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公開番号2025128298
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-02
出願番号2025097789,2021123552
出願日2025-06-11,2021-07-28
発明の名称光変調装置
出願人株式会社東京精密
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G02F 1/01 20060101AFI20250826BHJP(光学)
要約【課題】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を提供する。
【解決手段】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(44b)を有する分離素子(偏光ビームスプリッタ44)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入射光を位相変調して第1変調光(L1)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(46)と、分離素子に対して第1反射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入射光を位相変調して第2変調光(L2)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(48)と、を備え、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、を合成する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
位相変調された第１変調光及び第２変調光を集光レンズにより被加工物の内部に集光することで、前記被加工物の内部に加工深さ位置が異なる一対のレーザ加工領域を形成するレーザ加工装置に設けられ、前記第１変調光及び前記第２変調光を生成する光変調装置において、
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入射光を位相変調して前記第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入射光を位相変調して前記第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。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
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。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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）。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０１１－０５１０１１号公報
特開２０１４－２０２９５６号公報
特開２０１４－２０２９５７号公報
特開２０１４－２０２９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。
（【００１１】以降は省略されています）

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