DE112017001209T5

DE112017001209T5 - Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung und Laserlicht-Bestrahlungsverfahren

Info

Publication number: DE112017001209T5
Application number: DE112017001209.0T
Authority: DE
Inventors: Yasunori Igasaki; Aiko Nakagawa; Takeshi Yamada
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2016-03-10
Filing date: 2017-03-10
Publication date: 2018-12-13
Also published as: CN108712938A; KR102410583B1; US11471976B2; TWI725133B; JPWO2017155104A1; JP6896702B2; CN108712938B; TW201808504A; WO2017155104A1; US20190084089A1; KR20180123473A

Abstract

Eine Laserbearbeitungsvorrichtung umfasst eine Laserlichtquelle, einen räumlichen Lichtmodulator, der eine Anzeigeeinheit umfasst, eine Objektivlinse, ein optisches Bildübertragungssystem, eine Kamera und einen Controller. Der Controller führt eine erste Anzeigeverarbeitung und eine zweite Anzeigeverarbeitung aus. Gemäß der ersten Anzeigeverarbeitung zeigt die Anzeigeeinheit dann, wenn die Kamera das Bild erfasst, ein erstes Phasenmuster zum Einstellen einer Bündelungsposition von Laserlicht, das von der Objektivlinse gebündelt wird, auf eine erste Bündelungsposition an. Gemäß der zweiten Anzeigeverarbeitung zeigt die Anzeigeeinheit dann, wenn die Kamera das Bild erfasst, ein zweites Phasenmuster zum Einstellen der Bündelungsposition des Laserlichts, das von der Objektivlinse gebündelt wird, auf eine zweite Bündelungsposition, die sich von der ersten Bündelungsposition in einer Bestrahlungsrichtung des Laserlichts unterscheidet, an.

Description

Technisches Gebiet
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung und ein Laserlicht-Bestrahlungsverfahren.
Stand der Technik
Herkömmlicherweise ist beispielsweise eine im Patentdokument 1 offenbarte Vorrichtung als eine Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung offenbart, die ein Objekt mit Laserlicht bestrahlt. In dieser Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung moduliert ein räumlicher Lichtmodulator Laserlicht, das von einer Laserlichtquelle erzeugt wird, und eine Objektivlinse bündelt das Laserlicht auf einem Objekt.
Entgegenhaltungsliste
Patentdokument(e)
Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentschrift Nr. 2011-51011
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Bei der Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung überträgt ein optisches Bildübertragungssystem wie ein 4f-Optiksystem ein Bild von Laserlicht auf einer Anzeigeeinheit des räumlichen Lichtmodulators auf eine Eintrittspupillenebene der Objektivlinse. Diesbezüglich gibt es einen Fall, in dem eine Mittenposition des Bildes des Laserlichts, das auf die Eintrittspupillenebene der Objektivlinse übertragen wird, und eine Mittenposition der Eintrittspupillenebene nicht übereinstimmen. In diesem Fall besteht beispielsweise wahrscheinlich das Problem, dass eine Strahlintensitätsmitte von Laserlicht, das auf dem Objekt gebündelt wird, verschoben ist und sich die Bearbeitungsqualität (Qualität des Objekts nach der Bestrahlung mit dem Laserlicht) verschlechtert.
Es ist daher eine Aufgabe eines Aspekts der vorliegenden Erfindung, eine Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung und ein Laserlicht-Bestrahlungsverfahren bereitzustellen, die eine Verschiebung zwischen einer Mittenposition eines Bildes von Laserlicht, das durch ein optisches Bildübertragungssystem auf eine Eintrittspupillenebene einer Objektivlinse übertragen wird, und einer Mittelposition der Eintrittspupillenebene in Erfahrung bringen können.
Lösung des Problems
Eine Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung, die ein Objekt, das eine Reflexionsfläche aufweist, mit Laserlicht bestrahlt und Folgendes umfasst: eine Laserlichtquelle, die dazu ausgelegt ist, das Laserlicht zu erzeugen; einen räumlichen Lichtmodulator, der eine Anzeigeeinheit umfasst, die zum Anzeigen eines Phasenmusters ausgelegt ist, wobei der räumliche Lichtmodulator dazu ausgelegt ist, zu bewirken, dass das durch die Laserlichtquelle erzeugte Laserlicht in die Anzeigeeinheit eintritt, das Laserlicht gemäß dem Phasenmuster zu modulieren und das Laserlicht aus der Anzeigeeinheit zu emittieren; eine Objektivlinse, die dazu ausgelegt ist, das von dem räumlichen Lichtmodulator emittierte Laserlicht auf dem Objekt zu bündeln; ein optisches Bildübertragungssystem, das dazu ausgelegt ist, ein Bild des Laserlichts der Anzeigeeinheit des räumlichen Lichtmodulators auf eine Eintrittspupillenebene der Objektivlinse zu übertragen; eine Kamera, die dazu ausgelegt ist, ein Bild zu erfassen, das ein Punktbild von reflektiertem Licht des Laserlichts, das auf das Objekt gestrahlt und auf der Reflexionsfläche reflektiert wird, enthält; und einen Controller, der dazu ausgelegt ist, zumindest das auf der Anzeigeeinheit anzuzeigende Phasenmuster zu steuern, wobei der Controller eine erste Anzeigeverarbeitung ausführt, wenn die Kamera das Bild erfasst, die bewirkt, dass die Anzeigeeinheit ein erstes Phasenmuster zum Einstellen einer Bündelungsposition des Laserlichts, das durch die Objektivlinse gebündelt wird, auf eine erste Bündelungsposition anzeigt, und eine zweite Anzeigeverarbeitung ausführt, wenn die Kamera das Bild erfasst, die bewirkt, dass die Anzeigeeinheit ein zweites Phasenmuster zum Einstellen der Bündelungsposition des Laserlichts, das durch die Objektivlinse gebündelt wird, auf eine zweite Bündelungsposition, die sich von der ersten Bündelungsposition in einer Einstrahlungsrichtung des Laserlichts unterscheidet, anzeigt.
Gemäß dieser Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung erfasst die Kamera ein Bild, das ein Punktbild von reflektiertem Licht des Laserlichts enthält, das auf das Objekt gestrahlt und auf der Reflexionsfläche reflektiert wird. Wenn das Bild erfasst wird, wird das erste Phasenmuster auf der Anzeigeeinheit durch die erste Anzeigeverarbeitung des Controllers angezeigt, und dieses erste Phasenmuster stellt die Bündelungsposition des Laserlichts auf die erste Bündelungsposition ein. Wenn das Bild erfasst wird, wird ferner das zweite Phasenmuster auf der Anzeigeeinheit durch die zweite Anzeigeverarbeitung des Controllers angezeigt und dieses zweite Phasenmuster stellt die Bündelungsposition des Laserlichts auf die zweite Bündelungsposition ein. Diesbezüglich gibt es einen Fall, in dem eine Verschiebung (nachstehend einfach als „Bildübertragungspositionsverschiebung“ bezeichnet) zwischen der Mittenposition des Bildes des auf die Eintrittspupillenebene übertragenen Laserlichts und der Mittenposition der Eintrittspupillenebene. In diesem Fall stellt sich beispielsweise heraus, dass die Objektivlinse das Laserlicht im Vergleich zu einem Fall, in dem keine Bildübertragungspositionsverschiebung vorliegt, nicht ausreichend bündelt und dass die erste Bündelungsposition und die zweite Bündelungsposition wahrscheinlich in einer Richtung senkrecht zur Bestrahlungsrichtung des Laserlichts voneinander beabstandet sind (nicht übereinzustimmen). Folglich ist es möglich, die Bildübertragungspositionsverschiebung basierend auf einem Erfassungsergebnis der Kamera jeweils während der Ausführung der ersten Anzeigeverarbeitung und der zweiten Anzeigeverarbeitung zu ermitteln.
Die Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Punktbildpositionsbeschaffungseinheit enthalten, die dazu ausgelegt ist, eine Position des Punktbildes des reflektierten Lichts in dem von der Kamera der Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung erfassten Bild zu erhalten, und die Punktbildpositionsbeschaffungseinheit kann eine erste Positionsbeschaffungsverarbeitung zum Erhalten einer ersten Position, wobei die erste Position die Position des Punktbildes des reflektierten Lichts in dem von der Kamera während der Ausführung der ersten Anzeigeverarbeitung erfassten Bild ist, und eine zweite Positionsbeschaffungsverarbeitung zum Erhalten einer zweiten Position, wobei die zweite Position die Position des Punktbilds des reflektierten Lichts in dem von der Kamera während der Ausführung der zweiten Anzeigeverarbeitung erfassten Bild ist, ausführen. Wie oben beschrieben sind im Vergleich zu dem Fall, in dem es keine Bildübertragungspositionsverschiebung gibt, bei einer Bildübertragungspositionsverschiebung die erste Bündelungsposition und die zweite Bündelungsposition wahrscheinlich in der Richtung senkrecht zu der Bestrahlungsrichtung des Laserlichts voneinander beabstandet. Folglich ist es möglich, die Bildübertragungspositionsverschiebung basierend auf der ersten Position und der zweiten Position, die durch die Punktbildpositionsbeschaffungseinheit erhalten werden, zu ermitteln.
Die Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Positionsbestimmungseinheit enthalten, die dazu ausgelegt ist, dann, wenn die erste Position und die zweite Position, die durch die Punktbildpositionsbeschaffungseinheit erhalten werden, nicht miteinander übereinstimmen, zu bestimmen, dass eine Verschiebung zwischen einer Mittenposition der Eintrittspupillenebene und einer Mittenposition des Bildes des Laserlichts, das durch das optische Bildübertragungssystem auf die Eintrittspupillenebene übertragen wird, vorliegt. Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, automatisch zu bestimmen, ob eine Bildübertragungspositionsverschiebung vorliegt oder nicht.
Die Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Positionseinstellungseinheit umfassen, die dazu ausgelegt ist, eine Referenzposition basierend auf der ersten Position und der zweiten Position, die durch die Punktbildpositionsbeschaffungseinheit erhalten werden, zu versetzen, wobei die Referenzposition eine Referenz ist, wenn die Anzeigeeinheit das Phasenmuster anzeigt. Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, die Position des Bildes des auf die Eintrittspupillenebene übertragenen Laserlichts automatisch einzustellen, um beispielsweise die Bildübertragungspositionsverschiebung zu reduzieren.
Die Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ferner einen Bewegungsmechanismus umfassen, der dazu ausgelegt ist, die Objektivlinse und/oder das Objekt zu bewegen, wobei der Controller veranlassen kann, dass der Bewegungsmechanismus die Objektivlinse und/oder das Objekt an eine Position bewegt, an der die Kamera das Punktbild des reflektierten Lichts bestätigen kann, wenn die erste Position durch die erste Positionsbeschaffungsverarbeitung der Punktbildpositionsbeschaffungseinheit erhalten wird, und veranlassen kann, dass der Bewegungsmechanismus die Objektivlinse und/oder das Objekt an eine Position bewegt, an der die Kamera das Punktbild des reflektierten Lichts bestätigen kann, wenn die zweite Position durch die zweite Positionsbeschaffungsverarbeitung der Punktbildpositionsbeschaffungseinheit erhalten wird, wobei die Punktbildpositionsbeschaffungseinheit wiederholt die erste Positionsbeschaffungsverarbeitung einmal oder mehrmals ausführen kann, während eine Position des ersten Phasenmusters auf der Anzeigeeinheit geändert wird, und wiederholt die zweite Positionserhaltungsverarbeitung einmal oder mehrmals ausführen kann, während eine Position des zweiten Phasenmusters auf der Anzeigeeinheit geändert wird, und die Positionseinstellungseinheit eine optische Achsenmitte der Anzeigeeinheit basierend auf mehreren der ersten Positionen und mehreren der zweiten Positionen berechnen kann und die Referenzposition auf die optische Achsenmitte versetzen kann. In diesem Fall ist es möglich, spezifisch eine Einstellung zum Reduzieren der Bildübertragungspositionsverschiebung zu verwirklichen.
Bei der Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die erste Bündelungsposition eine der folgenden (A) bis (C) sein, und die zweite Bündelungsposition kann eine andere der folgenden (A) bis (C) sein. Folglich ist es möglich, speziell einen Zustand zu realisieren, in dem dann, wenn eine Bildübertragungs-Positionsverschiebung vorliegt, die erste Bündelungsposition und die zweite Bündelungsposition wahrscheinlich in der Richtung senkrecht zur Bestrahlungsrichtung des Laserlichts voneinander beabstandet sind.

(A) eine Fokusposition der Objektivlinse,
(B) eine Position auf einer Seite der Objektivlinse in Bezug auf die Fokusposition der Objektivlinse, und
(C) eine Position auf einer genüberliegenden Seite der Objektivlinse in Bezug auf die Fokusposition der Objektivlinse.

Ein Laserlicht-Bestrahlungsverfahren gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Laserlicht-Bestrahlungsverfahren zum Bestrahlen eines Objekts, das eine Reflexionsfläche aufweist, mit Laserlicht unter Verwendung einer Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung, wobei die Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung umfasst: eine Laserlichtquelle, die dazu ausgelegt ist, das Laserlicht zu erzeugen; einen räumlichen Lichtmodulator, der eine Anzeigeeinheit umfasst, die zum Anzeigen eines Phasenmusters ausgelegt ist, wobei der räumliche Lichtmodulator dazu ausgelegt ist, zu bewirken, dass das durch die Laserlichtquelle erzeugte Laserlicht in die Anzeigeeinheit eintritt, das Laserlicht gemäß dem Phasenmuster zu modulieren und das Laserlicht aus der Anzeigeeinheit zu emittieren; eine Objektivlinse, die dazu ausgelegt ist, das von dem räumlichen Lichtmodulator emittierte Laserlicht auf dem Objekt zu bündeln; ein optisches Bildübertragungssystem, das dazu ausgelegt ist, ein Bild des Laserlichts der Anzeigeeinheit des räumlichen Lichtmodulators auf eine Eintrittspupillenebene der Objektivlinse zu übertragen; eine Kamera, die dazu ausgelegt ist, ein Bild zu erfassen, das ein Punktbild von reflektiertem Licht des Laserlichts, das auf das Objekt gestrahlt und auf der Reflexionsfläche reflektiert wird, enthält, und das Laserlicht-Bestrahlungsverfahren umfasst: einen ersten Schritt des Veranlassens, dass die Anzeigeeinheit ein erstes Phasenmuster zum Einstellen einer Bündelungsposition des von der Objektivlinse gebündelten Laserlichts auf eine erste Bündelungsposition anzeigt; einen zweiten Schritt des Veranlassens der Laserlichtquelle zum Erzeugen des Laserlichts und des Bestrahlens des Objekts mit dem Laserlicht in einem Zustand, in dem das erste Phasenmuster auf der Anzeigeeinheit in dem ersten Schritt angezeigt wird, und des Veranlassens, dass die Kamera ein Bild erfasst, das ein Punktbild von reflektiertem Licht des Laserlichts, das auf der Reflexionsfläche als Antwort auf die Bestrahlung reflektiert wird, enthält; einen dritten Schritt des Erhaltens einer Position des Punktbildes des reflektierten Lichts in dem in dem zweiten Schritt erfassten Bild als eine erste Position; einen vierten Schritt des wiederholten Ausführens des zweiten Schritts und des dritten Schritts einmal oder mehrmals, während eine Position des ersten Phasenmusters auf der Anzeigeeinheit geändert wird; einen fünften Schritt des Veranlassens, dass die Anzeigeeinheit ein zweites Phasenmuster zum Einstellen der Bündelungsposition des durch die Objektivlinse gebündelten Laserlichts auf eine zweite Bündelungsposition, die sich von der ersten Bündelungsposition in einer Bestrahlungsrichtung des Laserlichts unterscheidet, anzeigt; einen sechsten Schritt des Veranlassens, dass die Laserlichtquelle das Laserlicht erzeugt, und des Bestrahlens des Objekts mit dem Laserlicht in einem Zustand, in dem das zweite Phasenmuster auf der Anzeigeeinheit in dem fünften Schritt angezeigt wird, und des Veranlassens, dass die Kamera ein Bild erfasst, das ein Punktbild von reflektiertem Licht des Laserlichts, das an der Reflexionsfläche als Antwort auf die Bestrahlung reflektiert wird, enthält; einen siebten Schritt des Erhaltens der Position des Punktbilds des reflektierten Lichts in dem in dem sechsten Schritt erfassten Bild als eine zweite Position; einen achten Schritt des wiederholten Ausführens des sechsten Schritts und des siebten Schritts einmal oder mehrmals, während eine Position des zweiten Phasenmusters auf der Anzeigeeinheit geändert wird; und einen neunten Schritt des Versetzens einer Referenzposition basierend auf mehreren der ersten Positionen, die in dem dritten und vierten Schritt erhalten werden, und mehreren der zweiten Positionen, die in dem siebten und achten Schritt erhalten werden, wobei die Referenzposition eine Referenz ist, wenn die Anzeigeeinheit das Phasenmuster anzeigt.
Wie oben beschrieben wurde ermittelt, dass im Vergleich zu dem Fall, in dem keine Bildübertragungspositionsverschiebung vorliegt, bei einer Bildübertragungspositionsverschiebung die erste Bündelungsposition und die zweite Bündelungsposition wahrscheinlich in der Richtung senkrecht zu der Bestrahlungsrichtung des Laserlichts voneinander beabstandet sind. Folglich ist es möglich, die Bildübertragungspositionsverschiebung basierend auf der erhaltenen ersten Position und zweiten Position zu ermitteln. Ferner ist es durch Versetzen einer Referenzposition basierend auf mehreren ersten Positionen und mehreren zweiten Positionen möglich, die Position des Bildes des Laserlichts, das auf die Eintrittspupillenebene übertragen wird, einzustellen, um beispielsweise die Bildübertragungspositionsverschiebung zu verringern.
Eine Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung, die ein Objekt, das eine Reflexionsfläche aufweist, mit Laserlicht bestrahlt und umfasst: eine Laserlichtquelle, die dazu ausgelegt ist, das Laserlicht zu erzeugen; einen räumlichen Lichtmodulator, der eine Anzeigeeinheit umfasst, die zum Anzeigen eines Phasenmusters ausgelegt ist, wobei der räumliche Lichtmodulator dazu ausgelegt ist, zu bewirken, dass das durch die Laserlichtquelle erzeugte Laserlicht in die Anzeigeeinheit eintritt, das Laserlicht gemäß dem Phasenmuster zu modulieren und Laserlicht aus der Anzeigeeinheit zu emittieren; eine Objektivlinse, die dazu ausgelegt ist, das von dem räumlichen Lichtmodulator emittierte Laserlicht auf dem Objekt zu bündeln; ein optisches Bildübertragungssystem, das dazu ausgelegt ist, ein Bild des Laserlichts der Anzeigeeinheit des räumlichen Lichtmodulators auf eine Eintrittspupillenebene der Objektivlinse zu übertragen; eine Kamera, die dazu ausgelegt ist, um ein Bild zu erfassen, das ein Punktbild von reflektiertem Licht des Laserlichts, das auf das Objekt gestrahlt und auf der Reflexionsfläche reflektiert wird, enthält; und einen Controller, der dazu ausgelegt ist, mindestens das auf der Anzeigeeinheit anzuzeigende Phasenmuster zu steuern, wobei der Controller eine Anzeigeverarbeitung ausführt, wenn die Kamera das Bild erfasst, was bewirkt, dass die Anzeigeeinheit ein drittes Phasenmuster zum Bündeln des durch die Objektivlinse gebündelten Laserlichts auf einen länglichen Bündelungsbereich entlang einer Bestrahlungsrichtung des Laserlichts anzeigt.
Es wurde festgestellt, dass im Vergleich zu dem Fall, in dem es keine Bildübertragungspositionsverschiebung gibt, bei einer Bildübertragungspositionsverschiebung eine Seite der Objektivlinse und eine gegenüberliegende Seite der Objektivlinse in dem Bündelungsbereich wahrscheinlich in der Richtung senkrecht zu der Bestrahlungsrichtung des Laserlichts voneinander beabstandet sind. Folglich ist es möglich, die Bildübertragungs-Positionsverschiebung basierend auf einem Erfassungsergebnis der Kamera während der Ausführung der Anzeigeverarbeitung zu ermitteln.
Wenn bei der Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Bündelungsposition der Objektivlinse eine Referenzbündelungsposition ist und ein Bündelungsdurchmesser des Laserlichts an der Referenzbündelungsposition ein Referenzbündelungsdurchmesser ist, kann ein drittes Phasenmuster ein Muster zum Einstellen eines Bereichs mit einer festen Länge von der Referenzbündelungsposition zu einer Seite oder einer anderen Seite in der Bestrahlungsrichtung des Laserlichts als Bündelungsbereich und zum Angleichen des Bündelungsdurchmessers an den Referenzbündelungsdurchmesser in dem Bündelungsbereich sein.
Die Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Punktbildpositionsbeschaffungseinheit umfassen, die dazu ausgelegt ist, eine Position des Punktbildes des reflektierten Lichts in dem von der Kamera erfassten Bild zu erhalten, und die Punktbildpositionsbeschaffungseinheit kann eine erste Positionsbeschaffungsverarbeitung zum Erhalten einer ersten Position ausführen, wobei die erste Position die Position des Punktbildes des reflektierten Lichts in dem von der Kamera während der Ausführung der Anzeigeverarbeitung erfassten Bild ist, und eine zweite Positionsbeschaffungsverarbeitung zum Erhalten einer zweiten Position ausführen, wobei die zweite Position die Position des Punktbildes des reflektierten Lichts in dem von der Kamera während der Ausführung der Anzeigeverarbeitung erfassten Bild mit einer anderen Position der Objektivlinse in einer optischen Achsenrichtung als bei der Anzeigeverarbeitung der ersten Positionsbeschaffungsverarbeitung ist. Es ist möglich, die Bildübertragungspositionsverschiebung basierend auf der ersten Position und der zweiten Position, die durch die Punktbildpositionsbeschaffungseinheit erhalten werden, zu ermitteln.
Die Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Positionsbestimmungseinheit umfassen, die dazu ausgelegt ist, dann, wenn die erste Position und die zweite Position, die durch die Punktbildpositionsbeschaffungseinheit erhalten werden, nicht miteinander übereinstimmen, zu bestimmen, dass eine Verschiebung zwischen einer Mittenposition der Eintrittspupillenebene und einer Mittenposition des Bildes des Laserlichts, das durch das optische Bildübertragungssystem auf die Eintrittspupillenebene übertragen wird, vorliegt. Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, automatisch zu bestimmen, ob eine Bildübertragungspositionsverschiebung vorliegt oder nicht.
Die Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Positionseinstellungseinheit umfassen, die dazu ausgelegt ist, eine Referenzposition basierend auf der ersten Position und der zweiten Position, die durch die Punktbildpositionsbeschaffungseinheit erhalten werden, zu versetzen, wobei die Referenzposition eine Referenz ist, wenn die Anzeigeeinheit das Phasenmuster anzeigt. Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, die Position des Bildes des auf die Eintrittspupillenebene übertragenen Laserlichts automatisch einzustellen, um beispielsweise die Bildübertragungspositionsverschiebung zu reduzieren.
Die Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ferner einen Bewegungsmechanismus umfassen, der dazu ausgelegt ist, die Objektivlinse und/oder das Objekt zu bewegen, wobei der Controller veranlassen kann, dass der Bewegungsmechanismus die Objektivlinse und/oder das Objekt an eine Position bewegt, an der die Kamera das Punktbild des reflektierten Lichts bestätigen kann, wenn die erste Position durch die erste Positionsbeschaffungsverarbeitung der Punktbildpositionsbeschaffungseinheit erhalten wird, und veranlassen kann, dass der Bewegungsmechanismus die Objektivlinse und/oder das Objekt an eine andere Position bewegt, an der die Kamera das Punktbild des reflektierten Lichts bestätigen kann, wenn die zweite Position durch die zweite Positionsbeschaffungsverarbeitung der Punktbildpositionsbeschaffungseinheit erhalten wird, wobei die Punktbildpositionsbeschaffungseinheit wiederholt die erste Positionsbeschaffungsverarbeitung einmal oder mehrmals ausführen kann, während eine Position des dritten Phasenmusters auf der Anzeigeeinheit geändert wird, und wiederholt die zweite Positionsbeschaffungsverarbeitung einmal oder mehrmals ausführen kann, während eine Position des dritten Phasenmusters auf der Anzeigeeinheit geändert wird, und die Positionseinstellungseinheit eine optische Achsenmitte der Anzeigeeinheit basierend auf mehreren der ersten Positionen und mehreren der zweiten Positionen berechnen kann und die Referenzposition auf die optische Achsenmitte versetzen kann. In diesem Fall ist es möglich, spezifisch eine Einstellung zum Reduzieren der Bildübertragungspositionsverschiebung zu realisieren.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung und ein Laserlicht-Bestrahlungsverfahren bereitstellen, die eine Verschiebung zwischen einer Mittenposition eines Bildes von Laserlicht, das durch ein optisches Bildübertragungssystem auf eine Eintrittspupillenebene einer Objektivlinse übertragen wird, und einer Mittenposition der Eintrittspupillenebene ermitteln können.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer Laserbearbeitungsvorrichtung, die dazu verwendet wird, eine modifizierte Region auszubilden.
2 ist eine Draufsicht auf ein Bearbeitungsobjekt, das ein Objekt zur Ausbildung einer modifizierten Region ist.
3 ist eine Querschnittansicht, die entlang einer III-III-Linie des Bearbeitungsobjekts von 2 genommen ist.
4 ist eine Draufsicht des Bearbeitungsobjekts nach einer Laserbearbeitung.
5 ist eine Querschnittansicht, die entlang einer V-V-Linie des Bearbeitungsobjekts von 4 genommen ist.
6 ist eine Querschnittansicht, die entlang einer VI-VI-Linie des Bearbeitungsobjekts von 4 genommen ist.
7 ist eine perspektivische Ansicht der Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
8 ist eine perspektivische Ansicht des Bearbeitungsobjekts, das an einem Stützsockel der Laserbearbeitungsvorrichtung von 7 angebracht ist.
9 ist eine Querschnittansicht einer Laserausgabeeinheit, die entlang einer ZX-Ebene von 7 genommen ist.
10 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils der Laserausgabeeinheit einer Laserbündelungseinheit der Laserbearbeitungsvorrichtung von 7.
11 ist eine Querschnittsansicht einer Laserbündelungseinheit entlang der Ebene XY von 7.
12 ist eine Querschnittsansicht der Laserbündelungseinheit entlang einer XII-XII-Linie von 11.
13 ist eine Querschnittsansicht der Laserbündelungseinheit entlang einer XIII-XIII-Linie von 12.
14 ist eine Teilquerschnittsansicht eines reflektierenden räumlichen Lichtmodulators der Laserbearbeitungsvorrichtung von 7.
15 ist eine Ansicht, die eine optische Anordnungsbeziehung zwischen dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator, einer 4f-Linseneinheit und einer Kondensorlinseneinheit der Laserbündelungseinheit von 11 zeigt.
16 ist eine schematische Konfigurationsdarstellung, die Hauptabschnitte der Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt.
17 ist eine schematische Ansicht zum Erläutern eines Zustands, in dem eine Bildübertragungspositionsverschiebung nicht auftritt.
18 ist eine weitere schematische Ansicht zum Erläutern eines Zustands, in dem eine Bildübertragungspositionsverschiebung nicht auftritt.
19 ist noch eine weitere schematische Ansicht zum Erläutern eines Zustands, in dem eine Bildübertragungspositionsverschiebung nicht auftritt.
20 ist eine schematische Ansicht zum Erläutern eines Zustands, in dem eine Bildübertragungspositionsverschiebung auftritt.
21 ist eine weitere schematische Ansicht zum Erläutern eines Zustands, in dem eine Bildübertragungspositionsverschiebung auftritt.
22 ist noch eine weitere schematische Ansicht zum Erläutern eines Zustands, in dem eine Bildübertragungspositionsverschiebung auftritt.
23 ist eine Ansicht, die ein Punktbild-Fotografiebild in einem Fall zeigt, in dem ein erstes Defokussierungsmuster auf einer Flüssigkristallschicht angezeigt wird.
24 ist eine Ansicht, die ein Punktbild-Fotografiebild in einem Fall zeigt, in dem ein zweites Defokussierungsmuster auf der Flüssigkristallschicht angezeigt wird.
25 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einer Punktbild-Schwerpunktposition und einem Verschiebungsbetrag einer Referenzposition zeigt.
26 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Laserlicht-Bestrahlungsverfahren der Laserbearbeitungsvorrichtung von 16 zeigt.
27 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Referenzpositionseinstellungsverarbeitung von 26 zeigt.
28 ist ein weiteres Ablaufdiagramm, das die Referenzpositionseinstellungsverarbeitung von 26 zeigt.
29 ein Ablaufdiagramm, das ein weiteres Laserlicht-Bestrahlungsverfahren der Laserbearbeitungsvorrichtung von 16 zeigt.
30 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Referenzpositionseinstellungsverarbeitung von 29 zeigt.
31 ist ein weiteres Ablaufdiagramm, das die Referenzpositionseinstellungsverarbeitung von 29 zeigt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden wird eine Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen genau beschrieben. Zusätzlich sind dieselben oder einander entsprechende Abschnitte in jeder Zeichnung denselben Bezugszeichen zugeordnet und überlappende Beschreibungen entfallen.
Eine Laserbearbeitungsvorrichtung (Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung) gemäß der Ausführungsform bündelt Laserlicht auf einem Bearbeitungsobjekt, um eine modifizierte Region entlang einer geplanten Schnittlinie auf dem Bearbeitungsobjekt auszubilden. Zuerst ist die Ausbildung der modifizierten Region unter Bezugnahme auf 1 bis 6 beschrieben.
Wie in 1 gezeigt umfasst eine Laserbearbeitungsvorrichtung 100 eine Laserlichtquelle 101, die eine Pulsoszillation am Laserlicht L durchführt, einen dichroitischen Spiegel 103, der so angeordnet ist, dass er eine Richtung einer optischen Achse (eines optischen Wegs) des Laserlichts L um 90° ändert, und eine Kondensorlinse 105, die das Laserlicht L bündelt. Ferner umfasst die Laserbearbeitungsvorrichtung 100 einen Stützständer 107, der ein Bearbeitungsobjekt 1 trägt, das ein Objekt ist, das mit dem Laserlicht L, das durch die Kondensorlinse 105 gebündelt wird, bestrahlt wird, eine Bühne 111, die ein Bewegungsmechanismus zum Bewegen des Stützständers 107 ist, einen Laserlichtquellen-Controller 102, der die Laserlichtquelle 101 steuert, um eine Ausgabe, eine Pulsbreite und eine Pulswellenform oder dergleichen des Laserlichts L einzustellen, und einen Bühnen-Controller 115, der die Bewegung der Bühne 111 steuert.
Bei der Laserbearbeitungsvorrichtung 100 wird die Richtung der optischen Achse des Laserlichts L, das aus der Laserlichtquelle 101 emittiert wird, durch den dichroitischen Spiegel 103 um 90° geändert und das Laserlicht L wird durch die Kondensorlinse 105 innerhalb des Bearbeitungsobjekts 1, das auf dem Stützständer 107 platziert ist, gesammelt. Zusammen mit dieser Bündelung wird die Bühne 111 bewegt und das Bearbeitungsobjekt 1 wird entlang einer geplanten Schnittlinie 5 in Bezug auf das Laserlicht L relativ bewegt. Somit wird eine modifizierte Region entlang der geplanten Schnittlinie 5 auf dem Bearbeitungsobjekt 1 ausgebildet. Zusätzlich wird die Bühne 111 bewegt, um das Laserlicht L relativ zu bewegen. Es kann jedoch die Kondensorlinse 105 bewegt werden oder sowohl die Bühne 111 als auch die Kondensorlinse 105 bewegt werden.
Als Bearbeitungsobjekt 1 wird ein Halbleitersubstrat verwendet, das aus einem Halbleitermaterial oder einem plattenförmigen Element (z. B. einem Substrat oder einem Wafer) einschließlich eines piezoelektrischen Substrats, das aus einem piezoelektrischen Material ausgebildet ist, ausgebildet ist. Wie in 2 gezeigt wird die geplante Schnittlinie 5 zum Schneiden des Bearbeitungsobjekts 1 auf das Bearbeitungsobjekt 1 eingestellt. Die geplante Schnittlinie 5 ist eine sich linear erstreckende imaginäre Linie. Wenn die modifizierte Region innerhalb des Bearbeitungsobjekts 1 ausgebildet ist, wird das Laserlicht L entlang der geplanten Schnittlinie 5 (d. h. einer Richtung des Pfeils A in 2) wie in 3 gezeigt relativ bewegt, und zwar in einem Zustand, in dem ein Bündelungspunkt (eine Bündelungsposition) P innerhalb des Bearbeitungsobjekts 1 angepasst wird. Somit wird wie in 4, 5 und 6 gezeigt eine modifizierte Region 7 auf dem Bearbeitungsobjekt 1 entlang der geplanten Schnittlinie 5 ausgebildet. Die modifizierte Region 7, die entlang der geplanten Schnittlinie 5 ausgebildet wird, wird zu einem Schnittursprungsbereich 8. Die geplante Schnittlinie 5 entspricht einer geplanten Bestrahlungslinie.
Der Sammelpunkt P bezieht sich auf einen Abschnitt, an dem sich das Laserlicht L verdichtet. Die geplante Schnittlinie 5 ist nicht auf eine lineare Form beschränkt und kann eine gekrümmte Form oder eine dreidimensionale Form, die durch Kombinieren dieser Formen ausgebildet ist, annehmen oder kann eine Form aufweisen, deren Koordinaten festgelegt sind. Die geplante Schnittlinie 5 ist nicht auf eine imaginäre Linie beschränkt und kann eine Linie sein, die tatsächlich auf einer Oberfläche 3 des Bearbeitungsobjekts 1 gezeichnet ist. Die modifizierte Region 7 ist in manchen Fällen durchgehend ausgebildet und in manchen Fällen nicht durchgehend ausgebildet. Die modifizierte Region 7 kann eine Säulenform oder eine gepunktete Form aufweisen. Das heißt, dass die modifizierte Region 7 muss nur mindestens innerhalb oder auf der Oberfläche 3 oder einer Rückfläche des Bearbeitungsobjekts 1 ausgebildet werden. Wenn ein Riss aus der modifizierten Region 7 als Ursprungspunkt ausgebildet wird, können der Riss und die modifizierte Region 7 an einer Außenfläche (der Oberfläche 3, der Rückfläche oder einer Außenumfangsfläche) des Bearbeitungsobjekts 1 freigelegt sein. Eine Laserlichteinfallfläche zum Ausbilden der modifizierten Region 7 ist nicht auf die Oberfläche 3 des Bearbeitungsobjekts 1 beschränkt und kann die Rückfläche des Bearbeitungsobjekts 1 sein.
Diesbezüglich durchläuft das Laserlicht L dann, wenn die modifizierte Region 7 innerhalb des Bearbeitungsobjekts 1 ausgebildet wird, das Bearbeitungsobjekt 1 und wird speziell nahe dem Bündelungspunkt P, der sich innerhalb des Bearbeitungsobjekts 1 befindet, absorbiert. Somit wird die modifizierte Region 7 auf dem Bearbeitungsobjekt 1 ausgebildet (d. h. Laserbearbeitung mit interner Absorption). In diesem Fall absorbiert die Oberfläche 3 des Bearbeitungsobjekts 1 kaum Laserlicht L und daher schmilzt die Oberfläche 3 des Bearbeitungsobjekts 2 nicht. Andererseits wird dann, wenn die modifizierte Region 7 auf der Oberfläche 3 oder der Rückfläche des Bearbeitungsobjekts 1 ausgebildet wird, das Laserlicht L insbesondere nahe dem Bündelungspunkt P des Laserlichts L, der sich auf der Oberfläche 3 oder der Rückfläche befindet, absorbiert und die Oberfläche 3 oder die Rückfläche schmilzt und wird entfernt, um einen ausgesparten Abschnitt wie etwa ein Loch oder eine Nut auszubilden (Laserbearbeitung mit Oberflächenabsorption).
Die modifizierte Region 7 bezieht sich auf eine Region mit anderer Dichte, anderem Brechungsindex, anderer mechanischer Stärke und anderen physischen Eigenschaften als die Umgebung. Die modifizierte Region 7 ist beispielsweise eine Schmelzbearbeitungsregion (was mindestens eine von folgenden Regionen meint: eine Region, die einmal schmilzt und dann wieder fest wird, eine Region in einem schmelzenden Zustand und eine Region, die s von einem schmelzenden Zustand auf einen wieder verfestigenden Zustand übergeht), eine Rissregion, eine Durchbruchregion, eine Brechungsindexänderungsregion oder eine Region, die eine Mischung aus diesen Regionen ist. Ferner ist die modifizierte Region 7 eine Region, in der sich die Dichte der modifizierten Region 7 in einem Material des Bearbeitungsobjekts 1 verglichen mit der Dichte einer nicht modifizierten Region ändert, oder eine Region, in der ein Gitterfehler ausgebildet ist. Wenn das Material des Bearbeitungsobjekts 1 einkristallines Silizium ist, kann die modifizierte Region 7 auch als Region mit hoher Versetzungsdichte bezeichnet werden.
Die Schmelzbearbeitungsregion, die Brechungsindexänderungsregion, die Bereich, in der sich die Dichte der modifizierten Region 7 im Vergleich zu der Dichte der nicht modifizierten Region ändert, und die Region, in der der Gitterfehler ausgebildet ist, umfasst Risse (Spaltlinien oder Mikrorisse) innerhalb dieser Regionen oder in manchen Fällen einer Grenzfläche zwischen der modifizierten Region 7 und der nicht modifizierten Region. Die enthaltenen Risse sind über der gesamten Fläche der modifizierten Region 7 ausgebildet oder sind in manchen Fällen teilweise oder an mehreren Abschnitten ausgebildet. Das Bearbeitungsobjekt 1 umfasst ein Substrat, das aus einem Kristallmaterial mit einer kristallinen Struktur hergestellt ist. Zum Beispiel umfasst das Bearbeitungsobjekt 1 ein Substrat, das unter Verwendung von mindestens einem der folgenden Materialien ausgebildet ist: Galliumnitrid (GaN), Silicium (Si), Siliciumcarbid (SiC), LiTaO₃ und Saphir (Al₂O₃). Mit anderen Worten umfasst das Bearbeitungsobjekt 1 beispielsweise ein Galliumnitridsubstrat, ein Siliciumsubstrat, ein SiC-Substrat, ein LiTaO₃-Substrat oder ein Saphirsubstrat. Das Kristallmaterial kann entweder anisotropischer Kristall oder isotropischer Kristall sein. Ferner kann das Bearbeitungsobjekt 1 ein Substrat umfassen, das aus nicht kristallinem Material mit einer nicht kristallinen Struktur (amorphen Struktur) hergestellt ist, und kann beispielsweise ein Glassubstrat umfassen.
Gemäß der Ausführungsform ist es durch Ausbilden mehrerer modifizierter Stellen (Bearbeitungsmarkierungen) entlang der geplanten Schnittlinie 5 möglich, die modifizierte Region 7 auszubilden. In diesem Fall sammeln sich mehrere modifizierte Stellen, um die modifizierte Region 7 auszubilden. Die modifizierte Stelle ist ein modifizierter Abschnitt, der durch einen Stoß eines Pulses von gepulstem Laserlicht ausgebildet wird (d. h. Laserbestrahlung von einem Puls: Laserstoß). Die modifizierte Stelle ist eine Rissstelle, eine Schmelzverarbeitungsstelle, eine Brechungsindexänderungsstelle oder eine Stelle, die mit mindestens einer dieser Stellen gemischt ist. Die modifizierte Stelle ermöglicht, dass eine Größe und eine Länge eines erzeugten Spalts angemessen gesteuert werden, wobei eine angeforderte Schneidegenauigkeit, eine angeforderte Flachheit einer Schnittebene, die Dicke des Bearbeitungsobjekts 1, ein Typ und eine Kristallorientierung berücksichtigt werden. Ferner können gemäß der Ausführungsform die modifizierten Stellen als die modifizierte Region 7 entlang der geplanten Schnittlinie 5 ausgebildet werden.
[Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß Ausführungsform]
Als Nächstes ist die Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden die jeweiligen Richtungen senkrecht zueinander in einer horizontalen Ebene als X-Achsenrichtung und Y-Achsenrichtung bezeichnet und eine vertikale Richtung wird als Z-Achsenrichtung bezeichnet.
[Gesamtkonfiguration der Laserbearbeitungsvorrichtung]
Wie in 7 gezeigt umfasst die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 einen Vorrichtungsrahmen 210, einen ersten Bewegungsmechanismus 220, einen Stützständer 230 und einen zweiten Bewegungsmechanismus (Bewegungsmechanismus) 240. Ferner umfasst die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 eine Laserausgabeeinheit 300, eine Laserbündelungseinheit 400 und einen Controller 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 einem Paar Schienen 221a und 221b der ersten Schieneneinheit 221 entlang der Y-Achsenrichtung beweglich angebracht. Die zweite Schieneneinheit 222 ist mit einem Paar Schienen 222a und 222b versehen, die sich entlang der X-Achsenrichtung erstrecken. Die bewegliche Basis 223 ist an einem Paar Schienen 222a und 222b der zweiten Schieneneinheit 222 entlang der X-Achsenrichtung beweglich angebracht. Die bewegliche Basis 223 ist um eine Mittenlinie einer Achsenlinie, die parallel zu der Z-Achsenrichtung ist, drehbar.
Der Stützständer 230 ist an der beweglichen Basis 223 angebracht. Der Stützständer 230 trägt das Bearbeitungsobjekt 1. Das Bearbeitungsobjekt 1 ist beispielsweise durch Ausbilden mehrerer Funktionselemente (Lichtempfangselementen wie Photodioden, Lichtemissionselementen wie etwa Laserdioden oder Schaltungselemente, die als Schaltung ausgebildet sind) in einem Matrixmuster auf einer Oberflächenseite eines Substrats, das aus einem Halbleitermaterial wie etwa Silicium besteht, ausgebildet. Wenn das Bearbeitungsobjekt 1 auf dem Stützständer 230 getragen wird, wird beispielsweise eine Oberfläche 1a des Bearbeitungsobjekts 1 (eine Oberfläche auf einer Seite mehrerer Funktionselemente) auf einen Film 12 geklebt, der auf einen ringförmigen Rahmen 11 geklebt ist, wie es in 8 gezeigt ist. Der Stützständer 230 stützt den Rahmen 11 durch Festklemmen und saugt den Film 12 durch einen Unterdruckspanntisch an, um das Bearbeitungsobjekt 1 zu tragen. Auf dem Stützständer 230 sind mehrere geplante Schnittlinien 5a, die parallel zueinander sind, und mehrere geplante Schnittlinien 5b, die parallel zueinander sind, in einem Gittermuster auf das Bearbeitungsobjekt 1 gesetzt, um zwischen den benachbarten Funktionselementen zu verlaufen. Das Bearbeitungsobjekt 1 umfasst die Oberfläche 1a als eine Reflexionsfläche, an der das Laserlicht L reflektiert wird. Die Reflexionsfläche ist eine Grenzfläche (Grenzschicht), die eine Oberfläche ist, an der das Laserlicht L reflektiert wird, und das Laserlicht L trifft auf Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes.
Wie in 7 gezeigt wird der Stützständer 230 entlang der Y-Achsenrichtung bewegt, wenn die zweite Schieneneinheit 222 in dem ersten Bewegungsmechanismus 220 arbeitet. Ferner wird der Stützständer 230 entlang der X-Achsenrichtung bewegt, wenn die bewegliche Basis 223 in dem ersten Bewegungsmechanismus 220 arbeitet. Ferner wird der Stützständer 230 um die Mittenlinie gedreht, die die Achsenlinie parallel zu der Z-Achsenrichtung ist, wenn die bewegliche Basis 223 in dem ersten Bewegungsmechanismus 220 arbeitet. Somit ist der Stützständer 230 beweglich an dem Vorrichtungsrahmen 210 entlang der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung und drehbar um die Mittenlinie, die die Achsenlinie parallel zu der Z-Achsenrichtung ist, angebracht.
Die Laserausgabeeinheit 300 ist an dem Vorrichtungsrahmen 210 angebracht. Die Laserbündelungseinheit 400 ist an dem Vorrichtungsrahmen 210 angebracht, wobei der zweite Bewegungsmechanismus 240 zwischen diesen angeordnet ist. Die Laserbündelungseinheit 400 wird entlang der Z-Achsenrichtung bewegt, wenn der zweite Bewegungsmechanismus 240 arbeitet. Somit ist die Laserbündelungseinheit 400 an dem Vorrichtungsrahmen 210 in Bezug auf die Laserausgabeeinheit 300 entlang der Z-Achsenrichtung beweglich angebracht.
Der Controller 500 ist durch eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit), einen ROM (Nur-Lese-Speicher), einen RAM (Direktzugriffsspeicher) und dergleichen ausgebildet. Der Controller 500 steuert eine Operation jeder Einheit der Laserbearbeitungsvorrichtung 200.
Zum Beispiel bildet die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 eine modifizierte Region innerhalb des Bearbeitungsobjekts 1 entlang jeder der geplanten Schnittlinien 5a und 5b (siehe 8) wie folgt aus.
Zuerst wird das Bearbeitungsobjekt 1 auf dem Halterungsständer 230 gelagert und jede geplante Schnittlinie 5a des Bearbeitungsobjekts 1 wird in die Richtung parallel zu der X-Achsenrichtung so eingestellt, dass eine Rückfläche 1b (siehe 8) des Bearbeitungsobjekts 1 ist eine Laserlichteinfallsfläche ist. Anschließend bewegt der zweite Bewegungsmechanismus 240 die Laserbündelungseinheit 400 derart, dass der Bündelungspunkt des Laserlichts L an einer Position angeordnet wird, die um einen vorbestimmten Abstand von der Laserlichteinfallsfläche des Bearbeitungsobjekts 1 innerhalb des Bearbeitungsobjekts 1 entfernt ist. Anschließend wird, während der Abstand zwischen der Laserlichteinfallsfläche des Bearbeitungsobjekts 1 und dem Bündelungspunkt des Laserlichts L als fester Abstand beibehalten wird, der Bündelungspunkt des Laserlichts L entlang jeder geplanten Schnittlinie 5a relativ bewegt. Somit wird die modifizierte Region innerhalb des Bearbeitungsobjekts 1 entlang jeder geplanten Schnittlinie 5a ausgebildet.
Wenn die Ausbildung der modifizierten Region entlang jeder geplanten Schnittlinie 5a abgeschlossen ist, dreht der erste Bewegungsmechanismus 220 den Stützständer 230, um jede Schneidplanlinie 5b des Bearbeitungsobjekts 1 in die Richtung parallel zu der X-Achsenrichtung einzustellen. Anschließend bewegt der zweite Bewegungsmechanismus 240 die Laserbündelungseinheit 400 derart, dass der Bündelungspunkt des Laserlichts L an einer Position angeordnet wird, die um einen vorbestimmten Abstand von der Laserlichteinfallsfläche des Bearbeitungsobjekts 1 innerhalb des Bearbeitungsobjekts 1 entfernt ist. Anschließend wird, während der Abstand zwischen der Laserlichteinfallsfläche des Bearbeitungsobjekts 1 und dem Bündelungspunkt des Laserlichts L als fester Abstand beibehalten wird, der Bündelungspunkt des Laserlichts L entlang jeder geplanten Schnittlinie 5b relativ bewegt. Somit wird die modifizierte Region innerhalb des Bearbeitungsobjekts 1 entlang jeder geplanten Schnittlinie 5b ausgebildet.
Somit nimmt die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 die Richtung parallel zu der X-Achsenrichtung als eine Bearbeitungsrichtung (eine Abtastrichtung des Laserlichts L) her. Zusätzlich bewegt der erste Bewegungsmechanismus 220 den Stützständer 230 entlang der X-Achsenrichtung, um den Bündelungspunkt des Laserlichts L entlang jeder geplanten Schnittlinie 5a relativ zu bewegen und den Bündelungspunkt des Laserlichts L entlang jeder geplanten Schnittlinie 5b relativ zu bewegen. Ferner bewegt der erste Bewegungsmechanismus 220 den Stützständer 230 entlang der Y-Achsenrichtung, um den Bündelungspunkt des Laserlichts L zwischen den jeweiligen geplanten Schnittlinien 5a relativ zu bewegen und den Bündelungspunkt des Laserlichts L zwischen den jeweiligen geplanten Schnittlinien 5b relativ zu bewegen.
Wie in 9 gezeigt umfasst die Laserausgabeeinheit 300 eine Befestigungsbasis 301, eine Abdeckung 302 und mehrere Spiegel 303 und 304. Ferner umfasst die Laserausgabeeinheit 300 einen Laseroszillator (eine Laserlichtquelle) 310, einen Verschluss 320, eine λ/2-Wellenlängen-Platteneinheit 330, eine Polarisationsplatteneinheit 340, einen Strahlaufweiter 350 und eine Spiegeleinheit 360.
Die Befestigungsbasis 301 trägt mehrere Spiegel 303 und 304, den Laseroszillator 310, den Verschluss 320, die λ/2-Wellenlängen-Platteneinheit 330, die Polarisationsplatteneinheit 340, den Strahlaufweiter 350 und die Spiegeleinheit 360. Mehrere Spiegel 303 und 304, der Laseroszillator 310, der Verschluss 320, die λ/2-Wellenlängen-Platteneinheit 330, die Polarisationsplatteneinheit 340, der Strahlaufweiter 350 und die Spiegeleinheit 360 sind an einer Hauptfläche 301a der Befestigungsbasis 301 angebracht. Die Befestigungsbasis 301 ist ein plattenförmiges Element und ist an dem Vorrichtungsrahmen 210 anbringbar (siehe 7). Die Laserausgabeeinheit 300 ist an dem Vorrichtungsrahmen 210 angebracht, wobei die Befestigungsbasis 301 zwischen diesen angeordnet ist. Das heißt, die Laserausgabeeinheit 300 ist an dem Vorrichtungsrahmen 210 anbringbar.
Die Abdeckung 302 bedeckt mehrere Spiegel 303 und 304, den Laseroszillator 310, den Verschluss 320, die λ/2-Wellenlängen-Platteneinheit 330, die Polarisationsplatteneinheit 340, den Strahlaufweiter 350 und die Spiegeleinheit 360 auf der Hauptfläche 301a der Befestigungsbasis 301. Die Abdeckung 302 ist an der Befestigungsbasis 301 anbringbar.
Der Laseroszillator 310 führt eine Pulsoszillation an dem linear polarisierten Laserlicht L entlang der X-Achsenrichtung durch. Die Wellenlänge des Laserlichts L, das von dem Laseroszillator 310 emittiert wird, ist in einem Wellenlängenband von 500 bis 550 nm, 1000 bis 1150 nm oder 1300 bis 1400 nm enthalten. Das Laserlicht L in dem Wellenlängenband von 500 bis 550 nm ist beispielsweise für die Laserbearbeitung mit interner Absorption für ein Substrat aus Saphir geeignet. Das Laserlicht L in dem Wellenlängenband von 1000 bis 1150 nm und 1300 bis 1400 nm ist jeweils beispielsweise für die Laserbearbeitung mit interner Absorption für ein Substrat aus Silicium 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 fällt entlang der Y-Achsenrichtung auf den Verschluss 320 ein.
Der Laseroszillator 310 schaltet die Ausgabe des Laserlichts L wie folgt EIN/AUS. Wenn der Laseroszillator 310 aus einem Festkörperlaser besteht, wird der EIN/AUSZustand eines Q-Schalters (eines akustooptischen Modulators (AOM) oder eines elektrooptischen Modulators (EOM), der in einem Resonator bereitgestellt ist, geschaltet, um die Ausgabe des Laserlichts L mit einer hohen Geschwindigkeit EIN/AUS zu schalten. Wenn der Laseroszillator 310 aus einem Faserlaser besteht, wird ein EIN/AUS-Zustand einer Ausgabe eines Halbleiterlasers, der einen Keimlaser oder einen Verstärkerlaser (Anregungslaser) bildet, geschaltet, um die Ausgabe des Laserlichts L mit einer hohen Geschwindigkeit EIN/AUS zu schalten. Wenn der Laseroszillator 310 ein externes Modulatorelement verwendet, wird ein EIN/AUSZustand des externen Modulatorelements (AOM, EOM und dergleichen), das außerhalb des Resonators bereitgestellt ist, geschaltet, um die Ausgabe des Laserlichts L mit einer hohen Geschwindigkeit EIN/AUS zu schalten.
Der Verschluss 320 öffnet und schließt einen optischen Weg des Laserlichts L durch einen mechanischen Mechanismus. Ein EIN/AUS-Zustand der Ausgabe des Laserlichts L aus der Laserausgabeeinheit 300 wird durch EIN/AUS-Schalten der Ausgabe des Laserlichts L in dem Laseroszillator 310 wie oben beschrieben geschaltet. Der Verschluss 320 ist beispielsweise so bereitgestellt, dass verhindert wird, dass die Laserausgabeeinheit 300 das Laserlicht L unabsichtlich emittiert. Das Laserlicht L, das den Verschluss 320 passiert hat, wird von dem Spiegel 304 reflektiert und fällt der Reihe nach entlang der X-Achsenrichtung auf die λ/2-Wellenlängen-Platteneinheit 330 und die Polarisationsplatteneinheit 340 ein.
Die λ/2-Wellenlängen-Platteneinheit 330 und die Polarisationsplatteneinheit 340 fungieren als Ausgabeeinstellungseinheiten, die die Ausgabe (Lichtintensität) des Laserlichts L einstellen. Ferner fungieren die λ/2-Wellenlängen-Platteneinheit 330 und die Polarisationsplatteneinheit 340 als Polarisationsrichtungseinstellungseinheiten, die die Polarisationsrichtung des Laserlichts L einstellen. Das Laserlicht L, das der Reihe nach die λ/2-Wellenlängen-Platteneinheit 330 und die Polarisationsplatteneinheit 340 passiert hat, fällt entlang der X-Achsenrichtung auf den Strahlaufweiter 350 ein.
Der Strahlaufweiter 350 stellt den Durchmesser des Laserlichts L ein und kollimiert das Laserlicht L. Das Laserlicht L, das den Strahlaufweiter 350 passiert hat, trifft entlang der X-Achsenrichtung auf die Spiegeleinheit 360 auf.
Die Spiegeleinheit 360 enthält eine Stützbasis 361 und mehrere Spiegel 362 und 363. Die Stützbasis 361 trägt mehrere Spiegel 362 und 363. Die Stützbasis 361 ist an der Befestigungsbasis 301 so angebracht, dass die Position der Stützbasis 361 entlang der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung eingestellt werden kann. Der Spiegel (erste Spiegel) 362 reflektiert das Laserlicht L, das den Strahlaufweiter 350 passiert hat, in die Y-Achsenrichtung. Der Spiegel 362 ist an der Stützbasis 361 derart angebracht, dass ein Winkel einer Reflexionsfläche des Spiegels 362 beispielsweise um eine Achsenlinie parallel zu der Z-Achse herum eingestellt werden kann. Der Spiegel (zweite Spiegel) 363 reflektiert das Laserlicht L, das von dem Spiegel 362 reflektiert wird, in die Z-Achsenrichtung. Der Spiegel 363 ist an der Stützbasis 361 so angebracht, dass ein Winkel einer Reflexionsfläche des Spiegels 363 beispielsweise um eine Achsenlinie parallel zu der X-Achse herum eingestellt werden kann und die Position davon entlang der Y-Achsenrichtung eingestellt werden kann. Das Laserlicht L, das von dem Spiegel 363 reflektiert wird, tritt durch eine Öffnung 361a, die in der Stützbasis 361 ausgebildet ist, und trifft auf die Laserbündelungseinheit 400 (siehe 7) entlang der Z-Achsenrichtung auf. Das heißt, eine Emissionsrichtung des Laserlichts L aus der Laserausgabeeinheit 300 stimmt mit einer Bewegungsrichtung der Laserbündelungseinheit 400 überein. Wie oben beschrieben weist jeder der Spiegel 362 und 363 einen Mechanismus auf, der den Winkel der Reflexionsfläche einstellt. Die Spiegeleinheit 360 stellt die Position der Stützbasis 361 in Bezug auf die Befestigungsbasis 301 ein, stellt die Position des Spiegels 363 in Bezug auf die Stützbasis 361 ein und stellt die Winkel der Reflexionsflächen der Spiegel 362 und 363 ein, um eine Position und einen Winkel der optischen Achse des Laserlichts L, das von der Laserausgabeeinheit 300 zu der Laserbündelungseinheit 400 emittiert wird, einzustellen. Das heißt, mehrere Spiegel 362 und 363 sind dazu ausgelegt, die optische Achse des Laserlichts L, das aus der Laserausgabeeinheit 300 emittiert wird, einzustellen.
Wie in 10 gezeigt umfasst die Laserbündelungseinheit 400 ein Gehäuse 401. Das Gehäuse 401 weist eine rechteckige Spatform auf, deren Y-Achsenrichtung eine Längsrichtung ist. Der zweite Bewegungsmechanismus 240 ist an einer Seitenfläche 401e des Gehäuses 401 angebracht (siehe 11 und 13). Das Gehäuse 401 ist mit einem zylindrischen Lichteinfallsabschnitt 401a versehen, der der Öffnung 361a der Spiegeleinheit 360 in der Z-Achsenrichtung zugewandt ist. Der Lichteinfallsabschnitt 401a lässt zu, dass das Laserlicht L, das von der Laserausgabeeinheit 300 emittiert wird, in das Gehäuse 401 einfällt. Die Spiegeleinheit 360 und der Lichteinfallsabschnitt 401a sind voneinander durch einen solchen Abstand getrennt, dass die Spiegeleinheit 360 und der Lichteinfallsabschnitt 401a sich nicht berühren, wenn der zweite Bewegungsmechanismus 240 die Laserbündelungseinheit 400 entlang der Z-Achsenrichtung bewegt.
Wie in 11 und 12 gezeigt umfasst die Laserbündelungseinheit 400 einen Spiegel 402 und einen dichroitischen Spiegel 403. Ferner umfasst die Laserbündelungseinheit 400 einen reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410, eine 4f-Linseneinheit 420, eine Kondensorlinseneinheit (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 dem Lichteinfallsabschnitt 401a in der Z-Achsenrichtung zugewandt ist. Der Spiegel 402 reflektiert das Laserlicht L, das in das Gehäuse 401 über den Lichteinfallsabschnitt 401a einfällt, in eine Richtung parallel zu einer XY-Ebene. Der Spiegel 402 bewirkt, dass das durch den Strahlaufweiter 350 der Laserausgabeeinheit 300 kollimierte Laserlicht L entlang der Z-Achsenrichtung einfällt. Das heißt, das Laserlicht L fällt als paralleles Licht entlang der Z-Achsenrichtung auf den Spiegel 402 ein. Selbst wenn der zweite Bewegungsmechanismus 240 die Laserbündelungseinheit 400 entlang der Z-Achsenrichtung bewegt, wird somit das auf den Spiegel 402 entlang der Z-Achsenrichtung auftreffende Laserlicht L in einem fixen Zustand gehalten. Das von dem Spiegel 402 reflektierte Laserlicht L fällt auf den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410.
Der reflektierende räumliche Lichtmodulator 410 ist an einem Endabschnitt 401c des Gehäuses 401 in der Y-Achsenrichtung in einem Zustand angebracht, in dem eine Reflexionsfläche 410a dem Inneren des Gehäuses 401 zugewandt ist. Der reflektierende räumliche Lichtmodulator 410 ist ein räumlicher Flüssigkristall-auf-Silicium-Lichtmodulator (LCOS-SLM) und moduliert das Laserlicht L und reflektiert das Laserlicht L in der Y-Achsenrichtung. Das Laserlicht L, das durch den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 moduliert und reflektiert wird, fällt entlang der Y-Achsenrichtung auf die 4f-Linseneinheit 420 ein. Diesbezüglich ist ein Winkel α, der zwischen der optischen Achse des auf den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 auftreffenden Laserlichts L und der optischen Achse des Laserlichts L, das von dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 emittiert wird, auf einer Ebene parallel zu der XY-Ebene gebildet wird, ein spitzer Winkel (z. B. 10 bis 60°). Das heißt, das Laserlicht L wird durch den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 in dem spitzen Winkel entlang der XY-Ebene reflektiert. Diese Reflexion unterdrückt einen Einfallswinkel und einen Reflexionswinkel des Laserlichts L sowie eine Abnahme der Beugungseffizienz und ermöglicht es dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410, ausreichend Leistungsvermögen zu zeigen. Zusätzlich beträgt in dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 die Dicke einer optischen Modulationsschicht, für die ein Flüssigkristall verwendet wird, beispielsweise ungefähr einige µm bis einige Dutzend µm und dünn. Folglich kann die Reflexionsfläche 410a als im Wesentlichen einer Lichteinfalls-/Emissionsfläche der Lichtmodulationsschicht gleichend angesehen werden.
Die 4f-Linseneinheit 420 umfasst einen Halter 421, eine Linse 422 auf der Seite des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410, eine Linse 423 auf der Seite der Kondensorlinseneinheit 430 und ein Schlitzelement 424. Der Halter 421 hält ein Paar Linsen 422 und 423 und das Schlitzelement 424. Der Halter 421 hält eine feste Positionsbeziehung zwischen einem Paar Linsen 422 und 423 und dem Schlitzelement 424 in einer Richtung entlang der optischen Achse des Laserlichts L aufrecht. Ein Paar Linsen 422 und 423 bilden ein doppelseitiges telezentrisches optisches System mit einer Bilderzeugungsbeziehung zwischen der Reflexionsfläche 410a des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410 und einer Eintrittspupillenebene (Pupillenebene) 430a der Kondensorlinseneinheit 430. Somit wird ein Bild des Laserlichts L auf der Reflexionsfläche 410a des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410 (das Bild des Laserlichts L, das durch den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 moduliert ist) auf die Eintrittspupillenebene 430a der Kondensorlinseneinheit 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. Eine unnötige Komponente des Laserlichts L, die von dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 moduliert und reflektiert wird, wird durch das Schlitzelement 424 blockiert. Das Laserlicht L, das die 4f-Linseneinheit 420 passiert hat, fällt auf den dichroitischen Spiegel 403 entlang der Y-Achsenrichtung ein.
Der dichroitische Spiegel 403 reflektiert gen größten Teil (z. B. 95 bis 99,5 %) des Laserlichts L in Richtung der Z-Achse und ermöglicht, dass ein Teil (z. B. 0,5 bis 5 %) des Laserlichts L entlang der Y-Achsenrichtung transmittiert wird. Der dichroitische Spiegel 403 reflektiert den größten Teil des Laserlichts L in einem rechten Winkel entlang der ZX-Ebene. Das von dem dichroitischen Spiegel 403 reflektierte Laserlicht L fällt auf die Kondensorlinseneinheit 430 entlang der Z-Achsenrichtung ein.
Die Kondensorlinseneinheit 430 ist an einem Endabschnitt 401d des Gehäuses 401 (einem Endabschnitt auf der Seite gegenüber dem Endabschnitt 401c) in der Y-Achsenrichtung angebracht, wobei der Antriebsmechanismus 440 zwischen diesen angeordnet ist. Die Kondensorlinseneinheit 430 umfasst einen Halter 431 und mehrere Linsen 432. Der Halter 431 hält mehrere Linsen 432. Mehrere Linsen 432 bündeln das Laserlicht L auf dem Bearbeitungsobjekt 1 (siehe 7), das auf dem Stützständer 230 gelagert ist. Der Antriebsmechanismus 440 bewegt die Kondensorlinseneinheit 430 mittels einer Antriebskraft eines piezoelektrischen Elements entlang der Z-Achsenrichtung.
Ein Paar Abstandsmesssensoren 450 ist an dem Endabschnitt 401d des Gehäuses 401 so angebracht, dass sie in der X-Achsenrichtung auf beiden Seiten der Kondensorlinseneinheit 430 angeordnet sind. Jeder Abstandsmesssensor 450 sendet Abstandsmesslicht (z. B. Laserlicht) auf die Laserlichteinfallsfläche des Bearbeitungsobjekts 1 (siehe 7), das auf dem Stützständer 230 gelagert ist, und detektiert das auf der Laserlichteinfallsfläche reflektierte Abstandsmesslicht, um Verschiebungsdaten der Laserlichteinfallsfläche des Bearbeitungsobjekts 1 zu erhalten. Zusätzlich können für die Abstandsmesssensoren 450 Triangulationssensoren, konfokale Lasersensoren, weiße konfokale Sensoren, Spektralinterferenzsensoren und astigmatische Sensoren verwendet werden.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 nimmt die Richtung parallel zu der X-Achsenrichtung als die Bearbeitungsrichtung (die Abtastrichtung des Laserlichts L) an, wie es oben beschrieben ist. Wenn der Bündelungspunkt des Laserlichts L entlang jeder der geplanten Schnittlinien 5a und 5b relativ bewegt wird, erhält der Abstandsmesssensor 450 eines Paares der Abstandsmesssensoren 450, die der Kondensorlinseneinheit 430 relativ vorgeschaltet sind, die Verschiebungsdaten der Laserlichteinfallsfläche des Bearbeitungsobjekts 1 entlang jeder der geplanten Schnittlinien 5a und 5b. Ferner bewegt der Antriebsmechanismus 440 die Kondensorlinseneinheit 430 basierend auf den Verschiebungsdaten, die durch den Abstandsmesssensor 450 erhalten werden, entlang der Z-Achsenrichtung, um einen festen Abstand zwischen der Laserlichteinfallsfläche des Bearbeitungsobjekts 1 und dem Bündelungspunkt des Laserlichts L aufrechtzuerhalten.
Die Laserbündelungseinheit 400 umfasst einen Strahlteiler 461, ein Paar Linsen 462 und 463 und eine Profilaufnahmekamera 464. Der Strahlteiler 461 teilt das Laserlicht L, das durch den dichroitischen Spiegel 403 transmitteiert worden ist, in eine Reflexionskomponente und eine Transmissionskomponente. Das Laserlicht L, das von dem Strahlteiler 461 reflektiert wird, trifft der Reihe nach entlang der Z-Achsenrichtung auf ein Paar Linsen 462 und 463 und die Profilaufnahmekamera 464. Ein Paar Linsen 462 und 463 bilden ein doppelseitiges telezentrisches optisches System mit einer Bilderzeugungsbeziehung zwischen der Eintrittspupillenebene 430a der Kondensorlinseneinheit 430 und einer Abbildungsebene der Profilaufnahmekamera 464. Somit wird das Bild des Laserlichts L auf der Eintrittspupillenebene 430a der Kondensorlinseneinheit 430 auf die Abbildungsebene der Profilaufnahmekamera 464 übertragen (abgebildet). Wie oben beschrieben ist das Bild des Laserlichts L auf der Eintrittspupillenebene 430a der Kondensorlinseneinheit 430 das Bild des durch den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 modulierten Laserlichts L. Folglich überwacht die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 ein Abbildungsergebnis der Profilaufnahmekamera 464, um einen Betriebszustand des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410 zu ermitteln.
Ferner umfasst die Laserbündelungseinheit 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 Laserlicht L, das durch den Strahlteiler 461 transmittiert worden ist, in eine Reflexionskomponente und eine Transmissionskomponente. Das von dem Strahlteiler 471 reflektierte Laserlicht L fällt der Reihe nach entlang der Z-Achsenrichtung auf die Linse 472 und die Kamera 473 ein. Die Linse 472 bündelt das einfallende Laserlicht L auf einer Bildebene der Kamera 473. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 überwacht Abbildungsergebnisse der Profilaufnahmekamera 464 und der Kamera 473 und die Spiegeleinheit 360 stellt die Position der Stützbasis 361 in Bezug auf die Befestigungsbasis 301 ein, stellt die Position des Spiegels 363 in Bezug auf die Stützbasis 361 ein und stellt die Winkel der Reflexionsflächen der Spiegel 362 und 363 ein (siehe 9 und 10). Folglich ist es möglich, eine Verschiebung der optischen Achse des auf die Kondensorlinseneinheit 430 auftreffenden Laserlichts L (d. h. eine Positionsverschiebung einer Laserlichtintensitätsverteilung in Bezug auf die Kondensorlinseneinheit 430 und eine Winkelverschiebung der optischen Achse des Laserlichts L in Bezug auf die Kondensorlinseneinheit 430) zu korrigieren.
Mehrere Strahlteiler 461 und 471 sind in einem zylindrischen Körper 404 angeordnet, der sich von dem Endabschnitt 401d des Gehäuses 401 entlang der Y-Achsenrichtung erstreckt. Ein Paar Linsen 462 und 463 sind in einem zylindrischen Körper 405 angeordnet, der vertikal an dem zylindrischen Körper 404 entlang der Z-Achsenrichtung bereitgestellt ist. Die Profilaufnahmekamera 464 ist an dem Endabschnitt des zylindrischen Körpers 405 angeordnet. Die Linse 472 ist in einem zylindrischen Körper 406 angeordnet, der vertikal an dem zylindrischen Körper 404 entlang der Z-Achsenrichtung bereitgestellt ist. Die Kamera 473 ist an dem Endabschnitt des zylindrischen Körpers 406 angeordnet. Der zylindrische Körper 405 und der zylindrische Körper 406 sind in der Y-Achsenrichtung Seite an Seite angeordnet. Zudem kann das Laserlicht L, das durch den Strahlteiler 471 transmittiert worden ist, durch einen Dämpfer, der an dem Endabschnitt des zylindrischen Körpers 404 bereitgestellt ist, absorbiert werden oder kann für eine geeignete Verwendung verwendet werden.
Wie in 12 und 13 gezeigt umfasst die Laserbündelungseinheit 400 eine Quelle für sichtbares Licht 481, mehrere Linsen 482, eine Strichmaske 483, einen Spiegel 484, einen Halbspiegel 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. Mehrere Linsen 482 kollimieren das sichtbare Licht V, das von der Quelle 481 für sichtbares Licht emittiert wird. Die Strichmaske 483 weist dem sichtbaren Licht V eine Gitterlinie zu. Der Spiegel 484 reflektiert das sichtbare Licht V, das von den mehreren Linsen 482 kollimiert ist, in X-Achsenrichtung. Der Halbspiegel 485 teilt das von dem Spiegel 484 reflektierte sichtbare Licht V in eine Reflexionskomponente und die Transmissionskomponente auf. Das sichtbare Licht V, das von dem Halbspiegel 485 reflektiert wird, wird entlang der Z-Achsenrichtung der Reihe nach durch den Strahlteiler 486 und den dichroitischen Spiegel 403 transmittiert und über die Kondensorlinseneinheit 430 auf das Bearbeitungsobjekt 1 (siehe 7), das auf dem Stützständer 230 gelagert ist, gestrahlt.
Das sichtbare Licht V, das auf das Bearbeitungsobjekt 1 gestrahlt wird, wird von der Laserlichteinfallsfläche des Bearbeitungsobjekts 1 reflektiert, fällt über die Kondensorlinseneinheit 430 auf den dichroitischen Spiegel 403 ein und wird durch den dichroitischen Spiegel 403 entlang der Z-Achsenrichtung transmittiert. Der Strahlteiler 486 teilt das sichtbare Licht V, das durch den dichroitischen Spiegel 403 transmittiert worden ist, in eine Reflexionskomponente und eine Transmissionskomponente auf. Das sichtbare Licht V, das durch den Strahlteiler 486 transmittiert worden ist, wird durch den Halbspiegel 485 transmittiert und fällt entlang der Z-Achsenrichtung der Reihe nach auf die Linse 487 und die Beobachtungskamera 488 ein. Die Linse 487 bündelt das einfallende sichtbare Licht V auf einer Abbildungsebene der Beobachtungskamera 488. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 kann den Zustand des Bearbeitungsobjekts 1 durch Beobachten eines Abbildungsergebnisses der Beobachtungskamera 488 ermitteln.
Der Spiegel 484, der Halbspiegel 485 und der Strahlteiler 486 sind in einem Halter 407 angeordnet, der an dem Endabschnitt 401d des Gehäuses 401 angebracht ist. Eine Mehrzahl von Linsen 482 und die Strichmaske 483 sind vertikal in dem zylindrischen Körper 408 angeordnet, der auf dem Halter 407 entlang der Z-Achsenrichtung vorgesehen ist. Die Quelle für sichtbares Licht 481 f ist an einem Endabschnitt eines zylindrischen Körpers 408 angeordnet. Die Linse 487 ist in einem zylindrischen Körper 409 angeordnet, der vertikal an dem Halter 407 entlang der Z-Achsenrichtung bereitgestellt ist. Die Beobachtungskamera 488 ist an einem Endabschnitt des zylindrischen Körpers 409 angeordnet. Der zylindrische Körper 408 und der zylindrische Körper 409 sind in der X-Achsenrichtung Seite an Seite angeordnet. Darüber hinaus können das sichtbare Licht V, das durch den Halbspiegel 485 entlang der X-Achsenrichtung transmittiert worden ist, und das sichtbare Licht V, das in der X-Achsenrichtung durch den Strahlteiler 486 reflektiert worden ist, jeweils durch einen Dämpfer oder dergleichen, der an einem Wandabschnitt des Halters 407 bereitgestellt ist, absorbiert werden oder für eine geeignete Verwendung verwendet werden.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 sieht einen Austausch der Laserausgabeeinheit 300 vor. Dies liegt daran, dass die Wellenlänge des Laserlichts L, das zur Bearbeitung geeignet ist, gemäß Spezifikationen, Bearbeitungsbedingungen und dergleichen des Bearbeitungsobjekts 1 unterschiedlich ist. Daher werden mehrere Laserausgabeeinheiten 300 mit unterschiedlichen Wellenlängen von zu emittierenden Laserlicht L vorbereitet. Diesbezüglich werden die Laserausgabeeinheit 300, deren zu emittierende Wellenlänge des Laserlichts L in dem Wellenlängenband von 500 bis 550 nm enthalten ist, die Laserausgabeeinheit 300, deren zu emittierende Wellenlänge des Laserlichts L in dem Wellenlängenband von 1000 bis 1150 nm enthalten ist, und die Laserausgabeeinheit 300, deren zu emittierende Wellenlänge des Laserlichts L in dem Wellenlängenband von 1300 bis 1400 nm enthalten ist, vorbereitet.
Andererseits sieht die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 keinen Austausch der Laserbündelungseinheit 400 vor. Dies liegt daran, dass die Laserbündelungseinheit 400 mehrere Wellenlängen unterstützt (mehrere nicht zusammenhängende Wellenlängenbänder unterstützt). Genauer gesagt unterstützen der Spiegel 402, der reflektierende räumliche Lichtmodulator 410, ein Paar Linsen 422 und 423 die 4f-Linseneinheit 420, der dichroitische Spiegel 403, die Linse 432 der Kondensorlinseneinheit 430 und dergleichen mehrere Wellenlängen. In dieser Hinsicht unterstützt die Laserbündelungseinheit 400 Wellenlängenbänder von 500 bis 550 nm, 1000 bis 1150 nm und 1300 bis 1400 nm. Dies wird beispielsweise durch Beschichten eines vorbestimmten dielektrischen Mehrschichtfilms auf jeder Komponente der Laserbündelungseinheit 400, d. h. durch Entwerfen jeder Komponente der Laserbündelungseinheit 400 zum Erfüllen des gewünschten optischen Leistungsvermögens, verwirklicht. Zusätzlich enthält die λ/2-Wellenlängen-Platteneinheit 330 in der Laserausgabeeinheit 300 eine λ/2-Wellenlängen-Platte und die Polarisationsplatteneinheit 340 enthält eine Polarisationsplatte. Die λ/2-Wellenlängen-Platte und die Polarisationsplatte sind optische Elemente mit hoher Wellenlängenabhängigkeit. Daher sind die λ/2-Wellenlängen-Platteneinheit 330 und die Polarisationsplatteneinheit 340 je Wellenlängenband als unterschiedliche Komponenten für die Laserausgabeeinheit 300 bereitgestellt.
[Optischer Weg und Polarisationsrichtung des Laserlichts in der Laserbearbeitungsvorrichtung]
In der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 ist die Polarisationsrichtung des Laserlichts L, das auf dem auf dem Stützständer 230 gelagerten Bearbeitungsobjekt 1 gebündelt wird, eine Richtung parallel zu der X-Achsenrichtung, wie es in 11 dargestellt ist, und stimmt mit einer Bearbeitungsrichtung (der Abtastrichtung des Laserlichts L) überein. Diesbezüglich reflektiert der reflektierende räumliche Lichtmodulator 410 das Laserlicht L als P-polarisiertes Licht. Dies liegt daran, dass dann, wenn ein Flüssigkristall für die Lichtmodulationsschicht des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410 verwendet wird und der Flüssigkristall derart ausgerichtet ist, dass Flüssigkristallmoleküle in einer Ebene parallel zu der Ebene, die die optische Achse des einfallenden von dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 emittierten Laserlichts L enthält, liegen, eine Phasenmodulation an dem Laserlicht L in einem Zustand durchgeführt, in dem eine Drehung einer Polarisationsebene unterdrückt ist (siehe beispielsweise das japanische Patent Nr. 3878758 ). Andererseits reflektiert der dichroitische Spiegel 403 das Laserlicht L als S-polarisiertes Licht. Dies liegt daran, dass im Vergleich zu einem Fall, in dem das Laserlicht L als P-polarisiertes Licht reflektiert wird, das Laserlicht L als S-polarisiertes Licht die Anzahl der Beschichtungen von dielektrischen Mehrschichtfilmen, um zu bewirken, dass der dichroitische Spiegel 403 mehrere Wellenlängen unterstützt, verringert, d. h. es einfach ist, den dichroitischen Spiegel 403 zu gestalten.
Daher ist in der Laserbündelungseinheit 400 ein optischer Weg, der von dem Spiegel 402 über den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 und die 4f-Linseneinheit 420 zu dem dichroitischen Spiegel 403 verläuft, entlang der XY-Ebene festgelegt. Ein optischer Weg, der von dem dichroitischen Spiegel 403 zu der Kondensorlinseneinheit 430 verläuft, ist entlang der Z-Achsenrichtung festgelegt.
Wie in 9 gezeigt ist in der Laserausgabeeinheit 300 der optische Weg des Laserlichts L entlang der X-Achsenrichtung oder der Y-Achsenrichtung festgelegt. Genauer sind bei einem optischer Weg, der von dem Laseroszillator 310 zu dem Spiegel 303 verläuft, und dem optischen Weg, der von dem Spiegel 304 über die λ/2-Wellenlängen-Platteneinheit 330 zu der Spiegeleinheit 360 verläuft, die Polarisationsplatteneinheit 340 und der Strahlaufweiter 350 entlang der X-Achsenrichtung festgelegt. Ein optischer Weg, der von dem Spiegel 303 über den Verschluss 320 zu dem Spiegel 304 verläuft, und ein optischer Weg, der in der Spiegeleinheit 360 von dem Spiegel 362 zu dem Spiegel 363 verläuft, sind entlang der Y-Achsenrichtung festgelegt.
In dieser Hinsicht wird das Laserlicht L, das sich von der Laserausgabeeinheit 300 zu der Laserbündelungseinheit 400 entlang der Z-Achsenrichtung ausbreitet, durch den Spiegel 402 in der Richtung parallel zu der XY-Ebene reflektiert, wie es in 11 dargestellt ist, und fällt auf den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 ein. Diesbezüglich bilden die optische Achse des Laserlichts L, die auf den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 fällt, und die optische Achse des von dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 emittierten Laserlichts L, die auf die Ebene parallel zu der XY-Ebene fällt, den Winkel α, der ein spitzer Winkel ist. Andererseits ist wie oben beschrieben der optische Weg des Laserlichts L in der Laserausgabeeinheit 300 entlang der X-Achsenrichtung oder der Y-Achsenrichtung festgelegt.
Daher müssen in der Laserausgabeeinheit 300 die λ/2-Wellenlängen-Platteneinheit 330 und die Polarisationsplatteneinheit 340 nicht nur als die Ausgabeeinstellungseinheiten, die die Ausgabe des Laserlichts L einstellen, sondern auch als die Polarisationsrichtungseinstellungseinheiten, die die Polarisationsrichtung des Laserlichts L einstellen, fungieren.
[Reflektierender räumlicher Lichtmodulator]
Wie in 14 gezeigt wird der reflektierende räumliche Lichtmodulator 410 durch Laminieren eines Siliciumsubstrats 213, einer Ansteuerschaltungsschicht 914, mehrerer Pixelelektroden 214, eines Reflexionsfilms 215 wie etwa eines dielektrischen Mehrschichtfilmspiegels, eines Ausrichtungsfilms 999a, einer Flüssigkristallschicht (Anzeigeeinheit) 216, eines Ausrichtungsfilms 999b, eines transparenten leitenden Films 217 und eines transparenten Substrats 218 wie etwa eines Glassubstrats in dieser Reihenfolge ausgebildet.
Das transparente Substrat 218 umfasst eine Oberfläche 218a entlang der XY-Ebene. Diese Oberfläche 218a bildet die Reflexionsfläche 410a des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410. Das transparente Substrat 218 ist aus einem lichtdurchlässigen Material wie etwa Glas hergestellt und lässt das Laserlicht L einer vorbestimmten Wellenlänge, das von der Oberfläche 218a des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410 einfällt, in das Innere des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410 durch. Der transparente leitende Film 217 ist auf einer Rückfläche des transparenten Substrats 218 ausgebildet und besteht aus einem leitfähigen Material (z. B. ITO), das eine Transmission des Laserlichts L ermöglicht.
Mehrere Pixelelektroden 214 sind in einem Matrixmuster auf dem Siliciumsubstrat 213 entlang des transparenten leitenden Films 217 ausgerichtet. Jede Pixelelektrode 214 besteht aus einem Metallmaterial wie etwa Aluminium. Eine Oberfläche 214a jeder Pixelelektrode 214 ist flach und glatt hergestellt. Mehrere Pixelelektroden 214 werden durch eine Aktivmatrixschaltung angesteuert, die in der Ansteuerschaltungsschicht 914 bereitgestellt ist.
Die Aktivmatrixschaltung ist zwischen den mehreren Pixelelektroden 214 und dem Siliziumsubstrat 213 bereitgestellt und steuert eine Anlegespannung für jede Pixelelektrode 214 gemäß einem optischen Bild, das von dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 ausgegeben wird. Diese Aktivmatrixschaltung enthält beispielsweise eine erste Ansteuerschaltung, die eine Anlegespannung für jede nicht dargestellte Pixelspalte steuert, die in der X-Achsenrichtung ausgerichtet ist, und eine zweite Ansteuerschaltung, die eine Anlegespannung für jede Pixelspalte in der Y-Achsenrichtung steuert. Die Aktivmatrixschaltung ist dazu ausgelegt, eine Pixelspannung an die Pixelelektroden 214 von Pixeln, die von beiden Ansteuerschaltungen festgelegt sind, durch einen Controller für den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 502 (siehe 16) in einem Controller 5000, der unten beschrieben ist, anzulegen.
Die Ausrichtungsfilme 999a und 999b sind auf beiden Endflächen der Flüssigkristallschicht 216 angeordnet und richten Flüssigkristallmolekülgruppen in eine bestimmte Richtung aus. Die Ausrichtungsfilme 999a und 999b werden aus einem Polymermaterial wie etwa Polyimid hergestellt und eine Kontaktfläche in Kontakt mit der Flüssigkristallschicht 216 wird einer Reibungsbearbeitung unterzogen.
Die Flüssigkristallschicht 216 ist zwischen mehreren Pixelelektroden 214 und dem transparenten leitenden Film 217 angeordnet und moduliert das Laserlicht L gemäß einem elektrischen Feld, das zwischen jeder Pixelelektrode 214 und dem transparenten leitenden Film 217 ausgebildet ist. Das heißt, wenn die Aktivmatrixschaltung der Ansteuerschaltungsschicht 914 die Spannung an jede Pixelelektrode 214 anlegt, wird das elektrische Feld zwischen dem transparenten leitenden Film 217 und jeder Pixelelektrode 214 ausgebildet, und eine Ausrichtungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle 216a ändert sich gemäß einer Größe des elektrischen Felds, das in der Flüssigkristallschicht 216 ausgebildet ist. Wenn das Laserlicht L durch das transparente Substrat 218 und den transparenten leitenden Film 217 tritt und auf die Flüssigkristallschicht 216 einfällt, wird dieses Laserlicht L durch die Flüssigkristallmoleküle 216a moduliert, während es durch die Flüssigkristallschicht 216 tritt, durch den Reflexionsfilm 215 reflektiert, dann erneut durch die Flüssigkristallschicht 216 moduliert und emittiert.
In diesem Fall steuert der Controller des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 502 (siehe 16), der unten beschrieben ist, die Spannung, die an jede Pixelelektrode 214 anzulegen ist. Entsprechend dieser Spannung ändert sich ein Brechungsindex eines Abschnitts, der zwischen dem transparenten leitenden Film 217 und jeder Pixelelektrode 214 in der Flüssigkristallschicht 216 angeordnet ist (der Brechungsindex der Flüssigkristallschicht 216 an einer Position, die jedem Pixel entspricht, ändert sich). Diese Änderung des Brechungsindex ermöglicht es, die Phase des Laserlichts L je Pixel der Flüssigkristallschicht 216 entsprechend der angelegten Spannung zu ändern. Das heißt, die Flüssigkristallschicht 216 kann eine Phasenmodulation, die mit einem Hologrammmuster übereinstimmt, an jedes Pixel anlegen. Mit anderen Worten kann ein Modulationsmuster, das das Hologrammmuster zum Anwenden einer Modulation ist, auf der Flüssigkristallschicht 216 des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410 angezeigt werden. Eine Wellenfront des Laserlichts L, das auf das Modulationsmuster auftrifft und durch dieses tritt, wird angepasst und das Laserlicht L bewirkt eine Phasenverschiebung einer Komponente in einer vorbestimmten Richtung senkrecht zu der Ausbreitungsrichtung in jedem Strahl, der dieses Laserlicht L bildet. Folglich ist es durch geeignetes Einstellen des von dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 angezeigten Modulationsmusters möglich, das Laserlicht L zu modulieren (beispielsweise die Intensität, die Amplitude, die Phase oder die Polarisation des Laserlichts L zu modulieren).
[Linseneinheit]
Wie oben beschrieben bildet ein Paar Linsen 422 und 423 der 4f-Linseneinheit 420 das doppelseitige telezentrische optische System mit einer Bilderzeugungsbeziehung zwischen der Reflexionsfläche 410a des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410 und einer Eintrittspupillenebene 430a der Kondensorlinseneinheit 430. Genauer ist wie in 15 gezeigt eine Strecke eines optischen Wegs zwischen einer Mitte der Linse 422 auf der Seite des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410 und der Reflexionsfläche 410a des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410 eine erste Brennweite f1 der Linse 422. Eine Strecke eines optischen Wegs zwischen einer Mitte der Linse 423 auf der Seite der Kondensorlinseneinheit 430 und der Eintrittspupillenebene 430a der Kondensorlinseneinheit 430 ist eine zweite Brennweite f2 der Linse 423. Eine Strecke eines optischen Weges zwischen der Mitte der Linse 422 und der Mitte der Linse 423 ist eine Summe (d. h. f1 + f2) der ersten Brennweite f1 und der zweiten Brennweite f2. Ein optischer Weg zwischen einem Paar Kondensorlinsen 422 und 423 unter den optischen Wegen, die von dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 zu der Kondensorlinseneinheit 430 verlaufen, ist gerade.
Unter dem Gesichtspunkt, einen effektiven Durchmesser des Laserlichts L auf der Reflexionsfläche 410a des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410 zu erhöhen, erfüllt eine Vergrößerung M des doppelseitigen telezentrischen optischen Systems in der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 0,5 < M < 1 (Verkleinerungssystem). Wenn der effektive Durchmesser des Laserlichts L auf der Reflexionsfläche 410a des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410 größer ist, wird das Laserlicht L durch ein Phasenmuster mit höherer Auflösung moduliert. Unter dem Gesichtspunkt, eine Zunahme des optischen Wegs des Laserlichts L, das von dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 zu der Kondensorlinseneinheit 430 läuft, zu unterdrücken, beträgt die Vergrößerung M vorzugsweise 0,6 ≤ M ≤ 0,95. In dieser Hinsicht ist (die Vergrößerung M des doppelseitigen telezentrischen optischen Systems) = (eine Größe eines Bildes der Eintrittspupillenebene 430a der Kondensorlinseneinheit 430)/(eine Größe eines Objekts auf der Reflexionsfläche 410a des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410). In einem Fall der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 erfüllen die Vergrößerung M des doppelseitigen telezentrischen optischen Systems, die erste Brennweite f1 der Linse 422 und die zweite Brennweite f2 der Linse 423 M = f2/f1.
Unter dem Gesichtspunkt, einen effektiven Durchmesser des Laserlichts L auf der Reflexionsfläche 410a des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410 zu verringern, kann die Vergrößerung M des doppelseitigen telezentrischen optischen Systems 1 < M < 2 erfüllen (Vergrößerungssystem) . Wenn der effektive Durchmesser des Laserlichts L auf der Reflexionsfläche 410a des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410 kleiner ist, kann eine Vergrößerung des Strahlaufweiters 350 (siehe 9) klein sein. Der Winkel α (siehe 11) wird klein, der zwischen der optischen Achse des auf den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 auftreffenden Laserlichts L und der optischen Achse des Laserlichts L, das von dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 auf der Ebene parallel zu dem XY-Ebene emittiert wird, gebildet wird. Unter dem Gesichtspunkt, eine Vergrößerung des optischen Wegs des Laserlichts L, das von dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 410 zu der Kondensorlinseneinheit 430 läuft, zu unterdrücken, beträgt die Vergrößerung M vorzugsweise 1,05 ≤ M ≤ 1,7.
Als Nächstes sind Hauptabschnitte der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 gemäß der Ausführungsform im Einzelnen beschrieben.
16 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das Hauptabschnitte der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 gemäß der Ausführungsform darstellt. Wie in 16 gezeigt wird das Laserlicht L, das auf die Flüssigkristallschicht 216 des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410 einfällt und reflektiert wird, durch die Linse 422, die eine Relaislinse der 4f-Linseneinheit 420 ist, gesammelt und dann durch die Linse 423, die eine Relaislinse der 4f-Linseneinheit 420 ist, kollimiert und fällt auf den dichroitischen Spiegel 403 ein. Das von dem dichroitischen Spiegel 403 reflektierte Laserlicht L fällt auf die Kondensorlinseneinheit 430 ein und wird über die Kondensorlinseneinheit 430 auf das Bearbeitungsobjekt 1 gestrahlt. Das auf das Bearbeitungsobjekt 1 gestrahlte Laserlicht L wird an der Oberfläche 1a, die die Reflexionsfläche ist, reflektiert. Reflektiertes Licht RL des an der Oberfläche 1a reflektierten Laserlichts L wird durch den dichroitischen Spiegel 403 transmittiert und fällt dann über die Linse 487 auf eine Abbildungsebene der Beobachtungskamera 488 ein.
Ein Paar Linsen 422 und 423 der 4f-Linseneinheit 420 überträgt (übermitteln) die Wellenfront des Laserlichts L auf der Reflexionsfläche 410a der Flüssigkristallschicht 216 auf die Eintrittspupillenebene 430a der Kondensorlinseneinheit 430. Dadurch bilden die Reflexionsfläche 410a der Flüssigkristallschicht 216 und die Eintrittspupillenebene 430a der Kondensorlinseneinheit 430 eine Konjugationsbeziehung. Die 4f-Linseneinheit 420 bildet ein optisches Bildübertragungssystem, das das Bild des Laserlichts L auf der Flüssigkristallschicht 216 auf die Eintrittspupillenebene 430a überträgt.
Die Beobachtungskamera 488 bildet einen Reflexionslichtdetektor, der das reflektierte Licht RL, das an der Oberfläche 1a reflektiert wird, detektiert. Die Beobachtungskamera 488 erfasst ein Punktbild-Fotografiebild, das ein Bild ist, das ein Punktbild des reflektierten Lichts RL (einen Strahlfleck, ein Oberflächenreflexionsbild oder einen Bündelungspunkt) enthält. Die Beobachtungskamera 488 gibt das erfasste Punktbild-Fotografiebild an den Controller 500 aus.
Der Controller 500 steuert ein Phasenmuster, das auf der Flüssigkristallschicht 216 des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410 angezeigt werden soll. Das Phasenmuster ist das obige Modulationsmuster und eine Phasenverteilung zum Modulieren des Laserlichts L. Das Phasenmuster unter Verwendung einer Referenzposition, die auf der Flüssigkristallschicht 216 als Referenz eingestellt ist, festgelegt. Das heißt, eine Position einer Referenz zum Anzeigen des Phasenmusters auf der Flüssigkristallschicht 216 wird als eine Referenzposition (nachstehend einfach als eine „Referenzposition“ bezeichnet) festgelegt. Die Position des Phasenmusters ist in einem Koordinatensystem festgelegt, das basierend auf dieser Referenzposition bestimmt wird. Zum Beispiel wird die Position des Phasenmusters als ein Koordinatenwert zweidimensionaler Koordinaten festgelegt, deren Ursprung die Referenzposition auf der Flüssigkristallschicht 216 ist. Das Koordinatensystem in der Flüssigkristallschicht 216 enthält eine X-Richtung und eine Y-Richtung als Koordinatenachsenrichtungen und ein Pixel der Flüssigkristallschicht 216 kann eine Einheit sein.
Der Controller 500 führt eine erste Anzeigeverarbeitung und eine zweite Anzeigeverarbeitung in Bezug auf die Steuerung der Anzeige der Flüssigkristallschicht 216 aus. Die erste Anzeigeverarbeitung ist die Verarbeitung, bei der dann, wenn die Beobachtungskamera 488 das Bild des reflektierten Lichts RL erfasst, auf der Flüssigkristallschicht 216 ein erstes Phasenmuster zum Einstellen der Bündelungsposition des Laserlichts L, das durch die Kondensorlinseneinheit 430 an einer ersten Bündelungsposition gebündelt wird, angezeigt wird. Die zweite Anzeigeverarbeitung ist die Verarbeitung, bei der dann, wenn die Beobachtungskamera 488 das Bild des reflektierten Lichts RL erfasst, auf der Flüssigkristallschicht 216 ein zweites Phasenmuster zum Einstellen der Bündelungsposition des Laserlichts L, das durch die Kondensorlinseneinheit 430 an einer zweiten Bündelungsposition gebündelt wird, angezeigt wird. Die zweite Bündelungsposition ist eine Position, die sich von der ersten Bündelungsposition in Richtung der optischen Achse (Bestrahlungsrichtung) des Laserlichts L unterscheidet.
Das erste Phasenmuster ist eines aus dem schwarzen Muster, einem ersten Defokussierungsmuster oder einem zweiten Defokussierungsmuster. Das zweite Phasenmuster ist ein anderes aus dem schwarzen Muster, dem ersten Defokussierungsmuster und dem zweiten Defokussierungsmuster.
Das schwarze Muster ist ein Phasenmuster, um die Bündelungsposition des durch die Kondensorlinseneinheit 430 gebündelten Laserlichts L in der Fokusposition der Kondensorlinseneinheit 430 zu halten. Das schwarze Muster ist ein Phasenmuster, das eine Bündelungspunktposition nicht ändert, und ist ein Muster zum gleichmäßigen Anzeigen eines gesamten Bereichs auf der Flüssigkristallschicht 216. Nachstehend wird eine Bündelungsposition in einem Fall, in dem das schwarze Muster auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird, auch als „Referenzbündelungsposition“ bezeichnet “.
Das erste Defokussierungsmuster ist ein Phasenmuster zum Einstellen der Bündelungsposition des Laserlichts L, das durch die Kondensorlinseneinheit 430 gebündelt wird, auf eine Position auf der Seite der Kondensorlinseneinheit 430 (eine Position näher an der Kondensorlinseneinheit 430) in Bezug auf die Fokusposition der Kondensorlinseneinheit 430. Das erste Defokussierungsmuster ist ein Phasenmuster, das einer konvexen Linse entspricht, und ist ein Muster, das mehrere konzentrische kreisförmige Figuren enthält. Zum Beispiel ist das erste Defokussierungsmuster ein Phasenmuster, das der konvexen Linse entspricht und dessen Defokussierungsbetrag +30 µm beträgt. Nachstehend wird eine Bündelungsposition in einem Fall, in dem das erste Defokussierungsmuster auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird, auch als „Konvexlinsen-DF-Bündelungsposition“ bezeichnet.
Das zweite Defokussierungsmuster ist ein Phasenmuster zum Einstellen der Bündelungsposition des Laserlichts L, das durch die Kondensorlinseneinheit 430 gebündelt wird, auf eine Position auf der der Kondensorlinseneinheit 430 gegenüberliegenden Seite (einer von der Kondensorlinseneinheit 430 getrennten Position) in Bezug auf die Fokusposition der Kondensorlinseneinheit 430. Das zweite Defokussierungsmuster ist ein Phasenmuster, das einer konkaven Linse entspricht und ein Muster ist, das mehrere konzentrische kreisförmige Figuren enthält. Zum Beispiel ist das zweite Defokussierungsmuster ein Phasenmuster, das der konkaven Linse entspricht und dessen Defokussierungsbetrag -30 µm beträgt. Zum Beispiel haben die Defokussierungsbeträge des ersten und des zweiten Defokussierungsmusters den gleichen Betrag und unterschiedliche Vorzeichen. Nachstehend wird eine Bündelungsposition in einem Fall, in dem das zweite Defokussierungsmuster auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird, auch als „Konkavlinsen-DF-Bündelungsposition“ bezeichnet.
Folglich ist die erste Bündelungsposition eine der folgenden (A) bis (C) und die zweite Bündelungsposition die andere der folgenden (A) bis (C):

(A) eine Referenzbündelungsposition (eine Fokusposition der Kondensorlinseneinheit 430),
(B) eine Konvexlinsen-DF-Bündelungsposition (eine Position auf der Seite der Kondensorlinseneinheit 430 in Bezug auf die Referenzbündelungsposition), und
(C) eine Konkavlinsen-DF-Bündelungsposition (eine Position auf der Seite gegenüber der Kondensorlinseneinheit 430 in Bezug auf die Referenzbündelungsposition) .

Alternativ führt der Controller 500 eine dritte Anzeigeverarbeitung (Anzeigeverarbeitung) aus, die sich auf die Steuerung der Anzeige der Flüssigkristallschicht 216 bezieht. Die dritte Anzeigeverarbeitung ist die Verarbeitung, bei der, wenn die Beobachtungskamera 488 das Bild des reflektierten Lichts RL erfasst, auf der Flüssigkristallschicht 216 ein drittes Phasenmuster zum Bündeln des durch die Kondensorlinseneinheit 430 gebündelten Laserlichts L in einem länglichen Bündelungsbereich entlang der Bestrahlungsrichtung angezeigt wird.
Das dritte Phasenmuster ist ein Muster zum Einstellen eines Bereichs mit einer festen Länge von der Referenzbündelungsposition zu der einen Seite oder der anderen Seite in der Strahlungsrichtung des Laserlichts L als Bündelungsbereich und zum Angleichen des Bündelungsdurchmessers an den Referenzbündelungsdurchmesser (einen Bündelungsdurchmesser der Referenzbündelungsposition) in dem Bündelungsbereich. Das dritte Phasenmuster ist ein Muster zum Ausbilden eines länglichen Strahls, dessen Strahldurchmesser auf einer Vorderseite in Bestrahlungsrichtung oder Rückseite in Bestrahlungsrichtung der Referenzbündelungsposition im Wesentlichen der gleiche Bündelungsdurchmessers wie der Strahldurchmesser der Referenzbündelungsposition ist. Das dritte Phasenmuster umfasst als einen Aberrationsbereich einen länglichen Bereich, der im Vergleich zu dem Referenzaberrationsbereich in der Bestrahlungsrichtung verlängert ist. Das dritte Phasenmuster ist ein Muster, in dem die Intensitätsverteilung des Laserlichts L in der Bestrahlungsrichtung einen kontinuierlichen Kontrast in dem länglichen Bereich aufweist. Das dritte Phasenmuster ist ein Muster, um dem Laserlicht L eine Aberration zu verleihen, um Bündelungspunkte des Laserlichts L an mehreren Positionen, die entlang der Bestrahlungsrichtung nahe zueinander ausgerichtet sind, zu bilden. Das dritte Phasenmuster ist ein Muster zum Erzeugen einer Aberration durch Phasenmodulation, um eine Funktion einer Axikonlinse zu realisieren. Das dritte Phasenmuster ist ein erstes Axikonmuster oder ein zweites Axikonmuster. Zusätzlich wird mindestens eines des ersten Axikonmusters und des zweiten Axikonmusters einfach als ein „Axikonmuster“ bezeichnet. Der Bündelungsbereich des Laserlichts L ist ein Bereich, der von der Bündelung bis zur Divergenz des Laserlichts L reicht und in dem sich der Strahldurchmesser nicht ausdehnt.
Das erste Axikonmuster und das zweite Axikonmuster sind Phasenmuster, die einer Axikonlinse entsprechen. Gemäß dem ersten Axikonmuster und dem zweiten Axikonmuster weist das von der Kondensorlinseneinheit 430 gebündelte Laserlicht L den Bündelungsbereich auf.
Das erste Axikonmuster ist das Phasenmuster, das einer konkaven Axikonlinse entspricht. Das erste Axikonmuster ist ein Muster, das einen Strahldurchmesser von der Bündelungsposition des durch die Kondensorlinseneinheit 430 gebündelten Laserlichts L bis zu einer Position auf der der Seite der Kondensorlinseneinheit 430 gegenüberliegenden Seite (einer Position, die von der Kondensorlinseneinheit 430 entfernt ist) nicht erweitert. Das zweite Axikonmuster ist das Phasenmuster, das einer konvexen Axikonlinse entspricht. Das zweite Axikonmuster ist ein Muster, das einen Strahldurchmesser von der Bündelungsposition des durch die Kondensorlinseneinheit 430 gebündelten Laserlichts L bis zu einer Position auf der Seite der Kondensorlinseneinheit 430 (einer Position näher an der Kondensorlinseneinheit 430) nicht erweitert.
Wenn das erste Axikonmuster verwendet wird, ist die erste Bündelungsposition eine der folgenden (A) und (B) und die zweite Bündelungsposition die andere:

(A) die Referenzbündelungsposition (die Fokusposition der Kondensorlinseneinheit 430) und
(B) eine Bündelungsposition, an der sich ein Strahldurchmesser kaum ausdehnt und die sich auf der der Kondensorlinseneinheit 430 gegenüberliegenden Seite in Bezug auf die Referenzbündelungsposition befindet.

Wenn das zweite Axikonmuster verwendet wird, ist die erste Bündelungsposition eine der folgenden (A) und (B) und die zweite Bündelungsposition die andere:

(A) die Referenzbündelungsposition (die Fokusposition der Kondensorlinseneinheit 430) und
(B) eine Bündelungsposition, an der sich ein Strahldurchmesser kaum ausdehnt und die sich auf der Seite der Kondensorlinseneinheit 430 in Bezug auf die Referenzbündelungsposition befindet.

Der Controller 500 führt eine erste Positionsbeschaffungsverarbeitung zum Erhalten einer ersten Position, die eine Punktbildposition des von der Beobachtungskamera 488 während der Ausführung der ersten Anzeigeverarbeitung erfassten Punktbild-Fotografiebildes ist, aus. Die Punktbildposition ist beispielsweise eine Punktbild-Schwerpunktposition und kann durch ein bekanntes Verfahren der Bildverarbeitung wie z. B. eine Schwerpunktberechnung oder dergleichen berechnet werden (das gleiche gilt nachstehend). Der Controller 500 führt diese erste Positionsbeschaffungsverarbeitung wiederholt einmal oder mehrmals aus, während eine Position des ersten Phasenmusters auf der Flüssigkristallschicht 216 geändert wird. Somit erhält der Controller 500 mehrere erste Positionen pro Position des ersten Phasenmusters auf der Flüssigkristallschicht 216. Genauer gesagt erhält der Controller 500 die erste Position, die eine Punktbild-Schwerpunktposition ist, für jedes mehrerer erster Phasenmuster, deren Positionen um ein oder mehrere Pixel mindestens in einer der X-Richtung und der Y-Richtung gegeneinander verschoben sind.
Der Controller 500 führt eine Verarbeitung zum Erhalten einer zweiten Position durch, die eine Punktbildposition des durch die Beobachtungskamera 488 während der Ausführung der zweiten Anzeigeverarbeitung erfassten Punktbild-Fotografiebildes ist. Der Controller 500 führt diese zweite Positionsbeschaffungsverarbeitung wiederholt einmal oder mehrmals aus, während eine Position des zweiten Phasenmusters auf der Flüssigkristallschicht 216 geändert wird. Somit erhält der Controller 500 mehrere zweite Positionen pro Position des zweiten Phasenmusters auf der Flüssigkristallschicht 216. Genauer erhält der Controller 500 die zweite Position, die eine Punktbild-Schwerpunktposition ist, für jedes mehrerer zweiter Phasenmuster, deren Positionen um ein oder mehrere Pixel in mindestens einer der X-Richtung und der Y-Richtung gegeneinander verschoben sind.
Alternativ führt der Controller 500 eine erste Positionsbeschaffungsverarbeitung zum Erhalten einer ersten Position durch, die eine Punktbildposition des von der Beobachtungskamera 488 während der Ausführung der dritten Anzeigeverarbeitung erfassten Punktbild-Fotografiebildes ist. Der Controller 500 führt diese erste Positionsbeschaffungsverarbeitung wiederholt einmal oder mehrmals aus, während eine Position des dritten Phasenmusters auf der Flüssigkristallschicht 216 geändert wird. Somit erhält der Controller 500 mehrere erste Positionen je Position des dritten Phasenmusters auf der Flüssigkristallschicht 216. Genauer erhält der Controller 500 die erste Position, die eine Punktbild-Schwerpunktposition ist, für jedes mehrerer dritter Phasenmuster, deren Positionen um ein oder mehrere Pixel in mindestens einer der X-Richtung und der Y-Richtung gegeneinander verschoben sind. Der Controller 500 führt eine zweite Positionsbeschaffungsverarbeitung zum Erhalten der zweiten Position durch, die die Punktbildposition des von der Beobachtungskamera 488 während der Ausführung der dritten Anzeigeverarbeitung erfassten Punktbild-Fotografiebildes mit einer anderen Position der Kondensorlinseneinheit 430 in der Bestrahlungsrichtung im Vergleich zu der dritten Anzeigeverarbeitung der ersten Positionserhaltungsverarbeitung ist. Der Controller 500 führt diese zweite Positionsbeschaffungsverarbeitung wiederholt einmal oder mehrmals aus, während eine Position des dritten Phasenmusters auf der Flüssigkristallschicht 216 geändert wird. Somit erhält der Controller 500 mehrere zweite Positionen je Position des dritten Phasenmusters auf der Flüssigkristallschicht 216. Genauer erhält der Controller 500 die zweite Position, die die Punktbild-Schwerpunktposition ist, für jedes mehrerer dritter Phasenmustern, deren Positionen um ein oder mehrere Pixel in mindestens eine der X-Richtung und der Y-Richtung gegeneinander verschoben sind.
Der Controller 500 steuert einen Betrieb des zweiten Bewegungsmechanismus 240, um die Kondensorlinseneinheit 430 entlang der Richtung der optischen Achse des Laserlichts L an eine Position zu bewegen, an der die Beobachtungskamera 488 das Punktbild des reflektierten Lichts RL bestätigen kann, wenn die erste Position durch die erste Positionsbeschaffungsverarbeitung erhalten wird. Ferner steuert der Controller 500 den Betrieb des zweiten Bewegungsmechanismus 240, um die Kondensorlinseneinheit 430 entlang der Richtung der optischen Achse des Laserlichts L an eine Position zu bewegen, an der die Beobachtungskamera 488 das Punktbild des reflektierten Lichts RL bestätigen kann, wenn die zweite Position durch die zweite Positionsbeschaffungsverarbeitung erhalten wird.
Alternativ steuert der Controller 500 einen Betrieb des zweiten Bewegungsmechanismus 240, um die Kondensorlinseneinheit 430 entlang der Richtung der optischen Achse des Laserlichts L an eine Position zu bewegen, an der die Beobachtungskamera 488 das Punktbild des reflektierten Lichts RL bestätigen kann, wenn die erste Position durch die erste Positionsbeschaffungsverarbeitung erhalten wird. Ferner steuert der Controller 500 den Betrieb des zweiten Bewegungsmechanismus 240, um die Kondensorlinseneinheit 430 entlang der Richtung der optischen Achse des Laserlichts L an eine anderen Position zu bewegen, an der die Beobachtungskamera 488 das Punktbild des reflektierten Lichts RL bestätigen kann, wenn die zweite Position durch die zweite Positionsbeschaffungsverarbeitung erhalten wird.
Diesbezüglich wird, wenn die erste Position erhalten wird, die Kondensorlinseneinheit 430 in einer entgegengesetzten Bewegungsrichtung (einer Bewegungsrichtung ist eine entgegengesetzte Richtung) verglichen mit einem Fall, in dem die Kondensorlinseneinheit 430 bewegt wird, wenn die zweite Position erhalten wird, mit einem im Wesentlichen gleichen Bewegungsbetrag bewegt. Die Position, an der das Punktbild des reflektierten Lichts RL bestätigt werden kann, umfasst eine Position, an der das Punktbild zu einem bestimmten Grad oder mehr fokussiert ist, und beispielsweise kann die Schwerpunktposition des Punktbildes erkannt oder einer Bildverarbeitung unterzogen werden.
In einem Zustand, in dem das erste Phasenmuster auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird, steuert der Controller 500 den Betrieb der Laserausgabeeinheit 300, um den Laseroszillator 310 (siehe 9) dazu zu veranlassen, das Laserlicht L zu erzeugen und eine Verarbeitung zum Bestrahlen des Bearbeitungsobjekts 1 mit dem Laserlicht L auszuführen. Der Controller 500 führt eine Verarbeitung zum Erhalten des Punktbild-Fotografiebildes des von der Beobachtungskamera 488 erfassten reflektierten Lichts RL von der Beobachtungskamera 488 als Antwort auf eine Einstrahlung des Laserlichts L aus.
Zusätzlich bestimmt der Controller 500 basiert auf der ersten Position und der zweiten Position des Punktbildes in dem von der Beobachtungskamera 488 erfassten Punktbild-Fotografiebild, ob eine Verschiebung (im Folgenden als „Bildübertragungspositionsverschiebung“ bezeichnet) zwischen der Mittenposition der Eintrittspupillenebene 430a und der Mittenposition des Bildes des von der 4f-Linseneinheit 420 auf die Eintrittspupillenebene 430a übertragenen Laserlichts L vorliegt oder nicht. Ferner stellt der Controller 500 die Referenzposition des Phasenmusters ein, um die Bildübertragungspositionsverschiebung zu reduzieren und letztendlich zu beseitigen. Ein Prinzip oder ein Phänomen bezüglich der Bestimmung der Bildübertragungspositionsverschiebung und der Einstellung der Referenzposition ist nachstehend beschrieben.
17 ist eine schematische Ansicht zum Erläutern eines Zustands, in dem eine Bildübertragungspositionsverschiebung nicht auftritt. 20 ist eine schematische Ansicht zum Erläutern eines Zustands, in dem eine Bildübertragungspositionsverschiebung auftritt. Wenn die Referenzposition des Phasenmusters auf der Flüssigkristallschicht 216 mit der optischen Achsenmitte übereinstimmt und die Bildübertragungspositionsverschiebung nicht auftritt, wie es in 17 dargestellt ist, überträgt die 4f-Linseneinheit 420 das Bild des Laserlichts L, das von der Flüssigkristallschicht 216 des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410 reflektiert wird, so wie es ist an die Kondensorlinseneinheit 430. Eine Mittenposition C1 eines Bildes 39 des Laserlichts L, das auf die Eintrittspupillenebene 430a übertragen wird, stimmt mit einer Mittenposition C2 der Eintrittspupillenebene 430a überein. In diesem Fall wurde festgestellt, dass eine Referenzbündelungsposition P0, eine Konvexlinsen-DF-Bündelungsposition P1 und eine Konkavlinsen-DF-Bündelungsposition P2 in einer senkrechten Richtung (in obere und untere Richtung) senkrecht zu der Richtung der optischen Achse des Laserlichts L miteinander übereinstimmen.
18 und 19 sind weitere schematische Ansichten zum Erläutern eines Zustands, in dem eine Bildübertragungspositionsverschiebung nicht auftritt. In 18 und 19 ist eine erste Axikonbündelungsposition P11 eine Position, in der ein Laserstrahl sich auf der Seite gegenüber der Seite der Kondensorlinseneinheit 430 in Bezug auf eine Referenzbündelungsposition P10 (eine Position auf der Seite gegenüber der Seite der Kondensorlinseneinheit 430 in einem Bündelungsbereich P100 des Laserlichts L) in einem Fall, in dem das erste Axikonmuster auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird, nicht zu sehr aufweitet. Eine zweite Axikonbündelungsposition P12 ist eine Position, in der ein Laserstrahl auf der Seite der Kondensorlinseneinheit 430 in Bezug auf eine Referenzbündelungsposition P10 (eine Position auf der Seite der Kondensorlinseneinheit 430 in einem Bündelungsbereich P200 des Laserlichts L) in einem Fall, in dem das zweite Axikonmuster auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird, nicht zu sehr aufweitet.
Es wird festgestellt, dass dann, wenn das erste Axikonmuster verwendet wird und die Bildübertragungspositionsverschiebung nicht auftritt, wie es in 18 dargestellt ist, die Referenzbündelungsposition P10 und die erste Axikonbündelungsposition P11 miteinander in der senkrechten Richtung (dargestellte obere und untere Richtung) senkrecht zu der Richtung der optischen Achse des Laserlichts L übereinstimmen. Es wird festgestellt, dass dann, wenn das zweite Axikonmuster verwendet wird und die Bildübertragungs-Positionsverschiebung nicht auftritt, wie es in 19 dargestellt ist, die Referenzbündelungsposition P10 und die zweite Axikonbündelungsposition P12 miteinander in der senkrechten Richtung (dargestellte obere und untere Richtung) senkrecht zu der Richtung der optischen Achse des Laserlichts L übereinstimmen.
Wenn andererseits die Referenzposition des Phasenmusters und die optische Achsenmitte auf der Flüssigkristallschicht 216 nicht übereinstimmen, wie es in 20 dargestellt ist, verschiebt sich die Mittenposition C1 des Bildes 39 des Laserlichts L, das auf die Eintrittspupillenebene 430a übertragen wird, von der Mittenposition C2 der Eintrittspupillenebene 430a, d. h. Die Bildübertragungspositionsverschiebung tritt auf. In diesem Fall wird festgestellt, dass die Kondensorlinseneinheit 430 das Laserlicht L nicht adäquat bündelt und die Referenzbündelungsposition P0, die Konvexlinsen-DF-Bündelungsposition und die Konkavlinsen-DF-Bündelungsposition in der senkrechten Richtung senkrecht zu der Richtung der optischen Achse des Laserlichts L voneinander beabstandet sind. Genauer wird festgestellt, dass sich die Konvexlinsen-DF-Bündelungsposition und die Konkavlinsen-DF-Bündelungsposition jeweils in Richtung einer Seite und der anderen Seite um die Referenzbündelungsposition P0 in senkrechter Richtung verschieben. Wenn beispielsweise die Mittenposition des Phasenmusters auf der Flüssigkristallschicht 216 um ein Pixel von der optischen Achsenmitte verschoben ist, tritt in einigen Fällen eine Verschiebung der Bildübertragungsposition von 20 µm auf und beeinflusst wahrscheinlich die Bearbeitungsqualität.
21 und 22 sind andere schematische Ansichten zum Erläutern eines Zustands, in dem eine Bildübertragungspositionsverschiebung auftritt. Es wird festgestellt, dass dann, wenn das erste Axikonmuster verwendet wird und die Bildübertragungspositionsverschiebung auftritt, wie es in 21 dargestellt ist, die Kondensorlinseneinheit 430 das Laserlicht L nicht adäquat bündelt und die Referenzbündelungsposition P10 und die erste Axikonbündelungsposition P11 voneinander in der senkrechten Richtung senkrecht zu der Richtung der optischen Achse des Laserlichts L beabstandet sind. Genauer wird festgestellt, dass sich die Referenzbündelungsposition P10 und die erste Axikonbündelungsposition P11 jeweils in Richtung einer Seite und der anderen Seite um die Referenzbündelungsposition P10 in der senkrechten Richtung verschieben.
Es wird festgestellt, dass dann, wenn das zweite Axikonmuster verwendet wird und die Bildübertragungs-Positionsverschiebung auftritt, wie es in 22 dargestellt ist, die Kondensorlinseneinheit 430 das Laserlicht L nicht adäquat bündelt und die Referenzbündelungsposition P10 und die zweite Axikonbündelungsposition P12 in der senkrechten Richtung senkrecht zu der Richtung der optischen Achse des Laserlichts L voneinander beabstandet sind. Genauer wird festgestellt, dass sich die Referenzbündelungsposition P10 und die zweite Axikonbündelungsposition P12 jeweils in Richtung einer Seite und der anderen Seite um die Referenzbündelungsposition P10 in der senkrechten Richtung verschieben.
23 ist eine Ansicht, die ein Punktbild-Fotografiebild in einem Fall zeigt, in dem das erste Defokussierungsmuster auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird. 23 zeigt mehrere vergrößerte Punktbild-Fotografiebilder, wenn die Position des ersten Defokussierungsmusters geändert wird. 24 ist eine Ansicht, die ein Punktbild-Fotografiebild in einem Fall zeigt, in dem das zweite Defokussierungsmuster auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird. 24 zeigt mehrere vergrößerte Punktbild-Fotografiebilder, wenn die Position des ersten Defokussierungsmusters geändert wird.
Die Punktbild-Fotografiebilder G0 und G10 sind Punktbilder in einem Fall, in dem die Referenzposition auf eine optische Achsenmitte C4 eingestellt ist. Die Punktbild-Fotografiebilder G1 und G11 sind Punktbilder in einem Fall, in dem die Referenzposition um zwei Pixel von der optischen Achsenmitte C4 in Richtung einer negativen X-Richtung eines Koordinatensystems der Flüssigkristallschicht 216 verschoben ist. Punktbild-Fotografiebilder G2 und G12 sind Punktbilder in einem Fall, in dem die Referenzposition um zwei Pixel von der optischen Achsenmitte C4 in einer positiven X-Richtung des Koordinatensystems der Flüssigkristallschicht 216 verschoben ist. Punktbild-Fotografiebilder G3 und G13 sind Punktbilder in einem Fall, in dem die Referenzposition um zwei Pixel von der optischen Achsenmitte C4 in einer negativen Y-Richtung des Koordinatensystems der Flüssigkristallschicht 216 verschoben ist. Punktbild-Fotografiebilder G4 und G14 sind Punktbilder in einem Fall, in dem die Referenzposition um zwei Pixel von der optischen Achsenmitte C4 in einer positiven Y-Richtung des Koordinatensystems der Flüssigkristallschicht 216 verschoben ist. Ferner sind die Punktbild-Fotografiebilder G0 und G10 Punktbilder in einem Fall, in dem die Bildübertragungspositionsverschiebung nicht auftritt. Die Punktbild-Fotografiebilder G1 bis G4 und G11 bis G14 sind Punktbilder in einem Fall, in dem die Bildübertragungspositionsverschiebung auftritt. Außerdem ist ein Fadenkreuz, das auf jedem der Punktbild-Fotografiebilder G0 bis G4 und G10 bis G14 erscheint, eine Anzeige, die zu einem Bild hinzugefügt wird, wenn die Beobachtungskamera 488 das Bild erfasst, und keine Anzeige, die die Koordinatensysteme der Flüssigkristallschicht 216 und der Eintrittspupillenebene 430a angibt.
Wie in 23 gezeigt sind die Punktbild-Schwerpunktpositionen der Punktbild-Fotografiebilder G1 bis G4, in denen die Bildübertragungspositionsverschiebung auftritt, von der Punktbildschwerpunktposition des Punktbild-Fotografiebildes G0, in dem die Bildpunktübertragungspositionsverschiebung nicht auftritt, getrennt (verschoben) . Genauer ist das Punktbild des Punktbild-Fotografiebildes G1 in 23 verglichen mit dem Punktbild des Punktbild-Fotografiebildes G0 nach unten verschoben. Das Punktbild des Punktbild-Fotografiebildes G2 ist in 23 verglichen mit dem Punktbild des Punktbild-Fotografiebildes G0 nach oben verschoben. Das Punktbild des Punktbild-Fotografiebilds G3 ist in 23 verglichen mit dem Punktbild des Punktbild-Fotografiebildes G0 nach rechts verschoben. Das Punktbild des Punktbild-Fotografiebildes G4 ist in 23 verglichen mit dem Punktbild des Punktbild-Fotografiebildes G0 nach links verschoben.
Ähnlich sind wie in 24 dargestellt die Punktbild-Schwerpunktpositionen der Punktbild-Fotografiebilder G11 bis G14, in denen die Bildübertragungspositionsverschiebung auftritt, von der Punktbild-Schwerpunktposition des Punktbild-Fotografiebildes G10, in dem die Bildübertragungs-Positionsverschiebung nicht auftritt, entfernt. Genauer ist das Punktbild des Punktbild-Fotografiebilds G11 in 24 verglichen mit dem Punktbild des Punktbild-Fotografiebildes G10 nach oben verschoben. Das Punktbild des Punktbild-Fotografiebildes G12 ist in 24 verglichen mit dem Punktbild des Punktbild-Fotografiebildes G10 nach unten verschoben. Das Punktbild des Punktbild-Fotografiebildes G13 ist in 24 verglichen mit dem Punktbild des Punktbild-Fotografiebildes G10 nach links verschoben. Das Punktbild des Punktbild-Fotografiebildes G14 ist in 24 verglichen mit dem Punktbild des Punktbild-Fotografiebildes G10 nach rechts verschoben.
Selbst wenn das Axikonmuster anstelle des ersten Defokussierungsmusters verwendet wird, können die gleichen Ergebnisse wie die in 23 und 24 dargestellten Ergebnisse erhalten werden.
25 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen einer Punktbild-Schwerpunktposition und einem Verschiebungsbetrag der Referenzposition in Bezug auf die optische Achsenmitte darstellt. 25(a) zeigt die Schwerpunktposition in einer X-Koordinate des Punktbildes und den Verschiebungsbetrag in der X-Richtung der Referenzposition. 25(b) zeigt die Schwerpunktposition in einer Y-Koordinate des Punktbildes und den Verschiebungsbetrag in der Y-Richtung der Referenzposition. „Δ“ in 25 gibt die erste Position an (die Punktbild-Schwerpunktposition in einem Fall, in dem das erste Defokussierungsmuster auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird). „o“ in 25 gibt die zweite Position an (die Punktbild-Schwerpunktposition in einem Fall, in dem das zweite Defokussierungsmuster auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird).
Wie in 25 gezeigt hat die erste Position eine Proportionalbeziehung von einem positiven Proportionalitätskoeffizienten mit dem Verschiebungsbetrag der Referenzposition. Die zweite Position hat eine Proportionalbeziehung von einem negativen Proportionalitätskoeffizienten mit dem Verschiebungsbetrag der Referenzposition. Die Referenzposition an einem Schnittpunkt einer geraden Linie, die die Proportionalbeziehung der ersten Position darstellt, und einer geraden Linie, die die Proportionalbeziehung der zweiten Position darstellt, stimmt mit der optischen Achsenmitte überein (der Verschiebungsbetrag der Referenzposition ist im Wesentlichen 0).
Das heißt, wenn die erste Position und die zweite Position übereinstimmen, ist der Verschiebungsbetrag der Referenzposition in Bezug auf die optische Achsenmitte 0 und die Bildübertragungspositionsverschiebung tritt nicht auf. Mit anderen Worten stimmen dann, wenn der Verschiebungsbetrag der Referenzposition in Bezug auf die optische Achsenmitte 0 ist und die Bildübertragungspositionsverschiebung nicht auftritt, die erste Position und die zweite Position miteinander überein. Wenn andererseits die erste Position und die zweite Position mehr voneinander entfernt sind, wird der Verschiebungsbetrag der Referenzposition groß und die Bildübertragungspositionsverschiebung wird signifikant. Mit anderen Worten wird dann, wenn ein Absolutwert des Verschiebungsbetrags der Referenzposition in Bezug auf die optische Achsenmitte höher ist, die Bildübertragungspositionsverschiebung signifikant und die erste Position und die zweite Position sind voneinander getrennt.
Darüber hinaus umfasst die Übereinstimmung nicht nur eine perfekte Übereinstimmung, sondern auch eine erhebliche Übereinstimmung und eine grobe Übereinstimmung. Die Übereinstimmung bedeutet im Wesentlichen das Gleiche. Die Übereinstimmung erlaubt beispielsweise einen Abbildungsfehler und eine Einschränkung der Beobachtungskamera 488 und eine Differenz, die durch einen Anzeigefehler oder eine Auflösungsbeschränkung verursacht wird, wenn ein Phasenmuster auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird. Die Übereinstimmung umfasst einen Zustand, in dem sich dann, wenn der Verschiebungsbetrag der Referenzposition geändert wird, die erste Position und die zweite Position am nächsten sind. Zum Beispiel umfasst die Übereinstimmung eine Positionsbeziehung zwischen der ersten Position und der zweiten Position in einem Fall, in dem der Verschiebungsbetrag der Referenzposition in 25 0 beträgt.
Gemäß der Kenntnisse über das oben genannte Prinzip oder Phänomen, wie es in 16 dargestellt ist, bestimmt der Controller 500 basierend auf dem von der Beobachtungskamera 488 erfassten Punktbild-Fotografiebild, ob die Bildübertragungspositionsverschiebung vorliegt oder nicht. Insbesondere bestimmt der Controller 500, dass sich die Bildübertragungspositionsverschiebung vorliegt, wenn die erste Position (eine Punktbild-Schwerpunktposition in einem Fall, in dem das erste Phasenmuster auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird) und die zweite Position (eine Punktbild-Schwerpunktposition in einem Fall, in dem das zweite Phasenmuster auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird) nicht übereinstimmen.
Ferner stellt der Controller 500 die Referenzposition in der Flüssigkristallschicht 216 basierend auf dem von der Beobachtungskamera 488 erfassten Punktbild-Fotografiebild ein. Der Controller 500 versetzt (verschiebt) die Referenzposition in der Flüssigkristallschicht 216 basierend auf der ersten und zweiten Position, die durch die erste und zweite Positionsbeschaffungsverarbeitung erhalten werden. Der Controller 500 versetzt die Referenzposition derart, dass die erste Position und die zweite Position, die durch Ausführen der ersten und zweiten Positionsbeschaffungsverarbeitung unter der gleichen Referenzpositionsbedingung erhalten werden, miteinander übereinstimmen. Zum Beispiel berechnet der Controller 500 die optische Achsenmitte aus mehreren ersten Positionen und mehreren zweiten Positionen unter Verwendung der in 25 dargestellten Beziehung. Darüber hinaus versetzt der Controller 500 die Referenzposition auf die berechnete optische Achsenmitte.
Der Controller 500 ist mit einem Monitor verbunden. Der Monitor kann das Punktbild-Fotografiebild des von der Beobachtungskamera 488 erfassten reflektierten Lichts RL anzeigen. Der Monitor kann das Phasenmuster anzeigen, das von dem Controller für den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 502 auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt werden soll. Der Monitor kann als Protokoll ein Bestimmungsergebnis des Controllers 500 hinsichtlich dessen, ob die Bildübertragungspositionsverschiebung vorliegt oder nicht, anzeigen. Der Monitor kann ein Referenzpositionseinstellungsergebnis des Controllers 500 als Protokoll anzeigen.
Als Nächstes ist ein Beispiel eines Laserlicht-Bestrahlungsverfahrens gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Ablaufdiagramme in 26 bis 28 beschrieben.
Das Laserlicht-Bestrahlungsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann als eine Inspektionsrichtung oder ein Einstellungsverfahren für die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 verwendet werden und wird beispielsweise während einer regulären Überprüfung in einem Prüfmodus ausgeführt. Gemäß dem Laserlicht-Bestrahlungsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform führt der Controller 500 die folgende Verarbeitung aus. Das heißt, zuerst wird ein schwarzes Muster auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt (Schritt S1). Der zweite Bewegungsmechanismus 240 bewegt die Laserbündelungseinheit 400 entlang der Z-Achsenrichtung, um die Kondensorlinseneinheit 430 in eine Position zu bewegen, in der das Punktbild des reflektierten Lichts RL bestätigt werden kann, und in Richtung der optischen Achse in Bezug auf das Bearbeitungsobjekt 1 (Schritt S2). Im obigen Schritt S2 sucht die Beobachtungskamera 488, während die Kondensorlinseneinheit 430 in Richtung der optischen Achse bewegt wird, das Punktbild des reflektierten Lichts RL.
In einem Zustand, in dem das schwarze Muster auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird, erzeugt der Laseroszillator 310 das Laserlicht L, um das Bearbeitungsobjekt 1 mit dem Laserlicht L zu bestrahlen. Als Antwort auf die Bestrahlung erfasst die Beobachtungskamera 488 das Punktbild-Fotografiebild des reflektierten Lichts RL (Schritt S3). Im obigen Schritt S3 wird die Laserausgabeeinheit 300 (insbesondere die λ/2-Wellenlängen-Platteneinheit 330 und die Polarisationsplatteneinheit 340) gesteuert, um die Ausgabe des Laserlichts L auf eine kleinere Ausgabe als eine Bearbeitungsschwelle des Bearbeitungsobjekts 1 einzustellen, so dass die modifizierte Region 7 nicht durch Bestrahlung mit dem Laserlicht L auf dem Bearbeitungsobjekt 1 ausgebildet wird. Zusätzlich wird die Ausgabe des Laserlichts L ebenfalls in den Schritten S7, S13, S18, S23 und S28, die nachstehend beschrieben sind, auf die kleinere Ausgabe als die Bearbeitungsschwelle eingestellt. Die Schwerpunktberechnung der Bildverarbeitung oder dergleichen wird an dem Punktbild des erfassten Punktbild-Fotografiebildes durchgeführt, um diese Punktbild-Schwerpunktposition als die erste Position zu berechnen (Schritt S4).
Anschließend wird das erste Defokussierungsmuster auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt (Schritt S5) . Der zweite Bewegungsmechanismus 240 bewegt die Laserbündelungseinheit 400 entlang der Z-Achsenrichtung, um die Kondensorlinseneinheit 430 in eine Position zu bewegen, in der das Punktbild des reflektierten Lichts RL bestätigt werden kann, und in der Richtung der optischen Achse in Bezug auf das Bearbeitungsobjekt 1 (Schritt S6). Im obigen Schritt S6 sucht die Beobachtungskamera 488, während die Kondensorlinseneinheit 430 in Richtung der optischen Achse bewegt wird, das Punktbild des reflektierten Lichts RL.
In einem Zustand, in dem das erste Defokussierungsmuster auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird, erzeugt der Laseroszillator 310 das Laserlicht L, um das Bearbeitungsobjekt 1 mit dem Laserlicht L zu bestrahlen. Als Antwort auf die Bestrahlung erfasst die Beobachtungskamera 488 das Punktbild-Fotografiebild des reflektierten Lichts RL (Schritt S7). Die Schwerpunktberechnung der Bildverarbeitung oder dergleichen wird an dem Punktbild des erfassten Punktbild-Fotografiebild durchgeführt, um diese Punktbild-Schwerpunktposition als die zweite Position zu berechnen (Schritt S8).
Ob die Bildübertragungspositionsverschiebung vorliegt oder nicht, wird basierend auf den Punktbild-Schwerpunktpositionen bestimmt, die in den obigen Schritten S4 und S8 berechnet werden (Schritt S9). Genauer wird dann, wenn die Punktbild-Schwerpunktposition in dem Fall, in dem das Schwarzmuster auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird, und die Punktbild-Schwerpunktposition in dem Fall, in dem das erste Defokussierungsmuster auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird, übereinstimmen, NEIN in Schritt S9 bestimmt, also bestimmt, dass keine Bildübertragungspositionsverschiebung vorliegt und die Verarbeitung beendet ist. Wenn andererseits diese Schwerpunktpositionen nicht miteinander übereinstimmen, wird im obigen Schritt S9 JA bestimmt, also bestimmt, dass eine Bildübertragungspositionsverschiebung vorliegt, und eine Referenzpositionseinstellungsverarbeitung zum Einstellen einer Phasenmusterreferenzposition wird ausgeführt (Schritt S10).
Gemäß der Referenzpositionseinstellungsverarbeitung wird das erste Defokussierungsmuster ähnlich zu dem obigen Schritt S5 zuerst auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt (Schritt S11). Ähnlich zu Schritt S6 bewegt der zweite Bewegungsmechanismus 240 die Laserbündelungseinheit 400 entlang der Z-Achsenrichtung, um die Kondensorlinseneinheit 430 an eine Position zu bewegen, an der das Punktbild des reflektierten Lichts RL bestätigt werden kann, und in Richtung der optischen Achse in Bezug auf das Bearbeitungsobjekt 1 (Schritt S12). Ähnlich zu Schritt S7 erzeugt der Laseroszillator 310 in dem Zustand, in dem das erste Defokussierungsmuster auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird, das Laserlicht L, um das Bearbeitungsobjekt 1 mit dem Laserlicht L zu bestrahlen. Die Beobachtungskamera 488 erfasst das Punktbild-Fotografiebild des reflektierten Lichts RL (Schritt S13).
Ähnlich zu dem obigen Schritt S8 wird die Schwerpunktberechnung der Bildverarbeitung oder dergleichen an dem Punktbild des Punktbild-Fotografiebilds durchgeführt, um diese Punktbild-Schwerpunktposition als die erste Position zu berechnen (Schritt S14). Ob die Anzahl der Erfassungen i, die die Häufigkeit der Verarbeitung in dem obigen Schritt S13 darstellt, eine vorbestimmte Anzahl von Vorgängen (= eine ganze Zahl größer oder gleich zwei) erreicht oder nicht, wird bestimmt (Schritt S15). In einem Fall NEIN in dem obigen Schritt S15 wird die Phasenmusterposition auf der Flüssigkristallschicht 216 zur Rückgabe an die Verarbeitung in dem obigen Schritt S13 um ein Pixel entlang der X-Richtung geändert (Schritt S16).
In einem Fall JA im obigen Schritt S15 wird die erste Defokussierungsmusterposition auf der Flüssigkristallschicht 216 um ein Pixel entlang der Y-Richtung geändert (Schritt S17). Ähnlich zu Schritt S13 erzeugt der Laseroszillator 310 in dem Zustand, in dem das erste Defokussierungsmuster auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird, das Laserlicht L, um das Bearbeitungsobjekt 1 mit dem Laserlicht L zu bestrahlen. Die Beobachtungskamera 488 erfasst als Antwort auf die Bestrahlung das Punktbild-Fotografiebild des reflektierten Lichts RL (Schritt S18). Ähnlich zu dem obigen Schritt S14 wird die Schwerpunktberechnung der Bildverarbeitung an dem Punktbild des Punktbild-Fotografiebilds durchgeführt, um diese Punktbild-Schwerpunktposition als die erste Position zu berechnen (Schritt S19). Ob die Anzahl der Erfassungen j, die die Häufigkeit der Verarbeitung in dem obigen Schritt S18 ist, die voreingestellte vorbestimmte Anzahl (= die ganze Zahl größer oder gleich zwei) erreicht oder nicht, wird bestimmt (Schritt S20). In einem Fall NEIN in dem obigen Schritt S20 kehrt die Verarbeitung zu dem obigen Schritt S17 zurück.
In einem Fall JA in dem obigen Schritt S20 wird das zweite Defokussierungsmuster auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt (Schritt S21). Der zweite Bewegungsmechanismus 240 bewegt die Laserbündelungseinheit 400 entlang der Z-Achsenrichtung, um die Kondensorlinseneinheit 430 in eine Position zu bewegen, in der das Punktbild des reflektierten Lichts RL bestätigt werden kann, und in der Richtung der optischen Achse in Bezug auf das Bearbeitungsobjekt 1 (Schritt S22). In dem obigen Schritt S22 sucht die Beobachtungskamera 488, während die Kondensorlinseneinheit 430 in Richtung der optischen Achse bewegt wird, das Punktbild des reflektierten Lichts RL.
In einem Zustand, in dem das zweite Defokussierungsmuster auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird, erzeugt der Laseroszillator 310 das Laserlicht L, um das Bearbeitungsobjekt 1 mit dem Laserlicht L zu bestrahlen. Als Antwort auf die Bestrahlung erfasst die Beobachtungskamera 488 das Punktbild-Fotografiebild des reflektierten Lichts RL (Schritt S23).
Die Schwerpunktberechnung der Bildverarbeitung oder dergleichen wird an dem Punktbild des Punktbild-Fotografiebilds durchgeführt, um diese Punktbild-Schwerpunktposition als die zweite Position zu berechnen (Schritt S24). Ob die Anzahl der Erfassungen i, die die Häufigkeit der Verarbeitung in dem obigen Schritt S23 ist, die voreingestellte vorbestimmte Anzahl (= die ganze Zahl größer oder gleich zwei) ist oder nicht, wird bestimmt (Schritt S25). In einem Fall NEIN in dem obigen Schritt S25 wird die Phasenmusterposition auf der Flüssigkristallschicht 216 zur Rückgabe an die Verarbeitung in dem obigen Schritt S23 um ein Pixel entlang der X-Richtung geändert (Schritt S26).
In einem Fall JA im obigen Schritt S25 wird die Position des zweiten Defokussierungsmusters auf der Flüssigkristallschicht 216 um ein Pixel entlang der Y-Richtung geändert (Schritt S27). Ähnlich zu Schritt S23 erzeugt der Laseroszillator 310 in dem Zustand, in dem das zweite Defokussierungsmuster auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird, das Laserlicht L, um das Bearbeitungsobjekt 1 mit dem Laserlicht L zu bestrahlen. Die Beobachtungskamera 488 erfasst als Antwort auf die Bestrahlung das Punktbild-Fotografiebild des reflektierten Lichts RL (Schritt S28). Ähnlich zu dem obigen Schritt S24 wird die Schwerpunktberechnung der Bildverarbeitung oder dergleichen an dem Punktbild des Punktbild-Fotografiebilds durchgeführt, um diese Punktbild-Schwerpunktposition als die zweite Position zu berechnen (Schritt S29). Ob die Anzahl der Erfassungen j, bei der es sich um die Häufigkeit der Verarbeitung im obigen Schritt S28 handelt, die voreingestellte vorbestimmte Anzahl (= die ganze Zahl größer oder gleich zwei) erreicht oder nicht, wird bestimmt (Schritt S30). In einem Fall NEIN in dem obigen Schritt S30 kehrt die Verarbeitung zu dem obigen Schritt S27 zurück.
Anschließend wird die optische Achsenmitte der Flüssigkristallschicht 216 basierend auf mehreren ersten Positionen berechnet, die in dem obigen Schritt S14 und obigen Schritt S19 berechnet werden, und mehreren zweiten Positionen, die in dem obigen Schritt S24 und obigen von Schritt S29 berechnet werden, berechnet (Schritt S31). Zum Beispiel wird in dem obigen Schritt S31 eine lineare Funktion der Mittenposition und der ersten Positionen des Phasenmusters berechnet. Eine lineare Funktion der Mittenposition und der zweiten Positionen des Phasenmusters wird berechnet. Ferner wird die optische Achsenmitte aus der Phasenmusterposition in einem Fall, in dem sich diese linearen Funktionen schneiden, berechnet. Der Controller 500 versetzt die Referenzposition der Flüssigkristallschicht 216 auf die berechnete optische Achsenmitte (Schritt S32). Dadurch wird die Position des Bildes 39 des auf die Eintrittspupillenebene 430a übertragenen Laserlichts L in einen Zustand korrigiert, in dem die Bildübertragungspositionsverschiebung reduziert ist und letztendlich nicht auftritt.
Wenn in dem Beispiel des Laserlicht-Bestrahlungsverfahrens eine Punktbildpositionsverschiebung bestimmt wird, ist das erste Phasenmuster das schwarze Muster und das zweite Phasenmuster das erste Defokussierungsmuster. Gemäß der Referenzpositionseinstellungsverarbeitung ist das erste Phasenmuster das erste Defokussierungsmuster und das zweite Phasenmuster das zweite Defokussierungsmuster. Das erste Phasenmuster kann jedoch eines von dem schwarzen Muster, dem ersten Defokussierungsmuster und dem zweiten Defokussierungsmuster sein. Das zweite Phasenmuster kann das andere von dem schwarzen Muster, dem ersten Defokussierungsmuster und dem zweiten Defokussierungsmuster sein.
In der obigen Beschreibung bildet der Controller 500 eine Punktbildpositionsbeschaffungseinheit, eine Positionsbestimmungseinheit und eine Positionseinstellungseinheit. Der obige Schritt S11 bildet einen ersten Schritt. Die obigen Schritte S13 und S18 bilden einen zweiten Schritt. Die obigen Schritte S14 und S19 bilden einen dritten Schritt. Die obigen Schritte S15 bis S17 und S20 bilden einen vierten Schritt. Der obige Schritt S21 bildet einen fünften Schritt. Die obigen Schritte S23 und S28 bilden einen sechsten Schritt. Die obigen Schritte S24 und S29 bilden einen siebten Schritt. Die obigen Schritte S25 bis S27 und S30 bilden einen achten Schritt. Die obigen Schritte S31 und S32 bilden einen neunten Schritt.
Als Nächstes ist ein weiteres Beispiel des Laserlicht-Bestrahlungsverfahrens gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Ablaufdiagramme in 29 bis 31 beschrieben. Zusätzlich können Abschnitte, die mit der obigen Beschreibung bezüglich des Ablaufdiagramms in 26 bis 28 überlappen, entfallen.
In einem weiteren Beispiel des Laserlicht-Bestrahlungsverfahrens gemäß der vorliegenden Ausführungsform führt der Controller 500 die folgende Verarbeitung aus. Das heißt, zuerst wird das erste Axikonmuster auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt (Schritt S101). Die Kondensorlinseneinheit 430 wird an eine Position, an der das Punktbild des reflektierten Lichts RL bestätigt werden kann, und in der Richtung der optischen Achse in Bezug auf das Bearbeitungsobjekt 1 bewegt (Schritt S102). Der Laseroszillator 310 erzeugt das Laserlicht L, um das Bearbeitungsobjekt 1 mit dem Laserlicht L zu bestrahlen. Die Beobachtungskamera 488 erfasst das Punktbild-Fotografiebilds des reflektierten Lichts RL (Schritt S103). Die Punktbild-Schwerpunktposition wird als die erste Position berechnet (Schritt S104).
Anschließend wird das erste Axikonmuster kontinuierlich auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt (Schritt S105). Die Kondensorlinseneinheit 430 wird an eine andere Position, in der das Punktbild des reflektierten Lichts RL bestätigt werden kann, und in Richtung der optischen Achse in Bezug auf das Bearbeitungsobjekt 1 bewegt (Schritt S106). In einem Zustand, in dem das erste Axikonmuster auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird, erzeugt der Laseroszillator 310 das Laserlicht L, um das Bearbeitungsobjekt 1 mit dem Laserlicht L zu bestrahlen. Die Beobachtungskamera 488 erfasst das Punktbild-Fotografiebild des reflektierten Lichtes RL (Schritt S107). Die Punktbild-Schwerpunktposition wird als die zweite Position berechnet (Schritt S108).
Ob die Bildübertragungspositionsverschiebung vorliegt oder nicht, wird basierend auf der in den obigen Schritten S104 und S108 berechneten Punktbild-Schwerpunktposition bestimmt (Schritt S109). Genauer wird dann, wenn die Punktbild-Schwerpunktposition in der ersten Position in dem Fall, in dem das erste Axikonmuster auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird, und die Punktbild-Schwerpunktposition in der zweiten Position in dem Fall, in dem das erste Axikonmuster auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird, miteinander übereinstimmen, in Schritt S109 NEIN bestimmt, also bestimmt, dass keine Bildübertragungspositionsverschiebung vorliegt, und die Verarbeitung wird beendet. Wenn andererseits diese Schwerpunktpositionen nicht miteinander übereinstimmen, wird im obigen Schritt S109 JA bestimmt, also bestimmt, dass die Bildübertragungspositionsverschiebung vorliegt, und die Referenzpositionseinstellungsverarbeitung zum Einstellen einer Phasenmuster-Referenzposition wird ausgeführt (Schritt S110).
Gemäß der Referenzpositionseinstellungsverarbeitung wird zuerst das erste Axikonmuster auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt (Schritt S111). Die Kondensorlinseneinheit 430 wird an eine Position, an der das Punktbild des reflektierten Lichts RL bestätigt werden kann, und in der Richtung der optischen Achse in Bezug auf das Bearbeitungsobjekt 1 bewegt (Schritt S112). Zusätzlich wird eine Bewegungsposition auf eine der Positionen in dem Bündelungsbereich P100 festgelegt. In einem Zustand, in dem das erste Axikonmuster auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird, erzeugt der Laseroszillator 310 das Laserlicht L, um das Bearbeitungsobjekt 1 mit dem Laserlicht L zu bestrahlen. Die Beobachtungskamera 488 erfasst das Punktbild-Fotografiebild des reflektierten Lichts RL (Schritt S113).
Die Punktbild-Schwerpunktposition wird als die erste Position berechnet (Schritt S114). Ob die Anzahl der Erfassungen i, die die Häufigkeit der Verarbeitung in dem obigen Schritt S113 ist, die voreingestellte vorbestimmte Anzahl (= die ganze Zahl größer oder gleich zwei) erreicht oder nicht, wird bestimmt (Schritt S115). In einem Fall NEIN in dem obigen Schritt S115 wird die Phasenmusterposition auf der Flüssigkristallschicht 216 zur Rückgabe an die Verarbeitung in dem obigen Schritt S113 um ein Pixel entlang der X-Richtung geändert (Schritt S116).
In einem Fall JA im obigen Schritt S15 wird die erste Axikonmusterposition auf der Flüssigkristallschicht 216 um ein Pixel entlang der Y-Richtung geändert (Schritt S117). In dem Zustand, in dem das erste Axikonmuster auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird, erzeugt der Laseroszillator 310 das Laserlicht L, um das Bearbeitungsobjekt 1 mit dem Laserlicht L zu bestrahlen. Die Beobachtungskamera 488 erfasst das Punktbild-Fotografiebild des reflektierten Lichts RL (Schritt S118). Die Punktbild-Schwerpunktposition wird als die erste Position berechnet (Schritt S119). Ob die Anzahl der Erfassungen j, die die Häufigkeit der Verarbeitung in dem obigen Schritt S118 ist, die voreingestellte vorbestimmte Anzahl (= die ganze Zahl größer oder gleich zwei) erreicht oder nicht, wird bestimmt (Schritt S120). In einem Fall NEIN in dem obigen Schritt S120 kehrt die Verarbeitung zu dem obigen Schritt S117 zurück.
In einem Fall JA in dem obigen Schritt S120 wird das erste Axikonmuster kontinuierlich auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt (Schritt S121). Die Kondensorlinseneinheit 430 wird an eine anderen Position, an der das Punktbild des reflektierten Lichts RL bestätigt werden kann, (eine der Positionen in dem Bündelungsbereich P100 und eine Position, die sich von der in Schritt S112 unterscheidet) und in Richtung der optischen Achse zu dem Bearbeitungsobjekt 1 bewegt (Schritt S122). In einem Zustand, in dem das erste Axikonmuster auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird, erzeugt der Laseroszillator 310 das Laserlicht L, um das Bearbeitungsobjekt 1 mit dem Laserlicht L zu bestrahlen. Die Beobachtungskamera 488 erfasst das Punktbild-Fotografiebild des reflektierten Lichts RL (Schritt S123). Die Punktbild-Schwerpunktposition wird als die zweite Position berechnet (Schritt S124) . Ob die Anzahl der Erfassungen i, die die Häufigkeit der Verarbeitung in dem obigen Schritt S123 ist, die voreingestellte vorbestimmte Anzahl (= die ganze Zahl größer oder gleich zwei) erreicht oder nicht, wird bestimmt (Schritt S125). In einem Fall NEIN in dem obigen Schritt S125 wird die Phasenmusterposition auf der Flüssigkristallschicht 216 zur Rückgabe an die Verarbeitung in dem obigen Schritt S123 um ein Pixel entlang der X-Richtung geändert(Schritt S126).
In einem Fall JA in dem obigen Schritt S125 wird die erste Axikonmusterposition auf der Flüssigkristallschicht 216 um ein Pixel entlang der Y-Richtung geändert (Schritt S127). In dem Zustand, in dem das erste Axikonmuster auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird, erzeugt der Laseroszillator 310 das Laserlicht L, um das Bearbeitungsobjekt 1 mit dem Laserlicht L zu bestrahlen. Die Beobachtungskamera 488 erfasst das Punktbild-Fotografiebild des reflektierten Lichts RL (Schritt S128). Die Punktbild-Schwerpunktposition wird als die zweite Position berechnet (Schritt S129). Ob die Anzahl der Erfassungen j, die die Häufigkeit der Verarbeitung in dem obigen Schritt S128 ist, die voreingestellte vorbestimmte Anzahl (= die ganze Zahl größer oder gleich zwei) erreicht oder nicht, wird bestimmt (Schritt S130). In einem Fall NEIN in dem obigen Schritt S130 kehrt die Verarbeitung zu dem obigen Schritt S127 zurück.
Anschließend wird die optische Achsenmitte der Flüssigkristallschicht 216 basierend auf mehreren ersten Positionen, die im obigen Schritt S114 und obigen Schritt S119 berechnet werden, und mehreren zweiten Positionen, die im obigen Schritt S124 und obigen Schritt S129 berechnet werden, berechnet (Schritt S131). Der Controller 500 versetzt die Referenzposition der Flüssigkristallschicht 216 auf die berechnete optische Achsenmitte (Schritt S132). Dadurch wird die Position des Bildes 39 des auf die Eintrittspupillenebene 430a übertragenen Laserlichts L in einen Zustand korrigiert, in dem die Bildübertragungspositionsverschiebung reduziert ist und letztendlich nicht auftritt.
In einem weiteren Beispiel des obigen Laserlicht-Bestrahlungsverfahrens ist das dritte Phasenmuster das erste Axikonmuster, kann jedoch auch das zweite Axikonmuster sein.
Wie oben beschrieben erfasst in der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Beobachtungskamera 488 das Punktbild-Fotografiebild, das das Punktbild des reflektierten Lichts RL des an der Oberfläche 1a des Bearbeitungsobjekts 1 reflektierten Laserlichts L enthält. Wenn das Punktbild-Fotografiebild erfasst wird, wird das erste Phasenmuster durch die erste Anzeigeverarbeitung des Controllers 500 auf der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt und dieses erste Phasenmuster stellt die Bündelungsposition des Laserlichts L auf die erste Bündelungsposition ein. Wenn das Punktbild-Fotografiebild erfasst wird, wird ferner das zweite Phasenmuster auf der Flüssigkristallschicht 216 durch die zweite Anzeigeverarbeitung der Steuerung 500 angezeigt, und dieses zweite Phasenmuster stellt die Bündelungsposition des Laserlichts L auf die zweite Bündelungsposition ein. In dieser Hinsicht wird die Kenntnis erhalten, dass es wie auch in 17 und 20 gezeigt im Vergleich zu einem Fall, in dem keine Bildübertragungspositionsverschiebung vorliegt, bei einer Bildübertragungspositionsverschiebung die Kondensorlinseneinheit 430 wahrscheinlich das Laserlicht L nicht adäquat bündelt und die erste Bündelungsposition und die zweite Bündelungsposition wahrscheinlich in der senkrechten Richtung senkrecht zu der Richtung der optischen Achse des Laserlichts L voneinander beabstandet sind. Folglich ist es möglich, basierend auf einem Erfassungsergebnis der Beobachtungskamera 488 während der Ausführung jeweils der ersten Anzeigeverarbeitung und der zweiten Anzeigeverarbeitung die Bildübertragungspositionsverschiebung zu ermitteln.
In der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 erhält der Controller 500 die erste Position, die eine Punktbildposition des von der Beobachtungskamera 488 während der Ausführung der ersten Anzeigeverarbeitung erfassten reflektierten Lichts RL ist, und erhält die zweite Position, die eine Punktbildposition des durch die Beobachtungskamera 488 während der Ausführung der zweiten Anzeigeverarbeitung erfassten reflektierten Lichts RL ist. Gemäß den obigen Kenntnissen ist es möglich, die Bildübertragungspositionsverschiebung basierend auf der erhaltenen ersten Position und zweiten Position zu ermitteln.
In der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 bestimmt der Controller 500, dass eine Bildübertragungspositionsverschiebung vorliegt, wenn die erhaltene erste Position und zweite Position nicht miteinander übereinstimmen. In diesem Fall ist es möglich, automatisch zu bestimmen, ob die Bildübertragungspositionsverschiebung vorliegt oder nicht.
In der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 versetzt der Controller 500 die Referenzposition der Flüssigkristallschicht 216 basierend auf der ersten Position und der zweiten Position. In diesem Fall ist es möglich, die Position des Bildes 39 des Laserlichts L, das auf die Eintrittspupillenebene 430a übertragen wird, automatisch einzustellen, um beispielsweise die Bildübertragungspositionsverschiebung zu reduzieren und letztendlich zu beseitigen.
Wenn die erste Position erhalten wird, bewegt die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 die Kondensorlinseneinheit 430 entlang der Z-Achsenrichtung an die Position, an der die Beobachtungskamera 488 das Punktbild des reflektierten Lichts RL bestätigen kann. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 erhält mehrere erste Positionen durch Ändern der Position des ersten Phasenmusters auf der Flüssigkristallschicht 216. Ferner bewegt die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 dann, wenn die zweite Position erhalten wird, die Kondensorlinseneinheit 430 entlang der Z-Achsenrichtung an die Position, an der die Beobachtungskamera 488 das Punktbild des reflektierten Lichts RL bestätigen kann. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 erhält mehrere zweite Positionen durch Ändern der Position des zweiten Phasenmusters auf der Flüssigkristallschicht 216. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 berechnet die optische Achsenmitte der Flüssigkristallschicht 216 basierend auf mehreren ersten Positionen und mehreren zweiten Positionen und versetzt die Referenzposition auf die optische Achsenmitte. Folglich ist es möglich, die Position des Bildes 39 des Laserlichts L, das auf die Eintrittspupillenebene 430a übertragen wird, einzustellen, um die Bildübertragungspositionsverschiebung zu reduzieren und letztendlich zu beseitigen.
In der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 ist die erste Bündelungsposition eine der obigen (A) bis (C) und die zweite Bündelungsposition ist die andere der obigen (A) bis (C). Wenn eine Bildübertragungspositionsverschiebung vorliegt, ist es folglich bemerkenswerterweise möglich, einen Zustand in 20 zu verwirklichen, in dem die erste Bündelungsposition und die zweite Bündelungsposition voneinander getrennt sind.
Gemäß dem Laserlicht-Bestrahlungsverfahren, das die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 verwendet, ist es möglich, die Bildübertragungspositionsverschiebung basierend auf der erhaltenen ersten Position und zweiten Position zu ermitteln. Ferner ist es durch Versetzen der Referenzposition basierend auf mehreren ersten Positionen und mehreren zweiten Positionen möglich, die Position des Bildes 39 des Laserlichts L, das auf die Eintrittspupillenebene 430a übertragen wird, um beispielsweise die Bildübertragungspositionsverschiebung zu reduzieren und letztendlich zu eliminieren.
Im Allgemeinen wird ein Verfahren zum tatsächlichen Ausführen einer Laserbearbeitung an dem Bearbeitungsobjekt 1, Entscheiden einer Bildübertragungspositionsverschiebung aus der Bearbeitungsqualität (z. B. einem Ausdehnungsbetrag eines Risses) des Bearbeitungsobjekts 1 nach der Laserbearbeitung und Einstellen der Referenzposition der Flüssigkristallschicht 216 hergenommen. In dieser Hinsicht ermöglicht die vorliegende Ausführungsform einen einfachen Betrieb beispielsweise während einer regulären Zustandsprüfung. Bevor die Referenzpositionseinstellungsverarbeitung ausgeführt wird, wird ferner zuerst bestimmt, ob eine Bildübertragungspositionsverschiebung vorliegt oder nicht. Folglich ist es selbst dann, wenn keine Bildübertragungspositionsverschiebung vorliegt, möglich, zu verhindern, dass die Referenzpositionseinstellungsverarbeitung ausgeführt wird, und einen effizienten Betrieb durchzuführen.
In der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 erfasst die Beobachtungskamera 488 das Punktbild-Fotografiebild, das des Punktbild des reflektierten Lichts RL des an der Oberfläche 1a des Bearbeitungsobjekts 1 reflektierten Laserlichts L enthält. Wenn das Punktbild-Fotografiebild erfasst wird, wird das dritte Phasenmuster auf der Flüssigkristallschicht 216 durch die Anzeigeverarbeitung des Controllers 500 angezeigt, und di dritte Phasenmuster bündelt das Laserlicht L, das auf den länglichen Bündelungsbereich gebündelt werden soll. Diesbezüglich ist es, wie auch in 18, 19, 21 und 22 dargestellt, verglichen mit einem Fall, in dem keine Bildübertragungspositionsverschiebung vorliegt, wahrscheinlich, dass die Kondensorlinseneinheit 430 das Laserlicht L nicht adäquat bündelt, wenn eine Bildübertragungspositionsverschiebung vorliegt. Es wird festgestellt, dass die Seite der Kondensorlinseneinheit 430 und die gegenüberliegende Seite der Kondensorlinseneinheit 430 in dem Bündelungsbereich wahrscheinlich in der Richtung senkrecht zu der Bestrahlungsrichtung des Laserlichts voneinander beabstandet sind. Folglich ist es möglich, die Bildübertragungs-Positionsverschiebung basierend auf einem Erfassungsergebnis der Beobachtungskamera 488 während der Ausführung der Anzeigeverarbeitung zu ermitteln.
Die bevorzugte Ausführungsform ist oben beschrieben worden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt und kann abgewandelt werden, ohne den in jedem Anspruch angegebenen Grundgedanken zu ändern, und auf andere Ausführungsformen angewendet werden.
Die Ausführungsform ist nicht auf einen Fall beschränkt, in dem die modifizierte Region 7 innerhalb des Bearbeitungsobjekts 1 ausgebildet wird, und eine andere Laserbearbeitung wie beispielsweise eine Abtragung kann durchgeführt werden. Die Ausführungsform ist nicht auf die Laserbearbeitungsvorrichtung beschränkt, die zur Laserbearbeitung zum Bündeln des Laserlichts L innerhalb des Bearbeitungsobjekts 1 verwendet wird. Die zur Laserbearbeitung verwendete Laserbearbeitungsvorrichtung zum Bündeln des Laserlichts L auf der Oberfläche 1a oder 3 oder der Rückfläche 1b des Bearbeitungsobjekts 1 kann verwendet werden. Vorrichtungen, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird, sind nicht auf die Laserbearbeitungsvorrichtung beschränkt und sind auf verschiedene Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtungen anwendbar, solange die Vorrichtungen ein Objekt mit dem Laserlicht L bestrahlen. In der obigen Ausführungsform ist die geplante Schnittlinie 5 eine geplante Bestrahlungslinie. Die geplante Bestrahlungslinie ist jedoch nicht auf die geplante Schnittlinie 5 beschränkt und kann eine Linie sein, entlang der das Laserlicht L eingestrahlt wird.
In der obigen Ausführungsform sind optische Bilderzeugungssysteme, die das doppelseitige telezentrische optische System mit der Bilderzeugungsbeziehung zwischen der Reflexionsfläche 410a des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410 und der Eintrittspupillenebene 430a der Kondensorlinseneinheit 430 bilden, nicht auf ein Paar Linsen 422 und 423 beschränkt. Die optischen Bilderzeugungssysteme können ein erstes Linsensystem (z. B. ein Dublett oder drei oder mehr Linsen) auf der Seite des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 410 und ein zweites Linsensystem (z. B. ein Dublett oder drei oder mehr Linsen) auf der Seite der Kondensorlinseneinheit 430 umfassen.
In der obigen Ausführungsform können die Relaisvergrößerungen der Linse 422, der Linse 423 und der Linse 463 beliebige Vergrößerungen sein. In der obigen Ausführungsform ist der reflektierende räumliche Lichtmodulator 410 bereitgestellt. Der räumliche Lichtmodulator ist jedoch nicht auf einen reflektierenden Typ beschränkt und kann einen transmittierenden räumlichen Lichtmodulator umfassen.
In der obigen Ausführungsform sind die Kondensorlinseneinheit 430 und ein Paar Abstandsmesssensoren 450 an dem Endabschnitt 401d des Gehäuses 401 in der Y-Achsenrichtung angebracht. Jedoch müssen die Kondensorlinseneinheit 430 und das Paar Abstandsmesssensoren 450 in der Y-Achsenrichtung nur näher an der Seite des Endabschnitts 401d als der Mittenposition des Gehäuses 401 angebracht werden. Der reflektierende räumliche Lichtmodulator 410 ist an dem Endabschnitt 401c des Gehäuses 401 in der Y-Achsenrichtung angebracht. Der reflektierende räumliche Lichtmodulator 410 muss jedoch in der Y-Achsenrichtung nur näher an der Seite des Endabschnitts 401c als der Mittenposition des Gehäuses 401 angebracht sein. Ferner können die Abstandsmesssensoren 450 nur auf einer Seite der Kondensorlinseneinheit 430 in der X-Achsenrichtung angeordnet sein.
In der obigen Ausführungsform führt der Controller 500 sowohl eine Bestimmung der Bildübertragungspositionsverschiebung als auch eine Einstellung (einen Versatz) der Referenzposition durch. Der Controller 500 kann jedoch nur die Bildübertragungspositionsverschiebung bestimmen oder nur die Referenzposition einstellen. Anstelle oder zusätzlich dazu bestimmt der Controller 500 ferner die Bildübertragungspositionsverschiebung, der Monitor kann ein Punktbild-Fotografiebild (ein Detektionsergebnis des reflektierten Lichts RL) anzeigen, und eine Bedienperson kann das Bild visuell überprüfen und die Bildübertragungspositionsverschiebung basierend auf dem Punktbild-Fotografiebild entscheiden. Anstelle oder zusätzlich dazu stellt der Controller 500 die Referenzposition ein, der Monitor kann ein Punktbild-Fotografiebild anzeigen und die Bedienperson kann die Referenzposition basierend auf dem Punktbild-Fotografiebild visuell überprüfen und einstellen. Der Controller 500 kann ein elektronischer Controller sein oder kann mehrere elektronische Controller umfassen.
In der obigen Ausführungsform ist die Reflexionsfläche des Laserlichts L die Oberfläche 1a des Bearbeitungsobjekts 1, kann jedoch auch die Rückfläche 1b sein. In diesem Fall kann das reflektierte Licht RL das Laserlicht L sein, das auf die Oberfläche 1a des Bearbeitungsobjekts 1 auftrifft, durch das Innere des Bearbeitungsobjekts 1 transmittiert wird und an der Rückfläche 1b reflektiert wird. In der obigen Ausführungsform ist ein mit dem Laserlicht L bestrahltes Objekt nicht auf das Bearbeitungsobjekt 1 beschränkt und kann ein Objekt sein, das die Reflexionsfläche enthält. Zum Beispiel kann das Objekt ein Spiegel sein, der die Reflexionsfläche enthält.
Bezugszeichenliste

1: Bearbeitungsobjekt (Objekt)
1a, 3: Oberfläche (Reflexionsfläche)
100, 200: Laserbearbeitungsvorrichtung (Laserlichtbestrahlungsvorrichtung)
216: Flüssigkristallschicht (Anzeigeeinheit)
240: Zweiter Bewegungsmechanismus (Bewegungsmechanismus)
310: Laseroszillator (Laserlichtquelle)
410: Reflektierender räumlicher Lichtmodulator (Räumlicher Lichtmodulator)
420: 4f-Linseneinheit (Optisches Bildübertragungssystem)
430: Kondensorlinseneinheit (Objektivlinse)
430a: Eintrittspupillenebene
488: Beobachtungskamera (Kamera)
500: Steuereinheit (Bildpositionsbeschaffungseinheit, Positionsbestimmungseinheit, Positionseinstellungseinheit)
L: Laserlicht
P100: Bündelungsbereich
P200: Bündelungsbereich
RL: Reflektiertes Licht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 3878758 [0070]

Claims

Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, ein Objekt, das eine Reflexionsfläche aufweist, mit Laserlicht zu bestrahlen, wobei die Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung umfasst: eine Laserlichtquelle, die dazu ausgelegt ist, das Laserlicht zu erzeugen; einen räumlichen Lichtmodulator, der eine Anzeigeeinheit umfasst, die zum Anzeigen eines Phasenmusters ausgelegt ist, wobei der räumliche Lichtmodulator dazu ausgelegt ist, zu bewirken, dass das durch die Laserlichtquelle erzeugte Laserlicht in die Anzeigeeinheit eintritt, das Laserlicht gemäß dem Phasenmuster zu modulieren und das Laserlicht aus der Anzeigeeinheit zu emittieren; eine Objektivlinse, die dazu ausgelegt ist, das von dem räumlichen Lichtmodulator emittierte Laserlicht auf dem Objekt zu bündeln; ein optisches Bildübertragungssystem, das dazu ausgelegt ist, ein Bild des Laserlichts der Anzeigeeinheit des räumlichen Lichtmodulators auf eine Eintrittspupillenebene der Objektivlinse zu übertragen; eine Kamera, die dazu ausgelegt ist, ein Bild zu erfassen, das ein Punktbild von reflektiertem Licht des Laserlichts, das auf das Objekt gestrahlt und auf der Reflexionsfläche reflektiert wird, enthält; und einen Controller, der dazu ausgelegt ist, zumindest das auf der Anzeigeeinheit anzuzeigende Phasenmuster zu steuern, wobei der Controller ausführt: eine erste Anzeigeverarbeitung, die, wenn die Kamera das Bild erfasst, bewirkt, dass die Anzeigeeinheit ein erstes Phasenmuster zum Einstellen einer Bündelungsposition des durch die Objektivlinse gebündelten Laserlichts auf eine erste Bündelungsposition anzeigt, und eine zweite Anzeigeverarbeitung, die, wenn die Kamera das Bild erfasst, bewirkt, dass die Anzeigeeinheit ein zweites Phasenmuster zum Einstellen der Bündelungsposition des durch die Objektivlinse gebündelten Laserlichts auf eine zweite Bündelungsposition, die sich von der ersten Bündelungsposition in einer Einstrahlungsrichtung des Laserlichts unterscheidet, anzeigt.
Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 1, die eine Punktbildpositionsbeschaffungseinheit umfasst, die dazu ausgelegt ist, eine Position des Punktbildes des reflektierten Lichts in dem von der Kamera der Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung erfassten Bild zu erhalten, wobei die Punktbildpositionsbeschaffungseinheit ausführt: eine erste Positionsbeschaffungsverarbeitung zum Erhalten einer ersten Position, wobei die erste Position die Position des Punktbildes des reflektierten Lichts in dem von der Kamera während der Ausführung der ersten Anzeigeverarbeitung erfassten Bild ist, und eine zweite Positionsbeschaffungsverarbeitung zum Erhalten einer zweiten Position, wobei die zweite Position die Position des Punktbilds des reflektierten Lichts in dem von der Kamera während der Ausführung der zweiten Anzeigeverarbeitung erfassten Bild ist.
Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 2, die eine Positionsbestimmungseinheit umfasst, die dazu ausgelegt ist, dann, wenn die erste Position und die zweite Position, die durch die Punktbildpositionsbeschaffungseinheit erhalten werden, nicht miteinander übereinstimmen, zu bestimmen, dass eine Verschiebung zwischen einer Mittenposition der Eintrittspupillenebene und einer Mittenposition des Bildes des Laserlichts, das durch das optische Bildübertragungssystem auf die Eintrittspupillenebene übertragen wird, vorliegt.
Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, die eine Positionseinstellungseinheit umfasst, die dazu ausgelegt ist, eine Referenzposition basierend auf der ersten Position und der zweiten Position, die durch die Punktbildpositionsbeschaffungseinheit erhalten werden, zu versetzen, wobei die Referenzposition eine Referenz ist, wenn die Anzeigeeinheit das Phasenmuster anzeigt.
Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 4, die einen Bewegungsmechanismus umfasst, der dazu ausgelegt ist, die Objektivlinse und/oder das Objekt zu bewegen, wobei der Controller veranlasst, dass der Bewegungsmechanismus die Objektivlinse und/oder das Objekt an eine Position bewegt, an der die Kamera das Punktbild des reflektierten Lichts bestätigen kann, wenn die erste Position durch die erste Positionsbeschaffungsverarbeitung der Punktbildpositionsbeschaffungseinheit erhalten wird, und veranlasst, dass der Bewegungsmechanismus die Objektivlinse und/oder das Objekt an eine Position bewegt, an der die Kamera das Punktbild des reflektierten Lichts bestätigen kann, wenn die zweite Position durch die zweite Positionsbeschaffungsverarbeitung der Punktbildpositionsbeschaffungseinheit erhalten wird, die Punktbildpositionsbeschaffungseinheit wiederholt die erste Positionsbeschaffungsverarbeitung einmal oder mehrmals ausführt, während eine Position des ersten Phasenmusters auf der Anzeigeeinheit geändert wird, und wiederholt die zweite Positionserhaltungsverarbeitung einmal oder mehrmals ausführt, während eine Position des zweiten Phasenmusters auf der Anzeigeeinheit geändert wird, und die Positionseinstellungseinheit eine optische Achsenmitte der Anzeigeeinheit basierend auf mehreren der ersten Positionen und mehreren der zweiten Positionen berechnet und die Referenzposition auf die optische Achsenmitte versetzt.
Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erste Bündelungsposition eine der folgenden (A) bis (C) ist und die zweite Bündelungsposition eine andere der folgenden (A) bis (C) ist: (A) eine Fokusposition der Objektivlinse, (B) eine Position auf einer Seite der Objektivlinse in Bezug auf die Fokusposition der Objektivlinse, und (C) eine Position auf einer genüberliegenden Seite der Objektivlinse in Bezug auf die Fokusposition der Objektivlinse.
Laserlicht-Bestrahlungsverfahren zum Bestrahlen eines Objekts, das eine Reflexionsfläche aufweist, mit Laserlicht unter Verwendung einer Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung, wobei die Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung umfasst: eine Laserlichtquelle, die dazu ausgelegt ist, das Laserlicht zu erzeugen; einen räumlichen Lichtmodulator, der eine Anzeigeeinheit umfasst, die zum Anzeigen eines Phasenmusters ausgelegt ist, wobei der räumliche Lichtmodulator dazu ausgelegt ist, zu bewirken, dass das durch die Laserlichtquelle erzeugte Laserlicht in die Anzeigeeinheit eintritt, das Laserlicht gemäß dem Phasenmuster zu modulieren und das Laserlicht aus der Anzeigeeinheit zu emittieren; eine Objektivlinse, die dazu ausgelegt ist, das von dem räumlichen Lichtmodulator emittierte Laserlicht auf dem Objekt zu bündeln; ein optisches Bildübertragungssystem, das dazu ausgelegt ist, ein Bild des Laserlichts der Anzeigeeinheit des räumlichen Lichtmodulators auf eine Eintrittspupillenebene der Objektivlinse zu übertragen; und eine Kamera, die dazu ausgelegt ist, ein Bild zu erfassen, das ein Punktbild von reflektiertem Licht des Laserlichts, das auf das Objekt gestrahlt und auf der Reflexionsfläche reflektiert wird, enthält, und das Laserlicht-Bestrahlungsverfahren umfasst: einen ersten Schritt des Veranlassens, dass die Anzeigeeinheit ein erstes Phasenmuster zum Einstellen einer Bündelungsposition des von der Objektivlinse gebündelten Laserlichts auf eine erste Bündelungsposition anzeigt; einen zweiten Schritt des Veranlassens, dass die Laserlichtquelle das Laserlicht erzeugt, und des Bestrahlens des Objekts mit dem Laserlicht in einem Zustand, in dem das erste Phasenmuster auf der Anzeigeeinheit in dem ersten Schritt angezeigt wird, und des Veranlassens, dass die Kamera ein Bild erfasst, das ein Punktbild von reflektiertem Licht des Laserlichts, das auf der Reflexionsfläche als Antwort auf die Bestrahlung reflektiert wird, enthält; einen dritten Schritt des Erhaltens einer Position des Punktbildes des reflektierten Lichts in dem in dem zweiten Schritt erfassten Bild als eine erste Position; einen vierten Schritt des wiederholten Ausführens des zweiten Schritts und des dritten Schritts einmal oder mehrmals, während eine Position des ersten Phasenmusters auf der Anzeigeeinheit geändert wird; einen fünften Schritt des Veranlassens, dass die Anzeigeeinheit ein zweites Phasenmuster zum Einstellen der Bündelungsposition des durch die Objektivlinse gebündelten Laserlichts auf eine zweite Bündelungsposition, die sich von der ersten Bündelungsposition in einer Bestrahlungsrichtung des Laserlichts unterscheidet, anzeigt; einen sechsten Schritt des Veranlassens, dass die Laserlichtquelle das Laserlicht erzeugt, und des Bestrahlens des Objekts mit dem Laserlicht in einem Zustand, in dem das zweite Phasenmuster auf der Anzeigeeinheit in dem fünften Schritt angezeigt wird, und des Veranlassens, dass die Kamera ein Bild erfasst, das ein Punktbild von reflektiertem Licht des Laserlichts, das an der Reflexionsfläche als Antwort auf die Bestrahlung reflektiert wird, enthält; einen siebten Schritt des Erhaltens der Position des Punktbilds des reflektierten Lichts in dem in dem sechsten Schritt erfassten Bild als eine zweite Position; einen achten Schritt des wiederholten Ausführens des sechsten Schritts und des siebten Schritts einmal oder mehrmals, während eine Position des zweiten Phasenmusters auf der Anzeigeeinheit geändert wird; und einen neunten Schritt des Versetzens einer Referenzposition basierend auf mehreren der ersten Positionen, die in dem dritten und vierten Schritt erhalten werden, und mehreren der zweiten Positionen, die in dem siebten und achten Schritt erhalten werden, wobei die Referenzposition eine Referenz ist, wenn die Anzeigeeinheit das Phasenmuster anzeigt.
Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, ein Objekt, das eine Reflexionsfläche aufweist, mit Laserlicht zu bestrahlen, wobei die Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung umfasst: eine Laserlichtquelle, die dazu ausgelegt ist, das Laserlicht zu erzeugen; einen räumlichen Lichtmodulator, der eine Anzeigeeinheit umfasst, die zum Anzeigen eines Phasenmusters ausgelegt ist, wobei der räumliche Lichtmodulator dazu ausgelegt ist, zu bewirken, dass das durch die Laserlichtquelle erzeugte Laserlicht in die Anzeigeeinheit eintritt, das Laserlicht gemäß dem Phasenmuster zu modulieren und Laserlicht aus der Anzeigeeinheit zu emittieren; eine Objektivlinse, die dazu ausgelegt ist, das von dem räumlichen Lichtmodulator emittierte Laserlicht auf dem Objekt zu bündeln; ein optisches Bildübertragungssystem, das dazu ausgelegt ist, ein Bild des Laserlichts der Anzeigeeinheit des räumlichen Lichtmodulators auf eine Eintrittspupillenebene der Objektivlinse zu übertragen; eine Kamera, die dazu ausgelegt ist, ein Bild zu erfassen, das ein Punktbild von reflektiertem Licht des Laserlichts, das auf das Objekt gestrahlt und auf der Reflexionsfläche reflektiert wird, enthält; und einen Controller, der dazu ausgelegt ist, mindestens das auf der Anzeigeeinheit anzuzeigende Phasenmuster zu steuern, wobei der Controller eine Anzeigeverarbeitung ausführt, die, wenn die Kamera das Bild erfasst, veranlasst, dass die Anzeigeeinheit ein drittes Phasenmuster zum Bündeln des durch die Objektivlinse gebündelten Laserlichts auf einen länglichen Bündelungsbereich entlang einer Bestrahlungsrichtung des Laserlichts anzeigt.
Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei dann, wenn eine Bündelungsposition der Objektivlinse eine Referenzbündelungsposition ist und ein Bündelungsdurchmesser des Laserlichts an der Referenzbündelungsposition ein Referenzbündelungsdurchmesser ist, das dritte Phasenmuster ein Muster zum Einstellen eines Bereichs mit einer festen Länge von der Referenzbündelungsposition zu einer Seite oder einer anderen Seite in der Bestrahlungsrichtung des Laserlichts als Bündelungsbereich und zum Angleichen des Bündelungsdurchmessers an den Referenzbündelungsdurchmesser in dem Bündelungsbereich ist.
Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, die eine Punktbildpositionsbeschaffungseinheit umfasst, die dazu ausgelegt ist, eine Position des Punktbildes des reflektierten Lichts in dem von der Kamera erfassten Bild zu erhalten, wobei die Punktbildpositionsbeschaffungseinheit ausführt: eine erste Positionsbeschaffungsverarbeitung zum Erhalten einer ersten Position, wobei die erste Position die Position des Punktbildes des reflektierten Lichts in dem von der Kamera während der Ausführung der Anzeigeverarbeitung erfassten Bild ist, und eine zweite Positionsbeschaffungsverarbeitung zum Erhalten einer zweiten Position, wobei die zweite Position die Position des Punktbildes des reflektierten Lichts in dem von der Kamera während der Ausführung der Anzeigeverarbeitung erfassten Bild mit einer anderen Position der Objektivlinse in einer optischen Achsenrichtung als bei der Anzeigeverarbeitung der ersten Positionsbeschaffungsverarbeitung ist.
Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 10, die eine Positionsbestimmungseinheit umfasst, die dazu ausgelegt ist, dann, wenn die erste Position und die zweite Position, die durch die Punktbildpositionsbeschaffungseinheit erhalten werden, nicht miteinander übereinstimmen, zu bestimmen, dass eine Verschiebung zwischen einer Mittenposition der Eintrittspupillenebene und einer Mittenposition des Bildes des Laserlichts, das durch das optische Bildübertragungssystem auf die Eintrittspupillenebene übertragen wird, vorliegt.
Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, die eine Positionseinstellungseinheit umfasst, die dazu ausgelegt ist, eine Referenzposition basierend auf der ersten Position und der zweiten Position, die durch die Punktbildpositionsbeschaffungseinheit erhalten werden, zu versetzen, wobei die Referenzposition eine Referenz ist, wenn die Anzeigeeinheit das Phasenmuster anzeigt.
Laserlicht-Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 12, die einen Bewegungsmechanismus umfasst, der dazu ausgelegt ist, die Objektivlinse und/oder das Objekt zu bewegen, wobei der Controller veranlasst, dass der Bewegungsmechanismus die Objektivlinse und/oder das Objekt an eine Position bewegt, an der die Kamera das Punktbild des reflektierten Lichts bestätigen kann, wenn die erste Position durch die erste Positionsbeschaffungsverarbeitung der Punktbildpositionsbeschaffungseinheit erhalten wird, und veranlasst, dass der Bewegungsmechanismus die Objektivlinse und/oder das Objekt an eine andere Position bewegt, an der die Kamera das Punktbild des reflektierten Lichts bestätigen kann, wenn die zweite Position durch die zweite Positionsbeschaffungsverarbeitung der Punktbildpositionsbeschaffungseinheit erhalten wird, die Punktbildpositionsbeschaffungseinheit wiederholt die erste Positionsbeschaffungsverarbeitung einmal oder mehrmals ausführt, während eine Position des dritten Phasenmusters auf der Anzeigeeinheit geändert wird, und wiederholt die zweite Positionsbeschaffungsverarbeitung einmal oder mehrmals ausführt, während eine Position des dritten Phasenmusters auf der Anzeigeeinheit geändert wird, und die Positionseinstellungseinheit eine optische Achsenmitte der Anzeigeeinheit basierend auf mehreren der ersten Positionen und mehreren der zweiten Positionen berechnen kann und die Referenzposition auf die optische Achsenmitte versetzen kann.