DE112017005333T5 - Laserlichtbestrahlungsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Laserlichtbestrahlungsvorrichtung vorgesehen, die enthält: einen Raumlichtmodulator, der konfiguriert ist zum Modulieren eines von einer Laserlichtquelle ausgegebenen Laserlichts gemäß einem Phasenmuster und zum Emittieren des modulierten Laserlichts; eine Objektivlinse, die konfiguriert ist zum Konvergieren des von dem Raumlichtmodulator emittierten Laserlichts auf ein Objekt; eine Fokussierungslinse, die zwischen dem Raumlichtmodulator und der Objektivlinse in einem optischen Pfad des Laserlichts angeordnet ist und konfiguriert ist zum Fokussieren des Laserlichts; und ein Schlitzglied, das an einem Brennpunkt auf einer hinteren Seite der Fokussierungslinse in dem optischen Pfad des Laserlichts angeordnet ist und konfiguriert ist zum Blockieren eines Teils des Laserlichts; wobei das Phasenmuster ein erstes Muster, in dem ein in eine Pupillenebene der Objektivlinse eintretender Teil des Laserlichts moduliert wird, und ein zweites Muster, in dem der Rest des Laserlichts moduliert wird, enthält; wobei das zweite Muster ein Beugungsgittermuster für das Verzweigen des Rests des Laserlichts in eine Vielzahl von gebeugten Lichtern enthält; und wobei das Schlitzglied das gebeugte Licht mit einem Schlitz blockiert.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Laserlichtbestrahlungsvorrichtung.
  • Stand der Technik
  • Die Patentliteratur 1 gibt eine Laserlichtbestrahlungsvorrichtung an, die ein Objekt mit Laserlicht bestrahlt. In einer derartigen Laserlichtbestrahlungsvorrichtung wird das in einer Laserlichtquelle erzeugte Laserlicht durch einen Raumlichtmodulator moduliert und dann auf dem Objekt durch eine Objektivlinse konvergiert.
  • Referenzliste
  • Patentliteratur
  • Patentliteratur 1: Ungeprüftes japanisches Patent mit der Veröffentlichungsnummer 2011-51011
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Wenn das Laserlicht in die Objektivlinse über den Raumlichtmodulator eintritt, kann die Strahlgröße des Laserlichts unter Umständen größer als eine Pupillenebenengröße (Pupillendurchmesser) der Objektivlinse sein. Während in diesem Fall ein Teil des Laserlichts in die Pupillenebene der Objektivlinse eintritt, tritt der Rest des Laserlichts in ein anderes Glied wie etwa einen Halter der Objektivlinse ein. Der in die Pupillenebene der Objektivlinse eintretende Teil des Laserlichts ist ein effektives Licht, das auf das Objekt emittiert wird, während der in das andere Glied eintretende Rest des Laserlichts ein nicht-effektives Licht ist, das nicht zu dem Objekt emittiert wird. Wenn das nicht-effektive Licht in das andere Glied eintritt, wird Wärme in dem anderen Glied erzeugt. Deshalb besteht die Möglichkeit, dass sich der Bestrahlungszustand des Laserlichts auf das Objekt ändert und sich etwa die Position des Konvergenzpunks des Laserlichts ändert.
  • Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung nimmt auf diese Umstände Bezug, wobei es eine Aufgabe der Erfindung ist, eine Laserlichtbestrahlungsvorrichtung vorzusehen, die eine Änderung des Bestrahlungszustands des Laserlichts in Bezug auf ein Objekt unterdrücken kann.
  • Problemlösung
  • Die Erfinder haben nach einer Lösung für die oben genannten Probleme gesucht und die folgenden Ergebnisse erzielt. Um die oben genannten Probleme zu lösen, reicht es aus, nichteffizientes Licht an einer vorderen Stufe einer Objektivlinse zu blockieren. Zu diesem Zweck reicht es aus, ein Phasenmuster einschließlich eines Beugungsgittermusters an einem Raumlichtmodulator anzuzeigen, das nicht-effektive Licht durch eineBeugung zu verzweigen und das verzweigte gebeugte Licht mit einem Schlitz zu blockieren. Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Ergebnis weiterer Untersuchungen basierend auf dieser Erkenntnis.
  • Eine Laserlichtbestrahlungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist konfiguriert zum Bestrahlen eines Objekts mit einem Laserlicht entlang einer ersten Richtung, wobei die Laserlichtbestrahlungsvorrichtung umfasst: eine Laserlichtquelle, die konfiguriert ist zum Ausgeben des Laserlichts; einen Raumlichtmodulator, der konfiguriert ist zum Modulieren des von der Laserlichtquelle ausgegebenen Laserlichts gemäß einem Phasenmuster und zum Emittieren des Laserlichts; eine Objektivlinse, die konfiguriert ist zum Konvergieren des von dem Raumlichtmodulator emittierten Laserlichts auf das Objekt; eine Fokussierungslinse, die zwischen dem Raumlichtmodulator und der Objektivlinse in einem optischen Pfad des Laserlichts angeordnet ist und konfiguriert ist zum Fokussieren des Laserlichts; und ein Schlitzglied, das an einem Brennpunkt auf einer hinteren Seite der Fokussierungslinse in dem optischen Pfad des Laserlichts angeordnet ist und konfiguriert ist zum Blockieren eines Teils des Laserlichts; wobei das Phasenmuster ein erstes Muster, in dem ein in eine Pupillenebene der Objektivlinse eintretender Teil des Laserlichts moduliert wird, und ein zweites Muster, in dem der Rest des Laserlichts moduliert wird, enthält; wobei das zweite Muster ein Beugungsgittermuster für das Verzweigen des Rests des Laserlichts in eine Vielzahl von gebeugten Lichtern entlang einer zweiten Richtung, die die erste Richtung kreuzt, enthält; und wobei das Schlitzglied das gebeugte Licht mit einem Schlitz blockiert.
  • In der Laserlichtbestrahlungsvorrichtung wird das von der Laserlichtquelle ausgegebene Laserlicht durch das Phasenmuster des Raumlichtmodulators moduliert und dann zu dem Objekt durch die Objektivlinse konvergiert. Das Phasenmuster des Raumlichtmodulators umfasst das erste Muster, das einen in die Pupillenebene der Objektivlinse eintretenden Teil des Laserlichts (effektives Licht) moduliert, und das zweite Muster, das den Rest des Laserlichts (nicht-effektives Licht) moduliert. Das zweite Muster enthält ein Beugungsgittermuster zum Beugen von Licht entlang der zweiten Richtung, die die erste Richtung kreuzt. Deshalb wird das nicht-effektive Licht in dem Laserlicht in eine Vielzahl von gebeugten Lichtern in der zweiten Richtung, die die Abtastrichtung des Laserlichts kreuzt, verzweigt. Dann wird das gebeugte Licht durch den Schlitz des Schlitzglieds an dem Brennpunkt auf der hinteren Seite der Fokussierungslinse blockiert. Daraus resultiert, dass, während effektives Licht auf das Objekt durch den Schlitz emittiert wird, das gebeugte Licht des nicht-effektiven Lichts durch den Schlitz blockiert wird und die Objektivlinse nicht erreicht. Deshalb kann gemäß dieser Laserlichtbestrahlungsvorrichtung eine Änderung im Bestrahlungszustand des Laserlichts in Bezug auf das Objekt unterdrückt werden.
  • In der Laserlichtbestrahlungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Schlitzglied das gebeugte Licht blockieren, wobei der Schlitz relativ länger in der ersten Richtung als in der zweiten Richtung ausgebildet ist.
  • Dabei besteht in der Laserlichtbestrahlungsvorrichtung ein Bedarf für das Bestrahlen des Objekts durch das Verzweigen des Laserlichts in eine Vielzahl von Strahlen. Angesichts dessen kann in der Laserlichtbestrahlungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung das erste Muster ein anderes Beugungsgittermuster für das Verzweigen eines Teils des Laserlichts in eine Vielzahl von anderen gebeugten Lichtern entlang der ersten Richtung enthalten. In diesem Fall kann das effektive Licht des Laserlichts in eine Vielzahl von anderen gebeugten Lichtern in der ersten Richtung, die die Bestrahlungsrichtung (Abtastrichtung) des Laserlichts in Bezug auf das Objekt ist, verzweigt werden und auf das Objekt emittiert werden.
  • Es ist zu beachten, dass in der folgenden Beschreibung das „andere Beugungsgittermuster“, das in dem ersten Muster enthalten ist, auch als „erstes Beugungsgittermuster“ bezeichnet werden kann, und das „andere gebeugte Licht“, das durch das erste Beugungsgittermuster verzweigt wird, auch als „erstes gebeugtes Licht“ bezeichnet werden kann. Außerdem kann das „Beugungsgittermuster“, das in dem zweiten Muster enthalten ist, auch als „zweites Beugungsgittermuster“ bezeichnet werden und kann das „gebeugte Licht“, das durch das zweite Beugungsgittermuster verzweigt wird, auch als „zweites gebeugtes Licht“ bezeichnet werden.
  • In der Laserlichtbestrahlungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Größe des Schlitzes in der ersten Richtung größer sein als die Summe aus der Strahlgröße des ersten gebeugten Lichts an dem Brennpunkt und dem Verzweigungsintervall des ersten gebeugten Lichts (anderen gebeugten Lichts) an dem Brennpunkt und kann die Größe des Schlitzes in der zweiten Richtung größer sein als die Strahlgröße des zweiten gebeugten Lichts (gebeugten Lichts) an den Brennpunkt. In diesem Fall kann eine Vielzahl von ersten gebeugten Lichtern zuverlässig auf das Objekt emittiert werden, ohne durch den Schlitz blockiert zu werden.
  • In der Laserlichtbestrahlungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Verzweigungsintervall ein Intervall des ersten gebeugten Lichts (anderen gebeugten Lichts) der ±eins-Ordnung in der ersten Richtung sein. In diesem Fall können wenigstens das Licht der null-Ordnung und das Licht der ±eins-Ordnung des ersten gebeugten Lichts auf das Objekt emittiert werden.
  • In der Laserlichtbestrahlungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Größe des Schlitzes in der zweiten Richtung kleiner sein als eine maximale Beugungsdistanz F, die durch die folgende Formel (1) ausgedrückt wird, wobei die Brennweite der Fokussierungslinse durch f wiedergegeben wird, die Wellenlänge des Laserlichts durch λ wiedergegeben wird und die Pixelgröße des Raumlichtmodulators durch xSLM wiedergegeben wird. In diesem Fall kann das zweite gebeugte Licht zuverlässig durch den Schlitz blockiert werden.
    [Formel 1] F = 2 f × t a n ( s i n − 1 ( λ 2 x S L M ) )
    Figure DE112017005333T5_0001
  • In der Laserlichtbestrahlungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Größe des Schlitzes in der ersten Richtung kleiner als das Intervall des ersten gebeugten Lichts (anderen gebeugten Lichts) der ±drei-Ordnung an dem Brennpunkt sein. In diesem Fall kann das Licht der hohen Ordnung des ersten gebeugten Lichts, das gleich oder höher als die ±drei-Ordnung ist, durch den Schlitz blockiert werden.
  • In der Laserlichtbestrahlungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das erste Beugungsgittermuster (andere Beugungsgittermuster) eine Vielzahl von Nutmustern entlang der zweite Richtung umfassen und kann das zweite Beugungsgittermuster (Beugungsgittermuster) eine Vielzahl von Nutmustern entlang der ersten Richtung umfassen. Auf diese Weise werden die Richtungen der Nutmuster des ersten Beugungsgittermusters und des zweiten Beugungsgittermusters derart gesetzt, dass sie einander kreuzen, wodurch die Verzweigungsrichtung des ersten gebeugten Lichts und die Verzweigungsrichtung des zweiten gebeugten Lichts verschieden voneinander gesetzt werden können.
  • In der Laserlichtbestrahlungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Raumlichtmodulator eine Flüssigkristallschicht für das Anzeigen des Phasenmusters enthalten, kann die Flüssigkristallschicht einen kreisrunden effektiven Bereich in dem Bereich, in dem das Laserlicht einfällt, und einen ringförmigen nicht-effektiven Bereich außerhalb des effektiven Bereichs umfassen, wobei das erste Muster in dem effektiven Bereich angezeigt werden kann, um einen Teil des Laserlichts zu modulieren, und das zweite Muster in dem nicht-effektiven Bereich angezeigt werden kann, um den Rest des Laserlichts zu modulieren. In diesem Fall kann die Form des auf das Objekt emittierten Strahls nach Wunsch in Entsprechung zu dem in die Objektivlinse eintretenden Strahlprofil gesetzt werden, wodurch eine feine Verarbeitungssteuerung (Bestrahlungssteuerung) durchgeführt werden kann.
  • Dabei ist die Laserlichtbestrahlungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung konfiguriert zum Bestrahlen eines Objekts mit einem Laserlicht entlang einer ersten Richtung, wobei die Laserlichtbestrahlungsvorrichtung umfasst: eine Laserlichtquelle, die konfiguriert ist zum Ausgeben des Laserlichts; einen Raumlichtmodulator, der konfiguriert ist zum Modulieren des von der Laserlichtquelle ausgegebenen Laserlichts gemäß einem Phasenmuster und zum Emittieren des modulierten Laserlichts; eine Objektivlinse, die konfiguriert ist zum Konvergieren des von dem Raumlichtmodulator emittierten Laserlichts auf das Objekt; eine Fokussierungslinse, die zwischen dem Raumlichtmodulator und der Objektivlinse in einem optischen Pfad des Laserlichts angeordnet ist und konfiguriert ist zum Fokussieren des Laserlichts; und ein Schlitzglied, das an einem Brennpunkt auf einer hinteren Seite der Fokussierungslinse in dem optischen Pfad des Laserlichts angeordnet ist und konfiguriert ist zum Blockieren eines Teils des Laserlichts, wobei der Raumlichtmodulator eine Flüssigkristallschicht enthält, die konfiguriert ist zum Anzeigen des Phasenmusters, wobei die Flüssigkristallschicht einen effektiven Bereich, in dem ein in eine Pupillenebene der Objektivlinse eintretender Teil des Laserlichts einfällt, und einen nicht-effektiven Bereich, in dem der Rest des Laserlichts einfällt, umfasst, und wobei das Schlitzglied in dem nicht-effektiven Bereich moduliertes Licht mit einem Schlitz blockiert.
  • In der Laserlichtbestrahlungsvorrichtung wird das von der Laserlichtquelle ausgegebene Laserlicht durch das Phasenmuster des Raumlichtmodulators moduliert und dann zu dem Objekt durch die Objektivlinse konvergiert. Die Flüssigkristallschicht des Raumlichtmodulators enthält den effektiven Bereich, in dem ein in die Pupillenebene der Objektivlinse eintretender Teil des Laserlichts (effektives Licht) einfällt, und den nicht-effektiven Bereich, in dem der Rest des Laserlichts (nicht-effektiven Lichts) einfällt. Dann wird das in dem nicht-effektiven Bereich modulierte Licht durch den Schlitz des Schlitzglieds an dem Brennpunkt auf der hinteren Seite der Fokussierungslinse blockiert. Während also das effektive Licht auf das Objekt durch den Schlitz emittiert wird, wird das nicht-effektive Licht durch den Schlitz blockiert und erreicht die Objektivlinse (andere Glied) nicht. Deshalb kann gemäß dieser Laserlichtbestrahlungsvorrichtung eine Änderung des Bestrahlungszustands des Laserlichts in Bezug auf das Objekt unterdrückt werden.
  • Vorteilhafte Effekte der Erfindung
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Laserlichtbestrahlungsvorrichtung vorgesehen werden, die eine Änderung des Bestrahlungszustands des Laserlichts in Bezug auf ein Objekt unterdrücken kann.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer Laserverarbeitungsvorrichtung, die für das Ausbilden eines modifizierten Bereichs verwendet wird.
    • 2 ist eine Draufsicht auf ein zu verarbeitendes Objekt, für das der modifizierte Bereich ausgebildet wird.
    • 3 ist eine Schnittansicht des zu verarbeitenden Objekts entlang der Linie III-III von 2.
    • 4 ist eine Draufsicht auf das zu verarbeitende Objekt nach der Laserverarbeitung.
    • 5 ist eine Schnittansicht des zu verarbeitenden Objekts entlang der Linie V-V von 4.
    • 6 ist eine Schnittansicht des zu verarbeitenden Objekts entlang der Linie VI-VI von 4.
    • 7 ist eine perspektivische Ansicht einer Laserverarbeitungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
    • 8 ist eine perspektivische Ansicht eines zu verarbeitenden Objekts, das an einem Haltetisch der Laserverarbeitungsvorrichtung von 7 angebracht ist.
    • 9 ist eine Schnittansicht einer Laserausgabeeinheit entlang der XY-Ebene von 7.
    • 10 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils der Laserausgabeeinheit und einer Laserkonvergenzeinheit in der Laserverarbeitungsvorrichtung von 7.
    • 11 ist eine Schnittansicht der Laserkonvergenzeinheit entlang der XY-Ebene von 7.
    • 12 ist eine Schnittansicht der Laserkonvergenzeinheit entlang der Linie XII-XII von 11.
    • 13 ist eine Schnittansicht der Laserkonvergenzeinheit entlang der Linie XIII-XIII von 12.
    • 14 ist eine Teilschnittansicht eines reflexiven Raumlichtmodulators in der Laserverarbeitungsvorrichtung von 7.
    • 15 ist eine schematische Ansicht, die eine optische Anordnungsbeziehung zwischen einem reflexiven Raumlichtmodulator, einer 4f-Linseneinheit und einer Konvergenzlinseneinheit in der Laserkonvergenzeinheit von 11 zeigt.
    • 16 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das einen Hauptteil einer Laserverarbeitungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
    • 17 ist eine schematische Ansicht, die einen optischen Pfad des Laserlichts zwischen einem in 16 gezeigten reflexiven Raumlichtmodulator und einem zu verarbeitenden Objekt sowie jedes optische Element an dem optischen Pfad zeigt.
    • 18 ist eine Ansicht, die ein exemplarisches Phasenmuster zeigt, das an dem reflexiven Raumlichtmodulator angezeigt wird.
    • 19 zeigt eine Intensitätsverteilung des Laserlichts an dem reflexiven Raumlichtmodulator.
    • 20 ist eine schematische Ansicht, die ein Schlitzglied und einen Strahlpunkt eines gebeugten Lichts zeigt.
    • 21 ist eine schematische Ansicht, die die maximale Beugungsdistanz erläutert.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Im Folgenden wird eine Ausführungsform eines Aspekts der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen werden gleiche oder einander entsprechende Elemente durch gleiche Bezugszeichen angegeben, wobei auf wiederholte Beschreibungen dieser Elemente verzichtet wird.
  • In einer Laserverarbeitungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform wird Laserlicht an einem zu verarbeitenden Objekt konvergiert, um einen modifizierten Bereich in dem zu bearbeitenden Objekt entlang einer Schneidelinie zu bilden. Im Folgenden wird zuerst die Ausbildung des modifizierten Bereichs mit Bezug auf 1 bis 6 beschrieben.
  • Wie in 1 gezeigt, umfasst eine Laserverarbeitungsvorrichtung 100 eine Laserlichtquelle 101, die konfiguriert ist, um ein pulsierendes Oszillieren des Laserlichts L zu veranlassen, einen dichroitischen Spiegel 103, der angeordnet ist, um die Richtung der optischen Achse (des optischen Pfads) des Laserlichts L um 90° zu ändern, und eine Konvergenzlinse 105, die konfiguriert ist zum Konvergieren des Laserlichts L. Die Laserverarbeitungsvorrichtung 100 umfasst weiterhin einen Haltetisch 107, der konfiguriert ist zum Halten eines zu verarbeitenden Objekts 1, das ein Objekt ist, zu dem das durch die Konvergenzlinse 105 konvergierte Laserlicht L emittiert wird, eine Bühne 111, die ein Bewegungsmechanismus ist, der konfiguriert ist zum Bewegen des Haltetisches 107, eine Laserlichtquellen-Steuereinrichtung 102, die konfiguriert ist zum Steuern der Laserlichtquelle 101 für das Einstellen der Ausgabe, der Pulsbreite, der Pulswellenform usw. des Laserlichts L und eine Bühnen-Steuereinrichtung 115, die konfiguriert ist zum Steuern der Bewegung der Bühne 111.
  • In der Laserverarbeitungsvorrichtung 100 ändert das von der Laserlichtquelle 101 emittierte Laserlicht die Richtung seiner optischen Achse um 90° mit dem dichroitischen Spiegel 103 und wird dann durch die Konvergenzlinse 105 in dem an dem Haltetisch 107 platzierten zu verarbeitenden Objekt 1 konvergiert. Gleichzeitig wird die Bühne 111 bewegt, sodass sich das zu verarbeitende Objekt 1 relativ in Bezug auf das Laserlicht L entlang einer Schneidelinie 5 bewegt. Es wird also ein modifizierter Bereich entlang der Schneidelinie 5 in dem zu verarbeitenden Objekt 1 ausgebildet. Hier wird die Bühne 111 für eine relative Bewegung des Laserlichts L bewegt, wobei stattdessen oder in Verbindung damit aber auch die Konvergenzlinse 105 bewegt werden kann.
  • Als das zu verarbeitende Objekt 1 wird ein planares Glied (wie etwa ein Substrat oder ein Wafer) verwendet, das zum Beispiel ein aus Halbleitermaterialien ausgebildetes Halbleitersubstrat oder ein aus piezoelektrischen Materialien ausgebildetes piezoelektrisches Substrat sein kann. Wie in 2 gezeigt, ist in dem zu verarbeitenden Objekt 1 die Schneidelinie 5 für das Schneiden des zu verarbeitenden Objekts 1 gesetzt. Die Schneidelinie 5 ist eine virtuelle Linie, die sich gerade erstreckt. Um einen modifizierten Bereich in dem zu verarbeitenden Objekt 1 auszubilden, wird das Laserlicht L relativ entlang der Schneidelinie 5 bewegt (d.h. in der Richtung des Pfeils A in 2), während ein Konvergenzpunkt (eine Konvergenzposition) P in dem zu verarbeitenden Objekt 1 wie in 3 gezeigt gesetzt ist. Es wird also ein modifizierter Bereich 7 in dem zu verarbeitenden Objekt 1 entlang der Schneidelinie 5 wie in 4, 5 und 6 gezeigt ausgebildet, wobei der entlang der Schneidelinie 5 ausgebildete modifizierte Bereich 7 ein Schneidestartbereich 8 wird. Die Schneidelinie 5 entspricht einer Bestrahlungsplanungslinie.
  • Der Konvergenzpunkt P ist eine Position, an welcher das Laserlicht L konvergiert wird. Die Schneidelinie kann auch gekrümmt anstatt gerade sein, kann gekrümmte und gerade Abschnitte umfassen oder kann durch Koordinaten spezifiziert werden. Die Schneidelinie 5 kann tatsächlich an einer Vorderfläche 3 des zu verarbeitenden Objekts 1 gezeichnet sein und ist nicht auf eine virtuelle Linie beschränkt. Der modifizierte Bereich 7 kann entweder kontinuierlich oder intermittierend ausgebildet werden. Der modifizierte Bereich 7 kann in Reihen oder Punkten ausgebildet werden und muss lediglich wenigstens in dem zu verarbeitenden Objekt 1, an der Vorderfläche 3 oder an einer Rückfläche ausgebildet werden. Ein Riss kann von dem modifizierten Bereich 7 als einem Startpunkt 7 vorgesehen werden, wobei der Riss und der modifizierte Bereich 7 an einer Außenfläche (der Vorderfläche 3, der Rückfläche oder einer Außenumfangsfläche) des zu verarbeitenden Objekts 1 freiliegen kann. Eine Laserlicht-Eintrittsfläche während des Ausbildens des modifizierten Bereichs 7 ist nicht auf die Vorderfläche 3 des zu verarbeitenden Objekts 1 beschränkt und kann auch die Rückfläche des zu verarbeitenden Objekts 1 sein.
  • Wenn übrigens der modifizierte Bereich 7 in dem zu verarbeitenden Objekt 1 ausgebildet wird, wird das Laserlicht L durch das zu verarbeitende Objekt 1 durchgelassen und insbesondere in der Nähe des Konvergenzpunkts P in dem zu verarbeitenden Objekt 1 absorbiert. Der modifizierte Bereich 7 wird also in dem zu verarbeitenden Objekt 1 ausgebildet (Laserverarbeitung des internen Absorptionstyps). In diesem Fall absorbiert die Vorderfläche 3 des zu verarbeitenden Objekts 1 das Laserlicht L kaum und schmilzt deshalb nicht. Wenn dagegen der modifizierte Bereich 7 an der Vorderfläche 3 oder der Rückfläche des zu verarbeitenden Objekts 1 ausgebildet wird, wird das Laserlicht L insbesondere in der Nähe des Konvergenzpunkts P an der Vorderfläche 3 oder der Rückfläche absorbiert, wobei Entfernungspositionen wie etwa Löcher und Rillen durch ein Schmelzen von der Vorderfläche 3 oder der Rückfläche her ausgebildet werden (Laserverarbeitung des Oberflächenabsorptionstyps).
  • Der modifizierte Bereich 7 ist ein Bereich, in dem die Dichte, der Brechungsindex, die mechanische Festigkeit und andere physikalische Eigenschaften verschieden von denjenigen in der Umgebung sind. Beispiele des modifizierten Bereichs 7 sind ein geschmolzener, verarbeiteter Bereich (d.h. ein Bereich, der sich nach einem Schmelzen erneut verfestigt hat, ein Bereich im geschmolzenen Zustand und/oder ein Bereich, der sich gerade aus dem geschmolzenen Zustand wieder verfestigt), ein Rissbereich, ein Bereich eines dielektrischen Zusammenbruchs, ein Bereich mit einem geänderten Brechungsindex und ein gemischter Bereich aus diesen. Andere Beispiele für den modifizierten Bereich 7 sind ein Bereich, in dem sich die Dichte des modifizierten Bereichs 7 im Vergleich zu der Dichte eines nicht-modifizierten Bereichs in einem Material des zu verarbeitenden Objekts 1 geändert hat, und ein Bereich, der mit einem Gitterfehler versehen ist. Wenn das Material des zu verarbeitenden Objekts 1 ein einkristallines Silizium ist, kann auch gesagt werden, dass der modifizierte Bereich 7 ein Bereich mit einer hohen Versetzungsdichte ist.
  • Der geschmolzene, verarbeitete Bereich, der Bereich mit einem geänderten Brechungsindex, der Bereich, in dem sich die Dichte des modifizierten Bereichs 7 im Vergleich zu der Dichte des nicht-modifizierten Bereichs geändert hat, und der Bereich, der mit dem Gitterdefekt versehen ist, können weiterhin einen Riss (Mikroriss) darin oder an einer Schnittfläche zwischen dem modifizierten Bereich 7 und dem nicht-modifizierten Bereich aufweisen. Der enthaltene Riss kann über die gesamte Oberfläche des modifizierten Bereichs 7 oder nur in einem Teil oder an einer Vielzahl von Teilen desselben ausgebildet sein. Das zu verarbeitende Objekt 1 enthält ein Substrat aus einem kristallinen Material, das einen Kristallaufbau aufweist. Zum Beispiel enthält das zu verarbeitende Objekt 1 ein Substrat aus Galliumnitrid (GaN), Silizium (Si), Siliziumcarbid (SiC), LiTaO3 und Saphir (Al2O3). Mit anderen Worten enthält das zu verarbeitende Objekt 1 zum Beispiel ein Galliumnitridsubstrat, ein Siliziumsubstrat, ein SiC-Substrat, ein LiTaO3-Substrat oder ein Saphirsubstrat. Das kristalline Material kann entweder ein anisotropischer Kristall oder ein isotropischer Kristall sein. Außerdem kann das zu verarbeitende Objekt 1 ein Substrat enthalten, das aus einem nicht-kristallinen Material mit einem nicht-kristallinen Aufbau (amorphen Aufbau) ausgebildet ist, und kann zum Beispiel ein Glassubstrat enthalten.
  • In der Ausführungsform kann der modifizierte Bereich 7 durch das Ausbilden einer Vielzahl von modifizierten Punkten (Verarbeitungsmarken) entlang der Schneidelinie 5 ausgebildet werden. In diesem Fall bildet die Vielzahl von modifizierten Punkten gesammelt den modifizierten Bereich 7. Jeder der modifizierten Punkte ist ein modifizierter Bereich, der durch einen Schuss eines Pulses eines gepulsten Laserlichts ausgebildet wird (d.h., die Laserstrahlung eines Pulses entspricht einem Laserschuss). Beispiele für die modifizierten Punkte sind Risspunkte, geschmolzene und verarbeitete Punkte, Punkte mit einem geänderten Brechungsindex oder Kombinationen aus diesen. Die Größe und Länge des von den modifizierten Punkten ausgehenden Risses kann bei Bedarf hinsichtlich der erforderlichen Schneidegenauigkeit, der erforderlichen Flachheit der Schnittflächen, der Dicke, der Art und der Kristallausrichtung des zu verarbeitenden Objekts 1 usw. kontrolliert werden. Außerdem können in den Ausführungsformen die modifizierten Punkte als der modifizierte Bereich 7 entlang der Schneidelinie 5 ausgebildet werden.
  • [Laserverarbeitungsvorrichtung gemäß Ausführungsformen]
  • Im Folgenden wird die Laserverarbeitungsvorrichtung gemäß den Ausführungsformen beschrieben. In den folgenden Beschreibungen sind die Richtungen orthogonal zueinander in der horizontalen Ebene jeweils als die X-Achsenrichtung und die Y-Achsenrichtung definiert und ist die vertikale Richtung als die Z-Achsenrichtung definiert.
  • [Gesamtkonfiguration der Laserverarbeitungsvorrichtung]
  • Wie in 7 gezeigt, enthält eine Laserverarbeitungsvorrichtung 200 einen Vorrichtungsrahmen 210, einen ersten Bewegungsmechanismus (oder einfach Bewegungsmechanismus) 220, einen Haltetisch 230 und einen zweiten Bewegungsmechanismus 240. Weiterhin enthält die Laserverarbeitungsvorrichtung 200 eine Laserausgabeeinheit 300, eine Laserkonvergenzeinheit 400 und eine Steuereinrichtung 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 von Schienen 221a und 221b versehen, die sich entlang der Y-Achsenrichtung erstrecken. Die zweite Schieneneinheit 222 ist an dem Paar von Schienen 221a und 221b der ersten Schieneneinheit 221 derart befestigt, dass sie entlang der Y-Achsenrichtung bewegt werden kann. Die zweite Schieneneinheit 222 ist mit einem Paar von Schienen 222a und 222b versehen, die sich entlang der X-Achsenrichtung erstrecken. Die bewegliche Basis 223 ist an dem Paar von Schienen 222a und 222b der zweiten Schieneneinheit 222 derart befestigt, dass sie sich entlang der X-Achsenrichtung bewegen kann. Die bewegliche Basis 223 kann um eine Achse parallel zu der Z-Achsenrichtung gedreht werden.
  • Der Haltetisch 230 ist an der beweglichen Basis 223 befestigt. Der Haltetisch 230 hält das zu verarbeitende Objekt 1. Das zu verarbeitende Objekt 1 kann eines aus einer Vielzahl von funktionellen Einrichtungen (eine Lichtempfangseinrichtung wie etwa eine Fotodiode, eine Lichtemissionseinrichtung wie etwa eine Laserdiode, eine Schaltungseinrichtung wie etwa eine Schaltung oder ähnliches sein), die in einer Matrixform an der Vorderflächenseite eines Substrats aus einem Halbleitermaterial wie etwa Silizium ausgebildet ist. Wenn das zu verarbeitende Objekt 1 an dem Haltetisch 230 zum Beispiel wie in 8 gezeigt an einem über einem winkeligen Rahmen 11 gespannten Film 12 gehalten wird, wird eine Vorderfläche 1a des zu verarbeitenden Objekts 1 (eine Fläche auf der Seite der Vielzahl von funktionellen Einrichtungen) geklebt. Der Haltetisch 230 hält den Rahmen 11 mit einer Klemme und saugt den Film 12 mit einem Vakuumspanntisch an, um das zu verarbeitende Objekt 1 zu halten. An dem Haltetisch 230 sind eine Vielzahl von parallelen Schneidelinien 5a und eine Vielzahl von parallelen Schneidelinien 5b in einem Gittermuster derart gesetzt, dass sie sich zwischen benachbarten funktionellen Einrichtungen auf dem zu verarbeitenden Objekt 1 erstrecken.
  • Wie in 7 gezeigt, wird der Haltetisch 230 entlang der Y-Achsenrichtung durch eine Betätigung der zweiten Schieneneinheit 222 in dem ersten Bewegungsmechanismus 220 bewegt. Außerdem wird der Haltetisch 230 entlang der X-Achsenrichtung durch eine Betätigung der beweglichen Basis 223 in dem ersten Bewegungsmechanismus 220 bewegt. Weiterhin wird der Haltetisch 230 um die Achse parallel zu der Z-Achsenrichtung gedreht, wenn die bewegliche Basis 223 in dem ersten Bewegungsmechanismus 220 betätigt wird. Wie weiter oben beschrieben, ist der Haltetisch 230 derart an dem Vorrichtungsrahmen 210 angebracht, dass er entlang der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung bewegt werden kann und um die Achse parallel zu der Z-Achsenrichtung gedreht werden kann.
  • Die Laserausgabeeinheit 300 ist an dem Vorrichtungsrahmen 210 angebracht. Die Laserkonvergenzeinheit 400 ist an dem Vorrichtungsrahmen 210 über den zweiten Bewegungsmechanismus 240 angebracht. Die Laserkonvergenzeinheit 400 wird entlang der Z-Achsenrichtung durch eine Betätigung des zweiten Bewegungsmechanismus 240 bewegt. Wie oben beschrieben, ist die Laserkonvergenzeinheit 400 an dem Vorrichtungsrahmen 210 derart angebracht, dass sie entlang der Z-Richtung in Bezug auf die Laserausgabeeinheit 300 bewegt werden kann.
  • Die Steuereinrichtung 500 enthält eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) usw. Die Steuereinrichtung 500 steuert den Betrieb jeder Einheit der Laserverarbeitungsvorrichtung 200.
  • Zum Beispiel wird in der Laserverarbeitungsvorrichtung 200 ein modifizierter Bereich in dem zu verarbeitenden Objekt 1 entlang jeder der Schneidelinien 5a und 5b (siehe 8) wie folgt ausgebildet.
  • Zuerst wird das zu verarbeitende Objekt 1 an dem Haltetisch 230 derart gehalten, dass eine Rückfläche 1b (siehe 8) des zu verarbeitenden Objekts 1 die Laserlichteintrittsfläche wird und jede der Schneidelinien 5a des zu verarbeitenden Objekts 1 in einer Richtung parallel zu der X-Achsenrichtung ausgerichtet wird. Anschließend wird die Laserkonvergenzeinheit 400 durch den zweiten Bewegungsmechanismus 240 derart bewegt, dass der Konvergenzpunkt des Laserlichts L an einer Position fern von der Laserlichteintrittsfläche des zu verarbeitenden Objekts 1 mit einer vorbestimmten Distanz in dem zu verarbeitenden Objekt 1 positioniert wird. Während dann eine konstante Distanz zwischen der Laserlichteintrittsfläche des zu verarbeitenden Objekts 1 und dem Konvergenzpunkt des Laserlichts L aufrechterhalten wird, wird der Konvergenzpunkt des Laserlichts L relativ entlang jeder Schneidelinie 5a bewegt. Auf diese Weise wird der modifizierte Bereich in dem zu verarbeitenden Objekt 1 entlang jeder Schneidelinie 5a ausgebildet.
  • Wenn die Ausbildung des modifizierten Bereichs entlang jeder der Schneidelinien 5a abgeschlossen ist, wird der Haltetisch 230 durch den ersten Bewegungsmechanismus 220 gedreht und wird jede der Schneidelinien 5b des zu verarbeitenden Objekts 1 in der Richtung parallel zu der X-Achsenrichtung ausgerichtet. Anschließend wird die Laserkonvergenzeinheit 400 durch den zweiten Bewegungsmechanismus 240 derart bewegt, dass der Konvergenzpunkt des Laserlichts L an einer Position fern von der Laserlichteintrittsfläche des zu verarbeitenden Objekts 1 mit einer vorbestimmten Distanz in dem zu verarbeitenden Objekt 1 positioniert wird. Während dann eine konstante Distanz zwischen der Laserlichteintrittsfläche des zu verarbeitenden Objekts 1 und dem Konvergenzpunkt des Laserlichts L aufrechterhalten wird, wird der Konvergenzpunkt des Laserlichts L relativ entlang jeder Schneidelinie 5b bewegt. Auf diese Weise wird der modifizierte Bereich in dem zu verarbeitenden Objekt 1 entlang jeder Schneidelinie 5b ausgebildet.
  • Wie weiter oben beschrieben, ist in der Laserverarbeitungsvorrichtung 200 die Richtung parallel zu der X-Achsenrichtung eine Verarbeitungsrichtung (Abtastrichtung des Laserlichts L). Es ist zu beachten, dass die relative Bewegung des Konvergenzpunkts des Laserlichts L entlang jeder Schneidelinie 5a und die relative Bewegung des Konvergenzpunkts des Laserlichts L entlang jeder Schneidelinie 5b durch die Bewegung des Haltetisches 230 entlang der X-Achsenrichtung durch den ersten Bewegungsmechanismus 220 durchgeführt werden. Außerdem werden die relative Bewegung des Konvergenzpunkts des Laserlichts L zwischen den Schneidelinien 5a und die relative Bewegung des Konvergenzpunkts des Laserlichts L zwischen den Schneidelinien 5b durch die Bewegung des Haltetisches 230 entlang der Y-Achsenrichtung durch den ersten Bewegungsmechanismus 220 durchgeführt.
  • Wie in 9 gezeigt, umfasst die Laserausgabeeinheit 300 eine Montagebasis 301, eine Abdeckung 302 und eine Vielzahl von Spiegeln 303 und 304. Weiterhin umfasst die Laserausgabeeinheit 300 einen Laseroszillator (Laserlichtquelle) 310, eine Blende 320, eine λ/2-Wellenplatteneinheit 330, eine Polarisationsplatteneinheit 340, einen Strahlaufweiter 350 und eine Spiegeleinheit 360.
  • Die Montagebasis 301 hält die Vielzahl von Spiegeln 303 und 304, den Laseroszillator 310, die Blende 320, die λ/2-Wellenplatteneinheit 330, die Polarisationsplatteneinheit 340, den Strahlaufweiter 350 und die Spiegeleinheit 360. Die Vielzahl von Spiegeln 303 und 304, der Laseroszillator 310, die Blende 320, die λ/2-Wellenplatteneinheit 330, die Polarisationsplatteneinheit 340, der Strahlaufweiter 350 und die Spiegeleinheit 360 sind an einer Hauptfläche 301a der Montagebasis 301 angebracht. Die Montagebasis 301 ist ein planares Glied, das von dem Vorrichtungsrahmen 210 gelöst werden kann (siehe 7). Die Laserausgabeeinheit 300 ist an dem Vorrichtungsrahmen 210 über die Montagebasis 301 angebracht. Das heißt, dass die Laserausgabeeinheit 300 in Bezug auf den Vorrichtungsrahmen 210 gelöst werden kann.
  • Die Abdeckung 302 bedeckt die Vielzahl von Spiegeln 303 und 304, den Laseroszillator 310, die Blende 320, die λ/2-Wellenplatteneinheit 330, die Polarisationsplatteneinheit 340, den Strahlaufweiter 350 und die Spiegeleinheit 360 an der Hauptfläche 301a der Montagebasis 301. Die Abdeckung 302 kann von der Montagebasis 301 gelöst werden.
  • Der Laseroszillator 310 oszilliert linear polarisiertes Laserlicht L pulsierend entlang der X-Achsenrichtung. Die Wellenlänge des von dem Laseroszillator 310 emittierten Laserlichts L ist in den Wellenlängenbändern von 500 nm bis 550 nm, von 1000 nm bis 1150 nm oder von 1300 nm bis 1400 nm enthalten. Das Laserlicht L in dem Wellenlängenband von 500 nm bis 550 nm ist zum Beispiel geeignet für eine Laserverarbeitung des internen Absorptionstyps an einem Substrat aus Saphir. Das Laserlicht L in jedem der Wellenlängenbänder von 1000 nm bis 1150 nm und von 1300 nm bis 1400 nm ist zum Beispiel geeignet für eine Laserverarbeitung des internen Absorptionstyps an einem Substrat aus Silizium. Die Polarisationsrichtung des von dem Laseroszillator 310 emittierten Laserlichts L ist zum Beispiel eine Richtung parallel zu der Y-Achsenrichtung. Das von dem Laseroszillator 310 emittierte Laserlicht L wird durch den Spiegel 303 reflektiert und tritt in die Blende 320 entlang der Y-Achsenrichtung ein.
  • In dem Laseroszillator 310 wird die Ausgabe des Laserlichts L wie folgt EIN/AUS-geschaltet. Wenn der Laseroszillator 310 einen Festkörperlaser enthält, wird ein Q-Schalter (akustooptischer Modulator (AOM), elektrooptischer Modulator (EOM) oder ähnliches in einem Resonator EIN/AUS-geschaltet, wodurch die Ausgabe des Laserlichts L mit einer hohen Geschwindigkeit EIN/AUS-geschaltet wird. Wenn der Laseroszillator 310 einen Faserlaser enthält, wird die Ausgabe eines Halbleiterlasers, der einen Seed-Laser und einen Verstärkerlaser (Erregungslaser) bildet, EIN/AUS-geschaltet, wodurch die Ausgabe des Laserlichts L mit einer hohen Geschwindigkeit EIN/AUS-geschaltet wird. Wenn der Laseroszillator 310 eine externe Modulationseinrichtung verwendet, wird die außerhalb des Resonators vorgesehene externe Modulationseinrichtung (AOM, EOM oder ähnliches) EIN/AUS-geschaltet, wodurch die Ausgabe des Laserlichts L mit einer hohen Geschwindigkeit EIN/AUS-geschaltet wird.
  • Die Blende 320 öffnet und schließt den optischen Pfad des Laserlichts L mittels eines mechanischen Mechanismus. Das EIN/AUS-Schalten der Ausgabe des Laserlichts L von der Laserausgabeeinheit 300 wird durch das EIN/AUS-Schalten der Ausgabe des Laserlichts L in dem Laseroszillator 310 wie oben beschrieben durchgeführt. Außerdem ist die Blende 320 vorgesehen, wodurch ein unerwartetes Emittieren des Laserlichts L von der Laserausgabeeinheit 300 verhindert wird. Das durch die Blende 320 hindurchgegangene Laserlicht L wird durch den Spiegel 304 reflektiert und tritt anschließend in die λ/2-Wellenplatteneinehit 330 und die Polarisationsplatteneinheit 340 entlang der X-Achsenrichtung ein.
  • Die λ/2-Wellenplatteneinheit 330 und die Polarisationsplatteneinheit 340 funktionieren als eine Ausgabeeinstellungseinheit, die konfiguriert ist zum Einstellen der Ausgabe (Lichtintensität) des Laserlichts L. Außerdem funktionieren die λ/2-Wellenplatteneinheit 330 und die Polarisationsplatteneinheit 340 jeweils als eine Polarisationsrichtungseinstelleinheit, die konfiguriert ist zum Einstellen der Polarisationsrichtung des Laserlichts L. Das sequentiell durch die λ/2-Wellenplatteneinheit 330 und die Polarisationsplatteneinheit 340 hindurchgegangene Laserlicht L tritt in den Strahlaufweiter 350 entlang der X-Achsenrichtung ein.
  • Der Strahlaufweiter 350 kollimiert das Laserlicht L, während er den Durchmesser des Laserlichts L einstellt. Das durch den Strahlaufweiter 350 hindurchgegangene Laserlicht L tritt in die Spiegeleinheit 360 entlang der X-Achsenrichtung ein.
  • Die Spiegeleinheit 360 umfasst eine Haltebasis 361 und eine Vielzahl von Spiegeln 362 und 363. Die Haltebasis 361 hält die Vielzahl von Spiegeln 362 und 363. Die Haltebasis 361 ist an der Montagebasis 301 derart angebracht, dass ihre Position entlang der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung eingestellt werden kann. Der Spiegel (erste Spiegel) 362 reflektiert das durch den Strahlaufweiter 350 hindurchgegangene Laserlicht L in der Y-Achsenrichtung. Der Spiegel 362 ist derart an der Haltebasis 361 angebracht, dass zum Beispiel der Winkel seiner Reflexionsfläche um eine Achse parallel zu der Z-Achse eingestellt werden kann.
  • Der Spiegel (zweite Spiegel) 363 reflektiert das durch den Spiegel 362 reflektierte Laserlicht L in der Z-Achsenrichtung. Der Spiegel 363 ist derart an der Haltebasis 361 angebracht, dass zum Beispiel der Winkel seiner Reflexionsfläche um eine Achse parallel zu der X-Achse eingestellt werden kann und seine Position entlang der Y-Achsenrichtung eingestellt werden kann. Das durch den Spiegel 363 reflektierte Laserlicht L geht durch eine Öffnung 361a in der Haltebasis 361 hindurch und tritt in die Laserkonvergenzeinheit 400 (siehe 7) entlang der Z-Achsenrichtung ein. Das heißt, dass die Emissionsrichtung des Laserlichts L durch die Laserausgabeeinheit 300 mit einer Bewegungsrichtung der Laserkonvergenzeinheit 400 zusammenfällt. Wie weiter oben beschrieben, enthält jeder der Spiegel 362 und 363 einen Mechanismus, der konfiguriert ist zum Einstellen des Winkels der Reflexionsfläche.
  • In der Spiegeleinheit 360 werden eine Positionseinstellung der Haltebasis 361 in Bezug auf die Montagebasis 301, eine Positionseinstellung des Spiegels 363 in Bezug auf die Haltebasis 361 und eine Winkeleinstellung der Reflexionsfläche jedes der Spiegel 362 und 363 durchgeführt, wodurch die Position und der Winkel der optischen Achse des von der Laserausgabeeinheit 300 emittierten Laserlichts L in Bezug auf die Laserkonvergenzeinheit 400 ausgerichtet werden. Das heißt, dass jeder aus der Vielzahl von Spiegeln 362 und 363 eine Komponente ist, die konfiguriert ist zum Einstellen der optischen Achse des von der Laserausgabeeinheit 300 emittierten Laserlichts.
  • Wie in 10 gezeigt, umfasst die Laserkonvergenzeinheit 400 ein Gehäuse 401. Das Gehäuse 401 weist eine rechteckige Parallelepipedform mit der Y-Achsenrichtung als der Längsrichtung auf. Der zweite Bewegungsmechanismus 240 ist an einer Seitenfläche 401e des Gehäuses 401 angebracht (siehe 11 und 13). Eine zylindrische Lichteintrittseinheit 401a ist in dem Gehäuse 401 derart vorgesehen, dass sie der Öffnung 361a der Spiegeleinheit 360 in der Z-Achsenrichtung zugewandt ist. Die Lichteintrittseinheit 401a gestattet, dass das von der Laserausgabeeinheit 300 emittierte Laserlicht L in das Gehäuse 401 eintritt. Die Spiegeleinheit 360 und die Lichteintrittseinheit 401a sind voneinander durch eine Distanz getrennt, bei welcher kein wechselseitiger Kontakt auftritt, wenn die Laserkonvergenzeinheit 400 entlang der Z-Achsenrichtung durch den zweiten Bewegungsmechanismus 240 bewegt wird.
  • Wie in 11 und 12 gezeigt, umfasst die Laserkonvergenzeinheit 400 einen Spiegel 402 und einen dichroitischen Spiegel 403. Weiterhin umfasst die Laserkonvergenzeinheit 400 einen reflexiven Raumlichtmodulator 410, eine 4f-Linseneinheit 420, eine Konvergenzlinseneinheit (Objektivlinse) 430, einen Antriebsmechanismus 440 und ein Paar von Distanzmesssensoren 450.
  • Der Spiegel 402 ist an einer Bodenfläche 401b des Gehäuses 401 derart angebracht, dass er der Lichteintrittseinheit 401a in der Z-Achsenrichtung zugewandt ist. Der Spiegel 402 reflektiert das in das Gehäuse 401 eintretende Laserlicht L über die Lichteintrittseinheit 401a in einer Richtung parallel zu der XY-Ebene. Das durch den Strahlaufweiter 350 der Laserausgabeeinheit 300 kollimierte Laserlicht L tritt in den Spiegel 402 entlang der Z-Achsenrichtung ein. Das heißt, dass das Laserlicht L als paralleles Licht in den Spiegel 402 entlang der Z-Achsenrichtung eintritt. Also auch dann, wenn die Laserkonvergenzeinheit 400 entlang der Z-Achsenrichtung durch den zweiten Bewegungsmechanismus 240 bewegt wird, wird ein konstanter Zustand des in den Spiegel 402 entlang der Z-Achsenrichtung eintretenden Laserlichts L aufrechterhalten. Das durch den Spiegel 402 reflektierte Laserlicht L tritt in den reflexiven Raumlichtmodulator 410 ein.
  • Der reflexive Raumlichtmodulator 410 ist an einem Ende 401c des Gehäuses 401 in der Y-Achsenrichtung in einem Zustand angebracht, in dem die Reflexionsfläche 410a dem Inneren des Gehäuses 401 zugewandt ist. Der reflexive Raumlichtmodulator 410 ist zum Beispiel ein reflexiver Flüssigkristall (Flüssigkristall auf Silizium (LCOS)-Raumlichtmodulator (SLM)) und reflektiert das Laserlicht L in der Y-Achsenrichtung, während er das Laserlicht L moduliert. Das durch den reflexiven Raumlichtmodulator 410 modulierte und reflektierte Laserlicht L tritt in die 4f-Linseneinheit 420 entlang der Y-Achsenrichtung ein. Dabei ist in einer Ebene parallel zu der XY-Ebene ein Winkel α durch eine optische Achse des in den reflexiven Raumlichtmodulator 410 eintretenden Laserlichts L und eine optische Achse des von dem reflexiven Raumlichtmodulator 410 emittierten Laserlichts L ein spitzer Winkel (zum Beispiel zwischen 10° und 60°). Das heißt, dass das Laserlicht L mit einem spitzen Winkel entlang der XY-Ebene in dem reflexiven Raumlichtmodulator 410 reflektiert wird. Dadurch werden der Einfallswinkel und der Reflexionswinkel des Laserlichts L unterdrückt, um eine Beeinträchtigung der Beugungseffizienz zu unterdrücken und eine ausreichende Performanz des reflexiven Raumlichtmodulators 410 sicherzustellen. Es ist zu beachten, dass in dem reflexiven Raumlichtmodulator 410 zum Beispiel die Dicke einer Lichtmodulationsschicht, in der ein Flüssigkristall verwendet wird, extrem dünn ist und einige Mikrometer bis zu einigen zehn Mikrometern beträgt, sodass die Reflexionsfläche 410a gleichermaßen als eine Lichteintrittsfläche und als eine Lichtaustrittsfläche der Lichtmodulationsschicht betrachtet werden kann.
  • Die 4f-Linseneinheit 420 umfasst einen Halter 421, eine Linse 422 auf der Seite des reflexiven Raumlichtmodulators 410, eine Linse 423 auf der Seite der Konvergenzlinseneinheit 430 und ein Schlitzglied 424. Der Halter 421 hält ein Paar der Linsen 422 und 423 und das Schlitzglied 424. Der Halter 421 hält eine konstante wechselseitige Positionsbeziehung zwischen dem Paar von Linsen 422 und 423 und dem Schlitzglied 424 in einer Richtung entlang der optischen Achse des Laserlichts L aufrecht. Das Paar von Linsen 422 und 423 bildet ein doppeltes telezentrisches optisches System, in dem sich die Reflexionsfläche 410a des reflexiven Raumlichtmodulators 410 und eine Eintrittspupillenebene (Pupillenebene) 430a der Konvergenzlinseneinheit 430 in einer Abbildungsbeziehung befinden.
  • Es wird also ein Bild des Laserlichts L auf der Reflexionsfläche 410a des reflexiven Raumlichtmodulators 410 (ein Bild des in dem reflexiven Raumlichtmodulator 410 modulierten Laserlichts L) zu der Eintrittspupillenebene 430a der Konvergenzlinseneinheit 430 übertragen (auf dieser abgebildet). Ein Schlitz 424a ist in dem Schlitzglied 424 ausgebildet. Der Schlitz 424a ist zwischen der Linse 422 und der Linse 423 und in der Nähe einer Brennebene der Linse 422 angeordnet. Ein unnötiger Teil des durch den reflexiven Raumlichtmodulator 410 modulierten und reflektierten Laserlichts L wird durch das Schlitzglied 424 blockiert. Das durch die 4f-Linseneinehit 420 hindurchgegangene Laserlicht L tritt in den dichroitischen Spiegel 403 entlang der Y-Achsenrichtung ein.
  • Der dichroitische Spiegel 403 reflektiert den größten Teil (zum Beispiel zwischen 95% und 99,5%) des Laserlichts L in der Z-Achsenrichtung und lässt einen Teil (zum Beispiel zwischen 0,5% und 5%) des Laserlichts L entlang der Y-Achsenrichtung durch. Der größte Teil des Laserlichts L wird mit einem rechten Winkel entlang der ZX-Ebene in dem dichroitischen Spiegel 403 reflektiert. Das durch den dichroitischen Spiegel 403 reflektierte Laserlicht L tritt in die Konvergenzlinseneinheit 430 entlang der Z-Achsenrichtung ein.
  • Die Konvergenzlinseneinheit 430 ist an einem Ende 401d (einem Ende auf der zu dem Ende 401c gegenüberliegenden Seite) des Gehäuses 401 in der Y-Achsenrichtung über den Antriebsmechanismus 440 angebracht. Die Konvergenzlinseneinheit 430 umfasst einen Halter 431 und eine Vielzahl von Linsen 432. Der Halter 431 hält die Vielzahl von Linsen 432. Die Vielzahl von Linsen 432 konvergieren das Laserlicht L an dem zu verarbeitenden Objekt 1 (siehe 7), das durch den Haltetisch 230 gehalten wird. Der Antriebsmechanismus 440 bewegt die Konvergenzlinseneinheit 430 entlang der Z-Achsenrichtung durch die Antriebskraft einer piezoelektrischen Einrichtung.
  • Das Paar von Distanzmesssensoren 450 ist an dem Ende 401d des Gehäuses 401 derart angebracht, dass diese auf beiden Seiten der Konvergenzlinseneinheit 430 in der X-Achsenrichtung angeordnet sind. Jeder der Distanzmesssensoren 450 emittiert Licht für eine Distanzmessung (zum Beispiel Laserlicht) zu der Laserlichteintrittsfläche des zu verarbeitenden Objekts 1 (siehe 7), das durch den Haltetisch 230 gehalten wird, und erfasst das durch die Laserlichteintrittsfläche reflektierte Licht für eine Distanzmessung, um Verschiebungsdaten der Laserlichteintrittsfläche des zu verarbeitenden Objekts 1 zu erhalten. Es ist zu beachten, dass für die Distanzmesssensoren 450 Sensoren in einer Triangulationsmethode, einer Laserkonfokalmethode einer Weißkonfokalmethode, einer Spektralinterferenzmethode, einer Astigmatismusmethode usw. verwendet werden können.
  • In der Laserverarbeitungsvorrichtung 200 ist wie weiter oben beschrieben die Richtung parallel zu der X-Achsenrichtung die Verarbeitungsrichtung (Abtastungsrichtung des Laserlichts L). Wenn also der Konvergenzpunkt des Laserlichts L relativ entlang jeder der Schneidelinien 5a und 5b bewegt wird, erhält innerhalb des Paars von Distanzmesssensoren 450 einer der Distanzmesssensoren 450, der relativ in Bezug auf die Konvergenzlinseneinheit 430 vorgeschoben ist, die Verschiebungsdaten der Laserlichteintrittsfläche des zu verarbeitenden Objekts 1 entlang jeder der Schneidelinien 5a und 5b. Dann bewegt der Antriebsmechanismus 440 die Konvergenzlinseneinheit 430 entlang der Z-Achsenrichtung basierend auf den durch die Distanzmesssensoren 450 erhaltenen Verschiebungsdaten derart, dass eine konstante Distanz zwischen der Laserlichteintrittsfläche des zu verarbeitenden Objekts 1 und dem Konvergenzpunkt des Laserlichts L aufrechterhalten wird.
  • Die Laserkonvergenzeinheit 400 umfasst einen Strahlteiler 461, ein Paar von Linsen 462 und 463 und eine Profilerfassungskamera (Intensitätsverteilungs-Erfassungseinheit) 464. Der Strahlteiler 461 teilt das durch den dichroitischen Spiegel 403 durchgelassene Laserlicht L in eine Reflexionskomponente und eine Durchlasskomponente. Das durch den Strahlteiler 461 reflektierte Laserlicht L tritt nacheinander in das Paar von Linsen 462 und 463 und die Profilerfassungskamera 464 entlang der Z-Achsenrichtung ein. Das Paar von Linsen 462 und 463 bildet ein doppeltes telezentrisches optisches System, in dem sich die Eintrittspupillenebene 430a der Konvergenzlinseneinheit 430 und eine Abbildungsfläche der Profilerfassungskamera 464 in einer Abbildungsbeziehung befinden. Es wird also ein Bild des Laserlichts L an der Eintrittspupillenebene 430a der Konvergenzlinseneinheit 430 auf die Abbildungsfläche der Profilerfassungskamera 464 übertragen (auf dieser abgebildet). Wie weiter oben beschrieben, ist das Bild des Laserlichts L an der Eintrittspupillenebene 430a der Konvergenzlinseneinheit 430 das Bild des in dem reflexiven Raumlichtmodulator 410 modulierten Laserlichts L. Deshalb wird in der Laserverarbeitungsvorrichtung 200 ein Abbildungsergebnis der Profilerfassungskamera 464 überwacht, wodurch der Betriebszustand des reflexiven Raumlichtmodulators 410 erfasst werden kann.
  • Weiterhin umfasst die Laserkonvergenzeinheit 400 einen Strahlteiler 471, eine Linse 472 und eine Kamera 473 für das Überwachen einer optischen Achsenposition des Laserlichts L. Der Strahlteiler 471 teilt das durch den Strahlteiler 461 durchgelassene Laserlicht L in eine Reflexionskomponente und eine Durchlasskomponente. Das durch den Strahlteiler 471 reflektierte Laserlicht L tritt nacheinander in die Linse 472 und die Kamera 473 entlang der Z-Achsenrichtung ein. Die Linse 472 konvergiert das eintretende Laserlicht L an einer Abbildungsfläche der Kamera 473. Während in der Laserverarbeitungsvorrichtung 200 ein Abbildungsergebnis jeder der Kameras 464 und 473 überwacht wird, werden in der Spiegeleinheit 360 die Positionseinstellung der Haltebasis 361 in Bezug auf die Montagebasis 301, die Positionseinstellung des Spiegels 363 in Bezug auf die Haltebasis 361 und die Winkeleinstellung der Reflexionsfläche jedes der Spiegel 362 und 363 durchgeführt (siehe 9 und 10), wodurch eine Verschiebung der optischen Achse des in die Konvergenzeinheit 430 eintretenden Laserlichts L (eine Positionsverschiebung der Intensitätsverteilung des Laserlichts in Bezug auf die Konvergenzlinseneinheit 430 und eine Winkelverschiebung der optischen Achse des Laserlichts L in Bezug auf die Konvergenzlinseneinheit 430) korrigiert werden können.
  • Die Vielzahl von Strahlteilern 461 und 471 sind in einem zylindrischen Körper 404 angeordnet, der sich entlang der Y-Achsenrichtung von dem Ende 401d des Gehäuses 401 erstreckt. Das Paar von Linsen 462 und 463 ist in einem zylindrischen Körper 405 angeordnet, der sich an dem zylindrischen Körper 404 entlang der Z-Achsenrichtung erhebt; und die Profilerfassungskamera 464 ist an einem Ende des zylindrischen Körpers 405 angeordnet. Die Linse 472 ist in einem zylindrischen Körper 406 angeordnet, der sich an dem zylindrischen Körper 404 entlang der Z-Achsenrichtung erhebt, und die Kamera 473 ist an einem Ende des zylindrischen Körpers 406 angeordnet. Der zylindrische Körper 405 und der zylindrische Körper 406 sind Seite an Seite in der Y-Achsenrichtung angeordnet. Es ist zu beachten, dass das durch den Strahlteiler 471 durchgelassene Laserlicht L durch einen Dämpfer oder ähnliches, der an einem Ende des zylindrischen Körpers 404 vorgesehen ist, absorbiert oder für einen entsprechenden Zweck genutzt werden kann.
  • Wie in 12 und 13 gezeigt, umfasst die Laserkonvergenzeinheit 400 eine Sichtbares-Licht-Quelle 481, eine Vielzahl von Linsen 482, ein Fadenkreuz 483, einen Spiegel 484, einen semitransparenten Spiegel 485, einen Strahlteiler 486, eine Linse 487 und eine Beobachtungskamera 488. Die Sichtbares-Licht-Quelle 481 emittiert ein sichtbares Licht V entlang der Z-Achsenrichtung. Die Vielzahl von Linsen 482 kollimieren das von der Sichtbares-Licht-Quelle 481 emittierte sichtbare Licht V. Das Fadenkreuz 483 sieht eine Skalenlinie für das sichtbare Licht V vor. Der Spiegel 484 reflektiert das durch die Vielzahl von Linsen 482 kollimierte sichtbare Licht V in der X-Achsenrichtung. Der semitransparente Spiegel 485 teilt das durch den Spiegel 484 reflektierte sichtbare Licht V in eine Reflexionskomponente und eine Durchlasskomponente. Das durch den semitransparenten Spiegel 485 reflektierte sichtbare Licht V wird nacheinander durch den Strahlteiler 486 und den dichroitischen Spiegel 403 entlang der Z-Achsenrichtung durchgelassen und über die Konvergenzlinseneinheit 430 zu dem zu verarbeitenden Objekt, das durch den Haltetisch 230 (siehe 7) gehalten wird, emittiert.
  • Das zu dem zu verarbeitenden Objekt 1 emittierte sichtbare Licht V wird durch die Laserlichteintrittsfläche des zu verarbeitenden Objekts 1 reflektiert, tritt in den dichroitischen Spiegel 403 über die Konvergenzlinseneinheit 430 ein und wird durch den dichroitischen Spiegel 403 entlang der Z-Achsenrichtung durchgelassen. Der Strahlteiler 486 teilt das durch den dichroitischen Spiegel 403 gelassene sichtbare Licht V in eine Reflexionskomponente und eine Durchlasskomponente. Das durch den Strahlteiler 486 gelassene sichtbare Licht wird durch den semitransparenten Spiegel 485 gelassen und tritt anschließend in die Linse 487 und die Beobachtungskamera 488 entlang der Z-Achsenrichtung ein. Die Linse 487 konvergiert das eintretende sichtbare Licht V an einer Abbildungsfläche der Beobachtungskamera 488. In der Laserverarbeitungsvorrichtung 200 wird ein Abbildungsergebnis der Beobachtungskamera 488 beobachtet, wodurch ein Zustand des zu verarbeitenden Objekts 1 erfasst werden kann.
  • Der Spiegel 484, der semitransparente Spiegel 485 und der Strahlteiler 486 sind in einem Halter 407 angeordnet, der an dem Ende 401d des Gehäuses 401 angebracht ist. Die Vielzahl von Linsen 482 und das Fadenkreuz 483 sind in einem zylindrischen Körper 408 angeordnet, der sich an dem Halter 407 entlang der Z-Achsenrichtung erhebt; und die Sichtbares-Licht-Quelle 481 ist an einem Ende des zylindrischen Körpers 408 angeordnet. Die Linse 487 ist in einem zylindrischen Körper 409 angeordnet, der sich an dem Halter 407 entlang der Z-Achsenrichtung erhebt; und die Beobachtungskamera 488 ist an einem Ende des zylindrischen Körpers 409 angeordnet. Der zylindrische Körper 408 und der zylindrische Körper 409 sind Seite an Seite in der X-Achsenrichtung angeordnet. Es ist zu beachten, dass das durch den semitransparenten Spiegel 485 entlang der X-Achsenrichtung durchgelassene sichtbare Licht V und das durch den Strahlteiler 486 in der X-Achsenrichtung reflektierte sichtbare Licht V durch einen Dämpfer oder ähnliches, der an einem Wandteil des Halters 407 vorgesehen ist, absorbiert oder für einen entsprechenden Zweck genutzt werden kann.
  • Es wird hier angenommen, dass in der Laserverarbeitungsvorrichtung 200 die Laserausgabeeinheit 300 austauschbar ist. Der Grund hierfür ist, dass die Wellenlänge des für die Verarbeitung geeigneten Laserlichts L in Abhängigkeit von den Spezifikationen des zu verarbeitenden Objekts 1, von Verarbeitungsbedingungen usw. variiert. Aus diesem Grund wird eine Vielzahl der Laserlichtausgabeeinheiten 300 vorbereitet, die jeweils verschiedene Wellenlängen des emittierten Laserlichts L aufweisen. Dabei werden eine Laserausgabeeinheit 300 mit einer Wellenlänge des emittierten Laserlichts L im Wellenlängenband von 500 nm bis 550 nm, eine Laserausgabeeinheit 300 mit einer Wellenlänge des emittierten Laserlichts L im Wellenlängenband von 1000 nm bis 1150 nm und eine Laserausgabeeinheit 300 mit einer Wellenlänge des emittierten Laserlichts L im Wellenlängenband von 1300 nm bis 1400 nm vorbereitet.
  • Dagegen wird hier angenommen, dass in der Laserverarbeitungsvorrichtung 200 die Laserkonvergenzeinheit 400 nicht ausgetauscht wird. Der Grund hierfür ist, dass die Laserkonvergenzeinheit 400 für mehrere Wellenlängen (eine Vielzahl von nicht aufeinander folgenden Wellenlängenbändern) angepasst wird. Insbesondere werden der Spiegel 402, der reflexive Raumlichtmodulator 410, das Paar von Linsen 422 und 423 der 4f-Linseneinheit 420, der dichroitische Spiegel 403, die Linse 432 der Konvergenzlinseneinheit 430 usw. für die mehreren Wellenlängen angepasst.
  • Dabei wird die Laserkonvergenzeinheit 400 für die Wellenlängenbänder von 500 nm bis 550 nm, von 1000 nm bis 1150 nm und von 1300 nm bis 1400 nm angepasst. Dies wird bewerkstelligt, indem die Komponenten der Laserkonvergenzeinheit 400 derart entworfen werden, dass sie eine gewünschte optische Performanz erfüllen, zum Beispiel indem die Komponenten der Laserkonvergenzeinheit 400 mit einem vorbestimmten dielektrischen, mehrschichtigen Film beschichtet werden. Es ist zu beachten, dass in der Laserausgabeeinheit 300 die λ/2-Wellenplatteneinheit 330 eine λ/2-Wellenplatte enthält und die Polarisationsplatteneinheit 340 eine Polarisationsplatte enthält. Die λ/2-Wellenplatte und die Polarisationsplatte sind optische Einrichtungen mit einer hohen Wellenlängenabhängigkeit. Aus diesem Grund sind die λ/2-Wellenplatteneinheit 330 und die Polarisationsplatteneinheit 340 in der Laserausgabeeinheit 300 als verschiedene Komponenten für jedes Wellenlängenband vorgesehen.
  • [Optischer Pfad und Polarisationsrichtung des Laserlichts in der Laserverarbeitungsvorrichtung]
  • In der Laserverarbeitungsvorrichtung 200 ist wie in 11 gezeigt die Polarisationsrichtung des an dem zu verarbeitenden Objekt 1, das an dem Haltetisch 230 gehalten wird, konvergierten Laserlichts L eine Richtung parallel zu der X-Achsenrichtung und fällt mit der Verarbeitungsrichtung (Abtastrichtung des Laserlichts L) zusammen. Dabei wird in dem reflexiven Raumlichtmodulator 410 das Laserlicht L als ein P-polarisiertes Licht reflektiert. Der Grund hierfür ist, dass, wenn ein Flüssigkristall für die Lichtmodulationsschicht des reflexiven Raumlichtmodulators 410 verwendet wird und der Flüssigkristall derart ausgerichtet ist, dass die Flüssigkristallmoleküle in einer Fläche parallel zu der die optische Achse des in den reflexiven Raumlichtmodulator 410 eintretenden und aus diesem austretenden Laserlichts L enthaltenden Ebene geneigt ist, eine Phasenmodulation auf das Laserlicht L in einem Zustand ausgeübt wird, in dem die Drehung der Polarisationsebene unterdrückt wird (siehe zum Beispiel das japanische Patent Nr. 3878758 ).
  • Dagegen wird in dem dichroitischen Spiegel 403 das Laserlicht L als ein S-polarisiertes Licht reflektiert. Der Grund hierfür ist, dass zum Beispiel, wenn das Laserlicht L als das S-polarisierte Licht und nicht als das P-polarisierte Licht reflektiert wird, die Anzahl von Beschichtungen des dielektrischen, mehrschichtigen Films für das Anpassen des dichroitischen Spiegels 403 für die mehreren Wellenlängen reduziert ist und deshalb der Entwurf des dichroitischen Spiegels 403 vereinfacht ist.
  • Deshalb ist in der Laserkonvergenzeinheit 400 der optische Pfad von dem Spiegel 402 über den reflexiven Raumlichtmodulator 410 und die 4f-Linseneinheit 420 zu dem dichroitischen Spiegel 403 entlang der XY-Ebene gesetzt und ist der optische Pfad von dem dichroitischen Spiegel 403 zu der Konvergenzlinseneinheit 430 entlang der Z-Achsenrichtung gesetzt.
  • Wie in 9 gezeigt, ist in der Laserausgabeeinheit 300 der optische Pfad des Laserlichts L entlang der X-Achsenrichtung oder der Y-Achsenrichtung gesetzt. Insbesondere sind der optische Pfad von dem Laseroszillator 310 zu dem Spiegel 303 und der optische Pfad von dem Spiegel 304 über die λ/2-Wellenplatteneinehit 330, die Polarisationsplatteneinheit 340 und den Strahlaufweiter 350 zu der Spiegeleinheit 360 entlang der X-Achsenrichtung gesetzt und sind der optische Pfad von dem Spiegel 303 über die Blende 320 zu dem Spiegel 304 und der optische Pfad von dem Spiegel 362 zu dem Spiegel 363 in der Spiegeleinheit 360 entlang der Y-Achsenrichtung gesetzt.
  • Dabei wird wie in 11 gezeigt, das von der Laserausgabeeinheit 300 entlang der Z-Achsenrichtung zu der Laserkonvergenzeinheit 400 gegangene Laserlicht L durch den Spiegel 402 in einer Richtung parallel zu der XY-Ebene reflektiert und tritt in den reflexiven Raumlichtmodulator 410 ein. Dabei wird in der Ebene parallel zu der XY-Ebene ein spitzer Winkel α durch die optische Achse des in den reflexiven Raumlichtmodulator 410 eintretenden Laserlichts L und die optische Achse des von dem reflexiven Raumlichtmodulator 410 emittierten Laserlichts L gebildet. Dagegen ist wie weiter oben beschrieben in der Laserausgabeeinheit 300 der optische Pfad des Laserlichts L entlang der X-Achsenrichtung oder der Y-Achsenrichtung gesetzt.
  • Deshalb muss in der Laserausgabeeinheit 300 veranlasst werden, dass die λ/2-Wellenplatteneinheit 330 und die Polarisationsplatteneinheit 340 nicht nur als die Ausgabeeinstellungseinheit zum Einstellen der Ausgabe des Laserlichts L, sondern auch als die Polarisationsrichtung-Einstellungseinheit für das Einstellen der Polarisationsrichtung des Laserlichts L funktionieren.
  • [Reflexiver Raumlichtmodulator)
  • Wie in 14 gezeigt, umfasst der reflexive Raumlichtmodulator 410 ein Siliziumsubstrat 213, eine Treiberschaltungsschicht 914, eine Vielzahl von Pixelelektroden 214, einen Reflexionsfilm 215 wie etwa einen dielektrischen, mehrschichtigen Spiegel, einen Ausrichtungsfilm 999a, eine Flüssigkristallschicht (Anzeige) 216, einen Ausrichtungsfilm 999b, einen transparenten leitenden Film 217 und ein transparentes Substrat 218 wie etwa ein Glassubstrat, die in dieser Reihenfolge geschichtet sind.
  • Das transparente Substrat 218 weist eine Vorderfläche 218a auf, und die Vorderfläche 218a bildet die Reflexionsfläche 410a des reflexiven Raumlichtmodulators 410. Das transparente Substrat 218 ist zum Beispiel aus einem lichtdurchlässigen Material wie etwa Glas ausgebildet und lässt das Laserlicht L durch, das eine vorbestimmte Wellenlänge aufweist und von der Vorderfläche 218a des reflexiven Raumlichtmodulators 410 in das innere des reflexiven Raumlichtmodulators 410 eintritt. Der transparente leitende Film 217 ist an einer Rückfläche des transparenten Substrats 218 ausgebildet und enthält ein leitendes Material (zum Beispiel ITO), das das Laserlicht L durchlässt.
  • Die Vielzahl von Pixelelektroden 214 sind in einer Matrix an dem Siliziumsubstrat 213 entlang des transparenten leitenden Films 217 angeordnet. Jede Pixelelektrode 214 ist zum Beispiel aus einem Metallmaterial wie etwa Aluminium ausgebildet, wobei seine Vorderfläche 214a flach und glatt verarbeitet ist. Die Vielzahl von Pixelelektroden 214 werden durch eine Aktivmatrixschaltung in der Treiberschaltungsschicht 914 angesteuert.
  • Die Aktivmatrixschaltung ist zwischen der Vielzahl von Pixelelektroden 214 und dem Siliziumsubstrat 213 vorgesehen und steuert eine an jeder der Pixelelektroden 214 angelegte Spannung in Entsprechung zu einem Lichtbild, das von dem reflexiven Raumlichtmodulator 410 auszugeben ist. Eine derartige Aktivmatrixschaltung umfasst zum Beispiel eine erste Treiberschaltung, die konfiguriert ist zum Steuern der angelegten Spannung für in der X-Achsenrichtung angeordnete Pixelreihen, und eine zweite Treiberschaltung, die konfiguriert ist zum Steuern der angelegten Spannung für in der Y-Achsenrichtung angeordnete Pixelreihen (jeweils nicht gezeigt), wobei eine vorbestimmte Spannung an der Pixelelektrode 214 eines durch die Treiberschaltungen spezifizierten Pixels durch eine Raumlichtmodulator-Steuereinrichtung 502 (siehe 16) in der weiter unten beschriebenen Steuereinrichtung 500 angelegt wird.
  • Die Ausrichtungsfilme 999a, 999b sind jeweils an beiden Endflächen der Flüssigkristallschicht 216 derart angeordnet, dass sie mit einer Gruppe von Flüssigkristallmolekülen in einer fixen Richtung ausgerichtet sind. Die Ausrichtungsfilme 999a, 999b sind aus einem Polymermaterial wie etwa Polyimid ausgebildet, wobei die in einen Kontakt mit der Flüssigkristallschicht 216 kommenden Flächen einem Reiben oder ähnlichem unterworfen werden.
  • Die Flüssigkristallschicht 216 ist zwischen der Vielzahl von 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 erzeugt wird. Wenn also eine Spannung an den Pixelelektroden 214 durch die Aktivmatrixschaltung der Treiberschaltungsschicht 914 angelegt wird, wird ein elektrisches Feld zwischen dem transparenten leitenden Film 217 und den Pixelelektroden 214 erzeugt, wobei sich die Ausrichtungsrichtung von Flüssigkristallmolekülen 216a in Entsprechung zu der Größe des in der Flüssigkristallschicht 216 erzeugten elektrischen Felds ändert. Wenn das Laserlicht L in die Flüssigkristallschicht 216 durch das transparente Substrat 218 und den transparenten leitenden Film 217 eintritt, wird das Laserlicht L durch die Flüssigkristallmoleküle 216a während des Hindurchgehens durch die Flüssigkristallschicht 216 moduliert, durch den Reflexionsfilm 215 reflektiert und dann erneut durch die Flüssigkristallschicht 216 moduliert und emittiert.
  • Dabei wird die an jeder der Pixelelektroden 214 angelegte Spannung durch die weiter unten beschriebene Raumlichtmodulator-Steuereinrichtung 502 (siehe 16) gesteuert, wobei sich in Entsprechung zu der Spannung der Brechungsindex in einem zwischen dem transparenten leitenden Film 217 und jeder der Pixelelektroden 214 in der Flüssigkristallschicht 216 eingeschlossenen Teil ändert (Änderung des Brechungsindex der Flüssigkristallschicht 216 an einer Position in Entsprechung zu jedem Pixel). Wegen der Änderung des Brechungsindex kann die Phase des Laserlichts L für jedes Pixel der Flüssigkristallschicht 216 in Entsprechung zu der angelegten Spannung geändert werden. Das heißt, dass eine Phasenmodulation in Entsprechung zu dem Hologrammmuster durch die Flüssigkristallschicht 216 für jedes Pixel angelegt werden kann.
  • Mit anderen Worten kann ein Modulationsmuster als das Hologrammmuster für das Anwenden der Modulation an der Flüssigkristallschicht 216 des reflexiven Raumlichtmodulators 410 angezeigt werden. Die Wellenfront des eintretenden und durch das Modulationsmuster durchgelassenen Laserlichts L wird eingestellt, wobei Verschiebungen in Phasen von Komponenten einzelner Strahlen des Laserlichts L in einer vorbestimmten Richtung orthogonal zu der Bewegungsrichtung auftreten. Deshalb kann das Laserlicht L moduliert werden (zum Beispiel können die Intensität, Amplitude, Phase und Polarisation des Laserlichts L moduliert werden), indem das anzuzeigende Modulationsmuster in dem reflexiven Raumlichtmodulator 410 entsprechend gesetzt wird.
  • [4f-Linseneinheit]
  • Wie weiter oben beschrieben bilden das Paar von Linsen 422 und 423 der 4f-Linseneinheit 420 das doppelte telezentrische Optiksystem, in dem die Reflexionsfläche 410a des reflexiven Raumlichtmodulators 410 und die Eintrittspupillenebene 430a der Konvergenzlinseneinheit 430 in einer Abbildungsbeziehung stehen. Insbesondere ist wie in 15 gezeigt die Distanz des optischen Pfads zwischen der Mitte der Linse 422 auf der Seite des reflexiven Raumlichtmodulators 410 und der Reflexionsfläche 410a des reflexiven Raumlichtmodulators 410 eine erste Brennweite f1 der Linse 422, ist die Distanz des optischen Pfads zwischen der Mitte der Linse 423 auf der Seite der Konvergenzlinseneinheit 430 und der Eintrittspupillenebene 430a der Konvergenzlinseneinheit 430 eine zweite Brennweite f2 der Linse 423 und ist die Distanz des optischen Pfads zwischen der Mitte der Linse 422 und der Mitte der Linse 423 eine Summe aus der ersten Brennweite f1 und der zweiten Brennweite f2 (d.h. f1 + f2). In dem optischen Pfad von dem reflexiven Raumlichtmodulator 410 zu der Konvergenzlinseneinheit 430 ist der optische Pfad zwischen dem Paar von Linsen 422 und 423 eine gerade Linie.
  • Um in der Laserverarbeitungsvorrichtung 200 den effektiven Durchmesser des Laserlichts L an der Reflexionsfläche 410a des reflexiven Raumlichtmodulators 410 zu vergrößern, erfüllt eine Vergrößerung M des doppelten telezentrischen Optiksystems: 0,5 < M < 1 (Reduktionssystem). Wenn der effektive Durchmesser des Laserlichts L an der Reflexionsfläche 410a des reflexiven Raumlichtmodulators 410 vergrößert wird, wird das Laserlicht L mit einem hochpräzisen Phasenmuster moduliert. Um zu verhindern, dass der optische Pfad des Laserlichts L von dem reflexiven Raumlichtmodulator 410 zu der Konvergenzlinseneinheit 430 länger wird, kann 0,6 ≤ M ≤ 0,95 gesetzt werden. Dabei ist (Vergrößerung M des doppelten telezentrischen Optiksystems) = (Größe des Bilds der Eintrittspupillenebene 430a der Konvergenzlinseneinheit 430) / (Größe des Objekts an der Reflexionsfläche 410a des reflexiven Raumlichtmodulators 410). Im Fall der Laserverarbeitungsvorrichtung 200 erfüllen die Vergrößerung M des doppelten telezentrischen Optiksystems, die erste Brennweite f1 der Linse 422 und die zweite Brennweite f2 der Linse 423 M = f2/f1.
  • Um den effektiven Durchmesser des Laserlichts L an der Reflexionsfläche 410a des reflexiven Raumlichtmodulators 410 zu reduzieren, kann die Vergrößerung M des doppelten telezentrischen Optiksystems erfüllen: 1 < M < 2 (Vergrößerungssystem). Wenn der effektive Durchmesser des Laserlichts L an der Reflexionsfläche 410a des reflexiven Raumlichtmodulators 410 reduziert wird, kann die Vergrößerung des Strahlaufweiters 350 (siehe 9) reduziert werden und wird in der Ebene parallel zu der XY-Ebene der durch die optische Achse des in den Raumlichtmodulator 410 eintretenden Laserlichts L und die optische Achse des von dem reflexiven Raumlichtmodulator 410 emittierten Laserlichts L gebildete Winkel α (siehe 11) reduziert. Um zu verhindern, dass der optische Pfad des Laserlichts L von dem reflexiven Raumlichtmodulator 410 zu der Konvergenzlinseneinheit 430 länger wird, kann 1,05 ≤ M ≤ 1,7 gesetzt werden.
  • Im Folgenden wird ein Hauptteil einer Laserverarbeitungsvorrichtung 200 gemäß einer ersten Ausführungsform im Detail beschrieben.
  • 16 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das den Hauptteil der Laserverarbeitungsvorrichtung 200 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. 17 ist eine schematische Ansicht, die einen optischen Pfad des Laserlichts zwischen einem in 16 gezeigten reflexiven Raumlichtmodulator und einem zu verarbeitenden Objekt sowie jedes optische Element an dem optischen Pfad zeigt. In 17 ist der dichroitische Spiegel 403 nicht gezeigt. Zum Beispiel wird das Laserlicht L nach einem Fortschreiten entlang der Y-Achsenrichtung durch den dichroitischen Spiegel 403 an einer Position Pd in der Z-Achsenrichtung reflektiert, bewegt sich in der Z-Achsenrichtung und tritt dann in eine Konvergenzlinseneinheit 430 ein.
  • Wie in 16 und 17 gezeigt, tritt das von einer Laserausgabeeinheit 300 (Laseroszillator 310) ausgegebene Laserlicht L in einen reflexiven Raumlichtmodulator 410 ein. Der reflexive Raumlichtmodulator 410 moduliert das eintretende Laserlicht L gemäß einem an der Flüssigkristallschicht 216 angezeigten Phasenmuster und emittiert das modulierte Laserlicht. Das von dem reflexiven Raumlichtmodulator 410 emittierte Laserlicht L wird durch eine Linse (Fokussierungslinse) 422, die eine Relaislinse einer 4f-Linseneinheit 420 ist, fokussiert und dann durch eine Linse 423, die eine Relaislinse der 4f-Linseneinheit 420 ist, kollimiert, um in den dichroitischen Spiegle 403 einzutreten. Das in den dichroitischen Spiegel 403 eintretende Laserlicht L wird in ein Reflexionslicht und ein Durchlasslicht verzweigt. Das durch den dichroitischen Spiegel 403 reflektierte List L tritt in eine Konvergenzlinseneinheit 430 ein.
  • Das heißt, dass die Laserverarbeitungsvorrichtung 200 die Linse 422 enthält, die zwischen dem reflexiven Raumlichtmodulator 410 und der Konvergenzlinseneinheit 430 in dem optischen Pfad des Laserlichts L angeordnet ist. Das in die Konvergenzlinseneinheit 430 eintretende Laserlicht L wird durch die Konvergenzlinseneinheit 430 auf ein zu verarbeitendes Objekt 1 konvergiert. Weiterhin wird das durch den dichroitischen Spiegel 403 durchgelassene Laserlicht L durch die Linse 463, die eine Relaislinse ist, fokussiert und tritt in eine Abbildungsfläche 464a der Profilerfassungskamera 464 ein.
  • Ein Paar von Linsen 422 und 423 leitet die Wellenfront des Laserlichts L an einer Reflexionsfläche 410a des reflexiven Raumlichtmodulators 410 zu einer Eintrittspupillenebene 430a der Konvergenzlinseneinheit 430 und einer konjugierten Ebene 491 auf der nachgeordneten Seite (hintere Stufe) des dichroitischen Spiegels 403 weiter. Die Linse 463 leitet die zu der konjugierten Ebene 491 weitergeleitete Wellenfront des Laserlichts L (das echte Bild in der Flüssigkristallschicht 216) durch das Paar von Linsen 422 und 423 auf die Abbildungsfläche 464a der Profilerfassungskamera 464 weiter (bildet sie dort ab). Auf diese Weise sind die Flüssigkristallschicht 216, die Eintrittspupillenebene 430a der Konvergenzlinseneinheit 430, die konjugierte Ebene 491 und die Abbildungsfläche 464a der Profilerfassungskamera 464 miteinander konjugiert.
  • Die Profilerfassungskamera 464 ist eine Abbildungsvorrichtung, die konfiguriert ist zum Erhalten einer Intensitätsverteilung des durch den dichroitischen Spiegel 403 verzweigten Laserlichts L. Insbesondere erfasst die Profilerfassungskamera 464, als ein Standbild, ein Bild (Intensitätsverteilungsbild), das mit der Intensitätsverteilung des Strahlquerschnitts des von dem reflexiven Raumlichtmodulator 410 emittierten Laserlichts L vor dem Eintreten in die Konvergenzlinseneinheit 430 assoziiert ist. Das erfasste Intensitätsverteilungsbild wird zu einer Steuereinrichtung 500 ausgegeben. Beispiele für die verwendete Profilerfassungskamera 464 umfassen einen komplementären Metalloxidhalbleiter (CMOS)-Bildsensor.
  • Die Steuereinrichtung 500 umfasst die oben genannte Laserlichtquellen-Steuereinrichtung 102, eine Raumlichtmodulator-Steuereinrichtung (auch einfach als Steuereinrichtung bezeichnet) 502, eine Kamera-Steuereinrichtung 504 und einen Speicher 510. Die Laserlichtquellen-Steuereinrichtung 102 steuert den Betrieb des Laseroszillators 310. Außerdem bestimmt und setzt die Laserlichtquellen-Steuereinrichtung 102 die Ausgabe des durch den Laseroszillator 310 erzeugten Laserlichts L basierend auf Verarbeitungsbedingungen (Bestrahlungsbedingungen) für jede Laserverarbeitung entlang einer Schneidelinie 5. Die Verarbeitungsbedingungen werden zum Beispiel durch einen Bediener über eine Eingabeeinheit wie etwa ein Berührungsfeld eingegeben. Beispiele für die Verarbeitungsbedingungen sind eine Tiefenposition, an welcher ein modifizierter Bereich 7 in einem zu verarbeitenden Objekt 1 ausgebildet wird, und eine Laserausgabe
  • Die Raumlichtmodulator-Steuereinrichtung 502 steuert das an der Flüssigkristallschicht 216 des reflexiven Raumlichtmodulators 410 angezeigte Phasenmuster. 18 ist eine Ansicht, die ein beispielhaftes an dem reflexiven Raumlichtmodulator 410 angezeigtes Phasenmuster zeigt, wobei 18(a) ein vollständiges Phasenmuster zeigt und 18(b) eine vergrößerte Ansicht des Bereichs RA von 18(a) zeigt. Wie in 18 gezeigt, umfasst ein an dem reflexiven Raumlichtmodulator 410 angezeigtes Phasenmuster P0 ein erstes Muster P1 und ein zweites Muster P2. Das erste Muster P1 moduliert einen in die Eintrittspupillenebene 430a der Konvergenzlinseneinheit 430 eintretenden Teil des Laserlichts L. Das zweite Muster P2 moduliert den Rest des Laserlichts L, d.h. den nicht in die Eintrittspupillenebene 430a eintretenden Teil (zum Beispiel den in den Umfangsteil der Eintrittspupillenebene 430a eintretenden Teil). Dies wird im Folgenden ausführlicher beschrieben.
  • 19 ist eine Ansicht, die eine Intensitätsverteilung des Laserlichts an dem reflexiven Raumlichtmodulator zeigt. Wie in 19 gezeigt, enthält die Flüssigkristallschicht 216 einen Bereich HA, in dem das Laserlicht L einfällt. Der Bereich HA umfasst einen kreisrunden effektiven Bereich AC und einen ringförmigen nicht-effektiven Bereich AB außerhalb des effektiven Bereichs AC. Ein in den effektiven Bereich AC eintretender Teil des Laserlichts L ist ein effektives Licht, das in die Eintrittspupillenebene 430a der Konvergenzlinseneinheit 430 einfällt und auf das zu verarbeitende Objekt 1 emittiert wird. Der effektive Bereich AC ist also ein Bereich für das Modulieren des effektiven Lichts (eines Teils des Laserlichts L). Zum Beispiel ist der effektive Bereich AC, wenn das Laserlicht L ein Gaußscher Strahl ist, ein kreisförmiger Bereich mit einem Radius eines Gaußschen Strahlradius w, wenn der Gaußsche Strahlradius w, bei dem die Intensität des Laserlichts L gleich 13,5 (I/e2)% an der Spitze ist, verwendet wird.
  • Der in den nicht-effektiven Bereich AB eintretende Rest des Laserlichts L ist ein nicht-effektives Licht, das nicht in die Eintrittspupillenebene 430a der Konvergenzlinseneinheit 430 eintritt und nicht auf das zu verarbeitende Objekt 1 emittiert wird. Der nicht-effektive Bereich AB ist also ein Bereich für das Modulieren des nicht-effektiven Lichts (des Rests des Laserlichts L). Zum Beispiel ist der nicht-effektive Bereich AB ein ringförmiger Bereich, der den Gaußschen Strahlradius w als einen inneren Radius aufweist und einen äußeren Radius gleich dem 1,22-fachen des Gaußschen Strahlradius w (=1,22 w) aufweist. Die Position des 1,22-fachen des Gaußschen Strahlradius w ist eine Position, an welcher die Intensität des Laserlichts L ungefähr 5% der Spitze ausmacht.
  • Es ist zu beachten, dass die Flüssigkristallschicht 216 einen Bereich AA außerhalb des Bereichs HA umfasst. Der Bereich AA ist ein Bereich, in dem das Laserlicht L im Wesentlichen nicht einfällt. In einem Beispiel ist der Bereich AA ein Bereich, in dem die Intensität des Laserlichts L kleiner wird als 5% der Spitze, wenn das Laserlicht L der Gaußsche Strahl ist.
  • Das in 18 gezeigte erste Muster P1 wird in dem effektiven Bereich AC der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt. Deshalb moduliert das erste Muster P1 das effektive Licht in dem Laserlicht L. Das zweite Muster P2 wird in dem nicht-effektiven Bereich AB und dem Bereich AA der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt. Deshalb moduliert das zweite Muster P2 das nicht-effektive Licht in dem Laserlicht L.
  • Das erste Muster P1 enthält ein erstes Beugungsgittermuster (anderes Beugungsgittermuster) G1 für das Verzweigen eines Teils des Laserlichts L (effektiven Lichts) in eine Vielzahl von ersten gebeugten Lichtern (anderes gebeugtes Licht) DL1 entlang einer ersten Richtung (in diesem Fall entspricht die X-Achsenrichtung der Abtastrichtung des Laserlichts L und damit der Bewegungsrichtung des Konvergenzpunkts des Laserlichts L relativ zu dem zu verarbeitenden Objekt 1) (siehe 17 und 20). Obwohl das erste Muster P1 in diesem Fall das Beugungsgittermuster ist, kann auch ein anderes Phasenmuster wie etwa ein Aberrationskorrekturmuster enthalten sein (das heißt ein anderes Phasenmuster kann auf das Beugungsgittermuster überlagert sein). Das erste Beugungsgittermuster G1 wird durch das Anordnen, in der ersten Richtung, einer Vielzahl von linearen Nutmustern entlang der zweiten Richtung (in diesem Fall der Z-Achsenrichtung), die die erste Richtung und die optische Achsenrichtung kreuzt (orthogonal zu diesen ist), gebildet. Deshalb wird an dem Brennpunkt auf der hinteren Seite der Linse 422 ein Strahlpunkt SP1 einer Vielzahl von entlang der ersten Richtung verzweigten ersten gebeugten Lichtern DL1 gebildet (siehe 20).
  • Das zweite Muster P2 enthält ein zweites Beugungsgittermuster (auch einfach als Beugungsgittermuster bezeichnet) G2 für das Verzweigen des Rests des Laserlichts L (nicht-effektives Licht) in eine Vielzahl von zweiten gebeugten Lichtern (gebeugtes Licht) DL2 entlang der zweiten Richtung (siehe 20). Obwohl das zweite Muster P2 in diesem Fall das Beugungsgittermuster ist, kann auch ein anderes Phasenmuster wie etwa das Aberrationskorrekturmuster enthalten sein (d.h. kann ein anderes Phasenmuster auf das Beugungsgittermuster überlagert sein). Das zweite Beugungsgittermuster G2 wird durch das Anordnen, in der zweiten Richtung, einer Vielzahl von linearen Nutmustern entlang der ersten Richtung gebildet. Deshalb wird an dem Brennpunkt auf der hinteren Seite der Linse 422 ein Strahlpunkt SP2 einer Vielzahl von entlang der zweiten Richtung verzweigten zweiten Beugungslichtern DL2 gebildet (siehe 20).
  • Dabei ist wie in 16 und 17 gezeigt ein Schlitzglied 424 an dem Brennpunkt auf der hinteren Seite der Linse 422 in dem optischen Pfad des Laserlichts L angeordnet. Das Schlitzglied 424 schirmt eine Raumfrequenzkomponente (weitwinkeliges gebeugtes Licht) mit einem bestimmten Wert oder mehr in der Phasenmodulation des Laserlichts L ab und lässt eine Raumfrequenzkomponente unter dem bestimmten Wert in der Phasenmodulation des Laserlichts L durch. Zum Beispiel ist in dem Schlitzglied 424 eine Größe einer Öffnung derart gesetzt, dass die Raumfrequenzkomponente mit dem bestimmten Wert oder mehr abgeschirmt wird. Wenn zum Beispiel das Phasenmuster mit dem darin enthaltenen Beugungsgittermuster an dem reflexiven Raumlichtmodulator 410 (Flüssigkristallschicht 216) angezeigt wird, blockiert das Schlitzglied 424 wenigstens einen Teil des gebeugten Lichts des Laserlichts L, das gemäß dem Beugungsgittermuster gebeugt ist.
  • Insbesondere ist wie in 20 gezeigt ein rechteckiger Schlitz 424a, der relativ länger in der ersten Richtung als in der zweiten Richtung ist, an dem Schlitzglied 424 ausgebildet. Das Schlitzglied 424 lässt das erste gebeugte Licht DL1 der niedrigen Ordnung durch den Schlitz 424a durch und blockiert das erste gebeugte Licht DL1 der hohen Ordnung und das zweite gebeugte Licht DL2. Zu diesem Zweck ist in diesem Fall die Größe des Schlitzes 424a wie folgt definiert.
  • Die Größe des Schlitzes 424a in der ersten Richtung ist größer als die Summe aus der Strahlgröße (Durchmesser des Punkts SP1) S1 des ersten gebeugten Lichts DL1 an dem Brennpunkt auf der hinteren Seite der Linse 422 und aus einem Verzweigungsintervall S2 des ersten gebeugten Lichts DL1 an dem Brennpunkt auf der hinteren Seite der Linse 422. In diesem Fall ist das Verzweigungsintervall S2 eine Distanz zwischen den Mitten des ersten gebeugten Lichts DL1 der ±eins-Ordnung in der ersten Richtung an dem Brennpunkt auf der hinteren Seite der Linse 422. Außerdem ist in diesem Fall die Größe des Schlitzes 424a in der ersten Richtung kleiner als ein Intervall S3 des ersten gebeugten Lichts DL1 der ±zwei-Ordnung an dem Brennpunkt auf der hinteren Seite der Linse 422.
  • Weiterhin ist die Größe des Schlitzes 424a in der zweiten Richtung größer als die Strahlgröße des ersten gebeugten Lichts DL1 an dem Brennpunkt auf der hinteren Seite der Linse 422. Außerdem ist die Größe des Schlitzes 424a in der zweiten Richtung kleiner als eine maximale Beugungsdistanz F des Lichts der ersten Ordnung, die durch die folgende Formel (1) ausgedrückt wird, wobei die Brennweite der Linse 422 durch f wiedergegeben wird, die Wellenlänge des Laserlichts L durch λ wiedergegeben wird und die Pixelgröße des reflexiven Raumlichtmodulators 410 durch xSLM wiedergegeben wird. Deshalb geht in diesem Fall das Licht der null-Ordnung und das Licht der ±eins-Ordnung des ersten gebeugten Lichts DL1 durch den Schlitz 424a und geht das Licht einer hohen Ordnung von gleich oder mehr als der ±drei-Ordnung des ersten gebeugten Lichts DL1 und des zweiten gebeugten Lichts DL2 nicht durch den Schlitz 424a und wird blockiert.
    [Formel 2] F = 2 f × t a n ( s i n − 1 ( λ 2 x S L M ) )
    Figure DE112017005333T5_0002
  • Im Folgenden wird die maximale Beugungsdistanz F beschrieben. Wenn wie in 21 gezeigt angenommen wird, dass der Beugungswinkel in einem Beugungsgitter G durch θ wiedergegeben wird, die Beugungsordnung durch m (m = 0, ±1, ±2, ±3) wiedergegeben wird und das Beugungsintervall (Intervall für einen Zyklus) in dem Beugungsgitter G durch L wiedergegeben wird, wird die Beziehung zwischen den entsprechenden Werten durch die folgende Formel (2) ausgedrückt. Das gebeugte Licht der m-ten Ordnung gibt die durch θ gebeugte Lichtkomponente an, wenn das Beugungsintervall gleich L ist.
    [Formel 3] s i n θ = m λ L
    Figure DE112017005333T5_0003
  • Wenn angenommen wird, dass das Licht mit dem Beugungswinkel θ in die Fokussierungslinse CL mit der Brennweite f eintritt und eine um die Brennweite f konvergierte Bildhöhe durch h wiedergegeben wird, wird die Beziehung zwischen h und θ durch die folgende Formel (3) ausgedrückt.
    [Formel 4] h = f × t a n θ
    Figure DE112017005333T5_0004
  • Weil der maximale Beugungswinkel (Verzweigungsintervall) in dem Raumlichtmodulator gegeben ist, wenn das Beugungsintervall L = 2XSLM ist, wird die maximale Beugungsdistanz Fm = 2 × h (h ist der absolute Wert) des Lichts der m-Ordnung durch die folgende Formel (4) vor dem Hintergrund der oben genannten Formeln (2) und (3) ausgedrückt. Deshalb wird die maximale Beugungsdistanz F des Lichts der ersten Ordnung, bei der m = 1 ist, durch die oben genannte Formel (1) ausgedrückt.
    [Formel 5] F m = 2 f × t a n ( s i n − 1 ( m λ 2 x S L M ) )
    Figure DE112017005333T5_0005
  • Es ist zu beachten, dass das Schlitzglied 424 in der Nähe des Brennpunkts auf der hinteren Seite der Linse 422 angeordnet sein kann. Der Bereich in der Nähe des Brennpunkts ist ein Bereich in Nachbarschaft zu dem Brennpunkt, um den Brennpunkt herum oder in einem Umfang des Brennpunkts, in dem das Schlitzglied 424 die Raumfrequenzkomponente mit einem bestimmten Wert oder mehr in dem Laserlicht L abschirmen kann (ein Bereich, in dem das gebeugte Licht mit einer höheren als einer bestimmten Ordnung blockiert werden kann).
  • Außerdem kann sich die Strahlgröße S1 des ersten gebeugten Lichts DL1 an dem Brennpunkt auf der hinteren Seite der Linse 422 in Entsprechung zu dem Phasenmuster P0 ändern. Wenn also wie oben beschrieben das Phasenmuster P0 (zum Beispiel das erste Muster P1) ein anderes Muster als das Beugungsgittermuster enthält, kann sich die Strahlgröße S1 ändern. Zum Beispiel kann das Phasenmuster P0 das Aberrationskorrekturmuster für das Korrigieren einer Aberration, die erzeugt wird, wenn das Laserlicht L auf das zu verarbeitende Objekt 1 konvergiert wird, enthalten. In diesem Fall wird im Vergleich zu einem Fall, in dem das Phasenmuster P0 das Aberrationskorrekturmuster nicht enthält, die Spreizung des Laserlichts L an dem Brennpunkt auf der hinteren Seite der Linse 422 groß. Dementsprechend wird die Strahlgröße S1 vergrößert. Es reicht also aus, die Größe des Schlitzes 424a basierend auf der Strahlgröße S1 in Entsprechung zu dem Phasenmuster P0 zu definieren.
  • Im Folgenden wird die Beschreibung mit Bezug auf 16 fortgesetzt. Die Kamera-Steuereinrichtung 504 steuert den Betrieb der Profilerfassungskamera 464. Außerdem erhält die Kamera-Steuereinrichtung 504 ein Intensitätsverteilungsbild von der Profilerfassungskamera 464 für eine Erkennung. Die Kamera-Steuereinrichtung 504 kann also die Intensität des Laserlichts L erhalten. Der Speicher 510 speichert zum Beispiel ein Phasenmuster für die Anzeige an dem reflexiven Raumlichtmodulator 410. Außerdem kann der Speicher 510 die durch die Kamera-Steuereinrichtung 504 erhaltene Intensität des Laserlichts L speichern. Weiterhin ist ein Monitor 600 mit der Steuereinrichtung 500 verbunden. Der Monitor 600 kann das an dem reflexiven Raumlichtmodulator 410 (Flüssigkristallschicht 216) durch die Raumlichtmodulator-Steuereinrichtung 502 anzuzeigende Phasenmuster und das durch die Profilerfassungskamera 464 erhaltene Intensitätsverteilungsbild oder ähnliches anzeigen.
  • Wie oben beschrieben wird in der Laserverarbeitungsvorrichtung 200 das von der Laserausgabeeinheit 300 (Laseroszillator 310) ausgegebene Laserlicht L durch das Phasenmuster P0 des reflexiven Raumlichtmodulators 410 moduliert und dann durch die Konvergenzlinseneinheit 430 zu dem zu verarbeitenden Objekt 1 konvergiert. Das Laserlicht L wird auf das zu verarbeitende Objekt 1 entlang der ersten Richtung emittiert. In diesem Fall ist die erste Richtung eine Richtung, in der das Laserlicht L und das zu verarbeitende Objekt 1 relativ bewegt werden. Das Phasenmuster P0 des reflexiven Raumlichtmodulators 410 weist das erste Muster P1 auf, das einen Teil des in die Eintrittspupillenebene 430a der Konvergenzlinseneinheit 430 eintretenden Laserlichts L (effektives Licht) moduliert, und das zweite Muster P2, das den Rest des Laserlichts L (nicht-effektives Licht) moduliert. Das erste Muster P1 enthält das erste Beugungsgittermuster G1 für das Beugen von Licht entlang der ersten Richtung. Deshalb wird das effektive Licht in dem Laserlicht L in einer Vielzahl von ersten gebeugten Lichtern DL1 in der ersten Richtung, die die Bestrahlungsrichtung (Abtastungsrichtung) des Laserlichts L in Bezug auf das zu verarbeitende Objekt 1 ist, verzweigt.
  • Weiterhin enthält das zweite Muster P2 das zweite Beugungsgittermuster G2 für das Beugen von Licht entlang der zweiten Richtung, die die erste Richtung kreuzt. Deshalb wird das nicht-effektive Licht in dem Laserlicht L in eine Vielzahl von zweiten gebeugten Lichtern DL2 in der zweiten Richtung, die die Abtastungsrichtung des Laserlichts L kreuzt, verzweigt. Dann wird das zweite gebeugte Licht DL2 durch den Schlitz 424a des Schlitzglieds 424 an dem Brennpunkt auf der hinteren Seite der Linse 422 blockiert.
  • Während also die Vielzahl von ersten gebeugten Lichtern DL1, die das gebeugte Licht des effektiven Lichts sind, durch den Schlitz 424a geht und auf das zu verarbeitende Objekt 1 emittiert wird, wird das zweite gebeugte Licht DL2, das das gebeugte licht des nicht-effektiven Lichts ist, durch den Schlitz 424a blockiert und erreicht die Konvergenzlinseneinheit 430 nicht. Deshalb kann gemäß der Laserverarbeitungsvorrichtung 200 das zu verarbeitende Objekt 1 mit dem Laserlicht L bestrahlt werden, indem das Laserlicht L in eine Vielzahl von Teilen verzweigt wird, während eine Änderung des Bestrahlungszustands des Laserlichts L in Bezug auf das zu verarbeitende Objekt 1 unterdrückt wird. Es kann also eine Laserverarbeitung (Ausbildung eines modifizierten Bereichs) an mehreren Punkten (drei Punkten in einem Beispiel) entlang der Schneidelinien 5a und 5b durchgeführt werden, wobei eine Beeinträchtigung der Verarbeitungsgenauigkeit unterdrückt werden kann.
  • Außerdem enthält in der Laserverarbeitungsvorrichtung 200 das erste Beugungsgittermuster G1 eine Vielzahl von Nutmustern entlang der zweiten Richtung und enthält das zweite Beugungsgittermuster G2 eine Vielzahl von Nutmustern entlang der ersten Richtung. Auf diese Weise werden die Richtungen der Nutmuster des ersten Beugungsgittermusters G1 und des zweiten Beugungsgittermusters G2 derart gesetzt, dass sie einander (orthogonal) kreuzen, während die Verzweigungsrichtung des ersten gebeugten Lichts DL1 und die Verzweigungsrichtung des zweiten gebeugten Lichts DL2 jeweils verschieden gesetzt werden können.
  • Außerdem ist in der Laserverarbeitungsvorrichtung 200 die Größe des Schlitzes 424a in der ersten Richtung größer als die Summe aus der Strahlgröße S1 des ersten gebeugten Lichts DL1 an dem Brennpunkt der Linse 422 und dem Verzweigungsintervall S2 des ersten gebeugten Lichts DL1 an dem Brennpunkt und ist die Größe des Schlitzes 424a in der zweiten Richtung größer als die Strahlgröße S1 des ersten gebeugten Lichts DL1 an dem Brennpunkt. Deshalb kann die Vielzahl von ersten gebeugten Lichtern DL1 zuverlässig auf das zu verarbeitende Objekt 1 emittiert werden, ohne durch den Schlitz 424a blockiert zu werden.
  • Außerdem kann in der Laserverarbeitungsvorrichtung 200 das Verzweigungsintervall S2 ein Intervall des ersten gebeugten Lichts der ±eins-Ordnung in der ersten Richtung sein. In diesem Fall kann das Licht der Null-Ordnung und das Licht der ±eins-Ordnung des ersten gebeugten Lichts auf das Objekt emittiert werden.
  • Außerdem kann in der Laserverarbeitungsvorrichtung 200 die Größe des Schlitzes 424a in der zweiten Richtung kleiner als die maximale Beugungsdistanz F sein, die durch die oben genannte Formel 1 ausgedrückt wird, wobei die Brennweite der Linse 422 durch f wiedergegeben wird, die Wellenlänge des Laserlichts L durch λ wiedergegeben wird und die Pixelgröße des reflexiven Raumlichtmodulators 410 durch xSLM wiedergegeben wird. Deshalb kann das zweite gebeugte Licht DL2 zuverlässig durch den Schlitzt 424a blockiert werden.
  • Weiterhin ist in der Laserverarbeitungsvorrichtung 200 die Größe des Schlitzes 424a in der ersten Richtung kleiner als das Intervall S3 des ersten gebeugten Lichts der ±drei-Ordnung an dem Brennpunkt der Linse 422. Deshalb kann das Licht einer hohen Ordnung des ersten gebeugten Lichts, das gleich oder höher als die ±drei-Ordnung ist, durch den Schlitz 424a blockiert werden.
  • Vorstehend wurde eine Ausführungsform gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beschrieben. Der Aspekt der Erfindung ist jedoch nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, die auf verschiedene Weise modifiziert werden kann, ohne dass deshalb der durch die Ansprüche definierte Erfindungsumfang verlassen wird.
  • Zum Beispiel ist die oben beschriebene Ausführungsform nicht auf die Ausbildung des modifizierten Bereichs 7 in dem zu verarbeitenden Objekt 1 beschränkt und kann auch konfiguriert sein zum Durchführen einer anderen Laserverarbeitung wie etwa einer Ablation. Die oben beschriebene Ausführungsform ist nicht auf eine Laserverarbeitungsvorrichtung für eine Laserverarbeitung mit einem Konvergieren des Laserlichts L in dem zu verarbeitenden Objekt 1 beschränkt, wobei es sich auch um eine Laserverarbeitungsvorrichtung für eine Laserverarbeitung mit einem Konvergieren des Laserlichts L an der Vorderfläche 1a, 3 oder der Rückfläche 1b des zu verarbeitenden Objekts 1 handeln kann. Die Vorrichtung, auf die ein Aspekt der vorliegenden Erfindung angewendet wird, ist nicht auf eine Laserverarbeitungsvorrichtung beschränkt, wobei es sich auch um verschiedene andere Laserlichtbestrahlungsvorrichtungen handeln kann, die für das Bestrahlen eines Objekts mit Laserlicht L verwendet werden können. Die Schneidelinie 5 ist in der oben beschriebenen Ausführungsform als eine Bestrahlungsplanungslinie vorgesehen, wobei die Bestrahlungsplanungslinie jedoch nicht auf die Schneidelinie 5 beschränkt ist und auch eine beliebige andere Linie sein kann, solange das emittierte Laserlicht L ausgerichtet wird.
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform ist das abbildende Optiksystem, das das doppelte telezentrische Optiksystem bildet, in dem die Reflexionsfläche 410a des reflexiven Raumlichtmodulators 410 und die Eintrittspupillenebene 430a der Konvergenzlinseneinheit 430 in einer Abbildungseziehung stehen, nicht auf das Paar von Linsen 422 und 423 beschränkt und kann das erste Linsensystem (zum Beispiel ein Doublet, drei oder mehr Linsen oder ähnliches) auf der Seite des reflexiven Raumlichtmodulators 410 und das zweite Linsensystem (zum Beispiel ein Doublet, drei oder mehr Linsen oder ähnliches) auf der Seite der Konvergenzlinseneinheit 430 oder ähnliches umfassen.
  • Außerdem muss in der oben beschriebenen Ausführungsform die Profilerfassungskamera 464 lediglich ihre Abbildungsfläche 464a in einer Ebene vorsehen, die mit der Reflexionsfläche der Flüssigkristallschicht 216 des reflexiven Raumlichtmodulators 410 konjugiert ist, und kann die Profilerfassungskamera 464 an der Position der konjugierten Ebene 491 angeordnet sein. In diesem Fall ist die Linse 463 in der Laserverarbeitungsvorrichtung 200 (siehe 16) unnötig. In der oben beschriebenen Ausführungsform kann die Relaisvergrößerung der Linse 422, der Linse 423 und der Linse 463 eine beliebige Vergrößerung sein. Obwohl der reflexive Raumlichtmodulator 410 in der oben beschriebenen Ausführungsform enthalten ist, ist der Raumlichtmodulator nicht auf einen reflexiven Typ beschränkt und kann auch ein Raumlichtmodulator des Durchlasstyps sein.
  • Die Konvergenzlinseneinheit 430 und das Paar von Distanzmesssensoren 450 sind an dem Ende 401d des Gehäuses 401 in der Y-Achsenrichtung angebracht, wobei die Konvergenzlinseneinheit 430 und das Paar von Distanzmesssensoren 450 jedoch lediglich an einer Seite näher an dem Ende 401d von der Mittenposition des Gehäuses 401 in der Y-Achsenrichtung angebracht sein müssen. Der reflexive Raumlichtmodulator 410 ist an dem Ende 401c des Gehäuses 401 in der Y-Achsenrichtung angebracht, wobei jedoch der reflexive Raumlichtmodulator 410 lediglich an einer Seite näher an dem Ende 401c von der Mittenposition des Gehäuses 401 in der Y-Achsenrichtung angebracht sein muss. Außerdem können die Distanzmesssensoren 450 nur auf einer Seite der Konvergenzlinseneinheit 430 in der X-Achsenrichtung angeordnet sein.
  • Weiterhin sind die Form und die Größe des Schlitzes 424a nicht auf das hier beschriebene Beispiel beschränkt. Zum Beispiel kann der Schlitz 424a eine relativ längere Form in der ersten Richtung als in der zweiten Richtung wie zum Beispiel eine elliptische Form aufweisen. Der Schlitz 424a blockiert nicht notwendigerweise das erste gebeugte Licht DL1 einer hohen Ordnung. Zum Beispiel kann die Größe des Schlitzes 424a in der ersten Richtung größer als das Intervall des ersten gebeugten Lichts DL1 der ±zwei-Ordnung sein.
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform wurde ein beispielhafter Fall beschrieben, in dem das erste Muster P1 das erste Beugungsgittermuster (anderes Beugungsgittermuster) enthält. Das erste Muster P1 muss jedoch nicht das Beugungsgittermuster enthalten. Zum Beispiel können das erste Muster P1 und/oder das zweite Muster P2 ein Muster nicht nur für das Verzweigen des Laserlichts L in einer Ebene (zum Beispiel der X-Y-Ebene), sondern auch für das Verzweigen des Laserlichts L in der die Ebene kreuzenden Richtung (zum Beispiel in der Z-Richtung, die die Tiefenrichtung ist) enthalten.
  • Um eine Änderung in dem Bestrahlungszustand des Laserlichts L auf das zu verarbeitende Objekt 1 zu unterdrücken, kann die Flüssigkristallschicht 216 den effektiven Bereich AC, in dem ein Teil des Laserlichts L (effektives Licht) auf die Pupillenebene der Konvergenzlinseneinheit (Objektivlinse) 430) einfällt, und den nicht-effektiven Bereich, in dem der Rest (nicht-effektives Licht) des Laserlichts L einfällt, enthalten und kann das Schlitzglied 424 das in dem nicht-effektiven Bereich AB modulierte Licht mit dem Schlitz 424a blockieren. Insbesondere ist die Form des effektiven Bereichs AC nicht auf die oben beschriebene Kreisform beschränkt und kann zum Beispiel auch eine Ringform sein. Weiterhin ist die Form des nicht-effektiven Bereichs AB nicht auf die oben beschriebene Ringform beschränkt und kann auch eine Form komplementär zu dem effektiven Bereich AC sein.
  • Wenn also der effektive Bereich AC die Ringform aufweist, kann der nicht-effektive Bereich AB eine Form einschließlich eines kreisrunden Teils innerhalb des kreisrunden Rings und eines Teils außerhalb des kreisrunden Rings aufweisen. Das heißt, dass in der Flüssigkristallschicht 216 der effektive Bereich AC und der nicht-effektive Bereich AB entlang von wenigstens einer Richtung gemischt sein können. Auch in diesem Fall reicht es wie oben beschrieben aus, nur das in dem nicht-effektiven Bereich AB modulierte Licht mit dem Schlitz 424a zu blockieren.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Es kann eine Laserlichtbestrahlungsvorrichtung vorgesehen werden, die eine Änderung des Bestrahlungszustands von Laserlicht in Bezug auf ein Objekt unterdrücken kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    zu verarbeitendes Objekt (Objekt)
    100, 200
    Laserverarbeitungsvorrichtung (Laserlichtbestrahlungsvorrichtung)
    310
    Laseroszillator (Laserlichtquelle)
    410
    reflexiver Raumlichtmodulator (Raumlichtmodulator)
    422
    Linse (Fokussierungslinse)
    424
    Schlitzglied
    424a
    Schlitz
    430
    Konvergenzlinseneinheit (Objektivlinse)
    430a
    Eintrittspupillenebene (Pupillenebene)
    L
    Laserlicht
    DL1
    erstes gebeugtes Licht
    DL2
    zweites gebeugtes Licht
    P0
    Phasenmuster
    P1
    erstes Muster
    P2
    zweites Muster
    G1
    erstes Beugungsgittermuster
    G2
    zweites Beugungsgittermuster
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 201151011 [0003]
    • JP 3878758 [0072]

Claims (10)

  1. Laserlichtbestrahlungsvorrichtung, die konfiguriert ist zum Bestrahlen eines Objekts mit Laserlicht entlang einer ersten Richtung, wobei die Laserlichtbestrahlungsvorrichtung umfasst: eine Laserlichtquelle, die konfiguriert ist zum Ausgeben des Laserlichts, einen Raumlichtmodulator, der konfiguriert ist zum Modulieren des von der Laserlichtquelle ausgegebenen Laserlichts gemäß einem Phasenmuster und zum Emittieren des Laserlichts, eine Objektivlinse, die konfiguriert ist zum Konvergieren des von dem Raumlichtmodulator emittierten Laserlichts auf das Objekt, eine Fokussierungslinse, die zwischen dem Raumlichtmodulator und der Objektivlinse in einem optischen Pfad das Laserlichts angeordnet ist und konfiguriert ist zum Fokussieren des Laserlichts, und ein Schlitzglied, das an einem Brennpunkt auf einer hinteren Seite der Fokussierungslinse in dem optischen Pfad des Laserlichts angeordnet ist und konfiguriert ist zum Blockieren eines Teils des Laserlichts, wobei das Phasenmuster ein erstes Muster, in dem ein in eine Pupillenebene der Objektivlinse eintretender Teil des Laserlichts moduliert wird, und ein zweites Muster, in dem der Rest des Laserlichts moduliert wird, umfasst, wobei das zweite Muster ein Beugungsgittermuster für das Verzweigen des Rests des Laserlichts in eine Vielzahl von gebeugten Lichtern entlang einer zweiten Richtung, die die erste Richtung kreuzt, enthält, und wobei das Schlitzglied das gebeugte Licht mit einem Schlitz blockiert.
  2. Laserlichtbestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: das Schlitzglied das gebeugte Licht mit dem Schlitz blockiert, der derart geformt ist, dass er relativ länger in der ersten Richtung als in der zweiten Richtung ist.
  3. Laserlichtbestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei: das erste Muster ein anderes Beugungsgittermuster für das Verzweigen des Teils des Laserlichts in eine Vielzahl von anderen gebeugten Lichtern entlang der ersten Richtung enthält.
  4. Laserlichtbestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei: die Größe des Schlitzes in der ersten Richtung größer ist als die Summe aus der Strahlgröße des anderen gebeugten Lichts an dem Brennpunkt und dem Verzweigungsintervall des anderen gebeugten Lichts an dem Brennpunkt, und die Größe des Schlitzes in der zweiten Richtung größer ist als die Strahlgröße des gebeugten Lichts an dem Brennpunkt.
  5. Laserlichtbestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei: das Verzweigungsintervall ein Intervall des anderen gebeugten Lichts der ±eins-Ordnung in der ersten Richtung ist.
  6. Laserlichtbestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei: die Größe des Schlitzes in der zweiten Richtung kleiner ist als eine maximale Beugungsdistanz F, die durch die folgende Formel (1) ausgedrückt wird, wobei die Brennweite der Fokussierungslinse durch f wiedergegeben wird, die Wellenlänge des Laserlichts durch λ wiedergegeben wird und die Pixelgröße des Raumlichtmodulators durch xSLM wiedergegeben wird: [Formel 1] F = 2 f × t a n ( s i n − 1 ( λ 2 x S L M ) )
    Figure DE112017005333T5_0006
  7. Laserlichtbestrahlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei: die Größe des Schlitzes in der ersten Richtung kleiner ist als ein Intervall des anderen gebeugten Lichts der ±-drei-Ordnung an dem Brennpunkt.
  8. Laserlichtbestrahlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei: das andere Beugungsgittermuster eine Vielzahl von Nutmustern entlang der zweiten Richtung enthält, und das Beugungsgittermuster eine Vielzahl von Nutmustern entlang der ersten Richtung enthält.
  9. Laserlichtbestrahlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei: der Raumlichtmodulator eine Flüssigkristallschicht, die für das Anzeigen des Phasenmusters konfiguriert ist, enthält, die Flüssigkristallschicht einen kreisrunden effektiven Bereich in einem Bereich, in dem das Laserlicht einfällt, und einen ringförmigen nicht-effektiven Bereich außerhalb des effektiven Bereichs enthält, das erste Muster in dem effektiven Bereich angezeigt wird und den Teil des Laserlichts moduliert, und das zweite Muster in dem nicht-effektiven Bereich angezeigt wird und den Rest des Laserlichts moduliert.
  10. Laserlichtbestrahlungsvorrichtung, die konfiguriert ist zum Bestrahlen eines Objekts mit Laserlicht entlang einer ersten Richtung, wobei die Laserlichtbestrahlungsvorrichtung umfasst: eine Laserlichtquelle, die konfiguriert ist zum Ausgeben des Laserlichts, einen Raumlichtmodulator, der konfiguriert ist zum Modulieren des von der Laserlichtquelle ausgegebenen Laserlichts gemäß einem Phasenmuster und zum Emittieren des Laserlichts, eine Objektivlinse, die konfiguriert ist zum Konvergieren des von dem Raumlichtmodulator emittierten Laserlichts auf das Objekt, eine Fokussierungslinse, die zwischen dem Raumlichtmodulator und der Objektivlinse in einem optischen Pfad das Laserlichts angeordnet ist und konfiguriert ist zum Fokussieren des Laserlichts, und ein Schlitzglied, das an einem Brennpunkt auf einer hinteren Seite der Fokussierungslinse in dem optischen Pfad des Laserlichts angeordnet ist und konfiguriert ist zum Blockieren eines Teils des Laserlichts, wobei der Raumlichtmodulator eine Flüssigkristallschicht, die konfiguriert ist zum Anzeigen des Phasenmusters, enthält, wobei die Flüssigkristallschicht einen effektiven Bereich, in dem ein in eine Pupillenebene der Objektivlinse eintretender Teil des Laserlichts einfällt, und einen nicht-effektiven Bereich, in dem der Rest des Laserlichts einfällt, enthält, und das Schlitzglied in dem nicht-effektiven Bereich moduliertes Licht mit einem Schlitz blockiert.
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