JP6644580B2 - レーザ光照射装置及びレーザ光照射方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ光照射装置及びレーザ光照射方法に関する。

従来、レーザ光を対象物に照射するレーザ光照射装置として、例えば特許文献１に記載された装置が記載されている。このようなレーザ光照射装置において、レーザ光源で発生させたレーザ光は、ビームエキスパンダ（ビーム径変換機構）によりビーム径が拡大された後、空間光変調器により変調されて対象物に照射される。

特開２０１１−５１０１１号公報

上記レーザ光照射装置では、例えば対象物の仕様や照射条件によっては、ビーム径変換機構で拡大又は縮小したビーム径を可変することが要求される。また、上記レーザ光照射装置では、光学系の簡素化が求められているところ、当該要求を簡易に実現できることが望まれる。

そこで、本発明は、ビーム径変換機構で拡大又は縮小したビーム径を簡易に可変できるレーザ光照射装置及びレーザ光照射方法を提供することを目的とする。

本発明のレーザ光照射装置は、レーザ光を対象物に照射するレーザ光照射装置であって、レーザ光を発生させるレーザ光源と、位相パターンを表示する表示部を有し、レーザ光源で発生させたレーザ光を表示部に表示した位相パターンに応じて変調する空間光変調器と、レーザ光源と空間光変調器との間におけるレーザ光の光路上に配置され、レーザ光のビーム径を拡大又は縮小するビーム径変換機構と、レーザ光のビーム径を可変するレンズを有し、レーザ光源と空間光変調器との間におけるレーザ光の光路上にレンズを挿入可能及び当該光路上からレンズを抜去可能なレンズ挿抜機構と、表示部に表示する位相パターンを少なくとも制御する制御部と、を備え、制御部は、レンズ挿抜機構によるレンズの挿入又は抜去で発生した波面収差を補正する位相パターンを表示部に表示させる。

このレーザ光照射装置では、レーザ光の光路上にレンズが挿入可能及び当該光路上からレンズが抜去可能とされている。これにより、例えばレーザ光の光路に沿って光学系の複数箇所を連動させるような複雑な機構を要せずに、レーザ光のビーム径が可変される。そして、ビーム径の可変に伴って生じた波面収差は、空間光変調器の表示部に表示した位相パターンによって補正される。これにより、当該波面収差が生じないような機構の必要性や制約を低減できる。したがって、ビーム径変換機構で拡大又は縮小したビーム径を簡易に可変することが可能となる。

本発明に係るレーザ光照射装置では、制御部は、レンズ挿抜機構によりレンズがレーザ光の光路上に挿入された状態において、レンズの挿入で発生した波面収差を補正する位相パターンを表示部に表示させてもよい。この構成によれば、レンズ挿抜機構によってレーザ光の光路にレンズが挿入されたときに、レンズの挿入で発生した波面収差が位相パターンによって補正される。

本発明に係るレーザ光照射装置では、制御部は、レンズ挿抜機構によりレンズがレーザ光の光路上から抜去された状態において、レンズの抜去で発生した波面収差を補正する位相パターンを表示部に表示させてもよい。この構成によれば、レンズ挿抜機構によってレーザ光の光路からレンズが抜去されたときに、レンズの抜去で発生した波面収差が位相パターンによって補正される。

本発明に係るレーザ光照射装置では、レンズ挿抜機構は、レーザ光の光路上からレンズが離れた第１状態と当該光路上にレンズが位置する第２状態との間でレンズの位置が切り替わるように、当該光路と交差する方向にレンズをスライド可能であってもよい。この場合、レンズ挿抜機構によりレンズをスライドさせることで、レーザ光の光路に対するレンズの挿抜を実現できる。

本発明に係るレーザ光照射装置では、レンズ挿抜機構は、レーザ光の光路上からレンズが離れた第１状態と当該光路上にレンズが位置する第２状態との間でレンズの位置が切り替わるように、レンズを保持するレンズホルダを当該光路に沿う軸回りに回転可能であってもよい。この場合、レンズ挿抜機構によりレンズホルダを回転させることで、レーザ光の光路に対するレンズの挿抜を実現できる。

本発明に係るレーザ光照射装置は、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、対象物の内部に改質領域を形成してもよい。この場合、対象物の内部のレーザ加工が実施可能となる。

本発明に係るレーザ光照射方法は、レーザ光照射装置を用いてレーザ光を対象物に照射するレーザ光照射方法であって、レーザ光照射装置は、レーザ光を発生させるレーザ光源と、位相パターンを表示する表示部を有し、レーザ光源で発生させたレーザ光を表示部に表示した位相パターンに応じて変調する空間光変調器と、レーザ光源と空間光変調器との間におけるレーザ光の光路上に配置され、レーザ光のビーム径を拡大又は縮小するビーム径変換機構と、を備え、レーザ光のビーム径を可変するレンズを、レーザ光源と空間光変調器との間におけるレーザ光の光路上に挿入又は当該光路上から抜去する挿抜ステップと、レンズの挿入又は抜去で発生した波面収差を補正する位相パターンを表示部に表示させる表示ステップと、表示ステップにより位相パターンを表示部に表示させた状態で、レーザ光源からレーザ光を発生させて対象物に照射する照射ステップと、を含む。

このレーザ光照射方法では、レーザ光の光路上にレンズが挿入又は当該光路上からレンズが抜去され、これにより、例えばレーザ光の光路に沿って光学系の複数箇所を連動させるような複雑な機構を要せずに、レーザ光のビーム径が可変される。そして、ビーム径の可変に伴って生じた波面収差は、空間光変調器の表示部に表示した位相パターンによって補正される。これにより、当該波面収差が生じないような機構の必要性や制約を低減できる。したがって、ビーム径変換機構で拡大又は縮小したビーム径を簡易に可変することが可能となる。

本発明によれば、ビーム径変換機構で拡大又は縮小したビーム径を簡易に可変できるレーザ光照射装置及びレーザ光照射方法を提供することが可能となる。

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。 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２の加工対象物のIII−III線に沿っての断面図である。 レーザ加工後の加工対象物の平面図である。 図４の加工対象物のV−V線に沿っての断面図である。 図４の加工対象物のVI−VI線に沿っての断面図である。 実施形態に係るレーザ加工装置の斜視図である。 図７のレーザ加工装置の支持台に取り付けられる加工対象物の斜視図である。 図７のＺＸ平面に沿ってのレーザ出力部の断面図である。 図７のレーザ加工装置におけるレーザ出力部及びレーザ集光部の一部の斜視図である。 図７のＹＺ平面に沿ってのレーザ集光部の断面図である。 図１１のXII−XII線に沿ってのレーザ集光部の断面図である。 図１２のXIII−XIII線に沿ってのレーザ集光部の断面図である。 図７のレーザ加工装置における反射型空間光変調器の部分断面図である。 図１１のレーザ集光部における反射型空間光変調器、４ｆレンズユニット及び集光レンズユニットの光学的配置関係を示す図である。 実施形態に係るレーザ加工装置の要部を示す概略構成図である。 レーザ光の光路上に挿抜用レンズが位置する第２状態のレンズ挿抜機構の構成を示す斜視図である。 レーザ光の光路上から挿抜用レンズが離れた第１状態のレンズ挿抜機構の構成を斜視図である。 ビーム径が拡大されたレーザ光の波面収差を説明するためのシミュレーション結果を示す図である。 変形例に係るレンズ挿抜機構の構成を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について、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部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

実施形態に係るレーザ加工装置（レーザ光照射装置）では、加工対象物にレーザ光を集光することにより、切断予定ラインに沿って加工対象物に改質領域を形成する。そこで、まず、改質領域の形成について、図１〜図６を参照して説明する。

図１に示されるように、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が照射される対象物である加工対象物１を支持するための支持台１０７と、支持台１０７を移動させるための移動機構であるステージ１１１と、レーザ光Ｌの出力やパルス幅、パルス波形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。

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。なお、ここでは、レーザ光Ｌを相対的に移動させるためにステージ１１１を移動させたが、集光用レンズ１０５を移動させてもよいし、或いはこれらの両方を移動させてもよい。

加工対象物１としては、半導体材料で形成された半導体基板や圧電材料で形成された圧電基板等を含む板状の部材（例えば、基板、ウェハ等）が用いられる。図２に示されるように、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に示されるように、加工対象物１の内部に集光点（集光位置）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５及び図６に示されるように、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。切断予定ライン５は、照射予定ラインに対応する。

集光点Ｐとは、レーザ光Ｌが集光する箇所のことである。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、これらが組み合わされた３次元状であってもよいし、座標指定されたものであってもよい。切断予定ライン５は、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。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。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、表面３又は裏面に形成されていればよい。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３、裏面、若しくは外周面）に露出していてもよい。改質領域７を形成する際のレーザ光入射面は、加工対象物１の表面３に限定されるものではなく、加工対象物１の裏面であってもよい。

ちなみに、加工対象物１の内部に改質領域７を形成する場合には、レーザ光Ｌは、加工対象物１を透過すると共に、加工対象物１の内部に位置する集光点Ｐ近傍にて特に吸収される。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）。この場合、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。一方、加工対象物１の表面３又は裏面に改質領域７を形成する場合には、レーザ光Ｌは、表面３又は裏面に位置する集光点Ｐ近傍にて特に吸収され、表面３又は裏面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）。

改質領域７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７としては、例えば、溶融処理領域（一旦溶融後再固化した領域、溶融状態中の領域及び溶融から再固化する状態中の領域のうち少なくとも何れか一つを意味する）、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。更に、改質領域７としては、加工対象物１の材料において改質領域７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。加工対象物１の材料が単結晶シリコンである場合、改質領域７は、高転位密度領域ともいえる。

溶融処理領域、屈折率変化領域、改質領域７の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域、及び、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７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７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は、結晶構造を有する結晶材料からなる基板を含む。例えば加工対象物１は、窒化ガリウム（ＧａＮ）、シリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ＬｉＴａＯ_３、及び、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）の少なくとも何れかで形成された基板を含む。換言すると、加工対象物１は、例えば、窒化ガリウム基板、シリコン基板、ＳｉＣ基板、ＬｉＴａＯ_３基板、又はサファイア基板を含む。結晶材料は、異方性結晶及び等方性結晶の何れであってもよい。また、加工対象物１は、非結晶構造（非晶質構造）を有する非結晶材料からなる基板を含んでいてもよく、例えばガラス基板を含んでいてもよい。

実施形態では、切断予定ライン５に沿って改質スポット（加工痕）を複数形成することにより、改質領域７を形成することができる。この場合、複数の改質スポットが集まることによって改質領域７となる。改質スポットとは、パルスレーザ光の１パルスのショット（つまり１パルスのレーザ照射：レーザショット）で形成される改質部分である。改質スポットとしては、クラックスポット、溶融処理スポット若しくは屈折率変化スポット、又はこれらの少なくとも１つが混在するもの等が挙げられる。改質スポットについては、要求される切断精度、要求される切断面の平坦性、加工対象物１の厚さ、種類、結晶方位等を考慮して、その大きさや発生する亀裂の長さを適宜制御することができる。また、実施形態では、切断予定ライン５に沿って、改質スポットを改質領域７として形成することができる。
［実施形態に係るレーザ加工装置］

次に、実施形態に係るレーザ加工装置について説明する。以下の説明では、水平面内において互いに直交する方向をＸ軸方向及びＹ軸方向とし、鉛直方向をＺ軸方向とする。
［レーザ加工装置の全体構成］

図７に示されるように、レーザ加工装置２００は、装置フレーム２１０と、第１移動機構２２０と、支持台２３０と、第２移動機構２４０と、を備えている。更に、レーザ加工装置２００は、レーザ出力部３００と、レーザ集光部４００と、制御部５００と、を備えている。

第１移動機構２２０は、装置フレーム２１０に取り付けられている。第１移動機構２２０は、第１レールユニット２２１と、第２レールユニット２２２と、可動ベース２２３と、を有している。第１レールユニット２２１は、装置フレーム２１０に取り付けられている。第１レールユニット２２１には、Ｙ軸方向に沿って延在する一対のレール２２１ａ，２２１ｂが設けられている。第２レールユニット２２２は、Ｙ軸方向に沿って移動可能となるように、第１レールユニット２２１の一対のレール２２１ａ，２２１ｂに取り付けられている。第２レールユニット２２２には、Ｘ軸方向に沿って延在する一対のレール２２２ａ，２２２ｂが設けられている。可動ベース２２３は、Ｘ軸方向に沿って移動可能となるように、第２レールユニット２２２の一対のレール２２２ａ，２２２ｂに取り付けられている。可動ベース２２３は、Ｚ軸方向に平行な軸線を中心線として回転可能である。

支持台２３０は、可動ベース２２３に取り付けられている。支持台２３０は、加工対象物１を支持する。加工対象物１は、例えば、シリコン等の半導体材料からなる基板の表面側に複数の機能素子（フォトダイオード等の受光素子、レーザダイオード等の発光素子、又は回路として形成された回路素子等）がマトリックス状に形成されたものである。加工対象物１が支持台２３０に支持される際には、図８に示されるように、環状のフレーム１１に張られたフィルム１２上に、例えば加工対象物１の表面１ａ（複数の機能素子側の面）が貼付される。支持台２３０は、クランプによってフレーム１１を保持すると共に真空チャックテーブルによってフィルム１２を吸着することで、加工対象物１を支持する。支持台２３０上において、加工対象物１には、互いに平行な複数の切断予定ライン５ａ、及び互いに平行な複数の切断予定ライン５ｂが、隣り合う機能素子の間を通るように格子状に設定される。

図７に示されるように、支持台２３０は、第１移動機構２２０において第２レールユニット２２２が動作することで、Ｙ軸方向に沿って移動させられる。また、支持台２３０は、第１移動機構２２０において可動ベース２２３が動作することで、Ｘ軸方向に沿って移動させられる。更に、支持台２３０は、第１移動機構２２０において可動ベース２２３が動作することで、Ｚ軸方向に平行な軸線を中心線として回転させられる。このように、支持台２３０は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って移動可能となり且つＺ軸方向に平行な軸線を中心線として回転可能となるように、装置フレーム２１０に取り付けられている。

レーザ出力部３００は、装置フレーム２１０に取り付けられている。レーザ集光部４００は、第２移動機構２４０を介して装置フレーム２１０に取り付けられている。レーザ集光部４００は、第２移動機構２４０が動作することで、Ｚ軸方向に沿って移動させられる。このように、レーザ集光部４００は、レーザ出力部３００に対してＺ軸方向に沿って移動可能となるように、装置フレーム２１０に取り付けられている。

制御部５００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等によって構成されている。制御部５００は、レーザ加工装置２００の各部の動作を制御する。

一例として、レーザ加工装置２００では、次のように、各切断予定ライン５ａ，５ｂ（図８参照）に沿って加工対象物１の内部に改質領域が形成される。

まず、加工対象物１の裏面１ｂ（図８参照）がレーザ光入射面となるように、加工対象物１が支持台２３０に支持され、加工対象物１の各切断予定ライン５ａがＸ軸方向に平行な方向に合わせられる。続いて、加工対象物１の内部において加工対象物１のレーザ光入射面から所定距離だけ離間した位置にレーザ光Ｌの集光点が位置するように、第２移動機構２４０によってレーザ集光部４００が移動させられる。続いて、加工対象物１のレーザ光入射面とレーザ光Ｌの集光点との距離が一定に維持されつつ、各切断予定ライン５ａに沿ってレーザ光Ｌの集光点が相対的に移動させられる。これにより、各切断予定ライン５ａに沿って加工対象物１の内部に改質領域が形成される。

各切断予定ライン５ａに沿っての改質領域の形成が終了すると、第１移動機構２２０によって支持台２３０が回転させられ、加工対象物１の各切断予定ライン５ｂがＸ軸方向に平行な方向に合わせられる。続いて、加工対象物１の内部において加工対象物１のレーザ光入射面から所定距離だけ離間した位置にレーザ光Ｌの集光点が位置するように、第２移動機構２４０によってレーザ集光部４００が移動させられる。続いて、加工対象物１のレーザ光入射面とレーザ光Ｌの集光点との距離が一定に維持されつつ、各切断予定ライン５ｂに沿ってレーザ光Ｌの集光点が相対的に移動させられる。これにより、各切断予定ライン５ｂに沿って加工対象物１の内部に改質領域が形成される。

このように、レーザ加工装置２００では、Ｘ軸方向に平行な方向が加工方向（レーザ光Ｌのスキャン方向）とされている。なお、各切断予定ライン５ａに沿ったレーザ光Ｌの集光点の相対的な移動、及び各切断予定ライン５ｂに沿ったレーザ光Ｌの集光点の相対的な移動は、第１移動機構２２０によって支持台２３０がＸ軸方向に沿って移動させられることで、実施される。また、各切断予定ライン５ａ間におけるレーザ光Ｌの集光点の相対的な移動、及び各切断予定ライン５ｂ間におけるレーザ光Ｌの集光点の相対的な移動は、第１移動機構２２０によって支持台２３０がＹ軸方向に沿って移動させられることで、実施される。

図９に示されるように、レーザ出力部３００は、取付ベース３０１と、カバー３０２と、複数のミラー３０３，３０４と、を有している。更に、レーザ出力部３００は、レーザ発振器（レーザ光源）３１０と、シャッタ３２０と、λ／２波長板ユニット３３０と、偏光板ユニット３４０と、ビームエキスパンダ（ビーム径変換機構）３５０と、ミラーユニット３６０と、レンズ挿抜機構３８０と、を有している。

取付ベース３０１は、複数のミラー３０３，３０４、レーザ発振器３１０、シャッタ３２０、λ／２波長板ユニット３３０、偏光板ユニット３４０、ビームエキスパンダ３５０、ミラーユニット３６０及びレンズ挿抜機構３８０を支持している。複数のミラー３０３，３０４、レーザ発振器３１０、シャッタ３２０、λ／２波長板ユニット３３０、偏光板ユニット３４０、ビームエキスパンダ３５０、ミラーユニット３６０及びレンズ挿抜機構３８０は、取付ベース３０１の主面３０１ａに取り付けられている。取付ベース３０１は、板状の部材であり、装置フレーム２１０（図７参照）に対して着脱可能である。レーザ出力部３００は、取付ベース３０１を介して装置フレーム２１０に取り付けられている。つまり、レーザ出力部３００は、装置フレーム２１０に対して着脱可能である。

カバー３０２は、取付ベース３０１の主面３０１ａ上において、複数のミラー３０３，３０４、レーザ発振器３１０、シャッタ３２０、λ／２波長板ユニット３３０、偏光板ユニット３４０、ビームエキスパンダ３５０、ミラーユニット３６０及びレンズ挿抜機構３８０を覆っている。カバー３０２は、取付ベース３０１に対して着脱可能である。

レーザ発振器３１０は、直線偏光のレーザ光ＬをＸ軸方向に沿ってパルス発振する。レーザ発振器３１０から出射されるレーザ光Ｌの波長は、５００〜５５０ｎｍ、１０００〜１１５０ｎｍ又は１３００〜１４００ｎｍのいずれかの波長帯に含まれる。５００〜５５０ｎｍの波長帯のレーザ光Ｌは、例えばサファイアからなる基板に対する内部吸収型レーザ加工に適している。１０００〜１１５０ｎｍ及び１３００〜１４００ｎｍの各波長帯のレーザ光Ｌは、例えばシリコンからなる基板に対する内部吸収型レーザ加工に適している。レーザ発振器３１０から出射されるレーザ光Ｌの偏光方向は、例えば、Ｙ軸方向に平行な方向である。レーザ発振器３１０から出射されたレーザ光Ｌは、ミラー３０３によって反射され、Ｙ軸方向に沿ってシャッタ３２０に入射する。

レーザ発振器３１０では、次のように、レーザ光Ｌの出力のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられる。レーザ発振器３１０が固体レーザで構成されている場合、共振器内に設けられたＱスイッチ（ＡＯＭ（音響光学変調器）、ＥＯＭ（電気光学変調器）等）のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられることで、レーザ光Ｌの出力のＯＮ／ＯＦＦが高速に切り替えられる。レーザ発振器３１０がファイバレーザで構成されている場合、シードレーザ、アンプ（励起用）レーザを構成する半導体レーザの出力のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられることで、レーザ光Ｌの出力のＯＮ／ＯＦＦが高速に切り替えられる。レーザ発振器３１０が外部変調素子を用いている場合、共振器外に設けられた外部変調素子（ＡＯＭ、ＥＯＭ等）のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられることで、レーザ光Ｌの出力のＯＮ／ＯＦＦが高速に切り替えられる。

シャッタ３２０は、機械式の機構によってレーザ光Ｌの光路を開閉する。レーザ出力部３００からのレーザ光Ｌの出力のＯＮ／ＯＦＦの切り替えは、上述したように、レーザ発振器３１０でのレーザ光Ｌの出力のＯＮ／ＯＦＦの切り替えによって実施されるが、シャッタ３２０が設けられていることで、例えばレーザ出力部３００からレーザ光Ｌが不意に出射されることが防止される。シャッタ３２０を通過したレーザ光Ｌは、ミラー３０４によって反射され、Ｘ軸方向に沿ってλ／２波長板ユニット３３０及び偏光板ユニット３４０に順次入射する。

λ／２波長板ユニット３３０及び偏光板ユニット３４０は、レーザ光Ｌの出力（光強度）を調整する出力調整部として機能する。また、λ／２波長板ユニット３３０及び偏光板ユニット３４０は、レーザ光Ｌの偏光方向を調整する偏光方向調整部として機能する。λ／２波長板ユニット３３０及び偏光板ユニット３４０を順次通過したレーザ光Ｌは、Ｘ軸方向に沿ってビームエキスパンダ３５０に入射する。

ビームエキスパンダ３５０は、レーザ光Ｌの径を調整しつつ、レーザ光Ｌを平行化する。ビームエキスパンダ３５０を通過したレーザ光Ｌは、Ｘ軸方向に沿ってミラーユニット３６０に入射する。

ミラーユニット３６０は、支持ベース３６１と、複数のミラー３６２，３６３と、を有している。支持ベース３６１は、複数のミラー３６２，３６３を支持している。支持ベース３６１は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って位置調整可能となるように、取付ベース３０１に取り付けられている。ミラー（第１ミラー）３６２は、ビームエキスパンダ３５０を通過したレーザ光ＬをＹ軸方向に反射する。ミラー３６２は、その反射面が例えばＺ軸に平行な軸線回りに角度調整可能となるように、支持ベース３６１に取り付けられている。ミラー（第２ミラー）３６３は、ミラー３６２によって反射されたレーザ光ＬをＺ軸方向に反射する。ミラー３６３は、その反射面が例えばＸ軸に平行な軸線回りに角度調整可能となり且つＹ軸方向に沿って位置調整可能となるように、支持ベース３６１に取り付けられている。ミラー３６３によって反射されたレーザ光Ｌは、支持ベース３６１に形成された開口３６１ａを通過し、Ｚ軸方向に沿ってレーザ集光部４００（図７参照）に入射する。つまり、レーザ出力部３００によるレーザ光Ｌの出射方向は、レーザ集光部４００の移動方向に一致している。上述したように、各ミラー３６２，３６３は、反射面の角度を調整するための機構を有している。ミラーユニット３６０では、取付ベース３０１に対する支持ベース３６１の位置調整、支持ベース３６１に対するミラー３６３の位置調整、及び各ミラー３６２，３６３の反射面の角度調整が実施されることで、レーザ出力部３００から出射されるレーザ光Ｌの光軸の位置及び角度がレーザ集光部４００に対して合わされる。つまり、複数のミラー３６２，３６３は、レーザ出力部３００から出射されるレーザ光Ｌの光軸を調整するための構成である。

レンズ挿抜機構３８０は、偏光板ユニット３４０とビームエキスパンダ３５０との間におけるレーザ光Ｌの光路（光軸）上に挿抜用レンズ（レンズ）３８１を挿入可能、及び、当該光路上から抜去可能とする。レンズ挿抜機構３８０の詳細については後述する。

図１０に示されるように、レーザ集光部４００は、筐体４０１を有している。筐体４０１は、Ｙ軸方向を長手方向とする直方体状の形状を呈している。筐体４０１の一方の側面４０１ｅには、第２移動機構２４０が取り付けられている（図１１及び図１３参照）。筐体４０１には、ミラーユニット３６０の開口３６１ａとＺ軸方向において対向するように、円筒状の光入射部４０１ａが設けられている。光入射部４０１ａは、レーザ出力部３００から出射されたレーザ光Ｌを筐体４０１内に入射させる。ミラーユニット３６０と光入射部４０１ａとは、第２移動機構２４０によってレーザ集光部４００がＺ軸方向に沿って移動させられた際に互いに接触することがない距離だけ、互いに離間している。

図１１及び図１２に示されるように、レーザ集光部４００は、ミラー４０２と、ダイクロイックミラー４０３と、を有している。更に、レーザ集光部４００は、反射型空間光変調器４１０と、４ｆレンズユニット４２０と、集光レンズユニット（対物レンズ）４３０と、駆動機構４４０と、一対の測距センサ４５０と、を有している。

ミラー４０２は、光入射部４０１ａとＺ軸方向において対向するように、筐体４０１の底面４０１ｂに取り付けられている。ミラー４０２は、光入射部４０１ａを介して筐体４０１内に入射したレーザ光ＬをＸＹ平面に平行な方向に反射する。ミラー４０２には、レーザ出力部３００のビームエキスパンダ３５０によって平行化されたレーザ光ＬがＺ軸方向に沿って入射する。つまり、ミラー４０２には、レーザ光Ｌが平行光としてＺ軸方向に沿って入射する。そのため、第２移動機構２４０によってレーザ集光部４００がＺ軸方向に沿って移動させられても、Ｚ軸方向に沿ってミラー４０２に入射するレーザ光Ｌの状態は一定に維持される。ミラー４０２によって反射されたレーザ光Ｌは、反射型空間光変調器４１０に入射する。

反射型空間光変調器４１０は、反射面４１０ａが筐体４０１内に臨んだ状態で、Ｙ軸方向における筐体４０１の端部４０１ｃに取り付けられている。反射型空間光変調器４１０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）であり、レーザ光Ｌを変調しつつ、レーザ光ＬをＹ軸方向に反射する。反射型空間光変調器４１０によって変調されると共に反射されたレーザ光Ｌは、Ｙ軸方向に沿って４ｆレンズユニット４２０に入射する。ここで、ＸＹ平面に平行な平面内において、反射型空間光変調器４１０に入射するレーザ光Ｌの光軸と、反射型空間光変調器４１０から出射されるレーザ光Ｌの光軸とがなす角度αは、鋭角（例えば、１０〜６０°）とされている。つまり、レーザ光Ｌは、反射型空間光変調器４１０においてＸＹ平面に沿って鋭角に反射される。これは、レーザ光Ｌの入射角及び反射角を抑えて回折効率の低下を抑制し、反射型空間光変調器４１０の性能を十分に発揮させるためである。なお、反射型空間光変調器４１０では、例えば、液晶が用いられた光変調層の厚さが数μｍ〜数十μｍ程度と極めて薄いため、反射面４１０ａは、光変調層の光入出射面と実質的に同じと捉えることができる。

４ｆレンズユニット４２０は、ホルダ４２１と、反射型空間光変調器４１０側のレンズ４２２と、集光レンズユニット４３０側のレンズ４２３と、スリット部材４２４と、を有している。ホルダ４２１は、一対のレンズ４２２，４２３及びスリット部材４２４を保持している。ホルダ４２１は、レーザ光Ｌの光軸に沿った方向における一対のレンズ４２２，４２３及びスリット部材４２４の互いの位置関係を一定に維持している。一対のレンズ４２２，４２３は、反射型空間光変調器４１０の反射面４１０ａと集光レンズユニット４３０の入射瞳面（瞳面）４３０ａ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、反射型空間光変調器４１０の反射面４１０ａでのレーザ光Ｌの像（反射型空間光変調器４１０において変調されたレーザ光Ｌの像）が、集光レンズユニット４３０の入射瞳面４３０ａに転像（結像）される。スリット部材４２４には、スリット４２４ａが形成されている。スリット４２４ａは、レンズ４２２とレンズ４２３との間であって、レンズ４２２の焦点面付近に位置している。反射型空間光変調器４１０によって変調されると共に反射されたレーザ光Ｌのうち不要な部分は、スリット部材４２４によって遮断される。４ｆレンズユニット４２０を通過したレーザ光Ｌは、Ｙ軸方向に沿ってダイクロイックミラー４０３に入射する。

ダイクロイックミラー４０３は、レーザ光Ｌの大部分（例えば、９５〜９９．５％）をＺ軸方向に反射し、レーザ光Ｌの一部（例えば、０．５〜５％）をＹ軸方向に沿って透過させる。レーザ光Ｌの大部分は、ダイクロイックミラー４０３においてＺＸ平面に沿って直角に反射される。ダイクロイックミラー４０３によって反射されたレーザ光Ｌは、Ｚ軸方向に沿って集光レンズユニット４３０に入射する。

集光レンズユニット４３０は、Ｙ軸方向における筐体４０１の端部４０１ｄ（端部４０１ｃの反対側の端部）に、駆動機構４４０を介して取り付けられている。集光レンズユニット４３０は、ホルダ４３１と、複数のレンズ４３２と、を有している。ホルダ４３１は、複数のレンズ４３２を保持している。複数のレンズ４３２は、支持台２３０に支持された加工対象物１（図７参照）に対してレーザ光Ｌを集光する。駆動機構４４０は、圧電素子の駆動力によって、集光レンズユニット４３０をＺ軸方向に沿って移動させる。

一対の測距センサ４５０は、Ｘ軸方向において集光レンズユニット４３０の両側に位置するように、筐体４０１の端部４０１ｄに取り付けられている。各測距センサ４５０は、支持台２３０に支持された加工対象物１（図７参照）のレーザ光入射面に対して測距用の光（例えば、レーザ光）を出射し、当該レーザ光入射面によって反射された測距用の光を検出することで、加工対象物１のレーザ光入射面の変位データを取得する。なお、測距センサ４５０には、三角測距方式、レーザ共焦点方式、白色共焦点方式、分光干渉方式、非点収差方式等のセンサを利用することができる。

レーザ加工装置２００では、上述したように、Ｘ軸方向に平行な方向が加工方向（レーザ光Ｌのスキャン方向）とされている。そのため、各切断予定ライン５ａ，５ｂに沿ってレーザ光Ｌの集光点が相対的に移動させられる際に、一対の測距センサ４５０のうち集光レンズユニット４３０に対して相対的に先行する測距センサ４５０が、各切断予定ライン５ａ，５ｂに沿った加工対象物１のレーザ光入射面の変位データを取得する。そして、加工対象物１のレーザ光入射面とレーザ光Ｌの集光点との距離が一定に維持されるように、駆動機構４４０が、測距センサ４５０によって取得された変位データに基づいて集光レンズユニット４３０をＺ軸方向に沿って移動させる。

レーザ集光部４００は、ビームスプリッタ４６１と、一対のレンズ４６２，４６３と、プロファイル取得用カメラ（強度分布取得部）４６４と、を有している。ビームスプリッタ４６１は、ダイクロイックミラー４０３を透過したレーザ光Ｌを反射成分と透過成分とに分ける。ビームスプリッタ４６１によって反射されたレーザ光Ｌは、Ｚ軸方向に沿って一対のレンズ４６２，４６３及びプロファイル取得用カメラ４６４に順次入射する。一対のレンズ４６２，４６３は、集光レンズユニット４３０の入射瞳面４３０ａとプロファイル取得用カメラ４６４の撮像面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、集光レンズユニット４３０の入射瞳面４３０ａでのレーザ光Ｌの像が、プロファイル取得用カメラ４６４の撮像面に転像（結像）される。上述したように、集光レンズユニット４３０の入射瞳面４３０ａでのレーザ光Ｌの像は、反射型空間光変調器４１０において変調されたレーザ光Ｌの像である。したがって、レーザ加工装置２００では、プロファイル取得用カメラ４６４による撮像結果を監視することで、反射型空間光変調器４１０の動作状態を把握することができる。

更に、レーザ集光部４００は、ビームスプリッタ４７１と、レンズ４７２と、レーザ光Ｌの光軸位置モニタ用のカメラ４７３と、を有している。ビームスプリッタ４７１は、ビームスプリッタ４６１を透過したレーザ光Ｌを反射成分と透過成分とに分ける。ビームスプリッタ４７１によって反射されたレーザ光Ｌは、Ｚ軸方向に沿ってレンズ４７２及びカメラ４７３に順次入射する。レンズ４７２は、入射したレーザ光Ｌをカメラ４７３の撮像面上に集光する。レーザ加工装置２００では、カメラ４６４及びカメラ４７３のそれぞれによる撮像結果を監視しつつ、ミラーユニット３６０において、取付ベース３０１に対する支持ベース３６１の位置調整、支持ベース３６１に対するミラー３６３の位置調整、及び各ミラー３６２，３６３の反射面の角度調整を実施することで（図９及び図１０参照）、集光レンズユニット４３０に入射するレーザ光Ｌの光軸のずれ（集光レンズユニット４３０に対するレーザ光の強度分布の位置ずれ、及び集光レンズユニット４３０に対するレーザ光Ｌの光軸の角度ずれ）を補正することができる。

複数のビームスプリッタ４６１，４７１は、筐体４０１の端部４０１ｄからＹ軸方向に沿って延在する筒体４０４内に配置されている。一対のレンズ４６２，４６３は、Ｚ軸方向に沿って筒体４０４上に立設された筒体４０５内に配置されており、プロファイル取得用カメラ４６４は、筒体４０５の端部に配置されている。レンズ４７２は、Ｚ軸方向に沿って筒体４０４上に立設された筒体４０６内に配置されており、カメラ４７３は、筒体４０６の端部に配置されている。筒体４０５と筒体４０６とは、Ｙ軸方向において互いに並設されている。なお、ビームスプリッタ４７１を透過したレーザ光Ｌは、筒体４０４の端部に設けられたダンパ等に吸収されるようにしてもよいし、或いは、適宜の用途で利用されるようにしてもよい。

図１２及び図１３に示されるように、レーザ集光部４００は、可視光源４８１と、複数のレンズ４８２と、レチクル４８３と、ミラー４８４と、ハーフミラー４８５と、ビームスプリッタ４８６と、レンズ４８７と、観察カメラ４８８と、を有している。可視光源４８１は、Ｚ軸方向に沿って可視光Ｖを出射する。複数のレンズ４８２は、可視光源４８１から出射された可視光Ｖを平行化する。レチクル４８３は、可視光Ｖに目盛り線を付与する。ミラー４８４は、複数のレンズ４８２によって平行化された可視光ＶをＸ軸方向に反射する。ハーフミラー４８５は、ミラー４８４によって反射された可視光Ｖを反射成分と透過成分とに分ける。ハーフミラー４８５によって反射された可視光Ｖは、Ｚ軸方向に沿ってビームスプリッタ４８６及びダイクロイックミラー４０３を順次透過し、集光レンズユニット４３０を介して、支持台２３０に支持された加工対象物１（図７参照）に照射される。

加工対象物１に照射された可視光Ｖは、加工対象物１のレーザ光入射面によって反射され、集光レンズユニット４３０を介してダイクロイックミラー４０３に入射し、Ｚ軸方向に沿ってダイクロイックミラー４０３を透過する。ビームスプリッタ４８６は、ダイクロイックミラー４０３を透過した可視光Ｖを反射成分と透過成分とに分ける。ビームスプリッタ４８６を透過した可視光Ｖは、ハーフミラー４８５を透過し、Ｚ軸方向に沿ってレンズ４８７及び観察カメラ４８８に順次入射する。レンズ４８７は、入射した可視光Ｖを観察カメラ４８８の撮像面上に集光する。レーザ加工装置２００では、観察カメラ４８８による撮像結果を観察することで、加工対象物１の状態を把握することができる。

ミラー４８４、ハーフミラー４８５及びビームスプリッタ４８６は、筐体４０１の端部４０１ｄ上に取り付けられたホルダ４０７内に配置されている。複数のレンズ４８２及びレチクル４８３は、Ｚ軸方向に沿ってホルダ４０７上に立設された筒体４０８内に配置されており、可視光源４８１は、筒体４０８の端部に配置されている。レンズ４８７は、Ｚ軸方向に沿ってホルダ４０７上に立設された筒体４０９内に配置されており、観察カメラ４８８は、筒体４０９の端部に配置されている。筒体４０８と筒体４０９とは、Ｘ軸方向において互いに並設されている。なお、Ｘ軸方向に沿ってハーフミラー４８５を透過した可視光Ｖ、及びビームスプリッタ４８６によってＸ軸方向に反射された可視光Ｖは、それぞれ、ホルダ４０７の壁部に設けられたダンパ等に吸収されるようにしてもよいし、或いは、適宜の用途で利用されるようにしてもよい。

レーザ加工装置２００では、レーザ出力部３００の交換が想定されている。これは、加工対象物１の仕様、加工条件等に応じて、加工に適したレーザ光Ｌの波長が異なるからである。そのため、出射するレーザ光Ｌの波長が互いに異なる複数のレーザ出力部３００が用意される。ここでは、出射するレーザ光Ｌの波長が５００〜５５０ｎｍの波長帯に含まれるレーザ出力部３００、出射するレーザ光Ｌの波長が１０００〜１１５０ｎｍの波長帯に含まれるレーザ出力部３００、及び出射するレーザ光Ｌの波長が１３００〜１４００ｎｍの波長帯に含まれるレーザ出力部３００が用意される。

一方、レーザ加工装置２００では、レーザ集光部４００の交換が想定されていない。これは、レーザ集光部４００がマルチ波長に対応している（互いに連続しない複数の波長帯に対応している）からである。具体的には、ミラー４０２、反射型空間光変調器４１０、４ｆレンズユニット４２０の一対のレンズ４２２，４２３、ダイクロイックミラー４０３、及び集光レンズユニット４３０のレンズ４３２等がマルチ波長に対応している。ここでは、レーザ集光部４００は、５００〜５５０ｎｍ、１０００〜１１５０ｎｍ及び１３００〜１４００ｎｍの波長帯に対応している。これは、レーザ集光部４００の各構成に所定の誘電体多層膜をコーティングすること等、所望の光学性能が満足されるようにレーザ集光部４００の各構成が設計されることで実現される。なお、レーザ出力部３００において、λ／２波長板ユニット３３０はλ／２波長板を有しており、偏光板ユニット３４０は偏光板を有している。λ／２波長板及び偏光板は、波長依存性が高い光学素子である。そのため、λ／２波長板ユニット３３０及び偏光板ユニット３４０は、波長帯ごとに異なる構成としてレーザ出力部３００に設けられている。
［レーザ加工装置におけるレーザ光の光路及び偏光方向］

レーザ加工装置２００では、支持台２３０に支持された加工対象物１に対して集光されるレーザ光Ｌの偏光方向は、図１１に示されるように、Ｘ軸方向に平行な方向であり、加工方向（レーザ光Ｌのスキャン方向）に一致している。ここで、反射型空間光変調器４１０では、レーザ光ＬがＰ偏光として反射される。これは、反射型空間光変調器４１０の光変調層に液晶が用いられている場合において、反射型空間光変調器４１０に対して入出射するレーザ光Ｌの光軸を含む平面に平行な面内で液晶分子が傾斜するように、当該液晶が配向されているときには、偏波面の回転が抑制された状態でレーザ光Ｌに位相変調が施されるからである（例えば、特許第３８７８７５８号公報参照）。一方、ダイクロイックミラー４０３では、レーザ光ＬがＳ偏光として反射される。これは、レーザ光ＬをＰ偏光として反射させるよりも、レーザ光ＬをＳ偏光として反射させたほうが、ダイクロイックミラー４０３をマルチ波長に対応させるための誘電体多層膜のコーティング数が減少する等、ダイクロイックミラー４０３の設計が容易となるからである。

したがって、レーザ集光部４００では、ミラー４０２から反射型空間光変調器４１０及び４ｆレンズユニット４２０を介してダイクロイックミラー４０３に至る光路が、ＸＹ平面に沿うように設定されており、ダイクロイックミラー４０３から集光レンズユニット４３０に至る光路が、Ｚ軸方向に沿うように設定されている。

図９に示されるように、レーザ出力部３００では、レーザ光Ｌの光路がＸ軸方向又はＹ軸方向に沿うように設定されている。具体的には、レーザ発振器３１０からミラー３０３に至る光路、並びに、ミラー３０４からλ／２波長板ユニット３３０、偏光板ユニット３４０及びビームエキスパンダ３５０を介してミラーユニット３６０に至る光路が、Ｘ軸方向に沿うように設定されており、ミラー３０３からシャッタ３２０を介してミラー３０４に至る光路、及び、ミラーユニット３６０においてミラー３６２からミラー３６３に至る光路が、Ｙ軸方向に沿うように設定されている。

ここで、Ｚ軸方向に沿ってレーザ出力部３００からレーザ集光部４００に進行したレーザ光Ｌは、図１１に示されるように、ミラー４０２によってＸＹ平面に平行な方向に反射され、反射型空間光変調器４１０に入射する。このとき、ＸＹ平面に平行な平面内において、反射型空間光変調器４１０に入射するレーザ光Ｌの光軸と、反射型空間光変調器４１０から出射されるレーザ光Ｌの光軸とは、鋭角である角度αをなしている。一方、上述したように、レーザ出力部３００では、レーザ光Ｌの光路がＸ軸方向又はＹ軸方向に沿うように設定されている。

したがって、レーザ出力部３００において、λ／２波長板ユニット３３０及び偏光板ユニット３４０を、レーザ光Ｌの出力を調整する出力調整部としてだけでなく、レーザ光Ｌの偏光方向を調整する偏光方向調整部としても機能させる必要がある。
［反射型空間光変調器］

図１４に示されるように、反射型空間光変調器４１０は、シリコン基板２１３、駆動回路層９１４、複数の画素電極２１４、誘電体多層膜ミラー等の反射膜２１５、配向膜９９９ａ、液晶層（表示部）２１６、配向膜９９９ｂ、透明導電膜２１７、及びガラス基板等の透明基板２１８がこの順に積層されることで構成されている。

透明基板２１８は、ＸＹ平面に沿った表面２１８ａを有しており、この表面２１８ａは、反射型空間光変調器４１０の反射面４１０ａを構成している。透明基板２１８は、例えばガラス等の光透過性材料からなり、反射型空間光変調器４１０の表面２１８ａから入射した所定波長のレーザ光Ｌを、反射型空間光変調器４１０の内部へ透過する。透明導電膜２１７は、透明基板２１８の裏面上に形成されており、レーザ光Ｌを透過する導電性材料（例えばＩＴＯ）からなる。

複数の画素電極２１４は、透明導電膜２１７に沿ってシリコン基板２１３上にマトリックス状に配列されている。各画素電極２１４は、例えばアルミニウム等の金属材料からなり、これらの表面２１４ａは、平坦且つ滑らかに加工されている。複数の画素電極２１４は、駆動回路層９１４に設けられたアクティブ・マトリクス回路によって駆動される。

アクティブ・マトリクス回路は、複数の画素電極２１４とシリコン基板２１３との間に設けられており、反射型空間光変調器４１０から出力しようとする光像に応じて各画素電極２１４への印加電圧を制御する。このようなアクティブ・マトリクス回路は、例えば図示しないＸ軸方向に並んだ各画素列の印加電圧を制御する第１ドライバ回路と、Ｙ軸方向に並んだ各画素列の印加電圧を制御する第２ドライバ回路とを有しており、制御部５０００（図７参照）によって双方のドライバ回路で指定された画素の画素電極２１４に所定電圧が印加されるように構成されている。

配向膜９９９ａ，９９９ｂは、液晶層２１６の両端面に配置されており、液晶分子群を一定方向に配列させる。配向膜９９９ａ，９９９ｂは、例えばポリイミド等の高分子材料からなり、液晶層２１６との接触面にラビング処理等が施されている。

液晶層２１６は、複数の画素電極２１４と透明導電膜２１７との間に配置されており、各画素電極２１４と透明導電膜２１７とにより形成される電界に応じてレーザ光Ｌを変調する。すなわち、駆動回路層９１４のアクティブ・マトリクス回路によって各画素電極２１４に電圧が印加されると、透明導電膜２１７と各画素電極２１４との間に電界が形成され、液晶層２１６に形成された電界の大きさに応じて液晶分子２１６ａの配列方向が変化する。そして、レーザ光Ｌが透明基板２１８及び透明導電膜２１７を透過して液晶層２１６に入射すると、このレーザ光Ｌは、液晶層２１６を通過する間に液晶分子２１６ａによって変調され、反射膜２１５において反射した後、再び液晶層２１６により変調されて、出射する。

このとき、制御部５００（図７参照）によって各画素電極２１４に印加される電圧が制御され、その電圧に応じて、液晶層２１６において透明導電膜２１７と各画素電極２１４とに挟まれた部分の屈折率が変化する（各画素に対応した位置の液晶層２１６の屈折率が変化する）。この屈折率の変化により、印加した電圧に応じて、レーザ光Ｌの位相を液晶層２１６の画素ごとに変化させることができる。つまり、ホログラムパターンに応じた位相変調を画素ごとに液晶層２１６によって付与することができる。換言すると、変調を付与するホログラムパターンとしての変調パターンを、反射型空間光変調器４１０の液晶層２１６に表示させることができる。変調パターンに入射し透過するレーザ光Ｌは、その波面が調整され、そのレーザ光Ｌを構成する各光線において進行方向に直交する所定方向の成分の位相にずれが生じる。したがって、反射型空間光変調器４１０に表示させる変調パターンを適宜設定することにより、レーザ光Ｌが変調（例えば、レーザ光Ｌの強度、振幅、位相、偏光等が変調）可能となる。
［４ｆレンズユニット］

上述したように、４ｆレンズユニット４２０の一対のレンズ４２２，４２３は、反射型空間光変調器４１０の反射面４１０ａと集光レンズユニット４３０の入射瞳面４３０ａ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。具体的には、図１５に示されるように、反射型空間光変調器４１０側のレンズ４２２の中心と反射型空間光変調器４１０の反射面４１０ａとの間の光路の距離がレンズ４２２の第１焦点距離ｆ１となり、集光レンズユニット４３０側のレンズ４２３の中心と集光レンズユニット４３０の入射瞳面４３０ａとの間の光路の距離がレンズ４２３の第２焦点距離ｆ２となり、レンズ４２２の中心とレンズ４２３の中心との間の光路の距離が第１焦点距離ｆ１と第２焦点距離ｆ２との和（すなわち、ｆ１＋ｆ２）となっている。反射型空間光変調器４１０から集光レンズユニット４３０に至る光路のうち一対のレンズ４２２，４２３間の光路は、一直線である。

レーザ加工装置２００では、反射型空間光変調器４１０の反射面４１０ａでのレーザ光Ｌの有効径を大きくする観点から、両側テレセントリック光学系の倍率Ｍが、０．５＜Ｍ＜１（縮小系）を満たしている。反射型空間光変調器４１０の反射面４１０ａでのレーザ光Ｌの有効径が大きいほど、高精細な位相パターンでレーザ光Ｌが変調される。反射型空間光変調器４１０から集光レンズユニット４３０に至るレーザ光Ｌの光路が長くなるのを抑制するという観点では、０．６≦Ｍ≦０．９５であることがより好ましい。ここで、（両側テレセントリック光学系の倍率Ｍ）＝（集光レンズユニット４３０の入射瞳面４３０ａでの像の大きさ）／（反射型空間光変調器４１０の反射面４１０ａでの物体の大きさ）である。レーザ加工装置２００の場合、両側テレセントリック光学系の倍率Ｍ、レンズ４２２の第１焦点距離ｆ１及びレンズ４２３の第２焦点距離ｆ２が、Ｍ＝ｆ２／ｆ１を満たしている。

なお、反射型空間光変調器４１０の反射面４１０ａでのレーザ光Ｌの有効径を小さくする観点から、両側テレセントリック光学系の倍率Ｍが、１＜Ｍ＜２（拡大系）を満たしていてもよい。反射型空間光変調器４１０の反射面４１０ａでのレーザ光Ｌの有効径が小さいほど、ビームエキスパンダ３５０（図９参照）の倍率が小さくて済み、ＸＹ平面に平行な平面内において、反射型空間光変調器４１０に入射するレーザ光Ｌの光軸と、反射型空間光変調器４１０から出射されるレーザ光Ｌの光軸とがなす角度α（図１１参照）が小さくなる。反射型空間光変調器４１０から集光レンズユニット４３０に至るレーザ光Ｌの光路が長くなるのを抑制するという観点では、１．０５≦Ｍ≦１．７であることがより好ましい。

次に、実施形態に係るレーザ加工装置２００の要部について詳細に説明する。

図１６は、実施形態に係るレーザ加工装置２００の要部を示す概略構成図である。図１６（ａ）は、レーザ光Ｌの光路上から挿抜用レンズ３８１が離れた第１状態（以下、単に「第１状態」ともいう）を示している。図１６（ｂ）は、レーザ光Ｌの光路上に挿抜用レンズ３８１が位置する第２状態（以下、単に「第２状態」ともいう）を示している。

図１６に示されるように、ビームエキスパンダ３５０は、レーザ光Ｌのビーム径を一定倍に拡大する固定倍率型の光学モジュールである。ビームエキスパンダ３５０は、第１レンズ３５０ａ及び第２レンズ３５０ｂを有している。第１レンズ３５０ａ及び第２レンズ３５０ｂは、レーザ光Ｌの進行方向においてこの順で、レーザ光Ｌの光路に沿って互いに離間して配置されている。第１レンズ３５０ａ及び第２レンズ３５０ｂは、レーザ光Ｌの光路に沿って移動しないように固定されており、互いの離間距離が一定に保持されている。

第１レンズ３５０ａは、入射するレーザ光Ｌを発散させ、レーザ光Ｌのビーム径を拡大する光学素子である。第１レンズ３５０ａとしては、例えば平凹レンズが用いられている。第２レンズ３５０ｂは、第１レンズ３５０ａを通過したレーザ光Ｌをコリメートする光学素子である。第２レンズ３５０ｂとしては、例えば平凸レンズが用いられている。

図１７は、レーザ光Ｌの光路上に挿抜用レンズ３８１が位置する第２状態のときのレンズ挿抜機構３８０の構成を示す斜視図である。図１８は、レーザ光Ｌの光路上から挿抜用レンズ３８１が離れた第１状態のときのレンズ挿抜機構３８０の構成を示す斜視図である。図１６〜図１８に示されるように、レンズ挿抜機構３８０は、挿抜用レンズ３８１、レンズホルダ３８２及び直動ステージ３８３を有している。レンズ挿抜機構３８０は、第１状態（図１６（ａ）及び図１８参照）と第２状態（図１６（ｂ）及び図１７参照）との間で挿抜用レンズ３８１の位置が切り替わるように、レーザ光Ｌの光路の直交方向（交差する方向）に挿抜用レンズ３８１をスライド可能である。

挿抜用レンズ３８１は、入射する平行光としてのレーザ光Ｌを発散させ、レーザ光Ｌのビーム径を拡大する光学素子である。挿抜用レンズ３８１としては、例えば平凹レンズが用いられている。挿抜用レンズ３８１は、パワーの弱いレンズである。例えば挿抜用レンズ３８１は、ビームエキスパンダ３５０の第１レンズ３５０ａよりもパワーの弱いレンズである。

挿抜用レンズ３８１は、レーザ光Ｌの光路上に位置する第２状態において、ビームエキスパンダ３５０に対してレーザ光Ｌの光路に沿って一定長離れて配置される。例えば、第２状態の挿抜用レンズ３８１は、レーザ光Ｌの光路に沿う方向において、偏光板ユニット３４０に対する距離よりも、ビームエキスパンダ３５０に対する距離の方が長くなるように（偏光板ユニット３４０とビームエキスパンダ３５０との間における偏光板ユニット３４０寄りの位置に）位置する。

レンズホルダ３８２は、挿抜用レンズ３８１を保持する部材である。具体的には、レンズホルダ３８２は、レーザ光Ｌの光路に沿って延びる貫通孔３８２ａを有し、この貫通孔３８２ａ内に挿抜用レンズ３８１が配置されて固定されている。

直動ステージ３８３は、レンズホルダ３８２が固定された可動部としてのスライダ３８３ａと、スライダ３８３ａをガイドするガイドレール３８３ｂを含む固定部としてのベース３８３ｃと、を有している。直動ステージ３８３は、エアによって駆動されるエア駆動型のステージである。具体的には、直動ステージ３８３は、コンプレッサ等のエア供給源３８５からエア通気口３８３ｄを介して供給されたエアを利用して、レーザ光Ｌの光路の直交方向に沿ってスライダ３８３ａをベース３８３ｃに対してスライドさせる。これにより、挿抜用レンズ３８１の位置は、レーザ光Ｌの光路上から挿抜用レンズ３８１が離れた第１状態からレーザ光Ｌの光路上に挿抜用レンズ３８１が位置する第２状態へ、又は、第２状態から第１状態へ切り替わる。

制御部５００は、エア供給源３８５の動作を制御してレンズ挿抜機構３８０に供給するエアを制御する。これにより、制御部５００は、挿抜用レンズ３８１の位置を第１状態と第２状態との間で切り替える。

また、制御部５００は、反射型空間光変調器４１０の液晶層２１６に表示する位相パターンを制御する。位相パターンは、上述の変調パターンであって、レーザ光Ｌを変調するものである。本実施形態の制御部５００は、図１６（ｂ）に示されるように、レンズ挿抜機構３８０により挿抜用レンズ３８１がレーザ光Ｌの光路上に挿入された状態（つまり、第２状態）において、挿抜用レンズ３８１の挿入で発生した波面収差を補正する位相パターンである波面収差補正パターン（以下、単に「波面収差補正パターン」ともいう）を液晶層２１６に表示させる。一方、制御部５００は、図１６（ａ）に示されるように、レンズ挿抜機構３８０により挿抜用レンズ３８１がレーザ光Ｌの光路上から抜去された状態（つまり、第１状態）においては、波面収差補正パターンを液晶層２１６に表示させない。

なお、波面収差補正パターンを表示させる場合、他の位相パターンが液晶層２１６に表示されないときには、当該波面収差補正パターンが単独でそのまま液晶層２１６に表示される。一方、波面収差補正パターンを表示させる場合、他の位相パターンが液晶層２１６に併せて表示されるときには、当該波面収差補正パターンを他の位相パターンと合成して成る位相パターンが液晶層２１６に表示される。挿抜用レンズ３８１の挿入で発生した波面収差は、測定試験又はシミュレーション等を予め実施することにより求めることができる。位相パターンの生成及び合成については、特に限定されず、種々の公知の手法を用いて実施できる。

次に、レーザ加工装置２００によるレーザ加工方法（レーザ光照射方法）について説明する。

例えば所定厚さ以上の厚さを有する加工対象物１に対してレーザ加工を行う場合、制御部５００によりレンズ挿抜機構３８０の駆動を制御し、図１６（ａ）及び図１８に示されるように、挿抜用レンズ３８１がレーザ光Ｌの光路上から抜去された状態（第１状態）とする。この状態においては、波面収差補正パターンを液晶層２１６に表示させない。そして、制御部５００によりレーザ発振器３１０からレーザ光Ｌを発生させ、加工対象物１に照射するのに併せて、第１移動機構２２０を駆動して当該レーザ光Ｌを切断予定ライン５に沿って相対的に移動させる。これにより、加工対象物１に改質領域７を切断予定ライン５に沿って形成する。

図１６（ａ）に示されるように、このような挿抜用レンズ３８１の抜去時（第１状態）では、例えばレーザ発振器３１０から発生させるレーザ光Ｌのビーム径がφ２ｍｍとすると、当該ビーム径がビームエキスパンダ３５０によってφ６ｍｍとなるように拡大される。また、ビームエキスパンダ３５０でビーム径が拡大されたレーザ光Ｌの波面Ｗ１について、波面収差が発生せず又は波面収差が一定以下である。さらに、反射型空間光変調器４１０から出射されたレーザ光Ｌの波面Ｗ２についても、波面収差が発生していない状態又は波面収差が一定以下となっている。

他方、例えば所定厚さよりも薄い厚さを有する加工対象物１に対してレーザ加工を行う場合、制御部５００によりレンズ挿抜機構３８０の駆動を制御し、図１６（ｂ）及び図１７に示されるように、挿抜用レンズ３８１がレーザ光Ｌの光路上に挿入された状態（第２状態）とする。この状態において、制御部５００により波面収差補正パターンを液晶層２１６に表示させる。そして、制御部５００によりレーザ発振器３１０からレーザ光Ｌを発生させ、加工対象物１に照射するのに併せて、第１移動機構２２０を駆動して当該レーザ光Ｌを切断予定ライン５に沿って相対的に移動させる。これにより、加工対象物１に改質領域７を切断予定ライン５に沿って形成する。

図１６（ｂ）に示されるように、このような挿抜用レンズ３８１の挿入時（第２状態）では、例えばレーザ発振器３１０から発生させるレーザ光Ｌのビーム径がφ２ｍｍとすると、当該ビーム径が挿抜用レンズ３８１によって拡大されると共にビームエキスパンダ３５０によって拡大され、その結果、ビームエキスパンダ３５０を通過したレーザ光Ｌのビーム径はφ１２ｍｍとなる。また、ビームエキスパンダ３５０でビーム径が拡大されたレーザ光Ｌの波面Ｗ３について、挿抜用レンズ３８１によってレーザ光Ｌのビーム径が拡大したことに起因して波面収差が発生している。一方、反射型空間光変調器４１０から出射されたレーザ光Ｌの波面Ｗ４については、反射型空間光変調器４１０により当該波面収差が補正（キャンセル）され、その結果、波面収差が発生していない状態又は波面収差が一定以下となる。

ところで、用途によってはレーザ光Ｌのビーム径を可変しようとする場合があり、この場合、通常、光学系の一部又は複数箇所をレーザ光Ｌの光路に沿って移動又は連動させる必要がある。そのため、光学配置が変わることによるレーザ光Ｌの波面収差を考慮すべく、構成レンズの枚数が多くなるのに加えて、レンズ位置を精密に制御する機構が要され、設計が困難になるという制約が生じる。

この点、レーザ加工装置２００によれば、レーザ光Ｌの光路上に挿抜用レンズ３８１が挿入可能及び当該光路上から挿抜用レンズ３８１が抜去可能とされている。これにより、例えばレーザ光Ｌの光路に沿って光学系の複数箇所を連動させるような複雑な機構を要せずに、レーザ光Ｌのビーム径が可変される。そして、ビーム径の可変に伴って生じた波面収差は、反射型空間光変調器４１０の液晶層２１６に表示した位相パターン（波面収差をキャンセルする位相分布）によって良好に補正される。これにより、当該波面収差が生じないような機構の必要性や制約を低減できる。したがって、ビームエキスパンダ３５０で拡大又は縮小したビーム径を簡易に可変することが可能となる。

その結果、レーザ加工装置２００では、光学系の構成を簡素化し、設計制約の大幅な緩和が可能となる。レーザ光Ｌのビーム径の可変レンジを大きくすることが可能となる。当該ビーム径の可変に伴って発生する波面収差を反射型空間光変調器４１０を用いて補正することから、当該ビーム径の可変時にデフォーカス以外の収差が生じる場合に対応できる。

レーザ加工装置２００において、レンズ挿抜機構３８０は、レーザ光Ｌの光路上から挿抜用レンズ３８１が離れた第１状態と当該光路上に挿抜用レンズ３８１が位置する第２状態との間で挿抜用レンズ３８１の位置が切り替わるように、当該光路と直交する方向に挿抜用レンズ３８１をスライド可能である。この場合、レンズ挿抜機構３８０により挿抜用レンズ３８１をスライドさせることで、レーザ光Ｌの光路に対する挿抜用レンズ３８１の挿抜を実現できる。

レーザ加工装置２００において、制御部５００は、レンズ挿抜機構３８０により挿抜用レンズ３８１がレーザ光Ｌの光路上に挿入された状態（第２状態）において、挿抜用レンズ３８１の挿入で発生した波面収差を補正する波面収差補正パターンを液晶層２１６に表示させる。これにより、挿抜用レンズ３８１の挿入で発生した波面収差が波面収差補正パターンによって補正される。

レーザ加工装置２００は、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の内部に改質領域７を形成する。これにより、加工対象物１の内部のレーザ加工が実施可能となる。

図１９は、ビームエキスパンダ３５０でビーム径が拡大されたレーザ光Ｌの波面収差を説明するためのシミュレーション結果を示す図である。図１９（ａ）は、レーザ加工装置２００において挿抜用レンズ３８１がレーザ光Ｌの光路上から抜去された状態（第１状態）の結果を示している。図１９（ｂ），１９（ｃ）は、レーザ加工装置２００において挿抜用レンズ３８１がレーザ光Ｌの光路上に挿入された状態（第２状態）の結果を示している。また、図１９（ｂ）は、挿抜用レンズ３８１の挿入で発生した波面収差を反射型空間光変調器４１０で補正していない場合の結果を示し、図１９（ｃ）は、挿抜用レンズ３８１の挿入で発生した波面収差を反射型空間光変調器４１０で補正した場合の結果を示している。各図において、横軸は、反射型空間光変調器４１０の出射直後におけるレーザ光Ｌの波面において中心を基準としたときの規格化座標を表し、縦軸はレーザ光Ｌの波面の位相差を表している。

図１９（ａ）に示されるように、挿抜用レンズ３８１の抜去時（第１状態）では、レーザ光Ｌの位相差が略０となっており、レーザ光Ｌの波面収差が実質的に発生していない。一方、図１９（ｂ）に示されるように、挿抜用レンズ３８１の挿入時（第２状態）では、反射型空間光変調器４１０でレーザ光Ｌの波面収差を補正しない場合、レーザ光Ｌの位相差が２次曲線状に（０から離れるほど負側に大きくなるよう）変化し、レーザ光Ｌの波面収差が発生している。この点、本実施形態のレーザ加工装置２００では、図１９（ｃ）に示されるように、挿抜用レンズ３８１の挿入時、反射型空間光変調器４１０でレーザ光Ｌの波面収差を補正することにより、レーザ光Ｌの位相差が０とすることができ、レーザ光Ｌの波面収差を抑制することが可能となっている。

レーザ加工装置２００を用いてレーザ光Ｌを加工対象物１に照射するレーザ光照射方法では、上述したように、レーザ光Ｌのビーム径を可変する挿抜用レンズ３８１を、レーザ発振器３１０と反射型空間光変調器４１０との間におけるレーザ光Ｌの光路上に挿入又は当該光路上から抜去する（挿抜ステップ）。挿抜用レンズ３８１の挿入又は抜去で発生した波面収差を補正する位相パターンを液晶層２１６に表示させる（表示ステップ）。この位相パターンを液晶層２１６に表示させた状態で、レーザ発振器３１０からレーザ光Ｌを発生させて加工対象物１に照射する（照射ステップ）。

このレーザ光照射方法では、レーザ光Ｌの光路上に挿抜用レンズ３８１が挿入又は当該光路上からレンズが抜去され、これにより、例えばレーザ光Ｌの光路に沿って光学系の複数箇所を連動させるような複雑な機構を要せずに、レーザ光Ｌのビーム径が可変される。そして、ビーム径の可変に伴って生じた波面収差は、反射型空間光変調器４１０の液晶層２１６に表示した位相パターンによって補正される。これにより、当該波面収差が生じないような機構の必要性や制約を低減できる。したがって、ビームエキスパンダ３５０で拡大又は縮小したビーム径を簡易に可変することが可能となる。

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、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用してもよい。

上記実施形態は、加工対象物１の内部に改質領域７を形成するものに限定されず、アブレーション等、他のレーザ加工を実施するものであってもよい。上記実施形態は、加工対象物１の内部にレーザ光Ｌを集光させるレーザ加工に用いられるレーザ加工装置に限定されず、加工対象物１の表面１ａ，３又は裏面１ｂにレーザ光Ｌを集光させるレーザ加工に用いられるレーザ加工装置であってもよい。本発明が適用される装置はレーザ加工装置に限定されず、レーザ光Ｌを対象物に照射するものであれば、様々なレーザ光照射装置に適用できる。上記実施形態では、切断予定ライン５を照射予定ラインとしたが、照射予定ラインは切断予定ライン５に限定されず、照射されるレーザ光Ｌを沿わせるラインであればよい。

上記実施形態において、レンズ４２２，４２３，４６３のリレー倍率は任意倍率でもよい。上記実施形態は、反射型空間光変調器４１０を備えたが、空間光変調器は反射型のものに限定されず、透過型の空間光変調器を備えていてもよい。上記実施形態では、測距センサ４５０は、Ｘ軸方向において集光レンズユニット４３０の片側のみに配置されていてもよい。

図２０は、変形例に係るレンズ挿抜機構の構成を示す斜視図である。上記実施形態は、第１状態と第２状態との間で挿抜用レンズ３８１の位置が切り替わるように挿抜用レンズ３８１をスライド可能なレンズ挿抜機構３８０を備えているが、これに限定されない。上記実施形態は、挿抜用レンズ３８１をレーザ光Ｌの光路に挿入可能及び当該光路から抜去可能な機構であれば、種々のレンズ挿抜機構を備えていてもよく、例えば図２０に示されるレンズ挿抜機構４９０を備えていてもよい。

図２０に示されるレンズ挿抜機構４９０は、挿抜用レンズ３８１を保持するレンズホルダ４９１と、レンズホルダ４９１をレーザ光Ｌの光路に沿う軸回りに回転させるホルダ駆動部４９２を有している。レンズホルダ４９１は、レーザ光Ｌの光路に沿う方向を厚さ方向とする円板形状を呈している。レンズホルダ４９１において中心を介して対象な一対の位置には、貫通孔４９３が形成されている。貫通孔４９３のうち一方の貫通孔４９３ａには、挿抜用レンズ３８１が配置されて保持されている。貫通孔４９３のうち他方の貫通孔４９３ｂ内は、挿抜用レンズ３８１が配置されずに空洞部分となっている。

ホルダ駆動部４９２は、電力を動力としてレンズホルダ４９１を回転駆動する。具体的には、ホルダ駆動部４９２は、レンズホルダ４９１を周方向に回転可能に支持する。このホルダ駆動部４９２は、制御部５００により制御されて、空洞部分である貫通孔４９３ｂをレーザ光Ｌの光路が通過する状態（すなわち、レーザ光Ｌの光路上から挿抜用レンズ３８１が離れた第１状態）となるように、レンズホルダ４９１を回転駆動する。また、ホルダ駆動部４９２は、制御部５００により制御されて、挿抜用レンズ３８１が保持された貫通孔４９３ａをレーザ光Ｌの光路が通過する状態（すなわち、レーザ光Ｌの光路上に挿抜用レンズ３８１が位置する第２状態）となるように、レンズホルダ４９１を回転駆動する。

このようなレンズ挿抜機構４９０は、第１状態と第２状態との間で挿抜用レンズ３８１の位置が切り替わるように、レンズホルダ４９１をレーザ光Ｌの該光路に沿う軸回りに回転可能である。これにより、レンズ挿抜機構４９０によりレンズホルダ４９１を回転させることで、レーザ光Ｌの光路に対する挿抜用レンズ３８１の挿抜を実現できる。

上記実施形態のレンズ挿抜機構３８０は、エアを利用して挿抜用レンズ３８１の位置を切り替えるものであるが、電力等のその他の動力を利用して切り替えるものであってもよいし、手動により切り替えるものであってもよい。上記実施形態のレンズ挿抜機構４９０は、電力を利用して挿抜用レンズ３８１の位置を切り替えるものであるが、エア等のその他の動力を利用して切り替えるものであってもよいし、手動により切り替えるものであってもよい。さらには、レンズ挿抜機構３８０，４８０によらずに、例えば人が挿抜用レンズ３８１をレーザ光Ｌの光路上に対して挿抜してもよい。

上記実施形態では、挿抜用レンズ３８１をレーザ光Ｌの光路上における偏光板ユニット３４０とビームエキスパンダ３５０との間に挿入可能としたが、ビームエキスパンダ３５０と反射型空間光変調器４１０との間に挿入可能であってもよいし、ビームエキスパンダ３５０における第１及び第２レンズ３５０ａ，３５０ｂ間に挿入可能であってもよい。要は、挿抜用レンズ３８１は、レーザ発振器３１０と反射型空間光変調器４１０との間におけるレーザ光Ｌの光路上に挿入可能であればよい。

上記実施形態のビームエキスパンダ３５０は、レーザ光Ｌのビーム径を拡大するものであるが、縮小するものであってもよい。要は、上記実施形態は、レーザ光Ｌのビーム径を拡大又は縮小するビーム径変換機構を備えていればよい。上記実施形態の挿抜用レンズ３８１は、レーザ光Ｌのビーム径を拡大するものであるが、縮小するものであってもよい。反射型空間光変調器４１０による補正後のレーザ光Ｌは、平面波である必要はなく、任意波面形状であってもよい。上記実施形態において、挿抜用レンズ３８１は、球面レンズに限定されず、種々のレンズであってもよい。例えば挿抜用レンズ３８１は、シリンドリカルであってもいいし、非球面レンズであってもよい。

上記実施形態では、挿抜用レンズ３８１がレーザ光Ｌの光路上から抜去された状態（第１状態）でレーザ光Ｌの波面収差が生じないように光学系を構成し、挿抜用レンズ３８１がレーザ光Ｌの光路上に挿入された状態（第２状態）において位相パターンを液晶層２１６に表示させることにより、挿抜用レンズ３８１の挿入で発生した波面収差を位相パターンによって補正している。しかし、これとは逆に、第２状態でレーザ光Ｌの波面収差が生じないように光学系を構成し、第１状態において位相パターンを液晶層２１６に表示させることにより、挿抜用レンズ３８１の抜去で発生した波面収差を位相パターンによって補正してもよい。さらにまた、第１状態において位相パターンを液晶層２１６に表示させることにより、挿抜用レンズ３８１の抜去で発生した波面収差を波面収差補正パターンによって補正すると共に、第２状態においても位相パターンを液晶層２１６に表示させることにより、挿抜用レンズ３８１の挿入で発生した波面収差を位相パターンによって補正してもよい。挿抜用レンズ３８１の抜去で発生した波面収差は、測定試験又はシミュレーション等を予め実施することにより求めることができる。

１…加工対象物（対象物）、５，５ａ，５ｂ…切断予定ライン（照射予定ライン）、７…改質領域、１００，２００…レーザ加工装置（レーザ光照射装置）、２１６…液晶層（表示部）、３１０…レーザ発振器（レーザ光源）、３５０…ビームエキスパンダ（ビーム径変換機構）、３８０，４９０…レンズ挿抜機構、３８１…挿抜用レンズ（レンズ）、４１０…反射型空間光変調器（空間光変調器）、４９１…レンズホルダ、５００…制御部、Ｌ…レーザ光。

Claims (7)

1. レーザ光を対象物に照射するレーザ光照射装置であって、
   前記レーザ光を発生させるレーザ光源と、
   位相パターンを表示する表示部を有し、前記レーザ光源で発生させた前記レーザ光を前記表示部に表示した前記位相パターンに応じて変調する空間光変調器と、
   前記レーザ光源と前記空間光変調器との間における前記レーザ光の光路上に配置され、前記レーザ光のビーム径を拡大又は縮小するビーム径変換機構と、
   前記レーザ光のビーム径を可変するレンズを有し、前記レーザ光源と前記空間光変調器との間における前記レーザ光の光路上に前記レンズを挿入可能及び当該光路上から前記レンズを抜去可能なレンズ挿抜機構と、
   前記表示部に表示する前記位相パターンを少なくとも制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記レンズ挿抜機構による前記レンズの挿入又は抜去で発生した波面収差を補正する前記位相パターンを前記表示部に表示させる、レーザ光照射装置。
2. 前記制御部は、前記レンズ挿抜機構により前記レンズが前記レーザ光の光路上に挿入された状態において、前記レンズの挿入で発生した波面収差を補正する前記位相パターンを前記表示部に表示させる、請求項１に記載のレーザ光照射装置。
3. 前記制御部は、前記レンズ挿抜機構により前記レンズが前記レーザ光の光路上から抜去された状態において、前記レンズの抜去で発生した波面収差を補正する前記位相パターンを前記表示部に表示させる、請求項１又は２に記載のレーザ光照射装置。
4. 前記レンズ挿抜機構は、前記レーザ光の光路上から前記レンズが離れた第１状態と当該光路上に前記レンズが位置する第２状態との間で前記レンズの位置が切り替わるように、当該光路と交差する方向に前記レンズをスライド可能である、請求項１〜３の何れか一項に記載のレーザ光照射装置。
5. 前記レンズ挿抜機構は、前記レーザ光の光路上から前記レンズが離れた第１状態と当該光路上に前記レンズが位置する第２状態との間で前記レンズの位置が切り替わるように、前記レンズを保持するレンズホルダを当該光路に沿う軸回りに回転可能である、請求項１〜３の何れか一項に記載のレーザ光照射装置。
6. 前記対象物の内部に集光点を合わせて前記レーザ光を照射することにより、前記対象物の内部に改質領域を形成する、請求項１〜５の何れか一項に記載のレーザ光照射装置。
7. レーザ光照射装置を用いてレーザ光を対象物に照射するレーザ光照射方法であって、
   前記レーザ光照射装置は、
   前記レーザ光を発生させるレーザ光源と、
   位相パターンを表示する表示部を有し、前記レーザ光源で発生させた前記レーザ光を前記表示部に表示した前記位相パターンに応じて変調する空間光変調器と、
   前記レーザ光源と前記空間光変調器との間における前記レーザ光の光路上に配置され、前記レーザ光のビーム径を拡大又は縮小するビーム径変換機構と、を備え、
   前記レーザ光のビーム径を可変するレンズを、前記レーザ光源と前記空間光変調器との間における前記レーザ光の光路上に挿入又は当該光路上から抜去する挿抜ステップと、
   前記レンズの挿入又は抜去で発生した波面収差を補正する前記位相パターンを前記表示部に表示させる表示ステップと、
   前記表示ステップにより前記位相パターンを前記表示部に表示させた状態で、前記レーザ光源から前記レーザ光を発生させて前記対象物に照射する照射ステップと、を含む、レーザ光照射方法。

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