本发明专利技术提供激光处理装置。激光束会聚光学系统设有：激光束源，用于投射激光束；束会聚光学系统，布置在所述激光束源与介质之间，用于将所述激光束会聚在所述介质处；以及激光发射点移动装置，其可以与要将所述激光束会聚到其中的所述介质的折射率和在所述介质的表面与要将所述激光束会聚到的位置之间的距离相对应地，来沿所述激光束的光轴移动所述激光束的激光发射点的位置。
【技术实现步骤摘要】
激光处理装置5 本申请是原案申请号为200580001727.0的专利技术专利申请(国际申请号PCT/JP2005/008003，申请日2005年4月27日，专利技术名称激光处理装置)的分 案申请。
10 本专利技术涉及将激光束会聚在介质中的不同位置处的激光会聚光学系 统和激光处理装置。本专利技术还涉及激光处理装置，其可以改变束源的位置，同时保持入 射在光学系统的光瞳面上的光的恒定强度和强度分布。本专利技术尤其涉及 一种可以将激光束会聚在介质中的不同深度的位置处的理想激光处理装15 置，或者涉及一种适合于改变会聚位置的激光处理装置。
技术介绍
当前，激光束被用于各种领域，并且正在开发使用激光束的各种类 型的装置。一个示例是使用激光束来切割处理目标(如半导体晶片或玻20 璃)的处理装置。该处理装置包括会聚光学系统，该会聚光学系统通过 对从激光束源发射的激光束进行会聚，在介质中产生改性层等，从而切 割该介质。当进行切割时，由于处理目标具有各种厚度，所以激光束并 不总是会聚在同一深度处，而是必须根据处理目标的厚度会聚在不同的 厚度处。即，存在将激光束会聚于介质中的不同深度的截面处的需求。25 然而，由于在不同深度(厚度)处的球面像差量不同，所以会聚性能可能会发生变化(劣化)。如上所述，尽管存在将束会聚在介质中的不同深度的截面上的需求， 但是在这种情况下往往会产生球面像差。例如，在生物学领域中，通常 使用玻璃覆盖样品来制备显微样品，其中将标本置于载玻片上并用玻璃30盖密封，当通过显微镜观察带有不同厚度的玻璃盖的标本时，会产生球 面像差。用于LCD的玻璃具有不同的厚度，因此在通过基板进行观察时 可能会产生球面像差。当球面像差量随着厚度(深度)的不同而变化时， 存在会聚性能发生变化(劣化)的问题。因此，使用各种常规技术来将光会聚于不同厚度截面上(如上所述)， 5同时校正球面像差并抑制会聚性能的变化。例如，在一种这样的技术中，在会聚光学系统的末端(如物镜)处 可去除地接合具有不同厚度的多块平行板玻璃。还存在这样一种常规物镜，其带有用于显微镜的校正环，该校正环 成功地校正了超宽场上的像差，该物镜具有约40的屈光力的放大倍数和io0.93的NA (数值孔径)(例如，参见专利文献1)。还存在这样一种光学系统，其通过沿光轴方向移动无屈光力透镜的 球面像差校正光学系统，来校正球面像差(例如，参见专利文献2)。此外，图20示出了这样一种显微镜装置，其中，通过在物镜230与 光源231之间布置球面像差校正透镜232并沿光轴移动该球面像差校正 15透镜232，来校正球面像差(例如，参见专利文献3)。专利文献1:日本未审专利申请，第一次公报H05-119263号(图1等)专利文献2:日本未审专利申请，第一次公报2003-175497号(图1等)20 专利文献3:日本未审专利申请，第一次公报2001-83428号(图1等)然而，在使用上述平行板玻璃来校正球面像差时，由于平行板玻璃 的倾斜等，导致性能劣化很大。因此用于保持平行板的框架需要高精度， 将该框架固定于平行板的方式也需要高精度；其成本很高。此外，需要 25在小工作间距(WD)内进行手动更换；这是极其麻烦的操作。实现连续 可变性也很困难。在专利文献l中描述的带有校正环的物镜是高精度的，因此很昂贵， 使得不可能降低成本。根据会聚位置自动地调节球面像差量的困难使得 该透镜不适合于进行自动化。在专利文献2中描述的光学系统中，由于通过无屈光力透镜来校正 组合焦距，所以即使校正了球面像差，会聚位置也不会改变。在试图将 光会聚于介质的不同截面上的过程中，WD不可避免地变化，使得不可 能按恒定WD来校正像差。由于要求球面像差校正光学系统位于除扩束 5器以外的位置处，所以其结构变得复杂并且组件数量增加，使得难以降 低成本。在专利文献3中描述的显微镜装置中，尽管可以如图20所示地通过 沿光轴方向移动球面像差校正透镜232来校正球面像差，但是入射在物 镜230上的束的直径随着球面像差校正透镜232的移动而变化。 io 即，光束的展幅会变化。结果，如图21所示，其光强会变化，因此样品的表面上的亮度也会变化。如果设置了图像提取单元，则可以使用 它来对图像的亮度进行检测并根据该亮度改变光源的功率。尽管可以通 过在图像端执行控制等将亮度保持恒定，但是存在诸如装置结构复杂度 增大的问题。15 当在光瞳面内存在光强分布时，存在该光强分布也会变化的危险。光强分布的这种变化可能影响会聚性能。此外，由于按照来自图像捕获 单元的电信号来移动球面像差校正透镜，因此该方法很耗时。
技术实现思路
20 鉴于上述情况而实现了本专利技术，本专利技术旨在提供一种激光会聚光学系统和一种激光处理装置，其具有简单的结构并且可以容易地校正球面 像差而并不耗时。为了实现以上目的，本专利技术使用了以下装置。 本专利技术的一种激光会聚光学系统包括激光束源，其发射激光束；25 会聚光学系统，其布置在所述激光束源与介质之间，并将所述激光束会聚在所述介质中；以及激光发散点移动单元，其可以根据希望将所述激 光束会聚到其中的所述介质的折射率和从所述介质的表面到希望将所述 束会聚到的会聚位置的距离，来沿所述激光束的光轴移动所述激光束的 激光发散点的位置。根据该激光会聚光学系统，所述会聚光学系统可以将从所述激光束 源发射的激光束会聚在介质中。此时，所述激光束按发散状态(非平行 状态)入射在所述会聚光学系统上。即，从所述激光束源按发散状态发 射出所述激光束，或者从所述激光束源按平行状态发射出所述激光束， 5然后在所述激光束入射在所述会聚光学系统上之前通过由各种透镜等组 成的光学系统将它转换成发散状态。所述激光束变成发散状态的点就是 所述发散点。当根据希望将所述激光束会聚到其中的所述介质的折射率 和从所述介质的表面到希望的会聚位置的距离对所述激光束进行会聚 时，所述激光发散点移动单元沿所述激光束的光轴移动所述激光发散点，10 使得即使将所述激光束会聚在所述介质中的不同深度处的位置处，也可 以显著地抑制在各位置处产生的球面像差量。因此，可以将所述激光束 有效地会聚在所述介质中的希望深度处，并且可以增强会聚性能。具体地，由于只移动所述激光发散点，所以可以容易地校正球面像 差，而不像在常规方式中那样耗时。此外，由于不需要诸如具有校正环15的常规物镜的特殊光学系统，所以可以使结构简化同时降低成本。此外， 由于只需要移动激光发散点，所以容易实现连续的可变性并且容易调节 结构，以进行自动化。所述激光发散点移动单元可以基于预先测得的所述会聚光学系统的 波前数据，来设置所述激光发散点的位置。20 在此情况下，由于所述激光发散点移动单元在考虑到预先测得的所述会聚光学系统的波前数据(如形成所述会聚光学系统的一部分的物镜 的波前数据和整个会聚光学系统的波前数据)之后对所述激光发散点的 位置进行设置，所以可以进一步增强对所述激光束的会聚性能以及观察 性能。25 可以与所述会聚光学系统相配合地设置观察光学系统，所述观察光学系统保持从所述会聚光学系统的底面到所述介质的表面的预定距离。 该观察光学系统可以包括自动聚焦检测单元或自动聚焦机构。在此情况下，由于例如当沿水平方向相对地移动所述会聚光学系统 和所述介质时(即，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种激光处理装置，其包括： 激光束源，其发射激光束； 会聚光学系统，其将所述激光束会聚在介质中；以及 激光会聚光学系统，其中，根据希望将所述激光束会聚到其中的所述介质的折射率和从所述介质的表面到希望将所述激光束会聚到的位置的距离，将满足以下公式的多个透镜专门地插入到所述会聚光学系统的发散光线和／或会聚光线的光路上或从该光路移开： ２（ｄ↑［２］＋ｌ×ｆ－ｌ×ｄ）ＮＡ＝ｆ×ａ， 其中，ｄ是从会聚光学系统的入射光瞳位置到所述多个透镜的距离， ｌ是从所述会聚光学系统的所述入射光瞳位置到所述束源位置的距离， ｆ是所述多个透镜的焦距， ＮＡ是所述束源的数值孔径，即，从会聚透镜看到的数值孔径，并且 ａ是所述会聚光学系统的入射光瞳直径。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：江田幸夫，安达贞志，栗田典夫，筬岛哲也，
申请(专利权)人：奥林巴斯株式会社，濱松赫德尼古斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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