[发明专利]激光处理装置

说明书

本申请是原案申请号为200580001727.0的发明专利申请(国际申请号：PCT/JP2005/008003，申请日：2005年4月27日，发明名称：激光处理装置)的分案申请。

技术领域

本发明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。

本发明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。本发明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置，或者涉及一种适合于改变会聚位置的激光处理装置。

背景技术

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。

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)，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0.93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)

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1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。

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。