TWI725133B - 雷射光照射裝置及雷射光照射方法 - Google Patents

雷射光照射裝置及雷射光照射方法 Download PDF

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Abstract

雷射加工裝置，係具備有雷射光源、和具有顯示部之空間光調變器、和對物透鏡、和轉像光學系、和攝像機、以及控制部。控制部，係實行第1顯示處理和第2顯示處理。第1顯示處理，係在藉由攝像機而對畫像進行攝像時，使顯示部顯示將藉由對物透鏡所集光的雷射光之集光位置設為第1集光位置之第1相位圖案。第2顯示處理，係在藉由攝像機而對前述畫像進行攝像時，使顯示部顯示將藉由對物透鏡所集光的雷射光之集光位置設為與第1集光位置而在雷射光之照射方向上為相異的第2集光位置之第2相位圖案。

Description

雷射光照射裝置及雷射光照射方法
本發明之其中一個側面，係有關於雷射光照射裝置及雷射光照射方法。
於先前技術中，作為對於對象物照射雷射光之雷射光照射裝置，例如係記載有在專利文獻1中所記載之裝置。在此種雷射光照射裝置中，藉由雷射光源所產生的雷射光，係在藉由空間光調變器而作了調變之後，藉由對物透鏡來集光於對象物處。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2011-51011號公報
在上述雷射光照射裝置中，藉由4f光學系等之轉像光學系，在空間光調變器之顯示部處的雷射光之像係被轉像至對物透鏡之射入瞳面處。於此，當轉像至對物 透鏡之射入瞳面處的雷射光之像的中心位置與該射入瞳面的中心位置並未一致的情況時，例如被集光於對象物處之雷射光的束強度中心係會產生偏移，而會有導致加工品質(雷射光照射後之對象物之品質)惡化之虞。
因此，本發明之其中一個側面之目的，係在於提供一種能夠對於藉由轉像光學系所轉像至對物透鏡之射入瞳面處的雷射光之像的中心位置與該射入瞳面的中心位置之間之偏移作掌握的雷射光照射裝置以及雷射光照射方法。
本發明之其中一個側面的雷射光照射裝置，係為對於包含反射面之對象物照射雷射光之雷射光照射裝置，其特徵為，係具備有：雷射光源，係產生雷射光；和空間光調變器，係具有顯示相位圖案之顯示部，並使藉由雷射光源所產生的雷射光射入顯示部中，而將該雷射光因應於相位圖案來調變並從顯示部射出；和對物透鏡，係將藉由空間光調變器所射出的雷射光集光於對象物處；和轉像光學系，係將在空間光調變器之顯示部處的雷射光之像轉像至對物透鏡之射入瞳面處；和攝像機，係對於包含被照射於對象物處並被反射面所反射了的雷射光之反射光的點像之畫像進行攝像；和控制部，係至少對於被顯示在顯示部處之相位圖案作控制，控制部，係實行下述之處理：第1顯示處理，係在藉由攝像機而攝像畫像時，使顯示部 顯示會將藉由對物透鏡所被集光的雷射光之集光位置設為第1集光位置之第1相位圖案；和第2顯示處理，係在藉由攝像機而攝像畫像時，使顯示部顯示會將藉由對物透鏡所被集光的雷射光之集光位置設為在雷射光之照射方向上而與第1集光位置相異之第2集光位置的第2相位圖案。
在此雷射光照射裝置中，包含被照射至對象物處並被反射面所反射的雷射光之反射光之點像的畫像，係藉由攝像機而被進行攝像。在攝像該畫像時，藉由控制部之第1顯示處理，在顯示部處係被顯示有第1相位圖案，藉由此第1相位圖案，雷射光之集光位置係被設為第1集光位置。又，在攝像該畫像時，藉由控制部之第2顯示處理，在顯示部處係被顯示有第2相位圖案，藉由此第2相位圖案，雷射光之集光位置係被設為第2集光位置。於此，係發現到了：當轉像至射入瞳面處的雷射光之像的中心位置與該射入瞳面的中心位置之間存在有偏移(以下，係亦單純稱作「轉像位置偏移」)的情況時，相較於並不存在有轉像位置偏移的情況，例如會成為雷射光並未藉由對物透鏡而被適當地集光，並容易成為在與雷射光之照射方向相正交的方向上而第1集光位置和第2集光位置為相互分離的狀態(並未相互一致之狀態)。故而，係成為能夠基於在第1顯示處理以及第2顯示處理之各者的實行時之攝像機的攝像結果，來對於轉像位置偏移作掌握。
本發明之其中一個側面的雷射光照射裝置，係亦可設為下述之構成：亦即是，係具備有取得在藉由雷 射光照射裝置攝像機所攝像了的畫像中之反射光之點像的位置之點像位置取得部，點像位置取得部，係實行下述之處理：第1位置取得處理，係取得身為在第1顯示處理之實行時而藉由攝像機所攝像了的畫像中之反射光之點像的位置之第1位置；和第2位置取得處理，係取得身為在第2顯示處理之實行時而藉由攝像機所攝像了的畫像中之反射光之點像的位置之第2位置。如同上述一般，當存在有轉像位置偏移的情況時，相較於並不存在有轉像位置偏移的情況，係容易成為在與雷射光之照射方向相正交的方向上而第1集光位置和第2集光位置為相互分離的狀態。故而，係成為能夠基於藉由點像位置取得部所取得的第1位置以及第2位置，來對於轉像位置偏移作掌握。
本發明之其中一個側面的雷射光照射裝置，係亦可設為下述之構成：亦即是，係具備有：位置判定部，係當藉由點像位置取得部所取得的第1位置以及第2位置並未相互一致的情況時，判定在射入瞳面之中心位置和藉由轉像光學系所轉像至射入瞳面處的雷射光之像之中心位置之間是否存在有偏移。若依據此構成，則係能夠自動判定轉像位置偏移之有無。
本發明之其中一個側面的雷射光照射裝置，係亦可設為下述之構成：亦即是，係具備有：位置調整部，係將當在顯示部處顯示相位圖案時所作為基準之基準位置，基於藉由點像位置取得部所取得的第1位置以及第2位置來進行偏位(offset)。若依據此構成，則係成為能 夠將轉像至射入瞳面處的雷射光之像的位置，例如以使轉像位置偏移被降低的方式來自動作調整。
本發明之其中一個側面的雷射光照射裝置，係亦可設為下述之構成：亦即是，係具備有使對物透鏡以及對象物的至少其中一方作移動之移動機構，控制部，係在藉由點像位置取得部之第1位置取得處理而取得第1位置時，藉由移動機構來使對物透鏡以及對象物之至少其中一方移動至能夠藉由攝像機來確認反射光的點像之位置處，並在藉由點像位置取得部之第2位置取得處理而取得第2位置時，藉由移動機構來使對物透鏡以及對象物之至少其中一方移動至能夠藉由攝像機來確認反射光的點像之位置處，點像位置取得部，係使顯示部上之第1相位圖案之位置作變化並將第1位置取得處理作1或複數次之反覆實行，並使顯示部上之第2相位圖案之位置作變化並將第2位置取得處理作1或複數次之反覆實行，位置調整部，係基於複數之第1位置以及複數之第2位置，來算出在顯示部處之光軸中心，並使基準位置偏位至該光軸中心。於此情況，係能夠具體性地實現將轉像位置偏移降低之調整。
本發明之其中一個側面的雷射光照射裝置，係亦可設為下述之構成：亦即是，第1集光位置，係為以下之(A)~(C)中的其中一者，第2集光位置，係為以下之(A)~(C)中的另外一者。藉由此，係能夠具體性地實現當存在有轉像位置偏移的情況時在雷射光之照 射方向的正交方向上第1集光位置以及第2集光位置會成為相互分離的狀態一事。
(A)對物透鏡之焦點位置；(B)相對於對物透鏡之焦點位置的對物透鏡側之位置；(C)相對於對物透鏡之焦點位置的與對物透鏡相反側之位置。
本發明之其中一個側面的雷射光照射方法，係為使用雷射光照射裝置而對於包含反射面之對象物照射雷射光之雷射光照射方法，其特徵為：雷射光照射裝置，係具備有：雷射光源，係產生雷射光；和空間光調變器，係具有顯示相位圖案之顯示部，並使藉由雷射光源所產生的雷射光射入顯示部中，而將該雷射光因應於相位圖案來調變並從顯示部射出；和對物透鏡，係將藉由空間光調變器所射出的雷射光集光於對象物處；和轉像光學系，係將在空間光調變器之顯示部處的雷射光之像轉像至對物透鏡之射入瞳面處；和攝像機，係對於包含被照射於對象物處並被反射面所反射了的雷射光之反射光的點像之畫像進行攝像，該雷射光照射方法，係包含有：第1步驟，係使顯示部，顯示將藉由對物透鏡所集光的雷射光之集光位置設為第1集光位置之第1相位圖案；和第2步驟，係在藉由第1步驟而使顯示部顯示了第1相位圖案的狀態下，從雷射光源而產生雷射光並照射對象物，並藉由攝像機來攝像包含有因應於該照射而被反射面所反射的雷射光之反射光 的點像之畫像；和第3步驟，係將在藉由第2步驟所攝像了的畫像中之反射光之點像的位置，作為第1位置而取得之；和第4步驟，係使顯示部上之第1相位圖案之位置作變化並將第2步驟以及第3步驟作1或複數次之反覆實行；和第5步驟，係使顯示部，顯示將藉由對物透鏡所集光的雷射光之集光位置設為與第1集光位置而在雷射光之照射方向上為相異的第2集光位置之第2相位圖案；和第6步驟，係在藉由第5步驟而使顯示部顯示了第2相位圖案的狀態下，從雷射光源而產生雷射光並照射對象物，並藉由攝像機來攝像包含有因應於該照射而被反射面所反射的雷射光之反射光的點像之畫像；和第7步驟，係將在藉由第6步驟所攝像了的畫像中之反射光之點像的位置，作為第2位置而取得之；和第8步驟，係使顯示部上之第2相位圖案之位置作變化並將第6步驟以及第7步驟作1或複數次之反覆實行；和第9步驟，係將當在顯示部處顯示相位圖案時所作為基準之基準位置，基於藉由第3以及第4步驟所取得的複數之第1位置和藉由第7以及第8步驟所取得的複數之第2位置來進行偏位(offset)。
如同上述一般，係發現到：當存在有轉像位置偏移的情況時，相較於並不存在有轉像位置偏移的情況，係容易成為在與雷射光之照射方向相正交的方向上而第1集光位置和第2集光位置為相互分離的狀態。故而，係成為能夠基於所取得的第1位置以及第2位置，來對於轉像位置偏移作掌握。進而，藉由基於複數之第1位置以 及複數之第2位置來使基準位置作偏位，係成為能夠將轉像至射入瞳面處的雷射光之像的位置，例如以使轉像位置偏移被降低的方式來作調整。
本發明之其中一個側面的雷射光照射裝置，係為對於包含反射面之對象物照射雷射光之雷射光照射裝置，其特徵為，係具備有：雷射光源，係產生雷射光；和空間光調變器，係具有顯示相位圖案之顯示部，並使藉由雷射光源所產生的雷射光射入顯示部中，而將該雷射光因應於相位圖案來調變並從顯示部射出；和對物透鏡，係將藉由空間光調變器所射出的雷射光集光於對象物處；和轉像光學系，係將在空間光調變器之顯示部處的雷射光之像轉像至對物透鏡之射入瞳面處；和攝像機，係對於包含被照射於對象物處並被反射面所反射了的雷射光之反射光的點像之畫像進行攝像；和控制部，係至少對於被顯示在顯示部處之相位圖案作控制，控制部，係實行顯示處理，該顯示處理，係在藉由攝像機而攝像畫像時，使顯示部顯示會將藉由對物透鏡所被集光的雷射光沿著雷射光之照射方向而集光於長條之集光範圍中之第3相位圖案。
係發現到：當存在有轉像位置偏移的情況時，相較於並不存在有轉像位置偏移的情況，係容易成為在與雷射光之照射方向相正交的方向上而該集光範圍之對物透鏡側及其之相反側為相互分離的狀態。故而，係成為能夠基於在顯示處理的實行時之攝像機的攝像結果，來對於轉像位置偏移作掌握。
本發明之其中一個側面的雷射光照射裝置，係亦可設為下述之構成：亦即是，當將對物透鏡之集光位置作為基準集光位置，並將基準集光位置之雷射光的集光直徑設為基準集光直徑的情況時，第3相位圖案，係為將從基準集光位置起之朝向雷射光之照射方向的其中一側或另外一側之一定長度之範圍作為集光範圍，並在該集光範圍中而使集光直徑成為與基準集光直徑相同之圖案。
本發明之其中一個側面的雷射光照射裝置，係亦可設為下述之構成：亦即是，係具備有取得在藉由攝像機所攝像了的畫像中之反射光之點像的位置之點像位置取得部，點像位置取得部，係實行下述之處理：第1位置取得處理，係取得身為在顯示處理之實行時而藉由攝像機所攝像了的畫像中之反射光之點像的位置之第1位置；和第2位置取得處理，係取得身為在相較於第1位置取得處理之顯示處理而光軸方向之對物透鏡之位置為相異的顯示處理之實行時而藉由攝像機所攝像了的畫像中之反射光之點像的位置之第2位置。係成為能夠基於藉由點像位置取得部所取得的第1位置以及第2位置，來對於轉像位置偏移作掌握。
本發明之其中一個側面的雷射光照射裝置，係亦可設為下述之構成：亦即是，係具備有：位置判定部，係當藉由點像位置取得部所取得的第1位置以及第2位置並未相互一致的情況時，判定在射入瞳面之中心位置和藉由轉像光學系所轉像至射入瞳面處的雷射光之像之中 心位置之間是否存在有偏移。若依據此構成，則係能夠自動判定轉像位置偏移之有無。
本發明之其中一個側面的雷射光照射裝置，係亦可設為下述之構成：亦即是，係具備有：位置調整部，係將當在顯示部處顯示相位圖案時所作為基準之基準位置，基於藉由點像位置取得部所取得的第1位置以及第2位置來進行偏位(offset)。若依據此構成，則係成為能夠將轉像至射入瞳面處的雷射光之像的位置，例如以使轉像位置偏移被降低的方式來自動作調整。
本發明之其中一個側面的雷射光照射裝置，係亦可設為下述之構成：亦即是，係具備有使對物透鏡以及對象物的至少其中一方作移動之移動機構，控制部，係在藉由點像位置取得部之第1位置取得處理而取得第1位置時，藉由移動機構來使對物透鏡以及對象物之至少其中一方移動至能夠藉由攝像機來確認反射光的點像之位置處，並在藉由點像位置取得部之第2位置取得處理而取得第2位置時，藉由移動機構來使對物透鏡以及對象物之至少其中一方移動至能夠藉由攝像機來確認反射光的點像之其他之位置處，點像位置取得部，係使顯示部上之第3相位圖案之位置作變化並將第1位置取得處理作1或複數次之反覆實行，並使顯示部上之第3相位圖案之位置作變化並將第2位置取得處理作1或複數次之反覆實行，位置調整部，係基於複數之第1位置以及複數之第2位置，來算出在顯示部處之光軸中心，並使基準位置偏位至該光軸中 心。於此情況，係能夠具體性地實現將轉像位置偏移降低之調整。
若依據本發明之其中一個側面，則係可提供一種能夠對於藉由轉像光學系所轉像至對物透鏡之射入瞳面處的雷射光之像的中心位置與該射入瞳面的中心位置之間之偏移作掌握的雷射光照射裝置以及雷射光照射方法。
1‧‧‧加工對象物(對象物)
1a、3‧‧‧表面(反射面)
100、200‧‧‧雷射加工裝置(雷射光照射裝置)
216‧‧‧液晶層(顯示部)
240‧‧‧第2移動機構(移動機構)
310‧‧‧雷射震盪器(雷射光源)
410‧‧‧反射型空間光調變器(空間光調變器)
420‧‧‧4f透鏡單元(轉像光學系)
430‧‧‧集光透鏡單元(對物透鏡)
430a‧‧‧射入瞳面
488‧‧‧觀察用攝像機(攝像機)
500‧‧‧控制部(點像位置取得部、位置判定部、位置調整部)
L‧‧‧雷射光
P100‧‧‧集光範圍
P200‧‧‧集光範圍
RL‧‧‧反射光
[圖1]圖1，係為在改質區域之形成中所使用的雷射加工裝置之概略構成圖。
[圖2]圖2，係為成為改質區域之形成的對象之加工對象物的平面圖。
[圖3]圖3，係為沿著圖2之加工對象物的III-III線之剖面圖。
[圖4]圖4，係為雷射加工後之加工對象物的平面圖。
[圖5]圖5，係為沿著圖4之加工對象物的V-V線之剖面圖。
[圖6]圖6，係為沿著圖4之加工對象物的VI-VI線之剖面圖。
[圖7]圖7，係為實施形態之雷射加工裝置之立體 圖。
[圖8]圖8，係為被安裝在圖7之雷射加工裝置之支持台處的加工對象物之立體圖。
[圖9]圖9，係為沿著圖7之ZX平面的雷射輸出部之剖面圖。
[圖10]圖10，係為圖7之雷射加工裝置處的雷射輸出部以及雷射集光部之一部分之立體圖。
[圖11]圖11，係為沿著圖7之XY平面的雷射集光部之剖面圖。
[圖12]圖12，係為沿著圖11之XII-XII線的雷射集光部之剖面圖。
[圖13]圖13，係為沿著圖12之XIII-XIII線的雷射集光部之剖面圖。
[圖14]圖14，係為圖7之雷射加工裝置處的反射型空間光調變器之部分剖面圖。
[圖15]圖15，係為對於圖11之雷射集光部處的反射型空間光調變器、4f透鏡單元以及集光透鏡單元之光學性配置關係作展示之圖。
[圖16]圖16，係為對於實施形態之雷射加工裝置的重要部分作展示之概略構成圖。
[圖17]圖17，係為對於並未產生轉像位置偏移的狀態作說明之概略圖。
[圖18]圖18，係為對於並未產生轉像位置偏移的狀態作說明之其他的概略圖。
[圖19]圖19，係為對於並未產生轉像位置偏移的狀態作說明之又一其他的概略圖。
[圖20]圖20，係為對於產生有轉像位置偏移的狀態作說明之概略圖。
[圖21]圖21，係為對於產生有轉像位置偏移的狀態作說明之其他的概略圖。
[圖22]圖22，係為對於產生有轉像位置偏移的狀態作說明之又一其他的概略圖。
[圖23]圖23，係為對於在使液晶層顯示了第1失焦圖案的情況時之點像畫像作例示之圖。
[圖24]圖24，係為對於在使液晶層顯示了第2失焦圖案的情況時之點像畫像作例示之圖。
[圖25]圖25，係為對於點像之重心位置與基準位置之偏移量之間的關係作展示之圖表。
[圖26]圖26，係為對於由圖16之雷射加工裝置所致的雷射光照射方法作展示之流程圖。
[圖27]圖27，係為對於圖26之基準位置調整處理作展示之流程圖。
[圖28]圖28，係為對於圖26之基準位置調整處理作展示之其他的流程圖。
[圖29]圖29，係為對於由圖16之雷射加工裝置所致之其他的雷射光照射方法作展示之流程圖。
[圖30]圖30，係為對於圖29之基準位置調整處理作展示之流程圖。
[圖31]圖31，係為對於圖29之基準位置調整處理作展示之其他的流程圖。
以下，針對實施形態，參考圖面並作詳細說明。另外，在各圖中，針對相同或者是相當之部分，係附加相同的元件符號，並省略重複之說明。
在實施形態之雷射加工裝置(雷射光照射裝置)中，係藉由將雷射光集光於加工對象物處，來沿著切斷預定線而在加工對象物處形成改質區域。因此，首先，係針對改質區域之形成，而參考圖1~圖6來作說明。
如同圖1中所示一般，雷射加工裝置100，係具備有：將雷射光L作脈衝震盪之雷射光源101、和以將雷射光L之光軸(光路)的方向作90°之改變的方式來作了配置之二向分光鏡103、和用以集光雷射光L之集光用透鏡105。又，雷射加工裝置100，係具備有用以將身為被照射有藉由集光用透鏡105所作了集光的雷射光L之對象物的加工對象物1作支持的支持台107、和身為用以使支持台107移動之移動機構的平台111、和為了對於雷射光L之輸出或脈衝寬幅、脈衝波形等作調節而對於雷射光源101作控制之雷射光源控制部102、和對於平台111之移動作控制的平台控制部115。
在雷射加工裝置100中，從雷射光源101所射出之雷射光L，係藉由二向分光鏡103而使其之光軸的 方向作90°的改變，並藉由集光用透鏡105來集光於被載置在支持台107上之加工對象物1的內部。與此同時地，使平台111移動，並使加工對象物1相對於雷射光L而沿著切斷預定線5來作相對移動。藉由此，係在加工對象物1處形成有沿著切斷預定線5之改質區域。另外，於此，雖係為了使雷射光L作相對性移動，而使平台111作了移動，但是，係亦可使集光用透鏡105作移動，或者是使此些之雙方作移動。
作為加工對象物1，係使用包含有以半導體材料所形成的半導體基板或者是以壓電材料所形成的壓電基板等之板狀的構件(例如，基板、晶圓等)。如同圖2中所示一般，在加工對象物1處，係被設定有用以切斷加工對象物1之切斷預定線5。切斷預定線5，係為以直線狀而延伸之假想線。當在加工對象物1之內部而形成改質區域的情況時，係如圖3中所示一般，在使集光點(集光位置)P合致於加工對象物1之內部的狀態下，使雷射光L沿著切斷預定線5(亦即是朝向圖2之箭頭A方向)來作相對性移動。藉由此，如同圖4、圖5以及圖6中所示一般，改質區域7係沿著切斷預定線5而被形成於加工對象物1處，沿著切斷預定線5而形成之改質區域7，係成為切斷起點區域8。切斷預定線5，係對應於照射預定線。
所謂集光點P，係指雷射光L作集光之場所。切斷預定線5，係並不被限定於直線狀，而亦可為曲線狀，且亦可為將此些作了組合之3維狀，並且亦可為被 作了座標指定者。切斷預定線5，係並不被限定於假想線，亦可為在加工對象物1之表面3上而實際所畫出的線。改質區域7，係有被作連續性形成之情況，亦有被作斷續性形成之情況。改質區域7，係可為列狀，亦可為點狀，也就是說，改質區域7，係只要至少被形成在加工對象物1之內部、表面3或者是背面處即可。係會有以改質區域7作為起點而被形成有龜裂的情況，龜裂以及改質區域7，係亦可露出於加工對象物1之外表面(表面3、背面、或者是外周面)。形成改質區域7時之雷射光射入面，係並不被限定於加工對象物1之表面3，而亦可為加工對象物1之背面。
另外，當在加工對象物1之內部形成改質區域7的情況時，雷射光L，係透過加工對象物1，並且在位置於加工對象物1之內部的集光點P近旁處會特別被吸收。藉由此，而在加工對象物1處形成改質區域7(亦即是內部吸收型雷射加工)。於此情況，由於在加工對象物1之表面3處雷射光L係幾乎不會被吸收，因此加工對象物1之表面3係不會有熔融的情況。另一方面，當在加工對象物1之表面3或者是背面處形成改質區域7的情況時，雷射光L，係在位置於表面3或背面處之集光點P的近旁會特別被吸收，並從表面3或背面起熔融而被除去，而形成孔或溝等之除去部(表面吸收型雷射加工)。
改質區域7，係指在密度、折射率、機械性強度或其他之物理特性上成為與周圍相異之狀態的區域。作 為改質區域7，例如，係為熔融處理區域(係指一旦熔融之後而再度固化之區域、熔融狀態中之區域以及正在從熔融而進行再固化的狀態中之區域，此些之任一者)、碎裂區域、絕緣破壞區域、折射率變化區域等，且亦包含有此些區域作了混合存在之區域。進而，作為改質區域7，係亦存在有在加工對象物1之材料中相較於非改質區域之密度而改質區域7之密度有所改變的區域、或者是被形成有晶格缺陷之區域。當加工對象物1之材料係為單晶矽的情況時，改質區域7係亦可稱為高密度轉移區域。
熔融處理區域、折射率變化區域、改質區域7之密度相較於非改質區域之密度而有所變化之區域、以及被形成有晶格缺陷之區域，係亦會有更進而在此些之區域的內部或者是改質區域7和非改質區域之間的邊界處而內包有龜裂(碎裂、微碎裂)的情況。被作內包之龜裂，係會有涵蓋改質區域7之全面的情況，或者是僅在一部分處或在複數部分處而形成的情況。加工對象物1，係包含由具有結晶構造之結晶材料所成的基板。例如，加工對象物1，係包含藉由氮化鎵(GaN)、矽(Si)、碳化矽(SiC)、LiTaO3以及藍寶石(Al2O3)之至少其中一者所形成之基板。換言之，加工對象物1，例如，係包含藉由氮化鎵基板、矽基板、SiC基板、LiTaO3基板或者是藍寶石基板。結晶材料，係可為向異性結晶以及等向性結晶之任一者。又，加工對象物1，係亦可包含由具有非結晶構造(非晶質構造)之非結晶材料所成的基板，例如係亦可 包含玻璃基板。
在實施形態中，係可藉由沿著切斷預定線5而將改質點(加工痕跡)作複數形成，來形成改質區域7。於此情況，藉由使複數之改質點集合，係成為改質區域7。所謂改質點，係指藉由脈衝雷射光之1個脈衝的擊射(亦即是1個脈衝的雷射照射：雷射擊射)所形成之改質部分。作為改質點，係可列舉出碎裂點、熔融處理點或折射率變化點，又或是此些之至少1個的混合存在。針對改質點，係可對於所要求之切斷精確度、所要求之切斷面的平坦性、加工對象物1之厚度、種類、結晶方位等作考慮，來對於其之大小或所發生之龜裂的長度作適當的控制。又，在實施形態中，係可沿著切斷預定線5而將改質點作為改質區域7來形成之。
〔實施形態之雷射加工裝置〕
接著，針對實施形態之雷射加工裝置作說明。在以下之說明中，係將在水平面內而相互正交之方向作為X軸方向以及Y軸方向，並將鉛直方向作為Z軸方向。
〔雷射加工裝置之全體構成〕
如同圖7中所示一般，雷射加工裝置200，係具備有裝置框體210、和第1移動機構220、和支持台230、以及第2移動機構(移動機構)240。進而，雷射加 工裝置200，係具備有雷射輸出部300、和雷射集光部400、以及控制部500。
第1移動機構220，係被安裝在裝置框體210處。第1移動機構220，係具備有第1軌單元221、和第2軌單元222、以及可動基體223。第1軌單元221，係被安裝在裝置框體210處。在第1軌單元221處，係被設置有沿著Y軸方向而延伸存在的一對之軌221a、221b。第2軌單元222處，係以成為能夠沿著Y軸方向而移動的方式，而被安裝在第1軌單元221的一對之軌221a、221b處。在第2軌單元222處，係被設置有沿著X軸方向而延伸存在的一對之軌222a、222b。可動基體223，係以成為能夠沿著X軸方向而移動的方式，而被安裝在第2軌單元222的一對之軌222a、222b處。可動基體223，係能夠以與Z軸方向相平行之軸線作為中心線來旋轉。
支持台230，係被安裝在可動基體223處。支持台230，係支持加工對象物1。加工對象物1，例如，係為在由矽等之半導體材料所成之基板的表面側處，以矩陣狀而被形成有複數之功能元件(光二極體等之受光元件、雷射二極體等之發光元件、或者是作為電路所形成之電路元件等)者。在將加工對象物1支持於支持台230處時，如同圖8中所示一般，係在被張貼於環狀之框架11處的薄膜12上，例如貼附加工對象物1之表面1a(複數之功能元件側之面)。支持台230，係藉由夾鉗來保持框架11，並且藉由真空吸盤台來吸附薄膜12，藉由此而支 持加工對象物1。在支持台230上，於加工對象物1處，相互平行之複數之切斷預定線5a以及相互平行之複數之切斷預定線5b，係以會通過相鄰之功能元件之間的方式而被設定為格子狀。加工對象物1，係作為反射雷射光L之反射面而包含有其之表面1a。反射面，係為使雷射光L反射之面，並為當雷射光L射入至折射率為相異之物質中時的邊界面(邊界層)。
如同圖7中所示一般，支持台230，係藉由在第1移動機構220處而使第2軌單元222動作，而被沿著Y軸方向作移動。又，支持台230，係藉由在第1移動機構220處而使可動基體223動作，而被沿著X軸方向作移動。進而，支持台230，係藉由在第1移動機構220處而使可動基體223動作，而以與Z軸方向相平行之軸線作為中心線而被作旋轉。如此這般，支持台230，係以成為能夠沿著X軸方向以及Y軸方向而移動並且能夠以與Z軸方向相平行之軸線作為中心線而作旋轉的方式，而被安裝在裝置框體210處。
雷射輸出部300，係被安裝在裝置框體210處。雷射集光部400，係經由第2移動機構240而被安裝在裝置框體210處。雷射集光部400，係藉由使第2移動機構240動作，而被沿著Z軸方向作移動。如此這般，雷射集光部400，係以成為能夠相對於雷射輸出部300而沿著Z軸方向作移動的方式，而被安裝在裝置框體210處。
控制部500，係藉由CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)以及RAM(Random Access Memory)等所構成。控制部500，係對雷射加工裝置200之各部的動作作控制。
作為其中一例，在雷射加工裝置200處，係如同下述一般，沿著各切斷預定線5a、5b(參考圖8)而在加工對象物1之內部形成改質區域。
首先，係以使加工對象物1之背面1b(參考圖8)會成為雷射光射入面的方式，來將加工對象物1支持於支持台230處，並使加工對象物1之各切斷預定線5a與和X軸方向相平行的方向相互合致。接著，以使雷射光L之集光點會在加工對象物1之內部而位置在從加工對象物1之雷射光射入面起離開了特定距離之位置處的方式，來藉由第2移動機構240而使雷射集光部400移動。接著，一面使加工對象物1之雷射光射入面與雷射光L之集光點之間的距離維持於一定，一面沿著各切斷預定線5a來使雷射光L之集光點作相對性移動。藉由此，係沿著各切斷預定線5a而在加工對象物1之內部形成改質區域。
若是沿著各切斷預定線5a之改質區域的形成結束，則藉由第1移動機構220，支持台230係被作旋轉，加工對象物1之各切斷預定線5b係被與和X軸方向相平行的方向相互合致。接著，以使雷射光L之集光點會在加工對象物1之內部而位置在從加工對象物1之雷射光射入面起離開了特定距離之位置處的方式，來藉由第2移 動機構240而使雷射集光部400移動。接著，一面使加工對象物1之雷射光射入面與雷射光L之集光點之間的距離維持於一定，一面沿著各切斷預定線5b來使雷射光L之集光點作相對性移動。藉由此，係沿著各切斷預定線5b而在加工對象物1之內部形成改質區域。
如此這般，在雷射加工裝置200處，與X軸方向相平行之方向係被設為加工方向(雷射光L之掃描方向)。另外，沿著各切斷預定線5a之雷射光L的集光點之相對性移動、以及沿著各切斷預定線5b之雷射光L的集光點之相對性移動，係藉由以第1移動機構220來使支持台230沿著X軸方向作移動一事，而實施之。又，在各切斷預定線5a之間之雷射光L的集光點之相對性移動、以及在各切斷預定線5b之間之雷射光L的集光點之相對性移動，係藉由以第1移動機構220來使支持台230沿著Y軸方向作移動一事，而實施之。
如同圖9中所示一般，雷射輸出部300，係具備有安裝基體301、和罩302、以及複數之反射鏡303、304。進而，雷射輸出部300，係具備有雷射震盪器(雷射光源)310、和快門320、和λ/2波長板單元330、和偏光板單元340、和光束擴展器350、以及反射鏡單元360。
安裝基體301，係支持複數之反射鏡303、304、和雷射震盪器310、和快門320、和λ/2波長板單元330、和偏光板單元340、和光束擴展器350、以及反射鏡 單元360。複數之反射鏡303、304、和雷射震盪器310、和快門320、和λ/2波長板單元330、和偏光板單元340、和光束擴展器350、以及反射鏡單元360，係被安裝在安裝基體301之主面301a處。安裝基體301，係為板狀之構件，並可相對於裝置框體210(參考圖7)而作裝卸。雷射輸出部300，係經由安裝基體301而被安裝在裝置框體210處。亦即是，雷射輸出部300，係可相對於裝置框體210而作裝卸。
罩302，係在安裝基體301之主面301a上，將複數之反射鏡303、304、和雷射震盪器310、和快門320、和λ/2波長板單元330、和偏光板單元340、和光束擴展器350以及反射鏡單元360作覆蓋。罩302，係可相對於安裝基體301而作裝卸。
雷射震盪器310，係使直線偏光之雷射光L沿著X軸方向而作脈衝震盪。從雷射震盪器310所射出的雷射光L之波長，係被包含於500~550nm、1000~1150nm或者是1300~1400nm之任一者的波長帶中。500~550nm之波長帶的雷射光L，例如係適合於對由藍寶石所成之基板所進行之內部吸收型雷射加工。1000~1150nm以及1300~1400nm之各波長帶的雷射光L，例如係適合於對由矽所成之基板所進行之內部吸收型雷射加工。從雷射震盪器310所射出的雷射光L之偏光方向，例如，係為與Y軸方向相平行之方向。從雷射震盪器310所射出之雷射光L，係被反射鏡303所反射，並沿著Y軸方向而射入至快 門320處。
在雷射震盪器310處，係如同下述一般地而對於雷射光L之輸出的ON/OFF作切換。當雷射震盪器310為藉由固體雷射所構成的情況時，係藉由對於被設置在共振器內之Q開關(AOM(音響光學調變器)、EOM(電性光學調變器)等)之ON/OFF作切換，來將雷射光L之輸出的ON/OFF作高速切換。當雷射震盪器310為藉由光纖雷射所構成的情況時，係藉由對於構成種雷射、放大(激勵用)雷射之半導體雷射的輸出之ON/OFF作切換，來將雷射光L之輸出的ON/OFF作高速切換。當雷射震盪器310為使用有外部調變元件的情況時，係藉由對於被設置在共振器外之外部調變元件(AOM、EOM等)之ON/OFF作切換，來將雷射光L之輸出的ON/OFF作高速切換。
快門320，係藉由機械式之機構來對於雷射光L之光路作開閉。從雷射輸出部300而來之雷射光L的輸出之ON/OFF之切換，係如同上述一般，藉由雷射震盪器310處之雷射光L之輸出的ON/OFF之切換來實施之，但是，藉由設置有快門320，例如係可對於從雷射輸出部300而非預期性地射出雷射光L的情形作防止。通過了快門320之後的雷射光L，係被反射鏡304所反射，並沿著X軸方向而依序射入至λ/2波長板單元330以及偏光板單元340處。
λ/2波長板單元330以及偏光板單元340，係 作為對於雷射光L之輸出(光強度)作調整的輸出調整部而起作用。又，λ/2波長板單元330以及偏光板單元340，係作為對於雷射光L之偏光方向作調整的偏光方向調整部而起作用。依序通過了λ/2波長板單元330以及偏光板單元340之後的雷射光L，係沿著X軸方向而射入至光束擴展器350處。
光束擴展器350，係一面對於雷射光L之直徑作調整，一面將雷射光L平行化。通過了光束擴展器350之後的雷射光L，係沿著X軸方向而射入至反射鏡單元360處。
反射鏡單元360，係具備有支持基體361、和複數之反射鏡362、363。支持基體361，係支持複數之反射鏡362、363。支持基體361，係以成為能夠沿著X軸方向以及Y軸方向而進行位置調整的方式，而被安裝在安裝基體301處。反射鏡(第1反射鏡)362，係將通過了光束擴展器350之後的雷射光L反射至Y軸方向。反射鏡362，係以使其之反射面例如成為能夠在與Z軸相平行之軸線的周圍而進行角度調整的方式，而被安裝在支持基體361處。反射鏡(第2反射鏡)363，係將被反射鏡362所反射了的雷射光L反射至Z軸方向。反射鏡363，係以使其之反射面例如成為能夠在與X軸相平行之軸線的周圍而進行角度調整並且沿著Y軸方向而進行位置調整的方式，而被安裝在支持基體361處。藉由反射鏡363而被作了反射的雷射光L，係通過被形成於支持基體361處之開 口361a，並沿著Z軸方向而射入至雷射集光部400(參考圖7)處。亦即是，由雷射輸出部300所致之雷射光L的射出方向，係與雷射集光部400之移動方向相互一致。如同上述一般，各反射鏡362、363，係具備有用以調整反射面之角度的機構。在反射鏡單元360處，係藉由實施相對於安裝基體301之支持基體361的位置調整、相對於支持基體361之反射鏡363之位置調整、以及各反射鏡362、363之反射面的角度調整，來使從雷射輸出部300所射出的雷射光L之光軸的位置以及角度相對於雷射集光部400而相互合致。亦即是，複數之反射鏡362、363，係為用以對於從雷射輸出部300所射出的雷射光L之光軸進行調整之構成。
如同圖10中所示一般，雷射集光部400，係具備有框體401。框體401，係呈現以Y軸方向作為長邊方向之直方體狀的形狀。在框體401之其中一方之側面401e處，係被安裝有第2移動機構240(參考圖11以及圖13)。在框體401處，係以在Z軸方向上而與反射鏡單元360之開口361a相對向的方式，而被設置有圓筒狀之光射入部401a。光射入部401a，係使從雷射輸出部300所射出的雷射光L射入至框體401內。反射鏡單元360與光射入部401a，係相互離開有當藉由第2移動機構240來使雷射集光部400沿著Z軸方向作移動時而成為不會相互接觸的距離。
如同圖11以及圖12中所示一般，雷射集光 部400，係具備有反射鏡402和二向分光鏡403。進而，雷射集光部400，係具備有反射型空間光調變器410、和4f透鏡單元420、和集光透鏡單元(對物透鏡)430、和驅動機構440、以及一對之測距感測器450。
反射鏡402，係以在Z軸方向上而與光射入部401a相對向的方式，而被安裝在框體401之底面401b處。反射鏡402，係將經由光射入部401a所射入至框體401內的雷射光L反射至與XY平面相平行之方向。在反射鏡402處，係沿著Z軸方向而射入有雷射輸出部300之藉由光束擴展器350而作了平行化的雷射光L。亦即是，在反射鏡402處，雷射光L係作為平行光而沿著Z軸方向來射入。因此，就算是藉由第2移動機構240而使雷射集光部400沿著Z軸方向移動，沿著Z軸方向而射入至反射鏡402處的雷射光L之狀態亦係被維持於一定。藉由反射鏡402而被作了反射的雷射光L，係射入至反射型空間光調變器410處。
反射型空間光調變器410，係在使反射面410a面臨框體401內的狀態下，而被安裝在Y軸方向上的框體401之端部401c處。反射型空間光調變器410，例如係為反射型液晶(LCOS：Liquid Crystal on Silicon)之空間光調變器(SLM：Spatial Light Modulator)，並一面將雷射光L調變，一面將雷射光L反射至Y軸方向。藉由反射型空間光調變器410而被作調變並被作了反射的雷射光L，係沿著Y軸方向而射入至4f透鏡單元420 處。於此，在與XY平面相平行的平面內，射入至反射型空間光調變器410中之雷射光L的光軸、與從反射型空間光調變器410所射出之雷射光L的光軸，此兩者間所成之角度α，係被設為銳角(例如，10~60°)。亦即是，雷射光L，係在反射型空間光調變器410處沿著XY平面而以銳角被作反射。此係為了對於雷射光L之射入角以及反射角作抑制而抑制繞射效率之降低，而使反射型空間光調變器410之性能充分地作發揮之故。另外，在反射型空間光調變器410處，例如，由於使用有液晶之光調變層的厚度係為數μm~數十μm程度而為極薄，因此，反射面410a，係可視為與光調變層之光射入射出面實質性相同。
4f透鏡單元420，係具備有支持器421、和反射型空間光調變器410側之透鏡422、和集光透鏡單元430側之透鏡423、以及細縫構件424。支持器421，係保持一對之透鏡422、423以及細縫構件424。支持器421，係將沿著雷射光L之光軸的方向上之一對之透鏡422、423以及細縫構件424的相互間之位置關係維持於一定。一對之透鏡422、423，係構成使反射型空間光調變器410之反射面410a與集光透鏡單元430之射入瞳面(瞳面)430a會成為結像關係的兩側遠心光學系。藉由此，在反射型空間光調變器410之反射面410a處的雷射光L之像(在反射型空間光調變器410處而被作了調變的雷射光L之像)，係被轉像(結像)於集光透鏡單元430之射入瞳面430a處。在細縫構件424處，係被形成有細縫424a。 細縫424a，係位於透鏡422與透鏡423之間，並位置在透鏡422之焦點面附近。藉由反射型空間光調變器410而被作調變並被作了反射的雷射光L中之不必要的部分，係藉由細縫構件424而被作遮斷。通過了4f透鏡單元420之後的雷射光L，係沿著Y軸方向而射入至二向分光鏡403處。
二向分光鏡403，係使雷射光L之大部分(例如，95~99.5%)反射至Z軸方向，並使雷射光L之一部分(例如，0.5~5%)沿著Y軸方向而透過。雷射光L之大部分，係在二向分光鏡403處沿著ZX平面而以直角被作反射。藉由二向分光鏡403而被作了反射的雷射光L，係沿著Z軸方向而射入至集光透鏡單元430處。
集光透鏡單元430，係在Y軸方向上的框體401之端部401d(端部401c之相反側之端部)處，經由驅動機構440而被作安裝。集光透鏡單元430，係具備有支持器431、和複數之透鏡432。支持器431，係保持複數之透鏡432。複數之透鏡432，係對於被支持於支持台230處之加工對象物1(參考圖7)而將雷射光L作集光。驅動機構440，係藉由壓電元件之驅動力，而使集光透鏡單元430沿著Z軸方向作移動。
一對之測距感測器450，係以在X軸方向上而位置於集光透鏡單元430之兩側處的方式，而被安裝於框體401之端部401d處。各測距感測器450，係對於被支持於支持台230處之加工對象物1(參考圖7)的雷射 光射入面而射出測距用之光(例如，雷射光)，並藉由將被該雷射光射入面所反射之測距用之光檢測出來，來取得加工對象物1之雷射光射入面的位移資料。另外，在測距感測器450中，係可利用三角測距方式、雷射共焦方式、白色共焦方式、分光干涉方式、非點像差方式等之感測器。
在雷射加工裝置200處，如同上述一般，與X軸方向相平行之方向係被設為加工方向(雷射光L之掃描方向)。因此，在沿著各切斷預定線5a、5b來使雷射光L之集光點作相對性移動時，一對之測距感測器450中的對於集光透鏡單元430而相對性地先行進行計測之測距感測器450，係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。之後，以使加工對象物1之雷射光射入面與雷射光L之集光點之間的距離為被維持於一定的方式，來使驅動機構440基於藉由測距感測器450所取得的位移資料而使集光透鏡單元430沿著Z軸方向移動。
雷射集光部400，係具備有光束分離器461、和一對之透鏡462、463、以及輪廓取得用攝像機464。光束分離器461，係將透過了二向分光鏡403之後的雷射光L分成反射成分與透過成分。藉由光束分離器461而被作了反射的雷射光L，係沿著Z軸方向而依序射入至一對之透鏡462、463以及輪廓取得用攝像機464處。一對之透鏡462、463，係構成使集光透鏡單元430之射入瞳面 430a與輪廓取得用攝像機464之攝像面會成為結像關係的兩側遠心光學系。藉由此，在集光透鏡單元430之射入瞳面430a處的雷射光L之像，係被轉像(結像)於輪廓取得用攝像機464之攝像面處。如同上述一般，在集光透鏡單元430之射入瞳面430a處的雷射光L之像，係為在反射型空間光調變器410處而被作了調變的雷射光L之像。故而，在雷射加工裝置200處，係可藉由對於由輪廓取得用攝像機464所致之攝像結果作監視，來對於反射型空間光調變器410之動作狀態作掌握。
進而，雷射集光部400，係具備有光束分離器471、和透鏡472、以及雷射光L之光軸位置監測用的攝像機473。光束分離器471，係將透過了光束分離器461之後的雷射光L分成反射成分與透過成分。藉由光束分離器471而被作了反射的雷射光L，係沿著Z軸方向而依序射入至透鏡472以及攝像機473處。透鏡472，係將射入了的雷射光L集光於攝像機473之攝像面上。在雷射加工裝置200處，係能夠藉由一面對於由輪廓取得用攝像機464以及攝像機473之各者所得到的攝像結果作監視，一面在反射鏡單元360處，實施相對於安裝基體301之支持基體361的位置調整、相對於支持基體361之反射鏡363之位置調整、以及各反射鏡362、363之反射面的角度調整(參考圖9以及圖10)，來對於射入至集光透鏡單元430中之雷射光L的光軸之偏移(相對於集光透鏡單元430之雷射光的強度分布之位置偏移、以及相對於集光透 鏡單元430之雷射光L的光軸之角度偏移)作修正。
複數之光束分離器461、471，係被配置在從框體401之端部401d起而沿著Y軸方向所延伸存在的筒體404內。一對之透鏡462、463，係被配置在沿著Z軸方向而立起設置於筒體404之上的筒體405內，輪廓取得用攝像機464，係被配置在筒體405之端部處。透鏡472，係被配置在沿著Z軸方向而立起設置於筒體404之上的筒體406內，攝像機473，係被配置在筒體406之端部處。筒體405與筒體406，係在Y軸方向上被相互並排設置。另外，透過了光束分離器471之後的雷射光L，係可構成為被設置在筒體404之端部處的緩衝構件等所吸收，或者是亦可構成為將其利用在適當的用途中。
如同圖12以及圖13中所示一般，雷射集光部400，係具備有可視光源481、和複數之透鏡482、和標線片(reticle)483、和反射鏡484、和半反射鏡485、和光束分離器486、和透鏡487、以及觀察用攝像機488。可視光源481，係沿著Z軸方向而射出可視光V。複數之透鏡482，係將從可視光源481所射出的可視光V平行化。標線片483，係對於可視光V賦予刻度線。反射鏡484，係將藉由複數之透鏡482而被作了平行化的可視光V反射至X軸方向。半反射鏡485，係將被反射鏡484所反射了的可視光V分成反射成分和透過成分。藉由半反射鏡485而被作了反射的可視光V，係沿著Z軸方向而依序透過光束分離器486以及二向分光鏡403，並經由集光 透鏡單元430，而被照射至被支持於支持台230上之加工對象物1(參考圖7)處。
被照射至加工對象物1處之可視光V，係被加工對象物1之雷射光射入面所反射，並經由集光透鏡單元430而射入至二向分光鏡403處，再沿著Z軸方向而透過二向分光鏡403。光束分離器486，係將透過了二向分光鏡403之後的可視光V分成反射成分與透過成分。透過了光束分離器486之後的可視光V，係透過半反射鏡485，並沿著Z軸方向而依序射入至透鏡487以及觀察用攝像機488處。透鏡487，係將射入了的可視光V集光於觀察用攝像機488之攝像面上。在雷射加工裝置200處，係可藉由對於由觀察用攝像機488所致之攝像結果作觀察，來對於加工對象物1之狀態作掌握。
反射鏡484、半反射鏡485以及光束分離器486，係被配置在被安裝於框體401之端部401d上的支持器407內。複數之透鏡482以及標線片483，係被配置在沿著Z軸方向而立起設置於支持器407之上的筒體408內，可視光源481，係被配置在筒體408之端部處。透鏡487，係被配置在沿著Z軸方向而立起設置於支持器407之上的筒體409內，觀察用攝像機488，係被配置在筒體409之端部處。筒體408與筒體409，係在X軸方向上被相互並排設置。另外，沿著X軸方向而透過了半反射鏡485之可視光V、以及藉由光束分離器486而被反射至X軸方向之可視光V，係可構成為分別被設置在支持器407 之壁部處的緩衝構件等所吸收，或者是亦可構成為將其分別利用在適當的用途中。
在雷射加工裝置200處，係對於雷射輸出部300之交換有所考慮。此係因為，因應於加工對象物1之規格、加工條件等，適於進行加工之雷射光L的波長係有所相異之故。因此，係準備有所射出的雷射光L之波長互為相異的複數之雷射輸出部300。於此，係準備有：所射出的雷射光L之波長為被包含於500~550nm之波長帶中的雷射輸出部300、所射出的雷射光L之波長為被包含於1000~1150nm之波長帶中的雷射輸出部300、以及所射出的雷射光L之波長為被包含於1300~1400nm之波長帶中的雷射輸出部300。
另一方面，在雷射加工裝置200處，係並未對於雷射集光部400之交換有所考慮。此係因為，雷射集光部400係對應於多波長(對應於並未相互連續之複數之波長帶)之故。具體而言，反射鏡402、反射型空間光調變器410、4f透鏡單元420之一對之透鏡422、423、二向分光鏡403以及集光透鏡單元430之透鏡432等，係對應於多波長。於此，雷射集光部400，係對應於500~550nm、1000~1150nm以及1300~1400nm之波長帶。此事，係藉由在雷射集光部400之各構成中鍍敷特定之介電質多層膜等並以會滿足所期望之光學性能的方式來對於雷射集光部400之各構成進行設計一事，而實現之。另外，在雷射輸出部300處，λ/2波長板單元330係具備有λ/2 波長板，偏光板單元340係具備有偏光板。λ/2波長板以及偏光板，係為波長依存性為高之光學元件。因此，λ/2波長板單元330以及偏光板單元340，係作為在各波長帶之每一者中而互為相異的構成，而被設置在雷射輸出部300處。
〔在雷射加工裝置中之雷射光之光路以及偏光方向〕
在雷射加工裝置200處，對於被支持於支持台230處之加工對象物1所集光的雷射光L之偏光方向，係如同圖11中所示一般，為與X軸方向相平行之方向，並與加工方向(雷射光L之掃描方向)相互一致。於此，在反射型空間光調變器410處，雷射光L係作為P偏光而被反射。此係因為，當在反射型空間光調變器410之光調變層處使用有液晶的情況時，當以在與包含有對於反射型空間光調變器410所射入射出之雷射光L的光軸之平面相平行的面內而使液晶分子傾斜的方式來使該液晶被作配向時，係在使偏波面之旋轉被作了抑制的狀態下而對於雷射光L施加相位調變之故(例如，參考日本專利第3878758號公報)。另一方面，在二向分光鏡403處，雷射光L係作為S偏光而被反射。此係因為，相較於將雷射光L作為P偏光來反射，係以將雷射光L作為S偏光來反射的情況時，能夠使為了讓二向分光鏡403對應於多波長所需要的介電質多層膜之鍍敷數量減少等而使二向分光鏡403之設計成為容易之故。
故而，在雷射集光部400處，從反射鏡402起經由反射型空間光調變器410以及4f透鏡單元420而到達二向分光鏡403處之光路，係被設定為會沿著XY平面，從二向分光鏡403起而到達集光透鏡單元430處之光路，係被設定為會沿著Z軸方向。
如同圖9所示一般，在雷射輸出部300處，雷射光L之光路係被設定為會沿著X軸方向或者是Y軸方向。具體而言，從雷射震盪器310起而到達反射鏡303處之光路、以及從反射鏡304起經由λ/2波長板單元330、偏光板單元340以及光束擴展器350而到達反射鏡單元360處之光路，係被設定為會沿著X軸方向，從反射鏡303起經由快門320而到達反射鏡304處之光路、以及在反射鏡單元360處之從反射鏡362而到達反射鏡363處之光路，係被設定為會沿著Y軸方向。
於此，沿著Z軸方向而從雷射輸出部300所前進至雷射集光部400處之雷射光L，係如同圖11中所示一般，藉由反射鏡402而被反射至與XY平面相平行之方向，並射入至反射型空間光調變器410處。此時，在與XY平面相平行的平面內，射入至反射型空間光調變器410中之雷射光L的光軸、與從反射型空間光調變器410所射出之雷射光L的光軸，係成為身為銳角之角度α。另一方面，如同上述一般，在雷射輸出部300處，雷射光L之光路係被設定為會沿著X軸方向或者是Y軸方向。
故而，在雷射輸出部300處，係有必要使λ/2 波長板單元330以及偏光板單元340，成為並不僅是作為對於雷射光L之輸出作調整的輸出調整部而起作用，而亦作為對於雷射光L之偏光方向作調整的偏光方向調整部而起作用。
〔反射型空間光調變器〕
如同圖14中所示一般，反射型空間光調變器410，係將矽基板213、和驅動電路層914、和複數之像素電極214、和介電質多層膜反射鏡等之反射膜215、和配向膜999a、和液晶層(顯示部)216、和配向膜999b、和透明導電膜217、以及玻璃基板等之透明基板218，依照上述順序而作層積來構成之。
透明基板218，係具備有沿著XY平面之表面218a，該表面218a，係構成反射型空間光調變器410之反射面410a。透明基板218，例如係由玻璃等之光透過性材料所成，並使從反射型空間光調變器410之表面218a所射入的特定波長之雷射光L，透射至反射型空間光調變器410之內部。透明導電膜217，係被形成於透明基板218之背面上，並由使雷射光L透過之導電性材料(例如ITO)所成。
複數之像素電極214，係沿著透明導電膜217而被以矩陣狀來配列在矽基板213上。各像素電極214，例如係由鋁等之金屬材料所成，此些之表面214a，係被加工為平坦且平滑。複數之像素電極214，係藉由被設置 在驅動電路層914處之主動矩陣電路而被作驅動。
主動矩陣電路，係被設置在複數之像素電極214和矽基板213之間，並因應於欲從反射型空間光調變器410而輸出之光像，來控制對於各像素電極214所施加之電壓。此種主動矩陣電路，例如係具備有未圖示之對於在X軸方向上作並排之各像素列的施加電壓作控制之第1驅動電路、和對於在Y軸方向上作並排之各像素列的施加電壓作控制之第2驅動電路，並構成為以控制部5000處之後述之空間光調變器控制部502(參考圖16)來藉由雙方之驅動電路來對於被指定的像素之像素電極214施加特定之電壓。
配向膜999a、999b，係被配置在液晶層216之兩端面處，並使液晶分子群配列在一定之方向上。配向膜999a、999b，例如係由聚醯亞胺等之高分子材料所成並且對於與液晶層216之間的接觸面而施加有摩擦(rubbing)處理等。
液晶層216，係被配置在複數之像素電極214和透明導電膜217之間，並因應於藉由各像素電極214和透明導電膜217所形成的電場，來使雷射光L調變。亦即是，若是藉由驅動電路層914之主動矩陣電路來對於各像素電極214施加電壓，則在透明導電膜217和各像素電極214之間係被形成有電場，因應於被形成於液晶層216處之電場的大小，液晶分子216a之配列方向係改變。而，若是使雷射光L透過透明基板218以及透明導電膜217並 射入至液晶層216中，則此雷射光L，係成為在通過液晶層216的期間中，藉由液晶分子216a而被作調變，並在反射膜215處而被反射，之後，再度藉由液晶層216而被作調變，之後再射出。
此時，係藉由後述之空間光調變器控制部502(參考圖16)來對於被施加於各像素電極214處的電壓作控制，因應於該電壓，在液晶層216處，被透明導電膜217和各像素電極214所包夾的部分之折射率係改變(與各像素相對應的位置處之液晶層216的折射率係改變)。藉由此折射率之改變，係能夠因應於所施加的電壓來使雷射光L之相位在液晶層216之各像素的每一者處而分別改變。亦即是，係能夠將與全像圖圖案相對應的相位調變，藉由液晶層216來對於各像素之每一者而分別作賦予。換言之，係能夠將賦予調變之作為全像圖圖案的調變圖案顯示於反射型空間光調變器410之液晶層216處。射入至調變圖案中並透過的雷射光L，其波面係被作調整，在構成該雷射光L之各光線中的與前進方向相正交之特定方向的成分之相位中，係產生有偏移。故而，藉由對於顯示在反射型空間光調變器410上之調變圖案適宜作設定，係成為能夠使雷射光L調變(例如，使雷射光L之強度、振幅、相位、偏光等作調變)。
〔4f透鏡單元〕
如同上述一般，4f透鏡單元420之一對之透 鏡422、423，係構成使反射型空間光調變器410之反射面410a與集光透鏡單元430之射入瞳面430a會成為結像關係的兩側遠心光學系。具體而言，如同圖15中所示一般，反射型空間光調變器410側之透鏡422的中心與反射型空間光調變器410之反射面410a之間的光路之距離，係成為透鏡422之第1焦距f1，集光透鏡單元430側之透鏡423的中心與集光透鏡單元430之射入瞳面430a之間的光路之距離，係成為透鏡423之第2焦距f2，透鏡422的中心與透鏡423的中心之間的光路之距離，係成為第1焦距f1和第2焦距f2之和(亦即是，f1+f2)。從反射型空間光調變器410起而到達集光透鏡單元430處之光路中的一對之透鏡422、423間之光路，係為一直線。
在雷射加工裝置200處，從使在反射型空間光調變器410之反射面410a處的雷射光L之有效直徑增大的觀點來看，兩側遠心光學系之倍率M，係滿足0.5<M<1(縮小系)。若是在反射型空間光調變器410之反射面410a處的雷射光L之有效直徑越大，則係能夠以越高精細度之相位圖案來使雷射光L調變。在使從反射型空間光調變器410起而到達集光透鏡單元430處之雷射光L之光路變長的情形作抑制之觀點來看，係以0.6≦M≦0.95為更理想。於此，係成為(兩側遠心光學系之倍率M)=(在集光透鏡單元430之射入瞳面430a處像之大小)/(在反射型空間光調變器410之反射面410a處的物體之大小)。在雷射加工裝置200的情況時，兩側遠心光學系 之倍率M、透鏡422之第1焦距f1以及透鏡423之第2焦距f2，係滿足M=f2/f1。
另外，從使在反射型空間光調變器410之反射面410a處的雷射光L之有效直徑縮小的觀點來看，兩側遠心光學系之倍率M，係亦可滿足1<M<2(擴大系)。若是在反射型空間光調變器410之反射面410a處的雷射光L之有效直徑越小，則光束擴展器350(參考圖9)所需要的倍率係會變得越小，在與XY平面相平行的平面內，射入至反射型空間光調變器410中之雷射光L的光軸與從反射型空間光調變器410所射出之雷射光L的光軸間所成之角度α(參考圖11)係變小。在使從反射型空間光調變器410起而到達集光透鏡單元430處之雷射光L之光路變長的情形作抑制之觀點來看，係以1.05≦M≦1.7為更理想。
接著，針對實施形態之雷射加工裝置200的重要部分作詳細說明。
圖16，係為對於實施形態之雷射加工裝置200的重要部分作展示之概略構成圖。如同圖16中所示一般，射入至反射型空間光調變器410之液晶層216中並作了反射的雷射光L，係在藉由4f透鏡單元420之身為中繼透鏡之透鏡422來作了集束之後，藉由4f透鏡單元420之身為中繼透鏡之透鏡423而被作準直，並射入至二向分光鏡403中。藉由二向分光鏡403而被作了反射的雷射光L，係射入至集光透鏡單元430處，並經由集光透鏡 單元430而被照射至加工對象物1處。被照射至加工對象物1處之雷射光L，係將表面1a作為反射面而被反射。藉由表面1a而被作了反射的雷射光L之反射光RL，係在通過了二向分光鏡403之後，經由透鏡487而被射入至觀察用攝像機488之攝像面處。
4f透鏡單元420之一對之透鏡422、423，係將在液晶層216之反射面410a處的雷射光L之波面，轉像(中繼)至集光透鏡單元430之射入瞳面430a處。藉由此，液晶層216之反射面410a與集光透鏡單元430之射入瞳面430a，係相互構成共軛之關係。4f透鏡單元420，係構成將在液晶層216處之雷射光L之像轉像至射入瞳面430a處的轉像光學系。
觀察用攝像機488，係構成將被表面1a所反射了的反射光RL檢測出來之反射光檢測器。觀察用攝像機488，係攝像身為包含有反射光RL之點像(亦稱作束點、表面反射像或者是集光點)之畫像的點像畫像。觀察用攝像機488，係將所攝像了的點像畫像輸出至控制部500處。
控制部500，係對於在反射型空間光調變器410之液晶層216處所顯示的相位圖案作控制。相位圖案，係為上述之調變圖案，並身為將雷射光L作調變之相位分布。相位圖案，係以被設定在液晶層216上之基準位置作為基準來設定之。亦即是，在液晶層216上，係作為基準位置(以下，單純稱作「基準位置」)而設定有在顯 示相位圖案時所作為基準之位置，並在基於此基準位置所制定的座標系中，設定相位圖案之位置。例如，相位圖案之位置，係作為以液晶層216上之基準位置作為原點的2維座標之座標值來設定之。在液晶層216處之座標系，係作為座標軸方向而具有X方向以及Y方向，並能夠將液晶層216之1個像素作為1個單位。
控制部500，係實行關連於液晶層216之顯示的控制之第1顯示處理以及第2顯示處理。第1顯示處理，係為在藉由觀察用攝像機488而對反射光RL進行攝像時，使液晶層216顯示將藉由集光透鏡單元430所集光的雷射光L之集光位置設為第1集光位置之第1相位圖案的處理。第2顯示處理，係為在藉由觀察用攝像機488而對反射光RL進行攝像時，使液晶層216顯示將藉由集光透鏡單元430所集光的雷射光L之集光位置設為第2集光位置之第2相位圖案的處理。第2集光位置與第1集光位置，係為在雷射光L之光軸方向(照射方向)上而互為相異之位置。
第1相位圖案，係為空白圖案、第1失焦圖案以及第2失焦圖案中之其中一者。第2相位圖案，係為空白圖案、第1失焦圖案以及第2失焦圖案中之另外一者。
空白圖案，係為將藉由集光透鏡單元430所集光的雷射光L之集光位置維持為集光透鏡單元430之焦點位置的相位圖案。空白圖案，係為將集光點之位置設為 並非可變的相位圖案，並為在液晶層216上而於全區域中成為均一之顯示的圖案。以下，將使液晶層216顯示空白圖案的情況時之集光位置，亦稱為「基準集光位置」。
第1失焦圖案，係為將藉由集光透鏡單元430所集光的雷射光L之集光位置設為相對於集光透鏡單元430之焦點位置而更靠該集光透鏡單元430側之位置(接近該集光透鏡單元430之位置)的相位圖案。第1失焦圖案，係為對應於凸透鏡之相位圖案、並為包含複數之同心圓圖形的圖案。例如，第1失焦圖案，係為對應於失焦量為+30μm之凸透鏡的相位圖案。以下，將使液晶層216顯示第1失焦圖案的情況時之集光位置，亦稱為「凸透鏡DF集光位置」。
第2失焦圖案，係為將藉由集光透鏡單元430所集光的雷射光L之集光位置設為相對於集光透鏡單元430之焦點位置而與該集光透鏡單元430相反側之位置(從該集光透鏡單元430而遠離之位置)的相位圖案。第2失焦圖案，係為對應於凹透鏡之相位圖案、並為包含複數之同心圓圖形的圖案。例如，第2失焦圖案，係為對應於失焦量為-30μm之凹透鏡的相位圖案。例如，第1以及第2失焦圖案之失焦量，係成為絕對值互為相同並且符號互為相異。以下，將使液晶層216顯示第2失焦圖案的情況時之集光位置，亦稱為「凹透鏡DF集光位置」。
故而，第1集光位置，係為以下之(A)~(C)中的其中一者，第2集光位置，係為以下之(A) ~(C)中的另外一者。
(A)基準集光位置(集光透鏡單元430之焦點位置)
(B)凸透鏡DF集光位置
(相對於基準集光位置而為集光透鏡單元430側之位置)
(C)凹透鏡DF集光位置
(相對於基準集光位置而為與集光透鏡單元430相反側之位置)
或者是，控制部500，係實行關連於液晶層216之顯示的控制之第3顯示處理(顯示處理)。第3顯示處理，係為在藉由觀察用攝像機488而對反射光RL進行攝像時，使液晶層216顯示將藉由集光透鏡單元430所集光的雷射光L沿著照射方向而集光於長條之集光範圍中之第3相位圖案的處理。
第3相位圖案，係為將從基準集光位置起之朝向雷射光L之照射方向的其中一側或另外一側之一定長度之範圍作為集光範圍，並在該集光範圍中而使集光直徑成為與基準集光直徑(基準集光位置之集光直徑)相同之圖案。第3相位圖案，係為會成為會使將在基準集光位置之照射方向前側或照射方向後側處的束直徑成為與在基準集光位置處之束直徑略相同的集光直徑之長條束的圖案。第3相位圖案，係在照射方向上作為像差之範圍而具備有較基準像差範圍而更長之長條範圍。第3相位圖案，係為在照射方向上之雷射光L之強度分布為在該長條範圍中而 具有連續性之強弱的圖案。第3相位圖案，係為以會在沿著照射方向而近接並排之複數位置處形成雷射光L之集光點的方式來對於雷射光L賦予像差之圖案。第3相位圖案，係為賦予實現旋轉三稜透鏡(Axicon lens)之作用的由相位調變所致之像差的圖案。第3相位圖案，係為第1旋轉三稜鏡圖案或第2旋轉三稜鏡圖案。另外，係將第1旋轉三稜鏡圖案以及第2旋轉三稜鏡圖案中之其中一者，單純稱作「旋轉三稜鏡圖案」。所謂雷射光L之集光範圍，係指雷射光L之在從集光起直到輻散為止的期間中而束直徑不會擴張的範圍。
第1旋轉三稜鏡圖案以及第2旋轉三稜鏡圖案，係為對應於旋轉三稜透鏡之相位圖案。若依據第1旋轉三稜鏡圖案以及第2旋轉三稜鏡圖案，則藉由集光透鏡單元430所集光的雷射光L，係具有集光範圍。
第1旋轉三稜鏡圖案，係為對應於凹旋轉三稜透鏡之相位圖案。第1旋轉三稜鏡圖案，係為從藉由集光透鏡單元430所集光的雷射光L之集光位置起直到與該集光透鏡單元430側相反側之位置(從該集光透鏡單元430而遠離之位置)為止而束直徑均不會擴張的圖案。第2旋轉三稜鏡圖案，係為對應於凸旋轉三稜透鏡之相位圖案。第2旋轉三稜鏡圖案，係為從藉由集光透鏡單元430所集光的雷射光L之集光位置起直到該集光透鏡單元430側之位置(接近該集光透鏡單元430之位置)為止而束直徑均不會擴張的圖案。
在使用第1旋轉三稜鏡圖案的情況時，第1集光位置，係為以下之(A)以及(B)中的其中一者，第2集光位置係為另外一者。
(A)基準集光位置(集光透鏡單元430之焦點位置)
(B)身為束直徑難以擴廣之集光位置並且為相對於基準集光位置而為與集光透鏡單元430相反側之位置
在使用第2旋轉三稜鏡圖案的情況時，第1集光位置，係為以下之(A)以及(B)中的其中一者，第2集光位置係為另外一者。
(A)基準集光位置(集光透鏡單元430之焦點位置)
(B)身為束直徑難以擴廣之集光位置並且為相對於基準集光位置而為集光透鏡單元430側之位置
控制部500，係實行取得身為在第1顯示處理之實行時而藉由觀察用攝像機488所攝像的點像畫像之點像位置的第1位置之第1位置取得處理。點像之位置，例如係為點像之重心位置，並可藉由由畫像處理所致之重心演算等的公知手法而求取出來(以下亦為相同)。控制部500，係使液晶層216上之第1相位圖案的位置作變化並將此第1位置取得處理作1或複數次之反覆實行。藉由此，來取得液晶層216上之第1相位圖案的每一位置處之複數之第1位置。具體而言，係針對在X方向以及Y方向之至少一者處而使1或複數之像素相互作了位置偏移的複數之第1相位圖案的各者，而取得身為點像之重心位置之第1位置。
控制部500，係實行取得身為在第2顯示處理之實行時而藉由觀察用攝像機488所攝像的點像畫像之點像位置的第2位置之第2位置取得處理。控制部500，係使液晶層216上之第2相位圖案的位置作變化並將此第2位置取得處理作1或複數次之反覆實行。藉由此，來取得液晶層216上之第2相位圖案的每一位置處之複數之第2位置。具體而言，係針對在X方向以及Y方向之至少一者處而使1或複數之像素相互作了位置偏移的複數之第2相位圖案的各者，而取得身為點像之重心位置之第2位置。
或者是，控制部500，係實行取得身為在第3顯示處理之實行時而藉由觀察用攝像機488所攝像的點像畫像之點像位置的第1位置之第1位置取得處理。控制部500，係使液晶層216上之第3相位圖案的位置作變化並將此第1位置取得處理作1或複數次之反覆實行。藉由此，來取得液晶層216上之第3相位圖案的每一位置處之複數之第1位置。具體而言，係針對在X方向以及Y方向之至少一者處而使1或複數之像素相互作了位置偏移的複數之第3相位圖案的各者，而取得身為點像之重心位置之第1位置。實行取得身為在照射方向之集光透鏡單元430的位置為與第1位置取得處理時之第3顯示處理相異的第3顯示處理之實行時而藉由觀察用攝像機488所攝像的點像畫像之點像位置的第2位置之第2位置取得處理。控制部500，係使液晶層216上之第3相位圖案的位置作 變化並將此第2位置取得處理作1或複數次之反覆實行。藉由此，來取得液晶層216上之第3相位圖案的每一位置處之複數之第2位置。具體而言，係針對在X方向以及Y方向之至少一者處而使1或複數之像素相互作了位置偏移的複數之第3相位圖案的各者，而取得身為點像之重心位置之第2位置。
控制部500，係對於第2移動機構240之動作作控制，而使集光透鏡單元430沿著雷射光L之光軸方向來移動至在藉由第1位置取得處理來取得第1位置時能夠藉由觀察用攝像機488來對於反射光RL之點像作確認的位置處。又，控制部500，係對於第2移動機構240之動作作控制，而使集光透鏡單元430沿著雷射光L之光軸方向來移動至在藉由第2位置取得處理來取得第2位置時能夠藉由觀察用攝像機488來對於反射光RL之點像作確認的位置處。
或者是，控制部500，係對於第2移動機構240之動作作控制，而使集光透鏡單元430沿著雷射光L之光軸方向來移動至在藉由第1位置取得處理來取得第1位置時能夠藉由觀察用攝像機488來對於反射光RL之點像作確認的位置處。又，控制部500，係對於第2移動機構240之動作作控制，而使集光透鏡單元430沿著雷射光L之光軸方向來移動至在藉由第2位置取得處理來取得第2位置時能夠藉由觀察用攝像機488來對於反射光RL之點像作確認的其他之位置處。
於此，在取得第1位置時之集光透鏡單元430之移動，係成為相對於在取得第2位置時之集光透鏡單元430之移動而移動量為略相等並且移動方向為反方向(移動之方向係為相反方向)。所謂能夠對於反射光RL之點像作確認的位置，係包含對於該點像而景深成為一定程度以上的相互合致並例如能夠進行該點像之重心位置之辨識或者是該點像之畫像處理的位置。
控制部500，係實行在使液晶層216顯示了第1相位圖案的狀態下對於雷射輸出部300之動作作控制並從雷射震盪器310(參考圖9)而產生雷射光L且照射至加工對象物1處之處理。控制部500，係實行從觀察用攝像機488而取得因應於雷射光L之該照射而藉由觀察用攝像機488所攝像的反射光RL之點像畫像之處理。
於此，控制部500，係基於在藉由觀察用攝像機488所攝像了的點像畫像中之點像的第1位置以及第2位置，來判定在射入瞳面430a之中心位置與藉由4f透鏡單元420而轉向至射入瞳面430a處的雷射光L之像之中心位置之間是否存在有偏移(以下，稱作「轉像位置偏移」)。又，控制部500，係以使轉像位置偏移降低乃至於消失的方式，來對於相位圖案之基準位置作調整。以下，針對轉像位置偏移之判定以及關於基準位置之調整的原理或現象作說明。
圖17，係為對於並未產生轉像位置偏移的狀態作說明之概略圖。圖20，係為對於產生有轉像位置偏 移的狀態作說明之概略圖。如同圖17中所示一般，當在液晶層216上相位圖案之基準位置為與光軸中心相互一致而並未產生有轉像位置偏移的情況時，4f透鏡單元420，係將被反射型空間光調變器410之液晶層216所反射的雷射光L直接轉像至集光透鏡單元430處。轉像至射入瞳面430a處之雷射光L之像39的中心位置C1，係與射入瞳面430a之中心位置C2相互一致。於此情況，係發現到，在與雷射光L之光軸方向相正交的正交方向(圖示之上下方向)上，基準集光位置P0和凸透鏡DF集光位置P1以及凹透鏡DF集光位置P2係成為相互一致的狀態。
圖18以及圖19，係為對於並未產生轉像位置偏移的狀態作說明之其他的概略圖。在圖中，第1旋轉三稜鏡集光位置P11，係為在使液晶層216顯示了第1旋轉三稜鏡圖案的情況時之相對於基準集光位置P10而與集光透鏡單元430側相反側的雷射束並不會過度擴張之位置(在雷射光L之集光範圍P100中而與集光透鏡單元430側相反側之位置)。第2旋轉三稜鏡集光位置P12，係為在使液晶層216顯示了第2旋轉三稜鏡圖案的情況時之相對於基準集光位置P10而為集光透鏡單元430側的雷射束並不會過度擴張之位置(在雷射光L之集光範圍P200中而為集光透鏡單元430側之位置)。
若是使用第1旋轉三稜鏡圖案，則如同圖18中所示一般，在並未產生轉像位置偏移的情況時，係發現到，基準集光位置P10與第1旋轉三稜鏡集光位置P11， 在與雷射光L之光軸方向相正交的正交方向(圖示之上下方向)上係成為相互一致的狀態。若是使用第2旋轉三稜鏡圖案，則如同圖19中所示一般，在並未產生轉像位置偏移的情況時，係發現到，基準集光位置P10與第2旋轉三稜鏡集光位置P12，在與雷射光L之光軸方向相正交的正交方向(圖示之上下方向)上係成為相互一致的狀態。
另一方面，如同圖20中所示一般，若是在液晶層216上相位圖案之基準位置與光軸中心係為不一致，則轉像至射入瞳面430a處之雷射光L之像39的中心位置C1，係相對於射入瞳面430a之中心位置C2而有所偏移，亦即是係產生有轉像位置偏移。於此情況，係發現到，雷射光L係並不會藉由集光透鏡單元430而被適當地集光，在與雷射光L之光軸方向相正交的正交方向上，基準集光位置P0和凸透鏡DF集光位置P1以及凹透鏡DF集光位置P2係成為相互分離的狀態。具體而言，係發現到，凸透鏡DF集光位置P1和凹透鏡DF集光位置P2，係在該正交方向上以基準集光位置P0作為中心而分別偏移至其中一方側和另外一方側。例如，若是在液晶層216處相位圖案之中心位置相對於光軸中心而作1個像素的偏移，則係會有產生20μm之轉像位置偏移的情況，而會有對於加工品質造成影響的可能性。
圖21以及圖22，係為對於產生有轉像位置偏移的狀態作說明之其他的概略圖。若是使用第1旋轉三稜鏡圖案，則如同圖21中所示一般，在產生有轉像位置偏 移的情況時，係發現到，雷射光L係並不會藉由集光透鏡單元430而被適當地集光，基準集光位置P10與第1旋轉三稜鏡集光位置P11，在與雷射光L之光軸方向相正交的正交方向上係成為相互分離的狀態。具體而言，係發現到，基準集光位置P10和第1旋轉三稜鏡集光位置P11，係在該正交方向上以基準集光位置P10作為中心而分別偏移至其中一方側和另外一方側。
若是使用第2旋轉三稜鏡圖案，則如同圖22中所示一般，在產生有轉像位置偏移的情況時，係發現到，雷射光L係並不會藉由集光透鏡單元430而被適當地集光，基準集光位置P10與第2旋轉三稜鏡集光位置P12，在與雷射光L之光軸方向相正交的正交方向上係成為相互分離的狀態。具體而言，係發現到，基準集光位置P10和第2旋轉三稜鏡集光位置P12，係在該正交方向上以基準集光位置P10作為中心而分別偏移至其中一方側和另外一方側。
圖23，係為對於在使液晶層216顯示了第1失焦圖案的情況時之點像畫像作例示之圖。在此圖23中，係對於在使第1失焦圖案之位置作了變化時的複數之點像畫像作擴大展示。圖24，係為對於在使液晶層216顯示了第2失焦圖案的情況時之點像畫像作例示之圖。在此圖24中，係對於在使第2失焦圖案之位置作了變化時的複數之點像畫像作擴大展示。
點像畫像G0、G10，係為當基準位置被設定 於光軸中心C4處的情況時之點像。點像畫像G1、G11，係為當基準位置相對於光軸中心C4而朝向液晶層216之座標系的X方向負側作了2個像素之偏移的情況時之點像。點像畫像G2、G12，係為當基準位置相對於光軸中心C4而朝向液晶層216之座標系的X方向正側作了2個像素之偏移的情況時之點像。點像畫像G3、G13，係為當基準位置相對於光軸中心C4而朝向液晶層216之座標系的Y方向負側作了2個像素之偏移的情況時之點像。點像畫像G4、G14，係為當基準位置相對於光軸中心C4而朝向液晶層216之座標系的Y方向正側作了2個像素之偏移的情況時之點像。又，點像畫像G0、G10，係為並未產生轉像位置偏移的情況時之點像。點像畫像G1~G4、G11~G14，係為產生有轉像位置偏移的情況時之點像。另外，在各點像畫像G0~G4、G10~G14上所出現的十字線，係為在由觀察用攝像機488所致之攝像時而被附加在畫像上的標示，而並非為代表液晶層216以及射入瞳面430a之座標系的標示。
如同圖23中所示一般，產生有轉像位置偏移之點像畫像G1~G4的點像之重心位置，係相對於並未產生轉像位置偏移之點像畫像G0的點像之重心位置而遠離(有所偏移)。具體而言，點像畫像G1之點像，係相對於點像畫像G0之點像而朝向圖示下側偏移，點像畫像G2之點像，係相對於點像畫像G0之點像而朝向圖示上側偏移。點像畫像G3之點像，係相對於點像畫像G0之點像 而朝向圖示右側偏移，點像畫像G4之點像，係相對於點像畫像G0之點像而朝向圖示左側偏移。
同樣的，如同圖24中所示一般，產生有轉像位置偏移之點像畫像G11~G14的點像之重心位置，係相對於並未產生轉像位置偏移之點像畫像G10的點像之重心位置而遠離。具體而言，點像畫像G11之點像，係相對於點像畫像G10之點像而朝向圖示上側偏移，點像畫像G12之點像，係相對於點像畫像G10之點像而朝向圖示下側偏移。點像畫像G13之點像，係相對於點像畫像G10之點像而朝向圖示左側偏移，點像畫像G14之點像，係相對於點像畫像G10之點像而朝向圖示右側偏移。
另外，當代替第1失焦圖案而使用了旋轉三稜鏡圖案的情況時，亦會得到與圖23以及圖24中所例示之結果相同的結果。
圖25，係為對於點像之重心位置與相對於光軸中心之基準位置之偏移量之間的關係作展示之圖表。圖25(a)，係對於點像之在X座標上的重心位置與基準位置之X方向上的偏移量作展示。圖25(b)，係對於點像之在Y座標上的重心位置與基準位置之Y方向上的偏移量作展示。圖中之「△」係為第1位置(在使液晶層216顯示第1失焦圖案的情況時之點像之重心位置)，圖中之「○」係為第2位置(在使液晶層216顯示第2失焦圖案時之點像之重心位置)。
如同圖25中所示一般，可以得知，第1位 置，關連於基準位置之偏移量，係存在有正的比例常數之比例關係。可以得知，第2位置，關連於基準位置之偏移量，係存在有負的比例常數之比例關係。可以得知，在位於代表第1位置之比例關係的直線與代表第2位置之比例關係的直線之間之交點處時的基準位置，係身為與光軸中心相互一致之狀態(基準位置之偏移量成為略0之狀態)。
亦即是，當第1位置以及第2位置為相互一致的情況時，相對於光軸中心之基準位置之偏移量係為0，而並未產生轉像位置偏移。換言之，當相對於光軸中心之基準位置之偏移量係為0，而並未產生轉像位置偏移的情況時，第1位置以及第2位置係相互一致。另一方面，若是第1位置以及第2位置越相互分離，則基準位置之偏移量係變得越大，轉像位置偏移係變大。換言之，若是相對於光軸中心之基準位置之偏移量的絕對值變得越大，則轉像位置偏移係變大，第1位置以及第2位置係相互分離。
另外，所謂一致，係並不僅是完全一致，而亦包含有略一致以及大致一致。所謂一致，係指實質性為相同，而容許例如起因於觀察用攝像機488之攝像誤差或限制以及在使液晶層216顯示相位圖案時之顯示誤差或解析度的限制所導致之差異。在一致中，係包含在使基準位置之偏移量作了變化的情況時之第1位置與第2位置最為接近時之狀態。例如，在一致中，係包含在圖25中之當 基準位置之偏移量為0時的第1位置與第2位置之間之位置關係。
根據關連於以上之原理或者是現象的知識，如同圖16中所示一般，控制部500，係基於藉由觀察用攝像機488所攝像了的點像畫像，來判定是否存在有轉像位置偏移。具體而言，控制部500，當第1位置(在使液晶層216顯示第1相位圖案的情況時之點像之重心位置)和第2位置(在使液晶層216顯示第2相位圖案時之點像之重心位置)並未相互一致的情況時，係判定為存在有轉像位置偏移。
又，控制部500，係基於藉由觀察用攝像機488所攝像了的點像畫像，來對於在液晶層216處之基準位置作調整。控制部500，係基於藉由第1以及第2位置取得處理所取得的第1以及第2位置，來將在液晶層216處之基準位置作偏位(偏移)。控制部500，係以會使在相同之基準位置的條件下而實行第1以及第2位置取得處理所取得的第1以及第2位置相互一致的方式，來將該基準位置作偏位。例如，控制部500，係利用圖25中所示之關係，來根據複數之第1位置以及複數之第2位置而算出光軸中心。之後，使基準位置偏位至所算出的該光軸中心處。
在控制部500處，係被連接有監視器。監視器，係能夠顯示藉由觀察用攝像機488所攝像的反射光RL之點像畫像。監視器，係能夠顯示藉由空間光調變器 控制部502所顯示在液晶層216處之相位圖案。監視器，係能夠將由控制部500所致之關於是否存在有轉像位置偏移一事的判定結果，作為日誌(log)來顯示之。監視器，係能夠將由控制部500所致之基準位置之調整結果，作為日誌(log)來顯示之。
接著，針對本實施形態之雷射光照射方法的其中一例，參照圖26~圖28之流程圖來作說明。
本實施形態之雷射光照射方法，係為可作為雷射加工裝置200之檢查方法或調整方法來利用者，並例如作為定期檢查時的檢查模式而被實施。在本實施形態之雷射光照射方法中，係藉由控制部500而實行下述之處理。亦即是，首先，係使液晶層216顯示空白圖案(步驟S1)。藉由第2移動機構240來使雷射集光部400沿著Z軸方向作移動，並使集光透鏡單元430相對於加工對象物1來沿著光軸方向而移動至能夠對於反射光RL之點像作確認的位置處(步驟S2)。在上述步驟S2中，係一面使集光透鏡單元430在光軸方向上移動，一面藉由觀察用攝像機488來對於反射光RL之點像作探索。
在使液晶層216顯示了空白圖案的狀態下，從雷射震盪器310而產生雷射光L且將雷射光L照射至加工對象物1處。因應於該照射而藉由觀察用攝像機488來攝像反射光RL之點像畫像(步驟S3)。在上述步驟S3中，係以不會藉由雷射光L之照射而在加工對象物1處形成改質區域7的方式，來對於雷射輸出部300(特別是 λ/2波長板單元330以及偏光板單元340)作控制，而將雷射光L之輸出調整為較加工對象物1之加工臨限值而更小的輸出。另外，將雷射光L之輸出設為較加工臨限值而更小的調整，係在後述之步驟S7、S13、S18、S23、S28中亦同樣被實施。對於所攝像的該點像畫像之點像而進行由畫像處理所致之重心演算等，並將該點像之重心位置作為第1位置而算出(步驟S4)。
接著，使液晶層216顯示第1失焦圖案(步驟S5)。藉由第2移動機構240來使雷射集光部400沿著Z軸方向作移動，並使集光透鏡單元430相對於加工對象物1來沿著光軸方向而移動至能夠對於反射光RL之點像作確認的位置處(步驟S6)。在上述步驟S6中，係一面使集光透鏡單元430在光軸方向上移動，一面藉由觀察用攝像機488來對於反射光RL之點像作探索。
在使液晶層216顯示了第1失焦圖案的狀態下，從雷射震盪器310而產生雷射光L且將雷射光L照射至加工對象物1處。因應於該照射而藉由觀察用攝像機488來攝像反射光RL之點像畫像(步驟S7)。對於所攝像的該點像畫像之點像而進行由畫像處理所致之重心演算等，並將該點像之重心位置作為第2位置而算出(步驟S8)。
基於在上述步驟S4、S8中所算出的點像之重心位置，來判定轉像位置偏移之有無(步驟S9)。具體而言，當在使液晶層216顯示空白圖案的情況時之點像之 重心位置與在使液晶層216顯示第1失焦圖案時之點像之重心位置為相互一致的情況時，在上述步驟S9中係成為NO，並判定為並不存在有轉像位置偏移，而直接結束處理。另一方面，當此些之重心位置並未相互一致的情況時，在上述步驟S9中係成為YES，並判定為存在有轉像位置偏移，而實行對於相位圖案之基準位置作調整的基準位置調整處理(步驟S10)。
在基準位置調整處理中，首先，與上述步驟S5同樣的，使液晶層216顯示第1失焦圖案(步驟S11)。與上述步驟S6同樣的，藉由第2移動機構240來使雷射集光部400沿著Z軸方向作移動，並使集光透鏡單元430相對於加工對象物1來沿著光軸方向而移動至能夠對於反射光RL之點像作確認的位置處(步驟S12)。與上述步驟S7同樣的，在使液晶層216顯示了第1失焦圖案的狀態下，從雷射震盪器310而產生雷射光L且將雷射光L照射至加工對象物1處。因應於該照射而藉由觀察用攝像機488來攝像反射光RL之點像畫像(步驟S13)。
與上述步驟S8同樣的，對於該點像畫像之點像而進行由畫像處理所致之重心演算等，並將該點像之重心位置作為第1位置而算出(步驟S14)。判定身為上述步驟S13之處理次數的攝像次數i是否到達了預先所設定了的特定次數(=2以上之整數)(步驟S15)。當在上述步驟S15中而為NO的情況時，使液晶層216上之相位圖案的位置沿著X方向而作1個像素之量的變化，並回到 上述步驟S13之處理(步驟S16)。
當在上述步驟S15中而為YES的情況時，使液晶層216上之第1失焦圖案的位置沿著Y方向而作1個像素之量的變化(步驟S17)。與上述步驟S13同樣的，在使液晶層216顯示了第1失焦圖案的狀態下，從雷射震盪器310而產生雷射光L且將雷射光L照射至加工對象物1處。因應於該照射而藉由觀察用攝像機488來攝像反射光RL之點像畫像(步驟S18)。與上述步驟S14同樣的，對於該點像畫像之點像而進行由畫像處理所致之重心演算等，並將該點像之重心位置作為第1位置而算出(步驟S19)。判定身為上述步驟S18之處理次數的攝像次數j是否到達了預先所設定了的特定次數(=2以上之整數)(步驟S20)。當在上述步驟S20中而為NO的情況時，係回到上述步驟S17之處理。
當在上述步驟S20中而為YES的情況時，係使液晶層216顯示第2失焦圖案(步驟S21)。藉由第2移動機構240來使雷射集光部400沿著Z軸方向作移動，並使集光透鏡單元430相對於加工對象物1來沿著光軸方向而移動至能夠對於反射光RL之點像作確認的位置處(步驟S22)。在上述步驟S22中，係一面使集光透鏡單元430在光軸方向上移動，一面藉由觀察用攝像機488來對於反射光RL之點像作探索。
在使液晶層216顯示了第2失焦圖案的狀態下，從雷射震盪器310而產生雷射光L且將雷射光L照射 至加工對象物1處。因應於該照射而藉由觀察用攝像機488來攝像反射光RL之點像畫像(步驟S23)。
對於該點像畫像之點像而進行由畫像處理所致之重心演算等，並將該點像之重心位置作為第2位置而算出(步驟S24)。判定身為上述步驟S23之處理次數的攝像次數i是否到達了預先所設定了的特定次數(=2以上之整數)(步驟S25)。當在上述步驟S25中而為NO的情況時，使液晶層216上之相位圖案的位置沿著X方向而作1個像素之量的變化，並回到上述步驟S23之處理(步驟S26)。
當在上述步驟S25中而為YES的情況時，使液晶層216上之第2失焦圖案的位置沿著Y方向而作1個像素之量的變化(步驟S27)。與上述步驟S23同樣的，在使液晶層216顯示了第2失焦圖案的狀態下，從雷射震盪器310而產生雷射光L且將雷射光L照射至加工對象物1處。因應於該照射而藉由觀察用攝像機488來攝像反射光RL之點像畫像(步驟S28)。與上述步驟S24同樣的，對於該點像畫像之點像而進行由畫像處理所致之重心演算等，並將該點像之重心位置作為第2位置而算出(步驟S29)。判定身為上述步驟S28之處理次數的攝像次數j是否到達了預先所設定了的特定次數(=2以上之整數)(步驟S30)。當在上述步驟S30中而為NO的情況時，係回到上述步驟S27之處理。
接著，基於在上述步驟S14以及上述步驟S19 中所算出的複數之第1位置、和在上述步驟S24以及上述步驟S29中所算出的複數之第2位置，來算出液晶層216之光軸中心(步驟S31)。例如在上述步驟S31中，係求取出關於相位圖案之中心位置和第1位置的一次函數。求取出關於相位圖案之中心位置和第2位置的一次函數。之後，根據當此些之一次函數相交叉時的相位圖案之位置，來算出光軸中心。控制部500，係使液晶層216之基準位置偏位至所算出的該光軸中心處(步驟S32)。藉由此，係成為將轉像至射入瞳面430a處的雷射光L之像39的位置修正至使轉像位置偏移被降低乃至於並未產生的狀態。
在上述之雷射光照射方法之例中，在判定點像位置偏移時，係將第1相位圖案設為空白圖案，並將第2相位圖案設為第1失焦圖案。在基準位置調整處理中，將第1相位圖案設為第1失焦圖案，並將第2相位圖案設為第2失焦圖案。但是，第1相位圖案，係只要為空白圖案、第1失焦圖案以及第2失焦圖案中之其中一者即可，第2相位圖案，係只要為此些之圖案中之另外一者即可。
在上述記載中，控制部500係構成點像位置取得部、位置判定部以及位置調整部。上述步驟S11，係構成第1步驟。上述步驟S13、S18，係構成第2步驟。上述步驟S14、S19，係構成第3步驟。上述步驟S15~S17、S20，係構成第4步驟。上述步驟S21，係構成第5步驟。上述步驟S23、S28，係構成第6步驟。上述步驟S24、S29，係構成第7步驟。上述步驟S25~S27、S30， 係構成第8步驟。上述步驟S31、S32，係構成第9步驟。
接著，針對本實施形態之雷射光照射方法的另外一例，參照圖29~圖31之流程圖來作說明。另外，係將相對於關連於圖26~圖28之流程圖的上述說明而有所重複之部分的說明省略。
在本實施形態之雷射光照射方法的另外一例中，係藉由控制部500而實行下述之處理。亦即是，首先，係使液晶層216顯示第1旋轉三稜鏡圖案(步驟S101)。使集光透鏡單元430相對於加工對象物1來沿著光軸方向而移動至能夠對於反射光RL之點像作確認的位置處(步驟S102)。從雷射震盪器310而產生雷射光L且將雷射光L照射至加工對象物1處。藉由觀察用攝像機488來攝像反射光RL之點像畫像(步驟S103)。將點像之重心位置作為第1位置而算出(步驟S104)。
接著，係使液晶層216繼續顯示第1旋轉三稜鏡圖案(步驟S105)。使集光透鏡單元430相對於加工對象物1來沿著光軸方向而移動至能夠對於反射光RL之點像作確認的其他之位置處(步驟S106)。在使液晶層216顯示了第1旋轉三稜鏡圖案的狀態下，從雷射震盪器310而產生雷射光L且將雷射光L照射至加工對象物1處。藉由觀察用攝像機488來攝像反射光RL之點像畫像(步驟S107)。將點像之重心位置作為第2位置而算出(步驟S108)。
基於在上述步驟S104、S108中所算出的點像之重心位置，來判定轉像位置偏移之有無(步驟S109)。具體而言，當在使液晶層216顯示第1旋轉三稜鏡圖案的情況時之第1位置處的點像之重心位置與在使液晶層216顯示第1旋轉三稜鏡圖案時第2位置處的之點像之重心位置為相互一致的情況時，在上述步驟S109中係成為NO，並判定為並不存在有轉像位置偏移，而直接結束處理。另一方面，當此些之重心位置並未相互一致的情況時，在上述步驟S109中係成為YES，並判定為存在有轉像位置偏移，而實行對於相位圖案之基準位置作調整的基準位置調整處理(步驟S110)。
在基準位置調整處理中，首先，係使液晶層216顯示第1旋轉三稜鏡圖案(步驟S111)。使集光透鏡單元430相對於加工對象物1來沿著光軸方向而移動至能夠對於反射光RL之點像作確認的位置處(步驟S112)。另外，移動位置，係設定於集光範圍P100之任一之位置處。在使液晶層216顯示了第1旋轉三稜鏡圖案的狀態下，從雷射震盪器310而產生雷射光L且將雷射光L照射至加工對象物1處。藉由觀察用攝像機488來攝像反射光RL之點像畫像(步驟S113)。
將點像之重心位置作為第1位置而算出(步驟S114)。判定身為上述步驟S113之處理次數的攝像次數i是否到達了預先所設定了的特定次數(=2以上之整數)(步驟S115)。當在上述步驟S115中而為NO的情 況時，使液晶層216上之相位圖案的位置沿著X方向而作1個像素之量的變化，並回到上述步驟S113之處理(步驟S116)。
當在上述步驟S15中而為YES的情況時，使液晶層216上之第1旋轉三稜鏡圖案的位置沿著Y方向而作1個像素之量的變化(步驟S117)。在使液晶層216顯示了第1旋轉三稜鏡圖案的狀態下，從雷射震盪器310而產生雷射光L且將雷射光L照射至加工對象物1處。藉由觀察用攝像機488來攝像反射光RL之點像畫像(步驟S118)。將點像之重心位置作為第1位置而算出(步驟S119)。判定身為上述步驟S118之處理次數的攝像次數j是否到達了預先所設定了的特定次數(=2以上之整數)(步驟S120)。當在上述步驟S120中而為NO的情況時，係回到上述步驟S117之處理。
當在上述步驟S120中而為YES的情況時，係使液晶層216繼續顯示第1旋轉三稜鏡圖案(步驟S121)。使集光透鏡單元430相對於加工對象物1來沿著光軸方向而移動至能夠對於反射光RL之點像作確認的其他之位置(身為集光範圍P100之任一之位置且為與步驟S112相異之位置)處(步驟S122)。在使液晶層216顯示了第1旋轉三稜鏡圖案的狀態下，從雷射震盪器310而產生雷射光L且將雷射光L照射至加工對象物1處。藉由觀察用攝像機488來攝像反射光RL之點像畫像(步驟S123)。將點像之重心位置作為第2位置而算出(步驟 S124)。判定身為上述步驟S123之處理次數的攝像次數i是否到達了預先所設定了的特定次數(=2以上之整數)(步驟S125)。當在上述步驟S125中而為NO的情況時，使液晶層216上之相位圖案的位置沿著X方向而作1個像素之量的變化，並回到上述步驟S123之處理(步驟S126)。
當在上述步驟S125中而為YES的情況時，使液晶層216上之第1旋轉三稜鏡圖案的位置沿著Y方向而作1個像素之量的變化(步驟S127)。在使液晶層216顯示了第1旋轉三稜鏡圖案的狀態下，從雷射震盪器310而產生雷射光L且將雷射光L照射至加工對象物1處。藉由觀察用攝像機488來攝像反射光RL之點像畫像(步驟S128)。將點像之重心位置作為第2位置而算出(步驟S129)。判定身為上述步驟S128之處理次數的攝像次數j是否到達了預先所設定了的特定次數(=2以上之整數)(步驟S130)。當在上述步驟S130中而為NO的情況時，係回到上述步驟S127之處理。
接著，基於在上述步驟S114以及上述步驟S119中所算出的複數之第1位置、和在上述步驟S124以及上述步驟S129中所算出的複數之第2位置，來算出液晶層216之光軸中心(步驟S131)。藉由控制部500，來使液晶層216之基準位置偏位至所算出的該光軸中心處(步驟S132)。藉由此，來將轉像至射入瞳面430a處的雷射光L之像39的位置修正至使轉像位置偏移被降低乃 至於並未產生的狀態。
在上述之雷射光照射方法之其他之例中，係將第3相位圖案設為第1旋轉三稜鏡圖案，但是，係亦可設為第2旋轉三稜鏡圖案。
以上，在本實施形態之雷射加工裝置200中，包含被加工對象物1之表面1a所反射的雷射光L之反射光RL之點像的點像畫像，係藉由觀察用攝像機488而被進行攝像。在攝像點像畫像時，藉由控制部500之第1顯示處理，在液晶層216處係被顯示有第1相位圖案，藉由此第1相位圖案，雷射光L之集光位置係被設為第1集光位置。又，在攝像點像畫像時，藉由控制部500之第2顯示處理，在液晶層216處係被顯示有第2相位圖案，藉由此第2相位圖案，雷射光L之集光位置係被設為第2集光位置。於此，如同在圖17以及圖20中亦有所展示一般，係發現到：當存在有轉像位置偏移的情況時，相較於並不存在有轉像位置偏移的情況，係會有雷射光L並未藉由集光透鏡單元430而被適當地集光的可能性，而容易成為在雷射光L之光軸方向的正交方向上而第1集光位置和第2集光位置為相互分離的狀態。故而，係成為能夠基於在第1顯示處理以及第2顯示處理之各者的實行時之觀察用攝像機488的攝像結果，來對於轉像位置偏移作掌握。
雷射加工裝置200，係藉由控制部500，而取得身為在第1顯示處理之實行時而藉由觀察用攝像機488所攝像的反射光RL之點像位置的第1位置，並取得身為 在第2顯示處理之實行時而藉由觀察用攝像機488所攝像的反射光RL之點像位置的第2位置。藉由基於所取得的第1位置以及第2位置，根據上述之知識，係成為能夠對於轉像位置偏移作掌握。
雷射加工裝置200，係藉由控制部500，而當所取得的第1位置以及第2位置並未相互一致的情況時，判定係存在有轉像位置偏移。於此情況，係能夠自動判定轉像位置偏移之有無。
雷射加工裝置200，係藉由控制部500，來基於第1位置以及第2位置而將液晶層216之基準位置作偏位。於此情況，係成為能夠將轉像至射入瞳面430a處的雷射光L之像39的位置，例如以使轉像位置偏移被降低乃至於消失的方式來自動作調整。
在雷射加工裝置200處，於取得第1位置時，係使集光透鏡單元430沿著Z軸方向來移動至能夠藉由觀察用攝像機488來對於反射光RL之點像作確認的位置處。使液晶層216上之第1相位圖案的位置改變，而取得複數之第1位置。又，於取得第2位置時，係使集光透鏡單元430沿著Z軸方向來移動至能夠藉由觀察用攝像機488來對於反射光RL之點像作確認的位置處。使液晶層216上之第2相位圖案的位置改變，而取得複數之第2位置。根據複數之第1位置以及複數之第2位置，來算出液晶層216之光軸中心，並使基準位置偏位至該光軸中心處。藉由此，係成為能夠將轉像至射入瞳面430a處的雷 射光L之像39的位置，以使轉像位置偏移被降低乃至於消失的方式來自動作調整。
在雷射加工裝置200處，第1集光位置，係為上述(A)~上述(C)中的其中一者，第2集光位置，係為上述(A)~上述(C)中的另外一者。藉由此，係能夠具體性地實現當存在有轉像位置偏移的情況時會成為圖20之第1集光位置以及第2集光位置相互分離的狀態。
若依據使用有雷射加工裝置200之雷射光照射方法，則係成為能夠基於所取得的第1位置以及第2位置，來對於轉像位置偏移作掌握。進而，藉由基於複數之第1位置以及複數之第2位置來使基準位置作偏位，係成為能夠將轉像至射入瞳面430a處的雷射光L之像39的位置，例如以使轉像位置偏移被降低乃至於消失的方式來作調整。
一般而言，係採用有對於加工對象物1而實際實施雷射加工並根據雷射加工後之加工對象物1的加工品質(例如龜裂之延伸量)來對於轉像位置偏移作判斷並對於液晶層216之基準位置作調整的手法。在此點上，於本實施形態中，例如係成為能夠在定期性之狀況確認時而簡易地進行運用。又，由於係在實行基準位置調整處理之前先判定轉像位置偏移之有無，因此，係能夠對於就算是在並不存在有轉像位置偏移的情況時仍會實行基準位置調整處理的情形作抑制，而成為能夠進行有效率的運用。
在雷射加工裝置200中，包含被加工對象物1之表面1a所反射的雷射光L之反射光RL之點像的點像畫像，係藉由觀察用攝像機488而被進行攝像。在攝像點像畫像時，藉由控制部500之顯示處理，在液晶層216處係被顯示有第3相位圖案，藉由此第3相位圖案，被集光的雷射光L係被集光於長條之集光範圍中。於此，如同在圖18、圖19、圖21以及圖22中亦有所展示一般，當存在有轉像位置偏移的情況時，相較於並不存在有轉像位置偏移的情況，係會有雷射光L並未藉由集光透鏡單元430而被適當地集光的可能性。係發現到：係容易成為在與雷射光之照射方向相正交的方向上而該集光範圍之集光透鏡單元430側及其之相反側為相互分離的狀態。故而，係成為能夠基於在顯示處理的實行時之觀察用攝像機488的攝像結果，來對於轉像位置偏移作掌握。
以上，雖係針對合適之實施形態而作了說明，但是，本發明係並不被限定於上述之實施形態，在並不對於各請求項中所記載之要旨作變更的範圍內，係可任意作變形或者是適用其他之構成。
上述實施形態，係並不被限定於將改質區域7形成在加工對象物1之內部者，而亦可為實施像是燒蝕(Ablation)等之其他之雷射加工者。上述實施形態，係並不被限定於被使用在將雷射光L集光於加工對象物1之內部的雷射加工中之雷射加工裝置，亦可為被使用在將雷射光L集光於加工對象物1之表面1a、3或者是背面1b 處的雷射加工中之雷射加工裝置。本發明所被作適用之裝置，係並不被限定於雷射加工裝置，只要是將雷射光L對於對象物進行照射者，則係可對於各種的雷射光照射裝置作適用。在上述實施形態中，雖係將切斷預定線5設為照射預定線，但是，照射預定線係並不被限定於切斷預定線5，只要是使被照射的雷射光L沿著其自身來前進的線即可。
在上述實施形態中，構成使反射型空間光調變器410之反射面410a與集光透鏡單元430之射入瞳面430a會成為結像關係的兩側遠心光學系之結像光學系，係並不被限定於一對之透鏡422、423，亦可為包含反射型空間光調變器410側之第1透鏡系(例如，接合透鏡、3個以上的透鏡等)以及集光透鏡單元430側之第2透鏡系(例如，接合透鏡、3個以上的透鏡等)者等。
在上述實施形態中，透鏡422、透鏡423以及透鏡463之中繼倍率，係亦可為任意之倍率。上述實施形態，雖係具備有反射型空間光調變器410，但是，空間光調變器係並不被限定於反射型者，而亦可具備有透過型之空間光調變器。
在上述實施形態中，集光透鏡單元430以及一對之測距感測器450，雖係被安裝在Y軸方向上之框體401的端部401d處，但是，係只要相較於Y軸方向上之框體401的中心位置而更靠向端部401d側地來作安裝即可。反射型空間光調變器410，雖係被安裝在Y軸方向上 之框體401的端部401c處，但是，係只要相較於Y軸方向上之框體401的中心位置而更靠向端部401c側地來作安裝即可。又，測距感測器450，係亦能夠在X軸方向上而僅被配置於集光透鏡單元430之單側處。
在上述實施形態中，雖係於控制部500處而實行了轉像位置偏移之判定以及基準位置之調整(偏位)的雙方，但是，係亦可設為僅實行轉像位置偏移之判定，又或是亦可設為僅實行基準位置之調整。進而，係亦可代替由控制部500所致之轉像位置偏移之判定、或者是與此同時的而更進一步地在監視器上顯示點像畫像(反射光RL之檢測結果)，並使作業員基於點像畫像來以目視而對於轉像位置偏移作判斷。亦可代替由控制部500所致之基準位置之調整、或者是與此同時的而更進一步地在監視器上顯示點像畫像，並使作業員基於點像畫像來以目視而對於基準位置作調整。控制部500，係可為1個的電子控制單元，亦可由複數之電子控制單元所構成。
在上述實施形態中，雷射光L之反射面雖係為加工對象物1之表面1a，但是，係亦可為背面1b。於此情況，反射光RL，係亦可身為從表面1a來射入至加工對象物1中並透過加工對象物1之內部且被背面1b所反射的雷射光L。在上述實施形態中，被照射有雷射光L之對象物，係並不被限定於加工對象物1，只要是包含有反射面之物體即可。例如，對象物，係亦可為包含反射面之反射鏡。
1‧‧‧加工對象物(對象物)
1a‧‧‧表面(反射面)
1b‧‧‧背面
200‧‧‧雷射加工裝置(雷射光照射裝置)
216‧‧‧液晶層(顯示部)
230‧‧‧支持台
240‧‧‧第2移動機構(移動機構)
300‧‧‧雷射輸出部
403‧‧‧二向分光鏡
410‧‧‧反射型空間光調變器(空間光調變器)
420‧‧‧4f透鏡單元(轉像光學系)
422‧‧‧透鏡
423‧‧‧透鏡
430‧‧‧集光透鏡單元(對物透鏡)
430a‧‧‧射入瞳面
487‧‧‧透鏡
488‧‧‧觀察用攝像機(攝像機)
500‧‧‧控制部(點像位置取得部、位置判定部、位置調整部)
L‧‧‧雷射光
RL‧‧‧反射光

Claims (10)

  1. 一種雷射光照射裝置，係為對於包含反射面的對象物照射雷射光之雷射光照射裝置，其特徵為，係具備有：雷射光源，係產生前述雷射光；和空間光調變器，係具有顯示相位圖案之顯示部，並使藉由前述雷射光源所產生的前述雷射光射入前述顯示部中，而將該雷射光因應於前述相位圖案來調變並從前述顯示部射出；和對物透鏡，係將藉由前述空間光調變器所射出的前述雷射光集光於前述對象物處；和轉像光學系，係將在前述空間光調變器之前述顯示部處的前述雷射光之像轉像至前述對物透鏡之射入瞳面處；和攝像機，係對於包含被照射於前述對象物處並被前述反射面所反射了的前述雷射光之反射光的點像之畫像進行攝像；和控制部，係至少對於被顯示在前述顯示部處之前述相位圖案作控制；和點像位置取得部，係取得在藉由前述攝像機所攝像了的前述畫像中之前述反射光之點像的位置；和位置判定部，前述控制部，係實行下述處理：第1顯示處理，係在藉由前述攝像機而攝像前述畫像 時，使前述顯示部，顯示將藉由前述對物透鏡所被集光的前述雷射光之集光位置設為第1集光位置的第1相位圖案；和第2顯示處理，係在藉由前述攝像機而攝像前述畫像時，使前述顯示部，顯示將藉由前述對物透鏡所被集光的前述雷射光之集光位置設為在前述雷射光之照射方向上而與前述第1集光位置相異之第2集光位置的第2相位圖案，前述點像位置取得部，係實行下述之處理：第1位置取得處理，係取得身為在前述第1顯示處理之實行時而藉由前述攝像機所攝像了的前述畫像中之前述反射光之點像的位置之第1位置；和第2位置取得處理，係取得身為在前述第2顯示處理之實行時而藉由前述攝像機所攝像了的前述畫像中之前述反射光之點像的位置之第2位置，前述位置判定部，係當藉由前述點像位置取得部所取得的前述第1位置以及前述第2位置並未相互一致的情況時，判定在前述射入瞳面之中心位置和藉由前述轉像光學系所轉像至前述射入瞳面處的前述雷射光之像之中心位置之間存在有偏移。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之雷射光照射裝置，其中，係具備有：位置調整部，係將當在前述顯示部處顯示前述相位圖案時所作為基準之基準位置，基於藉由前述點像位置取得 部所取得的前述第1位置以及前述第2位置來進行偏位(offset)。
  3. 如申請專利範圍第2項所記載之雷射光照射裝置，其中，係具備有使前述對物透鏡以及前述對象物的至少其中一方作移動之移動機構，前述控制部，係在藉由前述點像位置取得部之前述第1位置取得處理而取得前述第1位置時，藉由前述移動機構來使前述對物透鏡以及前述對象物之至少其中一方移動至能夠藉由前述攝像機來確認前述反射光的點像之位置處，並在藉由前述點像位置取得部之前述第2位置取得處理而取得前述第2位置時，藉由前述移動機構來使前述對物透鏡以及前述對象物之至少其中一方移動至能夠藉由前述攝像機來確認前述反射光的點像之位置處，前述點像位置取得部，係使前述顯示部上之前述第1相位圖案之位置作變化並將前述第1位置取得處理作1或複數次之反覆實行，並使前述顯示部上之前述第2相位圖案之位置作變化並將前述第2位置取得處理作1或複數次之反覆實行，前述位置調整部，係基於複數之前述第1位置以及複數之前述第2位置，來算出在前述顯示部處之光軸中心，並使前述基準位置偏位至該光軸中心。
  4. 如申請專利範圍第1~3項中之任一項所記載之雷射光照射裝置，其中，前述第1集光位置，係為以下之(A)~(C)中的其中一者，前述第2集光位置，係為以下之(A)~(C)中的另外一者，(A)前述對物透鏡之焦點位置；(B)相對於前述對物透鏡之焦點位置的前述對物透鏡側之位置；(C)相對於前述對物透鏡之焦點位置的與前述對物透鏡相反側之位置。
  5. 一種雷射光照射方法，係為使用雷射光照射裝置而對於包含反射面之對象物照射雷射光之雷射光照射方法，其特徵為：前述雷射光照射裝置，係具備有：雷射光源，係產生前述雷射光；和空間光調變器，係具有顯示相位圖案之顯示部，並使藉由前述雷射光源所產生的前述雷射光射入前述顯示部中，而將該雷射光因應於前述相位圖案來調變並從前述顯示部射出；和對物透鏡，係將藉由前述空間光調變器所射出的前述雷射光集光於前述對象物處；和轉像光學系，係將在前述空間光調變器之前述顯示部處的前述雷射光之像轉像至前述對物透鏡之射入瞳面處； 和攝像機，係對於包含被照射於前述對象物處並被前述反射面所反射了的前述雷射光之反射光的點像之畫像進行攝像，該雷射光照射方法，係包含有：第1步驟，係使前述顯示部，顯示將藉由前述對物透鏡所集光的前述雷射光之集光位置設為第1集光位置之第1相位圖案；和第2步驟，係在藉由前述第1步驟而使前述顯示部顯示了前述第1相位圖案的狀態下，從前述雷射光源而產生前述雷射光並照射前述對象物，並藉由前述攝像機來攝像包含有因應於該照射而被前述反射面所反射的前述雷射光之反射光的點像之畫像；和第3步驟，係將在藉由前述第2步驟所攝像了的前述畫像中之前述反射光之點像的位置，作為第1位置而取得之；和第4步驟，係使前述顯示部上之前述第1相位圖案之位置作變化並將前述第2步驟以及前述第3步驟作1或複數次之反覆實行；和第5步驟，係使前述顯示部，顯示將藉由前述對物透鏡所集光的前述雷射光之集光位置設為與第1集光位置而在前述雷射光之照射方向上為相異的第2集光位置之第2相位圖案；和第6步驟，係在藉由前述第5步驟而使前述顯示部顯示 了前述第2相位圖案的狀態下，從前述雷射光源而產生前述雷射光並照射前述對象物，並藉由前述攝像機來攝像包含有因應於該照射而被前述反射面所反射的前述雷射光之反射光的點像之畫像；和第7步驟，係將在藉由前述第6步驟所攝像了的前述畫像中之前述反射光之點像的位置，作為第2位置而取得之；和第8步驟，係使前述顯示部上之前述第2相位圖案之位置作變化並將前述第6步驟以及前述第7步驟作1或複數次之反覆實行；和第9步驟，係將當在前述顯示部處顯示前述相位圖案時所作為基準之基準位置，基於藉由前述第3以及第4步驟所取得的複數之前述第1位置和藉由前述第7以及第8步驟所取得的複數之前述第2位置來進行偏位(offset)。
  6. 一種雷射光照射裝置，係為對於包含反射面之對象物照射雷射光之雷射光照射裝置，其特徵為，係具備有：雷射光源，係產生前述雷射光；和空間光調變器，係具有顯示相位圖案之顯示部，並使藉由前述雷射光源所產生的前述雷射光射入前述顯示部中，而將該雷射光因應於前述相位圖案來調變並從前述顯示部射出；和對物透鏡，係將藉由前述空間光調變器所射出的前述雷射光集光於前述對象物處；和 轉像光學系，係將在前述空間光調變器之前述顯示部處的前述雷射光之像轉像至前述對物透鏡之射入瞳面處；和攝像機，係對於包含被照射於前述對象物處並被前述反射面所反射了的前述雷射光之反射光的點像之畫像進行攝像；和控制部，係至少對於被顯示在前述顯示部處之前述相位圖案作控制；和點像位置取得部，係取得在藉由前述攝像機所攝像了的前述畫像中之前述反射光之點像的位置，前述控制部，係實行顯示處理，該顯示處理，係在藉由前述攝像機而攝像前述畫像時，使前述顯示部顯示會將藉由前述對物透鏡所被集光的前述雷射光沿著前述雷射光之照射方向而集光於長條之集光範圍中之第3相位圖案，前述點像位置取得部，係實行下述之處理：第1位置取得處理，係取得身為在前述顯示處理之實行時而藉由前述攝像機所攝像了的前述畫像中之前述反射光之點像的位置之第1位置；和第2位置取得處理，係取得身為在相較於前述第1位置取得處理之前述顯示處理而光軸方向之前述對物透鏡之位置為相異的前述顯示處理之實行時而藉由前述攝像機所攝像了的前述畫像中之前述反射光之點像的位置之第2位置。
  7. 如申請專利範圍第6項所記載之雷射光照射裝置，其中，當將前述對物透鏡之集光位置作為基準集光位置，並將前述基準集光位置之前述雷射光的集光直徑設為基準集光直徑的情況時，前述第3相位圖案，係為將從前述基準集光位置起之朝向前述雷射光之照射方向的其中一側或另外一側之一定長度之範圍作為前述集光範圍，並在該集光範圍中而使集光直徑成為與前述基準集光直徑相同之圖案。
  8. 如申請專利範圍第6項或第7項所記載之雷射光照射裝置，其中，係具備有：位置判定部，係當藉由前述點像位置取得部所取得的前述第1位置以及前述第2位置並未相互一致的情況時，判定在前述射入瞳面之中心位置和藉由前述轉像光學系所轉像至前述射入瞳面處的前述雷射光之像之中心位置之間存在有偏移。
  9. 如申請專利範圍第6項或第7項所記載之雷射光照射裝置，其中，係具備有：位置調整部，係將當在前述顯示部處顯示前述相位圖案時所作為基準之基準位置，基於藉由前述點像位置取得部所取得的前述第1位置以及前述第2位置來進行偏位(offset)。
  10. 如申請專利範圍第9項所記載之雷射光照射裝置，其中，係具備有使前述對物透鏡以及前述對象物的至少其中一方作移動之移動機構，前述控制部，係在藉由前述點像位置取得部之前述第1位置取得處理而取得前述第1位置時，藉由前述移動機構來使前述對物透鏡以及前述對象物之至少其中一方移動至能夠藉由前述攝像機來確認前述反射光的點像之位置處，並在藉由前述點像位置取得部之前述第2位置取得處理而取得前述第2位置時，藉由前述移動機構來使前述對物透鏡以及前述對象物之至少其中一方移動至能夠藉由前述攝像機來確認前述反射光的點像之其他之位置處，前述點像位置取得部，係使前述顯示部上之前述第3相位圖案之位置作變化並將前述第1位置取得處理作1或複數次之反覆實行，並使前述顯示部上之前述第3相位圖案之位置作變化並將前述第2位置取得處理作1或複數次之反覆實行，前述位置調整部，係基於複數之前述第1位置以及複數之前述第2位置，來算出在前述顯示部處之光軸中心，並使前述基準位置偏位至該光軸中心。
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