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JP2023019078A - Optical modulator and laser processing device - Google Patents

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JP2023019078A
JP2023019078A JP2021123552A JP2021123552A JP2023019078A JP 2023019078 A JP2023019078 A JP 2023019078A JP 2021123552 A JP2021123552 A JP 2021123552A JP 2021123552 A JP2021123552 A JP 2021123552A JP 2023019078 A JP2023019078 A JP 2023019078A
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

To provide an optical modulator and a laser machining device with which it is possible to eliminate the time and effort of Faraday rotator position adjustment and prevent losses due to the attenuation of light by the Faraday rotator.SOLUTION: The present invention comprises: a separation element which has a light branching plane for separating incident light having entered along a first direction into first incident light and second incident light and passing the first incident light through and reflecting the second incident light in a first reflection direction which is parallel or inclined with respect to a second direction; a first spatial light modulator arranged directly facing the separation element in the first direction, for modulating the first incident light having passed through the light branching plane to generate first modulated light and returning the first modulated light to the light branching plane; and a second spatial light modulator arranged directly facing the separation element in the first reflection direction, for modulating the second incident light having been reflected by the light branching plane to generate second modulated light and returning the second modulated light to the light branching plane. The light branching plane synthesizes the first modulated light entering from the first spatial light modulator and the second modulated light entering from the second spatial light modulator.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、入射光を分離して変調する光変調装置、及びこの光変調装置を備えるレーザ加工装置に関する。 The present invention relates to an optical modulator that separates and modulates incident light, and a laser processing apparatus that includes this optical modulator.

被加工物であるシリコンウェーハ(以下、ウェーハと略す)等の内部に集光レンズにより集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、ウェーハの切断予定ラインに沿ってウェーハの内部にレーザ加工領域を形成するレーザ加工装置が知られている(例えば特許文献1及び特許文献2参照)。ここでいうレーザ加工領域とは、レーザ光の照射によってウェーハの内部の密度、屈折率、機械的強度等の物理的特性が周囲と異なる状態となり、周囲よりも強度が低下する領域のことをいう。 Laser processing is performed inside the wafer along the scheduled cutting line of the wafer by irradiating the inside of the workpiece such as a silicon wafer (hereinafter abbreviated as wafer) with a laser beam by aligning the focal point with a condenser lens. A laser processing device that forms a region is known (see, for example, Patent Documents 1 and 2). The term “laser processing region” as used herein refers to a region where physical properties such as density, refractive index, mechanical strength, etc. inside the wafer become different from those of the surroundings due to the irradiation of laser light, and the strength is lower than that of the surroundings. .

特許文献1及び特許文献2に記載のレーザ加工装置は、ウェーハに対して集光レンズを切断予定ラインに沿って相対移動させながら、集光レンズによりウェーハ内において厚さ方向に互いに異なる2つの位置にレーザ光を同時に集光させて一対のレーザ加工領域を同時形成する。これにより、1本の切断予定ラインについてウェーハの内部に2列のレーザ加工領域を1スキャンで形成可能になる。 In the laser processing apparatuses described in Patent Documents 1 and 2, while relatively moving the condenser lens with respect to the wafer along the planned cutting line, two positions different from each other in the thickness direction in the wafer by the condenser lens A pair of laser processing regions are simultaneously formed by simultaneously condensing laser beams on both sides. As a result, it becomes possible to form two rows of laser-processed regions inside the wafer for one line to be cut by one scan.

このようなレーザ加工装置には、集光レンズによりウェーハ内において厚さ方向に互いに異なる2つの位置にレーザ光を同時集光するために、光変調装置が設けられている(例えば上記特許文献2から4参照)。この光変調装置は、偏光ビームスプリッタと、第1反射型光空間変調器と、第2反射型光空間変調器と、第1ファラデーローテータと、第2ファラデーローテータと、を備える(特に上記特許文献2の図1参照)。 Such a laser processing apparatus is provided with an optical modulator for simultaneously condensing the laser light at two different positions in the thickness direction within the wafer by means of a condensing lens (for example, Patent Document 2 above). to 4). This optical modulation device includes a polarizing beam splitter, a first reflective spatial optical modulator, a second reflective spatial optical modulator, a first Faraday rotator, and a second Faraday rotator (in particular, 2, Figure 1).

偏光ビームスプリッタは、レーザ光源から出射されたレーザ光をP偏光とS偏光とに偏光分離する。第1反射型光空間変調器は、偏光ビームスプリッタを透過したP偏光を位相変調して第1変調光を生成し、この第1変調光を偏光ビームスプリッタに向けて反射する。また、第2反射型光空間変調器は、偏光ビームスプリッタにより反射されたS偏光を位相変調して第2変調光を生成し、この第2変調光を偏光ビームスプリッタに向けて反射する。 The polarizing beam splitter splits the laser light emitted from the laser light source into P-polarized light and S-polarized light. The first reflective spatial light modulator phase-modulates the P-polarized light transmitted through the polarizing beam splitter to generate first modulated light, and reflects this first modulated light toward the polarizing beam splitter. The second reflective spatial light modulator phase-modulates the S-polarized light reflected by the polarization beam splitter to generate second modulated light, and reflects this second modulated light toward the polarization beam splitter.

第1ファラデーローテータは、偏光ビームスプリッタと第1反射型光空間変調器との間に配置されており、偏光ビームスプリッタから第1反射型光空間変調器に向けて出射されたP偏光の偏光面と、第1反射型光空間変調器から偏光ビームスプリッタに向けて反射された第1変調光の偏光面とをそれぞれ45度回転させる。第2ファラデーローテータは、偏光ビームスプリッタと第2反射型光空間変調器との間に配置されており、偏光ビームスプリッタから第2反射型光空間変調器に向けて出射されたS偏光の偏光面と、第2反射型光空間変調器から偏光ビームスプリッタに向けて反射された第2変調光の偏光面とをそれぞれ45度回転させる。これにより、偏光ビームスプリッタに第1変調光(S偏光)と第2変調光(P偏光)とが入射する。そして、偏光ビームスプリッタは、第1変調光と第2変調光とを合成して、レーザ光の入射方向とは垂直な方向(第2反射型光空間変調器とは反対側の方向)に反射する。 The first Faraday rotator is arranged between the polarizing beam splitter and the first reflective spatial light modulator, and the plane of polarization of the P-polarized light emitted from the polarizing beam splitter toward the first reflective spatial light modulator is and the polarization plane of the first modulated light reflected from the first reflective spatial light modulator toward the polarization beam splitter are rotated by 45 degrees. The second Faraday rotator is arranged between the polarizing beam splitter and the second reflective spatial light modulator, and the plane of polarization of the S-polarized light emitted from the polarizing beam splitter toward the second reflective spatial light modulator is and the plane of polarization of the second modulated light reflected from the second reflective spatial light modulator toward the polarization beam splitter are rotated by 45 degrees. As a result, the first modulated light (S-polarized light) and the second modulated light (P-polarized light) enter the polarization beam splitter. The polarizing beam splitter combines the first modulated light and the second modulated light and reflects them in a direction perpendicular to the incident direction of the laser light (direction opposite to the second reflective spatial light modulator). do.

特開2011-051011号公報JP 2011-051011 A 特開2014-202956号公報JP 2014-202956 A 特開2014-202957号公報JP 2014-202957 A 特開2014-202958号公報JP 2014-202958 A

ところで、上記特許文献2から4に記載の光変調装置は、偏光ビームスプリッタと第1反射型光空間変調器との間に第1ファラデーローテータを配置し、且つ偏光ビームスプリッタと第2反射型光空間変調器との間に第2ファラデーローテータを配置する必要がある。この場合には、各ファラデーローテータの位置調整が必要となり、さらに各ファラデーローテータにおいて各光及び各変調光の減衰によるロスが発生してしまう。 By the way, in the optical modulation devices described in Patent Documents 2 to 4, the first Faraday rotator is arranged between the polarizing beam splitter and the first reflective spatial light modulator, and the polarizing beam splitter and the second reflective light modulator are arranged. A second Faraday rotator needs to be placed between the spatial modulator. In this case, it is necessary to adjust the position of each Faraday rotator, and furthermore, each Faraday rotator causes a loss due to attenuation of each light and each modulated light.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ファラデーローテータの位置調整の手間を省き且つファラデーローテータによる光の減衰によるロスを防止可能な光変調装置及びレーザ加工装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an optical modulation device and a laser processing device that can save the trouble of adjusting the position of the Faraday rotator and prevent loss due to attenuation of light by the Faraday rotator. aim.

本発明の目的を達成するための光変調装置は、互いに直交する第1方向、第2方向、及び第3方向の中で、第1方向に沿って入射した入射光を第1入射光と第2入射光とに分離して、第1入射光を透過し且つ第2入射光を前記第3方向から見た場合に第2方向に対して平行又は傾斜した第1反射方向に反射する光分岐面を有する分離素子と、分離素子に対して第1方向に直接対向して配置され、光分岐面を透過した第1入射光を変調して第1変調光を生成し、第1変調光を光分岐面に戻す第1空間光変調器と、分離素子に対して第2方向に直接対向して配置され、光分岐面により反射された第2入射光を変調して第2変調光を生成し、第2変調光を光分岐面に戻す第2空間光変調器と、を備え、第1空間光変調器が、第1変調光を、第2方向に垂直な面に対して平行な第2反射方向であって且つ第2方向から見た場合に入射光に対して傾斜した反射方向に反射して光分岐面に入射させ、第2空間光変調器が、第2変調光を、光分岐面に対する第1変調光の入射点に向けて反射し、光分岐面が、第1空間光変調器から入射した第1変調光と、第2空間光変調器から入射した第2変調光と、を合成して第2反射方向に出射する。 An optical modulation device for achieving the object of the present invention divides incident light incident along the first direction into the first incident light and the third 2 incident light, transmits the first incident light, and reflects the second incident light in a first reflection direction parallel or inclined to the second direction when viewed from the third direction. a separation element having a surface, arranged directly opposite the separation element in a first direction, modulating the first incident light transmitted through the light splitting surface to generate the first modulated light, and generating the first modulated light; A first spatial light modulator that returns to the light splitting surface and is arranged directly opposite the separation element in the second direction and modulates the second incident light reflected by the light splitting surface to generate the second modulated light. and a second spatial light modulator for returning the second modulated light to the optical splitting surface, wherein the first spatial light modulator directs the first modulated light to a plane perpendicular to the second direction in parallel to the plane perpendicular to the second direction. When viewed from the second direction, the second spatial light modulator reflects the second modulated light in a reflecting direction that is inclined with respect to the incident light, and makes the second modulated light incident on the light branching surface. The light branching surface reflects the first modulated light incident from the first spatial light modulator and the second modulated light incident from the second spatial light modulator. , and emitted in the second reflection direction.

この光変調装置によれば、分離素子と第1空間光変調器との間、及び分離素子と第1空間光変調器との間にそれぞれファラデーローテータを設ける必要がなくなる。 According to this optical modulator, it is not necessary to provide a Faraday rotator between the separation element and the first spatial light modulator and between the separation element and the first spatial light modulator.

本発明の他の態様に係る光変調装置において、分離素子がキューブ型の偏光ビームスプリッタであり、偏光ビームスプリッタにおいて、入射光が入射する面と、光分岐面からの第1変調光及び第2変調光を出射する面と、が同一である。これにより、光変調装置にファラデーローテータを設ける必要がなくなる。 In the optical modulation device according to another aspect of the present invention, the separating element is a cubic polarizing beam splitter, and in the polarizing beam splitter, the plane on which the incident light is incident, the first modulated light from the light splitting plane, and the second modulated light from the light splitting plane. and the surface from which modulated light is emitted. This eliminates the need to provide a Faraday rotator in the optical modulator.

本発明の他の態様に係る光変調装置において、偏光ビームスプリッタが、入射光を第1入射光であるP偏光と第2入射光であるS偏光とに分離する。 In a light modulation device according to another aspect of the present invention, a polarizing beam splitter splits incident light into P-polarized light as the first incident light and S-polarized light as the second incident light.

本発明の他の態様に係る光変調装置において、光分岐面と第1空間光変調器との間でP偏光及び第1変調光の偏光方向が維持され、且つ光分岐面と第2空間光変調器との間でS偏光及び第2変調光の偏光方向が維持される。 In the optical modulation device according to another aspect of the present invention, the polarization directions of the P-polarized light and the first modulated light are maintained between the light splitting surface and the first spatial light modulator, and the light splitting surface and the second spatial light are maintained. The polarization directions of the S-polarized light and the second modulated light are maintained with the modulator.

本発明の他の態様に係る光変調装置において、光分岐面を透過した第1入射光が第1空間光変調器に到達するまでの距離と、光分岐面により反射された第2入射光が第2空間光変調器に到達するまでの距離と、が同一である。 In the optical modulation device according to another aspect of the present invention, the distance between the first incident light transmitted through the light branching surface and reaching the first spatial light modulator and the second incident light reflected by the light branching surface are is the same as the distance to reach the second spatial light modulator.

本発明の目的を達成するためのレーザ加工装置は、被加工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、被加工物の切断予定ラインに沿って被加工物の内部にレーザ加工領域を形成するレーザ加工装置であって、レーザ光を出力するレーザ光源と、レーザ光源から出力されたレーザ光が入射光として入射し、入射光を第1入射光と第2入射光とに分離し、第1入射光を変調した第1変調光と第2入射光を変調した第2変調光とを生成し、第1変調光及び第2変調光を合成して出力する請求項1から5のいずれか1項に記載の光変調装置と、第1変調光及び第2変調光を被加工物の内部に集光する集光レンズと、被加工物に対して集光レンズを切断予定ラインに沿って相対移動させる相対移動部と、第1空間光変調器及び第2空間光変調器を制御して、集光レンズにより被加工物の内部に集光される第1変調光の集光点及び第2変調光の集光点を、被加工物の厚さ方向に互いに異なり且つ集光レンズの相対移動方向に互いに等しい位置に形成する制御部と、を備える。 A laser processing apparatus for achieving the object of the present invention irradiates a laser beam with a focal point aligned with the interior of the workpiece, thereby cutting the workpiece along the planned cutting line of the workpiece. A laser processing apparatus for forming a laser processing region, comprising: a laser light source that outputs a laser beam; 2. generating a first modulated light obtained by modulating the first incident light and a second modulated light obtained by modulating the second incident light, and combining and outputting the first modulated light and the second modulated light. 6. The light modulation device according to any one of 1 to 5, a condenser lens for condensing the first modulated light and the second modulated light inside the workpiece, and the condenser lens is cut with respect to the workpiece Controlling the relative movement part that relatively moves along the planned line, the first spatial light modulator and the second spatial light modulator, and the first modulated light focused inside the workpiece by the condenser lens a controller for forming the condensing point and the condensing point of the second modulated light at different positions in the thickness direction of the workpiece and equal to each other in the relative movement direction of the condensing lens.

本発明は、ファラデーローテータの位置調整の手間を省き且つファラデーローテータによる光の減衰によるロスを防止する。 The present invention saves the trouble of adjusting the position of the Faraday rotator and prevents loss due to attenuation of light by the Faraday rotator.

レーザ加工装置の概略図であるIt is a schematic diagram of a laser processing apparatus. 光変調装置の斜視図である。1 is a perspective view of an optical modulator; FIG. 図2中の光変調装置を上方側から見た上面図である。3 is a top view of the optical modulation device in FIG. 2 as seen from above; FIG. 図2中の光変調装置を側方側から見た側面図である。FIG. 3 is a side view of the optical modulation device in FIG. 2 as seen from the lateral side; 第1空間光変調器及び第2空間光変調器により呈示されるホログラムパターンの一例を示した説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a hologram pattern presented by a first spatial light modulator and a second spatial light modulator; ウェーハの内部に第1変調光及び第2変調光が個別に集光した状態を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing a state in which first modulated light and second modulated light are separately focused inside a wafer; 図6に示した第1変調光の集光位置及び第2変調光の集光位置にレーザ加工領域が形成された状態を示した図である。7 is a diagram showing a state in which laser processing regions are formed at the condensing position of the first modulated light and the condensing position of the second modulated light shown in FIG. 6; FIG. 切断予定ラインに沿ってウェーハの内部に2列のレーザ加工領域が形成された状態を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing a state in which two rows of laser-processed regions are formed inside a wafer along a line to cut; 光変調装置の変形例を示した斜視図である。It is a perspective view showing a modification of the optical modulation device. 光変調装置の変形例を上方側から見た上面図である。It is the top view which looked at the modification of the optical modulation device from the upper side. 光変調装置の変形例を側方側から見た側面図である。It is the side view which looked at the modification of the optical modulation device from the side side.

図1は、本発明の光変調装置28を備えるレーザ加工装置10の概略図である。なお、図中のXYZ方向は互いに直交しており、XY方向は水平方向であり且つZ方向は上下方向である。また、θはZ方向に平行な軸を回転軸とする軸周り方向である。このレーザ加工装置10は、被加工物であるウェーハWに対して集光レンズ38を切断予定ラインに沿ってX方向に相対移動させながら、1本の切断予定ラインについてウェーハWの内部に2列のレーザ加工領域を1スキャンで形成する。 FIG. 1 is a schematic diagram of a laser processing apparatus 10 equipped with a light modulating device 28 of the present invention. The XYZ directions in the drawing are orthogonal to each other, the XY directions are horizontal directions, and the Z directions are vertical directions. Also, θ is the direction around the axis with the axis parallel to the Z direction as the axis of rotation. This laser processing apparatus 10 relatively displaces the condenser lens 38 in the X direction along the planned cutting line with respect to the wafer W, which is a workpiece, while moving two lines inside the wafer W for one planned cutting line. is formed in one scan.

図1に示すように、レーザ加工装置10は、ステージ11と、レーザ加工ヘッド(レーザエンジンともいう)20と、制御部50と、を備える。なお、本実施形態では、レーザ加工ヘッド20と制御部50とが別々に構成されているが、レーザ加工ヘッド20が制御部50の一部又は全部を含んでいてもよい。 As shown in FIG. 1 , the laser processing apparatus 10 includes a stage 11 , a laser processing head (also referred to as a laser engine) 20 and a control section 50 . In this embodiment, the laser processing head 20 and the controller 50 are configured separately, but the laser processing head 20 may include part or all of the controller 50 .

ステージ11は、本発明の相対移動部に相当するものであり、ウェーハWを吸着保持する。ステージ11は、図示しないステージ移動機構を含んで構成され、このステージ移動機構によりXYZθ方向に移動可能に構成される。これにより、後述のレーザ加工ヘッド20(集光レンズ38)に対してウェーハWをXYZθ方向に相対移動可能になる。このステージ移動機構としては、例えば、ボールねじ機構、リニアモータ機構等の種々の機構(アクチュエータ)にて構成される。なお、本実施形態では、ステージ11をXYZθ方向に移動可能に構成しているが、レーザ加工ヘッド20に対してウェーハWをXYZθ方向に相対移動可能であれば特に限定されず、例えば、ステージ11をXYθ方向に移動可能に構成し、レーザ加工ヘッド20をZ方向に移動可能に構成してもよい。 The stage 11 corresponds to the relative moving part of the present invention, and holds the wafer W by suction. The stage 11 includes a stage moving mechanism (not shown), and is configured to be movable in the XYZθ directions by this stage moving mechanism. As a result, the wafer W can be relatively moved in the XYZ.theta. This stage moving mechanism is composed of, for example, various mechanisms (actuators) such as a ball screw mechanism and a linear motor mechanism. In this embodiment, the stage 11 is configured to be movable in the XYZθ directions, but there is no particular limitation as long as the wafer W can be moved in the XYZθ directions relative to the laser processing head 20. For example, the stage 11 may be configured to be movable in the XY[theta] directions, and the laser processing head 20 may be configured to be movable in the Z direction.

ウェーハWは、格子状に配列された切断予定ラインによって複数の領域に区画され、この区画された各領域に半導体チップを構成する各種デバイスが形成されている。ウェーハWのデバイスが形成された表面(デバイス面)には粘着材を有するバックグラインドテープが貼付され、ウェーハWはその裏面が上向きとなるようにステージ11に載置される。なお、ウェーハWの一方の面に粘着材を有するダイシングテープを貼付し、このダイシングテープを介してフレームと一体化された状態でウェーハWをステージ11に載置してもよい。 The wafer W is partitioned into a plurality of regions by cutting lines arranged in a grid pattern, and various devices constituting semiconductor chips are formed in each partitioned region. A back grind tape having an adhesive material is attached to the surface (device surface) of the wafer W on which the devices are formed, and the wafer W is placed on the stage 11 so that the back surface thereof faces upward. A dicing tape having an adhesive material may be applied to one surface of the wafer W, and the wafer W may be mounted on the stage 11 in a state integrated with the frame through the dicing tape.

レーザ加工ヘッド20は、制御部50の制御の下、集光レンズ38によりウェーハW内において厚さ方向に互いに異なる2つの位置にレーザ光Lの第1変調光L1及び第2変調光L2を同時に集光させて一対のレーザ加工領域を同時形成する。このレーザ加工ヘッド20は、レーザ光源22と、このレーザ光源22から出射されるレーザ光L(第1変調光L1及び第2変調光L2)の光路に沿って配置されたビームエキスパンダ24、ミラー25、λ/2波長板26、光変調装置28、ミラー30,31、第1レンズ32a(4f光学系32)、ミラー33,34、第2レンズ32b(4f光学系32)、及び集光レンズ38と、を備える。 Under the control of the control unit 50, the laser processing head 20 simultaneously emits the first modulated light L1 and the second modulated light L2 of the laser light L to two positions different from each other in the thickness direction in the wafer W by the condenser lens 38. A pair of laser processing regions are simultaneously formed by converging the light. The laser processing head 20 includes a laser light source 22, a beam expander 24 arranged along the optical path of the laser light L (first modulated light L1 and second modulated light L2) emitted from the laser light source 22, and a mirror. 25, λ/2 wavelength plate 26, light modulator 28, mirrors 30, 31, first lens 32a (4f optical system 32), mirrors 33, 34, second lens 32b (4f optical system 32), and condenser lens 38 and.

レーザ光源22は、ビームエキスパンダ24に向けて、ウェーハWの内部へのレーザ加工領域の形成に用いられるレーザ光Lを出射する。このレーザ光源22としては、例えば、半導体レーザ励起Nd:YAG(Yttrium Aluminum Garnet)レーザが用いられる。レーザ光Lの条件としては、例えば、波長が波長:1.1μm、レーザ光スポット断面積が3.14×10-8cm、発振形態がQスイッチパルス、繰り返し周波数が80~120kHz、パルス幅が180~280ns、出力が8Wである。 The laser light source 22 emits laser light L toward the beam expander 24 to form a laser processing region inside the wafer W. As shown in FIG. As the laser light source 22, for example, a semiconductor laser-pumped Nd:YAG (Yttrium Aluminum Garnet) laser is used. The conditions of the laser light L are, for example, a wavelength of 1.1 μm, a cross-sectional area of the laser light spot of 3.14×10 −8 cm 2 , a Q-switch pulse oscillation mode, a repetition frequency of 80 to 120 kHz, and a pulse width. is 180 to 280 ns, and the output is 8 W.

ビームエキスパンダ24は、レーザ光源22から出力されたレーザ光Lを後述の光変調装置28での位相変調のために適切なビーム径に拡大した後、ミラー25に向けて出射する。ミラー25は、ビームエキスパンダ24から入射したレーザ光Lをλ/2波長板26に向けて反射する。λ/2波長板26は、光変調装置28に入射するレーザ光Lの入射偏光面を調整する。なお、λ/2波長板26は省略してもよい。 The beam expander 24 expands the laser light L output from the laser light source 22 to an appropriate beam diameter for phase modulation by the light modulation device 28 described later, and then emits it toward the mirror 25 . The mirror 25 reflects the laser light L incident from the beam expander 24 toward the λ/2 wavelength plate 26 . The λ/2 wavelength plate 26 adjusts the incident polarization plane of the laser light L entering the optical modulator 28 . Note that the λ/2 wavelength plate 26 may be omitted.

光変調装置28は、詳しくは後述するが、λ/2波長板26を透過したレーザ光Lを偏光分離し、偏光分離したレーザ光Lごとに位相変調を行って第1変調光L1及び第2変調光L2を生成し、さらに第1変調光L1及び第2変調光L2を合成してミラー30へ出力する。 Although the details will be described later, the optical modulator 28 polarization-separates the laser light L transmitted through the λ/2 wavelength plate 26, and performs phase modulation for each polarization-separated laser light L to obtain the first modulated light L1 and the second modulated light L1. The modulated light L2 is generated, and the first modulated light L1 and the second modulated light L2 are combined and output to the mirror 30.

ミラー30及びミラー31は、光変調装置28から入射した第1変調光L1及び第2変調光L2を順次反射して第1レンズ32a(4f光学系32)へ導く。 The mirrors 30 and 31 sequentially reflect the first modulated light L1 and the second modulated light L2 incident from the light modulator 28 and guide them to the first lens 32a (4f optical system 32).

4f光学系32は、第1レンズ32a及び第2レンズ32bを含むアフォーカル光学系(両側テレセントリックな光学系)であり、光変調装置28で変調された第1変調光L1及び第2変調光L2を集光レンズ38に縮小投影(拡大投影でも可)する。 The 4f optical system 32 is an afocal optical system (both-side telecentric optical system) including a first lens 32a and a second lens 32b. is projected on the condensing lens 38 in a reduced scale (enlarged projection is also possible).

ミラー33,34は、第1レンズ32aを透過した第1変調光L1及び第2変調光L2を順次反射して第2レンズ32bに導く。これにより、第2レンズ32bを透過した第1変調光L1及び第2変調光L2が集光レンズ38に縮小投影される。 The mirrors 33 and 34 sequentially reflect the first modulated light L1 and the second modulated light L2 transmitted through the first lens 32a and guide them to the second lens 32b. As a result, the first modulated light L1 and the second modulated light L2 that have passed through the second lens 32b are projected onto the condensing lens 38 in a reduced scale.

集光レンズ38は、第1変調光L1及び第2変調光L2をウェーハWの内部に集光させる対物レンズ(赤外対物レンズ)であり、第1変調光L1及び第2変調光L2をウェーハWの内部においてZ方向に互いに異なる2つの位置に集光させる。この集光レンズ38の開口数(NA)は、例えば0.65である。 The condenser lens 38 is an objective lens (infrared objective lens) for condensing the first modulated light L1 and the second modulated light L2 inside the wafer W, and collects the first modulated light L1 and the second modulated light L2 into the wafer W. The light is condensed at two different positions in the Z direction inside W. The numerical aperture (NA) of this condenser lens 38 is, for example, 0.65.

また、集光レンズ38は、ウェーハWの内部において生じる第1変調光L1及び第2変調光L2の収差を補正するために補正環40を備えている。この補正環40は手動で回転自在に構成されており、補正環40を所定方向に回転させると、集光レンズ38を構成しているレンズ群の間隔が変更される。これにより、ウェーハWの照射面(裏面)から所定の深さの位置で第1変調光L1及び第2変調光L2の収差が所定の収差以下となるように収差補正量を調整することができる。なお、「収差補正量」とは、ウェーハWの照射面からの深さに換算した値である。ここで、補正環40を用いた収差補正については公知技術であるので具体的な説明は省略する。 The condenser lens 38 also includes a correction ring 40 for correcting aberrations of the first modulated light L1 and the second modulated light L2 that occur inside the wafer W. As shown in FIG. The correction ring 40 is manually rotatable, and when the correction ring 40 is rotated in a predetermined direction, the interval between the lens groups forming the condenser lens 38 is changed. As a result, the amount of aberration correction can be adjusted so that the aberrations of the first modulated light L1 and the second modulated light L2 are less than or equal to a predetermined aberration at a predetermined depth from the irradiated surface (back surface) of the wafer W. . The "aberration correction amount" is a value converted into the depth from the irradiation surface of the wafer W. FIG. Here, since the aberration correction using the correction ring 40 is a well-known technique, a detailed description thereof will be omitted.

なお、補正環40は、図示しない補正環駆動部によって電動で回転駆動可能に構成してもよい。この場合に制御部50は、補正環駆動部を制御して、補正環40を回転させることで第1変調光L1及び第2変調光L2の収差を所望の状態に補正する。 The correction ring 40 may be configured to be electrically rotatable by a correction ring drive section (not shown). In this case, the control unit 50 controls the correction ring drive unit to rotate the correction ring 40, thereby correcting the aberrations of the first modulated light L1 and the second modulated light L2 to desired states.

制御部50は、レーザ加工装置10の各部の動作を制御する制御装置であり、例えば各種処理を実行するコントローラとして機能するCPU(Central Processing Unit)、各種情報を記憶するメモリとして機能するRAM(Random Access Memory)及びROM(Read Only Memory)等を有している。制御部50は、オペレータによって指定された加工情報(加工条件等)に基づいて、ステージ11の移動、レーザ光源22の制御、及び後述の光変調装置28の第1空間光変調器46と第2空間光変調器48の制御を含むレーザ加工装置10の各部の動作を統括制御することにより、ウェーハWの内部にレーザ加工領域の形成を制御する。 The control unit 50 is a control device that controls the operation of each unit of the laser processing apparatus 10. For example, the control unit 50 includes a CPU (Central Processing Unit) functioning as a controller that executes various processes, and a RAM (Random Processing Unit) functioning as a memory that stores various information. Access Memory) and ROM (Read Only Memory). The control unit 50 moves the stage 11, controls the laser light source 22, and controls the first spatial light modulator 46 and the second spatial light modulator 46 of the light modulation device 28, which will be described later, based on processing information (processing conditions, etc.) specified by the operator. The formation of the laser processing area inside the wafer W is controlled by integrally controlling the operation of each part of the laser processing apparatus 10 including the control of the spatial light modulator 48 .

[光変調装置]
図2は光変調装置28の斜視図である。図3は図2中の光変調装置28を上方側から見た上面図である。図4は図2中の光変調装置28を側方側から見た側面図である。なお、各図中のX1方向は光変調装置28に対するレーザ光Lの入射方向(第1方向に相当)に平行な方向であり、Z1方向(第2方向に相当)は後述の偏光ビームスプリッタ44による反射光LSの反射方向に平行な方向である。また、Y1方向(第3方向に相当)は、X1方向及びZ1方向の双方に垂直な方向である。
[Optical Modulator]
FIG. 2 is a perspective view of the optical modulator 28. As shown in FIG. FIG. 3 is a top view of the light modulation device 28 in FIG. 2 as seen from above. FIG. 4 is a side view of the optical modulator 28 in FIG. 2 as seen from the lateral side. Note that the X1 direction in each drawing is parallel to the incident direction (corresponding to the first direction) of the laser light L to the optical modulator 28, and the Z1 direction (corresponding to the second direction) is the polarization beam splitter 44 described later. is parallel to the reflection direction of the reflected light LS. Also, the Y1 direction (corresponding to the third direction) is a direction perpendicular to both the X1 direction and the Z1 direction.

図2から図4に示すように、光変調装置28は、キューブ型の偏光ビームスプリッタ44と、第1空間光変調器46と、第2空間光変調器48と、を備える。 As shown in FIGS. 2 to 4 , the optical modulator 28 includes a cube-shaped polarizing beam splitter 44 , a first spatial light modulator 46 and a second spatial light modulator 48 .

偏光ビームスプリッタ44は、本発明の分離素子に相当するものであり、光入出射面44aと、光分岐面44bと、第1対向面44cと、第2対向面44dと、を有する。 The polarizing beam splitter 44 corresponds to the separating element of the present invention, and has a light input/output surface 44a, a light splitting surface 44b, a first opposing surface 44c, and a second opposing surface 44d.

光入出射面44aは、X1方向の一端側に位置し且つX1方向に垂直な面である。この光入出射面44aは、λ/2波長板26からのレーザ光LがX1方向に沿って入射する入射面として機能すると共に、後述の第1変調光L1及び第2変調光L2をミラー30に向けて出射する出射面として機能する。なお、図2中の符号SA1は光入出射面44a内でのレーザ光Lの入射点を示し、符号SA2は光入出射面44a内での第1変調光L1及び第2変調光L2の出射点を示す。 The light entrance/exit surface 44a is a surface located on one end side in the X1 direction and perpendicular to the X1 direction. The light incidence/emission surface 44a functions as an incidence surface on which the laser light L from the λ/2 wavelength plate 26 is incident along the X1 direction, and the mirror 30 receives the first modulated light L1 and the second modulated light L2, which will be described later. It functions as an emission surface that emits light toward. 2 indicates the incident point of the laser beam L within the light incident/emission surface 44a, and the code SA2 indicates the emission of the first modulated light L1 and the second modulated light L2 within the light incident/exiting surface 44a. point.

光分岐面44bは、X1方向において光入出射面44aと第1対向面44cとの間に位置し且つY1方向側から見た場合に45度に傾斜した面であり、ビームスプリッタとして機能する面である。光分岐面44bは、光入出射面44aからX1方向に沿って入射点SB1に入射したレーザ光LをP偏光である透過光LP(第1入射光に相当)とS偏光である反射光LS(第2入射光に相当)とに偏光分離し、透過光LPを第1対向面44c側に出射すると共に反射光LSを第2対向面44d側に反射する。ここで反射光LSは、光分岐面44bによりX1方向に垂直な反射方向、換言するとY1方向から見た場合にZ1方向に平行な方向(本発明の第1反射方向)に反射される。この際に、レーザ光Lが直線偏光である場合には、λ/2波長板26の回転角度を調整してレーザ光Lの偏光面(偏光方向)の角度を調整することで、透過光LPと反射光LSとの割合を調整することができる。 The light splitting surface 44b is a surface that is positioned between the light input/output surface 44a and the first opposing surface 44c in the X1 direction, is inclined at 45 degrees when viewed from the Y1 direction, and functions as a beam splitter. is. The light splitting surface 44b divides the laser light L incident on the incident point SB1 along the X1 direction from the light input/output surface 44a into a P-polarized transmitted light LP (corresponding to the first incident light) and an S-polarized reflected light LS. (corresponding to the second incident light), the transmitted light LP is emitted toward the first opposing surface 44c, and the reflected light LS is reflected toward the second opposing surface 44d. Here, the reflected light LS is reflected by the light branching surface 44b in a reflection direction perpendicular to the X1 direction, in other words, in a direction parallel to the Z1 direction (first reflection direction of the present invention) when viewed from the Y1 direction. At this time, when the laser light L is linearly polarized light, the angle of the polarization plane (polarization direction) of the laser light L is adjusted by adjusting the rotation angle of the λ/2 wavelength plate 26, thereby obtaining the transmitted light LP and the reflected light LS can be adjusted.

また、光分岐面44bは、詳しくは後述するが、第1空間光変調器46に反射されて戻った第1変調光L1と第2空間光変調器48に反射されて戻った第2変調光L2とを合成し、第1変調光L1及び第2変調光L2を光入出射面44aの出射点SA2に向けて出射する。なお、図2中の符号SB2は、光分岐面44b内での第1変調光L1及び第2変調光L2の入射点を示す。 Further, the light branching surface 44b, which will be described later in detail, has the first modulated light L1 reflected back from the first spatial light modulator 46 and the second modulated light reflected back from the second spatial light modulator 48. L2 are synthesized, and the first modulated light L1 and the second modulated light L2 are emitted toward the emission point SA2 of the light incidence/emission surface 44a. 2 indicates the incident point of the first modulated light L1 and the second modulated light L2 within the light splitting surface 44b.

第1対向面44cは、X1方向の他端側に位置し且つX1方向に垂直な面であり、後述の第1空間光変調器46に対向している。この第1対向面44cは、光分岐面44bを透過した透過光LPを第1空間光変調器46に向けて出射する出射面として機能すると共に、第1空間光変調器46により反射された第1変調光L1が入射する入射面として機能する。なお、図2中の符号SC1は第1対向面44c内での透過光LPの出射点を示し、且つ符号SC2は第1対向面44c内での第1変調光L1の入射点を示す。 The first facing surface 44c is a surface located on the other end side in the X1 direction and perpendicular to the X1 direction, and faces the first spatial light modulator 46, which will be described later. The first opposing surface 44 c functions as an emission surface for emitting the transmitted light LP that has passed through the light splitting surface 44 b toward the first spatial light modulator 46 , and also functions as an emission surface for emitting the transmitted light LP that has been reflected by the first spatial light modulator 46 . It functions as an incident surface on which the 1-modulated light L1 is incident. 2 indicates the exit point of the transmitted light LP within the first opposing surface 44c, and the reference SC2 indicates the incident point of the first modulated light L1 within the first opposing surface 44c.

第2対向面44dは、Z1方向に垂直な面であり、後述の第2空間光変調器48に対向している。この第2対向面44dは、光分岐面44bにより反射された反射光LSを第2空間光変調器48側に出射する出射面として機能すると共に、第2空間光変調器48により反射された第2変調光L2が入射する入射面として機能する。なお、図2中の符号SD1は第2対向面44d内での反射光LSの出射点を示し、且つ符号SD2は第2対向面44d内での第2変調光L2の入射点を示す。 The second facing surface 44d is a surface perpendicular to the Z1 direction and faces a second spatial light modulator 48, which will be described later. The second opposing surface 44 d functions as an emission surface for emitting the reflected light LS reflected by the light branching surface 44 b toward the second spatial light modulator 48 , and also functions as an emission surface for emitting the reflected light LS reflected by the second spatial light modulator 48 . 2 functions as an incident surface on which the modulated light L2 is incident. 2 indicates the exit point of the reflected light LS within the second opposing surface 44d, and the reference SD2 indicates the incident point of the second modulated light L2 within the second opposing surface 44d.

図5は、第1空間光変調器46及び第2空間光変調器48により呈示されるホログラムパターン52,54の一例を示した説明図である。図5と、既述の図2から図4とに示すように、第1空間光変調器46及び第2空間光変調器48は、位相変調型であり、例えば反射型液晶(LCOS:Liquid Crystal on Silicon)の空間光変調器(SLM:Spatial Light Modulator)が用いられる。第1空間光変調器46は透過光LPの位相変調を行い、第2空間光変調器48は反射光LSの位相変調を行う。なお、第1空間光変調器46及び第2空間光変調器48がLCOS型のSLMである場合には、振動方向が液晶の配列方向と平行な直線偏光成分のみ変調されるので、第1空間光変調器46は透過光LPの偏光面(偏光方向)の角度に合わせて配置され且つ第2空間光変調器48は反射光LSの偏光面の角度に合わせて配置される。 FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of hologram patterns 52 and 54 presented by the first spatial light modulator 46 and the second spatial light modulator 48. FIG. As shown in FIG. 5 and FIG. 2 to FIG. 4 already described, the first spatial light modulator 46 and the second spatial light modulator 48 are phase modulation type, for example, reflective liquid crystal (LCOS). on Silicon) Spatial Light Modulator (SLM) is used. The first spatial light modulator 46 phase-modulates the transmitted light LP, and the second spatial light modulator 48 phase-modulates the reflected light LS. When the first spatial light modulator 46 and the second spatial light modulator 48 are LCOS type SLMs, only the linearly polarized light component whose vibration direction is parallel to the alignment direction of the liquid crystal is modulated. The light modulator 46 is arranged to match the angle of the polarization plane (polarization direction) of the transmitted light LP, and the second spatial light modulator 48 is arranged to match the angle of the polarization plane of the reflected light LS.

第1空間光変調器46は、偏光ビームスプリッタ44の第1対向面44cに直接対向して配置されている。また、第2空間光変調器48は、偏光ビームスプリッタ44の第2対向面44dに直接対向して配置されている。ここで「直接対向」とは、第1空間光変調器46と第1対向面44cとの間、及び第2空間光変調器48と第2対向面44dとの間に、ファラデーローテータなどの光の偏光面を回転させる光学素子が配置されていないことを示す。 The first spatial light modulator 46 is arranged to directly face the first facing surface 44 c of the polarizing beam splitter 44 . Also, the second spatial light modulator 48 is arranged to directly face the second facing surface 44 d of the polarization beam splitter 44 . Here, "directly facing" means that light such as a Faraday rotator is placed between the first spatial light modulator 46 and the first facing surface 44c and between the second spatial light modulator 48 and the second facing surface 44d. indicates that there is no optical element that rotates the plane of polarization of .

第1空間光変調器46は、複数の画素が2次元配列され且つ集光レンズ38の瞳面と共役な位置関係になる反射面(変調面)を有する。この第1空間光変調器46の反射面には、制御部50の制御の下、第1対向面44cから入射する透過光LPの位相を変調するホログラムパターン52が呈示される。これにより、第1空間光変調器46の反射面は、透過光LPをホログラムパターン52により位相変調して第1変調光L1を生成し、この第1変調光L1を、第1対向面44cを通して光分岐面44bに向けて反射する。 The first spatial light modulator 46 has a reflection surface (modulation surface) in which a plurality of pixels are arranged two-dimensionally and which has a conjugate positional relationship with the pupil plane of the condenser lens 38 . A reflecting surface of the first spatial light modulator 46 presents a hologram pattern 52 that modulates the phase of the transmitted light LP incident from the first opposing surface 44 c under the control of the control unit 50 . As a result, the reflecting surface of the first spatial light modulator 46 phase-modulates the transmitted light LP with the hologram pattern 52 to generate the first modulated light L1, which is transmitted through the first opposing surface 44c. The light is reflected toward the light branching surface 44b.

また、第1空間光変調器46は、不図示の移動機構によりX1方向に位置調整可能に保持されていると共に、不図示の回転機構によりZ1方向に平行な回転軸を中心として回転調整可能に保持されている。そして、第1空間光変調器46は、移動機構及び回転機構により、光分岐面44bを透過した透過光LPが第1空間光変調器46に到達するまでの距離が所定距離d(図4参照)となるように位置調整及び回転調整されている。 The first spatial light modulator 46 is held by a moving mechanism (not shown) so as to be positionally adjustable in the X1 direction, and is also rotatably adjustable around a rotation axis parallel to the Z1 direction by a rotating mechanism (not shown). held. The first spatial light modulator 46 is controlled by a moving mechanism and a rotating mechanism so that the transmitted light LP transmitted through the light splitting surface 44b reaches the first spatial light modulator 46 by a predetermined distance d (see FIG. 4). ) are adjusted in position and rotation.

さらに、第1空間光変調器46は、移動機構及び回転機構により、第1変調光L1を反射方向RD(図2及び図3参照)に反射するように位置調整及び回転調整されている。この反射方向RD(本発明の第2反射方向に相当)は、Z1方向に垂直な面であるX1Y1面(本発明の第2方向に垂直な面に相当)に平行な方向であって、且つZ1方向側から見た場合にX1方向(レーザ光Lの入射方向)に対して傾斜した方向であり、さらに光分岐面44b及び光入出射面44aを通る方向である。 Further, the first spatial light modulator 46 is positionally and rotationally adjusted by a moving mechanism and a rotating mechanism so as to reflect the first modulated light L1 in the reflection direction RD (see FIGS. 2 and 3). The reflection direction RD (corresponding to the second direction of reflection of the present invention) is parallel to the X1Y1 plane (corresponding to the plane perpendicular to the second direction of the present invention) perpendicular to the Z1 direction, and It is a direction that is inclined with respect to the X1 direction (the incident direction of the laser beam L) when viewed from the Z1 direction side, and is a direction that passes through the light branching surface 44b and the light incident/exiting surface 44a.

既述の通り第1空間光変調器46と第1対向面44cとの間にはファラデーローテータ等が配置されていないので、第1対向面44cから出射された透過光LP(P偏光)はその偏光面(偏光方向)を維持した状態で第1空間光変調器46の反射面に入射する。また、第1空間光変調器46の反射面により反射された第1変調光L1(P偏光)についてもその偏光面(偏光方向)を維持した状態で第1対向面44cから光分岐面44bの入射点SB2に入射する。このため、第1変調光L1は、光分岐面44bをそのまま透過して光入出射面44aから出射する。 As described above, since no Faraday rotator or the like is arranged between the first spatial light modulator 46 and the first opposing surface 44c, the transmitted light LP (P-polarized light) emitted from the first opposing surface 44c is The light enters the reflecting surface of the first spatial light modulator 46 while maintaining the plane of polarization (direction of polarization). Further, the first modulated light L1 (P-polarized light) reflected by the reflecting surface of the first spatial light modulator 46 is also diverted from the first opposing surface 44c to the light branching surface 44b while maintaining its plane of polarization (polarization direction). Incident at the incident point SB2. Therefore, the first modulated light L1 is transmitted through the light branching surface 44b as it is and is emitted from the light incident/exiting surface 44a.

第2空間光変調器48は、第1空間光変調器46と同様の反射面を有する。この第2空間光変調器48の反射面には、制御部50の制御の下、第2対向面44dから入射する反射光LSの位相を変調するホログラムパターン54が呈示される。これにより、第2空間光変調器48の反射面は、反射光LSをホログラムパターン54により位相変調して第2変調光L2を生成し、この第2変調光L2を、第2対向面44dを通して光分岐面44bに向けて反射する。 The second spatial light modulator 48 has reflective surfaces similar to those of the first spatial light modulator 46 . A hologram pattern 54 that modulates the phase of the reflected light LS incident from the second opposing surface 44 d is presented on the reflecting surface of the second spatial light modulator 48 under the control of the control unit 50 . As a result, the reflecting surface of the second spatial light modulator 48 phase-modulates the reflected light LS with the hologram pattern 54 to generate the second modulated light L2, which is transmitted through the second opposing surface 44d. The light is reflected toward the light branching surface 44b.

また、第2空間光変調器48は、不図示の移動機構によりZ1方向に位置調整可能に保持されていると共に、不図示の回転機構によりX1方向に平行な回転軸を中心として回転調整可能に保持されている。そして、第2空間光変調器48は、移動機構及び回転機構により、光分岐面44bにより反射された反射光LSが第2空間光変調器48に到達するまでの距離が所定距離d(図4参照)となるように位置調整及び回転調整されている。これにより、透過光LPが光分岐面44bから第1空間光変調器46に到達するまでの距離と、反射光LSが光分岐面44bから第2空間光変調器48に到達するまでの距離と、が共に所定距離dで同一になる。 The second spatial light modulator 48 is held by a moving mechanism (not shown) so as to be positionally adjustable in the Z1 direction, and is also rotatably adjustable around a rotation axis parallel to the X1 direction by a rotating mechanism (not shown). held. Then, the second spatial light modulator 48 is controlled by the moving mechanism and the rotating mechanism so that the reflected light LS reflected by the light splitting surface 44b reaches the second spatial light modulator 48 by a predetermined distance d (FIG. 4). ) are adjusted in position and rotation. As a result, the distance for the transmitted light LP to reach the first spatial light modulator 46 from the light branching surface 44b and the distance for the reflected light LS to reach the second spatial light modulator 48 from the light branching surface 44b are , become the same at a predetermined distance d.

さらに、第2空間光変調器48は、移動機構及び回転機構により、第2変調光L2が光分岐面44bの入射点SB2、すなわち光分岐面44bに対する第1変調光L1の入射点SB2に入射し、さらにこの入射点SB2で第2変調光L2が反射方向RDに反射されるように位置調整及び回転調整されている。 Further, the second spatial light modulator 48 uses a moving mechanism and a rotating mechanism to make the second modulated light L2 incident on the incident point SB2 of the light branching surface 44b, that is, the incident point SB2 of the first modulated light L1 on the light branching surface 44b. Further, the position and rotation are adjusted so that the second modulated light L2 is reflected in the reflection direction RD at this incident point SB2.

既述の通り第2空間光変調器48と第2対向面44dとの間にもファラデーローテータ等が配置されていないので、第2対向面44dから出射された反射光LS(S偏光)はその偏光面(偏光方向)を維持した状態で第2空間光変調器48の反射面に入射する。また、第2空間光変調器48の反射面により反射された第2変調光L2(S偏光)についてもその偏光面(偏光方向)を維持した状態で第2対向面44dから光分岐面44bの入射点SB2に入射する。このため、第2変調光L2は、光分岐面44bにより反射方向RDに反射される。これにより、光分岐面44bの入射点SB2において第1変調光L1及び第2変調光L2が合成された後、反射方向RDに沿って光入出射面44aの出射点SA2から出射される。 As described above, since no Faraday rotator or the like is arranged between the second spatial light modulator 48 and the second opposing surface 44d, the reflected light LS (S-polarized light) emitted from the second opposing surface 44d is The light enters the reflecting surface of the second spatial light modulator 48 while maintaining the plane of polarization (direction of polarization). Further, the second modulated light L2 (S-polarized light) reflected by the reflecting surface of the second spatial light modulator 48 is also diverted from the second opposing surface 44d to the light branching surface 44b while maintaining its plane of polarization (polarization direction). Incident at the incident point SB2. Therefore, the second modulated light L2 is reflected in the reflection direction RD by the light branching surface 44b. As a result, after the first modulated light L1 and the second modulated light L2 are combined at the incident point SB2 of the light splitting surface 44b, they are emitted from the emitting point SA2 of the light incident/exiting surface 44a along the reflection direction RD.

ホログラムパターン52,54は、レーザ加工領域の形成位置、レーザ光Lの波長、及び集光レンズ38やウェーハWの屈折率等に基づいて予め導出され、制御部50に記憶されている。 The hologram patterns 52 and 54 are derived in advance based on the formation position of the laser processing area, the wavelength of the laser light L, the refractive index of the condenser lens 38 and the wafer W, etc., and are stored in the controller 50 .

ホログラムパターン52は、透過光LPの位相を変調するための変調パターンである。具体的にはホログラムパターン52は、集光レンズ38により集光される第1変調光L1の集光位置を第2変調光L2の集光位置とはウェーハWの厚さ方向に異ならせるための集光用ホログラムパターンと、ウェーハWの内部において生じる第1変調光L1の収差を補正するための補正用ホログラムパターンとを重畳させたものである。なお、補正用ホログラムパターンには、レーザ加工ヘッド20の光学系により発生する収差の補正を行うためのパターンを含んでいてもよい。 The hologram pattern 52 is a modulation pattern for modulating the phase of the transmitted light LP. Specifically, the hologram pattern 52 is designed to make the condensing position of the first modulated light L1 condensed by the condensing lens 38 different from the condensing position of the second modulated light L2 in the thickness direction of the wafer W. A condensing hologram pattern and a correction hologram pattern for correcting the aberration of the first modulated light L1 occurring inside the wafer W are superimposed. The correction hologram pattern may include a pattern for correcting aberration generated by the optical system of the laser processing head 20 .

ホログラムパターン54は、反射光LSの位相を変調するための変調パターンであり、ウェーハWの内部において生じる第2変調光L2の収差を補正するための補正用ホログラムパターンである。 The hologram pattern 54 is a modulation pattern for modulating the phase of the reflected light LS, and is a correction hologram pattern for correcting the aberration of the second modulated light L2 occurring inside the wafer W. FIG.

なお、ホログラムパターン52とホログラムパターン54とが逆であってもよい。また、ホログラムパターン54が、ホログラムパターン52と同様に集光用ホログラムパターンと補正用ホログラムパターンとを重畳させたものであってもよい。すなわち、ホログラムパターン52,54は、集光レンズ38によりウェーハWの内部に集光される第1変調光L1及び第2変調光L2の各々の集光位置をウェーハWの厚さ方向に互いに異なる位置に調整可能であれば特に限定はされない。 Note that the hologram pattern 52 and the hologram pattern 54 may be reversed. Also, the hologram pattern 54 may be formed by superimposing a condensing hologram pattern and a correction hologram pattern, similar to the hologram pattern 52 . That is, the hologram patterns 52 and 54 differ from each other in the thickness direction of the wafer W at the respective condensing positions of the first modulated light L1 and the second modulated light L2 condensed inside the wafer W by the condensing lens 38. There is no particular limitation as long as the position can be adjusted.

このように本実施形態では、2つの第1空間光変調器46及び第2空間光変調器48を用いて透過光LP及び反射光LSの位相変調を個別に行うことで、第1空間光変調器46及び第2空間光変調器48にそれぞれ入射する光の量を減らすことができる。その結果、第1空間光変調器46及び第2空間光変調器48の温度上昇を抑えることができ、第1空間光変調器46及び第2空間光変調器48の熱による歪みの抑制と破損リスクの低減とが図れる。 As described above, in this embodiment, the two first spatial light modulators 46 and the second spatial light modulators 48 are used to separately perform phase modulation of the transmitted light LP and the reflected light LS, thereby performing the first spatial light modulation The amount of light incident on the modulator 46 and the second spatial light modulator 48 can be reduced. As a result, the temperature rise of the first spatial light modulator 46 and the second spatial light modulator 48 can be suppressed, and the distortion and breakage of the first spatial light modulator 46 and the second spatial light modulator 48 due to heat can be suppressed. It is possible to reduce the risk.

なお、本実施形態のように2つの第1空間光変調器46及び第2空間光変調器48を用いる代わりに1つの空間光変調器の反射面を2分割して、この反射面の分割領域ごとに透過光LP及び反射光LSの位相変調を個別に行うことも考えられる。しかしながら、この場合には、分割領域ごとに個別に集光される第1変調光L1及び第2変調光L2が集光レンズ18の開口を同じように占めることができないので、第1変調光L1及び第2変調光L2の集光性が低下し且つ加工品質も低下する。 In addition, instead of using the two first spatial light modulator 46 and the second spatial light modulator 48 as in the present embodiment, the reflecting surface of one spatial light modulator is divided into two, and the divided areas of this reflecting surface It is also conceivable to perform the phase modulation of the transmitted light LP and the reflected light LS separately for each. However, in this case, the first modulated light L1 and the second modulated light L2 individually condensed for each divided region cannot occupy the same aperture of the condensing lens 18, so the first modulated light L1 In addition, the convergence of the second modulated light L2 is degraded, and the processing quality is also degraded.

これに対して本実施形態では、2つの第1空間光変調器46及び第2空間光変調器48を用いて透過光LP及び反射光LSの位相変調を個別に行うことで、第1変調光L1及び第2変調光L2が合波されて重なり合うため、それぞれが集光レンズ18の開口を同じように占めることになる。その結果、第1変調光L1及び第2変調光L2の集光性の低下と加工品質の低下とが抑制される。 On the other hand, in the present embodiment, by using the two first spatial light modulators 46 and the second spatial light modulators 48 to separately perform phase modulation of the transmitted light LP and the reflected light LS, the first modulated light Since L1 and the second modulated light L2 are combined and overlapped, they occupy the aperture of the condenser lens 18 in the same way. As a result, the deterioration of the convergence of the first modulated light L1 and the second modulated light L2 and the deterioration of the processing quality are suppressed.

[レーザ加工装置によるレーザ加工]
次に上記構成のレーザ加工装置10によるウェーハWのレーザ加工処理の流れについて説明する。最初に集光レンズ38の補正環40を用いて収差補正を必要に応じて実施する。次いで、ウェーハWをステージ11に吸着保持させた後、制御部50により不図示のアライメント光学系及びステージ11(ステージ移動機構)を制御して、集光レンズ38の光軸を切断予定ラインの加工開始位置に合わせるアライメントを行う。
[Laser processing by laser processing equipment]
Next, the flow of laser processing of the wafer W by the laser processing apparatus 10 configured as described above will be described. First, the correction ring 40 of the condensing lens 38 is used to correct aberrations as required. Next, after the wafer W is held by suction on the stage 11, the controller 50 controls the alignment optical system (not shown) and the stage 11 (stage movement mechanism) to process the line to be cut along the optical axis of the condenser lens 38. Perform alignment to match the starting position.

アライメントが完了すると、制御部50がレーザ光源22からのレーザ光Lの出射と、第1空間光変調器46によるホログラムパターン52の呈示と、第2空間光変調器48によるホログラムパターン54の呈示と、を開始させると共に、ステージ11を駆動してウェーハWに対して集光レンズ38をX方向(加工送り方向)に相対移動させる。 When the alignment is completed, the controller 50 causes the laser light source 22 to emit the laser light L, the first spatial light modulator 46 to present the hologram pattern 52, and the second spatial light modulator 48 to present the hologram pattern 54. , is started, the stage 11 is driven to move the condenser lens 38 relative to the wafer W in the X direction (processing feed direction).

レーザ光源22から出射されたレーザ光Lは、ビームエキスパンダ24、ミラー25、λ/2波長板26を経て光変調装置28に入射する。 A laser beam L emitted from the laser light source 22 passes through the beam expander 24 , the mirror 25 and the λ/2 wavelength plate 26 and enters the optical modulator 28 .

光変調装置28に入射したレーザ光Lは、偏光ビームスプリッタ44の光入出射面44aに入射した後、光分岐面44bにて透過光LPと反射光LSとに偏光分離される。透過光LPは、光分岐面44bを透過して第1対向面44cから第1空間光変調器46に向けて出射され、その偏光面(偏光方向)を維持した状態で、第1空間光変調器46に入射する。これにより、透過光LPは、第1空間光変調器46の反射面に呈示されているホログラムパターン52により第1変調光L1に位相変調される。そして、第1変調光L1は、第1空間光変調器46の反射面に反射されて、その偏光面を維持した状態で、反射方向RDに沿って第1対向面44cを透過して光分岐面44bの入射点SB2に入射する。 The laser beam L incident on the light modulator 28 is incident on the light input/output surface 44a of the polarizing beam splitter 44, and then polarized and separated into the transmitted light LP and the reflected light LS by the light splitting surface 44b. The transmitted light LP is transmitted through the light splitting surface 44b and emitted from the first opposing surface 44c toward the first spatial light modulator 46, and is subjected to the first spatial light modulation while maintaining its polarization plane (polarization direction). incident on the device 46 . As a result, the transmitted light LP is phase-modulated into the first modulated light L1 by the hologram pattern 52 presented on the reflecting surface of the first spatial light modulator 46 . Then, the first modulated light L1 is reflected by the reflecting surface of the first spatial light modulator 46, and while maintaining its plane of polarization, is transmitted through the first opposing surface 44c along the reflection direction RD to be optically split. It is incident on the incident point SB2 of the surface 44b.

一方、反射光LSは、光分岐面44bにより反射された後に第2対向面44dから第2空間光変調器48に向けて出射され、その偏光面(偏光方向)を維持した状態で、第2空間光変調器48に入射する。これにより、反射光LSは、第2空間光変調器48の反射面に呈示されているホログラムパターン54により第2変調光L2に位相変調される。そして、第2変調光L2は、第2空間光変調器48の反射面に反射されて、その偏光面を維持した状態で、第2対向面44dを透過して光分岐面44bの入射点SB2に入射する。 On the other hand, the reflected light LS is emitted from the second opposing surface 44d toward the second spatial light modulator 48 after being reflected by the light splitting surface 44b, and is maintained in its plane of polarization (polarization direction). Enters spatial light modulator 48 . Thereby, the reflected light LS is phase-modulated into the second modulated light L2 by the hologram pattern 54 presented on the reflecting surface of the second spatial light modulator 48 . Then, the second modulated light L2 is reflected by the reflecting surface of the second spatial light modulator 48, and while maintaining its plane of polarization, passes through the second opposing surface 44d and reaches the incident point SB2 of the light branching surface 44b. incident on

第1変調光L1及び第2変調光L2は、入射点SB2において合成された後、反射方向RDに沿って進行し、光入出射面44aの出射点SA2からミラー30に向けて出射される。このように本実施形態では、偏光ビームスプリッタ44に対する第1空間光変調器46及び第2空間光変調器48の配置を調整して、レーザ光Lが入射する光入出射面44aから第1変調光L1及び第2変調光L2を出射させることで、偏光ビームスプリッタ44と、各空間光変調器46,48との間のファラデーローテータ等の配置を省略可能である。 After being combined at the incident point SB2, the first modulated light L1 and the second modulated light L2 travel along the reflection direction RD and are emitted toward the mirror 30 from the emission point SA2 of the light incidence/emission surface 44a. As described above, in this embodiment, the arrangement of the first spatial light modulator 46 and the second spatial light modulator 48 with respect to the polarization beam splitter 44 is adjusted, and the first modulation is performed from the light incidence/emission surface 44a on which the laser light L is incident. By emitting the light L1 and the second modulated light L2, the arrangement of a Faraday rotator or the like between the polarization beam splitter 44 and the spatial light modulators 46 and 48 can be omitted.

光入出射面44aから出射された第1変調光L1及び第2変調光L2は、ミラー30,31、第1レンズ32a、ミラー33,34、及び第2レンズ32bを経て集光レンズ38に入射する。そして、第1変調光L1及び第2変調光L2は、集光レンズ38によりウェーハWの内部において互いに異なる2つの位置に集光される。 The first modulated light L1 and the second modulated light L2 emitted from the light entrance/exit surface 44a enter the condenser lens 38 via the mirrors 30 and 31, the first lens 32a, the mirrors 33 and 34, and the second lens 32b. do. The first modulated light L1 and the second modulated light L2 are condensed at two different positions inside the wafer W by the condensing lens 38 .

図6は、ウェーハWの内部に第1変調光L1及び第2変調光L2が個別に集光した状態を示した図である。図7は、図6に示した第1変調光L1の集光点Q1及び第2変調光L2の集光点Q2にレーザ加工領域P1,P2が形成された状態を示した図である。図8は、切断予定ラインに沿ってウェーハWの内部に2列のレーザ加工領域P1,P2が形成された状態を示した図である。 FIG. 6 is a diagram showing a state in which the first modulated light L1 and the second modulated light L2 are separately condensed inside the wafer W. As shown in FIG. FIG. 7 is a diagram showing a state in which the laser processing regions P1 and P2 are formed at the focal point Q1 of the first modulated light L1 and the focal point Q2 of the second modulated light L2 shown in FIG. FIG. 8 is a diagram showing a state in which two rows of laser-processed regions P1 and P2 are formed inside the wafer W along the lines to be cut.

図6に示すように、第1変調光L1及び第2変調光L2は、集光レンズ38により、ウェーハWの内部において厚さ方向に互いに異なり、且つX方向(相対移動方向に相当)に互いに等しい2つの位置(集光点Q1、集光点Q2)に同時に集光される。これにより、図7に示すように、2つの集光点Q1,Q2の近傍には一対のレーザ加工領域P1,P2が形成される。また、レーザ加工領域P1,P2を起点としてウェーハWの厚さ方向に延びる亀裂K1,K2(クラックともいう)が形成される。そして、切断予定ラインに沿った1回のスキャンが行われると、図8に示すように、切断予定ラインに沿ってウェーハWの内部に2列のレーザ加工領域P1,P2が形成される。 As shown in FIG. 6, the first modulated light L1 and the second modulated light L2 are different from each other in the thickness direction inside the wafer W by the condenser lens 38, and are different from each other in the X direction (corresponding to the relative movement direction). The light is condensed at two equal positions (condensing point Q1, condensing point Q2) at the same time. As a result, as shown in FIG. 7, a pair of laser processing regions P1 and P2 are formed in the vicinity of the two focal points Q1 and Q2. Further, cracks K1 and K2 (also referred to as cracks) extending in the thickness direction of the wafer W starting from the laser processed regions P1 and P2 are formed. Then, when one scan along the planned cutting line is performed, two rows of laser processing regions P1 and P2 are formed inside the wafer W along the planned cutting line, as shown in FIG.

次いで、制御部50の制御の下、ステージ11がY方向に1ピッチ割り出し送りされ、次の切断予定ラインも同様にしてレーザ加工領域P1,P2が形成される。 Next, under the control of the control unit 50, the stage 11 is indexed and fed in the Y direction by one pitch, and laser processing areas P1 and P2 are similarly formed on the next line to be cut.

そして、X方向と平行な全ての切断予定ラインに沿ってレーザ加工領域P1,P2が形成されると、制御部50の制御の下、ステージ11が90°回転され、先程の切断予定ラインと直交する切断予定ラインも同様にして全てレーザ加工領域P1,P2が形成される。これにより、全ての切断予定ラインに沿ってレーザ加工領域P1,P2が形成される。 Then, when the laser processing regions P1 and P2 are formed along all the planned cutting lines parallel to the X direction, the stage 11 is rotated by 90° under the control of the control unit 50, and is perpendicular to the planned cutting lines. The laser processing regions P1 and P2 are formed on all of the planned cutting lines in the same manner. Thereby, the laser processing regions P1 and P2 are formed along all the planned cutting lines.

以上のようにして切断予定ラインに沿ってレーザ加工領域P1,P2が形成された後、図示しない研削装置を用いて、ウェーハWの裏面を研削して、ウェーハWの厚さ(初期厚み)T1を所定の厚さ(最終厚み)T2(例えば、30~50μm)に加工する裏面研削工程が行われる。 After the laser-processed regions P1 and P2 are formed along the planned cutting lines as described above, the back surface of the wafer W is ground using a grinding device (not shown) to obtain the thickness (initial thickness) T1 of the wafer W. is processed to a predetermined thickness (final thickness) T2 (for example, 30 to 50 μm).

裏面研削工程の後、ウェーハWの裏面にエキスパンドテープ(ダイシングテープ)が貼付され、ウェーハWの表面に貼付されているBGテープが剥離された後、ウェーハWの裏面に貼付されたエキスパンドテープに張力を加えて引き伸ばすエキスパンド工程が行われる。これにより、ウェーハWのデバイス面(表面)側まで伸展した亀裂(クラック)を起点にしてウェーハWが切断される。すなわち、ウェーハWが切断予定ラインに沿って切断され、複数のチップに分割される。 After the back surface grinding process, an expanding tape (dicing tape) is attached to the back surface of the wafer W, and after the BG tape attached to the front surface of the wafer W is peeled off, the expanding tape attached to the back surface of the wafer W is tensioned. An expanding step is performed by adding and stretching. As a result, the wafer W is cut starting from the crack extending to the device surface (front surface) side of the wafer W. As shown in FIG. That is, the wafer W is cut along the planned cutting lines and divided into a plurality of chips.

以上のように本実施形態では、光変調装置28からファラデーローテータを省略することができるので、従来のようなファラデーローテータの位置調整の手間を省き、且つファラデーローテータによる光の減衰によるロスを防止することができる。 As described above, in the present embodiment, the Faraday rotator can be omitted from the light modulation device 28. Therefore, the labor for adjusting the position of the Faraday rotator as in the conventional art can be saved, and the loss due to the attenuation of light by the Faraday rotator can be prevented. be able to.

[その他]
図9は、光変調装置28の変形例を示した斜視図である。上記実施形態では、光変調装置28にキューブ型の偏光ビームスプリッタ44を設けているが、図9に示すように、キューブ型の代わりにプレート型の偏光ビームスプリッタ60を光変調装置28に設けてもよい。この偏光ビームスプリッタ60は、上記実施形態の偏光ビームスプリッタ44と同様の光分岐面44bを有しており、上記実施形態と同様に、レーザ光Lの偏光分離と、第1空間光変調器46への透過光LPの出射と、第2空間光変調器48への反射光LSの出射と、第1変調光L1及び第2変調光L2の合成と、ミラー30への第1変調光L1及び第2変調光L2の出射と、を行う。
[others]
FIG. 9 is a perspective view showing a modification of the light modulation device 28. As shown in FIG. In the above embodiment, the light modulation device 28 is provided with the cube-shaped polarizing beam splitter 44, but as shown in FIG. good too. This polarizing beam splitter 60 has an optical splitting surface 44b similar to that of the polarizing beam splitter 44 of the above-described embodiment. emission of the transmitted light LP to the second spatial light modulator 48, emission of the reflected light LS to the second spatial light modulator 48, synthesis of the first modulated light L1 and the second modulated light L2, and emission of the first modulated light L1 and the second modulated light L2 to the mirror 30 and emitting the second modulated light L2.

上記実施形態では、偏光ビームスプリッタ44,60によりレーザ光Lを偏光分離しているが、例えば、本発明の分離素子としてハーフミラーを用いてレーザ光Lを第1入射光及び第2入射光に分離して、第1入射光を第1空間光変調器46へ出射し且つ第2入射光を第2空間光変調器48へ出射してもよい。ただし、第1空間光変調器46及び第2空間光変調器48がLCOS型のSLMである場合には、振動方向が液晶の配列方向と平行な直線偏光成分のみ変調されるので、ハーフミラーを用いると光利用効率が低下してしまう。このため、偏光ビームスプリッタ44,60を用いることが好ましい。 In the above embodiment, the laser beam L is polarized and split by the polarization beam splitters 44 and 60. For example, a half mirror is used as the splitting element of the present invention to divide the laser beam L into the first incident light and the second incident light. Separately, the first incident light may be directed to the first spatial light modulator 46 and the second incident light may be directed to the second spatial light modulator 48 . However, when the first spatial light modulator 46 and the second spatial light modulator 48 are LCOS type SLMs, only the linearly polarized light component whose vibration direction is parallel to the alignment direction of the liquid crystal is modulated. If it is used, the light utilization efficiency will decrease. For this reason, it is preferable to use the polarizing beam splitters 44 and 60 .

上記実施形態では、ウェーハWの内部において厚さ方向に互いに異なる2つの集光点Q1、Q2にレーザ加工領域P1、P2を同時に形成する2段加工を行った後、裏面研削工程及びエキスパンド工程を実行しているが、これに限定されず、例えば、必要に応じてウェーハWの内部において第1変調光L1及び第2変調光L2を集光させる位置(レーザ加工領域P1、P2の加工深さ)を変えながら複数回のレーザ加工を行ってもよい。その際、レーザ加工領域P1、P2の加工深さに応じて、ホログラムパターン52,54に、ウェーハWの内部の収差を補正する補正パターン(この場合は、補正環40による補正を打ち消す方向のパターン)を重畳させることにより、ウェーハWの裏面から比較的浅い部分に対しても適切な収差補正が可能となる。 In the above-described embodiment, two-stage processing is performed in which the laser processing regions P1 and P2 are simultaneously formed at two focal points Q1 and Q2 that are different from each other in the thickness direction inside the wafer W, and then the back surface grinding step and the expanding step are performed. However, it is not limited to this. ), laser processing may be performed a plurality of times. At that time, a correction pattern for correcting aberration inside the wafer W (in this case, a pattern in the direction of canceling the correction by the correction ring 40) is added to the hologram patterns 52 and 54 according to the processing depth of the laser processing regions P1 and P2. ) is superimposed, appropriate aberration correction can be performed even for a relatively shallow portion from the back surface of the wafer W. FIG.

図10は光変調装置28の変形例を上方側から見た上面図である。図11は光変調装置28の変形例を上方側から見た上面図である。なお、図面の煩雑化を防止するため、図10では、第2空間光変調器48の図示を省略している。 FIG. 10 is a top view of a modification of the light modulation device 28 viewed from above. FIG. 11 is a top view of a modification of the light modulating device 28 as viewed from above. It should be noted that the second spatial light modulator 48 is omitted from FIG. 10 in order to avoid complication of the drawing.

上記実施形態では、光分岐面44bにより反射光LSをX1方向に対して垂直方向(Z1方向)に反射しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図10及び図11に示すように、偏光ビームスプリッタ44及び各空間光変調器46,48の位置及び姿勢を調整することで、Y1方向から見た場合において、光分岐面44bにより反射光LSをZ1方向に対して傾斜した反射方向(本発明の第1反射方向に相当)に反射させてもよい。この場合にも第2空間光変調器48の反射面で反射された第2変調光L2は、その偏光面を維持した状態で光分岐面44bに入射し、上記実施形態と同様に第1変調光L1に合成された後、第1変調光L1と共に反射方向RDに沿って進行する。 In the above embodiment, the reflected light LS is reflected in the direction (Z1 direction) perpendicular to the X1 direction by the light branching surface 44b, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIGS. 10 and 11, by adjusting the positions and attitudes of the polarizing beam splitter 44 and the spatial light modulators 46 and 48, when viewed from the Y1 direction, the light is reflected by the light splitting surface 44b. LS may be reflected in a reflection direction (corresponding to the first reflection direction of the present invention) inclined with respect to the Z1 direction. In this case as well, the second modulated light L2 reflected by the reflecting surface of the second spatial light modulator 48 enters the light branching surface 44b while maintaining its plane of polarization, and is subjected to the first modulation as in the above embodiment. After being synthesized into the light L1, it travels along the reflection direction RD together with the first modulated light L1.

上記実施形態では、各空間光変調器46,48としてLCOS型のSLMを用いたが、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)型のSLM又はデフォーマブルミラーデバイス等であってもよい。また、各空間光変調器46,48は、反射型に限定されず、透過型であってもよい。更に、各空間光変調器46,48としては、液晶セルタイプ又はLCD(Liquid Crystal Display)タイプ等が挙げられる。 Although LCOS type SLMs are used as the spatial light modulators 46 and 48 in the above embodiment, they may be MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) type SLMs or deformable mirror devices. Moreover, each of the spatial light modulators 46 and 48 is not limited to the reflective type, and may be of the transmissive type. Furthermore, the spatial light modulators 46 and 48 may be of liquid crystal cell type or LCD (Liquid Crystal Display) type.

10 レーザ加工装置
11 ステージ
18 集光レンズ
20 レーザ加工ヘッド
22 レーザ光源
24 ビームエキスパンダ
25 ミラー
26 2波長板
28 光変調装置
30 ミラー
31 ミラー
32 4f光学系
32a 第1レンズ
32b 第2レンズ
33 ミラー
34 ミラー
38 集光レンズ
40 補正環
44 偏光ビームスプリッタ
44a 光入出射面
44b 光分岐面
44c 第1対向面
44d 第2対向面
46 第1空間光変調器
48 第2空間光変調器
50 制御部
52 ホログラムパターン
54 ホログラムパターン
60 偏光ビームスプリッタ
K1 亀裂
K2 亀裂
L レーザ光
L1 第1変調光
L2 第2変調光
LP 透過光
LS 反射光
Nd 半導体レーザ励起
P1 レーザ加工領域
P2 レーザ加工領域
Q1 集光点
Q2 集光点
RD 反射方向
W ウェーハ
d 所定距離
10 laser processing device 11 stage 18 condenser lens 20 laser processing head 22 laser light source 24 beam expander 25 mirror 26 two-wave plate 28 optical modulator 30 mirror 31 mirror 32 4f optical system 32a first lens 32b second lens 33 mirror 34 Mirror 38 Condensing lens 40 Correction ring 44 Polarization beam splitter 44a Light input/output surface 44b Light splitting surface 44c First opposing surface 44d Second opposing surface 46 First spatial light modulator 48 Second spatial light modulator 50 Controller 52 Hologram Pattern 54 Hologram pattern 60 Polarizing beam splitter K1 Crack K2 Crack L Laser light L1 First modulated light L2 Second modulated light LP Transmitted light LS Reflected light Nd Semiconductor laser excitation P1 Laser processing area P2 Laser processing area Q1 Condensing point Q2 Condensing light Point RD Reflection direction W Wafer d Predetermined distance

Claims (6)

互いに直交する第1方向、第2方向、及び第3方向の中で、前記第1方向に沿って入射した入射光を第1入射光と第2入射光とに分離して、前記第1入射光を透過し且つ前記第2入射光を前記第3方向から見た場合に前記第2方向に対して平行又は傾斜した第1反射方向に反射する光分岐面を有する分離素子と、
前記分離素子に対して前記第1方向に直接対向して配置され、前記光分岐面を透過した前記第1入射光を変調して第1変調光を生成し、前記第1変調光を前記光分岐面に戻す第1空間光変調器と、
前記分離素子に対して前記第1反射方向に直接対向して配置され、前記光分岐面により反射された前記第2入射光を変調して第2変調光を生成し、前記第2変調光を前記光分岐面に戻す第2空間光変調器と、
を備え、
前記第1空間光変調器が、前記第1変調光を、前記第2方向に垂直な面に対して平行な反射方向であって且つ前記第2方向から見た場合に前記入射光に対して傾斜した第2反射方向に反射して前記光分岐面に入射させ、
前記第2空間光変調器が、前記第2変調光を、前記光分岐面に対する前記第1変調光の入射点に向けて反射し、
前記光分岐面が、前記第1空間光変調器から入射した前記第1変調光と、前記第2空間光変調器から入射した前記第2変調光と、を合成して前記第2反射方向に出射する光変調装置。
In a first direction, a second direction, and a third direction that are orthogonal to each other, incident light incident along the first direction is separated into first incident light and second incident light, and the first incident light a separation element having a light branching surface that transmits light and reflects the second incident light in a first reflection direction that is parallel or inclined with respect to the second direction when viewed from the third direction;
arranged directly opposite to the separation element in the first direction, modulating the first incident light transmitted through the light splitting surface to generate a first modulated light, and converting the first modulated light into the light a first spatial light modulator returning to the branch plane;
arranged directly facing the separation element in the first reflection direction, modulating the second incident light reflected by the light splitting surface to generate a second modulated light, and generating the second modulated light a second spatial light modulator returned to the light branching surface;
with
The first spatial light modulator irradiates the first modulated light with respect to the incident light in a reflection direction parallel to a plane perpendicular to the second direction and when viewed from the second direction. reflected in a second slanted reflection direction to be incident on the light branching surface;
the second spatial light modulator reflects the second modulated light toward a point of incidence of the first modulated light on the light branching surface;
The light branching surface synthesizes the first modulated light incident from the first spatial light modulator and the second modulated light incident from the second spatial light modulator and directs the light in the second reflection direction. Emitting light modulator.
前記分離素子がキューブ型の偏光ビームスプリッタであり、
前記偏光ビームスプリッタにおいて、前記入射光が入射する面と、前記光分岐面からの前記第1変調光及び前記第2変調光を出射する面と、が同一である請求項1に記載の光変調装置。
the separating element is a cube-shaped polarizing beam splitter,
2. The optical modulator according to claim 1, wherein, in the polarization beam splitter, a plane on which the incident light is incident and a plane from which the first modulated light and the second modulated light from the light splitting plane are emitted are the same. Device.
前記偏光ビームスプリッタが、前記入射光を前記第1入射光であるP偏光と前記第2入射光であるS偏光とに分離する請求項2に記載の光変調装置。 3. The optical modulation device according to claim 2, wherein the polarizing beam splitter splits the incident light into P-polarized light as the first incident light and S-polarized light as the second incident light. 前記光分岐面と前記第1空間光変調器との間で前記P偏光及び前記第1変調光の偏光方向が維持され、且つ前記光分岐面と前記第2空間光変調器との間で前記S偏光及び前記第2変調光の偏光方向が維持される請求項3に記載の光変調装置。 The polarization directions of the P-polarized light and the first modulated light are maintained between the light branching surface and the first spatial light modulator, and the polarization directions of the P-polarized light and the first modulated light are maintained between the light branching surface and the second spatial light modulator. 4. The optical modulation device according to claim 3, wherein the polarization directions of the S-polarized light and the second modulated light are maintained. 前記光分岐面を透過した前記第1入射光が前記第1空間光変調器に到達するまでの距離と、前記光分岐面により反射された前記第2入射光が前記第2空間光変調器に到達するまでの距離と、が同一である請求項1から4のいずれか1項に記載の光変調装置。 The distance until the first incident light transmitted through the light branching surface reaches the first spatial light modulator, and the second incident light reflected by the light branching surface reaches the second spatial light modulator. 5. The optical modulation device according to any one of claims 1 to 4, wherein the reaching distance and the distance are the same. 被加工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、前記被加工物の切断予定ラインに沿って前記被加工物の内部にレーザ加工領域を形成するレーザ加工装置であって、
前記レーザ光を出力するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出力された前記レーザ光が入射光として入射し、前記入射光を第1入射光と第2入射光とに分離し、前記第1入射光を変調した第1変調光と前記第2入射光を変調した第2変調光とを生成し、前記第1変調光及び前記第2変調光を合成して出力する請求項1から5のいずれか1項に記載の光変調装置と、
前記第1変調光及び前記第2変調光を前記被加工物の内部に集光する集光レンズと、
前記被加工物に対して前記集光レンズを前記切断予定ラインに沿って相対移動させる相対移動部と、
前記第1空間光変調器及び前記第2空間光変調器を制御して、前記集光レンズにより前記被加工物の内部に集光される前記第1変調光の集光点及び前記第2変調光の集光点を、前記被加工物の厚さ方向に互いに異なり且つ前記集光レンズの相対移動方向に互いに等しい位置に形成する制御部と、
を備えるレーザ加工装置。
A laser processing apparatus for forming a laser processing area inside a workpiece along a planned cutting line of the workpiece by irradiating a laser beam with a focal point aligned with the inside of the workpiece, ,
a laser light source that outputs the laser light;
The laser light output from the laser light source is incident as incident light, the incident light is separated into first incident light and second incident light, and the first modulated light obtained by modulating the first incident light and the first modulated light are separated. 6. The light modulation device according to any one of claims 1 to 5, wherein a second modulated light is generated by modulating two incident lights, and the first modulated light and the second modulated light are synthesized and output;
a condensing lens condensing the first modulated light and the second modulated light inside the workpiece;
a relative movement unit that relatively moves the condenser lens along the line to cut with respect to the workpiece;
controlling the first spatial light modulator and the second spatial light modulator to converge the first modulated light into the inside of the workpiece by the condensing lens and the second modulation; a control unit that forms light condensing points at positions that are different from each other in the thickness direction of the workpiece and are equal to each other in the relative movement direction of the condensing lens;
A laser processing device comprising:
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