(57)【要約】      （修正有）【課題】  被加工面上で振動的に強度が増減する光強度分布を得ることができ、小型化することが容易なレーザ加工装置を提供する。【解決手段】  ウェッジ基板５の入射表面５ａへレーザビームを垂直に入射させる。入射するレーザビームのうち、一方の出射表面５ｂ１を通過する第１の成分及び他方の出射表面５ｂ２を通過する第２の成分が、それぞれ、出射表面５ｂ１及び出射表面５ｂ２で屈折し、ともにレーザビームの断面の中心側に偏向する。これにより、両成分の経路が互いに重なる。第１及び第２の成分が、被加工面上の共通の領域を照射し、この領域において両成分が干渉する。これにより、被加工面内で強度を振動的に増減させることができる。【選択図】  図１
2006080205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射したレーザビームの断面内における第１の領域を通過する第１の成分及び該断面内における該第１の領域以外の第２の領域を通過する第２の成分の少なくとも一方を偏向させて、該第１及び第２の成分の経路同士を重ねる第１の偏向手段と、
前記第１及び第２の成分の経路同士が重なる範囲に被加工面が配置されるように、加工対象物を保持する保持台と
を有し、
前記レーザ光源から出射したレーザビームが前記第１の偏向手段に入射してから加工対象物に照射されるまでの間、該第１及び第２の成分の経路が互いに接しているかまたは重なりを持つレーザ加工装置。
【請求項２】
前記第１の偏向手段が、レーザビームを屈折させる部材からなり、レーザビームが入射する平らな第１の面と、レーザビームが出射する平らな第２の面とを有し、該第１及び第２の面が互いに平行でない請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記第１の偏向手段の、レーザビームが入射する表面またはレーザビームが出射する表面の一方が、互いに交わる２枚の平らな面からなる請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記保持台に保持された加工対象物の表面に入射する前記第１及び第２の成分の各々が、平行光である請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
さらに、前記第１の偏向手段から前記保持台に保持された加工対象物までの間の光路上に配置されたズームレンズを有する請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
さらに、前記レーザ光源から前記第１の偏向手段までの間の光路上に配置され、レーザビームの断面内の一部の領域を通過する成分を透過させ、それ以外の領域を通過する成分を遮蔽するビーム整形器と、
前記ビーム整形器を透過した位置におけるレーザビームの断面が、前記保持台に保持された加工対象物の被加工面上に結像するように、該ビーム整形器から該第１の偏向手段までの間の光路上に配置された第１のレンズと
を有する請求項１〜５のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
さらに、前記レーザ光源の光共振器の出射端面におけるレーザビームの断面が、前記保持台に保持された加工対象物の被加工面上に結像するように、該レーザ光源から該第１の偏向手段までの間の光路上に配置された第２のレンズを有する請求項１〜５のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
さらに、前記レーザ光源から出射したレーザビームの断面内における前記第１及び第２の領域以外の第３の領域を通過する第３の成分及び該第１、第２及び第３の領域以外の第４の領域を通過する第４の成分の少なくとも一方を偏向させて、該第３及び第４の成分の経路同士を重ねる第２の偏向手段を有する請求項１〜７のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【請求項９】
レーザビームを出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射したレーザビームの断面内における第１の領域を通過する第１の成分及び該断面内における該第１の領域以外の第２の領域を通過する第２の成分の少なくとも一方を偏向させて、該第１及び第２の成分の経路同士を重ねる偏向手段であって、レーザビームを屈折させる部材からなり、レーザビームが入射する平らな第１の面と、レーザビームが出射する平らな第２の面とを有し、該第１及び第２の面が互いに平行でない該偏向手段と、
前記第１及び第２の成分の経路同士が重なる範囲に被加工面が配置されるように、加工対象物を保持する保持台と
を有するレーザ加工装置。
【請求項１０】
レーザビームの断面内における第１の領域を通過する第１の成分及び該断面内における該第１の領域以外の第２の領域を通過する第２の成分の経路が互いに離れないように両成分を伝搬させたまま、該第１及び第２の成分の少なくとも一方を偏向させて両成分を交差させ、両成分が交差する範囲内に加工対象物の被加工面を配置して、被加工面上で両成分を干渉させることにより、被加工面上で強度が振動的に増減する光を加工対象物に照射するレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工装置及びレーザ加工方法に関し、強度が被加工面内で振動的に変化するレーザビームを被加工面に照射するためのレーザ加工装置及びそれを用いたレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面に非晶質シリコン膜が形成された基板に、例えばエキシマレーザを照射することにより、非晶質シリコン膜を多結晶化するレーザアニールが行われている。レーザ照射により非晶質シリコン膜が一時的に溶融して、シリコン結晶粒が成長し、多結晶化が行われる。多結晶シリコン膜が形成された基板は、例えばアクティブマトリクス型液晶表示装置に用いられる。
【０００３】
以下に説明するように、シリコン結晶粒を被加工面に平行な方向へ成長させるレーザアニール方法が知られている。加工基板に、強度が被加工面内で周期的に増減するレーザビームを照射する。被加工面上において、強度が極小となる位置の近傍領域では、非晶質シリコンが完全には溶融しない。強度が極大となる位置の近傍領域では、非晶質シリコン膜が完全に溶融する。強度が極小となる位置の近傍領域のシリコン結晶粒が種結晶となり、シリコン膜が完全に溶融する領域に向かって、シリコン結晶粒が成長する。強度が極小となる位置ごとに、シリコン結晶粒が成長する。
【０００４】
例えばアクティブマトリクス型液晶表示装置を作製するためにレーザアニールを行うとき、シリコン結晶粒を被加工面に平行な方向について３μｍ程度以上の大きさに成長させることが好ましいと考えられている。現在、シリコン結晶粒を３〜１０μｍ程度の大きさに成長させることが目標とされている。３〜１０μｍ程度の大きさのシリコン結晶粒を成長させるために、シリコン結晶粒の大きさ程度の周期で強度が増減するレーザビームを、被加工面に照射したい。そのような周期で強度が増減する光強度分布を得るために、被加工面上でレーザビームを干渉させる方法が考えられている。
【０００５】
具体的には例えば、回折格子や、レーザビームが入射する面内に多数の微細な開口が形成されたマスクを用いる方法が考案されている。回折格子またはこのようなマスクによりレーザビームを干渉させ、上述のような周期で強度が増減する干渉縞を生じる位置に、被加工面を配置する。ただし、このような方法を用いる場合、回折格子またはマスクから被加工面までの距離が最適な値からずれると、所望の周期で増減する光強度分布が得られない。このため、このような方法を用いる場合、回折格子またはマスクから被加工面までの距離の設定を精密に行う必要がある。
【０００６】
特許文献１に、被加工面上でレーザビームを干渉させるための他のいくつかの方法が記載されている。１つの方法は以下のようなものである。レーザ光源から出射したレーザビームを、８本のシリンドリカルレンズが並べられたシリンドリカルレンズアレイに入射させ、レーザビームを断面内で分割する。シリンドリカルレンズアレイから出射したレーザビームを、１本のシリンドリカルレンズに入射させ、収束させる。これにより、分割された成分の経路同士が重なり、各レーザビームが被加工面上の共通の領域に照射される。このようにして、シリンドリカルレンズアレイで分割した成分同士が、被加工面上で干渉する。
【０００７】
他の１つの方法は以下のようなものである。レーザ光源から出射したレーザビームが、２つの反射面を有する分岐用ミラーに入射する。分岐用ミラーのある反射面で反射されたレーザビームと、他の反射面で反射されたレーザビームとが、互いに反対向きに進行する。分岐用ミラーのある反射面で反射されたレーザビームが、第１の合成用ミラーで反射されて、被加工面に照射される。分岐用ミラーの他の反射面で反射されたレーザビームが、第２の合成用ミラーで反射されて、被加工面に照射される。第１及び第２の合成用ミラーで反射されたレーザビームが、それぞれ、所定の入射角で被加工面に入射するように、かつ、第１及び第２の合成用ミラーで反射されたレーザビームが、被加工面上の共通の領域を照射するように、これら２つのミラーが配置される。このようにして、分岐用ミラーで２本に分岐させたレーザビーム同士が、被加工面上で干渉する。
【０００８】
この方法では、第１及び第２の合成用ミラーで反射されたレーザビームのそれぞれを、被加工面に所定の入射角で入射させることにより、被加工面上で強度が変化する周期を所望の値にできる。被加工面へ入射する両レーザビームの入射角を小さくするほど（垂直入射に近くするほど）、被加工面上の強度変化の周期が長くなる。なお、この方法では、第１及び第２の合成用ミラーから被加工面までの距離が所定値からずれても、被加工面上の強度変化の周期がほとんど変わらない。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−２８０３０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記載された方法のうち、分岐用ミラーで２本に分岐させたレーザビーム同士を被加工面上で干渉させる方法を用いれば、被加工面に入射する２本のレーザビームの入射角を制御することにより、被加工面上の強度変化の周期を制御することができる。
【００１１】
レーザ照射により形成されるシリコン結晶粒を大きくするために、被加工面上の強度変化の周期を長くしたい。そのため、被加工面に入射する２本のレーザビームの入射角を小さくしたい。特許文献１に記載された方法では、分岐用ミラーで２本に分岐させたレーザビームを、それぞれ第１及び第２の合成用ミラーで反射して、被加工面に照射する。第１の合成用ミラーから第２の合成用ミラーまでの距離を、ある程度以上近づけることができないので、入射角を小さくするために、両ミラーから被加工面までの距離を長くする必要がある。そのため、レーザ加工装置の小型化が容易でない。
【００１２】
また、この方法でレーザビームを干渉させるために、分岐用ミラーと、第１の合成用ミラーと、第２の合成用ミラーとが必要である。これら３つの光学部品の相対位置を調整する必要があるので、レーザ加工装置の調整が簡単ではない。
【００１３】
本発明の一目的は、被加工面上で振動的に強度が増減する光強度分布を得ることができ、小型化することが容易なレーザ加工装置を提供することである。
【００１４】
本発明の他の目的は、被加工面上で振動的に強度が増減する光強度分布を、従来よりも簡単な構成で得ることができるレーザ加工装置を提供することである。
【００１５】
本発明の他の目的は、上記目的に示したようなレーザ加工装置を用いて行うことができるレーザ加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の一観点によれば、レーザビームを出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射したレーザビームの断面内における第１の領域を通過する第１の成分及び該断面内における該第１の領域以外の第２の領域を通過する第２の成分の少なくとも一方を偏向させて、該第１及び第２の成分の経路同士を重ねる偏向手段と、前記第１及び第２の成分の経路同士が重なる範囲に被加工面が配置されるように、加工対象物を保持する保持台とを有し、前記レーザ光源から出射したレーザビームが前記偏向手段に入射してから加工対象物に照射されるまでの間、該第１及び第２の成分の経路が互いに接しているかまたは重なりを持つレーザ加工装置が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
被加工面上で第１及び第２の成分が干渉することにより、被加工面内で強度が周期的に増減する光強度分布が得られる。レーザ光源から出射したレーザビームが偏向手段に入射してから加工対象物に照射されるまでの間、第１及び第２の成分の経路が互いに離れないので、偏向手段から加工対象物の被加工面までの距離を近くしても、被加工面に入射する両成分の入射角を小さくすることができる。両成分の被加工面への入射角を小さくすれば、被加工面上の光強度分布の周期を長くできる。レーザ加工装置をあまり大きくせずに、被加工面上の光強度分布の周期を長くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明の実施例によるレーザ加工装置を概略的に示す。レーザ光源１が、レーザビームを出射する。レーザ光源１は、例えば、波長３０８ｎｍのレーザビームを出射するＸｅＣｌエキシマレーザである。レーザ光源１から出射したレーザビームの断面形状が、ほぼ矩形（例えば３ｃｍ角の正方形）である。レーザ光源１から出射したレーザビームが、マスク２に入射する。
【００１９】
マスク２が、遮光領域と遮光領域内に形成された矩形の開口とを有する。レーザ光源１から出射したレーザビームの断面形状が、例えば３ｃｍ角の正方形であるとき、マスク２の開口の形状を、例えば１ｃｍ角の正方形とする。レーザ光源１から出射したレーザビームの断面内で、中心近傍が最も強度の均一な部分である。ビーム断面内の強度の均一性が高い中心近傍を透過させ、他の部分を遮光するように、マスク２が配置される。マスク２から出射したレーザビームの断面が、マスク２の開口に対応した矩形に整形される。マスク２を通過したレーザビームが、レンズ３を透過して、折り返しミラー４で反射され、ウェッジ基板５に入射する。
【００２０】
ウェッジ基板５は、例えば石英（ＳｉＯ２）等のレーザビームを透過及び屈折させる素材からなり、レーザビームが入射する平面５ａ（入射表面５ａ）と、レーザビームが出射する出射表面５ｂとを有する。出射表面５ｂは、外側に向かって凸となるように互いに交わる２枚の平面５ｂ１（出射表面５ｂ１）と平面５ｂ２（出射表面５ｂ２）とからなる。出射表面５ｂ１と出射表面５ｂ２との交線が、入射表面５ａと平行である。また、出射表面５ｂ１と出射表面５ｂ２とは、両者の交線を含みレーザビームの進行方向と平行な仮想平面に関して対称である。
【００２１】
ウェッジ基板５の入射表面５ａへレーザビームを垂直に入射させる。出射表面５ｂ１と５ｂ２との交線が、レーザビームの経路のほぼ中心を通過するように、レーザビームとウェッジ基板５との相対位置が調整されている。入射するレーザビームのうち、一方の出射表面５ｂ１を通過する第１の成分及び他方の出射表面５ｂ２を通過する第２の成分が、それぞれ、出射表面５ｂ１及び出射表面５ｂ２で屈折し、ともにレーザビームの断面の中心側に偏向する。これにより、両成分の経路が互いに重なる。
【００２２】
ウェッジ基板５から出射したレーザビームが、例えば表面に非晶質シリコン膜が形成されたガラス基板である加工対象物６に入射する。加工対象物６の被加工面が、ウェッジ基板５の入射表面５ａと平行に配置される。また、被加工面は、レーザビームの第１及び第２の成分の経路が重なる範囲内に配置される。第１及び第２の成分が、被加工面上の共通の領域を照射し、この領域において両成分が干渉する。これにより、被加工面内で強度を振動的に増減させることができる。
【００２３】
マスク２の開口が加工対象物６の被加工面に結像するような位置に、レンズ３が配置される。これにより、ウェッジ基板５から出射した第１及び第２の成分が、それぞれ被加工面をほぼ均一に照射する。被加工面をそれぞれほぼ均一に照射する第１及び第２の成分が、被加工面上で干渉する。
【００２４】
ＸＹステージ７が、加工対象物６を保持する。ＸＹステージ７は、被加工面と平行な２次元方向に、加工対象物６を移動させることができる。被加工面上のある領域へのレーザ照射が終了したら、未加工の領域にレーザビームが照射できるように、ＸＹステージ７で加工対象物６を移動し、未加工領域へのレーザ照射を行う。このような工程を繰り返し、被加工面全面にレーザビームを照射する。
【００２５】
マスク２がビーム断面を矩形に整形することにより、第１及び第２の成分により照射される被加工面上の領域の形状が矩形となる。被加工面上の光照射領域が矩形であると、被加工面に対する光照射領域の移動を繰り返し、被加工面全面に隙間なくレーザビームを照射することが容易になる。
【００２６】
次に、図２を参照し、ウェッジ基板５の作用について、さらに説明する。図２は、ウェッジ基板５を透過して、加工対象物６に照射されるレーザビームの光路を概略的に示す。ウェッジ基板５の入射表面５ａに、レーザビームＬＢが入射する。入射表面５ａと出射表面５ｂ１とがなす角を、出射表面５ｂ１のウェッジ角度とし、入射表面５ａと出射表面５ｂ２とがなす角を、出射表面５ｂ２のウェッジ角度とする。出射表面５ｂ１及び出射表面５ｂ２のウェッジ角度がともにαである。
【００２７】
出射表面５ｂ１で屈折した第１の成分ＬＢ１が平行光であり、その波面は平面である。出射表面５ｂ２で屈折した第２の成分ＬＢ２も平行光であり、その波面が平面である。第１及び第２の成分ＬＢ１及びＬＢ２が、ともに、加工対象物６の被加工面に入射角θで入射する。第１の成分ＬＢ１の入射方向と、第２の成分ＬＢ２の入射方向とがなす角が、２θである。なお被加工面へ入射するレーザビームの入射角は、被加工面の法線方向と入射光の進行方向とがなす角である。入射角θは、ウェッジ角度をαとし、レーザビームＬＢの波長に対するウェッジ基板５の屈折率をｎとして、
【００２８】
【数１】
2006080205.tif 000003
【００２９】
と表される。ウェッジ角度α及びウェッジ基板５の屈折率ｎの少なくとも一方を適切に選択することにより、入射角θを所望の値にすることができる。なお、例えば、波長３０８ｎｍのレーザビームを用いるとき、石英からなるウェッジ基板５の屈折率ｎは１．５程度である。
【００３０】
被加工面上の、第１及び第２の成分ＬＢ１及びＬＢ２にともに照射される領域において、両成分が互いに干渉する。出射表面５ｂ１と５ｂ２の交線に直交する仮想的な平面を考え、この平面と被加工面との交線方向を強度変調方向と呼ぶ。図２の下側のグラフに、被加工面上の第１及び第２の成分ＬＢ１及びＬＢ２が干渉する領域内の、強度変調方向に関する光強度分布を示す。グラフの縦軸が強度を示し、横軸が被加工面上の位置を示す。強度が強度変調方向に関して周期的に増減する（この周期を、強度変調周期ｄと呼ぶ）。第１及び第２の成分ＬＢ１及びＬＢ２の位相が等しい位置で、強度が極大となり、第１及び第２の成分ＬＢ１及びＬＢ２の位相が半波長分ずれた位置で、強度が極小となる。互いに隣接する極大点同士の間隔が（または、互いに隣接する極小点同士の間隔が）、強度変調周期ｄとなる。
【００３１】
強度変調周期ｄは、レーザビームＬＢの波長λと入射角θとを用いて、
【００３２】
【数２】
2006080205.tif 000004
【００３３】
と表される。例えば、レーザビームの波長λが３０８ｎｍで、入射角θが０．８８度であるとき、強度変調周期ｄは１０μｍとなる。波長λ及び入射角θの少なくとも一方を適切に選択することにより、強度変調周期ｄを所望の値にすることができる。なお、ウェッジ基板５から被加工面までの距離が所定値からずれても、強度変調周期ｄはほとんど変化しない。
【００３４】
被加工面上の、強度が極小となる位置の近傍領域では、非晶質シリコン膜が完全には溶融せず、強度が極大となる位置の近傍領域では、非晶質シリコン膜が完全に溶融するように、照射するレーザビームの強度を調節する。強度が極小となる位置の近傍領域のシリコン結晶粒が種結晶となり、シリコン膜が完全に溶融する領域に向かって、シリコン結晶粒が成長する。強度が極小となる位置ごとに、シリコン結晶粒が成長する。すなわち、被加工面上における光強度分布の周期に対応した大きさの結晶粒が形成されることになる。
【００３５】
なお、第１及び第２の成分ＬＢ１及びＬＢ２各々の、ビーム断面内における強度の均一性を高めることにより、各極大点の強度及び各極小点の強度が、光照射領域内でばらつくことが抑制される。これにより、形成される多結晶シリコン膜の被加工領域内おける品質のばらつきが抑制される。
【００３６】
なお、以下のようにしてレーザビームをウェッジ基板５に入射させてもよい。ウェッジ基板５に入射する前に、レーザビームを偏光ビームスプリッタに入射させ、Ｓ偏光成分のレーザビームとＰ偏光成分のレーザビームとに２分割する。例えば、レーザビームが直線偏光であるとき、レーザビームと偏光ビームスプリッタとの相対位置を調整することによって、分割されたＳ偏光成分及びＰ偏光成分のレーザビームの強度比を調整することができる。
【００３７】
偏光ビームスプリッタで分割された２本のレーザビームの少なくとも一方の進行方向を偏向させて両レーザビームを互いに平行に進行させ、両レーザビームをウェッジ基板５の入射表面５ａに垂直に入射させる。偏光ビームスプリッタで分割された２本のレーザビームは互いに偏光方向が異なっているので、一方のレーザビームの経路中に、例えばλ／２板等を配置し、両レーザビームの偏光方向を揃えてから、両レーザビームをウェッジ基板５に入射させる。
【００３８】
２本のレーザビームの一方が出射表面５ｂ１を通過し、他方が出射表面５ｂ２を通過するように、２本のレーザビーム及びウェッジ基板５の相対位置が調整されている。ウェッジ基板５を出射した２本のレーザビームが互いに交差して干渉する。
【００３９】
互いに干渉する２本のレーザビームの強度比を調整することにより、被加工面上に生じる強度変調の振幅を調整することができる。なお、レーザビームを偏光ビームスプリッタで分割する例を説明したが、他の手段で分割しても構わない。また、分割された２本のレーザビームの強度比を、上述した手段と異なる手段で調整しても構わない。
【００４０】
上述したウェッジ基板５は、出射表面５ｂ１及び出射表面５ｂ２のウェッジ角度が等しいものであったが、両面のウェッジ角度を等しくしなくてもよい。以下に説明するように、片方の面を、レーザビームが入射する入射表面５ａと平行にすることもできる。
【００４１】
図３（Ａ）は、このようなウェッジ基板５の構成例を示す。図３（Ａ）に示すウェッジ基板５は、図２に示したウェッジ基板５の出射表面５ｂ１を、レーザビームの入射する入射表面５ａと平行にした形状を有する。出射表面５ｂ２が、入射表面５ａに対して傾斜している。出射表面５ｂ１と出射表面５ｂ２との交線が、入射表面５ａと平行である。
【００４２】
入射表面５ａにレーザビームＬＢが垂直に入射する。出射表面５ｂ１から出射する第１の成分ＬＢ１が、そのまま直進する。出射表面５ｂ２から出射する第２の成分ＬＢ２が、出射表面５ｂ２で屈折して、レーザビームの断面の中心側に偏向することにより、第１及び第２の成分ＬＢ１及びＬＢ２の経路が互いに重なる。第１の成分ＬＢ１が、被加工面へ垂直に入射する。第２の成分ＬＢ２が、被加工面へ入射角θで入射する。第１の成分ＬＢ１の入射方向と、第２の成分ＬＢ２の入射方向とがなす角が、θである。被加工面上で両成分が干渉する。
【００４３】
出射表面５ｂ１と５ｂ２の交線に直交する仮想的な平面を考えたとき、この平面と被加工面との交線方向（強度変調方向）に関して、被加工面上の強度が周期的に増減する。この周期ｄ（強度変調周期ｄ）は、レーザビームＬＢの波長λと第２の成分ＬＢ２の入射角θとを用いて、
【００４４】
【数３】
2006080205.tif 000005
【００４５】
と表される。図２に示したウェッジ基板５の構成例の場合と同様に、波長λ及び入射角θの少なくとも一方を適切に選択することにより、強度変調周期ｄを所望の値にすることができる。
【００４６】
なお、図３（Ａ）に示したウェッジ基板５の出射表面５ｂ１は、第１の成分ＬＢ１をそのまま直進させる。よって、図３（Ｂ）に示すように、入射表面５ａと出射表面５ｂ１とに挟まれた部分を除いた形状のウェッジ基板５を用いることもできる。第１の成分ＬＢ１は、ウェッジ基板５を透過せず、そのまま直進して被加工面に入射する。第２の成分ＬＢ２は、ウェッジ基板５の入射表面５ａに入射し、出射表面５ｂ２で屈折して偏向され、被加工面へ斜めに入射する。被加工面上で両成分が干渉する。
【００４７】
図４に示すように、レーザビームの断面内に複数のウェッジ基板５を並べてもよい。図４に示す構成例では、レーザビームＬＢの断面の一方向に関する幅が１０ｃｍ程度であり、幅が２ｃｍ程度のウェッジ基板５が、その方向に５つ並んで配置されている。各ウェッジ基板５が、それに入射したレーザビームの断面内の相異なる領域を通過する成分同士を、被加工面上で干渉させる。配置されたウェッジ基板５と等しい数の（図では５つの）光照射領域が、被加工面上に離散的に配置される。なお、互いに隣接する光照射領域同士の間に、レーザビームが照射されない隙間が生じるが、ＸＹステージで加工対象物６を移動すれば、このような領域にレーザビームを照射できる。
【００４８】
これを、レーザビームの断面の大きさに対応する１つの大きなウェッジ基板を配置する場合と比べると、以下のような違いがある。１つの大きなウェッジ基板を配置する場合、ビーム断面内で互いに遠く離れた領域を通過する成分同士が、被加工面上の共通の領域を照射する。ビーム断面内で互いに遠く離れた領域を通過する成分同士は、干渉しにくい。一方、複数の小さなウェッジ基板を配置する場合、ビーム断面内で互いに近い領域を通過する成分同士が、被加工面上の共通の領域を照射する。ビーム断面内で互いに近い領域を通過する成分同士は、干渉しやすい。
【００４９】
また、被加工面上のある広さの領域内でレーザビームを干渉させるとき、１つの大きなウェッジ基板を配置する場合は、複数の小さなウェッジ基板を配置する場合に比べて、ウェッジ基板から被加工面までの距離を遠くする必要がある。
【００５０】
次に、図５を参照して、変形例によるレーザ加工装置について説明する。図５のレーザ加工装置は、図１のレーザ加工装置のウェッジ基板５から加工対象物６までの間の光路上に、ズームレンズ８を追加した構成を有する。
【００５１】
レーザ光源１から出射し、マスク２、レンズ３、折り返しミラー４を経たレーザビームが、ウェッジ基板５に入射する。ウェッジ基板５でそれぞれ偏向された第１及び第２の成分が、ズームレンズ８を透過して、被加工面上で干渉する。マスク２の開口が加工対象物６の被加工面に結像するように、レンズ３及びズームレンズ８が配置される。
【００５２】
ズームレンズ８の拡大率（または縮小率）を変化させることにより、被加工面上の光照射領域の広さを調整することができ、また、被加工面に入射する第１及び第２の成分の入射角θを調整することができる。入射角θを調整することにより、強度変調周期ｄを調整することができる。  
【００５３】
以上説明した実施例及び変形例によるレーザ加工装置は、ウェッジ基板を用いて、被加工面上で振動的に強度が増減する光強度分布を得ることができる。従来のレーザ加工装置より簡単な構成で、このような光強度分布を得られるため、光軸の調整等が容易になる。ウェッジ基板のウェッジ角度を適切に選択することにより、被加工面に入射するレーザビームの入射角を調整して、強度変調周期を所望の値にできる。
【００５４】
上述のレーザ加工装置では、レーザ光源から出射したレーザビームの断面内のある領域を通過する第１の成分及び断面内の他の領域を通過する第２の成分の少なくとも一方が、ウェッジ基板で偏向されることにより、両成分の経路が互いに重なる。第１及び第２の成分（の少なくとも一方）がウェッジ基板から出射して被加工面に照射されるまでの間、両成分の経路が、互いに接しているかまたは重なっている。両成分の経路が、互いに近いので、ウェッジ基板から被加工面までの距離を近くしても、被加工面に入射する両成分の入射角を小さくできる。レーザ加工装置をあまり大きくせずに、強度変調周期を長くできる。
【００５５】
なお、図１及び図５に示したレーザ加工装置で、レーザビームをウェッジ基板５の入射表面５ａに入射させ、表面５ｂから出射させたが、レーザビームが表面５ｂに入射し、表面５ａから出射するように、ウェッジ基板５を配置しても構わない。このようにウェッジ基板５を配置した場合、ウェッジ基板５の表面５ｂ１及び表面５ｂ２にそれぞれ入射した成分の経路同士が重なる。
【００５６】
なお、図１に示したレーザ加工装置で、マスク２により、ビーム断面内の強度の均一性が高い部分を透過させ、レンズ３により、マスク２の開口を被加工面に結像させたが、このレーザ加工装置からマスク２を取り除き、レンズ３を、レーザ光源１の光共振器の出射端面におけるレーザビームの断面が、被加工面上に結像するような位置に配置してもよい。このようにしても、被加工面上で干渉する成分各々の、ビーム断面内における強度の均一性をある程度高くできると考えられる。
【００５７】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施例によるレーザ加工装置の概略図である。
【図２】ウェッジ基板の一構成例を示す断面図である。
【図３】図３（Ａ）は、ウェッジ基板の他の構成例を示す断面図であり、図３（Ｂ）は、ウェッジ基板のさらに他の構成例を示す断面図である。
【図４】複数のウェッジ基板を配置した構成例を示すウェッジ基板の断面図である。
【図５】変形例によるレーザ加工装置の概略図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  レーザ光源
２  マスク
３  レンズ
４  折り返しミラー
５  ウェッジ基板
６  加工対象物
７  ＸＹステージ
８  ズームレンズ
【図１】
2006080205.tif 000006
【図２】
2006080205.tif 000007
【図３】
2006080205.tif 000008
【図４】
2006080205.tif 000009
【図５】
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