TWI524958B - An aberration correction method, a laser processing method using the aberration correction method, a laser irradiation method using the aberration correction method, an aberration correction device, and an aberration correction program - Google Patents

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TWI524958B
TWI524958B TW098129424A TW98129424A TWI524958B TW I524958 B TWI524958 B TW I524958B TW 098129424 A TW098129424 A TW 098129424A TW 98129424 A TW98129424 A TW 98129424A TW I524958 B TWI524958 B TW I524958B
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Description

像差修正方法，使用該像差修正方法之雷射加工方法，使用該像差修正方法之雷射照射方法，像差修正裝置及像差修正程式
本發明係有關於一種修正雷射照射裝置之像差之像差修正方法、使用該像差修正方法之雷射加工方法、使用該像差修正方法之雷射照射方法、像差修正裝置及像差修正程式。
雷射照射裝置係用於雷射加工裝置或顯微鏡等各種光學裝置中。於使用該雷射照射裝置之雷射加工裝置中，有包含空間光調變器(以下稱為SLM(spatial light modulator))者。下述專利文獻1~5中揭示有一種包含SLM之雷射加工裝置。
專利文獻1及2中所記載之雷射加工裝置係使用SLM來控制雷射光對加工對象物之照射位置，專利文獻3中所記載之雷射加工裝置係使用SLM來控制雷射光。又，專利文獻4中所記載之雷射加工裝置包含測量雷射光之波前之畸變之機構，並使用SLM來修正測量出之波前畸變。然而，於該方法中必需測量波前之畸變之機構，光學系統變得複雜，並且存在無法適用於雷射加工等無法測量波前畸變之應用中之問題。
又，於專利文獻5中，記載有當將雷射光聚光於透明介質中時會產生像差，加工點於深度方向上變長之問題，專利文獻5中所記載之雷射加工裝置係積極地利用因介質之色散等產生的色像差或因繞射元件中之波長造成的光程變化，調整光源波長之每個波長之強度，籍此而進行加工位置之控制。
又，於專利文獻6中記述有如下方法：利用SLM等之波前控制元件而對入射光賦予已知像差之反相位分布，籍此而修正像差。此處，於非專利文獻1中，係基於近軸趨近而分析性地求出因將平行平面基板插入光學系統中而產生之球面像差。將雷射光聚光於透明介質中等同於將平行平面基板插入光學系統中，故而藉由將非專利文獻1中記載之結果作為專利文獻6之方法中之已知像差進行處理，可對因將雷射光聚光於透明介質中而產生之球面像差進行修正。然而，於該方法中存在如下問題：由於像差之反相位分布之相位範圍超出波前控制元件之性能而變得較大，故而無法適用於對介質之雷射照射位置較深之情形。進而，亦存在無法求出準確的雷射照射位置之問題。
先行技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2006-68762號公報
專利文獻2：日本專利特開2006-119427號公報
專利文獻3：日本專利特開2002-207202號公報
專利文獻4：日本專利特開2006-113185號公報
專利文獻5：日本專利特開2005-224841號公報
專利文獻6：國際公開第2003/036368號小冊子
非專利文獻
非專利文獻1：久保田廣，「光學」，岩波書店，1967年，p.128-127、p.300-301
然而，對於雷射加工裝置期望可進行更微細之加工。例如，於形成光學波導等之改質層時，期望聚光點儘量小。然而，若加工位置變深，則聚光區域會因像差而擴展，故而難以維持良好的加工狀態。
因此，本發明之目的在於提供一種即便對介質之雷射照射位置較深亦可提高雷射光之聚光程度之像差修正方法、使用該像差修正方法之雷射加工方法、使用該像差修正方法之雷射照射方法、像差修正裝置及像差修正程式。
本案發明者等人反覆銳意研究，結果發現：當對介質之雷射照射位置變深時，用於修正雷射光之波前之PV(peak to valley，峰谷)值(所謂PV值，係波前像差之最大值與最小值之差，相當於相位調變量之大小)變大，超出空間光調變器等之控制波前之元件之性能，故而將無法充分修正像差。於可控制波前之空間光調變器中，有對獨立的像素施加電壓之相位調變型之空間光調變器及藉由致動器使膜鏡面變形之可變形鏡等。一般而言，可藉由對獨立的像素施加電壓之相位調變型之空間光調變器而物理性地賦予之相位調變範圍為2π~6π左右。將該範圍稱為物理相位調變範圍。然而，藉由使用相位摺疊技術(Phase wrap ping)，可將有效的相位調變範圍擴大至數十波長左右。將藉由相位摺疊技術而擴大之有效的相位調變範圍稱為有效相位調變範圍。所謂相位摺疊技術，係利用相位0與2nπ(n為整數)為等值，而將具有超出物理相位調變範圍之值之相位分布於物理相位調變範圍內摺疊之技術。然而，在用於修正雷射光之波前中，若空間光調變器中之鄰接的像素間之相位調變量之差超出物理相位調變範圍，將無法適用相位摺疊技術。因此，若空間光調變器中之鄰接的像素間之相位調變量之差超出物理相位調變範圍，則無法充分再現用於修正像差之波前，聚光程度降低，難以進行良好的加工。於可變形鏡等之其他空間光調變器中，物理相位調變範圍比對獨立的像素施加電壓之相位調變型之空間光調變器更大，但即便如此，可調變之相位範圍仍存在極限，故而若雷射照射位置較深，將無法充分地修正像差。再者，於可變形鏡之情形時，僅可調變在空間上連續的相位分布，而無法適用相位摺疊技術，故而物理相位調變範圍等於有效相位調變範圍。
並且，本案發明者等人發現：若以修正後的雷射光之聚光點之光軸方向的位置位於修正前的近軸光線之聚光點之光軸方向的位置與修正前的最外緣光線之聚光點之光軸方向的位置之間的範圍，即位於介質內部存在縱像差的範圍之間之方式而修正雷射光之像差，則賦予用於像差修正之波前調變之PV值將降低。用於像差修正之波前調變之PV值降低之結果為，即便於聚光位置較深之情形時，空間光調變器中之鄰接的像素間之相位調變量之差亦變小，從而可適用相位摺疊技術。以後，將用於應用相位摺疊前之像差修正之波前調變圖案稱為修正波前，將其中應用有相位摺疊之圖案稱為像差修正相位圖案。
因此，本發明之像差修正方法係將雷射光聚光於具有透光性之介質內部之雷射照射裝置之像差修正方法，其特徵在於：修正雷射光之像差，使得雷射光之聚光點位於介質內部所產生之像差範圍之間。此處，所謂雷射光之聚光點位於介質內部所產生之像差範圍之間，係指位於未修正像差時介質內部存在縱像差的範圍之間。
根據該像差修正方法，修正雷射光之像差，使得雷射光之聚光點位於介質內部所產生之像差範圍之間，即，位於未修正像差時介質內部存在縱像差的範圍之間，故而可降低波前之PV值。其結果，即便使用相位調變量存在限制之空間光調變器，亦可藉由使用於像差修正之相位調變量降低而減輕空間光調變器之負擔，可實現高精度的波前控制。其結果，即便對介質之雷射照射位置較深，亦可提高雷射光之聚光程度，可維持良好的加工狀態。
上述雷射照射裝置包含用於將雷射光聚光於介質內部之聚光機構，若將介質之折射率定義為n，將假設介質之折射率n等於聚光機構環境介質之折射率時之自介質之入射面起至聚光機構之焦點為止之深度(以下稱為介質移動量)定義為d，且將藉由介質而產生的縱像差之最大值定義為△s，則上述縱像差範圍大致為自介質之入射面起為n×d以上且n×d+△s以下，上述像差修正方法中，修正雷射光之像 差，使得雷射光之聚光點位於自介質之入射面起大於n×d且小於n×d+△s之範圍。
又，上述雷射照射裝置包含：用於將雷射光聚光於介質內部之聚光透鏡；及用於修正雷射光之像差之空間光調變器，上述像差修正方法中，與聚光透鏡之入射部對應之空間光調變器上之任意像素中之相位調變量、與鄰接於上述像素之像素中之相位調變量之相位差為可適用相位摺疊技術之相位範圍以下。
根據該構成，鄰接的像素間之相位差變小，故而可於物理相位調變範圍存在極限之空間光調變器中實現相位摺疊，可實現高精度的波前控制。
又，上述像差修正方法中，設定上述雷射光之聚光點，以使修正波前之相位值具有極大點及極小點。
如此，藉由設定聚光點以使修正波前之相位值具有極大點及極小點，可降低修正波前之PV值。
本發明之雷射加工方法係雷射加工裝置之雷射加工方法，該雷射加工裝置包含：產生雷射光之光源；用於調變來自光源之雷射光的相位之空間光調變器；及用於使來自空間光調變器之雷射光聚光於加工對象物內部之加工位置之聚光透鏡；該雷射加工方法特徵在於：設定加工對象物內部之加工位置；設定加工對象物之相對移動量以使加工位置位於未修正像差時加工對象物內部存在縱像差的範圍之間；以雷射光聚光於加工位置之方式計算出修正波前，並顯示於空間光調變器中；相對地移動聚光位置以使加工 對象物與聚光透鏡之距離成為相對移動量；將來自光源之雷射光朝向加工對象物中之加工位置照射。
根據該雷射加工方法，設定加工位置以使得該加工位置位於未修正像差時加工對象物內部存在縱像差的範圍之間，藉由空間光調變器而修正雷射光之像差，以使得雷射光之聚光點位於該加工位置上，故而可降低波前之PV值。其結果，即便使用相位調變量存在限制之空間光調變器，亦可藉由降低用於像差修正之相位調變量而減輕空間光調變器之負擔，實現高精度的波前控制。其結果，即便對加工對象物之雷射照射位置較深，亦可提高雷射光之聚光程度，可維持良好的加工狀態。
又，本發明之雷射照射方法係介質內雷射聚光裝置之雷射照射方法，該介質內雷射聚光裝置包含：產生雷射光之光源；用於調變來自光源之雷射光的相位之空間光調變器；及用於使來自空間光調變器之雷射光聚光於介質內部之特定聚光位置之聚光透鏡；該雷射照射方法特徵在於：設定介質內部之聚光位置；設定介質之相對移動量以使聚光位置位於未修正像差時介質內部存在縱像差的範圍之間；以雷射光聚光於聚光位置之方式計算出修正波前，並顯示於空間光調變器中；相對地移動聚光位置以使介質與聚光透鏡之距離成為相對移動量；將來自光源之雷射光朝向介質中之聚光位置照射。
根據該雷射照射方法，設定聚光位置，使得該聚光位置位於未修正像差時介質內部存在縱像差的範圍之間，藉由 空間光調變器而修正雷射光之像差，使得雷射光之聚光點位於該聚光位置上，故而可降低波前之PV值。其結果，即便使用相位調變量存在限制之空間光調變器，亦可藉由降低用於像差修正之相位調變量而減輕空間光調變器之負擔，可實現高精度的波前控制。其結果，即便對介質之雷射照射位置較深，亦可提高雷射光之聚光程度，可維持良好的聚光狀態。
又，本發明之其他像差修正方法係將雷射光聚光於具有透光性之介質內部之雷射照射裝置之像差修正方法，其特徵在於包含：(a)第1修正波前產生步驟，求出：用於修正雷射光的像差以使得雷射光之聚光點位於未修正像差時介質內部存在縱像差的範圍之間的修正波前，即與介質內部之複數個加工位置分別對應的複數個該修正波前、以及與介質內部之複數個加工位置分別對應的複數個自介質表面起至不存在介質時的聚光點之位置為止之距離(介質移動量)；(b)第1多項式趨近步驟，進行複數個自介質表面起至不存在介質時的聚光點之位置為止之距離之高次多項式趨近，藉此而求出第1高次多項式；(c)第2多項式趨近步驟，分別進行複數個修正波前之高次多項式趨近，藉此而求出複數個第2高次多項式；(d)第3多項式趨近步驟，分別進行包含複數個第2高次多項式中之相同次數項的係數之複數個係數列之高次多項式趨近，藉此而求出以加工位置為參數之複數個第3高次多項式；(e)記憶步驟，記憶第1高次多項式中之複數個次數項之係數、及複數個第3高次多項式 中之複數個次數項之係數；及(f)第2修正波前產生步驟，使用第1高次多項式中之複數個次數項之係數、第1高次多項式、複數個第3高次多項式中之複數個次數項之係數、及複數個第3高次多項式，求出相當於複數個第2高次多項式之任意加工位置之第2高次多項式，並使用該第2高次多項式，求出該任意加工位置之修正波前。
又，本發明之像差修正裝置係用於將雷射光聚光於具有透光性之介質內部之雷射照射裝置者，其特徵在於包含：(a)第1修正波前產生機構，其求出：用於修正雷射光之像差以使得雷射光之聚光點位於未修正像差時介質內部存在縱像差的範圍之間的修正波前，即與介質內部之複數個加工位置分別對應的複數個該修正波前、以及與介質內部之複數個加工位置分別對應的複數個自介質表面起至不存在介質時的聚光點之位置為止之距離(介質移動量)；(b)第1多項式趨近機構，其進行複數個自介質表面起至不存在介質時的聚光點之位置為止之距離之高次多項式趨近，藉此而求出第1高次多項式；(c)第2多項式趨近機構，其分別進行複數個修正波前之高次多項式趨近，藉此而求出複數個第2高次多項式；(d)第3多項式趨近機構，其分別進行包含複數個第2高次多項式中之相同次數項的係數之複數個係數列之高次多項式趨近，藉此而求出以加工位置為參數之複數個第3高次多項式；(e)記憶機構，其記憶第1高次多項式中之複數個次數項之係數、及複數個第3高次多項式中之複數個次數項之係數；及(f)第2修正波前產生機構，其 使用第1高次多項式中之複數個次數項之係數、第1高次多項式、複數個第3高次多項式中之複數個次數項之係數、及複數個第3高次多項式，求出相當於複數個第2高次多項式之任意加工位置之第2高次多項式，並使用該第2高次多項式，求出該任意加工位置之修正波前。
又，本發明之像差修正程式係用於將雷射光聚光於具有透光性之介質內部之雷射照射裝置者，其特徵在於使電腦作為以下機構而發揮功能：(a)第1修正波前產生機構，其求出：用於修正雷射光之像差以使得雷射光之聚光點位於未修正像差時介質內部存在縱像差的範圍之間的修正波前，即與介質內部之複數個加工位置分別對應的複數個該修正波前、以及與介質內部之複數個加工位置分別對應的複數個自介質表面起至不存在介質時的聚光點之位置為止之距離(介質移動量)；(b)第1多項式趨近機構，其進行複數個自介質表面起至不存在介質時的聚光點之位置為止之距離之高次多項式趨近，藉此而求出第1高次多項式；(c)第2多項式趨近機構，其分別進行複數個修正波前之高次多項式趨近，藉此而求出複數個第2高次多項式；(d)第3多項式趨近機構，其分別進行包含複數個第2高次多項式中之相同次數項的係數之複數個係數列之高次多項式趨近，藉此而求出以加工位置為參數之複數個第3高次多項式；(e)記憶機構，其記憶第1高次多項式中之複數個次數項之係數、及複數個第3高次多項式中之複數個次數項之係數；及(f)第2修正波前產生機構，其使用第1高次多項式中之複數個次數項之係數、第1高次多項式、複數個第3高次多項式中之複數個次數項之係數、及複數個第3高次多項式，求出相當於複數個第2高次多項式之任意加工位置之第2高次多項式，並使用該第2高次多項式，求出該任意加工位置之修正波前。
根據該等其他像差修正方法、本發明之像差修正裝置及像差修正程式，預先求出用於修正雷射光之像差以使雷射光之聚光點位於未修正像差時介質內部存在縱像差的範圍之間的修正波前，使用藉由該修正波前的高次多項式趨近之趨近式，求出任意加工位置之修正波前，故而該任意加工位置之修正波前可修正雷射光之像差，以使得雷射光之聚光點位於未修正像差時介質內部存在縱像差的範圍之間，可降低波前之PV值。其結果，即便使用相位調變量存在限制之空間光調變器，亦可藉由降低用於像差修正之相位調變量而減輕空間光調變器之負擔，實現高精度的波前控制。其結果，即便對介質之雷射照射位置較深，亦可提高雷射光之聚光程度，可維持良好的加工狀態。
此處，像差之形狀及大小根據聚光位置而不同，故而於變更加工之深度(加工位置)之加工中，每次均需重新求出修正波前，其計算時間較大。例如，為了以雷射光之聚光點位於未修正像差時介質內部存在縱像差的範圍之間之方式而求出修正波前，必需藉由關於複數個參數進行多重探索而導出適當的值，需要極大之計算時間。其結果，於一面改變加工深度一面進行加工之情形時，因加工中之探索處理而導致加工速率之下降。
然而，根據該等之其他像差修正方法、本發明之像差修正裝置及像差修正程式，預先求出複數個相對於加工位置之修正波前，並進行該等修正波前之高次多項式趨近，故而僅進行藉由該趨近式之運算便可求出適當的修正波前。其結果，可縮短於變更加工深度時重新求出修正波前之時間，可減少加工速率之下降。又，對於與藉由上述探索處理而實際求出之加工位置不同之任意加工位置，亦可求出適當的修正波前。
又，本發明之進而其他像差修正方法係將照射光聚光於具有透光性之介質內部之光照射裝置之像差修正方法，其特徵在於：修正照射光之像差，使得照射光之聚光點位於未修正像差時介質內部存在縱像差的範圍之間。
根據該像差修正方法，修正照射光之像差，以使照射光之聚光點位於未修正像差時介質內部存在縱像差的範圍之間，故而可降低波前之PV值。其結果，即便使用相位調變量存在限制之空間光調變器，亦可藉由降低用於像差修正之相位調變量而減輕空間光調變器之負擔，實現高精度的波前控制。其結果，即便對介質之光照射位置較深，亦可提高照射光之聚光程度，可維持良好的加工狀態。
根據本發明，即便對介質之雷射照射位置較深，亦可提高雷射光之聚光程度。
以下，參照圖式對本發明之較佳實施形態進行詳細說明。再者，於各圖式中對於相同或相當之部分標註相同之符號。
[第1實施形態]
首先，於說明本發明之第1實施形態之像差修正方法、雷射加工方法及雷射照射方法之前，表示使用該像差修正方法之雷射加工裝置(雷射照射裝置、雷射聚光裝置)。
圖1係表示第1實施形態之雷射加工裝置(雷射照射裝置、雷射聚光裝置)之構成之圖。圖1所示之雷射加工裝置1包含：光源10、透鏡20、鏡面30、空間光調變器(以下稱為SLM)40、物鏡(聚光機構、聚光透鏡)50。再者，於圖1中表示有加工對象物60、及用於測量該加工對象物60中之雷射光之聚光狀態之測量系統70。
光源10輸出雷射光。透鏡20例如為準直透鏡，將來自光源10之雷射光轉換為平行光。鏡面30使來自透鏡20之雷射光朝向SLM 40反射，並且使來自SLM 40之雷射光朝向物鏡50反射。SLM 40例如為LCOS-SLM(Liquid Crystal on Silicon-Spatial Light Modulator，矽基液晶空間光調變器)，對來自鏡面30之雷射光之相位進行調變。物鏡50將來自鏡面30之雷射光聚光，並朝向加工對象物60出射。
於本實施形態中，可藉由測量系統70而測量加工對象物60中之雷射光之聚光狀態。測量系統70具有CCD(charge-coupled device，電荷耦合裝置)相機及物鏡。
繼而，對先前之球面像差修正方法之概念進行說明。
圖2係表示於聚光光學系統中插入有平行平面時之雷射光之光程之圖。如圖2所示，於包含聚光透鏡50之聚光光學系統中插入有平行平面狀的具有透光性之介質60時，焦點自O起向O'僅偏移δ。該焦點偏移之值δ係根據入射至聚光透鏡50之光之入射高度H而改變。如此，聚光點位置根據入射光而不同，由此而產生球面像差。此時，自近軸光線的聚光位置算起之光軸方向之偏移量成為表現為縱像差之球面像差(longitudinal spherical aberration)，於最外緣光線時像差變得最大。此時之縱像差之最大值Δs使用非專利文獻1之第14-2節中記載之第(14-4)式，而由下述(1)式表示。
[數1]
n：聚光光學系統中之環境介質之折射率
n'：介質60之折射率
d'：介質60之厚度
θmax：雷射光對介質60之入射角θ，即該雷射光之最外緣光線之入射角(=arctan(NA))
再者，縱像差(longitudinal aberration)有時亦表現為縱方向像差或縱光線像差(longitudinal ray aberration)、縱方向誤差(longitudinal error)。
圖3係表示聚光點位於平行平面內部時之雷射光之光程之圖。如圖3所示，藉由聚光透鏡50之焦點O位於平行平面狀之具有透光性之介質60內部時，焦點自O向O'僅偏移δ。該焦點偏移之值δ根據入射至聚光透鏡50之光之入射高度H而改變，故而將產生球面像差。此時之縱像差之最大值Δs係將非專利文獻1之第14-2節中記載之第(14-3)式變形，而由下述(2)式表示。
[數2]
n'：介質60之折射率
d：介質移動量
θmax：雷射光對介質60之入射角θ，即該雷射光之最外緣光線之入射角
此處，若將聚光透鏡50之焦距設為f，則根據上述(2)式之球面像差Δs，波前像差E(h)係使用非專利文獻1之第28-1節中記載之第(28-6)式，而由下述(3)式表示。
[數3]
根據專利文獻6，於修正上述(2)式之球面像差Δs之情形，將聚光前之波前，即入射至聚光透鏡50之波前設為與上述(3)式之波前像差E(h)相反之波前即可。於第1實施形態之雷射加工裝置1中，將在與上述(3)式之波前像差E(h)相反之波前中應用相位摺疊者設為SLM 40之像差修正相位圖案即可。此時，縱像差之最大值Δs係由自近軸光線算起之聚光位置的偏移量而表示，故而修正後之聚光點成為與修正前之近軸光線之聚光位置大致一致。然而，由於係趨近地求出像差，故而無法求出準確的聚光位置。
例如，於透鏡50之焦距為f=4mm、加工對象物60之折射率為n'=1.49、數值孔徑為NA=0.8、雷射波長為660nm，且將介質移動量設為d=0.9mm之情形時，修正後之聚光深度趨近地成為介質移動量d×折射率n'，成為自介質表面算起1.34mm之位置。此時之修正波前成為如圖4所示之修正圖案，修正波前之相位調變量成為600弧度(radian)以上。
藉由雷射加工裝置1之加工位置O'變得越深，則該球面像差Δs變得越大，故而修正波前之相位調變量變得龐大，SLM 40之解析度不足，變得難以修正像差。
如此般，在分析性地求出波前像差，並對波前控制元件賦予其反相位分布，將相對於各入射高度之光線之聚光點返回介質移動量d×折射率n'之位置之修正中，即，使相對於各入射高度之光線之聚光點對準加工對象物60內部產生之縱像差範圍中最聚光透鏡50側之修正中，難以修正像差。
因此，於本發明之第1實施形態之像差修正方法、雷射加工方法及雷射照射方法中，修正雷射光之像差，以使雷射光之聚光點位於加工對象物60內部所產生的像差範圍之間，即，位於未修正像差時加工對象物60內部存在縱像差的範圍之間。換而言之，修正雷射光之像差，以使雷射光之聚光點位於未修正像差時之光軸上的光線之縱深方向之聚光位置、與未修正像差時之最外緣光線之縱深方向之聚光位置之間的範圍之間。因此，於第1實施形態之像差修正方法、雷射加工方法及雷射照射方法中，由各光線之光程長度差而計算出修正波前。即，並非如專利文獻6所記載般求出像差並賦予其反相位分布，而是假設入射至聚光透鏡50之光線全部聚光於一點，藉由反向光線追蹤而計算出修正波前。此時，藉由將介質移動量d設為適當的值，而減小修正波前之PV值，從而可進行物理或有效相位調變範圍受到限定之空間光調變器中之較深位置上之像差修正。進而，可決定準確的聚光深度。
圖5係表示用於說明本發明之第1實施形態之像差修正方法、雷射加工方法及雷射照射方法之雷射光之光程之圖。如圖5所示，若將波前修正前之光線對加工對象物60之入射角設為θ、將波前修正後之光線對加工對象物60之入射角設為θ1、將折射角設為θ2，則光軸之高度h1、h2、h分別由下述(4)式、(5)式、(6)式表示。再者，圖5中由於進行波前修正，因而雷射光之朝向加工對象物60之光程與波前修正前之光程不同。
[數4]
h 1=(f cosθ-d)tanθ1　…(4)
[數5]
h 2=(d+Δ)tanθ2　…(5)
[數6]
h=f sinθ　…(6)
此處，θ1與θ2藉由斯奈爾定律而唯一關聯，若賦予θ1則可求出θ2，反之若賦予θ2則亦可求出θ1。又，若h=h1+h2，則藉由上述(4)~(6)式，入射角θ、θ1、θ2被唯一關聯。於賦予有某特定之θ1或θ2時，將上述(4)式及(5)式代入h=h1+h2，並解出上述(6)，藉此可容易地決定θ。然而，於賦予有某特定之θ時，難以分析性地求出θ1與θ2。為求出相對於某特定的θ之θ1與θ2時，可進行探索。例如，可使θ1或θ2之值逐漸變化，求出每次之θ，直至獲得成為所期望的θ之θ1或θ2為止，使θ1或θ2變化而進行探索。
另一方面，由加工對象物60產生之光程差OPD(optical path difference)係由下述(7)式表示。
[數7]
再者，該(7)式中之「-f-(n-1)×d-Δ」為常數項，係為防止OPD之值變得過大而附加之項。
將波前修正後之焦點偏移之值Δ設為適當的值，以使得由上述(7)式所求出之修正波前之PV值減少，籍此可降低用於修正球面像差之相位調變量。此處，適當的焦點偏移之值Δ例如係藉由上述探索而求出。即，可將焦點偏移之值Δ設定為初始值n×d-d，使其逐漸變化，求出每次之OPD(θ)，直至θmax≧θ≧-θmax之範圍內之OPD(θ)成為所期望之形狀為止而使Δ逐漸變化。再者，d+Δ係所期望之聚光深度，為固定值，故而探索時以使該值固定之方式而使Δ與d變化。由於聚光深度d+Δ為固定值，故而只要決定了Δ，則藉由自聚光深度減去Δ而亦可決定介質移動量d。作為固定值之聚光深度(加工位置)d+Δ以後表述為D。
具體而言，以與聚光透鏡50之入射部對應之SLM 40上之任意像素中之相位調變量、與鄰接於該像素之像素中之相位調變量之相位差成為物理相位調變量以下之方式，而決定聚光點位移量Δ及移動量d。再者，該修正後之雷射光之位移量Δ滿足0<Δ<Δs。
籍此，由於鄰接之像素間之相位差變小，因此可減輕物理相位調變量存在極限之SLM 40之負擔。
籍此，若將加工對象物60之折射率設為n，將介質移動量設為d，將由加工對象物60產生之縱像差之最大值設為Δs，則雷射光之聚光點位於自介質之入射面起大於n×d且小於n×d+Δs之位置，即，位於n×d以上且n×d+Δs以下之縱像差範圍之間。
再者，上述中雖以與聚光透鏡50之入射部對應之SLM 40上之任意像素中之相位調變量、與鄰接於該像素之像素中之相位調變量之相位差成為物理相位調變量以下之方式而決定聚光點位移量Δ，但該探索條件較為模糊，Δ之解可有複數個。為使探索之結束判定變得容易，亦可根據更具體之探索條件而決定Δ。例如，亦可以θmax≧θ≧-θmax之範圍內之OPD(θ)之PV值成為最小之方式而決定Δ。或者，亦可以θmax≧θ≧-θmax之範圍內之OPD(θ)之微分值之絕對值成為最小之方式而決定Δ。再者，例中所舉出之2個條件均包含於下述條件中或為大致相等之條件，即：最初之SLM 40上之任意像素中之相位調變量與鄰接於該像素之像素中之相位調變量之相位差成為物理相位調變量以下之條件。再者，作為探索條件，此外亦可考慮「OPD(θ)之RMS(Root Mean Square，均方根)值成為最小」或「介質移動量d係由以聚光深度D為變數之特定函數而表示」等各種者。
例如，於聚光透鏡50之焦距為f=4mm、加工對象物60之折射率為n=1.49、雷射波長為660nm、數值孔徑為NA=0.8，且將介質移動量設為d=0.81mm時，以OPD(θ)之PV值成為最小之方式進行探索時之Δ成為0.53mm，又，修正波前成為如圖6所示之修正圖案，修正波前之相位調變量減少至70弧度(radian)左右。此時之聚光深度為D=1.34mm，儘管實現了與利用先前方法之情形時相同之聚光深度，但相位調變量較少，故而可充分地修正像差。
根據圖6，該修正波前之相位值在位置0mm上，即在光軸位置上具有極大點。又，在位置2mm及-2mm附近具有極小點。如此般，藉由以修正波前之相位值具有極大點及極小點之方式設定聚光點，可降低修正波前之PV值。
圖7係表示第1實施形態之像差修正方法、雷射加工方法及雷射照射方法之順序之流程圖。首先，將聚光點設定於加工對象物60之表面，將該位置設為加工原點(步驟S01)。繼而，設定加工對象物60內部之加工位置(深度)(步驟S02)。
繼而，根據上述探索條件，設定加工對象物60之移動量d及聚光點位移量Δ。籍此，設定加工對象物60之移動量d及聚光點位移量Δ，以使加工位置位於未修正像差時加工對象物60內部存在縱像差之範圍(自加工對象物60之入射面起大於n×d且小於n×d+Δs之範圍)之間(步驟S03)。再者，進行設定以使得移動量d及位移量Δ成為空間光調變器之最大調變量(空間光調變器之物理相位調變範圍)以下。
繼而，以雷射光聚光於步驟S02及S03中所設定之加工位置之方式計算出修正波前，並顯示於SLM 40中(步驟S04)。繼而，將加工對象物60移動僅移動量d(步驟S05)。繼而，照射雷射光而開始加工。於是，藉由SLM 40之修正波前，將雷射光聚光於所設定之加工位置上(步驟S06)。
繼而，於加工結束時，停止雷射光照射(步驟S07)。於存在其他加工位置時返回步驟S02，不存在時則結束該加工對象物60之加工(步驟S08)。
再者，於步驟S05中，只要使包含SLM 40及聚光透鏡50之聚光光學系統與加工對象物60之相對位置變化即可，故而可代替加工對象物60之移動而使聚光透鏡50移動，亦可使兩者均移動。再者，於使聚光透鏡50移動之情形時，於聚光透鏡50之入射瞳與SLM 40存在成像關係時，必需以聚光光學系統為單位移動，即，SLM 40亦必需一同移動。
又，於步驟S01中，係藉由暫時將加工用雷射光聚光於加工對象物60之表面而決定加工原點，但亦可使用其他機構，例如使用自動調焦裝置等來決定聚光透鏡與加工對象物之相對位置。
進而，於上述之例中係使用對獨立的像素施加電壓之相位調變型之空間光調變器來控制波前形狀，但亦可使用可變形鏡等其他空間光調變器。於使用可變形鏡等之相位調變範圍並未限定於2π等較小範圍內之空間光調變器時，可按原本之形態表現修正波前，故而可省略相位摺疊處理。
根據第1實施形態之像差修正方法、雷射加工方法及雷射照射方法，修正雷射光之像差，以使得雷射光之聚光點位於介質60內部所產生之像差範圍之間，即，位於未修正像差時之介質60內部之縱像差範圍之間，故而可降低波前之PV值。其結果，即便使用相位調變量存在限制之SLM 40，亦可藉由降低修正波前之PV值而減輕SLM 40之負擔，從而可實現高精度之波前控制。其結果，即便對介質60之雷射照射位置較深，亦可提高雷射光之聚光程度，從而可維持良好的加工狀態。
如此，由於將聚光雷射光之介質(例如，加工對象物等)60內之聚光位置移動至可降低修正波前之PV值之位置，故而可利用簡易之方法減輕SLM 40之負擔，並且可實現高精度之波前控制。
又，根據第1實施形態之像差修正方法、雷射加工方法及雷射照射方法，與聚光透鏡50之入射部對應之SLM 40上之任意像素中之相位調變量與鄰接於該像素之像素中之相位調變量之相位差成為可於SLM 40中應用相位摺疊技術之相位範圍以下。因此，可減輕物理相位調變範圍存在極限之SLM 40之負擔，實現高精度之波前控制。
並且，如專利文獻6般以趨近求出像差者無法求出準確之聚光位置，但本發明可求出準確之聚光位置。
於圖8中表示加工對象物60中之聚光狀態之測量結果。圖8(a)係修正前之聚光狀態之測量結果，圖8(b)係第1實施形態之修正後之聚光狀態之測量結果。如圖8所示可知：儘管實現了與使用先前方法之情形時相同之聚光位置(1.34mm)，但由於修正波前之PV值較小，故而可充分地修正像差。
又，於圖23及圖24中表示於雷射加工後切斷之加工對象物60之切斷面之觀察結果。於圖23及圖24中之雷射加工中，自方向Z照射雷射光，並且沿方向Y對加工對象物60掃描雷射光，形成三層改質層60a、60b、60c。圖23係於雷射加工中未使用本發明之第1實施形態之像差修正方法時之切斷面，即，係如圖8(a)所示使用未充分修正像差之雷射光之雷射加工後之切斷面。另一方面，圖24係於雷射加工中使用本發明之第1實施形態之像差修正方法時之切斷面，即，係如圖8(b)所示使用經充分修正像差之雷射光之雷射加工後之切斷面。根據圖23可知：由於在雷射加工中像差修正不充分，故而改質層60a、60b、60c並不一樣，雷射加工不充分。另一方面，根據圖24可知：於雷射加工中充分進行像差修正，故而改質層60a、60b、60c為一樣，雷射加工得到充分進行。
使用第1實施形態之像差修正方法、雷射加工方法及雷射照射方法之雷射加工裝置1可較佳地適用於玻璃、矽或藍寶石基板等之具有透過率較高之波段的物質之內部加工。尤其於形成光學波導或非晶化、龜裂產生等之改質層時，即便加工位置較深，亦可藉由空間光調變器而修正像差，減小聚光點，從而可維持良好的加工狀態。
[第2實施形態]
於上述第1實施形態之像差修正方法、雷射加工方法及雷射照射方法中，若圖5所示之加工位置O'改變則球面像差Δs會改變，故而每當變更加工位置O'時均需重新求出基於上述(7)式之修正波前，有時該計算時間較大。
具體而言，如上所述，上述(7)式中之θ1、θ2、Δ難以直接求出，因而係藉由使Δ之值逐漸變化並反覆計算修正波前之探索而求出。進而，於使Δ變化之探索之各次中，必需利用上述探索方法求出上述(7)式中之θ或θ1與θ2之值。即，會造成二重探索，有時需要極大之計算時間。
其結果，於一面改變加工之深度一面進行加工之情形時，存在因加工中之探索處理而導致加工速率下降之情形。
因此，本案發明者等人發現如下像差修正方法：使用第1實施形態之像差修正方法，即，使用上述探索而預先求出相位調變量較小之像差修正波前，並使用進行該像差修正波前之多項式趨近之趨近式，求出任意加工位置之修正波前，籍此可謀求時間縮短。以下，說明謀求時間縮短之本發明之第2實施形態之像差修正方法。
首先，於說明本發明之第2實施形態之像差修正方法之前，表示使用該像差修正方法之雷射加工裝置(雷射照射裝置、雷射聚光裝置)。
圖9係表示第2實施形態之雷射加工裝置(雷射照射裝置、雷射聚光裝置)之構成之圖。圖9所示之雷射加工裝置1A在構成上與雷射加工裝置1不同之處在於，其於第1實施形態之雷射加工裝置1中進而包含控制部80與本發明之實施形態之像差修正裝置90。雷射加工裝置1A之其他構成與雷射加工裝置1相同。
控制部80自像差修正裝置90接收修正波前資訊，控制SLM 40之相位調變量。
像差修正裝置90例如為電腦，藉由執行後述之像差修正程式，而作為第1修正波前產生部91、第1多項式趨近部92、第2多項式趨近部93、第3多項式趨近部94、記憶部95、及第2修正波前產生部96發揮功能。
第1修正波前產生部91接收由物鏡50所決定之數值孔徑NA及焦距f、以及由加工對象物60之介質所決定之折射率n。又，第1修正波前產生部91接收於改變加工之深度之加工中預先預測之加工深度之範圍內及該範圍附近之複數個加工位置(聚光之深度)D1、D2、...Dp、...DP。該等聚光深度之個數與間隔係設定成後述之多項式趨近可以充分之精度進行。第1修正波前產生部91按照第1實施形態之像差修正方法，藉由使用上述(7)式及上述(4)~(6)式等之探索，而求出與複數個加工位置D1、D2、...Dp、...DP分別對應之複數個修正波前及複數個介質移動量d1、d2、...dp、...dP。 即，第1修正波前產生部91以雷射光之聚光點位於未修正像差時介質內部存在縱像差的範圍之間且修正波前之相位調變量成為最小之方式，而求出與複數個加工位置D1、D2、...Dp、...DP分別對應之複數個修正波前與複數個介質移動量。於探索時之探索條件中，應用對1個加工位置唯一決定修正波前與介質移動量之類之條件，例如使用「以修正波前之PV值成為最小之方式」。圖10表示將以上述方式求出之複數個修正波前之相位調變量Φ1x、Φ2x、...Φpx、...ΦPx關於向徑位置x而繪製者。
藉由以上作業，可獲得對複數個加工位置D1、D2、...Dp、...DP之介質移動量d1、d2、...dp、...dP、自點O起至加工位置為止之距離△1、△2、...△p、...△P以及修正波前Φ1x、Φ2x、...Φpx、...ΦPx。
第1多項式趨近部92將介質移動量之資料集d1、d2、...dp、...dp利用以所期望之聚光深度為變數之M次冪多項式進行趨近，求出1個第1高次多項式(下式(8))。
[數8]d=c 1*D+c 2*D 2…+c m *D m …+c M *D M …(8)此處，D為所期望之聚光深度，D=d+△。
第2多項式趨近部93係將圖10所示之複數個修正波前之相位調變量Φ1x、Φ2x、...Φpx、...ΦPx分別利用以向徑位置x為變數之Q次冪多項式進行趨近，如圖11所示，求出複數個第2高次多項式。於圖12中表示：將包含該等第2高次多項式中之相同次數項的係數之複數個係數列a1p、 a2p、...aqp、...aQp，即，將第1次項之係數列a1p~第Q次項之係數列aQp分別相對於介質移動量dp而圖表化者。
第3多項式趨近部94將圖12所示之複數個第2高次多項式中之第1次項之係數列a1p~第Q次項aQp分別利用以移動量d為變數之K次冪多項式進行趨近，如圖13所示求出複數個第3高次多項式。
記憶部95將圖13所示之複數個第3高次多項式中之複數個次數項之係數，即，複數個第1次項~第Q次項之係數b11~b1Q、b21~b2Q、...bk1~bkQ、...bK1~bKQ、及第1高次多項式中之係數列c1、c2、...cq、...、cQ如圖14所示般，作為係數資料集而記憶。
使用藉由以上作業而記憶之係數資料集，可產生相對於任意位置之聚光深度的修正波前。繼而，說明其產生方法。
第2修正波前產生部96使用係數資料集中之係數c1~cQ及第1多項式，求出相對於任意聚光深度D之介質移動量d，進而使用係數資料集中之係數b11~b1Q、b21~b2Q、...bk1~bkQ、...bK1~bKQ、及圖13所示之複數個第3高次多項式，求出相對於任意聚光深度D之第2高次多項式之第1次項係數A1~第Q次項係數AQ，即，求出相當於圖11所示之複數個第2高次多項式的任意加工位置D之第2高次多項式(下式(9))。
[數9]Φ' px =A 1*x+A 2*x 2‧‧‧+A q *x q ‧‧‧+A Q *x Q ‧‧‧(9) 第2修正波前產生部96使用該上述(9)式之第2高次多項式，求出任意加工位置dn+△之修正波前。
上述中，對於第1~第3多項式使用包含1次至特定次數為止之乘冪項之多項式，但亦可使用其他構成之多項式。例如，亦可於第1~第3多項式中增加0次之乘冪項。又，亦可於第2多項式中使用包含偶數次之乘冪項之多項式。進而，亦可使用不包含乘冪函數，而包含其他函數之多項式，例如包含任尼克多項式或高斯函數、勞倫茲函數等之多項式。又，於第2及第3多項式中將介質移動量d作為變數而使用，但亦可將聚光深度(加工位置)D、或聚光點位移量△作為變數而使用。又，於探索條件為「介質移動量d係由以聚光深度D為變數之特定函數而表示」者之情形時，亦可使用該函數來代替上述(8)式而省略第1多項式趨近步驟。
繼而，說明本實施形態之像差修正裝置90之動作，並且說明本發明之第2實施形態之像差修正方法。圖15係表示本發明之第2實施形態之像差修正方法之流程圖。
首先，輸入由物鏡50所決定之數值孔徑NA及焦距f、以及由加工對象物所決定之折射率n，於改變加工之深度之加工中，當輸入預先預測之加工深度之範圍內及該範圍附近之複數個加工位置(聚光之深度)D1、D2、...Dp、...DP時，藉由第1修正波前產生部91，按照第1實施形態之像差修正方法，藉由使用上述(7)式及上述(4)~(6)式之探索，而求出與複數個聚光深度D1、D2、...Dp、...DP分別對應之複 數個修正波前Φ1x、Φ2x、...Φpx、...ΦPx與複數個介質移動量d1、d2、...dp、...dP。即，以雷射光之聚光點位於未修正像差時介質內部存在縱像差的範圍之間且修正波前之PV值成為最小之方式，而求出與複數個聚光深度D1、D2、...Dp、...DP分別對應之複數個修正波前Φ1x、Φ2x、...Φpx、...ΦPx(S11：第1修正波前產生步驟)。
繼而，藉由第1多項式趨近部92，進行複數個介質移動量d1、d2、...dp、...dP之冪多項式趨近，如上述(8)式所示，求出1個第1高次多項式(S12：第1多項式趨近步驟)。
繼而，藉由第2多項式趨近部93，分別進行圖10所示之複數個修正波前之相位調變量Φ1x、Φ2x、...Φpx、...ΦPx之冪多項式趨近，如圖11所示，求出複數個第2高次多項式。獲得包含該等第1高次多項式中之相同次數項的係數之複數個係數列a1p、a2p、...aqp、...aQp，即，獲得第1次項之係數列a1p~第Q次項之係數列aQp(S13：第2多項式趨近步驟)。
繼而，藉由第3多項式趨近部94，分別進行圖12所示之複數個第2高次多項式中之第1次項之係數列a1p~第Q次項之係數列aQp之冪多項式趨近，如圖13所示，求出以移動量d為變數之複數個第3高次多項式(S14：第3多項式趨近步驟)。該等複數個第3高次多項式中之複數個次數項之係數，即，複數個第1次項~第Q次項之係數b11~b1Q、b21~b2Q、...bk1、bkQ、...bK1~bKQ以及第1高次多項式中之1項至M項為止之係數c1、c2、...cq、...、cM係如圖14所示，作為 係數資料集而被記憶於記憶部95中(S15：記憶步驟)。
於由所記憶之係數資料集而計算修正波前時，於第2修正波前產生部96中求出相對於所期望之聚光深度D之介質移動量與第2多項式之係數後，計算出修正波前。首先，使用係數資料集中之係數c1、c2、...cq、...、cM及第1多項式，求出相對於任意聚光深度D之介質移動量d。繼而，使用介質移動量d、係數資料集中之係數b11~b1Q、b21~b2Q、...bk1~bkQ、...bK1~bKQ以及圖13所示之複數個第3高次多項式，求出任意聚光深度D之第2高次多項式之第1次項係數a1p~第Q次項係數aQp，即，以(9)式之形式求出相當於圖11所示之複數個第2高次多項式之任意聚光深度D之第2高次多項式。其後，使用該(9)式之第2高次多項式，求出任意聚光深度D之修正波前(S16：修正波前產生步驟)。
再者，於改變加工深度時，可進行步驟S16而產生對應於該深度之修正波前。
於上述第1修正波前產生步驟S11中之探索中係使用「以修正波前之PV值成為最小之方式」之條件，但亦可使用其他條件。然而，必需為對1個加工位置唯一決定修正波前與介質移動量，且鄰接之像素之間之相位差成為物理相位調變量以下之條件。
繼而，對用於使電腦作為像差修正裝置90而動作之像差修正程式進行說明。圖16係將表示本發明之實施形態之像差修正程式之構成與記錄媒體一併表示之圖。
如圖16所示，像差修正程式P100係存儲於記錄媒體100 中而提供。作為記錄媒體100，可例示軟碟、CD-ROM(compact disk read only memory，唯讀光碟記憶體)、DVD(digital versatile disk，數位多功能光碟)、或ROM(read only memory，唯讀記憶體)等記錄媒體、或者半導體記憶體等。
圖17係表示用於執行記錄媒體中所記錄之程式之電腦之硬體構成之圖，圖18係用於執行記錄媒體中所記憶之程式之電腦之立體圖。
如圖17所示，電腦200包含：軟碟驅動裝置、CD-ROM驅動裝置、DVD驅動裝置等之讀取裝置202；使作業系統常駐之作業用記憶體(RAM)204；對記憶於記錄媒體100中之程式進行記憶之記憶體206；稱為顯示器之顯示裝置208；作為輸入裝置之滑鼠210及鍵盤212；用於進行資料等之收發之通信裝置214；以及控制程式之執行之CPU216。電腦200在將記錄媒體100插入至讀取裝置202時，由讀取裝置202對存儲於記錄媒體100中之像差修正程式P100進行存取，藉由該像差修正程式P100而可作為像差修正裝置90進行動作。
如圖18所示，像差修正程式P100亦可為作為與載波重疊之電腦資料訊號220而經由網路所提供者。於此情形時，電腦200將藉由通信裝置214而接收之像差修正程式P100存儲於記憶體206中，從而可執行該像差修正程式P100。
如圖16所示，像差修正程式P100包含第1修正波前產生模組P10、第1多項式趨近模組P20、第2多項式趨近模組 P30、第2多項式趨近模組P40、記憶模組P50及第2修正波前產生模組P60。
第1修正波前產生模組P10、第1多項式趨近模組P20、第2多項式趨近模組P30、第2多項式趨近模組P40、記憶模組P50及第2修正波前產生模組P60使電腦實現之功能分別與上述第1修正波前產生部91、第1多項式趨近部92、第2多項式趨近部93、第2多項式趨近部94、記憶部95及第2修正波前產生部96中之對應要素同樣。
再者，於本實施形態中表示了作為像差修正裝置90發揮功能之電腦一體地包含於雷射加工裝置內部之形態，但作為像差修正裝置90發揮功能之電腦亦可與雷射加工裝置1A不同體地設置於外部，並在電腦與雷射加工裝置之間交換修正波前資訊(圖19)。
又，亦可於雷射加工裝置1A之內部與外部分別包含電腦90A、90B，藉由該等二台電腦90A、90B而實現像差修正裝置90。例如，亦可藉由外部電腦90A而實現像差修正裝置90之一部分之第1修正波前產生部91、第1多項式趨近部92、第2多項式趨近部93、第3多項式趨近部94及記憶部95A，藉由內部電腦90B而實現其他之記憶部95B及第2修正波前產生部96。籍此，外部電腦90A與內部電腦90B之間，即與雷射加工裝置1A之間經由記憶媒體或通信路徑等而交換係數資料集，將外部電腦90A之記憶部95A之內容複製至內部電腦90B之記憶部95B中(圖20)。
如此，於第2實施形態之像差修正方法、本實施形態之像差修正裝置90及像差修正程式中，亦具有與第1實施形態之像差修正方法同樣之優點。即，於第2實施形態之像差修正方法、本實施形態之像差修正裝置及像差修正程式中，亦如上所述，預先求出用於修正雷射光之像差以使得雷射光之聚光點位於未修正像差時之介質內部之縱像差範圍之間的修正波前，並使用藉由該修正波前之高次多項式趨近之趨近式而求出任意加工位置之修正波前，因此該任意加工位置之修正波前可修正雷射光之像差以使得雷射光之聚光點位於未修正像差時之介質內部之縱像差範圍之間，可降低波前之PV值。其結果，即便使用相位調變量存在限制之空間光調變器，亦可藉由使用於像差修正之相位調變量降低而減輕空間光調變器之負擔，可實現高精度之波前控制。其結果，即便對介質之雷射照射位置較深，亦可提高雷射光之聚光程度，可維持良好的加工狀態。
例如，於透鏡50之數值孔徑為NA=0.55、焦距為f=3.6mm、加工對象物60之折射率為n=1.49，且將介質移動量設為d=0.637mm、將焦點偏移設為Δ=0.361mm時，即，將聚光位置設為D=0.998mm時，修正波前成為如圖21所示之修正圖案，修正波前之相位調變量減少至14弧度(radian)左右。
於圖22中表示使用該修正圖案之加工對象物60中之聚光狀態之測量結果。圖22中係對將波長660nm之雷射光聚光於丙烯酸內部時之聚光部進行觀測之結果。圖22(a)係修正前之聚光狀態之測量結果，圖22(b)係第2實施形態之修正後之聚光狀態之測量結果。可知：由於如圖21所示般相位調變量較少，故而如圖22(b)所示般像差得到充分修正。
又，於圖23及圖25中表示雷射加工後切斷之加工對象物60之切斷面之觀察結果。於圖23及圖25中之雷射加工中，自方向Z照射雷射光，並且沿方向Y對加工對象物60掃描雷射光，形成三層改質層60a、60b、60c。圖23係如上所述於雷射加工中未使用本發明之第2實施形態之像差修正方法時之切斷面，即，係如圖22(a)所示使用未充分修正像差之雷射光之雷射加工後之切斷面。另一方面，圖25係於雷射加工中使用本發明之第2實施形態之像差修正方法時之切斷面，即，係如圖22(b)所示使用經充分修正像差之雷射光之雷射加工後之切斷面。根據圖23可知：如上所述，由於雷射加工中像差修正不充分，故而改質層60a、60b、60c並不一樣，雷射加工不充分。另一方面，根據圖25可知：由於雷射加工中像差修正得以充分進行，故而改質層60a、60b、60c為一樣，雷射加工得以充分進行。又，作為第2實施例之結果之圖25之加工痕與作為第1實施例之結果之圖24之加工痕類似，可確認兩實施例具有同等之效果。
進而，根據第2實施形態之像差修正方法、本實施形態之像差修正裝置及像差修正程式，預先求出複數個相對於加工位置之修正波前，進行該等修正波前之高次多項式趨近，故而可僅根據藉由該趨近式之運算而求出適當的修正波前。其結果，可縮短於變更加工之深度時重新求出修正波前之時間，可減少加工速率之下降。又，對於與藉由上述探索處理而實際求出之加工位置不同的任意加工位置，亦可求出適當的修正波前。
再者，本發明並不限定於上述之本實施形態，可進行各種變形。例如，於本實施形態中使用對獨立的像素施加電壓之相位調變型且為反射型之SLM 40，但即便於使用對獨立的像素施加電壓之相位調變型且為透過型之SLM之情形時，亦可獲得同樣之優點。又，即便使用可變形鏡之情形時，亦可獲得同樣之優點。
又，亦可於SLM 40與物鏡50之間配置包含1片或2片以上之透鏡之中繼透鏡系統，使得SLM 40之調變面與物鏡50之入射光瞳面成為大致成像關係。籍此，經SLM 40調變之波前於物鏡50不會引起菲涅耳繞射地傳播，可進行良好的像差修正。又，於SLM 40之調變面大於物鏡50之光瞳面之情形時，若成像系統亦兼縮小系統，則可有效地利用雷射光之光量，並且可充分利用SLM 40之有效區域。
又，於本實施形態中例示了單點加工，但本發明之思想亦可適用於具有複數個加工點且其等呈三次元分布之多點加工。例如，在2點加工中，將於二個聚光位置不同之菲涅耳透鏡圖案中考慮到各自之加工深度之修正波前以相位彼此合計。若將所得之二點之圖案之相位分別設為ΦA、ΦB，則藉由自exp(ΦA)+exp(ΦB)僅取出相位，而獲得空間光調變器之全息圖案。如此，空間光調變器於三次元加工中具有優點。即，藉由調變入射光，於縱深方向或於面內 均可產生位置不同之多數個聚光點，與反覆進行單點加工之加工相比，可提高加工之生產量(throughput)。
於該多點加工中，亦與本實施形態同樣地聚光於各不相同之加工深度，故而亦分別求出與各加工位置相應之修正波前。此時，進行使用上述(7)式及上述(4)~(6)式等之探索，以雷射光之聚光點位於介質內部所產生之縱像差範圍之間且修正波前之相位調變量成為最小之方式而求出修正波前，但探索處理需要極大之時間。因此，於該多點加工中，藉由應用使用上述像差修正裝置90之像差修正方法，亦可縮短於變更加工之深度時重新求出修正波前之時間，可減少加工速率之下降。
再者，於該多點加工中亦可使用菲涅耳波帶片圖案(包含0或π之二值者)來代替上述菲涅耳透鏡圖案。又，於將在菲涅耳透鏡圖案中考慮到各自之加工深度之修正波前以相位彼此合計時，亦可將相同深度之平面內產生多點之例如光柵圖案或任意的CGH圖案之相位合計於其等中。
又，於本實施形態中，對雷射加工裝置中之像差修正方法進行了說明，但該像差修正方法可適用於各種光學系統裝置中。例如，於顯微鏡等之雷射照射裝置中可應用本發明之像差修正方法及雷射照射方法。於各種顯微鏡中尤其適用於雷射掃描顯微鏡。以下，表示雷射掃描顯微鏡之一例作為本發明之雷射照射裝置及雷射照射方法。
例如，雷射掃描顯微鏡不僅沿垂直於光軸方向之方向，而且沿光軸方向掃描雷射光之聚光位置。即，雷射掃描顯 微鏡不僅於測定對象物之表面，亦於內部產生聚光點。此時因像差導致聚光點擴散，峰值強度下降，解析度與像對比度下降。若於該雷射掃描顯微鏡中應用本實施形態之像差修正方法及雷射照射方法，則可使用相位調變量存在限制之SLM，而提高測定對象物之內部之雷射光之聚光程度，即便於較深之位置亦可對解析度與像對比度較高之像進行測量。作為雷射掃描顯微鏡之一種之共焦顯微鏡或多光子激發雷射掃描顯微鏡(Multi-Photon Laser-Scanning Microscope)中，若照射光之聚光位置處之峰值強度下降則測定光強度會銳減，故而像差修正之效果尤其大。又，於如雷射掃描顯微鏡般掃描聚光束而獲得像之攝像裝置中，有時使用SLD(Super-Luminescent diode，超輻射發光二極體)等之波段較窄且空間相干性較高之類似於雷射之光源，對於此種光源亦可適用此處所記述之像差修正法及雷射照射方法。
又，本發明之像差修正方法亦可適用於除上述雷射掃描顯微鏡以外之其他各種顯微鏡中，例如，亦可適用於較廣地照明測定對象並利用影像感測器進行檢測之顯微鏡等之攝像裝置中。於此種顯微鏡中，作為光源並不限定於雷射光，有時使用非相干光。如此，於使用非相干光之顯微鏡(光照射裝置)中，亦可應用本發明之像差修正方法。以下，表示此種顯微鏡之一例作為本發明之光照射裝置。
圖26係表示本發明之實施形態之光照射裝置，即較廣地照明測定對象並利用影像感測器進行攝像之顯微鏡之一 例。圖26所示之顯微鏡1B包含光源10B、聚光透鏡20B、鏡面22B、物鏡50、中繼透鏡24B、26B、稜鏡30、空間光調變器40、成像用透鏡28B及相機(影像感測器)70B。再者，於該實施形態之光照射裝置中，假定放入有水的容器中之生物組織作為測定對象之試料(介質)60B。
光源10B例如為白熾燈等之照明。來自光源10B之光藉由聚光透鏡20B而轉換為平行光，並被鏡面22B反射而較廣地照明試料60B。自試料60B發出之透過及前方散射光入射至物鏡50，自物鏡50所射出之光經由中繼透鏡24B、26B及稜鏡30而引導至SLM 40。由SLM 40所反射之光經由稜鏡30及成像用透鏡28B而引導向相機70B，於相機70B之面上形成試料60B之像。再者，於該實施形態中，以物鏡50之入射光瞳面與SLM 40成為共軛關係之方式，於物鏡50與SLM 40之間設置有中繼透鏡24B、26B。又，各透鏡50、24B、26B、28B係以試料60B與相機70B之面成為成像關係之方式而配置。
於該實施形態之光照射裝置中，可考慮將試料60B視為點之集合，而各點成為2次光源。即，將試料60B視為2次點光源之集合。如此，於作為2次點光源之集合之試料60B與相機70B之間應用本發明之像差修正方法。
自各2次點光源發出球面波之光，藉由物鏡50而轉換為大致平面波之光。此處，由於試料60B處於水中，故而自各2次點光源所射出之光具有因空氣與水之間之折射率失配而導致之球面像差，自物鏡50所射出之光成為包含以上述(7)式所表示之波前像差之平面波。因此，藉由成像用透鏡28B而於相機70B上成像時會受到像差之影響，從而像之空間解析度與對比度下降。
自該物鏡50所射出之光，即包含波前像差之平面波之光藉由中繼透鏡24B、26B而傳達至SLM 40。此時，可藉由對SLM 40施加以上述(7)式所表示之相位調變而去除像差。籍此，射出SLM 40之光成為波前像差被去除之大致完全的平面波之光。其結果，於藉由成像用透鏡28B而於相機70B上成像時，進行無像差之成像，從而可提高像之解析度與對比度。
於第1及第2實施形態之雷射加工裝置中，於稜鏡30上方存在光源，光自上方朝下方傳播，但於該實施形態之光照射裝置中，光之傳播方向為相反，於物鏡50下方存在光源，光自下方朝上方傳播。於古典光學之範圍中自明的是：光傳播相對於時間反轉而不變，故而只要為相同之構成，則不論光之傳播方向如何均可進行像差修正。然而，於第1及第2實施形態之雷射加工裝置中，聚光點存在於光軸上，但於該實施形態之光照射裝置中，光源10B亦存在於光軸上以外，故而對其影響進行研究。
可認為試料60B中存在2個發光點，即，位於光軸上之發光點A與不位於光軸上之發光點B。自發光點A發出之光由於發光點A位於光軸上故而僅受到球面像差之影響，可藉由本發明之像差修正而良好地去除像差。另一方面，關於自發光點B發出之光，由於發光點B不位於光軸上，故而不僅包含球面像差且亦包含其他像差。然而，於通常之顯微鏡中觀察視野較窄。只要發光點B包含於該觀察視野中，則自光軸算起之偏移量較小，球面像差以外之像差充分小。因此，關於自發光點B所發出之光，亦可藉由本發明之像差修正而良好地去除像差。
於該實施形態之光照射裝置中，表示了透過照明之情形，但亦可將本發明之像差修正方法適用於落射照明之情形。又，於該實施形態之光照射裝置中使用中繼透鏡24B、26B，但亦可將該等省略。於此情形時，較理想的是使SLM 40與物鏡50接近。又，於該實施形態之光照射裝置中，使用白熾燈作為光源10B，但對於光源10B亦可使用其他的白色光源或雷射、SLD、LED(light emitting diode，發光二極體)等。進而，亦可將於白色光源中使用帶通濾波器而限制了波段之光用作照明光。
又，於本實施形態中，使用折射率在空間上一樣之加工對象物之例而說明實施例，但於可將折射率視為大致一樣之情形時亦可適用本發明。例如，於表面或背面施加有抗反射膜等之薄膜之透明基板之情形時，由於薄膜層較薄，因此薄膜所產生之像差較小，故而可忽視該像差。或者，於將同一薄玻璃接著並積層而成者之情形時，玻璃層與接著層係沿縱深方向交替配置，但接著層之厚度較薄並且與玻璃之折射率差較小，接著層所產生之像差較小，故而可忽視該像差。進而，於上述實施例中，使用聚光於加工對象物內部之情形進行說明，但本發明亦可適用於背面附近之聚光之情形。例如，於液晶面板之製造過程中，有時藉由自表面入射之雷射光而切斷施加於玻璃基板背面之配線圖案，本發明亦可適用於如此之情形。
產業上之可利用性
本發明可適用於雷射加工或雷射照射等中，對介質之雷射照射位置較深而要求較高之雷射光之聚光程度之用途。
1、1A‧‧‧雷射加工裝置(雷射照射裝置、雷射聚光裝置)
1B‧‧‧光照射裝置(顯微鏡)
10、10B‧‧‧光源
20、20B、24B、26B、28B‧‧‧透鏡
30、22B‧‧‧鏡面
40‧‧‧空間光調變器(SLM)
50‧‧‧物鏡(聚光機構、聚光透鏡)
60‧‧‧加工對象物(介質)
70‧‧‧測量系統
70B‧‧‧相機(影像感測器)
80‧‧‧控制部
90、90A、90B‧‧‧像差修正裝置
91‧‧‧第1修正波前產生部(第1修正波前產生機構)
92‧‧‧第1多項式趨近部(第1多項式趨近機構)
93‧‧‧第2多項式趨近部(第2多項式趨近機構)
94‧‧‧第3多項式趨近部(第3多項式趨近機構)
95‧‧‧記憶部(記憶機構)
96‧‧‧第2修正波前產生部(第2修正波前產生機構)
100‧‧‧記錄媒體
200‧‧‧電腦
202‧‧‧讀取裝置
206‧‧‧記憶體
208‧‧‧顯示裝置
210‧‧‧滑鼠
212‧‧‧鍵盤
214‧‧‧通信裝置
220‧‧‧電腦資料訊號
P10‧‧‧第1修正波前產生模組
P20‧‧‧第1多項式趨近模組
P30‧‧‧第2多項式趨近模組
P40‧‧‧第3多項式趨近模組
P50‧‧‧記憶模組
P60‧‧‧第2修正波前產生模組
P100‧‧‧像差修正程式
圖1係表示第1實施形態之雷射加工裝置(雷射照射裝置、雷射聚光裝置)之構成之圖；圖2係表示於聚光光學系統中插入有平行平面之情形時之雷射光之光程之圖；圖3係表示聚光點位於平行平面內部之情形時之雷射光之光程之圖；圖4係表示圖3所示之聚光光學系統中之修正波前之相位調變量之圖；圖5係表示用於說明本發明之第1實施形態之像差修正方法、雷射加工方法及雷射照射方法之雷射光之光程之圖；圖6係表示圖5所示之聚光光學系統中之修正波前之相位調變量之圖；圖7係表示本發明之第1實施形態之像差修正方法、雷射加工方法及雷射照射方法之順序之流程圖；圖8(a)、(b)係表示使用第1實施形態之像差修正方法之加工對象物中之聚光狀態之測量結果；圖9係表示第2實施形態之雷射加工裝置(雷射照射裝 置、雷射聚光裝置)、及本發明之實施形態之像差修正裝置之構成之圖；圖10係表示藉由第1修正波前產生機構而產生之複數個修正波前之相位調變量之圖；圖11係表示藉由第2多項式趨近機構而求出之複數個第2高次多項式之圖；圖12係將包含圖11所示之複數個第2高次多項式中之相同次數項之係數的複數個係數列進行圖表化之圖；圖13係表示藉由第3多項式趨近機構而求出之複數個第3高次多項式之圖；圖14係表示圖13所示之複數個第3高次多項式中之複數個次數項之係數、及第1高次多項式中之係數列，即記憶於記憶機構中之係數資料集之圖；圖15係表示本發明之第2實施形態之像差修正方法之流程圖；圖16係將本發明之實施形態之像差修正程式之構成與記錄媒體一併表示之圖；圖17係表示用於執行記錄媒體中所記錄之程式之電腦之硬體構成之圖；圖18係用於執行記錄媒體中所記憶之程式之電腦之立體圖；圖19係表示本發明之變形例之像差修正裝置及雷射加工裝置之構成之圖；圖20係表示本發明之變形例之像差修正裝置及雷射加工 裝置之構成之圖；圖21係表示藉由第2實施形態之像差修正方法之修正波前之相位調變量之圖；圖22(a)、(b)係表示使用圖21所示之修正波前之加工對象物中之聚光狀態之測量結果之圖；圖23係於先前之雷射加工後切斷之加工對象物60之切斷面之觀察結果；圖24係使用第1實施形態之像差修正方法之雷射加工後切斷之加工對象物60之切斷面之觀察結果；圖25係使用第2實施形態之像差修正方法之雷射加土後切斷之加工對象物60之切斷面之觀察結果；及圖26係表示使用本發明之像差修正方法之光照射裝置之一例之圖。
1．．．雷射加工裝置
10．．．光源
20．．．透鏡
30．．．鏡面
40．．．空間光調變器(SLM)
50．．．物鏡(聚光機構、聚光透鏡)
60．．．加工對象物(介質)
70．．．測量系統

Claims (13)

  1. 一種像差修正方法，其係將雷射光聚光於具有透光性之介質內部之雷射照射裝置之像差修正方法，該雷射照射裝置包含：用於將雷射光聚光於上述介質內部之聚光機構、及用於修正上述雷射光之像差的空間光調變器；該像差修正方法係：設定上述介質內部中之聚光位置，設定上述介質之相對移動量，使得上述雷射光之聚光點位於在上述介質內部所發生之像差範圍之間；於上述空間光調變器，顯示以上述雷射光聚光於上述聚光位置之方式計算出之修正波前；相對地移動上述聚光位置，使得上述介質與上述聚光機構之距離成為上述相對移動量；向上述介質中之聚光位置照射上述雷射光。
  2. 如請求項1之像差修正方法，其中將上述介質之折射率定義為n，將假設上述介質之折射率n等於上述聚光機構環境介質之折射率時之自上述介質之入射面起至上述聚光機構之焦點為止之深度定義為d，且將由於上述介質而發生的縱像差之最大值定義為△s，設定上述介質之上述相對移動量之步驟係包含設定上述雷射光之聚光點，使得上述雷射光之聚光點位於自上述介質之入射面起大於n×d且小於n×d+△s之範圍內。
  3. 如請求項1之像差修正方法，其中 上述雷射照射裝置包含：作為上述聚光機構用於將雷射光聚光於上述介質內部之聚光透鏡；且設定上述介質之上述相對移動量之步驟係包含設定上述雷射光之聚光點，使得與上述聚光透鏡之入射部對應之上述空間光調變器上之任意像素中之相位調變量、與鄰接於上述像素之像素中之相位調變量之相位差成為可適用相位摺疊技術之相位範圍以下；所謂相位摺疊技術係利用相位0與2nπ(n為整數)為同值，而將具有超出物理相位調變範圍之值的相位分布予以摺疊在物理相位調變範圍內之技術。
  4. 如請求項1之像差修正方法，其中設定上述介質之上述相對移動量之步驟係包含設定上述雷射光之聚光點，以使修正波前之相位值具有極大點及極小點。
  5. 一種雷射加工方法，其係雷射加工裝置之雷射加工方法，該雷射加工裝置包含：產生雷射光之光源；用於調變來自上述光源之雷射光的相位之空間光調變器；及用於使來自上述空間光調變器之雷射光聚光於加工對象物內部之加工位置之聚光透鏡；該雷射加工方法特徵在於：設定上述加工對象物內部之上述加工位置；設定上述加工對象物之相對移動量，以使上述加工位置位於未修正像差時上述加工對象物內部存在縱像差的範圍之間； 以上述雷射光聚光於上述加工位置之方式計算出修正波前，並顯示於上述空間光調變器中；相對地移動上述聚光位置，以使上述加工對象物與上述聚光透鏡之距離成為上述相對移動量；將來自上述光源之雷射光朝向上述加工對象物中之加工位置照射。
  6. 一種雷射照射方法，其係雷射聚光裝置之雷射照射方法，該雷射聚光裝置包含：產生雷射光之光源；用於調變來自上述光源之雷射光的相位之空間光調變器；及用於使來自上述空間光調變器之雷射光聚光於介質內部之特定聚光位置之聚光透鏡；該雷射照射方法特徵在於：設定上述介質內部之上述聚光位置；設定上述介質之相對移動量，以使上述聚光位置位於未修正像差時上述介質內部存在縱像差的範圍之間；以上述雷射光聚光於上述聚光位置之方式計算出修正波前，並顯示於上述空間光調變器中；相對地移動上述聚光位置，以使上述介質與上述聚光透鏡之距離成為上述相對移動量；將來自上述光源之雷射光朝向上述介質中之聚光位置照射。
  7. 一種像差修正方法，其係將雷射光聚光於具有透光性之介質內部之雷射照射裝置之像差修正方法，其特徵在於包括：第1修正波前產生步驟，求出：用於修正上述雷射光 的像差以使得上述雷射光之聚光點位於未修正像差時上述介質內部存在縱像差的範圍之間的修正波前，即與上述介質內部之複數個加工位置分別對應的複數個該修正波前、以及與上述介質內部之複數個加工位置分別對應的複數個自介質表面起至不存在介質時的聚光點之位置為止之距離；第1多項式趨近步驟，進行上述複數個自介質表面起至不存在介質時的聚光點之位置為止之距離之高次多項式趨近，藉此而求出第1高次多項式；第2多項式趨近步驟，分別進行上述複數個修正波前之高次多項式趨近，藉此而求出複數個第2高次多項式；第3多項式趨近步驟，分別進行包含上述複數個第2高次多項式中之相同次數項的係數之複數個係數列之高次多項式趨近，藉此而求出以加工位置為參數之複數個第3高次多項式；記憶步驟，記憶上述第1高次多項式中之複數個次數項之係數、及上述複數個第3高次多項式中之複數個次數項之係數；及第2修正波前產生步驟，使用上述第1高次多項式中之複數個次數項之係數、上述第1高次多項式、上述複數個第3高次多項式中之複數個次數項之係數、及上述複數個第3高次多項式，求出相當於上述複數個第2高次多項式之任意加工位置之第2高次多項式，並使用該第2高 次多項式，求出該任意加工位置之修正波前。
  8. 一種像差修正裝置，其係用於將雷射光聚光於具有透光性之介質內部之雷射照射裝置者，其特徵在於包含：第1修正波前產生機構，其求出：用於修正上述雷射光之像差以使得上述雷射光之聚光點位於未修正像差時上述介質內部存在縱像差的範圍之間的修正波前，即與上述介質內部之複數個加工位置分別對應的複數個該修正波前、以及與上述介質內部之複數個加工位置分別對應的複數個自介質表面起至不存在介質時的聚光點之位置為止之距離；第1多項式趨近機構，其進行上述複數個自介質表面起至不存在介質時的聚光點之位置為止之距離之高次多項式趨近，藉此而求出第1高次多項式；第2多項式趨近機構，其分別進行上述複數個修正波前之高次多項式趨近，藉此而求出複數個第2高次多項式；第3多項式趨近機構，其分別進行包含上述複數個第2高次多項式中之相同次數項的係數之複數個係數列之高次多項式趨近，藉此而求出以加工位置為參數之複數個第3高次多項式；記憶機構，其記憶上述第1高次多項式中之複數個次數項之係數、及上述複數個第3高次多項式中之複數個次數項之係數；及第2修正波前產生機構，其使用上述第1高次多項式中 之複數個次數項之係數、上述第1高次多項式、上述複數個第3高次多項式中之複數個次數項之係數、及上述複數個第3高次多項式，求出相當於上述複數個第2高次多項式之任意加工位置之第2高次多項式，並使用該第2高次多項式，求出該任意加工位置之修正波前。
  9. 一種像差修正程式，其係用於將雷射光聚光於具有透光性之介質內部之雷射照射裝置者，其特徵在於使讀入該程式而執行之電腦作為以下機構而發揮功能：第1修正波前產生機構，其求出：用於修正上述雷射光之像差以使得上述雷射光之聚光點位於未修正像差時上述介質內部存在縱像差的範圍之間的修正波前，即與上述介質內部之複數個加工位置分別對應的複數個該修正波前、以及與上述介質內部之複數個加工位置分別對應的複數個自介質表面起至不存在介質時的聚光點之位置為止之距離；第1多項式趨近機構，其進行上述複數個自介質表面起至不存在介質時的聚光點之位置為止之距離之高次多項式趨近，藉此而求出第1高次多項式；第2多項式趨近機構，其分別進行上述複數個修正波前之高次多項式趨近，藉此而求出複數個第2高次多項式；第3多項式趨近機構，其分別進行包含上述複數個第2高次多項式中之相同次數項的係數之複數個係數列之高次多項式趨近，藉此而求出以加工位置為參數之複數個 第3高次多項式；記憶機構，其記憶上述第1高次多項式中之複數個次數項之係數、及上述複數個第3高次多項式中之複數個次數項之係數；及第2修正波前產生機構，其使用上述第1高次多項式中之複數個次數項之係數、上述第1高次多項式、上述複數個第3高次多項式中之複數個次數項之係數、及上述複數個第3高次多項式，求出相當於上述複數個第2高次多項式之任意加工位置之第2高次多項式，並使用該第2高次多項式，求出該任意加工位置之修正波前。
  10. 一種像差修正方法，其係將照射光聚光於具有透光性之介質內部之光照射裝置之像差修正方法，該光照射裝置包含：用於將照射光聚光於上述介質內部之聚光機構、及用於修正上述照射光之像差的空間光調變器；該像差修正方法係：設定上述介質內部中之聚光位置；設定上述介質之相對移動量，使得上述照射光之聚光點位於未修正像差時上述介質內部存在縱像差的範圍之間；於上述空間光調變器，顯示以上述照射光聚光於上述聚光位置之方式計算出之修正波前；相對地移動上述聚光位置，使得上述介質與上述聚光機構之距離成為上述相對移動量；向上述介質中之聚光位置，照射上述照射光。
  11. 一種雷射加工方法，其係使用了雷射加工裝置之加工對象物之雷射加工方法，該雷射加工裝置係將雷射光聚光於具有透光性之上述加工對象物內部，且包含：用於將雷射光聚光於上述加工對象物內部之聚光機構、及用於修正上述雷射光之像差的空間光調變器；該雷射加工方法係：設定上述加工對象物內部中之聚光位置；設定上述加工對象物之相對移動量，使得上述雷射光之聚光點位於上述加工對象物內部所發生之像差範圍之間；於上述空間光調變器，顯示以上述雷射光聚光於上述聚光位置之方式計算出之修正波前；相對地移動上述聚光位置，使得上述加工對象物與上述聚光機構之距離成為上述相對移動量；向上述加工對象物中之聚光位置照射上述雷射光，藉而於上述加工對象物形成改質層；切斷上述加工對象物，藉而使上述改質層位於上述加工對象物之切斷面。
  12. 如請求項11之雷射加工方法，其中將上述加工對象物之折射率定義為n，將假設上述加工對象物之折射率n等於上述聚光機構環境介質之折射率時之自上述加工對象物之入射面起至上述聚光機構之焦點為止之深度定義為d，且將由於上述加工對象物而發生的縱像差之最大值定義為△s， 設定上述加工對象物之相對移動量之步驟係包含設定上述雷射光之聚光點，使得上述雷射光之聚光點位於自上述加工對象物之入射面起大於n×d且小於n×d+△s之範圍內。
  13. 一種雷射加工方法，其係使用了雷射加工裝置之加工對象物之雷射加工方法，該雷射加工裝置包含：產生雷射光之光源、用於調變來自上述光源之雷射光的相位之空間光調變器、及用於將來自上述空間光調變器之雷射光聚光於上述加工對象物內部之特定之聚光位置的聚光透鏡；該雷射加工方法係：設定上述加工對象物內部中之上述聚光位置；設定上述加工對象物之相對移動量，使得上述聚光位置位於未修正像差時在上述加工對象物內部存在縱像差之範圍之間；於上述空間光調變器，顯示以上述雷射光聚光於上述聚光位置之方式計算出之修正波前；相對地移動上述聚光位置，使得上述加工對象物與上述聚光透鏡之距離成為上述相對移動量；向上述加工對象物中之聚光位置照射來自上述光源之雷射光，藉而於上述加工對象物形成改質層，切斷上述加工對象物，藉而使上述改質層位於上述加工對象物之切斷面。
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