激光加工裝置及激光加工方法
【技術領域】
[0001]本發明的一個方面涉及一種激光加工裝置及激光加工方法。
【背景技術】
[0002]作為現有的激光加工裝置，已知有通過將激光聚光在加工對象物從而沿著切斷預定線在加工對象物的內部形成改質區域的激光加工裝置(例如參照專利文獻I)。在這樣的激光加工裝置中，謀求通過將從激光光源朝加工對象物照射的激光通過空間光調制器調制從而將該激光聚光于加工對象物的多個位置。
[0003]現有技術文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本特開2011-51011號公報
【發明內容】
[0006]發明所要解決的問題
[0007]但是，在上述那樣的現有技術中，伴隨著近年來的日益的普及擴大，期望提高加工品質，對于例如被切斷的加工對象物，提高切斷面的直進性的要求、及提高抗折強度的要求等增加。
[0008]本發明的一個方面是有鑒于上述實際情況而完成的發明，其課題在于，提供一種可以提高加工品質的激光加工裝置及激光加工方法。
[0009]解決問題的技術手段
[0010]為了解決上述課題，本發明人等反復專心研究，其結果，發現了在加工對象物中將激光的聚光部分在激光入射方向上作為長條形狀(以下，稱為“縱長”)，如果將縱長的改質區域形成于加工對象物的話，則在加工對象物的內部產生的龜裂(裂紋)的量減少，切斷面的直進性及抗折強度提高，其結果，發現了能夠提高加工品質的可能性。
[0011]但是，在此情況下，能量密度在該激光的聚光部分會下降，存在改質區域本身未形成的擔憂、或加工時需要很多的能量的擔憂。關于該點，本發明人等進一步反復專心研究，發現了通過使用空間光調制器將激光適宜調制從而可以應對這樣的擔憂，直至完成本發明。
[0012]S卩，本發明的一個方面所涉及的激光加工裝置，是通過使激光聚光于加工對象物從而沿著切斷預定線在加工對象物的內部形成改質區域的激光加工裝置；具備:激光光源，其射出激光；空間光調制器，調制由激光光源射出的激光；及聚光光學系統，將通過空間光調制器調制后的激光聚光于加工對象物；空間光調制器通過將軸棱錐透鏡圖案(axicon lens pattern)作為調制圖案來顯示，從而以在沿著激光照射方向接近排列的多個位置形成聚光點的方式使激光聚光。
[0013]另外，所謂“軸棱錐透鏡圖案”，是指以實現軸棱錐透鏡的作用的方式被生成的調制圖案(以下相同)。
[0014]在該激光加工裝置中，通過將軸棱錐透鏡圖案作為調制圖案顯示于空間光調制器，從而可以以在沿著激光照射方向接近排列的多個位置形成聚光點的方式將激光聚光。由此，近似地成為縱長的聚光部分在充分地維持其能量密度的狀態下形成，其結果，縱長的改質區域形成于加工對象物。根據這樣的改質區域，與上述見解同樣，可以減少在加工對象物的內部產生的龜裂的量，因而，能夠提高切斷面的直進性及抗折強度，可以提高加工品質。
[0015]另外，為了達成上述作用效果，具體而言，激光加工裝置也可以是沿著切斷預定線在加工對象物的內部形成多個改質點(spot)并由多個改質點(spot)形成改質區域的激光加工裝置，空間光調制器在沿著激光照射方向接近排列的多個位置的各個上形成改質光點(dot)，多個改質光點(dot)在激光照射方向上構成長條形狀的改質點(spot)。在該情況下，實質上形成縱長的改質點，其結果，實質上形成縱長的改質區域。因此，與上述見解相同，可減少在加工對象物的內部廣生的龜裂的量，能夠提尚加工品質。
[0016]另外，在空間光調制器的顯示部中，存在下述情況:軸棱錐透鏡圖案具有相對于入射的激光位于中心的圓區域、及被劃設在圓區域的周圍并與該圓區域同心的多個圓環區域，在圓區域及多個圓環區域中，設定成隨著從徑向外側朝內側行進明亮度逐漸變亮。
[0017]另外，本發明的一個方面所涉及的激光加工方法，是通過使激光聚光于加工對象物從而沿著切斷預定線在加工對象物的內部形成改質區域的激光加工方法；該激光加工方法具備通過空間光調制器調制從激光光源射出的激光并將通過空間光調制器調制后的激光聚光于加工對象物的工序；將激光聚光的工序包含在空間光調制器將軸棱錐透鏡圖案作為調制圖案來顯示，從而以在沿著激光照射方向接近排列的多個位置形成聚光點的方式使激光聚光的工序。
[0018]即使是在該激光加工方法中，近似地成為縱長的聚光部分在充分地維持其能量密度的狀態下形成，其結果，形成縱長的改質區域。因而，可達成上述作用效果、即可以提高加工品質這樣的作用效果。
[0019]發明的效果
[0020]根據本發明的一個方面，能夠提供一種可以提高加工品質的激光加工裝置及激光加工方法。
【附圖說明】
[0021]圖1是改質區域的形成所使用的激光加工裝置的概略構成圖。
[0022]圖2是成為改質區域的形成的對象的加工對象物的平面圖。
[0023]圖3是沿著圖2的加工對象物的II1-1II線的剖面圖。
[0024]圖4是激光加工后的加工對象物的平面圖。
[0025]圖5是沿著圖4的加工對象物的V-V線的剖面圖。
[0026]圖6是沿著圖4的加工對象物的V1-VI線的剖面圖。
[0027]圖7是表示實施方式所涉及的實施的激光加工裝置的概略構成圖。
[0028]圖8是反射型空間光調制器的部分剖面圖。
[0029]圖9是表示被顯示于反射型空間光調制器的液晶層的軸棱錐透鏡圖案的圖。
[0030]圖10是表示成為激光加工的對象的加工對象物的平面圖。
[0031]圖11是用于說明第I實施方式所涉及的激光加工方法的概略剖面圖。
[0032]圖12是表示通過第I實施方式所涉及的激光加工方法形成的改質點的一個例子的照片圖。
[0033]圖13是用于說明第I實施方式所涉及的激光加工方法的效果的照片圖。
[0034]圖14是用于說明第I實施方式所涉及的激光加工方法的效果的其它的照片圖。
[0035]圖15是用于說明第2實施方式所涉及的激光加工方法的概略剖面圖。
[0036]圖16是表示圖15的后續的概略剖面圖。
[0037]圖17是用于說明在激光的聚光位置產生的像差的圖。
【具體實施方式】
[0038]以下，對于本發明的一個方面所涉及的實施方式，參照附圖，詳細地進行說明。另夕卜，在以下的說明，對于同一或相當要素附加同一符號，省略重復的說明。
[0039]在本實施方式所涉及的激光加工裝置及激光加工方法中，將激光聚光于加工對象物，將改質區域沿著切斷預定線形成。在此，首先，對于改質區域的形成，參照圖1?圖6，進行說明。
[0040]如圖1所示，激光加工裝置100具備將激光L脈沖振蕩的激光光源101、以將激光L的光軸(光路)的方向改變90°的方式配置的分色鏡103、及用于將激光L聚光的聚光用透鏡105。另外，激光加工裝置100具備用于支撐照射由聚光用透鏡105聚光的激光L的加工對象物I的支撐臺107、用于使支撐臺107移動的平臺111、為了調節激光L的輸出或脈沖寬度、脈沖波形等而控制激光光源101的激光光源控制部102、及控制平臺111的移動的平臺控制部115。
[0041]在該激光加工裝置100中，從激光光源101射出的激光L，通過分色鏡103將其光軸的方向改變90°，通過聚光用透鏡105被聚光于被載置于支撐臺107上的加工對象物I的內部。與此同時，平臺111被移動，加工對象物I相對于激光L沿著切斷預定線5相對移動。由此，沿著切斷預定線5的改質區域被形成于加工對象物I。另外，在此，為了使激光L相對地移動而將平臺111移動，但是，也可以使聚光用透鏡105移動，或者也可以將其雙方移動。
[0042]作為加工對象物1，使用包含由半導體材料形成的半導體基板或由壓電材料形成的壓電基板等的板狀的構件(例如基板、晶圓等)。如圖2所示，在加工對象物1，設定有用于切斷加工對象物I的切斷預定線5。切斷預定線5是呈直線狀延伸的假想線。在加工對象物I的內部形成改質區域的情況下，如圖3所示，在加工對象物I的內部對準聚光點(聚光位置)P的狀態下，使激光L沿著切斷預定線5 (即，圖2的箭頭A方向)相對地移動。由此，如圖4?圖6所示，改質區域7沿著切斷預定線5形成于加工對象物I的內部，沿著切斷預定線5形成的改質區域7成為切斷起點區域8。
[0043]另外，所謂聚光點P，是激光L聚光的部位。另外，切斷預定線5，不限于直線狀，也可以為曲線狀，也可以是將它們組合后的3維狀，也可以是被坐標指定的切斷預定線。另夕卜，切斷預定線5，不限于假想線，