WO2023189715A1 - レーザ光学系及びその調整方法並びにレーザ加工装置及び方法 - Google Patents

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WO2023189715A1
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optical system
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力 相川
博和 林
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株式会社東京精密
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    • B23K26/70—Auxiliary operations or equipment

Definitions

  • the present invention relates to a laser optical system, a method for adjusting the same, and a laser processing apparatus and method, and particularly a laser optical system and a method for adjusting the same, and a laser processing method for performing laser processing by irradiating a workpiece such as a semiconductor wafer with a laser beam. Apparatus and method.
  • wafers are used to form multiple devices using a laminate in which a low dielectric constant insulating film (Low-k film) and a functional film forming a circuit are laminated on the surface of a substrate such as silicon.
  • semiconductor wafers are known.
  • a plurality of devices are divided into grid-like streets by grid-like streets, and individual devices are manufactured by dividing the wafer along dividing lines.
  • the following (1) to (3) are criteria for evaluating the laser processing process and processing results.
  • (1) Performing laser processing in a short time (2) Suppressing the influence of heat on devices on the chip (3) Achieving desired processing results (for example, the depth of the processing groove or the depth of the laser processing area) (position or size, etc.)
  • the present invention was made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a laser optical system and a method for adjusting the same, and a laser processing device and method that can adjust laser light so as to satisfy the criteria for laser processing. do.
  • a laser optical system includes a plurality of optical element units arranged in series on the optical path of laser light and having a 1/2 wavelength plate and a Wollaston prism. , a wavelength plate rotation mechanism that rotates the 1/2 wavelength plate around the optical path, and a prism rotation mechanism that rotates the Wollaston prism around the optical path.
  • Laser light is incident on the Wollaston prism and is split into two branched laser lights.
  • a laser optical system is configured such that, in the first aspect, the wavelength plate rotation mechanism rotates the 1/2 wavelength plate to adjust the branching ratio of the branched laser beam, and the prism rotation mechanism rotates the half-wave plate to adjust the branching ratio of the branched laser beam.
  • a laser beam adjustment section is provided that rotates the Wollaston prism to adjust the branching direction of the branched laser beam.
  • the plurality of optical element units are respectively arranged at insertion positions on the optical path of the laser beam and on the optical path of the laser beam.
  • An optical element unit moving mechanism is provided for selectively moving the optical element unit between the optical element unit and the retracted position.
  • the wavelength plate rotation mechanism rotates the 1/2 wavelength plate to mutually adjust the branching ratio of the branched laser beams. Make it different.
  • the prism rotation mechanism rotates the Wollaston prism to perform laser processing on a workpiece. Adjust width.
  • a laser processing apparatus includes a laser light source that emits a laser beam, a laser optical system according to any one of the first to fifth aspects, and a laser beam branched by the laser optical system. It includes a condensing lens that condenses light onto the workpiece.
  • a seventh aspect of the present invention provides a laser optical system including a plurality of optical element units arranged in series on an optical path of laser light, each optical element unit including a 1/2 wavelength plate and a Wollaston
  • a method for adjusting a laser optical system that includes a prism and injects a laser beam into a Wollaston prism via a 1/2 wavelength plate and branches it into two branched laser beams, the method including a 1/2 wavelength plate around the optical path. and a step of rotating the Wollaston prism around the optical path to adjust the branching direction of the branched laser light.
  • a laser processing method performs laser processing by irradiating a workpiece with laser light emitted from a laser optical system adjusted by the laser optical system adjustment method according to the seventh aspect. Contains steps to take.
  • the present invention by adjusting the branching ratio and branching direction of the branched laser beam, it becomes possible to adjust the laser beam so as to satisfy the criteria for laser processing.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of a wafer to be processed.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining laser processing along odd-numbered streets.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining laser processing along even-numbered streets.
  • FIG. 5 is a block diagram showing an example of a laser optical system.
  • FIG. 6 is an image showing an example of branching of laser light.
  • FIG. 7 is an image showing an example of the branching ratio of eight branched laser beams (the number of units is 3).
  • FIG. 8 is an image showing an example of the branching directions of eight branched laser beams (the number of units is 3).
  • FIG. 9 is an image showing an example of the branching directions of four-branched laser beams (the number of units is 2).
  • FIG. 10 is a flowchart showing a laser processing method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a flowchart showing the adjustment process of the laser optical system.
  • FIG. 12 is a block diagram showing an example of the laser optical system during adjustment of the laser optical system.
  • the energy per beam is suppressed by branching the laser beam for processing into a plurality of beams. Furthermore, by using multi-branched laser beams, laser processing can be performed in one pass. Thereby, the time required for laser processing (1) can be shortened, and the influence of heat (2) can be suppressed.
  • a diffractive optical element As a means for branching the laser beam into a plurality of beams, for example, a diffractive optical element (DOE) may be used.
  • DOE diffractive optical element
  • the diffractive optical element has low optical path efficiency, the output of the laser beam after branching is greatly reduced. A decrease in the output of the laser beam leads to an increase in the time required for laser processing, making it difficult to achieve (1).
  • polarizing beam splitter PBS
  • the angle formed by the split laser light is too large, it is difficult to adjust the optical path of the split laser light.
  • a Wollaston prism with high optical path efficiency is used to branch the laser light. Furthermore, in this embodiment, by combining a plurality of Wollaston prisms, the laser beam is branched into four or more branches. In this way, by obtaining multi-branched laser light using multiple Wollaston prisms, it is possible to adjust the laser light while ensuring the output of the laser light after branching, so the above criteria can be met. becomes possible to achieve.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the laser processing apparatus 1 performs laser processing (ablation groove processing) on the wafer W1 as a pre-process before dividing the wafer W1 into a plurality of chips C (see FIG. 2).
  • the XYZ directions in the figure are orthogonal to each other, of which the X and Y directions are horizontal, and the Z direction is vertical.
  • the X direction corresponds to the processing feed direction of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of the wafer W1 to be processed.
  • the wafer W1 is a laminate in which a low-k film and a functional film forming a circuit are laminated on the surface of a substrate made of silicon or the like.
  • the wafer W1 is divided into a plurality of regions by a plurality of streets S (dividing lines) arranged in a grid pattern.
  • a device D constituting the chip C is provided in each of the divided areas.
  • the laser processing apparatus 1 performs laser processing on the wafer W1 along the street S for each street S, as shown in the parenthesized numbers (1) to (4), etc. in the figure, thereby processing the substrate. Remove the upper Low-k film, etc.
  • the laser processing apparatus 1 changes the relative movement direction to the street S when moving the laser optical system 14, which will be described later, relative to the wafer W1 in the X direction. Switch alternately.
  • the laser optical system 14 when performing laser processing along the odd-numbered streets S shown in parentheses (1), (3), etc. in the figure, the laser optical system 14 is moved in the X direction with respect to the wafer W1. It is relatively moved to the forward direction side X1 which is one direction side.
  • the laser optical system 14 when laser processing is performed along the even-numbered streets S shown in parentheses (2), (4), etc. in the figure, the laser optical system 14 is moved in the X direction with respect to the wafer W1. It is relatively moved to the other direction side, that is, to the backward direction side X2 opposite to the forward direction side X1.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining laser processing along odd-numbered streets S.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining laser processing along even-numbered streets S.
  • edge cutting and hollowing are performed simultaneously (in parallel) as laser processing.
  • the edge cutting process is laser processing performed using two first laser beams (split laser) L1, and includes two edge cutting grooves G1 (two first grooves) parallel to each other along the street S. This is laser processing to form grooves.
  • the hollowing process is laser processing that forms a hollow groove G2 (second groove, ablation groove) between the two edge cutting grooves G1 formed by the edge cutting process.
  • this hollowing process is performed using a second laser beam (line laser) L2 having a diameter larger than that of the two first laser beams L1.
  • the edge cutting process is performed more efficiently than the hollow process. Do it in advance.
  • the laser processing apparatus 1 includes a control device 10, a first laser light source 12A, a second laser light source 12B, a laser optical system 14, a microscope 20, and a relative movement mechanism 22.
  • the stage ST moves along the X direction and the Y direction by the relative movement mechanism 22, and rotates around the Z axis.
  • the first laser light source 12A emits laser light LA, which is a pulsed laser light with conditions (wavelength, pulse width, repetition frequency, etc.) suitable for edge cutting processing, to the laser optical system 14.
  • the second laser light source 12B emits laser light LB, which is a pulsed laser light with conditions (wavelength, pulse width, repetition frequency, etc.) suitable for hollow processing, to the laser optical system 14.
  • the laser optical system 14 forms two first laser beams L1 for edge cutting based on the laser beam LA from the first laser light source 12A. Further, the laser optical system 14 forms one second laser beam L2 for hollow processing based on the laser beam LB from the second laser light source 12B. Then, the laser optical system 14 emits (irradiates) two first laser beams L1 toward the street S from the first condenser lens 16. Further, the laser optical system 14 selectively emits (irradiates) the second laser beam L2 toward the street S from the second condenser lens 18B under the control of the control device 10.
  • the laser optical system 14 is moved in the Y direction and the Z direction by the relative movement mechanism 22 under the control of the control device 10.
  • the microscope 20 is fixed to the laser optical system 14 and moves together with the laser optical system 14.
  • the microscope 20 photographs an alignment reference (not shown) formed on the wafer W1 before edge cutting and hollowing. Further, the microscope 20 photographs the two edge cutting grooves G1 and the hollow grooves G2 formed along the street S by the edge cutting process and the hollow cutting process.
  • a captured image (image data) captured by the microscope 20 is output to the control device 10, and displayed on a monitor (not shown) by the control device 10.
  • the relative movement mechanism 22 includes an XYZ actuator and a motor, and under the control of the control device 10 moves the stage ST in the XY directions and rotates around the rotation axis, and moves the laser optical system 14 in the Z direction. I do. Thereby, the relative movement mechanism 22 can move the laser optical system 14 relative to the stage ST and the wafer W1. Note that the method of relative movement is not particularly limited as long as the laser optical system 14 can be moved relative to the stage ST (wafer W1) in each direction (including rotation).
  • each street S along the Y direction of the wafer W1 can be made parallel to the X direction, which is the processing feed direction.
  • the control device 10 is configured by, for example, a personal computer, and includes various processors (for example, a CPU (Central Processing Unit) or a GPU (Graphics Processing Unit), etc.), a memory, and a storage device. Note that the various functions of the control device 10 may be realized by one processor, or may be realized by a plurality of processors of the same type or different types.
  • the control device 10 centrally controls the operations of the first laser light source 12A, the second laser light source 12B, the laser optical system 14, the microscope 20, the relative movement mechanism 22, and the like.
  • FIG. 5 is a block diagram showing an example of an illumination optical system.
  • the laser beam LB from the second laser light source 12B is branched, but the present invention is also applicable to the laser beam LA.
  • the manner in which the laser beam B is branched on the second condensing lens 18A side and the second condensing lens 18B side is the same, and in the following description, the second condensing lenses 18A and 18B will be described as the condensing lens 18.
  • two or more of the optical element units U1 to U3 for branching the laser beam LB are selectively made to appear and appear on the optical path of the laser beam LB, and are arranged in series on the same optical path. By arranging them, it is possible to output branched laser beams.
  • FIG. 5 shows the optical path of the laser beam LB from the laser head LH of the second laser light source 12B to the workpiece W.
  • the laser head LH outputs the laser light LB output from the laser oscillator of the second laser light source 12B.
  • examples of optical elements for adjusting the laser beam LB include an attenuator ATN, a beam expander BE, and a beam shaping element BF between the laser head LH and the optical element units U1 to U3. is located.
  • the attenuator ATN is an optical element for adjusting (attenuating) the level of the laser beam LB to an appropriate level (amplitude).
  • the beam expander BE is an optical element for adjusting (expanding) the beam diameter of the laser beam LB and shaping the laser beam LB into collimated light (parallel light).
  • the beam shaping element BF is an optical element for adjusting the beam profile (for example, beam shape, beam intensity distribution, etc.) of the laser beam LB.
  • optical element unit U1 for branching the laser beam LB.
  • ⁇ U3 is located.
  • Optical element units U1-U3 each include half-wave plates ( ⁇ /2-wave plates) WB1-WB3 and Wollaston prisms WP1-WP3.
  • the 1/2 wavelength plates WB1 to WB3 are optical elements containing birefringent materials, and generate a 180° phase difference between orthogonal polarization components of the laser beam LB.
  • linearly polarized light is incident on the half-wave plates WB1 to WB3 at an angle ⁇ with respect to the optical axis, the linearly polarized light whose vibration direction has been rotated by 2 ⁇ is emitted.
  • the Wollaston prisms WP1 to WP3 each branch one beam of laser light LB incident through the half-wave plates WB1 to WB3 into two beams. That is, the Wollaston prism WP1 branches one beam of laser light LB into two branches, the Wollaston prism WP2 branches the two-branched laser beam LB into four branches, and the Wollaston prism WP3 branches the four-branched laser beam LB into eight branches. do.
  • the number of branches of the laser beam LB can be adjusted by changing the number of units U1 to U3 on the optical path of the laser beam LB.
  • the 1/2 wavelength plates WB1 to WB3 are arranged upstream of the Wollaston prisms WP1 to WP3 in each unit U1 to U3, and are used to adjust the energy ratio of the split laser beam LB.
  • the laser beams LB branched into four or eight branches by the units U1 to U3 are focused on the workpiece W by the condensing lens 18.
  • the adjustment mechanism 50 controls the units U1 to U3 in accordance with control signals from the control device 10.
  • the adjustment mechanism 50 includes a drive unit (wave plate rotation mechanism and Prism rotation mechanism (for example, includes an optical element holding mechanism (stage), actuator, etc.).
  • the adjustment mechanism 50 is an optical element unit moving mechanism for moving the units U2 and U3 between the insertion position and the retraction position on the optical path of the laser beam LB, and causing them to appear and retract on the optical path.
  • a ball screw mechanism or an actuator That is, the control device 10 and the adjustment mechanism 50 function as a laser beam adjustment section.
  • the adjustment mechanism 50 is capable of adjusting the energy intensity of the four-branched or eight-branched laser beam LB by rotating the half-wave plates WB1 to WB3 around the optical path of the laser beam LB. Further, the adjustment mechanism 50 can adjust the emission direction (branching direction) of the four-branched or eight-branched laser beam LB by rotating the Wollaston prisms WP1 to WP3 around the optical path of the laser beam LB. It has become.
  • the number and arrangement of units U1 to U3 are not limited to those shown in FIG. 5, and may be, for example, four or more (16 or more branches). Further, for example, in the present embodiment, the downstream units U2 and U3 are allowed to appear and retract from the optical path of the laser beam LB, but any of the three units U1 to U3 may be allowed to appear and retract from the optical path of the laser beam LB.
  • FIG. 6 is an image showing an example of branching of laser light.
  • the examples shown in FIGS. 6A to 6C show examples in which the laser beam LB is branched into two branches, four branches, and eight branches by the units U1 to U3, respectively.
  • the spots of the branched laser beams are arranged linearly along the processing progress direction. In this way, by changing the number of units U1 to U3 and adjusting the number of branches, it is possible to suppress the energy intensity per beam and perform laser processing with one pass or a smaller number of passes. Therefore, the time required for laser processing (1) can be shortened, and the influence of heat (2) can be suppressed.
  • FIG. 7 is an image showing an example of the branching ratio of eight branched laser beams (the number of units is 3).
  • FIG. 7(a) shows an example in which the eight branched laser beams LB have the same branching ratio.
  • the energy of each branched laser beam is 12.5%.
  • FIG. 7(b) shows an example in which the eight branched laser beams LB have different branching ratios.
  • the total energy (intensity) of the eight branched laser beams is 100%
  • the energy of the four branched laser beams on the downstream side along the processing direction is 10%.
  • the energy of the four branched laser beams on the upstream side is 15%.
  • branching ratio is not limited to the above, and the branching ratio may be different for each of the eight branched laser beams.
  • FIG. 8 is an image showing an example of the branching directions of eight branched laser beams (the number of units is 3).
  • the four branched laser beams on the downstream side and the four branched laser beams on the upstream side along the processing direction are shifted in a direction perpendicular to the processing direction.
  • the branching direction it is possible to adjust the machining width on the surface or inside of the workpiece W.
  • a machining groove with a large width W1 in the direction perpendicular to the machining progress direction can be formed in one pass. can be formed with.
  • branching direction is not limited to the example shown in FIG. 8, and the spot positions of the branched laser beams may be alternated for each beam or every two beams.
  • FIG. 9 is an image showing an example of the branching direction of the four-branched laser beam (the number of units is 2).
  • FIG. 9 shows two units U1 and U2 arranged on the optical path of the laser beam LB.
  • FIG. 9(a) shows an example in which the spot position of the branched laser beam is set in a straight line.
  • two branched laser beams overlap at the central spot position in the X direction.
  • FIG. 9(b) shows an example in which the spot positions of the branched laser beams are arranged in a 2 ⁇ 2 matrix in the XY direction.
  • the spot arrangement in FIG. 9(b) is obtained by rotating the relative rotation angles of the Wollaston prisms WP1 and WP2 by 90 degrees with respect to the case in FIG. 9(a).
  • the desired processing result (3) (for example, the depth of the processing groove or the depth position or size of the laser processing area, etc.) can be obtained. I can do it.
  • the time required for laser processing in (1) can be shortened, and the influence of heat in (2) can be reduced. It becomes possible to suppress it.
  • the branching ratio and branching direction of the branched laser beam it becomes possible to perform edge cutting in one pass, for example.
  • the number of branches is 2 N for the number N of units, but the present invention is not limited to this.
  • the branching directions of a plurality of branched laser beams and overlapping some of the branched laser beams the number of spots on or inside the workpiece W can be increased. , the position and intensity can be changed arbitrarily.
  • step S10 after adjusting the laser optical system 14 to adjust the branching ratio and branching direction of the branched laser beams (step S10), laser processing is performed (step S12).
  • step S10 the adjustment process (step S10) of the laser optical system 14 will be explained with reference to FIG. 11.
  • the number of branched laser beams 2 N that is, the number N of units U1 to U3 used for branching the laser beams, is set (step S100).
  • N is 2 or 3 (the number of branches is 4 or 8).
  • branching ratio and branching direction are adjusted in order from the upstream unit U1 (steps S102 to S108).
  • Adjustment of the units U1 to U3 according to the present embodiment is performed by arranging an adjustment condensing lens F, an attenuator ATN2, and an image sensor IE on the downstream side of the units U1 to U3, as shown in FIG.
  • the angle formed by the branched laser beams branched by the units U1 to U3 is minute, and the branched laser beams are substantially parallel to each other.
  • the adjustment condensing lens F is an optical element that focuses the branched laser beams branched by the units U1 to U3 to clarify and adjust the components of each branched laser beam.
  • the attenuator ATN2 is an optical element for adjusting (attenuating) the level of the branched laser light incident on the image sensor IE to an appropriate level (amplitude).
  • the image sensor IE is an optical element for capturing a spot image of the branched laser beam, and is, for example, a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor).
  • CCD Charge Coupled Device
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • control device 10 calculates the branching ratio (intensity) and branching direction (position) of the branched laser light from the spot image. Then, the control device 10 controls the adjustment mechanism 50 to rotate the half-wave plate WB1 so as to obtain a desired branching ratio, and rotate the Wollaston prism WP1 so as to obtain a desired branching direction. .
  • the unit U2 is advanced onto the optical path and adjustment is performed. That is, a spot image of the four branched laser beams from the unit U2 is captured by the image sensor IE, and the adjustment mechanism 50 adjusts the 1/2 wavelength plate WB2 and the Wollaston prism so that the desired branching ratio and branching direction can be obtained. Rotate WP2.
  • steps S104 to S108 are repeated, and when the adjustment of all N units is completed (No in step S106), the adjustment process of the laser optical system 14 is completed.
  • the half-wave plates WB1 to WB3 and the Wollaston prisms WP1 to WP3 are automatically adjusted by the adjustment mechanism 50, but they may also be manually adjustable.
  • a spot image captured by the image sensor IE may be output to a monitor, and the engineer may manually operate the adjustment mechanism 50 to make adjustments while observing the spot image on the monitor.
  • each unit was adjusted while the downstream unit was evacuated from the optical path, but the present invention is not limited to this.
  • each unit may be adjusted by moving the image sensor IE between the units with the units used for laser processing advanced onto the optical path.
  • SYMBOLS 1 Laser processing device, 10... Control device, 12A... First laser light source, 12B... Second laser light source, 14... Laser optical system, 16... First condensing lens, 18A, 18B... Second condensing lens, 20 ...Microscope, 22...Relative movement mechanism, 50...Adjustment mechanism, LH...Laser head, ATN, ATN2...Attenuator, BE...Beam expander, BF...Beam shaping element, WP1-WP3...Wollaston prism, WB1-WB3...1 /2 wavelength plate, IE...Image sensor

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Abstract

レーザ加工のクライテリアを充足するようにレーザ光を調整可能なレーザ光学系及びその調整方法並びにレーザ加工装置及び方法を提供する。レーザ光の光路上に直列に配置された複数の光学素子ユニット（Ｕ１～Ｕ３）を備えるレーザ光学系（１４）であって、各光学素子ユニットは、１／２波長板（ＷＢ１～ＷＢ３）と、ウォラストンプリズム（ＷＰ１～ＷＰ３）とを含み、１／２波長板を介してウォラストンプリズムにレーザ光を入射して２本の分岐レーザ光に分岐するレーザ光学系の調整方法であって、１／２波長板を光路周りに回転させて分岐レーザ光の分岐比率を調整するステップと、ウォラストンプリズムを光路周りに回転させて分岐レーザ光の分岐方向を調整するステップとを含む。

Description

レーザ光学系及びその調整方法並びにレーザ加工装置及び方法
　本発明はレーザ光学系及びその調整方法並びにレーザ加工装置及び方法に係り、特に半導体ウェーハ等の被加工物に対してレーザ光を照射してレーザ加工を行うレーザ光学系及びその調整方法並びにレーザ加工装置及び方法に関する。
　半導体デバイスの製造分野では、シリコン等の基板の表面に低誘電率絶縁体被膜（Ｌｏｗ－ｋ膜）と回路を形成する機能膜とを積層した積層体により複数のデバイスを形成しているウェーハ（半導体ウェーハ）が知られている。このようなウェーハは、複数のデバイスが格子状のストリートによって格子状に区画されており、ウェーハを分割予定ラインに沿って分割することにより個々のデバイスが製造される。
　Ｌｏｗ－ｋ膜は脆く剥離しやすい性質を有するため、ブレードを用いたダイシングでは、Ｌｏｗ－ｋ膜が剥離してデバイスに損傷を与える場合がある。このようなＬｏｗ－ｋ膜の脆弱性及び剥離性に対応するため、レーザアブレーション加工により、Ｌｏｗ－ｋ膜を分割する第１の溝を分割予定ラインの両側に２条形成した後に、２条の第１の溝の間に第２の溝を形成する方法が知られている（例えば、特許文献１）。
特開２０１５－１５４００９号公報
　被加工物に対してレーザ加工を行う場合には、以下の（１）～（３）がレーザ加工の工程及び加工結果の評価の基準（クライテリア）になる。
（１）レーザ加工を短時間で行うこと
（２）チップ上のデバイス等への熱の影響を抑制すること
（３）所望の加工結果（例えば、加工溝の深さ、若しくはレーザ加工領域の深さ位置又は大きさ等）を得ること
　上記の（１）及び（３）を達成するためにはレーザ加工を１ｐａｓｓで行うように調整することが考えられる。しかしながら、１ｐａｓｓでレーザ加工を行った場合には１ｂｅａｍ当たりのエネルギを高くする必要が生じ、レーザ加工時に熱が発生しやすくなる。このため、熱の影響を抑制するという（２）の達成が難しくなる。
　（２）の熱の影響の抑制を達成するためには、例えば、１ｂｅａｍ当たりのエネルギを下げ、複数ｐａｓｓでレーザ加工を行うことが有効と考えられる。しかしながら、１ｂｅａｍ当たりのエネルギが低下すると、レーザ加工に時間がかかるため、（１）の達成が難しくなる。
　本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、レーザ加工のクライテリアを充足するようにレーザ光を調整可能なレーザ光学系及びその調整方法並びにレーザ加工装置及び方法を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係るレーザ光学系は、レーザ光の光路上に直列に配置され、１／２波長板とウォラストンプリズムとを有する複数の光学素子ユニットと、１／２波長板を光路周りに回転させる波長板回転機構と、ウォラストンプリズムを光路周りに回転させるプリズム回転機構とを備え、複数の光学素子ユニットは、１／２波長板を介してウォラストンプリズムにレーザ光が入射されて２本の分岐レーザ光に分岐される。
　本発明の第２の態様に係るレーザ光学系は、第１の態様において、波長板回転機構により１／２波長板を回転させて分岐レーザ光の分岐比率を調整し、かつ、プリズム回転機構によりウォラストンプリズムを回転させて分岐レーザ光の分岐方向を調整するレーザ光調整部を備える。
　本発明の第３の態様に係るレーザ光学系は、第１又は第２の態様において、複数の光学素子ユニットを、それぞれ、レーザ光の光路上に配置された挿入位置と、レーザ光の光路上から退避した退避位置との間で選択的に移動させる光学素子ユニット移動機構を備える。
　本発明の第４の態様に係るレーザ光学系は、第１から第３の態様のいずれかにおいて、波長板回転機構は、１／２波長板を回転させて分岐レーザ光の分岐比率を相互に異ならせる。
　本発明の第５の態様に係るレーザ光学系は、第１から第４の態様のいずれかにおいて、プリズム回転機構は、ウォラストンプリズムを回転させて、被加工物においてレーザ加工を行う場合の加工幅を調整する。
　本発明の第６の態様に係るレーザ加工装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、第１から第５のいずれかの態様に係る記載のレーザ光学系と、レーザ光学系によって分岐されたレーザ光を被加工物に集光させる集光レンズとを備える。
　本発明の第７の態様には、レーザ光の光路上に直列に配置された複数の光学素子ユニットを備えるレーザ光学系であって、各光学素子ユニットは、１／２波長板と、ウォラストンプリズムとを含み、１／２波長板を介してウォラストンプリズムにレーザ光を入射して２本の分岐レーザ光に分岐するレーザ光学系の調整方法であって、１／２波長板を光路周りに回転させて分岐レーザ光の分岐比率を調整するステップと、ウォラストンプリズムを光路周りに回転させて分岐レーザ光の分岐方向を調整するステップとを含む。
　本発明の第８の態様に係るレーザ加工方法は、第７の態様に係るレーザ光学系の調整方法により調整されたレーザ光学系から出射されるレーザ光を被加工物に照射してレーザ加工を行うステップを含む。
　本発明によれば、分岐レーザ光の分岐比率及び分岐方向を調整することにより、レーザ加工のクライテリアを充足するようにレーザ光を調整することが可能になる。
図１は、本発明の一実施形態に係るレーザ加工装置の概略図である。 図２は、加工対象のウェーハの平面図である。 図３は、奇数番目のストリートに沿ったレーザ加工を説明するための説明図である。 図４は、偶数番目のストリートに沿ったレーザ加工を説明するための説明図である。 図５は、レーザ光学系の例を示すブロック図である。 図６は、レーザ光の分岐の例を示す画像である。 図７は、８分岐したレーザ光の分岐比率の例を示す画像である（ユニット数３）。 図８は、８分岐したレーザ光の分岐方向の例を示す画像である（ユニット数３）。 図９は、４分岐したレーザ光の分岐方向の例を示す画像である（ユニット数２）。 図１０は、本発明の一実施形態に係るレーザ加工方法を示すフローチャートである。 図１１は、レーザ光学系の調整工程を示すフローチャートである。 図１２は、レーザ光学系の調整時におけるレーザ光学系の例を示すブロック図である。
　以下、添付図面に従って本発明に係るレーザ光学系及びその調整方法並びにレーザ加工装置及び方法の実施の形態について説明する。
　［レーザ加工の概要］
　本実施形態では、レーザ加工のクライテリア（１）～（３）を達成するため、加工用のレーザ光を複数に分岐させることにより、１ｂｅａｍ当たりのエネルギを抑制する。また、多分岐のレーザ光を用いることにより、１ｐａｓｓでのレーザ加工を可能とする。これにより、（１）のレーザ加工に要する時間を短縮することができ、かつ、（２）の熱の影響を抑制することが可能になる。
　レーザ光を複数に分岐するための手段としては、例えば、回折光学素子（ＤＯＥ：Diffractive Optical Element）を用いることが考えられる。しかしながら、回折光学素子は光路効率が低いので、分岐後のレーザ光の出力が大きく低下してしまう。レーザ光の出力の低下は、レーザ加工に要する時間の長期化につながるので、（１）の達成が困難になる。
　また、レーザ光を複数に分岐するための別の手段として、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ：Polarizing Beam Splitter）を用いることも考えられる。しかしながら、偏光ビームスプリッタは、分岐後のレーザ光のなす角度が大きすぎるため、分岐後のレーザ光の光路の調整が困難である。
　そこで、本実施形態では、レーザ光を複数に分岐するための手段として、光路効率が高いウォラストンプリズム（Wollaston Prism）を用いてレーザ光を分岐させる。さらに、本実施形態では、ウォラストンプリズムを複数個組み合わせることにより、レーザ光を４分岐以上に分岐させる。このように、複数個のウォラストンプリズムを用いて多分岐のレーザ光を得ることにより、分岐後のレーザ光の出力を確保しつつ、レーザ光の調整を行うことができるので、上記のクライテリアを達成することが可能になる。
　［レーザ加工装置］
　次に、レーザ加工装置の例について図１を参照して説明する。
　図１は、本発明の一実施形態に係るレーザ加工装置の概略図である。図１に示すように、レーザ加工装置１は、ウェーハＷ１を複数のチップＣ（図２参照）に分割する前の前工程として、ウェーハＷ１に対してレーザ加工（アブレーション溝加工）を施す。なお、図中のＸＹＺ方向は互いに直交し、このうちＸ方向及びＹ方向は水平方向であり、Ｚ方向は上下方向である。ここで、Ｘ方向は本発明の加工送り方向に相当する。
　図２は、加工対象のウェーハＷ１の平面図である。図２に示すように、ウェーハＷ１は、シリコン等の基板の表面にＬｏｗ－ｋ膜と回路を形成する機能膜とを積層した積層体である。ウェーハＷ１は格子状に配列された複数のストリートＳ（分割予定ライン）によって複数の領域に区画されている。この区画された各領域にはチップＣを構成するデバイスＤが設けられている。
　レーザ加工装置１は、図中の括弧付き数字（１）～（４）、・・・に示すように、ストリートＳごとにストリートＳに沿ってウェーハＷ１に対してレーザ加工を行うことで、基板上のＬｏｗ－ｋ膜等を除去する。
　この際にレーザ加工装置１は、ウェーハＷ１のレーザ加工に要するタクトタイムを低減するために、ウェーハＷ１に対して後述のレーザ光学系１４をＸ方向に相対移動させる際の相対移動方向をストリートＳごとに交互に切り替える。
　例えば、図中の括弧付き数字（１）、（３）、・・・に示す奇数番目のストリートＳに沿ってレーザ加工を行う場合には、ウェーハＷ１に対してレーザ光学系１４をＸ方向の一方向側である往路方向側Ｘ１に相対移動させる。また、図中の括弧付き数字（２）、（４）、・・・に示す偶数番目のストリートＳに沿ってレーザ加工を行う場合には、ウェーハＷ１に対してレーザ光学系１４をＸ方向の他方向側、すなわち往路方向側Ｘ１とは反対の復路方向側Ｘ２に相対移動させる。
　図３は、奇数番目のストリートＳに沿ったレーザ加工を説明するための説明図である。図４は、偶数番目のストリートＳに沿ったレーザ加工を説明するための説明図である。
　図３及び図４に示すように、本実施形態ではレーザ加工として縁切り加工及び中抜き加工が同時に（並行して）実行される。縁切り加工は、２本の第１レーザ光（スプリットレーザ）Ｌ１を用いて行うレーザ加工であって、且つストリートＳに沿って互いに平行な２条の縁切り溝Ｇ１（２条の第１溝。アブレーション溝）を形成するレーザ加工である。
　中抜き加工は、縁切り加工で形成された２条の縁切り溝Ｇ１の間に中抜き溝Ｇ２（第２溝。アブレーション溝）を形成するレーザ加工である。本実施形態では、この中抜き加工を、２本の第１レーザ光Ｌ１よりも太径の第２レーザ光（ラインレーザ）Ｌ２を用いて行う。
　レーザ加工装置１では、ウェーハＷ１に対してレーザ光学系１４を往路方向側Ｘ１に相対移動させたり或いは復路方向側Ｘ２に相対移動させたりする場合のいずれにおいても、縁切り加工を中抜き加工よりも先行して行う。
　図１に示すように、レーザ加工装置１は、制御装置１０と、第１レーザ光源１２Ａと、第２レーザ光源１２Ｂと、レーザ光学系１４と、顕微鏡２０と、相対移動機構２２とを備える。
　ステージＳＴは、制御装置１０の制御の下、相対移動機構２２によりＸ方向及びＹ方向に沿って移動し、Ｚ軸周りに回転する。
　第１レーザ光源１２Ａは、縁切り加工に適した条件（波長、パルス幅、及び繰り返し周波数等）のパルスレーザ光であるレーザ光ＬＡをレーザ光学系１４へ出射する。第２レーザ光源１２Ｂは、中抜き加工に適した条件（波長、パルス幅、及び繰り返し周波数等）のパルスレーザ光であるレーザ光ＬＢをレーザ光学系１４へ出射する。
　レーザ光学系１４は、第１レーザ光源１２Ａからのレーザ光ＬＡに基づき縁切り加工用の２本の第１レーザ光Ｌ１を形成する。また、レーザ光学系１４は、第２レーザ光源１２Ｂからのレーザ光ＬＢに基づき中抜き加工用の１本の第２レーザ光Ｌ２を形成する。そして、レーザ光学系１４は、２本の第１レーザ光Ｌ１を第１集光レンズ１６からストリートＳに向けて出射（照射）する。また、レーザ光学系１４は、制御装置１０の制御の下、第２レーザ光Ｌ２を第２集光レンズ１８Ｂから選択的にストリートＳに向けて出射（照射）する。
　さらに、レーザ光学系１４は、制御装置１０の制御の下、相対移動機構２２によりＹ方向及びＺ方向に移動される。
　顕微鏡２０は、レーザ光学系１４に固定されており、レーザ光学系１４と一体に移動する。顕微鏡２０は、縁切り加工及び中抜き加工の前に、ウェーハＷ１に形成されているアライメント基準（図示は省略）を撮影する。また、顕微鏡２０は、縁切り加工及び中抜き加工によりストリートＳに沿って形成された２条の縁切り溝Ｇ１及び中抜き溝Ｇ２の撮影を行う。顕微鏡２０により撮影された撮影画像（画像データ）は、制御装置１０へ出力され、この制御装置１０により不図示のモニタに表示される。
　相対移動機構２２は、ＸＹＺアクチュエータ及びモータを含んでおり、制御装置１０の制御の下、ステージＳＴのＸＹ方向の移動及び回転軸を中心とする回転と、レーザ光学系１４のＺ方向の移動とを行う。これにより、相対移動機構２２は、ステージＳＴ及びウェーハＷ１に対してレーザ光学系１４を相対移動させることができる。なお、ステージＳＴ（ウェーハＷ１）に対してレーザ光学系１４を各方向（回転を含む）に相対移動可能であればその相対移動方法は特に限定はされない。
　相対移動機構２２を駆動することで、加工対象のストリートＳの一端である加工開始位置に対するレーザ光学系１４の位置合わせ（アライメント）と、ストリートＳに沿ったＸ方向（往路方向側Ｘ１又は復路方向側Ｘ２）のレーザ光学系１４の相対移動とを実行することができる。また、相対移動機構２２を駆動して、ステージＳＴを９０°回転させることで、ウェーハＷ１のＹ方向に沿った各ストリートＳを加工送り方向であるＸ方向に平行にすることができる。
　制御装置１０は、例えば、パーソナルコンピュータにより構成され、各種のプロセッサ（例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等）、メモリ及びストレージデバイスを備える。なお、制御装置１０の各種機能は、１つのプロセッサにより実現されてもよいし、同種または異種の複数のプロセッサで実現されてもよい。制御装置１０は、第１レーザ光源１２Ａ、第２レーザ光源１２Ｂ、レーザ光学系１４、顕微鏡２０及び相対移動機構２２等の動作を統括的に制御する。
　［レーザ光学系］
　次に、レーザ光学系１４の例について図５を参照して説明する。図５は、照明光学系の例を示すブロック図である。以下の説明では、第２レーザ光源１２Ｂからのレーザ光ＬＢを分岐する例について説明するが、本発明はレーザ光ＬＡに対しても適用可能である。また、第２集光レンズ１８Ａ側と１８Ｂ側でレーザ光Ｂの分岐の態様は同様であり、以下の説明では、第２集光レンズ１８Ａ及び１８Ｂを集光レンズ１８として説明する。
　図５に示すレーザ光学系１４では、レーザ光ＬＢを分岐するための光学素子ユニットＵ１～Ｕ３のうちの２個以上を選択的にレーザ光ＬＢの光路上に出没させ、同光路上に直列に配置することにより分岐レーザ光を出力可能となっている。
　図５は、第２レーザ光源１２ＢのレーザヘッドＬＨから被加工物Ｗまでのレーザ光ＬＢの光路を示したものである。
　レーザヘッドＬＨは、第２レーザ光源１２Ｂのレーザ発振器から出力されたレーザ光ＬＢを出力する。
　図５に示すように、レーザヘッドＬＨと光学素子ユニットＵ１～Ｕ３との間には、レーザ光ＬＢの調整を行うための光学素子の例として、アッテネータＡＴＮ、ビームエキスパンダＢＥ及びビーム成形素子ＢＦが配置されている。
　アッテネータＡＴＮは、レーザ光ＬＢのレベルを適切なレベル（振幅）に調整（減衰）するための光学素子である。
　ビームエキスパンダＢＥは、レーザ光ＬＢのビーム径を調整（拡大）し、かつ、レーザ光ＬＢをコリメート光（平行光）に成形するための光学素子である。
　ビーム成形素子ＢＦは、レーザ光ＬＢのビームプロファイル（例えば、ビームの形状及びビームの強度分布等）を調整するための光学素子である。
　図５に示すように、上記のレーザ光ＬＢの調整を行うための光学素子と集光レンズ１８との間には、レーザ光ＬＢを分岐するための光学素子ユニット（以下、ユニットという。）Ｕ１～Ｕ３が配置されている。光学素子ユニットＵ１～Ｕ３は、それぞれ１／２波長板（λ／２波長板）ＷＢ１～ＷＢ３とウォラストンプリズムＷＰ１～ＷＰ３を含んでいる。
　１／２波長板ＷＢ１～ＷＢ３は、複屈折性材料を含む光学素子であり、レーザ光ＬＢの直交する偏光成分の間に１８０°の位相差を生じさせる。１／２波長板ＷＢ１～ＷＢ３は、その光軸に対して角度θで直線偏光を入射した場合、振動方向が２θ回転した直線偏光になって出射される。
　ウォラストンプリズムＷＰ１～ＷＰ３は、１／２波長板ＷＢ１～ＷＢ３を介して入射する１ｂｅａｍのレーザ光ＬＢをそれぞれ２ｂｅａｍに分岐する。すなわち、ウォラストンプリズムＷＰ１は１ｂｅａｍのレーザ光ＬＢを２分岐にし、ウォラストンプリズムＷＰ２は２分岐にしたレーザ光ＬＢを４分岐にし、ウォラストンプリズムＷＰ３は４分岐にしたレーザ光ＬＢを８分岐にする。
　本実施形態では、レーザ光ＬＢの光路上のユニットＵ１～Ｕ３の数を変更することにより、レーザ光ＬＢの分岐数を調整可能となっている。
　１／２波長板ＷＢ１～ＷＢ３は、各ユニットＵ１～Ｕ３においてウォラストンプリズムＷＰ１～ＷＰ３の上流側に配置されており、分岐後のレーザ光ＬＢのエネルギ比率を調整するために用いられる。
　ユニットＵ１～Ｕ３により４分岐又は８分岐されたレーザ光ＬＢは、集光レンズ１８により被加工物Ｗに集光される。
　調整機構５０は、制御装置１０からの制御信号に応じてユニットＵ１～Ｕ３の制御を行う。調整機構５０は、ユニットＵ１～Ｕ３に含まれる１／２波長板ＷＢ１～ＷＢ３の角度の制御と、ウォラストンプリズムＷＰ１～ＷＰ３の位置及び角度の制御を行うための駆動部（波長板回転機構及びプリズム回転機構。例えば、光学素子の保持機構（ステージ）及びアクチュエータ等）を含んでいる。また、調整機構５０は、ユニットＵ２及びＵ３をレーザ光ＬＢの光路上の挿入位置と退避位置との間を移動させて、同光路上に出没させるための出没制御機構（光学素子ユニット移動機構。例えば、ボールねじ機構又はアクチュエータ等）を含んでいる。すなわち、制御装置１０及び調整機構５０は、レーザ光調整部として機能する。
　調整機構５０は、１／２波長板ＷＢ１～ＷＢ３をレーザ光ＬＢの光路周りに回転させることにより、４分岐又は８分岐されたレーザ光ＬＢのエネルギ強度を調整することが可能となっている。また、調整機構５０は、ウォラストンプリズムＷＰ１～ＷＰ３をレーザ光ＬＢの光路周りに回転させることにより、４分岐又は８分岐されたレーザ光ＬＢの出射方向（分岐方向）を調整することが可能となっている。
　なお、ユニットＵ１～Ｕ３の個数及び配置は、図５に限定されるものではなく、例えば、４個以上（１６分岐以上）としてもよい。また、例えば、本実施形態では、下流側のユニットＵ２及びＵ３をレーザ光ＬＢの光路上に出没可能としているが、３個のユニットＵ１～Ｕ３のどれを出没可能としてもよい。
　［レーザ光の分岐の例］
　次に、レーザ光ＬＢの分岐の例（分岐の数、分岐比率及び分岐方向）について説明する。
　図６は、レーザ光の分岐の例を示す画像である。図６の（ａ）～（ｃ）に示す例は、ユニットＵ１～Ｕ３により、レーザ光ＬＢがそれぞれ２分岐、４分岐及び８分岐した例を示している。図６に示す例では、分岐レーザ光のスポットは、加工進行方向に沿って直線状に配列されている。このように、ユニットＵ１～Ｕ３の数を変更して分岐数を調整することにより、１ｂｅａｍ当たりのエネルギ強度を抑制し、かつ、１ｐａｓｓ又はより少ないｐａｓｓ数でレーザ加工を行うことができる。したがって、（１）のレーザ加工に要する時間を短縮することができ、かつ、（２）の熱の影響を抑制することが可能になる。
　（分岐比率の調整例）
　図７は、８分岐したレーザ光の分岐比率の例を示す画像である（ユニット数３）。
　図７の（ａ）は、８分岐したレーザ光ＬＢの分岐比率を等しくした例を示している。図７の（ａ）に示す例では、８本の分岐レーザ光のエネルギ（強度）の合計を１００％とした場合、各分岐レーザ光のエネルギはそれぞれ１２．５％となっている。
　図７の（ｂ）は、８分岐したレーザ光ＬＢの分岐比率を相互に異ならせた例を示している。図７の（ｂ）に示す例では、８本の分岐レーザ光のエネルギ（強度）の合計を１００％とした場合、加工進行方向に沿って下流側の４本の分岐レーザ光のエネルギが１０％、上流側の４本の分岐レーザ光のエネルギが１５％となっている。
　なお、分岐比率は上記に限定されるものではなく、８本の分岐レーザ光ごとに分岐比率が異なっていてもよい。
　上記のように、分岐レーザ光の分岐比率を異ならせて、被加工物Ｗの表面に照射されるエネルギを適切に配分することにより、さらに効果的に（２）の熱の影響を抑制することが可能になる。
　（分岐方向の調整例）
　図８は、８分岐したレーザ光の分岐方向の例を示す画像である（ユニット数３）。
　図８に示す例では、加工進行方向に沿って下流側の４本の分岐レーザ光と上流側の４本の分岐レーザ光が、加工進行方向に垂直な方向にずれている。上記のように、分岐方向を調整することにより、被加工物Ｗの表面又は内部における加工幅を調整することができる、例えば、加工進行方向に垂直な方向の幅Ｗ１が太い加工溝等を１ｐａｓｓで形成することができる。
　なお、分岐方向は図８の例に限定されるものではなく、分岐レーザ光のスポットの位置が１本ごと又は２本ごとに互い違いになるようにしてもよい。
　図９は、４分岐したレーザ光の分岐方向の例を示す画像である（ユニット数２）。図９は、レーザ光ＬＢの光路上にユニットＵ１及びＵ２の２つのユニットを配置したものである。
　図９の（ａ）は、分岐レーザ光のスポットの位置を直線状にした例を示している。図９の（ａ）に示す例では、Ｘ方向の中央のスポットの位置に２本の分岐レーザ光が重なっている。
　図９の（ｂ）は、分岐レーザ光のスポットの位置をＸＹ方向に２×２のマトリクス状にした例を示している。図９の（ｂ）のスポット配置は、図９の（ａ）の場合に対して、ウォラストンプリズムＷＰ１及びＷＰ２の相対的な回転角度を９０°回転させることにより得られる。
　上記のように、分岐レーザ光の分岐方向を調整することにより、（３）の所望の加工結果（例えば、加工溝の深さ、若しくはレーザ加工領域の深さ位置又は大きさ等）を得ることができる。
　また、被加工物Ｗにおける分岐レーザ光のスポットの位置及びエネルギを適切に配分することにより、（１）のレーザ加工に要する時間を短縮することができ、かつ、（２）の熱の影響を抑制することが可能になる。例えば、分岐レーザ光の分岐比率及び分岐方向を調整することにより、例えば、縁切り加工を１ｐａｓｓで行うことが可能となる。
　なお、上記の実施形態では、ユニットの数Ｎに対して分岐数を２Nとしたが、本発明はこれに限定されない。図９の（ａ）に示すように、複数の分岐レーザ光の分岐方向を調整して一部の分岐レーザ光を重ね合わせることにより、被加工物Ｗ上又は被加工物Ｗ内部におけるスポットの数、位置及び強度を任意に変更することが可能である。
　［レーザ加工方法］
　次に、本実施形態に係るレーザ光学系１４の調整方法及びレーザ加工方法について、図１０から図１２を参照して説明する。
　本実施形態では、図１０に示すように、レーザ光学系１４の調整を行って、分岐レーザ光の分岐比率及び分岐方向を調整した後に（ステップＳ１０）、レーザ加工を実施する（ステップＳ１２）。
　以下、レーザ光学系１４の調整工程（ステップＳ１０）について、図１１を参照して説明する。
　レーザ光学系１４の調整工程では、まず、図１１に示すように、分岐レーザ光の分岐数２N、すなわち、レーザ光の分岐に用いるユニットＵ１～Ｕ３の数Ｎを設定する（ステップＳ１００）。なお、図５に示す例では、Ｎは２又は３（分岐数は４又は８）である。
　次に、上流側のユニットＵ１から順番に分岐比率及び分岐方向の調整を行う（ステップＳ１０２～Ｓ１０８）。
　本実施形態に係るユニットＵ１～Ｕ３の調整は、図１２に示すように、ユニットＵ１～Ｕ３の下流側に調整用集光レンズＦ、アッテネータＡＴＮ２及び撮像素子ＩＥを配置して行う。
　ユニットＵ１～Ｕ３により分岐された分岐レーザ光がなす角は微小であり、分岐レーザ光同士は略平行となっている。調整用集光レンズＦは、ユニットＵ１～Ｕ３により分岐された分岐レーザ光を集束させて、各分岐レーザ光の成分を明確化し調整するための光学素子である。
　アッテネータＡＴＮ２は、撮像素子ＩＥに入射する分岐レーザ光のレベルを適切なレベル（振幅）に調整（減衰）するための光学素子である。
　撮像素子ＩＥは、分岐レーザ光のスポット像を撮像するための光学素子であり、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）である。
　まず、最上流側のユニットＵ１の調整を行う場合、ユニットＵ２及びＵ３を光路上から退避させる。そして、ユニットＵ１からの２本の分岐レーザ光のスポット像を撮像素子ＩＥにより撮像する。
　次に、制御装置１０は、スポット像から分岐レーザ光の分岐比率（強度）及び分岐方向（位置）を算出する。そして、制御装置１０は、調整機構５０を制御して、所望の分岐比率が得られるように１／２波長板ＷＢ１を回転させ、所望の分岐方向が得られるようにウォラストンプリズムＷＰ１を回転させる。
　ユニットＵ１の調整が終了すると、次に、ユニットＵ２を光路上に進出させて調整を行う。すなわち、ユニットＵ２からの４本の分岐レーザ光のスポット像を撮像素子ＩＥにより撮像し、調整機構５０により、所望の分岐比率及び分岐方向が得られるように１／２波長板ＷＢ２及びウォラストンプリズムＷＰ２を回転させる。
　そして、ステップＳ１０４～Ｓ１０８を繰り返し、Ｎ個のユニットの調整がすべて終了すると（ステップＳ１０６のＮｏ）、レーザ光学系１４の調整工程は終了する。
　上記のように、上流側のユニットＵ１から順番に調整を行うことにより、所望の分岐比率及び分岐方向の分岐レーザ光を得ることができる。
　なお、本実施形態では、調整機構５０により、１／２波長板ＷＢ１～ＷＢ３及びウォラストンプリズムＷＰ１～ＷＰ３を自動的に調整するようにしたが、手動で調整可能としてもよい。例えば、撮像素子ＩＥにより撮像したスポット像をモニタに出力し、エンジニアがスポット像をモニタで観察しながら、調整機構５０を手動で操作して調整するようにしてもよい。
　また、本実施形態では、下流側のユニットを光路上から退避させた状態で、上流側のユニットの調整を行ったが、本発明はこれに限定されない。例えば、レーザ加工に使用するユニットを光路上に進出させた状態で、各ユニットの間に撮像素子ＩＥを移動させることにより、各ユニットの調整を行ってもよい。
　１…レーザ加工装置、１０…制御装置、１２Ａ…第１レーザ光源、１２Ｂ…第２レーザ光源、１４…レーザ光学系、１６…第１集光レンズ、１８Ａ、１８Ｂ…第２集光レンズ、２０…顕微鏡、２２…相対移動機構、５０…調整機構、ＬＨ…レーザヘッド、ＡＴＮ、ＡＴＮ２…アッテネータ、ＢＥ…ビームエキスパンダ、ＢＦ…ビーム成形素子、ＷＰ１～ＷＰ３…ウォラストンプリズム、ＷＢ１～ＷＢ３…１／２波長板、ＩＥ…撮像素子

Claims (8)

  1. 　レーザ光の光路上に直列に配置され、１／２波長板とウォラストンプリズムとを有する複数の光学素子ユニットと、
    　前記１／２波長板を前記光路周りに回転させる波長板回転機構と、
    　前記ウォラストンプリズムを前記光路周りに回転させるプリズム回転機構と、を備え、前記複数の光学素子ユニットは、前記１／２波長板を介して前記ウォラストンプリズムに前記レーザ光が入射されて２本の分岐レーザ光に分岐されるレーザ光学系。
  2. 　前記波長板回転機構により前記１／２波長板を回転させて前記分岐レーザ光の分岐比率を調整し、かつ、前記プリズム回転機構により前記ウォラストンプリズムを回転させて前記分岐レーザ光の分岐方向を調整するレーザ光調整部を備える、請求項１に記載のレーザ光学系。
  3. 　前記複数の光学素子ユニットを、それぞれ、前記レーザ光の光路上に配置された挿入位置と、前記レーザ光の光路上から退避した退避位置との間で選択的に移動させる光学素子ユニット移動機構を備える、請求項１又は２に記載のレーザ光学系。
  4. 　前記波長板回転機構は、前記１／２波長板を回転させて前記分岐レーザ光の分岐比率を相互に異ならせる、請求項１から３のいずれか１項に記載のレーザ光学系。
  5. 　前記プリズム回転機構は、前記ウォラストンプリズムを回転させて、被加工物においてレーザ加工を行う場合の加工幅を調整する、請求項１から４のいずれか１項に記載のレーザ光学系。
  6. 　レーザ光を出射するレーザ光源と、
    　請求項１から５のいずれか１項に記載のレーザ光学系と、
    　前記レーザ光学系によって分岐された前記レーザ光を被加工物に集光させる集光レンズと、
    　を備えるレーザ加工装置。
  7. 　レーザ光の光路上に直列に配置された複数の光学素子ユニットを備えるレーザ光学系であって、各前記光学素子ユニットは、１／２波長板と、ウォラストンプリズムとを含み、前記１／２波長板を介して前記ウォラストンプリズムに前記レーザ光を入射して２本の分岐レーザ光に分岐するレーザ光学系の調整方法であって、
    　前記１／２波長板を前記光路周りに回転させて前記分岐レーザ光の分岐比率を調整するステップと、
    　前記ウォラストンプリズムを前記光路周りに回転させて前記分岐レーザ光の分岐方向を調整するステップと、
    　を含むレーザ光学系の調整方法。
  8. 　請求項７に記載のレーザ光学系の調整方法により調整されたレーザ光学系から出射されるレーザ光を被加工物に照射してレーザ加工を行うステップを含むレーザ加工方法。
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