激光加工装置及激光加工方法
【技术领域】
[0001]本发明的一个方面涉及激光加工装置及激光加工方法。
【背景技术】
[0002]作为现有的激光加工装置，已知有通过将激光聚光在加工对象物从而沿着切断预定线在加工对象物的内部形成改质区域的激光加工装置(例如参照专利文献I)。在这样的激光加工装置中，谋求通过将从激光光源朝加工对象物照射的激光通过空间光调制器调制从而将该激光聚光于加工对象物的多个位置。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2011-51011号公报
【发明内容】
[0006]发明所要解决的课题
[0007]但是，在上述那样的现有技术中，伴随着近年来的日益的普及扩大，期望提高加工品质，对于例如被切断的加工对象物，提高切断面的直进性的要求、提高抗折强度的要求、及抑制激光入射面或其相反面的破坏的要求等增加。
[0008]本发明的一个方面是有鉴于上述实际情况而完成的发明，其课题在于，提供一种可以提高加工品质的激光加工装置及激光加工方法。
[0009]解决课题的技术手段
[0010]为了解决上述课题，本发明人等反复专心研究，其结果，发现了在加工对象物中将激光的聚光部分在激光入射方向上作为长条形状(以下，称为“纵长”)，如果将纵长的改质区域形成于加工对象物的话，则在加工对象物的内部产生的龟裂(裂纹)的量减少，切断面的直进性及抗折强度提高，其结果，发现了能够提高加工品质的可能性。
[0011]但是，在此情况下，能量密度在该激光的聚光部分会下降，存在改质区域本身未形成的担忧、或加工时需要很多的能量的担忧。关于该点，本发明人等进一步反复专心研究，发现了通过使用空间光调制器将激光适宜调制从而可以应对这样的担忧，直至完成本发明。
[0012]S卩，本发明的一个方面所涉及的激光加工装置，是通过将激光聚光于加工对象物从而沿着激光照射方向将多列的改质区域在加工对象物的内部沿着切断预定线形成的激光加工装置，具备将激光射出的激光光源、对由激光光源射出的激光进行调制的空间光调制器、及将通过空间光调制器调制后的激光聚光于加工对象物的聚光光学系统，多列的改质区域至少包含:位于激光入射面侧的入射面侧改质区域、位于激光入射面的相反面侧的相反面侧改质区域、及位于入射面侧改质区域与相反面侧改质区域之间的中间改质区域，空间光调制器，在形成中间改质区域的情况下，通过将轴棱锥透镜图案(axicon lenspattern)作为调制图案来显示，从而以在沿着激光照射方向接近排列的多个位置形成聚光点的方式将激光聚光，并且在形成入射面侧改质区域及相反面侧改质区域的情况下，不将轴棱锥透镜图案作为调制图案来显示。
[0013]另外，所谓“轴棱锥透镜图案”，是指以实现轴棱锥透镜的作用的方式被生成的调制图案(以下相同)。
[0014]在该激光加工装置中，在形成中间改质区域的情况下，通过将轴棱锥透镜图案作为调制图案显示于空间光调制器，从而可以以在沿着激光照射方向接近排列的多个位置形成聚光点的方式将激光聚光。由此，近似地成为纵长的聚光部分在将其能量密度充分地维持的状态下被形成，其结果，纵长的中间改质区域被形成于加工对象物。根据这样的中间改质区域，与上述见解相同，能够减少在加工对象物的内部产生的龟裂的量，因此，能够提高切断面的直进性及抗折强度。
[0015]另一方面，在形成入射面侧改质区域及相反面侧改质区域的情况下，因为不将轴棱锥透镜图案作为调制图案显示于空间光调制器，所以也可以抑制由入射面侧改质区域及相反面侧改质区域成为纵长而引起在激光入射面及其相反面容易产生破坏。因此，根据本发明的一个方面，可以提尚加工品质。
[0016]另外，为了实现上述作用效果，具体而言，激光加工装置也可以是沿着切断预定线在加工对象物的内部形成多个改质点(spot)并由多个改质点(spot)形成改质区域的激光加工装置，空间光调制器，在形成中间改质区域的情况下，在沿着激光照射方向接近排列的多个位置的各个上形成改质光点(dot)，多个改质光点(dot)在激光照射方向上构成长条形状的改质点(spot)。
[0017]另外，在空间光调制器的显示部中，轴棱锥透镜图案也可以具有相对于入射的激光位于中心的圆区域、及被划设在圆区域的周围并与该圆区域同心的多个圆环区域，在圆区域及多个圆环区域中，设定成随着从径向外侧朝内侧行进明亮度逐渐变亮。
[0018]另外，本发明的一个方面所涉及的激光加工方法，是通过将从激光光源射出的激光通过空间光调制器调制并将由空间光调制器调制后的激光聚光于加工对象物，从而沿着激光照射方向将多列的改质区域在加工对象物的内部沿着切断预定线形成的激光加工方法，至少具备:形成位于激光入射面侧的入射面侧改质区域的工序、形成位于激光入射面的相反面侧的相反面侧改质区域的工序、及形成位于入射面侧改质区域与相反面侧改质区域之间的中间改质区域的工序，在形成中间改质区域的工序中，通过将轴棱锥透镜图案作为调制图案显示于空间光调制器，从而以在沿着激光照射方向接近排列的多个位置形成聚光点的方式将激光聚光，在形成入射面侧改质区域的工序及形成相反面侧改质区域的工序中，不将轴棱锥透镜图案作为调制图案显示于空间光调制器。
[0019]在该激光加工方法中，在形成中间改质区域的情况下，近似地成为纵长的聚光部分也在将其能量密度充分地维持的状态下被形成，其结果，纵长的中间改质区域被形成。另一方面，在形成入射面侧改质区域及相反面侧改质区域的情况下，可以抑制由入射面侧改质区域及相反面侧改质区域成为纵长而引起在激光入射面及其相反面容易产生破坏。因此，实现了可以提高加工品质这样的作用效果。
[0020]发明的效果
[0021 ] 根据本发明，可以提供能够提高加工品质的激光加工装置及激光加工方法。
【附图说明】
[0022]图1是改质区域的形成所使用的激光加工装置的概略构成图。
[0023]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。
[0024]图3是沿着图2的加工对象物的II1-1II线的剖面图。
[0025]图4是激光加工后的加工对象物的平面图。
[0026]图5是沿着图4的加工对象物的V-V线的剖面图。
[0027]图6是沿着图4的加工对象物的V1-VI线的剖面图。
[0028]图7是表示实施方式所涉及的实施的激光加工装置的概略构成图。
[0029]图8是反射型空间光调制器的部分剖面图。
[0030]图9是表示被显示于反射型空间光调制器的液晶层的轴棱锥透镜图案的图。
[0031]图10是表示成为激光加工的对象的加工对象物的平面图。
[0032]图11是用于说明第I实施方式所涉及的激光加工方法的概略剖面图。
[0033]图12是表示通过第I实施方式所涉及的激光加工方法形成的改质点的一个例子的照片图。
[0034]图13是用于说明第I实施方式所涉及的激光加工方法的效果的照片图。
[0035]图14是用于说明第I实施方式所涉及的激光加工方法的效果的其它的照片图。
[0036]图15是用于说明第2实施方式所涉及的激光加工方法的概略剖面图。
[0037]图16是表示图15的后续的概略剖面图。
[0038]图17是用于说明在激光的聚光位置产生的像差的图。
【具体实施方式】
[0039]以下，对于本发明的一个方面所涉及的实施方式，参照附图，详细地进行说明。另夕卜，在以下的说明，对于同一或相当要素附加同一符号，省略重复的说明。
[0040]在本实施方式所涉及的激光加工装置及激光加工方法中，将激光聚光于加工对象物，将改质区域沿着切断预定线形成。在此，首先，对于改质区域的形成，参照图1?图6，进行说明。
[0041]如图1所示，激光加工装置100具备将激光L脉冲振荡的激光光源101、以将激光L的光轴(光路)的方向改变90°的方式配置的分色镜103、及用于将激光L聚光的聚光用透镜105。另外，激光加工装置100具备用于支撑照射由聚光用透镜105聚光的激光L的加工对象物I的支撑台107、用于使支撑台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、及控制平台111的移动的平台控制部115。
[0042]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将其光轴的方向改变90°，通过聚光用透镜105被聚光于被载置于支撑台107上的加工对象物I的内部。与此同时，平台111被移动，加工对象物I相对于激光L沿着切断预定线5相对移动。由此，沿着切断预定线5的改质区域被形成于加工对象物I。另外，在此，为了使激光L相对地移动而将平台111移动，但是，也可以使聚光用透镜105移动，或者也可以将其双方移动。
[0043]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