KR20230128957A - 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법 - Google Patents

Abstract

전상부는 공간 광 변조기에 있어서의 레이저광의 상을 집광부의 입사동면에 전상한다. 광 검출기는 제1 면측으로부터 대상물에 입사하여 제2 면에서 반사된 레이저광의 반사광을 검출한다. 제어부는, 입사동면에 전상된 레이저광의 상의 중심 위치가 제1 방향에 있어서 입사동면의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 확인하기 위해서, 광 검출기에 의해서 반사광이 검출될 때에, 구면 수차가 보정되도록 그리고 입사동면에 있어서 제2 방향으로 코마 수차가 발생하도록, 공간 광 변조기를 제어한다.

Description

레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법{LASER PROCESSING APPARATUS AND LASER PROCESSING METHOD}

본 개시는 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법에 관한 것이다.

대상물을 지지하는 지지부와, 레이저광을 출사하는 광원과, 광원으로부터 출사된 레이저광을 변조하는 공간 광 변조기와, 공간 광 변조기에 의해서 변조된 레이저광을 대상물에 집광하는 집광부와, 공간 광 변조기에 있어서의 레이저광의 상(像)을 집광부의 입사동면(入射瞳面)에 전상(轉像)하는 전상부를 구비하는 레이저 가공 장치가 알려져 있다(예를 들면, 일본 특허공개 제2011-51011호 공보 참조).

상술한 바와 같은 레이저광 조사 장치에서는, 집광부의 입사동면에 전상된 레이저광의 상의 중심 위치가 집광부의 입사동면의 중심 위치로부터 어긋나 있으면, 원하는 가공 품질을 얻을 수 없을 우려가 있다.

본 개시는 집광부의 입사동면에 전상된 레이저광의 상의 중심 위치가 소정 방향에 있어서 집광부의 입사동면의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 용이하고 또한 정밀도 좋게 확인할 수 있는 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 개시의 일 측면의 레이저 가공 장치는, 대향하는 제1 면 및 제2 면을 가지는 대상물을 지지하는 지지부와, 레이저광을 출사하는 광원과, 광원으로부터 출사된 레이저광을 변조하는 공간 광 변조기와, 공간 광 변조기에 의해서 변조된 레이저광을 제1 면측으로부터 대상물에 집광하는 집광부와, 공간 광 변조기에 있어서의 레이저광의 상을 집광부의 입사동면에 전상하는 전상부와, 제1 면측으로부터 대상물에 입사하여 제2 면에서 반사된 레이저광의 반사광을 검출하는 광 검출기와, 적어도 공간 광 변조기를 제어하는 제어부를 구비하고, 제어부는, 입사동면에 전상된 레이저광의 상의 중심 위치가 집광부의 광축의 방향과 교차하는 제1 방향에 있어서 입사동면의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 확인하기 위해서, 광 검출기에 의해서 반사광이 검출될 때에, 레이저광이 제1 면으로부터 소정 거리만큼 대상물 내를 진행했다고 가정했을 경우에 발생하는 구면 수차가 보정되도록 그리고 입사동면에 있어서 광축의 방향 및 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 코마 수차가 발생하도록, 공간 광 변조기를 제어한다.

이 레이저 가공 장치에서는, 제1 면측으로부터 대상물에 입사하여 제2 면에서 반사된 레이저광의 반사광이 광 검출기에 의해서 검출된다. 이때, 레이저광이 제1 면으로부터 소정 거리만큼 대상물 내를 진행했다고 가정했을 경우에 발생하는 구면 수차가 보정되도록 그리고 집광부의 입사동면에 있어서 제2 방향으로 코마 수차가 발생하도록, 공간 광 변조기가 제어된다. 이것에 의해, 집광부의 입사동면에 전상된 레이저광의 상의 중심 위치가 제1 방향에 있어서 집광부의 입사동면의 중심 위치에 일치하고 있는 경우와, 집광부의 입사동면에 전상된 레이저광의 상의 중심 위치가 제1 방향에 있어서 집광부의 입사동면의 중심 위치로부터 어긋나 있는 경우에, 반사광의 검출 결과에 현저한 차가 나타난다. 따라서, 집광부의 입사동면에 전상된 레이저광의 상의 중심 위치가 제1 방향(소정 방향)에 있어서 집광부의 입사동면의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 용이하고 또한 정밀도 좋게 확인할 수 있다.

본 개시의 일 측면의 레이저 가공 장치에서는, 제어부는, 반사광의 검출 결과에 기초하여, 레이저광의 상의 중심 위치가 제1 방향에 있어서 입사동면의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 판정해도 된다. 이것에 의하면, 집광부의 입사동면에 전상된 레이저광의 상의 중심 위치가 제1 방향에 있어서 집광부의 입사동면의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 자동으로 판정할 수 있다.

본 개시의 일 측면의 레이저 가공 장치에서는, 제어부는 레이저광의 상의 중심 위치가 제1 방향에 있어서 입사동면의 중심 위치에 일치하고 있었을 경우에 공간 광 변조기가 표시하고 있던 제1 위상 패턴에 관한 정보를 취득하고, 공간 광 변조기에 있어서의 위상 패턴의 표시 위치의 기준인 기준 위치의 제1 좌표로서, 제1 방향에 상당하는 방향에 있어서의 제1 위상 패턴의 제1 기준 위치의 좌표를 기억해도 된다. 대상물의 가공시에, 제1 기준 위치의 좌표를 기준 위치의 제1 좌표로서 위상 패턴을 공간 광 변조기에 표시시킴으로써, 집광부의 입사동면에 전상된 레이저광의 상의 중심 위치가 제1 방향에 있어서 집광부의 입사동면의 중심 위치에 일치한 상태에서, 대상물을 가공할 수 있다.

본 개시의 일 측면의 레이저 가공 장치에서는, 제어부는, 레이저광의 상의 중심 위치가 제1 방향에 있어서 입사동면의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 확인하기 위해서, 광 검출기에 의해서 반사광이 검출될 때에, 구면 수차를 보정하기 위한 구면 수차 보정 패턴, 및 입사동면에 있어서 제2 방향으로 코마 수차를 발생시키기 위한 코마 수차 부여 패턴을 공간 광 변조기에 표시시켜도 된다. 이것에 의하면, 레이저광이 제1 면으로부터 소정 거리만큼 대상물 내를 진행했다고 가정했을 경우에 발생하는 구면 수차를 확실히 보정함과 아울러, 집광부의 입사동면에 있어서 제2 방향으로 코마 수차를 확실히 발생시킬 수 있다.

본 개시의 일 측면의 레이저 가공 장치에서는, 제어부는, 레이저광의 상의 중심 위치가 제1 방향에 있어서 입사동면의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 확인하기 위해서, 광 검출기에 의해서 반사광이 검출될 때에, 구면 수차를 보정하기 위한 구면 수차 보정 패턴을, 입사동면에 있어서 제2 방향으로 코마 수차가 발생하도록, 공간 광 변조기에 표시시켜도 된다. 이것에 의하면, 레이저광이 제1 면으로부터 소정 거리만큼 대상물 내를 진행했다고 가정했을 경우에 발생하는 구면 수차를 확실히 보정함과 아울러, 집광부의 입사동면에 있어서 제2 방향으로 코마 수차를 확실히 발생시킬 수 있다.

본 개시의 일 측면의 레이저 가공 장치에서는, 제어부는, 레이저광의 상의 중심 위치가 제2 방향에 있어서 입사동면의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 확인하기 위해서, 광 검출기에 의해서 반사광이 검출될 때에, 레이저광이 제1 면으로부터 소정 거리만큼 대상물 내를 진행했다고 가정했을 경우에 발생하는 구면 수차가 보정되도록 그리고 입사동면에 있어서 제1 방향으로 코마 수차가 발생하도록, 공간 광 변조기를 제어해도 된다. 이것에 의하면, 집광부의 입사동면에 전상된 레이저광의 상의 중심 위치가 제2 방향에 있어서 집광부의 입사동면의 중심 위치에 일치하고 있는 경우와, 집광부의 입사동면에 전상된 레이저광의 상의 중심 위치가 제2 방향에 있어서 집광부의 입사동면의 중심 위치로부터 어긋나 있는 경우에, 반사광의 검출 결과에 현저한 차가 나타난다. 따라서, 집광부의 입사동면에 전상된 레이저광의 상의 중심 위치가 제2 방향에 있어서 집광부의 입사동면의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 용이하고 또한 정밀도 좋게 확인할 수 있다.

본 개시의 일 측면의 레이저 가공 장치에서는, 제어부는, 반사광의 검출 결과에 기초하여, 레이저광의 상의 중심 위치가 제2 방향에 있어서 입사동면의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 판정해도 된다. 이것에 의하면, 집광부의 입사동면에 전상된 레이저광의 상의 중심 위치가 제2 방향에 있어서 집광부의 입사동면의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 자동으로 판정할 수 있다.

본 개시의 일 측면의 레이저 가공 장치에서는, 제어부는 레이저광의 상의 중심 위치가 제2 방향에 있어서 입사동면의 중심 위치에 일치하고 있었을 경우에 공간 광 변조기가 표시하고 있던 제2 위상 패턴에 관한 정보를 취득하고, 공간 광 변조기에 있어서의 위상 패턴의 표시 위치의 기준인 기준 위치의 제2 좌표로서, 제2 방향에 상당하는 방향에 있어서의 제2 위상 패턴의 제2 기준 위치의 좌표를 기억해도 된다. 대상물의 가공시에, 제2 기준 위치의 좌표를 기준 위치의 제2 좌표로서 위상 패턴을 공간 광 변조기에 표시시킴으로써, 집광부의 입사동면에 전상된 레이저광의 상의 중심 위치가 제2 방향에 있어서 집광부의 입사동면의 중심 위치에 일치한 상태에서, 대상물을 가공할 수 있다.

본 개시의 일 측면의 레이저 가공 장치에서는, 제어부는, 레이저광의 상의 중심 위치가 제2 방향에 있어서 입사동면의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 확인하기 위해서, 광 검출기에 의해서 반사광이 검출될 때에, 구면 수차를 보정하기 위한 구면 수차 보정 패턴, 및 입사동면에 있어서 제1 방향으로 코마 수차를 발생시키기 위한 코마 수차 부여 패턴을 공간 광 변조기에 표시시켜도 된다. 이것에 의하면, 레이저광이 제1 면으로부터 소정 거리만큼 대상물 내를 진행했다고 가정했을 경우에 발생하는 구면 수차를 확실히 보정함과 아울러, 집광부의 입사동면에 있어서 제1 방향으로 코마 수차를 확실히 발생시킬 수 있다.

본 개시의 일 측면의 레이저 가공 장치에서는, 제어부는, 레이저광의 상의 중심 위치가 제2 방향에 있어서 입사동면의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 확인하기 위해서, 광 검출기에 의해서 반사광이 검출될 때에, 구면 수차를 보정하기 위한 구면 수차 보정 패턴을, 입사동면에 있어서 제1 방향으로 코마 수차가 발생하도록, 공간 광 변조기에 표시시켜도 된다. 이것에 의하면, 레이저광이 제1 면으로부터 소정 거리만큼 대상물 내를 진행했다고 가정했을 경우에 발생하는 구면 수차를 확실히 보정함과 아울러, 집광부의 입사동면에 있어서 제1 방향으로 코마 수차를 확실히 발생시킬 수 있다.

본 개시의 일 측면의 레이저 가공 장치에서는, 소정 거리는, 소정 거리를 d로 하고, 제1 면과 제2 면과의 거리를 t로 하면, (2t-0.1t)≤d≤(2t+0.1t)를 충족하도록 설정되어도 된다. 이것에 의하면, 반사광의 검출 결과에 주어지는 구면 수차의 영향을 적절히 억제할 수 있다.

본 개시의 일 측면의 레이저 가공 장치는, 반사광의 검출 결과를 표시하는 표시부를 더 구비해도 된다. 이것에 의하면, 반사광의 검출 결과를 오퍼레이터에게 알릴 수 있다.

본 개시의 일 측면의 레이저 가공 방법은, 대향하는 제1 면 및 제2 면을 가지는 대상물을 지지하는 지지부와, 레이저광을 출사하는 광원과, 광원으로부터 출사된 레이저광을 변조하는 공간 광 변조기와, 공간 광 변조기에 의해서 변조된 레이저광을 제1 면측으로부터 대상물에 집광하는 집광부와, 공간 광 변조기에 있어서의 레이저광의 상을 집광부의 입사동면에 전상하는 전상부와, 제1 면측으로부터 대상물에 입사하여 제2 면에서 반사된 레이저광의 반사광을 검출하는 광 검출기를 구비하는 레이저 가공 장치에 있어서 실시되는 레이저 가공 방법이다. 본 개시의 일 측면의 레이저 가공 방법은, 입사동면에 전상된 레이저광의 상의 중심 위치가 집광부의 광축의 방향과 교차하는 제1 방향에 있어서 입사동면의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 확인하기 위해서, 광 검출기에 의해서 반사광이 검출될 때에, 레이저광이 제1 면으로부터 소정 거리만큼 대상물 내를 진행했다고 가정했을 경우에 발생하는 구면 수차가 보정되도록 그리고 입사동면에 있어서 광축의 방향 및 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 코마 수차가 발생하도록, 공간 광 변조기를 제어하는 스텝과, 반사광의 검출 결과에 기초하여, 레이저광의 상의 중심 위치가 제1 방향에 있어서 입사동면의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 판정하는 스텝과, 레이저광의 상의 중심 위치가 제1 방향에 있어서 입사동면의 중심 위치에 일치하고 있었을 경우에 공간 광 변조기가 표시하고 있던 제1 위상 패턴에 관한 정보를 취득하고, 공간 광 변조기에 있어서의 위상 패턴의 표시 위치의 기준인 기준 위치의 제1 좌표로서, 제1 방향에 상당하는 방향에 있어서의 제1 위상 패턴의 제1 기준 위치의 좌표를 기억하는 스텝을 구비한다.

이 레이저 가공 방법에 의하면, 상술한 바와 같이, 집광부의 입사동면에 전상된 레이저광의 상의 중심 위치가 제1 방향(소정 방향)에 있어서 집광부의 입사동면의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 용이하고 또한 정밀도 좋게 확인할 수 있다. 또한, 대상물의 가공시에, 제1 기준 위치의 좌표를 기준 위치의 제1 좌표로서 위상 패턴을 공간 광 변조기에 표시시킴으로써, 집광부의 입사동면에 전상된 레이저광의 상의 중심 위치가 제1 방향에 있어서 집광부의 입사동면의 중심 위치에 일치한 상태에서, 대상물을 가공할 수 있다.

본 개시의 일 측면의 레이저 가공 방법은, 레이저광의 상의 중심 위치가 제2 방향에 있어서 입사동면의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 확인하기 위해서, 광 검출기에 의해서 반사광이 검출될 때에, 레이저광이 제1 면으로부터 소정 거리만큼 대상물 내를 진행했다고 가정했을 경우에 발생하는 구면 수차가 보정되도록 그리고 입사동면에 있어서 제1 방향으로 코마 수차가 발생하도록, 공간 광 변조기를 제어하는 스텝과, 반사광의 검출 결과에 기초하여, 레이저광의 상의 중심 위치가 제2 방향에 있어서 입사동면의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 판정하는 스텝과, 레이저광의 상의 중심 위치가 제2 방향에 있어서 입사동면의 중심 위치에 일치하고 있었을 경우에 공간 광 변조기가 표시하고 있던 제2 위상 패턴에 관한 정보를 취득하고, 기준 위치의 제2 좌표로서, 제2 방향에 상당하는 방향에 있어서의 제2 위상 패턴의 제2 기준 위치의 좌표를 기억하는 스텝을 더 구비해도 된다. 이것에 의하면, 집광부의 입사동면에 전상된 레이저광의 상의 중심 위치가 제2 방향에 있어서 집광부의 입사동면의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 용이하고 또한 정밀도 좋게 확인할 수 있다. 또한, 대상물의 가공시에, 제2 기준 위치의 좌표를 기준 위치의 제2 좌표로서 위상 패턴을 공간 광 변조기에 표시시킴으로써, 집광부의 입사동면에 전상된 레이저광의 상의 중심 위치가 제2 방향에 있어서 집광부의 입사동면의 중심 위치에 일치한 상태에서, 대상물을 가공할 수 있다.

도 1은 일 실시 형태의 레이저 가공 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타내지는 지지대에 장착되는 대상물의 사시도이다.
도 3은 도 1에 나타내지는 레이저 출력부의 평면도이다.
도 4는 도 1에 나타내지는 레이저 출력부 및 레이저 집광부의 사시도이다.
도 5는 도 1에 나타내지는 레이저 집광부의 단면도이다.
도 6은 도 5에 나타내지는 Ⅵ-Ⅵ선을 따른 레이저 집광부의 단면도이다.
도 7은 도 6에 나타내지는 Ⅶ-Ⅶ선을 따른 레이저 집광부의 단면도이다.
도 8은 도 5에 나타내지는 공간 광 변조기의 단면도이다.
도 9는 도 5에 나타내지는 공간 광 변조기, 4f 렌즈 유닛 및 집광 렌즈 유닛의 광학적 배치 관계를 나타내는 도면이다.
도 10은 도 1에 나타내지는 레이저 가공 장치의 주요부의 구성도이다.
도 11은 대상물에 있어서의 레이저광의 집광 상태를 나타내는 도면이다.
도 12는 점상(点像) 화상을 나타내는 도면이다.
도 13은 전상 위치 어긋남이 생겨 있지 않은 상태를 나타내는 도면이다.
도 14는 전상 위치 어긋남이 생겨 있는 상태를 나타내는 도면이다.
도 15는 위상 패턴의 표시 위치마다의 점상 화상을 나타내는 도면이다.
도 16은 위상 패턴의 표시 위치마다의 점상 화상을 나타내는 도면이다.
도 17은 위상 패턴의 표시 위치마다의 점상 화상을 나타내는 도면이다.
도 18은 위상 패턴의 표시 위치마다의 점상 화상을 나타내는 도면이다.
도 19는 점상 화상에 기초하는 기준 위치의 설정 방법을 나타내는 플로차트이다.
도 20은 점상 화상에 기초하는 기준 위치의 설정 방법을 나타내는 플로차트이다.
도 21은 점상 화상 및 가공 결과에 기초하는 기준 위치의 설정 방법을 나타내는 플로차트이다.
도 22는 위상 패턴의 표시 위치마다의 가공 결과를 나타내는 도면이다.
도 23은 위상 패턴의 표시 위치마다의 가공 결과를 나타내는 도면이다.
도 24는 위상 패턴의 표시 위치마다의 가공 결과를 나타내는 도면이다.
도 25는 점상 화상 및 가공 결과에 기초하는 기준 위치의 설정 방법을 나타내는 플로차트이다.
도 26은 점상 화상 및 가공 결과에 기초하는 기준 위치의 설정 방법을 나타내는 플로차트이다.

이하, 본 개시의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 부여하고, 중복되는 설명을 생략한다.

[레이저 가공 장치의 전체 구성]

도 1에 나타내지는 바와 같이, 레이저 가공 장치(200)는 장치 프레임(210)과, 제1 이동 기구(220)와, 지지대(지지부)(230)와, 제2 이동 기구(240)를 구비하고 있다. 또한, 레이저 가공 장치(200)는 레이저 출력부(300)와, 레이저 집광부(400)와, 제어부(500)를 구비하고 있다. 이하의 설명에서는, 수평면 내에 있어서 서로 직교하는 방향을 X방향 및 Y방향으로 하고, 연직 방향을 Z방향으로 한다.

제1 이동 기구(220)는 장치 프레임(210)에 장착되어 있다. 제1 이동 기구(220)는 제1 레일 유닛(221)과, 제2 레일 유닛(222)과, 가동 베이스(223)를 가지고 있다. 제1 레일 유닛(221)은 장치 프레임(210)에 장착되어 있다. 제1 레일 유닛(221)에는, Y방향을 따라서 연재(延在)하는 한 쌍의 레일(221a, 221b)이 마련되어 있다. 제2 레일 유닛(222)은, Y방향을 따라서 이동 가능하게 되도록, 제1 레일 유닛(221)의 한 쌍의 레일(221a, 221b)에 장착되어 있다. 제2 레일 유닛(222)에는, X방향을 따라서 연재하는 한 쌍의 레일(222a, 222b)이 마련되어 있다. 가동 베이스(223)는, X방향을 따라서 이동 가능하게 되도록, 제2 레일 유닛(222)의 한 쌍의 레일(222a, 222b)에 장착되어 있다. 가동 베이스(223)는 Z방향과 평행한 축선을 중심선으로 하여 회전 가능하다.

지지대(230)는 가동 베이스(223)에 장착되어 있다. 지지대(230)는 대상물(1)을 지지한다. 대상물(1)은, 예를 들면, 실리콘 등의 반도체 재료로 이루어지는 기판의 표면측에 복수의 기능 소자(포토 다이오드 등의 수광 소자, 레이저 다이오드 등의 발광 소자, 또는 회로로서 형성된 회로 소자 등)가 매트릭스 모양으로 형성된 웨이퍼이다. 대상물(1)이 지지대(230)에 지지되는 때에는, 도 2에 나타내지는 바와 같이, 고리 모양의 프레임(11)에 붙여진 필름(12) 상에, 예를 들면 대상물(1)의 표면(10a)(복수의 기능 소자측의 면)이 첩부(貼付)된다. 지지대(230)는, 클램프에 의해서 프레임(11)을 유지함과 아울러 진공 척 테이블에 의해서 필름(12)을 흡착함으로써, 대상물(1)을 지지한다. 지지대(230) 상에 있어서, 대상물(1)에는, 서로 평행한 복수의 라인(5a), 및 서로 평행한 복수의 라인(5b)이, 서로 이웃하는 기능 소자의 사이를 통과하도록 격자 모양으로 설정된다. 복수의 라인(5a) 및 복수의 라인(5b)은, 대상물(1)을 기능 소자마다로 절단하기 위한 라인이다.

도 1에 나타내지는 바와 같이, 지지대(230)는, 제1 이동 기구(220)에 있어서 제2 레일 유닛(222)이 동작함으로써, Y방향을 따라서 이동시켜진다. 또한, 지지대(230)는, 제1 이동 기구(220)에 있어서 가동 베이스(223)가 동작함으로써, X방향을 따라서 이동시켜진다. 또한, 지지대(230)는, 제1 이동 기구(220)에 있어서 가동 베이스(223)가 동작함으로써, Z방향과 평행한 축선을 중심선으로 하여 회전시켜진다. 이와 같이, 지지대(230)는, X방향 및 Y방향을 따라서 이동 가능하게 되고 또한 Z방향과 평행한 축선을 중심선으로 하여 회전 가능하게 되도록, 장치 프레임(210)에 장착되어 있다.

레이저 출력부(300)는 장치 프레임(210)에 장착되어 있다. 레이저 집광부(400)는 제2 이동 기구(240)를 개재하여 장치 프레임(210)에 장착되어 있다. 레이저 집광부(400)는, 제2 이동 기구(240)가 동작함으로써, Z방향을 따라서 이동시켜진다. 이와 같이, 레이저 집광부(400)는, 레이저 출력부(300)에 대해서 Z방향을 따라서 이동 가능하게 되도록, 장치 프레임(210)에 장착되어 있다.

제어부(500)는 CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory) 등에 의해서 구성되어 있다. 제어부(500)는 레이저 가공 장치(200)의 각 부를 제어한다.

일례로서, 레이저 가공 장치(200)에서는, 다음과 같이, 각 라인(5a, 5b)(도 2 참조)을 따라서 대상물(1)의 내부에 개질 영역이 형성된다.

먼저, 대상물(1)의 이면(10b)(도 2 참조)이 레이저광 입사면이 되도록, 대상물(1)이 지지대(230)에 지지되고, 대상물(1)의 각 라인(5a)이 X방향과 평행한 방향으로 맞춰진다. 이어서, 대상물(1)의 내부에 있어서 대상물(1)의 레이저광 입사면으로부터 소정 거리만큼 이간한 위치에 레이저광(L)의 집광점이 위치하도록, 제2 이동 기구(240)에 의해서 레이저 집광부(400)가 이동시켜진다. 이어서, 대상물(1)의 레이저광 입사면과 레이저광(L)의 집광점과의 거리가 일정하게 유지되면서, 각 라인(5a)을 따라서 레이저광(L)의 집광점이 상대적으로 이동시켜진다. 이것에 의해, 각 라인(5a)을 따라서 대상물(1)의 내부에 개질 영역이 형성된다.

각 라인(5a)을 따른 개질 영역의 형성이 종료되면, 제1 이동 기구(220)에 의해서 지지대(230)가 회전시켜지고, 대상물(1)의 각 라인(5b)이 X방향과 평행한 방향으로 맞춰진다. 이어서, 대상물(1)의 내부에 있어서 대상물(1)의 레이저광 입사면으로부터 소정 거리만큼 이간한 위치에 레이저광(L)의 집광점이 위치하도록, 제2 이동 기구(240)에 의해서 레이저 집광부(400)가 이동시켜진다. 이어서, 대상물(1)의 레이저광 입사면과 레이저광(L)의 집광점과의 거리가 일정하게 유지되면서, 각 라인(5b)을 따라서 레이저광(L)의 집광점이 상대적으로 이동시켜진다. 이것에 의해, 각 라인(5b)을 따라서 대상물(1)의 내부에 개질 영역이 형성된다.

이와 같이, 레이저 가공 장치(200)에서는, X방향과 평행한 방향이 가공 방향(레이저광(L)의 스캔 방향)으로 되어 있다. 또한, 각 라인(5a)을 따른 레이저광(L)의 집광점의 상대적인 이동, 및 각 라인(5b)을 따른 레이저광(L)의 집광점의 상대적인 이동은, 제1 이동 기구(220)에 의해서 지지대(230)가 X방향을 따라서 이동시켜짐으로써, 실시된다. 또한, 각 라인(5a) 간에 있어서의 레이저광(L)의 집광점의 상대적인 이동, 및 각 라인(5b) 간에 있어서의 레이저광(L)의 집광점의 상대적인 이동은, 제1 이동 기구(220)에 의해서 지지대(230)가 Y방향을 따라서 이동시켜짐으로써, 실시된다.

도 3에 나타내지는 바와 같이, 레이저 출력부(300)는 장착 베이스(301)와, 커버(302)와, 복수의 미러(303, 304)를 가지고 있다. 또한, 레이저 출력부(300)는 레이저 발진기(광원)(310)와, 셔터(320)와, λ/2 파장판 유닛(330)과, 편광판 유닛(340)과, 빔 익스팬더(350)와, 미러 유닛(360)을 가지고 있다.

장착 베이스(301)는 복수의 미러(303, 304), 레이저 발진기(310), 셔터(320), λ/2 파장판 유닛(330), 편광판 유닛(340), 빔 익스팬더(350) 및 미러 유닛(360)을 지지하고 있다. 복수의 미러(303, 304), 레이저 발진기(310), 셔터(320), λ/2 파장판 유닛(330), 편광판 유닛(340), 빔 익스팬더(350) 및 미러 유닛(360)은, 장착 베이스(301)의 주면(301a)에 장착되어 있다. 장착 베이스(301)는 판 모양의 부재이며, 장치 프레임(210)(도 1 참조)에 대해서 착탈 가능하다. 레이저 출력부(300)는 장착 베이스(301)를 개재하여 장치 프레임(210)에 장착되어 있다. 즉, 레이저 출력부(300)는 장치 프레임(210)에 대해서 착탈 가능하다.

커버(302)는, 장착 베이스(301)의 주면(301a) 상에 있어서, 복수의 미러(303, 304), 레이저 발진기(310), 셔터(320), λ/2 파장판 유닛(330), 편광판 유닛(340), 빔 익스팬더(350) 및 미러 유닛(360)을 덮고 있다. 커버(302)는 장착 베이스(301)에 대해서 착탈 가능하다.

레이저 발진기(310)는 직선 편광의 레이저광(L)을 X방향을 따라서 펄스 발진한다. 레이저 발진기(310)로부터 출사되는 레이저광(L)의 파장은, 500~550㎚, 1000~1150㎚ 또는 1300~1400㎚ 중 어느 파장대에 포함된다. 500~550㎚의 파장대의 레이저광(L)은, 예를 들면 사파이어로 이루어지는 기판에 대한 내부 흡수형 레이저 가공에 적합하다. 1000~1150㎚ 및 1300~1400㎚의 각 파장대의 레이저광(L)은, 예를 들면 실리콘으로 이루어지는 기판에 대한 내부 흡수형 레이저 가공에 적합하다. 레이저 발진기(310)로부터 출사되는 레이저광(L)의 편광 방향은, 예를 들면, Y방향과 평행한 방향이다. 레이저 발진기(310)로부터 출사된 레이저광(L)은, 미러(303)에 의해서 반사되어, Y방향을 따라서 셔터(320)에 입사한다.

레이저 발진기(310)에서는, 다음과 같이, 레이저광(L)의 출력의 ON/OFF가 전환된다. 레이저 발진기(310)가 고체 레이저로 구성되어 있는 경우, 공진기 내에 마련된 Q 스위치(AOM(음향 광학 변조기), EOM(전기 광학 변조기) 등)의 ON/OFF가 전환됨으로써, 레이저광(L)의 출력의 ON/OFF가 고속으로 전환된다. 레이저 발진기(310)가 파이버 레이저로 구성되어 있는 경우, 시드 레이저, 앰프(여기용) 레이저를 구성하는 반도체 레이저의 출력의 ON/OFF가 전환됨으로써, 레이저광(L)의 출력의 ON/OFF가 고속으로 전환된다. 레이저 발진기(310)가 외부 변조 소자를 이용하고 있는 경우, 공진기 밖에 마련된 외부 변조 소자(AOM, EOM 등)의 ON/OFF가 전환됨으로써, 레이저광(L)의 출력의 ON/OFF가 고속으로 전환된다.

셔터(320)는 기계식의 기구에 의해서 레이저광(L)의 광로를 개폐한다. 레이저 출력부(300)로부터의 레이저광(L)의 출력의 ON/OFF의 전환은, 상술한 바와 같이, 레이저 발진기(310)에서의 레이저광(L)의 출력의 ON/OFF의 전환에 의해서 실시되지만, 셔터(320)가 마련되어 있음으로써, 예를 들면 레이저 출력부(300)로부터 레이저광(L)이 갑자기 출사되는 것이 방지된다. 셔터(320)를 통과한 레이저광(L)은, 미러(304)에 의해서 반사되고, X방향을 따라서 λ/2 파장판 유닛(330) 및 편광판 유닛(340)에 차례로 입사한다.

λ/2 파장판 유닛(330) 및 편광판 유닛(340)은, 레이저광(L)의 출력(광 강도)을 조정하는 출력 조정부로서 기능한다. 또한, λ/2 파장판 유닛(330) 및 편광판 유닛(340)은, 레이저광(L)의 편광 방향을 조정하는 편광 방향 조정부로서 기능한다. λ/2 파장판 유닛(330) 및 편광판 유닛(340)을 차례로 통과한 레이저광(L)은, X방향을 따라서 빔 익스팬더(350)에 입사한다.

빔 익스팬더(350)는, 레이저광(L)의 지름을 조정하면서, 레이저광(L)을 평행화한다. 빔 익스팬더(350)를 통과한 레이저광(L)은, X방향을 따라서 미러 유닛(360)에 입사한다.

미러 유닛(360)은 지지 베이스(361)와, 복수의 미러(362, 363)를 가지고 있다. 지지 베이스(361)는 복수의 미러(362, 363)를 지지하고 있다. 지지 베이스(361)는, X방향 및 Y방향을 따라서 위치 조정 가능하게 되도록, 장착 베이스(301)에 장착되어 있다. 미러(362)는 빔 익스팬더(350)를 통과한 레이저광(L)을 Y방향으로 반사한다. 미러(362)는, 그 반사면이 예를 들면 Z방향과 평행한 축선 둘레로 각도 조정 가능하게 되도록, 지지 베이스(361)에 장착되어 있다. 미러(363)는 미러(362)에 의해서 반사된 레이저광(L)을 Z방향으로 반사한다. 미러(363)는 그 반사면이 예를 들면 X방향과 평행한 축선 둘레로 각도 조정 가능하게 되고 또한 Y방향을 따라서 위치 조정 가능하게 되도록, 지지 베이스(361)에 장착되어 있다. 미러(363)에 의해서 반사된 레이저광(L)은, 지지 베이스(361)에 형성된 개구(361a)를 통과하여, Z방향을 따라서 레이저 집광부(400)(도 1 참조)에 입사한다. 즉, 레이저 출력부(300)에 의한 레이저광(L)의 출사 방향은, 레이저 집광부(400)의 이동 방향에 일치하고 있다. 상술한 바와 같이, 각 미러(362, 363)는 반사면의 각도를 조정하기 위한 기구를 가지고 있다. 미러 유닛(360)에서는, 장착 베이스(301)에 대한 지지 베이스(361)의 위치 조정, 지지 베이스(361)에 대한 미러(363)의 위치 조정, 및 각 미러(362, 363)의 반사면의 각도 조정이 실시됨으로써, 레이저 출력부(300)로부터 출사되는 레이저광(L)의 광축의 위치 및 각도가 레이저 집광부(400)에 대해서 맞춰진다. 즉, 복수의 미러(362, 363)는 레이저 출력부(300)로부터 출사되는 레이저광(L)의 광축을 조정하기 위한 구성이다.

도 4에 나타내지는 바와 같이, 레이저 집광부(400)는 하우징(401)을 가지고 있다. 하우징(401)은 Y방향을 길이 방향으로 하는 직육면체 모양의 형상을 나타내고 있다. 하우징(401)의 일방의 측면(401e)에는, 제2 이동 기구(240)가 장착되어 있다(도 5 및 도 7 참조). 하우징(401)에는, 미러 유닛(360)의 개구(361a)와 Z방향에 있어서 대향하도록, 원통 모양의 광 입사부(401a)가 마련되어 있다. 광 입사부(401a)는 레이저 출력부(300)로부터 출사된 레이저광(L)을 하우징(401) 내로 입사시킨다. 미러 유닛(360)과 광 입사부(401a)는, 제2 이동 기구(240)에 의해서 레이저 집광부(400)가 Z방향을 따라서 이동시켜졌을 때에 서로 접촉하지 않는 거리만큼, 서로 이간하고 있다.

도 5 및 도 6에 나타내지는 바와 같이, 레이저 집광부(400)는 미러(402)와, 다이클로익 미러(403)를 가지고 있다. 또한, 레이저 집광부(400)는 공간 광 변조기(410)와, 4f 렌즈 유닛(전상부)(420)과, 집광 렌즈 유닛(집광부)(430)과, 구동 기구(440)와, 한 쌍의 측거 센서(450)를 가지고 있다.

미러(402)는, 광 입사부(401a)와 Z방향에 있어서 대향하도록, 하우징(401)의 저면(401b)에 장착되어 있다. 미러(402)는 광 입사부(401a)를 거쳐 하우징(401) 내로 입사한 레이저광(L)을 XY평면과 평행한 방향으로 반사한다. 미러(402)에는, 레이저 출력부(300)의 빔 익스팬더(350)에 의해서 평행화된 레이저광(L)이 Z방향을 따라서 입사한다. 즉, 미러(402)에는, 레이저광(L)이 평행광으로서 Z방향을 따라서 입사한다. 그 때문에, 제2 이동 기구(240)에 의해서 레이저 집광부(400)가 Z방향을 따라서 이동시켜져도, Z방향을 따라서 미러(402)에 입사하는 레이저광(L)의 상태는 일정하게 유지된다. 미러(402)에 의해서 반사된 레이저광(L)은, 공간 광 변조기(410)에 입사한다.

공간 광 변조기(410)는, 반사면(410a)이 하우징(401) 내로 향한 상태에서, Y방향에 있어서의 하우징(401)의 단부(401c)에 장착되어 있다. 공간 광 변조기(410)는, 예를 들면 반사형 액정(LCOS: Liquid Crystal on Silicon)의 공간 광 변조기(SLM: Spatial Light Modulator)로서, 레이저광(L)을 변조하면서, 레이저광(L)을 Y방향으로 반사한다. 공간 광 변조기(410)에 의해서 변조됨과 아울러 반사된 레이저광(L)은, Y방향을 따라서 4f 렌즈 유닛(420)에 입사한다. 여기서, XY평면과 평행한 평면 내에 있어서, 공간 광 변조기(410)에 입사하는 레이저광(L)의 광축과, 공간 광 변조기(410)로부터 출사되는 레이저광(L)의 광축이 이루는 각도(α)는, 예각(예를 들면, 10~60°)으로 되어 있다. 즉, 레이저광(L)은 공간 광 변조기(410)에 있어서 XY평면을 따라서 예각으로 반사된다. 이것은, 레이저광(L)의 입사각 및 반사각을 억제하여 회절 효율의 저하를 억제하여, 공간 광 변조기(410)의 성능을 충분히 발휘시키기 위함이다. 또한, 공간 광 변조기(410)에서는, 예를 들면, 액정이 이용된 광 변조층의 두께가 수㎛~수십㎛ 정도로 매우 얇기 때문에, 반사면(410a)은 광 변조층의 광 입출사면과 실질적으로 같다고 파악할 수 있다.

4f 렌즈 유닛(420)은 홀더(421)와, 공간 광 변조기(410)측의 렌즈(422)와, 집광 렌즈 유닛(430)측의 렌즈(423)와, 슬릿 부재(424)를 가지고 있다. 홀더(421)는 한 쌍의 렌즈(422, 423) 및 슬릿 부재(424)를 유지하고 있다. 홀더(421)는 레이저광(L)의 광축에 따른 방향에 있어서의 한 쌍의 렌즈(422, 423) 및 슬릿 부재(424)의 서로의 위치 관계를 일정하게 유지하고 있다. 한 쌍의 렌즈(422, 423)는 공간 광 변조기(410)의 반사면(410a)과 집광 렌즈 유닛(430)의 입사동면(430a)이 결상 관계에 있는 양측 텔레센트릭 광학계를 구성하고 있다. 이것에 의해, 공간 광 변조기(410)의 반사면(410a)에서의 레이저광(L)의 상(공간 광 변조기(410)에 있어서 변조된 레이저광(L)의 상)이, 집광 렌즈 유닛(430)의 입사동면(430a)에 전상(결상)된다. 슬릿 부재(424)에는, 슬릿(424a)이 형성되어 있다. 슬릿(424a)은, 렌즈(422)와 렌즈(423)와의 사이로서, 렌즈(422)의 초점면 부근에 위치하고 있다. 공간 광 변조기(410)에 의해서 변조됨과 아울러 반사된 레이저광(L) 중 불필요한 부분은, 슬릿 부재(424)에 의해서 차단된다. 4f 렌즈 유닛(420)을 통과한 레이저광(L)은, Y방향을 따라서 다이클로익 미러(403)에 입사한다.

다이클로익 미러(403)는 레이저광(L)의 일부(예를 들면, 95~99.5%)를 Z방향으로 반사하고, 레이저광(L)의 잔부(예를 들면, 0.5~5%)를 Y방향을 따라서 투과시킨다. 레이저광(L)의 일부는, 다이클로익 미러(403)에 있어서 YZ평면을 따라서 직각으로 반사된다. 다이클로익 미러(403)에 의해서 반사된 레이저광(L)은, Z방향을 따라서 집광 렌즈 유닛(430)에 입사한다.

집광 렌즈 유닛(430)은, Y방향에 있어서의 하우징(401)의 단부(401d)(단부(401c)와는 반대측의 단부)에, 구동 기구(440)를 개재하여 장착되어 있다. 집광 렌즈 유닛(430)은 홀더(431)와, 복수의 렌즈(432)를 가지고 있다. 홀더(431)는 복수의 렌즈(432)를 유지하고 있다. 복수의 렌즈(432)는 지지대(230)에 지지된 대상물(1)(도 1 참조)에 대해서 레이저광(L)을 집광한다. 구동 기구(440)는, 압전 소자의 구동력에 의해서, 집광 렌즈 유닛(430)을 Z방향을 따라서 이동시킨다.

한 쌍의 측거 센서(450)는, X방향에 있어서 집광 렌즈 유닛(430)의 양측에 위치하도록, 하우징(401)의 단부(401d)에 장착되어 있다. 각 측거 센서(450)는 지지대(230)에 지지된 대상물(1)(도 1 참조)의 레이저광 입사면에 대해서 측거용의 광(예를 들면, 레이저광)을 출사하고, 해당 레이저광 입사면에 의해서 반사된 측거용의 광을 검출함으로써, 대상물(1)의 레이저광 입사면의 변위 데이터를 취득한다. 또한, 측거 센서(450)에는, 삼각 측거 방식, 레이저 공초점 방식, 백색 공초점 방식, 분광 간섭 방식, 비점수차 방식 등의 센서를 이용할 수 있다.

레이저 가공 장치(200)에서는, 상술한 바와 같이, X방향과 평행한 방향이 가공 방향(레이저광(L)의 스캔 방향)으로 되어 있다. 그 때문에, 각 라인(5a, 5b)을 따라서 레이저광(L)의 집광점이 상대적으로 이동시켜질 때에, 한 쌍의 측거 센서(450) 중 집광 렌즈 유닛(430)에 대해서 상대적으로 선행하는 측거 센서(450)가, 각 라인(5a, 5b)을 따른 대상물(1)의 레이저광 입사면의 변위 데이터를 취득한다. 그리고, 대상물(1)의 레이저광 입사면과 레이저광(L)의 집광점과의 거리가 일정하게 유지되도록, 구동 기구(440)가, 측거 센서(450)에 의해서 취득된 변위 데이터에 기초하여 집광 렌즈 유닛(430)을 Z방향을 따라서 이동시킨다.

레이저 집광부(400)는 빔 스플리터(461)와, 한 쌍의 렌즈(462, 463)와, 프로파일 취득용 카메라(464)를 가지고 있다. 빔 스플리터(461)는 다이클로익 미러(403)를 투과한 레이저광(L)을 반사 성분과 투과 성분으로 나눈다. 빔 스플리터(461)에 의해서 반사된 레이저광(L)은, Z방향을 따라서 한 쌍의 렌즈(462, 463) 및 프로파일 취득용 카메라(464)에 차례로 입사한다. 한 쌍의 렌즈(462, 463)는 집광 렌즈 유닛(430)의 입사동면(430a)과 프로파일 취득용 카메라(464)의 촬상면이 결상 관계에 있는 양측 텔레센트릭 광학계를 구성하고 있다. 이것에 의해, 집광 렌즈 유닛(430)의 입사동면(430a)에서의 레이저광(L)의 상이, 프로파일 취득용 카메라(464)의 촬상면에 전상(결상)된다. 상술한 바와 같이, 집광 렌즈 유닛(430)의 입사동면(430a)에서의 레이저광(L)의 상은, 공간 광 변조기(410)에 있어서 변조된 레이저광(L)의 상이다. 따라서, 레이저 가공 장치(200)에서는, 프로파일 취득용 카메라(464)에 의한 촬상 결과를 감시함으로써, 공간 광 변조기(410)의 동작 상태를 파악할 수 있다.

또한, 레이저 집광부(400)는 빔 스플리터(471)와, 렌즈(472)와, 광축 위치 모니터용 카메라(473)를 가지고 있다. 빔 스플리터(471)는 빔 스플리터(461)를 투과한 레이저광(L)을 반사 성분과 투과 성분으로 나눈다. 빔 스플리터(471)에 의해서 반사된 레이저광(L)은, Z방향을 따라서 렌즈(472) 및 광축 위치 모니터용 카메라(473)에 차례로 입사한다. 렌즈(472)는 입사한 레이저광(L)을 광축 위치 모니터용 카메라(473)의 촬상면 상에 집광한다. 레이저 가공 장치(200)에서는, 프로파일 취득용 카메라(464) 및 광축 위치 모니터용 카메라(473) 각각에 의한 촬상 결과를 감시하면서, 미러 유닛(360)에 있어서, 장착 베이스(301)에 대한 지지 베이스(361)의 위치 조정, 지지 베이스(361)에 대한 미러(363)의 위치 조정, 및 각 미러(362, 363)의 반사면의 각도 조정을 실시함으로써(도 9 및 도 10 참조), 집광 렌즈 유닛(430)에 입사하는 레이저광(L)의 광축의 어긋남(집광 렌즈 유닛(430)에 대한 레이저광의 강도 분포의 위치 어긋남, 및 집광 렌즈 유닛(430)에 대한 레이저광(L)의 광축의 각도 어긋남)을 보정할 수 있다.

복수의 빔 스플리터(461, 471)는 하우징(401)의 단부(401d)로부터 Y방향을 따라서 연재하는 통체(404) 내에 배치되어 있다. 한 쌍의 렌즈(462, 463)는 Z방향을 따라서 통체(404) 상에 세워 마련된 통체(405) 내에 배치되어 있고, 프로파일 취득용 카메라(464)는 통체(405)의 단부에 배치되어 있다. 렌즈(472)는 Z방향을 따라서 통체(404) 상에 세워 마련된 통체(406) 내에 배치되어 있고, 광축 위치 모니터용 카메라(473)는 통체(406)의 단부에 배치되어 있다. 통체(405)와 통체(406)는, Y방향에 있어서 서로 병설(竝設)되어 있다. 또한, 빔 스플리터(471)를 투과한 레이저광(L)은, 통체(404)의 단부에 마련된 댐퍼 등에 흡수되도록 해도 되고, 혹은, 적절한 용도로 이용되도록 해도 된다.

도 6 및 도 7에 나타내지는 바와 같이, 레이저 집광부(400)는 가시광원(481)과, 복수의 렌즈(482)와, 레티클(483)과, 미러(484)와, 하프 미러(485)와, 빔 스플리터(486)와, 렌즈(487)와, 관찰용 카메라(광 검출기)(488)를 가지고 있다. 가시광원(481)은 Z방향을 따라서 가시광(V)을 출사한다. 복수의 렌즈(482)는 가시광원(481)으로부터 출사된 가시광(V)을 평행화한다. 레티클(483)은 가시광(V)에 레티클 마크를 부여한다. 미러(484)는 복수의 렌즈(482)에 의해서 평행화된 가시광(V)을 X방향으로 반사한다. 하프 미러(485)는 미러(484)에 의해서 반사된 가시광(V)을 반사 성분과 투과 성분으로 나눈다. 하프 미러(485)에 의해서 반사된 가시광(V)은, Z방향을 따라서 빔 스플리터(486) 및 다이클로익 미러(403)를 차례로 투과하고, 집광 렌즈 유닛(430)을 거쳐, 지지대(230)에 지지된 대상물(1)(도 1 참조)에 조사된다.

대상물(1)에 조사된 가시광(V)은, 대상물(1)의 레이저광 입사면에 의해서 반사되어, 집광 렌즈 유닛(430)을 거쳐 다이클로익 미러(403)에 입사하고, Z방향을 따라서 다이클로익 미러(403)를 투과한다. 빔 스플리터(486)는 다이클로익 미러(403)를 투과한 가시광(V)을 반사 성분과 투과 성분으로 나눈다. 빔 스플리터(486)를 투과한 가시광(V)은, 하프 미러(485)를 투과하고, Z방향을 따라서 렌즈(487) 및 관찰용 카메라(488)에 차례로 입사한다. 렌즈(487)는 입사한 가시광(V)을 관찰용 카메라(488)의 촬상면 상에 집광한다. 레이저 가공 장치(200)에서는, 관찰용 카메라(488)에 의한 촬상 결과를 관찰함으로써, 대상물(1)의 상태를 파악할 수 있다.

미러(484), 하프 미러(485) 및 빔 스플리터(486)는, 하우징(401)의 단부(401d) 상에 장착된 홀더(407) 내에 배치되어 있다. 복수의 렌즈(482) 및 레티클(483)은, Z방향을 따라서 홀더(407) 상에 세워 마련된 통체(408) 내에 배치되어 있고, 가시광원(481)은 통체(408)의 단부에 배치되어 있다. 렌즈(487)는 Z방향을 따라서 홀더(407) 상에 세워 마련된 통체(409) 내에 배치되어 있고, 관찰용 카메라(488)는 통체(409)의 단부에 배치되어 있다. 통체(408)와 통체(409)는, X방향에 있어서 서로 병설되어 있다. 또한, X방향을 따라서 하프 미러(485)를 투과한 가시광(V), 및 빔 스플리터(486)에 의해서 X방향으로 반사된 가시광(V)은, 각각, 홀더(407)의 벽부에 마련된 댐퍼 등에 흡수되도록 해도 되고, 혹은, 적절한 용도로 이용되도록 해도 된다.

레이저 가공 장치(200)에서는, 레이저 출력부(300)의 교환이 상정되어 있다. 이것은, 대상물(1)의 사양, 가공 조건 등에 따라서, 가공에 적합한 레이저광(L)의 파장이 다르기 때문이다. 그 때문에, 출사하는 레이저광(L)의 파장이 서로 다른 복수의 레이저 출력부(300)가 준비된다. 여기에서는, 출사하는 레이저광(L)의 파장이 500~550㎚의 파장대에 포함되는 레이저 출력부(300), 출사하는 레이저광(L)의 파장이 1000~1150㎚의 파장대에 포함되는 레이저 출력부(300), 및 출사하는 레이저광(L)의 파장이 1300~1400㎚의 파장대에 포함되는 레이저 출력부(300)가 준비된다.

한편, 레이저 가공 장치(200)에서는, 레이저 집광부(400)의 교환이 상정되어 있지 않다. 이것은, 레이저 집광부(400)가 멀티 파장에 대응하고 있기(서로 연속하지 않는 복수의 파장대에 대응하고 있기) 때문이다. 구체적으로는, 미러(402), 공간 광 변조기(410), 4f 렌즈 유닛(420)의 한 쌍의 렌즈(422, 423), 다이클로익 미러(403), 및 집광 렌즈 유닛(430)의 렌즈(432) 등이 멀티 파장에 대응하고 있다. 여기에서는, 레이저 집광부(400)는 500~550㎚, 1000~1150㎚ 및 1300~1400㎚의 파장대에 대응하고 있다. 이것은, 레이저 집광부(400)의 각 구성에 소정의 유전체 다층막을 코팅하는 것 등, 원하는 광학 성능이 만족되도록 레이저 집광부(400)의 각 구성이 설계됨으로써 실현된다. 또한, 레이저 출력부(300)에 있어서, λ/2 파장판 유닛(330)은 λ/2 파장판을 가지고 있고, 편광판 유닛(340)은 편광판을 가지고 있다. λ/2 파장판 및 편광판은, 파장 의존성이 높은 광학 소자이다. 그 때문에, λ/2 파장판 유닛(330) 및 편광판 유닛(340)은, 파장대마다 다른 구성으로 하여 레이저 출력부(300)에 마련되어 있다.

[레이저 가공 장치에 있어서의 레이저광의 광로 및 편광 방향]

레이저 가공 장치(200)에서는, 지지대(230)에 지지된 대상물(1)에 대해서 집광되는 레이저광(L)의 편광 방향은, 도 5에 나타내지는 바와 같이, X방향과 평행한 방향이며, 가공 방향(레이저광(L)의 스캔 방향)과 일치하고 있다. 여기서, 공간 광 변조기(410)에서는, 레이저광(L)이 P편광으로서 반사된다. 이것은, 공간 광 변조기(410)의 광 변조층에 액정이 이용되고 있는 경우에 있어서, 공간 광 변조기(410)에 대해서 입출사하는 레이저광(L)의 광축을 포함하는 평면과 평행한 면 내에서 액정 분자가 경사지도록, 해당 액정이 배향되어 있을 때에는, 편파면의 회전이 억제된 상태에서 레이저광(L)에 위상 변조가 실시되기 때문이다. 한편, 다이클로익 미러(403)에서는, 레이저광(L)이 S편광으로서 반사된다. 이것은, 레이저광(L)을 P편광으로서 반사시키는 것보다도, 레이저광(L)을 S편광으로서 반사시킨 쪽이, 다이클로익 미러(403)를 멀티 파장에 대응시키기 위한 유전체 다층막의 코팅수가 감소하는 등, 다이클로익 미러(403)의 설계가 용이하게 되기 때문이다.

따라서, 레이저 집광부(400)에서는, 미러(402)로부터 공간 광 변조기(410) 및 4f 렌즈 유닛(420)을 거쳐 다이클로익 미러(403)에 이르는 광로가, XY평면을 따르도록 설정되어 있고, 공간 광 변조기(410)로부터 4f 렌즈 유닛(420) 및 다이클로익 미러(403)를 거쳐 집광 렌즈 유닛(430)에 이르는 광로가, YZ평면을 따르도록 설정되어 있다.

도 3에 나타내지는 바와 같이, 레이저 출력부(300)에서는, 레이저광(L)의 광로가 X방향 또는 Y방향을 따르도록 설정되어 있다. 구체적으로는, 레이저 발진기(310)로부터 미러(303)에 이르는 광로, 그리고, 미러(304)로부터 λ/2 파장판 유닛(330), 편광판 유닛(340) 및 빔 익스팬더(350)를 거쳐 미러 유닛(360)에 이르는 광로가, X방향을 따르도록 설정되어 있고, 미러(303)로부터 셔터(320)를 거쳐 미러(304)에 이르는 광로, 및, 미러 유닛(360)에 있어서 미러(362)로부터 미러(363)에 이르는 광로가, Y방향을 따르도록 설정되어 있다.

여기서, Z방향을 따라서 레이저 출력부(300)로부터 레이저 집광부(400)로 진행한 레이저광(L)은, 도 5에 나타내지는 바와 같이, 미러(402)에 의해서 XY평면과 평행한 방향으로 반사되어, 공간 광 변조기(410)에 입사한다. 이때, XY평면과 평행한 평면 내에 있어서, 공간 광 변조기(410)에 입사하는 레이저광(L)의 광축과, 공간 광 변조기(410)로부터 출사되는 레이저광(L)의 광축은, 예각인 각도(α)를 이루고 있다. 한편, 상술한 바와 같이, 레이저 출력부(300)에서는, 레이저광(L)의 광로가 X방향 또는 Y방향을 따르도록 설정되어 있다.

따라서, 레이저 출력부(300)에 있어서, λ/2 파장판 유닛(330) 및 편광판 유닛(340)을, 레이저광(L)의 출력을 조정하는 출력 조정부로서 뿐만 아니라, 레이저광(L)의 편광 방향을 조정하는 편광 방향 조정부로서도 기능시킬 필요가 있다.

[공간 광 변조기]

도 8에 나타내지는 바와 같이, 공간 광 변조기(410)는 실리콘 기판(213), 구동 회로층(914), 복수의 화소 전극(214), 유전체 다층막 미러 등의 반사막(215), 배향막(999a), 액정층(216), 배향막(999b), 투명 도전막(217), 및 유리 기판 등의 투명 기판(218)이 이 순서대로 적층됨으로써 구성되어 있다.

투명 기판(218)은 공간 광 변조기(410)의 반사면(410a)을 구성하는 표면(218a)을 가지고 있다. 투명 기판(218)은 예를 들면 유리 등의 광 투과성 재료로 이루어지고, 공간 광 변조기(410)의 표면(218a)으로부터 입사한 소정 파장의 레이저광(L)을, 공간 광 변조기(410)의 내부로 투과한다. 투명 도전막(217)은 투명 기판(218)의 이면 상에 형성되어 있고, 레이저광(L)을 투과하는 도전성 재료(예를 들면 ITO)로 이루어진다.

복수의 화소 전극(214)은 투명 도전막(217)을 따라서 실리콘 기판(213) 상에 매트릭스 모양으로 배열되어 있다. 각 화소 전극(214)은 예를 들면 알루미늄 등의 금속 재료로 이루어지고, 이들의 표면(214a)은, 평탄하고 매끄럽게 가공되어 있다. 복수의 화소 전극(214)은 구동 회로층(914)에 마련된 액티브·매트릭스 회로에 의해서 구동된다. 액티브·매트릭스 회로는, 공간 광 변조기(410)로부터 출력하려고 하는 광상(光像)에 따라서, 각 화소 전극(214)에 인가하는 전압을 제어한다.

배향막(999a, 999b)은 액정층(216)의 양 단면에 배치되어 있고, 액정 분자군을 일정 방향으로 배열시킨다. 배향막(999a, 999b)은 예를 들면 폴리이미드 등의 고분자 재료로 이루어지고, 액정층(216)과의 접촉면에 러빙 처리 등이 실시되어 있다.

액정층(216)은 복수의 화소 전극(214)과 투명 도전막(217)과의 사이에 배치되어 있고, 각 화소 전극(214)과 투명 도전막(217)에 의해 형성되는 전계에 따라서 레이저광(L)을 변조한다. 즉, 구동 회로층(914)의 액티브·매트릭스 회로에 의해서 각 화소 전극(214)에 전압이 인가되면, 투명 도전막(217)과 각 화소 전극(214)과의 사이에 전계가 형성되고, 액정층(216)에 형성된 전계의 크기에 따라서 액정 분자(216a)의 배열 방향이 변화한다. 그리고, 레이저광(L)이 투명 기판(218) 및 투명 도전막(217)을 투과하여 액정층(216)에 입사하면, 레이저광(L)은 액정층(216)을 통과하는 동안에 액정 분자(216a)에 의해서 변조되고, 반사막(215)에 의해서 반사된 후, 다시 액정층(216)에 의해서 변조되어, 출사한다.

이때, 제어부(500)(도 1 참조)에 의해서 각 화소 전극(214)에 인가되는 전압이 제어되고, 그 전압에 따라서, 액정층(216)에 있어서 투명 도전막(217)과 각 화소 전극(214) 사이에 있는 부분의 굴절률이 변화한다(각 화소 전극(214)에 대응한 위치의 액정층(216)의 굴절률이 변화함). 이 굴절률의 변화에 의해서, 레이저광(L)의 위상을 액정층(216)의 화소 전극(214)마다 변화시킬 수 있다. 즉, 홀로그램 패턴에 따른 위상 변조를 액정층(216)의 화소 전극(214)마다 레이저광(L)에 부여할 수 있다. 바꿔 말하면, 공간 광 변조기(410)는 홀로그램 패턴으로서의 위상 패턴을 액정층(216)에 표시한다. 이 위상 패턴에 의해서 레이저광(L)의 파면이 조정되어, 레이저광(L)을 구성하는 각 광선에 있어서 진행 방향과 수직인 소정 방향의 성분의 위상에 차이가 생긴다. 따라서, 공간 광 변조기(410)에 표시시키는 위상 패턴을 적절히 설정함으로써, 레이저광(L)을 변조할 수 있다(예를 들면, 레이저광(L)의 강도, 진폭, 위상, 편광 등을 변조할 수 있다).

[4f 렌즈 유닛]

상술한 바와 같이, 4f 렌즈 유닛(420)의 한 쌍의 렌즈(422, 423)는, 공간 광 변조기(410)의 반사면(410a)과 집광 렌즈 유닛(430)의 입사동면(430a)이 결상 관계에 있는 양측 텔레센트릭 광학계를 구성하고 있다. 구체적으로는, 도 9에 나타내지는 바와 같이, 공간 광 변조기(410)측의 렌즈(422)의 중심과 공간 광 변조기(410)의 반사면(410a)과의 사이의 광로의 거리가 렌즈(422)의 제1 초점 거리(f1)가 되고, 집광 렌즈 유닛(430)측의 렌즈(423)의 중심과 집광 렌즈 유닛(430)의 입사동면(430a)과의 사이의 광로의 거리가 렌즈(423)의 제2 초점 거리(f2)가 되며, 렌즈(422)의 중심과 렌즈(423)의 중심과의 사이의 광로의 거리가 제1 초점 거리(f1)와 제2 초점 거리(f2)의 합(즉, f1 + f2)으로 되어 있다. 공간 광 변조기(410)로부터 집광 렌즈 유닛(430)에 이르는 광로 중 한 쌍의 렌즈(422, 423) 사이의 광로는, 일직선이다.

레이저 가공 장치(200)에서는, 공간 광 변조기(410)의 반사면(410a)에서의 레이저광(L)의 유효 지름을 크게 하는 관점에서, 양측 텔레센트릭 광학계의 배율(M)이, 0.5<M<1(축소계)를 충족하고 있다. 공간 광 변조기(410)의 반사면(410a)에서의 레이저광(L)의 유효 지름이 클수록, 고정밀한 위상 패턴으로 레이저광(L)이 변조된다. 공간 광 변조기(410)로부터 집광 렌즈 유닛(430)에 이르는 레이저광(L)의 광로가 길어지는 것을 억제한다고 하는 관점에서는, 0.6≤M≤0.95인 것이 보다 바람직하다. 여기서, (양측 텔레센트릭 광학계의 배율(M)) = (집광 렌즈 유닛(430)의 입사동면(430a)에서의 상의 크기)/(공간 광 변조기(410)의 반사면(410a)에서의 물체의 크기)이다. 레이저 가공 장치(200)의 경우, 양측 텔레센트릭 광학계의 배율(M), 렌즈(422)의 제1 초점 거리(f1) 및 렌즈(423)의 제2 초점 거리(f2)가, M = f2/f1를 충족하고 있다.

또한, 공간 광 변조기(410)의 반사면(410a)에서의 레이저광(L)의 유효 지름을 작게 하는 관점에서, 양측 텔레센트릭 광학계의 배율(M)이, 1<M<2(확대계)를 충족하고 있어도 된다. 공간 광 변조기(410)의 반사면(410a)에서의 레이저광(L)의 유효 지름이 작을수록, 빔 익스팬더(350)(도 3 참조)의 배율이 작게 되어, XY평면과 평행한 평면 내에 있어서, 공간 광 변조기(410)에 입사하는 레이저광(L)의 광축과, 공간 광 변조기(410)로부터 출사되는 레이저광(L)의 광축이 이루는 각도(α)(도 5 참조)가 작아진다. 공간 광 변조기(410)로부터 집광 렌즈 유닛(430)에 이르는 레이저광(L)의 광로가 길어지는 것을 억제한다고 하는 관점에서는, 1.05≤M≤1.7인 것이 보다 바람직하다.

[레이저 가공 장치의 주요부 구성]

도 10은 도 1에 나타내지는 레이저 가공 장치(200)의 주요부의 구성도이다. 도 10에 나타내지는 바와 같이, 레이저 가공 장치(200)는 지지대(지지부)(230)와, 레이저 발진기(광원)(310)와, 공간 광 변조기(410)와, 집광 렌즈 유닛(집광부)(430)과, 4f 렌즈 유닛(전상부)(420)과, 관찰용 카메라(광 검출기)(488)와, 제어부(500)와, 표시부(600)를 구비하고 있다. 지지대(230)는 대향하는 제1 면(1a) 및 제2 면(1b)을 가지는 대상물(1)을 지지한다. 레이저 발진기(310)는 레이저광(L)을 출사한다. 공간 광 변조기(410)는 레이저 발진기(310)로부터 출사된 레이저광(L)을 변조한다. 집광 렌즈 유닛(430)은 공간 광 변조기(410)에 의해서 변조된 레이저광(L)을 제1 면(1a)측으로부터 대상물(1)에 집광한다. 4f 렌즈 유닛(420)은 공간 광 변조기(410)에 있어서의 레이저광(L)의 상을 집광 렌즈 유닛(430)의 입사동면(430a)에 전상한다. 관찰용 카메라(488)는 제1 면(1a)측으로부터 대상물(1)에 입사하여 제2 면(1b)에서 반사된 레이저광(L)의 반사광(RL)을 검출한다. 제어부(500)는 공간 광 변조기(410)를 포함하는 레이저 가공 장치(200)의 각 부를 제어한다. 표시부(600)는 예를 들면 GUI(Graphical User Interface)이며, 각종 정보를 표시한다. 표시부(600)는, 후술하는 기준값의 확인시에, 반사광(RL)의 검출 결과를 표시한다.

공간 광 변조기(410)에서 반사된 레이저광(L)은, 4f 렌즈 유닛(420)의 릴레이 렌즈인 렌즈(422)에서 집속(集束)된 후, 4f 렌즈 유닛(420)의 릴레이 렌즈인 렌즈(423)에서 콜리메이트되어, 다이클로익 미러(403)에 입사한다. 다이클로익 미러(403)에서 반사된 레이저광(L)은, 집광 렌즈 유닛(430)에 입사하고, 집광 렌즈 유닛(430)에 의해서 제1 면(1a)측으로부터 대상물(1)에 집광된다.

집광 렌즈 유닛(430)으로부터 출사된 레이저광(L)은, 제1 면(1a)으로부터 제2 면(1b)을 향하여 대상물(1) 내를 진행하고, 제2 면(1b)에서 반사된다. 제2 면(1b)에서 반사된 레이저광(L)의 반사광(RL)은, 제2 면(1b)으로부터 제1 면(1a)을 향하여 대상물(1) 내를 진행하고, 제1 면(1a)으로부터 출사된다. 제1 면(1a)으로부터 출사된 반사광(RL)은, 다이클로익 미러(403)를 투과한 후, 렌즈(487)를 거쳐 관찰용 카메라(488)에 입사한다.

본 실시 형태에서는, 관찰용 카메라(488)는 반사광(RL)의 점상(빔 스폿, 집광 스폿, 제2 면(1b)에서의 반사상이라고도 불림)을 포함하는 화상인 점상 화상을 취득하는 촬상부이다. 관찰용 카메라(488)는 취득한 점상 화상을 제어부(500)에 출력한다.

제어부(500)는, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 집광 렌즈 유닛(430)의 광축에 수직인 X방향(집광부의 광축의 방향과 교차하는 제1 방향)에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 확인하기 위해서, 관찰용 카메라(488)에 의해서 점상 화상이 취득될 때에(광 검출기에 의해서 반사광이 검출될 때에), 다음과 같이 공간 광 변조기(410)를 제어한다. 즉, 제어부(500)는 레이저광(L)이 제1 면(1a)으로부터 소정 거리(d)만큼 대상물(1) 내를 진행했다고 가정했을 경우에 발생하는 구면 수차가 보정되도록 그리고 입사동면(430a)에 있어서 집광 렌즈 유닛(430)의 광축에 수직하면서 X방향과 수직인 Y방향(집광부의 광축의 방향 및 제1 방향과 교차하는 제2 방향)으로 코마 수차가 발생하도록, 공간 광 변조기(410)를 제어한다.

제어부(500)는, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 Y방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 확인하기 위해서, 관찰용 카메라(488)에 의해서 점상 화상이 취득될 때에, 다음과 같이 공간 광 변조기(410)를 제어한다. 즉, 제어부(500)는 레이저광(L)이 제1 면(1a)으로부터 소정 거리(d)만큼 대상물(1) 내를 진행했다고 가정했을 경우에 발생하는 구면 수차가 보정되도록 그리고 입사동면(430a)에 있어서 X방향으로 코마 수차가 발생하도록, 공간 광 변조기(410)를 제어한다.

여기서, 소정 거리(d)는 제1 면(1a)과 제2 면(1b)의 거리(t)보다도 큰 값이다. 본 실시 형태에서는, 소정 거리(d)는 (2t-0.1t)≤d≤(2t+0.1t)를 충족하도록 설정된다. 또한, 제1 면(1a)이 대상물(1)에 있어서의 레이저광(L)의 입사측의 외표면이고, 제2 면(1b)이 대상물(1)에 있어서의 제1 면(1a)과는 반대측의 외표면인 경우에는, 제1 면(1a)과 제2 면(1b)과의 거리(t)는, 대상물(1)의 두께에 상당한다. 여기에서는, 집광 렌즈 유닛(430)에 의해서 집광되는 레이저광(L)에 충분한 구면 수차가 발생할 수 있는 두께를 가지는 대상물(1)(예를 들면, 775㎛ 정도의 두께를 가지는 실리콘 웨이퍼)이 이용된다.

레이저 가공 장치(200)에 있어서, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부의 확인(이하, 「전상 위치의 확인」이라고 함)이 실시되는 것은, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 입사동면(430a)의 중심 위치로부터 어긋나 있으면, 원하는 가공 품질을 얻을 수 없을 우려가 있기 때문이다. 제어부(500)는 정기적으로 전상 위치의 확인을 실시하여, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하도록, 공간 광 변조기(410)에 있어서의 위상 패턴의 표시 위치의 기준인 기준 위치(이하, 간단하게 「기준 위치」라고 함)를 설정한다. 전상 위치의 확인의 상세에 대해서는, 후술한다.

[기준 위치의 설정에 관한 원리]

전상 위치의 확인의 설명에 앞서, 기준 위치의 설정에 관한 원리에 대해 설명한다. 또한, 공간 광 변조기(410)에 있어서의 위상 패턴의 표시 위치를 나타내는 이차원 좌표계는, 레이저 가공 장치(200)에 있어서의 각 부의 공간적인 위치를 나타내는 삼차원 좌표계와는 반드시 일치하지 않는다. 다만, 이하의 설명에서는, 편의상, 상기 삼차원 좌표계의 X축에 상당하는 상기 이차원 좌표계의 축을 마찬가지로 X축으로 파악하고, 상기 삼차원 좌표계의 Y축에 상당하는 상기 이차원 좌표계의 축을 마찬가지로 Y축으로 파악한다. 상기 삼차원 좌표계의 X축에 상당하는 상기 이차원 좌표계의 축이란, 상기 이차원 좌표계의 제1 축과 평행한 방향을 따라서 +측(또는 -측)으로 위상 패턴이 이동하면, 상기 삼차원 좌표계의 X방향을 따라서 +측(또는 -측)으로 「입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상」이 이동하는 경우에 있어서의 해당 제1 축을 의미한다. 상기 삼차원 좌표계의 Y축에 상당하는 상기 이차원 좌표계의 축이란, 상기 이차원 좌표계의 제2 축과 평행한 방향을 따라서 +측(또는 -측)으로 위상 패턴이 이동하면, 상기 삼차원 좌표계의 Y방향을 따라서 +측(또는 -측)으로 「입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상」이 이동하는 경우에 있어서의 해당 제2 축을 의미한다.

도 11은 대상물(1)에 있어서의 레이저광(L)의 집광 상태를 나타내는 도면이다. 도 11의 (a), (b) 및 (c) 각각에 나타내지는 집광 상태는, 집광 렌즈 유닛(430)의 초점이 제2 면(1b)에 위치하고 있는 경우의 것이다. 도 12는 관찰용 카메라(488)에 의해서 취득된 점상 화상을 나타내는 도면이다. 도 12의 (a), (b) 및 (c) 각각에 나타내지는 점상 화상은, 도 11의 (a), (b) 및 (c) 각각에 나타내지는 집광 상태에 있어서 취득된 것이다. 도 11의 (a) 및 도 12의 (a)에서는, 구면 수차가 공간 광 변조기(410)에 의해서 보정되어 있지 않다. 도 11의 (b) 및 도 12의 (b)에서는, 레이저광(L)이 제1 면(1a)으로부터 거리(t)(t는, 제1 면(1a)과 제2 면(1b)과의 거리)만큼 대상물(1) 내를 진행했다고 가정했을 경우에 발생하는 구면 수차가 공간 광 변조기(410)에 의해서 보정되어 있다. 도 11의 (c) 및 도 12의 (c)에서는, 레이저광(L)이 제1 면(1a)으로부터 거리(2t)만큼 대상물(1) 내를 진행했다고 가정했을 경우에 발생하는 구면 수차가 공간 광 변조기(410)에 의해서 보정되어 있다.

도 11의 (a)에 나타내지는 바와 같이, 구면 수차가 공간 광 변조기(410)에 의해서 보정되어 있지 않은 경우에는, 레이저광(L)의 외주(外周) 성분이 레이저광(L)의 내주(內周) 성분보다도 깊은 영역에 집광된다. 도 11의 (b)에 나타내지는 바와 같이, 레이저광(L)이 제1 면(1a)으로부터 거리(t)만큼 대상물(1) 내를 진행했다고 가정했을 경우에 발생하는 구면 수차가 공간 광 변조기(410)에 의해서 보정되어 있는 경우에는, 레이저광(L)의 전(全) 성분이 제2 면(1b) 상의 영역에 집광된다. 그 때문에, 제2 면(1b)에서 반사되어 대상물(1) 내를 더 진행하여 제1 면(1a)으로부터 출사된 반사광(RL)은, 렌즈(487)에 의해서 집광되어도, 관찰용 카메라(488)의 촬상면 상에 있어서 흐려져 버린다. 그 결과, 도 12의 (a) 및 (b)에 나타내지는 바와 같이, 관찰용 카메라(488)에 의해서 취득된 화상에서는, 충분한 명도 및 크기 등을 가지는 반사광(RL)의 점상을 확인할 수 없다.

한편, 도 11의 (c)에 나타내지는 바와 같이, 레이저광(L)이 제1 면(1a)으로부터 거리(2t)만큼 대상물(1) 내를 진행했다고 가정했을 경우에 발생하는 구면 수차가 공간 광 변조기(410)에 의해서 보정되어 있는 경우에는, 레이저광(L)의 외주 성분이 레이저광(L)의 내주 부분보다도 얕은 영역에 집광된다. 그 때문에, 제2 면(1b)에서 반사되어 대상물(1) 내를 더 진행하여 제1 면(1a)으로부터 출사된 반사광(RL)은, 렌즈(487)에 의해서 집광되면, 관찰용 카메라(488)의 촬상면 상의 영역에 집광된다. 그 결과, 도 12의 (c)에 나타내지는 바와 같이, 관찰용 카메라(488)에 의해서 취득된 화상에서는, 충분한 명도 및 크기 등을 가지는 반사광(RL)의 점상을 확인할 수 있다.

도 13은 전상 위치 어긋남이 생겨 있지 않은 상태(즉, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는 상태)를 나타내는 도면이다. 도 14는 전상 위치 어긋남이 생겨 있는 상태(즉, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 입사동면(430a)의 중심 위치로부터 어긋나 있는 상태)를 나타내는 도면이다.

도 13에 나타내지는 바와 같이, 전상 위치 어긋남이 생겨 있지 않은 상태에서는, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상(39)의 중심 위치(C1)가, 입사동면(430a)의 중심 위치(C2)에 일치하고 있다. 이때, 공간 광 변조기(410)가 액정층(216)에 표시하고 있는 위상 패턴(9)의 중심 위치(C3)는, 기준 위치인 액정층(216)의 광축 중심(C4)에 일치하고 있다.

한편, 도 14에 나타내지는 바와 같이, 전상 위치 어긋남이 생겨 있는 상태에서는, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상(39)의 중심 위치(C1)가, 입사동면(430a)의 중심 위치(C2)로부터 어긋나 있다. 이때, 공간 광 변조기(410)가 액정층(216)에 표시하고 있는 위상 패턴(9)의 중심 위치(C3)는, 기준 위치인 액정층(216)의 광축 중심(C4)으로부터 어긋나 있다. 바꿔 말하면, 위상 패턴(9)의 중심 위치(C3)가, 기준 위치인 액정층(216)의 광축 중심(C4)으로부터 어긋난 상태에서, 위상 패턴(9)이 액정층(216)에 표시되면, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상(39)의 중심 위치(C1)가, 입사동면(430a)의 중심 위치(C2)로부터 어긋나, 의도하지 않은 코마 수차가 발생하게 된다. 예를 들면, 위상 패턴(9)의 중심 위치(C3)가 액정층(216)의 광축 중심(C4)으로부터 1픽셀분만큼, 즉, 하나의 화소 전극(214)(도 8 참조)분만큼 어긋나면, 20㎛ 정도의 전상 위치 어긋남이 생기는 경우가 있어, 가공 품질에 영향을 미칠 우려가 있다.

도 15는 위상 패턴의 표시 위치마다의 점상 화상을 나타내는 도면이다. 점상 화상 G0는 위상 패턴의 중심 위치가 기준 위치에 일치한 상태에서 액정층(216)에 표시되었을 경우에 취득된 점상 화상이다. 점상 화상 G1은 위상 패턴의 중심 위치가 기준 위치로부터 X방향을 따라서 -측으로 1픽셀분 어긋난 상태에서 액정층(216)에 표시되었을 경우에 취득된 점상 화상이다. 점상 화상 G2는 위상 패턴의 중심 위치가 기준 위치로부터 X방향을 따라서 +측으로 1픽셀분 어긋난 상태에서 액정층(216)에 표시되었을 경우에 취득된 점상 화상이다. 점상 화상 G3는 위상 패턴의 중심 위치가 기준 위치로부터 Y방향을 따라서 -측으로 1픽셀분 어긋난 상태에서 액정층(216)에 표시되었을 경우에 취득된 점상 화상이다. 점상 화상 G4는 위상 패턴의 중심 위치가 기준 위치로부터 Y방향을 따라서 +측으로 1픽셀분 어긋난 상태에서 액정층(216)에 표시되었을 경우에 취득된 점상 화상이다. 즉, 점상 화상 G0는 전상 위치 어긋남이 생겨 있지 않은 상태에서 취득된 점상 화상이며, 점상 화상 G1, G2, G3, G4는, 전상 위치 어긋남이 생겨 있는 상태에서 취득된 점상 화상이다.

도 15에 나타내지는 바와 같이, 전상 위치 어긋남이 생겨 있는 상태에서 취득된 점상 화상 G1, G2, G3, G4에서는, 의도하지 않은 코마 수차의 발생에 기인하여, 점상이 회전 대칭의 광학 상으로 되어 있지 않다. 예를 들면, 점상 화상 G1, G2, G3, G4에서는, 점상이 편심(偏心)되어 있거나, 외측에 원호 모양의 상(EZ)이 생겨 있거나, 둘레 방향에 있어서 일부분이 타부분보다도 크게 흐려져 있거나 한다. 한편, 전상 위치 어긋남이 생겨 있지 않은 상태에서 취득된 점상 화상 G0에서는, 점상이 회전 대칭의 광학 상으로 되어 있다.

또한, 회전 대칭이란, 어느 점을 중심으로 하여 360/n°(n은 2 이상의 정수) 회전시키면 자신과 중첩되는 대칭성을 의미한다. 회전 대칭의 점상은, 완전한 회전 대칭인 것에 더하여, 대략 회전 대칭인 것을 포함한다. 회전 대칭의 점상은, 편심되어 있지 않은 점상, 외주측에 원호 모양의 상(EZ)이 생겨 있지 않은 점상, 둘레 방향에 있어서 일부분이 타부분보다도 크게 흐려져 있지 않은 점상, 및, 이것들 중 적어도 어느 것을 포함하는 점상이다.

도 16은 위상 패턴의 표시 위치마다의 점상 화상(도 15와는 다른 예)을 나타내는 도면이다. 도 16에 나타내지는 X방향의 숫자 중, 「0」은, 위상 패턴의 중심 위치가 X방향에 있어서 기준 위치에 일치하고 있는 것을 나타내고, 「-2」, 「-1」, 「1」, 「2」는, 위상 패턴의 중심 위치가 X방향에 있어서 기준 위치로부터 「-측으로 2픽셀분」, 「-측으로 1픽셀분」, 「+측으로 1픽셀분」, 「+측으로 2픽셀분」 어긋나 있는 것을 나타내고 있다. 도 16에 나타내지는 Y방향의 숫자 중, 「0」은, 위상 패턴의 중심 위치가 Y방향에 있어서 기준 위치에 일치하고 있는 것을 나타내고, 「-2」, 「-1」, 「1」, 「2」는, 위상 패턴의 중심 위치가 Y방향에 있어서 기준 위치로부터 「-측으로 2픽셀분」, 「-측으로 1픽셀분」, 「+측으로 1픽셀분」, 「+측으로 2픽셀분」 어긋나 있는 것을 나타내고 있다. 도 16에는, 전상 위치 어긋남이 생겨 있지 않은 상태에서의 점상, 전상 위치 어긋남이 생겨 있지 않은 상태로부터 X방향으로만 전상 위치 어긋남이 생겨 있는 상태에서의 점상, 및 전상 위치 어긋남이 생겨 있지 않은 상태로부터 Y방향으로만 전상 위치 어긋남이 생겨 있는 상태에서의 점상이 나타내져 있다.

도 16에 나타내지는 바와 같이, X방향에도 Y방향에도 전상 위치 어긋남이 생겨 있지 않은 상태에서의 점상은, 회전 대칭의 광학 상으로 되어 있다. 이것에 대해, X방향 또는 Y방향으로 전상 위치 어긋남이 생겨 있는 상태에서의 점상은, 회전 대칭의 광학 상으로 되어 있지 않다. 또한, 기준 위치로부터의 위상 패턴의 중심 위치의 어긋남량이 커질수록(즉, 전상 위치 어긋남의 어긋남량이 커질수록), 회전 대상의 광학 상으로부터의 괴리가 커지고 있다.

[전상 위치의 확인]

이상의 기준 위치의 설정에 관한 원리를 전제로 하여, 레이저 가공 장치(200)에서는, 전상 위치의 확인(즉, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부의 확인)이 실시된다. 이하, 전상 위치의 확인에 대해 상세하게 설명한다.

상술한 바와 같이, 제어부(500)는, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 Y방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 확인하기 위해서, 관찰용 카메라(488)에 의해서 점상 화상이 취득될 때에, 레이저광(L)이 제1 면(1a)으로부터 소정 거리(d)만큼 대상물(1) 내를 진행했다고 가정했을 경우에 발생하는 구면 수차가 보정되도록 그리고 입사동면(430a)에 있어서 X방향으로 코마 수차가 발생하도록, 공간 광 변조기(410)를 제어한다. 또한, 제어부(500)는, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 X방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 확인하기 위해서, 관찰용 카메라(488)에 의해서 점상 화상이 취득될 때에, 레이저광(L)이 제1 면(1a)으로부터 소정 거리(d)만큼 대상물(1) 내를 진행했다고 가정했을 경우에 발생하는 구면 수차가 보정되도록 그리고 입사동면(430a)에 있어서 Y방향으로 코마 수차가 발생하도록, 공간 광 변조기(410)를 제어한다.

레이저광(L)이 제1 면(1a)으로부터 소정 거리(d)만큼 대상물(1) 내를 진행했다고 가정했을 경우에 발생하는 구면 수차가 보정되도록 그리고 입사동면(430a)에 있어서 X방향으로 코마 수차가 발생하도록, 공간 광 변조기(410)가 제어되면, 도 17에 나타내지는 바와 같이, 반사광(RL)의 점상이 명확하게 나타남과 아울러 X방향에 있어서의 일방의 측에 부채 모양의 상이 명확하게 나타난다. 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 Y방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는 상태에서 취득된 「도 17의 중앙에 나타내지는 점상 화상」에서는, 부채 모양의 상이 X방향에 관하여 대칭(즉, X방향과 평행한 직선에 관하여 선대칭)이 된다. 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 Y방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치로부터 +측으로 어긋나 있는 상태에서 취득된 「도 17의 상측에 나타내지는 점상 화상」에서는, 부채 모양의 상이 Y방향에 있어서의 일방의 측으로 기울어 있고, X방향에 관하여 대칭은 되지 않는다. 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 Y방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치로부터 -측으로 어긋나 있는 상태에서 취득된 「도 17의 하측에 나타내지는 점상 화상」에서는, 부채 모양의 상이 Y방향에 있어서의 타방의 측으로 기울어 있고, X방향에 관하여 대칭은 되지 않는다. 이상과 같이, X방향에 있어서의 일방의 측에 나타나는 부채 모양의 상에 의해서, 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 Y방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부의 확인이 용이하게 되기 때문에, Y방향에 있어서의 전상 위치 어긋남의 확인시에, X방향으로의 코마 수차가 부여된다.

레이저광(L)이 제1 면(1a)으로부터 소정 거리(d)만큼 대상물(1) 내를 진행했다고 가정했을 경우에 발생하는 구면 수차가 보정되도록 그리고 입사동면(430a)에 있어서 Y방향으로 코마 수차가 발생하도록, 공간 광 변조기(410)가 제어되면, 도 18에 나타내지는 바와 같이, 반사광(RL)의 점상이 명확하게 나타남과 아울러 Y방향에 있어서의 일방의 측에 부채 모양의 상이 명확하게 나타난다. 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 X방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는 상태에서 취득된 「도 18의 중앙에 나타내지는 점상 화상」에서는, 부채 모양의 상이 Y방향에 관하여 대칭(즉, Y방향과 평행한 직선에 관하여 선대칭)이 된다. 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 X방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치로부터 +측으로 어긋나 있는 상태에서 취득된 「도 18의 우측에 나타내지는 점상 화상」에서는, 부채 모양의 상이 X방향에 있어서의 일방의 측으로 기울어 있고, Y방향에 관하여 대칭은 되지 않는다. 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 X방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치로부터 -측으로 어긋나 있는 상태에서 취득된 「도 18의 좌측에 나타내지는 점상 화상」에서는, 부채 모양의 상이 X방향에 있어서의 타방의 측으로 기울어 있고, Y방향에 관하여 대칭은 되지 않는다. 이상과 같이, Y방향에 있어서의 일방의 측에 나타나는 부채 모양의 상에 의해서, 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 X방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부의 확인이 용이하게 되기 때문에, X방향에 있어서의 전상 위치 어긋남의 확인시에, Y방향으로의 코마 수차가 부여된다.

[점상 화상에 기초하는 기준 위치의 설정 방법]

레이저 가공 장치(200)에 있어서 실시되는 일 실시 형태의 레이저 가공 방법인 「점상 화상에 기초하는 기준 위치의 설정 방법」에 대해서, 도 10, 도 19 및 도 20을 참조하여 설명한다. 도 19 및 도 20은, 점상 화상에 기초하는 기준 위치의 설정 방법을 나타내는 플로차트이다.

먼저, 대상물(1)이 지지대(230)에 세트된다(스텝 S01). 이 대상물(1)은, 기준 위치의 설정용으로 준비된 것으로, 예를 들면, 제1 면(1a) 및 제2 면(1b)이 경면(鏡面)이고 또한 저항률이 1Ω·cm 이상인 웨이퍼이다. 이어서, Z방향에 있어서 집광 렌즈 유닛(430)이 대상물(1)에 대향하도록, 지지대(230)가 X방향 및 Y방향으로 이동시켜진다(스텝 S02). X방향 및 Y방향으로의 지지대(230)의 이동은, 제어부(500)에 의한 제1 이동 기구(220)(도 1 참조)의 제어에 의해서 실시된다. 이어서, 집광 렌즈 유닛(430)의 초점이 대상물(1)의 제2 면(1b) 상에 위치하도록, 집광 렌즈 유닛(430)이 Z방향으로 이동시켜진다(스텝 S03). Z방향으로의 집광 렌즈 유닛(430)의 이동은, 제어부(500)에 의한 제2 이동 기구(240)(도 1 참조)의 제어에 의해서 실시된다.

이어서, 제어부(500)가 구면 수차 보정 패턴을 공간 광 변조기(410)에 표시시키고(스텝 S04), 또한, X방향 코마 수차 부여 패턴을 공간 광 변조기(410)에 표시시킨다(스텝 S05). 구면 수차 보정 패턴은 레이저광(L)이 제1 면(1a)으로부터 소정 거리(d)만큼 대상물(1) 내를 진행했다고 가정했을 경우에 발생하는 구면 수차를 보정하기 위한 위상 패턴이다. X방향 코마 수차 부여 패턴은 입사동면(430a)에 있어서 X방향으로 코마 수차를 발생시키기 위한 위상 패턴이다. 이어서, 공간 광 변조기(410)가 구면 수차 보정 패턴 및 X방향 코마 수차 부여 패턴을 표시하고 있는 상태에서, 레이저 발진기(310)로부터 레이저광(L)이 출사되어 대상물(1)에 레이저광(L)이 조사되고, 관찰용 카메라(488)에 의해서 반사광(RL)의 점상 화상이 취득된다(스텝 S06). 이때, 대상물(1)에 어브레이전이 생기지 않는 레이저광(L)의 출력이 미리 설정되어 있어도 되고, 혹은, 대상물(1)에 어브레이전이 생기지 않도록 레이저광(L)의 출력의 조정이 행해져도 된다.

이어서, 제어부(500)가 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 Y방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를, 반사광(RL)의 점상 화상(반사광의 검출 결과)에 기초하여 판정한다(스텝 S07). 구체적으로는, 제어부(500)는, 반사광(RL)의 점상 화상에 있어서, 부채 모양의 상이 X방향에 관하여 대칭이면(「도 17의 중앙에 나타내지는 점상 화상」 참조), 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 Y방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있다고 판정하고, 부채 모양의 상이 X방향에 관하여 대칭이 아니면(「도 17의 상측에 나타내지는 점상 화상」 및 「도 17의 하측에 나타내지는 점상 화상」 참조), 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 Y방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치로부터 어긋나 있다고 판정한다. 또한, 부채 모양의 상이 X방향에 관하여 대칭인지 여부는, 예를 들면, 기하학적 수법에 의해서 인식되어도 되고, 패턴 인식 등의 공지된 화상 인식 처리에 의해서 인식되어도 된다.

이상과 같이, 점상 화상에 기초하는 기준 위치의 설정 방법에서는, 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 Y방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 확인하기 위해서, 관찰용 카메라(488)에 의해서 반사광(RL)의 점상 화상이 취득될 때에, 레이저광(L)이 제1 면(1a)으로부터 소정 거리(d)만큼 대상물(1) 내를 진행했다고 가정했을 경우에 발생하는 구면 수차가 보정되도록 그리고 입사동면(430a)에 있어서 X방향으로 코마 수차가 발생하도록, 공간 광 변조기(410)가 제어된다.

스텝 S07의 판정의 결과, 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 Y방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있었을 경우에는, 제어부(500)가, 이 경우에 공간 광 변조기(410)가 표시하고 있던 위상 패턴의 Y값(제2 방향에 상당하는 방향에 있어서의 제2 위상 패턴의 제2 기준 위치의 좌표)를 기준 위치의 Y값(기준 위치의 제2 좌표)로서 기억한다(스텝 S08). 위상 패턴의 Y값은 「구면 수차 보정 패턴, X방향 코마 수차 부여 패턴, 또는 그것들이 중첩된 위상 패턴(모두 제2 위상 패턴)이 표시될 때에 기준이 된 기준 위치(제2 기준 위치)」의 「Y방향의 좌표」이다. 기준 위치의 Y값은 「대상물(1)의 가공용의 위상 패턴이 표시될 때에 기준이 되는 기준 위치」의 「Y방향의 좌표(제2 좌표)」이다.

스텝 S07의 판정의 결과, 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 Y방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치로부터 어긋나 있었을 경우에는, 제어부(500)가, 공간 광 변조기(410)가 표시하고 있던 위상 패턴의 Y값을 시프트하고(스텝 S09), 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 Y방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있었다고 판정될 때까지, 스텝 S06 및 스텝 S07의 스텝이 반복된다.

스텝 S08에 이어서, 제어부(500)가 X방향 코마 수차 부여 패턴을 대신하여, Y방향 코마 수차 부여 패턴을 공간 광 변조기(410)에 표시시킨다(스텝 S11). Y방향 코마 수차 부여 패턴은 입사동면(430a)에 있어서 Y방향으로 코마 수차를 발생시키기 위한 위상 패턴이다. 이어서, 공간 광 변조기(410)가 구면 수차 보정 패턴 및 Y방향 코마 수차 부여 패턴을 표시하고 있는 상태에서, 레이저 발진기(310)로부터 레이저광(L)이 출사되어 대상물(1)에 레이저광(L)이 조사되고, 관찰용 카메라(488)에 의해서 반사광(RL)의 점상 화상이 취득된다(스텝 S12). 이때, 대상물(1)에 어브레이전이 생기지 않는 레이저광(L)의 출력이 미리 설정되어 있어도 되고, 혹은, 대상물(1)에 어브레이전이 생기지 않도록 레이저광(L)의 출력의 조정이 행해져도 된다.

이어서, 제어부(500)가 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 X방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를, 반사광(RL)의 점상 화상(반사광의 검출 결과)에 기초하여 판정한다(스텝 S13). 구체적으로는, 제어부(500)는, 반사광(RL)의 점상 화상에 있어서, 부채 모양의 상이 Y방향에 관하여 대칭이면(「도 18의 중앙에 나타내지는 점상 화상」 참조), 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 X방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있다고 판정하고, 부채 모양의 상이 Y방향에 관하여 대칭이 아니면(「도 18의 우측에 나타내지는 점상 화상」 및 「도 18의 좌측에 나타내지는 점상 화상」 참조), 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 X방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치로부터 어긋나 있다고 판정한다. 또한, 부채 모양의 상이 Y방향에 관하여 대칭인지 여부는, 예를 들면, 기하학적 수법에 의해서 인식되어도 되고, 패턴 인식 등의 공지된 화상 인식 처리에 의해서 인식되어도 된다.

이상과 같이, 점상 화상에 기초하는 기준 위치의 설정 방법에서는, 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 X방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 확인하기 위해서, 관찰용 카메라(488)에 의해서 반사광(RL)의 점상 화상이 취득될 때에, 레이저광(L)이 제1 면(1a)으로부터 소정 거리(d)만큼 대상물(1) 내를 진행했다고 가정했을 경우에 발생하는 구면 수차가 보정되도록 그리고 입사동면(430a)에 있어서 Y방향으로 코마 수차가 발생하도록, 공간 광 변조기(410)가 제어된다.

스텝 S13의 판정의 결과, 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 X방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있었을 경우에는, 제어부(500)가, 이 경우에 공간 광 변조기(410)가 표시하고 있던 위상 패턴의 X값(제1 방향에 상당하는 방향에 있어서의 제1 위상 패턴의 제1 기준 위치의 좌표)을 기준 위치의 X값(기준 위치의 제1 좌표)으로서 기억한다(스텝 S14). 위상 패턴의 X값은, 「구면 수차 보정 패턴, Y방향 코마 수차 부여 패턴, 또는 그것들이 중첩된 위상 패턴(모두 제1 위상 패턴)이 표시될 때에 기준이 된 기준 위치(제1 기준 위치)」의 「Y방향의 좌표」이다. 기준 위치의 X값은, 「대상물(1)의 가공용의 위상 패턴이 표시될 때에 기준이 되는 기준 위치」의 「X방향의 좌표(제1 좌표)」이다.

스텝 S13의 판정의 결과, 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 X방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치로부터 어긋나 있었을 경우에는, 제어부(500)가, 공간 광 변조기(410)가 표시하고 있던 위상 패턴의 X값을 시프트하고(스텝 S15), 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 X방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있었다고 판정될 때까지, 스텝 S12 및 스텝 S13의 스텝이 반복된다.

이상 설명한 바와 같이, 레이저 가공 장치(200)에서는, 제1 면(1a)측으로부터 대상물(1)에 입사하여 제2 면(1b)에서 반사된 레이저광(L)의 반사광(RL)이 관찰용 카메라(488)에 의해서 검출된다. 이때, 레이저광(L)이 제1 면(1a)으로부터 소정 거리(d)만큼 대상물(1) 내를 진행했다고 가정했을 경우에 발생하는 구면 수차가 보정되도록 그리고 집광 렌즈 유닛(430)의 입사동면(430a)에 있어서 Y방향으로 코마 수차가 발생하도록, 공간 광 변조기(410)가 제어된다. 이것에 의해, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 X방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는 경우와, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 X방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치로부터 어긋나 있는 경우에, 반사광(RL)의 점상에 현저한 차가 나타난다. 따라서, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 X방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 용이하고 또한 정밀도 좋게 확인할 수 있다.

레이저 가공 장치(200)에서는, 제1 면(1a)측으로부터 대상물(1)에 입사하여 제2 면(1b)에서 반사된 레이저광(L)의 반사광(RL)이 관찰용 카메라(488)에 의해서 검출된다. 이때, 레이저광(L)이 제1 면(1a)으로부터 소정 거리(d)만큼 대상물(1) 내를 진행했다고 가정했을 경우에 발생하는 구면 수차가 보정되도록 그리고 집광 렌즈 유닛(430)의 입사동면(430a)에 있어서 X방향으로 코마 수차가 발생하도록, 공간 광 변조기(410)가 제어된다. 이것에 의해, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 Y방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는 경우와, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 Y방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치로부터 어긋나 있는 경우에, 반사광(RL)의 점상에 현저한 차가 나타난다. 따라서, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 Y방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 용이하고 또한 정밀도 좋게 확인할 수 있다.

레이저 가공 장치(200)에서는, 제어부(500)가, 반사광(RL)의 점상 화상에 기초하여, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 X방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 판정한다. 이것에 의해, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 X방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 자동으로 판정할 수 있다.

레이저 가공 장치(200)에서는, 제어부(500)가, 반사광(RL)의 점상 화상에 기초하여, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 Y방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 판정한다. 이것에 의해, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 Y방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 자동으로 판정할 수 있다.

레이저 가공 장치(200)에서는, 제어부(500)가, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 X방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있었을 경우에 공간 광 변조기(410)가 표시하고 있던 위상 패턴에 관한 정보를 취득하고, 기준 위치의 X방향의 좌표로서, X방향에 있어서의 해당 위상 패턴의 기준 위치의 좌표를 기억한다. 대상물(1)의 가공시에, 해당 좌표를 X방향의 기준으로 하여 위상 패턴을 공간 광 변조기(410)에 표시시킴으로써, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 X방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치한 상태에서, 대상물(1)을 가공할 수 있다.

레이저 가공 장치(200)에서는, 제어부(500)가, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 Y방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있었을 경우에 공간 광 변조기(410)가 표시하고 있던 위상 패턴에 관한 정보를 취득하고, 기준 위치의 Y방향의 좌표로서, Y방향에 있어서의 해당 위상 패턴의 기준 위치의 좌표를 기억한다. 대상물(1)의 가공시에, 해당 좌표를 Y방향의 기준으로 하여 위상 패턴을 공간 광 변조기(410)에 표시시킴으로써, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 Y방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치한 상태에서, 대상물(1)을 가공할 수 있다.

레이저 가공 장치(200)에서는, 제어부(500)가, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 X방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 확인하기 위해서, 관찰용 카메라(488)에 의해서 반사광(RL)의 점상 화상이 취득될 때에, 구면 수차를 보정하기 위한 구면 수차 보정 패턴, 및 입사동면(430a)에 있어서 Y방향으로 코마 수차를 발생시키기 위한 코마 수차 부여 패턴을 공간 광 변조기(410)에 표시시킨다. 이것에 의해, 레이저광(L)이 제1 면(1a)으로부터 소정 거리(d)만큼 대상물(1) 내를 진행했다고 가정했을 경우에 발생하는 구면 수차를 확실히 보정함과 아울러, 집광 렌즈 유닛(430)의 입사동면(430a)에 있어서 Y방향으로 코마 수차를 확실히 발생시킬 수 있다.

레이저 가공 장치(200)에서는, 제어부(500)가, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 Y방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 확인하기 위해서, 관찰용 카메라(488)에 의해서 반사광(RL)의 점상 화상이 취득될 때에, 구면 수차를 보정하기 위한 구면 수차 보정 패턴, 및 입사동면(430a)에 있어서 X방향으로 코마 수차를 발생시키기 위한 코마 수차 부여 패턴을 공간 광 변조기(410)에 표시시킨다. 이것에 의해, 레이저광(L)이 제1 면(1a)으로부터 소정 거리(d)만큼 대상물(1) 내를 진행했다고 가정했을 경우에 발생하는 구면 수차를 확실히 보정함과 아울러, 집광 렌즈 유닛(430)의 입사동면(430a)에 있어서 X방향으로 코마 수차를 확실히 발생시킬 수 있다.

레이저 가공 장치(200)에서는, 소정 거리(d)가, 제1 면(1a)과 제2 면(1b)과의 거리를 t로 하면, (2t-0.1t)≤d≤(2t+0.1t)를 충족하도록 설정된다. 이것에 의해, 반사광(RL)의 점상 화상에 주어지는 구면 수차의 영향을 적절히 억제할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, Y방향으로 코마 수차가 발생시켜짐으로써, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 X방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는 경우와, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 X방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치로부터 어긋나 있는 경우에, 반사광(RL)의 점상에 현저한 차가 나타난다. 그 때문에, (2t-0.1t)≤d≤(2t+0.1t)를 충족하도록 소정 거리(d)가 설정되지 않아도, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 X방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 확인할 수 있는 경우가 있다. 마찬가지로, X방향으로 코마 수차가 발생시켜짐으로써, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 Y방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는 경우와, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 Y방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치로부터 어긋나 있는 경우에, 반사광(RL)의 점상에 현저한 차가 나타난다. 그 때문에, (2t-0.1t)≤d≤(2t+0.1t)를 충족하도록 소정 거리(d)가 설정되지 않아도, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 Y방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 확인할 수 있는 경우가 있다.

레이저 가공 장치(200)는, 표시부(600)가, 반사광(RL)의 점상 화상을 표시한다. 이것에 의해, 반사광(RL)의 점상 화상을 오퍼레이터에게 알릴 수 있다.

레이저 가공 장치(200)에 있어서 실시되는 레이저 가공 방법에 의하면, 상술한 바와 같이, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 X방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 용이하고 또한 정밀도 좋게 확인할 수 있다. 또한, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 X방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치한 상태에서, 대상물(1)을 가공할 수 있다.

레이저 가공 장치(200)에 있어서 실시되는 레이저 가공 방법에 의하면, 상술한 바와 같이, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 Y방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 용이하고 또한 정밀도 좋게 확인할 수 있다. 또한, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 Y방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치한 상태에서, 대상물(1)을 가공할 수 있다.

레이저 가공 장치(200)에서는, 제어부(500)가, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 X방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 확인하기 위해서, 관찰용 카메라(488)에 의해서 반사광(RL)의 점상 화상이 취득될 때에, 구면 수차를 보정하기 위한 구면 수차 보정 패턴을, 입사동면(430a)에 있어서 Y방향으로 코마 수차가 발생하도록, 공간 광 변조기(410)에 표시시켜도 된다. 이것에 의하면, 레이저광(L)이 제1 면(1a)으로부터 소정 거리(d)만큼 대상물(1) 내를 진행했다고 가정했을 경우에 발생하는 구면 수차를 확실히 보정함과 아울러, 집광 렌즈 유닛(430)의 입사동면(430a)에 있어서 Y방향으로 코마 수차를 확실히 발생시킬 수 있다. 일례로서, 제어부(500)는 기준 위치로 추정되는 위치로부터 Y방향으로 어긋난 위치를 기준으로 하여 구면 수차 보정 패턴을 공간 광 변조기(410)에 표시시킨다. 이때 구면 수차 보정 패턴과 어긋나는 양은, 스텝 S15에서의 시프트량보다도 크고 또한 관찰용 카메라(488)의 화각으로부터 벗어나는 양보다도 작은 양이다.

레이저 가공 장치(200)에서는, 제어부(500)가, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 Y방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 확인하기 위해서, 관찰용 카메라(488)에 의해서 반사광(RL)의 점상 화상이 취득될 때에, 구면 수차를 보정하기 위한 구면 수차 보정 패턴을, 입사동면(430a)에 있어서 X방향으로 코마 수차가 발생하도록, 공간 광 변조기(410)에 표시시켜도 된다. 이것에 의하면, 레이저광(L)이 제1 면(1a)으로부터 소정 거리(d)만큼 대상물(1) 내를 진행했다고 가정했을 경우에 발생하는 구면 수차를 확실히 보정함과 아울러, 집광 렌즈 유닛(430)의 입사동면(430a)에 있어서 X방향으로 코마 수차를 확실히 발생시킬 수 있다. 일례로서, 제어부(500)는 기준 위치로 추정되는 위치로부터 X방향으로 어긋난 위치를 기준으로 하여 구면 수차 보정 패턴을 공간 광 변조기(410)에 표시시킨다. 이때 구면 수차 보정 패턴과 어긋나는 양은, 스텝 S09에서의 시프트량보다도 크고 또한 관찰용 카메라(488)의 화각으로부터 벗어나는 양보다도 작은 양이다.

[점상 화상 및 가공 결과에 기초하는 기준 위치의 설정 방법]

레이저 가공 장치(200)에 있어서 실시되는 일 실시 형태의 레이저 가공 방법인 「점상 화상 및 가공 결과에 기초하는 기준 위치의 설정 방법」에 대해 설명한다. 점상 화상 및 가공 결과에 기초하는 기준 위치의 설정 방법은, 입사동면에 전상된 레이저광의 상의 중심 위치가 입사동면의 중심 위치에 일치하도록, 기준 위치를 설정하는 레이저 가공 방법이다.

점상 화상 및 가공 결과에 기초하는 기준 위치의 설정 방법(설정 처리)은, 반사광(RL)의 점상 화상에 기초하는 기준 위치(제1 기준 위치)(P1) 및 대상물(1)의 가공 결과에 기초하는 기준 위치(제2 기준 위치)(P2)를 취득하는 스텝(처리)과, 「대상물(1)의 가공시」에, 대상물(1)의 가공 결과에 기초하는 기준 위치(P2)를 기준으로 하여 위상 패턴을 공간 광 변조기(410)에 표시시키는 스텝(처리)을 구비하고 있다. 이하, 그들 스텝에 대해서, 도 10 및 도 21을 참조하여 설명한다. 도 21은 점상 화상 및 가공 결과에 기초하는 기준 위치의 설정 방법을 나타내는 플로차트이다.

먼저, 대상물(1)이 지지대(230)에 세트된다(스텝 S21). 이 대상물(1)은, 기준 위치의 설정용으로 준비된 것으로, 예를 들면, 제1 면(1a) 및 제2 면(1b)이 경면이며 또한 저항률이 1Ω·cm 이상인 웨이퍼이다. 이어서, Z방향에 있어서 집광 렌즈 유닛(430)이 대상물(1)에 대향하도록, 지지대(230)가 X방향 및 Y방향으로 이동시켜진다(스텝 S22). X방향 및 Y방향으로의 지지대(230)의 이동은, 제어부(500)에 의한 제1 이동 기구(220)(도 1 참조)의 제어에 의해서 실시된다. 이어서, 집광 렌즈 유닛(430)의 초점이 대상물(1)의 제2 면(1b) 상에 위치하도록, 집광 렌즈 유닛(430)이 Z방향으로 이동시켜진다(스텝 S23). Z방향으로의 집광 렌즈 유닛(430)의 이동은, 제어부(500)에 의한 제2 이동 기구(240)(도 1 참조)의 제어에 의해서 실시된다.

이어서, 제어부(500)가 반사광(RL)의 점상 화상에 기초하는 기준 위치(P1)의 X값 및 Y값을 취득한다(스텝 S24). X값은 기준 위치(P1)의 X방향의 좌표이며, Y값은 기준 위치(P1)의 Y방향의 좌표이다. 이와 같이, 제어부(500)는 반사광(RL)의 점상 화상(반사광의 검출 결과)에 기초하여 기준 위치(P1)를 취득한다. 일례로서, 반사광(RL)의 점상 화상에 기초하는 기준 위치(P1)의 X값 및 Y값의 취득은, 도 19 및 도 20에 나타내지는 「점상 화상에 기초하는 기준 위치의 설정 방법」에 의해서 실시된다.

또한, 반사광(RL)의 점상 화상에 기초하는 기준 위치(P1)의 X값 및 Y값을 취득하는 방법은, 상기 방법으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 제어부(500)가, 반사광(RL)의 점상 화상에 기초하는 기준 위치(P1)의 X값을 취득하기 위해서, 레이저광(L)이 제1 면(1a)으로부터 소정 거리(d)만큼 대상물(1) 내를 진행했다고 가정했을 경우에 발생하는 구면 수차가 보정되도록 공간 광 변조기(410)를 제어하고, 입사동면(430a)에 있어서 Y방향으로 코마 수차가 발생하도록 공간 광 변조기(410)를 제어하지 않아도 된다. 마찬가지로, 제어부(500)가, 반사광(RL)의 점상 화상에 기초하는 기준 위치(P1)의 Y값을 취득하기 위해서, 레이저광(L)이 제1 면(1a)으로부터 소정 거리(d)만큼 대상물(1) 내를 진행했다고 가정했을 경우에 발생하는 구면 수차가 보정되도록 공간 광 변조기(410)를 제어하고, 입사동면(430a)에 있어서 X방향으로 코마 수차가 발생하도록 공간 광 변조기(410)를 제어하지 않아도 된다. 또한, 반사광(RL)의 검출 결과에 기초하는 기준 위치(P1)의 X값 및 Y값을 취득하기 위해서, 제어부(500)가, 위상 패턴으로서 액시콘 패턴을 공간 광 변조기(410)에 표시시키고, 그 상태에서, Z방향을 따라서 집광 렌즈 유닛(430)을 이동시켜도 된다. 그 경우, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있으면, 대상물(1)의 제1 면(1a)에서 반사된 레이저광(L)의 반사광(RL)의 상의 중심이 이동하지 않는다. 한편, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 입사동면(430a)의 중심 위치로부터 어긋나 있으면, 대상물(1)의 제1 면(1a)에서 반사된 레이저광(L)의 반사광(RL)의 상의 중심이 이동한다. 이상과 같이, 반사광(RL)의 점상 화상에 기초하는 기준 위치(P1)는, 대상물(1)에서 반사된 레이저광(L)의 반사광(RL)의 검출 결과에 기초하여 특정 가능하다.

이어서, 제어부(500)가 대상물(1)의 가공 결과에 기초하는 기준 위치(P2)의 X값 및 Y값을 취득한다(스텝 S25). X값은 기준 위치(P2)의 X방향의 좌표이며, Y값은 기준 위치(P2)의 Y방향의 좌표이다. 이와 같이, 제어부(500)는 대상물(1)의 가공 결과에 기초하여 기준 위치(P2)를 취득한다. 대상물(1)의 가공 결과에 기초하는 기준 위치(P2)의 X값 및 Y값을 취득할 때에는, 필요에 따라서 대상물(1)을 교환해도 된다. 일례로서, 도 22, 도 23 및 도 24에 나타내지는 바와 같이, 대상물(1)의 내부에 개질 영역을 형성하고, 그 대상물(1)의 가공 상태를 관찰함으로써, 대상물(1)의 가공 결과에 기초하는 기준 위치(P2)의 X값 및 Y값을 취득한다.

도 22의 (a)는, 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 Y방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치로부터 +측으로 1픽셀분 어긋나 있는 상태에서, X방향과 평행한 방향을 가공 방향(레이저광(L)의 스캔 방향)으로서 가공이 실시된 대상물(1)의 「X방향과 수직인 단면도」이다. 도 22의 (b)는, 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 Y방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는 상태에서, X방향과 평행한 방향을 가공 방향으로 하여 가공이 실시된 대상물(1)의 「X방향과 수직인 단면도」이다. 도 22의 (c)는, 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 Y방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치로부터 -측으로 1픽셀분 어긋나 있는 상태에서, X방향과 평행한 방향을 가공 방향으로 하여 가공이 실시된 대상물(1)의 「X방향과 수직인 단면도」이다. 도 22의 (b)에 나타내지는 균열은, 도 22의 (a) 및 (c)에 나타내지는 균열에 비해, 대상물(1)의 두께 방향(ZX평면)을 따르도록 연장되어 있다. 이 경우, 제어부(500)는 도 22의 (b)에 나타내지는 가공 결과가 얻어졌을 때에 공간 광 변조기(410)가 표시하고 있던 위상 패턴의 기준 위치의 X값 및 Y값을, 기준 위치(P2)의 X값 및 Y값으로서 취득한다.

도 23의 (a)는, 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 Y방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치로부터 +측으로 1픽셀분 어긋나 있는 상태에서, X방향과 평행한 방향을 가공 방향으로 하여 가공이 실시된 대상물(1)의 「X방향과 평행한 절단면의 도면」이다. 도 23의 (b)는, 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 Y방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는 상태에서, X방향과 평행한 방향을 가공 방향으로 하여 가공이 실시된 대상물(1)의 「X방향과 평행한 절단면의 도면」이다. 도 23의 (c)는, 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 Y방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치로부터 -측으로 1픽셀분 어긋나 있는 상태에서, X방향과 평행한 방향을 가공 방향으로 하여 가공이 실시된 대상물(1)의 「X방향과 평행한 절단면의 도면」이다. 도 23의 (b)에 나타내지는 절단면은, 도 23의 (a) 및 (c)에 나타내지는 절단면에 비해, 대상물(1)의 두께 방향(ZX평면)을 따르도록 연장되어 있다. 이 경우, 제어부(500)는 도 23의 (b)에 나타내지는 가공 결과가 얻어졌을 때에 공간 광 변조기(410)가 표시하고 있던 위상 패턴의 기준 위치의 X값 및 Y값을, 기준 위치(P2)의 X값 및 Y값으로서 취득한다.

도 24의 (a)는, 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 Y방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치로부터 +측으로 1픽셀분 어긋나 있는 상태에서, X방향과 평행한 방향을 가공 방향으로 하여 가공이 실시된 대상물(1)의 「레이저광의 입사측과는 반대측의 외표면의 도면」이다. 도 24의 (b)는, 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 Y방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는 상태에서, X방향과 평행한 방향을 가공 방향으로 하여 가공이 실시된 대상물(1)의 「레이저광의 입사측과는 반대측의 외표면의 도면」이다. 도 24의 (c)는, 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 Y방향에 있어서 입사동면(430a)의 중심 위치로부터 -측으로 1픽셀분 어긋나 있는 상태에서, X방향과 평행한 방향을 가공 방향으로 하여 가공이 실시된 대상물(1)의 「레이저광의 입사측과는 반대측의 외표면의 도면」이다. 도 24의 (b)에 나타내지는 가공 자국은, 도 24의 (a) 및 (c)에 나타내지는 가공 자국에 비해, 대상물(1)의 외표면에 도달한 균열의 양측으로 균일하게 형성되어 있다. 이 경우, 제어부(500)는 도 24의 (b)에 나타내지는 가공 결과가 얻어졌을 때에 공간 광 변조기(410)가 표시하고 있던 위상 패턴의 기준 위치의 X값 및 Y값을, 기준 위치(P2)의 X값 및 Y값으로서 취득한다.

또한, 대상물(1)의 가공 결과에 기초하는 기준 위치(P2)의 X값 및 Y값을 취득하는 방법은, 상기 방법으로 한정되지 않으며, 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는 경우와, 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 입사동면(430a)의 중심 위치로부터 어긋나 있는 경우에, 대상물(1)의 가공 결과에 차가 생기는 가공을 이용한 것이면 된다. 또한, 대상물(1)의 가공 결과에 기초하는 기준 위치(P2)의 X값 및 Y값의 취득은, 촬상 장치에 의해서 취득된 「대상물(1)(가공 후의 대상물(1))의 화상」에 기초하여 제어부(500)가 기준 위치(P2)를 특정함으로써, 실시되어도 된다. 혹은, 대상물(1)의 가공 결과에 기초하는 기준 위치(P2)의 X값 및 Y값의 취득은, 촬상 장치에 의해서 취득된 「대상물(1)(가공 후의 대상물(1))의 화상」을 표시부(600) 상에서 오퍼레이터가 확인하고, 오퍼레이터가 제어부(500)에 기준 위치(P2)를 입력함으로써, 실시되어도 된다. 혹은, 대상물(1)의 가공 결과에 기초하는 기준 위치(P2)의 X값 및 Y값의 취득은, 가공 후의 대상물(1)을 오퍼레이터가 확인하고, 오퍼레이터가 제어부(500)에 기준 위치(P2)를 입력함으로써, 실시되어도 된다.

이어서, 제어부(500)가 X값의 차분 및 Y값의 차분을 산출하여 기억한다(스텝 S26). X값의 차분은, 기준 위치(P1)의 X값으로부터 기준 위치(P2)의 X값을 뺀 값이며, Y값의 차분은, 기준 위치(P1)의 Y값으로부터 기준 위치(P2)의 Y값을 뺀 값이다. 혹은, X값의 차분은, 기준 위치(P2)의 X값으로부터 기준 위치(P1)의 X값을 뺀 값이며, Y값의 차분은, 기준 위치(P2)의 Y값으로부터 기준 위치(P1)의 Y값을 뺀 값이다.

이상과 같이 반사광(RL)의 점상 화상에 기초하는 기준 위치(P1) 및 대상물(1)의 가공 결과에 기초하는 기준 위치(P2)를 취득한 후, 제어부(500)는, 「대상물(1)의 가공시」에, 대상물(1)의 가공 결과에 기초하는 기준 위치(P2)를 기준으로 하여 위상 패턴을 공간 광 변조기(410)에 표시시킨다. 또한, 「대상물(1)의 가공시」란, 가공 대상의 대상물(1)(한 종류의 경우도, 복수 종류의 경우도 있음)에 대해서, 레이저 가공 장치(200)가 가공 동작을 실시하는 기간을 의미한다.

점상 화상 및 가공 결과에 기초하는 기준 위치의 설정 방법(설정 처리)은, 혹은 「대상물(1)의 가공시」 후의 「기준 위치의 확인시」에, 반사광(RL)의 점상 화상에 기초하는 기준 위치(제3 기준 위치)(P3)를 취득하는 스텝(처리)과, 기준 위치(P3)가 기준 위치(P1)로부터 어긋나 있었을 경우에, 기준 위치(P1), 기준 위치(P2) 및 기준 위치(P3)에 기초하여, 기준 위치(제4 기준 위치)(P4)를 산출하고, 기준 위치(P4)를 기억하는 스텝(처리)과, 다음의 「대상물(1)의 가공시」에, 기준 위치(P4)를 기준으로 하여 위상 패턴을 공간 광 변조기(410)에 표시시키는 스텝(처리)을 더 구비하고 있다. 이하, 그들 스텝에 대해서, 도 10 및 도 25를 참조하여 설명한다. 도 25는 점상 화상 및 가공 결과에 기초하는 기준 위치의 설정 방법을 나타내는 플로차트이다. 또한, 「기준 위치의 확인시」란, 어느 「대상물(1)의 가공시」와 그 다음의 「대상물(1)의 가공시」와의 사이의 타이밍으로서, 예를 들면, 정기적으로 실시되는 레이저 가공 장치(200)의 메인터넌스의 타이밍을 의미한다.

먼저, 대상물(1)이 지지대(230)에 세트된다(스텝 S31). 이 대상물(1)은, 기준 위치의 설정용으로 준비된 것으로, 예를 들면, 제1 면(1a) 및 제2 면(1b)이 경면이며 또한 저항률이 1Ω·cm 이상인 웨이퍼이다. 이어서, Z방향에 있어서 집광 렌즈 유닛(430)이 대상물(1)에 대향하도록, 지지대(230)가 X방향 및 Y방향으로 이동시켜진다(스텝 S32). X방향 및 Y방향으로의 지지대(230)의 이동은, 제어부(500)에 의한 제1 이동 기구(220)(도 1 참조)의 제어에 의해서 실시된다. 이어서, 집광 렌즈 유닛(430)의 초점이 대상물(1)의 제2 면(1b) 상에 위치하도록, 집광 렌즈 유닛(430)이 Z방향으로 이동시켜진다(스텝 S33). Z방향으로의 집광 렌즈 유닛(430)의 이동은, 제어부(500)에 의한 제2 이동 기구(240)(도 1 참조)의 제어에 의해서 실시된다.

이어서, 제어부(500)가 반사광(RL)의 점상 화상에 기초하는 기준 위치(P3)의 X값 및 Y값을 취득한다(스텝 S34). X값은 기준 위치(P3)의 X방향의 좌표이며, Y값은 기준 위치(P3)의 Y방향의 좌표이다. 이와 같이, 제어부(500)는 「기준 위치의 확인시」에, 반사광(RL)의 점상 화상(반사광의 검출 결과)에 기초하여 기준 위치(P3)를 취득한다.

이어서, 제어부(500)가 반사광(RL)의 점상 화상에 기초하는 기준 위치(P3)에 어긋남이 있는지 여부를 판정한다(스텝 S35). 구체적으로는, 제어부(500)는, 이번 취득한 기준 위치(P3)가, 전회 취득하여 현재 기억하고 있는 기준 위치(P1)(도 21의 스텝 S24 참조)로부터 어긋나 있는지 여부를 판정한다. 이 판정은, 기준 위치(P1)의 X값과 기준 위치(P3)의 X값을 비교함과 아울러 기준 위치(P1)의 Y값과 기준 위치(P3)의 Y값을 비교함으로써, 실시된다. 스텝 S35의 판정의 결과, 반사광(RL)의 점상 화상에 기초하는 기준 위치(P3)에 어긋남이 없었을 경우에는, 처리가 종료가 된다.

스텝 S35의 판정의 결과, 반사광(RL)의 점상 화상에 기초하는 기준 위치(P3)에 어긋남이 있었을 경우에는, 제어부(500)가, 전회 취득하여 현재 기억하고 있는 기준 위치(P1)의 X값 및 Y값을, 이번 취득한 기준 위치(P3)의 X값 및 Y값으로 갱신한다(스텝 S36). 즉, 제어부(500)는, 기준 위치(P1)의 X값 및 Y값을 대신하여, 기준 위치(P3)의 X값 및 Y값을 기억한다. 이때, 제어부(500)는 후의 스텝 S37의 처리를 위해서 기준 위치(P1)의 X값 및 Y값을 남겨 둔다.

이어서, 제어부(500)가, 기준 위치(P1)의 X값과 기준 위치(P3)의 X값과의 차분, 및 기준 위치(P1)의 Y값과 기준 위치(P3)의 Y값과의 차분에 기초하여, 대상물(1)의 가공 결과에 기초하는 기준 위치(P4)를 산출한다(스텝 S37). 구체적으로는, 제어부(500)는 전회 취득하여 현재 기억하고 있는 기준 위치(P2)(도 21의 스텝 S25 참조)의 X값과 기준 위치(P4)의 X값과의 차분이, 기준 위치(P1)의 X값과 기준 위치(P3)의 X값과의 차분과 동일하게 되도록, 기준 위치(P4)의 X값을 산출한다. 마찬가지로, 제어부(500)는 전회 취득하여 현재 기억하고 있는 기준 위치(P2)의 Y값과 기준 위치(P4)의 Y값과의 차분이, 기준 위치(P1)의 Y값과 기준 위치(P3)의 Y값과의 차분과 동일하게 되도록, 기준 위치(P4)의 Y값을 산출한다.

이어서, 제어부(500)가 전회 취득하여 현재 기억하고 있는 기준 위치(P2)의 X값 및 Y값을, 이번 산출한 기준 위치(P4)의 X값 및 Y값으로 갱신한다(스텝 S38). 즉, 제어부(500)는, 기준 위치(P2)의 X값 및 Y값을 대신하여, 기준 위치(P4)의 X값 및 Y값을 기억한다. 여기에서의 기준 위치(P4)는, 실제의 「대상물(1)의 가공 결과에 기초하는 기준 위치」가 아니라, 산출에 의해서 구해진 추정된 「대상물(1)의 가공 결과에 기초하는 기준 위치」이다. 이와 같이, 제어부(500)는, 기준 위치(P1), 기준 위치(P2) 및 기준 위치(P3)에 기초하여, 기준 위치(P4)를 산출하고, 기준 위치(P4)를 기억한다.

이상과 같이 반사광(RL)의 점상 화상에 기초하는 기준 위치(P3) 및 대상물(1)의 가공 결과에 기초하는 기준 위치(P4)를 취득한 후, 제어부(500)는, 「대상물(1)의 가공시」에, 대상물(1)의 가공 결과에 기초하는 기준 위치(P4)를 기준으로 하여 위상 패턴을 공간 광 변조기(410)에 표시시킨다.

이상 설명한 바와 같이, 레이저 가공 장치(200)에서는, 반사광(RL)의 점상 화상에 기초하는 기준 위치(P1), 및 대상물(1)의 가공 결과에 기초하는 기준 위치(P2)가 취득된다. 기준 위치(P1) 및 기준 위치(P2)가 취득된 상태에서, 「대상물(1)의 가공시」에는, 공간 광 변조기(410)가, 대상물(1)의 가공 결과에 기초하는 기준 위치(P2)를 기준으로 하여 위상 패턴을 표시한다. 이것에 의해, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치한 상태에서, 대상물(1)을 가공할 수 있다. 그리고, 「기준 위치의 확인시」에는, 반사광(RL)의 점상 화상에 기초하는 기준 위치(P3)가 취득된다. 이 기준 위치(P3)를, 반사광(RL)의 점상 화상에 기초하여 미리 취득된 기준 위치(P1)와 비교함으로써, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 용이하고 또한 정밀도 좋게 확인할 수 있다.

레이저 가공 장치(200)에서는, 이번 취득한 기준 위치(P3)가, 전회 취득하여 현재 기억하고 있는 기준 위치(P1)로부터 어긋나 있었을 경우에, 제어부(500)가, 기준 위치(P1), 기준 위치(P2) 및 기준 위치(P3)에 기초하여, 기준 위치(P4)를 산출하고, 「대상물(1)의 가공시」에, 기억하고 있는 기준 위치(P4)를 기준으로 하여 위상 패턴을 공간 광 변조기(410)에 표시시킨다. 반사광(RL)의 점상 화상에 기초하여 취득되는 기준 위치와, 대상물(1)의 가공 결과에 기초하여 취득되는 기준 위치와의 사이에는, 일정한 위치 관계가 유지되는 경향이 있다. 그 때문에, 기준 위치(P3)가 기준 위치(P1)로부터 어긋나 있었을 경우, 「대상물(1)의 가공시」에, 공간 광 변조기(410)가, 기준 위치(P1), 기준 위치(P2) 및 기준 위치(P3)에 기초하여 산출된 기준 위치(P4)를 기준으로 하여 위상 패턴을 표시함으로써, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치한 상태에서, 대상물(1)을 가공할 수 있다.

레이저 가공 장치(200)에서는, 표시부(600)가, 「기준 위치의 확인시」에, 반사광(RL)의 점상 화상을 표시한다. 이것에 의해, 반사광(RL)의 점상 화상을 오퍼레이터에게 알릴 수 있다.

레이저 가공 장치(200)에 있어서 실시되는 레이저 가공 방법에 의하면, 상술한 바와 같이, 기준 위치(P1) 및 기준 위치(P2)가 취득된 상태에서, 「대상물(1)의 가공시」에는, 공간 광 변조기(410)가, 대상물(1)의 가공 결과에 기초하는 기준 위치(P2)를 기준으로 하여 위상 패턴을 표시한다. 이것에 의해, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치한 상태에서, 대상물(1)을 가공할 수 있다. 그리고, 「기준 위치의 확인시」에는, 반사광(RL)의 점상 화상에 기초하는 기준 위치(P3)가 취득된다. 이 기준 위치(P3)를, 반사광(RL)의 점상 화상에 기초하여 미리 취득된 기준 위치(P1)와 비교함으로써, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 용이하고 또한 정밀도 좋게 확인할 수 있다.

점상 화상 및 가공 결과에 기초하는 기준 위치의 설정 방법(설정 처리)은, 도 25의 플로차트에 나타내지는 복수의 스텝을 대신하여, 다음의 복수의 스텝을 구비하고 있어도 된다. 즉, 점상 화상 및 가공 결과에 기초하는 기준 위치의 설정 방법(설정 처리)은, 「기준 위치의 확인시」에, 반사광(RL)의 점상 화상에 기초하는 기준 위치(제3 기준 위치)(P3)를 취득하는 스텝(처리)과, 기준 위치(P3)가 기준 위치(P1)로부터 어긋나 있었을 경우에, 대상물(1)의 가공 결과에 기초하는 기준 위치(제4 기준 위치)(P4)를 취득하는 스텝(처리)과, 기준 위치(P1)와 기준 위치(P2)와의 차분(제1 차분)과, 기준 위치(P3)와 기준 위치(P4)와의 차분(제2 차분)을 비교하는 스텝(처리)과, 그들 차분이 서로 달랐을 경우에, 기준 위치(P1) 및 기준 위치(P2)를 대신하여, 기준 위치(P3) 및 기준 위치(P4)를 기억하는 스텝(처리)과, 「대상물(1)의 가공시」에, 기준 위치(P4)를 기준으로 하여 위상 패턴을 공간 광 변조기(410)에 표시시키는 스텝(처리)을 구비하고 있어도 된다. 이하, 그들 스텝에 대해서, 도 10 및 도 26을 참조하여 설명한다. 도 26은 점상 화상 및 가공 결과에 기초하는 기준 위치의 설정 방법을 나타내는 플로차트이다.

먼저, 대상물(1)이 지지대(230)에 세트된다(스텝 S41). 이 대상물(1)은, 기준 위치의 설정용으로 준비된 것으로, 예를 들면, 제1 면(1a) 및 제2 면(1b)이 경면이며 또한 저항률이 1Ω·cm 이상인 웨이퍼이다. 이어서, Z방향에 있어서 집광 렌즈 유닛(430)이 대상물(1)에 대향하도록, 지지대(230)가 X방향 및 Y방향으로 이동시켜진다(스텝 S42). X방향 및 Y방향으로의 지지대(230)의 이동은, 제어부(500)에 의한 제1 이동 기구(220)(도 1 참조)의 제어에 의해서 실시된다. 이어서, 집광 렌즈 유닛(430)의 초점이 대상물(1)의 제2 면(1b) 상에 위치하도록, 집광 렌즈 유닛(430)이 Z방향으로 이동시켜진다(스텝 S43). Z방향으로의 집광 렌즈 유닛(430)의 이동은, 제어부(500)에 의한 제2 이동 기구(240)(도 1 참조)의 제어에 의해서 실시된다.

이어서, 제어부(500)가 반사광(RL)의 점상 화상에 기초하는 기준 위치(P3)의 X값 및 Y값을 취득한다(스텝 S44). X값은 기준 위치(P3)의 X방향의 좌표이며, Y값은 기준 위치(P3)의 Y방향의 좌표이다. 이와 같이, 제어부(500)는, 「기준 위치의 확인시」에, 반사광(RL)의 점상 화상(반사광의 검출 결과)에 기초하여 기준 위치(P3)를 취득한다.

이어서, 제어부(500)가 반사광(RL)의 점상 화상에 기초하는 기준 위치(P3)에 어긋남이 있는지 여부를 판정한다(스텝 S45). 구체적으로는, 제어부(500)는, 이번 취득한 기준 위치(P3)가, 전회 취득하여 현재 기억하고 있는 기준 위치(P1)(도 21의 스텝 S24 참조)로부터 어긋나 있는지 여부를 판정한다. 이 판정은, 기준 위치(P1)의 X값과 기준 위치(P3)의 X값을 비교함과 아울러 기준 위치(P1)의 Y값과 기준 위치(P3)의 Y값을 비교함으로써, 실시된다. 스텝 S45의 판정의 결과, 반사광(RL)의 점상 화상에 기초하는 기준 위치(P3)에 어긋남이 없었을 경우에는, 처리가 종료가 된다.

스텝 S35의 판정의 결과, 반사광(RL)의 점상 화상에 기초하는 기준 위치(P3)에 어긋남이 있었을 경우에는, 제어부(500)가 알람을 발생시킨다(스텝 S46). 구체적으로는, 제어부(500)가, 대상물(1)의 가공 결과에 기초하는 기준 위치(P2)를 갱신해야 하는 것을 표시부(600)에 표시시킨다. 이어서, 제어부(500)가 전회 취득하여 현재 기억하고 있는 기준 위치(P1)의 X값 및 Y값을, 이번 취득한 기준 위치(P3)의 X값 및 Y값으로 갱신한다(스텝 S47). 즉, 제어부(500)는, 기준 위치(P1)의 X값 및 Y값을 대신하여, 기준 위치(P3)의 X값 및 Y값을 기억한다. 이때, 제어부(500)는, 후의 스텝 S49의 처리를 위해서 기준 위치(P1)의 X값 및 Y값을 남겨 둔다.

이어서, 제어부(500)가 대상물(1)의 가공 결과에 기초하는 기준 위치(P4)의 X값 및 Y값을 취득한다(스텝 S48). X값은 기준 위치(P4)의 X방향의 좌표이며, Y값은 기준 위치(P4)의 Y방향의 좌표이다. 이와 같이, 제어부(500)는 대상물(1)의 가공 결과에 기초하여 기준 위치(P4)를 취득한다.

이어서, 제어부(500)가 기준 위치(P1)와 기준 위치(P2)와의 차분, 및 기준 위치(P3)와 기준 위치(P4)와의 차분을 산출한다(스텝 S49). 구체적으로는, 제어부(500)는 기준 위치(P1)의 X값과 기준 위치(P2)의 X값과의 차분, 및 기준 위치(P1)의 Y값과 기준 위치(P2)의 Y값과의 차분을 산출한다. 마찬가지로, 제어부(500)는 기준 위치(P3)의 X값과 기준 위치(P4)의 X값과의 차분, 및 기준 위치(P3)의 Y값과 기준 위치(P4)의 Y값과의 차분을 산출한다.

이어서, 기준 위치(P1)와 기준 위치(P2)와의 차분과, 기준 위치(P3)와 기준 위치(P4)와의 차분을 비교한다(스텝 S50). 구체적으로는, 제어부(500)는, 「X값에 관한 비교」로서, 기준 위치(P1)의 X값과 기준 위치(P2)의 X값과의 차분과, 기준 위치(P3)의 X값과 기준 위치(P4)의 X값과의 차분을 비교한다. 마찬가지로, 제어부(500)는, 「Y값에 관한 비교」로서, 기준 위치(P1)의 Y값과 기준 위치(P2)의 Y값과의 차분과, 기준 위치(P3)의 Y값과 기준 위치(P4)의 Y값과의 차분을 비교한다. 스텝 S50의 판정의 결과, 「X값에 관한 비교」 및 「Y값에 관한 비교」 중 어느 비교에 있어서도, 차분이 서로 다르지 않았을 경우에는, 처리가 종료가 된다.

스텝 S50의 판정의 결과, 「X값에 관한 비교」 및 「Y값에 관한 비교」 중 적어도 일방의 비교에 있어서, 차분이 서로 달랐을 경우에는, 제어부(500)가, 기준 위치(P1)의 X값과 기준 위치(P2)의 X값과의 차분, 및 기준 위치(P1)의 Y값과 기준 위치(P2)의 Y값과의 차분을, 기준 위치(P3)의 X값과 기준 위치(P4)의 X값과의 차분, 및 기준 위치(P3)의 Y값과 기준 위치(P4)의 Y값과의 차분으로 갱신한다(스텝 S51). 즉, 제어부(500)는, 기준 위치(P1) 및 기준 위치(P2)를 대신하여, 기준 위치(P3) 및 기준 위치(P4)를 기억한다.

이상과 같이 반사광(RL)의 점상 화상에 기초하는 기준 위치(P3) 및 대상물(1)의 가공 결과에 기초하는 기준 위치(P4)를 취득한 후, 제어부(500)는, 「대상물(1)의 가공시」에, 대상물(1)의 가공 결과에 기초하는 기준 위치(P4)를 기준으로 하여 위상 패턴을 공간 광 변조기(410)에 표시시킨다.

이상 설명한 바와 같이, 레이저 가공 장치(200)에서는, 이번 취득한 기준 위치(P3)가, 전회 취득하여 현재 기억하고 있는 기준 위치(P1)로부터 어긋나 있었을 경우에, 제어부(500)가, 대상물(1)의 가공 결과에 기초하여, 기준 위치(P4)를 취득하고, 「대상물(1)의 가공시」에, 취득한 기준 위치(P4)를 기준으로 하여 위상 패턴을 공간 광 변조기(410)에 표시시킨다. 반사광(RL)의 점상 화상에 기초하여 취득되는 기준 위치와, 대상물(1)의 가공 결과에 기초하여 취득되는 기준 위치와의 사이에는, 일정한 위치 관계가 유지되는 경향이 있다. 그 때문에, 기준 위치(P3)가 기준 위치(P1)로부터 어긋나 있었을 경우, 「대상물(1)의 가공시」에, 공간 광 변조기(410)가, 대상물(1)의 가공 결과에 기초하여 새로 취득된 기준 위치(P4)를 기준으로 하여 위상 패턴을 표시함으로써, 입사동면(430a)에 전상된 레이저광(L)의 상의 중심 위치가 입사동면(430a)의 중심 위치에 일치한 상태에서, 대상물(1)을 가공할 수 있다.

레이저 가공 장치(200)에서는, 제어부(500)가, 기준 위치(P1)와 기준 위치(P2)와의 제1 차분과, 기준 위치(P3)와 기준 위치(P4)와의 제2 차분을 비교하고, 제1 차분과 제2 차분이 달랐을 경우에, 기준 위치(P1) 및 기준 위치(P2)를 대신하여, 기준 위치(P3) 및 기준 위치(P4)를 기억한다. 반사광(RL)의 점상 화상에 기초하여 취득되는 기준 위치와, 대상물(1)의 가공 결과에 기초하여 취득되는 기준 위치와의 사이에, 일정한 위치 관계가 유지되고 있으면, 제1 차분과 제2 차분이 동일하게 될 것이다. 따라서, 제1 차분과 제2 차분을 비교함으로써, 반사광(RL)의 점상 화상에 기초하여 취득되는 기준 위치와, 대상물(1)의 가공 결과에 기초하여 취득되는 기준 위치와의 사이에, 일정한 위치 관계가 유지되고 있는지 여부를 확인할 수 있다. 또한, 제1 차분과 제2 차분이 달랐을 경우에, 제어부(500)가, 기준 위치(P1) 및 기준 위치(P2)를 대신하여, 기준 위치(P3) 및 기준 위치(P4)를 기억하기 때문에, 반사광(RL)의 점상 화상에 기초하여 취득되는 기준 위치와, 대상물(1)의 가공 결과에 기초하여 취득되는 기준 위치와의 위치 관계를 갱신할 수 있다.

[변형예]

본 개시는 상기 실시 형태로 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 실시 형태는, 대상물(1)의 내부에 개질 영역을 형성하는 것으로 한정되지 않고, 어브레이전 등, 다른 레이저 가공을 실시하는 것이어도 된다. 상기 실시 형태는, 대상물(1)의 내부에 레이저광(L)을 집광하는 것으로 한정되지 않고, 대상물(1)에 있어서의 레이저광(L)의 입사측의 외표면 또는 그 반대측의 외표면에 레이저광(L)을 집광하는 것이어도 된다. 본 개시가 적용되는 장치는, 레이저광(L)을 대상물(1)에 조사하는 것이면, 다양한 레이저광 조사 장치에 적용할 수 있다. 상기 실시 형태에서는, 레이저광(L)을 스캔하는 라인(5a, 5b)이, 대상물(1)을 절단하기 위한 라인이었지만, 레이저광(L)을 스캔하는 라인은, 그 외의 목적을 위한 라인이어도 된다. 대상물(1)에 있어서, 제1 면(1a)은, 제2 면(1b)에 대해서 레이저광(L)의 입사측에 위치하는 면이면, 대상물(1)의 외표면이 아니어도 된다. 대상물(1)에 있어서, 제2 면(1b)은, 제1 면(1a)에 대해서 레이저광(L)의 입사측과는 반대측에 위치하는 면이면, 대상물(1)의 외표면이 아니어도 된다.

공간 광 변조기(410)는 반사형으로 한정되지 않고, 투과형이어도 된다. 공간 광 변조기(410)에 있어서의 레이저광(L)의 상을 입사동면(430a)에 전상하는 전상부는, 한 쌍의 렌즈(422, 423)를 가지는 4f 렌즈 유닛(420)으로 한정되지 않고, 공간 광 변조기(410)측의 제1 렌즈계(예를 들면, 접합 렌즈, 3개 이상의 렌즈 등) 및 입사동면(430a)측의 제2 렌즈계(예를 들면, 접합 렌즈, 3개 이상의 렌즈 등)를 포함하는 것 등이어도 된다. 반사광(RL)을 검출하는 광 검출기는, 관찰용 카메라(488)로 한정되지 않고, 반사광(RL)의 파면을 검출하는 파면 센서 등이어도 된다. 파면 센서는, 예를 들면, 마이크로 렌즈 어레이 및 촬상 소자에 의해서 구성되어 있고, 국소적인 위상 구배를 각 마이크로 렌즈에 의한 집광 스폿의 상 위치로부터 취득한다. 파면 센서로서는, 샤크 하트만(Shack-Hartmann) 파면 센서(THORLABS사제 「WFS150-5C」)를 이용할 수 있다.

본 개시에 의하면, 집광부의 입사동면에 전상된 레이저광의 상의 중심 위치가 소정 방향에 있어서 집광부의 입사동면의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 용이하고 또한 정밀도 좋게 확인할 수 있는 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법을 제공하는 것이 가능하게 된다.

Claims (14)

1. 대향하는 제1 면 및 제2 면을 가지는 대상물을 지지하는 지지부와,
   레이저광을 출사하는 광원과,
   상기 광원으로부터 출사된 상기 레이저광을 변조하는 공간 광 변조기와,
   상기 공간 광 변조기에 의해서 변조된 상기 레이저광을 상기 제1 면측으로부터 상기 대상물에 집광하는 집광부와,
   상기 공간 광 변조기에 있어서의 상기 레이저광의 상을 상기 집광부의 입사동면에 전상하는 전상부와,
   상기 제1 면측으로부터 상기 대상물에 입사하여 상기 제2 면에서 반사된 상기 레이저광의 반사광을 검출하는 광 검출기와,
   적어도 상기 공간 광 변조기를 제어하는 제어부를 구비하고,
   상기 제어부는, 상기 입사동면에 전상된 상기 레이저광의 상기 상의 중심 위치가 상기 집광부의 광축의 방향과 교차하는 제1 방향에 있어서 상기 입사동면의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 확인하기 위해서, 상기 광 검출기에 의해서 상기 반사광이 검출될 때에, 상기 레이저광이 상기 제1 면으로부터 소정 거리만큼 상기 대상물 내를 진행했다고 가정했을 경우에 발생하는 구면 수차가 보정되도록 그리고 상기 입사동면에 있어서 상기 광축의 방향 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 코마 수차가 발생하도록, 상기 공간 광 변조기를 제어하는 레이저 가공 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 반사광의 검출 결과에 기초하여, 상기 레이저광의 상기 상의 상기 중심 위치가 상기 제1 방향에 있어서 상기 입사동면의 상기 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 판정하는 레이저 가공 장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제어부는 상기 레이저광의 상기 상의 상기 중심 위치가 상기 제1 방향에 있어서 상기 입사동면의 상기 중심 위치에 일치하고 있었을 경우에 상기 공간 광 변조기가 표시하고 있던 제1 위상 패턴에 관한 정보를 취득하고, 상기 공간 광 변조기에 있어서의 위상 패턴의 표시 위치의 기준인 기준 위치의 제1 좌표로서, 상기 제1 방향에 상당하는 방향에 있어서의 상기 제1 위상 패턴의 제1 기준 위치의 좌표를 기억하는 레이저 가공 장치.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 레이저광의 상기 상의 상기 중심 위치가 상기 제1 방향에 있어서 상기 입사동면의 상기 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 확인하기 위해서, 상기 광 검출기에 의해서 상기 반사광이 검출될 때에, 상기 구면 수차를 보정하기 위한 구면 수차 보정 패턴, 및 상기 입사동면에 있어서 상기 제2 방향으로 상기 코마 수차를 발생시키기 위한 코마 수차 부여 패턴을 상기 공간 광 변조기에 표시시키는 레이저 가공 장치.
5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 레이저광의 상기 상의 상기 중심 위치가 상기 제1 방향에 있어서 상기 입사동면의 상기 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 확인하기 위해서, 상기 광 검출기에 의해서 상기 반사광이 검출될 때에, 상기 구면 수차를 보정하기 위한 구면 수차 보정 패턴을, 상기 입사동면에 있어서 상기 제2 방향으로 상기 코마 수차가 발생하도록, 상기 공간 광 변조기에 표시시키는 레이저 가공 장치.
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 레이저광의 상기 상의 상기 중심 위치가 상기 제2 방향에 있어서 상기 입사동면의 상기 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 확인하기 위해서, 상기 광 검출기에 의해서 상기 반사광이 검출될 때에, 상기 레이저광이 상기 제1 면으로부터 소정 거리만큼 상기 대상물 내를 진행했다고 가정했을 경우에 발생하는 구면 수차가 보정되도록 그리고 상기 입사동면에 있어서 상기 제1 방향으로 코마 수차가 발생하도록, 상기 공간 광 변조기를 제어하는 레이저 가공 장치.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 반사광의 검출 결과에 기초하여, 상기 레이저광의 상기 상의 상기 중심 위치가 상기 제2 방향에 있어서 상기 입사동면의 상기 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 판정하는 레이저 가공 장치.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 제어부는 상기 레이저광의 상기 상의 상기 중심 위치가 상기 제2 방향에 있어서 상기 입사동면의 상기 중심 위치에 일치하고 있었을 경우에 상기 공간 광 변조기가 표시하고 있던 제2 위상 패턴에 관한 정보를 취득하고, 상기 공간 광 변조기에 있어서의 위상 패턴의 표시 위치의 기준인 기준 위치의 제2 좌표로서, 상기 제2 방향에 상당하는 방향에 있어서의 상기 제2 위상 패턴의 제2 기준 위치의 좌표를 기억하는 레이저 가공 장치.
9. 청구항 6 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 레이저광의 상기 상의 상기 중심 위치가 상기 제2 방향에 있어서 상기 입사동면의 상기 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 확인하기 위해서, 상기 광 검출기에 의해서 상기 반사광이 검출될 때에, 상기 구면 수차를 보정하기 위한 구면 수차 보정 패턴, 및 상기 입사동면에 있어서 상기 제1 방향으로 상기 코마 수차를 발생시키기 위한 코마 수차 부여 패턴을 상기 공간 광 변조기에 표시시키는 레이저 가공 장치.
10. 청구항 6 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 레이저광의 상기 상의 상기 중심 위치가 상기 제2 방향에 있어서 상기 입사동면의 상기 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 확인하기 위해서, 상기 광 검출기에 의해서 상기 반사광이 검출될 때에, 상기 구면 수차를 보정하기 위한 구면 수차 보정 패턴을, 상기 입사동면에 있어서 상기 제1 방향으로 상기 코마 수차가 발생하도록, 상기 공간 광 변조기에 표시시키는 레이저 가공 장치.
11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소정 거리는, 상기 소정 거리를 d로 하고, 상기 제1 면과 상기 제2 면과의 거리를 t로 하면, (2t-0.1t)≤d≤(2t+0.1t)를 충족하도록 설정되는 레이저 가공 장치.
12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사광의 검출 결과를 표시하는 표시부를 더 구비하는 레이저 가공 장치.
13. 대향하는 제1 면 및 제2 면을 가지는 대상물을 지지하는 지지부와,
    레이저광을 출사하는 광원과,
    상기 광원으로부터 출사된 상기 레이저광을 변조하는 공간 광 변조기와,
    상기 공간 광 변조기에 의해서 변조된 상기 레이저광을 상기 제1 면측으로부터 상기 대상물에 집광하는 집광부와,
    상기 공간 광 변조기에 있어서의 상기 레이저광의 상을 상기 집광부의 입사동면에 전상하는 전상부와,
    상기 제1 면측으로부터 상기 대상물에 입사하여 상기 제2 면에서 반사된 상기 레이저광의 반사광을 검출하는 광 검출기를 구비하는 레이저 가공 장치에 있어서 실시되는 레이저 가공 방법으로서,
    상기 입사동면에 전상된 상기 레이저광의 상기 상의 중심 위치가 상기 집광부의 광축의 방향과 교차하는 제1 방향에 있어서 상기 입사동면의 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 확인하기 위해서, 상기 광 검출기에 의해서 상기 반사광이 검출될 때에, 상기 레이저광이 상기 제1 면으로부터 소정 거리만큼 상기 대상물 내를 진행했다고 가정했을 경우에 발생하는 구면 수차가 보정되도록 그리고 상기 입사동면에 있어서 상기 광축의 방향 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 코마 수차가 발생하도록, 상기 공간 광 변조기를 제어하는 스텝과,
    상기 반사광의 검출 결과에 기초하여, 상기 레이저광의 상기 상의 상기 중심 위치가 상기 제1 방향에 있어서 상기 입사동면의 상기 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 판정하는 스텝과,
    상기 레이저광의 상기 상의 상기 중심 위치가 상기 제1 방향에 있어서 상기 입사동면의 상기 중심 위치에 일치하고 있었을 경우에 상기 공간 광 변조기가 표시하고 있던 제1 위상 패턴에 관한 정보를 취득하고, 상기 공간 광 변조기에 있어서의 위상 패턴의 표시 위치의 기준인 기준 위치의 제1 좌표로서, 상기 제1 방향에 상당하는 방향에 있어서의 상기 제1 위상 패턴의 제1 기준 위치의 좌표를 기억하는 스텝을 구비하는 레이저 가공 방법.
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 레이저광의 상기 상의 상기 중심 위치가 상기 제2 방향에 있어서 상기 입사동면의 상기 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 확인하기 위해서, 상기 광 검출기에 의해서 상기 반사광이 검출될 때에, 상기 레이저광이 상기 제1 면으로부터 소정 거리만큼 상기 대상물 내를 진행했다고 가정했을 경우에 발생하는 구면 수차가 보정되도록 그리고 상기 입사동면에 있어서 상기 제1 방향으로 코마 수차가 발생하도록, 상기 공간 광 변조기를 제어하는 스텝과,
    상기 반사광의 검출 결과에 기초하여, 상기 레이저광의 상기 상의 상기 중심 위치가 상기 제2 방향에 있어서 상기 입사동면의 상기 중심 위치에 일치하고 있는지 여부를 판정하는 스텝과,
    상기 레이저광의 상기 상의 상기 중심 위치가 상기 제2 방향에 있어서 상기 입사동면의 상기 중심 위치에 일치하고 있었을 경우에 상기 공간 광 변조기가 표시하고 있던 제2 위상 패턴에 관한 정보를 취득하고, 상기 기준 위치의 제2 좌표로서, 상기 제2 방향에 상당하는 방향에 있어서의 상기 제2 위상 패턴의 제2 기준 위치의 좌표를 기억하는 스텝을 더 구비하는 레이저 가공 방법.