(57)【要約】【課題】加工対象物の内部に集光されるレーザ光の収差を抑制できるレーザ加工装置を提供する。【解決手段】レーザ加工装置２００は、レーザ光Ｌを出射するレーザ光源２０２と、レーザ光源２０２で出射されたレーザ光Ｌを変調する反射型空間光変調器２０３と、を備え、レーザ光Ｌの光路においてレーザ光源２０２と反射型空間光変調器２０３との間には、レーザ光Ｌを反射する第１ミラー２０５ａ，２０５ｂが配置されており、第１ミラー２０５ａ，２０５ｂは、レーザ光Ｌの反射方向を調整可能に構成されている。よって、レーザ加工装置２００では、ミラー２０５ａ，２０５ｂのそれぞれにてレーザ光Ｌの反射方向を調整することで、反射型空間光変調器２０３に入射するレーザ光Ｌの位置及び入射角度を所望に調整することができる。従って、反射型空間光変調器２０３にレーザ光Ｌを精度よく入射させることができる。【選択図】図７
2010125507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、前記加工対象物に改質領域を形成するレーザ加工装置であって、
前記レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源で出射された前記レーザ光を変調する反射型空間光変調器と、を備え、
前記レーザ光の光路において前記レーザ光源と前記反射型空間光変調器との間には、前記レーザ光を反射する少なくとも２つの第１ミラーが配置されており、
前記第１ミラーは、前記レーザ光の反射方向を調整可能に構成されていることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、前記加工対象物に改質領域を形成するレーザ加工装置であって、
前記レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源で出射された前記レーザ光を変調する反射型空間光変調器と、
前記反射型空間光変調器で変調された前記レーザ光の波面形状を調整する調整光学系と、を備え、
前記レーザ光の光路において前記反射型空間光変調器と前記調整光学系との間には、前記レーザ光を反射する少なくとも２つの第２ミラーが配置されており、
前記第２ミラーは、前記レーザ光の反射方向を調整可能に構成されていることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項３】
加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、前記加工対象物に改質領域を形成するレーザ加工装置であって、
前記レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源で出射された前記レーザ光を変調する反射型空間光変調器と、
前記反射型空間光変調器で変調された前記レーザ光の波面形状を調整する調整光学系と、
前記調整光学系で調整された前記レーザ光を前記加工対象物の内部に集光する集光光学系と、を備え、
前記レーザ光の光路において前記調整光学系と前記集光光学系との間には、前記レーザ光を透過するダイクロイックミラーが配置されていることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項４】
測定用レーザ光を前記加工対象物に照射し、前記測定用レーザ光の前記加工対象物での反射光を受光することで、前記加工対象物の所定位置に前記集光点を合わせる集光点位置制御手段をさらに備え、
前記ダイクロイックミラーは、前記レーザ光を透過すると共に、前記測定用レーザ光及び前記測定用レーザ光の前記反射光を反射することを特徴とする請求項３記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、前記加工対象物に改質領域を形成するレーザ加工装置であって、
前記レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源で出射された前記レーザ光を変調する反射型空間光変調器と、
前記反射型空間光変調器で変調された前記レーザ光の波面形状を調整する調整光学系と、
前記調整光学系で調整された前記レーザ光を前記加工対象物の内部に集光する集光光学系と、
測定用レーザ光を前記加工対象物に照射し、前記測定用レーザ光の前記加工対象物での反射光を受光することで、前記加工対象物の所定位置に前記集光点を合わせる集光点位置制御手段と、を備え、
前記レーザ光の光路において、
前記レーザ光源と前記反射型空間光変調器との間には、前記レーザ光を反射する少なくとも２つの第１ミラーが配置され、
前記反射型空間光変調器と前記調整光学系との間には、前記レーザ光を反射する少なくとも２つの第２ミラーが配置され、
前記調整光学系と前記集光光学系との間には、前記レーザ光を透過すると共に前記測定用レーザ光及び前記測定用レーザ光の前記反射光を反射するダイクロイックミラーが配置されていることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項６】
前記調整光学系は、第１レンズと第２レンズとの間において前記第１レンズ及び前記第２レンズの焦点が互いに一致するように構成された光学系であることを特徴とする請求項２〜５記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
前記反射型空間光変調器は、前記加工対象物の内部に集光される前記レーザ光の収差が所定収差以下となるように前記レーザ光を変調することを特徴とする請求項１〜６の何れか一項記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
前記レーザ光の光路において前記ミラーのうち最下流側に位置するミラーと前記反射型空間光変調器との間には、ビームエキスパンダ又はビームホモジナイザが配置されていることを特徴とする請求項１〜７の何れか一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、加工対象物に改質領域を形成するためのレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーザ加工装置としては、加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、加工対象物に改質領域を形成するものが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。このようなレーザ加工装置では、レーザ光源で出射されたレーザ光を反射型空間光変調器で変調することが図られている。
【特許文献１】国際公開第２００５／１０６５６４号パンフレット
【特許文献２】特開２００６−６８７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、上述したようなレーザ加工装置では、例えばレーザ光源や反射型空間光変調器の個体ばらつき等によって、反射型空間光変調器にレーザ光を精度よく入射させることができず、加工対象物の内部に集光されるレーザ光の収差が増大してしまうおそれがある。
【０００４】
そこで、本発明は、加工対象物の内部に集光されるレーザ光の収差を抑制することができるレーザ加工装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明に係るレーザ加工装置は、加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、加工対象物に改質領域を形成するレーザ加工装置であって、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光源で出射されたレーザ光を変調する反射型空間光変調器と、を備え、レーザ光の光路においてレーザ光源と反射型空間光変調器との間には、レーザ光を反射する少なくとも２つの第１ミラーが配置されており、第１ミラーは、レーザ光の反射方向を調整可能に構成されていることを特徴とする。
【０００６】
このレーザ加工装置では、少なくも２つの第１ミラーのそれぞれにてレーザ光の反射方向を調整することで、反射型空間光変調器に入射するレーザ光の位置及び入射角度を所望に調整することができる。よって、反射型空間光変調器にレーザ光を精度よく入射させることが可能となる。その結果、反射型空間光変調器を好適に機能させ、加工対象物の内部に集光されるレーザ光の収差を抑制することが可能となる。
【０００７】
また、本発明に係るレーザ加工装置は、加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、加工対象物に改質領域を形成するレーザ加工装置であって、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光源で出射されたレーザ光を変調する反射型空間光変調器と、反射型空間光変調器で変調されたレーザ光の波面形状を調整する調整光学系と、を備え、レーザ光の光路において反射型空間光変調器と調整光学系との間には、レーザ光を反射する少なくとも２つの第２ミラーが配置されており、第２ミラーは、レーザ光の反射方向を調整可能に構成されていることを特徴とする。
【０００８】
このレーザ加工装置では、少なくも２つの第２ミラーのそれぞれにてレーザ光の反射方向を調整することで、調整光学系に入射するレーザ光の位置及び入射角度を所望に調整することができる。よって、調整光学系にレーザ光を精度よく入射させることが可能となる。その結果、調整光学系を好適に機能させ、加工対象物の内部に集光されるレーザ光の収差を抑制することが可能となる。
【０００９】
また、本発明に係るレーザ加工装置は、加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、加工対象物に改質領域を形成するレーザ加工装置であって、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光源で出射されたレーザ光を変調する反射型空間光変調器と、反射型空間光変調器で変調されたレーザ光の波面形状を調整する調整光学系と、調整光学系で調整されたレーザ光を加工対象物の内部に集光する集光光学系と、を備え、レーザ光の光路において調整光学系と集光光学系との間には、レーザ光を透過するダイクロイックミラーが配置されていることを特徴とする。
【００１０】
ここで、ダイクロイックミラーに発散又は集光するレーザ光が入射すると、ダイクロイックミラーを透過したレーザ光に非点収差が発生することがある。この点、本発明のレーザ加工装置では、調整光学系でレーザ光が平行光となるよう調整することで、ダイクロイックミラーに平行光を入射させることができ、よって、ダイクロイックミラーを透過したレーザ光に非点収差が生じるのを抑制することが可能となる。
【００１１】
このとき、測定用レーザ光を加工対象物に照射し、測定用レーザ光の加工対象物での反射光を受光することで、加工対象物の所定位置に集光点を合わせる集光点位置制御手段をさらに備え、ダイクロイックミラーは、レーザ光を透過すると共に、測定用レーザ光及び測定用レーザ光の反射光を反射する場合がある。
【００１２】
また、本発明に係るレーザ加工装置は、加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、加工対象物に改質領域を形成するレーザ加工装置であって、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光源で出射されたレーザ光を変調する反射型空間光変調器と、反射型空間光変調器で変調されたレーザ光の波面形状を調整する調整光学系と、調整光学系で調整されたレーザ光を加工対象物の内部に集光する集光光学系と、測定用レーザ光を加工対象物に照射し、測定用レーザ光の加工対象物での反射光を受光することで、加工対象物の所定位置に集光点を合わせる集光点位置制御手段と、を備え、レーザ光の光路において、レーザ光源と反射型空間光変調器との間には、レーザ光を反射する少なくとも２つの第１ミラーが配置され、反射型空間光変調器と調整光学系との間には、レーザ光を反射する少なくとも２つの第２ミラーが配置され、調整光学系と集光光学系との間には、レーザ光を透過すると共に測定用レーザ光及び測定用レーザ光の反射光を反射するダイクロイックミラーが配置されていることを特徴とする。
【００１３】
このレーザ加工装置では、反射型空間光変調器及び調整光学系にレーザ光を精度よく入射させることが可能となるため、反射型空間光変調器及び調整光学系を好適に機能させ、加工対象物の内部に集光されるレーザ光の収差を一層抑制することが可能となる。加えて、ダイクロイックミラーを透過したレーザ光に非点収差が生じるのを抑制することも可能となる。
【００１４】
また、調整光学系は、第１レンズと第２レンズとの間において第１レンズ及び第２レンズの焦点が互いに一致するように構成された光学系であることが好ましい。このような調整光学系としては、例えば４ｆ光学系が挙げられる。
【００１５】
また、反射型空間光変調器は、加工対象物の内部に集光されるレーザ光の収差が所定収差以下となるようにレーザ光を変調することが好ましい。この場合、レーザ光の集光位置においてのレーザ光のエネルギー密度を高め、切断の起点としての機能の高い（例えば、割れを発生させ易い）改質領域を形成することができる。
【００１６】
また、レーザ光の光路においてミラーのうち最下流側に位置するミラーと反射型空間光変調器との間には、ビームエキスパンダ又はビームホモジナイザが配置されていることが好ましい。この場合、ビームエキスパンダ又はビームホモジナイザの光学的中心（レンズの光学的中心）にレーザ光を精度よく入射させることができ、レーザ光のビーム径を拡大するビームエキスパンダの機能、又はレーザ光の強度分布を均一化するビームホモジナイザの機能を充分に発揮させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、加工対象物の内部に集光されるレーザ光の収差を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施形態について、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要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、「上」「下」「左」「右」の語は、図面に示される状態に基づいており便宜的なものである。 
【００１９】
本実施形態に係るレーザ加工装置では、加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより加工対象物に改質領域を形成する。そこで、まず、本実施形態のレーザ加工装置による改質領域の形成について、図１〜図６を参照して説明する。
【００２０】
図１に示すように、レーザ加工装置１００は、レーザ光Ｌをパルス発振するレーザ光源１０１と、レーザ光Ｌの光軸（光路）の向きを９０°変えるように配置されたダイクロイックミラー１０３と、レーザ光Ｌを集光するための集光用レンズ（集光光学系）１０５と、を備えている。また、レーザ加工装置１００は、集光用レンズ１０５で集光されたレーザ光Ｌが照射される加工対象物１を支持するための支持台１０７と、支持台１０７をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動させるためのステージ１１１と、レーザ光Ｌの出力やパルス幅等を調節するためにレーザ光源１０１を制御するレーザ光源制御部１０２と、ステージ１１１の移動を制御するステージ制御部１１５と、を備えている。
【００２１】
このレーザ加工装置１００においては、レーザ光源１０１から出射されたレーザ光Ｌは、ダイクロイックミラー１０３によってその光軸の向きを９０°変えられ、支持台１０７上に載置された加工対象物１の内部に集光用レンズ１０５によって集光される。これと共に、ステージ１１１が移動させられ、加工対象物１がレーザ光Ｌに対して切断予定ライン５に沿って相対移動させられる。これにより、切断予定ライン５に沿った改質領域が加工対象物１に形成されることとなる。
【００２２】
加工対象物１は、半導体材料や圧電材料等が用いられ、図２に示すように、加工対象物１には、加工対象物１を切断するための切断予定ライン５が設定されている。切断予定ライン５は、直線状に延びた仮想線である。加工対象物１の内部に改質領域を形成する場合、図３に示すように、加工対象物１の内部に集光点Ｐを合わせた状態で、レーザ光Ｌを切断予定ライン５に沿って（すなわち、図２の矢印Ａ方向に）相対的に移動させる。これにより、図４〜図６に示すように、改質領域７が切断予定ライン５に沿って加工対象物１の内部に形成され、切断予定ライン５に沿って形成された改質領域７が切断起点領域８となる。
【００２３】
なお、集光点Ｐとは、レーザ光Ｌが集光する箇所のことである。また、切断予定ライン５は、直線状に限らず曲線状であってもよいし、仮想線に限らず加工対象物１の表面３に実際に引かれた線であってもよい。また、改質領域７は、連続的に形成される場合もあるし、断続的に形成される場合もある。また、改質領域７は列状でも点状でもよく、要は、改質領域７は少なくとも加工対象物１の内部に形成されていればよい。また、改質領域７を起点に亀裂が形成される場合があり、亀裂及び改質領域７は、加工対象物１の外表面（表面、裏面、若しくは外周面）に露出していてもよい。
【００２４】
ちなみに、ここでは、レーザ光Ｌが、加工対象物１を透過すると共に加工対象物１の内部の集光点近傍にて特に吸収され、これにより、加工対象物１に改質領域７が形成される（すなわち、内部吸収型レーザ加工）。よって、加工対象物１の表面３ではレーザ光Ｌが殆ど吸収されないので、加工対象物１の表面３が溶融することはない。一般的に、表面３から溶融され除去されて穴や溝等の除去部が形成される（表面吸収型レーザ加工）場合、加工領域は表面３側から徐々に裏面側に進行する。
【００２５】
ところで、本実施形態に係るレーザ加工装置にて形成される改質領域は、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲とは異なる状態になった領域をいう。改質領域としては、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等があり、これらが混在した領域もある。さらに、改質領域としては、加工対象物の材料において改質領域の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域や、格子欠陥が形成された領域がある（これらをまとめて高密転移領域ともいう）。
【００２６】
また、溶融処理領域や屈折率変化領域、改質領域の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域、格子欠陥が形成された領域は、更にそれら領域の内部や改質領域と非改質領域との界面に亀裂（割れ、マイクロクラック）を内包している場合がある。内包される亀裂は改質領域の全面に渡る場合や一部分のみや複数部分に形成される場合がある。加工対象物１としては、例えばシリコン、ガラス、ＬｉＴａＯ３又はサファイア（Ａｌ２Ｏ３）を含む、又はこれらからなるものが挙げられる。
【００２７】
［第１実施形態］
次に、第１実施形態に係るレーザ加工装置について説明する。
【００２８】
図７は、本発明の第１実施形態に係るレーザ加工装置を示す概略構成図である。図７に示すように、レーザ加工装置２００は、ステージ１１１上の加工対象物１の内部に集光点Ｐを合わせてレーザ光Ｌを照射することにより、加工対象物１の切断予定ライン５に沿って、切断の起点となる改質領域７を形成する。このレーザ加工装置２００は、レーザ光源２０２、反射型空間光変調器２０３、４ｆ光学系２４１及び集光光学系２０４を筐体２３１内に備えている。
【００２９】
レーザ光源２０２は、レーザ光Ｌを出射するものであり、例えばファイバレーザが用いられている。ここでのレーザ光源２０２は、水平方向（Ｘ方向）にレーザ光を出射するように（いわゆる、横置きの状態で）筐体２３１の天板２３６にねじ等で固定されている。
【００３０】
反射型空間光変調器２０３は、レーザ光源２０２から出射されたレーザ光Ｌを変調するものであり、例えば反射型液晶（LCOS：Liquid Crystal on Silicon）の空間光変調器（SLM：Spatial Light Modulator）が用いられている。この反射型空間光変調器２０３は、水平方向に入射するレーザ光Ｌを、水平方向に対し斜め上方に反射しつつ、加工対象物１の内部に集光されるレーザ光Ｌ（つまり、集光位置でのレーザ光Ｌ）の収差が所定収差以下となるように変調する。換言すると、水平方向に入射するレーザ光Ｌを水平方向に対し上方に傾斜する方向に向けて反射すると共に、加工対象物１の内部においてレーザ光Ｌの波面が所定波面となるように変調する。
【００３１】
ここでの「所定収差以下」とは、例えば、集光位置で発生するレーザ光Ｌの収差を、空間光変調器２０３を利用せずに集光する場合と比較して小さくすることを意味している。理想的には、レーザ光Ｌの集光位置で発生するレーザ光Ｌの収差が略ゼロとなるものを意味している。
【００３２】
図８は、図７のレーザ加工装置の反射型空間光変調器の分解斜視図である。図８に示すように、反射型空間光変調器２０３は、シリコン基板２１３と、シリコン基板２１３上に設けられた金属電極層２１４と、金属電極層２１４上に設けられたミラー層２１５と、ミラー層２１５上に設けられた液晶層２１６と、液晶層２１６上に設けられた透明電極層２１７と、透明電極層２１７上に設けられたガラス板２１８と、を備えている。
【００３３】
金属電極層２１４及び透明電極層２１７は、マトリックス状に配置された複数の電極部２１４ａ，２１７ａを有しており、金属電極層２１４の各電極部２１４ａと透明電極層２１７の各電極部２１７ａとは、反射型空間光変調器２０３の積層方向において互いに対向している。
【００３４】
この反射型空間光変調器２０３では、レーザ光Ｌは、外部からガラス板２１８及び透明電極層２１７を順次透過して液晶層２１６に入射し、ミラー層２１５によって反射されて、液晶層２１６から透明電極層２１７及びガラス板２１８を順次透過して外部に出射される。このとき、互いに対向する１対の電極部２１４ａ，２１７ａ毎に電圧が印加され、その電圧に応じて、液晶層２１６において互いに対向する１対の電極部２１４ａ，２１７ａに挟まれた部分の屈折率が変化している。これにより、レーザ光Ｌを構成する複数の光線のそれぞれにおいて、各光線の進行方向と直交する所定方向の成分の位相にずれが生じ、レーザ光Ｌが整形（位相変調）されることになる。
【００３５】
図７に戻り、４ｆ光学系２４１は、反射型空間光変調器２０３によって変調されたレーザ光Ｌの波面形状を調整するものである。この４ｆ光学系２４１は、第１レンズ２４１ａ及び第２レンズ２４１ｂを有している。
【００３６】
レンズ２４１ａ，２４１ｂにあっては、反射型空間光変調器２０３と第１レンズ２４１ａとの距離が第１レンズ２４１ａの焦点距離ｆ１となり、集光光学系２０４とレンズ２４１ｂとの距離がレンズ２４１ｂの焦点距離ｆ２となり、第１レンズ２４１ａと第２レンズ２４１ｂとの距離がｆ１＋ｆ２となり、且つ第１レンズ２４１ａと第２レンズ２４１ｂとが両側テレセントリック光学系となるように、反射型空間光変調器２０３と集光光学系２０４との間に配置されている。
【００３７】
この４ｆ光学系２４１では、反射型空間光変調器２０３で位相変調され、所定ビーム径且つ集光されるレーザ光Ｌの収差が所定収差以下となる波面のレーザ光Ｌを集光光学系２０４で集光させることができる。焦点距離ｆ１と焦点距離ｆ２の比は、ｎ：１（ｎは実数）であり、集光光学系２０４に入射するレーザ光Ｌのビーム径，波面は、反射型空間光変調器２０３で反射されるビーム径及び波面のそれぞれ１／ｎ倍，ｎ倍になる。また、４ｆ光学系２４１では、反射型空間光変調器２０３で変調（補正）されたレーザ光Ｌが空間伝播によって波面形状が変化し収差が増大するのを抑制することができる。ここでの４ｆ光学系２４１においては、集光光学系２０４に入射するレーザ光Ｌが平行光となるようにレーザ光Ｌが調整される。
【００３８】
集光光学系２０４は、４ｆ光学系２４１によって変調されたレーザ光Ｌを加工対象物１の内部に集光するものである。この集光光学系２０４は、複数のレンズを含んで構成されており、圧電素子等を含んで構成された駆動ユニット２３２を介して筐体２３１の底板２３３に設置されている。
【００３９】
なお、筐体２３１の外形は、その歪が低減されるような単純形状とされており、ここでは、略直方体形状を呈している。また、筐体２３１において両側板２３４、底板２３３、天板２３６及び背板（背面側の壁板）の肉厚は厚く形成されていると共に、この肉厚に比べ、筐体２３１において天板２３６よりも上部の上蓋２３５及び前板（前面側の壁板）の肉厚は薄く形成されている。
【００４０】
また、レーザ加工装置２００は、表面観察ユニット２１１及びＡＦ（AutoFocus）ユニット（集光点位置制御手段）２１２を筐体２３１内に備えている。表面観察ユニット２１１は、加工対象物１の表面３を観察するためのものである。この表面観察ユニット２１１は、可視光ＶＬ１を出射する観察用光源２１１ａと、加工対象物１の表面３で反射された可視光ＶＬ１の反射光ＶＬ２を受光して検出する検出器２１１ｂと、レーザ光Ｌを透過し且つ可視光ＶＬ１及び反射光ＶＬ２を反射するダイクロイックミラー２１０と、を少なくとも有している。ダイクロイックミラー２１０は、レーザ光Ｌの光路において４ｆ光学系２４１と集光光学系２０４との間に配置されると共に、可視光ＶＬ１及び反射光ＶＬ２の向きを９０°変えるように配置されている。
【００４１】
この表面観察ユニット２１１では、観察用光源２１１ａから出射された可視光ＶＬ１は、ミラー２０８及びダイクロイックミラー２０９，２１０で順次反射され、集光光学系２０４で集光される。また、加工対象物１の表面２で反射された反射光ＶＬ２は、集光光学系２０４で集光されてダイクロイックミラー２１０で反射され、ダイクロイックミラー２０９を透過する。
【００４２】
ＡＦユニット２１２は、例えば加工対象物１の表面３にうねりが存在するような場合にも、表面３から所定距離の位置にレーザ光Ｌの集光点Ｐを精度良く合わせるためのものである。このＡＦユニット２１２は、具体的には、ＡＦ用レーザ光ＬＢ１を加工対象物１に出射し、加工対象物１の表面３で反射されたＡＦ用レーザ光ＬＢ１の反射光ＬＢ２を受光し検出することで、切断予定ライン５に沿った表面３の変位データを取得する。そして、改質領域７を形成する際に、取得した変位データに基づいて駆動ユニット２３２を駆動させることで、加工対象物１の表面３のうねりに沿うように集光光学系２０４をその光軸方向に往復移動させ、集光光学系２０４と加工対象物１との距離を微調整する。
【００４３】
このＡＦユニット２１２は、レーザ光Ｌを透過し且つＡＦ用レーザ光ＬＢ１及び反射光ＬＢ２を反射するＡＦ用ダイクロイックミラー２３８を少なくとも有している。ＡＦ用ダイクロイックミラー２３８は、レーザ光Ｌの光路において４ｆ光学系２４１と集光光学系２０４との間においてダイクロイックミラー２１０の下流側に配置されると共に、ＡＦ用レーザ光ＬＢ１及び反射光ＬＢ２の向きを９０°変えるように配置されている。このＡＦ用ダイクロイックミラー２３８は、レーザ光Ｌの光路において最も下流側に配置された透過光学素子とされている。つまり、ＡＦユニット２１２は、反射光ＬＢ２が他のダイクロイックミラー等の他の透過光学素子を透過しないように構成されている。
【００４４】
ＡＦ用ダイクロイックミラー２３８にてＡＦ用レーザ光ＬＢ１が入射する方向及び向きは、上記のダイクロイックミラー２１０で可視光ＶＬ１が入射する方向及び向きと等しくなっている。つまり、ダイクロイックミラー２１０，２１８は、そのミラー面がレーザ光Ｌの光軸に対して同じ方向に同角度で傾斜するように設けられている。これにより、表面観察ユニット２１１及びＡＦユニット２１２は、筐体２３１内において同じ側（図示右側）に配置されることになる。
【００４５】
また、レーザ加工装置２００は、レーザ加工装置２００の全体を制御するためのものとして、レーザ光源２０２と反射型空間光変調器２０３とステージ１１１と筐体２３１とＡＦユニット２１２とに接続されこれらを制御する制御部２５０を備えている。この制御部２５０は、具体的には、以下の制御を実行する。
【００４６】
すなわち、制御部２５０は、レーザ光源２０２を制御し、レーザ光源２０２から出射されるレーザ光Ｌの出力やパルス幅等を調節する。また、制御部２５０は、改質領域７を形成する際、レーザ光Ｌの集光点Ｐが加工対象物１の表面３から所定距離に位置し且つレーザ光Ｌの集光点Ｐが切断予定ライン５に沿って相対的に移動するように筐体２３１及びステージ１１１の少なくとも一方を制御する。
【００４７】
また、制御部２５０は、レーザ光Ｌの光学特性が所定の光学特性となるように反射型空間光変調器２０３を制御する。例えば、改質領域７を形成する際、加工対象物１の内部に集光されるレーザ光Ｌの収差が所定収差以下となるように、互いに対向する１対の電極部２１４ａ，２１７ａ毎に所定電圧を印加して反射型空間光変調器２０３を制御する。より具体的には、制御部２５０は、反射型空間光変調器２０３に入射したレーザ光Ｌのビームパターン（ビーム波面）を整形（変調）させるための波面整形（収差補正）パターン情報を反射型空間光変調器２０３に入力する。そして、入力されたパターン情報に基づく信号によって一対の電極２１４ａ，２１７ａ毎に対応する液晶層２１６の屈折率を変化させ、反射型空間光変調器２０３から出射（反射）されるレーザ光Ｌのビームパターン（ビーム波面）を整形（変調）する。
【００４８】
なお、制御部２５０は、図示するように筐体２３１外に配置されてもよいし、筐体２３１内に設置されてもよい。また、制御部２５０では、反射型空間光変調器２０３に入力するパターン情報を逐次入力するようにしてもよいし、予め記憶されたパターン情報を選択して入力するようにしてもよい。
【００４９】
ここで、本実施形態のレーザ加工装置は、レーザ光Ｌの光路において、レーザ光源２０２と反射型空間光変調器２０３との間に配置された一対の第１ミラー２０５ａ，２０５ｂと、反射型空間光変調器２０３と４ｆ光学系２４１との間に配置された一対の第２ミラー２０６ａ，２０６ｂと、を備えている。
【００５０】
第１ミラー２０５ａ，２０５ｂは、レーザ光源２０２で出射されたレーザ光Ｌを、反射型空間光変調器２０３に向けて反射する。これら第１ミラー２０５ａ，２０５ｂは、レーザ光Ｌの向きを９０°変えるようにそれぞれ配置されている。具体的には、上流側の第１ミラー２０５ａは、水平方向右側から入射するレーザ光Ｌを下方へと反射し、下流側の第１ミラー２０５ｂは、上方から入射するレーザ光Ｌを水平方向右側へと反射する。
【００５１】
第２ミラー２０６ａ，２０６ｂは、反射型空間光変調器２０３で反射されたレーザ光Ｌを、４ｆ光学系２４１に向けて反射する。具体的には、上流側の第２ミラー２０６ａは、水平方向に対し斜め下方から入射するレーザ光Ｌを上方へと反射し、下流側の第２ミラー２０６ｂは、下方から入射するレーザ光Ｌを水平方向左側へと反射する。
【００５２】
また、ミラー２０５ａ，２０５ｂ，２０６ａ，２０６ｂは、所定方向（ここでは、Ｙ軸方向）に延在する軸を有しており、この軸回りに回転可能に構成されている。これにより、ミラー２０５ａ，２０５ｂ，２０６ａ，２０６ｂは、その反射方向（反射角度）が調整可能に構成されている。従って、第１ミラー２０５ａ，２０５ｂにおいては、これらの反射方向が適宜調整され、反射型空間光変調器２０３に対して所定入射角度で確実にレーザ光Ｌが入射されるようレーザ光Ｌの位置及び入射角度が調整されている。また、第２ミラー２０６ａ，２０６ｂにおいては、これらの反射方向が適宜調整され、４ｆ光学系２４１に対して所定入射角度で確実にレーザ光Ｌが入射されるようレーザ光Ｌの位置及び入射角度が調整されている。
【００５３】
なお、これらのミラー２０５ａ，２０５ｂ，２０６ａ，２０６ｂでは、圧電素子等の電気的手段によって反射方向が調整されるように構成してもよいし、ねじ等の機械的手段によって反射方向が調整されるように構成してもよい。
【００５４】
また、レーザ光Ｌの光路において、下流側の第１ミラー２０５ｂと反射型空間光変調器２０３との間には、ビームエキスパンダ２２３が配置されている。ビームエキスパンダ２２３は、レーザ光Ｌのビーム径を拡大するためのものであり、凹レンズ２１３ａ及び平凸レンズ２１３ｂを有している。平凸レンズ２１３ｂは、レンズ２１３ａ，２１３ｂ間の距離を可変とすべく、着脱可能とされると共にレーザ光Ｌの光路上の複数位置に設置可能とされている。よって、平凸レンズ２１３ｂを所望な位置に設置することで、レーザ光Ｌのビーム径を所望に拡大することができる。
【００５５】
なお、ビームエキスパンダ２２３を通過したレーザ光Ｌの収差を抑制するため、凹レンズ２１３ａ及び平凸レンズ２１３ｂのそれぞれの焦点距離は、例えば以下に示すように大きく設定されている。
凹レンズ２１３ａの焦点距離：平凸レンズ２１３ｂの焦点距離＝−１０：＋２０
＝−２０：＋４０
＝−３０：＋６０
【００５６】
また、レーザ光Ｌの光路において第１ミラー２０５ａ，２０５ｂ間には、アッテネータ２０７が配置されている。アッテネータ２０７は、レーザ光Ｌの光強度の調整を行うためのものである。このアッテネータ２０７は、直線偏光を得るための偏光板２０７ａと、偏光方向を変更させるためのλ／２波長板２０７ｂと、を含んで構成されている。
【００５７】
また、レーザ光Ｌの光路において第２ミラー２０６ａ，２０６ｂ間には、偏光方向を変更させるためのλ／２波長板２２８が配置されている。このλ／２波長板２２８により、加工進行方向（切断予定ライン５に沿う方向）にレーザ光Ｌの偏光方向を対応させることが可能となる。
【００５８】
以上のように構成されたレーザ加工装置１００を用いて加工対象物１を切断する場合、まず、加工対象物１の裏面に、例えばエキスパンドテープを貼り付けて当該加工対象物１をステージ１１１上に載置する。続いて、加工対象物１の表面３からシリコンウェハ１１の内部に集光点を合わせてレーザ光Ｌを照射して、切断予定ライン５に沿って改質領域７を加工対象物１の内部に形成する。そして、エキスパンドテープを拡張させる。これにより、改質領域７を切断の起点として、加工対象物１が切断予定ライン５に沿って精度よく切断され、複数の半導体チップが互いに離間することになる。
【００５９】
ここで、レーザ光源２０２から出射されたレーザ光Ｌにあっては、筐体２３１内において水平方向に進行した後、第１ミラー２０５ａによって下方に反射され、アッテネータ２０７によって光強度が調整される。その後、第１ミラー２０５ｂによって水平方向に反射され、ビームエキスパンダ２２３によってビーム径が拡大されて反射型空間光変調器２０３に入射する。
【００６０】
反射型空間光変調器２０３に入射したレーザ光Ｌは、当該反射型空間光変調器２０３にて加工対象物１の内部に集光されるレーザ光Ｌの収差が所定収差以下となるように変調（補正）され、水平方向に対し斜め上方に出射される。その後、第２ミラー２０６ａによって上方に反射された後、λ／２波長板２２８によって偏光方向が変更され、第２ミラー２０６ｂによって水平方向に反射されて４ｆ光学系２４１に入射する。
【００６１】
４ｆ光学系２４１に入射したレーザ光Ｌは、集光光学系２０４に入射するレーザ光Ｌが平行光となるように波面形状が調整される。具体的には、かかるレーザ光Ｌは、第１レンズ２４１ａを透過し収束され、ミラー２１９によって下方へ反射される。そして、共焦点Ｏを経て発散すると共に、第１ミラー２０５ｂ及び反射型空間光変調器２０３間の光路を交差した後、第２レンズ２４１ｂを透過し、平行光となるように再び収束される。
【００６２】
その後、レーザ光Ｌは、ダイクロイックミラー２１０，２１８を順次透過して集光光学系２０４に入射し、ステージ１１１上に載置された加工対象物１の内部に集光光学系２０４によって集光される。
【００６３】
以上、本実施形態のレーザ加工装置２００では、レーザ光源２０２と反射型空間光変調器２０３との間に、レーザ光Ｌの反射方向を可変にした第１ミラー２０５ａ，２０５ｂが配置されている。そして、これら第１ミラー２０５ａ，２０５ｂでは、そのレーザ光Ｌの反射方向が適宜調整され、反射型空間光変調器２０３に対して所定入射角度で確実にレーザ光Ｌが入射されるようレーザ光Ｌの位置及び入射角度が調整されている。従って、反射型空間光変調器２０３にレーザ光Ｌを精度よく入射させて反射型空間光変調器２０３を好適に機能させることができ、加工対象物１の内部に集光されるレーザ光Ｌの収差を抑制（低減）することが可能となる。
【００６４】
また、本実施形態では、上述したように、レーザ光Ｌの集光位置で発生するレーザ光Ｌの収差が所定収差以下（理想的には略ゼロ）となっている。よって、集光位置でのレーザ光Ｌのエネルギー密度を高めることができ、切断の起点としての機能の高い（例えば、亀裂を発生させ易い）改質領域７を形成することが可能となる。すなわち、加工対象物１の内部において、小領域に選択的にレーザ光Ｌを集光することで周囲との温度差を大きくすることができるため、かかる小領域付近にて大きな応力を発生させることができ、よって、切断に寄与する亀裂を大きくすることが可能となる。
【００６５】
また、本実施形態では、上述したように、レーザ光Ｌの光路において第１ミラー２０５ｂと反射型空間光変調器２０３との間にビームエキスパンダ２２３が配置されているため、ビームエキスパンダ２２３に対して、補正したレーザ光Ｌを入射させることができる。よって、レーザ光Ｌのビーム径を拡大するというビームエキスパンダ２２３の機能を充分に発揮させることが可能となる。
【００６６】
また、本実施形態のレーザ加工装置２００では、上述したように、反射型空間光変調器２０３と４ｆ光学系２４１との間に、レーザ光Ｌの反射方向を可変にした第２ミラー２０６ａ，２０６ｂが配置されている。そして、これら第２ミラー２０６ａ，２０６ｂでは、そのレーザ光Ｌの反射方向が適宜調整され、４ｆ光学系２４１に対して所定入射角度で確実にレーザ光Ｌが入射されるようレーザ光Ｌの位置及び入射角度が調整されている。従って、４ｆ光学系２４１にレーザ光Ｌを精度よく入射させて４ｆ光学系２４１を好適に機能させることができ、加工対象物１の内部に集光されるレーザ光Ｌの収差を抑制することが可能となる。
【００６７】
ここで、ダイクロイックミラー２１０，２１８では、特にミラー面とレーザ光Ｌの光軸とが垂直に交差しない場合、透過するレーザ光Ｌが発散又は集光していると、そのレーザ光Ｌに非点収差が発生する（波面が歪む）ことがある。この点、本実施形態では、上述したしたように、レーザ光Ｌの光路において４ｆ光学系２４１と集光光学系２０４との間にダイクロイックミラー２１０，２１８が配置されていることから、ダイクロイックミラー２１０，２１８には４ｆ光学系２４１で平行光となるよう調整されたレーザ光Ｌが入射される。そのため、加工対象物１の内部に集光されるレーザ光Ｌに非点収差が生じるのを抑制することが可能となる。
【００６８】
また、本実施形態では、上述したように、レーザ光Ｌの光路においてビームエキスパンダ２２３の上流側にアッテネータ２０７が配置されていることから、アッテネータ２０７ではレーザ光Ｌのビーム径が小径となる。よって、アッテネータ２０７における偏光板２０７ａ及びλ／２波長板２０７ｂ等の光学素子を小型化することが可能となる。
【００６９】
また、本実施形態では、上述したように、レーザ光源２０２が横置きの状態で筐体２３１に設置されているため、レーザ光源２０２を容易に載せ替えることができる。
【００７０】
また、本実施形態では、上述したように、ＡＦ用レーザ光ＬＢ１及び反射光ＬＢ２がダイクロイックミラー等の他の透過光学素子を透過しないようにＡＦユニット２１２が構成されている。よって、ＡＦユニット２１２では、反射光ＬＢ２を精度よく検出することができ、集光光学系２０４と加工対象物１との距離を高い精度で微調整することが可能となる。
【００７１】
ところで、第２ミラー２０６ａ，２０６ｂによって４ｆ光学系２４１にレーザ光Ｌを精度よく入射させるという上記効果を発揮するためには、第１レンズ２４１ａを第２ミラー２０６ｂの下流側に配置することが要される。この点、本実施形態では、反射型空間光変調器２０３が水平方向に対し斜め上方にレーザ光Ｌを反射するため、第１レンズ２４１ａと反射型空間光変調器２０３との距離を焦点距離ｆ１にしつつ、第１レンズ２４１ａを第２ミラー２０６ｂの下流側に配置することが容易となる。
【００７２】
なお、本実施形態では、レーザ光Ｌの光路がＸ−Ｚ平面上（一平面上）にあり、Ｙ方向（紙面垂直方向）に進行しないため、ミラー２０５ａ，２０５ｂ，２０６ａ，２０６ｂを容易に調整することができる。つまり、例えばミラー２０５ａ，２０５ｂ，２０６ａ，２０６ｂにおける反射方向の調整に際しては、Ｙ軸回り回転方向のみを調整すればよいことになる。
【００７３】
また、本実施形態では、反射型空間光変調器２０３、表面観察ユニット２１１及びＡＦユニット２１２が、筐体２３１内において水平方向の一方側（図示右側）に設置されている。よって、これらに接続される配線をコンパクトにまとめることが可能となる。さらに、この場合、筐体２３１内において水平方向の他方側（図示左側）にスペースＳを形成できるため、例えば、加工対象物１の内部を観察するための内部光源をこのスペースＳに取り付けることも可能となる。
【００７４】
なお、位相変調を行うために制御部２５０から反射型空間光変調器２０３に入力されるパターン情報によって、加工対象物１に集光するレーザ光Ｌの入射角（以下、「ＮＡ」という）が変化することがある。この変化量は小さいものの、精密な改質領域７を形成する場合には問題となる場合がある。例えば、所定ＮＡに比べてＮＡが小さくなると、切断の起点としての機能の高い改質領域７を形成することが困難となるおそれがある。よって、本実施形態では、良好な改質領域７が形成されるための所定範囲内にＮＡが維持されるように、制御部２５０にてレーザ光Ｌの位相変調を制御している。
【００７５】
また、ＮＡが所定範囲内に維持されていても、位相変調によりＮＡが変化すると加工位置（集光点位置）が変化するおそれがある。従って、本実施形態では、制御部２５０による制御によって、加工対象物１の内部に集光されるレーザ光Ｌの収差を補正すると共に、所定の加工位置を維持するように集光光学系２０４と加工対象物１との距離を調整している。
【００７６】
ちなみに、反射型空間光変調器２０３では、その画素構造により位相変調量が制限される場合がある。よって、本実施形態の制御部２５０では、収差を十分に補正するための波面を正確に再現するため、位相変調量が低減されるように位相変調量に応じて集光光学系２０４と加工対象物１との距離を調整している。
【００７７】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係るレーザ加工装置について説明する。図９は、本発明の第２実施形態に係るレーザ加工装置を示す概略構成図である。図９に示すように、本実施形態のレーザ加工装置３００が上記第１実施形態と異なる点は、ビームエキスパンダ２２３（図７参照）に代えてビームホモジナイザ３０１を備えた点である。
【００７８】
ビームホモジナイザ３０１は、レーザ光Ｌの強度分布を均一化するためのものであり、
非球面レンズ３０１ａ，３０１ｂを有している。このビームホモジナイザ３０１は、レーザ光Ｌの光路において第１ミラー２０５ｂと反射型空間光変調器２０３との間に配置されている。
【００７９】
本実施形態においても、上記効果と同様な効果、すなわち、加工対象物１の内部に集光されるレーザ光Ｌの収差を抑制するという効果を奏する。また、本実施形態では、ビームホモジナイザ３０１によってガウシアン分布を呈するレーザ光Ｌの強度分布を均一化することができ、改質領域７を精度よく形成することが可能となる。
【００８０】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態に係るレーザ加工装置について説明する。図１０は、本発明の第３実施形態に係るレーザ加工装置を示す概略構成図である。図１０に示すように、本実施形態のレーザ加工装置４００が上記第１実施形態と異なる点は、反射型空間光変調器２０３（図７参照）に代えて反射型空間光変調器４０３を備えた点である。
【００８１】
反射型空間光変調器４０３は、水平方向から入射するレーザ光Ｌを、水平方向に対し斜め下方に反射する。これにより、反射型空間光変調器２０３から出射されたレーザ光Ｌは、第２ミラー２０６ａによって上方に反射された後、反射型空間光変調器２０３に入射するレーザ光Ｌと交差する。
【００８２】
また、反射型空間光変調器４０３は、上記反射型空間光変調器２０３に比べて水平方向右側の位置に配置されている。つまり、反射型空間光変調器４０３は、上記反射型空間光変調器２０３に対しレーザ光Ｌの入射方向奥側にずれている。これにより、第１レンズ２４１ａと反射型空間光変調器４０３との距離を焦点距離ｆ１にしつつ、第１レンズ２４１ａを第２ミラー２０６ｂの下流側に配置することが可能となる。
【００８３】
本実施形態においても、上記効果と同様な効果、すなわち、加工対象物１の内部に集光されるレーザ光Ｌの収差を抑制するという効果を奏する。
【００８４】
また、本実施形態では、上述したように、反射型空間光変調器４０３がレーザ光Ｌを水平方向に対し斜め下方に反射し、反射型空間光変調器４０３に入射するレーザ光Ｌと反射するレーザ光Ｌとを交差させている。よって、反射型空間光変調器４０３に対するレーザ光Ｌの入射角（反射角）を小さくすることができ、液晶層２１６において隣り合う液晶画素間のクロストークを抑制することができる。なお、ここでの入射角（反射角）は、反射型空間光変調器４０３に垂直に入射する場合のレーザ光との間の角度を意味する。
【００８５】
［第４実施形態］
次に、第４実施形態に係るレーザ加工装置について説明する。図１１は、本発明の第４実施形態に係るレーザ加工装置を示す概略構成図である。図１１に示すように、本実施形態のレーザ加工装置５００が上記第１実施形態と異なる点は、表面観察ユニット２１１（図７参照）に代えて表面観察ユニット５１１を備えた点である。
【００８６】
表面観察ユニット５１１は、筐体２３１内において、レーザ光Ｌを介してＡＦユニット２１２と対称となる位置に配置されている。ここでは、筐体２３１内の水平方向左側に配置されている。この表面観察ユニット５１１は、上記表面観察ユニット２１１と同様に構成され、観察用光源５１１ａ、検出器５１１ｂ及びダイクロイックミラー５１０を少なくとも有している。
【００８７】
ダイクロイックミラー５１０にて可視光ＶＬ１が入射する方向は、上記ＡＦ用ダイクロイックミラー２３８にてＡＦ用レーザ光ＬＢ１が入射する方向と等しくなっている。一方、ダイクロイックミラー５１０にて可視光ＶＬ１が入射する向きは、上記ＡＦ用ダイクロイックミラー２３８にてＡＦ用レーザ光ＬＢ１が入射する向きと反対となっている。つまり、ダイクロイックミラー５１０，２１８は、そのミラー面がレーザ光Ｌの光軸に対し互いに異なる方向に同角度で傾斜するように設けられている。
【００８８】
本実施形態においても、上記効果と同様な効果、すなわち、加工対象物１の内部に集光されるレーザ光Ｌの収差を抑制するという効果を奏する。
【００８９】
ところで、例えばレーザ加工装置５００の製造時において、４ｆ光学系２４１のレンズ２４１ａ，２４１ｂ位置を調整する際には、通常、加工対象物１からのレーザ光Ｌの反射光を検出して行われる。このとき、前述したように、レーザ光Ｌの光路に対しミラー面を斜めにして配置されたダイクロイックミラーを４ｆ光学系２４１と集光光学系２０４との間に有していると、このダイクロイックミラーを透過するレーザ光Ｌが発散又は集光する場合には、レーザ光Ｌ及び反射光の波面が歪んでしまう（非点収差が生じる）。そのため、反射光を精度よく検出できず、レンズ２４１ａ，２４１ｂを正確な位置に配置することが困難となる。
【００９０】
これに対し、本実施形態では、レーザ光Ｌの光路における４ｆ光学系２４１と集光光学系２０４との間に、レーザ光Ｌの光軸に対しミラー面が互いに異なる方向に傾斜するダイクロイックミラー５１０，２１８が設けられている。よって、ダイクロイックミラー５１０によるレーザ光Ｌの波面歪みと、ＡＦ用ダイクロイックミラー２３８によるレーザ光Ｌの波面歪みとが、互いに打ち消し合うように作用されることとなる。すなわち、ダイクロイックミラー５１０，２１８を透過するレーザ光Ｌが発散又は集光する場合においても、反射光の波面歪みを低減でき、４ｆ光学系２４１を精度よく調整することが可能となる。
【００９１】
［第５実施形態］
次に、第５実施形態に係るレーザ加工装置について説明する。図１２は、本発明の第５実施形態に係るレーザ加工装置を示す概略構成図である。図１２に示すように、本実施形態のレーザ加工装置６００が上記第１実施形態と異なる点は、補正板６０１をさらに備えた点である。
【００９２】
補正板６０１は、集光光学系２０４によって集光されるレーザ光Ｌの波面歪みを低減させるものであり、レーザ光Ｌの光路においてダイクロイックミラー２１０，２１８間に配置されている。
【００９３】
本実施形態においても、上記効果と同様な効果、すなわち、加工対象物１の内部に集光されるレーザ光Ｌの収差を抑制するという効果を奏する。また、本実施形態では、集光光学系２０４で集光されるレーザ光Ｌの波面歪みが補正板６０１によって低減されるため、前述した理由から、４ｆ光学系２４１の調整の際にレーザ光Ｌの反射光における波面歪みを低減でき、４ｆ光学系２４１を精度よく調整することが可能となる。
【００９４】
［第６実施形態］
次に、第６実施形態に係るレーザ加工装置について説明する。図１３は、本発明の第６実施形態に係るレーザ加工装置を示す概略構成図である。図１３に示すように、本実施形態のレーザ加工装置７００が上記第１実施形態と異なる点は、反射型空間光変調器２０３及びダイクロイックミラー２１０（図７参照）に代えて、反射型空間光変調器７０３及びダイクロイックミラー７１０を備えた点である。
【００９５】
反射型空間光変調器７０３は、加工対象物１の内部に集光されるレーザ光Ｌにおいて、収差が所定収差以下となり且つ非点収差が所定非点収差以下となるように、レーザ光Ｌを変調（補正）する。ダイクロイックミラー７１０は、レーザ光Ｌの光路においてミラー２１９と第２レンズ２４１ｂとの間に配置されている。
【００９６】
本実施形態においても、上記効果と同様な効果、すなわち、加工対象物１の内部に集光されるレーザ光Ｌの収差を抑制するという効果を奏する。さらに、第２レンズ２４１ｂと集光用光学系２０４の集光レンズとの間の距離を短くすることができ、レーザ光Ｌの光路長全体を短くしてレーザ加工装置７００を小型化することが可能となる。
【００９７】
また、本実施形態では、ダイクロイックミラー７１０が第２レンズ２４１ｂの上流側に配置されていることから、ダイクロイックミラー７１０に発散光のレーザ光Ｌが入射されてレーザ光Ｌに非点収差が生じるが、本実施形態では、反射型空間光変調器７０３によって、この非点収差も所定非点収差以下となるように補正されて変調されるため、加工対象物１の内部に集光されるレーザ光Ｌに非点収差が生じるのを抑制することが可能となる。
【００９８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、表面観察ユニット２１１（５１１）及びＡＦユニット２１２を備え、４ｆ光学系２４１と集光光学系２０４との間にダイクロイックミラー２１０（５１０,７１０），２１８が配置されているが、ＡＦユニット２１２のみを備え、４ｆ光学系２４１と集光光学系２０４との間にＡＦ用ダイクロイックミラー２３８のみが配置されていてもよい。
【００９９】
また、上記実施形態は、一対の第１ミラー２０５ａ，２０５ｂと、一対の第２ミラー２０６ａ，２０６ｂを備えているが、第１及び第２ミラーを、それぞれ少なくとも２つ以上備えていればよい。また、上記実施形態では、ミラー２０５ａ，２０５ｂ，２０６ａ，２０６ｂが軸回りに回転可能に構成されているが、これに限定されるものではなく、反射方向（反射角度）が調整可能に構成されていればよい。
【０１００】
また、改質領域７を形成する際におけるレーザ光入射面は、加工対象物１の表面３に限定されず、加工対象物１の裏面であってもよい。また、切断予定ライン５に沿って複数列の改質領域７を形成しても勿論よい。
【０１０１】
なお、本発明では、レーザ光が反射型空間光変調器から集光光学系に伝播したときの波面形状の変化を計測等によって求め、その波面形状の変化を考慮した波面整形（収差整形）パターン情報を反射型空間光変調器に入力することが一層好ましい。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】改質領域の形成に用いられるレーザ加工装置の概略構成図である。
【図２】改質領域の形成の対象となる加工対象物の平面図である。
【図３】図２の加工対象物のIII−III線に沿っての断面図である。
【図４】レーザ加工後の加工対象物の平面図である。
【図５】図４の加工対象物のV−V線に沿っての断面図である。
【図６】図４の加工対象物のVI−VI線に沿っての断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係るレーザ加工装置を示す概略構成図である。
【図８】図７のレーザ加工装置の反射型空間光変調器の分解斜視図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係るレーザ加工装置を示す概略構成図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係るレーザ加工装置を示す概略構成図である。
【図１１】本発明の第４実施形態に係るレーザ加工装置を示す概略構成図である。
【図１２】本発明の第５実施形態に係るレーザ加工装置を示す概略構成図である。
【図１３】本発明の第６実施形態に係るレーザ加工装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１…加工対象物、７…改質領域、１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００…レーザ加工装置、１０１，２０２…レーザ光源、１０５…集光用レンズ（集光光学系）、２０３，４０３，７０３…反射型空間光変調器、２０４…集光光学系、２０５ａ，２０５ｂ…第１ミラー、２０６ａ，２０６ｂ…第２ミラー、２１０，２３８，５１０,７１０…ダイクロイックミラー、２１２…ＡＦユニット（集光点位置制御手段）、２２３…ビームエキスパンダ、２４１…４ｆ光学系（調整光学系）、３０１…ビームホモジナイザ、Ｌ…レーザ光、Ｐ…集光点。
【図１】
2010125507.tif 000003
【図２】
2010125507.tif 000004
【図３】
2010125507.tif 000005
【図４】
2010125507.tif 000006
【図５】
2010125507.tif 000007
【図６】
2010125507.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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