CN106413974B - 激光加工装置及激光加工方法 - Google Patents

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Abstract

激光加工装置(300)具备：射出激光(L)的激光光源(202)、将激光(L)聚光于加工对象物(1)的聚光光学系统(204)、对激光(L)进行调制以使激光(L)被分支成至少包含第1加工光及第2加工光的0次光及±n次光(n为自然数)并且第1加工光被聚光于第1聚光点且第2加工光被聚光于第2聚光点的反射型空间光调制器(203)、以及将被聚光于加工对象物(1)的0次光及±n次光中相对于第1加工光及第2加工光而被聚光于外侧的光遮断的光遮断部(220)。

Description

激光加工装置及激光加工方法
技术领域
本发明涉及通过将激光聚光于加工对象物而沿着切断预定线在加工对象物形成改质区域的激光加工装置及激光加工方法。
背景技术
一直以来，已知有一种激光加工方法，其对激光进行调制以使激光被分支成多个加工光并且各加工光分别被聚光于多个聚光点，在加工对象物上对应于各聚光点的多个区域分别形成改质区域(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-051011号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，关于在表面设置有多个功能元件的加工对象物，会有以通过相邻的功能元件之间的区域的方式设定切断预定线并从背面使激光入射到加工对象物而沿着切断预定线在加工对象物形成改质区域的情况。然而，可知，在这样的情况下，若实施上述那样的激光加工方法，则例如会有在与激光的入射侧相反侧的加工对象物的表面上在沿着切断预定线的区域(即，相邻的功能元件之间的区域)产生损伤的担忧。
因此，本发明的目的在于，提供在将激光分支成多个加工光并通过各加工光形成改质区域的情况下能够抑制在与激光的入射侧相反侧的加工对象物的表面上发生损伤的激光加工装置及激光加工方法。
解决课题的技术手段
本发明的一个方面的激光加工装置，是通过将激光聚光于加工对象物从而沿着切断预定线在加工对象物形成改质区域的激光加工装置，具备：射出激光的激光光源、将通过激光光源射出的激光聚光于加工对象物的聚光光学系统、对通过激光光源射出的激光进行调制以使激光被分支成至少包含第1加工光及第2加工光的0次光及±n次光(n为自然数)并且通过聚光光学系统第1加工光被聚光于第1聚光点且第2加工光被聚光于第2聚光点的空间光调制器、以及将被聚光于加工对象物的0次光及±n次光中相对于第1加工光及第2加工光而被聚光于外侧的光遮断的光遮断部，0次光及±n次光的各个的聚光点具有，在加工对象物中，表示次数的数值变得越大或者数值变得越小，越是位于与激光的入射侧相反侧的加工对象物的第1表面侧，并且越是位于沿着切断预定线的激光的相对移动方向上的前侧的位置关系。
在该激光加工装置中，由于被聚光于加工对象物的0次光及±n次光中相对于第1加工光及第2加工光而被聚光于外侧的光被遮断，因此可防止该光被聚光于加工对象物的第1表面附近。因而，根据该激光加工装置，在将激光分支成多个加工光并通过各加工光形成改质区域的情况下，能够抑制在与激光的入射侧相反侧的加工对象物的表面上(即，第1表面)发生损伤。另外，所谓加工光，是指具有能够在对应于聚光点的区域形成改质区域的能量的光(以下，相同)。此外，表示次数的数值，是指0及±n(n为自然数)，+的数值时绝对值越大，数值越是表现为大，-的数值时绝对值越大，数值越是表现为小(以下，相同)。
本发明的一个方面的激光加工装置，是通过将激光聚光于加工对象物从而沿着切断预定线在加工对象物形成改质区域的激光加工装置，具备：射出激光的激光光源、将通过激光光源射出的激光聚光于加工对象物的聚光光学系统、对通过激光光源射出的激光进行调制以使激光被分支成至少包含第1加工光及第2加工光的0次光及±n次光(n为自然数)并且通过聚光光学系统第1加工光被聚光于第1聚光点且第2加工光被聚光于第2聚光点的空间光调制器、以及将被聚光于加工对象物的0次光及±n次光中相对于第1加工光及第2加工光而被聚光于与激光的入射侧相反侧的加工对象物的第1表面侧的光遮断的光遮断部，0次光及±n次光的各个的聚光点具有，在加工对象物中，表示次数的数值变得越大或者数值变得越小，越是位于与激光的入射侧相反侧的加工对象物的第1表面侧，并且越是位于沿着切断预定线的激光的相对移动方向上的前侧的位置关系。
在该激光加工装置中，由于被聚光于加工对象物的0次光及±n次光中相对于第1加工光及第2加工光而被聚光于加工对象物的第1表面侧的光被遮断，因此可防止该光被聚光于加工对象物的第1表面附近。因而，根据该激光加工装置，在将激光分支成多个加工光并通过各加工光形成改质区域的情况下，能够抑制在与激光的入射侧相反侧的加工对象物的表面上(即，第1表面)发生损伤。
在本发明的一个方面的激光加工装置中，光遮断部也可以还将被聚光于加工对象物的0次光及±n次光中相对于第1加工光及第2加工光而被聚光于激光的入射侧的加工对象物的第2表面侧的光遮断。据此，能够抑制在激光的入射侧的加工对象物的表面上(即，第2表面)发生损伤。
在本发明的一个方面的激光加工装置中，也可以是第1加工光及第2加工光从被聚光于加工对象物的0次光及±n次光中的0次光及±1次光中被选择，光遮断部将被聚光于加工对象物的±n次光中的+3次光遮断。据此，可将具有相对较大的能量的0次光及±1次光作为第1加工光及第2加工光而有效率地利用。另一方面，能够抑制因具有相对较大的能量的+3次光而在与激光的入射侧相反侧的加工对象物的表面上发生损伤。
在本发明的一个方面的激光加工装置中，光遮断部也可以还将被聚光于加工对象物的±n次光中的±2次光及-3次光遮断。据此，可更可靠地抑制在与激光的入射侧相反侧的加工对象物的表面、及激光的入射侧的加工对象物的表面上发生损伤。
在本发明的一个方面的激光加工装置中，光遮断部也可以具有使第1加工光及第2加工光通过的开口。依此，能以简单的构造实现使至少第1加工光及第2加工光通过且用于遮断第1加工光及第2加工光以外的规定的光的光遮断部。
本发明的一个方面的激光加工装置，也可以还具备：调整光学系统，其具有作为透镜而发挥功能的第1光学元件及第2光学元件，第1光学元件及第2光学元件被配置成，空间光调制器与第1光学元件之间的光路的距离成为第1光学元件的第1焦点距离，聚光光学系统与第2光学元件之间的光路的距离成为第2光学元件的第2焦点距离，第1光学元件与第2光学元件之间的光路的距离成为第1焦点距离与第2焦点距离的和，第1光学元件及第2光学元件成为两侧远心光学系统，光遮断部被设置于第1光学元件与第2光学元件之间的傅立叶面上。据此，可可靠地遮断第1加工光及第2加工光以外的规定的光。
在本发明的一个方面的激光加工装置中，光遮断部也可以被设置于聚光光学系统的光入射部。据此，可可靠地遮断第1加工光及第2加工光以外的规定的光。
在本发明的一个方面的激光加工装置中，空间光调制器也可以对激光进行调制以使遮断的光的至少一部分通过开口的外侧。据此，可更可靠地遮断第1加工光及第2加工光以外的规定的光。
在本发明的一个方面的激光加工装置中，在第1表面，也可以设置有配置成2维状的多个功能元件及配置于相邻的功能元件之间的区域的金属图案，切断预定线被设定为，在从与第1表面垂直的方向观察的情况下通过相邻的功能元件之间的区域。若在与激光的入射侧相反侧的加工对象物的表面上在相邻的功能元件之间的区域配置有金属图案，则在金属图案引起第1加工光及第2加工光以外的规定的光的吸收而容易在该表面发生损伤。但是，即使是在这样的情况下，也可抑制在与激光的入射侧相反侧的加工对象物的表面上发生损伤。
本发明的一个方面的激光加工方法，是通过将激光聚光于加工对象物从而沿着切断预定线在加工对象物形成改质区域的激光加工方法，具备：对激光进行调制以使激光被分支成至少包含第1加工光及第2加工光的0次光及±n次光(n为自然数)，并且第1加工光被聚光于第1聚光点且第2加工光被聚光于第2聚光点，将被聚光于加工对象物的0次光及±n次光中相对于第1加工光及第2加工光而被聚光于外侧的光遮断，在加工对象物中与第1聚光点及第2聚光点分别对应的多个区域分别形成改质区域的工序，0次光及±n次光的各个的聚光点具有，在加工对象物中，表示次数的数值变得越大或者数值变得越小，越是位于与激光的入射侧相反侧的加工对象物的第1表面侧，并且越是位于沿着切断预定线的激光的相对移动方向上的前侧的位置关系。
本发明的一个方面的激光加工方法，是通过将激光聚光于加工对象物从而沿着切断预定线在加工对象物形成改质区域的激光加工方法，具备：对激光进行调制以使激光被分支成至少包含第1加工光及第2加工光的0次光及±n次光(n为自然数)，并且第1加工光被聚光于第1聚光点且第2加工光被聚光于第2聚光点，将被聚光于加工对象物的0次光及±n次光中相对于第1加工光及第2加工光而被聚光于与激光的入射侧相反侧的加工对象物的第1表面侧的光遮断，在加工对象物中与第1聚光点及第2聚光点分别对应的多个区域分别形成改质区域的工序，0次光及±n次光的各个的聚光点具有，在加工对象物中，表示次数的数值变得越大或者数值变得越小，越是位于与激光的入射侧相反侧的加工对象物的第1表面侧，并且越是位于沿着切断预定线的激光的相对移动方向上的前侧的位置关系。
根据这些激光加工方法，基于与上述的激光加工装置相同的理由，在将激光分支成多个加工光并通过各加工光形成改质区域的情况下，能够抑制在与激光的入射侧相反侧的加工对象物的表面上(即，第1表面)发生损伤。
发明的效果
根据本发明，能够提供在将激光分支成多个加工光并通过各加工光形成改质区域的情况下能够抑制在与激光的入射侧相反侧的加工对象物的表面上发生损伤的激光加工装置及激光加工方法。
附图说明
图1是在改质区域的形成中所使用的激光加工装置的概略构成图。
图2是成为改质区域的形成的对象的加工对象物的平面图。
图3是沿着图2的加工对象物的III-III线的截面图。
图4是激光加工后的加工对象物的平面图。
图5是沿着图4的加工对象物的V-V线的截面图。
图6是沿着图4的加工对象物的VI-VI线的截面图。
图7是本发明的一个实施方式的激光加工装置的概略构成图。
图8是图7的激光加工装置的反射型空间光调制器的部分截面图。
图9是成为本发明的一个实施方式的激光加工方法的对象的加工对象物的(a)平面图以及(b)部分扩大截面图。
图10是用于对本发明的一个实施方式的激光加工方法进行说明的加工对象物的截面图。
图11是用于对本发明的一个实施方式的激光加工方法进行说明的加工对象物的截面图。
图12是用于对图8的反射型空间光调制器中的光栅像素数进行说明的图。
图13是用于对与本发明相关的实验结果进行说明的图。
图14是用于对在图7的激光加工装置中所使用的光遮断部进行说明的图。
图15是用于对在图7的激光加工装置中所使用的光遮断部进行说明的图。
图16是用于对在图7的激光加工装置中所使用的光遮断部进行说明的图。
图17是用于对与本发明相关的实验结果进行说明的图。
图18是用于对本发明的比较例进行说明的图。
图19是用于对图18的比较例的情况下的结果进行说明的图。
图20是用于对本发明的实施例进行说明的图。
图21是用于对图20的实施例的情况下的结果进行说明的图。
图22是用于对本发明的实施例进行说明的图。
图23是用于对图22的实施例的情况下的结果进行说明的图。
图24是用于对与本发明相关的实验结果进行说明的图。
具体实施方式
以下，关于本发明的实施方式，参照附图进行详细的说明。另外，在各图中，对相同或者相当部分附加相同符号，省略重复的说明。
在本发明的一个实施方式的激光加工装置以及激光加工方法中，通过将激光聚光于加工对象物而沿着切断预定线在加工对象物形成改质区域。因此，首先，关于改质区域的形成，参照图1～图6来进行说明。
如图1所示，激光加工装置100具备使激光L脉冲振荡的激光光源101、配置成使激光L的光轴(光路)的方向改变90°的分色镜(dichroic mirror)103、用于将激光L聚光的聚光用透镜105。另外，激光加工装置100具备用于支承被由聚光用透镜105聚光了的激光L照射的加工对象物1的支承台107、用于使支承台107移动的平台111、为了调节激光L的输出或脉冲宽度、脉冲波形等而控制激光光源101的激光光源控制部102、控制平台111的移动的平台控制部115。
在该激光加工装置100中，从激光光源101射出的激光L通过分色镜103而使其光轴的方向改变90°，并通过聚光用透镜105而被聚光于被载置在支承台107上的加工对象物1的内部。与此同时，使平台111移动，从而使加工对象物1相对于激光L而沿着切断预定线5相对移动。由此，在加工对象物1形成沿着切断预定线5的改质区域。还有，在此，为了使激光L相对地移动而使平台111移动，但是，可以使聚光用透镜105移动，也可以使它们的双方移动。
作为加工对象物1，使用包含由半导体材料形成的半导体基板或由压电材料形成的压电基板等的板状的构件(例如，基板，晶圆等)。如图2所示，在加工对象物1设定有用于切断加工对象物1的切断预定线5。切断预定线5是延伸为直线状的假想线。在加工对象物1的内部形成改质区域的情况下，如图3所示，在使聚光点(激光位置)P对准加工对象物1的内部的状态下，使激光L沿着切断预定线5(即，沿着图2的箭头A方向)相对地移动。由此，如图4、图5以及图6所示，改质区域7沿着切断预定线5而被形成于加工对象物1的内部，沿着切断预定线5形成的改质区域7成为切断起点区域8。
在此，所谓聚光点P，是指激光L聚光的地方。另外，切断预定线5不限于直线状，可以是曲线状，也可以是它们被组合的三维状，也可以是被坐标指定的线。另外，切断预定线5不限于假想线，也可以是在加工对象物1的表面3上实际引出的线。另外，改质区域7可以被连续地形成，也可以被间断地形成。另外，改质区域7可以是列状也可以是点状，主要是改质区域7至少被形成于加工对象物1的内部即可。另外，存在以改质区域7为起点而形成有龟裂的情况，龟裂以及改质区域7也可以露出于加工对象物1的外表面(表面3、背面21、或者外周面)。另外，在形成改质区域7的时候的激光入射面不限定于加工对象物1的表面3，也可以是加工对象物1的背面21。
此外，在此的激光L透过加工对象物1并且在加工对象物1的内部的聚光点P附近被特别吸收，由此，在加工对象物1形成改质区域7(即，内部吸收型激光加工)。因而，由于在加工对象物1的表面3激光L几乎不被吸收，因此加工对象物1的表面3不会熔融。一般而言，在通过从表面3被熔融而被除去从而形成有孔或槽等的除去部(表面吸收型激光加工)的情况下，加工区域从表面3侧逐渐地向背面侧进展。
然而，通过本实施方式所形成的改质区域7是指成为密度、折射率、机械强度或者其它的物理特性与周围不同的状态的区域。作为改质区域7，例如存在熔融处理区域(是指暂时熔融后再固化的区域、熔融状态中的区域以及从熔融再固化的状态中的区域中的至少任一者)、裂纹区域、绝缘破坏区域、折射率变化区域等，也存在混合存在这些区域的区域。再有，作为改质区域7，存在在加工对象物1的材料中改质区域7的密度与非改质区域的密度相比较发生变化的区域、或形成有晶格缺陷的区域(将它们统称为高密度转移区域)。
另外，存在熔融处理区域或折射率变化区域、改质区域7的密度与非改质区域的密度相比较变化了的区域、形成有晶格缺陷的区域进一步在这些区域的内部或改质区域7和非改质区域的界面内包(包含)龟裂(割裂、微裂纹)的情况。被内包的龟裂会有遍及改质区域7的整个面的情况或仅在一部分形成或在多个部分形成的情况。作为加工对象物1，例如可以举出包含硅(Si)、玻璃、碳化硅(SiC)、LiTaO3或蓝宝石(Al2O3)、或者由它们构成的加工对象物。
另外，在本实施方式中，通过沿着切断预定线5形成多个改质点(spot)(加工痕)，从而形成改质区域7。所谓改质点，是指通过脉冲激光的1个脉冲的击射(shot)(即，1个脉冲的激光照射：激光击射)所形成的改质部分，通过改质点集合而成为改质区域7。作为改质点，可以举出裂纹点、熔融处理点或折射率变化点、或者混合存在它们中的至少1个的改质点等。关于该改质点，能够考虑所要求的切断精度、所要求的切断面的平坦性、加工对象物1的厚度、种类、结晶方位等，适当控制其大小或所产生的龟裂的长度。
接着，对本发明的一个实施方式的激光加工装置以及激光加工方法进行说明。如图7所示，激光加工装置300在框体231内具备激光光源202、反射型空间光调制器(空间光调制器)203、4f光学系统(调整光学系统)241、光遮断部220、以及聚光光学系统204。激光加工装置300通过将激光L聚光于加工对象物1从而沿着切断预定线5在加工对象物1形成改质区域7。
激光光源202例如为射出具备1000nm～1500nm的波长的激光L的光源，例如为光纤激光。在此的激光光源202以向水平方向射出激光L的方式通过螺钉等固定在框体231的顶板236。
反射型空间光调制器203对从激光光源202所射出的激光L进行调制，例如为反射型液晶(LCOS：Liquid Crystal on Silicon(硅基液晶))的空间光调制器(SLM：SpatialLight Modulator)。在此的反射型空间光调制器203对从水平方向入射的激光L进行调制，并且相对于水平方向向斜上方反射。
如图8所示，反射型空间光调制器203将硅基板213、驱动电路层914、多个像素电极214、电介质多层膜镜等的反射膜215、取向膜999a、液晶层216、取向膜999b、透明导电膜217、以及玻璃基板等的透明基板218按照该顺序层叠来构成。
透明基板218具备沿着XY平面的表面218a，该表面218a构成反射型空间光调制器203的表面。透明基板218例如由玻璃等的光透过性材料所构成，并使从反射型空间光调制器203的表面218a入射的规定波长的激光L向反射型空间光调制器203的内部透过。透明导电膜217被形成于透明基板218的背面上，由使激光L透过的导电性材料(例如ITO)所构成。
多个像素电极214沿着透明导电膜217以矩阵状排列在硅基板213上。各像素电极214例如由铝等的金属材料所构成，这些表面214a被加工为平坦且平滑。多个像素电极214通过被设置在驱动电路层914处的主动矩阵电路而被驱动。
主动矩阵电路被设置在多个像素电极214和硅基板213之间，对应于欲从反射型空间光调制器203输出的光像，控制对各像素电极214的施加电压。这样的主动矩阵电路例如具备未图示的控制在X轴方向上排列的各像素列的施加电压的第1驱动电路、控制在Y轴方向上排列的各像素列的施加电压的第2驱动电路，并构成为通过控制部250(参考图7)对通过双方的驱动电路指定的像素的像素电极214施加规定电压。
取向膜999a、999b被配置在液晶层216的两端面，使液晶分子群排列在一定方向。取向膜999a、999b例如由聚酰亚胺等的高分子材料所构成并且对与液晶层216的接触面施以摩擦(rubbing)处理等。
液晶层216被配置在多个像素电极214和透明导电膜217之间，对应于通过各像素电极214和透明导电膜217所形成的电场，调制激光L。即，若通过驱动电路层914的主动矩阵电路对各像素电极214施加电压，则在透明导电膜217和各像素电极214之间形成有电场，对应于被形成于液晶层216的电场的大小，液晶分子216a的排列方向改变。再有，若激光L透过透明基板218以及透明导电膜217而入射至液晶层216，则该激光L在通过液晶层216的期间，通过液晶分子216a而被调制，在反射膜215被反射，之后，再次通过液晶层216而被调制，并进行射出。
此时，通过控制部250(参考图7)对被施加于各像素电极214的电压进行控制，对应于该电压，在液晶层216上被透明导电膜217和各像素电极214夹持的部分的折射率改变(与各像素相对应的位置的液晶层216的折射率改变)。通过该折射率的改变，能够对应于所施加的电压来使激光L的相位在液晶层216的每个像素改变。即，能够将与全息图图案相对应的相位调制通过液晶层216对每个像素进行赋予(即，将赋予调制的作为全息图图案的调制图案显示于反射型空间光调制器203的液晶层216)。其结果，入射至调制图案并透过的激光L，其波面被调整，在构成该激光L的各光线中的与行进方向相正交的规定方向的成分的相位中产生偏移。因此，通过对显示在反射型空间光调制器203的调制图案进行适宜设定，能够调制激光L(例如，调制激光L的强度、振幅、相位、偏光等)。
回到图7，4f光学系统241对通过反射型空间光调制器203调制的激光L的波面形状进行调整，具备第1透镜(第1光学元件)241a以及第2透镜(第2光学元件)241b。第1透镜241a以及第2透镜241b以反射型空间光调制器203和第1透镜241a之间的光路的距离成为第1透镜241a的第1焦点距离f1，聚光光学系统204和第2透镜241b之间的光路的距离成为第2透镜241b的第2焦点距离f2，第1透镜241a和第2透镜241b之间的光路的距离成为第1焦点距离f1和第2焦点距离f2的和(即，f1+f2)，第1透镜241a和第2透镜241b成为两侧远心光学系统的方式，配置在反射型空间光调制器203和聚光光学系统204之间的光路上。根据该4f光学系统241，能够抑制通过反射型空间光调制器203调制的激光L由于空间传播而使波面形状改变并使像差增大。
光遮断部220为具备使下述的第1加工光L1以及第2加工光L2通过的开口220a的光圈构件。光遮断部220被设置在第1透镜241a和第2透镜241b之间的傅立叶面(即，包含共焦点O的面)上。
聚光光学系统204将通过激光光源202所射出并通过反射型空间光调制器203调制的激光L聚光于加工对象物1的内部。该聚光光学系统204包含多个透镜而构成，并经由包含压电元件等构成的驱动单元232而被设置在框体231的底板233。
在如以上所述构成的激光加工装置300中，从激光光源202所射出的激光L在框体231内在水平方向上行进后，通过镜205a而向下方被反射，并通过衰减器207而使光强度被调整。之后，通过镜205b而向水平方向被反射，通过光束均匀器260而使激光L的强度分布被均匀化并入射至反射型空间光调制器203。
入射至反射型空间光调制器203的激光L通过透过被显示在液晶层216的调制图案，从而对应于该调制图案而被调制，之后，通过镜206a而向上方被反射，通过λ/2波长板228而使偏光方向被变更，通过镜206b而向水平方向被反射并入射至4f光学系统241。
入射至4f光学系统241的激光L，以为平行光并且入射至聚光光学系统204的方式使波面形状被调整。具体而言，激光L透过第1透镜241a并收敛，通过镜219而向下方被反射，并经共焦点O而发散，并且透过第2透镜241b，以成为平行光的方式再次被收敛。之后，激光L依序透过分色镜210、238并入射至聚光光学系统204，通过聚光光学系统204被聚光于被载置在平台111上的加工对象物1内。
另外，激光加工装置300在框体231内具备用于对加工对象物1的激光入射面进行观察的表面观察单元211、用于对聚光光学系统204和加工对象物1的距离进行微调整的AF(AutoFocus(自动聚集))单元212。
表面观察单元211具备射出可见光VL1的观察用光源211a、对在加工对象物1的激光入射面被反射的可见光VL1的反射光VL2进行受光并检测的检测器211b。在表面观察单元211，从观察用光源211a所射出的可见光VL1在镜208以及分色镜209、210、238被反射、透过，并通过聚光光学系统204朝向加工对象物1被聚光。另外，在加工对象物1的激光入射面被反射的反射光VL2在通过聚光光学系统204被聚光并且在分色镜238、210被透过、反射之后，透过分色镜209并在检测器211b被受光。
AF单元212射出AF用激光LB1，并通过对被激光入射面所反射的AF用激光LB1的反射光LB2进行受光并检测，从而取得沿着切断预定线5的激光入射面的位移数据。然后，AF单元212在形成改质区域7时，根据所取得的位移数据对驱动单元232进行驱动，以沿着激光入射面的起伏的方式使聚光光学系统204在其光轴方向上往返移动。
再有，激光加工装置300，作为用于对该激光加工装置300进行控制的构件，具备由CPU、ROM、RAM等所构成的控制部250。该控制部250对激光光源202进行控制，并对从激光光源202所射出的激光L的输出或脉冲宽度等进行控制。另外，控制部205在形成改质区域7时，以激光L的聚光点P位于从加工对象物1的表面3或者背面21离开规定距离的位置，并且激光L的聚光点P沿着切断预定线5相对移动的方式，对框体231、平台111的位置以及驱动单元232的驱动的至少一者进行控制。
另外，控制部205在形成改质区域7时，对反射型空间光调制器203中的各像素电极214施加规定电压，并在液晶层216显示规定的调制图案，由此，通过反射型空间光调制器203按所期望地调制激光L。在此，被显示在液晶层216的调制图案，例如，基于想要形成改质区域7的位置、所照射的激光L的波长、加工对象物1的材料、以及聚光光学系统204或加工对象物1的折射率等预先被导出，并存储在控制部250。该调制图案包含用于对在激光加工装置300所产生的个体差(例如，在反射型空间光调制器203的液晶层216产生的形变)进行修正的个体差修正图案、用于对球面像差进行修正的球面像差修正图案等。
成为在如以上所述构成的激光加工装置300中所实施的激光加工方法的对象的加工对象物1，如图9所示，具备例如由硅等的半导体材料所构成的基板11、被形成在基板11的表面11a的功能元件层15。功能元件层15包含沿着基板11的表面11a被排列为矩阵状的多个功能元件15a(例如，光电二极管等的受光元件、激光电二极管等的发光元件、或者作为电路所形成的电路元件等)、被形成于相邻的功能元件15a之间的街道区域(区域)17的金属图案16(例如，TEG(Test Element Group(测试元件组))等)。这样，在加工对象物1的表面(第1表面)3，设置有被配置为2维状的多个功能元件15a、以及被配置在相邻的功能元件15a之间的街道区域17的金属图案16。另外，功能元件层15包含遍及基板11的表面11a的全体而形成的层间绝缘膜(例如，Low-k膜等)。
在激光加工装置300中所实施的激光加工方法作为通过将加工对象物1切断为各功能元件15a来制造多个芯片的芯片的制造方法来使用。因此，在该激光加工方法中，相对于加工对象物1，以在从与表面3垂直的方向观察的情况下通过相邻的功能元件15a之间的街道区域17的方式(例如，在从加工对象物1的厚度方向观察的情况下以通过街道区域17的宽度的中心的方式)，以格子状设定有多个切断预定线5。之后，从基板11的背面11b即加工对象物1的背面(第2表面)21入射的激光L，被聚光于加工对象物1，并沿着各切断预定线5在加工对象物1形成改质区域7。另外，在由硅等的半导体材料所构成的基板11，作为改质区域7，会有在激光L的聚光点P的位置形成有微小空洞7a，相对于聚光点P在激光L的入射侧形成有熔融处理区域7b的情况。
以下，对在激光加工装置300中所实施的激光加工方法进行说明。首先，将包含在沿着切断预定线5的方向上将激光L分支为0次光以及±n次光(n为自然数)的衍射功能的调制图案显示在反射型空间光调制器203的液晶层216。这样，在反射型空间光调制器203中，液晶层216起到作为显示调制图案的多个像素的作用。如图10所示，0次光以及±n次光的各个的聚光点具备，在加工对象物1上，表示次数的数值(为0以及±n，+的数值时绝对值越大，数值越是表现为大，－的数值时绝对值越大，数值越是表现为小)越是变大，越是位于与激光L的入射侧相反侧的加工对象物1的表面3侧，并且越是位于沿着切断预定线5的激光L的相对移动方向上的前侧的位置关系。
在该激光加工方法中，如图10(a)所示，将+1次光以及－1次光分别作为第1加工光L1以及第2加工光L2(加工光：具备能够在与聚光点相对应的区域形成改质区域的能量的光)来利用。由此，第1聚光点P1以及第2聚光点P2具有，在加工对象物1中，第1聚光点P1相对于第2聚光点P2位于与激光L的入射侧相反侧的加工对象物1的表面3侧，并且第1聚光点P1相对于第2聚光点P2位于沿着切断预定线5的激光L的相对移动方向上的前侧的位置关系。另外，如图10(b)所示，也可以将+1次光、0次光以及－1次光分别作为第1加工光L1、第2加工光L2以及第3加工光L3来利用。即，第1加工光L1以及第2加工光L2从被聚光于加工对象物1的0次光以及±n次光中的0次光以及±1次光中进行选择。
如以上所述，反射型空间光调制器203以激光L至少被分支为包含第1加工光L1以及第2加工光L2的0次光以及±n次光并且通过聚光光学系统204，第1加工光L1被聚光于第1聚光点P1且第2加工光L2被聚光于第2聚光点P2的方式，对从激光光源202所射出的激光L进行调制。
在此，将在从与加工对象物1的表面3垂直的方向观察的情况下的第1聚光点P1和第2聚光点P2的距离(在从与加工对象物1的表面3垂直的方向观察的情况下在沿着切断预定线5的方向上相邻的加工光的聚光点之间的距离)定义为D。然后，如图11所示，若将表面3上的第1加工光L1的半径设为W1，将表面3上的第2加工光L2的半径设为W2，则反射型空间光调制器203以满足D＞W1+W2的方式对激光L进行调制。由此，防止了到达加工对象物1的表面3的第1加工光L1的漏光(在与聚光点相对应的区域上未被加工对象物所吸收的光)以及第2加工光L2的漏光在表面3干涉而加强。
作为一个例子，作为加工对象物1而准备厚度300μm、结晶方位(100)、电阻值1Ω·cmUP的硅晶圆，通过图11以及下述的表1所示的条件进行激光L的照射的情况下，在与激光L的入射侧相反侧的加工对象物1的表面3上第1加工光L1的漏光和第2加工光L32的漏光相接时的第1聚光点P1和第2聚光点P2的距离D(＝W1+W2)成为31.32641μm。另外，所谓激光L的扫描速度，是指沿着切断预定线5的第1聚光点P1以及第2聚光点P2的相对移动速度。
[表1]
实验的结果，如下述的表2所示，若第1聚光点P1和第2聚光点P2的距离D为30μm以下(若该距离D小于31.32641μm)，则在表面3发生损伤，若第1聚光点P1和第2聚光点P2的距离D为40μm以上(若该距离D大于31.32641μm)，则在表面3未发生损伤。根据该结果，可知，通过以满足D＞W1+W2的方式调制激光L，防止了到达加工对象物1的表面3的第1加工光L1的漏光以及第2加工光L2的漏光在表面3干涉而加强，表面3上的损伤的发生被抑制。
[表2]
距离D(μm) 20 30 40 50 60
表面3上的损伤 发生 发生 未发生 未发生 未发生
另外，在起到作为显示调制图案的多个像素的作用的液晶层216，若将相邻的像素间的距离设为d，将4f光学系统241的倍率设为m，将聚光光学系统204的焦点距离设为f，将激光L的波长设为λ，则反射型空间光调制器203以满足D＜2×f×tan[asin{λ/(d×4×m)}]的方式调制激光L。在上述的式中，“4”表示反射型空间光调制器203的调制图案中的光栅像素数，光栅像素数：4，是图12的(a)的情况。另外，作为参考，光栅像素数：2，是图12的(b)的情况。
为了使上述的第1聚光点P1和第2聚光点P2的距离D增大，有必要在反射型空间光调制器203的调制图案中将光栅像素数缩小。但是，若将光栅像素数过度缩小，则会有在激光L中无法进行波面控制的成分增加而使漏光增加的担忧。因此，作为加工对象物1而准备厚度300μm、结晶方位(100)、电阻值1Ω·cmUP的硅晶圆，通过图11以及下述的表3所示的条件进行激光L的照射，由此，对光栅像素数和表面3上的损伤的发生的有无的关系进行了调查。另外，第1聚光点P1和第2聚光点P2的距离D可通过D＜2×f×tan[asin{λ/(d×光栅像素数×m)}]而计算出。
[表3]
数值
激光L的波长(nm) 1080
激光L的反复频率(kHz) 80
激光L的脉冲宽度(ns) 500
激光L的扫描速度(mm/s) 300
激光L的出口输出(W) 3.2
激光L的分支数 2
激光L的分支比例 50：50
表面3和第1聚光点P1的距离H1(μm) 46
表面3和第2聚光点P2的距离H2(μm) 96
第1加工光L1和第2加工光L2的数值孔径NA 0.754
周围气氛的折射率n1 1
加工对象物1的折射率n2 3.5
相邻的像素间的距离d(μm) 20
4f光学系统241的倍率m 0.485437
聚光光学系统204的焦点距离f(mm) 1.83
实验的结果，如下述的表4所示，若光栅像素数为4以下(换言之，若第1聚光点P1和第2聚光点P2的距离D为102μm以上)，则在表面3发生损伤，若光栅像素数为5以上(换言之，若第1聚光点P1和第2聚光点P2的距离D为80μm以下)，则在表面3未发生损伤。根据该结果，可知，通过以满足D＜2×f×tan[asin{λ/(d×4×m)}]的方式调制激光L，能够抑制在激光L中无法进行波面控制的成分增加并使漏光增加，能够抑制表面3上的损伤的发生。
[表4]
光栅像素数 2 3 4 5 6
距离D(μm) 204 136 102 80 66
表面3上的损伤 发生 发生 发生 未发生 未发生
再有，根据表2以及表4的结果，可知，通过以第1聚光点P1和第2聚光点P2的距离成为40μm～80μm的方式调制激光L，能够抑制表面3上的损伤的发生。如图13所示，若第1聚光点P1和第2聚光点P2的距离D为20μm，则确认到，到达加工对象物1的表面3的第1加工光L1的漏光以及第2加工光L2的漏光在表面3干涉而加强(上段)，在表面3发生损伤(下段)。另外，若第1聚光点P1和第2聚光点P2的距离D为102μm，则确认到，在－1次光漏光增加(上段)，在表面3发生损伤(下段)。相对于这些情况，若第1聚光点P1和第2聚光点P2的距离D为40μm，则未确认到到达加工对象物1的表面3的第1加工光L1的漏光以及第2加工光L2的漏光在表面3干涉而加强以及在－1次光中漏光增加(上段)，在表面3未发生损伤(下段)。另外，图13的上段的图，为从表面3侧对表面3上的0次光以及±n次光的状态进行了观察的照片，并且是未形成改质区域时的图。另外，图13的下段的图，为沿着切断预定线5切断的加工对象物1的切断面的照片。
另外，光遮断部220将被聚光于加工对象物1的±n次光中的±2次光以上的高次光(在此，±2次光以及±3次光)遮断。基于此，可以说光遮断部220将被聚光于加工对象物1的0次光以及±n次光中的相对于第1加工光L1以及第2加工光L2而被聚光于外侧的光遮断。或者，可以说光遮断部220将被聚光于加工对象物1的0次光以及±n次光中的相对于第1加工光L1以及第2加工光L2而被聚光于与激光L的入射侧相反侧的加工对象物的表面3侧的光、以及相对于第1加工光L1以及第2加工光L2而被聚光于激光L的入射侧的加工对象物1的背面21侧的光遮断。另外，反射型空间光调制器203也可以以使所遮断的光的至少一部分通过光遮断部220的开口220a的外侧的方式，调制激光L。
如图14的(a)所示，若将位于4f光学系统241的傅立叶面上的光遮断部220的开口220a的半径设为X，如以上所述，将在从与加工对象物1的表面3垂直的方向观察的情况下的第1聚光点P1和第2聚光点P2的距离设为D，将第2透镜241b的第2焦点距离设为f2，将聚光光学系统204的焦点距离设为f，则为了使光遮断部220将±2次光以上的高次光(针对±2次光而言较中心更外侧的部分)遮断，需要满足D×f2/f＜2X＜2D×f2/f。即，反射型空间光调制器203，若以满足(X×f)/(2×f2)＜D/2＜(X×f)/f2的方式调制激光L，则光遮断部220能够将±2次光以上的高次光(针对±2次光而言较中心更外侧的部分)遮断。
另外，如图14的(b)所示，为了使光遮断部220将±3次光以上的高次光(针对±3次光而言较中心更外侧的部分)遮断，需要满足D×f2/f＜2X＜3D×f2/f。即，反射型空间光调制器203，若以满足(X×f)/(3×f2)＜D/2＜(X×f)/f2的方式调制激光L，则光遮断部220能够将±3次光以上的高次光(针对±3次光而言较中心更外侧的部分)遮断。
作为一个例子，若D＝50μm、f2＝150mm、f＝1.8mm，则若以满足4166.7μm＜2X＜8333μm的方式，决定光遮断部220的开口220a的半径X，则光遮断部220能够将±2次光以上的高次光(针对±2次光而言较中心更外侧的部分)遮断。换言之，若2X＝10000μm、f2＝150mm、f＝1.8mm，则若以满足30μm＜D/2＜60μm的方式，决定第1聚光点P1和第2聚光点P2的距离D，则光遮断部220能够将±2次光以上的高次光(针对±2次光而言较中心更外侧的部分)遮断。
另外，若D＝50μm、f2＝150mm、f＝1.8mm，则若以满足4166.7μm＜2X＜12500μm的方式，决定光遮断部220的开口220a的半径X，则光遮断部220能够将±3次光以上的高次光(针对±3次光而言较中心更外侧的部分)遮断。换言之，若2X＝10000μm、f2＝150mm、f＝1.8mm，则若以满足20μm＜D/2＜60μm的方式，决定第1聚光点P1和第2聚光点P2的距离D，则光遮断部220能够将±3次光以上的高次光(针对±3次光而言较中心更外侧的部分)遮断。
另外，为了抑制在与激光L的入射侧相反侧的加工对象物1的表面3产生损伤，光遮断部220也可以为将+n次光遮断的构件。在此情况下，如图15的(a)所示，若在4f光学系统241的傅立叶面上将从共焦点O起直到光遮断部220(光遮断部220的共焦点O侧的边)为止的距离设为X，则为了使光遮断部220将+2次光以上的高次光(针对+2次光而言较中心更外侧的部分)遮断，需要满足D×f2/f＜2X＜2D×f2/f。即，反射型空间光调制器203，若以满足(X×f)/(2×f2)＜D/2＜(X×f)/f2的方式调制激光L，则光遮断部220能够将+2次光以上的高次光(针对+2次光而言较中心更外侧的部分)遮断。
另外，如图15的(b)所示，为了使光遮断部220将+3次光以上的高次光(针对+3次光而言较中心更外侧的部分)遮断，需要满足D×f2/f＜2X＜3D×f2/f。即，反射型空间光调制器203，若以满足(X×f)/(3×f2)＜D/2＜(X×f)/f2的方式调制激光L，则光遮断部220能够将+3次光以上的高次光(针对+3次光而言较中心更外侧的部分)遮断。
再有，光遮断部220也能够以对聚光光学系统204的透镜视野进行限制的方式，设置在聚光光学系统204的光入射部。如图16的(a)所示，若将位于聚光光学系统204的光入射部的光遮断部220的开口220a的半径设为X，如上所述，将在从与加工对象物1的表面3相垂直的方向观察的情况下的第1聚光点P1和第2聚光点P2的距离设为D，则反射型空间光调制器203，若以满足X/2＜D/2＜X的方式调制激光L，则光遮断部220能够将±2次光以上的高次光(针对±2次光而言较中心更外侧的部分)遮断。另外，如图16的(b)所示，反射型空间光调制器203，若以满足X/3＜D/2＜X的方式调制激光L，则光遮断部220能够将±3次光以上的高次光(针对±3次光而言较中心更外侧的部分)遮断。
作为一个例子，若2X＝150μm，则若以满足37.5μm＜D/2＜75μm的方式，决定第1聚光点P1和第2聚光点P2的距离D，则光遮断部220能够将±2次光以上的高次光(针对±2次光而言较中心更外侧的部分)遮断。另外，若2X＝150μm，则若以满足25μm＜D/2＜75μm的方式，决定第1聚光点P1和第2聚光点P2的距离D，则光遮断部220能够将±3次光以上的高次光(针对±3次光而言较中心更外侧的部分)遮断。
在此，作为加工对象物1而准备厚度300μm、结晶方位(100)、电阻值1Ω·cmUP的硅晶圆，通过图11以及上述的表3所示的条件进行激光L的照射，由此，对3次光和表面3上的损伤的发生的有无的关系进行了调查。另外，为了易于判别表面3上的损伤的发生的有无，在表面3形成感热性膜而进行了实验。
实验的结果，如图17的(d)所示，可知，至少由于3次光的影响，在与激光L的入射侧相反侧的加工对象物1的表面3产生损伤。图17的(a)为对沿着切断预定线5切断的加工对象物1的切断面上的0次光以及±n次光的各个的聚光点的位置关系进行展示的图。图17的(b)为从表面3侧对表面3上的0次光以及±n次光的状态进行了观察的照片，并且为未形成改质区域时的图。图17的(c)为从表面3侧对表面3上的0次光以及±n次光的状态进行了观察的照片，并且为形成改质区域时的图。图17的(d)为从表面3侧对感热性膜进行了观察的照片，并且为形成改质区域时的图。
图18为用于对本发明的比较例进行说明的图，(a)为对在傅立叶面附近的激光L的状态进行展示的模拟图，(b)为对在聚光点附近的激光L的状态进行展示的模拟图。这样，若不将+3次光遮断，则如图19所示，可知，由于+3次光的影响，在与激光L的入射侧相反侧的加工对象物1的表面3产生最强的损伤。另外，图19的上段为在向与使0次光以及±n次光的各个的聚光点分支的方向相平行的方向使激光L相对地进行了移动的情况下从表面3侧对感热性膜进行了观察的照片，图19的下段为在向与使0次光以及±n次光的各个的聚光点分支的方向相垂直的方向使激光L相对地进行了移动的情况下从表面3侧对感热性膜进行了观察的照片。
图20为用于对本发明的实施例进行说明的图，(a)为对在傅立叶面附近的激光L的状态进行展示的模拟图，(b)为对在聚光点附近的激光L的状态进行展示的模拟图。这样，若通过光遮断部220将+3次光的一部分遮断，则如图21所示，可知，由于+3次光的影响，在加工对象物1的表面3产生的损伤减弱。另外，图21的上段为在向与使0次光以及±n次光的各个的聚光点分支的方向相平行的方向使激光L相对地进行了移动的情况下从表面3侧对感热性膜进行了观察的照片，图21的下段为在向与使0次光以及±n次光的各个的聚光点分支的方向相垂直的方向使激光L相对地进行了移动的情况下从表面3侧对感热性膜进行了观察的照片。
图22为用于对于本发明的实施例进行说明的图，(a)为对在傅立叶面附近的激光L的状态进行展示的模拟图，(b)为对在聚光点附近的激光L的状态进行展示的模拟图。这样，若通过光遮断部220而将+3次光的全部遮断，则如图23所示，可知，由于+3次光的影响，在加工对象物1的表面3产生的损伤大致消失。另外，图23的上段为在向与使0次光以及±n次光的各个的聚光点分支的方向相平行的方向使激光L相对地进行了移动的情况下从表面3侧对感热性膜进行了观察的照片，图23的下段为在向与使0次光以及±n次光的各个的聚光点分支的方向相垂直的方向使激光L相对地进行了移动的情况下从表面3侧对感热性膜进行了观察的照片。
图24为用于对与本发明相关的实验结果进行说明的图。在此情况下，以对聚光光学系204的透镜视野进行限制的方式，将光遮断部220设置在聚光光学系204的光入射部，成为在第1聚光点P1和第2聚光点P2的距离D为50μm以上时能够将+3次光遮断的透镜视野。如根据图24所示的实验结果而可知的那样，若通过光遮断部220而将+3次光遮断，则由于+3次光的影响而在加工对象物1的表面3产生的损伤大致消失。另外，图24的上段为在向与使0次光以及±n次光的各个的聚光点分支的方向相平行的方向使激光L相对地进行了移动的情况下从表面3侧对感热性膜进行了观察的照片，图24的下段为在向与使0次光以及±n次光的各个的聚光点分支的方向相垂直的方向使激光L相对地进行了移动的情况下从表面3侧对感热性膜进行了观察的照片。
根据上述内容，在激光加工装置300中所实施的激光加工方法中，以激光L被分支为包含第1加工光L1以及第2加工光L2的0次光以及±n次光并且第1加工光L1被聚光于第1聚光点P1且第2加工光L2被聚光于第2聚光点P2的方式，调制激光L，在加工对象物1，在与第1聚光点P1以及第2聚光点P2的各个相对应的多个区域的各个，形成改质区域7。
此时，若将表面3上的第1加工光L1的半径设为W1，将表面3上的第2加工光L2的半径设为W2，将在从与表面3相垂直的方向观察的情况下的第1聚光点P1和第2聚光点P2的距离设为D，则以满足D＞W1+W2的方式调制激光L。或者，以在从与表面3相垂直的方向观察的情况下的第1聚光点P1和第2聚光点P2的距离成为40μm～80μm的方式，调制激光L。
另外，将被聚光于加工对象物1的0次光以及±n次光中的相对于第1加工光L1以及第2加工光L2而被聚光于外侧的光遮断。或者，将被聚光于加工对象物1的0次光以及±n次光中的相对于第1加工光L1以及第2加工光L2而被聚光于与激光L的入射侧相反侧的加工对象物1的表面3侧的光、以及相对于第1加工光L1以及第2加工光L2而被聚光于激光L的入射侧的加工对象物1的背面21侧的光遮断。
再有，在加工对象物1形成了改质区域7之后，在加工对象物1的背面21贴附扩展胶带，并使该扩展胶带扩张。由此，使从沿着切断预定线5所形成的改质区域7向加工对象物1的厚度方向伸展了的龟裂，到达加工对象物1的表面3以及背面21，并通过沿着切断预定线5将加工对象物1切断为各个的功能元件15a而得到多个芯片。
如以上所说明的那样，在激光加工装置300及激光加工装置300中所实施的激光加工方法中，将被聚光于加工对象物1的0次光及±n次光中相对于第1加工光L1及第2加工光L2而被聚光于外侧的光遮断。或者，将被聚光于加工对象物1的0次光及±n次光中相对于第1加工光L1及第2加工光L2而被聚光于与激光L的入射侧相反侧的加工对象物的表面3侧的光、及相对于第1加工光L1及第2加工光L2而被聚光于激光L的入射侧的加工对象物的背面21侧的光遮断。由此，可防止该光被聚光于加工对象物1的表面3附近及背面21附近。因而，在将激光L分支成多个加工光并通过各加工光形成改质区域7的情况下，能够抑制在与激光L的入射侧相反侧的加工对象物1的表面3、及激光L的入射侧的加工对象物的背面21发生损伤。
此外，第1加工光L1及第2加工光L2可从被聚光于加工对象物1的0次光及±n次光中的0次光及±1次光中被选择，光遮断部220将被聚光于加工对象物1的±n次光中的±n2次光及±3次光遮断。由此，可将具有相对较大的能量的0次光及±1次光作为第1加工光L1及第2加工光L2而有效率地利用，并且可更可靠地抑制在与激光L的入射侧相反侧的加工对象物1的表面3、及激光L的入射光的加工对象物1的背面21发生损伤。特别是将具有相对较大的能量的+3次光遮断，对于抑制在与激光L的入射侧相反侧的加工对象物1的表面3上发生损伤而言，是重要的。
此外，光遮断部220具有使第1加工光L1及第2加工光L2通过的开口220a。由此，能够以简单的构造实现使至少第1加工光L1及第2加工光L2通过且用于遮断第1加工光L1及第2加工光L2以外的规定的光的光遮断部220。
此外，光遮断部220被设置于第1透镜241a与第2透镜241b之间的傅立叶面上。由此，可可靠地遮断第1加工光L1及第2加工光L2以外的规定的光。另外，即使光遮断部220设置于聚光光学系统204的光入射部，也可可靠地遮断第1加工光L1及第2加工光L2以外的规定的光。此外，反射型空间光调制器203可对激光L进行调制以使遮断的光的至少一部分通过开口220a的外侧。由此，可可靠地遮断第1加工光L1及第2加工光L2以外的规定的光。
此外，在与激光L的入射侧相反侧的加工对象物1的表面3，设置有配置成2维状的多个功能元件15a及配置于相邻的功能元件15a之间的街道区域17的金属图案16，切断预定线5被设定为，在从与表面3垂直的方向观察的情况下通过相邻的功能元件15a之间的街道区域17。若在与激光L的入射侧相反侧的加工对象物1的表面3，在相邻的功能元件15a之间的街道区域17配置有金属图案16，则在金属图案16引起漏光的吸收而容易在该表面3上发生损伤。但，即使在这样的情况下，也可抑制在与激光L的入射侧相反侧的加工对象物1的表面3上发生损伤。特别是在遍及基板11的表面11a的全体而形成有层间绝缘膜(例如，Low-k膜等)的情况下，由于能够抑制该层间绝缘膜的剥离等，因此是有效的。
此外，若将表面3上的第1加工光L1的半径设为W1，将表面3上的第2加工光L2的半径设为W2，将从与表面3垂直的方向观察时的第1聚光点P1与第2聚光点P2的距离设为D，则以满足D＞W1+W2的方式调制激光L。由此，可防止到达加工对象物1的表面3的第1加工光L1的漏光及第2加工光L2的漏光在表面3上干涉而加强。因而，在将激光L分支成多个加工光并通过各加工光形成改质区域7的情况下，能够抑制在与激光L的入射侧相反侧的加工对象物1的表面3上发生损伤。
此外，若将在反射型空间光调制器203中相邻的像素间的距离设为d，将4f光学系统241的倍率设为m，将聚光光学系统204的焦点距离设为f，将激光L的波长设为λ，则反射型空间光调制器203以满足D<2×f×tan[asin{λ/(d×4×m)}]的方式调制激光L。为了加大从与表面3垂直的方向观察时的第1聚光点P1与第2聚光点P2的距离D，需要使反射型空间光调制器203的调制图案中的光栅像素数缩小。但是，若光栅像素数过度缩小，则会有激光L中无法进行波面控制的成分增加而使漏光增加的担忧。通过以满足D<2×f×tan[asin{λ/(d×4×m)}]的方式调制激光L，可抑制激光L中无法进行波面控制的成分增加而使漏光增加，且可抑制在与激光L的入射侧相反侧的加工对象物1的表面3发生损伤。
以上，对本发明的一个实施方式进行说明，但本发明并不限定于上述实施方式。例如，加工对象物1的构造及材料并不限定于上述的构造及材料。作为一个例子，基板11也可为硅基板以外的半导体基板、蓝宝石基板、SiC基板、玻璃基板(强化玻璃基板)、透明绝缘基板等。
此外，0次光及上述±n次光的各个的聚光点也可以具有，在上述加工对象物1上，表示次数的数值变得越小，越是位于与激光L的入射侧相反侧的加工对象物1的表面3侧，并且越是位于沿着切断预定线5的激光L的相对移动方向上的前侧的位置关系。此外，也可使激光L从加工对象物1的表面3侧入射。在此情况下，背面21成为与激光L的入射侧相反侧的加工对象物1的第1表面，表面3成为激光L的入射侧的加工对象物1的第2表面。
此外，光遮断部220也可具有将+n次光遮断的构件、与将-n次光遮断的构件，且在相对的构件之间的区域使第1加工光L1及第2加工光L2通过。此外，光遮断部220也可仅将被聚光于加工对象物1的±n次光中相对于第1加工光L1及第2加工光L2而被聚光于与激光L的入射侧相反侧的加工对象物的表面3侧的光遮断、或者仅将+3次光遮断等、选择性地遮断±2次光以上的高次光。
产业上的可利用性
根据本发明，可提供在将激光分支成多个加工光并通过各加工光形成改质区域的情况下能够抑制在与激光的入射侧相反侧的加工对象物的表面上发生损伤的激光加工装置及激光加工方法。
符号的说明
1…加工对象物、3…表面(第1表面)、5…切断预定线、7…改质区域、15a…功能元件、16…金属图案、17…街道区域(区域)、21…背面(第2表面)、202…激光光源、203…反射型空间光调制器(空间光调制器)、204…聚光光学系统、220…光遮断部、220a…开口、241…4f光学系统(调整光学系统)、241a…第1透镜(第1光学元件)、241b…第2透镜(第2光学元件)、300…激光加工装置、L…激光、L1…第1加工光、L2…第2加工光、P1…第1聚光点、P2…第2聚光点。

Claims (24)

1.一种激光加工装置，其特征在于，
是通过将激光聚光于加工对象物从而沿着切断预定线在所述加工对象物形成改质区域的激光加工装置，
具备：
激光光源，射出所述激光；
聚光光学系统，将通过所述激光光源射出的所述激光聚光于所述加工对象物；
空间光调制器，对通过所述激光光源射出的所述激光进行调制，以使所述激光被分支成至少包含第1加工光及第2加工光的0次光及±n次光，并且通过所述聚光光学系统，所述第1加工光被聚光于第1聚光点且所述第2加工光被聚光于第2聚光点，其中，n为自然数；以及
光遮断部，将被聚光于所述加工对象物的所述0次光及所述±n次光中相对于所述第1加工光及所述第2加工光而被聚光于外侧的光遮断，
所述0次光及所述±n次光的各个的聚光点具有，在所述加工对象物中，表示次数的数值的绝对值变得越大，越是位于与所述激光的入射侧相反侧的所述加工对象物的第1表面侧，并且越是位于沿着所述切断预定线的所述激光的相对移动方向上的前侧的位置关系。
2.一种激光加工装置，其特征在于，
是通过将激光聚光于加工对象物从而沿着切断预定线在所述加工对象物形成改质区域的激光加工装置，
具备：
激光光源，射出所述激光；
聚光光学系统，将通过所述激光光源射出的所述激光聚光于所述加工对象物；
空间光调制器，对通过所述激光光源射出的所述激光进行调制，以使所述激光被分支成至少包含第1加工光及第2加工光的0次光及±n次光，并且通过所述聚光光学系统，所述第1加工光被聚光于第1聚光点且所述第2加工光被聚光于第2聚光点，其中，n为自然数；以及
光遮断部，将被聚光于所述加工对象物的所述0次光及所述±n次光中相对于所述第1加工光及所述第2加工光而被聚光于与所述激光的入射侧相反侧的所述加工对象物的第1表面侧的光遮断，
所述0次光及所述±n次光的各个的聚光点具有，在所述加工对象物中，表示次数的数值的绝对值变得越大，越是位于与所述激光的入射侧相反侧的所述加工对象物的第1表面侧，并且越是位于沿着所述切断预定线的所述激光的相对移动方向上的前侧的位置关系。
3.如权利要求2所述的激光加工装置，其特征在于，
所述光遮断部还将被聚光于所述加工对象物的所述0次光及所述±n次光中相对于所述第1加工光及所述第2加工光而被聚光于所述激光的入射侧的所述加工对象物的第2表面侧的光遮断。
4.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，
所述第1加工光及所述第2加工光从被聚光于所述加工对象物的所述0次光及所述±n次光中的所述0次光及±1次光中被选择，
所述光遮断部将被聚光于所述加工对象物的所述±n次光中的+3次光遮断。
5.如权利要求2所述的激光加工装置，其特征在于，
所述第1加工光及所述第2加工光从被聚光于所述加工对象物的所述0次光及所述±n次光中的所述0次光及±1次光中被选择，
所述光遮断部将被聚光于所述加工对象物的所述±n次光中的+3次光遮断。
6.如权利要求3所述的激光加工装置，其特征在于，
所述第1加工光及所述第2加工光从被聚光于所述加工对象物的所述0次光及所述±n次光中的所述0次光及±1次光中被选择，
所述光遮断部将被聚光于所述加工对象物的所述±n次光中的+3次光遮断。
7.如权利要求4所述的激光加工装置，其特征在于，
所述光遮断部还将被聚光于所述加工对象物的所述±n次光中的±2次光及-3次光遮断。
8.如权利要求5所述的激光加工装置，其特征在于，
所述光遮断部还将被聚光于所述加工对象物的所述±n次光中的±2次光及-3次光遮断。
9.如权利要求6所述的激光加工装置，其特征在于，
所述光遮断部还将被聚光于所述加工对象物的所述±n次光中的±2次光及-3次光遮断。
10.如权利要求1～9中任一项所述的激光加工装置，其特征在于，
所述光遮断部具有使所述第1加工光及所述第2加工光通过的开口。
11.如权利要求10所述的激光加工装置，其特征在于，
还具备：调整光学系统，其具有作为透镜而发挥功能的第1光学元件及第2光学元件，
所述第1光学元件及所述第2光学元件被配置成，所述空间光调制器与所述第1光学元件之间的光路的距离成为所述第1光学元件的第1焦点距离，所述聚光光学系统与所述第2光学元件之间的光路的距离成为所述第2光学元件的第2焦点距离，所述第1光学元件与所述第2光学元件之间的光路的距离成为所述第1焦点距离与所述第2焦点距离之和，所述第1光学元件及所述第2光学元件成为两侧远心光学系统，
所述光遮断部被设置于所述第1光学元件与所述第2光学元件之间的傅立叶面上。
12.如权利要求10所述的激光加工装置，其特征在于，
所述光遮断部被设置于所述聚光光学系统的光入射部。
13.如权利要求10所述的激光加工装置，其特征在于，
所述空间光调制器调制所述激光以使遮断的光的至少一部分通过所述开口的外侧。
14.如权利要求11所述的激光加工装置，其特征在于，
所述空间光调制器调制所述激光以使遮断的光的至少一部分通过所述开口的外侧。
15.如权利要求12所述的激光加工装置，其特征在于，
所述空间光调制器调制所述激光以使遮断的光的至少一部分通过所述开口的外侧。
16.如权利要求1～9中任一项所述的激光加工装置，其特征在于，
在所述第1表面，设置有配置成2维状的多个功能元件及配置于相邻的所述功能元件之间的区域的金属图案，
所述切断预定线被设定为，在从与所述第1表面垂直的方向观察的情况下通过相邻的所述功能元件之间的区域。
17.如权利要求10所述的激光加工装置，其特征在于，
在所述第1表面，设置有配置成2维状的多个功能元件及配置于相邻的所述功能元件之间的区域的金属图案，
所述切断预定线被设定为，在从与所述第1表面垂直的方向观察的情况下通过相邻的所述功能元件之间的区域。
18.如权利要求11所述的激光加工装置，其特征在于，
在所述第1表面，设置有配置成2维状的多个功能元件及配置于相邻的所述功能元件之间的区域的金属图案，
所述切断预定线被设定为，在从与所述第1表面垂直的方向观察的情况下通过相邻的所述功能元件之间的区域。
19.如权利要求12所述的激光加工装置，其特征在于，
在所述第1表面，设置有配置成2维状的多个功能元件及配置于相邻的所述功能元件之间的区域的金属图案，
所述切断预定线被设定为，在从与所述第1表面垂直的方向观察的情况下通过相邻的所述功能元件之间的区域。
20.如权利要求13所述的激光加工装置，其特征在于，
在所述第1表面，设置有配置成2维状的多个功能元件及配置于相邻的所述功能元件之间的区域的金属图案，
所述切断预定线被设定为，在从与所述第1表面垂直的方向观察的情况下通过相邻的所述功能元件之间的区域。
21.如权利要求14所述的激光加工装置，其特征在于，
在所述第1表面，设置有配置成2维状的多个功能元件及配置于相邻的所述功能元件之间的区域的金属图案，
所述切断预定线被设定为，在从与所述第1表面垂直的方向观察的情况下通过相邻的所述功能元件之间的区域。
22.如权利要求15所述的激光加工装置，其特征在于，
在所述第1表面，设置有配置成2维状的多个功能元件及配置于相邻的所述功能元件之间的区域的金属图案，
所述切断预定线被设定为，在从与所述第1表面垂直的方向观察的情况下通过相邻的所述功能元件之间的区域。
23.一种激光加工方法，其特征在于，
是通过将激光聚光于加工对象物从而沿着切断预定线在所述加工对象物形成改质区域的激光加工方法，
具备：对所述激光进行调制以使所述激光被分支成至少包含第1加工光及第2加工光的0次光及±n次光，并且所述第1加工光被聚光于第1聚光点且所述第2加工光被聚光于第2聚光点，将被聚光于所述加工对象物的所述0次光及所述±n次光中相对于所述第1加工光及所述第2加工光而被聚光于外侧的光遮断，在所述加工对象物中与所述第1聚光点及所述第2聚光点分别对应的多个区域分别形成所述改质区域的工序，其中，n为自然数，
所述0次光及所述±n次光的各个的聚光点具有，在所述加工对象物中，表示次数的数值的绝对值变得越大，越是位于与所述激光的入射侧相反侧的所述加工对象物的第1表面侧，并且越是位于沿着所述切断预定线的所述激光的相对移动方向上的前侧的位置关系。
24.一种激光加工方法，其特征在于，
是通过将激光聚光于加工对象物从而沿着切断预定线在所述加工对象物形成改质区域的激光加工方法，
具备：对所述激光进行调制以使所述激光被分支成至少包含第1加工光及第2加工光的0次光及±n次光，并且所述第1加工光被聚光于第1聚光点且所述第2加工光被聚光于第2聚光点，将被聚光于所述加工对象物的所述0次光及所述±n次光中相对于所述第1加工光及所述第2加工光而被聚光于与所述激光的入射侧相反侧的所述加工对象物的第1表面侧的光遮断，在所述加工对象物中与所述第1聚光点及所述第2聚光点分别对应的多个区域分别形成所述改质区域的工序，其中，n为自然数，
所述0次光及所述±n次光的各个的聚光点具有，在所述加工对象物中，表示次数的数值的绝对值变得越大，越是位于与所述激光的入射侧相反侧的所述加工对象物的第1表面侧，并且越是位于沿着所述切断预定线的所述激光的相对移动方向上的前侧的位置关系。
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