TWI450784B - Laser processing device - Google Patents

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TWI450784B
TWI450784B TW096136774A TW96136774A TWI450784B TW I450784 B TWI450784 B TW I450784B TW 096136774 A TW096136774 A TW 096136774A TW 96136774 A TW96136774 A TW 96136774A TW I450784 B TWI450784 B TW I450784B
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Tatsuya Suzuki
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Tetsuya Osajima
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Hamamatsu Photonics Kk
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Description

雷射加工裝置
本發明是關於沿著裁斷預定線裁斷板狀加工對象物用的雷射加工裝置。
以往的雷射加工裝置是將聚光點對焦在板狀加工對象物的內部照射加工用雷射光，藉以使加工對象物沿著裁斷預定線，在加工對象物的內部形成構成裁斷起點的改質區域為一般所熟知(例如，參閱日本專利文獻1)。
專利文獻1：日本特開2004-343008號公報
但是，如上述的雷射加工裝置中，例如裁斷厚度為100μ m以上比較厚的加工對象物的場合，必然會導致如下的問題。即，為了從加工對象物的雷射光照射面使改質區域精度良好地形成在預定的位置上，在照射加工用雷射光形成改質區域之前，必須預先沿著裁斷預定線照射測定雷射光照射面的位移用的測定用雷射光(描圖)。並且，為了精度良好地裁斷加工對象物，要求在加工對象物的厚度方向形成複數列的改質區域，因此必須對應改質區域的列數重複進行複數次沿著同一裁斷預定線的加工用雷射光的描圖。因此，如上述的雷射加工裝置中，會增長在加工 對象物內部形成改質區域所需的時間，以致會有增大運轉成本之虞。
因此，本發明是以提供可縮短在加工對象物內部形成改質區域所需的時間的雷射加工裝置為課題。
為了解決上述課題，本發明所涉及的雷射加工裝置是將聚光點對焦在板狀加工對象物的內部照射加工用雷射光，藉此沿著加工對象物的裁斷預定線，在加工對象物的內部形成構成裁斷起點的改質區域所成的雷射加工裝置，其特徵為，具備：載放加工對象物的載放台；以加工用雷射光作為直線偏光而射出的加工用雷射光源；射出照射在加工對象物用的測定用雷射光的測定用雷射光源；變更從加工用雷射光源所射出的加工用雷射光的偏光方向的第1的1/2波長板；將通過第1的1/2波長板後的加工用雷射光分支成以預定的方向作為偏光方向的加工用雷射光及以和預定方向交叉的方向作為偏光方向的加工用雷射光的偏光板；將偏光板所分支且以和預定方向交叉的方向作為偏光方向的加工用雷射光的偏光方向朝著預定方向變更的第2的1/2波長板；將偏光板所分支且以預定方向作為偏光方向的加工用雷射光及使得測定用雷射光源所射出的測定用雷射光朝著加工對象物聚光的第1的聚光用透鏡；沿著預定的方向與第1的聚光用透鏡排列設置，並且使得通過上述第2的1/2波長板，且以上述預定的方向作為偏光方 向的加工用雷射光朝著加工對象物聚光的第2的聚光用透鏡；在加工對象物檢測以測定用雷射光照射的雷射光照射面所反射的測定用雷射光的反射光，為了使第2的聚光用透鏡所聚光的加工用雷射光的聚光點以雷射光照射面為基準對焦在預定的位置而控制雷射光照射面與第2的聚光用透鏡的距離的控制手段；及預定方向與裁斷預定線大致一致的狀態下，第1及第2的聚光用透鏡與使得載放台的至少一方沿著裁斷預定線相對移動的移動手段，上述第2的聚光用透鏡與上述第1的聚光用透鏡僅分開預定的距離排列設置，上述控制手段，執行：為維持上述雷射光照射面與上述第1的聚光用透鏡一定的距離，使上述第1的聚光用透鏡動作的同時持續取得該等動作的相關動作資訊，並根據上述動作資訊及上述預定的距離，使上述第2的聚光用透鏡動作的第1控制，及根據預先所取得的上述動作資訊，使上述第1的聚光用透鏡動作的同時，根據預先所取得的上述動作資訊及上述預定的距離，使上述第2的聚光用透鏡動作的第2控制，上述第1控制的執行時，將上述測量用雷射光使利用上述第1的聚光透鏡照射在上述加工對象物，並檢測上述測量用雷射光的反射光，使上述第1的聚光用透鏡動作並取得該動作相關之上述動作資訊，以使得上述雷射光照射面與上述第1的聚光用透鏡的距離成為一定，在沿著上述裁斷預定線的方向，從上述第2的聚光用透鏡的座標到達上述加工對象物時的端起，根據上述動作資訊及上述預定的距離使上述第2的聚光用透鏡動作 的同時，使用上述第2的聚光透鏡將上述加工用雷射光照射於上述加工對象物，藉此將上述改質區域形成在上述加工對象物的內部。
另外，本發明所涉及的雷射加工裝置是將聚光點對焦在板狀加工對象物的內部照射加工用雷射光，藉此沿著加工對象物的裁斷預定線，在加工對象物的內部形成構成裁斷起點的改質區域所成的雷射加工裝置，其特徵為，具備：載放加工對象物的載放台；以加工用雷射光作為直線偏光而射出的加工用雷射光源；射出照射在加工對象物用的測定用雷射光的測定用雷射光源；變更從加工用雷射光源所射出的加工用雷射光的偏光方向的第1的1/2波長板；將通過第1的1/2波長板後的加工用雷射光分支成以預定的方向作為偏光方向的加工用雷射光及以和預定方向交叉的方向作為偏光方向的加工用雷射光的偏光板；將偏光板所分支且以和預定方向交叉的方向作為偏光方向的加工用雷射光的偏光方向朝著預定方向變更的第2的1/2波長板；將通過第2的1/2波長板且以預定的方向作為偏光方向的加工用雷射光及從測定用雷射光源所射出的測定用雷射光朝著加工對象物聚光的第1的聚光用透鏡；沿著預定的方向與第1的聚光用透鏡排列設置，將偏光板所分支且以預定的方向作為偏光方向的加工用雷射光朝著加工對象物聚光的第2的聚光用透鏡；在加工對象物檢測以測定用雷射光照射的雷射光照射面所反射的測定用雷射光的反射光，為了使第2的聚光用透鏡所聚光的加工用雷射光的 聚光點以雷射光照射面為基準對焦在預定的位置而控制雷射光照射面與第2的聚光用透鏡的距離的控制手段；及預定方向與裁斷預定線大致一致的狀態下，使第1及第2的聚光用透鏡與載放台的至少一方沿著裁斷預定線相對移動的移動手段，上述第2的聚光用透鏡與上述第1的聚光用透鏡僅分開預定的距離排列設置，上述控制手段，執行：為維持上述雷射光照射面與上述第1的聚光用透鏡一定的距離，使上述第1的聚光用透鏡動作的同時持續取得該等動作的相關動作資訊，並根據上述動作資訊及上述預定的距離，使上述第2的聚光用透鏡動作的第1控制，及根據預先所取得的上述動作資訊，使上述第1的聚光用透鏡動作的同時，根據預先所取得的上述動作資訊及上述預定的距離，使上述第2的聚光用透鏡動作的第2控制，上述第1控制的執行時，將上述測量用雷射光使利用上述第1的聚光透鏡照射在上述加工對象物，並檢測上述測量用雷射光的反射光，使上述第1的聚光用透鏡動作並取得該動作相關之上述動作資訊，以使得上述雷射光照射面與上述第1的聚光用透鏡的距離成為一定，在沿著上述裁斷預定線的方向，從上述第2的聚光用透鏡的座標到達上述加工對象物時的端起，根據上述動作資訊及上述預定的距離使上述第2的聚光用透鏡動作的同時，使用上述第2的聚光透鏡將上述加工用雷射光照射於上述加工對象物，藉此將上述改質區域形成在上述加工對象物的內部。
本發明所涉及的雷射加工裝置中，直線偏光的加工用 雷射光是從加工用雷射光源射出，藉第1的1/2波長板變更偏光方向，射入至偏光板。藉此偏光板，使加工用雷射光分支成以預定方向作為偏光方向的加工用雷射光及以和預定方向交叉的方向作為偏光方向的加工用雷射光。並且，藉偏光板所分支且以和預定方向交叉的方向作為偏光方向的加工用雷射光是利用第2的1/2波長板，將偏光方向變更為預定的方向。亦即，直線偏光的加工用雷射光是以預定的方向作為偏光方向，分支成射入到第1的聚光用透鏡的光與射入到第2的聚光用透鏡的光。並且，例如利用移動手段在預定的方向與裁斷預定線大致一致的狀態下，與第1及第2的聚光用透鏡及載放台的至少一方沿著裁斷預定線相對移動，一併從測定用雷射光源射出測定用雷射光，藉著控制手段檢測加工對象物的雷射光照射面所反射測定用雷射光的反射光，藉以控制雷射光照射面與第2的聚光用透鏡的距離，使第2的聚光用透鏡所聚光的加工用雷射光的聚光點以雷射光照面為基準而對焦在預定的位置。因此，藉上述可同時進行根據測定用雷射光之雷射光照射面的位移測定與根據加工用雷射光之改質區域的形成，加工對象物的厚度即使較厚的場合，可不須預先進行描圖。因此可縮短加工對象物內部形成改質區域所需的時間。
又，控制手段是以檢測雷射光照射面所反射測定用雷射光的反射光，控制雷射光照射面與第1的聚光用透鏡的距離，使第1的聚光用透鏡所聚光的加工用雷射光的聚光 點以雷射光照射面為基準而對焦在預定的位置為佳。此時，例如藉著移動手段使預定的方向與裁斷預定線大至一致的狀態下，與第1及第2的聚光用透鏡及載放台的至少一方沿著裁斷預定線相對移動，一併從測定用雷射光源射出測定用雷射光，藉著控制手段檢測加工對象物的雷射光照射面所反射測定用雷射光的反射光，藉以控制雷射光照射面與第1的聚光用透鏡的距離，使第1的聚光用透鏡所聚光的加工用雷射光的聚光點以雷射光照面為基準而對焦在預定的位置。因此，至少可在加工對象物的內部同時形成2列的改質區域。其結果，在加工對象物的厚度方向形成複數列改質區域的場合，可以降低沿著加工用雷射光的同一裁斷預定線的掃描重複次數。
並且，第1的1/2波長板是以將加工用雷射光的偏光方向變更為任意的方向為佳。此時，可對應通過第1的1/2波長板的加工用雷射光的偏光方向，任意調節藉著偏光板所分支的各加工用雷射光的光量分配。
又，在加工用雷射光的光路中，以具備配置在加工用雷射光源與第1的1/2波長板之間，調節加工用雷射光的光量的衰減器(attenuator)為佳。此時，藉衰減器調節射入到第1的1/2波長板的加工用雷射光的光量，可自由變更加工用雷射光的整體輸出。
又，加工用雷射光的光路中，以具備配置在偏光板與第1的聚光用透鏡之間，截斷加工用雷射光射入到第1的聚光透鏡的光的光閘為佳。此時，關閉光閘，可確實且容 易地抑制以第1的聚光用透鏡使加工用雷射光朝著加工對象物的聚光。這對於使用第1的聚光用透鏡僅進行利用測定用雷射光之雷射光照射面的位移測定的場合尤其有效。
又，第2的聚光用透鏡與第1的聚光用透鏡僅分開預定的距離排列設置，控制手段，具有執行為維持雷射光照射面與第1的聚光用透鏡一定的距離，使第1的聚光用透鏡動作的同時持續取得該等動作的相關動作資訊，並根據動作資訊及預定的距離，使第2的聚光用透鏡動作的控制，及根據預先所取得的動作資訊，使第1的聚光用透鏡動作的同時，根據預先所取得的動作資訊及預定的距離，使第2的聚光用透鏡動作的控制等的場合。
根據本發明，可提供可縮短在加工對象物的內部形成改質區域所需的時間的雷射加工裝置。
以下，針對本發明的較佳實施型態，參照圖示加以詳細說明。本實施型態的雷射加工方法是為了在加工對象物的內部形成改質區域而利用多光子吸收的現象。在此，最初藉著多光子吸收針對形成改質區域用的雷射加工方法加以說明。
光子的能源hν 小於材料吸收的帶隙EG 時形成光學透明。因此，材料上產生吸收的條件是hν >EG 。但是，即 使是光學透明雷射光的強度非常大時，在hν >EG 的條件(n=2,3,4,‥)下材料會產生吸收。此一現象稱為多光子吸收。脈衝波的場合，雷射光的強度是以雷射光聚光點的峰值功率密度(W/cm2 )來決定，例如峰值功率密度在1×108 (W/cm2 )以上的條件下產生多光子吸收。峰值功率密度是以(聚光點之雷射光的每1脈衝的能源)÷(雷射光的束斑剖面積×脈衝寬度)所求得。並且，連續波的場合，雷射光的強度是以雷射光聚光點的電場強度(W/cm2 )來決定。
針對利用如上述多光子吸收的本實施型態所涉及雷射加工方法的原理，參照第1圖~第6圖說明如下。如第1圖表示，晶圓狀(板狀)的加工對象物1的表面3具有裁斷加工對象物1用的裁斷預定線5。裁斷預定線5為呈直線型延伸的假設線。本實施型態所涉及雷射加工方法中，如第2圖表示，在產生多光子吸收的條件下將聚光點P對焦在加工對象物1的內部，照射雷射光L形成改質區域7。此外，聚光點P則是指雷射光L聚光的位置。又，裁斷預定線5不限於直線形也可以是曲線形，不限於假設線也可以在加工對象物1上繪出實際的線。
另外，雷射光沿著裁斷預定線5(即，第1圖的箭頭A方向)相對地移動，藉以使聚光點P沿著裁斷預定線5移動。藉此如第3圖~第5圖表示，使改質區域7沿著裁斷預定線5形成在加工對象物1的內部，使得該改質區域7形成裁斷起點區域8。在此，裁斷起點區域8是意味著 裁斷加工對象物1時形成裁斷(裂縫)起點的區域。該裁斷起點區域8有因為連續形成改質區域7而形成的場合，也有因為斷續形成改質區域7而形成的場合。
本實施型態所涉及雷射加工方法中，由於加工對象物1的表面3幾乎不吸收雷射光L，因此加工對象物1的表面3不會融化。
加工對象物1的內部形成裁斷起點區域8時，由於以該起點區域8為起點容易產生裂縫，因此如第6圖表示，可以比較小的力裁斷加工對象物1。因此，在加工對象物1的表面3不致產生不必要的裂縫，可以高精度裁斷加工對象物1。
進行以該裁斷起點區域8為起點的加工對象物1的裁斷，可考慮以下的2方式。其中之一是在裁斷起點區域8形成後，對於加工對象物1施加人為的力，藉此以裁斷起點區域8為起點使加工對象物1破裂，裁斷加工對象物的場合。這是例如加工對象物1的厚度大的場合進行的裁斷。施加人為的力是例如沿著加工對象物1的裁斷起點區域8對於加工對象物1施以彎曲應力或剪應力，賦予加工對象物1溫差藉以產生熱應力。其他之一是藉著裁斷起點區域8的形成，以裁斷起點區域8為起點朝著加工對象物1的剖面方向(厚度方向)形成自然破裂，根據結果裁斷加工對象物1的場合。這是例如加工對象物1的厚度小的場合，可藉著1列改質區域7形成裁斷起點區域8，加工對象物8的厚度大的場合，可藉著在厚度方向形成複數列 的改質區域7形成裁斷起點區域8。此外，該自然破裂的場合，同樣在裁斷處，不致在對應未形成裁斷起電區域8位置的部份的表面3上為止先行產生破裂，僅可以切斷對應形成裁斷起點區域8位置的部份，因此可良好地控制切斷。近年來，由於矽晶圓等的加工對象物1的厚度有逐漸變薄的傾向，因此以上控制性良好的切斷方法極為有效。
接著，本實施型態所涉及雷射加工方法中，改質區域有以下的(1)~(3)的場合。
(1)改質區域包含1個或複數個裂縫的裂縫區域的場合
聚光點對焦在加工對象物(例如玻璃或LiTaO3 所構成的壓電材料)的內部，聚光點的電場強度為1×108 (W/cm2 )以上且脈衝寬度為1μ s以下的條件下照射雷射光。該脈衝寬度的大小持續產生多光子吸收對於加工對象物的表面不致形成多餘的破壞，僅對於加工對象物的內部形成裂縫區域的條件。藉此，在加工對象物的內部發生因多光子吸收造成光學損傷的現象。根據該光學損傷在加工對象物的內部引起熱應變，藉此在加工對象物的內部形成裂縫區域。電場強度的上限值例如為1×1012 (W/cm2 )。脈衝寬度例如以1ns~200ns為佳。再者，多光子吸收之裂縫區域的形成是例如第45次雷射熱加工研究會論文集(1998年,12月)的第23頁~第28頁的「固體雷射高頻的玻璃基板的內部標示」所記載。
本發明人是藉著實驗求得電場強度與裂縫大小的關 係。實驗條件如下。
(A)加工對象物：pyrex(商標登記)玻璃(厚度700μ m)
(B)雷射
光源：半導體雷射激勵Nd：YAG雷射
波長：1064nm
雷射光束斑剖面積：3.14×10-8 cm2
振盪型態：Q開關面板
重複頻率：100kHz
脈衝寬度：30ns
輸出：輸出<1mj/脈衝
雷射光品質：TEM00
偏光特性：直線偏光
(C)聚光用透鏡
對於雷射光波長的穿透率：60%
(D)載放加工對象物的載放台的移動速度：100mm/秒
再者，雷射光品質為TEM00 是意味著聚光性高可聚光至雷射光的波長程度為止。
第7圖是表示上述實驗結果的圖表。橫軸為峰值功率密度，雷射光為脈衝雷射光，電場強度是以峰值功率密度表示。縱軸是表示藉1脈衝的雷射光形成在加工對象物內部的裂縫部份(裂縫斑)的大小。形成裂縫斑聚集的裂縫區域。裂縫斑的大小是形成裂縫斑形狀中最大長度的部份 的大小。圖表中的黑點表示的數據是聚光用透鏡(C)的倍率為100倍，開口數(NA)為0.80的場合。另一方面，圖表中的白點表示的數據是聚光用透鏡(C)的倍率為50倍、開口數(NA)為0.55的場合。從峰值功率密度1011 (W/cm2 )程度在加工對象物的內部產生裂縫斑，可得知隨著峰值功率密度的增大裂縫斑也隨之增大。
接著，針對根據加工區域形成之加工對象物的裁斷機制，參照第8~第11圖說明如下。如第8圖表示，在多光子吸收產生的條件下將聚光點P聚光在加工對象物1的內部，照射雷射光L沿著裁斷預定線在內部形成裂縫區域9。裂縫區域9為包含1個或複數個裂縫的區域。以上所形成的裂縫區域9形成裁斷起點區域。如第9圖表示，以裂縫區域9為起點(亦即，以裁斷起點區域為起點)使裂縫更為成長，如第10圖表示，裂縫到達加工對象物1的表面3與內面21，如第11圖表示，藉著加工對象物1的切斷將加工對象物1裁斷。到達加工對象物1的表面3與內面21的裂縫有自然成長的場合，也有力施加在加工對象物1使其成長的場合。
(2)改質區域為融化處理區域的場合
聚光點對焦在加工對象物(例如矽晶圓的半導體材料)的內部，聚光點的電場強度在1×108 (W/cm2 )以上且脈衝寬度為1μ s以下的條件照射雷射光。藉此，加工對象物的內部藉著多光子吸收進行局部加熱。藉著此一加 熱在加工對象物的內部形成融化處理區域。融化處理區域為一旦融化後再固化的區域，或確實的融化狀態區域，或從融化狀態再固化的狀態的區域，也有相變化的區域或結晶構造變化的區域。又，融化處理區域在單晶構造、非晶構造、多晶構造中，某構造也會變化為其他構造的區域。即，例如意味著從單晶構造變化為非晶構造的區域，從單晶構造變化為含非晶構造及多晶構造的構造的區域。加工對象物為矽單晶構造的場合，融化處理區域為例如非晶矽構造。電場強度的上限值為例如1×1012 (W/cm2 )。脈衝寬度是例如以1ns~200ns為佳。
本發明人以實驗確認出在矽晶圓(半導體基板)的內部形成有融化處理區域。實驗條件如下述。
(A)加工對象物：矽晶圓(厚度350μ m、外徑4英吋)
(B)雷射
光源：半導體激勵Nd：YAG雷射
波長：1064nm
雷射光斑剖面積：3.14×10-8 cm2
振盪型態：Q開關脈衝
重複頻率：100kHz
脈衝寬度：30ns
輸出：20μ J/脈衝
雷射光品質：TEM00
偏光特性：直線偏光
(C)聚光用透鏡
倍率：50倍
N.A.：0.55
相對於雷射光波長的穿透率：60%
(D)載放加工對象物的載放台的移動速度：100mm/秒
第12圖是表示藉上述條件的雷射加工所裁斷之矽晶圓一部分的剖面照片的圖。在矽晶圓11的內部形成有融化處理區域13。另外，藉上述條件所形成融化處理區域13厚度方向的大小為100μ m左右。
說明利用多光子吸收形成融化處理區域13。第13圖是表示雷射光波長與矽基板內部的穿透率的關係圖表。但是，除去矽基板的表面側與裏面側的各個反射成份，僅顯示內部的穿透率。針對矽基板的厚度t分別為50μm、100μm、200μm、500μm、1000μm顯示上述關係。
例如Nd：YAG雷射的波長為1064nm中，矽基板的厚度為500μ m以下的場合，可得知雷射光80%以上可穿透矽基板的內部。第12圖表示的矽晶圓11的厚度為350μ m，因此藉多光子吸收的融化處理區域13形成在矽晶圓11的中心附近，即從表面175μ m的部份。此時的穿透率參考厚度200μ m的矽晶圓時，形成90%以上，因此雷射光僅些微被矽晶圓11的內部所吸收，融化處理區域13並非形成在矽晶圓11的內部(即以雷射光的通常加熱形成融化處理區域)，而是意味著藉多光子吸收形成融化處理 區域13。利用多光子吸收之融化處理區域的形成是例如焊接會全國大會演講概要第66集(2000年4月)的第72頁~第73頁的「根據皮秒(picosecond)脈衝雷射之矽的加工特性評估」所記載。
再者，矽晶圓是以融化處理區域所形成裁斷起點區域為起點產生朝著剖面方向的裂縫，使其裂縫到達矽晶圓的表面與裏面，其結果可得以裁斷。到達矽晶圓的表面與裏面的該裂縫也有自然成長的場合，也有力施加在矽晶圓而成長的場合。並且，從裁斷起點區域到矽晶圓的表面與裏面的裂縫為自然成長的場合，會有形成裁斷起點區域的融化處理區域從融化的狀態讓裂縫成長的場合，及形成裁斷起點區域的融化處理區域從融化的狀態再固化時裂縫成長場合的其中之一。但是，任意的場合，融化處理區域僅形成在矽晶圓的內部，在裁斷後的裁斷面上如第12圖表示僅在內部形成融化處理區域。如上述，加工對象物的內部藉融化處理區域形成裁斷起點區域時，切斷時，由於不容易產生從裁斷起點區域線偏移的不必要裂縫，因此切斷控制容易。並且融化處理區域的形成不僅是多光子吸收為原因的場合，也有其他吸收作為為原因的場合。
(3)改質區域為折射率變化區域的場合
聚光點對焦在加工對象物(例如玻璃)的內部，聚光點的電場強度在1×108 (W/cm2 )以上且脈衝寬度為1ns以下的條件照射雷射光。使脈衝寬度縮得極短，在加工對 象物的內部引起多光子吸收時，多光子吸收所產生的能源不能轉換成熱能，在加工對象物的內部感應離子價數變化、結晶化或分極配向等的持久構造變化而形成折射率變化區域。電場強度的上限值例如為1×1012 (W/cm2 )。脈衝寬度例如以1ns以下為佳，尤以1ps以下更佳。根據多光子吸收之折射率變化區域的形成是例如第42次雷射熱加工研究會論文集(1997年,11月)的第105頁~第111頁的「藉飛秒(femtosecond)雷射照射對玻璃內部的光感應構造形成」所記載。
以上，改質區域雖已說明(1)~(3)的場合，但是考慮晶圓狀加工對象物的結晶構造與其劈開性等如下述形成裁斷起點區域時，以其裁斷起點區域作為起點，可以更小的力並更為高精度裁斷加工對象物。
亦即，矽等菱形構造的單晶半導體所構成的基板的場合，是在沿著(111)面(第1劈開面)或(110)面(第2劈開面)的方向形成裁斷起點區域為佳。又，GaAs等的閃鋅礦型構造的Ⅲ-V族化合物半導體所構成基板的場合是以沿著(110)面的方向形成裁斷起點區域為佳。具有藍寶石(Al2 O3 )等六角晶系結晶構造的基板的場合，主面是以沿著(1120)面(A面)或(1100)面(M面)的方向形成裁斷起點區域為佳。
再者，沿著應形成上述裁斷起點區域的方向(例如，沿著單晶系基板的(111)面的方向)，或正交於應形成上述裁斷起點區域的方向，在基板上形成定向平面時，以 其定向平面為基準，可容易且正確地將沿著應形成裁斷起點區域方向的裁斷起點區域形成在基板上。
接著，針對本發明的較佳實施型態說明如下。
如第14圖及第15圖表示，加工對象物1，具備：厚度300μm、8英吋的矽晶圓11，及包含複數個功能元件15形成在矽晶圓11的表面11a的功能元件層16。
功能元件15是例如藉結晶成長所形成的半導體動作層、光電二極管等的受光元件、雷射二極管等的發光元件或者作為電路所形成的電路元件等，矽晶圓11的定向平面6的平行方向及垂直方向上多數形成為矩陣形。以上的加工對象物1是沿著設定成格子狀的裁斷預定線5裁斷，例如晶片尺寸為1mm×1mm，使其通過彼此相鄰的功能元件間。
如第16圖表示，雷射加工裝置100是將聚光點對焦在板狀的加工對象物1的內部後照射雷射光(加工用雷射光)，藉此沿著加工對象物1的裁斷預定線5，在加工對象物1的內部形成複數列的構成裁斷起點的改質區域。
雷射加工裝置100，具備：水平載放加工對象物1的載放台107；雷射單元110；及移動載放台107與雷射單元110的移動控制部(移動手段)115。移動控制手段115是使載放台107在水平方向(X軸方向及Y軸方向)移動，讓雷射單元110在鉛直方向(Z軸方向)移動。
雷射單元110具備使得以X軸方向(預定方向)為偏光方向的直線偏光之加工用雷射光L脈衝振盪的加工用雷 射光源101。從該加工用雷射光源101所射出的加工用雷射光L通過調節加工用雷射光L的光量的衰減器102，引導至以X軸方向為偏光方向的直線偏光之加工用雷射光L1及以Y軸方向(與預定方向交叉的方向)為偏光方向的直線偏光之加工用雷射光L2的分離器103。
被分支後的加工用雷射光L1被依序導入於進行加工用雷射光L1的通過或阻隔的光閘33、擴大光束尺寸的光束擴張器35、分色鏡48，為聚光用透鏡(第1聚光用透鏡)31所聚光而照射在加工對象物1上。聚光用透鏡31是將加工用雷射光L1及後述的測定用雷射光L3朝向加工對象物1進行聚光。該聚光用透鏡31安裝有壓電元件28，藉著該壓電元件28調整聚光用透鏡31的Z軸方向位置。分色鏡48使加工用雷射光L1穿透的同時，將後述的測定用雷射光L3及其反射光L4反射。
另一方面，分支後的加工用雷射光L2被依序導入至鏡子22、光閘34、光束擴張器36，藉衰減器104形成以X軸方向為偏光方向的直線偏光，以聚光用透鏡(第2的聚光用透鏡)32聚光而照射在加工對象物1上。聚光用透鏡32與聚光用透鏡31在X軸方向上僅以預定的距離D分開排列設置，將加工用雷射光L2朝向加工對象物1聚光。在此，距離D為35mm。該聚光用透鏡32與聚光用透鏡31同樣地，安裝有壓電元件29，藉著該壓電元件29調整聚光用透鏡32的Z軸方向位置。
又，雷射單元110，具有例如使用雷射二極管的測定 用雷射光源41。該測定用雷射光源41為射出照射在加工對象物1用的測定用雷射光L3，藉以測定加工對象物1的表面3的位移，可以在加工對象物1的內部的預定位置形成精度良好的改質區域。從測定用雷射光源41所射出的測定用雷射光L3被鏡子46、半反射鏡47依序反射，引導至分色鏡48。並且，測定用雷射光L3是朝向下方在加工對象物1的光軸上進行，藉聚光用透鏡31聚光照射在加工對象物1上。加光對象物1的表面(雷射光照射面)3所反射的測定用雷射光L3的反射光再入射到聚光用透鏡31後朝著上方在加工用雷射光L1的光軸上進行，被分色鏡48反射而通過半反射鏡47。
通過半反射鏡47的測定用雷射光的反射光L4是藉著柱面透鏡與平凸透鏡所構成的整形光學系49外加散光加以聚光，照射在將光電二極管四分段所形成的4分段光電二極管42上，4分段光電二極管42的受光面上形成聚光像。該聚光像以整形光學系49外加散光，藉此因應加工對象物1的表面3的位移而變化。因此，4分段光電二極管42是以表面3位移的相關位移資訊作為電壓值取得。在該4分段光電二極管42連接有聚光用透鏡控制部(控制手段)105。聚光用透鏡控制部105連接有上述壓電元件28、29，聚光用透鏡控制部105是根據取得後的電壓值等，控制壓電元件28、29的驅動，使聚光用透鏡31、32所聚光的加工用雷射光L1、L2的聚光點以表面3為基準對焦在預定的位置上。
具體而言，聚光用透鏡控制部105是根據以4分段光電二極管42所取得的壓電值，使聚光用透鏡31動作讓加工對象物1的表面3與聚光用透鏡31的距離形成一定的同時，持續取得該等動作相關的動作資訊，根據動作資訊及距離D執行使聚光用透鏡32動作的控制。
更具體而言，聚光用透鏡控制部105是執行以下的控制。亦即，聚光用透鏡31及聚光用透鏡32配置在同一裁斷預定線5上的狀態(加工用雷射光的偏光方向的X軸方向與裁斷預定線5大致一致的狀態)下，將載放台107沿著該裁斷預定線5相對移動時，驅動壓電元件28使4分段光電二極管42所取得的電壓值形成一定，讓聚光用透鏡31動作使加工對象物1的表面3與聚光用透鏡31的距離維持著一定距離。與此的同時，將驅動壓電元件28的指令電壓與沿著裁斷預定線5的座標彼此關聯，持續記憶作為指令電壓數據，在該指令電壓數據下以壓電元件29使聚光用透鏡32的X座標(對於聚光用透鏡31的X座標僅加算距離D的座標)的指令電壓數據再生，讓聚光用透鏡32動作。換言之，為了讓載放台107相對移動距離D，僅以必要的時間延緩以壓電元件29使記憶後的指令電壓數據再生，讓聚光用透鏡32動作。
又，聚光用透鏡控制部105是根據預先所取得的動作資訊，使聚光用透鏡31動作的同時，根據預先所取得的動作資訊及距離D，執行聚光用透鏡32的控制。
更具體而言，聚光用透鏡控制部105執行以下的控 制。亦即，聚光用透鏡31及聚光用透鏡32配置在同一裁斷預定線5上的狀態下，載放台107沿著該裁斷預定線5相對移動時，在已記憶的指令電壓數據中以壓電元件28使聚光用透鏡31的X座標的電壓指令數據再生，讓聚光用透鏡31動作。與此的同時，在已記憶的指令電壓數據中以壓電元件29使聚光用透鏡32的X座標的電壓指令數據再生，讓聚光用透鏡32動作。
但是，在雷射加工裝置100，如上述設有分離器103。分離器103具有1/2波長板(第1的1/2波長板)51與偏光板52。具體而言，1/2波長板51與偏光板52在加工用雷射光L的射出方向以此一順序配置在加工用雷射光L的光軸上。
1/2波長板51是形成可在加工用雷射光L的光軸周圍轉動，可以使加工用雷射光L的偏光方向朝著任意方向變更。亦即，可以在水平面(X-Y平面)內以構成與X軸的角度為45°的方向為偏光方向，或在水平面內以構成與X軸的角度為60°的方向為偏光方向。
偏光板52將加工用雷射光L分支成以X軸方向作為偏光方向的加工用雷射光L1及以Y軸方向作為偏光方向的加工用雷射光L2。具體而言，偏光板52是使得加工用雷射光L中的偏光方向為X軸方向的加工用雷射光朝著聚光用透鏡31作為加工用雷射光L1穿透的同時，偏光方向為Y軸方向的加工用雷射光朝著聚光用透鏡32作為加工用雷射光L2而加以反射。
又，雷射加工裝置100，如上述設有衰減器102及衰減器104。衰減器102具有1/2波長板53及偏光板54，朝著加工用雷射光L的射出方向以此一順序，配置在加工用雷射光L的光軸上。該衰減器102是以1/2波長板53變更加工用雷射光L的偏光方向，藉偏光板54僅穿透偏光方向為X軸方向的加工用雷射光L。即，衰減器102是以調整加工用雷射光L的光量自由調整(變更)加工用雷射光L的整體輸出，即作為衰減器的主要功能。
衰減器104具有1/2波長板(第2的1/2波長板)55及偏光板56，朝著加工用雷射光L2的射出方向以此一順序，配置在加工用雷射光L2的光軸上。1/2波長板55是將加工用雷射光L2的偏光方向與加工用雷射光L1同樣變更為X軸方向。亦即，1/2波長板55使得加工用雷射光L2的偏光方向與加工用雷射光L1同樣即以偏光子為主要功能。並且，偏光板56僅偏光方向為X軸方向的加工用雷射光L2穿透聚光用透鏡32。
以上，使用已說明的雷射加工裝置100裁斷加工對象物1的場合，首先，在加工對象物1的裏面21，例如黏貼擴張帶將加工對象物1載放在載放台107上。接著，從加工對象物1的表面3將聚光點對焦在矽晶圓11的內部照射加工用雷射光L，沿著各裁斷預定線5，將形成裁斷起點的改質區域形成在加工對象物1的內部。並且，使擴張帶5擴張。藉此以改質區域作為裁斷的起點，將加工對象物1沿著裁斷預定線5精度良好地裁斷成各功能元件15， 使複數個半導體晶片形成彼此分開。再者，改質區域除了融化處理區域之外，也有包含裂縫區域等的場合。
在此，針對上述改質區域的形成詳細說明如下。並且，在此與上述同樣地，以沿著裁斷預定線5的方向為X軸方向(X座標)，以加工對象物1的厚度方向為Z軸方向(Z座標)加以說名。
[階差]
首先，投影在加工對象物1的表面3的例如燒錄後光罩影像的焦點在對焦的狀態下，照射測定用雷射光L3，以表面3反射的測定用雷射光L3的反射光L4作為電壓值加以檢測，記憶所檢測出的電壓值V0。以此時的聚光用透鏡31的Z座標為基準值(0μ m)，以表面3側朝著裏面21側的方向作為正方向。
[第1上切加工]
接著，如第17(a)圖表示，聚光用透鏡31的X座標從加工對象物1的右端，移動載放台70例如形成離開25mm的X座標。該聚光用透鏡31的X座標是載放台107的移動速度形成一定為止的載放台107的加減速距離。加減速距離也可以對應載放台107的移動速度適當加以設定。
接著，在相同的裁斷預定線5上配置聚光用透鏡31及聚光用透鏡32，藉著移動控制部115，使載放台107沿 著裁斷預定線5朝向右方移動，即使得聚光用透鏡31、32從加工對象物1的右端朝著左端的方向(上切的方向)相對移動。合併此一移動執行以下的動作。
如第17(b)圖表示，藉著測定用雷射光源41照射測定用雷射光L3，以4分段光電二極管42檢測出反射光L4的電壓值，藉著聚光用透鏡控制部105驅動壓電元件28使該電壓值形成電壓值V0，並使得聚光用透鏡31朝著Z軸方向動作使加工對象物1的表面3與聚光用透鏡31的距離維持著階差時的距離。與此同時，使驅動該壓電元件28的指令電壓與X軸方向相關聯，作為指令電壓數據C記憶在聚光用透鏡控制部105。因此，在記憶時關閉光閘33，藉此，測定用雷射光L3在照射時，可以確實且容易抑制加工用雷射光L1從聚光用透鏡31的射出。在使用聚光用透鏡31根據測定用雷射光僅進行表面3的位移測定的場合尤其有效。
並且，從聚光用透鏡32的X座標到達加工對象物1右端的時刻起(亦即，聚光用透鏡32的X座標從加工對象物1的右端到達僅距離D的左端側的時刻起)，利用聚光用透鏡控制部105，在記憶的指令電壓數據C中，以壓電元件29使得聚光用透鏡32的X座標的指令電壓數據再生，使聚光用透鏡32動作。與此的同時，如第17(b)圖表示，開啟光閘34，將聚光點對焦在加工對象物1的內部使加工用雷射光L2照射在加工對象物1上，以加工對象物1的表面3為基準在Z軸方向73μm的位置形成改質區 域。
從聚光用透鏡32的X座標到達加工對象物1左端的時刻起，將載放台107的移動速度減速的同時，關閉光閘34停止加工用雷射光L2的照射。隨後，如第17(c)圖表示，在該座標形成從加工對象物1的左端離開25mm的座標的時刻，停止載放台107的移動。
[第1下切加工]
接著，藉移動控制部115使雷射加工單元110在Z軸方向移動，聚光用透鏡31的Z座標形成例如65μm。並且，將聚光用透鏡31及聚光用透鏡32配置在同一裁斷預定線5上，藉著移動控制部115使載放台107沿著裁斷預定線5朝著左方移動，即將聚光用透鏡31、32從加工對象物1的左端朝著右端的方向(下切的方向)相對移動。合併此一移動，執行以下的動作。
如第18(b)圖表示，從聚光用透鏡32的X座標到達加工對象物1左端的時刻起，藉著聚光用透鏡控制部105在已記憶的指令電壓數據C中以壓電元件29使聚光用透鏡32的X座標的指令電壓數據C再生，使聚光用透鏡32動作。換言之，將已記憶的指令電壓數據C以和所取得順序相反的順序利用壓電元件29再生(反向再生)，使聚光用透鏡32動作。與此的同時，開啟光閘34，聚光點對焦在加工對象物1的內部將加工用雷射光L2照射在加工對象物1上。以加工對象物1的表面3為 基準在Z軸方向的65μm的位置形成改質區域。
如第18(b)圖表示，從聚光用透鏡31的X座標到達加工對象物1的左端時刻起，藉著聚光用透鏡控制部105，在已記憶的指令電壓數據C中以壓電元件28使得聚光用透鏡31的X座標的指令電壓數據C再生，使聚光用透鏡31再生。換言之，以壓電元件28使得已記憶的指令電壓數據C反向再生，使聚光用透鏡31動作。與此的同時，開啟光閘33，將聚光點對焦在加工對象物1的內部使加工用雷射光L1照射在加工對象物1上，以加工對象物1的表面3為基準在Z軸方向57μ m的位置形成改質區域。
並且，從聚光用透鏡32的X座標到達加工對象物1右端的時刻起，關閉光閘34停止加工用雷射光L2的照射之後，從聚光用透鏡31的X座標到達加工對象物1右端的時刻起，使載放台107的移動速度減速的同時，關閉光閘33停止加工用雷射光L1的照射。隨後如第18(c)圖表示，在該座標形成從加工對象物1的右端離開25mm的座標的時刻，停止載放台107的移動。
[第2上切加工]
接著，藉著移動控制部115使雷射加工單元110在Z軸方向移動，聚光用透鏡31的Z座標例如為48μ m。並且，將聚光用透鏡31即聚光用透鏡32配置在同一的裁斷預定線5上，藉移動控制部115，使載放台107沿著裁斷 預定線5再次向右方移動。合併此一移動執行以下的動作。
如第19(a)圖表示，從聚光用透鏡31的X座標到達加工對象物1右端的時刻起，藉著聚光用透鏡控制部105，在已記憶的指令電壓數據C中以壓電元件28使得聚光用透鏡31的X座標的指令電壓數據C再生，使聚光用透鏡31動作。與此的同時，開啟光閘33，將聚光點對焦在加工對象物1的內部使加工用雷射光L1照射在加工對象物1，以加工對象物1的表面3為基準在Z軸方向48μ m的位置形成改質區域。
如第19(b)圖表示，從聚光用透鏡32的X座標到達加工對象物1右端的時刻起，藉著聚光用透鏡控制部105，在已記憶的指令電壓數據C中以壓電元件29使得聚光用透鏡32的X座標的指令電壓數據C再生，使聚光用透鏡32動作。與此的同時，開啟光閘34，將聚光點對焦在加工對象物1的內部使加工用雷射光L2照射在加工對象物1，以加工對象物1的表面3為基準在Z軸方向38μ m的位置形成改質區域。
並且，從聚光用透鏡31的X座標到達加工對象物1左端的時刻起，關閉光閘33停止加工用雷射光L1的照射之後，從聚光用透鏡32的X座標到達加工對象物1左端的時刻起，使載放台107的移動速度減速，同時關閉光閘34停止加工用雷射光L2的照射。隨後，如第19(c)圖表示，在該座標形成形成從加工對象物1的右端離開25 mm的座標的時刻，停止載放台107的移動。
[第2下切加工]
接著，藉移動控制部115使雷射加工單元110在Z軸方向移動，聚光用透鏡31的Z座標形成例如25μm。並且，將聚光用透鏡31及聚光用透鏡32配置在同一裁斷預定線5上，藉著移動控制部115使載放台107沿著裁斷預定線5朝著左方移動，合併此一移動，執行與上述第1下切的動作相同的動作，並以加工對象物1的表面3為基準在Z軸方向的25μ m及15μ m的位置分別形成改質區域。
藉上述，沿著裁斷預定線5(參閱第14圖)，在加工對象物1的厚度方向形成複數列構成裁斷起點的改質區域。
如上述，本實施型態中，以X軸方向作為偏光方向的直線偏光的加工用雷射光L從加工用雷射光源101射出，藉著1/2波長板51變更偏光方向，射入到偏光板52。藉著該偏光板52將加工用雷射光L分支成以X軸方向為偏光方向的加工用雷射光L1及以Y軸方向為偏光方向的加工用雷射光L2。並且加工用雷射光L2藉著1/2波長板55，變更為以X軸方向作為偏光方向的直線偏光。亦即，加工用雷射光L以偏光方向為X軸方向的直線偏光，分支成射入到聚光用透鏡31的光與射入到聚光用透鏡32的光。
並且，如上述的第1上切加工，藉移動控制部115，在X軸方向與裁斷預定線5大致一致的狀態下，沿著裁斷預定線5使載放台107相對移動的同時，以測定用雷射光源41照射測定用雷射光L3，藉著4分段光電二極管42檢測反射光L4的電壓值，藉聚光用透鏡控制部105驅動壓電元件28使該電壓值形成V0，加工對象物1的表面3與聚光用透鏡31的距離為了維持階差的距離而使得聚光用透鏡31在Z軸方向動作。與此的同時，將驅動壓電元件28的指令電壓作為與X座標相關聯的指令電壓數據C記憶在聚光用透鏡控制部105。並且，藉著聚光用透鏡控制部105在已記憶的指令電壓數據C中，以壓電元件29使聚光用透鏡32的X座標的指令電壓數據再生，持續地使聚光用透鏡32動作，將加工用雷射光L2照射在加工對象物1上，加工用雷射光L2的聚光點以表面3為基準對焦在預定的位置上。因此，可藉此同時進行根據測定用雷射光L3之表面3的位移測定與根據加工用雷射光L2之改質區域的形成，加工對象物1的厚度即使較厚，可不需進行預先的描圖。
又，如上述的第1下切等，藉著移動控制部115，在X軸方向與裁斷預定線5大致一致的狀態下沿著裁斷預定縣5使得載放台107相對移動的同時，藉著聚光用透鏡控制部105，在以記憶的指令電壓數據C中以壓電元件29使聚光用透鏡32的X座標的指令電壓數據C再生，使聚光用透鏡31動作。因此，至少在加工對象物1的內部可 同時形成2列的改質區域，在加工對象物1的厚度方向形成複數列改質區域的場合，可降低沿著同一裁斷預定線之加工用雷射光掃描的重複次數。
因此，例如上述，在加工對象物1的內部沿著裁斷預定線5在厚度方向形成7列(奇數列)改質區域的場合，以往的雷射加工裝置必須重複進行8次含描圖的掃描，但是本實施型態只需進行4次(1/2)的掃描即可。因此，根據本實施型態，可縮短雷射加工的改質層的形成時間，同時可縮短間歇時間，可降低運轉成本。
又，本實施型態中，如上述，上述1/2波長板53可將加工用雷射光L的偏光方向變更為任意方向，通過1/2波長板53的加工用雷射光L的偏光方向形成任意的方向，藉此，可任意調節為偏光板52所分支的加工用雷射光L1、L2的光量的分配。
又，本實施型態中，如上述，加工用雷射光L1、L2的偏光方向與裁斷預定線5大致一致的狀態下，載放台107藉著移動控制部115移動。藉此，可有效地形成沿著裁斷預定線的改質區域。這是由於藉偏光的加工用雷射光的照射所形成的改質區域在其偏光方向可促進改質區域的形成(具有朝著雷射光的偏光方向擴散的特性)。另外，如上述，雷射光L1、L2的偏光方向與裁斷預定線5大致一致，在除了沿著裁斷預定線5的方向以外可抑制改質區域的形成，因此也可以沿著裁斷預定線5精密地裁斷加工對象物1。
並且，本實施型態中，如上述，雖是在射出測定用雷射光L3時，關閉光閘33，藉著聚光用透鏡31將加工用雷射光L1朝向加光對象1不加以聚光，但是本發明不限於此。例如，當然也可以在射出測定用雷射光L3時，開啟光閘33使得聚光用透鏡31與加工用雷射光L1同時朝著加工對象物1聚光，一邊檢測加工對象物1的表面3的位移資訊一邊藉著加工用雷射光L1在加工對象物1的內部形成改質區域(亦即實際加工)。如上述，以本實施型態的雷射加工裝置100實施實際加工的場合，即使形成在加工對象物厚度方向的改質區域的列數為偶數列時，例如不需要僅進行描圖的掃描加工(不進行以加工用雷射光L2加工的掃描)。
在此，分別以已說明的本實施型態的雷射加光裝置100與以往的雷射加工裝置進行加工對象物1的加工。其結果，本實施型態的雷射加工裝置100可以習知加工裝置的間歇時間為基準實現40%左右之間歇時間的縮短，可確認上述效果，即縮短雷射加工之改質層形成時間的效果。
以上雖針對本發明較佳實施型態已作說明，但是本發明不限於上述實施型態。
例如，上述實施型態在簡易且低廉的雷射加工裝置100的光學系中，理想上雖是在聚光用透鏡31的光軸側設置測定用雷射光源41進行雷射光照射面3的位移測定，當然也可以在聚光用透鏡32的光軸側設置雷射光源進行雷射光照射面的位移測定，也可以設置該等雙方。
另外，上述實施型態的雷射加工用裝置100雖是具備聚光用透鏡31與聚光用透鏡32的2個透鏡，但是也可以具備3個以上的透鏡。此時可實現與上述同樣的效果。
又，上述實施型態中，雖是沿著裁斷預定線5移動載放台107，但是也可以沿著裁斷預定線移動聚光用透鏡31、32。
並且即便不是矽晶圓11，例如也可以是砷化鎵等的半導體化合物材料、壓電材料、藍寶石等具結晶性的材料。並且，本實施型態中，加工用雷射光的照射條件不僅限於脈衝間距寬度或輸出等，也可以構成種種的照射條件。
[產業上的可利用性]
根據本發明，可提供縮短為了在加工對象物的內部形成改質區域所需時間的縮短的雷射加工裝置。
1‧‧‧加工用對象物
3‧‧‧表面(雷射光照射面)
5‧‧‧裁斷預定線
7‧‧‧改質區域
31‧‧‧聚光用透鏡(第1的聚光用透鏡)
32‧‧‧聚光用透鏡(第2的聚光用透鏡)
33,34‧‧‧光閘
41‧‧‧測定用雷射光源
42‧‧‧4分段光電二極管(位移取得手段)
51‧‧‧1/2波長板(第1波長板)
52‧‧‧偏光板
55‧‧‧1/2波長板(第2波長板)
101‧‧‧加工用雷射光源
102‧‧‧衰減器
105‧‧‧聚光用透鏡控制部(控制手段)
107‧‧‧載放台
115‧‧‧移動控制部(移動手段)
L,L1,L2‧‧‧加工用雷射光
L3‧‧‧測定用雷射光
L4‧‧‧反射光
P‧‧‧聚光點
第1圖為本實施型態所涉及雷射加工裝置之雷射加工中的加工對象物的上視圖。
第2圖為沿著第1圖表示加工對象物的II-II線的剖視圖。
第3圖為本實施型態所涉及雷射加工裝置之雷射加工後的加工對象物的上視圖。
第4圖為沿著第3圖表示加工對象物的Ⅳ-Ⅳ線的剖視圖。
第5圖為沿著第3圖表示加工對象物的V-V線的剖視圖。
第6圖是藉本實施型態所涉及雷射加工裝置所裁斷之加工對象物的上視圖。
第7圖為本實施型態所涉及雷射加工裝置之電場強度與裂縫大小的關係圖表。
第8圖為本實施型態所涉及雷射加工裝置之第1步驟的加工對象物的剖視圖。
第9圖為本實施型態所涉及雷射加工裝置之第2步驟的加工對象物的剖視圖。
第10圖為本實施型態所涉及雷射加工裝置之第3步驟的加工對象物的剖視圖。
第11圖為本實施型態所涉及雷射加工裝置之第4步驟的加工對象物的剖視圖。
第12圖是表示藉本實施型態所涉及雷射加工裝置所裁斷之矽晶圓部份剖面的照片的圖。
第13圖是表示本實施型態所涉及雷射加工裝置之雷射光的波長與矽基板內部穿透率的關係圖表。
第14圖是表示加工對象物的前視圖。
第15圖是沿著第14圖中XV-XV線的部分剖視圖。
第16圖是表示本發明之一實施型態所涉及雷射加工裝置的概略構成圖。
第17圖是說明根據第16圖的雷射加工裝置的雷射加工方法用之說明第14圖中的XVII-XVII線的部分剖視 圖。
第18圖是為說明第17圖所示雷射加工方法的連續之沿著第14圖中的XVII-XVII線的部分剖視圖。
第19圖是為說明第18圖所示雷射加工方法的連續之沿著第14圖中的XVII-XVII線的部分剖視圖。
1‧‧‧加工用對象物
3‧‧‧表面(雷射光照射面)
21‧‧‧內面
22‧‧‧鏡子
28,29‧‧‧壓電元件
31‧‧‧聚光用透鏡(第1的聚光用透鏡)
32‧‧‧聚光用透鏡(第2的聚光用透鏡)
33,34‧‧‧光閘
35,36‧‧‧光束擴張器
41‧‧‧測定用雷射光源
42‧‧‧4分段光電二極管(位移取得手段)
46‧‧‧鏡子
47‧‧‧半反射鏡
48‧‧‧分色鏡
49‧‧‧整形光學系
51‧‧‧1/2波長板(第1波長板)
52‧‧‧偏光板
53‧‧‧1/2波長板
54‧‧‧偏光板
55‧‧‧1/2波長板(第2波長板)
56‧‧‧偏光板
100‧‧‧雷射加光裝置
101‧‧‧加工用雷射光源
102‧‧‧衰減器
103‧‧‧分離器
104‧‧‧衰減器
105‧‧‧聚光用透鏡控制部(控制手段)
107‧‧‧載放台
110‧‧‧雷射加工單元
115‧‧‧移動控制部(移動手段)
L,L1,L2‧‧‧加工用雷射光
L3‧‧‧測定用雷射光
L4‧‧‧反射光

Claims (7)

  1. 一種雷射加工裝置，係將聚光點對焦在板狀加工對象物的內部照射加工用雷射光，藉此沿著上述加工對象物的裁斷預定線，在上述加工對象物的內部形成構成裁斷起點的改質區域的雷射加工裝置，其特徵為，具備：載放上述加工對象物的載放台；以上述加工用雷射光作為直線偏光而射出的加工用雷射光源；射出照射在上述加工對象物用的測定用雷射光的測定用雷射光源；變更從上述加工用雷射光源所射出的上述加工用雷射光的偏光方向的第1的1/2波長板；將通過上述第1的1/2波長板後的上述加工用雷射光分支成以預定的方向作為偏光方向的上述加工用雷射光及以和上述預定方向交叉的方向作為偏光方向的上述加工用雷射光的偏光板；將上述偏光板所分支且以和上述預定方向交叉的方向作為偏光方向的上述加工用雷射光的偏光方向朝著上述預定方向變更的第2的1/2波長板；將上述偏光板所分支且以上述預定方向作為偏光方向的上述加工用雷射光及使得上述測定用雷射光源所射出的上述測定用雷射光朝著上述加工對象物聚光的第1的聚光用透鏡；沿著上述預定的方向與上述第1的聚光用透鏡排列設 置，並且使得通過上述第2的1/2波長板，且以上述預定的方向作為偏光方向的上述加工用雷射光朝著上述加工對象物聚光的第2的聚光用透鏡；在上述加工對象物檢測以上述測定用雷射光照射的雷射光照射面所反射的上述測定用雷射光的反射光，為了使上述第2的聚光用透鏡所聚光的上述加工用雷射光的聚光點以上述雷射光照射面為基準對焦在預定的位置而控制上述雷射光照射面與上述第2的聚光用透鏡的距離的控制手段；及上述預定方向與上述裁斷預定線大致一致的狀態下，上述第1及上述第2的聚光用透鏡與使得上述載放台的至少一方沿著上述裁斷預定線相對移動的移動手段，上述第2的聚光用透鏡與上述第1的聚光用透鏡僅分開預定的距離排列設置，上述控制手段，執行：為維持上述雷射光照射面與上述第1的聚光用透鏡一定的距離，使上述第1的聚光用透鏡動作的同時持續取得該等動作的相關動作資訊，並根據上述動作資訊及上述預定的距離，使上述第2的聚光用透鏡動作的第1控制，及根據預先所取得的上述動作資訊，使上述第1的聚光用透鏡動作的同時，根據預先所取得的上述動作資訊及上述預定的距離，使上述第2的聚光用透鏡動作的第2控制，上述第1控制的執行時，將上述測量用雷射光使利用 上述第1的聚光透鏡照射在上述加工對象物，並檢測上述測量用雷射光的反射光，使上述第1的聚光用透鏡動作並取得該動作相關之上述動作資訊，以使得上述雷射光照射面與上述第1的聚光用透鏡的距離成為一定，在沿著上述裁斷預定線的方向，從上述第2的聚光用透鏡的座標到達上述加工對象物時的端起，根據上述動作資訊及上述預定的距離使上述第2的聚光用透鏡動作的同時，使用上述第2的聚光透鏡將上述加工用雷射光照射於上述加工對象物，藉此將上述改質區域形成在上述加工對象物的內部。
  2. 一種雷射加工裝置，係將聚光點對焦在板狀加工對象物的內部照射加工用雷射光，藉此沿著上述加工對象物的裁斷預定線，在上述加工對象物的內部形成構成裁斷起點的改質區域的雷射加工裝置，其特徵為，具備：載放上述加工對象物的載放台；以上述加工用雷射光作為直線偏光而射出的加工用雷射光源；射出照射在上述加工對象物用的測定用雷射光的測定用雷射光源；變更從上述加工用雷射光源所射出的上述加工用雷射光的偏光方向的第1的1/2波長板；將通過上述第1的1/2波長板後的上述加工用雷射光分支成以預定的方向作為偏光方向的上述加工用雷射光及以和上述預定方向交叉的方向作為偏光方向的上述加工用 雷射光的偏光板；將上述偏光板所分支且以和上述預定方向交叉的方向作為偏光方向的上述加工用雷射光的偏光方向朝著上述預定方向變更的第2的1/2波長板；將通過上述第2的1/2波長板且以上述預定的方向作為偏光方向的上述加工用雷射光及從上述測定用雷射光源所射出的上述測定用雷射光朝著上述加工對象物聚光的第1的聚光用透鏡；沿著上述預定的方向與上述第1的聚光用透鏡排列設置，將上述偏光板所分支且以上述預定的方向作為偏光方向的上述加工用雷射光朝著上述加工對象物聚光的第2的聚光用透鏡；在上述加工對象物檢測以上述測定用雷射光照射的雷射光照射面所反射的上述測定用雷射光的反射光，為了使上述第2的聚光用透鏡所聚光的上述加工用雷射光的聚光點以上述雷射光照射面為基準對焦在預定的位置而控制上述雷射光照射面與上述第2的聚光用透鏡的距離的控制手段；及上述預定方向與上述裁斷預定線大致一致的狀態下，使上述第1及上述第2的聚光用透鏡及上述載放台的至少一方沿著上述裁斷預定線相對移動的移動手段，上述第2的聚光用透鏡與上述第1的聚光用透鏡僅分開預定的距離排列設置，上述控制手段，執行：為維持上述雷射光照射面與上 述第1的聚光用透鏡一定的距離，使上述第1的聚光用透鏡動作的同時持續取得該等動作的相關動作資訊，並根據上述動作資訊及上述預定的距離，使上述第2的聚光用透鏡動作的第1控制，及根據預先所取得的上述動作資訊，使上述第1的聚光用透鏡動作的同時，根據預先所取得的上述動作資訊及上述預定的距離，使上述第2的聚光用透鏡動作的第2控制，上述第1控制的執行時，將上述測量用雷射光使利用上述第1的聚光透鏡照射在上述加工對象物，並檢測上述測量用雷射光的反射光，使上述第1的聚光用透鏡動作並取得該動作相關之上述動作資訊，以使得上述雷射光照射面與上述第1的聚光用透鏡的距離成為一定，在沿著上述裁斷預定線的方向，從上述第2的聚光用透鏡的座標到達上述加工對象物時的端起，根據上述動作資訊及上述預定的距離使上述第2的聚光用透鏡動作的同時，使用上述第2的聚光透鏡將上述加工用雷射光照射於上述加工對象物，藉此將上述改質區域形成在上述加工對象物的內部。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項記載的雷射加工裝置，其中，上述控制手段是以檢測上述雷射光照射面所反射上述測定用雷射光的反射光，控制上述雷射光照射面與上述第1的聚光用透鏡的距離，使上述第1的聚光用透鏡所聚光的上述加工用雷射光的聚光點以上述雷射光照射面 為基準對焦在預定的位置。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項記載的雷射加工裝置，其中，上述第1的1/2波長板是將上述加工用雷射光的偏光方向變更為任意的方向。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項記載的雷射加工裝置，其中，具備在上述加工用雷射光的光路中配置於上述加工用雷射光源與上述第1的1/2波長板之間，調節上述加工用雷射光的光量的衰減器。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項記載的雷射加工裝置，其中，具備在上述加工用雷射光的光路中配置於上述偏光板與上述第1的聚光用透鏡之間，截斷上述加工用雷射光射入到上述第1的聚光透鏡的光的光閘。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項記載的雷射加工裝置，其中，藉上述移動手段，將上述第1及第2的聚光透鏡配置在相同的上述裁斷預定線上，並配合從上述加工對象物朝著令一端的方向移動，上述第2的聚光用透鏡的座標到達上述加工對象物的上述一端時起，藉上述控制手段使上述第2的聚光用透鏡動作的同時，利用上述第2的聚光透鏡將聚光點對焦於上述加工對象物的內部並照射上述加工用雷射光，藉此將上述改質區域形成在上述加工對象物的內部，上述第1的聚光用透鏡的座標到達上述加工對象物的上述一端時起，藉上述控制手段使上述第1的聚光用透鏡動作的同時，利用上述第1的聚光透鏡將聚光點對焦於上 述加工對象物的內部並照射上述加工用雷射光，藉此將上述改質區域形成在上述加工對象物的內部，從上述第2的聚光用透鏡的座標到達上述加工對象物的上述另一端時起，停止利用上述第2的聚光透鏡進行上述加工用雷射光的照射，從上述第1的聚光用透鏡的座標到達上述加工對象物的上述另一端時起，停止利用上述第1的聚光透鏡進行上述加工用雷射光的照射。
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