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JP7325229B2 - 発振器載置台、レーザー加工装置及び発振器載置台の調整方法 - Google Patents

発振器載置台、レーザー加工装置及び発振器載置台の調整方法 Download PDF

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JP7325229B2 JP2019106263A JP2019106263A JP7325229B2 JP 7325229 B2 JP7325229 B2 JP 7325229B2 JP 2019106263 A JP2019106263 A JP 2019106263A JP 2019106263 A JP2019106263 A JP 2019106263A JP 7325229 B2 JP7325229 B2 JP 7325229B2
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Description

本発明は、レーザー発振器を載置する発振器載置台と、発振器載置台を有するレーザー加工装置、および発振器載置台の調整方法に関する。
半導体ウェーハ等を個々のデバイスチップに分割するために、半導体ウェーハの分割予定ラインに沿ってレーザービームを照射して加工を施すレーザー加工装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
上記のようなレーザー加工装置は、レーザー発振器を搭載しており、レーザー発振器から発振されたレーザービームは、ミラーやレンズ等の光学素子を介して加工点まで伝搬される構成となっている。レーザービームを加工点まで伝搬するためには、レーザー発振器の光軸調整が必須であるが、装置の小型化に伴い光学部品が配置されているスペースが狭いことや、光学部品の点数が多いことなどから、非常に煩雑で時間のかかる作業となっている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００３－３２０４６６号公報 特開２０１３－２２６５７６号公報
ここで、もしレーザー発振器が寿命を迎えたり、壊れてしまった場合などには、レーザー加工装置に搭載されたレーザー発振器を交換する必要がある。ところが、レーザー発振器には個体差があるため、交換前のレーザー発振器と交換後のレーザー発振器とでレーザービームの出射される位置や角度などが異なっていることが殆どである。
このため、レーザー発振器を交換した後には、レーザービームを加工点まで適切に伝搬できるように、ミラーやレンズなどの光学素子の角度等を調整する光軸調整を都度行わなければならなかった。このように、レーザー発振器交換後等の光学調整に係る手間を抑制することが求められている。
本願発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、レーザー発振器交換後等の光学調整に係る手間を抑制することができる発振器載置台、レーザー加工装置及び発振器載置台の調整方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の発振器載置台は、レーザー発振器を載置する発振器載置台であって、該レーザー発振器が該発振器載置台に載置されたときのレーザービームの光軸方向をＸ軸方向とすると、該Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向に該発振器載置台を移動させるＹ軸方向移動ユニットと、該発振器載置台を該Ｘ軸方向および該Ｙ軸方向と直交するＺ軸方向に移動させて該発振器載置台の高さを変更するＺ軸方向移動ユニットと、該発振器載置台を該Ｘ軸方向および該Ｙ軸方向と平行な方向に回転移動させて該発振器載置台の角度を変更する回転移動ユニットと、該Ｚ軸方向移動ユニットを介して台座に位置決めされるベース板と、該ベース板上に重ねられ、該Ｚ軸方向と平行に回転中心ピンが立設したＹ軸方向移動板と、該Ｙ軸方向移動板に重ねられ、該回転中心ピンが侵入する回転中心孔が設けられて該Ｚ軸方向と平行な軸心回りの方向に回転自在であるとともに、該レーザー発振器が載置される回転板と、を備えることを特徴とする。
前記発振器載置台では、該Ｚ軸方向移動ユニットは、それぞれが独立してＺ軸方向に移動可能に構成された３つの調整ユニットを含み、該調整ユニットをそれぞれ異なる高さに調整することで、該発振器載置台のＸＹ平面に対する傾きを調整できても良い。
本発明のレーザー加工装置は、被加工物に対してレーザービームを照射して加工を施すレーザー加工装置であって、前記発振器載置台と、該発振器載置台に搭載されたレーザー発振器およびレーザー発振器から出射されたレーザービームを集光する集光ユニットを含むレーザービーム照射ユニットと、被加工物を保持するチャックテーブルと、該レーザービーム照射ユニットと該チャックテーブルとを相対的に移動させる移動ユニットと、を含むことを特徴とする。
本発明の発振器載置台の調整方法は、前記発振器載置台を調整する発振器載置台の調整方法であって、該発振器載置台にレーザー発振器を載置する発振器載置ステップと、該レーザー発振器の出射口から所定距離離れた第一の位置に、レーザービームの位置を測定する第一のビーム位置測定ユニットを配置し、該第一のビーム位置測定ユニットに対してレーザービームを照射して該第一の位置におけるレーザービームの位置を測定する第一のビーム位置測定ステップと、該レーザー発振器の出射口から所定距離離れた第一の位置とは異なる第二の位置に、レーザービームの位置を測定する第二のビーム位置測定ユニットを配置し、該第二のビーム位置測定ユニットに対してレーザービームを照射して該第二の位置におけるレーザービームの位置を測定する第二のビーム位置測定ステップと、を有し、該第一のビーム位置測定ステップおよび該第二のビーム位置測定ステップで測定したビーム位置に基づいて、該発振器載置台のＹ軸方向移動ユニット、Ｚ軸方向移動ユニット又は回転移動ユニットの少なくともいずれか一つを調整することを特徴とする。
本願発明は、レーザー発振器交換後等の光学調整に係る手間を抑制することができ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発振器載置台及びレーザービーム照射ユニットの構成を模式的に示す斜視図である。 図３は、実施形態１に係る発振器載置台の構成例を示す斜視図である。 図４は、図３中のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図である。 図５は、図３中のＶ－Ｖ線に沿うＺ軸方向移動ユニットの断面図である。 図６は、図３中のＶＩ－ＶＩ線に沿うＹ軸方向移動ユニットの断面図である。 図７は、図３中のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿う回転移動ユニットの断面図である。 図８は、実施形態１に係る発振器載置台の調整方法の流れを示すフローチャートである。 図９は、図８の実施形態１に係る発振器載置台の調整方法により調整中の発振器載置台等を示す平面図である。 図１０は、図８の実施形態１に係る発振器載置台の調整方法により調整中の第一のビーム位置測定ユニットの受光面の一例を示す図である。 図１１は、図８の実施形態１に係る発振器載置台の調整方法により調整中の第二のビーム位置測定ユニットの受光面の一例を示す図である。 図１２は、実施形態１の変形例に係るレーザー加工装置の発振器載置台のＺ軸方向移動ユニットの調整ユニットの断面図である。
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。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発振器載置台及びレーザービーム照射ユニットの構成を模式的に示す斜視図である。
（レーザー加工装置）
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、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２０１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である。
被加工物２００は、図１に示すように、基板２０１の表面２０２に格子状に設定された分割予定ライン２０３と、分割予定ライン２０３によって区画された領域に形成されたデバイス２０４と、を有している。デバイス２０４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２１０が貼着されかつ被加工物２００の外径よりも大径なテープ２１１が表面２０２の裏側の裏面２０５に貼着されて、環状フレーム２１０の開口２０７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２０３に沿って個々のデバイス２０４に分割される。
レーザー加工装置１は、図１に示すように、被加工物２００を保持面１１で保持するチャックテーブル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２０７内に支持する環状フレーム２１０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、回転ユニット１３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。回転ユニット１３及びチャックテーブル１０は、移動ユニット３０のＹ軸移動ユニット３２により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。レーザービーム照射ユニット２０は、図１及び図２に示すように、被加工物２００を加工するためのレーザービーム２１を出射口２５から出射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ビーム２１を被加工物２００に集光させる集光レンズ２４を含む集光ユニット２６とを有する。
レーザー発振器２２は、台座２７に位置決めされて固定された発振器載置台４０に搭載される。台座２７は、移動ユニット３０のＺ軸移動ユニット３３により鉛直方向と平行なＺ軸方向に移動される。発振器載置台４０の構成は、後ほど説明する。
集光ユニット２６は、ミラー２３により反射されたレーザービーム２１を被加工物２００に集光させる集光レンズ２４と、レーザービーム２１の集光点の位置をＺ軸方向に変位させる図示しない集光点位置調整手段とを含む。レーザービーム照射ユニット２０が照射するレーザービーム２１は、被加工物２００に対して透過性を有する波長でも良く、被加工物２００に対して吸収性を有する波長でも良い。
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を保持面１１と平行な方向でかつレーザー発振器２２が発振器載置台４０に載置されたときのレーザー発振器２２から出射されるレーザービーム２１の光軸方向である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を保持面１１と平行でかつＸ軸方向と直交するＹ軸方向に移動させるＹ軸移動ユニット３２と、レーザービーム照射ユニット２０を保持面１１に対して直交し、かつＸ軸方向およびＹ軸方向と直交するＺ軸方向に移動させるＺ軸移動ユニット３３とを備える。
実施形態１では、Ｙ軸移動ユニット３２及びＸ軸移動ユニット３１は、レーザー加工装置１の装置本体２上に設置されている。Ｘ軸移動ユニット３１は、チャックテーブル１０をＺ軸方向と平行な軸心回りに回転する回転ユニット１３を支持した移動プレート１４をＸ軸方向に移動自在に支持している。Ｙ軸移動ユニット３２は、移動プレート１４上に設けられて、回転ユニット１３及びチャックテーブル１０をＹ軸方向に移動自在に支持している。
Ｚ軸移動ユニット３３は、装置本体２から立設した柱３に設置され、集光ユニット２６をＺ軸方向に移動自在に支持している。Ｙ軸移動ユニット３２、Ｘ軸移動ユニット３１及びＺ軸移動ユニット３３は、軸心回りに回転自在に設けられた周知のボールねじ３１１，３２１，３３１、ボールねじ３１１，３２１，３３１を軸心回りに回転させる周知のパルスモータ３１２，３２２，３３２及び移動プレート１４又はレーザービーム照射ユニット２０をＸ軸方向、Ｙ軸方向又はＺ軸方向に移動自在に支持する周知のガイドレール３１３，３２３，３３３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、レーザービーム照射ユニット２０のＺ軸方向の位置を検出するためのＺ軸方向位置検出ユニットを備える。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を撮像するＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラや赤外線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、レーザービーム照射ユニット２０に固定されている。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。
（発振器載置台）
本発明の実施形態１に係る発振器載置台を図面に基づいて説明する。図３は、実施形態１に係る発振器載置台の構成例を示す斜視図である。図４は、図３中のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図である。図５は、図３中のＶ－Ｖ線に沿うＺ軸方向移動ユニットの断面図である。図６は、図３中のＶＩ－ＶＩ線に沿うＹ軸方向移動ユニットの断面図である。図７は、図３中のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿う回転移動ユニットの断面図である。
発振器載置台４０は、長手方向の一端部に出射口２５を有するレーザー発振器２２を載置し、台座２７上に位置決めされて固定されるものである。発振器載置台４０は、図３に示すように、ベース板４１と、Ｙ軸方向移動板４２と、回転板４３と、Ｚ軸方向移動ユニット５０と、Ｙ軸方向移動ユニット６０と、回転移動ユニット７０とを備える。
ベース板４１と、Ｙ軸方向移動板４２と、回転板４３とは、金属からなる平板状の部材であり、長手方向がＸ軸方向と平行な矩形状に形成されている。ベース板４１は、Ｚ軸方向移動ユニット５０を介して台座２７に位置決めされる。Ｙ軸方向移動板４２は、ベース板４１上に重ねられ、回転板４３は、Ｙ軸方向移動板４２上に重ねられる。回転板４３は、上面にレーザー発振器２２を載置する。実施形態１では、回転板４３は、レーザー発振器２２のフランジ２２１に設けられた孔２２２を通ったネジ２２３が螺合するネジ孔４３４が設けられている。回転板４３は、孔２２２を通ったネジ２２３がネジ孔４３４に螺合して、レーザー発振器２２を固定する。
また、Ｙ軸方向移動板４２のレーザー発振器２２の出射口２５寄りの長手方向の一端部には、図４に示すように、Ｚ軸方向と平行に回転板４３に向けて回転中心ピン４２１が立設している。実施形態１では、回転中心ピン４２１は、円柱状に形成されている。
また、回転板４３のレーザー発振器２２の出射口２５寄りの長手方向の一端部には、図４に示すように、回転中心ピン４２１が侵入する回転中心孔４３１が設けられている。回転中心孔４３１の平面形状は、内径が回転中心ピン４２１の外径と略等しい円形に形成されている。このために、回転中心ピン４２１が回転中心孔４３１内に侵入することで、Ｙ軸方向移動板４２と回転板４３とが、回転中心ピン４２１のＺ軸方向と平行な軸心回りの方向４３２に相対的に回転自在となっている。なお、回転中心ピン４２１のＺ軸方向と平行な軸心回りの方向４３２は、特許請求の範囲に記載されたＸ軸方向およびＹ軸方向と平行な方向である。
Ｚ軸方向移動ユニット５０は、発振器載置台４０のベース板４１をＺ軸方向に移動させて、発振器載置台４０の台座２７からの高さを変更するものである。実施形態１では、Ｚ軸方向移動ユニット５０は、３つの調整ユニット５１を含む。実施形態１では、調整ユニット５１は、ベース板４１の長手方向の一端部に一つと、他端部に二つ配置されて、合計３つ設けられている。これら３つの調整ユニット５１は、それぞれが独立してベース板４１をＺ軸方向に移動可能に構成されている。
調整ユニット５１は、図５に示すように、上面に凹部を有する柱状部５３と、柱状部５３の凹部に載置可能に形成された凸部を底面に有するネジ（所謂キネマピン）５８と、ベース板４１の外縁に連なりＺ軸方向に貫通してネジ（キネマピン）５８を通す孔５４が形成されたフランジ部５５と、フランジ部５５の孔５４を通ったネジ５８に螺合するナット５６を備える。孔５４の内面には、ネジ５８に螺合するネジ溝が形成されている。調整ユニット５１は、ネジ（キネマピン）５８を軸心周りに回転することで、柱状部５３に対するフランジ部５５の高さを調整することができる。また、ナット５６はフランジ部５５の孔５４を通ったネジ（キネマピン）５８に螺合することで、最終的にフランジ部５５の高さを固定する。Ｚ軸方向移動ユニット５０は、調整ユニット５１の柱状部５３に対してフランジ部５５をそれぞれ異なる高さに調整することで、発振器載置台４０のベース板４１のＸ軸方向とＹ軸方向とからなるＸＹ平面に対する傾きを調整することができる。
Ｙ軸方向移動ユニット６０は、Ｙ軸方向にベース板４１即ち台座２７に対して発振器載置台４０のＹ軸方向移動板４２を移動させるものである。Ｙ軸方向移動ユニット６０は、図６に示すように、ガイド部６１と、調整部６２とを備える。
ガイド部６１は、ベース板４１に対してＹ軸方向移動板４２をＹ軸方向に移動自在にするものである。ガイド部６１は、Ｙ軸方向移動板４２の長手方向の中央部にＹ軸方向と平行に延在した長孔６１１と、ベース板４１に取り付けられベース板４１からＹ軸方向移動板４２に向けて立設しているとともにＹ軸方向に延在したガイド突起６１２とを備える。長孔６１１とガイド突起６１２の幅は、全長に亘って等しく形成され、長孔６１１のＹ軸方向の長さは、ガイド突起６１２のＹ軸方向の長さよりも長く形成されている。ガイド部６１は、調整部６２のバネ６２４が伸縮することでベース板４１に対してＹ軸方向移動板４２が相対的に移動される。
調整部６２は、ベース板４１に対するＹ軸方向移動板４２のＹ軸方向に位置を調整するものである。調整部６２は、ベース板４１の外縁部から立設しかつＹ軸方向移動板４２の外縁部を切り欠いた切欠き部４２２に侵入するとともに、Ｙ軸方向に貫通したネジ孔６２１が設けられ調整片６２２と、調整片６２２のネジ孔６２１に螺合して、Ｙ軸方向移動板４２の切欠き部４２２の底面に当接する調整ネジ６２３と、長孔６１１とガイド突起６１２との間に配置されかつガイド突起６１２とＹ軸方向移動板４２とを連結して上述したようにベース板４１に対してＹ軸方向移動板４２を相対的に移動させるバネ６２４とを備える。
Ｙ軸方向移動ユニット６０は、調整ネジ６２３のネジ孔６２１へのねじ込み量を調整することで、ベース板４１に対するＹ軸方向移動板４２のＹ軸方向の位置を調整する。
回転移動ユニット７０は、ベース板４１及びＹ軸方向移動板４２即ち台座２７に対して、発振器載置台４０の回転板４３を回転中心ピン４２１のＺ軸方向と平行な軸心回りの方向４３２に回転移動させて、発振器載置台４０の回転板４３の前述した軸心回りの角度を変更するものである。回転移動ユニット７０は、図７に示すように、ガイド部７１と、調整部７２とを備える。
ガイド部７１は、Ｙ軸方向移動板４２に対して回転板４３を回転中心ピン４２１のＺ軸方向と平行な軸心回りの方向４３２に回転自在にするものである。ガイド部７１は、回転板４３の長手方向の中央部にＹ軸方向と平行に延在した長孔７１１と、Ｙ軸方向移動板４２に取り付けられＹ軸方向移動板４２から回転板４３に向けて立設しているとともにＹ軸方向に延在したガイド突起７１２とを備える。長孔７１１の幅は、ガイド突起７１２の幅よりも全長に亘って大きく形成され、長孔７１１のＹ軸方向の長さは、ガイド突起７１２のＹ軸方向の長さよりも長く形成されている。ガイド部７１は、調整部７２のバネ７２４が伸縮することでＹ軸方向移動板４２に対して回転板４３が回転中心ピン４２１の軸心回りの方向４３２に相対的に回転される。
調整部７２は、Ｙ軸方向移動板４２に対する回転板４３の回転中心ピン４２１のＺ軸方向と平行な軸心回りの角度を調整するものである。調整部７２は、Ｙ軸方向移動板４２の外縁部から立設しかつ回転板４３の外縁部を切り欠いた切欠き部４３３に侵入するとともに、Ｙ軸方向に貫通したネジ孔７２１が設けられ調整片７２２と、調整片７２２のネジ孔７２１に螺合して、回転板４３の切欠き部４３３の底面に当接する調整ネジ７２３と、長孔７１１とガイド突起７１２との間に配置されかつガイド突起７１２と回転板４３とを連結して上述したようにＹ軸方向移動板４２に対して回転板４３を回転中心ピン４２１の軸心回りの方向４３２に相対的に回転させるバネ７２４とを備える。
回転移動ユニット７０は、調整ネジ７２３のネジ孔７２１へのねじ込み量を調整することで、Ｙ軸方向移動板４２に対する回転板４３の回転中心ピン４２１のＺ軸方向と平行な軸心回りの角度を調整する。
（発振器載置台の調整方法）
本発明の実施形態１に係る発振器載置台の調整方法を図面に基づいて説明する。図８は、実施形態１に係る発振器載置台の調整方法の流れを示すフローチャートである。図９は、図８の実施形態１に係る発振器載置台の調整方法により調整中の発振器載置台等を示す平面図である。図１０は、図８の実施形態１に係る発振器載置台の調整方法により調整中の第一のビーム位置測定ユニットの受光面の一例を示す図である。図１１は、図８の実施形態１に係る発振器載置台の調整方法により調整中の第二のビーム位置測定ユニットの受光面の一例を示す図である。
発振器載置台の調整方法は、前述した発振器載置台４０を調整する方法であって、図８に示すように、発振器載置ステップＳＴ１と、第一のビーム位置測定ステップＳＴ２と、第二のビーム位置測定ステップＳＴ３と、調整ステップＳＴ４とを備える。
発振器載置ステップＳＴ１は、発振器載置台４０にレーザー発振器２２を載置するステップである。実施形態１において、発振器載置ステップＳＴ１では、発振器載置台４０の回転板４３上にレーザー発振器２２を載置し、孔２２２内にネジ２２３を通してネジ孔４３４に螺合して、発振器載置台４０の回転板４３にレーザー発振器２２を固定する。また、実施形態１では、発振器載置ステップＳＴ１では、図９に示す光学定盤３００に発振器載置台４０のＺ軸方向移動ユニット５０の各調整ユニット５１を設置して、第一のビーム位置測定ステップＳＴ２及び第二のビーム位置測定ステップＳＴ３に進む。
第一のビーム位置測定ステップＳＴ２は、発振器載置ステップＳＴ１の後、レーザー発振器２２の出射口２５から所定距離離れた第一の位置に第一のビーム位置測定ユニット４００を配置するステップである。第一のビーム位置測定ステップＳＴ２は、第一のビーム位置測定ユニット４００に対してレーザー発振器２２の出射口２５からレーザービーム２１を照射して、第一の位置におけるレーザービーム２１の位置を測定するステップである。
なお、実施形態１において、第一のビーム位置測定ユニット４００は、レーザー発振器２２から出射されたレーザービーム２１を受光する受光面４０１を備える。第一のビーム位置測定ユニット４００は、図１０に示す受光面４０１内のレーザービーム２１が照射された位置（レーザービーム２１の出力が最大となる位置）を検出可能なポインティング機能付きのパワーメータであるが、本発明では、プロファイルカメラ又はフォトダイオードでも良い。第一のビーム位置測定ユニット４００は、検出した受光面４０１内のレーザービーム２１が照射された位置を示す情報を記録装置６００に出力する。
実施形態１において、第一のビーム位置測定ステップＳＴ２では、光学定盤３００に他の光学定盤３０１を設置し、この他の光学定盤３０１に受光面４０１をレーザー発振器２２の出射口２５に対向させて第一のビーム位置測定ユニット４００を設置する。第一のビーム位置測定ステップＳＴ２では、レーザー発振器２２の出射口２５からレーザービーム２１を出射し、例えば、図１０に示すように、第一のビーム位置測定ユニット４００が受光面４０１でレーザービーム２１を受光する。第一のビーム位置測定ステップＳＴ２では、第一のビーム位置測定ユニット４００が検出した受光面４０１内のレーザービーム２１が照射された位置を示す情報を記録装置６００に出力し、記録装置６００が、受光面４０１内のレーザービーム２１が照射された位置を記録する。
第二のビーム位置測定ステップＳＴ３は、発振器載置ステップＳＴ１の後、レーザー発振器２２の出射口２５から第二の所定距離離れた第一の位置と異なる第二の位置に第二のビーム位置測定ユニット５００を配置するステップである。第二のビーム位置測定ステップＳＴ３は、第二のビーム位置測定ユニット５００に対してレーザー発振器２２の出射口２５からレーザービーム２１を照射して、第二の位置におけるレーザービーム２１の位置を測定するステップである。
なお、実施形態１において、第二のビーム位置測定ユニット５００は、第一のビーム位置測定ユニット４００と同様に、受光面５０１を備える。実施形態１において、第二のビーム位置測定ユニット５００は、第一のビーム位置測定ユニット４００と同様に、受光面５０１内のレーザービーム２１が照射された位置（レーザービーム２１の出力が最大となる位置）を検出可能なポインティング機能付きのパワーメータであるが、本発明では、プロファイルカメラ又はフォトダイオードでも良い。第二のビーム位置測定ユニット５００は、検出した受光面５０１内のレーザービーム２１が照射された位置を示す情報を記録装置６００に出力する。
第二のビーム位置測定ステップＳＴ３では、他の光学定盤３０１に受光面５０１をレーザー発振器２２の出射口２５に対向させて第二のビーム位置測定ユニット５００を設置する。実施形態１では、第二のビーム位置測定ユニット５００は、第一のビーム位置測定ユニット４００よりもレーザー発振器２２から離れた位置に設置される。第二のビーム位置測定ステップＳＴ３では、レーザー発振器２２の出射口２５からレーザービーム２１を出射し、例えば、図１１に示すように、第二のビーム位置測定ユニット５００が受光面５０１でレーザービーム２１を受光する。第二のビーム位置測定ステップＳＴ３では、第二のビーム位置測定ユニット５００が検出した受光面５０１内のレーザービーム２１が照射された位置を記録装置６００に出力し、記録装置６００が、受光面５０１内のレーザービーム２１が照射された位置を記録する。また、本発明では、記録装置６００を設けずに、目視で受光面４０１，５０１内のレーザービーム２１が照射された位置を確認しながら調整ステップＳＴ４を実施しても良い。
調整ステップＳＴ４は、第一のビーム位置測定ステップＳＴ２および第二のビーム位置測定ステップＳＴ３で測定した受光面４０１，５０１内のレーザービーム２１が照射された位置に基づいて、発振器載置台４０のＹ軸方向移動ユニット６０、Ｚ軸方向移動ユニット５０、回転移動ユニット７０の少なくともいずれか一つを調整するステップである。調整ステップＳＴ４では、ビーム位置測定ユニット４００，５００が検出した受光面４０１，５０１内のレーザービーム２１が照射された位置に基づいて、レーザー発振器２２から出射したレーザービーム２１が受光面４０１，５０１内の予め定められた所定の位置４０２，５０２（図１０及び図１１に示す）に照射されるように、Ｙ軸方向移動ユニット６０、Ｚ軸方向移動ユニット５０、回転移動ユニット７０の少なくともいずれか一つを調整する。なお、実施形態では、所定の位置４０２，５０２は、受光面４０１，５０１の中央であるが、本発明では、中央に限定されない。
なお、図１０及び図１１は、第一のビーム位置測定ステップＳＴ２および第二のビーム位置測定ステップＳＴ３においてレーザービーム２１が照射された位置を実線の円で示し、受光面４０１，５０１のレーザービーム２１が照射されるべき予め定められた所定の位置４０２，５０２を点線の円で示している。図１０は、レーザービーム２１が照射された位置と所定の位置４０２とが重なっていることを示し、図１１は、レーザービーム２１が照射された位置と所定の位置５０２とがずれていることを示している。
調整ステップＳＴ４において、レーザービーム２１が受光面４０１，５０１内の予め定められた所定の位置４０２，５０２に照射されるように、Ｙ軸方向移動ユニット６０、Ｚ軸方向移動ユニット５０、回転移動ユニット７０の少なくともいずれか一つを調整すると、発振器載置台の調整方法は、終了する。調整された発振器載置台４０は、光学定盤３００から取り外されて、レーザー発振器２２が固定された状態で台座２７に搭載される。
以上説明したように、実施形態１に係る発振器載置台４０及び発振器載置台の調整方法は、発振器載置台４０がレーザー発振器２２から出射されるレーザービーム２１のＹ軸方向の位置、Ｚ軸方向の高さ、ＸＹ平面に対する傾き及びＺ軸方向と平行な軸心回りの向きを調整することが可能である。これにより、発振器載置台４０及び発振器載置台の調整方法は、調整ステップＳＴ４において、Ｘ軸方向に互いに異なる位置に配置された２つのビーム位置測定ユニット４００，５００の受光面４０１，５０１の予め定められた所定の位置４０２，５０２にレーザービーム２１が照射されるように、Ｙ軸方向移動ユニット６０とＺ軸方向移動ユニット５０と回転移動ユニット７０を調整することで、発振器載置台４０に載置されたレーザー発振器２２が出射するレーザービームを予め定められた所定の位置に通すことができる。
このために、実施形態１に係る発振器載置台４０及び発振器載置台の調整方法は、レーザー加工装置１に搭載されたレーザー発振器２２を交換しても、交換前のレーザー発振器２２と同じ光路を通るように、交換後のレーザー発振器２２から出射されるレーザービーム２１の光路を調整することができる。その結果、交換前のレーザー発振器２２と同じ光路にレーザービーム２１を通すことができるため、煩雑な光軸調整が不要となり、レーザー発振器２２交換後等の光学調整に係る手間を抑制することができる。この結果、実施形態１に係る発振器載置台４０及び発振器載置台の調整方法は、調整工数を削減できるだけでなく、レーザー加工装置１のダウンタイムを短縮して生産性の向上に貢献するという効果を奏する。
また、発振器載置台の調整方法は、レーザー発振器２２が載置された発振器載置台４０を光学定盤３００に設置して調整し、調整後の発振器載置台４０をレーザー発振器２２とともにレーザー加工装置１に搭載するので、煩雑な光軸調整が不要となり、光学調整に係る手間を抑制することができるという効果を奏する。
また、レーザー加工装置１は、前述した発振器載置台４０を備えるので、レーザー発振器２２交換後等の光学調整に係る手間を抑制することができ、調整工数を削減できるだけでなく、ダウンタイムを短縮して生産性の向上に貢献するという効果を奏する。
〔変形例〕
本発明の実施形態１の変形例に係るレーザー加工装置を図面に基づいて説明する。図１２は、実施形態１の変形例に係るレーザー加工装置の発振器載置台のＺ軸方向移動ユニットの調整ユニットの断面図である。なお、図１２は、実施形態１と同一部分に同一符号を付して説明する。
変形例に係る発振器載置台４０のＺ軸方向移動ユニット５０の調整ユニット５１－１は、図１２に示すように、台座に設置されかつ上端面にネジ穴が開口した柱状部５３－１と、柱状部５３－１のネジ穴にねじ込まれてＺ軸方向に立設するとともに長手方向の中央部に外周方向に突出したフランジ５７が設けられたネジ５２と、ベース板４１の外縁に連なりＺ軸方向に貫通してネジ５２のフランジ５７よりも上側を通すねじ溝が形成されていない孔５４－１が形成されたフランジ部５５と、フランジ部５５の孔５４－１を通ったネジ５２に螺合するナット５６と、を備える。調整ユニット５１－１は、ネジ５２を軸心回りに回転することで、柱状部５３－１に対してネジ５２を埋め込む形となってフランジ部５５を支えるフランジ５７の高さを変更することで、柱状部５３－１に対するフランジ部５５の高さを調整することができる。また、ナット５６は孔５４－１を通ったネジ５２に螺合することで、最終的にフランジ部５５の高さを固定する。
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。例えば、本発明では、発振器載置台４０は、載置されたレーザー発振器２２をＸ軸方向に移動するＸ軸方向移動ユニットを備えても良い。
１ レーザー加工装置
１０ チャックテーブル
２０ レーザービーム照射ユニット
２１ レーザービーム
２２ レーザー発振器
２６ 集光ユニット
３０ 移動ユニット
４０ 発振器載置台
５０ Ｚ軸方向移動ユニット
５１，５１－１ 調整ユニット
６０ Ｙ軸方向移動ユニット
７０ 回転移動ユニット
２００ 被加工物
４００ 第一のビーム位置測定ユニット
４３２ 軸心回りの方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向と平行な方向）
５００ 第二のビーム位置測定ユニット
ＳＴ１ 発振器載置ステップ
ＳＴ２ 第一のビーム位置測定ステップ
ＳＴ３ 第二のビーム位置測定ステップ
ＳＴ４ 調整ステップ

Claims (4)

  1. レーザー発振器を載置する発振器載置台であって、
    該レーザー発振器が該発振器載置台に載置されたときのレーザービームの光軸方向をＸ軸方向とすると、
    該Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向に該発振器載置台を移動させるＹ軸方向移動ユニットと、
    該発振器載置台を該Ｘ軸方向および該Ｙ軸方向と直交するＺ軸方向に移動させて該発振器載置台の高さを変更するＺ軸方向移動ユニットと、
    該発振器載置台を該Ｘ軸方向および該Ｙ軸方向と平行な方向に回転移動させて該発振器載置台の角度を変更する回転移動ユニットと、
    該Ｚ軸方向移動ユニットを介して台座に位置決めされるベース板と、
    該ベース板上に重ねられ、該Ｚ軸方向と平行に回転中心ピンが立設したＹ軸方向移動板と、
    該Ｙ軸方向移動板に重ねられ、該回転中心ピンが侵入する回転中心孔が設けられて該Ｚ軸方向と平行な軸心回りの方向に回転自在であるとともに、該レーザー発振器が載置される回転板と、
    を備えることを特徴とする、レーザー発振器を載置する発振器載置台。
  2. 該Ｚ軸方向移動ユニットは、
    それぞれが独立してＺ軸方向に移動可能に構成された３つの調整ユニットを含み、
    該調整ユニットをそれぞれ異なる高さに調整することで、該発振器載置台のＸＹ平面に対する傾きを調整できることを特徴とする、請求項１に記載の発振器載置台。
  3. 被加工物に対してレーザービームを照射して加工を施すレーザー加工装置であって、
    請求項１または請求項２に記載の発振器載置台と、
    該発振器載置台に搭載されたレーザー発振器およびレーザー発振器から出射されたレーザービームを集光する集光ユニットを含むレーザービーム照射ユニットと、
    被加工物を保持するチャックテーブルと、
    該レーザービーム照射ユニットと該チャックテーブルとを相対的に移動させる移動ユニットと、
    を含むことを特徴とするレーザー加工装置。
  4. 請求項１または請求項２に記載の発振器載置台を調整する発振器載置台の調整方法であって、
    該発振器載置台にレーザー発振器を載置する発振器載置ステップと、
    該レーザー発振器の出射口から所定距離離れた第一の位置に、レーザービームの位置を測定する第一のビーム位置測定ユニットを配置し、該第一のビーム位置測定ユニットに対してレーザービームを照射して該第一の位置におけるレーザービームの位置を測定する第一のビーム位置測定ステップと、
    該レーザー発振器の出射口から所定距離離れた第一の位置とは異なる第二の位置に、レーザービームの位置を測定する第二のビーム位置測定ユニットを配置し、該第二のビーム位置測定ユニットに対してレーザービームを照射して該第二の位置におけるレーザービームの位置を測定する第二のビーム位置測定ステップと、
    を有し、
    該第一のビーム位置測定ステップおよび該第二のビーム位置測定ステップで測定したビーム位置に基づいて、
    該発振器載置台のＹ軸方向移動ユニット、Ｚ軸方向移動ユニット又は回転移動ユニットの少なくともいずれか一つを調整することを特徴とする発振器載置台の調整方法。
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