝置不限定于在加工對象物1的內(nèi)部形成改質(zhì)區(qū)域的裝置,也可以是實施燒蝕等、其它激光加工的裝置。