本實用新型涉及激光加工裝置。

背景技術(shù)：

專利文獻1中記載有一種半導(dǎo)體芯片制造方法。該方法中，將在藍寶石基板上疊層n型氮化鎵系半導(dǎo)體層(n型層)和p型氮化鎵系半導(dǎo)體層(p型層)而形成的半導(dǎo)體晶片分割成多個半導(dǎo)體芯片。該方法中，首先，根據(jù)期望的芯片形狀形成元件分離槽。元件分離槽通過蝕刻p型層而形成。接著，在藍寶石基板的內(nèi)部形成改質(zhì)區(qū)域。改質(zhì)區(qū)域通過在藍寶石基板的內(nèi)部對準(zhǔn)聚光點并照射激光而形成。改質(zhì)區(qū)域用于半導(dǎo)體晶片的切斷。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2011-181909號公報

實用新型所要解決的課題

上述方法中，考慮到由于氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的性質(zhì)不同而傾斜地形成破斷面的傾向，使改質(zhì)區(qū)域相對于元件分離槽的中央線偏離地形成。由此，在元件分離槽中呈現(xiàn)破斷面。這樣，上述技術(shù)領(lǐng)域中，對于沿著激光的入射面的方向進行控制改質(zhì)區(qū)域的形成位置。

但是，對于加工對象物的厚度方向(即，與激光的入射面交叉的方向)，也期望精確地控制改質(zhì)區(qū)域的形成位置。因此，對于與激光的入射面交叉的方向，要求根據(jù)入射面的位移精確地控制激光的聚光位置。這即使在形成改質(zhì)區(qū)域以外的激光加工(例如燒蝕等表面加工)的情況下也同樣地要求。

為了根據(jù)入射面的位移控制激光的聚光位置，例如考慮一邊利用位移傳感器測定激光的入射面的位移，且基于該位移調(diào)整激光的聚光位置，一邊進行激光的照射。為了調(diào)整激光的聚光位置，只要利用例如致動器等根據(jù)入射面的位移驅(qū)動包含用于將激光進行聚光的聚光透鏡的聚光單元即可。

但是，有時聚光單元的溫度根據(jù)激光的能量而變動。聚光單元的溫度變動時，聚光透鏡的焦點位置也變動。因此，即使基于由位移傳感器測定的入射面的位移驅(qū)動聚光單元，激光的聚光位置也可能偏離期望的位置。在該情況下，激光加工的精度降低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本實用新型的目的在于，提供一種可以抑制激光加工精度的降低的激光加工裝置。

用于解決課題的方案

本實用新型提供一種激光加工裝置，通過沿著加工預(yù)定線對加工對象物照射激光，而進行加工對象物的激光加工，其中，具備：支撐臺，其支撐加工對象物；激光光源，其輸出激光；聚光單元，其包含用于使激光聚光于支撐于支撐臺的加工對象物上的聚光透鏡；移動部，其使支撐臺及聚光單元的至少一方沿著加工對象物的激光的入射面移動，并使激光的聚光點沿著加工預(yù)定線相對移動；致動器，其用于沿著與入射面交叉的方向驅(qū)動聚光單元；位移傳感器，其沿著加工預(yù)定線測定入射面的位移；溫度傳感器，其檢測聚光單元的溫度；控制部，其基于位移傳感器測定的入射面的位移和溫度傳感器檢測的聚光單元的溫度，算出致動器產(chǎn)生的聚光單元的驅(qū)動量，并且移動部使聚光點相對移動時，以對應(yīng)于驅(qū)動量驅(qū)動聚光單元的方式，控制致動器。

該激光加工裝置中，通過沿著與激光的入射面交叉的方向驅(qū)動聚光單元，可以調(diào)整激光相對于入射面的聚光點的位置。特別是該激光加工裝置中，測定入射面的位移并測定聚光單元的溫度。而且，基于入射面的位移和聚光單元的溫度雙方，算出聚光單元的驅(qū)動量。而且，使激光的聚光點相對移動時(即，照射激光時)，根據(jù)該驅(qū)動量驅(qū)動聚光單元。因此，該激光加工裝置中，可以考慮聚光單元的溫度調(diào)整激光相對于入射面的聚光點的位置。即，可以不依賴于聚光單元的溫度而精確地控制激光的聚光點的位置。由此，抑制激光加工精度的降低。此外，激光的入射面是指加工對象物中的激光入射的表面。

本實用新型的激光加工裝置中，控制部也可以具有：數(shù)據(jù)保存部，其保存表示聚光單元的溫度和聚光透鏡的焦點位置的變動量的關(guān)系的變動量數(shù)據(jù)；修正部，其通過參照變動量數(shù)據(jù)，取得與溫度傳感器檢測的聚光單元的溫度相應(yīng)的焦點位置的變動量，并且基于變動量修正位移傳感器測定的入射面的位移，由此，算出驅(qū)動量；驅(qū)動控制部，其以對應(yīng)于驅(qū)動量驅(qū)動聚光單元的方式控制致動器。在該情況下，驅(qū)動量的算出變得容易。

本實用新型的激光加工裝置中，位移傳感器也可以通過在與激光光路不同的光路上向入射面入射測定光并且檢測測定光的反射光，來測定入射面的位移。這樣，在激光光路和位移傳感器的測定光的光路不同的情況下，測定光的照射狀態(tài)與聚光單元的溫度變化引起的聚光透鏡的焦點位置的變動獨立。因此，如上述，考慮聚光單元的溫度而調(diào)整激光的聚光點的位置特別重要。

本實用新型的激光加工裝置中，聚光單元也可以包含保持聚光透鏡的筐體，溫度傳感器安裝于筐體，作為聚光單元的溫度而檢測筐體的溫度。聚光透鏡的焦點位置的變動大幅依賴于保持聚光透鏡的筐體的溫度變化。因此，通過檢測筐體的溫度并用于驅(qū)動量的算出，可以更精確地控制激光的聚光點的位置。

本實用新型的激光加工裝置中，聚光單元也可以包含保持聚光透鏡的筐體，致動器與筐體連接，溫度傳感器安裝于致動器，并作為聚光單元的溫度而檢測致動器的溫度。在該情況下，與上述的情況一樣，通過檢測與筐體連接的致動器的溫度并用于驅(qū)動量的算出，可以更精確地控制激光的聚光點的位置。特別是在該情況下，在處理聚光單元(例如卸下)時，處理溫度傳感器的配線的麻煩消失。

本實用新型提供一種激光加工裝置，通過沿著加工預(yù)定線對加工對象物照射激光，而進行加工對象物的激光加工，其中，具備：支撐臺，其支撐加工對象物；激光光源，其輸出激光；聚光單元，其包含用于使激光聚光于支撐于支撐臺的加工對象物上的聚光透鏡；移動部，其使支撐臺及聚光單元的至少一方沿著加工對象物的激光的入射面移動，并使激光的聚光點沿著加工預(yù)定線相對移動；調(diào)整部，其沿著與入射面交叉的方向調(diào)整聚光點的位置；位移傳感器，其沿著加工預(yù)定線測定入射面的位移；溫度傳感器，其檢測聚光單元的溫度；控制部，其基于位移傳感器測定的入射面的位移和溫度傳感器檢測的聚光單元的溫度，算出調(diào)整部中的調(diào)整量，并且移動部使聚光點相對移動時，以根據(jù)調(diào)整量調(diào)整聚光點的位置的方式，控制調(diào)整部。

該激光加工裝置中，可以沿著與激光的入射面交叉的方向，調(diào)整激光相對于入射面的聚光點的位置。特別是該激光加工裝置中，測定入射面的位移，并且測定聚光單元的溫度。而且，基于入射面的位移和聚光單元的溫度雙方，算出聚光點的調(diào)整量。而且，激光的聚光點相對移動時(即，照射激光時)，根據(jù)該調(diào)整量調(diào)整聚光點。因此，該激光加工裝置中，可以考慮聚光單元的溫度而調(diào)整激光相對于入射面的聚光點的位置。即，可以不依賴于聚光單元的溫度而精確地控制激光的聚光點的位置。由此，抑制激光加工精度的降低。

本實用新型的激光加工裝置中，控制部也可以具有：數(shù)據(jù)保存部，其保存表示聚光單元的溫度和聚光透鏡的焦點位置的變動量的關(guān)系的變動量數(shù)據(jù)；修正部，其通過參照變動量數(shù)據(jù)，取得與溫度傳感器檢測的聚光單元的溫度相應(yīng)的焦點位置的變動量，并且基于變動量修正位移傳感器測定的入射面的位移，由此，算出調(diào)整量；調(diào)整控制部，其以根據(jù)調(diào)整量調(diào)整聚光點的方式控制調(diào)整部。在該情況下，調(diào)整量的算出變得容易。

實用新型效果

根據(jù)本實用新型，可以提供能夠抑制激光加工的精度降低的激光加工裝置。

附圖說明

圖1是激光加工裝置的概略結(jié)構(gòu)圖；

圖2是成為改質(zhì)區(qū)域的形成的對象的加工對象物的平面圖；

圖3是沿著圖2的加工對象物的III-III線的剖面圖；

圖4是激光加工后的加工對象物的平面圖；

圖5是沿著圖4的加工對象物的V-V線的剖面圖；

圖6是沿著圖4的加工對象物的VI-VI線的剖面圖；

圖7是位移傳感器的概略結(jié)構(gòu)圖；

圖8是表示變動量數(shù)據(jù)的一例的圖表；

圖9是表示聚光位置控制部的動作的圖；

圖10、11是用于說明激光加工方法的主要工序的圖；

圖12是用于說明激光加工方法的主要工序的圖；

圖13、14、15是用于說明激光加工方法的主要工序的圖；

圖16、17是用于說明表面的位移的修正的圖。

符號說明

1…加工對象物、3…表面(入射面)、5…預(yù)定切斷線(加工預(yù)定線)、7…改質(zhì)區(qū)域、100…激光加工裝置、101…激光光源、105…聚光透鏡、106…筐體、107…支撐臺、108…聚光單元、111…載物臺(移動部)、112…溫度傳感器、114…位移傳感器、115…載物臺控制部(移動部)、200…聚光位置控制部(控制部)、204…修正部、206…驅(qū)動控制部、208…數(shù)據(jù)保存部、L…激光、Lm…測定用激光(測定光)、P…聚光點。

具體實施方式

以下，參照附圖詳細說明本實用新型的一個實施方式。此外，在各圖中對相同或相當(dāng)部分標(biāo)注相同的符號，并省略重復(fù)的說明。

本實施方式的激光加工裝置及激光加工方法中，作為激光加工的一例，通過使激光相對于加工對象物進行聚光，沿著預(yù)定切斷線(加工預(yù)定線)在加工對象物上形成改質(zhì)區(qū)域。因此，首先，參照圖1～圖6說明改質(zhì)區(qū)域的形成。

如圖1所示，激光加工裝置100具備：使激光L進行脈沖振蕩的激光光源101、以90°改變激光L的光軸(光路)的方向的方式配置的二向色鏡103、用于使激光L進行聚光的聚光用透鏡105。激光加工裝置100還具備：用于支撐由聚光用透鏡105聚光的激光L照射的加工對象物1的支撐臺107、用于使支撐臺107移動的載物臺(移動部)111、為了調(diào)節(jié)激光L的輸出或脈沖寬度、脈沖波形等而控制激光光源101的激光光源控制部102、控制載物臺111的移動的載物臺控制部(移動部)115。

激光加工裝置100中，從激光光源101射出的激光L利用二向色鏡103將其光軸的方向進行90°改變，并利用聚光用透鏡105聚光于載置在支撐臺107上的加工對象物1的內(nèi)部。與此同時，使載物臺111移動，使加工對象物1相對于激光L沿著預(yù)定切斷線5進行相對移動。由此，將沿著預(yù)定切斷線5的改質(zhì)區(qū)域形成于加工對象物1。此外，在此，為了使激光L進行相對性地移動，而移動了載物臺111，但也可以使聚光用透鏡105移動，或也可以使它們雙方移動。

作為加工對象物1，可使用包含由半導(dǎo)體材料形成的半導(dǎo)體基板或由壓電材料形成的壓電基板等的板狀的部件(例如，基板、晶片等)。如圖2所示，在加工對象物1上設(shè)定有用于切斷加工對象物1的預(yù)定切斷線5。預(yù)定切斷線5是直線狀延伸的假想線。在加工對象物1的內(nèi)部形成改質(zhì)區(qū)域的情況下，如圖3所示，在使聚光點(聚光位置)P對準(zhǔn)加工對象物1的內(nèi)部的狀態(tài)下，使激光L沿著預(yù)定切斷線5(即，沿著圖2的箭頭A方向)相對性地移動。即，載物臺111在載物臺控制部115的控制的基礎(chǔ)下，使支撐臺107沿著加工對象物1中的激光L的入射面即表面3移動，并使激光L的聚光點P沿著預(yù)定切斷線5相對移動。由此，如圖4、圖5及圖6所示，沿著預(yù)定切斷線5在加工對象物1上形成改質(zhì)區(qū)域7，沿著預(yù)定切斷線5形成的改質(zhì)區(qū)域7成為切斷起點區(qū)域8。

聚光點P是激光L進行聚光的部位。預(yù)定切斷線5不限于直線狀，也可以是曲線狀，也可以是組合兩者的三維狀，也可以是坐標(biāo)指定的形狀。預(yù)定切斷線5不限于假想線，也可以是在加工對象物1的表面3上實際畫的線。改質(zhì)區(qū)域7有時連續(xù)地形成，也有時間斷地形成。改質(zhì)區(qū)域7可以是列狀，也可以是點狀，總之，改質(zhì)區(qū)域7只要至少形成于加工對象物1的內(nèi)部即可。另外，有時以改質(zhì)區(qū)域7為起點形成龜裂，龜裂及改質(zhì)區(qū)域7也可以在加工對象物1的外表面(表面3，背面21或外周面)露出。形成改質(zhì)區(qū)域7時的激光入射面不限定于加工對象物1的表面3，也可以是加工對象物1的背面。

另外，在加工對象物1的內(nèi)部形成改質(zhì)區(qū)域7的情況下，激光L透射加工對象物1，并且特別是在位于加工對象物1內(nèi)部的聚光點P附近吸收。由此，在加工對象物1上形成改質(zhì)區(qū)域7(即，內(nèi)部吸收型激光加工)。在該情況下，在加工對象物1的表面3上，激光L幾乎不被吸收，因此，加工對象物1的表面3不會熔融。另一方面，在加工對象物1的表面3上形成改質(zhì)區(qū)域7的情況下，激光L特別是在位于表面3的聚光點P附近被吸收，從表面3起熔融且除去，而形成孔或槽等除去部(表面吸收型激光加工)。

改質(zhì)區(qū)域7是指密度、折射率、機械強度及其它物理性的特性成為與周圍不同的狀態(tài)的區(qū)域。作為改質(zhì)區(qū)域7，例如具有：熔融處理區(qū)域(是指暫時熔融后再固化的區(qū)域、熔融狀態(tài)中的區(qū)域及從熔融進行再固化的狀態(tài)中的區(qū)域中的至少任一區(qū)域)、裂紋區(qū)域、絕緣破壞區(qū)域、折射率變化區(qū)域等，還具有將這些區(qū)域混合的區(qū)域。作為改質(zhì)區(qū)域7，還具有加工對象物1的材料中，改質(zhì)區(qū)域7的密度與非改質(zhì)區(qū)域的密度相比進行了改變的區(qū)域或形成有晶格缺陷的區(qū)域。在加工對象物1的材料為單晶硅的情況下，改質(zhì)區(qū)域7也可以稱為高位錯密度區(qū)域。

熔融處理區(qū)域、折射率變化區(qū)域、改質(zhì)區(qū)域7的密度與非改質(zhì)區(qū)域的密度相比進行了改變的區(qū)域及形成有晶格缺陷的區(qū)域有時在這些區(qū)域的內(nèi)部或改質(zhì)區(qū)域7和非改質(zhì)區(qū)域的界面上還內(nèi)包龜裂(破裂，微裂紋)。內(nèi)包的龜裂有時形成至改質(zhì)區(qū)域7的整個面或有時僅形成一部分或形成多個部分。加工對象物1包含由具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的結(jié)晶材料構(gòu)成的基板。例如加工對象物1包含由氮化鎵(GaN)、硅(Si)、碳化硅(SiC)、LiTaO₃及藍寶石(Al₂O₃)的至少任一項形成的基板。換而言之，加工對象物1包含例如氮化鎵基板、硅基板、SiC基板、LiTaO₃基板或藍寶石基板。結(jié)晶材料也可以是各向異性結(jié)晶及各向同性結(jié)晶的任一種。另外，加工對象物1也可以包含由具有非結(jié)晶結(jié)構(gòu)(非晶結(jié)構(gòu))的非結(jié)晶材料構(gòu)成的基板，也可以包含例如玻璃基板。

通過沿著預(yù)定切斷線5形成多個改質(zhì)點(加工痕跡)，可以形成改質(zhì)區(qū)域7。在該情況下，通過集中多個改質(zhì)點而成為改質(zhì)區(qū)域7。改質(zhì)點是由脈沖激光的1脈沖的發(fā)射(即1脈沖的激光照射：激光發(fā)射)形成的改質(zhì)部分。作為改質(zhì)點，可以舉出裂紋點、熔融處理點或折射率變化點、或混在它們中的至少1個的改質(zhì)點等。對于改質(zhì)點，考慮要求的切斷精度、要求的切斷面的平坦性、加工對象物1的厚度、種類、結(jié)晶方位等，可以將其大小或產(chǎn)生的龜裂長度適宜控制。另外，實施方式中，沿著預(yù)定切斷線5，可以以改質(zhì)點為改質(zhì)區(qū)域7進行形成。

接著，說明本實施方式的激光加工裝置及激光加工方法。如圖1所示，激光加工裝置100具備聚光單元108和致動器110。聚光單元108包含上述的聚光透鏡105和筐體106。如上述，聚光透鏡105使激光L在支撐于支撐臺107上的加工對象物1上進行聚光。筐體106保持聚光透鏡105。從激光光源101輸出的激光L經(jīng)由聚光單元108從加工對象物1的表面3側(cè)對加工對象物1進行照射。因此，在此，加工對象物1的表面3為激光L的入射面。

致動器110與筐體106連接。特別是致動器110經(jīng)由例如金屬制的連結(jié)部件(未圖示)與筐體106連結(jié)，由此，與筐體106熱性地連接。致動器110沿著與加工對象物1的表面3交叉的方向(即，加工對象物1的厚度方向)，驅(qū)動聚光單元108。即，致動器110以將聚光單元108接近表面3的方式驅(qū)動聚光單元108，或以聚光單元108遠離表面3的方式驅(qū)動聚光單元108。由此，調(diào)節(jié)激光L的聚光點P相對于表面3的位置(聚光位置)。此外，致動器110的驅(qū)動方式(驅(qū)動源)作為一例，為壓電元件、步進電動機、超聲波電動機、音圈電動機、線性電動機、AC伺服電動機、DC伺服電動機、直接驅(qū)動電動機等。

激光加工裝置100具備溫度傳感器112和位移傳感器114。溫度傳感器112安裝于筐體106，檢測聚光單元108的溫度。特別是溫度傳感器112設(shè)于筐體106的外側(cè)面，作為聚光單元108的溫度，檢測筐體106的溫度。此外，如后述，溫度傳感器112也可以安裝于與筐體106熱性地連接的致動器110，而代替安裝于筐體106。

位移傳感器114沿著預(yù)定切斷線5，測定加工對象物1的表面3的位移。位移傳感器114以與聚光單元108一體性地沿著預(yù)定切斷線5且相對于加工對象物1可相對移動的方式保持。詳細說明位移傳感器114的一例。圖7是表示位移傳感器的一例的示意圖。如圖7所示，位移傳感器114是作為一例使用三角測距方式的激光式位移傳感器。

位移傳感器114具有：測定用光源116、投光透鏡118、受光透鏡120、受光元件122、驅(qū)動電路124、信號放大電路126。測定用光源116為例如半導(dǎo)體激光。測定用光源116由驅(qū)動電路124驅(qū)動，輸出測定用激光(測定光)Lm。投光透鏡118將從測定用光源116輸出的測定用激光Lm在加工對象物1的表面3上進行聚光。受光透鏡120使由表面3反射的測定用激光Lm在受光元件122上進行聚光。受光元件122是例如光位置檢測元件(PSD：Position Sensitive Detector)。受光元件122經(jīng)由受光透鏡120接收測定用激光Lm，且生成電信號。信號放大電路126將來自受光元件122的電信號放大并向外部輸出。

位移傳感器114中，從測定用光源116輸出的測定用激光Lm由加工對象物1的表面3反射，經(jīng)由受光透鏡在受光元件122上形成點。當(dāng)加工對象物1的表面3進行位移時，測定用激光Lm的反射位置變動，結(jié)果，受光元件122上的點的位置變動。受光元件122根據(jù)該測定用激光Lm的點的位置生成電信號。由此，位移傳感器114測定表面3的位移。即，位移傳感器114中，沿著預(yù)定切斷線5對表面3照射(掃描)測定用激光Lm，由此，測定沿著預(yù)定切斷線5的表面3的位移。

此外，位移傳感器114還具備溫度傳感器128。溫度傳感器128檢測位移傳感器114的溫度。作為一例，溫度傳感器128檢測收容位移傳感器114的各部的筐體的溫度。位移傳感器114的溫度根據(jù)例如驅(qū)動電路124或信號放大電路126等電子電路的發(fā)熱而改變。因此，位移傳感器114的溫度根據(jù)電子電路的發(fā)熱量，隨著時間的經(jīng)過大致恒定。

另外，位移傳感器114與聚光單元108分體地構(gòu)成。因此，位移傳感器114在與加工用的激光L的光路不同的光路中，使測定用激光Lm入射至加工對象物1的表面3。因此，位移傳感器114的溫度不會受到激光L的影響而變動。

參照圖1，繼續(xù)說明激光加工裝置100。激光加工裝置100具有聚光位置控制部(控制部)200。聚光位置控制部200根據(jù)與位移傳感器114測定的加工對象物1的表面3的位移相應(yīng)的驅(qū)動量，控制致動器110進行的聚光單元108的驅(qū)動。更具體而言，聚光位置控制部200基于位移傳感器114測定的加工對象物1的表面3的位移、和溫度傳感器112檢測的聚光單元108的溫度，算出致動器110的驅(qū)動量。而且，聚光位置控制部200根據(jù)算出的驅(qū)動量，控制致動器110進行的聚光單元108的驅(qū)動。

因此，聚光位置控制部200具有位移傳感器控制部202、修正部204、驅(qū)動控制部206、數(shù)據(jù)保存部208。位移傳感器控制部202控制位移傳感器114。位移傳感器控制部202經(jīng)由信號放大電路126，輸入來自受光元件122的電信號。由此，位移傳感器控制部202取得由位移傳感器114進行的表面3的位移的測定結(jié)果。另外，位移傳感器控制部202從溫度傳感器128取得位移傳感器114的溫度的檢測結(jié)果。

修正部204從溫度傳感器112取得聚光單元108的溫度的檢測結(jié)果。另外，修正部204從位移傳感器控制部202，取得表面3的位移的測定結(jié)果及位移傳感器114的溫度的檢測結(jié)果。而且，修正部204基于位移傳感器114測定的表面3的位移和溫度傳感器112檢測的聚光單元108的溫度，算出致動器110進行的聚光單元108的驅(qū)動量。更具體地說明這一點。此外，修正部204也可以還考慮位移傳感器114的溫度，而算出聚光單元108的驅(qū)動量。

修正部204算出致動器110中的聚光單元108的驅(qū)動量時，參照保存于數(shù)據(jù)保存部208的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)保存部208保存有表示聚光單元108的溫度和聚光透鏡105的焦點位置的變動量的關(guān)系的變動量數(shù)據(jù)。圖8是表示變動量數(shù)據(jù)的一例的圖表。圖8的圖表的橫軸表示聚光單元108的溫度，縱軸表示聚光透鏡105的焦點位置的變動量。在此，聚光透鏡105的焦點位置的變動量以聚光單元108的溫度為26.3℃(基準(zhǔn)溫度)時為基準(zhǔn)相對性地表示。

如圖8的圖表所示，聚光透鏡105的焦點位置隨著聚光單元108的溫度變化而變動。特別是聚光透鏡105的焦點位置的變動量隨著聚光單元108的溫度的上升而增加。認(rèn)為其原因之一在于，由于聚光單元108的溫度上升，保持有聚光透鏡105的筐體106膨脹。聚光單元108的溫度對加工對象物1照射激光L時，激光L的能量的一部分在聚光單元108內(nèi)進行熱交換，由此進行上升。參照圖8的圖表時，聚光透鏡105的焦點位置的變動量相對于聚光單元108的溫度的上升，以大致沿著直線y的方式增加。作為一例，直線y是由y＝0.96x-25.44表示的直線(x為溫度)。

修正部204通過參照該變動量數(shù)據(jù)，取得與溫度傳感器112檢測的聚光單元108的溫度相應(yīng)的焦點位置的變動量。上述的一例中，在x(溫度)為30℃的情況下，可以將y(變動量)作為3.36μm取得。而且，修正部204基于取得的變動量，修正位移傳感器114測定的表面3的位移，由此，算出驅(qū)動量。上述的一例中，通過對位移傳感器114測定的表面3的位移減去3.36μm的變動量，算出驅(qū)動量。從表面3減去變動量是由于，如上述那樣補償如下情況，即，由于筐體106的膨脹，聚光透鏡105的位置接近表面3，而成為激光L的聚光點P距表面3更深的位置。

驅(qū)動控制部206從修正部204取得如以上算出的驅(qū)動量。而且，如圖9所示，驅(qū)動控制部206以如下方式控制致動器110，即，在載物臺控制部115的控制的基礎(chǔ)下，載物臺111使支撐臺107移動而使聚光點P在沿著表面3的方向(圖中的箭頭A方向)上相對移動時，根據(jù)取得的驅(qū)動量，致動器110按照與表面3交叉的方向(圖中的箭頭B方向)驅(qū)動聚光單元108(聚光透鏡105)。由此，聚光點P距表面3的深度D(聚光點P相對于表面3的位置)不依賴于表面3的位移而設(shè)為恒定。即，在此，在從表面3到加工對象物1的內(nèi)部的恒定位置，沿著預(yù)定切斷線5形成改質(zhì)區(qū)域7。

以上的聚光位置控制部200以例如包含CPU、ROM及RAM等的計算機為主體構(gòu)成。上述的各部通過在該計算機中執(zhí)行規(guī)定的程序而實現(xiàn)。另外，聚光位置控制部200也可以作為與激光光源控制部102及載物臺控制部115的至少一方相同的計算機而構(gòu)成。另外，聚光位置控制部200可以至少與激光光源控制部102及載物臺控制部115進行信號的授受，并使上述動作與激光L的輸出及支撐臺107的移動同步地進行。

接著，說明本實施方式的激光加工方法。本實施方式的激光加工方法在上述的激光加工裝置100中實施。該激光加工方法主要包含：基準(zhǔn)對準(zhǔn)步驟、溫度檢測步驟、變動量取得步驟、位移測定步驟、算出步驟、加工步驟。在此，作為一例，位移測定步驟及算出步驟在基準(zhǔn)對準(zhǔn)步驟、溫度檢測步驟、及變動量取得步驟后，與加工步驟一起，作為一連串的動作連續(xù)，或局部相互重復(fù)地實施。以下，說明各步驟的詳細。

基準(zhǔn)對準(zhǔn)步驟中，聚光位置控制部200對于與表面3交叉的方向，決定聚光透鏡105的基準(zhǔn)位置和位移傳感器的基準(zhǔn)位置。另外，聚光位置控制部200儲存此時的溫度T0。詳細地說明基準(zhǔn)對準(zhǔn)步驟。圖10、圖11及圖12是表示激光加工方法的主要工序的圖，特別是表示基準(zhǔn)對準(zhǔn)步驟。如圖10所示，基準(zhǔn)對準(zhǔn)步驟中，首先，決定聚光透鏡105的基準(zhǔn)位置。作為一例，在此，使激光L的聚光點P對準(zhǔn)加工對象物1的表面3，將此時的聚光透鏡105的Z方向(與表面3交叉的方向)的位置(例如表面3和聚光透鏡105的距離P1)設(shè)為聚光透鏡105的零點。此外，作為此時的激光，也可以使用比加工閾值小地調(diào)整了加工用的激光L的強度的激光，也可以使用觀察用的其它激光。

接著，基準(zhǔn)對準(zhǔn)步驟中，如圖11所示，通過使加工對象物1朝向聚光透鏡105并沿著Z方向(圖中的箭頭B方向)相對移動，使激光L的聚光點P成為深度D的位置。在此，通過支撐臺107上升，使加工對象物1相對于聚光透鏡105進行相對移動。由此，聚光透鏡105和加工對象物1的表面3的距離成為距離P1-深度D。此外，深度D是形成改質(zhì)區(qū)域7的加工位置之一。

接著，基準(zhǔn)對準(zhǔn)步驟中，如圖12所示，設(shè)定位移傳感器114的基準(zhǔn)位置。作為一例，在此，在將聚光透鏡105和表面3的距離維持成距離P1-深度D的狀態(tài)下，使加工對象物1沿著Y方向(圖中的箭頭B方向)相對移動。此時的相對移動的距離是聚光單元108和位移傳感器114之間的距離P2。另外，在此，支撐臺107向位移傳感器114側(cè)進行移動，由此，使加工對象物1相對于位移傳感器114進行相對移動。而且，位移傳感器114向表面3照射測定用激光Lm，由此，關(guān)于Z方向取得位移傳感器114相對于表面3的位置，并設(shè)為位移傳感器114的零點。因此，聚光透鏡105和位移傳感器114在偏離深度D的位置保持零點。此時，測定作為基準(zhǔn)溫度的溫度T0。

接著，實施溫度檢測步驟。溫度檢測步驟中，溫度傳感器112檢測聚光單元108的溫度T1，并將檢測結(jié)果向修正部204發(fā)送。在此檢測的聚光單元108的溫度T1由于已經(jīng)進行的改質(zhì)區(qū)域7的形成時的激光L的照射，有時比溫度T0高?；蛟诖藱z測的聚光單元108的溫度T1由于激光L的照射以外的其它原因，有時比溫度T0高。

接著，實施變動量取得步驟。變動量取得步驟中，修正部204通過參照保存于數(shù)據(jù)保存部208的變動量數(shù)據(jù)，取得與聚光單元108的溫度T1相應(yīng)的聚光透鏡105的焦點位置的變動量。作為一例，在基準(zhǔn)對準(zhǔn)步驟中儲存的聚光單元108的溫度T0為基準(zhǔn)溫度，且溫度取得步驟中檢測的聚光單元108的溫度T1為30℃的情況下，如上述，將變動量作為3.36μm取得。

接著，在激光光源控制部102、載物臺控制部115及聚光位置控制部200的控制的基礎(chǔ)下，通過對加工對象物1照射激光L，實施形成改質(zhì)區(qū)域7的加工步驟。更具體而言，加工步驟中，首先，如圖13所示，載物臺控制部115使支撐臺107移動，由此，使加工對象物1沿著朝向位移傳感器114及聚光單元108的方向(圖中的箭頭A方向)進行移動。此時，從與表面3交叉的方向觀察，加工對象物1首先到達位移傳感器114，然后到達聚光單元108。

從加工對象物1到達位移傳感器114的時點，開始位移測定步驟。位移測定步驟中，在位移傳感器控制部202的控制的基礎(chǔ)下，位移傳感器114沿切斷預(yù)定線5測定加工對象物1的表面3的位移。更具體而言，如圖14所示，位移測定步驟中，在加工對象物1繼續(xù)移動的狀態(tài)下，位移傳感器114將測定用激光Lm向表面3入射，并且檢測測定用激光Lm的反射光。由此，沿著預(yù)定切斷線5，依次測定表面3的位移。位移傳感器控制部202將其測定結(jié)果向修正部204發(fā)送。

接著，實施算出步驟。算出步驟中，修正部204基于位移測定步驟中測定的表面3的位移、和溫度檢測步驟中檢測的聚光單元108的溫度T1，算出與表面3交叉的方向上的聚光單元108的驅(qū)動量。更具體而言，算出步驟中，修正部204基于變動量取得步驟中取得的與聚光透鏡105的焦點位置的溫度T1相應(yīng)的變動量，修正表面3的位移，由此，算出驅(qū)動量。作為一例，對于位移傳感器114測定的表面3的位移，減去變動量取得步驟中取得的3.36μm的變動量，由此，算出驅(qū)動量。

而且，如圖14、15所示，繼續(xù)中的加工步驟中，根據(jù)上述那樣算出的驅(qū)動量，驅(qū)動控制部206一邊驅(qū)動聚光單元108，且載物臺控制部115一邊沿著預(yù)定切斷線5使激光L的聚光點P相對移動，并對加工對象物1照射激光L，由此，形成改質(zhì)區(qū)域7。由此，在加工對象物1的內(nèi)部距表面3為恒定的位置(深度D)，沿著預(yù)定切斷線5形成改質(zhì)區(qū)域7。此外，溫度檢測步驟、變動量取得步驟、及算出步驟也可以在加工步驟繼續(xù)的整個期間反復(fù)實施。在該情況下，根據(jù)繼續(xù)輸出的激光L，聚光單元108的溫度每時每刻改變，可以依次算出適于該溫度變化的驅(qū)動量。

如以上說明，激光加工裝置100中，致動器110通過沿著與表面3(加工對象物1中的激光L的入射面)交叉的方向驅(qū)動聚光單元108，可以調(diào)整激光L的聚光點P距表面3的位置。特別是激光加工裝置100中，位移傳感器114測定表面3的位移，并且溫度傳感器112測定聚光單元108的溫度。而且，聚光位置控制部200基于表面3的位移和聚光單元108的溫度，算出致動器110進行的聚光單元108的驅(qū)動量。

而且，聚光位置控制部200在使激光L的聚光點P相對移動時(即，照射激光L時)，以根據(jù)該驅(qū)動量驅(qū)動聚光單元108的方式控制致動器110。因此，激光加工裝置100中，可以考慮聚光單元108的溫度而調(diào)整激光L的聚光點P距表面3的位置。因此，根據(jù)激光加工裝置100，可以不依賴于聚光單元108的溫度而精確地控制改質(zhì)區(qū)域7的形成位置。

更具體地說明其效果。激光加工裝置100中，聚光位置控制部200的修正部204通過參照數(shù)據(jù)保存部208保存的變動量數(shù)據(jù)，取得溫度傳感器112檢測的與聚光單元108的溫度相應(yīng)的焦點位置的變動量。另外，修正部204基于取得的變動量，修正位移傳感器114測定的表面3的位移，由此，算出致動器110的驅(qū)動量。而且，聚光位置控制部200的驅(qū)動控制部206以根據(jù)算出的驅(qū)動量，驅(qū)動聚光單元108的方式控制致動器110。

圖16、17是用于說明表面位移的修正的圖。圖16、17所示的圖表中，橫軸表示時間，縱軸表示位移。橫軸的時間表示位移傳感器114開始測定表面3的位移后經(jīng)過的時間。位移傳感器114通過對相對移動的狀態(tài)的加工對象物1掃描測定用激光Lm，測定表面3的位移。因此，橫軸的時間與表面3上的位置相等。另外，縱軸的位移表示距表面3的基準(zhǔn)位置(例如平均位置)的加工對象物1的厚度方向的位置。

如圖16所示，在未利用修正部204進行修正的狀態(tài)下，由位移傳感器114測定的表面3的位移E和致動器110的驅(qū)動量F一致。即，將表面3的位移E直接設(shè)為致動器110的驅(qū)動量F。其結(jié)果，在聚光透鏡105的焦點位置根據(jù)聚光單元108的溫度變化(ΔT＝T1-T0)變動的情況下，激光L的聚光點P的位置(深度)的位移H從表面3的位移E背離該變動量g(ΔT)的量。

與之相對，如圖17所示，利用修正部204將致動器110的驅(qū)動量F修正變動量g(△T)的量，由此，避免激光L的聚光點P的位置(深度)的位移H從表面3的位移E背離。因此，根據(jù)激光加工裝置100，可以不依賴于聚光單元108的溫度而精確地控制改質(zhì)區(qū)域7相對于表面3的形成位置。通過激光加工裝置100中實施的激光加工方法，由于相同的原因，也可以精確地控制改質(zhì)區(qū)域7的形成位置。此外，雖然圖中省略，但實際上致動器110的驅(qū)動量F(致動器110的驅(qū)動信號)和聚光點P的位置的位移H相對于位移傳感器114測定的表面3的位移E(位移傳感器114的測定信號)產(chǎn)生延遲。延遲時間成為(聚光單元108和位移傳感器114之間的距離P2)/(加工對象物1的相對移動速度(加工速度))。

在此，激光加工裝置100中，位移傳感器114在與激光L的光路不同的光路中使測定用激光Lm入射于表面3。這樣，在激光L的光路和測定用激光Lm的光路不同的情況下，測定用激光Lm相對于表面3的照射狀態(tài)(例如聚光位置)與聚光單元108的溫度變化引起的聚光透鏡105的焦點位置的變動獨立。因此，如上述，考慮聚光單元108的溫度而調(diào)整激光L的聚光點P的位置特別重要。這由以下的原因引起。

即，假設(shè)在將測定用激光Lm在與激光L的光路重復(fù)的光路上照射于表面3的情況下，聚光透鏡105也介設(shè)于測定用激光Lm的光路中。因此，在該情況下，隨著聚光單元108的溫度變化的聚光透鏡105的焦點位置的變動也與激光L同等地作用于測定用激光Lm。因此，在該情況下，基于通過測定用激光Lm測定的表面3的位移調(diào)整激光L的聚光點P的位置時，考慮聚光單元108的溫度的必要性相對較小。

與之相對，如上述，在與激光L的光路不同的光路上使測定用激光Lm入射于表面3的情況下，聚光透鏡105未介設(shè)于測定用激光Lm的光路上。因此，在該情況下，伴隨聚光單元108的溫度變化的聚光透鏡105的焦點位置的變動僅作用于激光L，而不會作用于測定用激光Lm。因此，在該情況下，基于通過測定用激光Lm測定的表面3的位移調(diào)整激光L的聚光點P的位置時，考慮聚光單元108的溫度非常重要。

另外，激光加工裝置100中，聚光單元108包含保持聚光透鏡105的筐體106，溫度傳感器112檢測筐體106的溫度并作為作為聚光單元108的溫度。如上述，聚光透鏡105的焦點位置的變動大幅依賴于保持聚光透鏡105的筐體106的溫度變化。即，聚光透鏡105的焦點位置由于筐體106的溫度變化產(chǎn)生的膨脹或收縮大幅變動。因此，通過檢測筐體106的溫度并用于驅(qū)動量的算出，可以更精確地控制改質(zhì)區(qū)域7的形成位置。

以上的實施方式中，說明了本實用新型的激光加工裝置及激光加工方法的一個實施方式。因此，本實用新型的激光加工裝置及激光加工方法不限定于上述那樣。本實用新型的激光加工裝置及激光加工方法可以在不變更各權(quán)利要求的宗旨的范圍內(nèi)任意變形上述的裝置及方法。

例如，上述實施方式中，通過使支撐臺107移動，使激光L的聚光點P相對移動。但是，也可以通過使聚光單元108(及激光光源101)移動，而使激光L的聚光點P相對移動，也可以通過使支撐臺107及聚光單元108雙方移動，而使激光L的聚光點P相對移動。

另外，如上述，溫度傳感器112也可以安裝于致動器110。此時，溫度傳感器112可以檢測致動器110的溫度作為聚光單元108的溫度。這是由于，將致動器110與筐體106熱性地連接，因此，致動器110的溫度根據(jù)聚光單元108的溫度變化而變化。在該情況下，與上述的情況一樣，通過檢測與筐體106連接的致動器110的溫度并用于驅(qū)動量的算出，可以更精確地控制激光L的聚光點P的位置。特別是在該情況下，在進行聚光單元108的處理(例如卸下)時，處理溫度傳感器112的配線的麻煩消失。此外，溫度傳感器112不限于致動器110，可以將溫度根據(jù)聚光單元108的溫度變化而變化的任意部分的溫度作為聚光單元108的溫度進行檢測。

另外，上述實施方式中，作為位移傳感器114中的位移的測定方式，示例了三角測距方式。但是，位移傳感器114中的位移的測定方式也可以是激光共焦點方式或分光干涉方式等其它方式。

在激光共焦點方式的的情況下，位移傳感器114可以設(shè)為激光聚焦位移計。若是激光聚焦位移計，則從半導(dǎo)體激光等的測定用光源輸出的測定用激光通過半反射鏡及對物透鏡并在加工對象物上形成點。由加工對象物反射的測定用激光再次到達半反射鏡并由半反射鏡以直角反射。由半反射鏡反射的測定用激光在針孔的位置聚光成一點，通過針孔并到達受光元件。

從測定用光源到加工對象物的距離變動時，由加工對象物及半反射鏡反射的測定用激光不會在針孔的位置聚光而變得模糊，因此，難以通過針孔，在受光元件中難以作為受光信號被感知。激光聚焦位移計基于該原理，測定加工對象物的表面的位移。即，激光聚焦位移計將對物透鏡由于音叉等而機械性地移動，由此，對物透鏡處于某位置時，通過檢測測定用激光是否通過針孔，測定直到加工對象物的距離。

這樣，在使用激光聚焦位移計作為位移傳感器114的情況下，與基于測定用激光的反射光的光量及角度測定位移的情況相比，可以排除加工對象物的顏色、傾斜度、粗糙度及滲透光對加工對象物的影響，并測定加工對象部的表面的位移。

另外，在分光干涉方式的的情況下，位移傳感器114可以設(shè)為分光干涉激光位移計。分光干涉激光位移計中，例如從SLD等測定用光源輸出的寬波長域的測定光在傳感器頭內(nèi)部的參照面上局部反射且剩余部透射。透射了參照面的測定光由加工對象物正反射且返回傳感器頭內(nèi)部。由參照面反射的測定光和由加工對象物反射的測定光相互干擾。測定光的各波長的干擾強度根據(jù)從參照面到加工對象物的距離制定，該距離在各波長的整數(shù)倍時最大。因此，通過將干擾光利用分光器按照波長進行分光，可得到波長的強度分布。而且，通過對波長的強度分布進行波形解析，算出直到加工對象物的距離。

另外，上述實施方式中，激光加工裝置100進行改質(zhì)區(qū)域7的形成之類的加工對象物1的內(nèi)部加工。但是，激光加工裝置100也可以用于燒蝕那樣的加工對象物1的表面加工。即，激光加工裝置100不管是加工對象物1的內(nèi)部及表面，均可以用于任意的激光加工。因此，與上述那樣的改質(zhì)區(qū)域7的形成相關(guān)的效果如以下普遍化。

即，激光加工裝置100及該激光加工方法中，沿著與激光L的入射面(例如加工對象物1的表面3)交叉的方向驅(qū)動聚光單元108，由此，可以調(diào)整激光L的聚光點P相對于入射面的位置。特別是激光加工裝置100及該激光加工方法中，沿著加工預(yù)定線測定入射面的位移，并且測定聚光單元108的溫度。而且，基于入射面的位移和聚光單元108的溫度雙方，算出聚光單元108的驅(qū)動量。而且，激光L的聚光點P相對移動時(即，照射激光L時)，根據(jù)該驅(qū)動量驅(qū)動聚光單元108。因此，激光加工裝置100及該激光加工方法中，可以考慮聚光單元108的溫度而調(diào)整激光L的聚光點P相對于入射面的位置。即，可以不依賴于聚光單元108的溫度而精確地控制激光L的聚光點P的位置。由此，可抑制激光加工的精度的降低。

另外，激光加工裝置100及該激光加工方法中，調(diào)整與表面3交叉的方向上的激光L的聚光點P的位置時，不限于由致動器110驅(qū)動聚光單元108的方式。即，激光加工裝置100可以代替具備致動器110，而具備沿著與表面(入射面)3交叉的方向調(diào)整聚光點P的位置的調(diào)整部(未圖示)。在該情況下，聚光位置控制部(控制部)200基于位移傳感器114測定的表面3的位移和溫度傳感器112檢測的聚光單元108的溫度，算出該調(diào)整部中的調(diào)整量，并且載物臺控制部(移動部)115使聚光點P相對移動時，以根據(jù)該調(diào)整量調(diào)整聚光點P的位置的方式，控制該調(diào)整部。

更具體而言，聚光位置控制部200具有：保存表示聚光單元108的溫度和聚光透鏡105的焦點位置的變動量的關(guān)系的變動量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)保存部208；通過參照變動量數(shù)據(jù)，取得與溫度傳感器112檢測的聚光單元108的溫度相應(yīng)的焦點位置的變動量，并且基于變動量修正位移傳感器114測定的表面3的位移，由此，算出其調(diào)整量的修正部204；以根據(jù)該調(diào)整量驅(qū)動聚光單元108的方式控制調(diào)整部的調(diào)整控制部(未圖示)。

另外，在算出步驟中，修正部204基于位移測定步驟中測定的表面3的位移和溫度檢測步驟中檢測的聚光單元108的溫度T1，算出與表面3交叉的方向上的激光L的聚光點P的位置的調(diào)整量。更具體而言，在算出步驟中，修正部204基于變動量取得步驟中取得的與聚光透鏡105的焦點位置的溫度T1相應(yīng)的變動量，修正表面3的位移的方式，算出調(diào)整量。而且，在加工步驟中，根據(jù)上述那樣算出的調(diào)整量調(diào)整聚光點P的位置，且載物臺控制部115一邊沿著預(yù)定切斷線5使激光L的聚光點P相對移動，一邊對加工對象物1照射激光L，由此，形成改質(zhì)區(qū)域7(進行激光加工)。

此外，使用致動器110以外調(diào)整聚光點P的位置時，本發(fā)明人得到下面那樣的見解。即，調(diào)整聚光點P的位置時，在直接驅(qū)動聚光透鏡105的情況下，在該行程和速度之間具有折衷的關(guān)系。當(dāng)要使聚光點P的位置更高速地改變時，考慮在聚光透鏡105的前段加入改變?nèi)肷涔獾陌l(fā)散角的光學(xué)系統(tǒng)的方法。另外，例如考慮在通過對光學(xué)結(jié)晶許可電壓而使用進行改變透鏡的功率那樣的動作的元件的情況下，驅(qū)動多個透鏡的一部分的方法。通過改變它們與聚光透鏡105的合成焦點距離，可以改變聚光點P的位置。

此外，即使在聚光透鏡105的前段介設(shè)空間光調(diào)制器的情況下，例如也通過在擴束器和空間光調(diào)制器之間重新設(shè)置聚光點變更用的4f光學(xué)系統(tǒng)，來改變該透鏡間隔，而以改變空間光調(diào)制器中的發(fā)散角的方式構(gòu)成，由此，認(rèn)為可改變聚光點P的位置。在該情況下，只要使重新設(shè)置的4f光學(xué)系統(tǒng)的透鏡中的1個移動即可，因此，也認(rèn)為可以進行高速動作。另外，在不使用空間光調(diào)制器的情況下，只要將相同的結(jié)構(gòu)配置于任意位置即可。