特許 7531346 レーザ加工装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-01

(45)【発行日】2024-08-09

(54)【発明の名称】レーザ加工装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/00 20140101AFI20240802BHJP

   B23K 26/067 20060101ALI20240802BHJP

   G02B 26/02 20060101ALI20240802BHJP

【ＦＩ】

B23K26/00 N

B23K26/067

G02B26/02 G

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020139499

(22)【出願日】2020-08-20

(65)【公開番号】P2022035286

(43)【公開日】2022-03-04

【審査請求日】2023-08-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000236436

【氏名又は名称】浜松ホトニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100140442

【弁理士】

【氏名又は名称】柴山 健一

(72)【発明者】

【氏名】荻原 孝文

【審査官】山下 浩平

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－１１５６１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－００６３９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－００７９７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０６４８６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１５８３７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ２６／００ － ２６／７０

Ｇ０２Ｂ ２６／０２

Ｇ０２Ｆ １／００ － １／１２５、

１／２１ － ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象物を支持するための支持部と、
レーザ光を出射するための光源と、
前記光源から出射された前記レーザ光を前記支持部に支持された前記対象物に照射するためのレーザ照射部と、
少なくとも前記レーザ照射部を制御することにより、前記対象物のレーザ加工を行うための制御部と、
前記対象物における前記レーザ光の集光点が前記対象物に対して相対移動するように前記支持部及び前記レーザ照射部の少なくとも一方を移動させる移動部と、
を備え、
前記レーザ照射部は、
前記光源から出射された前記レーザ光の出力を、波長板の駆動量に応じた調整量で調整して出射するためのアッテネータと、
前記アッテネータから出射された前記レーザ光を、変調パターンに応じて変調して出射するための空間光変調器と、
前記空間光変調器から出射された前記レーザ光を、前記支持部に支持された前記対象物に向けて集光するための集光レンズと、
を有し、
前記制御部は、
前記空間光変調器から出射されて前記集光レンズに入射する前記レーザ光の入射量が変化するように前記レーザ光を変調するための調整パターンを含む前記変調パターンを前記空間光変調器に表示させることによって、前記集光レンズから出射される前記レーザ光の出力である加工出力を調整する第１調整処理と、
前記加工出力が、前記第１調整処理での調整量と合わせてレーザ加工時の目標値となるように、前記波長板を駆動させて前記レーザ光の出力を調整する第２調整処理と、
前記第１調整処理及び前記第２調整処理の後に、出力が調整された前記レーザ光により前記レーザ加工を行うレーザ加工処理と、
を実行し、
前記制御部は、
前記移動部を制御することにより前記集光点を第１方向に相対移動させ、前記対象物に前記レーザ光を走査して前記対象物のレーザ加工を行う第１加工処理と、
前記第１加工処理の後に、前記レーザ加工処理として、前記移動部を制御することにより、前記集光点を第１方向と反対の第２方向に相対移動させ、前記対象物に前記レーザ光を走査して前記対象物のレーザ加工を行う第２加工処理と、
を実行すると共に、
前記第１加工処理と前記第２加工処理との間において、前記第１調整処理及び前記第２調整処理を実行する、
レーザ加工装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記第１調整処理及び前記第２調整処理の前において、
前記第１加工処理での前記目標値と前記第２加工処理での前記目標値との出力差分を算出する算出処理と、
調整量の異なる複数の前記調整パターンから、前記算出処理で算出した前記出力差分に応じた調整量となる前記調整パターンを選択する選択処理と、
前記選択処理の後に、前記選択処理で選択された前記調整パターンを含む前記変調パターンが前記空間光変調器に表示されている状態において、前記加工出力をモニタしつつ前記波長板を駆動することにより、前記加工出力が前記第２加工処理での前記目標値となる前記波長板の駆動量を取得する取得処理と、
を含むキャリブレーション処理を実行する、
請求項１に記載のレーザ加工装置。

【請求項3】

前記制御部は、調整量の異なる複数の前記調整パターンのそれぞれと、それぞれの前記調整パターンを前記空間光変調器に表示するための制御値と、を関連付けたテーブルを保持しており、前記選択処理では、前記テーブルを参照することにより、前記算出処理で算出した前記出力差分に応じた調整量となる前記調整パターンを選択する、
請求項２に記載のレーザ加工装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記第１加工処理によって前記集光点が前記第１方向に相対移動され、前記集光点が前記対象物から退出したタイミングで、前記第１調整処理及び前記第２調整処理を開始する、
請求項１～３のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。

【請求項5】

前記空間光変調器と前記集光レンズとの間に配置され、前記空間光変調器から出射された前記レーザ光の少なくとも一部を遮蔽するためのダンパを備え、
前記制御部は、前記第１調整処理において、前記レーザ光を複数の回折光に分岐するための回折格子パターンを前記調整パターンとして含む前記変調パターンを前記空間光変調器に表示させることにより、前記複数の回折光のうちの一部の次数の回折光が前記ダンパによって遮蔽されて前記集光レンズに入射しないように前記レーザ光を変調する、
請求項１～４のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。

【請求項6】

前記変調パターンは、前記空間光変調器における前記集光レンズの瞳面に対応する領域の外側に表示されるマーキングを含み、
前記制御部は、前記空間光変調器から出射された前記レーザ光の画像と前記マーキングとの比較に基づいて、前記空間光変調器の動作状態を判定する判定処理を実行する、
請求項１～５のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザ加工装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、レーザダイシング装置が記載されている。このレーザダイシング装置は、ウェハを移動させるステージと、ウェハにレーザ光を照射するレーザヘッドと、各部の制御を行う制御部と、を備えている。レーザヘッドは、ウェハの内部に改質領域を形成するための加工用レーザ光を出射するレーザ光源と、加工用レーザ光の光路上に順に配置されたダイクロイックミラー及び集光レンズとを有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５７４３１２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、レーザ加工装置にあっては、光源から出射されたレーザ光の出力を、アッテネータを用いて適切な出力に減衰させてから対象物に照射する場合がある。アッテネータは、一例として、レーザ光の偏光方向を変えるためのλ／２波長板と、λ／２波長板を回転駆動させる回転ステージと、λ／２波長板から出射されたレーザ光が入射される偏光板と、を用いて構成することが考えられる。このようなアッテネータでは、λ／２波長板に入射した直線偏光のレーザ光は、λ／２波長板によって偏光方向が変えられた後に偏光板に入射される。

【0005】

偏光板に入射したレーザ光は、偏光板を透過する偏光成分（例えばＰ偏光成分）と偏光板で反射される偏光成分（例えばＳ偏光成分）とに分離される。したがって、このようなアッテネータでは、λ／２波長板の回転駆動の駆動量を調整し、偏光板の透過成分と反射成分との割合を調整することにより、レーザ光の出力を任意に減衰させることができる。しかし、このようなアッテネータでは、所望される減衰量が大きくなると、その減衰量を達成するためのλ／２波長板の駆動量も大きくなる。すなわち、λ／２波長板の駆動量が必要な駆動量に達するまでに要する時間が長くなる。この結果、レーザ光の出力の調整に係る時間が長くなるおそれがある。

【0006】

そこで、本発明は、レーザ光の出力の調整に要する時間を短縮可能なレーザ加工装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係るレーザ加工装置は、対象物を支持するための支持部と、レーザ光を出射するための光源と、光源から出射されたレーザ光を支持部に支持された対象物に照射するためのレーザ照射部と、少なくともレーザ照射部を制御することにより、対象物のレーザ加工を行うための制御部と、を備え、レーザ照射部は、光源から出射されたレーザ光の出力を、波長板の駆動量に応じた調整量で調整して出射するためのアッテネータと、アッテネータから出射されたレーザ光を、変調パターンに応じて変調して出射するための空間光変調器と、空間光変調器から出射されたレーザ光を、支持部に支持された対象物に向けて集光するための集光レンズと、を有し、制御部は、空間光変調器から出射されて集光レンズに入射するレーザ光の入射量が変化するようにレーザ光を変調するための調整パターンを含む変調パターンを空間光変調器に表示させることによって、集光レンズから出射されるレーザ光の出力である加工出力を調整する第１調整処理と、加工出力が、第１調整処理での調整量と合わせてレーザ加工時の目標値となるように、波長板を駆動させてレーザ光の出力を調整する第２調整処理と、第１調整処理及び第２調整処理の後に、出力が調整されたレーザ光によりレーザ加工を行うレーザ加工処理と、を実行する。

【0008】

このレーザ加工装置では、光源から出射されたレーザ光は、アッテネータを介して集光レンズに入射され、集光レンズによって対象物に向けて集光される。したがって、アッテネータの波長板の駆動量を調整することにより、対象物に照射されるレーザ光の出力が調整され得る。さらに、このレーザ加工装置では、レーザ光は、空間光変調器を介して集光レンズに入射される。したがって、空間光変調器の変調パターンを制御することにより、レーザ光の出力がさらに調整され得る。

【0009】

より具体的には、このレーザ加工装置では、制御部が、集光レンズに入射するレーザ光の入射量が変化するようにレーザ光を変調させるための調整パターンを含む変調パターンを空間光変調器に表示させることによって、集光レンズから出射されるレーザ光の出力である加工出力を調整する第１調整処理と、当該加工出力が、第１調整処理での調整量と合わせてレーザ加工時の目標値となるように、波長板を駆動させてレーザ光の出力を調整する第２調整処理と、を実行する。

【0010】

このように、このレーザ加工装置では、アッテネータと空間光変調器との両方によりレーザ光の出力の調整が行われる。これにより、アッテネータのみを用いた場合と比較して、目的とする調整量のうちの空間光変調器の負担分だけアッテネータが負担する調整量が低減され、波長板の駆動量が低減される。よって、波長板の駆動量が必要な量に達するまでの時間が短縮され、結果的に、レーザ光の出力の調整に係る時間が短縮可能とされる。

【0011】

本発明に係るレーザ加工装置は、対象物におけるレーザ光の集光点が対象物に対して相対移動するように支持部及びレーザ照射部の少なくとも一方を移動させる移動部を備え、制御部は、移動部を制御することにより集光点を第１方向に相対移動させ、対象物にレーザ光を走査して対象物のレーザ加工を行う第１加工処理と、第１加工処理の後に、レーザ加工処理として、移動部を制御することにより、集光点を第１方向と反対の第２方向に相対移動させ、対象物にレーザ光を走査して対象物のレーザ加工を行う第２加工処理と、を実行すると共に、第１加工処理と第２加工処理との間において、第１調整処理及び第２調整処理を実行してもよい。

【0012】

このように、一方向にレーザ光を走査（往路）した後に反対方向にレーザ光を走査（復路）する往復加工を行う場合であって、往路と復路との間にレーザ光の出力の調整を行う場合には、当該調整に係る時間が長くなると、往路と復路との間の待ち時間が長くなり、レーザ加工の全体に係る時間が長くなる。よって、この場合には、上記のようにレーザ光の出力の調整に係る時間を短縮すれば、往路と復路との間の待ち時間が削減されてレーザ加工の全体に係る時間が短縮される。すなわち、このように往復加工を行う場合には、特に、レーザ光の出力の調整に係る時間を短縮することが有効となる。

【0013】

本発明に係るレーザ加工装置では、制御部は、第１調整処理及び第２調整処理の前において、第１加工処理での目標値と第２加工処理での目標値との出力差分を算出する算出処理と、調整量の異なる複数の調整パターンから、算出処理で算出した出力差分に応じた調整量となる調整パターンを選択する選択処理と、選択処理の後に、選択処理で選択された調整パターンを含む変調パターンが空間光変調器に表示されている状態において、加工出力をモニタしつつ波長板を駆動することにより、加工出力が第２加工処理での目標値となる波長板の駆動量を取得する取得処理と、を含むキャリブレーション処理を実行してもよい。このように、第１調整処理及び第２調整処理に先立ってキャリブレーションを行うことにより、第１調整処理及び第２調整処理において、より正確且つ迅速にレーザ光の出力の調整を行うことができる。

【0014】

本発明に係るレーザ加工装置では、制御部は、調整量の異なる複数の調整パターンのそれぞれと、それぞれの調整パターンを空間光変調器に表示するための制御値と、を関連付けたテーブルを保持しており、選択処理では、テーブルを参照することにより、算出処理で算出した出力差分に応じた調整量となる調整パターンを選択してもよい。この場合、キャリブレーション処理を迅速に行うことができる。

【0015】

本発明に係るレーザ加工装置では、制御部は、第１加工処理によって集光点が第１方向に相対移動され、集光点が対象物から退出したタイミングで、第１調整処理及び第２調整処理を開始してもよい。この場合、第１調整処理及び第２調整処理に係る時間を、集光点が対象物から退出されて集光点の相対移動が停止するまでの間の時間に重複させることにより、往復加工における往路と復路との間の待ち時間をさら削減することが可能となる。

【0016】

本発明に係るレーザ加工装置は、空間光変調器と集光レンズとの間に配置され、空間光変調器から出射されたレーザ光の少なくとも一部を遮蔽するためのダンパを備え、制御部は、第１調整処理において、レーザ光を複数の回折光に分岐するための回折格子パターンを調整パターンとして含む変調パターンを空間光変調器に表示させることにより、複数の回折光のうちの一部の次数の回折光がダンパによって遮蔽されて集光レンズに入射しないようにレーザ光を変調してもよい。この場合、空間光変調器を用いてレーザ光の出力を容易且つ確実に調整することができる。

【0017】

本発明に係るレーザ加工装置では、変調パターンは、空間光変調器における集光レンズの瞳面に対応する領域の外側に表示されるマーキングを含み、制御部は、空間光変調器から出射されたレーザ光の画像とマーキングとの比較に基づいて、空間光変調器の動作状態を判定する判定処理を実行してもよい。この場合、空間光変調器が正常に動作しているか否かの判定を行うことが可能となる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、レーザ光の出力の調整に要する時間を短縮可能なレーザ加工装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、一実施形態に係るレーザ加工装置の模式図である。

【図2】図２は、図１に示されたアッテネータの模式図である。

【図3】図３は、図１に示された空間光変調器の構成を示す模式図である。

【図4】図４は、図１に示された４ｆレンズユニット及びダンパの模式図である。

【図5】図５は、図１，４に示されたダンパの機能を説明するための模式図である。

【図6】図６は、変調パターンの一例を示す模式図である。

【図7】図７は、変調パターンの一例を示す模式図である。

【図8】図８は、レーザ加工方法の一例を示すフローチャートである。

【図9】図９は、レーザ加工の対象物を示す模式図である。

【図10】図１０は、レーザ加工を行う工程を説明するための模式図である。

【図11】図１１は、レーザ加工を行う工程を説明するための模式図である。

【図12】図１２は、変形例に係るレーザ加工方法を示すフローチャートである。

【図13】図１３は、変形例に係る判定処理を説明するための図である。

【図14】図１４は、変形例に係る一連の動作を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において、同一又は相当する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。また、各図には、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸によって規定される直交座標系を示す場合がある。

【0021】

図１は、一実施形態に係るレーザ加工装置の構成を示す模式図である。図１に示されるように、レーザ加工装置１は、光源１０と、ステージ（支持部）２０と、レーザ照射部３０と、移動部４０と、制御部５０と、を備えている。ここでは、レーザ加工装置１は、対象物１１にレーザ光Ｌを照射することにより、対象物１１に改質領域１２を形成するための装置である。なお、各図では、対象物１１における加工予定を示す仮想的なラインＡが図示される場合がある。

【0022】

光源１０は、例えばパルス発振方式によって、レーザ光Ｌを出射する。光源１０から出射されたレーザ光Ｌは、レーザ照射部３０に導入される。なお、光源１０は、レーザ照射部３０に含まれていてもよい。

【0023】

ステージ２０は、例えば対象物１１に貼り付けられたフィルムを保持することにより、対象物１１を支持する。ステージ２０は、Ｚ方向に平行な軸線を回転軸として回転可能である。ステージ２０は、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれに沿って移動可能とされてもよい。なお、Ｘ方向及びＹ方向は、互いに交差（直交）する第１水平方向及び第２水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向である。対象物１１は、第１面１１ａと第１面１１ａの反対側の第２面１１ｂとを有する。対象物１１は、例えば半導体を含むウェハ（一例としてシリコンウェハ）である。

【0024】

レーザ照射部３０は、光源１０から出射されたレーザ光Ｌを導入し、当該レーザ光Ｌを集光して対象物１１に照射する。ここでは、レーザ光Ｌは対象物１１に対して透過性を有する。ステージ２０に支持された対象物１１の内部にレーザ光Ｌが集光されると、レーザ光Ｌの集光点Ｃに対応する部分においてレーザ光Ｌが特に吸収され、対象物１１の内部に改質領域１２が形成される。なお、集光点Ｃは、レーザ光Ｌが集光される点である。ただし、集光点Ｃは、例えば、空間光変調器７に提示された変調パターンに応じてレーザ光Ｌが変調されている場合（例えば各種の収差が付与されている場合）等であって、レーザ光Ｌが一点に集光されない場合には、レーザ光Ｌのビーム強度が最も高くなる位置又はビーム強度の重心位置から所定範囲の領域であり得る。

【0025】

改質領域１２は、密度、屈折率、機械的強度、その他の物理的特性が周囲の非改質領域とは異なる領域である。改質領域１２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る。改質領域１２は、改質領域１２からレーザ光Ｌの入射側及びその反対側に亀裂が延びるように形成され得る。そのような改質領域１２及び亀裂は、例えば対象物１１の切断に利用される。

【0026】

一例として、ステージ２０をＸ方向に沿って（ラインＡに沿って）移動させ、対象物１１に対して集光点ＣをＸ方向に沿って相対的に移動させると、複数の改質スポット１２ｓがＸ方向に沿って１列に並ぶように形成される。１つの改質スポット１２ｓは、１パルスのレーザ光Ｌの照射によって形成される。１列の改質領域１２は、１列に並んだ複数の改質スポット１２ｓの集合である。隣り合う改質スポット１２ｓは、対象物１１に対する集光点Ｃの相対的な移動速度及びレーザ光Ｌの繰り返し周波数によって、互いに繋がる場合も、互いに離れる場合もある。

【0027】

移動部４０は、ステージ２０をＺ方向に交差（直交）する面内の一方向（例えばＸ方向）に沿って移動させると共にステージ２０をＺ方向に交差（直交）する面内の別方向（例えばＹ方向）に沿って移動させるための第１ユニット４１を含む。第１ユニット４１は、ステージ２０をＺ方向に平行な軸線を回転軸として回転させる機能を有していてもよい。また、移動部４０は、レーザ照射部３０を支持すると共に、レーザ照射部３０をＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に沿って移動させる第２ユニット４２を含む。

【0028】

これにより、レーザ光Ｌの集光点Ｃが形成されている状態においてステージ２０及び/又はレーザ照射部３０が移動されることにより、集光点Ｃが対象物１１に対して相対移動させられる。すなわち、移動部４０は、第１ユニット４１及び／又は第２ユニット４２を駆動することにより、対象物１１に対してレーザ光Ｌの集光点Ｃが相対移動するようにステージ２０及びレーザ照射部３０の少なくとも一方を移動させることができる。

【0029】

制御部５０は、光源１０、ステージ２０、レーザ照射部３０、及び、移動部４０の動作を制御する。制御部５０は、処理部、記憶部、及び入力受付部を有している（不図示）。処理部は、プロセッサ、メモリ、ストレージ及び通信デバイス等を含むコンピュータ装置として構成されている。処理部では、プロセッサが、メモリ等に読み込まれたソフトウェア（プログラム）を実行し、メモリ及びストレージにおけるデータの読み出し及び書き込み、並びに、通信デバイスによる通信を制御する。記憶部は、例えばハードディスク等であり、各種データを記憶する。入力受付部は、各種情報を表示すると共に、ユーザから各種情報の入力を受け付けるインターフェース部である。入力受付部は、ＧＵＩ（Graphical User Interface）を構成している。

【0030】

引き続いて、レーザ照射部３０の詳細について説明する。レーザ照射部３０は、アッテネータ６、空間光変調器７、集光レンズ３３、ミラー３４、４ｆレンズユニット３５、ダンパ３６、及び、カメラ３７を有する。ここでは、アッテネータ６は、光源１０と空間光変調器７との間においてレーザ光Ｌの光路上に配置されている。空間光変調器７は、アッテネータ６と集光レンズ３３との間においてレーザ光Ｌの光路上に配置されている。さらに、４ｆレンズユニット３５及びダンパ３６は、空間光変調器７と集光レンズ３３との間においてレーザ光Ｌの光路上に配置されている。

【0031】

図２は、図１に示されたアッテネータの模式図である。図１，２に示されるように、アッテネータ６は、光源１０から出射されたレーザ光Ｌを入力する。アッテネータ６は、レーザ光の偏光方向を変えるためのλ／２波長板（波長板）６１、λ／２波長板６１を回転駆動させるための回転ステージ６２、及び、λ／２波長板６１から出射されたレーザ光Ｌが入射される偏光板６３を含む。アッテネータ６では、λ／２波長板６１に入射した直線偏光のレーザ光Ｌは、λ／２波長板６１によって偏光方向が変えられつつ出射され、偏光板６３に入射される。

【0032】

偏光板６３に入射されたレーザ光Ｌは、偏光板６３を透過する偏光成分（レーザ光Ｌ）（例えばＰ偏光成分）と偏光板で反射される偏光成分Ｌａ（例えばＳ偏光成分）とに分離される。したがって、アッテネータ６では、回転ステージ６２によるλ／２波長板６１の回転駆動の駆動量を調整し、偏光板６３での透過成分と反射成分との割合を調整することにより、レーザ光Ｌの出力を任意に調整することができる。すなわち、アッテネータ６は、λ／２波長板６１を含み、λ／２波長板６１の駆動量に応じた調整量でレーザ光Ｌの出力を調整して出射するためのものである。

【0033】

図３は、図１に示された空間光変調器の構成を示す模式図である。図１，３に示されるように、空間光変調器７は、アッテネータ６から出射されたレーザ光Ｌを、変調パターンに応じて変調して出射するためのものである。空間光変調器７は、例えば反射型液晶（ＬＣＯＳ：Liquid Crystal on Silicon）の空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）である。空間光変調器７は、半導体基板７１上に、駆動回路層７２、画素電極層７３、反射膜７４、配向膜７５、液晶層７６、配向膜７７、透明導電膜７８及び透明基板７９がこの順序で積層されることで構成されている。

【0034】

半導体基板７１は、例えば、シリコン基板である。駆動回路層７２は、半導体基板７１上において、アクティブ・マトリクス回路を構成している。画素電極層７３は、半導体基板７１の表面に沿ってマトリックス状に配列された複数の画素電極７３ａを含んでいる。各画素電極７３ａは、例えば、アルミニウム等の金属材料によって形成されている。各画素電極７３ａには、駆動回路層７２によって電圧が印加される。

【0035】

反射膜７４は、例えば、誘電体多層膜である。配向膜７５は、液晶層７６における反射膜７４側の表面に設けられており、配向膜７７は、液晶層７６における反射膜７４とは反対側の表面に設けられている。各配向膜７５，７７は、例えば、ポリイミド等の高分子材料によって形成されており、各配向膜７５，７７における液晶層７６との接触面には、例えば、ラビング処理が施されている。配向膜７５，７７は、液晶層７６に含まれる液晶分子７６ａを一定方向に配列させる。

【0036】

透明導電膜７８は、透明基板７９における配向膜７７側の表面に設けられており、液晶層７６等を挟んで画素電極層７３と向かい合っている。透明基板７９は、例えば、ガラス基板である。透明導電膜７８は、例えば、ＩＴＯ等の光透過性且つ導電性材料によって形成されている。透明基板７９及び透明導電膜７８は、レーザ光Ｌを透過させる。

【0037】

以上のように構成された空間光変調器７では、変調パターンを示す信号が制御部５０から駆動回路層７２に入力されると、当該信号に応じた電圧が各画素電極７３ａに印加され、各画素電極７３ａと透明導電膜７８との間に電界が形成される。当該電界が形成されると、液晶層７６において、各画素電極７３ａに対応する領域ごとに液晶分子７６ａの配列方向が変化し、各画素電極７３ａに対応する領域ごとに屈折率が変化する。この状態が、液晶層７６に変調パターンが表示された状態である。変調パターンは、レーザ光Ｌを変調するためのものである。

【0038】

すなわち、液晶層７６に変調パターンが表示された状態で、レーザ光Ｌが、外部から透明基板７９及び透明導電膜７８を介して液晶層７６に入射し、反射膜７４で反射されて、液晶層７６から透明導電膜７８及び透明基板７９を介して外部に出射させられると、液晶層７６に表示された変調パターンに応じて、レーザ光Ｌが変調される。このように、空間光変調器７によれば、液晶層７６に表示する変調パターンを適宜設定することで、レーザ光Ｌの変調（例えば、レーザ光Ｌの強度、振幅、位相、偏光等の変調）が可能である。なお、図４に示された変調面７ａは、例えば液晶層７６である。

【0039】

図４は、図１に示された４ｆレンズユニット及びダンパの模式図である。図１，４に示されるように、４ｆレンズユニット３５は、空間光変調器７から集光レンズ３３に向かうレーザ光Ｌの光路上に順に配列された一対のレンズ３５Ａ，３５Ｂを有している。一対のレンズ３５Ａ，３５Ｂは、空間光変調器７の変調面７ａと集光レンズ３３の入射瞳面（瞳面）３３ａとが結像関係にある両側テレセントリック光学系を構成している。これにより、空間光変調器７の変調面７ａでのレーザ光Ｌの像（空間光変調器７において変調されたレーザ光Ｌの像）が、集光レンズ３３の入射瞳面３３ａに転像（結像）される。なお、図中のＦｓはフーリエ面を示す。

【0040】

図５は、図１，４に示されたダンパの機能を説明するための模式図である。図１，４，５に示されるように、ダンパ３６は、空間光変調器７と集光レンズ３３との間に配置されている。より具体的には、ダンパ３６は、レンズ３５Ａとレンズ３５Ｂとの間において（例えばフーリエ面Ｆｓにおいて）、レーザ光Ｌの光路上に配置されている。ダンパ３６は、空間光変調器７から出射されたレーザ光Ｌの少なくとも一部を遮蔽するためのものである。

【0041】

より具体的には、一例として、空間光変調器７に回折格子パターンを含む変調パターンが表示されることによりレーザ光Ｌが変調され（回折され）、レーザ光Ｌが複数の回折光に分岐された場合（図５の（ｂ）の例）では、０次の回折光Ｌ０（レーザ光Ｌ）を集光レンズ３３に向けて通過させると共に、１次の回折光Ｌ１を遮蔽することにより集光レンズ３３に至らないようにする。一方で、ダンパ３６は、レーザ光Ｌが回折されていない場合（図５の（ａ）の例）では、レーザ光Ｌの略全体を集光レンズ３３に向けて通過させるように構成されている。

【0042】

したがって、レーザ加工装置１では、空間光変調器７に表示する変調パターンの制御により、レーザ光Ｌの全体がダンパ３６を通過して集光レンズ３３に入射される状態（図５の（ａ）の状態）と、レーザ光Ｌの少なくとも一部がダンパ３６により遮蔽されて集光レンズ３３に入射しない状態（図５の（ｂ）の状態）とが切り替え可能とされている。この結果、レーザ加工装置１では、集光レンズ３３から出射されるレーザ光Ｌの出力が調整可能とされている。すなわち、ここでは、アッテネータ６に加えて、空間光変調器７（及びダンパ３６）も、レーザ光Ｌの出力を調整するための機能を有することとなる。

【0043】

なお、アッテネータ６では、レーザ光Ｌの全体が偏光板６３を透過する状態を基準とすると、λ／２波長板６１の駆動量に応じた減衰量でレーザ光Ｌの出力が減衰されることとなる。一方、アッテネータ６では、レーザ光Ｌの少なくとも一部が偏光板６３を透過しない状態を基準とすると、λ／２波長板６１の駆動量に応じた増幅量でレーザ光Ｌの出力が増幅される場合も想定され得る。また、空間光変調器７からのレーザ光Ｌの全体が集光レンズ３３に入射する状態（例えば図５の（ａ）の状態）を基準とすると、空間光変調器７からのレーザ光Ｌの一部が集光レンズ３３に入射しない状態（例えば図５の（ｂ）の状態）とされることにより、レーザ光Ｌの出力が減衰されることとなる。

【0044】

他方、空間光変調器７からのレーザ光Ｌの一部が集光レンズに入射しない状態を基準とすると、空間光変調器７に表示される変調パターンの制御により、集光レンズ３３に入射するレーザ光Ｌの出力が増幅される場合も想定され得る。したがって、本実施形態において、レーザ光Ｌの出力を調整するとは、レーザ光Ｌの出力を減衰させる場合と増幅させる場合との両方を含み得る。同様に、レーザ光Ｌの出力の調整量とは、レーザ光Ｌの出力の減衰量と増幅量の両方を含み得る。

【0045】

ここで、空間光変調器７から出射されて４ｆレンズユニット３５及びダンパ３６を通過したレーザ光Ｌの一部は、例えばミラー３４により集光レンズ３３に向けて反射され、当該レーザ光Ｌの残部は、ミラー３４を透過してカメラ３７に入射される。カメラ３７は、集光レンズ３３の入射瞳面３３ａにおけるレーザ光Ｌの像を取得するためのカメラである。したがって、カメラ３７の前段には、例えば、カメラ３７の撮像面と集光レンズ３３の入射瞳面３３ａとが結像関係にある両側テレセントリック光学系を構成する図示しないレンズ等が配置される。

【0046】

これにより、集光レンズ３３の入射瞳面３３ａでのレーザ光Ｌの像が、カメラ３７の撮像面に転像（結像）される。集光レンズ３３の入射瞳面３３ａでのレーザ光Ｌの像は、空間光変調器７を介したレーザ光Ｌの像である。したがって、レーザ加工装置１では、カメラ３７による撮像結果に基づいて、空間光変調器７の動作状態を把握することが可能となる。

【0047】

引き続いて、レーザ加工装置１におけるレーザ光Ｌの出力を調整するための制御部５０の処理の一例について説明する。レーザ加工装置１では、上述したように、アッテネータ６及び空間光変調器７のそれぞれの制御により、集光レンズ３３から出射されるレーザ光Ｌの出力（以下、「加工出力」という）を調整することが可能である。すなわち、レーザ加工装置１では、制御部５０は、空間光変調器７に表示する変調パターンを調整することにより、加工出力を調整する第１調整処理と、アッテネータ６におけるλ／２波長板６１の駆動量を調整することにより加工出力を調整する第２調整処理と、を実行する。

【0048】

より具体的には、制御部５０は、第１調整処理では、空間光変調器７から出射されて集光レンズ３３に入射するレーザ光Ｌの入射量が変化するようにレーザ光Ｌを変調するための調整パターンを含む変調パターンを空間光変調器７に表示させることによって加工出力を調整する。図６及び図７は、変調パターンの一例を示す模式図である。

【0049】

図６の（ａ）に示される変調パターンＰ０では、空間光変調器７の変調面７ａにおける集光レンズ３３の入射瞳面３３ａに対応する領域（以下、「入射領域」という）の全体が、集光レンズ３３へのレーザ光Ｌの入射量を変化させるための調整パターンを含まない非調整領域Ｒａとされている。すなわち、変調パターンＰ０によってレーザ光Ｌを変調した場合には、例えば図５の（ａ）に示されるように、レーザ光Ｌの全体が集光レンズ３３に入射されることとなる。なお、変調パターンＰ０（非調整領域Ｒａ）は、球面収差を補正するためのパターンといったように、調整パターン以外の任意のパターンを含むことができる。

【0050】

図６の（ｂ）に示される変調パターンＰ１では、空間光変調器７の変調面７ａの入射領域の全体が、レーザ光Ｌを複数の回折光に分岐するための回折格子パターンを調整パターンとして含む調整領域Ｒｂとされている。このような変調パターンＰ１によってレーザ光Ｌを変調した場合、例えば、図５の（ｂ）に示されるように、レーザ光Ｌの一部の次数（０次）の回折光のみが集光レンズ３３に入射することとなる。すなわち、この場合には、変調パターンＰ０を用いた場合と比較して、集光レンズ３３へのレーザ光Ｌの入射量が減少させられ、加工出力が減衰される。

【0051】

なお、変調パターンＰ１（調整領域Ｒｂ）についても、球面収差を補正するためのパターンといった調整パターン以外の任意のパターンがさらに含まれ得る。また、空間光変調器７の変調面７ａにおける回折格子パターンの輝度値を調整することにより、各次数の回折光の割合を調整することも可能である。すなわち、制御部５は、変調面７ａに表示される回折格子パターンの輝度値を調整することにより、集光レンズ３３へのレーザ光Ｌの入射量、ひいては、加工出力を調整することができる。

【0052】

図７に示される変調パターンＰ２，Ｐ３では、空間光変調器７の変調面７ａの入射領域の一部が非調整領域Ｒａとされており、且つ、入射領域の別の一部が調整領域Ｒｂとされている。具体的には、図７の（ａ）に示される変調パターンＰ２は、入射領域の中央部分にスリット状の非調整領域Ｒａが設定され、且つ、非調整領域Ｒａを挟むように入射領域の外側部分に調整領域Ｒｂが設定されたスリットパターンを調整パターンとして含んでいる。これにより、レーザ光Ｌのうちの非調整領域Ｒａ（スリット）に入射した部分は、回折されることなくダンパ３６を介して集光レンズ３３に入射される。

【0053】

一方で、レーザ光Ｌのうちの調整領域Ｒｂに入射した部分は、回折されてダンパ３６により遮蔽され、集光レンズ３３に入射しない。すなわち、この場合にも、変調パターンＰ０を用いた場合と比較して、集光レンズ３３へのレーザ光Ｌの入射量が減少させられ、加工出力が減衰される。特に、変調パターンＰ２では、非調整領域Ｒａの幅（スリット幅Ｗ）を調整することにより、集光レンズ３３へのレーザ光Ｌの入射量、ひいては、加工出力を調整することができる。

【0054】

図７の（ｂ）に示される変調パターンＰ３は、入射領域の中央部分に円形の調整領域Ｒｂが設定されており、且つ、調整領域Ｒｂを囲むように円環状の非調整領域Ｒａが設定された調整パターンを含んでいる。このような変調パターンＰ３でも、変調パターンＰ２と同様に、集光レンズ３３へのレーザ光Ｌの入射量が減少させられ、加工出力が減衰される。また、変調パターンＰ３では、調整領域Ｒｂの大きさを調整することにより、集光レンズ３３へのレーザ光Ｌの入射量、ひいては、加工出力を調整することができる。

【0055】

このように、第１調整処理では、制御部５０は、集光レンズ３３へのレーザ光Ｌの入射量が変化するようにレーザ光Ｌを変調するための調整パターンを含む上記の変調パターンＰ１～Ｐ３を空間光変調器７に表示させることによって、集光レンズ３３から出射されるレーザ光Ｌの出力である加工出力を調整することができる。

【0056】

一方、制御部５０は、第２調整処理では、加工出力が、以上の第１調整処理での調整量と合わせてレーザ加工時の目標値となるように、λ／２波長板６１を駆動させてレーザ光Ｌの出力を調整する。これにより、第１調整処理と第２調整処理との合計により、加工出力が目標値に調整され、適切な出力でのレーザ加工が行われる。

【0057】

引き続いて、以上のような出力の調整処理を含むレーザ加工方法の一例について説明する。図８は、レーザ加工方法の一例を示すフローチャートである。ここでは、まず、図９に示されるように、対象物１１が用意される。対象物１１は、第１面１１ａが集光レンズ３３側に臨むようにステージ２０に支持されている。したがって、ここでは、第１面１１ａが対象物１１におけるレーザ光Ｌの入射面となる。

【0058】

また、ここでは、１つのラインＡに対して、Ｚ方向の２つの異なる位置Ｚ１，Ｚ２のそれぞれにおいてレーザ加工を行う。Ｚ方向は、対象物１１の第２面１１ｂから第１面１１ａに向かう方向であり、位置Ｚ２は位置Ｚ１よりもレーザ光Ｌの入射面である第１面１１ａ側の位置である。このレーザ加工方法では、制御部５０は、後述するように、位置Ｚ１に集光点Ｃが合わせられた状態でステージ２０をＸ正方向に移動させることにより、対象物１１に対して集光点ＣをＸ負方向にラインＡに沿って相対移動させ、位置Ｚ１においてラインＡに沿って改質領域１２を形成する第１加工処理を実行する。

【0059】

その後、制御部５０は、位置Ｚ２に集光点が合わせられる状態で、ステージ２０をＸ負方向に移動させることにより、対象物１１に対して集光点ＣをＸ正方向にラインＡに沿って相対移動させ、位置Ｚ２においてラインＡに沿って改質領域１２を形成する第２加工処理を実行する。つまり、ここでは、複数パスでの往復加工が行われる。位置Ｚ１での加工をパスＰＴ１（往路）とし、位置Ｚ２での加工をパスＰＴ２（復路）とする。また、ここでは、パスＰＴ１でのレーザ光Ｌの加工出力に対して、パスＰＴ２でのレーザ光Ｌの加工出力が小さく設定されている。このため、少なくともパスＰＴ１とパスＰＴ２との間において、レーザ光Ｌの加工出力を減衰するために、制御部５０が、上記の第１調整処理及び第２調整処理を実行する。以下、各工程について具体的に説明する。

【0060】

図８に示されるように、このレーザ加工方法では、まず、制御部５０が、例えば入力受付部を用いて、加工条件の選択を受け付ける（工程Ｓ１）。加工条件は、例えば、パス数、各パスのＺ方向の位置、各パスでの加工出力の目標値等である。ここでは、上述したように、パス数が２であり、パスＰＴ１，ＰＴ２のそれぞれのＺ方向の位置が位置Ｚ１，Ｚ２であり、パスＰＴ１での加工出力の目標値が５Ｗであり、パスＰＴ２での加工出力の目標値が１Ｗであるような加工条件が選択されたものとする。

【0061】

続いて、制御部５０が、工程Ｓ１で選択された加工条件に基づいて、パスＰＴ１での加工出力の目標値とパスＰＴ２での加工出力の目標値との出力差分を算出する（工程Ｓ２：算出処理）。ここでは、パスＰＴ１での加工出力の目標値が５Ｗであり、パスＰＴ２での加工出力の目標値が１Ｗであるから、出力差分は４Ｗとなる。つまり、この工程Ｓ２では、制御部５０が、第１加工処理（パスＰＴ１）での加工出力の目標値（５Ｗ）と第２加工処理での加工出力の目標値（１Ｗ）との出力差分（４Ｗ）を算出する算出処理を実行することとなる。

【0062】

続いて、制御部５０が、工程Ｓ２で算出した出力差分に応じた調整パターンを選択する（工程Ｓ３：選択処理）。この工程Ｓ３についてより具体的に説明する。ここでは、制御部５０は、出力の調整量の異なる複数の調整パターンと、それぞれの調整パターンを空間光変調器７に表示するための制御値と、を関連付けたテーブルを保持している。このようなテーブルの一例としては、調整パターンが、図６の（ｂ）に示されるような入射領域の全体が回折格子パターンを調整パターンとして含む場合、諧調値が異なることに起因して０次の回折光と１次の回折光とのバランスが異なる複数の回折格子パターンと、それぞれの回折格子パターンの諧調値と、が関連付けられた以下のようなものである。

【0063】

［テーブルの一例］
諧調値 バランス（０次の回折光：１次の回折光）
０ １００：０
３２ ９０：１０
６４ ７０：３０
９６ ５０：５０
１２８ ３０：７０
１６０ １０：９０
１９２ ０：１００

【0064】

この場合、例えば、制御部５０が、諧調値が３２の回折格子パターンを含む変調パターンを空間光変調器７に表示させた場合、空間光変調器７を経たレーザ光Ｌは、全体の出力の９０％の出力の０次の回折光と１０％の出力の１次の回折光とに分岐されることとなる。そして、１次の回折光がダンパ３６により遮蔽され、０次の回折光のみがダンパ３６を介して集光レンズ３３に入射することにより、結果的に、加工出力が１０％程度減衰されることとなる。ここでは、調整量は減衰量であり、制御値は階調値である。

【0065】

上記のように、パスＰＴ１での加工出力の目標値が５Ｗであり、パスＰＴ２での加工出力の目標値が１Ｗであり、出力差分が４Ｗである場合には、例えば、制御部５０は、１２８の諧調値の回折格子パターンを含む変調パターンを空間光変調器７に表示させることにより、加工出力を７０％程度減衰させて１．７Ｗ程度とすることができる。このように、制御部５０は、調整量（減衰量）の異なる複数の調整パターン（回折格子パターン）から、算出処理で算出した出力差分に応じた調整量となる調整パターンを選択する選択処理を実行することとなる。なお、ここでは、制御部５０は、上記のテーブルに示された複数の回折格子パターンから、減衰後の加工出力がパスＰＴ２での加工出力（１Ｗ）を下回らない範囲で、算出処理で算出した出力差分に最も近い減衰量となる回折格子パターンを選択している。

【0066】

続いて、制御部５０が、アッテネータ６の調整を行う（工程Ｓ４：取得処理）。より具体的には、工程Ｓ４では、制御部５０は、例えば集光レンズ３３の直下に配置されたパワーメータの出力信号を入力することによって、加工出力をモニタする。この状態において、制御部５０は、アッテネータ６の回転ステージ６２を制御することによってλ／２波長板６１を駆動し、加工出力を調整する。これにより、制御部５０は、加工出力が目標値となるλ／２波長板６１の駆動量を取得することができる。

【0067】

より具体的には、制御部５０は、まず、パスＰＴ１のための変調パターン（例えば調整パターンを含まない変調パターンＰ０）を空間光変調器７に表示させた状態において、加工出力をモニタしつつλ／２波長板６１を駆動させることにより、加工出力がパスＰＴ１の目標値である５Ｗとなるようなλ／２波長板６１の駆動量を取得する。

【0068】

これ共に、制御部５０は、パスＰＴ２のための変調パターン（例えば調整パターンとしての回折格子パターンが入射領域の全体に設定された変調パターンＰ１）を空間光変調器７に表示させた状態において、加工出力をモニタしつつλ／２波長板６１を駆動させることにより、加工出力がパスＰＴ２の目標値である１Ｗとなるようなλ／２波長板６１の駆動量を取得する。上記の例では、１２８の諧調値の回折格子パターンを含む変調パターンを空間光変調器７に表示させることにより、加工出力を７０％程度減衰させて１．７Ｗ程度とする。このため、ここでは、目標値との差分である０．７Ｗ分の減衰量を実現するためのλ／２波長板６１の駆動量を取得することとなる。

【0069】

このように、ここでは、制御部５０は、工程Ｓ３で選択された調整パターン（第１パターン）を含む変調パターンが空間光変調器７に表示されている状態において、加工出力をモニタしつつλ／２波長板６１を駆動することにより、パスＰＴ１のためのλ／２波長板６１の駆動量に加えて、加工出力がパスＰＴ２での目標値となるλ／２波長板６１の駆動量を取得する。

【0070】

以上の工程により、レーザ加工時の加工出力の調整処理のためのキャリブレーションが完了する。すなわち、制御部５０は、第１加工処理（パスＰＴ１）での目標値と第２加工処理（パスＰＴ２）での目標値との出力差分を算出する算出処理（工程Ｓ２）と、調整量（減衰量）の異なる複数の調整パターン（回折格子パターン）から、算出処理で算出した出力差分に応じた調整量となる調整パターンを選択する選択処理（工程Ｓ３）と、選択処理の後に、当該調整パターンを含む変調パターンが空間光変調器７に表示されている状態において、加工出力をモニタしつつλ／２波長板６１を駆動することにより、加工出力が第２加工処理での目標値となるλ／２波長板６１の駆動量を取得する取得処理（工程Ｓ４）と、を含むキャリブレーション処理を実行することとなる。

【0071】

続く工程では、制御部５０が光源１０、レーザ照射部３０、及び移動部４０を制御することにより、対象物１１のレーザ加工を行う（工程Ｓ５：第１加工処理）。工程Ｓ５についてより具体的に説明する。図１０は、レーザ加工を行う工程を説明するための模式図である。図１０に示されるように、工程Ｓ５では、まず、制御部５０が、移動部４０を制御することにより、位置Ｚ１に合わせられたレーザ光Ｌの集光点ＣをラインＡに沿ってＸ負方向（第１方向）に相対移動させ、対象物１１にレーザ光Ｌを走査して対象物１１に改質領域１２Ａを形成するレーザ加工を行う第１加工処理（パスＰＴ１）を実行する。

【0072】

より具体的には、第１加工処理では、図１０の（ａ）に示されるように、制御部５０が、移動部４０を制御することにより、レーザ光Ｌの集光点ＣのＺ方向の位置が対象物１１内において位置Ｚ１となるように、ステージ２０及びレーザ照射部３０の少なくとも一方をＺ方向に沿って移動させる。その状態において、制御部５０が、移動部４０を制御することにより、ここではステージ２０をＸ正方向に移動させる。

【0073】

これにより、図１０の（ａ），（ｂ）に示されるように、レーザ光Ｌの集光点Ｃが対象物１１に対してＸ負方向に相対移動される。この結果、対象物１１のＸ正方向の外縁から対象物１１の内部に集光点Ｃが進入すると共に、対象物１１の内部を集光点Ｃが進行し、ラインＡに沿ってのレーザ光Ｌの照射が実施される。これにより、位置Ｚ１において、ラインＡに沿って対象物１１に改質領域１２Ａが形成される。さらに、図１０の（ｃ）に示されるように、制御部５０が、移動部４０を制御して集光点Ｃの相対移動を継続することにより、集光点Ｃが対象物１１のＸ負方向の外縁から対象物１１の外部に退出され、第１加工処理（パスＰＴ１）が終了する。その後、制御部５０は、移動部４０の制御により、ステージ２０を停止させる。

【0074】

なお、この第１加工処理に先立って、制御部５０は、レーザ光Ｌの加工出力が、パスＰＴ１の目標値（ここでは５Ｗ）となるように、工程Ｓ４で取得されたλ／２波長板６１の駆動量にてλ／２波長板６１を駆動させる。これと共に、制御部５０が、パスＰＴ１のための変調パターン（例えば調整パターンを含まない変調パターンＰ０）を空間光変調器７に表示させる。これらのアッテネータ６及び空間光変調器７の制御は、集光点Ｃの相対移動が開始される前に実行されてもよいし、集光点Ｃの相対移動が開始された後であって、集光点Ｃが対象物１１の内部に進入するまでの間に実行されてもよい。

【0075】

続く工程では、後述する工程Ｓ６を実施した後に、制御部５０が光源１０、レーザ照射部３０、及び移動部４０を制御することにより、対象物１１のレーザ加工を行う（工程Ｓ７：第２加工処理）。工程Ｓ７についてより具体的に説明する。図１１は、レーザ加工を行う工程を説明するための模式図である。図１１に示されるように、工程Ｓ７では、まず、制御部５０が、移動部４０を制御することにより、位置Ｚ２に合わせられたレーザ光Ｌの集光点ＣをラインＡに沿ってＸ正方向（第２方向）に相対移動させ、対象物１１にレーザ光Ｌを走査して対象物１１に改質領域１２Ｂを形成するレーザ加工を行う第２加工処理（パスＰＴ２）を実行する。

【0076】

より具体的には、工程Ｓ７では、図１１の（ａ）に示されるように、制御部５０が、移動部４０を制御することにより、レーザ光Ｌの集光点ＣのＺ方向の位置が対象物１１内において位置Ｚ２となるように、ステージ２０及びレーザ照射部３０の少なくとも一方をＺ方向に沿って移動させる。その状態において、制御部５０が、移動部４０を制御することにより、ここではステージ２０をＸ負方向に移動させる。

【0077】

これにより、図１１の（ａ），（ｂ）に示されるように、レーザ光Ｌの集光点Ｃが対象物１１に対してＸ正方向（第２方向）に相対移動される。この結果、対象物１１のＸ負方向の外縁から対象物１１の内部に集光点Ｃが進入すると共に、対象物１１の内部を集光点Ｃが進行し、ラインＡに沿ってのレーザ光Ｌの照射が実施される。これにより、位置Ｚ２において、ラインＡに沿って対象物１１に改質領域１２Ｂが形成される。さらに、図１１の（ｃ）に示されるように、制御部５０が、移動部４０を制御して集光点Ｃの相対移動を継続することにより、集光点Ｃが対象物１１のＸ正方向の外縁から対象物１１の外部に退出され、第２加工処理が終了する。その後、制御部５０は、移動部４０の制御により、ステージ２０を停止させる。

【0078】

ここで、工程Ｓ５と工程Ｓ７との間、すなわち、第１加工処理と第２加工処理との間において、レーザ光Ｌの出力の調整処理が行われる（工程Ｓ６：第１調整処理、第２調整処理）。より具体的には、工程Ｓ６では、制御部５０が、上述したように、空間光変調器７から出射されて集光レンズ３３に入射するレーザ光Ｌの入射量が変化するようにレーザ光Ｌを変調するための調整パターンを含む変調パターン（パスＰＴ２のための変調パターンであって、例えば調整パターンとしての回折格子パターンを含む変調パターンＰ１）を空間光変調器７に表示させることによって、加工出力を調整する第１調整処理を実行する。

【0079】

ここでは、制御部５０は、上記のキャリブレーション処理の選択処理（工程Ｓ３）で選択された調整パターンを含む変調パターンを空間光変調器７に表示させる。一例として、調整パターンは、レーザ光Ｌの加工出力を、パスＰＴ１の加工出力の目標値（５Ｗ）からパスＰＴ２の加工出力の目標値（１Ｗ）に減衰させるためのものである。

【0080】

これと共に、制御部５０は、レーザ光Ｌの加工出力が、第１調整処理での調整量と合わせてパスＰＴ２の加工出力の目標値となるように、λ／２波長板６１を駆動させてレーザ光Ｌの加工出力を調整する第２調整処理を実行する。ここでは、制御部５０は、上記のキャリブレーション処理の取得処理（工程Ｓ４）で取得された駆動量でλ／２波長板６１を駆動させる。ここでは、λ／２波長板６１の駆動量は、第１調整処理での減衰量と合わせて加工出力をパスＰＴ２の目標値（１Ｗ）に減衰させるための駆動量である。これにより、レーザ光Ｌの加工出力が適切な値に調整（減衰）された状態で、上記の工程Ｓ７が実施される。すなわち、工程Ｓ７では、制御部５０は、第１調整処理及び第２調整処理の後に、出力が調整されたレーザ光Ｌによりレーザ加工を行うレーザ加工処理を実行することとなる。

【0081】

なお、第１調整処理及び第２調整処理は、少なくとも一部が互いに重複して実施され得る。一例として、制御部５０は、第１調整処理及び第２調整処理を同時に開始することができる。また、第１調整処理及び第２調整処理は、工程Ｓ５で集光点Ｃが対象物１１の外部に退出された後であって、工程Ｓ７で集光点Ｃが対象物１１の内部に進入するまでの間の任意のタイミングで実行され得る。一例として、制御部５０は、工程Ｓ５において集光点Ｃが対象物１１から退出したタイミングで第１調整処理及び第２調整処理を開始させることができる。これにより、第１調整処理及び第２調整処理に係る時間のうち、集光点Ｃの相対移動の加減速に係る時間に重複する時間が最大化される。

【0082】

以上説明したように、レーザ加工装置１では、光源１０から出射されたレーザ光Ｌは、アッテネータ６を介して集光レンズ３３に入射され、集光レンズ３３によって対象物１１に向けて集光される。したがって、アッテネータ６のλ／２波長板６１の駆動量を調整することにより、対象物１１に照射されるレーザ光Ｌの出力が調整され得る。さらに、このレーザ加工装置１では、レーザ光Ｌは、空間光変調器７を介して集光レンズ３３に入射される。したがって、空間光変調器７の変調パターンを制御することにより、レーザ光Ｌの出力がさらに調整され得る。

【0083】

より具体的には、レーザ加工装置１では、制御部５０が、集光レンズ３３に入射するレーザ光Ｌの入射量が変化するようにレーザ光Ｌを変調させるための調整パターンを含む変調パターンを空間光変調器７に表示させることによって、集光レンズ３３から出射されるレーザ光Ｌの出力である加工出力を調整する第１調整処理と、当該加工出力が、第１調整処理での調整量と合わせてレーザ加工時の目標値となるように、λ／２波長板６１を駆動させてレーザ光Ｌの出力を調整する第２調整処理と、を実行する。

【0084】

このように、レーザ加工装置１では、アッテネータ６と空間光変調器７との両方によりレーザ光Ｌの出力の調整が行われる。これにより、アッテネータ６のみを用いた場合と比較して、目的とする調整量のうちの空間光変調器７の負担分だけアッテネータ６が負担する調整量が低減され、λ／２波長板６１の駆動量が低減される。よって、λ／２波長板６１の駆動量が必要な量に達するまでの時間が短縮され、結果的に、レーザ光Ｌの出力の調整に係る時間が短縮可能とされる。さらに、λ／２波長板６１の駆動量が低減されることから、回転ステージ６２といったλ／２波長板６１を機械的に駆動する装置の損耗が抑制される。

【0085】

また、レーザ加工装置１は、対象物１１におけるレーザ光Ｌの集光点Ｃが対象物１１に対して相対移動するようにステージ２０及びレーザ照射部３０の少なくとも一方を移動させる移動部４０を備えている。そして、制御部５０は、移動部４０を制御することにより集光点ＣをＸ負方向に相対移動させ、対象物１１にレーザ光Ｌを走査して対象物１１のレーザ加工を行う第１加工処理（パスＰＴ１）と、第１加工処理の後に、移動部４０を制御することにより、集光点ＣをＸ正方向に相対移動させ、対象物１１にレーザ光Ｌを走査して対象物１１のレーザ加工を行う第２加工処理（パスＰＴ２）と、を実行する。そして、制御部５０は、第１加工処理と第２加工処理との間において、第１調整処理及び第２調整処理を実行する。

【0086】

このように、一方向にレーザ光Ｌを走査（往路）した後に反対方向にレーザ光Ｌを走査（復路）する往復加工を行う場合であって、往路と復路との間にレーザ光Ｌの出力の調整を行う場合には、当該調整に係る時間が長くなると、往路と復路との間の待ち時間が長くなり、レーザ加工の全体に係る時間が長くなる。よって、この場合には、上記のようにレーザ光Ｌの出力の調整に係る時間を短縮すれば、往路と復路との間の待ち時間が削減されてレーザ加工の全体に係る時間が短縮される。すなわち、このように往復加工を行う場合には、特に、レーザ光Ｌの出力の調整に係る時間を短縮することが有効となる。

【0087】

また、レーザ加工装置１では、制御部５０は、第１調整処理及び第２調整処理の前において、第１加工処理での目標値と第２加工処理での目標値との出力差分を算出する算出処理と、調整量の異なる複数の調整パターンから、算出処理で算出した出力差分に応じた調整量となる調整パターンを選択する選択処理と、選択処理の後に、選択処理で選択された調整パターンを含む変調パターンが空間光変調器７に表示されている状態において、加工出力をモニタしつつλ／２波長板６１を駆動することにより、加工出力が第２加工処理での目標値となるλ／２波長板６１の駆動量を取得する取得処理と、を含むキャリブレーション処理を実行する。このように、第１調整処理及び第２調整処理に先立ってキャリブレーションを行うことにより、第１調整処理及び第２調整処理において、より正確且つ迅速にレーザ光Ｌの出力の調整を行うことができる。

【0088】

また、レーザ加工装置１では、制御部５０は、調整量の異なる複数の調整パターンのそれぞれと、それぞれの調整パターンを空間光変調器７に表示するための制御値と、を関連付けたテーブルを保持しており、選択処理では、テーブルを参照することにより、算出処理で算出した出力差分に応じた調整量となる調整パターンを選択する。このため、キャリブレーション処理を迅速に行うことができる。

【0089】

また、レーザ加工装置１では、制御部５０は、第１加工処理によって集光点ＣがＸ負方向に相対移動され、集光点Ｃが対象物１１から外れたタイミングで第１調整処理及び第２調整処理を開始する。これにより、第１調整処理及び第２調整処理に係る時間を、集光点Ｃが対象物１１から退出されて集光点Ｃの相対移動が停止するまでの間の時間に重複させることにより、往復加工における往路と復路との間の待ち時間をさら削減することが可能となる。

【0090】

さらに、レーザ加工装置１は、空間光変調器７と集光レンズ３３との間に配置され、空間光変調器７から出射されたレーザ光Ｌの少なくとも一部を遮蔽するためのダンパ３６を備えている。そして、制御部５０は、第１調整処理において、レーザ光Ｌを複数の回折光に分岐するための回折格子パターンを調整パターンとして含む変調パターンを空間光変調器７に表示させることにより、複数の回折光のうちの１次の回折光がダンパ３６によって遮蔽されて集光レンズ３３に入射しないようにレーザ光Ｌを変調する。このため、空間光変調器７を用いてレーザ光Ｌの出力を容易且つ確実に調整することができる。

【0091】

以上の実施形態は、本発明の一態様を説明したものである。したがって、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、任意に変形された態様であり得る。
［第１変形例］

【0092】

例えば、図８に示された上記実施形態に係るレーザ加工方法では、第１調整処理において、図６の（ｂ）のような回折格子パターンが入射領域の全体に設定された調整パターンを含む変調パターンＰ１を用いる場合を例示した。しかし、第１調整処理では、図７の（ａ）のように、入射領域の一部に回折格子パターンが設定されることによってスリットが形成されたスリットパターンを調整パターンとして含む変調パターンＰ２を用いることもできる。変調パターンＰ１を用いる場合には、選択処理において、制御値としての諧調値が異なる複数の回折格子パターンから適切な調整量となるものを選択した。一方で、例えば図７の（ａ）の変調パターンＰ２を用いる場合には、選択処理において、制御値としてのスリット幅Ｗが異なる複数のスリットパターンから適切な調整量となるものを選択することができる。

【0093】

図１２は、そのような場合のレーザ加工方法を示すフローチャートである。図１２に示されるように、第１変形例に係るレーザ加工方法は、図８に示されたレーザ加工方法と比較すると、工程Ｓ１と工程Ｓ２との間に工程Ｓ８をさらに備える点で主に相違している。工程Ｓ８について具体的に説明する。工程Ｓ８では、制御部５０が、調整量の異なる複数のスリットパターンのそれぞれと、それぞれのスリットパターンを空間光変調器７に表示するための制御値（スリット幅Ｗ）と、を関連付けたテーブルを取得する。

【0094】

そのために、制御部５０は、空間光変調器７に表示するスリットパターンのスリット幅Ｗを変化させながら、例えば集光レンズ３３の直下に配置されたパワーメータの出力信号を入力することによって、加工出力をモニタする。これにより、制御部５０は、複数のスリット幅Ｗのそれぞれと、各スリット幅Ｗのときのレーザ光Ｌの加工出力と、を関連付けたテーブルを取得する。このようなテーブルの一例は以下のとおりである。なお、以下のテーブルの加工出力の値は、レーザ光Ｌの全体がダンパ３６を通過した場合の加工出力を１００とした場合の値である。

【0095】

スリット幅 加工出力
０ ０
２０ １０
４０ ３０
６０ ５０
８０ ７０
１００ ９０
１２０ １００

【0096】

この場合、例えば、制御部５０が、スリット幅Ｗが１００のスリットパターンを含む変調パターンＰ２を空間光変調器７に表示させた場合、空間光変調器７を経たレーザ光Ｌは、全体の９０％がダンパ３６を通過して集光レンズ３３に入射し、全体の１０％がダンパ３６により遮蔽されることとなる。結果的に、加工出力が１０％程度減衰されることとなる。したがって、上記実施形態のように、パスＰＴ１での加工出力の目標値が５Ｗであり、パスＰＴ２での加工出力の目標値が１Ｗであり、出力差分が４Ｗである場合には、例えば、制御部５０が、４０のスリット幅Ｗのスリットパターンを選択して変調パターンＰ２を空間光変調器７に表示させることにより、加工出力を７０％程度減衰させて１．７Ｗ程度とすることができる。

【0097】

このように、空間光変調器７の変調面７ａの入射領域の一部に回折格子パターンが設定されたスリットパターンを用いる場合、入射領域の全体に回折格子パターンを設定する場合と比較して、例えばビーム形状を楕円状にコントールすることが可能であるといったように、ビーム形状の設定の自由度が確保されやすい。一方で、入射領域の全体に回折格子パターンを設定する場合には、ビーム品質が良好となる。
［第２変形例］

【0098】

ここで、図１３の（ａ）は、空間光変調器７の変調面７ａに表示された変調パターンＰ４を示す図である。変調パターンＰ４は、空間光変調器７の変調面７ａにおける入射領域の外側に表示されるマーキング７Ｍを含む。マーキング７Ｍの形状は任意であるが、ここでは、２次元の格子状である。図１３の（ｂ）は、カメラ３７により取得されたレーザ光Ｌの画像７０である。カメラ３７には、空間光変調器７を介したレーザ光Ｌの像が形成される。このため、空間光変調器７にマーキング７Ｍを含む変調パターンＰ４が表示されている状態では、画像７０にもマーキング７Ｍに対応した像７０Ｍが生じることとなる。よって、変調パターンＰ４と画像７０とを比較することにより、空間光変調器７に正しく変調パターンＰ４が表示されているか否か、すなわち、空間光変調器７の正常に動作がしているか否かの判定を行うことが可能となる。

【0099】

そこで、本変形例に係るレーザ加工装置１では、制御部５０が、空間光変調器７から出射されたレーザ光Ｌの画像７０と、変調パターンＰ４のマーキング７Ｍとの比較に基づいて、空間光変調器７の動作状態を判定する判定処理を実行する。この判定処理では、制御部５０は、画像７０（像７０Ｍ）とマーキング７Ｍとが一致する場合には、空間光変調器７の動作が正常と判定し、画像７０（像７０Ｍ）とマーキング７Ｍとが一致しない場合には、空間光変調器７の動作が以上であると判定することができる。
［第３変形例］

【0100】

ここで、上記実施形態では、空間光変調器７を用いた第１調整処理と、アッテネータ６を用いた第２調整処理とが、少なくとも一部が互いに重複しつつ、集光点Ｃが対象物１１から外れたタイミングで開始される例について説明した。

【0101】

しかし、第１調整処理を行わずに、アッテネータ６のみでレーザ光Ｌの加工出力の調整を行う場合であっても、同様のタイミングで実施されることにより、往復加工時の待機時間を削減できる。すなわち、レーザ光Ｌの加工出力の調整をアッテネータ６のみで行う場合には、上記実施形態のようにアッテネータ６と空間光変調器７とを併用する場合と比較して、加工出力の調整に係る時間が長くなるものの、当該加工出力の調整に係る時間を集光点Ｃの加減速に係る時間と重複させることにより、往復加工時の待機時間を削減できるのである。

【0102】

図１４の（ａ）～（ｅ）は、この場合の一連の動作を示す図である。図１４の（ａ）に示されるように、対象物１１を保持したステージ２０がＸ正方向に移動されることにより、集光点Ｃが、Ｘ負方向に相対移動させられ、対象物１１のＸ正方向の外縁から対象物１１の内部に進入される（第１加工処理が開始される）。その後、図１４の（ｂ）に示されるように、集光点Ｃの相対移動が進められ、集光点Ｃが対象物１１のＸ負方向の外縁に到達して対象物１１から退出される（第１加工処理が完了する）。このこき、集光点Ｃが対象物１１から退出されたことを示す信号を、制御部５０が取得する。この信号は、移動部４０の第１ユニット４１からのステージ２０の移動量を示す信号であってもよいし、対象物１１の入射面（第１面１１ａ）の変位を取得するＡＦユニットからの信号であってもよい。

【0103】

制御部５０は、集光点Ｃが対象物１１から退出されたことを示す信号を入力すると、アッテネータ６の回転ステージ６２を制御することにより、λ／２波長板６１を駆動して加工出力の調整を開始する。すなわち、制御部５０は、集光点Ｃが対象物１１から退出されたタイミングで、アッテネータ６による加工出力の調整処理を開始する。例えば、第１加工処理における加工出力の目標値が５Ｗであり、続く第２加工処理における加工処理の目標値が１Ｗである場合には、制御部５０は、４Ｗの出力差分の分だけ加工出力が減衰するように、λ／２波長板６１を駆動させる。

【0104】

これと共に、図１４の（ｃ）に示されるように、集光点Ｃの相対移動が停止された後に、ステージ２０がＸ負方向に移動されることにより、集光点ＣのＸ正方向への相対移動が開始される。図１４の（ｄ）に示されるように、集光点Ｃは、対象物１１のＸ負方向の外縁から対象物１１の内部に進入される（第２加工処理が開始される）。その後、図１４の（ｅ）に示されるように、集光点Ｃの相対移動が進められ、集光点Ｃが対象物１１のＸ正方向の外縁に到達して対象物１１から退出される（第２加工処理が完了する）。このこき、集光点Ｃが対象物１１から退出されたことを示す信号を、制御部５０が取得する。その後、さらなる加工を行う場合には、このタイミングで加工処理の調整がさらに行われる。

【0105】

このように、アッテネータ６を用いた加工出力の調整処理に係る時間を、集光点Ｃが対象物１１から退出されて集光点Ｃの相対移動が停止するまでの間の時間に重複させることにより、往復加工における往路と復路との間の待ち時間をさら削減することが可能となる。

【0106】

この場合のレーザ加工装置について、以下に付記する。対象物を支持するための支持部と、レーザ光を出射するための光源と、前記光源から出射された前記レーザ光を前記支持部に支持された前記対象物に照射するためのレーザ照射部と、少なくとも前記レーザ照射部を制御することにより、前記対象物のレーザ加工を行うための制御部と、を備え、前記レーザ照射部は、前記光源から出射された前記レーザ光の出力を、波長板の駆動量に応じた調整量で調整して出射するためのアッテネータと、アッテネータから出射された前記レーザ光を、前記支持部に支持された前記対象物に向けて集光するための集光レンズと、を有し、前記制御部は、前記集光レンズから出射される前記レーザ光の出力である加工出力が、レーザ加工時の目標値となるように、前記加工出力を調整する調整処理と、前記調整処理の後に、出力が調整された前記レーザ光により前記レーザ加工を行うレーザ加工処理と、を実行する、レーザ加工装置。
［その他の変形例］

【0107】

以上の例では、対象物１１に対して直線状のラインＡが設定され、そのラインＡに対して２つの位置Ｚ１，Ｚ２の２つのパスＰＴ１，ＰＴ２での加工を行う場合について説明した。しかし、ラインＡは、例えば、対象物１１の外縁と同心の円形状に設定されていてもよいし、Ｚ方向について１つ以上の任意のパス数での加工を行うことができる。また、上記のように、レーザ光Ｌの一部である高出力のビームをダンパ３６で遮蔽する場合には、ダンパ３６を冷却するための冷却部を設けることが可能である。冷却部の冷却方式については、水冷や空冷等、任意の方式を採用できる。

【符号の説明】

【0108】

１…レーザ加工装置、６…アッテネータ、７…空間光変調器、１０…光源、１１…対象物、２０…ステージ（支持部）、３０…レーザ照射部、３３…集光レンズ、４０…移動部、５０…制御部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】