JP7368246B2 - レーザ加工装置及びレーザ加工方法 - Google Patents
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Description
図1に示されるように、レーザ加工装置1は、複数の移動機構5,6と、支持部7と、1対のレーザ加工ヘッド10A,10Bと、光源ユニット8と、制御部9と、を備えている。以下、第1方向をX方向、第1方向に垂直な第2方向をY方向、第1方向及び第2方向に垂直な第3方向をZ方向という。本実施形態では、X方向及びY方向は水平方向であり、Z方向は鉛直方向である。
[レーザ加工ヘッドの構成]
[作用及び効果]
[変形例]
(1)所定θ方向のθ位置の測定データ
(2)所定θ方向のθ位置の前、後、もしくは前後の複数のサンプリング位置の測定データの平均値
(3)測定データを対象物100の円周上の凹凸として近似させたグラフ又は式に変換したデータ
(4)ステージ107の凹凸のデータ
Claims (20)
- 対象物にレーザ光を照射することにより、前記対象物の内部に改質領域を形成するレーザ加工装置であって、
前記対象物を支持する支持部と、
前記対象物に集光レンズを介して前記レーザ光を照射する照射部と、
前記レーザ光の集光位置が移動するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させる移動機構と、
前記集光レンズの光軸方向に沿って前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を駆動する駆動部と、
前記対象物における前記レーザ光が入射するレーザ光入射面の変位、及び、前記支持部における前記対象物を支持する支持面の変位の少なくとも何れかに関する測定データを取得する測定データ取得部と、
前記照射部、前記移動機構、及び前記駆動部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記対象物の周縁よりも内側において、前記周縁に沿って前記集光位置が移動するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させ、前記周縁に沿って前記対象物の内部に第1改質領域を形成させる第1処理と、
前記第1処理の後、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させ、前記対象物の内部に第2改質領域を形成させる第2処理と、を実行し、
前記測定データ取得部は、前記第1処理において、前記測定データを前記対象物の位置に関する位置情報に関連付けて取得し、
前記制御部は、前記第2処理において、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入する前又は進入するときに、前記駆動部による前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方の前記光軸方向に沿う位置を、前記第1処理で取得した前記測定データに基づく初期位置へ移動させ、
前記制御部は、
前記第1処理において、前記対象物の周縁に沿う環状ラインに沿って、前記第1改質領域を形成させ、
前記第2処理において、前記環状ラインに交差する直線状ラインに沿って、前記レーザ光入射面から見て前記対象物における周縁から前記第1改質領域までの周縁部分に、前記第2改質領域を形成させ、
前記初期位置は、前記レーザ光入射面における前記環状ラインと前記直線状ラインとの交差位置での変位に関する前記測定データに基づく位置である、レーザ加工装置。 - 前記制御部は、前記第1処理において、前記周縁に沿って前記集光位置が移動するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させながら、前記レーザ光入射面の変位に追従するように前記駆動部により前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を駆動させ、
前記測定データ取得部は、前記第1処理において、前記レーザ光入射面の変位に追従するように前記駆動部により前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を駆動させた場合の当該駆動部の制御信号値を、前記測定データとして前記位置情報に関連付けて記憶し、
前記制御部は、前記第2処理において、
前記第1処理で前記環状ラインと第1直線状ラインとの交差位置の変位に追従させたときの前記制御信号値を読み込み、
前記第1直線状ラインに沿って、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させ、前記周縁部分に前記第2改質領域を形成させると共に、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入する前又は進入するときに、読み込んだ当該制御信号値で前記駆動部を制御し、前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を第1初期位置へ移動させ、
前記第1処理で前記環状ラインと第2直線状ラインとの交差位置の変位に追従させたときの前記制御信号値を読み込み、
前記第2直線状ラインに沿って、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させ、前記周縁部分に前記第2改質領域を形成させると共に、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入する前又は進入するときに、読み込んだ当該制御信号値で前記駆動部を制御し、前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を第2初期位置へ移動させる、請求項1に記載のレーザ加工装置。 - 対象物にレーザ光を照射することにより、前記対象物の内部に改質領域を形成するレーザ加工装置であって、
前記対象物を支持する支持部と、
前記対象物に集光レンズを介して前記レーザ光を照射する照射部と、
前記レーザ光の集光位置が移動するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させる移動機構と、
前記集光レンズの光軸方向に沿って前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を駆動する駆動部と、
前記対象物における前記レーザ光が入射するレーザ光入射面の変位、及び、前記支持部における前記対象物を支持する支持面の変位の少なくとも何れかに関する測定データを取得する測定データ取得部と、
前記照射部、前記移動機構、及び前記駆動部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記対象物の周縁よりも内側において、前記周縁に沿って前記集光位置が移動するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させ、前記周縁に沿って前記対象物の内部に第1改質領域を形成させる第1処理と、
前記第1処理の後、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させ、前記対象物の内部に第2改質領域を形成させる第2処理と、を実行し、
前記測定データ取得部は、前記第1処理において、前記測定データを前記対象物の位置に関する位置情報に関連付けて取得し、
前記制御部は、前記第2処理において、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入する前又は進入するときに、前記駆動部による前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方の前記光軸方向に沿う位置を、前記第1処理で取得した前記測定データに基づく初期位置へ移動させ、
前記制御部は、
前記第1処理において、前記対象物の周縁に沿う環状ラインに沿って、前記第1改質領域を形成させ、
前記第2処理において、前記環状ラインに交差する直線状ラインに沿って、前記レーザ光入射面から見て前記対象物における前記第1改質領域よりも内側の内側部分に、前記第2改質領域を形成させる、レーザ加工装置。 - 前記初期位置は、前記レーザ光入射面における前記環状ラインと前記直線状ラインとの交差位置での変位に関する前記測定データに基づく位置である、請求項3に記載のレーザ加工装置。
- 対象物にレーザ光を照射することにより、前記対象物の内部に改質領域を形成するレーザ加工装置であって、
前記対象物を支持する支持部と、
前記対象物に集光レンズを介して前記レーザ光を照射する照射部と、
前記レーザ光の集光位置が移動するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させる移動機構と、
前記集光レンズの光軸方向に沿って前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を駆動する駆動部と、
前記対象物における前記レーザ光が入射するレーザ光入射面の変位、及び、前記支持部における前記対象物を支持する支持面の変位の少なくとも何れかに関する測定データを取得する測定データ取得部と、
前記照射部、前記移動機構、及び前記駆動部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記対象物の周縁よりも内側において、前記周縁に沿って前記集光位置が移動するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させ、前記周縁に沿って前記対象物の内部に第1改質領域を形成させる第1処理と、
前記第1処理の後、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させ、前記対象物の内部に第2改質領域を形成させる第2処理と、を実行し、
前記測定データ取得部は、前記第1処理において、前記測定データを前記対象物の位置に関する位置情報に関連付けて取得し、
前記制御部は、前記第2処理において、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入する前又は進入するときに、前記駆動部による前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方の前記光軸方向に沿う位置を、前記第1処理で取得した前記測定データに基づく初期位置へ移動させ、
前記制御部は、
前記第1処理において、前記対象物の周縁に沿う環状ラインに沿って、前記第1改質領域を形成させ、
前記第2処理において、前記対象物の内部における仮想面に沿って、前記第2改質領域を形成させる、レーザ加工装置。 - 前記制御部は、前記第2処理において前記レーザ光の照射を開始させる、前記レーザ光入射面におけるθ軸回りのθ位置を、第2処理用照射開始θ位置とし、
前記初期位置は、前記レーザ光入射面における前記環状ラインの前記第2処理用照射開始θ位置での変位に関する前記測定データに基づく位置である、請求項5に記載のレーザ加工装置。 - 前記制御部は、前記第2処理において、前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を前記初期位置へ移動させた後、前記レーザ光入射面から見て前記対象物における周縁から前記第1改質領域までの周縁部分に前記集光位置が位置しているときから、前記駆動部により、前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を前記レーザ光入射面の変位に追従するように駆動させる、請求項1~6の何れか一項に記載のレーザ加工装置。
- 対象物にレーザ光を照射することにより、前記対象物の内部に改質領域を形成するレーザ加工装置であって、
前記対象物を支持する支持部と、
前記対象物に集光レンズを介して前記レーザ光を照射する照射部と、
前記レーザ光の集光位置が移動するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させる移動機構と、
前記集光レンズの光軸方向に沿って前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を駆動する駆動部と、
前記対象物における前記レーザ光が入射するレーザ光入射面の変位、及び、前記支持部における前記対象物を支持する支持面の変位の少なくとも何れかに関する測定データを取得する測定データ取得部と、
前記照射部、前記移動機構、及び前記駆動部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記対象物の周縁よりも内側において、前記周縁に沿って前記集光位置が移動するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させ、前記周縁に沿って前記対象物の内部に第1改質領域を形成させる第1処理と、
前記第1処理の後、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させ、前記対象物の内部に第2改質領域を形成させる第2処理と、を実行し、
前記測定データ取得部は、前記第1処理において、前記測定データを前記対象物の位置に関する位置情報に関連付けて取得し、
前記制御部は、前記第2処理において、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入する前又は進入するときに、前記駆動部による前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方の前記光軸方向に沿う位置を、前記第1処理で取得した前記測定データに基づく初期位置へ移動させ、
前記制御部は、前記第2処理において、前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を前記初期位置へ移動させた後、前記レーザ光入射面から見て前記対象物における周縁から前記第1改質領域までの周縁部分に前記集光位置が位置しているときから、前記駆動部により、前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を前記レーザ光入射面の変位に追従するように駆動させる、レーザ加工装置。 - 前記制御部は、前記第2処理において、前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を前記初期位置へ移動させた後、前記レーザ光入射面から見て前記対象物における周縁から前記第1改質領域までの周縁部分に前記集光位置が位置している間、前記駆動部により、前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を当該初期位置で保持させる、請求項1~6の何れか一項に記載のレーザ加工装置。
- 前記測定データ取得部は、前記対象物に測定光を照射し、前記レーザ光入射面で反射した前記測定光の反射光に関する情報を検出するセンサを有する、請求項1~9の何れか一項に記載のレーザ加工装置。
- 対象物にレーザ光を照射することにより、前記対象物の内部に改質領域を形成するレーザ加工方法であって、
前記対象物の周縁よりも内側において、前記周縁に沿って前記レーザ光の集光位置が移動するように、前記対象物を支持する支持部、及び、前記対象物に集光レンズを介して前記レーザ光を照射する照射部の少なくとも一方を移動し、前記周縁に沿って前記対象物の内部に第1改質領域を形成する第1工程と、
前記第1工程の後、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動し、前記対象物の内部に第2改質領域を形成する第2工程と、を有し、
前記第1工程では、
前記対象物における前記レーザ光が入射するレーザ光入射面の変位、及び、前記支持部における前記対象物を支持する支持面の変位に関する測定データを、前記対象物の位置に関する位置情報に関連付けて取得し、
前記第2工程では、
前記集光位置が前記対象物の外から内に進入する前又は進入するときに、駆動部による前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方の前記集光レンズの光軸方向に沿う位置を、前記第1工程で取得した前記測定データに基づく初期位置へ移動させ、
前記第1工程では、前記対象物の周縁に沿う環状ラインに沿って、前記第1改質領域を形成させ、
前記第2工程では、前記環状ラインに交差する直線状ラインに沿って、前記レーザ光入射面から見て前記対象物における周縁から前記第1改質領域までの周縁部分に、前記第2改質領域を形成させ、
前記初期位置は、前記レーザ光入射面における前記環状ラインと前記直線状ラインとの交差位置での変位に関する前記測定データに基づく位置である、レーザ加工方法。 - 前記第1工程において、前記周縁に沿って前記集光位置が移動するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させながら、前記レーザ光入射面の変位に追従するように前記駆動部により前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を駆動させ、
前記第1工程において、前記レーザ光入射面の変位に追従するように前記駆動部により前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を駆動させた場合の当該駆動部の制御信号値を、前記測定データとして前記位置情報に関連付けて記憶し、
前記第2工程において、
前記第1工程で前記環状ラインと第1直線状ラインとの交差位置の変位に追従させたときの前記制御信号値を読み込み、
前記第1直線状ラインに沿って、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させ、前記周縁部分に前記第2改質領域を形成させると共に、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入する前又は進入するときに、読み込んだ当該制御信号値で前記駆動部を制御し、前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を第1初期位置へ移動させ、
前記第1工程で前記環状ラインと第2直線状ラインとの交差位置の変位に追従させたときの前記制御信号値を読み込み、
前記第2直線状ラインに沿って、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させ、前記周縁部分に前記第2改質領域を形成させると共に、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入する前又は進入するときに、読み込んだ当該制御信号値で前記駆動部を制御し、前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を第2初期位置へ移動させる、請求項11に記載のレーザ加工方法。 - 対象物にレーザ光を照射することにより、前記対象物の内部に改質領域を形成するレーザ加工方法であって、
前記対象物の周縁よりも内側において、前記周縁に沿って前記レーザ光の集光位置が移動するように、前記対象物を支持する支持部、及び、前記対象物に集光レンズを介して前記レーザ光を照射する照射部の少なくとも一方を移動し、前記周縁に沿って前記対象物の内部に第1改質領域を形成する第1工程と、
前記第1工程の後、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動し、前記対象物の内部に第2改質領域を形成する第2工程と、を有し、
前記第1工程では、
前記対象物における前記レーザ光が入射するレーザ光入射面の変位、及び、前記支持部における前記対象物を支持する支持面の変位に関する測定データを、前記対象物の位置に関する位置情報に関連付けて取得し、
前記第2工程では、
前記集光位置が前記対象物の外から内に進入する前又は進入するときに、駆動部による前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方の前記集光レンズの光軸方向に沿う位置を、前記第1工程で取得した前記測定データに基づく初期位置へ移動させ、
前記第1工程では、前記対象物の周縁に沿う環状ラインに沿って、前記第1改質領域を形成し、
前記第2工程では、前記環状ラインに交差する直線状ラインに沿って、前記レーザ光入射面から見て前記対象物における前記第1改質領域よりも内側の内側部分に、前記第2改質領域を形成する、レーザ加工方法。 - 前記初期位置は、前記レーザ光入射面における前記環状ラインと前記直線状ラインとの交差位置での変位に関する前記測定データに基づく位置である、請求項13に記載のレーザ加工方法。
- 対象物にレーザ光を照射することにより、前記対象物の内部に改質領域を形成するレーザ加工方法であって、
前記対象物の周縁よりも内側において、前記周縁に沿って前記レーザ光の集光位置が移動するように、前記対象物を支持する支持部、及び、前記対象物に集光レンズを介して前記レーザ光を照射する照射部の少なくとも一方を移動し、前記周縁に沿って前記対象物の内部に第1改質領域を形成する第1工程と、
前記第1工程の後、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動し、前記対象物の内部に第2改質領域を形成する第2工程と、を有し、
前記第1工程では、
前記対象物における前記レーザ光が入射するレーザ光入射面の変位、及び、前記支持部における前記対象物を支持する支持面の変位に関する測定データを、前記対象物の位置に関する位置情報に関連付けて取得し、
前記第2工程では、
前記集光位置が前記対象物の外から内に進入する前又は進入するときに、駆動部による前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方の前記集光レンズの光軸方向に沿う位置を、前記第1工程で取得した前記測定データに基づく初期位置へ移動させ、
前記第1工程では、前記対象物の周縁に沿う環状ラインに沿って、前記第1改質領域を形成し、
前記第2工程では、前記対象物の内部における仮想面に沿って、前記第2改質領域を形成する、レーザ加工方法。 - 前記第2工程において前記レーザ光の照射を開始させる、前記レーザ光入射面におけるθ軸回りのθ位置を、第2処理用照射開始θ位置とし、
前記初期位置は、前記レーザ光入射面における前記環状ラインの前記第2処理用照射開始θ位置での変位に関する前記測定データに基づく位置である、請求項15に記載のレーザ加工方法。 - 前記第2工程では、前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を前記初期位置へ移動させた後、前記レーザ光入射面から見て前記対象物における周縁から前記第1改質領域までの周縁部分に前記集光位置が位置しているときから、前記駆動部により、前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を前記レーザ光入射面の変位に追従するように駆動させる、請求項12~16の何れか一項に記載のレーザ加工方法。
- 対象物にレーザ光を照射することにより、前記対象物の内部に改質領域を形成するレーザ加工方法であって、
前記対象物の周縁よりも内側において、前記周縁に沿って前記レーザ光の集光位置が移動するように、前記対象物を支持する支持部、及び、前記対象物に集光レンズを介して前記レーザ光を照射する照射部の少なくとも一方を移動し、前記周縁に沿って前記対象物の内部に第1改質領域を形成する第1工程と、
前記第1工程の後、前記集光位置が前記対象物の外から内に進入するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動し、前記対象物の内部に第2改質領域を形成する第2工程と、を有し、
前記第1工程では、
前記対象物における前記レーザ光が入射するレーザ光入射面の変位、及び、前記支持部における前記対象物を支持する支持面の変位に関する測定データを、前記対象物の位置に関する位置情報に関連付けて取得し、
前記第2工程では、
前記集光位置が前記対象物の外から内に進入する前又は進入するときに、駆動部による前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方の前記集光レンズの光軸方向に沿う位置を、前記第1工程で取得した前記測定データに基づく初期位置へ移動させ、
前記第2工程では、前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を前記初期位置へ移動させた後、前記レーザ光入射面から見て前記対象物における周縁から前記第1改質領域までの周縁部分に前記集光位置が位置しているときから、前記駆動部により、前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を前記レーザ光入射面の変位に追従するように駆動させる、レーザ加工方法。 - 前記第2工程において、前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を前記初期位置へ移動させた後、前記レーザ光入射面から見て前記対象物における周縁から前記第1改質領域までの周縁部分に前記集光位置が位置している間、前記駆動部により、前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を当該初期位置で保持させる、請求項11~16の何れか一項に記載のレーザ加工方法。
- 前記第1工程では、前記対象物に測定光を照射し、前記レーザ光入射面で反射した前記測定光の反射光に関する情報をセンサにより検出する、請求項11~19の何れか一項に記載のレーザ加工方法。
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