JP2020163472A - レーザ加工装置の収差調整方法及び収差制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】収差の影響を抑えて、高精度かつ効率よくレーザ加工を行うことができるレーザ加工装置の収差調整方法及び収差制御方法を提供する。【解決手段】空間光変調器を含む複数の光学系を有する加工装置本体と、加工装置本体に着脱可能に取り付けられ、空間光変調器によって変調されたレーザ光を集光する加工レンズと、を備えたレーザ加工装置の収差調整方法であって、加工装置本体が有する収差を補正するための第１収差補正情報を取得する第１収差補正情報取得工程と、加工レンズが有する収差を補正するための第２収差補正情報を取得する第２収差補正情報取得工程と、を含む。【選択図】図８

Description

本発明は、被加工物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、被加工
物の内部にレーザ加工領域を形成する技術に関するものである。

従来より、被加工物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、被加工
物の切断予定ラインに沿って、被加工物の内部に切断の起点となるレーザ加工領域を形成
する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された技術では、被加工物の内部におけるレーザ光の集光点を合わせ
る位置で発生するレーザ光の収差が所定の収差以下となるように空間光変調器によってレ
ーザ光を変調している。具体的に、この技術では、空間光変調器と集光光学系との間のレ
ーザ光の光路上に、第１レンズと第２レンズとを有する調整光学系が設けられている。そ
して、空間光変調器と第１レンズとの距離が第１レンズの焦点距離ｆ１となり、集光光学
系と第２レンズとの距離が第２レンズの焦点距離ｆ２となり、第１レンズと第２レンズと
の距離がｆ１＋ｆ２となり、且つ第１レンズと第２レンズとが両側テレセントリック光学
系となるように、第１レンズ及び第２レンズを配置している。

特許第４４０２７０８号公報

しかしながら、特許文献１に記載された配置構成では、空間光変調器と集光光学系の主
点とが光学的に共役関係にあるため、必ずしも集光光学系の焦点面（加工点）で所望の光
分布を得ることができず、所定の精度で収差を補正することが困難である。その結果、収
差の影響を十分に抑えることができず、切断の起点となるレーザ加工領域を高精度かつ効
率よく形成することができない問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、収差の影響を抑えて、切断の起点
となるレーザ加工領域を高精度かつ効率よく形成することができるレーザ加工装置及びレ
ーザ加工方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、以下の発明を提供する。

本発明の第１態様に係るレーザ加工装置は、被加工物の内部に集光点を合わせてレーザ
光を照射することにより、被加工物の内部にレーザ加工領域を形成するレーザ加工装置で
あって、レーザ光を変調する空間光変調器と、空間光変調器によって変調されたレーザ光
を被加工物の内部に集光する加工レンズと、第１レンズと第２レンズとを有し、空間光変
調器と加工レンズとの間の光路上に配置される両側テレセントリックなリレー光学系と、
を備え、空間光変調器と加工レンズのレンズ瞳とが光学的に共役関係にある。

本発明の第２態様に係るレーザ加工装置は、第１態様において、第２レンズとレンズ瞳
との間の距離は、第２レンズの焦点距離よりも長い。

本発明の第３態様に係るレーザ加工装置は、第１態様又は第２態様において、空間光変
調器の光変調面とレンズ瞳とが光学的に共役関係にある。

本発明の第４態様に係るレーザ加工装置は、第１態様から第３態様のいずれか１つの態
様において、被加工物の内部におけるレーザ光の集光点を合わせる位置で発生するレーザ
光の収差が所定の収差以下となるように、空間光変調器を制御する空間光変調器制御部を
備える。

本発明の第５態様に係るレーザ加工方法は、被加工物の内部に集光点を合わせてレーザ
光を照射することにより、被加工物の内部にレーザ加工領域を形成するレーザ加工方法で
あって、レーザ光を変調する空間光変調器と、空間光変調器によって変調されたレーザ光
を被加工物の内部に集光する加工レンズと、を用意し、空間光変調器と加工レンズとの間
の光路上に、第１レンズと第２レンズとを有する両側テレセントリックなリレー光学系を
配置し、空間光変調器と加工レンズのレンズ瞳とが光学的に共役関係になるように配置し
、被加工物の内部におけるレーザ光の集光点を合わせる位置で発生するレーザ光の収差が
所定の収差以下となるように、空間光変調器を制御する。

本発明によれば、収差の影響を抑えて、切断の起点となるレーザ加工領域を高精度かつ
効率よく形成することができる。

本発明の一実施形態に係るレーザ加工装置の概略を示した構成図である。 レーザ加工装置における制御装置の構成を示したブロック図である。 ウェーハ内部の集光点近傍に形成されるレーザ加工領域を説明する概念図である。 ウェーハ内部の集光点近傍に形成されるレーザ加工領域を説明する概念図である。 ウェーハ内部にレーザ加工領域を多層状に形成した状態を説明する概念図である。 レーザ加工装置における光学系配置構成の一例を示した構成図である。 レーザ加工装置における光学系配置構成の他の例を示した構成図である。 本実施形態のレーザ加工装置の収差調整方法を示したフローチャートである 本実施形態のレーザ加工装置の収差調整方法を説明するための図である。 本実施形態のレーザ加工装置の収差調整方法を説明するための図である。 本実施形態のレーザ加工装置の収差調整方法を説明するための図である。 収差変化検出装置を備えたレーザ加工装置の一例を示した概略図である。 収差変化検出装置を備えたレーザ加工装置の他の例を示した概略図である。

以下、添付図面に従って本発明の実施形態について詳説する。

（レーザ加工装置の構成）
図１は、本発明の一実施形態に係るレーザ加工装置の概略を示した構成図である。図１
に示すように、本実施形態のレーザ加工装置１０は、ステージ１２と、加工装置本体（光
学系ユニット）２０と、加工レンズ２６と、制御装置５０とを備えている。なお、本実施
形態では、加工装置本体２０と制御装置５０とが別々に構成される場合を例示したが、こ
の構成に限らず、加工装置本体２０は制御装置５０の一部又は全部を含んでいてもよい。

ステージ１２は、被加工物を吸着保持するものである。ステージ１２は、ステージ駆動
機構２８（図２参照）によりＸ方向及びθ方向に移動可能に構成される。ステージ駆動機
構２８としては、例えば、ボールねじ機構、リニアモータ機構等の種々の機構にて構成す
ることができる。ステージ駆動機構２８の動作は、制御装置５０（移動制御部５４）によ
り制御される。なお、図１においては、ＸＹＺの３方向は互いに直交し、このうちＸ方向
およびＹ方向は水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向である。また、θ方向は、鉛直方向軸
（Ｚ軸）を回転軸とする回転方向である。

本実施形態では、被加工物として、シリコンウェーハ等の半導体ウェーハ（以下、「ウ
ェーハ」という。）Ｗが適用される。ウェーハＷは、格子状に配列された切断予定ライン
によって複数の領域に区画され、この区画された各領域に半導体チップを構成する各種デ
バイスが形成されている。なお、本実施形態においては、被加工物としてウェーハＷを適
用した場合について説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ガラ
ス基板、圧電セラミック基板、ガラス基板なども適用することができる。

ウェーハＷは、デバイスが形成された表面（デバイス面）に粘着材を有するバックグラ
インドテープ（以下、ＢＧテープ）が貼付され、裏面が上向きとなるようにステージ１２
に載置される。ウェーハＷの厚さは、特に制限はないが、典型的には７００μｍ以上、よ
り典型的には７００〜８００μｍである。

なお、ウェーハＷは、一方の面に粘着材を有するダイシングテープが貼付され、このダ
イシングテープを介してフレームと一体化された状態でステージ１２に載置されるように
してもよい。

加工装置本体２０は、筐体２１と、レーザ光源２２と、空間光変調器２４と、リレー光
学系３０と、ビームエキスパンダ３２と、λ／２波長板３４とを備えている。

筐体２１の内部には、レーザ光源２２、空間光変調器２４、リレー光学系３０、ビーム
エキスパンダ３２、及びλ／２波長板３４が配置される。なお、レーザ光源２２は、筐体
２１の外部（例えば、筐体２１の天面や側面など）に配置されていてもよい。また、筐体
２１の底面には、加工レンズ２６が着脱自在に取り付けられる。

加工装置本体２０は、本体駆動機構２９（図２参照）によりＹ方向及びＺ方向に移動可
能に構成される。本体駆動機構２９としては、例えば、ボールねじ機構、リニアモータ機
構等の種々の機構にて構成することができる。本体駆動機構２９の動作は、制御装置５０
（移動制御部５４）により制御される。これにより、ウェーハＷにおける加工位置（レー
ザ加工領域を形成する位置）に応じて、加工装置本体２０をＹ方向に移動させることがで
きると共に、加工装置本体２０をＺ方向に移動させることができる。そのため、加工レン
ズ２６により集光されるレーザ光Ｌの集光点の位置を変化させて、レーザ加工領域をウェ
ーハＷの所望の位置に形成することができる。

レーザ光源（ＩＲレーザ光源）２２は、ウェーハＷの内部にレーザ加工領域を形成する
ための加工用のレーザ光Ｌを出射する。レーザ光源２２によるレーザ光Ｌの出射動作は、
制御装置５０（レーザ制御部５６）により制御される。レーザ光Ｌの条件としては、例え
ば、光源が半導体レーザ励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、波長が波長：１．１μｍ、レーザ光ス
ポット断面積が３．１４×１０^−８ｃｍ^２、発振形態がＱスイッチパルス、繰り返し周波
数が８０〜２００ｋＨｚ、パルス幅が１８０〜３７０ｎｓ、出力が８Ｗである。

空間光変調器２４は、２次元的に配列された複数の画素（微小変調素子）からなる光変
調面を備えており、光変調面に入射した光の位相を画素毎に変調する位相変調型の空間光
変調器である。空間光変調器２４は、加工レンズ２６のレンズ瞳（射出瞳）２６ａと光学
的に共役な位置に配置されている（図６及び図７参照）。空間光変調器２４は、後述する
空間光変調器制御部５８により設定された所定の変調パターンに基づき、光変調面に入射
した光の位相を画素毎に変調して、変調後の光を所定の方向に向けて出射する。なお、空
間光変調器２４としては、例えば、反射型液晶（LCOS：Liquid Crystal on Silicon）の
空間光変調器（SLM：Spatial Light Modulator）が用いられる。空間光変調器２４の動作
、及び空間光変調器２４で呈示される変調パターンは、制御装置５０（空間光変調器制御
部５８）によって制御される。変調パターンは、空間光変調器２４の光変調面を構成する
複数の画素のそれぞれに対応する制御値（位相変化量）が２次元的に分布するパターン（
２次元情報）であってもよいし、変調領域内（光変調面）の変調をある関数で表したとき
の係数情報のようなものであってもよい。なお、空間光変調器２４の具体的な構成につい
ては既に公知であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

加工レンズ２６は、レーザ光ＬをウェーハＷの内部に集光させる対物レンズ（集光光学
系）である。この加工レンズ２６の開口数（ＮＡ）は、例えば０．６５である。

リレー光学系３０は、空間光変調器２４と加工レンズ２６との間のレーザ光Ｌの光路に
設けられている。リレー光学系３０は、少なくとも２つのレンズ３０ａ、３０ｂ（以下、
「第１レンズ３０ａ」、「第２レンズ３０ｂ」という。）を有している。リレー光学系３
０は、アフォーカル光学系（両側テレセントリックな光学系）を構成しており、空間光変
調器２４で変調されたレーザ光Ｌを加工レンズ２６に投影する。このリレー光学系３０は
、両側テレセントリックな縮小光学系であり、その投影倍率（以下、単に「倍率」ともい
う。）は１より小さく（例えば０．６６）となっている。

ビームエキスパンダ３２は、レーザ光源２２から出射されたレーザ光Ｌを空間光変調器
２４のために適切なビーム径に拡大する。λ／２波長板３４は、空間光変調器２４へのレ
ーザ光入射偏光面を調整する。

また、図示を省略したが、加工装置本体２０には、ウェーハＷとのアライメントを行う
ためのアライメント光学系、及びウェーハＷと加工レンズ２６との間の距離（ワーキング
ディスタンス）を一定に保つためのオートフォーカスユニット等が備えられている。

制御装置５０は、例えばパーソナルコンピュータやマイクロコンピュータなどの汎用の
コンピュータによって実現されるものである。

制御装置５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）
、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及び入出力インターフェース等を備えている。制御
装置５０では、ＲＯＭに記憶されている制御プログラム等の各種プログラムがＲＡＭに展
開され、ＲＡＭに展開されたプログラムがＣＰＵによって実行されることにより、図２に
示した制御装置５０内の各部の機能が実現され、入出力インターフェースを介して各種の
演算処理や制御処理が実行される。

図２は、制御装置５０の構成を示したブロック図である。図２に示すように、制御装置
５０は、主制御部５２、移動制御部５４、レーザ制御部５６、空間光変調器制御部５８、
及びメモリ部６０として機能する。

主制御部５２は、制御装置５０を構成する各部（移動制御部５４、レーザ制御部５６、
空間光変調器制御部５８、及びメモリ部６０を含む）を統括的に制御する。

移動制御部５４は、ステージ１２と加工装置本体２０との相対移動を制御するものであ
る。移動制御部５４は、ステージ１２のＸ方向及びθ方向の移動を制御する制御信号をス
テージ駆動機構２８に出力すると共に、加工装置本体２０のＹ方向及びＺ方向の移動を制
御する制御信号を本体駆動機構２９に出力する。

レーザ制御部５６は、レーザ光Ｌの出射を制御するものである。レーザ制御部５６は、
レーザ光Ｌの波長、パルス幅、強度、出射タイミング、及び繰り返し周波数などを制御す
る制御信号をレーザ光源２２に出力する。

空間光変調器制御部５８は、空間光変調器２４の動作を制御する制御信号を空間光変調
器２４に出力する。すなわち、空間光変調器制御部５８は、所定の変調パターンを空間光
変調器２４に呈示させる制御を行う。具体的には、空間光変調器制御部５８は、ウェーハ
Ｗの内部におけるレーザ光Ｌの集光点を合わせる位置で発生するレーザ光Ｌの収差が所定
の収差以下となるように、レーザ光Ｌを変調するための変調パターンを空間光変調器２４
に設定する。

メモリ部６０は、制御装置５０に備えられた外部メモリ（例えばハードディスクやフレ
キシブルディスク等）又は内部メモリ（例えば半導体メモリからなるＲＡＭやＲＯＭ等）
により構成される。メモリ部６０は、上述した制御プログラム等の各種プログラムの他に
、収差補正情報Ｓを記憶する。収差補正情報Ｓは、空間光変調器制御部５８が空間光変調
器２４に呈示させる変調パターンを決定するための元となる情報である。収差補正情報Ｓ
は、後述する第１収差補正情報Ｓ１、第２収差補正情報Ｓ２、及び第３収差補正情報Ｓ３
を含む。

図３及び図４は、ウェーハ内部の集光点近傍に形成されるレーザ加工領域を説明する概
念図である。図３は、ウェーハＷの内部に入射されたレーザ光Ｌが集光点にレーザ加工領
域Ｐを形成した状態を示している。図４は、パルス状のレーザ光Ｌの下でウェーハＷが水
平方向に移動され、不連続なレーザ加工領域Ｐ、Ｐ、・・・が並んで形成された状態を表
している。この状態でウェーハＷはレーザ加工領域Ｐを起点として自然に割断するか、或
いは僅かな外力を加えることによってレーザ加工領域Ｐを起点として割断される。この場
合、ウェーハＷは表面や裏面にはチッピングが発生せずに容易にチップに分割される。

図５は、ウェーハ内部にレーザ加工領域を多層状に形成した状態を説明する概念図であ
る。ウェーハＷの厚さが厚い場合で、レーザ加工領域Ｐの層が１層では割断できないとき
には、図５に示すように、レーザ光Ｌの集光点をウェーハＷの厚さ方向に変化させて、レ
ーザ光ＬをウェーハＷに対して複数回走査することにより、レーザ加工領域Ｐを多層状に
形成することができる。このようにして多層状に形成されたレーザ加工領域Ｐをきっかけ
として、ウェーハＷは、自然に割断するか、或いは僅かな外力を加えることにより割断さ
れる。

なお、図３から図５ではパルス状のレーザ光Ｌで不連続なレーザ加工領域Ｐ、Ｐ、…を
形成した状態を示したが、レーザ光Ｌの連続波の下で連続的なレーザ加工領域Ｐを形成し
てもよい。

（レーザ加工装置の動作）
次に、本実施形態のレーザ加工装置１０の動作(レーザ加工方法)について説明する。

まず、加工対象となるウェーハＷのデバイス面とは反対側の裏面を上側に向けた状態で
（すなわち、ウェーハＷのデバイス面をステージ１２側に向けた状態で）ウェーハＷがス
テージ１２に載置された後、図示しないアライメント光学系を用いてウェーハＷのアライ
メントが行われる。その後、加工レンズ２６により集光されるレーザ光Ｌの集光点がウェ
ーハＷのレーザ光入射面から所定の深さ位置（加工深さ）となるように、ウェーハＷに対
する加工装置本体２０の高さ位置（Ｚ方向位置）の調整が行われる。これにより、加工レ
ンズ２６とウェーハＷとの間の距離（ワーキングディスタンス）が、加工深さに対応した
適切な距離に設定される。

次に、ウェーハＷに対してレーザ光Ｌを照射しつつ切断予定ラインに沿って相対移動さ
せる。なお、レーザ光Ｌの相対移動は、ウェーハＷを吸着保持したステージ１２をＸ方向
に加工送りすることにより行われる。

このとき、レーザ光源２２から出射されたレーザ光Ｌは、ミラー３６によって反射され
、ビームエキスパンダ３２に入射する。ビームエキスパンダ３２に入射したレーザ光Ｌは
、ビームエキスパンダ３２によってビーム径が拡大されてビームエキスパンダ３２から出
射される。ビームエキスパンダ３２から出射されたレーザ光Ｌは、ミラー３８によって反
射され、λ／２波長板３４に入射する。λ／２波長板３４に入射したレーザ光Ｌは、λ／
２波長板３４によって偏光方向が変更されてλ／２波長板３４から出射される。λ／２波
長板３４から出射されたレーザ光Ｌは空間光変調器２４に入射する。

空間光変調器２４に入射したレーザ光Ｌは、空間光変調器２４に呈示された所定の変調
パターンに従って変調されて空間光変調器２４から出射される。その際、空間光変調器制
御部５８は、ウェーハＷの内部におけるレーザ光Ｌの集光点を合わせる位置で発生するレ
ーザ光Ｌの収差が所定の収差以下となるように、レーザ光Ｌを変調するための変調パター
ンを空間光変調器２４に設定する。空間光変調器２４は、空間光変調器制御部５８によっ
て設定された変調パターンを呈示する。これにより、ウェーハＷの内部におけるレーザ光
Ｌの集光点を合わせる位置で発生するレーザ光Ｌの収差が所定の収差以下となる。

空間光変調器２４から出射されたレーザ光Ｌは、ミラー４０、４２によって順次反射さ
れた後、第１レンズ３０ａを通過し、更にミラー４４、４６によって順次反射され、第２
レンズ３０ｂを通過し、加工レンズ２６に入射する。これにより、空間光変調器２４から
出射されたレーザ光Ｌは、第１レンズ３０ａ及び第２レンズ３０ｂを有するリレー光学系
３０によって加工レンズ２６に投影される。そして、加工レンズ２６に入射したレーザ光
Ｌは、ステージ１２上に載置されたウェーハＷの内部に加工レンズ２６によって集光され
る。これにより、ウェーハＷの内部には、レーザ光Ｌの集光点位置の近傍にレーザ加工領
域が形成される。したがって、切断予定ラインに沿った１回のスキャンが行われると、ウ
ェーハＷの内部に１層のレーザ加工領域を形成することができる。

このように、切断予定ラインに沿った１回のスキャンで、ウェーハＷの内部に１層のレ
ーザ加工領域が形成されると、加工装置本体２０がＹ方向に１ピッチ割り出し送りされ、
次の切断予定ラインも同様にして、レーザ加工領域が形成される。

全てのＸ方向と平行な切断予定ラインに沿ってレーザ加工領域が形成されると、ステー
ジ１２が９０°回転され、先程のラインと直交するラインも同様にして全てレーザ加工領
域が形成される。これにより、全ての切断予定ラインに沿ってレーザ加工領域が形成され
る。

以上のようにして切断予定ラインに沿ってレーザ加工領域が形成された後、図示しない
研削装置を用いて、ウェーハＷの裏面を研削してウェーハＷを薄化する裏面研削工程が行
われる。

裏面研削工程の後、ウェーハＷの裏面にエキスパンドテープ（ダイシングテープ）が貼
付され、ウェーハＷの表面に貼付されているＢＧテープが剥離された後、ウェーハＷの裏
面に貼付されたエキスパンドテープに張力を加えて引き伸ばすエキスパンド工程が行われ
る。これにより、ウェーハＷの内部に形成されたレーザ改質領域を起点として、ウェーハ
Ｗが切断予定ラインに沿って切断され、複数のチップに分割される。

（レーザ加工装置の光学系配置構成）
次に、レーザ加工装置１０における光学系配置構成について詳しく説明する。図６は、
レーザ加工装置１０における光学系配置構成の一例を示した構成図である。なお、図６に
おいては、空間光変調器２４、加工レンズ２６、及びリレー光学系３０の光学的な配置関
係を分かりやすくするために、説明とは関係ない部分については図示を省略している。ま
た、図６において、ｆ１は第１レンズ３０ａの焦点距離、ｆ２は第２レンズ３０ｂの焦点
距離、ｆｏｂｊは加工レンズ２６の焦点距離である。後述する図７も同様である。

図６に示すように、本実施形態では、空間光変調器２４と加工レンズ２６のレンズ瞳２
６ａとが光学的に共役関係にある。

具体的には、空間光変調器２４と加工レンズ２６との間にはリレー光学系３０が配置さ
れる。リレー光学系３０は、両側テレセントリックな縮小光学系を構成する第１レンズ３
０ａ及び第２レンズ３０ｂを有している。すなわち、第１レンズ３０ａと第２レンズ３０
ｂとの距離は第１レンズ３０ａの焦点距離ｆ１と第２レンズ３０ｂの焦点距離ｆ２との和
（ｆ１＋ｆ２）である。また、空間光変調器２４と第１レンズ３０ａとの距離は第１レン
ズ３０ａの焦点距離ｆ１であり、加工レンズ２６のレンズ瞳２６ａと第２レンズ３０ｂと
の距離は第２レンズ３０ｂの焦点距離ｆ２である。

図６に示した光学系配置構成によれば、空間光変調器２４と加工レンズ２６のレンズ瞳
２６ａとが光学的に共役関係となるように各構成要素（光学系）が配置されているため、
空間光変調器２４で形成した波面形状が加工レンズ２６のレンズ瞳２６ａに投影されるこ
とになり、加工レンズ２６の焦点面（加工点）で所望の光分布を得ることができる。これ
により、収差の影響を抑えて、切断の起点となるレーザ加工領域を高精度かつ効率よく形
成することができる。

また、図６に示した光学系配置構成によれば、空間光変調器２４と加工レンズ２６の主
点とが光学的に共役関係となるように配置する場合に比べて、各光学系を組み立てる際の
アライメント（位置合わせ）をしやすく、且つウェーハＷの内部におけるレーザ光Ｌの集
光点を合わせる位置で発生するレーザ光Ｌの収差を抑えるための空間光変調器２４の制御
が容易になる。

なお、本実施形態において、より厳密には、空間光変調器２４の光変調面（反射面）と
加工レンズ２６のレンズ瞳２６ａとが光学的に共役関係にあるのが望ましいが、空間光変
調器２４で形成した波面形状を加工レンズ２６のレンズ瞳２６ａに投影する際に、その波
面形状の変化の影響が小さければ、空間光変調器２４の光変調面からずれた位置（例えば
、空間光変調器２４の表面又は表面近傍など）と加工レンズ２６のレンズ瞳２６ａとが光
学的に共役関係になるようにしてもよい。この場合、光学系の調整が容易となる。

また、本実施形態では、好ましい態様の一例として、加工レンズ２６のレンズ瞳２６ａ
と第２レンズ３０ｂとの距離が第２レンズ３０ｂの焦点距離ｆ２となる構成を示したが、
空間光変調器２４と加工レンズ２６のレンズ瞳２６ａとが光学的に共役関係にあれば、図
６に示した光学系配置構成に限定されない。

図７は、レーザ加工装置１０における光学系配置構成の他の例を示した構成図である。
図７に示すように、光学系配置構成の他の例では、加工レンズ２６のレンズ瞳２６ａと第
２レンズ３０ｂとの距離が第２レンズ３０ｂの焦点距離ｆ２よりも長くなっている。この
場合、空間光変調器２４と第１レンズ３０ａとの距離は第１レンズ３０ａの焦点距離ｆ１
よりも短くなる。

具体的には、図７に示すように、加工レンズ２６のレンズ瞳２６ａと第２レンズ３０ｂ
との距離をｇ２とし、その距離ｇ２と第２レンズ３０ｂの焦点距離ｆ２との差分の絶対値
（｜ｇ２−ｆ２｜）をΔｘ_２とし、空間光変調器２４と第１レンズ３０ａとの距離をｇ１
とし、その距離ｇ１と第１レンズ３０ａの焦点距離ｆ１との差分の絶対値（｜ｇ１−ｆ１
｜）をΔｘ_１とした場合、以下の式を満たしている。

Δｘ_２＝（ｆ２／ｆ１）^２×Δｘ_１ ・・・（１）
また、リレー光学系３０（両側テレセントリックな縮小光学系）の倍率（ｆ２／ｆ１）
をｍとした場合、式（１）を以下の式（２）のように表現することができる。

Δｘ_２＝ｍ^２×Δｘ_１ ・・・（２）
図７に示した光学系配置構成によれば、空間光変調器２４と加工レンズ２６のレンズ瞳
２６ａとが光学的に共役関係となるように各構成要素（光学系）が配置されているので、
図６に示した光学系配置構成と同様の効果を得ることができる。

また、図７に示した光学系配置構成によれば、第２レンズ３０ｂと加工レンズ２６との
距離が機械的な制約等により短くできない場合でも、第２レンズ３０ｂとして焦点距離の
小さいレンズを用いることができ、装置の小型化に寄与する。すなわち、この光学系配置
構成では、レーザ加工装置１０における光学系をコンパクトにするための手段として第２
レンズ３０ｂと加工レンズ２６との距離よりもあえて短い焦点距離のレンズ（第２レンズ
３０ｂ）を用いてリレー光学系３０の全長を短くしており、それによって光学系のコンパ
クト化が可能となっている。

（レーザ加工装置の収差調整方法）
次に、本実施形態のレーザ加工装置１０における収差調整方法について説明する。

レーザ加工装置１０の個体差により、レーザ加工装置１０に発生する収差の影響は個々
の装置により異なる。そのため、レーザ加工装置１０の製造段階において、レーザ加工装
置１０で発生する収差の調整作業を行う必要がある。

ここで、例えば、加工装置本体と加工レンズとを含むレーザ加工装置全体で発生する収
差（波面）の測定が一括して行われ、その収差が打ち消されるように収差の調整が行われ
ている場合には、加工レンズが別のものに交換されるとレーザ加工装置全体としてどのよ
うな収差になるか予想ができず、レーザ加工装置で発生する収差を補償できなくなる。こ
の場合、レーザ加工装置で発生する収差を抑えることはできなくなり、レーザ加工領域を
高精度かつ効率よく形成することができない問題を招く要因となる。

本実施形態では、このような問題を解決するために、レーザ加工装置１０の製造段階に
おいて、以下のようにして収差の調整作業が行われる。

図８は、本実施形態のレーザ加工装置１０の収差調整方法を示したフローチャートであ
る。図９から図１１は、本実施形態のレーザ加工装置１０の収差調整方法を説明するため
の図である。以下、図８に示したフローチャートに従って、本実施形態のレーザ加工装置
１０の収差調整方法について説明する。なお、本実施形態のレーザ加工装置１０では、倍
率が異なる複数の加工レンズ２６を交換して使用することが可能となっている。

〔第１収差補正情報取得工程〕
まず、加工装置本体２０が有する収差を補正するための第１収差補正情報Ｓ１を取得し
て記憶する（ステップＳ１０からステップＳ１６）。

具体的には、図９に示すように、加工レンズ２６を取り除いたレーザ加工装置１０にお
いて、加工レンズ２６のレンズ瞳近傍（厳密である必要はない）に相当する位置に波面セ
ンサ７０を配置する。そして、加工装置本体２０から出力されるレーザ光Ｌの波面を波面
センサ７０によって測定する（ステップＳ１０）。波面センサ７０で測定された波面は空
間光変調器制御部５８に出力される。

空間光変調器制御部５８は、波面センサ７０で測定された波面に基づいて空間光変調器
２４の変調パターンを調整する（ステップＳ１２）。具体的には、空間光変調器制御部５
８は、波面センサ７０で測定された波面が平面波に近づくように、空間光変調器２４に設
定する変調パターンを変更する。

次に、空間光変調器制御部５８は、波面センサ７０で測定された波面が収差のない平面
波であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。波面センサ７０で測定された波面が平面
波でないと判定された場合にはステップＳ１０に戻る。そして、波面センサ７０で測定さ
れた波面が平面波であると判定されるまでステップＳ１０からステップＳ１４までの処理
を繰り返す。

一方、波面センサ７０で測定された波面が平面波であると判定された場合には、空間光
変調器制御部５８は、平面波であると判定されたときに空間光変調器２４に設定されてい
る変調パターンを、第１収差補正情報Ｓ１としてメモリ部６０に記憶する（ステップＳ１
６）。

〔第２収差補正情報取得工程〕
次に、加工レンズ２６が有する収差を補正するための第２収差補正情報Ｓ２を取得して
記憶する（ステップＳ１８からステップＳ２８）。

具体的には、図１０に示すように、レーザ加工装置１０に加工レンズ２６を取り付ける
と共に、加工レンズ２６に対向する位置に平面ミラー７２を配置する。平面ミラー７２を
配置する位置は、加工レンズ２６が有する収差を補正するための基準（収差補正基準）と
なる位置であり、好ましくは、加工レンズ２６の焦点位置に平面ミラー７２を配置する。

更に、ビームスプリッタ（例えばハーフミラー）７４と波面センサ７６とを図１０のよ
うに配置する。すなわち、ビームスプリッタ７４をレーザ光Ｌの光路上であって、加工レ
ンズ２６の後側（レーザ光Ｌが入射する側）に配置する。そして、レーザ光源２２からの
レーザ光Ｌを加工レンズ２６を介して平面ミラー７２に照射し、平面ミラー７２からの反
射光を加工レンズ２６を介して波面センサ７６に入射し、波面センサ７６に入射した反射
光の波面を波面センサ７６で測定する（ステップＳ１８）。波面センサ７６で測定された
波面は空間光変調器制御部５８に出力される。

なお、平面ミラー７２に向かうレーザ光Ｌの光束が加工レンズ２６を通る光路と、平面
ミラー７２で反射したレーザ光Ｌの光束が加工レンズ２６を通る光路とが、加工レンズ２
６の光軸を中心とした対称な位置を通るので、波面センサ７６は、非対称収差を測定する
ことができないが、加工レンズ２６の対称収差を測定することができる。

空間光変調器制御部５８は、波面センサ７６で測定された波面に基づいて空間光変調器
２４の変調パターンを調整する（ステップＳ２０）。具体的には、空間光変調器制御部５
８は、波面センサ７６で測定された波面が平面波に近づくように、空間光変調器２４に設
定する変調パターンを変更する。

次に、空間光変調器制御部５８は、波面センサ７６で測定された波面が収差のない平面
波であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。波面センサ７６で測定された波面が平面
波でないと判定された場合にはステップＳ１８に戻る。そして、空間光変調器制御部５８
は、波面センサ７６で測定された波面が平面波であると判定されるまでステップＳ１８か
らステップＳ２２までの処理を繰り返す。

一方、波面センサ７６で測定された波面が平面波であると判定された場合には、空間光
変調器制御部５８は、平面波であると判定されたときに空間光変調器２４に設定されてい
る変調パターンを、合計収差補正情報Ｔ１としてメモリ部６０に記憶する。

ここで、加工装置本体２０が有する収差をＲ１とし、加工レンズ２６が有する収差をＲ
２とし、波面センサ７６によって測定される波面に含まれる収差（合計収差）をＲＡとし
た場合、以下の式（３）が成り立つ。

ＲＡ＝Ｒ１＋２×Ｒ２ ・・・（３）
式（３）を変形すると、以下の式（４）が得られる。

Ｒ２＝（ＲＡ−Ｒ１）／２ ・・・（４）
レーザ光源２２から出射されたレーザ光Ｌが加工装置本体２０の構成要素（空間光変調
器２４及びリレー光学系３０を含む）を経て加工レンズ２６を介して平面ミラー７２に照
射され、平面ミラー７２からの反射光が加工レンズ２６を介して波面センサ７６に導かれ
、その波面が波面センサ７６で測定されるためである。すなわち、波面センサ７６によっ
て測定される波面に含まれる収差ＲＡは、加工装置本体２０が有する収差Ｒ１と、加工レ
ンズ２６が有する収差Ｒ２の２倍との合計（和）として表現できる。

以上から理解されるように、第２収差補正情報Ｓ２は、合計収差補正情報Ｔ１と第１収
差補正情報Ｓ１との差分を差分収差補正情報とした場合、差分収差補正情報における各画
素毎の制御値（位相変化量）をそれぞれ半分としたものに相当する。すなわち、第２収差
補正情報Ｓ２は、次の式（５）により簡略的に示すことができる。

Ｓ２＝（Ｔ１−Ｓ１）／２ ・・・（５）
このようにして空間光変調器制御部５８は、メモリ部６０に記憶した第１収差補正情報
Ｓ１及び合計収差補正情報Ｔ１に基づき、第２収差補正情報Ｓ２を求める。そして、空間
光変調器制御部５８は、加工レンズ２６と関連付けて第２収差補正情報Ｓ２をメモリ部６
０に記憶する（ステップＳ２４）。

次に、全ての加工レンズ２６に対応する第２収差補正情報Ｓ２を取得したか否か判断が
行われる（ステップＳ２６）。全ての加工レンズ２６に対応する第２収差補正情報Ｓ２を
取得していない場合には、他の加工レンズ２６に交換して（ステップＳ２８）、全ての加
工レンズ２６に対応する第２収差補正情報Ｓ２を取得したと判断されるまで、ステップＳ
１８からステップＳ２８までの処理を繰り返す。これにより、レーザ加工装置１０で使用
可能な加工レンズ２６毎に第２収差補正情報Ｓ２が取得され、メモリ部６０には各加工レ
ンズ２６と関連付けて第２収差補正情報Ｓ２が記憶される。

なお、第２収差補正情報Ｓ２は、加工レンズ２６単体の収差を補正するための情報であ
り、加工装置本体２０の収差を補正するための情報は含まない。そのため、必ずしも加工
装置本体２０に加工レンズ２６を装着した状態でレーザ加工装置１０全体での収差を測定
する必要はなく、例えば、所定の測定装置を用いて加工レンズ２６単体の収差を測定し、
その測定結果に基づいて第２収差補正情報Ｓ２を取得するようにしてもよい。

また、本実施形態の収差調整方法において測定できない非対称収差（例えばコマ収差な
ど）については、加工レンズ２６単体での標準的な性能評価で判別すればよい。コマ収差
の少ない加工レンズを選別するなどの手段をとることで実用上問題のない収差補正が可能
となる。

〔第３収差補正情報取得工程〕
次に、加工深さに応じた収差を補正するための第３収差補正情報Ｓ３を取得して記憶す
る（ステップＳ３０からステップＳ４０）。

具体的には、図１１に示すように、被加工物小片７８を用意し、加工レンズ２６と平面
ミラー７２との間に被加工物小片７８を配置する。ここで、被加工物小片７８は、加工深
さに応じた厚さを有する。具体的には、被加工物小片７８の厚さは、加工レンズ２６を介
してレーザ光Ｌが被加工物（ウェーハＷ）に入射した後、レーザ光Ｌが集光点を形成する
加工深さに達するまでに付加される収差に対応する厚さとなっている。換言すれば、被加
工物小片７８は、被加工物のレーザ光入射面（収差補正基準位置）から加工深さの光路長
に対応する厚さを有する。そして、上述したステップＳ１８と同様にして、レーザ光源２
２からのレーザ光Ｌを加工レンズ２６を介して平面ミラー７２に照射し、平面ミラー７２
からの反射光を加工レンズ２６を介して波面センサ７６に入射し、波面センサ７６に入射
した反射光の波面を波面センサ７６で測定する（ステップＳ３０）。波面センサ７６で測
定された波面は空間光変調器制御部５８に出力される。

空間光変調器制御部５８は、波面センサ７６で測定された波面に基づいて空間光変調器
２４の変調パターンを調整する（ステップＳ３２）。具体的には、空間光変調器制御部５
８は、波面センサ７６で測定された波面が平面波に近づくように、空間光変調器２４に設
定する変調パターンを変更する。

次に、空間光変調器制御部５８は、波面センサ７６で測定された波面が収差のない平面
波であるか否かを判定する（ステップＳ３４）。波面センサ７６で測定された波面が平面
波でないと判定された場合にはステップＳ３０に戻る。そして、空間光変調器制御部５８
は、波面センサ７６で測定された波面が平面波であると判定されるまでステップＳ３０か
らステップＳ３４までの処理を繰り返す。

一方、波面センサ７６で測定された波面が平面波であると判定された場合には、空間光
変調器制御部５８は、平面波であると判定されたときに空間光変調器２４に設定されてい
る変調パターンを、合計収差補正情報Ｔ２としてメモリ部６０に記憶する。

ここで、被加工物小片７８は加工深さに対応した厚さを有しているので、空間光変調器
制御部５８は、合計収差補正情報Ｔ２と合計収差補正情報Ｔ１との差分として第３収差補
正情報Ｓ３を求めることができる。すなわち、第３収差補正情報Ｓ３は、次の式（６）に
より簡略的に示すことができる。

Ｓ３＝Ｔ２−Ｔ１ ・・・（６）
このようにして空間光変調器制御部５８は、メモリ部６０に記憶した合計収差補正情報
Ｔ１及び合計収差補正情報Ｔ２に基づき、第３収差補正情報Ｓ３を求める。そして、空間
光変調器制御部５８は、加工深さと関連付けて第３収差補正情報Ｓ３をメモリ部６０に記
憶する（ステップＳ３６）。

次に、全ての加工深さに対応する第３収差補正情報Ｓ３を取得したか否か判断が行われ
る（ステップＳ３８）。全ての加工深さに対応する第３収差補正情報Ｓ３を取得していな
い場合には、加工深さを変更して（ステップＳ４０）、変更後の加工深さに対応した被加
工物小片７８を加工レンズ２６と平面ミラー７２との間に配置する。そして、全ての加工
深さについて第３収差補正情報Ｓ３を取得したと判断されるまで、ステップＳ３０からス
テップＳ４０までの処理を繰り返す。これにより、レーザ加工装置１０で設定可能な加工
深さ毎に第３収差補正情報Ｓ３が取得され、メモリ部６０には各加工深さと関連付けて第
３収差補正情報Ｓ３が記憶される。なお、第３収差補正情報Ｓ３は加工深さの変化に伴い
変化するので、加工深さの関数として表現することもできる。

そして、全ての加工深さについて第３収差補正情報Ｓ３を取得したと判断された場合に
は、図８に示したフローチャートは終了となる。

以上のようにして収差調整作業が終了した後、レーザ加工装置１０の加工時においては
、空間光変調器制御部５８は、メモリ部６０から、第１収差補正情報Ｓ１と、レーザ加工
装置１０で使用される加工レンズ２６に対応した第２収差補正情報Ｓ２と、加工深さに対
応した第３収差補正情報Ｓ３とを取得する。そして、空間光変調器制御部５８は、取得し
た各収差補正情報Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３をもとに、これらの収差補正情報Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を
合成した合成収差補正情報Ｕを含む変調パターンを生成し、生成した変調パターンを空間
光変調器２４に呈示させる制御を行う。

ここで、収差補正情報（第１収差補正情報Ｓ１、第２収差補正情報Ｓ２及び第３収差補
正情報Ｓ３を含む）の保持方式（メモリ部６０に記憶させる形式）としては、空間光変調
器２４の光変調面における各画素のそれぞれに対応する制御値（位相変化量）を示す２次
元情報として保持することが挙げられる。

また、他の保持方式として、例えば収差補正情報（波面データ）をゼルニケ多項式とし
て取得し、ゼルニケ多項式の係数を保持するようにしてもよい。ゼルニケ多項式の係数（
ゼルニケ係数）として収差補正情報をもつ場合、第１収差補正情報Ｓ１、第２収差補正情
報Ｓ２、第３収差補正情報Ｓ３のそれぞれの係数を単純に足し合わせるだけで、これらの
収差補正情報を合成した合成収差補正情報Ｕを簡単に得ることができる。

例えば、３次の球面収差の係数について、第１収差補正情報Ｓ１の係数をＺ１とし、第
２収差補正情報Ｓ２の係数をＺ２とし、第３収差補正情報Ｓ３の係数をＺ３とし、合成収
差補正情報Ｕの係数をＺとした場合、以下の式（７）により合成収差補正情報Ｕの係数Ｚ
を求めることができる。

Ｚ＝Ｚ１＋Ｚ２＋Ｚ３ ・・・（７）
なお、ゼルニケ多項式の係数に限らず、別の形の多項式展開の係数であってもかまわな
い。

また、本実施形態において、空間光変調器２４に呈示させる変調パターンは、合成収差
補正情報Ｕ以外の他の変調パターンを含んでいてもよい。なお、他の変調パターンとして
は、例えば、加工レンズ２６により集光されるレーザ光Ｌが複数の位置に集光されるよう
にレーザ光を変調するためのパターンなどが挙げられる（例えば、特開２０１６−１１１
３１５号公報を参照）。

また、本実施形態において、被加工物の内部を収差補正基準位置としてもよい。加工深
さは被加工物の内部であることが多く、被加工物のレーザ光入射面から所定の深さに集光
するレーザ光Ｌの集光点の位置を収差補正基準位置とした方が都合のいい状況も考えられ
る。その場合は、上述した場合と同様の考え方を適用することができる。すなわち、収差
補正基準位置とする基準加工深さに対応した第２収差補正情報Ｓ２を求め、基準加工深さ
からの距離（深さ）に対応した第３収差補正情報Ｓ３を求めればよい。

また、本実施形態において、レーザ光源２２として高出力レーザ光源を用いる場合、レ
ーザ加工装置１０の稼働中に熱による熱変形などの影響を受けないようにすることが望ま
れる。この影響が大きくなると、ウェーハＷの内部におけるレーザ光Ｌの集光点を合わせ
る位置で発生するレーザ光Ｌの収差に変化が生じる場合がある。

そこで、本実施形態におけるレーザ加工装置１０は、熱変形などの影響を防ぐために、
加工動作中にレーザ光Ｌの収差の変化をリアルタイムで測定する収差変化検出装置を備え
ていることが好ましい。以下、収差変化検出装置について説明する。

（収差変化検出装置）
図１２は、収差変化検出装置を備えたレーザ加工装置の一例を示した概略図である。図
１２において、図１と共通する要素には同一の番号を付し、その説明を省略する。

図１２に示したレーザ加工装置１０Ａでは、加工動作中にレーザ光Ｌの収差の変化（波
面変化）をリアルタイムで測定するための収差変化検出装置８０を備えている。

図１２に示すように、収差変化検出装置８０は、加工レンズ２６の後側（レーザ光Ｌが
入射する側）のレーザ光Ｌの光路上に配置されたビームスプリッタ（例えばハーフミラー
）８２と、ビームスプリッタ８２で分岐されたレーザ光Ｌの光路上に配置された波面セン
サ８４とを備えている。

そして、レーザ光源２２から加工装置本体２０の構成要素（空間光変調器２４及びリレ
ー光学系３０を含む）を経て加工レンズ２６に入射するレーザ光Ｌの一部をビームスプリ
ッタ８２で分岐し、分岐したレーザ光Ｌの波面を波面センサ８４によって測定する。波面
センサ８４で測定された波面は空間光変調器制御部５８に出力される。

空間光変調器制御部５８は、波面センサ８４で測定された波面に基づいて空間光変調器
２４の変調パターンを補正する。

ここで、上記波面の測定が行われる際には、空間光変調器制御部５８は、メモリ部６０
に記憶された第１収差補正情報Ｓ１に基づく変調パターンを空間光変調器２４に設定して
、加工レンズ２６には平面波が入射するようにする。第１収差補正情報Ｓ１に基づく変調
パターンで、加工レンズ２６には平面波が入射するように調整されているはずなので、こ
の状態で収差があれば、熱変形などの影響を受けていると判断することができる。すなわ
ち、波面センサ８４で測定された波面と平面波との乖離が、熱変形などの影響による収差
変化に相当する。したがって、空間光変調器制御部５８は、この収差変化が打ち消される
ように、メモリ部６０に記憶された第１収差補正情報Ｓ１を補正し、補正後の第１収差補
正情報Ｓ１に基づいて空間光変調器２４を制御する。すなわち、空間光変調器制御部５８
は、補正後の第１収差補正情報Ｓ１と、第２収差補正情報Ｓ２と、第３収差補正情報Ｓ３
とから合成収差補正情報Ｕを求め、この合成収差補正情報Ｕを空間光変調器２４に呈示さ
せる制御を行う。これにより、レーザ加工装置１０の加工動作中に、加工装置本体２０に
起因する収差変化の影響を受けることなく、安定した加工が可能となる。

なお、収差変化検出装置８０は、加工装置本体２０の一部として組み込まれていてもよ
いし、必要に応じて加工装置本体２０に着脱可能に構成されていてもよい。

ここで、レーザ加工装置１０Ａにおいて発生する収差の変化には、加工装置本体２０に
起因する収差変化だけでなく、加工レンズ２６に起因する収差変化も含まれる場合がある
。

加工レンズ２６に起因する収差変化については、次のようにして推測することができる
。すなわち、加工装置本体２０が熱の影響を受けると同時に加工レンズ２６も同様に熱の
影響を受けている。これら２つ（加工装置本体２０と加工レンズ２６）は完全に独立では
なく、加工装置本体２０の収差変化と加工レンズ２６の収差変化との間には一定の相関関
係がある。そこで、この相関関係を実験的又は経験的に求めてメモリ部６０に記憶させて
おけば、空間光変調器制御部５８は、メモリ部６０に記憶された相関関係を参照すること
により、収差変化検出装置８０（波面センサ８４）で検出した加工装置本体２０の収差変
化をもとに加工レンズ２６の収差変化を推測することができる。

そして、空間光変調器制御部５８は、この推測した加工レンズ２６の収差変化をもとに
第２収差補正情報Ｓ２を補正する。更に空間光変調器制御部５８は、補正後の第１収差補
正情報Ｓ１と、補正後の第２収差補正情報Ｓ２と、第３収差補正情報Ｓ３とから合成収差
補正情報Ｕを求め、この合成収差補正情報Ｕを空間光変調器２４に呈示させる制御を行う
。これにより、加工装置本体２０に起因する収差変化の影響だけでなく、加工レンズ２６
に起因する収差変化の影響も受けることなく、より安定した加工が可能となる。

図１３は、収差変化検出装置を備えたレーザ加工装置の他の例を示した構成図である。
図１３に示したレーザ加工装置１０Ｂは、図１２に示した収差変化検出装置８０とは構成
が異なる収差変化検出装置９０を備えている。この収差変化検出装置９０は、ビームスプ
リッタ（例えばハーフミラー）９２と、結像レンズ９４と、ピンホール形成部材９６と、
検出器９８とを備えている。

ビームスプリッタ９２は、加工レンズ２６の後側（レーザ光Ｌが入射する側）のレーザ
光Ｌの光路上に配置され、加工レンズ２６に入射するレーザ光Ｌの一部を分岐する。結像
レンズ９４は、ビームスプリッタ９２で分岐した光を結像する。

ピンホール形成部材９６は、結像レンズ９４によって結像された光の一部が通過可能な
ピンホール（孔）９６ａを有している。

検出器９８は、例えばフォトダイオードなどからなり、ピンホール９６ａを通過した光
に対応した光量を検出する。そして、検出器９８は、検出した光の光量に応じた電気信号
を空間光変調器制御部５８へ出力する。

ここで、収差のない平面波が結像レンズ９４に入射する場合に検出器９８の出力が最大
になる。空間光変調器制御部５８は、検出器９８の出力を取得し、検出器９８の出力を最
大にするように空間光変調器２４を調整する。例えば、ゼルニケ多項式の形で空間光変調
器２４の変調パターンを生成し、多項式の係数を変数として、検出器９８の出力が最大と
なるように最適化手法を用いる。最適化手法としては、例えばＤＬＳ法（damped least s
qures method）などを用いることができる。ＤＬＳ法については公知であるので、ここで
は説明を省略する。

図１３に示したレーザ加工装置１０Ｂにおいても、図１２に示したレーザ加工装置１０
Ａと同様に、レーザ加工装置１０Ｂの加工動作中に、加工装置本体２０に起因する収差変
化の影響を受けることなく、安定した加工が可能となる。また、収差変化検出装置９０で
検出した加工装置本体２０の収差変化をもとに加工レンズ２６の収差変化を推測するよう
にしてもよい。この場合、加工装置本体２０に起因する収差変化の影響だけでなく、加工
レンズ２６に起因する収差変化の影響も受けることなく、より安定した加工が可能となる
。

（本実施形態の効果）
本実施形態によれば、空間光変調器２４と加工レンズ２６のレンズ瞳２６ａとが光学的
に共役関係にあるため、空間光変調器２４で形成した波面形状が加工レンズ２６のレンズ
瞳２６ａに投影されることになり、加工レンズ２６の焦点面（加工点）で所望の光分布を
得ることができる。これにより、収差の影響を抑えて、切断の起点となるレーザ加工領域
を高精度かつ効率よく形成することができる。

また、本実施形態によれば、レーザ加工装置１０の製造段階で行われる調整作業におい
て、加工装置本体２０が有する収差を補正するための第１収差補正情報Ｓ１と、加工レン
ズ２６が有する収差を補正するための第２収差補正情報Ｓ２と、レーザ加工領域の加工深
さに起因する収差を補正するための第３収差補正情報Ｓ３とをそれぞれ求め、これらの収
差補正情報Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３はメモリ部６０に記憶される。なお、本実施形態における収
差調整作業は、レーザ加工装置１０の製造段階に限らず、レーザ加工装置１０の製造後（
出荷後）に実施するようにしてもよい。

そして、レーザ加工装置１０の加工時においては、空間光変調器制御部５８は、メモリ
部６０から第１収差補正情報Ｓ１、第２収差補正情報Ｓ２、及び第３収差補正情報Ｓ３を
取得し、取得した各収差補正情報Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３をもとに、これらを合成した合成収差
補正情報Ｕを含む変調パターンを生成し、生成した変調パターンを空間光変調器２４に呈
示させる制御を行う。このような制御を行うことにより、加工レンズ２６が交換された場
合や加工深さを変化させた場合でも、それらの影響を受けることなく、ウェーハＷの内部
におけるレーザ光Ｌの集光点を合わせる位置で発生するレーザ光Ｌの収差を抑制すること
ができる。

なお、本実施形態では、第１収差補正情報Ｓ１、第２収差補正情報Ｓ２、及び第３収差
補正情報Ｓ３を取得し、これらの収差補正情報Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に基づいて空間光変調器
２４を制御するように構成したが、本発明はこの構成に限定されず、少なくとも第１収差
補正情報Ｓ１及び第２収差補正情報Ｓ２を取得し、これらの収差補正情報Ｓ１、Ｓ２に基
づいて空間光変調器２４を制御するように構成されていればよい。この場合、加工レンズ
２６の交換による影響を受けることなく、レーザＬの収差を抑制することが可能となる。

また、本実施形態のレーザ加工装置１０は、加工動作中にレーザ光Ｌの収差の変化をリ
アルタイムで測定する収差変化検出装置８０、９０を備える態様が好ましい（図１２及び
図１３参照）。これにより、レーザ加工装置１０の加工動作中に、加工装置本体２０に起
因する収差変化の影響を受けることなく、安定した加工が可能となる。

なお、本実施形態では、空間光変調器２４として、反射型の空間光変調器（ＬＣＯＳ−
ＳＬＭ）を用いたが、これに限定されず、ＭＥＭＳ−ＳＬＭ又はＤＭＤ(デフォーマブル
ミラーデバイス)等であってもよい。また、空間光変調器２４は、反射型に限定されず、
透過型であってもよい。更に、空間光変調器２４としては、液晶セルタイプ又はＬＣＤタ
イプ等が挙げられる。

また、本実施形態では、ステージ１２がＸ方向及びθ方向に移動可能に構成されると共
に、加工装置本体２０がＹ方向及びＺ方向に移動可能に構成されるが、ステージ１２と加
工装置本体２０とをＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、及びθ方向に相対的に移動することができ
るものであれば他の構成であってもよい。例えば、ステージ１２がＸ方向、Ｙ方向、及び
θ方向に移動可能に構成され、加工装置本体２０がＺ方向に移動可能に構成されていても
よい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本
発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんで
ある。

１０…レーザ加工装置、１２…ステージ、２０…加工装置本体、２１…筐体、２２…レ
ーザ光源、２４…空間光変調器、２６…加工レンズ、３０…リレー光学系、３０ａ…第１
レンズ、３０ｂ…第２レンズ、３２…ビームエキスパンダ、３４…λ／２波長板、５０…
制御装置、５２…主制御部、５４…移動制御部、５６…レーザ制御部、５８…空間光変調
器制御部、６０…メモリ部、７０…波面センサ、７２…反射ミラー、７４…ビームスプリ
ッタ、７６…波面センサ、７８…被加工物小片、８０…収差変化検出装置、８２…ビーム
スプリッタ、８４…波面センサ、９０…収差変化検出装置、９２…ビームスプリッタ、９
４…結像レンズ、９６…ピンホール形成部材、９８…検出器、Ｓ１…第１収差補正情報、
Ｓ２…第２収差補正情報、Ｓ３…第３収差補正情報、Ｕ…合成収差補正情報

Claims (6)

1. 空間光変調器を含む複数の光学系を有する加工装置本体と、前記加工装置本体に着脱可能に取り付けられ、前記空間光変調器によって変調されたレーザ光を集光する加工レンズと、を備えたレーザ加工装置の収差調整方法であって、
   前記加工装置本体が有する収差を補正するための第１収差補正情報を取得する第１収差補正情報取得工程と、
   前記加工レンズが有する収差を補正するための第２収差補正情報を取得する第２収差補正情報取得工程と、
   を含む、レーザ加工装置の収差調整方法。
2. 前記加工レンズにより集光される前記レーザ光の集光点の位置に起因する収差を補正するための第３収差補正情報を取得する第３収差補正情報取得工程を更に含む、
   請求項１に記載のレーザ加工装置の収差調整方法。
3. 空間光変調器を含む複数の光学系を有する加工装置本体と、前記加工装置本体に着脱可能に取り付けられ、前記空間光変調器によって変調されたレーザ光を集光する加工レンズと、を備えたレーザ加工装置の収差制御方法であって、
   前記加工装置本体が有する収差を補正するための第１収差補正情報と、前記加工レンズが有する収差を補正するための第２収差補正情報とに基づき、前記空間光変調器を制御する制御工程を含む、レーザ加工装置の収差制御方法。
4. 前記制御工程は、前記第１収差補正情報と、前記第２収差補正情報と、前記加工レンズにより集光される前記レーザ光の集光点の位置に起因する収差を補正するための第３収差補正情報とに基づき、前記空間光変調器を制御する、
   請求項３に記載のレーザ加工装置の収差制御方法。
5. 前記加工装置本体が有する収差の変化を検出する検出工程と、
   前記検出工程の検出結果に基づき、前記第１収差補正情報を補正する第１補正工程と、
   を更に含む、請求項３又は請求項４に記載のレーザ加工装置の収差制御方法。
6. 前記検出工程の検出結果に基づき、前記第２収差補正情報を補正する第２補正工程を更に含む、請求項５に記載のレーザ加工装置の収差制御方法。

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