DE112019003425T5 - Laserbearbeitungsvorrichtung - Google Patents

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DE112019003425T5
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laser
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Hirotake Fukuoka
Yuta Kondoh
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Hamamatsu Photonics KK
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Abstract

Laserbearbeitungsvorrichtung, die eine Laserlichtquelle beinhaltet, welche das Laserlicht ausgibt, eine Messlichtquelle, die Messlicht ausgibt, eine Konvergenzeinheit, die das Laserlicht in Richtung eines zu bearbeitenden Objekts bündelt, um einen ersten Konvergenzpunkt zu bilden, und die das Messlicht in Richtung des zu bearbeitenden Objekts bündelt, um einen zweiten Konvergenzpunkt zu bilden, einen Messteil zum Messen der Verschiebung einer Eintrittsfläche gemäß dem reflektierten Licht des Messlichts an der Eintrittsfläche des Laserlichts und des Messlichts in dem zu bearbeitenden Objekt, eine Einstelleinheit, die eine Position des ersten Konvergenzpunktes in einer die Eintrittsfläche schneidenden Richtung gemäß einem Messergebnis der Verschiebung der Eintrittsfläche einstellt, einen räumlichen Lichtmodulator zum Modulieren des Laserlichts gemäß einem Modulationsmuster zwischen der Laserlichtquelle und der Konvergenzeinheit, und eine Steuerung, die das dem räumlichen Lichtmodulator präsentierte Modulationsmuster steuert.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Ein Aspekt der vorliegenden Offenlegungsschrift betrifft eine Laserbearbeitungsvorrichtung.
  • Stand der Technik
  • In Patentliteratur 1 ist eine Laservereinzelungsvorrichtung beschrieben. Diese Laservereinzelungsvorrichtung beinhaltet ein Gestell zum Bewegen eines Wafers, einen Laserkopf zum Bestrahlen des Wafers mit Laserlicht und eine Steuereinheit zur Steuerung der jeweiligen Einheiten. Der Laserkopf verfügt über eine Laserlichtquelle, die ein Bearbeitungslaserlicht zum Bilden eines modifizierten Bereichs innerhalb des Wafers emittiert, einen dichroitischen Spiegel und eine Kondensorlinse, die in dieser Reihenfolge auf einem Lichtweg des Bearbeitungslaserlichts angeordnet sind, sowie eine AF-Vorrichtung. Die AF-Vorrichtung sendet AF-Laserlicht aus, um eine Verschiebung in einer Z-Richtung (Richtung der Waferdicke) von einer Referenzposition einer Oberfläche des Wafers zu ermitteln, empfängt reflektiertes Licht des AF-Laserlichts, das von der Oberfläche des Wafers reflektiert wird, und ermittelt auf der Grundlage des empfangenen reflektierten Lichts eine Verschiebung in der Z-Richtung von der Referenzposition der Oberfläche des Wafers.
  • Liste der Anführungen
  • Patentliteratur
  • Patentliteratur 1: Japanische Patentanmeldung Nr. 5743123
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technische Aufgabe
  • Übrigens ist ein Bereich, in dem die Verschiebung einer Lichteintrittsfläche in geeigneter Weise gemessen werden kann, auf einen vorgegebenen Bereich entlang einer optischen Achse des Messlichts für den Autofokus begrenzt. Wenn also ein Abstand zwischen einem Konvergenzpunkt des Bearbeitungslaserlichts und einem Konvergenzpunkt des Messlichts konstant ist, ist auch ein Bearbeitungstiefenbereich begrenzt, in dem eine Bearbeitung (Autofokusbearbeitung) durch das Laserlicht bei gleichzeitiger Durchführung des Autofokus durchgeführt werden kann.
  • Auf der anderen Seite enthält die Laservereinzelungsvorrichtung des Weiteren eine Fokuslinsengruppe zum Ändern des Konvergenzpunktes des AF-Laserlichts unabhängig vom Konvergenzpunkt des Bearbeitungslaserlichts in Richtung der Waferdicke. Die Fokussierlinsengruppe ist an einer Position angeordnet, die auf dem Lichtweg des AF-Laserlichts liegt und unabhängig vom Lichtweg des Bearbeitungslaserlichts ist. Die Fokussierlinsengruppe beinhaltet eine feste Linse und eine bewegliche Linse, die in dieser Reihenfolge von der Waferseite her angeordnet sind. In der Laservereinzelungsvorrichtung wird die bewegliche Linse mit Hilfe eines Betätigungselements mechanisch bewegt, so dass der Konvergenzpunkt des AF-Laserlichts in einem Zustand beweglich ist, in dem eine Z-Richtungsposition des Konvergenzpunktes des Bearbeitungslaserlichts festgelegt ist. Dadurch wird der Bereich, in dem eine Autofokusbearbeitung möglich ist, erweitert.
  • Wie oben beschrieben, ist es auf dem oben beschriebenen technischen Gebiet wünschenswert, dass der Konvergenzpunkt des Bearbeitungslaserlichts und der Konvergenzpunkt des Messlichts unabhängig voneinander verändert werden können, um den Bereich zu vergrößern, in dem eine Autofokusbearbeitung möglich ist. Eine komplizierte Konfiguration, wie z.B. die Verwendung einer Vielzahl von Linsen, die eine hochpräzise Einstellung der optischen Achse und die mechanische Bewegung der Linsen durch ein Betätigungselement erfordern, wie bei der Laservereinzelungsvorrichtung, ist jedoch nicht praktikabel, um die oben genannten Anforderungen zu erfüllen.
  • Daher besteht ein Aspekt der vorliegenden Offenlegungsschrift darin, eine Laserbearbeitungsvorrichtung bereitzustellen, die dazu in der Lage ist, mit einer einfacheren Konfiguration einen Bereich zu vergrößern, in dem eine Autofokusbearbeitung möglich ist.
  • Technische Lösung
  • Die Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenlegungsschrift ist eine Laserbearbeitungsvorrichtung, die Laserlicht auf ein zu bearbeitendes Objekt entlang einer zu bearbeitenden Linie anwendet, um eine Laserbearbeitung an dem zu bearbeitenden Objekt entlang der zu bearbeitenden Linie durchzuführen. Die Laserbearbeitungsvorrichtung beinhaltet eine Laserlichtquelle, die das Laserlicht ausgibt, eine Messlichtquelle, die Messlicht ausgibt, eine Konvergenzeinheit, die das Laserlicht in Richtung des zu bearbeitenden Objekts bündelt, um einen ersten Konvergenzpunkt zu bilden, und die das Messlicht in Richtung des zu bearbeitenden Objekts bündelt, um einen zweiten Konvergenzpunkt zu bilden, einen Messteil, der dazu konfiguriert ist, die Verschiebung einer Eintrittsfläche gemäß dem reflektierten Licht des Messlichts an der Eintrittsfläche des Laserlichts und des Messlichts in dem zu bearbeitenden Objekt zu messen, eine Einstelleinheit, die eine Position des ersten Konvergenzpunktes in einer die Eintrittsfläche schneidenden Richtung gemäß einem Messergebnis der Verschiebung der Eintrittsfläche einstellt, einen räumlichen Lichtmodulator, der dazu konfiguriert ist, das Laserlicht gemäß einem Modulationsmuster zwischen der Laserlichtquelle und der Konvergenzeinheit zu modulieren, und eine Steuerung, die das dem räumlichen Lichtmodulator präsentierte Modulationsmuster steuert. In dieser Laserbearbeitungsvorrichtung veranlasst die Steuerung den räumlichen Lichtmodulator, das Modulationsmuster einschließlich eines Konvergenzpositionsänderungsmusters zur Änderung einer Position des ersten Konvergenzpunktes in der die Eintrittsfläche schneidenden Richtung entsprechend einem Abstand zwischen dem ersten Konvergenzpunkt und dem zweiten Konvergenzpunkt und einer Bearbeitungstiefe der Laserbearbeitung von der Eintrittsfläche aus darzustellen.
  • In dieser Laserbearbeitungsvorrichtung bündelt die Konvergenzeinheit das von der Laserlichtquelle ausgegebene Laserlicht und das von der Messlichtquelle ausgegebene Messlicht in Richtung des zu bearbeitenden Objekts. Auf diese Weise wird der erste Konvergenzpunkt des Laserlichts gebildet, und wird der zweite Konvergenzpunkt des Messlichts gebildet. Der Messteil misst die Verschiebung der Eintrittsfläche basierend auf dem reflektierten Licht des Messlichts an der Eintrittsfläche. Darüber hinaus stellt die Einstelleinheit die Position des ersten Konvergenzpunktes in der die Eintrittsfläche schneidenden Richtung gemäß dem Messergebnis ein. Das heißt, in dieser Laserbearbeitungsvorrichtung kann eine Autofokusbearbeitung durchgeführt werden. Dabei wird in dieser Laserbearbeitungsvorrichtung ein räumlicher Lichtmodulator verwendet, der das Laserlicht zwischen der Laserlichtquelle und der Konvergenzeinheit moduliert. Der räumliche Lichtmodulator präsentiert das Modulationsmuster einschließlich eines Konvergenzpositionsänderungsmusters zur Änderung der Position des ersten Konvergenzpunktes in der die Eintrittsfläche schneidenden Richtung basierend auf dem Abstand zwischen dem ersten und zweiten Konvergenzpunkt und einer erwünschten Bearbeitungstiefe unter der Steuerung der Steuerung. Somit kann der erste Konvergenzpunkt des Bearbeitungslaserlichts unabhängig von dem zweiten Konvergenzpunkt des Messlichts geändert werden. Wie oben beschrieben, kann gemäß dieser Laserbearbeitungsvorrichtung ein Bereich, in dem eine Autofokusbearbeitung möglich ist, mit einer einfachen Konfiguration vergrößert werden, ohne dass eine komplizierte Konfiguration wie die mechanische Bewegung einer Linsengruppe erforderlich ist.
  • Hierbei kann ein Objekt (z.B. ein Wafer), bei dem eine Vielzahl von Vorrichtungsabschnitten, die so ausgerichtet sind, dass sie voneinander getrennt werden können, auf der Oberfläche gebildet werden, ein für die Laserbearbeitung zu bearbeitendes Objekt sein. In diesem Fall wird die zu bearbeitende Linie zwischen die aneinander angrenzenden Vorrichtungsabschnitte gesetzt, und eine Fläche, auf der der Vorrichtungsabschnitt gebildet wird, kann die Eintrittsfläche des Laserlichts und des Messlichts sein. Um in diesem Fall eine hochpräzise Autofokusbearbeitung durchführen zu können, während die Verschiebung der Eintrittsfläche in geeigneter Weise gemessen werden kann, so dass das Messlicht den Vorrichtungsabschnitt nicht stört, ist es notwendig, den ersten Konvergenzpunkt des Laserlichts so einzustellen, dass der erste Konvergenzpunkt sich in einer gewünschten Bearbeitungstiefe befindet.
  • So kann in der Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenlegungsschrift eine Vielzahl von Vorrichtungsabschnitten, die so ausgerichtet sind, dass sie entlang der Eintrittsfläche voneinander getrennt sind, auf der Eintrittsfläche des zu bearbeitenden Objekts gebildet werden, wobei die zu bearbeitende Linie so eingestellt werden kann, dass sie zwischen den nebeneinander liegenden Vorrichtungsabschnitten verläuft, und die Steuerung kann den räumlichen Lichtmodulator veranlassen, das Modulationsmuster einschließlich des Konvergenzpositionsänderungsmusters darzustellen, wenn das Messlicht mit dem Vorrichtungsabschnitt in einem Anfangszustand interferiert, in dem der erste Konvergenzpunkt in der Bearbeitungstiefe angeordnet ist und ein Punkt des Messlichts auf der Eintrittsfläche zwischen den nebeneinander liegenden Vorrichtungsabschnitten angeordnet ist. In diesem Fall ist es möglich, die Position des ersten Konvergenzpunktes des Laserlichts auf die gewünschte Bearbeitungstiefe einzustellen und eine hochpräzise Autofokusbearbeitung durchzuführen, während gleichzeitig verhindert wird, dass das Messlicht mit dem Vorrichtungsabschnitt interferiert.
  • Dabei kann die Steuerung in der Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenlegungsschrift den zweiten Konvergenzpunkt so verschieben, dass das Messlicht nicht mit dem Vorrichtungsabschnitt interferiert, wenn das Messlicht mit dem Vorrichtungsabschnitt im Anfangszustand interferiert, kann eine Differenz zwischen dem ersten Konvergenzpunkt, der aufgrund der Bewegung des zweiten Konvergenzpunktes aus der Bearbeitungstiefe verschoben ist, und der Bearbeitungstiefe berechnen, und kann den räumlichen Lichtmodulator veranlassen, das Modulationsmuster einschließlich des Konvergenzpositionsänderungsmusters gemäß der Differenz darzustellen.
  • Wenn die Rauigkeit der Eintrittsoberfläche gleich oder größer als ein bestimmtes Niveau ist, kann die Steuerung in der Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenlegung den räumlichen Lichtmodulator veranlassen, das Modulationsmuster einschließlich des Konvergenzpositionsänderungsmusters zu präsentieren, um den Abstand zu vergrößern oder zu verkleinern, so dass eine Punktgröße des Messlichts auf der Eintrittsoberfläche vergrößert wird, während der erste Konvergenzpunkt in der Bearbeitungstiefe beibehalten wird. Wenn, wie oben beschrieben, die Rauigkeit der Eintrittsfläche gleich oder größer als ein bestimmtes Niveau ist, ist, wenn der Punkt des Messlichts, der auf der Eintrittsfläche angeordnet ist, klein ist, ein Messfehler aufgrund des Einflusses der Rauigkeit tendenziell groß. Andererseits wird in diesem Fall, wenn die Rauheit der Eintrittsfläche gleich oder größer als ein bestimmtes Niveau ist, die Punktgröße des Messlichts vergrößert, wobei der erste Konvergenzpunkt des Laserlichts in der Bearbeitungstiefe beibehalten wird. Selbst wenn die Rauigkeit der Eintrittsfläche gleich oder größer als ein bestimmtes Niveau ist, ist es also möglich, eine hochpräzise Autofokusbearbeitung durchzuführen.
  • In der Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenlegungsschrift kann die Steuerung den räumlichen Lichtmodulator veranlassen, das Modulationsmuster darzustellen, das durch Überlagerung eines Korrekturmusters zur Aberrationskorrektur des Laserlichts und des Konvergenzpositionsänderungsmusters gebildet wird. Wie oben beschrieben, ist es bei Verwendung des räumlichen Lichtmodulators zur Änderung der Position des ersten Konvergenzpunktes des Laserlichts möglich, die Position gleichzeitig mit der Aberrationskorrektur zu ändern, und der Bereich, in dem eine Autofokusbearbeitung möglich ist, kann mit einer einfacheren Konfiguration erweitert werden.
  • Vorteilhafte Effekte der Erfindung
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenlegungsschrift kann eine Laserbearbeitungsvorrichtung bereitgestellt werden, die dazu in der Lage ist, mit einer einfacheren Konfiguration einen Bereich zu vergrößern, in dem eine Autofokusbearbeitung möglich ist.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer Laserbearbeitungsvorrichtung, die zur Bildung eines modifizierten Bereichs verwendet wird.
    • 2 ist eine Draufsicht auf ein zu bearbeitendes Objekt, für das der modifizierte Bereich gebildet wird.
    • 3 ist eine Schnittdarstellung des zu bearbeitenden Objekts entlang der Linie III-III aus 2.
    • 4 ist eine Draufsicht auf das zu bearbeitende Objekt nach der Laserbearbeitung.
    • 5 ist eine Schnittdarstellung des zu bearbeitenden Objekts entlang der Linie V-V aus 4.
    • 6 ist eine Schnittdarstellung des zu bearbeitenden Objekts entlang der Linie VI-VI aus 4.
    • 7 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
    • 8 ist eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung eines reflektierenden räumlichen Lichtmodulators in der Laserbearbeitungsvorrichtung aus 7.
    • 9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für einen berechneten Wert eines Fehlersignals zeigt.
    • 10 ist ein schematisches Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Konvergenzpunkt des Bearbeitungslaserlichts und einem Konvergenzpunkt des AF-Laserlichts zeigt.
    • 11 ist eine Teil-Querschnittdarstellung des zu bearbeitenden Objekts.
    • 12 ist ein schematisches Diagramm, das einen Zustand zeigt, in dem die Position eines ersten Konvergenzpunktes verändert wird.
    • 13 ist ein Flussdiagramm, das eine Reihe von Schritten der AF-Bearbeitung zeigt.
    • 14 ist eine schematische Querschnittdarstellung, die eine Reihe von Schritten der AF-Bearbeitung zeigt.
    • 15 ist eine schematische Querschnittdarstellung, die eine Reihe von Schritten der AF-Bearbeitung zeigt.
    • 16 ist eine schematische Querschnittdarstellung, die eine Reihe von Schritten der AF-Bearbeitung zeigt.
    • 17 ist eine schematische Querschnittdarstellung, die eine Reihe von Schritten der AF-Bearbeitung zeigt.
    • 18 ist eine schematische Querschnittdarstellung zur Erläuterung einer Steuerung gemäß einem modifizierten Beispiel.
  • Beschreibung von Ausführungsbeispielen
  • Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel einer Laserbearbeitungsvorrichtung unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In der Beschreibung der Zeichnungen sind gleiche oder entsprechende Elemente mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet und auf überlappende Erklärungen wird verzichtet. Im Folgenden kann ein orthogonales Koordinatensystem, das durch die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse definiert ist, veranschaulicht und zur Erläuterung verwendet werden.
  • In einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel wird Laserlicht auf ein zu bearbeitendes Objekt gebündelt, um einen modifizierten Bereich innerhalb des zu bearbeitenden Objekts entlang einer zu schneidenden Linie zu bilden. Daher wird die Bildung des modifizierten Bereichs zunächst unter Bezug auf 1 bis 6 beschrieben.
  • Wie in 1 dargestellt, beinhaltet eine Laserbearbeitungsvorrichtung 100 eine Laserlichtquelle 101, die dazu konfiguriert ist, ein Laserlicht L dazu zu veranlassen, auf pulsierenden Weise zu oszillieren, einen dichroitischen Spiegel 103, der so angeordnet ist, dass er eine Richtung der optischen Achse (optischer Weg) des Laserlichts L um 90° ändert, und eine Sammellinse 105, die dazu ausgelegt ist, das Laserlicht L zu bündeln. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 100 beinhaltet weiterhin einen Trägertisch 107, der dazu ausgelegt ist, ein zu bearbeitendes Objekt 1 zu tragen, bei dem es sich um ein Objekt handelt, auf das das von der Sammellinse 105 gebündelte Laserlicht L emittiert wird, ein Gestell 111, bei dem es sich um einen Bewegungsmechanismus handelt, der dazu ausgelegt ist, den Trägertisch 107 zu bewegen, eine Laserlichtquellensteuerung 102, die dazu ausgelegt ist, die Laserlichtquelle 101 zu steuern, um die Ausgabe, Impulsbreite, Impulswellenform und dergleichen des Laserlichts L einzustellen, und eine Gestellsteuerung 115, die dazu ausgelegt ist, die Bewegung des Gestells 111 zu steuern.
  • In der Laserbearbeitungsvorrichtung 100, ändert das von der Laserlichtquelle 101 emittierte Laserlicht L die Richtung seiner optischen Achse um 90° mit dem dichroitischen Spiegel 103 und wird anschließend durch die Sammellinse 105 in dem zu bearbeitenden Objekt 1 gebündelt, das auf dem Trägertisch 107 montiert ist. Gleichzeitig wird das Gestell 111 bewegt, so dass sich das zu bearbeitende Objekt 1 bezüglich des Laserlichts L entlang einer zu schneidenden Linie 5 bewegt. Somit wird entlang der zu schneidenden Linie 5 ein modifizierter Bereich in dem zu bearbeitenden Objekt 1 gebildet. Zwar wird hier das Gestell 111 zur relativen Bewegung des Laserlichts L bewegt, doch kann auch die Sammellinse 105 stattdessen oder zusammen damit bewegt werden.
  • Als das zu bearbeitende Objekt 1 wird ein planares Element verwendet (beispielsweise ein Substrat oder ein Wafer), wobei zu Beispielen dafür Halbleitersubstrate aus Halbleitermaterialien und piezoelektrische Substrate aus piezoelektrischen Materialien zählen. Wie in 2 dargestellt, wird auf dem zu bearbeitenden Objekt 1 die zu schneidende Linie 5 zum Schneiden des zu bearbeitenden Objekts 1 festgelegt. Die zu schneidende Linie 5 ist eine virtuelle Linie, die gerade verläuft. Wenn ein modifizierter Bereich innerhalb des zu bearbeitenden Objekts 1 ausgebildet ist, wird das Laserlicht L relativ entlang der zu schneidenden Linie 5 bewegt (d.h. in der Richtung des Pfeils A in 2), während gleichzeitig ein Konvergenzpunkt (Konvergenzposition) P innerhalb des zu bearbeitenden Objekts 1 festgelegt wird, wie in 3 dargestellt. So wird ein modifizierter Bereich 7 innerhalb des zu bearbeitenden Objekts 1 entlang der zu schneidenden Linie 5 ausgebildet, wie in 4, 5 und 6 dargestellt, und der entlang der zu schneidenden Linie 5 ausgebildete modifizierte Bereich 7 wird ein Schnittanfangsbereich 8. Die zu schneidende Linie 5 entspricht einer Bestrahlungsplanlinie.
  • Der Konvergenzpunkt P ist eine Position, an der das Laserlicht L gebündelt wird. Die zu schneidende Linie 5 kann gekrümmt statt gerade, dreidimensional kombiniert oder durch Koordinaten angegeben sein. Die zu schneidende Linie 5 kann eine tatsächlich gezeichnete Linie auf einer vorderen Fläche 3 des zu bearbeitenden Objekts 1 sein, ohne auf die virtuelle Linie beschränkt zu sein. Der modifizierte Bereich 7 kann entweder durchgängig oder unterbrochen ausgebildet sein. Der modifizierte Bereich 7 kann entweder in Zeilen oder Punkten ausgebildet sein und muss lediglich zumindest innerhalb des zu bearbeitenden Objekts 1 auf der vorderen Fläche 3 oder einer hinteren Fläche ausgebildet sein. Ein Riss kann von dem modifizierten Bereich 7 als Startpunkt gebildet sein, und der Riss und der modifizierte Bereich 7 können an einer äußeren Fläche (der vorderen Fläche 3, der hinteren Fläche oder einer Außenumfangsfläche) des zu bearbeitenden Objekts 1 freigelegt sein. Eine Laserlichteintrittsfläche beim Formen des modifizierten Bereichs 7 ist nicht auf die vordere Fläche 3 des zu bearbeitenden Objekts 1 beschränkt, sondern kann die hintere Fläche des zu bearbeitenden Objekts 1 sein.
  • In einem Fall, in dem der modifizierte Bereich innerhalb des zu bearbeitenden Objekts 1 gebildet ist, wird das Laserlicht L dabei durch das zu bearbeitende Objekt 1 durchgelassen und insbesondere nahe des Konvergenzpunktes P absorbiert, der sich innerhalb des zu bearbeitenden Objekts 1 befindet. Somit ist der modifizierte Bereich 7 in dem zu bearbeitenden Objekt 1 ausgebildet (das heißt, Laserbearbeitung vom internen Absorptionstyp). In diesem Fall absorbiert die vordere Fläche 3 des zu bearbeitenden Objekts 1 das Laserlicht L kaum und schmilzt daher nicht. Wenn dagegen der modifizierte Bereich 7 auf der vorderen Fläche 3 oder der hinteren Fläche des zu bearbeitenden Objekts 1 ausgebildet ist, wird das Laserlicht L insbesondere nahe des Konvergenzpunktes P absorbiert, der sich auf der vorderen Fläche 3 oder der hinteren Fläche befindet, und Abtragungsabschnitte wie Löcher und Nuten werden gebildet (Laserbearbeitung vom Oberflächenabsorptionstyp), indem sie von der vorderen Fläche 3 oder der hinteren Fläche geschmolzen und abgetragen werden.
  • Der modifizierte Bereich 7 ist ein Bereich, in dem sich die Dichte, der Brechungsindex, die mechanische Festigkeit und andere physikalische Eigenschaften von der Umgebung unterscheiden. Zu Beispielen für den modifizierten Bereich 7 zählen ein geschmolzener bearbeiteter Bereich (d.h. mindestens ein Bereich, der nach dem Schmelzen wieder erstarrt ist, ein Bereich im geschmolzenen Zustand und ein Bereich, der sich im Prozess der Wiedererstarrung aus dem geschmolzenen Zustand befindet), ein Rissbereich, ein Bereich mit dielektrischem Durchschlag, ein Bereich mit geändertem Brechungsindex und ein gemischter Bereich davon. Weitere Beispiele für den modifizierten Bereich 7 beinhalten einen Bereich, in dem sich die Dichte des modifizierten Bereichs 7 im Vergleich zur Dichte eines unmodifizierten Bereichs in einem Material des zu bearbeitenden Objekts 1 geändert hat, sowie einen Bereich, der mit einem Gitterfehler ausgebildet ist. In einem Fall, in dem das Material des zu bearbeitenden Objekts 1 einkristallines Silizium ist, kann der modifizierte Bereich 7 auch als ein Bereich mit hoher Versetzungsdichte bezeichnet werden.
  • Der geschmolzene bearbeitete Bereich, der Bereich mit geändertem Brechungsindex, der Bereich, in dem sich die Dichte des modifizierten Bereichs 7 im Vergleich zur Dichte des unmodifizierten Bereichs geändert hat, und der mit dem Gitterdefekt gebildete Bereich können den Riss (Riss oder Mikroriss) weiterhin darin oder an einer Grenzfläche zwischen dem modifizierten Bereich 7 und dem unmodifizierten Bereich enthalten. Der eingebaute Riss kann über die gesamte Oberfläche des modifizierten Bereichs 7 oder nur in einem Abschnitt oder einer Vielzahl von Abschnitten davon gebildet sein. Das zu bearbeitende Objekt 1 beinhaltet ein Substrat aus einem kristallinen Material mit einer Kristallstruktur. So beinhaltet das zu bearbeitende Objekt 1 beispielsweise ein Substrat, das aus mindestens einem aus Galliumnitrid (GaN), Silizium (Si), Siliziumkarbid (SiC), LiTaO3, und Saphir (Al2O3) besteht. Mit anderen Worten beinhaltet das zu bearbeitende Objekt 1 beispielsweise ein Galliumnitrid-Substrat, ein Siliziumsubstrat, ein SiC-Substrat, ein LiTaO3-Substrat oder ein Saphirsubstrat. Das kristalline Material kann entweder ein anisotroper Kristall oder ein isotroper Kristall sein. Darüber hinaus kann das zu bearbeitende Objekt 1 ein Substrat aus einem nichtkristallinen Material mit einer nichtkristallinen Struktur (amorphe Struktur) enthalten, und kann z.B. ein Glassubstrat enthalten.
  • In dem Ausführungsbeispiel kann der modifizierte Bereich 7 durch Bilden einer Vielzahl von modifizierten Punkten (Bearbeitungsmarkierungen) entlang der zu schneidenden Linie 5 gebildet werden. In diesem Fall bildet die Vielzahl von modifizierten Punkten insgesamt den modifizierten Bereich 7. Bei jedem der modifizierten Punkte handelt es sich um einen modifizierten Abschnitt, der durch einen Schuss eines Impulses eines gepulsten Laserlichts gebildet wird (das heißt, Laserbestrahlung mit einem Impuls: Laserschuss). Beispiele für die modifizierten Punkte sind Rissflecken, geschmolzene bearbeitete Punkte, Punkte mit verändertem Brechungsindex und solche, in denen mindestens einer von ihnen gemischt ist. Was die modifizierten Punkte anbelangt, so können ihre Größen und Längen des daraus entstehenden Risses nach Bedarf im Hinblick auf die erforderliche Schnittgenauigkeit, die erforderliche Ebenheit der Schnittflächen, die Dicke, Art und Kristallorientierung des zu bearbeitenden Objekts 1 und dergleichen gesteuert werden. Darüber hinaus können in den Ausführungsbeispielen die modifizierten Punkte als der modifizierte Bereich 7 entlang der zu schneidenden Linie 5 gebildet werden.
  • Nachfolgend wird die Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben. 7 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Wie in 7 dargestellt, wendet eine Laserbearbeitungsvorrichtung 200 das Laserlicht L an, während sie den Konvergenzpunkt P innerhalb des zu bearbeitenden Objekts 1 auf dem Gestell 111 einstellt und dadurch den modifizierten Bereich 7 (Durchführung der Laserbearbeitung), bei dem es sich um einen Startpunkt des Schneidens handelt, entlang der zu schneidenden Linie (Linie zur Bearbeitung) 5 des zu bearbeitenden Objekts 1 bildet. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 beinhaltet eine Laserlichtquelle 202, einen reflektierenden räumlichen Lichtmodulator (räumlicher Lichtmodulator) 203, ein optisches 4f-System 241 und ein optisches Konvergenzsystem (Konvergenzeinheit) 204, innerhalb eines Gehäuses 231.
  • Die Laserlichtquelle 202 gibt das Laserlicht L aus. Als die Laserlichtquelle 202 wird z.B. ein Faserlaser verwendet. Dabei wird die Laserlichtquelle 202 auf einer Deckplatte 236 des Gehäuses 231 mit einer Schraube o.ä. so befestigt, dass sie das Laserlicht L horizontal (X-Achsenrichtung) emittiert (in einem sogenannten horizontal liegenden Zustand).
  • Der reflektierende räumliche Lichtmodulator 203 moduliert das von der Laserlichtquelle 202 emittierte Laserlicht L, wobei z.B. ein LCOS- (Liquid Crystal on Silicon, Flüssigkristall auf Silizium) SLM (Spatial Light Modulator, räumlicher Lichtmodulator) verwendet wird. Der reflektierende räumliche Lichtmodulator 203 moduliert das horizontal auf ihn einfallende Laserlicht L und reflektiert es dabei schräg zur horizontalen Richtung.
  • 8 ist eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators in der Laserbearbeitungsvorrichtung aus 7. Wie in 8 dargestellt, enthält der reflektierende räumliche Lichtmodulator 203 ein Siliziumsubstrat 213, eine Treiberschaltungsschicht 914, eine Vielzahl von Pixelelektroden 214, eine Reflexionsschicht 215, wie z.B. einen dielektrischen Mehrschichtspiegel, einen Ausrichtungsfilm 999a, eine Flüssigkristallschicht 216, einen Ausrichtungsfilm 999b, eine transparente leitfähige Folie 217 und ein transparentes Substrat 218, wie z.B. ein Glassubstrat, die in dieser Reihenfolge gestapelt sind. Das transparente Substrat 218 beinhaltet eine vordere Fläche 218a entlang einer vorgegebenen Ebene. Die vordere Fläche 218a des transparenten Substrats 218 bildet eine vordere Fläche des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 203. Das transparente Substrat 218 besteht aus einem lichtdurchlässigen Material wie z.B. Glas. Das transparente Substrat 218 lässt das von der vorderen Fläche 218a des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 203 einfallende Laserlicht L mit einer vorgegebenen Wellenlänge in das Innere des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 203 durchtreten. Die transparente leitfähige Folie 217 ist auf einer hinteren Fläche des transparenten Substrats 218 ausgebildet. Die transparente leitfähige Folie 217 enthält ein leitfähiges Material (z.B. ITO), das das Laserlicht L durchlässt.
  • Die Vielzahl von Pixelelektroden 214 ist in einer Matrix auf dem Siliziumsubstrat 213 entlang der transparenten leitfähigen Folie 217 angeordnet. Die Mehrzahl von Pixelelektroden 214 besteht aus einem metallischen Material wie z.B. Aluminium. Eine vordere Fläche 214a der Vielzahl von Pixelelektroden 214 wird flach und glatt bearbeitet. Die Vielzahl von Pixelelektroden 214 wird durch eine in der Treiberschaltungsschicht 914 vorgesehene aktive Matrixschaltung angesteuert.
  • Die aktive Matrixschaltung ist zwischen der Vielzahl von Pixelelektroden 214 und dem Siliziumsubstrat 213 vorgesehen. Die aktive Matrixschaltung steuert eine an jede der Pixelelektroden 214 angelegte Spannung in Übereinstimmung mit einem Lichtbild, das von dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 203 ausgegeben werden soll. Zum Beispiel hat die aktive Matrixschaltung eine erste Treiberschaltung zum Steuern der angelegten Spannung für Pixelreihen, die in einer Richtung entlang der vorderen Fläche 218a ausgerichtet sind, und eine zweite Treiberschaltung zum Steuern der angelegten Spannung für Pixelreihen, die in einer anderen Richtung orthogonal zu der einen Richtung und entlang der vorderen Fläche 218a ausgerichtet sind. Eine solche aktive Matrixschaltung ist so konfiguriert, dass eine vorgegebene Spannung an die Pixelelektrode 214 eines durch die Treiberschaltungen spezifizierten Pixels durch eine Steuerung 250 angelegt wird (siehe 7).
  • Die Ausrichtungsfilme 999a, 999b sind jeweils auf beiden Endflächen der Flüssigkristallschicht 216 angeordnet, um eine Gruppe von Flüssigkristallmolekülen in einer festen Richtung auszurichten. Die Ausrichtungsfilme 999a, 999b bestehen aus einem Polymermaterial wie z.B. Polyimid. Die Oberflächen der Ausrichtungsfilme 999a und 999b, die mit der Flüssigkristallschicht 216 in Kontakt kommen, sind Reibung und ähnlichem ausgesetzt.
  • Die Flüssigkristallschicht 216 ist zwischen der Vielzahl der Pixelelektroden 214 und der transparenten leitfähigen Folie 217 angeordnet. Die Flüssigkristallschicht 216 moduliert das Laserlicht L entsprechend einem elektrischen Feld, das zwischen jeder der Pixelelektroden 214 und der transparenten leitfähigen Folie 217 gebildet wird. Das heißt, wenn durch die aktive Matrixschaltung der Treiberschaltungsschicht 914 eine Spannung an die Pixelelektroden 214 angelegt wird, bildet sich ein elektrisches Feld zwischen der transparenten leitfähigen Folie 217 und den Pixelelektroden 214, und die Ausrichtungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle 216a ändert sich entsprechend der Größe des in der Flüssigkristallschicht 216 gebildeten elektrischen Feldes. Wenn das Laserlicht L durch das transparente Substrat 218 und die transparente leitfähige Folie 217 in die Flüssigkristallschicht 216 eintritt, wird das Laserlicht L durch die Flüssigkristallmoleküle 216a moduliert, während es die Flüssigkristallschicht 216 durchläuft, und von der Reflexionsschicht 215 reflektiert und dann wieder von der Flüssigkristallschicht 216 moduliert und emittiert.
  • Dabei wird die an jede der Pixelelektroden 214 angelegte Spannung durch die Steuerung 250 gesteuert (siehe 7), und in Übereinstimmung mit der Spannung ändert sich ein Brechungsindex in einem Abschnitt, der zwischen der transparenten leitfähigen Folie 217 und jeder der Pixelelektroden 214 in der Flüssigkristallschicht 216 liegt (der Brechungsindex der Flüssigkristallschicht 216 ändert sich an einer Position, die jedem Pixel entspricht). Aufgrund der Änderung des Brechungsindex kann die Phase des Laserlichts L für jedes Pixel der Flüssigkristallschicht 216 entsprechend der angelegten Spannung verändert werden. Das heißt, eine dem Hologrammmuster entsprechende Phasenmodulation kann durch die Flüssigkristallschicht 216 für jedes Pixel angewendet werden. Die Wellenfront des Laserlichts L, das in das Modulationsmuster eintritt und durch das Modulationsmuster durchgelassen wird, wird angepasst, und es kommt zu Phasenverschiebungen der Komponenten der einzelnen Strahlen, aus denen das Laserlicht L besteht, in einer zu ihrer Ausbreitungsrichtung orthogonalen Richtung. Daher kann das Laserlicht L moduliert werden (z. B. können Intensität, Amplitude, Phase und Polarisation des Laserlichts L moduliert werden), indem das Modulationsmuster, das im reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 203 unter der Steuerung der Steuerung 250 angezeigt werden soll, entsprechend eingestellt wird.
  • Um wieder zu 7 zurückzukehren, stellt das optische 4f-System 241 die Wellenfrontform des Laserlichts L ein, das durch den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 203 moduliert wird. Das optische 4f-System 241 hat eine erste und eine zweite Linse 241a, 241b. Die Linsen 241a, 241b sind zwischen dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 203 und dem optischen Konvergenzsystem 204 so angeordnet, dass ein Abstand zwischen dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 203 und der ersten Linse 241a gleich einer Brennweite f1 der ersten Linse 241a ist, ein Abstand zwischen dem optischen Konvergenzsystem 204 und der Linse 241b gleich einer Brennweite f2 der Linse 241b ist, ein Abstand zwischen der ersten und der zweiten Linse 241a, 241b f1+f2 entspricht und die erste und die zweite Linse 241a, 241b ein doppelt telezentrisches optisches System bilden.
  • In diesem optischen 4f-System 241 wird die Phasenmodulation durch den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 203 durchgeführt, wobei das Laserlicht L, das eine Wellenfront hat, in der die Aberration des Laserlichts L, das einen vorgegebenen Strahldurchmesser hat und gebündelt wird, gleich oder kleiner als die vorgegebene Aberration ist, durch das optische Konvergenzsystem 204 gebündelt werden kann. Ein Verhältnis der Brennweite f1 zur Brennweite f2 ist n : 1 (n ist eine reelle Zahl), und der Strahldurchmesser und die Wellenfront des in das optische Konvergenzsystem 204 eintretenden Laserlichts L betragen das 1/n-fache bzw. das n-fache des Strahldurchmessers und der Wellenfront des von dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 203 reflektierten Laserlichts. Durch dieses optische 4f-System 241 kann verhindert werden, dass das durch den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 203 modulierte (korrigierte) Laserlicht L seine Wellenfront durch räumliche Ausbreitung ändert und dadurch Aberrationen zunehmen. In dem optischen 4f-System 241 wird in diesem Fall das Laserlicht L so eingestellt, dass das in das optische Konvergenzsystem 204 eintretende Laserlicht L zu parallelem Licht wird.
  • Das optische Konvergenzsystem 204 bündelt das Laserlicht L, das durch den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 203 moduliert wird, in das zu bearbeitende Objekt 1. Das optische Konvergenzsystem 204 beinhaltet eine Vielzahl von Linsen und befindet sich auf einer Bodenplatte 233 des Gehäuses 231, während dazwischen eine Antriebseinheit (Einstelleinheit) 232 mit einer piezoelektrischen Vorrichtung und dergleichen angeordnet ist.
  • Die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 beinhaltet außerdem eine Oberflächenbeobachtungseinheit 211 und eine AF-Einheit (Autofokus) 212 innerhalb des Gehäuses 231. Die Oberflächenbeobachtungseinheit 211 dient zur Beobachtung der vorderen Fläche 3 des zu bearbeitenden Objekts 1. Die Oberflächenbeobachtungseinheit 211 hat mindestens eine Beobachtungslichtquelle 211a zum Emittieren von sichtbarem Licht VL1, einen Detektor 211b zum Empfangen und Ermitteln von reflektiertem Licht VL2 des sichtbaren Lichts VL1, das von der vorderen Fläche 3 des zu bearbeitenden Objekts 1 reflektiert wird, und einen dichroitischen Spiegel 210, der das Laserlicht L durchlässt und das sichtbare Licht VL1 und das reflektierte Licht VL2 reflektiert. Der dichroitische Spiegel 210 ist zwischen dem optischen 4f-System 241 und dem optischen Konvergenzsystem 204 im optischen Weg des Laserlichts L angeordnet und ist so angeordnet, dass er die Richtungen des sichtbaren Lichts VL1 und des reflektierten Lichts VL2 um 90° ändert. In dieser Oberflächenbeobachtungseinheit 211 wird das sichtbare Licht VL1, das von der Beobachtungslichtquelle 211a emittiert wird, nacheinander von dem Spiegel 208 und den dichroitischen Spiegeln 209, 210 reflektiert und von dem optischen Konvergenzsystem 204 gebündelt. Das an der vorderen Fläche 2 des zu bearbeitenden Objekts 1 reflektierte Licht VL2 wird durch das optische Konvergenzsystem 204 gebündelt, von dem dichroitischen Spiegel 210 reflektiert und durch den dichroitischen Spiegel 209 durchgelassen.
  • Die AF-Einheit 212 dient zur genauen Einstellung des Konvergenzpunktes (erster Konvergenzpunkt) P des Laserlichtes L in einem vorgegebenen Abstand von der vorderen Fläche 3, z.B. auch dann, wenn auf der vorderen Fläche 3 des zu bearbeitenden Objektes 1 eine Verschiebung (Welligkeit) in einer Dickenrichtung (Z-Achsenrichtung) vorhanden ist. Konkret emittiert die AF-Einheit 212 AF-Laserlicht (Messlicht) LB1 auf das zu bearbeitende Objekt 1 und empfängt und ermittelt reflektiertes Licht LB2 des AF-Laserlichts LB1, das an der vorderen Fläche 3 des zu bearbeitenden Objekts 1 reflektiert wird, um Verschiebungsdaten der vorderen Fläche 3 entlang der zu schneidenden Linie 5 zu erfassen (misst die Verschiebung). Die AF-Einheit 212 steuert die Antriebseinheit 232 gemäß der gemessenen Verschiebung an, um das optische Konvergenzsystem 204 in seiner optischen Achsenrichtung entlang Welligkeiten der vorderen Fläche 3 des zu bearbeitenden Objekts 1 hin und her zu bewegen und stellt einen Abstand zwischen dem optischen Konvergenzsystem 204 und dem zu bearbeitenden Objekt 1 fein ein.
  • Die AF-Einheit 212 weist mindestens eine AF-Lichtquelle (Messlichtquelle) 212a auf, die das AF-Laserlicht LB1 ausgibt, einen dichroitischen AF-Spiegel 238, der das Laserlicht L durchlässt und das AF-Laserlicht LB1 und das reflektierte Licht LB2 reflektiert, und einen Verschiebungsermittlungsteil (Messteil) 212b, der die Verschiebung der vorderen Fläche 3 basierend auf dem reflektierten Licht LB2 ermittelt (misst). Der dichroitische AF-Spiegel 238 ist auf der stromabwärtigen Seite des dichroitischen Spiegels 210 zwischen dem optischen 4f-System 241 und dem optischen Konvergenzsystem 204 im optischen Weg des Laserlichts L angeordnet und ist so angeordnet, dass er die Richtungen des AF-Laserlichts LB1 und des reflektierten Lichts LB2 um 90° ändert. Der dichroitische AF-Spiegel 238 ist ein durchlässiges optisches Element, das auf der am weitesten stromabwärtigen Seite in dem optischen Weg des Laserlichts L angeordnet ist. Das heißt, die AF-Einheit 212 ist so konfiguriert, dass das reflektierte Licht LB2 andere durchlässige optische Elemente wie beispielsweise andere dichroitische Spiegel nicht durchläuft.
  • Die Richtung und Orientierung, in der das AF-Laserlicht LB1 in den dichroitischen Spiegel 238 eintritt, sind dieselbe Richtung und Orientierung, in der das sichtbare Licht VL1 in den dichroitischen Spiegel 210 eintritt. Das heißt, die dichroitischen Spiegel 210, 238 sind so vorgesehen, dass ihre Spiegelflächen in gleicher Richtung und unter gleichem Winkel zur optischen Achse des Laserlichts L geneigt sind. Somit sind die Oberflächenbeobachtungseinheit 211 und die AF-Einheit 212 auf derselben Seite (rechte Seite in der Zeichnung) in dem Gehäuse 231 angeordnet.
  • Der optische Weg des Laserlichts L und der optische Weg des AF-Laserlichts LB1 sind zwischen dem dichroitischen Spiegel 238 und dem optischen Konvergenzsystem 204 gemeinsam. So bündelt das optische Konvergenzsystem 204 das Laserlicht L in Richtung des zu bearbeitenden Objekts 1, um einen Konvergenzpunkt zu bilden (erster Konvergenzpunkt P1, wie später beschrieben), und bündelt das AF-Laserlicht LB1 in Richtung des zu bearbeitenden Objekts 1, um einen Konvergenzpunkt zu bilden (zweiter Konvergenzpunkt P2, wie später beschrieben). So ist der reflektierende räumliche Lichtmodulator 203 auf dem optischen Weg des Laserlichts L zwischen der Laserlichtquelle 202 und dem optischen Konvergenzsystem 204 angeordnet. Dabei bedeutet das Bündeln von Licht in Richtung des zu bearbeitenden Objekts 1 nicht nur das Bündeln von Licht auf der Oberfläche des zu bearbeitenden Objekts 1 und im Inneren des zu bearbeitenden Objekts 1, sondern auch das Bündeln von Licht zwischen dem optischen Konvergenzsystem 204 und dem zu bearbeitenden Objekt 1.
  • Die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 beinhaltet die Steuerung 250, die zur Steuerung der gesamten Laserbearbeitungsvorrichtung 200 dient, mit der Laserlichtquelle 202, dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 203, dem Gestell 111, der AF-Einheit 212 und der Antriebseinheit 232 verbunden ist und diese Elemente steuert. Die Steuerung 250 besteht hauptsächlich aus einem Computer, der z.B. eine Zentraleinheit (CPU), einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen Arbeitsspeicher (RAM) und ähnliches enthält. Die Steuerung 250 führt verschiedene Steuerungen aus, indem sie ein vorgegebenes Programm auf dem Computer ausführt. Es wird ein Beispiel für die Steuerung der Steuerung 250 beschrieben.
  • Die Steuerung 250 steuert die Laserlichtquelle 202 und stellt die Leistung, Pulsbreite und ähnliches des von der Laserlichtquelle 202 emittierten Laserlichts L ein. Wenn die Steuerung 250 den modifizierten Bereich 7 bildet, befindet sich der Konvergenzpunkt P des Laserlichts L in einem vorgegebenen Abstand von der vorderen Oberfläche 3 des zu bearbeitenden Objekts 1 und steuert mindestens eines aus dem Gehäuse 231 und dem Gestell 111 so, dass sich der Konvergenzpunkt P des Laserlichts L relativ entlang der zu schneidenden Linie 5 bewegt.
  • Die Steuerung 250 steuert den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 203 so, dass die optischen Eigenschaften des Laserlichts L vorgegebene optische Eigenschaften sind. Wenn z.B. der modifizierte Bereich 7 gebildet wird, wird eine vorgegebene Spannung an jedes Paar einander zugewandter Elektrodenabschnitte 214, 217 angelegt, so dass die Aberration des innerhalb des zu bearbeitenden Objekts 1 gebündelten Laserlichts L gleich oder kleiner als die vorgegebene Aberration ist, um den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 203 zu steuern. Genauer gesagt gibt die Steuerung 250 das Modulationsmuster einschließlich eines Aberrationskorrekturmusters zum Formen (Modulieren) eines Strahlmusters (Strahlwellenfront) des Laserlichts L, das in den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 203 eintritt, in den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 203 ein. Mit anderen Worten steuert die Steuerung 250 das Modulationsmuster, das dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 203 präsentiert wird. Dann wird ein Brechungsindex der Flüssigkristallschicht 216, der jedem Paar der Elektroden 214, 217 entspricht, auf der Grundlage des eingegebenen Modulationsmusters geändert, um das Strahlmuster (Strahlwellenfront) des vom reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 203 emittierten (reflektierten) Laserlichts L zu formen (zu modulieren). Die anderen Steuerungen der Steuerung 250 werden später beschrieben.
  • Wie oben beschrieben, ist der reflektierende räumliche Lichtmodulator 203 auf dem optischen Weg des Laserlichts L zwischen der Laserlichtquelle 202 und dem optischen Konvergenzsystem 204 angeordnet. Mit anderen Worten greift der reflektierende räumliche Lichtmodulator 203 nicht in den optischen Weg des AF-Laserlichts LB1 ein. Daher moduliert der reflektierende räumliche Lichtmodulator 203 zwar das Laserlicht L, aber nicht das AF-Laserlicht LB1. Das heißt, der reflektierende räumliche Lichtmodulator 203 moduliert das Laserlicht L unabhängig von dem AF-Laserlicht LB1. Die Steuerung 250 kann, wie in der Zeichnung dargestellt, außerhalb des Gehäuses 231 angeordnet sein oder kann innerhalb des Gehäuses 231 installiert werden. In die Steuerung 250 kann das Modulationsmuster, das dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 203 dargeboten werden soll, seriell eingegeben werden, oder es kann das vorher gespeicherte Modulationsmuster zur Eingabe ausgewählt werden.
  • Dabei enthält die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 ein Paar erster Spiegel 205a, 205b, die zwischen der Laserlichtquelle 202 und dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 203 im optischen Weg des Laserlichts L angeordnet sind, und ein Paar zweiter Spiegel 206a, 206b, die zwischen dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 203 und dem optischen 4f-System 241 angeordnet sind.
  • Die ersten Spiegel 205a, 205b reflektieren das von der Laserlichtquelle 202 emittierte Laserlicht L in Richtung des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 203. Diese ersten Spiegel 205a, 205b sind jeweils so angeordnet, dass sie die Richtung des Laserlichts L um 90° ändern. Konkret reflektiert der erste Spiegel 205a auf der stromaufwärtigen Seite das von einer rechten Seite einfallende Laserlicht L nach unten in horizontaler Richtung, und der erste Spiegel 205b auf der stromabwärtigen Seite reflektiert das von oben einfallende Laserlicht L auf der rechten Seite in horizontaler Richtung.
  • Die zweiten Spiegel 206a, 206b reflektieren das Laserlicht L, das von dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 203 reflektiert wird, in Richtung des optischen 4f-Systems 241. Konkret reflektiert der zweite Spiegel 206a auf der stromaufwärtigen Seite das von schräg unten einfallende Laserlicht L nach oben in horizontaler Richtung, und der zweite Spiegel 206b auf der stromabwärtigen Seite reflektiert das von unten einfallende Laserlicht L auf der linken Seite in horizontaler Richtung.
  • Die Spiegel 205a, 205b, 206a, 206b haben eine Achse, die sich in einer vorgegebenen Richtung (in diesem Fall der Y-Achsenrichtung) erstreckt, und sind so konfiguriert, dass sie um diese Achse drehbar sind. So sind die Spiegel 205a, 205b, 206a, 206b so konfiguriert, dass ihre Reflexionsrichtungen (Reflexionswinkel) eingestellt werden können. Daher werden in den ersten Spiegeln 205a, 205b deren Reflexionsrichtungen entsprechend eingestellt und die Position und der Einfallswinkel des Laserlichts L so eingestellt, dass das Laserlicht L unter einem vorgegebenen Einfallswinkel zuverlässig in den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 203 eintritt. In den zweiten Spiegeln 206a, 206b werden deren Reflexionsrichtungen entsprechend eingestellt und die Position und der Einfallswinkel des Laserlichts L so eingestellt, dass das Laserlicht L unter einem vorgegebenen Einfallswinkel zuverlässig in das optische 4f-System 241 eintritt.
  • Die Spiegel 205a, 205b, 206a, 206b können so konfiguriert werden, dass die Reflexionsrichtung durch elektrische Mittel wie ein piezoelektrisches Element oder die Reflexionsrichtung durch mechanische Mittel wie eine Schraube eingestellt wird.
  • In dem optischen Weg des Laserlichts L ist zwischen dem ersten Spiegel 205b auf der stromabwärts gelegenen Seite und dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 203 ein Strahlaufweiter 223 angeordnet. Der Strahlaufweiter 223 dient zur Aufweitung des Strahldurchmessers des Laserlichts L und hat eine konkave Linse 213a und eine plankonvexe Linse 213b. Die plankonvexe Linse 213b ist abnehmbar und kann an einer Vielzahl von Positionen auf dem optischen Weg des Laserlichts L installiert werden, um den Abstand zwischen den Linsen 213a und 213b variabel zu gestalten. So kann durch Einbau der plankonvexen Linse 213b an einer erwünschten Stelle der Strahldurchmesser des Laserlichts L beliebig erweitert werden.
  • In dem optischen Weg des Laserlichts L ist zwischen den ersten Spiegeln 205a, 205b ein Abschwächer 207 angeordnet. Der Abschwächer 207 dient zum Einstellen der Lichtintensität des Laserlichts L. Der Abschwächer 207 ist so konfiguriert, dass er eine Polarisationsplatte 207a zum Erhalten von linear polarisiertem Licht und eine λ/2 Wellenplatte 207b zum Ändern einer Polarisationsrichtung enthält.
  • In dem optischen Weg des Laserlichts L ist zwischen den zweiten Spiegeln 206a und 206b eine λ/2 Wellenplatte 228 zur Änderung der Polarisationsrichtung angeordnet. Mit der λ/2-Wehenpiatte 228 ist es möglich, die Polarisationsrichtung des Laserlichts L mit einer Bearbeitungsfortschrittsrichtung (Richtung entlang der zu schneidenden Linie 5) in Übereinstimmung zu bringen.
  • Wenn das zu bearbeitende Objekt 1 mit der wie oben beschrieben konfigurierten Laserbearbeitungsvorrichtung 100 geschnitten wird, wird zunächst z.B. ein Aufweitungsband auf die Rückseite des zu bearbeitenden Objekts 1 geklebt und das zu bearbeitende Objekt 1 auf das Gestell 111 gelegt. Anschließend wird der Konvergenzpunkt P innerhalb des zu bearbeitenden Objekts 1 von der vorderen Fläche 3 des zu bearbeitenden Objekts 1 aus gesetzt, das Laserlicht L eingestrahlt und der modifizierte Bereich 7 innerhalb des zu bearbeitenden Objekts 1 entlang der zu schneidenden Linie 5 gebildet. Dabei wird die Position des Konvergenzpunktes P durch Ansteuern der Antriebseinheit 232 gemäß der von der AF-Einheit 212 gemessenen Verschiebung der vorderen Fläche 3 eingestellt. Dann wird das Aufweitungsband aufgeweitet. Somit wird das zu bearbeitende Objekt 1 entlang der zu schneidenden Linie 5 mit dem modifizierten Bereich 7 als Startpunkt des Schneidens exakt geschnitten, so dass eine Vielzahl von Halbleiterchips voneinander getrennt werden.
  • Dabei läuft das von der Laserlichtquelle 202 emittierte Laserlicht L im Gehäuse 231 in horizontaler Richtung aus und wird dann vom ersten Spiegel 205a nach unten reflektiert, wobei die Lichtintensität mit dem Abschwächer 207 eingestellt wird. Danach wird das Laserlicht L durch den ersten Spiegel 205b in horizontaler Richtung reflektiert, der Strahldurchmesser wird durch den Strahlaufweiter 223 aufgeweitet, und das Laserlicht L tritt in den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 203 ein.
  • Das in den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 203 eintretende Laserlicht L wird so moduliert (korrigiert), dass die Aberration des im Inneren des zu bearbeitenden Objekts 1 durch den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 203 gebündelten Laserlichts L gleich oder kleiner als die vorgegebene Aberration ist, und das Laserlicht L in horizontaler Richtung diagonal nach oben emittiert wird. Dann, nachdem das Laserlicht L durch den zweiten Spiegel 206a nach oben reflektiert wurde, wird die Polarisationsrichtung durch die λ/2 Wellenplatte 228 geändert, und das Laserlicht L wird in horizontaler Richtung durch den zweiten Spiegel 206b reflektiert und tritt in das optische 4f-System 241 ein.
  • Die Wellenfrontform des in das optische 4f-System 241 eintretenden Laserlichts L wird so eingestellt, dass das in das optische Konvergenzsystem 204 eintretende Laserlicht L zu parallelem Licht wird. Konkret wird das Laserlicht L gebündelt, indem es durch die erste Linse 241a durchgelassen und von einem Spiegel 219 nach unten reflektiert wird. Dann divergiert das Laserlicht L an einem konfokalen Punkt O, kreuzt den optischen Weg zwischen dem ersten Spiegel 205b und dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 203 und tritt dann durch die zweite Linse 241b hindurch, um wieder zu parallelem Licht konvergiert zu werden.
  • Anschließend durchdringt das Laserlicht L nacheinander die dichroitischen Spiegel 210, 218, um in das optische Konvergenzsystem 204 einzutreten, wodurch es durch das optische Konvergenzsystem 204 in das zu bearbeitende Objekt 1 gebündelt wird, das auf dem Gestell 111 montiert ist.
  • Nachfolgend wird die Autofokusbearbeitung (im Folgenden als „AF-Bearbeitung“ bezeichnet) in der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 beschrieben. In der AF-Einheit 212 ändert sich die Strahlform des reflektierten Lichts LB2 auf einem 4-Quadranten-Detektor des Verschiebungsermittlungsteils 212b aufgrund der Verschiebung der vorderen Fläche (der Eintrittsfläche des Laserlichts L und des AF-Laserlichts LB1) 3 von einer später beschriebenen Referenzposition in dem zu bearbeitenden Objekt 1. Genauer gesagt hat das an der vorderen Fläche 3 reflektierte Licht LB2 je nach der Verschiebung der vorderen Fläche 3 einen unterschiedlichen Strahlöffnungswinkel und je nach dem Strahlöffnungswinkel eine unterschiedliche Strahlform. Der Verschiebungsermittlungsteil 212b teilt die Strahlform, die sich wie oben beschrieben ändert, in vier Lichtaufnahmeflächen des 4-Quadranten-Detektors auf und ermittelt die Verschiebung. Wenn die vier Lichtaufnahmeflächen die Lichtaufnahmeflächen SA, SB, SC, SD sind und die Ausgabewerte, die den Lichtmengen auf den jeweiligen Lichtaufnahmeflächen SA, SB, SC, SD entsprechen, jeweils die Ausgabewerte IA, IB, IC, ID sind, wird in der AF-Einheit 212 durch Berechnung von [(IA + IC) - (IB + ID)]/[(IA + IB + IC + ID)] ein Fehlersignal erzeugt.
  • 9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für einen berechneten Wert des Fehlersignals zeigt. In dem in 9 dargestellten Diagramm zeigt die horizontale Achse eine Verschiebung aus einer Position, bei der das Fehlersignal auf der Eintrittsfläche Null wird, und die vertikale Achse zeigt die Größe des Fehlersignals. Das bedeutet, dass mit kleiner werdender Verschiebung (zur linken Seite der Zeichnung hin) die Eintrittsfläche in einer Richtung liegt, die näher am optischen Konvergenzsystem 204 liegt. Wenn die Verschiebung größer wird (zur rechten Seite der Zeichnung hin), befindet sich die Eintrittsfläche des Laserlichts in einer Richtung weg von dem optischen Konvergenzsystem 204.
  • Wie in 9 dargestellt, ändert sich das Fehlersignal in einer S-förmigen Kurve auf dem Diagramm. Die Verschiebung, wenn das Fehlersignal Null wird, ist die Verschiebung, wenn die Strahlform auf dem 4-Quadranten-Detektor zu einem perfekten Kreis wird. Ein nutzbarer Bereich im Fehlersignal ist ein Bereich, in dem eine monotone Abnahme um Null herum auftritt (im Folgenden wird dieser Bereich als „Messbereich“ bezeichnet). Das heißt, ein Bereich, in dem die Verschiebung der Eintrittsfläche in geeigneter Weise gemessen werden kann, ist auf einen vorgegebenen Bereich (Messbereich) entlang der optischen Achse des AF-Laserlichts LB1 begrenzt. Die Referenzposition ist z.B. eine Position der vorderen Fläche 3, wenn die vordere Fläche 3 von der Oberflächenbeobachtungseinheit 211 abgebildet wird und ein Kontrast einer projizierten Fotomaske maximiert wird.
  • 10 ist ein schematisches Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Konvergenzpunkt des Bearbeitungslaserlichts und dem Konvergenzpunkt des AF-Laserlichts zeigt. Wie in 10 dargestellt, werden in der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 das Laserlicht L und das AF-Laserlicht LB1 so auf das zu bearbeitende Objekt 1 angewendet, dass ihre optischen Achsen zueinander ausgerichtet sind. Der erste Konvergenzpunkt P1, der der Konvergenzpunkt P des Laserlichts L ist, und der zweite Konvergenzpunkt P2, der der Konvergenzpunkt des AF-Laserlichts LB1 ist, sind voneinander getrennt, und der Abstand zwischen diesen Konvergenzpunkten ist ein Abstand L12 und ist im Wesentlichen konstant, was auf die Konfiguration der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 zurückzuführen ist (es gibt Abweichungen aufgrund individueller Unterschiede bei der Laserbearbeitungsvorrichtung 200).
  • Wenn, wie in 10(a) bis (d) gezeigt, der erste Konvergenzpunkt P1 von einer tiefen Position (eine Position weit weg von der vorderen Fläche 3, die die Eintrittsfläche ist) in eine flache Position (eine Position nahe der vorderen Fläche 3) bewegt wird, bewegt sich daher auch der zweite Konvergenzpunkt P2 um dieselbe Distanz. Damit einhergehend wird auch die Punktgröße auf der vorderen Fläche 3 des AF-Laserlichts LB1 geändert. Das heißt, wenn sich der erste Konvergenzpunkt P1 und der zweite Konvergenzpunkt P2 so bewegen, dass sich ein Zustand, wie in 10(a) gezeigt, in dem sich der zweite Konvergenzpunkt P2 relativ nahe bei der vorderen Fläche 3 und in dem zu bearbeitenden Objekt 1 befindet, in einen Zustand ändert, wie in 10(b) gezeigt, in dem der zweite Konvergenzpunkt P2 mit der vorderen Fläche 3 zusammenfällt, wird die Punktgröße auf der vorderen Fläche 3 des AF-Laserlichts LB1 reduziert. Darüber hinaus nimmt, ausgehend von dem in 10(b) dargestellten Zustand, wie in 10(c) und (d) gezeigt, die Punktgröße des AF-Laserlichts LB1 auf der vorderen Fläche 3 zu, wenn sich der erste Konvergenzpunkt P1 und der zweite Konvergenzpunkt P2 so bewegen, dass sich der zweite Konvergenzpunkt P2 allmählich von der vorderen Fläche 3 weg nach außerhalb des zu bearbeitenden Objekts 1 bewegt.
  • Wie oben beschrieben, ist, wenn der Bereich, in dem die Verschiebung der vorderen Oberfläche 3 in geeigneter Weise gemessen werden kann, auf den Messbereich begrenzt ist, folglich auch ein Bereich einer Bearbeitungstiefe, in dem eine AF-Bearbeitung durchgeführt werden kann, begrenzt, wenn der Abstand L12 zwischen dem ersten Konvergenzpunkt P1 des Laserlichts L und dem zweiten Konvergenzpunkt P2 des AF-Laserlichts LB1 konstant ist. Daher ist es wirksam, die Möglichkeit zu schaffen, den Abstand L12 zwischen dem ersten Konvergenzpunkt P1 und dem zweiten Konvergenzpunkt P2 zu ändern.
  • Andererseits kann das zu bearbeitende Objekt 1 der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 ein zu bearbeitendes Objekt sein, wie in 11 dargestellt. Eine Vorrichtungsschicht 10 ist auf der vorderen Fläche 3 des zu bearbeitenden Objekts 1 ausgebildet, wie in 11 dargestellt. Die Vorrichtungsschicht 10 beinhaltet eine Vielzahl von Vorrichtungsabschnitten 11, die zweidimensional auf der vorderen Fläche 3 ausgerichtet sind, so dass sie voneinander getrennt werden können. Bei dem Vorrichtungsabschnitt 11 handelt es sich beispielsweise um eine durch Kristallwachstum gebildete Halbleiterbetriebsschicht, ein Lichtaufnahmeelement, wie beispielsweise eine Fotodiode, ein lichtemittierendes Element, wie beispielsweise eine Laserdiode oder ein als Schaltung ausgebildetes Schaltungselement. Eine Straße ST, bei der es sich um einen Bereich handelt, an dem die vordere Fläche 3 freiliegt, ist zwischen den nebeneinander befindlichen Vorrichtungsabschnitten 11 vorgesehen. Die Straße ST ist beispielsweise in einem Gittermuster vorgesehen. Die zu schneidende Linie 5 ist auf die Straße ST eingestellt (d.h. die zu schneidende Linie 5 ist so eingestellt, dass sie zwischen den nebeneinander liegenden Vorrichtungsabschnitten 11 verläuft).
  • Wenn die Verschiebung der vorderen Fläche 3 des zu bearbeitenden Objekts 1 gemessen und die Bearbeitung (AF-Bearbeitung) durchgeführt wird, während die Position des ersten Konvergenzpunktes P1 auf der Grundlage der Verschiebung in der Straße ST (zwischen den nebeneinander liegenden Vorrichtungsabschnitten) eingestellt wird, wird der Punkt des AF-Laserlichts LB1 auf der vorderen Fläche 3 angeordnet. Um die Verschiebung der vorderen Fläche 3 mit hoher Genauigkeit messen zu können, ist es daher wünschenswert, dass das AF-Laserlicht LB1, welches eine vorgegebene Ausbreitung von dem zweiten Konvergenzpunkt P2 (oder in Richtung des zweiten Konvergenzpunktes P2) aufweist, daran gehindert wird, mit dem Vorrichtungsabschnitt 11 zu interferieren. Um dagegen den modifizierten Bereich 7 an einer geeigneten Position ausbilden zu können, ist es erforderlich, den ersten Konvergenzpunkt P1 in einer gewünschten Bearbeitungstiefe anzuordnen. Daher ist es von einem solchen Standpunkt aus effektiv, die Möglichkeit zu schaffen, den Abstand L12 zwischen dem ersten Konvergenzpunkt P1 und dem zweiten Konvergenzpunkt P2 zu ändern.
  • Die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 weist also somit die Funktion auf, die Position des ersten Konvergenzpunktes P1 unabhängig von dem zweiten Konvergenzpunkt P2 zu ändern. Das heißt, wie in 12 dargestellt, die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 hält die Position des zweiten Konvergenzpunktes P2 in einer Richtung (in diesem Fall der Z-Achsenrichtung) konstant, welche die vordere Fläche 3 schneidet, und ermöglicht es, die Position des ersten Konvergenzpunktes P1 zu ändern. Auf diese Weise bewirkt die Steuerung 250, dass der reflektierende räumliche Lichtmodulator 203 ein Modulationsmuster mit einem Konvergenzpositionsänderungsmuster zur Änderung der Position des ersten Konvergenzpunktes P1 in Richtung der Z-Achse darstellt. Wie oben beschrieben, greift der reflektierende räumliche Lichtmodulator 203 nur in den optischen Weg des Laserlichts L ein. Daher wird nur die Position des ersten Konvergenzpunktes P1 verändert und der Abstand L12 zwischen dem ersten Konvergenzpunkt P1 und dem zweiten Konvergenzpunkt P2 verändert. Auf diese Weise ist es möglich, den ersten Konvergenzpunkt P1 in einer gewünschten Bearbeitungstiefe anzuordnen, während der zweite Konvergenzpunkt P2 auf eine Position gesetzt wird, die zum Messen der Verschiebung der vorderen Oberfläche 3 geeignet ist.
  • Genauer gesagt setzt die Steuerung 250 den zweiten Konvergenzpunkt P2 auf die Position, die zum Messen der Verschiebung der vorderen Fläche 3 gemäß einer Straßenbreite W11 (Abstand zwischen den Rändern von nebeneinander liegenden Vorrichtungsabschnitten: siehe 11), dem Abstand L12 zwischen dem ersten Konvergenzpunkt P1 und dem zweiten Konvergenzpunkt P2, und der Bearbeitungstiefe der erwünschten Laserbearbeitung von der vorderen Fläche 3, bei der es sich um die Eintrittsfläche handelt, geeignet ist, und bewirkt gleichzeitig, dass der reflektierende räumliche Lichtmodulator 203 das Modulationsmuster einschließlich des Konvergenzpositionsänderungsmusters zum Ändern der Position (das heißt des Abstandes L12) des ersten Konvergenzpunktes P1 darstellt, um den ersten Konvergenzpunkt P1 auf einer erwünschten Bearbeitungstiefe anzuordnen.
  • Darüber hinaus, wie später ausführlich beschrieben wird, bewirkt die Steuerung 250, wenn das AF-Laserlicht LB1 mit dem Vorrichtungsabschnitt 11 in einem Anfangszustand interferiert, in dem der erste Konvergenzpunkt P1 in der Bearbeitungstiefe angeordnet ist und der Punkt des AF-Laserlichts LB1 auf der vorderen Fläche 3 in der Straße ST angeordnet ist, dass der reflektierende räumliche Lichtmodulator 203 das Modulationsmuster einschließlich des Konvergenzpositionsänderungsmusters darstellt. Dabei verschiebt die Steuerung 250 den zweiten Konvergenzpunkt P2 so, dass das AF-Laserlicht LB1 nicht mit dem Vorrichtungsabschnitt 11 interferiert, wenn das AF-Laserlicht LB1 mit dem Vorrichtungsabschnitt 11 im Anfangszustand interferiert, berechnet eine Differenz zwischen dem ersten Konvergenzpunkt P1, der aufgrund der Bewegung des zweiten Konvergenzpunktes P2 aus der Bearbeitungstiefe verschoben ist, und der Bearbeitungstiefe, und veranlasst den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 203, das Modulationsmuster einschließlich des Konvergenzpositionsänderungsmusters gemäß der Differenz darzustellen.
  • In Bezug auf den Abstand L12 zwischen dem ersten Konvergenzpunkt P1 und dem zweiten Konvergenzpunkt P2 ist es in einem Zustand, in dem er durch den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 203 moduliert (oder unmoduliert) wird, also in einem Zustand, in dem das Modulationsmuster, das nicht das Konvergenzpositionsänderungsmuster enthält, dargestellt wird, möglich, den Abstand L12 zwischen dem ersten Konvergenzpunkt P1 und dem zweiten Konvergenzpunkt P2 entsprechend dem Konvergenzpositionsänderungsmuster zu vergrößern und die Position des ersten Konvergenzpunktes P1 von der vorderen Fläche 3 des zu bearbeitenden Objektes 1 in eine tiefere Position zu verändern und den Abstand L12 zu verringern und die Position des ersten Konvergenzpunktes P1 in eine flachere Position zu verändern. Die Steuerung 250 bewirkt, dass der reflektierende räumliche Lichtmodulator 203 das Modulationsmuster, das durch Überlagern des Konvergenzpositionsänderungsmusters und eines anderen Musters, wie z.B. eines Aberrationskorrekturmusters zur Aberrationskorrektur, gebildet wird, darstellt und dadurch eine Vielzahl von Funktionen gleichzeitig realisieren kann.
  • Nachfolgend werden Details der AF-Bearbeitung in der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 beschrieben. 13 ist ein Flussdiagramm, das eine Reihe von Schritten der AF-Bearbeitung zeigt. Wie in 13 dargestellt, wird in diesem Fall zunächst bei Beginn der AF-Bearbeitung der Zustand des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 203 auf den Anfangszustand gesetzt (Schritt S11). Wenn beispielsweise das Modulationsmuster, welches das Aberrationskorrekturmuster in der vergangenen AF-Bearbeitung und dergleichen enthält, dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 203 präsentiert wird, wird die Darstellung des Modulationsmusters gestoppt und der Zustand wird auf einen Zustand geändert, in dem das Modulationsmuster dem reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 203 nicht präsentiert wird.
  • Anschließend erfasst die Steuerung 250 die Straßenbreite W11 und die Bearbeitungstiefe (Schritt S12). Wie in 14(a) dargestellt, ist die Vorrichtungsschicht 10 in diesem Fall auf der vorderen Fläche 3 ausgebildet, bei der es sich um die Eintrittsfläche auf dem zu bearbeitenden Objekt 1 handelt, und die Straßenbreite W11 wird als Abstand zwischen den zueinander ausgerichteten Rändern der Vorrichtungsabschnitte 11 erfasst. In diesem Fall werden die modifizierten Bereiche 7 an zwei verschiedenen Positionen in einer Tiefenrichtung (die Richtung, die die vordere Fläche 3 und die Richtung der Z-Achse schneidet) des zu bearbeitenden Objekts 1 in Bezug auf das zu bearbeitende Objekt 1 gebildet. Somit werden für das zu bearbeitende Objekt 1 zwei Positionen zur Bearbeitung M1, M2 gesetzt. Die Position zur Bearbeitung M1 ist eine Position, die weiter (tiefer) von der vorderen Fläche 3 entfernt ist als die Position zur Bearbeitung M2, und ist eine Position, an der die Bearbeitung (zuerst) vor der Position zur Bearbeitung M2 durchgeführt wird. In diesem Fall wird die Bearbeitungstiefe D1, d.h. der Abstand von der vorderen Fläche 3 der Position zur Bearbeitung M1, die am weitesten von der vorderen Fläche 3 entfernt ist, ermittelt.
  • Anschließend, wie in 13 dargestellt, bestimmt die Steuerung 250, ob das AF-Laserlicht LB1 mit dem Vorrichtungsabschnitt 11 interferiert oder nicht (Schritt S13). In diesem Fall, wie in 14(b) dargestellt, wird in dem Anfangszustand, in dem der erste Konvergenzpunkt P1 des Laserlichts L in der Bearbeitungstiefe D1 angeordnet ist und der Punkt des AF-Laserlichts LB1 auf der vorderen Fläche 3 in der Straße ST angeordnet ist, bestimmt, ob das AF-Laserlicht LB1 mit dem Vorrichtungsabschnitt 11 interferiert oder nicht.
  • Anschließend, wie in 13 dargestellt, stellt die Steuerung 250 als Ergebnis der Bestimmung in Schritt S13, dass das AF-Laserlicht LB1 mit dem Vorrichtungsabschnitt 11 interferiert (Schritt S13: JA) die Position des zweiten Konvergenzpunktes P2 ein (Schritt S14). In diesem Fall wird, wie in 15(a) dargestellt, während die Distanz zwischen dem ersten Konvergenzpunkt P1 und dem zweiten Konvergenzpunkt P2 auf der Distanz L12 beibehalten wird (das heißt, das Modulationsmuster, welches das Konvergenzpositionsänderungsmusters enthält, wird nicht präsentiert), der zweite Konvergenzpunkt P2 so verschoben, dass das AF-Laserlicht LB1 nicht mit dem Vorrichtungsabschnitt 11 interferiert. In den Beispielen aus 14(b) und 15(a) interferiert das AF-Laserlicht beispielsweise mit dem Vorrichtungsabschnitt 11, während es sich gleichzeitig von dem zweiten Konvergenzpunkt P2 in einem Zustand ausbreitet, in dem der zweite Konvergenzpunkt P2 von der vorderen Fläche 3 außerhalb des zu bearbeitenden Objekt 1 getrennt ist. Daher wird in diesem Fall die Position des zweiten Konvergenzpunktes P2 so eingestellt, dass der zweite Konvergenzpunkt P2 näher zu der vorderen Fläche 3 gebracht wird und der Punkt des AF-Laserlichts LB 1 auf der vorderen Fläche 3 reduziert wird. Damit einhergehend verschiebt sich auch der erste Konvergenzpunkt P1 von der Position zur Bearbeitung M1 auf die der vorderen Fläche 3 gegenüberliegende Seite.
  • Anschließend, wie in 13 und 15(a) dargestellt, berechnet die Steuerung 250 eine Differenz (Verschiebungsgröße) ΔL zwischen dem ersten Konvergenzpunkt P1, der aus der Position zur Bearbeitung M1 verschoben ist, und der Bearbeitungstiefe D1 auf der Position zur Bearbeitung M1 (Schritt S15).
  • Danach veranlasst die Steuerung 250 den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 203, das Modulationsmuster darzustellen, das durch Überlagern des Konvergenzpositionsänderungsmusters gemäß der in Schritt S15 berechneten Differenz ΔL und des Aberrationskorrekturmusters zur Aberrationskorrektur gemäß der Bearbeitungstiefe D1 (Schritt S16) gebildet wird. In diesem Fall wird das Konvergenzpositionsänderungsmuster so eingestellt, dass der erste Konvergenzpunkt P1 um die Differenz ΔL in Richtung der Seite der vorderen Fläche 3 verschoben wird. Die Position des zweiten Konvergenzpunktes P2 wird konstant gehalten. Somit wird der Abstand L12 zwischen dem ersten Konvergenzpunkt P1 und dem zweiten Konvergenzpunkt P2 in einen Abstand L12a geändert. In diesem Fall ist der Abstand L12a um die Differenz ΔL kleiner als der Abstand L12. So interferiert das AF-Laserlicht LB1 nicht mit dem Vorrichtungsabschnitt 11 und der erste Konvergenzpunkt P1 fällt mit der zu bearbeitenden Position M1 zusammen.
  • Anschließend, wie in 13 und 16 dargestellt, führt die Steuerung 250 die Bearbeitung durch das Laserlicht L durch (Schritt S17). Dabei bewegen sich der erste Konvergenzpunkt P1 und der zweite Konvergenzpunkt P2 in Bezug auf das zu bearbeitende Objekt 1 entlang der zu schneidenden Linie 5, wodurch die Verschiebung der vorderen Fläche 3 durch das AF-Laserlicht LB1 gemessen wird, die Position des ersten Konvergenzpunktes P1 gemäß der gemessenen Verschiebung eingestellt wird und der modifizierte Bereich 7 durch Bestrahlung mit dem Laserlicht L gebildet wird. In diesem Fall wird das Laserlicht L entlang der Y-Achsenrichtung an der zu bearbeitenden Position M1 gescannt. So wird an der zu bearbeitenden Position M1 eine Reihe von modifizierten Bereichen 7 gebildet, die sich entlang der Y-Achsenrichtung erstrecken. Zu diesem Zeitpunkt wird die Verschiebung der vorderen Fläche 3 entlang der zu schneidenden Linie 5 erfasst und gehalten.
  • Anschließend schaltet die Steuerung 250 das AF-Laserlicht LB1 aus (Schritt S18). Dies liegt daran, dass die AF-Bearbeitung durchgeführt werden kann, indem die in Schritt S17 erfassten und gehaltenen Verschiebungsinformationen der vorderen Fläche 3 während der nachfolgenden AF-Bearbeitung an der zu bearbeitenden Position M2 wiedergegeben werden. Anschließend, also in einem Zustand, in dem die Steuerung 250 den ersten Konvergenzpunkt P1 des Laserlichts L an der Position zur Bearbeitung M2 der Bearbeitungstiefe D2 positioniert, veranlasst die Steuerung 250 den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 203, das Modulationsmuster einschließlich des Aberrationskorrekturmusters zur Aberrationskorrektur entsprechend der Bearbeitungstiefe D2 darzustellen (Schritt S19). Dann, wie in 13 und 17 dargestellt, wird die AF-Bearbeitung an der Position zur Bearbeitung M2 auf dieselbe Weise wie die Bearbeitung an der Position zur Bearbeitung M1 durchgeführt (Schritt S20). So wird eine Vielzahl von Reihen von modifizierten Bereichen 7 für das zu bearbeitende Objekt 1 gebildet.
  • Dagegen veranlasst die Steuerung 250, wie in 13 dargestellt, als Ergebnis der Bestimmung in Schritt S13, dass das AF-Laserlicht LB1 nicht mit dem Vorrichtungsabschnitt 11 interferiert (Schritt S13: NEIN), den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 203 dazu, das Modulationsmuster einschließlich des Aberrationskorrekturmusters zur Aberrationskorrektur entsprechend der Bearbeitungstiefe D1 darzustellen (Schritt S21). Danach fährt der Prozess mit Schritt S17 fort.
  • Wie oben beschrieben, bündelt in der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 das optische Konvergenzsystem 204 das von der Laserlichtquelle 202 ausgegebene Laserlicht L und das von der AF-Lichtquelle 212a ausgegebene AF-Laserlicht LB1 auf das zu bearbeitende Objekt 1. Auf diese Weise wird der erste Konvergenzpunkt P1 als der Konvergenzpunkt P des Laserlichts gebildet, und wird der zweite Konvergenzpunkt P2 des AF-Laserlichts LB1 gebildet. Der Verschiebungsermittlungsteil 212b misst die Verschiebung der vorderen Fläche 3 basierend auf dem reflektierten Licht LB2 des AF-Laserlichts LB1 an der vorderen Fläche 3. Darüber hinaus stellt die Antriebseinheit 232 die Position des ersten Konvergenzpunktes P1 in der Richtung (beispielsweise der Z-Achsenrichtung), welche die vordere Fläche 3 (orthogonal) schneidet, gemäß dem Messergebnis ein. Das heißt, in der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 kann eine AF-Bearbeitung durchgeführt werden.
  • Dabei wird in der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 der reflektierende räumliche Lichtmodulator 203 verwendet, der das Laserlicht L zwischen der Laserlichtquelle 202 und dem optischen Konvergenzsystem 204 moduliert. Der reflektierende räumliche Lichtmodulator 203 präsentiert das Modulationsmuster einschließlich des Konvergenzpositionsänderungsmusters zur Änderung der Position des ersten Konvergenzpunktes P1 in der die vordere Fläche 3 schneidenden Richtung basierend auf dem Abstand zwischen dem ersten Konvergenzpunkt P1 und dem zweiten Konvergenzpunkt P2 und einer erwünschten Bearbeitungstiefe unter der Steuerung der Steuerung 250. Somit kann der erste Konvergenzpunkt P1 des Bearbeitungslaserlichts L unabhängig von dem zweiten Konvergenzpunkt P2 des AF-Laserlichts LB1 geändert werden. Wie oben beschrieben, kann gemäß der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 ein Bereich, in dem die AF-Bearbeitung möglich ist, mit einer einfachen Konfiguration vergrößert werden, ohne dass eine komplizierte Konfiguration wie die mechanische Bewegung einer Linsengruppe erforderlich ist.
  • In diesem Fall wird auf der vorderen Fläche 3 des zu bearbeitenden Objekts 1 die Vielzahl von Vorrichtungsabschnitten 11 gebildet, die so ausgerichtet sind, dass sie entlang der vorderen Fläche 3 voneinander getrennt sind, und die zu schneidende Linie 5 wird so eingestellt, dass sie zwischen den nebeneinander liegenden Vorrichtungsabschnitten 11 verläuft (Straße ST). Anschließend bewirkt die Steuerung 250 in der Laserbearbeitungsvorrichtung 200, wenn das AF-Laserlicht LB1 mit dem Vorrichtungsabschnitt 11 in einem Anfangszustand interferiert, in dem der erste Konvergenzpunkt P1 in der Bearbeitungstiefe D1 angeordnet ist und der Punkt des AF-Laserlichts LB1 auf der vorderen Fläche 3 in der Straße ST angeordnet ist, dass der räumliche Lichtmodulator das Modulationsmuster einschließlich des Konvergenzpositionsänderungsmusters darstellt. So ist es möglich, die Position des ersten Konvergenzpunktes P1 des Laserlichts L auf die gewünschte Bearbeitungstiefe D1 einzustellen und eine hochpräzise AF-Bearbeitung durchzuführen, während gleichzeitig verhindert wird, dass das AF-Laserlicht LB1 mit dem Vorrichtungsabschnitt 11 interferiert.
  • Dabei verschiebt die Steuerung in der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 den zweiten Konvergenzpunkt P2 so, dass das AF-Laserlicht LB1 nicht mit dem Vorrichtungsabschnitt 11 interferiert, wenn das AF-Laserlicht LB1 mit dem Vorrichtungsabschnitt 11 im Anfangszustand interferiert, berechnet die Differenz ΔL zwischen dem ersten Konvergenzpunkt P1, der aufgrund der Bewegung des zweiten Konvergenzpunktes P2 verschoben ist, und der Bearbeitungstiefe D1, und veranlasst den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 203, das Modulationsmuster einschließlich des Konvergenzpositionsänderungsmusters gemäß der Differenz ΔL darzustellen.
  • In der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 veranlasst die Steuerung 250 den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 203, das Modulationsmuster darzustellen, das durch Überlagerung des Aberrationskorrekturmusters zur Aberrationskorrektur des Laserlichts L und des Konvergenzpositionsänderungsmusters gebildet wird. Wie oben beschrieben, ist es bei Verwendung des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 203 zur Änderung der Position des ersten Konvergenzpunktes P1 des Laserlichts L möglich, die Position gleichzeitig mit der Aberrationskorrektur zu ändern, und der Bereich, in dem die AF-Bearbeitung möglich ist, kann mit einer einfacheren Konfiguration erweitert werden.
  • Das obige Ausführungsbeispiel beschreibt ein Ausführungsbeispiel der Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenlegungsschrift. Daher ist die Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenlegungsschrift nicht auf die oben beschriebene Laserbearbeitungsvorrichtung 200 beschränkt. Die Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenlegungsschrift kann eine beliebige Modifikation der oben beschriebenen Laserbearbeitungsvorrichtung 200 sein.
  • So kann in der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 beispielsweise die Steuerung 250 zusätzlich zu der oben beschriebenen Steuerung des Modulationsmusters und des reflektierenden räumlichen Lichtmodulators 203 in der oben beschriebenen AF-Bearbeitung die folgende Steuerung durchführen.
  • 18 ist eine schematische Querschnittdarstellung zur Erläuterung einer Steuerung gemäß einem modifizierten Beispiel. Wie in 18 zu sehen, kann die vordere Fläche 3, bei der es sich um die Eintrittsfläche des Laserlichts L und des AF-Laserlichts LB1 in das zu bearbeitende Objekt 1 handelt, rau sein. Wenn die Rauigkeit der vorderen Fläche 3 gleich oder größer als ein bestimmtes Niveau ist, ist, wenn der Punkt SP des AF-Laserlichts LB1, der auf der vorderen Fläche 3 angeordnet ist, klein ist, ein Messfehler aufgrund des Einflusses der Rauigkeit tendenziell groß. Das bedeutet, dass eine geometrische Größe des Rauigkeitsmusters etwa das 1/2-fache oder mehr einer Punktgröße des Laserlichts für die Messung beträgt.
  • In der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 veranlasst die Steuerung 250 den reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 203, wenn die Rauigkeit der vorderen Fläche 3 gleich oder größer als ein bestimmtes Niveau ist, das Modulationsmuster einschließlich des Konvergenzpositionsänderungsmusters zu präsentieren, um den Abstand L12 zu vergrößern oder zu verringern (in diesem Fall auf einen Abstand L12b zu vergrößern), um die Größe des Punktes SP des AF-Laserlichts LB1 auf der vorderen Fläche 3 zu vergrößern, während der erste Konvergenzpunkt P1 auf der Bearbeitungstiefe D1 gehalten wird. Selbst wenn die Rauigkeit der vorderen Fläche 3 gleich oder größer als ein bestimmtes Niveau ist, ist es also möglich, eine hochpräzise AF-Bearbeitung durchzuführen.
  • In dem obigen Ausführungsbeispiel ist beispielhaft die Laserbearbeitung dargestellt, in der der modifizierte Bereich 7, der zum Schneiden des zu bearbeitenden Objekts 1 verwendet wird, im Inneren des zu bearbeitenden Objekts 1 ausgebildet ist. Allerdings ist die Laserbearbeitung durch die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 nicht darauf beschränkt.
  • Gewerbliche Anwendbarkeit
  • Es kann eine Laserbearbeitungsvorrichtung bereitgestellt werden, die dazu in der Lage ist, mit einer einfacheren Konfiguration einen Bereich zu vergrößern, in dem eine Autofokusbearbeitung möglich ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    zu bearbeitendes Objekt
    3
    vordere Fläche (Eintrittsfläche)
    5
    zu schneidende Linie (Linie zur Bearbeitung)
    11
    Vorsprungsabschnitt
    200
    Laserbearbeitungsvorrichtung
    202
    Laserlichtquelle
    203
    reflektierender räumlicher Lichtmodulator (räumlicher Lichtmodulator)
    204
    optisches Konvergenzsystem (Konvergenzeinheit)
    212a
    AF-Lichtquelle (Messlichtquelle)
    212b
    Verschiebungsermittlungsteil (Messteil)
    250
    Steuerung
    L
    Laserlicht
    LB1
    AF-Laserlicht (Messlicht)
    LB2
    reflektiertes Licht.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 5743123 [0003]

Claims (5)

  1. Laserbearbeitungsvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, Laserlicht auf ein zu bearbeitendes Objekt entlang einer zu bearbeitenden Linie anzuwenden, um eine Laserbearbeitung an dem zu bearbeitenden Objekt entlang der zu bearbeitenden Linie durchzuführen, wobei die Laserbearbeitungsvorrichtung umfasst: eine Laserlichtquelle, die dazu konfiguriert ist, das Laserlicht auszugeben; eine Messlichtquelle, die dazu konfiguriert ist, das Messlicht auszugeben; eine Konvergenzeinheit, die dazu konfiguriert ist, das Laserlicht in Richtung des zu bearbeitenden Objekts zu bündeln, um einen ersten Konvergenzpunkt zu bilden, und die das Messlicht in Richtung des zu bearbeitenden Objekts 1 bündelt, um einen zweiten Konvergenzpunkt zu bilden; einen Messteil, der dazu konfiguriert ist, die Verschiebung einer Eintrittsfläche gemäß reflektiertem Licht des Messlichts auf der Eintrittsfläche des Laserlichts und des Messlichts in dem zu bearbeitenden Objekt zu messen; eine Einstelleinheit, die dazu konfiguriert ist, eine Position des ersten Konvergenzpunktes in einer die Eintrittsfläche schneidenden Richtung gemäß einem Messergebnis der Verschiebung der Eintrittsfläche einzustellen; einen räumlichen Lichtmodulator, der dazu konfiguriert ist, das Laserlicht gemäß einem Modulationsmuster zwischen der Laserlichtquelle und der Konvergenzeinheit zu modulieren; und eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, das dem räumlichen Lichtmodulator präsentierte Modulationsmuster zu steuern, wobei die Steuerung den räumlichen Lichtmodulator veranlasst, das Modulationsmuster einschließlich eines Konvergenzpositionsänderungsmusters zur Änderung einer Position des ersten Konvergenzpunktes in der die Eintrittsfläche schneidenden Richtung gemäß einem Abstand zwischen dem ersten Konvergenzpunkt und dem zweiten Konvergenzpunkt und einer Bearbeitungstiefe der Laserbearbeitung von der Eintrittsfläche aus darzustellen.
  2. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Vielzahl von Vorrichtungsabschnitten, die so ausgerichtet sind, dass sie entlang der Eintrittsfläche voneinander getrennt sind, auf der Eintrittsfläche des zu bearbeitenden Objekts ausgebildet sind, wobei die zu bearbeitende Linie so eingestellt ist, dass sie zwischen den nebeneinander liegenden Vorrichtungsabschnitten verläuft, und die Steuerung den räumlichen Lichtmodulator veranlasst, das Modulationsmuster einschließlich des Konvergenzpositionsänderungsmusters darzustellen, wenn das Messlicht mit dem Vorrichtungsabschnitt in einem Anfangszustand interferiert, in dem der erste Konvergenzpunkt in der Bearbeitungstiefe angeordnet ist und ein Punkt des Messlichts auf der Eintrittsfläche zwischen den nebeneinander liegenden Vorrichtungsabschnitten angeordnet ist.
  3. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Steuerung den zweiten Konvergenzpunkt so verschiebt, dass das Messlicht nicht mit dem Vorrichtungsabschnitt interferiert, wenn das Messlicht mit dem Vorrichtungsabschnitt im Anfangszustand interferiert, eine Differenz zwischen dem ersten Konvergenzpunkt, der aufgrund der Bewegung des zweiten Konvergenzpunktes aus der Bearbeitungstiefe verschoben ist, und der Bearbeitungstiefe berechnet, und den räumlichen Lichtmodulator veranlasst, das Modulationsmuster einschließlich des Konvergenzpositionsänderungsmusters gemäß der Differenz darzustellen.
  4. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei, wenn die Rauigkeit der Eintrittsoberfläche gleich oder größer als ein bestimmtes Niveau ist, die Steuerung den räumlichen Lichtmodulator veranlasst, das Modulationsmuster einschließlich des Konvergenzpositionsänderungsmusters zu präsentieren, um den Abstand zu vergrößern oder zu verkleinern, so dass eine Punktgröße des Messlichts auf der Eintrittsoberfläche vergrößert wird, während der erste Konvergenzpunkt in der Bearbeitungstiefe beibehalten wird.
  5. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuerung den räumlichen Lichtmodulator veranlasst, das Modulationsmuster darzustellen, das durch Überlagerung eines Aberrationskorrekturmusters zur Aberrationskorrektur des Laserlichts und des Konvergenzpositionsänderungsmusters gebildet wird.
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