CN102665999A

CN102665999A - 激光加工方法

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Publication number: CN102665999A
Application number: CN2010800534367A
Authority: CN
Inventors: 中野诚; 井上卓; 神山信治
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2009-11-25
Filing date: 2010-11-24
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2030-11-24
Also published as: CN102665999B; US20120234808A1; WO2011065373A1; TWI515068B; TW201141642A; KR20120100992A; KR101757948B1; US10322526B2; JP5410250B2; JP2011110567A

Abstract

本发明的激光加工方法中，一边反复地进行使激光（L1～L3）同时聚光于沿着切断预定线（5）相互分离的聚光位置（P1～P2）的聚光工序，一边使激光（L1～L3）沿着切断预定线（5）相对移动。由此，沿着切断预定线（5）形成多个改质点（S），由这些多个改质点（S）来形成改质区域（7）。在此，反复进行的聚光工序的聚光位置（P1～P3）相互不重叠，另外，后段的聚光工序的聚光位置（P21～P23）中的至少一个位于前段的聚光工序的聚光位置（P11～P13）间。

Description

激光加工方法

技术领域

本发明涉及用于在加工对象物上形成改质区域的激光加工方法。

背景技术

作为以往的激光加工方法，通过使聚光位置对准加工对象物的内部而照射激光，来沿着切断预定线，在加工对象物形成改质区域已为人所知（例如参照专利文献1）。

[专利文献1]日本特开2004-343008号公报

发明内容

[发明所要解决的课题]

在此，在上述的激光加工方法中，为了减低运转成本等，被强烈地要求进一步缩短激光加工的产距时间（tact time）。并且，在上述的激光加工方法，为了提升加工质量等，被要求精度良好地形成改质区域，例如，会有期望沿着切断预定线紧密地（相互接近地）形成改质点的情况。

因此，本发明的课题在于提供能够将激光加工的产距时间予以缩短化，且能够精度良好地形成改质区域的激光加工方法。

[用以解决课题的手段]

为了解决上述课题，本发明的激光加工方法为使多个激光聚光于加工对象物，而在加工对象物上沿着切断预定线形成改质区域的激光加工方法，其特征为，包含：聚光工序，使多个激光同时地聚光于沿着切断预定线相互分离的多个聚光位置；及形成工序，通过一边反复进行聚光工序，一边使多个激光沿着切断预定线相对移动，从而沿着切断预定线形成多个改质点，并由这些多个改质点来形成改质区域；其中，反复进行的聚光工序中的多个聚光位置相互不重叠，且，后段的聚光工序的多个聚光位置中的至少一个位于前段的聚光工序的多个聚光位置之间。

在本发明的激光加工方法，由于能够使多个激光同时地聚光于沿着切断预定线相互分离的多个聚光位置来形成改质区域，故，能够达到产距时间的缩短化。并且，由于后段的聚光工序的多个聚光位置中的至少一个位于前段的聚光工序的多个聚光位置之间，故，在加工对象物，能够使改质点沿着切断预定线最终地紧密形成。此时，由于反复进行的聚光工序的多个聚光位置相互不重叠，故能够防止激光照射到已经形成的改质点（所谓的激光重叠照射），因此，能够防止产距的浪费，并且能够抑制因改质点多余变大造成对改质区域的形成带来坏影响。因此，若依据本发明，能够将激光加工的产距时间予以缩短化，且可精度良好地形成改质区域。

再者，如此在使后段的聚光工序的多个聚光位置中的至少一个位于前段的聚光工序的多个聚光位置之间的情况，即使将在聚光工序同时聚光的多个激光的间隔，在加工对象物的激光照射面的相反面侧或照射面侧、或在该两侧不重叠的方式相互地分离，也能够精度良好地形成改质区域。在此情况，在加工对象物，能够抑制多个激光重叠而使光束强度提高，防止加工对象物产生劣化。顺便一提，「多个激光不重叠」是指多个激光实质上不重叠。即，意指例如即使多个激光一部分重叠，在该重叠的激光的能量密度不会造成加工对象物劣化的规定强度以下的情况，该多个激光实质上不重叠。

另外，优选为后段的聚光工序中的多个聚光位置中的至少一个，以在加工对象物中的多个改质点沿着切断预定线形成为等间隔的方式，位于前段的聚光工序中的多个聚光位置之间。在此情况，使多个改质点沿着切断预定线形成为等间隔，能够将加工对象物沿着切断预定线精度良好地予以切断。

此时，聚光工序中的多个聚光位置的间隔H为等间隔，会有成为多个改质点的间隔与多个聚光位置的数N的约数（但1除外）的整数倍以外的规定数的积的情况。在此情况，能够理想地发挥反复进行的聚光工序的多个聚光位置相互不重叠的上述作用效果、和在加工对象物，将多个改质点沿着切断预定线形成为等间隔的上述作用效果。

另外，优选为在形成工序中，一边反复进行聚光工序，一边沿着切断预定线的方向从加工对象物的外侧到内侧、或从内侧到外侧，使多个激光沿着切断预定线相对移动。在此，在一边反复进行聚光工序，一边使多个激光沿着切断预定线相对移动的情况，例如如图15所示，在聚光工序开始侧401及聚光工序结束侧402，即使反复进行聚光工序，最终使要聚光的聚光位置P位置处于等间隔的作业极为困难。对此，如前述，通过从加工对象物1的外侧到内侧、或自内侧到外侧使激光L1～L3相对移动，能够使得该聚光工序开始侧R1或聚光工序结束侧R2的聚光位置P位于加工对象物1的外侧，其结果，能够仅使位置处于等间隔的多个聚光位置P位于加工对象物1。因此，在加工对象物1，遍及沿着切断预定线5的一端到另一端的范围，可将多个改质点S合适地形成为等间隔。

[发明效果]

依据本发明，能够将激光加工的产距时间予以缩短化，且可精度良好地形成改质区域。

附图说明

图1为用于改质区域的形成的激光加工装置的概略构成图。

图2为成为改质区域的形成的对象的加工对象物的平面图。

图3为沿着图2的加工对象物的III-III线的截面图。

图4为激光加工后的加工对象物的平面图。

图5为沿着图4的加工对象物的V-V线的截面图。

图6为沿着图4的加工对象物的VI-VI线的截面图。

图7为显示加工对象物的平面图。

图8为显示用于实施实施方式所涉及的激光加工方法的激光加工装置的概略构成图。

图9为反射型空间光调制器的部分截面图。

图10为显示图8的激光加工装置的光学***的主要部分的概略图。

图11为由图8的激光加工装置使多个激光同时聚光的加工对象物的放大截面图。

图12（a）为用于说明本实施方式的激光加工的工序图，（b）为显示图12（a）的后续的工序图，（c）为显示图12（b）的后续的工序图。

图13（a）为显示图12（b）后续的工序图、（b）为显示图13（a）的后续的工序图。

图14（a）为显示图13（b）后续的工序图、（b）为显示图14（a）的后续的工序图。

图15为显示图14（c）后续的工序图。

图16为显示同时聚光数与同时聚光位置的间隔的关系的图表。

图17（a）为用于说明同时聚光数与同时聚光位置的间隔的关系的激光加工的工序图、（b）为显示图17（a）的后续的工序图、（c）为显示图17（b）的后续的工序图。

图18为显示其它例的实施方式的同时聚光位置及聚光顺序的图。

图19为显示其它例的实施方式的同时聚光位置及聚光顺序的图。

图20为显示其它例的实施方式的同时聚光位置及聚光顺序的图。

符号说明

1：加工对象物

3：表面（相反面）

5：切断预定线

7：改质区域

21：背面（激光照射面）

B：改质点的间隔

H：同时聚光位置的间隔（多个聚光位置的间隔）

L1～L3：激光

N：同时聚光数（聚光位置的数目）

P1～P3，P’1～P’3，P11～P13，P21～P23，P31～P33，P41～P43，P51～P53，P61～P63，P71～P73：同时聚光位置（聚光位置）

S：改质点

具体实施方式

以下，参照图面，详细地说明关于本发明的优选的实施方式。再者，在各图中，针对相同或相当的要素赋予相同符号，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，多个脉冲激光同时地聚光于加工对象物，在加工对象物的内部，沿着切断预定线，形成多个改质点，由这些多个改质点，来形成成为切断的起点的改质区域。因此，首先，参照图1～图6，说明关于此改质区域的形成。

如图1所示，激光加工装置100具备：用于使激光L脉冲振荡的激光源101；配置成将激光L的光轴（光路）的方向改变90°的二相色镜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：用于支撑加工对象物1的支撑台107，所述加工对象物1被照射由聚光用透镜105所聚光的激光L；用于使支撑台107移动的平台111；用于调节激光L的输出、脉冲宽等而控制激光源101的激光源控制部102；及用来控制平台111的移动的平台控制部115。

在此激光加工装置100，从激光源101所射出的激光L由二向色镜103将该光轴的方向改变90°，再由聚光用透镜105聚光于已被载置在支撑台107上的加工对象物1的内部。与此同时，平台111被移动，使得加工对象物1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的改质区域形成于加工对象物1。

作为加工对象物1，使用半导体材料、压电材料等，如图2所示，在加工对象物1，设定有用于切断加工对象物1的切断预定线5。切断预定线5为呈直线状延伸的假想线。当在加工对象物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，如图2的箭号A方向）相对地移动。由此，如图4～图6所示，改质区域7沿着切断预定线5形成于加工对象物1的内部，沿着切断预定线5所形成的改质区域7成为切断起点区域8。

再者，聚光点P是指激光L聚光的部位。另外，切断预定线5不限于直线状，也可为曲线状，另外，不限于假想线，也可为实际上画在加工对象物1的表面3的线。另外，改质区域7，有连续地形成的情况，也有断续地形成的情况。另外，改质区域7也可为列状、也可为点状，也就是改质区域7至少形成于加工对象物1的内部即可。另外，会有以改质区域7作为起点来形成龟裂的情况，龟裂及改质区域7也可露出于加工对象物1的外表面（表面、背面、或外周面）。

顺便一提，此处的激光L透过加工对象物1并且特别是在加工对象物1的内部的聚光点附近被吸收，由此，在加工对象物1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，因激光L几乎未被吸收，所以加工对象物1的表面3不发生熔融。一般地，在从表面3熔融除去而形成孔、槽等的除去部（表面吸收型激光加工）的情况，加工区域从表面3侧朝背面侧逐渐地行进。

此外，在本实施方式所形成的改质区域，是指密度、折射率、机械强度、及其它的物理的特性等成为与周围不同的状态的区域。作为改质区域，可举出例如，熔融处理区域、裂纹区域、绝缘破坏区域、折射率变化区域等，也有这些区域混合存在的区域。且，作为改质区域，也有在加工对象物的材料中，改质区域的密度与非改质区域的密度进行比较而变化的区域、形成有晶格缺陷的区域（将这些总括称为高密转移区域）。

此外，熔融处理区域、折射率变化区域、与非改质区域的密度进行比较而变化的区域、形成有晶格缺陷的区域，进一步有在这些区域的内部、或改质区域与非改质区域的界面包含有龟裂（破裂、微龟裂）的情况。包含的龟裂有遍及改质区域的全体的情况、或仅形成于一部分或形成于多部分的情况。作为加工对象物1，可举出例如包含硅、玻璃、LiTaO₃或蓝宝石（Al₂O₃）、或由这些材料所构成。

此外，在本实施方式，通过沿着切断预定线5形成多个改质点（加工痕），来形成改质区域7。改质点是指由脉冲激光的1脉冲的射击（即，1脉冲的激光照射：激光射击）所形成的改质部分，通过改质点聚集来形成改质区域7。作为改质点，可举出裂纹点、熔融处理点或折射率变化点、或这些至少1个混合存在的点等。

关于此改质点，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、结晶方位等，优选为适宜地控制其大小、欲产生的龟裂的长度。

其次，详细地说明关于本发明的实施方式。图7为显示成为本实施方式的激光加工方法的对象的加工对象物的平面图。如图7所示，加工对象物1具备：蓝宝石基板11；经由缓冲层形成于蓝宝石基板11的表面11a上的GaN（氮化砷）层16；及含有多个功能元件15并形成于GaN层16上的功能元件层（未图标）。

功能元件15为由结晶成长所形成的半导体工作层、发光二极管等的受光元件、激光二极管等的发光元件、或作为电路所形成的电路元件等，呈矩阵状多个形成于与硅晶圆11的定向平面6平行的方向及垂直的方向。这样的加工对象物1以通过相邻的功能元件间的方式，沿着设定成格子状的切断预定线5被切断。

图8为显示用来实施本发明的实施方式的激光加工方法的激光加工装置的概略构成图。如图8所示，激光加工装置300在框体231内具备有激光源202、反射型空间光调制器203、4f光学***241及聚光光学***204。

激光源202为用于射出例如波长532nm的作为脉冲激光的激光L，例如使用光纤激光。在此的激光源202以螺丝等固定于框体231的顶板236，使得可朝水平方向射出激光。

反射型空间光调制器203用于将自激光源202所射出的激光L予以调制者，例如使用反射型液晶（LCOS：Liquid Crystal on Silicon）的空间光调制器（SLM：Spatial Light Modulator）。在此的反射型空间光调制器203将自水平方向所射入的脉冲激光L，相对于水平方向朝斜上方一边予以反射一边予以调制，然后将脉冲激光L同时地聚光（同时聚光）在沿着相对移动的切断预定线5的方向分离的多个聚光位置。

图9为图8的激光加工装置的反射型空间光调制器的部分截面图。如图9所示，反射型空间光调制器203具备有硅基板213、驱动电路层914、多个像素电极214、电介质多层膜镜等的反射膜215、配向膜999a、液晶层216、配向膜999b、透明导电膜217、及玻璃基板等的透明基板218，这些构件依据此顺序被层叠。

透明基板218具有沿着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主要包含有例如玻璃等的光透过性材料，使从反射型空间光调制器203的表面218a所射入的规定波长的激光L透过至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218a上，主要是由含有使激光L透过的导电性材料（例如ITO）所构成的。

多个像素电极214依据多个像素的排列而排列成二维状，沿着透明导电膜217排列于硅基板213上。各像素电极214由例如铝等的金属材料所构成，这些表面214a被加工成平坦且平滑。多个像素电极214被设置于驱动电路层914的有源矩阵电路所驱动。

有源矩阵电路设置于多个像素电极214与硅基板213之间，对应于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的施加电压。这样的有源矩阵电路例如具有控制排列于未图示的X轴方向的各像素列的施加电压的第1驱动电路、和控制排列于Y轴方向的各像素列的施加电压的第2驱动电路，被构成为，由控制部250以双方的驱动电路来对所指定的像素的像素电极214施加规定电压。

再者，配向膜999a，999b配置于液晶层216的两端面，将液晶分子群排列于一定方向。配向膜999a，999b由例如聚酰亚胺这样的高分子材料所构成，可适用在与液晶层216的接触面实施有摩擦处理等的材料。

液晶层216配置于多个像素电极214与透明导电膜217之间，对应于由各像素电极214与透明导电膜217所形成的电场，而调制激光L。即，当由有源矩阵电路对某像素电极214施加电压时，在透明导电膜217与该像素电极214之间形成电场。

此电场分别对反射膜215及液晶层216，以对应各自的厚度的比例加以施加。而且，对应施加于液晶层216的电场的大小，液晶分子216a的排列方向改变。当激光L透过透明基板218及透明导电膜217而射入到液晶层216时，此激光L在通过液晶层216的期间，被液晶分子216a予以调制，在反射膜215反射后，再次被液晶层216所调制，然后才取出。

由此，在射入至调制图案而透过的激光L，其波阵面被调整，构成该激光L的各光线中，在与行进方向正交的规定方向的成分的位相产生偏移。其结果，如图10所示，激光L被调制成在加工对象物1内的3维方向的任意的多个位置，以聚光光学***204将激光L进行多点聚光。具体而言，以聚光光学***204调整激光L的强度、振幅、位相、偏光等后进行双折射，同时聚光至在加工对象物1内沿着切断预定线5分离的多个聚光位置。

回到图8，4f光学***241调整被反射型空间光调制器203进行了调制的激光L的波阵面形状。此4f光学***241具有：第1透镜241a及第2透镜241b。

透镜241a，241b配置于反射型空间光调制器203与聚光光学***204之间，使得反射型空间光调制器203与第1透镜241a的距离成为第1透镜241a的焦点距离f1，聚光光学***204与透镜241b的距离成为透镜241b的焦点距离f2，第1透镜241a与第2透镜241b的距离成为f1+f2，且第1透镜241a与第2透镜241b成为两侧远心光学***。在此4f光学***241，能够抑制：被反射型空间光调制器203所调制的激光L因空间传播造成波阵面形状改变而象差增大的情况产生。

聚光光学***204将由4f光学***241所调制的激光L聚光于加工对象物1的内部。此聚光光学***204含有多个透镜所构成的，经由含有压电元件等所构成的驱动单元232，设置于框体231的底板233。

此外，激光加工装置300在框体231内具备有：用于观察加工对象物1的表面3的表面观察单元211；和用于对聚光光学***204与加工对象物1的距离进行微调整的AF（Auto Focus）单元212。

表面观察单元211具有：用于射出可见光VL1的观察用光源211a；和接收被加工对象物1的表面3所反射的可见光VL1的反射光VL2并予以检测的检测器211b。在表面观察单元211，从观察用光源211a所射出的可见光VL1被镜208及二向色镜209，210，238所反射、透过，在聚光光学***204朝加工对象物聚光。然后，在加工对象物1的表面2所反射的反射光VL2，在聚光光学***204聚光，并在二向色镜238，210透过、反射后，透过二向色镜209并由检测器211b进行受光。

AF单元212通过射出AF用激光LB1，且将在加工对象物1的表面3所反射的AF用激光LB1的反射光LB2予以受光并进行检测，来取得沿着切断预定线5的表面3的位移数据。另外，AF单元212，在形成改质区域7时，依据所取得的位移数据来驱动驱动单元232，以沿着加工对象物1的表面3的起伏的方式，使聚光光学***204朝其光轴方向往复移动。

且，激光加工装置300具备作为用来控制该激光加工装置300的由CPU、ROM、RAM等所构成的控制部250。此控制部250控制激光源202，用于调节从激光源202所射出的激光L的输出、脉冲宽等。另外，控制部250当形成改质区域7时，控制框体231、平台111的位置、及驱动单元232的驱动，使得激光L的同时聚光位置位于从加工对象物1的表面3起分离的规定距离，且沿着切断预定线5相对地移动。

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的各电极部214a，217a施加规定电压，使规定的调制图案显示于液晶层216。由此，以反射型空间光调制器203将激光L期望地进行调制，朝加工对象物1内的3维方向，使激光L同时地聚光于任意的多个同时聚光位置，至少同时形成沿着切断预定线5分离的多个改质点S（详细内容如后述）。

再者，规定的调制图案例如基于要形成改质区域7的位置、照射的激光L的波长、及聚光光学***204或加工对象物1的折射率等预先被导出，然后存储于控制部250。

其次，说明关于使用所述激光加工装置300来对加工对象物1进行加工的情况。在此，作为一例，说明使激光L同时聚光于沿着切断预定线5分离的3点的同时聚光位置的情况。

首先，在加工对象物1的表面3粘贴例如扩展带，将该加工对象物1载置于平台111上。接着，一边将背面21作为激光照射面来对加工对象物1将激光L予以脉冲照射，一边将加工对象物1与激光L沿着切断预定线5相对移动（扫瞄），由此形成改质区域7。

具体而言，自激光源202所射出的激光L，在框体231内朝水平方向行进后，被镜205a朝下方反射，并由衰减器207调整光强度。此激光L通过镜205b朝水平方向反射，并通过光束均质机260将强度分布予以均等化后射入到反射型空间光调制器203。

射入到反射型空间光调制器203的激光L，透过显示于液晶层216的调制图案，对应该调制图案被调制后，作为激光L1～L3，朝相对于水平方向呈斜上方射出。接着，由镜206a朝上方反射后，通过λ/2波长板228变更成偏振光方向成为沿着切断预定线5的方向，由镜206b朝水平方向反射后射入到4f光学***241。

接着，调整波阵面形状，使得射入到聚光光学***204的激光L1～L3成为平行光。具体而言，透过第1透镜241a并被收束，再藉由镜219朝下方反射，经过共焦点O后发散，并且，透过第2透镜241b，再次收束成为平行光。激光L1～L3依次透过二向色镜210，218射入到聚光光学***204，由聚光光学***204同时聚光于已被载置在平台111上的加工对象物1的内部。其结果，在加工对象物1内的厚度方向的规定深度，同时形成以等间隔排列的3个改质点S（参照图11）。

另外，上述的激光L1～L3的3点同时聚光沿着切断预定线5反复进行，使得在加工对象物1内形成多个改质点S，由这些改质点来形成改质区域7。然后，通过使扩展带扩展，以改质区域7作为切断的起点，将加工对象物1沿着切断预定线5切断，使得加工对象物1作为多个芯片（例如内存、IC、发光元件、受光元件等）相互地分离。

在此，在本实施方式，如上述，一边反复进行将激光L1～L3同时聚光于作为同时聚光的多个聚光位置的同时聚光位置的工序（以下也简称为「聚光工序」），一边使激光L1～L3沿着切断预定线5相对移动。以下，一边参照图10～14一边进行详细说明。

首先，在加工对象物1，依据最终形成的多个改质点S的间隔B（参照图14）、和激光L的反复频率来控制控制部250，并设定扫瞄速度。然后，控制反射型空间光调制器203，设定作为同时聚光的聚光数的同时聚光数N（在此，N＝3），并且，控制聚光光学***204的射入角从而设定同时聚光位置P1～P3的间隔H（参照图14）。也就是说，控制反射型空间光调制器203，来进行期望的宽广间隔同时激光加工。

在此，使用作为聚光光学***204的调制图案的规定的衍射光栅图案，设定同时聚光数N，并且，通过控制该光栅宽度的大小，来设定同时聚光位置P1～P3的间隔H。再者，如图14所示，间隔B是指在反复进行的多个聚光工序中，激光L1～L3最终聚光的多个聚光位置P中相邻接的聚光位置P，P间的间隔。

图10是显示图8的激光加工装置的光学***的主要部分的概略图。如图10所示，间隔H依据聚光光学***204的焦点距离f、及朝聚光光学***204的激光L1～L3射入角θ来设定，例如，以H＝f×tanθ求取。再者，在本实施方式，通过反射型空间光调制器203来控制射入角θ，但，也可由控制4f光学***241，调整缩小倍率，来控制射入角θ。顺便一提，此射入角度θ的最大値为因聚光光学***204的视场角所产生的临界入射角。

图11为由图8的激光加工装置，使多个激光同时聚光的加工对象物的放大截面图。在图中，激光L1～L3从左侧朝右侧相对移动。另外，在图中，针对激光L1～L3的移动方向，同时聚光位置P1为位于最后方的聚光位置，同时聚光位置P3为位于最前方的聚光位置，同时聚光位置P2为位于同时聚光位置P1，P3的中间的聚光位置。再者，同时聚光位置P1～P2，为了说明方便，以圆形标记表示（以下的图12～15，17也相同）。

如图11所示，本实施方式的同时聚光位置P1～P3的间隔H被设为，相互地分离成同时聚光的激光L1～L3不重叠于加工对象物1的表面3侧（激光照射面的相反面侧）、或背面21侧（照射面侧）、或该两侧的距离。在此，间隔H被设为［间隔B］与［同时聚光数N的约数（但除了1以外，以下相同）的整数倍以外的规定数］的积。再者，「激光L1～L3不重叠」是指激光L1～L3实质上不重叠。即，意指例如就算激光L1～L3的一部分重叠，此重叠的激光的能量密度在不会使加工对象物1劣化的规定强度以下的情况下，这些激光L1～L3实质上不重叠。

如以上所述，在本实施方式，当使用间隔H为［4×间隔B］、反复频率为αkHz的激光L时，扫瞄速度则作成为［同时聚光数N/4/反复频率α×间隔H］。例如，间隔H为40μm，反复频率为10kHz，间隔B为10μm，扫瞄速度则为300mm/s。又，例如，间隔H为24μm，反复频率为15kHz，间隔B为6μm，扫瞄速度则为270mm/s。

接着，如图12～14所示，从加工对象物1的外侧区域R1通过内侧区域R2而到外侧区域R3为止，使激光L1～L3沿着切断预定线5朝一个方向一边相对移动一边进行脉冲照射，反复实施聚光工序。此时，让后段的聚光工序的同时聚光位置P1～P3中的至少一个位于前段的聚光工序的同时聚光位置P1～P3间。具体而言，分别使后段的聚光工序的同时聚光位置P1～P3分别位于，在前段的聚光工序的各同时聚光位置P1～P3间的各个的移动方向前侧。

更具体而言，如图12（a）所示，使激光L1～L3一边沿着切断预定线5相对移动一边开始进行脉冲照射，让激光L1～L3同时聚光于同时聚光位置P11～P13，来同时形成改质点S。在此的同时聚光位置P11，P12位于外侧区域R1，而同时聚光位置P13位于在内侧区域R2内的对加工对象物1的外缘E呈规定长度的移动方向前侧的位置。

再者，此时，如上述，激光L1，L2直接照射于扩展带274，但，由于不通过加工对象物1的激光容易扩散且能量密度比较低，故，几乎不会有因激光L1，L2造成扩展带274劣化的情况产生。

接着，如图12（b）所示，使激光L1～L3一边沿着切断预定线5相对移动一边进行脉冲照射，让激光L1～L3聚光于同时聚光位置P21～P23。由此，在同时聚光位置P22，23，同时形成2个改质点S。

同时聚光位置P11，21间（P12，22间或P13，23间）的间隔A以激光的反复频率及扫瞄速度加工速度来决定，成为间隔B×同时聚光数N。同时聚光位置P21在外侧区域R1，与同时聚光位置P11，12间的同时聚光位置P12的移动方向后侧接近。同时聚光位置P22在内侧区域R2，与同时聚光位置P12，13间的同时聚光位置P12的移动方向后侧接近。同时聚光位置P31在内侧区域R2，位于相对于同时聚光位置P13呈移动方向前侧的位置。

同样地，如图13（a）～图14（b）所示，使激光L1～L3一边沿着切断预定线5继续相对移动，一边进行脉冲照射，使激光L1～L3依序地同时聚光于同时聚光位置P31～P33、同时聚光位置P41～P43、同时聚光位置P51～P53、同时聚光位置P61～P63，以相互不重叠的方式形成多个改质点S。

此外，如图15所示，使激光L1～L3一边沿着切断预定线5继续相对移动，一边进行脉冲照射，使激光L1～L3聚光于同时聚光位置P71～P73，从而在同时聚光位置P71形成改质点S。由此，加工对象物1的内部的从沿着切断预定线5的一端遍及另一端，多个改质点S以等间隔，互不重叠且接近的方式形成，通过这些改质点S形成改质区域7。

以上，在本实施方式，由于使激光L1～L3同时聚光于沿着切断预定线5相互分离的同时聚光位置P1～P3，故，与通常的激光加工相比，能够达到产距时间的缩短化。并且，由于使后段的聚光工序的同时聚光位置P1～P3分别位于前段的聚光工序的各同时聚光位置P1～P3间的各个，故，在加工对象物1，能够使改质点S沿着切断预定线5最终紧密地形成。此时，由于反复进行的聚光工序的聚光位置P（即，最终聚光的聚光位置P）互不重叠，故，能够防止激光L1～L3照射到已经形成的改质点S（所谓的激光L1～L3重叠照射）。因此，能够防止产距的浪费，并且能够抑制改质点S过渡变大所造成对改质区域7的形成上产生的坏影响。因此，根据本实施方式，能够将激光加工的产距时间予以缩短化，且能够精度良好地形成改质区域7。

且，如前述，由于同时聚光位置P1～P3相互分离成在加工对象物1中的表面3侧、或背面21侧、或该两侧，激光L1～L3不重叠，故，能够抑制因在加工对象物1的表面3侧（例如，GaN层16）激光L1～L3重叠而引起干涉，造成光束强度意外变高的情况产生。其结果，能够防止加工对象物1（特别是加工对象物1的表面3侧）产生劣化，进而能够防止GaN层16劣化。

再者，由于改质点S的间隔B，有适合切断的范围，故，会有当过渡扩大同时聚光位置P1～P3的间隔H时造成不易进行切断或切断精度降低的可能，但，如本实施方式，当使后段的聚光工序的同时聚光位置P1～P3分别位于前段的聚光工序的各同时聚光位置P1～P3间的各个时，则能够抑制例如最终多个形成于加工对象物1的改质点S相互过渡分离（能够以不扩大间隔H而形成改质区域7的方式，排列改质点S），可精度良好地形成改质区域7。

顺便一提，在表面3侧，由于在激光照射面的相反面侧，激光L1～3扩大，故，激光L1～L3容易重叠而干涉，因此能量密度容易变高。特别是如本实施方式，当将具有高光透过性的蓝宝石基板11利用于加工对象物1时，在加工对象物1，激光L1～L3不被吸收而容易透过加工对象物1，针对这一点，也使表面3侧的能量密度容易变高。因此，在本实施方式中，加工对象物1的表面3侧的激光L1～L3能防止重叠而可预防劣化产生的上述作用效果特别有效。

另外，在本实施方式中，如前述，由于在加工对象物1中，改质点S沿着切断预定线5以等间隔形成，故，能够将加工对象物1沿着切断预定线5精度良好地予以切断。

图16为显示同时聚光数与同时聚光位置的间隔的关系的图表，图17（a）为用来说明同时聚光数与同时聚光位置的间隔的关系的激光加工的概略工序图、图17（b）为显示图17（a）的后续的概略工序图、图17（c）为显示图17（b）的后续的概略工序图。图16中的「NG」意指在图表的行及列的加工条件下，前段的聚光工序中的同时聚光位置的至少一个与后段的聚光工序的同时聚光位置重叠，不适于改质区域7的形成。另外，同时聚光位置的间隔H，如前述，以间隔B为基准来进行设定，因此，在图16中，显示以间隔B作为基准的（除以间隔B的値）。另外，如图16中的赋予同时聚光位置P’1～P’3的数字表示聚光顺序。

如图16所示可得知，当间隔H为关于同时聚光数N的约数的整数倍以外的规定数时，则不会成为「NG」，能够将改质点S以等间隔精度良好地形成。另外，当间隔H为同时聚光数N的约数的整数倍时，则会成为「NG」。例如，同时聚光数为6、同时聚光位置的间隔H为4（框内的加工条件）的情况时，如图16所示，可得知前段的同时聚光位置P’1与后段的同时聚光位置P’3相互地重叠，而无法精度良好地形成改质点S。

针对这一点，在本实施方式，如前述，同时聚光位置P1～P3的间隔H成为改质点S的间隔B与同时聚光数N的约数的整数倍以外的规定数的积。因此，既可在加工对象物1，将改质点S沿着切断预定线5以等间隔形成，又可合适地防止前段及后段的聚光工序的同时聚光位置P1～P3重叠的情况产生。

另外，在本实施方式中，如前述，一边反复进行聚光工序，一边从加工对象物1的外侧区域R1通过内侧区域R2到外侧区域R3为止，使激光L1～L3朝沿着切断预定线5的一个方向相对移动。在此，如图15所示，在聚光工序开始侧401及聚光工序结束侧402，即使反复进行聚光工序，让激光L1～L3最终聚光的同时聚光位置P位于等间隔的位置极为困难。因此，如本实施方式，使激光L1～L3相对移动到区域R1～R3为止，使聚光工序开始侧401或聚光工序结束侧402的同时聚光位置P位于加工对象物1的外侧区域R1，R3，由此能够仅让位于等间隔的位置的多个同时聚光位置P位于内侧区域R2。其结果，能够让改质点S以等间隔精度良好地形成于加工对象物1。

图18为显示其它实施方式的多个激光的同时聚光位置及顺序的图。在图18，在左右方向显示沿着切断预定线的假想加工位置t，此假想加工位置t以改质点S的间隔B为基准加以显示。又，赋予有数字的单元是指该假想加工位置t成为同时聚光位置，该数字是指加工次序。另外，激光L1～L3的移动方向为从纸面左侧朝纸面右侧。针对此，在图19，20也相同。

如图17所示，同时聚光位置P1～P3的间隔H不限于本实施方式，若激光L1～L3相互地分离成在加工对象物1的激光照射面的相反面侧不重叠，则可作成为各种大小。当扩大间隔H，则可更进一步抑制激光L1～L3的重叠，但由于空间频率变高，故，在反射型空间光调制器203中的调制图案的表现（表示）会变得困难。而当缩小间隔H时，则空间频率变低，因此在反射型空间光调制器203中的调制图案的表现（表示）上有利，但激光L1～L3的重叠会变大。

另外，在前段及后段的聚光工序中的同时聚光位置P1～P3的位置关系系不限于本实施方式，若使后段的聚光工序的同时聚光位置P1～P3中的至少一个位于前段的聚光工序的同时聚光位置P1～P3间，则可作成为各种的位置关系。例如，也可如图18（a）所示，将间隔H设为5，让后段的聚光工序的同时聚光位置分别位于前段的聚光工序的同时聚光位置间的各自中央前侧。

另外，也可分别如图18（b），（c）所示，分别将间隔H设为7，8，使前段的聚光工序的同时聚光位置位于前前段的聚光工序的同时聚光位置间，并且使后段的聚光工序的同时聚光位置位于前前段的聚光工序的同时聚光位置间且位于前段的聚光工序的同时聚光位置间。在这些情况可得知，能够在加工对象物1，以等间隔形成改质点S。

在此，在将间隔H设为［同时聚光数N+1］的类型的宽广间隔同时激光加工的情况时，聚光顺序j_N+1能以下述（1）式表示。另外，在将间隔H设为［同时聚光数N-1］的类型的宽广间隔同时激光加工的情况时，聚光顺序j_N-1能以下述（2）式表示。

j_N+1=完成（t/N）-剩余（t-1,N）…（1）

j_N-1=完成（t/N）+剩余（剩余（t-1,N）,-N+1）…（2）

其中，t：假想加工位置、N：同时聚光数。

以上，说明了关于本发明的优选实施方式，但本发明不限于上述实施方式。例如，在本发明，也可使聚光于同时聚光位置的激光L1～L3的能量作成为任意的値，且，也可将激光L1～L3的至少的1个能量作成为零或减少。在此情况，例如，也可如图19所示，沿着切断预定线5以规定间隔空开间隙（非等间隔）来构成同时聚光位置。这样的照射方法，可利用于例如在交叉的切断预定线5的交叉部分空出间隔的情况等。

另外，在上述实施方式，将同时聚光数N设为3，但也可例如图20所示，将同时聚光数N设为2，作成为至少2以上即可。另外，形成改质区域7时的激光射入面不限于加工对象物1的背面21，也可为加工对象物1的表面3。

另外，在上述实施方式，使用LCOS-SLM作为反射型空间光调制器203，但，也可使用MEMS（微机电***）-SLM、或DMD(可变形镜装置)等。而且，在上述实施方式，使用反射型空间光调制器203，但，也可使用透过型空间光调制器。作为空间光调制器，可举出液晶单元（cell）类型，LCD类型的调制器等。

另外，不限于使用反射型空间光调制器203来将多个激光予以照射，要点是，能够使多个激光同时聚光于至少沿着切断预定线相互分离的多个同时聚光位置即可。另外，多个同时聚光位置，也可相互地分离于加工对象物1的厚度方向。

另外，上述实施方式的反射型空间光调制器203具备有电介质多层膜镜，但也可使用硅基板的像素电极的反射。另外，在上述实施方式中，使用4f光学***241，但在波阵面形状的变化不会造成问题的情况等，也可省略4f光学***241。

[产业上的利用可能性]

根据本发明，能够将激光加工的产距时间予以缩短化，且可精度良好地形成改质区域。

Claims

1.一种激光加工方法，其特征在于，

是使多个激光聚光于加工对象物，在所述加工对象物上沿着切断预定线形成改质区域的激光加工方法，

所述方法包括：

聚光工序，使所述多个激光同时地聚光于沿着切断预定线相互分离的多个聚光位置；及

形成工序，通过一边反复进行所述聚光工序一边使所述多个激光沿着所述切断预定线相对移动，从而沿着所述切断预定线形成多个改质点，并由这些多个改质点来形成所述改质区域，

反复进行的所述聚光工序中的多个聚光位置相互不重叠，且，

后段的所述聚光工序的所述多个聚光位置中的至少一个位于前段的所述聚光工序的所述多个聚光位置之间。

2.如权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，

后段的所述聚光工序中的所述多个聚光位置中的至少一个，以在所述加工对象物中的所述多个改质点沿着所述切断预定线形成为等间隔的方式，位于前段的所述聚光工序中的所述多个聚光位置之间。

3.如权利要求2所述的激光加工方法，其特征在于，

所述聚光工序中的所述多个聚光位置的间隔H为等间隔，并成为所述多个改质点的间隔与规定数的积，所述规定数为所述多个聚光位置的数N的约数的整数倍以外的数，其中，所述约数不包括1。

4.如权利要求2或3所述的激光加工方法，其特征在于，

在所述形成工序中，一边反复进行所述激光聚光工序，一边沿着所述切断预定线的方向从所述加工对象物的外侧到内侧、或从内侧到外侧，使所述多个激光沿着所述切断预定线相对移动。