专利名称：激光加工装置、被加工物的加工方法及被加工物的分割方法
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方法及使用该激光加工方法的激光加工装置。
背景技术：
作为照射脉冲激光而对被加工物进行加工的技术(以下也仅称为激光加工或激光加工技术)，已知业已存在各种(例如参照专利文献1至专利文献4)。专利文献1中公开的内容，是一种分割被加工物槽模时，利用激光剥蚀沿着分割预定线形成截面V字形的槽(断开槽)，并以此槽为起点而分割模具的手法。另一方面，专利文献2中公开的内容，是一种将散焦状态的激光沿着被加工物(被分割体)的分割预定线照射，而于被照射区域产生结晶状态比周围更溃散的截面大致V字形的融解改质区域(变质区域)，并以此融解改质区域的最下点为起点而分割被加工物的手法。使用专利文献1及专利文献2公开的技术而形成分割起点时，为了良好地进行后面的分割，重要之处均为沿着激光的扫描方向即分割预定线方向而形成形状均勻的V字形截面(槽截面或变质区域截面)。作为应对此的方法，例如有以每1脉冲的激光的被照射区域(光束点)前后重复的方式，控制激光的照射。例如，将激光加工的最基本的参数重复频率(单位kHz)设为R，将扫描速度(单位 mm/sec)设为V时，两者的比V/R变成光束点的中心间隔，在专利文献1及专利文献2所公开的技术中，为了使光束点彼此产生重叠，而以V/R为1 μ m以下的条件进行激光的照射及扫描。此外，在专利文献3中公开了如下态样于表面具有积层部的基板内部使聚光点对准而照射激光，由此在基板内部形成改质区域，并将此改质区域设为切断起点。而且，在专利文献4中公开了如下态样相对于1个分离线而重复多次激光扫描， 在深度方向的上下形成于分离线方向上连续的槽部及改质部、以及于分离线方向上不连续的内部改质部。另一方面，在专利文献5中公开了一种使用脉宽为psec级的超短脉冲激光的加工技术，且公开了如下态样通过调整脉冲激光的聚光点位置，形成从被加工物(板体)的表层部位遍及表面的微小龟裂簇生而成的微小熔痕，从而形成由所述多个熔痕连接而成的线状易分离区域。[先行技术文献][专利文献]专利文献1 日本专利特开2004-9139号公报专利文献2 国际公开第2006/062017号专利文献3 日本专利特开2007-83309号公报专利文献4 日本专利特开2008-98465号公报
专利文献5 日本专利特开2005-271563号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]利用激光形成分割起点后通过断开器进行分割的手法，与以往使用的机械切断法即金刚石划线相比，在自动性·高速性·稳定性·高精度性方面更有利。然而，通过以往手法利用激光形成分割起点时，将不可避免地在照射激光的部分形成所谓的加工痕(激光加工痕)。所谓加工痕，是指照射激光后材质或构造与照射前相比发生变化的变质区域。加工痕的形成通常会对经分割的各被加工物(分割素片)的特性等带来恶劣影响，因此优选为尽可能抑制。例如，通过如专利文献2公开的以往激光加工，将由蓝宝石等具有硬脆性且光学透明的材料而成的基板上形成LED构造等发光元件构造的被加工物，以芯片单位分割所得的发光元件的边缘部分(分割时受到激光照射的部分)，连续形成着宽度数μ m左右、深度数ym 数十μ m左右的加工痕。该加工痕会吸收发光元件内部产生的光，存在使元件的光掠出效率降低的问题。在使用折射率高的蓝宝石基板的发光元件构造的情况下该问题尤其显着。本发明的发明者经过反复锐意研究后发现对被加工物照射激光而形成分割起点时，通过利用该被加工物的劈开性或裂开性，可以适宜地抑制加工痕的形成。此外，发现该加工使用超短脉冲的激光时较为适宜。专利文献1至专利文献5中，关于利用被加工物的劈开性或裂开性而形成分割起点的态样，并未进行任何公开。而且，另一方面使用激光形成分割起点后，以芯片单位分割被加工物的制程中，优选为分割起点的前端部分到达被加工物的尽可能深的部位，如此可提高分割确实性。该情况在使用超短脉冲的激光时也相同。本发明是鉴于所述问题研究而成，其目的在于提供一种可抑制加工痕形成、且可形成更确实地实现被加工物分割的分割起点的被分割体的加工方法、及使用该加工方法的激光加工装置。[解决问题的技术手段]为了解决所述问题，第1技术方案的发明是一种激光加工装置，其具备发出脉冲激光的光源、及载置被加工物的载置部，其特征在于还具备应力施加机构，利用3点弯曲对所述载置部所载置的所述被加工物施加力，由此对所述被加工物的加工对象位置作用拉伸应力，在对所述载置部载置的所述被加工物，利用所述应力施加机构对所述加工对象位置作用拉伸应力的状态下，以所述脉冲激光的各单位脉冲光的被照射区域在所述被加工面上离散形成的方式使所述载置部移动，并将所述脉冲激光照射于所述被加工物，由此在所述被照射区域彼此之间依次产生被加工物的劈开或裂开，借此于所述被加工物上形成用于分割的起点。第2技术方案的发明是根据第1技术方案所述的激光加工装置，其特征在于所述脉冲激光是脉宽为psec级的超短脉冲光。第3技术方案的发明是根据第1或2技术方案所述的激光加工装置，其特征在于备一对约束机构及按压机构，所述一对约束机构是以在所述加工对象位置的上方隔开的方式设置，且从所述被加工面侧约束所述被加工物，所述按压机构从所述被加工面的相反侧抵接，而按压所述被加工物。第4技术方案的发明是根据第3技术方案所述的激光加工装置，其特征在于所述按压机构形成为板状，通过使所述按压机构的前端部相对于所述被加工面大致垂直地抵接，而按压所述被加工物。第5技术方案的发明是根据第4技术方案所述的激光加工装置，其特征在于所述按压机构的所述前端部形成为截面视梯形形状。第6技术方案的发明是根据第1或2技术方案所述的激光加工装置，其特征在于 于所述被加工物上形成用于所述分割的起点时，将利用不同的所述单位脉冲光形成的至少 2个被照射区域以于所述被加工物的劈开或裂开容易方向上相邻的方式形成。第7技术方案的发明是根据第6技术方案所述的激光加工装置，其特征在于所述至少2个被照射区域的形成是于所述被加工物的相异的2个所述劈开或裂开容易方向上交替进行。第8技术方案的发明是根据第6技术方案所述的激光加工装置，其特征在于所述被照射区域整体是沿着所述被加工物的劈开或裂开容易方向而形成。第9技术方案的发明是根据第1或2技术方案所述的激光加工装置，其特征在于 于所述被加工物上形成用于所述分割的起点时，所述被照射区域是在相对于所述被加工物的相异的2个劈开或裂开容易方向为等价的方向上形成。第10技术方案的发明是根据第1或2技术方案所述的激光加工装置，其特征在于利用所述各单位脉冲光照射所述被照射位置时的冲击或应力，而在与之前刚照射或同时照射的所述单位脉冲光的被照射位置之间，产生所述劈开或所述裂开。第11技术方案的发明是一种加工方法，其用以于被加工物上形成分割起点，其特征在于包含载置步骤，将被加工物载置于载置部；及照射步骤，在对所述载置部所载置的所述被加工物利用3点弯曲施加力，由此对所述被加工物的加工对象位置作用拉伸应力的状态下，将所述脉冲激光以各单位脉冲光的被照射区域在与所述载置面对向的被加工面上离散形成的方式照射于所述被加工物，由此在所述被照射区域彼此之间依次产生所述被加工物的劈开或裂开，借此于所述被加工物上形成用于分割的起点。第12技术方案的发明是根据第11技术方案所述的加工方法，其特征在于所述脉冲激光是脉宽为Psec级的超短脉冲光。第13技术方案的发明是根据第11或12技术方案所述的加工方法，其特征在于 所述照射步骤中，利用以彼此的隔开部位于所述加工对象位置上方的方式设置的一对约束构件，从所述被加工面侧约束所述被加工物，然后从所述被加工面的相反侧使按压机构抵接于所述被加工面，借此于所述加工对象位置作用拉伸应力。第14技术方案的发明是根据第13技术方案所述的加工方法，其特征在于所述按压机构形成为板状，且所述照射步骤中，通过使所述按压机构的前端部相对于所述被加工面大致垂直地抵接，而按压所述被加工物。第15技术方案的发明是根据第14技术方案所述的加工方法，其特征在于所述按压机构的所述前端部形成为截面视梯形形状。
第16技术方案的发明是根据第11或12技术方案所述的加工方法，其特征在于 利用不同的所述单位脉冲光形成的至少2个被照射区域是以在所述被加工物的劈开或裂开容易方向上相邻的方式形成。第17技术方案的发明是根据第16技术方案所述的加工方法，其特征在于所述至少2个被照射区域的形成是在所述被加工物的相异的2个所述劈开或裂开容易方向上交替进行。第18技术方案的发明是根据第16技术方案所述的加工方法，其特征在于所述被照射区域整体是沿着所述被加工物的劈开或裂开容易方向而形成。第19技术方案的发明是根据第11或12技术方案所述的加工方法，其特征在于 所述被照射区域是在相对于所述被加工物的相异的2个劈开或裂开容易方向为等价的方向上形成。第20技术方案的发明是根据第11或12技术方案所述的加工方法，其特征在于 使所述脉冲激光的出射源与所述被加工物相对移动，并使所述脉冲激光的出射方向在与该相对移动方向垂直的面内周期性变化，由此于所述被加工物上形成满足锯齿状配置关系的多个所述被照射区域。第21技术方案的发明是根据第11或12技术方案所述的加工方法，其特征在于 使所述脉冲激光的多个出射源与所述被加工物相对移动，并使所述多个出射源各自的所述单位脉冲光的照射时序周期性变化，由此于所述被加工物上形成满足锯齿状配置关系的多个所述被照射区域。第22技术方案的发明是根据第11或12技术方案所述的加工方法，其特征在于 于所述照射步骤中，利用所述各单位脉冲光照射所述被照射位置时的冲击或应力，而在与之前刚照射或同时照射的所述单位脉冲光的被照射位置之间产生所述劈开或所述裂开。第23技术方案的发明是一种被加工物的分割方法，其特征在于包含载置步骤， 将被加工物载置于载置部；照射步骤，在对所述载置部所载置的所述被加工物利用3点弯曲施加力，由此对所述被加工物的加工对象位置作用拉伸应力的状态下，将所述脉冲激光以各单位脉冲光的被照射区域在与所述载置面对向的被加工面上离散形成的方式照射于所述被加工物，由此在所述被照射区域彼此之间依次产生所述被加工物的劈开或裂开，借此于所述被加工物上形成用于分割的起点；及分割步骤，将利用所述照射步骤形成着分割起点的被加工物，沿着所述分割起点而加以分割。[发明的效果]根据第1至23技术方案所述的发明，可将因被加工物变质引起的加工痕的形成或被加工物的飞散等控制为局部，另一方面通过积极地产生被加工物的劈开或裂开，与以往相比可以极为高速地于被加工物上形成分割起点。而且，通过对加工对象位置作用拉伸应力，可以有助于脉冲激光的能量更有效地形成分割起点，因此可以使分割起点的前端部到达更深部位。尤其是根据第7技术方案、第9技术方案、第17技术方案、及第19至21技术方案所述的发明，可以在沿着形成的分割起点而分割被加工物时的分割截面即被加工物的表面附近，以利用相邻劈开或裂开面彼此形成凹凸的方式形成分割起点。当被加工物是在由蓝宝石等具有硬脆性且光学透明的材料而成的基板上形成LED构造等发光元件构造时，通过在基板的分割截面上形成此种凹凸形状，可以提高发光元件的发光效率。
图1(a) (e)是第1加工图案的加工的说明图。图2是利用第1加工图案的劈开/裂开加工而形成分割起点的被加工物的表面的光学显微镜图像。图3是利用第1加工图案的加工而形成分割起点的蓝宝石C面基板沿着该分割起点分割后的、表面(c面)至截面的SEM图像。图4(a) (e)是表示第2加工图案的加工态样的示意图。图5是利用第2加工图案的劈开/裂开加工而形成分割起点的被加工物的表面的光学显微镜图像。图6是利用第2加工图案的加工而形成分割起点的蓝宝石c面基板沿着该分割起点分割后的、表面(c面)至截面的SEM图像。图7(a)、(b)是表示第3加工图案的加工态样的示意图。图8是表示第3加工图案的加工预定线与被照射区域的形成预定位置的关系的图。图9是概略表示本发明的实施方式的激光加工装置50的构成的示意图。图10是例示光学系统5的构成的示意图。图11是表示光路设定机构5c的构成的示意图。图12是概略表示本实施方式的激光加工装置50具备的载置部7及移动机构7m 的侧视图。图13是概略表示本实施方式的激光加工装置50具备的载置部7及移动机构7m 的侧视图。图14是表示激光加工装置50对被加工面作用拉伸应力的情况的侧截面图。图15是表示激光加工装置50对被加工面作用拉伸应力的情况的俯视图。图16是表示激光加工装置50改变加工对象位置时的情况的侧截面图。[符号的说明]1控制器2控制部3存储部5光学系统5c光路设定机构7载置部7a支撑构件7b升降机构7m移动机构10被加工物IOa(被加工物的)被加工面IOe(被加工物的)端缘部
50激光加工装置
51光束放大器
52物镜系统
53半反射镜
5a、54镜片
55光路选择机构
61约束板
63刮板
63e(刮板的)前端部
71χ轴移动机构
72y轴移动机构
73θ旋转机构
Cl C3、Clla, Cllb, C21 C24劈开/裂开面
D(载置部的)移动
L加工预定线
LB、LB0、LB1、LB2激光
RE、REl RE4、RE11 RE15、RE21 RE25被照射区域
SL激光光源
Sff光学开关
具体实施例方式〈加工的原理〉首先，说明以下所示的本发明实施方式中实现的加工原理。本发明中进行的加工简而言之，是扫描脉冲激光(以下也仅称为激光)并将其照射于被加工物的上表面(被加工面)，由此在各脉冲的被照射区域之间依次产生被加工物的劈开或裂开，作为各上形成的劈开面或裂开面的连续面而形成用于分割的起点(分割起点)。还有，在本实施方式中，所谓裂开是指沿着劈开面以外的结晶面使被加工物大致规则地断裂的现象，将相应结晶面称为裂开面。还有，除了完全沿结晶面的微观现象的劈开或裂开以外，也存在宏观断裂的龟裂沿着大致固定的结晶方位而产生的情况。根据物质不同，也有主要仅产生劈开、裂开或龟裂中的任一种的物质，以下为了避免说明的繁杂，不区别劈开、裂开、及龟裂而仅统称为劈开/裂开等。此外，存在将此种态样的加工也仅称为劈开/裂开加工等的情况。以下，以被加工物为六方晶的单晶物质、且其al轴、a2轴、及a3轴的各轴方向为劈开/裂开容易方向的情况为例进行说明。例如，相应的有c面蓝宝石基板等。六方晶的 al轴、a2轴、a3轴在c面内彼此呈120°的角度而位于相互对称的位置。在本发明的加工中，根据所述多轴的方向与加工预定线的方向(加工预定方向)的关系不同，而存在若干图案。以下，对所述多个图案进行说明。还有，以下将按各脉冲照射的激光称为单位脉冲光。〈第1加工图案〉第1加工图案是al轴方向、a2轴方向、a3轴方向的任一者与加工预定线平行时的劈开/裂开加工的态样。更简单而言，是劈开/裂开容易方向与加工预定线的方向一致时的加工态样。图1是表示第1加工图案的加工态样的示意图。图1中例示了 al轴方向与加工预定线L平行的情况。图1(a)表示此情况下的al轴方向、a2轴方向、a3轴方向与加工预定线L的方位关系。图1 (b)表示激光的第1脉冲的单位脉冲光照射于加工预定线L端部的被照射区域REl的状态。通常来说，单位脉冲光的照射会对被加工物的极微小区域赋予高能量，故该照射会于被照射面上与单位脉冲光的(激光的)被照射区域相当或比被照射区域更广的范围内产生物质的变质·熔融·蒸发除去等。但是，若单位脉冲光的照射时间即脉宽设定地极短，则比激光的点尺寸更小且存在于被照射区域REl的大致中央区域的物质，会因从照射的激光中获得运动能量而向与被照射面垂直的方向飞散或者变质，另一方面，以伴随该飞散产生的反力为首的因照射单位脉冲光而产生的冲击或应力，会作用于该被照射区域的周围、尤其是劈开/裂开容易方向即al轴方向、a2轴方向、a3轴方向。由此，产生沿着相应方向，外观上虽保持接触状态但部分产生微小的劈开或裂开，或者未达到劈开或裂开程度且内部存在热畸变的状态。换言之，也可以说超短脉冲的单位脉冲光的照射是作为用来形成朝向劈开/裂开容易方向的俯视大致直线状的弱强度部分的驱动力发挥作用。在图1(b)中，以虚线箭头示意性表示所述各劈开/裂开容易方向上形成的弱强度部分中的、与加工预定线L的延伸方向吻合的+al方向的弱强度部分W1。接着，如图1(c)所示，若照射激光的第2脉冲的单位脉冲光，于加工预定线L上与被照射区域REl相距特定距离的位置处形成被照射区域RE2，则与第1脉冲同样地，此第2 脉冲也形成沿着劈开/裂开容易方向的弱强度部分。例如，在方向上形成弱强度部分 W2a，在+al方向上形成弱强度部分W2b。然而，在此时刻，因第1脉冲的单位脉冲光的照射而形成的弱强度部分Wl是存在于弱强度部分Wh的延伸方向上。即，弱强度部分Wh的延伸方向变成利用比其他部位小的能量而能产生劈开或裂开的部位。因此，实际上，若照射第2脉冲的单位脉冲光，则这时产生的冲击或应力传播到劈开/裂开容易方向及之前存在的弱强度部分，从弱强度部分Wh 至弱强度部分W1，在大致照射瞬间产生完全的劈开或裂开。由此，形成图1(d)所示的劈开/ 裂开面Cl。还有，劈开/裂开面Cl在被加工物的图式俯视垂直方向上可以形成为数μπι 数十ym左右的深度。而且，如下所述，在劈开/裂开面Cl上受到强冲击或应力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，之后通过沿着加工预定线L扫描激光，依次对被照射区域 RE1、RE2、RE3、RE4…照射单位脉冲光，相对应地，依次形成劈开/裂开面C2、C3···。该态样中是连续形成劈开/裂开面，称为第1加工图案的劈开/裂开加工。S卩，在第1加工图案中，沿着加工预定线L而离散存在的多个被照射区域、与所述多个被照射区域之间形成的劈开/裂开面就整体而言，成为沿着加工预定线L分割被加工物时的分割起点。形成该分割起点之后，使用特定夹具或装置进行分割，借此能够以大致沿着加工预定线L的态样分割被加工物。还有，为了实现此种劈开/裂开加工，需要照射脉宽短、且短脉冲的激光。具体来说，必须使用脉宽为lOOpsec以下的激光。例如，优选使用具有Ipsec 50pSec左右的脉宽的激光。另一方面，单位脉冲光的照射间距(被照射点的中心间隔)规定在4 μ m 50 μ m 的范围内便可。若照射间距大于该范围，则劈开/裂开容易方向的弱强度部分的形成有时会跟不上劈开/裂开面的形成，因此就确实地形成由如上所述的劈开/裂开面构成的分割起点的观点来说，不够优选。还有，就扫描速度、加工效率、产品品质方面来说，照射间距越大越好，但为了更确实地形成劈开/裂开面，理想的是规定在4 μ m 30 μ m的范围，更优选
4μ m ~ 15ym&^"。以下当激光的重复频率为R(kHz)时，每l/R(mSeC)时从激光光源发出单位脉冲光。当激光相对于被加工物而以相对速度V(mm/SeC)移动时，照射间距Δ (μπι)是通过Δ = V/R规定。因此，激光的扫描速度V与重复频率是以Δ为数μπι左右的方式规定。例如， 优选的是扫描速度V为50mm/sec 3000mm/sec左右，重复频率R为IkHz 200kHz，尤其是IOkHz 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、导热率、熔点等而适当规定便可。激光连续的是以约Iym ΙΟμπι左右的光束直径照射。此时，激光的照射的峰值功率密度约为0. lTW/cm2 数10TW/cm2。此外，激光的照射能量(脉冲能量)在0. IyJ 50 μ J的范围内适当规定便可。图2是利用第1加工图案的劈开/裂开加工而形成分割起点的被加工物的表面的光学显微镜图像。具体来说，表示将蓝宝石c面基板设为被加工物，于其c面上将al轴方向设为加工预定线L的延伸方向而以7μπι间隔离散形成被照射点的加工的结果。图2所示的结果示意实际的被加工物通过所述机制而被加工。而且，图3是将利用第1加工图案的加工而形成分割起点的蓝宝石c面基板，沿着该分割起点分割之后的表面(c面)至截面的SEM(扫描电子显微镜)图像。还有，图3中以虚线表示表面与截面的边界部分。图3中观察到的与相应表面相距10 μπι前后的范围内大致等间隔存在的、具有从被加工物表面到内部的长度方向的细长三角形状或针状区域，是通过单位脉冲光的照射而直接变质或产生飞散除去等现象的区域(以下称为直接变质区域)。而且，所述多个直接变质区域之间存在的、观察到图纸俯视左右方向上具有长度方向的筋状部分以次微米间距在图纸俯视上下方向连续多个的区域是劈开/裂开面。所述多个直接变质区域及劈开/裂开面的更下方，是因分割而形成的分割面。形成着劈开/裂开面的区域并非受到激光照射的区域，故所述第1加工图案的加工中，进行离散形成的直接变质区域变成加工痕。而且，直接变质区域的被加工面的尺寸仅为数百nm Ιμπι左右。即，通过进行第1加工图案的加工，可以形成与以往相比能适当抑制加工痕的形成的分割起点。还有，SEM图像中观察到的筋状部分实际上是劈开/裂开面上形成的具有 0. Ιμπι Ιμπι左右高低差的微小凹凸。该凹凸是在以如蓝宝石的硬脆性无机化合物作为对象而进行劈开/裂开加工时，因单位脉冲光的照射而对被加工物作用强冲击或应力，且因特定的结晶面产生滑动而形成的。此种微细凹凸虽然存在，但根据图3判断表面与截面以波线部分为边界大致正交，故只要微细凹凸位于加工误差的容许范围，则可以说能够通过第1加工图案形成分割起点，沿着该分割起点分割被加工物，借此将被加工物相对于其表面大致垂直地进行分割。还有，如下所述，也存在积极形成该微细凹凸为佳的情况。例如，通过第1加工图案的加工，也可以在某种程度上获得通过下述第2加工图案的加工而显着获得的光掠出效率提高的效果。〈第2加工图案〉第2加工图案是al轴方向、a2轴方向、a3轴方向中的任一个与加工预定线垂直时的劈开/裂开加工的态样。还有，第2加工图案使用的激光的条件与第1加工图案相同。 更简单而言，是相对于相异的2个劈开/裂开容易方向为等价的方向(成为2个劈开/裂开容易方向的对称轴的方向)变成加工预定线的方向时的加工态样。图4是表示第2加工图案的加工态样的示意图。图4中例示了 al轴方向与加工预定线L正交的情况。图4(a)表示此时的al轴方向、a2轴方向、a3轴方向与加工预定线 L的方位关系。图4(b)表示激光的第1脉冲的单位脉冲光照射于加工预定线L的端部的被照射区域REll的状态。第2加工图案也是通过照射超短脉冲的单位脉冲光，与第1加工图案同样地形成弱强度部分。图4(b)中，以虚线箭头示意性表示了所述各劈开/裂开容易方向上形成的弱强度部分中的、接近加工预定线L的延伸方向的_a2方向及+a3方向上的弱强度部分Wlla、 W12a0而且，如图4 (c)所示，若照射激光的第2脉冲的单位脉冲光，于加工预定线L上在与被照射区域REll相距特定距离的位置处形成被照射区域RE12，则与第1脉冲同样地，此第2脉冲亦形成沿着劈开/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Wllb，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Wile。此情况与第1加工图案同样地，因第1脉冲的单位脉冲光的照射而形成的弱强度部分Wlla、Wl 分别存在于弱强度部分Wllb、W12b的延伸方向上，实际上若照射第2脉冲的单位脉冲光，则这时产生的冲击或应力会于劈开/裂开容易方向及之前存在的弱强度部分传播。即，如图4(d)所示，形成劈开/裂开面Clla、Cllb。还有，此情况下，劈开/裂开面Clla、Cllb在被加工物的图纸俯视垂直方向上可形成为数μπι 数十μ m左右的深度。接着，如图4(e)所示，沿着加工预定线L扫描激光，对被照射区域RE11、RE12、 RE13、RE14…依次照射单位脉冲光，则因这时产生的冲击或应力，沿着加工预定线L而依次形成图纸俯视直线状的劈开/裂开面Clla及Cllb、C12a及C12b、C13a及C13b、C14a及 C14b …。如此一来，实现劈开/裂开面相对于加工预定线L而对称的状态。第2加工图案中，沿着加工预定线L离散存在的多个被照射区域、与所述多个锯齿状存在的劈开/裂开面就整体而言，成为沿着加工预定线L分割被加工物时的分割起点。图5是利用第2加工图案的劈开/裂开加工而形成分割起点的被加工物的表面的光学显微镜图像。具体来说，表示将蓝宝石C面基板设为被加工物，且于其C面上将与al 轴方向正交的方向设为加工预定线L的延伸方向而以7 μ m间隔离散形成被照射点的加工。 根据图5，实际的被加工物也与图4(e)的示意图同样地，确认表面视锯齿状的(Z字状的)劈开/裂开面。此结果暗示实际的被加工物是通过所述机制而加工。此外，图6是将通过第2加工图案的加工而形成分割起点的蓝宝石C面基板沿着该分割起点分割之后的、表面(c面)至截面的SEM图像。还有，图6中以虚线表示表面与截面的边界部分。根据图6，确认在分割后的被加工物的截面的与表面相距IOym前后的范围内，被加工物的截面具有与图4(e)示意性表示的锯齿状配置相对应的凹凸。形成此凹凸的是劈开/裂开面。还有，图6中的凹凸的间距是5μπι左右。与第1加工图案的加工的情况同样地，劈开/裂开面并不平坦，而是因单位脉冲光的照射导致特定的结晶面产生滑动，且伴随此而产生次微米间距的凹凸。而且，对应于此凹凸的凸部的位置而从表面部分向深度方向延伸的是直接变质区域的截面。与图3所示的第1加工图案的加工所形成的直接变质区域相比，其形状不均勻。 而且，所述多个直接变质区域及劈开/裂开面的更下方是因分割而形成的分割面。第2加工图案的情况与第1加工图案相同，仅离散形成的直接变质区域变成加工痕。而且，直接变质区域的被加工面的尺寸仅为数百nm 2μπι程度。即，进行第2加工图案的加工时，也能实现加工痕的形成比以往更好的分割起点的形成。在第2加工图案的加工的情况下，除了劈开/裂开面上形成的次微米间距的凹凸， 还以相邻的劈开/裂开面彼此为数Pm左右的间距形成凹凸。形成具有此种凹凸形状的截面的态样，在由蓝宝石等具有硬脆性且光学透明的材料构成的基板上，将形成LED构造等发光元件构造的被加工物以芯片(分割素片)单位分割的情况下有效。在发光元件的情况下，利用激光加工而于基板上形成的加工痕的部位，会吸收发光元件内部产生的光，使得元件的光掠出效率降低，但通过进行第2加工图案的加工而在基板加工截面上有意形成如此图6所示的凹凸的情况下，相应位置的全反射率下降，发光元件实现更高的光掠出效率。〈第3加工图案〉第3加工图案与第2加工图案的相同之处在于使用超短脉冲的激光、及al轴方向、a2轴方向、a3轴方向的任一个与加工预定线垂直(相对于相异的2个劈开/裂开容易方向为等价的方向成为加工预定线的方向)，而与第2加工图案的不同之处在于激光的照射态样。图7是表示第3加工图案的加工态样的示意图。图7中例示了 al轴方向与加工预定线L正交的情况。图7(a)表示此时的al轴方向、a2轴方向、a3轴方向与加工预定线 L的方位关系。在所述第2加工图案中，是根据与图7(a)所示相同的方位关系，将激光沿着加工预定线L的延伸方向、即a2轴方向与a3轴方向的正中的方向(相对于a2轴方向与a3轴方向为等价的方向)而直线地扫描。在第3加工图案中，代替于此，如图7(b)所示，是以各被照射区域以交替沿着与夹持加工预定线L的2个劈开/裂开容易方向的态样锯齿状(Z 字)形成的方式，照射形成各被照射区域的单位脉冲光。若为图7的情况，则交替沿着_a2 方向与+a3方向而形成被照射区域1^21、1 22、1 23、1 对、1 25彳。以此态样照射单位脉冲光时，也与第1及第2加工图案同样地，伴随各单位脉冲光的照射而在被照射区域之间形成劈开/裂开面。若为图7(b)所示的情况，通过依次形成被照射区域RE21、RE22、RE23、RE24、RE25…，而依次形成劈开/裂开面C21、C22、C23、C24…。
如此一来，第3加工图案中，以加工预定线L为轴而锯齿状配置的离散存在的多个被照射区域、与各被照射区域之间形成的劈开/裂开面就整体而言，成为沿着加工预定线L 分割被加工物时的分割起点。而且，沿着相应分割起点实际进行分割时，与第2加工图案同样地，在分割后的被加工物的截面的与表面相距10 μ m前后的范围内，形成劈开/裂开面导致的数μ m间距的凹凸。而且，各劈开/裂开面上，与第1及第2加工图案的情况同样地，因单位脉冲光的照射而于特定的结晶面产生，且伴随此而产生次微米间距的凹凸。此外，直接变质区域的形成态样也与第2加工图案相同。即，第3加工图案中，也可以将加工痕的形成抑制为与第2加工图案相同程度。因此，在此种第3加工图案的加工的情况下，与第2图案的加工同样地，除了劈开 /裂开面上形成的次微米间距的凹凸以外，还通过劈开/裂开面彼此而形成数μ m左右的间距的凹凸，故以发光元件为对象时就所得发光元件提高如上所述的光掠出效率的观点而言，第3加工图案的加工更适宜。还有，根据被加工物的种类不同，为了更确实地产生劈开/裂开，也可以在任一加工预定线L上的位置即图7(b)的被照射区域RE21与被照射区域RE22的中点、被照射区域 RE22与被照射区域RE23的中点、被照射区域RE23与被照射区域REM的中点、被照射区域 RE24与被照射领城RE25的中点…上形成被照射区域。但是，第3加工图案的被照射区域的配置位置是部分沿着劈开/裂开容易方向。与如上述般在加工预定线L上的中点位置也形成被照射区域的情况相同。即，第3加工图案与第1加工图案的共通之处可以是，至少2个被照射区域在被加工物的劈开/裂开容易方向上相邻形成。因此，换而言之，第3加工图案也可以认为是周期性改变扫描激光的方向并进行第1加工图案的加工。此外，在第1及第2加工图案的情况下，被照射区域是位于一直线上，故使激光的出射源沿着加工预定线而在一直线上移动，且每当到达特定的形成对象位置时照射单位脉冲光而形成被照射区域便可，此形成态样最为有效。但是，在第3加工图案的情况下，被照射区域并非位于一直线上而是形成为锯齿状(Z字)，故不仅可以利用使激光的出射源实际上锯齿状(Z字)移动的手法，还可以利用各种手法来形成被照射区域。还有，在本实施方式中，所谓出射源的移动是指被加工物与出射源的相对移动，不仅包含被加工物固定而出射源移动的情况，还包含出射源固定而被加工物移动(实际上是载置被加工物的载置部移动)的态样。例如，使出射源与载置部和加工预定线平行地等速相对移动，且使激光的出射方向在与加工预定线垂直的面内周期性变化等，由此也能够以满足如上所述的锯齿状配置关系的态样形成被照射区域。或者，使多个出射源平行地等速相对移动，且使各出射源的单位脉冲光的照射时序周期性变化，由此也能够以满足如上所述的锯齿状配置关系的态样形成被照射区域。图8表示所述2个情况下的加工预定线与被照射区域的形成预定位置的关系。任一情况下，如图8所示，将被照射区域1^21、1 22、1 23、1 对、1 25彳的形成预定位置？21、 P22、P23、PM、P25…在恰好与加工预定线L平行的直线L α、L β上交替设定，沿着直线L α 的形成预定位置Ρ21、Ρ23、Ρ25…的被照射区域的形成、与沿着直线Li3的形成预定位置P22、PM…的被照射区域的形成，也可以看成是同时并列进行。还有，使出射源锯齿状(Z字)移动的情况下，不论是使激光的出射源直接移动，还是使载置被加工物的载置部移动而使激光相对扫描，出射源或者载置部的移动均为二轴同时动作。相对于此，仅使出射源或者载置部与加工预定线平行地移动的动作是一轴动作。因此，就实现出射源的高速移动即加工效率提高方面而言，后者更适宜。如以上的各加工图案所示，本实施方式中进行的劈开/裂开加工是将单位脉冲光的离散照射作为主要用来对被加工物赋予产生连续劈开/裂开的冲击或应力的机构而使用的加工态样。被照射区域的被加工物的变质(即加工痕的形成)或飞散等仅是随附物而局部产生。具有此种特征的本实施方式的劈开/裂开加工，与通过使单位脉冲光的照射区域重叠并连续或者间断地产生变质·熔融·蒸发除去而进行加工的以往加工手法相比，其机制存在本质上的不同。而且，对各被照射区域瞬间施加强冲击或应力便可，故可高速扫描激光并照射。具体来说，可以实现最大lOOOmm/sec的极高速扫描即高速加工。以往的加工方法的加工速度最多为200mm/sec左右，其差异显着。当然，本实施方式中实现的加工方法与以往的加工方法相比显着提高生产性。还有，本实施方式的劈开/裂开加工在如所述各加工图案般被加工物的结晶方位 (劈开/裂开容易方向的方位)与加工预定线满足特定关系时特别有效，但适用对象并不限于此，原理上也可以适用于两者满足任意关系的情况或被加工物为多晶体的情况。这些情况下，相对于加工预定线而产生劈开/裂开的方向并非必须固定，故分割起点可以产生不规则凹凸，通过适当地设定被照射区域的间隔、或以脉宽为首的激光的照射条件，而进行该凹凸控制在加工误差的容许范围内的实用上无问题的加工。<激光加工装置的概要>其次，说明能够实现所述各种加工图案的加工的激光加工装置。图9是概略表示本实施方式的激光加工装置50的构成的示意图。激光加工装置 50主要具备激光照射部50A、观察部50B、于其实载置被加工物10的载置部7、及控制激光加工装置50的各种动作(观察动作、对准动作、加工动作等)的控制器1。激光照射部50A 具备激光光源SL与光学系统5，且为对载置部7所载置的被加工物10照射激光的部位，相当于所述激光的出射源。观察部50B是进行从照射激光侧(将其称为表面)直接观察该被加工物10的表面观察、及从载置部7上的载置侧(将其称为背面)透过该载置部7而观察该被加工物10的背面观察的部位。载置部7利用详情下文叙述的移动机构7m而可以在激光照射部50A与观察部50B 之间水平方向移动。移动机构7m通过未图示的驱动机构的作用而使载置部7在水平面内向特定的XY2轴方向移动。借此，实现激光照射部50A内的激光照射位置的移动、观察部50B 内的观察位置的移动、及激光照射部50A与观察部50B之间的载置部7的移动等。还有，对于移动机构7m而言，以特定的旋转轴为中心而在水平面内的旋转(θ旋转)动作也可以与水平驱动独立地进行。关于载置部7及移动机构7m的详细说明将在下文进行叙述。此外，激光加工装置50中可以适当地切换表面观察与背面观察。借此，可以灵活且迅速地进行对应于被加工物10的材质或状态的最佳观察。〈载置部及移动机构〉CN 102343481 A
说明书
13/18 页图12及图13是概略表示从不同的2个方向观察本实施方式的激光加工装置50 具备的载置部7及移动机构7m的情况的侧视图。还有，图12及图13中为了方便起见，而附上将图12的图纸俯视左右方向设为χ轴方向，将与图纸垂直的方向设为y轴方向，将图纸俯视上下方向设为ζ轴方向的xyz坐标。χ轴方向相当于激光LB的扫描方向。移动机构7m具备x轴移动机构71，具有在χ轴方向上进退自由的可动部71a ；y 轴移动机构72，配置在可动部71a上，且具有在y轴方向上进退自由的可动部72a;及θ旋转机构73，配置在可动部7 上，可以在水平面内旋转。而且，在此θ旋转机构73上设有载置部7。通过具有此构成，激光加工装置50中以被加工物10载置于载置部7的状态而使移动机构7m的各移动机构动作，可以将被加工物10搬送到所需位置。还有，激光照射部 50A与观察部50B之间的被加工物10的搬送，可以通过y轴移动机构72的可动部7 来实现。即，图12及图13所示的y轴方向相当于图9的激光照射部50A与观察部50B之间的移动方向。载置部7具备一对支撑构件7a，分别为在y轴方向上延伸的细长形状的构件；及升降机构7b，配置在θ旋转机构73上，使各个支撑部7a在ζ轴方向上升降。一对支撑构件7a以仅被加工物10的对向端缘部IOe由各支撑构件7a支撑的方式，在χ轴方向上以与被加工物10的尺寸相称的特定距离隔开设置。即，本实施方式中所谓被加工物10载置于载置部7的状态，严格来说是指在各支撑构件7a上载置被加工物10的端缘部IOe的状态。此外，如图12及图13所示，激光加工装置50具备一对约束板61，相对于载置部7 的支撑构件7a上载置的被加工物10的被加工面IOa而从上方接近，并约束被加工物10。 约束板61是由固定设置在χ轴移动机构71的可动部71a上的托架部62支撑。还有，如图 13所示，一对约束板61在y轴方向上相互隔开，当照射脉冲激光LB时，被加工物10是以加工预定线位于该隔开部分的方式配置。换言之，一对约束板61是以不位于光学系统5照射的激光LB的光路上的方式配置。激光加工装置50中，通过使升降机构7b动作，而使支撑构件7a上载置的被加工物10的被加工面IOa接近一对约束板61的板面，在此状态下进行脉冲激光LB的加工。借此，可以确保加工时的被加工物10的姿势稳定。优选为，被加工物10与约束板61配置为仅利用下述刮板63按压被加工物10时在两者之间作用抗力，或者以实质上不作用抗力的程度相互抵接。持续至少使约束板61压接于被加工物10的状态会使被加工物10产生破损等不良情况，因此不佳。还有，在载置部7位于激光照射部50A的状态下，载置部7的下方配置着刮板63。 刮板63是与长度方向(χ轴方向)垂直的截面(yz截面)的前端部分具有梯形形状的板状构件，通过未图示的驱动机构而在ζ轴方向上进退自由。该刮板63是为了更有效地进行激光加工装置50中对被加工物10的劈开/裂开加工，而用来在照射脉冲激光LB时按压被加工物的机构。关于刮板63的动作态样将于下文进行详细叙述。还有，刮板63的前端形状并不限于梯形，也可以是矩形形状等，优选为与被加工物10面接触的形状。在线接触的情况下，有可能产生损伤被加工物10等不良情况。<照明系统及观察系统>观察部50B构成为相对于载置部7上载置的被加工物10而重叠进行从载置部7 上方照射落射照明光源Sl的落射照明光Ll以及从斜光照明光源S2照射斜光透过照明光L2，且进行从载置部7的上方侧利用表面观察机构6的表面观察、以及从载置部7下方侧利用背面观察机构16的背面观察。具体来说，从落射照明光源Sl发出的落射照明光Ll由省略图示的镜筒内所设的半反射镜9反射后，照射于被加工物10。而且，观察部50B具备表面观察机构6，此表面观察机构6包含设于半反射镜9上方(镜筒上方)的CXD相机6a及连接于该CXD相机6a的的监视器6b，可以在照射落射照明光Ll的状态下即时地观察被加工物10的明视野像。此外，在观察部50B中，载置部7下方更优选具备背面观察机构16，此背面观察机构16包含设于下述半反射镜19下方(镜筒下方)的CCD相机16a及连接于该CCD相机 16a的监视器16b。还有，监视器16b与表面观察机构6具备的监视器乩也可以通用。〈激光光源〉激光光源SL的波长为500nm 1600nm。而且，为了实现所述加工图案的加工，激光LB的脉宽必须为Ipsec 50psec左右。而且，优选的是重复频率R为IOkHz 200kHz 左右，激光的照射能量(脉冲能量)为0. 1μ J 50μ J左右。还有，从激光光源SL出射的激光LB的偏光状态可以是圆偏光也可以是直线偏光。 其中，在直线偏光的情况下，就结晶性被加工材料中的加工截面的弯曲与能量吸收率的观点而言，优选为偏光方向与扫描方向大致平行，例如两者所成之角为士 1°以内。〈光学系统〉光学系统5是设定激光照射于被加工物10时的光路的部位。按照由光学系统5 设定的光路，将激光照射于被加工物的特定的照射位置(被照射区域的形成预定位置)。图10是例示光学系统5的构成的示意图。光学系统5主要具备光束放大器51与物镜系统52。而且，在光学系统5中，为了变换激光LB的光路朝向，也可以在适当位置处设置适当个数的镜片如。图10中例示设有2个镜片fe的情况。此外，在出射光为直线偏光的情况下，光学系统5优选具备衰减器恥。衰减器恥配置于激光LB的光路上的适当位置处，用来调整出射的激光LB的强度。还有，图10中例示的光学系统5中，设为在加工处理期间，从激光光源SL发出的激光LB以其光路被固定的状态照射于被加工物10。除此之外，还可以为如下构成实际地或虚拟地设定多个从激光光源SL发出的激光LB照射于被加工物10时的激光LB的光路， 并且可以利用光路设定机构5c (图11)，在设定的多个光路中切换激光LB的各单位脉冲光照射于被加工物时的光路。在后者的情况下，可以实现被加工物10上表面的多个部位同时并列进行扫描的状态、或者虚拟地同时并列扫描的状态。换言之，这是将激光LB的光路多重化。还有，图9中例示了利用3个激光LB0、LB1、LB2扫描3个部位的情况，但光学系统 5的光路多重化的态样并不一定限定于此。光学系统5的具体构成例将于下文叙述。〈控制器〉控制器1控制所述各部的动作，且还具备控制部2，实现下述各种态样下的被加工物10的加工处理；及存储部3，存储控制激光加工装置50的动作的程序3p及加工处理时参照的各种数据。控制部2是利用例如个人电脑或微电脑等通用电脑而实现，通过将存储部3中存储的程序3p读入该电脑并加以执行，而实现各种构成要素作为控制部2的功能性构成要素ο具体来说，控制部2主要具备驱动控制部21，控制移动机构7m的载置部7的驱动及聚光透镜18的合焦动作等、与加工处理相关的各种驱动部分的动作；摄像控制部22， 控制CCD相机6a及16a的摄像；照射控制部23，控制激光光源SL的激光LB的照射及光学系统5的光路设定态样；及加工处理部25，根据提供的加工位置数据Dl (下述)及加工模式设定数据D2(下述)，执行对加工对象位置的加工处理。存储部3是利用ROM或RAM及硬盘等存储媒体而实现。还有，存储部3可以是由实现控制部2的电脑的构成要素实现的态样，在硬盘的情况下也可以是设置在该电脑以外的态样。存储部3中存储着从外部提供的描述了对被加工物10设定的加工预定线的位置的加工位置数据D1。而且，存储部3中预先存储着加工模式设定数据D2，其中按各加工模式而描述了激光的各参数相关的条件或光学系统5的光路的设定条件或载置部7的驱动条件(或者它们的可设定范围)等。还有，由操作员提供给激光加工装置50的各种输入指示优选利用控制器1中实现的⑶I来进行。例如，根据加工处理部25的作用而由⑶I提供加工处理用菜单。操作员根据该加工处理用菜单，进行下述加工模式的选择、或加工条件的输入等。〈对准动作〉在激光加工装置50中，实施加工处理之前，利用观察部50B进行微调整被加工物 10的配置位置的对准动作。对准动作是为了使被加工物10规定的XY坐标轴与载置部7的坐标轴一致而进行的处理。在进行所述加工图案的加工的情况下，为了使被加工物的结晶方位、加工预定线及激光的扫描方向满足各加工图案中求出的特定关系，该对准处理较为重要。对准动作可以应用周知技术而执行，只要对应于加工图案以适当态样进行便可。 例如，将使用1个母板制作出的多个元件芯片切出等情况下，若为被加工物10的表面形成着重复图案的情况，则通过使用图案匹配等手法而实现适当的对准动作。这种情况下，简单来说，由CXD相机6a或者16a取得被加工物10上形成的多个对准用标记的摄像图像，根据这些摄像图像的摄像位置的相对关系，加工处理部25确定对准量，驱动控制部21根据该对准量，通过移动机构7m而使载置部7移动，由此实现对准。通过进行该对准动作，可以准确地确定加工处理的加工位置。还有，对准动作结束之后，载置着被加工物10的载置部7向激光照射部50A移动，然后进行照射激光LB的加工处理。还有，载置部7从观察部50B向激光照射部50A的移动，是为了保证对准动作时假定的加工预定位置与实际加工位置不发生偏差。〈加工处理的概略〉接下来，说明本实施方式的激光加工装置50的加工处理。激光加工装置50将激光光源SL发出后经过光学系统5的激光LB的照射、与载置固定着被加工物10的载置部7 的移动加以组合，由此使经过光学系统5的激光相对于被加工物10而相对扫描，并进行被加工物10的加工。激光加工装置50的特征在于作为(相对)扫描激光LB的加工处理的模式(加工模式)，可以从基本模式与多重模式中二者选一。这些加工模式是对应于所述光学系统5的光路设定态样而设定。基本模式是固定地规定激光光源SL发出的激光LB的光路的模式。基本模式中， 激光LB始终通过1个光路，载置着被加工物10的载置部7以特定速度移动，由此实现激光在一个方向上扫描被加工物10的态样的加工。在图10例示的光学系统5的情况下，仅可以进行该基本模式下的加工。基本模式适合于进行所述第1及第2加工图案的加工的情况。即，对于加工预定线L设定为与劈开/裂开容易方向平行的被加工物10来说，以该劈开/裂开容易方向与载置部7的移动方向一致的方式对准被加工物10，然后进行基本模式下的加工，由此进行第1 加工图案的加工。另一方面，对于加工预定线L设定为与劈开/裂开容易方向垂直的被加工物10来说，以该劈开/裂开容易方向与载置部7的移动方向正交的方式对准被加工物10， 然后进行基本模式下的加工，由此进行第2加工图案的加工。此外，原理上来说，通过适当变更载置部7的移动方向，也可以应用第3加工图案的加工。另一方面，多重模式是将激光LB的光路实体地或者虚拟地多重化而设定多个光路的模式。该模式如下例如，如图8所示的沿着与加工预定线L平行的直线La、Li3或者进一步沿着加工预定线L自身，实体地或者虚拟地扫描多个激光，由此实现与以加工预定线L重复交叉的态样扫描激光时相同的加工。还有，所谓虚拟地扫描多个激光，实际上是指虽然与基本模式同样地以1个光路照射激光但其光路时间地变化，由此实现与以多个光路照射激光时相同的扫描态样。多重模式适用于进行第3加工图案的加工的情况。即，与第2加工图案的情况同样地，对加工预定线L设定为与劈开/裂开容易方向垂直的被加工物10来说，以该劈开/ 裂开容易方向与载置部7的移动方向正交的方式对准被加工物10，然后进行多重模式的加工，由此进行第3加工图案的加工。加工模式优选为例如根据加工处理部25的作用，可以由控制器1根据提供给操作员的可利用的加工处理菜单而进行选择。加工处理部25取得加工位置数据Dl并且从加工模式设定数据D2取得与选出的加工图案对应的条件，为了执行对应于相应条件的动作，通过驱动控制部21、照射控制部23及其他而控制对应的各部的动作。例如，由控制器1的照射控制部23来实现激光光源SL发出的激光LB的波长、输出、脉冲的重复频率、脉宽的调整等。若从加工处理部25对照射控制部23发出依照加工模式设定数据D2的特定的设定信号，则照射控制部23根据该设定信号，设定激光LB的照射条件。此外，尤其是以多重模式进行加工时，照射控制部23使光路设定机构5c的光路切换时序，与激光光源SL的单位脉冲光的出射时序同步。借此，相对于各被照射区域的形成预定位置，以光路设定机构5c设定的多个光路中与该形成预定位置对应的光路而照射单位脉冲光。还有，在激光加工装置50中，进行加工处理时，视需要也可以合焦位置有意地从被加工物10的表面偏离的散焦状态，照射激光LB。这可以通过例如调整载置部7与光学系统5的相对距离而实现。<光路设定机构的构成例及其动作>
接下来，针对光路设定机构5c的具体构成、及其动作例，主要以多重模式的动作为对象进行说明。还有，以下说明中，在进行加工处理时，是使载置着被加工物10的载置部7沿着与加工预定线L的延伸方向一致的移动方向D移动并进行加工。此外，在多重模式的动作中，加工预定线L上形成被照射区域RE时所照射的是激光LB0，在与加工预定线L平行的直线L α上形成被照射区域RE时照射的是激光LB1，在与同一加工预定线L平行且相对于加工预定线L对称的位置上的直线Lβ上形成被照射区域 RE时所照射的是激光LB2。而且，多重模式下的第3加工图案的加工是通过依次或同时形成的多个被照射区域沿着劈开/裂开容易方向形成的方式而实现。图11是表示光路设定机构5c的构成的示意图。光路设定机构5c是作为光学系统5的一构成要素而设置。光路设定机构5c具备多个半反射镜53、镜片M、及光路选择机构55。设置半反射镜53与镜片M的目的在于，使激光光源SL出射的激光LB的光路在与载置部7的移动方向D垂直的面内方向上分支，而形成多个光路(激光LB0、LB1、LB2的光路)。还有，半反射镜53的数量是根据光路数量而定。图11中为了获得3个光路而设有 2个半反射镜53。通过具备这些半反射镜53及镜片54，出射激光LB并使载置部7移动，借此实现多个激光扫描被加工物10的状态。设置光路选择机构55的目的在于控制多个光路的被加工物10的激光的出射时序。更具体来说，光路选择机构阳在由半反射镜53及镜片M分支的各激光的光路途中具备光学开关SW。光学开关SW是由例如AOM(音响光学调变器)或Ε0Μ(电气光学器)等构成，且具有ON状态时使入射的激光通过，OFF状态时使入射的激光遮断或者衰减(非通过状态)的功能。借此，光路选择机构阳仅使通过ON状态的光学开关SW的激光照射于被加工物10。具备具有此种构成的光路设定机构5c的激光加工装置50的多重模式下的动作是通过如下方式实现照射控制部23根据依照重复频率R的激光LB的单位脉冲光的出射时序，以激光LB0、LB1、LB2的光路上的光学开关SW依次且周期性变成ON状态的方式，控制各光学开关SW的0N/0FF动作。通过该控制，各激光LBO、LBU LB2仅在到达形成被照射区域的时序时，各激光LBO、LBU LB2通过光路选择机构55而照射于被加工物10。S卩，照射于被加工物10的激光的光路实际上设有多个，使所述多个激光各自的单位脉冲光的照射时序分别不同并同时并列地进行扫描，借此执行多重模式的动作。还有，基本模式的动作也可以通过如下方式实现例如，仅使激光LB0、LB1、LB2中任一个的光路上的光学开关SW始终为ON状态而出射激光LB，并使载置部7移动。<劈开/裂开加工的高效率化>所述劈开/裂开加工是利用因单位脉冲光的照射而产生的冲击或应力，使被加工物产生劈开/裂开的手法。因此，各单位脉冲光的照射时能以更少能量消耗形成劈开/裂开面，即便提供的能量相同也可以使劈开/裂开到达被加工物的更深处，分割起点的前端部分到达被加工物的更深部分，从而可更有效地形成劈开/裂开面。根据以上观点，本实施方式中，在使被加工面的加工对象位置预先作用拉伸应力的状态下照射脉冲激光，借此可实现更有效的劈开/裂开加工。具体来说，以照射脉冲激光的时序而对被加工物利用3点弯曲施加力，借此实现对加工对象位置作用拉伸应力的状态。图14及图15分别是表示激光加工装置50对被加工面作用拉伸应力的情况的侧截面图与俯视图。图16是表示激光加工装置50改变加工对象位置时的情况的侧截面图。激光加工装置50进行劈开/裂开加工时，首先以脉冲激光LB的加工对象位置 IOp (即加工预定线)位于一对约束板61的隔开部分的中央的方式，来规定被加工物10的 y轴方向的配置位置。而且，在以此方式规定配置位置的状态下，通过使载置着被加工物10 的载置部7 (支撑构件7a)上升，如图14及图15所示，使被加工物10的被加工面IOa从下方抵接于在y轴方向上隔开特定间隔的一对约束板61。在此状态下，进一步以前端部6 抵接于被加工物10的加工对象位置IOp正下方的位置的方式，将刮板63从一对约束板61的隔开部分的下方大致垂直地抵压。借此，被加工物10被刮板63按压，而在被加工面IOa上作用从加工对象位置IOp朝向y轴正负方向的拉伸应力。在此状态下，若出射脉冲激光LB并使χ轴移动机构71的可动部71a移动，则与约束板61及刮板63 —起，载置部7相对于脉冲激光LB而相对移动。借此，在作用了拉伸应力的状态下，利用脉冲激光LB而相对地扫描加工对象位置10p。在此情况下，拉伸应力作用的部分能降低形成劈开/裂开面时消耗的能量，如此一来劈开/裂开面的进展变得容易ο还有，在图14及图15所示的对加工对象位置IOp的脉冲激光LB的照射结束之后， 如图16所示，使刮板63下降之后，也使载置部7下降，然后以下一加工对象位置IOq位于一对约束板61的隔开部分的中央的方式，利用移动机构7m来移动载置部7。之后，进行与所述情况相同的处理。
权利要求
1.一种激光加工装置，其具备 光源，发出脉冲激光；及载置部，载置着被加工物； 其特征在于所述激光加工装置还具备应力施加机构，利用3点弯曲对所述载置部所载置的所述被加工物施加力，由此对所述被加工物的加工对象位置作用拉伸应力；在对所述载置部载置的所述被加工物，利用所述应力施加机构而对所述加工对象位置作用拉伸应力的状态下，以所述脉冲激光的各单位脉冲光的被照射区域在所述被加工面上离散形成的方式使所述载置部移动，并且将所述脉冲激光照射于所述被加工物，由此在所述被照射区域彼此之间依次产生被加工物的劈开或裂开，借此于所述被加工物上形成用于分割的起点。
2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于 所述脉冲激光是脉宽为Psec级的超短脉冲光。
3.根据权利要求1或2所述的激光加工装置，其特征在于 所述应力施加机构具备一对约束机构，以在所述加工对象位置上方隔开的方式设置，从所述被加工面侧约束所述被加工物；及按压机构，从所述被加工面的相反侧抵接，而按压所述被加工物。
4.根据权利要求3所述的激光加工装置，其特征在于所述按压机构形成为板状，通过使所述按压机构的前端部相对于所述被加工面而大致垂直地抵接，而按压所述被加工物。
5.根据权利要求4所述的激光加工装置，其特征在于 所述按压机构的所述前端部形成为截面视梯形形状。
6.根据权利要求1或2所述的激光加工装置，其特征在于在所述被加工物上形成用于所述分割的起点时，利用不同的所述单位脉冲光而形成的至少2个被照射区域是以在所述被加工物的劈开或裂开容易方向上相邻的方式形成。
7.根据权利要求6所述的激光加工装置，其特征在于所述至少2个被照射区域的形成是在所述被加工物的相异的2个所述劈开或裂开容易方向上交替进行。
8.根据权利要求6所述的激光加工装置，其特征在于所述被照射区域整体是沿着所述被加工物的劈开或裂开容易方向而形成。
9.根据权利要求1或2所述的激光加工装置，其特征在于在所述被加工物上形成用于所述分割的起点时，所述被照射区域是在相对于所述被加工物的相异的2个劈开或裂开容易方向为等价的方向上形成。
10.根据权利要求1或2所述的激光加工装置，其特征在于利用所述各单位脉冲光照射于所述被照射位置时的冲击或应力，而在与之前刚照射或同时照射的所述单位脉冲光的被照射位置之间产生所述劈开或所述裂开。
11.一种被加工物的加工方法，用来于被加工物上形成分割起点，其特征在于，该方法包含载置步骤，将被加工物载置于载置部；及照射步骤，在对所述载置部所载置的所述被加工物利用3点弯曲施加力，由此对所述被加工物的加工对象位置作用拉伸应力的状态下，将所述脉冲激光以各单位脉冲光的被照射区域在与所述载置面对向的被加工面上离散形成的方式，照射于所述被加工物，由此在所述被照射区域彼此之间依次产生所述被加工物的劈开或裂开，借此于所述被加工物上形成用于分割的起点。
12.根据权利要求11所述的被加工物的加工方法，其特征在于所述脉冲激光是脉宽为Psec级的超短脉冲光。
13.根据权利要求11或12所述的被加工物的加工方法，其特征在于所述照射步骤中，利用以彼此的隔开部位于所述加工对象位置上方的方式设置的一对约束构件，从所述被加工面侧约束所述被加工物，然后从所述被加工面的相反侧使按压机构抵接于所述被加工面，借此对所述加工对象位置作用拉伸应力。
14.根据权利要求13所述的被加工物的加工方法，其特征在于所述按压机构形成为板状，在所述照射步骤中，通过使所述按压机构的前端部相对于所述被加工面大致垂直地抵接，而按压所述被加工物。
15.根据权利要求14所述的被加工物的加工方法，其特征在于所述按压机构的所述前端部形成为截面视梯形形状。
16.根据权利要求11或12所述的被加工物的加工方法，其特征在于利用不同的所述单位脉冲光形成的至少2个被照射区域是以在所述被加工物的劈开或裂开容易方向上相邻的方式形成。
17.根据权利要求16所述的被加工物的加工方法，其特征在于所述至少2个被照射区域的形成是在所述被加工物的相异的2个所述劈开或裂开容易方向上交替进行。
18.根据权利要求16所述的被加工物的加工方法，其特征在于所述被照射区域整体是沿着所述被加工物的劈开或裂开容易方向而形成。
19.根据权利要求11或12所述的被加工物的加工方法，其特征在于所述被照射区域是在相对于所述被加工物的相异的2个劈开或裂开容易方向为等价的方向上形成。
20.根据权利要求11或12所述的被加工物的加工方法，其特征在于使所述脉冲激光的出射源与所述被加工物相对移动，并使所述脉冲激光的出射方向在与该相对移动方向垂直的面内周期性变化，借此于所述被加工物上形成满足锯齿状配置关系的多个所述被照射区域。
21.根据权利要求11或12所述的被加工物的加工方法，其特征在于使所述脉冲激光的多个出射源与所述被加工物相对移动，并使所述多个出射源各自的所述单位脉冲光的照射时序周期性变化，借此于所述被加工物上形成满足锯齿状配置关系的多个所述被照射区域。
22.根据权利要求11或12所述的被加工物的加工方法，其特征在于所述照射步骤中，利用所述各单位脉冲光照射于所述被照射位置时的冲击或应力，而在与之前刚照射或同时照射的所述单位脉冲光的被照射位置之间，产生所述劈开或所述裂开。
23. 一种被加工物的分割方法，用来分割被加工物，其特征在于包含载置步骤，将被加工物载置于载置部；照射步骤，在对所述载置部载置的所述被加工物利用3点弯曲施加力，由此对所述被加工物的加工对象位置作用拉伸应力的状态下，将所述脉冲激光以各单位脉冲光的被照射区域在与所述载置面对向的被加工面上离散形成的方式照射于所述被加工物，由此在所述被照射区域彼此之间依次产生所述被加工物的劈开或裂开，借此于所述被加工物上形成用于分割的起点；及分割步骤，将利用所述照射步骤而形成着分割起点的被加工物，沿着所述分割起点加以分割。
全文摘要
本发明提供一种激光加工装置、被加工物的加工方法及被加工物的分割方法。该激光加工装置能抑制加工痕的形成并且能形成更确实地实现被加工物的分割的分割起点。具备发出脉冲激光的光源、及载置着被加工物的载置部的激光加工装置还具备应力施加机构，此应力施加机构利用3点弯曲对载置部所载置的被加工物施加力，由此对被加工物的加工对象位置作用拉伸应力，在对载置部所载置的被加工物，利用应力施加机构而对加工对象位置作用拉伸应力的状态下，以脉冲激光的各单位脉冲光的被照射区域在被加工面上离散形成的方式使载置部移动，并将脉冲激光照射于被加工物，由此在被照射区域彼此之间依次产生被加工物的劈开或裂开，借此于被加工物上形成用于分割的起点。
文档编号B23K26/36GK102343481SQ20111017618
公开日2012年2月8日 申请日期2011年6月21日 优先权日2010年7月23日
发明者中谷郁祥, 堀井良吾, 菅田充, 长友正平 申请人:三星钻石工业股份有限公司