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(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過照射激光而對加工對象物進(jìn)行加工的激光加工方法以及激光加工裝置。
背景技術(shù)：
在以往的激光加工技術(shù)中，相對于將對加工對象物進(jìn)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(shè)置的技術(shù)(例如，參照下述專利文獻(xiàn)1的圖6～圖10)。在此種激光加工技術(shù)中，當(dāng)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(dāng)其測定點(diǎn)到達(dá)集光透鏡的正下方時，依據(jù)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(qū)動。
另外，對主面為凸凹形狀的加工對象物進(jìn)行加工的技術(shù)有，作為加工準(zhǔn)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(shí)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(jù)所測定的平面度對加工對象物進(jìn)行加工的技術(shù)(例如，參照下述專利文獻(xiàn)2。)。
專利文獻(xiàn)1日本專利特開2002-219591號公報專利文獻(xiàn)2日本專利特開平11-345785號公報然而，上述專利文獻(xiàn)1所記載的激光加工技術(shù)具有如下所述的需解決的課題。即，在從加工對象物的外側(cè)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(shí)施加工的情況下，測定裝置從加工對象物的外側(cè)開始進(jìn)行測定，并向加工對象物的內(nèi)側(cè)進(jìn)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(qū)動集光透鏡時，在加工對象物的端部，有時激光的聚焦點(diǎn)會發(fā)生偏離。
另外，在使用上述專利文獻(xiàn)2所記載的技術(shù)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?yàn)樵跍y定時和加工時要交換各自所使用的裝置，所以交換費(fèi)時，同時伴隨著交換有產(chǎn)生偏離的憂慮。

發(fā)明內(nèi)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(diǎn)的偏離且可有效率地進(jìn)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(jìn)行集光，使聚焦點(diǎn)對準(zhǔn)加工對象物的內(nèi)部進(jìn)行照射，并沿著加工對象物的切割預(yù)定線在加工對象物的內(nèi)部形成改質(zhì)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(yù)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(diào)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(yù)定線形成改質(zhì)區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的激光加工方法，由于沿著切割預(yù)定線取得主面的位移，并且基于取得的位移一邊調(diào)整透鏡與主面的間隔一邊形成改質(zhì)區(qū)域，所以，能夠在加工對象物內(nèi)部的指定的位置形成改質(zhì)區(qū)域。另外，由于以對加工用第一激光進(jìn)行集光的透鏡來對測定用第二激光進(jìn)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(yù)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(diào)整透鏡與主面的間隔、同時形成改質(zhì)區(qū)域。因?yàn)槭且暂^形成改質(zhì)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?yàn)橐暂^取得主面的位移時的第一速度快的第二速度形成改質(zhì)區(qū)域，所以加工效率得到了提高。又例如，若各自設(shè)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(yù)定線方向的距離間隔，等于形成改質(zhì)區(qū)域時的調(diào)整透鏡與主面的間隔時的切割預(yù)定線方向的距離間隔，則依所取得的主面的位移，能夠如實(shí)地調(diào)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(zhǔn)備步驟，將透鏡保持在測定起始位置，該測定起始位置被設(shè)定成為使第二激光的聚焦點(diǎn)對準(zhǔn)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(jù)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(diào)整透鏡與主面的距離，并取得沿著切割預(yù)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(yù)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(jù)與反射的面的距離而發(fā)生變化，所以例如，能夠?qū)⒎瓷涔獾墓饬堪l(fā)生指定的變化的部分假設(shè)為相當(dāng)于加工對象物的主面的外緣的部分，并據(jù)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(zhǔn)備步驟，基于在位移取得步驟中所取得的沿著切割預(yù)定線的主面的位移，設(shè)定相對于主面保持透鏡的加工起始位置，并在該設(shè)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(yù)定線的一端部形成改質(zhì)區(qū)域；第二加工步驟，在切割預(yù)定線的一端部形成改質(zhì)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(yù)定線的主面的位移，一邊調(diào)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(zhì)區(qū)域。因?yàn)槭窃诩庸て鹗嘉恢帽３滞哥R的狀態(tài)下在切割預(yù)定線的一端部形成改質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(yù)定線的主面的位移的同時照射第一激光，并沿著切割預(yù)定線形成改質(zhì)區(qū)域。由于主面位移的取得和改質(zhì)區(qū)域的形成同時進(jìn)行，所以，能夠以一次的掃描來進(jìn)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(zhì)區(qū)域形成在加工步驟中所形成的改質(zhì)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(zhì)區(qū)域，從激光照射的一側(cè)觀察時，在加工步驟中所形成的改質(zhì)區(qū)域位于遠(yuǎn)處，所以，能夠在激光的出射方向上廣范地形成改質(zhì)區(qū)域。
另外，本發(fā)明的激光加工方法還優(yōu)選，切割預(yù)定線包括第一切割預(yù)定線和第二切割預(yù)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(yù)定線的第一方向作相對移動，從而取得沿著第一切割預(yù)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(yù)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(yù)定線的改質(zhì)區(qū)域之后，向第二方向形成沿著第二切割預(yù)定線的改質(zhì)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(yù)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(yù)定線的位移，所以，能夠通過使透鏡相對于加工對象物進(jìn)行往復(fù)動作而取得位移。另外，由于透鏡通過相對于加工對象物進(jìn)行往復(fù)動作，而形成分別沿著第一切割預(yù)定線及第二切割預(yù)定線的改質(zhì)區(qū)域，所以，能夠更有效率地形成改質(zhì)區(qū)域。
本發(fā)明的激光加工裝置，是使其聚焦點(diǎn)對準(zhǔn)加工對象物的內(nèi)部地照射第一激光，沿著加工對象物的切割預(yù)定線在加工對象物的內(nèi)部形成改質(zhì)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(jìn)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(jìn)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(yù)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(diào)整透鏡與主面的間隔一邊進(jìn)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(zhì)區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的激光加工裝置，由于沿著切割預(yù)定線取得主面的位移，再依據(jù)其取得的位移而一邊調(diào)整透鏡與主面的間隔一邊形成改質(zhì)區(qū)域，所以，能夠在加工對象物內(nèi)部的指定的位置形成改質(zhì)區(qū)域。另外，由于是以對加工用第一激光進(jìn)行集光的透鏡來對測定用第二激光進(jìn)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(yù)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(diào)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(zhì)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(zhì)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(yù)定線方向的距離間隔，等于在形成改質(zhì)區(qū)域時的在調(diào)整透鏡與主面的間隔時的切割預(yù)定線方向的距離間隔，則能夠根據(jù)所取得的主面的位移，如實(shí)地調(diào)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(shè)定成為使所述第二激光的聚焦點(diǎn)對準(zhǔn)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(jù)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(diào)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(yù)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(yù)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?qū)⒎瓷涔獾墓饬堪l(fā)生指定變化的部分假設(shè)為相當(dāng)于加工對象物的主面的外緣的部分，并據(jù)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(yù)定線的主面的位移，設(shè)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(shè)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(yù)定線的一端部形成改質(zhì)區(qū)域；在一端部形成改質(zhì)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(diào)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(zhì)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(yù)定線的一端部形成改質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(yù)定線的主面的位移的同時照射第一激光，并且沿著切割預(yù)定線形成改質(zhì)區(qū)域。由于主面位移的取得和改質(zhì)區(qū)域的形成同時進(jìn)行，所以，能夠以一次的掃描進(jìn)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(yù)定線形成的改質(zhì)區(qū)域，形成在其后沿著切割預(yù)定線形成的改質(zhì)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(zhì)區(qū)域，從激光照射的一側(cè)觀察時，在加工步驟中所形成的改質(zhì)區(qū)域位于遠(yuǎn)處，所以能夠在激光的出射方向上廣范地形成改質(zhì)區(qū)域。
另外，本發(fā)明的激光加工裝置還優(yōu)選，切割預(yù)定線包括第一切割預(yù)定線和第二切割預(yù)定線，控制裝置控制移動裝置，以使透鏡沿著第一切割預(yù)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(yù)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(yù)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(yù)定線的改質(zhì)區(qū)域之后，向第二方向形成沿著第二切割預(yù)定線的改質(zhì)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(yù)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(yù)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(fù)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(fù)動作而形成各自沿著第一切割預(yù)定線及第二切割預(yù)定線的改質(zhì)區(qū)域，所以能夠更有效率地形成改質(zhì)區(qū)域。
根據(jù)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(diǎn)的偏離的同時進(jìn)行有效率的激光加工。


圖1是表示本實(shí)施方式的激光加工裝置的構(gòu)成圖。
圖2是表示本實(shí)施方式的激光加工裝置所具備的控制裝置的功能性的構(gòu)成圖。
圖3是表示用以說明本實(shí)施方式的加工對象物的圖。
圖4是用來說明本實(shí)施方式的激光加工方法的圖。
圖5是用來說明本實(shí)施方式的激光加工方法的圖。
圖6是用來說明本實(shí)施方式的激光加工方法的圖。
圖7是用來說明本實(shí)施方式的激光加工方法的圖。
圖8是用來說明本實(shí)施方式的激光加工方法的圖。
圖9是用來說明本實(shí)施方式的激光加工方法的圖。
圖10是用來說明本實(shí)施方式的激光加工方法的圖。
符號說明1…激光加工裝置；2…平臺；3…激光頭單元；4…光學(xué)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(zhì)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(shí)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(xì)說明而容易理解。下面，參照

本發(fā)明的實(shí)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(fù)說明。
參照圖1說明本實(shí)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(diǎn)P對準(zhǔn)在平臺2(移動裝置)上載置的平板狀的加工對象物S的內(nèi)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(nèi)部形成因多光子吸收而產(chǎn)生的改質(zhì)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(zhuǎn)移動的裝置，該平臺2的上方配置有由激光頭單元3、光學(xué)系統(tǒng)主體部4以及物鏡單元5所構(gòu)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(xué)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(hù)套11，在此冷卻護(hù)套11的縱壁11a內(nèi)以曲折的狀態(tài)埋設(shè)有流通著冷卻水的冷卻管12。在該縱壁11a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L1的光路的開放及關(guān)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NdYAG激光，并且作為加工用激光L1出射脈寬1μs以下的脈沖激光。
另外，在激光頭單元3中，在冷卻護(hù)套11的底壁11b的下面，安裝有用以調(diào)整冷卻護(hù)套11的傾斜等的調(diào)整部15。此調(diào)整部15是用來使從激光頭13出射的加工用激光L1的光軸α，與以上下方向延伸的在光學(xué)系統(tǒng)主體4以及物鏡單元5上設(shè)定的軸線β一致的裝置。即，激光頭單元3隔著調(diào)整部15而被安裝在光學(xué)系統(tǒng)主體部4上。之后，當(dāng)利用調(diào)整部15調(diào)整冷卻護(hù)套11的傾斜時，隨著冷卻護(hù)套11的移動，激光頭13的傾斜等也被調(diào)整。由此，加工用激光L1在其光軸α與軸線β一致的狀態(tài)下向光學(xué)系統(tǒng)主體4內(nèi)行進(jìn)。此外，在冷卻護(hù)套11的底壁11b、調(diào)整部15以及光學(xué)系統(tǒng)主體部4的筐體21上形成有通過加工用激光L1的貫通孔。
另外，在光學(xué)系統(tǒng)主體部4的筐體21內(nèi)的軸線β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L1的光束直徑(beam size)的擴(kuò)束器22；用來調(diào)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(diào)整的加工用激光L1的輸出的輸出觀察光學(xué)系統(tǒng)24；以及，用來調(diào)整加工用激光L1的偏光的偏光調(diào)整光學(xué)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(jīng)由熱管27與冷卻護(hù)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(jìn)一步，為了觀察被載置在平臺2上的加工對象物S，在光學(xué)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(jìn)行光導(dǎo)的光導(dǎo)管(light guide)28，且在筐體21內(nèi)配置有CCD相機(jī)29。觀察用可見光由光導(dǎo)管28被導(dǎo)入到筐體21內(nèi)，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β上的分色鏡34所反射。被反射的觀察用可見光沿軸線β向下方行進(jìn)，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β向上方行進(jìn)，被分色鏡34反射。被該分色鏡34所反射的反射光進(jìn)一步被分色鏡33反射，并透過成像透鏡35等，向CCD相機(jī)29入射。由該CCD相機(jī)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(xué)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(xué)系統(tǒng)主體部4的下端部的位置，所以，能夠容易使設(shè)定在光學(xué)系統(tǒng)主體4的軸線β與設(shè)定在物鏡單元5的軸線β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β與光軸一致的狀態(tài)，安裝有加工用物鏡42。另外，在光學(xué)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L1的貫通孔。另外，由加工用物鏡42而被聚光的加工用激光L1的聚焦點(diǎn)P的峰值功率密度成為1×108(W/cm2)以上。
進(jìn)一步，在物鏡單元5的筐體41內(nèi)，為了使加工用激光L1的聚焦點(diǎn)P位于距離加工對象物S的表面S1的規(guī)定深度內(nèi)，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β上的分色鏡48反射。被反射的測距用激光L2沿軸線β向下方行進(jìn)，透過加工用物鏡42之后照射在加工對象物S的表面S1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S1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β向上方行進(jìn)，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(nèi)，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。基于被集光在該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，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(diǎn)位于相對于加工對象物S的表面S1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(guān)信息，被輸出至控制裝置7?？刂蒲b置7依據(jù)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(jìn)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(jìn)行規(guī)定的信息處理，并將其信息處理的結(jié)果作為控制信號經(jīng)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(gòu)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(diǎn)運(yùn)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L1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(qū)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(qū)動致動器43驅(qū)動的量為該輸出的伸縮量。該伸縮量根據(jù)加工對象物S的主面S1的位移而變化，所以也可作為表示主面S1的位移量來掌握。聚焦點(diǎn)運(yùn)算部704是依據(jù)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(diǎn)之間的距離的部分。端部判斷部705是依據(jù)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(yīng)的位置的部分。此外，有關(guān)各功能性的構(gòu)成要素的動作，將在后面的說明中進(jìn)行敘述。
關(guān)于用以上那樣構(gòu)成的激光加工裝置1所進(jìn)行的激光加工方法進(jìn)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(diǎn)P對準(zhǔn)加工對象物S的內(nèi)部。該平臺2的起始位置是依據(jù)加工對象物S的厚度、折射率、加工用物鏡42的數(shù)值孔徑等所決定的。
接著，從激光頭13出射加工用激光L1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L1以及測距用激光L2在加工對象物S的所期望的線(切割預(yù)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L1的聚焦點(diǎn)P的位置總是位于距離加工對象物S的表面S1一定深度地，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(diào)整在軸線β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S1一定深度的位置形成由多光子吸收所產(chǎn)生的改質(zhì)區(qū)域R。如此，如果在平板狀的加工對象物S的內(nèi)部形成線狀的改質(zhì)區(qū)域R，則以其線狀的改質(zhì)區(qū)域R為起點(diǎn)產(chǎn)生裂縫，能夠沿著線狀改質(zhì)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(shí)施方式的激光加工裝置1的激光加工方法進(jìn)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(shí)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S1(主面)的位移的位移取得工序，以及照射加工用激光L1而形成改質(zhì)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(jìn)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(shè)定有2n條的切割預(yù)定線C1～C2n。此切割預(yù)定線C1～C2n以二條為一組而被施予激光加工。例如，若為切割預(yù)定線C1～C2，則從切割預(yù)定線C1的延長線上的點(diǎn)X1向點(diǎn)X2取得切割預(yù)定線C1的位移，接著從切割預(yù)定線C2的延長線上的點(diǎn)X3向點(diǎn)X4取得切割預(yù)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(diǎn)X1向點(diǎn)X2方向(參照圖1)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(diǎn)X3向點(diǎn)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(guān)切割預(yù)定線C1～C2的位移之后，依據(jù)其取得的位移，一邊再生致動器43的移動量，一邊從切割預(yù)定線C1的延長線上的點(diǎn)X1向點(diǎn)X2沿著切割預(yù)定線C1形成改質(zhì)區(qū)域，接著，從切割預(yù)定線C2的延長線上的點(diǎn)X3向點(diǎn)X4沿著切割預(yù)定線C2形成改質(zhì)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(yù)定線C1～Cn取得表面S1的位移的位移取得工序進(jìn)行說明。
參照圖4(A)～圖4(C)進(jìn)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(yù)定線C1上的一點(diǎn)Q1對應(yīng)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25μm的狀態(tài)。此伸長量25μm被設(shè)定為致動器43的最大伸長量50μm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(diǎn)對準(zhǔn)，上下移動平臺2。在此焦點(diǎn)對準(zhǔn)的狀態(tài)下照射測距用激光L2，再依據(jù)其反射光而獲得像散信號，并將此像散信號的值作為基準(zhǔn)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(yù)定線C1的延長線上的點(diǎn)X1對應(yīng)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(zhǔn)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(dāng)反射光的總光量超過預(yù)定的臨界值時，可判斷出加工對象物S的切割預(yù)定線C1與加工用物鏡42處于交差的位置。因此，當(dāng)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大于預(yù)定的臨界值時，視為加工用物鏡42位于與切割預(yù)定線C1的一端相對應(yīng)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(zhǔn)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G1(一端部)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S1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(yīng)于表面S1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(dá)到基準(zhǔn)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(yīng)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(yīng)。此后，如圖4(C)所示，當(dāng)加工用物鏡42接近切割預(yù)定線C1的另一端時，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少。因此，當(dāng)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(yù)定的臨界值時，視為加工用物鏡42位于相當(dāng)于切割預(yù)定線C1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(jié)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(dá)相當(dāng)于切割預(yù)定線C1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(yù)定的臨界值來進(jìn)行判斷，但是，也不局限于此，也可使用其它基準(zhǔn)?，F(xiàn)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1)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(jìn)行判斷，即，在超出預(yù)定的臨界值T1的時間點(diǎn)，加工用物鏡42到達(dá)相當(dāng)于切割預(yù)定線C1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(diǎn)(sampling point))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(xiàn)正的峰值的部分認(rèn)為是總光量的變化最大的點(diǎn)，即，相當(dāng)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(dá)到臨界值T1之后、并且圖5(B)所示的差分的峰值變化結(jié)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(dāng)于切割預(yù)定線C1的另一端的位置，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小于預(yù)定的臨界值來進(jìn)行判斷，但是，也不局限于此，也可使用其它基準(zhǔn)。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1)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(jìn)行判斷，即，在低于預(yù)定的臨界值T2的時間點(diǎn)，加工用物鏡42位于相當(dāng)于切割預(yù)定線C1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(diǎn)(sampling point))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(xiàn)負(fù)的峰值的部分認(rèn)為是總光量的變化最大的點(diǎn)，即，相當(dāng)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(dāng)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。控制裝置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C1上的一點(diǎn)Q1移動(步驟S01)。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20μm。致動器43隨著該控制信號的輸出而伸長20μm。在此狀態(tài)下上下移動平臺2從而使可見觀察光對準(zhǔn)焦點(diǎn)，設(shè)定其可見觀察光的焦點(diǎn)所對準(zhǔn)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S1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(diǎn)運(yùn)算部704以及端部判斷部705中。
聚焦點(diǎn)運(yùn)算部704將此狀態(tài)的像散信號值作為基準(zhǔn)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(yīng)于加工對象物S的切割預(yù)定線C1的延長線上的X1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(yīng)于加工對象物S的切割預(yù)定線C1的延長線上的X1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是否已接近于加工對象物S的端部(步驟S06)。當(dāng)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(zhǔn)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(zhǔn)值(步驟S07)。隨著該控制信號的輸出，致動器43根據(jù)加工對象物S的表面S1的位移而進(jìn)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S1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S1的位移而形成(參照圖4(C))?？刂蒲b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是否已接近于加工對象物S的另一端(步驟S09)。當(dāng)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S10)。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(jié)束致動器43的伸縮量的記錄(步驟S11)。當(dāng)加工用物鏡42接近于切割預(yù)定線C1的延長線上的點(diǎn)X1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(dāng)中，算出從結(jié)束記錄的時間點(diǎn)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L1以及測距用激光L2形成改質(zhì)區(qū)域的加工工序進(jìn)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(jìn)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(yù)定線C1中開始形成改質(zhì)區(qū)域的狀態(tài)。在到達(dá)圖8(A)之前，平臺2進(jìn)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S1與加工用物鏡42之間的距離被設(shè)定為接近于加工高度。若使可見域的焦點(diǎn)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(nèi)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(dāng)加工對象物S為硅晶片且其折射率為3.6(波長1.06μm)、加工高度為10μm時，被集光在3.6×10＝36μm的位置。
致動器43被固定為圖4(C)所設(shè)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(zhǔn)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。即，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(dāng)反射光的總光量超過預(yù)定的臨界值時，可判斷出加工對象物S的切割預(yù)定線C1與加工用物鏡42處于交差的位置。因此，當(dāng)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大于預(yù)定的臨界值時，視為加工用物鏡42位于相當(dāng)于切割預(yù)定線C1的一端的位置(成為相當(dāng)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(jù)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(jù)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(zhì)區(qū)域R。在此區(qū)間J中以一定加工高度形成改質(zhì)區(qū)域R之后，加工用物鏡42沿著切割預(yù)定線C1移動，由加工用激光L1形成改質(zhì)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(yù)定線C1的另一端。若加工用物鏡42到達(dá)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少。因此，當(dāng)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(yù)定的臨界值時，視為加工用物鏡42位于相當(dāng)于切割預(yù)定線C1的一端的位置(視為已成為相當(dāng)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(dá)圖8(C)中的X2的位置，準(zhǔn)備下一切割預(yù)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(dāng)于切割預(yù)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(yù)定的臨界值來進(jìn)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(zhǔn)。另外，為了檢測加工用物鏡42是否位于相當(dāng)于切割預(yù)定線的另一端的位置，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小于預(yù)定的臨界值來進(jìn)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(zhǔn)。
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L1，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是否已接近于加工對象物S的端部(步驟S24)。當(dāng)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(diǎn)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(zhǔn)值(步驟S25)。隨著該控制信號的輸出致動器43根據(jù)預(yù)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S1的位移對應(yīng)的位置形成改質(zhì)區(qū)域R(參照圖8(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是否已接近于加工對象物S的另一端(步驟S27)。端部判斷部705當(dāng)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(dāng)加工用物鏡42接近于切割預(yù)定線C1的延長線上的點(diǎn)X1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S29)。之后，在位移儲存部706所儲存的致動器43的伸縮量當(dāng)中，算出從結(jié)束記錄的時間點(diǎn)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S30)。
上述的準(zhǔn)備工程及加工工序分別在加工對象物S的全部的切割預(yù)定線C1～Cn上進(jìn)行，且沿著各切割預(yù)定線C1～Cn形成改質(zhì)區(qū)域R。
此外，在本實(shí)施方式中對生成一段改質(zhì)區(qū)域R的情況進(jìn)行了說明，但是也可以生成多段改質(zhì)區(qū)域。此時，一邊對圖10(A)及圖10(B)與圖4(A)～圖4(C)作對比參照，一邊進(jìn)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(diǎn)位置作為基準(zhǔn)而取得加工對象物S的表面S1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(zhǔn)值，則可使激光的聚焦點(diǎn)位于加工對象物S的內(nèi)部。如果在該狀態(tài)下一邊照射加工用激光L1及測距用激光L2、一邊移動平臺2，則成為圖10(A)所示的狀態(tài)。即，在加工對象物S的內(nèi)部形成由加工用激光L1所產(chǎn)生的改質(zhì)區(qū)域N1，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S1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(nèi)部在隨著其表面S1的位移的位置形成改質(zhì)區(qū)域N2。
如此，如果一邊記錄加工對象物S的表面S1的位移一邊進(jìn)行激光加工的話，則能夠更有效率地形成改質(zhì)區(qū)域。另外，在取得加工對象物S的表面S1的位移時，在加工對象物S的內(nèi)部形成測距用激光L2的聚焦點(diǎn)。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(jìn)一步減小因表面S1的狀態(tài)(因背面研磨(BackGrind)等所造成的研磨痕的線等等)所受到的影響。
本實(shí)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(shè)定為相等，但是，也優(yōu)選將這些移動速度設(shè)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(shè)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S1的位移的取樣周期(第一時間間隔)設(shè)定為長于在加工工序中驅(qū)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(shè)定為60m/s、取樣周期設(shè)定為1ms，加工工序中的平臺2的移動速度設(shè)定為300m/s、取樣周期設(shè)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(yù)定線方向的距離間隔)，所以，在位移取得工序中取得主面S1的位移的間距和在加工工序中驅(qū)動致動器43的間距相同，記錄與再生的間距一致。如此設(shè)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S1存在大的凹凸也能夠跟蹤。另外，因?yàn)榧庸すば蛑械募庸に俣炔蛔?，所以不會使加工效率降低?br> 在本實(shí)施方式中，沿著切割預(yù)定線作為與加工對象物S的表面S1的位移對應(yīng)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43一邊調(diào)整加工用物鏡42與表面S1的間隔并形成改質(zhì)區(qū)域，所以，能夠在加工對象物S內(nèi)部的指定的位置穩(wěn)定地形成改質(zhì)區(qū)域。另外，由于用集光加工用激光L1等的加工用物鏡42來進(jìn)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(yù)定線的一端部形成改質(zhì)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(yù)先取得的表面S1的位移一邊形成改質(zhì)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(zhì)區(qū)域。
由于能夠沿著切割預(yù)定線穩(wěn)定地形成改質(zhì)區(qū)域，所以在形成改質(zhì)區(qū)域之后，在利用切割薄膜2a的擴(kuò)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(zhì)穩(wěn)定地進(jìn)行晶片的割斷。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性根據(jù)本發(fā)明的激光加工方法以及激光加工裝置，能夠進(jìn)行激光的聚焦點(diǎn)的偏離非常小的良好效率的激光加工。
權(quán)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(diǎn)對準(zhǔn)加工對象物的內(nèi)部進(jìn)行照射，沿著所述加工對象物的切割預(yù)定線在所述加工對象物的內(nèi)部形成改質(zhì)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(yù)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(diào)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(yù)定線形成所述改質(zhì)區(qū)域。
2.如權(quán)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，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(yù)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(diào)整所述透鏡與所述主面的間隔、同時形成所述改質(zhì)區(qū)域。
3.如權(quán)利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，所述位移取得步驟具有測定準(zhǔn)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(shè)定成為使所述第二激光的聚焦點(diǎn)對準(zhǔn)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(jù)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(diào)整所述透鏡與所述主面的距離，并取得沿著所述切割預(yù)定線的所述主面的位移。
4.如權(quán)利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，所述加工步驟具有加工準(zhǔn)備步驟，基于在所述位移取得步驟中所取得的沿著所述切割預(yù)定線的所述主面的位移，設(shè)定相對于所述主面保持所述透鏡的加工起始位置，并在該設(shè)定的加工起始位置上保持所述透鏡；第一加工步驟，在將所述透鏡保持在加工起始位置的狀態(tài)下開始所述第一激光的照射，使所述透鏡與所述加工對象物作相對移動，并在所述切割預(yù)定線的一端部形成所述改質(zhì)區(qū)域；第二加工步驟，在所述切割預(yù)定線的一端部形成改質(zhì)區(qū)域之后，解除將所述透鏡保持在所述加工起始位置的狀態(tài)，在該解除之后，基于在所述位移取得步驟中所取得的沿著所述切割預(yù)定線的所述主面的位移，一邊調(diào)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作相對移動，并形成所述改質(zhì)區(qū)域。
5.如權(quán)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(yù)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(yù)定線形成所述改質(zhì)區(qū)域。
6.如權(quán)利要求5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(zhì)區(qū)域形成在所述加工步驟中所形成的改質(zhì)區(qū)域與所述主面之間。
7.如權(quán)利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，所述切割預(yù)定線包括第一切割預(yù)定線和第二切割預(yù)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(yù)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(yù)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(yù)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(yù)定線的改質(zhì)區(qū)域之后，向所述第二方向形成沿著所述第二切割預(yù)定線的改質(zhì)區(qū)域。
8.一種激光加工裝置，其特征在于，是使其聚焦點(diǎn)對準(zhǔn)加工對象物的內(nèi)部地照射第一激光，沿著所述加工對象物的切割預(yù)定線在所述加工對象物的內(nèi)部形成改質(zhì)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(jìn)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(jìn)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(yù)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(diào)整所述透鏡與所述主面的間隔一邊進(jìn)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般，并形成所述改質(zhì)區(qū)域。
9.如權(quán)利要求8所述的激光加工裝置，其特征在于，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(yù)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(diào)整所述透鏡與所述主面之間的間隔。
10.如權(quán)利要求8所述的激光加工裝置，其特征在于，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(shè)定成為使所述第二激光的聚焦點(diǎn)對準(zhǔn)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(jù)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(diào)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(yù)定線的所述主面的位移。
11.如權(quán)利要求8所述的激光加工裝置，其特征在于，所述控制裝置基于所述位移取得裝置所取得的沿著所述切割預(yù)定線的所述主面的位移，設(shè)定相對于所述主面的保持所述透鏡的加工起始位置，并且控制所述保持裝置，使其在所述設(shè)定的加工起始位置保持所述透鏡，在將所述透鏡保持在加工起始位置的狀態(tài)下開始所述第一激光的照射，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作相對移動，并在所述切割預(yù)定線的一端部形成所述改質(zhì)區(qū)域，在所述一端部形成改質(zhì)區(qū)域之后，所述控制裝置解除將所述透鏡保持在所述加工起始位置的狀態(tài)，并控制所述保持裝置，以使基于所述位移取得裝置所取得的所述主面的位移來調(diào)整所述透鏡與所述加工對象物之間的間隔，并控制所述移動裝置，以使所述透鏡與所述加工對象物作相對移動，并形成所述改質(zhì)區(qū)域。
12.如權(quán)利要求8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(yù)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(yù)定線形成所述改質(zhì)區(qū)域。
13.如權(quán)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(yù)定線形成的改質(zhì)區(qū)域，形成在其后沿著所述切割預(yù)定線形成的改質(zhì)區(qū)域與所述主面之間。
14.如權(quán)利要求8所述的激光加工裝置，其特征在于，所述切割預(yù)定線包括第一切割預(yù)定線和第二切割預(yù)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(yù)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(yù)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(yù)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(yù)定線的改質(zhì)區(qū)域之后，向所述第二方向形成沿著所述第二切割預(yù)定線的改質(zhì)區(qū)域。
全文摘要
盡量減少激光的聚焦點(diǎn)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(yù)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(diào)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(yù)定線(P)形成改質(zhì)區(qū)域。
文檔編號B23K26/38GK1902025SQ20048004019
公開日2007年1月24日 申請日期2004年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月9日
發(fā)明者渥美一弘, 久野耕司, 楠昌好, 鈴木達(dá)也 申請人:浜松光子學(xué)株式會社