KR20220023306A - 레이저 가공 장치 - Google Patents

Abstract

［과제］레이저광의 출력의 조정에 필요로 하는 시간을 단축 가능한 레이저 가공 장치를 제공한다.
［해결 수단］레이저 가공 장치(1)에서는, 제어부(50)는 공간 광 변조기(7)로부터 출사되어 집광 렌즈(33)에 입사되는 레이저광 L의 입사량이 변화하도록 변조 패턴을 공간 광 변조기(7)에 표시시킴으로써, 집광 렌즈(33)로부터 출사되는 레이저광 L의 출력인 가공 출력을 조정하는 제1 조정 처리와, 가공 출력이, 제1 조정 처리에서의 조정량과 합해서 레이저 가공시의 목표값이 되도록, λ／2 파장판(61)을 구동시켜 레이저광 L의 출력을 조정하는 제2 조정 처리를 실행한다.

Description

레이저 가공 장치{Laser processing device}

본 개시는 레이저 가공 장치에 관한 것이다.

특허 문헌 1에는 레이저 다이싱 장치가 기재되어 있다. 이 레이저 다이싱 장치는, 웨이퍼를 이동시키는 스테이지와, 웨이퍼에 레이저광을 조사하는 레이저 헤드와, 각부의 제어를 행하는 제어부를 구비하고 있다. 레이저 헤드는 웨이퍼의 내부에 개질 영역을 형성하기 위한 가공용 레이저광을 출사하는 레이저 광원과, 가공용 레이저광의 광로 상에 순서대로 배치된 다이크로익 미러 및 집광 렌즈를 가지고 있다.

특허 문헌 1: 일본 특허공보 제5743123호

그런데, 레이저 가공 장치에 있어서는, 광원으로부터 출사된 레이저광의 출력을, 어테뉴에이터(attenuator)를 이용하여 적절한 출력으로 감쇠시키고 나서 대상물에 조사하는 경우가 있다. 어테뉴에이터는, 일례로서, 레이저광의 편광 방향을 바꾸기 위한 λ／2 파장판과, λ／2 파장판을 회전 구동시키는 회전 스테이지와, λ／2 파장판으로부터 출사된 레이저광이 입사되는 편광판을 이용하여 구성하는 것을 생각할 수 있다. 이러한 어테뉴에이터에서는 λ／2 파장판에 입사된 직선 편광의 레이저광은, λ／2 파장판에 의해서 편광 방향이 바뀐 후에 편광판에 입사된다.

편광판에 입사된 레이저광은, 편광판을 투과하는 편광 성분(예를 들면 P편광 성분)과 편광판에서 반사되는 편광 성분(예를 들면 S편광 성분)으로 분리된다. 따라서, 이러한 어테뉴에이터에서는, λ／2 파장판의 회전 구동의 구동량을 조정하여, 편광판의 투과 성분과 반사 성분의 비율을 조정함으로써, 레이저광의 출력을 임의로 감쇠시킬 수 있다. 그러나, 이러한 어테뉴에이터에서는, 소망되는 감쇠량이 커지면, 그 감쇠량을 달성하기 위한 λ／2 파장판의 구동량도 커진다. 즉, λ／2 파장판의 구동량이 필요한 구동량에 도달할 때까지 필요로 하는 시간이 길어진다. 이 결과, 레이저광의 출력의 조정에 관련된 시간이 길어질 우려가 있다.

이에, 본 개시는 레이저광의 출력의 조정에 필요로 하는 시간을 단축 가능한 레이저 가공 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 개시에 따른 레이저 가공 장치는, 대상물을 지지하기 위한 지지부와, 레이저광을 출사하기 위한 광원과, 광원으로부터 출사된 레이저광을 지지부에 지지된 대상물에 조사하기 위한 레이저 조사부와, 적어도 레이저 조사부를 제어함으로써, 대상물의 레이저 가공을 행하기 위한 제어부를 구비하고, 레이저 조사부는 광원으로부터 출사된 레이저광의 출력을, 파장판의 구동량에 따른 조정량으로 조정하여 출사하기 위한 어테뉴에이터와, 어테뉴에이터로부터 출사된 레이저광을, 변조 패턴에 따라 변조하여 출사하기 위한 공간 광 변조기와, 공간 광 변조기로부터 출사된 레이저광을, 지지부에 지지된 대상물을 향해서 집광시키기 위한 집광 렌즈를 가지고, 제어부는 공간 광 변조기로부터 출사되어 집광 렌즈에 입사되는 레이저광의 입사량이 변화하도록 레이저광을 변조시키기 위한 조정 패턴을 포함하는 변조 패턴을 공간 광 변조기에 표시시킴으로써, 집광 렌즈로부터 출사되는 레이저광의 출력인 가공 출력을 조정하는 제1 조정 처리와, 가공 출력이, 제1 조정 처리에서의 조정량과 합해서 레이저 가공시의 목표값이 되도록, 파장판을 구동시켜 레이저광의 출력을 조정하는 제2 조정 처리와, 제1 조정 처리 및 제2 조정 처리의 후에, 출력이 조정된 레이저광에 의해 레이저 가공을 행하는 레이저 가공 처리를 실행한다.

이 레이저 가공 장치에서는, 광원으로부터 출사된 레이저광은, 어테뉴에이터를 통해서 집광 렌즈에 입사되고, 집광 렌즈에 의해서 대상물을 향해서 집광된다. 따라서, 어테뉴에이터의 파장판의 구동량을 조정함으로써, 대상물에 조사되는 레이저광의 출력이 조정될 수 있다. 또한, 이 레이저 가공 장치에서는, 레이저광은 공간 광 변조기를 통해서 집광 렌즈에 입사된다. 따라서, 공간 광 변조기의 변조 패턴을 제어함으로써, 레이저광의 출력이 더 조정될 수 있다.

보다 구체적으로는, 이 레이저 가공 장치에서는, 제어부가 집광 렌즈에 입사되는 레이저광의 입사량이 변화하도록 레이저광을 변조시키기 위한 조정 패턴을 포함하는 변조 패턴을 공간 광 변조기에 표시시킴으로써, 집광 렌즈로부터 출사되는 레이저광의 출력인 가공 출력을 조정하는 제1 조정 처리와, 해당 가공 출력이, 제1 조정 처리에서의 조정량과 합해서 레이저 가공시의 목표값이 되도록, 파장판을 구동시켜 레이저광의 출력을 조정하는 제2 조정 처리를 실행한다.

이와 같이, 이 레이저 가공 장치에서는, 어테뉴에이터와 공간 광 변조기의 양쪽에 의해 레이저광의 출력의 조정이 행해진다. 이것에 의해, 어테뉴에이터만을 이용했을 경우와 비교하여, 목적으로 하는 조정량 중 공간 광 변조기의 부담분만큼 어테뉴에이터가 부담하는 조정량이 저감되어, 파장판의 구동량이 저감된다. 따라서, 파장판의 구동량이 필요한 양에 도달할 때까지의 시간이 단축되어, 결과적으로, 레이저광의 출력의 조정에 관련된 시간이 단축 가능하게 된다.

본 개시에 따른 레이저 가공 장치는, 대상물에 있어서의 레이저광의 집광점이 대상물에 대해서 상대 이동하도록 지지부 및 레이저 조사부 중 적어도 한쪽을 이동시키는 이동부를 구비하고, 제어부는 이동부를 제어함으로써 집광점을 제1 방향으로 상대 이동시키고, 대상물에 레이저광을 주사하여 대상물의 레이저 가공을 행하는 제1 가공 처리와, 제1 가공 처리의 후에, 레이저 가공 처리로서, 이동부를 제어함으로써, 집광점을 제1 방향과 반대의 제2 방향으로 상대 이동시키고, 대상물에 레이저광을 주사하여 대상물의 레이저 가공을 행하는 제2 가공 처리를 실행함과 아울러, 제1 가공 처리와 제2 가공 처리의 사이에 있어서, 제1 조정 처리 및 제2 조정 처리를 실행해도 된다.

이와 같이, 일 방향으로 레이저광을 주사(왕로(往路))한 후에 반대 방향으로 레이저광을 주사(귀로(歸路))하는 왕복 가공을 행하는 경우로서, 왕로와 귀로의 사이에 레이저광의 출력의 조정을 행하는 경우에는, 해당 조정에 관련된 시간이 길어지면, 왕로와 귀로 사이의 대기 시간이 길어져, 레이저 가공의 전체에 관련된 시간이 길어진다. 따라서, 이 경우에는, 상기와 같이 레이저광의 출력의 조정에 관련된 시간을 단축하면, 왕로와 귀로 사이의 대기 시간이 삭감되어 레이저 가공의 전체에 관련된 시간이 단축된다. 즉, 이와 같이 왕복 가공을 행하는 경우에는, 특히, 레이저광의 출력의 조정에 관련된 시간을 단축하는 것이 유효해진다.

본 개시에 따른 레이저 가공 장치에서는, 제어부는 제1 조정 처리 및 제2 조정 처리의 전에 있어서, 제1 가공 처리에서의 목표값과 제2 가공 처리에서의 목표값의 출력 차분을 산출하는 산출 처리와, 조정량이 상이한 복수의 조정 패턴으로부터, 산출 처리에서 산출한 출력 차분에 따른 조정량이 되는 조정 패턴을 선택하는 선택 처리와, 선택 처리의 후에, 선택 처리에서 선택된 조정 패턴을 포함하는 변조 패턴이 공간 광 변조기에 표시되어 있는 상태에 있어서, 가공 출력을 모니터하면서 파장판을 구동함으로써, 가공 출력이 제2 가공 처리에서의 목표값이 되는 파장판의 구동량을 취득하는 취득 처리를 포함하는 캘리브레이션 처리를 실행해도 된다. 이와 같이, 제1 조정 처리 및 제2 조정 처리에 앞서 캘리브레이션을 행함으로써, 제1 조정 처리 및 제2 조정 처리에 있어서, 보다 정확하고 또한 신속하게 레이저광의 출력의 조정을 행할 수 있다.

본 개시에 따른 레이저 가공 장치에서는, 제어부는 조정량이 상이한 복수의 조정 패턴 각각과, 각각의 조정 패턴을 공간 광 변조기에 표시하기 위한 제어값을 관련지은 테이블을 유지하고 있고, 선택 처리에서는, 테이블을 참조함으로써, 산출 처리에서 산출한 출력 차분에 따른 조정량이 되는 조정 패턴을 선택해도 된다. 이 경우, 캘리브레이션 처리를 신속하게 행할 수 있다.

본 개시에 따른 레이저 가공 장치에서는, 제어부는, 제1 가공 처리에 의해서 집광점이 제1 방향으로 상대 이동되고, 집광점이 대상물로부터 퇴출된 타이밍에서, 제1 조정 처리 및 제2 조정 처리를 개시해도 된다. 이 경우, 제1 조정 처리 및 제2 조정 처리에 관련된 시간을, 집광점이 대상물로부터 퇴출되어 집광점의 상대 이동이 정지할 때까지 동안의 시간에 중복시킴으로써, 왕복 가공에 있어서의 왕로와 귀로 사이의 대기 시간을 더 삭감하는 것이 가능해진다.

본 개시에 따른 레이저 가공 장치는, 공간 광 변조기와 집광 렌즈의 사이에 배치되어, 공간 광 변조기로부터 출사된 레이저광의 적어도 일부를 차폐(遮蔽)하기 위한 댐퍼를 구비하고, 제어부는 제1 조정 처리에 있어서, 레이저광을 복수의 회절광으로 분기시키기 위한 회절 격자 패턴을 조정 패턴으로서 포함하는 변조 패턴을 공간 광 변조기에 표시시킴으로써, 복수의 회절광 중 일부의 차수의 회절광이 댐퍼에 의해서 차폐되어 집광 렌즈에 입사되지 않도록 레이저광을 변조해도 된다. 이 경우, 공간 광 변조기를 이용하여 레이저광의 출력을 용이하고 또한 확실하게 조정할 수 있다.

본 개시에 따른 레이저 가공 장치에서는, 변조 패턴은 공간 광 변조기에 있어서의 집광 렌즈의 동면(瞳面)에 대응하는 영역의 외측에 표시되는 마킹을 포함하고, 제어부는 공간 광 변조기로부터 출사된 레이저광의 화상과 마킹의 비교에 기초하여, 공간 광 변조기의 동작 상태를 판정하는 판정 처리를 실행해도 된다. 이 경우, 공간 광 변조기가 정상적으로 동작하고 있는지 여부의 판정을 행하는 것이 가능해진다.

본 개시에 의하면, 레이저광의 출력의 조정에 필요로 하는 시간을 단축 가능한 레이저 가공 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 일 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치의 모식도이다.
도 2는 도 1에 도시된 어테뉴에이터의 모식도이다.
도 3은 도 1에 도시된 공간 광 변조기의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 4는 도 1에 도시된 4f 렌즈 유닛 및 댐퍼의 모식도이다.
도 5는 도 1, 4에 도시된 댐퍼의 기능을 설명하기 위한 모식도이다.
도 6은 변조 패턴의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 7은 변조 패턴의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 8은 레이저 가공 방법의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 9는 레이저 가공의 대상물을 나타내는 모식도이다.
도 10은 레이저 가공을 행하는 공정을 설명하기 위한 모식도이다.
도 11은 레이저 가공을 행하는 공정을 설명하기 위한 모식도이다.
도 12는 변형예에 따른 레이저 가공 방법을 나타내는 순서도이다.
도 13은 변형예에 따른 판정 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 변형예에 따른 일련의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 일 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 덧붙여, 각 도면에 있어서, 동일 또는 상당하는 부분에는 동일한 부호를 부여하고, 중복하는 설명을 생략하는 경우가 있다. 또, 각 도면에는, X축, Y축, 및 Z축에 의해서 규정되는 직교 좌표계를 나타내는 경우가 있다.

도 1은 일 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치의 구성을 나타내는 모식도이다. 도 1에 도시되는 것처럼, 레이저 가공 장치(1)는 광원(10)과, 스테이지(지지부)(20)와, 레이저 조사부(30)와, 이동부(40)와, 제어부(50)를 구비하고 있다. 여기에서는, 레이저 가공 장치(1)는 대상물(11)에 레이저광 L을 조사함으로써, 대상물(11)에 개질 영역(12)을 형성하기 위한 장치이다. 덧붙여, 각 도면에서는, 대상물(11)에 있어서의 가공 예정을 나타내는 가상적인 라인 A가 도시되는 경우가 있다.

광원(10)은, 예를 들면 펄스 발진 방식에 의해서, 레이저광 L을 출사한다. 광원(10)으로부터 출사된 레이저광 L은, 레이저 조사부(30)에 도입된다. 덧붙여, 광원(10)은 레이저 조사부(30)에 포함되어 있어도 된다.

스테이지(20)는 예를 들면 대상물(11)에 접착된 필름을 유지함으로써, 대상물(11)을 지지한다. 스테이지(20)는 Z방향과 평행한 축선을 회전축으로 하여 회전 가능하다. 스테이지(20)는 X방향 및 Y방향의 각각을 따라 이동 가능하게 되어도 된다. 덧붙여, X방향 및 Y방향은 서로 교차(직교)하는 제1 수평 방향 및 제2 수평 방향이며, Z방향은 연직 방향이다. 대상물(11)은 제1 면(11a)과 제1 면(11a)의 반대측의 제2 면(11b)을 가진다. 대상물(11)은, 예를 들면 반도체를 포함하는 웨이퍼(일례로서, 실리콘 웨이퍼)이다.

레이저 조사부(30)는 광원(10)으로부터 출사된 레이저광 L을 도입하여, 해당 레이저광 L을 집공하여 대상물(11)에 조사한다. 여기에서는, 레이저광 L은 대상물(11)에 대해서 투과성을 가진다. 스테이지(20)에 지지된 대상물(11)의 내부에 레이저광 L이 집광되면, 레이저광 L의 집광점 C에 대응하는 부분에 있어서 레이저광 L이 특히 흡수되어, 대상물(11)의 내부에 개질 영역(12)이 형성된다. 덧붙여, 집광점 C는 레이저광 L이 집광되는 점이다. 다만, 집광점 C는, 예를 들면, 공간 광 변조기(7)에 제시된 변조 패턴에 따라 레이저광 L이 변조되어 있는 경우(예를 들면 각종의 수차가 부여되어 있은 경우) 등으로서, 레이저광 L이 일점으로 집광되지 않는 경우에는, 레이저광 L의 빔 강도가 가장 높아지는 위치 또는 빔 강도의 중심 위치로부터 소정 범위의 영역일 수 있다.

개질 영역(12)은 밀도, 굴절률, 기계적 강도, 그 외의 물리적 특성이 주위의 비개질 영역과는 상이한 영역이다. 개질 영역(12)으로서는, 예를 들면, 용융 처리 영역, 크랙 영역, 절연 파괴 영역, 굴절률 변화 영역 등이 있다. 개질 영역(12)은 개질 영역(12)으로부터 레이저광 L의 입사 측 및 그 반대 측으로 균열이 연장되도록 형성될 수 있다. 이러한 개질 영역(12) 및 균열은, 예를 들면 대상물(11)의 절단에 이용된다.

일례로서, 스테이지(20)를 X방향을 따라서(라인 A를 따라서) 이동시키고, 대상물(11)에 대해서 집광점 C를 X방향을 따라서 상대적으로 이동시키면, 복수의 개질 스팟(12s)이 X방향을 따라서 1열로 늘어서도록 형성된다. 1개의 개질 스팟(12s)은 1펄스의 레이저광 L의 조사에 의해서 형성된다. 1열의 개질 영역(12)은, 1열로 늘어선 복수의 개질 스팟(12s)의 집합이다. 서로 이웃하는 개질 스팟(12s)은, 대상물(11)에 대한 집광점 C의 상대적인 이동 속도 및 레이저광 L의 반복 주파수에 의해서, 서로 연결되는 경우도, 서로 떨어지는 경우도 있다.

이동부(40)는 스테이지(20)를 Z방향과 교차(직교)하는 면 내의 일 방향(예를 들면 X방향)을 따라서 이동시킴과 아울러 스테이지(20)를 Z방향과 교차(직교)하는 면 내의 다른 방향(예를 들면 Y방향)을 따라서 이동시키기 위한 제1 유닛(41)을 포함한다. 제1 유닛(41)은 스테이지(20)를 Z방향과 평행한 축선을 회전축으로 하여 회전시키는 기능을 가지고 있어도 된다. 또, 이동부(40)는 레이저 조사부(30)를 지지함과 아울러, 레이저 조사부(30)를 X방향, Y방향, 및 Z방향을 따라서 이동시키는 제2 유닛(42)을 포함한다.

이것에 의해, 레이저광 L의 집광점 C가 형성되어 있는 상태에 있어서 스테이지(20) 및/또는 레이저 조사부(30)가 이동됨으로써, 집광점 C가 대상물(11)에 대해서 상대 이동되어진다. 즉, 이동부(40)는 제1 유닛(41) 및/또는 제2 유닛(42)을 구동함으로써, 대상물(11)에 대해서 레이저광 L의 집광점 C가 상대 이동하도록 스테이지(20) 및 레이저 조사부(30) 중 적어도 한쪽을 이동시킬 수 있다.

제어부(50)는 광원(10), 스테이지(20), 레이저 조사부(30), 및 이동부(40)의 동작을 제어한다. 제어부(50)는 처리부, 기억부, 및 입력 접수부를 가지고 있다(도시하지 않음). 처리부는 프로세서, 메모리, 스토리지 및 통신 디바이스 등을 포함하는 컴퓨터 장치로서 구성되어 있다. 처리부에서는, 프로세서가 메모리 등에서 읽어들인 소프트웨어(프로그램)를 실행하고, 메모리 및 스토리지에 있어서의 데이터의 판독 및 기입, 및 통신 디바이스에 의한 통신을 제어한다. 기억부는, 예를 들면 하드 디스크 등이며, 각종 데이터를 기억한다. 입력 접수부는 각종 정보를 표시함과 아울러, 유저로부터 각종 정보의 입력을 접수하는 인터페이스부이다. 입력 접수부는 GUI(Graphical User Interface)를 구성하고 있다.

계속해서, 레이저 조사부(30)의 상세에 대하여 설명한다. 레이저 조사부(30)는 어테뉴에이터(6), 공간 광 변조기(7), 집광 렌즈(33), 미러(34), 4f 렌즈 유닛(35), 댐퍼(36), 및 카메라(37)를 가진다. 여기에서는, 어테뉴에이터(6)는 광원(10)과 공간 광 변조기(7)의 사이에 있어서 레이저광 L의 광로 상에 배치되어 있다. 공간 광 변조기(7)는 어테뉴에이터(6)와 집광 렌즈(33)의 사이에 있어서 레이저광 L의 광로 상에 배치되어 있다. 또한, 4f 렌즈 유닛(35) 및 댐퍼(36)는, 공간 광 변조기(7)와 집광 렌즈(33)의 사이에 있어서 레이저광 L의 광로 상에 배치되어 있다.

도 2는 도 1에 도시된 어테뉴에이터의 모식도이다. 도 1, 2에 도시되는 것처럼, 어테뉴에이터(6)는 광원(10)으로부터 출사된 레이저광 L을 입력받는다. 어테뉴에이터(6)는 레이저광의 편광 방향을 바꾸기 위한 λ／2 파장판(파장판)(61), λ／2 파장판(61)을 회전 구동시키기 위한 회전 스테이지(62), 및 λ／2 파장판(61)으로부터 출사된 레이저광 L이 입사되는 편광판(63)을 포함한다. 어테뉴에이터(6)에서는 λ／2 파장판(61)에 입사된 직선 편광의 레이저광 L은, λ／2 파장판(61)에 의해서 편광 방향이 바뀌면서 출사되어, 편광판(63)에 입사된다.

편광판(63)에 입사된 레이저광 L은, 편광판(63)을 투과하는 편광 성분(레이저광 L)(예를 들면 P편광 성분)과 편광판에서 반사되는 편광 성분 La(예를 들면 S편광 성분)으로 분리된다. 따라서, 어테뉴에이터(6)에서는 회전 스테이지(62)에 의한 λ／2 파장판(61)의 회전 구동의 구동량을 조정하여, 편광판(63)에서의 투과 성분과 반사 성분의 비율을 조정함으로써, 레이저광 L의 출력을 임의로 조정할 수 있다. 즉, 어테뉴에이터(6)는 λ／2 파장판(61)을 포함하고, λ／2 파장판(61)의 구동량에 따른 조정량으로 레이저광 L의 출력을 조정하여 출사하기 위한 것이다.

도 3은 도 1에 도시된 공간 광 변조기의 구성을 나타내는 모식도이다. 도 1, 3에 도시되는 것처럼, 공간 광 변조기(7)는 어테뉴에이터(6)로부터 출사된 레이저광 L을, 변조 패턴에 따라 변조하여 출사하기 위한 것이다. 공간 광 변조기(7)는 예를 들면 반사형 액정(LCOS：Liquid Crystal on Silicon)의 공간 광 변조기(SLM：Spatial Light Modulator)이다. 공간 광 변조기(7)는 반도체 기판(71) 상에, 구동 회로층(72), 화소 전극층(73), 반사막(74), 배향막(75), 액정층(76), 배향막(77), 투명 도전막(78) 및 투명 기판(79)이 이 순서로 적층됨으로써 구성되어 있다.

반도체 기판(71)은, 예를 들면, 실리콘 기판이다. 구동 회로층(72)은 반도체 기판(71) 상에 있어서, 액티브·매트릭스 회로를 구성하고 있다. 화소 전극층(73)은 반도체 기판(71)의 표면을 따라서 매트릭스 모양으로 배열된 복수의 화소 전극(73a)을 포함하고 있다. 각 화소 전극(73a)은, 예를 들면, 알루미늄 등의 금속재료에 의해서 형성되어 있다. 각 화소 전극(73a)에는, 구동 회로층(72)에 의해서 전압이 인가된다.

반사막(74)은, 예를 들면, 유전체 다층막이다. 배향막(75)은, 액정층(76)에 있어서의 반사막(74) 측의 표면에 마련되어 있고, 배향막(77)은 액정층(76)에 있어서의 반사막(74)과는 반대측의 표면에 마련되어 있다. 각 배향막(75), 77)은, 예를 들면, 폴리이미드 등의 고분자 재료에 의해서 형성되어 있고, 각 배향막(75), 77)에 있어서의 액정층(76)과의 접촉면에는, 예를 들면, 러빙 처리가 실시되어 있다. 배향막(75), 77)은 액정층(76)에 포함되는 액정 분자(76a)를 일정 방향으로 배열시킨다.

투명 도전막(78)은 투명 기판(79)에 있어서의 배향막(77) 측의 표면에 마련되어 있고, 액정층(76) 등을 사이에 두고 화소 전극층(73)과 서로 마주보고 있다. 투명 기판(79)은 예를 들면, 유리 기판이다. 투명 도전막(78)은, 예를 들면, ITO 등의 광 투과성 또한 도전성 재료에 의해서 형성되어 있다. 투명 기판(79) 및 투명 도전막(78)은, 레이저광 L을 투과시킨다.

이상과 같이 구성된 공간 광 변조기(7)에서는, 변조 패턴을 나타내는 신호가 제어부(50)로부터 구동 회로층(72)에 입력되면, 해당 신호에 따른 전압이 각 화소 전극(73a)에 인가되어, 각 화소 전극(73a)과 투명 도전막(78)의 사이에 전계가 형성된다. 해당 전계가 형성되면, 액정층(76)에 있어서, 각 화소 전극(73a)에 대응하는 영역마다 액정 분자(76a)의 배열 방향이 변화하여, 각 화소 전극(73a)에 대응하는 영역마다 굴절률이 변화한다. 이 상태가 액정층(76)에 변조 패턴이 표시된 상태이다. 변조 패턴은 레이저광 L을 변조시키기 위한 것이다.

즉, 액정층(76)에 변조 패턴이 표시된 상태에서, 레이저광 L이 외부로부터 투명 기판(79) 및 투명 도전막(78)을 통해서 액정층(76)에 입사되어, 반사막(74)에서 반사되고, 액정층(76)으로부터 투명 도전막(78) 및 투명 기판(79)을 통해서 외부로 출사시켜지면, 액정층(76)에 표시된 변조 패턴에 따라서, 레이저광 L이 변조된다. 이와 같이, 공간 광 변조기(7)에 의하면, 액정층(76)에 표시하는 변조 패턴을 적절히 설정함으로써, 레이저광 L의 변조(예를 들면, 레이저광 L의 강도, 진폭, 위상, 편광 등의 변조)가 가능하다. 덧붙여, 도 4에 도시된 변조면(7a)은, 예를 들면 액정층(76)이다.

도 4는 도 1에 도시된 4f 렌즈 유닛 및 댐퍼의 모식도이다. 도 1, 4에 도시되는 것처럼, 4f 렌즈 유닛(35)은 공간 광 변조기(7)로부터 집광 렌즈(33)를 향하는 레이저광 L의 광로 상에 순서대로 배열된 한 쌍의 렌즈(35A, 35B)를 가지고 있다. 한 쌍의 렌즈(35A, 35B)는 공간 광 변조기(7)의 변조면(7a)과 집광 렌즈(33)의 입사동면(동면)(33a)이 결상 관계에 있는 양측 텔레센트릭 광학계를 구성하고 있다. 이것에 의해, 공간 광 변조기(7)의 변조면(7a)에서의 레이저광 L의 상(像)(공간 광 변조기(7)에 있어서 변조된 레이저광 L의 상)이, 집광 렌즈(33)의 입사동면(33a)에 전상(轉像)(결상)된다. 덧붙여, 도면 중의 Fs는 푸리에면을 나타낸다.

도 5는 도 1, 4에 도시된 댐퍼의 기능을 설명하기 위한 모식도이다. 도 1, 4, 5에 도시되는 것처럼, 댐퍼(36)는 공간 광 변조기(7)와 집광 렌즈(33)의 사이에 배치되어 있다. 보다 구체적으로는, 댐퍼(36)는 렌즈(35A)와 렌즈(35B)의 사이에 있어서(예를 들면 푸리에면(Fs)에 있어서), 레이저광 L의 광로 상에 배치되어 있다. 댐퍼(36)는 공간 광 변조기(7)로부터 출사된 레이저광 L의 적어도 일부를 차폐하기 위한 것이다.

보다 구체적으로는, 일례로서, 공간 광 변조기(7)에 회절 격자 패턴을 포함하는 변조 패턴이 표시됨으로써 레이저광 L이 변조되어(회절되어), 레이저광 L이 복수의 회절광으로 분기된 경우(도 5의 (b)의 예)에서는, 0차의 회절광 L0(레이저광 L)을 집광 렌즈(33)를 향해서 통과시킴과 아울러, 1차의 회절광(L1)을 차폐함으로써 집광 렌즈(33)에 도달하지 않게 한다. 한편으로, 댐퍼(36)는 레이저광 L이 회절되어 있지 않은 경우(도 5의 (a)의 예)에서는, 레이저광 L의 대략 전체를 집광 렌즈(33)를 향해서 통과시키도록 구성되어 있다.

따라서, 레이저 가공 장치(1)에서는, 공간 광 변조기(7)에 표시하는 변조 패턴의 제어에 의해, 레이저광 L의 전체가 댐퍼(36)를 통과하여 집광 렌즈(33)에 입사되는 상태(도 5의 (a)의 상태)와, 레이저광 L의 적어도 일부가 댐퍼(36)에 의해 차폐되어 집광 렌즈(33)에 입사되지 않는 상태(도 5의 (b)의 상태)가 전환 가능하게 되어 있다. 이 결과, 레이저 가공 장치(1)에서는, 집광 렌즈(33)로부터 출사되는 레이저광 L의 출력이 조정 가능하게 되어 있다. 즉, 여기에서는, 어테뉴에이터(6)에 더하여, 공간 광 변조기(7)(및 댐퍼(36))도, 레이저광 L의 출력을 조정하기 위한 기능을 가지게 된다.

덧붙여, 어테뉴에이터(6)에서는, 레이저광 L의 전체가 편광판(63)을 투과하는 상태를 기준으로 하면, λ／2 파장판(61)의 구동량에 따른 감쇠량으로 레이저광 L의 출력이 감쇠되게 된다. 한편, 어테뉴에이터(6)에서는, 레이저광 L의 적어도 일부가 편광판(63)을 투과하지 않은 상태를 기준으로 하면, λ／2 파장판(61)의 구동량에 따른 증폭량으로 레이저광 L의 출력이 증폭되는 경우도 상정될 수 있다. 또, 공간 광 변조기(7)로부터의 레이저광 L의 전체가 집광 렌즈(33)에 입사되는 상태(예를 들면 도 5의 (a)의 상태)를 기준으로 하면, 공간 광 변조기(7)로부터의 레이저광 L의 일부가 집광 렌즈(33)에 입사되지 않는 상태(예를 들면 도 5의 (b)의 상태)로 됨으로써, 레이저광 L의 출력이 감쇠되게 된다.

다른 한편, 공간 광 변조기(7)로부터의 레이저광 L의 일부가 집광 렌즈에 입사되지 않는 상태를 기준으로 하면, 공간 광 변조기(7)에 표시되는 변조 패턴의 제어에 의해, 집광 렌즈(33)에 입사되는 레이저광 L의 출력이 증폭되는 경우도 상정될 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서, 레이저광 L의 출력을 조정한다는 것은, 레이저광 L의 출력을 감쇠시키는 경우와 증폭시키는 경우의 양쪽을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 레이저광 L의 출력의 조정량이란, 레이저광 L의 출력의 감쇠량과 증폭량의 양쪽을 포함할 수 있다.

여기서, 공간 광 변조기(7)로부터 출사되어 4f 렌즈 유닛(35) 및 댐퍼(36)를 통과한 레이저광 L의 일부는, 예를 들면 미러(34)에 의해 집광 렌즈(33)를 향해서 반사되고, 해당 레이저광 L의 잔부(殘部)는 미러(34)를 투과하여 카메라(37)에 입사된다. 카메라(37)는 집광 렌즈(33)의 입사동면(33a)에 있어서의 레이저광 L의 상을 취득하기 위한 카메라이다. 따라서, 카메라(37)의 전단(前段)에는, 예를 들면, 카메라(37)의 촬상면과 집광 렌즈(33)의 입사동면(33a)이 결상 관계에 있는 양측 텔레센트릭 광학계를 구성하는 도시하지 않은 렌즈 등이 배치된다.

이것에 의해, 집광 렌즈(33)의 입사동면(33a에서의 레이저광 L의 상이, 카메라(37)의 촬상면에 전상(결상)된다. 집광 렌즈(33)의 입사동면(33a에서의 레이저광 L의 상은, 공간 광 변조기(7)를 통한 레이저광 L의 상이다. 따라서, 레이저 가공 장치(1)에서는, 카메라(37)에 의한 촬상 결과에 기초하여, 공간 광 변조기(7)의 동작 상태를 파악하는 것이 가능해진다.

계속해서, 레이저 가공 장치(1)에 있어서의 레이저광 L의 출력을 조정하기 위한 제어부(50)의 처리의 일례에 대해 설명한다. 레이저 가공 장치(1)에서는, 상술한 것처럼, 어테뉴에이터(6) 및 공간 광 변조기(7)의 각각의 제어에 의해, 집광 렌즈(33)로부터 출사되는 레이저광 L의 출력(이하, 「가공 출력」이라고 함)을 조정하는 것이 가능하다. 즉, 레이저 가공 장치(1)에서는, 제어부(50)는 공간 광 변조기(7)에 표시하는 변조 패턴을 조정함으로써, 가공 출력을 조정하는 제1 조정 처리와, 어테뉴에이터(6)에 있어서의 λ／2 파장판(61)의 구동량을 조정함으로써 가공 출력을 조정하는 제2 조정 처리를 실행한다.

보다 구체적으로는, 제어부(50)는 제1 조정 처리에서는, 공간 광 변조기(7)로부터 출사되어 집광 렌즈(33)에 입사되는 레이저광 L의 입사량이 변화하도록 레이저광 L을 변조시키기 위한 조정 패턴을 포함하는 변조 패턴을 공간 광 변조기(7)에 표시시킴으로써 가공 출력을 조정한다. 도 6 및 도 7은 변조 패턴의 일례를 나타내는 모식도이다.

도 6의 (a)에 도시되는 변조 패턴 P0에서는, 공간 광 변조기(7)의 변조면(7a)에 있어서의 집광 렌즈(33)의 입사동면(33a)에 대응하는 영역(이하, 「입사 영역」이라고 함)의 전체가, 집광 렌즈(33)로의 레이저광 L의 입사량을 변화시키기 위한 조정 패턴을 포함하지 않는 비조정 영역(Ra)으로 되어 있다. 즉, 변조 패턴 P0에 의해서 레이저광 L을 변조했을 경우에는, 예를 들면 도 5의 (a)에 도시되는 것처럼, 레이저광 L의 전체가 집광 렌즈(33)에 입사되게 된다. 덧붙여, 변조 패턴 P0(비조정 영역(Ra))은 구면 수차를 보정하기 위한 패턴과 같이, 조정 패턴 이외의 임의의 패턴을 포함할 수 있다.

도 6의 (b)에 도시되는 변조 패턴 P1에서는, 공간 광 변조기(7)의 변조면(7a)의 입사 영역의 전체가, 레이저광 L을 복수의 회절광으로 분기시키기 위한 회절 격자 패턴을 조정 패턴으로서 포함하는 조정 영역(Rb)으로 되어 있다. 이러한 변조 패턴 P1에 의해서 레이저광 L을 변조했을 경우, 예를 들면, 도 5의 (b)에 도시되는 것처럼, 레이저광 L의 일부의 차수(0차)의 회절광만이 집광 렌즈(33)에 입사하게 된다. 즉, 이 경우에는, 변조 패턴 P0을 이용했을 경우와 비교하여, 집광 렌즈(33)로의 레이저광 L의 입사량이 감소되어져, 가공 출력이 감쇠된다.

덧붙여, 변조 패턴 P1(조정 영역(Rb))에 대해서도, 구면 수차를 보정하기 위한 패턴과 같은 조정 패턴 이외의 임의의 패턴이 더 포함될 수 있다. 또, 공간 광 변조기(7)의 변조면(7a)에 있어서의 회절 격자 패턴의 휘도값을 조정함으로써, 각 차수의 회절광의 비율을 조정하는 것도 가능하다. 즉, 제어부(5)는 변조면(7a)에 표시되는 회절 격자 패턴의 휘도값을 조정함으로써, 집광 렌즈(33)로의 레이저광 L의 입사량, 나아가서는, 가공 출력을 조정할 수 있다.

도 7에 도시되는 변조 패턴 P2, P3에서는, 공간 광 변조기(7)의 변조면(7a)의 입사 영역의 일부가 비조정 영역(Ra)으로 되어 있고, 또한 입사 영역의 다른 일부가 조정 영역(Rb)으로 되어 있다. 구체적으로는, 도 7의 (a)에 도시되는 변조 패턴 P2는, 입사 영역의 중앙 부분에 슬릿 모양의 비조정 영역(Ra)이 설정되고, 또한 비조정 영역(Ra)을 사이에 끼도록 입사 영역의 외측 부분에 조정 영역(Rb)이 설정된 슬릿 패턴을 조정 패턴으로서 포함하고 있다. 이것에 의해, 레이저광 L 중 비조정 영역(Ra)(슬릿)에 입사된 부분은, 회절되는 일 없이 댐퍼(36)를 통해서 집광 렌즈(33)에 입사된다.

한편으로, 레이저광 L 중 조정 영역(Rb)에 입사된 부분은, 회절되어 댐퍼(36)에 의해 차폐되어, 집광 렌즈(33)에 입사되지 않는다. 즉, 이 경우에도, 변조 패턴 P0을 이용했을 경우와 비교하여, 집광 렌즈(33)로의 레이저광 L의 입사량이 감소되어져, 가공 출력이 감쇠된다. 특히, 변조 패턴 P2에서는, 비조정 영역(Ra)의 폭(슬릿폭 W)을 조정함으로써, 집광 렌즈(33)로의 레이저광 L의 입사량, 나아가서는, 가공 출력을 조정할 수 있다.

도 7의 (b)에 도시되는 변조 패턴 P3은 입사 영역의 중앙 부분에 원형의 조정 영역(Rb)이 설정되어 있고, 또한 조정 영역(Rb)을 둘러싸도록 링 모양의 비조정 영역(Ra)이 설정된 조정 패턴을 포함하고 있다. 이러한 변조 패턴 P3에서도, 변조 패턴 P2과 마찬가지로, 집광 렌즈(33)로의 레이저광 L의 입사량이 감소되어져, 가공 출력이 감쇠된다. 또, 변조 패턴 P3에서는, 조정 영역(Rb)의 크기를 조정함으로써, 집광 렌즈(33)로의 레이저광 L의 입사량, 나아가서는, 가공 출력을 조정할 수 있다.

이와 같이, 제1 조정 처리에서는, 제어부(50)는 집광 렌즈(33)로의 레이저광 L의 입사량이 변화하도록 레이저광 L을 변조시키기 위한 조정 패턴을 포함하는 상기의 변조 패턴 P1 ~ P3을 공간 광 변조기(7)에 표시시킴으로써, 집광 렌즈(33)로부터 출사되는 레이저광 L의 출력인 가공 출력을 조정할 수 있다.

한편, 제어부(50)는 제2 조정 처리에서는, 가공 출력이, 이상의 제1 조정 처리에서의 조정량과 합해서 레이저 가공시의 목표값이 되도록, λ／2 파장판(61)을 구동시켜 레이저광 L의 출력을 조정한다. 이것에 의해, 제1 조정 처리와 제2 조정 처리의 합계에 의해, 가공 출력이 목표값으로 조정되어, 적절한 출력에서의 레이저 가공이 행해진다.

계속해서, 이상과 같은 출력의 조정 처리를 포함하는 레이저 가공 방법의 일례에 대해 설명한다. 도 8은 레이저 가공 방법의 일례를 나타내는 순서도이다. 여기에서는, 우선, 도 9에 도시되는 것처럼, 대상물(11)이 준비된다. 대상물(11)은 제1 면(11a)이 집광 렌즈(33) 측을 향하도록 스테이지(20)에 지지되어 있다. 따라서, 여기에서는, 제1 면(11a)이 대상물(11)에 있어서의 레이저광 L의 입사면이 된다.

또, 여기에서는, 1개의 라인 A에 대해서, Z방향의 2개의 상이한 위치 Z1, Z2의 각각에 있어서 레이저 가공을 행한다. Z방향은 대상물(11)의 제2 면(11b)으로부터 제1 면(11a)을 향하는 방향이며, 위치 Z2는 위치 Z1보다도 레이저광 L의 입사면인 제1 면(11a) 측의 위치이다. 이 레이저 가공 방법에서는, 제어부(50)는 후술하는 것처럼, 위치 Z1에 집광점 C가 맞춰진 상태에서 스테이지(20)를 X 양방향으로 이동시킴으로써, 대상물(11)에 대해서 집광점 C를 X 음방향으로 라인 A를 따라서 상대 이동시키고, 위치 Z1에 있어서 라인 A를 따라서 개질 영역(12)을 형성하는 제1 가공 처리를 실행한다.

그 후, 제어부(50)는 위치 Z2에 집광점이 맞춰진 상태에서, 스테이지(20)를 X 음방향으로 이동시킴으로써, 대상물(11)에 대해서 집광점 C를 X 양방향으로 라인 A를 따라서 상대 이동시키고, 위치 Z2에 있어서 라인 A를 따라서 개질 영역(12)을 형성하는 제2 가공 처리를 실행한다. 즉, 여기에서는, 복수 패스에서의 왕복 가공이 행해진다. 위치 Z1에서의 가공을 패스 PT1(왕로)이라고 하고, 위치 Z2에서의 가공을 패스 PT2(귀로)라고 한다. 또, 여기에서는, 패스 PT1에서의 레이저광 L의 가공 출력에 대해서, 패스 PT2에서의 레이저광 L의 가공 출력이 작게 설정되어 있다. 이 때문에, 적어도 패스 PT1과 패스 PT2의 사이에 있어서, 레이저광 L의 가공 출력을 감쇠시키기 위해, 제어부(50)가 상기의 제1 조정 처리 및 제2 조정 처리를 실행한다. 이하, 각 공정에 대해 구체적으로 설명한다.

도 8에 도시되는 것처럼, 이 레이저 가공 방법에서는, 우선, 제어부(50)가, 예를 들면 입력 접수부를 이용하여, 가공 조건의 선택을 접수한다(공정 S1). 가공 조건은, 예를 들면, 패스수, 각 패스의 Z방향의 위치, 각 패스에서의 가공 출력의 목표값 등이다. 여기에서는, 상술한 것처럼, 패스수가 2이며, 패스 PT1, PT2 각각의 Z방향의 위치가 위치 Z1, Z2이며, 패스 PT1에서의 가공 출력의 목표값이 5W이고, 패스 PT2에서의 가공 출력의 목표값이 1W인 가공 조건이 선택된 것으로 한다.

이어서, 제어부(50)가 공정 S1에서 선택된 가공 조건에 기초하여, 패스 PT1에서의 가공 출력의 목표값과 패스 PT2에서의 가공 출력의 목표값의 출력 차분을 산출한다(공정 S2：산출 처리). 여기에서는, 패스 PT1에서의 가공 출력의 목표값이 5W이고, 패스 PT2에서의 가공 출력의 목표값이 1W이기 때문에, 출력 차분은 4W가 된다. 즉, 이 공정 S2에서는, 제어부(50)가 제1 가공 처리(패스 PT1)에서의 가공 출력의 목표값(5W)과 제2 가공 처리에서의 가공 출력의 목표값(1W)의 출력 차분(4W)을 산출하는 산출 처리를 실행하게 된다.

이어서, 제어부(50)가 공정 S2에서 산출한 출력 차분에 따른 조정 패턴을 선택한다(공정 S3：선택 처리). 이 공정 S3에 대해 보다 구체적으로 설명한다. 여기에서는, 제어부(50)는 출력의 조정량이 상이한 복수의 조정 패턴과, 각각의 조정 패턴을 공간 광 변조기(7)에 표시하기 위한 제어값을 관련지은 테이블을 유지하고 있다. 이러한 테이블의 일례로서는, 조정 패턴이, 도 6의 (b)에 도시되는 것 같이 입사 영역의 전체가 회절 격자 패턴을 조정 패턴으로서 포함하는 경우, 계조값이 상이한 것에 기인하여 0차의 회절광과 1차의 회절광의 밸런스가 상이한 복수의 회절 격자 패턴과, 각각의 회절 격자 패턴의 계조값이 관련지어진 이하와 같은 것이다.

［테이블의 일례］

계조값 밸런스(0차의 회절광：1차의 회절광)

0 100：0

32 90：10

64 70：30

96 50：50

128 30：70

160 10：90

192 0：100

이 경우, 예를 들면, 제어부(50)가 계조값이 32의 회절 격자 패턴을 포함하는 변조 패턴을 공간 광 변조기(7)에 표시시켰을 경우, 공간 광 변조기(7)를 거친 레이저광 L은, 전체의 출력의 90%의 출력의 0차의 회절광과 10%의 출력의 1차의 회절광으로 분기되게 된다. 그리고, 1차의 회절광이 댐퍼(36)에 의해 차폐되고, 0차의 회절광만이 댐퍼(36)를 통해서 집광 렌즈(33)에 입사됨으로써, 결과적으로, 가공 출력이 10% 정도 감쇠되게 된다. 여기에서는, 조정량은 감쇠량이며, 제어값은 계조값이다.

상기와 같이, 패스 PT1에서의 가공 출력의 목표값이 5W이고, 패스 PT2에서의 가공 출력의 목표값이 1W이며, 출력 차분이 4W인 경우에는, 예를 들면, 제어부(50)는 128의 계조값의 회절 격자 패턴을 포함하는 변조 패턴을 공간 광 변조기(7)에 표시시킴으로써, 가공 출력을 70% 정도 감쇠시켜 1.7W 정도로 할 수 있다. 이와 같이, 제어부(50)는 조정량(감쇠량)이 상이한 복수의 조정 패턴(회절 격자 패턴)으로부터, 산출 처리에서 산출한 출력 차분에 따른 조정량이 되는 조정 패턴을 선택하는 선택 처리를 실행하게 된다. 덧붙여, 여기에서는, 제어부(50)는 상기의 테이블에 도시된 복수의 회절 격자 패턴으로부터, 감쇠 후의 가공 출력이 패스 PT2에서의 가공 출력(1W)을 하회하지 않는 범위에서, 산출 처리에서 산출한 출력 차분에 가장 가까운 감쇠량이 되는 회절 격자 패턴을 선택하고 있다.

이어서, 제어부(50)가 어테뉴에이터(6)의 조정을 행한다(공정 S4：취득 처리). 보다 구체적으로는, 공정 S4에서는, 제어부(50)는, 예를 들면 집광 렌즈(33)의 바로 아래에 배치된 파워 미터의 출력 신호를 입력함으로써, 가공 출력을 모니터한다. 이 상태에 있어서, 제어부(50)는 어테뉴에이터(6)의 회전 스테이지(62)를 제어함으로써 λ／2 파장판(61)을 구동하여, 가공 출력을 조정한다. 이것에 의해, 제어부(50)는 가공 출력이 목표값이 되는 λ／2 파장판(61)의 구동량을 취득할 수 있다.

보다 구체적으로는, 제어부(50)는, 우선, 패스 PT1를 위한 변조 패턴(예를 들면 조정 패턴을 포함하지 않는 변조 패턴 P0)을 공간 광 변조기(7)에 표시시킨 상태에 있어서, 가공 출력을 모니터하면서 λ／2 파장판(61)을 구동시킴으로써, 가공 출력이 패스 PT1의 목표값인 5W가 되는 λ／2 파장판(61)의 구동량을 취득한다.

이와 함께, 제어부(50)는 패스 PT2를 위한 변조 패턴(예를 들면 조정 패턴으로서의 회절 격자 패턴이 입사 영역의 전체에 설정된 변조 패턴 P1)을 공간 광 변조기(7)에 표시시킨 상태에 있어서, 가공 출력을 모니터하면서 λ／2 파장판(61)을 구동시킴으로써, 가공 출력이 패스 PT2의 목표값인 1W가 되는 λ／2 파장판(61)의 구동량을 취득한다. 상기의 예에서는, 128의 계조값의 회절 격자 패턴을 포함하는 변조 패턴을 공간 광 변조기(7)에 표시시킴으로써, 가공 출력을 70% 정도 감쇠시켜 1.7W 정도로 한다. 이 때문에, 여기에서는, 목표값과의 차분인 0.7W분의 감쇠량을 실현하기 위한 λ／2 파장판(61)의 구동량을 취득하게 된다.

이와 같이, 여기에서는, 제어부(50)는, 공정 S3에서 선택된 조정 패턴(제1 패턴)을 포함하는 변조 패턴이 공간 광 변조기(7)에 표시되어 있는 상태에 있어서, 가공 출력을 모니터하면서 λ／2 파장판(61)을 구동함으로써, 패스 PT1를 위한 λ／2 파장판(61)의 구동량에 더하여, 가공 출력이 패스 PT2에서의 목표값이 되는 λ／2 파장판(61)의 구동량을 취득한다.

이상의 공정에 의해, 레이저 가공시의 가공 출력의 조정 처리를 위한 캘리브레이션이 완료된다. 즉, 제어부(50)는 제1 가공 처리(패스 PT1)에서의 목표값과 제2 가공 처리(패스 PT2)에서의 목표값의 출력 차분을 산출하는 산출 처리(공정 S2)와, 조정량(감쇠량)이 상이한 복수의 조정 패턴(회절 격자 패턴)으로부터, 산출 처리에서 산출한 출력 차분에 따른 조정량이 되는 조정 패턴을 선택하는 선택 처리(공정 S3)와, 선택 처리의 후에, 해당 조정 패턴을 포함하는 변조 패턴이 공간 광 변조기(7)에 표시되어 있는 상태에 있어서, 가공 출력을 모니터하면서 λ／2 파장판(61)을 구동함으로써, 가공 출력이 제2 가공 처리에서의 목표값이 되는 λ／2 파장판(61)의 구동량을 취득하는 취득 처리(공정 S4)를 포함하는 캘리브레이션 처리를 실행하게 된다.

이어지는 공정에서는, 제어부(50)가 광원(10), 레이저 조사부(30), 및 이동부(40)를 제어함으로써, 대상물(11)의 레이저 가공을 행한다(공정 S5：제1 가공 처리). 공정 S5에 대해 보다 구체적으로 설명한다. 도 10은 레이저 가공을 행하는 공정을 설명하기 위한 모식도이다. 도 10에 도시되는 것처럼, 공정 S5에서는, 우선, 제어부(50)가 이동부(40)를 제어함으로써, 위치 Z1에 맞춰진 레이저광 L의 집광점 C를 라인 A를 따라서 X 음방향(제1 방향)으로 상대 이동시키고, 대상물(11)에 레이저광 L을 주사하여 대상물(11)에 개질 영역(12A)을 형성하는 레이저 가공을 행하는 제1 가공 처리(패스 PT1)를 실행한다.

보다 구체적으로는, 제1 가공 처리에서는, 도 10의 (a)에 도시되는 것처럼, 제어부(50)가 이동부(40)를 제어함으로써, 레이저광 L의 집광점 C의 Z방향의 위치가 대상물(11) 내에 있어서 위치 Z1가 되도록, 스테이지(20) 및 레이저 조사부(30) 중 적어도 한쪽을 Z방향을 따라서 이동시킨다. 그 상태에 있어서, 제어부(50)가 이동부(40)를 제어함으로써, 여기에서는 스테이지(20)를 X 양방향으로 이동시킨다.

이것에 의해, 도 10의 (a), (b)에 도시되는 것처럼, 레이저광 L의 집광점 C가 대상물(11)에 대해서 X 음방향으로 상대 이동된다. 이 결과, 대상물(11)의 X 양방향의 바깥 가장자리로부터 대상물(11)의 내부로 집광점 C가 진입함과 아울러, 대상물(11)의 내부를 집광점 C가 진행하여, 라인 A를 따라서 레이저광 L의 조사가 실시된다. 이것에 의해, 위치 Z1에 있어서, 라인 A를 따라서 대상물(11)에 개질 영역(12A)이 형성된다. 또한, 도 10의 (c)에 도시되는 것처럼, 제어부(50)가 이동부(40)를 제어하여 집광점 C의 상대 이동을 계속함으로써, 집광점 C가 대상물(11)의 X 음방향의 바깥 가장자리로부터 대상물(11)의 외부로 퇴출되고, 제1 가공 처리(패스 PT1)가 종료된다. 그 후, 제어부(50)는 이동부(40)의 제어에 의해, 스테이지(20)를 정지시킨다.

덧붙여, 이 제1 가공 처리에 앞서, 제어부(50)는 레이저광 L의 가공 출력이, 패스 PT1의 목표값(여기에서는 5W)이 되도록, 공정 S4에서 취득된 λ／2 파장판(61)의 구동량으로 λ／2 파장판(61)을 구동시킨다. 이것과 함께, 제어부(50)가 패스 PT1를 위한 변조 패턴(예를 들면 조정 패턴을 포함하지 않는 변조 패턴 P0)을 공간 광 변조기(7)에 표시시킨다. 이들 어테뉴에이터(6) 및 공간 광 변조기(7)의 제어는, 집광점 C의 상대 이동이 개시되기 전에 실행되어도 되고, 집광점 C의 상대 이동이 개시된 후이고, 집광점 C가 대상물(11)의 내부로 진입할 때까지 동안에 실행되어도 된다.

이어지는 공정에서는, 후술하는 공정 S6를 실시한 후에, 제어부(50)가 광원(10), 레이저 조사부(30), 및 이동부(40)를 제어함으로써, 대상물(11)의 레이저 가공을 행한다(공정 S7：제2 가공 처리). 공정 S7에 대해 보다 구체적으로 설명한다. 도 11은 레이저 가공을 행하는 공정을 설명하기 위한 모식도이다. 도 11에 도시되는 것처럼, 공정 S7에서는, 우선, 제어부(50)가 이동부(40)를 제어함으로써, 위치 Z2에 맞춰진 레이저광 L의 집광점 C를 라인 A를 따라서 X 양방향(제2 방향)으로 상대 이동시키고, 대상물(11)에 레이저광 L을 주사하여 대상물(11)에 개질 영역(12B)를 형성하는 레이저 가공을 행하는 제2 가공 처리(패스 PT2)를 실행한다.

보다 구체적으로는, 공정 S7에서는, 도 11의 (a)에 도시되는 것처럼, 제어부(50)가 이동부(40)를 제어함으로써, 레이저광 L의 집광점 C의 Z방향의 위치가 대상물(11) 내에 있어서 위치 Z2가 되도록, 스테이지(20) 및 레이저 조사부(30) 중 적어도 한쪽을 Z방향을 따라서 이동시킨다. 그 상태에 있어서, 제어부(50)가 이동부(40)를 제어함으로써, 여기에서는 스테이지(20)를 X 음방향으로 이동시킨다.

이것에 의해, 도 11의 (a), (b)에 도시되는 것처럼, 레이저광 L의 집광점 C가 대상물(11)에 대해서 X 양방향(제2 방향)으로 상대 이동된다. 이 결과, 대상물(11)의 X 음방향의 바깥 가장자리로부터 대상물(11)의 내부로 집광점 C가 진입함과 아울러, 대상물(11)의 내부를 집광점 C가 진행하여, 라인 A를 따라서 레이저광 L의 조사가 실시된다. 이것에 의해, 위치 Z2에 있어서, 라인 A를 따라서 대상물(11)에 개질 영역(12B)이 형성된다. 또한, 도 11의 (c)에 도시되는 것처럼, 제어부(50)가 이동부(40)를 제어하여 집광점 C의 상대 이동을 계속함으로써, 집광점 C가 대상물(11)의 X 양방향의 바깥 가장자리로부터 대상물(11)의 외부로 퇴출되고, 제2 가공 처리가 종료된다. 그 후, 제어부(50)는 이동부(40)의 제어에 의해, 스테이지(20)를 정지시킨다.

여기서, 공정 S5와 공정 S7의 사이, 즉, 제1 가공 처리와 제2 가공 처리의 사이에 있어서, 레이저광 L의 출력의 조정 처리가 행해진다(공정 S6：제1 조정 처리, 제2 조정 처리). 보다 구체적으로는, 공정 S6에서는, 제어부(50)가, 상술한 것처럼, 공간 광 변조기(7)로부터 출사되어 집광 렌즈(33)에 입사되는 레이저광 L의 입사량이 변화하도록 레이저광 L을 변조시키기 위한 조정 패턴을 포함하는 변조 패턴(패스 PT2를 위한 변조 패턴으로서, 예를 들면 조정 패턴으로서의 회절 격자 패턴을 포함하는 변조 패턴 P1)을 공간 광 변조기(7)에 표시시킴으로써, 가공 출력을 조정하는 제1 조정 처리를 실행한다.

여기에서는, 제어부(50)는 상기의 캘리브레이션 처리의 선택 처리(공정 S3)에서 선택된 조정 패턴을 포함하는 변조 패턴을 공간 광 변조기(7)에 표시시킨다. 일례로서, 조정 패턴은 레이저광 L의 가공 출력을, 패스 PT1의 가공 출력의 목표값(5W)으로부터 패스 PT2의 가공 출력의 목표값(1W)으로 감쇠시키기 위한 것이다.

이것과 함께, 제어부(50)는 레이저광 L의 가공 출력이, 제1 조정 처리에서의 조정량과 합해서 패스 PT2의 가공 출력의 목표값이 되도록, λ／2 파장판(61)을 구동시켜 레이저광 L의 가공 출력을 조정하는 제2 조정 처리를 실행한다. 여기에서는, 제어부(50)는 상기의 캘리브레이션 처리의 취득 처리(공정 S4)에서 취득된 구동량으로 λ／2 파장판(61)을 구동시킨다. 여기에서는, λ／2 파장판(61)의 구동량은, 제1 조정 처리에서의 감쇠량과 합해서 가공 출력을 패스 PT2의 목표값(1W)으로 감쇠시키기 위한 구동량이다. 이것에 의해, 레이저광 L의 가공 출력이 적절한 값으로 조정(감쇠)된 상태에서, 상기의 공정 S7이 실시된다. 즉, 공정 S7에서는, 제어부(50)는 제1 조정 처리 및 제2 조정 처리의 후에, 출력이 조정된 레이저광 L에 의해 레이저 가공을 행하는 레이저 가공 처리를 실행하게 된다.

덧붙여, 제1 조정 처리 및 제2 조정 처리는, 적어도 일부가 서로 중복하여 실시될 수 있다. 일례로서, 제어부(50)는 제1 조정 처리 및 제2 조정 처리를 동시에 개시할 수 있다. 또, 제1 조정 처리 및 제2 조정 처리는, 공정 S5에서 집광점 C가 대상물(11)의 외부로 퇴출된 후이며, 공정 S7에서 집광점 C가 대상물(11)의 내부로 진입할 때까지의 동안의 임의의 타이밍에서 실행될 수 있다. 일례로서, 제어부(50)는, 공정 S5에 있어서 집광점 C가 대상물(11)로부터 퇴출한 타이밍에서 제1 조정 처리 및 제2 조정 처리를 개시시킬 수 있다. 이것에 의해, 제1 조정 처리 및 제2 조정 처리에 관련된 시간 중, 집광점 C의 상대 이동의 가감속에 관련된 시간에 중복하는 시간이 최대화된다.

이상 설명한 것처럼, 레이저 가공 장치(1)에서는, 광원(10)으로부터 출사된 레이저광 L은, 어테뉴에이터(6)를 통해서 집광 렌즈(33)에 입사되고, 집광 렌즈(33)에 의해서 대상물(11)을 향해서 집광된다. 따라서, 어테뉴에이터(6)의 λ／2 파장판(61)의 구동량을 조정함으로써, 대상물(11)에 조사되는 레이저광 L의 출력이 조정될 수 있다. 또한, 이 레이저 가공 장치(1)에서는, 레이저광 L은 공간 광 변조기(7)를 통해서 집광 렌즈(33)에 입사된다. 따라서, 공간 광 변조기(7)의 변조 패턴을 제어함으로써, 레이저광 L의 출력이 더 조정될 수 있다.

보다 구체적으로는, 레이저 가공 장치(1)에서는, 제어부(50)가 집광 렌즈(33)에 입사되는 레이저광 L의 입사량이 변화하도록 레이저광 L을 변조시키기 위한 조정 패턴을 포함하는 변조 패턴을 공간 광 변조기(7)에 표시시킴으로써, 집광 렌즈(33)로부터 출사되는 레이저광 L의 출력인 가공 출력을 조정하는 제1 조정 처리와, 해당 가공 출력이, 제1 조정 처리에서의 조정량과 합해서 레이저 가공시의 목표값이 되도록, λ／2 파장판(61)을 구동시켜 레이저광 L의 출력을 조정하는 제2 조정 처리를 실행한다.

이와 같이, 레이저 가공 장치(1)에서는, 어테뉴에이터(6)와 공간 광 변조기(7)의 양쪽에 의해 레이저광 L의 출력의 조정이 행해진다. 이것에 의해, 어테뉴에이터(6)만을 이용했을 경우와 비교하여, 목적으로 하는 조정량 중 공간 광 변조기(7)의 부담분만큼 어테뉴에이터(6)가 부담하는 조정량이 저감되어 λ／2 파장판(61)의 구동량이 저감된다. 따라서, λ／2 파장판(61)의 구동량이 필요한 양에 도달할 때까지의 시간이 단축되고, 결과적으로, 레이저광 L의 출력의 조정에 관련된 시간이 단축 가능하게 된다. 또한, λ／2 파장판(61)의 구동량이 저감되는 것으로부터, 회전 스테이지(62)와 같은 λ／2 파장판(61)을 기계적으로 구동하는 장치의 손모(損耗)가 억제된다.

또, 레이저 가공 장치(1)는, 대상물(11)에 있어서의 레이저광 L의 집광점 C가 대상물(11)에 대해서 상대 이동하도록 스테이지(20) 및 레이저 조사부(30) 중 적어도 한쪽을 이동시키는 이동부(40)를 구비하고 있다. 그리고, 제어부(50)는 이동부(40)를 제어함으로써 집광점 C를 X 음방향으로 상대 이동시키고, 대상물(11)에 레이저광 L을 주사하여 대상물(11)의 레이저 가공을 행하는 제1 가공 처리(패스 PT1)와, 제1 가공 처리의 후에, 이동부(40)를 제어함으로써, 집광점 C를 X 양방향으로 상대 이동시키고, 대상물(11)에 레이저광 L을 주사하여 대상물(11)의 레이저 가공을 행하는 제2 가공 처리(패스 PT2)를 실행한다. 그리고, 제어부(50)는 제1 가공 처리와 제2 가공 처리의 사이에 있어서, 제1 조정 처리 및 제2 조정 처리를 실행한다.

이와 같이, 일 방향으로 레이저광 L을 주사(왕로)한 후에 반대 방향으로 레이저광 L을 주사(귀로)하는 왕복 가공을 행하는 경우로서, 왕로와 귀로의 사이에 레이저광 L의 출력의 조정을 행하는 경우에는, 해당 조정에 관련된 시간이 길어지면, 왕로와 귀로 사이의 대기 시간이 길어져, 레이저 가공의 전체에 관련된 시간이 길어진다. 따라서, 이 경우에는, 상기와 같이 레이저광 L의 출력의 조정에 관련된 시간을 단축하면, 왕로와 귀로 사이의 대기 시간이 삭감되어 레이저 가공의 전체에 관련된 시간이 단축된다. 즉, 이와 같이 왕복 가공을 행하는 경우에는, 특히, 레이저광 L의 출력의 조정에 관련된 시간을 단축하는 것이 유효해진다.

또, 레이저 가공 장치(1)에서는, 제어부(50)는 제1 조정 처리 및 제2 조정 처리의 전에 있어서, 제1 가공 처리에서의 목표값과 제2 가공 처리에서의 목표값의 출력 차분을 산출하는 산출 처리와, 조정량이 상이한 복수의 조정 패턴으로부터, 산출 처리에서 산출한 출력 차분에 따른 조정량이 되는 조정 패턴을 선택하는 선택 처리와, 선택 처리의 후에, 선택 처리에서 선택된 조정 패턴을 포함하는 변조 패턴이 공간 광 변조기(7)에 표시되어 있는 상태에 있어서, 가공 출력을 모니터하면서 λ／2 파장판(61)을 구동함으로써, 가공 출력이 제2 가공 처리에서의 목표값이 되는 λ／2 파장판(61)의 구동량을 취득하는 취득 처리를 포함하는 캘리브레이션 처리를 실행한다. 이와 같이, 제1 조정 처리 및 제2 조정 처리에 앞서 캘리브레이션을 행함으로써, 제1 조정 처리 및 제2 조정 처리에 있어서, 보다 정확하고 또한 신속하게 레이저광 L의 출력의 조정을 행할 수 있다.

또, 레이저 가공 장치(1)에서는, 제어부(50)는 조정량이 상이한 복수의 조정 패턴 각각과, 각각의 조정 패턴을 공간 광 변조기(7)에 표시하기 위한 제어값을 관련지은 테이블을 유지하고 있고, 선택 처리에서는, 테이블을 참조함으로써, 산출 처리에서 산출한 출력 차분에 따른 조정량이 되는 조정 패턴을 선택한다. 이 때문에, 캘리브레이션 처리를 신속하게 행할 수 있다.

또, 레이저 가공 장치(1)에서는, 제어부(50)는 제1 가공 처리에 의해서 집광점 C가 X 음방향으로 상대 이동되어, 집광점 C가 대상물(11)로부터 벗어난 타이밍에서 제1 조정 처리 및 제2 조정 처리를 개시한다. 이것에 의해, 제1 조정 처리 및 제2 조정 처리에 관련된 시간을, 집광점 C가 대상물(11)로부터 퇴출되어 집광점 C의 상대 이동이 정지할 때까지의 시간에 중복시킴으로써, 왕복 가공에 있어서의 왕로와 귀로 사이의 대기 시간을 더 삭감하는 것이 가능해진다.

또한, 레이저 가공 장치(1)는 공간 광 변조기(7)와 집광 렌즈(33)의 사이에 배치되어, 공간 광 변조기(7)로부터 출사된 레이저광 L의 적어도 일부를 차폐하기 위한 댐퍼(36)를 구비하고 있다. 그리고, 제어부(50)는, 제1 조정 처리에 있어서, 레이저광 L을 복수의 회절광으로 분기시키기 위한 회절 격자 패턴을 조정 패턴으로서 포함하는 변조 패턴을 공간 광 변조기(7)에 표시시킴으로써, 복수의 회절광 중 1차의 회절광이 댐퍼(36)에 의해서 차폐되어 집광 렌즈(33)에 입사되지 않도록 레이저광 L을 변조한다. 이 때문에, 공간 광 변조기(7)를 이용하여 레이저광 L의 출력을 용이하고 또한 확실하게 조정할 수 있다.

이상의 실시 형태는, 본 개시의 일 양태를 설명한 것이다. 따라서, 본 개시는 상기 실시 형태로 한정되는 일 없이, 임의로 변형된 양태일 수 있다.

［제1 변형예］

예를 들면, 도 8에 도시된 상기 실시 형태에 따른 레이저 가공 방법에서는, 제1 조정 처리에 있어서, 도 6의 (b)와 같은 회절 격자 패턴이 입사 영역의 전체에 설정된 조정 패턴을 포함하는 변조 패턴 P1을 이용하는 경우를 예시했다. 그러나, 제1 조정 처리에서는, 도 7의 (a)와 같이, 입사 영역의 일부에 회절 격자 패턴이 설정됨으로써 슬릿이 형성된 슬릿 패턴을 조정 패턴으로서 포함하는 변조 패턴 P2를 이용할 수도 있다. 변조 패턴 P1을 이용하는 경우에는, 선택 처리에 있어서, 제어값으로서의 계조값이 상이한 복수의 회절 격자 패턴으로부터 적절한 조정량이 되는 것을 선택했다. 한편으로, 예를 들면 도 7의 (a)의 변조 패턴 P2를 이용하는 경우에는, 선택 처리에 있어서, 제어값으로서의 슬릿폭 W가 상이한 복수의 슬릿 패턴으로부터 적절한 조정량이 되는 것을 선택할 수 있다.

도 12는 그러한 경우의 레이저 가공 방법을 나타내는 순서도이다. 도 12에 도시되는 것처럼, 제1 변형예에 따른 레이저 가공 방법은, 도 8에 도시된 레이저 가공 방법과 비교하면, 공정 S1과 공정 S2의 사이에 공정 S8을 더 구비하는 점에서 주로 상위하다. 공정 S8에 대해서 구체적으로 설명한다. 공정 S8에서는, 제어부(50)가 조정량이 상이한 복수의 슬릿 패턴 각각과, 각각의 슬릿 패턴을 공간 광 변조기(7)에 표시하기 위한 제어값(슬릿폭 W)을 관련지은 테이블을 취득한다.

그 때문에, 제어부(50)는 공간 광 변조기(7)에 표시하는 슬릿 패턴의 슬릿폭 W를 변화시키면서, 예를 들면 집광 렌즈(33)의 바로 아래에 배치된 파워 미터의 출력 신호를 입력함으로써, 가공 출력을 모니터한다. 이것에 의해, 제어부(50)는 복수의 슬릿폭 W의 각각과, 각 슬릿폭 W일 때의 레이저광 L의 가공 출력을 관련지은 테이블을 취득한다. 이러한 테이블의 일례는 이하와 같다. 덧붙여, 이하의 테이블의 가공 출력의 값은, 레이저광 L의 전체가 댐퍼(36)를 통과했을 경우의 가공 출력을 100이라고 했을 경우의 값이다.

슬릿폭 가공 출력

0 0

20 10

40 30

60 50

80 70

100 90

120 100

이 경우, 예를 들면, 제어부(50)가, 슬릿폭 W가 100인 슬릿 패턴을 포함하는 변조 패턴 P2를 공간 광 변조기(7)에 표시시켰을 경우, 공간 광 변조기(7)를 거친 레이저광 L은, 전체의 90%가 댐퍼(36)를 통과하여 집광 렌즈(33)에 입사되고, 전체의 10%가 댐퍼(36)에 의해 차폐되게 된다. 결과적으로, 가공 출력이 10% 정도 감쇠되게 된다. 따라서, 상기 실시 형태와 같이, 패스 PT1에서의 가공 출력의 목표값이 5W이고, 패스 PT2에서의 가공 출력의 목표값이 1W이며, 출력 차분이 4W인 경우에는, 예를 들면, 제어부(50)가, 40의 슬릿폭 W의 슬릿 패턴을 선택하여 변조 패턴 P2를 공간 광 변조기(7)에 표시시킴으로써, 가공 출력을 70% 정도 감쇠시켜 1.7W 정도로 할 수 있다.

이와 같이, 공간 광 변조기(7)의 변조면(7a)의 입사 영역의 일부에 회절 격자 패턴이 설정된 슬릿 패턴을 이용하는 경우, 입사 영역의 전체에 회절 격자 패턴을 설정하는 경우와 비교하여, 예를 들면 빔 형상을 타원 모양으로 컨트롤하는 것이 가능하다고 하는 것처럼, 빔 형상의 설정의 자유도가 확보되기 쉽다. 한편으로, 입사 영역의 전체에 회절 격자 패턴을 설정하는 경우에는, 빔 품질이 양호해진다.

［제2 변형예］

여기서, 도 13의 (a)는 공간 광 변조기(7)의 변조면(7a)에 표시된 변조 패턴 P4를 나타내는 도면이다. 변조 패턴 P4은 공간 광 변조기(7)의 변조면(7a)에 있어서의 입사 영역의 외측에 표시되는 마킹(7M)을 포함한다. 마킹(7M)의 형상은 임의이지만, 여기에서는, 2차원의 격자 모양이다. 도 13의 (b)는 카메라(37)에 의해 취득된 레이저광 L의 화상(70)이다. 카메라(37)에는 공간 광 변조기(7)를 통한 레이저광 L의 상이 형성된다. 이 때문에, 공간 광 변조기(7)에 마킹(7M)을 포함하는 변조 패턴 P4가 표시되어 있는 상태에서는, 화상(70)에도 마킹(7M)에 대응한 상(70M)이 생기게 된다. 따라서, 변조 패턴 P4와 화상(70)을 비교함으로써, 공간 광 변조기(7)에 정확하게 변조 패턴 P4가 표시되고 있는지 여부, 즉, 공간 광 변조기(7)가 정상적으로 동작이 하고 있는지 여부의 판정을 행하는 것이 가능해진다.

이에, 본 변형예에 따른 레이저 가공 장치(1)에서는, 제어부(50)가, 공간 광 변조기(7)로부터 출사된 레이저광 L의 화상(70)과, 변조 패턴 P4의 마킹(7M)의 비교에 기초하여, 공간 광 변조기(7)의 동작 상태를 판정하는 판정 처리를 실행한다. 이 판정 처리에서는, 제어부(50)는 화상(70)(상(70M))과 마킹(7M)이 일치하는 경우에는, 공간 광 변조기(7)의 동작이 정상이라고 판정하고, 화상(70)(상(70M))과 마킹(7M)이 일치하지 않는 경우에는, 공간 광 변조기(7)의 동작이 이상이라고 판정할 수 있다.

［제3 변형예］

여기서, 상기 실시 형태에서는, 공간 광 변조기(7)를 이용한 제1 조정 처리와, 어테뉴에이터(6)를 이용한 제2 조정 처리가, 적어도 일부가 서로 중복하면서, 집광점 C가 대상물(11)로부터 벗어난 타이밍에서 개시되는 예에 대해 설명했다.

그러나, 제1 조정 처리를 행하지 않고, 어테뉴에이터(6)만으로 레이저광 L의 가공 출력의 조정을 행하는 경우에도, 같은 타이밍에서 실시됨으로써, 왕복 가공시의 대기 시간을 삭감할 수 있다. 즉, 레이저광 L의 가공 출력의 조정을 어테뉴에이터(6)만으로 행하는 경우에는, 상기 실시 형태와 같이 어테뉴에이터(6)와 공간 광 변조기(7)를 병용하는 경우와 비교하여, 가공 출력의 조정에 관련된 시간이 길어지지만, 해당 가공 출력의 조정에 관련된 시간을 집광점 C의 가감속과 관련된 시간과 중복시킴으로써, 왕복 가공시의 대기 시간을 삭감할 수 있는 것이다.

도 14의 (a)~(e)는, 이 경우의 일련의 동작을 나타내는 도면이다. 도 14의 (a)에 도시되는 것처럼, 대상물(11)을 유지한 스테이지(20)가 X 양방향으로 이동됨으로써, 집광점 C가, X 음방향으로 상대 이동되어, 대상물(11)의 X 양방향의 바깥 가장자리로부터 대상물(11)의 내부로 진입된다(제1 가공 처리가 개시된다). 그 후, 도 14의 (b)에 도시되는 것처럼, 집광점 C의 상대 이동이 진행되어, 집광점 C가 대상물(11)의 X 음방향의 바깥 가장자리에 도달하여 대상물(11)로부터 퇴출된다(제1 가공 처리가 완료된다). 이 때, 집광점 C가 대상물(11)로부터 퇴출된 것을 나타내는 신호를, 제어부(50)가 취득한다. 이 신호는 이동부(40)의 제1 유닛(41)으로부터의 스테이지(20)의 이동량을 나타내는 신호여도 되고, 대상물(11)의 입사면(제1 면(11a))의 변위를 취득하는 AF 유닛으로부터의 신호여도 된다.

제어부(50)는 집광점 C가 대상물(11)로부터 퇴출된 것을 나타내는 신호를 입력하면, 어테뉴에이터(6)의 회전 스테이지(62)를 제어함으로써, λ／2 파장판(61)을 구동하여 가공 출력의 조정을 개시한다. 즉, 제어부(50)는 집광점 C가 대상물(11)로부터 퇴출된 타이밍에서, 어테뉴에이터(6)에 의한 가공 출력의 조정 처리를 개시한다. 예를 들면, 제1 가공 처리에 있어서의 가공 출력의 목표값이 5W이고, 이어지는 제2 가공 처리에 있어서의 가공 처리의 목표값이 1W인 경우에는, 제어부(50)는 4W의 출력 차분의 분만큼 가공 출력이 감쇠하도록, λ／2 파장판(61)을 구동시킨다.

이것과 함께, 도 14의 (c)에 도시되는 것처럼, 집광점 C의 상대 이동이 정지된 후에, 스테이지(20)가 X 음방향으로 이동됨으로써, 집광점 C의 X 양방향으로의 상대 이동이 개시된다. 도 14의 (d)에 도시되는 것처럼, 집광점 C는 대상물(11)의 X 음방향의 바깥 가장자리로부터 대상물(11)의 내부로 진입된다(제2 가공 처리가 개시된다). 그 후, 도 14의 (e)에 도시되는 것처럼, 집광점 C의 상대 이동이 진행되어, 집광점 C가 대상물(11)의 X 양방향의 바깥 가장자리에 도달하여 대상물(11)로부터 퇴출된다(제2 가공 처리가 완료된다). 이 때, 집광점 C가 대상물(11)로부터 퇴출된 것을 나타내는 신호를, 제어부(50)가 취득한다. 그 후, 새로운 가공을 행하는 경우에는, 이 타이밍에서 가공 처리의 조정이 더 행해진다.

이와 같이, 어테뉴에이터(6)를 이용한 가공 출력의 조정 처리에 관련된 시간을, 집광점 C가 대상물(11)로부터 퇴출되어 집광점 C의 상대 이동이 정지할 때까지의 동안의 시간에 중복시킴으로써, 왕복 가공에 있어서의 왕로와 귀로 사이의 대기 시간을 더 삭감하는 것이 가능해진다.

이 경우의 레이저 가공 장치에 대해서, 이하에 부기한다. 대상물을 지지하기 위한 지지부와, 레이저광을 출사하기 위한 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 상기 레이저광을 상기 지지부에 지지된 상기 대상물에 조사하기 위한 레이저 조사부와, 적어도 상기 레이저 조사부를 제어함으로써, 상기 대상물의 레이저 가공을 행하기 위한 제어부를 구비하고, 상기 레이저 조사부는 상기 광원으로부터 출사된 상기 레이저광의 출력을, 파장판의 구동량에 따른 조정량으로 조정하여 출사하기 위한 어테뉴에이터와, 어테뉴에이터로부터 출사된 상기 레이저광을, 상기 지지부에 지지된 상기 대상물을 향해서 집광시키기 위한 집광 렌즈를 가지고, 상기 제어부는 상기 집광 렌즈로부터 출사되는 상기 레이저광의 출력인 가공 출력이, 레이저 가공시의 목표값이 되도록, 상기 가공 출력을 조정하는 조정 처리와, 상기 조정 처리의 후에, 출력이 조정된 상기 레이저광에 의해 상기 레이저 가공을 행하는 레이저 가공 처리를 실행하는, 레이저 가공 장치.

［그 외의 변형예］

이상의 예에서는, 대상물(11)에 대해서 직선 모양의 라인 A가 설정되고, 그 라인 A에 대해서 2개의 위치 Z1, Z2의 2개의 패스 PT1, PT2에서의 가공을 행하는 경우에 대해 설명했다. 그러나, 라인 A는, 예를 들면, 대상물(11)의 바깥 가장자리와 동심(同心)의 원 형상으로 설정되어 있어도 되고, Z방향에 있어서 1개 이상의 임의의 패스수에서의 가공을 행할 수 있다. 또, 상기와 같이, 레이저광 L의 일부인 고출력의 빔을 댐퍼(36)로 차폐하는 경우에는, 댐퍼(36)를 냉각시키기 위한 냉각부를 마련하는 것이 가능하다. 냉각부의 냉각 방식에 대해서는, 수냉이나 공냉 등, 임의의 방식을 채용할 수 있다.

1… 레이저 가공 장치 6… 어테뉴에이터
7… 공간 광 변조기 10… 광원
11… 대상물 20… 스테이지(지지부)
30… 레이저 조사부 33… 집광 렌즈
40… 이동부 50… 제어부

Claims (7)

1. 대상물을 지지하기 위한 지지부와,
   레이저광을 출사하기 위한 광원과,
   상기 광원으로부터 출사된 상기 레이저광을 상기 지지부에 지지된 상기 대상물에 조사하기 위한 레이저 조사부와,
   적어도 상기 레이저 조사부를 제어함으로써, 상기 대상물의 레이저 가공을 행하기 위한 제어부를 구비하고,
   상기 레이저 조사부는
   상기 광원으로부터 출사된 상기 레이저광의 출력을, 파장판의 구동량에 따른 조정량으로 조정하여 출사하기 위한 어테뉴에이터와,
   상기 어테뉴에이터로부터 출사된 상기 레이저광을, 변조 패턴에 따라 변조하여 출사하기 위한 공간 광 변조기와,
   상기 공간 광 변조기로부터 출사된 상기 레이저광을, 상기 지지부에 지지된 상기 대상물을 향해서 집광시키기 위한 집광 렌즈를 가지고,
   상기 제어부는
   상기 공간 광 변조기로부터 출사되어 상기 집광 렌즈에 입사되는 상기 레이저광의 입사량이 변화하도록 상기 레이저광을 변조하기 위한 조정 패턴을 포함하는 상기 변조 패턴을 상기 공간 광 변조기에 표시시킴으로써, 상기 집광 렌즈로부터 출사되는 상기 레이저광의 출력인 가공 출력을 조정하는 제1 조정 처리와,
   상기 가공 출력이, 상기 제1 조정 처리에서의 조정량과 합해서 레이저 가공시의 목표값이 되도록, 상기 파장판을 구동시켜 상기 레이저광의 출력을 조정하는 제2 조정 처리와,
   상기 제1 조정 처리 및 상기 제2 조정 처리의 후에, 출력이 조정된 상기 레이저광에 의해 상기 레이저 가공을 행하는 레이저 가공 처리를 실행하는, 레이저 가공 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 대상물에 있어서의 상기 레이저광의 집광점이 상기 대상물에 대해서 상대 이동하도록 상기 지지부 및 상기 레이저 조사부 중 적어도 한쪽을 이동시키는 이동부를 구비하고,
   상기 제어부는
   상기 이동부를 제어함으로써 상기 집광점을 제1 방향으로 상대 이동시키고, 상기 대상물에 상기 레이저광을 주사하여 상기 대상물의 레이저 가공을 행하는 제1 가공 처리와,
   상기 제1 가공 처리의 후에, 상기 레이저 가공 처리로서, 상기 이동부를 제어함으로써, 상기 집광점을 제1 방향과 반대의 제2 방향으로 상대 이동시키고, 상기 대상물에 상기 레이저광을 주사하여 상기 대상물의 레이저 가공을 행하는 제2 가공 처리를 실행함과 아울러,
   상기 제1 가공 처리와 상기 제2 가공 처리의 사이에 있어서, 상기 제1 조정 처리 및 상기 제2 조정 처리를 실행하는, 레이저 가공 장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제어부는 상기 제1 조정 처리 및 상기 제2 조정 처리의 전에 있어서,
   상기 제1 가공 처리에서의 상기 목표값과 상기 제2 가공 처리에서의 상기 목표값의 출력 차분을 산출하는 산출 처리와,
   조정량이 상이한 복수의 상기 조정 패턴으로부터, 상기 산출 처리에서 산출한 상기 출력 차분에 따른 조정량이 되는 상기 조정 패턴을 선택하는 선택 처리와,
   상기 선택 처리의 후에, 상기 선택 처리에서 선택된 상기 조정 패턴을 포함하는 상기 변조 패턴이 상기 공간 광 변조기에 표시되어 있는 상태에 있어서, 상기 가공 출력을 모니터하면서 상기 파장판을 구동함으로써, 상기 가공 출력이 상기 제2 가공 처리에서의 상기 목표값이 되는 상기 파장판의 구동량을 취득하는 취득 처리를 포함하는 캘리브레이션 처리를 실행하는, 레이저 가공 장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 제어부는 조정량이 상이한 복수의 상기 조정 패턴 각각과, 각각의 상기 조정 패턴을 상기 공간 광 변조기에 표시하기 위한 제어값을 관련지은 테이블을 유지하고 있고, 상기 선택 처리에서는, 상기 테이블을 참조함으로써, 상기 산출 처리에서 산출한 상기 출력 차분에 따른 조정량이 되는 상기 조정 패턴을 선택하는, 레이저 가공 장치.
5. 청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 제1 가공 처리에 의해서 상기 집광점이 상기 제1 방향으로 상대 이동되어, 상기 집광점이 상기 대상물로부터 퇴출된 타이밍에서, 상기 제1 조정 처리 및 상기 제2 조정 처리를 개시하는, 레이저 가공 장치.
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 공간 광 변조기와 상기 집광 렌즈의 사이에 배치되고, 상기 공간 광 변조기로부터 출사된 상기 레이저광의 적어도 일부를 차폐하기 위한 댐퍼를 구비하고,
   상기 제어부는 상기 제1 조정 처리에 있어서, 상기 레이저광을 복수의 회절광으로 분기시키기 위한 회절 격자 패턴을 상기 조정 패턴으로서 포함하는 상기 변조 패턴을 상기 공간 광 변조기에 표시시킴으로써, 상기 복수의 회절광 중 일부의 차수의 회절광이 상기 댐퍼에 의해서 차폐되어 상기 집광 렌즈에 입사되지 않도록 상기 레이저광을 변조하는, 레이저 가공 장치.
7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 변조 패턴은 상기 공간 광 변조기에 있어서의 상기 집광 렌즈의 동면에 대응하는 영역의 외측에 표시되는 마킹을 포함하고,
   상기 제어부는 상기 공간 광 변조기로부터 출사된 상기 레이저광의 화상과 상기 마킹의 비교에 기초하여, 상기 공간 광 변조기의 동작 상태를 판정하는 판정 처리를 실행하는, 레이저 가공 장치.

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