具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。本发明并不限定于以下实施方式所记载的内容。另外，在以下所记载的结构要素中包含有本领域技术人员能够容易想到的、实质上相同的结构要素。此外，以下所记载的结构能够适当组合。另外，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行结构的各种省略、置换或者变更。

根据附图对本发明的实施方式的激光加工装置1进行说明。图1是示出实施方式的激光加工装置1的结构例的立体图。图2是作为图1所示的激光加工装置1的加工对象的被加工物100的立体图。

如图1所示，激光加工装置1具有卡盘工作台10、激光束照射单元20、移动单元30、拍摄单元70、输入单元80以及控制部90。移动单元30包含X轴方向移动单元40、Y轴方向移动单元50以及Z轴方向移动单元60。在以下的说明中，X轴方向是水平面中的一个方向。Y轴方向是在水平面上与X轴方向垂直的方向。Z轴方向是与X轴方向和Y轴方向垂直的方向。实施方式的激光加工装置1的加工进给方向是X轴方向，分度进给方向是Y轴方向。

实施方式的激光加工装置1是通过向作为加工对象的被加工物100照射激光束21来对被加工物100进行加工的装置。激光加工装置1对被加工物100的加工例如是通过隐形切割而在被加工物100的内部形成改质层106(参照图3)的改质层形成加工、在被加工物100的正面102上形成槽的槽加工、或者沿着分割预定线103对被加工物100进行切断的切断加工等。在实施方式中，对在被加工物100上形成改质层106的结构进行说明。被加工物100是将硅(Si)、蓝宝石(Al2O3)、砷化镓(GaAs)或碳化硅(SiC)等作为基板101的圆板状的半导体晶片、光器件晶片等晶片。

如图2所示，被加工物100具有：分割预定线103，其呈格子状设定在基板101的正面102上；以及器件104，其形成在由分割预定线103划分出的区域中。器件104例如是IC(Integrated Circuit：集成电路)或LSI(Large Scale Integration：大规模集成电路)等集成电路、CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合器件)或CMOS(Complementary MetalOxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)等图像传感器。在实施方式中，被加工物100沿着分割预定线103在内部形成改质层106(参照图3)。直径比被加工物100的外径大的带111粘贴在被加工物100的正面102的背侧的背面105上，在带111上粘贴环状框架110，从而被加工物100被支承在环状框架110的开口内。

如图1所示，卡盘工作台10利用保持面11对被加工物100进行保持。保持面11是由多孔陶瓷等形成的圆板形状。在实施方式中，保持面11是与水平方向平行的平面。保持面11例如经由真空吸引路径而与真空吸引源连接。卡盘工作台10对载置在保持面11上的被加工物100进行吸引保持。在卡盘工作台10的周围配置有多个夹持部12，该夹持部12夹持对被加工物100进行支承的环状框架110。卡盘工作台10通过旋转单元13而绕与Z轴方向平行的轴心进行旋转。旋转单元13被X轴方向移动板14支承。旋转单元13和卡盘工作台10借助X轴方向移动板14而通过X轴方向移动单元40沿X轴方向移动。旋转单元13和卡盘工作台10借助X轴方向移动板14、X轴方向移动单元40以及Y轴方向移动板15而通过Y轴方向移动单元50沿Y轴方向移动。

激光束照射单元20是向卡盘工作台10所保持的被加工物100照射脉冲状的激光束21的单元。激光束照射单元20中的至少聚光透镜27(参照图3)被Z轴方向移动单元60支承，该Z轴方向移动单元60设置于从激光加工装置1的装置主体2竖立设置的柱3。激光束照射单元20的详细结构在后面进行说明。

如图1所示，X轴方向移动单元40是使卡盘工作台10与激光束照射单元20沿作为加工进给方向的X轴方向相对地移动的单元。在实施方式中，X轴方向移动单元40使卡盘工作台10沿X轴方向移动。在实施方式中，X轴方向移动单元40设置在激光加工装置1的装置主体2上。X轴方向移动单元40将X轴方向移动板14支承为沿X轴方向移动自如。X轴方向移动单元40包含公知的滚珠丝杠41、公知的脉冲电动机42以及公知的导轨43。滚珠丝杠41绕轴心旋转自如地设置。脉冲电动机42使滚珠丝杠41绕轴心进行旋转。导轨43将X轴方向移动板14支承为沿X轴方向移动自如。导轨43固定地设置于Y轴方向移动板15。

Y轴方向移动单元50是使卡盘工作台10与激光束照射单元20沿作为分度进给方向的Y轴方向相对地移动的单元。在实施方式中，Y轴方向移动单元50使卡盘工作台10沿Y轴方向移动。在实施方式中，Y轴方向移动单元50设置在激光加工装置1的装置主体2上。Y轴方向移动单元50将Y轴方向移动板15支承为沿Y轴方向移动自如。Y轴方向移动单元50包含公知的滚珠丝杠51、公知的脉冲电动机52以及公知的导轨53。滚珠丝杠51绕轴心旋转自如地设置。脉冲电动机52使滚珠丝杠51绕轴心进行旋转。导轨53将Y轴方向移动板15支承为沿Y轴方向移动自如。导轨53固定地设置于装置主体2。

Z轴方向移动单元60是使卡盘工作台10与激光束照射单元20沿作为聚光点位置调整方向的Z轴方向相对地移动的单元。在实施方式中，Z轴方向移动单元60使激光束照射单元20沿Z轴方向移动。在实施方式中，Z轴方向移动单元60设置于从激光加工装置1的装置主体2竖立设置的柱3。Z轴方向移动单元60将激光束照射单元20中的至少聚光透镜27(参照图3)支承为沿Z轴方向移动自如。Z轴方向移动单元60包含公知的滚珠丝杠61、公知的脉冲电动机62以及公知的导轨63。滚珠丝杠61绕轴心旋转自如地设置。脉冲电动机62使滚珠丝杠61绕轴心进行旋转。导轨63将激光束照射单元20支承为沿Z轴方向移动自如。导轨63固定地设置于柱3。

拍摄单元70对卡盘工作台10所保持的被加工物100进行拍摄。拍摄单元70包含对卡盘工作台10所保持的被加工物100进行拍摄的CCD照相机或红外线照相机。拍摄单元70例如被固定成与激光束照射单元20的聚光透镜27(参照图3)相邻。拍摄单元70对被加工物100进行拍摄，得到用于执行对被加工物100与激光束照射单元20进行对位的对准的图像，并将得到的图像输出至控制部90。

输入单元80输入各种信息。输入单元80能够接受操作者登记加工内容信息等各种操作。输入单元80能够接受输入将后述的形状校正图案242(作为一例参照图6)和调整图案243(作为一例参照图7)组合而得的组合图案244(作为一例参照图8)的操作。输入单元80也可以是键盘等外部输入装置。在激光加工装置1具有包含触摸面板的显示装置的情况下，输入单元80也可以包含在显示装置中。

控制部90分别对激光加工装置1的上述各结构要素进行控制，使激光加工装置1执行对被加工物100的加工动作。控制部90对激光束照射单元20、移动单元30以及拍摄单元70进行控制。控制部90是包含作为运算单元的运算处理装置、作为存储单元的存储装置以及作为通信单元的输入输出接口装置的计算机。运算处理装置例如包含CPU(CentralProcessing Unit：中央处理单元)等微处理器。存储装置具有ROM(Read Only Memory：只读存储器)或RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等存储器。运算处理装置根据存储在存储装置中的规定的程序来进行各种运算。运算处理装置根据运算结果，将各种控制信号经由输入输出接口装置而输出至上述各结构要素，进行激光加工装置1的控制。

控制部90例如将与从输入单元80输入的图案对应的电压施加到后述的相位调制元件24。控制部90例如使拍摄单元70拍摄被加工物100。控制部90例如对拍摄单元70所拍摄的图像进行图像处理。控制部90例如通过图像处理来检测被加工物100的加工线。控制部90例如对X轴方向移动单元40进行驱动并且使激光束照射单元20照射激光束21，以便使作为激光束21的聚光点的加工点28沿着加工线移动。

接着，对激光束照射单元20进行详细说明。图3是示意性地示出图1所示的激光加工装置1的激光束照射单元20的结构的示意图。如图3所示，激光束照射单元20包含激光振荡器22、偏光板23、相位调制元件24、透镜组25、反射镜26以及聚光透镜27。

另外，图3的箭头表示加工进给时的卡盘工作台10的移动方向。另外，在实施方式中，作为激光束21的聚光点的加工点28被设定在被加工物100的内部。一边向加工点28照射激光束21，一边将卡盘工作台10进行加工进给，由此在被加工物100的内部形成沿着分割预定线103(参照图2)的改质层106。

改质层106是指密度、折射率、机械强度或者其他物理特性成为与周围的物理特性不同的状态的区域。改质层106例如是熔融处理区域、裂纹区域、绝缘破坏区域、折射率变化区域以及这些区域混在的区域等。改质层106的机械强度等比被加工物100的其他部分低。

激光振荡器22振荡出用于对被加工物100进行加工的具有规定的波长的激光，射出激光束21。在实施方式中，激光束照射单元20所照射的激光束21是对于被加工物100具有透过性的波长。

偏光板23设置在激光振荡器22与相位调制元件24之间。偏光板23使从激光振荡器22射出的激光束21偏光为特定方向的光。

相位调制元件24设置在激光振荡器22与聚光透镜27之间。相位调制元件24对入射的激光束21进行相位调制。相位调制元件24通过对从激光振荡器22射出的激光束21的振幅、相位等的空间分布进行电控制来对激光束21的相位进行调制。通过从控制部90对相位调制元件24施加与从输入单元80输入的图案对应的电压，相位调制元件24将激光束21成形为期望的光束形状。由此，对激光束21在加工点28处的输出和光斑形状进行调整。

图案是指将施加于相位调制元件24的电压图形化而得的图案。应用于实施方式的相位调制元件24的图案是将形状校正图案242(参照图6)和调整图案243(图7参照)组合而得的组合图案244(参照图8)。形状校正图案242是用于对聚光透镜27的像差进行校正的图案。调整图案243是用于调整激光束21在加工点28处的光学特性的图案。光学特性的调整例如包含激光束21的形状的变更和强度的衰减等。激光加工装置1针对施加于相位调制元件24的电压来变更形状校正图案242和调整图案243中的至少任意图案，从而能够调整加工点28处的输出和光斑形状。

在实施方式中，相位调制元件24是滨松光子学(Hamamatsu Photonics)株式会社生产的空间光调制器(LCOS；硅上液晶(Liquid Crystal On Silicon))。实施方式的相位调制元件24具有显示部241。显示部241包含液晶的元件。显示部241显示图案。当从控制部90施加与从输入单元80输入的组合图案244对应的电压时，相位调制元件24使显示部241显示组合图案244。由此，根据组合图案244对在相位调制元件24上反射或透过相位调制元件24的激光束21进行相位调制并且对光束形状进行成形，从而调整加工点28处的输出和光斑形状。

在实施方式中，相位调制元件24使激光束21反射而输出，但在本发明中，也可以使激光束21透过而输出。另外，相位调制元件24不限定于空间光调制器，也可以是可变形反射镜。在相位调制元件24是可变形反射镜的情况下，当施加了与组合图案244对应的电压时，相位调制元件24根据组合图案244使反射镜膜变形。LCOS的使用波长是405nm以上的绿色、IR(红外线)，与此相对，即使波长为355nm，也能够使用可变形反射镜，因此也能够用于由UV(紫外线)进行的烧蚀加工。

透镜组25设置在相位调制元件24与聚光透镜27之间。透镜组25是由透镜251和透镜252这2个透镜构成的4f光学系统。4f光学系统是指透镜251的后侧焦点面与透镜252的前侧焦点面一致并且透镜251的前侧焦点面的像成像在透镜252的后侧焦点面上的光学系统。透镜组25使从相位调制元件24输出的激光束21的光束直径放大或缩小。

反射镜26反射激光束21，朝向卡盘工作台10的保持面11所保持的被加工物100进行反射。在实施方式中，反射镜26将通过了透镜组25的激光束21朝向聚光透镜27进行反射。

聚光透镜27使从激光振荡器22射出的激光束21聚光并照射到卡盘工作台10的保持面11所保持的被加工物100上。在实施方式中，聚光透镜27是单透镜。在实施方式中，聚光透镜27将被反射镜26反射的激光束21聚光于加工点28。

接着，对图案的生成方法进行说明。图4是示出聚光透镜27的一例的图。图5是示出聚光透镜27的距中心的径向位置与第1面271的Z坐标的关系的一例的图。图5的横轴表示聚光透镜27的距中心的径向位置，图5的纵轴表示第1面271的Z坐标。另外，在图5中，Z轴方向的原点0表示第1面271的径向的中心处的Z轴方向的位置。即，图5表示聚光透镜27的距中心的每个径向位置相对于第1面271的中心的Z轴方向的差值。

如图4所示，实施方式的聚光透镜27包含作为凸状球面的第1面271和作为凹状球面的第2面272。关于从制造商购入的透镜，在公差的范围内允许透镜表面相对于设计值的偏差。例如，关于透镜表面相对于设计值的偏差，制造商例如利用接触式的测量器对每个透镜进行透镜形状的测量，并向购买者公开透镜的形状的测量值相对于距中心的径向位置的分布。

在形状校正图案242的生成方法中，首先，如图5所示，对聚光透镜27的相对于距中心的径向位置的第1面271的Z坐标的实际形状2711(在图5中用实线表示)进行拟合，生成第1面271的Z坐标相对于聚光透镜27的距中心的径向位置的拟合函数2712(在图5中用虚线表示一例)。如上所述，聚光透镜27的实际形状2711可以使用制造商提供的测量值，也可以使用制造商以外所测量的测量值。另外，通过使用了R语言和数值解析软件等的已知的方法来生成拟合函数2712。拟合函数2712是表示聚光透镜27的距中心的每个径向位置的第1面271的Z坐标的函数。

接着，假设聚光透镜27的第1面271的形状由拟合函数2712表示，利用已知的光线追踪软件等来计算透过聚光透镜27后的像差。根据该计算出的像差的差，计算能够得到理想的波面的校正值，从而生成基于该校正值的形状校正图案242。理想的波面是指透过具有与设计值一致的第1面271的形状的聚光透镜27后的激光束21的波面。即，理想的波面是指能够得到与设定在激光加工装置1中的加工条件对应的期望的加工结果的激光束21的相位的空间分布。

具体而言，首先，假设聚光透镜27的第1面271的形状由拟合函数2712表示，利用已知的光线追踪软件等来计算与聚光透镜27的像差对应的泽尼克系数。泽尼克系数是指对利用已知的光线追踪软件等计算出的透过聚光透镜27后的激光束21的波面进行泽尼克多项式近似而计算出的值，与聚光透镜27的像差对应。另外，泽尼克多项式是指在单位圆上定义的正交多项式。

接着，根据计算出的泽尼克系数，求出用于得到透过聚光透镜27后的激光束21的理想的波面的泽尼克系数的校正值(以下，称为泽尼克系数的校正值)。进而，使用泽尼克系数的校正值来生成将施加于相位调制元件24的电压图形化而得的图案，并将所生成的图案作为形状校正图案242。

这里，假设聚光透镜27的第1面271的形状由拟合函数2712表示，计算出的泽尼克系数是对利用已知的光线追踪软件等计算出的透过聚光透镜27后的激光束21的波面进行泽尼克多项式近似而计算出的值。因此，计算出的泽尼克系数是与聚光透镜27的第1面271的形状相对于设计值的偏离对应的值。另外，泽尼克系数的校正值是用于使透过聚光透镜27后的激光束21的波面接近理想的波面的值。因此，形状校正图案242是用于使透过聚光透镜27后的激光束21的波面接近理想的波面的图案。

图6是示出形状校正图案242的一例的图。图7是示出调整图案243的一例的图。图8是示出组合图案244的一例的图。在图6所示的形状校正图案242、图7所示的调整图案243以及图8所示的组合图案244中，黑色部分表示透过激光束21的部位，白色部分表示遮挡激光束21的部位。另外，灰色部分表示浓淡，即灰度表示相位调制量的差异。

形状校正图案242和调整图案243被组合而形成组合图案244。由操作者从输入单元80输入组合图案244。组合图案244也可以由控制部90生成。即，也可以向输入单元80输入组合为组合图案244之前的形状校正图案242和调整图案243。另外，也可以为，形状校正图案242根据从操作者输入的相对于聚光透镜27的距中心的径向位置的第1面271的Z坐标的实际形状2711而由控制部90生成。另外，也可以为，调整图案243根据从操作者输入的调整光学特性的设定值等而由控制部90生成。

接着，验证应用形状校正图案242的效果。图9是示出根据设计值得出的聚光状态的模拟结果的图。图10是示出根据实际形状2711的拟合函数2712得出的聚光状态的模拟结果的图。图11是示出形状校正后的聚光状态的模拟结果的图。图9至图11表示激光束21的能量分布。另外，在图9至图11中，上图表示被加工物100的截面方向的光斑形状，Z轴方向的原点0表示加工点28的高度。在图9至图11中，下图表示Z轴方向的原点0处的径向的能量分布。在实施方式中，聚光透镜27的数值孔径为0.8。另外，激光束21的波长为1342nm，频率为100kHz。另外，入射到聚光透镜27的激光束21的光束直径为10mm。另外，在实施方式中，用于模拟的评价软件是株式会社T.E.M生产的虚拟实验室(Virtual Lab)。

如图9所示，在作为理想的波面的设计值的聚光透镜27中，聚光于加工点28的激光束21的光束直径约为2μm。另外，激光束21的能量分布是高斯分布。与此相对，如图10所示，在由实际形状2711的拟合函数2712表示的聚光透镜27中，聚光于加工点28的激光束21的能量分布在高斯的下摆部分模糊，光束直径约为4μm。这样，加工点28处的光斑形状与聚光透镜27的球面形状的设计值偏离，因而相对于期望的光斑形状发生变形。

如图11所示，在应用了形状校正图案242的聚光透镜27中，聚光于加工点28的激光束21的光束直径约为2μm。另外，激光束21的能量分布在高斯的下摆部分未产生模糊。这样，应用了形状校正图案242的聚光透镜27能够形成与图9所示的设计值的聚光透镜27类似的聚光状态。

接着，对激光加工装置1的激光加工方法进行说明。图12是示出实施方式的激光加工方法的流程的流程图。激光加工方法包含图案生成步骤501、输入步骤502、电压施加步骤503以及激光束照射步骤504。

图案生成步骤501是生成将施加于相位调制元件24的电压图形化而得的图案的步骤。图案是将形状校正图案242和调整图案243组合而得的组合图案244。在实施方式中，在图案生成步骤501中，生成显示在相位调制元件24的显示部241上的组合图案244。

更详细而言，在图案生成步骤501中，首先，对聚光透镜27的相对于距中心的径向位置的第1面271的Z坐标的实际形状2711进行拟合，生成聚光透镜27的第1面271的Z坐标的拟合函数2712。接着，假设聚光透镜27的第1面271的形状由拟合函数2712表示，计算透过聚光透镜27后的像差，并根据计算出的像差生成形状校正图案242，该形状校正图案242是根据能够得到理想的波面的校正值而得出的。在图案生成步骤501中，接着，将形状校正图案242和调整图案243组合而生成组合图案244。

在输入步骤502中，从输入单元80输入在图案生成步骤501中生成的图案即组合图案244。具体而言，例如，操作者从输入单元80输入由具有图案的生成软件的外部装置等生成的组合图案244的数据。另外，图案的生成软件可以是专用的软件，也可以是Excel(注册商标)等。

电压施加步骤503是将与在输入步骤502中输入的图案(即组合图案244)对应的电压施加于相位调制元件24的步骤。更详细而言，在电压施加步骤503中，控制部90取得从输入单元80输入的组合图案244。控制部90将控制信号输出到相位调制元件24，以便施加与组合图案244对应的电压。在实施方式中，当从控制部90施加与组合图案244对应的电压时，相位调制元件24使显示部241显示组合图案244。

激光束照射步骤504是如下的步骤：在电压施加步骤503之后，一边射出激光束21一边使被加工物100和卡盘工作台10相对地移动，对被加工物100实施加工。具体而言，在激光束照射步骤504中，使移动单元30移动至激光加工装置1的加工位置。接着，通过利用拍摄单元70拍摄被加工物100，检测分割预定线103。如果检测到分割预定线103，则执行对被加工物100的分割预定线103和激光加工装置1的聚光点进行对位的对准。

在激光束照射步骤504中，接着对被加工物100照射激光束21。此时，移动单元30根据由操作者登记的加工内容信息，在X轴方向和Y轴方向上移动，并且绕与Z轴方向平行的轴心进行旋转。

在激光束照射步骤504中，将作为聚光点的加工点28定位于被加工物100的内部，从被加工物100的正面102侧照射对于被加工物100具有透过性的波长且为脉冲状的激光束21。由于激光加工装置1照射对于被加工物100具有透过性的波长的激光束21，因此在基板101的内部形成沿着分割预定线103的改质层106。

如以上说明的那样，在实施方式的激光加工装置1中，激光束照射单元20包含相位调制元件24，对相位调制元件24施加与规定的图案对应的电压从而能够抑制聚光透镜27的个体差异，该相位调制元件24配设在激光振荡器22与聚光透镜27之间，该聚光透镜27对从激光振荡器22射出的激光束21进行聚光。规定的图案是将用于校正聚光透镜27的实际形状与设计值之差的形状校正图案242和用于调整激光束21在加工点28处的光学特性的调整图案243组合而得的组合图案244。

现有的激光加工装置搭载有施加与用于调整激光束21在加工点28处的光学特性的调整图案243对应的电压的LCOS、可变形反射镜等相位调制元件24。因此，除了现有的调整图案243以外，通过输入将用于校正聚光透镜27的实际形状与设计值之差的形状校正图案242组合而得的组合图案244，能够照射校正了聚光透镜27的个体差异的激光束21。由此，实施方式的激光加工装置1能够抑制装置间性能差异。另外，相位调制元件24能够使用已经搭载在现有的激光加工装置中的元件，因此不需要花费追加部件或变更装置等额外的成本。因此，实施方式的激光加工装置1能够以低成本实现。

另外，本发明并不限定于上述实施方式。即，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变形来实施。例如，在实施方式中，对聚光透镜27的第1面271的形状的个体差异进行校正，但也可以对第2面272的形状的个体差异进行校正，还可以对第1面271和第2面272双方的形状进行校正。