專利名稱：激光加工方法以及激光加工裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通過照射激光而對加工對象物進行加工的激光加工方 法以及激光加工裝置。
背景技術：
在以往的激光加工技術中，相對于將對加工對象物進行加工的激 光聚光的聚光透鏡，將測定加工對象物的主面高度的測定裝置(接觸式 位移儀及超音波測距儀等)以規(guī)定的間隔并列設置的技術(例如，參照下 述專利文獻1的圖6 圖10)。在此種激光加工技術中，當沿著加工對 象物的主面用激光掃描時，利用測定裝置測定加工對象物的主面高度， 當其測定點到達集光透鏡的正下方時，依據其主面高度的測定值，使 集光透鏡與加工對象物的主面的距離成為一定地，將集光透鏡在其光 軸方向上驅動。
另外，對主面為凸凹形狀的加工對象物進行加工的技術有，作為 加工準備利用平面度測定裝置(具有投光器與反射光受光器的平面度測 定器)測定實施加工的部分的全部的平面度后，將該平面度測定裝置改 換為刀片，再依據所測定的平面度對加工對象物進行加工的技術(例如， 參照下述專利文獻2。)。
專利文獻1:日本專利特開2002-219591號公報
專利文獻2:日本專利特開平11-345785號公報
然而，上述專利文獻1所記載的激光加工技術具有如下所述的需 解決的課題。即，在從加工對象物的外側位置開始激光的照射而使激 光和加工對象物沿其主面移動以實施加工的情況下，測定裝置從加工 對象物的外側開始進行測定，并向加工對象物的內側進行測定。因此，按照在該測定中所得的主面高度的測定值來驅動集光透鏡時，在加工 對象物的端部，有時激光的聚焦點會發(fā)生偏離。
另外，在使用上述專利文獻2所記載的技術的情況下，雖然可正 確地把握加工對象物的主面的平面度，但是因為在測定時和加工時要 交換各自所使用的裝置，所以交換費時，同時伴隨著交換有產生偏離 的憂慮。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種可極力減少激光的聚焦點的偏 離且可有效率地進行激光加工的激光加工方法以及激光加工裝置。
本發(fā)明的激光加工方法，是將第一激光以透鏡進行集光，使聚焦 點對準加工對象物的內部進行照射，并沿著加工對象物的切割預定線 在加工對象物的內部形成改質區(qū)域的激光加工方法，其具備(1)位 移取得步驟，將用以測定加工對象物的主面的位移的第二激光用透鏡 集光、并向加工對象物照射， 一邊檢測隨著該照射在主面被反射的反 射光， 一邊取得沿著切割預定線的主面的位移；(2)加工步驟，照射 第一激光，基于該取得的位移一邊調整透鏡與主面的間隔一邊使透鏡 與加工對象物沿著主面作相對移動，并沿著切割預定線形成改質區(qū)域。
根據本發(fā)明的激光加工方法，由于沿著切割預定線取得主面的位 移，并且基于取得的位移一邊調整透鏡與主面的間隔一邊形成改質區(qū) 域，所以，能夠在加工對象物內部的指定的位置形成改質區(qū)域。另外， 由于以對加工用第一激光進行集光的透鏡來對測定用第二激光進行集 光，所以，能夠更正確地取得主面的位移。
另外，本發(fā)明的激光加工方法中還有選，在位移取得步驟中，一 邊使透鏡和加工對象物以第一速度沿著主面作相對移動， 一邊以第一 時間間隔取得沿著切割預定線的主面的位移；在加工步驟中， 一邊使 透鏡和加工對象物以大于第一速度的第二速度沿著主面作相對移動， 一邊以短于第一時間間隔的第二時間間隔調整透鏡與主面的間隔、同 時形成改質區(qū)域。因為是以較形成改質區(qū)域時的第二速度慢的第一速 度取得主面的位移，所以，例如即使在主面具有大的段差的情況下， 也能夠正確地取得主面的位移。另外，因為以較取得主面的位移時的第一速度快的第二速度形成改質區(qū)域，所以加工效率得到了提高。又 例如，若各自設定第一速度、第二速度、第一時間間隔、以及第二時 間間隔，以使得取得主面的位移的切割預定線方向的距離間隔，等于 形成改質區(qū)域時的調整透鏡與主面的間隔時的切割預定線方向的距離 間隔，則依所取得的主面的位移，能夠如實地調整透鏡與主面的間隔。
另外，本發(fā)明的激光加工方法還優(yōu)選位移取得步驟具有測定準 備步驟，將透鏡保持在測定起始位置，該測定起始位置被設定成為使 第二激光的聚焦點對準相對于加工對象物的指定的位置；第一測定步 驟，在將該透鏡保持在起始位置的狀態(tài)下開始照射第二激光，使透鏡 和加工對象物沿著主面作相對移動，根據在主面被反射的第二激光的 反射光，解除將透鏡保持在測定起始位置上的狀態(tài)；第二測定步驟， 在解除之后， 一邊檢測在主面被反射的第二激光的反射光， 一邊調整 透鏡與主面的距離，并取得沿著切割預定線的主面的位移。由于在測 定起始位置保持透鏡的狀態(tài)下對切割預定線的一端部照射第二激光之 后，S卩，透鏡與加工對象物作相對移動從而使透鏡接近于加工對象物 之后，解除保持透鏡的狀態(tài)，從而取得主面的位移，所以，能夠在盡 量排除加工對象物的端部的形狀變動所造成的影響的情況下，取得位 移。另外，反射光的光量根據與反射的面的距離而發(fā)生變化，所以例 如，能夠將反射光的光量發(fā)生指定的變化的部分假設為相當于加工對 象物的主面的外緣的部分，并據此解除保持透鏡的狀態(tài)。
另外，本發(fā)明的激光加工方法還優(yōu)選加工步驟具有加工準備步 驟，基于在位移取得步驟中所取得的沿著切割預定線的主面的位移， 設定相對于主面保持透鏡的加工起始位置，并在該設定的加工起始位 置上保持透鏡；第一加工步驟，在將該透鏡保持在加工起始位置的狀
態(tài)下開始第一激光的照射，使透鏡與加工對象物作相對移動，并在切
割預定線的一端部形成改質區(qū)域；第二加工步驟，在切割預定線的一 端部形成改質區(qū)域之后，解除將透鏡保持在加工起始位置上的狀態(tài)， 在該解除之后，基于在位移取得步驟中所取得的沿著切割預定線的主 面的位移， 一邊調整透鏡與主面的間隔， 一邊使透鏡與加工對象物作 相對移動，并形成改質區(qū)域。因為是在加工起始位置保持透鏡的狀態(tài) 下在切割預定線的一端部形成改質區(qū)域，且在其后解除保持透鏡的狀態(tài)， 一邊跟蹤主面的位移一邊形成改質區(qū)域，所以，能夠在盡量排除 加工對象物的端部的形狀變動所造成的影響的情況下，形成改質區(qū)域。
另外，本發(fā)明的激光加工方法還優(yōu)選在位移取得步驟中，在取得 沿著切割預定線的主面的位移的同時照射第一激光，并沿著切割預定 線形成改質區(qū)域。由于主面位移的取得和改質區(qū)域的形成同時進行， 所以，能夠以一次的掃描來進行測定和加工。
另外，本發(fā)明的激光加工方法還優(yōu)選，位移取得步驟中所形成的 改質區(qū)域形成在加工步驟中所形成的改質區(qū)域與主面之間。由于相對 于位移取得步驟中所形成的改質區(qū)域，從激光照射的一側觀察時，在 加工步驟中所形成的改質區(qū)域位于遠處，所以，能夠在激光的出射方 向上廣范地形成改質區(qū)域。
另外，本發(fā)明的激光加工方法還優(yōu)選，切割預定線包括第一切割 預定線和第二切割預定線，在位移取得步驟中，使透鏡相對于加工對 象物以沿著第一切割預定線的第一方向作相對移動，從而取得沿著第 一切割預定線的主面的位移，之后，使透鏡相對于加工對象物以與第 一方向相反的第二方向作相對移動，從而取得沿著第二切割預定線的 主面的位移；在加工步驟中，向第一方向形成沿著第一切割預定線的 改質區(qū)域之后，向第二方向形成沿著第二切割預定線的改質區(qū)域。由 于透鏡向第一方向移動的同時取得沿著第一切割預定線的位移，并且 與其相反的第二方向移動的同時取得沿著第二切割預定線的位移，所 以，能夠通過使透鏡相對于加工對象物進行往復動作而取得位移。另 外，由于透鏡通過相對于加工對象物進行往復動作，而形成分別沿著 第一切割預定線及第二切割預定線的改質區(qū)域，所以，能夠更有效率 地形成改質區(qū)域。
本發(fā)明的激光加工裝置，是使其聚焦點對準加工對象物的內部地 照射第一激光，沿著加工對象物的切割預定線在加工對象物的內部形 成改質區(qū)域的激光加工裝置，其具備透鏡，對第一激光以及用以測 定加工對象物的主面的位移的第二激光，向著加工對象物進行集光； 位移取得裝置，檢測隨著第二激光的照射在主面被反射的反射光，從 而取得主面的位移；移動裝置，使加工對象物和透鏡沿著加工對象物 的主面移動；保持裝置，相對于主面進退自如地保持透鏡；控制裝置，控制移動裝置及保持裝置各自的動作。并且， 一邊照射第二激光，一 邊控制裝置控制移動裝置，使加工對象物和透鏡沿著主面作相對移動， 并且位移取得裝置取得沿著切割預定線的主面的位移；照射第一激光， 控制裝置控制保持裝置，使其一邊基于位移取得裝置所取得的位移調 整透鏡與主面的間隔一邊進行保持，并且控制移動裝置，使透鏡與加 工對象物沿著主面作相對移動般，并形成改質區(qū)域。
根據本發(fā)明的激光加工裝置，由于沿著切割預定線取得主面的位 移，再依據其取得的位移而一邊調整透鏡與主面的間隔一邊形成改質 區(qū)域，所以，能夠在加工對象物內部的指定的位置形成改質區(qū)域。另 外，由于是以對加工用第一激光進行集光的透鏡來對測定用第二激光 進行集光，所以，能夠更正確地取得主面的位移。
另外，本發(fā)明的激光加工裝置還優(yōu)選， 一邊照射所述第二激光， 一邊所述控制裝置控制所述移動裝置，使所述加工對象物和所述透鏡 以第一速度沿著所述主面作相對移動，所述位移取得裝置以第一時間
間隔取得沿著所述切割預定線的所述主面的位移；照射所述第一激光， 所述控制裝置控制所述移動裝置，使所述透鏡和所述加工對象物以快 于所述第一速度的第二速度沿著所述主面作相對移動，并且控制所述 保持裝置，以短于所述第一時間間隔的第二時間間隔調整所述透鏡與 所述主面之間的間隔。由于通過控制，使得以較形成改質區(qū)域時的第 二速度慢的第一速度取得主面的位移，所以，例如即使是在主面具有 大的段差的情況下，也能夠正確地取得主面的位移。另外，由于通過 控制，使得以較取得主面的位移時的第一速度快的第二速度形成改質 區(qū)域，所以，加工效率得到了提高。又例如，若分別定第一速度、第 二速度、第一時間間隔、及第二時間間隔，使得在取得主面的位移的 切割預定線方向的距離間隔，等于在形成改質區(qū)域時的在調整透鏡與 主面的間隔時的切割預定線方向的距離間隔，則能夠根據所取得的主 面的位移，如實地調整透鏡與主面的間隔。
另外，本發(fā)明的激光加工裝置還優(yōu)選，所述控制裝置控制所述保 持裝置，以使所述透鏡保持在測定起始位置上，該測定起始位置被設 定成為使所述第二激光的聚焦點對準相對于所述加工對象物的指定的 位置；在將所述透鏡保持在測定起始位置的狀態(tài)下開始所述第二激光的照射，所述控制裝置控制所述移動裝置，以使所述透鏡與所述加工 對象物沿著所述主面作相對移動，并且控制所述保持裝置，以使根據 在所述主面被反射的所述第二激光的反射光，解除將所述透鏡保持在 所述測定起始位置的狀態(tài)；在該解除之后，所述控制裝置控制所述保 持裝置，以使其一邊檢測在所述主面被反射的所述第二激光的反射光， 一邊調整所述透鏡與所述主面之間的距離，所述位移取得裝置取得沿 著所述切割預定線的所述主面的位移。在將透鏡保持在測定起始位置 的狀態(tài)下對切割預定線的一端部照射第二激光之后，即，透鏡與加工 對象物作相對移動而使透鏡接近于加工對象物之后，解除保持透鏡的 狀態(tài)并取得主面的位移，所以，能夠在盡量排除加工對象物的端部的 形狀變動所造成的影響的情況下，取得位移。另外，反射光的光量隨 著與反射的面的距離而發(fā)生變化，所以，例如能夠將反射光的光量發(fā) 生指定變化的部分假設為相當于加工對象物的主面的外緣的部分，并 據此解除保持透鏡的狀態(tài)。
另外，本發(fā)明的激光加工裝置還優(yōu)選，控制裝置基于位移取得裝 置所取得的沿著切割預定線的主面的位移，設定相對于主面的保持透 鏡的加工起始位置，并且控制保持裝置，使其在設定的加工起始位置
保持透鏡；在將透鏡保持在加工起始位置的狀態(tài)下開始第一激光的照
射，控制裝置控制移動裝置，以使透鏡與加工對象物作相對移動，并
在切割預定線的一端部形成改質區(qū)域；在一端部形成改質區(qū)域之后， 控制裝置解除將透鏡保持在加工起始位置的狀態(tài)，并控制保持裝置， 以使基于位移取得裝置所取得的主面的位移來調整透鏡與加工對象物 之間的間隔，并控制移動裝置，以使透鏡與加工對象物作相對移動， 并形成改質區(qū)域。由于是在加工起始位置保持透鏡的狀態(tài)下在切割預 定線的一端部形成改質區(qū)域，并且此之后解除保持透鏡的狀態(tài)， 一邊 跟蹤主面的位移一邊形成改質區(qū)域，所以能夠在盡量排除加工對象物 的端部的形狀變動所造成的影響的情況下，形成改質區(qū)域。
另外，本發(fā)明的激光加工裝置還優(yōu)選，在位移取得裝置取得沿著 切割預定線的主面的位移的同時照射第一激光，并且沿著切割預定線 形成改質區(qū)域。由于主面位移的取得和改質區(qū)域的形成同時進行，所 以，能夠以一次的掃描進行測定和加工。另外，本發(fā)明的激光加工裝置還優(yōu)選，移動裝置能夠使加工對象 物向著透鏡的方向移動，控制裝置控制移動裝置，以使在位移取得裝 置取得位移時沿著切割預定線形成的改質區(qū)域，形成在其后沿著切割 預定線形成的改質區(qū)域與主面之間。由于相對于位移取得步驟中所形 成的改質區(qū)域，從激光照射的一側觀察時，在加工步驟中所形成的改 質區(qū)域位于遠處，所以能夠在激光的出射方向上廣范地形成改質區(qū)域。
另外，本發(fā)明的激光加工裝置還優(yōu)選，切割預定線包括第一切割 預定線和第二切割預定線，控制裝置控制移動裝置，以使透鏡沿著第 一切割預定線向第一方向相對于加工對象物作相對移動；位移取得裝
置系取得沿著第一切割預定線的主面的位移；之后，控制裝置控制移
動裝置，以使透鏡向與第一方向相反的第二方向相對于加工對象物作
相對移動；位移取得裝置取得沿著第二切割預定線的主面的位移，控 制裝置控制移動裝置，以使向第一方向形成沿著第一切割預定線的改 質區(qū)域之后，向第二方向形成沿著第二切割預定線的改質區(qū)域。由于 透鏡向第一方向移動的同時取得沿著第一切割預定線的位移，并且向 與其相反的第二方向移動的同時取得沿著第二切割預定線的位移，所 以，能夠通過使透鏡相對于加工對象物作往復動作而取得位移。另外， 通過相對于加工對象物使透鏡作往復動作而形成各自沿著第一切割預 定線及第二切割預定線的改質區(qū)域，所以能夠更有效率地形成改質區(qū) 域。
根據發(fā)明的激光加工方法及激光加工裝置能夠盡量減少激光的聚 焦點的偏離的同時進行有效率的激光加工。


圖1是表示本實施方式的激光加工裝置的構成圖。 圖2是表示本實施方式的激光加工裝置所具備的控制裝置的功能 性的構成圖。
圖3是表示用以說明本實施方式的加工對象物的圖。 圖4是用來說明本實施方式的激光加工方法的圖。 圖5是用來說明本實施方式的激光加工方法的圖。 圖6是用來說明本實施方式的激光加工方法的圖。圖7是用來說明本實施方式的激光加工方法的圖。 圖8是用來說明本實施方式的激光加工方法的圖。 圖9是用來說明本實施方式的激光加工方法的圖。
圖io是用來說明本實施方式的激光加工方法的圖。
符號說明
l...激光加工裝置；2...平臺；3...激光頭單元；4...光學系統(tǒng)主體 部；5…物鏡單元；6...激光出射裝置；7...控制裝置；S...加工對象物； R...改質區(qū)域；42...加工用物鏡；43...致動器；13...激光頭；44...激光 二極管；45...受光部。
具體實施例方式
本發(fā)明的知識可參照僅作為例示的附圖和以下的詳細說明而容易 理解。下面，參照

本發(fā)明的實施方式。在可能的場合，對同 一部分賦予同一符號并省略重復說明。
參照圖1說明本實施方式的激光加工裝置。如圖1所示，激光加 工裝置1是，將聚焦點P對準在平臺2(移動裝置)上載置的平板狀的加 工對象物S的內部，并對其照射加工用激光L1(第一激光)，在加工對象 物S的內部形成因多光子吸收而產生的改質區(qū)域R的裝置。平臺2是 能夠朝上下方向及左右方向移動及旋轉移動的裝置，該平臺2的上方 配置有由激光頭單元3、光學系統(tǒng)主體部4以及物鏡單元5所構成的激 光出射裝置6。另外，激光加工裝置1具備控制裝置7(控制手段)，控 制裝置7向平臺2及激光出射裝置6輸出用以控制各自的動作(平臺2 的移動、激光出射裝置6的激光的出射等等)的控制信號。
激光頭單元3被裝卸自如地安裝在光學系統(tǒng)主體部4的上端部。 此激光頭單元3具有L字狀的冷卻護套11，在此冷卻護套11的縱壁 lla內以曲折的狀態(tài)埋設有流通著冷卻水的冷卻管12。在該縱壁lla 的前面安裝有使加工用激光L1朝下方出射的激光頭13，和選擇性地執(zhí) 行從該激光頭13所出射的加工用激光Ll的光路的開放及關閉的快門 單元14。依此，可防止激光頭13及快門單元14的過熱。此外，激光 頭13使用例如Nd: YAG激光，并且作為加工用激光L1出射脈寬lps 以下的脈沖激光。
17另外，在激光頭單元3中，在冷卻護套ll的底壁llb的下面，安
裝有用以調整冷卻護套11的傾斜等的調整部15。此調整部15是用來 使從激光頭13出射的加工用激光L1的光軸a，與以上下方向延伸的在 光學系統(tǒng)主體4以及物鏡單元5上設定的軸線p —致的裝置。即，激 光頭單元3隔著調整部15而被安裝在光學系統(tǒng)主體部4上。之后，當 利用調整部15調整冷卻護套11的傾斜時，隨著冷卻護套11的移動， 激光頭13的傾斜等也被調整。由此，加工用激光Ll在其光軸a與軸 線卩一致的狀態(tài)下向光學系統(tǒng)主體4內行進。此外，在冷卻護套ll的 底壁11b、調整部15以及光學系統(tǒng)主體部4的筐體21上形成有通過加 工用激光Ll的貫通孔。
另外，在光學系統(tǒng)主體部4的筐體21內的軸線p上，以從上到下 的順序配置有用來放大從激光頭13所出射的加工用激光Ll的光束 直徑(beam size)的擴束器22;用來調整加工用激光L1的輸出的光衰 減器23;用來觀察由光衰減器23所調整的加工用激光L1的輸出的輸 出觀察光學系統(tǒng)24;以及，用來調整加工用激光L1的偏光的偏光調整 光學系統(tǒng)25。此外，光衰減器23上安裝有用來吸收被除去的激光的光 束阻尼器(beam damper) 26，此光束阻尼器26經由熱管27與冷卻護 套11相連接。由此，能夠防止吸收了激光的光束阻尼器26的過熱。
進一步，為了觀察被載置在平臺2上的加工對象物S，在光學系統(tǒng) 主體部4的筐體21上安裝有用來對觀察用可見光進行光導的光導管 (light guide) 28，且在筐體21內配置有CCD相機29。觀察用可見光 由光導管28被導入到筐體21內，在依序通過視場光闌31、十字線32、 及分色鏡33等之后，再被配置在軸線P上的分色鏡34所反射。被反 射的觀察用可見光沿軸線卩向下方行進，照射在加工對象物S上。此 外，加工用激光L1透過分色鏡34。
然后，被加工對象物S的表面S1所反射的觀察用可見光的反射光， 沿軸線(3向上方行進，被分色鏡34反射。被該分色鏡34所反射的反 射光進一步被分色鏡33反射，并透過成像透鏡35等，向CCD相機29 入射。由該CCD相機29所拍攝的加工對象物S的圖像通過監(jiān)視器(未 圖示)放映出來。
另外，物鏡單元5裝卸自如地安裝在光學系統(tǒng)主體部4的下端部。物鏡單元5被多個定位銷固定了相對于光學系統(tǒng)主體部4的下端部的 位置，所以，能夠容易使設定在光學系統(tǒng)主體4的軸線p與設定在物
鏡單元5的軸線(3相一致。在該物鏡單元5的筐體41的下端，夾著使 用壓電元件的致動器43(保持裝置)，且以軸線p與光軸一致的狀態(tài)， 安裝有加工用物鏡42。另外，在光學系統(tǒng)主體部4的筐體21以及物鏡 單元5的筐體41上，形成有通過加工用激光Ll的貫通孔。另外，由 加工用物鏡42而被聚光的加工用激光Ll的聚焦點P的峰值功率密度 成為lxl()8(W/cm2)以上。
進一步，在物鏡單元5的筐體41內，為了使加工用激光Ll的聚 焦點P位于距離加工對象物S的表面S1的規(guī)定深度內，配置有用來出 射測距用激光L2(第二激光)的激光二極管44和受光部45。測距用激光 L2從激光二極管44出射，依次被反射鏡46、半透半反鏡47反射之后， 被配置在軸線P上的分色鏡48反射。被反射的測距用激光L2沿軸線p 向下方行進，透過加工用物鏡42之后照射在加工對象物S的表面Sl 上。另外，加工用激光L1透過分色鏡48。
接著，被加工對象物S的表面Sl所反射的測距用激光L2的反射 光，再入射到加工用物鏡42中，沿軸線(3向上方行進，再被分色鏡48 反射。由該分色鏡48所反射的測距用激光L2的反射光，透過半透半 反鏡47入射到受光部45內，并聚光在將光電二極管4等分而成的4 分割位置檢測元件上?；诒患庠谠?分割位置檢測元件上的測距 用激光L2的反射光的集光像圖案，能夠檢測出由加工用物鏡42所得 到的測距用激光L2的聚焦點位于相對于加工對象物S的表面Sl的哪 個位置。被集光在4分割位置檢測元件上的測距用激光L2的反射光的 集光像圖案的相關信息，被輸出至控制裝置7。控制裝置7依據此信息 對致動器43輸出控制信號用以指示保持加工用物鏡42的位置。
控制裝置7物理上具備有，用來與平臺2以及激光出射裝置6進 行信號的接受的接口、 CPU(中央處理器)、存儲器或HDD類的存儲裝 置，并且，CPU基于存儲裝置中儲存的程序來進行規(guī)定的信息處理， 并將其信息處理的結果作為控制信號經由接口向平臺2以及激光出射 裝置6輸出。
圖2表示控制裝置7的功能性的構成。如圖2所示，控制裝置7按功能具有激光出射控制部701、平臺移動控制部702、致動器控制部
703、聚焦點運算部704、端部判斷部705、和位移取得再生部706(位 移取得裝置)、以及位移儲存部707。激光出射控制部701是，將控制 加工用激光Ll以及測距用激光L2的出射的信號分別輸出給激光頭單 元3的激光頭13以及物鏡單元5的激光二極管44的部分。平臺移動 控制部702是將控制平臺2的移動的控制信號輸出給平臺2的部分。 致動器控制部703是將控制致動器43的驅動的控制信號輸出給物鏡單 元5的致動器43的部分。位移取得再生部706是，從致動器控制部703 向致動器43輸出的控制信號讀取致動器43的伸縮量，并將其伸縮量 儲存到位移儲存部707的部分。另外，位移取得再生部706還是讀取 位移儲存部707所儲存的伸縮量，將其輸出給致動器控制部703的部 分。致動器控制部703輸出控制信號，使驅動致動器43驅動的量為該 輸出的伸縮量。該伸縮量根據加工對象物S的主面Sl的位移而變化， 所以也可作為表示主面Sl的位移量來掌握。聚焦點運算部704是依據 從物鏡單元5的受光部45輸出的像散信號，算出加工對象物S與測距 用激光L2的聚焦點之間的距離的部分。端部判斷部705是依據受光部 45所受光的光量而判斷加工用物鏡42是否位于與加工對象物S的端部 對應的位置的部分。此外，有關各功能性的構成要素的動作，將在后 面的說明中進行敘述。
關于用以上那樣構成的激光加工裝置1所進行的激光加工方法進 行概要性的說明。首先，在平臺2上載置加工對象物S，使平臺2移動， 從而使加工用激光L1的聚焦點P對準加工對象物S的內部。該平臺2 的起始位置是依據加工對象物S的厚度、折射率、加工用物鏡42的數 值孔徑等所決定的。
接著，從激光頭13出射加工用激光Ll的同時，從激光二極管44 出射測距用激光L2，并移動平臺2，使由加工用物鏡42所集光的加工 用激光Ll以及測距用激光L2在加工對象物S的所期望的線(切割預定 線)上掃描。此時，由受光部45檢測測距用激光L2的反射光，使加工 用激光Ll的聚焦點P的位置總是位于距離加工對象物S的表面Sl — 定深度地，致動器43受控制裝置7的反饋控制，從而使加工用物鏡42 的位置被微調整在軸線|3方向。因此，例如即使在加工對象物S的表面S1具有面偏差，也能夠在 距離表面Sl —定深度的位置形成由多光子吸收所產生的改質區(qū)域R。 如此，如果在平板狀的加工對象物S的內部形成線狀的改質區(qū)域R，
則以其線狀的改質區(qū)域R為起點產生裂縫，能夠沿著線狀改質區(qū)域R 容易且高精度地切割加工對象物S。
下面，對使用本實施方式的激光加工裝置1的激光加工方法進行 更具體的說明。在此激光加工方法的說明中，也一并說明激光加工裝 置1的動作。本實施方式的激光加工方法可區(qū)分為，取得晶片狀的加 工對象物S的表面Sl(主面)的位移的位移取得工序，以及照射加工用 激光Ll而形成改質區(qū)域的加工工序，所以分別對位移取得工序以及加 工工序進行說明。
首先，參照圖3說明在此說明中所使用的晶片狀的加工對象物S。 加工對象物S上設定有2n條的切割預定線Q C2n 。此切割預定線d
C2n以二條為一組而被施予激光加工。例如，若為切割預定線d C2，
則從切割預定線C,的延長線上的點X,向點X2取得切割預定線d的位 移，接著從切割預定線C2的延長線上的點X3向點X4取得切割預定線 C2的位移。若如此取得位移的話，則使加工用物鏡42從點X,向點X2 方向(參照圖l)移動地移動平臺2(參照圖1)，之后使加工用物鏡42從
相反的點X3向點X4方向移動地移動平臺2，所以，可有效率地執(zhí)行平
臺2的移動。在取得有關切割預定線Q C2的位移之后，依據其取得 的位移， 一邊再生致動器43的移動量， 一邊從切割預定線d的延長 線上的點X,向點X2沿著切割預定線d形成改質區(qū)域，接著，從切割
預定線C2的延長線上的點X3向點X4沿著切割預定線C2形成改質區(qū)域。
(位移取得工序)
接著，對沿著晶片狀的加工對象物S的切割預定線d C。取得表 面S1的位移的位移取得工序進行說明。
參照圖4(A) 圖4(C)進行說明。圖4(A) 圖4(C)是顯示圖3的II-II 斷面的圖。此外，為了理解上的容易在圖4(A) 圖4(C)中省略表示斷 面的剖面線。如圖4(A)所示，加工對象物S隔著切割薄膜2a被吸附并 固定在平臺2上。切割薄膜2a由切割環(huán)(未圖示)所固定。如圖4(A)所示，移動平臺2，以使加工用物鏡42配置在與加工對 象物2的切割預定線d上的一點Q，對應的位置上。保持加工用物鏡 42的致動器43從最收縮的狀態(tài)成為伸長25pm的狀態(tài)。此伸長量25pm 被設定為致動器43的最大伸長量50pm的一半的量。為了在此狀態(tài)使 觀察用可見光的反射光的焦點對準，上下移動平臺2。在此焦點對準的 狀態(tài)下照射測距用激光L2，再依據其反射光而獲得像散信號，并將此 像散信號的值作為基準值。
接著，如圖4(B)所示，在圖4(A)的狀態(tài)的致動器43的伸長量保持 的情況下，使加工用物鏡42配置在與切割預定線C,的延長線上的點 X,對應的位置地使移動平臺2。圖4(B)中所示的垂直方向上的相對于 加工對象物S的加工用物鏡42的位置，成為起始位置(測定起始位置)。 之后，移動平臺2，以使加工用物鏡42向圖4(B)中的箭頭F的方向移 動(測定準備步驟)。
測距用激光L2在切割薄膜2a上的反射率低被反射的總光量少， 但是在加工對象物S中，被反射的總光量增大。即，受光部45(參照圖 l)的4分割位置檢測元件所檢測的測距用激光L2的反射光的總光量變 多，所以當反射光的總光量超過預定的臨界值時，可判斷出加工對象 物S的切割預定線d與加工用物鏡42處于交差的位置。因此，當受 光部45(參照圖l)的4分割位置檢測元件所檢測的總光量大于預定的臨 界值時，視為加工用物鏡42位于與切割預定線d的一端相對應的位 置，在該時刻解除致動器43的伸長量的保持，并開始致動器43伸長 量的控制，以使像散信號成為基準值(第一測定步驟)。
由此，加工用物鏡42向圖4(B)中的箭頭F方向移動，成為圖4(C) 所示的狀態(tài)。如圖4(C)所示，區(qū)間Gi(—端部)是從保持加工用物鏡42 的狀態(tài)至跟蹤加工用對象物S的表面Sl的位移的過渡區(qū)間，所以在該 部分中，致動器43的移動量并不對應于表面Sl的位移。之后，在解 除致動器43的伸長量的保持、使像散信號達到基準值地執(zhí)行致動器43 伸長量的控制的區(qū)間G2中，致動器43的移動量對應于表面S1的位移。 因此，致動器43的伸長量變化的軌跡G與表面S1的位移相對應。此 后，如圖4(C)所示，當加工用物鏡42接近切割預定線d的另一端時， 受光部45(參照圖l)的4分割位置檢測元件所檢測的測距用激光L2的
22反射光的總光量變少。因此，當受光部45(參照圖1)的4分割位置檢測
元件所檢測的總光量小于預定的臨界值時，視為加工用物鏡42位于相 當于切割預定線c,的一端的位置上，在保持該時刻的致動器的伸長量 的同時，結束軌跡G的記錄。此軌跡G的信息被儲存在位移儲存部707 中(第二測定步驟)。
此外，在上述的說明中，為了檢測加工用物鏡42是否到達相當于 切割預定線C,的一端的位置，基于受光部45(參照圖l)的4分割位置 檢測元件所檢測的總光量是否大于預定的臨界值來進行判斷，但是， 也不局限于此，也可使用其它基準。現參照圖5(A) 圖5(B)說明一例。 圖5(A)是，縱軸取受光部45(參照圖l)的4分割位置檢測元件所檢測的 總光量、橫軸取時間的，記錄受光部45(參照圖1)的4分割位置檢測元 件所檢測的總光量的變化的圖。此時，如上所述地進行判斷，即，在 超出預定的臨界值T,的時間點，加工用物鏡42到達相當于切割預定線 C,的一端的位置。
從圖5(A)的曲線按指定的間隔(例如，各取樣點(samplingpoint)) 算出后面的總光量的值減去前面的總光量的值的差分變化量，用圖 5(B)表示縱軸取變化量、橫軸取時間的圖。此時，顯現正的峰值的部分 認為是總光量的變化最大的點，即，相當于加工對象物S的緣部中央 附近的部分。于是，可以在圖5(A)所示的總光量達到臨界值T,之后、 并且圖5(B)所示的差分的峰值變化結束之后，開始致動器43的跟蹤以 及其伸縮量的記錄。
另外，在上述說明中，為了檢測加工用物鏡42是否位于相當于切 割預定線Q的另一端的位置，基于受光部45(參照圖l)的4分割位置 檢測元件所檢測的總光量是否小于預定的臨界值來進行判斷，但是， 也不局限于此，也可使用其它基準。參照圖6(A) 圖6(B)說明其一例。 圖6(A)是，縱軸取受光部45(參照圖l)的4分割位置檢測元件所檢測的 總光量、橫軸取時間的，記錄受光部45(參照圖1)的4分割位置檢測元 件所檢測的總光量的變化的圖。此時，如上所述，如上所述地進行判 斷，即，在低于預定的臨界值T2的時間點，加工用物鏡42位于相當于 切割預定線d的一端的位置。
從圖6(A)的曲線按指定的間隔(例如，各取樣點(samplingpoint))算出后面的總光量的值減去前面的總光量的值的差分變化量，用圖 6(B)表示縱軸取變化量、橫軸取時間的圖。此時，顯現負的峰值的部分 認為是總光量的變化最大的點，即，相當于加工對象物S的緣部(外
邊緣)中央附近的部分。于是，可以固定相當于該部分的致動器43的
伸縮量，并停止其伸縮量的記錄。
參照圖7所示的流程圖說明該位移取得工序中的激光加工裝置1 的動作?？刂蒲b置7的平臺控制部702對平臺2輸出控制信號，以使 加工用物鏡42向Q上的一點Q,移動(步驟SOl)。平臺2隨著該控制信 號的輸出而移動。接著，控制裝置7的致動器控制部703對致動器43 輸出控制信號，使其伸長20pm。致動器43隨著該控制信號的輸出而 伸長20)im。在此狀態(tài)下上下移動平臺2從而使可見觀察光對準焦點， 設定其可見觀察光的焦點所對準的位置(步驟S02)。
控制裝置7的激光出射控制部701對激光二極管44輸出控制信號， 從而使其出射測距用激光L2 (步驟S03)。隨著該控制信號的輸出激光 二極管44出射測距用激光L2，并且，在加工對象物S的表面Sl被反 射的反射光由受光部45的4分割位置檢測元件所受光。隨著該受光而 被輸出的信號被輸出到聚焦點運算部704以及端部判斷部705中。
聚焦點運算部704將此狀態(tài)的像散信號值作為基準值保持(步驟 S04)。接著，從平臺移動控制部702向平臺2輸出控制信號，以使加 工用物鏡42移動至對應于加工對象物S的切割預定線C,的延長線上 的X,的位置(步驟S05)。平臺2隨著該控制信號的輸出而移動，加工 用物鏡42移動至對應于加工對象物S的切割預定線d的延長線上的 Xi的位置。
接著，從平臺移動控制部702向平臺2輸出控制信號，使得加工 用物鏡42向圖4(B)中的箭頭F的方向移動。平臺2隨著該控制信號的 輸出而移動，加工用物鏡42開始向箭頭F的方向移動。
控制裝置7的端部判斷部705基于從受光部45輸出的信號，判斷 加工用物鏡42是否己接近于加工對象物S的端部(步驟S06)。當端部 判斷部705判斷出加工用物鏡42已接近于加工對象物S的端部時，輸 出指示信號，以指示向致動器控制部703輸出控制信號，開始致動器 43的伸縮，使其等于像散信號所保持的基準值。致動器控制部703向致動器43輸出控制信號，使其開始伸縮，并使其等于像散信號所保持
的基準值(步驟S07)。隨著該控制信號的輸出，致動器43根據加工對 象物S的表面S1的位移而進行伸縮，并保持加工用物鏡42，以使像散 信號成為所保持的值(使加工用物鏡42與加工對象物S的表面Sl的距 離成為一定的值)。由此，致動器43的伸縮量的軌跡G隨著加工對象 物S的表面Sl的位移而形成(參照圖4(C))。控制裝置7的位移取得再 生部706開始該致動器43的伸縮量的記錄(步驟S08)。
端部判斷部705基于從受光部45所輸出的信號，判斷加工用物鏡 42是否己接近于加工對象物S的另一端(步驟S09)。當端部判斷部705 判斷出加工用物鏡42已接近于加工對象物S的端部時，輸出指示信號， 以指示致動器控制部703輸出停止致動器43的伸縮的控制信號。隨著 該指示信號的輸出，致動器控制部703向致動器43輸出用以停止伸縮 以成為保持狀態(tài)的控制信號(步驟SIO)。致動器43隨著該控制信號的 輸出而停止伸縮。隨著致動器控制部703向致動器43輸出控制信號， 位移取得再生部706結束致動器43的伸縮量的記錄(步驟Sll)。當加工 用物鏡42接近于切割預定線C,的延長線上的點X,時，平臺移動控制 部702向平臺2輸出控制信號以停止移動(步驟S12)。之后，在位移儲 存部706所儲存的致動器43的伸縮量當中，算出從結束記錄的時間點 起至指定時間之前所記錄并被儲存的致動器43的伸縮量的平均值，并 且，將致動器43的伸縮量固定為該平均值(步驟S13)。
(加工工序)
接著，對照射加工用激光Ll以及測距用激光L2形成改質區(qū)域的 加工工序進行說明。
與圖4(A) 圖4(C)同樣地，參照表示圖3的II-II斷面的圖8(A) 圖8(C)進行說明。此外，為了理解上的容易，在圖6(A) 圖6(C)中省 略表示斷面的剖面線。圖8(A)是表示加工用物鏡42在切割預定線d 中開始形成改質區(qū)域的狀態(tài)。在到達圖8(A)之前，平臺2進一步上升 指定的距離(以下稱為"加工高度")，加工對象物S的表面Sl與加工 用物鏡42之間的距離被設定為接近于加工高度。若使可見域的焦點位 置一致于激光的集光位置，則加工用激光L1將被集光于這樣的位置， 即，位于加工對象物S的內部、離其表面S1的距離為加工高度與加工對象物S的在激光波長下的折射率的乘積值。例如，當加工對象物S
為硅晶片且其折射率為3.6(波長1.06pm)、加工高度為10pm時，被集 光在3.6xl(^36(am的位置。
致動器43被固定為圖4(C)所設定的伸長量，加工用物鏡42被配 置在起始位置(加工用起始位置)上。從圖4(C)的狀態(tài)接近圖8(A)的狀 態(tài)之前，照射加工用激光L1以及測距用激光L2。移動平臺2以使加工 用物鏡42向圖中箭頭H的方向移動(加工準備步驟)。
測距用激光L2在切割薄膜2a上的反射率低反射的總光量少，但 是，被加工對象物S反射的總光量增大。g卩，受光部45(參照圖1)的4 分割位置檢測元件所檢測的測距用激光L2的反射光的總光量變多，所 以，當反射光的總光量超過預定的臨界值時，可判斷出加工對象物S 的切割預定線Q與加工用物鏡42處于交差的位置。因此，當受光部 45(參照圖l)的4分割位置檢測元件所檢測的總光量大于預定的臨界值 時，視為加工用物鏡42位于相當于切割預定線d的一端的位置(成為 相當于圖8(A)的狀態(tài))，解除該時刻的致動器43的伸長量的保持，并 開始致動器43的伸長量控制。該伸長量，如參照圖4(A) 圖4(C)所作 說明所述，受基于所取得的致動器43的伸長量的軌跡G的控制。更具 體而言，位移取得再生部706根據位移儲存部707所儲存的軌跡G的 信息而生成再生信息，根據從位移取得再生部706被輸出到致動器控 制部703的再生信息，致動器控制部703將控制信號輸出給致動器43。 由此，加工用物鏡42向圖6(A)中的箭頭H方向移動，成為圖8(B)所 示的狀態(tài)。如圖8(B)所示，在區(qū)間J(一端部)以一定加工高度形成改質 區(qū)域R。在此區(qū)間J中以一定加工高度形成改質區(qū)域R之后，加工用 物鏡42沿著切割預定線C,移動，由加工用激光Ll形成改質區(qū)域R(第 一加工步驟)。
從圖8(B)所示狀態(tài)開始，若加工用物鏡42再向圖8(A)中箭頭H 的方向移動，則如圖8(C)所示，加工用物鏡42接近于切割預定線d 的另一端。若加工用物鏡42到達偏離加工對象物S的位置，則成為與 參照圖8(A)所作說明者相反的狀態(tài)，受光部45(參照圖l)的4分割位置 檢測元件所檢測的測距用激光L2的反射光的總光量變少。因此，當受 光部45(參照圖l)的4分割位置檢測元件所檢測的總光量小于預定的臨界值時，視為加工用物鏡42位于相當于切割預定線d的一端的位置(視
為己成為相當于圖8(C)的狀態(tài))，保持該時刻的致動器的伸長量。保持
致動器43的伸長量的情況下移動平臺2，使得加工用物鏡42到達圖 8(C)中的X2的位置，準備下一切割預定線C2的加工(第二加工步驟)。
另外，在上述的說明中，為了檢測加工用物鏡42是否位于相當于 切割預定線的一端的位置，基于受光部45(參照圖1)的4分割位置檢測 元件所檢測的總光量是否大于預定的臨界值來進行判斷，但是，與位 移取得工序中所作說明一樣，也可使用其它基準。另外，為了檢測加 工用物鏡42是否位于相當于切割預定線的另一端的位置，基于受光部 45(參照圖l)的4分割位置檢測元件所檢測的總光量是否小于預定的臨 界值來進行判斷，但是，與位移取得工序中所作說明一樣，也可使用 其它基準。
參照圖9所示的流程圖來說明該加工工序中的激光加工裝置1的 動作。
控制部7的平臺移動控制部702向平臺2輸出控制信號，使其僅 僅上升加工高度的量(步驟S21)。隨著該控制信號的輸出平臺2僅上升 加工高度的量。
控制部7的激光出射控制部701分別向激光頭13以及激光二極管 44輸出控制信號，使激光頭13出射加工用激光Ll，使激光二極管44 出射測距用激光L2(步驟S22)。隨著該控制信號的輸出分別出射加工用 激光L1以及測距用激光L2。
控制裝置7的平臺控制部702向平臺2輸出控制信號，使加工用 物鏡42向圖8(A)的箭頭H的方向移動(步驟S23)。隨著該控制信號的 輸出平臺2開始移動。
控制裝置7的端部判斷部705基于從受光部45所輸出的信號判斷 加工用物鏡42是否己接近于加工對象物S的端部(步驟S24)。當端部 判斷部705判斷出加工用物鏡42已接近于加工對象物S的端部時，即 輸出指示信號，以指示致動器控制部703輸出控制信號用以使致動器 43開始伸縮且保持測距用激光L2的聚焦點位置。致動器控制部703 向致動器43輸出控制信號，從而使其開始伸縮，并且使像散信號等于 所保持的基準值(步驟S25)。隨著該控制信號的輸出致動器43根據預先所記錄的伸縮量(軌跡G)保持加工用物鏡42(步驟S26)。因此，在與 加工對象物S的表面Sl的位移對應的位置形成改質區(qū)域R(參照圖 S(B))。
端部判斷部705基于受光部45所輸出的信號來判斷加工用物鏡42 是否己接近于加工對象物S的另一端(步驟S27)。端部判斷部705當 判斷出加工用物鏡42接近于加工對象物S的端部時，即向致動器控制 部703輸出指示信號，以指示輸出用以停止致動器43的伸縮的控制信 號。隨著指示信號的輸出，致動器控制部703向致動器43輸出停止伸 縮并保持狀態(tài)的控制信號(步驟S28)。隨著該控制信號的輸出致動器43 停止伸縮。當加工用物鏡42接近于切割預定線C,的延長線上的點X, 時，平臺移動控制部702向平臺2輸出控制信號，使其停止移動(步驟
529) 。之后，在位移儲存部706所儲存的致動器43的伸縮量當中，算 出從結束記錄的時間點起至指定時間之前所記錄并被儲存的致動器43 的伸縮量的平均值，并且，將致動器43的伸縮量固定為該平均值(步驟
530) 。
上述的準備工程及加工工序分別在加工對象物S的全部的切割預
定線C, Cn上進行，且沿著各切割預定線Q Cn形成改質區(qū)域R。
此外，在本實施方式中對生成一段改質區(qū)域R的情況進行了說明， 但是也可以生成多段改質區(qū)域。此時， 一邊對圖IO(A)及圖IO(B)與圖 4(A) 圖4(C)作對比參照， 一邊進行說明。圖4(A) 圖4(C)中，將加 工用物鏡42所集光的可見觀察光的焦點位置作為基準而取得加工對象 物S的表面Sl的位移。在此，在圖4(A)中，若使平臺2僅僅上升加工 高度的量，將該情況下的像散信號作為基準值，則可使激光的聚焦點 位于加工對象物S的內部。如果在該狀態(tài)下一邊照射加工用激光Ll及 測距用激光L2、 一邊移動平臺2，則成為圖IO(A)所示的狀態(tài)。艮卩，在 加工對象物S的內部形成由加工用激光Ll所產生的改質區(qū)域Np并且， 如果記錄致動器43的伸縮量，則可取得伴隨著加工對象物S的表面Sl 的位移的軌跡K。接著，再上升平臺2，與參照圖8(A) 圖8(C)所作 的說明相同，若一邊再生作為軌跡K所記錄的致動器43的伸縮量、一 邊執(zhí)行激光加工的話，則在加工對象物S的內部在隨著其表面Sl的位
移的位置形成改質區(qū)域N2。如此，如果一邊記錄加工對象物S的表面Sl的位移一邊進行激光 加工的話，則能夠更有效率地形成改質區(qū)域。另外，在取得加工對象
物S的表面Sl的位移時，在加工對象物S的內部形成測距用激光L2 的聚焦點。因此，加工對象物S的表面S1上的測距用激光L2的光束 直徑變大，所以能夠進一步減小因表面Sl的狀態(tài)(因背面研磨(Back Grind)等所造成的研磨痕的線等等)所受到的影響。
本實施方式中，位移取得工序中的平臺2的移動速度與加工工序 中的平臺2的移動速度被設定為相等，但是，也優(yōu)選將這些移動速度 設定為不相同。更具體而言，將加工工序中的平臺2的移動速度(第二 速度)設定為小于位移取得工序中的平臺2的移動速度(第一速度)。此 時，將在位移取得工序中取得主面Sl的位移的取樣周期(第一時間間 隔)設定為長于在加工工序中驅動致動器43的取樣周期(第二時間間 隔)。例如，將位移取得工序的平臺2的移動速度設定為60m/s、取樣 周期設定為lms，加工工序中的平臺2的移動速度設定為300m/s、取 樣周期設定為0.2ms。由于移動速度與取樣周期的積成為各個動作的間 距(切割預定線方向的距離間隔)，所以，在位移取得工序中取得主面 Sl的位移的間距和在加工工序中驅動致動器43的間距相同，記錄與再 生的間距一致。如此設定時，由于位移取得工序中的平臺2的移動速 度慢，所以，即使在加工對象物S的主面Sl存在大的凹凸也能夠跟蹤。 另外，因為加工工序中的加工速度不變，所以不會使加工效率降低。
在本實施方式中，沿著切割預定線作為與加工對象物S的表面Sl 的位移對應的量取得致動器43的伸縮量，基于該取得的伸縮量一邊伸 縮致動器43—邊調整加工用物鏡42與表面S1的間隔并形成改質區(qū)域， 所以，能夠在加工對象物S內部的指定的位置穩(wěn)定地形成改質區(qū)域。 另外，由于用集光加工用激光Ll等的加工用物鏡42來進行測距用激 光L2的集光，所以，能夠避免例如由于交換透鏡等原因所引起的偏離， 能夠更正確地取得表面S1的位移。
另外，在使加工用物鏡42與加工對象物S相對地移動從而使加工 用物鏡42接近于加工對象物S之后，解除將加工用物鏡42保持在起 始位置的狀態(tài)，并取得表面S1的位移，所以，能夠在盡量排除加工對 象物S的端部的形狀變動所造成的影響的情況下取得位移。另外，在將加工用物鏡42保持在起始位置的狀態(tài)下在切割預定線 的一端部形成改質區(qū)域，而其后，解除保持加工用物鏡42的狀態(tài)，并 且一邊跟蹤預先取得的表面S1的位移一邊形成改質區(qū)域，所以，能夠
在盡量排除加工對象物s的端部的形狀變動所造成的影響下形成改質區(qū)域。
由于能夠沿著切割預定線穩(wěn)定地形成改質區(qū)域，所以在形成改質
區(qū)域之后，在利用切割薄膜2a的擴張等將作為加工對象物的晶片割斷、 分離成芯片狀的工序中，即使是割斷大量的晶片的情況下也能夠以良 好的品質穩(wěn)定地進行晶片的割斷。 產業(yè)上利用的可能性
根據本發(fā)明的激光加工方法以及激光加工裝置，能夠進行激光的 聚焦點的偏離非常小的良好效率的激光加工。
權利要求
1. 一種激光加工方法，其特征在于，是將第一激光以透鏡集光，使聚焦點對準加工對象物的內部進行照射，沿著所述加工對象物的切割預定線在所述加工對象物的內部形成改質區(qū)域的激光加工方法，其具備位移取得步驟，將用以測定所述加工對象物的主面的位移的第二激光用所述透鏡集光從而向所述加工對象物照射，一邊檢測隨著照射被所述主面反射的反射光，一邊取得沿著所述切割預定線的所述主面的位移；加工步驟，照射所述第一激光，基于該取得的位移，一邊調整所述透鏡與所述主面的間隔，一邊使所述透鏡與所述加工對象物沿著所述主面作相對移動，并沿著所述切割預定線形成所述改質區(qū)域，其中，所述位移取得步驟具有測定準備步驟，將所述透鏡保持在測定起始位置，該測定起始位置被設定成為使所述第二激光的聚焦點對準相對于所述加工對象物的指定的位置；第一測定步驟，在將所述透鏡保持在測定起始位置的狀態(tài)下開始照射所述第二激光，使所述透鏡和所述加工對象物沿著所述主面作相對移動，根據在所述主面被反射的所述第二激光的反射光，解除將所述透鏡保持在所述測定起始位置上的狀態(tài)；第二測定步驟，在所述解除之后，一邊檢測在所述主面被反射的所述第二激光的反射光，一邊調整所述透鏡與所述主面的距離，并取得沿著所述切割預定線的所述主面的位移。
2. 如權利要求1所述的激光加工方法，其特征在于， 在所述位移取得步驟中，在取得沿著所述切割預定線的所述主面的位移的同時照射所述第一激光，并沿著所述切割預定線形成所述改 質區(qū)域。
3. 如權利要求2所述的激光加工方法，其特征在于，所述位移取得步驟中所形成的改質區(qū)域形成在所述加工步驟中所 形成的改質區(qū)域與所述主面之間。
4. 如權利要求1 3中任一項所述的激光加工方法，其特征在于， 所述透鏡，在相當于所述切割預定線的一端的位置和相當于所述切割預定線的延長線上的所述一端的外側的位置之間、以及相當于所 述切割預定線的另一端的位置和相當于所述切割預定線的延長線上的 所述另一端的外側的位置之間，被保持在所述測定起始位置。
5. —種激光加工方法，其特征在于，是將第一激光以透鏡集光，使聚焦點對準加工對象物的內部進行 照射，沿著所述加工對象物的切割預定線在所述加工對象物的內部形成改質區(qū)域的激光加工方法，其具備位移取得步驟，將用以測定所述加工對象物的主面的位移的第二 激光用所述透鏡集光從而向所述加工對象物照射， 一邊檢測隨著照射 被所述主面反射的反射光， 一邊取得沿著所述切割預定線的所述主面的位移；加工步驟，照射所述第一激光，基于該取得的位移， 一邊調整所 述透鏡與所述主面的間隔， 一邊使所述透鏡與所述加工對象物沿著所 述主面作相對移動，并沿著所述切割預定線形成所述改質區(qū)域，其中，在所述位移取得步驟中， 一邊使所述透鏡和所述加工對象物以第 一速度沿著所述主面作相對移動， 一邊以第一時間間隔取得沿著所述 切割預定線的所述主面的位移，在所述加工步驟中， 一邊使所述透鏡和所述加工對象物以大于所 述第一速度的第二速度沿著所述主面作相對移動， 一邊以短于所述第 一時間間隔的第二時間間隔調整所述透鏡與所述主面的間隔、同時形 成所述改質區(qū)域。
6. 如權利要求5所述的激光加工方法，其特征在于，在所述位移取得步驟中，在取得沿著所述切割預定線的所述主面 的位移的同時照射所述第一激光，并沿著所述切割預定線形成所述改 質區(qū)域。
7. 如權利要求6所述的激光加工方法，其特征在于， 所述位移取得步驟中所形成的改質區(qū)域形成在所述加工步驟中所形成的改質區(qū)域與所述主面之間。
8. —種激光加工方法，其特征在于，是將第一激光以透鏡集光，使聚焦點對準加工對象物的內部進行 照射，沿著所述加工對象物的切割預定線在所述加工對象物的內部形 成改質區(qū)域的激光加工方法，其具備位移取得步驟，將用以測定所述加工對象物的主面的位移的第二 激光用所述透鏡集光從而向所述加工對象物照射， 一邊檢測隨著照射 被所述主面反射的反射光， 一邊取得沿著所述切割預定線的所述主面 的位移；加工步驟，照射所述第一激光，基于該取得的位移， 一邊調整所 述透鏡與所述主面的間隔， 一邊使所述透鏡與所述加工對象物沿著所 述主面作相對移動，并沿著所述切割預定線形成所述改質區(qū)域，其中，所述切割預定線包括第一切割預定線和第二切割預定線， 在所述位移取得步驟中，使所述透鏡相對于所述加工對象物以沿 著所述第一切割預定線的第一方向作相對移動，從而取得沿著所述第 一切割預定線的所述主面的位移，之后，使所述透鏡相對于所述加工 對象物以與所述第一方向相反的第二方向作相對移動，從而取得沿著 所述第二切割預定線的所述主面的位移，在所述加工步驟中，向所述第一方向形成沿著所述第一切割預定 線的改質區(qū)域之后，向所述第二方向形成沿著所述第二切割預定線的 改質區(qū)域。
9. 如權利要求8所述的激光加工方法，其特征在于，在所述位移取得步驟中，在取得沿著所述切割預定線的所述主面 的位移的同時照射所述第一激光，并沿著所述切割預定線形成所述改 質區(qū)域。
10. 如權利要求9所述的激光加工方法，其特征在于， 所述位移取得步驟中所形成的改質區(qū)域形成在所述加工步驟中所形成的改質區(qū)域與所述主面之間。
11. 一種激光加工裝置，其特征在于，是使其聚焦點對準加工對象物的內部地照射第一激光，沿著所述 加工對象物的切割預定線在所述加工對象物的內部形成改質區(qū)域的激 光加工裝置，其具備透鏡，對所述第一激光以及用以測定所述加工對象物的主面的位移的第二激光，向著所述加工對象物進行集光；位移取得裝置，檢測隨著所述第二激光的照射在所述主面被反射 的反射光，從而取得所述主面的位移；移動裝置，使所述加工對象物和所述透鏡沿著所述加工對象物的 主面移動；保持裝置，相對于所述主面進退自如地保持所述透鏡； 控制裝置，控制所述移動裝置及所述保持裝置各自的動作， 一邊照射所述第二激光， 一邊所述控制裝置控制所述移動裝置，使所述加工對象物和所述透鏡沿著所述主面作相對移動，并且所述位移取得裝置取得沿著所述切割預定線的所述主面的位移，照射所述第一激光，所述控制裝置控制所述保持裝置，使其一邊基于所述位移取得裝置所取得的位移調整所述透鏡與所述主面的間隔一邊進行保持，并且控制所述移動裝置，使所述透鏡與所述加工對象物沿著所述主面作相對移動，并形成所述改質區(qū)域，所述控制裝置控制所述保持裝置，以使所述透鏡保持在測定起始位置上，該測定起始位置被設定成為使所述第二激光的聚焦點對準相對于所述加工對象物的指定的位置，在將所述透鏡保持在測定起始位置的狀態(tài)下開始所述第二激光的照射，所述控制裝置控制所述移動裝置，以使所述透鏡與所述加工對 象物沿著所述主面作相對移動，并且控制所述保持裝置，以使根據在 所述主面被反射的所述第二激光的反射光，解除將所述透鏡保持在所 述測定起始位置的狀態(tài)，在該解除之后，所述控制裝置控制所述保持裝置，以使其一邊檢 測在所述主面被反射的所述第二激光的反射光， 一邊調整所述透鏡與 所述主面之間的距離，所述位移取得裝置取得沿著所述切割預定線的 所述主面的位移。
12. 如權利要求ll所述的激光加工裝置，其特征在于， 在所述位移取得裝置取得沿著所述切割預定線的所述主面的位移的同時照射所述第一激光，并且沿著所述切割預定線形成所述改質區(qū) 域。
13. 如權利要求12所述的激光加工裝置，其特征在于， 所述移動裝置能夠使所述加工對象物向著所述透鏡的方向移動， 所述控制裝置控制所述移動裝置，以使在所述位移取得裝置取得所述位移時沿著所述切割預定線形成的改質區(qū)域，形成在其后沿著所 述切割預定線形成的改質區(qū)域與所述主面之間。
14. 如權利要求11~13中任一項所述的激光加工裝置，其特征在于，所述透鏡，在相當于所述切割預定線的一端的位置和相當于所述 切割預定線的延長線上的所述一端的外側的位置之間、以及相當于所 述切割預定線的另一端的位置和相當于所述切割預定線的延長線上的 所述另一端的外側的位置之間，被保持在所述測定起始位置。
15. —種激光加工裝置，其特征在于，是使其聚焦點對準加工對象物的內部地照射第一激光，沿著所述 加工對象物的切割預定線在所述加工對象物的內部形成改質區(qū)域的激 光加工裝置，其具備透鏡，對所述第一激光以及用以測定所述加工對象物的主面的位 移的第二激光，向著所述加工對象物進行集光；位移取得裝置，檢測隨著所述第二激光的照射在所述主面被反射 的反射光，從而取得所述主面的位移；移動裝置，使所述加工對象物和所述透鏡沿著所述加工對象物的 主面移動；保持裝置，相對于所述主面進退自如地保持所述透鏡； 控制裝置，控制所述移動裝置及所述保持裝置各自的動作， 一邊照射所述第二激光， 一邊所述控制裝置控制所述移動裝置， 使所述加工對象物和所述透鏡沿著所述主面作相對移動，并且所述位 移取得裝置取得沿著所述切割預定線的所述主面的位移，照射所述第一激光，所述控制裝置控制所述保持裝置，使其一邊 基于所述位移取得裝置所取得的位移調整所述透鏡與所述主面的間隔 一邊進行保持，并且控制所述移動裝置，使所述透鏡與所述加工對象 物沿著所述主面作相對移動，并形成所述改質區(qū)域，一邊照射所述第二激光， 一邊所述控制裝置控制所述移動裝置， 使所述加工對象物和所述透鏡以第一速度沿著所述主面作相對移動， 所述位移取得裝置以第一時間間隔取得沿著所述切割預定線的所述主 面的位移，照射所述第一激光，所述控制裝置控制所述移動裝置，使所述透 鏡和所述加工對象物以快于所述第一速度的第二速度沿著所述主面作 相對移動，并且控制所述保持裝置，以短于所述第一時間間隔的第二 時間間隔調整所述透鏡與所述主面之間的間隔。
16. 如權利要求15所述的激光加工裝置，其特征在于， 在所述位移取得裝置取得沿著所述切割預定線的所述主面的位移的同時照射所述第一激光，并且沿著所述切割預定線形成所述改質區(qū) 域。
17. 如權利要求16所述的激光加工裝置，其特征在于， 所述移動裝置能夠使所述加工對象物向著所述透鏡的方向移動，所述控制裝置控制所述移動裝置，以使在所述位移取得裝置取得 所述位移時沿著所述切割預定線形成的改質區(qū)域，形成在其后沿著所 述切割預定線形成的改質區(qū)域與所述主面之間。
18. —種激光加工裝置，其特征在于，是使其聚焦點對準加工對象物的內部地照射第一激光，沿著所述 加工對象物的切割預定線在所述加工對象物的內部形成改質區(qū)域的激 光加工裝置，其具備透鏡，對所述第一激光以及用以測定所述加工對象物的主面的位 移的第二激光，向著所述加工對象物進行集光；位移取得裝置，檢測隨著所述第二激光的照射在所述主面被反射 的反射光，從而取得所述主面的位移；移動裝置，使所述加工對象物和所述透鏡沿著所述加工對象物的 主面移動；保持裝置，相對于所述主面進退自如地保持所述透鏡； 控制裝置，控制所述移動裝置及所述保持裝置各自的動作， 一邊照射所述第二激光， 一邊所述控制裝置控制所述移動裝置， 使所述加工對象物和所述透鏡沿著所述主面作相對移動，并且所述位 移取得裝置取得沿著所述切割預定線的所述主面的位移，照射所述第一激光，所述控制裝置控制所述保持裝置，使其一邊 基于所述位移取得裝置所取得的位移調整所述透鏡與所述主面的間隔 一邊進行保持，并且控制所述移動裝置，使所述透鏡與所述加工對象 物沿著所述主面作相對移動，并形成所述改質區(qū)域，所述切割預定線包括第一切割預定線和第二切割預定線， 所述控制裝置控制所述移動裝置，以使所述透鏡沿著所述第一切 割預定線向第一方向相對于所述加工對象物作相對移動；所述位移取 得裝置系取得沿著所述第一切割預定線的所述主面的位移；之后，所 述控制裝置控制所述移動裝置，以使所述透鏡向與所述第一方向相反 的第二方向相對于所述加工對象物作相對移動；所述位移取得裝置取 得沿著所述第二切割預定線的所述主面的位移，所述控制裝置控制所述移動裝置，以使向所述第一方向形成沿著所述第一切割預定線的改質區(qū)域之后，向所述第二方向形成沿著所述 第二切割預定線的改質區(qū)域。
19. 如權利要求18所述的激光加工裝置，其特征在于， 在所述位移取得裝置取得沿著所述切割預定線的所述主面的位移的同時照射所述第一激光，并且沿著所述切割預定線形成所述改質區(qū) 域。
20. 如權利要求19所述的激光加工裝置，其特征在于，所述移動裝置能夠使所述加工對象物向著所述透鏡的方向移動， 所述控制裝置控制所述移動裝置，以使在所述位移取得裝置取得所述位移時沿著所述切割預定線形成的改質區(qū)域，形成在其后沿著所述切割預定線形成的改質區(qū)域與所述主面之間。
全文摘要
盡量減少激光的聚焦點的偏離，并且可有效率地執(zhí)行激光加工。具備位移取得步驟(S07～S11)，以透鏡集光用以測定加工對象物(S)的表面(S1)位移的測距用激光，并將其而向加工對象(S)物照射，一邊檢測隨著該照射在主面被反射的反射光(45)，一邊取得沿著切割預定線的表面的位移；基于在該位移取得步驟中所取得的位移，一邊調整加工用物鏡(42)與表面(S1)的間隔，一邊使加工用物鏡(42)與加工對象物(S)沿著主面作相對移動，并沿著切割預定線(P)形成改質區(qū)域。
文檔編號B23K26/03GK101434004SQ20081018279
公開日2009年5月20日 申請日期2004年12月13日 優(yōu)先權日2004年1月9日
發(fā)明者久野耕司, 楠昌好, 渥美一弘, 鈴木達也 申請人:浜松光子學株式會社