JP2023125394A - Laser processing device and laser processing method - Google Patents

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Takafumi Ogiwara
克洋 是松
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Abstract

To provide a laser processing device and a laser processing method which can easily and accurately check whether or not a center position of an image of a laser beam transferred to an entrance pupil surface of a light-focusing part coincides with a center position of an entrance pupil surface of the light-focusing part.SOLUTION: A 4f lens unit 420 transfers an image of a laser beam L in a spatial light modulator 410 to an entrance pupil surface 430a of a condensing lens unit 430. An observation camera 488 detects reflection light RL of the laser beam L incident on an object 1. A control unit 500 acquires a reference position P1 based on a point image of reflection light RL and a reference position P2 based on a processing result of the object 1 as a reference position being a reference of a display position of a phase pattern in the spatial light modulator 410, causes the spatial light modulator 410 to display a phase pattern with the reference position P2 as a reference in the time of processing of the object 1, and acquires a reference position P3 based on a point image of the reflection light RL in the time of confirmation of the reference position.SELECTED DRAWING: Figure 10

Description

本発明は、レーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。 The present invention relates to a laser processing device and a laser processing method.

対象物を支持する支持部と、レーザ光を出射する光源と、光源から出射された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対象物に集光する集光部と、空間光変調器におけるレーザ光の像を集光部の入射瞳面に転像する転像部と、を備えるレーザ加工装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 A support part that supports a target object, a light source that emits laser light, a spatial light modulator that modulates the laser light emitted from the light source, and a laser light modulated by the spatial light modulator that focuses the laser light on the target object. 2. Description of the Related Art A laser processing apparatus is known that includes a condensing section and an image transfer section that transfers an image of a laser beam in a spatial light modulator onto an entrance pupil plane of the condensing section (see, for example, Patent Document 1).

特開2011-51011号公報Japanese Patent Application Publication No. 2011-51011

上述したようなレーザ光照射装置では、集光部の入射瞳面に転像されたレーザ光の像の中心位置が集光部の入射瞳面の中心位置に一致していないと、所望の加工品質を得ることができないおそれがある。 In the above-mentioned laser beam irradiation device, if the center position of the laser beam image transferred to the entrance pupil plane of the condensing section does not match the center position of the entrance pupil plane of the condensing section, the desired processing may not be completed. There is a possibility that quality cannot be obtained.

本発明は、集光部の入射瞳面に転像されたレーザ光の像の中心位置が集光部の入射瞳面の中心位置に一致しているか否かを容易に且つ精度良く確認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。 The present invention provides a method for easily and accurately confirming whether the center position of a laser beam image transferred to the entrance pupil plane of a condenser corresponds to the center position of the entrance pupil plane of the condenser. The object of the present invention is to provide a laser processing device and a laser processing method that can perform the following steps.

本発明のレーザ加工装置は、対向する第1面及び第2面を有する対象物を支持する支持部と、レーザ光を出射する光源と、光源から出射された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第1面側から対象物に集光する集光部と、空間光変調器におけるレーザ光の像を集光部の入射瞳面に転像する転像部と、対象物で反射されたレーザ光の反射光を検出する光検出器と、少なくとも空間光変調器を制御する制御部と、を備え、制御部は、入射瞳面に転像されたレーザ光の像の中心位置が入射瞳面の中心位置に一致するように、空間光変調器における位相パターンの表示位置の基準である基準位置を設定する設定処理を実行し、設定処理は、反射光の検出結果に基づいて、基準位置として第1基準位置を取得し、対象物の加工結果に基づいて、基準位置として第2基準位置を取得する処理と、対象物の加工時に、第2基準位置を基準として位相パターンを空間光変調器に表示させる処理と、対象物の加工時後の基準位置の確認時に、反射光の検出結果に基づいて、基準位置として第3基準位置を取得する処理と、を含む。 The laser processing apparatus of the present invention includes a support part that supports an object having a first surface and a second surface facing each other, a light source that emits a laser beam, and a spatial light modulator that modulates the laser beam that is emitted from the light source. a condensing section that condenses the laser beam modulated by the spatial light modulator onto the object from the first surface side; and a condensing section that transfers an image of the laser beam in the spatial light modulator to an entrance pupil plane of the condensing section. The control unit includes an image transfer unit, a photodetector that detects the reflected light of the laser beam reflected by the object, and a control unit that controls at least the spatial light modulator. A setting process is executed to set a reference position, which is a reference position of the phase pattern display position in the spatial light modulator, so that the center position of the image of the laser beam coincides with the center position of the entrance pupil plane. A first reference position is acquired as a reference position based on the detection result of the reflected light, a second reference position is acquired as a reference position based on the processing result of the target object, and a second reference position is acquired when processing the target object. A third reference position is acquired as a reference position based on the detection result of reflected light during the process of displaying a phase pattern on a spatial light modulator using the reference position as a reference and when confirming the reference position after processing the object. processing.

このレーザ加工装置では、空間光変調器における位相パターンの表示位置の基準である基準位置として、反射光の検出結果に基づいて第1基準位置が取得されると共に、対象物の加工結果に基づいて第2基準位置が取得される。第1基準位置及び第2基準位置が取得された状態で、対象物の加工時には、空間光変調器が、対象物の加工結果に基づいて取得された第2基準位置を基準として位相パターンを表示する。これにより、集光部の入射瞳面に転像されたレーザ光の像の中心位置が集光部の入射瞳面の中心位置に一致した状態で、対象物を加工することができる。そして、基準位置の確認時には、反射光の検出結果に基づいて第3基準位置が取得される。この第3基準位置を、反射光の検出結果に基づいて予め取得された第1基準位置と比較することで、集光部の入射瞳面に転像されたレーザ光の像の中心位置が集光部の入射瞳面の中心位置に一致しているか否かを容易に且つ精度良く確認することができる。 In this laser processing device, a first reference position is acquired based on the detection result of the reflected light as a reference position which is a reference position of the display position of the phase pattern in the spatial light modulator, and a first reference position is acquired based on the result of processing the object. A second reference position is obtained. With the first reference position and the second reference position acquired, when processing the object, the spatial light modulator displays a phase pattern based on the second reference position acquired based on the processing results of the object. do. Thereby, the object can be processed in a state in which the center position of the image of the laser beam transferred onto the entrance pupil plane of the light condensing section matches the center position of the entrance pupil plane of the light condensing section. Then, when confirming the reference position, a third reference position is acquired based on the detection result of the reflected light. By comparing this third reference position with the first reference position acquired in advance based on the detection result of the reflected light, the center position of the image of the laser beam transferred to the entrance pupil plane of the condenser can be determined. It is possible to easily and accurately confirm whether or not the center position of the entrance pupil plane of the light section coincides with the center position.

本発明のレーザ加工装置では、設定処理は、第3基準位置が第1基準位置からずれていた場合に、第1基準位置、第2基準位置及び第3基準位置に基づいて、基準位置として第4基準位置を算出し、第4基準位置を記憶する処理と、対象物の加工時に、第4基準位置を基準として位相パターンを空間光変調器に表示させる処理と、を更に含んでもよい。反射光の検出結果に基づいて取得される基準位置と、対象物の加工結果に基づいて取得される基準位置との間には、一定の位置関係が維持される傾向がある。そのため、第3基準位置が第1基準位置からずれていた場合、対象物の加工時に、空間光変調器が、第1基準位置、第2基準位置及び第3基準位置に基づいて算出された第4基準位置を基準として位相パターンを表示することで、集光部の入射瞳面に転像されたレーザ光の像の中心位置が集光部の入射瞳面の中心位置に一致した状態で、対象物を加工することができる。 In the laser processing apparatus of the present invention, in the setting process, when the third reference position is deviated from the first reference position, the setting process is performed based on the first reference position, the second reference position, and the third reference position. The method may further include a process of calculating four reference positions and storing the fourth reference position, and a process of displaying a phase pattern on a spatial light modulator using the fourth reference position as a reference when processing the object. A certain positional relationship tends to be maintained between the reference position obtained based on the detection result of the reflected light and the reference position obtained based on the processing result of the object. Therefore, if the third reference position is deviated from the first reference position, when processing the object, the spatial light modulator may be 4 By displaying the phase pattern with reference to the reference position, the center position of the image of the laser beam transferred to the entrance pupil plane of the light condensing unit matches the center position of the entrance pupil plane of the light condensing unit. Objects can be processed.

本発明のレーザ加工装置では、設定処理は、第3基準位置が第1基準位置からずれていた場合に、対象物の加工結果に基づいて、基準位置として第4基準位置を取得する処理と、対象物の加工時に、第4基準位置を基準として位相パターンを空間光変調器に表示させる処理と、を更に含んでもよい。反射光の検出結果に基づいて取得される基準位置と、対象物の加工結果に基づいて取得される基準位置との間には、一定の位置関係が維持される傾向がある。そのため、第3基準位置が第1基準位置からずれていた場合、対象物の加工時に、空間光変調器が、対象物の加工結果に基づいて改めて取得された第4基準位置を基準として位相パターンを表示することで、集光部の入射瞳面に転像されたレーザ光の像の中心位置が集光部の入射瞳面の中心位置に一致した状態で、対象物を加工することができる。 In the laser processing apparatus of the present invention, the setting process includes a process of acquiring a fourth reference position as the reference position based on the processing result of the object when the third reference position is deviated from the first reference position; The method may further include a process of displaying a phase pattern on the spatial light modulator using the fourth reference position as a reference when processing the object. A certain positional relationship tends to be maintained between the reference position obtained based on the detection result of the reflected light and the reference position obtained based on the processing result of the object. Therefore, if the third reference position deviates from the first reference position, when processing the object, the spatial light modulator uses the fourth reference position, which is newly acquired based on the processing results of the object, as a reference, to generate a phase pattern. By displaying , the object can be processed while the center position of the image of the laser beam transferred to the entrance pupil plane of the condenser matches the center position of the entrance pupil plane of the condenser. .

本発明のレーザ加工装置では、設定処理は、第1基準位置と第2基準位置との第1差分と、第3基準位置と第4基準位置との第2差分とを比較する処理と、第1差分と第2差分とが異なっていた場合に、第1基準位置及び第2基準位置に代えて、第3基準位置及び第4基準位置を記憶する処理と、を更に含んでもよい。反射光の検出結果に基づいて取得される基準位置と、対象物の加工結果に基づいて取得される基準位置との間に、一定の位置関係が維持されていれば、第1差分と第2差分とが同じになるはずである。したがって、第1差分と第2差分とを比較することで、反射光の検出結果に基づいて取得される基準位置と、対象物の加工結果に基づいて取得される基準位置との間に、一定の位置関係が維持されているか否かを確認することができる。更に、第1差分と第2差分とが異なっていた場合に、制御部が、第1基準位置及び第2基準位置に代えて、第3基準位置及び第4基準位置を記憶するため、反射光の検出結果に基づいて取得される基準位置と、対象物の加工結果に基づいて取得される基準位置との位置関係を更新することができる。 In the laser processing apparatus of the present invention, the setting process includes a process of comparing a first difference between the first reference position and the second reference position and a second difference between the third reference position and the fourth reference position; The method may further include a process of storing a third reference position and a fourth reference position instead of the first reference position and the second reference position when the first difference and the second difference are different. If a certain positional relationship is maintained between the reference position obtained based on the detection result of the reflected light and the reference position obtained based on the processing result of the object, the first difference and the second The difference should be the same. Therefore, by comparing the first difference and the second difference, there is a constant difference between the reference position obtained based on the detection result of the reflected light and the reference position obtained based on the processing result of the object. It is possible to check whether the positional relationship between the two is maintained. Furthermore, when the first difference and the second difference are different, the control unit stores the third reference position and the fourth reference position instead of the first reference position and the second reference position. It is possible to update the positional relationship between the reference position acquired based on the detection result of , and the reference position acquired based on the processing result of the target object.

本発明のレーザ加工装置は、基準位置の確認時に、反射光の検出結果を表示する表示部を更に備えてもよい。これによれば、反射光の検出結果をオペレータに報知することができる。 The laser processing apparatus of the present invention may further include a display unit that displays the detection result of the reflected light when confirming the reference position. According to this, it is possible to notify the operator of the detection result of the reflected light.

本発明のレーザ加工方法は、対向する第1面及び第2面を有する対象物を支持する支持部と、レーザ光を出射する光源と、光源から出射された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第1面側から対象物に集光する集光部と、空間光変調器におけるレーザ光の像を集光部の入射瞳面に転像する転像部と、対象物で反射されたレーザ光の反射光を検出する光検出器と、を備えるレーザ加工装置において実施され、入射瞳面に転像されたレーザ光の像の中心位置が入射瞳面の中心位置に一致するように、空間光変調器における位相パターンの表示位置の基準である基準位置を設定するレーザ加工方法であって、反射光の検出結果に基づいて、基準位置として第1基準位置を取得し、対象物の加工結果に基づいて、基準位置として第2基準位置を取得するステップと、対象物の加工時に、第2基準位置を基準として位相パターンを空間光変調器に表示させるステップと、対象物の加工時後の基準位置の確認時に、反射光の検出結果に基づいて、基準位置として第3基準位置を取得するステップと、を備える。 The laser processing method of the present invention includes a support part that supports an object having a first surface and a second surface facing each other, a light source that emits a laser beam, and a spatial light modulator that modulates the laser beam that is emitted from the light source. a condensing section that condenses the laser beam modulated by the spatial light modulator onto the object from the first surface side; and a condensing section that transfers an image of the laser beam in the spatial light modulator to an entrance pupil plane of the condensing section. This is carried out in a laser processing device equipped with an image transfer section and a photodetector that detects the reflected light of the laser beam reflected by the target object, and the center position of the image of the laser beam transferred to the entrance pupil plane is the incident point. A laser processing method for setting a reference position, which is a reference for the display position of a phase pattern in a spatial light modulator, so as to match the center position of a pupil plane, the method comprising: acquiring a second reference position as a reference position based on the processing result of the object, and transmitting a phase pattern to the spatial light modulator using the second reference position as a reference when processing the object. and a step of acquiring a third reference position as the reference position based on the detection result of the reflected light when confirming the reference position after processing the object.

このレーザ加工方法によれば、上述したように、第1基準位置及び第2基準位置が取得された状態で、対象物の加工時には、空間光変調器が、対象物の加工結果に基づいて取得された第2基準位置を基準として位相パターンを表示する。これにより、集光部の入射瞳面に転像されたレーザ光の像の中心位置が集光部の入射瞳面の中心位置に一致した状態で、対象物を加工することができる。そして、基準位置の確認時には、反射光の検出結果に基づいて第3基準位置が取得される。この第3基準位置を、反射光の検出結果に基づいて予め取得された第1基準位置と比較することで、集光部の入射瞳面に転像されたレーザ光の像の中心位置が集光部の入射瞳面の中心位置に一致しているか否かを容易に且つ精度良く確認することができる。 According to this laser processing method, as described above, in a state where the first reference position and the second reference position have been obtained, when processing the object, the spatial light modulator acquires the information based on the processing results of the object. The phase pattern is displayed based on the second reference position. Thereby, the object can be processed in a state in which the center position of the image of the laser beam transferred onto the entrance pupil plane of the light condensing section matches the center position of the entrance pupil plane of the light condensing section. Then, when confirming the reference position, a third reference position is acquired based on the detection result of the reflected light. By comparing this third reference position with the first reference position acquired in advance based on the detection result of the reflected light, the center position of the image of the laser beam transferred to the entrance pupil plane of the condenser can be determined. It is possible to easily and accurately confirm whether or not the center position of the entrance pupil plane of the light section coincides with the center position.

本発明によれば、集光部の入射瞳面に転像されたレーザ光の像の中心位置が集光部の入射瞳面の中心位置に一致しているか否かを容易に且つ精度良く確認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が可能となる。 According to the present invention, it is possible to easily and accurately check whether the center position of the image of the laser beam transferred to the entrance pupil plane of the light condensing unit matches the center position of the entrance pupil plane of the light condensing unit. It becomes possible to provide a laser processing device and a laser processing method that can perform the following steps.

一実施形態のレーザ加工装置の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a laser processing device according to an embodiment. 図1に示される支持台に取り付けられる対象物の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of an object attached to the support stand shown in FIG. 1; 図1に示されるレーザ出力部の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the laser output section shown in FIG. 1. FIG. 図1に示されるレーザ出力部及びレーザ集光部の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a laser output section and a laser condensing section shown in FIG. 1. FIG. 図1に示されるレーザ集光部の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the laser condenser shown in FIG. 1. FIG. 図5に示されるVI-VI線に沿ってのレーザ集光部の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the laser condenser section taken along the line VI-VI shown in FIG. 5. FIG. 図6に示されるVII-VII線に沿ってのレーザ集光部の断面図である。7 is a cross-sectional view of the laser condenser section taken along the line VII-VII shown in FIG. 6. FIG. 図5に示される空間光変調器の断面図である。6 is a cross-sectional view of the spatial light modulator shown in FIG. 5. FIG. 図5に示される空間光変調器、4fレンズユニット及び集光レンズユニットの光学的配置関係を示す図である。6 is a diagram showing the optical arrangement relationship of the spatial light modulator, the 4f lens unit, and the condensing lens unit shown in FIG. 5. FIG. 図1に示されるレーザ加工装置の要部の構成図である。2 is a configuration diagram of main parts of the laser processing apparatus shown in FIG. 1. FIG. 対象物におけるレーザ光の集光状態を示す図である。It is a figure showing the condensation state of the laser beam on a target object. 点像画像を示す図である。It is a figure showing a point image image. 転像位置ずれが生じていない状態を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a state where no image transfer position shift occurs. 転像位置ずれが生じている状態を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a state where an image transfer position shift occurs. 位相パターンの表示位置ごとの点像画像を示す図である。It is a figure which shows the point image image for each display position of a phase pattern. 位相パターンの表示位置ごとの点像画像を示す図である。It is a figure which shows the point image image for each display position of a phase pattern. 位相パターンの表示位置ごとの点像画像を示す図である。It is a figure which shows the point image image for each display position of a phase pattern. 位相パターンの表示位置ごとの点像画像を示す図である。It is a figure which shows the point image image for each display position of a phase pattern. 点像画像に基づく基準位置の設定方法を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating a method for setting a reference position based on a point image. 点像画像に基づく基準位置の設定方法を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating a method for setting a reference position based on a point image. 点像画像及び加工結果に基づく基準位置の設定方法を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating a method for setting a reference position based on a point image image and processing results. 位相パターンの表示位置ごとの加工結果を示す図である。It is a figure which shows the processing result for each display position of a phase pattern. 位相パターンの表示位置ごとの加工結果を示す図である。It is a figure which shows the processing result for each display position of a phase pattern. 位相パターンの表示位置ごとの加工結果を示す図である。It is a figure which shows the processing result for each display position of a phase pattern. 点像画像及び加工結果に基づく基準位置の設定方法を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating a method for setting a reference position based on a point image image and processing results. 点像画像及び加工結果に基づく基準位置の設定方法を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating a method for setting a reference position based on a point image image and processing results.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
[レーザ加工装置の全体構成]
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In each figure, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant explanations will be omitted.
[Overall configuration of laser processing equipment]

図1に示されるように、レーザ加工装置200は、装置フレーム210と、第1移動機構220と、支持台(支持部)230と、第2移動機構240と、を備えている。更に、レーザ加工装置200は、レーザ出力部300と、レーザ集光部400と、制御部500と、を備えている。以下の説明では、水平面内において互いに直交する方向をX方向及びY方向とし、鉛直方向をZ方向とする。 As shown in FIG. 1, the laser processing apparatus 200 includes an apparatus frame 210, a first movement mechanism 220, a support stand (support part) 230, and a second movement mechanism 240. Further, the laser processing apparatus 200 includes a laser output section 300, a laser condensing section 400, and a control section 500. In the following description, directions perpendicular to each other in a horizontal plane will be referred to as the X direction and the Y direction, and the vertical direction will be referred to as the Z direction.

第1移動機構220は、装置フレーム210に取り付けられている。第1移動機構220は、第1レールユニット221と、第2レールユニット222と、可動ベース223と、を有している。第1レールユニット221は、装置フレーム210に取り付けられている。第1レールユニット221には、Y方向に沿って延在する一対のレール221a,221bが設けられている。第2レールユニット222は、Y方向に沿って移動可能となるように、第1レールユニット221の一対のレール221a,221bに取り付けられている。第2レールユニット222には、X方向に沿って延在する一対のレール222a,222bが設けられている。可動ベース223は、X方向に沿って移動可能となるように、第2レールユニット222の一対のレール222a,222bに取り付けられている。可動ベース223は、Z方向に平行な軸線を中心線として回転可能である。 The first moving mechanism 220 is attached to the device frame 210. The first moving mechanism 220 includes a first rail unit 221, a second rail unit 222, and a movable base 223. The first rail unit 221 is attached to the device frame 210. The first rail unit 221 is provided with a pair of rails 221a and 221b extending along the Y direction. The second rail unit 222 is attached to the pair of rails 221a and 221b of the first rail unit 221 so as to be movable along the Y direction. The second rail unit 222 is provided with a pair of rails 222a and 222b extending along the X direction. The movable base 223 is attached to a pair of rails 222a and 222b of the second rail unit 222 so as to be movable along the X direction. The movable base 223 is rotatable about an axis parallel to the Z direction.

支持台230は、可動ベース223に取り付けられている。支持台230は、対象物1を支持する。対象物1は、例えば、シリコン等の半導体材料からなる基板の表面側に複数の機能素子(フォトダイオード等の受光素子、レーザダイオード等の発光素子、又は回路として形成された回路素子等)がマトリックス状に形成されたウェハである。対象物1が支持台230に支持される際には、図2に示されるように、環状のフレーム11に張られたフィルム12上に、例えば対象物1の表面10a(複数の機能素子側の面)が貼付される。支持台230は、クランプによってフレーム11を保持すると共に真空チャックテーブルによってフィルム12を吸着することで、対象物1を支持する。支持台230上において、対象物1には、互いに平行な複数のライン5a、及び互いに平行な複数のライン5bが、隣り合う機能素子の間を通るように格子状に設定される。複数のライン5a及び複数のライン5bは、対象物1を機能素子ごとに切断するためのラインである。 The support stand 230 is attached to the movable base 223. The support stand 230 supports the object 1. The object 1 is, for example, a matrix of a plurality of functional elements (a light receiving element such as a photodiode, a light emitting element such as a laser diode, or a circuit element formed as a circuit) on the front side of a substrate made of a semiconductor material such as silicon. It is a wafer formed into a shape. When the object 1 is supported on the support stand 230, as shown in FIG. ) is pasted. The support stand 230 supports the object 1 by holding the frame 11 with a clamp and sucking the film 12 with a vacuum chuck table. On the support base 230, a plurality of mutually parallel lines 5a and a plurality of mutually parallel lines 5b are set in a grid pattern on the object 1 so as to pass between adjacent functional elements. The plurality of lines 5a and the plurality of lines 5b are lines for cutting the object 1 into functional elements.

図1に示されるように、支持台230は、第1移動機構220において第2レールユニット222が動作することで、Y方向に沿って移動させられる。また、支持台230は、第1移動機構220において可動ベース223が動作することで、X方向に沿って移動させられる。更に、支持台230は、第1移動機構220において可動ベース223が動作することで、Z方向に平行な軸線を中心線として回転させられる。このように、支持台230は、X方向及びY方向に沿って移動可能となり且つZ方向に平行な軸線を中心線として回転可能となるように、装置フレーム210に取り付けられている。 As shown in FIG. 1, the support stand 230 is moved along the Y direction by the operation of the second rail unit 222 in the first movement mechanism 220. Further, the support stand 230 is moved along the X direction by the movement of the movable base 223 in the first moving mechanism 220. Further, the support stand 230 is rotated about an axis parallel to the Z direction as the center line by the movement of the movable base 223 in the first moving mechanism 220. In this way, the support stand 230 is attached to the device frame 210 so as to be movable along the X and Y directions and rotatable about an axis parallel to the Z direction.

レーザ出力部300は、装置フレーム210に取り付けられている。レーザ集光部400は、第2移動機構240を介して装置フレーム210に取り付けられている。レーザ集光部400は、第2移動機構240が動作することで、Z方向に沿って移動させられる。このように、レーザ集光部400は、レーザ出力部300に対してZ方向に沿って移動可能となるように、装置フレーム210に取り付けられている。 The laser output section 300 is attached to the device frame 210. The laser condenser 400 is attached to the device frame 210 via the second moving mechanism 240. The laser condenser 400 is moved along the Z direction by the operation of the second moving mechanism 240. In this way, the laser condensing section 400 is attached to the device frame 210 so as to be movable along the Z direction with respect to the laser output section 300.

制御部500は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等によって構成されている。制御部500は、レーザ加工装置200の各部を制御する。 The control unit 500 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like. The control section 500 controls each section of the laser processing apparatus 200.

一例として、レーザ加工装置200では、次のように、各ライン5a,5b(図2参照)に沿って対象物1の内部に改質領域が形成される。 As an example, in the laser processing apparatus 200, a modified region is formed inside the object 1 along each line 5a, 5b (see FIG. 2) as follows.

まず、対象物1の裏面10b(図2参照)がレーザ光入射面となるように、対象物1が支持台230に支持され、対象物1の各ライン5aがX方向に平行な方向に合わせられる。続いて、対象物1の内部において対象物1のレーザ光入射面から所定距離だけ離間した位置にレーザ光Lの集光点が位置するように、第2移動機構240によってレーザ集光部400が移動させられる。続いて、対象物1のレーザ光入射面とレーザ光Lの集光点との距離が一定に維持されつつ、各ライン5aに沿ってレーザ光Lの集光点が相対的に移動させられる。これにより、各ライン5aに沿って対象物1の内部に改質領域が形成される。 First, the object 1 is supported on the support stand 230 so that the back surface 10b (see FIG. 2) of the object 1 becomes the laser beam entrance surface, and each line 5a of the object 1 is aligned in a direction parallel to the X direction. It will be done. Next, the laser condenser 400 is moved by the second moving mechanism 240 so that the condensing point of the laser beam L is located inside the target object 1 at a predetermined distance from the laser beam incident surface of the target object 1. be moved. Subsequently, the focal point of the laser beam L is relatively moved along each line 5a while the distance between the laser beam incident surface of the object 1 and the focal point of the laser beam L is maintained constant. Thereby, a modified region is formed inside the object 1 along each line 5a.

各ライン5aに沿っての改質領域の形成が終了すると、第1移動機構220によって支持台230が回転させられ、対象物1の各ライン5bがX方向に平行な方向に合わせられる。続いて、対象物1の内部において対象物1のレーザ光入射面から所定距離だけ離間した位置にレーザ光Lの集光点が位置するように、第2移動機構240によってレーザ集光部400が移動させられる。続いて、対象物1のレーザ光入射面とレーザ光Lの集光点との距離が一定に維持されつつ、各ライン5bに沿ってレーザ光Lの集光点が相対的に移動させられる。これにより、各ライン5bに沿って対象物1の内部に改質領域が形成される。 When the formation of the modified region along each line 5a is completed, the support base 230 is rotated by the first moving mechanism 220, and each line 5b of the object 1 is aligned in a direction parallel to the X direction. Next, the laser condenser 400 is moved by the second moving mechanism 240 so that the condensing point of the laser beam L is located inside the target object 1 at a predetermined distance from the laser beam incident surface of the target object 1. be moved. Subsequently, the focal point of the laser beam L is relatively moved along each line 5b while the distance between the laser beam incident surface of the object 1 and the focal point of the laser beam L is maintained constant. Thereby, a modified region is formed inside the object 1 along each line 5b.

このように、レーザ加工装置200では、X方向に平行な方向が加工方向(レーザ光Lのスキャン方向)とされている。なお、各ライン5aに沿ったレーザ光Lの集光点の相対的な移動、及び各ライン5bに沿ったレーザ光Lの集光点の相対的な移動は、第1移動機構220によって支持台230がX方向に沿って移動させられることで、実施される。また、各ライン5a間におけるレーザ光Lの集光点の相対的な移動、及び各ライン5b間におけるレーザ光Lの集光点の相対的な移動は、第1移動機構220によって支持台230がY方向に沿って移動させられることで、実施される。 Thus, in the laser processing apparatus 200, the direction parallel to the X direction is the processing direction (scanning direction of the laser beam L). The relative movement of the focal point of the laser beam L along each line 5a and the relative movement of the focal point of the laser beam L along each line 5b are controlled by the first moving mechanism 220. This is performed by moving 230 along the X direction. Further, the relative movement of the focal point of the laser beam L between each line 5a and the relative movement of the focal point of the laser beam L between each line 5b is caused by the first moving mechanism 220 moving the support base 230. This is performed by moving along the Y direction.

図3に示されるように、レーザ出力部300は、取付ベース301と、カバー302と、複数のミラー303,304と、を有している。更に、レーザ出力部300は、レーザ発振器(光源)310と、シャッタ320と、λ/2波長板ユニット330と、偏光板ユニット340と、ビームエキスパンダ350と、ミラーユニット360と、を有している。 As shown in FIG. 3, the laser output unit 300 includes a mounting base 301, a cover 302, and a plurality of mirrors 303 and 304. Further, the laser output unit 300 includes a laser oscillator (light source) 310, a shutter 320, a λ/2 wavelength plate unit 330, a polarizing plate unit 340, a beam expander 350, and a mirror unit 360. There is.

取付ベース301は、複数のミラー303,304、レーザ発振器310、シャッタ320、λ/2波長板ユニット330、偏光板ユニット340、ビームエキスパンダ350及びミラーユニット360を支持している。複数のミラー303,304、レーザ発振器310、シャッタ320、λ/2波長板ユニット330、偏光板ユニット340、ビームエキスパンダ350及びミラーユニット360は、取付ベース301の主面301aに取り付けられている。取付ベース301は、板状の部材であり、装置フレーム210(図1参照)に対して着脱可能である。レーザ出力部300は、取付ベース301を介して装置フレーム210に取り付けられている。つまり、レーザ出力部300は、装置フレーム210に対して着脱可能である。 The mounting base 301 supports a plurality of mirrors 303 and 304, a laser oscillator 310, a shutter 320, a λ/2 wavelength plate unit 330, a polarizing plate unit 340, a beam expander 350, and a mirror unit 360. A plurality of mirrors 303 and 304, a laser oscillator 310, a shutter 320, a λ/2 wavelength plate unit 330, a polarizing plate unit 340, a beam expander 350, and a mirror unit 360 are attached to the main surface 301a of the mounting base 301. The mounting base 301 is a plate-shaped member, and is removable from the device frame 210 (see FIG. 1). The laser output section 300 is attached to the device frame 210 via a mounting base 301. That is, the laser output unit 300 is removable from the device frame 210.

カバー302は、取付ベース301の主面301a上において、複数のミラー303,304、レーザ発振器310、シャッタ320、λ/2波長板ユニット330、偏光板ユニット340、ビームエキスパンダ350及びミラーユニット360を覆っている。カバー302は、取付ベース301に対して着脱可能である。 The cover 302 has a plurality of mirrors 303 and 304, a laser oscillator 310, a shutter 320, a λ/2 wavelength plate unit 330, a polarizing plate unit 340, a beam expander 350, and a mirror unit 360 on the main surface 301a of the mounting base 301. covered. The cover 302 is removable from the mounting base 301.

レーザ発振器310は、直線偏光のレーザ光LをX方向に沿ってパルス発振する。レーザ発振器310から出射されるレーザ光Lの波長は、500~550nm、1000~1150nm又は1300~1400nmのいずれかの波長帯に含まれる。500~550nmの波長帯のレーザ光Lは、例えばサファイアからなる基板に対する内部吸収型レーザ加工に適している。1000~1150nm及び1300~1400nmの各波長帯のレーザ光Lは、例えばシリコンからなる基板に対する内部吸収型レーザ加工に適している。レーザ発振器310から出射されるレーザ光Lの偏光方向は、例えば、Y方向に平行な方向である。レーザ発振器310から出射されたレーザ光Lは、ミラー303によって反射され、Y方向に沿ってシャッタ320に入射する。 The laser oscillator 310 pulses linearly polarized laser light L along the X direction. The wavelength of the laser beam L emitted from the laser oscillator 310 is included in any one of the wavelength bands of 500 to 550 nm, 1000 to 1150 nm, or 1300 to 1400 nm. The laser beam L in the wavelength range of 500 to 550 nm is suitable for internal absorption laser processing of a substrate made of sapphire, for example. Laser light L in each wavelength band of 1000 to 1150 nm and 1300 to 1400 nm is suitable for internal absorption laser processing of a substrate made of silicon, for example. The polarization direction of the laser beam L emitted from the laser oscillator 310 is, for example, a direction parallel to the Y direction. Laser light L emitted from laser oscillator 310 is reflected by mirror 303 and enters shutter 320 along the Y direction.

レーザ発振器310では、次のように、レーザ光Lの出力のON/OFFが切り替えられる。レーザ発振器310が固体レーザで構成されている場合、共振器内に設けられたQスイッチ(AOM(音響光学変調器)、EOM(電気光学変調器)等)のON/OFFが切り替えられることで、レーザ光Lの出力のON/OFFが高速に切り替えられる。レーザ発振器310がファイバレーザで構成されている場合、シードレーザ、アンプ(励起用)レーザを構成する半導体レーザの出力のON/OFFが切り替えられることで、レーザ光Lの出力のON/OFFが高速に切り替えられる。レーザ発振器310が外部変調素子を用いている場合、共振器外に設けられた外部変調素子(AOM、EOM等)のON/OFFが切り替えられることで、レーザ光Lの出力のON/OFFが高速に切り替えられる。 In the laser oscillator 310, the output of the laser beam L is switched ON/OFF as follows. When the laser oscillator 310 is composed of a solid-state laser, by switching ON/OFF of a Q switch (AOM (acousto-optic modulator), EOM (electro-optic modulator), etc.) provided in the resonator, The output of the laser beam L can be switched ON/OFF at high speed. When the laser oscillator 310 is composed of a fiber laser, the output of the laser beam L can be turned ON/OFF quickly by switching ON/OFF of the output of the semiconductor laser that constitutes the seed laser and the amplifier (pumping) laser. can be switched to When the laser oscillator 310 uses an external modulation element, the output of the laser beam L can be turned ON/OFF quickly by switching ON/OFF of the external modulation element (AOM, EOM, etc.) provided outside the resonator. can be switched to

シャッタ320は、機械式の機構によってレーザ光Lの光路を開閉する。レーザ出力部300からのレーザ光Lの出力のON/OFFの切り替えは、上述したように、レーザ発振器310でのレーザ光Lの出力のON/OFFの切り替えによって実施されるが、シャッタ320が設けられていることで、例えばレーザ出力部300からレーザ光Lが不意に出射されることが防止される。シャッタ320を通過したレーザ光Lは、ミラー304によって反射され、X方向に沿ってλ/2波長板ユニット330及び偏光板ユニット340に順次入射する。 The shutter 320 opens and closes the optical path of the laser beam L using a mechanical mechanism. As described above, switching ON/OFF of the output of the laser beam L from the laser output section 300 is performed by switching ON/OFF of the output of the laser beam L in the laser oscillator 310. This prevents, for example, the laser light L from being unexpectedly emitted from the laser output unit 300. The laser beam L that has passed through the shutter 320 is reflected by the mirror 304 and sequentially enters the λ/2 wavelength plate unit 330 and the polarizing plate unit 340 along the X direction.

λ/2波長板ユニット330及び偏光板ユニット340は、レーザ光Lの出力(光強度)を調整する出力調整部として機能する。また、λ/2波長板ユニット330及び偏光板ユニット340は、レーザ光Lの偏光方向を調整する偏光方向調整部として機能する。λ/2波長板ユニット330及び偏光板ユニット340を順次通過したレーザ光Lは、X方向に沿ってビームエキスパンダ350に入射する。 The λ/2 wavelength plate unit 330 and the polarizing plate unit 340 function as an output adjustment section that adjusts the output (light intensity) of the laser beam L. Moreover, the λ/2 wavelength plate unit 330 and the polarizing plate unit 340 function as a polarization direction adjusting section that adjusts the polarization direction of the laser beam L. The laser light L that has sequentially passed through the λ/2 wavelength plate unit 330 and the polarizing plate unit 340 enters the beam expander 350 along the X direction.

ビームエキスパンダ350は、レーザ光Lの径を調整しつつ、レーザ光Lを平行化する。ビームエキスパンダ350を通過したレーザ光Lは、X方向に沿ってミラーユニット360に入射する。 The beam expander 350 collimates the laser beam L while adjusting the diameter of the laser beam L. The laser beam L that has passed through the beam expander 350 is incident on the mirror unit 360 along the X direction.

ミラーユニット360は、支持ベース361と、複数のミラー362,363と、を有している。支持ベース361は、複数のミラー362,363を支持している。支持ベース361は、X方向及びY方向に沿って位置調整可能となるように、取付ベース301に取り付けられている。ミラー362は、ビームエキスパンダ350を通過したレーザ光LをY方向に反射する。ミラー362は、その反射面が例えばZ方向に平行な軸線回りに角度調整可能となるように、支持ベース361に取り付けられている。ミラー363は、ミラー362によって反射されたレーザ光LをZ方向に反射する。ミラー363は、その反射面が例えばX方向に平行な軸線回りに角度調整可能となり且つY方向に沿って位置調整可能となるように、支持ベース361に取り付けられている。ミラー363によって反射されたレーザ光Lは、支持ベース361に形成された開口361aを通過し、Z方向に沿ってレーザ集光部400(図1参照)に入射する。つまり、レーザ出力部300によるレーザ光Lの出射方向は、レーザ集光部400の移動方向に一致している。上述したように、各ミラー362,363は、反射面の角度を調整するための機構を有している。ミラーユニット360では、取付ベース301に対する支持ベース361の位置調整、支持ベース361に対するミラー363の位置調整、及び各ミラー362,363の反射面の角度調整が実施されることで、レーザ出力部300から出射されるレーザ光Lの光軸の位置及び角度がレーザ集光部400に対して合わされる。つまり、複数のミラー362,363は、レーザ出力部300から出射されるレーザ光Lの光軸を調整するための構成である。 The mirror unit 360 includes a support base 361 and a plurality of mirrors 362 and 363. The support base 361 supports a plurality of mirrors 362 and 363. The support base 361 is attached to the mounting base 301 so that its position can be adjusted along the X direction and the Y direction. The mirror 362 reflects the laser beam L that has passed through the beam expander 350 in the Y direction. The mirror 362 is attached to the support base 361 so that the angle of its reflective surface can be adjusted, for example, around an axis parallel to the Z direction. The mirror 363 reflects the laser beam L reflected by the mirror 362 in the Z direction. The mirror 363 is attached to the support base 361 so that the angle of its reflective surface can be adjusted, for example, around an axis parallel to the X direction, and the position can be adjusted along the Y direction. The laser beam L reflected by the mirror 363 passes through an opening 361a formed in the support base 361, and enters the laser condenser 400 (see FIG. 1) along the Z direction. In other words, the direction in which the laser beam L is emitted by the laser output unit 300 matches the direction in which the laser condensing unit 400 moves. As described above, each mirror 362, 363 has a mechanism for adjusting the angle of the reflective surface. In the mirror unit 360, by adjusting the position of the support base 361 with respect to the mounting base 301, adjusting the position of the mirror 363 with respect to the support base 361, and adjusting the angle of the reflective surface of each mirror 362, 363, the light from the laser output section 300 is adjusted. The position and angle of the optical axis of the emitted laser beam L are aligned with respect to the laser condenser 400. That is, the plurality of mirrors 362 and 363 are configured to adjust the optical axis of the laser beam L emitted from the laser output section 300.

図4に示されるように、レーザ集光部400は、筐体401を有している。筐体401は、Y方向を長手方向とする直方体状の形状を呈している。筐体401の一方の側面401eには、第2移動機構240が取り付けられている(図5及び図7参照)。筐体401には、ミラーユニット360の開口361aとZ方向において対向するように、円筒状の光入射部401aが設けられている。光入射部401aは、レーザ出力部300から出射されたレーザ光Lを筐体401内に入射させる。ミラーユニット360と光入射部401aとは、第2移動機構240によってレーザ集光部400がZ方向に沿って移動させられた際に互いに接触することがない距離だけ、互いに離間している。 As shown in FIG. 4, the laser condenser 400 has a housing 401. As shown in FIG. The housing 401 has a rectangular parallelepiped shape whose longitudinal direction is the Y direction. A second moving mechanism 240 is attached to one side 401e of the housing 401 (see FIGS. 5 and 7). A cylindrical light entrance portion 401a is provided in the housing 401 so as to face the opening 361a of the mirror unit 360 in the Z direction. The light incidence section 401a allows the laser light L emitted from the laser output section 300 to enter the housing 401. The mirror unit 360 and the light incidence section 401a are separated from each other by a distance that prevents them from coming into contact with each other when the laser condensing section 400 is moved along the Z direction by the second moving mechanism 240.

図5及び図6に示されるように、レーザ集光部400は、ミラー402と、ダイクロイックミラー403と、を有している。更に、レーザ集光部400は、空間光変調器410と、4fレンズユニット(転像部)420と、集光レンズユニット(集光部)430と、駆動機構440と、一対の測距センサ450と、を有している。 As shown in FIGS. 5 and 6, the laser condenser 400 includes a mirror 402 and a dichroic mirror 403. Further, the laser condensing section 400 includes a spatial light modulator 410, a 4f lens unit (imaging section) 420, a condensing lens unit (condensing section) 430, a drive mechanism 440, and a pair of distance measurement sensors 450. It has .

ミラー402は、光入射部401aとZ方向において対向するように、筐体401の底面401bに取り付けられている。ミラー402は、光入射部401aを介して筐体401内に入射したレーザ光LをXY平面に平行な方向に反射する。ミラー402には、レーザ出力部300のビームエキスパンダ350によって平行化されたレーザ光LがZ方向に沿って入射する。つまり、ミラー402には、レーザ光Lが平行光としてZ方向に沿って入射する。そのため、第2移動機構240によってレーザ集光部400がZ方向に沿って移動させられても、Z方向に沿ってミラー402に入射するレーザ光Lの状態は一定に維持される。ミラー402によって反射されたレーザ光Lは、空間光変調器410に入射する。 The mirror 402 is attached to the bottom surface 401b of the housing 401 so as to face the light incidence section 401a in the Z direction. The mirror 402 reflects the laser beam L that has entered the housing 401 through the light incidence section 401a in a direction parallel to the XY plane. The laser beam L that has been collimated by the beam expander 350 of the laser output unit 300 is incident on the mirror 402 along the Z direction. That is, the laser beam L enters the mirror 402 as parallel light along the Z direction. Therefore, even if the laser condensing section 400 is moved along the Z direction by the second moving mechanism 240, the state of the laser light L incident on the mirror 402 along the Z direction is maintained constant. Laser light L reflected by mirror 402 enters spatial light modulator 410.

空間光変調器410は、反射面410aが筐体401内に臨んだ状態で、Y方向における筐体401の端部401cに取り付けられている。空間光変調器410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)であり、レーザ光Lを変調しつつ、レーザ光LをY方向に反射する。空間光変調器410によって変調されると共に反射されたレーザ光Lは、Y方向に沿って4fレンズユニット420に入射する。ここで、XY平面に平行な平面内において、空間光変調器410に入射するレーザ光Lの光軸と、空間光変調器410から出射されるレーザ光Lの光軸とが成す角度αは、鋭角(例えば、10~60°)とされている。つまり、レーザ光Lは、空間光変調器410においてXY平面に沿って鋭角に反射される。これは、レーザ光Lの入射角及び反射角を抑えて回折効率の低下を抑制し、空間光変調器410の性能を十分に発揮させるためである。なお、空間光変調器410では、例えば、液晶が用いられた光変調層の厚さが数μm~数十μm程度と極めて薄いため、反射面410aは、光変調層の光入出射面と実質的に同じと捉えることができる。 The spatial light modulator 410 is attached to the end 401c of the housing 401 in the Y direction, with the reflective surface 410a facing into the housing 401. The spatial light modulator 410 is, for example, a reflective liquid crystal (LCOS) spatial light modulator (SLM), and modulates the laser light L while reflecting the laser light L in the Y direction. do. The laser light L modulated and reflected by the spatial light modulator 410 enters the 4f lens unit 420 along the Y direction. Here, in a plane parallel to the XY plane, the angle α between the optical axis of the laser beam L incident on the spatial light modulator 410 and the optical axis of the laser beam L emitted from the spatial light modulator 410 is: It is an acute angle (for example, 10 to 60 degrees). That is, the laser beam L is reflected at an acute angle along the XY plane at the spatial light modulator 410. This is to suppress the incident angle and reflection angle of the laser beam L to suppress a decrease in diffraction efficiency and to fully demonstrate the performance of the spatial light modulator 410. Note that in the spatial light modulator 410, the thickness of the light modulation layer using liquid crystal, for example, is extremely thin, on the order of several μm to several tens of μm. can be considered to be essentially the same.

4fレンズユニット420は、ホルダ421と、空間光変調器410側のレンズ422と、集光レンズユニット430側のレンズ423と、スリット部材424と、を有している。ホルダ421は、一対のレンズ422,423及びスリット部材424を保持している。ホルダ421は、レーザ光Lの光軸に沿った方向における一対のレンズ422,423及びスリット部材424の互いの位置関係を一定に維持している。一対のレンズ422,423は、空間光変調器410の反射面410aと集光レンズユニット430の入射瞳面430aとが結像関係にある両側テレセントリック光学系を構成している。これにより、空間光変調器410の反射面410aでのレーザ光Lの像(空間光変調器410において変調されたレーザ光Lの像)が、集光レンズユニット430の入射瞳面430aに転像(結像)される。スリット部材424には、スリット424aが形成されている。スリット424aは、レンズ422とレンズ423との間であって、レンズ422の焦点面付近に位置している。空間光変調器410によって変調されると共に反射されたレーザ光Lのうち不要な部分は、スリット部材424によって遮断される。4fレンズユニット420を通過したレーザ光Lは、Y方向に沿ってダイクロイックミラー403に入射する。 The 4f lens unit 420 includes a holder 421, a lens 422 on the spatial light modulator 410 side, a lens 423 on the condensing lens unit 430 side, and a slit member 424. The holder 421 holds a pair of lenses 422 and 423 and a slit member 424. The holder 421 maintains a constant positional relationship between the pair of lenses 422 and 423 and the slit member 424 in the direction along the optical axis of the laser beam L. The pair of lenses 422 and 423 constitute a double-sided telecentric optical system in which the reflective surface 410a of the spatial light modulator 410 and the entrance pupil plane 430a of the condensing lens unit 430 are in an imaging relationship. As a result, the image of the laser beam L on the reflective surface 410a of the spatial light modulator 410 (the image of the laser beam L modulated in the spatial light modulator 410) is transferred to the entrance pupil plane 430a of the condenser lens unit 430. (imaged). A slit 424a is formed in the slit member 424. The slit 424a is located between the lens 422 and the lens 423, and near the focal plane of the lens 422. An unnecessary portion of the laser beam L modulated and reflected by the spatial light modulator 410 is blocked by the slit member 424. The laser beam L that has passed through the 4f lens unit 420 is incident on the dichroic mirror 403 along the Y direction.

ダイクロイックミラー403は、レーザ光Lの一部(例えば、95~99.5%)をZ方向に反射し、レーザ光Lの残部(例えば、0.5~5%)をY方向に沿って透過させる。レーザ光Lの一部は、ダイクロイックミラー403においてYZ平面に沿って直角に反射される。ダイクロイックミラー403によって反射されたレーザ光Lは、Z方向に沿って集光レンズユニット430に入射する。 The dichroic mirror 403 reflects a portion (for example, 95 to 99.5%) of the laser beam L in the Z direction, and transmits the remainder (for example, 0.5 to 5%) of the laser beam L along the Y direction. let A portion of the laser beam L is reflected by the dichroic mirror 403 at right angles along the YZ plane. The laser beam L reflected by the dichroic mirror 403 enters the condenser lens unit 430 along the Z direction.

集光レンズユニット430は、Y方向における筐体401の端部401d(端部401cとは反対側の端部)に、駆動機構440を介して取り付けられている。集光レンズユニット430は、ホルダ431と、複数のレンズ432と、を有している。ホルダ431は、複数のレンズ432を保持している。複数のレンズ432は、支持台230に支持された対象物1(図1参照)に対してレーザ光Lを集光する。駆動機構440は、圧電素子の駆動力によって、集光レンズユニット430をZ方向に沿って移動させる。 The condensing lens unit 430 is attached to an end 401d (an end opposite to the end 401c) of the housing 401 in the Y direction via a drive mechanism 440. The condensing lens unit 430 includes a holder 431 and a plurality of lenses 432. The holder 431 holds a plurality of lenses 432. The plurality of lenses 432 converge the laser beam L onto the object 1 (see FIG. 1) supported by the support stand 230. The drive mechanism 440 moves the condenser lens unit 430 along the Z direction using the drive force of the piezoelectric element.

一対の測距センサ450は、X方向において集光レンズユニット430の両側に位置するように、筐体401の端部401dに取り付けられている。各測距センサ450は、支持台230に支持された対象物1(図1参照)のレーザ光入射面に対して測距用の光(例えば、レーザ光)を出射し、当該レーザ光入射面によって反射された測距用の光を検出することで、対象物1のレーザ光入射面の変位データを取得する。なお、測距センサ450には、三角測距方式、レーザ共焦点方式、白色共焦点方式、分光干渉方式、非点収差方式等のセンサを利用することができる。 The pair of distance measuring sensors 450 are attached to the end portion 401d of the housing 401 so as to be located on both sides of the condenser lens unit 430 in the X direction. Each distance measurement sensor 450 emits distance measurement light (for example, a laser beam) to the laser beam entrance surface of the object 1 (see FIG. 1) supported by the support base 230, and Displacement data of the laser beam incident surface of the target object 1 is acquired by detecting the distance measuring light reflected by. Note that the distance measuring sensor 450 may be a triangular distance measuring method, a laser confocal method, a white confocal method, a spectral interference method, an astigmatism method, or the like.

レーザ加工装置200では、上述したように、X方向に平行な方向が加工方向(レーザ光Lのスキャン方向)とされている。そのため、各ライン5a,5bに沿ってレーザ光Lの集光点が相対的に移動させられる際に、一対の測距センサ450のうち集光レンズユニット430に対して相対的に先行する測距センサ450が、各ライン5a,5bに沿った対象物1のレーザ光入射面の変位データを取得する。そして、対象物1のレーザ光入射面とレーザ光Lの集光点との距離が一定に維持されるように、駆動機構440が、測距センサ450によって取得された変位データに基づいて集光レンズユニット430をZ方向に沿って移動させる。 In the laser processing apparatus 200, as described above, the direction parallel to the X direction is the processing direction (the scanning direction of the laser beam L). Therefore, when the focusing point of the laser beam L is relatively moved along each line 5a, 5b, the distance measuring sensor that precedes the focusing lens unit 430 among the pair of distance measuring sensors 450 The sensor 450 acquires displacement data of the laser beam incident surface of the object 1 along each line 5a, 5b. Then, the drive mechanism 440 focuses the light based on the displacement data acquired by the ranging sensor 450 so that the distance between the laser light incident surface of the target object 1 and the focus point of the laser light L is maintained constant. The lens unit 430 is moved along the Z direction.

レーザ集光部400は、ビームスプリッタ461と、一対のレンズ462,463と、プロファイル取得用カメラ464と、を有している。ビームスプリッタ461は、ダイクロイックミラー403を透過したレーザ光Lを反射成分と透過成分とに分ける。ビームスプリッタ461によって反射されたレーザ光Lは、Z方向に沿って一対のレンズ462,463及びプロファイル取得用カメラ464に順次入射する。一対のレンズ462,463は、集光レンズユニット430の入射瞳面430aとプロファイル取得用カメラ464の撮像面とが結像関係にある両側テレセントリック光学系を構成している。これにより、集光レンズユニット430の入射瞳面430aでのレーザ光Lの像が、プロファイル取得用カメラ464の撮像面に転像(結像)される。上述したように、集光レンズユニット430の入射瞳面430aでのレーザ光Lの像は、空間光変調器410において変調されたレーザ光Lの像である。したがって、レーザ加工装置200では、プロファイル取得用カメラ464による撮像結果を監視することで、空間光変調器410の動作状態を把握することができる。 The laser focusing unit 400 includes a beam splitter 461, a pair of lenses 462 and 463, and a profile acquisition camera 464. The beam splitter 461 separates the laser beam L transmitted through the dichroic mirror 403 into a reflected component and a transmitted component. The laser beam L reflected by the beam splitter 461 sequentially enters a pair of lenses 462 and 463 and a profile acquisition camera 464 along the Z direction. The pair of lenses 462 and 463 constitute a double-sided telecentric optical system in which the entrance pupil plane 430a of the condenser lens unit 430 and the imaging plane of the profile acquisition camera 464 are in an imaging relationship. Thereby, the image of the laser beam L on the entrance pupil plane 430a of the condensing lens unit 430 is transferred (imaged) onto the imaging plane of the profile acquisition camera 464. As described above, the image of the laser beam L at the entrance pupil plane 430a of the condenser lens unit 430 is the image of the laser beam L modulated by the spatial light modulator 410. Therefore, in the laser processing apparatus 200, the operating state of the spatial light modulator 410 can be grasped by monitoring the imaging result by the profile acquisition camera 464.

更に、レーザ集光部400は、ビームスプリッタ471と、レンズ472と、光軸位置モニタ用カメラ473と、を有している。ビームスプリッタ471は、ビームスプリッタ461を透過したレーザ光Lを反射成分と透過成分とに分ける。ビームスプリッタ471によって反射されたレーザ光Lは、Z方向に沿ってレンズ472及び光軸位置モニタ用カメラ473に順次入射する。レンズ472は、入射したレーザ光Lを光軸位置モニタ用カメラ473の撮像面上に集光する。レーザ加工装置200では、プロファイル取得用カメラ464及び光軸位置モニタ用カメラ473のそれぞれによる撮像結果を監視しつつ、ミラーユニット360において、取付ベース301に対する支持ベース361の位置調整、支持ベース361に対するミラー363の位置調整、及び各ミラー362,363の反射面の角度調整を実施することで(図9及び図10参照)、集光レンズユニット430に入射するレーザ光Lの光軸のずれ(集光レンズユニット430に対するレーザ光の強度分布の位置ずれ、及び集光レンズユニット430に対するレーザ光Lの光軸の角度ずれ)を補正することができる。 Further, the laser condenser 400 includes a beam splitter 471, a lens 472, and a camera 473 for monitoring the optical axis position. The beam splitter 471 separates the laser beam L transmitted through the beam splitter 461 into a reflected component and a transmitted component. The laser beam L reflected by the beam splitter 471 sequentially enters the lens 472 and the optical axis position monitoring camera 473 along the Z direction. The lens 472 focuses the incident laser light L onto the imaging surface of the optical axis position monitoring camera 473. In the laser processing apparatus 200, while monitoring the imaging results by the profile acquisition camera 464 and the optical axis position monitoring camera 473, the mirror unit 360 adjusts the position of the support base 361 relative to the mounting base 301, and adjusts the mirror relative to the support base 361. 363 and the angle of the reflective surfaces of each mirror 362 and 363 (see FIGS. 9 and 10), the deviation of the optical axis of the laser beam L incident on the condensing lens unit 430 (condensing It is possible to correct the positional deviation of the intensity distribution of the laser beam with respect to the lens unit 430 and the angular deviation of the optical axis of the laser beam L with respect to the condensing lens unit 430).

複数のビームスプリッタ461,471は、筐体401の端部401dからY方向に沿って延在する筒体404内に配置されている。一対のレンズ462,463は、Z方向に沿って筒体404上に立設された筒体405内に配置されており、プロファイル取得用カメラ464は、筒体405の端部に配置されている。レンズ472は、Z方向に沿って筒体404上に立設された筒体406内に配置されており、光軸位置モニタ用カメラ473は、筒体406の端部に配置されている。筒体405と筒体406とは、Y方向において互いに並設されている。なお、ビームスプリッタ471を透過したレーザ光Lは、筒体404の端部に設けられたダンパ等に吸収されるようにしてもよいし、或いは、適宜の用途で利用されるようにしてもよい。 The plurality of beam splitters 461 and 471 are arranged in a cylinder 404 extending from an end 401d of the housing 401 along the Y direction. The pair of lenses 462 and 463 are arranged in a cylinder 405 that stands up on the cylinder 404 along the Z direction, and the profile acquisition camera 464 is arranged at the end of the cylinder 405. . The lens 472 is arranged in a cylinder 406 that stands up on the cylinder 404 along the Z direction, and the optical axis position monitoring camera 473 is arranged at the end of the cylinder 406. The cylindrical body 405 and the cylindrical body 406 are arranged in parallel with each other in the Y direction. Note that the laser light L transmitted through the beam splitter 471 may be absorbed by a damper or the like provided at the end of the cylindrical body 404, or may be used for an appropriate purpose. .

図6及び図7に示されるように、レーザ集光部400は、可視光源481と、複数のレンズ482と、レチクル483と、ミラー484と、ハーフミラー485と、ビームスプリッタ486と、レンズ487と、観察用カメラ(光検出器)488と、を有している。可視光源481は、Z方向に沿って可視光Vを出射する。複数のレンズ482は、可視光源481から出射された可視光Vを平行化する。レチクル483は、可視光Vにレチクルマークを付与する。ミラー484は、複数のレンズ482によって平行化された可視光VをX方向に反射する。ハーフミラー485は、ミラー484によって反射された可視光Vを反射成分と透過成分とに分ける。ハーフミラー485によって反射された可視光Vは、Z方向に沿ってビームスプリッタ486及びダイクロイックミラー403を順次透過し、集光レンズユニット430を介して、支持台230に支持された対象物1(図1参照)に照射される。 As shown in FIGS. 6 and 7, the laser condenser 400 includes a visible light source 481, a plurality of lenses 482, a reticle 483, a mirror 484, a half mirror 485, a beam splitter 486, and a lens 487. , and an observation camera (photodetector) 488. The visible light source 481 emits visible light V along the Z direction. The plurality of lenses 482 collimate the visible light V emitted from the visible light source 481. The reticle 483 adds a reticle mark to the visible light V. The mirror 484 reflects the visible light V collimated by the plurality of lenses 482 in the X direction. The half mirror 485 separates the visible light V reflected by the mirror 484 into a reflected component and a transmitted component. The visible light V reflected by the half mirror 485 sequentially passes through the beam splitter 486 and the dichroic mirror 403 along the Z direction, and passes through the condensing lens unit 430 to the object 1 supported on the support base 230 (Fig. 1)).

対象物1に照射された可視光Vは、対象物1のレーザ光入射面によって反射され、集光レンズユニット430を介してダイクロイックミラー403に入射し、Z方向に沿ってダイクロイックミラー403を透過する。ビームスプリッタ486は、ダイクロイックミラー403を透過した可視光Vを反射成分と透過成分とに分ける。ビームスプリッタ486を透過した可視光Vは、ハーフミラー485を透過し、Z方向に沿ってレンズ487及び観察用カメラ488に順次入射する。レンズ487は、入射した可視光Vを観察用カメラ488の撮像面上に集光する。レーザ加工装置200では、観察用カメラ488による撮像結果を観察することで、対象物1の状態を把握することができる。 The visible light V irradiated onto the object 1 is reflected by the laser light incident surface of the object 1, enters the dichroic mirror 403 via the condensing lens unit 430, and is transmitted through the dichroic mirror 403 along the Z direction. . The beam splitter 486 separates the visible light V transmitted through the dichroic mirror 403 into a reflected component and a transmitted component. The visible light V that has passed through the beam splitter 486 passes through the half mirror 485 and sequentially enters the lens 487 and the observation camera 488 along the Z direction. The lens 487 focuses the incident visible light V onto the imaging surface of the observation camera 488. In the laser processing apparatus 200, the state of the target object 1 can be grasped by observing the image taken by the observation camera 488.

ミラー484、ハーフミラー485及びビームスプリッタ486は、筐体401の端部401d上に取り付けられたホルダ407内に配置されている。複数のレンズ482及びレチクル483は、Z方向に沿ってホルダ407上に立設された筒体408内に配置されており、可視光源481は、筒体408の端部に配置されている。レンズ487は、Z方向に沿ってホルダ407上に立設された筒体409内に配置されており、観察用カメラ488は、筒体409の端部に配置されている。筒体408と筒体409とは、X方向において互いに並設されている。なお、X方向に沿ってハーフミラー485を透過した可視光V、及びビームスプリッタ486によってX方向に反射された可視光Vは、それぞれ、ホルダ407の壁部に設けられたダンパ等に吸収されるようにしてもよいし、或いは、適宜の用途で利用されるようにしてもよい。 The mirror 484, the half mirror 485, and the beam splitter 486 are arranged in a holder 407 attached to the end 401d of the housing 401. A plurality of lenses 482 and a reticle 483 are arranged in a cylinder 408 that stands up on the holder 407 along the Z direction, and a visible light source 481 is arranged at an end of the cylinder 408. The lens 487 is arranged in a cylinder 409 that stands up on the holder 407 along the Z direction, and the observation camera 488 is arranged at the end of the cylinder 409. The cylindrical body 408 and the cylindrical body 409 are arranged in parallel with each other in the X direction. Note that the visible light V transmitted through the half mirror 485 along the X direction and the visible light V reflected in the X direction by the beam splitter 486 are each absorbed by a damper or the like provided on the wall of the holder 407. Alternatively, it may be used for an appropriate purpose.

レーザ加工装置200では、レーザ出力部300の交換が想定されている。これは、対象物1の仕様、加工条件等に応じて、加工に適したレーザ光Lの波長が異なるからである。そのため、出射するレーザ光Lの波長が互いに異なる複数のレーザ出力部300が用意される。ここでは、出射するレーザ光Lの波長が500~550nmの波長帯に含まれるレーザ出力部300、出射するレーザ光Lの波長が1000~1150nmの波長帯に含まれるレーザ出力部300、及び出射するレーザ光Lの波長が1300~1400nmの波長帯に含まれるレーザ出力部300が用意される。 In the laser processing apparatus 200, it is assumed that the laser output section 300 will be replaced. This is because the wavelength of the laser beam L suitable for processing differs depending on the specifications of the object 1, processing conditions, etc. Therefore, a plurality of laser output units 300 are prepared in which the wavelengths of the laser beams L that are emitted are different from each other. Here, a laser output unit 300 whose wavelength of emitted laser light L is included in a wavelength band of 500 to 550 nm, a laser output unit 300 whose wavelength of emitted laser light L is included in a wavelength band of 1000 to 1150 nm, and a laser output unit 300 whose wavelength of emitted laser light L is included in a wavelength band of 1000 to 1150 nm, A laser output section 300 is prepared in which the wavelength of the laser beam L is included in the wavelength band of 1300 to 1400 nm.

一方、レーザ加工装置200では、レーザ集光部400の交換が想定されていない。これは、レーザ集光部400がマルチ波長に対応している(互いに連続しない複数の波長帯に対応している)からである。具体的には、ミラー402、空間光変調器410、4fレンズユニット420の一対のレンズ422,423、ダイクロイックミラー403、及び集光レンズユニット430のレンズ432等がマルチ波長に対応している。ここでは、レーザ集光部400は、500~550nm、1000~1150nm及び1300~1400nmの波長帯に対応している。これは、レーザ集光部400の各構成に所定の誘電体多層膜をコーティングすること等、所望の光学性能が満足されるようにレーザ集光部400の各構成が設計されることで実現される。なお、レーザ出力部300において、λ/2波長板ユニット330はλ/2波長板を有しており、偏光板ユニット340は偏光板を有している。λ/2波長板及び偏光板は、波長依存性が高い光学素子である。そのため、λ/2波長板ユニット330及び偏光板ユニット340は、波長帯ごとに異なる構成としてレーザ出力部300に設けられている。
[レーザ加工装置におけるレーザ光の光路及び偏光方向]
On the other hand, in the laser processing apparatus 200, it is not assumed that the laser condensing section 400 will be replaced. This is because the laser focusing section 400 supports multiple wavelengths (corresponds to a plurality of wavelength bands that are not continuous with each other). Specifically, the mirror 402, the spatial light modulator 410, the pair of lenses 422 and 423 of the 4f lens unit 420, the dichroic mirror 403, the lens 432 of the condenser lens unit 430, and the like are compatible with multiple wavelengths. Here, the laser condenser 400 corresponds to wavelength bands of 500 to 550 nm, 1000 to 1150 nm, and 1300 to 1400 nm. This is achieved by designing each component of the laser condenser 400 so that the desired optical performance is satisfied, such as by coating each component of the laser condenser 400 with a predetermined dielectric multilayer film. Ru. Note that in the laser output section 300, the λ/2 wavelength plate unit 330 has a λ/2 wavelength plate, and the polarizing plate unit 340 has a polarizing plate. A λ/2 wavelength plate and a polarizing plate are optical elements that are highly wavelength dependent. Therefore, the λ/2 wavelength plate unit 330 and the polarizing plate unit 340 are provided in the laser output section 300 with different configurations for each wavelength band.
[Optical path and polarization direction of laser light in laser processing equipment]

レーザ加工装置200では、支持台230に支持された対象物1に対して集光されるレーザ光Lの偏光方向は、図5に示されるように、X方向に平行な方向であり、加工方向(レーザ光Lのスキャン方向)に一致している。ここで、空間光変調器410では、レーザ光LがP偏光として反射される。これは、空間光変調器410の光変調層に液晶が用いられている場合において、空間光変調器410に対して入出射するレーザ光Lの光軸を含む平面に平行な面内で液晶分子が傾斜するように、当該液晶が配向されているときには、偏波面の回転が抑制された状態でレーザ光Lに位相変調が施されるからである。一方、ダイクロイックミラー403では、レーザ光LがS偏光として反射される。これは、レーザ光LをP偏光として反射させるよりも、レーザ光LをS偏光として反射させたほうが、ダイクロイックミラー403をマルチ波長に対応させるための誘電体多層膜のコーティング数が減少する等、ダイクロイックミラー403の設計が容易となるからである。 In the laser processing apparatus 200, the polarization direction of the laser beam L focused on the object 1 supported by the support base 230 is parallel to the X direction, as shown in FIG. (scanning direction of laser beam L). Here, in the spatial light modulator 410, the laser light L is reflected as P-polarized light. This means that when liquid crystal is used in the light modulation layer of the spatial light modulator 410, liquid crystal molecules occur in a plane parallel to the plane containing the optical axis of the laser beam L entering and exiting the spatial light modulator 410. This is because when the liquid crystal is oriented so that the polarization plane is tilted, the phase modulation is applied to the laser beam L while the rotation of the plane of polarization is suppressed. On the other hand, the dichroic mirror 403 reflects the laser beam L as S-polarized light. This is because the number of dielectric multilayer coatings required to make the dichroic mirror 403 compatible with multiple wavelengths is reduced by reflecting the laser beam L as S-polarized light rather than reflecting the laser beam L as P-polarized light, etc. This is because the design of the dichroic mirror 403 becomes easier.

したがって、レーザ集光部400では、ミラー402から空間光変調器410及び4fレンズユニット420を介してダイクロイックミラー403に至る光路が、XY平面に沿うように設定されており、空間光変調器410から4fレンズユニット420及びダイクロイックミラー403を介して集光レンズユニット430に至る光路が、YZ平面に沿うように設定されている。 Therefore, in the laser focusing unit 400, the optical path from the mirror 402 to the dichroic mirror 403 via the spatial light modulator 410 and 4f lens unit 420 is set along the XY plane, and from the spatial light modulator 410 The optical path leading to the condensing lens unit 430 via the 4f lens unit 420 and the dichroic mirror 403 is set along the YZ plane.

図3に示されるように、レーザ出力部300では、レーザ光Lの光路がX方向又はY方向に沿うように設定されている。具体的には、レーザ発振器310からミラー303に至る光路、並びに、ミラー304からλ/2波長板ユニット330、偏光板ユニット340及びビームエキスパンダ350を介してミラーユニット360に至る光路が、X方向に沿うように設定されており、ミラー303からシャッタ320を介してミラー304に至る光路、及び、ミラーユニット360においてミラー362からミラー363に至る光路が、Y方向に沿うように設定されている。 As shown in FIG. 3, in the laser output unit 300, the optical path of the laser beam L is set along the X direction or the Y direction. Specifically, the optical path from the laser oscillator 310 to the mirror 303 and the optical path from the mirror 304 to the mirror unit 360 via the λ/2 wavelength plate unit 330, the polarizing plate unit 340, and the beam expander 350 are in the X direction. The optical path from the mirror 303 to the mirror 304 via the shutter 320 and the optical path from the mirror 362 to the mirror 363 in the mirror unit 360 are set to follow the Y direction.

ここで、Z方向に沿ってレーザ出力部300からレーザ集光部400に進行したレーザ光Lは、図5に示されるように、ミラー402によってXY平面に平行な方向に反射され、空間光変調器410に入射する。このとき、XY平面に平行な平面内において、空間光変調器410に入射するレーザ光Lの光軸と、空間光変調器410から出射されるレーザ光Lの光軸とは、鋭角である角度αをなしている。一方、上述したように、レーザ出力部300では、レーザ光Lの光路がX方向又はY方向に沿うように設定されている。 Here, as shown in FIG. 5, the laser beam L that has traveled along the Z direction from the laser output section 300 to the laser condensing section 400 is reflected by the mirror 402 in a direction parallel to the XY plane, resulting in spatial light modulation. The light enters the vessel 410. At this time, in a plane parallel to the XY plane, the optical axis of the laser beam L incident on the spatial light modulator 410 and the optical axis of the laser beam L emitted from the spatial light modulator 410 are at an acute angle. It forms α. On the other hand, as described above, in the laser output unit 300, the optical path of the laser beam L is set along the X direction or the Y direction.

したがって、レーザ出力部300において、λ/2波長板ユニット330及び偏光板ユニット340を、レーザ光Lの出力を調整する出力調整部としてだけでなく、レーザ光Lの偏光方向を調整する偏光方向調整部としても機能させる必要がある。
[空間光変調器]
Therefore, in the laser output section 300, the λ/2 wavelength plate unit 330 and the polarizing plate unit 340 are used not only as an output adjustment section that adjusts the output of the laser beam L, but also as a polarization direction adjustment section that adjusts the polarization direction of the laser beam L. It also needs to function as a department.
[Spatial light modulator]

図8に示されるように、空間光変調器410は、シリコン基板213、駆動回路層914、複数の画素電極214、誘電体多層膜ミラー等の反射膜215、配向膜999a、液晶層216、配向膜999b、透明導電膜217、及びガラス基板等の透明基板218がこの順に積層されることで構成されている。 As shown in FIG. 8, the spatial light modulator 410 includes a silicon substrate 213, a drive circuit layer 914, a plurality of pixel electrodes 214, a reflective film 215 such as a dielectric multilayer mirror, an alignment film 999a, a liquid crystal layer 216, an alignment film 999a, a liquid crystal layer 216, and an alignment film 999a. A film 999b, a transparent conductive film 217, and a transparent substrate 218 such as a glass substrate are laminated in this order.

透明基板218は、空間光変調器410の反射面410aを構成する表面218aを有している。透明基板218は、例えばガラス等の光透過性材料からなり、空間光変調器410の表面218aから入射した所定波長のレーザ光Lを、空間光変調器410の内部へ透過する。透明導電膜217は、透明基板218の裏面上に形成されており、レーザ光Lを透過する導電性材料(例えばITO)からなる。 Transparent substrate 218 has a surface 218a that constitutes reflective surface 410a of spatial light modulator 410. The transparent substrate 218 is made of a light-transmitting material such as glass, and transmits the laser beam L of a predetermined wavelength incident from the surface 218a of the spatial light modulator 410 into the interior of the spatial light modulator 410. The transparent conductive film 217 is formed on the back surface of the transparent substrate 218 and is made of a conductive material (for example, ITO) that transmits the laser beam L.

複数の画素電極214は、透明導電膜217に沿ってシリコン基板213上にマトリックス状に配列されている。各画素電極214は、例えばアルミニウム等の金属材料からなり、これらの表面214aは、平坦且つ滑らかに加工されている。複数の画素電極214は、駆動回路層914に設けられたアクティブ・マトリクス回路によって駆動される。アクティブ・マトリクス回路は、空間光変調器410から出力しようとする光像に応じて、各画素電極214に印加する電圧を制御する。 A plurality of pixel electrodes 214 are arranged in a matrix on the silicon substrate 213 along the transparent conductive film 217. Each pixel electrode 214 is made of a metal material such as aluminum, and its surface 214a is processed to be flat and smooth. The plurality of pixel electrodes 214 are driven by an active matrix circuit provided in the drive circuit layer 914. The active matrix circuit controls the voltage applied to each pixel electrode 214 according to the optical image to be output from the spatial light modulator 410.

配向膜999a,999bは、液晶層216の両端面に配置されており、液晶分子群を一定方向に配列させる。配向膜999a,999bは、例えばポリイミド等の高分子材料からなり、液晶層216との接触面にラビング処理等が施されている。 The alignment films 999a and 999b are arranged on both end surfaces of the liquid crystal layer 216, and align the liquid crystal molecules in a certain direction. The alignment films 999a and 999b are made of a polymeric material such as polyimide, and the surfaces in contact with the liquid crystal layer 216 are subjected to a rubbing treatment or the like.

液晶層216は、複数の画素電極214と透明導電膜217との間に配置されており、各画素電極214と透明導電膜217とにより形成される電界に応じてレーザ光Lを変調する。すなわち、駆動回路層914のアクティブ・マトリクス回路によって各画素電極214に電圧が印加されると、透明導電膜217と各画素電極214との間に電界が形成され、液晶層216に形成された電界の大きさに応じて液晶分子216aの配列方向が変化する。そして、レーザ光Lが透明基板218及び透明導電膜217を透過して液晶層216に入射すると、レーザ光Lは、液晶層216を通過する間に液晶分子216aによって変調され、反射膜215よって反射された後、再び液晶層216によって変調されて、出射する。 The liquid crystal layer 216 is arranged between the plurality of pixel electrodes 214 and the transparent conductive film 217, and modulates the laser light L according to the electric field formed by each pixel electrode 214 and the transparent conductive film 217. That is, when a voltage is applied to each pixel electrode 214 by the active matrix circuit of the drive circuit layer 914, an electric field is formed between the transparent conductive film 217 and each pixel electrode 214, and the electric field formed in the liquid crystal layer 216 is The alignment direction of the liquid crystal molecules 216a changes depending on the size of the liquid crystal molecules 216a. When the laser beam L passes through the transparent substrate 218 and the transparent conductive film 217 and enters the liquid crystal layer 216, the laser beam L is modulated by the liquid crystal molecules 216a while passing through the liquid crystal layer 216, and is reflected by the reflective film 215. After that, the light is modulated again by the liquid crystal layer 216 and emitted.

このとき、制御部500(図1参照)によって各画素電極214に印加される電圧が制御され、その電圧に応じて、液晶層216において透明導電膜217と各画素電極214とに挟まれた部分の屈折率が変化する(各画素電極214に対応した位置の液晶層216の屈折率が変化する)。この屈折率の変化によって、レーザ光Lの位相を液晶層216の画素電極214ごとに変化させることができる。つまり、ホログラムパターンに応じた位相変調を液晶層216の画素電極214ごとにレーザ光Lに付与することができる。換言すると、空間光変調器410は、ホログラムパターンとしての位相パターンを液晶層216に表示する。この位相パターンによってレーザ光Lの波面が調整され、レーザ光Lを構成する各光線において進行方向に垂直な所定方向の成分の位相にずれが生じる。したがって、空間光変調器410に表示させる位相パターンを適宜設定することで、レーザ光Lを変調することができる(例えば、レーザ光Lの強度、振幅、位相、偏光等を変調することができる)。
[4fレンズユニット]
At this time, the voltage applied to each pixel electrode 214 is controlled by the control unit 500 (see FIG. 1), and the portion of the liquid crystal layer 216 sandwiched between the transparent conductive film 217 and each pixel electrode 214 is controlled according to the voltage. (The refractive index of the liquid crystal layer 216 at a position corresponding to each pixel electrode 214 changes). By changing this refractive index, the phase of the laser beam L can be changed for each pixel electrode 214 of the liquid crystal layer 216. That is, phase modulation according to the hologram pattern can be applied to the laser beam L for each pixel electrode 214 of the liquid crystal layer 216. In other words, the spatial light modulator 410 displays a phase pattern as a hologram pattern on the liquid crystal layer 216. The wavefront of the laser beam L is adjusted by this phase pattern, and a phase shift occurs in a component in a predetermined direction perpendicular to the traveling direction in each of the rays constituting the laser beam L. Therefore, by appropriately setting the phase pattern displayed on the spatial light modulator 410, the laser beam L can be modulated (for example, the intensity, amplitude, phase, polarization, etc. of the laser beam L can be modulated). .
[4f lens unit]

上述したように、4fレンズユニット420の一対のレンズ422,423は、空間光変調器410の反射面410aと集光レンズユニット430の入射瞳面430aとが結像関係にある両側テレセントリック光学系を構成している。具体的には、図9に示されるように、空間光変調器410側のレンズ422の中心と空間光変調器410の反射面410aとの間の光路の距離がレンズ422の第1焦点距離f1となり、集光レンズユニット430側のレンズ423の中心と集光レンズユニット430の入射瞳面430aとの間の光路の距離がレンズ423の第2焦点距離f2となり、レンズ422の中心とレンズ423の中心との間の光路の距離が第1焦点距離f1と第2焦点距離f2との和(すなわち、f1+f2)となっている。空間光変調器410から集光レンズユニット430に至る光路のうち一対のレンズ422,423間の光路は、一直線である。 As described above, the pair of lenses 422 and 423 of the 4f lens unit 420 implements a double-sided telecentric optical system in which the reflective surface 410a of the spatial light modulator 410 and the entrance pupil plane 430a of the condensing lens unit 430 are in an imaging relationship. It consists of Specifically, as shown in FIG. 9, the distance of the optical path between the center of the lens 422 on the spatial light modulator 410 side and the reflective surface 410a of the spatial light modulator 410 is the first focal length f1 of the lens 422. The distance of the optical path between the center of the lens 423 on the condensing lens unit 430 side and the entrance pupil plane 430a of the condensing lens unit 430 is the second focal length f2 of the lens 423, and the distance between the center of the lens 422 and the entrance pupil plane 430a of the condensing lens unit 430 is The distance of the optical path from the center is the sum of the first focal length f1 and the second focal length f2 (ie, f1+f2). Among the optical paths from the spatial light modulator 410 to the condensing lens unit 430, the optical path between the pair of lenses 422 and 423 is a straight line.

レーザ加工装置200では、空間光変調器410の反射面410aでのレーザ光Lの有効径を大きくする観点から、両側テレセントリック光学系の倍率Mが、0.5<M<1(縮小系)を満たしている。空間光変調器410の反射面410aでのレーザ光Lの有効径が大きいほど、高精細な位相パターンでレーザ光Lが変調される。空間光変調器410から集光レンズユニット430に至るレーザ光Lの光路が長くなるのを抑制するという観点では、0.6≦M≦0.95であることがより好ましい。ここで、(両側テレセントリック光学系の倍率M)=(集光レンズユニット430の入射瞳面430aでの像の大きさ)/(空間光変調器410の反射面410aでの物体の大きさ)である。レーザ加工装置200の場合、両側テレセントリック光学系の倍率M、レンズ422の第1焦点距離f1及びレンズ423の第2焦点距離f2が、M=f2/f1を満たしている。 In the laser processing apparatus 200, from the viewpoint of increasing the effective diameter of the laser beam L at the reflective surface 410a of the spatial light modulator 410, the magnification M of the double-sided telecentric optical system satisfies 0.5<M<1 (reduction system). Satisfied. The larger the effective diameter of the laser beam L on the reflective surface 410a of the spatial light modulator 410, the more finely the laser beam L is modulated with a phase pattern. From the viewpoint of suppressing the optical path of the laser beam L from the spatial light modulator 410 to the condensing lens unit 430 from becoming long, it is more preferable that 0.6≦M≦0.95. Here, (magnification M of the double-sided telecentric optical system) = (image size at the entrance pupil plane 430a of the condenser lens unit 430)/(object size at the reflective surface 410a of the spatial light modulator 410). be. In the case of the laser processing apparatus 200, the magnification M of the double-sided telecentric optical system, the first focal length f1 of the lens 422, and the second focal length f2 of the lens 423 satisfy M=f2/f1.

なお、空間光変調器410の反射面410aでのレーザ光Lの有効径を小さくする観点から、両側テレセントリック光学系の倍率Mが、1<M<2(拡大系)を満たしていてもよい。空間光変調器410の反射面410aでのレーザ光Lの有効径が小さいほど、ビームエキスパンダ350(図3参照)の倍率が小さくて済み、XY平面に平行な平面内において、空間光変調器410に入射するレーザ光Lの光軸と、空間光変調器410から出射されるレーザ光Lの光軸とが成す角度α(図5参照)が小さくなる。空間光変調器410から集光レンズユニット430に至るレーザ光Lの光路が長くなるのを抑制するという観点では、1.05≦M≦1.7であることがより好ましい。
[レーザ加工装置の要部構成]
Note that from the viewpoint of reducing the effective diameter of the laser beam L at the reflective surface 410a of the spatial light modulator 410, the magnification M of the double-sided telecentric optical system may satisfy 1<M<2 (magnification system). The smaller the effective diameter of the laser beam L at the reflective surface 410a of the spatial light modulator 410, the smaller the magnification of the beam expander 350 (see FIG. 3), and the smaller the magnification of the beam expander 350 (see FIG. 3), the more the spatial light modulator The angle α (see FIG. 5) between the optical axis of the laser beam L incident on the spatial light modulator 410 and the optical axis of the laser beam L emitted from the spatial light modulator 410 becomes smaller. From the viewpoint of suppressing the optical path of the laser beam L from the spatial light modulator 410 to the condensing lens unit 430 from becoming long, it is more preferable that 1.05≦M≦1.7.
[Main part configuration of laser processing equipment]

図10は、図1に示されるレーザ加工装置200の要部の構成図である。図10に示されるように、レーザ加工装置200は、支持台(支持部)230と、レーザ発振器(光源)310と、空間光変調器410と、集光レンズユニット(集光部)430と、4fレンズユニット(転像部)420と、観察用カメラ(光検出器)488と、制御部500と、表示部600と、を備えている。支持台230は、対向する第1面1a及び第2面1bを有する対象物1を支持する。レーザ発振器310は、レーザ光Lを出射する。空間光変調器410は、レーザ発振器310から出射されたレーザ光Lを変調する。集光レンズユニット430は、空間光変調器410によって変調されたレーザ光Lを第1面1a側から対象物1に集光する。4fレンズユニット420は、空間光変調器410におけるレーザ光Lの像を集光レンズユニット430の入射瞳面430aに転像する。観察用カメラ488は、第1面1a側から対象物1に入射して第2面1bで反射されたレーザ光Lの反射光RLを検出する。制御部500は、空間光変調器410を含むレーザ加工装置200の各部を制御する。表示部600は、例えばGUI(Graphical User Interface)であり、各種情報を表示する。表示部600は、後述する基準値の確認時に、反射光RLの検出結果を表示する。 FIG. 10 is a configuration diagram of main parts of the laser processing apparatus 200 shown in FIG. 1. As shown in FIG. 10, the laser processing apparatus 200 includes a support stand (support part) 230, a laser oscillator (light source) 310, a spatial light modulator 410, a condensing lens unit (condensing part) 430, It includes a 4f lens unit (image transfer section) 420, an observation camera (photodetector) 488, a control section 500, and a display section 600. The support stand 230 supports the object 1 having a first surface 1a and a second surface 1b facing each other. Laser oscillator 310 emits laser light L. Spatial light modulator 410 modulates laser light L emitted from laser oscillator 310. The condensing lens unit 430 condenses the laser beam L modulated by the spatial light modulator 410 onto the object 1 from the first surface 1a side. The 4f lens unit 420 transfers the image of the laser beam L in the spatial light modulator 410 onto the entrance pupil plane 430a of the condenser lens unit 430. The observation camera 488 detects reflected light RL of the laser beam L that enters the object 1 from the first surface 1a side and is reflected by the second surface 1b. The control section 500 controls each section of the laser processing apparatus 200 including the spatial light modulator 410. The display unit 600 is, for example, a GUI (Graphical User Interface), and displays various information. The display unit 600 displays the detection result of the reflected light RL when checking a reference value, which will be described later.

空間光変調器410で反射されたレーザ光Lは、4fレンズユニット420のリレーレンズであるレンズ422で集束された後、4fレンズユニット420のリレーレンズであるレンズ423でコリメートされて、ダイクロイックミラー403に入射する。ダイクロイックミラー403で反射されたレーザ光Lは、集光レンズユニット430に入射し、集光レンズユニット430によって第1面1a側から対象物1に集光される。 The laser beam L reflected by the spatial light modulator 410 is focused by a lens 422 which is a relay lens of a 4f lens unit 420, and then collimated by a lens 423 which is a relay lens of a 4f lens unit 420, and then collimated by a dichroic mirror 403. incident on . The laser beam L reflected by the dichroic mirror 403 enters the condensing lens unit 430, and is condensed by the condensing lens unit 430 onto the object 1 from the first surface 1a side.

集光レンズユニット430から出射されたレーザ光Lは、第1面1aから第2面1bに向かって対象物1中を進行し、第2面1bで反射される。第2面1bで反射されたレーザ光Lの反射光RLは、第2面1bから第1面1aに向かって対象物1中を進行し、第1面1aから出射される。第1面1aから出射された反射光RLは、ダイクロイックミラー403を透過した後、レンズ487を介して観察用カメラ488に入射する。 The laser beam L emitted from the condensing lens unit 430 travels through the object 1 from the first surface 1a toward the second surface 1b, and is reflected at the second surface 1b. The reflected light RL of the laser beam L reflected by the second surface 1b travels through the object 1 from the second surface 1b toward the first surface 1a, and is emitted from the first surface 1a. The reflected light RL emitted from the first surface 1a passes through the dichroic mirror 403 and then enters the observation camera 488 via the lens 487.

本実施形態では、観察用カメラ488は、反射光RLの点像(ビームスポット、集光スポット、第2面1bでの反射像とも称される)を含む画像である点像画像を取得する撮像部である。観察用カメラ488は、取得した点像画像を制御部500に出力する。 In the present embodiment, the observation camera 488 captures a point image that is an image including a point image of the reflected light RL (also referred to as a beam spot, a focused spot, or a reflected image on the second surface 1b). Department. The observation camera 488 outputs the acquired point image to the control unit 500.

制御部500は、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置が集光レンズユニット430の光軸に垂直なX方向(集光部の光軸の方向と交差する第1方向)において入射瞳面430aの中心位置に一致しているか否かを確認するために、観察用カメラ488によって点像画像が取得される際に(光検出器によって反射光が検出される際に)、次のように空間光変調器410を制御する。すなわち、制御部500は、レーザ光Lが第1面1aから所定距離dだけ対象物1中を進行したと仮定した場合に発生する球面収差が補正されるように且つ入射瞳面430aにおいて集光レンズユニット430の光軸に垂直且つX方向に垂直なY方向(集光部の光軸の方向及び第1方向と交差する第2方向)にコマ収差が発生するように、空間光変調器410を制御する。 The control unit 500 controls the center position of the image of the laser beam L transferred onto the entrance pupil plane 430a in the When a point image is acquired by the observation camera 488 (when the reflected light is detected by the photodetector), ), the spatial light modulator 410 is controlled as follows. That is, the control unit 500 controls the condensation at the entrance pupil plane 430a so that the spherical aberration that occurs when the laser beam L travels through the object 1 by a predetermined distance d from the first surface 1a is corrected. The spatial light modulator 410 is configured such that coma aberration occurs in the Y direction (the direction of the optical axis of the condenser and the second direction intersecting the first direction) perpendicular to the optical axis of the lens unit 430 and perpendicular to the X direction. control.

制御部500は、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置がY方向において入射瞳面430aの中心位置に一致しているか否かを確認するために、観察用カメラ488によって点像画像が取得される際に、次のように空間光変調器410を制御する。すなわち、制御部500は、レーザ光Lが第1面1aから所定距離dだけ対象物1中を進行したと仮定した場合に発生する球面収差が補正されるように且つ入射瞳面430aにおいてX方向にコマ収差が発生するように、空間光変調器410を制御する。 The control unit 500 uses the observation camera 488 to check whether the center position of the image of the laser beam L transferred to the entrance pupil plane 430a matches the center position of the entrance pupil plane 430a in the Y direction. When a point image is acquired by , the spatial light modulator 410 is controlled as follows. That is, the control unit 500 adjusts the direction in the X direction at the entrance pupil plane 430a so that the spherical aberration that occurs when it is assumed that the laser beam L travels through the object 1 by a predetermined distance d from the first surface 1a is corrected. The spatial light modulator 410 is controlled so that coma aberration occurs.

ここで、所定距離dは、第1面1aと第2面1bとの距離tよりも大きい値である。本実施形態では、所定距離dは、(2t-0.1t)≦d≦(2t+0.1t)を満たすように設定される。なお、第1面1aが対象物1におけるレーザ光Lの入射側の外表面であり、第2面1bが対象物1における第1面1aとは反対側の外表面である場合には、第1面1aと第2面1bとの距離tは、対象物1の厚さに相当する。ここでは、集光レンズユニット430によって集光されるレーザ光Lに十分な球面収差が発生し得る厚さを有する対象物1(例えば、775μm程度の厚さを有するシリコンウェハ)が用いられる。 Here, the predetermined distance d is a value larger than the distance t between the first surface 1a and the second surface 1b. In this embodiment, the predetermined distance d is set to satisfy (2t-0.1t)≦d≦(2t+0.1t). Note that when the first surface 1a is the outer surface of the object 1 on the incident side of the laser beam L and the second surface 1b is the outer surface of the object 1 on the opposite side to the first surface 1a, The distance t between the first surface 1a and the second surface 1b corresponds to the thickness of the object 1. Here, the object 1 (for example, a silicon wafer having a thickness of about 775 μm) is used that has a thickness that allows sufficient spherical aberration to occur in the laser beam L focused by the focusing lens unit 430.

レーザ加工装置200において、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置が入射瞳面430aの中心位置に一致しているか否かの確認(以下、「転像位置の確認」という)が実施されるのは、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置が入射瞳面430aの中心位置からずれていると、所望の加工品質を得ることができないおそれがあるからである。制御部500は、定期的に転像位置の確認を実施し、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置が入射瞳面430aの中心位置に一致するように、空間光変調器410における位相パターンの表示位置の基準である基準位置(以下、単に「基準位置」という)を設定する。転像位置の確認の詳細については、後述する。
[基準位置の設定に関する原理]
In the laser processing apparatus 200, checking whether the center position of the image of the laser beam L transferred onto the entrance pupil plane 430a matches the center position of the entrance pupil plane 430a (hereinafter referred to as "confirmation of the image transfer position") ) is carried out because if the center position of the image of the laser beam L transferred to the entrance pupil plane 430a deviates from the center position of the entrance pupil plane 430a, the desired processing quality may not be obtained. This is because there is. The control unit 500 periodically checks the image transfer position and adjusts the spatial light so that the center position of the image of the laser beam L transferred to the entrance pupil plane 430a matches the center position of the entrance pupil plane 430a. A reference position (hereinafter simply referred to as "reference position") that is a reference for the display position of the phase pattern in the modulator 410 is set. Details of the confirmation of the image transfer position will be described later.
[Principle related to setting the reference position]

転像位置の確認の説明に先立って、基準位置の設定に関する原理について説明する。なお、空間光変調器410における位相パターンの表示位置を示す二次元座標系は、レーザ加工装置200における各部の空間的な位置を示す三次元座標系とは必ずしも一致しない。ただし、以下の説明では、便宜上、上記三次元座標系のX軸に相当する上記二次元座標系の軸を同様にX軸と捉え、上記三次元座標系のY軸に相当する上記二次元座標系の軸を同様にY軸と捉える。上記三次元座標系のX軸に相当する上記二次元座標系の軸とは、上記二次元座標系の第1軸に平行な方向に沿って+側(又は-側)に位相パターンが移動すると、上記三次元座標系のX方向に沿って+側(又は-側)に「入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像」が移動する場合における当該第1軸を意味する。上記三次元座標系のY軸に相当する上記二次元座標系の軸とは、上記二次元座標系の第2軸に平行な方向に沿って+側(又は-側)に位相パターンが移動すると、上記三次元座標系のY方向に沿って+側(又は-側)に「入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像」が移動する場合における当該第2軸を意味する。 Prior to explaining the confirmation of the image transfer position, the principle of setting the reference position will be explained. Note that the two-dimensional coordinate system indicating the display position of the phase pattern in the spatial light modulator 410 does not necessarily match the three-dimensional coordinate system indicating the spatial position of each part in the laser processing apparatus 200. However, in the following explanation, for convenience, the axis of the two-dimensional coordinate system that corresponds to the X-axis of the three-dimensional coordinate system will be regarded as the X-axis, and the two-dimensional coordinate system that corresponds to the Y-axis of the three-dimensional coordinate system will be referred to as the X-axis. Similarly, the axis of the system is considered to be the Y axis. The axis of the two-dimensional coordinate system that corresponds to the X-axis of the three-dimensional coordinate system means that when the phase pattern moves to the + side (or - side) along the direction parallel to the first axis of the two-dimensional coordinate system, , means the first axis when the "image of the laser beam L transferred to the entrance pupil plane 430a" moves to the + side (or - side) along the X direction of the three-dimensional coordinate system. The axis of the two-dimensional coordinate system that corresponds to the Y-axis of the three-dimensional coordinate system means that when the phase pattern moves to the + side (or - side) along the direction parallel to the second axis of the two-dimensional coordinate system, , means the second axis when the "image of the laser beam L transferred to the entrance pupil plane 430a" moves to the + side (or - side) along the Y direction of the three-dimensional coordinate system.

図11は、対象物1におけるレーザ光Lの集光状態を示す図である。図11の(a)、(b)及び(c)のそれぞれに示される集光状態は、集光レンズユニット430の焦点が第2面1bに位置している場合のものである。図12は、観察用カメラ488によって取得された点像画像を示す図である。図12の(a)、(b)及び(c)のそれぞれに示される点像画像は、図11の(a)、(b)及び(c)のそれぞれに示される集光状態において取得されたものである。図11の(a)及び図12の(a)では、球面収差が空間光変調器410によって補正されていない。図11の(b)及び図12の(b)では、レーザ光Lが第1面1aから距離t(tは、第1面1aと第2面1bとの距離)だけ対象物1中を進行したと仮定した場合に発生する球面収差が空間光変調器410によって補正されている。図11の(c)及び図12の(c)では、レーザ光Lが第1面1aから距離2tだけ対象物1中を進行したと仮定した場合に発生する球面収差が空間光変調器410によって補正されている。 FIG. 11 is a diagram showing a condensing state of the laser beam L on the object 1. As shown in FIG. The condensing states shown in each of FIGS. 11(a), (b), and (c) are when the focal point of the condensing lens unit 430 is located on the second surface 1b. FIG. 12 is a diagram showing a point image image acquired by the observation camera 488. The point image images shown in (a), (b), and (c) of FIG. 12 were obtained in the focused states shown in (a), (b), and (c) of FIG. 11, respectively. It is something. In FIGS. 11(a) and 12(a), spherical aberration is not corrected by the spatial light modulator 410. In FIGS. 11(b) and 12(b), the laser beam L travels through the object 1 by a distance t (t is the distance between the first surface 1a and the second surface 1b) from the first surface 1a. The spatial light modulator 410 corrects the spherical aberration that would occur if this were the case. In (c) of FIG. 11 and (c) of FIG. 12, the spherical aberration that occurs when it is assumed that the laser beam L travels through the object 1 by a distance of 2t from the first surface 1a is It has been corrected.

図11の(a)に示されるように、球面収差が空間光変調器410によって補正されていない場合には、レーザ光Lの外周成分がレーザ光Lの内周成分よりも深い領域に集光される。図11の(b)に示されるように、レーザ光Lが第1面1aから距離tだけ対象物1中を進行したと仮定した場合に発生する球面収差が空間光変調器410によって補正されている場合には、レーザ光Lの全成分が第2面1b上の領域に集光される。そのため、第2面1bで反射されて対象物1中を更に進行して第1面1aから出射された反射光RLは、レンズ487によって集光されても、観察用カメラ488の撮像面上においてぼやけてしまう。その結果、図12の(a)及び(b)に示されるように、観察用カメラ488によって取得された画像では、十分な明度及び大きさ等を有する反射光RLの点像を確認することができない。 As shown in FIG. 11(a), when the spherical aberration is not corrected by the spatial light modulator 410, the outer peripheral component of the laser beam L is focused in a deeper region than the inner peripheral component of the laser beam L. be done. As shown in FIG. 11(b), the spherical aberration that occurs when it is assumed that the laser beam L travels through the object 1 by a distance t from the first surface 1a is corrected by the spatial light modulator 410. If there is a laser beam L, all components of the laser beam L are focused on a region on the second surface 1b. Therefore, even if the reflected light RL that is reflected by the second surface 1b, travels further through the object 1, and is emitted from the first surface 1a is focused by the lens 487, it is not reflected on the imaging surface of the observation camera 488. It becomes blurry. As a result, as shown in FIGS. 12(a) and 12(b), it is not possible to confirm the point image of the reflected light RL having sufficient brightness and size in the images acquired by the observation camera 488. Can not.

一方、図11の(c)に示されるように、レーザ光Lが第1面1aから距離2tだけ対象物1中を進行したと仮定した場合に発生する球面収差が空間光変調器410によって補正されている場合には、レーザ光Lの外周成分がレーザ光Lの内周部分よりも浅い領域に集光される。そのため、第2面1bで反射されて対象物1中を更に進行して第1面1aから出射された反射光RLは、レンズ487によって集光されると、観察用カメラ488の撮像面上の領域に集光される。その結果、図12の(c)に示されるように、観察用カメラ488によって取得された画像では、十分な明度及び大きさ等を有する反射光RLの点像を確認することができる。 On the other hand, as shown in FIG. 11(c), the spatial light modulator 410 corrects the spherical aberration that occurs when it is assumed that the laser beam L travels through the object 1 by a distance of 2t from the first surface 1a. If so, the outer circumferential component of the laser beam L is focused on a region shallower than the inner circumferential portion of the laser beam L. Therefore, when the reflected light RL that is reflected by the second surface 1b, further travels through the object 1, and is emitted from the first surface 1a is focused by the lens 487, it is reflected on the imaging surface of the observation camera 488. The light is focused on the area. As a result, as shown in FIG. 12C, in the image acquired by the observation camera 488, a point image of the reflected light RL having sufficient brightness and size can be confirmed.

図13は、転像位置ずれが生じていない状態(すなわち、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置が入射瞳面430aの中心位置に一致している状態)を示す図である。図14は、転像位置ずれが生じている状態(すなわち、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置が入射瞳面430aの中心位置からずれている状態)を示す図である。 FIG. 13 shows a state in which no image transfer position shift occurs (that is, a state in which the center position of the image of the laser beam L transferred to the entrance pupil plane 430a matches the center position of the entrance pupil plane 430a). It is a diagram. FIG. 14 is a diagram showing a state in which an image transfer position shift occurs (that is, a state in which the center position of the image of the laser beam L transferred to the entrance pupil plane 430a is shifted from the center position of the entrance pupil plane 430a). It is.

図13に示されるように、転像位置ずれが生じていない状態では、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像39の中心位置C1が、入射瞳面430aの中心位置C2に一致している。このとき、空間光変調器410が液晶層216に表示している位相パターン9の中心位置C3は、基準位置である液晶層216の光軸中心C4に一致している。 As shown in FIG. 13, in a state where no image transfer position shift occurs, the center position C1 of the image 39 of the laser beam L transferred onto the entrance pupil plane 430a is aligned with the center position C2 of the entrance pupil plane 430a. We are doing so. At this time, the center position C3 of the phase pattern 9 displayed on the liquid crystal layer 216 by the spatial light modulator 410 coincides with the optical axis center C4 of the liquid crystal layer 216, which is the reference position.

一方、図14に示されるように、転像位置ずれが生じている状態では、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像39の中心位置C1が、入射瞳面430aの中心位置C2からずれている。このとき、空間光変調器410が液晶層216に表示している位相パターン9の中心位置C3は、基準位置である液晶層216の光軸中心C4からずれている。換言すれば、位相パターン9の中心位置C3が、基準位置である液晶層216の光軸中心C4からずれた状態で、位相パターン9が液晶層216に表示されると、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像39の中心位置C1が、入射瞳面430aの中心位置C2からずれ、意図しないコマ収差が発生することになる。例えば、位相パターン9の中心位置C3が液晶層216の光軸中心C4から1ピクセル分だけ、すなわち、一つの画素電極214(図8参照)分だけずれると、20μm程度の転像位置ずれが生じる場合があり、加工品質に影響が及ぶおそれがある。 On the other hand, as shown in FIG. 14, in a state where an image transfer position shift has occurred, the center position C1 of the image 39 of the laser beam L transferred onto the entrance pupil plane 430a is changed from the center position C2 of the entrance pupil plane 430a. It's off. At this time, the center position C3 of the phase pattern 9 displayed on the liquid crystal layer 216 by the spatial light modulator 410 is shifted from the optical axis center C4 of the liquid crystal layer 216, which is the reference position. In other words, when the phase pattern 9 is displayed on the liquid crystal layer 216 with the center position C3 of the phase pattern 9 shifted from the optical axis center C4 of the liquid crystal layer 216, which is the reference position, the phase pattern 9 is shifted to the entrance pupil plane 430a. The center position C1 of the image 39 of the laser beam L is shifted from the center position C2 of the entrance pupil plane 430a, and unintended coma aberration occurs. For example, if the center position C3 of the phase pattern 9 deviates from the optical axis center C4 of the liquid crystal layer 216 by one pixel, that is, by one pixel electrode 214 (see FIG. 8), an image transfer position deviation of about 20 μm will occur. This may affect processing quality.

図15は、位相パターンの表示位置ごとの点像画像を示す図である。点像画像G0は、位相パターンの中心位置が基準位置に一致した状態で液晶層216に表示された場合に取得された点像画像である。点像画像G1は、位相パターンの中心位置が基準位置からX方向に沿って-側に1ピクセル分ずれた状態で液晶層216に表示された場合に取得された点像画像である。点像画像G2は、位相パターンの中心位置が基準位置からX方向に沿って+側に1ピクセル分ずれた状態で液晶層216に表示された場合に取得された点像画像である。点像画像G3は、位相パターンの中心位置が基準位置からY方向に沿って-側に1ピクセル分ずれた状態で液晶層216に表示された場合に取得された点像画像である。点像画像G4は、位相パターンの中心位置が基準位置からY方向に沿って+側に1ピクセル分ずれた状態で液晶層216に表示された場合に取得された点像画像である。つまり、点像画像G0は、転像位置ずれが生じていない状態で取得された点像画像であり、点像画像G1,G2,G3,G4は、転像位置ずれが生じている状態で取得された点像画像である。 FIG. 15 is a diagram showing a point image image for each display position of a phase pattern. The point image G0 is a point image obtained when displayed on the liquid crystal layer 216 with the center position of the phase pattern matching the reference position. The point image G1 is a point image image obtained when the center position of the phase pattern is displayed on the liquid crystal layer 216 with a shift of one pixel from the reference position to the − side along the X direction. The point image G2 is a point image obtained when the center position of the phase pattern is displayed on the liquid crystal layer 216 in a state shifted from the reference position by one pixel in the + direction along the X direction. The point image G3 is a point image obtained when the center position of the phase pattern is displayed on the liquid crystal layer 216 with a shift of one pixel from the reference position to the − side along the Y direction. The point image G4 is a point image image obtained when the center position of the phase pattern is displayed on the liquid crystal layer 216 with a shift of one pixel from the reference position to the + side along the Y direction. In other words, the point image G0 is a point image image obtained in a state where no image transfer position shift has occurred, and the point image images G1, G2, G3, and G4 are obtained in a state where an image transfer position shift has occurred. This is a point image image.

図15に示されるように、転像位置ずれが生じている状態で取得された点像画像G1,G2,G3,G4では、意図しないコマ収差の発生に起因して、点像が回転対称の光学像となっていない。例えば、点像画像G1,G2,G3,G4では、点像が偏心していたり、外側に円弧状の像EZが生じていたり、周方向において一部分が他部分よりも大きくぼやけていたりする。一方、転像位置ずれが生じていない状態で取得された点像画像G0では、点像が回転対称の光学像となっている。 As shown in FIG. 15, in the point images G1, G2, G3, and G4 acquired with image transfer position deviation, the point images are rotationally symmetrical due to the occurrence of unintended comatic aberration. It is not an optical image. For example, in the point images G1, G2, G3, and G4, the point images are eccentric, an arc-shaped image EZ is formed on the outside, and some parts are more blurred than other parts in the circumferential direction. On the other hand, in the point image G0 acquired in a state where no image transfer position shift has occurred, the point image is a rotationally symmetrical optical image.

なお、回転対称とは、ある点を中心として360/n°(nは2以上の整数)回転させると自らと重なる対称性を意味する。回転対称の点像は、完全な回転対称のものに加え、略回転対称のものを含む。回転対称の点像は、偏心していない点像、外周側に円弧状の像EZが生じていない点像、周方向において一部分が他部分よりも大きくぼやけていない点像、及び、これらの少なくともいずれかを含む点像である。 Note that rotational symmetry means symmetry in which when rotated by 360/n° (n is an integer of 2 or more) around a certain point, the object overlaps itself. The rotationally symmetrical point image includes not only a completely rotationally symmetrical point image but also a substantially rotationally symmetrical point image. The rotationally symmetrical point image includes a point image that is not eccentric, a point image that does not have an arc-shaped image EZ on the outer circumferential side, a point image that is not blurred in one part more than the other part in the circumferential direction, and at least any of these. It is a point image that includes

図16は、位相パターンの表示位置ごとの点像画像(図15とは別の例)を示す図である。図16に示されるX方向の数字のうち、「0」は、位相パターンの中心位置がX方向において基準位置に一致していることを表し、「-2」、「-1」、「1」、「2」は、位相パターンの中心位置がX方向において基準位置から「-側に2ピクセル分」、「-側に1ピクセル分」、「+側に1ピクセル分」、「+側に2ピクセル分」ずれていることを表している。図16に示されるY方向の数字のうち、「0」は、位相パターンの中心位置がY方向において基準位置に一致していることを表し、「-2」、「-1」、「1」、「2」は、位相パターンの中心位置がY方向において基準位置から「-側に2ピクセル分」、「-側に1ピクセル分」、「+側に1ピクセル分」、「+側に2ピクセル分」ずれていることを表している。図16には、転像位置ずれが生じていない状態での点像、転像位置ずれが生じていない状態からX方向のみに転像位置ずれが生じている状態での点像、及び転像位置ずれが生じていない状態からY方向のみに転像位置ずれが生じている状態での点像が示されている。 FIG. 16 is a diagram showing a point image image (another example from FIG. 15) for each display position of the phase pattern. Among the numbers in the X direction shown in FIG. 16, "0" represents that the center position of the phase pattern matches the reference position in the X direction, and "-2", "-1", and "1" , "2" means that the center position of the phase pattern is "2 pixels on the - side", "1 pixel on the - side", "1 pixel on the + side", "2 pixels on the + side" from the reference position in the X direction. This indicates that the image is shifted by 1 pixel. Among the numbers in the Y direction shown in FIG. 16, "0" represents that the center position of the phase pattern matches the reference position in the Y direction, and "-2", "-1", and "1" , "2" means that the center position of the phase pattern is "2 pixels on the - side", "1 pixel on the - side", "1 pixel on the + side", "2 pixels on the + side" from the reference position in the Y direction. This indicates that the image is shifted by 1 pixel. FIG. 16 shows a point image in a state where no image transfer position deviation has occurred, a point image in a state where an image transfer position deviation has occurred only in the X direction from a state where no image transfer position deviation has occurred, and an image transfer A point image is shown in a state where the image transfer position has shifted only in the Y direction from a state where no position shift has occurred.

図16に示されるように、X方向にもY方向にも転像位置ずれが生じていない状態での点像は、回転対称の光学像となっている。それに対し、X方向又はY方向に転像位置ずれが生じている状態での点像は、回転対称の光学像となっていない。更に、基準位置からの位相パターンの中心位置のずれ量が大きくなるほど(すなわち、転像位置ずれのずれ量が大きくなるほど)、回転対象の光学像からの乖離が大きくなっている。
[転像位置の確認]
As shown in FIG. 16, the point image in a state where no image transfer position shift occurs in either the X direction or the Y direction is a rotationally symmetrical optical image. On the other hand, a point image in a state where an image transfer position shift occurs in the X direction or the Y direction is not a rotationally symmetric optical image. Furthermore, the larger the amount of deviation of the center position of the phase pattern from the reference position (that is, the larger the amount of deviation of the image transfer position), the larger the deviation from the optical image of the rotation target becomes.
[Checking the image transfer position]

以上の基準位置の設定に関する原理を前提として、レーザ加工装置200では、転像位置の確認(すなわち、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置が入射瞳面430aの中心位置に一致しているか否かの確認)が実施される。以下、転像位置の確認について詳細に説明する。 Based on the principle of setting the reference position described above, the laser processing apparatus 200 confirms the image transfer position (that is, the center position of the image of the laser beam L transferred to the entrance pupil plane 430a is the center of the entrance pupil plane 430a). (confirmation of whether or not the position matches) is performed. Hereinafter, confirmation of the image transfer position will be explained in detail.

上述したように、制御部500は、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置がY方向において入射瞳面430aの中心位置に一致しているか否かを確認するために、観察用カメラ488によって点像画像が取得される際に、レーザ光Lが第1面1aから所定距離dだけ対象物1中を進行したと仮定した場合に発生する球面収差が補正されるように且つ入射瞳面430aにおいてX方向にコマ収差が発生するように、空間光変調器410を制御する。また、制御部500は、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置がX方向において入射瞳面430aの中心位置に一致しているか否かを確認するために、観察用カメラ488によって点像画像が取得される際に、レーザ光Lが第1面1aから所定距離dだけ対象物1中を進行したと仮定した場合に発生する球面収差が補正されるように且つ入射瞳面430aにおいてY方向にコマ収差が発生するように、空間光変調器410を制御する。 As described above, the control unit 500 checks whether the center position of the image of the laser beam L transferred onto the entrance pupil plane 430a matches the center position of the entrance pupil plane 430a in the Y direction. , so that the spherical aberration that occurs when it is assumed that the laser beam L travels through the object 1 by a predetermined distance d from the first surface 1a when a point image is acquired by the observation camera 488 is corrected. The spatial light modulator 410 is controlled so that coma aberration occurs in the X direction at the entrance pupil plane 430a. In addition, the control unit 500 also controls the observation When a point image is acquired by the camera 488, the spherical aberration that occurs when it is assumed that the laser beam L has traveled through the object 1 by a predetermined distance d from the first surface 1a is corrected, and the incident The spatial light modulator 410 is controlled so that coma aberration occurs in the Y direction on the pupil plane 430a.

レーザ光Lが第1面1aから所定距離dだけ対象物1中を進行したと仮定した場合に発生する球面収差が補正されるように且つ入射瞳面430aにおいてX方向にコマ収差が発生するように、空間光変調器410が制御されると、図17に示されるように、反射光RLの点像が明確に現れると共にX方向における一方の側に扇状の像が明確に現れる。レーザ光Lの像の中心位置がY方向において入射瞳面430aの中心位置に一致してる状態で取得された「図17の中央に示される点像画像」では、扇状の像がX方向に関して対称(すなわち、X方向に平行な直線に関して線対称)となる。レーザ光Lの像の中心位置がY方向において入射瞳面430aの中心位置から+側にずれている状態で取得された「図17の上側に示される点像画像」では、扇状の像がY方向における一方の側に傾いており、X方向に関して対称とはならない。レーザ光Lの像の中心位置がY方向において入射瞳面430aの中心位置から-側にずれている状態で取得された「図17の下側に示される点像画像」では、扇状の像がY方向における他方の側に傾いており、X方向に関して対称とはならない。以上のように、X方向における一方の側に現れる扇状の像によって、レーザ光Lの像の中心位置がY方向において入射瞳面430aの中心位置に一致しているか否かの確認が容易になるため、Y方向における転像位置ずれの確認の際に、X方向へのコマ収差が付与される。 Spherical aberration that occurs when the laser beam L travels through the object 1 by a predetermined distance d from the first surface 1a is corrected, and coma aberration occurs in the X direction at the entrance pupil surface 430a. When the spatial light modulator 410 is controlled, as shown in FIG. 17, a point image of the reflected light RL clearly appears and a fan-shaped image clearly appears on one side in the X direction. In the "point image image shown in the center of FIG. 17" acquired when the center position of the image of the laser beam L coincides with the center position of the entrance pupil plane 430a in the Y direction, the fan-shaped image is symmetrical with respect to the X direction. (In other words, line symmetry with respect to a straight line parallel to the X direction). In the "point image image shown in the upper part of FIG. 17" obtained when the center position of the image of the laser beam L is shifted to the + side from the center position of the entrance pupil plane 430a in the Y direction, the fan-shaped image is It is tilted to one side in the direction and is not symmetrical with respect to the X direction. In the "point image shown in the lower part of FIG. 17" obtained when the center position of the image of the laser beam L is shifted from the center position of the entrance pupil plane 430a to the - side in the Y direction, the fan-shaped image is It is tilted to the other side in the Y direction and is not symmetrical with respect to the X direction. As described above, the fan-shaped image appearing on one side in the X direction makes it easy to confirm whether the center position of the image of the laser beam L matches the center position of the entrance pupil plane 430a in the Y direction. Therefore, coma aberration in the X direction is added when checking the image transfer position shift in the Y direction.

レーザ光Lが第1面1aから所定距離dだけ対象物1中を進行したと仮定した場合に発生する球面収差が補正されるように且つ入射瞳面430aにおいてY方向にコマ収差が発生するように、空間光変調器410が制御されると、図18に示されるように、反射光RLの点像が明確に現れると共にY方向における一方の側に扇状の像が明確に現れる。レーザ光Lの像の中心位置がX方向において入射瞳面430aの中心位置に一致してる状態で取得された「図18の中央に示される点像画像」では、扇状の像がY方向に関して対称(すなわち、Y方向に平行な直線に関して線対称)となる。レーザ光Lの像の中心位置がX方向において入射瞳面430aの中心位置から+側にずれている状態で取得された「図18の右側に示される点像画像」では、扇状の像がX方向における一方の側に傾いており、Y方向に関して対称とはならない。レーザ光Lの像の中心位置がX方向において入射瞳面430aの中心位置から-側にずれている状態で取得された「図18の左側に示される点像画像」では、扇状の像がX方向における他方の側に傾いており、Y方向に関して対称とはならない。以上のように、Y方向における一方の側に現れる扇状の像によって、レーザ光Lの像の中心位置がX方向において入射瞳面430aの中心位置に一致しているか否かの確認が容易になるため、X方向における転像位置ずれの確認の際に、Y方向へのコマ収差が付与される。
[点像画像に基づく基準位置の設定方法]
Spherical aberration that occurs when the laser beam L travels through the object 1 by a predetermined distance d from the first surface 1a is corrected, and coma aberration occurs in the Y direction at the entrance pupil surface 430a. When the spatial light modulator 410 is controlled, as shown in FIG. 18, a point image of the reflected light RL clearly appears, and a fan-shaped image clearly appears on one side in the Y direction. In the "point image image shown in the center of FIG. 18" obtained when the center position of the image of the laser beam L coincides with the center position of the entrance pupil plane 430a in the X direction, the fan-shaped image is symmetrical with respect to the Y direction. (In other words, line symmetry with respect to a straight line parallel to the Y direction). In the "point image image shown on the right side of FIG. 18" obtained when the center position of the image of the laser beam L is shifted to the + side from the center position of the entrance pupil plane 430a in the X direction, the fan-shaped image is It is tilted to one side in the direction and is not symmetrical with respect to the Y direction. In the "point image image shown on the left side of FIG. 18" obtained when the center position of the image of the laser beam L is shifted from the center position of the entrance pupil plane 430a to the - side in the X direction, the fan-shaped image is It is tilted to the other side in the direction and is not symmetrical with respect to the Y direction. As described above, the fan-shaped image appearing on one side in the Y direction makes it easy to confirm whether the center position of the image of the laser beam L matches the center position of the entrance pupil plane 430a in the X direction. Therefore, comatic aberration in the Y direction is added when checking the image transfer position shift in the X direction.
[Method of setting reference position based on point image]

レーザ加工装置200において実施される一実施形態のレーザ加工方法である「点像画像に基づく基準位置の設定方法」について、図10、図19及び図20を参照して説明する。図19及び図20は、点像画像に基づく基準位置の設定方法を示すフローチャートである。 A "method for setting a reference position based on a point image image", which is a laser processing method of an embodiment carried out in the laser processing apparatus 200, will be described with reference to FIGS. 10, 19, and 20. 19 and 20 are flowcharts showing a method for setting a reference position based on a point image image.

まず、対象物1が支持台230にセットされる(ステップS01)。この対象物1は、基準位置の設定用に用意されたものであり、例えば、第1面1a及び第2面1bが鏡面であり且つ抵抗率が1Ω・cm以上であるウェハである。続いて、Z方向において集光レンズユニット430が対象物1に対向するように、支持台230がX方向及びY方向に移動させられる(ステップS02)。X方向及びY方向への支持台230の移動は、制御部500による第1移動機構220(図1参照)の制御によって実施される。続いて、集光レンズユニット430の焦点が対象物1の第2面1b上に位置するように、集光レンズユニット430がZ方向に移動させられる(ステップS03)。Z方向への集光レンズユニット430の移動は、制御部500による第2移動機構240(図1参照)の制御によって実施される。 First, the object 1 is set on the support stand 230 (step S01). This object 1 is prepared for setting a reference position, and is, for example, a wafer whose first surface 1a and second surface 1b are mirror surfaces and whose resistivity is 1 Ω·cm or more. Subsequently, the support base 230 is moved in the X direction and the Y direction so that the condenser lens unit 430 faces the object 1 in the Z direction (step S02). The movement of the support base 230 in the X direction and the Y direction is carried out by the control of the first movement mechanism 220 (see FIG. 1) by the control unit 500. Subsequently, the condenser lens unit 430 is moved in the Z direction so that the focal point of the condenser lens unit 430 is located on the second surface 1b of the object 1 (step S03). The movement of the condensing lens unit 430 in the Z direction is carried out by the control of the second movement mechanism 240 (see FIG. 1) by the control section 500.

続いて、制御部500が、球面収差補正パターンを空間光変調器410に表示させ(ステップS04)、更に、X方向コマ収差付与パターンを空間光変調器410に表示させる(ステップS05)。球面収差補正パターンは、レーザ光Lが第1面1aから所定距離dだけ対象物1中を進行したと仮定した場合に発生する球面収差を補正するための位相パターンである。X方向コマ収差付与パターンは、入射瞳面430aにおいてX方向にコマ収差を発生させるための位相パターンである。続いて、空間光変調器410が球面収差補正パターン及びX方向コマ収差付与パターンを表示している状態で、レーザ発振器310からレーザ光Lが出射されて対象物1にレーザ光Lが照射され、観察用カメラ488によって反射光RLの点像画像が取得される(ステップS06)。このとき、対象物1にアブレーションが生じないレーザ光Lの出力が予め設定されていてもよいし、或いは、対象物1にアブレーションが生じないようにレーザ光Lの出力の調整が行われてもよい。 Subsequently, the control unit 500 causes the spatial light modulator 410 to display the spherical aberration correction pattern (step S04), and further causes the spatial light modulator 410 to display the X-direction coma aberration imparting pattern (step S05). The spherical aberration correction pattern is a phase pattern for correcting spherical aberration that occurs when it is assumed that the laser beam L travels through the object 1 by a predetermined distance d from the first surface 1a. The X-direction coma aberration imparting pattern is a phase pattern for generating coma aberration in the X direction on the entrance pupil plane 430a. Next, while the spatial light modulator 410 is displaying the spherical aberration correction pattern and the X-direction coma aberration imparting pattern, the laser oscillator 310 emits the laser beam L and the object 1 is irradiated with the laser beam L, A point image of the reflected light RL is acquired by the observation camera 488 (step S06). At this time, the output of the laser beam L that does not cause ablation on the object 1 may be set in advance, or the output of the laser beam L may be adjusted so that no ablation occurs on the object 1. good.

続いて、制御部500が、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置がY方向において入射瞳面430aの中心位置に一致しているか否かを、反射光RLの点像画像(反射光の検出結果)に基づいて判定する(ステップS07)。具体的には、制御部500は、反射光RLの点像画像において、扇状の像がX方向に関して対称であれば(「図17の中央に示される点像画像」参照)、レーザ光Lの像の中心位置がY方向において入射瞳面430aの中心位置に一致していると判定し、扇状の像がX方向に関して対称でなければ(「図17の上側に示される点像画像」及び「図17の下側に示される点像画像」参照)、レーザ光Lの像の中心位置がY方向において入射瞳面430aの中心位置からずれていると判定する。なお、扇状の像がX方向に関して対称であるか否かは、例えば、幾何学的手法によって認識されてもよいし、パターン認識等の公知の画像認識処理によって認識されてもよい。 Subsequently, the control unit 500 determines whether or not the center position of the image of the laser beam L transferred onto the entrance pupil plane 430a matches the center position of the entrance pupil plane 430a in the Y direction, based on the point of the reflected light RL. The determination is made based on the image (detection result of reflected light) (step S07). Specifically, if the fan-shaped image in the point image of the reflected light RL is symmetrical with respect to the X direction (see "point image shown in the center of FIG. 17"), the control unit 500 controls the It is determined that the center position of the image coincides with the center position of the entrance pupil plane 430a in the Y direction, and if the fan-shaped image is not symmetrical with respect to the X direction ("the point image shown in the upper part of FIG. 17" and " 17), it is determined that the center position of the image of the laser beam L is shifted from the center position of the entrance pupil plane 430a in the Y direction. Note that whether or not the fan-shaped image is symmetrical with respect to the X direction may be recognized, for example, by a geometric method or by known image recognition processing such as pattern recognition.

以上のように、点像画像に基づく基準位置の設定方法では、レーザ光Lの像の中心位置がY方向において入射瞳面430aの中心位置に一致しているか否かを確認するために、観察用カメラ488によって反射光RLの点像画像が取得される際に、レーザ光Lが第1面1aから所定距離dだけ対象物1中を進行したと仮定した場合に発生する球面収差が補正されるように且つ入射瞳面430aにおいてX方向にコマ収差が発生するように、空間光変調器410が制御される。 As described above, in the reference position setting method based on a point image image, observation is performed to check whether the center position of the image of the laser beam L matches the center position of the entrance pupil plane 430a in the Y direction. When a point image of the reflected light RL is acquired by the camera 488, the spherical aberration that occurs when it is assumed that the laser light L has traveled through the object 1 by a predetermined distance d from the first surface 1a is corrected. The spatial light modulator 410 is controlled so that coma aberration occurs in the X direction at the entrance pupil plane 430a.

ステップS07の判定の結果、レーザ光Lの像の中心位置がY方向において入射瞳面430aの中心位置に一致していた場合には、制御部500が、この場合に空間光変調器410が表示していた位相パターンのY値(第2方向に相当する方向における第2位相パターンの第2基準位置の座標)を基準位置のY値(基準位置の第2座標)として記憶する(ステップS08)。位相パターンのY値は、「球面収差補正パターン、X方向コマ収差付与パターン、又はそれらが重畳された位相パターン(いずれも第2位相パターン)が表示される際に基準とされた基準位置(第2基準位置)」の「Y方向の座標」である。基準位置のY値は、「対象物1の加工用の位相パターンが表示される際に基準とされる基準位置」の「Y方向の座標(第2座標)」である。 As a result of the determination in step S07, if the center position of the image of the laser beam L coincides with the center position of the entrance pupil plane 430a in the Y direction, the control unit 500, in this case, the spatial light modulator 410 The Y value of the phase pattern (the coordinate of the second reference position of the second phase pattern in the direction corresponding to the second direction) is stored as the Y value of the reference position (the second coordinate of the reference position) (step S08). . The Y value of the phase pattern is determined by the reference position (second phase pattern) used as a reference when the spherical aberration correction pattern, the 2 reference position)” is the “coordinate in the Y direction”. The Y value of the reference position is the "coordinate in the Y direction (second coordinate)" of the "reference position used as a reference when the phase pattern for processing of the object 1 is displayed."

ステップS07の判定の結果、レーザ光Lの像の中心位置がY方向において入射瞳面430aの中心位置からずれていた場合には、制御部500が、空間光変調器410が表示していた位相パターンのY値をシフトし(ステップS09)、レーザ光Lの像の中心位置がY方向において入射瞳面430aの中心位置に一致していたと判定されるまで、ステップS06及びステップS07のステップが繰り返される。 As a result of the determination in step S07, if the center position of the image of the laser beam L is shifted from the center position of the entrance pupil plane 430a in the Y direction, the control unit 500 controls the phase of the image displayed by the spatial light modulator 410. The Y value of the pattern is shifted (step S09), and steps S06 and S07 are repeated until it is determined that the center position of the image of the laser beam L coincides with the center position of the entrance pupil plane 430a in the Y direction. It will be done.

ステップS08に続いて、制御部500が、X方向コマ収差付与パターンに代えて、Y方向コマ収差付与パターンを空間光変調器410に表示させる(ステップS11)。Y方向コマ収差付与パターンは、入射瞳面430aにおいてY方向にコマ収差を発生させるための位相パターンである。続いて、空間光変調器410が球面収差補正パターン及びY方向コマ収差付与パターンを表示している状態で、レーザ発振器310からレーザ光Lが出射されて対象物1にレーザ光Lが照射され、観察用カメラ488によって反射光RLの点像画像が取得される(ステップS12)。このとき、対象物1にアブレーションが生じないレーザ光Lの出力が予め設定されていてもよいし、或いは、対象物1にアブレーションが生じないようにレーザ光Lの出力の調整が行われてもよい。 Following step S08, the control unit 500 causes the spatial light modulator 410 to display a coma aberration imparting pattern in the Y direction instead of the pattern imparting coma aberration in the X direction (step S11). The Y direction coma aberration imparting pattern is a phase pattern for generating coma aberration in the Y direction on the entrance pupil plane 430a. Next, while the spatial light modulator 410 is displaying the spherical aberration correction pattern and the Y-direction comatic aberration imparting pattern, the laser oscillator 310 emits the laser beam L and the object 1 is irradiated with the laser beam L, A point image of the reflected light RL is acquired by the observation camera 488 (step S12). At this time, the output of the laser beam L that does not cause ablation on the object 1 may be set in advance, or the output of the laser beam L may be adjusted so that no ablation occurs on the object 1. good.

続いて、制御部500が、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置がX方向において入射瞳面430aの中心位置に一致しているか否かを、反射光RLの点像画像(反射光の検出結果)に基づいて判定する(ステップS13)。具体的には、制御部500は、反射光RLの点像画像において、扇状の像がY方向に関して対称であれば(「図18の中央に示される点像画像」参照)、レーザ光Lの像の中心位置がX方向において入射瞳面430aの中心位置に一致していると判定し、扇状の像がY方向に関して対称でなければ(「図18の右側に示される点像画像」及び「図18の左側に示される点像画像」参照)、レーザ光Lの像の中心位置がX方向において入射瞳面430aの中心位置からずれていると判定する。なお、扇状の像がY方向に関して対称であるか否かは、例えば、幾何学的手法によって認識されてもよいし、パターン認識等の公知の画像認識処理によって認識されてもよい。 Subsequently, the control unit 500 determines whether or not the center position of the image of the laser beam L transferred to the entrance pupil plane 430a matches the center position of the entrance pupil plane 430a in the X direction by checking the point of the reflected light RL. The determination is made based on the image (detection result of reflected light) (step S13). Specifically, if the fan-shaped image in the point image of the reflected light RL is symmetrical with respect to the Y direction (see "point image shown in the center of FIG. 18"), the control unit 500 controls the point image of the laser beam L. It is determined that the center position of the image coincides with the center position of the entrance pupil plane 430a in the X direction, and if the fan-shaped image is not symmetrical in the Y direction ("the point image shown on the right side of FIG. 18" and " 18), it is determined that the center position of the image of the laser beam L is shifted from the center position of the entrance pupil plane 430a in the X direction. Note that whether or not the fan-shaped image is symmetrical with respect to the Y direction may be recognized, for example, by a geometric method or by known image recognition processing such as pattern recognition.

以上のように、点像画像に基づく基準位置の設定方法では、レーザ光Lの像の中心位置がX方向において入射瞳面430aの中心位置に一致しているか否かを確認するために、観察用カメラ488によって反射光RLの点像画像が取得される際に、レーザ光Lが第1面1aから所定距離dだけ対象物1中を進行したと仮定した場合に発生する球面収差が補正されるように且つ入射瞳面430aにおいてY方向にコマ収差が発生するように、空間光変調器410が制御される。 As described above, in the reference position setting method based on a point image image, in order to check whether the center position of the image of the laser beam L matches the center position of the entrance pupil plane 430a in the X direction, observation is performed. When a point image of the reflected light RL is acquired by the camera 488, the spherical aberration that occurs when it is assumed that the laser light L has traveled through the object 1 by a predetermined distance d from the first surface 1a is corrected. The spatial light modulator 410 is controlled so that coma aberration occurs in the Y direction at the entrance pupil plane 430a.

ステップS13の判定の結果、レーザ光Lの像の中心位置がX方向において入射瞳面430aの中心位置に一致していた場合には、制御部500が、この場合に空間光変調器410が表示していた位相パターンのX値(第1方向に相当する方向における第1位相パターンの第1基準位置の座標)を基準位置のX値(基準位置の第1座標)として記憶する(ステップS14)。位相パターンのX値は、「球面収差補正パターン、Y方向コマ収差付与パターン、又はそれらが重畳された位相パターン(いずれも第1位相パターン)が表示される際に基準とされた基準位置(第1基準位置)」の「Y方向の座標」である。基準位置のX値は、「対象物1の加工用の位相パターンが表示される際に基準とされる基準位置」の「X方向の座標(第1座標)」である。 As a result of the determination in step S13, if the center position of the image of the laser beam L coincides with the center position of the entrance pupil plane 430a in the X direction, the control unit 500, in this case, the spatial light modulator 410 The X value of the phase pattern (the coordinate of the first reference position of the first phase pattern in the direction corresponding to the first direction) is stored as the X value of the reference position (the first coordinate of the reference position) (step S14). . The X value of the phase pattern is determined by the reference position (the first 1 reference position)” is the “coordinate in the Y direction”. The X value of the reference position is the "coordinate in the X direction (first coordinate)" of the "reference position used as a reference when the phase pattern for processing of the object 1 is displayed."

ステップS13の判定の結果、レーザ光Lの像の中心位置がX方向において入射瞳面430aの中心位置からずれていた場合には、制御部500が、空間光変調器410が表示していた位相パターンのX値をシフトし(ステップS15)、レーザ光Lの像の中心位置がX方向において入射瞳面430aの中心位置に一致していたと判定されるまで、ステップS12及びステップS13のステップが繰り返される。 As a result of the determination in step S13, if the center position of the image of the laser beam L is shifted from the center position of the entrance pupil plane 430a in the X direction, the control unit 500 controls the phase The X value of the pattern is shifted (step S15), and steps S12 and S13 are repeated until it is determined that the center position of the image of the laser beam L coincides with the center position of the entrance pupil plane 430a in the X direction. It will be done.

以上説明したように、レーザ加工装置200では、第1面1a側から対象物1に入射して第2面1bで反射されたレーザ光Lの反射光RLが観察用カメラ488によって検出される。このとき、レーザ光Lが第1面1aから所定距離dだけ対象物1中を進行したと仮定した場合に発生する球面収差が補正されるように且つ集光レンズユニット430の入射瞳面430aにおいてY方向にコマ収差が発生するように、空間光変調器410が制御される。これにより、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置がX方向において入射瞳面430aの中心位置に一致している場合と、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置がX方向において入射瞳面430aの中心位置からずれている場合とで、反射光RLの点像に顕著な差が現れる。よって、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置がX方向において入射瞳面430aの中心位置に一致しているか否かを容易に且つ精度良く確認することができる。 As described above, in the laser processing apparatus 200, the observation camera 488 detects the reflected light RL of the laser beam L that enters the object 1 from the first surface 1a side and is reflected by the second surface 1b. At this time, the spherical aberration that occurs when it is assumed that the laser beam L travels through the object 1 by a predetermined distance d from the first surface 1a is corrected, and at the entrance pupil surface 430a of the condensing lens unit 430. Spatial light modulator 410 is controlled so that coma aberration occurs in the Y direction. As a result, the case where the center position of the image of the laser beam L transferred to the entrance pupil plane 430a coincides with the center position of the entrance pupil plane 430a in the X direction, and the case where the center position of the image of the laser beam L transferred to the entrance pupil plane 430a, and A significant difference appears in the point image of the reflected light RL depending on the case where the center position of the image of L is shifted from the center position of the entrance pupil plane 430a in the X direction. Therefore, it is possible to easily and accurately confirm whether or not the center position of the image of the laser beam L transferred onto the entrance pupil plane 430a coincides with the center position of the entrance pupil plane 430a in the X direction.

レーザ加工装置200では、第1面1a側から対象物1に入射して第2面1bで反射されたレーザ光Lの反射光RLが観察用カメラ488によって検出される。このとき、レーザ光Lが第1面1aから所定距離dだけ対象物1中を進行したと仮定した場合に発生する球面収差が補正されるように且つ集光レンズユニット430の入射瞳面430aにおいてX方向にコマ収差が発生するように、空間光変調器410が制御される。これにより、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置がY方向において入射瞳面430aの中心位置に一致している場合と、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置がY方向において入射瞳面430aの中心位置からずれている場合とで、反射光RLの点像に顕著な差が現れる。よって、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置がY方向において入射瞳面430aの中心位置に一致しているか否かを容易に且つ精度良く確認することができる。 In the laser processing apparatus 200, the observation camera 488 detects reflected light RL of the laser beam L that enters the object 1 from the first surface 1a side and is reflected by the second surface 1b. At this time, the spherical aberration that occurs when it is assumed that the laser beam L travels through the object 1 by a predetermined distance d from the first surface 1a is corrected, and at the entrance pupil surface 430a of the condensing lens unit 430. Spatial light modulator 410 is controlled so that coma aberration occurs in the X direction. Thereby, the case where the center position of the image of the laser beam L transferred to the entrance pupil plane 430a coincides with the center position of the entrance pupil plane 430a in the Y direction, and the case where the center position of the image of the laser beam L transferred to the entrance pupil plane 430a, A significant difference appears in the point image of the reflected light RL when the center position of the image of L is shifted from the center position of the entrance pupil plane 430a in the Y direction. Therefore, it is possible to easily and accurately confirm whether or not the center position of the image of the laser beam L transferred onto the entrance pupil plane 430a coincides with the center position of the entrance pupil plane 430a in the Y direction.

レーザ加工装置200では、制御部500が、反射光RLの点像画像に基づいて、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置がX方向において入射瞳面430aの中心位置に一致しているか否かを判定する。これにより、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置がX方向において入射瞳面430aの中心位置に一致しているか否かを自動で判定することができる。 In the laser processing apparatus 200, the control unit 500 determines whether the center position of the image of the laser beam L transferred to the entrance pupil plane 430a is the center position of the entrance pupil plane 430a in the X direction based on the point image of the reflected light RL. Determine whether it matches. Thereby, it is possible to automatically determine whether the center position of the image of the laser beam L transferred onto the entrance pupil plane 430a matches the center position of the entrance pupil plane 430a in the X direction.

レーザ加工装置200では、制御部500が、反射光RLの点像画像に基づいて、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置がY方向において入射瞳面430aの中心位置に一致しているか否かを判定する。これにより、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置がY方向において入射瞳面430aの中心位置に一致しているか否かを自動で判定することができる。 In the laser processing apparatus 200, the control unit 500 determines, based on the point image of the reflected light RL, that the center position of the image of the laser beam L transferred onto the entrance pupil plane 430a is the center position of the entrance pupil plane 430a in the Y direction. Determine whether it matches. Thereby, it is possible to automatically determine whether the center position of the image of the laser beam L transferred onto the entrance pupil plane 430a matches the center position of the entrance pupil plane 430a in the Y direction.

レーザ加工装置200では、制御部500が、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置がX方向において入射瞳面430aの中心位置に一致していた場合に空間光変調器410が表示していた位相パターンに関する情報を取得し、基準位置のX方向の座標として、X方向における当該位相パターンの基準位置の座標を記憶する。対象物1の加工時に、当該座標をX方向の基準として位相パターンを空間光変調器410に表示させることで、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置がX方向において入射瞳面430aの中心位置に一致した状態で、対象物1を加工することができる。 In the laser processing apparatus 200, the control unit 500 controls the spatial light modulator when the center position of the image of the laser beam L transferred onto the entrance pupil plane 430a coincides with the center position of the entrance pupil plane 430a in the X direction. 410 acquires information regarding the phase pattern displayed, and stores the coordinates of the reference position of the phase pattern in the X direction as the coordinates of the reference position in the X direction. When processing the object 1, by displaying a phase pattern on the spatial light modulator 410 using the coordinates as a reference in the X direction, the center position of the image of the laser beam L transferred to the entrance pupil plane 430a can be adjusted in the X direction. The object 1 can be processed while being aligned with the center position of the entrance pupil plane 430a.

レーザ加工装置200では、制御部500が、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置がY方向において入射瞳面430aの中心位置に一致していた場合に空間光変調器410が表示していた位相パターンに関する情報を取得し、基準位置のY方向の座標として、Y方向における当該位相パターンの基準位置の座標を記憶する。対象物1の加工時に、当該座標をY方向の基準として位相パターンを空間光変調器410に表示させることで、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置がY方向において入射瞳面430aの中心位置に一致した状態で、対象物1を加工することができる。 In the laser processing apparatus 200, the control unit 500 controls the spatial light modulator when the center position of the image of the laser beam L transferred onto the entrance pupil plane 430a coincides with the center position of the entrance pupil plane 430a in the Y direction. 410 acquires information regarding the phase pattern displayed, and stores the coordinates of the reference position of the phase pattern in the Y direction as the coordinates of the reference position in the Y direction. When processing the object 1, by displaying a phase pattern on the spatial light modulator 410 using the coordinates as a reference in the Y direction, the center position of the image of the laser beam L transferred to the entrance pupil plane 430a can be adjusted in the Y direction. The object 1 can be processed while being aligned with the center position of the entrance pupil plane 430a.

レーザ加工装置200では、制御部500が、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置がX方向において入射瞳面430aの中心位置に一致しているか否かを確認するために、観察用カメラ488によって反射光RLの点像画像が取得される際に、球面収差を補正するための球面収差補正パターン、及び入射瞳面430aにおいてY方向にコマ収差を発生させるためのコマ収差付与パターンを空間光変調器410に表示させる。これにより、レーザ光Lが第1面1aから所定距離dだけ対象物1中を進行したと仮定した場合に発生する球面収差を確実に補正すると共に、集光レンズユニット430の入射瞳面430aにおいてY方向にコマ収差を確実に発生させることができる。 In the laser processing apparatus 200, the control unit 500 checks whether the center position of the image of the laser beam L transferred to the entrance pupil plane 430a matches the center position of the entrance pupil plane 430a in the X direction. In addition, a spherical aberration correction pattern for correcting spherical aberration when a point image of reflected light RL is acquired by the observation camera 488, and a coma for generating coma aberration in the Y direction at the entrance pupil surface 430a. The aberration imparting pattern is displayed on the spatial light modulator 410. This reliably corrects the spherical aberration that occurs when it is assumed that the laser beam L travels through the object 1 by a predetermined distance d from the first surface 1a, and also Comatic aberration can be reliably generated in the Y direction.

レーザ加工装置200では、制御部500が、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置がY方向において入射瞳面430aの中心位置に一致しているか否かを確認するために、観察用カメラ488によって反射光RLの点像画像が取得される際に、球面収差を補正するための球面収差補正パターン、及び入射瞳面430aにおいてX方向にコマ収差を発生させるためのコマ収差付与パターンを空間光変調器410に表示させる。これにより、レーザ光Lが第1面1aから所定距離dだけ対象物1中を進行したと仮定した場合に発生する球面収差を確実に補正すると共に、集光レンズユニット430の入射瞳面430aにおいてX方向にコマ収差を確実に発生させることができる。 In the laser processing apparatus 200, the control unit 500 checks whether the center position of the image of the laser beam L transferred to the entrance pupil plane 430a matches the center position of the entrance pupil plane 430a in the Y direction. A spherical aberration correction pattern for correcting spherical aberration when a point image of the reflected light RL is acquired by the observation camera 488, and a coma for generating coma aberration in the X direction at the entrance pupil surface 430a. The aberration imparting pattern is displayed on the spatial light modulator 410. This reliably corrects the spherical aberration that occurs when it is assumed that the laser beam L travels through the object 1 by a predetermined distance d from the first surface 1a, and also Comatic aberration can be reliably generated in the X direction.

レーザ加工装置200では、所定距離dが、第1面1aと第2面1bとの距離をtとすると、(2t-0.1t)≦d≦(2t+0.1t)を満たすように設定される。これにより、反射光RLの点像画像に与えられる球面収差の影響を適切に抑制することができる。なお、上述したように、Y方向にコマ収差が発生させられることで、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置がX方向において入射瞳面430aの中心位置に一致している場合と、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置がX方向において入射瞳面430aの中心位置からずれている場合とで、反射光RLの点像に顕著な差が現れる。そのため、(2t-0.1t)≦d≦(2t+0.1t)を満たすように所定距離dが設定されなくても、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置がX方向において入射瞳面430aの中心位置に一致しているか否かを確認することができる場合がある。同様に、X方向にコマ収差が発生させられることで、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置がY方向において入射瞳面430aの中心位置に一致している場合と、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置がY方向において入射瞳面430aの中心位置からずれている場合とで、反射光RLの点像に顕著な差が現れる。そのため、(2t-0.1t)≦d≦(2t+0.1t)を満たすように所定距離dが設定されなくても、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置がY方向において入射瞳面430aの中心位置に一致しているか否かを確認することができる場合がある。 In the laser processing device 200, the predetermined distance d is set to satisfy (2t-0.1t)≦d≦(2t+0.1t), where t is the distance between the first surface 1a and the second surface 1b. . Thereby, the influence of spherical aberration imparted to the point image of the reflected light RL can be appropriately suppressed. As described above, coma aberration is generated in the Y direction, so that the center position of the image of the laser beam L transferred to the entrance pupil plane 430a coincides with the center position of the entrance pupil plane 430a in the X direction. , and when the center position of the image of the laser beam L transferred to the entrance pupil plane 430a is shifted from the center position of the entrance pupil plane 430a in the X direction, there is a noticeable difference in the point image of the reflected light RL. The difference appears. Therefore, even if the predetermined distance d is not set so as to satisfy (2t-0.1t)≦d≦(2t+0.1t), the center position of the image of the laser beam L transferred to the entrance pupil plane 430a is In some cases, it may be possible to confirm whether or not the direction coincides with the center position of the entrance pupil plane 430a. Similarly, when comatic aberration is generated in the X direction, the center position of the image of the laser beam L transferred to the entrance pupil plane 430a coincides with the center position of the entrance pupil plane 430a in the Y direction. A significant difference appears in the point image of the reflected light RL when the center position of the image of the laser beam L transferred to the entrance pupil plane 430a is shifted from the center position of the entrance pupil plane 430a in the Y direction. Therefore, even if the predetermined distance d is not set so as to satisfy (2t-0.1t)≦d≦(2t+0.1t), the center position of the image of the laser beam L transferred to the entrance pupil plane 430a is Y In some cases, it may be possible to confirm whether or not the direction coincides with the center position of the entrance pupil plane 430a.

レーザ加工装置200は、表示部600が、反射光RLの点像画像を表示する。これにより、反射光RLの点像画像をオペレータに報知することができる。 In the laser processing apparatus 200, the display unit 600 displays a point image of the reflected light RL. Thereby, the point image of the reflected light RL can be reported to the operator.

レーザ加工装置200において実施されるレーザ加工方法によれば、上述したように、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置がX方向において入射瞳面430aの中心位置に一致しているか否かを容易に且つ精度良く確認することができる。更に、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置がX方向において入射瞳面430aの中心位置に一致した状態で、対象物1を加工することができる。 According to the laser processing method carried out in the laser processing apparatus 200, as described above, the center position of the image of the laser beam L transferred to the entrance pupil plane 430a is aligned with the center position of the entrance pupil plane 430a in the X direction. It is possible to easily and accurately check whether the Furthermore, the object 1 can be processed in a state in which the center position of the image of the laser beam L transferred onto the entrance pupil plane 430a coincides with the center position of the entrance pupil plane 430a in the X direction.

レーザ加工装置200において実施されるレーザ加工方法によれば、上述したように、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置がY方向において入射瞳面430aの中心位置に一致しているか否かを容易に且つ精度良く確認することができる。更に、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置がY方向において入射瞳面430aの中心位置に一致した状態で、対象物1を加工することができる。 According to the laser processing method implemented in the laser processing apparatus 200, as described above, the center position of the image of the laser beam L transferred to the entrance pupil plane 430a is aligned with the center position of the entrance pupil plane 430a in the Y direction. It is possible to easily and accurately check whether the Furthermore, the object 1 can be processed in a state in which the center position of the image of the laser beam L transferred onto the entrance pupil plane 430a coincides with the center position of the entrance pupil plane 430a in the Y direction.

レーザ加工装置200では、制御部500が、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置がX方向において入射瞳面430aの中心位置に一致しているか否かを確認するために、観察用カメラ488によって反射光RLの点像画像が取得される際に、球面収差を補正するための球面収差補正パターンを、入射瞳面430aにおいてY方向にコマ収差が発生するように、空間光変調器410に表示させてもよい。これによれば、レーザ光Lが第1面1aから所定距離dだけ対象物1中を進行したと仮定した場合に発生する球面収差を確実に補正すると共に、集光レンズユニット430の入射瞳面430aにおいてY方向にコマ収差を確実に発生させることができる。一例として、制御部500は、基準位置と推定される位置からY方向にずれた位置を基準として球面収差補正パターンを空間光変調器410に表示させる。このとき球面収差補正パターンをずらす量は、ステップS15でのシフト量よりも大きく且つ観察用カメラ488の画角から外れる量よりも小さい量である。 In the laser processing apparatus 200, the control unit 500 checks whether the center position of the image of the laser beam L transferred to the entrance pupil plane 430a matches the center position of the entrance pupil plane 430a in the X direction. In addition, when a point image of reflected light RL is acquired by observation camera 488, a spherical aberration correction pattern for correcting spherical aberration is created such that comatic aberration occurs in the Y direction at entrance pupil surface 430a. It may also be displayed on the spatial light modulator 410. According to this, the spherical aberration that occurs when it is assumed that the laser beam L travels through the object 1 by a predetermined distance d from the first surface 1a can be reliably corrected, and the entrance pupil surface of the condensing lens unit 430 can be corrected. 430a, it is possible to reliably generate coma aberration in the Y direction. As an example, the control unit 500 causes the spatial light modulator 410 to display a spherical aberration correction pattern based on a position shifted in the Y direction from a position estimated to be the reference position. At this time, the amount by which the spherical aberration correction pattern is shifted is greater than the shift amount in step S15 and smaller than the amount by which it deviates from the viewing angle of the observation camera 488.

レーザ加工装置200では、制御部500が、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置がY方向において入射瞳面430aの中心位置に一致しているか否かを確認するために、観察用カメラ488によって反射光RLの点像画像が取得される際に、球面収差を補正するための球面収差補正パターンを、入射瞳面430aにおいてX方向にコマ収差が発生するように、空間光変調器410に表示させてもよい。これによれば、レーザ光Lが第1面1aから所定距離dだけ対象物1中を進行したと仮定した場合に発生する球面収差を確実に補正すると共に、集光レンズユニット430の入射瞳面430aにおいてX方向にコマ収差を確実に発生させることができる。一例として、制御部500は、基準位置と推定される位置からX方向にずれた位置を基準として球面収差補正パターンを空間光変調器410に表示させる。このとき球面収差補正パターンをずらす量は、ステップS09でのシフト量よりも大きく且つ観察用カメラ488の画角から外れる量よりも小さい量である。
[点像画像及び加工結果に基づく基準位置の設定方法]
In the laser processing apparatus 200, the control unit 500 checks whether the center position of the image of the laser beam L transferred to the entrance pupil plane 430a matches the center position of the entrance pupil plane 430a in the Y direction. In addition, when a point image of the reflected light RL is acquired by the observation camera 488, a spherical aberration correction pattern for correcting spherical aberration is created such that coma aberration occurs in the X direction at the entrance pupil surface 430a. It may also be displayed on the spatial light modulator 410. According to this, the spherical aberration that occurs when it is assumed that the laser beam L travels through the object 1 by a predetermined distance d from the first surface 1a can be reliably corrected, and the entrance pupil surface of the condensing lens unit 430 can be corrected. 430a, it is possible to reliably generate coma aberration in the X direction. As an example, the control unit 500 causes the spatial light modulator 410 to display a spherical aberration correction pattern based on a position shifted in the X direction from a position estimated to be the reference position. At this time, the amount by which the spherical aberration correction pattern is shifted is greater than the shift amount in step S09 and smaller than the amount by which it deviates from the viewing angle of the observation camera 488.
[Method of setting reference position based on point image image and processing results]

レーザ加工装置200において実施される一実施形態のレーザ加工方法である「点像画像及び加工結果に基づく基準位置の設定方法」について説明する。点像画像及び加工結果に基づく基準位置の設定方法は、入射瞳面に転像されたレーザ光の像の中心位置が入射瞳面の中心位置に一致するように、基準位置を設定するレーザ加工方法である。 A "method for setting a reference position based on a point image and a processing result" which is a laser processing method of one embodiment implemented in the laser processing apparatus 200 will be described. The method for setting the reference position based on the point image and processing results is laser processing in which the reference position is set so that the center position of the laser beam image transferred to the entrance pupil plane matches the center position of the entrance pupil plane. It's a method.

点像画像及び加工結果に基づく基準位置の設定方法(設定処理)は、反射光RLの点像画像に基づく基準位置(第1基準位置)P1及び対象物1の加工結果に基づく基準位置(第2基準位置)P2を取得するステップ(処理)と、「対象物1の加工時」に、対象物1の加工結果に基づく基準位置P2を基準として位相パターンを空間光変調器410に表示させるステップ(処理)と、を備えている。以下、それらのステップについて、図10及び図21を参照して説明する。図21は、点像画像及び加工結果に基づく基準位置の設定方法を示すフローチャートである。 The setting method (setting process) of the reference position based on the point image and the processing result is to set the reference position (first reference position) P1 based on the point image of the reflected light RL and the reference position (first reference position) based on the processing result of the object 1. 2) a step (processing) of acquiring the reference position P2 (reference position); and a step of displaying a phase pattern on the spatial light modulator 410 with reference to the reference position P2 based on the processing results of the object 1 during “processing of the object 1”. (processing). These steps will be described below with reference to FIGS. 10 and 21. FIG. 21 is a flowchart showing a method for setting a reference position based on a point image and processing results.

まず、対象物1が支持台230にセットされる(ステップS21)。この対象物1は、基準位置の設定用に用意されたものであり、例えば、第1面1a及び第2面1bが鏡面であり且つ抵抗率が1Ω・cm以上であるウェハである。続いて、Z方向において集光レンズユニット430が対象物1に対向するように、支持台230がX方向及びY方向に移動させられる(ステップS22)。X方向及びY方向への支持台230の移動は、制御部500による第1移動機構220(図1参照)の制御によって実施される。続いて、集光レンズユニット430の焦点が対象物1の第2面1b上に位置するように、集光レンズユニット430がZ方向に移動させられる(ステップS23)。Z方向への集光レンズユニット430の移動は、制御部500による第2移動機構240(図1参照)の制御によって実施される。 First, the object 1 is set on the support stand 230 (step S21). This object 1 is prepared for setting a reference position, and is, for example, a wafer whose first surface 1a and second surface 1b are mirror surfaces and whose resistivity is 1 Ω·cm or more. Subsequently, the support base 230 is moved in the X direction and the Y direction so that the condenser lens unit 430 faces the object 1 in the Z direction (step S22). The movement of the support base 230 in the X direction and the Y direction is carried out by the control of the first movement mechanism 220 (see FIG. 1) by the control unit 500. Subsequently, the condenser lens unit 430 is moved in the Z direction so that the focal point of the condenser lens unit 430 is located on the second surface 1b of the object 1 (step S23). The movement of the condensing lens unit 430 in the Z direction is carried out by the control of the second movement mechanism 240 (see FIG. 1) by the control section 500.

続いて、制御部500が、反射光RLの点像画像に基づく基準位置P1のX値及びY値を取得する(ステップS24)。X値は、基準位置P1のX方向の座標であり、Y値は、基準位置P1のY方向の座標である。このように、制御部500は、反射光RLの点像画像(反射光の検出結果)に基づいて基準位置P1を取得する。一例として、反射光RLの点像画像に基づく基準位置P1のX値及びY値の取得は、図19及び図20に示される「点像画像に基づく基準位置の設定方法」によって実施される。 Subsequently, the control unit 500 acquires the X value and Y value of the reference position P1 based on the point image of the reflected light RL (step S24). The X value is the coordinate of the reference position P1 in the X direction, and the Y value is the coordinate of the reference position P1 in the Y direction. In this way, the control unit 500 acquires the reference position P1 based on the point image of the reflected light RL (the detection result of the reflected light). As an example, the acquisition of the X value and Y value of the reference position P1 based on the point image of the reflected light RL is performed by the "method for setting the reference position based on the point image" shown in FIGS. 19 and 20.

なお、反射光RLの点像画像に基づく基準位置P1のX値及びY値を取得する方法は、上記方法に限定されない。例えば、制御部500が、反射光RLの点像画像に基づく基準位置P1のX値を取得するために、レーザ光Lが第1面1aから所定距離dだけ対象物1中を進行したと仮定した場合に発生する球面収差が補正されるように空間光変調器410を制御し、入射瞳面430aにおいてY方向にコマ収差が発生するように空間光変調器410を制御しなくてもよい。同様に、制御部500が、反射光RLの点像画像に基づく基準位置P1のY値を取得するために、レーザ光Lが第1面1aから所定距離dだけ対象物1中を進行したと仮定した場合に発生する球面収差が補正されるように空間光変調器410を制御し、入射瞳面430aにおいてX方向にコマ収差が発生するように空間光変調器410を制御しなくてもよい。また、反射光RLの検出結果に基づく基準位置P1のX値及びY値を取得するために、制御部500が、位相パターンとしてアキシコンパターンを空間光変調器410に表示させ、その状態で、Z方向に沿って集光レンズユニット430を移動させてもよい。その場合、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置が入射瞳面430aの中心位置に一致していると、対象物1の第1面1aで反射されたレーザ光Lの反射光RLの像の中心が移動しない。一方、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置が入射瞳面430aの中心位置からずれていると、対象物1の第1面1aで反射されたレーザ光Lの反射光RLの像の中心が移動する。以上のように、反射光RLの点像画像に基づく基準位置P1は、対象物1で反射されたレーザ光Lの反射光RLの検出結果に基づいて特定可能である。 Note that the method of acquiring the X value and Y value of the reference position P1 based on the point image of the reflected light RL is not limited to the above method. For example, assume that the control unit 500 assumes that the laser beam L has traveled through the object 1 by a predetermined distance d from the first surface 1a in order to obtain the X value of the reference position P1 based on the point image of the reflected light RL. It is not necessary to control the spatial light modulator 410 so that the spherical aberration that occurs in this case is corrected, and to control the spatial light modulator 410 so that coma aberration occurs in the Y direction at the entrance pupil plane 430a. Similarly, in order to obtain the Y value of the reference position P1 based on the point image of the reflected light RL, the control unit 500 assumes that the laser light L has traveled through the object 1 by a predetermined distance d from the first surface 1a. It is not necessary to control the spatial light modulator 410 so that the spherical aberration that occurs in the hypothetical case is corrected, and to not control the spatial light modulator 410 so that coma aberration occurs in the X direction at the entrance pupil plane 430a. . Further, in order to obtain the X value and Y value of the reference position P1 based on the detection result of the reflected light RL, the control unit 500 causes the spatial light modulator 410 to display an axicon pattern as a phase pattern, and in this state, The condensing lens unit 430 may be moved along the Z direction. In that case, if the center position of the image of the laser beam L transferred to the entrance pupil plane 430a matches the center position of the entrance pupil plane 430a, the laser beam L reflected by the first surface 1a of the object 1 The center of the image of the reflected light RL does not move. On the other hand, if the center position of the image of the laser beam L transferred to the entrance pupil plane 430a is shifted from the center position of the entrance pupil plane 430a, the reflection of the laser beam L reflected by the first surface 1a of the object 1 The center of the image of the light RL moves. As described above, the reference position P1 based on the point image of the reflected light RL can be specified based on the detection result of the reflected light RL of the laser beam L reflected by the object 1.

続いて、制御部500が、対象物1の加工結果に基づく基準位置P2のX値及びY値を取得する(ステップS25)。X値は、基準位置P2のX方向の座標であり、Y値は、基準位置P2のY方向の座標である。このように、制御部500は、対象物1の加工結果に基づいて基準位置P2を取得する。対象物1の加工結果に基づく基準位置P2のX値及びY値を取得する際には、必要に応じて対象物1を交換してもよい。一例として、図22、図23及び図24に示されるように、対象物1の内部に改質領域を形成し、その対象物1の加工状態を観察することで、対象物1の加工結果に基づく基準位置P2のX値及びY値を取得する。 Subsequently, the control unit 500 acquires the X value and Y value of the reference position P2 based on the processing result of the target object 1 (step S25). The X value is the coordinate of the reference position P2 in the X direction, and the Y value is the coordinate of the reference position P2 in the Y direction. In this way, the control unit 500 obtains the reference position P2 based on the processing result of the object 1. When acquiring the X value and Y value of the reference position P2 based on the processing result of the target object 1, the target object 1 may be replaced as necessary. As an example, as shown in FIGS. 22, 23, and 24, by forming a modified region inside the object 1 and observing the processing state of the object 1, the processing results of the object 1 can be The X value and Y value of the base reference position P2 are acquired.

図22の(a)は、レーザ光Lの像の中心位置がY方向において入射瞳面430aの中心位置から+側に1ピクセル分ずれている状態で、X方向に平行な方向を加工方向(レーザ光Lのスキャン方向)として加工が実施された対象物1の「X方向に垂直な断面図」である。図22の(b)は、レーザ光Lの像の中心位置がY方向において入射瞳面430aの中心位置に一致している状態で、X方向に平行な方向を加工方向として加工が実施された対象物1の「X方向に垂直な断面図」である。図22の(c)は、レーザ光Lの像の中心位置がY方向において入射瞳面430aの中心位置から-側に1ピクセル分ずれている状態で、X方向に平行な方向を加工方向として加工が実施された対象物1の「X方向に垂直な断面図」である。図22の(b)に示される亀裂は、図22の(a)及び(c)に示される亀裂に比べ、対象物1の厚さ方向(ZX平面)に沿うように延びている。この場合、制御部500は、図22の(b)に示される加工結果が得られた際に空間光変調器410が表示していた位相パターンの基準位置のX値及びY値を、基準位置P2のX値及びY値として取得する。 FIG. 22(a) shows a state in which the center position of the image of the laser beam L is shifted by one pixel to the + side from the center position of the entrance pupil plane 430a in the Y direction, and the direction parallel to the X direction is the processing direction ( 2 is a "cross-sectional view perpendicular to the X direction" of the object 1 processed in the scanning direction of the laser beam L. FIG. In FIG. 22(b), processing was performed with the center position of the image of the laser beam L coinciding with the center position of the entrance pupil plane 430a in the Y direction, with the processing direction parallel to the X direction. It is a "cross-sectional view perpendicular to the X direction" of the object 1. FIG. 22(c) shows a state in which the center position of the image of the laser beam L is shifted from the center position of the entrance pupil plane 430a by one pixel to the - side in the Y direction, and the processing direction is parallel to the X direction. It is a "cross-sectional view perpendicular to the X direction" of the object 1 that has been processed. The crack shown in FIG. 22(b) extends along the thickness direction (ZX plane) of the object 1, compared to the cracks shown in FIGS. 22(a) and 22(c). In this case, the control unit 500 changes the X value and Y value of the reference position of the phase pattern displayed by the spatial light modulator 410 when the processing result shown in FIG. 22(b) is obtained to the reference position. Obtain as the X value and Y value of P2.

図23の(a)は、レーザ光Lの像の中心位置がY方向において入射瞳面430aの中心位置から+側に1ピクセル分ずれている状態で、X方向に平行な方向を加工方向として加工が実施された対象物1の「X方向に平行な切断面の図」である。図23の(b)は、レーザ光Lの像の中心位置がY方向において入射瞳面430aの中心位置に一致している状態で、X方向に平行な方向を加工方向として加工が実施された対象物1の「X方向に平行な切断面の図」である。図23の(c)は、レーザ光Lの像の中心位置がY方向において入射瞳面430aの中心位置から-側に1ピクセル分ずれている状態で、X方向に平行な方向を加工方向として加工が実施された対象物1の「X方向に平行な切断面の図」である。図23の(b)に示される切断面は、図23の(a)及び(c)に示される切断面に比べ、対象物1の厚さ方向(ZX平面)に沿うように延びている。この場合、制御部500は、図23の(b)に示される加工結果が得られた際に空間光変調器410が表示していた位相パターンの基準位置のX値及びY値を、基準位置P2のX値及びY値として取得する。 In (a) of FIG. 23, the center position of the image of the laser beam L is shifted by one pixel to the + side from the center position of the entrance pupil plane 430a in the Y direction, and the processing direction is parallel to the X direction. It is a "view of a cut plane parallel to the X direction" of the object 1 that has been processed. FIG. 23(b) shows that processing was performed with the center position of the image of the laser beam L coinciding with the center position of the entrance pupil plane 430a in the Y direction, with the processing direction parallel to the X direction. It is a "view of a cut plane parallel to the X direction" of the object 1. FIG. 23(c) shows a state in which the center position of the image of the laser beam L is shifted from the center position of the entrance pupil plane 430a by one pixel to the - side in the Y direction, and the processing direction is parallel to the X direction. It is a "view of a cut plane parallel to the X direction" of the object 1 that has been processed. The cut plane shown in FIG. 23(b) extends along the thickness direction (ZX plane) of the object 1, compared to the cut planes shown in FIGS. 23(a) and (c). In this case, the control unit 500 changes the X value and Y value of the reference position of the phase pattern displayed by the spatial light modulator 410 when the processing result shown in FIG. 23(b) is obtained to the reference position. Obtain as the X value and Y value of P2.

図24の(a)は、レーザ光Lの像の中心位置がY方向において入射瞳面430aの中心位置から+側に1ピクセル分ずれている状態で、X方向に平行な方向を加工方向として加工が実施された対象物1の「レーザ光の入射側とは反対側の外表面の図」である。図24の(b)は、レーザ光Lの像の中心位置がY方向において入射瞳面430aの中心位置に一致している状態で、X方向に平行な方向を加工方向として加工が実施された対象物1の「レーザ光の入射側とは反対側の外表面の図」である。図24の(c)は、レーザ光Lの像の中心位置がY方向において入射瞳面430aの中心位置から-側に1ピクセル分ずれている状態で、X方向に平行な方向を加工方向として加工が実施された対象物1の「レーザ光の入射側とは反対側の外表面の図」である。図24の(b)に示される加工痕は、図24の(a)及び(c)に示される加工痕に比べ、対象物1の外表面に到達した亀裂の両側に均一に形成されている。この場合、制御部500は、図24の(b)に示される加工結果が得られた際に空間光変調器410が表示していた位相パターンの基準位置のX値及びY値を、基準位置P2のX値及びY値として取得する。 In (a) of FIG. 24, the center position of the image of the laser beam L is shifted by one pixel to the + side from the center position of the entrance pupil plane 430a in the Y direction, and the processing direction is parallel to the X direction. It is a "view of the outer surface on the side opposite to the laser beam incident side" of the object 1 that has been processed. In FIG. 24(b), processing was performed with the center position of the image of the laser beam L coinciding with the center position of the entrance pupil plane 430a in the Y direction, with the processing direction parallel to the X direction. This is a "view of the outer surface of the object 1 on the side opposite to the laser beam incident side." FIG. 24(c) shows a state in which the center position of the image of the laser beam L is shifted from the center position of the entrance pupil plane 430a by one pixel to the - side in the Y direction, and the processing direction is parallel to the X direction. It is a "view of the outer surface on the side opposite to the laser beam incident side" of the object 1 that has been processed. The machining marks shown in FIG. 24(b) are more uniformly formed on both sides of the crack that has reached the outer surface of the object 1, compared to the machining marks shown in FIGS. 24(a) and (c). . In this case, the control unit 500 changes the X value and Y value of the reference position of the phase pattern displayed by the spatial light modulator 410 when the processing result shown in FIG. 24(b) is obtained to the reference position. Obtain as the X value and Y value of P2.

なお、対象物1の加工結果に基づく基準位置P2のX値及びY値を取得する方法は、上記方法に限定されず、レーザ光Lの像の中心位置が入射瞳面430aの中心位置に一致している場合と、レーザ光Lの像の中心位置が入射瞳面430aの中心位置からずれている場合とで、対象物1の加工結果に差が生じる加工を利用したものであればよい。また、対象物1の加工結果に基づく基準位置P2のX値及びY値の取得は、撮像装置によって取得された「対象物1(加工後の対象物1)の画像」に基づいて制御部500が基準位置P2を特定することで、実施されてもよい。或いは、対象物1の加工結果に基づく基準位置P2のX値及びY値の取得は、撮像装置によって取得された「対象物1(加工後の対象物1)の画像」を表示部600上でオペレータが確認し、オペレータが制御部500に基準位置P2を入力することで、実施されてもよい。或いは、対象物1の加工結果に基づく基準位置P2のX値及びY値の取得は、加工後の対象物1をオペレータが確認し、オペレータが制御部500に基準位置P2を入力することで、実施されてもよい。 Note that the method of acquiring the X value and Y value of the reference position P2 based on the processing result of the object 1 is not limited to the above method, and the method in which the center position of the image of the laser beam L is aligned with the center position of the entrance pupil plane 430a is not limited to the above method. Any method may be used as long as the processing results of the object 1 are different depending on whether the center position of the image of the laser beam L is shifted from the center position of the entrance pupil plane 430a. Further, the control unit 500 acquires the X value and Y value of the reference position P2 based on the processing result of the object 1 based on the "image of the object 1 (processed object 1)" acquired by the imaging device. may be implemented by specifying the reference position P2. Alternatively, the acquisition of the X value and Y value of the reference position P2 based on the processing result of the object 1 can be performed by displaying the "image of the object 1 (processed object 1)" acquired by the imaging device on the display unit 600. It may be implemented by the operator confirming and inputting the reference position P2 to the control unit 500. Alternatively, the X value and Y value of the reference position P2 based on the processing result of the object 1 can be acquired by the operator checking the object 1 after processing and inputting the reference position P2 into the control unit 500. may be implemented.

続いて、制御部500が、X値の差分及びY値の差分を算出して記憶する(ステップS26)。X値の差分は、基準位置P1のX値から基準位置P2のX値を引いた値であり、Y値の差分は、基準位置P1のY値から基準位置P2のY値を引いた値である。或いは、X値の差分は、基準位置P2のX値から基準位置P1のX値を引いた値であり、Y値の差分は、基準位置P2のY値から基準位置P1のY値を引いた値である。 Subsequently, the control unit 500 calculates and stores the difference in the X value and the difference in the Y value (step S26). The difference in X value is the value obtained by subtracting the X value of reference position P2 from the be. Alternatively, the difference in X value is the value obtained by subtracting the X value of reference position P1 from the X value of reference position P2, and the difference in Y value is the value obtained by subtracting the Y value of reference position P1 from the Y value of reference position P2. It is a value.

以上のように反射光RLの点像画像に基づく基準位置P1及び対象物1の加工結果に基づく基準位置P2を取得した後、制御部500は、「対象物1の加工時」に、対象物1の加工結果に基づく基準位置P2を基準として位相パターンを空間光変調器410に表示させる。なお、「対象物1の加工時」とは、加工対象の対象物1(一種類の場合も、複数種類の場合もある)について、レーザ加工装置200が加工動作を実施する期間を意味する。 After acquiring the reference position P1 based on the point image of the reflected light RL and the reference position P2 based on the processing result of the object 1 as described above, the control unit 500 controls the object 1 when processing the object 1. A phase pattern is displayed on the spatial light modulator 410 using the reference position P2 based on the processing result of No. 1 as a reference. Note that "while processing the object 1" means a period during which the laser processing apparatus 200 performs a processing operation on the object 1 to be processed (either one type or multiple types).

点像画像及び加工結果に基づく基準位置の設定方法(設定処理)は、或る「対象物1の加工時」後の「基準位置の確認時」に、反射光RLの点像画像に基づく基準位置(第3基準位置)P3を取得するステップ(処理)と、基準位置P3が基準位置P1からずれていた場合に、基準位置P1、基準位置P2及び基準位置P3に基づいて、基準位置(第4基準位置)P4を算出し、基準位置P4を記憶するステップ(処理)と、次の「対象物1の加工時」に、基準位置P4を基準として位相パターンを空間光変調器410に表示させるステップ(処理)と、を更に備えている。以下、それらのステップについて、図10及び図25を参照して説明する。図25は、点像画像及び加工結果に基づく基準位置の設定方法を示すフローチャートである。なお、「基準位置の確認時」とは、或る「対象物1の加工時」とその次の「対象物1の加工時」との間のタイミングであって、例えば、定期的に実施されるレーザ加工装置200のメンテナンスのタイミングを意味する。 The method for setting a reference position based on a point image and processing results (setting process) is to set a reference position based on a point image of reflected light RL "when confirming the reference position" after a certain "processing of object 1". The step (processing) of acquiring the position (third reference position) P3, and the step (processing) of obtaining the reference position (third reference position) based on the reference position P1, reference position P2, and reference position P3 when the reference position P3 is deviated from the reference position P1. Step (processing) of calculating the reference position P4 (4 reference position) and storing the reference position P4, and displaying the phase pattern on the spatial light modulator 410 with reference to the reference position P4 during the next "processing of the object 1". The method further includes a step (processing). These steps will be described below with reference to FIGS. 10 and 25. FIG. 25 is a flowchart showing a method for setting a reference position based on a point image and processing results. Note that "when checking the reference position" is the timing between a certain "when processing object 1" and the next "when processing object 1", and for example, it may be carried out periodically. This refers to the timing of maintenance of the laser processing apparatus 200.

まず、対象物1が支持台230にセットされる(ステップS31)。この対象物1は、基準位置の設定用に用意されたものであり、例えば、第1面1a及び第2面1bが鏡面であり且つ抵抗率が1Ω・cm以上であるウェハである。続いて、Z方向において集光レンズユニット430が対象物1に対向するように、支持台230がX方向及びY方向に移動させられる(ステップS32)。X方向及びY方向への支持台230の移動は、制御部500による第1移動機構220(図1参照)の制御によって実施される。続いて、集光レンズユニット430の焦点が対象物1の第2面1b上に位置するように、集光レンズユニット430がZ方向に移動させられる(ステップS33)。Z方向への集光レンズユニット430の移動は、制御部500による第2移動機構240(図1参照)の制御によって実施される。 First, the object 1 is set on the support stand 230 (step S31). This object 1 is prepared for setting a reference position, and is, for example, a wafer whose first surface 1a and second surface 1b are mirror surfaces and whose resistivity is 1 Ω·cm or more. Subsequently, the support base 230 is moved in the X direction and the Y direction so that the condenser lens unit 430 faces the object 1 in the Z direction (step S32). The movement of the support base 230 in the X direction and the Y direction is carried out by the control of the first movement mechanism 220 (see FIG. 1) by the control unit 500. Subsequently, the condenser lens unit 430 is moved in the Z direction so that the focal point of the condenser lens unit 430 is located on the second surface 1b of the object 1 (step S33). The movement of the condensing lens unit 430 in the Z direction is carried out by the control of the second movement mechanism 240 (see FIG. 1) by the control section 500.

続いて、制御部500が、反射光RLの点像画像に基づく基準位置P3のX値及びY値を取得する(ステップS34)。X値は、基準位置P3のX方向の座標であり、Y値は、基準位置P3のY方向の座標である。このように、制御部500は、「基準位置の確認時」に、反射光RLの点像画像(反射光の検出結果)に基づいて基準位置P3を取得する。 Subsequently, the control unit 500 acquires the X value and Y value of the reference position P3 based on the point image of the reflected light RL (step S34). The X value is the coordinate of the reference position P3 in the X direction, and the Y value is the coordinate of the reference position P3 in the Y direction. In this manner, the control unit 500 acquires the reference position P3 based on the point image of the reflected light RL (detection result of the reflected light) "when confirming the reference position".

続いて、制御部500が、反射光RLの点像画像に基づく基準位置P3にずれがあるか否かを判定する(ステップS35)。具体的には、制御部500は、今回取得した基準位置P3が、前回取得して現在記憶している基準位置P1(図21のステップS24参照)からずれているか否かを判定する。この判定は、基準位置P1のX値と基準位置P3のX値とを比較すると共に基準位置P1のY値と基準位置P3のY値とを比較することで、実施される。ステップS35の判定の結果、反射光RLの点像画像に基づく基準位置P3にずれがなかった場合には、処理が終了となる。 Subsequently, the control unit 500 determines whether there is a shift in the reference position P3 based on the point image of the reflected light RL (step S35). Specifically, the control unit 500 determines whether the currently acquired reference position P3 deviates from the previously acquired and currently stored reference position P1 (see step S24 in FIG. 21). This determination is performed by comparing the X value of the reference position P1 and the X value of the reference position P3, and also by comparing the Y value of the reference position P1 and the Y value of the reference position P3. If the result of the determination in step S35 is that there is no deviation in the reference position P3 based on the point image of the reflected light RL, the process ends.

ステップS35の判定の結果、反射光RLの点像画像に基づく基準位置P3にずれがあった場合には、制御部500が、前回取得して現在記憶している基準位置P1のX値及びY値を、今回取得した基準位置P3のX値及びY値に更新する(ステップS36)。すなわち、制御部500は、基準位置P1のX値及びY値に代えて、基準位置P3のX値及びY値を記憶する。このとき、制御部500は、後のステップ37の処理のために基準位置P1のX値及びY値を残しておく。 As a result of the determination in step S35, if there is a shift in the reference position P3 based on the point image of the reflected light RL, the control unit 500 controls the The values are updated to the X value and Y value of the reference position P3 acquired this time (step S36). That is, the control unit 500 stores the X value and Y value of the reference position P3 instead of the X value and Y value of the reference position P1. At this time, the control unit 500 leaves the X value and Y value of the reference position P1 for later processing in step 37.

続いて、制御部500が、基準位置P1のX値と基準位置P3のX値との差分、及び基準位置P1のY値と基準位置P3のY値との差分に基づいて、対象物1の加工結果に基づく基準位置P4を算出する(ステップS37)。具体的には、制御部500は、前回取得して現在記憶している基準位置P2(図21のステップS25参照)のX値と基準位置P4のX値との差分が、基準位置P1のX値と基準位置P3のX値との差分と同じになるように、基準位置P4のX値を算出する。同様に、制御部500は、前回取得して現在記憶している基準位置P2のY値と基準位置P4のY値との差分が、基準位置P1のY値と基準位置P3のY値との差分と同じになるように、基準位置P4のY値を算出する。 Next, the control unit 500 determines the target object 1 based on the difference between the X value of the reference position P1 and the X value of the reference position P3, and the difference between the Y value of the reference position P1 and the Y value of the reference position P3. A reference position P4 is calculated based on the processing result (step S37). Specifically, the control unit 500 determines that the difference between the X value of the reference position P2 (see step S25 in FIG. 21) previously acquired and currently stored and the X value of the reference position P4 is equal to the X value of the reference position P1. The X value at the reference position P4 is calculated so that it is the same as the difference between the X value and the X value at the reference position P3. Similarly, the control unit 500 determines that the difference between the Y value of the reference position P2 acquired last time and the Y value of the reference position P4 that is currently stored is the difference between the Y value of the reference position P1 and the Y value of the reference position P3. The Y value of the reference position P4 is calculated so that it is the same as the difference.

続いて、制御部500が、前回取得して現在記憶している基準位置P2のX値及びY値を、今回算出した基準位置P4のX値及びY値に更新する(ステップS38)。すなわち、制御部500は、基準位置P2のX値及びY値に代えて、基準位置P4のX値及びY値を記憶する。ここでの基準位置P4は、実際の「対象物1の加工結果に基づく基準位置」ではなく、算出によって求められた推定の「対象物1の加工結果に基づく基準位置」である。このように、制御部500は、基準位置P1、基準位置P2及び基準位置P3に基づいて、基準位置P4を算出し、基準位置P4を記憶する。 Subsequently, the control unit 500 updates the previously acquired and currently stored X and Y values of the reference position P2 to the currently calculated X and Y values of the reference position P4 (step S38). That is, the control unit 500 stores the X value and Y value of the reference position P4 instead of the X value and Y value of the reference position P2. The reference position P4 here is not an actual "reference position based on the processing result of the object 1" but an estimated "reference position based on the processing result of the object 1" obtained by calculation. In this way, the control unit 500 calculates the reference position P4 based on the reference position P1, the reference position P2, and the reference position P3, and stores the reference position P4.

以上のように反射光RLの点像画像に基づく基準位置P3及び対象物1の加工結果に基づく基準位置P4を取得した後、制御部500は、「対象物1の加工時」に、対象物1の加工結果に基づく基準位置P4を基準として位相パターンを空間光変調器410に表示させる。 After acquiring the reference position P3 based on the point image of the reflected light RL and the reference position P4 based on the processing result of the object 1 as described above, the control unit 500 controls the object 1 when processing the object 1. A phase pattern is displayed on the spatial light modulator 410 using the reference position P4 based on the processing result of No. 1 as a reference.

以上説明したように、レーザ加工装置200では、反射光RLの点像画像に基づく基準位置P1、及び対象物1の加工結果に基づく基準位置P2が取得される。基準位置P1及び基準位置P2が取得された状態で、「対象物1の加工時」には、空間光変調器410が、対象物1の加工結果に基づく基準位置P2を基準として位相パターンを表示する。これにより、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置が入射瞳面430aの中心位置に一致した状態で、対象物1を加工することができる。そして、「基準位置の確認時」には、反射光RLの点像画像に基づく基準位置P3が取得される。この基準位置P3を、反射光RLの点像画像に基づいて予め取得された基準位置P1と比較することで、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置が入射瞳面430aの中心位置に一致しているか否かを容易に且つ精度良く確認することができる。 As described above, in the laser processing apparatus 200, the reference position P1 based on the point image of the reflected light RL and the reference position P2 based on the processing result of the object 1 are acquired. In a state where the reference position P1 and the reference position P2 are acquired, "during processing of the object 1", the spatial light modulator 410 displays a phase pattern with reference to the reference position P2 based on the processing results of the object 1. do. Thereby, the object 1 can be processed in a state where the center position of the image of the laser beam L transferred onto the entrance pupil plane 430a coincides with the center position of the entrance pupil plane 430a. Then, "when confirming the reference position", the reference position P3 is acquired based on the point image of the reflected light RL. By comparing this reference position P3 with the reference position P1 acquired in advance based on the point image of the reflected light RL, the center position of the image of the laser beam L transferred to the entrance pupil plane 430a is determined on the entrance pupil plane. It is possible to easily and accurately confirm whether or not the center position of 430a coincides with the center position.

レーザ加工装置200では、今回取得した基準位置P3が、前回取得して現在記憶している基準位置P1からずれていた場合に、制御部500が、基準位置P1、基準位置P2及び基準位置P3に基づいて、基準位置P4を算出し、「対象物1の加工時」に、記憶している基準位置P4を基準として位相パターンを空間光変調器410に表示させる。反射光RLの点像画像に基づいて取得される基準位置と、対象物1の加工結果に基づいて取得される基準位置との間には、一定の位置関係が維持される傾向がある。そのため、基準位置P3が基準位置P1からずれていた場合、「対象物1の加工時」に、空間光変調器410が、基準位置P1、基準位置P2及び基準位置P3に基づいて算出された基準位置P4を基準として位相パターンを表示することで、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置が入射瞳面430aの中心位置に一致した状態で、対象物1を加工することができる。 In the laser processing apparatus 200, if the currently acquired reference position P3 deviates from the previously acquired and currently stored reference position P1, the control unit 500 controls the reference position P1, the reference position P2, and the reference position P3. Based on this, a reference position P4 is calculated, and a phase pattern is displayed on the spatial light modulator 410 using the stored reference position P4 as a reference "when processing the object 1". A certain positional relationship tends to be maintained between the reference position acquired based on the point image of the reflected light RL and the reference position acquired based on the processing result of the object 1. Therefore, if the reference position P3 deviates from the reference position P1, the spatial light modulator 410 changes the reference position calculated based on the reference position P1, the reference position P2, and the reference position P3 during "processing the object 1". By displaying the phase pattern with the position P4 as a reference, the object 1 is processed in a state where the center position of the image of the laser beam L transferred to the entrance pupil plane 430a matches the center position of the entrance pupil plane 430a. be able to.

レーザ加工装置200では、表示部600が、「基準位置の確認時」に、反射光RLの点像画像を表示する。これにより、反射光RLの点像画像をオペレータに報知することができる。 In the laser processing apparatus 200, the display unit 600 displays a point image of the reflected light RL "when confirming the reference position". Thereby, the point image of the reflected light RL can be reported to the operator.

レーザ加工装置200において実施されるレーザ加工方法によれば、上述したように、基準位置P1及び基準位置P2が取得された状態で、「対象物1の加工時」には、空間光変調器410が、対象物1の加工結果に基づく基準位置P2を基準として位相パターンを表示する。これにより、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置が入射瞳面430aの中心位置に一致した状態で、対象物1を加工することができる。そして、「基準位置の確認時」には、反射光RLの点像画像に基づく基準位置P3が取得される。この基準位置P3を、反射光RLの点像画像に基づいて予め取得された基準位置P1と比較することで、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置が入射瞳面430aの中心位置に一致しているか否かを容易に且つ精度良く確認することができる。 According to the laser processing method implemented in the laser processing apparatus 200, as described above, when the reference position P1 and the reference position P2 are acquired, the spatial light modulator 410 is displays the phase pattern using the reference position P2 based on the processing result of the object 1 as a reference. Thereby, the object 1 can be processed in a state where the center position of the image of the laser beam L transferred onto the entrance pupil plane 430a coincides with the center position of the entrance pupil plane 430a. Then, "when confirming the reference position", the reference position P3 is acquired based on the point image of the reflected light RL. By comparing this reference position P3 with the reference position P1 acquired in advance based on the point image of the reflected light RL, the center position of the image of the laser beam L transferred to the entrance pupil plane 430a is determined on the entrance pupil plane. It is possible to easily and accurately confirm whether or not the center position of 430a coincides with the center position.

点像画像及び加工結果に基づく基準位置の設定方法(設定処理)は、図25のフローチャートに示される複数のステップに代えて、次の複数のステップを備えていてもよい。すなわち、点像画像及び加工結果に基づく基準位置の設定方法(設定処理)は、「基準位置の確認時」に、反射光RLの点像画像に基づく基準位置(第3基準位置)P3を取得するステップ(処理)と、基準位置P3が基準位置P1からずれていた場合に、対象物1の加工結果に基づく基準位置(第4基準位置)P4を取得するステップ(処理)と、基準位置P1と基準位置P2との差分(第1差分)と、基準位置P3と基準位置P4との差分(第2差分)とを比較するステップ(処理)と、それらの差分が互いに異なっていた場合に、基準位置P1及び基準位置P2に代えて、基準位置P3及び基準位置P4を記憶するステップ(処理)と、「対象物1の加工時」に、基準位置P4を基準として位相パターンを空間光変調器410に表示させるステップ(処理)と、を備えていてもよい。以下、それらのステップについて、図10及び図26を参照して説明する。図26は、点像画像及び加工結果に基づく基準位置の設定方法を示すフローチャートである。 The reference position setting method (setting process) based on the point image image and the processing result may include the following steps instead of the steps shown in the flowchart of FIG. 25. That is, the method (setting process) for setting the reference position based on the point image and the processing result is to obtain the reference position (third reference position) P3 based on the point image of the reflected light RL "when confirming the reference position". a step (processing) of obtaining a reference position (fourth reference position) P4 based on the processing result of the object 1 when the reference position P3 is deviated from the reference position P1; and a step (processing) of comparing the difference between the reference position P2 and the reference position P2 (first difference) and the difference between the reference position P3 and the reference position P4 (second difference), and when those differences are different from each other, A step (processing) of storing the reference position P3 and the reference position P4 instead of the reference position P1 and the reference position P2, and a step (processing) of storing the reference position P3 and the reference position P4 in place of the reference position P1 and the reference position P2, and a step (processing) of storing the reference position P3 and the reference position P4 in place of the reference position P1 and the reference position P2; 410 may be included. These steps will be described below with reference to FIGS. 10 and 26. FIG. 26 is a flowchart showing a method for setting a reference position based on a point image and processing results.

まず、対象物1が支持台230にセットされる(ステップS41)。この対象物1は、基準位置の設定用に用意されたものであり、例えば、第1面1a及び第2面1bが鏡面であり且つ抵抗率が1Ω・cm以上であるウェハである。続いて、Z方向において集光レンズユニット430が対象物1に対向するように、支持台230がX方向及びY方向に移動させられる(ステップS42)。X方向及びY方向への支持台230の移動は、制御部500による第1移動機構220(図1参照)の制御によって実施される。続いて、集光レンズユニット430の焦点が対象物1の第2面1b上に位置するように、集光レンズユニット430がZ方向に移動させられる(ステップS43)。Z方向への集光レンズユニット430の移動は、制御部500による第2移動機構240(図1参照)の制御によって実施される。 First, the object 1 is set on the support stand 230 (step S41). This object 1 is prepared for setting a reference position, and is, for example, a wafer whose first surface 1a and second surface 1b are mirror surfaces and whose resistivity is 1 Ω·cm or more. Subsequently, the support base 230 is moved in the X direction and the Y direction so that the condenser lens unit 430 faces the object 1 in the Z direction (step S42). The movement of the support base 230 in the X direction and the Y direction is carried out by the control of the first movement mechanism 220 (see FIG. 1) by the control unit 500. Subsequently, the condenser lens unit 430 is moved in the Z direction so that the focal point of the condenser lens unit 430 is located on the second surface 1b of the object 1 (step S43). The movement of the condensing lens unit 430 in the Z direction is carried out by the control of the second movement mechanism 240 (see FIG. 1) by the control section 500.

続いて、制御部500が、反射光RLの点像画像に基づく基準位置P3のX値及びY値を取得する(ステップS44)。X値は、基準位置P3のX方向の座標であり、Y値は、基準位置P3のY方向の座標である。このように、制御部500は、「基準位置の確認時」に、反射光RLの点像画像(反射光の検出結果)に基づいて基準位置P3を取得する。 Subsequently, the control unit 500 acquires the X value and Y value of the reference position P3 based on the point image of the reflected light RL (step S44). The X value is the coordinate of the reference position P3 in the X direction, and the Y value is the coordinate of the reference position P3 in the Y direction. In this manner, the control unit 500 acquires the reference position P3 based on the point image of the reflected light RL (detection result of the reflected light) "when confirming the reference position".

続いて、制御部500が、反射光RLの点像画像に基づく基準位置P3にずれがあるか否かを判定する(ステップS45)。具体的には、制御部500は、今回取得した基準位置P3が、前回取得して現在記憶している基準位置P1(図21のステップS24参照)からずれているか否かを判定する。この判定は、基準位置P1のX値と基準位置P3のX値とを比較すると共に基準位置P1のY値と基準位置P3のY値とを比較することで、実施される。ステップS45の判定の結果、反射光RLの点像画像に基づく基準位置P3にずれがなかった場合には、処理が終了となる。 Subsequently, the control unit 500 determines whether there is a shift in the reference position P3 based on the point image of the reflected light RL (step S45). Specifically, the control unit 500 determines whether the currently acquired reference position P3 deviates from the previously acquired and currently stored reference position P1 (see step S24 in FIG. 21). This determination is performed by comparing the X value of the reference position P1 and the X value of the reference position P3, and also by comparing the Y value of the reference position P1 and the Y value of the reference position P3. As a result of the determination in step S45, if there is no deviation in the reference position P3 based on the point image of the reflected light RL, the process ends.

ステップS35の判定の結果、反射光RLの点像画像に基づく基準位置P3にずれがあった場合には、制御部500がアラームを発出する(ステップS46)。具体的には、制御部500が、対象物1の加工結果に基づく基準位置P2を更新すべきであることを表示部600に表示させる。続いて、制御部500が、前回取得して現在記憶している基準位置P1のX値及びY値を、今回取得した基準位置P3のX値及びY値に更新する(ステップS47)。すなわち、制御部500は、基準位置P1のX値及びY値に代えて、基準位置P3のX値及びY値を記憶する。このとき、制御部500は、後のステップ49の処理のために基準位置P1のX値及びY値を残しておく。 As a result of the determination in step S35, if there is a shift in the reference position P3 based on the point image of the reflected light RL, the control unit 500 issues an alarm (step S46). Specifically, the control unit 500 causes the display unit 600 to display that the reference position P2 based on the processing result of the object 1 should be updated. Subsequently, the control unit 500 updates the previously acquired and currently stored X and Y values of the reference position P1 to the currently acquired X and Y values of the reference position P3 (step S47). That is, the control unit 500 stores the X value and Y value of the reference position P3 instead of the X value and Y value of the reference position P1. At this time, the control unit 500 leaves the X value and Y value of the reference position P1 for the processing in step 49 later.

続いて、制御部500が、対象物1の加工結果に基づく基準位置P4のX値及びY値を取得する(ステップS48)。X値は、基準位置P4のX方向の座標であり、Y値は、基準位置P4のY方向の座標である。このように、制御部500は、対象物1の加工結果に基づいて基準位置P4を取得する。 Subsequently, the control unit 500 acquires the X value and Y value of the reference position P4 based on the processing result of the object 1 (step S48). The X value is the coordinate of the reference position P4 in the X direction, and the Y value is the coordinate of the reference position P4 in the Y direction. In this way, the control unit 500 obtains the reference position P4 based on the processing result of the object 1.

続いて、制御部500が、基準位置P1と基準位置P2との差分、及び基準位置P3と基準位置P4との差分を算出する(ステップS49)。具体的には、制御部500は、基準位置P1のX値と基準位置P2のX値との差分、及び基準位置P1のY値と基準位置P2のY値との差分を算出する。同様に、制御部500は、基準位置P3のX値と基準位置P4のX値との差分、及び基準位置P3のY値と基準位置P4のY値との差分を算出する。 Subsequently, the control unit 500 calculates the difference between the reference position P1 and the reference position P2, and the difference between the reference position P3 and the reference position P4 (step S49). Specifically, the control unit 500 calculates the difference between the X value of the reference position P1 and the X value of the reference position P2, and the difference between the Y value of the reference position P1 and the Y value of the reference position P2. Similarly, the control unit 500 calculates the difference between the X value of the reference position P3 and the X value of the reference position P4, and the difference between the Y value of the reference position P3 and the Y value of the reference position P4.

続いて、基準位置P1と基準位置P2との差分と、基準位置P3と基準位置P4との差分とを比較する(ステップS50)。具体的には、制御部500は、「X値に関する比較」として、基準位置P1のX値と基準位置P2のX値との差分と、基準位置P3のX値と基準位置P4のX値との差分とを比較する。同様に、制御部500は、「Y値に関する比較」として、基準位置P1のY値と基準位置P2のY値との差分と、基準位置P3のY値と基準位置P4のY値との差分とを比較する。ステップS50の判定の結果、「X値に関する比較」及び「Y値に関する比較」のいずれの比較においても、差分が互いに異なっていなかった場合には、処理が終了となる。 Subsequently, the difference between the reference position P1 and the reference position P2 is compared with the difference between the reference position P3 and the reference position P4 (step S50). Specifically, the control unit 500 calculates the difference between the X value of the reference position P1 and the X value of the reference position P2, and the difference between the X value of the reference position P3 and the Compare the difference between . Similarly, the control unit 500 compares the difference between the Y value at the reference position P1 and the Y value at the reference position P2, and the difference between the Y value at the reference position P3 and the Y value at the reference position P4, as the "comparison regarding the Y value." Compare with. As a result of the determination in step S50, if the differences are not different in either the "comparison regarding the X value" or the "comparison regarding the Y value", the process ends.

ステップS50の判定の結果、「X値に関する比較」及び「Y値に関する比較」の少なくとも一方の比較において、差分が互いに異なっていた場合には、制御部500が、基準位置P1のX値と基準位置P2のX値との差分、及び基準位置P1のY値と基準位置P2のY値との差分を、基準位置P3のX値と基準位置P4のX値との差分、及び基準位置P3のY値と基準位置P4のY値に更新する(ステップS51)。つまり、制御部500は、基準位置P1及び基準位置P2に代えて、基準位置P3及び基準位置P4を記憶する。 As a result of the determination in step S50, if the differences are different in at least one of the "comparison regarding the X value" and the "comparison regarding the Y value", the control unit 500 compares the X value at the reference position P1 with the reference The difference between the X value of the position P2 and the Y value of the reference position P1 and the Y value of the reference position P2 is calculated as the difference between the X value of the reference position P3 and the X value of the reference position P4, and the difference between the X value of the reference position P3 and the The Y value is updated to the Y value of the reference position P4 (step S51). That is, the control unit 500 stores the reference position P3 and the reference position P4 instead of the reference position P1 and the reference position P2.

以上のように反射光RLの点像画像に基づく基準位置P3及び対象物1の加工結果に基づく基準位置P4を取得した後、制御部500は、「対象物1の加工時」に、対象物1の加工結果に基づく基準位置P4を基準として位相パターンを空間光変調器410に表示させる。 After acquiring the reference position P3 based on the point image of the reflected light RL and the reference position P4 based on the processing result of the object 1 as described above, the control unit 500 controls the object 1 when processing the object 1. A phase pattern is displayed on the spatial light modulator 410 using the reference position P4 based on the processing result of No. 1 as a reference.

以上説明したように、レーザ加工装置200では、今回取得した基準位置P3が、前回取得して現在記憶している基準位置P1からずれていた場合に、制御部500が、対象物1の加工結果に基づいて、基準位置P4を取得し、「対象物1の加工時」に、取得した基準位置P4を基準として位相パターンを空間光変調器410に表示させる。反射光RLの点像画像に基づいて取得される基準位置と、対象物1の加工結果に基づいて取得される基準位置との間には、一定の位置関係が維持される傾向がある。そのため、基準位置P3が基準位置P1からずれていた場合、「対象物1の加工時」に、空間光変調器410が、対象物1の加工結果に基づいて改めて取得された基準位置P4を基準として位相パターンを表示することで、入射瞳面430aに転像されたレーザ光Lの像の中心位置が入射瞳面430aの中心位置に一致した状態で、対象物1を加工することができる。 As explained above, in the laser processing apparatus 200, when the currently acquired reference position P3 deviates from the previously acquired and currently stored reference position P1, the control unit 500 controls the processing result of the object 1. Based on this, a reference position P4 is acquired, and a phase pattern is displayed on the spatial light modulator 410 using the acquired reference position P4 as a reference "when processing the object 1". A certain positional relationship tends to be maintained between the reference position acquired based on the point image of the reflected light RL and the reference position acquired based on the processing result of the object 1. Therefore, if the reference position P3 deviates from the reference position P1, the spatial light modulator 410 uses the reference position P4, which has been acquired anew based on the processing results of the object 1, as the reference point "during the processing of the object 1". By displaying the phase pattern as , the object 1 can be processed in a state where the center position of the image of the laser beam L transferred to the entrance pupil plane 430a matches the center position of the entrance pupil plane 430a.

レーザ加工装置200では、制御部500が、基準位置P1と基準位置P2との第1差分と、基準位置P3と基準位置P4との第2差分とを比較し、第1差分と第2差分とが異なっていた場合に、基準位置P1及び基準位置P2に代えて、基準位置P3及び基準位置P4を記憶する。反射光RLの点像画像に基づいて取得される基準位置と、対象物1の加工結果に基づいて取得される基準位置との間に、一定の位置関係が維持されていれば、第1差分と第2差分とが同じになるはずである。したがって、第1差分と第2差分とを比較することで、反射光RLの点像画像に基づいて取得される基準位置と、対象物1の加工結果に基づいて取得される基準位置との間に、一定の位置関係が維持されているか否かを確認することができる。更に、第1差分と第2差分とが異なっていた場合に、制御部500が、基準位置P1及び基準位置P2に代えて、基準位置P3及び基準位置P4を記憶するため、反射光RLの点像画像に基づいて取得される基準位置と、対象物1の加工結果に基づいて取得される基準位置との位置関係を更新することができる。
[変形例]
In the laser processing apparatus 200, the control unit 500 compares the first difference between the reference position P1 and the reference position P2 and the second difference between the reference position P3 and the reference position P4, and determines the first difference and the second difference. If they are different, the reference position P3 and the reference position P4 are stored in place of the reference position P1 and the reference position P2. If a constant positional relationship is maintained between the reference position acquired based on the point image of the reflected light RL and the reference position acquired based on the processing result of the object 1, the first difference and the second difference should be the same. Therefore, by comparing the first difference and the second difference, the difference between the reference position obtained based on the point image of the reflected light RL and the reference position obtained based on the processing result of the object 1 is determined. It is possible to check whether a certain positional relationship is maintained. Furthermore, when the first difference and the second difference are different, the control unit 500 stores the reference position P3 and the reference position P4 instead of the reference position P1 and the reference position P2, so that the point of the reflected light RL is The positional relationship between the reference position acquired based on the image and the reference position acquired based on the processing result of the target object 1 can be updated.
[Modified example]

本発明は、上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態は、対象物1の内部に改質領域を形成するものに限定されず、アブレーション等、他のレーザ加工を実施するものであってもよい。上記実施形態は、対象物1の内部にレーザ光Lを集光するものに限定されず、対象物1におけるレーザ光Lの入射側の外表面又はその反対側の外表面にレーザ光Lを集光するものであってもよい。本発明が適用される装置は、レーザ光Lを対象物1に照射するものであれば、様々なレーザ光照射装置に適用することができる。上記実施形態では、レーザ光Lをスキャンするライン5a,5bが、対象物1を切断するためのラインであったが、レーザ光Lをスキャンするラインは、その他の目的のためのラインであってもよい。対象物1において、第1面1aは、第2面1bに対してレーザ光Lの入射側に位置する面であれば、対象物1の外表面でなくてもよい。対象物1において、第2面1bは、第1面1aに対してレーザ光Lの入射側とは反対側に位置する面であれば、対象物1の外表面でなくてもよい。 The present invention is not limited to the above embodiments. For example, the embodiment described above is not limited to forming a modified region inside the object 1, and may also perform other laser processing such as ablation. The above embodiment is not limited to focusing the laser beam L inside the object 1, but focuses the laser beam L on the outer surface of the object 1 on the incident side of the laser beam L or the outer surface on the opposite side thereof. It may be something that shines. The device to which the present invention is applied can be applied to various laser beam irradiation devices as long as they irradiate the object 1 with the laser beam L. In the above embodiment, the lines 5a and 5b for scanning the laser beam L are lines for cutting the object 1, but the lines for scanning the laser beam L are lines for other purposes. Good too. In the object 1, the first surface 1a may not be the outer surface of the object 1 as long as it is a surface located on the incident side of the laser beam L with respect to the second surface 1b. In the object 1, the second surface 1b does not need to be the outer surface of the object 1 as long as it is a surface located on the opposite side to the incident side of the laser beam L with respect to the first surface 1a.

空間光変調器410は、反射型に限定されず、透過型であってもよい。空間光変調器410におけるレーザ光Lの像を入射瞳面430aに転像する転像部は、一対のレンズ422,423を有する4fレンズユニット420に限定されず、空間光変調器410側の第1レンズ系(例えば、接合レンズ、三つ以上のレンズ等)及び入射瞳面430a側の第2レンズ系(例えば、接合レンズ、三つ以上のレンズ等)を含むもの等であってもよい。反射光RLを検出する光検出器は、観察用カメラ488に限定されず、反射光RLの波面を検出する波面センサ等であってもよい。波面センサは、例えば、マイクロレンズアレイ及び撮像素子によって構成されており、局所的な位相勾配を各マイクロレンズによる集光スポットの像位置から取得する。波面センサとしては、シャックハルトマン波面センサ(THORLABS社製「WFS150-5C」)を用いることができる。 Spatial light modulator 410 is not limited to a reflective type, but may be a transmissive type. The image transfer unit that transfers the image of the laser beam L in the spatial light modulator 410 to the entrance pupil plane 430a is not limited to the 4f lens unit 420 having a pair of lenses 422 and 423, but is It may include one lens system (for example, a cemented lens, three or more lenses, etc.) and a second lens system (for example, a cemented lens, three or more lenses, etc.) on the side of the entrance pupil plane 430a. The photodetector that detects the reflected light RL is not limited to the observation camera 488, but may be a wavefront sensor that detects the wavefront of the reflected light RL. The wavefront sensor includes, for example, a microlens array and an image sensor, and acquires a local phase gradient from the image position of a focal spot formed by each microlens. As the wavefront sensor, a Shack-Hartmann wavefront sensor ("WFS150-5C" manufactured by THORLAB) can be used.

1…対象物、1a…第1面、1b…第2面、200…レーザ加工装置、230…支持台(支持部)、310…レーザ発振器(光源)、410…空間光変調器、420…4fレンズユニット(転像部)、430…集光レンズユニット(集光部)、430a…入射瞳面、488…観察用カメラ(光検出器)、500…制御部、600…表示部、L…レーザ光、RL…反射光。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Target, 1a...1st surface, 1b...2nd surface, 200...Laser processing device, 230...Support stand (support part), 310...Laser oscillator (light source), 410...Spatial light modulator, 420...4f Lens unit (image transfer section), 430... Condensing lens unit (condensing section), 430a... Entrance pupil plane, 488... Observation camera (photodetector), 500... Control section, 600... Display section, L... Laser Light, RL...Reflected light.

Claims (6)

対向する第1面及び第2面を有する対象物を支持する支持部と、
レーザ光を出射する光源と、
前記光源から出射された前記レーザ光を変調する空間光変調器と、
前記空間光変調器によって変調された前記レーザ光を前記第1面側から前記対象物に集光する集光部と、
前記空間光変調器における前記レーザ光の像を前記集光部の入射瞳面に転像する転像部と、
前記対象物で反射された前記レーザ光の反射光を検出する光検出器と、
少なくとも前記空間光変調器を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記入射瞳面に転像された前記レーザ光の前記像の中心位置が前記入射瞳面の中心位置に一致するように、前記空間光変調器における位相パターンの表示位置の基準である基準位置を設定する設定処理を実行し、
前記設定処理は、
前記反射光の検出結果に基づいて、前記基準位置として第1基準位置を取得し、前記対象物の加工結果に基づいて、前記基準位置として第2基準位置を取得する処理と、
前記対象物の加工時に、前記第2基準位置を前記基準として前記位相パターンを前記空間光変調器に表示させる処理と、
前記対象物の加工時後の前記基準位置の確認時に、前記反射光の検出結果に基づいて、前記基準位置として第3基準位置を取得する処理と、を含む、レーザ加工装置。
a support part that supports an object having a first surface and a second surface facing each other;
a light source that emits laser light;
a spatial light modulator that modulates the laser light emitted from the light source;
a condensing unit that condenses the laser beam modulated by the spatial light modulator onto the object from the first surface side;
an image transfer unit that transfers an image of the laser beam in the spatial light modulator onto an entrance pupil plane of the light condensing unit;
a photodetector that detects reflected light of the laser beam reflected by the target object;
a control unit that controls at least the spatial light modulator;
The control unit sets a reference for the display position of the phase pattern in the spatial light modulator so that the center position of the image of the laser beam transferred to the entrance pupil plane coincides with the center position of the entrance pupil plane. Execute the setting process to set the reference position,
The setting process is
A process of acquiring a first reference position as the reference position based on the detection result of the reflected light, and acquiring a second reference position as the reference position based on the processing result of the object;
when processing the object, displaying the phase pattern on the spatial light modulator using the second reference position as the reference;
A laser processing apparatus comprising: acquiring a third reference position as the reference position based on a detection result of the reflected light when confirming the reference position after processing the object.
前記設定処理は、
前記第3基準位置が前記第1基準位置からずれていた場合に、前記第1基準位置、前記第2基準位置及び前記第3基準位置に基づいて、前記基準位置として第4基準位置を算出し、前記第4基準位置を記憶する処理と、
前記対象物の加工時に、前記第4基準位置を前記基準として前記位相パターンを前記空間光変調器に表示させる処理と、を更に含む、請求項1に記載のレーザ加工装置。
The setting process is
When the third reference position is deviated from the first reference position, a fourth reference position is calculated as the reference position based on the first reference position, the second reference position, and the third reference position. , a process of storing the fourth reference position;
The laser processing apparatus according to claim 1, further comprising: displaying the phase pattern on the spatial light modulator using the fourth reference position as the reference when processing the object.
前記設定処理は、
前記第3基準位置が前記第1基準位置からずれていた場合に、前記対象物の加工結果に基づいて、前記基準位置として第4基準位置を取得する処理と、
前記対象物の加工時に、前記第4基準位置を前記基準として前記位相パターンを前記空間光変調器に表示させる処理と、を更に含む、請求項1に記載のレーザ加工装置。
The setting process is
a process of acquiring a fourth reference position as the reference position based on a processing result of the object when the third reference position is deviated from the first reference position;
The laser processing apparatus according to claim 1, further comprising: displaying the phase pattern on the spatial light modulator using the fourth reference position as the reference when processing the object.
前記設定処理は、
前記第1基準位置と前記第2基準位置との第1差分と、前記第3基準位置と前記第4基準位置との第2差分とを比較する処理と、
前記第1差分と前記第2差分とが異なっていた場合に、前記第1基準位置及び前記第2基準位置に代えて、前記第3基準位置及び前記第4基準位置を記憶する処理と、を更に含む、請求項3に記載のレーザ加工装置。
The setting process is
Comparing a first difference between the first reference position and the second reference position and a second difference between the third reference position and the fourth reference position;
a process of storing the third reference position and the fourth reference position in place of the first reference position and the second reference position when the first difference and the second difference are different; The laser processing apparatus according to claim 3, further comprising:
前記基準位置の確認時に、前記反射光の検出結果を表示する表示部を更に備える、請求項1~4のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。 The laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 4, further comprising a display unit that displays a detection result of the reflected light when confirming the reference position. 対向する第1面及び第2面を有する対象物を支持する支持部と、
レーザ光を出射する光源と、
前記光源から出射された前記レーザ光を変調する空間光変調器と、
前記空間光変調器によって変調された前記レーザ光を前記第1面側から前記対象物に集光する集光部と、
前記空間光変調器における前記レーザ光の像を前記集光部の入射瞳面に転像する転像部と、
前記対象物で反射された前記レーザ光の反射光を検出する光検出器と、を備えるレーザ加工装置において実施され、
前記入射瞳面に転像された前記レーザ光の前記像の中心位置が前記入射瞳面の中心位置に一致するように、前記空間光変調器における位相パターンの表示位置の基準である基準位置を設定するレーザ加工方法であって、
前記反射光の検出結果に基づいて、前記基準位置として第1基準位置を取得し、前記対象物の加工結果に基づいて、前記基準位置として第2基準位置を取得するステップと、
前記対象物の加工時に、前記第2基準位置を前記基準として前記位相パターンを前記空間光変調器に表示させるステップと、
前記対象物の加工時後の前記基準位置の確認時に、前記反射光の検出結果に基づいて、前記基準位置として第3基準位置を取得するステップと、を備える、レーザ加工方法。
a support part that supports an object having a first surface and a second surface facing each other;
a light source that emits laser light;
a spatial light modulator that modulates the laser light emitted from the light source;
a condensing unit that condenses the laser beam modulated by the spatial light modulator onto the object from the first surface side;
an image transfer unit that transfers an image of the laser beam in the spatial light modulator onto an entrance pupil plane of the light condensing unit;
Implemented in a laser processing apparatus comprising a photodetector that detects reflected light of the laser beam reflected by the target object,
A reference position, which is a reference for the display position of the phase pattern in the spatial light modulator, is set so that the center position of the image of the laser beam transferred to the entrance pupil plane coincides with the center position of the entrance pupil plane. A laser processing method to set,
acquiring a first reference position as the reference position based on the detection result of the reflected light, and acquiring a second reference position as the reference position based on the processing result of the object;
Displaying the phase pattern on the spatial light modulator using the second reference position as the reference when processing the object;
A laser processing method, comprising: acquiring a third reference position as the reference position based on a detection result of the reflected light when confirming the reference position after processing the object.
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