TW201819083A - 雷射光照射裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明的雷射光照射裝置，係具備有：將自雷射光源所輸出的雷射光因應相位圖案進行調變後予以射出之空間光調變器；將自前述空間光調變器所射出的前述雷射光朝對象物聚光之物鏡；配置於前述雷射光的光路上之前述空間光調變器與前述物鏡之間，將前述雷射光聚焦之聚焦鏡；配置於前述雷射光的光路上之前述聚焦鏡的後側之焦點位置，將前述雷射光的一部分遮斷之狹縫構件，前述相位圖案係包含有將射入到前述物鏡的瞳面之前述雷射光的一部分調變之第1圖案、和將前述雷射光的殘餘部進行調變之第2圖案，前述第2圖案係包含有用來將前述雷射光的殘餘部分歧成複數個繞射光之繞射格子圖案，前述狹縫構件係藉由狹縫將前述繞射光予以遮斷。

Description

雷射光照射裝置
[0001] 本發明係關於雷射光照射裝置。
[0002] 在專利文獻1，記載有對對象物照射雷射光之雷射光照射裝置。在這種的雷射光照射裝置，在雷射光源所產生的雷射光係在藉由空間光調變器進行調變後，再藉由物鏡聚光至對象物。 [先前技術文獻] [專利文獻] 　　[0003] 　　[專利文獻1]日本特開2011-51011號公報
[發明所欲解決之課題] 　　[0004] 當雷射光經由空間光調變器射入到物鏡時，會有雷射光的光束尺寸較物鏡的瞳面之尺寸(瞳徑)大的情況。在該情況，雷射光的一部分射入到物鏡的瞳面，另外，雷射光的殘餘部射入到物鏡之底座等的其他構件。射入到物鏡的瞳面之雷射光的一部分係為照射於對象物的有效光，射入到其他構件之雷射光的殘餘部為未照射於對象物的非有效光。若非有效光射入到其他構件的話，在該其他構件會產生熱。因此，會有雷射光的聚光點的位置變化等，雷射光朝對象物之照射狀態改變之虞。 　　[0005] 本發明係有鑑於前述情事而開發完成的發明，其目的係在於可抑制雷射光朝對象物之照射狀態改變的雷射光照射裝置。 [用以解決課題之手段] 　　[0006] 本發明者們為了解決前述課題，反覆精心檢討的結果，獲得下述的結論。亦即，為了解決前述課題，在物鏡的前段側，將非有效光遮斷即可，因此，例如，在空間光調變器顯示包含有繞射格子圖案之相位圖案而藉由繞射使非有效光分歧，再藉由狹縫將已被分歧的繞射光遮斷即可。本發明係依據這樣的結論進一步精心研究的結果而產生的。 　　[0007] 亦即，本發明的雷射光照射裝置係使雷射光沿著第1方向照射於對象物之雷射光照射裝置，其特徵為具備有：輸出雷射光之雷射光源；將自雷射光源所輸出的雷射光因應相位圖案進行調變後予以射出之空間光調變器；將自空間光調變器所射出的雷射光朝對象物聚光之物鏡；配置於雷射光的光路上之空間光調變器與物鏡之間，將雷射光聚焦之聚焦鏡；配置於雷射光的光路上之聚焦鏡的後側之焦點位置，將雷射光的一部分遮斷之狹縫構件，相位圖案係包含有將射入到物鏡的瞳面之雷射光的一部分調變之第1圖案、和將雷射光的殘餘部調變之第2圖案，第2圖案係包含有用來沿著與第1方向交叉的第2方向使雷射光的殘餘部分歧成複數個繞射光之繞射格子圖案，狹縫構件係藉由狹縫來遮斷繞射光。 　　[0008] 在此雷射光照射裝置，自雷射光源所輸出的雷射光係在藉由空間光調變器的相位圖案進行調變後，再藉由物鏡朝對象物聚光。空間光調變器的相位圖案係包含有：將射入到物鏡的瞳面之雷射光的一部分(有效光)進行調變之第1圖案；和將雷射光的殘餘部(非有效光)進行調變之第2圖案。第2圖案係包含有用來沿著與第1方向交叉的第2方向使光繞射之繞射格子圖案。因此，雷射光中之非有效光係對與雷射光的掃描方向交叉之第2方向，分歧成複數個繞射光。又，繞射光係在聚焦鏡的後側焦點位置，被狹縫構件的狹縫遮斷。其結果，有效光通過狹縫而照射於對象物，另外，非有效光的繞射光被狹縫遮斷，並未到達物鏡。因此，若依據此雷射光照射裝置的話，能夠抑制雷射光朝對象物之照射狀態改變。 　　[0009] 在本發明的雷射光照射裝置，其中，亦可為狹縫構件係藉由比起第2方向，以相對變長的方式形成於第1方向的狹縫，遮斷繞射光。 　　[0010] 在此，在雷射光照射裝置，會有將雷射光分歧成複數個後照射至對象物的要求。因此，在本發明的雷射光照射裝置，亦可為第1圖案係包含用來沿著第1方向使雷射光的一部分分歧成複數個其他繞射光之其他繞射格子圖案。在此情況，可將雷射光中之有效光對雷射光對對象物之照射方向(掃描方向)亦即第1方向，分歧成複數個其他繞射光，再照射至對象物。 　　[0011] 再者，在以下的說明會有下述情況，亦即，將第1圖案所含有的[其他繞射格子圖案]稱為(或顯示為)[第1繞射格子圖案]，將被該第1繞射格子圖案所分歧的[其他繞射光]稱為(或顯示為)[第1繞射光]。又，會有下述的情況，亦即，將第2圖案所含有的[繞射格子圖案]稱為(或顯示為)[第2繞射格子圖案]，將被該第2繞射格子圖案所分歧的[繞射光]稱為(或顯示為)[第2繞射光]。 　　[0012] 在本發明的雷射光照射裝置，其中，亦可為沿著第1方向之狹縫的尺寸係較焦點位置之第1繞射光(其他繞射光)的光束尺寸與焦點位置之第1繞射光(其他繞射光)的分歧間隔之總合値大，沿著第2方向之狹縫的尺寸係較焦點位置上之第2繞射光(繞射光)的光束尺寸大。在此情況，不會有狹縫遮斷複數個第1繞射光，可確實地照射至對象物。 　　[0013] 在本發明的雷射光照射裝置，其中，亦可為分歧間隔係為在第1方向上之±1階的第1繞射光(其他繞射光)之間隔。在此情況，至少可將第1繞射光中的0階光與±1階光照射至對象物。 　　[0014] 在本發明的雷射光照射裝置，其中，亦可為沿著第2方向之狹縫的尺寸係當將聚焦鏡的焦點距離設為f、將雷射光的波長設為λ、將空間光調變器的像素尺寸設為xSLM 時，較以下述計算式(1)所表示的1階光的最大繞射距離F小。在此情況，可藉由狹縫，確實地遮斷第2繞射光。[0015] 在本發明的雷射光照射裝置，其中，亦可為狹縫之沿著第1方向的尺寸係較焦點位置上之±3階的第1繞射光(其他繞射光)的間隔小。在此情況，可藉由狹縫，遮斷第1繞射光中±3階以上的高階光。 　　[0016] 在本發明的雷射光照射裝置，其中，亦可為第1繞射格子圖案(其他繞射格子圖案)係由沿著第2方向之複數個溝圖案所構成，第2繞射格子圖案(繞射格子圖案)係由沿著第1方向之複數個溝圖案所構成。如此，利用以第1繞射格子圖案與第2繞射格子圖案設定成與溝圖案交叉，能夠讓第1繞射光的分歧方向與第2繞射光的分歧方向不同。 　　[0017] 在本發明的雷射光照射裝置，其中，亦可為空間光調變器係包含有顯示相位圖案的液晶層，液晶層係包含有雷射光射入的區域中之圓形狀的有效區域和有效區域的外側之圓環狀的非有效區域，第1圖案係將顯示於有效區域的雷射光之一部分進行調變，第2圖案係將顯示於非有效區域的雷射光之殘餘部進行調變。在此情況，因應射入到物鏡之光束量變曲線，可將照射至對象物的光束形狀設定成期望形狀，能夠進行細微的加工控制(照射控制)。 　　[0018] 在此，本發明的雷射光照射裝置，係使雷射光沿著第1方向照射於對象物之雷射光照射裝置，其特徵為具備有：輸出雷射光之雷射光源；將自雷射光源所輸出的雷射光因應相位圖案進行調變後予以射出之空間光調變器；將自空間光調變器所射出的雷射光朝對象物聚光之物鏡；配置於雷射光的光路上之空間光調變器與物鏡之間，將雷射光聚焦之聚焦鏡；及配置於雷射光的光路上之聚焦鏡的後側之焦點位置，將雷射光的一部分遮斷之狹縫構件，空間光調變器係包含有顯示相位圖案的液晶層，液晶層係包含有射入到物鏡的瞳面之雷射光的一部分射入的有效區域和雷射光的殘餘部射入的非有效區域，狹縫構件係藉由狹縫，將在非有效區域被調變的光遮斷。 　　[0019] 在此雷射光照射裝置，自雷射光源所輸出的雷射光係在藉由空間光調變器的相位圖案進行調變後，再藉由物鏡朝對象物聚光。空間光調變器的液晶層係包含有：供射入到物鏡的瞳面之雷射光的一部分(有效光)射入的有效區域；和供雷射光的殘餘部(非有效光)射入的非有效區域。又，在非有效區域被調變的光係在聚焦鏡的後側焦點位置，藉由狹縫構件的狹縫遮斷。其結果，有效光通過狹縫而照射於對象物，另外，非有效光被狹縫遮斷，並未到達物鏡(其他構件)。因此，若依據此雷射光照射裝置的話，能夠抑制雷射光朝對象物之照射狀態改變。 [發明效果] 　　[0020] 若依據本發明的前述結構的話，能夠提供抑制雷射光朝對象物之照射狀態改變之雷射光照射裝置。
[0022] 以下，參照圖面等詳細地說明關於本發明的一實施形態。再者，在各圖中，會有對相同的要件賦予相同的符號，並省略重複之說明之情況。 　　[0023] 在實施形態之雷射加工裝置，藉由將雷射光聚光於加工對象物，沿著切斷預定線，在加工對象物形成改質區域。因此，首先，參照圖1至圖6說明關於改質區域的形成。 　　[0024] 如圖1所示，雷射加工裝置100係具備有：將雷射光L進行脈衝振盪之雷射光源101；配置成將雷射光L的光軸(光路)之方向改變90°之分光鏡103；及用來將雷射光L聚光之聚光用鏡105。又，雷射加工裝置100係具備有：用來支承照射有以聚光用鏡105聚光的雷射光L的對象物亦即加工對象物1之支承台107；用來使支承台107移動之移動機構亦即載置台111；控制雷射光源101，用來調節雷射光L的輸出、脈衝寬度、脈衝波形等之雷射光源控制部102；及控制載置台111的移動之載置台控制部115。 　　[0025] 在雷射加工裝置100，自雷射光源101所射出的雷射光L係藉由分光鏡103，將其光軸的方向改變90°，藉由聚光用鏡105聚光至載置於支承台107上之加工對象物1的內部。與此同時，將載置台111移動，使加工對象物1對雷射光L沿著切斷預定線5相對移動。藉此，沿著切斷預定線5之改質區域形成於加工對象物1。再者，在此，為了讓雷射光L相對地移動而使載置台111移動，但亦可使聚光用鏡105移動，或亦可使該等雙方移動。 　　[0026] 作為加工對象物1，使用包含以半導體材料所形成的半導體基板、以壓電材料所形成的壓電基板等之板狀構件(例如，基板、晶圓等)。如圖2所示，在加工對象物1，設定有用來切斷加工對象物1之切斷預定線5。切斷預定線5係呈直線狀延伸之假想線。當在加工對象物1的內部形成改質區域之情況，如圖3所示，在使聚光點(聚光位置)P對齊加工對象物1的內部之狀態下，使雷射光L沿著切斷預定線5(亦即，沿著圖2的箭號A方向)相對地移動。藉此，如圖4、圖5及圖6所示，改質區域7沿著切斷預定線5形成於加工對象物1，沿著切斷預定線5所形成的改質區域7成為切斷起點區域8。切斷預定線5係對應於照射預定線。 　　[0027] 聚光點P係指雷射光L聚光之部位。切斷預定線5係不限於直線狀，可為曲線狀，亦可將該等線狀組合之三維狀，亦可為座標指定者。切斷預定線5係不限於假想線，亦可為實際上描繪於加工對象物1的表面3之線。改質區域7有連續形成之情況，易有斷續地形成之情況。對象物改質區域7可為列狀、亦可為點狀，亦即，改質區域7至少形成於加工對象物1的內部、表面3或背面即可。會有以改質區域7作為起點形成龜裂之情況，龜裂及改質區域7可露出於加工對象物1的外表面(表面3、背面或外周面)。形成改質區域7時的雷射光射入面不限於加工對象物1的表面3，亦可為加工對象物1的背面。 　　[0028] 順便一提，當在加工對象物1的內部形成改質區域7的情況，雷射光L係透過加工對象物1，並且在位於加工對象物1的內部之聚光點P附近被吸收。藉此，在加工對象物1形成改質區域7(亦即，內部吸收型雷射加工)。在此情況，在加工對象物1的表面3，雷射光L幾乎未被吸收，因此，不會有加工對象物1的表面3熔融之情況。另外，當在加工對象物1的表面3或背面形成改質區域7之情況，雷射光L係在位於表面3或背面之聚光點P附近被吸收，從表面3或背面熔融而除去，形成孔、溝等的除去部(表面吸收型雷射加工)。 　　[0029] 改質區域7係密度、折射率、機械性強度、其他的物理特性等形成為與周圍不同之狀態的區域。作為改質區域7，例如，存在有熔融處理區域(意指熔融後再固化之區域、熔融狀態中的區域及熔融後再固化的狀態中的區域中之其中一者)、龜裂區域、絕緣破壞區域、折射率變化區域等，易有該等區域混合存在之區域。且，作為改質區域7，存在有在加工對象物1的材料，改質區域7的密度較非改質區域的密度改變之區域，形成有晶格缺陷之區域等。在加工對象物1的材料為單結晶矽之情況，改質區域7亦可稱為高位錯密度區域。 　　[0030] 熔融處理區域、折射率變化區域、改質區域7的密度較非改質區域的密度改變之區域、及形成有晶格缺陷的區域，會有在該等區域的內部、改質區域7與非改質區域的界面內含有龜裂(裂痕、微龜裂)之情況。內含的龜裂會有形成於改質區域7的全面範圍、僅一部分的範圍、複數部分等之情況。加工對象物1係包含由具有結晶構造的結晶材料所構成之基板。例如，加工對象物1係包含有以氮化鎵(GaN)、矽(Si)、碳化矽(SiC)、LiTaO3 、及藍寶石(Al2 O3 )中的至少一個所形成之基板。換言之，加工對象物1係例如，包含氮化鎵基板、矽基板、SiC基板、LiTaO3 基板、或藍寶石基板。結晶材料，可為異向性結晶及等向性結晶的任一結晶。又，加工對象物1可含有由具有非結晶構造(非晶質構造)的非結晶材料所構成之基板，例如，含有玻璃基板。 　　[0031] 在實施形態，藉由沿著切斷預定線5形成複數個改質點(加工痕)，能夠形成改質區域7。在此情況，藉由複數個改質點聚集，形成改質區域7。改質點係指脈衝雷射光之1脈衝的射擊(亦即，1脈衝的雷射照射：雷射射擊)所形成的改質部分。作為改質點，可舉出例如龜裂點、熔融處理點、或折射率變化點、或該等點中的至少1個混合存在者等。關於改質點，考量要求的切斷精度、要求的切斷面的平坦性、加工對象物1的厚度、種類、結晶方位等，可適宜控制其大小、所要產生的龜裂之長度等。又，在實施形態，藉由沿著切斷預定線5能夠以改質點形成作為改質區域7。 [實施形態之雷射加工裝置] 　　[0032] 其次，說明關於實施形態之雷射加工裝置。在以下的說明，將在水平面內相互地正交的方向設為X軸方向及Y軸方向，將垂直方向設為Z軸方向。 [雷射加工裝置之全體結構] 　　[0033] 如圖7所示，雷射加工裝置200係具備有：裝置框架210；第1移動機構(移動機構)220；支承台230；及第2移動機構240。且，雷射加工裝置200係具備有：雷射輸出部300；雷射聚光部400；及控制部500。 　　[0034] 第1移動機構220係安裝於裝置框架210。第1移動機構220係具有：第1軌道單元221；第2軌道單元222；及可動基座223。第1軌道單元221係安裝於裝置框架210。在第1軌道單元221，設有沿著Y軸方向延伸存在之一對軌道221a、221b。第2軌道單元222係安裝於第1軌道單元221的一對軌道221a、221b，使得可沿著Y軸方向移動。在第2軌道單元222，設有沿著X軸方向延伸存在之一對軌道222a、222b。可動基座223係安裝於第2軌道單元222的一對軌道222a、222b，使得可沿著X軸方向移動。可動基座223係以與Z軸方向平行的軸為作為中心線可進行旋轉。 　　[0035] 支承台230係安裝於可動基座223。支承台230係用來支承加工對象物1。加工對象物1係例如，在由矽等的半導體材料所構成的基板之表面側，複數個功能元件(發光二極體等的受光元件、雷射二極體等的發光元件、或作為回路形成之回路元件等)形成為矩陣狀者。當加工對象物1被支承台230支承時，如圖8所示，在掛設於環狀的框架11之薄膜12上，黏貼例如加工對象物1的表面1a(複數個功能元件側之面)。支承台230係利用以夾具保持框架11、並且藉由真空夾台吸附薄膜12，來支承加工對象物1。在支承台230上，於加工對象物1，相互平行的複數個切斷預定線5a及相互平行的複數個切斷預定線5b以通過相鄰的功能元件之間的方式設定成格子狀。 　　[0036] 如圖7所示，支承台230係藉由在第1移動機構220使第2軌道單元222作動，沿著Y軸方向進行移動。又，支承台230係藉由在第1移動機構220使可動基座223作動，沿著X軸方向進行移動。且，支承台230係藉由在第1移動機構220使可動基座223作動，以與Z軸方向平行的軸線作為中心線進行旋轉。如此，支承台230係以沿著X軸方向及Y軸方向可移動且以與Z軸方向平行的軸線作為中心線可進行旋轉的方式，安裝於裝置框架210。 　　[0037] 雷射輸出部300係安裝於裝置框架210。雷射聚光部400係經由第2移動機構240安裝於裝置框架210。雷射聚光部400係藉由第2移動機構240作動，沿著Z軸方向進行移動。如此，雷射聚光部400係以對雷射輸出部300可沿著Z軸方向移動的方式，安裝於裝置框架210。 　　[0038] 控制部500係藉由CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及RAM(Random Access Memory)等所構成。控制部500係控制雷射加工裝置200的各部之動作。 　　[0039] 作為一例，在雷射加工裝置200，如下述的方式沿著切斷預定線5a、5b(參照圖8)在加工對象物1的內部形成改質區域。 　　[0040] 首先，以加工對象物1的背面1b(參照圖8)成為雷射光射入面的方式，將加工對象物1支承於支承台230，讓加工對象物1的各切斷預定線5a和與X軸方向平行的方向對齊。接著，藉由第2移動機構240移動雷射聚光部400，使得在加工對象物1的內部，雷射光L的聚光點位於加工對象物1的自雷射光射入面分離預定距離之位置。然後，一邊使加工對象物1的雷射光射入面與雷射光L的聚光點之距離維持一定，一邊沿著各切斷預定線5a使雷射光L的聚光點相對地移動。藉此，沿著各切斷預定線5a，在加工對象物1的內部形成改質區域。 　　[0041] 若沿著各切斷預定線5a形成改質區域之動作結束的話，藉由第1移動機構220使支承台230旋轉，將加工對象物1之各切斷預定線5b和與X軸方向平行的方向對齊。接著，藉由第2移動機構240移動雷射聚光部400，使得在加工對象物1的內部，雷射光L的聚光點位於加工對象物1的自雷射光射入面分離預定距離之位置。然後，一邊使加工對象物1的雷射光射入面與雷射光L的聚光點之距離維持一定，一邊沿著各切斷預定線5b使雷射光L的聚光點相對地移動。藉此，沿著各切斷預定線5b，在加工對象物1的內部形成改質區域。 　　[0042] 如此，在雷射加工裝置200，與X軸方向平行的方向設為加工方向(雷射光L的掃描方向)。再者，沿著各切斷預定線5a之雷射光L的聚光點之相對移動、及沿著各切斷預定線5b之雷射光L的聚光點之相對移動，係藉由以第1移動機構220使支承台230沿著X軸方向移動來實施。又，各切斷預定線5a間之雷射光L的聚光點之相對移動、及各切斷預定線5b之雷射光L的聚光點之相對移動，係藉由以第1移動機構220使支承台230沿著Y軸方向移動來實施。 　　[0043] 如圖9所示，雷射輸出部300係具有安裝基座301、覆蓋件302及複數個鏡303、304。且，雷射輸出部300係具有：雷射振盪器(雷射光源)310；擋門320；λ/2波長板單元330；偏振光板單元340；擴束器350；及鏡單元360。 　　[0044] 安裝基座301係用來支承複數個鏡303、304、雷射振盪器310、擋門320、λ/2波長板單元330、偏振光板單元340、擴束器350及鏡單元360。複數個鏡303、304、雷射振盪器310、擋門320、λ/2波長板單元330、偏振光板單元340、擴束器350及鏡單元360係安裝於安裝基座301的主面301a。安裝基座301係為板狀的構件，對裝置框架210(參照圖7)可進行裝卸。雷射輸出部300係經由安裝基座301安裝於裝置框架210。亦即，雷射輸出部300係對裝置框架210可進行裝卸。 　　[0045] 覆蓋件302係在安裝基座301的主面301a，覆蓋複數個鏡303、304、雷射振盪器310、擋門320、λ/2波長板單元330、偏振光板單元340、擴束器350及鏡單元360。覆蓋件302係對安裝基座301可進行裝卸。 　　[0046] 雷射振盪器310係使直線偏振光之雷射光L沿著X軸方向脈衝振盪。從雷射振盪器310射出的雷射光L之波長係含於500～550nm、1000～1150nm或1300～1400nm中的其中一個波長帶。500~550nm的波長帶之雷射光L係適用於對例如由藍寶石所構成之基板的內部吸收型雷射加工。1000~1150nm及1300～1400nm的各波長帶之雷射光L係適用於對例如由矽所構成之基板的內部吸收型雷射加工。由雷射振盪器310所射出的雷射光L之偏振光方向係為例如，與Y軸方向平行之方向。自雷射振盪器310所射出的雷射光L係被鏡303反射，沿著Y軸方向射入到擋門320。 　　[0047] 在雷射振盪器310，以下述的方式切換雷射光L的輸出之ON/OFF。在雷射振盪器310是以固體雷射器所構成之情況，利用切換設在共振器內的Q開關(AOM(音響光學調變器)、EOM(電氣光學調變器)等)之ON/OFF，高速地切換雷射光L之輸出的ON/OFF。在雷射振盪器310是以光纖雷射器所構成之情況，利用切換晶種雷射、構成放大器(激發用)之半導體雷射器的輸出之ON/OFF，高速地切換雷射光L之輸出的ON/OFF。在雷射振盪器310是使用外部調變元件之情況，利用切換設在共振器外的外部調變元件(AOM、EOM等)之ON/OFF，高速地切換雷射光L之輸出的ON/OFF。 　　[0048] 擋門320係藉由機械式的機構，將雷射光L的光路開閉。來自於雷射輸出部300的雷射光L的出力之ON/OFF的切換，係如前述般，藉由在雷射振盪器310之雷射光L的出力之ON/OFF的切換來實施，但藉由設置擋門320，例如，可防止雷射光L從雷射輸出部300不經意射出。通過擋門320之雷射光L，係藉由鏡304反射，沿著X軸方向依次射入到λ/2波長板單元330及偏振光板單元340。 　　[0049] λ/2波長板單元330及偏振光板單元340係作為調整雷射光L的輸出(光強度)之輸出調整部發揮功能。又，λ/2波長板單元330及偏振光板單元340，係作為用來調整雷射光L的偏振光方向之偏振光方向調整部發揮功能。依序通過λ/2波長板單元330及偏振光板單元340之雷射光L係沿著X軸方向射入到擴束器350。 　　[0050] 擴束器350可調整雷射光L的徑並且將雷射光L平行化。通過擴束器350之雷射光L係沿著X軸方向射入到鏡單元360。 　　[0051] 鏡單元360係具有支承基座361及複數個鏡362、363。支承基座361係用來支承複數個鏡362、363。支承基座361係以可沿著X軸方向及Y軸方向進行位置調整的方式安裝於安裝基座301。鏡(第1鏡)362係將通過擴束器350之雷射光L朝Y軸方向反射。鏡362係以其反射面可繞著例如，與Z軸平行的軸線周圍進行角度調整的方式安裝於支承基座361。 　　[0052] 鏡(第2鏡)363係將被鏡362所反射的雷射光L朝Z軸方向反射。鏡363係以其反射面可繞著例如，與X軸平行的軸線周圍進行角度調整、且沿著Y軸方向可進行位置調整的方式安裝於支承基座361。被鏡363所反射的雷射光L係通過形成於支承基座361之開口361a，沿著Z軸方向射入到雷射聚光部400(參照圖7)。亦即，藉由雷射輸出部300之雷射光L的射出方向係與雷射聚光部400的移動方向一致。如前述般，各鏡362、363係具有用來調整反射面的角度之機構。 　　[0053] 在鏡單元360，藉由實施支承基座361對安裝基座301之位置調整，鏡363對支承基座361之位置調整，及各鏡362、363之反射面的角度調整，可將自雷射輸出部300所射出的雷射光L之光軸的位置及角度對雷射聚光部400進行對齊。亦即，複數個鏡362、363係用來調整自雷射輸出部300射出的雷射光L之光軸的結構。 　　[0054] 如圖10所示，雷射聚光部400係具有框體401。框體401係呈以Y軸方向作為長度方向之長方體狀的形狀。在框體401的其中一方的側面401e，安裝有第2移動機構240(參照圖11及圖13)。在框體401，以與鏡單元360的開口361a在Z軸方向上相對向的方式，設有圓筒狀之光射入部401a。光射入部401a係使自雷射輸出部300所射出的雷射光L射入到框體401內。鏡單元360與光射入部401a係相互分離有當藉由第2移動機構240使雷射聚光部400沿著Z軸方向移動時相互不會接觸之距離。 　　[0055] 如圖11及圖12所示，雷射聚光部400係具有鏡402及分光鏡403。且，雷射聚光部400係具有：反射型空間光調變器410、4f透鏡單元420、聚光鏡單元(物鏡)430、驅動機構440及一對距離測量感測器450。 　　[0056] 鏡402係以與光射入部401a在Z軸方向上相對向的方式，安裝在框體401的底面401b。鏡402係將經由光射入部401a射入到框體401內的雷射光L朝與XY平面平行的方向反射。在鏡402，藉由雷射輸出部300的擴束器350平行化之雷射光L沿著Z軸方向射入。亦即，在鏡402，雷射光L作為平行光沿著Z軸方向射入。因此，即使藉由第2移動機構240使雷射聚光部400沿著Z軸方向移動，沿著Z軸方向射入到鏡402之雷射光L的狀態也維持一定。藉由鏡402反射的雷射光L係射入到反射型空間光調變器410。 　　[0057] 反射型空間光調變器410係在反射面410a面臨框體401內的狀態，安裝於Y軸方向上之框體401的端部401c。反射型空間光調變器410係為例如，反射型液晶(LCOS: Liquid Crystal on Silicon)的空間光調變器(SLM: Spatial Light Modulator)，將雷射光L調變並且讓雷射光L朝Y軸方向反射。藉由反射型空間光調變器410調變並且反射之雷射光L係沿著Y軸方向射入到4f透鏡單元420。在此，在與XY平面平行的平面內，射入到反射型空間光調變器410的雷射光L之光軸與自反射型空間光調變器410射出的雷射光L之光軸所形成的角度α係設成為銳角(例如，10～60°)。亦即，雷射光L係在反射型空間光調變器410沿著XY平面呈銳角反射。這是為了抑制雷射光L的射入角度及反射角度而抑制繞射效率降低，使反射型空間光調變器410的性能充分地發揮。再者，在反射型空間光調變器410，例如，由於使用了液晶之光調變層的厚度為極薄之數μm～數十μm左右，故，反射面410a係實質上可視為與光調變層的光調變層的光射入射出面相同。 　　[0058] 4f透鏡單元420係具有：基座421、反射型空間光調變器410側的透鏡422、聚光鏡單元430側的透鏡423及狹縫構件424。基座421係用來保持一對透鏡422、423及狹縫構件424。基座421係將沿著雷射光L的光軸之方向上的一對透鏡422、423及狹縫構件424之相互的位置關係維持成一定。一對透鏡422、423係構成反射型空間光調變器410的反射面410a與聚光鏡單元430的入瞳面(瞳面)430a處於成像關係之雙邊遠心光學系統。 　　[0059] 藉此，在反射型空間光調變器410的反射面410a上之雷射光L的像(在反射型空間光調變器410被調變之雷射光L的像)轉像(成像)於聚光鏡單元430之入瞳面430a。在狹縫構件424形成有狹縫424a。狹縫424a係位於透鏡422與透鏡423之間亦即透鏡422的焦點面附近。藉由反射型空間光調變器410調變並且反射之雷射光L之不要的部分係被狹縫構件424遮斷。通過4f透鏡單元420之雷射光L係沿著Y軸方向射入到分光鏡403。 　　[0060] 分光鏡403係將雷射光L的大部分(例如，95～99.5%朝Z軸方向反射，使雷射光L的一部分(例如，0.5～5%)沿著Y軸方向透過。雷射光L的大部分係在分光鏡403沿著ZX平面呈直角反射。藉由分光鏡403反射之雷射光L係沿著Z軸方向射入到聚光鏡單元430。 　　[0061] 聚光鏡單元430係經由驅動機構440安裝於Y軸方向上之框體401的端部401d(端部401c的相反側之端部)。聚光鏡單元430係具有基座431和複數個透鏡432。基座431係用來保持複數個透鏡432。複數個透鏡432係使雷射光L聚光於支承於支承台230的加工對象物1(參照圖7)。驅動機構440係藉由壓電元件的驅動力，使聚光鏡單元430沿著Z軸方向移動。 　　[0062] 一對距離測量感測器450係以在X軸方向上位於聚光鏡單元430的兩側之方式安裝於框體401的端部401d。各距離測量感測器450係對支承於支承台230的加工對象物1(參照圖7)之雷射光射入面射出距離測量用的光(例如，雷射光)，再檢測被該雷射光射入面所反射之距離測量用的光，取得加工對象物1的雷射光射入面之位移資料。再者，在距離測量感測器450，能夠使用三角距離測量方式、雷射共焦點方式、白色共焦點方式、光譜干擾方式、散光方式等的感測器。 　　[0063] 在雷射加工裝置200，如前述般，與X軸方向平行的方向設為加工方向(雷射光L的掃描方向)。因此，當沿著各切斷預定線5a、5b使雷射光L的聚光點相對地移動時，一對距離測量感測器450中之對聚光鏡單元430相對地先移動之距離測量感測器450會取得沿著各切斷預定線5a、5b之加工對象物1的雷射光射入面之位移資料。又，為了將加工對象物1的雷射光射入面與雷射光L的聚光點之距離維持成一定，驅動機構440依據藉由距離測量感測器450所取得的位移資料，使聚光鏡單元430沿著Z軸方向移動。 　　[0064] 雷射聚光部400係具有：光束分離器461、一對透鏡462、463及量變曲線取得用照相機(強度分佈取得部)464。光束分離器461係將透過了分光鏡403之雷射光L分成反射成分與透過成分。藉由光束分離器461反射之雷射光L係沿著Z軸方向，依次射入到一對透鏡462、463及量變曲線取得用照相機464。一對透鏡462、463係構成聚光鏡單元430的入瞳面430a與量變曲線取得用照相機464之攝像面處於成像關係之雙邊遠心光學系統。藉此，在聚光鏡單元430的入瞳面430a上之雷射光L的像轉像(成像)於量變曲線取得用照相機464之攝像面。如前述般，在聚光鏡單元430之入瞳面430a上之雷射光L的像係為在反射型空間光調變器410被調變之雷射光L的像。因此，在雷射加工裝置200，藉由監視以量變曲線取得用照相機464所獲得之攝像結果，能夠掌握反射型空間光調變器410之動作狀態。 　　[0065] 且，雷射聚光部400係具有光束分離器471、透鏡472及雷射光L的光軸位置監視用照相機473。光束分離器471係將透過了光束分離器461之雷射光L分成反射成分與透過成分。藉由光束分離器471反射之雷射光L係沿著Z軸方向，依次射入到透鏡472及照相機473。透鏡472係將射入的雷射光L聚光於照相機473的攝像面上。在雷射加工裝置200，一邊監視藉由照相機464及照相機473各自的攝像結果，一邊在鏡單元360實施支承基座361對安裝基座301之位置調整、鏡363對支承基座361之位置調整及各鏡362、363的反射面之角度調整(參照圖9、圖10)，能夠修正射入到聚光鏡單元430之雷射光L的光軸的偏移(雷射光對聚光鏡單元430之強度分佈的位置偏移及雷射光L對聚光鏡單元430之光軸的角度偏移)。 　　[0066] 複數個光束分離器461、471係配置於從框體401的端部401d沿著Y軸方向延伸存在之筒體404內。一對透鏡462、463係配置於沿著Z軸方向立設在筒體404上之筒體405內，量變曲線取得用照相機464係配置於筒體405的端部。透鏡472係配置於沿著Z軸方向立設在筒體404上之筒體406內，照相機473係配置於筒體406的端部。筒體405與筒體406係在Y軸方向上相互地並列設置。再者，透過了光束分離器471之雷射光L，可被設在筒體404的端部之阻尼器等吸收，或亦可利用在適宜的用途。 　　[0067] 如圖12及圖13所示，雷射聚光部400係具有：可見光源481、複數個透鏡482、網線483、鏡484、半反射鏡485、光束分離器486、透鏡487及觀察用照相機488。可見光源481係沿著Z軸方向射出可見光V。複數個透鏡482係將自可見光源481射出的可見光V平行化。網線483係對可見光V賦予刻度線。鏡484係將藉由複數個透鏡482予以平行化的可見光V朝X軸方向反射。半反射鏡485係將被鏡484所反射的可見光V分成反射成分與透過成分。被半反射鏡485所反射之可見光V係沿著Z軸方向依次透過光束分離器486及分光鏡403，經由聚光鏡單元430，照射至支承於支承台230之加工對象物1(參照圖7)。 　　[0068] 照射至加工對象物1之可見光V係藉由加工對象物1的雷射光射入面反射，再經由聚光鏡單元430射入到分光鏡403，沿著Z軸方向透過分光鏡403。光束分離器486係將透過了分光鏡403之可見光V分成反射成分與透過成分。透過了光束分離器486之可見光V係透過半反射鏡485，沿著Z軸方向依次射入到透鏡487及觀察照相機488。透鏡487係將射入的可見光V聚光於觀察照相機488的攝像面上。在雷射加工裝置200，藉由觀察以觀察照相機488所獲得之攝像結果，能夠掌握加工對象物1的狀態。 　　[0069] 鏡484、半反射鏡485及光束分離器486係配置於安裝在框體401的端部401d上之基座407內。複數個透鏡482及網線483係配置於沿著Z軸方向立設在基座407上之筒體408內，可見光源481係配置於筒體408的端部。透鏡487係配置於沿著Z軸方向立設在基座407上之筒體409內，觀察照相機488係配置於筒體409的端部。筒體408與筒體409係在X軸方向上相互地並列設置。再者，沿著X軸方向透過了半反射鏡485之可見光V及藉由光束分離器486朝X軸方向反射之可見光V，可分別被設在基座407的壁部之阻尼器等吸收，或亦可利用在適宜的用途。 　　[0070] 在雷射加工裝置200，想定要進行雷射輸出部300之更換。這是因為因應加工對象物1的規格、加工條件等，適合於進行加工之雷射光L的波長不同。因此，準備射出的雷射光L之波長相互不同複數個雷射輸出部300。在此，準備射出的雷射光L之波長含於500~550nm的波長帶之雷射輸出部300、射出的雷射光L之波長含於1000~ 1150nm的波長帶之雷射輸出部300及射出的雷射光L之波長含於1300~1400nm的波長帶之雷射輸出部300。 　　[0071] 另外，在雷射加工裝置200，未想定要進行雷射聚光部400之更換。這是因為雷射聚光部400與複數個波長對應(與相互不連續之多波長帶對應)。具體而言，鏡402、反射型空間光調變器410、4f透鏡單元420的一對透鏡422、423、分光鏡403及聚光鏡單元430之透鏡432等與多波長相對應。 　　[0072] 在此，雷射聚光部400係與500～550nm、1000～1150nm及1300～1400nm之波長帶相對應。這是可藉由在雷射聚光部400的各結構塗佈預定的介電質多層膜、設計雷射聚光部400的各結構用以達到期望的光學性能來實現。再者，在雷射輸出部300，λ/2波長板單元330係具有λ/2波長板，偏振光板單元340係具有偏振光板。λ/2波長板及偏振光板為波長相依性高之光學元件。因此，λ/2波長板單元330及偏振光板單元340係作為每個波長帶不同之結構，設在雷射輸出部300。 [雷射加工裝置之雷射光的光路及偏振光方向] 　　[0073] 在雷射加工裝置200，對支承於支承台230的加工對象物1聚光之雷射光L的偏振光方向係如圖11所示，為與X軸方向平行的方向，與加工方向(雷射光L的掃描方向)一致。在此，在反射型空間光調變器410，雷射光L係作為P偏振光被反射。這是因為在將液晶使用於反射型空間光調變器410的光調變層之情況，當將該液晶進行定向，使得液晶分子在與包含對反射型空間光調變器410射入射出的雷射光L之光軸的平面平行的面內傾斜時，在抑制了偏振面的旋轉之狀態下，對雷射光L實相位調變(例如，參照日本專利第3878758號公報)。 　　[0074] 另外，在分光鏡403，雷射光L作為S偏振光被反射。這是因為比起將雷射光L作為P偏振光反射，將雷射光L作為S偏振光反射，能夠使得用來使分光鏡403與多波長對應之介電質多層膜的鍍層數減少等，讓分光鏡403的設計變得容易。 　　[0075] 因此，在雷射聚光部400，從鏡402經由反射型空間光調變器410及4f透鏡單元420到分光鏡403之光路係設定成沿著XY平面，從分光鏡403到達聚光鏡單元430之光路係設定成沿著Z軸方向。 　　[0076] 如圖9所示，在雷射輸出部300，雷射光L的光路係設定成沿著X軸方向或Y軸方向。具體而言，從雷射振盪器310到鏡303之光路及從鏡304經由λ/2波長板單元330、偏振光板單元340及擴束器350到鏡單元360之光路係設定成沿著X軸方向，從鏡303經由擋門320到鏡304之光路及在鏡單元360上從鏡362到鏡363之光路係設定成沿著Y軸方向。 　　[0077] 在此，沿著Z軸方向從雷射輸出部300朝雷射聚光部400行進之雷射光L係如圖11所示，藉由鏡402朝與XY平面平行的方向反射，射入到反射型空間光調變器410。此時，在與XY平面平行的平面內，射入到反射型空間光調變器410的雷射光L之光軸與自反射型空間光調變器410射出的雷射光L之光軸係形成銳角之角度α。另外，如前述般，在雷射輸出部300，雷射光L的光路係設定成沿著X軸方向或Y軸方向。 　　[0078] 因此，在雷射輸出部300，使λ/2波長板單元330及偏振光板單元340不僅作為用來調整雷射光L的輸出之輸出調整部發揮功能，亦需要作為用來調整雷射光L的偏振光方向之偏振光方向調整部發揮功能。 [反射型空間光調變器] 　　[0079] 如圖14所示，反射型空間光調變器410係以依次將矽基板213、驅動電路層914、複數個畫素電極214、介電質多層膜鏡等的反射膜215、定向膜999a、液晶層(顯示部)216、定向膜999b、透明導電膜217及玻璃基板等的透明基板218層積所構成。 　　[0080] 透明基板218係具有表面218a，此表面218a係構成反射型空間光調變器410之反射面410a。透明基板218係例如，由玻璃等之光透過性材料所構成，將從反射型空間光調變器410的表面218a射入之預定波長的雷射光L朝反射型空間光調變器410之內部透過。透明導電膜217係形成於透明基板218的背面上，由可使雷射光L透過之導電性材料(例如，ITO)所構成。 　　[0081] 複數個畫素電極214係沿著透明導電膜217，在矽基板213上排列成矩陣狀。各畫素電極214係例如，由鋁等的金屬材料所構成，該等表面214a係加工成平坦且光滑。複數個畫素電極214係藉由設在驅動電路層914之主動陣列電路進行驅動。 　　[0082] 主動陣列電路係設在複數個畫素電極214與矽基板213之間，因應欲從反射型空間光調變器410輸出之光像，控制朝各畫素電極214施加之施加電壓。這樣的主動陣列電路係具有例如控制未圖示的排列於X軸方向的各像素列之施加電壓的第1驅動電路、和控制排列於Y軸方向的各像素列之施加電壓的第2驅動電路，藉由控制部500之後述的空間光調變器502(參照圖16)，以雙方的驅動電路，對所指定的像素之像素電極214施加預定電壓。 　　[0083] 定向膜999a、999b係配置於液晶層216的兩端面，使液晶分子群排列於一定方向。定向膜999a、999b係由例如聚醯亞胺等的高分子材料所構成，對與液晶層216接觸之接觸面實施摩擦處理等。 　　[0084] 液晶層216係配置於複數個像素電極214與透明導電膜217之間，因應藉由各畫素電極214與透明導電膜217所形成的電場，將雷射光L進行調變。亦即，若藉由驅動電路層914的主動陣列電路對各畫素電極電極214施加電壓的話，在透明導電膜217與各像素電極214之間形成電場，因應形成於液晶層216的電場之大小，液晶分子216a的排列方向改變。然後，若雷射光L透過透明基板218及透明導電膜217而射入到液晶層216的話，此雷射光L會在通過液晶層216的期間被液晶分子216a所調變，在反射膜215反射後，再次被液晶層216所調變，然後射出。 　　[0085] 此時，藉由後述的空間光調變器控制部502(參照圖16)，控制施加於各像素電極214的電壓，因應該電壓，在液晶層216，被透明導電膜217與各畫素電極214所夾住的部分之折射率改變(對應各像素之位置的液晶層216的折射率改變)。藉由此折射率的改變，能因應所施加的電壓，使雷射光L的位置在每液晶層216的每個像素改變。亦即，可藉由液晶層216針對像素，賦予因應全像片圖案的相位調變。 　　[0086] 換言之，可將賦予調變之作為全像片圖案之調變圖案顯示於反射型空間光調變器410之液晶層216。射入並透過調變圖案之雷射光L，其波前被調整，在構成該雷射光L的各光線上，於與行進方向正交的預定方向之成分的相位產生偏移。因此，藉由將顯示於反射型空間光調變器410之調變圖案加以適宜設定，能夠將雷射光L進行調變(例如，將雷射光L的強度、振幅、相位、偏振光等進行調變)。 [4f透鏡單元] 　　[0087] 如前述般，4f透鏡單元420的一對透鏡422、423係構成反射型空間光調變器410的反射面410a與聚光鏡單元430的入瞳面430a處於成像關係之雙邊遠心光學系統。具體而言，如圖15所示，反射型空間光調變器410側的中心與反射型空間光調變器410的反射面410a之間的光路的距離成為透鏡422的第1焦點距離f1，聚光鏡單元430側的透鏡423的中心與聚光鏡單元430的入瞳面430a之間的光路的距離成為透鏡423的第2焦點距離f2，透鏡422的中心與透鏡423的中心之間的光路的距離成為第1焦點距離f1與第2焦點距離f2之和(亦即，f1+f2)。從反射型空間光調變器410到聚光鏡單元430之光路中的一對透鏡422、423間的光路為一直線。 　　[0088] 在雷射加工裝置200，從增大在反射型空間光調變器410的反射面410a上之雷射光L的有效直徑的觀點來看，雙邊遠心光學系統之倍率M符合0.5＜M＜1(縮小系統)。在反射型空間光調變器410的反射面410a上之雷射光L的有效直徑越大，則越能以高精細的相位圖案，將雷射光L進行調變。在從抑制自反射型空間光調變器410到聚光鏡單元430之雷射光L的光路變長的觀點來看，能夠設成為0.6≦M≦0.95。在此，(雙邊遠心光學系統的倍率M)=(聚光鏡單元430的入瞳面430a上之圖像的尺寸)/(在反射型空間光調變器410的反射面410a上之物體的尺寸)。在雷射加工裝置200之情況，雙邊遠心光學系統的倍率M、透鏡422的第1焦點距離f1及透鏡423的第2焦點距離f2係符合M=f2/f1。 　　[0089] 再者，從縮小在反射型空間光調變器410的反射面410a上之雷射光L的有效直徑的觀點來看，雙邊遠心光學系統的倍率M亦可符合1＜M＜2(擴大系統)。在反射型空間光調變器410的反射面410a上之雷射光L的有效直徑越小，則擴束器350(參照圖9)的倍率小即可，在與XY平面平行的平面內，射入到反射型空間光調變器410的雷射光L之光軸與反射型空間光調變器410射出的雷射光L之光軸所形成的角度α(參照圖11)變得越小。在從抑制反射型空間光調變器410到聚光鏡單元430之雷射光L的光路變長的觀點來看，可設成為1.05≦M≦1.7。 　　[0090] 其次，詳細地說明關於第1實施形態之雷射加工裝置200的主要部分。 　　[0091] 圖16係顯示第1實施形態之雷射加工裝置200的主要部分之概略構成圖。圖17係示意地顯示從如圖16所示的反射型空間光調變器至加工對象物的雷射光之光路及該光路上的各光學要件的圖。在圖17，省略分光鏡403。雷射光L係例如沿著Y軸方向行進後，在位置Pd，藉由分光鏡403朝Z軸方向反射，然後朝Z軸方向行進而射入到聚光鏡單元430。 　　[0092] 如圖16、圖17所示，從雷射輸出部300(雷射振盪器310)輸出之雷射光L係射入到反射型空間光調變器410。反射型空間光調變器410係將射入的雷射光L因應顯示於液晶層216之相位圖案調變並射出。自反射型空間光調變器410射出的雷射光L係在4f透鏡單元420的中繼透鏡亦即透鏡(聚焦鏡)422進行聚焦後，在4f透鏡單元420的中繼透鏡亦即透鏡423予以準直，然後射入到分光鏡403。射入到分光鏡403之雷射光L係被分歧成反射光與透過光。藉由分光鏡403所反射之雷射光L射入到聚光鏡單元430。 　　[0093] 亦即，雷射加工裝置200係具備有配置於雷射光L的光路上之反射型空間光調變器410與聚光鏡單元430之間的透鏡422。射入到聚光鏡單元430之雷射光L係藉由聚光鏡單元430朝加工對象物1聚光。另外，透過了分光鏡403之雷射光L係在中繼透鏡亦即前述透鏡463聚焦，然後射入到量變曲線取得用照相機464的攝像面464a。 　　[0094] 一對透鏡422、423係將在反射型空間光調變器410的反射面410a上之雷射光L的波前中繼於聚光鏡單元430的入瞳面430a和分光鏡403的下游側(後段)之共軛面491。透鏡463係將藉由一對透鏡422、423中繼於共軛面491之雷射光L的波前(液晶層216之真實圖像)中繼(成像)於量變曲線取得用照相機464之攝像面464a。藉此，液晶層216、聚光鏡單元430的入瞳面430a、共軛面491及量變曲線取得用照相機464之攝像面464a係相互地構成共軛關係。 　　[0095] 量變曲線取得用照相機464係用來取得以分光鏡403分歧的雷射光L之強度分佈的設項裝置。具體而言，量變曲線取得用照相機464，係將關於從反射型空間光調變器410射出且射入至聚光鏡單元430之前的雷射光L之光束斷面的強度分佈之圖像(強度分佈圖像)作為靜止圖像加以攝像。將攝像到的強度分佈圖像輸出至控制部500。作為量變曲線取得用照相機464，例如可使用CMOS (Complementar Metal Oxide Semiconductor)影像感測器。 　　[0096] 控制部500係具有上記雷射光源控制部102、空間光調變器控制部(控制部)502、照相機控制部504及記憶部510。雷射光源控制部102係用來控制雷射振盪器310之動作。又，雷射光源控制部102係在每一次沿著1條切斷預定線5之雷射加工，依據加工條件(照射條件)，決定並設定以雷射振盪器310所產生之雷射光L的輸出。加工條件係藉由例如觸控面板等的輸入部，由操作員輸入。作為加工條件，例如，加工對象物1之形成改質區域7的深度位置、雷射輸出等。 　　[0097] 空間光調變器控制部502係控制顯示於反射型空間光調變器410的液晶層216之相位圖案。圖18係顯示於反射型空間光調變器410的相位圖案的一例之圖。圖18(a)係顯示相位圖案的全體，圖18(b)係圖18(a)的區域RA之放大圖。如圖18所示，顯示於反射型空間光調變器410之相位圖案P0係包含有第1圖案P1和第2圖案P2。第1圖案P1係將雷射光L中之射入到聚光鏡單元430的入瞳面430a之一部分進行調變。第2圖案P2係將雷射光L中之殘餘部，亦即，未射入到瞳面430a(例如射入到入瞳面430a的周緣部)之部分進行調變。關於這一點，更具體地說明。 　　[0098] 圖19係顯示反射型空間光調變器上的雷射光之強度分佈的圖像。如圖19所示，液晶層216係包含供雷射光L射入的區域HA。區域HA係包含有：圓形的有效區域AC和有效區域AC的外側之圓環狀的非有效區域AB。射入到有效區域AC的雷射光L之一部分係為射入到聚光鏡單元430的入瞳面430a後照射至加工對象物1的有效光。亦即，有效區域AC係為用來將有效光(雷射光L的一部分)進行調變之區域。有效區域AC係為例如在雷射光L為高斯光束之情況，若使用雷射光L之強度成為峰值的13.5 (1/e＾2)%之高斯光束半徑w的話，則以高斯光束半徑w作為半徑之圓形區域。 　　[0099] 射入到非有效區域AB的雷射光L之殘餘部係為未射入到聚光鏡單元430的入瞳面430a且未照射至加工對象物1的非有效光。亦即，非有效區域AB係為用來將非有效光(雷射光L的殘餘部)進行調變之區域。非有效區域AB係為例如以高斯光束半徑w作為內半徑，且以高斯光束半徑w的1.22倍(=1.22w)作為外半徑之圓環區域。高斯光束半徑w的1.22倍之位置係為雷射光L的強度成為峰值的大約5%之位置。 　　[0100] 再者，液晶層216係包含區域HA的外側之區域AA。區域AA係為實質上雷射光L未射入的區域。作為一例，區域AA係為在雷射光L為高斯光束之情況，雷射光的強度為較峰值的5%更小之區域。 　　[0101] 如圖18所示的第1圖案P1係顯示於液晶層216的有效區域AC。因此，第1圖案P1係將雷射光L中之有效光進行調變。第2圖案P2係顯示於液晶層216的非有效區域AB及區域AA。因此，第2圖案P2係將雷射光L中之非有效光進行調變。 　　[0102] 第1圖案P1係包含有沿著第1方向(在此，X軸方向：雷射光L的掃描方向：雷射光L的聚光點之對加工對象物1的相對移動方向)，使雷射光L的一部分(有效光)分歧成複數個第1繞射光(其他繞射光)DL1之第1繞射格子圖案(其他繞射格子圖案)G1(參照圖17、圖20)。在此，第1圖案P1係為繞射格子圖案，但，亦可包含像差修正圖案等的其他相位圖案(亦即，亦可構成為其他相位圖案重疊於繞射格子圖案)。第1繞射格子圖案G1係以沿著與第1方向及光軸方向交叉(正交)的第2方向(在此為Z軸方向)之直線狀的複數個溝圖案排列於第1方向的方式構成。因此，在透鏡422的後側之焦點位置，形成沿著第1方向分歧之複數個第1繞射光DL1的光束點SP1(參照圖20)。 　　[0103] 第2圖案P2係包含有沿著第2方向，使雷射光L的殘餘部(非有效光)分歧成複數個第2繞射光(繞射光)DL2之第2繞射格子圖案(繞射格子圖案)G2(參照圖20)。在此，第2圖案P2係為繞射格子圖案，但，亦可包含像差修正圖案等的其他相位圖案(亦即，亦可構成為其他相位圖案重疊於繞射格子圖案)。第2繞射格子圖案G2係以沿著第1方向之直線狀的複數個溝圖案排列於第2方向的方式構成。因此，在透鏡422的後側之焦點位置，形成沿著第2方向分歧之複數個第2繞射光DL2的光束點SP2(參照圖20)。 　　[0104] 在此，如圖16、17所示，在雷射光L的光路上之透鏡422的後側之焦點位置，配置有狹縫構件424。狹縫構件424係阻擋雷射光L的相位調變之一定值以上的空間頻率成分(廣角繞射光)，並且使雷射光L的相位調整之未滿一定值的空間頻率成分通過。例如在狹縫構件424，設定開口的大小，用以阻擋一定值以上的空間頻率成分。例如，當在反射型空間光調變器410(液晶層216)，顯示包含有繞射格子圖案之相位圖案時，狹縫構件424係將因應該繞射格子圖案進行了繞射之雷射光L的繞射光之至少一部分予以遮斷。 　　[0105] 特別是在狹縫構件424，如圖20所示，設有比起第2方向，沿著第1方向相對長之長方形狀的狹縫424a。狹縫構件424係藉由狹縫424a，使低階的第1繞射光DL1通過，並且將高階的第1繞射光DL1及第2繞射光DL2遮斷。因此，在此，如下述的方式規定狹縫424a的尺寸。 　　[0106] 亦即，沿著第1方向之狹縫424a的尺寸係較透鏡422的後側的焦點位置之第1繞射光DL1的光束尺寸(點SP1之直徑)S1和透鏡422的後側的焦點位置之第1繞射光DL1的分歧間隔S2之總和値大。在此，分歧間隔S2係為透鏡422的後側的焦點位置之沿著第1方向的±1階的第1繞射光DL1之中心彼此的間隔。又，在此，沿著第1方向之狹縫424a的尺寸係較透鏡422的後側的焦點位置之±2階的第1繞射光DL1的間隔S3小。 　　[0107] 另外，沿著第2方向之狹縫424a的尺寸係較透鏡422的後側的焦點位置之第1繞射光DL1的光束尺寸大。又，沿著第2方向之狹縫424a的尺寸係當將透鏡422的焦點距離設為f、將雷射光L的波長設為λ、將反射型空間光調變器410的像素尺寸設為xSLM 時，較以下述計算式(1)所表示的1階光的最大繞射距離F小。因此，在此，第1繞射光DL1中之0階光及±1階係通過狹縫424a，而第1繞射光DL1中之±3階以上的高階光及第2繞射光DL2係未通過狹縫424a而被遮斷。[0108] 在此，說明關於前述最大繞射距離F。如圖21所示，若將繞射格子G之繞射角設為θ、繞射階數設為m(m=0，±1，±2，±3，…)、繞射格子G之格子間隔(一周期的間隔)設為L的話，各值的關係為以下述計算式(2)所表示。m階繞射光係指當格子間隔為L時，以θ進行繞射之光成分。[0109] 若將θ的繞射角之光射入到焦點距離為f之聚焦鏡CL，在焦點距離f附近聚光時之像高設為h的話，則h與θ具有以下的計算式(3)之關係。[0110] 由於空間光調變器之最大繞射角(分歧間隔)係為格子間隔L=2XSLM 時，故，m階光的最大繞射距離Fm =2×h(h為絕對値)係可從前述計算式(2)、(3)，如下述計算式(4)所表示。因此，m=1之1階光的最大繞射距離F是如前述計算式(1)所表示。[0111] 再者，狹縫構件424亦可配置於透鏡422的焦點位置旁。焦點位置旁係指略焦點位置、焦點位置的附近、焦點位置的周邊，狹縫構件424可阻擋雷射光L之一定值以上的空間頻率成分的範圍(可遮斷一定階數以上的繞射光之範圍)。 　　[0112] 又，透鏡422的後側的焦點位置之第1繞射光DL1之光束尺寸S1係可因應相位圖案P0改變。亦即，相位圖案P0(例如第1圖案P1)係如前述般，在包含有繞射格子圖案以外的圖案之情況，會有光束尺寸S1改變之情況。例如，會有相位圖案P0係包含有用來修正當雷射光L聚光於加工對象物1時所產生的像差之像差修正圖案的情況。在此情況，比起相位圖案P0不包含像差修正圖案之情況，在透鏡422的後側之焦點位置上的雷射光L的擴散變大。因此，光束尺寸S1變大。因此，狹縫424a的尺寸係依據因應了相位圖案P0之光束尺寸S1加以規定即可。 　　[0113] 接著，參照圖16。照相機控制部504係控制量變曲線取得用照相機464的動作。又，照相機控制部504係從量變曲線取得用照相機464取得強度分佈圖像並加以認識。藉此，照相機控制部504係可取得雷射光L之強度。記憶部510係例如，可將用來顯示於反射型空間光調變器410之相位圖案記憶。又，記憶部510亦可記憶照相機控制部504所取得的雷射光L之強度。且，在控制部500，連接有顯示器600。顯示器600係可顯示藉由空間光調變器控制部502顯示於反射型空間光調變器410(液晶層216)之相位圖案、及以量變曲線取得用照相機464所取得之強度分佈圖像等。 　　[0114] 如以上所說明，在此雷射加工裝置200，自雷射輸出部300(雷射振盪器310)所輸出的雷射光L係在藉由反射型空間光調變器410的相位圖案P0進行調變後，再藉由聚光鏡單元430朝加工對象物1聚光。雷射光L係沿著第1方向照射至加工對象物1。在此，第1方向係指使雷射光L與加工對象物1相對地移動之方向。反射型空間光調變器410的相位圖案P0係包含有：將射入到聚光鏡單元430的入瞳面430a之雷射光L的一部分(有效光)進行調變之第1圖案P1；和將雷射光L的殘餘部(非有效光)進行調變之第2圖案P2。第1圖案P1係包含有用來沿著第1方向使光繞射之第1繞射格子圖案G1。因此，雷射光L中之有效光係對雷射光L對加工對象物1之照射方向(掃描方向)亦即第1方向，分歧成複數個第1繞射光DL1。 　　[0115] 另外，第2圖案P2係包含有用來沿著與第1方向交叉的第2方向使光繞射之第2繞射格子圖案G2。因此，雷射光L中之非有效光係對與雷射光L的掃描方向交叉之第2方向，分歧成複數個第2繞射光DL2。又，第2繞射光DL2係在透鏡422的後側的焦點位置，被狹縫構件424的狹縫424a遮斷。 　　[0116] 其結果，有效光的繞射光之複數個第1繞射光DL1通過狹縫424a而照射於加工對象物1，另外，非有效光的繞射光之第2繞射光DL2被狹縫424a遮斷，並未到達聚光鏡單元430。因此，若依據此雷射加工裝置200的話，既可抑制雷射光L朝加工對象物1之照射狀態改變，又可使雷射光L分歧成複數個後照射至加工對象物1。亦即，既可抑制加工精度的劣化，又可沿著切斷預定線5a、5b進行多點(在例子中為3點)之雷射加工(改質區域的形成)。 　　[0117] 又，在雷射加工裝置200，第1繞射格子圖案G1係由沿著第2方向之複數個溝圖案所構成，第2繞射格子圖案G2係由沿著第1方向之複數個溝圖案所構成。如此，利用以第1繞射格子圖案G1與第2繞射格子圖案G2設定成與溝圖案交叉(正交)，能夠讓第1繞射光DL1的分歧方向與第2繞射光DL2的分歧方向不同。 　　[0118] 又，在雷射加工裝置200，沿著第1方向之狹縫424a的尺寸係較透鏡422的焦點位置之第1繞射光DL1的光束尺寸S1與焦點位置之第1繞射光DL1的分歧間隔S2之總合値大，沿著第2方向之狹縫424a的尺寸係較焦點位置上之第1繞射光DL1的光束尺寸S1大。因此，不會有狹縫424a遮斷複數個第1繞射光DL1，可確實地照射至加工對象物1。 　　[0119] 又，在雷射加工裝置200，分歧間隔S2係為在第1方向上之±1階的第1繞射光之間隔。在此情況，至少可將第1繞射光中的0階光與±1階光照射至對象物。 　　[0120] 又，在雷射加工裝置200，沿著第2方向之狹縫424a的尺寸係當將透鏡422的焦點距離設為f、將雷射光L的波長設為λ、將反射型空間光調變器410的像素尺寸設為xSLM 時，較以前述計算式(1)所表示的最大繞射距離F小。因此，可藉由狹縫424a，確實地遮斷第2繞射光DL2。 　　[0121] 且，在雷射加工裝置200，沿著第1方向之狹縫424a的尺寸係較透鏡422的焦點位置之±3階的第1繞射光DL1的間隔S3小。因此，可藉由狹縫424a，遮斷第1繞射光中±3階以上的高階光。 　　[0122] 以上係為本發明的一實施形態。本發明係不限於前述實施形態者，在不超出本發明的各請求項之技術思想範圍可進行各種變更，或亦可適用於其他物。 　　[0123] 例如，前述實施形態不限於將改質區域7形成於加工對象物1的內部者，亦可實施剝蝕電漿等的其他雷射加工者。前述實施形態不限於使用於讓雷射光L聚光於加工對象物1的內部之雷射加工的雷射加工裝置，亦可為使用於讓雷射光L聚光於加工對象物1的表面1a、3或背面1b的雷射加工之雷射加工裝置。本發明所適用之裝置係不限於雷射加工裝置，若為將雷射光L照射至對象物者的話，則可適用於各種雷射光照射裝置。在前述實施形態，以切斷預定線5作為照射予定線，但，照射予定線係不限於切斷預定線5，若為可使要照射的雷射光L沿著之線即可。 　　[0124] 又，在前述實施形態，構成反射型空間光調變器410的反射面410a與聚光鏡單元430的入瞳面430a處於成像關係的雙邊遠心光學系統之成像光學系統係不限於一對透鏡422、423，亦可為包含有反射型空間光調變器410側的第1透鏡系統(例如，接合透鏡、3個以上的透鏡等)及聚光鏡單元430側的第2透鏡系統(例如接合透鏡、3個以上的透鏡等)者。 　　[0125] 又，在前述實施形態，量變曲線取得用照相機464係其攝像面464a位於與反射型空間光調變器410的液晶層216之反射面共軛的面即可，可在共軛面491的位置配置量變曲線取得用照相機464。在此情況，在雷射加工裝置200(參照圖16)，不需要設置透鏡463。在前述實施形態，透鏡422、透鏡423及透鏡463的中繼倍率可為任意倍率。在前述實施形態係具備有反射型空間光調變器410，但，空間光調變器係不限於反射型，亦可為透過型空間光調變器。 　　[0126] 又，聚光鏡單元430及一對距離測量感測器450係安裝於Y軸方向上之框體401的端部401d，但，亦可靠近安裝於Y軸方向上之較框體401的中心位置更靠近端部401d側的位置。反射型空間光調變器410係安裝於Y軸方向上之框體401的端部401c，但，靠近安裝於Y軸方向上之較框體401的中心位置更靠近端部401c側的位置即可。又，距離測量感測器450，亦可在X軸方向上，僅配置於聚光鏡單元430的單一側。 　　[0127] 且，狹縫424a的形狀及尺寸係不限於前述一例。例如，狹縫424a係比起第2方向，沿著第1方向相對地長之形狀即可，例如亦可為橢圓形狀等。狹縫424a亦可不需要遮斷高階的第1繞射光DL1。例如，亦可將沿著第1方向的狹縫424a的尺寸作成較±2階的第1繞射光DL1的間隔大。 　　[0128] 又，在前述實施形態，以第1圖案P1包含有第1繞射格子圖案(其他繞射格子圖案)之情況為例進行了說明。但，第1圖案亦可不含有繞射格子圖案。例如，第1圖案P1亦可為用來校正像差的圖案。另外，第1圖案P1及/或第2圖案P2，不僅包含將雷射光L在平面(例如X-Y面)內)分歧，亦可包含與該平面交叉的方向(例如Z方向：深度方向)之圖案。 　　[0129] 在此，從抑制雷射光L朝加工對象物1之照射狀態的改變之觀點來看，液晶層216包含有供射入到聚光鏡單元(物鏡)430的瞳面之雷射光L的一部分(有效光)射入之有效區域AC、和供雷射光L的殘餘部(非有效光)射入的非有效區域，狹縫構件424藉由狹縫424a，將在非有效區域AB進行調變後的光遮斷即可。特別是有效區域AC的形狀不限於前述圓形狀，亦可為例如圓環狀。且，非有效區域AB的形狀不限於前述圓環狀，亦可作成為對有效區域AC相輔之形狀。 　　[0130] 亦即，作為一例，在有效區域AC為圓環狀之情況，非有效區域AB可為包含有圓環的內側之圓形部分和圓環的外側之部分的形狀。亦即，在液晶層216，會有至少沿著一方向混合存在著有效區域AC和非有效區域AB之情況。即使在這種情況，如前述般，藉由狹縫424a，僅將在非有效區域AB進行調變後的光予以遮斷即可。 [產業上的利用可能性] 　　[0131] 能夠提供抑制雷射光朝對象物之照射狀態改變之雷射光照射裝置。
[0132]
1‧‧‧加工對象物(對象物)
100、200‧‧‧雷射加工裝置(雷射光照射裝置)
310‧‧‧雷射振盪器(雷射光源)
410‧‧‧反射型空間光調變器(空間光調變器)
422‧‧‧透鏡(聚焦鏡)
424‧‧‧狹縫構件
424a‧‧‧狹縫
430‧‧‧聚光鏡單元(物鏡)
430a‧‧‧入瞳面(瞳面)
L‧‧‧雷射光
DL1‧‧‧第1繞射光
DL2‧‧‧第2繞射光
P0‧‧‧相位圖案
P1‧‧‧第1圖案
P2‧‧‧第2圖案
G1‧‧‧第1繞射格子圖案
G2‧‧‧第2繞射格子圖案
[0021] 　　圖1係用於形成改質區域之雷射加工裝置的概略構成圖。 　　圖2係成為形成改質區域的對象之加工對象物的平面圖。 　　圖3係沿著圖2的加工對象物的III-III線之斷面圖。 　　圖4係雷射加工後的加工對象物之平面圖。 　　圖5係沿著圖4的加工對象物的V-V線之斷面圖。 　　圖6係沿著圖4的加工對象物的VI-VI線之斷面圖。 　　圖7係實施形態之雷射加工裝置的斜視圖。 　　圖8係安裝於如圖7所示的雷射加工裝置的支承台之加工對象物的斜視圖。 　　圖9係沿著圖7的XY平面之雷射輸出部的斷面圖。 　　圖10係圖7之雷射加工裝置的雷射輸出部及雷射聚光部的一部分之斜視圖。 　　圖11係沿著圖7的XY平面之雷射聚光部的斷面圖。 　　圖12係沿著圖11的XII-XII線之雷射聚光部的斷面圖。 　　圖13係沿著圖12的XIII-XIII線之雷射聚光部之斷面圖。 　　圖14係圖7的雷射加工裝置之反射型空間光調變器的部分斷面圖。 　　圖15係顯示圖11的雷射聚光部之反射型空間光調變器、4f透鏡單元及聚光鏡單元的光學配置關係之圖。 　　圖16係顯示第1實施形態之雷射加工裝置的主要部分之概略構成圖。 　　圖17係示意地顯示從如圖16所示的反射型空間光調變器至加工對象物的雷射光之光路及該光路上的各光學要件的圖。 　　圖18係顯示於反射型空間光調變器的相位圖案的一例之圖。 　　圖19係顯示反射型空間光調變器上的雷射光之強度分佈的圖像。 　　圖20係顯示狹縫構件及繞射光的光束點之圖。 　　圖21係用來說明最大繞射距離之圖。

Claims (10)

  1. 一種雷射光照射裝置，係將雷射光沿著第1方向照射至對象物之雷射光照射裝置，其特徵為包含有： 　　輸出前述雷射光之雷射光源； 　　將自前述雷射光源輸出的前述雷射光因應相位圖案進行調變後射出之空間光調變器； 　　將自前述空間光調變器射出的前述雷射光朝前述對象物聚光之物鏡； 　　聚焦鏡，該聚焦鏡是配置於前述雷射光的光路上之前述空間光調變器與前述物鏡之間，將前述雷射光聚焦；及 　　狹縫構件，該狹縫構件是配置於前述雷射光的光路上之前述聚焦鏡的後側的焦點位置，用來遮斷前述雷射光的一部分， 　　前述相位圖案係包含有：將射入到前述物鏡的瞳面之前述雷射光的一部分進行調變之第1圖案；和將前述雷射光的殘餘部進行調變之第2圖案， 　　前述第2圖案係包含有繞射格子圖案，該繞射格子圖案係用來沿著與前述第1方向交叉的第2方向使前述雷射光的前述殘餘部分歧成複數個繞射光， 　　前述狹縫構件係藉由狹縫將前述繞射光予以遮斷。
  2. 如申請專利範圍第1項之雷射光照射裝置，其中，前述狹縫構件係藉由比起前述第2方向，以相對變長的方式形成於前述第1方向的狹縫，遮斷前述繞射光。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之雷射光照射裝置，其中，前述第1圖案係包含有其他繞射格子圖案，該其他繞射格子圖案係用來沿著前述第1方向，使前述雷射光的前述一部分歧成複數個其他繞射光。
  4. 如申請專利範圍第3項之雷射光照射裝置，其中，沿著前述第1方向的前述狹縫的尺寸係較前述焦點位置上之前述其他繞射光的光束尺寸與前述焦點位置之其他繞射光的分歧間隔之總和值大， 　　沿著前述第2方向的前述狹縫的尺寸係較前述焦點位置上之前述繞射光的光束尺寸大。
  5. 如申請專利範圍第4項之雷射光照射裝置，其中，前述分歧間隔係為前述第1方向上之±1階的前記其他繞射光之間隔。
  6. 如申請專利範圍第4或5項之雷射光照射裝置，其中，沿著前述第2方向之狹縫的尺寸係較當將前述聚焦鏡的焦點距離設為f、將前述雷射光的波長設為λ、將前述空間光調變器的像素尺寸設為xSLM 時，以下述計算式(1)所表示的最大繞射距離F小。
  7. 如申請專利範圍第4至6項中任一項之雷射光照射裝置，其中，前述狹縫之沿著前述第1方向的尺寸係較前述焦點位置上之±3階的前述其他繞射光的間隔小。
  8. 如申請專利範圍第3至6項中任一項之雷射光照射裝置，其中，前述其他繞射格子圖案係由沿著前述第2方向之複數個溝圖案所構成， 　　前述繞射格子圖案係由沿著前述第1方向之複數個溝圖案所構成。
  9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之雷射光照射裝置，其中，前述空間光調變器係包含有顯示前述相位圖案之液晶層， 　　前述液晶層係包含有供前述雷射光射入的區域中之圓形狀的有效區域和前述有效區域的外側之圓環狀的非有效區域， 　　前述第1圖案係將顯示於前述有效區域之前述雷射光的前述一部分進行調變， 　　前述第2圖案係將顯示於前述非有效區域之前述雷射光的前述殘餘部進行調變。
  10. 一種雷射光照射裝置，係將雷射光沿著第1方向照射至對象物之雷射光照射裝置，其特徵為包含有： 　　輸出前述雷射光之雷射光源； 　　將自前述雷射光源輸出的前述雷射光因應相位圖案進行調變後射出之空間光調變器； 　　將自前述空間光調變器射出的前述雷射光朝前述對象物聚光之物鏡； 　　聚焦鏡，該聚焦鏡是配置於前述雷射光的光路上之前述空間光調變器與前述物鏡之間，將前述雷射光聚焦；及 　　狹縫構件，該狹縫構件是配置於前述雷射光的光路上之前述聚焦鏡的後側的焦點位置，用來遮斷前述雷射光的一部分， 　　前述空間光調變器係包含有顯示前述相位圖案之液晶層， 　　前述液晶層係包含有：供射入到前述物鏡的瞳面之前述雷射光的一部分射入的有效區域；和供前述雷射光的殘餘部射入的非有效區域， 　　前述狹縫構件係藉由狹縫將在前述非有效區域進行調變後的光予以遮斷。
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