WO2022265046A1 - レーザ加工装置及びレーザ加工方法 - Google Patents

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WO2022265046A1
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laser
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孝文 荻原
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浜松ホトニクス株式会社
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    • H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices

Definitions

  • the present disclosure relates to a laser processing apparatus and a laser processing method.
  • the laser beam is branched into a plurality of processing beams and the plurality of processing beams are condensed at different locations.
  • a device that modulates laser light is known (see Patent Documents 1 and 2, for example). Since such a laser processing apparatus can form a plurality of rows of modified regions with a plurality of processing beams, it is extremely effective in shortening the processing time.
  • miniaturization of the functional elements is progressing.
  • the number of lines used to cut an object into individual functional elements increases, and the space between adjacent lines becomes narrower. It is important how efficiently and accurately the regions can be formed.
  • An object of the present disclosure is to provide a laser processing apparatus and a laser processing method capable of efficiently and accurately forming modified regions on an object along each of a plurality of lines.
  • a laser processing apparatus includes a support that supports an object, a light source that emits laser light, a spatial light modulator that modulates the laser light emitted from the light source, and modulation by the spatial light modulator.
  • a condensing section for condensing the laser light from one side in the Z direction onto an object; a moving section for moving the condensing section relative to the supporting section;
  • the spatial light modulator is controlled so as to split into two processing lights, and the first focusing point of the first processing light and the second focusing point of the second processing light on the object become the first line and the second line.
  • the controller controls the first focus on the object in a state in which the first focus and the second focus are shifted in the X direction and the Y direction, respectively.
  • the spatial light modulator and the moving part are controlled so that the light spot and the second focal point move relatively along the first line and the second line.
  • this laser processing apparatus in a state in which the first converging point of the first processing light and the second converging point of the second processing light are shifted from each other in the X direction and the Y direction, It moves relatively along the 1st line and the 2nd line.
  • the first and second focal points are shifted not only in the Y direction but also in the X direction, the distance between the first line and the second line (i.e., the first line in the Y direction and the second line) is narrowed, the distance between the first condensing point and the second condensing point is sufficiently secured, and deterioration of processing quality due to interference is suppressed. Therefore, according to this laser processing apparatus, it is possible to efficiently and accurately form the modified region on the object along each of the plurality of lines.
  • the object includes a substrate and a plurality of functional elements arranged in a matrix on the substrate, and in the object, between the plurality of functional elements A plurality of street areas extend in a lattice pattern so as to pass through the plurality of street areas. is located, the first and second condensing points that are displaced from each other in the X direction and the Y direction move relatively along the first line and the second line, A spatial light modulator and a moving part may be controlled.
  • the object is modified along each of the first line and the second line. The regions can be formed efficiently and accurately.
  • the object includes a substrate and a plurality of functional elements arranged in a matrix on the substrate, and in the object, between the plurality of functional elements
  • a plurality of street regions extend in a lattice pattern so as to pass through the plurality of street regions
  • the control unit controls each direction of the X direction and the Y direction with the first line and the second line positioned in each of the plurality of street regions.
  • the spatial light modulator and the moving part may be controlled so that the first condensing point and the second condensing point which are shifted from each other in the position relatively move along the first line and the second line.
  • the laser processing apparatus further includes a first light blocking section, and the control section controls the laser beam to be 0-order light and ⁇ n-order light (n is a natural number) including the first processing light and the second processing light. ), and the first light blocker is condensed outside the first processing light and the second processing light in the object among the 0-th order light and the ⁇ n-th order light. may be blocked from light.
  • the 0-order light and the ⁇ n-order light the light focused outside the first processing light and the second processing light on the object (hereinafter referred to as "dividing outside the first processing light and the second processing light It is possible to prevent the object from being damaged by the "light emitted").
  • the laser processing apparatus further includes an adjustment optical system having a first optical element and a second optical element that function as lenses, and the first optical element and the second optical element are the spatial light modulator.
  • the first optical element and the second optical element are arranged so that the wavefront shape of the laser light and the wavefront shape of the laser light at the condensing portion are similar, and the first optical element and the second optical element form a double-telecentric optical system.
  • the light blocking portion may be arranged on the Fourier plane between the first optical element and the second optical element. As a result, it is possible to reliably block the light branched to the outside of the first processing light and the second processing light.
  • the first light blocking section has a pair of first portions facing each other in the Y direction, and each of the pair of first portions is movable along the Y direction.
  • the control unit determines and determines the distance between the pair of first portions based on the amount of deviation between the first converging point and the second converging point in the Y direction.
  • the first light blocking section may be controlled such that the pair of first portions face each other in the Y direction with a distance therebetween.
  • the first light blocking section may have a pair of second portions facing each other in the X direction.
  • the laser processing apparatus further includes a second light blocking section that blocks 0th order light and/or unmodulated light, and the second light blocking section is an optical path of 0th order light and/or unmodulated light. It may be possible to advance and retreat with respect to the optical path of As a result, when the zero-order light is used as neither the first processing light nor the second processing light, it is possible to prevent the object from being damaged by the zero-order light. Moreover, it is possible to prevent the object from being damaged by the non-modulated light.
  • a laser processing method includes a support that supports an object, a light source that emits laser light, a spatial light modulator that modulates the laser light emitted from the light source, and modulation by the spatial light modulator.
  • a laser processing apparatus comprising a condensing section for condensing a laser beam from one side in the Z direction onto an object, and a moving section for relatively moving the condensing section with respect to a support section.
  • a laser processing method comprising: a first step of controlling a spatial light modulator so that a laser beam is split into a first processing light and a second processing light; and a first converging point of the first processing light on an object and a second step of controlling the moving part so that the second focal point of the second processing light moves relatively along the first line and the second line, wherein the first step includes: When the relative movement direction of the first condensing point and the second condensing point is the X direction, and the direction perpendicular to the Z direction and the X direction is the Y direction, the first condensing point and the second condensing point are The spatial light modulators are controlled such that they are offset from each other in the X and Y directions.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a laser processing apparatus according to one embodiment.
  • 2 is a cross-sectional view of a portion of the spatial light modulator shown in FIG. 1;
  • FIG. 3 is a plan view of the first light blocking part and the second light blocking part shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a plan view of an object to be processed by the laser processing apparatus shown in FIG. 1.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a portion of the object shown in FIG. 4;
  • FIG. FIG. 6 is a schematic diagram showing a laser beam irradiation state on a part of the object shown in FIG.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing the positional relationship of a plurality of converging points on a portion of the object shown in FIG.
  • FIG. 4; 8 is a schematic diagram showing the positional relationship of a plurality of condensing points in the first light blocking section and the second light blocking section shown in FIG. 3.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing the positional relationship of a plurality of condensing points in the first light blocking section and the second light blocking section shown in FIG. 3.
  • FIG. 10 is a flow chart of a control method implemented in the laser processing apparatus shown in FIG. 1.
  • FIG. FIG. 11 is a plan view of a portion of an object processed by the laser processing apparatus shown in FIG. 1;
  • FIG. 12 is a table showing evaluation results of deviation amounts in the laser processing apparatus shown in FIG. FIG.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing the positional relationship of a plurality of condensing points on a part of the object irradiated with laser light according to the modification.
  • FIG. 14 is a schematic diagram showing the positional relationship of a plurality of condensing points on a part of the object of the modification.
  • 15 is a schematic diagram showing the positional relationship of a plurality of condensing points in the first light blocking section and the second light blocking section shown in FIG. 3.
  • the laser processing apparatus 1 is an apparatus that forms a modified region M on the object 100 by irradiating the object 100 with a laser beam L.
  • the laser processing apparatus 1 includes a support portion 2, a light source 3, a spatial light modulator 4, an adjustment optical system 5, a first light blocking portion 6, a second light blocking portion 7, a light collecting portion 8, A moving unit 9 , a control unit 10 , a housing 11 and a cover 12 are provided.
  • the spatial light modulator 4 , the adjusting optical system 5 , the first light blocking section 6 and the second light blocking section 7 are arranged inside the housing 11 .
  • the light source 3 is arranged on the ceiling wall 11 a of the housing 11 and covered with the cover 12 .
  • the light collector 8 is attached to the bottom wall 11 b of the housing 11 .
  • the three mutually orthogonal directions are referred to as X direction, Y direction and Z direction, respectively.
  • the X direction is the first horizontal direction
  • the Y direction is the second horizontal direction perpendicular to the first horizontal direction
  • the Z direction is the vertical direction.
  • the support part 2 is arranged below the housing 11 .
  • the support section 2 supports the target object 100 .
  • the support unit 2 sucks a film (not shown) attached to the object 100 to support the object 100 with the surface 100a of the object 100 facing the light collecting unit 8 side.
  • the support section 2 is movable along each of the X direction and the Y direction, and is rotatable about an axis line parallel to the Z direction.
  • the light source 3 emits laser light L.
  • the light source 3 pulse-oscillates a laser beam L having transparency to the object 100 .
  • the spatial light modulator 4 modulates the laser light L emitted from the light source 3 .
  • the spatial light modulator 4 is a reflective liquid crystal (LCOS: Liquid Crystal on Silicon) spatial light modulator (SLM: Spatial Light Modulator) that modulates and reflects the incident laser light L. .
  • LCOS Liquid Crystal on Silicon
  • SLM Spatial Light Modulator
  • the adjustment optical system 5 has a first optical element 51 and a second optical element 52 that function as lenses.
  • the wavefront shape of the laser light L at the spatial light modulator 4 and the wavefront shape of the laser light L at the light condensing section 8 are similar, and the first optical element 51 and the second optical element 52
  • the element 51 and the second optical element 52 are arranged so as to form a double-telecentric optical system.
  • the first optical element 51 and the second optical element 52 are configured such that the optical path distance between the spatial light modulator 4 and the first optical element 51 is the first focal length f1 of the first optical element 51 and the light is condensed.
  • the distance of the optical path between the portion 8 and the second optical element 52 is the second focal length f2 of the second optical element 52, and the distance of the optical path between the first optical element 51 and the second optical element 52 is the first focal length.
  • the first optical element 51 and the second optical element 52 are arranged so that the sum of the focal length f1 and the second focal length f2 (that is, f1+f2) is obtained, and the first optical element 51 and the second optical element 52 form a double-telecentric optical system. That is, the adjustment optical system 5 is a 4f optical system.
  • the image of the laser light L on the reflecting surface of the spatial light modulator 4 (the image of the laser light L modulated by the spatial light modulator 4) is transferred to the entrance pupil plane of the light collecting unit 8 by the adjusting optical system 5. (imaging).
  • the first light blocking portion 6 and the second light blocking portion 7 are arranged on the Fourier plane (that is, the plane including the confocal point O) between the first optical element 51 and the second optical element 52 .
  • the first light blocking section 6 and the second light blocking section 7 pass only the first processing light L1 and the second processing light L2, which will be described later.
  • the light collecting unit 8 directs the laser light L modulated by the spatial light modulator 4 from the upper side (one side) in the Z direction to the target object 100 (specifically, the target object 100 supported by the supporting unit 2). Concentrate.
  • the condenser 8 has a condenser lens unit 81 and a drive mechanism 82 .
  • the condenser lens unit 81 is composed of, for example, a plurality of lenses.
  • the condenser lens unit 81 has an entrance pupil plane onto which the image of the laser light L on the reflecting surface of the spatial light modulator 4 is transferred by the adjustment optical system 5 .
  • the drive mechanism 82 is configured by, for example, a piezoelectric element. The drive mechanism 82 moves the condenser lens unit 81 along the Z direction.
  • the moving part 9 moves the condensing part 8 relative to the supporting part 2 .
  • the moving part 9 moves at least one of the light collecting part 8 and the supporting part 2 to move the light collecting part 8 relative to the supporting part 2 (including a driving source such as an actuator and a motor). ).
  • the moving part 9 moves the support part 2 along each of the X direction and the Y direction, rotates the support part 2 about an axis line parallel to the Z direction, and rotates the support part 2 along the Z direction. to move the housing 11.
  • the control unit 10 controls the operation of each unit of the laser processing device 1.
  • the control unit 10 has a processing unit, a storage unit, and an input reception unit.
  • the processing unit is configured as a computing device including a processor, memory, storage, communication device, and the like.
  • the processor executes software (programs) loaded into the memory or the like, and controls reading and writing of data in the memory and storage, and communication by the communication device.
  • the storage unit is, for example, a hard disk or the like, and stores various data.
  • the input reception unit is an interface unit that receives input of various data from an operator.
  • the laser processing apparatus 1 includes an attenuator 13, a beam homogenizer 14, a ⁇ /2 wavelength plate 15, a surface observation unit 16, an AF unit 17, a plurality of mirrors 18a, 18b, 18c, 18d, 18e, and 18f, It further comprises a plurality of dichroic mirrors 19a, 19b, 19c.
  • Mirror 18 a is arranged within cover 12 .
  • an attenuator 13, a beam homogenizer 14, a ⁇ /2 wavelength plate 15, a surface observation unit 16, an AF (Auto-Focus) unit 17, a plurality of mirrors 18b, 18c, 18d, 18e, 18f, and a plurality of dichroic mirrors 19a, 19b, 19c is arranged inside the housing 11 .
  • the laser beam L emitted from the light source 3 travels horizontally within the cover 12 , is reflected downward by the mirror 18 a, and enters the housing 11 .
  • the laser light L incident on the housing 11 is adjusted in light intensity by the attenuator 13 , is horizontally reflected by the mirror 18 b , and is homogenized by the beam homogenizer 14 .
  • incident on The laser light L incident on the spatial light modulator 4 is modulated by the spatial light modulator 4, reflected obliquely upward, and reflected upward by the mirror 18c.
  • the laser light L reflected by the mirror 18 c has its polarization direction changed by the ⁇ /2 wavelength plate 15 , is horizontally reflected by the mirror 18 d , and passes through the first optical element 51 of the adjustment optical system 5 .
  • the laser beam L that has passed through the first optical element 51 is reflected downward by the mirror 18e, and after a portion of the laser beam L is blocked by the first light blocking section 6 and the second light blocking section 7, the adjustment optical system 5 second optical element 52 and a plurality of dichroic mirrors 19b and 19c.
  • the laser light L transmitted through the plurality of dichroic mirrors 19b and 19c is focused on the object 100 by the focusing unit 8. As shown in FIG.
  • the surface observation unit 16 is a unit for observing the object 100.
  • the surface observation unit 16 has an observation light source 16a and a photodetector 16b.
  • the visible light VL1 emitted from the observation light source 211a is reflected by the mirror 18f and the plurality of dichroic mirrors 19a and 19b, passes through the dichroic mirror 19c, Focused at 100.
  • the reflected light VL2 of the visible light VL1 reflected by the object 100 passes through the condenser 8 and the dichroic mirror 19c, is reflected by the dichroic mirror 19b, passes through the dichroic mirror 19a, and enters the photodetector 16b. do.
  • the AF unit 17 is a unit for finely adjusting the distance between the condenser lens unit 81 of the condenser 8 and the surface 100 a of the object 100 .
  • the AF unit 17 emits the AF laser beam LB1 and detects the reflected light LB2 of the AF laser beam LB1 reflected by the surface 100a of the object 100, thereby obtaining the height data of the surface 100a of the object 100. get.
  • the control unit 10 controls the drive mechanism of the condensing unit 8 so that the distance between the condensing lens unit 81 and the surface 100a of the object 100 is constant.
  • control 82 [Configuration of spatial light modulator]
  • the spatial light modulator 4 includes a drive circuit layer 42, a pixel electrode layer 43, a reflective film 44, an alignment film 45, a liquid crystal layer 46, an alignment film 47, and a transparent conductive film on a semiconductor substrate 41. 48 and a transparent substrate 49 are laminated in this order.
  • the semiconductor substrate 41 is, for example, a silicon substrate.
  • the drive circuit layer 42 constitutes an active matrix circuit on the semiconductor substrate 41 .
  • the pixel electrode layer 43 includes a plurality of pixel electrodes 43 a arranged in a matrix along the surface of the semiconductor substrate 41 .
  • Each pixel electrode 43a is made of, for example, a metal material such as aluminum. A voltage is applied by the drive circuit layer 42 to each pixel electrode 43a.
  • the reflective film 44 is, for example, a dielectric multilayer film.
  • the alignment film 45 is provided on the surface of the liquid crystal layer 46 on the reflecting film 44 side, and the alignment film 47 is provided on the surface of the liquid crystal layer 46 opposite to the reflecting film 44 .
  • Each of the alignment films 45 and 47 is made of, for example, a polymer material such as polyimide, and the contact surface of each of the alignment films 45 and 47 with the liquid crystal layer 46 is subjected to rubbing treatment, for example.
  • the alignment films 45 and 47 align the liquid crystal molecules 46a contained in the liquid crystal layer 46 in a certain direction.
  • the transparent conductive film 48 is provided on the surface of the transparent substrate 49 on the alignment film 47 side, and faces the pixel electrode layer 43 with the liquid crystal layer 46 or the like interposed therebetween.
  • the transparent substrate 49 is, for example, a glass substrate.
  • the transparent conductive film 48 is made of, for example, a light-transmissive and conductive material such as ITO. The transparent substrate 49 and the transparent conductive film 48 allow the laser light L to pass therethrough.
  • the spatial light modulator 4 when a signal indicating a modulation pattern is input from the control unit 10 to the driving circuit layer 42, a voltage corresponding to the signal is applied to each pixel electrode 43a, An electric field is formed between the pixel electrode 43 a and the transparent conductive film 48 .
  • the electric field is formed, in the liquid crystal layer 46, the arrangement direction of the liquid crystal molecules 46a changes in each region corresponding to each pixel electrode 43a, and the refractive index changes in each region corresponding to each pixel electrode 43a. This state is the state where the modulation pattern is displayed on the liquid crystal layer 46 .
  • the laser light L enters the liquid crystal layer 46 from the outside through the transparent substrate 49 and the transparent conductive film 48, is reflected by the reflective film 44, and is emitted from the liquid crystal layer 46.
  • the laser light L is modulated according to the modulation pattern displayed on the liquid crystal layer 46 .
  • the spatial light modulator 4 by appropriately setting the modulation pattern displayed on the liquid crystal layer 46, the laser light L can be modulated (for example, the intensity, amplitude, phase, polarization, etc. of the laser light L can be modulated). ) is possible.
  • the first light blocking section 6 has a pair of first portions 61 and a pair of second portions 62 .
  • the pair of first portions 61 face each other in the Y direction.
  • the pair of first portions 61 face each other in the Y direction with the confocal point O sandwiched between them on the Fourier plane between the first optical element 51 and the second optical element 52 .
  • Each first portion 61 is movable along the Y direction.
  • Each first portion 61 is moved along the Y direction by a drive source (not shown) such as a motor controlled by the controller 10 .
  • the pair of second portions 62 face each other in the X direction.
  • the pair of second portions 62 face each other in the X direction with the confocal point O interposed on the Fourier plane between the first optical element 51 and the second optical element 52 .
  • Each second portion 62 is fixed such that the distance between the pair of second portions 62 is constant.
  • the second light blocking unit 7 cuts the optical path of the zero-order light and the non-modulated light. It is movable forward and backward with respect to the optical path, and blocks 0th-order light and non-modulated light while positioned on the optical path.
  • the second light blocking section 7 is movable forward and backward with respect to the confocal point O on the Fourier plane between the first optical element 51 and the second optical element 52, and is positioned on the confocal point O. 0th order light and unmodulated light are blocked in the state.
  • the second light blocking section 7 is advanced and retracted by a driving source (not shown) such as a motor controlled by the control section 10 .
  • the second light blocking portion 7 is an elongated member that extends along the X direction and can advance and retreat along the X direction. ) and can be advanced and retracted along the other direction.
  • the non-modulated light is the light emitted from the spatial light modulator 4 without being modulated by the spatial light modulator 4 among the laser light L incident on the spatial light modulator 4 .
  • the light reflected by the outer surface of the transparent substrate 49 the surface opposite to the transparent conductive film 48 becomes non-modulated light.
  • the object 100 has a substrate 101 and a plurality of functional elements 102. As shown in FIGS. 4 and 5, the object 100 has a substrate 101 and a plurality of functional elements 102. As shown in FIGS. A plurality of functional elements 102 are arranged in a matrix on the substrate 101 .
  • the substrate 101 has a front surface 101a and a back surface 101b.
  • the substrate 101 is, for example, a semiconductor substrate such as a silicon substrate.
  • the substrate 101 is provided with a notch 101c indicating crystal orientation.
  • the substrate 101 may be provided with an orientation flat instead of the notch 101c.
  • a plurality of functional elements 102 are provided on the surface 101 a of the substrate 101 .
  • Each functional element 102 is, for example, a light receiving element such as a photodiode, a light emitting element such as a laser diode, a circuit element such as a memory, or the like.
  • Each functional element 102 may be configured three-dimensionally by stacking a plurality of layers.
  • a plurality of street regions 103 extend like a grid so as to pass through each of the plurality of functional elements 102 .
  • a plurality of lines 90 are set for the object 100 such that one line 90 is positioned in one street region 103, and each functional element 102 is arranged along each of the plurality of lines 90. , the object 100 is cut. As an example, each line 90 passes through the center of the street area 103 .
  • the plurality of lines 90 are virtual lines set on the object 100 by the laser processing apparatus 1, but they may be lines actually drawn on the object 100. FIG.
  • one or a plurality of lines 90 are positioned in one street area 103 means that when viewed from the Z direction, one line along the one street area 103 in one street area 103 Or it means that a plurality of lines 90 are extended. [Function of control part]
  • the object 100 is arranged such that the laser light L is incident on the substrate 101 from the side of the plurality of functional elements 102 (that is, from the area corresponding to the street area 103 on the surface 101a of the substrate 101 to the substrate 101). 101 is supported by the supporting portion 2 so that the laser beam L is incident thereon.
  • the functions of the control unit 10 will be described below, focusing on the first line 90a and the second line 90b among the plurality of lines 90, which are adjacent to each other.
  • the controller 10 similarly functions for all the lines 90 with the adjacent first line 90a and second line 90b as the minimum unit.
  • control unit 10 is controlled so that the laser light L is incident on the substrate 101 from the side opposite to the plurality of functional elements 102 (that is, the laser light L is incident on the substrate 101 from the back surface 101b of the substrate 101). It functions similarly when the object 100 is supported by the support 2 .
  • the control section 10 controls the moving section 9 so that the support section 2 rotates about an axis parallel to the Z direction.
  • the first line 90a and the second line 90b extend along the X direction and are adjacent to each other in the Y direction.
  • the control unit 10 controls the spatial light modulator 4 so that the laser beam L is branched into the first processing light L1 and the second processing light L2 (first step).
  • the moving part 9 is controlled so that the first condensing point C1 of the processing light L1 and the second condensing point C2 of the second processing light L2 relatively move along the first line 90a and the second line 90b. (second step).
  • the control unit 10 controls the first condensing point C1 and the second condensing point C2 to be positioned at a predetermined depth from the surface 101a. , controls the drive mechanism 82 of the light collecting unit 8 .
  • the modified regions M are formed inside the substrate 101 along the first lines 90a and the second lines 90b.
  • the control unit 10 splits the laser beam L into zero -order light L0 including the first processing light L1 and the second processing light L2 and ⁇ n-th order light L ⁇ n (n is a natural number).
  • the spatial light modulator 4 is controlled so as to A plurality of condensing points of ⁇ n-order light L ⁇ n are arranged at regular intervals on a single straight line inclined with respect to both the X direction and the Y direction on the object 100 .
  • the condensing point of the 0th order light L 0 and the condensing point of the unmodulated light Lu are intermediate points between the condensing points of the ⁇ 1st order light L ⁇ 1 and the +1st order light L +1 on the object 100. located in In this embodiment, the first processing light L1 is the ⁇ 1st order light L 2 ⁇ 1 , and the second processing light L2 is the +1st order light L 2 +1 . Therefore, the first condensing point C1 of the first processing light L1 and the second condensing point C2 of the second processing light L2 (see FIG. 6) are displaced from each other in the Y direction and the X direction. Become.
  • control unit 10 controls the first focus point C1 and the second focus point C2 on the object 100 in a state in which the first focus point C1 and the second focus point C2 are shifted in the X direction and the Y direction.
  • the spatial light modulator 4 and the moving section 9 are controlled so that the second focal point C2 moves relatively along the first line 90a and the second line 90b.
  • control unit 10 controls the first line 90a and the second line 90b to be positioned in the first street area 103a and the second street area 103b, respectively, among the plurality of street areas 103, and Spatial light is arranged so that the first condensing point C1 and the second condensing point C2, which are shifted from each other in the X direction and the Y direction, move relatively along the first line 90a and the second line 90b. It controls the modulator 4 and the moving part 9 .
  • control unit 10 controls the outside of the first processing light L1 and the second processing light L2 on the object 100 among the 0th order light L0 and the ⁇ nth order light L ⁇ n .
  • the first light blocking section 6 is controlled so as to block the light condensed into the second light blocking section 7, and the second light blocking section 7 is controlled so as to block the zero-order light L0 and the unmodulated light Lu. .
  • the first processing light L1 is the ⁇ 1st order light L ⁇ 1 and the second processing light L2 is the +1st order light L 2 +1 , so the ⁇ 2nd order light L ⁇ 2 and the +2nd order light L +2 are ⁇ m order light (m is a natural number of 2 or more) is blocked by the first light blocking section 6 .
  • the control unit 10 controls the amount of deviation in the X direction (the amount of deviation between the first converging point C1 and the second converging point C2 in the X direction) and the amount of deviation in the Y direction (the amount of deviation between the first converging point C1 and the second converging point C2 in the Y direction). (S01 in FIG. 10), and determines the modulation pattern to be input to the spatial light modulator 4 (S02 in FIG. 10).
  • the control unit 10 determines whether or not it is necessary to move the pair of first portions 61 of the first light blocking unit 6 based on the acquired X-direction deviation amount and Y-direction deviation amount (see FIG. 10). S03). For example, as shown in FIG. 8, when the first processing light L1 is the -1st order light L -1 and the second processing light L2 is the +1st order light L +1 , the -2nd order light L -2 and When it is assumed that the +2nd order light L +2 is not blocked by the pair of second portions 62 of the first light blocking portion 6, the control portion 10 determines that the pair of first portions 61 need to be moved. On the other hand, as shown in FIG.
  • the control unit 10 determines the distance between the pair of first portions 61 based on the amount of deviation in the Y direction (S04 in FIG. 10).
  • the first light blocking section 6 is controlled so that the pair of first portions 61 face each other in the Y direction with the distance between them (S05 in FIG. 10).
  • the plurality of condensing points of the ⁇ n-order light L ⁇ n are arranged at regular intervals on a single straight line inclined with respect to both the X direction and the Y direction on the object 100.
  • the control unit 10 controls that the ⁇ m-order light (m is a natural number of 2 or more) including the ⁇ 2-order light L ⁇ 2 and the +2-order light L +2 is blocked by the first portion 61 based on the Y-direction deviation amount. As such, the distance between the pair of first portions 61 can be determined. On the other hand, when the control unit 10 determines that the pair of first portions 61 does not need to be moved, it skips the processing of S04 and S05 in FIG.
  • the control unit 10 determines whether or not it is necessary to move the second light blocking unit 7 based on the acquired processing conditions (S06 in FIG. 10). For example, as shown in FIGS. 8 and 9, when the first processing light L1 is the ⁇ 1st order light L ⁇ 1 and the second processing light L2 is the +1st order light L +1 , Since irradiation of the 0th-order light L0 and the non-modulated light Lu is unnecessary, the control unit 10 determines that the second light blocking unit 7 needs to be moved. On the other hand, when the first processing light L1 or the second processing light L2 is the 0th order light L0, the control unit 10 determines that the movement of the second light blocking unit 7 is unnecessary.
  • control unit 10 determines that the movement of the second light blocking unit 7 is necessary, the control unit 10 controls the second light blocking unit 7 so as to block the zero-order light L0 and the non-modulated light Lu (Fig. 10 S07). On the other hand, when the control unit 10 determines that the movement of the second light blocking unit 7 is unnecessary, it skips the processing of S07 in FIG.
  • the control unit 10 starts irradiation with the laser light L (S08 in FIG. 10). That is, the control unit 10 controls the light source 3 to emit the laser light L, and the first condensing point C1 and the second condensing point C2 are shifted from each other in the X direction and the Y direction. the spatial light modulator 4 and the moving part 9 so that the first converging point C1 and the second converging point C2 on the object 100 relatively move along the first line 90a and the second line 90b. to control. [X direction deviation amount and Y direction deviation amount]
  • FIG. 11 is a plan view of a portion of the object 100 processed by the laser processing apparatus 1.
  • FIG. 11 focusing on a plurality of modified regions M extending in one direction in the object 100, the outer edge portion 104 of the object 100 includes the outer edge of the modified region M (object 100 on the side of the outer edge 104a) is located.
  • the distance in the X direction from the outer edge 104a to the outer end of the modified region M is the first distance
  • Modified regions M having a second distance from the outer end of M in the X direction that is longer than the first distance are periodically (for example, alternately) arranged.
  • the first condensing point C1 and the second condensing point C2 which are shifted from each other in the X direction and the Y direction, are relatively aligned along the first line 90a and the second line 90b.
  • the X-direction deviation amount is preferably smaller than the width of the outer edge portion 104 (the width in the normal direction of the outer edge 104a) surrounding the effective portion 105 in which the plurality of functional elements 102 are formed. Thereby, all the modified regions M can be formed so as to intersect the outer edge 105 a of the effective portion 105 .
  • FIG. 12 is a table showing evaluation results of deviation amounts in the laser processing apparatus 1.
  • the "shift amount” in FIG. 12 means both the X-direction shift amount and the Y-direction shift amount.
  • each of the X-direction deviation amount and the Y-direction deviation amount corresponds to the margin for cutting higher-order light (the first processing light L1 and the second processing light L1 and Reliable passage of only the light L2, in other words, light that is focused outside the first processing light L1 and the second processing light L2 on the object 100 among the 0th order light L0 and the ⁇ nth order light L ⁇ n
  • the thickness is preferably 30 ⁇ m or more and 900 ⁇ m or less, and more preferably 100 ⁇ m or more and 900 ⁇ m or less.
  • each of the X-direction deviation amount and the Y-direction deviation amount depends on the selection of the light collecting section 8 (the limit of the maximum value of the pupil diameter of the light collecting section 8 that can realize the NA for suitably forming the modified region M).
  • the thickness is preferably 10 ⁇ m or more and 700 ⁇ m or less, and more preferably 10 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less. Therefore, each of the amount of deviation in the X direction and the amount of deviation in the Y direction is preferably 30 ⁇ m or more and 700 ⁇ m or less, and more preferably 100 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less.
  • the first converging point C1 of the first processing light L1 and the second converging point C2 of the second processing light L2 are arranged in the X direction and the Y direction. They move relatively along the first line 90a and the second line 90b in the object 100 while being offset from each other in their respective directions.
  • the modified regions M can be efficiently and accurately formed in the object 100 along each of the plurality of lines 90 .
  • the controller 10 controls the first line 90a and the second line 90b to be positioned in the first street area 103a and the second street area 103b adjacent to each other among the plurality of street areas 103, respectively.
  • the first condensing point C1 and the second condensing point C2 which are shifted from each other in the X direction and the Y direction, move relative to each other along the first line 90a and the second line 90b. It controls the optical modulator 4 and the moving unit 9 .
  • the modified region M can be formed in the object 100 efficiently and accurately.
  • the controller 10 controls the spatial light modulator so that the laser beam L is branched into the zero-order light L0 including the first processing light L1 and the second processing light L2 and the ⁇ n-th order light L ⁇ n .
  • the first light blocking unit 6 controls the light condensed outside the first processing light L1 and the second processing light L2 on the object 100 among the 0th order light L0 and the ⁇ nth order light L ⁇ n . blocks.
  • first processing light L1 and the light branched to the outside of the second processing light L2 can prevent the object 100 from being damaged.
  • the first light blocking section 6 is arranged on the Fourier plane between the first optical element 51 and the second optical element 52 . As a result, the light branched to the outside of the first processing light L1 and the second processing light L2 can be reliably blocked.
  • the first light blocking section 6 has a pair of first portions 61 facing each other in the Y direction, and the pair of first portions 61 are movable along the Y direction. Thereby, the distance between the pair of first portions 61 can be adjusted according to the amount of deviation in the Y direction between the first condensing point C1 and the second condensing point C2. It is possible to reliably block the light branched to the outside of the light L2.
  • the control unit 10 determines the distance between the pair of first portions 61 based on the amount of deviation in the Y direction between the first condensing point C1 and the second condensing point C2, and determines the determined distance.
  • the first light blocking portion 6 is controlled so that the pair of first portions 61 face each other in the Y direction through the intervening portion.
  • the first light blocking section 6 has a pair of second portions 62 facing each other in the X direction.
  • the second light blocking section 7 that blocks the 0th order light L0 and the unmodulated light Lu can move forward and backward with respect to the optical path of the 0th order light L0 and the optical path of the unmodulated light Lu.
  • the 0th -order light L0 is used as neither the first processing light L1 nor the second processing light L2
  • the control unit 10 controls the spatial light modulator 4 so that the laser beam L branches into the first processing light L1, the second processing light L2, and the third processing light L3.
  • the first converging point of the first processing light L1, the second converging point of the second processing light L2, and the converging point of the third processing light L3 on the object 100 are on the first line 90a, the second line 90b, and the third line 90b.
  • the moving part 9 may be controlled so as to relatively move along the three lines 90c.
  • control unit 10 controls the spatial light modulator 4 so that the laser beam L is split into a plurality of beams including a plurality of beams of processing light, and the plurality of converging points of the plurality of beams of processing beams are arranged on the object 100.
  • the moving part 9 may be controlled so as to relatively move along a plurality of lines.
  • the first processing light L1 is the ⁇ 1st order light L ⁇ 1
  • the second processing light L2 is the 0th order light L0
  • the third processing light L3 is the +1st order light L +1 . be.
  • the control unit 10 determines that the first condensing point of the first processing light L1 and the second condensing point of the second processing light L2 are shifted from each other in the X direction and the Y direction, and the second In a state where the second condensing point of the processing light L2 and the third condensing point of the third processing light L3 are shifted from each other in the X direction and the Y direction, the first processing light L1 is focused on the object 100.
  • the first condensing point, the second condensing point of the second processing light L2, and the condensing point of the third processing light L3 move relatively along the first line 90a, the second line 90b, and the third line 90c. Secondly, the spatial light modulator 4 and the moving section 9 are controlled.
  • the control unit 10 controls the state in which the first lines 90a and the second lines 90b are positioned in each of the plurality of street areas 103 (that is, the first lines 90a and 90b are arranged in one street area 103). and the second line 90b are positioned), the first condensing point C1 and the second condensing point C2, which are shifted from each other in the X direction and the Y direction, are on the first line 90a and the second line 90b.
  • the spatial light modulator 4 and the moving part 9 may be controlled to relatively move along.
  • the modified regions M are efficiently formed on the object 100 along the first lines 90a and the second lines 90b, respectively. It can be formed well and precisely.
  • the first light blocking section 6 cuts the light condensed outside the first processing light L1 and the second processing light L2 on the object 100 out of the 0th order light L0 and the ⁇ nth order light L ⁇ n . may be blocked by Also in this case, the second light blocking section 7 may block the zero-order light L0 and the non-modulated light Lu.
  • the first light blocking section 6 and the second light blocking section 7 are not limited to being arranged on the Fourier plane between the first optical element 51 and the second optical element 52 .
  • the first light blocking section 6 and the second light blocking section 7 may be arranged, for example, immediately before the entrance pupil plane of the condensing section 8 .
  • each first portion 61 may be fixed such that the distance between the pair of first portions 61 is constant. In that case, the shift amount of the first converging point C1 and the second converging point C2 in the X direction may be adjusted within the range of the distance between the pair of first portions 61 .
  • each second portion 62 may be movable in the X direction.
  • the first light blocking portion 6 may have the pair of first portions 61 and may not have the pair of second portions 62 .
  • the first light blocking portion 6 may have the pair of second portions 62 and not have the pair of first portions 61 .
  • the second light blocking section 7 may block at least one of the 0th order light and the non-modulated light.
  • the first line 90a and the second line 90b are not limited to extending along a predetermined straight line, but may extend along a predetermined curve.
  • the first converging point C1 and the second converging point C1 relatively move along the first line 90a and the second line 90b.
  • the direction of relative movement of the light spot C2 is the tangential direction of the curve.
  • the X direction is the first horizontal direction
  • the Y direction is the second horizontal direction perpendicular to the first horizontal direction
  • the Z direction is the vertical direction.
  • the Z direction may be a direction intersecting the vertical direction.
  • the control unit 10 controls the first and second condensing points C1 and C2 on the object to be displaced from each other at least in the Y direction.
  • the spatial light modulator 4 and moving section 9 may be controlled so that the light spot relatively moves along the first line and the second line.
  • the first light blocking section 6 cuts the light condensed outside the first processing light L1 and the second processing light L2 on the object 100 out of the 0th order light L0 and the ⁇ nth order light L ⁇ n . may be blocked by Also in this case, the second light blocking section 7 may block the zero-order light L0 and the non-modulated light Lu.
  • SYMBOLS 1 Laser processing apparatus, 2... Supporting part, 3... Light source, 4... Spatial light modulator, 5... Adjustment optical system, 6... First light intercepting part, 7... Second light intercepting part, 8... Condensing part, 9 moving section 10 control section 51 first optical element 52 second optical element 61 first portion 62 second portion 90 line 90a first line 90b second Lines 100 Object 101 Substrate 102 Functional element 103 Street area 103a First street area 103b Second street area C1 First condensing point C2 Second condensing point , L...laser light, L1...first processing light, L2...second processing light, L0 ...zero-order light, L ⁇ n ... ⁇ n-order light, Lu...unmodulated light, M...modified region.

Abstract

レーザ加工装置は、対象物を支持する支持部と、レーザ光を出射する光源と、レーザ光を変調する空間光変調器と、レーザ光をＺ方向における一方の側から対象物に集光する集光部と、集光部を支持部に対して相対的に移動させる移動部と、制御部と、を備える。第１加工光の第１集光点及び第２加工光の第２集光点の相対的な移動方向をＸ方向とし、Ｚ方向及びＸ方向に垂直な方向をＹ方向とした場合に、制御部は、第１集光点及び第２集光点がＸ方向及びＹ方向のそれぞれの方向において互いにずれている状態で、対象物において第１集光点及び第２集光点が第１ライン及び第２ラインに沿って相対的に移動するように、空間光変調器及び移動部を制御する。

Description

レーザ加工装置及びレーザ加工方法
　本開示は、レーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。
　対象物にレーザ光を照射することで対象物に改質領域を形成するレーザ加工装置として、レーザ光が複数の加工光に分岐され且つ複数の加工光が互いに異なる箇所に集光されるようにレーザ光を変調する装置が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。このようなレーザ加工装置は、複数の加工光によって複数列の改質領域を形成することができるため、加工時間の短縮化を図る上で極めて有効である。
特開２０１５－２２３６２０号公報 特開２０１５－２２６０１２号公報
　ところで、例えば、基板と、基板上にマトリックス状に配置された複数の能素子と、を含む対象物においては、機能素子の微細化が進んでいる。機能素子の微細化が進むと、対象物を機能素子ごとに切断するためのラインの数が増えると共に、隣り合うラインの間隔が狭くなるため、複数のラインのそれぞれに沿って対象物に改質領域をいかに効率良く且つ精度良く形成し得るかが重要となる。
　本開示は、複数のラインのそれぞれに沿って対象物に改質領域を効率良く且つ精度良く形成することができるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することを目的とする。
　本開示の一側面のレーザ加工装置は、対象物を支持する支持部と、レーザ光を出射する光源と、光源から出射されたレーザ光を変調する空間光変調器と、空間光変調器によって変調されたレーザ光をＺ方向における一方の側から対象物に集光する集光部と、集光部を支持部に対して相対的に移動させる移動部と、レーザ光が第１加工光及び第２加工光に分岐するように、空間光変調器を制御し、対象物において第１加工光の第１集光点及び第２加工光の第２集光点が第１ライン及び第２ラインに沿って相対的に移動するように、移動部を制御する制御部と、を備え、第１集光点及び第２集光点の相対的な移動方向をＸ方向とし、Ｚ方向及びＸ方向に垂直な方向をＹ方向とした場合に、制御部は、第１集光点及び第２集光点がＸ方向及びＹ方向のそれぞれの方向において互いにずれている状態で、対象物において第１集光点及び第２集光点が第１ライン及び第２ラインに沿って相対的に移動するように、空間光変調器及び移動部を制御する。
　このレーザ加工装置では、第１加工光の第１集光点及び第２加工光の第２集光点が、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれの方向において互いにずれている状態で、対象物において第１ライン及び第２ラインに沿って相対的に移動する。このように、第１集光点及び第２集光点が、Ｙ方向においてだけでなく、Ｘ方向においてもずらされるため、第１ライン及び第２ラインの間隔（すなわち、Ｙ方向における第１ラインと第２ラインとの距離）が狭くなったとしても、第１集光点と第２集光点との距離が十分に確保され、干渉による加工品質の劣化が抑制される。よって、このレーザ加工装置によれば、複数のラインのそれぞれに沿って対象物に改質領域を効率良く且つ精度良く形成することができる。
　本開示の一側面のレーザ加工装置では、対象物は、基板と、基板上にマトリックス状に配置された複数の機能素子と、を含み、対象物においては、複数の機能素子のそれぞれの間を通るように複数のストリート領域が格子状に延在しており、制御部は、複数のストリート領域のうち隣り合う第１ストリート領域及び第２ストリート領域のそれぞれに第１ライン及び第２ラインのそれぞれが位置した状態で、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれの方向において互いにずれている第１集光点及び第２集光点が第１ライン及び第２ラインに沿って相対的に移動するように、空間光変調器及び移動部を制御してもよい。これにより、第１ラインが第１ストリート領域に位置しており、第２ラインが第２ストリート領域に位置している場合に、第１ライン及び第２ラインのそれぞれに沿って対象物に改質領域を効率良く且つ精度良く形成することができる。
　本開示の一側面のレーザ加工装置では、対象物は、基板と、基板上にマトリックス状に配置された複数の機能素子と、を含み、対象物においては、複数の機能素子のそれぞれの間を通るように複数のストリート領域が格子状に延在しており、制御部は、複数のストリート領域のそれぞれに第１ライン及び第２ラインが位置した状態で、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれの方向において互いにずれている第１集光点及び第２集光点が第１ライン及び第２ラインに沿って相対的に移動するように、空間光変調器及び移動部を制御してもよい。これにより、第１ライン及び第２ラインが同一のストリート領域に位置している場合に、第１ライン及び第２ラインのそれぞれに沿って対象物に改質領域を効率良く且つ精度良く形成することができる。
　本開示の一側面のレーザ加工装置は、第１光遮断部を更に備え、制御部は、レーザ光が第１加工光及び第２加工光を含む０次光及び±ｎ次光（ｎは自然数）に分岐するように、空間光変調器を制御し、第１光遮断部は、０次光及び±ｎ次光のうち対象物において第１加工光及び第２加工光の外側に集光される光を遮断してもよい。これにより、０次光及び±ｎ次光のうち対象物において第１加工光及び第２加工光の外側に集光される光（以下、「第１加工光及び第２加工光の外側に分岐される光」という）によって対象物にダメージが発生するのを防止することができる。
　本開示の一側面のレーザ加工装置は、レンズとして機能する第１光学素子及び第２光学素子を有する調整光学系を更に備え、第１光学素子及び第２光学素子は、空間光変調器でのレーザ光の波面形状と集光部でのレーザ光の波面形状とが相似的に一致すると共に第１光学素子及び第２光学素子が両側テレセントリック光学系となるように、配置されており、第１光遮断部は、第１光学素子と第２光学素子との間のフーリエ面上に配置されていてもよい。これにより、第１加工光及び第２加工光の外側に分岐される光を確実に遮断することができる。
　本開示の一側面のレーザ加工装置では、第１光遮断部は、Ｙ方向において向かい合った一対の第１部分を有し、一対の第１部分のそれぞれは、Ｙ方向に沿って移動可能であってもよい。これにより、Ｙ方向における第１集光点及び第２集光点のずれ量に応じて一対の第１部分の間の距離を調整することができ、第１加工光及び第２加工光の外側に分岐される光を確実に遮断することができる。
　本開示の一側面のレーザ加工装置では、制御部は、Ｙ方向における第１集光点及び第２集光点のずれ量に基づいて一対の第１部分の間の距離を決定し、決定した距離を介して一対の第１部分がＹ方向において向かい合うように、第１光遮断部を制御してもよい。これにより、Ｙ方向における第１集光点及び第２集光点のずれ量が変更された場合にも、第１加工光及び第２加工光の外側に分岐される光を確実に遮断することができる。
　本開示の一側面のレーザ加工装置では、第１光遮断部は、Ｘ方向において向かい合った一対の第２部分を有してもよい。これにより、Ｙ方向における第１集光点及び第２集光点のずれ量が変更された場合にも、例えば、Ｘ方向における第１集光点及び第２集光点のずれ量を一定とすることで、第１加工光及び第２加工光の外側に分岐される光を確実に遮断することができる。
　本開示の一側面のレーザ加工装置は、０次光及び／又は非変調光を遮断する第２光遮断部を更に備え、第２光遮断部は、０次光の光路及び／又は非変調光の光路に対して進退可能であってもよい。これにより、０次光が第１加工光及び第２加工光のいずれとしても用いられない場合に、０次光によって対象物にダメージが発生するのを防止することができる。また、非変調光によって対象物にダメージが発生するのを防止することができる。
　本開示の一側面のレーザ加工方法は、対象物を支持する支持部と、レーザ光を出射する光源と、光源から出射されたレーザ光を変調する空間光変調器と、空間光変調器によって変調されたレーザ光をＺ方向における一方の側から対象物に集光する集光部と、集光部を支持部に対して相対的に移動させる移動部と、を備えるレーザ加工装置において実施されるレーザ加工方法であって、レーザ光が第１加工光及び第２加工光に分岐するように、空間光変調器を制御する第１ステップと、対象物において第１加工光の第１集光点及び第２加工光の第２集光点が第１ライン及び第２ラインに沿って相対的に移動するように、移動部を制御する第２ステップと、を備え、第１ステップにおいては、第１集光点及び第２集光点の相対的な移動方向をＸ方向とし、Ｚ方向及びＸ方向に垂直な方向をＹ方向とした場合に、第１集光点及び第２集光点がＸ方向及びＹ方向のそれぞれの方向において互いにずれるように、空間光変調器が制御される。
　このレーザ加工方法によれば、上記レーザ加工装置と同様の理由により、複数のラインのそれぞれに沿って対象物に改質領域を効率良く且つ精度良く形成することができる。
　本開示によれば、複数のラインのそれぞれに沿って対象物に改質領域を効率良く且つ精度良く形成することができるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することが可能となる。
図１は、一実施形態のレーザ加工装置の構成図である。 図２は、図１に示される空間光変調器の一部分の断面図である。 図３は、図１に示される第１光遮断部及び第２光遮断部の平面図である。 図４は、図１に示されるレーザ加工装置によって加工される対象物の平面図である。 図５は、図４に示される対象物の一部分の断面図である。 図６は、図４に示される対象物の一部分におけるレーザ光の照射状態を示す模式図である。 図７は、図４に示される対象物の一部分における複数の集光点の位置関係を示す模式図である。 図８は、図３に示される第１光遮断部及び第２光遮断部における複数の集光点の位置関係を示す模式図である。 図９は、図３に示される第１光遮断部及び第２光遮断部における複数の集光点の位置関係を示す模式図である。 図１０は、図１に示されるレーザ加工装置において実施される制御方法のフローチャートである。 図１１は、図１に示されるレーザ加工装置によって加工された対象物の一部分の平面図である。 図１２は、図１に示されるレーザ加工装置におけるずれ量の評価結果を示す表である。 図１３は、変形例のレーザ光の照射が実施されている対象物の一部分における複数の集光点の位置関係を示す模式図である。 図１４は、変形例の対象物の一部分における複数の集光点の位置関係を示す模式図である。 図１５は、図３に示される第１光遮断部及び第２光遮断部における複数の集光点の位置関係を示す模式図である。
　以下、本開示の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
［レーザ加工装置の構成］
　図１に示されるように、レーザ加工装置１は、対象物１００にレーザ光Ｌを照射することで対象物１００に改質領域Ｍを形成する装置である。レーザ加工装置１は、支持部２と、光源３と、空間光変調器４と、調整光学系５と、第１光遮断部６と、第２光遮断部７と、集光部８と、移動部９と、制御部１０と、筐体１１と、カバー１２と、を備えている。空間光変調器４、調整光学系５、第１光遮断部６及び第２光遮断部７は、筐体１１内に配置されている。光源３は、筐体１１の天壁１１ａ上に配置されており、カバー１２によって覆われている。集光部８は、筐体１１の底壁１１ｂに取り付けられている。以下の説明では、互いに直交する３方向を、それぞれ、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向という。本実施形態では、Ｘ方向は第１水平方向であり、Ｙ方向は第１水平方向に垂直な第２水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向である。
　支持部２は、筐体１１の下方に配置されている。支持部２は、対象物１００を支持する。一例として、支持部２は、対象物１００に貼り付けられたフィルム（図示省略）を吸着することで、対象物１００の表面１００ａが集光部８側に向いた状態で対象物１００を支持する。本実施形態では、支持部２は、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれの方向に沿って移動可能であり、Ｚ方向に平行な軸線を中心線として回転可能である。
　光源３は、レーザ光Ｌを出射する。一例として、光源３は、対象物１００に対して透過性を有するレーザ光Ｌをパルス発振させる。
　空間光変調器４は、光源３から出射されたレーザ光Ｌを変調する。本実施形態では、空間光変調器４は、反射型液晶（ＬＣＯＳ：Liquid　Crystal　on　Silicon）の空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial　Light　Modulator）であって、入射したレーザ光Ｌを変調すると共に反射する。
　調整光学系５は、レンズとして機能する第１光学素子５１及び第２光学素子５２を有している。第１光学素子５１及び第２光学素子５２は、空間光変調器４でのレーザ光Ｌの波面形状と集光部８でのレーザ光Ｌの波面形状とが相似的に一致すると共に第１光学素子５１及び第２光学素子５２が両側テレセントリック光学系となるように、配置されている。一例として、第１光学素子５１及び第２光学素子５２は、空間光変調器４と第１光学素子５１との間の光路の距離が第１光学素子５１の第１焦点距離ｆ１となり且つ集光部８と第２光学素子５２との間の光路の距離が第２光学素子５２の第２焦点距離ｆ２となり且つ第１光学素子５１と第２光学素子５２との間の光路の距離が第１焦点距離ｆ１と第２焦点距離ｆ２との和（すなわち、ｆ１＋ｆ２）となり且つ第１光学素子５１及び第２光学素子５２が両側テレセントリック光学系となるように、配置されている。つまり、調整光学系５は、４ｆ光学系である。空間光変調器４の反射面でのレーザ光Ｌの像（空間光変調器４によって変調されたレーザ光Ｌの像）は、調整光学系５によって、集光部８の入射瞳面に転像（結像）される。
　第１光遮断部６及び第２光遮断部７は、第１光学素子５１と第２光学素子５２との間のフーリエ面（すなわち、共焦点Ｏを含む面）上に配置されている。本実施形態では、第１光遮断部６及び第２光遮断部７は、後述する第１加工光Ｌ１及び第２加工光Ｌ２のみを通過させる。
　集光部８は、空間光変調器４によって変調されたレーザ光ＬをＺ方向における上側（一方の側）から対象物１００（具体的には、支持部２によって支持された対象物１００）に集光する。集光部８は、集光レンズユニット８１及び駆動機構８２を有している。集光レンズユニット８１は、例えば、複数のレンズによって構成されている。集光レンズユニット８１は、空間光変調器４の反射面でのレーザ光Ｌの像が調整光学系５によって転像される入射瞳面を有している。駆動機構８２は、例えば、圧電素子によって構成されている。駆動機構８２は、集光レンズユニット８１をＺ方向に沿って移動させる。
　移動部９は、集光部８を支持部２に対して相対的に移動させる。移動部９は、集光部８及び支持部２の少なくとも一方を移動させることで、集光部８を支持部２に対して相対的に移動させる移動機構（アクチュエータ、モータ等の駆動源を含む）である。本実施形態では、移動部９は、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれの方向に沿って支持部２を移動させ、Ｚ方向に平行な軸線を中心線として支持部２を回転させ、Ｚ方向に沿って筐体１１を移動させる。
　制御部１０は、レーザ加工装置１の各部の動作を制御する。制御部１０は、処理部、記憶部及び入力受付部を有している。処理部は、プロセッサ、メモリ、ストレージ及び通信デバイス等を含むコンピュータ装置として構成されている。処理部では、プロセッサが、メモリ等に読み込まれたソフトウェア（プログラム）を実行し、メモリ及びストレージにおけるデータの読み出し及び書き込み、並びに、通信デバイスによる通信を制御する。記憶部は、例えばハードディスク等であり、各種データを記憶する。入力受付部は、オペレータから各種データの入力を受け付けるインターフェース部である。
　レーザ加工装置１は、アッテネータ１３と、ビームホモジナイザ１４と、λ／２波長板１５と、表面観察ユニット１６と、ＡＦユニット１７と、複数のミラー１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ，１８ｆと、複数のダイクロイックミラー１９ａ，１９ｂ，１９ｃと、を更に備えている。ミラー１８ａは、カバー１２内に配置されている。アッテネータ１３、ビームホモジナイザ１４、λ／２波長板１５、表面観察ユニット１６、ＡＦ（Auto-Focus）ユニット１７、複数のミラー１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ，１８ｆ、及び複数のダイクロイックミラー１９ａ，１９ｂ，１９ｃは、筐体１１内に配置されている。
　レーザ加工装置１では、光源３から出射されたレーザ光Ｌは、カバー１２内において水平方向に進行した後、ミラー１８ａによって下側に反射され、筐体１１内に入射する。筐体１１内に入射したレーザ光Ｌは、アッテネータ１３によって光強度を調整された後、ミラー１８ｂによって水平方向に反射され、ビームホモジナイザ１４によって強度分布を均一化された後、空間光変調器４に入射する。空間光変調器４に入射したレーザ光Ｌは、空間光変調器４によって変調されると共に斜め上側に反射され、ミラー１８ｃによって上側に反射される。
　ミラー１８ｃによって反射されたレーザ光Ｌは、λ／２波長板１５によって偏光方向を変更された後、ミラー１８ｄによって水平方向に反射され、調整光学系５の第１光学素子５１を透過する。第１光学素子５１を透過したレーザ光Ｌは、ミラー１８ｅによって下側に反射され、第１光遮断部６及び第２光遮断部７によってレーザ光Ｌの一部分を遮断された後、調整光学系５の第２光学素子５２、及び複数のダイクロイックミラー１９ｂ，１９ｃを透過する。複数のダイクロイックミラー１９ｂ，１９ｃを透過したレーザ光Ｌは、集光部８によって対象物１００に集光される。
　表面観察ユニット１６は、対象物１００を観察するためのユニットである。表面観察ユニット１６は、観察用光源１６ａ及び光検出器１６ｂを有している。表面観察ユニット１６では、観察用光源２１１ａから出射された可視光ＶＬ１は、ミラー１８ｆ、及び複数のダイクロイックミラー１９ａ，１９ｂによって反射された後、ダイクロイックミラー１９ｃを透過し、集光部８によって対象物１００に集光される。対象物１００によって反射された可視光ＶＬ１の反射光ＶＬ２は、集光部８及びダイクロイックミラー１９ｃを透過し、ダイクロイックミラー１９ｂによって反射された後、ダイクロイックミラー１９ａを透過し、光検出器１６ｂに入射する。
　ＡＦユニット１７は、集光部８の集光レンズユニット８１と対象物１００の表面１００ａとの距離を微調整するためのユニットである。ＡＦユニット１７は、ＡＦ用レーザ光ＬＢ１を出射し、対象物１００の表面１００ａによって反射されたＡＦ用レーザ光ＬＢ１の反射光ＬＢ２を検出することで、対象物１００の表面１００ａの高さデータを取得する。制御部１０は、ＡＦユニット１７によって取得された高さデータに基づいて、例えば、集光レンズユニット８１と対象物１００の表面１００ａとの距離が一定となるように、集光部８の駆動機構８２を制御する。
［空間光変調器の構成］
　図２に示されるように、空間光変調器４は、半導体基板４１上に、駆動回路層４２、画素電極層４３、反射膜４４、配向膜４５、液晶層４６、配向膜４７、透明導電膜４８及び透明基板４９がこの順序で積層されることで、構成されている。
　半導体基板４１は、例えば、シリコン基板である。駆動回路層４２は、半導体基板４１上において、アクティブ・マトリクス回路を構成している。画素電極層４３は、半導体基板４１の表面に沿ってマトリックス状に配列された複数の画素電極４３ａを含んでいる。各画素電極４３ａは、例えば、アルミニウム等の金属材料によって形成されている。各画素電極４３ａには、駆動回路層４２によって電圧が印加される。
　反射膜４４は、例えば、誘電体多層膜である。配向膜４５は、液晶層４６における反射膜４４側の表面に設けられており、配向膜４７は、液晶層４６における反射膜４４とは反対側の表面に設けられている。各配向膜４５，４７は、例えば、ポリイミド等の高分子材料によって形成されており、各配向膜４５，４７における液晶層４６との接触面には、例えば、ラビング処理が施されている。配向膜４５，４７は、液晶層４６に含まれる液晶分子４６ａを一定方向に配列させる。
　透明導電膜４８は、透明基板４９における配向膜４７側の表面に設けられており、液晶層４６等を挟んで画素電極層４３と向かい合っている。透明基板４９は、例えば、ガラス基板である。透明導電膜４８は、例えば、ＩＴＯ等の光透過性且つ導電性材料によって形成されている。透明基板４９及び透明導電膜４８は、レーザ光Ｌを透過させる。
　以上のように構成された空間光変調器４では、変調パターンを示す信号が制御部１０から駆動回路層４２に入力されると、当該信号に応じた電圧が各画素電極４３ａに印加され、各画素電極４３ａと透明導電膜４８との間に電界が形成される。当該電界が形成されると、液晶層４６において、各画素電極４３ａに対応する領域ごとに液晶分子４６ａの配列方向が変化し、各画素電極４３ａに対応する領域ごとに屈折率が変化する。この状態が、液晶層４６に変調パターンが表示された状態である。
　液晶層４６に変調パターンが表示された状態で、レーザ光Ｌが、外部から透明基板４９及び透明導電膜４８を介して液晶層４６に入射し、反射膜４４で反射されて、液晶層４６から透明導電膜４８及び透明基板４９を介して外部に出射させられると、液晶層４６に表示された変調パターンに応じて、レーザ光Ｌが変調される。このように、空間光変調器４によれば、液晶層４６に表示する変調パターンを適宜設定することで、レーザ光Ｌの変調（例えば、レーザ光Ｌの強度、振幅、位相、偏光等の変調）が可能である。
［第１光遮断部及び第２光遮断部］
　図３に示されるように、第１光遮断部６は、一対の第１部分６１及び一対の第２部分６２を有している。一対の第１部分６１は、Ｙ方向において向かい合っている。本実施形態では、一対の第１部分６１は、第１光学素子５１と第２光学素子５２との間のフーリエ面上において共焦点Ｏを挟んだ状態で、Ｙ方向において向かい合っている。各第１部分６１は、Ｙ方向に沿って移動可能である。各第１部分６１は、制御部１０によって制御されるモータ等の駆動源（図示省略）によってＹ方向に沿って移動させられる。一対の第２部分６２は、Ｘ方向において向かい合っている。本実施形態では、一対の第２部分６２は、第１光学素子５１と第２光学素子５２との間のフーリエ面上において共焦点Ｏを挟んだ状態で、Ｘ方向において向かい合っている。各第２部分６２は、一対の第２部分６２の間の距離が一定の状態で固定されている。
　第２光遮断部７は、例えば、レーザ光Ｌが空間光変調器４によって０次光及び±ｎ次光（ｎは自然数）に回折された場合に、０次光の光路及び非変調光の光路に対して進退可能であり、当該光路上に位置した状態で０次光及び非変調光を遮断する。本実施形態では、第２光遮断部７は、第１光学素子５１と第２光学素子５２との間のフーリエ面上において共焦点Ｏに対して進退可能であり、共焦点Ｏ上に位置した状態で０次光及び非変調光を遮断する。第２光遮断部７は、制御部１０によって制御されるモータ等の駆動源（図示省略）によって進退させられる。本実施形態では、第２光遮断部７は、Ｘ方向に沿って延在しており且つＸ方向に沿って進退可能な長尺状の部材であるが、他の方向（例えば、Ｙ方向等）に沿って延在しており且つ当該他の方向に沿って進退可能な長尺状の部材であってもよい。なお、非変調光とは、空間光変調器４に入射したレーザ光Ｌのうち、空間光変調器４によって変調されずに空間光変調器４から出射された光である。例えば、空間光変調器４に入射したレーザ光Ｌのうち透明基板４９の外側表面（透明導電膜４８とは反対側の表面）で反射された光が非変調光となる。
［対象物の構成］
　図４及び図５に示されるように、対象物１００は、基板１０１と、複数の機能素子１０２と、を有している。複数の機能素子１０２は、基板１０１上にマトリックス状に配置されている。
　基板１０１は、表面１０１ａ及び裏面１０１ｂを有している。基板１０１は、例えば、シリコン基板等の半導体基板である。基板１０１には、結晶方位を示すノッチ１０１ｃが設けられている。なお、基板１０１には、ノッチ１０１ｃの替わりにオリエンテーションフラットが設けられていてもよい。
　複数の機能素子１０２は、基板１０１の表面１０１ａに設けられている。各機能素子１０２は、例えば、フォトダイオード等の受光素子、レーザダイオード等の発光素子、メモリ等の回路素子等である。各機能素子１０２は、複数の層がスタックされて３次元的に構成される場合もある。
　対象物１００では、複数の機能素子１０２のそれぞれの間を通るように複数のストリート領域１０３が格子状に延在している。本実施形態では、一本のストリート領域１０３に一本のライン９０が位置するように、対象物１００に対して複数のライン９０が設定され、複数のライン９０のそれぞれに沿って機能素子１０２ごとに対象物１００が切断される。一例として、各ライン９０は、ストリート領域１０３の中央を通っている。本実施形態では、複数のライン９０は、レーザ加工装置１によって対象物１００に設定された仮想的なラインであるが、対象物１００に実際に引かれたラインであってもよい。なお、一本のストリート領域１０３に一本又は複数本のライン９０が位置するとは、Ｚ方向から見た場合に、一本のストリート領域１０３内において当該一本のストリート領域１０３に沿って一本又は複数本のライン９０が延在していることを意味する。
［制御部の機能］
　図６に示されるように、対象物１００は、複数の機能素子１０２側から基板１０１にレーザ光Ｌが入射するように（すなわち、基板１０１の表面１０１ａのうちストリート領域１０３に対応する領域から基板１０１にレーザ光Ｌが入射するように）支持部２によって支持されている。以下、複数のライン９０のうち隣り合う第１ライン９０ａ及び第２ライン９０ｂに着目して、制御部１０の機能について説明する。なお、制御部１０は、隣り合う第１ライン９０ａ及び第２ライン９０ｂを最小単位として、全てのライン９０に対して同様に機能する。また、制御部１０は、複数の機能素子１０２とは反対側から基板１０１にレーザ光Ｌが入射するように（すなわち、基板１０１の裏面１０１ｂから基板１０１にレーザ光Ｌが入射するように）対象物１００が支持部２によって支持されている場合にも、同様に機能する。
　図１及び図６に示されるように、制御部１０は、Ｚ方向に平行な軸線を中心線として支持部２が回転するように、移動部９を制御する。これにより、第１ライン９０ａ及び第２ライン９０ｂが、Ｘ方向に沿って延在しており且つＹ方向において隣り合っている状態とされる。この状態で、制御部１０は、レーザ光Ｌが第１加工光Ｌ１及び第２加工光Ｌ２に分岐するように、空間光変調器４を制御し（第１ステップ）、対象物１００において第１加工光Ｌ１の第１集光点Ｃ１及び第２加工光Ｌ２の第２集光点Ｃ２が第１ライン９０ａ及び第２ライン９０ｂに沿って相対的に移動するように、移動部９を制御する（第２ステップ）。このとき、制御部１０は、ＡＦユニット１７によって取得された高さデータに基づいて、第１集光点Ｃ１及び第２集光点Ｃ２のそれぞれが表面１０１ａから所定の深さに位置するように、集光部８の駆動機構８２を制御する。以上により、第１ライン９０ａ及び第２ライン９０ｂのそれぞれに沿って基板１０１の内部に改質領域Ｍが形成される。
　レーザ光Ｌの分岐について、より詳細に説明する。制御部１０は、図７に示されるように、レーザ光Ｌが第１加工光Ｌ１及び第２加工光Ｌ２を含む０次光Ｌ０及び±ｎ次光Ｌ±ｎ（ｎは自然数）に分岐するように、空間光変調器４を制御する。±ｎ次光Ｌ±ｎの複数の集光点は、対象物１００において、Ｘ方向及びＹ方向の両方向に対して傾いた一本の直線上に等間隔で並んでいる。０次光Ｌ０の集光点及び非変調光Ｌｕの集光点は、対象物１００において、－１次光Ｌ－１の集光点と＋１次光Ｌ＋１の集光点との中間点に位置している。本実施形態では、第１加工光Ｌ１は－１次光Ｌ－１であり、第２加工光Ｌ２は＋１次光Ｌ＋１である。したがって、第１加工光Ｌ１の第１集光点Ｃ１及び第２加工光Ｌ２の第２集光点Ｃ２（図６参照）は、Ｙ方向及びＸ方向のそれぞれの方向において互いにずれていることになる。
　つまり、制御部１０は、第１集光点Ｃ１及び第２集光点Ｃ２がＸ方向及びＹ方向のそれぞれの方向において互いにずれている状態で、対象物１００において第１集光点Ｃ１及び第２集光点Ｃ２が第１ライン９０ａ及び第２ライン９０ｂに沿って相対的に移動するように、空間光変調器４及び移動部９を制御する。本実施形態では、制御部１０は、複数のストリート領域１０３のうち隣り合う第１ストリート領域１０３ａ及び第２ストリート領域１０３ｂのそれぞれに第１ライン９０ａ及び第２ライン９０ｂのそれぞれが位置した状態で、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれの方向において互いにずれている第１集光点Ｃ１及び第２集光点Ｃ２が第１ライン９０ａ及び第２ライン９０ｂに沿って相対的に移動するように、空間光変調器４及び移動部９を制御する。
　更に、制御部１０は、図８及び図９に示されるように、０次光Ｌ０及び±ｎ次光Ｌ±ｎのうち対象物１００において第１加工光Ｌ１及び第２加工光Ｌ２の外側に集光される光が遮断されるように、第１光遮断部６を制御すると共に、０次光Ｌ０及び非変調光Ｌｕが遮断されるように、第２光遮断部７を制御する。本実施形態では、第１加工光Ｌ１が－１次光Ｌ－１であり、第２加工光Ｌ２が＋１次光Ｌ＋１であるから、－２次光Ｌ－２及び＋２次光Ｌ＋２を含む±ｍ次光（ｍは２以上の自然数）が第１光遮断部６によって遮断される。
　制御部１０による第１光遮断部６及び第２光遮断部７の制御について、図１０を参照しつつ、より詳細に説明する。まず、制御部１０は、Ｘ方向ずれ量（Ｘ方向における第１集光点Ｃ１及び第２集光点Ｃ２のずれ量）及びＹ方向ずれ量（Ｙ方向における第１集光点Ｃ１及び第２集光点Ｃ２のずれ量）を含む加工条件を取得し（図１０のＳ０１）、空間光変調器４に入力する変調パターンを決定する（図１０のＳ０２）。
　続いて、制御部１０は、取得したＸ方向ずれ量及びＹ方向ずれ量に基づいて、第１光遮断部６の一対の第１部分６１の移動が必要か否かを判断する（図１０のＳ０３）。例えば、図８に示されるように、第１加工光Ｌ１が－１次光Ｌ－１であり、第２加工光Ｌ２が＋１次光Ｌ＋１である場合において、－２次光Ｌ－２及び＋２次光Ｌ＋２が第１光遮断部６の一対の第２部分６２によって遮断されないと想定されるときには、制御部１０は、一対の第１部分６１の移動が必要であると判断する。一方、図９に示されるように、第１加工光Ｌ１が－１次光Ｌ－１であり、第２加工光Ｌ２が＋１次光Ｌ＋１である場合において、－２次光Ｌ－２及び＋２次光Ｌ＋２が第１光遮断部６の一対の第２部分６２によって遮断されると想定されるときには、制御部１０は、一対の第１部分６１の移動が必要でないと判断する。
　制御部１０は、一対の第１部分６１の移動が必要であると判断した場合、Ｙ方向ずれ量に基づいて一対の第１部分６１の間の距離を決定し（図１０のＳ０４）、決定した距離を介して一対の第１部分６１がＹ方向において向かい合うように、第１光遮断部６を制御する（図１０のＳ０５）。上述したように、±ｎ次光Ｌ±ｎの複数の集光点は、対象物１００において、Ｘ方向及びＹ方向の両方向に対して傾いた一本の直線上に等間隔で並ぶことになるから、制御部１０は、Ｙ方向ずれ量に基づいて、－２次光Ｌ－２及び＋２次光Ｌ＋２を含む±ｍ次光（ｍは２以上の自然数）が第１部分６１によって遮断されるように、一対の第１部分６１の間の距離を決定することができる。一方、制御部１０は、一対の第１部分６１の移動が必要でないと判断した場合、図１０のＳ０４，Ｓ０５の処理をスキップする。
　続いて、制御部１０は、取得した加工条件に基づいて、第２光遮断部７の移動が必要か否かを判断する（図１０のＳ０６）。例えば、図８及び図９に示されるように、第１加工光Ｌ１が－１次光Ｌ－１であり、第２加工光Ｌ２が＋１次光Ｌ＋１である場合には、対象物１００に対する０次光Ｌ０及び非変調光Ｌｕの照射は不要であるから、制御部１０は、第２光遮断部７の移動が必要であると判断する。一方、第１加工光Ｌ１又は第２加工光Ｌ２が０次光Ｌ０である場合には、制御部１０は、第２光遮断部７の移動が必要でないと判断する。
　制御部１０は、第２光遮断部７の移動が必要であると判断した場合、０次光Ｌ０及び非変調光Ｌｕが遮断されるように、第２光遮断部７を制御する（図１０のＳ０７）。一方、制御部１０は、第２光遮断部７の移動が必要でないと判断した場合、図１０のＳ０７の処理をスキップする。
　続いて、制御部１０は、レーザ光Ｌの照射を開始する（図１０のＳ０８）。すなわち、制御部１０は、レーザ光Ｌを出射するように光源３を制御すると共に、第１集光点Ｃ１及び第２集光点Ｃ２がＸ方向及びＹ方向のそれぞれの方向において互いにずれている状態で、対象物１００において第１集光点Ｃ１及び第２集光点Ｃ２が第１ライン９０ａ及び第２ライン９０ｂに沿って相対的に移動するように、空間光変調器４及び移動部９を制御する。
［Ｘ方向ずれ量及びＹ方向ずれ量］
　図１１は、レーザ加工装置１によって加工された対象物１００の一部分の平面図である。図１１に示されるように、対象物１００において一方向に延在する複数本の改質領域Ｍに着目すると、対象物１００の外縁部１０４には、改質領域Ｍの外側端部（対象物１００の外縁１０４ａ側の端部）が位置している。一方向に延在する複数本の改質領域Ｍにおいては、外縁１０４ａから改質領域Ｍの外側端部までのＸ方向の距離が第１距離の改質領域Ｍと、外縁１０４ａから改質領域Ｍの外側端部までのＸ方向の距離が第１距離よりも大きい第２距離の改質領域Ｍとが周期的に（例えば、交互に）並んでいる。これは、上述したように、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれの方向において互いにずれている第１集光点Ｃ１及び第２集光点Ｃ２が第１ライン９０ａ及び第２ライン９０ｂに沿って相対的に移動することが、隣り合う第１ライン９０ａ及び第２ライン９０ｂを最小単位として、全てのライン９０に対して同様に実施されたためである。ここで、Ｘ方向ずれ量は、複数の機能素子１０２が形成されている有効部１０５を包囲する外縁部１０４の幅（外縁１０４ａの法線方向における幅）よりも小さいことが好ましい。これにより、有効部１０５の外縁１０５ａと交差するように全ての改質領域Ｍを形成することができる。
　図１２は、レーザ加工装置１におけるずれ量の評価結果を示す表である。図１２の「ずれ量」は、Ｘ方向ずれ量及びＹ方向ずれ量のそれぞれを意味している。図１２に示されるように、Ｘ方向ずれ量及びＹ方向ずれ量のそれぞれは、高次光カットのマージン（０次光Ｌ０及び±ｎ次光Ｌ±ｎのうち第１加工光Ｌ１及び第２加工光Ｌ２のみの確実な通過、換言すれば、０次光Ｌ０及び±ｎ次光Ｌ±ｎのうち対象物１００において第１加工光Ｌ１及び第２加工光Ｌ２の外側に集光される光のみの確実な遮断）という観点では、３０μｍ以上９００μｍ以下が好ましく、１００μｍ以上９００μｍ以下がより好ましい。また、Ｘ方向ずれ量及びＹ方向ずれ量のそれぞれは、集光部８の選定（改質領域Ｍを好適に形成するためのＮＡを実現し得る集光部８の瞳径の最大値の限界）という観点では、１０μｍ以上７００μｍ以下が好ましく、１０μｍ以上３００μｍ以下がより好ましい。よって、Ｘ方向ずれ量及びＹ方向ずれ量のそれぞれは、３０μｍ以上７００μｍ以下が好ましく、１００μｍ以上３００μｍ以下がより好ましい。
［作用及び効果］
　レーザ加工装置１、及びレーザ加工装置１において実施されるレーザ加工方法では、第１加工光Ｌ１の第１集光点Ｃ１及び第２加工光Ｌ２の第２集光点Ｃ２が、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれの方向において互いにずれている状態で、対象物１００において第１ライン９０ａ及び第２ライン９０ｂに沿って相対的に移動する。このように、第１集光点Ｃ１及び第２集光点Ｃ２が、Ｙ方向においてだけでなく、Ｘ方向においてもずらされるため、第１ライン９０ａ及び第２ライン９０ｂの間隔（すなわち、Ｙ方向における第１ライン９０ａと第２ライン９０ｂとの距離）が狭くなったとしても、第１集光点Ｃ１と第２集光点Ｃ２との距離が十分に確保され、干渉による加工品質の劣化が抑制される。よって、レーザ加工装置１によれば、複数のライン９０のそれぞれに沿って対象物１００に改質領域Ｍを効率良く且つ精度良く形成することができる。
　レーザ加工装置１では、制御部１０が、複数のストリート領域１０３のうち隣り合う第１ストリート領域１０３ａ及び第２ストリート領域１０３ｂのそれぞれに第１ライン９０ａ及び第２ライン９０ｂのそれぞれが位置した状態で、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれの方向において互いにずれている第１集光点Ｃ１及び第２集光点Ｃ２が第１ライン９０ａ及び第２ライン９０ｂに沿って相対的に移動するように、空間光変調器４及び移動部９を制御する。これにより、第１ライン９０ａが第１ストリート領域１０３ａに位置しており、第２ライン９０ｂが第２ストリート領域１０３ｂに位置している場合に、第１ライン９０ａ及び第２ライン９０ｂのそれぞれに沿って対象物１００に改質領域Ｍを効率良く且つ精度良く形成することができる。
　レーザ加工装置１では、レーザ光Ｌが第１加工光Ｌ１及び第２加工光Ｌ２を含む０次光Ｌ０及び±ｎ次光Ｌ±ｎに分岐するように、制御部１０が空間光変調器４を制御し、０次光Ｌ０及び±ｎ次光Ｌ±ｎのうち対象物１００において第１加工光Ｌ１及び第２加工光Ｌ２の外側に集光される光を第１光遮断部６が遮断する。これにより、０次光Ｌ０及び±ｎ次光Ｌ±ｎのうち対象物１００において第１加工光Ｌ１及び第２加工光Ｌ２の外側に集光される光（以下、「第１加工光Ｌ１及び第２加工光Ｌ２の外側に分岐される光」という）によって対象物１００にダメージが発生するのを防止することができる。
　レーザ加工装置１では、第１光遮断部６が、第１光学素子５１と第２光学素子５２との間のフーリエ面上に配置されている。これにより、第１加工光Ｌ１及び第２加工光Ｌ２の外側に分岐される光を確実に遮断することができる。
　レーザ加工装置１では、第１光遮断部６が、Ｙ方向において向かい合った一対の第１部分６１を有しており、一対の第１部分６１がＹ方向に沿って移動可能である。これにより、第１集光点Ｃ１及び第２集光点Ｃ２のＹ方向ずれ量に応じて一対の第１部分６１の間の距離を調整することができ、第１加工光Ｌ１及び第２加工光Ｌ２の外側に分岐される光を確実に遮断することができる。
　レーザ加工装置１では、制御部１０が、第１集光点Ｃ１及び第２集光点Ｃ２のＹ方向ずれ量に基づいて一対の第１部分６１の間の距離を決定し、決定した距離を介して一対の第１部分６１がＹ方向において向かい合うように、第１光遮断部６を制御する。これにより、第１集光点Ｃ１及び第２集光点Ｃ２のＹ方向ずれ量が変更された場合にも、第１加工光Ｌ１及び第２加工光Ｌ２の外側に分岐される光を確実に遮断することができる。
　レーザ加工装置１では、第１光遮断部６が、Ｘ方向において向かい合った一対の第２部分６２を有している。これにより、第１集光点Ｃ１及び第２集光点Ｃ２のＹ方向ずれ量が変更された場合にも、例えば、第１集光点Ｃ１及び第２集光点Ｃ２のＸ方向ずれ量を一定とすることで、第１加工光Ｌ１及び第２加工光Ｌ２の外側に分岐される光を確実に遮断することができる。
　レーザ加工装置１では、０次光Ｌ０及び非変調光Ｌｕを遮断する第２光遮断部７が、０次光Ｌ０の光路及び非変調光Ｌｕの光路に対して進退可能である。これにより、０次光Ｌ０が第１加工光Ｌ１及び第２加工光Ｌ２のいずれとしても用いられない場合に、０次光Ｌ０によって対象物１００にダメージが発生するのを防止することができる。また、非変調光Ｌｕによって対象物１００にダメージが発生するのを防止することができる。
［変形例］
　本開示は、上記実施形態に限定されない。例えば、制御部１０は、図１３に示されるように、レーザ光Ｌが第１加工光Ｌ１、第２加工光Ｌ２及び第３加工光Ｌ３に分岐するように、空間光変調器４を制御し、対象物１００において第１加工光Ｌ１の第１集光点、第２加工光Ｌ２の第２集光点及び第３加工光Ｌ３の集光点が第１ライン９０ａ、第２ライン９０ｂ及び第３ライン９０ｃに沿って相対的に移動するように、移動部９を制御してもよい。つまり、制御部１０は、レーザ光Ｌが複数の加工光を含む複数の光に分岐するように、空間光変調器４を制御し、対象物１００において複数の加工光の複数の集光点が複数のラインに沿って相対的に移動するように、移動部９を制御してもよい。
　図１３に示される例では、第１加工光Ｌ１が－１次光Ｌ－１であり、第２加工光Ｌ２が０次光Ｌ０であり、第３加工光Ｌ３が＋１次光Ｌ＋１である。この例でも、制御部１０は、第１加工光Ｌ１の第１集光点及び第２加工光Ｌ２の第２集光点がＸ方向及びＹ方向のそれぞれの方向において互いにずれており且つ第２加工光Ｌ２の第２集光点及び第３加工光Ｌ３の第３集光点がＸ方向及びＹ方向のそれぞれの方向において互いにずれている状態で、対象物１００において第１加工光Ｌ１の第１集光点、第２加工光Ｌ２の第２集光点及び第３加工光Ｌ３の集光点が第１ライン９０ａ、第２ライン９０ｂ及び第３ライン９０ｃに沿って相対的に移動するように、空間光変調器４及び移動部９を制御する。
　制御部１０は、図１４に示されるように、複数のストリート領域１０３のそれぞれに第１ライン９０ａ及び第２ライン９０ｂが位置した状態（すなわち、一本のストリート領域１０３に対して第１ライン９０ａ及び第２ライン９０ｂが位置した状態）で、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれの方向において互いにずれている第１集光点Ｃ１及び第２集光点Ｃ２が第１ライン９０ａ及び第２ライン９０ｂに沿って相対的に移動するように、空間光変調器４及び移動部９を制御してもよい。これにより、第１ライン９０ａ及び第２ライン９０ｂが同一のストリート領域１０３に位置している場合に、第１ライン９０ａ及び第２ライン９０ｂのそれぞれに沿って対象物１００に改質領域Ｍを効率良く且つ精度良く形成することができる。この場合にも、０次光Ｌ０及び±ｎ次光Ｌ±ｎのうち対象物１００において第１加工光Ｌ１及び第２加工光Ｌ２の外側に集光される光を第１光遮断部６によって遮断してもよい。また、この場合にも、０次光Ｌ０及び非変調光Ｌｕを第２光遮断部７によって遮断してもよい。
　第１光遮断部６及び第２光遮断部７は、第１光学素子５１と第２光学素子５２との間のフーリエ面上に配置されている場合に限定されない。第１光遮断部６及び第２光遮断部７は、例えば、集光部８の入射瞳面の直前に配置されていてもよい。
　第１光遮断部６において、各第１部分６１は、一対の第１部分６１の間の距離が一定の状態で固定されていてもよい。その場合、一対の第１部分６１の間の距離の範囲内でＸ方向における第１集光点Ｃ１及び第２集光点Ｃ２のずれ量が調整されてもよい。第１光遮断部６において、各第２部分６２は、Ｘ方向に移動可能であってもよい。第１光遮断部６は、一対の第１部分６１を有し、一対の第２部分６２を有していなくてもよい。第１光遮断部６は、一対の第２部分６２を有し、一対の第１部分６１を有していなくてもよい。例えば、０次光の光路が非変調光の光路からずれている場合には、第２光遮断部７は、０次光及び非変調光の少なくとも一方を遮断するものであればよい。
　第１ライン９０ａ及び第２ライン９０ｂは、所定の直線に沿って延在するものに限定されず、所定の曲線に沿って延在するものであってもよい。第１ライン９０ａ及び第２ライン９０ｂが所定の曲線に沿って延在している場合、第１ライン９０ａ及び第２ライン９０ｂに沿って相対的に移動する第１集光点Ｃ１及び第２集光点Ｃ２の相対的な移動方向は、当該曲線の接線方向である。
　上記実施形態では、Ｘ方向が第１水平方向であり、Ｙ方向が第１水平方向に垂直な第２水平方向であり、Ｚ方向が鉛直方向であったが、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれは、それらの各方向に限定されない。例えば、Ｚ方向が鉛直方向と交差する方向であってもよい。
　制御部１０は、図１５に示されるように、第１集光点Ｃ１及び第２集光点Ｃ２が少なくともＹ方向において互いにずれている状態で、対象物において第１集光点及び第２集光点が第１ライン及び第２ラインに沿って相対的に移動するように、空間光変調器４及び移動部９を制御してもよい。この場合にも、０次光Ｌ０及び±ｎ次光Ｌ±ｎのうち対象物１００において第１加工光Ｌ１及び第２加工光Ｌ２の外側に集光される光を第１光遮断部６によって遮断してもよい。また、この場合にも、０次光Ｌ０及び非変調光Ｌｕを第２光遮断部７によって遮断してもよい。
　１…レーザ加工装置、２…支持部、３…光源、４…空間光変調器、５…調整光学系、６…第１光遮断部、７…第２光遮断部、８…集光部、９…移動部、１０…制御部、５１…第１光学素子、５２…第２光学素子、６１…第１部分、６２…第２部分、９０…ライン、９０ａ…第１ライン、９０ｂ…第２ライン、１００…対象物、１０１…基板、１０２…機能素子、１０３…ストリート領域、１０３ａ…第１ストリート領域、１０３ｂ…第２ストリート領域、Ｃ１…第１集光点、Ｃ２…第２集光点、Ｌ…レーザ光、Ｌ１…第１加工光、Ｌ２…第２加工光、Ｌ０…０次光、Ｌ±ｎ…±ｎ次光、Ｌｕ…非変調光、Ｍ…改質領域。

Claims (10)

  1. 　対象物を支持する支持部と、
    　レーザ光を出射する光源と、
    　前記光源から出射された前記レーザ光を変調する空間光変調器と、
    　前記空間光変調器によって変調された前記レーザ光をＺ方向における一方の側から前記対象物に集光する集光部と、
    　前記集光部を前記支持部に対して相対的に移動させる移動部と、
    　前記レーザ光が第１加工光及び第２加工光に分岐するように、前記空間光変調器を制御し、前記対象物において前記第１加工光の第１集光点及び前記第２加工光の第２集光点が第１ライン及び第２ラインに沿って相対的に移動するように、前記移動部を制御する制御部と、を備え、
    　前記第１集光点及び前記第２集光点の相対的な移動方向をＸ方向とし、前記Ｚ方向及び前記Ｘ方向に垂直な方向をＹ方向とした場合に、前記制御部は、前記第１集光点及び前記第２集光点が前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向のそれぞれの方向において互いにずれている状態で、前記対象物において前記第１集光点及び前記第２集光点が前記第１ライン及び前記第２ラインに沿って相対的に移動するように、前記空間光変調器及び前記移動部を制御する、レーザ加工装置。
  2. 　前記対象物は、基板と、前記基板上にマトリックス状に配置された複数の機能素子と、を含み、
    　前記対象物においては、前記複数の機能素子のそれぞれの間を通るように複数のストリート領域が格子状に延在しており、
    　前記制御部は、前記複数のストリート領域のうち隣り合う第１ストリート領域及び第２ストリート領域のそれぞれに前記第１ライン及び前記第２ラインのそれぞれが位置した状態で、前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向のそれぞれの方向において互いにずれている前記第１集光点及び前記第２集光点が前記第１ライン及び前記第２ラインに沿って相対的に移動するように、前記空間光変調器及び前記移動部を制御する、請求項１に記載のレーザ加工装置。
  3. 　前記対象物は、基板と、前記基板上にマトリックス状に配置された複数の機能素子と、を含み、
    　前記対象物においては、前記複数の機能素子のそれぞれの間を通るように複数のストリート領域が格子状に延在しており、
    　前記制御部は、前記複数のストリート領域のそれぞれに前記第１ライン及び前記第２ラインが位置した状態で、前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向のそれぞれの方向において互いにずれている前記第１集光点及び前記第２集光点が前記第１ライン及び前記第２ラインに沿って相対的に移動するように、前記空間光変調器及び前記移動部を制御する、請求項１に記載のレーザ加工装置。
  4. 　第１光遮断部を更に備え、
    　前記制御部は、前記レーザ光が前記第１加工光及び前記第２加工光を含む０次光及び±ｎ次光（ｎは自然数）に分岐するように、前記空間光変調器を制御し、
    　前記第１光遮断部は、前記０次光及び前記±ｎ次光のうち前記対象物において前記第１加工光及び前記第２加工光の外側に集光される光を遮断する、請求項１～３のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
  5. 　レンズとして機能する第１光学素子及び第２光学素子を有する調整光学系を更に備え、
    　前記第１光学素子及び前記第２光学素子は、前記空間光変調器での前記レーザ光の波面形状と前記集光部での前記レーザ光の波面形状とが相似的に一致すると共に前記第１光学素子及び前記第２光学素子が両側テレセントリック光学系となるように、配置されており、
    　前記第１光遮断部は、前記第１光学素子と前記第２光学素子との間のフーリエ面上に配置されている、請求項４に記載のレーザ加工装置。
  6. 　前記第１光遮断部は、前記Ｙ方向において向かい合った一対の第１部分を有し、
    　前記一対の第１部分のそれぞれは、前記Ｙ方向に沿って移動可能である、請求項５に記載のレーザ加工装置。
  7. 　前記制御部は、前記Ｙ方向における前記第１集光点及び前記第２集光点のずれ量に基づいて前記一対の第１部分の間の距離を決定し、決定した前記距離を介して前記一対の第１部分が前記Ｙ方向において向かい合うように、前記第１光遮断部を制御する、請求項６に記載のレーザ加工装置。
  8. 　前記第１光遮断部は、前記Ｘ方向において向かい合った一対の第２部分を有する、請求項５～７のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
  9. 　０次光及び／又は非変調光を遮断する第２光遮断部を更に備え、
    　前記第２光遮断部は、前記０次光の光路及び／又は前記非変調光の光路に対して進退可能である、請求項４～８のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
  10. 　対象物を支持する支持部と、
    　レーザ光を出射する光源と、
    　前記光源から出射された前記レーザ光を変調する空間光変調器と、
    　前記空間光変調器によって変調された前記レーザ光をＺ方向における一方の側から前記対象物に集光する集光部と、
    　前記集光部を前記支持部に対して相対的に移動させる移動部と、を備えるレーザ加工装置において実施されるレーザ加工方法であって、
    　前記レーザ光が第１加工光及び第２加工光に分岐するように、前記空間光変調器を制御する第１ステップと、
    　前記対象物において前記第１加工光の第１集光点及び前記第２加工光の第２集光点が第１ライン及び第２ラインに沿って相対的に移動するように、前記移動部を制御する第２ステップと、を備え、
    　前記第１ステップにおいては、前記第１集光点及び前記第２集光点の相対的な移動方向をＸ方向とし、前記Ｚ方向及び前記Ｘ方向に垂直な方向をＹ方向とした場合に、前記第１集光点及び前記第２集光点が前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向のそれぞれの方向において互いにずれるように、前記空間光変調器が制御される、レーザ加工方法。
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