TW201836748A - 雷射加工裝置及雷射加工方法 - Google Patents

Abstract

雷射加工裝置係具備有：測定用光源；聚光用透鏡；根據在雷射光入射面被反射的測定用光的反射光，檢測雷射光入射面的位移的位移檢測部；及將測定用光及測定用光的反射光的至少任一者的成像狀態進行移動的成像狀態調整部。位移檢測部係具有：將測定用光的反射光分歧成複數分歧反射光的分歧部；對複數分歧反射光各個，附加互相不同的大小的像散量的複數像散附加部；檢測附加有像散的複數分歧反射光各個的射束形狀的複數射束形狀檢測部；及由複數分歧反射光的光路之中，選擇對應在成像狀態調整部進行調整的成像狀態的一個，根據所選擇出的分歧反射光的光路中的射束形狀檢測部的檢測結果，取得關於位移的訊號的訊號取得部。

Description

雷射加工裝置及雷射加工方法

本發明之一態樣係關於雷射加工裝置及雷射加工方法。

以往已知一種藉由將加工用雷射光聚光在加工對象物，在加工對象物形成改質區域的雷射加工裝置(參照例如專利文獻1)。如上所示之雷射加工裝置係具備有：將測定用光出射的測定用光源；將加工用雷射光及測定用光聚光在加工對象物的聚光用透鏡；及根據在加工對象物的雷射光入射面被反射的測定用光的反射光，檢測雷射光入射面的位移(以下亦僅稱之為「位移」)的位移檢測部。位移檢測部係在測定用光的反射光附加像散(astigmatism)，檢測附加有像散的反射光的射束形狀，根據該檢測結果，取得有關位移的訊號。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2015-186825號公報

(發明所欲解決之課題)

在如上所述之雷射加工裝置中，有所取得之對於位移的訊號的變動(訊號的傾斜)過於平緩的情形。此時，例如若雷射光入射面為研削面，因該研削痕(亦被稱為鋸痕(saw mark))，測定用光散射，由於產生即使為相同位移，訊號亦不同的現象，因此所檢測的位移的誤差較為明顯。結果，有難以精度佳地檢測雷射光入射面的位移之虞。

本發明之一態樣之目的在提供可精度佳地檢測雷射光入射面的位移的雷射加工裝置及雷射加工方法。 (解決課題之手段)

本發明之一態樣之雷射加工裝置係藉由將加工用雷射光聚光在加工對象物，在加工對象物形成改質區域的雷射加工裝置，其係具備有：測定用光源，其係出射測定用光；聚光用透鏡，其係將加工用雷射光及測定用光聚光在加工對象物；位移檢測部，其係根據在加工對象物的雷射光入射面被反射的測定用光的反射光，檢測雷射光入射面的位移；及成像狀態調整部，其係將測定用光及測定用光的反射光的至少任一者的成像狀態進行移動，位移檢測部係具有：分歧部，其係將測定用光的反射光分歧成複數分歧反射光；複數像散附加部，其係設在複數分歧反射光的光路各個，對複數分歧反射光各個，附加互相不同的大小的像散量；複數射束形狀檢測部，其係被設在複數分歧反射光的光路各個，檢測附加有像散的複數分歧反射光各個的射束形狀；及訊號取得部，其係由複數分歧反射光的光路之中，選擇對應在成像狀態調整部進行調整的成像狀態的一個，根據所選擇出的分歧反射光的光路中的射束形狀檢測部的檢測結果，取得關於位移的訊號。

本發明人等不斷精心研究，發現所取得的訊號的傾斜係與測定用光及測定用光的反射光的至少任一者的成像狀態具相關。此外，以訊號的傾斜過於平緩的要因而言，發現因該成像狀態與反射光所附加的像散量的失配而起。因此，在本發明之一態樣之雷射加工裝置中，將測定用光的反射光分歧成複數分歧反射光，檢測在各分歧反射光的光路附加有彼此不同的大小的像散量的分歧反射光的射束形狀。接著，由複數分歧反射光的光路之中，選擇對應在成像狀態調整部進行移動的成像狀態的一個，取得根據所選擇出的該光路的分歧反射光的射束形狀的訊號。藉此，可將有關所取得的訊號的分歧反射光所附加的像散量，形成為對應成像狀態者。可抑制所取得的訊號的傾斜變得過於平緩。因此，可精度佳地檢測雷射光入射面的位移。

在本發明之一態樣之雷射加工裝置中，亦可成像狀態調整部係藉由移動成像狀態來調整偏移量，訊號取得部係由複數分歧反射光的光路之中，選擇對應在成像狀態調整部進行調整的偏移量的一個。在此，偏移量係指表示當相對於加工對象物的雷射入射面的位移的訊號成為基準值(典型為零)時之加工對象物的雷射入射面的相對位移的尺度。例如偏移量為0μm係指當與測定用光為相同波長的平行光入射至聚光用透鏡時，成為在加工對象物的雷射入射面縮至最小的配置，相對於此時的位移訊號的訊號成為基準值的幾何學上的配置狀態。此外，例如偏移量為-180μm，係指由偏移量為0μm時的上述配置，加工對象物的雷射入射面朝聚光用透鏡接近180μm時，訊號成為基準值的幾何學上的配置狀態。偏移量的值小(負幅度大)時，稱偏移或偏移量為深，偏移量的值大(負幅度小)時，稱偏移或偏移量為淺。

發現所取得的訊號的傾斜，具體而言，與偏移量具相關，因偏移量與像散量的失配(mismatch)而起而過於平緩的知見。因此，在本發明之一態樣之雷射加工裝置中，由複數分歧反射光的光路之中選擇對應偏移的一個。藉此，可將有關所取得的訊號的分歧反射光所附加的像散量形成為對應偏移量者。可抑制所取得的訊號的傾斜過於平緩。

在本發明之一態樣之雷射加工裝置中，亦可分歧部係將測定用光的反射光至少分歧成第1分歧反射光及第2分歧反射光，像散附加部係具有：第1像散附加部，其係被設在第1分歧反射光的光路，將第1像散量附加在第1分歧反射光；及第2像散附加部，其係被設在第2分歧反射光的光路，將大於第1像散量的第2像散量附加在第2分歧反射光，訊號取得部係：若在成像狀態調整部進行調整的偏移量位於第1範圍，選擇第1分歧反射光的光路，若在成像狀態調整部進行調整的偏移量位於比前述第1範圍為更深的第2範圍，則選擇第2分歧反射光的光路。

更具體而言，發現所取得的訊號的傾斜若附加有相同像散量時，偏移愈深，愈過於平緩的知見。因此，在本發明之一態樣之雷射加工裝置中，若偏移量在第1範圍，選擇第1分歧反射光的光路，且若在成像狀態調整部進行調整的偏移量位於比第1範圍為更深的第2範圍時，選擇第2分歧反射光的光路。藉此，可將有關所取得的訊號的分歧反射光所附加的像散量，若偏移深，即加大(若淺則減小)。可抑制所取得的訊號的傾斜過於平緩。

本發明之一態樣之雷射加工裝置亦可具備有：偏移量設定部，其係設定在成像狀態調整部進行調整的偏移量；及成像狀態控制部，其係以成為在偏移量設定部所設定的偏移量的方式，控制成像狀態調整部。藉由該構成，可以成為所設定的偏移量的方式，自動調整成像狀態。

本發明之一態樣之雷射加工裝置亦可具備有：驅動機構，其係沿著聚光用透鏡的光軸方向，使加工對象物及聚光用透鏡的至少任一者進行動作；及驅動機構控制部，其係以在訊號取得部所取得的訊號維持目標值的方式使驅動機構進行動作。藉由該構成，可以追隨雷射光入射面的方式，使聚光用透鏡沿著該光軸方向作相對移動。

本發明之一態樣之雷射加工裝置亦可具備有：光軸調整機構，其係將測定用光的光軸對合在加工用雷射光的光軸。藉由該構成，可精度佳地將測定用光的光軸對合在加工用雷射光的光軸。

在本發明之一態樣之雷射加工裝置中，亦可測定用光源係可出射具有彼此不同的波長的複數光的任一者，出射複數波長的光之中具有對加工對象物的反射率為最高的波長的光，作為測定用光。此時，可輕易檢測將在雷射光入射面反射測定用光的反射光。

本發明之一態樣之雷射加工方法係藉由將加工用雷射光聚光在加工對象物，在加工對象物形成改質區域的雷射加工方法，其具備有：雷射加工步驟，其係一邊將加工用雷射光以聚光用透鏡聚光在加工對象物，一邊將測定用光以聚光用透鏡聚光在加工對象物，將在加工對象物的雷射光入射面被反射的該測定用光的反射光，至少分歧成第1分歧反射光及第2分歧反射光，檢測在第1分歧反射光的光路附加有第1像散量的第1分歧反射光的射束形狀，並且檢測在第2分歧反射光的光路附加有大於第1像散量的第2像散量的第2分歧反射光的射束形狀，根據該射束形狀的檢測結果，取得關於雷射光入射面的位移的訊號，以所取得的訊號維持目標值的方式，沿著聚光用透鏡的光軸方向，使加工對象物及聚光用透鏡的至少任一者進行動作，雷射加工步驟係包含：第1步驟，其係設定偏移量；第2步驟，其係若在第1步驟所設定的偏移量為第1範圍，選擇第1分歧反射光的光路，若在第1步驟所設定的偏移量為比第1範圍為更深的第2範圍，則選擇第2分歧反射光的光路；第3步驟，其係以成為在第1步驟所設定的偏移量的方式，將測定用光及測定用光的反射光的至少任一者的成像狀態進行移動；第4步驟，其係以成為在第1步驟所設定的偏移量的方式，使加工對象物及聚光用透鏡的至少任一者進行動作；第5步驟，其係在第3步驟及第4步驟之後，取得目標值；及第6步驟，其係在第5步驟之後，一邊將加工用雷射光以聚光用透鏡聚光在加工對象物，一邊在第2步驟中所選擇出的分歧反射光的光路檢測射束形狀，根據該射束形狀的檢測結果，取得訊號，以所取得的訊號維持目標值的方式，沿著聚光用透鏡的光軸方向，使加工對象物及聚光用透鏡的至少任一者進行動作。

在該雷射加工方法中，亦可若偏移為較深，可將有關將取得的訊號之分歧反射光所附加的像散量加大(若較淺，則減小)。藉由上述知見，可抑制所取得的訊號的傾斜變得過於平緩。因此，可精度佳地檢測雷射光入射面的位移。 (發明之效果)

藉由本發明之一態樣，可提供可精度佳地檢測雷射光入射面的位移的雷射加工裝置及雷射加工方法。

以下參照圖示，詳加說明實施形態。其中，在各圖中對同一或相當部分係標註同一符號，且省略重複說明。

在實施形態之雷射加工裝置及雷射加工方法中，係藉由對加工對象物聚光雷射光，沿著切斷預定線，在加工對象物形成改質區域。因此，首先，參照圖1～圖6說明改質區域的形成。

如圖1所示，雷射加工裝置100係具備有：將作為加工用雷射光的雷射光L進行脈衝振盪之作為加工用雷射光源的雷射光源101；將雷射光L導光的光學系103；及用以將雷射光L聚光的聚光用透鏡105。雷射加工裝置100係具備有：用以支持被照射以聚光用透鏡105所聚光的雷射光L的加工對象物1的支持台107；用以使支持台107移動的載台111；控制雷射光源101，俾以調節雷射光L的輸出(脈衝能量、光強度)或脈衝寬幅、脈衝波形等的雷射光源控制部102；及控制載台111的移動的載台控制部115。

在雷射加工裝置100中，由雷射光源101被出射的雷射光L係在光學系103被導引，藉由聚光用透鏡105被聚光在載置在支持台107上的加工對象物1的內部。載台111與此一起被移動，加工對象物1相對於雷射光L，沿著切斷預定線5被相對移動。藉此，沿著切斷預定線5的改質區域被形成在加工對象物1。其中，在此，為了使雷射光L相對移動而使載台111移動，但是亦可使聚光用透鏡105移動，或者亦可使該等二者移動。

以加工對象物1而言，係使用包含以半導體材料所形成的半導體基板或以壓電材料所形成的壓電基板等的板狀構件(例如基板、晶圓等)。如圖2所示，在加工對象物1係設定有用以切斷加工對象物1的切斷預定線5。切斷預定線5係以直線狀延伸的假想線。若在加工對象物1的內部形成改質區域，如圖3所示，在將聚光點(聚光位置)P對合在加工對象物1的內部的狀態下，使雷射光L沿著切斷預定線5(亦即以圖2的箭號A方向)相對移動。藉此，如圖4、圖5及圖6所示，改質區域7沿著切斷預定線5而形成在加工對象物1，沿著切斷預定線5所形成的改質區域7成為切斷起點區域8。

聚光點P係指雷射光L所聚光的部位。切斷預定線5並非侷限於直線狀，亦可為曲線狀，亦可為該等組合的3次元狀，亦可為經座標指定者。切斷預定線5並非侷限於假想線，亦可為在加工對象物1的表面3實際劃出的線。改質區域7亦有連續形成的情形，亦有斷續形成的情形。改質區域7可為列狀，亦可為點狀，總之改質區域7至少形成在加工對象物1的內部即可。此外，有以改質區域7為起點而形成龜裂的情形，龜裂及改質區域7亦可露出於加工對象物1的外表面(表面3、背面、或外周面)。形成改質區域7時的雷射光入射面亦可為加工對象物1的背面，而非為限定於加工對象物1的表面3者。

順帶一提，若在加工對象物1的內部形成改質區域7，雷射光L係透過加工對象物1，並且尤其在位於加工對象物1的內部的聚光點P近傍被吸收。藉此，在加工對象物1形成改質區域7。此時，在加工對象物1的表面3，由於雷射光L的能量密度低，因此並不會有加工對象物1的表面3熔融的情形。另一方面，若在加工對象物1的表面3或背面形成改質區域7，雷射光L尤其在位於表面3或背面的聚光點P近傍被吸收，由表面3或背面被熔融而去除，形成孔穴或溝槽等去除部。

改質區域7係指密度、折射率、機械強度或其他物理特性與周圍不同的狀態的區域。以改質區域7而言，例如有熔融處理區域(意指一旦熔融後再固化的區域、熔融狀態中的區域、及由熔融而再固化的狀態中的區域之中至少任一個)、裂痕區域、絕緣破壞區域、折射率變化區域等，亦有該等混合存在的區域。此外，以改質區域7而言，有在加工對象物1的材料中，改質區域7的密度與非改質區域的密度相比較呈變化的區域、或形成有晶格缺陷的區域。若加工對象物1的材料為單晶矽，改質區域7亦可謂為高位錯密度區域。

熔融處理區域、折射率變化區域、改質區域7的密度與非改質區域的密度相比較呈變化的區域、及形成有晶格缺陷的區域係另外有在該等區域的內部或改質區域7與非改質區域的界面內含有龜裂(碎裂、微裂痕)的情形。內含的龜裂係有遍及改質區域7的全面的情形、或僅形成在一部分或複數部分的情形。加工對象物1係包含由具有結晶構造的結晶材料所成之基板。例如加工對象物1係包含由氮化鎵(GaN)、矽(Si)、碳化矽(SiC)、LiTaO₃ 、及藍寶石(Al₂ O₃ )的至少任一者所形成的基板。換言之，加工對象物1係包含例如氮化鎵基板、矽基板、SiC基板、LiTaO₃ 基板、或藍寶石基板。結晶材料亦可為異方性結晶及等方性結晶之任意者。此外，加工對象物1亦可包含由具有非結晶構造(非晶質構造)的非結晶材料所成之基板，亦可包含例如玻璃基板。

在實施形態中，係沿著切斷預定線5，形成複數改質點(spot)(加工痕)，藉此可形成改質區域7。此時，因複數改質點集聚而成為改質區域7。關於改質點，考慮所被要求的切斷精度、所被要求的切斷面的平坦性、加工對象物1的厚度、種類、結晶方位等，可適當控制該大小或所發生的龜裂的長度。此外，在實施形態中，可沿著切斷預定線5，形成改質點作為改質區域7。

接著，說明實施形態之雷射加工裝置及雷射加工方法。以下係例示將加工對象物1的背面21設為雷射光入射面的情形。將加工對象物1的厚度方向作為Z方向來說明。

如圖7所示，雷射加工裝置300係在框體231內具備有：雷射光源202、反射型空間光調變器203、4f光學系241、及聚光光學系204。雷射加工裝置300係藉由對加工對象物1聚光雷射光L，沿著切斷預定線5，在加工對象物1形成改質區域7。

雷射光源202係出射雷射光L者。雷射光源202係將具有1μs以下之脈衝寬幅的雷射光亦即脈衝雷射光出射作為雷射光L。雷射光源202係包含超短脈衝雷射光源作為雷射振盪器。以雷射振盪器而言，係可由例如固體雷射、光纖雷射或外部調變元件等所構成。雷射光源202係包含有調整雷射光L的輸出的輸出調整部。以輸出調整部而言，可由λ／2波長板單元及偏光板單元等所構成。此外，雷射光源202係包含有一邊調整雷射光L的直徑一邊平行化的擴束器。

由雷射光源202所出射的雷射光L的波長係包含在500～550nm、1000～1150nm或1300～1400nm的任何波長帶。在此的雷射光L的波長為1064nm。如上所示之雷射光源202係以朝水平方向出射雷射光L的方式，以螺絲等被固定在框體231的頂板236。

反射型空間光調變器203係將由雷射光源202被出射的雷射光L進行調變者。反射型空間光調變器203係例如反射型液晶(LCOS：Liquid Crystal on Silicon)的空間光調變器(SLM：Spatial Light Modulator)。反射型空間光調變器203係將由水平方向入射的雷射光L進行調變，並且相對水平方向以斜上方反射。

如圖8所示，反射型空間光調變器203係藉由依序積層矽基板213、驅動電路層914、複數像素電極214、介電體多層膜反射鏡等反射膜215、配向膜999a、液晶層216、配向膜999b、透明導電膜217、及玻璃基板等透明基板218而構成。透明基板218係具有沿著預定平面的表面218a。透明基板218的表面218a係構成反射型空間光調變器203的表面。透明基板218係由例如玻璃等光透過性材料所構成。透明基板218係將由反射型空間光調變器203的表面218a所入射的預定波長的雷射光L，透過至反射型空間光調變器203的內部。透明導電膜217係形成在透明基板218的背面上。透明導電膜217係由透過雷射光L的導電性材料(例如ITO)所構成。

複數像素電極214係沿著透明導電膜217而以矩陣狀配列在矽基板213上。複數像素電極214係以例如鋁等金屬材料所形成。複數像素電極214的表面214a係平坦而且平滑地予以加工。複數像素電極214係藉由設在驅動電路層914的主動矩陣電路予以驅動。

主動矩陣電路係設在複數像素電極214與矽基板213之間。主動矩陣電路係按照欲由反射型空間光調變器203輸出的光像，控制對各像素電極214的施加電壓。例如主動矩陣電路係具有：控制以沿著表面218a的一方向排列的各像素列的施加電壓的第1驅動器電路；及控制以與該一方向呈正交而且沿著表面218a的另一方向排列的各像素列的施加電壓的第2驅動器電路。如上所示之主動矩陣電路係構成為藉由控制部250(參照圖7)，預定電壓被施加至以雙方的驅動器電路所指定的像素的像素電極214。

配向膜999a、999b係配置在液晶層216的兩端面，使液晶分子群以一定方向配列。配向膜999a、999b係由例如聚醯亞胺等高分子材料所形成。在配向膜999a、999b中與液晶層216的接觸面係施行有刷磨(rubbing)處理等。

液晶層216係配置在複數像素電極214與透明導電膜217之間。液晶層216係按照藉由各像素電極214與透明導電膜217所形成的電場來將雷射光L進行調變。亦即，若藉由驅動電路層914的主動矩陣電路，在各像素電極214被施加電壓時，在透明導電膜217與各像素電極214之間形成有電場，液晶分子216a的配列方向依形成在液晶層216的電場大小而改變。接著，若雷射光L透過透明基板218及透明導電膜217而入射至液晶層216時，該雷射光L係在通過液晶層216之間藉由液晶分子216a予以調變，在反射膜215作反射之後，再次藉由液晶層216予以調變來進行出射。

此時，藉由控制部250(參照圖7)，控制被施加至各像素電極214的電壓，依該電壓，在液晶層216中被夾在透明導電膜217與各像素電極214的部分的折射率會改變(對應各像素的位置的液晶層216的折射率會改變)。藉由該折射率的變化，可按照所施加的電壓，使雷射光L的相位按液晶層216的每個像素改變。亦即，可按每個像素，藉由液晶層216賦予對應全像圖案的相位調變。入射至調變圖案且透過的雷射光L係其波面被調整，在構成雷射光L的各光線中與行進方向呈正交的方向的成分的相位會產生偏移。因此，藉由適當設定反射型空間光調變器203所顯示的調變圖案，雷射光L可進行調變(例如雷射光L的強度、振幅、相位、偏光等可進行調變)。

返回至圖7，4f光學系241係調整藉由反射型空間光調變器203被調變的雷射光L的波面形狀的調整光學系。4f光學系241係具有第1透鏡241a及第2透鏡241b。第1透鏡241a及第2透鏡241b係反射型空間光調變器203與第1透鏡241a之間的光路的距離成為第1透鏡241a的第1焦點距離f1，聚光光學系204與第2透鏡241b之間的光路的距離成為第2透鏡241b的第2焦點距離f2，第1透鏡241a與第2透鏡241b之間的光路的距離成為第1焦點距離f1與第2焦點距離f2的和(亦即f1+f2)，以第1透鏡241a及第2透鏡241b成為兩側遠心光學系統的方式，被配置在反射型空間光調變器203與聚光光學系204之間的光路上。藉由4f光學系241，可抑制以反射型空間光調變器203予以調變的雷射光L因空間傳播而波面形狀改變且像差增大的情形。

聚光光學系204係將藉由雷射光源202被出射而藉由反射型空間光調變器203被調變的雷射光L、與藉由後述之AF單元212被出射的測定用光LB1聚光在加工對象物1。聚光光學系204係透過包含壓電元件等所構成的驅動單元232而被設置在框體231的底板233。聚光光學系204為聚光用透鏡，包含有複數透鏡所構成。

在構成為如以上所示之雷射加工裝置300中，由雷射光源202被出射的雷射光L係在框體231內以水平方向行進之後，藉由反射鏡205a被反射至下方，藉由衰減器207調整光強度。之後，雷射光L係藉由反射鏡205b而以水平方向被反射，藉由射束均勻器260，雷射光L的強度分布被均一化而入射至反射型空間光調變器203。

入射至反射型空間光調變器203的雷射光L係藉由透過液晶層216所顯示的調變圖案，按照該調變圖案予以調變。之後，雷射光L係藉由反射鏡206a被反射至上方，藉由λ／2波長板228，變更偏光方向，且藉由反射鏡206b而以水平方向被反射而入射至4f光學系241。

入射至4f光學系241的雷射光L係以平行光入射至聚光光學系204的方式被調整波面形狀。具體而言，雷射光L係透過第1透鏡241a且被收斂，藉由反射鏡219朝下方被反射，經由聚光點O而發散，並且透過第2透鏡241b，以成為平行光的方式被再次收斂。接著，雷射光L係依序透過二向分光鏡(dichroic mirror)210、238而入射至聚光光學系204，藉由聚光光學系204被聚光在被載置在載台111上的加工對象物1內。

此外，雷射加工裝置300係在框體231內具備有：用以觀察加工對象物1的雷射光入射面的表面觀察單元211；及用以將聚光光學系204與加工對象物1的距離進行微調整的AF(AutoFocus，自動對焦)單元212。

表面觀察單元211係具有：出射可見光VL1的觀察用光源211a；及接受在加工對象物1的雷射光入射面被反射的可見光VL1的反射光VL2來進行檢測的檢測器211b。在表面觀察單元211中，由觀察用光源211a被出射的可見光VL1在反射鏡208、半鏡209及二向分光鏡210、238被反射／透過，在聚光光學系204朝向加工對象物1被聚光。在加工對象物1的雷射光入射面被反射的反射光VL2在聚光光學系204被聚光而在二向分光鏡238、210被透過／反射之後，透過半鏡209而在檢測器211b被受光。

AF單元212係出射測定用光LB1，且接受在雷射光入射面作反射的測定用光LB1的反射光LB2來進行檢測，藉此取得沿著切斷預定線5的雷射光入射面的位移資料亦即誤差訊號(關於位移的訊號)。AF單元212係當形成改質區域7時，將所取得的誤差訊號輸出至控制部250。控制部250係根據該誤差訊號，使驅動單元232驅動，以沿著雷射光入射面的起伏的方式使聚光光學系204以該光軸方向作往返移動。關於AF單元212的構成及動作，詳容後述。

雷射加工裝置300係具備有控制該雷射加工裝置300之各部的動作的控制部250。控制部250係藉由CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)、ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)及RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)等所構成。

控制部250係控制雷射光源202的動作，由雷射光源202使雷射光L出射。控制部250係控制雷射光源202的動作，調節由雷射光源202被出射的雷射光L的輸出或脈衝寬幅等。控制部250係當形成改質區域7時，以雷射光L的聚光點P位於離加工對象物1的表面3或背面21為預定距離，而且雷射光L的聚光點P沿著切斷預定線5相對移動的方式，控制框體231、載台111的位置、及驅動單元232的驅動的至少1個。控制部250係具有上述雷射光源控制部102及上述載台控制部115的功能。

控制部250係當形成改質區域7時，對反射型空間光調變器203中的各像素電極214施加預定電壓，使預定的調變圖案顯示在液晶層216。藉此，控制部250係使雷射光L以反射型空間光調變器203調變成所希望。液晶層216所顯示的調變圖案係根據例如欲形成改質區域7的位置、所照射的雷射光L的波長、加工對象物1的材料、及聚光光學系204或加工對象物1的折射率等而被預先導出，且記憶在控制部250。調變圖案係包含：用以補正在雷射加工裝置300所產生的個別差異(例如在液晶層216所產生的變形)的個別差異補正圖案、用以補正球面像差的球面像差補正圖案等。

接著，具體說明AF單元212的構成。

如圖9所示，AF單元212係具備有：測定用光源30、位移檢測部50、成像狀態調整部70。測定用光源30係出射測定用光LB1。測定用光源30係可出射具有彼此不同的波長的複數光的任一者。測定用光源30係具有：複數SLD(Super Luminescent Diode，超輻射發光二極體)光源31、32。在測定用光源30中，係藉由控制部250，由複數SLD光源31、32之中，被選擇出射對加工對象物1的反射率高的波長的光的一方。測定用光源30係由所被選擇的SLD光源31、32的其中一方，出射對加工對象物1的反射率高的波長的光作為測定用光LB1。SLD光源31係出射例如650nm的波長的光。SLD光源32係出射例如830nm的波長的光。

以測定用光源30而言，並非限定於SLD光源31、32，例如可具有LED(Light Emitting Diode，發光二極體)光源，亦可具有LD(Laser Diode，雷射二極體)光源。測定用光LB1的波長若在作為雷射光入射面的背面21具有大於零的反射率即可。測定用光源30亦可無法出射複數波長的光，例如僅具有SLD光源31、32的任1個，僅可出射1波長的光。

測定用光源30係透過在複數波長的雷射光的合成所使用的WDM(Wavelength Division Multiplexing，波長分波多工)33與單模態的光纖34，將所出射的測定用光LB1傳送至調整光學系60。其中，若測定用光源30僅出射1波長的測定用光LB1時，並不需要WDM33。亦可取代光纖34，而使用空間光傳送元件。調整光學系60係具有複數種透鏡，以測定用光LB1成為適當射束徑的方式進行調整。

位移檢測部50係根據在加工對象物1的雷射光入射面亦即背面21被反射的測定用光LB1的反射光LB2，檢測背面21的位移。位移檢測部50係具有：第1分歧部51、第2分歧部(分歧部)52、第1及第2像散附加部(像散附加部)53、54、第1及第2射束形狀檢測部(射束形狀檢測部)55、56、以及誤差訊號生成部57。

第1分歧部51係將測定用光LB1與反射光LB2分歧的分光器。第1分歧部51係將測定用光LB1及反射光LB2的光路分為測定用光LB1的光路與反射光LB2的光路。第1分歧部51係使測定用光LB1透過，另一方面，將反射光LB2作反射。第1分歧部51係在測定用光LB1及反射光LB2的光路中被設在成像狀態調整部70與調整光學系60之間。

第2分歧部52係將在第1分歧部51作分歧的反射光LB2，分歧成第1分歧反射光LS1與第2分歧反射光LS2的分光器。第2分歧部52係將反射光LB2的光路OP，分為第1分歧反射光LS1的光路亦即第1分歧光路OP1、與第2分歧反射光LS2的光路亦即第2分歧光路OP2。第2分歧部52係使第2分歧反射光LS2透過，另一方面，將第1分歧反射光LS1反射。第2分歧部52係在反射光LB2的光路OP被設在第1分歧部51的下游。

第1像散附加部53係在第1分歧光路OP1被設在第2分歧部52的下游。第1像散附加部53係將小於第2像散附加部54所附加的像散量的第1像散量附加在第1分歧反射光LS1。像散量係表示像散大小的尺度，在此，定義如下。與測定用光LB1為同一波長的平行射束入射至像散附加部時，存在有投影在與由像散附加部所出射的射束的光軸呈垂直的面的射束寬幅的短軸成為最小的點，在與光軸呈垂直的面上，將其短軸的方向設為像散附加部的特性軸。當將相對像散附加部的特性軸方向的焦點距離設為fL1，且相對與特性軸呈垂直的方向的焦點距離設為fL2時，將fL2／fL1設為像散量。第1像散附加部53係藉由凸透鏡53a與柱面透鏡53b的組合所構成。例如凸透鏡53a的焦點距離為40mm，柱面透鏡53b的焦點距離為100mm。

第2像散附加部54係在第2分歧光路OP2中透過反射鏡58而設在第2分歧部52的下游。第2像散附加部54係在第2分歧反射光LS2附加與第1像散量不同的像散量。第2像散附加部54係在第2分歧反射光LS2附加大於第1像散量的第2像散量。第2像散附加部54係藉由凸透鏡54a與柱面透鏡54b的組合所構成。例如凸透鏡53a的焦點距離為75mm，柱面透鏡53b的焦點距離為75mm。

第1射束形狀檢測部55係設在第1分歧光路OP1。第1射束形狀檢測部55係透過過濾器59a來接受附加有第1像散量的第1分歧反射光LS1，且檢測該第1分歧反射光LS1的射束形狀。第2射束形狀檢測部56係設在第2分歧光路OP2。第2射束形狀檢測部56係透過過濾器59b來接受附加有第2像散量的第2分歧反射光LS2，且檢測該第2分歧反射光LS2的射束形狀。

過濾器59a係將第1分歧反射光LS1中的雷射光L的波長的光減衰。過濾器59a係防止雷射光L的波長的光入射至第1射束形狀檢測部55。過濾器59b係將第2分歧反射光LS2中的雷射光L的波長的光進行減衰。過濾器59b係防止雷射光L的波長的光入射至第2射束形狀檢測部56。

可使用4象限感測器，作為第1射束形狀檢測部55及第2射束形狀檢測部56。第1射束形狀檢測部55及第2射束形狀檢測部56係將其檢測結果輸出至誤差訊號生成部57。具體而言，第1射束形狀檢測部55及第2射束形狀檢測部56的各個係將形成在其受光面的射束形狀進行分割而受光，將對應該各光量的輸出值(電壓值)輸出至誤差訊號生成部57。其中，以第1射束形狀檢測部55而言，若可檢測射束形狀，即未特別限定，亦可為例如2次元PD(Photo Diode，光電二極體)陣列。

誤差訊號生成部57係接受來自第1射束形狀檢測部55及第2射束形狀檢測部56的輸出，生成誤差訊號。具體而言，誤差訊號生成部57係根據設在藉由控制部250所選擇出的第1及第2分歧光路OP1、OP2的其中一方的第1及第2射束形狀檢測部55、56的任一者的檢測結果，生成誤差訊號。誤差訊號生成部57係若藉由控制部250被選擇出第1分歧光路OP1時，使用第1射束形狀檢測部55的檢測結果，生成誤差訊號。誤差訊號生成部57係若藉由控制部250被選擇出第2分歧光路OP2時，使用第2射束形狀檢測部56的檢測結果來生成誤差訊號。誤差訊號生成部57係將所生成的誤差訊號輸出至控制部250。

在此，以下具體說明誤差訊號及其取得原理。

AF單元212係將加工對象物1的雷射光入射面亦即背面21的位移(相對位移)，使用Through the Lens方式，亦即，使用通過將雷射光L聚光的聚光光學系204的測定用光LB1來進行計測。此外，AF單元212係利用像散來計測背面21的位移。AF單元212係利用光學系的距離會依聚光光學系204與背面21的相對位移的變化而變化，且通過光學系時的測定用光LB1的反射光LB2的像點的位置會移動的情形。

在AF單元212中，反射光LB2的射束形狀係依加工對象物1中背面21由後述之基準位置的位移，在4象限感測器等的射束形狀檢測部55、56上變化。具體而言，在背面21作反射的反射光LB2係具有依該背面21的位移而異的射束加寬角，形成為按照該射束加寬角，在射束形狀檢測部55、56上為不同的射束形狀。例如圖10所示，反射光LB2的射束形狀H係在縱長橢圓(參照圖10(a))與正圓(參照圖10(b))與橫長橢圓(參照圖10(c))之間變化。在AF單元212中，將如上所示變化的射束形狀在射束形狀檢測部55、56中分割成受光面S_A 、S_B 、S_C 、S_D 來進行檢測。接著，在AF單元212中，係根據射束形狀的檢測結果，藉由下式(1)的運算來生成誤差訊號。 　　誤差訊號＝[(I_A +I_C )-(I_B +I_D )]／[(I_A +I_B +I_C +I_D )]…(1) 　　其中， 　　I_A ：根據受光面S_A 中的光量所輸出的訊號值、 　　I_B ：根據受光面S_B 中的光量所輸出的訊號值、 　　I_C ：根據受光面S_C 中的光量所輸出的訊號值、 　　I_D ：根據受光面S_D 中的光量所輸出的訊號值。

圖11係顯示誤差訊號之一例的圖表。在圖11所示之圖表中，橫軸係表示雷射光入射面離誤差訊號成為零的位置的位移，縱軸係表示誤差訊號的大小。位移愈小(圖中愈往左側)，雷射光入射面位於愈接近聚光光學系204的方向。位移愈大(圖中愈往右側)，雷射光入射面位於愈遠離聚光光學系204的方向。

如圖11所示，誤差訊號係在圖表上變化成S字曲線狀。誤差訊號成為零時的位移係當射束形狀在射束形狀檢測部55、56上成為正圓時的位移。在誤差訊號中可利用的範圍係成為零周邊的單調遞減的範圍(以下將該範圍稱為「測長區域」)。本實施形態之測長區域係由因加工對象物1的翹曲所致之在雷射加工開始位置的背面21的位移的不均，考慮實用性，至少為±10μm。本實施形態之測長區域為±20μm以上。

返回至圖9，成像狀態調整部70係移動測定用光LB1及反射光LB2的成像狀態。成像狀態調整部70係在測定用光LB1及反射光LB2的光路中被設在第1分歧部51與二向分光鏡238之間。成像狀態調整部70係具有凹透鏡71及凸透鏡72。成像狀態調整部70係根據來自控制部250的指令，使凹透鏡71及凸透鏡72間的距離改變，而將該成像狀態移動。藉此，成像狀態調整部70係調整偏移量。成像狀態的移動係包含：將該光路上的所有成像位置關係的集合映射為其他成像位置關係的集合的情形(亦即成像位置的移動)。

基準位置係指後述之基準位置定位時(步驟S5)所設定的雷射光入射面的深度位置。具體而言，基準位置係對背面21以表面觀察單元211進行攝像，所投影的光柵的對比成為最大的狀態之時的該背面21的位置。

成像狀態調整部70係若加工對象物1為最大具有775μm的厚度的矽基板時，藉由將測定用光LB1及反射光LB2的成像狀態移動，在0μm～-180μm的範圍使偏移量為可變。

若加工對象物1為厚度775μm的矽基板且在加工對象物1內離背面21為較淺的位置形成改質區域7時，成像狀態調整部70的收斂功率變弱，偏移量係形成為0μm或接近0μm的值，聚光光學系204與背面21之間的距離係形成為遠距離。相對於此，若加工對象物1為厚度775μm的矽基板且在加工對象物1內離背面21為較深的位置形成改質區域7時，成像狀態調整部70的收斂功率變強，偏移量係形成為-180μm或接近-180μm的值，聚光光學系204與表面3之間的距離係形成為近距離。

控制部250係根據來自上位控制器等上位系統的指令，設定偏移量。控制部250係以成為所設定的偏移量的方式控制成像狀態調整部70。具體而言，在控制部250係預先記憶有關於按每個偏移量所設定的凹透鏡71的位置的資料表格。控制部250係參照資料表格來求出成為所設定的偏移量的凹透鏡71的位置，將使該凹透鏡71移動至所求出的凹透鏡71的位置的指令輸出至成像狀態調整部70。

控制部250係在第1分歧光路OP1及第2分歧光路OP2之中，選擇對應在成像狀態調整部70所移動的成像狀態的一方。具體而言，控制部250係由第1分歧光路OP1及第2分歧光路OP2之中，選擇對應在成像狀態調整部70所調整的偏移量的一方。更具體而言，控制部250係若所設定的偏移量位於第1範圍時，選擇第1分歧反射光LS1的光路亦即第1分歧光路OP1。若所設定的偏移量位於第2範圍時，選擇第2分歧反射光LS2的光路亦即第2分歧光路OP2。第2範圍係比第1範圍為更深的範圍。第1範圍係0μm以下、大於-40μm的範圍。第2範圍係-40μm以下、-180μm以上的範圍。控制部250係將有關第1分歧光路OP1及第2分歧光路OP2之選擇結果的指示輸出至誤差訊號生成部57。控制部250係以在誤差訊號生成部57所生成的誤差訊號維持目標值(在此為零)的方式，使驅動單元232進行動作。

AF單元212係另外具有：第1操縱反射鏡81、及第2操縱反射鏡82。第1及第2操縱反射鏡81、82係在測定用光LB1及反射光LB2的光路中，被配置在成像狀態調整部70與二向分光鏡238之間。第1及第2操縱反射鏡81、82係將測定用光LB1的光軸對合(進行校直)在雷射光L的光軸。第1及第2操縱反射鏡81、82係構成光軸調整機構。

接著，說明在雷射加工裝置300中所實施之雷射加工方法。

本實施形態之雷射加工方法係被使用作為將加工對象物1進行雷射加工來製造複數晶片的晶片的製造方法。加工對象物1係呈板狀。加工對象物1係例如藍寶石基板、SiC基板、玻璃基板(強化玻璃基板)、矽基板、半導體基板或透明絕緣基板等。在此的加工對象物1係矽基板。在加工對象物1中與雷射光入射面側亦即背面21側為相反側的表面3側係形成有功能元件層。功能元件層係包含有配列成矩陣狀的複數功能元件(例如光二極體等受光元件、雷射二極體等發光元件、或形成為電路的電路元件等)。加工對象物1的背面21側係被研削成加工對象物1薄化至所希望的厚度為止。在加工對象物1設定有複數以通過相鄰功能元件間的方式延伸的切斷預定線5。複數切斷預定線5係以格子狀延伸。

在本實施形態之雷射加工方法中，首先，以背面21成為雷射光入射面的方式，在載台111的支持台107上載置加工對象物1。由雷射光源202使雷射光L出射，且使該雷射光L藉由聚光光學系204而聚光在加工對象物1的內部。同時，藉由控制部250，控制載台111的移動等，使該雷射光L朝向沿著切斷預定線5的加工行進方向相對移動(掃描)，沿著切斷預定線5在加工對象物1的內部形成改質區域7。之後，將被黏貼在加工對象物1的表面3或背面21的擴展帶擴張而將加工對象物1切斷，且將加工對象物1切斷成複數晶片。

在此，加工對象物1的背面21係因在表面3形成有功能元件層而起的應力等的影響，具有翹曲或起伏。因此，為了使雷射光L聚光而將改質區域7安定形成為所意圖的深度，必須進行將聚光光學系204與背面21的相對位移保持為所意圖的位移的控制。

因此，在本實施形態之雷射加工方法中，係一邊將雷射光L聚光在加工對象物1，一邊將測定用光LB1聚光在加工對象物1。在背面21作反射的測定用光LB1的反射光LB2分歧成第1及第2分歧反射光LS1、LS2，檢測在第1分歧光路OP1附加有第1像散量的第1分歧反射光LS1的射束形狀，並且檢測在第2分歧光路OP2附加有第2像散量的第2分歧反射光LS2的射束形狀。根據該射束形狀的檢測結果，取得誤差訊號，且以該誤差訊號維持目標值的方式，藉由驅動單元232，使聚光光學系204以Z方向進行動作。具體而言，執行以下步驟。

亦即，如圖12所示，根據來自上位系統的指令，藉由控制部250，設定偏移量(步驟S1)。根據來自上位系統的指令，藉由控制部250，由測定用光源30的SLD光源31、32之中，選擇出射具有對加工對象物1之反射率高的波長的光的其中一方(步驟S2)。

藉由控制部250，根據所設定的偏移量，選擇生成誤差訊號的分歧光路OP1、OP2(步驟S3)。在步驟S3中，若所設定的偏移量位於第1範圍(-40μm＜偏移量≦0μm)，選擇將第1像散量附加在第1分歧反射光LS1的光路亦即第1分歧光路OP1。若所設定的偏移量位於第2範圍( -180μm≦偏移量≦-40μm)，選擇將大於第1像散量的第2像散量附加在第2分歧反射光LS2的光路亦即第2分歧光路OP2。

藉由控制部250，以成為所設定的偏移量的方式控制成像狀態調整部70，移動測定用光LB1及反射光LB2的成像狀態(步驟S4)。在步驟S4中，參照資料表格，導出與所設定的偏移量相對應的凹透鏡71的位置，使凹透鏡71移動至該位置。

執行使加工對象物1位於基準位置的基準位置定位(步驟S5)。在步驟S5中，將作為雷射光入射面的背面21以表面觀察單元211進行攝像，以背面21位於所投影的光柵的對比成為最大的狀態的深度位置的方式，藉由控制部250使載台111以Z方向移動。若將光柵進行投影的光的波長與測定用光LB1的波長相等，當偏移量為0μm之時，該階段的誤差訊號的大小係成為零。另一方面，若將光柵進行投影的光的波長與測定用光LB1的波長不同，當偏移量為0μm之時，該階段的誤差訊號的大小係成為對應對聚光光學系204的光柵投影光與測定用光LB1的色像差的大小的值。基準位置與偏移量係如上所示建立關連。之後，藉由控制部250，以成為所設定的偏移的方式，使載台111移動而使加工對象物1接近聚光光學系204(步驟S6)。

取得誤差訊號的目標值，且記憶在控制部250(步驟S7)。在步驟S7中，由測定用光源30之SLD光源31、32之中在上述步驟S2中所選擇出的其中一方出射測定用光LB1。測定用光LB1係以調整光學系60調整射束徑，通過第1分歧部51，且在成像狀態調整部70調整成像狀態之後，在第1及第2操縱反射鏡81、82及二向分光鏡238依序反射，藉由聚光光學系204被聚光在加工對象物1，且在背面21作反射。

在背面21作反射的反射光LB2係通過聚光光學系204，在二向分光鏡238、第2及第1操縱反射鏡82、81依序作反射，在成像狀態調整部70被調整成像狀態，在第1分歧部51作反射之後，在第2分歧部52被分歧為第1及第2分歧反射光LS1、LS2。第1分歧反射光LS1係在第1分歧光路OP1中，藉由第1像散附加部53附加第1像散量之後，透過過濾器59a而在第1射束形狀檢測部55被受光。第2分歧反射光LS2係在第2分歧光路OP2中，藉由第2像散附加部54附加第2像散量之後，透過過濾器59b而在第2射束形狀檢測部56被受光。誤差訊號生成部57係若在上述步驟S3中藉由控制部250選擇出第1分歧光路OP1時，按照上式(1)，生成對應在第1射束形狀檢測部55所檢測到的射束形狀的誤差訊號。另一方面，若在上述步驟S3中藉由控制部250選擇出第2分歧光路OP2時，按照上式(1)，生成對應在第2射束形狀檢測部56所檢測到的射束形狀的誤差訊號。將所生成的誤差訊號作為目標值而記憶在控制部205。

接著，開始雷射加工(步驟S8)。在步驟S8中，一邊沿著切斷預定線5掃描雷射光L，一邊與上述步驟S7同樣地取得誤差訊號，以所取得的誤差訊號維持目標值的方式，藉由驅動單元232，使聚光光學系204以Z方向動作。藉此，連同雷射光L的掃描，一起執行聚光光學系204與背面21的相對位移被保持為一定的反饋控制，聚光光學系204追隨背面21的位移。之後，判定全部沿著切斷預定線5的雷射加工是否已完成(步驟S9)。若在步驟S9中為No，沿著雷射加工未完成的該切斷預定線5，反覆實施上述步驟S1～S9，另一方面，若在步驟S9中為Yes，雷射加工即結束。

圖13係顯示僅根據在第1射束形狀檢測部55所檢測到的射束形狀所生成的誤差訊號的圖表。在圖中係顯示偏移量從0μm至-180μm，以每10μm至每20μm進行變更時的各誤差訊號。如圖13所示，誤差訊號的傾斜係與偏移量(亦即，在成像狀態調整部70進行移動的成像狀態)具有相關。此外，可知偏移在加工對象物1愈成為較深位置，誤差訊號的傾斜愈過於平緩。其中，誤差訊號的傾斜係指對所取得的位移的誤差訊號的變動。誤差訊號的傾斜係指關於位移的誤差訊號的變化的比例。誤差訊號的傾斜係若誤差訊號在比例上呈單調遞減時，對應該比例常數。誤差訊號的傾斜係對應誤差訊號伴隨位移的變化而變動時的變動量。

在此，以誤差訊號的傾斜過於平緩的要因而言，發現測定用光LB1的反射光LB2所附加的像散量與偏移量的失配。因此，在雷射加工裝置300中，按照偏移量，選擇第1及第2分歧光路OP1、OP2的其中一方，根據在所選擇的第1及第2分歧光路OP1、OP2的一方所檢測到的射束形狀，生成誤差訊號。藉此，可將在誤差訊號的生成所使用的第1及第2分歧反射光LS1、LS2的一方所附加的像散量，形成為對應偏移量者。結果，可抑制誤差訊號的傾斜過於平緩。因此，可精度佳地檢測雷射光入射面亦即背面21的位移。

尤其，研削背面21至加工對象物1薄化至所希望厚度為止，因此形成在背面21形成有研削痕的狀態(形成多數深度極淺的溝槽的狀態)。此時，測定用光LB1在背面21散射而即使為相同位移，亦有誤差訊號不均之虞，因此若誤差訊號的傾斜過於平緩，在實用性可能產生問題。因此，如上所示若在背面21形成有研削痕，抑制誤差訊號的傾斜過於平緩的上述作用效果較為顯著。

在雷射加工裝置300中，若偏移量位於第1範圍，選擇第1分歧光路OP1，且若偏移量位於比第1範圍為更深的第2範圍，則選擇第2分歧光路OP2。此時，若偏移淺，可將附加有較小像散量的第1分歧反射光LS1使用在誤差訊號的生成，若偏移深，則可將附加有較大像散量的第2分歧反射光LS2使用在誤差訊號的生成。可抑制誤差訊號的傾斜過於平緩，可精度佳地檢測背面21的位移。

圖14係顯示在雷射加工裝置300中所生成的誤差訊號的圖表。在圖中係顯示將偏移量由0μm至-180μm以每10μm至每20μm變更時的各誤差訊號。在圖中的各項目(系列)名稱中，若為根據第1分歧光路OP1的射束形狀的誤差訊號，標註「OP1」，若為根據第2分歧光路OP2的射束形狀的誤差訊號，則標註「OP2」。如圖14所示，可知藉由雷射加工裝置300，可抑制誤差訊號的傾斜過於平緩。例如在雷射加工裝置300中，誤差訊號係具有因研削痕所致之測定誤差成為實用範圍內的一定以上的傾斜。例如誤差訊號亦可在誤差訊號成為零的位移中，具有0.025／μm以上的傾斜的絕對值。例如誤差訊號亦可在誤差訊號成為零的位移中，具有0.0275／μm以上的傾斜的絕對值。

其中，若偏移量為-40μm，可知為根據第1分歧光路OP1的射束形狀的誤差訊號，或為根據第2分歧光路OP2的射束形狀的誤差訊號，其傾斜亦成為一定以上。因此，在本實施形態中，係將第1範圍形成為0μm以下且大於-40μm的範圍，將第2範圍形成為-40μm以下且-180μm以上的範圍，但是亦可將第1範圍形成為0μm以下且-40μm以上的範圍，將第2範圍形成為未達-40μm且-180μm以上的範圍。

圖15係顯示僅根據在第2射束形狀檢測部56所檢測到的射束形狀所生成的誤差訊號的圖表。在圖中係顯示將偏移量由0μm至-180μm以每10μm至每20μm進行變更時的各誤差訊號。藉由圖15所示之結果，可知偏移在加工對象物1中愈成為較淺位置，誤差訊號的傾斜愈過於急遽，測長區域成為不充分。相對於此，在雷射加工裝置300中，可抑制誤差訊號的傾斜過於急遽，而且可充分確保測長區域(參照圖14)。

在雷射加工裝置300中，藉由控制部250設定偏移量，且以成為所被設定的偏移量的方式控制成像狀態調整部70。藉由該構成，可以成為所被設定的偏移量的方式，自動調整測定用光LB1及反射光LB2的成像狀態。

雷射加工裝置300係具備有使聚光光學系204以Z方向進行動作的驅動單元232，以誤差訊號維持目標值的方式，藉由控制部205，驅動單元232被動作。藉由該構成，可以追隨背面21的方式使聚光光學系204以Z方向移動。

雷射加工裝置300係具備有：使測定用光LB1的光軸對合在雷射光L的光軸的第1及第2操縱反射鏡81、82。藉由該構成，可將測定用光LB1的光軸精度佳地對合在雷射光L的光軸。

在雷射加工裝置300中，測定用光源30係出射複數波長的光之中具有對加工對象物1的反射率高的波長的光，作為測定用光LB1。藉此，可使測定用光LB1容易在背面21反射。

順帶一提，亦考慮藉由縮短成像狀態調整部70與聚光光學系204之間的物理上的距離、或在其之間***4f透鏡系而縮短光學上的距離，來抑制誤差訊號的傾斜的變化。但是，基於裝置構成上的限制，難以縮短該物理上的距離，而且***4f透鏡系會造成裝置大型化，因此有難以實現的可能性。尤其，若配置第1及第2操縱反射鏡81、82，難以縮短該物理上的距離。此點，在雷射加工裝置300中，受到裝置構成上的限制少，此外，可抑制裝置大型化。在雷射加工裝置300中，係可配置第1及第2操縱反射鏡81、82。

圖16係顯示變形例之AF單元212B的一部分的構成圖。如圖16所示，AF單元212B的第1及第2射束形狀檢測部55、56各個亦可按照成像狀態調整部70的凹透鏡71的移動，沿著第1及第2分歧光路OP1、OP2各個移動。具體而言，亦可藉由控制部250，愈以偏移加深的方式移動凹透鏡71，使第1及第2射束形狀檢測部55、56以離第1及第2像散附加部53、54愈近的方向連動(換言之，亦可隨著偏移加深，將第1及第2射束形狀檢測部55、56接近第1及第2像散附加部53、54)。

圖17係用以說明藉由圖16的AF單元212B所得之效果的圖表。在圖17中係顯示根據在第1射束形狀檢測部55所檢測到的射束形狀所生成的誤差訊號。圖17(a)係第1射束形狀檢測部55為固定時的誤差訊號。圖17(b)係在AF單元212B所生成的誤差訊號，亦即第1射束形狀檢測部55為可動時的誤差訊號。如圖17(a)及圖17(b)所示，在變形例之AF單元212B中，對於任何偏移量，均可將誤差訊號的S字曲線，形成為在橫軸以零為中心取得均整的形狀。此係有助於PID控制等的響應性改善。

在AF單元212B中，亦可取代第1及第2射束形狀檢測部55、56的移動，或除此之外，使第1及第2像散附加部53、54的凸透鏡53a、54a及柱面透鏡53b、54b的至少任一者同樣地移動。此時亦達成同樣效果。

以上說明實施形態，惟本發明並非為侷限於上述實施形態者，亦可適用於在未變更各請求項所記載之要旨的範圍內進行變形或其他者。

在上述實施形態中，係藉由第2分歧部52，將反射光LB2的光路OP分歧成2光路(第1及第2分歧光路OP1、OP2)，但是亦可分歧成3光路以上。若在3光路以上的光路的各個，設置：附加互相不同的大小的像散量的複數像散附加部、及檢測附加有像散的複數分歧反射光各個的射束形狀的複數射束形狀檢測部即可。此時，亦可由複數光路之中，以偏移愈深愈大的像散量被附加在分歧反射光的方式選擇光路，且根據所選擇出的光路的該分歧反射光的射束形狀的檢測結果，生成誤差訊號。

在上述實施形態中，係在測定用光LB1及反射光LB2的光路中，在第1分歧部51與二向分光鏡238之間配置成像狀態調整部70，但是成像狀態調整部70的配置並未被限定。亦可取代上述實施形態之配置，或除此之外，在測定用光LB1的光路比第1分歧部51更為上游側、及在反射光LB2的光路OP在第1分歧部51與第2分歧部52之間的至少任一者，配置成像狀態調整部70。

在上述實施形態中，係藉由凹透鏡71及凸透鏡72來構成成像狀態調整部70，但是成像狀態調整部70並未特別限定，亦可為例如可變焦點距離透鏡。上述實施形態的光學系係具備有使雷射光L透過且使測定用光LB1及反射光LB2反射的二向分光鏡238，但是亦可為具備有使雷射光L反射而且使測定用光LB1及反射光LB2透過的二向分光鏡的構成，來取而代之。同樣地，上述實施形態的光學系亦可為在第1分歧部51中使測定用光LB1反射而且使反射光LB2透過的構成。同樣地，上述實施形態的光學系亦可為在第2分歧部52中使第1分歧反射光LS1透過而且使第2分歧反射光LS2反射的構成。

在上述實施形態中，在上述步驟S6與上述步驟S7之間，取得第1及第2射束形狀檢測部55、56的偏壓偏移值(未檢測射束形狀的狀態的第1及第2射束形狀檢測部55、56的輸出值)來進行調整。在上述實施形態中，係將偏移量設定為誤差訊號為零的光學配置，但是並非限定於誤差訊號為零時，亦可將偏移量設定為誤差訊號成為基準值的光學配置。

在上述實施形態中，係根據來自上位系統的指令來設定偏移量，但是亦可藉由作業人員的操作來設定偏移量，亦可按照所形成的改質區域7的位置來預先設定偏移量。在上述實施形態中，以成為所被設定的偏移量的方式，藉由控制部250控制成像狀態調整部70，但是亦可藉由作業人員的操作來控制成像狀態調整部70。

上述實施形態係具備有反射型空間光調變器203作為空間光調變器，但是空間光調變器並非限定於反射型者，亦可具備有透過型的空間光調變器。在上述實施形態中，將加工對象物1的背面21設為雷射光入射面，但是，亦可將加工對象物1的表面3設為雷射光入射面。在上述中，控制部250及誤差訊號生成部57係構成訊號取得部。控制部250係構成偏移量設定部、成像狀態控制部及驅動機構控制部。

1‧‧‧加工對象物

3‧‧‧表面

5‧‧‧切斷預定線

7‧‧‧改質區域

8‧‧‧切斷起點區域

21‧‧‧背面

30‧‧‧測定用光源

31、32‧‧‧SLD光源

33‧‧‧WDM

34‧‧‧光纖

50‧‧‧位移檢測部

51‧‧‧第1分歧部

52‧‧‧第2分歧部(分歧部)

53‧‧‧第1像散附加部(像散附加部)

53a、54a‧‧‧凸透鏡

53b、54b‧‧‧柱面透鏡

54‧‧‧第2像散附加部(像散附加部)

55‧‧‧第1射束形狀檢測部(射束形狀檢測部)

56‧‧‧第2射束形狀檢測部(射束形狀檢測部)

57‧‧‧誤差訊號生成部(訊號取得部)

58‧‧‧反射鏡

59a、59b‧‧‧過濾器

60‧‧‧調整光學系

70‧‧‧成像狀態調整部

71‧‧‧凹透鏡

72‧‧‧凸透鏡

81‧‧‧第1操縱反射鏡(光軸調整機構)

82‧‧‧第2操縱反射鏡(光軸調整機構)

100、300‧‧‧雷射加工裝置

101‧‧‧雷射光源

102‧‧‧雷射光源控制部

103‧‧‧光學系

105‧‧‧聚光用透鏡

107‧‧‧支持台

111‧‧‧載台

115‧‧‧載台控制部

202‧‧‧雷射光源

203‧‧‧反射型空間光調變器

204‧‧‧聚光光學系(聚光用透鏡)

205a、205b‧‧‧反射鏡

206a、206b‧‧‧反射鏡

207‧‧‧衰減器

208‧‧‧反射鏡

209‧‧‧半鏡

210、238‧‧‧二向分光鏡

211‧‧‧表面觀察單元

211a‧‧‧觀察用光源

211b‧‧‧檢測器

212、212B‧‧‧AF單元

213‧‧‧矽基板

214‧‧‧像素電極

214a‧‧‧表面

215‧‧‧反射膜

216‧‧‧液晶層

216a‧‧‧液晶分子

217‧‧‧透明導電膜

218‧‧‧透明基板

218a‧‧‧表面

219‧‧‧反射鏡

228‧‧‧λ／2波長板

231‧‧‧框體

232‧‧‧驅動單元(驅動機構)

233‧‧‧底板

236‧‧‧頂板

241‧‧‧4f光學系

241a‧‧‧第1透鏡

241b‧‧‧第2透鏡

250‧‧‧控制部(訊號取得部，偏移量設定部，成像狀態控制部，驅動機構控制部)

260‧‧‧射束均勻器

914‧‧‧驅動電路層

999a、999b‧‧‧配向膜

H‧‧‧射束形狀

L‧‧‧雷射光(加工用雷射光)

LB1‧‧‧測定用光

LB2‧‧‧反射光

LS1‧‧‧第1分歧反射光(分歧反射光)

LS2‧‧‧第2分歧反射光(分歧反射光)

OP‧‧‧光路

OP1‧‧‧第1分歧光路(第1分歧反射光的光路)

OP2‧‧‧第2分歧光路(第2分歧反射光的光路)

P‧‧‧聚光點(聚光位置)

S_A、S_B、S_C、S_D‧‧‧受光面

VL1‧‧‧可見光

VL2‧‧‧反射光

圖1係改質區域的形成所使用的雷射加工裝置的概略構成圖。 　　圖2係成為改質區域的形成的對象的加工對象物的平面圖。 　　圖3係沿著圖2的加工對象物的III-III線的剖面圖。 　　圖4係雷射加工後的加工對象物的平面圖。 　　圖5係沿著圖4的加工對象物的V-V線的剖面圖。 　　圖6係沿著圖4的加工對象物的VI-VI線的剖面圖。 　　圖7係一實施形態之雷射加工裝置的概略構成圖。 　　圖8係圖7的雷射加工裝置的反射型空間光調變器的局部剖面圖。 　　圖9係包含圖7的雷射加工裝置的AF單元的自動對焦控制系的概略構成圖。 　　圖10(a)係說明反射光的射束形狀為縱長橢圓時的圖。圖10(b)係說明反射光的射束形狀為正圓時的圖。(c)係說明反射光的射束形狀為橫長橢圓時的圖。 　　圖11係顯示誤差訊號之一例的圖表。 　　圖12係顯示在圖7的雷射加工裝置所實施的雷射加工方法的流程圖之一例。 　　圖13係顯示僅根據在第1射束形狀檢測部所檢測到的射束形狀所生成的誤差訊號的圖表。 　　圖14係顯示在圖7的雷射加工裝置中所生成的誤差訊號的圖表。 　　圖15係顯示僅根據在第2射束形狀檢測部所檢測到的射束形狀所生成的誤差訊號的圖表。 　　圖16係變形例之AF單元的概略構成圖。 　　圖17(a)係用以說明藉由圖16的AF單元所得之效果的圖表，第1射束形狀檢測部為固定時的誤差訊號。圖17(b)係用以說明藉由圖16的AF單元所得之效果的圖表，第1射束形狀檢測部為可動時的誤差訊號。

Claims (8)

1. 一種雷射加工裝置，其係藉由將加工用雷射光聚光在加工對象物，在前述加工對象物形成改質區域的雷射加工裝置，其係具備有： 　　測定用光源，其係出射測定用光； 　　聚光用透鏡，其係將前述加工用雷射光及前述測定用光聚光在前述加工對象物； 　　位移檢測部，其係根據在前述加工對象物的雷射光入射面被反射的前述測定用光的反射光，檢測前述雷射光入射面的位移；及 　　成像狀態調整部，其係將前述測定用光及前述測定用光的反射光的至少任一者的成像狀態進行移動， 　　前述位移檢測部係具有： 　　分歧部，其係將前述測定用光的反射光分歧成複數分歧反射光； 　　複數像散附加部，其係設在複數前述分歧反射光的光路各個，對複數前述分歧反射光各個，附加互相不同的大小的像散量； 　　複數射束形狀檢測部，其係被設在複數前述分歧反射光的光路各個，檢測附加有像散的複數前述分歧反射光各個的射束形狀；及 　　訊號取得部，其係由複數前述分歧反射光的光路之中，選擇對應在前述成像狀態調整部進行調整的前述成像狀態的一個，根據所選擇出的前述分歧反射光的光路中的前述射束形狀檢測部的檢測結果，取得關於前述位移的訊號。
2. 如申請專利範圍第1項之雷射加工裝置，其中，前述成像狀態調整部係藉由移動前述成像狀態來調整偏移量， 　　前述訊號取得部係由複數前述分歧反射光的光路之中，選擇對應在前述成像狀態調整部進行調整的前述偏移量的一個。
3. 如申請專利範圍第2項之雷射加工裝置，其中，前述分歧部係將前述測定用光的反射光至少分歧成第1分歧反射光及第2分歧反射光， 　　前述像散附加部係具有： 　　第1像散附加部，其係被設在前述第1分歧反射光的光路，將第1像散量附加在前述第1分歧反射光；及 　　第2像散附加部，其係被設在前述第2分歧反射光的光路，將大於前述第1像散量的第2像散量附加在前述第2分歧反射光， 　　前述訊號取得部係： 　　若在前述成像狀態調整部進行調整的前述偏移量位於第1範圍，選擇前述第1分歧反射光的光路， 　　若在前述成像狀態調整部進行調整的前述偏移量位於比前述第1範圍為更深的第2範圍，則選擇前述第2分歧反射光的光路。
4. 如申請專利範圍第2項或第3項之雷射加工裝置，其中，具備有： 　　偏移量設定部，其係設定在前述成像狀態調整部進行調整的前述偏移量；及 　　成像狀態控制部，其係以成為在前述偏移量設定部所設定的前述偏移量的方式，控制前述成像狀態調整部。
5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項之雷射加工裝置，其中，具備有： 　　驅動機構，其係沿著前述聚光用透鏡的光軸方向，使前述加工對象物及前述聚光用透鏡的至少任一者進行動作；及 　　驅動機構控制部，其係以在前述訊號取得部所取得的前述訊號維持目標值的方式使前述驅動機構進行動作。
6. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項之雷射加工裝置，其中，具備有：光軸調整機構，其係將前述測定用光的光軸對合在前述加工用雷射光的光軸。
7. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項之雷射加工裝置，其中，前述測定用光源係可出射具有彼此不同的波長的複數光的任一者，出射複數波長的光之中具有對前述加工對象物的反射率為最高的波長的光，作為前述測定用光。
8. 一種雷射加工方法，其係藉由將加工用雷射光聚光在加工對象物，在前述加工對象物形成改質區域的雷射加工方法，其具備有： 　　雷射加工步驟，其係一邊將前述加工用雷射光以聚光用透鏡聚光在前述加工對象物，一邊將測定用光以前述聚光用透鏡聚光在前述加工對象物，將在前述加工對象物的雷射光入射面被反射的該測定用光的反射光，至少分歧成第1分歧反射光及第2分歧反射光，檢測在前述第1分歧反射光的光路附加有第1像散量的前述第1分歧反射光的射束形狀，並且檢測在前述第2分歧反射光的光路附加有大於前述第1像散量的第2像散量的前述第2分歧反射光的射束形狀，根據該射束形狀的檢測結果，取得關於前述雷射光入射面的位移的訊號，以所取得的前述訊號維持目標值的方式，沿著前述聚光用透鏡的光軸方向，使前述加工對象物及前述聚光用透鏡的至少任一者進行動作， 　　前述雷射加工步驟係包含： 　　第1步驟，其係設定偏移量； 　　第2步驟，其係若在前述第1步驟所設定的前述偏移量為第1範圍，選擇前述第1分歧反射光的光路，若在前述第1步驟所設定的前述偏移量為比前述第1範圍為更深的第2範圍，則選擇前述第2分歧反射光的光路； 　　第3步驟，其係以成為在前述第1步驟所設定的前述偏移量的方式，將前述測定用光及前述測定用光的反射光的至少任一者的成像狀態進行移動； 　　第4步驟，其係以成為在前述第1步驟所設定的前述偏移量的方式，使前述加工對象物及前述聚光用透鏡的至少任一者進行動作； 　　第5步驟，其係在前述第3步驟及前述第4步驟之後，取得前述目標值；及 　　第6步驟，其係在前述第5步驟之後，一邊將前述加工用雷射光以聚光用透鏡聚光在前述加工對象物，一邊在前述第2步驟中所選擇出的前述分歧反射光的光路檢測前述射束形狀，根據該射束形狀的檢測結果，取得前述訊號，以所取得的前述訊號維持前述目標值的方式，沿著前述聚光用透鏡的光軸方向，使前述加工對象物及前述聚光用透鏡的至少任一者進行動作。