(57)【要約】【課題】レーザ加工装置において、レーザ光の利用効率を容易に改善する。【解決手段】レーザ光を偏向させる複数の偏向要素が配列された空間変調素子（２）と、この空間変調素子（２）に対しレーザ光を照射するレーザ照射部３と、空間変調素子（２）及びレーザ照射部３のうちいずれか一方（空間変調素子（２））を回動（矢印Ｒ１）させる第１の回動機構４と、空間変調素子（２）及びレーザ照射部３の両方を一体的に回動（矢印Ｒ２）させる第２の回動機構５と、を備える構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を偏向させる複数の偏向要素が配列された空間変調素子と、
該空間変調素子に対し前記レーザ光を照射するレーザ照射部と、
前記空間変調素子及び前記レーザ照射部のうちいずれか一方を回動させる第１の回動機構と、
前記空間変調素子及び前記レーザ照射部の両方を一体的に回動させる第２の回動機構と、
を備えることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項２】
前記第１の回動機構は、前記空間変調素子及び前記レーザ照射部のうちいずれか一方を回動させることで、前記レーザ照射部により照射されたレーザ光の前記空間変調素子に対する入射角を可変とすることを特徴とする請求項１記載のレーザ照射装置。
【請求項３】
前記第２の回動機構は、前記空間変調素子、前記レーザ照射部及び前記第１の回動機構を一体的に回動させることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のレーザ照射装置。
【請求項４】
前記第１の回動機構の回動中心軸及び前記第２の回動機構の回動中心軸は、前記空間変調素子に照射されたレーザ光の光軸と前記空間変調素子との交点を通ることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項記載のレーザ照射装置。
【請求項５】
前記第１の回動機構の回動中心軸と前記第２の回動機構の回動中心軸とは、互いに同一であることを特徴とする請求項４記載のレーザ照射装置。
【請求項６】
前記レーザ照射部は、レーザ光源により発せられたレーザ光を前記空間変調素子へ偏向させる光路偏向部を有し、
前記第１の回動機構は、前記空間変調素子、及び、前記レーザ照射部の少なくとも前記光路偏向部、のうちいずれか一方を回動させる、
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項記載のレーザ照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間変調素子を備えるレーザ照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光を被加工物の所望領域に照射することにより被加工物の加工を行うレーザ加工装置が知られている。このレーザ加工装置としては、例えば、液晶ディスプレイなどの製造において、ガラス基板上の配線パターンや、露光に用いるフォトマスクに存在する不要な残留物などの欠陥部を修正するレーザリペア装置が知られている。
【０００３】
このようなレーザ加工装置に用いられるレーザ照射装置は、レーザ光の照射領域の大きさを可変の矩形開口などで規定していたが、近年、マイクロミラーアレイなどの空間変調素子を用いたレーザ照射装置が知られている。
【０００４】
マイクロミラーアレイのように複数の能動光学要素が規則的に配列された能動光学素子を用いてレーザ照射を行う場合、マイクロミラーアレイにより反射されたレーザ光は複数の回折光に分かれる。しかし、一般に顕微鏡の後側開口数は小さいので、複数に分かれた回折光をすべて入射させることができない。そのため、単にマイクロミラーによる正反射方向に顕微鏡の光軸を設定しただけでは、レーザ光の利用効率を低下させる現象が発生する。
【０００５】
そこで、特許文献１には、変調光照射光学系に対する、レーザ光源及び空間変調素子の少なくともいずれかの傾きを回動機構によって可変とすることにより、空間変調素子の変調光の回折方向を変調光照射光学系に一致させるレーザ加工装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−７６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１記載のレーザ加工装置のようにレーザ光源や空間変調素子の傾きを調整した場合、目的の強度を有する回折光を選択し且つその選択した回折光を変調光照射光学系の光軸に一致させるのは極めて困難であり、その調整に多くの時間も要する。
【０００８】
本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、レーザ光の利用効率を容易に改善することができるレーザ照射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のレーザ照射装置は、レーザ光を偏向させる複数の偏向要素が配列された空間変調素子と、この空間変調素子に対し上記レーザ光を照射するレーザ照射部と、上記空間変調素子及び上記レーザ照射部のうちいずれか一方を回動させる第１の回動機構と、上記空間変調素子及び上記レーザ照射部の両方を一体的に回動させる第２の回動機構と、を備える構成とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、レーザ光の利用効率を容易に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態に係るレーザ照射装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るレーザ照射装置を示す正面図である。
【図３Ａ】本発明の一実施の形態に係るレーザ照射装置を示す右側面図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施の形態に係るレーザ照射装置の光路を説明するための断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係るレーザ照射装置を備えるレーザ加工装置示す概略構成図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係るレーザ照射装置の第２の回動機構を説明するための斜視図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係るレーザ照射装置の第２の回動機構を説明するための正面図である。
【図７Ａ】本発明の一実施の形態における回折現象を説明するための説明図（その１）である。
【図７Ｂ】本発明の一実施の形態における回折現象を説明するための説明図（その２）である。
【図７Ｃ】本発明の一実施の形態における回折現象を説明するための説明図（その３）である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態に係るレーザ照射装置について、図面を参照しながら説明する。
図１、図２及び図３Ａは、本発明の一実施の形態に係るレーザ照射装置１を示す斜視図、正面図及び右側面図である。
【００１３】
図３Ｂは、レーザ照射装置１の光路を説明するための断面図である。
図４は、レーザ照射装置１を備えるレーザ加工装置１００を示す概略構成図である。なお、図４は概略構成図であるため、他の図面と位置関係が一致しない部分もある。
【００１４】
図５及び図６は、レーザ照射装置１の第２の回動機構５を説明するための斜視図及び正面図である。
本実施の形態に係るレーザ照射装置１は、例えば、図４に示すレーザ加工装置１００の一部として配置され、被加工物にレーザ光を照射する。
【００１５】
被加工物としては、例えば、液晶ディスプレイなどに用いるガラス基板や、半導体基板などを挙げることができる。これらの基板が被加工物の場合、加工対象としては、基板上の配線パターンや、露光に用いるフォトマスクに存在する不要な残留物といった欠陥などが挙げられる。
【００１６】
なお、本実施の形態では、レーザ照射装置１をレーザ加工装置１００の一部として説明するが、レーザ照射装置１は例えば画像投影装置や画像描画装置などのその他の用途に用いることもできる。
【００１７】
レーザ照射装置１は、レーザ光を所望の形状に成形する微小ミラー片からなる偏向要素を２次元に配列した空間変調素子としての図３Ｂ及び図４に示すマイクロミラーアレイ２と、このマイクロミラーアレイ２にレーザ光を照射するレーザ照射部３と、マイクロミラーアレイ２及びレーザ照射部３のうちいずれか一方を回動させる第１の回動機構４と、マイクロミラーアレイ２及びレーザ照射部３の両方を一体的に回動させる第２の回動機構５とを備える。
【００１８】
マイクロミラーアレイ２は、図７Ａ〜図７Ｃに示すように、偏向要素としての微小ミラー２ａが格子状に配列され、各微小ミラー２ａをＯＮ／ＯＦＦさせることによってレーザ照射部３により発せられたレーザ光を空間変調する。
各微小ミラー２ａは、揺動軸Ｒの傾斜角度が０°のＯＦＦ状態のときマイクロミラーアレイ２の基準面Ｍ上に縦横方向の格子状に規則正しく配置され、制御信号に応じてON状態となったときに所定方向に傾斜可能となっている。マイクロミラーアレイ２としては、例えば、１６μｍ角の微小ミラーを矩形状の開口領域に配置したＤＭＤ（Digital Micromirror Device）などの素子を採用することができる。
【００１９】
各微小ミラー２ａは、例えば弾性ヒンジに支持され、制御信号に応じて静電電界を発生する駆動部（図示せず）により、オン状態とオフ状態との２つの傾斜角、例えば±１２°の範囲で揺動する。
【００２０】
このマイクロミラーアレイ２は、基準面Ｍに対して一定の入射角で入射するレーザ光Ｌ１をオン状態の微小ミラー２ａにより対物レンズ１０６ｂ側の投影光軸方向に反射させて制御信号に応じた断面形状の変調光であるレーザ光Ｌ２を形成する。
【００２１】
レーザ照射部３は、図３Ｂに示すように、鏡筒３ａと、光路偏向部としてのミラー３ｂと、光ファイバ取付部３ｃとを有する。鏡筒３ａの上端に設けられた光ファイバ取付部３ｃは、図４に示す光ファイバ１０３に接続されている。この光ファイバ１０３は、レーザ光源１０１によりパルス発振されたレーザ光Ｌ１を導光する。光ファイバ１０３の入力側には、レーザ光源１０１から発振された平行光束のレーザ光Ｌ１を光ファイバ１０３のコア径よりも小さな径に絞り込む結合レンズ１０２が設けられている。
【００２２】
レーザ照射部３は、光ファイバ１０３により導光されたレーザ光Ｌ１をマイクロミラーアレイ２の有効照射領域を照射できる光束径に広げ、ミラー３ｂにより偏向（反射）させてマイクロミラーアレイ２に向けて照射する。
なお、加工用光源としては、複数の波長を有するレーザ光をパルス発振し、略平行光束として出射するレーザ光源１０１を用いる。本実施の形態に用いられるレーザ光源１０１は、例えば基本波長λ１＝１．０６４μｍのＹＡＧレーザを用い、第２、第３、第４高調波（それぞれ波長λ２＝５３２ｎｍ、λ３＝３５５ｎｍ、λ４＝２６６ｎｍ）を出射可能としている。
【００２３】
第１の回動機構４は、上ステージをマイクロミラーアレイ２の基準面Ｍと対物レンズ１０６ｂの入射側光軸（投影光学系の反射ミラー１０５の入射光軸）とが交差する点を回動軸Ａとして回動させる（矢印Ｒ１）周知のゴニオステージである。このゴニオステージ４は、その上ステージにゴニオステージマウント６が取り付けられている。ゴニオステージマウント６には、レーザ照射部３から照射されるレーザ光Ｌ１と、マイクロミラーアレイ２に変調されたレーザ光Ｌ２とを透過させるための貫通孔６ａが形成されている。
【００２４】
ゴニオステージマウント６の上面には複数の支柱７が立設されている。複数の支柱７は、マイクロミラーアレイ２が鉛直下向きに配置されるマイクロミラーマウント８を支持している。
【００２５】
ゴニオステージ（第１の回動機構）４が回動軸Ａを中心にゴニオステージマウント６を回動させることにより、ゴニオステージマウント６に一体に取り付けられたマイクロミラーアレイ２を回動軸Ａを中心にして任意の角度に回動（矢印Ｒ１）させることができる。      
【００２６】
このゴニオステージ（第１の回動機構）４によりマイクロミラーアレイ２を回転軸Ａに対して矢印Ｒ１方向に回動させることにより、レーザ照射部３の出射側光軸となるレーザ光Ｌ１に対してマイクロミラーアレイ２を任意の角度に傾けることができる。このとき、マイクロミラーアレイ２の各微小ミラーをＯＮ状態にしたとき各微小ミラーの開口によって決まる反射光の光強度分布が最大となるフラウンファー回折光７０が投影光学系の開口の入るようにゴニオステージ４によりマイクロミラーアレイ２の傾斜角度を調整する。ゴニオステージ４により回転軸Ａを中心にしてマイクロミラーアレイ２を回動させることにより、レーザ照射部３により照射されたレーザ光Ｌ１のマイクロミラーアレイ２に対する入射角θ０を可変することができる。
【００２７】
第２の回動機構５は、図５及び図６に示すように、ベース部９上に立設された互いに対向する２つの揺動支持部５ａ，５ａと、揺動支持部５ａ，５ａにより支持された揺動部５ｂとを有する。なお、ベース部９には、マイクロミラーアレイ２により変調されたレーザ光Ｌ２を透過させるための貫通孔９ａが形成されている。
【００２８】
揺動部５ｂは、ゴニオステージ（第１の回動機構）４による回動軸Ａと同一軸である回動軸Ａを中心に揺動（回動）可能に揺動支持部５ａ，５ａにより支持されている。
揺動部５ｂは、ゴニオステージ４が取り付けられる下部プレート５ｃと、この下部プレート５ｃの両側を支える側部プレート５ｄ，５ｅとを有し、正面視において略Ｕ字状を呈する。側部プレート５ｄ，５ｅは、上端において揺動支持部５ａ，５ａにより揺動可能に支持されている。
【００２９】
下部プレート５ｃの上面には、ゴニオステージ（第１の回動機構）４が設置されている。また、下部プレート５ｃには、レーザ照射部３の鏡筒３ａが貫通しており、鏡筒３ａの下端近傍においてレーザ照射部３の全体が固定されている。レーザ照射部３の鏡筒３ａの先端部分にレーザ照射部３の光路をマイクロミラーアレイ２側に向けて偏向（反射）させるミラー３ｂが取り付けられている。そのため、下部プレート５ｃ（第２の回動機構５の揺動部５ｂ）を回転軸Ａを中心に回動させると、ミラー３ｂにより折り返されたレーザ光Ｌ１の光軸に対してマイクロミラーアレイ２を傾斜させて入射角θ０に固定させた状態でマイクロミラーアレイ２とレーザ照射部３とが一体となって回動する。
【００３０】
したがって、第２の回動機構５の回動により、マイクロミラーアレイ２及びレーザ照射部３の両方並びにゴニオステージ（第１の回動機構）４を回転軸Ａを中心にして一体的に回動させることにより、マイクロミラーアレイ２をＯＮ状態にしたときに発生するＮ次回折光のうち所望のＮ次回折光が投影光学系の入力側開口に入るように調整するころができる。なお、下部プレート５ｃには、マイクロミラーアレイ２により変調されたレーザ光Ｌ２を透過させるための貫通孔５ｃ−１が形成されている。
【００３１】
図４に示すレーザ加工装置１００は、上述のレーザ照射装置１、レーザ光源１０１、結合レンズ１０２、光ファイバ１０３、制御部１０４、ミラー１０５、投影光学系１０６、ハーフミラー１０７，１０８、観察用光源１０９、集光レンズ１１０、観察用結像レンズ１１１、撮像素子１１２などを備える。本実施の形態における加工対象は、載置部２０１上に載置された基板２０２である。
【００３２】
制御部１０４は、レーザ照射装置１の第１の回動機構４及び第２の回動機構５、レーザ光源１０１、並びに、撮像素子１１２などに接続され、動作制御や画像処理を行う。また、制御部１０４は、レーザ加工装置１００の可動部分（加工ヘッド）を駆動制御することにより加工対象位置に移動させる。
【００３３】
制御部１０４の装置構成は、本実施の形態では、ＣＰＵ、メモリ、入出力部、外部記憶装置などで構成されたコンピュータと適宜のハードウェアとの組み合わせからなる。
ミラー１０５は、マイクロミラーアレイ２により空間変調されたレーザ光Ｌ２を鉛直下方向から水平方向に偏向させる。
【００３４】
投影光学系１０６は、マイクロミラーアレイ２により空間変調され一定方向に向けて反射されたレーザ光Ｌ２による像を、基板２０２の被加工面２０２ａ上に所定倍率で結像する結像光学系を構成する光学素子群であり、マイクロミラーアレイ２側に結像レンズ１０６ａが、基板２０２上に対物レンズ１０６ｂが、それぞれ配置されている。なお、投影光学系１０６は、マイクロミラーアレイ２の基準面Ｍと基板２０２とが略共役となるように設けられている。
【００３５】
ハーフミラー１０７は、結像レンズ１０６ａを透過した水平方向のレーザ光Ｌ３を、対物レンズ１０６ｂに向けて鉛直下方向に反射させる。一方、ハーフミラー１０８は、ハーフミラー１０７により鉛直下方に反射されたレーザ光Ｌ４を透過すると共に、観察用光源１０９から発せられる観察用光Ｌ５を対物レンズ１０６に向けて反射する。
【００３６】
観察用光源１０９は、基板２０２の被加工面２０２ａ上の加工可能領域内を照明するための観察用光Ｌ５を発生する光源である。なお、観察用光源１０９とハーフミラー１０８との間には、集光レンズ１１０が設けられている。
【００３７】
観察用結像レンズ１１１は、ハーフミラー１０７の上方に配置されている。また、観察用結像レンズ１１１は、観察用光Ｌ５により照明された被加工面２０２ａから反射され、対物レンズ１０６ｂにより集光された光を、撮像素子１１２の撮像面上に結像するための光学素子である。
【００３８】
撮像素子１１２は、撮像面上に結像された画像を光電変換するもので、例えば、ＣＣＤなどからなる。撮像素子１１２で光電変換された画像信号は、撮像素子１１２に電気的に接続された制御部１０４に送出される。
【００３９】
以下、レーザ光照射装置１及びレーザ加工装置１００の動作について説明する。
レーザ加工装置１００を用いてレーザ加工を行うには、図４に示すように、まず、載置台２０１上に、被加工物として基板２０２を載置する。
【００４０】
次に、制御部１０４によって、レーザ光源１０１等を除くレーザ加工装置１００の可動部（加工ヘッド）を移動させ、被加工面２０２ａの加工可能領域の画像を取得する。
まず、観察用光源１０９を点灯させ、観察用光Ｌ５を発生させる。観察用光Ｌ５は、一部がハーフミラー１０８で反射され、この反射光が対物レンズ１０６ｂで集光されて被加工面２０２ａ上の加工可能領域を照明する。
【００４１】
被加工面２０２ａで反射された反射光は、対物レンズ１０６ｂ、ハーフミラー１０８、ハーフミラー１０７を透過して観察用結像レンズ１１１に導かれる。観察用結像レンズ１１１に入射した光は、撮像素子１１２の撮像面に結像される。
【００４２】
撮像素子１１２は、結像された被加工面２０２ａの画像を光電変換し、制御部１０４に送出する。制御部１０４では、送出された画像信号を、必要に応じて、ノイズ除去、輝度補正などの処理を施して図示しない表示部に表示する。また、制御部１０４は、画像信号を画像データに変換して記憶する。このようにして、被加工面２０２ａの加工可能領域の画像が取得される。
【００４３】
次に、制御部１０４は、記憶した画像データを読み出して欠陥抽出を行う。そして、制御部１０４は、抽出された欠陥の種類や大きさなどを判定し、リペア加工すべき欠陥と判断された場合に、欠陥画像データから、この欠陥画像データで表される被加工面２０２ａ上の欠陥にレーザ光を照射するべく、マイクロミラーアレイ２に駆動制御の信号を送出する。
【００４４】
次に、制御部１０４は、レーザ光源１０１に対して、レーザ光を発振させる制御信号を送出し、基板２０２に応じて予め選択された照射条件に基づいて、レーザ光源１０１からレーザ光Ｌ１を発振させる。レーザ光の照射条件としては、例えば、波長、光出力、発振パルス幅などが挙げられる。
【００４５】
発振されたレーザ光Ｌ１は、結合レンズ１０２で光ファイバ１０３に入射し、鏡筒３ａの２枚の投影レンズを透過し、反射ミラー３ｂで反射される。そして、マイクロミラーアレイ２上に投影され、マイクロミラーアレイ２上の各微小ミラー２ａで反射される。
【００４６】
ここで、変調光であるレーザ光Ｌ２を投影光学系１０６に効率的に入射させ被加工面２０２ａに投影させるための条件について説明する。
マイクロミラーアレイ２は、微小ミラー２ａが規則的に配列されているため、変調光であるレーザ光Ｌ２の光強度分布は、微小ミラー２ａによる回折現象によって決定される。
【００４７】
例えば、図７Ａに示すように、レーザ光Ｌ１が、マイクロミラーアレイ２のミラー開口面に対して入射角θ０＝２・φで入射すると、基準面Ｍに対して図示反時計回りに角度φだけ傾斜したオン状態の複数の微小ミラー２ａの反射光であるレーザ光Ｌ２には、微小ミラーの開口によって決まるフラウンホーファー回折光７０とともに、微小ミラーの配列ピッチで決まるＮ次回折光７１とが発生する。レーザ光Ｌ２の正反射方向の光強度分布は、これらの回折光をコンボルーションして得られる。
【００４８】
フラウンホーファー回折光７０は、微小ミラー２ａの開口によって決まり、微小ミラー２ａの正反射方向（本実施の形態では鉛直下方向）にピークを有する釣り鐘型の光強度分布を備える。一方、Ｎ次回折光７１は、微小ミラー２ａの配列ピッチとレーザ光Ｌ１の波長から決まる回折次数に対応して回折角が分散する離散的な回折パターンを形成する。
【００４９】
すなわち、０次回折光ｄ０が、マイクロミラーアレイ２の開口（ミラー面）に対するレーザ光Ｌ１の正反射光（本実施の形態では、鉛直下方向に対して図示時計回りに角度θ０回転した方向）として発生し、微小ミラー２ａの配列ピッチとレーザ光Ｌ１の波長とによって一義的に決まる異なる回折角の方向に、Ｎ次回折光ｄＮ（ただし、Ｎ＝１，２，…）が発生する。
【００５０】
このとき、Ｎ次回折光７１のいずれかの次数の回折光の方向と、フラウンホーファー回折光７０のピーク強度の方向とが略一致した状態で、投影光学系１０６に入射させることができれば、コンボルーションされた光強度分布が大きくなるため、回折効率が向上する。したがって、光利用効率を向上させることができる。
【００５１】
例えば、図７Ａの場合のように、Ｎ次回折光７１のうち３次回折光ｄ３、４次回折光ｄ４が、それぞれ角度θ３、θ４（ただし、θ４≦θ３）だけ傾斜している場合、少なくともいずれかの回折光が、フラウンホーファー回折光７０のピーク強度の方向に一致するようにすることで、回折効率が向上し、良好な光利用効率を実現できる。
【００５２】
フラウンホーファー回折光７０のピーク強度方向は、入射角θ０および微小ミラー２ａの傾斜角φから決定され、Ｎ次回折光７１の回折角は、微小ミラー２ａの配列ピッチとレーザ光Ｌ１の波長とから決定されるので、これらの情報を制御部１０４から取得することで、例えば、フラウンホーファー回折光７０のピーク強度の方向といずれかの回折光の方向とが一致するように第１の回動機構４を回動させることで、目的の強度の回折光を得るようにする。
【００５３】
この目的の強度の回折光の方向が投影光学系１０６の開口角範囲内に入らない場合、第２の回動機構４によりマイクロミラーアレイ２及びレーザ照射部３を一体的に回動させて、目的の強度の回折光が少なくとも投影光学系１０６の開口角範囲に入るようにし、可能であれば投影光学系１０６の光軸と一致させるようにする。
【００５４】
例えば、まず、図７Ｂに破線で示すように、第１の回動機構４によってＯＮ状態にしたマイクロミラーアレイ２の傾きを変えて、基準面Ｍに対してレーザ光Ｌ１´が入射角（θ０＋Δθ）で入射するように変更する。この入射角の変化に応じて、各回折光の回折方向が変化する。そして、第２の回動機構５によりマイクロミラーアレイ２及びレーザ照射部３を一体的に回動させることで、例えば、３次回折光Ｄ３の回折方向に一致する目的の回折光の方向が投影光学系１０６の光軸方向に一致させるといった動作が可能となる。
【００５５】
このような第１の回動機構４による回動及び第２の回動機構による回動は、レーザ光源１０１の発振波長を変更するとき、その波長に応じて行うことが好ましい。
例えば、図７Ｃに示すように、マイクロミラーアレイ２により短波長のレーザ光Ｌ１´´が入射すると、フラウンホーファー回折光７０は図７Ａの場合と変わらないが、Ｎ次回折光７１は、波長の変化に応じて、マイクロミラーアレイ２の反射面の正反射方向に０次回折光ｅ０が発生し、図７Ａの高次回折光と異なる回折方向に、Ｎ次回折光ｅＮ（ただし、Ｎ＝１，２，…）が発生する。したがって、目的の強度を有するＮ次回折光を第２の回動機構５の回動により投影光学系１０６に導くようにする。
【００５６】
傾斜角がオフ状態とされた微小ミラー２ａで反射されるオフ光は、結像レンズ１０６ａに続く光路の範囲外に反射される。傾斜角がオン状態とされた微小ミラー２ａで反射された変調光であるレーザ光Ｌ２は、ミラー１０５で反射されて結像レンズ１０６ａを通してハーフミラー１０７に到達して反射される。
【００５７】
ハーフミラー１０７で反射されたレーザ光Ｌ４は、鉛直下方向に進み、対物レンズ１０６ｂによって被加工面２０２ａ上に結像される。このようにして、加工データに基づく変調領域の画像が、被加工面２０２ａ上に投影される。その結果、レーザ光Ｌ４が被加工面２０２ａの欠陥に照射され、欠陥が除去される。
【００５８】
以上で１回のレーザ加工が終了する。この加工後、撮像素子１１２により再度被加工面２０２ａの画像を取得し、必要に応じて、上述のレーザ加工を繰り返して、未除去部があれば再度レーザ加工したり、或いは、加工可能領域を移動して他の部分のレーザ加工をしたりする。
【００５９】
以上説明した本実施の形態では、第１の回動機構４はマイクロミラーアレイ２を回動させ、第２の回動機構５はマイクロミラーアレイ２及びレーザ照射部３の両方を一体的に回動させるこることで、回折効率が最大となるようにＮ次回折光を選択することができる。
【００６０】
そのため、第１の回動機構４によりマイクロミラーアレイ２を回動させることで、各微小ミラーの開口（ミラー面）によって決まるフラウンホーファー回折光（正反射光）の最大強度となるようにマイクロミラーアレイ２に対するレーザ照射部３の入射角θ０に設定する。この入射角θ０を固定した状態で、第２の回動機構５によりマイクロミラーアレイ２及びレーザ照射部３を一体的に回動させることで、目的の回折光を投影光学系１０６に簡単に導くことができる。
【００６１】
よって、本実施の形態によれば、レーザ光の利用効率を容易に改善することができる。
更には、レーザ光源１０１の発振波長に応じてレーザ光Ｌ１の波長変化による光利用効率の変化を抑制することができる。更にまた、マイクロミラーアレイ２の製造バラツキなどによる微小ミラー２ａのオン状態の傾斜角のバラツキがあっても、各マイクロミラーアレイ２に、傾斜角に応じたレーザ光Ｌ１の入射角θ０を調整し、光利用効率が良好になるように調整することができる。
【００６２】
また、本実施の形態では、第１の回動機構４は、マイクロミラーアレイ２を回動させることでレーザ照射部３により照射されたレーザ光Ｌ１のマイクロミラーアレイ２に対する入射角θ０を可変としているため、入射角θ０の調整を容易かつ有効に行うことができる。
【００６３】
例えば、マイクロミラーアレイ２とレーザ照射部３を別々にゴニオステージにより回動させると、入射角θ０を設定した状態でマイクロミラーアレイ２又はレーザ照射部３のいずれかを回動させて所望の回折角に合わせる際に、入射角θ０が変わりフラウンホーファー回折光が光軸からずれて効率が低下してしまうという問題が生ずる。この問題を解消するためには、マイクロミラーアレイ２又はレーザ照射部３を数回調整する必要があり調整に時間をようするという新たな問題が生ずる。
本実施の形態では、第２の回動機構５は、マイクロミラーアレイ２、レーザ照射部３及び第１の回動機構４を一体的に回動させるため、入射角θ０を固定した状態でＮ次回折光のうち所望の回折光を一回の操作で簡単に設定できる。
【００６４】
また、本実施の形態では、マイクロミラーアレイ２の基準面Ｍと投影光学系の対物レンズ１０６ｂ側の入射光軸とが交差する点を第１の回動機構４の回動軸Ａ及び第２の回動機構５の回動軸Ａの回転中心としているため、入射角θ０とＮ次回折光の設定をより容易かつ有効に行うことができる。
【００６５】
また、本実施の形態では、第１の回動機構４の回動中心軸Ａと、第２の回動機構５の回動中心軸Ａとが互いに同一であるため、入射角θ０の調整をより容易かつ有効に行うことができる。
【００６６】
なお、本実施の形態では、第１の回動機構４によりマイクロミラーアレイ２及びレーザ照射部３のうちマイクロミラーアレイ２のみを回動させる例について説明したが、第１の回動機構４によりレーザ照射部３のみを回動させるようにすることでも、レーザ照射部３により照射されたレーザ光Ｌ１のマイクロミラーアレイ２に対する入射角θ０を可変とすることができる。
【００６７】
また、本実施の形態では、第２の回動機構５によりレーザ照射部３の全体を回動させる例について説明したが、レーザ照射部３のうち例えばミラー３ｃのみを回動させることでも、レーザ光Ｌ１のマイクロミラーアレイ２に対する入射角θ０を可変とすることができる。
【００６８】
また、本実施の形態では、第１の回動機構４の回動軸Ａと第２の回動機構５の回動軸Ａとが互いに同一の例について説明したが、これらの回動軸は、マイクロミラーアレイ２に照射されたレーザ光Ｌ１の光軸とマイクロミラーアレイ２との交点を通るものであれば、互いに交差するようにしてもよい。
【００６９】
また、本実施の形態では、第１の回動機構４と第２の回動機構５とが互いに異なる構成である場合を例に説明したが、例えば、両方ともを第１の回動機構４のようなゴニオステージとするなど、第１の回動機構４及び第２の回動機構５の構成は、レーザ照射装置１の構成等に応じて適宜決定すればよい。
【００７０】
また、本実施の形態では、第１の回動機構４の回動（矢印Ｒ１）及び第２の回動機構５の回動（矢印Ｒ２）が１軸回りである場合を例について説明したが、２軸以上の回動軸を中心にマイクロミラーアレイ２やレーザ照射部３を回動させるようにしてもよい。
【００７１】
また、本実施の形態では、レーザ照射部３がレーザ光源１０１から発せられたレーザ光Ｌ１を照射する例について説明したが、レーザ照射部３がレーザ光源を有する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１       レーザ照射装置
２      マイクロミラーアレイ
２ａ      微小ミラー
３      レーザ照射部
３ａ      鏡筒
３ｂ      ミラー
３ｃ      光ファイバ取付部
４      ゴニオステージ（第１の回動機構）
５      第２の回動機構
５ａ      揺動支持部
５ｂ      揺動部
５ｃ      下部プレート
５ｃ−１      貫通孔
５ｄ，５ｅ      側部プレート
６      ゴニオステージマウント
６ａ      貫通孔
７      支柱
８      マイクロミラーマウント
９      ベース部
９ａ      貫通孔
１００      レーザ加工装置
１０１      レーザ光源
１０２      結合レンズ
１０３      光ファイバ
１０４      制御部
１０５      ミラー
１０６      投影光学系
１０６ａ      結像レンズ
１０６ｂ      対物レンズ
１０７，１０８      ハーフミラー
１０９      観察用光源
１１０      集光レンズ
１１１      観察用結像レンズ
１１２      撮像素子
２０１      載置部
２０２      基板
２０２ａ      被加工面
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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