激光加工装置及使用激光加工装置的被加工物的加工方法

专利名称：激光加工装置及使用激光加工装置的被加工物的加工方法
技术领域：
本发明涉及一种照射激光而加工被加工物的激光加工装置、及使用激光加工装置 的被加工物的加工方法。
背景技术：
通过对半导体基板等被加工物照射脉冲激光(以下称为激光)而形成加工沟槽 (划线)的激光划线装置已众所周知(例如参照专利文献I)。在专利文献I所揭示的技术 中，以半导体基板(LED (Light Emitting Diode,发光二极管)基板)为加工对象，该半导体 基板的表面上形成着由分别构成LED的单位图案二维地排列而成的LED电路图案。具体来 说，通过沿着根据LED电路图案而设定成格子状的预定分割位置(称为界道(street))而 相对地扫描且照射激光，从而形成用来将LED基板分割成LED芯片的划线。
而且，也众所周知有以下激光加工装置(例如参照专利文献2)，其利用第一偏振 分光镜(polarization beam splitter)将从激光光源出射的激光分成偏振状态不同的2 种激光，在利用1/2波长板个别地调整两者的强度后，利用第二偏振分光镜使两个激光相 隔而进行照射。
[背景技术文献]
[专利文献]
[专利文献I]日本专利特开2004-114075号公报
[专利文献2]日本专利特开2010-284669号公报发明内容
[发明要解决的问题]
当在如专利文献I所揭示的现有的激光加工装置中以格子状形成划线时，激光在 正交的两个方向上进行扫描。此技术可通过如下方法实现例如在将LED基板以其界道与 XY平台的移动方向一致的方式固定在可以沿着XY两轴方向移动的XY平台上的状态下，一 面使平台沿着XY各方向移动一面沿着加工预定位置照射激光。
这时，就LED的品质稳定性这一观点来说，优选在XY两方向上以相同的加工精度 形成划线，但是为此，激光的光束轮廓(激光的强度的空间分布)必须相对于照射方向为各 向同性、或者至少在XY两方向上等效。然而，由于实现如上所述的激光的照射时需要很大 的成本，所以若仅利用市售的激光光源，难以实现。
或者，也可以考虑以下形态，即在形成一方向(第一方向)上的划线后，使LED基 板在水平面内旋转90度，而形成与第一方向正交的第二方向上的划线。在这种情况下，虽 然不要求光束轮廓的等效性，但是由于旋转动作，而有LED基板的对准产生偏差的可能性， 所以，为了确保加工精度，必须在旋转后重新进行对准动作，且再次设定激光的照射位置。 因此，存在需要加工时间的问题。
而且，专利文献2中揭示的装置只可以沿着一个加工进行方向使2种激光相隔地照射，无法抑制加工方向上的加工精度的不均。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种即使激光的光束轮廓相对 于照射方向并非各向同性、亦可减少朝正交的两个方向进行加工时的加工精度不均的激光加工装置。
[解决问题的技术手段]
为了解决上述课题，技术方案I中的发明是一种照射激光来加工被加工物的激 光加工装置，其特征在于包括平台部，固定被加工物；及光学系统，使由激光光源出射的 激光从聚光透镜向固定在上述平台部的上述被加工物照射；且上述光学系统包括分支机 构，使从上述激光光源出射的上述激光分成第一分支光及第二分支光；转换机构，使上述第 二分支光的光束轮廓以行进方向为轴旋转90° ;光路共通化机构，使上述第一分支光及经 过上述转换机构的上述第二分支光的到达上述聚光透镜为止的照射用光路共通化；以及选 择性阻断机构，在上述分支机构与上述光路共通化机构之间，选择性地阻断上述第一分支 光及上述第二分支光；且当将经过上述光路共通化机构的上述第一分支光设为第一照射用 激光，将经过上述共通化机构的上述第二分支光设为第二照射用激光时，通过切换利用上 述选择性阻断机构阻断的上述第一分支光及上述第二分支光，可以对固定在上述平台部的 上述被加工物选择性地照射具有同一光束轮廓且朝向正交的上述第一照射用激光及上述 第二照射用激光中的任一者。
技术方案2中的发明是如技术方案I所述的激光加工装置，其特征在于上述平台 部沿着相互正交的第一方向及第二方向自如移动，当对上述被加工物照射上述第一照射用 激光时使上述平台部沿上述第一方向移动，当对上述被加工物照射上述第二照射用激光时 使上述平台部沿上述第二方向移动。
技术方案3中的发明是如技术方案I或2所述的激光加工装置，其特征在于上述 转换机构是通过组合多个反射镜而构成。
技术方案4中的发明是如技术方案I或2所述的激光加工装置，其特征在于上述 转换机构包括具有多个反射面的棱镜。
技术方案5中的发明是使用技术方案2中的激光加工装置的被加工物的加工方 法，其特征在于包括如下步骤固定步骤，将上述被加工物固定在上述平台部；对准步骤， 使设定在上述被加工物上的格子状的加工对象位置的相互正交的延伸方向与上述第一方 向及上述第二方向吻合；第一加工步骤，一面使上述平台部沿上述第一方向移动，一面照射 上述第一照射用激光，而对沿上述第一方向延伸的加工对象位置进行加工；及第二加工步 骤，一面使上述平台部沿上述第二方向移动，一面照射上述第二照射用激光，而对沿上述第 二方向延伸的加工对象位置进行加工。
[发明的效果]
根据技术方案I至4中的发明，可实现能够选择性地使用具有形状相同且朝向正 交的光束轮廓的2种激光进行加工的激光加工装置。
尤其，根据技术方案2中的发明，可实现即使从激光光源出射的激光的光束轮廓 相对于加工方向并非各向同性、亦可减少朝正交的两个方向进行加工时的加工精度不均的 激光加工装置。
而且，根据技术方案5中的发明，即使从激光光源出射的激光的光束轮廓本身并非各向同性，也能够以相同的加工精度朝正交的两个方向进行加工。


图1是表示本实施方式的激光加工装置100的构成的立体图。
图2是表示第一光路快门24a开放、而另一方面利用第二光路快门24b阻断第二光路P2的状态的图。
图3是利用第一光路快门24a阻断第一光路P1、而另一方面第二光路快门24b开放的状态的图。
图4是表示光束轮廓转换单元30的构成的立体图。
图5是照射着照射用激光LB3的状态下的平台部10的俯视图。
图6是表示光束轮廓转换棱镜130的立体图。
[符号的说明]
10平台部
11X平台
12Y平台
13Θ平台
14吸附夹盘
20光学系统
20A配置台
20B穿透孔
21激光光源
22 (22a,22b)波长板
23 (23a,23b)偏振分光镜
24 (24a、24b)光路快门
25波长板
26聚光透镜
27,28水平反射镜
29垂直反射镜
30光束轮廓转换单元
100激光加工装置
130光束轮廓转换棱镜
LBa(朝光束轮廓转换单兀的)入射光
LB β(朝光束轮廓转换单元的)出射光
LBO(从激光光源出射的)激光
LBl第一分支光
LB2第二分支光
LB3(LB3a、LB3b；照射用激光具体实施方式
<激光加工装置的概要>
图1是表示本实施方式的激光加工装置100的构成的立体图。激光加工装置100 是通过对被加工物照射脉冲激光(以下称为激光)来对被加工物进行沟槽加工或者打孔加工等的装置。如图1所示，激光加工装置100主要包括平台部10及光学系统20。而且，激光加工装置100包括控制各部分的动作的未图示的控制部。
平台部10是载置固定被加工物的部位。平台部10主要包括X平台11、Y平台12、 Θ平台13、及吸附夹盘14。
X平台11是在水平面内沿第一方向自如移动地设置而成的移动机构。Y平台12是设置在X平台11上且在水平面内沿与第一方向正交的第二方向自如移动的移动机构。Θ 平台13是设置在Y平台12上且在水平面内旋转自如的旋转机构。X平台11及Y平台12 的移动动作、或者Θ平台13的旋转动作可以利用未图示的周知的驱动机构来实现。
吸附夹盘14是设置在Θ平台13上且吸附固定被加工物的平台。吸附夹盘14的上表面14s上具有未图示的多个吸引孔，且在被加工物载置在该上表面14s上的状态下，通过利用未图示的吸引机构来对吸引孔施加负压，可以吸附固定被加工物。
另外，在图1及其之后的图中，附有XYZ右手坐标系，其中，将X平台11的移动方向(第一方向)设为X轴方向，将Y平台12的移动方向(第二方向)设为Y轴方向，将铅垂方向设为Z轴方向。
在具有如上所述的构成的平台部10，在将被加工物载置固定在吸附夹盘14上的状态下，通过驱动X平台11、Y平台12、及Θ平台13，能够使该被加工物沿XY 2轴方向水平移动，或者在水平面内旋转。
光学系统20是用来对载置固定在平台部10的被加工物照射激光的部位。光学系统20主要包括激光光源21、2个1/2波长板22 (第一 1/2波长板22a、第二 1/2波长板 22b)、2个偏振分光镜23 (第一偏振分光镜23a、第二偏振分光镜23b)、2个光路快门24 (第一光路快门24a、第二光路快门24b)、1/4波长板25、聚光透镜26、第一水平反射镜27、第二水平反射镜28、垂直反射镜29、及光束轮廓转换单元30。在这些构成要素中，除聚光透镜 26以外，其他都配置在设置在平台部10的上方的配置台20A上的特定位置。
激光光源21出射直线偏振的激光LB0。可使用各种周知的光源作为该激光光源21。可根据加工目的来选择使用适当的光源。优选的是使用Nd:YAG(Neodymium_doped Yttrium Aluminium Garnet,惨钦乾招石槽石)激光、Nd:YVO4(Neodymium Doped Yttrium Orthovanadate,掺钕f凡酸乾)激光或其他固体激光的形态。而且，优选的是激光光源21带有Q开关。
例如，在将蓝宝石单晶基材用作基底基板的LED基板的界道位置形成划线的情况下，优选的是使用Nd:YAG激光的3倍高谐波(波长355nm)。另外，在本实施方式中，所谓 LED基板是指表面上形成着使分别构成LED的单位图案二维地排列而成的LED电路图案的半导体基板，该界道是指将该LED基板分割成单个的LED芯片(单片化)时的预定分割位置。
从激光光源21出射的激光LBO的偏振方向可通过设置在其光路PO上的第一 1/2 波长板22a而适当地调整。
经过第一 1/2波长板22a的激光LBO到达设置在光路PO上的第一偏振分光镜23a。第一偏振分光镜23a使激光LBO分成沿第一光路Pl前进的第一分支光LBl、及沿第二光路 P2前进的第二分支光LB2。换而言之,第一偏振分光镜23a作为使激光LBO分成第一分支 光LBl及第二分支光LB2的分支机构而发挥功能。
更详细地来说,第一偏振分光镜23a使第一分支光LBl作为P偏振光的透射光而 出射，使第二分支光LB2作为S偏振光的反射光而出射。在图1所不的情况下,从激光光源 21沿着Y轴负方向出射的激光LBO分成直接沿Y轴负方向透过第一偏振分光镜23a的第一 分支光LB1、及由第一偏振分光镜23a反射到X轴正方向的第二分支光LB2。另外,使用透 射效率为90% 95%、且反射效率为约99%者作为第一偏振分光镜23a。由此，第一偏振 分光镜23a的光学损失减少到最小限度。
在第一光路Pl上包括第一水平反射镜27、第一光路快门24a及第二 1/2波长板 22b。另一方面，在第二光路P2上包括光束轮廓转换单元30、第二水平反射镜28及第二光 路快门24b。
在第一光路Pl未经第一光路快门24a阻断的情况下(第一光路Pl处于开放状态 的情况下)，第一分支光LBl在通过由第一水平反射镜27反射而适当地改变水平面内的行 进方向后，通过第一光路快门24a的位置而到达第二 1/2波长板22b。通过经过第二 1/2波 长板22b,原为P偏振光的第一分支光LBl变成S偏振光。变为S偏振光的第一分支光LBl 到达第二偏振分光镜23b。另一方面,在利用第一光路快门24a阻断第一光路Pl的情况下, 到达第一光路快门24a的第一分支光LBl由第一光路快门24a反射到未图示的散光器，而 不到达第二偏振分光镜23b。
而且，在第二光路P2未经第二光路快门24b阻断的情况下(第二光路P2处于开 放状态的情况下)，第二分支光LB2在通过经过光束轮廓转换单元30而使光束轮廓变化后， 通过由第二水平反射镜28反射而适当地改变水平面内的行进方向后，到达第二偏振分光 镜23b。该到达第二偏振分光镜的第二分支光LB2也通过经过光束轮廓转换单元30而使偏 振方向变化，从而，从S偏振光变化成P偏振光。另一方面，在利用第二光路快门24b阻断 第二光路P2的情况下，到达第二光路快门24b的第二分支光LB2由第二光路快门24b反射 到未图示的散光器，而不到达第二偏振分光镜23b。另外，在本实施方式中，所谓光束轮廓是 指以行进方向(光路方向)为轴的激光强度的空间分布。为了方便起见，光束轮廓可作为 与激光的行进方向垂直的任意截面上的强度分布而把握。
在图1中，表示了设置着4个第一水平反射镜27及I个第二水平反射镜28的情 况，但是第一水平反射镜27及第二水平反射镜28的个数并不限定于此，也可以是根据构成 光学系统20的各要素的配置布局上的要求等，而以适当的个数及配置位置进行设置的形 态。
而且，在图1中，为了便于说明，表示了两者开放的状态，但是第一光路快门24a对 第一光路Pl的阻断、与第二光路快门24b对第二光路P2的阻断是互斥地进行。因此，当一 个处于阻断状态时，另一个必定为开放状态。
图2是表示第一光路快门24a开放而另一方面由第二光路快门24b阻断第二光路 P2的状态的图。图3是表示由第一光路快门24a阻断第一光路Pl而另一方面第二光路快 门24b开放的状态的图。在图2所示的情况下，只有第一分支光LBl到达第二偏振分光镜 23b，且进一步朝其前方前进，在图3所示的情况下，只有第二分支光LB2到达第二偏振分光镜23b,且进一步朝其前方前进。
更详细地来说,第二偏振分光镜23b使第一分支光LBl作为反射光而朝第3光路 P3出射，使第二分支光LB2作为透射光而朝第3光路P3出射。换而言之，第二偏振分光镜 23b作为使第一分支光LBl及第二分支光LB2的光路共通化的光路共通化机构而发挥功能。
在图1至图3所示的情况下，沿Y轴负方向直线前进而入射到第二偏振分光镜23b 的第一分支光LBl由第二偏振分光镜23b向X轴负方向反射，且沿X轴负方向直线前进而入射到第二偏振分光镜23b的第二分支光LB2直接向X轴负方向透射。另外，使用透射效率为90% 95%、且反射效率为约99%的偏振分光镜作为第二偏振分光镜23b。由此，第二偏振分光镜23b的光学损失减少到最小限度。
以下，将由第二偏振分光镜23b反射的第一分支光LBl称为第一照射用激光LB3a, 将透过第二偏振分光镜23b的第二分支光LB2称为第二照射用激光LB3b，将两者统称为照射用激光LB3。
照射用激光LB3通过设置在其光路P3上的1/4波长板25而成为圆偏振光后，由同样地设置在光路P3上的垂直反射镜29向铅垂下方(Z轴负方向)反射。反射后的照射用激光LB3通过设置在配置台20A上的穿透孔20B后，由配置在光路P3上且位于该穿透孔 20B的正下方的聚光透镜26汇聚，之后，一面将其照射方向保持为铅垂方向，一面对载置固定在平台部10上(吸附夹盘14上)的被加工物照射。更详细地来说，对应于第一光路快门24a及第二光路快门24b的开放/阻断状态，而选择性地照射第一照射用激光LB3a及第二照射用激光LB3b中的任一者。另外，在聚光透镜26上设置着通过使其沿Z轴方向移动而可以调整照射用激光LB3的聚焦状态的未图示的聚焦调整机构。利用该聚焦调整机构的作用，可以将照射用激光LB3的聚焦位置调整到被加工物表面，或者实现按照意向将聚焦位置设定在被加工物内部的散焦状态等。
在具有如上所述的构成的激光加工装置100中，大致可通过适当地组合照射用激光LB3的照射、与平台部10所包 括的X平台11、Y平台12、及Θ平台13的移动，来对被加工物的所需的加工位置进行加工。例如，在LED基板的界道处形成划线的情况下，可通过如下方式实现在使以格子状配置的界道的延伸方向与XY两轴方向一致的状态下，一面使X 平台11或Y平台12移动一面将照射用激光LB3照射到界道位置。
而且，在激光加工装置100中，对应于第一光路快门24a及第二光路快门24b的开放/阻断状态，而选择性地照射第一照射用激光LB3a及第二照射用激光LB3b中的任一者。 关于该方面，在下文进行详细叙述。
<激光的光束轮廓与选择性照射的关系>
首先，对造成第一照射用激光LB3a与第二照射用激光LB3b的光束轮廓的差异的光束轮廓转换单元30进行说明。
在本实施方式的激光加工装置100中，从激光光源21出射的激光LBO由第一偏振分光镜23a分成第一分支光LBl及第二分支光LB2，仅使沿第二光路P2前进的第二分支光 LB2经过光束轮廓转换单元30。
图4是表示光束轮廓转换单元30的构成的立体图。光束轮廓转换单元30是将出射的激光(出射光)的光束轮廓变得与入射的激光(入射光)的光束轮廓不同的激光加工装置100的构成要素。
光束轮廓转换单元30包括反射镜群，该反射镜群包括如下4个反射镜第一反射镜31，将从外部沿水平方向(在图4中为X轴正方向)入射的激光LB (入射光LBa)反射到铅垂上方(Z轴正方向)；第二反射镜32，将经第一反射镜31反射的激光LB向位于水平面内且与朝第一反射镜31的入射方向正交的方向(在图4中为Y轴负方向)反射；第3反射镜33，将经第二反射镜32反射的激光LB向铅垂下方(Z轴负方向)反射；及第4反射镜 34，将经第3反射镜33反射的激光LB向位于水平面内且与来自第二反射镜32的反射光平行的方向(在图4中为Y轴负方向)反射。经第4反射镜34反射的激光LB成为朝外部出射的出射光LB β。
另外，在图4所例示的光束轮廓转换单元30中，设有储存反射镜群的壳体35，来自外部的入射光LBa通过设置在壳体35上的入射孔35Α而朝第一反射镜31照射，来自第4 反射镜的反射光即出射光LB β通过设置在壳体35上的出射孔35Β而朝外部出射，但是光束轮廓转换单元30包括壳体35并非必需的形态。
在具有上述构成的光束轮廓转换单元30中，通过使入射的激光LB依序由反射镜群反射，而出射具有使入射光LB a的光束轮廓以行进方向为轴旋转90°而成的光束轮廓的出射光LB β。
例如，在图4所示的情况下，入射光LB a的光束轮廓如箭头ARl所示在作为水平面内的一方向的Y轴方向上具有长度方向，但是出射光LB β的光束轮廓如箭头AR2所示成为在Z轴方向上具有长度方向。即，如果以行进方向为轴进行观察，那么入射光LBa的光束轮廓与出射光LB β的光束轮廓正交。
在激光加工装置100中，由于在第二光路Ρ2上设有该光束轮廓转换单元30，所以利用光束轮廓转换单元30而使第二分支光LB2的光束轮廓以行进方向为轴旋转90°。由于在第二光路Ρ2上，在光束轮廓转换单元30与第二偏振分光镜23b之间仅设有第二水平反射镜28及第二光路快门24b，所以从光束轮廓转换单元30在水平面内出射的第二分支光 LB2的光束轮廓保持到到达第二偏振分光镜23b为止。
另一方面，由于在第一光路Pl上仅设有第一水平反射镜27及第一光路快门24a， 所以沿第一光路Pl前进的第一分支光LBl的光束轮廓从第一偏振分光镜23a开始保持到到达第二偏振分光镜23b为止。
因此，入射到第二偏振分光镜23b的第一分支光LBl及第二分支光LB2与图4所示的情况同样地，彼此的光束轮廓也具有以行进方向为轴旋转90°的关系(如果旋转90° 那么光束轮廓吻合的关系)。将这种关系称为两者的光束轮廓正交、或者是正交关系。另外，由于第一分支光LBl及第二分支光LB2原本是从同一激光光源21出射的激光LBO分支而得的，所以两者的光束轮廓虽然相对于轴方向的朝向不同，但是形状本身相同。
在从第二偏振分光镜23b到平台部10的光路P3上设置着1/4波长板25及垂直反射镜29，作为第一分支光LBl的第一照射用激光LB3a及作为第二分支光LB2的第二照射用激光LB3b分别在经过第二偏振分光镜23b后由1/4波长板25变成圆偏振光,之后由垂直反射镜29反射。因此，虽然第一照射用激光LB3a及第二照射用激光LB3b的行进方向本身发生变化，但是两者的光束轮廓在由垂直反射镜29反射后也保持 着正交关系。
如上所述，第一照射用激光LB3a及第二照射用激光LB3b是通过开放/阻断第一光路快门24a及第二光路快门24b中的任一者，而选择性地照射到被加工物上，结果，在激光加工装置100中，能够选择性地对被加工物照射光束轮廓虽然具有同一形状但是为相互正交的关系的第一照射用激光LB3a及第二照射用激光LB3b。
例如，图2及图3中表示了从激光光源21朝Y轴负方向出射的激光LBO的光束轮廓在X轴方向上具有长度方向的情况下的、照射到被加工物的第一照射用激光LB3a与第二照射用激光LB3b的光束轮廓的差异。如图2,在第一光路快门24a开放而另一方面由第二光路快门24b阻断第二光路P2的状态下，照射到被加工物上的第一照射用激光LB3a变成在Y轴方向上具有长度方向。另一方面，如图3所示，在第二光路快门24b开放而另一方面由第一光路快门24a阻断第一光路Pl的状态下，照射到被加工物上的第二照射用激光LB3b 变成在X轴方向上具有长度方向。
<界道加工>
能够以如上方式选择性地照射光束轮廓为正交关系的2种照射用激光LB3的激光加工装置100适宜进行LED基板等的界道加工，也就是，像在以正方格子状设定在LED基板的表面上的界道的位置形成划线的情况这样，沿正交的两个方向进行划线加工。以下，对该方面进行说明。
图5是如图2及图3所示在从激光光源21出射的激光LBO的光束轮廓在X轴方向上具有长度方向的情况下、照射出照射用激光LB3的状态下的平台部10的俯视图。具体来说，图5 (a)是照射出第一照射用激光LB3a时的平台部10的俯视图，图5(b)是照射出第二照射用激光LB3b时的平台部10的俯视图。但是，两个图中均省略了作为被加工物的LED 基板的图示。而且，各部分的尺寸的关系与实际不同。实际上，界道的宽度为几十Pm左右， 照射到LED基板上的激光的光束轮廓的长度方向尺寸比界道的宽度略小或更小，最小也达到几μπι左右。
如图5(a)所示，第一照射用激光LB3a是以光束轮廓在Y轴方向上具有长度方向的方式而照射。另一方面，如图5(b)所不,第二照射用激光LB3b是以光束轮廓在X轴方向上具有长度方向的方式而照射。即，两者的光束轮廓具有同一形状且正交。因此，如果使照射第一照射用激光LB3a来进行加工时的加工进行方向(第一照射用激光LB3a相对于被加工物的相对扫描方向)、与照射第二照射用激光LB3b来进行加工时的加工进行方向( 第二照射用激光LB3b相对于被加工物的相对扫描方向)正交，那么从各自的加工进行方向进行观察的话，是利用具有同一形状的光束轮廓的激光进行加工。
在本实施方式中，利用该关系，而形成对应于界道位置的划线。具体来说，通过利用周知的方法来调整(对准)吸附固定在吸附夹盘14上的LED基板的配置位置，且使与以格子状配置的界道彼此正交的2个延伸方向与XY两轴方向一致之后，如图5(a)所示，通过一面照射第一照射用激光LB3a —面如箭头AR3所示使X平台11移动，而对沿X轴方向的界道位置形成划线。同样地，如图5(b)所示，通过一面照射第二照射用激光LB3b—面如箭头AR4所示使Y平台12移动，而对沿Y轴方向的界道位置形成划线。
这样一来，由于沿X轴方向观察到的第一照射用激光LB3a的光束轮廓、与沿Y轴方向观察到的第二照射用激光LB3b的光束轮廓相同，结果，使正交的XY两个方向的划线以相同的加工精度而形成。而且，在这种情况下，由于从激光光源21出射的激光LBO的光束轮廓本身不必为各向同性，所以上述加工也可以通过利用并不必严格地保证光束轮廓的各向同性的市售的激光光源21而构成的激光加工装置100来较好地实现。
在该形态中进行界道加工的情况下的具体加工条件在形成所需的划线的范围内适当地决定即可。例如，在利用蓝宝石单晶基材形成LED基板的情况下，优选的是激光LBO 的波长属于150nm 563nm的波长范围内，其中，在将Nd: YAG激光用作激光光源21的情况下，比较好的形态是使用它的3倍高谐波(波长约355nm)。这时，脉冲的重复频率优选的是 50kHz以上150kHz以下，脉冲宽度优选的是50nsec以上150nsec以下。峰值功率优选的是100W以上500W以下。而且，X平台11及Y平台12的移动速度优选的是100mm/sec以上 300mm/sec 以下。
另外，由于第一照射用激光LB3a及第二照射用激光LB3b是由1/4波长板25变成圆偏振光之后照射到被加工物，所以偏振光的状态不会对加工精度造成影响。
如以上的说明所述，根据本实施方式，可实现一种激光加工装置，该激光加工装置包括在吸附固定着被加工物的状态下沿正交的两个方向自如移动的平台部，并且能够选择性地使用具有形状相同且朝向正交的光束轮廓的2种激光进行加工。而且，根据该激光加工装置，例如像在以正方格子状设置在LED基板的表面上的界道位置形成划线的情况这样，在沿正交的两个方向进行划线加工的情况下，使划线的形成方向与平台部的移动方向一致之后，对应于移动方向而决定照射的激光，借此，即使从激光光源出射的激光的光束轮廓本身并非各向同性，也能够以相同的加工精度来形成正交的两个方向上的划线。g卩，可减少正交的两个方向上的划线的加工精度不均。
〈变形例〉
如图4所示，上述实施方式中的光束轮廓转换单元30是以入射光与出射光在同一 YX平面内前进的方式构成，并且以入射方向与出射方向在XY平面内正交的方式构成，但是这些并非必需的形态。例如，在具有省略了第3反射镜33及第4反射镜34的构成的光束轮廓转换单元30的情况下，虽然入射光与出射光的高度位置不同，但是两者的光束轮廓在俯视时正交。或者，在设置了将来自第4反射镜34的反射光向X轴正方向反 射的第5反射镜的光束轮廓转换单元30的情况下，出射方向与入射方向相同。即，光束轮廓转换单元30 的构成可以根据水平反射镜等其他构成要素的配置位置而适当决定。
而且，在上述实施方式中，已对激光加工装置100在第二光路P2上设有包含反射镜群的光束轮廓转换单元30的形态进行了说明，但是光束轮廓单元的构成并不限定于此。 图6是表示可以用来代替光束轮廓转换单元30的光束轮廓转换棱镜130的立体图。
光束轮廓转换棱镜130是以如下方式构成，第一反射面131、第二反射面132、第3 反射面133、及第4反射面134分别相对于入射光及反射光而具有与光束轮廓转换单元30 的第一反射镜31、第二反射镜32、第3反射镜33、及第二反射镜34的配置关系相同的配置关系。在该光束轮廓转换棱镜130中，通过使反射镜群依序反射所入射的激光LB，而出射具有使入射光LBa的光束轮廓以行进方向为轴旋转90°的光束轮廓的出射光LBi3。
在上述实施方式中的激光加工装置中，光束轮廓转换单元使第二分支光LB2的分布的朝向旋转90°，但是通过适当地配置光束轮廓转换单元内外的各种反射镜，也可以实现包括使第二分支光LB2的分布的朝向旋转180°的光束轮廓转换单元的激光加工装置。 如果使用该激光加工装置，那么在平行地形成多个划线的往返加工中，可以利用具有同一光束轮廓的不同激光而进行去向加工及来向加工。由此，在往返加工中，可减少往返两方向的加工精度不均。
权利要求
1.一种激光加工装置，其照射激光来加工被加工物，其特征在于包括平台部，固定被加工物；及 光学系统，使由激光光源出射的激光从聚光透镜向固定在上述平台部的上述被加工物照射；且上述光学系统包括 分支机构，使从上述激光光源出射的上述激光分成第一分支光及第二分支光； 转换机构，使上述第二分支光的光束轮廓以行进方向为轴旋转90° ; 光路共通化机构，使上述第一分支光及经过上述转换机构的上述第二分支光的到达上述聚光透镜为止的照射用光路共通化；以及 选择性阻断机构，在上述分支机构与上述光路共通化机构之间，选择性地阻断上述第一分支光及上述第二分支光；且 当将经过上述光路共通化机构的上述第一分支光设为第一照射用激光，将经过上述共通化机构的上述第二分支光设为第二照射用激光时， 通过切换利用上述选择性阻断机构阻断的上述第一分支光及上述第二分支光，可以对固定在上述平台部的上述被加工物选择性地照射具有同一光束轮廓且朝向正交的上述第一照射用激光及上述第二照射用激光中的任一者。
2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于 上述平台部沿着相互正交的第一方向及第二方向自如移动， 当对上述被加工物照射上述第一照射用激光时，使上述平台部沿上述第一方向移动，当对上述被加工物照射上述第二照射用激光时，使上述平台部沿上述第二方向移动。
3.根据权利要求1或2所述的激光加工装置，其特征在于 上述转换机构是通过组合多个反射镜而构成。
4.根据权利要求1或2所述的激光加工装置，其特征在于 上述转换机构包括具有多个反射面的棱镜。
5.一种使用激光加工装置的被加工物的加工方法，其使用如权利要求2所述的激光加工装置，其特征在于包括如下步骤 固定步骤，将上述被加工物固定在上述平台部； 对准步骤，使设定在上述被加工物上的格子状的加工对象位置的相互正交的延伸方向与上述第一方向及上述第二方向吻合； 第一加工步骤，一面使上述平台部沿上述第一方向移动，一面照射上述第一照射用激光，而对沿上述第一方向延伸的加工对象位置进行加工 '及 第二加工步骤，一面使上述平台部沿上述第二方向移动，一面照射上述第二照射用激光，而对沿上述第二方向延伸的加工对象位置进行加工。
全文摘要
提供一种即使光束轮廓相对于行进方向并非各向同性，亦可减少朝正交的两个方向进行加工时的加工精度不均的激光加工装置及使用激光加工装置的被加工物的加工方法。激光加工装置的光学系统包括分支机构，使从激光光源出射的激光分成第一分支光及第二分支光；转换机构，使第二分支光的光束轮廓以行进方向为轴旋转90°；光路共通化机构，使第一分支光的光路及经过转换机构的第二分支光的光路在到达聚光透镜为止的一个照射用光路上共通化；以及选择性阻断机构，在分支机构与光路共通化机构之间，选择性地阻断第一分支光及第二分支光；且通过切换利用选择性阻断机构阻断的光，可以对固定在平台部的被加工物选择性地照射具有同一光束轮廓且朝向正交的2种激光中的任一种。
文档编号B23K26/36GK103008888SQ20121024779
公开日2013年4月3日 申请日期2012年7月17日 优先权日2011年9月27日
发明者栗山规由 申请人:三星钻石工业股份有限公司