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TWI465309B - Laser processing method and laser processing device - Google Patents

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TWI465309B
TWI465309B TW099130502A TW99130502A TWI465309B TW I465309 B TWI465309 B TW I465309B TW 099130502 A TW099130502 A TW 099130502A TW 99130502 A TW99130502 A TW 99130502A TW I465309 B TWI465309 B TW I465309B
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TW
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cut
condensing
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laser processing
cut member
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TW099130502A
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English (en)
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TW201134592A (en
Inventor
Takafumi Atsumi
Yuji Ikeda
Etsuji Omura
Original Assignee
Aisin Seiki
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Publication date
Application filed by Aisin Seiki filed Critical Aisin Seiki
Publication of TW201134592A publication Critical patent/TW201134592A/zh
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Description

雷射加工方法及雷射加工裝置
本發明係關於一種將雷射光沿著被割斷構件之割斷預定線聚光照射並將成為割斷起點之改質區域形成於被割斷構件之內部的雷射加工方法及雷射加工裝置。
習知者有：在割斷半導體基板、壓電陶瓷基板、藍寶石基板、玻璃基板等硬脆材料板體時，在被割斷板體之內部沿著割斷預定線聚光照射板體具有透明波長的短脈波雷射光，使內部生成群生有微小裂痕的細微熔融痕(改質區域)，之後施加應力，以該細微熔融痕為起點利用朝向板體之厚度方向產生的裂痕予以割斷(例如，參照專利文獻1)。
又，為人週知者也有：將一個脈波雷射光分割成三個並賦予時間差(比一個延遲二個、比二個延遲三個)，之後錯開位置而聚光照射的加工法(例如，參照專利文獻2)。
(專利文獻1)日本特開2005-271563號公報
(專利文獻2)日本特開2006-167804號公報
但是，在該習知的雷射加工方法中，由於雷射光聚光成圓形點，所以使裂痕發生並成長的內部應力會等向性活動。因此，裂痕也會在除了沿著割斷預定線方向以外的方向發生及成長，而無法使裂痕之發生、成長集中於割斷預定線方向。結果，有損割斷面的平坦度。又，在沿著割斷預定線照射圓形點時，也有每一單位長度之照射點的數量變多，且加工速度低的問題。更且，在被割斷板體較厚的情況，雖然有必要將焦點位置錯開於厚度方向而反覆進行加工，但是仍必須減少錯開於厚度方向的量，而加工速度會慢慢地變低。
將一個脈波雷射光分割成三個並予以賦予時間差，之後錯開位置予以聚光照射的加工方法，可期待：藉由在割斷預定線方向連繫形成三個點，提高割斷預定線方向之加工速度(聚光透鏡之光軸的相對移動速度)。又，可期待：藉由將三個點連繫形成於厚度方向可增大將焦點位置錯開於厚度方向的量，且可提高厚度方向之加工速度(聚光透鏡之厚度方向的相對移動速度)。
然而，賦予時間差而連續照射的三個脈波光之中，除了最初照射的第一個脈波光，後續的脈波光，會受到因比之前還更早照射的脈波光而引起的熱之影響。亦即，當被割斷構件之脆性材料被加熱至如會發生非晶質轉移的溫度時，由於會延性材化，所以即使後續的脈波光照射在依前面的脈波光而被加熱的區域附近，也不容易產生伴隨溫度差的應力發生，並且會影響到材料物性的變化(例如，熔解)而使裂痕難以成長。結果，越被期待就越無法提高加工速度。
又，由於被割斷材料之脆性材料的雷射光之折射率或吸收係數也會因溫度而變化，所以即使在依前面的脈波光而被加熱的區域附近照射後續的脈波光，也有：在雷射光到達聚光點之前被吸收，而沒有足夠能量到達聚光點的問題、或聚光點之位置會偏移的問題。當聚光點之位置偏移時，三個點就無法在厚度方向連繫，而無法增大將焦點位置錯開於厚度方向的量。結果，厚度方向之加工速度(聚光透鏡之厚度方向的相對移動速度)會降低。
本發明係有鑒於上述問題而開發完成者，其課題在於提供一種加工速度高且能源效率高的雷射加工方法及雷射加工裝置。
為了解決上述課題而開發完成的本發明之雷射加工方法，係使聚光透鏡之光軸沿著被割斷構件之割斷預定線相對地移動並將雷射光聚光照射於被割斷構件，藉此將成為割斷起點之改質區域以沿著前述割斷預定線之方式形成於前述被割斷構件之內部的雷射加工方法，其特徵在於：在距離前述被割斷構件之表面預定之深度位置將複數個剖面聚光點同時形成於：與前述聚光透鏡之光軸正交且與前述表面平行的剖面上之位置，且於此時，將前述複數個剖面聚光點中之至少一個剖面聚光點形成於投影在前述割斷預定線之前述剖面的投影線上以形成一個或是複數個所期望形狀之前述內部改質區域。
又，為了解決上述課題而開發完成的本發明之另一個雷射加工方法，係使聚光透鏡之光軸沿著被割斷構件之割斷預定線相對地移動並將雷射光聚光照射於被割斷構件，藉此將成為割斷起點之改質區域以沿著前述割斷預定線之方式形成於前述被割斷構件之內部的雷射加工方法，其特徵在於：在距離前述被割斷構件之表面預定之深度位置將複數個深度聚光點同時形成於深度方向，且於此時，將前述複數個深度聚光點中之至少一個深度聚光點形成於前述聚光透鏡之光軸上以形成一個或是複數個所期望形狀之前述內部改質區域。
又，為了解決上述課題而開發完成的本發明之另一個雷射加工方法，係使聚光透鏡之光軸沿著被割斷構件之割斷預定線相對地移動並將雷射光聚光照射於被割斷構件，藉此將成為割斷起點之改質區域以沿著前述割斷預定線之方式形成於前述被割斷構件之內部的雷射加工方法，其特徵在於：在距離前述被割斷構件之表面預定之深度位置將複數個剖面聚光點同時形成於：與前述聚光透鏡之光軸正交且與前述表面平行的剖面上之位置，且於此時，將前述複數個剖面聚光點中之至少一個剖面聚光點形成於投影在前述割斷預定線之前述剖面的投影線上，在前述預定之深度位置也將複數個深度聚光點同時形成於深度方向，且於此時，將前述複數個深度聚光點中之至少一個深度聚光點形成於前述聚光透鏡之光軸上以形成一個或是複數個所期望形狀之前述內部改質區域。
上述雷射加工方法中，前述雷射光較佳為超短脈波雷射光。
又，上述雷射加工方法中，連結前述複數個剖面聚光點的圖形可為三角形。
又，連結前述複數個深度聚光點的圖形可為三角形。
又，連結前述複數個剖面聚光點的圖形可為平行四邊形，且使構成前述平行四邊形之銳角的二個頂點位於投影在前述割斷預定線之前述剖面的投影線上。
又，連結前述複數個深度聚光點的圖形可為平行四邊形，且使構成前述平行四邊形之銳角的二個頂點位於前述聚光透鏡之光軸上。
又，可藉由使用位於前述複數個剖面聚光點之前述剖面上的空間位置與該聚光點的能量密度之組合而形成前述所期望形狀之前述內部改質區域。
又，可藉由使用位於包含前述複數個深度聚光點之前述割斷預定線的面內之空間位置與該聚光點之能量密度的組合而形成前述所期望形狀之前述內部改質區域。
為了解決上述課題而開發完成的本發明之雷射加工裝置，係使聚光透鏡之光軸沿著被割斷構件之割斷預定線相對地移動並將雷射光聚光照射於被割斷構件，藉此將成為割斷起點之改質區域以沿著前述割斷預定線之方式形成於前述被割斷構件之內部的雷射加工裝置，其特徵在於：具備光學系以形成一個或是複數個所期望形狀之前述內部改質區域，該光學系係在距離前述被割斷構件之表面預定之深度位置將複數個剖面聚光點同時形成於：與前述聚光透鏡之光軸正交且與前述表面平行的剖面上之位置，且於此時，將前述複數個剖面聚光點中之至少一個剖面聚光點形成於投影在前述割斷預定線之前述剖面的投影線上。
又，為了解決上述課題而開發完成的本發明之另一個雷射加工裝置，係使聚光透鏡之光軸沿著被割斷構件之割斷預定線相對地移動並將雷射光聚光照射於被割斷構件，藉此將成為割斷起點之改質區域以沿著前述割斷預定線之方式形成於前述被割斷構件之內部的雷射加工裝置，其特徵在於：具備光學系以形成一個或是複數個所期望形狀之前述內部改質區域，該光學系係在距離前述被割斷構件之表面預定之深度位置將複數個深度聚光點同時形成於深度方向，且於此時，將前述複數個深度聚光點中之至少一個深度聚光點形成於前述聚光透鏡之光軸上。
又，為了解決上述課題而開發完成的本發明之另一個雷射加工裝置，係使聚光透鏡之光軸沿著被割斷構件之割斷預定線相對地移動並將雷射光聚光照射於被割斷構件，藉此將成為割斷起點之改質區域以沿著前述割斷預定線之方式形成於前述被割斷構件之內部的雷射加工裝置，其特徵在於：具備光學系以形成一個或是複數個所期望形狀之前述內部改質區域，該光學系係在距離前述被割斷構件之表面預定之深度位置將複數個剖面聚光點同時形成於：與前述聚光透鏡之光軸正交且與前述表面平行的剖面上之位置，且於此時，將前述複數個剖面聚光點中之至少一個剖面聚光點形成於投影在前述割斷預定線之前述剖面的投影線上，在前述預定之深度位置也將複數個深度聚光點同時形成於深度方向，且於此時，將前述複數個深度聚光點中之至少一個深度聚光點形成於前述聚光透鏡之光軸上。
由於可在距離被割斷構件之表面預定之深度位置將複數個剖面聚光點同時形成於：與前述聚光透鏡之光軸正交且與前述表面平行的剖面上之位置，所以沒有抑制因延性材化所造成的應力發生或抑制因物性變化所造成的裂痕伸展，而可提高割斷預定線方向之加工速度。
由於在距離被割斷構件之表面預定之深度位置將複數個深度聚光點同時形成於深度方向，所以沒有抑制因延性材化所造成的應力發生或抑制因物性變化所造成的裂痕伸展，而可提高厚度方向之加工速度。
由於在距離被割斷構件之表面預定之深度位置將複數個剖面聚光點同時形成於：與前述聚光透鏡之光軸正交且與前述表面平行的剖面上之位置，且在預定之深度位置也將複數個深度聚光點同時形成於深度方向，所以可同時提高割斷預定線方向之加工速度及厚度方向之加工速度。
當雷射光為超短脈波雷射光時，即使將一個雷射光分歧成複數個，各雷射光之脈波的波峰峰值，對於非晶質之相移所需的一定臨限值也有充分餘裕度。又，在生成熱源之前結束脈波照射，脈波本身不會受到熱的影響而可穩定地依所期望之熱源進行裂痕控制。
由於連結複數個剖面聚光點的圖形為三角形，所以在割斷預定線方向之一方向會起楔入效應(wedging effect)之作用，而可更提高割斷預定線方向之加工速度。
由於連結複數個深度聚光點的圖形為三角形，所以在厚度方向會起楔入效應之作用，而可更提高厚度方向之加工速度。
連結複數個剖面聚光點的圖形為平行四邊形，且使構成前述平行四邊形之銳角的二個頂點位於投影在前述割斷預定線之前述剖面的投影線上，所以在割斷預定線方向之雙方向會起楔入效應之作用，而可更提高割斷預定線方向之加工速度。
由於連結複數個深度聚光點的圖形為平行四邊形，且使構成前述平行四邊形之銳角的二個頂點位於前述聚光透鏡之光軸上，所以在厚度方向之雙方雙會起楔入效應之作用，而可更提高厚度方向之加工速度。
由於藉由使用位於複數個剖面聚光點之前述剖面上的空間位置與該聚光點的能量密度之組合而形成前述所期望形狀之前述內部改質區域，所以可自由地控制在割斷預定線方向起楔入效應的作用。
由於藉由使用位於包含複數個深度聚光點之前述割斷預定線的面內之空間位置與該聚光點之能量密度的組合而形成前述所期望形狀之前述內部改質區域，所以可自由地控制在厚度方向起楔入效應的作用。
 (實施形態1)
根據圖式詳係說明用以實施本發明之形態如下。
第1圖係實施形態1之雷射加工裝置的概略構成圖。第2圖係第1圖之被割斷構件3的立體圖；第3圖係第1圖之A-A線剖視圖。
如第1圖至第3圖所示，本實施形態之雷射加工裝置係具備光學系2，該光學系2係在距離被割斷構件3之表面3a預定之深度位置Z0 將複數個剖面聚光點P0 、P1 同時形成於：與聚光透鏡21之光軸O正交且與表面3a平行的剖面3b之上，且於此時，將複數個剖面聚光點P0 、P1 中之至少一個剖面聚光點形成於投影在割斷預定線S0 之剖面3b的投影線S1 上。
元件符號1係用以對被割斷構件3產生具有透明波長之反覆超短脈波雷射光的光源。作為光源1，係採用產生波長為1~2 μm、脈寬為10fs~20ps、反覆頻率為100kHz~10MHz之雷射光之摻雜有Er或Yb的鎖模光纖雷射(mold lock fiber laser)，藉此在玻璃、藍寶石、水晶、矽等被割斷構件3之聚光點位置以多光子吸收雷射光而形成有內部改質區域。
本實施形態中，二個聚光點P0 、P1 係形成於投影在割斷預定線S0 之表面3b的投影線S1 上。藉由使未圖示的移動載物台朝X方向移動，可依序在S1 上形成有二個聚光點P0 、P1 對。
二個聚光點P0 、P1 ，由於彼此接觸或近接，所以會如第3圖(a)所示在短時間內融合而成為橢圓狀熱源溫度分佈圖案e。由於二個聚光點P0 、P1 在投影線S1 上，所以橢圓狀熱源溫度分佈圖案e之長軸也會在投影線S1 上。結果，由於應力之異向性、即使裂痕成長於長軸方向的應力會發生於被割斷構件3內，所以可增大形成下一個二個聚光點P0 、P1 的間隔。亦即，可提高移動載物台朝X軸方向之進給速度(割斷方向之加工速度)。
又，由於二個聚光點P0 、P1 係同時形成，所以沒有：沒有足夠的能量到達聚光點之問題、或聚光點之位置偏移的問題。
其次，說明實施形態1之變化態樣。如第3圖(b)所示，亦可形成：擴大二個聚光點P0 、P1 之間隔而成為預定的間隔。如此，二個聚光點P0 、P1 已經不會融合，而會變成已獨立的圓形狀熱源溫度分佈圖案γ0 、γ1 。在已獨立的圓形狀熱源溫度分佈圖案γ0 、γ1 ，會起拉伸應力之作用，而有助長裂痕朝投影線S1 方向(割斷方向)之伸展。
又，如第4圖所示，亦可同時形成三個聚光點P0 、P1 、P2 。此時，藉由將注入於P0 、P1 、P2 的能量密度設為E0 、E1 、E2 ，並滿足E0 ＞E1 、E0 ＞E2 ，則可提高應力之異向性(楔入效應)，且更提高加工速度。
又，如第5圖(a)所示，連結三個聚光點P0 、P1 、P2 的圖形可描繪出三角形。三個聚光點P0 、P1 、P2 經融合會變成三角形狀熱源溫度分佈圖案f，可使楔入效應作用於左方向。
又，如第5圖(b)所示，連結四個聚光點P0 、P1 、P2 、P3 的圖形也可描繪出平行四邊形，且使構成平行四邊形之銳角的二個頂點P0 、P3 位於投影線S1 上。四個聚光點P0 、P1 、P2 、P3 會融合而變成平行四邊形狀熱源溫度分佈圖案g，且楔入效應會作用於左右，可更提高割斷方向之加工速度。
在此，針對本發明中之同時形成複數個聚光點之事項的「同時」加以說明。無法將複數個聚光點完全地同時形成於空間不同的位置，且在複數個聚光點之間自然有時間寬度(時間差)τ。因此，以模擬試驗調查了時間差τ可容許到何種程度(參照後述之模擬2)。結果，在被割斷構件為典型的藍寶石時，獲得了τ=0.3nsec。因此，本發明中，係定義0至次奈秒(sub-nsec)之範圍為「同時」。
如本實施形態，由於藉由採用超短脈波雷射光，可極為局部地產生熱且形成非常高溫，所以本實施形態具有如下二個優點。
首先，由於熔融區域為局部，所以延性材化的範圍較窄，而可保持其周圍的脆性。結果，當熱應力作用時裂痕可良好地伸展。當脈寬較長時，由於熔融範圍變廣，所以有抑制因延性材化所造成的裂痕伸展。
其次，由於峰值功率較高，所以溫度梯度會變得陡峭。因而，會發生較大的熱應力。當脈寬較長時，由於峰值功率較小，所以溫度梯度會變得平穩，而且會成為一邊進行熱擴散一邊持續加熱的狀態，溫度梯度就會越來越平穩，而不易發生熱應力。
另外，在複數個束射同時照射且各點之間隔窄至波長之5倍左右時，彼此的束射就會互相干涉，且依該程度而有強度分佈發生變動的可能性，所以有需要進行加上該影響的加工。因而，為了要維持所意圖的強度分佈，且更有效率地獲得所期望的熱源溫度分佈圖案，為人所期望的是設置脈寬程度之時間差來照射各束射。如本實施形態，有如下優點：藉由採用超短脈波雷射光，由於可在本發明定義之「同時」的範圍中賦予脈寬程度之時間差而照射，所以在時間上可迴避因之前照射的脈波而產生的熱之影響。
作為本實施形態之雷射加工方法的光學系2，例如有第6圖所示者。圖中之元件符號22與23為分光鏡(beam splitter)，24與25為反射鏡。
從光源1射出的雷射光，係以分光鏡22分割成二個。以分光鏡22所反射的雷射光，係以反射鏡24反射並與光軸O構成θ0 而入射於聚光透鏡21。穿透分光鏡22後的雷射光，係以下一個分光鏡23更進一步分割成二個。以分光鏡23所反射的雷射光，係以反射鏡25反射並與光軸O構成θ1 而入射於聚光透鏡21。穿透分光鏡22後的雷射光，係前進於光軸O上且入射於聚光透鏡21。
前進於光軸O而入射的雷射光，係聚光於投影線S1 與光軸O之交點，且成為聚光點P0 。與光軸O構成θ0 而入射的雷射光，係在投影線S1 上聚光於與聚光點P0 距離X0 的位置，且成為聚光點P2 。與光軸O構成θ1 而入射的雷射光，係在投影線S1 上聚光於與聚光點P0 距離X1 的位置，且成為聚光點P1 。
當將聚光透鏡21之焦距設為F時，由於有
X0 =F tanθ0
X1 =F tanθ1
之關係，所以藉由改變θ就可改變三個聚光點P0 、P1 、P2 之間隔。
另外，在第6圖之光學系2中，雖然形成三個聚光點P0 、P1 、P2 的雷射光之光程不同，但是有需要減少光程差以滿足上述的「同時」。藉由採用光延遲媒介就可調整光程差。
其次，說明光學系2之變化態樣。作為光學系2，可採用第7圖所示的光學系20。依AOM(音響光學調變器)202產生有發生波長偏移的束射(1次光)與不發生波長偏移的束射(0次光)，且插入於光柵對203。可依光柵對203調整二個束射之光程差以滿足「同時」。藉由改變AOM202之音波振動數而使θ變化，或是藉由調整光柵對203的光柵之條數(間距)、次數而使入射於聚光透鏡201之角度變化，且使聚光點之X方向的位置變化。
依來自外部的電信號，使AOM202之音波振動數變化，藉此可控制聚光點之位置。
(實施形態2)
第8圖係實施形態2之雷射加工裝置的概略構成圖。
第9圖係第8圖之被割斷構件3的立體圖；第10圖係第9圖之B-B線剖視圖。
如第8圖至第10圖所示，本實施形態之雷射加工裝置係具備光學系2A，該光學系2A係在距離被割斷構件3之表面3a預定之深度Z0 位置將複數個深度聚光點Q0 、Q1 同時形成於深度方向，此時將複數個深度聚光點Q0 、Q1 中之至少一個深度聚光點形成於聚光透鏡2A1 之光軸O上。
本實施形態中，聚光點Q0 係形成於與光軸O上之表面3a距離Z0 之深度，而聚光點Q1 係在光軸O上形成於比聚光點Q0 還靠近深度方向(Z方向)之較深的位置。藉由使未圖示的移動載物台朝X方向移動，依序在X方向形成有二個聚光點Q0 、Q1 。
二個聚光點Q0 、Q1 ，由於一部份重疊、相接或近接，所以會如第10圖(a)所示融合而變成橢圓狀點e。由於二個聚光點Q0 、Q1 在光軸O上，所以橢圓狀點e之長軸也會在光軸O上。結果，會發生應力之異向性、即使裂痕成長於長軸方向(深度方向)的應力，而可增大在深度方向同時形成其他的聚光點Q0 、Q1 之深度方向的間隔。亦即，可提高移動載物台朝Z軸方向之進給速度(厚度方向之加工速度)。
又，由於二個聚光點Q0 、Q1 係同時形成，所以沒有：沒有足夠的能量到達聚光點之問題、或聚光點之位置偏移的問題。
其次，說明實施形態2之變化態樣。如第10圖(b)所示，亦可隔開預定之間隔以上形成二個聚光點Q0 、Q1 。如此，二個聚光點Q0 、Q1 已經不會融合，而會變成已獨立的圓形狀熱源溫度分佈圖案γ0 、γ1 。在已獨立的圓形狀熱源溫度分佈圖案γ0 、γ1 間，會起拉伸應力之作用，而有助長裂痕朝光軸O方向(厚度方向)之伸展。
又，如第11圖所示，亦可同時形成三個聚光點Q0 、Q1 、Q2 。此時，藉由將注入於Q0 、Q1 、Q2 的能量密度設為E0 、E1 、E2 ，並滿足E0 >E1 、E0 >E2 ，則可提高應力之異向性(楔入效應)，且更提高加工速度。
又，如第12圖(a)所示，連結三個聚光點Q0 、Q1 、Q2 的圖形可描繪出三角形。三個聚光點Q0 、Q1 、Q2 經融合會變成三角形狀熱源溫度分佈圖案f，可使楔入效應作用於上方向。
又，如第12圖(b)所示，連結四個聚光點Q0 、Q1 、Q2 、Q3 的圖形也可描繪出平行四邊形，且使構成平行四邊形之銳角的二個頂點Q0 、Q3 位於光軸O上。四個聚光點Q0 、Q1 、Q2 、Q3 會融合而變成平行四邊形狀熱源溫度分佈圖案g，且楔入效應會作用於上下，可更提高厚度方向之加工速度。
作為本實施形態之雷射加工裝置的光學系2A，例如有第13圖所示者。圖中之元件符號2A2 與2A3 為分光鏡，2A4 與2A5 為反射鏡。元件符號2A6 為中繼透鏡。
從光源1射出的雷射光，係以分光鏡2A2 分割成二個。穿透分光鏡2A2 的雷射光，係穿透分光鏡2A3 而入射於聚光透鏡2A1 。以分光鏡2A2 所反射的雷射光，係以中繼光學系2A6 轉換成發散角α，之後以分光鏡2A3 反射而入射於聚光透鏡2A1 。
穿透分光鏡2A3 的雷射光，係如第13圖(b)所示聚光於聚光透鏡2A1 之焦點位置，且變成聚光點Q0 。以分光鏡2A3 反射的雷射光，係聚光於比聚光點Q0 還靠近Z1 下方，且變成聚光點Q1 。
當將以分光鏡2A3 反射之雷射光在聚光透鏡2A1 之束射半徑設為R時，由於有
Z1 ={RF/(R-Ftanα)}-F
之關係，所以藉由改變發散角α，就可改變聚光點Q0 、Q1 之間隔。
另外，在第13圖之光學系2A中，雖然形成二個聚光點Q0 、Q1 的雷射光之光程不同，但是有需要採用光延遲媒介等來減少光程差以滿足上述的「同時」。
其次，說明光學系2A之變化態樣。作為光學系2A，可採用第14圖所示的光學系20A、20B。
如第14圖(a)所示，藉由在中心部與周邊部採用曲率不同的多焦點透鏡20A1 ，即可分離聚光點。圖中雖然例示了分離Z方向之聚光點的方法，但是亦可分離X方向之聚光點。
又，如第14圖(b)所示，藉由採用繞射透鏡(菲涅耳透鏡：Fresnel lens))20B1 ，就可分離Z方向之聚光點。藉由調整繞射透鏡20B1 之溝形狀就可調整因各自的繞射光所造成的聚光點之強度。
(實施形態3)
第15圖係實施形態3之雷射加工裝置的概略構成圖。第16圖係第15圖之被割斷構件3的立體圖；第17圖(a)係第16圖之A-A線剖視圖；第17圖(b)係第16圖之B-B線剖視圖。
如第15圖至第17圖所示，本實施形態之雷射加工裝置係具備光學系2B，該光學系2B係在距離被割斷構件3之表面3a預定之深度位置Z0 將複數個剖面聚光點P0 、P1 同時形成於：與聚光透鏡2B1 之光軸O正交且與表面3a平行的剖面3b之上，此時將複數個剖面聚光點P0 、P1 中之至少一個剖面聚光點形成於投影在割斷預定線S0 之剖面3b的投影線S1 上；且在預定之深度位置Z0 也將複數個深度聚光點Q0 、Q1 同時形成於深度方向，此時將複數個深度聚光點Q0 、Q1 中之至少一個深度聚光點形成於聚光透鏡2B1 之光軸O上。
本實施形態中，二個聚光點P0 、P1 係形成於投影在割斷預定線S0 之剖面(XY平面)3b的投影線S1 上，且聚光點Q0 係在光軸O上形成於與表面3a距離Z0 之深度，而聚光點Q1 係在光軸O上形成於比聚光點Q0 還更深的位置(與表面3a距離(Z0 +Z1 ))。
二個聚光點P0 、P1 ，由於彼此接觸或近接，所以會如第17圖(a)所示於短時間內融合而變成橢圓點e1 。由於二個聚光點P0 、P1 在投影線S1 上，所以橢圓狀熱源溫度分佈圖案e1 之長軸也會在投影線S1 上。結果，會發生應力之異向性、即使裂痕成長於長軸方向的應力，可增大形成下一個二個點P0 、P1 的間隔。因而，可提高移動載物台朝X軸方向之進給速度(割斷方向之加工速度)。
又，二個聚光點Q0 、Q1 ，由於一部份重疊、相接或近接，所以會如第17圖(b)所示於短時間內融合而變成橢圓狀點e2 。由於二個聚光點Q0 、Q1 在光軸O上，所以橢圓狀熱源溫度分佈圖案e2 之長軸也會在光軸O上。結果，會發生應力之異向性、即使裂痕成長於長軸方向(深度方向)的應力，可增大在深度方向同時形成其他的聚光點Q0 、Q1 之深度方向的間隔。亦即，可增大將焦點位置錯開於厚度方向的量，且可提高厚度方向之加工速度(聚光透鏡之厚度方向的相對移動速度)。
作為本實施形態之雷射加工裝置的光學系2B，例如有第18圖所示者。圖中之元件符號2B2 、2B3 、2B4 、2B5 為分光鏡，2B6 、2B7 、2B8 、2B9 為反射鏡，2B10 、2B11 為中繼透鏡。
從光源1射出的雷射光，係以分光鏡2B2 分割成二個，而另一方的雷射光係以分光鏡2B3 更進一步分割。
穿透分光鏡2B2 的雷射光，係穿透分光鏡2B3 、2B4 、2B5 並入射於聚光透鏡2B1 ，而形成聚光點P0 (Qo)。
以分光鏡2B2 反射的雷射光，係以中繼透鏡2B10 擴展而轉換成角α之雷射光。之後，以分光鏡2B4 反射並入射於聚光透鏡2B1 ，而形成聚光點Q1 。另外，藉由改變聚光於中繼透鏡2B10 之透鏡間隔(Z方向之距離)就可改變擴散角。
以分光鏡2B3 反射的雷射光，係可以中繼透鏡2B11 改變傳播方向。之後，以分光鏡2B5 反射並從與光軸O構成θ的方向入射於聚光透鏡2B1 ，而形成聚光點P1 。另外，在中繼透鏡2B11 之倍率較高的情況時，藉由改變中繼透鏡2B11 之傾斜角就可改變傳播方向。
另外，在第18圖之光學系2B中，雖然形成三個聚光點P0 (Q0 )、P1 、Q1 的雷射光之光程不同，但是有需要減少光程差以滿足上述的「同時」。
其次，說明光學系2B之變化態樣。亦可將光學系2B設為第19圖所示的光學系2C。使依繞射光柵2C2 所得的複數次之繞射光獨立在反射鏡2C3 ~2C7 反射，且將返回光以聚光透鏡2C1 予以聚光。
藉由配置獨立反射各n次光的反射鏡2C3 ~2C7 ，且調節對各反射鏡之入射束射的角度，即可分別使返回光入射於聚光透鏡2C1 的入射角變化，且聚光點P0 、P1 可形成於投影在被割斷構件3的割斷預定線S0 之剖面(XY平面)的投影線S1 上。
在反射鏡2C7 之調節角α與入射於聚光透鏡2C1 的入射角β之間，由於具有
β=2αcosθt /cosθi
之關係，所以可藉由調節α來改變入射角β。在此，θi 為入射於繞射光柵2C2 之入射角，θt 為從繞射光柵2C2 射出的射出角。
又，藉由調整各反射鏡2C3 ~2C7 之反射面的曲率，就可使入射於返回光之聚光透鏡2C1 時的擴散角(或是，收縮角)分別變化，且可對Z方向形成以所期望之空間分離的聚光點。
藉由調節繞射光柵2C2 之光柵形狀，就可將各n次光之強度最適化於所期望之強度。
又，亦可將光學系2B設為第20圖所示的光學系2D。從光源1射出的一個束射係以擴束器(beam expander)2D2 擴展，且入射於安裝在多數個光柵口(aperture)2D3 ~2D5 的玻璃棒2D6 ~2D8 。藉由改變玻璃棒2D6 ~2D8 之射出側的端面角度，就可使入射於聚光透鏡2D1 的束射之角度變化，且使聚光點之X方向的位置變化。
又，藉由調整玻璃棒2D6 ~2D8 之射出側端面的曲率，可使入射於聚光透鏡2D1 時的擴散角(或是，收縮角)分別變化，且可使Z方向之位置變化。或是，藉由採用自聚焦透鏡(selfoc lens)(具有越靠近直徑之外側折射率越小之折射率分佈的透鏡)以取代簡單的玻璃棒，就可使入射於聚光透鏡2D1 時的擴散角(或是，收縮角)分別變化，也可使Z方向之位置變化。
若使六角形之玻璃堆疊於光柵口2D3 ~2D5 ，以取代將玻璃棒2D6 ~2D8 安裝於光柵口2D3 ~2D5 ，而製作成複眼透鏡(fly eye lens)，則由於可消除陰影(shading)部分，所以可抑制損失而更為人所期望。
在通常的高斯束射(Gaussian beam)中，分離後的各焦點間之強度分佈也以高斯為準。為了使各聚光點之強度分佈均等，有必要在光柵口2D3 ~2D5 之上游，設置頂帽型(top hat)分佈轉換光學系以使入射於各光柵口的束射之強度均等。
更且，亦可將光學系2B設為如第21圖所示的光學系2E。使用多孔軸錐鏡反射鏡對(axicon mirror pair)2E2 將從光源1射出的束射分離成中心較小的束射與甜甜圈型的束射，並以聚光透鏡2E1 予以聚光。為了使在軸錐鏡反射鏡對2E2 內折返的雷射光與從中心之孔脫離的雷射光之到達聚光透鏡2E1 的到達時間一致，延遲媒介2E3 之長度可調整成：使軸錐鏡反射鏡對2E2 內之折返的光程長度、與延遲媒介2E3 內之有效光程長度一致。藉由改變延遲媒介2E3 之射出側端面角度，就可使入射於聚光透鏡2E1 的束射之角度變化，且可使聚光點之X方向的位置變化。又，藉由調整延遲媒介2E3 之射出側端面的曲率，就可使入射於聚光透鏡時的擴散角(或是，收縮角)分別變化，且可使Z方向之位置變化。或是，藉由使用自聚焦透鏡取代簡單的均一媒介以作為延遲媒介2E3 ，就可使入射於聚光透鏡2E1 時的擴散角(或是，收縮角)分別變化，且也可使Z方向之位置變化。
其次，說明本發明之模擬結果與實驗結果。
[模擬1]使用「依內部圓筒熱源列之熱傳導數值解析模型」而模擬：藉由實施形態1之雷射加工裝置同時且形成有複數個的聚光點會在短時間內融合而成為一個橢圓狀熱源溫度分佈圖案的樣態。
主要的模擬條件如下。
被割斷構件：藍寶石
聚光點形成深度Z0 ：20μm
聚光點直徑：2μm
聚光點中心間隔：2μm
聚光點數：3
每一聚光點之雷射脈波能量：0.25μJ
將模擬結果顯示於第22圖。當照射雷射脈波後經過約10ps時，可形成第22圖所示的橢圓狀熱源溫度分佈圖案。第22圖(b)係顯示從第22圖(a)經過10ns後的橢圓狀熱源溫度分佈圖案。中心之最黑的區域約為4000°K，外側之較白的區域約為1500°K，中間區域為2500°K至3000°K。
從該模擬中可發現：當同時聚光照射複數個雷射脈波時，大部分會在瞬間(約10ps後)融合而成為橢圓狀熱源溫度分佈圖案。
[模擬2]使用「依內部圓筒熱源列之熱傳導數值解析模型」而模擬：以時間差零(τ=0)形成三個聚光點時的熱源溫度分佈圖案之形狀尺寸、與以時間差0.003nsec、0.03nsec、0.3nsec形成時的熱源溫度分佈圖案之形狀尺寸。
主要的模擬條件如下。
被割斷構件：藍寶石
聚光點形成深度Z0 ：5μm
聚光點直徑：2μm
聚光點中心間隔：2μm
聚光點數：3
聚光點之時間差：0sec、0.003nsec、0.03nsec、0.3nsec
每一聚光點之雷射脈波能量：1μJ
將模擬結果顯示於第23圖。第23圖係形成三個聚光點之後經過10nsec後的熱源之溫度分佈圖案，其中(a)為以時間差零形成三個聚光點時的熱源之溫度分佈圖案；(b)為使正中央的聚光點比兩側的聚光點延遲0.003nsec而形成時的熱源之溫度分佈圖案；(c)為使兩側的聚光點比正中央的聚光點延遲0.003nsec而形成時的熱源之溫度分佈圖案；(d)為使正中央的聚光點比兩側的聚光點延遲0.03nsec而形成時的熱源之溫度分佈圖案；(e)為使兩側的聚光點比正中央的聚光點延遲0.03nsec而形成時的熱源之溫度分佈圖案；(f)為使正中央的聚光點比兩側的聚光點延遲0.3nsec而形成時的熱源之溫度分佈圖案；(g)為使兩側的聚光點比正中央的聚光點延遲0.3nsec而形成時的熱源之溫度分佈圖案。
從第23圖可明白：即使是在本模擬中延遲最大的τ=0.3nsec時的溫度分佈圖案(f)、(g)，其形狀及尺寸也是與τ=0nsec時的溫度分佈圖案(a)相同。因而，在將複數個聚光點形成於藍寶石時，只要複數個聚光點之時間差至少在0.3nsec以內，就可獲得與同時(時間差零)形成之情況相同的形狀尺寸之熱源溫度分佈圖案。
[模擬3]使用「依內部圓筒熱源列之熱傳導數值解析模型」而模擬：使二個聚光點間隔變化時的熱源之溫度分佈圖案。其次，可使用「依有限要素法之應力解析模型」求得當時的應力分佈。
主要的模擬條件如下。
被割斷構件：藍寶石
聚光點形成深度Z0 ：20μm
聚光點直徑：2μm
聚光點中心間隔：2μm、4μm、6μm
聚光點數：2
每一聚光點之雷射脈波能量：1μJ
解析區域：5μm×10μm
要素：二次元4節點線形要素
要素數：5000
節點數：5151
初始溫度：0℃
將模擬結果顯示於第24圖至第26圖。第24圖及第25圖係分別顯示聚光點間隔為2μm及4μm時之熱源溫度分佈圖案及應力分佈圖案(省略聚光點中心間隔為6μm的情況)。第26圖係將第24圖等的應力分佈圖案之最大應力取為縱軸，而將聚光點間隔取為橫軸並予以曲線化者。
從第24圖及第25圖可明白：在光點間隔為2μm的情況，雖然發現熱源之後經過20ns後會融合而成為橢圓狀熱源溫度分佈圖案，但是當光點間隔至少變成4μm以上時，已經不會融合。
又，可明白：在光點間隔為2μm的情況，只有在熱源之外側會發生拉伸應力，相較於此，當光點間隔至少變成4μm以上時，就會在二個圓形熱源之間起拉伸應力的作用。
[模擬4]使用「依有限要素法之應力解析模型」可求得：藉由依實施形態1之雷射加工裝置而發現的橢圓狀熱源溫度分佈圖案所發生的應力。
主要的模擬條件如下。
被割斷構件：藍寶石
橢圓狀熱源之長徑×短徑：2μm×0.5μm
每一橢圓狀熱源之雷射脈波能量：1μJ
將模擬結果顯示於第27圖。在照射雷射脈波後約100ps後熱源之中心溫度會到達9843°K，且此時(第27圖之橫軸0ns時點)會顯示最大應力。雖然曲線甲顯示Y方向之應力、曲線乙顯示X方向之應力，但是從第27圖中可明白：與橢圓狀熱源溫度分佈圖案之長軸正交的方向(Y方向)之拉伸應力比長軸方向(X方向)之拉伸應力大。
第27圖亦有顯示圓熱源之應力曲線丙。從此情事中也可明白：在剛發生橢圓狀熱源溫度分佈圖案之後，雖然起了比圓熱源還更大的拉伸應力之作用，但是由於冷卻速度比圓熱源還要快，所以經過預定時間後拉伸應力會變得比圓熱源還要小。
根據此等情事，與長軸正交的方向之應力會在起最大應力之作用的時序超過被割斷構件之破壞臨限值，另一方面，以發生長軸方向之應力為被割斷構件之破壞臨限值以下的熱源溫度分佈圖案之方式聚光照射脈波雷射，藉此就可只在橢圓之長軸方向產生裂痕。
又，可明白：由於隨著時間之經過，應力會持續減少，且當初始之溫度為較高的狀態時會起最大應力之作用，所以在可起產生裂痕的破壞應力之作用的界限時間之前有必要事先形成具有橢圓輪廓的熱源。
＜實施例＞
以實施形態1之雷射加工裝置進行了加工實驗。加工條件如下。
光源1：下述規格‧性能之鎖模光纖雷射(美國IMRA公司，模型D1000)
中心波長：1045nm
束射直徑：4mm
模型：單一型(高斯)
脈寬：700fs
脈波能量：10μJ(最大)
反覆頻率：100kHz(最大)
平均功率：1000mW(最大)
聚光透鏡21：顯微鏡用物鏡(焦距：4mm、開口數：0.65)
聚光點直徑：2μm
被割斷構件3：藍寶石
同時聚光點數：2
聚光點中心間隔：2μm
載物台掃描速度：1000mm/s(相鄰的二個聚光點之間隔為10μm，參照第28圖(a))
第28圖(a)係經加工藍寶石內部後的穿透像。可明白：從二個同時聚光點朝割斷方向延伸有漂亮的裂痕。
＜比較例＞
在上述實施例之加工條件中，除了將同時聚光點數設為1以及將載物台掃描速度設為500mm/s(光點間隔為5μm，參照第29圖(a))以外，其餘與上述實施例為相同的加工條件。
第29圖(b)係經加工藍寶石內部後的穿透像。可明白：在與連繫聚光點之方向不同的方向(結晶方位)，發生無助於割斷的多餘之裂痕。
21、201、2A1 、20A1 、20B1 、2B1 、2C1 、2D1 、2E1 ．．．聚光透鏡
O．．．光軸
S0 ．．．割斷預定線
3．．．被割斷構件
3a．．．表面
3b．．．剖面
P0 、P1 、P2 、P3 ．．．剖面聚光點
Q0 、Q1 、Q2 、Q3 ．．．深度聚光點
2、20、2A、20A、20B、2B、2C、2D、2E．．．光學系
第1圖係顯示本發明之實施形態1之雷射加工裝置的概略構成圖。
第2圖係第1圖之被割斷構件3的立體圖。
第3圖(a)及(b)係第1圖之A-A線剖視圖。
第4圖係說明實施形態1之變化態樣用的圖1之A-A線剖視圖。
第5圖(a)及(b)係說明實施形態1之另一變化態樣用的第1圖之A-A線剖視圖。
第6圖係顯示實施形態1之雷射加工裝置中的光學系之一例的示意圖。
第7圖係顯示第6圖之光學系之變化態樣的示意圖。
第8圖係實施形態2之雷射加工裝置的概略構成圖。
第9圖係第8圖之被割斷構件3的立體圖。
第10圖(a)及(b)係第9圖之B-B線剖視圖。
第11圖係實施形態2之變化態樣用的第9圖之B-B線剖視圖。
第12圖(a)及(b)係說明實施形態2之另一變化態樣用的第9圖之B-B線剖視圖。
第13圖(a)及(b)係顯示實施形態2之雷射加工裝置中的光學系之一例的示意圖。
第14圖(a)及(b)係顯示第13圖之光學系之變化態樣的示意圖。
第15圖係實施形態3之雷射加工裝置的概略構成圖。
第16圖係第15圖之被割斷構件3的立體圖。
第17圖(a)及(b)係第16圖之A-A線剖視圖及B-B線剖視圖。
第18圖係顯示實施形態3之雷射加工裝置中的光學系之一例的示意圖。
第19圖係顯示第18圖之光學系之變化態樣的示意。
第20圖係顯示第18圖之另一光學系之變化態樣的示意。
第21圖係顯示第18圖之另一光學系之變化態樣的示意。
第22圖(a)及(b)係剛形成二個聚光點之後的熱源溫度分佈圖案。
第23圖(a)至(g)係改變時間差τ而形成三個聚光點時之10nsec後的熱源溫度分佈圖案。
第24圖係二個聚光點(點徑：2μm)間隔為2μm時之熱源溫度分佈圖案與應力分佈圖案。
第25圖係二個聚光點(點徑：2μm)間隔為4μm時之熱源溫度分佈圖案與應力分佈圖案。
第26圖係顯示聚光點間隔與應力之關係的曲線圖。
第27圖係顯示應力之時間變化的曲線圖。
第28圖(a)及(b)係說明實施例中的聚光點之空間配置的示意圖、及雷射加工後之藍寶石的穿透照片。
第29圖(a)及(b)係說明比較例中的聚光點之空間配置的示意圖、及雷射加工後之藍寶石的穿透照片。
1．．．光源
2．．．光學系
3．．．被割斷構件
3a．．．表面
21．．．聚光透鏡
P0 、P1 ．．．剖面聚光點
O．．．光軸
X．．．方向
Y．．．方向
Z．．．方向
Z0 ．．．深度位置
S1 ．．．投影線
A．．．線

Claims (13)

  1. 一種雷射加工方法，係使聚光透鏡之光軸沿著被割斷構件之割斷預定線相對地移動並將雷射光聚光照射於被割斷構件，藉此將成為割斷起點之改質區域以沿著前述割斷預定線之方式形成於前述被割斷構件之內部的雷射加工方法，其特徵在於：在距離前述被割斷構件之表面預定之深度位置將複數個剖面聚光點同時形成於：與前述聚光透鏡之光軸正交且與前述表面平行的剖面上之位置，且於此時，將前述複數個剖面聚光點中之至少一個剖面聚光點形成於投影在前述割斷預定線之前述剖面的投影線上，而形成一個或是複數個所期望形狀之前述內部改質區域；連結前述複數個剖面聚光點的圖形為三角形。
  2. 一種雷射加工方法，係使聚光透鏡之光軸沿著被割斷構件之割斷預定線相對地移動並將雷射光聚光照射於被割斷構件，藉此將成為割斷起點之改質區域以沿著前述割斷預定線之方式形成於前述被割斷構件之內部的雷射加工方法，其特徵在於：在距離前述被割斷構件之表面預定之深度位置將複數個剖面聚光點同時形成於：與前述聚光透鏡之光軸正交且與前述表面平行的剖面上之位置，且於此時，將前述複數個剖面聚光點中之至少一個剖面聚光點形成於投影在前述割斷預定線之前述剖面的投影線上，而形成一個或是複數個所期望形狀之前述內部改質區域； 連結前述複數個剖面聚光點的圖形為平行四邊形，且使構成前述平行四邊形之銳角的二個頂點位於投影在前述割斷預定線之前述剖面的投影線上。
  3. 一種雷射加工方法，係使聚光透鏡之光軸沿著被割斷構件之割斷預定線相對地移動並將雷射光聚光照射於被割斷構件，藉此將成為割斷起點之改質區域以沿著前述割斷預定線之方式形成於前述被割斷構件之內部的雷射加工方法，其特徵在於：在距離前述被割斷構件之表面預定之深度位置將複數個深度聚光點同時形成於深度方向，且於此時，將前述複數個深度聚光點中之至少一個深度聚光點形成於前述聚光透鏡之光軸上，而形成一個或是複數個所期望形狀之前述內部改質區域；連結前述複數個深度聚光點的圖形為三角形。
  4. 一種雷射加工方法，係使聚光透鏡之光軸沿著被割斷構件之割斷預定線相對地移動並將雷射光聚光照射於被割斷構件，藉此將成為割斷起點之改質區域以沿著前述割斷預定線之方式形成於前述被割斷構件之內部的雷射加工方法，其特徵在於：在距離前述被割斷構件之表面預定之深度位置將複數個深度聚光點同時形成於深度方向，且於此時，將前述複數個深度聚光點中之至少一個深度聚光點形成於前述聚光透鏡之光軸上，而形成一個或是複數個所期望形狀之前述內部改質區域； 連結前述複數個深度聚光點的圖形為平行四邊形，且使構成前述平行四邊形之銳角的二個頂點位於前述聚光透鏡之光軸上。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所記載的雷射加工方法，其中，藉由使用位於前述複數個剖面聚光點之前述剖面上的空間位置與該聚光點的能量密度之組合而形成前述所期望形狀之前述內部改質區域。
  6. 如申請專利範圍第3或4項所記載的雷射加工方法，其中，藉由使用位於包含前述複數個深度聚光點之前述割斷預定線的面內之空間位置與該聚光點之能量密度的組合而形成前述所期望形狀之前述內部改質區域。
  7. 一種雷射加工裝置，係使聚光透鏡之光軸沿著被割斷構件之割斷預定線相對地移動並將雷射光聚光照射於被割斷構件，藉此將成為割斷起點之改質區域以沿著前述割斷預定線之方式形成於前述被割斷構件之內部的雷射加工裝置，其特徵在於：具備光學系以形成一個或是複數個所期望形狀之前述內部改質區域，該光學系係在距離前述被割斷構件之表面預定之深度位置將複數個剖面聚光點同時形成於：與前述聚光透鏡之光軸正交且與前述表面平行的剖面上之位置，且於此時，將前述複數個剖面聚光點中之至少一個剖面聚光點形成於投影在前述割斷預定線之前述剖面的投影線上；連結前述複數個剖面聚光點的圖形為三角形。
  8. 一種雷射加工裝置，係使聚光透鏡之光軸沿著被割斷構件之割斷預定線相對地移動並將雷射光聚光照射於被割斷構件，藉此將成為割斷起點之改質區域以沿著前述割斷預定線之方式形成於前述被割斷構件之內部的雷射加工裝置，其特徵在於：具備光學系以形成一個或是複數個所期望形狀之前述內部改質區域，該光學系係在距離前述被割斷構件之表面預定之深度位置將複數個剖面聚光點同時形成於：與前述聚光透鏡之光軸正交且與前述表面平行的剖面上之位置，且於此時，將前述複數個剖面聚光點中之至少一個剖面聚光點形成於投影在前述割斷預定線之前述剖面的投影線上；連結前述複數個剖面聚光點的圖形為平行四邊形，且使構成前述平行四邊形之銳角的二個頂點位於投影在前述割斷預定線之前述剖面的投影線上。
  9. 一種雷射加工裝置，係使聚光透鏡之光軸沿著被割斷構件之割斷預定線相對地移動並將雷射光聚光照射於被割斷構件，藉此將成為割斷起點之改質區域以沿著前述割斷預定線之方式形成於前述被割斷構件之內部的雷射加工裝置，其特徵在於：具備光學系以形成一個或是複數個所期望形狀之前述內部改質區域，該光學系係在距離前述被割斷構件之表面預定之深度位置將複數個深度聚光點同時形成於深度方向，且於此時，將前述複數個深度聚光點中之至少一個深度 聚光點形成於前述聚光透鏡之光軸上；連結前述複數個深度聚光點的圖形為三角形。
  10. 一種雷射加工裝置，係使聚光透鏡之光軸沿著被割斷構件之割斷預定線相對地移動並將雷射光聚光照射於被割斷構件，藉此將成為割斷起點之改質區域以沿著前述割斷預定線之方式形成於前述被割斷構件之內部的雷射加工裝置，其特徵在於：具備光學系以形成一個或是複數個所期望形狀之前述內部改質區域，該光學系係在距離前述被割斷構件之表面預定之深度位置將複數個深度聚光點同時形成於深度方向，且於此時，將前述複數個深度聚光點中之至少一個深度聚光點形成於前述聚光透鏡之光軸上；連結前述複數個深度聚光點的圖形為平行四邊形，且使構成前述平行四邊形之銳角的二個頂點位於前述聚光透鏡之光軸上。
  11. 如申請專利範圍第7或8項所記載的雷射加工裝置，其中，前述光學系係具備分光鏡、反射鏡及聚光透鏡，將前述雷射光藉由前述分光鏡予以分割，且使分割後的雷射光藉由前述反射鏡予以反射並相對於光軸成預定角度θ0 而入射於前述聚光透鏡，藉此以沿著前述割斷預定線之方式形成複數個剖面聚光點。
  12. 如申請專利範圍第7或8項所記載的雷射加工裝置，其中，前述光學系係具備音響光學調變器、光柵對( grating pair)及聚光透鏡，將前述雷射光藉由前述音響光學調變器產生波長偏移後的1次光束與未發生波長偏移的0次光束，且藉由前述光柵對設置光程差，並入射於前述聚光透鏡，藉此以沿著前述割斷預定線之方式形成複數個剖面聚光點。
  13. 如申請專利範圍第9或10項所記載的雷射加工裝置，其中，前述光學系係具備分光鏡、反射鏡、中繼透鏡及聚光透鏡，使前述雷射光經由前述分光鏡入射於前述聚光透鏡，並且將藉由前述分光鏡而反射的雷射光以前述中繼透鏡形成發散角α之雷射光並入射於前述聚光透鏡，藉此於深度方向形成複數個深度聚光點。
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