CN109792132B - 激光加工系统以及激光加工方法 - Google Patents

Abstract

激光加工系统具备：波长可变激光装置，其输出氧吸收光的波长的吸收线和氧的吸光量比吸收线少的波长的非吸收线各自的激光；光学系统，其向被加工物照射激光；以及激光控制部，其控制波长可变激光装置的激光控制部，在包含氧的气体中对被加工物的表面进行激光加工时，将波长可变激光装置输出的激光的波长设定为非吸收线，而且在包含氧的气体中对被加工物的表面进行臭氧洗涤时，将波长可变激光装置输出的激光的波长设定为吸收线。

Description

激光加工系统以及激光加工方法

技术领域

本发明涉及激光加工系统以及激光加工方法。

背景技术

随着半导体集成电路的微型化以及高集成化，在半导体曝光装置中，要求提高分辨力。下面，将半导体曝光装置简称为“曝光装置”。为此，正在推进从曝光用光源输出的光的短波长化。作为曝光用光源采用气体激光装置，以此来代替现有的汞灯。目前，作为曝光用的气体激光装置，采用输出248nm波长的紫外线的KrF准分子激光装置及输出193nm波长的紫外线的ArF准分子激光装置。

作为现有的曝光技术，实现了液浸曝光的实际使用，即在曝光装置侧的投影透镜与晶片之间的间隙填充液体，改变该间隙的折射率，从而缩短曝光用光源的目击波长。当将作为曝光用光源使用ArF准分子激光装置进行液浸曝光的情况下，向晶片照射水中的波长为134nm的紫外光。将该技术称为ArF液浸曝光。ArF液浸曝光还被称为ArF液浸光刻。

KrF、ArF准分子激光装置的自由振荡中的频谱线宽宽，约为350～400pm，所以由于曝光装置侧的投影透镜出现缩小投影在晶片上的激光(紫外线光)的色像差，降低分辨力。为此，需要将从气体激光装置输出的激光的频谱线宽的窄带化到能够忽略色像差的程度。频谱线宽还被称为频谱宽度。因此，气体激光装置的激光谐振器内设置有具有窄带化元件的窄带化部(Line Narrow Module)，通过该窄带化部实现频谱宽度的窄带化。需要说明的是，窄带化元件还可以是校准器或光栅等。将这样将频谱宽度窄带化的激光装置称为窄带化激光装置。

并且，准分子激光的脉冲宽度约为几10ns，波长较短，分别是248.4nm和193.4nm。利用这样的特性，除了曝光用途之外，准分子激光还用于高分子材料或玻璃材料等直接加工。对于高分子材料，利用具有比结合能量高的光能量的准分子激光，切断高分子材料的结合。因此，如众所周知，可以实现非加热加工，加工形状利落。并且，如众所周知，玻璃或陶瓷等对准分子激光的吸收率较高，所以也可以实现利用可见光以及红外线激光难以加工的材料的加工。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平10-284792号公报

专利文献2：日本特开平11-224839号公报

专利文献3：日本专利3799060号公报

专利文献4：日本特开平3-157917号公报

专利文献5：日本特开2000-031574号公报

发明内容

根据本发明的一观点的激光加工系统是向被加工物照射激光来进行激光加工的激光加工系统，具备波长可变激光装置、光学系统以及激光控制部。波长可变激光装置输出氧吸收光的波长的吸收线和氧的吸光量比吸收线少的波长的非吸收线各自的激光。光学系统向被加工物照射激光。激光控制部是控制波长可变激光装置的激光控制部，在包含氧的气体中对被加工物的表面进行激光加工时，将波长可变激光装置输出的激光的波长设定为非吸收线，且在包含氧的气体中对被加工物的表面进行臭氧洗涤时，将波长可变激光装置输出的激光的波长设定为吸收线。

根据本发明的一观点的激光加工方法是向被加工物照射激光来进行激光加工的激光加工方法，具备非吸收线设定步骤、激光加工步骤、第一吸收线设定步骤以及碎片洗涤步骤。在非吸收线设定步骤中，波长可变激光装置输出的激光的波长设定为非吸收线，非吸收线的吸光量比氧吸收光的波长的吸收线少。在激光加工步骤中，在包含氧的气体中，向被加工物照射非吸收线的激光，从而进行激光加工。在第一吸收线设定步骤中，将波长可变激光装置输出的激光的波长设定为吸收线。在碎片洗涤步骤中，在包含氧的气体中，向被加工物照射吸收线的激光，从而臭氧洗涤被加工物表面的碎片。

根据本发明的一观点的激光加工系统是向被加工物照射激光来进行激光加工的激光加工系统，具备：波长可变激光装置、光学系统、激光控制部以及最佳波长选择部。波长可变激光装置可以在氧吸收光的波长的吸收线与氧的吸光量比吸收线少的波长的非吸收线之间改变激光的波长后输出。光学系统向被加工物照射激光。激光控制部在进行对于被加工物的激光加工的本加工之前的前加工中，一边在吸收线与非吸收线之间改变激光的波长，一边控制波长可变激光装置，以便向被加工物的表面以多个波长照射激光。最佳波长选择部基于以多个波长进行的前加工的加工状态，选择本加工中使用的激光的最佳波长。

根据本发明的一观点的激光加工方法是向被加工物照射激光来进行激光加工的激光加工方法，具备前加工步骤以及波长选择步骤。在前加工步骤中，利用可以在氧吸收光的波长的吸收线与氧的吸光量比吸收线少的波长的非吸收线之间改变激光的波长后输出的波长可变激光装置，在吸收线与非吸收线之间，一边改变波长可变激光装置输出的激光的波长，一边向被加工物的表面以多个波长照射激光，从而在进行对于被加工物的激光加工的本加工之前进行前加工。在波长选择步骤，基于以多个波长进行的前加工的加工状态，选择本加工中使用的激光的波长。

附图说明

下面，仅仅作为例子，参照附图说明本发明的几个实施方式。

图1示意地示出根据对比例的激光加工系统的构成。

图2是示出对比例的激光加工次序的流程图。

图3是示出对比例的激光加工的处理次序的流程图。

图4是示出自由振荡时的激光的频谱波形和氧的光吸收的曲线图。

图5示意地示出第一实施方式的激光加工系统的构成。

图6是示出氧的吸光特性的曲线图。

图7是示出第一实施方式的进行激光加工和臭氧洗涤两个步骤时的激光加工次序的流程图。

图8是示出第一实施方式的表面洗涤的处理次序的流程图。

图9是示出第一实施方式的激光加工的处理次序的流程图。

图10是示出第一实施方式的碎片洗涤的处理次序的流程图。

图11示出了第一实施方式中的进行激光加工和臭氧洗涤时的被加工物的状态转移。图11A示出了表面洗涤前的状态。图11B示出了表面洗涤时的状态。图11C示出了刚刚开始激光加工时的状态。图11D示出了激光加工后的状态。图11E示出了碎片洗涤时的状态。图11F示出了碎片洗涤后的状态。

图12是示出第一实施方式的表面洗涤的变形例的流程图。

图13是示出第一实施方式的碎片洗涤的变形例的流程图。

图14示意地示出第二实施方式的激光加工系统的构成。

图15是示出第二实施方式的表面洗涤的处理次序的流程图。

图16是示出第二实施方式的碎片洗涤的处理次序的流程图。

图17示出了第二实施方式中的进行激光加工和臭氧洗涤时的被加工物以及聚光透镜的状态转移。图17A示出了表面洗涤前的状态。图17B示出了表面洗涤时的状态。图17C示出了刚刚开始激光加工时的状态。图17D示出了激光加工后的状态。图17E示出了碎片洗涤时的状态。图17F示出了碎片洗涤后的状态。

图18示意地示出第三实施方式的激光加工系统的构成。

图19是最佳波长的搜索的说明图。

图20是示出第三实施方式的激光加工次序的流程图。

图21是示出最佳波长的搜索的处理次序的流程图的前半部分。

图22是示出最佳波长的搜索的处理次序的流程图的后半部分。

图23是示出最佳波长的搜索中改变波长的样子的说明图。图23A中使用了λ1，图23B中使用了λ2，图23C中使用了λ3，图23D中使用了λ4。

图24是评价值表的说明图。

图25是示出评价值的算出方法的一例的说明图。

图26是示出以最佳波长进行激光加工时的处理次序的流程图。

图27是示出评价值的算出方法的其它例子的说明图。

图28是激光加工装置的变形例1的说明图。

图29是激光加工装置的变形例2的说明图。

图30是激光加工装置的变形例3的说明图。

图31是屏蔽体的变形例的说明图。

图32是激光装置的变形例1的说明图。

图33是激光装置的变形例2的说明图。

图34是图33的激光装置中的固态激光装置的变形例的说明图。

具体实施方式

＜内容＞

1、概要

2、根据对比例的激光加工系统

2.1、激光加工系统的构成

2.2、激光加工系统的动作

2.3、课题

3、第一实施方式的激光加工系统

3.1、构成

3.2、动作

3.3、作用

3.4、变形例

4、第二实施方式的激光加工系统

4.1、构成

4.2、动作

4.3、作用

4.4、变形例

5、第三实施方式的激光加工系统

5.1、构成

5.2、动作

5.3、作用

6、激光加工装置的变形例

6.1、变形例1

6.2、变形例2

6.3、变形例3

7、激光装置的变形例

7.1、变形例1

7.2、变形例2

8、7.2的变形例2中的固态激光装置的变形例

下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。下面说明的实施方式示出了本发明的若干个例子，并不是用于限定本发明的内容。并且，并不限定各实施方式中说明的构成以及动作全部是作为本发明的构成以及动作所需的。需要说明的是，对于同一构成元素标注相同的附图标记，并且省略重复说明。

1、概要

本发明涉及向被加工物照射激光来进行激光加工的激光加工系统。

2、根据对比例的激光加工系统

2.1、激光加工系统的构成

图1示意地示出了根据对比例的激光加工系统的构成。激光加工系统2具备激光装置3以及激光加工装置4。激光装置3和激光加工装置4通过光路管5连接。

激光装置3包括主振荡器MO、监视模块11、快门12以及激光控制部13。激光装置3是作为激光介质使用包含氩(Ar)以及氟(F)的ArF激光气体的ArF准分子激光装置。激光装置3输出中心波长为约193.40nm的脉冲激光。

主振荡器MO包括激光腔21、一对电极22a以及22b、充电器23以及脉冲功率模块(PPM)24。在图1中示出了从大致垂直于激光的行进方向的方向观察的激光腔21的内部构成。

激光腔21是装入有ArF激光气体的腔。一对电极22a以及22b作为用于通过放电来激励激光介质的电极，配置在激光腔21内。

在激光腔21形成有开口，由电绝缘部28堵塞该开口。电极22a得到电绝缘部28的支撑，电极22b得到返回板21d的支撑。该返回板21d通过未图示的布线与激光腔21的内表面连接。在电绝缘部28埋设了导电部。导电部将从脉冲功率模块24供给的高电压施加于电极22a。

充电器23是以规定的电压向脉冲功率模块24中的未图示的充电的直流电源装置。脉冲功率模块24包括通过激光控制部13控制的开关24a。在开关24a从OFF变成ON时，脉冲功率模块24根据保持在充电器23中的电能生成脉冲状的高电压，并且将该高电压施加在一对电极22a以及22b之间。

在向一对电极22a以及22b之间施加有高电压时，一对电极22a以及22b之间的绝缘被破坏，发生放电。通过该放电的能量，激光腔21内的激光介质被激励，进入高能级。被激励的激光介质之后进入低能级时，放出基于其能级差异的光。

在激光腔21的两端设置有窗口21a以及21b。在激光腔21内发生的光经由窗口21a以及21b出射到激光腔21的外部。

主振荡器MO还包括后视镜26以及输出耦合镜27。在后视镜26上涂布有高反射膜，在输出耦合镜27上涂布有局部反射膜。后视镜26以高反射率反射从激光腔21的窗口21a出射的光，使其返回激光腔21。输出耦合镜27使从激光腔21的窗口21b输出的光中的一部分透过而进行输出，并且反射其它一部分使其返回激光腔21内。

从而，通过后视镜26和输出耦合镜27构成光谐振器。激光腔21配置在光谐振器的光路上。从激光腔21出射的光在后视镜26与输出耦合镜27之间往返，每当通过电极22a与电极22b之间的激光增益空间时被放大。放大后的光的一部分经由输出耦合镜27作为脉冲激光输出。

监视模块11配置在从主振荡器MO出射的脉冲激光的光路上。监视模块11包括例如分束器11a以及光传感器11b。

分束器11a使从主振荡器MO出射的脉冲激光以高透过率透过快门12，并且朝光传感器11b的受光面反射脉冲激光的一部分。光传感器11b检测入射到受光面的脉冲激光的脉冲能量，将检测到的脉冲能量的数据输出到激光控制部13。

激光控制部13在与激光加工控制部32之间收发各种信号。例如，激光控制部13从激光加工控制部32接收发光触发Tr、目标脉冲能量Et的数据等。并且，激光控制部13向充电器23发送充电电压的设定信号，而且，向脉冲功率模块24发送开关24a的ON或者OFF的指令信号。

激光控制部13从监视模块11接收脉冲能量的数据，参照接收到的脉冲能量的数据，控制充电器23的充电电压。通过控制充电器23的充电电压，控制脉冲激光的脉冲能量。

快门12配置在透过监视模块11的分束器11a的脉冲激光的光路。激光控制部13在开始激光振荡后，到从监视模块11接收的脉冲能量与目标脉冲能量Et之差达到允许范围内的期间内，控制为关闭快门12。在从监视模块11接收的脉冲能量与目标脉冲能量Et之差达到允许范围内时，激光控制部13控制为打开快门12。与快门12的开关信号同步地，激光控制部13向激光加工控制部32发送表示能够受理脉冲激光的发光触发Tr的信号。

激光加工装置4包括激光加工控制部32、工作台33、XYZ台34、光学系统36、壳体37以及框架38。光学系统36配置在壳体37内。壳体37和XYZ台34固定于框架38。

工作台33支撑被加工物41。被加工物41是照射脉冲激光来进行激光加工的对象，例如是包含碳原子的材料。XYZ台34支撑工作台33。XYZ台34可以在X轴方向、Y轴方向、Z轴方向上移动，通过调整工作台33的位置，可以调整被加工物41的位置。XYZ台34调整被加工物41的位置，以便可以照射从光学系统36出射的脉冲激光。

光学系统36例如具备高反射镜36a～36c以及聚光透镜36d。高反射镜36a～36c以及聚光透镜36d分别固定于未图示的支架，在壳体37内配置在规定的位置处。

高反射镜36a～36c以高反射率反射紫外区域的脉冲激光。高反射镜36a朝高反射镜36b反射从激光装置3输入的脉冲激光，高反射镜36b向高反射镜36c反射脉冲激光。高反射镜36c向聚光透镜36d反射脉冲激光。高反射镜36a～36c例如在由合成石英或氟化钙形成的透明基板的表面涂布有高反射脉冲激光的反射膜。

聚光透镜36d配置成将入射的脉冲激光经由窗口42会聚在被加工物41的表面。窗口42配置在聚光透镜36d与被加工物41之间的光路上，以通过O环(未图示)密封在形成于壳体37的开口的状态固定。

在激光加工系统2运转时，作为惰性气体的氮气(N₂)始终在壳体37的内部流动。在壳体37设置有向壳体37吸入氮气的吸入端口37a以及从壳体37向外部排出氮气的排出端口37b。吸入端口37a以及排出端口37b可以连接未图示的吸气管和排出管。吸入端口37a以及排出端口37b在连接吸气管和排出管的状态下，通过O环(未图示)密封，从而抑制外气混入到壳体37内。在吸入端口37a连接有氮气供给源43。

在光路管5内也有氮气流动，光路管5也在激光加工装置4的连接部分和与激光装置3之间的连接部分中通过O环被密封。

朝被加工物41出射脉冲激光的窗口42与被加工物41之间是空气。

2.2、激光加工系统的动作

参照图2以及图3，说明激光加工系统2的动作。如图2所示，在进行激光加工的情况下，被加工物41设置在XYZ台34的工作台33上(S100)。激光加工控制部32在XYZ台34设置初始的加工位置的位置数据(S110)。利用XYZ台34，将被加工物41移动到初始的激光加工位置(S120)。具体地，被加工物41的XY平面内的位置和Z轴方向的位置得到定位。对于Z轴方向的位置，激光加工控制部32将被加工物41移动到从聚光透镜36d出射的脉冲激光在被加工物41的表面上以期望的照射直径D会聚的位置。其中，在本说明书中，脉冲激光的照射直径D定义为照射到被加工物41的表面的脉冲激光束的直径。

在结束被加工物41的定位后，进行激光加工(S130)。激光加工按照图3示出的流程图进行。激光加工控制部32将脉冲能量控制为照射到被加工物41表面的脉冲激光成为激光加工所需的期望的通量Fm。具体地，激光加工控制部32向激光装置3的激光控制部13发送作为目标脉冲能量Et在激光加工时所需的脉冲能量Em，以便达到期望的通量Fm。由此，在激光控制部13中，目标脉冲能量Et被设定为激光加工时所需的脉冲能量Em(S131)。

其中，通量F是指照射脉冲激光的被加工物41表面中的脉冲激光的能量密度，在可以忽略光学系统36的损耗的情况下，通过以下面的公式(1)定义。

F＝Et/S[mJ/cm²]……(1)

其中，S是照射面积，照射直径为D时，S＝π(D/2)²[cm²]。

另外，激光加工时的照射面积为Sm，激光加工时所需的目标脉冲能量为Em时，激光加工所需的通量Fm通过下面的公式(2)定义

Fm＝Em/Sm[mJ/cm²]。

并且，激光加工控制部32作为使主振荡器MO激光振荡的时机信号的外部触发，向激光控制部13发送发光触发Tr。

激光控制部13在从激光加工控制部32接收到目标脉冲能量Et时，关闭快门12，启动充电器23。之后，激光控制部13通过未图示的内部触发，将脉冲功率模块24的开关24a设为ON。由此，主振荡器MO进行激光振荡。

监视模块11对从主振荡器MO输出的脉冲激光进行采样，从而计测脉冲能量的实际测量值、即脉冲能量E。激光控制部13控制充电器23的充电电压，以使脉冲能量E与目标脉冲能量Et之差ΔE接近0。具体地，激光控制部13控制充电电压，以使ΔE在允许范围(S132)。

激光控制部13在ΔE变成允许范围时(S132中Y)，向激光加工控制部32发送通知完成了发光触发Tr的接收准备的接收准备完成信号，而且打开快门12。由此，激光装置3变成发光触发Tr的接收准备完成状态(S133)。

激光加工控制部32在接收到接收准备结束信号后，向激光控制部13发送由规定的重复频率f和规定的脉冲数N规定的发光触发Tr。其结果，与发光触发Tr同步，透过监视模块11的分束器11a的脉冲激光入射到激光加工装置4。

入射到激光加工装置4的脉冲激光经由高反射镜36a～36c后入射到聚光透镜36d。透过聚光透镜36d的脉冲激光经由窗口42和空气，会聚而照射到被加工物41的表面。这样，按照由激光加工所需的重复频率f以及脉冲数N规定的发光触发Tr进行激光照射(S134)。通过该激光照射，对于被加工物41实施激光加工。

在结束了对于初始的加工位置的激光加工的情况下，当存在下一个加工位置时(S140中N)，激光加工控制部32在XYZ台34设置下一个加工位置的数据(S150)。之后，利用XYZ台34，将被加工物41移动到下一个加工位置(S120)。在下一个加工位置处，对于被加工物41进行激光加工(S130)。当没有下一个加工位置时，结束激光加工(S140中Y)。直到结束对所有的加工位置的激光加工为止，反复这样的次序。

2.3、课题

图4示出了ArF准分子激光的未实现窄带化的自由振荡(Free Running)的频谱波形FR。频谱波形FR的中心波长为约193.4nm，频谱线宽的半高全宽(FWHM)为约450pm。众所周知，氧具有吸收激光的吸收带、即多个吸收线。因此，如图4所示，在包含氧的气体中，例如在空气中自由振荡时的频谱波形FRair在多个吸收线中出现能量的吸收。因此，与不包含氧的氮气(N₂)中的频谱波形FR_N2相比，频谱波形FRair在多个吸收线中出现光强I的下跌。其中，图4的纵轴的相对强度是将光强I标准化的值。

例如，如日本特开平3-157917号公报中记载，从波长175nm到250nm的吸收线是Schumann-Runge带的吸收转移得到的，相当于以分支P(11)、R(13)、P(13)、R(15)、P(15)、R(17)、P(17)、R(19)、P(19)、R(21)、P(21)、R(23)、P(23)、R(25)表示的吸收带。如图4所示，在ArF准分子激光的频谱波形FRair中，在相当于这些分支的吸收线中光强I下跌。

这样，当自由振荡的ArF准分子激光透过包含氧的气体中时，由于氧的光吸收，有可能出现下面的课题。第一，由于氧的光吸收，频谱波形FR出现一处一处的缺失。因此，包含氧的气体吸收脉冲激光，从而温度上升，发生折射率分布。其结果，通过脉冲激光透过包含氧的气体，歪曲脉冲激光的波面。当脉冲激光的波面歪曲时，聚光透镜36d的聚光性能下降，照射到被加工物41的照射直径D变宽，从而出现通量F下降的可能性。其结果，出现对于被加工物41的加工精度恶化的可能性。

第二，当出现氧的光吸收时，ArF准分子激光的光强I下降。在激光加工中，需要比激光光刻更高的脉冲能量，所以希望尽可能抑制光强I的下降。作为对该课题的解决方案，可以想到例如以氮气填充从窗口42到工作台33上的被加工物41的脉冲激光的照射光路，设成不包含氧的环境的方法。这样，抑制氧的光吸收，所以可以实现加工精度的提高，抑制光强I的下降。

另一方面，除了氧的光吸收带来的课题之外，在激光加工中，还有如下希望。即、由于脉冲激光的照射，在加工位置发生烧蚀，加工位置的附近发生碎片。为了实现加工面的状态的高质量，需要去除碎片。作为去除碎片的碎片洗涤方法，可以由UV(Ultraviolet)臭氧洗涤。对于UV臭氧洗涤，下面简称为臭氧洗涤。

臭氧洗涤的原理如下。通过紫外线，包含在空气中等的氧分子(O₂)被分解为氧原子(O)。被分解的氧原子(O)与空气中的氧分子(O₂)结合，生成臭氧(O₃)。向发生的臭氧照射紫外线时，臭氧被分解，发生激励状态的活性氧。另一方面，当碎片是有机物质时，通过紫外线的照射，有机物质的结合也被分解。通过臭氧的分解生成的活性氧与被分解的有机物质结合，变成CO₂气体，能够去除在加工位置出现的碎片。

ArF准分子激光是紫外线，所以探讨利用于这样的臭氧洗涤中。在这种情况下，例如需要将从窗口42到被加工物41的脉冲激光的照射光路设置为空气等包含氧的环境。如果这样设置，则脉冲激光分解氧以及有机物质构成的碎片，所以可以实现碎片的臭氧洗涤。

但是，如上所述，在激光加工中，存在氧吸收ArF准分子激光的一部分带来的课题。因此，作为解决氧的光吸收带来的课题和臭氧洗涤的两个的方法，可以想到下面的两个方法。一个是除了激光加工系统2之外还利用其它的臭氧洗涤装置的方法，但是，该方法需要准备除了激光加工系统2之外的臭氧洗涤装置的成本。而且需要在激光加工系统2和臭氧洗涤装置的两个装置之间设置被加工物41，所以存在激光加工的处理量下降的课题。另一个是，将从窗口42到被加工物41的脉冲激光的照射光路中的环境进行置换的方法，例如在激光加工时设为氮气等不包含氧的气体，在臭氧洗涤时设为空气等包含氧的气体。但是，置换气体的方法需要消耗时间和工夫，所以也存在激光加工的处理量下降的课题。

3、第一实施方式的激光加工系统

3.1、构成

图5示意地示出了根据第一实施方式的激光加工系统2A的构成。第一实施方式的激光加工系统2A具备激光装置3A以及激光加工装置4A，以此来代替参照图1说明的对比例的激光加工系统2的激光装置3以及激光加工装置4。在第一实施方式的下面的说明中，主要说明与对比例的激光加工系统2的区别。

与对比例的激光装置3相同地，第一实施方式的激光装置3A是作为激光介质使用ArF激光气体的ArF准分子激光装置。

第一实施方式的激光装置3A在主振荡器MO中，配置有窄带化(LNM：LineNarrowing Module)模块51，以此来代替后视镜26。窄带化模块51包括扩束棱镜51a、光栅51b以及旋转台51c。扩束棱镜51a扩展从激光腔21的窗口21a出射的光的束宽后，将其光入射到光栅51b。并且，扩束棱镜51a缩小来自光栅51b的反射光的束宽，并且使其光经由窗口21a返回激光腔21内的放电空间。

光栅51b的表面物质由高反射率的材料构成，表面以规定间隔形成有多个槽。光栅51b是分散光学元件。各槽是例如截面形状为直角三角形的槽。从扩束棱镜51a入射到光栅51b的光被这些槽反射，并且在与光的波长相应的方向上进行衍射。光栅51b被利特罗配置，以使从扩束棱镜51a入射到光栅51b的光的入射角与期望波长的衍射光的衍射角一致。由此，期望的波长附近的光经由扩束棱镜51a返回激光腔21。

旋转台51c支撑扩束棱镜51a，使得扩束棱镜51a绕Z轴旋转。通过使扩束棱镜51a旋转，改变光对于光栅51b的入射角度。从而，通过使扩束棱镜51a旋转，可以选择从光栅51b经由扩束棱镜51a返回激光腔21的光的波长。这样，激光装置3A相当于可以改变输出的脉冲激光的波长的波长可变激光装置。

激光加工系统2A除了对于被加工物41的激光加工之外，还具备臭氧洗涤被加工物41的表面的功能。激光加工系统2A可以分开使用脉冲激光的波长，以使窄带化模块51在激光加工时选择使用后述的非吸收线的波长，在臭氧洗涤时选择使用吸收线的波长。

与对比例的激光控制部13不同地，除了发光触发Tr以及目标脉冲能量Et之外，激光控制部13A从激光加工控制部32A接收目标波长λt。激光控制部13A根据接收到的目标波长λt，控制窄带化模块51，设定激光装置3A输出的脉冲激光的波长。

激光加工控制部32A在对被加工物41的表面进行激光加工时，将激光加工中使用的波长λm作为目标波长λt发送给激光控制部13A，在对被加工物41的表面进行臭氧洗涤时，将臭氧洗涤中使用的波长λo2abs作为目标波长λt发送给激光控制部13A。

图6是示出氧吸收激光的氧的吸收特性的曲线图。在图6中，纵轴是氧吸收激光的吸收系数η，横轴是波长。如图4所示，氧的激光吸收特性在从波长175nm到250nm中，存在以分支P(11)、R(13)、P(13)、R(15)、P(15)、R(17)、P(17)、R(19)、P(19)、R(21)、P(21)、R(23)、P(23)、R(25)表示的吸收线。吸收线是氧吸收光的波长，如图6所示，吸收系数η从底部急剧上升的峰值曲线表示的波长区域。各吸收线隔开约0.1nm到约0.2nm左右的间隔存在。各吸收线中的吸收系数η在波长越短时越大。

另一方面，各吸收线之间几乎没有出现氧吸收激光，与吸收线相比，是激光的吸收较少的波长区域。其中，将该波长区域、即在各吸收线之间与吸收线不重叠的波长区域称为非吸收线。非吸收线是氧的吸光量比吸收线少的波长。

作为激光加工中使用的波长λm选择非吸收线，作为臭氧洗涤中使用的波长λo2abs选择吸收线。如在图6中阴影线所示，在本例子中，波长λm选择了在分支P(17)与分支R(21)之间的中心波长为193.40nm的非吸收线。并且，作为臭氧洗涤中使用的波长λo2abs选择了相当于分支P(17)的波长的中心波长为193.30nm的吸收线。

如在图6中双点划线所示，自由振荡的频谱波形FR_N2的频谱线宽宽，与多个吸收线以及非吸收线重叠。在激光装置3A中，与使用自由振荡的脉冲激光的对比例不同，使用通过窄带化模块51实现窄带化的脉冲激光。通过波长选择和窄带化，分开使用吸收线和非吸收线。为了与相邻的各分支P(17)、R(21)的吸收线不重叠，优选地，激光加工中使用的非吸收线的脉冲激光被窄带化为例如半高全宽为约0.01nm到约0.02nm左右的线宽。为了与非吸收线不重叠，臭氧洗涤中使用的波长λo2abs被窄带化为与以峰值曲线表示的波长区域、即吸收线相同程度。

并且，第一实施方式的激光装置3A设置有监视模块11A，以此来代替对比例的监视模块11。监视模块11A在监视模块11的构成的基础上，还增加有波长监视器11c和分束器11d。

在监视模块11A中，分束器11d配置在分束器11a的反射光路上的与光传感器11b之间。分束器11d对分束器11a反射的反射光的一部分进行反射，并且使其余部分透过。透过分束器11d的透过光入射到光传感器11b，被分束器11d反射的反射光入射到波长监视器11c。

波长监视器11c是公知的校准器分光器。校准器分光器由例如扩散板、气隙校准器、聚光透镜以及线传感器构成。校准器分光器产生通过扩散板、气隙校准器入射的激光的干涉条纹，并且使产生的干涉条纹通过聚光透镜在线传感器的受光面成像。之后，通过计测在线传感器成像的干涉条纹，从而计测激光的波长λ。

第一实施方式的激光加工装置4A在对比例的激光加工装置4的基础上，还具备衰减器52、屏蔽体53以及氧气供给源54。并且，还具备激光加工控制部32A以及窗口42A，分别代替激光加工控制部32以及窗口42。

在壳体37内，衰减器52配置在高反射镜36a与高反射镜36b之间的光路上。衰减器52包括例如两个局部反射镜52a以及52b和这些局部反射镜的旋转台52c以及52d。两个局部反射镜52a以及52b是透过率根据脉冲激光的入射角度而变化的光学元件。局部反射镜52a以及局部反射镜52b的倾斜角度通过旋转台52c以及旋转台52d得到调整，以便脉冲激光的入射角度彼此一致，而且实现期望的透过率。

由此，脉冲激光减少到期望的脉冲能量后通过衰减器52。衰减器52的透过率基于激光加工控制部32A的控制信号得到控制。在对被加工物41进行激光加工时和进行臭氧洗涤时，所需的通量不同。如果改变脉冲能量即可改变通量，但是在主振荡器MO中难以大幅度改变脉冲能量。因此，激光加工系统2A使用衰减器52，变更激光加工时和臭氧洗涤时的脉冲能量。

屏蔽体53包围被工作台33支撑的状态的被加工物41。屏蔽体53具有包围工作台33以及XYZ台34的整体的大小，并且固定于框架38。

在屏蔽体53的上表面形成有与设置在壳体37的窗口42A连接的开口。该开口通过O环密封。窗口42A的入射有来自聚光透镜36d的脉冲激光的入射面配置在壳体37内，出射脉冲激光的出射面配置在屏蔽体53内。由此，窗口42A与被加工物41之间的脉冲激光的照射光路被屏蔽体53包围。

氧气供给源54是向屏蔽体53供给包含氧的气体的气体供给源。包含氧的气体是例如以规定的混合比例混合了氧和氮的气体。作为包含氧的气体使用例如清洁干燥的空气(CDA：Clean Dry Air)。CDA是例如从大气中的气体通过机械过滤器和分子筛去除颗粒和水分等杂质后的气体。将这样的包含氧的气体下面简称为氧气。

在激光加工系统2A的运转时，氧气始终在屏蔽体53的内部空间内流动。在屏蔽体53设置有从氧气供给源54向屏蔽体53内吸入氧气的吸入端口53a以及从屏蔽体53向外部排出氧气的排出端口53b。吸入端口53a相当于向屏蔽体53内供给氧气的供气口。吸入端口53a以及排出端口53b可以连接未图示的吸气管和排出管。

吸入端口53a以及排出端口53b在连接吸气管和排出管的状态下，通过O环(未图示)密封，以便抑制外气混入屏蔽体53内。在吸入端口53a连接有氧气供给源54。从排出管排出的排出气体排出到规定的处理装置，从而避免泄露到大气中。

通过这样的屏蔽体53，能够抑制杂质混入被加工物41被激光加工的加工空间。并且，如后述，通过对被加工物41实施的臭氧洗涤，防止在屏蔽体53内发生的臭氧飞散到大气中。

窗口42A是例如使ArF准分子激光透过的CaF₂晶体。窗口42A的屏蔽体53侧的表面还可以涂布与臭氧难以反应的膜。作为与臭氧难以反应的膜的材料，优选使用例如氧化铝或氧化硅等氧化物。并且，作为窗口42A的基板，可以是除了CaF₂晶体之外的，还可以是与臭氧的反应性较低的合成石英或蓝宝石的基板。

优选地，被加工物41是例如包含碳原子的材料。优选地，例如是聚酰亚胺或氟系树脂等有机材料。并且，还可以是碳纤维和树脂的复合材料(CFRP：Carbon Fiber ReinforcedPlastics)或金刚石。并且，还可以是宽带隙材料、例如蓝宝石或SiC(碳化硅)。并且，还可以是CaF₂晶体、MgF₂晶体、玻璃材料等透明材料。

与对比例的激光加工控制部32相同地，激光加工控制部32A向激光控制部13A发送发光触发Tr以及目标脉冲能量Et。作为目标脉冲能量Et，在进行激光加工时，发送激光加工时所需的脉冲能量Em。在进行臭氧洗涤时，作为目标脉冲能量Et发送臭氧洗涤时所需的脉冲能量Eo3。

臭氧洗涤包括在进行激光加工之前，去除附着在被加工物41表面的附着物的表面洗涤和在进行激光加工之后，去除附着在被加工物41表面的碎片的碎片洗涤。在进行表面洗涤时，作为目标脉冲能量Et，发送表面洗涤时所需的脉冲能量Eo3pre，作为目标脉冲能量Et，在进行碎片洗涤时发送碎片洗涤时所需的脉冲能量Eo3aft。

并且，在通过目标脉冲能量Et进行的脉冲激光的通量的控制的基础上，激光加工控制部32A还控制衰减器52的透过率T，从而控制脉冲激光的通量。激光加工控制部32A在进行表面洗涤时，控制衰减器52的透过率T，以便达到表面洗涤所需的通量Fo3pre。在进行激光加工时，控制衰减器52的透过率T，以便达到激光加工所需的通量Fm。在进行碎片洗涤时，控制衰减器52的透过率T，以便达到碎片洗涤所需的通量Fo3aft。

在没有光学系统36的光损失的情况下，基于下面的公式(3)求出衰减器52的透过率T。

T＝π(D/2)²(F/Et)……(3)

其中，F是通量，Et是目标脉冲能量，D是被加工物41的表面中的脉冲激光的照射直径。

例如，将进行表面洗涤时、进行激光加工时、进行碎片洗涤时的照射直径全部设为D，则求出各自的透过率T的公式变成下面的公式。在求出进行表面洗涤时的透过率T时，T＝π(D/2)²(Fo3pre/Eo3pre)。在求出进行激光加工时的透过率T时，T＝π(D/2)²(Fm/Em)。在求出进行碎片洗涤时的透过率T时，T＝π(D/2)²(Fo3aft/Eo3aft)。

并且，为了在进行臭氧洗涤时对被加工物41不会实施激光加工，臭氧洗涤时的通量Fo3低于激光加工时的通量Fm。表面洗涤时的通量Fo3pre、碎片洗涤时的通量Fo3aft、激光加工时的通量Fm的三个通量的大小关系是例如Fo3pre＜Fo3aft＜Fm。

3.2、动作

参照图7至图11，说明激光加工系统2A的动作。如图7所示，在进行激光加工时，被加工物41被放在XYZ台34的工作台33(S1000)。激光加工控制部32A在XYZ台34设置初始的加工位置的位置数据(S1100)。利用XYZ台34，将被加工物41移动到初始的激光加工位置(S1200)。具体地，被加工物41的XY平面内的位置和Z轴方向的位置得到定位。对于Z轴方向的位置，激光加工控制部32A将被加工物41移动到从聚光透镜36d出射的脉冲激光在被加工物41的表面上以期望的照射直径D会聚的位置。到此为止的动作与图2示出的对比例的激光加工系统2的S100起到S120的动作相同。

在结束被加工物41的定位后，进行激光加工之前的表面洗涤(S1300)。如图11A所示，被加工物41的表面附着有机物质等附着物56。表面洗涤通过臭氧洗涤去除这样的附着物56。

在本例子中，表面洗涤按照图8示出的S1300A的流程图进行。在图8中，激光加工控制部32A作为目标波长λt向激光控制部13A发送表面洗涤中使用的吸收线的波长λo2abs。激光控制部13A控制窄带化模块51，将脉冲激光的波长设定为吸收线的波长λo2abs(S1310)。

激光加工控制部32A对于激光控制部13A，作为目标脉冲能量Et发送表面洗涤时的脉冲能量Eo3pre。激光控制部13A将目标脉冲能量Et设定为脉冲能量Eo3pre(S1320)。激光控制部13A在关闭快门12的状态下，基于内部触发，使主振荡器MO进行激光振荡。监视模块11计测从主振荡器MO输出的脉冲激光的波长的实际测量值和脉冲能量的实际测量值。

激光控制部13A监视从监视模块11发送的波长以及脉冲能量的实际测量值，并且控制主振荡器MO，以使实际测量值达到目标值(S1330)。具体地，激光控制部13A控制窄带化模块51，以使从监视模块11发送的波长的实际测量值达到表面洗涤时的目标波长λt、即λto2abs。并且，激光控制部13A控制脉冲功率模块24的充电电压，以使从监视模块11发送的脉冲能量的实际测量值达到表面洗涤时的目标脉冲能量Et、即Eo3pre。

在波长的实际测量值达到目标波长λt且脉冲能量的实际测量值达到目标脉冲能量Et时(S1330中Y)，激光控制部13A打开快门12。另一方面，激光加工控制部32A将衰减器52的透过率T设定为达到表面洗涤所需的通量Fo3pre(S1340)。

在波长的实际测量值以及脉冲能量的实际测量值达到目标值时(S1330中Y)，激光控制部13A向激光加工控制部32A发送来自激光加工控制部32A的外部触发、即发光触发Tr的接收准备完成信号(S1350)。

激光加工控制部32A向激光控制部13A发送由激光加工所需的重复频率fpre和脉冲数Npre规定的发光触发Tr。激光控制部13A按照接收到的发光触发Tr，启动主振荡器MO，向激光加工装置4A输出脉冲激光。输入到激光加工装置4A的脉冲激光经由光学系统36从窗口42A出射，从而照射屏蔽体53内的被加工物41(S1360)。

如图11B所示，在表面洗涤中，作为吸收线的波长λo2abs的脉冲激光PL照射到被加工物41。脉冲激光被屏蔽体53内的氧吸收。由此，在屏蔽体53内产生臭氧。通过脉冲激光和臭氧的作用，进行臭氧洗涤，附着在被加工物41表面的附着物56被去除。

在图7中，结束表面洗涤(S1300)后，进行激光加工(S1400)。在本例子中，激光加工按照图9示出的S1400A的流程图进行。在图9中，激光加工控制部32A作为目标波长λt，向激光控制部13A发送激光加工中使用的氧的非吸收线的波长λm。激光控制部13A控制窄带化模块51，将脉冲激光的波长设定为非吸收线的波长λm(S1410)。

激光加工控制部32A对于激光控制部13A发送激光加工时的脉冲能量Em，作为目标脉冲能量Et。激光控制部13A将目标脉冲能量Et设定为脉冲能量Em(S1420)。激光控制部13A在关闭快门12的状态下，基于内部触发，使主振荡器MO激光振荡。监视模块11计测从主振荡器MO输出的脉冲激光的波长的实际测量值和脉冲能量的实际测量值。

激光控制部13A监视从监视模块11发送的波长以及脉冲能量的实际测量值，并且控制主振荡器MO，以使实际测量值达到目标值(S1430)。具体地，激光控制部13A控制窄带化模块51，以使从监视模块11发送的波长的实际测量值达到激光加工时的目标波长λt、即λm。并且，激光控制部13A控制脉冲功率模块24的充电电压，以使从监视模块11发送的脉冲能量的实际测量值达到激光加工时的目标脉冲能量Et、即Em。

在波长的实际测量值达到目标波长λt且脉冲能量的实际测量值达到目标脉冲能量Et时(S1430中Y)，激光控制部13A打开快门12。另一方面，激光加工控制部32A将衰减器52的透过率T设定为达到激光加工所需的通量Fm(S1440)。

在波长的实际测量值以及脉冲能量的实际测量值达到目标值时(S1430中Y)，激光控制部13A向激光加工控制部32A发送来自激光加工控制部32A的发光触发Tr的接收准备完成信号(S1450)。

激光加工控制部32A向激光控制部13A发送通过表面洗涤所需的重复频率fm和脉冲数Nm规定的发光触发Tr。激光控制部13A按照接收到的发光触发Tr，启动主振荡器MO，向激光加工装置4A输出脉冲激光。输入激光加工装置4A的脉冲激光经由光学系统36从窗口42A出射，照射屏蔽体53内的被加工物41(S1460)。

如图11C所示，在激光加工中，作为非吸收线的波长λm的脉冲激光PL照射到被加工物41。由此，如图11D所示，对于被加工物41的表面实施激光加工。在进行激光加工时，与表面洗涤时相同地，向屏蔽体53内供给有氧气。但是，在激光加工时使用了非吸收线的脉冲激光，所以氧几乎不会吸收脉冲激光。因此，臭氧也几乎不会产生。如图11D所示，在进行激光加工时，通过脉冲激光的照射，在加工位置发生烧蚀，加工位置的附近产生碎片57。

在图7中，在结束激光加工(S1400)后，进行激光加工后的碎片洗涤(S1500)。在本例子中，碎片洗涤按照图10示出的S1500A的流程图进行。在图10中，激光加工控制部32A作为目标波长λt，向激光控制部13A发送碎片洗涤中使用的吸收线的波长λo2abs。激光控制部13A控制窄带化模块51，将脉冲激光的波长设定为吸收线λo2abs(S1510)。

激光加工控制部32A对于激光控制部13A，作为目标脉冲能量Et发送碎片洗涤时的脉冲能量Eo3aft。激光控制部13A将目标脉冲能量Et设定为脉冲能量Eo3aft(S1520)。激光控制部13A在关闭快门12的状态下，基于内部触发，使主振荡器MO激光振荡。监视模块11计测从主振荡器MO输出的脉冲激光的波长的实际测量值和脉冲能量的实际测量值。

激光控制部13A监视从监视模块11发送的波长以及脉冲能量的实际测量值，并且控制主振荡器MO，以使实际测量值达到目标值(S1530)。具体地，激光控制部13A控制窄带化模块51，以使从监视模块11发送的波长的实际测量值达到碎片洗涤时的目标波长λt、即波长λo2abs。并且，激光控制部13A控制脉冲功率模块24的充电电压，以使从监视模块11发送的脉冲能量的实际测量值达到碎片洗涤时的目标脉冲能量Et、即Eo3aft。

在波长的实际测量值达到目标波长λt且脉冲能量的实际测量值达到目标脉冲能量Et时(S1530中Y)，激光控制部13A打开快门12。另一方面，激光加工控制部32A将衰减器52的透过率T设定为达到碎片洗涤所需的通量Fo3aft(S1540)。

在波长的实际测量值以及脉冲能量的实际测量值达到目标值时(S1530中Y)，激光控制部13A向激光加工控制部32A发送发光触发Tr的接收准备完成信号(S1550)。

激光加工控制部32A向激光控制部13A发送由碎片洗涤所需的重复频率faft和脉冲数Naft规定的发光触发Tr。激光控制部13A按照接收到的发光触发Tr，启动主振荡器MO，向激光加工装置4A输出脉冲激光。输入到激光加工装置4A的脉冲激光经由光学系统36从窗口42A出射，从而照射屏蔽体53内的被加工物41(S1560)。

如图11E所示，在碎片洗涤中，作为吸收线的波长λo2abs的脉冲激光PL照射到被加工物41。脉冲激光被屏蔽体53内的氧吸收，在屏蔽体53内产生臭氧。通过脉冲激光和臭氧的作用，进行臭氧洗涤，附着在被加工物41表面的碎片57被去除。通过去除碎片57，如图11F所示，可以得到干净的被加工物41的加工位置。

在图7中，对于初始的加工位置，在结束碎片洗涤时，存在下一个加工位置时(S1600中N)，激光加工控制部32A在XYZ台34设定下一个加工位置的数据(S1700)。之后，利用XYZ台34，将被加工物41移动到下一个加工位置(S1200)。在下一个加工位置中，对于被加工物41进行表面洗涤(S1300)、激光加工(S1400)、碎片洗涤(S1500)。当没有下一个加工位置时，结束激光加工(S1600中Y)。直到结束对于所有的加工位置的激光加工为止反复这样的次序。

3.3、作用

在激光加工中，激光加工系统2A作为脉冲激光的波长使用非吸收线。因此，即使被加工物41存在于包含氧的气体中时，还是几乎不出现氧的光吸收，所以抑制脉冲激光的波面的歪曲带来的聚光性能的下降。抑制由聚光性能的下降导致的通量的不稳定和加工精度的恶化。并且，还抑制光强I的下降。

并且，在表面洗涤和碎片洗涤等臭氧洗涤中，作为脉冲激光的波长，使用吸收线。吸收线的脉冲激光在包含氧的气体中，照射到被加工物41。因此，通过脉冲激光和氧的作用，可以实现臭氧洗涤。

这样，激光加工系统2A通过使用作为波长可变激光装置的激光装置3A，作为照射被加工物41的脉冲激光的波长，在激光加工时选择使用非吸收线，在臭氧洗涤时选择使用吸收线。另外，非吸收线的脉冲激光实现了窄带化，从而与吸收线不重叠，所以几乎不受氧吸收光的影响。

因此，在利用一台激光加工系统2A进行激光加工和臭氧洗涤的两个处理时，无需进行如将脉冲激光的照射光路等放置被加工物41的加工空间内的环境在激光加工时置换为氮气，另一方面在臭氧洗涤时置换为氧气的气体置换。因此，与进行气体置换的情况相比，不会导致激光加工的处理量的减少，能够在一台激光加工系统2A中进行激光加工和臭氧洗涤。

并且，激光控制部13A可以在激光加工时和臭氧洗涤时变更激光装置3A输出的脉冲激光的脉冲能量。因此，在激光加工以及臭氧洗涤的各自处理中，可以进行恰当的脉冲激光的通量的控制。

并且，激光加工系统2A具备衰减器52，该衰减器52通过改变激光装置3A输出的脉冲激光的透过率T，从而改变脉冲激光的能量。在激光装置3A中，难以大幅改变脉冲能量，例如将臭氧洗涤时的脉冲能量改变成激光加工时的脉冲能量的1/10。通过采用衰减器52，可以大幅度改变脉冲能量。

因此，通过设置衰减器52，与仅通过激光装置3A中的脉冲能量的控制来进行通量的控制的情况相比，能够进行更加恰当的脉冲激光的通量的控制。需要说明的是，可以不设置衰减器52。但是，为了得到实现更加恰当的通量的控制的效果，优选地，设置衰减器52。

并且，激光加工系统2A具备包围被加工物41的屏蔽体53以及作为向屏蔽体53内供给包含氧的气体供气口的吸入端口53a。因此，能够抑制杂质混入被加工物41被激光加工的加工空间。并且，防止通过臭氧洗涤在屏蔽体53内产生的臭氧飞散到大气中。

需要说明的是，还可以不设置屏蔽体53以及吸入端口53a。大气中包含氧，所以可以得到如上所述的通过一台激光加工系统2A在没有导致处理量的下降的情况下进行激光加工和臭氧洗涤的效果。但是，通过设置屏蔽体53以及吸入端口53a，可以得到抑制杂质混入和防止臭氧飞散的效果，所以优选地设置屏蔽体53以及吸入端口53a。

并且，在本例子中，作为激光装置3A以作为激光介质使用ArF激光气体且输出中心波长为193.4nm的脉冲激光的ArF准分子激光装置为例进行了说明，但是，还可以是其它的激光装置。如图6所示，氧的吸光量较大的波长范围是从175nm至200mn。因此，本发明对于输出该范围内的波长的激光的激光装置也有效。

并且，在本例子中说明了作为臭氧洗涤，执行激光加工之前的表面洗涤和激光加工之后的碎片洗涤的两个处理的例子，但是，至少执行激光加工之后的碎片洗涤即可。有时通过激光加工也可以去除作为表面洗涤的洗涤对象的附着物。

并且，在本例子中，作为非吸收线，使用了波长为193.40nm的非吸收线，作为吸收线，使用了波长为193.30nm的吸收线，但是，还可以使用其它的波长。只要是非吸收线，则可以使用例如193.20nm或193.60nm的波长。只要是吸收线，则可以使用在193.10nm或193.50nm具有峰值的吸收线。

3.4、变形例

在上述例子中，在固定了被加工物41的位置的状态下进行了表面洗涤以及碎片洗涤，但是，如图12以及图13的流程图示出的变形例所示，还可以在表面洗涤以及碎片洗涤中移动被加工物41，放大脉冲激光的照射区域。

图12是表面洗涤的变形例S1300A1的流程图，与图8的流程图的区别在于，S1360的步骤变更为S1360A1和S1360A2的步骤。除此之外的步骤与图8的流程图的步骤相同。在S1360A1中，按照发光触发Tr，向被加工物41照射脉冲激光，从而进行表面洗涤。这时，激光加工控制部32A控制XYZ台34，在XY平面移动被加工物41。由此放大照射区域(S1360A2)。

图13是碎片洗涤的变形例S1500A1的流程图，与图10的流程图的区别在于，S1560的步骤变更为S1560A1和S1560A2的步骤。除此之外的步骤与图10的流程图的步骤相同。在S1560A1中，按照发光触发Tr，向被加工物41照射脉冲激光，进行碎片洗涤。这时，激光加工控制部32A控制XYZ台34，在XY平面移动被加工物41。由此放大照射区域(S1560A2)。

可以同时进行S1360A1以及S1560A1中的激光照射和S1360A2以及S1560A2的被加工物41的移动。即、可以一边移动被加工物41一边进行激光照射。或者还可以是以逐步进行的方式，在进行激光照射时使被加工物41静止，在一个位置结束激光照射后，将被加工物41移动规定量，在使被加工物41在下一个位置停止的状态下，进行激光照射。

4、第二实施方式的激光加工系统

4.1、构成

图14至图17示出了第二实施方式的激光加工系统2B。如图14所示，第二实施方式的激光加工系统2B具备激光装置3A以及激光加工装置4B。激光装置3A与第一实施方式相同。激光加工装置4B在第一实施方式的激光加工装置4A的构成的基础上，还具备照射面积可变机构61。激光加工控制部32B比第一实施方式的激光加工控制部32A增加了控制照射面积可变机构61的功能。激光加工系统2B的除此之外的构成与第一实施方式的激光加工系统2A相同，所以，下面以区别点为中心进行说明。

照射面积可变机构61是在被加工物41的表面中改变光学系统36照射的脉冲激光的照射面积的机构。具体地，照射面积可变机构61在沿Z轴方向的光轴方向移动聚光透镜36d，从而变更照射到被加工物41的表面的脉冲激光的照射直径D。照射面积可变机构61是例如使聚光透镜36d沿光轴直线移动的单轴台。单轴台由例如保持聚光透镜36d且通过滚珠丝杠的旋转可以向一个方向移动的台以及使滚珠丝杠旋转的电机构成。

照射直径D在聚光透镜36d的脉冲激光的焦点位置和被加工物41的表面位置一致的对焦状态下变为最小，照射面积也变得最小。激光加工控制部32B在激光加工时，相对于被加工物41的表面，将聚光透镜36d移动到焦点位置，从而设定为对焦状态，缩小照射直径D。

另一方面，激光加工控制部32B在臭氧洗涤时，将脉冲激光的焦点位置从被加工物41的表面向光轴方向错开，从而设定为散焦状态。具体地，在进行表面洗涤时，从对焦状态将聚光透镜36d朝光轴方向的下方错开ΔLpre，以使聚光透镜36d与被加工物41的间隔接近，在进行碎片洗涤时，相同地，朝光轴方向错开ΔLaft。

其中，根据上述公式(1)，脉冲激光的被加工物41的表面中的通量F与脉冲激光的照射面积成反比。因此，在脉冲能量相等的情况下，如果加大照射直径D来扩大照射面积，则通量F变小。因此，通过在臭氧洗涤时设为散焦状态，从而可以在不改变脉冲能量的情况下降低脉冲激光的通量F。

4.2、动作

第二实施方式的激光加工系统2B的动作的整体动作与第一实施方式的图7的流程图相同，只是表面洗涤和碎片洗涤的动作不同。在第二实施方式中，表面洗涤按照图15示出的S1300B的流程图实施，碎片洗涤按照图16示出的S1500B的流程图实施。

在图15中，与图8示出的第一实施方式的表面洗涤的S1300A的流程图的区别在于，增加了S1321和S1370的步骤，除此之外与图8示出的S1300A的流程图相同。相同地，在图16中，与图10示出的第一实施方式的碎片洗涤的S1500A的流程图的区别在于，增加了S1521和S1570的步骤，除此之外与图10示出的S1500A的流程图相同。

如图15所示，在第二实施方式的表面洗涤中，在进行S1310的目标波长λt的设定以及S1320的目标脉冲能量Et的设定之后，将光学系统36设定为散焦状态。具体地，激光加工控制部32B控制照射面积可变机构61，设为将脉冲激光的焦点位置从被加工物41的表面朝光轴方向错开ΔLpre的散焦状态(S1321)。

并且，设为散焦状态后，脉冲激光的照射直径D发生变化，所以S1340中的求出衰减器52的透过率T的公式变为下面的公式。即、将错开ΔLpre时的散焦状态的照射直径为Dpre时，透过率T＝π(Dpre/2)²(Fo3pre/Eo3pre)。

在该状态下，进行S1360的通过脉冲激光的照射的表面洗涤。将这样的动作在图17的转移图中进行说明，首先，从图17A示出的对焦状态，如图17B所示，将聚光透镜36d错开ΔLpre，缩小聚光透镜36d与被加工物41的间隔。在该状态下，将波长λo2abs的吸收线的脉冲激光PL照射到被加工物41，从而进行表面洗涤，去除附着物56。

之后，在进行激光照射之后，激光加工控制部32B控制照射面积可变机构61，执行将散焦状态返回至对焦状态的步骤(S1370)。由此，聚光透镜36d返回到图17C示出的对焦状态。在图17C的状态下，以波长λm的非吸收线的脉冲激光PL进行激光加工。

结束激光加工后，进行碎片洗涤。如图16所示，在第二实施方式的碎片洗涤中，在进行S1510的目标波长λt的设定以及S1520的目标脉冲能量Et的设定之后，将光学系统36设为散焦状态。例如，激光加工控制部32B控制照射面积可变机构61，设为将脉冲激光的焦点位置从被加工物41的表面朝光轴方向错开ΔLaft的散焦状态(S1521)。

与进行表面洗涤时相同地，在设为散焦状态后，脉冲激光的照射直径D发生变化，所以S1540中的求出衰减器52的透过率T的公式变成下面的公式。即、将错开ΔLaft时的散焦状态的照射直径为Daft时，透过率T＝π(Daft/2)²(Fo3aft/Eo3aft)。

在该状态下，进行S1560的脉冲激光的照射。将这样的动作在图17的转移图进行说明，从图17D示出的对焦状态，如图17E所示，将聚光透镜36d错开ΔLaft，缩小聚光透镜36d与被加工物41的间隔。在该状态下，将波长λo2abs的吸收线的脉冲激光PL照射到被加工物41，从而进行碎片洗涤，去除碎片57。

之后，进行激光照射之后，激光加工控制部32B控制照射面积可变机构61，执行将散焦状态返回至对焦状态的步骤(S1570)。由此，聚光透镜36d返回至图17F示出的对焦状态。

4.3、作用

如第二实施方式，通过设置照射面积可变机构61，在激光加工时和臭氧洗涤时可以改变脉冲激光的照射面积。由此，在臭氧洗涤时可以扩大洗涤面积。而且，通过改变照射面积，还可以变更通量F，所以效率更高。

并且，与如第一实施方式的变形例，在XY平面移动被加工物41的情况相比，只进行一个轴向的移动即可，所以动作也简便。

4.4、变形例

需要说明的是，在第二实施方式中说明了移动聚光透镜36d的例子，但是，作为聚光透镜36d的代替，还可以控制XYZ台34，在光轴方向移动固定被加工物41的工作台33。这样也可以变更照射面积。在这种情况下，XYZ台34构成照射面积可变机构61。

5、第三实施方式的激光加工系统

图18至图27示出的第三实施方式的激光加工系统2C在进行对于被加工物41的激光加工的本加工之前进行前加工，在吸收线与非吸收线之间，搜索本加工中使用的脉冲激光的最佳波长λopt。之后，使用搜索到的最佳波长λopt的脉冲激光进行本加工。

在激光加工中使用非吸收线的脉冲激光时，可以子进行高精度的激光加工，但是加工位置附近出现碎片。另一方面，在激光加工中使用吸收线的脉冲激光时，由于氧的光吸收，存在光强I下降或者通量变为不稳定等缺点，另一方面，可以得到去除碎片的臭氧洗涤的效果。为此，第三实施方式的激光加工系统在吸收线与非吸收线之间，搜索碎片较少且加工状态变得良好的最佳波长，将最佳波长的脉冲激光用于本加工中。由此，可以在一个工序中进行激光加工和臭氧洗涤，能够抑制激光加工的处理量的下降。

5.1、构成

如图18所示，激光加工系统2C具备激光装置3C以及激光加工装置4C。激光装置3C具备激光控制部13C，以此来代替第一实施方式的激光控制部13A。除此之外，与第一实施方式的激光装置3A相同。与激光加工装置4A的区别在于，激光加工装置4C具备观察装置66，还具备激光加工控制部32C，以此来代替激光加工控制部32A。除此之外与激光加工装置4A相同。下面，以区别特征为中心进行说明。

在激光加工系统2C中，激光装置3C是可以在吸收线与非吸收线之间改变脉冲激光的波长后输出的波长可变激光装置。在前加工中，激光控制部13C在吸收线与非吸收线之间，改变激光装置3C输出的激光的波长。之后，激光控制部13C一边改变激光的波长，一边控制波长可变激光装置，以便以多个波长向被加工物41的表面照射脉冲激光。

在激光加工装置4C中，在前加工时，激光加工控制部32C向激光控制部13C发送控制信号，以使激光控制部13C一边改变波长一边输出脉冲激光。

观察装置66拍摄被加工物41的表面，记录表示利用多个波长进行的前加工的每一个波长的加工状态的观察图像。观察装置66具备半反射镜66a、准直透镜66b、照明光源66c、成像透镜66d以及图像传感器66e。并且，作为高反射镜36c，使用对脉冲激光进行高反射且使照明光源66c出射的可见光透过的反射镜。

照明光源66c出射照射被加工物41表面的照明光。照明光通过准直透镜66b进行校准。校准后的照明光的光路上配置有半反射镜66a、高反射镜36c以及聚光透镜36d。由此，照明光照射到被加工物41。

并且，半反射镜66a配置为向成像透镜66d反射在工作台33上的被加工物41的表面反射后透过聚光透镜36d以及高反射镜36c的反射光。成像透镜66d配置为入射的反射光在图像传感器66e的受光面成像。图像传感器66e是二维图像传感器。

在前加工中，激光加工控制部32C作为目标波长λt，向激光控制部13C依次发送多个波长。多个波长例如是图19示出的λ1、λ2、λ3、……λmax的波长。图19所示，λ1、λ2、λ3、……λmax是在193.30nm的λ1的吸收线与193.40nm的λmax的非吸收线之间，将波长依次错开0.01nm的波长。这样，在本例子中，改变波长的宽度Δλ设定为0.01nm。激光控制部13C控制激光装置3C，以便依次输出接收到的波长的脉冲激光。

5.2、动作

如图20所示，激光加工系统2C的整体动作首先从搜索激光加工的本加工中使用的最佳波长的动作开始(SP100)。

最佳波长的搜索按照图21以及图22示出的SP100的流程图进行。在SP110中，激光加工控制部32C利用XYZ台34将被加工物41移动到初始的前加工位置。在被加工物41表面中，进行前加工的区域是例如被加工物41的周边区域等被加工物41中除了进行本加工的部分之外的区域。前加工位置是脉冲激光的照射位置与该位置一致的位置。

接着，在SP120中，基于从激光加工控制部32C发送的数据，激光控制部13C将目标脉冲能量Et设定为激光加工时的脉冲能量Em。在SP130中，激光加工控制部32C将衰减器52的透过率T设定为达到激光加工所需的通量Fm。

在SP140中，激光加工控制部32C将前加工中使用的多个波长的波长编号N设为1。在SP150中，基于来自激光加工控制部32C的数据，激光控制部13C作为目标波长λt，将λ1设为吸收线的波长193.30nm。在SP160中，激光控制部13C关闭快门12，通过内部触发使主振荡器MO进行激光振荡。之后，在波长的实际测量值达到λ1且脉冲能量的实际测量值达到Em时(SP160中Y)，激光控制部13打开快门12，向激光加工控制部32C发送发光触发Tr的接收准备完成信号(SP170)。

激光加工控制部32C接收到接收准备完成信号时，向激光控制部13C发送由激光加工所需的重复频率fm和脉冲数Nm规定的发光触发Tr。激光控制部13C按照发光触发Tr，从主振荡器MO输出λ1的脉冲激光。由此，λ1的脉冲激光输入激光加工装置4C。λ1的脉冲激光照射到被加工物41，从而进行前加工(SP180)。

如图22所示，进行前加工后，通过观察装置66，计测通过λ1的脉冲激光进行的前加工的加工状态。观察装置66通过图像传感器66e拍摄被加工物41的表面，记录表示前加工的加工状态的观察图像。观察图像存储在未图示的存储器等数据存储器中。之后，激光加工控制部32C基于记录的观察图像，评价通过λ1的脉冲激光进行的前加工的加工状态，将评价值Deb1记录在制定在存储器内的评价值表中(SP190)。

在结束λ1的评价值Deb1的记录后，激光加工控制部32C在波长编号N加1(SP200)。在SP210中，激光加工控制部32C将λN的波长设为在λN-1的波长加上Δλ的波长。例如在结束λ1的评价值Deb1的记录后，在N加1。在结束了初始的加工位置的前加工的阶段，N＝1，所以加上1，则变成N＝2。之后，由于是N＝2，所以在SP210中，N-1＝2-1＝1。因此，λ2的波长设定为在λ1的波长加上Δλ的波长。λ1是193.30nm，Δλ是0.01nm，所以λ2是193.31nm。

在SP210中设定的λN在λmax以下的情况下(SP220中N)，激光加工控制部32C设定下一个前加工位置的位置数据(SP230)。之后，控制XYZ台34，将被加工物41移动到下一个前加工位置。在下一个前加工位置中，执行从SP150到SP190的步骤。在λN＝λ2的情况下，激光加工控制部32C将λ2的评价值Deb2记录在评价值表中。

如图23A示出的λ1＝193.30nm、图23B示出的λ2＝193.31nm、图23C示出的λ3＝193.32nm、图23D示出的λ4＝193.33nm，一边将波长每次改变0.01nm一边进行前加工。之后，如图24所示，每个波长的评价值Deb1、Deb2、Deb3、Deb4、……记录在评价值表67中。在前加工中，直到λN超过λmax为止，重复这样的评价值DebN的记录(SP220中Y)。

这样，在前加工中，XYZ台34每当基于激光加工控制部32C的控制改变波长时，移动照射到被加工物41表面的激光的照射位置。前加工位置是自动变更的，所以评价值的记录简单。

在图25中，标记68是被加工物41的表面中通过脉冲激光的照射加工出的加工孔，标记57表示在加工孔68的外周产生的碎片。评价值DebN例如通过下面的公式(4)定义。

评价值DebN＝(Dout-Din)/D0……(4)

其中，D0是脉冲激光的照射直径，Din是加工孔68的直径，Dout是在加工孔68的外周产生的碎片的直径。

Dout-Din是碎片57的直径与加工孔68的直径之差，表示碎片57的宽度。碎片57的宽度越小，加工状态越是良好。因此，通过公式(4)计算的评价值DebN的值越小，评价越高。

激光加工控制部32C按照评价值表67，选择评价值DebN最小的波长作为本加工中使用的最佳波长λopt(SP240)。其中，激光加工控制部32C相当于基于观察图像选择本加工中使用的最佳波长λopt的最佳波长选择部。

返回图20，结束最佳波长的搜索(SP100)后，激光加工控制部32C进行本加工。与图7示出的S1100以及S1200相同地，激光加工控制部32C在XYZ台34设定初始的加工位置的位置数据(S1100)，利用XYZ台34，将被加工物41移动到初始的激光加工位置(S1200)。结束被加工物41的定位后，以搜索到的最佳波长λopt进行激光加工的本加工(S1400B)。

图26示出的流程图示出了S1400B的激光加工的次序。在S1410B中，激光控制部13C作为目标波长λt设定最佳波长λopt，在S1420中，作为目标脉冲能量Et，设定激光加工时的脉冲能量Em。从S1420到S1460的次序与第一实施方式的图9示出的流程图相同。

5.3、作用

在吸收线与非吸收线之间搜索碎片少且加工状态良好的最佳波长λopt，以最佳波长λopt进行激光加工的本加工，所以可以在一个工序中进行激光加工和臭氧洗涤。由此，能够抑制激光加工的处理量的下降。

一边在吸收线与非吸收线之间改变波长一边搜索最佳波长λopt，所以通过选择波长可以调节氧吸收的光的量。由此，无需调节被加工物41的加工空间内的氧浓度，也可以调节臭氧的产生量。由此，通过波长的选择，可以抑制氧吸收光导致的脉冲激光的波面的歪曲。因此，本例子在作为氧气使用无法变更氧的混合比的CDA的情况下有效。CDA的供给源例如可以是通过机械过滤器和分子筛，从大气的气体中取出颗粒和水分等杂质气体，将其作为CDA供给的气体供给源。

并且，评价前加工的加工状态后选择最佳波长λopt，所以能够确保干净的加工状态。

并且，在本例子中，将改变波长的幅度Δλ设定为0.01nm，但是，Δλ可以设定为大于0.01nm，还可以小于0.01nm。

5.4、其它

需要说明的是，在本例子中，为了计测加工状态，使用了观察装置66，但是，还可以使用显微镜来代替观察装置66，计测加工状态。显微镜可以包含在激光加工系统2C中。在这种情况下，被加工物41在激光加工系统2C中进行前加工后，例如通过XYZ台34的控制，定位在显微镜的计测位置。被加工物41定位在计测位置后，通过显微镜计测加工状态。通过使用显微镜，与使用观察装置66的情况相比，得到表示加工状态的高清晰度的观察图像，所以可以实现更高精度的评价。

并且，在本例子中，基于加工孔68的直径和碎片57的直径评价了评价值DebN，但是，还可以基于面积评价。基于面积的评价值Deb#ar#N通过下面的公式(5)定义。

评价值Deb#ar#N＝Sm/Snd……(5)

其中，如图27所示，Sm是加工孔68的加工面积Sm，Snd是加工面积Sm和碎片57面积的合计面积。

在这种情况下，相对于合计面积Snd的加工面积Sm越大，碎片57面积越小，所以评价值越大，评价越高。激光加工控制部32C选择评价值最大的波长作为最佳波长λopt。

通过进行这样的基于面积的评价，从而即使加工形状是四边形或线形等除了圆形之外的形状，也能够恰当地评价加工状态。

6、激光加工装置的变形例

上述实施方式中的激光加工装置可以有各种变形。例如作为激光加工装置，可以使用图28至图31示出的激光加工装置。

6.1、变形例1

图28示出的变形例1的激光加工装置4D具备光学系统71，以此来代替第一实施方式的激光加工装置4A的光学系统36，除此之外与第一实施方式的激光加工装置4A相同。下面，以区别特征为中心进行说明。

光学系统71是在光学系统36增加了照射面积可变机构72的构成。照射面积可变机构72具备凹透镜72a、凸透镜72b以及单轴台72c。单轴台72c保持凹透镜72a，向光轴方向移动凹透镜72a，从而调节凹透镜72a与凸透镜72b之间的间隔。凹透镜72a以及凸透镜72b配置在高反射镜36c与聚光透镜36d之间的脉冲激光的光路上。通过高反射镜36c反射的脉冲激光经由凹透镜72a以及凸透镜72b入射到聚光透镜36d。

通过调节凹透镜72a与凸透镜72b的间隔，可以变更照射到被加工物41表面的脉冲激光的照射直径D。在对被加工物41进行激光加工时，激光加工控制部32A通过单轴台72c移动凹透镜72a，以使凹透镜72a和凸透镜72b各自的焦点位置一致。另一方面，在对被加工物41进行臭氧洗涤时，激光加工控制部32A通过单轴台72c移动凹透镜72a，以使凹透镜72a与凸透镜72b的间隔比激光加工时的间隔短规定的距离。

由此，可以将臭氧洗涤时的照射直径D扩大到比激光加工时的照射直径D大。通过调节照射直径来改变照射面积，所以在臭氧洗涤时可以扩大洗涤区域。并且，通过变更照射面积，从而可以控制通量。

6.2、变形例2

图29示出的变形例2的激光加工装置4E具备光学系统73，以此来代替第一实施方式的激光加工装置4A的光学系统36，除此之外与第一实施方式的激光加工装置4A相同。下面，以区别特征为中心进行说明。

光学系统73是在光学系统36的构成上增加了光束均匀器74以及可变缝隙75，且设置转印镜76来代替聚光透镜36d的构成，通过这样的构成，可以发挥转印光学系统的功能。

光束均匀器74以及可变缝隙75配置在高反射镜36b以及36c之间的光路上。光束均匀器74具备复眼透镜74a以及聚焦透镜74b。光束均匀器74配置为对被高反射镜36b反射的脉冲激光的光强分布进行均匀化，并且对可变缝隙75进行柯勒照明。可变缝隙75具有光透过的缝隙，可以变更缝隙的尺寸。根据对被加工物41的加工尺寸，可以调节可变缝隙75的缝隙的大小。由激光加工控制部32A控制可变缝隙75的缝隙的大小。

光强通过光束均匀器74实现均匀化的脉冲激光入射到可变缝隙75。脉冲激光透过可变缝隙75的缝隙后，形成基于缝隙形状的图像光。该图像光经由高反射镜36c入射到转印镜76。转印镜76经由窗口42A，在被加工物41表面形成基于可变缝隙75的缝隙形状的缝隙图像，从而转印缝隙图像。由此，可以将被加工物41表面的加工形状形成为基于可变缝隙75的缝隙的形状。

在本例子中，还可以配置例如形成有期望的形状的多个孔的掩膜，以此来代替可变缝隙75。在这种情况下，对于被加工物41的表面可以同时进行多个孔的加工。

并且，在本例子中，例如，在进行臭氧洗涤时，还可以使可变缝隙75的缝隙的大小大于激光加工时，从而扩大脉冲激光的照射面积。并且，在激光加工时使用掩膜时，还可以在进行臭氧洗涤时取下掩膜，从而扩大脉冲激光的照射面积。掩膜的取下通过例如从激光加工控制部32A可以控制的掩膜台进行。之后，根据扩大的照射面积，调节衰减器52的透过率T，从而可以控制臭氧洗涤时的通量。

6.3、变形例3

图30示出的变形例3的激光加工装置4F是将图28的变形例1的激光加工装置4D的屏蔽体53变更为小型的屏蔽体77，而且增加了排气装置78的构成。除此之外与图28的激光加工装置4D相同，下面，以区别特征为中心进行说明。

屏蔽体77不会像屏蔽体53那样包围工作台33以及XYZ台34整体，而是包围包括被加工物41的加工位置的一部分。屏蔽体77设置有吸入端口77a。与吸入端口53a相同地，吸入端口77a相当于来自氧气供给源54的氧气的供气口。屏蔽体77形成为例如圆筒形状。在屏蔽体77中，圆筒形的下端部的一部分形成有切口，从而与被加工物41的表面之间产生空隙。该空隙起到排出屏蔽体77内的气体的排出端口的功能。

排气装置78具有具有吸入泵的主体部78a、配管78b以及设置在配管78b前端的吸入喷嘴78c。吸入喷嘴78c配置为起到排出端口的功能的空隙与吸引口相对。

氧气从氧气供给源54通过吸入端口77a供给至屏蔽体77。在使用吸收线的脉冲激光的臭氧洗涤时，在屏蔽体77内，脉冲激光和氧进行反应，从而产生臭氧。排气装置78通过配置在排出端口的吸入喷嘴78c，吸入屏蔽体77内的包含臭氧的气体。吸入的气体被回收到主体部78a。通过设置这样的排气装置78，能够可靠地回收臭氧。

并且，在图30示出的激光加工装置4F中，使用了圆筒形状的屏蔽体77，但是，还可以使用图31所示的圆锥形的屏蔽体79。屏蔽体79具有引入吸入口79a，其直径朝与被加工物41表面相对的下端部变细。

7、激光装置的变形例

在上述实施方式中，相当于波长可变激光装置的激光装置可以有各种变形。例如，作为激光装置，可以使用图32至图34示出的激光装置。

7.1、变形例1

图32示出的变形例1的激光装置3D是在第一实施方式的激光装置3A增加了相当于放大器的功率振荡器PO的构成，除此之外相同。功率振荡器PO配置在主振荡器MO与监视模块11之间的脉冲激光的光路上。功率振荡器PO是对从主振荡器MO输出的脉冲激光的能量进行放大的放大器。

功率振荡器PO的基本构成与主振荡器MO相同，与主振荡器MO相同地，具备激光腔21、充电器23以及脉冲功率模块(PPM)24。功率振荡器PO具备由输出耦合镜81和后视镜82构成的法布里-珀罗型的光学谐振器。输出耦合镜81以及后视镜82反射脉冲激光的一部分，使一部分透过。其中，输出耦合镜81的反射率例如是约10％至30％，后视镜82的反射率例如是约80％至90％。

激光控制部13A在接收到从激光加工控制部32A接收的目标脉冲能量Et以及目标波长λt的数据时，控制充电器23的充电电压以及窄带化模块51，使其以目标值激光振荡。

激光控制部13A在从激光加工控制部32A接收到发光触发Tr时，使主振荡器MO进行激光振荡。而且，通过控制使功率振荡器PO与主振荡器MO同步动作。激光控制部13A打开功率振荡器PO的脉冲功率模块24的开关24a，以便在主振荡器MO输出的脉冲激光入射到功率振荡器PO的激光腔21内的放电空间时产生放电。其结果，入射到功率振荡器PO的脉冲激光在功率振荡器PO中放大振荡。

在监视模块11中计测通过功率振荡器PO放大后输出的脉冲激光的脉冲能量和波长。激光控制部13A控制充电器23的充电电压和主振荡器MO的窄带化模块51，以使计测到的脉冲能量以及波长的实际测量值分别接近目标脉冲能量Et以及目标波长λt。

打开快门12，则透过监视模块11的分束器11a的脉冲激光入射到激光加工装置4。

如激光装置3D，作为放大器设置功率振荡器PO，从而能够提高脉冲激光的脉冲能量。在进行激光加工时，有很多时候需要较高的脉冲能量。如本例子，在激光加工中使用窄带化的脉冲激光时，与使用自由振荡的脉冲激光时相比，降低脉冲能量。因此，设置可以提高脉冲能量的放大器是有效的措施。

需要说明的是，在本例子中，作为光学谐振器使用了采用法布里-珀罗型的谐振器的放大器，但是，还可以使用采用环谐振器的放大器。

7.2、变形例2

在激光加工系统中，还可以采用图33示出的变形例2的激光装置3E。激光装置3E具备主振荡器83以及放大器84。监视模块11与第一实施方式的激光装置3A相同。主振荡器83是固态激光装置，具备输出种子光的半导体激光器86、对种子光进行放大的掺钛蓝宝石放大器87以及波长转换系统88。

半导体激光器86是作为种子光输出波长773.6nm的连续振荡的激光、即CW(Continuous Wave：连续波)激光的分布反馈式的半导体激光器。通过变更半导体激光器86的温度设定，能够改变振荡波长。

掺钛蓝宝石放大器87包括掺钛蓝宝石晶体(未图示)以及抽运(pumping)用脉冲激光装置(未图示)。掺钛蓝宝石晶体配置在种子光的光路上。抽运用脉冲激光装置是输出YLF激光器的第二高次谐波光的激光装置。

波长转换系统88是产生第四高次谐波光的波长转换系统，包括LBO(LiB₃O₅)晶体以及KBBF(KBe₂BO₃F₂)晶体。各晶体配置在未图示的旋转台上，构成为可以变更对于各晶体的种子光的入射角度。

与图32示出的功率振荡器PO相同地，放大器84包括一对电极22a以及22b、作为激光介质包含ArF激光气体的激光腔21、脉冲功率模块24以及充电器23。并且，与功率振荡器PO不同，放大器84具备凸面镜91以及凹面镜92，以此来代替输出耦合镜81以及后视镜82。

凸面镜91和凹面镜92配置为从主振荡器83输出的脉冲激光被凸面镜91以及凹面镜92反射，从而三次通过激光腔21的放电空间内，从而光束被扩大。

激光控制部13E在从激光加工控制部32A接收到目标波长λt和目标脉冲能量Et时，向主振荡器83的固态激光控制部89发送目标波长λt。并且，设定放大器84的充电器23的充电电压，以使达到目标脉冲能量。

固态激光控制部89在从激光控制部13E接收到目标波长λt时，变更半导体激光器86的振荡波长λa1，以使从波长转换系统88输出的种子光的波长达到目标波长λt。其中，振荡波长λa1被设定为目标波长λt的4倍，即λa1＝4λt。目标波长λt是193.40，所以λa1是193.4×4＝773.6nm。

在波长转换系统88中，为了使LBO晶体和KBBF晶体的波长转换效率达到最大，固态激光控制部89控制未图示的旋转台，设定对于各晶体的激光的入射角度。

固态激光控制部89在从激光控制部13E输入发光触发Tr时，向掺钛蓝宝石放大器87的抽运用脉冲激光装置发送触发信号。在掺钛蓝宝石放大器87中，抽运用脉冲激光装置基于触发信号，将输入的种子光、即CW激光转换为脉冲激光后输出。从掺钛蓝宝石放大器87输出的脉冲激光输入至波长转换系统88。波长转换系统88将λa1的脉冲激光波长转换为作为第四高次谐波的目标波长λt的脉冲激光后输出。

并且，激光控制部13E在从激光加工控制部32A接收到发光触发Tr时，打开脉冲功率模块24的开关24a，以使在从主振荡器83输出的脉冲激光入射到放大器84的激光腔21的放电空间时放电。

其结果，在激光腔21中，从主振荡器83入射到放大器84的脉冲激光通过凸面镜91以及凹面镜92的作用，三次通过放电空间内，得到放大。并且，通过三次通过，从而脉冲激光的光速直径被扩大。

通过监视模块11A对被放大的脉冲激光进行采样，计测脉冲能量和波长的实际测量值。激光控制部13E分别控制充电器23的充电电压和半导体激光器的振荡波长λa1，以使计测到的实际测量值与目标脉冲能量Et和目标波长λt之差接近0。打开快门12，则透过监视模块11A的分束器11a的脉冲激光入射激光加工装置。

在本例子中，作为放大器84示出了多路径放大器的例子，但是，并不限定于此，例如还可以是图32中说明的具备法布里-珀罗型的谐振器或环型谐振器的放大器。

并且，在本例子中，作为主振荡器83采用了固态激光装置，将固态激光装置和作为激光介质使用ArF激光气体的放大器84进行组合，从而构成了激光装置3E。但是，还可以不设置放大器84，仅以作为固态激光装置的主振荡器83构成激光装置。

并且，将固态激光装置单独作为波长可变激光装置使用时，无需使激光在ArF激光器的放大区域振荡，只要使激光在出现氧的吸收的175nm至200mn的波长范围内振荡即可。

8、7.2的变形例2中的固态激光装置的变形例

图34示出的固态激光器系统83A是在图33示出的激光装置3E中作为主振荡器83示出的固态激光装置的变形例。固态激光器系统83A具备第一固态激光装置111、第二固态激光装置112、分色镜113、高反射镜114、波长转换系统115、同步电路116以及固态激光控制部89A。

第一固态激光装置111包括第一种子激光器120、第一光强可变部121、第一放大器122以及波长转换部123。第一放大器122包括光纤放大器122a、固态放大器122b以及未图示的CW激励半导体激光器。波长转换部123包括LBO(LiB₃O₅)晶体123a以及CLBO(CsLiB₆O₁₀)晶体123b。LBO晶体123a和CLBO晶体123b是非线性晶体。

第一种子激光器120是单纵模式，输出波长为约1030nm的CW光或者脉冲光作为第一种子光。第一种子激光器120是例如分布反馈式半导体激光器。第一光强可变部121包括从第一种子激光器120入射有第一种子光的半导体元件。第一光强可变部121通过未图示的电流控制部，向半导体元件施加脉冲电流，从而将第一种子光转换为规定的脉冲宽度的激光。下面，将通过第一光强可变部121转换的第一种子光称为第一种子脉冲光。

光纤放大器122a是由掺杂了Yb的多个石英光纤多级连接而成的。固态放大器122b是掺杂了Yb的YAG晶体。光纤放大器122a以及固态放大器122b通过从未图示的CW激励半导体激光器输入的CW激励光被光激励。第一放大器122对从第一光强可变部121入射的第一种子脉冲光进行放大。

波长转换部123将通过第一放大器122放大的第一种子脉冲光转换为高次谐波，并且作为第一脉冲激光PL1输出。具体地，波长转换部123包括LBO晶体123a和CLBO晶体123b，从而将第一种子脉冲光转换为波长为约257.5nm的第四高次谐波，并输出第四高次谐波作为第一脉冲激光PL1。

第二固态激光装置112包括第二种子激光器130、第二光强可变部131以及第二放大器132。第二放大器132包括未图示的Er光纤放大器以及未图示的CW激励半导体激光器，Er光纤放大器中多级连接有掺杂了Er和Yb的多个石英光纤。

第二种子激光器130是单纵模式，输出波长为约1554nm的CW光或者脉冲光作为第二种子光。第二种子激光器130例如是分布反馈式半导体激光器。第二光强可变部131包括从第二种子激光器130入射有第二种子光的半导体元件。第二光强可变部131通过未图示的电流控制部向半导体元件施加脉冲电流，从而将第二种子光转换为规定的脉冲宽度的激光。下面，将通过第二光强可变部131转换的第二种子光称为第二种子脉冲光。

包含在第二放大器132中的Er光纤放大器通过从未图示的CW激励半导体激光器输入的CW激励光被光激励。第二放大器132对从第二光强可变部131入射的第二种子脉冲光进行放大。第二放大器132输出进行放大的第二种子脉冲光，作为第二脉冲激光PL2。

在分色镜113配置在从第一固态激光装置111输出的第一脉冲激光PL1入射的位置。高反射镜114配置为对从第二固态激光装置112输出的第二脉冲激光PL2进行高反射，被高反射的第二脉冲激光PL2入射到分色镜113。

在分色镜113上涂布有使波长为约257.5nm的第一脉冲激光PL1高透过、且对波长为约1554nm的第二脉冲激光PL2进行高反射的膜。分色镜113配置为使高透过的第一脉冲激光PL1的光路轴与高反射的第二脉冲激光PL2的光路轴一致。

波长转换系统115包括第一CLBO晶体140、第二CLBO晶体141、第一θ台142、第二θ台143、第一分色镜144、第二分色镜145以及高反射镜146。第一CLBO晶体140和第二CLBO晶体141是非线性晶体。

第一CLBO晶体140、第一分色镜144、第二CLBO晶体141、第二分色镜145按照该顺序配置在第一脉冲激光以及第二脉冲激光PL1、PL2的光路上。第一脉冲激光PL1和第二脉冲激光PL2入射到第一CLBO晶体140。

在第一CLBO晶体140，第一脉冲激光PL1和第二脉冲激光PL2重叠，生成对应于波长约257.5nm和波长约1554nm的和频的波长约220.9nm的第三脉冲激光PL3。第一脉冲激光以及第二脉冲激光PL1、PL2透过第一CLBO晶体140。

第一分色镜144上涂布有高反射第一脉冲激光PL1，且使第二脉冲激光PL2和第三脉冲激光PL3高透过的膜。高透过第一分色镜144的第二脉冲激光以及第三脉冲激光PL2、PL3入射到第二CLBO晶体141。

在第二CLBO晶体141中，第二脉冲激光PL2和第三脉冲激光PL3重叠，生成对应于波长约1554nm和波长约220.9nm的和频的波长约193.4nm的第四脉冲激光PL4。第二脉冲激光以及第三脉冲激光PL2、PL3透过第二CLBO晶体141。

第二分色镜145上涂布有高反射第四脉冲激光PL4，并且使第二脉冲激光PL2和第三脉冲激光PL3高透过的膜。高反射镜146配置在被第二分色镜145高反射的第四脉冲激光PL4被高反射后从波长转换系统115输出的位置。

第一CLBO晶体140通过支架安装在第一θ台142，并且通过第一θ台142保持。第一θ台142使第一CLBO晶体140向以H轴为中心的旋转方向、即θ方向旋转。第一θ台142通过例如由未图示的步进电机构成的驱动部旋转驱动。

H轴、V轴以及Z轴彼此正交。Z轴方向是入射到波长转换系统115的第一脉冲激光以及第二脉冲激光PL1、PL2的光路轴方向。

第二CLBO晶体141以及第二θ台143的构成与第一CLBO晶体140以及第一θ台142相同，第二θ台143使第二CLBO晶体141在θ方向旋转。

固态激光控制部89A与第一θ台以及第二θ台142、143的驱动部电连接，控制第一θ台以及第二θ台142、143的移动。并且，固态激光控制部89A与同步电路116电连接。同步电路116与第一光强可变部以及第二光强可变部121、131电连接。同步电路116基于从固态激光控制部89A输入的发光触发Tr，控制第一光强可变部以及第二光强可变部121、131，实现第一种子脉冲光以及第二种子脉冲光的生成时机的同步。而且，固态激光控制部89A与第一种子激光器以及第二种子激光器120、130、包含在第一放大器以及第二放大器122、132中的各CW激励半导体激光器经由未图示的信号线电连接。

固态激光控制部89A从包含在未图示的激光加工装置中的激光加工控制部32A经由激光控制部13E，接收发光触发Tr以及目标波长λt。固态激光控制部89A基于接收到的发光触发Tr以及目标波长λt，控制第一θ台以及第二θ台142、143、同步电路116、第一种子激光器以及第二种子激光器120、130等。

接着，说明固态激光器系统83A的动作。激光控制部13E在从激光加工控制部32A接收到激光振荡准备信号时，将接收到的激光振荡准备信号发送到固态激光控制部89A。固态激光控制部89A基于该激光振荡准备信号，开始第一种子激光器以及第二种子激光器120、130、包含在第一放大器以及第二放大器122、132中的各CW激励半导体激光器的振荡动作。

由此，从第一种子激光器120输出第一种子光，并且输入第一光强可变部121。在后述的控制信号输入到第一光强可变部121为止的期间，由第一光强可变部121控制第一种子光的放大。相同地，从第二种子激光器130输出第二种子光，并且输入第二光强可变部131。在后述的控制信号输入到第二光强可变部131为止的期间，由第二光强可变部131控制第二种子光的放大。并且，第一放大器以及第二放大器122、132分别通过从未图示的CW激励半导体激光器输入的CW激励光被光激励。

固态激光控制部89A在经由激光控制部13E接收到来自激光加工控制部32A的发光触发Tr时，向同步电路116发送发光触发Tr。同步电路116在接收到发光触发Tr时，分别向第一光强可变部121以及第二光强可变部131发送控制信号。第一光强可变部121在接收到控制信号时，仅在规定的期间内放大第一种子光，从而生成具有规定的脉冲宽度的第一种子脉冲光，出射到第一放大器122。相同地，第二光强可变部131在接收到控制信号时，仅在规定的期间内放大第二种子光，从而生成具有规定的脉冲宽度的第二种子脉冲光，出射到第二放大器132。

第一种子脉冲光以及第二种子脉冲光分别入射到第一放大器122以及第二放大器132后，出现感应释放，从而被放大。被第一放大器122放大的第一种子脉冲光入射到波长转换部123。入射到波长转换部123的第一种子脉冲光转换为第四高次谐波，作为第一脉冲激光PL1从第一固态激光装置111输出。另一方面，被第二放大器132放大的第二种子脉冲光作为第二脉冲激光PL2从第二固态激光装置112输出。

从第一固态激光装置111输出的第一脉冲激光PL1高透过分色镜113，从而入射到波长转换系统115。从第二固态激光装置112输出的第二脉冲激光PL2被高反射镜114高反射，并且被分色镜113高反射，从而入射到波长转换系统115。

同步电路116调节向第一光强可变部以及第二光强可变部121、131的上述的控制信号的输入时机，以使入射到波长转换系统115的第一脉冲激光以及第二脉冲激光PL1、PL2几乎同时入射到第一CLBO晶体140。

第一脉冲激光PL1以及第二脉冲激光PL2在第一CLBO晶体140上重叠，从而生成作为两个光的和频的第三脉冲激光PL3。透过第一CLBO晶体140的第一脉冲激光PL1被第一分色镜144高反射。透过第一CLBO晶体140的第二脉冲激光PL2和第三脉冲激光PL3高透过第一分色镜144后入射到第二CLBO晶体141。

第二脉冲激光PL2以及第三脉冲激光PL3在第二CLBO晶体141上重叠，从而生成作为两个光的和频的第四脉冲激光PL4。透过第二CLBO晶体141的第二脉冲激光以及第三脉冲激光PL2、PL3高透过第二分色镜145。另一方面，第四脉冲激光PL4被第二分色镜145高反射，而且被高反射镜146高反射，从而从波长转换系统115输出。

从波长转换系统115输出的第四脉冲激光PL4从固态激光器系统83A输出。在本例子中，固态激光器系统83A是图33示出的作为主振荡器83的固态激光装置的变形例，所以从固态激光器系统83A输出的脉冲激光PL4输入图33示出的放大器84。之后，脉冲激光PL4通过放大器84放大，之后通过监视模块11A和快门12，输入例如图5示出的激光加工装置4A。输入到激光加工装置4A的脉冲激光PL4用于激光加工中。

固态激光控制部89A每当通过激光加工控制部32A以及激光控制部13E接收到发光触发Tr时，向同步电路116发送发光触发Tr。由此，可以反复从固态激光器系统83A输出第四脉冲激光PL4。

并且，固态激光控制部89A根据通过激光加工控制部32A以及激光控制部13E接收的目标波长λt，变更第一种子激光器120或者第二种子激光器130的振荡波长。而且，固态激光控制部89A根据目标波长λt，在θ方向旋转驱动第一θ台142以及第二θ台143。具体地，固态激光控制部89A以入射到第一CLBO晶体140以及第二CLBO晶体141的激光的入射角度变成对应于目标波长λt的相位匹配角度的方式，分别使第一CLBO晶体以及第二CLBO晶体140、141在θ方向旋转。由此，即使在目标波长λt变更的情况下，激光的入射角度始终与相位匹配角度一致，通过第一CLBO晶体140以及第二CLBO晶体141，生成强度较强的和频光。

上述的说明只是示例性的，不是用于限定的内容。因此，本领域技术人员可以理解在不脱离权利要求书的范围的情况下可以对本发明的各实施方式实施变更。

本说明书以及附带的权利要求书整体中使用的术语应该解释为“不限定”的术语。例如，“包括”或者“包含”等术语应该解释为“不限定于作为包含的手段记载的手段”。术语“具有”应该解释为“不限定于作为具有的手段记载的手段”。并且，本说明书以及附带的权利要求书的范围中记载的修饰语“一个”应该解释为“至少一个”或者“一个或一个以上”。

Claims (11)

1.一种激光加工系统，其向被加工物照射激光来进行激光加工，所述激光加工系统具备：

A、波长可变激光装置，其输出吸收线和非吸收线各自的激光，其中，该吸收线是氧吸收光的波长，该非吸收线是氧的吸光量比所述吸收线少的波长；

B、光学系统，其向所述被加工物照射激光；

C、激光控制部，其控制所述波长可变激光装置，并且在含氧的气体中对所述被加工物的表面进行激光加工时，该激光控制部将所述波长可变激光装置输出的所述激光的波长设定为所述非吸收线，且在含氧的气体中对所述被加工物的表面进行臭氧洗涤时，该激光控制部将所述波长可变激光装置输出的所述激光的波长设定为所述吸收线；

D：照射面积可变机构，其在所述被加工物的表面中，改变所述光学系统照射的所述激光的照射面积；以及

E：激光加工控制部，其控制所述照射面积可变机构，使进行所述臭氧洗涤时的所述照射面积大于进行所述激光加工时的所述照射面积。

2.根据权利要求1所述的激光加工系统，其中，

所述臭氧洗涤包括碎片洗涤，该碎片洗涤用于在进行所述激光加工之后从所述被加工物的表面去除碎片。

3.根据权利要求2所述的激光加工系统，其中，

所述臭氧洗涤还包括表面洗涤，该表面洗涤用于在进行所述激光加工之前去除附着在所述被加工物的表面的附着物。

4.根据权利要求1所述的激光加工系统，其中，

所述激光是ArF准分子激光。

5.根据权利要求1所述的激光加工系统，其中，

所述激光控制部在进行所述激光加工时和进行所述臭氧洗涤时，变更所述激光的能量。

6.根据权利要求1所述的激光加工系统，该激光加工系统具备：

F：衰减器，其改变所述波长可变激光装置输出的所述激光的透过率，从而改变所述激光的能量。

7.根据权利要求1所述的激光加工系统，该激光加工系统还具备：

G：屏蔽体，其包围所述被加工物；以及

H：供气口，其向所述屏蔽体内供给含所述氧的气体。

8.根据权利要求1所述的激光加工系统，其中，

所述激光加工控制部控制所述照射面积可变机构，在加工时，提高所述被加工物的表面中的所述激光的通量，在洗涤时，降低所述被加工物的表面中的所述激光的通量。

9.根据权利要求1所述的激光加工系统，其中，

所述照射面积可变机构被构成为，使所述激光的焦点位置相对于所述被加工物的表面沿所述激光的光轴方向移动。

10.根据权利要求9所述的激光加工系统，其中，

所述激光加工控制部控制所述照射面积可变机构，在加工时，使所述焦点位置与所述被加工物的表面一致，在洗涤时，使所述焦点位置从所述被加工物的表面向所述激光的光轴方向错开。

11.根据权利要求9所述的激光加工系统，其中，

所述照射面积可变机构包括：会聚所述激光的聚光透镜；以及单轴台，其使所述聚光透镜沿所述激光的光轴方向移动。

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