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CN105102178B - 激光加工装置及激光加工方法 - Google Patents

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CN105102178B CN201480018596.6A CN201480018596A CN105102178B CN 105102178 B CN105102178 B CN 105102178B CN 201480018596 A CN201480018596 A CN 201480018596A CN 105102178 B CN105102178 B CN 105102178B
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Abstract

本发明是经由将激光(L)聚光于加工对象物(1)，在加工对象物(1)中形成改质区域(7)，具备：射出激光(L)的激光光源、将由激光光源射出的激光(L)聚光于加工对象物(1)的聚光光学系统(4)、以及对经由聚光光学系统聚光于加工对象物(1)的激光(L)赋予像差的像差赋予部(203)。在激光(L)的光轴方向上由将激光(L)聚光于加工对象物(1)所引起的产生于该聚光位置的像差的聚光产生像差的范围为基准像差范围的情况下，像差赋予部(203)，是在光轴方向具有比基准像差范围更长的长范围作为像差的范围，且以光轴方向中的激光(L)的强度分布在长范围具有连续的强弱的方式对激光赋予第1像差，从而提高加工品质。

Description

激光加工装置及激光加工方法
技术领域
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
作为现有的激光加工装置，已知有通过将激光聚光于加工对象物，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1)。在这种激光加工装置中，通过将从激光光源照射到加工对象物的激光经由空间光调制器调制，从而可将该激光聚光于加工对象物的多个位置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-51011号公报
发明内容
发明想要解决的技术问题
然而，在如上述的现有技术中，伴随近年来中的日益的普及扩大，期望提高加工质量。例如，要求可以对以改质区域为起点而被切断的加工对象物提高切断面的直走性、或能够抑制由加工对象物的劈开性和晶体取向所产生的不良影响(劈开面破裂等)的激光加工。
本发明的一个方面是有鉴于上述实际情况完成的发明，其技术问题在于提供一种可以提高加工质量的激光加工装置及激光加工方法。
解决课题的手段
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，从而在加工对象物中形成改质区域的激光加工装置，具备：射出激光的激光光源、将由激光光源射出的激光聚光于加工对象物的聚光光学系统、以及对经由聚光光学系统聚光于加工对象物的激光赋予像差的像差赋予部，在激光的光轴方向上，在由将激光聚光于加工对象物所引起的在该聚光位置产生的像差(即，聚光产生像差)的范围为基准像差范围的情况下，像差赋予部具有在光轴方向上比基准像差范围更长的长范围作为像差的范围，且以光轴方向上的激光的强度分布在长范围具有连续的强弱的方式对激光赋予第1像差。
本发明的一个方面所涉及的激光加工方法，是通过将激光聚光于加工对象物，从而在加工对象物形成改质区域的激光加工方法，包含：从激光光源射出激光，并将射出的激光聚光于加工对象物的工序；以及对聚光于加工对象物的激光赋予像差的工序，在激光的光轴方向上，在由将激光聚光于加工对象物所引起的在该聚光位置产生的像差(即，聚光产生像差)的范围为基准像差范围的情况下，在对激光赋予像差的工序中，在光轴方向上具有比基准像差范围更长的长范围作为像差的范围，且以在光轴方向上的激光的强度分布在长范围具有连续的强弱的方式对激光赋予第1像差。
在这样的激光加工装置及激光加工方法中，具有比基准像差范围更长的长范围作为像差的范围，且通过光轴方向中的强度分布在长范围具有连续的强弱的激光，使加工对象物被激光加工。由此，在加工对象物中，通过将激光的聚光部分在激光的光轴方向上有效地伸长化，从而能够在激光的光轴方向上形成长条形状(以下，称为“纵长”)的改质区域。其结果，例如，成为可提高切断面的直走性、和抑制由加工对象物的劈开性和晶体取向所产生的不良影响，可以提高加工质量。
在本发明的一个方面所涉及的激光加工装置中，像差赋予部可以以在沿着光轴方向靠近排列的多个位置形成激光的聚光点的方式对激光赋予第1像差。在本发明的一个方面所涉及的激光加工方法中，在对激光赋予像差的工序中，可以以在沿着光轴方向靠近排列的多个位置形成激光的聚光点的方式对激光赋予第1像差。在此情况下，可以将聚光点形成为在光轴方向上靠近排列的多个点，作为纵长的改质区域，能够形成切除线状的改质区域。因此，可以容易沿着改质区域将加工对象物切断。另外，由于这样在多个点聚光，因此与在1个纵长聚光点聚光的情况下相比，能够用少的能量实施激光加工。
在本发明的一个方面所涉及的激光加工装置中，像差赋予部可以赋予由实现轴锥透镜(axicon lens)的作用的相位调制所产生的像差作为第1像差。在本发明的一个方面所涉及的激光加工方法中，在对激光赋予像差的工序中，可以赋予由实现轴锥透镜的作用的相位调制所产生的像差作为第1像差。这样，通过加上由实现轴锥透镜的作用的相位调制所产生的像差，从而对于聚光于加工对象物的激光，可以获得使像差的范围向长范围伸长并且在该长范围具有连续的强弱的强度分布。
在本发明的一个方面所涉及的激光加工装置中，像差赋予部可以对激光赋予预定的球面像差作为第1像差。在本发明的一个方面所涉及的激光加工方法中，在对激光赋予像差的工序中，可以赋予预定的球面像差作为第1像差。这样，通过加上规定的球面像差，对于聚光于加工对象物的激光，可以获得使像差的范围向长范围伸长并且在该长范围具有连续的强弱的强度分布。
在本发明的一个方面所涉及的激光加工装置中，像差赋予部可以除去或调整包含于像差的导致强度分布的偏差的不必要成分。在本发明的一个方面所涉及的激光加工方法中，在对激光赋予像差的工序中，可以除去或调整包含于像差的导致强度分布的偏差的不必要成分。在此情况下，对于光轴方向上的激光的强度分布，可以将其偏差消解从而均一化。
在本发明的一个方面所涉及的激光加工装置中，像差赋予部可以对激光赋予有关修正聚光产生像差的像差修正的第2像差。在本发明的一个方面所涉及的激光加工方法中，在对激光赋予像差的工序中，可以对激光赋予有关修正聚光产生像差的像差修正的第2像差。
本发明的一个方面所涉及的激光加工方法可以仅在加工对象物的内部形成改质区域，在此情况下，可以实施隐形切割(stealth dicing)加工。本发明的一个方面的激光加工方法，可以在加工对象物以露出于激光入射面以及该激光入射面的相反面的方式形成改质区域，在此情况下，可以实施所谓的全面改质加工。本发明的一个方面所涉及的激光加工方法，可以形成从改质区域到露出于加工对象物中的激光入射面的龟裂、以及从改质区域到露出于加工对象物中的激光入射面的相反面的龟裂，在此情况下，可以实施所谓的全切断加工。
发明的效果
根据本发明的一个方面，可以提供能够提高加工质量的激光加工装置及激光加工方法。
附图说明
[图1]是改质区域的形成所使用的激光加工装置的大致结构图。
[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。
[图3]是沿着图2的加工对象物的III-III线的剖面图。
[图4]是激光加工后的加工对象物的平面图。
[图5]是沿着图4的加工对象物的V-V线的剖面图。
[图6]是沿着图4的加工对象物的VI-VI线的剖面图。
[图7]是显示实施方式所实施的激光加工装置的大致结构图。
[图8]是反射型空间光调制器的部分剖面图。
[图9]是显示被显示于反射型空间光调制器的液晶层的轴锥透镜图样的图。
[图10]是显示成为激光加工的对象的加工对象物的平面图。
[图11]是用于说明第1实施方式所涉及的激光加工方法的大致剖面图。
[图12]是显示通过第1实施方式所涉及的激光加工方法所形成的改质束点的一个例子的照片图。
[图13]是用于说明第1实施方式所涉及的激光加工方法的效果的照片图。
[图14]是用于说明第1实施方式所涉及的激光加工方法的效果的其他的照片图。
[图15]是用于说明在激光的聚光位置产生的像差的图。
[图16]是用于说明第1实施方式的光轴方向上的激光的强度分布的图。
[图17]是显示被储存于第1实施方式的控制部的数据表的一个例子的图。
[图18]是显示第1实施方式的激光加工方法的一个例子的流程图。
[图19]是用于说明第1实施方式的激光加工方法的效果用的其他的照片图。
[图20]是用于说明第2实施方式的光轴方向上的激光的强度分布的图。
[图21]是用于说明第3实施方式的光轴方向上的激光的强度分布的图。
[图22]是显示被储存于第3实施方式的控制部的数据表的一个例子的图。
[图23]是显示第3实施方式的激光加工方法的一个例子的流程图。
[图24]是用于说明第4实施方式的光轴方向上的激光的强度分布的图。
[图25]是显示被储存于第4实施方式的控制部的数据表的一个例子的图。
[图26]是显示第4实施方式的激光加工方法的一个例子的流程图。
符号说明：
1……加工对象物；3……表面(激光入射面)；21……背面(激光入射面的相反面)；7……改质区域；100、300……激光加工装置；101、202……激光光源；203……反射型空间光调制器(像差赋予部)；204……聚光光学系统；H……基准像差范围；HL……长范围；L……激光。
具体实施方式
以下，针对本发明的一个方面的实施方式，参照图面详细说明。另外，在以下的说明中，对于同一或是相当要素附以同一符号，并省略重复的说明。
在本实施方式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，并沿着切断预定线形成改质区域。在此，首先，对于改质区域的形成，参照第1图～图6进行说明。
如第1图所示，激光加工装置100具备：脉冲振荡激光L的激光光源101、以使激光L的光轴(光路)的方向(方位)改变90°的方式配置的分色镜103、以及用于聚光激光L的聚光用透镜105。另外，激光加工装置100具备：用于支撑由聚光用透镜105聚光的激光L所照射的加工对象物1的支撑台107、用于移动支撑台107的平台111、用于调节激光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、以及控制平台111的移动的平台控制部115。
在此激光加工装置100中，从激光光源101射出的激光L经由分色镜103将其光轴的方向(方位)改变90°，并通过聚光用透镜105聚光于载置在支撑台107上的加工对象物1的内部。与此同时，平台111被移动，加工对象物1相对于激光L沿着切断预定线5被相对移动。从而，沿着切断预定线5的改质区域被形成于加工对象物1中。另外，此处为了将激光L相对地移动是移动平台111，但是也可以移动聚光用透镜105，或者也可以移动这两者。
作为加工对象物1，使用包含由半导体材料所形成的半导体基板或由压电材料所形成的压电基板等的板状的构件(例如，基板、晶片等)。如图2所示，在加工对象物1中，设定了用于切断加工对象物1的切断预定线5。切断预定线5，是呈直线状延伸的假想线。在加工对象物1的内部形成改质区域的情况，如图3所示，在将聚光点(聚光位置)P对准加工对象物1的内部的状态下，使激光L沿着切断预定线5(即向图2的箭头A方向)相对地移动。从而，如图4～图6所示，改质区域7沿着切断预定线5而形成于加工对象物1的内部，沿着切断预定线5被形成的改质区域7成为切断起点区域8。
另外，聚光点P，是激光L聚光处。另外，切断预定线5，不限定于直线状，也可以是曲线状，也可以是它们被组合的3维状，也可以是被坐标指定的。而且，切断预定线5，不限定于假想线，也可以是在加工对象物1的表面3上实际引出的线。改质区域7，有被连续形成的情况，也有被间断地形成的情况。另外，改质区域7可以是列状，也可以是点状，重要的是改质区域7至少是形成于加工对象物1的内部即可。另外，有将改质区域7作为起点形成龟裂的情况，龟裂及改质区域7可以露出于加工对象物1的外表面(表面3、背面21、或是外周面)。另外，形成改质区域7时的激光入射面不限定于加工对象物1的表面3，也可以是加工对象物1的背面21。
顺便一提，在此的激光L，是透过加工对象物1并且在加工对象物1的内部的聚光点附近被特别地吸收，从而在加工对象物1中形成改质区域7(即，内部吸收型激光加工)。因此，在加工对象物1的表面3处由于激光L几乎不被吸收，所以加工对象物1的表面3不熔融。一般地，在从表面3被熔融并除去从而形成孔和沟等的除去部(表面吸收型激光加工)的情况下，加工区域是从表面3侧渐渐地向背面侧进行。
然而，由本实施方式所形成的改质区域7，是指密度、折射率、机械强度和其他物理特性成为与周围不同的状态的区域。作为改质区域7，例如，有：熔融处理区域(是指一旦熔融后再固化的区域、熔融状态中的区域以及在从熔融再固化的状态中的区域中的至少任一种)、龟裂区域、绝缘破坏区域、折射率变化区域等，也有它们混在的区域。进一步，作为改质区域，是在加工对象物的材料中具有改质区域的密度与非改质区域的密度相比变化了的区域、或形成有晶格缺陷的区域(也将这些总称为高密度转移区域)。
另外，熔融处理区域和折射率变化区域、改质区域的密度与非改质区域的密度相比变化了的区域、形成有晶格缺陷的区域，进一步有在这些区域的内部或在改质区域与非改质区域的界面内包有龟裂(破裂、微裂纹)的情况。被内包的龟裂存在横跨改质区域的全面的情况、和形成于仅一个部分或多个部分的情况。作为加工对象物1，可以列举例如包含硅(Si)、玻璃、碳化硅(SiC)、LiTaO3或是蓝宝石(Al2O3)，或是由这些所构成的物质。
另外，在本实施方式中，通过沿着切断预定线5形成多个改质束点(加工痕)，从而形成改质区域7。改质束点，是由脉冲激光的1脉冲的照射(即1脉冲的激光照射：激光照射)所形成的改质部分，通过改质束点聚集而成为改质区域7。作为改质束点，可以举例：裂纹点、熔融处理点或是折射率变化点，或是这些的至少1个混在的点等。对于该改质束点，可以考虑所要求的切断精度、所要求的切断面的平坦性、加工对象物的厚度、种类、晶体取向等，来适当控制其大小和产生的龟裂的长度。
接下来，针对第1实施方式进行说明。
图7是显示实施本实施方式所涉及的激光加工方法的激光加工装置的大致结构图。如图7所示，本实施方式的激光加工装置300在框体231内具备：激光光源202、反射型空间光调制器(像差赋予部)203、4f光学系统241及聚光光学系统204。激光光源202例如是出射具有1080nm～1200nm的波长的激光L的激光光源，例如使用光纤激光。在此的激光光源202，以在水平方向上射出激光L的方式，用螺丝等被固定在框体231的顶板236。
激光光源202，可以射出短脉冲光的激光L，也可以射出超短脉冲光的激光L。短脉冲光的激光L，例如有具有亚ns～亚ms的脉冲宽度的情况。超短脉冲光的激光L，例如有具有小于亚ns的脉冲宽度的情况、具有100ps以下的脉冲宽度的情况、以及具有约10ps的脉冲宽度的情况。激光L的光束轮廓，可以是高斯形状(所谓的高斯光束)，也可以是平顶(top hat)形状(所谓的平顶光束)。在此，平顶形状的激光L被照射于加工对象物1。
反射型空间光调制器203，是调制从激光光源202射出的激光L的，例如使用反射型液晶(LCOS：Liquid Crystal on Silicon)的空间光调制器(SLM：Spatial LightModulator)。在此的反射型空间光调制器203调制从水平方向入射的激光L并且反射于相对水平方向的斜上方。
图8是图7的激光加工装置的反射型空间光调制器的部分剖面图。如图8所示，反射型空间光调制器203具备硅基板213、驱动电路层914、多个像素电极214、介电多层膜镜子等的反射膜215、定向膜999a、液晶层(显示部)216、定向膜999b、透明导电膜217、以及玻璃基板等的透明基板218，这些是依此顺序被叠层。
透明基板218具有沿XY平面的表面218a，该表面218a构成反射型空间光调制器203的表面。透明基板218，例如主要包含玻璃等的光透过性材料，并且将从反射型空间光调制器203的表面218a入射的规定波长的激光L透射到反射型空间光调制器203的内部。透明导电膜217形成于透明基板218的背面上，主要通过包含透射激光L的导电性材料(例如ITO)而构成。
多个像素电极214根据多个像素的配列呈二次元状而被排列，沿着透明导电膜217被排列在硅基板213上。各像素电极214例如由铝等的金属材料构成，这些的表面214a被平坦且平滑地加工。多个像素电极214经由设在驱动电路层914上的有源矩阵电路而被驱动。
有源矩阵电路被设在多个像素电极214及硅基板213之间，对应要从反射型空间光调制器203输出的光像控制对各像素电极214的外加电压。这种有源矩阵电路具有例如未图示的控制排列在X轴方向的各像素列的外加电压的第1驱动电路、以及控制排列在Y轴方向的各像素列的外加电压的第2驱动电路，并以通过控制部250(后述)用双方的驱动电路对指定的像素的像素电极214外加预定电压的方式而构成。
另外，定向膜999a、999b被配置于液晶层216的两端面，并使液晶分子群在一定方向上排列。定向膜999a、999b，例如由聚酰亚胺等高分子材料构成，适用与液晶层216的接触面实施摩擦处理等的物质。
液晶层216被配置于多个像素电极214和透明导电膜217之间，根据由各像素电极214及透明导电膜217所形成的电场来调制激光L。即，如果经由有源矩阵电路而使电压被施加于某像素电极214，则在透明导电膜217和该像素电极214之间形成电场。
分别对反射膜215及液晶层216以对应于各自厚度的比率来施加该电场。且，液晶分子216a的排列方向根据施加在液晶层216的电场的大小变化。如果激光L透过透明基板218和透明导电膜217入射至液晶层216，该激光L在通过液晶层216之间经由液晶分子216a而被调制，在反射膜215处反射之后，再度经由液晶层216被调制后被取出。
此时，经由后述的控制部250分别对与透明导电膜217相对的各像素电极214施加电压，对应该电压，在液晶层216使被与透明导电膜217相对的各像素电极214所夹的部分的折射率变化(对应于各像素的位置的液晶层216的折射率变化)。经由这种折射率的变化，对应于施加的电压，可以使激光L的相位在液晶层216的每个像素变化。即，可以经由液晶层216对各像素给与对应于全息图(hologram pattern)的相位调制朝(即，将作为赋予调制的全息图的调制图样显示于反射型空间光调制器203的液晶层216)。
其结果，入射至调制图样并透过的激光L，其波面被调整，在构成该激光L的各光线中在与进行方向垂直的预定方向的成分的相位产生偏离。因此，通过适当设定显示于反射型空间光调制器203的调制图样，就可使激光L调制(例如使激光L的强度、振幅、相位、偏光等调制)。
在本实施方式的反射型空间光调制器203中，如后所述，通过将轴锥透镜图样作为调制图样显示于液晶层216，对被照射在加工对象物1的激光L，以在沿着激光照射方向靠近排列的多个位置形成聚光点的方式施加对加工对象物1聚光的调制。由此，如图11所示，在该多个位置分别形成改质点d。
这些多个改质点d，是构成成为多点细长改质束点的1个改质束点Sx。改质束点Sx，与未在液晶层216显示调制图样而施加了激光加工的改质束点相比，可在激光照射方向形成长条形状(纵长)。即，多个改质点d，以沿着激光照射方向靠近连接的方式紧密地排列，这些多个改质点d合在一起形成的改质束点Sx具有激光照射方向的尺寸比其交叉方向的尺寸特别地长的细长形状。
返回至图7，4f光学系统241调整经由反射型空间光调制器203调制的激光L的波面形状。该4f光学系统241具有第1透镜241a及第2透镜241b。透镜241a、241b，以反射型空间光调制器203和第1透镜241a的距离成为第1透镜241a的焦距f1，聚光光学系统204和透镜241b的距离成为透镜241b的焦距f2，第1透镜241a和第2透镜241b的距离成为f1+f2，且第1透镜241a和第2透镜241b是成为两侧远心光学系统的方式，被配置于反射型空间光调制器203和聚光光学系统204之间。在该4f光学系统241中，由反射型空间光调制器203调制的激光L经由空间传播可以使波面形状变化并抑制像差增大。
聚光光学系统204将经由4f光学系统241调制的激光L聚光于加工对象物1的内部。该聚光光学系统204包含多个透镜而构成，通过包含压电元件等而构成的驱动单元232而被设置在框体231的底板233。
在如上所构成的激光加工装置300中，从激光光源202射出的激光L在框体231内在水平方向上进行之后，经由镜子205a被反射到下方，经由衰减器207调整光强度。并且，经由镜子205b反射至水平方向，经由光束匀束器260使激光L的强度分布(以下，也简单称为「强度分布」)均一化从而入射至反射型空间光调制器203。
入射至反射型空间光调制器203的激光L，通过透过被显示于液晶层216的调制图样而根据该调制图样而被调制，其后，经由镜子206a被反射至上方，经由λ/2波长板228使偏光方向变更，经由镜子206b被反射至水平方向从而入射至4f光学系统241。
入射至4f光学系统241的激光L以平行光入射至聚光光学系统204的方式被调整波面形状。具体而言，激光L透过第1透镜241a并聚光，经由镜子219向下方反射，经过共焦点O发散，并且透过第2透镜241b，以成为平行光的方式再度被聚焦。从而激光L是依次透过分色镜210、238入射至聚光光学系统204，经由聚光光学系统204而聚光于被载置在平台111上的加工对象物1内。
另外本实施方式的激光加工装置300在框体231内具备：用于观察加工对象物1的激光入射面的表面观察单元211、及用于微调整聚光光学系统204及加工对象物1的距离的AF(自动对焦AutoFocus)单元212。
表面观察单元211具有：射出可视光VL1的观察用光源211a、以及接受由加工对象物1的激光入射面反射的可视光VL1的反射光VL2从而检测的检测器211b。在表面观察单元211中，从观察用光源211a射出的可视光VL1，由镜子208及分色镜209、210、238反射、透过，并由聚光光学系统204向加工对象物1聚光。然后，由加工对象物1的激光入射面反射的反射光VL2由聚光光学系统204聚光而由分色镜238、210透过、反射之后，透过分色镜209而由检测器211b接受光。
AF单元212射出AF用激光LB1，接受由激光入射面反射的AF用激光LB1的反射光LB2并检测，从而取得沿着切断预定线5的激光入射面的变位数据。然后，AF单元212在形成改质区域7时，基于所取得的变位数据驱动驱动单元232，以沿着激光入射面的起伏的方式使聚光光学系统204在其光轴方向上往复移动。
进一步，本实施方式的激光加工装置300中，作为用于控制该激光加工装置300的部件，具备由CPU、ROM、RAM等构成的控制部250。该控制部250控制激光光源202，并调节从激光光源202射出的激光L的输出和脉冲宽度等。而且，控制部250在形成改质区域7时，以激光L的聚光点P位于离加工对象物1的表面3规定距离的位置且激光L的聚光点P沿着切断预定线5相对地移动的方式，控制框体231、平台111的位置、及驱动单元232的驱动的至少1个。
另外，控制部250在形成改质区域7时，对反射型空间光调制器203中的各电极214施加预定电压，使液晶层216显示预定的调制图样，由此，用反射型空间光调制器203按期望来调制激光L。
在此，显示于液晶层216的调制图样例如基于想要形成改质区域7的位置，照射的激光L的波长、加工对象物1的材料、以及聚光光学系统204和加工对象物1的折射率等而被预先导出，并存储于控制部250。该调制图样包括：用于修正在激光加工装置300中产生的个体差(例如，在反射型空间光调制器203的液晶层216产生的变形)用的个体差修正图样、以及用于修正球面像差的球面像差修正图样、轴锥透镜图样的至少1个。
图9，是显示被显示于液晶层的轴锥透镜图样的图。图中所示的轴锥透镜图样Ax，是显示液晶层216的正面视图中的状态。如图9所示，轴锥透镜图样Ax是以实现轴锥透镜的作用的方式所生成的调制图样。轴锥透镜图样Ax以在沿着激光照射方向靠近排列的多个位置形成聚光点的方式，将激光L聚光于加工对象物1。换而言之，以在激光照射方向(激光L的传播方向、光轴方向)上具有多个强度分布的方式调制激光L。在此的轴锥透镜图样Ax被做成逆圆锥状的光学图样，形成下凸状。
此轴锥透镜图样Ax，具体而言具有：对入射的激光L位于中心的圆区域a1、以及被画设于圆区域a1的周围的多个圆环区域a2。圆环区域2a被形成为与圆区域a1同心，具有圆环形状或是圆环形状的一部分被切除而成的形状。在圆区域a1及多个圆环区域a2中，明度设定成沿着径方向从外侧朝内侧行进渐渐明亮的方式。
在将这样的轴锥透镜图样Ax显示于液晶层216而进行激光加工的情况下，作为其圆环区域a2的数量(从中心的明度的折返数量)的参数数量越大，沿着激光照射方向靠近排列的聚光点的数量(改质点d的数量)会增加，其结果，形成对应参数数量的纵长的改质束点Sx。在此，如果参数数量增减，在激光L的前方侧(上游侧)改质点d的数量会增减，进一步，被形成的改质束点Sx具有在激光L的前方侧伸缩的倾向。
接下来，详细说明使用了上述激光加工装置300的激光加工方法。
图10是显示根据本实施方式成为激光加工的对象的加工对象物的平面图，图11是用于说明本实施方式中的激光加工方法用的剖面图。本实施方式的激光加工方法，可被用作将加工对象物1进行激光加工从而制造多个芯片用的芯片的制造方法。如图10所示，加工对象物1，包含硅基板、蓝宝石基板、SiC基板、玻璃基板(强化玻璃基板)、半导体基板或透明绝缘基板等，且呈板状。加工对象物1的厚度，虽是150μm～350μm，在此，为200μm或是250μm。
在该加工对象物1的表面3上，以矩阵状排列的方式设置多个功能元件形成区域15。另外，在加工对象物1的表面3上，以通过相邻接的功能元件形成区域15之间的方式设定多个延伸的切断预定线5。多个切断预定线5，呈格子状延伸，包含；沿着相对于加工对象物1的定向平面6大致平行的方向的切断预定线5a、以及沿着大致垂直的方向的切断预定线5b。另外，在加工对象物1是蓝宝石基板的情况下，其C面被作成主面(表面3及背面21)，切断预定线5以沿着蓝宝石基板的R面的方向延伸的方式设定。
在对这样的加工对象物1施行激光加工的情况下，首先，将膨胀带(expandabletape)贴附在加工对象物1的背面21，将该加工对象物1载置在平台111上。接着，如第7、11图所示，经由控制部250控制反射型空间光调制器203，在液晶层216显示轴锥透镜图样Ax作为调制图样，在此状态下，将加工对象物1的表面3作为激光入射面(激光照射面)对加工对象物1脉冲照射激光L，以在沿着激光照射方向靠近排列的多个位置形成聚光点的方式将激光L聚光于加工对象物1。并且，使加工对象物1及激光L沿着切断预定线5相对移动(扫描)。
由此，在加工对象物1内的厚度方向的预定深度，沿着切断预定线5形成多个具有形成于沿着激光照射方向靠近排列的多个位置的改质点d的纵长的改质束点Sx。然后，通过这些多个改质束点Sx形成改质区域7。其后，通过扩张膨胀带，将改质区域7作为切断的起点沿着切断预定线5切断加工对象物1，并获得被切断的多个芯片作为半导体装置(例如内存、IC、发光元件、光接收元件(photo acceptance unit)等)。
在此，形成改质束点Sx时，可以实施以下的轴锥透镜图样制作工序(轴锥透镜图样制作控制)。在轴锥透镜图样制作工序中，例如不在液晶层216显示调制图样而实施激光加工从而基于形成于加工对象物1内的通常的改质束点(以下，也简称为“通常的改质束点”)的状态，通过控制部250制作轴锥透镜图样Ax。
另外，存在由加工对象物1的材料和激光L的能量所引起的在改质束点Sx中的激光照射方向的长度变化、该改质束点Sx的厚度方向位置变化的情况。在此，在形成改质束点Sx时，可以实施下一个聚光点位置修正工序(聚光点位置修正控制)。
在聚光点位置修正工序中，以对作成要形成的改质束点Sx的激光L的最里侧位置(最背面21位置)为基准，将厚度方向上的激光L的聚光点位置(Z高度)，基于例如通常的改质束点的状态修正。这是因为如上所述，改质束点Sx具有在激光L的前方侧对应参数数伸缩的倾向。
进一步，在形成改质束点Sx时，可以实施调整轴锥透镜图样Ax的参数数(圆环区域a2的数量)的轴锥透镜图样调整工序(轴锥透镜图样调整控制)。在轴锥透镜图样调整工序中，对应要形成的改质束点Sx(改质区域7)中的激光照射方向的长度，例如基于通常的改质束点的状态设定轴锥透镜图样Ax的参数数量。具体而言，在想在激光照射方向加长改质束点Sx的情况下，加大参数数，另一方面，在想缩短的情况下减小参数数。
然而，如果在加工对象物1中将激光L的聚光部分作为纵长，在加工对象物1形成纵长的改质区域7的话，则在加工对象物1的内部产生的龟裂(裂纹)的量会减少，切断面的直走性及抗折强度提高，其结果，发现可以提高加工质量。在此情况下，虽然担心在该激光L的聚光部分能量密度会下降，不会形成改质区域7本身，或担心加工的时可能需要很多的能量，但被发现通过使用反射型空间光调制器203适宜调制激光L，就可以对应这些担忧。
此点，在本实施方式中，在形成改质区域7的情况下，通过将轴锥透镜图样Ax作为调制图样显示于反射型空间光调制器203，从而以在接近激光照射方向排列的多个位置形成聚光点的方式聚光激光。即，在纵方向用细的多点分岐的激光L实施激光加工(即同时多点细长加工)，并以连接分岐的多点聚光点的方式构成，从而可以形成疑似的纵长聚光点。由此，可以形成具有在激光照射方向上靠近排列的多个改质点d的改质束点Sx。
依据该改质束点Sx，疑似地(以及实质地)成为纵长的聚光部分以充分维持其能量密度的状态形成，进一步，形成纵长的改质区域7。因此，减少在加工对象物1的内部产生的龟裂的量，另外，能够使该龟裂难以延伸，其结果，可以达到切断面的直走性的提高及抗折强度的提高，并可以提高加工质量。
且由于改质区域7成为纵长，所以也可以提高生产量。另外，由于本实施方式可以减少龟裂的量，所以在想要控制加工对象物1内的龟裂的情况(例如切断预定线5不沿着晶体取向的情况、对玻璃材料加工的情况)下特别有效。
另外，可以减少龟裂的量的上述作用效果，在加工对象物1为SiC基板或是蓝宝石基板的情况下，减少朝C面方向的龟裂的效果显著。另外，通常，如果要通过使用轴锥透镜的光学系来使聚光点纵长，则能量的密度下降而难以正常的加工，或者在加工需要很多的能量，相对于此，在本实施方式中，如上所述，可以充分地维持能量密度而聚光激光L。另外，由于使用空间相位调制器203来形成纵长的改质束点Sx，所以在任意的位置可瞬间形成任意间距的改质区域7。
顺便一提，一般地，在加工对象物1是将C面作成主面的蓝宝石基板的情况下，由于在蓝宝石基板龟裂难以沿着R面延伸，所以沿着沿R面的切断预定线5形成了改质区域7的情况下，产生的龟裂容易向切断预定线5的交叉方向延伸，其结果担心可能沿着切断预定线5的交叉方向破裂。相对于此，本实施方式由于可以减少龟裂的量而可以抑制该担忧，因此在切断预定线5被设定为在沿着蓝宝石基板的R面的方向延伸的情况下特别有效。另外，在加工对象物1是非晶质玻璃的情况下，提高加工质量的上述作用效果显著。
图12是显示通过本实施方式的激光加工方法而形成的改质束点的一个例子的照片图。在图12中，显示从侧方观察到的加工对象物1的状态，图示上下方向对应厚度方向。如图12所示，根据本实施方式，在靠近激光照射方向排列的多个位置形成聚光点，由此，可以确认形成有具有靠近激光照射方向排列的多个改质点d的纵长的改质束点Sx。
图13，是用于说明本实施方式的激光加工方法的效果的照片图。图13(a)是未在液晶层216显示调制图样的状态下将激光L照射在加工对象物1并在加工对象物1内形成了改质束点Sy的图。图13(b)是在液晶层216显示了轴锥透镜图样Ax的状态下在将激光L照射于加工对象物1并在加工对象物1内形成了改质束点Sx的图。图13中的照片图显示从激光入射面观察的形成有改质束点的加工对象物1的内部的状态。
如图13所示，如果通过将轴锥透镜图样Ax显示于液晶层216而形成的纵长的改质束点Sx，则对于未在液晶层216显示调制图样而形成的改质束点Sy，可以确认可减少在加工对象物1的内部产生的龟裂的量。
图14是用于说明本实施方式的激光加工方法的效果的其他照片图。图14(a)显示了未在液晶层216显示调制图样的状态下将激光L照射于加工对象物1时的切断面25y。图14(b)显示了在液晶层216显示了轴锥透镜图样Ax的状态下将激光L照射于加工对象物1时的切断面25x。在图14中，显示了从侧方观察加工对象物1的状态，图示上下方向对应厚度方向。
如图14所示，通过使用轴锥透镜图样Ax进行激光加工，存在例如特别减少在厚度方向的交叉方向延伸的龟裂的倾向，在切断面25x中，对于未在液晶层216显示调制图样而实施激光加工的切断面25y，可以确认芯片端面的直走性被提高。
另外，对于：在液晶层216未显示调制图样而对加工对象物1实施激光加工所做成的芯片、以及在液晶层216显示轴锥透镜图样Ax而对加工对象物1实施激光加工所做成的芯片，将测量了抗折强度的结果示于以下。另外，在此，将负荷方向作为激光入射面侧。
未显示调制图样：抗折强度75.3MPa
显示轴锥透镜图样：抗折强度109.6MPa
如上述的抗折强度测量结果所示，通过使用轴锥透镜图样Ax实施激光加工，与未在液晶层216表示调制图样而实施激光加工的情况相比，可以确认芯片的抗折强度被提高。
接下来，对于第1实施方式，进一步详细地说明。
如上所述，激光加工装置300具备反射型空间光调制器203作为像差赋予部，通过该反射型空间光调制器203对被聚光于加工对象物1的激光L施加相位调制从而赋予像差(参照图7)。在此首先，针对像差的产生原理及相位调制进行说明。
图15，是用于说明在激光的聚光位置产生的像差的图。在激光L是平面波(平面的波面(相位))时，几何学地聚束于1点。另一方面，通常，平面波的激光L由于各种各样的影响而波面变化时，被聚光于加工对象物1的激光L不会聚束在1点，即有自然产生像差的情况。像差例如包含赛德尔像差(散光像差、慧型像差、球面像差、像场弯曲及畸变像差)，且，包含作为纵方向(沿着光轴方向的方向)的像差的纵像差、以及作为与纵方向交叉的方向的像差的横像差。
例如如图15所示，在激光L经由聚光光学系统204(参照图11)等聚光于加工对象物1的情况下，如果在聚光过程中入射到加工对象物1，则不同的入射角的光线经由折射(斯涅尔定律(Snell's Law))而自然的产生集束在不同的位置的球面像差。即，如图所示，由于激光L聚光于加工对象物1，不依存反射型空间光调制器203在该聚光位置自然产生像差，沿着光轴方向的像差的范围(该激光L的强度成为加工阈值α以上的范围)是作为基准像差范围H而存在。
发现通过在包含由这种激光L的聚光所引起而产生的球面像差等的像差(以下，称为“聚光产生像差”)上加上新的像差，可以控制加工质量。作为加上新的像差的手法，可举通过反射型空间光调制器203将激光L进行相位调制。相位调制是指将激光L所具有的波面(相位)调制成任意形状。
作为相位调制的例子，例如可例举：实现轴锥透镜的作用的相位调制、实现衍射光栅的作用的相位调制、产生预定的球面像差的相位调制等。该相位调制的例子，例如，通过对反射型空间光调制器203分别显示轴锥透镜图样、衍射光栅图样、预定的球面像差图样作为调制图样，从而可以实施。顺便一提，作为加上新的像差的手法，也有使用施加像差的透镜的情况或在聚光过程中插入媒质的情况，这些情况下，该透镜及该媒质分别构成像差赋予部。
返回至图7，反射型空间光调制器203在其液晶层216显示调制图样，并将聚光于加工对象物1的激光L进行相位调制，控制光轴方向中的聚光位置上的激光L的强度分布。换而言之，反射型空间光调制器203，通过激光波面控制自由地控制聚光位置上的光轴方向中的强度分布。
本实施方式的反射型空间光调制器203在光轴方向具有比基准像差范围H(参照图15)更长的长范围作为像差的范围，且以光轴方向上的强度分布在该长范围HL具有连续的强弱的方式，对激光L赋予第1像差。具体而言，本实施方式的反射型空间光调制器203，如以下所说明的，相对于由激光L的聚光引起而产生的聚光产生像差，组合作为由实现轴锥透镜的作用的相位调制所产生的球面像差(纵像差)的第1像差(总和)。
图16，是用于说明本实施方式的光轴方向上的激光的强度分布的图。图16(a)显示仅由聚光产生像差所产生的强度分布，图16(b)显示仅由轴锥透镜图样Ax赋予的像差所产生的强度分布，图16(c)显示由聚光产生像差及轴锥透镜图样Ax赋予的像差的组合所产生的强度分布。在图中，横轴的光轴方向上的位置将激光入射面作为0，越向图示右侧行进，越是离加工对象物1的激光入射面深的位置。另外，图中的各纵轴的刻度，各别独立被设定，不一定需要互相一致。对于这些的图中的说明，与以下的图20、图21、图24同样。
如图16(a)所示，激光L由于聚光产生像差而具有强度分布K1。在强度分布K1中，在浅的位置侧产生偏差，作为成为加工阈值α以上的范围的像差的范围是作为基准像差范围H。另一方面，反射型空间光调制器203，通过在液晶层216显示轴锥透镜图样Ax，对激光L施加正的轴锥透镜的作用的相位调制，并对于该激光L赋予在深位置侧具有偏差的强度分布K2(图16(b)参照)。因此，如图16(c)所示，在本实施方式中，强度分布K1、K2以组合的方式作用，并且激光L成为具有强度分布K3。
强度分布K3相对于强度分布K1，其偏差被抑制而取得平衡，在光轴方向上伸长化，并具有比基准像差范围H更长的长范围HL作为像差的范围。此外，强度分布K3具有在长范围HL连续的强弱。换而言之，强度分布K3在光轴方向上，加工阈值α以上的范围被加长而成为长范围HL，并且，其值伴随光轴方向的位置的变化(变深或是变浅为)而呈锯齿状增减。另外，由轴锥透镜图样Ax赋予的像差量越多，经由其散焦成分，强度分布K2的峰会向光轴方向的浅的方向转移，长范围HL有变大的倾向。
如果该强度分布K3的激光L被聚光于加工对象物1，将长范围HL作为聚光部分使能量密度被充分地维持，例如对应于强度分布K3中的连续的强弱的多点的聚光点以靠近光轴方向而排列的方式形成。其结果，在光轴方向上在对应长范围HL的纵长的范围，形成具有多个改质点d的改质束点Sx(参照图11)作为改质区域7。
为了实现这样的第1像差，在激光加工装置300中，基于从被输入的加工深度(光轴方向上的改质区域7的形成位置)求得的基准像差范围H、以及被输入的加工长度(光轴方向中的改质区域7的长度)，由控制部250生成调制图样。而且，将生成的调制图样显示于液晶层216(详细如后述)。
图17是显示被储存于本实施方式的控制部的数据表的一个例子的各图。如图17所示，控制部250具有用于生成显示于反射型空间光调制器203的液晶层216的调制图样的数据表Tb1、Tb2。如图17(a)所示，在数据表Tb1中，由连接在控制部250的输入部(未图示)输入的加工深度Z1～Z3、以及基准像差范围H1～H3互相相关连。如图17(b)所示，在数据表Tb2中，由输入部输入的加工长度X1～X3及基准像差范围H1～H3、及调制图样A1～A3互相关连。
图18是显示由本实施方式的激光加工装置所实施的激光加工方法的一个例子的流程图。如图18所示，在激光加工装置300中，首先，输入形成的改质区域7的加工深度(S1)。接下来，在控制部250中，参照数据表Tb1，并基于被输入的加工深度，确定作为聚光产生像差的范围的基准像差范围H(S2)。
接下来，输入形成的改质区域7的加工长度(S3)。接下来，在控制部250中，参照数据表Tb2并基于被输入的加工长度及由上述S2确定的基准像差范围H，确定显示于反射型空间光调制器203的液晶层216的调制图样(S4)。然后，在将该调制图样显示于液晶层216的状态下将激光L聚光于加工对象物1，从而实施上述的激光加工(S5)。
由此，在激光加工中，相对于聚光产生像差加上由实现轴锥透镜的作用的相位调制所产生的球面像差(即，第1像差)，并在激光L的强度分布上产生由该总和所产生的加长化效果。即，具有长范围HL作为像差的范围且在长范围HL具有连续的强弱的强度分布K3(参照图16(c))的激光L被聚光于加工对象物1。因此，加工对象物1中的激光L的聚光部分在充分地维持其能量密度的状态下成为纵长，进一步，在沿着光轴方向靠近排列的多点位置上形成激光L的聚光点。其结果，形成具有靠近光轴方向排列的多个改质点d的纵长的改质束点Sx，并形成纵长的改质区域7。
另外，在开始上述S5的激光加工之后，被输入的加工深度被变更的情况，再次移行到上述S1的处理(S6)。另外，在开始上述S5的激光加工之后，在被输入的加工长度被变更的情况下，再次移行到上述S3的处理(S7)。
以上，在本实施方式中，经由具有比基准像差范围H更长的长范围HL作为像差的范围，并且在光轴方向上的强度分布在长范围HL具有连续的强弱的激光L来对加工对象物1进行激光加工。由此，在加工对象物1中，将激光L的聚光部分在光轴方向上有效且适当地延伸的方式伸长化，并可以在加工对象物1上形成纵长的改质区域7。其结果，例如可以提高切断面的直走性、抑制由加工对象物1的劈开性或晶体取向所产生的不良影响(劈开面破裂和C面破裂)、抑制龟裂参差不一、以及提高抗折强度等，并可以提高加工质量。
在本实施方式中，可以将聚光点作成在光轴方向靠近排列的多点，这样，作为纵长的改质区域7，可以形成切除线状的改质区域7。因此，可以容易沿着改质区域7将加工对象物1切断，并且不依存于劈开性或晶体取向而能够容易地进行激光加工。另外，因为在这样多点处聚光，与在1个纵长聚光点聚光的情况下相比，能够用少的能量实施激光加工，即便在从加工对象物1内的激光入射面向深的位置形成改质区域7的情况下，也能够容易确保充分的能量密度，并可以确实地形成充分大小(宽度广)的改质区域7。
另外，因为对于一聚光点在光轴方向的最近位置存在其它的聚光点，所以在加工对象物1中切断时的破坏力变强，这样，能够容易地切断加工对象物1。另外，对于一个聚光点其它的聚光点会导致加热诱发效果，这样，能够容易地将加工对象物1切断。进一步，在由激光L进行加工对象物1的改质时可以提高应力释放效果，从而，可以容易地将加工对象物1切断。
在本实施方式中，相对于产生的聚光产生像差加上由实现轴锥透镜的作用的相位调制所产生的像差作为第1像差。由此，可以获得使像差的范围向长范围HL伸长，并且在长范围HL上具有连续的强弱的强度分布K3。
图19是用于说明本实施方式的激光加工方法的效果的其他的照片图。图19(a)是未在液晶层216显示调制图样而将具有聚光产生像差的激光L聚光于加工对象物1，并且在加工对象物1内形成了改质束点Sy的图。图19(b)是在液晶层216显示轴锥透镜图样Ax，将在聚光产生像差上加上实现轴锥透镜的作用的像差而形成的强度分布K3(参照图16(c))的激光L聚光于加工对象物1，在加工对象物1内形成了改质束点Sx的图。
图19的各照片图显示从切断面观察到的形成有改质束点Sx、Sy的加工对象物1的状态，图示上下方向对应于光轴方向。在图19的各照片图中，在图示左右方向上以预定间隔分别并列设置改质束点Sy、Sx。在图19(b)的激光加工中，使用了对应5λ的轴锥透镜图样Ax。
如图19所示，根据本实施方式的改质束点Sx，与具有基准像差范围H的激光L聚光而成的基准的改质束点Sy相比，可以确认在光轴方向被伸长化而呈现纵长。另外，本实施方式的改质束点Sx，与改质束点Sy相比，可以确认沿着光轴方向形成更多的多点聚光点。
接下来，详细说明第2实施方式。另外，在本实施方式的说明中，主要说明与上述第1实施方式不同的点。
本实施方式的反射型空间光调制器203如以下说明，相对于由激光L的聚光引起的聚光产生像差，组合预定的球面像差作为第1像差。图20，是用于说明本实施方式的光轴方向上的激光的强度分布的图。图20(a)显示仅由聚光产生像差所产生的强度分布，图20(b)显示仅由预定的球面像差图样赋予的像差所产生的强度分布，图20(c)显示由聚光产生像差及预定的球面像差图样赋予的像差的组合所产生的强度分布。
如图20(a)及图20(b)所示，激光L经由聚光产生像差而具有强度分布K1，反射型空间光调制器203在其液晶层216显示预定的球面像差图样，通过施加预定的球面像差所涉及的相位调制，对被聚光的激光L施加强度分布K4。这样，成为如图20(c)所示，强度分布K1、K4以组合的方式作用，并且激光L具有强度分布K5。强度分布K5相对于强度分布K1朝光轴方向被伸长化，具有长范围HL作为像差的范围并且在该长范围HL上具有连续的强弱。
以上，在本实施方式中，也可以达成可提高加工质量的上述作用效果。另外，在本实施方式中，通过对产生的聚光产生像差加上预定的球面像差，可以得到将像差的范围向长范围HL伸长，并且在长范围HL具有连续的强弱的强度分布K5。
接下来，详细说明第3实施方式。另外，在本实施方式的说明中，主要说明与上述第2实施方式不同的点。
本实施方式的反射型空间光调制器203如以下所说明的，对于聚光产生像差组合预定的球面像差，并且除去包含于该像差的产生强度分布的偏差的不必要成分。图21是用于说明本实施方式的光轴方向上的激光的强度分布的图。图21(a)显示仅由聚光产生像差所产生的强度分布，图21(b)显示由聚光产生像差及预定的球面像差的组合所产生的强度分布，图21(c)显示由除去不必要成分后的聚光产生像差及预定的球面像差的组合所产生的强度分布。
如图21(a)及图21(b)所示，激光L由聚光产生像差而具有强度分布K1，反射型空间光调制器203通过在其液晶层216显示预定的球面像差图样，从而将激光L的强度分布作成强度分布K5。此外，反射型空间光调制器203例如以除去像差的不必要成分的方式，将该预定的球面像差图型进行加工、修正(变更)、合成或是再生成。这样，激光L，是如图21(c)所示，在光轴方向强度的偏差被消解而具有被均一化的强度分布K5'。
在本实施方式的激光加工装置300中，基于被输入的加工深度及加工长度，由控制部250求得调制图样及不必要成分量，基于这些调制图样及不必要成分量实施激光加工(详细如后述)。
图22是显示被储存于本实施方式的控制部的数据表的一个例子的图。如图22所示，控制部250具有数据表Tb3。数据表Tb3用于基于加工深度及加工长度而获得调制图样及不必要成分量。在数据表Tb3中，被输入的加工深度Z1～Z3及加工长度X1～X3、不必要成分量F1,1～F3,3及调制图样A1,1～A3,3，彼此相关连。
图23是显示由本实施方式的激光加工装置所实施的激光加工方法的一个例子的流程图。如图23所示，在本实施方式中，在输入形成的改质区域7的加工长度的上述S3之后，在控制部250中，参照数据表Tb3，基于加工深度及加工长度确定不必要成分量(S11)。
在其后的上述S4中，在控制部250中，参照数据表Tb3，基于被输入的加工深度及加工长度生成调制图样，对于此调制图样，以除去由上述S11确定的不必要成分量的不必要成分的方式进行加工、修正(变更)、合成或再生成。从而，调制图样被确定。
以上，在本实施方式中，也可以达成能够提高加工质量的上述作用效果。另外，在本实施方式中，除去了包含于长范围的像差的不必要成分。这样，消除光轴方向中的强度分布K5(参照图21(b))的偏差从而均一化，可以将具有强度分布K5'(参照图21(c))的激光L聚光于加工对象物1。
接下来，详细说明第4实施方式。另外，在本实施方式的说明中，主要说明与上述第1实施方式不同的点。
本实施方式的反射型空间光调制器203，如以下所说明的，相对于聚光产生像差组合由实现轴锥透镜的作用的相位调制所产生的球面像差作为第1像差之前，赋予有关于修正聚光产生像差的球面像差修正(像差修正)的第2像差。图24，是用于说明本实施方式的光轴方向上的激光的强度分布的图。图24(a)显示仅由聚光产生像差所产生的强度分布，图24(b)显示球面像差修正后的强度分布，图24(c)显示在球面像差修正后赋予由轴锥透镜图样Ax所产生的像差及预定的球面像差的强度分布。
如图24(a)及图24(b)所示，激光L，由聚光产生像差而具有强度分布K1处，反射型空间光调制器203对激光L施加修正聚光产生像差的球面像差修正(例如100μm的球面像差)，并将该激光L理想聚光，将激光L的强度分布作为强度分布K6。强度分布K6在光轴方向上具有急起及急降的尖峰。
此外，反射型空间光调制器203在其液晶层216显示实现轴锥透镜及预定的球面像差的组合的作用的调制图样从而对激光L施加相位调制。这样，激光L成为具有图24(c)所示的强度分布K7。强度分布K7相对于强度分布K1其偏差被抑制而伸长化，在光轴方向上具有长范围HL作为像差的范围并且在该长范围HL具有连续的强弱。
图25是显示被储存于本实施方式的控制部的数据表的一个例子的各图。如图25所示，控制部250具有数据表Tb4、Tb5。数据表Tb4用于基于加工深度取得球面像差修正的修正量。数据表Tb5用于基于加工长度及球面像差修正的修正量从而生成显示于液晶层216的调制图样。如图25(a)所示，在数据表Tb4中，被输入的加工深度Z1～Z3及修正量Q1～Q3彼此相关连。如图25(b)所示，在数据表Tb5中，被输入的加工长度X1～X3及修正量Q1～Q3、及调制图样A1,1～A3,3彼此相关连。
图26是显示用本实施方式的激光加工装置所实施的激光加工方法的一个例子的流程图。如图26所示，在本实施方式中，在输入了形成的改质区域7的加工长度的上述S3之后，在控制部250，参照数据表Tb4，基于被输入的加工深度，确定球面像差的修正量(S21)。在其后的上述S4中，在控制部250中，参照数据表Tb5，基于被输入的加工长度及由上述S21确定的修正量，确定实现上述第1像差及上述第2像差的调制图样被生成。
以上，本实施方式中，也可以达成能够提高加工质量的上述作用效果。另外，在本实施方式中，施加修正聚光产生像差的球面像差修正。这样，可以将激光L一旦理想聚光，并且在光轴方向上将像差的范围向长范围HL伸长化。
以上，虽说明了本发明一个方面所涉及的实施方式，但是本发明不限定上述实施方式，可以在不变更记载于各权利要求的宗旨的范围内变形，或者也可以适用于其它实施方式。
上述实施方式中的激光加工的方式不被限定，例如，可以实施仅在加工对象物1的内部形成改质区域7的隐形切割加工，也可以实施在加工对象物1中以露出于激光入射面及该激光入射面的相反面的两面的方式形成沿着厚度方向延伸的改质区域7的全面改质加工。另外，还可以实施例如，形成从改质区域7露出于激光入射面的龟裂、以及从改质区域7露出于激光入射面的相反面的龟裂的所谓全切断加工。
在上述实施方式中，虽然将“激光入射面”作为表面3，将“激光入射面的相反面”作为背面21，但是在背面21作为“激光入射面”的情况，表面3是作为“激光入射面的相反面”。在上述实施方式中，可以在厚度方向形成多个列的改质区域7。在此情况下，多个列的改质区域7的形成顺序顺序不同。另外，本发明也可以做成通过上述激光加工装置或方法制造的芯片。
产业上的可利用性
根据本发明的的一个方面，可以提供能够提高加工质量的激光加工装置以及激光加工方法。

Claims (46)

1.一种激光加工装置，其特征在于，
是通过将激光聚光于加工对象物，从而在所述加工对象物中形成改质区域的激光加工装置，
具备：
射出所述激光的激光光源、
作为对由所述激光光源射出的所述激光赋予像差的像差赋予部的空间光调制器、以及
将通过所述空间光调制器调制后的所述激光聚光于所述加工对象物的包含多个透镜而构成的聚光光学系统，
所述空间光调制器在所述激光的光路上的所述激光光源和所述聚光光学系统之间配备，
在所述激光的光轴方向上，由通过所述聚光光学系统将所述激光聚光于所述加工对象物所引起而在该聚光位置自然产生聚光产生像差，所述聚光产生像差不依存所述空间光调制器，
在将所述聚光产生像差的范围作为基准像差范围的情况下，所述空间光调制器在所述光轴方向上具有比所述基准像差范围更长的长范围作为像差的范围，且以使所述光轴方向上的、通过所述聚光光学系统聚光于所述加工对象物的所述激光的强度分布在所述长范围具有连续的强弱的方式对所述基准像差范围的所述聚光产生像差加上第1像差。
2.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，
所述空间光调制器以在沿着所述光轴方向靠近排列的多个位置形成所述激光的聚光点的方式对所述激光赋予所述第1像差。
3.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，
所述空间光调制器赋予由实现轴锥透镜的作用的相位调制所产生的像差作为所述第1像差。
4.如权利要求2所述的激光加工装置，其特征在于，
所述空间光调制器赋予由实现轴锥透镜的作用的相位调制所产生的像差作为所述第1像差。
5.如权利要求1～4中任一项所述的激光加工装置，其特征在于，
所述空间光调制器对所述激光赋予规定的球面像差作为所述第1像差。
6.如权利要求1～4中任一项所述的激光加工装置，其特征在于，
所述空间光调制器除去或调整包含于像差的导致强度分布的偏差的不必要成分。
7.如权利要求5所述的激光加工装置，其特征在于，
所述空间光调制器除去或调整包含于像差的导致强度分布的偏差的不必要成分。
8.如权利要求1～4中任一项所述的激光加工装置，其特征在于，
所述空间光调制器对所述激光赋予有关修正所述聚光产生像差的像差修正的第2像差、由轴锥透镜图样所产生的像差及预定的球面像差。
9.如权利要求5所述的激光加工装置，其特征在于，
所述空间光调制器对所述激光赋予有关修正所述聚光产生像差的像差修正的第2像差、由轴锥透镜图样所产生的像差及预定的球面像差。
10.如权利要求6所述的激光加工装置，其特征在于，
所述空间光调制器对所述激光赋予有关修正所述聚光产生像差的像差修正的第2像差、由轴锥透镜图样所产生的像差及预定的球面像差。
11.如权利要求7所述的激光加工装置，其特征在于，
所述空间光调制器对所述激光赋予有关修正所述聚光产生像差的像差修正的第2像差、由轴锥透镜图样所产生的像差及预定的球面像差。
12.一种激光加工方法，其特征在于，
是通过将激光聚光于加工对象物，从而在所述加工对象物中形成改质区域的激光加工方法，包含：
从激光光源射出所述激光，通过空间光调制器对射出的所述激光赋予像差的工序；以及
通过包含多个透镜而构成的聚光光学系统而将通过所述空间光调制器调制后的所述激光聚光于所述加工对象物的工序，
所述空间光调制器在所述激光的光路上的所述激光光源和所述聚光光学系统之间配备，
在所述激光的光轴方向上，由通过所述聚光光学系统将所述激光聚光于所述加工对象物所引起而在该聚光位置自然产生聚光产生像差，所述聚光产生像差不依存所述空间光调制器，
在将所述聚光产生像差的范围作为基准像差范围的情况下，在对所述激光赋予像差的工序中，在所述光轴方向上具有比所述基准像差范围更长的长范围作为像差的范围，并且以在所述光轴方向上的、通过所述聚光光学系统聚光于所述加工对象物的所述激光的强度分布在所述长范围具有连续的强弱的方式对所述基准像差范围的所述聚光产生像差加上第1像差。
13.如权利要求12所述的激光加工方法，其特征在于，
在对所述激光赋予像差的工序中，以在沿着所述光轴方向靠近排列的多个位置形成所述激光的聚光点的方式对所述激光赋予所述第1像差。
14.如权利要求12所述的激光加工方法，其特征在于，
在对所述激光赋予像差的工序中，赋予由实现轴锥透镜的作用的相位调制所产生的像差作为所述第1像差。
15.如权利要求13所述的激光加工方法，其特征在于，
在对所述激光赋予像差的工序中，赋予由实现轴锥透镜的作用的相位调制所产生的像差作为所述第1像差。
16.如权利要求12～15中任一项所述的激光加工方法，其特征在于，
在对所述激光赋予像差的工序中，赋予规定的球面像差作为所述第1像差。
17.如权利要求12～15中任一项所述的激光加工方法，其特征在于，
在对所述激光赋予像差的工序中，除去或调整包含于像差的导致强度分布的偏差的不必要成分，对所述激光赋予第2像差。
18.如权利要求16所述的激光加工方法，其特征在于，
在对所述激光赋予像差的工序中，除去或调整包含于像差的导致强度分布的偏差的不必要成分，对所述激光赋予第2像差。
19.如权利要求12～15中任一项所述的激光加工方法，其特征在于，
在对所述激光赋予像差的工序中，对所述激光赋予有关修正所述聚光产生像差的像差修正的第2像差、由轴锥透镜图样所产生的像差及预定的球面像差。
20.如权利要求16所述的激光加工方法，其特征在于，
在对所述激光赋予像差的工序中，对所述激光赋予有关修正所述聚光产生像差的像差修正的第2像差、由轴锥透镜图样所产生的像差及预定的球面像差。
21.如权利要求17所述的激光加工方法，其特征在于，
在对所述激光赋予像差的工序中，对所述激光赋予有关修正所述聚光产生像差的像差修正的第2像差、由轴锥透镜图样所产生的像差及预定的球面像差。
22.如权利要求18所述的激光加工方法，其特征在于，
在对所述激光赋予像差的工序中，对所述激光赋予有关修正所述聚光产生像差的像差修正的第2像差、由轴锥透镜图样所产生的像差及预定的球面像差。
23.如权利要求12～15中任一项所述的激光加工方法，其特征在于，
仅在所述加工对象物的内部形成所述改质区域。
24.如权利要求16所述的激光加工方法，其特征在于，
仅在所述加工对象物的内部形成所述改质区域。
25.如权利要求17所述的激光加工方法，其特征在于，
仅在所述加工对象物的内部形成所述改质区域。
26.如权利要求18所述的激光加工方法，其特征在于，
仅在所述加工对象物的内部形成所述改质区域。
27.如权利要求19所述的激光加工方法，其特征在于，
仅在所述加工对象物的内部形成所述改质区域。
28.如权利要求20所述的激光加工方法，其特征在于，
仅在所述加工对象物的内部形成所述改质区域。
29.如权利要求21所述的激光加工方法，其特征在于，
仅在所述加工对象物的内部形成所述改质区域。
30.如权利要求22所述的激光加工方法，其特征在于，
仅在所述加工对象物的内部形成所述改质区域。
31.如权利要求12～15中任一项所述的激光加工方法，其特征在于，
以在所述加工对象物中露出于激光入射面以及该激光入射面的相反面的方式形成所述改质区域。
32.如权利要求16所述的激光加工方法，其特征在于，
以在所述加工对象物中露出于激光入射面以及该激光入射面的相反面的方式形成所述改质区域。
33.如权利要求17所述的激光加工方法，其特征在于，
以在所述加工对象物中露出于激光入射面以及该激光入射面的相反面的方式形成所述改质区域。
34.如权利要求18所述的激光加工方法，其特征在于，
以在所述加工对象物中露出于激光入射面以及该激光入射面的相反面的方式形成所述改质区域。
35.如权利要求19所述的激光加工方法，其特征在于，
以在所述加工对象物中露出于激光入射面以及该激光入射面的相反面的方式形成所述改质区域。
36.如权利要求20所述的激光加工方法，其特征在于，
以在所述加工对象物中露出于激光入射面以及该激光入射面的相反面的方式形成所述改质区域。
37.如权利要求21所述的激光加工方法，其特征在于，
以在所述加工对象物中露出于激光入射面以及该激光入射面的相反面的方式形成所述改质区域。
38.如权利要求22所述的激光加工方法，其特征在于，
以在所述加工对象物中露出于激光入射面以及该激光入射面的相反面的方式形成所述改质区域。
39.如权利要求12～15中任一项所述的激光加工方法，其特征在于，
形成：从所述改质区域到露出于所述加工对象物中的激光入射面的龟裂、以及从所述改质区域到露出于所述加工对象物中的所述激光入射面的相反面的龟裂。
40.如权利要求16所述的激光加工方法，其特征在于，
形成：从所述改质区域到露出于所述加工对象物中的激光入射面的龟裂、以及从所述改质区域到露出于所述加工对象物中的所述激光入射面的相反面的龟裂。
41.如权利要求17所述的激光加工方法，其特征在于，
形成：从所述改质区域到露出于所述加工对象物中的激光入射面的龟裂、以及从所述改质区域到露出于所述加工对象物中的所述激光入射面的相反面的龟裂。
42.如权利要求18所述的激光加工方法，其特征在于，
形成：从所述改质区域到露出于所述加工对象物中的激光入射面的龟裂、以及从所述改质区域到露出于所述加工对象物中的所述激光入射面的相反面的龟裂。
43.如权利要求19所述的激光加工方法，其特征在于，
形成：从所述改质区域到露出于所述加工对象物中的激光入射面的龟裂、以及从所述改质区域到露出于所述加工对象物中的所述激光入射面的相反面的龟裂。
44.如权利要求20所述的激光加工方法，其特征在于，
形成：从所述改质区域到露出于所述加工对象物中的激光入射面的龟裂、以及从所述改质区域到露出于所述加工对象物中的所述激光入射面的相反面的龟裂。
45.如权利要求21所述的激光加工方法，其特征在于，
形成：从所述改质区域到露出于所述加工对象物中的激光入射面的龟裂、以及从所述改质区域到露出于所述加工对象物中的所述激光入射面的相反面的龟裂。
46.如权利要求22所述的激光加工方法，其特征在于，
形成：从所述改质区域到露出于所述加工对象物中的激光入射面的龟裂、以及从所述改质区域到露出于所述加工对象物中的所述激光入射面的相反面的龟裂。
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