DE112017000543T5

DE112017000543T5 - Laserstrahl-bestrahlungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112017000543T5
Application number: DE112017000543.4T
Authority: DE
Inventors: Junji Okuma
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2016-01-28
Filing date: 2017-01-24
Publication date: 2018-10-18
Also published as: TWI713686B; JP6644563B2; JP2017131945A; WO2017130961A1; CN108602156A; US20190039174A1; US10835991B2; CN108602156B; TW201738026A; KR20180104594A; KR102685806B1

Abstract

Eine Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung umfasst eine Laserlichtquelle, einen Raumlichtmodulator, eine Steuerung, eine Objektivlinse und eine Intensitätsverteilungserfassungseinheit. Die Laserlichtquelle erzeugt Laserlicht. Der Raumlichtmodulator umfasst eine Anzeigeeinheit, die konfiguriert ist, um ein Phasenmuster anzuzeigen, ermöglicht, dass das Laserlicht in die Anzeigeeinheit eintritt, und moduliert das Laserlicht in Übereinstimmung mit dem Phasenmuster, um das Laserlicht zu emittieren. Die Steuerung steuert das anzuzeigende Phasenmuster. Die Objektivlinse konvergiert das von dem Raumlichtmodulator an dem Objekt emittierte Laserlicht. Die Intensitätsverteilungserfassungseinheit erfasst eine Intensitätsverteilung des Laserlichts, das von dem Raumlichtmodulator emittiert wird und in die Objektivlinse eintritt. Die Steuerung zeigt auf der Anzeigeeinheit das Phasenmuster an, das eine Markierung enthält, die konfiguriert ist, um ein Teil in dem Laserlicht zu modulieren, das nicht in eine Pupillenebene der Objektivlinse eintritt.

Description

Technical Field
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung.
Stand der Technik
Herkömmlich wird als eine Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung, die zum Emittieren von Laserlicht zu einem Objekt konfiguriert ist, beispielsweise eine in der Patentliteratur 1 beschriebene Vorrichtung beschrieben. In einer derartigen Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung wird Laserlicht, das von einer Laserlichtquelle erzeugt wird, durch einen Raumlichtmodulator moduliert und dann durch eine Objektivlinse zu einem Objekt konvergiert.
Zitationsliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Japanisches Ungeprüftes Patentdokument Nr. 2011-51011
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
In der oben beschriebenen Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung gibt es während der Emission des Laserlichts zu dem Objekt einen Fall, in dem der Raumlichtmodulator aufgrund eines Defekts oder einer Anomalie des Raumlichtmodulators nicht normal arbeitet, und die Emission des Laserlichts kann nicht normal ausgeführt werden.
Angesichts des Obigen besteht eine Aufgabe eines Aspekts der vorliegenden Erfindung darin, eine Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, den normalen Betrieb des Raumlichtmodulators während der Emission des Laserlichts genau zu bestätigen.
Lösung des Problems
Eine Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung, die konfiguriert ist, um Laserlicht zu einem Objekt zu emittieren, und umfasst: eine Laserlichtquelle, die konfiguriert ist, um das Laserlicht zu erzeugen; einen Raumlichtmodulator mit einer Anzeigeeinheit, die zum Anzeigen eines Phasenmusters konfiguriert ist, wobei der Raumlichtmodulator ermöglicht, dass das von der Laserlichtquelle erzeugte Laserlicht in die Anzeigeeinheit eintritt und das Laserlicht in Übereinstimmung mit dem Phasenmuster moduliert, um das Laserlicht von der Anzeigeeinheit zu emittieren; eine Steuerung, die konfiguriert ist, um wenigstens das auf der Anzeigeeinheit anzuzeigende Phasenmuster zu steuern; eine Objektivlinse, die konfiguriert ist, um das von dem Raumlichtmodulator zu dem Objekt emittierte Laserlicht zu konvergieren; und eine Intensitätsverteilungserfassungseinheit, die konfiguriert ist, um eine Intensitätsverteilung des Laserlichts zu erfassen, das von dem Raumlichtmodulator emittiert wird und in die Objektivlinse eintritt, wobei die Steuerung auf der Anzeigeeinheit das Phasenmuster anzeigt, das eine Markierung enthält, die konfiguriert ist, um einen Teil in dem Laserlicht zu modulieren, der nicht in eine Pupillenebene der Objektivlinse eintritt.
In der Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung wird der Teil in dem Laserlicht, der nicht in die Pupillenebene der Objektivlinse eintritt (zum Beispiel ein Teil, der durch eine Öffnung der Objektivlinse zu schneiden ist), durch die auf der Anzeigeeinheit angezeigte Markierung moduliert. Während also das Laserlicht auf das Objekt emittiert wird, ohne die Laserlichtbestrahlung zu beeinträchtigen, ist es möglich zu bestätigen, ob die Anzeige der Anzeigeeinheit normal gesteuert wird oder nicht, indem bestätigt wird, ob eine Intensitätsmodulation durch die Markierung in der Intensitätsverteilung auftritt durch die Intensitätsverteilungserfassungseinheit erfasst wird. Daher ist es möglich, den normalen Betrieb des Raumlichtmodulators während der Emission des Laserlichts genau zu bestätigen.
In der Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Markierung in einem Bereich, in dem der Teil des Laserlichts, der nicht in die Pupillenebene der Objektivlinse eintritt, emittiert wird, in einem Bereich angeordnet sein auf das das Laserlicht in der Anzeigeeinheit auftrifft. Durch Anordnen der Markierung auf diese Weise ist es möglich, eine Modulation des Teils des Laserlichts, der nicht in die Pupillenebene der Objektivlinse eintritt, spezifisch zu implementieren.
In der Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Intensitätsverteilungserfassungseinheit eine Kamera sein, die konfiguriert ist, um ein Bild der Intensitätsverteilung des Laserlichts zu erfassen. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, die Intensitätsverteilung des Laserlichts mit dem von der Kamera aufgenommenen Bild zu erkennen.
In der Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Steuerung die Verschlusszeit der Intensitätsverteilungserfassungseinheit in Übereinstimmung mit der Größe einer Ausgabe des von der Laserlichtquelle erzeugten Laserlichts variieren. Da sich eine Lichtmenge an der Kamera in Abhängigkeit von der Ausgabe des Laserlichts ändert, ist es möglich, durch Variieren der Verschlusszeit in Übereinstimmung mit der Größe der Ausgabe des Laserlichts, ein konstantes Niveau eines Luminanzwertes des zu erfassenden Bildes zu halten und die Qualität des Bildes sicherzustellen.
Die Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ferner eine Bestimmungseinheit umfassen, die konfiguriert ist zum Bestimmen, ob der Raumlichtmodulator normal funktioniert oder nicht, auf der Grundlage der von der Steuerung auf der Anzeigeeinheit anzuzeigenden Markierung und der von der Intensitätsverteilungserfassungseinheit erfassten Intensitätsverteilung. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, den normalen Betrieb des Raumlichtmodulators anhand eines Bestimmungsergebnisses der Bestimmungseinheit zu bestätigen.
In der Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung nach einem Aspekt der Erfindung kann eine Fokussierlinse, die konfiguriert ist, um das Laserlicht zu fokussieren, zwischen dem Raumlichtmodulator und der Intensitätsverteilungserfassungseinheit in einem optischen Pfad des Laserlichts angeordnet sein, und ein Schlitzelement, das konfiguriert ist, um eine Raumfrequenzkomponente von größer als oder gleich einem konstanten Wert in dem Laserlicht abzuschirmen, an einer Fokusposition der Fokussierlinse oder nahe der Fokusposition angeordnet sein. In diesem Fall ist es möglich zu verhindern, dass die Raumfrequenzkomponente von größer oder gleich dem konstanten Wert des Laserlichts nicht abgeschirmt wird und durch die Intensitätsverteilungserfassungseinheit erfasst wird. Als ein Ergebnis ist es möglich zu verhindern, dass die Erkennung der Intensitätsmodulation durch die Markierung aufgrund der Raumfrequenzkomponente größer oder gleich dem konstanten Wert in der Intensitätsverteilung des Laserlichts, das durch die Intensitätsverteilungserfassung erfasst wird, verschlechtert wird.
Die Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, kann die die Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung sein, die dazu konfiguriert ist, das Laserlicht entlang einer Vielzahl von Bestrahlungsplanlinien zu dem Objekt zu emittieren, und einen Bewegungsmechanismus umfasst, der konfiguriert ist, um das Laserlicht entlang der Bestrahlungsplanlinien relativ zu dem Objekt zu bewegen, und in der Steuerung die Ausgabe des Laserlichts und das Phasenmuster einschließlich eines Körpermusters und die Markierung entsprechend dem Körpermuster für jede Laserlichtbestrahlung entlang einer oder der Vielzahl von Bestrahlungsplanlinien eingestellt werden, die Steuerung eine Laserlichtstrahlungssteuerung ausführt, bei der, während das eingestellte Phasenmuster auf der Anzeigeeinheit angezeigt wird, das Laserlicht mit dem eingestellten Ausgang zu dem Objekt emittiert wird und das Laserlicht durch den Bewegungsmechanismus entlang jeder der Vielzahl von Bestrahlungsplanlinien relativ bewegt wird, und die Intensitätsverteilungserfassungseinheit erfasst die Intensitätsverteilung des Laserlichts während der Ausführung der Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung durch die Steuerung. In diesem Fall ist es möglich, eine genaue Bestätigung über den normalen Betrieb des Raumlichtmodulators während der Emission des Laserlichts zu implementieren.
In der Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung nach einem Aspekt der Erfindung kann die Markierung ein Muster sein, das wenigstens einen Phasenbereich einer Raumfrequenzkomponente größer als oder gleich einem konstanten Wert und einen Phasenbereich einer Raumfrequenzkomponente von weniger als dem konstanten Wert umfasst. In diesem Fall kann die Intensitätsmodulation durch die Markierung leicht in der Intensitätsverteilung des von der Intensitätsverteilungserfassungseinheit erfassten Laserlichts erkannt werden.
In der Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein modifizierter Bereich gebildet werden, indem ein Konvergenzpunkt innerhalb des Objekts eingestellt wird und das Laserlicht an das Objekt emittiert wird. In diesem Fall kann eine Laserbearbeitung innerhalb des Objekts durchgeführt werden.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung bereitgestellt werden, die es ermöglicht, den normalen Betrieb des Raumlichtmodulators während der Emission des Laserlichts genau zu bestätigen.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer Laserverarbeitungsvorrichtung, die zum Bilden eines modifizierten Bereichs verwendet wird.
2 ist eine Draufsicht auf ein zu bearbeitendes Objekt, für das der modifizierte Bereich ausgebildet ist.
3 ist eine Schnittansicht des zu bearbeitenden Objekts entlang der Linie III-III von 2.
4 ist eine Draufsicht auf das zu bearbeitende Objekt nach der Laserbearbeitung.
5 ist eine Schnittansicht des zu bearbeitenden Objekts entlang der Linie V-V von 4.
6 ist eine Schnittansicht des zu bearbeitenden Objekts entlang der Linie VI-VI von 4.
7 ist eine perspektivische Ansicht einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
8 ist eine perspektivische Ansicht eines zu bearbeitenden Objekts, das an einem Auflagetisch der Laserbearbeitungsvorrichtung von 7 angebracht ist.
9 ist eine Schnittansicht einer Laserausgabeeinheit entlang der ZX-Ebene von 7.
10 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils der Laserausgabeeinheit und einer Laserkonvergenzeinheit in der Laserbearbeitungsvorrichtung von 7.
11 ist eine Schnittansicht der Laserkonvergenzeinheit entlang der XY-Ebene von 7.
12 ist eine Schnittansicht der Laserkonvergenzeinheit entlang der Linie XII-XII von 11.
13 ist eine Schnittansicht der Laserkonvergenzeinheit entlang der Linie XIII-XIII von 12.
14 ist eine Teilschnittansicht eines reflektierenden Raumlichtmodulators der Laserbearbeitungsvorrichtung von 7.
15 ist ein Diagramm, das eine optische Anordnungsbeziehung zwischen dem reflektierenden Raumlichtmodulator, einer 4f-Linseneinheit und einer Sammellinseneinheit in der Laserkonvergenzeinheit von 11 darstellt.
16 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das einen Hauptteil einer Laserverarbeitungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt.
17 (a), (a) ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Phasenmusters darstellt, das auf einer Flüssigkristallschicht angezeigt wird. 17 (b) ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Intensitätsverteilungsbildes darstellt, das von einer Profilerfassungskamera aufgenommen wurde.
18 ist ein Diagramm, das eine Position beschreibt, wo eine Markierung in der Flüssigkristallschicht angezeigt wird.
19 ist ein Flussdiagramm, das ein Laserbearbeitungsverfahren durch die Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
20 (a) ist ein Diagramm, das ein anderes Beispiel des Phasenmusters darstellt, das auf der Flüssigkristallschicht angezeigt wird. 20 (b) ist ein Diagramm, das ein anderes Beispiel des von der Profilerfassungskamera aufgenommenen Intensitätsverteilungsbildes darstellt.
21 (a) ist ein Diagramm, das ein anderes Beispiel des Phasenmusters darstellt, das auf der Flüssigkristallschicht angezeigt wird. 21 (b) ist ein Diagramm, das ein anderes Beispiel des von der Profilerfassungskamera aufgenommenen Intensitätsverteilungsbildes darstellt.
22 (a) ist ein Diagramm, das ein anderes Beispiel des Phasenmusters darstellt, das auf der Flüssigkristallschicht angezeigt wird. 22 (b) ist ein Diagramm, das ein anderes Beispiel des von der Profilerfassungskamera aufgenommenen Intensitätsverteilungsbildes darstellt.
23 ist ein Diagramm, das ein Verifikationsergebnis darstellt, das eine Wirkung eines Schlitzelements verifiziert.
24 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das einen Hauptteil einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt.
25 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das einen Hauptteil einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer Modifikation der zweiten Ausführungsform darstellt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden werden Ausführungsformen im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen werden gleiche oder äquivalente Teile mit den gleichen Bezugszeichen ohne redundante Beschreibung bezeichnet.
Eine Laserverarbeitungsvorrichtung (Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung) gemäß den Ausführungsformen konvergiert Laserlicht zu einem zu bearbeitenden Objekt, um einen modifizierten Bereich innerhalb des zu bearbeitenden Objekts entlang einer zu schneidenden Linie zu bilden. Daher wird zuerst die Bildung des modifizierten Bereichs unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, enthält eine Laserverarbeitungsvorrichtung 100 eine Laserlichtquelle 101, die konfiguriert ist, um Laserlicht L zum pulsierenden Schwingen zu veranlassen, einen dichroitischen Spiegel 103, der so angeordnet ist, dass er eine Richtung der optischen Achse (optischen Weg) des Laserlichts L um 90° ändert, und eine Sammellinse 105, die konfiguriert ist, um das Laserlicht L zu konvergieren. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 100 umfasst ferner einen Auflagetisch 107 zum Tragen eines zu bearbeitenden Objekts 1, auf das das von der Sammellinse 105 konvergierte Laserlicht L emittiert wird, eine Stufe 111, die ein Bewegungsmechanismus ist, der konfiguriert ist, um den Auflagetisch 107 zu bewegen, eine Laserlichtquellensteuerung 102, die konfiguriert ist, um die Laserlichtquelle 101 zu regulieren, um die Ausgabe, Impulsbreite, Impulswellenform und dergleichen des Laserlichts L einzustellen, eine Stufensteuerung 115, die konfiguriert ist, um die Bewegung der Stufe 111 zu regulieren.
In der Laserverarbeitungsvorrichtung 100 ändert das Laserlicht L, das von der Laserlichtquelle 101 emittiert wird, die Richtung seiner optischen Achse um 90° mit dem dichroitischen Spiegel 103 und wird dann durch die Sammellinse 105 zu dem zu bearbeitenden Objekt konvergiert, das auf dem Auflagetisch 107 montiert ist. Gleichzeitig wird die Stufe 111 bewegt, so dass sich das zu bearbeitende Objekt 1 in Bezug auf das Laserlicht L entlang einer Linie 5 zum Schneiden bewegt. Somit wird ein modifizierter Bereich entlang der zu schneidenden Linie 5 in dem zu bearbeitenden Objekt 1 gebildet. Während die Stufe 111 hier bewegt wird, um das Laserlicht L relativ zu bewegen, kann die Sammellinse 105 stattdessen oder zusammen damit bewegt werden.
Als das zu bearbeitende Objekt 1 wird ein planares Element (zum Beispiel ein Substrat oder ein Wafer) verwendet, von denen Beispiele Halbleitersubstrate umfassen, die aus Halbleitermaterialien gebildet sind, und piezoelektrische Substrate, die aus piezoelektrischen Materialien gebildet sind. Wie in 2 gezeigt, wird in dem zu bearbeitenden Objekt 1 die zu schneidende Linie 5 zum Schneiden des zu bearbeitenden Objekts 1 eingestellt. Die zu schneidende Linie 5 ist eine virtuelle Linie, die gerade verläuft. In einem Fall, in dem ein modifizierter Bereich in dem zu bearbeitenden Objekt 1 gebildet wird, wird das Laserlicht L relativ entlang der zu schneidenden Linie 5 (das heißt in Richtung des Pfeils A in 2) bewegt, während ein konvergierender Punkt (konvergierende Position) P innerhalb des zu bearbeitenden Objekts 1 gesetzt wird, wie in 3 dargestellt. Somit wird ein modifizierter Bereich 7 innerhalb des zu bearbeitenden Objekts 1 entlang der zu schneidenden Linie 5 ausgebildet, wie gezeigt in 4, 5 und 6, und der modifizierte Bereich 7, der entlang der Schnittlinie 5 ausgebildet ist, wird zu einem Schneidstartbereich 8. Die zu schneidende Linie 5 entspricht einer Bestrahlungsplanlinie.
Der Konvergenzpunkt P ist eine Position, an der das Laserlicht L konvergiert. Die Linie zum Schneiden 5 kann gekrümmt sein, anstatt gerade zu sein, eine dreidimensionale sein, die sie kombiniert, oder eine, die durch Koordinaten spezifiziert ist. Die zu schneidende Linie 5 kann eine Linie sein, die tatsächlich auf einer Vorderfläche 3 des zu bearbeitenden Objekts 1 gezeichnet ist, ohne auf die virtuelle Linie beschränkt zu sein. Der modifizierte Bereich 7 kann entweder kontinuierlich oder intermittierend ausgebildet sein. Der modifizierte Bereich 7 kann entweder in Reihen oder in Punkten ausgebildet sein und muss nur wenigstens innerhalb des zu bearbeitenden Objekts 1, auf der Vorderfläche 3 oder auf einer Rückfläche ausgebildet sein. Ein Riss kann aus dem modifizierten Bereich 7 als Startpunkt gebildet werden, und der Riss und der modifizierte Bereich 7 können an einer äußeren Oberfläche (der vorderen Oberfläche 3, der hinteren Oberfläche oder einer äußeren peripheren Oberfläche) des zu bearbeitenden Objekts 1 freigelegt werden. Eine Laserlichteintrittsfläche beim Ausbilden des modifizierten Bereichs 7 ist nicht auf die Vorderfläche 3 des zu bearbeitenden Objekts 1 beschränkt, sondern kann die Rückfläche des zu bearbeitenden Objekts 1 sein.
Im Übrigen wird in einem Fall, in dem der modifizierte Bereich 7 innerhalb des zu bearbeitenden Objekts 1 ausgebildet ist, das Laserlicht L durch das zu bearbeitende Objekt 1 übertragen und insbesondere in der Nähe des in dem zu bearbeitenden Objekt 1 befindlichen Konvergenzpunkts P absorbiert werden. Somit wird der modifizierte Bereich 7 in dem zu bearbeitenden Objekt 1 ausgebildet (d.h. Laserbearbeitung vom internen Absorptionstyp). In diesem Fall absorbiert die Vorderfläche 3 des zu bearbeitenden Objekts 1 kaum das Laserlicht L und schmilzt somit nicht. Andererseits wird in einem Fall, in dem der modifizierte Bereich 7 auf der Vorderfläche 3 oder der Rückfläche des zu bearbeitenden Objekts 1 ausgebildet ist, das Laserlicht L insbesondere in der Nähe des auf der Vorderfläche 3 oder der Rückfläche befindlichen Konvergenzpunkts P absorbiert, und Entfernungsabschnitte wie Löcher und Nuten werden gebildet (Laserbearbeitung vom Oberflächenabsorptionstyp), indem sie von der Vorderfläche 3 oder der Rückfläche geschmolzen und entfernt werden.
Der modifizierte Bereich 7 ist ein Bereich, in dem sich Dichte, Brechungsindex, mechanische Festigkeit und andere physikalische Eigenschaften von der Umgebung unterscheiden. Beispiele für den modifizierten Bereich 7 umfassen einen geschmolzenen verarbeiteten Bereich (d.h. wenigstens einen Bereich aus einem Bereich, der nach dem Schmelzen wieder erstarrt ist, einen Bereich im geschmolzenen Zustand und einen Bereich im Prozess der Wiederverfestigung aus dem geschmolzenen Zustand), ein Rissbereich, ein dielektrischer Durchbruchsbereich, ein Brechungsindexänderungsbereich und ein gemischter Bereich davon. Andere Beispiele des modifizierten Bereichs 7 umfassen ein Bereich, in dem sich die Dichte des modifizierten Bereichs 7 im Vergleich zu der Dichte eines unmodifizierten Bereichs in einem Material des zu bearbeitenden Objekts 1 geändert hat, und ein Bereich, der mit einem Gitterdefekt gebildet ist. In einem Fall, in dem das Material des zu bearbeitenden Objekts 1 Einkristall-Silizium ist, kann der modifizierte Bereich 7 auch als ein Bereich hoher Versetzungsdichte bezeichnet werden.
Der geschmolzene verarbeitete Bereich, der durch den Brechungsindex veränderte Bereich, der Bereich, in dem sich die Dichte des modifizierten Bereichs 7 im Vergleich zur Dichte des unmodifizierten Bereichs geändert hat, und der mit dem Gitterdefekt gebildete Bereich können ferner den Riss (Rissbildung oder Mikroriss) darin oder an einer Schnittstelle zwischen der modifizierten Region 7 und dem unmodifizierten Bereich enthalten. Der eingearbeitete Riss kann über die gesamte Oberfläche des modifizierten Bereichs 7 oder nur in einem Teil oder einer Vielzahl von Teilen davon ausgebildet sein. Das zu bearbeitende Objekt 1 umfasst ein Substrat aus einem kristallinen Material mit einer Kristallstruktur. Beispielsweise umfasst das zu bearbeitende Objekt 1 ein Substrat, das aus Galliumnitrid (GaN), Silizium (Si), Siliziumcarbid (SiC), LiTaO3 und Saphir (Al2O3) gebildet ist. Mit anderen Worten umfasst das zu bearbeitende Objekt 1 beispielsweise ein Galliumnitridsubstrat, ein Siliziumsubstrat, ein SiC-Substrat, ein LiTaO3-Substrat oder ein Saphirsubstrat. Das kristalline Material kann entweder ein anisotroper Kristall oder ein isotropischer Kristall sein. Ferner kann das zu bearbeitende Objekt 1 ein Substrat umfassen, das aus einem nichtkristallinen Material mit einer nicht-kristallinen Struktur (amorphe Struktur) hergestellt ist und beispielsweise ein Glassubstrat umfassen kann.
In den Ausführungsformen kann der modifizierte Bereich 7 durch Bilden einer Vielzahl von modifizierten Flecken (Bearbeitungsmarkierungen) entlang der zu schneidenden Linie 5 gebildet werden. In diesem Fall sammelt sich die Vielzahl von modifizierten Punkten als der modifizierte Bereich 7. Jeder der modifizierten Punkte ist ein modifizierter Teil, der durch einen Schuss eines Impulses von gepulstem Laserlicht gebildet wird (d.h. Laserbestrahlung eines Pulses: Laserschuss). Beispiele für die modifizierten Punkte umfassen Risspunkte, geschmolzene behandelte Punkte, Punkte mit verändertem Brechungsindex und solche, in denen mindestens einer von diesen gemischt ist. Was die modifizierten Stellen betrifft, können ihre Größen und Längen des daraus resultierenden Risses im Hinblick auf die erforderliche Schneidgenauigkeit, die erforderliche Ebenheit der Schnittflächen, die Dicke, Art und Kristallorientierung des zu bearbeitenden Objekts 1 gesteuert werden und dergleichen. Zusätzlich kann in den Ausführungsformen der modifizierte Punkt entlang der zu schneidenden Linie 5 als der modifizierte Bereich 7 ausgebildet sein.
[Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß Ausführungsformen]
Als Nächstes wird die Laserverarbeitungsvorrichtung gemäß den Ausführungsformen beschrieben. In der folgenden Beschreibung sind die Richtungen orthogonal zueinander in der horizontalen Ebene als die X-Achsenrichtung und die Y-Achsenrichtung definiert, und die vertikale Richtung ist als die Z-Achsenrichtung definiert.
[Gesamtkonfiguration der Laserverarbeitungsvorrichtung]
Wie in 7 gezeigt, umfasst eine Laserbearbeitungsvorrichtung 200 einen Vorrichtungsrahmen 210, einen ersten Bewegungsmechanismus (Bewegungsmechanismus) 220, einen Auflagetisch 230 und einen zweiten Bewegungsmechanismus 240. Ferner umfasst die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 eine Laserausgabeeinheit 300, eine Laserkonvergenzeinheit 400 und eine Steuerung 500.
Der erste Bewegungsmechanismus 220 ist an dem Vorrichtungsrahmen 210 angebracht. Der erste Bewegungsmechanismus 220 umfasst eine erste Schieneneinheit 221, eine zweite Schieneneinheit 222 und eine bewegliche Basis 223. Die erste Schieneneinheit 221 ist an dem Vorrichtungsrahmen 210 angebracht. Die erste Schieneneinheit 221 ist mit einem Paar Schienen 221a und 221b versehen, die sich entlang der Y-Achsenrichtung erstrecken. Die zweite Schieneneinheit 222 ist an dem Schienenpaar 221a und 221b der ersten Schieneneinheit 221 befestigt, um entlang der Y-Achsenrichtung beweglich zu sein. Die zweite Schieneneinheit 222 ist mit einem Paar Schienen 222a und 222b versehen, die sich entlang der X-Achsenrichtung erstrecken. Die bewegbare Basis 223 ist an dem Paar von Schienen 222a und 222b der zweiten Schieneneinheit 222 befestigt, um entlang der X-Achsenrichtung bewegbar zu sein. Die bewegliche Basis 223 ist um eine Achse parallel zur Z-Achsenrichtung als Mitte drehbar.
Der Auflagetisch 230 ist an der beweglichen Basis 223 angebracht. Der Auflagetisch 230 trägt das zu bearbeitende Objekt 1. Das zu bearbeitende Objekt 1 umfasst eine Vielzahl von funktionalen Vorrichtungen (eine Lichtempfangsvorrichtung wie eine Fotodiode, eine Licht emittierende Vorrichtung wie eine Laserdiode, eine als Schaltkreis ausgebildete Schaltungsvorrichtung oder dergleichen), die in einer Matrixform auf der Vorderflächenseite eines Substrats aus einem Halbleitermaterial wie Silizium gebildet sind. Wenn das zu bearbeitende Objekt 1 auf dem Auflagetisch 230 gehalten wird, wie in 8 gezeigt, ist auf einem Film 12, der über einen ringförmigen Rahmen 11 gespannt ist, beispielsweise eine Vorderfläche 1a des zu bearbeitenden Objekts 1 (eine Fläche der Vielzahl von Funktionsvorrichtungen) aufgeklebt. Der Auflagetisch 230 hält den Rahmen 11 mit einer Klammer und saugt den Film 12 mit einem Vakuumspanntisch an, um das zu bearbeitende Objekt 1 zu tragen. Auf dem Auflagetisch 230 sind eine Vielzahl von parallel zueinander zu schneidende Linien 5a und mehrere parallel zueinander zu schneidende Linien 5b in einem Gittermuster so angeordnet, dass sie zwischen benachbarten Funktionsvorrichtungen auf dem zu bearbeitenden Objekt 1 hindurchtreten.
Wie in 7 gezeigt, wird der Auflagetisch 230 durch Betätigung der zweiten Schieneneinheit 222 in dem ersten Bewegungsmechanismus 220 entlang der Y-Achsenrichtung bewegt. Zusätzlich wird der Auflagetisch 230 durch Betätigung der beweglichen Basis 223 in dem ersten Bewegungsmechanismus 220 entlang der X-Achsenrichtung bewegt. Ferner wird der Auflagetisch 230 durch die Betätigung der beweglichen Basis 223 in dem ersten Bewegungsmechanismus 220 um die Achse parallel zur Z-Achsenrichtung als Zentrum gedreht. Wie oben beschrieben, ist der Stütztisch 230 an dem Vorrichtungsrahmen 210 befestigt, um entlang der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung bewegbar zu sein und um die Achse parallel zu der Z-Achsenrichtung als die Mitte drehbar zu sein.
Die Laserausgabeeinheit 300 ist an dem Vorrichtungsrahmen 210 angebracht. Die Laserkonvergenzeinheit 400 ist über den zweiten Bewegungsmechanismus 240 an dem Vorrichtungsrahmen 210 angebracht. Die Laserkonvergenzeinheit 400 wird durch Betätigung des zweiten Bewegungsmechanismus 240 entlang der Z-Achsenrichtung bewegt. Wie oben beschrieben, ist die Laserkonvergenzeinheit 400 an dem Vorrichtungsrahmen 210 so befestigt, dass sie in Bezug auf die Laserausgabeeinheit 300 entlang der Z-Achsenrichtung bewegbar ist.
Die Steuerung 500 umfasst eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), einen Nur-LeseSpeicher (ROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM) und dergleichen. Die Steuerung 500 steuert den Betrieb jeder Einheit der Laserbearbeitungsvorrichtung 200.
Als ein Beispiel wird in der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 ein modifizierter Bereich innerhalb des zu bearbeitenden Objekts 1 entlang jeder der Linien zum Schneiden 5a und 5b (siehe 8) wie folgt ausgebildet.
Zuerst wird das zu bearbeitende Objekt 1 auf dem Auflagetisch 230 derart getragen, dass eine hintere Oberfläche 1b (siehe 8) des zu bearbeitenden Objekts 1 die Laserlichteintrittsfläche wird und jede der Linien zu der Schnitt 5a des zu bearbeitenden Objekts 1 in einer Richtung parallel zur X-Achsenrichtung ausgerichtet ist. Anschließend wird die Laserkonvergenzeinheit 400 durch den zweiten Bewegungsmechanismus 240 derart bewegt, dass der Konvergenzpunkt des Laserlichts L an einer von der Laserlichteintrittsfläche des zu bearbeitenden Objekts 1 beabstandeten Position um einen vorbestimmten Abstand innerhalb des zu bearbeitendes Objekt 1 liegt. Anschließend wird, während ein konstanter Abstand zwischen der Laserlichteintrittsfläche des zu bearbeitenden Objekts 1 und dem Konvergenzpunkt des Laserlichts L aufrechterhalten wird, der Konvergenzpunkt des Laserlichts L relativ entlang jeder der Linien zum Schneiden 5a bewegt. Somit wird der modifizierte Bereich innerhalb des zu bearbeitenden Objekts 1 entlang jeder der zu schneidenden Linien 5a gebildet.
Wenn die Bildung des modifizierten Bereichs entlang jeder der zu schneidenden Linien 5a abgeschlossen ist, wird der Auflagetisch 230 durch den ersten Bewegungsmechanismus 220 gedreht, und jede der zu schneidenden Linien 5b des zu bearbeitenden Objekts 1 wird in der Richtung parallel zur X-Achsenrichtung ausgerichtet. Anschließend wird die Laserkonvergenzeinheit 400 durch den zweiten Bewegungsmechanismus 240 derart bewegt, dass der Konvergenzpunkt des Laserlichts L an einer von der Laserlichteintrittsfläche des zu bearbeitenden Objekts 1 beabstandeten Position um einen vorbestimmten Abstand innerhalb des zu bearbeitendes Objekt 1 liegt. Anschließend wird, während ein konstanter Abstand zwischen der Laserlichteintrittsfläche des zu bearbeitenden Objekts 1 und dem Konvergenzpunkt des Laserlichts L aufrechterhalten wird, der Konvergenzpunkt des Laserlichts L relativ entlang jeder der Linien zum Schneiden 5b bewegt. Somit wird der modifizierte Bereich innerhalb des zu bearbeitenden Objekts 1 entlang jeder der zu schneidenden Linien 5b gebildet.
Wie oben beschrieben, ist in der Laserverarbeitungsvorrichtung 200 die Richtung parallel zu der X-Achsenrichtung eine Verarbeitungsrichtung (Scanrichtung des Laserlichts L). Die relative Bewegung des Konvergenzpunkts des Laserlichts L entlang jeder der Linien zum Schneiden 5a und die relative Bewegung des Konvergenzpunkts des Laserlichts L entlang jeder der Linien zum Schneiden 5b werden durch die Bewegung des Auflagetisches 230 entlang der X-Achsenrichtung durch den ersten Bewegungsmechanismus 220 ausgeführt. Zusätzlich wird die relative Bewegung des Konvergenzpunkts des Laserlichts L zwischen den Linien zum Schneiden 5a und die relative Bewegung des Konvergenzpunkts des Laserlichts L zwischen den Linien zum Schneiden 5b durch die Bewegung des Auflagetisches 230 entlang der Y-Achsenrichtung durch den ersten Bewegungsmechanismus 220 durchgeführt.
Wie in 9 gezeigt, umfasst die Laserausgabeeinheit 300 eine Befestigungsbasis 301, eine Abdeckung 302 und eine Vielzahl von Spiegeln 303 und 304. Ferner umfasst die Laserausgabeeinheit 300 einen Laseroszillator (Laserlichtquelle) 310, einen Verschluss 320, eine λ/2-Wettenplatteneinheit 330, eine Polarisationsplatteneinheit 340, einen Strahlexpander 350 und eine Spiegeleinheit 360.
Die Befestigungsbasis 301 trägt die Vielzahl von Spiegeln 303 und 304, den Laseroszillator 310, den Verschluss 320, die λ/2-Wettenplatteneinheit 330, die Polarisationsplatteneinheit 340, den Strahlexpander 350 und die Spiegeleinheit 360. Die Vielzahl von Spiegeln 303 und 304, der Laseroszillator 310, der Verschluss 320, die λ/2-Wellenplatteneinheit 330, die Polarisationsplatteneinheit 340, der Strahlexpander 350 und die Spiegeleinheit 360 sind an einer Hauptoberfläche 301a der Montagebasis 301 befestigt. Die Montagebasis 301 ist ein ebenes Element und ist in Bezug auf den Vorrichtungsrahmen 210 abnehmbar (siehe 7). Die Laserausgabeeinheit 300 ist an dem Vorrichtungsrahmen 210 über die Befestigungsbasis 301 angebracht. Das heißt, die Laserausgabeeinheit 300 ist in Bezug auf den Vorrichtungsrahmen 210 abnehmbar.
Die Abdeckung 302 bedeckt die Vielzahl von Spiegeln 303 und 304, den Laseroszillator 310, den Verschluss 320, die λ/2-Wellenplatteneinheit 330, die Polarisationsplatteneinheit 340, den Strahlexpander 350 und die Spiegeleinheit 360 an der Hauptfläche 301a der Befestigungsbasis 301. Die Abdeckung 302 ist in Bezug auf die Befestigungsbasis 301 abnehmbar.
Der Laseroszillator 310 oszilliert linear polarisiertes Laserlicht L in pulsierender Weise entlang der X-Achsenrichtung. Die Wellenlänge des Laserlichts L, das von dem Laseroszillator 310 emittiert wird, ist in irgendeinem der Wellenlängenbänder von 500 nm bis 550 nm, von 1000 nm bis 1150 nm oder von 1300 nm bis 1400 nm enthalten. Das Laserlicht L in dem Wellenlängenband von 500 nm bis 550 nm ist für eine Laserbearbeitung mit interner Absorption beispielsweise auf einem Substrat aus Saphir geeignet. Das Laserlicht L in jedem der Wellenlängenbänder von 1000 nm bis 1150 nm und von 1300 nm bis 1400 nm ist für eine Laserbearbeitung mit interner Absorption beispielsweise für ein Substrat aus Silizium geeignet. Eine Polarisationsrichtung des Laserlichts L, das von dem Laseroszillator 310 emittiert wird, ist beispielsweise eine Richtung parallel zu der Y-Achsenrichtung. Das Laserlicht L, das von dem Laseroszillator 310 emittiert wird, wird durch den Spiegel 303 reflektiert und tritt in den Verschluss 320 entlang der Y-Achsenrichtung ein.
In dem Laseroszillator 310 wird EIN/AUS der Ausgabe des Laserlichts L wie folgt umgeschaltet. In einem Fall, in dem der Laseroszillator 310 einen Festkörperlaser enthält, wird EIN/AUS eines Q-Schalters (akustooptischer Modulator (AOM), elektrooptischer Modulator (EOM) oder dergleichen), der in einem Resonator vorgesehen ist, umgeschaltet, wodurch EIN/AUS der Ausgabe des Laserlichts L mit hoher Geschwindigkeit geschaltet wird. In einem Fall, in dem der Laseroszillator 310 einen Faserlaser enthält, wird EIN/AUS der Ausgabe eines Halbleiterlasers, der einen Seedlaser und einen Verstärker- (Anregungs-) Laser bildet, umgeschaltet, wodurch EIN/AUS der Ausgabe des Laserlichts L mit hoher Geschwindigkeit geschaltet wird. In einem Fall, in dem der Laseroszillator 310 eine externe Modulationsvorrichtung verwendet, wird EIN/AUS der externen Modulationsvorrichtung (AOM, EOM oder dergleichen), die außerhalb des Resonators vorgesehen ist, umgeschaltet, wodurch EIN/AUS der Ausgabe des Laserlichts L mit hoher Geschwindigkeit geschaltet wird.
Der Verschluss 320 öffnet und schließt den optischen Pfad des Laserlichts L durch einen mechanischen Mechanismus. Das EIN/AUS -Schalten der Ausgabe des Laserlichts L von der Laserausgabeeinheit 300 wird durch EIN/AUS -Schalten der Ausgabe des Laserlichts L in dem Laseroszillator 310 wie oben beschrieben durchgeführt, und der Verschluss 320 ist vorgesehen, wodurch verhindert wird, dass das Laserlicht L beispielsweise unerwartet von der Laserausgabeeinheit 300 emittiert wird. Das Laserlicht L, das den Verschluss 320 passiert hat, wird durch den Spiegel 304 reflektiert und tritt sequenziell in die λ/2-Wellenplatteneinheit 330 und die Polarisationsplatteneinheit 340 entlang der X-Achsenrichtung ein.
Die λ/2-Wellenplatteneinheit 330 und die Polarisationsplatteneinheit 340 fungieren als die Ausgangsjustiereinheit, die zum Einstellen der Ausgabe (Lichtintensität) des Laserlichts L konfiguriert ist. Außerdem fungieren die λ/2-Wellenplatteneinheit 330 und die Polarisationsplatteneinheit 340 als die Polarisationsrichtungs-Einstelleinheit, die konfiguriert ist, um die Polarisationsrichtung des Laserlichts L einzustellen. Das Laserlicht L, das sequenziell durch die λ/2-Wellenplatteneinheit 330 und die Polarisationsplatteneinheit 340 hindurchgegangen ist, tritt in den Strahlaufweiter 350 entlang der X-Achsenrichtung ein.
Der Strahlexpander 350 kollimiert das Laserlicht L, während ein Durchmesser des Laserlichts L eingestellt wird. Das Laserlicht L, das den Strahlaufweiter 350 passiert hat, tritt in die Spiegeleinheit 360 entlang der X-Achsenrichtung ein.
Die Spiegeleinheit 360 umfasst eine Trägerbasis 361 und eine Vielzahl von Spiegeln 362 und 363. Die Trägerbasis 361 trägt die Vielzahl von Spiegeln 362 und 363. Die Trägerbasis 361 ist an der Montagebasis 301 so angebracht, dass sie entlang der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung positionsverstellbar ist. Der Spiegel (erster Spiegel) 362 reflektiert das Laserlicht L, das den Strahlaufweiter 350 in der Y-Achsenrichtung passiert hat. Der Spiegel 362 ist an der Trägerbasis 361 derart angebracht, dass seine reflektierende Oberfläche um eine Achse parallel zu der Z-Achse winkelverstellbar ist. Der Spiegel (zweiter Spiegel) 363 reflektiert das Laserlicht L, das von dem Spiegel 362 in der Z-Achsenrichtung reflektiert wird. Der Spiegel 363 ist an der Trägerbasis 361 derart angebracht, dass seine reflektierende Oberfläche um eine Achse parallel zu der X-Achse zum Beispiel winkelverstellbar ist und seine Position entlang der Y-Achsenrichtung einstellbar ist. Das Laserlicht L, das von dem Spiegel 363 reflektiert wird, tritt durch eine Öffnung 361a, die in der Trägerbasis 361 ausgebildet ist, und tritt in die Laserkonvergenzeinheit 400 (siehe 7) entlang der Z-Achsenrichtung ein. Das heißt, eine Emissionsrichtung des Laserlichts L durch die Laserausgabeeinheit 300 stimmt mit einer Bewegungsrichtung der Laserkonvergenzeinheit 400 überein. Wie oben beschrieben, hat jeder der Spiegel 362 und 363 einen Mechanismus zum Einstellen des Winkels der reflektierenden Oberfläche. In der Spiegeleinheit 360 erfolgt die Positionseinstellung der Trägerbasis 361 in Bezug auf die Montagebasis 301, die Positionseinstellung des Spiegels 363 in Bezug auf die Trägerbasis 361 und die Winkeleinstellung der reflektierenden Oberfläche jedes der Spiegel 362 und 363 durchgeführt, wobei die Position und der Winkel der optischen Achse des von der Laserausgabeeinheit 300 emittierten Laserlichts L in Bezug auf die Laserkonvergenzeinheit 400 ausgerichtet sind. Das heißt, jeder der Vielzahl von Spiegeln 362 und 363 ist eine Komponente zum Einstellen der optischen Achse des von der Laserausgabeeinheit 300 emittierten Laserlichts L.
Wie in 10 gezeigt, umfasst die Laserkonvergenzeinheit 400 ein Gehäuse 401. Das Gehäuse 401 hat eine rechteckige Parallelepipedform mit der Y-Achsenrichtung als Längsrichtung. Der zweite Bewegungsmechanismus 240 ist an einer Seitenfläche 401e des Gehäuses 401 angebracht (siehe 11 und 13). Eine zylindrische Lichteintrittseinheit 401a ist in dem Gehäuse 401 so vorgesehen, dass sie der Öffnung 361a der Spiegeleinheit 360 in der Z-Achsenrichtung zugewandt ist. Die Lichteintrittseinheit 401a ermöglicht, dass das von der Laserausgabeeinheit 300 emittierte Laserlicht L in das Gehäuse 401 eintritt. Die Spiegeleinheit 360 und die Lichteintrittseinheit 401a sind voneinander durch einen Abstand getrennt, in dem kein gegenseitiger Kontakt auftritt, wenn die Laserkonvergenzeinheit 400 durch den zweiten Bewegungsmechanismus 240 entlang der Z-Achsenrichtung bewegt wird.
Wie gezeigt in 11 und 12, umfasst die Laserkonvergenzeinheit 400 einen Spiegel 402 und einen dichroitischen Spiegel 403. Ferner umfasst die Laserkonvergenzeinheit 400 einen reflektierenden Raumlichtmodulator 410, eine 4f-Linseneinheit 420, eine Sammellinseneinheit (Objektivlinse) 430, einen Antriebsmechanismus 440 und ein Paar Abstandsmesssensoren 450.
Der Spiegel 402 ist an einer Bodenfläche 401b des Gehäuses 401 so angebracht, dass er der Lichteintrittseinheit 401a in der Z-Achsenrichtung zugewandt ist. Der Spiegel 402 reflektiert das Laserlicht L, das über die Lichteintrittseinheit 401a in einer Richtung parallel zur XY-Ebene in das Gehäuse 401 eingetreten ist. Das durch den Strahlexpander 350 der Laserausgabeeinheit 300 kollimierte Laserlicht L tritt in den Spiegel 402 entlang der Z-Achsenrichtung ein. Das heißt, das Laserlicht L als paralleles Licht tritt in den Spiegel 402 entlang der Z-Achsenrichtung ein. Aus diesem Grund wird, selbst wenn die Laserkonvergenzeinheit 400 durch den zweiten Bewegungsmechanismus 240 entlang der Z-Achsenrichtung bewegt wird, ein konstanter Zustand des Laserlichts L aufrechterhalten, das in den Spiegel 402 entlang der Z-Achsenrichtung eintritt. Das von dem Spiegel 402 reflektierte Laserlicht L tritt in den reflektierenden Raumlichtmodulator 410 ein.
Der reflektierende Raumlichtmodulator 410 ist an einem Ende 401c des Gehäuses 401 in der Y-Achsenrichtung in einem Zustand angebracht, in dem die reflektierende Oberfläche 410a dem Inneren des Gehäuses 401 zugewandt ist. Der reflektierende Raumlichtmodulator 410 ist beispielsweise ein reflektierender Flüssigkristall (Liquid Crystal on Silicon (LCOS)) Raumlichtmodulator (SLM) und reflektiert das Laserlicht L in der Y-Achsenrichtung, während das Laserlicht L moduliert wird. Das Laserlicht L, das durch den reflektierenden Raumlichtmodulator 410 moduliert und reflektiert wird, tritt in die 4f-Linseneinheit 420 entlang der Y-Achsenrichtung ein. Hier ist in einer Ebene parallel zur XY-Ebene ein Winkel α gebildet durch eine optische Achse des Laserlichts L, das in den reflektierenden Raumlichtmodulator 410 eintritt, und eine optische Achse des Laserlichts L, das von dem reflektierenden Raumlichtmodulator 410 emittiert wird, ist ein spitzer Winkel (zum Beispiel von 10° bis 60°). Das heißt, das Laserlicht L wird unter einem spitzen Winkel entlang der XY-Ebene in dem reflektierenden Raumlichtmodulator 410 reflektiert. Dies dient zum Unterdrücken eines Einfallswinkels und eines Reflexionswinkels des Laserlichts L, um die Verschlechterung der Beugungseffizienz zu verhindern und um eine ausreichende Leistung des reflektierenden Raumlichtmodulators 410 auszuüben. Es sei angemerkt, dass in dem reflektierenden Raumlichtmodulator 410 zum Beispiel die Dicke einer Lichtmodulationsschicht, in der ein Flüssigkristall verwendet wird, extrem dünn ist, beispielsweise einige Mikrometer bis einige zehn Mikrometer, so dass die reflektierende Oberfläche 410a als im Wesentlichen die gleiche wie eine Lichteintritts- und Austrittsfläche der Lichtmodulationsschicht betrachtet werden kann.
Die 4f-Linseneinheit 420 umfasst einen Halter 421, eine Linse 422 auf der Seite des reflektierenden Raumlichtmodulators 410, eine Linse 423 auf der Seite der konvergierenden Linseneinheit 430 und ein Schlitzelement 424. Der Halter 421 hält ein Paar der Linsen 422 und 423 und das Schlitzelement 424. Der Halter 421 hält eine konstante gegenseitige Positionsbeziehung zwischen dem Paar von Linsen 422 und 423 und dem Schlitzelement 424 in einer Richtung entlang der optischen Achse des Laserlichts L aufrecht. Das Paar Linsen 422 und 423 bildet ein doppeltes telezentrisches optisches System, in dem die reflektierende Oberfläche 410a des reflektierenden Raumlichtmodulators 410 und eine Eintrittspupillenebene (Pupillenebene) 430a der Sammellinseneinheit 430 in einer Abbildungsbeziehung sind. Somit wird ein Bild des Laserlichts L auf der reflektierenden Oberfläche 410a des reflektierenden Raumlichtmodulators 410 (ein Bild des Laserlichts L, das in dem reflektierenden Raumlichtmodulator 410 moduliert ist) auf die Eintrittspupillenebene 430a der Sammellinseneinheit 430 übertragen (abgebildet). Ein Schlitz 424a ist in dem Schlitzelement 424 ausgebildet. Der Schlitz 424a ist zwischen der Linse 422 und der Linse 423 und nahe einer Brennebene der Linse 422 angeordnet. Ein nicht notwendiger Teil des Laserlichts L, das durch den reflektierenden Raumlichtmodulator 410 moduliert und reflektiert wird, wird durch das Schlitzelement 424 blockiert. Das Laserlicht L, das durch die 4f-Linseneinheit 420 getreten ist, tritt in den dichroitischen Spiegel 403 entlang der Y-Achsenrichtung ein.
Der dichroitische Spiegel 403 reflektiert das meiste (zum Beispiel von 95% bis 99,5%) des Laserlichts L in der Z-Achsenrichtung und überträgt einen Teil (zum Beispiel von 0,5% bis 5%) des Laserlichts L entlang der Y-Achsenrichtung. Das meiste Laserlicht L wird in einem rechten Winkel entlang der ZX-Ebene durch den dichroitischen Spiegel 403 reflektiert. Das Laserlicht L, das von dem dichroitischen Spiegel 403 reflektiert wird, tritt in die Sammellinseneinheit 430 entlang der Z-Achsenrichtung ein.
Die Sammellinseneinheit 430 ist an einem Ende 401d (ein Ende auf der gegenüberliegenden Seite von dem Ende 401c) des Gehäuses 401 in der Y-Achsenrichtung über den Antriebsmechanismus 440 angebracht. Die Sammellinseneinheit 430 umfasst einen Halter 431 und eine Vielzahl von Linsen 432. Der Halter 431 hält die Vielzahl von Linsen 432. Die Vielzahl von Linsen 432 konvergieren das Laserlicht L an dem zu bearbeitenden Objekt 1 (siehe 7), das von dem Auflagetisch 230 getragen wird. Der Antriebsmechanismus 440 bewegt die Sammellinseneinheit 430 durch die Antriebskraft einer piezoelektrischen Vorrichtung entlang der Z-Achsenrichtung.
Das Paar Abstandsmesssensoren 450 ist an dem Ende 401d des Gehäuses 401 angebracht, um jeweils auf beiden Seiten der Sammellinseneinheit 430 in der X-Achsenrichtung angeordnet zu sein. Jeder der Abstandsmesssensoren 450 emittiert Licht zur Abstandsmessung (zum Beispiel Laserlicht) zu der Laserlichteintrittsfläche des zu bearbeitenden Objekts 1 (siehe 7), das von dem Auflagetisch 230 getragen wird, und erfasst das Licht für die Entfernungsmessung, das von der Laserlichteintrittsfläche reflektiert wird, wodurch Verschiebungsdaten der Laserlichteintrittsfläche des zu bearbeitenden Objekts 1 erfasst werden. Man beachte, dass für die Abstandsmesssensoren 450 Sensoren eines Triangulationsverfahrens, eines Laser-Konfokalverfahrens, eines Weiß-Konfokalverfahrens, eines Spektralinterferenzverfahrens, eines Astigmatismusverfahrens und dergleichen verwendet werden können.
In der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 ist, wie oben beschrieben, die Richtung parallel zu der X-Achsenrichtung die Verarbeitungsrichtung (Scanrichtung des Laserlichts L). Aus diesem Grund, wenn der Konvergenzpunkt des Laserlichts L relativ entlang jeder der zu schneidenden Linien 5a und 5b bewegt wird, erfasst einer der Entfernungsmessungssensoren 450, der in Bezug auf die Sammellinseneinheit 430 relativ weit vorgeschoben ist, die Verschiebungsdaten der Laserlichteintrittsfläche des zu bearbeitenden Objekts 1 entlang jeder der zu schneidenden Linien 5a und 5b. Dann bewegt der Antriebsmechanismus 440 die Sammellinseneinheit 430 entlang der Z-Achsenrichtung auf der Basis der Verschiebungsdaten, die durch den Abstandsmesssensor 450 erfasst werden, derart dass ein konstanter Abstand zwischen der Laserlichteintrittsfläche des zu bearbeitenden Objekts 1 und dem Konvergenzpunkt des Laserlichts L aufrechterhalten wird.
Die Laserkonvergenzeinheit 400 umfasst einen Strahlteiler 461, ein Paar Linsen 462 und 463 und eine Profilerfassungskamera (Intensitätsverteilungserfassungseinheit) 464. Der Strahlteiler 461 teilt das durch den dichroitischen Spiegel 403 übertragene Laserlicht L in eine Reflexionskomponente und eine Übertragungskomponente. Das von dem Strahlteiler 461 reflektierte Laserlicht L tritt sequentiell in das Paar Linsen 462 und 463 und die Profilerfassungskamera 464 entlang der Z-Achsenrichtung ein. Das Paar von Linsen 462 und 463 bildet ein doppeltes telezentrisches optisches System, in dem die Eintrittspupillenebene 430a der Sammellinseneinheit 430 und eine Abbildungsoberfläche der Profilakquisitionskamera 464 in einer Abbildungsbeziehung sind. Somit wird ein Bild des Laserlichts L auf der Eintrittspupillenebene 430a der Sammellinseneinheit 430 auf die Bildgebungsoberfläche der Profilakquisitionskamera 464 übertragen (abgebildet). Wie oben beschrieben, ist das Bild des Laserlichts L auf der Eintrittspupillenebene 430a der Sammellinseneinheit 430 das Bild des Laserlichts L, das in dem reflektierenden Raumlichtmodulator 410 moduliert ist. Daher wird in der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 ein Abbildungsergebnis durch die Profilerfassungskamera 464 überwacht, wodurch ein Betriebszustand des reflektierenden Raumlichtmodulators 410 erfasst werden kann.
Ferner umfasst die Laserkonvergenzeinheit 400 einen Strahlteiler 471, eine Linse 472 und eine Kamera 473 zum Überwachen einer Position der optischen Achse des Laserlichts L. Der Strahlteiler 471 teilt das durch den Strahlteiler transmittierte Laserlicht L auf 461 zu einer Reflexionskomponente und einer Übertragungskomponente. Das von dem Strahlteiler 471 reflektierte Laserlicht L tritt sequentiell in die Linse 472 und die Kamera 473 entlang der Z-Achsenrichtung ein. Die Linse 472 konvergiert das Laserlicht L, das eingetreten ist, auf einer Abbildungsoberfläche der Kamera 473. In der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 wird, während ein Bilderzeugungsergebnis durch jede der Kameras 464 und 473 überwacht wird, in der Spiegeleinheit 360 die Positionseinstellung der Trägerbasis 361 in Bezug auf die Montagebasis 301 die Positionseinstellung des Spiegels 363 in Bezug auf die Trägerbasis 361, und die Winkeleinstellung der reflektierenden Oberfläche jedes der Spiegel 362 und 363 durchgeführt (siehe 9 und 10), wodurch eine Verschiebung der optischen Achse des Laserlichts L, das in die Sammellinseneinheit 430 eintritt, korrigiert werden kann (eine Positionsverschiebung der Intensitätsverteilung des Laserlichts in Bezug auf die Sammellinseneinheit 430 und eine Winkelverschiebung der optischen Achse des Laserlichts L in Bezug auf die Sammellinseneinheit 430).
Die Vielzahl von Strahlteilern 461 und 471 ist in einem zylindrischen Körper 404 angeordnet, der sich von dem Ende 401d des Gehäuses 401 entlang der Y-Achsenrichtung erstreckt. Das Paar Linsen 462 und 463 ist in einem zylindrischen Körper 405 angeordnet, der auf dem zylindrischen Körper 404 entlang der Z-Achsenrichtung aufgerichtet ist, und die Profilakquisitionskamera 464 ist an einem Ende des zylindrischen Körpers 405 angeordnet. Die Linse 472 ist in einem zylindrischen Körper 406 angeordnet, der auf dem zylindrischen Körper 404 entlang der Z-Achsenrichtung aufgerichtet ist, und die Kamera 473 ist an einem Ende des zylindrischen Körpers 406 angeordnet. Der zylindrische Körper 405 und der zylindrische Körper 406 sind Seite an Seite in der Y-Achsenrichtung angeordnet. Es sei angemerkt, dass das Laserlicht L, das durch den Strahlteiler 471 übertragen wird, durch einen Dämpfer oder dergleichen absorbiert werden kann, der an einem Ende des zylindrischen Körpers 404 vorgesehen ist, oder für einen geeigneten Zweck verwendet werden kann.
Wie gezeigt in 12 und 13, umfasst die Laserkonvergenzeinheit 400 eine Quelle 481 für sichtbares Licht, eine Vielzahl von Linsen 482, eine Strichplatte 483, einen Spiegel 484, einen halbtransparenten Spiegel 485, einen Strahlteiler 486, eine Linse 487 und eine Beobachtungskamera 488. Die Quelle für sichtbares Licht 481 emittiert sichtbares Licht V entlang der Z-Achsenrichtung. Die Vielzahl von Linsen 482 kollimiert das sichtbare Licht V, das von der Quelle 481 für sichtbares Licht emittiert wird. Die Strichplatte 483 gibt dem sichtbaren Licht V eine Skalierungslinie. Der Spiegel 484 reflektiert das sichtbare Licht V, das durch die Vielzahl von Linsen 482 in der X-Achsenrichtung kollimiert ist. Der halbtransparente Spiegel 485 teilt das von dem Spiegel 484 reflektierte sichtbare Licht V in eine Reflexionskomponente und eine Übertragungskomponente. Das von dem halbtransparenten Spiegel 485 reflektierte sichtbare Licht V wird sequentiell durch den Strahlteiler 486 und den dichroitischen Spiegel 403 entlang der Z-Achsenrichtung übertragen und wird über die Sammellinseneinheit 430 an das durch den Träger getragene zu bearbeitende Objekt 1 abgegeben Tabelle 230 (siehe 7).
Das an das zu bearbeitende Objekt 1 abgegebene sichtbare Licht V wird von der Laserlichteintrittsfläche des zu bearbeitenden Objekts 1 reflektiert, tritt über die Sammellinseneinheit 430 in den dichroitischen Spiegel 403 ein und wird durch den dichroitischen Spiegel 403 entlang der Z-Achsenrichtung übertragen. Der Strahlteiler 486 teilt das sichtbare Licht V, das durch den dichroitischen Spiegel 403 übertragen wird, in eine Reflexionskomponente und eine Übertragungskomponente. Das sichtbare Licht V, das durch den Strahlteiler 486 übertragen wird, wird durch den halbtransparenten Spiegel 485 übertragen und tritt sequentiell in die Linse 487 und die Beobachtungskamera 488 entlang der Z-Achsenrichtung ein. Die Linse 487 konvergiert das sichtbare Licht V, das eingetreten ist, auf einer Abbildungsoberfläche der Beobachtungskamera 488. In der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 wird ein Abbildungsergebnis durch die Beobachtungskamera 488 beobachtet, wodurch ein Zustand des zu bearbeitenden Objekts 1 erfasst werden kann.
Der Spiegel 484, der halbtransparente Spiegel 485 und der Strahlteiler 486 sind in einem Halter 407 angeordnet, der an dem Ende 401d des Gehäuses 401 angebracht ist. Die Vielzahl von Linsen 482 und die Strichplatte 483 sind in einem zylindrischen Körper 408 angeordnet, der auf dem Halter 407 entlang der Z-Achsenrichtung aufgerichtet ist, und die Quelle sichtbaren Lichts 481 ist an einem Ende des zylindrischen Körpers 408 angeordnet. Die Linse 487 ist in einem zylindrischen Körper 409 angeordnet, der auf dem Halter 407 entlang der Z-Achsenrichtung aufgerichtet ist, und die Beobachtungskamera 488 ist an einem Ende des zylindrischen Körpers 409 angeordnet. Der zylindrische Körper 408 und der zylindrische Körper 409 sind Seite an Seite in der X-Achsenrichtung angeordnet. Es ist zu beachten, dass jedes sichtbare Licht V, das durch den halbtransparenten Spiegel 485 entlang der X-Achsenrichtung und das sichtbare Licht V, das durch den Strahlteiler 486 in der X-Achsenrichtung retrisch reflektiert wird, kann durch einen Dämpfer oder dergleichen absorbiert werden, der an einem Wandabschnitt des Halters 407 vorgesehen ist, oder kann für einen geeigneten Zweck verwendet werden.
In der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 wird ein Ersatz der Laserausgabeeinheit 300 angenommen. Dies liegt daran, dass die Wellenlänge des Laserlichts L, die zur Verarbeitung geeignet ist, in Abhängigkeit von den Spezifikationen des zu bearbeitenden Objekts 1, den Verarbeitungsbedingungen und dergleichen variiert. Aus diesem Grund wird eine Vielzahl von Laserausgabeeinheiten 300 vorbereitet, die entsprechende Wellenlängen von emittierendem Laserlicht L aufweisen, die voneinander verschieden sind. Hier sind die Laserausgabeeinheit 300, in der die Wellenlänge des emittierenden Laserlichts L in dem Wellenlängenband von 500 nm bis 550 nm enthalten ist, die Laserausgabeeinheit 300, in der die Wellenlänge des emittierenden Laserlichts L enthalten ist, vorbereitet in dem Wellenlängenband von 1000 nm bis 1150 nm, und die Laserausgabeeinheit 300, in welcher die Wellenlänge des emittierenden Laserlichts L in dem Wellenlängenband von 1300 nm bis 1400 nm enthalten ist.
Auf der anderen Seite wird in der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 ein Austausch der Laserkonvergenzeinheit 400 nicht angenommen. Dies liegt daran, dass die Laserkonvergenzeinheit 400 für mehrere Wellenlängen angepasst ist (angepasst an eine Vielzahl von Wellenlängenbändern, die nicht durchgehend miteinander sind). Insbesondere sind der Spiegel 402, der reflektierende Raumlichtmodulator 410, das Paar von Linsen 422 und 423 der 4f-Linseneinheit 420, der dichroitische Spiegel 403, die Linse 432 der Sammellinseneinheit 430 und dergleichen an die vielfachen Wellenlängen angepasst. Hier ist die Laserkonvergenzeinheit 400 an die Wellenlängenbänder von 500 nm bis 550 nm, von 1000 nm bis 1150 nm und von 1300 nm bis 1400 nm angepasst. Dies wird implementiert, indem die Komponenten der Laserkonvergenzeinheit 400 so ausgelegt werden, dass sie die gewünschte optische Leistung erfüllen, wie z.B. das Beschichten der Komponenten der Laserkonvergenzeinheit 400 mit einem vorbestimmten dielektrischen Mehrschichtfilm. In der Laserausgabeeinheit 300 enthält die λ/2-Wellenplatteneinheit 330 eine λ/2-Wellenplatte und die Polarisationsplatteneinheit 340 enthält eine Polarisationsplatte. Die λ/2-Wellenplatte und die Polarisationsplatte sind optische Vorrichtungen mit einer hohen Wellenlängenabhängigkeit. Aus diesem Grund sind die λ/2-Wellenplatteneinheit 330 und die Polarisationsplatteneinheit 340 in der Laserausgabeeinheit 300 als unterschiedliche Komponenten für jedes Wellenlängenband vorgesehen.
[Optischer Weg und Polarisationsrichtung von Laserlicht in einer Laserverarbeitungsvorrichtung]
In der Laserbearbeitungsvorrichtung 200, wie in 11 dargestellt, ist Polarisationsrichtung des Laserlichts L, das an dem zu bearbeitenden Objekt 1 konvergiert ist, das durch den Auflagetisch 230 getragen wird, eine Richtung parallel zu der X-Achsenrichtung und stimmt mit der Verarbeitungsrichtung (Abtastrichtung des Laserlichts L) überein. Hier wird in dem reflektierenden Raumlichtmodulator 410 das Laserlicht L als P-polarisiertes Licht reflektiert. Dies liegt daran, dass in einem Fall, in dem ein Flüssigkristall für die Lichtmodulationsschicht des reflektierenden Raumlichtmodulators 410 verwendet wird, der Flüssigkristall so orientiert ist, dass die Flüssigkristallmoleküle in einer Oberfläche parallel zu der Ebene geneigt sind, die die optische Achse des Laserlichts L enthält, das in den reflektierenden Raumlichtmodulator 410 eintritt und aus diesem austritt, wird eine Phasenmodulation auf das Laserlicht L in einem Zustand angewendet, in dem die Drehung von die Polarisationsebene gesperrt ist (siehe zum Beispiel das japanische Patent Nr. 3878758 ). Auf der anderen Seite wird das Laserlicht L in dem dichroitischen Spiegel 403 als S-polarisiertes Licht reflektiert. Dies liegt zum Beispiel daran, dass dann, wenn das Laserlicht L als das S-polarisierte Licht reflektiert wird, und nicht dann, wenn das Laserlicht L als das P-polarisierte Licht reflektiert wird, die Anzahl der Beschichtungen des dielektrischen Mehrschichtfilms verringert wird, um den dichroitischen Spiegel 403 an die mehreren Wellenlängen anzupassen, und das Entwerfen des dichroitischen Spiegels 403 wird einfacher.
In der Laserkonvergenzeinheit 400 wird daher der optische Weg von dem Spiegel 402 über den reflektierenden Raumlichtmodulator 410 und die 4f-Linseneiriheit 420 zu dem dichroitischen Spiegel 403 entlang der XY-Ebene und dem optischen Weg von der der dichroitische Spiegel 403 zu der Sammellinseneinheit 430 ist entlang der Z-Achsenrichtung festgelegt.
Wie in 9 gezeigt, wird in der Laserausgabeeinheit 300 der optische Weg des Laserlichts L entlang der X-Achsenrichtung oder der Y-Achsenrichtung eingestellt. Insbesondere sind der optische Weg von dem Laseroszillator 310 zu dem Spiegel 303 und der optische Weg von dem Spiegel 304 über die λ/2-Wettenplatteneinheit 330, die Polarisationsplatteneinheit 340 und der Strahlexpander 350 zu der Spiegeleinheit 360 entlang der X-Achsenrichtung und der optische Weg von dem Spiegel 303 über den Verschluss 320 zu dem Spiegel 304, und der optische Weg von dem Spiegel 362 zu dem Spiegel 363 in der Spiegeleinheit 360 entlang der Y-Achsenrichtung eingestellt.
Hier, wie in 11 gezeigt, wird das Laserlicht L, das zu der Laserkonvergenzeinheit 400 von der Laserausgabeeinheit 300 entlang der Z-Achsenrichtung verläuft, durch den Spiegel 402 in einer Richtung parallel zu der XY-Ebene reflektiert und tritt in den reflektierenden Raumlichtmodulator 410 ein. Zu dieser Zeit wird in der Ebene parallel zur XY-Ebene ein spitzer Winkel α durch die optische Achse des Laserlichts L gebildet, das in den reflektierenden Raumlichtmodulator 410 eintritt, und durch die optische Achse des Laserlichts L, das von dem reflektierenden Raumlichtmodulator 410 emittiert wird. Andererseits wird, wie oben beschrieben, in der Laserausgabeeinheit 300 der optische Weg des Laserlichts L entlang der X-Achsenrichtung oder der Y-Achsenrichtung eingestellt.
Daher ist es in der Laserausgabeeinheit 300 notwendig, zu bewirken, dass die λ/2-Wellenplatteneinheit 330 und die Polarisationsplatteneinheit 340 nicht nur als die Ausgabeanpassungseinheit funktionieren, die konfiguriert sind, um die Ausgabe des Laserlichts L einzustellen, sondern auch als die Polarisationsrichtungs-Einstelleinheit, die konfiguriert ist, um die Polarisationsrichtung des Laserlichts L einzustellen.
[Reflektierender Raumlichtmodulator]
Wie in 14 gezeigt, enthält der reflektierende Raumlichtmodulator 410 ein Siliziumsubstrat 213, eine Treiberschaltungsschicht 914, eine Vielzahl von Pixelelektroden 214, einen reflektierenden Film 215, wie einen dielektrischen Mehrschichtspiegel, einen Ausrichtungsfilm 999a, eine Flüssigkristallschicht (Anzeigeeinheit) 216, ein Ausrichtungsfilm 999b, ein transparenter leitender Film 217 und ein transparentes Substrat 218 wie etwa ein Glassubstrat, die in dieser Reihenfolge geschichtet sind.
Das transparente Substrat 218 umfasst eine vordere Oberfläche 218a, die sich entlang der XY-Ebene erstreckt, und die vordere Oberfläche 218a bildet die reflektierende Oberfläche 410a des reflektierenden Raumlichtmodulators 410. Das transparente Substrat 218 ist aus einem lichtdurchlässigen Material, wie zum Beispiel Glas, hergestellt und lässt das Laserlicht L mit einer vorbestimmten Wellenlänge von der vorderen Oberfläche 218a des reflektierenden Raumlichtmodulators 410 in das Innere des reflektierenden Raumlichtmodulators 410 eintreten. Der transparente leitfähige Film 217 ist auf einer Rückfläche des transparenten Substrats 218 ausgebildet und besteht aus einem leitenden Material (beispielsweise ITO), das das Laserlicht L überträgt.
Die Vielzahl von Pixelelektroden 214 ist in einer Matrix auf dem Siliziumsubstrat 213 entlang des transparenten leitenden Films 217 angeordnet. Jede der Pixelelektroden 214 ist beispielsweise aus einem Metallmaterial, wie beispielsweise Aluminium, hergestellt, und ihre Vorderfläche 214a ist so bearbeitet, dass sie flach und glatt ist. Die Vielzahl von Pixelelektroden 214 wird durch eine Aktivmatrixschaltung angesteuert, die in der Treiberschaltungsschicht 914 vorgesehen ist.
Die Aktivmatrixschaltung ist zwischen der Vielzahl von Pixelelektroden 214 und dem Siliziumsubstrat 213 vorgesehen und steuert eine an jede der Pixelelektroden 214 angelegte Spannung in Übereinstimmung mit einem von dem reflektierenden Raumlichtmodulator 410 auszugebenden Lichtbild. Eine solche Aktivmatrixschaltung enthält eine erste Treiberschaltung, die zum Steuern der angelegten Spannung für Pixelreihen in der X-Achsenrichtung konfiguriert ist, und eine zweite Treiberschaltung zum Steuern der angelegten Spannung für Pixelreihen, die in der Y-Achsenrichtung angeordnet sind, die nicht dargestellt sind, und eine vorbestimmte Spannung wird an die Pixelelektrode 214 eines durch die Treiberschaltungen spezifizierten Pixels durch eine Raumlichtmodulatorsteuerung 502 (siehe 16) angelegt, die später in einer Steuerung 5000 beschrieben wird.
Die Ausrichtungsfilme 999a und 999b sind jeweils an beiden Endoberflächen der Flüssigkristallschicht 216 angeordnet, um eine Flüssigkristallmolekülgruppe in einer bestimmten Richtung auszurichten. Die Ausrichtungsfilme 999a und 999b sind aus einem Polymermaterial wie etwa Polyimid hergestellt und eine Reibbehandlung oder dergleichen ist auf Kontaktoberflächen mit der Flüssigkristallschicht 216 aufgebracht.
Die Flüssigkristallschicht 216 ist zwischen der Vielzahl von Pixelelektroden 214 und dem transparenten leitenden Film 217 angeordnet und moduliert das Laserlicht L in Übereinstimmung mit einem elektrischen Feld, das durch jede der Pixelelektroden 214 und den transparenten leitenden Film 217 gebildet wird. Das heißt, wenn eine Spannung an jede der Pixelelektroden 214 durch die Aktivmatrixschaltung der Treiberschaltungsschicht 914 angelegt wird, wird ein elektrisches Feld zwischen dem transparenten leitenden Film 217 und jeder der Pixelelektroden 214 gebildet, und die Anordnungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle 216a ändert sich entsprechend der Größe des in der Flüssigkristallschicht 216 gebildeten elektrischen Feldes. Wenn das Laserlicht L durch das transparente Substrat 218 und den transparenten leitenden Film 217 übertragen wird und in die Flüssigkristallschicht 216 eintritt, wird das Laserlicht L durch die Flüssigkristallmoleküle 216a moduliert, während es durch die Flüssigkristallschicht 216 hindurchtritt und von dem reflektierenden Film 215 reflektiert und dann erneut durch die Flüssigkristallschicht 216 moduliert und emittiert wird.
Zu dieser Zeit wird die an jede der Pixelelektroden 214 angelegte Spannung durch die Raumlichtmodulatorsteuerung 502 (siehe 16) gesteuert, die später beschrieben wird, und in Übereinstimmung mit der Spannung ändert sich ein Brechungsindex in einem Abschnitt, der zwischen dem transparenten leitenden Film 217 und jeder der Pixelelektroden 214 in der Flüssigkristallschicht 216 sandwichartig angeordnet ist (der Brechungsindex ändert die Flüssigkristallschicht 216 an einer Position, die jedem Pixel entspricht). Aufgrund der Änderung des Brechungsindex kann die Phase des Laserlichts L für jeden Pixel der Flüssigkristallschicht 216 entsprechend der angelegten Spannung geändert werden. Das heißt, eine Phasenmodulation entsprechend dem Hologrammmuster kann durch die Flüssigkristallschicht 216 für jeden Pixel angewendet werden. Mit anderen Worten, ein Modulationsmuster als das Hologrammmuster, das die Modulation anwendet, kann auf der Flüssigkristallschicht 216 des reflektierenden Raumlichtmodulators 410 angezeigt werden. Die Wellenfront wird auf das Laserlicht L eingestellt, das eintritt und durch das Modulationsmuster übertragen wird, und Verschiebungen treten in Phasen von Komponenten von Einzelstrahlen auf, die das Laserlicht L in einer vorbestimmten Richtung orthogonal zu ihrer Vorschubrichtung bilden. Daher kann das Laserlicht L moduliert werden (zum Beispiel kann Intensität, Amplitude, Phase und Polarisation des Laserlichts L moduliert werden), indem das im reflektierenden Raumlichtmodulator 410 anzuzeigende Modulationsmuster geeignet eingestellt wird.
[4f-Linseneinheit]
Wie oben beschrieben, bildet das Paar Linsen 422 und 423 der 4f-Linseneinheit 420 das doppelte telezentrische optische System, in dem die reflektierende Oberfläche 410a des reflektierenden Raumlichtmodulators 410 und die Eintrittspupillenebene 430a der Sammellinseneinheit 430 in der Abbildungsbeziehung sind. Insbesondere, wie in 15 gezeigt, ist der Abstand des optischen Wegs zwischen der Mitte der Linse 422 auf der Seite des reflektierenden Raumlichtmodulators 410 und der reflektierenden Oberfläche 410a des reflektierenden Raumlichtmodulators 410 eine erste Brennweite f1 der Linse 422, der Abstand des optischen Wegs zwischen der Mitte der Linse 423 auf der Seite der Sammellinseneinheit 430 und der Eintrittspupillenebene 430a der Sammellinseneinheit 430 ist eine zweite Brennweite f2 der Linse 423, und der Abstand des optischen Wegs zwischen der Mitte der Linse 422 und der Mitte der Linse 423 ist eine Summe der ersten Brennweite f1 und der zweiten Brennweite f2 (das heißt f1 + f2). In dem optischen Weg von dem reflektierenden Raumlichtmodulator 410 zu der Sammellinseneinheit 430 ist der optische Pfad zwischen dem Paar von Linsen 422 und 423 eine gerade Linie.
In der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 erfüllt unter dem Gesichtspunkt der Vergrößerung eines effektiven Durchmessers des Laserlichts L auf der reflektierenden Oberfläche 410a des reflektierenden Raumlichtmodulators 410 eine Vergrößerung M des zweifachen telezentrischen optischen Systems 0,5 < M < 1 (Reduktionssystem). Wenn der effektive Durchmesser des Laserlichts L auf der reflektierenden Oberfläche 410a des reflektierenden Raumlichtmodulators 410 erhöht wird, wird das Laserlicht L mit einem hochpräzisen Phasenmuster moduliert. Unter dem Gesichtspunkt des Verhinderns, dass der optische Weg länger wird von dem Laserlicht L von dem reflektierenden Raumlichtmodulator 410 zu der Sammellinseneinheit 430, ist es möglich, 0,6 ≤ M ≤ 0,95 einzustellen. Hier ist (die Vergrößerung M des doppelten telezentrischen optischen Systems) = (die Größe des Bildes auf der Eintrittspupillenebene 430a der Sammellinseneinheit 430) / (die Größe des Objekts auf der reflektierenden Oberfläche 410a des reflektierenden Raumlichtmodulators 410). Im Fall der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 erfüllen die Vergrößerung M des doppelten telezentrischen optischen Systems, die erste Brennweite f1 der Linse 422 und die zweite Brennweite f2 der Linse 423 M = f2/f1.
Unter dem Gesichtspunkt des Reduzierens des effektiven Durchmessers des Laserlichts L auf der reflektierenden Oberfläche 410a des reflektierenden Raumlichtmodulators 410 kann die Vergrößerung M des zweifachen telezentrischen optischen Systems 1 < M < 2 (Vergrößerungssystem) erfüllen. Wenn der effektive Durchmesser des Laserlichts L auf der reflektierenden Oberfläche 410a des reflektierenden Raumlichtmodulators 410 verringert wird, kann die Vergrößerung des Strahlaufweiters 350 (siehe 9) und in der Ebene parallel zu der XY-Ebene reduziert werden, der Winkel α (siehe 11) wird durch die optische Achse des in den Raumlichtmodulator 410 eintretenden Laserlichts L und die optische Achse des von dem reflektierenden Raumlichtmodulator 410 emittierten Laserlichts L reduziert. Unter dem Gesichtspunkt des Verhinderns, dass der optische Weg länger wird von dem Laserlicht L von dem reflektierenden Raumlichtmodulator 410 zu der Sammellinseneinheit 430, ist es möglich, 1,05 ≤ M ≤ 1,7 einzustellen.
Als nächstes wird ein Hauptteil der Laserverarbeitungsvorrichtung 200 gemäß einer ersten Ausführungsform im Detail beschrieben.
16 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das den Hauptteil der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 gemäß der ersten Ausführungsform darstellt. Wie in 16 gezeigt, wird das Laserlicht L, das in die Flüssigkristallschicht 216 in dem reflektierenden Raumlichtmodulator 410 eingetreten ist und von dieser reflektiert wurde, durch die Linse (Fokussierlinse) 422, die eine Übertragungslinse der 4f-Linseneinheit 420 ist, fokussiert und dann durch die Linse 423, die eine Übertragungslinse der 4f-Linseneinheit 420 ist, kollimiert und tritt in den dichroitischen Spiegel 403 ein.
Das Laserlicht L, das in den dichroitischen Spiegel 403 eingetreten ist, wird in reflektiertes Licht und durchgelassenes Licht aufgeteilt. Das Laserlicht L, das von dem dichroitischen Spiegel 403 reflektiert wird, tritt in die Sammellinseneinheit 430 ein und wird an dem zu bearbeitenden Objekt 1 durch die Sammellinseneinheit 430 konvergiert. Andererseits wird das durch den dichroitischen Spiegel 403 übertragene Laserlicht L durch die Linse 463, die eine Übertragungslinse ist, fokussiert und tritt in eine Bildaufnahmeoberfläche 464a der Profilerfassungskamera 464 ein.
Das Linsenpaar 422 und 423 leitet die Wellenfront des Laserlichts L auf der reflektierenden Oberfläche 410a der Flüssigkristallschicht 216 zu der Eintrittspupillenebene 430a der Sammellinseneinheit 430 und einer konjugierten Ebene 491 auf der stromabwärtigen Seite des dichroitischen Spiegels 403. Die Linse 463 leitet die Wellenfront des Laserlichts L (reelles Bild in der Flüssigkristallschicht 216), die durch das Linsenpaar 422 und 423 an die konjugierte Ebene 491 weitergeleitet wird, an die Bildaufnahmeoberfläche 464a der Profilerfassungskamera 464 weiter. Somit ist eine konjugierte Beziehung zwischen der Flüssigkristallschicht 216, der Eintrittspupillenebene 430a der Sammellinseneinheit 430, der konjugierten Ebene 491 und der Bildgebungsoberfläche 464a der Profilerfassungskamera 464 miteinander konfiguriert.
Die Profilerfassungskamera 464 ist eine Bildaufnahmevorrichtung, die konfiguriert ist, um die Intensitätsverteilung des durch den dichroitischen Spiegel 403 aufgeteilten Laserlichts L zu erfassen. Insbesondere erfasst die Profilerfassungskamera 464 ein Bild der Intensitätsverteilung eines Strahlquerschnitts (nachstehend einfach als „Intensitätsverteilungsbild“ bezeichnet) des Laserlichts L vor dem Eintritt in die Sammellinseneinheit 430, die von dem reflektierenden Raumlichtmodulator 410 während der Ausführung der Laserlichtbestrahlungssteuerung emittiert wird, die später beschrieben wird. Die Profilerfassungskamera 464 erfasst eines oder mehrere der Intensitätsverteilungsbilder als Standbilder während der Ausführung der Laserlichtbestrahlungssteuerung entlang einer Linie zum Schneiden 5. Die Profilerfassungskamera 464 gibt das erfasste Intensitätsverteilungsbild an die Steuerung 500 aus. Als Profilerfassungskamera 464 wird beispielsweise ein CMOS-Bildsensor (Complementary Metal Oxide Semiconductor) verwendet.
Das Schlitzelement 424 ist an einer Brennpunktposition einer ersten Linse 241a in dem optischen Pfad des Laserlichts L angeordnet. Das Schlitzelement 424 schirmt eine Raumfrequenzkomponente (Weitwinkelbeugungslicht) von größer als oder gleich einem konstanten Wert in dem Laserlicht L ab und lässt zu, dass eine Raumfrequenzkomponente von weniger als dem konstanten Wert in dem Laserlicht L hindurchgeht. Zum Beispiel wird in dem Schlitzelement 424 die Größe der Öffnung so eingestellt, dass die Raumfrequenzkomponente von größer oder gleich dem konstanten Wert abgeschirmt wird.
Im Übrigen kann das Schlitzelement 424 nahe der Brennpunktposition der ersten Linse 241a angeordnet sein. Nahe der Fokusposition ist eine wesentliche Fokusposition, die Nähe der Fokusposition oder der Umfang der Fokusposition, und ist ein Bereich, in dem das Schlitzelement 424 die Raumfrequenzkomponente von größer oder gleich dem konstanten Wert in dem Laserlicht L abschirmen kann (das gleiche gilt im Folgenden). In dem Laserlicht L nach dem Hindurchtreten durch das Schlitzelement 424 kann die Modulation des Laserlichts L durch den reflektierenden Raumlichtmodulator 410 leicht als Intensitätsmodulation beobachtet werden.
Die Steuerung 500 umfasst die Laserlichtquellensteuerung 102, die Raumlichtmodulatorsteuerung 502, eine Kamerasteuerung 504, eine Bestimmungseinheit 506 und eine Speichereinheit 510. Die Laserlichtquellensteuerung 102 steuert den Betrieb des Laseroszillators 310 wie oben beschrieben. Zusätzlich bestimmt und setzt die Laserlichtquellensteuerung 102 die Ausgabe des Laserlichts L, das durch den Laseroszillator 310 erzeugt wird, auf der Grundlage von Verarbeitungsbedingungen (Bestrahlungsbedingungen) für jede Laserbearbeitung entlang einer Linie zum Schneiden 5. Die Verarbeitungsbedingungen werden von einer Bedienungsperson über eine Eingabeeinheit wie etwa einen Touchscreen eingegeben. Die Verarbeitungsbedingungen umfassen beispielsweise eine Tiefenposition, bei der der modifizierte Bereich 7 des zu bearbeitenden Objekts 1 gebildet wird, die Laserausgabe und dergleichen.
Die Raumlichtmodulatorsteuerung 502 steuert das Phasenmuster, das auf der Flüssigkristallschicht 216 des reflektierenden Raumlichtmodulators 410 angezeigt werden soll. 17(a) ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Phasenmusters 9 darstellt, das auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird. 18 ist ein Diagramm, das eine Position beschreibt, wo die Markierung angezeigt wird. Wie gezeigt in 17(a) und 18, steuert die Raumlichtmodulatorsteuerung 502 die Flüssigkristallschicht 216, um das Phasenmuster 9 einschließlich eines Körpermusters 9H und einer Markierung 9M auf der Flüssigkristallschicht 216 anzuzeigen. Das Phasenmuster 9 ist das oben beschriebene Modulationsmuster und moduliert das Laserlicht L.
Die Markierung 9M moduliert einen Teil im Laserlicht L, der nicht in die Eintrittspupillenebene 430a der Sammellinseneinheit 430 eintritt. Die Markierung 9M befindet sich in einem markierbaren Bereich B, aus dem der Teil des Laserlichts L, der nicht in die Eintrittspupillenebene 430a der Sammellinseneinheit 430 eintritt (das heißt, teilweise in dem Laserlicht L, das durch eine Öffnung der Sammellinseneinheit 430 zu schneiden ist), in einem Bereich HA emittiert wird, auf den das Laserlicht L in der Flüssigkristallschicht 216 trifft. Hier ist der Bereich HA, auf den das Laserlicht L auftrifft, ein kreisförmiger Bereich, und der markierbare Bereich B ist ein ringförmiger Bereich an dem äußeren Rand des Bereichs HA. Die Markierung 9M ist ein Muster, das wenigstens einen Phasenbereich einer Raumfrequenzkomponente von größer als oder gleich dem konstanten Wert und einen Phasenbereich einer Raumfrequenzkomponente von weniger als dem konstanten Wert enthält. Eine solche Markierung 9M wird entsprechend dem Körpermuster 9H eingestellt und unterscheidet sich für jedes Körpermuster 9H.
Das Körpermuster 9H moduliert einen anderen Teil des Laserlichts, das in die Pupillenebene der Sammellinseneinheit 430 eintritt. Das Körpermuster 9H befindet sich in einem Bearbeitungsbereich C, von dem der andere Teil des Laserlichts L, der in die Eintrittspupillenebene 430a der Sammellinseneinheit 430 (das heißt, ein anderer Teil in dem Laserlicht L, der nicht durch die Sammellinseneinheit 430 zu schneiden ist) eintritt, in dem Bereich HA emittiert wird, auf den das Laserlicht L in der Flüssigkristallschicht 216 auftrifft. Der Verarbeitungsnutzungsbereich C ist ein kreisförmiger Bereich, der innerhalb dem markierbaren Bereich B in dem Bereich HA existiert.
Zum Beispiel wird in einem Fall, in dem das Laserlicht L ein Gaußscher Strahl ist, wenn ein Gaußscher Strahlradius w verwendet wird, der die Breite ist, bei der die Intensität des Laserlichts L gleich 13,5% (1/e2%) seines Peaks beträgt, ist der Verarbeitungsnutzungsbereich C ein kreisförmiger Bereich mit dem Gaußschen Strahlradius w als Radius. Zum Beispiel ist der markierbare Bereich B ein ringförmiger Bereich mit dem Gaußschen Strahlradius w als seinem inneren Radius und dem 1,22-fachen des Gaußschen Strahlradius w (=1,22w) als sein äußerer Radius. Eine Position des 1,22-fachen des Gaußschen Strahlradius w ist eine Position, an der die Intensität des Laserlichts L etwa 5% des Peaks beträgt. Zusätzlich unterscheidet sich beispielsweise in der Flüssigkristallschicht 216 ein S/N-Verhältnis in dem Fall des Markierens einer äußeren Kante BE des markierbaren Bereichs B um das 2,7-fache (13,5/5 mal) von einem S/N-Verhältnis in dem Fall des Markierens einer äußeren Kante CE des Verarbeitungsbereichs C.
In dem Beispiel, das in 17 (a) gezeigt ist, wird in der Flüssigkristallschicht 216 das Phasenmuster 9 einschließlich des Körpermusters 9H und der Markierung 9M auf einem Hintergrundbild eines Gittermusters angezeigt, das ein Phasenbereich einer durch das Schlitzelement 424 abgeschirmten Komponente mit hoher Ortsfrequenz ist. Die Markierung 9M umfasst rechteckige dunkle Farbregionen, die in einem versetzten Muster angeordnet sind, wobei die dunklen Farbregionen Phasenregionen von Raumfrequenzkomponenten sind, die nicht durch das Schlitzelement 424 abgeschirmt sind.
Wieder Bezug nehmend auf 16 stellt die Raumlichtmodulatorsteuerung 502 das Körpermuster 9H auf der Grundlage der Verarbeitungsbedingungen ein und setzt die Markierung 9M entsprechend dem Körpermuster 9H für jede Laserbearbeitung entlang einer Linie zum Schneiden 5. Das heißt, die Raumlichtmodulatorsteuerung 502 setzt das Phasenmuster 9, das durch Schreiben der Markierung 9M entsprechend dem Körpermuster 9H in dem Körpermuster 9H gebildet wird, für jede Laserbearbeitung entlang einer Linie zum Schneiden 5 aus den Bearbeitungsbedingungen. Die Steuereinheit 502 für den Raumlichtmodulator gibt Informationen über das Bild der Markierung 9M, die auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt werden soll, an die Bestimmungseinheit 506 aus.
Die Kamerasteuerung 504 steuert den Betrieb der Profilerfassungskamera 464. Die Kamerasteuerung 504 erfasst und erkennt das Intensitätsverteilungsbild von der Profilerfassungskamera 464. Die Kamerasteuerung 504 extrahiert und erkennt ein Markierungsintensitätsbild, das ein Bild ist, das der Markierung 9M auf dem Intensitätsverteilungsbild entspricht, aus dem Intensitätsverteilungsbild. Die Kamerasteuerung 504 gibt das Markierungsintensitätsbild an die Bestimmungseinheit 506 aus.
Die Kamerasteuerung 504 variiert die Verschlusszeit der Profilerfassungskamera 464 in Übereinstimmung mit der Größe der Ausgabe des Laserlichts L, das durch die Laserlichtquellensteuerung 102 für jede Laserbearbeitung entlang einer Linie zum Schneiden 5 eingestellt wird. Insbesondere enthält die Kamerasteuerung 504 eine Datentabelle, die sich auf die Ausgabe des Laserlichts L und die Verschlusszeit bezieht. Die Kamerasteuerung 504 verwendet die Datentabelle, um die Verschlusszeit für jede Laserbearbeitung entlang jeder der Linien zum Schneiden 5 von der Größe der Ausgabe des Laserlichts L einzustellen. Zum Beispiel verringert die Kamerasteuerung 504 die Verschlusszeit, wenn die Ausgabe des Laserlichts L zunimmt, oder erhöht die Verschlusszeit, wenn die Ausgabe abnimmt, so dass ein konstanter Luminanzwert des Intensitätsverteilungsbildes (Lichtmenge auf der Profilakquisitionskamera 464) beibehalten wird. Zu beachten ist, dass die Kamerasteuerung 504 zusätzlich zur Verschlusszeit die Verstärkung (Empfindlichkeit) auf die gleiche Weise variieren kann.
Die Bestimmungseinheit 506 bestimmt, ob der reflektierende Raumlichtmodulator 410 normal betrieben wurde oder nicht, auf der Basis der Markierung 9M, die auf der Flüssigkristallschicht 216 durch die Steuerung 502 des Raumlichtmodulators und des Markierungsintensitätsbildes für jede Laserbearbeitung entlang einer Linie zum Schneiden 5 angezeigt werden soll. Insbesondere bestimmt die Bestimmungseinheit 506, ob die auf der Flüssigkristallschicht 216 anzuzeigende Markierung 9M und das Markierungsintensitätsbild miteinander übereinstimmen oder nicht, durch ein bekanntes Bildanpassungsverfahren zum Zeitpunkt der Laserbearbeitung jeder der zu schneidenden Linien 5. In einem Fall, in dem die Markierung 9M und das Markierungsintensitätsbild miteinander übereinstimmen, wird bestimmt, dass der reflektierende Raumlichtmodulator 410 normal in der Laserbearbeitung der zu schneidenden Linie 5 betrieben wurde. Die Bestimmungseinheit 506 gibt ein Bestimmungsergebnis an die Speichereinheit 510 aus. Es sei angemerkt, dass ein Verfahren zum Bestimmen der Übereinstimmung der Markierung 9M und des Markierungsintensitätsbildes nicht besonders beschränkt ist und verschiedene Verfahren verwendet werden können.
Die Speichereinheit 510 speichert das Bestimmungsergebnis der Bestimmungseinheit 506 als ein Protokoll für jede Laserbearbeitung entlang einer Linie zum Schneiden 5. Zum Beispiel akkumuliert die Speichereinheit 510 das Bestimmungsergebnis als ein Protokoll in Verbindung mit Koordinaten jeder der zu schneidenden Linien 5.
Solch eine Steuerung 500 führt die Laserlicht-Bestrahlungssteuerung aus, d.h. eine Steuerung, bei der, während das für jede der mehreren zu schneidenden Linien 5 eingestellte Phasenmuster 9 auf der Flüssigkristallschicht 216 entlang jeder der zu schneidenden Linien 5 angezeigt wird, und das Laserlicht L zu dem zu bearbeitenden Objekt 1 emittiert wird, wobei der Ausgang für jede der zu schneidenden Linien 5 eingestellt ist, der erste Bewegungsmechanismus 220 angetrieben wird, um das Laserlicht L in Bezug auf das zu bearbeitende Objekt 1 relativ zu bewegen.
Ein Monitor 600 ist mit der Steuerung 500 verbunden. Der Monitor 600 kann das in der Speichereinheit 510 gespeicherte Protokoll anzeigen. Zusätzlich kann der Monitor 600 das Phasenmuster 9 anzeigen, das auf der Flüssigkristallschicht 216 durch die Steuerung 502 für den Raumlichtmodulator angezeigt wird, und das Intensitätsverteilungsbild, das durch die Profilakquisitionskamera 464 erfasst wird.
Als nächstes wird ein Laserbearbeitungsverfahren (Laserlichtbestrahlungsverfahren) durch die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 19 beschrieben.
Bei dem Laserbearbeitungsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden zunächst vor dem Verarbeitungsvorgang, bei dem es sich um den Vorgang des tatsächlichen Aussendens des Laserlichts L zu dem zu bearbeitenden Objekt 1 handelt, die Bearbeitungsbedingungen durch den Bediener für jede Laserbearbeitung der zu schneidenden Linie 5 eingegeben (Schritt S1). Aus den in Schritt S1 eingegebenen Verarbeitungsbedingungen wird die Ausgabe des Laserlichts L durch die Laserlichtquellensteuerung 102 für jede Laserbearbeitung entlang der zu schneidenden Linie 5 eingestellt. Gleichzeitig wird von den in Schritt S1 eingegebenen Verarbeitungsbedingungen das Phasenmuster 9 einschließlich des Körpermusters 9H und der Markierung 9M durch die Raumlichtmodulatorsteuerung 502 für jede Laserbearbeitung entlang der zu schneidenden Linie 5 eingestellt (Schritt S2). Aus der Ausgabe des in Schritt S2 eingestellten Laserlichts L wird die Verschlusszeit der Profilerfassungskamera 464 durch die Kamerasteuerung 504 unter Verwendung der Datentabelle für jede Laserbearbeitung entlang der zu schneidenden Linie 5 eingestellt (Schritt S3).
Unmittelbar vor dem Verarbeitungsvorgang wird die Verschlusszeit der Profilerfassungskamera 464 durch die Kamerasteuerung 504 auf die Verschlusszeit der Laserbearbeitung entlang der i-ten zu schneidenden Linie 5 geändert, was die zu schneidende Linie 5 in der i-ten Reihenfolge ist (Schritt S4). Man beachte, dass i aus praktischen Gründen eine Zählnummer mit einem Anfangswert von 1 ist.
Anschließend wird das Phasenmuster 9 der Laserbearbeitung entlang der i-ten zu schneidenden Linie 5 auf der Flüssigkristallschicht 216 durch die Raumlichtmodulatorsteuerung 502 angezeigt (Schritt S5). Das Laserlicht L wird von dem Laseroszillator 310 durch die Laserlichtquellensteuerung 102 erzeugt, und das Laserlicht L wird zu dem zu bearbeitenden Objekt 1 mit der Ausgabe der Laserbearbeitung entlang der i-ten zu schneidenden Linie 5 emittiert. Zur gleichen Zeit wird der erste Bewegungsmechanismus 220 durch die Steuerung 500 angetrieben, um das Laserlicht L relativ entlang der i-ten zu schneidenden Linie 5 zu bewegen. Während der Emission und Bewegung des Laserlichts L entlang der i-ten zu schneidenden Linie 5 wird das Intensitätsverteilungsbild durch die Profilerfassungskamera 464 erfasst (Schritt S6). Die Erfassung des Intensitätsverteilungsbildes wird einmal oder mehrmals in vorbestimmten Intervallen während der Emission und Bewegung des Laserlichts L entlang einer Linie zum Schneiden 5 durchgeführt.
Die Bildverarbeitung wird durch die Kamerasteuerung 504 an dem Intensitätsverteilungsbild durchgeführt, das in dem oben beschriebenen Schritt S6 erfasst wurde, und das Markierungsintensitätsbild wird erfasst, das ein Bild der Markierung 9M auf dem Intensitätsverteilungsbild ist. Das Markierungsintensitätsbild wird durch die Bestimmungseinheit 506 mit dem Bild der Markierung 9M verglichen, das auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt werden soll. In einem Fall, in dem die zwei Bilder miteinander übereinstimmen, wird bestimmt, dass der Betrieb des reflektierenden Raumlichtmodulators 410 normal ist. Wenn andererseits die zwei Bilder nicht miteinander übereinstimmen, wird bestimmt, dass der Betrieb des reflektierenden Raumlichtmodulators 410 anomal ist (Schritt S7).
17 (b) ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Intensitätsverteilungsbildes 10 darstellt, das von der Profilerfassungskamera 464 aufgenommen wurde. Das Intensitätsverteilungsbild 10, das in 17(b) gezeigt ist, ist ein Beispiel in einem Fall, in dem das Phasenmuster 9 von 17(a) auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird.
Wie in 17(b) gezeigt, werden in dem Intensitätsverteilungsbild 10 ein Intensitätsbild 10H entsprechend dem Körpermuster 9H und ein Markierungsintensitätsbild 10M entsprechend der Markierung 9M auf einem Hintergrundbild eines durch Abschirmen des Laserlichts gebildeten dunklen Farbbereichs L angezeigt, durch Abschirmen des Laserlichts L durch das Schlitzelement 424. Das Markierungsintensitätsbild 10M ist ein gestaffeltes Muster, das mit der Form der Markierung 9M übereinstimmt (siehe 17(a)), die auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird (das heißt, das gleiche Muster wie die Markierung 9M) und eine Vielzahl von rechteckigen hellen Farbbereichen angeordnet umfasst. In diesem Beispiel kann bestimmt werden, dass das Markierungsintensitätsbild 10M mit der Markierung 9M übereinstimmt.
Das Bestimmungsergebnis in Schritt S7 wird als ein Protokoll in der Speichereinheit 510 in Verbindung mit der i-ten Zeile bis zum Abschneiden 5 gespeichert (Schritt S8). Dann werden die Schritte S4 bis S8 wiederholt für alle zu schneidenden Linien 5 ausgeführt (wiederholt, bis i = die Gesamtzahl der zu schneidenden Linien erreicht ist) (Schritt S9).
Nach der Laserbearbeitung wird der Normalbetrieb des reflektierenden Raumlichtmodulators 410 für jede der zu schneidenden Linien 5 aus dem in der Speichereinheit 510 gespeicherten Bestimmungsergebnis bestätigt (Schritt S10). Danach, zum Beispiel, in einem Fall, in dem es eine Linie zum Schneiden 5 gibt, für die der normale Betrieb des reflektierenden Raumlichtmodulators 410 nicht bestätigt werden kann, werden die oben beschriebenen Schritte S4 bis S8 wiederholt für die zu schneidende Linie ausgeführt.
Die oben beschriebenen Schritte S1 bis S3 bilden einen Schritt vor der Verarbeitungsoperation. Der oben beschriebene Schritt S4 bildet einen Schritt unmittelbar vor dem Verarbeitungsvorgang. Die oben beschriebenen Schritte S5 bis S7 bilden einen Schritt während der Verarbeitung. Der Schritt S9 bildet einen Schritt nach der Verarbeitung. Zusätzlich entsprechen die oben beschriebenen Schritte S5 und S6 der Laserlichtstrahlungssteuerung.
Wie oben beschrieben, wird bei der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Teil in dem Laserlicht L, der nicht in die Eintrittspupillenebene 430a der Sammellinseneinheit 430 (Teil, der von der Sammellinseneinheit 430 zu schneiden ist) eintritt, durch die Markierung 9M moduliert, um auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt zu werden. Während also das Laserlicht L auf das zu bearbeitende Objekt 1 emittiert wird, ohne die Laserlichtbestrahlung zu beeinträchtigen, ist es möglich zu bestätigen, ob die Anzeige der Flüssigkristallschicht 216 normal gesteuert wird oder nicht, durch Bestätigen, ob eine Intensitätsmodulation durch die Markierung 9M in dem Intensitätsverteilungsbild 10 erscheint oder nicht, das durch die Profilerfassungskamera 464 erfasst wird.
Beispielsweise in einem Fall, in dem die auf der Flüssigkristallschicht 216 anzuzeigende Markierung 9M mit dem Markierungsintensitätsbild 10M übereinstimmt, ist es möglich, zu bestätigen, dass das Laserlicht L normalerweise durch den reflektierenden Raumlichtmodulator 410 moduliert wird und der reflektierende Raumlichtmodulator 410 normal arbeitet. Wenn andererseits die auf der Flüssigkristallschicht 216 anzuzeigende Markierung 9M nicht mit dem Markierungsintensitätsbild 10M übereinstimmt, ist es möglich zu bestätigen, dass die Flüssigkristallschicht 216 in einem eingefrorenen Zustand ist (nicht-ansprechender Zustand) und die Anzeige der Flüssigkristallschicht 216 wird nicht richtig umgeschaltet und der reflektierende Raumlichtmodulator 410 arbeitet abnormal. Daher ist es mit der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 möglich, den normalen Betrieb des reflektierenden Raumlichtmodulators 410 während der Emission des Laserlichts L genau zu bestätigen.
In einem Fall, in dem der Normalbetrieb durch eine Ansteuerschaltung (Treiber) des reflektierenden Raumlichtmodulators 410 bestätigt wird, da die Ansteuerschaltung normal arbeiten kann, selbst wenn die Anzeige der Flüssigkristallschicht 216 anomal ist, besteht die Möglichkeit, dass die Erfassung eines anormalen Betriebs des Raumlichtmodulators 410 verzögert wird. In dieser Hinsicht in der Laserbearbeitungsvorrichtung 200, wie oben beschrieben, da, ob das Laserlicht L wie beabsichtigt durch die Markierung 9M des Phasenmusters 9 moduliert wird oder nicht, durch die Profilakquisitionskamera 464 überwacht wird, ist es möglich, den normalen Betrieb des reflektierenden Raumlichtmodulators 410 ohne Verzögerung zu bestätigen. Es ist möglich, den normalen Betrieb des reflektierenden Raumlichtmodulators 410 während des Laserbearbeitungsvorgangs ohne zusätzliche Operation zu bestätigen.
In der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 befindet sich die Markierung 9M in dem markierbaren Bereich B, von dem der Teil des Laserlichts L, der nicht in die Eintrittspupillenebene 430a der Sammellinseneinheit 430 eintritt, in dem Bereich HA an ausgesendet auf das das Laserlicht L in der Flüssigkristallschicht 216 auftrifft. Durch Anordnen der Markierung 9M auf diese Weise ist es möglich, eine Modulation des Teils des Laserlichts L, der nicht in die Eintrittspupillenebene 430a der Sammellinseneinheit 430 eintritt, spezifisch zu implementieren.
In der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 variiert die Kamerasteuerung 504 die Verschlusszeit der Profilerfassungskamera 464 in Übereinstimmung mit der Größe der Ausgabe des Laserlichts L, das durch den Laseroszillator 310 erzeugt wird. Da sich die Lichtmenge an der Profilerfassungskamera 464 in Abhängigkeit von der Ausgabe des Laserlichts L ändert, durch Ändern der Verschlusszeit in Übereinstimmung mit der Größe der Ausgabe des Laserlichts L, ist es möglich, ein konstantes Niveau des Luminanzwerts des zu erfassenden Intensitätsverteilungsbildes 10 beizubehalten und die Qualität des Intensitätsverteilungsbildes 10 sicherzustellen.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 enthält die Bestimmungseinheit 506. Die Bestimmungseinheit 506 bestimmt, ob der reflektierende Raumlichtmodulator 410 normal betrieben wurde oder nicht, aus der Markierung 9M, die auf der Flüssigkristallschicht 216 durch die Raumlichtmodulatorsteuerung 52 angezeigt wird, und dem Markierungsintensitätsbild des Intensitätsverteilungsbildes 10. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, den normalen Betrieb des reflektierenden Raumlichtmodulators 410 aus dem Bestimmungsergebnis der Bestimmungseinheit 506 zu bestätigen.
In der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 ist die Linse 422 angeordnet, und das Schlitzelement 424 ist an der Brennpunktsposition der Linse 422 oder nahe der Brennpunktposition angeordnet. Da das Schlitzelement 424 die Raumfrequenzkomponente von größer oder gleich dem konstanten Wert in dem Laserlicht L abschirmt, ist es möglich zu verhindern, dass die Raumfrequenzkomponente von größer oder gleich dem konstanten Wert in die Profilerfassungskamera 464 eintritt. Als ein Ergebnis ist es möglich, zu verhindern, dass die Sichtbarkeit (Erkennung) der Intensitätsmodulation durch die Markierung 9M aufgrund der Raumfrequenzkomponente größer oder gleich dem konstanten Wert in dem erfassten Intensitätsverteilungsbild 10 verschlechtert wird. Ein solches Schlitzelement 424 bildet einen Mechanismus, der konfiguriert ist, um das Phasenmuster 9 in eine Intensitätsverteilung umzuwandeln.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 umfasst den ersten Bewegungsmechanismus 220, der konfiguriert ist, um das Laserlicht L in Bezug auf das zu bearbeitende Bearbeitungsobjekt 1 entlang der zu schneidenden Linie 5 relativ zu bewegen. In der Laserlichtquellensteuerung 102 wird die Ausgabe des Laserlichts L für jede Laserbearbeitung entlang der zu schneidenden Linie 5 eingestellt. In der Raumlichtmodulatorsteuerung 502 wird das Phasenmuster 9 einschließlich des Körpermusters 9H und der dem Körpermuster 9H entsprechenden Markierung 9M für jede Laserbearbeitung entlang der Linie zum Schneiden 5 eingestellt. Dann führt die Steuerung 500 die Laserlichtbestrahlungssteuerung aus, in der, während das eingestellte Phasenmuster 9 auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird, das Laserlicht L zu dem zu bearbeitenden Objekt 1 emittiert wird, welches von dem Laseroszillator 310 mit dem Ausgabesatz erzeugt wird, und das Laserlicht L wird durch den ersten Bewegungsmechanismus 220 relativ entlang jeder der Vielzahl von Linien zum Schneiden 5 bewegt. Während der Ausführung der Laserlichtbestrahlungssteuerung erfasst die Profilerfassungskamera 464 das Intensitätsverteilungsbild. Mit einer derartigen Konfiguration ist es möglich, eine genaue Bestätigung des normalen Betriebs des reflektierenden Raumlichtmodulators 410 während der Emission des Laserlichts L spezifisch zu implementieren.
In der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 ist die Markierung 9M ein Muster, das mindestens eines von dem Phasenbereich der Raumfrequenzkomponente von größer als oder gleich dem konstanten Wert oder dem Phasenbereich der Raumfrequenzkomponente von weniger als dem konstanten Wert enthält. Somit kann die Intensitätsmodulation durch die Markierung 9M leicht in dem Intensitätsverteilungsbild erkannt werden, das durch die Profilerfassungskamera 464 erfasst wird.
In der Laserverarbeitungsvorrichtung 200 wird der modifizierte Bereich 7 innerhalb des zu bearbeitenden Objekts 1 ausgebildet, indem der Konvergenzpunkt P innerhalb des zu bearbeitenden Objekts 1 eingestellt wird und das Laserlicht L an das zu bearbeitende Objekt 1 abgegeben wird. In diesem Fall kann eine Laserbearbeitung innerhalb des zu bearbeitenden Objekts 1 durchgeführt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Aspekt der Markierung 9M nicht besonders beschränkt, und verschiedene Größen, Formen und Muster können verwendet werden, solange es möglich ist, eine Übereinstimmung mit dem entsprechenden Markierungsintensitätsbild 10M zu bestimmen. In einem anderen Beispiel, das in 20(a) gezeigt ist, ist die Markierung 9M ein kreuzförmiger dunkler Farbbereich, der auf einem Hintergrundbild eines Gittermusters angeordnet ist. Wie in 20(b) gezeigt, ist das Markierungsintensitätsbild 10M, das mit der Markierung 9M übereinstimmt, ein kreuzförmiger Lichtfarbbereich, der mit der Form der Markierung 9M übereinstimmt.
In einem anderen Beispiel, das in 21(a) gezeigt ist, ist die Markierung 9M ein dunkler Farbbereich einer Form, die durch Ausschneiden von drei Eckbereichen einer quadratischen Rahmenform gebildet wird, die auf einem Hintergrundbild eines Gittermusters angeordnet sind. Wie in 21 (b) gezeigt, ist das Markierungsintensitätsbild 10M, das mit der Markierung 9M übereinstimmt, ein heller Farbbereich einer Form, die durch Ausschneiden von drei Eckbereichen einer quadratischen Rahmenform, die mit der Form der Markierung 9M übereinstimmt, gebildet wird.
In einem anderen Beispiel, das in 22 (a) gezeigt ist, ist die Markierung 9M ein Gitterbereich mit einer Form, die durch Ausschneiden von zwei gegenüberliegenden Eckabschnitten einer quadratischen Rahmenform gebildet wird, die auf einem dunklen Farbbild angeordnet sind. Wie in 22(b) gezeigt, ist das Markierungsintensitätsbild 10M, das mit der Markierung 9M übereinstimmt, ein dunkler Farbbereich einer Form, die durch Ausschneiden von zwei gegenüberliegenden Eckabschnitten einer quadratischen Rahmenform, die mit der Form der Markierung 9M übereinstimmt, gebildet wird.
23 ist ein Diagramm, das ein Verifikationsergebnis darstellt, das eine Wirkung des Schlitzelements 424 verifiziert. 23(a) veranschaulicht das Phasenmuster 9, das für die Verifizierung verwendet wird. 23(b) stellt das Intensitätsverteilungsbild 10 dar, das erhalten wird, wenn das Phasenmuster 9 von 23(b) auf der Flüssigkristallschicht 216 in der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 angezeigt wird, die das Schlitzelement 424 enthält. 23(c) stellt das Intensitätsverteilungsbild 10 dar, das erhalten wird, wenn das Phasenmuster 9 von 23(b) auf der Flüssigkristallschicht 216 in der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 angezeigt wird, die das Schlitzelement 424 nicht enthält.
Wie in 23 (c) gezeigt, kann gesehen werden, dass selbst in einem Fall, in dem das Schlitzelement 424 nicht enthalten ist, das Markierungsintensitätsbild 10M identifiziert werden kann und der Normalbetrieb des reflektierenden Raumlichtmodulators 410 aus der Markierung 9M und 108 und dem Markierungsintensitätsbild 10M bestimmt werden kann. Zusätzlich kann gesehen werden, dass in einem Fall, in dem das Schlitzelement 424 enthalten ist, die Sichtbarkeit des Markierungsintensitätsbilds 10M verbessert ist und der Normalbetrieb des reflektierenden Raumlichtmodulators 410 aus den Markierungen 9M und dem Markierungsintensitätsbild 10M genauer bestimmt werden kann.
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform beschrieben. 24 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das einen Hauptteil einer Laserverarbeitungsvorrichtung 200B gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt. Wie in FIG. In 24 gezeigt, unterscheidet sich die Laserverarbeitungsvorrichtung 200B der vorliegenden Ausführungsform von der Laserverarbeitungsvorrichtung 200 (siehe 17) darin, dass ein Schlitzelement 424B an der Brennpunktsposition der Linse 463 angeordnet ist, die eine Fokussierlinse in dem optischen Weg ist des Laserlichts L ist. Das Schlitzelement 424B ist ähnlich wie das Schlitzelement 424 konfiguriert. Das Schlitzelement 424B kann nahe der Brennpunktsposition der Linse 463 angeordnet sein.
Wie oben beschrieben, werden auch in der Laserverarbeitungsvorrichtung 200B die oben beschriebene Funktion und der Effekt erreicht, dass es möglich ist, den normalen Betrieb des reflektierenden Raumlichtmodulators 410 während der Emission des Laserlichts L genau zu bestätigen.
25 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das einen Hauptteil einer Laserverarbeitungsvorrichtung 200C gemäß einer Modifikation der zweiten Ausführungsform darstellt. Wie in 25 gezeigt, kann als Modifikation gemäß der zweiten Ausführungsform die Laserverarbeitungsvorrichtung 200C verwendet werden, die eine Linse 463C zwischen der Linse 463 und der Profilerfassungskamera 464 in dem optischen Weg des Laserlichts L enthält. Die Linse 463C kollimiert das durch die Linse 463 fokussierte Laserlicht L und lässt das kollimierte Laserlicht L in die Profilerfassungskamera 464 eintreten. Die Linse 463C bildet eine Relaislinse. Die Linsen 463 und 463C übertragen (bilden ab) die Wellenfront des Laserlichts L (reelles Bild in der Flüssigkristallschicht 216), das an die konjugierte Ebene 491 weitergeleitet wird, zu der Bildaufnahmeoberfläche 464a der Profilerfassungskamera 464.
Vorstehend wurden die Ausführungsformen beschrieben; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann innerhalb des Bereichs modifiziert werden, der den in jedem Anspruch beschriebenen Kern nicht ändert oder auf andere Dinge angewendet wird.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind jeweils nicht auf eine beschränkt, die konfiguriert ist, um den modifizierten Bereich 7 innerhalb des zu bearbeitenden Objekts 1 zu bilden, und können eine sein, die so konfiguriert ist, dass sie eine andere Laserbearbeitung, wie Ablation, durchführt. Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind jeweils nicht auf eine Laserbearbeitungsvorrichtung beschränkt, die zur Laserbearbeitung zum Konvergieren des Laserlichts L innerhalb des zu bearbeitenden Bearbeitungsobjekts 1 verwendet wird, und können eine Laserbearbeitungsvorrichtung sein, die zur Laserbearbeitung zum Konvergieren des Laserlichts L an der Vorderfläche 1a, 3 oder der Rückfläche 1b des zu bearbeitenden Bearbeitungsobjekts 1 verwendet wird. Die Vorrichtung, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird, ist nicht auf die Laserverarbeitungsvorrichtung beschränkt, und die vorliegende Erfindung kann auf verschiedene Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung angewendet werden, solange die Vorrichtung das Laserlicht L zu dem Objekt emittiert. In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist die zu schneidende Linie 5 als eine Bestrahlungsplanlinie festgelegt; die Bestrahlungsplanlinie ist jedoch nicht auf die zu schneidende Linie 5 beschränkt und kann irgendeine Linie sein, solange sie eine Linie ist, entlang der das emittierte Laserlicht L bewegt wird.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist das optische Abbildungssystem, das das doppelte telezentrische optische System bildet, in dem die reflektierende Oberfläche 410a des reflektierenden Raumlichtmodulators 410 und die Eintrittspupillenebene 430a der Sammellinseneinheit 430 in der Abbildungsbeziehung sind, nicht begrenzt auf das Paar Linsen 422 und 423, und kann eines sein, das ein erstes Linsensystem (zum Beispiel ein Dublett, drei oder mehr Linsen oder dergleichen) auf der Seite des reflektierenden Raumlichtmodulators 410 und ein zweites Linsensystem (zum Beispiel ein Dublett, drei oder mehr Linsen) enthält oder dergleichen) auf der Seite der Sammellinseneinheit 430 oder dergleichen.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist es für die Profilerfassungskamera 464 ausreichend, dass sich ihre Abbildungsoberfläche 464a in einer Ebene befindet, die mit der reflektierenden Oberfläche der Flüssigkristallschicht 216 des reflektierenden Raumlichtmodulators 410 konjugiert ist, und die Profilerfassungskamera 464 kann an einer Position der konjugierten Ebene 491 angeordnet sein. In diesem Fall ist in der Laserverarbeitungsvorrichtung 200 (siehe 17) die Linse 463 nicht notwendig. In den oben beschriebenen Ausführungsformen kann die Relaisvergrößerung von jeder der Linsen 422, der Linse 423 und der Linse 463 eine willkürliche Vergrößerung sein. Die oben beschriebenen Ausführungsformen umfassen jeweils den reflektierenden Raumlichtmodulator 410; der Raumlichtmodulator ist jedoch nicht auf einen reflektierenden Raumlichtmodulator beschränkt, und ein transmissiver Raumlichtmodulator kann enthalten sein.
Die Sammellinseneinheit 430 und das Paar von Abstandsmesssensoren 450 sind an dem Ende 401d des Gehäuses 401 in der Y-Achsenrichtung angebracht; jedoch müssen die Sammellinseneinheit 430 und das Paar von Abstandsmesssensoren 450 nur an einer Seite näher an dem Ende 401d von der Mittelposition des Gehäuses 401 in der Y-Achsenrichtung angebracht werden. Der reflektierende Raumlichtmodulator 410 ist an dem Ende 401c des Gehäuses 401 in der Y-Achsenrichtung angebracht; jedoch muss der reflektierende Raumlichtmodulator 410 nur an einer Seite näher an dem Ende 401c von der Mittelposition des Gehäuses 401 in der Y-Achsenrichtung angebracht werden. Zusätzlich können die Abstandsmesssensoren 450 nur auf einer Seite der Sammellinseneinheit 430 in der X-Achsenrichtung angeordnet sein.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen wurde ein Fall als ein Beispiel beschrieben, bei dem eine Reihe des modifizierten Bereichs 7 in dem zu bearbeitenden Objekt 1 entlang einer Linie zum Schneiden 5 gebildet wird (im Fall des Durchführens einer Abtastung für eine Linie); jedoch kann eine Vielzahl von Reihen der modifizierten Bereiche 7 entlang einer zu schneidenden Linie 5 ausgebildet sein (mehrere Scans für eine Linie). In diesem Fall werden die oben beschriebenen Schritte S1 bis S3 auch für jede Laserbearbeitung der Vielzahl von Reihen von modifizierten Bereichen 7 durchgeführt, und die oben beschriebenen Schritte S4 bis S8 werden für die Vielzahl von Reihen wiederholt ausgeführt.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen wird die Übereinstimmung der Markierung 9M und des Markierungsintensitätsbildes 10M durch die Bestimmungseinheit 506 bestimmt; jedoch können das Phasenmuster 9, das auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt werden soll, und das Intensitätsverteilungsbild 10, das durch die Profilerfassungskamera 464 erfasst wird, auf dem Monitor 600 angezeigt werden, und der Bediener kann visuell die Übereinstimmung der Markierung 9M und des Markierungsintensität Bild 10M bestimmen. Die oben beschriebenen Ausführungsformen umfassen jeweils die λ/2-Wellenplatteneinheit 330 und die Polarisationsplatteneinheit 340 in der Laserausgabeeinheit 300 als eine Ausgabeanpassungseinheit, die konfiguriert ist, um die Ausgabe (Lichtintensität) des Laserlichts L einzustellen; jedoch kann eine andere Ausgabeanpassungseinheit getrennt von der Laserausgabeeinheit 300 enthalten sein. In jedem dieser Fälle kann die Ausgabe des Laserlichts L durch die Steuerung 500 gesteuert werden.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen wird die Profilerfassungskamera 464 als die Intensitätsverteilungserfassungseinheit verwendet, und die Intensitätsverteilung des Laserlichts L wird durch das erfasste Intensitätsverteilungsbild 10 erkannt; anstelle der Profilerfassungskamera 464 kann jedoch eine andere Vorrichtung oder Vorrichtung verwendet werden, die dazu befähigt ist, die Intensitätsverteilung des Laserlichts L zu erfassen. In den oben beschriebenen Ausführungsformen kann anstelle des dichroitischen Spiegels 403 ein Strahlteiler verwendet werden, der konfiguriert ist, um das Laserlicht L in eine Seite der Profilerfassungskamera 464 und eine Seite der konvergierenden Linseneinheit 430 aufzuteilen.
Bezugszeichenliste

1: zu bearbeitendes Objekt (Objekt)
5, 5a, 5b: zu schneidende Linie (Bestrahlungsplanlinie)
7: modifizierter Bereich
9: Phasenmuster
9H: Körpermuster
9M: Markierung
10: Intensitätsverteilungsbild (Intensitätsverteilung)
100, 200, 200B, 200C: Laserverarbeitungsvorrichtung (Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung)
102: Laserlichtquellensteuerung (Steuerung)
216: Flüssigkristallschicht (Anzeigeeinheit)
220: erster Bewegungsmechanismus (Bewegungsmechanismus)
241a: erste Linse
310: Laseroszillator (Laserlichtquelle)
410: reflektierender Raumlichtmodulator (Raumlichtmodulator)
422: Linse (Fokussierlinse)
424, 424B: Schlitzelement
430: Sammellinseneinheit (Objektivlinse)
430a: Eintrittspupillenebene (Pupillenebene)
463: Linse (Fokussierlinse)
464: Profilerfassungskamera (Intensitätsverteilungserfassungseinheit)
500: Steuerung
502: Raumlichtmodulatorsteuerung (Steuerung)
504: Kamerasteuerung (Steuerung)
506: Bestimmungseinheit
L: Laserlicht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 3878758 [0064]

Claims

Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung, die konfiguriert ist, um Laserlicht zu einem Objekt zu emittieren, wobei die Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung umfasst: eine Laserlichtquelle, die konfiguriert ist, um das Laserlicht zu erzeugen; einen Raumlichtmodulator mit einer Anzeigeeinheit, die zum Anzeigen eines Phasenmusters konfiguriert ist, wobei der Raumlichtmodulator ermöglicht, dass das von der Laserlichtquelle erzeugte Laserlicht in die Anzeigeeinheit eintritt und das Laserlicht in Übereinstimmung mit dem Phasenmuster moduliert, um das Laserlicht von der Anzeigeeinheit zu emittieren; eine Steuerung, die konfiguriert ist, um wenigstens das auf der Anzeigeeinheit anzuzeigende Phasenmuster zu steuern; eine Objektivlinse, die konfiguriert ist, um das von dem Raumlichtmodulator zu dem Objekt emittierte Laserlicht zu konvergieren; und eine Intensitätsverteilungserfassungseinheit, die konfiguriert ist, um eine Intensitätsverteilung des Laserlichts zu erfassen, das von dem Raumlichtmodulator emittiert wird und in die Objektivlinse eintritt, wobei die Steuerung auf der Anzeigeeinheit das Phasenmuster anzeigt, das eine Markierung enthält, die konfiguriert ist, um einen Teil in dem Laserlicht zu modulieren, der nicht in eine Pupillenebene der Objektivlinse eintritt.
Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Markierung in einem Bereich angeordnet ist, von dem derTeil des Laserlichts, der nicht in die Pupillenebene der Objektivlinse eintritt, emittiert wird, in einem Bereich, auf den das Laserlicht in der Anzeigeeinheit auftrifft.
Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Intensitätsverteilungserfassungseinheit eine Kamera ist, die konfiguriert ist, um ein Bild der Intensitätsverteilung des Laserlichts zu erfassen.
Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Steuerung die Verschlusszeit der Intensitätsverteilungserfassungseinheit gemäß der Größe einer Ausgabe des von der Laserlichtquelle erzeugten Laserlichts variiert.
Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die ferner eine Bestimmungseinheit umfasst, die konfiguriert ist zum Bestimmen, ob der Raumlichtmodulator normal funktioniert oder nicht, auf der Grundlage der von der Steuerung auf der Anzeigeeinheit anzuzeigenden Markierung und der von der Intensitätsverteilungserfassungseinheit erfassten Intensitätsverteilung.
Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Fokussierlinse, die konfiguriert ist, um das Laserlicht zu fokussieren, zwischen dem Raumlichtmodulator und der Intensitätsverteilungserfassungseinheit in einem optischen Pfad des Laserlichts angeordnet ist, und ein Schlitzelement, das konfiguriert ist, um eine Raumfrequenzkomponente von größer als oder gleich einem konstanten Wert in dem Laserlicht abzuschirmen, an einer Fokusposition der Fokussierlinse oder nahe der Fokusposition angeordnet ist.
Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung dazu konfiguriert ist, das Laserlicht entlang einer Vielzahl von Bestrahlungsplanlinien zu dem Objekt zu emittieren, und einen Bewegungsmechanismus umfasst, der konfiguriert ist, um das Laserlicht entlang der Bestrahlungsplanlinien relativ zu dem Objekt zu bewegen, und in der Steuerung die Ausgabe des Laserlichts und das Phasenmuster einschließlich eines Körpermusters und die Markierung entsprechend dem Körpermuster für jede Laserlichtbestrahlung entlang einer oder der Vielzahl von Bestrahlungsplanlinien eingestellt werden, die Steuerung eine Laserlichtstrahlungssteuerung ausführt, bei der, während das eingestellte Phasenmuster auf der Anzeigeeinheit angezeigt wird, das Laserlicht mit dem eingestellten Ausgang zu dem Objekt emittiert wird und das Laserlicht durch den Bewegungsmechanismus entlang jeder der Vielzahl von Bestrahlungsplanlinien relativ bewegt wird, und die Intensitätsverteilungserfassungseinheit erfasst die Intensitätsverteilung des Laserlichts während der Ausführung der Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung durch die Steuerung.
Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Markierung ein Muster ist, das wenigstens einen Phasenbereich einer Raumfrequenzkomponente größer als oder gleich einem konstanten Wert und einen Phasenbereich einer Raumfrequenzkomponente von weniger als dem konstanten Wert umfasst.
Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein modifizierter Bereich in dem Objekt gebildet wird, indem ein Konvergenzpunkt innerhalb des Objekts eingestellt wird und das Laserlicht auf das Objekt emittiert wird.