(57)【要約】【課題】本発明は、ビーム成形器に空間光位相変調器を利用しながら、空間光位相変調器における変換式の算出を容易にする、レーザー加工装置を提供する。【解決手段】ウエハ９を加工するレーザー加工装置１は、１次レーザービームを出力するレーザー発振器２と、指定されたビームパターンに基づいて、１次レーザービームＢ１から複数の２次レーザービームＢ２を成形するための複数の成形工程を実行するように構成されたビーム成形器３とを備えており、ビーム成形器２は、複数の空間光位相変調器３１、３２を備えており、各空間光位相変調器３１、３２は複数の成形工程の１つを担当しており、各空間光位相変調器３１、３２は、出力光の位相を入力光の位相に対して変調するように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハを加工するレーザー加工装置であって、
１次レーザービームを出力するレーザー発振器と、
指定されたビームパターンに基づいて、前記１次レーザービームから複数の２次レーザービームを成形するための複数の成形工程を実行するように構成されたビーム成形器とを備えており、
前記ビーム成形器は、複数の空間光位相変調器を備えており、前記各空間光位相変調器は前記複数の成形工程の１つを担当しており、前記各空間光位相変調器は、出力光の位相を入力光の位相に対して変調するように構成されている、レーザー加工装置。
【請求項２】
前記複数の成形工程は、前記１次レーザービームのエネルギー密度を均一にするように前記１次レーザービームを調整する第１工程と、前記第１工程において調整された前記１次レーザービームから前記複数の２次レーザービームを成形する第２工程とからなっており、
前記複数の空間光位相変調器は、前記第１工程を担当する第１空間光位相変調器と、前記第２工程を担当する第２空間光位相変調器とからなっている、請求項１に記載のレーザー加工装置。
【請求項３】
前記レーザー発振器から出力される前記１次レーザービームの前記エネルギー密度の分布を測定する測定器を備えており、
前記第１空間光位相変調器は、前記測定器によって測定された前記分布に基づいて、前記１次レーザービームを調整する、請求項２に記載のレーザー加工装置。
【請求項４】
前記ビームパターンを指定するための入力装置を備えている、請求項１−３のいずれか１つに記載のレーザー加工装置。
【請求項５】
前記第２空間光位相変調器から出力される前記２次レーザービームを収束させるレンズを備えており、
前記ビームパターンは、前記各２次レーザービームの断面積を、前記ビームパターンを特定するための要素として含んでおり、
前記入力装置は、前記各２次レーザービームが収束する焦点位置の高さを個別に指定するための高さ入力部と、指定された焦点位置の高さに対応する前記各２次レーザービームの前記断面積を算出する断面積算出部とを備えており、入力された前記高さに基づいて前記ビームパターンが指定される、請求項４に記載のレーザー加工装置。
【請求項６】
前記ビームパターンは、前記各２次レーザービームのエネルギー密度を、前記ビームパターンを特定するための要素として含んでおり、
前記入力装置は、前記各２次レーザービームのエネルギー密度を個別に指定するためのエネルギー密度入力部を備えており、入力された前記エネルギー密度に基づいて前記ビームパターンが指定される、請求項４又は５に記載のレーザー加工装置。
【請求項７】
前記レーザー発振器から出力される前記１次レーザービームは、極短パルスのレーザービームである、請求項１−６のいずれか１つに記載のレーザー加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハを加工するレーザー加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１、２は、レーザー発振器から出力される１次レーザービームを複数の２次レーザービームに分割するレーザー加工装置を開示している。特許文献１は、複数枚のレンズ（６ａ）によって構成される光学系（６）を用いて、複数の２次レーザービームを作成している。特許文献２は、回折光学素子（１２）を用いて、複数の２次レーザービームを作成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００５／０８４８７４号公報
【特許文献２】特開２０１０−２１４４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
レーザー発振器から出力される１次レーザービームは一定の断面積を有している。１次レーザービームのエネルギー密度は、この断面積内で均一であるとは限らない。特許文献１、２に記載の技術は、プリズムや光学素子を用いて光を分割する。プリズムや光学素子は、１次レーザービームのエネルギー密度を調整しないので、１次レーザービームの不均一さが２次レーザービームにも反映される。つまり、複数の２次レーザービームの間で、強度のバラツキが発生する。
【０００５】
一方、出力光の位相を入力光の位相に対して変調する空間光位相変調器が知られている。空間光位相変調器は多数の変換素子を備えており、変換素子毎に位相が変調される。したがって、１つの変換素子は１つの画素に対応している。空間光位相変調器は、出力光の位相を画素毎に変更することにより、球面波としての出力光の合成によって得られるビームのエネルギー密度を変更できる。つまり、空間光位相変調器は、ビーム成形が可能である。１つの変換素子は液晶分子群からなっており、液晶分子群の配向方向を変更することによって位相が変調される。要求される位相の変調幅に応じて、液晶分子群の配向方向が決定される。ここで、変調前の光の第１ビームパターンと変調後に合成された光の第２ビームパターンとの間には、一定の対応関係がある。この対応関係に基づいて、変換素子毎に要求される位相の変調幅が決定される。この対応関係をフーリエ変換の式を用いて表現することにより、第１ビームパターン及び第２ビームパターンに応じて変換素子毎に位相の変調幅を与える変換式を作成することができる。
【０００６】
ところが、第２ビームパターンが複雑になるにつれて、変換式の算出が困難になる。第２ビームパターンが複雑であるとは、第２ビームパターンの画素毎のエネルギー密度の分布が複雑化していることを指している。ここで、第２ビームパターンに含まれる画素を第２画素、第１ビームパターンに含まれる画素を第１画素とすると、１つの第２画素に一定のエネルギー密度を発生させるように第１画素毎の位相を変調することは比較的容易である。というのは、位相幅の組合せを１つの第２画素に同一のエネルギー密度を発生させる第１画素群における位相幅の組合せとすると、多数の位相幅の組合せが存在するためである。しかし、同時に多数の第２画素に異なるエネルギー密度を発生させる場合、位相幅の組合せを特定することができない場合がある。つまり、変換式の算出ができなくなってしまう。この結果、第２ビームパターンの成形ができなくなったり、第２ビームパターンの成形の精度の低下を招いてしまう。
【０００７】
そこで本発明は、ビーム成形器に空間光位相変調器を利用しながら、空間光位相変調器における変換式の算出を容易にする、レーザー加工装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るレーザー加工装置は、ウエハを加工するレーザー加工装置であって、１次レーザービームを出力するレーザー発振器と、指定されたビームパターンに基づいて、前記１次レーザービームから複数の２次レーザービームを成形するための複数の成形工程を実行するように構成されたビーム成形器とを備えており、前記ビーム成形器は、複数の空間光位相変調器を備えており、前記各空間光位相変調器は前記複数の成形工程の１つを担当しており、前記各空間光位相変調器は、出力光の位相を入力光の位相に対して変調するように構成されている。
【０００９】
前記レーザー加工装置において、前記複数の成形工程は、前記１次レーザービームのエネルギー密度を均一にするように前記１次レーザービームを調整する第１工程と、前記第１工程において調整された前記１次レーザービームから前記複数の２次レーザービームを成形する第２工程とからなっており、前記複数の空間光位相変調器は、前記第１工程を担当する第１空間光位相変調器と、前記第２工程を担当する第２空間光位相変調器とからなっている。
【００１０】
前記レーザー加工装置は、前記レーザー発振器から出力される前記１次レーザービームの前記エネルギー密度の分布を測定する測定器を備えており、前記第１空間光位相変調器は、前記測定器によって測定された前記分布に基づいて、前記１次レーザービームを調整する。
【００１１】
前記レーザー加工装置は、前記ビームパターンを指定するための入力装置を備えている。
【００１２】
前記レーザー加工装置は、前記第２空間光位相変調器から出力される前記２次レーザービームを収束させるレンズを備えており、前記ビームパターンは、前記各２次レーザービームの断面積を、前記ビームパターンを特定するための要素として含んでおり、前記入力装置は、前記各２次レーザービームが収束する焦点位置の高さを個別に指定するための高さ入力部と、指定された焦点位置の高さに対応する前記各２次レーザービームの前記断面積を算出する断面積算出部とを備えており、入力された前記高さに基づいて前記ビームパターンが指定される。
【００１３】
前記レーザー加工装置において、前記ビームパターンは、前記各２次レーザービームのエネルギー密度を、前記ビームパターンを特定するための要素として含んでおり、前記入力装置は、前記各２次レーザービームのエネルギー密度を個別に指定するためのエネルギー密度入力部を備えており、入力された前記エネルギー密度に基づいて前記ビームパターンが指定される。
【００１４】
前記レーザー加工装置において、前記レーザー発振器から出力される前記１次レーザービームは、極短パルスのレーザービームである。
【発明の効果】
【００１５】
このため、本発明に係るレーザー加工装置は、１つの空間光位相変調器が全ての成形工程を担当する場合と比べて、変換式の算出を容易にできる。したがって、本発明に係るレーザー加工装置は、ビーム成形器で要求されるビームパターンの成形ができなくなったり、このビームパターンの成形の精度が低下することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態に係るレーザー加工装置の概略構成図である。
【図２】図１の切断面Ｃ１における１次レーザービームの断面形状を示す図である。
【図３】図１の切断面Ｃ２における１次成形レーザービームの断面形状を示す図である。
【図４】図１の切断面Ｃ３における２次レーザービームの断面形状を示す図である。
【図５】図１の切断面Ｃ４における２次収束レーザービームの断面形状を示す図である。
【図６】空間光位相変調器の概略構成図である。
【図７】空間光位相変調器の各変換素子からの球面波が合成される様子を示す概念図である。
【図８】第２実施形態に係るレーザー加工装置の概略構成図である。
【図９】第３実施形態に係るレーザー加工装置の概略構成図である。
【図１０】図９の切断面Ｃ３における２次レーザービームの断面形状を示す図である。
【図１１】各２次収束レーザービームが収束する焦点位置を示すウエハの断面図である。
【図１２】第４実施形態に係るレーザー加工装置の概略構成図である。
【図１３】図１２の切断面Ｃ３における２次レーザービームの断面形状を示す図である。
【図１４】加工前における金属板を有するウエハの一部の平面図である。
【図１５】加工中における金属板を有するウエハの一部の平面図である。
【図１６】加工後における金属板を有するウエハの一部の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１実施形態の構成）
図１−７を参照して、第１実施形態に係るレーザー加工装置１を説明する。
【００１８】
図１は、第１実施形態に係るレーザー加工装置１の概略構成図である。レーザー加工装置１は、レーザー発振器２、ビーム成形器３、ミラー４、レンズ５、加工ステージ６、画像処理装置７、及び入力装置８を備えている。レーザー発振器２は、１次レーザービームＢ１を出力する。ビーム成形器３は、指定されたビームパターンに基づいて、１次レーザービームＢ１から６つの２次レーザービームＢ２を成形する。ミラー４は、２次レーザービームＢ２の方向を、水平方向から鉛直方向に変更する。ここで、レーザー発振器２は１次レーザービームＢ１及びビーム成形器３は、２次レーザービームＢ２を水平方向に出力している。レンズ５は、２次レーザービームＢ２を収束させる。加工ステージ６は、ウエハ９を保持し且つ水平面内で移動させる装置である。ここで、ウエハ９は、レーザー加工装置１によって加工される対象物である。ウエハ９に、収束された２次レーザービームＢ２が照射される。画像処理装置７は、加工ステージ６とウエハ９との間の位置関係を検出する装置である。画像処理装置７は、加工ステージ６及びウエハ９の境界部分を撮影し、撮影によって得られた画像データに基づいて、上述の位置関係を検出する。入力装置８は、上述のビームパターンを指定するための装置である。オペレータは、入力装置８を用いて、ビームパターンを指定できる。
【００１９】
図１において、ビーム成形器３は、第１空間光位相変調器３１及び第２空間光位相変調器３２を備えている。
【００２０】
ビーム成形器３は２つの成形工程を実行するように構成されている。２つの成形工程は、第１工程及び第２工程である。第１工程は、１次レーザービームＢ１のエネルギー密度を均一にするように１次レーザービームＢ１を調整する成形工程である。図１の１次成形レーザービームＢ１ａは、１次レーザービームＢ１の一形態であり、第１工程において調整された１次レーザービームＢ１を指している。第２工程は、第１工程において調整された１次レーザービームＢ１から６つの２次レーザービームＢ２を成形する成形工程である。第１変調器３１は第１工程を担当しており、第２変調器３２は第２工程を担当している。
【００２１】
図２−５を参照して、切断面Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４におけるレーザービームＢ１、Ｂ１ａ、Ｂ２の断面形状を説明する。図１において、切断面Ｃ１はレーザー発振器２とビーム成形器３との間に位置している。切断面Ｃ２は第１変調器３１と第２変調器３２との間に位置している。切断面Ｃ３はビーム成形器３とミラー４との間に位置している。切断面Ｃ４はレンズ５と加工ステージ６（ウエハ９）との間に位置している。
【００２２】
図２は、図１の切断面Ｃ１における１次レーザービームＢ１の断面形状を示す図である。１次レーザービームＢ１は、例えば楕円形の断面を有している。
【００２３】
図３は、図１の切断面Ｃ２における１次成形レーザービームＢ１ａの断面形状を示す図である。１次成形レーザービームＢ１ａは、円形の断面を有している。つまり、楕円形の断面が、真円形の断面に成形されている。
【００２４】
図４は、図１の切断面Ｃ３における２次レーザービームＢ２の断面形状を示す図である。図４は、６つの２次レーザービームＢ２の断面を示している。各２次レーザービームＢ２も、円形の断面を有している。
【００２５】
図５は、図１の切断面Ｃ４における２次収束レーザービームＢ２ａの断面形状を示す図である。図５は、６つの２次収束レーザービームＢ２ａの断面を示している。２次収束レーザービームＢ２ａは、２次レーザービームＢ２の一形態であり、レンズ５によって収束された２次レーザービームＢ２を指している。レンズ５による収束が行われているため、図５の２次収束レーザービームＢ２ａの断面積は、図４の２次レーザービームＢ２の断面積よりも小さい。このため、図５の２次収束レーザービームＢ２ａのエネルギー密度は、図４の２次レーザービームＢ２のエネルギー密度よりも高い。
【００２６】
レーザー加工装置１は、ウエハ９を次のように加工する。図１において、６つの２次収束レーザービームＢ２ａがウエハ９に照射されている。このため、ウエハ９上に６つの照射位置が存在する。レーザー加工装置１は、加工ステージ６を作動させることにより、ウエハ９を移動させる。ウエハ９の移動に伴って、６つの照射位置がウエハ９上を移動する。このため、レーザー加工装置１は、ウエハ９を６つの照射位置で同時に加工できる。ここで、加工は、ウエハ９の切断を指している。
【００２７】
図６、図７を参照して、ビーム成形器３の空間光位相変調器３１（３２）を説明する。空間光位相変調器３１（３２）は、出力光の位相を入力光の位相に対して変調するように構成されている。
【００２８】
図６は、空間光位相変調器３１（３２）の概略構成図である。空間光位相変調器３１（３２）は、透明基板４１、透明電極４２、第１配向層４３、多数の液晶分子群４４、第２配向層４５、多数のアルミ画素電極４６、アクティブマトリクス回路４７、及び鏡面状のシリコン基板４８を備えている。液晶分子群４４は、一定数の液晶分子からなっている。液晶分子群４４の数はアルミ画素電極４６の数と同じであり、液晶分子群４４及びアルミ画素電極４６の１組は１つの変換素子を構成している。このため、１つの空間光位相変調器３１（３２）は、多数の変換素子を備えている。各変換素子は１つの画素に対応しており、１つの空間光位相変調器３１（３２）は、例えば１２８×１２８画素を備えている。
【００２９】
空間光位相変調器３１（３２）は、透明電極４２とアルミ画素電極４６との間に印加される電圧を変換素子毎に設定できる。変換素子毎に設定される電圧に応じて、変換素子毎に液晶分子群４４の配向方向が決定される。この配向方向に応じて、出力光（反射光）の位相が、入力光（入射光）の位相から変更される。この結果、変換素子毎に、位相が変調された出力光が発生する。
【００３０】
図７は、空間光位相変調器３１（３２）の各変換素子Ｐ（ｘ，ｙ）からの球面波が合成される様子を示す概念図である。第１面Ｓ１は、空間光位相変調器３１（３２）の表面（透明基板４１の表面）を指している。第１面Ｓ１に入力光が入射されており、第１ビームパターンが第１面上に形成される。第２面Ｓ２は、第１面Ｓ１から一定距離離れた位置にある平面を指している。空間光位相変調器３１（３２）は、入力光を変調して出力光を出力する。第１面Ｓ１から放射される出力光は第２面Ｓ２に入射し、第２ビームパターンが第２面上に形成される。第１変調器３１を基準としたとき、第１ビームパターンは、図２の１次レーザービームＢ１のビームパターンであり、第２ビームパターンは、図３の１次成形レーザービームＢ１ａのビームパターンである。第２変調器３２を基準としたとき、第１ビームパターンは、図３の１次成形レーザービームＢ１ａのビームパターンであり、第２ビームパターンは、図４の２次レーザービームＢ２のビームパターンである。
【００３１】
第１面Ｓ１は、空間光位相変調器３１（３２）の変換素子Ｐ（ｘ，ｙ）毎に区分されている。第２面Ｓ２は、一定面積の領域Ａ（ξ，η）毎に区分されている。第１面Ｓ１の各変換素子Ｐ（ｘ，ｙ）から出力光Ｌ（ｘ，ｙ）が球面波として出力され、第２面Ｓ２の特定の領域Ａ（ξ，η）において合成される。上述したように、空間光位相変調器３１（３２）は、変換素子Ｐ（ｘ，ｙ）毎に出力光Ｌ（ｘ，ｙ）の位相を入力光に対して変調する。このため、特定の領域Ａ（ξ，η）に合成される光強度は、各変換素子Ｐ（ｘ，ｙ）に含まれる出力光の位相に応じて変化する。
【００３２】
空間光位相変調器３１（３２）は、各変換素子Ｐ（ｘ，ｙ）からの出力光Ｌ（ｘ，ｙ）の位相を変調することにより、第２面Ｓ２の各領域Ａ（ξ，η）に任意の光強度を付与できる。この結果、空間光位相変調器３１（３２）は、第２面Ｓ２に任意の第２ビームパターンを形成できる。ここで、ビームパターンは、該ビームパターンを特定するための要素として、レーザービームの形状（断面積）及びエネルギー密度を含んでいる。
【００３３】
第１ビームパターンと第２ビームパターンとの間には、一定の対応関係がある。この対応関係に基づいて、各変換素子Ｐ（ｘ，ｙ）において要求される位相の変調幅が特定される。この対応関係をフーリエ変換の式を用いて表現することにより、第１ビームパターン及び第２ビームパターンに応じて変換素子毎に位相の変調幅を与える変換式を作成することが可能である。空間光位相変調器３１（３２）は、変換素子Ｐ（ｘ，ｙ）毎にこの変換式に基づいて出力光の位相を変調し、この結果、第２面Ｓ２上に第２ビームパターンが形成される。
【００３４】
ここで、各ビームパターンは、次のように特定されている。第１レーザービームＢ１のビームパターンは、レーザー発振器２の出力特性に基づいて特定されている。第１成形レーザービームＢ１ａのビームパターンは、第１成形レーザービームＢ１ａのエネルギー密度を均一に保つように設定されており、このビームパターンが特定されている。第２レーザービームＢ２のビームパターンは、第１成形レーザービームＢ１ａを６つの第２レーザービームＢ２に分割し且つ各第２レーザービームＢ２のエネルギー密度を均一に保つように設定されており、このビームパターンが特定されている。
【００３５】
また、入力装置８を介して第２レーザービームＢ２のビームパターンを変更することが可能である。入力装置８を用いて、例えば、第２レーザービームＢ２の形成数（第１成形レーザービームＢ１ａの分割数）や、各第２レーザービームＢ２の断面積を変更することが可能である。
【００３６】
第１実施形態に係るレーザー加工装置１の作用を説明する。まず、第１変換器３１において、図２、図３に示されるように、楕円状の第１レーザービームＢ１が真円状の第１成形レーザービームＢ１ａに成形される。第１成形レーザービームＢ１ａのエネルギー密度は、第１成形レーザービームＢ１ａの断面内で均一に保たれている。次に、第２変換器３２において、図３、図４に示されるように、１つの第１成形レーザービームＢ１ａが６つの第２レーザービームＢ２に成形される。各第２レーザービームＢ２のエネルギー密度及び断面積は、各第２レーザービームＢ２の断面内で均一に保たれている。このため、各第２レーザービームＢ２のエネルギー量も均一に保たれている。次に、６つの第２レーザービームＢ２は、ミラー４で反射され、更にレンズ５において収束される。この結果、６つの２次収束レーザービームＢ２ａが作成され、６つの２次収束レーザービームＢ２ａが加工ステージ６上のウエハ９に照射される。このようにして、ウエハ９が６箇所において同時に加工される。
【００３７】
本実施形態では、レーザー発振器２から出力される１次レーザービームＢ１は、極短パルスのレーザービームである。
【００３８】
（第２実施形態の構成）
図８を参照して、第２実施形態に係るレーザー加工装置１を説明する。
【００３９】
図８は、第２実施形態に係るレーザー加工装置１の概略構成図である。第２実施形態に係るレーザー加工装置１は、第１実施形態に係るレーザー加工装置１に備えられている構成要素に加えて、ハーフミラー１０及び測定器１１を備えている。
【００４０】
ハーフミラー１０は、レーザー発振器２から第１変調器３１に至る第１レーザービームＢ１の光経路上に配置されている。ハーフミラー１０は、第１レーザービームＢ１の一部を、別の方向に分離する。測定器１１は、分離された第１レーザービームＢ１の光経路上に配置されている。測定器１１は、レーザー発振器２から出力される１次レーザービームＢ１のエネルギー密度の分布を測定するように構成されている。測定器１１は、例えば波面センサである。
【００４１】
測定器１１によって得られた検出情報に基づいて、１次レーザービームＢ１のビームパターンが補正される。測定器１１は第１変調器３１と信号線を介して接続されており、測定器１１によって得られた検出情報が第１変調器３１に送信される。第１変調器３１は、補正された１次レーザービームＢ１のビームパターンに基づいて、上述の変換式を補正する。ここで、第１実施形態では、レーザー発振器２の出力特性を事前に特定することによって１次レーザービームＢ１のビームパターンが設定されている。一方、第２実施形態では、レーザー発振器２の作動中に１次レーザービームＢ１のビームパターンが随時検出されている。このため、第２実施形態に係るレーザー加工装置１は、結果として得られる２次レーザービームＢ２のビームパターンの精度を高めることができる。
【００４２】
（第３実施形態の構成）
図９−１１を参照して、第３実施形態に係るレーザー加工装置１を説明する。
【００４３】
図９は、第３実施形態に係るレーザー加工装置１の概略構成図である。第３実施形態に係るレーザー加工装置１は、２次収束レーザービームＢ２ａの焦点位置を変更できるように構成されている。具体的には、入力装置８の構成が、第１実施形態と第３実施形態との間で変更されている。
【００４４】
図１０は、図９の切断面Ｃ３における２次レーザービームＢ２１、Ｂ２２、Ｂ２３の断面形状を示す図である。第３実施形態に係るレーザー加工装置１は、断面積の大きさが異なる３種類の２次レーザービームＢ２を作成する。図１０において、左から右に向けて順に、断面積の大きさが異なる２次レーザービームＢ２１、Ｂ２２、Ｂ２３が配置されている。左側の２つの２次レーザービームＢ２１の断面積が最も大きく、右側の２つの２次レーザービームＢ２３の断面積が最も小さい。ここで、断面積の大きさの異なる２次レーザービームＢ２を区別するために、符号Ｂ２１、Ｂ２２、Ｂ２３が用いられている。なお、６つの２次レーザービームＢ２の間で、各２次レーザービームＢ２のエネルギー量は均一に保たれている。このため、左側の２つの２次レーザービームＢ２１のエネルギー密度が最も小さく、右側の２つの２次レーザービームＢ２３のエネルギー密度が最も大きい。
【００４５】
図１１は、各２次収束レーザービームＢ２ａが収束する焦点位置Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を示すウエハ９の断面図である。２次レーザービームＢ２の断面積が異なる場合、レンズ５によって形成される焦点位置も異なる。焦点位置Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３は、それぞれ、２次レーザービームＢ２１、Ｂ２２、Ｂ２３が収束することによって形成される焦点位置を指している。図１１に示されるように、断面積が大きくなるにつれて、焦点位置が下方に移動する。焦点位置において単位体積あたりのエネルギー密度が最も高められる。このため、例えばウエハ９を切断するときに、ウエハ９に形成される溝の深さに応じて焦点位置を下方に移動させることにより、効率的にウエハ９が切断される。また、切断方向Ｄは、ウエハ９が加工によって切断される方向を示している。このとき加工ステージ６は、切断方向Ｄと反対方向にウエハ９を移動させる。
【００４６】
図９において、入力装置８は、高さ入力部２１及び断面積算出部２２を備えている。高さ入力部２１は、各２次レーザービームＢ２が収束する焦点位置の高さを個別に指定するように構成されている。オペレータは、高さ入力部２１を用いて、各２次レーザービームＢ２の焦点位置の高さを指定できる。断面積算出部２２は、指定された焦点位置の高さに対応する各２次レーザービームＢ２の断面積を算出するように構成されている。このため、高さ入力部２１を介して入力された高さに基づいて、ビームパターンが指定される。図１０は、入力の結果として指定されたビームパターンの一例を示している。
【００４７】
（第４実施形態の構成）
図１２−１６を参照して、第４実施形態に係るレーザー加工装置１を説明する。
【００４８】
図１２は、第４実施形態に係るレーザー加工装置１の概略構成図である。第４実施形態に係るレーザー加工装置１は、前記各２次レーザービームＢ２のエネルギー密度を個別に指定できるように構成されている。具体的には、入力装置８の構成が、第１実施形態と第４実施形態との間で変更されている。
【００４９】
図１３は、図１２の切断面Ｃ３における２次レーザービームＢ２４、Ｂ２５の断面形状を示す図である。第３実施形態に係るレーザー加工装置１は、第２変調器３２において４つの２次レーザービームＢ２を作成する。これらの４つの２次レーザービームＢ２は、エネルギー量が異なる２種類の２次レーザービームＢ２４、Ｂ２５からなっている。エネルギー量が異なる２次レーザービームＢ２を区別するために、符号Ｂ２４、Ｂ２５が用いられている。右側の２次レーザービームＢ２５のエネルギー密度が、左側の２次レーザービームＢ２４のエネルギー密度よりも大きい。ここで、両２次レーザービームＢ２４、Ｂ２５の間で、断面積の大きさは均一である。このため、右側の２次レーザービームＢ２５のエネルギー量が、左側の２次レーザービームＢ２４のエネルギー量よりも大きい。
【００５０】
図１４は、加工前における金属板１９を有するウエハ９の一部の平面図である。図１４−１６において、矩形の輪郭線はウエハ９の輪郭線を示しているわけでなく、ウエハ９の一部を示している。図示の便宜上、すなわちウエハ９を示すために、矩形の輪郭線が設けられている。図１４において、ウエハ９の上面の一部に、金属板１９が貼りつけられている。金属板１９を切断するために必要なエネルギー密度は、ウエハ９を切断するために必要なエネルギー密度よりも大きい。図１４に示される時点において、金属板１９に近い側に、エネルギー密度の大きい２次レーザービームＢ２５が配置されている。
【００５１】
図１５は、加工中における金属板１９を有するウエハ９の一部の平面図である。４つの２次レーザービームＢ２４、Ｂ２５は、切断方向Ｄに沿って一定の速度で移動する。右側の２次レーザービームＢ２５は、金属板１９を切断できるが、金属板１９の下側に位置するウエハ９を切断できない。つまり、金属板１９の切断のために２次レーザービームＢ２５の大半のエネルギーが消費されている。金属板１９が切断された箇所に、溝１９ａが形成されている。一方、左側のレーザービームＢ２４は、ウエハ９を切断している。ウエハ９が切断された箇所に溝９ａが形成されている。
【００５２】
図１６は、加工後における金属板１９を有するウエハ９の一部の平面図である。４つの２次レーザービームＢ２４、Ｂ２５は、切断方向Ｄに沿って一定の速度で移動し、金属板１９を越えた位置まで移動する。左側のレーザービームＢ２４は、溝１９ａに沿って移動し、右側のレーザービームＢ２５によって切断されなかったウエハ９を切断する。この結果、金属板１９がある領域のウエハ９も、４つの２次レーザービームＢ２４、Ｂ２５によって切断される。
【００５３】
図１２において、入力装置８は、エネルギー密度入力部２３を備えている。エネルギー密度入力部２３は、各２次レーザービームＢ２のエネルギー密度を個別に指定するように構成されている。オペレータは、エネルギー密度入力部２３を用いて、各２次レーザービームＢ２のエネルギー密度を指定できる。
【００５４】
（本実施形態の効果）
本実施形態に係るレーザー加工装置１は、上述した次の構成により、次の効果を有する。
【００５５】
（１）第１−４実施形態に係るレーザー加工装置１は、レーザー発振器２と、ビーム成形器３とを備えている。ビーム成形器２は、複数の空間光位相変調器３１、３２を備えており、各空間光位相変調器３１、３２は複数の成形工程の１つを担当している。
【００５６】
第１−４実施形態に係るレーザー加工装置１は、複数の成形工程を用いて、１次レーザービームから複数の２次レーザービームを成形する。つまり、１つの成形工程で要求される変調の内容が、複数の成形工程の全体で要求される変調の内容よりも単純化されている。このため、変換素子毎に位相の変調幅を与える変換式の算出が比較的容易になっている。このため、第１−４実施形態に係るレーザー加工装置１は、１つの空間光位相変調器が全ての成形工程を担当する場合と比べて、変換式の算出を容易にできる。したがって、第１−４実施形態に係るレーザー加工装置１は、ビーム成形器で要求されるビームパターンの成形ができなくなったり、このビームパターンの成形の精度が低下することを防止できる。
【００５７】
（２）第１−４実施形態に係るレーザー加工装置１において、複数の成形工程は第１工程と第２工程とからなっており、複数の空間光位相変調器は第１工程を担当する第１空間光位相変調器３１と第２工程を担当する第２空間光位相変調器３２とからなっている。
【００５８】
レーザー発振器２の個体差のため、異なる複数のレーザー発振器２の間で１次レーザービームＢ１のエネルギー密度の分布が異なっている場合がある。第１−４実施形態に係るレーザー加工装置１では、１次レーザービームＢ１のエネルギー密度を均一にする第１工程と、２次レーザービームＢ２を成形する第２工程とが分離されている。このため、第１−４実施形態に係るレーザー加工装置１は、第１工程において個体差による分布の変動を除去でき、個体差による分布の変動が第２工程に影響しない。このため、第１−４実施形態に係るレーザー加工装置１は、レーザー発振器２の個体差による変動を除去するために、比較的小さな処理で対応できる。
【００５９】
（３）第２実施形態に係るレーザー加工装置１は、測定器１１を備えており、第１空間光位相変調器３１は、測定器１１によって測定された分布に基づいて、１次レーザービームＢ１を調整する。
【００６０】
レーザー発振器２の出力特性のため、１次レーザービームＢ１のエネルギー密度が時間的に変動する場合がある。第２実施形態に係るレーザー加工装置１は、エネルギー密度の時間的な変動に応じて第１工程を実行する。このため、第２実施形態に係るレーザー加工装置１は、エネルギー密度の時間的な変動がビームパターンの精度を低下させることを防止できる。
【００６１】
（４）第１−４実施形態に係るレーザー加工装置１は、ビームパターンを指定するための入力装置８を備えている。
【００６２】
このため、第１−４実施形態に係るレーザー加工装置１は、ビームパターンの変更に対応できる。
【００６３】
（５）第３実施形態に係るレーザー加工装置１は、レンズ５を備えている。入力装置８は高さ入力部２１と断面積算出部２２とを備えている。
【００６４】
第３実施形態に係るレーザー加工装置１は、ウエハ９の厚み方向で焦点位置の高さを変更できる。
【００６５】
（６）第４実施形態に係るレーザー加工装置１において、入力装置８はエネルギー密度入力部２３を備えている。
【００６６】
第４実施形態に係るレーザー加工装置１は、ウエハ９の平面上で各２次レーザービームＢ２による加工条件を個別に変更できる。
【００６７】
（７）第１−４実施形態に係るレーザー加工装置１において、レーザー発振器２から出力される１次レーザービームＢ１は、極短パルスのレーザービームである。
【００６８】
このため、第１−４実施形態に係るレーザー加工装置１は、非熱加工により、ウエハ９を割ることなくウエハ９を加工できる。
【符号の説明】
【００６９】
１  レーザー加工装置
２  レーザー発振器
３  ビーム成形器
５  レンズ
８  入力装置
１１  測定器
２１  高さ入力部
２２  断面積算出部
２３  エネルギー密度入力部
３１  第１空間光位相変調器
３２  第２空間光位相変調器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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