CN103302398A

CN103302398A - 激光加工装置

Info

Publication number: CN103302398A
Application number: CN2013100084587A
Authority: CN
Inventors: 中谷郁祥; 岩坪佑磨
Original assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2013-01-10
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2033-01-10
Also published as: TWI498182B; JP5966468B2; KR101412810B1; KR20130105275A; CN103302398B; JP2013193081A; TW201336610A

Abstract

本发明提供一种激光加工装置，在分割被加工物时，与以往相比能够直至被加工物内部的较深位置产生劈开/裂开而形成分割起点。照射激光而对被加工物进行加工的激光加工装置包含：载物台部，其固定被加工物；及光学系统，其从照射用透镜对固定在载物台部的被加工物照射从激光光源射出的脉冲激光；且光学系统包含使从激光光源射出的一个脉冲激光光学性地分支为多个分支光路的分支单元，通过多个分支光路的各者具有共同包含照射用透镜且合成焦距不同的透镜组，而使经过多个分支光路并从照射用透镜对被照射位置照射的多个脉冲激光的各者的焦点位置不同。

Description

激光加工装置

技术领域

本发明涉及一种照射激光而对被加工物进行加工的激光加工装置。

背景技术

作为照射脉冲激光(以下，也简称为激光)而对被加工物进行加工的技术(以下，也简称为激光加工或激光加工技术)，已为周知的是如下方法(例如参照专利文献1)：使脉冲宽度为psec级的超短脉冲的激光一面扫描一面照射在被加工物的上表面，由此在各个单位脉冲光的被照射区域之间依次产生被加工物的劈开或裂开，作为形成在各个被照射区域中的解理面或裂开面的连续面而形成用于分割的起点(分割起点)。

专利文献1中，在将在包含蓝宝石等硬脆性且光学上透明的材料的基板上形成有LED(Light Emitting Diode，发光二极管)构造等发光元件构造的被加工物分割为芯片(分割原片)单位的情况下，所述方法尤其有效。其原因在于：通过在解理/裂开面形成微细的凹凸而使该位置上的总反射率降低，从而可提高发光元件的光提取效率。

[背景技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2011-131256号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

在对被加工物设置分割起点的情况下，通常，将分割起点形成得越深，其后的分割越容易。然而，在专利文献1中所揭示的方法的情况下，由于产生劈开/裂开的部位仅为被加工物的表面附近，因此如果被加工物的厚度变大，则难以直至更深的位置产生劈开/裂开而形成良好的分割起点。即便单纯地增大激光的照射功率或划线的每单位长度的照射能量，也会对被加工物带来不必要的伤害，因而欠佳。

本发明是鉴于所述课题而完成者，其目的在于提供一种激光加工装置，在分割被加工物时，与以往相比能够直至被加工物内部的较深位置产生劈开/裂开而形成分割起点。

[解决问题的技术手段]

为了解决所述课题，技术方案1的发明是一种激光加工装置，其特征在于，照射激光而对被加工物进行加工，且包含：载物台部，其固定被加工物；及光学系统，其从照射用透镜对固定在所述载物台部的所述被加工物照射从激光光源射出的脉冲激光；且所述光学系统包含使从所述激光光源射出的一个脉冲激光光学性地分支为多个分支光路的分支单元，所述多个分支光路的各者具有共同包含所述照射用透镜且合成焦距不同的透镜组，由此，经过所述多个分支光路并从所述照射用透镜对所述被照射位置照射的多个脉冲激光的各者的焦点位置不同。

技术方案2的发明是根据技术方案1所述的激光加工装置，其特征在于：所述分支单元是使所述一个脉冲激光分支为第1与第2分支光路者，所述第1分支光路仅包含所述照射用透镜作为所述透镜组，所述第2分支光路包含通过包含所述照射用透镜与至少1个焦点位置调整用透镜而具有与所述照射用透镜的焦距为不同值的所述合成焦距的所述透镜组，当将所述多个脉冲激光中沿所述第1光路前进者设为第1脉冲激光，将所述多个脉冲激光中沿所述第2光路前进者设为第2脉冲激光时，所述第1脉冲激光是以从所述照射用透镜离开该照射用透镜的焦距的位置成为所述焦点位置的方式进行照射，所述第2脉冲激光是以与所述第1脉冲激光的所述焦点位置不同的位置成为所述焦点位置的方式进行照射。

技术方案3的发明是根据技术方案2所述的激光加工装置，其特征在于：所述焦点位置调整用透镜包含凹透镜与凸透镜的至少一者。

技术方案4的发明是根据技术方案1至3中任一项所述的激光加工装置，其特征在于更包含：光路长可变单元，其可改变所述第1或第2分支光路的至少一者的光路长。

技术方案5的发明是根据技术方案1至3中任一项所述的激光加工装置，其特征在于：所述激光光源射出脉冲宽度为psec级的超短脉冲光作为所述脉冲激光。

[发明的效果]

根据技术方案1至5的发明，通过使固定有被加工物的载物台部适当地移动，并且对被加工物重叠地照射焦点位置不同的多个脉冲激光，而可对被加工物的所期望的加工位置进行多种加工。例如，在通过适当规定脉冲激光的照射条件等，而将多个脉冲激光一面以各个单位脉冲光的被照射面上的被照射位置在空间且时间上成为相同、且各自的焦点位置成为被加工物内部的不同的深度位置的方式从照射用透镜重叠地照射，一面在被照射位置在照射面上离散的条件下沿着加工预定线进行扫描的情况下，可进行在被加工物的不同的深度位置产生沿着加工预定线的方向的劈开/裂开的加工。

附图说明

图1(a)～(e)是示意性地表示劈开/裂开加工的加工形态的图。

图2是示意性地表示同时多焦点加工的情况的图。

图3(a)、(b)是将同时多焦点加工中的脉冲激光的前进方式及焦点位置与通常的劈开/裂开加工进行对比而表示的图。

图4是通过将进行同时多焦点加工所得的蓝宝石单晶基板分割而获得的分割单片的SEM像。

图5是示意性地表示激光加工装置100的构成的图。

[符号的说明]

10 载物台部

10m 移动机构

11a 弱强度部分

20 光学系统

21 激光光源

22 1/2波长板

23 偏振分光镜

24 焦点位置调整用透镜

25、LE 照射用透镜

26 第1反射镜

27 第2反射镜

27m 移动机构

100 激光加工装置

AX 光轴

C11a～C14a、C11b～C14b 解理/裂开面

F、Fα、Fβ 焦点

L 加工预定线

LBα 第1加工用激光

LBβ 第2加工用激光

LB、LB0 (脉冲)激光

LB1 第1分支光

LB2 第2分支光

P0 光路

P1 第1分支光路

P2 第2分支光路

P3 共用光路

RE11、RE12、RE13、RE14 被照射区域

S 被加工物

ST 快门

W11a～W11c、W12a～W12c 弱强度部分

具体实施方式

<加工的基本原理>

本发明的实施方式中所实现的加工的基本原理与专利文献1中揭示的加工原理相同。因此，以下，仅对概略进行说明。本发明中进行的加工概言之为如下的加工：使脉冲激光(以下，也简称为激光)一面扫描一面照射在被加工物的上表面(被加工面)，由此在各个脉冲的被照射区域之间依次产生被加工物的劈开或裂开，作为形成在各个被照射区域中的解理面或裂开面的连续面而形成用于分割的起点(分割起点)。

另外，在本实施方式中，所谓裂开是指被加工物沿着解理面以外的结晶面大致规则地断裂的现象，将该结晶面称为裂开面。另外，除作为完全沿着结晶面的微观现象的劈开或裂开以外，也存在作为宏观上的断裂的裂痕沿着大致固定的结晶方位产生的情况。根据物质而也存在主要仅产生劈开、裂开或裂痕中的任一者的情况，但以下为了避免说明的烦杂，不对劈开、裂开及裂痕加以区分而统称为劈开/裂开等。此外，有时也将如所述般的形态的加工简称为劈开/裂开加工等。

以下，以如下情况为例进行说明，即被加工物为六方晶的单晶物质，在其C面内相互形成120°的角度而处于相互对称的位置的a1轴、a2轴及a3轴的各轴方向为劈开/裂开容易方向，且加工预定线与a1轴方向、a2轴方向、a3轴方向中的任一者垂直。更一般地讲，此为相对于不同的2个劈开/裂开容易方向而等效的方向(成为2个劈开/裂开容易方向的对称轴的方向)成为加工预定线的方向的情况。另外，以下，将按各个脉冲照射的激光称为单位脉冲光。

图1是示意性地表示劈开/裂开加工的加工形态的图。在图1中，例示a1轴方向与加工预定线L正交的情况。图1(a)是表示所述情况下的a1轴方向、a2轴方向、a3轴方向与加工预定线L的方位关系的图。图1(b)是表示激光的第1脉冲的单位脉冲光照射在加工预定线L的端部的被照射区域RE11中的状态。

一般而言，单位脉冲光的照射对被加工物的极微小区域施加较高的能量，因此，所述照射使被照射面在与单位脉冲光(激光)的被照射区域相当或较被照射区域更大的范围产生物质的变质、熔融、蒸发去除等。

然而，如果将单位脉冲光的照射时间即脉冲宽度设定得极短，则较激光的光点尺寸窄小且存在于被照射区域RE11的大致中央区域的物质从所照射的激光中获得动能，由此等离子化或高温化为气体状态等而发生变质，进而朝与被照射面垂直的方向飞散，另一方面，以伴随所述飞散而产生的反作用力为代表的因单位脉冲光的照射而产生的冲击或应力作用于该被照射区域的周围，尤其作用于作为劈开/裂开容易方向的a1轴方向、a2轴方向、a3轴方向。由此，沿着该方向，虽然在外观上保持接触状态但局部产生微小的劈开或裂开，或者产生虽未达到劈开或裂开但内部存在热应变的状态。换言之，也可说超短脉冲的单位脉冲光的照射是作为用以形成朝向劈开/裂开容易方向的俯视大致直线状的弱强度部分的驱动力而发挥作用。

在图1(b)中，以虚线箭头示意性地表示所述各劈开/裂开容易方向上所形成的弱强度部分中与加工预定线L的延伸方向接近的-a2方向及+a3方向上的弱强度部分W11a、W12a。

继而，如图1(c)所示，当照射激光的第2脉冲的单位脉冲光，而在加工预定线L上在从被照射区域RE11离开特定距离的位置上形成被照射区域RE12时，与第1脉冲同样地，在该第2脉冲下也形成沿着劈开/裂开容易方向的弱强度部分。例如，在-a3方向上形成弱强度部分W11b，在+a2方向上形成弱强度部分W12b，在+a3方向上形成弱强度部分W12c，在-a2方向上形成弱强度部分W11c。

然而，在该时间点，通过第1脉冲的单位脉冲光的照射而形成的弱强度部分W11a、W12a分别存在于弱强度部分W11b、W12b的延伸方向上。即，弱强度部分W11b、W12b的延伸方向成为可利用较其他部位小的能量产生劈开或裂开(能量的吸收率较高)的部位。因此，实际上，如果进行第2脉冲的单位脉冲光的照射，则此时所产生的冲击或应力朝劈开/裂开容易方向及存在于其前端的弱强度部分传播，大体上在照射的瞬间从弱强度部分W11b至弱强度部分W11a及从弱强度部分W12b至弱强度部分W12a产生彻底的劈开或裂开。由此，形成图1(d)所示的解理/裂开面C11a、C11b。另外，解理/裂开面C11a、C11b可在被加工物的附图中的垂直方向上形成至数μm～数十μm左右的深度。另外，在解理/裂开面C11a、C11b上，作为受到较强的冲击或应力的结果而产生结晶面的滑动，从而在深度方向上产生起伏。

而且，如图1(e)所示，其后如果通过使激光沿着加工预定线L扫描而依次对被照射区域RE11、RE12、RE13、RE14····照射单位脉冲光，则通过在该照射时所产生的冲击或应力，而沿着加工预定线L依次形成附图中直线状的解理/裂开面C11a及C11b、C12a及C12b、C13a及C13b、C14a及C14b…。在所述形态下连续地形成解理/裂开面是本实施方式中的劈开/裂开加工的基本原理。

从另一方面来看，也可说通过单位脉冲光的照射而赋予有热能量，由此被加工物的表层部分膨胀，在被照射区域RE11、RE12、RE13、RE14····的各者的较大致中央区域靠外侧，垂直的拉伸应力作用于解理/裂开面C11a及C11b、C12a及C12b、C13a及C13b、C14a及C14b…，从而劈开/裂开进展。

即，在图1所示的情况下，沿着加工预定线L离散地存在的多个被照射区域与形成在所述多个被照射区域之间的解理/裂开面整体上成为沿着加工预定线L分割被加工物时的分割起点。在形成所述分割起点后，进行使用特定的夹具或装置的分割，由此能够在大致沿着加工预定线L的形态下分割被加工物。

另外，在图1所示的情况下，以加工预定线成为与a1轴方向、a2轴方向、a3轴方向的任一者垂直的方式照射单位脉冲光，代替此，也可为以加工预定线成为与a1轴方向、a2轴方向、a3轴方向的任一者平行的方式照射单位脉冲光的形态，或者，也可为以各个被照射区域在交替沿着夹持加工预定线L的2个劈开/裂开容易方向的形态下形成为锯齿状(Z字形)的方式，照射形成各个被照射区域的单位脉冲光的形态。

为了实现如所述般的劈开/裂开加工，必需照射脉冲宽度较短的短脉冲的激光。具体而言，必需使用脉冲宽度为100psec以下的激光。例如，较佳为使用具有1psec～50psec左右的脉冲宽度的激光。

<同时多焦点加工>

在本实施方式中，利用使所述原理的劈开/裂开加工进一步发展的同时多焦点加工，在被加工物形成分割起点。图2是示意性地表示同时多焦点加工的情况的图。图3是将同时多焦点加工中的脉冲激光的前进方式及焦点位置与依据所述的加工原理的通常的劈开/裂开加工进行对比而表示的图。图3(a)表示同时多焦点加工的情况，图3(b)表示仅照射单一的脉冲激光LB的通常的劈开/裂开加工的情况。

在本实施方式中，所谓同时多焦点加工，概言之是指如下的加工形态：将多个脉冲激光一面以各个单位脉冲光的被照射面上的被照射位置在空间且时间上成为相同、且各自的焦点位置成为被加工物内部的不同的深度位置的方式从照射用透镜重叠地照射，一面在被照射位置在照射面上离散的条件下沿着加工预定线进行扫描，由此在被加工物的不同的深度位置产生沿着加工预定线的方向的劈开/裂开。

另外，在本实施方式中，所谓被照射位置是指被加工物的被照射面上的单位脉冲光的被照射区域的中心位置(目标位置)。明确地讲，在同时多焦点加工中，各个脉冲激光的单位脉冲光的被照射位置相同，但被照射区域也可不同。

此外，所谓照射用透镜是指与被加工物的被照射面(被加工面)对向配置的透镜，且为对被加工物而言成为脉冲激光的直接的射出源者。

此外，所谓使被照射面上的单位脉冲光的被照射位置在空间且时间上相同，是指针对被加工物的沿着加工预定线的各个被照射位置使所有脉冲激光的照射时间相同。

根据同时多焦点加工，通过适当设定从各个脉冲激光的照射用透镜至焦点位置的距离，而形成通过各个脉冲激光形成的解理/裂开面连续的较大的解理/裂开面。即，与仅照射单一的脉冲激光的情况相比，可在更深的位置形成分割起点。

另外，本实施方式中所说的焦点位置，不一定指从照射用透镜离开其焦距的位置。其原因在于：焦距是透镜或透镜组所固有的值，通常，存在于透镜的一面侧的焦点仅为1个，因此关于一个照射透镜无法在所述一面侧规定不同的多个焦点位置。下文叙述详细情况，在本实施方式的情况下，虽共同使用照射用透镜但准备构成不同的多个透镜组而使各者的合成焦距不同，由此实现多个脉冲激光的焦点位置不同的状态。在所述情况下，方便起见，仅包含照射用透镜的透镜构成的情况也视为形成透镜组，在所述情况下，将照射用透镜的焦距视为合成焦距。

作为同时多焦点加工的典型例，在图2及图3(a)中表示重叠地照射焦点位置不同的2个脉冲激光的情况。更详细而言，作为同时多焦点加工时的脉冲激光的照射形态的一例，在图2及图3(a)中例示如下情况：将共用光轴AX且从照射用透镜LE至焦点位置的距离在被加工物S的深度方向(厚度方向)上不同的第1加工用激光LBα与第2加工用激光LBβ，以一面使各个单位脉冲光的照射时间及被照射面上的被照射位置一致一面重叠地照射，且被照射位置沿着加工预定线离散的方式相对于被加工物S相对性地扫描。

更详细而言，在图2及图3(a)中表示作为平行光的入射至照射用透镜LE的第1加工用激光LBα的焦点Fα，较作为非平行光的一种的收敛光的入射至照射用透镜LE的第2加工用激光LBβ的焦点Fβ位于更深处的情况。

另外，在本实施方式中，所谓激光为平行光是指在光轴方向上激光的光束直径实质上不发生变化(不有意地使之变化)。与此相对，将在光轴方向上激光的光束直径发生变化的激光称为非平行光。例如，当使平行光入射至凹透镜等时，来自该凹透镜的射出光成为非平行光(发散光)。

在图2及图3(a)所示的情况下，在焦点Fα的深度位置及其附近产生利用第1加工用激光LBα的单位脉冲光的劈开/裂开，而在焦点Fβ的深度位置及其附近产生利用第2加工用激光LBβ的单位脉冲光的劈开/裂开。如图2中箭头AR1所示，如果使第1加工用激光LBα与第2加工用激光LBβ一面保持重叠状态一面相对于被加工物S相对移动，则通过两者形成的解理/裂开面不仅在相对移动方向上连续，还在深度方向上连续，其结果，形成在深度方向上具有较大的扩散的解理/裂开面。

在图3(b)所示的仅照射单一的脉冲激光LB的通常的情况下，必需以从被加工物的表面确实地产生劈开/裂开的方式规定其焦点F的位置，在图2及图3(a)所示的同时多焦点加工的情况下，由于在被加工物的表面附近通过照射第2加工用激光LBβ而产生劈开/裂开，因此通过第1加工用激光LBα的照射而直接形成的解理/裂开面无须到达被加工物的表面。

因此，在同时多焦点加工的情况下，可将第1加工用激光LBα的焦点Fα的位置设定为较照射单一的脉冲激光LB进行劈开/裂开加工的情况下的焦点F的位置更深的位置。

在使2个脉冲激光重叠而进行同时多焦点加工的情况下，为了使通过各者而形成的解理/裂开面在深度方向上连续，各个激光的焦点位置较佳为距离被照射面较近者(图2中的第2加工用激光LBβ)为4μm～45μm左右，且距离被照射面较远者(图2中的第1加工用激光LBα)为16μm～60μm左右。

对于同时多焦点加工中的各个脉冲激光的提供方式而存在多种形态，作为其中较佳的一例而存在如下形态：使从一个射出源射出的脉冲激光光学性地分支为两个方向，并使共用照射用透镜且设置在双方中的透镜组不同，由此使双方的脉冲激光重叠。在所述情况下，易于使各个脉冲激光的单位脉冲光的对于被照射面的照射时间实质上相同。

或者，也可代替如所述般的分支而在照射用透镜自身的构成下功夫，由此产生焦点位置不同的多个脉冲激光。

进行同时多焦点加工的情况下的单位脉冲光的照射间距(被照射位置的中心间隔)只要在3μm～50μm的范围规定即可。如果照射间距大于该范围，则会产生劈开/裂开容易方向上的弱强度部分的形成未进展至可形成解理/裂开面的程度的情况，因此就确实地形成包含如所述般的解理/裂开面的分割起点的观点而言欠佳。另外，就扫描速度、加工效率、产品品质方面而言，照射间距越大越好，但为了更确实地形成解理/裂开面，较为理想的是在3μm～30μm的范围规定，更佳为3μm～20μm左右。

目前，在激光的重复频率为R(kHz)的情况下，每隔1/R(msec)便从激光光源发出单位脉冲光。在激光相对于被加工物相对性地以速度V(mm/sec)移动的情况下，照射间距Δ(μm)由Δ＝V/R规定。因此，激光的扫描速度V与重复频率是以Δ成为数μm左右的方式规定。例如，较佳为扫描速度V为50mm/sec～3000mm/sec左右，重复频率R为1kHz～200kHz，尤佳为10kHz～200kHz左右。V或R的具体值只要考虑被加工物的材质或吸收率、热导率、熔点等而适当规定即可。

激光较佳为以约1μm～10μm左右的光束直径照射。然而，所重叠的各个激光的光束直径也可不同。

另外，各个激光的照射能量(脉冲能量)在0.1μJ～50μJ的范围内适当规定即可。然而，在本实施方式中，在0.1μJ～10μJ的范围内可进行足够佳的加工。

图4是通过2个脉冲激光对蓝宝石单晶基板进行同时多焦点加工，并沿着借此而形成的解理/裂开面分割该基板所获得的分割单片的SEM(Scanning Electron Microscope，扫描电子显微镜)像。更详细而言，图4是该分割单片的上表面(被加工物的被照射面)与包含解理/裂开面的分割面的交线附近的SEM像。图中，上侧约1/3的部分为上表面，除此以外的部分为分割面。在同时多焦点加工中，对于各个脉冲激光的焦点位置，距离被照射面较近者设定为6μm，距离被照射面较远者设定为16μm，单位脉冲光的照射间距(被照射位置的中心间隔)设定为10μm。

根据图4，在分割面的距离被照射面较远的部位，存在沿上下方向延伸的楔形的区域及在其左右大致对称的在斜方向上出现多个条纹的条纹状部分。前者是照射到单位脉冲光的区域。后者是解理/裂开面，条纹状部分是具有0.1μm～1μm左右的高低差的微小的凹凸，且是通过照射脉冲激光而对被加工物作用较强的冲击或应力，由此在特定的结晶面产生滑动而形成者。

在图4中表示单位脉冲光的照射间距为10μm，如果以此为参考，则可知解理/裂开面的最大深度为33μm左右。通常的劈开/裂开加工中的解理/裂开面的最大深度(分割起点的深度)最多为12μm左右，因此，通过进行同时多焦点加工，可在通常的约2倍左右的深度位置形成分割起点。由此，通过进行同时多焦点加工并进行分割，可更高精度地分割被加工物。

如所述般，在本实施方式中，通过进行使所述劈开/裂开加工进一步发展的同时多焦点加工，将被加工物的变质或飞散等的产生限定在局部，另一方面，使被加工物的劈开或裂开不仅在加工预定线的方向上积极地产生，在深度方向也积极地产生，由此与以往相比，可极其高速地对被分割体形成分割起点。

<激光加工装置的概要>

图5是示意性地表示可实现本实施方式的同时多焦点加工的激光加工装置100的构成的图。另外，并不限定于同时多焦点加工，激光加工装置100通过适当改变光学系统或脉冲激光的照射形态等，也可对被加工物进行沟槽加工或开孔加工等。如图5所示，激光加工装置100主要包含载物台部10与光学系统20。此外，激光加工装置100包含控制各部分的动作的未图示的控制部。

载物台部10是载置固定被加工物S的部位。载物台部10包含未图示的吸附机构，其可吸附固定载置在载物台部10的上表面10a的被加工物S。此外，载物台部10包含移动机构10m，借助所述移动机构10m的作用而可进行向正交的2个方向的水平移动及在水平面内的旋转移动。

光学系统20是用于对载置固定在载物台部10上的被加工物S照射激光的部位。光学系统20主要包含激光光源21、3个1/2波长板22(第1个1/2波长板22a、第2个1/2波长板22b、第3个1/2波长板22c)、4个偏振分光镜23(第1偏振分光镜23a、第2偏振分光镜23b、第3偏振分光镜23c、第4偏振分光镜23d)、焦点位置调整用透镜24(第1调整用透镜24a、第2调整用透镜24b)及照射用透镜25。

激光光源21射出作为直线偏光且平行光的激光LB0。作为所述激光光源21，可使用多种周知的光源。根据加工目的而选择使用适当的光源即可。较佳为使用Nd:YAG激光、Nd:YVO₄激光或其他固体激光的形态。另外，快门ST附随于激光光源21。

例如，如果为在蓝宝石单晶基材用作基底基板的LED基板的区间位置上形成划线的情况，则较佳为使用psec激光。另外，在本实施方式中，所谓LED基板是指在表面上形成有二维地排列着各自构成LED的单位图案的LED电路图案的半导体基板，所述区间是指将所述LED基板分割为单个LED芯片(单片化)时的分割预定位置。

打开快门ST而从激光光源21射出的激光LB0，通过设置在其光路P0上的第1个1/2波长板22a，而适当地调整其偏光程度(P偏光与S偏光的比率)。

经过第1个1/2波长板22a的激光LB0到达设置在光路P0上的第1偏振分光镜23a。第1偏振分光镜23a使激光LB0分支为沿第1分支光路P1前进的第1分支光LB1及沿第2分支光路P2前进的第2分支光LB2。换言之，第1偏振分光镜23a是作为使激光LB0分支为第1分支光LB1与第2分支光LB2的分支单元而发挥功能。

更详细而言，第1偏振分光镜23a是使第1分支光LB1作为P偏光的透过光而射出，使第2分支光LB2作为S偏光的反射光而射出。另外，作为以第1偏振分光镜23a为代表的偏振分光镜23，使用透过效率为90％～95％且反射效率为约99％者。由此，偏振分光镜23的光学上的损失降低至最小限度。

第1分支光路P1及第2分支光路P2是通过在设置在其中途的第1反射镜26或第2反射镜27反射第1分支光LB1或第2分支光LB2而适当地改变各自的方向。

另外，在图5中，第1反射镜26与第2反射镜27在附图所成的平面内以仅反射脉冲激光的姿势配置，但此只不过是为了便于图示。此外，第1反射镜26与第2反射镜27的个数也不限定于图5中例示的情况。即，第1反射镜26与第2反射镜27根据构成光学系统20的各要素的配置布局上的要求等，以适当的个数、配置位置及姿势设置。

第1分支光路P1是在第1分支光LB1前进的方向上依序包含第2个1/2波长板22b与第2偏振分光镜23b。此外，第1分支光路P1是以使透过第2偏振分光镜23b的作为P偏光的第1分支光LB1到达第4偏振分光镜23d的方式构成。

第2个1/2波长板22b与第2偏振分光镜23b是用于能够调整第1分支光LB1的光量而设置。具体地讲，从第1偏振分光镜23a作为P偏光而射出的第1分支光LB1在不存在第2个1/2波长板22b的情况下，以所述透过效率透过第2偏振分光镜23b。与此相对，在如所述般设置有第2个1/2波长板22b的情况下，通过利用第2个1/2波长板22b调整偏光程度，能够对可透过第2偏振分光镜23b的第1分支光LB1的P偏光的比率进行调整。由此，作为结果，第1分支光LB1的光量被调整。

另一方面，第2分支光路P2是在第2分支光LB2前进的方向上依序包含第3个1/2波长板22c、第3偏振分光镜23c及焦点位置调整用透镜24。此外，在图5中虽然被简化，但第2分支光路P2是以在第3偏振分光镜23c反射的作为S偏光的第2分支光LB2经过焦点位置调整用透镜24之后到达第4偏振分光镜23d的方式构成。

此外，在第2分支光路P2中，2个第2反射镜27通过移动机构27m而自如移动。由此，在激光加工装置100中，可适当调整第2分支光路P2的光路长。

第3个1/2波长板22c与第3偏振分光镜23c是用于能够调整第2分支光LB2的光量而设置。具体地讲，从第1偏振分光镜23a作为S偏光而射出的第2分支光LB2在不存在第3个1/2波长板22c的情况下，以所述反射效率在第3偏振分光镜23c反射。与此相对，在如所述般设置有第3个1/2波长板22c的情况下，通过利用第3个1/2波长板22c调整偏光程度，能够对可在第3偏振分光镜23c反射的第2分支光LB2的S偏光的比率进行调整。由此，作为结果，第2分支光LB2的光量被调整。

此外，在图5所示的情况下，由作为凹透镜的第1调整用透镜24a与作为凸透镜的第2调整用透镜24b，构成焦点位置调整用透镜24。在所述情况下，作为平行光入射至第1调整用透镜24a的第2分支光LB2，作为越向前则光轴周围的扩散越大的非平行光即发散光而从第1调整用透镜24a射出，虽然通过第2调整用透镜24b而调整光轴周围的扩散程度，但仍然以非平行光的状态到达第4偏振分光镜23d。

第1分支光路P1与第2分支光路P2在第4偏振分光镜23d汇合而成为共用光路P3。在共用光路P3上具有照射用透镜25，载物台部10位于该照射用透镜25的前方。

经由第1分支光路P1的作为P偏光的第1分支光LB1，透过第4偏振分光镜23d并沿共用光路P3前进，经过照射用透镜25后照射至载置在载物台部10上的被加工物S。由于设置在第1分支光路P1及连接于其的共用光路P3上的透镜仅为照射用透镜，因此第1分支光LB1是以从照射用透镜25离开其焦距的位置为焦点位置而照射在被加工物S上。

另一方面，经由第2分支光路P2的作为S偏光的第2分支光LB2，在第4偏振分光镜23d反射并沿共用光路P3前进，经过照射用透镜25后照射至载置在载物台部10上的被加工物S。此时，由于在第2分支光路P2及连接于其的共用光路P3上设置有包含焦点位置调整用透镜24与照射用透镜25的透镜组，因此第2分支光LB2以从照射用透镜25离开该透镜组的合成焦距的位置为焦点位置而照射在被加工物S上。

根据具有如所述般的构成的激光加工装置100，概言之，通过一面使载置固定有被加工物S的载物台部10适当移动，一面对被加工物S重叠地照射焦点位置不同的第1分支光LB1与第2分支光LB2，从而可对被加工物S的所期望的加工位置进行多种加工。其中代表性的加工形态为所述的同时多焦点加工。

即，如果作为激光光源21而设为可射出作为脉冲宽度为100psec以下的超短脉冲光的脉冲激光者，以第1分支光路P1与第2分支光路P2的光路长成为相等的方式通过移动机构27m调整第2反射镜27的配置位置，并适当规定照射用透镜25的高度位置及第2分支光路P2上的焦点位置调整用透镜24的配置位置，由此将第1分支光LB1与第2分支光LB2的焦点位置设定在被加工物S的内部，且适当设定脉冲激光的重复频率、光束直径或载物台部10的移动速度的照射条件，则可在激光加工装置100中较佳地进行同时多焦点加工。此时，在以包含焦点位置调整用透镜24与照射用透镜25的透镜组的合成焦距短于照射用透镜25的焦距的方式配置焦点位置调整用透镜24的情况下，第1分支光LB1成为所述第1加工用激光LBα，第2分支光LB2成为第2加工用激光LBβ，可进行图2及图3(a)所示的形态下的同时多焦点加工。

<变形例>

可在激光加工装置100中实施的加工并不限定于所述同时多焦点加工。例如，也可进行使用射出脉冲宽度更大的脉冲激光的激光光源21的加工。此外，也可进行在各个单脉冲光的被照射位置连续的条件下照射脉冲激光的形态下的加工。此外，也可进行通过调整第2分支光路P2的光路长而使第1加工用激光LBα与第2加工用激光LBβ的照射时间不同的状态下的加工。

此外，在所述激光加工装置中，通过使激光LB0分支为第1分支光路P1与第2分支光路P2的两个，可对被加工物S照射焦点位置不同的2个脉冲激光，激光加工装置也可具有如下构成：通过设置更多的分支光路，并使各个透镜组的合成焦距互不相同，而可对被加工物S照射焦点位置不同的3个以上的脉冲激光。

Claims

1.一种激光加工装置，其特征在于，照射激光而对被加工物进行加工，且包含：

载物台部，其固定被加工物；及

光学系统，其从照射用透镜对固定在所述载物台部的所述被加工物照射从激光光源射出的脉冲激光；且

所述光学系统包含使从所述激光光源射出的一个脉冲激光光学性地分支为多个分支光路的分支单元，

所述多个分支光路的各者具有共同包含所述照射用透镜且合成焦距不同的透镜组，由此经过所述多个分支光路并从所述照射用透镜对所述被照射位置照射的多个脉冲激光的各者的焦点位置不同。

2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于：所述分支单元是使所述一个脉冲激光分支为第1与第2分支光路者，

所述第1分支光路仅包含所述照射用透镜作为所述透镜组，

所述第2分支光路包含通过包含所述照射用透镜与至少1个焦点位置调整用透镜而具有与所述照射用透镜的焦距为不同值的所述合成焦距的所述透镜组，

当将所述多个脉冲激光中沿所述第1光路前进者设为第1脉冲激光，将所述多个脉冲激光中沿所述第2光路前进者设为第2脉冲激光时，

所述第1脉冲激光是以从所述照射用透镜离开该照射用透镜的焦距的位置成为所述焦点位置的方式进行照射，

所述第2脉冲激光是以从所述第1脉冲激光的所述焦点位置不同的位置成为所述焦点位置的方式进行照射。

3.根据权利要求2所述的激光加工装置，其特征在于：所述焦点位置调整用透镜包含凹透镜与凸透镜的至少一者。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的激光加工装置，其特征在于更包含：光路长可变单元，其可改变所述第1或第2分支光路的至少一者的光路长。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的激光加工装置，其特征在于：所述激光光源射出脉冲宽度为psec级的超短脉冲光作为所述脉冲激光。