專利名稱：激光加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如通過在材料表面形成激光的聚光部而使聚光部附近的材料的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化從而進(jìn)行加工的激光加工裝置的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在此種裝置中，使從激光光源射出的激光聚光到載置在臺(tái)上的材料表面，使聚光部附近的微小體積產(chǎn)生基于熱處理的化學(xué)或物理性的變化，從而進(jìn)行加工。為了對(duì)所希望的位置實(shí)施所希望的加工，而將激光的聚光部與材料表面的位置關(guān)系確保成恒定很重要。 然而，材料表面未必平坦，為了使激光的聚光部與材料表面的位置關(guān)系在加工時(shí)發(fā)生適當(dāng)變化，要求一種能追隨該位置關(guān)系變化的聚光控制。例如，在后述的在先技術(shù)文獻(xiàn)中，說明將從激光光源射出的激光分光成兩部分，使一方為加工用激光，并使另一方為測距用激光的結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，基于由測距用激光的反射光生成的電信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，從而進(jìn)行加工用激光的聚光位置的控制。因此，能夠使加工用激光的聚光部追隨激光的聚光部與材料表面的位置關(guān)系的變化而進(jìn)行移動(dòng)。專利文獻(xiàn)I :日本特開平6-190578號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)在先技術(shù)文獻(xiàn)說明的結(jié)構(gòu)，考慮有由于運(yùn)算時(shí)的延遲，而發(fā)生聚光位置控制的延遲或無法進(jìn)行適當(dāng)追隨材料表面的結(jié)構(gòu)等技術(shù)性問題。這在要求高精度且高速度的加工的激光加工裝置的運(yùn)用中，不優(yōu)選。而且，由于將來自單一的激光光源的激光分光成加工用激光和測距用激光，因此在因某種原因而變更材料的加工條件時(shí)，會(huì)對(duì)測距用激光產(chǎn)生影響，從而有可能會(huì)影響運(yùn)算。本發(fā)明例如鑒于上述的問題而作出，其課題在于提供一種使加工用激光的聚光位置適當(dāng)?shù)刈冯S材料表面的結(jié)構(gòu)而能夠?qū)崿F(xiàn)高精度且高速度的加工的激光加工裝置。為了解決上述課題，本發(fā)明的激光加工裝置，通過使激光聚光到加工對(duì)象物上而進(jìn)行加工，其具備第一照射單元，照射用于對(duì)所述加工對(duì)象物進(jìn)行加工的第一激光；第二照射單元，對(duì)所述加工對(duì)象物照射第二激光；第一聚光單元，通過在所述加工對(duì)象物的表面或背面形成所述第一激光的聚光部即第一聚光部而進(jìn)行加工；第二聚光單元，在所述加工對(duì)象物的規(guī)定位置形成所述第二激光的聚光部即第二聚光部；受光單元，接受被所述加工對(duì)象物反射的所述第二激光的反射光；聚焦伺服單元，基于所述受光單元接受的所述第二激光的反射光，而決定所述第二聚光部的位置；控制單元，控制所述第一聚光單元的動(dòng)作， 以在基于所述第二聚光部的位置所決定的位置上形成所述第一聚光部，其中，所述第一聚光單元的數(shù)值孔徑大于所述第二聚光單元的數(shù)值孔徑。


圖I是表示實(shí)施例的激光加工裝置的基本結(jié)構(gòu)的框圖。
圖2是示出表示聚焦錯(cuò)誤信號(hào)的像散差的S字波形的坐標(biāo)圖。圖3是表示像散差與聚光透鏡的數(shù)值孔徑的關(guān)系的坐標(biāo)圖的例子。圖4是表示來自加工對(duì)象物的上表面及下表面的反射光中的像散差的坐標(biāo)圖。圖5是表示加工用聚光透鏡的動(dòng)作所產(chǎn)生的加工用激光的聚光部的移動(dòng)的形態(tài)的圖。圖6是表示使用實(shí)施例的激光加工裝置的激光加工的形態(tài)的圖。圖7是表示激光加工裝置的變形例的基本結(jié)構(gòu)的框圖。圖8是表示激光加工裝置的變形例的基本結(jié)構(gòu)的框圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的激光加工裝置的實(shí)施方式是通過使激光聚光到加工對(duì)象物上而進(jìn)行加工的激光加工裝置，具備第一照射單元，其照射用于對(duì)所述加工對(duì)象物進(jìn)行加工的第一激光；第二照射單元，其對(duì)所述加工對(duì)象物照射第二激光；第一聚光單元，其通過在所述加工對(duì)象物的表面或背面形成所述第一激光的聚光部即第一聚光部而進(jìn)行加工；第二聚光單元，其在所述加工對(duì)象物的規(guī)定位置形成所述第二激光的聚光部即第二聚光部；受光單元， 其接受被所述加工對(duì)象物反射的所述第二激光的反射光；聚焦伺服單元，其基于所述受光單元接受的所述第二激光的反射光，而決定所述第二聚光部的位置；控制單元，其控制所述第一聚光單元的動(dòng)作，以在基于所述第二聚光部的位置所決定的位置上形成所述第一聚光部，其中，所述第一聚光單元的數(shù)值孔徑大于所述第二聚光單元的數(shù)值孔徑。根據(jù)本發(fā)明的激光加工裝置的實(shí)施方式，例如對(duì)于在表面具有膜結(jié)構(gòu)的玻璃基板或不透明的材料等加工對(duì)象物，射出加工用的第一激光、以及使聚焦伺服單元?jiǎng)幼鞯木劢箍刂朴玫牡诙す?，該聚焦伺服單元用于該第一激光的調(diào)焦。第一照射單元是對(duì)加工對(duì)象物照射加工用的第一激光的激光光源。第一聚光單元例如具備能夠沿該第一激光的光軸方向移動(dòng)的聚光透鏡，使第一激光聚光在加工對(duì)象物的表面或背面的規(guī)定位置上，而形成第一聚光部。在此，加工對(duì)象物的表面是指成為第一激光所加工的對(duì)象的加工對(duì)象物的面中的相對(duì)接近作為第一激光光源的第一出射單元的面。另一方面，加工對(duì)象物的背面是指成為第一激光所加工的對(duì)象的加工對(duì)象物的面中的隔著加工對(duì)象物存在于表面的相反側(cè)的面。第一激光在加工該背面時(shí)，從表面入射到加工對(duì)象物內(nèi)部，透過加工對(duì)象物內(nèi)部而在該背面形成第一聚光部。第二照射單元是對(duì)加工對(duì)象物照射與第一激光不同的第二激光的激光光源。需要說明的是，第二激光的波長優(yōu)選與第一激光的波長不同，但也可以相同。第二聚光單元例如具備能夠沿該第二激光的光軸方向移動(dòng)的聚光透鏡，使第二激光聚光在加工對(duì)象物上，而形成第二聚光部。需要說明的是，第二聚光單元可以使第二激光聚光在加工對(duì)象物的表面， 也可以聚光在加工對(duì)象物的內(nèi)部，還可以聚光在除此以外的位置。第一照射單元和第二照射單元優(yōu)選使第一激光與第二激光的光軸平行，且在與光軸正交的面內(nèi)隔開規(guī)定間隔配置。在此，規(guī)定間隔是由第一照射單元照射的第一激光的光束與由第二照射單元照射的第二激光的光束相互不重合的間隔，根據(jù)各激光的光束角度等進(jìn)行設(shè)定。此外，根據(jù)如此配置的第一照射單元和第二照射單元，第一激光和第二激光分別聚光在與各激光的光軸方向正交的面內(nèi)隔開規(guī)定間隔的位置上。
此外，第二激光中的被加工對(duì)象物反射的返回光通過了第二激光所通過的光路后，向受光單元入射。受光單元例如使用像散法，將第二激光是否聚焦在加工對(duì)象物中的所希望的位置向聚焦伺服單元輸入，或在未聚焦時(shí)將表示焦點(diǎn)偏差分的電信號(hào)向聚焦伺服單元輸入。而且，受光單元也可以基于第二激光的返回光，利用刀口(knife-edge)法等其他某種方法來進(jìn)行焦點(diǎn)偏差分的檢測。聚焦伺服單元是用于使第二激光聚焦在加工對(duì)象物上的伺服單元。聚焦伺服單元例如使第二聚光單元移動(dòng)，以校正由從受光單元輸入的電信號(hào)把握的第二激光的焦點(diǎn)偏差分。因此，例如即使在加工對(duì)象物的表面存在凹凸或翹曲等且來自第二照射單元的光路長度發(fā)生變化時(shí)，也能夠高精度且高速地進(jìn)行焦點(diǎn)的再調(diào)整?？刂茊卧鶕?jù)聚焦伺服單元所進(jìn)行的第二激光的焦點(diǎn)位置的移動(dòng)，而使第一激光的焦點(diǎn)位置沿光軸方向移動(dòng)。換言之，控制單元使第一激光的焦點(diǎn)位置與聚焦伺服單元所進(jìn)行的第二激光的焦點(diǎn)位置的移動(dòng)同步地移動(dòng)。例如，控制單元接收電信號(hào)的輸入，并根據(jù)該輸入而使第一聚光單兀沿第一激光的光軸方向移動(dòng)，其中，該電信號(hào)是與聚焦伺服單兀所接收的電信號(hào)同樣的表示第二激光的焦點(diǎn)偏差的電信號(hào)、或表示基于該焦點(diǎn)偏差分的焦點(diǎn)位置的移動(dòng)量等的電信號(hào)。因此，關(guān)于第一激光，也能夠與加工對(duì)象物的表面的凹凸或翹曲一致地，高精度且高速地進(jìn)行焦點(diǎn)的再調(diào)整。其結(jié)果是，能夠進(jìn)行高精度的加工對(duì)象物的激光加工。此外，在激光加工裝置的實(shí)施方式中，第一聚光單元的數(shù)值孔徑設(shè)定成大于第二聚光單元的數(shù)值孔徑。具體而言，這表示通過與使第二激光聚光的聚光透鏡相比具有更大的數(shù)值孔徑的聚光透鏡對(duì)第一激光進(jìn)行聚光。此種結(jié)構(gòu)與減少因裝置的振動(dòng)等干擾對(duì)聚焦伺服系統(tǒng)的影響等聚焦伺服單元的動(dòng)作的穩(wěn)定化相關(guān)聯(lián)。在本發(fā)明的激光加工裝置的實(shí)施方式的一形態(tài)中，所述第二聚光單元的數(shù)值孔徑為基于所述加工對(duì)象物的表面及背面之間的厚度、以及折射率所決定的值以上。如上所述，在激光加工裝置的實(shí)施方式中，通過基于第二激光的從加工對(duì)象物的反射光的聚焦伺服控制，而使加工用的第一激光高精度地聚焦在加工對(duì)象物的表面或背面。此時(shí)，在加工對(duì)象物是相對(duì)于激光具有某種程度的透光性的透明材料的情況下，來自加工對(duì)象物的表面的反射光和透過加工對(duì)象物的來自背面的反射光向用于檢測第二激光的焦點(diǎn)偏差的受光單元入射。在通常的焦點(diǎn)偏差的檢測方法即像散法中，相對(duì)于所述反射光產(chǎn)生像散。此時(shí)，存在基于來自加工對(duì)象物的表面及背面的反射光中的像散的像散差相互干涉的情況。所述像散差作為表示第二激光的焦點(diǎn)偏差的尺度，例如作為向受光單元入射的第二激光的反射光的相位差而出現(xiàn)。當(dāng)來自加工對(duì)象物的表面及背面的反射光中的像散差相互干涉時(shí)，無法根據(jù)在受光單元中接受的第二激光的反射光來檢測適當(dāng)?shù)牡诙す獾慕裹c(diǎn)偏差，從而會(huì)導(dǎo)致聚焦伺服單元的誤動(dòng)作。因此，為了進(jìn)行適當(dāng)?shù)幕诰劢顾欧卧木劢箍刂?，而?yōu)選將第二激光的反射光中的像散差設(shè)定得較小。需要說明的是，來自加工對(duì)象物的表面及背面的像散差相互干涉的情況例如是分別來自加工對(duì)象物的表面及背面的反射光中的像散差相對(duì)于加工對(duì)象物的表面及背面的間隔(即，加工對(duì)象物的表面及背面之間的第二激光的光路長度)，超過規(guī)定的基準(zhǔn)而相對(duì)增大的情況。另一方面，像散差與受光單元中的第二激光的焦點(diǎn)偏差的能夠檢測范圍相關(guān)，通過將其設(shè)定得極小，而能夠使聚焦伺服單元的動(dòng)作范圍變窄。這也有可能會(huì)妨礙聚焦伺服單元進(jìn)行的正確的聚焦控制。本申請發(fā)明人已知像散差根據(jù)第二聚光單元的例子即聚光透鏡的數(shù)值孔徑進(jìn)行變化的情況，在數(shù)值孔徑的規(guī)定的區(qū)域中，數(shù)值孔徑的倒數(shù)與像散差的關(guān)系通過二次函數(shù)而建立關(guān)聯(lián)。因此，為了使聚焦伺服單元適當(dāng)?shù)貏?dòng)作，而優(yōu)選相對(duì)于加工對(duì)象物的表面及背面之間的第二激光的光路長度，將第二聚光單元的數(shù)值孔徑設(shè)定在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。需要說明的是，加工對(duì)象物的表面及背面之間的光路長度根據(jù)加工對(duì)象物的表面及背面之間的厚度和折射率來決定。為了使來自加工對(duì)象物的表面及背面的像散差相互不干涉而使聚焦伺服單元適當(dāng)?shù)貏?dòng)作，優(yōu)選將來自加工對(duì)象物的表面及背面的像散差隔開規(guī)定間隔。例如，加工對(duì)象物的表面及背面的相互的間隔優(yōu)選相對(duì)于像散差為至少一倍以上。在該條件下，導(dǎo)出了像散差的大小是加工對(duì)象物的厚度除以折射率得到的商的一半以下的條件。相對(duì)于如此建立了條件的像散差，而決定具有二次函數(shù)的關(guān)聯(lián)的第二聚光單元的數(shù)值孔徑的容許條件。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，即使對(duì)于具有相對(duì)于第二激光的透光性的加工對(duì)象物，也能夠適當(dāng)?shù)厥咕劢顾欧卧獎(jiǎng)幼?，從而能夠?qū)嵤┻m當(dāng)?shù)木劢箍刂啤Ｈ缟纤?，根?jù)加工對(duì)象物的厚度而使第二聚光單元的適當(dāng)?shù)臄?shù)值孔徑進(jìn)行變化。在以硬質(zhì)玻璃或硅基板等為加工對(duì)象物的通常的激光加工中，作為加工對(duì)象物的厚度， 多采用O. 5毫米左右的厚度。在此種情況下，例如也可以將所述第二聚光單元的數(shù)值孔徑設(shè)定成O. I以上。通過使用此種設(shè)定，能夠?qū)τ谧鳛橥ǔ５募す饧庸さ募庸?duì)象物的O. 5毫米厚的硬質(zhì)玻璃或硅基板，進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸ぁＴ诒景l(fā)明的激光加工裝置的實(shí)施方式的其他形態(tài)中，所述第一聚光單元在基于所述加工對(duì)象物的表面或背面中的所述第二聚光部的位置所決定的位置上形成所述第一聚光部。根據(jù)該形態(tài)，第一聚光單兀成為能夠使第一激光的第一聚光部在加工對(duì)象物的表面及背面之間移動(dòng)的結(jié)構(gòu)。例如，第一聚光單元具備對(duì)第一激光進(jìn)行聚光的聚光透鏡和使該聚光透鏡沿第一激光的光軸方向移動(dòng)的致動(dòng)器。在該結(jié)構(gòu)中，致動(dòng)器通過使聚光透鏡沿第一激光的光軸方向移動(dòng)根據(jù)加工對(duì)象物的厚度所決定的規(guī)定的移動(dòng)量，而進(jìn)行第一聚光部的移動(dòng)。更具體而言，該規(guī)定的移動(dòng)量相當(dāng)于根據(jù)加工對(duì)象物的厚度和折射率而決定的、 第一激光的光軸方向上的表面及背面之間的光學(xué)距離。通過如此構(gòu)成，對(duì)于各種加工對(duì)象物,能夠適當(dāng)?shù)厥辜庸び玫牡谝患す饩酃獾阶鳛榧庸さ膶?duì)象的表面或背面。在本發(fā)明的激光加工裝置的實(shí)施方式的其他方式中，還具備移動(dòng)單元，當(dāng)所述第一及第二照射單元照射激光時(shí)，該移動(dòng)單元使所述第一激光與所述加工對(duì)象物相對(duì)移動(dòng)。移動(dòng)單元例如是使固定有加工對(duì)象物的臺(tái)能夠在與第一激光的光軸方向正交的面內(nèi)移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)的致動(dòng)器等。在第一激光及第二激光的照射中，移動(dòng)單元通過使臺(tái)移動(dòng)，而使加工對(duì)象物相對(duì)于第一激光進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)。此時(shí)，通過斷續(xù)或連續(xù)地照射的第一激光，而在加工對(duì)象物的表面或背面上沿著加工對(duì)象物的移動(dòng)斷續(xù)或連續(xù)地形成改性區(qū)域。因此， 能夠?qū)庸?duì)象物的表面及背面的所希望的位置實(shí)施加工。
另外，作為其他形態(tài)，移動(dòng)單元也可以是使照射第一激光的第一照射單元移動(dòng)的致動(dòng)器等。在第一激光及第二激光的照射中，該致動(dòng)器例如通過使第一照射單元的例子即激光光源在與第一激光的光軸方向正交的面內(nèi)移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)，而使加工對(duì)象物和第一激光相對(duì)移動(dòng)。即使采用此種結(jié)構(gòu)，也能夠取得與上述的效果等同的效果。作為移動(dòng)單元的另一形態(tài)，也可以采用使第一聚光單元移動(dòng)的致動(dòng)器，該第一聚光單元使第一激光聚光到加工對(duì)象物上。根據(jù)上述致動(dòng)器，通過使第一聚光單元移動(dòng)，而能夠變更第一激光的光路使其相對(duì)于加工對(duì)象物進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)，從而能夠取得與上述的效果同樣的效果。需要說明的是，第一照射單元也可以使用將多個(gè)致動(dòng)器組合而成的移動(dòng)單元，該致動(dòng)器使第一聚光單元或固定有加工對(duì)象物的臺(tái)等移動(dòng)。而且，并不局限于上述的結(jié)構(gòu)，對(duì)于能夠利用其他的機(jī)械、光學(xué)等的某種單元實(shí)現(xiàn)第一激光與加工對(duì)象物的相對(duì)移動(dòng)的結(jié)構(gòu)也可以同樣地采用。本發(fā)明的激光加工裝置的實(shí)施方式的其他形態(tài)中，所述第二聚光單元在所述加工對(duì)象物中的、所述第二激光的光軸方向上的從所述加工對(duì)象物的表面隔開了規(guī)定距離的規(guī)定位置上形成所述第二聚光部。根據(jù)該形態(tài)，相對(duì)于透明材料等相對(duì)于第二激光具有透光性的加工對(duì)象物，第二激光不是聚光在表面而是聚光在沿深度方向隔開了規(guī)定距離的位置上。此時(shí)，形成在加工對(duì)象物的表面上的第二聚光點(diǎn)中的第二激光的光束斑的尺寸大于使第二激光聚光在加工對(duì)象物的表面上的情況。如此加工對(duì)象物的表面上的光束斑的尺寸相對(duì)大時(shí)，加工對(duì)象物的表面的傷痕或結(jié)構(gòu)物等的微小的凹凸引起的第二激光的聚焦偏差的影響相對(duì)下降。因此，能夠抑制所述微小的凹凸對(duì)聚焦伺服單元的動(dòng)作的影響。需要說明的是，在該形態(tài)中形成的第二聚光部的位置的范圍表示能夠適當(dāng)?shù)貙?shí)施上述的聚焦控制，并且能夠盡可能地排除加工對(duì)象物表面的凹凸對(duì)聚焦控制的影響。而且， 在聚焦控制中，實(shí)施基于伺服的位置調(diào)整，以使第二聚光部位于從此種范圍內(nèi)適當(dāng)決定的規(guī)定位置。如以上說明所述，本發(fā)明的激光加工裝置的實(shí)施方式具備第一照射單元、第二照射單元、第一聚光單元、第二聚光單元、受光單元、聚焦伺服單元、控制單元。因此，能夠抑制形成在加工對(duì)象物的表面上的凹凸結(jié)構(gòu)等的影響，而適當(dāng)?shù)厥辜庸び玫牡谝患す饩劢乖诩庸?duì)象物的表面或背面。
實(shí)施例以下，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。(I)激光加工裝置的結(jié)構(gòu)激光加工裝置I對(duì)例如具有膜結(jié)構(gòu)的玻璃基板或不透明的材料等加工對(duì)象物50， 射出加工用激光LI及聚焦控制用激光L2，該激光L2使該激光LI的調(diào)焦用的聚焦伺服系統(tǒng)動(dòng)作。參照圖1，對(duì)本發(fā)明的激光加工裝置的具體例子即激光加工裝置I的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖I是表示激光加工裝置I的整體結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖I所示，激光加工裝置I具備控制部11、臺(tái)12、主要與聚焦伺服控制用的激光 L2的出射相關(guān)的聚焦控制用光學(xué)系統(tǒng)2及主要與加工用激光LI的出射相關(guān)的加工用光學(xué)系統(tǒng)3這兩個(gè)光學(xué)系統(tǒng)?？刂撇?1是運(yùn)算裝置，通過對(duì)激光加工裝置I的各部供給控制信號(hào)而控制動(dòng)作。 控制部11還具備作為存儲(chǔ)動(dòng)作程序的存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元，根據(jù)來自各部的電信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，并將基于運(yùn)算結(jié)果的控制信號(hào)向各部供給。臺(tái)12是固定并載置加工對(duì)象物50的部件。臺(tái)12由臺(tái)致動(dòng)器12a支承。臺(tái)致動(dòng)器12a具備根據(jù)由控制部11供給的控制信號(hào)而進(jìn)行電流的供給的驅(qū)動(dòng)放大器，且具備根據(jù)來自該驅(qū)動(dòng)放大器的電流的供給而使臺(tái)12移動(dòng)的致動(dòng)器等。臺(tái)致動(dòng)器12a典型地使臺(tái)12 在與加工用激光LI及激光L2的各自的光軸正交的面內(nèi)(B卩，圖I中的XY面內(nèi))移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)。在此種臺(tái)12的移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)的作用下，載置在臺(tái)12上的加工對(duì)象物50相對(duì)于激光LI 的聚光部Fl進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)。在激光加工裝置I中，在使激光LI聚光在加工對(duì)象物50的表面上的狀態(tài)下，通過使臺(tái)12移動(dòng)，而使加工用激光LI例如以直線狀掃描，從而在加工對(duì)象物50的表面的所希望的區(qū)域上形成改性區(qū)域。對(duì)聚焦控制用光學(xué)系統(tǒng)2的各部分的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。聚焦控制用光學(xué)系統(tǒng)2具備聚焦用光源21、分光器22、1/4波長板23、聚焦用聚光透鏡24、柱面透鏡25、4分割H) (Photo Detector :受光元件)26、運(yùn)算部27。聚焦用光源21是本發(fā)明的第二出射單元的一例，例如具備用于產(chǎn)生激光的激光二極管和用于對(duì)產(chǎn)生的激光施加高頻疊加脈沖的施加單元，并射出聚焦控制用激光L2。激光L2是本發(fā)明的第二激光的一例，例如是被施加了高頻疊加的波長680nm左右的激光等。 從聚焦用光源21射出的激光L2透過分光器22、1/4波長板23,向聚焦用聚光透鏡24入射。分光器22配置在激光L2的光路上，使入射的激光L2向聚焦用聚光透鏡24方向射出，并使經(jīng)由聚焦用聚光透鏡24入射的激光L2的返回光L3反射而向柱面透鏡25方向射出。1/4波長板23是配置在通過分光器22的激光L2的光路上的、具有與激光L2的波長相應(yīng)的折射率的水晶板等。1/4波長板23使通過的激光L2產(chǎn)生相位差，將直線偏振光轉(zhuǎn)換成圓偏振光或橢圓偏振光。聚焦用聚光透鏡24是使激光L2聚光在載置于臺(tái)12上的加工對(duì)象物50的上方表面SI (圖I中的Z軸上方的表面，以后，簡稱為“上表面SI”進(jìn)行說明。而且，對(duì)于Z軸下方的表面，簡稱為“下表面S2”進(jìn)行說明)上，而形成聚光部F2的透鏡。聚焦用聚光透鏡24 由聚焦用透鏡體24a支承。聚焦用聚光透鏡24的數(shù)值孔徑如后所述基于加工對(duì)象物50的 Z方向厚度來決定。而且，聚焦用聚光透鏡24的數(shù)值孔徑優(yōu)選考慮到來自加工對(duì)象物50的下表面S2的激光L2的反射光產(chǎn)生的影響進(jìn)行決定。例如，聚焦用聚光透鏡24的數(shù)值孔徑設(shè)定成大于O. I。聚焦用透鏡體24a具備對(duì)聚焦用聚光透鏡24進(jìn)行支承的支承部件；使聚焦用聚光透鏡24與支承部件一起沿激光L2的光軸方向(即，圖I的Z方向)移動(dòng)的移動(dòng)部件。移動(dòng)部件是能夠利用推力使聚焦用聚光透鏡24移動(dòng)的音圈等致動(dòng)器，該推力是與例如從運(yùn)算部27供給的焦點(diǎn)偏差及聚焦錯(cuò)誤信號(hào)FE電壓相應(yīng)的推力。聚焦用透鏡體24a通過使聚焦用聚光透鏡24沿Z方向移動(dòng)，而使激光L2的焦點(diǎn)位置沿Z方向移動(dòng)。另外，在聚焦用聚光透鏡24及聚焦用透鏡體24a上附設(shè)有用于檢測聚焦用聚光透鏡24的位置(典型的是激光L2的光軸方向上的位置)的線性標(biāo)尺24b。線性標(biāo)尺24b是能夠通過光學(xué)的、磁性的或其他某種單元，檢測在聚焦用透鏡體24a的作用下進(jìn)行移動(dòng)的聚焦用聚光透鏡24的位置的裝置。線性標(biāo)尺24b將檢測到的聚焦用聚光透鏡24的位置數(shù)據(jù)向運(yùn)算部27輸出。在加工對(duì)象物50的上表面SI上，形成聚光部F2的激光L2的一部分發(fā)生反射。而且，在加工對(duì)象物50的下表面S2上，透過加工對(duì)象物50的激光L2的一部分發(fā)生反射。這些反射光作為返回光L3向Z軸上方射出。返回光L3經(jīng)由聚焦用聚光透鏡24、1/4反射板 23向分光器22入射，在分光器22中反射，經(jīng)由柱面透鏡25向4分割TO26入射。柱面透鏡25是本實(shí)施例的受光單元的結(jié)構(gòu)要素的一例，且是半圓筒形狀的透鏡。 柱面透鏡25通過改變通過的返回光L3的光斑形狀，而附加像散。具體而言，透過柱面透鏡 25的返回光L3在與返回光L3的光軸方向(例如圖I的Y方向)正交的第一方向(例如圖 I的X方向)和與光軸方向及該第一方向正交的第二方向(例如圖I的Z方向)上具有不同的聚光特性。4分割TO26是本實(shí)施例的受光單元的結(jié)構(gòu)要素的一例，配置在激光L2聚焦于加工對(duì)象物50的上表面SI時(shí)的返回光L3的焦點(diǎn)位置上。4分割TO26具備接受返回光L3，并輸出與光量相應(yīng)的電壓的四個(gè)受光元件；測定由各受光元件供給的電壓并進(jìn)行運(yùn)算的運(yùn)算部。返回光L3通過柱面透鏡25產(chǎn)生的聚光特性的變化，而在焦點(diǎn)位置上，在4分割 PD26中形成圓形的光束斑，在焦點(diǎn)位置偏離的情況下，形成以第一方向或第二方向的任一方向?yàn)殚L軸的橢圓形的光束斑。4分割TO26生成聚焦錯(cuò)誤信號(hào)FE，向運(yùn)算部27輸入，例如設(shè)四個(gè)受光元件沿順時(shí)針為A、B、C、D時(shí)，該聚焦錯(cuò)誤信號(hào)FE具有由受光元件A及C輸出的電壓的和與由受光元件B及D輸出的電壓的和的差分所對(duì)應(yīng)的電壓。激光L2在加工對(duì)象物50的上表面SI上適當(dāng)?shù)鼐劢箷r(shí)(即，聚光部F2是激光L2 的焦點(diǎn)時(shí))，經(jīng)由柱面透鏡25向4分割TO26入射的返回光的光斑形狀為圓形。這種情況下，由受光元件A及C輸出的電壓的和與由受光元件B及D輸出的電壓的和相等，聚焦錯(cuò)誤信號(hào)FE的電壓成為“O”。另一方面，當(dāng)焦點(diǎn)偏向Z軸的任一方向時(shí)，向4分割TO26入射的返回光的光斑形狀成為橢圓形。這種情況下，根據(jù)焦點(diǎn)偏移的方向，由受光元件A及C輸出的電壓的和與由受光兀件B及D輸出的電壓的和中的某一方大于另一方，而聚焦錯(cuò)誤信號(hào)FE的電壓成為“O >，，或“O <，，。4分割TO26與H)致動(dòng)器26a連接，通過H)致動(dòng)器26a的動(dòng)作而能夠在返回光L3 的光軸方向的規(guī)定范圍內(nèi)移動(dòng)。H)致動(dòng)器26a具有供給驅(qū)動(dòng)電流的驅(qū)動(dòng)放大器，并根據(jù)該驅(qū)動(dòng)電流，使4分割TO26移動(dòng)，該驅(qū)動(dòng)電流例如是與控制部11所供給的表示Z軸目標(biāo)值的控制信號(hào)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電流。運(yùn)算部27基于由4分割TO26供給的聚焦錯(cuò)誤信號(hào)FE，來檢測聚光部F2的焦點(diǎn)是否偏移，或在偏移時(shí)檢測該偏移量。運(yùn)算部27將包含檢測到的焦點(diǎn)偏移量在內(nèi)的控制信號(hào)向聚焦用透鏡體24a及加工用透鏡體33a供給。對(duì)激光加工裝置I的加工用光學(xué)系統(tǒng)3的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。加工用光學(xué)系統(tǒng)3具備射出加工用激光LI的加工用光源31、發(fā)散透鏡32、加工用聚光透鏡33。加工用光源31是本發(fā)明的第一出射單元的一例，分別具備未圖示的激光產(chǎn)生部、集聚元件、相位調(diào)制器及共振器等，并將激光LI向發(fā)散透鏡32方向射出。激光LI是本發(fā)明的第一激光的一例，例如是紫外線激光等。發(fā)散透鏡32是調(diào)整入射的激光LI的光束角度，并使其向加工用聚光透鏡33方向射出的透鏡。發(fā)散透鏡32由D透鏡體32a支承。D透鏡體32a具備對(duì)發(fā)散透鏡32進(jìn)行支承的支承部件；根據(jù)從控制部11供給的控制信號(hào)，使發(fā)散透鏡32與支承部件一起沿激光 LI的光軸方向(即，圖I的Z方向)移動(dòng)的移動(dòng)部件。移動(dòng)部件例如是根據(jù)控制信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的音圈等致動(dòng)器。D透鏡體32a通過使發(fā)散透鏡32沿Z方向移動(dòng)，而將激光LI的光束角度變更成任意的角度，從而使通過加工用聚光透鏡33聚光的激光LI的焦點(diǎn)位置沿Z方向移動(dòng)。D透鏡體32a根據(jù)來自控制部11的控制信號(hào)，以使向加工用聚光透鏡33入射的激光LI成為平行光的方式設(shè)定發(fā)散透鏡32的位置。加工用聚光透鏡33是使激光LI聚光在載置于臺(tái)12上的加工對(duì)象物50的上表面 SI或下表面S2上，而形成聚光部Fl的透鏡。加工用聚光透鏡33由加工用透鏡體33a支承。而且，加工用聚光透鏡33的數(shù)值孔徑設(shè)定為至少大于聚焦用聚光透鏡24的數(shù)值孔徑。加工用透鏡體33a具備對(duì)加工用聚光透鏡33進(jìn)行支承的支承部件；使加工用聚光透鏡33與支承部件一起沿激光LI的光軸方向(即，圖I的Z方向)移動(dòng)的移動(dòng)部件。移動(dòng)部件是能夠利用推力使加工用聚光透鏡33移動(dòng)的音圈等致動(dòng)器，該推力是與例如從運(yùn)算部27供給的焦點(diǎn)偏差及聚焦錯(cuò)誤信號(hào)FE電壓相應(yīng)的推力。加工用透鏡體33a通過使加工用聚光透鏡33沿Z方向移動(dòng)，而使激光LI的焦點(diǎn)位置沿Z方向移動(dòng)。具體而言，加工用透鏡體33a接受與聚焦用透鏡體24a所接受的控制信號(hào)同樣的控制信號(hào)，使加工用聚光透鏡33沿Z方向同樣地移動(dòng)聚焦用透鏡體24a所產(chǎn)生的聚焦用聚光透鏡24的移動(dòng)量，從而適當(dāng)?shù)厥辜す釲I聚焦在加工對(duì)象物50的上表面SI或下表面S2上。另外，在加工用聚光透鏡33及加工用透鏡體33a上附設(shè)有用于檢測加工用聚光透鏡33的位置(典型的是激光L2的光軸方向上的位置)的線性標(biāo)尺33b。線性標(biāo)尺33b是能夠通過光學(xué)的、磁性的或其他某種單元，檢測在加工用透鏡體33a的作用下進(jìn)行移動(dòng)的加工用聚光透鏡33的位置的裝置。線性標(biāo)尺33b將檢測到的加工用聚光透鏡33的位置數(shù)據(jù)向運(yùn)算部27輸出。加工用光學(xué)系統(tǒng)3為了在XY平面內(nèi)相對(duì)于聚光部F2離開了規(guī)定間隔的位置上形成聚光部Fl，而設(shè)定相對(duì)于聚焦用光學(xué)系統(tǒng)2的位置關(guān)系。需要說明的是，為了在加工對(duì)象物50的上表面SI或下表面S2上適當(dāng)?shù)匦纬筛男詤^(qū)域，還可以在激光LI的光路中配置用于調(diào)整激光輸出、光軸及激光形狀等的各種結(jié)構(gòu)。在激光加工裝置I中，聚焦用激光透鏡24與加工用聚光透鏡33的位置關(guān)系保持為恒定。例如，運(yùn)算部27將從線性標(biāo)尺33b輸入的加工用聚光透鏡33的位置的變化通知給聚焦用透鏡體24a，指示聚焦用聚光透鏡24與加工用聚光透鏡33同步移動(dòng)。而且，運(yùn)算部27將從線性標(biāo)尺24b輸入的聚焦用聚光透鏡24的位置變化通知給加工用透鏡體33a，指示加工用聚光透鏡33與聚焦用聚光透鏡24同步移動(dòng)。在激光加工裝置I中，對(duì)向4分割TO26入射的返回光L3給予柱面透鏡25產(chǎn)生的像散。運(yùn)算部27能夠根據(jù)基于該像散的像散差，將聚焦錯(cuò)誤信號(hào)產(chǎn)生范圍設(shè)定成所希望的值。像散差是與在柱面透鏡25中產(chǎn)生了像散的返回光L3的光軸正交、且彼此正交的兩方向(例如，向4分割TO26入射的橢圓形的光束斑的長軸及短軸方向)各自的光束腰位置的光軸方向上的差。圖2是表示與返回光L3相應(yīng)的時(shí)間序列的聚焦錯(cuò)誤信號(hào)FE的電壓的S字波形的坐標(biāo)圖。聚焦錯(cuò)誤信號(hào)產(chǎn)生范圍例如是在4分割TO26中能夠檢測的焦點(diǎn)偏差的范圍，由橫軸上的S字波形的端部間的距離表示。而且，像散差由S字波形中的橫軸上的聚焦錯(cuò)誤信號(hào)FE電壓的峰值間距離表示。通過增大柱面透鏡25產(chǎn)生的像散(甚至像散差)的量或減小聚焦用聚光透鏡24 的數(shù)值孔徑，而增大像散差，從而增大聚焦錯(cuò)誤信號(hào)產(chǎn)生范圍。此時(shí)的像散差和聚焦用聚光透鏡24的數(shù)值孔徑NA的倒數(shù)例如在O. 05 ^ NA ^ O. 35的區(qū)域中，如圖3所示，以二次函數(shù)建立關(guān)聯(lián)。激光L2中的在加工對(duì)象物50的上表面SI上反射的反射光分量和在下表面S2上反射的反射光分量作為返回光L3向4分割TO26入射。運(yùn)算部27優(yōu)選根據(jù)聚焦錯(cuò)誤信號(hào) FE來運(yùn)算焦點(diǎn)偏移量，該聚焦錯(cuò)誤信號(hào)FE基于向4分割TO26入射的返回光L3中的來自加工對(duì)象物50的上表面SI的反射光分量。因此，優(yōu)選能夠適當(dāng)?shù)貙?duì)返回光L3中的在加工對(duì)象物50的上表面SI上反射的反射光分量和在下表面S2上反射的反射光分量進(jìn)行區(qū)別。例如，關(guān)于圖2所示的聚焦錯(cuò)誤信號(hào)FE，向4分割TO26入射的在加工對(duì)象物50的上表面SI上反射的反射光分量與在下表面S2上反射的反射光分量的關(guān)系成為圖4的坐標(biāo)圖所示的形態(tài)。如圖4所示，由于通過了柱面透鏡25的影響，而分別對(duì)返回光L3中的、在加工對(duì)象物50的上表面SI上反射的反射光分量和在下表面S2上反射的反射光分量附加同樣的像散差。如圖4所示，基于來自加工對(duì)象物50的上表面SI的反射光分量的S字波形和基于來自下表面S2的反射光分量的S字波形相互隔開加工對(duì)象物50的上表面SI及下表面 S2間的光路長度(即，由加工對(duì)象物50的Z方向厚度T和折射率N所決定的上表面SI與下表面S2的間隔)。此時(shí)，當(dāng)來自上表面SI的反射光分量的像散差與來自下表面S2的反射光分量的像散差重合時(shí)，可能不輸出與加工對(duì)象物50的上表面SI上的激光L2的焦點(diǎn)偏差相應(yīng)的適當(dāng)?shù)木劢瑰e(cuò)誤信號(hào)FE，而無法進(jìn)行正確的聚焦動(dòng)作。因此，來自上表面SI的反射光分量的像散差與來自下表面S2的反射光成分的像散差優(yōu)選隔著規(guī)定的余量分離。根據(jù)本發(fā)明人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，為了穩(wěn)定的聚焦控制，優(yōu)選使該余量至少為像散差的一倍以上。需要說明的是，在聚焦用聚光透鏡24的數(shù)值孔徑低的區(qū)域中，在上表面SI上反射的反射光分量與在下表面S2上反射的反射光分量的各自的像散差寬度大致相同。鑒于上述的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的聚焦控制，在本實(shí)施例中，優(yōu)選，像散差設(shè)定成加工對(duì)象物50的上表面SI及下表面S2間的光路長度的一半以下。換言之，像散差設(shè)定成根據(jù)加工對(duì)象物50的厚度T和折射率N所決定的上表面SI與下表面S2的間隔T/N 的一半以下。如上所述，像散差與聚焦用聚光透鏡24的數(shù)值孔徑NA的倒數(shù)具有二次函數(shù)的關(guān)系。因此，聚焦用聚光透鏡24的數(shù)值孔徑NA優(yōu)選根據(jù)加工對(duì)象物50的Z方向厚度T及折射率N決定。例如，以厚度T = -O. 5毫米、折射率N = I. 5的玻璃為加工對(duì)象物50時(shí)，像散差成為O. 18毫米，通過設(shè)定成使聚焦用聚光透鏡24的數(shù)值孔徑NAS O. I，而能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的聚焦控制。
加工用光學(xué)系統(tǒng)3的加工用透鏡體33a通過使加工用聚光透鏡33與聚焦控制用光學(xué)系統(tǒng)2中的聚焦用聚光透鏡24的聚焦動(dòng)作同步進(jìn)行動(dòng)作，而使激光LI聚焦在加工對(duì)象物50的上表面SI或下表面S2上。由此，也能夠?qū)す釲I適用與在聚焦控制用光學(xué)系統(tǒng) 2中實(shí)施的穩(wěn)定的聚焦控制等同的穩(wěn)定的聚焦控制，從而能夠高精度地使聚光部Fl聚焦在加工對(duì)象物50的上表面SI或下表面S2上。需要說明的是，在聚焦控制用光學(xué)系統(tǒng)2中， 實(shí)施根據(jù)激光L2的聚光部F2的焦點(diǎn)偏差而控制使聚焦用聚光透鏡24動(dòng)作的推力(甚至加速度)的伺服控制。因此，即使由于加工對(duì)象物50的上表面SI上的凹凸結(jié)構(gòu)等而使激光L2的聚焦位置變化的情況下，也能夠比較高速地對(duì)該變化進(jìn)行響應(yīng)。因此，不會(huì)使用于加工對(duì)象物50的激光加工的加工速度下降，而能夠進(jìn)行迅速且正確的加工。在激光加工裝置I的加工用光學(xué)系統(tǒng)3中，通過加工用透鏡體33a的動(dòng)作等，能夠在加工對(duì)象物50的上表面SI及下表面S2之間切換激光LI的聚光部Fl。此時(shí)，加工用透鏡體33a使加工用聚光透鏡33沿Z方向移動(dòng)，以使激光LI的焦點(diǎn)位置移動(dòng)加工對(duì)象物50的上表面SI及下表面S2的間隔的量，即移動(dòng)與加工對(duì)象物50的Z 方向厚度T和折射率N相應(yīng)的光路長度的量。關(guān)于所述移動(dòng)的形態(tài)，如圖5的不意圖所不。加工用透鏡體33a在使激光LI的焦點(diǎn)位置從加工對(duì)象物50的上表面SI移動(dòng)到下表面S2時(shí)，會(huì)使得加工用聚光透鏡33沿加工對(duì)象物50方向移動(dòng)上表面SI及下表面S2 的間隔T/N的量。通過所述移動(dòng)，激光LI的焦點(diǎn)位置從加工對(duì)象物50的上表面SI移動(dòng)到下表面S2。另外，在焦點(diǎn)位置向加工對(duì)象物50的下表面S2移動(dòng)的狀態(tài)下，追隨上述的聚焦控制用光學(xué)系統(tǒng)2所進(jìn)行的聚焦控制，加工用透鏡體33a使加工用聚光透鏡33移動(dòng)，從而能夠適當(dāng)?shù)厥辜す釲I的聚光部Fl聚焦在加工對(duì)象物50的下表面S2上。在本實(shí)施例的激光加工裝置I中，激光LI在加工對(duì)象物50的上表面SI或下表面 S2上的聚光部Fl附近的10立方微米程度的微小體積上產(chǎn)生因氣化等引起的改性。因此， 優(yōu)選加工用聚光透鏡33的數(shù)值孔徑如上所述大于聚焦用聚光透鏡24的數(shù)值孔徑，且根據(jù)與發(fā)生改性的體積相應(yīng)的聚光部Fl的尺寸進(jìn)行決定。優(yōu)選，將在焦點(diǎn)位置形成的聚光部Fl 的尺寸調(diào)整成I平方微米程度。由于激光LI通過加工用聚光透鏡33而在加工對(duì)象物50的上表面SI或下表面S2 上的比較微小的區(qū)域形成聚光部F1，因此能夠在與激光LI的光軸方向正交的面內(nèi)(即，加工對(duì)象物50的上表面SI或下表面S2)形成微小的改性區(qū)域。通過如此形成多個(gè)微小的改性區(qū)域，而能夠?qū)庸?duì)象物50的上表面SI或下表面S2實(shí)施更高精度的加工。此外，激光加工裝置I通過加工用透鏡體33a等的動(dòng)作來控制加工用聚光透鏡33， 以便在透明的玻璃等加工對(duì)象物50內(nèi)部形成聚光部F1，從而在加工對(duì)象物50的內(nèi)部也同樣地能夠形成微小的改性區(qū)域。尤其是在加工對(duì)象物50的內(nèi)部，除了提高與激光LI的光軸方向正交的面內(nèi)的加工精度之外，在激光LI的光軸方向(換言之，加工對(duì)象物50內(nèi)部的深度方向)上也能夠形成更多的改性區(qū)域。以如此在深度方向上形成的多個(gè)改性區(qū)域?yàn)槠瘘c(diǎn)進(jìn)行加工對(duì)象物50的切斷時(shí)，能夠得到高精度的切斷面。另外，也能夠?qū)⒕劢顾欧Ｖ购蟮臍埩翦e(cuò)誤引起的向光軸方向的移動(dòng)抑制在10 納米程度的微小的區(qū)域。在通常的對(duì)加工對(duì)象物50的激光加工中，在形成的改性區(qū)域的位置上容許I微米程度的誤差范圍，因此即使例如將聚焦控制中的伺服增益設(shè)定得較低，也能夠以充分的精度進(jìn)行改性區(qū)域的形成。(2)激光加工裝置的動(dòng)作接下來，參照圖6，對(duì)實(shí)施例的激光加工裝置I的動(dòng)作進(jìn)行說明。如圖6(a)所示，激光加工裝置I通過使聚焦用的激光L2的聚光部F2聚焦在加工對(duì)象物50的上表面SI上而進(jìn)行聚焦控制，并與該聚焦控制同步地使加工用的激光LI的聚光部Fl聚焦在加工對(duì)象物50的上表面SI上。在該狀態(tài)下，臺(tái)致動(dòng)器12a使臺(tái)12移動(dòng)，從而加工用光學(xué)系統(tǒng)I利用激光LI進(jìn)行加工對(duì)象物50的上表面SI上形成的膜結(jié)構(gòu)的加工、 上表面SI的修整加工等。因此，根據(jù)使用了激光加工裝置I的加工對(duì)象物50的激光加工， 能夠適當(dāng)?shù)刈冯S加工對(duì)象物50的上表面SI上形成的凹凸結(jié)構(gòu)等而使加工用激光LI的聚光部Fl聚焦在上表面SI上。因此，不會(huì)受到加工對(duì)象物50的上表面SI上的瑕疵等產(chǎn)生的凹凸結(jié)構(gòu)的影響，而能夠在加工對(duì)象物50的上表面SI、下表面S2或內(nèi)部實(shí)現(xiàn)高精度且高速度的加工。另外，如圖6(b)所示，加工用光學(xué)系統(tǒng)I通過使激光LI的聚光部Fl移動(dòng)到加工對(duì)象物50的下表面S2，而能夠同樣地進(jìn)行下表面S2上形成的膜結(jié)構(gòu)的加工、下表面S2的修整加工等。另外，在本實(shí)施例的激光加工裝置I中，聚焦控制用光學(xué)系統(tǒng)2也可以使激光L2 的聚光部F2不聚焦在加工對(duì)象物50的表面，而如圖6(c)所示，聚焦在加工對(duì)象物50內(nèi)部的規(guī)定的深度處。這種情況下，與聚光部F2聚焦在加工對(duì)象物50的表面上的情況相比，形成在加工對(duì)象物50的表面上的激光L2的光束斑的尺寸增大。因此，能夠抑制形成在加工對(duì)象物50表面上的傷痕或結(jié)構(gòu)物等比較小的凹凸引起的對(duì)聚焦控制的影響。(3)第一變形例參照圖7，對(duì)實(shí)施例的激光加工裝置I的變形例即激光加工裝置I’進(jìn)行說明。圖 7是表示激光加工裝置I’的整體性結(jié)構(gòu)的示意圖。需要說明的是，關(guān)于圖7及以下所示的激光加工裝置I’的結(jié)構(gòu)，對(duì)與圖I所示的激光加工裝置I同樣的結(jié)構(gòu)標(biāo)注同一號(hào)碼而省略說明。如圖7所示，在激光加工裝置I’中，取代聚焦用透鏡體24a，而配置透鏡體24c。透鏡體24c具備對(duì)聚焦用聚光透鏡24和加工用聚光透鏡33進(jìn)行支承且能夠使聚焦用聚光透鏡24和加工用聚光透鏡33同步移動(dòng)的移動(dòng)部件(參照虛線部分)。移動(dòng)部件是能夠通過推力使聚焦用聚光透鏡24及加工用聚光透鏡33移動(dòng)的音圈等致動(dòng)器，該推力是與從運(yùn)算部27供給的焦點(diǎn)偏差及聚焦錯(cuò)誤信號(hào)FE電壓相應(yīng)的推力。透鏡體24c通過移動(dòng)部件的動(dòng)作，使聚焦用聚光透鏡24沿激光L2的光軸方向(即，Z方向) 移動(dòng)，并同時(shí)使加工用聚光透鏡33沿激光LI的光軸方向(即，Z方向)移動(dòng)相同的量。透鏡體24c對(duì)加工用透鏡體33a連同加工用聚光透鏡33 —起進(jìn)行支承，使其移動(dòng)。換言之，加工用聚光透鏡33被加工用透鏡體33a支承成可移動(dòng)的形態(tài)，而且連同加工用透鏡體33a —起被透鏡體24c支承成可移動(dòng)的形態(tài)。加工用透鏡體33a根據(jù)從運(yùn)算部27供給的控制信號(hào)，使加工用聚光透鏡33沿Z 方向移動(dòng)加工對(duì)象物50的上表面SI及下表面S2的間隔的量(例如，T/N的量)，從而使激光LI的焦點(diǎn)位置從加工對(duì)象物50的上表面SI移動(dòng)到下表面S2。加工用透鏡體33a基于通過附屬的線性標(biāo)尺33b檢測出的加工用聚光透鏡33的數(shù)據(jù)，而進(jìn)行所述的加工用聚光透鏡33的移動(dòng)。根據(jù)以上說明的激光加工裝置1’，能夠與激光加工裝置I同樣地，使加工用聚光透鏡33與基于聚焦控制的聚焦用聚光透鏡24的移動(dòng)同步地移動(dòng)。因此，不會(huì)受到加工對(duì)象物50的上表面SI上的瑕疵等的凹凸的影響，而能夠使加工用激光LI聚焦在加工對(duì)象物 50的上表面SI、下表面S2或內(nèi)部的所希望的位置。(4)第二變形例參照圖8，對(duì)實(shí)施例的激光加工裝置I的第二變形例即激光加工裝置I”進(jìn)行說明。 圖8是表示激光加工裝置I”的整體性結(jié)構(gòu)的示意圖。需要說明的是，關(guān)于圖8及以下所示的激光加工裝置I”的結(jié)構(gòu)，對(duì)與圖I所示的激光加工裝置I同樣的結(jié)構(gòu)標(biāo)注同一號(hào)碼而省略說明。如圖8所示，在激光加工裝置I’中，取代聚焦用透鏡體24a及加工用透鏡體33a， 而配置透鏡體24d。透鏡體24d具備對(duì)聚焦用聚光透鏡24和加工用聚光透鏡33進(jìn)行支承且能夠使聚焦用聚光透鏡24和加工用聚光透鏡33同步移動(dòng)的移動(dòng)部件(參照虛線部分)。移動(dòng)部件是能夠利用推力使聚焦用聚光透鏡24及加工用聚光透鏡33移動(dòng)的音圈等致動(dòng)器，該推力是與從運(yùn)算部27供給的焦點(diǎn)偏差及聚焦錯(cuò)誤信號(hào)FE電壓相應(yīng)的推力。透鏡體24c通過移動(dòng)部件的動(dòng)作，使聚焦用聚光透鏡24沿激光L2的光軸方向(即，Z方向) 移動(dòng)，同時(shí)使加工用聚光透鏡33沿激光LI的光軸方向(即，Z方向)移動(dòng)相同的量。根據(jù)以上說明的激光加工裝置1’，能夠與激光加工裝置I同樣地，使加工用聚光透鏡33與基于聚焦控制的聚焦用聚光透鏡24的移動(dòng)同步地移動(dòng)。因此，不會(huì)受到加工對(duì)象物50的上表面SI上的瑕疵等的凹凸的影響，而能夠使加工用激光LI聚焦在加工對(duì)象物 50的上表面SI、下表面S2或內(nèi)部的所希望的位置。需要說明的是，在第二變形例的激光加工裝置I”中，能夠通過未圖示的機(jī)構(gòu)或激光加工裝置I”的操作員的手動(dòng)等，使加工用聚光透鏡33與聚焦用聚光透鏡24獨(dú)立地沿Z 方向移動(dòng)，從而使激光LI的焦點(diǎn)位置移動(dòng)到加工對(duì)象物50的上表面SI、下表面S2或內(nèi)部的所希望的位置。例如，操作員通過使加工用聚光透鏡33沿Z方向移動(dòng)根據(jù)加工對(duì)象物50 的Z方向的厚度T及折射率N所決定的移動(dòng)量(T/N)，而使激光LI的焦點(diǎn)位置從加工對(duì)象物50的上表面SI移動(dòng)到下表面S2。本發(fā)明并不局限于上述的實(shí)施例，而能夠在從權(quán)利要求書及說明書整體讀取的不違背發(fā)明的宗旨或思想的范圍內(nèi)適當(dāng)變更，伴隨該變更的激光加工裝置等也包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。標(biāo)號(hào)說明I激光加工裝置11控制部12 臺(tái)12a臺(tái)致動(dòng)器2聚焦控制用光學(xué)系統(tǒng)21聚焦用光源22分光器23 1/4 波長板0123]24聚焦用聚光透鏡0124]24a聚焦用透鏡體0125]25柱面透鏡0126]264分割受光元件(PD =Photo0127]26aPD致動(dòng)器0128]3如工用光學(xué)系統(tǒng)0129]31加工用光源0130]32發(fā)散透鏡0131]33加工用聚光透鏡0132]33a加工用透鏡體0133]LI加工用激光0134]L2聚焦控制用激光0135]Fl加工用激光的聚光部0136]F2聚焦控制用激光的聚光部0137]SI加工對(duì)象物的上方表面0138]S2加工對(duì)象物的下方表面
權(quán)利要求
1.一種激光加工裝置，通過使激光聚光到加工對(duì)象物上而進(jìn)行加工，其特征在于，具備:第一照射單元，照射用于對(duì)所述加工對(duì)象物進(jìn)行加工的第一激光；第二照射單元，對(duì)所述加工對(duì)象物照射第二激光；第一聚光單元，通過在所述加工對(duì)象物的表面或背面形成所述第一激光的聚光部即第一聚光部而進(jìn)行加工；第二聚光單元，在所述加工對(duì)象物的規(guī)定位置形成所述第二激光的聚光部即第二聚光部;受光單元，接受被所述加工對(duì)象物反射的所述第二激光的反射光；聚焦伺服單元，基于所述受光單元接受的所述第二激光的反射光，而決定所述第二聚光部的位置；及控制單元，控制所述第一聚光單元的動(dòng)作，以在基于所述第二聚光部的位置所決定的位置上形成所述第一聚光部，所述第一聚光單元的數(shù)值孔徑大于所述第二聚光單元的數(shù)值孔徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的激光加工裝置，其特征在于，所述第二聚光單元的數(shù)值孔徑為基于所述加工對(duì)象物的表面及背面之間的厚度以及折射率所決定的值以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光加工裝置，其特征在于，所述第二聚光單元的數(shù)值孔徑為O. I以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的激光加工裝置，其特征在于，所述第一聚光單元在基于所述加工對(duì)象物的表面或背面上的所述第二聚光部的位置所決定的位置上形成所述第一聚光部。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的激光加工裝置，其特征在于，還具備移動(dòng)單元，當(dāng)所述第一照射單元及第二照射單元照射激光時(shí)，該移動(dòng)單元使所述第一激光與所述加工對(duì)象物相對(duì)移動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的激光加工裝置，其特征在于，所述第二聚光單元在所述加工對(duì)象物中的、所述第二激光的光軸方向上的從所述加工對(duì)象物的表面隔開了規(guī)定距離的規(guī)定位置上形成所述第二聚光部。
全文摘要
激光加工裝置(1)具備第一照射單元(31)，照射用于對(duì)加工對(duì)象物進(jìn)行加工的第一激光(L1)；第二照射單元(21)，照射第二激光(L2)；第一聚光單元(33)，通過在加工對(duì)象物的表面(S1)或背面(S2)形成第一激光的聚光部即第一聚光部(F1)而進(jìn)行加工；第二聚光單元(24)，在加工對(duì)象物的規(guī)定位置形成第二激光的聚光部即第二聚光部(F2)；受光單元(26)，接受被加工對(duì)象物反射的第二激光的反射光(L3)；聚焦伺服單元(27、24a)，基于受光單元接受的第二激光的反射光，而決定第二聚光部的位置；控制單元(33a)，控制第一聚光單元的動(dòng)作，以在基于第二聚光部的位置所決定的位置上形成第一聚光部，其中，第一聚光單元的數(shù)值孔徑大于第二聚光單元的數(shù)值孔徑。
文檔編號(hào)B23K26/00GK102612419SQ20108000389
公開日2012年7月25日 申請日期2010年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月24日
發(fā)明者廣田浩義, 望月學(xué), 板持滿 申請人:先鋒自動(dòng)化設(shè)備股份有限公司, 日本先鋒公司