(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射するレーザ光源と、
該レーザ光源と媒質との間に配されて前記レーザ光を媒質中に集光する集光光学系と、
前記レーザ光のレーザ発散点の位置を、前記レーザ光の光軸上に沿って移動させるレーザ発散点移動手段と、
前記レーザ光を集光させたい前記媒質の屈折率及び前記媒質の表面から集光させたい位置までの距離を入力可能な入力手段と、
前記入力手段から入力された前記屈折率及び前記距離に基づいて、前記レーザ発散点の移動量を算出する算出手段と、
前記算出手段で計算された前記移動量に基づいて前記レーザ発散点移動手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするレーザ集光光学系。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ集光光学系において、
前記入力手段は、さらに前記集光光学系のＮＡを入力可能であり、
前記算出手段は、さらに前記ＮＡに基づいて前記レーザ発散点の移動量を算出することを特徴とするレーザ集光光学系。
【請求項３】
請求項２に記載のレーザ集光光学系において、
前記入力手段は、さらに予め測定された前記集光光学系の波面データを入力可能であり、
前記算出手段は、さらに前記波面データに基づいて前記レーザ発散点の移動量を算出することを特徴とするレーザ集光光学系。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレーザ集光光学系において、
前記集光光学系に連携して設けられ、集光光学系の下面から前記媒質の表面までの距離を所定の距離に維持する観察光学系を備え、
該観察光学系が、フォーカス検出手段又はオートフォーカス機構を備えていることを特徴とするレーザ集光光学系。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のレーザ集光光学系において、
前記集光光学系と前記媒質の表面との光軸方向の相対的な距離が一定とされていることを特徴とするレーザ集光光学系。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のレーザ集光光学系を備えることを特徴とするレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーザ光を媒質中の異なった部分に集光させるレーザ集光光学系及びレーザ加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、様々な分野でレーザ光が応用されており、レーザ光を利用した各種装置が開発されている。例えば、その１つとして半導体ウエハやガラス等の被加工対象物を、レーザ光を利用して切断する加工装置が知られている。この加工装置は、レーザ光源からのレーザ光を集光光学系によって集光することにより、媒質に改質層等を発生させて切断加工を行うものである。また、切断を行う際、被加工対象物の厚みは様々であるので常に同じ深さに集光するのではなく、被加工対象物の厚みに応じて異なった深さに集光することが必要とされている。即ち、媒質中の異なる深さ部分に集光したいという要求がある。
しかしながら、異なる厚み（深さ）間で球面収差量が異なるので、集光性能が変化（劣化）する可能性があった。
【０００３】
そこで、従来より、球面収差の補正を行って集光性能の変化を抑えながら上述したような厚みの異なる部分に集光させるために、様々な技術が採用されている。
そのうちの１つとして、例えば、厚みの異なる平行平板ガラスを対物レンズ等の集光光学系の先端に着脱可能に配置するものが知られている。
また、例えば、倍率４０×程度、ＮＡ０．９３の超広視野の範囲にわたって諸収差が良好に補正され、カバーガラス厚の変動による性能劣化も少ない顕微鏡用補正環付き対物レンズが知られている（例えば、特許文献１参照）。  
更に、無限遠（No Power Lens）の球面収差補正光学系を光軸方向に移動させて球面収差を補正する光学系も知られている（例えば、特許文献２参照）。
更には、図１０に示すように、対物レンズ３０と光源３１との間に球面収差補正レンズ３２を配置し、この球面収差補正レンズ３２を光軸に沿って移動させることにより球面収差を補正する顕微鏡装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平５−１１９２６３号公報（図１等）
【特許文献２】特開２００３−１７５４９７号公報（図１等）
【特許文献３】特開２００１−８３４２８号公報（図１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した球面収差補正のうち、平行平板ガラスを利用したものは、平行平板ガラスの傾き等による性能劣化が大きい。そのため、平行平板を保持する枠に高精度が要求され、また、平行平板の枠への固定も精度が必要になることから高価になる。また、小さいＷＤの中で、手動により交換を行う必要があり、非常に手間のかかる作業であった。更に、連続可変を行うことが難しかった。
また、上記特許文献１に記載の補正環対物レンズでは、高精度であるため価格が高く、低コスト化を図ることができない。また、集光位置に応じて自動で球面収差量を調整することが難しく自動化への対応が困難なものである。
また、上記特許文献２に記載の光学系では、合成焦点距離が、無限遠のレンズで補正を行うため球面収差を補正した場合でも集光位置は変化しない。媒質中の異なった部分に集光しようとすると必ずＷＤが変わり、ＷＤ一定の下での収差補正を行うことができなかった。また、ビームエキスパンダ以外に球面収差補正光学系が必要となるので構成が複雑で、部品点数が多くなり、低コスト化を図ることが困難であった。
【０００５】
また、上記特許文献３に記載の顕微鏡装置では、図１０に示すように、球面収差補正レンズ３２を光軸方向に移動させることにより、球面収差の補正を行うことができるが、球面収差補正レンズ３２の移動に伴い対物レンズ３０に入射する光束径が変化してしまう。即ち、光束の広がりが変化してしまう。そのため、図１１に示すように、光量が変化してしまい、標本面上での明るさが変化してしまう。ここで、画像取得手段がある場合には、画像の明るさを検出し、明るさによって光源のパワーを変化させる。画像側で明るさをコントロールする等により、明るさを一定にできるが、装置構成が複雑になる等の問題がある。
また、瞳面内での光量分布がある場合には、光量分布も変化する恐れがあった。このような光量分布の変化により、集光性能が変化するという問題があった。更に、画像取得手段からの電気信号に基づいて球面収差補正レンズを移動するため、時間のかかるものであった。
【０００６】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、シンプルな構成で、手間をかけることなく容易に球面収差補正を行うことができるレーザ集光光学系及びレーザ加工装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
請求項１に係る発明は、レーザ光を出射するレーザ光源と、該レーザ光源と媒質との間に配されて前記レーザ光を媒質中に集光する集光光学系と、前記レーザ光のレーザ発散点の位置を、前記レーザ光の光軸上に沿って移動させるレーザ発散点移動手段と、前記レーザ光を集光させたい前記媒質の屈折率及び前記媒質の表面から集光させたい位置までの距離を入力可能な入力手段と、前記入力手段から入力された前記屈折率及び前記距離に基づいて、前記レーザ発散点の移動量を算出する算出手段と、前記算出手段で計算された前記移動量に基づいて前記レーザ発散点移動手段を制御する制御手段とを備えるレーザ集光光学系を提供する。
【０００８】
この発明に係るレーザ集光光学系においては、集光光学系によりレーザ光源から出射されたレーザ光を媒質中に集光することができる。この際、レーザ光は、集光光学系に発散光状態（非平行光束状態）で入射される。つまり、レーザ光源から発散光状態で出射、又はレーザ光源から平行光束状態で出射された後に各種レンズにより発散光状態に変換されて集光光学系に入射する。このようにレーザ光が発散光状態になった点を発散点としている。また、レーザ光を集光させる際に、集光したい媒質の屈折率及び媒質の表面から集光したい位置までの距離に応じて、レーザ発散点移動手段によりレーザ発散点をレーザ光の光軸上に沿って移動させるので、媒質中の深さが異なる箇所にレーザ光を集光させたとしても、それぞれの位置において球面収差の発生量を極力抑えることができる。従って、レーザ光を所望する媒質の深さに効率良く集光させることができ、集光性能の向上を図ることができる。
特に、レーザ発散点を移動させるだけであるので、従来のように手間をかけることなく、容易に球面収差補正を行うことができる。また、従来の補正環対物レンズ等のように特別な光学系を備える必要がないので、構成のシンプル化を図ることができると共に低コスト化を図ることができる。更に、レーザ発散点を移動させるだけであるので、連続可変を行い易く、自動化に対応し易い。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のレーザ集光光学系において、前記入力手段は、さらに前記集光光学系のＮＡを入力可能であり、前記算出手段は、さらに前記ＮＡに基づいて前記レーザ発散点の移動量を算出するレーザ集光光学系を提供する。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載のレーザ集光光学系において、前記入力手段は、さらに予め測定された前記集光光学系の波面データを入力可能であり、前記算出手段は、さらに前記波面データに基づいて前記レーザ発散点の移動量を算出するレーザ集光光学系を提供する。
この発明に係るレーザ集光光学系においては、レーザ発散点移動手段が、予め測定された集光光学系の波面データ、例えば、集光光学系を構成している一部である対物レンズの波面データや、集光光学系全体の波面データを考慮してレーザ発散点の位置を設定するので、レーザ光の集光性能をさらに向上することができる。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレーザ集光光学系において、前記集光光学系に連携して設けられ、集光光学系の下面から前記媒質の表面までの距離を所定の距離に維持する観察光学系を備え、該観察光学系が、フォーカス検出手段又はオートフォーカス機構を備えているレーザ集光光学系を提供する。
【００１２】
この発明に係るレーザ集光光学系においては、観察光学系により集光光学系の下面から媒質の表面までの距離を所定の距離に維持できるので、例えば、集光光学系と媒質との水平方方向の相対的な移動、即ち、走査を行ったとしても、所望する深さに集光されたレーザ光を同一位置に維持しながら走査を行うことができる。従って、異なる深さに球面収差量の発生を極力抑えながら、媒質全体に亘ってレーザ光を集光させることができる。
【００１３】
請求項５に係る発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のレーザ集光光学系において、前記集光光学系と前記媒質の表面との光軸方向の相対的な距離が一定とされているレーザ集光光学系を提供する。
【００１４】
この発明に係るレーザ集光光学系においては、レーザ光を集光したい媒質深さが変化した場合でも、集光光学系と媒質の表面との光軸方向の相対的な距離、即ち、ＷＤが一定になるよう設定されているので、構成が簡単になる。
【００１５】
請求項６に係る発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のレーザ集光光学系を備えるレーザ加工装置を提供する。
この発明に係るレーザ加工装置においては、媒質中の異なる各深さに、球面収差の発生
を極力抑えた状態でレーザ光の集光を効率良く行えるので、正確なレーザ加工を行うこと
ができ、ウエハ等を高精度に切断することが可能である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るレーザ集光光学系によれば、集光したい媒質の屈折率及び媒質の表面から集光したい位置までの距離に応じて、レーザ発散点移動手段によりレーザ発散点をレーザ光の光軸上に沿って移動させるので、媒質中の深さが異なるそれぞれの位置で、球面収差の発生量を極力抑えることができる。従って、レーザ光を所望する媒質の深さに効率良く集光させることができ、集光性能の向上を図ることができる。
特に、レーザ発散点を移動させるだけであるので、従来のように手間をかけることなく、容易に球面収差補正を行うことができると共に特別な光学系を備える必要がないので、構成のシンプル化を図ることができ、低コスト化を図ることができる。
また、本発明に係るレーザ加工装置によれば、媒質中の異なる各深さに、球面収差の発生を極力抑えた状態でレーザ光の集光を効率良く行えるので、正確なレーザ加工を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係るレーザ集光光学系及びレーザ加工装置の第１実施形態を、図１及び図２を参照して説明する。
本実施形態のレーザ加工装置は、ウエハ（媒質）Ａ中にレーザ光Ｌを集光させた状態で水平方向に走査しながらレーザ加工を行い、ウエハＡを任意の大きさに切断することができる装置であり、図１に示すようにレーザ集光光学系１を備えている。また、本実施形態のレーザ加工装置は、ウエハＡを水平方向及び鉛直方向に移動可能な図示しないステージを備えている。
【００１９】
上記レーザ集光光学系１は、レーザ光Ｌを平行光束状態で出射するレーザ光源（図示せず）と、該レーザ光源とウエハＡとの間に配されてレーザ光ＬをウエハＡ中に集光する対物レンズ等を含む集光光学系２と、レーザ光Ｌのレーザ発散点３の位置を、レーザ光Ｌを集光したい屈折率及びウエハＡの表面から集光したい位置までの距離に応じて、レーザ光Ｌの光軸上に沿って移動可能なレーザ発散点移動手段４とを備えている。
なお、本実施形態において、上記レーザ発散点３は、レーザ光源から出射された平行光束状態のレーザ光Ｌを、所定の光学系により発散光状態（非平行光束状態）に変えられた位置を示している。但し、レーザ光源が、レーザ光源を非平行光束状態で出射可能に設定されている場合には、レーザ光源から出射される位置がレーザ発散点３である。
【００２０】
上記レーザ発散点移動手段４は、図示しない制御部に接続されており、該制御部からの信号を受けてレーザ発散点３を移動するようになっている。また、制御部は、所定の情報を入力可能な入力部と、該入力部により入力された各入力情報（入力データ）に基づいてレーザ発散点３の移動量を計算する計算部とを備えており、計算結果に応じてレーザ発散点移動手段４に信号を送って移動させるようになっている。
また、制御部は、レーザ発散点移動手段４の制御に加え、レーザ発散点３の移動終了後にレーザ光Ｌを出射させるようにレーザ光源の制御も同時に行うようになっている。
【００２１】
このように構成されたレーザ集光光学系１により、表面から深さの異なる位置でウエハＡ中にレーザ光Ｌを集光させると共に、ウエハＡの走査を行って該ウエハＡの切断を行う場合について説明する。なお、本実施形態においては、深さの異なる位置として、例えば、表面から５０μｍ、７５μｍ、１００μｍの位置にレーザ光を集光させる場合を説明する。
まず、ウエハＡの表面から５０μｍの位置にレーザ光Ｌを集光させる場合には、図２に示すように、制御部の入力部にウエハＡの屈折率、ウエハＡの表面から集光したい位置までの距離、即ち、５０μｍ及び集光光学系２のＮＡの入力を行う（Ｓ１）。計算部は、この入力データに基づいてレーザ発散点３の移動量、即ち、レーザ発散点３と集光光学系２との距離の計算及び集光光学系２とウエハＡの表面との距離、即ち、ＷＤ値の計算を行う（Ｓ２）。計算終了後、制御部は、計算結果に基づいてレーザ発散点移動手段４をレーザ光Ｌの光軸方向に移動させるよう制御して、図１（ａ）に示すように、レーザ発散点３の位置を所定の位置に移動させると共に、集光光学系２とウエハＡとの間の距離ＷＤを計算値になるように図示しない移動手段によりＷＤを変化させる（Ｓ３）。
【００２２】
レーザ発散点３の移動及びＷＤの変化の終了後、制御部は、レーザ光源に信号を送りレーザ光Ｌを出射させる（Ｓ４）。出射されたレーザ光Ｌは、レーザ発散点移動手段４により所定位置に移動されたレーザ発散点３の位置にて発散光状態となった後、集光光学系２によりウエハＡの表面から５０μｍの位置に集光される。
この際、上述したように、５０μｍの深さに応じてレーザ発散点３の位置を調整しているので、球面収差の発生量を極力抑えることができ、レーザ光Ｌを５０μｍの位置に効率良く集光させることができる。
【００２３】
また、ウエハＡの表面から７５μｍ又は１００μｍの位置にレーザ光Ｌを集光させる場合には、上述したと同様に、入力部にウエハＡの屈折率、ウエハＡの表面から集光したい位置までの距離（７５μｍ又は１００μｍ）及び集光光学系２のＮＡの入力を行う。計算部による計算終了後、制御部は、計算結果に基づいてレーザ発散点移動手段４をレーザ光Ｌの光軸方向に移動させるよう制御して、図１（ｂ）及び（ｃ）に示すように、レーザ発散点３の位置を所定の位置に移動させ、ＷＤを変化させる。その後、レーザ光Ｌを出射させて、集光光学系２によりレーザ光ＬをウエハＡの表面から７５μｍ又は１００μｍの位置に集光させる。
この際、上述したと同様に、７５μｍ又は１００μｍの深さに応じてレーザ発散点３の位置を調整しているので、それぞれの位置で球面収差の発生量を極力抑えることができ、レーザ光Ｌを７５μｍ又は１００μｍの位置に効率良く集光させることができる。
【００２４】
ここで、レーザ光ＬをウエハＡ内に集光させると、エネルギーが１点（集光点）に集中してクラックを生じさせる。特に、深さの異なる各位置（５０μｍ、７５μｍ、１００μｍ）で球面収差を極力抑えた状態でレーザ光Ｌを集光させることが可能であるので、所望する位置に正確にクラックを生じさせることできる。
そして、所定の深さにレーザ光Ｌを集光させた状態で、ステージを水平方向に走査してレーザ加工を行うことで、隣接するクラック同士を連結させてウエハＡを任意の大きさ、例えば、チップ状に切断することができる。
【００２５】
上述したように、本実施形態のレーザ加工装置及びレーザ集光光学系２によれば、ウエハＡ中のそれぞれ異なる深さ（５０μｍ、７５μｍ、１００μｍ）にレーザ光Ｌを集光させる際に、ウエハＡの屈折率及びウエハＡの表面から集光したい位置までの距離に応じて、レーザ発散点移動手段４によりレーザ発散点３を光軸上に沿って移動させるので、球面収差の発生量を極力抑えることができ、それぞれの各深さにおいて最適な状態で効率良くレーザ光Ｌを集光させることができる。また、各深さで走査を行うことでより正確なレーザ加工を行うことができ、高精度の切断を行うことができる。
特に、レーザ発散点３を移動させるだけの構成であるので、従来のように手間をかけることなく容易に球面収差補正を行うことができる。また、従来の補正環対物レンズ等の特別な光学系を必要としないので、構成のシンプル化を図ることができると共に低コスト化を図ることができる。更に、レーザ発散点３を移動させるだけであるので、連続可変を行い易く、また自動化への対応がし易い。
【００２６】
なお、上記第１実施形態においては、入力部にウエハＡの屈折率、ウエハＡの表面から集光したい位置までの距離及び集光光学系２のＮＡを入力することで、レーザ発散点３の位置を計算したが、入力データは上述したものに限らず、例えば、これら入力データに加え、集光光学系２の予め測定された波面データをさらに入力して、レーザ発散点３の位置を計算しても構わない。
即ち、図３に示すように、入力部への各種データ入力（上述したＳ１）の際、ウエハＡの屈折率、ウエハＡの表面から集光したい位置までの距離、集光光学系２のＮＡ及び集光光学系２の波面データを入力する。
こうすることで、より高精度に球面収差補正を行うことができ、レーザ光Ｌの集光性能をより向上させることができる。
なお、集光光学系２の波面データとしては、例えば、集光光学系２を構成している一部である対物レンズの波面データでも構わないし、集光光学系２全体の波面データを利用しても構わない。
【００２７】
次に、本発明の集光光学系の第２実施形態を、図４及び図５を参照して説明する。なお、この第２実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、走査を行う際に、単にステージを移動させたが、第２実施形態では、集光光学系２とウエハＡの表面との距離を一定に維持した状態で走査を行う点である。
【００２８】
即ち、本実施形態の集光光学系２は、図４に示すように、集光光学系２に連携して設けられ、集光光学系２の下面からウエハＡの表面までの距離を所定の距離に維持する観察光学系１０を備えている。また、この観察光学系１０は、オートフォーカス機構を有している。
上記観察光学系１０は、直線偏光の半導体レーザ光Ｌ’を照射する光源１１、該光源１１から照射された半導体レーザ光Ｌ’を平行光にする第１のレンズ１２、該第１のレンズ１２に隣接配置された偏光ビームスプリッタ１３、該偏光ビームスプリッタ１３を透過した半導体レーザ光Ｌ’を収束させる第２のレンズ１４、該第２のレンズ１４により収束された半導体レーザ光Ｌ’を再度平行光にする第３のレンズ１５、該第３のレンズ１５を透過した直線偏光である半導体レーザ光Ｌ’を円偏光にする１／４波長板１６、該１／４波長板１６を透過した半導体レーザ光Ｌ’を、光軸の向きを９０度変えるように反射させて集光光学系２に入射させるダイクロイックミラー１７、再度１／４波長板１６を透過し上記偏光ビームスプリッタ１３で反射された集光光学系２からの戻り光を、シリンドリカルレンズ１８に入射させる第４のレンズ１９及びシリンドリカルレンズ１８の後側に配されたフォトダイオード２０を備えている。
なお、ダイクロイックミラー１７は、半導体レーザ光Ｌ’を反射すると共に、それ以外の波長の光、例えば、レーザ光源で出射されたレーザ光Ｌを透過するよう設定されている。
【００２９】
上記偏光ビームスプリッタ１３は、直線偏光のうち、例えば、入射面に平行な振動成分であるＰ成分の直線偏光の光を透過させると共に、入射面に垂直な振動成分であるＳ成分の光を反射させる機能を有している。また、制御部は、上記フォトダイオード２０により受光されたフォーカシングエラー信号等の検出信号に基づいてステージをフィードバック制御して、ステージを鉛直方向（光軸方向）に移動させるようになっている。即ち、オートフォーカスするようになっている。これにより、半導体レーザ光Ｌ’は、常にウエハＡ
の表面に焦点が合うように調整される。
【００３０】
このように構成された集光光学系２においては、ウエハＡの走査を行う際、光源１１から直線偏光の半導体レーザ光Ｌ’の照射を行う。照射された半導体レーザ光Ｌ’は、第１のレンズ１２により平行光となった後、偏光ビームスプリッタ１３に入射する。そして、入射面に平行な振動成分であるＰ成分の直線偏光の光となった後、第２のレンズ１４により収束された後、発散状態となる。そして、発散された光は、第３のレンズ１５により再度平行光となって１／４波長板１６に入射する。なお、この際、平行光は、集光光学系２に応じた光束の幅となっている。１／４波長板１６を透過して円偏光となった半導体レーザ光Ｌ’は、ダイクロイックミラー１７で反射されて集光光学系２に入射する。集光光学系２に入射した光は、ウエハＡの表面に照明される。  
【００３１】
次いで、ウエハＡの表面で反射した光は、集光光学系２で集光された後、ダイクロイックミラー１７で反射されて１／４波長板１６に入射し、入射面に垂直な振動成分であるＳ成分偏光となる。この光は、第３のレンズ１５及び第２のレンズ１４を透過した後、偏光ビームスプリッタ１３に入射して第４のレンズ１９に向けて反射される。そして、第４のレンズ１９により収束された後、シリンドリカルレンズ１８を透過してフォトダイオード２０上に結像される。この結像されたフォーカシングエラー信号等の検出信号は、制御部に送られる（Ｓ５）。該制御部は、送られてきた検出信号に基づいて計算を行い（Ｓ６）、半導体レーザ光Ｌ’の焦点がウエハＡの表面に合うようにステージを鉛直方向（光軸方向）に移動させる（Ｓ７）。即ち、自動的にオートフォーカスを行って、ウエハＡの表面を常に撮像するように制御を行う。
【００３２】
これにより、集光光学系２とウエハＡの表面との距離を、常に一定の距離に維持しながら走査を行うことができる。従って、仮にステージが若干湾曲していたり、ステージの移動に多少の誤差等が生じていたとしても、正確に所望の深さにレーザ光Ｌを集光させることができる。よって、ウエハＡの表面からの集光位置をより正確に制御しながら走査を行うことができ、より高精度のレーザ加工が行える。
【００３３】
なお、上述した走査を行う際に、レーザ光Ｌを集光させる位置を変更する場合、オートフォーカスのオフセット量計算（Ｓ８）を事前に行った後、走査を行う。例えば、１００μｍの深さに集光させた状態で走査を行った後に、５０μｍの深さに集光させて走査を行う場合には、レーザ発散点の移動と共にＷＤ値を変更して最適な状態、即ち、最適値に設定する必要がある。このＷＤ値の変更に伴って、オートフォーカスを所定量だけオフセットする必要が生じる。つまり、オートフォーカスのオフセット量を計算することで、ＷＤ値の補正が行える。そして、オフセットを行った後に、上述したと同様に異なる深さでの走査が行える。
【００３４】
次に、本発明の集光光学系の第３実施形態を、図６及び図７を参照して説明する。なお、この第３実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第３実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、集光光学系２とウエハＡの表面との光軸方向の相対的な距離、即ち、ＷＤが一定でなかったのに対し、第３実施形態では、ＷＤが一定とされている点である。
即ち、ステージ及び集光光学系２の光軸方向における位置を、予め事前に設定した後、両者の位置を常に同じ位置に維持するように設定を行うようになっている。つまり、図６に示すように、入力部への各種データ入力（上述したＳ１）の際、ＷＤ値を除いたデータ、即ち、ウエハＡの屈折率、ウエハＡの表面から集光したい位置までの距離及び集光光学系２のＮＡのデータの入力を行う。
こうすることで、図７に示すように、ＷＤを一定にした状態で、レーザ発散点移動手段４によりレーザ発散点３のみを光軸方向に沿って移動させるので、より簡単な構成で球面収差の補正を行うことができる。
【００３５】
次に、本発明の集光光学系の第４実施形態を、図８及び図９を参照して説明する。なお、この第４実施形態においては、第２実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第４実施形態と第２実施形態との異なる点は、第２実施形態では、集光光学系２とウエハＡの表面との光軸方向の相対的な距離、即ち、ＷＤが一定でなかったのに対し、第４実施形態では、ＷＤが一定とされている点である。
即ち、本実施形態の集光光学系２は、図８に示すように、上記第３実施形態と同様にＷＤが一定とされている状態でオートフォーカスを行いながら走査を行うことができる。従って、図９に示すように、オートフォーカスのオフセット量を初期に設定した後に、再度オフセット量を計算する必要がないので、オフセットにかける時間を短縮でき、スループットの向上を図ることができる。
また、オフセットを行うことにより生じるオートフォーカスの精度の劣化を小さくすることができる。
【００３６】
なお、本発明の技術範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記各実施形態において、ウエハ内にレーザ光を集光させたが、ウエハに限らず媒質中に集光させれば構わない。また、集光したい距離として、ウエハの表面から５０μｍ、７５μｍ、１００μｍの距離としたが、これらの距離に限らず、任意に設定して構わない。また、ステージを移動させて、集光光学系とウエハの表面との光軸方向の相対的な距離を変化させたが、これに限らず、例えば、集光光学系をピエゾ素子等を利用して移動させることで、相対的な距離を変化させても構わない。
また、制御部によりレーザ発散点移動手段を自動的に制御するように構成したが、制御部による計算結果に基づいて、手段によりレーザ発散点移動手段を作動させてレーザ発散点の位置を移動させても構わない。
【００３７】
また、上記第３実施形態で説明した観察光学系は一例であり、集光光学系の下面からウエハの表面までの距離を所定距離に維持可能であれば、レンズ等の各光学系を組み合わせて構成して構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係るレーザ加工装置及びレーザ集光光学系の第１実施形態を示す構成図である。
【図２】図１に示すレーザ集光光学系により、レーザ光をウエハの表面から深さの異なる位置に照射する場合のフローチャートの一例である。
【図３】集光光学系の波面データを考慮に入れて、図１に示すレーザ集光光学系によりレーザ光を照射する場合の一例である。
【図４】本発明に係るレーザ集光光学系の第２実施形態を示す構成図である。
【図５】図４に示すレーザ集光光学系により、レーザ光をウエハの表面から深さの異なる位置に照射する場合のフローチャートの一例である。
【図６】本発明に係るレーザ集光光学系の第３実施形態を示す図であって、レーザ光をウエハの表面から深さの異なる位置に照射する場合のフローチャートの一例である。
【図７】図６に示すフローチャートにより、レーザ光をウエハの表面から深さの異なる位置に照射した状態を示す図である。
【図８】本発明に係るレーザ集光光学系の第４実施形態を示す構成図である。
【図９】図８に示すレーザ集光光学系により、レーザ光をウエハの表面から深さの異なる位置に照射する場合のフローチャートの一例である。
【図１０】従来の球面収差の補正を説明する図であって、球面収差補正レンズを光軸方向に移動可能な光学系の一例を示す図である。
【図１１】図１０に示す光学系により、入射瞳位置での光量が変化する状態を示した図である。
【符号の説明】
【００３９】
Ａ    ウエハ（媒質）
Ｌ    レーザ光
１    レーザ集光光学系
２    集光光学系
３    レーザ発散点
４    レーザ発散点移動手段
１０    観察光学系
【図１】
0004681821.tif 000002
【図２】
0004681821.tif 000003
【図３】
0004681821.tif 000004
【図４】
0004681821.tif 000005
【図５】
0004681821.tif 000006
【図６】
0004681821.tif 000007
【図７】
0004681821.tif 000008
【図８】
0004681821.tif 000009
【図９】
0004681821.tif 000010
【図１０】
0004681821.tif 000011
【図１１】
0004681821.tif 000012