TWI564103B - A laser processing apparatus and a processing method of a processed product using a laser processing apparatus - Google Patents

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Description

雷射加工裝置及使用雷射加工裝置之被加工物的加工方法
本發明係關於一種照射雷射光而加工被加工物的雷射加工裝置、及使用雷射加工裝置之被加工物的加工方法。
藉由對半導體基板等被加工物照射脈衝雷射光(以下稱為雷射光)而形成加工溝槽(劃線)之雷射劃線裝置已眾所周知(例如參照專利文獻1)。於專利文獻1所揭示之技術中，以半導體基板(LED(Light Emitting Diode，發光二極體)基板)為加工對象，該半導體基板之表面上形成有由分別構成LED之單位圖案二維地排列而成的LED電路圖案。具體而言，藉由沿著根據LED電路圖案而設定成格子狀之預定分割位置(稱為界道(street))而相對地掃描且照射雷射光，從而形成用來將LED基板分割成LED晶片之劃線。
而且，亦眾所周知有以下雷射加工裝置(例如參照專利文獻2)，其利用第一偏振分光鏡(polarization beam splitter)將自雷射光源出射之雷射光分支成偏振狀態不同之2種雷射光，在利用1/2波長板個別地調整兩者之強度後，利用第二偏振分光鏡使兩個雷射光相隔而進行照射。
[背景技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2004-114075號公報
[專利文獻2]日本專利特開2010-284669號公報
當在如專利文獻1所揭示之先前之雷射加工裝置中以格子狀形成劃線時，雷射光於正交之兩個方向上進行掃描。此技術可藉由如下方法實現：例如在將LED基板以其界道與XY平台之移動方向一致之方式固定於可以沿著XY兩軸方向移動之XY平台上的狀態下，一面使平台沿著XY各方向移動一面沿著加工預定位置照射雷射光。
此時，就LED之品質穩定性這一觀點而言，較佳為在XY兩方向上以相同的加工精度形成劃線，然而為此，雷射光之光束輪廓(雷射光之強度之空間分佈)必需相對於照射方向為各向同性、或者至少在XY兩方向上等效。然而，由於實現如上所述之雷射光之照射時需要很大的成本，故而若僅利用市售之雷射光源，難以實現。
或者，亦可以考慮以下形態，即，當形成一方向(第一方向)上之劃線後，使LED基板於水平面內旋轉90度，而形成與第一方向正交之第二方向上的劃線。於此種情形時，雖然不要求光束輪廓之等效性，然而由於旋轉動作，而有LED基板之對準產生偏差的可能性，故而，為了確保加工精度，必需在旋轉後重新進行對準動作，且再次設定雷射光之照射位置。因此，存在需要加工時間的問題。
而且，專利文獻2中揭示之裝置僅可以沿著一個加工進行方向使2種雷射光相隔地照射，無法抑制加工方向上之加工精度之不均。
本發明係鑒於上述問題而完成，其目的在於提供一種即 使雷射光之光束輪廓相對於照射方向並非各向同性、亦可減少朝正交之兩個方向進行加工時之加工精度不均的雷射加工裝置。
為了解決上述課題，技術方案1中之發明係一種雷射加工裝置，其特徵在於，其係照射雷射光而加工被加工物者，且包括：平台部，其固定被加工物；及光學系統，其使由雷射光源出射之雷射光自聚光透鏡向固定於上述平台部的上述被加工物照射；且上述光學系統包括：分支機構，其使自上述雷射光源出射之上述雷射光分支成第一分支光及第二分支光；轉換機構，其使上述第二分支光之光束輪廓以行進方向為軸旋轉90°；光路共通化機構，其使上述第一分支光及經過上述轉換機構之上述第二分支光到達至上述聚光透鏡之照射用光路共通化；以及選擇性阻斷機構，其在上述分支機構與上述光路共通化機構之間，選擇性地阻斷上述第一分支光及上述第二分支光；且當將經過上述光路共通化機構之上述第一分支光設為第一照射用雷射光，將經過上述共通化機構之上述第二分支光設為第二照射用雷射光時，藉由切換利用上述選擇性阻斷機構對上述第一分支光及上述第二分支光之阻斷，可以對固定於上述平台部之上述被加工物選擇性地照射具有同一光束輪廓且朝向為正交之上述第一照射用雷射光及上述第二照射用雷射光中的任一者。
技術方案2中之發明係如技術方案1之雷射加工裝置，其 特徵在於：上述平台部沿著相互正交之第一方向及第二方向自如移動，當對上述被加工物照射上述第一照射用雷射光時使上述平台部沿上述第一方向移動，當對上述被加工物照射上述第二照射用雷射光時使上述平台部沿上述第二方向移動。
技術方案3中之發明係如技術方案1或2之雷射加工裝置，其特徵在於：上述轉換機構係藉由組合複數個反射鏡而構成。
技術方案4中之發明係如技術方案1或2之雷射加工裝置，其特徵在於：上述轉換機構包括具有複數個反射面之稜鏡。
技術方案5中之發明係一種雷射加工裝置之被加工物的加工方法，其特徵在於使用如技術方案2之雷射加工裝置，且包括如下步驟：固定步驟，其係將上述被加工物固定於上述平台部；對準步驟，其係使設定於上述被加工物上之格子狀之加工對象位置的相互正交之延伸方向與上述第一方向及上述第二方向吻合；第一加工步驟，其係一面使上述平台部沿上述第一方向移動，一面照射上述第一照射用雷射光，而對沿上述第一方向延伸之加工對象位置進行加工；及第二加工步驟，其係一面使上述平台部沿上述第二方向移動，一面照射上述第二照射用雷射光，而對沿上述第二方向延伸之加工對象位置進行加工。
根據技術方案1至4中之發明，可實現能夠選擇性地使用 具有形狀相同且朝向正交之光束輪廓之2種雷射光進行加工的雷射加工裝置。
尤其，根據技術方案2中之發明，可實現即使自雷射光源出射之雷射光之光束輪廓相對於加工方向並非各向同性、亦可減少朝正交之兩個方向進行加工時之加工精度不均的雷射加工裝置。
而且，根據技術方案5中之發明，即使自雷射光源出射之雷射光之光束輪廓本身並非各向同性，亦能夠以相同的加工精度朝正交之兩個方向進行加工。
<雷射加工裝置之概要>
圖1係表示本實施形態之雷射加工裝置100之構成的立體圖。雷射加工裝置100係藉由對被加工物照射脈衝雷射光(以下稱為雷射光)來對被加工物進行溝槽加工或者打孔加工等的裝置。如圖1所示，雷射加工裝置100主要包括平台部10及光學系統20。而且，雷射加工裝置100包括控制各部分之動作的未圖示之控制部。
平台部10係載置固定被加工物之部位。平台部10主要包括X平台11、Y平台12、θ平台13、及吸附夾盤14。
X平台11係於水平面內沿第一方向自如移動地設置而成之移動機構。Y平台12係設置於X平台11上且於水平面內沿與第一方向正交之第二方向自如移動的移動機構。θ平台13係設置於Y平台12上且於水平面內旋轉自如之旋轉機構。X平台11及Y平台12之移動動作、或者θ平台13之旋轉 動作可以藉由未圖示之周知的驅動機構來實現。
吸附夾盤14係設置於θ平台13上且吸附固定被加工物之平台。吸附夾盤14之上表面14s上具有未圖示之多個吸引孔，且在被加工物載置於該上表面14s上之狀態下，藉由利用未圖示的吸引機構來對吸引孔施加負壓，可以吸附固定被加工物。
另外，於圖1及其之後的圖中，附有XYZ右手座標系，其中，將X平台11之移動方向(第一方向)設為X軸方向，將Y平台12之移動方向(第二方向)設為Y軸方向，將鉛垂方向設為Z軸方向。
於具有如上所述之構成的平台部10，在將被加工物載置固定於吸附夾盤14上的狀態下，藉由驅動X平台11、Y平台12、及θ平台13，能夠使該被加工物沿XY 2軸方向水平移動，或者於水平面內旋轉。
光學系統20係用來對載置固定於平台部10之被加工物照射雷射光的部位。光學系統20主要包括雷射光源21、2個1/2波長板22(第一1/2波長板22a、第二1/2波長板22b)、2個偏振分光鏡23(第一偏振分光鏡23a、第二偏振分光鏡23b)、2個光路快門24(第一光路快門24a、第二光路快門24b)、1/4波長板25、聚光透鏡26、第一水平反射鏡27、第二水平反射鏡28、垂直反射鏡29、及光束輪廓轉換單元30。於該等構成要素中，除聚光透鏡26以外，其他均配置在設置於平台部10之上方的配置台20A上的特定位置。
雷射光源21出射直線偏振之雷射光LB0。可使用各種周 知之光源作為該雷射光源21。可根據加工目的來選擇使用適當之光源。較佳為使用Nd：YAG(Neodymium-doped Yttrium Aluminium Garnet，摻釹釔鋁石榴石)雷射、Nd：YVO4(Neodymium Doped Yttrium Orthovanadate，摻釹釩酸釔)雷射或其他固體雷射的形態。而且，較佳為雷射光源21附有Q開關。
例如，於將藍寶石單晶基材用作基底基板之LED基板的界道位置形成劃線之情形時，較佳為使用Nd：YAG雷射之3倍高諧波(波長：355nm)。另外，於本實施形態中，所謂LED基板係指表面上形成有使分別構成LED之單位圖案二維地排列而成之LED電路圖案的半導體基板，該界道係指將該LED基板分割成單個的LED芯片(單片化)時之預定分割位置。
自雷射光源21出射之雷射光LB0之偏振方向可藉由設置於其光路P0上之第一1/2波長板22a而適當地調整。
經過第一1/2波長板22a之雷射光LB0到達設置於光路P0上的第一偏振分光鏡23a。第一偏振分光鏡23a使雷射光LB0分支成沿第一光路P1前進之第一分支光LB1、及沿第二光路P2前進之第二分支光LB2。換而言之，第一偏振分光鏡23a作為使雷射光LB0分支成第一分支光LB1及第二分支光LB2之分支機構而發揮功能。
更詳細而言，第一偏振分光鏡23a使第一分支光LB1作為P偏振光之透射光而出射，使第二分支光LB2作為S偏振光之反射光而出射。於圖1所示之情形時，自雷射光源21沿 著Y軸負方向出射之雷射光LB0分支成直接沿Y軸負方向透過第一偏振分光鏡23a之第一分支光LB1、及由第一偏振分光鏡23a反射至X軸正方向之第二分支光LB2。另外，使用透射效率為90%~95%、且反射效率為約99%者作為第一偏振分光鏡23a。由此，使第一偏振分光鏡23a之光學損失減少到最小限度。
於第一光路P1上包括第一水平反射鏡27、第一光路快門24a及第二1/2波長板22b。另一方面，於第二光路P2上包括光束輪廓轉換單元30、第二水平反射鏡28及第二光路快門24b。
於第一光路P1未經第一光路快門24a阻斷之情形時(第一光路P1處於開放狀態之情形時)，第一分支光LB1在藉由經第一水平反射鏡27反射而適當地改變水平面內之行進方向後，通過第一光路快門24a之位置而到達第二1/2波長板22b。藉由經過第二1/2波長板22b，原為P偏振光之第一分支光LB1變成S偏振光。變為S偏振光之第一分支光LB1到達第二偏振分光鏡23b。另一方面，於藉由第一光路快門24a阻斷第一光路P1之情形時，到達第一光路快門24a之第一分支光LB1由第一光路快門24a反射至未圖示之光束擴散片，而不到達第二偏振分光鏡23b。
再者，於第二光路P2未經第二光路快門24b阻斷之情形時(第二光路P2處於開放狀態之情形時)，第二分支光LB2在藉由經過光束輪廓轉換單元30而使光束輪廓變化後，藉由經第二水平反射鏡28反射而適當地改變水平面內之行進 方向後，到達第二偏振分光鏡23b。該到達第二偏振分光鏡之第二分支光LB2亦藉由經過光束輪廓轉換單元30而使偏振方向變化，從而自S偏振光變化成P偏振光。另一方面，於藉由第二光路快門24b阻斷第二光路P2之情形時，到達第二光路快門24b之第二分支光LB2由第二光路快門24b反射至未圖示的光束擴散片，而不到達第二偏振分光鏡23b。另外，於本實施形態中，所謂光束輪廓係指以行進方向(光路方向)為軸之雷射光強度之空間分佈。為了方便起見，光束輪廓可認作是與雷射光之行進方向垂直之任意剖面上的強度分佈。
於圖1中，表示出設置有4個第一水平反射鏡27及1個第二水平反射鏡28之情形，然而第一水平反射鏡27及第二水平反射鏡28之個數並不限定於此，亦可以為根據構成光學系統20之各要素之配置佈局上的要求等，而以適當之個數及配置位置進行設置的形態。
而且，於圖1中，為了便於說明，表示了兩者開放之狀態，然而第一光路快門24a對第一光路P1之阻斷、與第二光路快門24b對第二光路P2之阻斷係互斥地進行。因此，當一個處於阻斷狀態時，另一個必定為開放狀態。
圖2係表示第一光路快門24a開放而另一方面由第二光路快門24b阻斷第二光路P2之狀態之圖。圖3係表示由第一光路快門24a阻斷第一光路P1而另一方面第二光路快門24b開放之狀態之圖。於圖2所示之情形時，只有第一分支光LB1到達第二偏振分光鏡23b，且進一步朝其前方前進，於圖3 所示之情形時，只有第二分支光LB2到達第二偏振分光鏡23b，且進一步朝其前方前進。
更詳細而言，第二偏振分光鏡23b使第一分支光LB1作為反射光而朝第三光路P3出射，使第二分支光LB2作為透射光而朝第三光路P3出射。換而言之，第二偏振分光鏡23b作為使第一分支光LB1及第二分支光LB2之光路共通化之光路共通化機構而發揮功能。
於圖1至圖3所示之情形時，沿Y軸負方向直線前進而入射至第二偏振分光鏡23b之第一分支光LB1由第二偏振分光鏡23b向X軸負方向反射，且沿X軸負方向直線前進而入射至第二偏振分光鏡23b的第二分支光LB2直接向X軸負方向透射。另外，使用透射效率為90%~95%、且反射效率為約99%之偏振分光鏡作為第二偏振分光鏡23b。藉此，第二偏振分光鏡23b之光學損失減少到最小限度。
以下，將由第二偏振分光鏡23b反射之第一分支光LB1稱為第一照射用雷射光LB3a，將透過第二偏振分光鏡23b之第二分支光LB2稱為第二照射用雷射光LB3b，將兩者統稱為照射用雷射光LB3。
照射用雷射光LB3藉由設置於其光路P3上之1/4波長板25而成為圓偏振光後，由同樣地設置於光路P3上之垂直反射鏡29向鉛垂下方(Z軸負方向)反射。反射後之照射用雷射光LB3通過設置於配置台20A上之穿透孔20B後，由配置於光路P3上且位於該穿透孔20B之正下方的聚光透鏡26彙聚，之後，一面將其照射方向保持為鉛垂方向，一面對載 置固定於平台部10上(吸附夾盤14上)之被加工物照射。更詳細而言，對應於第一光路快門24a及第二光路快門24b之開放/阻斷狀態，而選擇性地照射第一照射用雷射光LB3a及第二照射用雷射光LB3b中的任一者。另外，於聚光透鏡26上設置有藉由使其沿Z軸方向移動而可以調整照射用雷射光LB3之聚焦狀態的未圖示之聚焦調整機構。利用該聚焦調整機構之作用，可以將照射用雷射光LB3之聚焦位置調整至被加工物表面，或者實現按照意向將聚焦位置設定於被加工物內部之散焦狀態等。
於具有如上所述之構成的雷射加工裝置100中，大致可藉由適當地組合照射用雷射光LB3之照射、與平台部10所具備之X平台11、Y平台12、及θ平台13之移動，而對被加工物之期望之加工位置進行加工。例如，於LED基板之界道形成劃線之情形時，可通過如下方式實現：在使以格子狀配置之界道之延伸方向與XY兩軸方向一致的狀態下，一面使X平台11或Y平台12移動一面將照射用雷射光LB3照射至界道位置。
而且，於雷射加工裝置100中，對應於第一光路快門24a及第二光路快門24b之開放/阻斷狀態，而選擇性地照射第一照射用雷射光LB3a及第二照射用雷射光LB3b中的任一者。關於該方面，於下文進行詳細敘述。
<雷射光之光束輪廓與選擇性照射之關係>
首先，對造成第一照射用雷射光LB3a與第二照射用雷射光LB3b之光束輪廓的差異之光束輪廓轉換單元30進行說 明。
於本實施形態之雷射加工裝置100中，自雷射光源21出射之雷射光LB0由第一偏振分光鏡23a分支成第一分支光LB1及第二分支光LB2，僅使沿第二光路P2前進之第二分支光LB2經過光束輪廓轉換單元30。
圖4係表示光束輪廓轉換單元30之構成之立體圖。光束輪廓轉換單元30係將出射之雷射光(出射光)之光束輪廓變得與入射之雷射光(入射光)之光束輪廓不同的雷射加工裝置100之構成要素。
光束輪廓轉換單元30包括反射鏡群，該反射鏡群包括如下4個反射鏡：第一反射鏡31，其將自外部沿水平方向(在圖4中為X軸正方向)入射之雷射光LB(入射光LBα)反射至鉛垂上方(Z軸正方向)；第二反射鏡32，其將經第一反射鏡31反射之雷射光LB向位於水平面內且與朝第一反射鏡31之入射方向正交之方向(在圖4中為Y軸負方向)反射；第三反射鏡33，其將經第二反射鏡32反射之雷射光LB向鉛垂下方(Z軸負方向)反射；及第四反射鏡34，其將經第三反射鏡33反射之雷射光LB向位於水平面內且與來自第二反射鏡32之反射光平行之方向(在圖4中為Y軸負方向)反射。經第四反射鏡34反射之雷射光LB成為朝外部出射之出射光LBβ。
另外，在圖4所例示之光束輪廓轉換單元30中，設有收納反射鏡群之框體35，來自外部之入射光LBα通過設置於框體35上之入射孔35A而朝第一反射鏡31照射，來自第四反射鏡之反射光即出射光LBβ通過設置於框體35上之出射 孔35B而朝外部出射，然而光束輪廓轉換單元30具備框體35者並非必需之態樣。
於具有上述構成之光束輪廓轉換單元30中，藉由使入射之雷射光LB依序由反射鏡群反射，而出射具有使入射光LBα之光束輪廓以行進方向為軸旋轉90°而成之光束輪廓的出射光LBβ。
例如，於圖4所示之情形時，入射光LBα之光束輪廓如箭頭AR1所示在作為水平面內之一方向的Y軸方向上具有長度方向，然而出射光LBβ之光束輪廓如箭頭AR2所示成為在Z軸方向上具有長度方向。即，若以行進方向為軸進行觀察，則入射光LBα之光束輪廓與出射光LBβ之光束輪廓正交。
於雷射加工裝置100中，由於在第二光路P2上設有該光束輪廓轉換單元30，故而利用光束輪廓轉換單元30而使第二分支光LB2之光束輪廓以行進方向為軸旋轉90°。由於在第二光路P2上，在光束輪廓轉換單元30與第二偏振分光鏡23b之間僅設有第二水平反射鏡28及第二光路快門24b，故而自光束輪廓轉換單元30於水平面內出射之第二分支光LB2之光束輪廓保持至到達第二偏振分光鏡23b為止。
另一方面，由於在第一光路P1上僅設有第一水平反射鏡27及第一光路快門24a，故而沿第一光路P1前進之第一分支光LB1之光束輪廓自第一偏振分光鏡23a開始保持至到達第二偏振分光鏡23b為止。
因此，入射至第二偏振分光鏡23b之第一分支光LB1及 第二分支光LB2係與圖4所示之情形同樣地，彼此之光束輪廓亦具有以行進方向為軸旋轉90°之關係(若旋轉90°則光束輪廓吻合之關係)。將此種關係稱為兩者之光束輪廓正交、或者是正交關係。另外，由於第一分支光LB1及第二分支光LB2原本係自同一雷射光源21出射之雷射光LB0分支而得，故而兩者之光束輪廓雖然相對於軸方向之朝向不同，然而形狀本身相同。
於自第二偏振分光鏡23b至平台部10之光路P3上設置有1/4波長板25及垂直反射鏡29，作為第一分支光LB1之第一照射用雷射光LB3a及作為第二分支光LB2之第二照射用雷射光LB3b分別在經過第二偏振分光鏡23b後由1/4波長板25變成圓偏振光，之後由垂直反射鏡29反射。因此，雖然第一照射用雷射光LB3a及第二照射用雷射光LB3b之行進方向本身發生變化，然而兩者之光束輪廓在由垂直反射鏡29反射後亦保持著正交關係。
如上所述，第一照射用雷射光LB3a及第二照射用雷射光LB3b係藉由開放/阻斷第一光路快門24a及第二光路快門24b中的任一者，而選擇性地照射至被加工物上，結果，於雷射加工裝置100中，能夠選擇性地對被加工物照射光束輪廓雖然具有同一形狀然而為相互正交之關係的第一照射用雷射光LB3a及第二照射用雷射光LB3b。
例如，圖2及圖3中表示出自雷射光源21朝Y軸負方向出射之雷射光LB0之光束輪廓在X軸方向上具有長度方向之情形時的、照射至被加工物之第一照射用雷射光LB3a與第 二照射用雷射光LB3b之光束輪廓的差異。如圖2，在第一光路快門24a開放而另一方面由第二光路快門24b阻斷第二光路P2之狀態下，照射至被加工物上之第一照射用雷射光LB3a變成在Y軸方向上具有長度方向。另一方面，如圖3所示，在第二光路快門24b開放而另一方面由第一光路快門24a阻斷第一光路P1之狀態下，照射至被加工物上之第二照射用雷射光LB3b變成在X軸方向上具有長度方向。
<界道加工>
能夠以如上方式選擇性地照射光束輪廓為正交關係的2種照射用雷射光LB3之雷射加工裝置100適宜進行LED基板等之界道加工，亦即，如在以正方格子狀設定於LED基板之表面上的界道之位置形成劃線之情形般，沿正交之兩個方向進行劃線加工。以下，對該方面進行說明。
圖5係如圖2及圖3所示於自雷射光源21出射之雷射光LB0之光束輪廓在X軸方向上具有長度方向之情形時、照射出照射用雷射光LB3的狀態下之平台部10之俯視圖。具體而言，圖5(a)係照射出第一照射用雷射光LB3a時之平台部10的俯視圖，圖5(b)係照射出第二照射用雷射光LB3b時之平台部10的俯視圖。然而，兩個圖中均省略了作為被加工物之LED基板之圖示。而且，各部分之尺寸之關係與實際不同。實際上，界道之寬度為幾十μm左右，照射至LED基板上之雷射光之光束輪廓的長度方向尺寸比界道之寬度略小或更小，最小亦達到幾μm左右。
如圖5(a)所示，第一照射用雷射光LB3a係以光束輪廓在 Y軸方向上具有長度方向之方式而照射。另一方面，如圖5(b)所示，第二照射用雷射光LB3b係以光束輪廓在X軸方向上具有長度方向之方式而照射。即，兩者之光束輪廓具有同一形狀且正交。因此，若使照射第一照射用雷射光LB3a來進行加工時之加工進行方向(第一照射用雷射光LB3a相對於被加工物之相對掃描方向)、與照射第二照射用雷射光LB3b來進行加工時之加工進行方向(第二照射用雷射光LB3b相對於被加工物之相對掃描方向)正交，則自各自之加工進行方向進行觀察時，係利用具有同一形狀之光束輪廓的雷射光進行加工。
於本實施形態中，利用該關係，而形成對應於界道位置之劃線。具體而言，藉由利用周知之方法來調整(對準)吸附固定於吸附夾盤14上的LED基板之配置位置，且使與以格子狀配置之界道彼此正交之2個延伸方向與XY兩軸方向一致之後，如圖5(a)所示，藉由一面照射第一照射用雷射光LB3a一面如箭頭AR3所示使X平台11移動，而對沿X軸方向之界道位置形成劃線。同樣地，如圖5(b)所示，藉由一面照射第二照射用雷射光LB3b一面如箭頭AR4所示使Y平台12移動，而對沿Y軸方向之界道位置形成劃線。
如此一來，由於沿X軸方向觀察到之第一照射用雷射光LB3a之光束輪廓、與沿Y軸方向觀察到之第二照射用雷射光LB3b之光束輪廓相同，結果，使正交之XY兩個方向之劃線以相同的加工精度而形成。而且，於此種情形時，由於自雷射光源21出射之雷射光LB0之光束輪廓本身不必為 各向同性，故而上述加工亦可以藉由利用並不必嚴格地保證光束輪廓之各向同性的市售之雷射光源21而構成的雷射加工裝置100來較好地實現。
於該形態中進行界道加工之情形時的具體加工條件在形成所需之劃線之範圍內適當地決定即可。例如，在利用藍寶石單晶基材形成LED基板之情形時，較佳為雷射光LB0之波長屬於150 nm~563 nm之波長範圍內，其中，在將Nd：YAG雷射光用作雷射光源21之情形時，較佳的形態係使用其3倍高諧波(波長約355 nm)。此時，脈衝之重複頻率較佳為50 kHz以上150 kHz以下，脈衝寬度較佳為50 nsec以上150 nsec以下。峰值功率較佳為100 W以上500 W以下。而且，X平台11及Y平台12之移動速度較佳為100 mm/sec以上300 mm/sec以下。
另外，由於第一照射用雷射光LB3a及第二照射用雷射光LB3b係由1/4波長板25變成圓偏振光之後照射至被加工物，故而偏振光之狀態不會對加工精度造成影響。
如以上之說明所述，根據本實施形態，可實現一種雷射加工裝置，該雷射加工裝置包括在吸附固定有被加工物之狀態下沿正交之兩個方向自如移動的平台部，並且能夠選擇性地使用具有形狀相同且朝向正交之光束輪廓之2種雷射光進行加工。而且，根據該雷射加工裝置，例如，如在以正方格子狀設置於LED基板之表面上的界道位置形成劃線之情形般，在沿正交之兩個方向進行劃線加工之情形時，使劃線之形成方向與平台部之移動方向一致之後，對 應於移動方向而決定照射之雷射光，藉此，即使自雷射光源出射之雷射光之光束輪廓本身並非各向同性，亦能夠以相同之加工精度來形成正交之兩個方向上的劃線。即，可減少正交之兩個方向上之劃線之加工精度不均。
<變形例>
如圖4所示，上述實施形態中之光束輪廓轉換單元30係以入射光與出射光於同一YX平面內前進之方式構成，並且以入射方向與出射方向於XY平面內正交之方式構成，然而該等並非必需之形態。例如，在具有省略了第三反射鏡33及第四反射鏡34的構成之光束輪廓轉換單元30之情形時，雖然入射光與出射光之高度位置不同，然而兩者之光束輪廓在俯視時正交。或者，在設置有將來自第四反射鏡34之反射光向X軸正方向反射的第5反射鏡之光束輪廓轉換單元30之情形時，出射方向與入射方向相同。即，光束輪廓轉換單元30之構成可以根據水平反射鏡等其他構成要素之配置位置而適當決定。
而且，於上述實施形態中，已對雷射加工裝置100在第二光路P2上設有包含反射鏡群之光束輪廓轉換單元30之形態進行了說明，然而光束輪廓單元之構成並不限定於此。圖6係表示可以用來代替光束輪廓轉換單元30之光束輪廓轉換稜鏡130的立體圖。
光束輪廓轉換稜鏡130係以如下方式構成，第一反射面131、第二反射面132、第三反射面133、及第四反射面134分別相對於入射光及反射光而具有與光束輪廓轉換單元30 之第一反射鏡31、第二反射鏡32、第三反射鏡33、及第二反射鏡34之配置關係相同的配置關係。於該光束輪廓轉換稜鏡130中，藉由使反射鏡群依序反射所入射之雷射光LB，而出射具有使入射光LBα之光束輪廓以行進方向為軸旋轉90°之光束輪廓的出射光LBβ。
於上述實施形態中之雷射加工裝置中，光束輪廓轉換單元使第二分支光LB2之分佈之朝向旋轉90°，然而藉由適當地配置光束輪廓轉換單元內外之各種反射鏡，亦可以實現包括使第二分支光LB2之分佈之朝向旋轉180°之光束輪廓轉換單元的雷射加工裝置。若使用該雷射加工裝置，則在平行地形成多個劃線之往返加工中，可以利用具有同一光束輪廓之不同雷射光而進行去向加工及來向加工。藉此，於往返加工中，可減少往返兩方向之加工精度不均。
10‧‧‧平台部
11‧‧‧X平台
12‧‧‧Y平台
13‧‧‧θ平台
14‧‧‧吸附夾盤
14s‧‧‧上表面
20‧‧‧光學系統
20A‧‧‧配置台
20B‧‧‧穿透孔
21‧‧‧雷射光源
22(22a、22b)‧‧‧波長板
23(23a、23b)‧‧‧偏振分光鏡
24(24a、24b)‧‧‧光路快門
25‧‧‧波長板
26‧‧‧聚光透鏡
27、28‧‧‧水平反射鏡
29‧‧‧垂直反射鏡
30‧‧‧光束輪廓轉換單元
31‧‧‧第一反射鏡
32‧‧‧第二反射鏡
33‧‧‧第三反射鏡
34‧‧‧第四反射鏡
35‧‧‧框體
35A‧‧‧入射孔
35B‧‧‧出射孔
100‧‧‧雷射加工裝置
130‧‧‧光束輪廓轉換稜鏡
131‧‧‧第一反射面
132‧‧‧第二反射面
133‧‧‧第三反射面
134‧‧‧第四反射面
LB0‧‧‧(自雷射光源出射之)雷射光
LB1‧‧‧第一分支光
LB2‧‧‧第二分支光
LB3(LB3a、LB3b)‧‧‧照射用雷射光
LBα‧‧‧(朝光束輪廓轉換單元之)入射光
LBβ‧‧‧(朝光束輪廓轉換單元之)出射光
P‧‧‧第一光路
P0‧‧‧光路
P2‧‧‧第二光路
P3‧‧‧第三光路
圖1係表示本實施形態之雷射加工裝置100之構成之立體圖。
圖2係表示第一光路快門24a開放、而另一方面利用第二光路快門24b阻斷第二光路P2之狀態的圖。
圖3係利用第一光路快門24a阻斷第一光路P1、而另一方面第二光路快門24b開放之狀態的圖。
圖4係表示光束輪廓轉換單元30之構成之立體圖。
圖5(a)、(b)係照射有照射用雷射光LB3之狀態下的平台部10之俯視圖。
圖6係表示光束輪廓轉換稜鏡130之立體圖。
10‧‧‧平台部
11‧‧‧X平台
12‧‧‧Y平台
13‧‧‧θ平台
14‧‧‧吸附夾盤
14s‧‧‧上表面
20‧‧‧光學系統
20A‧‧‧配置台
20B‧‧‧穿透孔
21‧‧‧雷射光源
22(22a、22b)‧‧‧波長板
23(23a、23b)‧‧‧偏振分光鏡
24(24a、24b)‧‧‧光路快門
25‧‧‧波長板
26‧‧‧聚光透鏡
27‧‧‧水平反射鏡
28‧‧‧水平反射鏡
29‧‧‧垂直反射鏡
30‧‧‧光束輪廓轉換單元
100‧‧‧雷射加工裝置
LB0‧‧‧(自雷射光源出射之)雷射光
LB1‧‧‧第一分支光
LB2‧‧‧第二分支光
LB3(LB3a、LB3b)‧‧‧照射用雷射光
P0‧‧‧光路
P1‧‧‧第一光路
P2‧‧‧第二光路
P3‧‧‧第三光路

Claims (4)

  1. 一種雷射加工裝置，其特徵在於，其係照射雷射光而加工被加工物者，且包括：平台部，其固定被加工物；及光學系統，其使由雷射光源出射之雷射光自聚光透鏡向固定於上述平台部之上述被加工物照射；且，上述光學系統包括：分支機構，其使自上述雷射光源出射之上述雷射光分支成第一分支光及第二分支光；轉換機構，其使上述第二分支光之光束輪廓以行進方向為軸旋轉90°；光路共通化機構，其使上述第一分支光及經過上述轉換機構之上述第二分支光到達至上述聚光透鏡之照射用光路共通化；以及選擇性阻斷機構，其在上述分支機構與上述光路共通化機構之間，選擇性地阻斷上述第一分支光及上述第二分支光；且當將經過上述光路共通化機構之上述第一分支光設為第一照射用雷射光，將經過上述共通化機構之上述第二分支光設為第二照射用雷射光時，藉由切換利用上述選擇性阻斷機構對上述第一分支光及上述第二分支光之阻斷，可以對固定於上述平台部之上述被加工物選擇性地照射具有同一光束輪廓且朝向為正交之上述第一照射用雷射光及上述第二照射用雷射光 中的任一者，上述平台部沿著相互正交之第一方向及第二方向自如移動，當對上述被加工物照射上述第一照射用雷射光時，使上述平台部沿上述第一方向移動，當對上述被加工物照射上述第二照射用雷射光時，使上述平台部沿上述第二方向移動。
  2. 如請求項1之雷射加工裝置，其中上述轉換機構係藉由組合複數個反射鏡而構成。
  3. 如請求項1之雷射加工裝置，其中上述轉換機構包括具有複數個反射面之稜鏡。
  4. 一種使用雷射加工裝置之被加工物的加工方法，其特徵在於使用如請求項1之雷射加工裝置，且包括如下步驟：固定步驟，其係將上述被加工物固定於上述平台部；對準步驟，其係使設定於上述被加工物上之格子狀之加工對象位置的相互正交之延伸方向與上述第一方向及上述第二方向吻合；第一加工步驟，其係一面使上述平台部沿上述第一方向移動，一面照射上述第一照射用雷射光，而對沿上述第一方向延伸之加工對象位置進行加工；及第二加工步驟，其係一面使上述平台部沿上述第二方向移動，一面照射上述第二照射用雷射光，而對沿上述第二方向延伸之加工對象位置進行加工。
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