JP2002205181A - Device and method for laser beam machining - Google Patents

Device and method for laser beam machining

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JP2002205181A JP2001278665A JP2001278665A JP2002205181A JP 2002205181 A JP2002205181 A JP 2002205181A JP 2001278665 A JP2001278665 A JP 2001278665A JP 2001278665 A JP2001278665 A JP 2001278665A JP 2002205181 A JP2002205181 A JP 2002205181A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for laser beam machining with which a work to be machined is precisely cut without a molten part or a crack which is deviated from a planned cutting line on the surface of the work to be machined. SOLUTION: The device is provided with a laser beam source 101 which emits a pulse laser beam of which pulse width is 1 μs smaller, a power adjustment part 401 which adjusts the magnitude of the power of the pulse laser beam, a lens selection mechanism 403 including a plurality of condenser lenses which condense the pulse laser beam so that the peak power density at the focal point P of the pulse laser beam becomes 1×108 (W/cm2) or larger, a Z-axis stage 113 with which the focal point P of the pulse laser beam condensed with the condenser lenses is positioned inside the work 1 to be machined, and an X (Y)-axis stages 109 (111) which relatively moves the focal point P along the planned cutting line 5 of the work 1 to be machined. The respective aperture numbers of optical system including the condenser lenses 105a to 105c are different from one another. The dimension of a property modification spot formed inside the work 1 to be machined is controlled by adjusting the aperture number and the magnitude of the power of the pulse laser beam. The dimension is displayed prior to the machining with the laser beam.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体材料基板、
圧電材料基板やガラス基板等の加工対象物の切断に使用
されるレーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semiconductor material substrate,
The present invention relates to a laser processing apparatus and a laser processing method used for cutting a processing target such as a piezoelectric material substrate or a glass substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザ応用の一つに切断があり、レーザ
による一般的な切断は次の通りである。例えば半導体ウ
ェハやガラス基板のような加工対象物の切断する箇所
に、加工対象物が吸収する波長のレーザ光を照射し、レ
ーザ光の吸収により切断する箇所において加工対象物の
表面から裏面に向けて加熱溶融を進行させて加工対象物
を切断する。しかし、この方法では加工対象物の表面の
うち切断する箇所となる領域周辺も溶融される。よっ
て、加工対象物が半導体ウェハの場合、半導体ウェハの
表面に形成された半導体素子のうち、上記領域周辺に位
置する半導体素子が溶融する恐れがある。
2. Description of the Related Art One of laser applications is cutting. A general cutting by a laser is as follows. For example, a portion to be cut of a processing object such as a semiconductor wafer or a glass substrate is irradiated with laser light having a wavelength that is absorbed by the processing object, and is directed from the front surface to the back surface of the processing object at a position where the cutting is performed by absorbing the laser light. The workpiece is cut by heating and melting. However, in this method, the periphery of a region to be cut on the surface of the workpiece is also melted. Therefore, when the object to be processed is a semiconductor wafer, of the semiconductor elements formed on the surface of the semiconductor wafer, there is a possibility that the semiconductor elements located around the above-mentioned region may be melted.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】加工対象物の表面の溶
融を防止する方法として、例えば、特開2000-21
9528号公報や特開2000-15467号公報に開
示されたレーザによる切断方法がある。これらの公報の
切断方法では、加工対象物の切断する箇所をレーザ光に
より加熱し、そして加工対象物を冷却することにより、
加工対象物の切断する箇所に熱衝撃を生じさせて加工対
象物を切断する。
As a method for preventing the surface of a workpiece from melting, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-21
There is a cutting method using a laser disclosed in JP-A-9528 and JP-A-2000-15467. In the cutting methods disclosed in these publications, a portion to be cut of a processing object is heated by a laser beam, and the processing object is cooled,
The object to be processed is cut by generating a thermal shock at a position where the object to be processed is cut.

【0004】しかし、これらの公報の切断方法では、加
工対象物に生じる熱衝撃が大きいと、加工対象物の表面
に、切断予定ラインから外れた割れやレーザ照射してい
ない先の箇所までの割れ等の不必要な割れが発生するこ
とがある。よって、これらの切断方法では精密切断をす
ることができない。特に、加工対象物が半導体ウェハ、
液晶表示装置が形成されたガラス基板、電極パターンが
形成されたガラス基板の場合、この不必要な割れにより
半導体チップ、液晶表示装置、電極パターンが損傷する
ことがある。また、これらの切断方法では平均入力エネ
ルギーが大きいので、半導体チップ等に与える熱的ダメ
ージも大きい。
However, according to the cutting methods disclosed in these publications, if the thermal shock generated on the object to be processed is large, the surface of the object to be processed may have cracks that deviate from the line to be cut or cracks up to a point not irradiated with laser. Unnecessary cracks such as may occur. Therefore, precision cutting cannot be performed by these cutting methods. In particular, the processing object is a semiconductor wafer,
In the case of a glass substrate on which a liquid crystal display device is formed and a glass substrate on which an electrode pattern is formed, the unnecessary chip may damage the semiconductor chip, the liquid crystal display device, and the electrode pattern. In addition, since these cutting methods have a large average input energy, thermal damage to semiconductor chips and the like is also large.

【0005】本発明の目的は、加工対象物の表面に不必
要な割れを発生させることなくかつその表面が溶融しな
いレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することで
ある。
An object of the present invention is to provide a laser processing apparatus and a laser processing method that do not cause unnecessary cracks on the surface of a workpiece and do not melt the surface.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明に係るレーザ加工
装置は、パルス幅が1μs以下のパルスレーザ光を出射
するレーザ光源と、パルスレーザ光のパワー大きさの入
力に基づいてレーザ光源から出射されるパルスレーザ光
のパワーの大きさを調節するパワー調節手段と、レーザ
光源から出射されたパルスレーザ光の集光点のピークパ
ワー密度が1×108(W/cm2)以上になるようにパルス
レーザ光を集光する集光手段と、集光手段により集光さ
れたパルスレーザ光の集光点を加工対象物の内部に合わ
せる手段と、加工対象物の切断予定ラインに沿ってパル
スレーザ光の集光点を相対的に移動させる移動手段と、
を備え、加工対象物の内部に集光点を合わせて1パルス
のパルスレーザ光を加工対象物に照射することにより加
工対象物の内部に1つの改質スポットが形成され、パワ
ー調節手段により調節されるパルスレーザ光のパワーの
大きさと改質スポットの寸法との相関関係を予め記憶し
た相関関係記憶手段と、入力されたパルスレーザ光のパ
ワーの大きさに基づいてこの大きさのパワーで形成され
る改質スポットの寸法を相関関係記憶手段から選択する
寸法選択手段と、寸法選択手段により選択された改質ス
ポットの寸法を表示する寸法表示手段と、を備えること
を特徴とする。
According to the present invention, there is provided a laser processing apparatus which emits a pulse laser beam having a pulse width of 1 μs or less, and which emits a pulse laser beam based on an input of the power level of the pulse laser beam. Power adjusting means for adjusting the magnitude of the power of the pulsed laser light to be applied, and a peak power density at a focal point of the pulsed laser light emitted from the laser light source is 1 × 10 8 (W / cm 2 ) or more. A focusing means for focusing the pulsed laser light on the workpiece, a means for adjusting a focusing point of the pulsed laser light focused by the focusing means to the inside of the processing object, and a pulse along a line to cut the processing object. Moving means for relatively moving the focal point of the laser light,
The laser beam of one pulse is irradiated on the processing object by adjusting the focal point inside the processing object, thereby forming one modified spot inside the processing object, and adjusted by the power adjusting means. Correlation storage means for storing in advance the correlation between the magnitude of the power of the pulsed laser light and the size of the modified spot, and forming with the power of this magnitude based on the magnitude of the power of the input pulsed laser light The size of the modified spot to be selected is selected from the correlation storage means, and the dimension display means for displaying the dimension of the modified spot selected by the size selecting means is provided.

【0007】本発明に係るレーザ加工装置によれば、パ
ルスレーザ光の集光点を加工対象物の内部に合わせ、か
つ集光点におけるピークパワー密度が1×108(W/c
m2)以上であってパルス幅が1μs以下の条件で、加工
対象物にパルスレーザ光を照射することができる。よっ
て、本発明に係るレーザ加工装置を用いてパルスレーザ
光を加工対象物に照射すると、加工対象物の内部に多光
子吸収という現象が生じ、これにより加工対象物の内部
に改質領域が形成される。加工対象物の切断する箇所に
何らかの起点があると、加工対象物を比較的小さな力で
割って切断することができる。よって、本発明に係るレ
ーザ加工装置を用いて加工された加工対象物は、改質領
域を起点として切断予定ラインに沿って割る又は割れる
ことにより切断することができる。従って、比較的小さ
な力で加工対象物を切断することができるので、加工対
象物の表面に切断予定ラインから外れた不必要な割れを
発生させることなく加工対象物の切断が可能となる。
According to the laser processing apparatus of the present invention, the focal point of the pulse laser beam is adjusted to the inside of the object to be processed, and the peak power density at the focal point is 1 × 10 8 (W / c).
m 2 ) or more and the pulse width is 1 μs or less, the object to be processed can be irradiated with pulsed laser light. Therefore, when pulsed laser light is irradiated on a processing target using the laser processing apparatus according to the present invention, a phenomenon called multiphoton absorption occurs inside the processing target, thereby forming a modified region inside the processing target. Is done. If there is any starting point at the cutting position of the object, the object can be cut by relatively small force. Therefore, the object processed using the laser processing apparatus according to the present invention can be cut by breaking or breaking along the line to be cut starting from the modified region. Therefore, since the object to be processed can be cut with a relatively small force, the object to be processed can be cut without generating unnecessary cracks on the surface of the object to be cut off the line to be cut.

【0008】また、本発明に係るレーザ加工装置によれ
ば、加工対象物の内部に局所的に多光子吸収を発生させ
て改質領域を形成している。よって、加工対象物の表面
ではレーザ光がほとんど吸収されないので、加工対象物
の表面が溶融することはない。なお、集光点とはレーザ
光が集光した箇所のことである。切断予定ラインは加工
対象物の表面や内部に実際に引かれた線でもよいし、仮
想の線でもよい。以上のことはこれから説明するレーザ
加工装置及びレーザ加工方法についても言えることであ
る。
Further, according to the laser processing apparatus of the present invention, the modified region is formed by locally generating multiphoton absorption inside the object to be processed. Therefore, since the laser light is hardly absorbed on the surface of the processing object, the surface of the processing object does not melt. Note that the focal point is a point where the laser light is focused. The line to be cut may be a line actually drawn on the surface or inside of the object to be processed, or a virtual line. The above applies to the laser processing apparatus and the laser processing method to be described below.

【0009】また、本発明者によれば、パルスレーザ光
のパワーを小さくすると改質スポットが小さくなるよう
に制御でき、パルスレーザ光のパワーを大きくすると改
質スポットが大きくなるように制御できることが分かっ
た。改質スポットとは、1パルスのパルスレーザ光によ
り形成される改質部分であり、改質スポットが集まるこ
とにより改質領域となる。改質スポットの寸法の制御は
加工対象物の切断に影響を及ぼす。すなわち、改質スポ
ットが大きすぎると、加工対象物の切断予定ラインに沿
った切断の精度及び切断面の平坦性が悪くなる。一方、
厚みが大きい加工対象物に対して改質スポットが極端に
小さすぎると加工対象物の切断が困難となる。本発明に
係るレーザ加工装置によれば、パルスレーザ光のパワー
の大きさを調節することにより、改質スポットの寸法の
制御をすることができる。
According to the present inventor, it is possible to control the modified spot to be smaller when the power of the pulse laser beam is reduced, and to control the modified spot to be larger when the power of the pulse laser beam is increased. Do you get it. The modified spot is a modified portion formed by one pulse of the laser beam, and the modified spot is collected to form a modified region. Controlling the dimensions of the modification spot affects the cutting of the workpiece. That is, if the modified spot is too large, the accuracy of cutting along the line to cut the object to be processed and the flatness of the cut surface deteriorate. on the other hand,
If the modified spot is too small for a processing object having a large thickness, it becomes difficult to cut the processing object. ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the laser processing apparatus which concerns on this invention, the size of a modified spot can be controlled by adjusting the magnitude of the power of a pulse laser beam.

【0010】また、本発明に係るレーザ加工装置は、パ
ルスレーザ光のパワーの大きさと改質スポットの寸法と
の相関関係を予め記憶した相関関係記憶手段を備える。
入力されたパルスレーザ光のパワーの大きさに基づいて
この大きさのパワーで形成される改質スポットの寸法を
相関関係記憶手段から選択し、選択された改質スポット
の寸法を表示している。よって、レーザ加工装置に入力
されたパルスレーザ光のパワーの大きさにより形成され
る改質スポットの寸法をレーザ加工前に知ることができ
る。
Further, the laser processing apparatus according to the present invention comprises a correlation storage means for storing in advance the correlation between the magnitude of the power of the pulsed laser beam and the dimension of the modified spot.
The dimensions of the modified spot formed with the power of this magnitude are selected from the correlation storage means based on the magnitude of the power of the input pulsed laser light, and the dimensions of the selected modified spot are displayed. . Therefore, the dimension of the modified spot formed by the magnitude of the power of the pulsed laser beam input to the laser processing apparatus can be known before the laser processing.

【0011】本発明に係るレーザ加工装置は、パルス幅
が1μs以下のパルスレーザ光を出射するレーザ光源
と、レーザ光源から出射されたパルスレーザ光の集光点
のピークパワー密度が1×108(W/cm2)以上になるよ
うにパルスレーザ光を集光する集光用レンズと、開口数
の大きさの入力に基づいて集光用レンズを含む光学系の
開口数の大きさを調節する開口数調節手段と、集光用レ
ンズにより集光されたパルスレーザ光の集光点を加工対
象物の内部に合わせる手段と、加工対象物の切断予定ラ
インに沿ってパルスレーザ光の集光点を相対的に移動さ
せる移動手段と、を備え、加工対象物の内部に集光点を
合わせて1パルスのパルスレーザ光を加工対象物に照射
することにより加工対象物の内部に1つの改質スポット
が形成され、開口数調節手段により調節される開口数の
大きさと改質スポットの寸法との相関関係を予め記憶し
た相関関係記憶手段と、入力された開口数の大きさに基
づいてこの大きさの開口数で形成される改質スポットの
寸法を相関関係記憶手段から選択する寸法選択手段と、
寸法選択手段により選択された改質スポットの寸法を表
示する寸法表示手段と、を備えることを特徴とする。
A laser processing apparatus according to the present invention has a laser light source that emits a pulse laser light having a pulse width of 1 μs or less, and a peak power density of a focal point of the pulse laser light emitted from the laser light source is 1 × 10 8. regulation and (W / cm 2) or greater in comprising as a condenser lens for the pulsed laser light is condensed, based on the input of the size of the aperture of the numerical aperture of the optical system including a lens for concentrating light size Means for adjusting the numerical aperture of the laser beam, means for adjusting the focal point of the pulsed laser beam focused by the focusing lens to the inside of the object, and focusing of the pulsed laser beam along a line to be cut of the object. Moving means for relatively moving the point, and irradiating the processing object with one pulse of pulsed laser light with the converging point set inside the processing object, thereby providing one modification inside the processing object. Quality spots are formed and the numerical aperture Correlation storage means in which the correlation between the size of the numerical aperture adjusted by the means and the size of the modified spot is stored in advance, and the numerical aperture of this size is formed based on the input numerical aperture. Dimension selection means for selecting the dimensions of the modified spot from the correlation storage means,
And dimension display means for displaying the dimension of the modified spot selected by the dimension selection means.

【0012】本発明者によれば、集光用レンズを含む光
学系の開口数を大きくすると改質スポットを小さく制御
でき、その開口数を小さくすると改質スポットを大きく
制御できることが分かった。よって、本発明に係るレー
ザ加工装置によれば、集光用レンズを含む光学系の開口
数の大きさを調節することにより改質スポットの寸法の
制御をすることができる。
According to the present inventors, it has been found that the modified spot can be controlled to be small by increasing the numerical aperture of the optical system including the condenser lens, and that the modified spot can be controlled to be large by reducing the numerical aperture. Therefore, according to the laser processing apparatus of the present invention, the size of the modified spot can be controlled by adjusting the numerical aperture of the optical system including the condensing lens.

【0013】また、本発明に係るレーザ加工装置は、開
口数の大きさと改質スポットの寸法との相関関係を予め
記憶した相関関係記憶手段を備える。入力された開口数
の大きさに基づいてこの大きさの開口数で形成される改
質スポットの寸法を相関関係記憶手段から選択し、選択
された改質スポットの寸法を表示している。よって、レ
ーザ加工装置に入力された開口数の大きさにより形成さ
れる改質スポットの寸法をレーザ加工前に知ることがで
きる。
Further, the laser processing apparatus according to the present invention is provided with a correlation storage means for storing in advance the correlation between the size of the numerical aperture and the size of the modified spot. Based on the input numerical aperture, the dimensions of the modified spot formed with the numerical aperture of this size are selected from the correlation storage means, and the dimensions of the selected modified spot are displayed. Therefore, the dimension of the modified spot formed by the numerical aperture input to the laser processing apparatus can be known before the laser processing.

【0014】本発明に係るレーザ加工装置は、パルス幅
が1μs以下のパルスレーザ光を出射するレーザ光源
と、レーザ光源から出射されたパルスレーザ光の集光点
のピークパワー密度が1×108(W/cm2)以上になるよ
うにパルスレーザ光を集光する集光用レンズを複数含み
かつ複数の集光用レンズを選択可能なレンズ選択手段と
を備え、複数の集光用レンズを含む光学系はそれぞれ開
口数が異なり、レンズ選択手段で選択された集光用レン
ズにより集光されたパルスレーザ光の集光点を加工対象
物の内部に合わせる手段と、加工対象物の切断予定ライ
ンに沿ってパルスレーザ光の集光点を相対的に移動させ
る移動手段とを備え、加工対象物の内部に集光点を合わ
せて1パルスのパルスレーザ光を加工対象物に照射する
ことにより加工対象物の内部に1つの改質スポットが形
成され、複数の集光用レンズを含む光学系の開口数の大
きさと改質スポットの寸法との相関関係を予め記憶した
相関関係記憶手段と、選択された集光用レンズを含む光
学系の開口数の大きさに基づいてこの大きさの開口数で
形成される改質スポットの寸法を相関関係記憶手段から
選択する寸法選択手段と、寸法選択手段により選択され
た改質スポットの寸法を表示する寸法表示手段と、を備
えることを特徴とする。
In the laser processing apparatus according to the present invention, a laser light source that emits a pulse laser beam having a pulse width of 1 μs or less, and a peak power density of a focal point of the pulse laser beam emitted from the laser light source is 1 × 10 8 (W / cm 2 ) or more, and a plurality of condenser lenses for condensing the pulsed laser light, and lens selecting means capable of selecting a plurality of condenser lenses. Each optical system has a different numerical aperture, means for adjusting the focal point of the pulsed laser light focused by the focusing lens selected by the lens selecting means to the inside of the processing object, and cutting of the processing object Moving means for relatively moving the focal point of the pulsed laser light along the line, and irradiating the object with one pulse of pulsed laser light by adjusting the focal point inside the object to be processed. Processing object Correlation storage means in which one modified spot is formed, in which a correlation between a size of a numerical aperture of an optical system including a plurality of condensing lenses and a dimension of the modified spot is stored in advance; A dimension selecting means for selecting, from the correlation storage means, a dimension of the modified spot formed with the numerical aperture of this size based on the magnitude of the numerical aperture of the optical system including the optical lens; And dimension display means for displaying the dimensions of the modified spot.

【0015】本発明に係るレーザ加工装置によれば、改
質スポットの寸法の制御をすることができる。また、選
択された集光用レンズを含む光学系の開口数の大きさに
より形成される改質スポットの寸法をレーザ加工前に知
ることができる。
According to the laser processing apparatus of the present invention, the size of the modified spot can be controlled. Further, the size of the modified spot formed by the size of the numerical aperture of the optical system including the selected condensing lens can be known before laser processing.

【0016】本発明に係るレーザ加工装置は、パルス幅
が1μs以下のパルスレーザ光を出射するレーザ光源
と、パルスレーザ光のパワー大きさの入力に基づいてレ
ーザ光源から出射されるパルスレーザ光のパワーの大き
さを調節するパワー調節手段と、レーザ光源から出射さ
れたパルスレーザ光の集光点のピークパワー密度が1×
108(W/cm2)以上になるようにパルスレーザ光を集光
する集光用レンズと、開口数の大きさの入力に基づいて
集光用レンズを含む光学系の開口数の大きさを調節する
開口数調節手段と、集光用レンズにより集光されたパル
スレーザ光の集光点を加工対象物の内部に合わせる手段
と、加工対象物の切断予定ラインに沿ってパルスレーザ
光の集光点を相対的に移動させる移動手段とを備え、加
工対象物の内部に集光点を合わせて1パルスのパルスレ
ーザ光を加工対象物に照射することにより加工対象物の
内部に1つの改質スポットが形成され、パワー調節手段
により調節されるパルスレーザ光のパワーの大きさ及び
開口数調節手段により調節される開口数の大きさの組と
改質スポットの寸法との相関関係を予め記憶した相関関
係記憶手段と、入力されたパルスレーザ光のパワーの大
きさに及び入力された開口数の大きさに基づいてこれら
の大きさで形成される改質スポットの寸法を相関関係記
憶手段から選択する寸法選択手段と、寸法選択手段によ
り選択された改質スポットの寸法を表示する寸法表示手
段と、を備えることを特徴とする。
A laser processing apparatus according to the present invention comprises a laser light source for emitting a pulse laser beam having a pulse width of 1 μs or less, and a pulse laser beam emitted from the laser light source based on an input of the power of the pulse laser beam. A power adjusting means for adjusting the magnitude of the power; and a peak power density at a focal point of the pulse laser light emitted from the laser light source is 1 ×
A condensing lens for condensing the pulsed laser beam so as to be 10 8 (W / cm 2 ) or more, and the numerical aperture of the optical system including the condensing lens based on the input of the numerical aperture Means for adjusting the numerical aperture, means for adjusting the focal point of the pulsed laser light condensed by the condenser lens to the inside of the object to be processed, and Moving means for relatively moving the focal point, and irradiating the processing object with one pulse of pulsed laser light by aligning the focal point inside the processing object, thereby providing one object inside the processing object. A modified spot is formed, and the correlation between the set of the magnitude of the power of the pulsed laser beam adjusted by the power adjusting means and the size of the numerical aperture adjusted by the numerical aperture adjusting means and the dimension of the modified spot is determined in advance. The stored correlation storage means; Dimension selection means for selecting the size of the modified spot formed with these magnitudes based on the magnitude of the power of the pulsed laser light and the magnitude of the input numerical aperture from the correlation storage means, And dimension display means for displaying the dimension of the modified spot selected by the dimension selection means.

【0017】本発明に係るレーザ加工装置によれば、パ
ワーの調節と開口数の調節とを組み合わせることができ
るので、改質スポットの寸法の制御できる大きさの種類
を増やすことが可能となる。また、上記本発明に係るレ
ーザ加工装置と同様の理由により、改質スポットの寸法
をレーザ加工前に知ることができる。
According to the laser processing apparatus of the present invention, since the adjustment of the power and the adjustment of the numerical aperture can be combined, it is possible to increase the types of sizes in which the dimensions of the modified spot can be controlled. Further, for the same reason as in the laser processing apparatus according to the present invention, the dimensions of the modified spot can be known before laser processing.

【0018】本発明に係るレーザ加工装置は、パルス幅
が1μs以下のパルスレーザ光を出射するレーザ光源
と、パルスレーザ光のパワー大きさの入力に基づいてレ
ーザ光源から出射されるパルスレーザ光のパワーの大き
さを調節するパワー調節手段と、レーザ光源から出射さ
れたパルスレーザ光の集光点のピークパワー密度が1×
108(W/cm2)以上になるようにパルスレーザ光を集光
する集光用レンズを複数含みかつ複数の集光用レンズを
選択可能なレンズ選択手段とを備え、複数の集光用レン
ズを含む光学系はそれぞれ開口数が異なり、レンズ選択
手段で選択された集光用レンズにより集光されたパルス
レーザ光の集光点を加工対象物の内部に合わせる手段
と、加工対象物の切断予定ラインに沿ってパルスレーザ
光の集光点を相対的に移動させる移動手段とを備え、加
工対象物の内部に集光点を合わせて1パルスのパルスレ
ーザ光を加工対象物に照射することにより、加工対象物
の内部に1つの改質スポットが形成され、パワー調節手
段により調節されるパルスレーザ光のパワーの大きさ及
び複数の集光用レンズを含む光学系の開口数の大きさの
組と改質スポットの寸法との相関関係を予め記憶した相
関関係記憶手段と、入力されたパルスレーザ光のパワー
の大きさに及び選択された集光用レンズを含む光学系の
開口数の大きさに基づいてこれらの大きさで形成される
改質スポットの寸法を相関関係記憶手段から選択する寸
法選択手段と、寸法選択手段により選択された改質スポ
ットの寸法を表示する寸法表示手段と、を備えることを
特徴とする。
A laser processing apparatus according to the present invention includes a laser light source for emitting a pulse laser beam having a pulse width of 1 μs or less, and a pulse laser beam emitted from the laser light source based on an input of the power magnitude of the pulse laser beam. A power adjusting means for adjusting the magnitude of the power; and a peak power density at a focal point of the pulse laser light emitted from the laser light source is 1 ×
A plurality of condenser lenses for condensing the pulsed laser beam so as to be 10 8 (W / cm 2 ) or more, and a lens selecting means capable of selecting a plurality of condenser lenses; Each of the optical systems including the lens has a different numerical aperture, means for adjusting the focal point of the pulsed laser light focused by the focusing lens selected by the lens selecting means to the inside of the processing object, and Moving means for relatively moving the focal point of the pulsed laser light along the line to be cut, and irradiating the object with one pulse of pulsed laser light by adjusting the focal point inside the object to be processed As a result, one modified spot is formed inside the object to be processed, and the magnitude of the power of the pulse laser beam adjusted by the power adjusting means and the magnitude of the numerical aperture of the optical system including the plurality of focusing lenses Pairs and reforming spots A correlation storage unit that stores a correlation with the dimensions in advance, and a storage unit based on the magnitude of the power of the input pulse laser light and the magnitude of the numerical aperture of the optical system including the selected condenser lens. A dimension selecting means for selecting the dimension of the modified spot formed by the size from the correlation storage means, and dimension displaying means for displaying the dimension of the modified spot selected by the dimension selecting means, I do.

【0019】本発明に係るレーザ加工装置によれば、上
記本発明に係るレーザ加工装置と同様の理由により、改
質スポットの寸法の制御できる大きさの種類を増やすこ
とが可能となりかつ改質スポットの寸法をレーザ加工前
に知ることができる。
According to the laser processing apparatus of the present invention, for the same reason as the laser processing apparatus of the present invention, it is possible to increase the number of types in which the dimensions of the modified spot can be controlled, Can be known before laser processing.

【0020】以上説明したレーザ加工装置は、寸法選択
手段で選択された寸法の改質スポットの画像を作成する
画像作成手段と、画像作成手段により作成された画像を
表示する画像表示手段と、を備えるようにすることがで
きる。これによれば、形成される改質スポットについて
レーザ加工前に視覚的に把握することができる。
The laser processing apparatus described above comprises an image creating means for creating an image of the modified spot having the dimension selected by the dimension selecting means, and an image display means for displaying the image created by the image creating means. Can be provided. According to this, the modified spot to be formed can be visually grasped before laser processing.

【0021】本発明に係るレーザ加工装置は、パルス幅
が1μs以下のパルスレーザ光を出射するレーザ光源
と、レーザ光源から出射されるパルスレーザ光のパワー
の大きさを調節するパワー調節手段と、レーザ光源から
出射されたパルスレーザ光の集光点のピークパワー密度
が1×108(W/cm2)以上になるようにパルスレーザ光
を集光する集光手段と、集光手段により集光されたパル
スレーザ光の集光点を加工対象物の内部に合わせる手段
と、加工対象物の切断予定ラインに沿ってパルスレーザ
光の集光点を相対的に移動させる移動手段とを備え、加
工対象物の内部に集光点を合わせて1パルスのパルスレ
ーザ光を加工対象物に照射することにより加工対象物の
内部に1つの改質スポットが形成され、パワー調節手段
により調節されるパルスレーザ光のパワーの大きさと改
質スポットの寸法との相関関係を予め記憶した相関関係
記憶手段と、改質スポットの寸法の入力に基づいてこの
寸法に形成できるパルスレーザ光のパワーの大きさを相
関関係記憶手段から選択するパワー選択手段とを備え、
パワー調節手段はパワー選択手段により選択されたパワ
ーの大きさとなるようにレーザ光源から出射されるパル
スレーザ光のパワーの大きさを調節する、ことを特徴と
する。
The laser processing apparatus according to the present invention comprises: a laser light source for emitting a pulse laser light having a pulse width of 1 μs or less; power adjusting means for adjusting the power of the pulse laser light emitted from the laser light source; Focusing means for focusing the pulsed laser light so that the peak power density of the focused point of the pulsed laser light emitted from the laser light source is 1 × 10 8 (W / cm 2 ) or more; Means for adjusting the focal point of the emitted pulse laser light to the inside of the processing object, and moving means for relatively moving the focal point of the pulsed laser light along a line to be cut of the processing object, One modified spot is formed inside the processing object by irradiating the processing object with a pulse laser beam of one pulse with the focal point adjusted inside the processing object, and the pulse is adjusted by the power adjusting means. Correlation storage means in which the correlation between the power of the laser beam and the dimension of the modified spot is stored in advance, and the magnitude of the power of the pulse laser beam that can be formed to this dimension based on the input of the dimension of the modified spot. Power selection means for selecting from the correlation storage means,
The power adjusting means adjusts the magnitude of the power of the pulse laser light emitted from the laser light source so as to have the magnitude of the power selected by the power selecting means.

【0022】本発明に係るレーザ加工装置によれば、パ
ルスレーザ光のパワーの大きさと改質スポットの寸法と
の相関関係を予め記憶した相関関係記憶手段を備える。
改質スポットの寸法の入力に基づいてこの寸法に形成で
きるパルスレーザ光のパワーの大きさを相関関係記憶手
段から選択される。パワー調節手段はパワー選択手段に
より選択されたパワーの大きさとなるようにレーザ光源
から出射されるパルスレーザ光のパワーの大きさを調節
する。よって、所望の寸法の改質スポットを形成するこ
とができる。
According to the laser processing apparatus of the present invention, there is provided a correlation storage means for storing in advance the correlation between the magnitude of the power of the pulsed laser beam and the dimension of the modified spot.
Based on the input of the dimension of the modified spot, the magnitude of the power of the pulse laser beam that can be formed to this dimension is selected from the correlation storage means. The power adjusting means adjusts the magnitude of the power of the pulse laser light emitted from the laser light source so as to have the magnitude of the power selected by the power selecting means. Therefore, a modified spot having a desired size can be formed.

【0023】本発明に係るレーザ加工装置は、パルス幅
が1μs以下のパルスレーザ光を出射するレーザ光源
と、レーザ光源から出射されたパルスレーザ光の集光点
のピークパワー密度が1×108(W/cm2)以上になるよ
うにパルスレーザ光を集光する集光用レンズと、集光用
レンズを含む光学系の開口数の大きさを調節する開口数
調節手段と、集光用レンズにより集光されたパルスレー
ザ光の集光点を加工対象物の内部に合わせる手段と、加
工対象物の切断予定ラインに沿ってパルスレーザ光の集
光点を相対的に移動させる移動手段とを備え、加工対象
物の内部に集光点を合わせて1パルスのパルスレーザ光
を加工対象物に照射することにより加工対象物の内部に
1つの改質スポットが形成され、開口数調節手段により
調節される開口数の大きさと改質スポットの寸法との相
関関係を予め記憶した相関関係記憶手段と、改質スポッ
トの寸法の入力に基づいてこの寸法に形成できる開口数
の大きさを相関関係記憶手段から選択する開口数選択手
段とを備え、開口数調節手段は開口数選択手段により選
択された開口数の大きさとなるように集光用レンズを含
む光学系の開口数の大きさを調節する、ことを特徴とす
る。
In the laser processing apparatus according to the present invention, a laser light source that emits a pulse laser beam having a pulse width of 1 μs or less, and a peak power density of a focal point of the pulse laser beam emitted from the laser light source is 1 × 10 8 A condensing lens for condensing the pulsed laser light so as to be at least (W / cm 2 ); a numerical aperture adjusting means for adjusting the numerical aperture of the optical system including the condensing lens; Means for adjusting the focal point of the pulsed laser light focused by the lens to the inside of the object to be processed, and moving means for relatively moving the focal point of the pulsed laser light along the line to cut the object to be processed A modified spot is formed inside the processing object by irradiating the processing object with a pulse laser beam of one pulse by adjusting the focal point inside the processing object, and the numerical aperture adjusting means Large numerical aperture to be adjusted And a correlation storage means for storing in advance a correlation between the size of the modified spot and a numerical aperture for selecting from the correlation storage means a size of a numerical aperture which can be formed in this dimension based on the input of the dimensions of the modified spot. Selecting means, and the numerical aperture adjusting means adjusts the numerical aperture of the optical system including the condensing lens so as to have the numerical aperture selected by the numerical aperture selecting means. .

【0024】本発明に係るレーザ加工装置によれば、開
口数の大きさと改質スポットの寸法との相関関係を予め
記憶した相関関係記憶手段を備える。改質スポットの寸
法の入力に基づいてこの寸法に形成できる開口数の大き
さを相関関係記憶手段から選択する。開口数調節手段は
開口数選択手段により選択された開口数の大きさとなる
ように集光用レンズを含む光学系の開口数の大きさを調
節する。よって、所望の寸法の改質スポットを形成する
ことができる。
According to the laser processing apparatus of the present invention, there is provided the correlation storage means for storing in advance the correlation between the size of the numerical aperture and the dimension of the modified spot. Based on the input of the dimension of the modified spot, the size of the numerical aperture that can be formed to this dimension is selected from the correlation storage means. The numerical aperture adjusting means adjusts the numerical aperture of the optical system including the condenser lens so as to have the numerical aperture selected by the numerical aperture selecting means. Therefore, a modified spot having a desired size can be formed.

【0025】本発明に係るレーザ加工装置は、パルス幅
が1μs以下のパルスレーザ光を出射するレーザ光源
と、レーザ光源から出射されたパルスレーザ光の集光点
のピークパワー密度が1×108(W/cm2)以上になるよ
うにパルスレーザ光を集光する集光用レンズを複数含み
かつ複数の集光用レンズを選択可能なレンズ選択手段と
を備え、複数の集光用レンズを含む光学系はそれぞれ開
口数が異なり、レンズ選択手段で選択された集光用レン
ズにより集光されたパルスレーザ光の集光点を加工対象
物の内部に合わせる手段と、加工対象物の切断予定ライ
ンに沿ってパルスレーザ光の集光点を相対的に移動させ
る移動手段とを備え、加工対象物の内部に集光点を合わ
せて1パルスのパルスレーザ光を加工対象物に照射する
ことにより加工対象物の内部に1つの改質スポットが形
成され、複数の集光用レンズの開口数の大きさと改質ス
ポットの寸法との相関関係を予め記憶した相関関係記憶
手段と、改質スポットの寸法の入力に基づいてこの寸法
に形成できる開口数の大きさを相関関係記憶手段から選
択する開口数選択手段とを備え、レンズ選択手段は開口
数選択手段により選択された開口数の大きさとなるよう
に複数の集光用レンズの選択をする、ことを特徴とす
る。
In the laser processing apparatus according to the present invention, a laser light source that emits a pulse laser beam having a pulse width of 1 μs or less, and a peak power density of a focal point of the pulse laser beam emitted from the laser light source is 1 × 10 8 (W / cm 2 ) or more, and a plurality of condenser lenses for condensing the pulsed laser light, and lens selecting means capable of selecting a plurality of condenser lenses. Each optical system has a different numerical aperture, means for adjusting the focal point of the pulsed laser light focused by the focusing lens selected by the lens selecting means to the inside of the processing object, and cutting of the processing object Moving means for relatively moving the focal point of the pulsed laser light along the line, and irradiating the object with one pulse of pulsed laser light by adjusting the focal point inside the object to be processed. Processing object One modified spot is formed therein, and a correlation storage means in which the correlation between the size of the numerical aperture of the plurality of condensing lenses and the dimension of the modified spot is stored in advance. And a numerical aperture selecting means for selecting the size of the numerical aperture that can be formed to this size from the correlation storage means based on the numerical value. Selecting a focusing lens.

【0026】本発明に係るレーザ加工装置によれば、改
質スポットの寸法の入力に基づいてこの寸法に形成でき
る開口数の大きさを相関関係記憶手段から選択する。レ
ンズ選択手段は開口数選択手段により選択された開口数
の大きさとなるように複数の集光用レンズの選択をす
る。よって、所望の寸法の改質スポットを形成すること
ができる。
According to the laser processing apparatus of the present invention, the size of the numerical aperture that can be formed to this size is selected from the correlation storage means based on the input of the size of the modified spot. The lens selecting means selects a plurality of condensing lenses so as to have the size of the numerical aperture selected by the numerical aperture selecting means. Therefore, a modified spot having a desired size can be formed.

【0027】本発明に係るレーザ加工装置は、パルス幅
が1μs以下のパルスレーザ光を出射するレーザ光源
と、レーザ光源から出射されるパルスレーザ光のパワー
の大きさを調節するパワー調節手段と、レーザ光源から
出射されたパルスレーザ光の集光点のピークパワー密度
が1×108(W/cm2)以上になるようにパルスレーザ光
を集光する集光用レンズと、集光用レンズを含む光学系
の開口数の大きさを調節する開口数調節手段と、集光用
レンズにより集光されたパルスレーザ光の集光点を加工
対象物の内部に合わせる手段と、加工対象物の切断予定
ラインに沿ってパルスレーザ光の集光点を相対的に移動
させる移動手段とを備え、加工対象物の内部に集光点を
合わせて1パルスのパルスレーザ光を加工対象物に照射
することにより加工対象物の内部に1つの改質スポット
が形成され、パワー調節手段により調節されるパルスレ
ーザ光のパワーの大きさ及び開口数調節手段により調節
される開口数の大きさの組と改質スポットの寸法との相
関関係を予め記憶した相関関係記憶手段と、改質スポッ
トの寸法の入力に基づいてこの寸法に形成できるパワー
及び開口数の大きさの組を相関関係記憶手段から選択す
る組選択手段とを備え、パワー調節手段及び開口数調節
手段は組選択手段により選択されたパワー及び開口数の
大きさとなるようにレーザ光源から出射されるパルスレ
ーザ光のパワーの大きさ及び集光用レンズを含む光学系
の開口数の大きさを調節する、ことを特徴とする。
A laser processing apparatus according to the present invention comprises: a laser light source for emitting a pulse laser light having a pulse width of 1 μs or less; power adjusting means for adjusting the power of the pulse laser light emitted from the laser light source; A condensing lens for condensing the pulsed laser light so that the peak power density of the condensing point of the pulsed laser light emitted from the laser light source is 1 × 10 8 (W / cm 2 ) or more, and a condensing lens Numerical aperture adjusting means for adjusting the size of the numerical aperture of the optical system, including means for adjusting the focal point of the pulsed laser light focused by the focusing lens to the inside of the processing object, Moving means for relatively moving the focal point of the pulsed laser light along the line to be cut, and irradiating the object with one pulse of pulsed laser light by adjusting the focal point inside the object to be processed By machining One modified spot is formed inside the object, a set of the magnitude of the power of the pulsed laser beam adjusted by the power adjusting means, the set of the numerical aperture adjusted by the numerical aperture adjusting means, and the dimension of the modified spot. A correlation storage means in which a correlation between the power and the size of the power and the numerical aperture which can be formed in this dimension based on the input of the dimension of the modified spot is selected from the correlation storage means. And the power adjusting means and the numerical aperture adjusting means include a power magnitude of the pulse laser light emitted from the laser light source and a focusing lens so as to have the power and the numerical aperture selected by the set selecting means. The size of the numerical aperture of the optical system is adjusted.

【0028】本発明に係るレーザ加工装置によれば、改
質スポットの寸法の入力に基づいてこの寸法に形成でき
るパワーの大きさ及び開口数の大きさの組み合わせを相
関関係記憶手段から選択する。そして、選択されたパワ
ーの大きさ及び開口数の大きさとなるように、それぞ
れ、レーザ光源から出射されるパルスレーザ光のパワー
の大きさ及び集光用レンズを含む光学系の開口数の大き
さを調節する。よって、所望の寸法の改質スポットを形
成することができる。また、パワーの大きさ及び開口数
の大きさを組み合わせているので、改質スポットの寸法
の制御できる大きさの種類を増やすことが可能である。
According to the laser processing apparatus of the present invention, based on the input of the dimension of the modified spot, the combination of the magnitude of the power and the magnitude of the numerical aperture that can be formed to this dimension is selected from the correlation storage means. Then, the magnitude of the power of the pulse laser beam emitted from the laser light source and the magnitude of the numerical aperture of the optical system including the condensing lens are respectively set to the magnitude of the selected power and the magnitude of the numerical aperture. Adjust Therefore, a modified spot having a desired size can be formed. In addition, since the magnitude of the power and the magnitude of the numerical aperture are combined, it is possible to increase the types of sizes in which the dimensions of the modified spot can be controlled.

【0029】本発明に係るレーザ加工装置は、パルス幅
が1μs以下のパルスレーザ光を出射するレーザ光源
と、前記レーザ光源から出射されるパルスレーザ光のパ
ワーの大きさを調節するパワー調節手段と、レーザ光源
から出射されたパルスレーザ光の集光点のピークパワー
密度が1×108(W/cm2)以上になるようにパルスレー
ザ光を集光する集光用レンズを複数含みかつ複数の集光
用レンズを選択可能なレンズ選択手段とを備え、複数の
集光用レンズを含む光学系はそれぞれ開口数が異なり、
レンズ選択手段で選択された集光用レンズにより集光さ
れたパルスレーザ光の集光点を加工対象物の内部に合わ
せる手段と、加工対象物の切断予定ラインに沿ってパル
スレーザ光の集光点を相対的に移動させる移動手段とを
備え、加工対象物の内部に集光点を合わせて1パルスの
パルスレーザ光を加工対象物に照射することにより加工
対象物の内部に1つの改質スポットが形成され、パワー
調節手段により調節されるパルスレーザ光のパワーの大
きさ及び複数の集光用レンズの開口数の大きさの組と改
質スポットの寸法との相関関係を予め記憶した相関関係
記憶手段と、改質スポットの寸法の入力に基づいてこの
寸法に形成できるパワー及び開口数の大きさの組を相関
関係記憶手段から選択する組選択手段とを備え、パワー
調節手段及びレンズ選択手段は組選択手段により選択さ
れたパワー及び開口数の大きさとなるようにレーザ光源
から出射されるパルスレーザ光のパワーの大きさの調節
及び複数の集光用レンズの選択をする、ことを特徴とす
る。
A laser processing apparatus according to the present invention comprises: a laser light source for emitting a pulse laser light having a pulse width of 1 μs or less; and a power adjusting means for adjusting the power of the pulse laser light emitted from the laser light source. And a plurality of condensing lenses for condensing the pulsed laser light so that the peak power density of the condensing point of the pulsed laser light emitted from the laser light source is 1 × 10 8 (W / cm 2 ) or more. Lens selecting means that can select the focusing lens of, the optical system including a plurality of focusing lenses have different numerical apertures,
Means for adjusting the focal point of the pulsed laser light condensed by the converging lens selected by the lens selecting means to the inside of the object to be processed, and condensing the pulsed laser light along a line to cut the object to be processed Moving means for relatively moving the point, and irradiating the processing object with one pulse of pulsed laser light by adjusting the focal point inside the processing object, thereby forming one modification inside the processing object. A correlation in which a spot is formed, and the correlation between the magnitude of the power of the pulsed laser beam adjusted by the power adjusting means and the set of the numerical apertures of the plurality of focusing lenses and the dimension of the modified spot is stored in advance. A relation storing means, and a set selecting means for selecting, from the correlation storing means, a set of power and numerical aperture size that can be formed in the dimension based on the input of the dimension of the modified spot, the power adjusting means and the lens The selecting means adjusts the magnitude of the power of the pulsed laser light emitted from the laser light source and selects a plurality of focusing lenses so as to have the power and the numerical aperture selected by the set selecting means. Features.

【0030】本発明に係るレーザ加工装置によれば、改
質スポットの寸法の入力に基づいてこの寸法に形成でき
るパワーの大きさ及び開口数の大きさの組み合わせを相
関関係記憶手段から選択する。選択されたパワーの大き
さ及び開口数の大きさとなるように、それぞれ、レーザ
光源から出射されるパルスレーザ光のパワーの大きさの
調節及び複数の集光用レンズの選択をする。よって、所
望の寸法の改質スポットを形成することができる。ま
た、パワーの大きさ及び開口数の大きさを組み合わせて
いるので、改質スポットの寸法の制御できる大きさの種
類を増やすことが可能である。
According to the laser processing apparatus of the present invention, based on the input of the dimension of the modified spot, a combination of the magnitude of the power and the magnitude of the numerical aperture that can be formed to this dimension is selected from the correlation storage means. The magnitude of the power of the pulse laser light emitted from the laser light source is adjusted and the plurality of focusing lenses are selected so that the magnitude of the selected power and the magnitude of the numerical aperture are obtained. Therefore, a modified spot having a desired size can be formed. In addition, since the magnitude of the power and the magnitude of the numerical aperture are combined, it is possible to increase the types of sizes in which the dimensions of the modified spot can be controlled.

【0031】本発明に係るレーザ加工装置において、パ
ワー選択手段により選択されたパワーの大きさを表示す
る表示手段、開口数選択手段により選択された開口数の
大きさを表示する表示手段、組選択手段により選択され
た組のパワーの大きさ及び開口数の大きさを表示する表
示手段を備えるようにすることができる。これによれ
ば、改質スポットの寸法の入力に基づいてレーザ加工装
置が動作するときのパワー、開口数を知ることができ
る。
In the laser processing apparatus according to the present invention, the display means for displaying the magnitude of the power selected by the power selection means, the display means for displaying the magnitude of the numerical aperture selected by the numerical aperture selection means, the group selection Display means for displaying the magnitude of the power and the magnitude of the numerical aperture of the set selected by the means may be provided. According to this, it is possible to know the power and the numerical aperture when the laser processing apparatus operates based on the input of the dimension of the modified spot.

【0032】本発明に係るレーザ加工装置において、切
断予定ラインに沿って加工対象物の内部に複数の改質ス
ポットを形成することができる。これらの改質スポット
により改質領域が規定される。改質領域は加工対象物の
内部においてクラックが発生した領域であるクラック領
域、加工対象物の内部において溶融処理した領域である
溶融処理領域及び加工対象物の内部において屈折率が変
化した領域である屈折率変化領域のうち少なくともいず
れか一つを含む。
In the laser processing apparatus according to the present invention, a plurality of modified spots can be formed inside the object along the line to be cut. A reforming area is defined by these reforming spots. The modified region is a crack region that is a region where a crack has occurred inside the processing object, a melt processing region that is a region that has been melt processed inside the processing object, and a region where the refractive index has changed inside the processing object. At least one of the refractive index change regions is included.

【0033】なお、パワー調節手段の態様として、例え
ば、NDフィルター及び偏光フィルターのうち少なくとも
いずれか一方を含む態様がある。また、レーザ光源が励
起用レーザを含み、かつレーザ加工装置が励起用レーザ
の駆動電流を制御する駆動電流制御手段を備える態様も
ある。これらにより、パルスレーザ光のパワーの大きさ
を調節できる。また、開口数調節手段の態様として、例
えば、ビームエキスパンダ及び虹彩絞りのうち少なくと
もいずれか一方を含む態様がある。
As an embodiment of the power adjusting means, there is an embodiment including at least one of an ND filter and a polarizing filter. In another embodiment, the laser light source includes an excitation laser, and the laser processing apparatus includes a drive current control unit that controls a drive current of the excitation laser. Thus, the magnitude of the power of the pulse laser light can be adjusted. Further, as an aspect of the numerical aperture adjusting means, for example, there is an aspect including at least one of a beam expander and an iris diaphragm.

【0034】本発明に係るレーザ加工方法は、パルスレ
ーザ光の集光点を加工対象物の内部に合わせて、加工対
象物にパルスレーザ光を照射することにより、加工対象
物の切断予定ラインに沿って加工対象物の内部に多光子
吸収による改質領域を形成する第1工程と、パルスレー
ザ光のパワーを第1工程より大きく又は小さくなるよう
に調節し、かつパルスレーザ光の集光点を加工対象物の
内部に合わせて、加工対象物にパルスレーザ光を照射す
ることにより、加工対象物の他の切断予定ラインに沿っ
て加工対象物の内部に多光子吸収による他の改質領域を
形成する第2工程と、を備えることを特徴とする。
In the laser processing method according to the present invention, the pulse laser light is focused on the inside of the object to be processed, and the object is irradiated with the pulsed laser beam, so that the line to be cut of the object to be processed is A first step of forming a modified region by multiphoton absorption along the inside of the object to be processed, adjusting the power of the pulsed laser light to be larger or smaller than the first step, and focusing the pulsed laser light By aligning the inside of the object to be processed and irradiating the object to be processed with pulsed laser light, another modified region due to multiphoton absorption is formed inside the object along another line to be cut of the object to be processed. And forming a second step.

【0035】また、本発明に係るレーザ加工方法は、パ
ルスレーザ光の集光点を加工対象物の内部に合わせて、
加工対象物にパルスレーザ光を照射することにより、加
工対象物の切断予定ラインに沿って加工対象物の内部に
多光子吸収による改質領域を形成する第1工程と、パル
スレーザ光を集光する集光用レンズを含む光学系の開口
数を第1工程より大きく又は小さくなるように調節し、
かつパルスレーザ光の集光点を加工対象物の内部に合わ
せて、加工対象物にパルスレーザ光を照射することによ
り、加工対象物の他の切断予定ラインに沿って加工対象
物の内部に多光子吸収による他の改質領域を形成する第
2工程と、を備えることを特徴とする。
Further, in the laser processing method according to the present invention, the focal point of the pulse laser light is adjusted to the inside of the object to be processed.
A first step of irradiating the processing object with a pulse laser beam to form a modified region by multiphoton absorption inside the processing object along a line to cut the processing object, and condensing the pulse laser beam Adjusting the numerical aperture of the optical system including the condensing lens to be larger or smaller than the first step,
In addition, by aligning the focal point of the pulsed laser light with the inside of the object to be processed and irradiating the object with the pulsed laser beam, the inside of the object to be machined is likely to be along the other to-be-cut line of the object to be machined. A second step of forming another modified region by photon absorption.

【0036】これら本発明に係るレーザ加工方法によれ
ば、例えば、加工対象物の結晶方位が原因で切断が容易
な方向と切断が困難な方向とがある場合、切断が容易な
方向に形成する改質領域を構成する改質スポットの寸法
を小さくし、切断が困難な方向に形成する他の改質領域
を構成する改質スポットの寸法を大きくする。これによ
り、切断が容易な方向では平坦な切断面を得ることがで
き、また切断が困難な方向でも切断が可能となる。
According to the laser processing method according to the present invention, for example, when there is a direction in which cutting is easy and a direction in which cutting is difficult due to the crystal orientation of the object to be processed, it is formed in a direction in which cutting is easy. The size of the modified spot forming the modified region is reduced, and the size of the modified spot forming another modified region formed in a direction in which cutting is difficult is increased. As a result, a flat cut surface can be obtained in a direction in which cutting is easy, and cutting can be performed in a direction in which cutting is difficult.

【0037】[0037]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて図面を用いて説明する。本実施形態に係るレーザ
加工方法及びレーザ加工装置は、多光子吸収により改質
領域を形成している。多光子吸収はレーザ光の強度を非
常に大きくした場合に発生する現象である。まず、多光
子吸収について簡単に説明する。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the laser processing method and the laser processing apparatus according to the present embodiment, the modified region is formed by multiphoton absorption. Multiphoton absorption is a phenomenon that occurs when the intensity of laser light is extremely increased. First, multiphoton absorption will be briefly described.

【0038】材料の吸収のバンドギャップEGよりも光子
のエネルギーhνが小さいと光学的に透明となる。よっ
て、材料に吸収が生じる条件はhν>EGである。しか
し、光学的に透明でも、レーザ光の強度を非常に大きく
するとnhν>EGの条件(n=2,3,4,・・・であ
る)で材料に吸収が生じる。この現象を多光子吸収とい
う。パルス波の場合、レーザ光の強度はレーザ光の集光
点のピークパワー密度(W/cm2)で決まり、例えばピー
クパワー密度が1×108(W/cm2)以上の条件で多光子
吸収が生じる。ピークパワー密度は、(集光点における
レーザ光の1パルス当たりのエネルギー)÷(レーザ光
のビームスポット断面積×パルス幅)により求められ
る。また、連続波の場合、レーザ光の強度はレーザ光の
集光点の電界強度(W/cm2)で決まる。
[0038] a band gap E photon energy hν than G of absorption of the material is less optically clear. Therefore, a condition under which absorption occurs in the material is hv> E G. However, even when optically transparent, increasing the intensity of the laser beam very Nhnyu> of E G condition (n = 2, 3, 4, a, ...) absorbed in the material occurs. This phenomenon is called multiphoton absorption. In the case of a pulse wave, the intensity of the laser light is determined by the peak power density (W / cm 2 ) at the focal point of the laser light. For example, when the peak power density is 1 × 10 8 (W / cm 2 ) or more, multiphoton Absorption occurs. The peak power density is obtained by (energy per pulse of laser light at a focal point) / (beam spot cross-sectional area of laser light × pulse width). In the case of a continuous wave, the intensity of the laser light is determined by the electric field intensity (W / cm 2 ) at the focal point of the laser light.

【0039】このような多光子吸収を利用する本実施形
態に係るレーザ加工の原理について図1〜図6を用いて
説明する。図1はレーザ加工中の加工対象物1の平面図
であり、図2は図1に示す加工対象物1のII−II線に沿
った断面図であり、図3はレーザ加工後の加工対象物1
の平面図であり、図4は図3に示す加工対象物1のIV−
IV線に沿った断面図であり、図5は図3に示す加工対象
物1のV−V線に沿った断面図であり、図6は切断された
加工対象物1の平面図である。
The principle of laser processing according to the present embodiment utilizing such multiphoton absorption will be described with reference to FIGS. 1 is a plan view of the processing target 1 during laser processing, FIG. 2 is a cross-sectional view of the processing target 1 shown in FIG. 1 along line II-II, and FIG. 3 is a processing target after laser processing. Thing 1
FIG. 4 is a plan view of the workpiece 1 shown in FIG.
5 is a cross-sectional view of the processing target 1 shown in FIG. 3 along the line V-V, and FIG. 6 is a plan view of the processing target 1 shown in FIG.

【0040】図1及び図2に示すように、加工対象物1
の表面3には切断予定ライン5がある。切断予定ライン
5は直線状に延びた仮想線である。本実施形態に係るレ
ーザ加工は、多光子吸収が生じる条件で加工対象物1の
内部に集光点Pを合わせてレーザ光Lを加工対象物1に照
射して改質領域7を形成する。なお、集光点とはレーザ
光Lが集光した箇所のことである。
As shown in FIG. 1 and FIG.
The surface 3 has a line 5 to be cut. The scheduled cutting line 5 is a virtual line extending linearly. In the laser processing according to the present embodiment, the laser light L is irradiated on the processing target 1 while adjusting the focal point P inside the processing target 1 under the condition where multiphoton absorption occurs, thereby forming the modified region 7. Note that the focal point is a point where the laser light L is focused.

【0041】レーザ光Lを切断予定ライン5に沿って
(すなわち矢印A方向に沿って)相対的に移動させるこ
とにより、集光点Pを切断予定ライン5に沿って移動さ
せる。これにより、図3〜図5に示すように改質領域7
が切断予定ライン5に沿って加工対象物1の内部にのみ
形成される。本実施形態に係るレーザ加工方法は、加工
対象物1がレーザ光Lを吸収することにより加工対象物
1を発熱させて改質領域7を形成するのではない。加工
対象物1にレーザ光Lを透過させ加工対象物1の内部に
多光子吸収を発生させて改質領域7を形成している。よ
って、加工対象物1の表面3ではレーザ光Lがほとんど
吸収されないので、加工対象物1の表面3が溶融するこ
とはない。
The laser beam L is relatively moved along the line 5 to be cut (that is, along the direction of arrow A), so that the focal point P is moved along the line 5 to be cut. As a result, as shown in FIGS.
Are formed only inside the object 1 along the line 5 to be cut. The laser processing method according to the present embodiment does not form the modified region 7 by causing the processing target 1 to generate heat by absorbing the laser light L by the processing target 1. The modified region 7 is formed by transmitting the laser beam L to the processing target 1 and generating multiphoton absorption inside the processing target 1. Therefore, since the laser beam L is hardly absorbed by the surface 3 of the processing target 1, the surface 3 of the processing target 1 is not melted.

【0042】加工対象物1の切断において、切断する箇
所に起点があると加工対象物1はその起点から割れるの
で、図6に示すように比較的小さな力で加工対象物1を
切断することができる。よって、加工対象物1の表面3
に不必要な割れを発生させることなく加工対象物1の切
断が可能となる。
In the cutting of the object 1, if the starting point is located at a position to be cut, the object 1 is broken from the starting point, so that the object 1 can be cut with a relatively small force as shown in FIG. it can. Therefore, the surface 3 of the workpiece 1
The workpiece 1 can be cut without causing unnecessary cracks.

【0043】なお、改質領域を起点とした加工対象物の
切断は、次の二通りが考えられる。一つは、改質領域形
成後、加工対象物に人為的な力が印加されることによ
り、改質領域を起点として加工対象物が割れ、加工対象
物が切断される場合である。これは、例えば加工対象物
の厚みが大きい場合の切断である。人為的な力が印加さ
れるとは、例えば、加工対象物の切断予定ラインに沿っ
て加工対象物に曲げ応力やせん断応力を加えたり、加工
対象物に温度差を与えることにより熱応力を発生させた
りすることである。他の一つは、改質領域を形成するこ
とにより、改質領域を起点として加工対象物の断面方向
(厚さ方向)に向かって自然に割れ、結果的に加工対象
物が切断される場合である。これは、例えば加工対象物
の厚みが小さい場合、改質領域が1つでも可能であり、
加工対象物の厚みが大きい場合、厚さ方向に複数の改質
領域を形成することで可能となる。なお、この自然に割
れる場合も、切断する箇所において、改質領域が形成さ
れていない部分上の表面まで割れが先走ることがなく、
改質部を形成した部分上の表面のみを割断することがで
きるので、割断を制御よくすることができる。近年、シ
リコンウェハ等の半導体ウェハの厚みは薄くなる傾向に
あるので、このような制御性のよい割断方法は大変有効
である。
It should be noted that the following two types of cutting of the object to be processed starting from the modified region can be considered. One is a case where an artificial force is applied to the object to be processed after the modified area is formed, whereby the object to be processed is cracked starting from the modified area and the object to be processed is cut. This is, for example, cutting when the thickness of the processing target is large. An artificial force is applied when, for example, a bending stress or a shear stress is applied to a workpiece along a line to cut the workpiece, or a thermal stress is generated by giving a temperature difference to the workpiece. Or let them do that. The other is that, by forming the modified region, the fracture is naturally caused in the cross-sectional direction (thickness direction) of the object to be processed from the modified region as a starting point, resulting in the cutting of the object to be processed. It is. This is possible, for example, when the thickness of the object to be processed is small, even one modified area is provided,
When the thickness of the object to be processed is large, it becomes possible by forming a plurality of modified regions in the thickness direction. In addition, even if this cracks naturally, the crack does not advance to the surface on the portion where the modified region is not formed at the cutting position,
Since only the surface on the portion where the modified portion is formed can be cut, the cut can be controlled well. In recent years, the thickness of semiconductor wafers such as silicon wafers has tended to be reduced, and thus such a controllable cutting method is very effective.

【0044】さて、本実施形態において多光子吸収によ
り形成される改質領域として、次の(1)〜(3)があ
る。
The modified regions formed by multiphoton absorption in this embodiment include the following (1) to (3).

【0045】(1)改質領域が一つ又は複数のクラック
を含むクラック領域の場合 レーザ光を加工対象物(例えばガラスやLiTaO3からなる
圧電材料)の内部に集光点を合わせて、集光点における
電界強度が1×108(W/cm2)以上でかつパルス幅が1
μs以下の条件で照射する。このパルス幅の大きさは、
多光子吸収を生じさせつつ加工対象物表面に余計なダメ
ージを与えずに、加工対象物の内部にのみクラック領域
を形成できる条件である。これにより、加工対象物の内
部には多光子吸収による光学的損傷という現象が発生す
る。この光学的損傷により加工対象物の内部に熱ひずみ
が誘起され、これにより加工対象物の内部にクラック領
域が形成される。電界強度の上限値としては、例えば1
×1012(W/cm2)である。パルス幅は例えば1ns〜2
00nsが好ましい。なお、多光子吸収によるクラック領
域の形成は、例えば、第45回レーザ熱加工研究会論文
集(1998年.12月)の第23頁〜第28頁の「固
体レーザー高調波によるガラス基板の内部マーキング」
に記載されている。
(1) In the case where the modified region is a crack region containing one or a plurality of cracks The laser beam is focused on the inside of the object to be processed (for example, a piezoelectric material made of glass or LiTaO 3 ) by focusing. The electric field intensity at the light spot is 1 × 10 8 (W / cm 2 ) or more and the pulse width is 1
Irradiate under the condition of μs or less. The magnitude of this pulse width is
This is a condition under which a crack region can be formed only inside the object to be processed without causing unnecessary damage to the surface of the object to be processed while causing multiphoton absorption. As a result, a phenomenon called optical damage occurs due to multiphoton absorption inside the object to be processed. This optical damage induces thermal strain inside the object, thereby forming a crack region inside the object. The upper limit of the electric field strength is, for example, 1
× 10 12 (W / cm 2 ). The pulse width is, for example, 1 ns to 2
00 ns is preferred. The formation of a crack region by multiphoton absorption is described in, for example, “Inside a Glass Substrate by Solid-State Laser Harmonics” on page 23 to page 28 of the 45th Meeting of the Laser Thermal Processing Society of Japan (December 1998). marking"
It is described in.

【0046】本発明者は、電界強度とクラックの大きさ
との関係を実験により求めた。実験条件は次ぎの通りで
ある。
The present inventor has experimentally determined the relationship between the electric field strength and the crack size. The experimental conditions are as follows.

【0047】(A)加工対象物:パイレックスガラス
(厚さ700μm) (B)レーザ 光源:半導体レーザ励起Nd:YAGレーザ 波長:1064nm レーザ光スポット断面積:3.14×10-8cm2 発振形態:Qスイッチパルス 繰り返し周波数:100kHz パルス幅:30ns 出力:出力<1mJ/パルス レーザ光品質:TEM00 偏光特性:直線偏光 (C)集光用レンズ レーザ光波長に対する透過率:60パーセント (D)加工対象物が載置される載置台の移動速度:10
0mm/秒 なお、レーザ光品質がTEM00とは、集光性が高くレーザ
光の波長程度まで集光可能を意味する。
(A) Object to be processed: Pyrex glass (thickness: 700 μm) (B) Laser light source: Nd: YAG laser pumped by a semiconductor laser Wavelength: 1064 nm Laser beam spot cross section: 3.14 × 10 −8 cm 2 Oscillation form : Q switch pulse Repetition frequency: 100 kHz Pulse width: 30 ns Output: Output <1 mJ / pulse Laser beam quality: TEM 00 Polarization characteristics: Linear polarization (C) Condensing lens Transmittance to laser beam wavelength: 60% (D) Processing Moving speed of the mounting table on which the object is mounted: 10
0 mm / sec The laser beam quality of TEM 00 means that the laser beam has a high light-collecting property and can be focused to the wavelength of the laser beam.

【0048】図7は上記実験の結果を示すグラフであ
る。横軸はピークパワー密度であり、レーザ光がパルス
レーザ光なので電界強度はピークパワー密度で表され
る。縦軸は1パルスのレーザ光により加工対象物の内部
に形成されたクラック部分(クラックスポット)の大き
さを示している。クラックスポットが集まりクラック領
域となる。クラックスポットの大きさは、クラックスポ
ットの形状のうち最大の長さとなる部分の大きさであ
る。グラフ中の黒丸で示すデータは集光用レンズ(C)
の倍率が100倍、開口数(NA)が0.80の場合であ
る。一方、グラフ中の白丸で示すデータは集光用レンズ
(C)の倍率が50倍、開口数(NA)が0.55の場合
である。ピークパワー密度が1011(W/cm2)程度から
加工対象物の内部にクラックスポットが発生し、ピーク
パワー密度が大きくなるに従いクラックスポットも大き
くなることが分かる。
FIG. 7 is a graph showing the results of the above experiment. The horizontal axis represents the peak power density. Since the laser light is a pulsed laser light, the electric field intensity is represented by the peak power density. The vertical axis indicates the size of a crack portion (crack spot) formed inside the object by one pulse of laser light. Crack spots gather to form a crack area. The size of the crack spot is the size of the portion having the maximum length in the shape of the crack spot. The data indicated by the black circles in the graph is the condenser lens (C)
Is 100 times and the numerical aperture (NA) is 0.80. On the other hand, data indicated by white circles in the graph are obtained when the magnification of the condenser lens (C) is 50 times and the numerical aperture (NA) is 0.55. From the peak power density of about 10 11 (W / cm 2 ), it can be seen that a crack spot occurs inside the object to be processed, and the crack spot increases as the peak power density increases.

【0049】次に、本実施形態に係るレーザ加工におい
て、クラック領域形成による加工対象物の切断のメカニ
ズムについて図8〜図11を用いて説明する。図8に示
すように、多光子吸収が生じる条件で加工対象物1の内
部に集光点Pを合わせてレーザ光Lを加工対象物1に照射
して切断予定ラインに沿って内部にクラック領域9を形
成する。クラック領域9は一つ又は複数のクラックを含
む領域である。図9に示すようにクラック領域9を起点
としてクラックがさらに成長し、図10に示すようにク
ラックが加工対象物1の表面3と裏面21に到達し、図
11に示すように加工対象物1が割れることにより加工
対象物1が切断される。加工対象物の表面と裏面に到達
するクラックは自然に成長する場合もあるし、加工対象
物に力が印加されることにより成長する場合もある。
Next, in the laser processing according to the present embodiment, a mechanism of cutting an object to be processed by forming a crack region will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 8, the laser light L is irradiated on the processing target 1 by aligning the converging point P inside the processing target 1 under the condition where multiphoton absorption occurs, and a crack region is formed inside along the line to be cut. 9 is formed. The crack region 9 is a region including one or a plurality of cracks. Cracks further grow from the crack region 9 as shown in FIG. 9, and the cracks reach the front surface 3 and the back surface 21 of the processing object 1 as shown in FIG. 10, and as shown in FIG. The workpiece 1 is cut by breaking. Cracks that reach the front and back surfaces of the processing object may grow naturally, or may grow when a force is applied to the processing object.

【0050】(2)改質領域が溶融処理領域の場合 レーザ光を加工対象物(例えばシリコンのような半導体
材料)の内部に集光点を合わせて、集光点における電界
強度が1×108(W/cm2)以上でかつパルス幅が1μs
以下の条件で照射する。これにより加工対象物の内部は
多光子吸収によって局所的に加熱される。この加熱によ
り加工対象物の内部に溶融処理領域が形成される。溶融
処理領域とは一旦溶融後再固化した領域、溶融状態中の
領域及び溶融から再固化する状態中の領域のうち少なく
ともいずれか一つを意味する。また、溶融処理領域は相
変化した領域や結晶構造が変化した領域ということもで
きる。また、溶融処理領域とは単結晶構造、非晶質構
造、多結晶構造において、ある構造が別の構造に変化し
た領域ということもできる。つまり、例えば、単結晶構
造から非晶質構造に変化した領域、単結晶構造から多結
晶構造に変化した領域、単結晶構造から非晶質構造及び
多結晶構造を含む構造に変化した領域を意味する。加工
対象物がシリコン単結晶構造の場合、溶融処理領域は例
えば非晶質シリコン構造である。なお、電界強度の上限
値としては、例えば1×1012(W/cm2)である。パル
ス幅は例えば1ns〜200nsが好ましい。
(2) In the case where the modified region is a melt-processed region The laser beam is focused on the inside of the object to be processed (for example, a semiconductor material such as silicon), and the electric field intensity at the focused point is 1 × 10 8 (W / cm 2 ) or more and pulse width 1 μs
Irradiation is performed under the following conditions. Thereby, the inside of the object to be processed is locally heated by multiphoton absorption. By this heating, a melt processing area is formed inside the object to be processed. The melt-processed region means at least one of a region that has once been melted and re-solidified, a region in a molten state, and a region in a state of being re-solidified from melting. Further, the melt-processed region can also be referred to as a region where the phase has changed or a region where the crystal structure has changed. In addition, a melt-processed region can also be referred to as a region in which one structure is changed to another structure in a single crystal structure, an amorphous structure, or a polycrystalline structure. That is, for example, a region that has changed from a single crystal structure to an amorphous structure, a region that has changed from a single crystal structure to a polycrystalline structure, and a region that has changed from a single crystal structure to a structure that includes an amorphous structure and a polycrystalline structure. I do. When the object to be processed has a silicon single crystal structure, the melt processing region has, for example, an amorphous silicon structure. The upper limit of the electric field strength is, for example, 1 × 10 12 (W / cm 2 ). The pulse width is preferably, for example, 1 ns to 200 ns.

【0051】本発明者は、シリコンウェハの内部で溶融
処理領域が形成されることを実験により確認した。実験
条件は次ぎの通りである。
The present inventor has confirmed through experiments that a melt processing region is formed inside a silicon wafer. The experimental conditions are as follows.

【0052】(A)加工対象物:シリコンウェハ(厚さ
350μm、外径4インチ) (B)レーザ 光源:半導体レーザ励起Nd:YAGレーザ 波長:1064nm レーザ光スポット断面積:3.14×10-8cm2 発振形態:Qスイッチパルス 繰り返し周波数:100kHz パルス幅:30ns 出力:20μJ/パルス レーザ光品質:TEM00 偏光特性:直線偏光 (C)集光用レンズ 倍率:50倍 NA:0.55 レーザ光波長に対する透過率:60パーセント (D)加工対象物が載置される載置台の移動速度:10
0mm/秒 図12は上記条件でのレーザ加工により切断されたシリ
コンウェハの一部における断面の写真を表した図であ
る。シリコンウェハ11の内部に溶融処理領域13が形
成されている。なお、上記条件により形成された溶融処
理領域の厚さ方向の大きさは100μm程度である。
(A) Object to be processed: Silicon wafer (thickness: 350 μm, outer diameter: 4 inches) (B) Laser light source: Semiconductor laser pumped Nd: YAG laser Wavelength: 1064 nm Laser light spot cross section: 3.14 × 10 − 8 cm 2 oscillation form: Q switch pulse Repetition frequency: 100 kHz Pulse width: 30 ns Output: 20 μJ / pulse Laser light quality: TEM 00 Polarization characteristics: linearly polarized light (C) Condensing lens Magnification: 50 times NA: 0.55 Laser Transmittance with respect to light wavelength: 60% (D) Moving speed of the mounting table on which the workpiece is mounted: 10
FIG. 12 is a view showing a photograph of a cross section of a part of the silicon wafer cut by the laser processing under the above conditions. A melt processing area 13 is formed inside the silicon wafer 11. The size in the thickness direction of the melt processing region formed under the above conditions is about 100 μm.

【0053】溶融処理領域13が多光子吸収により形成
されたことを説明する。図13は、レーザ光の波長とシ
リコン基板の内部の透過率との関係を示すグラフであ
る。ただし、シリコン基板の表面側と裏面側それぞれの
反射成分を除去し、内部のみの透過率を示している。シ
リコン基板の厚みtが50μm、100μm、200μm、
500μm、1000μmの各々について上記関係を示し
た。
The fact that the melt processing region 13 is formed by multiphoton absorption will be described. FIG. 13 is a graph showing the relationship between the wavelength of the laser beam and the transmittance inside the silicon substrate. However, the reflection components on the front side and the back side of the silicon substrate are removed, and the transmittance is shown only inside. The thickness t of the silicon substrate is 50 μm, 100 μm, 200 μm,
The above relationship was shown for each of 500 μm and 1000 μm.

【0054】例えば、Nd:YAGレーザの波長である106
4nmにおいて、シリコン基板の厚みが500μm以下の
場合、シリコン基板の内部ではレーザ光が80%以上透
過することが分かる。図12に示すシリコンウェハ11
の厚さは350μmであるので、多光子吸収による溶融
処理領域はシリコンウェハの中心付近、つまり表面から
175μmの部分に形成される。この場合の透過率は、
厚さ200μmのシリコンウェハを参考にすると、90
%以上なので、レーザ光がシリコンウェハ11の内部で
吸収されるのは僅かであり、ほとんどが透過する。この
ことは、シリコンウェハ11の内部でレーザ光が吸収さ
れて、溶融処理領域がシリコンウェハ11の内部に形成
(つまりレーザ光による通常の加熱で溶融処理領域が形
成)されたものではなく、溶融処理領域が多光子吸収に
より形成されたことを意味する。多光子吸収による溶融
処理領域の形成は、例えば、溶接学会全国大会講演概要
第66集(2000年4月)の第72頁〜第73頁の
「ピコ秒パルスレーザによるシリコンの加工特性評価」
に記載されている。
For example, the wavelength 106 of the Nd: YAG laser
At 4 nm, when the thickness of the silicon substrate is 500 μm or less, 80% or more of the laser light is transmitted inside the silicon substrate. Silicon wafer 11 shown in FIG.
Has a thickness of 350 μm, so that the melted region by multiphoton absorption is formed near the center of the silicon wafer, that is, at a portion 175 μm from the surface. The transmittance in this case is
Referring to a silicon wafer having a thickness of 200 μm, 90
% Or more, the laser light is slightly absorbed inside the silicon wafer 11 and almost all is transmitted. This means that the laser beam is absorbed inside the silicon wafer 11 and the melting region is not formed inside the silicon wafer 11 (that is, the melting region is formed by normal heating by the laser beam). It means that the processing region was formed by multiphoton absorption. The formation of the melt processing region by multiphoton absorption is described in, for example, “Evaluation of Silicon Processing Characteristics by Picosecond Pulsed Laser” on pages 72 to 73 of the 66th Annual Meeting of the Japan Welding Society (April 2000).
It is described in.

【0055】なお、シリコンウェハは、溶融処理領域を
起点として断面方向に向かって割れを発生させ、その割
れがシリコンウェハの表面と裏面に到達することによ
り、結果的に切断される。シリコンウェハの表面と裏面
に到達するこの割れは自然に成長する場合もあるし、加
工対象物に力が印加されることにより成長する場合もあ
る。なお、溶融処理領域からシリコンウェハの表面と裏
面に割れが自然に成長するのは、一旦溶融後再固化した
状態となった領域から割れが成長する場合、溶融状態の
領域から割れが成長する場合及び溶融から再固化する状
態の領域から割れが成長する場合のうち少なくともいず
れか一つである。いずれの場合も切断後の切断面は図1
2に示すように内部にのみ溶融処理領域が形成される。
加工対象物の内部に溶融処理領域を形成する場合、割断
時、切断予定ラインから外れた不必要な割れが生じにく
いので、割断制御が容易となる。
Incidentally, the silicon wafer is cracked in the cross-section direction starting from the melt processing region and reaches the front and back surfaces of the silicon wafer, resulting in cutting. The cracks reaching the front and back surfaces of the silicon wafer may grow spontaneously or may grow when a force is applied to the workpiece. The cracks naturally grow on the front and back surfaces of the silicon wafer from the melt processing area when the cracks grow from the area once re-solidified after melting, or when the cracks grow from the melted area. And at least one of the cases where cracks grow from a region in a state of being re-solidified from melting. In each case, the cut surface after cutting is shown in FIG.
As shown in FIG. 2, a melt processing region is formed only inside.
In the case of forming a melt-processed area inside the object to be processed, at the time of cutting, unnecessary cracks deviating from the line to be cut hardly occur, so that the cutting control is facilitated.

【0056】(3)改質領域が屈折率変化領域の場合 レーザ光を加工対象物(例えばガラス)の内部に集光点
を合わせて、集光点における電界強度が1×108(W/c
m2)以上でかつパルス幅が1ns以下の条件で照射する。
パルス幅を極めて短くして、多光子吸収を加工対象物の
内部に起こさせると、多光子吸収によるエネルギーが熱
エネルギーに転化せずに、加工対象物の内部にはイオン
価数変化、結晶化又は分極配向等の永続的な構造変化が
誘起されて屈折率変化領域が形成される。電界強度の上
限値としては、例えば1×1012(W/cm2)である。パ
ルス幅は例えば1ns以下が好ましく、1ps以下がさらに
好ましい。多光子吸収による屈折率変化領域の形成は、
例えば、第42回レーザ熱加工研究会論文集(1997
年.11月)の第105頁〜第111頁の「フェムト秒
レーザー照射によるガラス内部への光誘起構造形成」に
記載されている。
(3) When the Modified Area is a Refractive Index Change Area When the laser beam is focused on the inside of the object to be processed (eg, glass), the electric field intensity at the focused point is 1 × 10 8 (W / c
Irradiation is performed under the condition of not less than m 2 ) and a pulse width of 1 ns or less.
When the pulse width is extremely short and multi-photon absorption occurs inside the object, the energy due to multi-photon absorption does not convert to heat energy. Alternatively, a permanent structural change such as polarization orientation is induced to form a refractive index change region. The upper limit of the electric field strength is, for example, 1 × 10 12 (W / cm 2 ). The pulse width is, for example, preferably 1 ns or less, and more preferably 1 ps or less. The formation of the refractive index change region by multiphoton absorption is
For example, the 42nd Laser Thermal Processing Research Group Transactions (1997)
Year. (November), pp. 105-111, "Formation of Photo-Induced Structure Inside Glass by Femtosecond Laser Irradiation".

【0057】以上のように本実施形態によれば、改質領
域を多光子吸収により形成している。そして、本実施形
態は、パルスレーザ光のパワーの大きさや集光用レンズ
を含む光学系の開口数の大きさを調節することにより、
改質スポットの寸法を制御している。改質スポットと
は、パルスレーザ光の1パルスのショット(つまり1パ
ルスのレーザ照射)で形成される改質部分であり、改質
スポットが集まることにより改質領域となる。改質スポ
ットの寸法制御の必要性についてクラックスポットを例
に説明する。
As described above, according to the present embodiment, the modified region is formed by multiphoton absorption. In the present embodiment, by adjusting the magnitude of the power of the pulse laser light and the magnitude of the numerical aperture of the optical system including the condenser lens,
The size of the reforming spot is controlled. The modified spot is a modified portion formed by a one-pulse shot of the pulsed laser light (that is, one-pulse laser irradiation), and becomes a modified region by collecting the modified spots. The necessity of controlling the size of the modified spot will be described using a crack spot as an example.

【0058】クラックスポットが大きすぎると、切断予
定ラインに沿った加工対象物の切断の精度が下がり、ま
た、切断面の平坦性が悪くなる。これについて図14〜
図19を用いて説明する。図14は本実施形態に係るレ
ーザ加工方法を用いてクラックスポットを比較的大きく
形成した場合の加工対象物1の平面図である。図15は
図14の切断予定ライン5上のXV-XVに沿って切断した
断面図である。図16、図17、図18はそれぞれ図1
4の切断予定ライン5と直交するXVI-XVI、XVII-XVII、
XVIII-XVIIIに沿って切断した断面図である。これらの
図から分かるように、クラックスポット90が大きすぎ
ると、クラックスポット90の大きさのばらつきも大き
くなる。よって、図19に示すように切断予定ライン5
に沿った加工対象物1の切断の精度が悪くなる。また、
加工対象物1の切断面43の凹凸が大きくなるので切断
面43の平坦性が悪くなる。これに対して、図20に示
すように、本実施形態に係るレーザ加工方法を用いてク
ラックスポット90を比較的小さく(例えば20μm以
下)形成すると、クラックスポット90を均一に形成で
きかつクラックスポット90の切断予定ラインの方向か
らずれた方向の広がりを抑制できる。よって、図21に
示すように切断予定ライン5に沿った加工対象物1の切
断の精度や切断面43の平坦性を向上させることができ
る。
If the crack spot is too large, the accuracy of cutting the object along the line to be cut is reduced, and the flatness of the cut surface is deteriorated. About this
This will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a plan view of the processing target 1 when a crack spot is formed relatively large using the laser processing method according to the present embodiment. FIG. 15 is a sectional view taken along the line XV-XV on the cutting line 5 in FIG. 16, FIG. 17, and FIG.
XVI-XVI, XVII-XVII, orthogonal to the line 5 to be cut
It is sectional drawing cut | disconnected along XVIII-XVIII. As can be seen from these figures, if the crack spot 90 is too large, the variation in the size of the crack spot 90 increases. Therefore, as shown in FIG.
Accuracy of the cutting of the processing object 1 along the distance becomes worse. Also,
Since the unevenness of the cut surface 43 of the processing object 1 becomes large, the flatness of the cut surface 43 is deteriorated. On the other hand, as shown in FIG. 20, when the crack spot 90 is formed relatively small (for example, 20 μm or less) using the laser processing method according to the present embodiment, the crack spot 90 can be formed uniformly and the crack spot 90 can be formed. Can be suppressed from spreading in the direction deviating from the direction of the line to be cut. Therefore, as shown in FIG. 21, it is possible to improve the accuracy of cutting the workpiece 1 along the line to cut 5 and the flatness of the cut surface 43.

【0059】このようにクラックスポットが大きすぎる
と、切断予定ラインに沿った精密な切断や平坦な切断面
が得られる切断をすることができない。但し、厚みが大
きい加工対象物に対してクラックスポットが極度に小さ
すぎると加工対象物の切断が困難となる。
If the crack spot is too large as described above, it is impossible to perform a precise cutting along a line to be cut or a cutting to obtain a flat cut surface. However, if the crack spot is too small for the workpiece having a large thickness, it becomes difficult to cut the workpiece.

【0060】本実施形態によればクラックスポットの寸
法を制御できることについて説明する。図7に示すよう
に、ピークパワー密度が同じ場合、集光用レンズの倍率
100、NA0.8の場合のクラックスポットの大きさ
は、集光用レンズの倍率50、NA0.55の場合のクラ
ックスポットの大きさよりも小さくなる。ピークパワー
密度は、先程説明したようにレーザ光の1パルス当たり
のエネルギー、つまりパルスレーザ光のパワーと比例す
るので、ピークパワー密度が同じとはレーザ光のパワー
が同じであることを意味する。このように、レーザ光の
パワーが同じでかつビームスポット断面積が同じ場合、
集光用レンズの開口数が大きく(小さく)なるとクラッ
クスポットの寸法を小さく(大きく)制御できる。
According to the present embodiment, the fact that the size of the crack spot can be controlled will be described. As shown in FIG. 7, when the peak power density is the same, the size of the crack spot when the magnification of the condensing lens is 100 and the NA is 0.8 is the crack when the magnification of the condensing lens is 50 and the NA is 0.55. It becomes smaller than the size of the spot. As described above, the peak power density is proportional to the energy per one pulse of the laser light, that is, the power of the pulsed laser light. Therefore, the same peak power density means that the power of the laser light is the same. Thus, when the laser beam power is the same and the beam spot cross-sectional area is the same,
As the numerical aperture of the condenser lens increases (decreases), the size of the crack spot can be controlled to decrease (increase).

【0061】また、集光用レンズの開口数が同じでも、
レーザ光のパワー(ピークパワー密度)を小さくすると
クラックスポットの寸法を小さく制御でき、レーザ光の
パワーを大きくするとクラックスポットの寸法を大きく
制御できる。
Even if the numerical aperture of the condensing lens is the same,
If the power (peak power density) of the laser beam is reduced, the size of the crack spot can be controlled to be small, and if the power of the laser beam is increased, the size of the crack spot can be controlled to be large.

【0062】よって、図7に示すグラフから分かるよう
に、集光用レンズの開口数を大きくすることやレーザ光
のパワーを小さくすることによりクラックスポットの寸
法を小さく制御できる。逆に、集光用レンズの開口数を
小さくすることやレーザ光のパワーを大きくすることに
よりクラックスポットの寸法を大きく制御できる。
Therefore, as can be seen from the graph shown in FIG. 7, the size of the crack spot can be controlled to be small by increasing the numerical aperture of the condensing lens or reducing the power of the laser beam. Conversely, the size of the crack spot can be controlled to be large by reducing the numerical aperture of the condenser lens or increasing the power of the laser beam.

【0063】クラックスポットの寸法制御について、図
面を用いてさらに説明する。図22に示す例は、所定の
開口数の集光用レンズを用いてパルスレーザ光Lが内部
に集光されている加工対象物1の断面図である。領域4
1は、このレーザ照射により多光子吸収を起こさせるし
きい値以上の電界強度になった領域である。図23は、
このレーザ光Lの照射による多光子吸収が原因で形成さ
れたクラックスポット90の断面図である。一方、図2
4に示す例は、図22に示す例より大きい開口数の集光
用レンズを用いてパルスレーザ光Lが内部に集光されて
いる加工対象物1の断面図である。図25は、このレー
ザ光Lの照射による多光子吸収が原因で形成されたクラ
ックスポット90の断面図である。クラックスポット9
0の高さhは領域41の加工対象物1の厚さ方向におけ
る寸法に依存し、クラックスポット90の幅wは領域4
1の加工対象物1の厚さ方向と直交する方向の寸法に依
存する。つまり、領域41のこれらの寸法を小さくする
とクラックスポット90の高さhや幅wを小さくでき、こ
れらの寸法を大きくするとクラックスポット90の高さ
hや幅wを大きくできる。図23と図25を比較すれば明
らかなように、レーザ光のパワーが同じ場合、集光用レ
ンズの開口数を大きく(小さく)することにより、クラ
ックスポット90の高さhや幅wの寸法を小さく(大き
く)制御できる。
The dimensional control of the crack spot will be further described with reference to the drawings. The example shown in FIG. 22 is a cross-sectional view of the processing target object 1 in which the pulse laser light L is focused using a focusing lens having a predetermined numerical aperture. Area 4
Reference numeral 1 denotes a region where the electric field intensity is equal to or higher than a threshold value that causes multiphoton absorption by the laser irradiation. FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a crack spot 90 formed due to multiphoton absorption due to irradiation of the laser light L. On the other hand, FIG.
The example shown in FIG. 4 is a cross-sectional view of the processing target 1 in which the pulse laser beam L is focused using a focusing lens having a larger numerical aperture than the example shown in FIG. FIG. 25 is a cross-sectional view of a crack spot 90 formed due to the multiphoton absorption due to the irradiation of the laser light L. Crack spot 9
0 depends on the dimension of the region 41 in the thickness direction of the workpiece 1, and the width w of the crack spot 90 is
It depends on the dimension of the workpiece 1 in the direction perpendicular to the thickness direction. That is, the height h and the width w of the crack spot 90 can be reduced by reducing these dimensions of the region 41, and the height of the crack spot 90 can be reduced by increasing these dimensions.
h and width w can be increased. As is apparent from a comparison between FIG. 23 and FIG. 25, when the power of the laser beam is the same, the size of the height h and the width w of the crack spot 90 is increased by increasing (decreasing) the numerical aperture of the focusing lens. Can be controlled to be small (large).

【0064】さらに、図26に示す例は、図22に示す
例より小さいパワーのパルスレーザ光Lが内部に集光さ
れている加工対象物1の断面図である。図26に示す例
ではレーザ光のパワーを小さくしているので領域41の
面積は図22に示す領域41よりも小さくなる。図27
は、このレーザ光Lの照射による多光子吸収が原因で形
成されたクラックスポット90の断面図である。図23
と図27の比較から明らかなように、集光用レンズの開
口数が同じ場合、レーザ光のパワーを小さく(大きく)
するとクラックスポット90の高さhや幅wの寸法を小さ
く(大きく)制御できる。
Further, the example shown in FIG. 26 is a cross-sectional view of the object 1 in which the pulse laser beam L having a smaller power than the example shown in FIG. 22 is focused. In the example shown in FIG. 26, the area of the region 41 is smaller than the region 41 shown in FIG. FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a crack spot 90 formed due to multiphoton absorption due to irradiation of the laser light L. FIG.
27 and FIG. 27, when the numerical aperture of the condensing lens is the same, the power of the laser beam is reduced (increased).
Then, the size of the height h and the width w of the crack spot 90 can be controlled to be small (large).

【0065】さらに、図28に示す例は、図24に示す
例より小さいパワーのパルスレーザ光Lが内部に集光さ
れている加工対象物1の断面図である。図29は、この
レーザ光Lの照射による多光子吸収が原因で形成された
クラックスポット90の断面図である。図23と図29
の比較から分かるように、集光用レンズの開口数を大き
く(小さく)しかつレーザ光のパワーを小さく(大き
く)すると、クラックスポット90の高さhや幅wの寸法
を小さく(大きく)制御できる。
Further, the example shown in FIG. 28 is a cross-sectional view of the workpiece 1 in which the pulse laser beam L having a smaller power than the example shown in FIG. 24 is focused. FIG. 29 is a cross-sectional view of a crack spot 90 formed due to multiphoton absorption due to the irradiation of the laser beam L. FIG. 23 and FIG. 29
As can be seen from the comparison of the above, when the numerical aperture of the condensing lens is increased (decreased) and the power of the laser beam is decreased (increased), the height h and width w of the crack spot 90 are controlled to be decreased (increased). it can.

【0066】ところで、クラックスポットの形成可能な
電界強度のしきい値以上の電界強度となっている領域を
示す領域41が集光点P及びその付近に限定されている
理由は以下の通りである。本実施形態は、高ビーム品質
のレーザ光源を利用しているため、レーザ光の集光性が
高くかつレーザ光の波長程度まで集光可能となる。この
ため、このレーザ光のビームプロファイルはガウシアン
分布となるので、電界強度はビームの中心が最も強く、
中心から距離が大きくなるに従って強度が低下していく
ような分布となる。このレーザ光が実際に集光用レンズ
によって集光されていく過程においても基本的にはガウ
シアン分布の状態で集光されていく。よって、領域41
は集光点P及びその付近に限定される。
The reason why the region 41 indicating the region where the electric field intensity is equal to or higher than the threshold value of the electric field intensity at which the crack spot can be formed is limited to the light converging point P and its vicinity is as follows. . In the present embodiment, since a laser light source with high beam quality is used, the light collecting property of the laser light is high, and the light can be collected to a wavelength of the laser light. For this reason, since the beam profile of this laser beam has a Gaussian distribution, the electric field intensity is strongest at the center of the beam,
The distribution is such that the intensity decreases as the distance from the center increases. In the process of actually condensing the laser light by the condensing lens, the laser light is basically condensed in a Gaussian distribution state. Therefore, the area 41
Is limited to the converging point P and its vicinity.

【0067】以上のように本実施形態によればクラック
スポットの寸法を制御できる。クラックスポットの寸法
は、精密な切断の程度の要求、切断面における平坦性の
程度の要求、加工対象物の厚みの大きさを考慮して決め
る。また、クラックスポットの寸法は加工対象物の材質
を考慮して決定することもできる。本実施形態によれ
ば、改質スポットの寸法を制御できるので、厚みが比較
的小さい加工対象物については改質スポットを小さくす
ることにより、切断予定ラインに沿って精密に切断がで
き、かつ、切断面の平坦性がよい切断をすることが可能
となる。また、改質スポットを大きくすることにより、
厚みが比較的大きい加工対象物でも切断が可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the size of the crack spot can be controlled. The size of the crack spot is determined in consideration of the requirement for the degree of precise cutting, the requirement for the degree of flatness on the cut surface, and the thickness of the workpiece. Further, the size of the crack spot can be determined in consideration of the material of the object to be processed. According to this embodiment, since the dimensions of the modified spot can be controlled, for a processing object having a relatively small thickness, by reducing the modified spot, it is possible to cut precisely along the planned cutting line, and It is possible to perform cutting with good flatness of the cut surface. Also, by increasing the modification spot,
It is possible to cut even a processing object having a relatively large thickness.

【0068】また、例えば加工対象物の結晶方位が原因
により、加工対象物に切断が容易な方向と切断が困難な
方向とがある場合がある。このような加工対象物の切断
において、例えば図20及び図21に示すように、切断
が容易な方向に形成するクラックスポット90の寸法を
小さくする。一方、図21及び図30に示すように、切
断予定ライン5と直交する切断予定ラインの方向が切断
困難な方向の場合、この方向に形成するクラックスポッ
ト90の寸法を大きくする。これにより、切断が容易な
方向では平坦な切断面を得ることができ、また切断が困
難な方向でも切断が可能となる。
Further, there are cases where the object to be processed has a direction in which cutting is easy and a direction in which cutting is difficult due to the crystal orientation of the object. In cutting such an object to be processed, for example, as shown in FIGS. 20 and 21, the size of a crack spot 90 formed in a direction in which cutting is easy is reduced. On the other hand, as shown in FIGS. 21 and 30, when the direction of the planned cutting line orthogonal to the planned cutting line 5 is a direction in which cutting is difficult, the size of the crack spot 90 formed in this direction is increased. As a result, a flat cut surface can be obtained in a direction in which cutting is easy, and cutting can be performed in a direction in which cutting is difficult.

【0069】改質スポットの寸法の制御ができることに
ついて、クラックスポットの場合で説明したが、溶融処
理スポットや屈折率変化スポットでも同様のことが言え
る。パルスレーザ光のパワーは例えば1パルス当たりの
エネルギー(J)で表すこともできるし、1パルス当た
りのエネルギーにレーザ光の周波数を乗じた値である平
均出力(W)で表すこともできる。
The controllability of the dimension of the modified spot has been described in the case of the crack spot. However, the same can be said for the melting spot and the refractive index change spot. The power of the pulsed laser light can be represented by, for example, the energy per pulse (J) or the average power (W) which is a value obtained by multiplying the energy per pulse by the frequency of the laser light.

【0070】次に、本実施形態の具体例を説明する。Next, a specific example of this embodiment will be described.

【0071】[第1例]本実施形態の第1例に係るレー
ザ加工装置について説明する。図31はこのレーザ加工
装置400の概略構成図である。レーザ加工装置400
は、レーザ光Lを発生するレーザ光源101と、レーザ
光Lのパワーやパルス幅等を調節するためにレーザ光源
101を制御するレーザ光源制御部102と、レーザ光
源101から出射されたレーザ光Lのパワーを調節する
パワー調節部401と、を備える。
[First Example] A laser processing apparatus according to a first example of the present embodiment will be described. FIG. 31 is a schematic configuration diagram of the laser processing apparatus 400. Laser processing device 400
Is a laser light source 101 that generates a laser light L, a laser light source control unit 102 that controls the laser light source 101 to adjust the power and pulse width of the laser light L, and a laser light L emitted from the laser light source 101. And a power adjusting unit 401 for adjusting the power of the power supply.

【0072】パワー調節部401は、例えば、複数のND
(neutral density)フィルタと、各NDフィルタをレーザ
光Lの光軸に対して垂直な位置に移動させたりレーザ光L
の光路外に移動させたりする機構と、を備える。NDフィ
ルタは、エネルギーの相対分光分布を変えることなく光
の強さを減らすフィルタである。複数のNDフィルタはそ
れぞれ減光率が異なる。パワー調節部401は、複数の
NDフィルタの何れか又はこれらを組み合わせることによ
り、レーザ光源101から出射されたレーザ光Lのパワ
ーを調節する。なお、複数のNDフィルタの減光率を同じ
とし、パワー調節部401がレーザ光Lの光軸に対して
垂直な位置に移動させるNDフィルタの個数を変えること
により、レーザ光源101から出射されたレーザ光Lの
パワーを調節することもできる。
The power adjustment unit 401 includes, for example, a plurality of NDs.
(neutral density) The filter and each ND filter are moved to a position perpendicular to the optical axis of the laser
Or a mechanism for moving the optical path out of the optical path. An ND filter is a filter that reduces the intensity of light without changing the relative spectral distribution of energy. The plurality of ND filters have different dimming rates. The power adjustment unit 401 includes a plurality of
The power of the laser light L emitted from the laser light source 101 is adjusted by any one of the ND filters or a combination thereof. Note that the laser light emitted from the laser light source 101 was obtained by changing the number of ND filters to be moved to a position perpendicular to the optical axis of the laser light L by the power adjusting unit 401 with the same dimming rate of the plurality of ND filters. The power of the laser light L can also be adjusted.

【0073】なお、パワー調節部401は、直線偏光の
レーザ光Lの光軸に対して垂直に配置された偏光フィル
タと、偏光フィルタをレーザ光Lの光軸を中心に所望の
角度だけ回転させる機構と、を備えたものでもよい。パ
ワー調節部401において光軸を中心に所望の角度だけ
偏光フィルタを回転させることにより、レーザ光源10
1から出射されたレーザ光Lのパワーを調節する。
The power adjusting unit 401 rotates the polarization filter disposed perpendicular to the optical axis of the linearly polarized laser light L and the polarization filter by a desired angle about the optical axis of the laser light L. And a mechanism. By rotating the polarization filter by a desired angle about the optical axis in the power adjustment unit 401, the laser light source 10
The power of the laser light L emitted from 1 is adjusted.

【0074】なお、レーザ光源101の励起用半導体レ
ーザの駆動電流を駆動電流制御手段の一例であるレーザ
光源制御部102で制御することにより、レーザ光源1
01から出射されるレーザ光Lのパワーを調節すること
もできる。よって、レーザ光Lのパワーは、パワー調節
部401及びレーザ光源制御部102の少なくともいず
れか一方により調節することができる。レーザ光源制御
部102によるレーザ光Lのパワーの調節だけで改質領
域の寸法を所望値にできるのであればパワー調節部40
1は不要である。以上説明したパワーの調節は、レーザ
加工装置の操作者が後で説明する全体制御部127にキ
ーボード等を用いてパワーの大きさを入力することによ
りなされる。
The drive current of the semiconductor laser for excitation of the laser light source 101 is controlled by a laser light source control unit 102 which is an example of drive current control means, so that the laser light source 1
It is also possible to adjust the power of the laser light L emitted from 01. Therefore, the power of the laser light L can be adjusted by at least one of the power adjustment unit 401 and the laser light source control unit 102. If the dimension of the modified region can be set to a desired value only by adjusting the power of the laser beam L by the laser light source control unit 102, the power adjustment unit 40
1 is unnecessary. The power adjustment described above is performed by the operator of the laser processing apparatus by inputting the magnitude of the power to the overall control unit 127 described later using a keyboard or the like.

【0075】レーザ加工装置400はさらに、パワー調
節部401でパワーが調節されたレーザ光Lが入射しか
つレーザ光Lの光軸の向きを90°変えるように配置さ
れたダイクロイックミラー103と、ダイクロイックミ
ラー103で反射されたレーザ光Lを集光する集光用レ
ンズを複数含むレンズ選択機構403と、レンズ選択機
構403を制御するレンズ選択機構制御部405と、を
備える。
The laser processing apparatus 400 further includes a dichroic mirror 103 arranged so that the laser beam L whose power has been adjusted by the power adjusting unit 401 is incident thereon and the direction of the optical axis of the laser beam L is changed by 90 °. A lens selection mechanism 403 including a plurality of condenser lenses for condensing the laser light L reflected by the mirror 103 and a lens selection mechanism control unit 405 for controlling the lens selection mechanism 403 are provided.

【0076】レンズ選択機構403は集光用レンズ10
5a、105b、105cと、これらを支持する支持板
407と、を備える。集光用レンズ105aを含む光学
系の開口数、集光用レンズ105bを含む光学系の開口
数、集光用レンズ105cを含む光学系の開口数はそれ
ぞれ異なる。レンズ選択機構403は、レンズ選択機構
制御部405からの信号に基づいて支持板407を回転
させることにより、集光用レンズ105a、105b、
105cの中から所望の集光用レンズをレーザ光Lの光
軸上に配置させる。すなわち、レンズ選択機構403は
レボルバー式である。
The lens selecting mechanism 403 includes the condensing lens 10
5a, 105b, and 105c, and a support plate 407 that supports them. The numerical aperture of the optical system including the condenser lens 105a, the numerical aperture of the optical system including the condenser lens 105b, and the numerical aperture of the optical system including the condenser lens 105c are different from each other. The lens selection mechanism 403 rotates the support plate 407 based on a signal from the lens selection mechanism control unit 405, so that the condenser lenses 105a, 105b,
A desired condensing lens is arranged on the optical axis of the laser beam L from among the lenses 105c. That is, the lens selection mechanism 403 is a revolver type.

【0077】なお、レンズ選択機構403に取付けられ
る集光用レンズの数は3個に限定されず、それ以外の数
でもよい。レーザ加工装置の操作者が後で説明する全体
制御部127にキーボード等を用いて開口数の大きさ又
は集光用レンズ105a、105b、105cのうちど
れかを選択する指示を入力することにより、集光用レン
ズの選択、つまり開口数の選択がなされる。
The number of condensing lenses attached to the lens selecting mechanism 403 is not limited to three, but may be another number. The operator of the laser processing apparatus inputs an instruction to select the size of the numerical aperture or any one of the condensing lenses 105a, 105b, and 105c to the overall control unit 127 described later using a keyboard or the like. The selection of the focusing lens, that is, the selection of the numerical aperture is performed.

【0078】レーザ加工装置400はさらに、集光用レ
ンズ105a〜105cのうちレーザ光Lの光軸上に配
置された集光用レンズで集光されたレーザ光Lが照射さ
れる加工対象物1が載置される載置台107と、載置台
107をX軸方向に移動させるためのX軸ステージ109
と、載置台107をX軸方向に直交するY軸方向に移動さ
せるためのY軸ステージ111と、載置台107をX軸及
びY軸方向に直交するZ軸方向に移動させるためのZ軸ス
テージ113と、これら三つのステージ109,111,
113の移動を制御するステージ制御部115と、を備
える。
The laser processing apparatus 400 further includes a processing object 1 to which the laser light L focused by the focusing lens arranged on the optical axis of the laser light L among the focusing lenses 105a to 105c is irradiated. And an X-axis stage 109 for moving the mounting table 107 in the X-axis direction.
A Y-axis stage 111 for moving the mounting table 107 in the Y-axis direction orthogonal to the X-axis direction; and a Z-axis stage for moving the mounting table 107 in the Z-axis direction orthogonal to the X-axis and Y-axis directions. 113 and these three stages 109, 111,
And a stage control unit 115 that controls the movement of the 113.

【0079】Z軸方向は加工対象物1の表面3と直交す
る方向なので、加工対象物1に入射するレーザ光Lの焦
点深度の方向となる。よって、Z軸ステージ113をZ軸
方向に移動させることにより、加工対象物1の内部にレ
ーザ光Lの集光点Pを合わせることができる。また、この
集光点PのX(Y)軸方向の移動は、加工対象物1をX(Y)軸
ステージ109(111)によりX(Y)軸方向に移動させ
ることにより行う。X(Y)軸ステージ109(111)が
移動手段の一例となる。
Since the Z-axis direction is a direction orthogonal to the surface 3 of the object 1, it is the direction of the depth of focus of the laser light L incident on the object 1. Therefore, by moving the Z-axis stage 113 in the Z-axis direction, the focal point P of the laser beam L can be adjusted inside the object 1 to be processed. The movement of the converging point P in the X (Y) axis direction is performed by moving the processing target 1 in the X (Y) axis direction by the X (Y) axis stage 109 (111). The X (Y) axis stage 109 (111) is an example of a moving unit.

【0080】レーザ光源101はパルスレーザ光を発生
するNd:YAGレーザである。レーザ光源101に用いるこ
とができるレーザとして、この他、Nd:YVO4レーザやNd:
YLFレーザやチタンサファイアレーザがある。クラック
領域や溶融処理領域を形成する場合、Nd:YAGレーザ、N
d:YVO4レーザ、Nd:YLFレーザを用いるのが好適である。
屈折率変化領域を形成する場合、チタンサファイアレー
ザを用いるのが好適である。
The laser light source 101 is a Nd: YAG laser that generates a pulse laser beam. Other lasers that can be used for the laser light source 101 include Nd: YVO 4 laser and Nd:
There are YLF laser and titanium sapphire laser. When forming a crack region or a melt processing region, an Nd: YAG laser, N
It is preferable to use a d: YVO 4 laser and a Nd: YLF laser.
When forming the refractive index change region, it is preferable to use a titanium sapphire laser.

【0081】第1例では加工対象物1の加工にパルスレ
ーザ光を用いているが、多光子吸収を起こさせることが
できるなら連続波レーザ光でもよい。集光用レンズ10
5a〜105cは集光手段の一例である。Z軸ステージ
113はレーザ光の集光点を加工対象物の内部に合わせ
る手段の一例である。集光用レンズ105a〜105c
をZ軸方向に移動させることによっても、レーザ光の集
光点を加工対象物の内部に合わせることができる。
In the first example, a pulse laser beam is used for processing the processing object 1. However, a continuous wave laser beam may be used as long as multiphoton absorption can be caused. Condensing lens 10
5a to 105c are examples of the light collecting means. The Z-axis stage 113 is an example of a unit that adjusts the focal point of the laser beam to the inside of the processing target. Condensing lenses 105a to 105c
Is moved in the Z-axis direction, the focusing point of the laser beam can be adjusted to the inside of the object to be processed.

【0082】レーザ加工装置400はさらに、載置台1
07に載置された加工対象物1を可視光線により照明す
るために可視光線を発生する観察用光源117と、ダイ
クロイックミラー103及び集光用レンズ105と同じ
光軸上に配置された可視光用のビームスプリッタ119
と、を備える。ビームスプリッタ119と集光用レンズ
105との間にダイクロイックミラー103が配置され
ている。ビームスプリッタ119は、可視光線の約半分
を反射し残りの半分を透過する機能を有しかつ可視光線
の光軸の向きを90°変えるように配置されている。観
察用光源117から発生した可視光線はビームスプリッ
タ119で約半分が反射され、この反射された可視光線
がダイクロイックミラー103及び集光用レンズ105
を透過し、加工対象物1の切断予定ライン5等を含む表
面3を照明する。
The laser processing apparatus 400 further includes the mounting table 1
07, an observation light source 117 that generates visible light to illuminate the processing target 1 with visible light, and a visible light arranged on the same optical axis as the dichroic mirror 103 and the condenser lens 105. Beam splitter 119
And. The dichroic mirror 103 is arranged between the beam splitter 119 and the condenser lens 105. The beam splitter 119 has a function of reflecting about half of visible light and transmitting the other half, and is arranged so as to change the direction of the optical axis of visible light by 90 °. About half of the visible light generated from the observation light source 117 is reflected by the beam splitter 119, and the reflected visible light is converted to the dichroic mirror 103 and the condenser lens 105.
To illuminate the surface 3 of the object 1 including the line 5 to be cut.

【0083】レーザ加工装置400はさらに、ビームス
プリッタ119、ダイクロイックミラー103及び集光
用レンズ105と同じ光軸上に配置された撮像素子12
1及び結像レンズ123を備える。撮像素子121とし
ては例えばCCD(charge-coupled device)カメラがある。
切断予定ライン5等を含む表面3を照明した可視光線の
反射光は、集光用レンズ105、ダイクロイックミラー
103、ビームスプリッタ119を透過し、結像レンズ
123で結像されて撮像素子121で撮像され、撮像デ
ータとなる。
The laser processing device 400 further includes an image pickup device 12 arranged on the same optical axis as the beam splitter 119, the dichroic mirror 103, and the condensing lens 105.
1 and an imaging lens 123. As the imaging element 121, for example, there is a charge-coupled device (CCD) camera.
The reflected light of visible light illuminating the surface 3 including the line to be cut 5 and the like passes through the condenser lens 105, the dichroic mirror 103, and the beam splitter 119, is imaged by the imaging lens 123, and is imaged by the image sensor 121. And becomes image pickup data.

【0084】レーザ加工装置400はさらに、撮像素子
121から出力された撮像データが入力される撮像デー
タ処理部125と、レーザ加工装置400全体を制御す
る全体制御部127と、モニタ129と、を備える。撮
像データ処理部125は、撮像データを基にして観察用
光源117で発生した可視光の焦点が表面3上に合わせ
るための焦点データを演算する。この焦点データを基に
してステージ制御部115がZ軸ステージ113を移動
制御することにより、可視光の焦点が表面3に合うよう
にする。よって、撮像データ処理部125はオートフォ
ーカスユニットとして機能する。また、撮像データ処理
部125は、撮像データを基にして表面3の拡大画像等
の画像データを演算する。この画像データは全体制御部
127に送られ、全体制御部で各種処理がなされ、モニ
タ129に送られる。これにより、モニタ129に拡大
画像等が表示される。
The laser processing apparatus 400 further includes an imaging data processing section 125 to which the imaging data output from the imaging element 121 is input, an overall control section 127 for controlling the entire laser processing apparatus 400, and a monitor 129. . The imaging data processing unit 125 calculates focus data for adjusting the focus of the visible light generated by the observation light source 117 on the surface 3 based on the imaging data. The stage controller 115 controls the movement of the Z-axis stage 113 based on the focus data so that the visible light is focused on the surface 3. Therefore, the imaging data processing unit 125 functions as an autofocus unit. The imaging data processing unit 125 calculates image data such as an enlarged image of the front surface 3 based on the imaging data. The image data is sent to the overall control unit 127, where various processes are performed, and the image data is sent to the monitor 129. As a result, an enlarged image or the like is displayed on the monitor 129.

【0085】全体制御部127には、ステージ制御部1
15からのデータ、撮像データ処理部125からの画像
データ等が入力し、これらのデータも基にしてレーザ光
源制御部102、観察用光源117及びステージ制御部
115を制御することにより、レーザ加工装置400全
体を制御する。よって、全体制御部127はコンピュー
タユニットとして機能する。また、全体制御部127は
パワー調節部401と電気的に接続されている。図31
はこの図示を省略している。全体制御部127にパワー
の大きさが入力されることにより、全体制御部127は
パワー調節部401を制御し、これによりパワーが調節
される。
The overall control unit 127 includes the stage control unit 1
15 and the image data from the imaging data processing unit 125, and the laser processing apparatus 102 controls the laser light source control unit 102, the observation light source 117, and the stage control unit 115 based on these data. 400 overall control. Therefore, the overall control unit 127 functions as a computer unit. The overall control unit 127 is electrically connected to the power adjustment unit 401. FIG.
Is omitted from this drawing. When the magnitude of the power is input to the overall control unit 127, the overall control unit 127 controls the power adjustment unit 401, whereby the power is adjusted.

【0086】図32は全体制御部127の一例の一部分
を示すブロック図である。全体制御部127は、寸法選
択部411、相関関係記憶部413及び画像作成部41
5を備える。寸法選択部411にはレーザ加工装置の操
作者がキーボード等により、パルスレーザ光のパワーの
大きさや集光用レンズを含む光学系の開口数の大きさが
入力される。この例においては、開口数の大きさを直接
入力する代わりに集光用レンズ105a、105b、10
5cのいずれかを選択する入力にしてもよい。この場
合、全体制御部127に集光用レンズ105a、105
b、105c、それぞれの開口数を予め登録しておき、選
択された集光用レンズを含む光学系の開口数のデータが
自動的に寸法選択部411に入力される。
FIG. 32 is a block diagram showing a part of an example of the overall control unit 127. The overall control unit 127 includes a dimension selection unit 411, a correlation storage unit 413, and an image creation unit 41.
5 is provided. The operator of the laser processing apparatus inputs the magnitude of the power of the pulsed laser light and the magnitude of the numerical aperture of the optical system including the condensing lens into the dimension selection unit 411 by using a keyboard or the like. In this example, instead of directly inputting the size of the numerical aperture, the condenser lenses 105a, 105b,
An input for selecting any one of 5c may be used. In this case, the converging lenses 105a and 105
The numerical apertures b and 105c are registered in advance, and the numerical aperture data of the optical system including the selected condensing lens is automatically input to the dimension selection unit 411.

【0087】相関関係記憶部413には、パルスレーザ
光のパワーの大きさ及び開口数の大きさの組と改質スポ
ットの寸法との相関関係が予め記憶されている。図33
は、この相関関係を示すテーブルの一例である。この例
では、開口数の欄には集光用レンズ105a、105b、
105cの各々について、それらを含む光学系の開口数
が登録される。パワーの欄にはパワー調節部401によ
り調節されるパルスレーザ光のパワーの大きさが登録さ
れる。寸法の欄には、対応する組のパワーと開口数との
組み合わせにより形成される改質スポットの寸法が登録
される。例えば、パワーが1.24×1011(W/cm2
で、開口数が0.55のときに形成される改質スポット
の寸法は120μmである。この相関関係のデータは、
例えば、レーザ加工前に図22〜図29で説明した実験
をすることにより得ることができる。
The correlation storage unit 413 stores in advance the correlation between the set of the magnitude of the power and the numerical aperture of the pulse laser beam and the dimension of the modified spot. FIG.
Is an example of a table showing this correlation. In this example, in the column of numerical aperture, the condenser lenses 105a, 105b,
For each of 105c, the numerical aperture of the optical system including them is registered. In the column of power, the magnitude of the power of the pulse laser beam adjusted by the power adjustment unit 401 is registered. In the dimension column, the dimension of the modified spot formed by the combination of the power and the numerical aperture of the corresponding set is registered. For example, the power is 1.24 × 10 11 (W / cm 2 )
The dimension of the modified spot formed when the numerical aperture is 0.55 is 120 μm. The data for this correlation is
For example, it can be obtained by performing the experiment described in FIGS. 22 to 29 before laser processing.

【0088】寸法選択部411にパワーの大きさ及び開
口数の大きさが入力されることにより、寸法選択部41
1は相関関係記憶部413からこれらの大きさと同じ値
の組を選択し、その組に対応する寸法のデータをモニタ
129に送る。これにより、モニタ129には入力され
たパワーの大きさ及び開口数の大きさのもとで形成され
る改質スポットの寸法が表示される。これらの大きさと
同じ値の組がない場合は、最も近い値の組に対応する寸
法データがモニタ129に送られる。
When the magnitude of the power and the magnitude of the numerical aperture are input to the dimension selection section 411, the dimension selection section 41
1 selects a set of the same values as these magnitudes from the correlation storage unit 413 and sends data of the dimensions corresponding to the set to the monitor 129. As a result, the monitor 129 displays the size of the reformed spot formed based on the magnitude of the input power and the magnitude of the numerical aperture. If there is no set of values equal to these magnitudes, the dimensional data corresponding to the closest set of values is sent to the monitor 129.

【0089】寸法選択部411で選択された組に対応す
る寸法のデータは、寸法選択部411から画像作成部4
15に送られる。画像作成部415は、この寸法のデー
タを基にしてこの寸法の改質スポットの画像データを作
成し、モニタ129に送る。これにより、モニタ129
には改質スポットの画像も表示される。よって、レーザ
加工前に改質スポットの寸法や改質スポットの形状を知
ることができる。
The data of the dimension corresponding to the set selected by the dimension selecting section 411 is transmitted from the dimension selecting section 411 to the image creating section 4.
15 The image creation unit 415 creates image data of the modified spot of this size based on the data of this size, and sends it to the monitor 129. Thereby, the monitor 129
Also displays an image of the modified spot. Therefore, the dimensions of the modified spot and the shape of the modified spot can be known before the laser processing.

【0090】パワーの大きさを固定し、開口数の大きさ
を可変とすることもできる。この場合のテーブルは図3
4に示すようになる。例えば、パワーを1.49×10
11(W/cm2)と固定し開口数が0.55のときに形成さ
れる改質スポットの寸法は150μmである。また、開
口数の大きさを固定し、パワーの大きさを可変とするこ
ともできる。この場合のテーブルは図35に示すように
なる。例えば、開口数を0.8と固定しパワーが1.1
9×1011(W/cm2)のときに形成される改質スポット
の寸法は30μmである。
It is also possible to fix the magnitude of the power and make the magnitude of the numerical aperture variable. The table in this case is shown in FIG.
As shown in FIG. For example, if the power is 1.49 × 10
The dimension of the modified spot formed when the numerical aperture is fixed at 11 (W / cm 2 ) and the numerical aperture is 0.55 is 150 μm. Further, the magnitude of the numerical aperture can be fixed and the magnitude of the power can be made variable. The table in this case is as shown in FIG. For example, the numerical aperture is fixed at 0.8 and the power is 1.1
The dimension of the modified spot formed at 9 × 10 11 (W / cm 2 ) is 30 μm.

【0091】次に、図31及び図36を用いて、本実施
形態の第1例に係るレーザ加工方法を説明する。図36
は、このレーザ加工方法を説明するためのフローチャー
トである。加工対象物1はシリコンウェハである。
Next, a laser processing method according to a first example of the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG.
Is a flowchart for explaining this laser processing method. The processing object 1 is a silicon wafer.

【0092】まず、加工対象物1の光吸収特性を図示し
ない分光光度計等により測定する。この測定結果に基づ
いて、加工対象物1に対して透明な波長又は吸収の少な
い波長のレーザ光Lを発生するレーザ光源101を選定
する(S101)。次に、加工対象物1の厚さを測定す
る。厚さの測定結果及び加工対象物1の屈折率を基にし
て、加工対象物1のZ軸方向の移動量を決定する(S10
3)。これは、レーザ光Lの集光点Pが加工対象物1の内
部に位置させるために、加工対象物1の表面3に位置す
るレーザ光Lの集光点を基準とした加工対象物1のZ軸方
向の移動量である。この移動量を全体制御部127に入
力される。
First, the light absorption characteristics of the object 1 are measured by a spectrophotometer (not shown) or the like. Based on the measurement result, a laser light source 101 that generates a laser beam L having a wavelength that is transparent or has a small absorption with respect to the workpiece 1 is selected (S101). Next, the thickness of the workpiece 1 is measured. Based on the thickness measurement result and the refractive index of the object 1, the moving amount of the object 1 in the Z-axis direction is determined (S10).
3). This is because the focal point P of the laser light L is located inside the processing target 1, so that the processing target 1 based on the focal point of the laser light L located on the surface 3 of the processing target 1 is referred to. This is the amount of movement in the Z-axis direction. This movement amount is input to the overall control unit 127.

【0093】加工対象物1をレーザ加工装置400の載
置台107に載置する。そして、観察用光源117から
可視光を発生させて加工対象物1を照明する(S10
5)。照明された切断予定ライン5を含む加工対象物1
の表面3を撮像素子121により撮像する。この撮像デ
ータは撮像データ処理部125に送られる。この撮像デ
ータに基づいて撮像データ処理部125は観察用光源1
17の可視光の焦点が表面3に位置するような焦点デー
タを演算する(S107)。
The object to be processed 1 is mounted on the mounting table 107 of the laser processing apparatus 400. Then, the processing target 1 is illuminated by generating visible light from the observation light source 117 (S10).
5). Workpiece 1 including illuminated scheduled cutting line 5
Is imaged by the image sensor 121. This imaging data is sent to the imaging data processing unit 125. On the basis of the image data, the image data processor 125 sets the observation light source 1
The focus data is calculated such that the focus of the visible light 17 is located on the surface 3 (S107).

【0094】この焦点データはステージ制御部115に
送られる。ステージ制御部115は、この焦点データを
基にしてZ軸ステージ113をZ軸方向の移動させる(S
109)。これにより、観察用光源117の可視光の焦
点が表面3に位置する。なお、撮像データ処理部125
は撮像データに基づいて、切断予定ライン5を含む加工
対象物1の表面3の拡大画像データを演算する。この拡
大画像データは全体制御部127を介してモニタ129
に送られ、これによりモニタ129に切断予定ライン5
付近の拡大画像が表示される。
The focus data is sent to the stage control unit 115. The stage control unit 115 moves the Z-axis stage 113 in the Z-axis direction based on the focus data (S
109). Thereby, the focus of the visible light of the observation light source 117 is located on the surface 3. Note that the imaging data processing unit 125
Calculates enlarged image data of the front surface 3 of the workpiece 1 including the line 5 to be cut based on the imaging data. The enlarged image data is transmitted to the monitor 129 via the overall control unit 127.
Is sent to the monitor 129 and the line 5 to be cut
A nearby enlarged image is displayed.

【0095】全体制御部127には予めステップS10
3で決定された移動量データが入力されており、この移
動量データがステージ制御部115に送られる。ステー
ジ制御部115はこの移動量データに基づいて、レーザ
光Lの集光点Pが加工対象物1の内部となる位置に、Z軸
ステージ113により加工対象物1をZ軸方向に移動さ
せる(S111)。
Step S10 is performed in advance by the general control unit 127.
The movement amount data determined in step 3 is input, and the movement amount data is sent to the stage control unit 115. The stage control unit 115 moves the processing target 1 in the Z-axis direction by the Z-axis stage 113 to a position where the focal point P of the laser light L is inside the processing target 1 based on the movement amount data ( S111).

【0096】次に、上記で説明したようにパワー及び開
口数の大きさを全体制御部127に入力する。入力され
たパワーのデータに基づいて、レーザ光Lのパワーはパ
ワー調節部401により調節される。入力された開口数
のデータに基づいて、開口数はレンズ選択機構制御部4
05を介してレンズ選択機構403が集光用レンズを選
択することにより調節される。また、これらのデータは
全体制御部127の寸法選択部411(図32)に入力
される。これにより、1パルスのレーザ光Lの照射によ
り加工対象物1の内部に形成される溶融処理スポットの
寸法及び溶融処理スポットの形状がモニタ129に表示
される(S112)。
Next, the power and the size of the numerical aperture are input to the overall control unit 127 as described above. The power of the laser beam L is adjusted by the power adjustment unit 401 based on the input power data. Based on the input numerical aperture data, the numerical aperture is determined by the lens selection mechanism controller 4.
Adjustment is performed by the lens selection mechanism 403 selecting a condensing lens via the line 05. These data are input to the dimension selection unit 411 (FIG. 32) of the overall control unit 127. As a result, the size of the fusion processing spot and the shape of the fusion processing spot formed inside the processing target object 1 by irradiation of the laser light L of one pulse are displayed on the monitor 129 (S112).

【0097】次に、レーザ光源101からレーザ光Lを
発生させて、レーザ光Lを加工対象物1の表面3の切断
予定ライン5に照射する。レーザ光Lの集光点Pは加工対
象物1の内部に位置しているので、溶融処理領域は加工
対象物1の内部にのみ形成される。そして、切断予定ラ
イン5に沿うようにX軸ステージ109やY軸ステージ1
11を移動させて、溶融処理領域を切断予定ライン5に
沿うように加工対象物1の内部に形成する(S11
3)。そして、加工対象物1を切断予定ライン5に沿っ
て曲げることにより、加工対象物1を切断する(S11
5)。これにより、加工対象物1をシリコンチップに分
割する。
Next, a laser beam L is generated from the laser light source 101, and the laser beam L is irradiated to the line 5 to be cut on the surface 3 of the object 1. Since the focal point P of the laser beam L is located inside the processing target 1, the melt processing region is formed only inside the processing target 1. Then, the X-axis stage 109 and the Y-axis stage 1 are arranged along the line 5 to be cut.
11 is moved to form a melt-processed area inside the object 1 along the line 5 to be cut (S11).
3). Then, the object 1 is cut by bending the object 1 along the cutting line 5 (S11).
5). As a result, the workpiece 1 is divided into silicon chips.

【0098】第1例の効果を説明する。これによれば、
多光子吸収を起こさせる条件でかつ加工対象物1の内部
に集光点Pを合わせて、パルスレーザ光Lを切断予定ライ
ン5に照射している。そして、X軸ステージ109やY軸
ステージ111を移動させることにより、集光点Pを切
断予定ライン5に沿って移動させている。これにより、
改質領域(例えばクラック領域、溶融処理領域、屈折率
変化領域)を切断予定ライン5に沿うように加工対象物
1の内部に形成している。加工対象物の切断する箇所に
何らかの起点があると、加工対象物を比較的小さな力で
割って切断することができる。よって、改質領域を起点
として切断予定ライン5に沿って加工対象物1を割るこ
とにより、比較的小さな力で加工対象物1を切断するこ
とができる。これにより、加工対象物1の表面3に切断
予定ライン5から外れた不必要な割れを発生させること
なく加工対象物1を切断することができる。
The effect of the first example will be described. According to this,
The pulse laser beam L is applied to the line 5 to be cut under the condition that multiphoton absorption is caused and the focusing point P is set inside the object 1 to be processed. Then, by moving the X-axis stage 109 and the Y-axis stage 111, the focal point P is moved along the line 5 to be cut. This allows
A modified region (for example, a crack region, a melt processing region, a refractive index change region) is formed inside the processing target object 1 along the cut line 5. If there is any starting point at the cutting position of the object, the object can be cut by relatively small force. Therefore, the work 1 can be cut with a relatively small force by breaking the work 1 along the scheduled cutting line 5 with the modified region as a starting point. Thereby, the object 1 can be cut without generating unnecessary cracks off the cutting line 5 on the surface 3 of the object 1.

【0099】また、第1例によれば、加工対象物1に多
光子吸収を起こさせる条件でかつ加工対象物1の内部に
集光点Pを合わせて、パルスレーザ光Lを切断予定ライン
5に照射している。よって、パルスレーザ光Lは加工対
象物1を透過し、加工対象物1の表面3ではパルスレー
ザ光Lがほとんど吸収されないので、改質領域形成が原
因で表面3が溶融等のダメージを受けることはない。
Further, according to the first example, the pulse laser beam L is cut on the line 5 to be cut under the condition that multi-photon absorption occurs in the object 1 and the focusing point P is set inside the object 1. Irradiation. Therefore, the pulse laser beam L is transmitted through the object 1 and the pulse laser beam L is hardly absorbed on the surface 3 of the object 1. Therefore, the surface 3 may be damaged such as melting due to the formation of the modified region. There is no.

【0100】以上説明したように第1例によれば、加工
対象物1の表面3に切断予定ライン5から外れた不必要
な割れや溶融が生じることなく、加工対象物1を切断す
ることができる。よって、加工対象物1が例えば半導体
ウェハの場合、半導体チップに切断予定ラインから外れ
た不必要な割れや溶融が生じることなく、半導体チップ
を半導体ウェハから切り出すことができる。表面に電極
パターンが形成されている加工対象物や、圧電素子ウェ
ハや液晶等の表示装置が形成されたガラス基板のように
表面に電子デバイスが形成されている加工対象物につい
ても同様である。よって、第1例によれば、加工対象物
を切断することにより作製される製品(例えば半導体チ
ップ、圧電デバイスチップ、液晶等の表示装置)の歩留
まりを向上させることができる。
As described above, according to the first example, it is possible to cut the object 1 without causing unnecessary cracks or melting off the cutting line 5 on the surface 3 of the object 1. it can. Therefore, when the processing target 1 is, for example, a semiconductor wafer, the semiconductor chip can be cut out of the semiconductor wafer without causing unnecessary cracks or melting of the semiconductor chip off the line to be cut. The same applies to a processing object having an electrode pattern formed on the surface, or a processing object having an electronic device formed on the surface, such as a glass substrate on which a display device such as a piezoelectric element wafer or a liquid crystal is formed. Therefore, according to the first example, it is possible to improve the yield of products (for example, display devices such as semiconductor chips, piezoelectric device chips, and liquid crystals) manufactured by cutting an object to be processed.

【0101】また、第1例によれば、加工対象物1の表
面3の切断予定ライン5は溶融しないので、切断予定ラ
イン5の幅(この幅は、例えば半導体ウェハの場合、半
導体チップとなる領域同士の間隔である。)を小さくで
きる。これにより、一枚の加工対象物1から作製される
製品の数が増え、製品の生産性を向上させることができ
る。
Further, according to the first example, the line 5 to be cut on the surface 3 of the workpiece 1 does not melt, so that the width of the line 5 to be cut (this width is, for example, a semiconductor chip in the case of a semiconductor wafer). This is the distance between the regions.). Thereby, the number of products manufactured from one processing target object 1 increases, and the productivity of the products can be improved.

【0102】また、第1例によれば、加工対象物1の切
断加工にレーザ光を用いるので、ダイヤモンドカッタを
用いたダイシングよりも複雑な加工が可能となる。例え
ば、図37に示すように切断予定ライン5が複雑な形状
であっても、第1例によれば切断加工が可能となる。こ
れらの効果は後に説明する例でも同様である。
Further, according to the first example, since the laser beam is used for cutting the object to be processed 1, more complicated processing can be performed than dicing using a diamond cutter. For example, as shown in FIG. 37, even if the line 5 to be cut has a complicated shape, cutting can be performed according to the first example. These effects are the same in the example described later.

【0103】[第2例]次に、本実施形態の第2例につい
て第1例との相違を中心に説明する。図38はこのレー
ザ加工装置500の概略構成図である。レーザ加工装置
500の構成要素のうち、図31に示す第1例に係るレ
ーザ加工装置400の構成要素と同一要素については同
一符号を付すことによりその説明を省略する。
[Second Example] Next, a second example of the present embodiment will be described focusing on differences from the first example. FIG. 38 is a schematic configuration diagram of the laser processing apparatus 500. Among the components of the laser processing device 500, the same components as those of the laser processing device 400 according to the first example shown in FIG.

【0104】レーザ加工装置500は、パワー調節部4
01とダイクロイックミラー103との間のレーザ光L
の光軸上にビームエキスパンダ501が配置されてい
る。ビームエキスパンダ501は倍率可変であり、ビー
ムエキスパンダ501によりレーザ光Lのビーム径が大
きくなるように調節される。ビームエキスパンダ501
は開口数調節手段の一例である。また、レーザ加工装置
500はレンズ選択機構403の代わりに1つの集光用
レンズ105を備える。
The laser processing apparatus 500 includes a power adjusting unit 4
01 between the laser beam L and the dichroic mirror 103
A beam expander 501 is arranged on the optical axis of the optical disk. The beam expander 501 is variable in magnification, and is adjusted by the beam expander 501 so that the beam diameter of the laser light L is increased. Beam expander 501
Is an example of a numerical aperture adjusting means. Further, the laser processing apparatus 500 includes one condensing lens 105 instead of the lens selecting mechanism 403.

【0105】レーザ加工装置500の動作が第1例のレ
ーザ加工装置の動作と異なる点は、全体制御部127に
入力された開口数の大きさに基づく開口数の調節であ
る。以下、これについて説明する。全体制御部127は
ビームエキスパンダ501と電気的に接続されている。
図38はこの図示を省略している。全体制御部127に
開口数の大きさが入力されることにより、全体制御部1
27はビームエキスパンダ501の倍率を変える制御を
する。これにより、集光用レンズ105に入射するレー
ザ光Lのビーム径の拡大率を調節する。よって、集光用
レンズ105が1つであっても、集光用レンズ105を
含む光学系の開口数を大きくする調節が可能となる。こ
れを図39及び図40を用いて説明する。
The operation of the laser processing apparatus 500 differs from the operation of the laser processing apparatus of the first example in the adjustment of the numerical aperture based on the numerical aperture inputted to the overall control unit 127. Hereinafter, this will be described. The overall control unit 127 is electrically connected to the beam expander 501.
FIG. 38 omits this illustration. When the size of the numerical aperture is input to the overall control unit 127, the overall control unit 1
27 controls the magnification of the beam expander 501 to be changed. Thereby, the magnification of the beam diameter of the laser beam L incident on the condenser lens 105 is adjusted. Therefore, even when the number of the condensing lens 105 is one, it is possible to adjust the numerical aperture of the optical system including the condensing lens 105 to be large. This will be described with reference to FIGS. 39 and 40.

【0106】図39は、ビームエキスパンダ501が配
置されていない場合の集光用レンズ105によるレーザ
光Lの集光を示す図である。一方、図40は、ビームエ
キスパンダ501が配置されている場合の集光用レンズ
105によるレーザ光Lの集光を示す図である。図39
及び図40を比較すれば分かるように、ビームエキスパ
ンダ501が配置されていない場合の集光用レンズ10
5を含む光学系の開口数を基準にすると、第2例では開
口数が大きくなるように調節することができる。
FIG. 39 is a diagram showing the focusing of the laser beam L by the focusing lens 105 when the beam expander 501 is not provided. On the other hand, FIG. 40 is a diagram illustrating the focusing of the laser beam L by the focusing lens 105 when the beam expander 501 is provided. FIG.
40 and FIG. 40, as can be seen, the condensing lens 10 when the beam expander 501 is not disposed.
With reference to the numerical aperture of the optical system including 5, in the second example, the numerical aperture can be adjusted so as to increase.

【0107】[第3例]次に、本実施形態の第3例につい
てこれまでの例との相違を中心に説明する。図41はこ
のレーザ加工装置600の概略構成図である。レーザ加
工装置600の構成要素のうち、これまでの例に係るレ
ーザ加工装置の構成要素と同一要素については同一符号
を付すことによりその説明を省略する。
[Third Example] Next, a third example of the present embodiment will be described focusing on differences from the previous examples. FIG. 41 is a schematic configuration diagram of the laser processing apparatus 600. Of the components of the laser processing apparatus 600, the same elements as those of the laser processing apparatus according to the above examples are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0108】レーザ加工装置600は、ビームエキスパ
ンダ501の代わりに、ダイクロイックミラー103と
集光用レンズ105との間のレーザ光Lの光軸上に虹彩
絞り601が配置されている。虹彩絞り601の開口の
大きさを変えることにより集光用レンズ105の有効径
を調節する。虹彩絞り601は開口数調節手段の一例で
ある。また、レーザ加工装置600は虹彩絞り601の
開口の大きさを変える制御をする虹彩絞り制御部603
を備える。虹彩絞り制御部603は全体制御部127に
より制御される。
In the laser processing apparatus 600, an iris diaphragm 601 is arranged on the optical axis of the laser light L between the dichroic mirror 103 and the condenser lens 105, instead of the beam expander 501. By changing the size of the aperture of the iris diaphragm 601, the effective diameter of the condenser lens 105 is adjusted. The iris diaphragm 601 is an example of a numerical aperture adjusting unit. Also, the laser processing apparatus 600 controls an iris diaphragm control unit 603 for controlling the size of the aperture of the iris diaphragm 601.
Is provided. The iris diaphragm control unit 603 is controlled by the general control unit 127.

【0109】レーザ加工装置600の動作がこれまでの
例のレーザ加工装置の動作と異なる点は、全体制御部1
27に入力された開口数の大きさに基づく開口数の調節
である。レーザ加工装置600は入力された開口数の大
きさに基づいて虹彩絞り601の開口の大きさを変える
ことにより、集光用レンズ105の有効径の縮小する調
節をする。これにより、集光用レンズ105が1つであ
っても、集光用レンズ105を含む光学系の開口数を小
さくなるように調節することができる。これを図42及
び図43を用いて説明する。
The operation of the laser processing apparatus 600 is different from the operation of the laser processing apparatus in the previous examples in that
The adjustment of the numerical aperture based on the size of the numerical aperture input to 27. The laser processing device 600 changes the size of the aperture of the iris diaphragm 601 based on the size of the input numerical aperture to adjust the effective diameter of the condenser lens 105 to be reduced. Thus, even when the number of the condensing lens 105 is one, it is possible to adjust the numerical aperture of the optical system including the condensing lens 105 to be small. This will be described with reference to FIGS. 42 and 43.

【0110】図42は、虹彩絞りが配置されていない場
合の集光用レンズ105によるレーザ光Lの集光を示す
図である。一方、図43は、虹彩絞り601が配置され
ている場合の集光用レンズ105によるレーザ光Lの集
光を示す図である。図42及び図43を比較すれば分か
るように、虹彩絞りが配置されていない場合の集光用レ
ンズ105を含む光学系の開口数を基準にすると、第3
例では開口数が小さくなるように調節することができ
る。
FIG. 42 is a diagram showing the focusing of the laser beam L by the focusing lens 105 when no iris diaphragm is arranged. On the other hand, FIG. 43 is a diagram illustrating focusing of the laser beam L by the focusing lens 105 when the iris diaphragm 601 is arranged. As can be seen by comparing FIGS. 42 and 43, when the numerical aperture of the optical system including the condensing lens 105 when the iris diaphragm is not disposed is set as a reference,
In the example, the numerical aperture can be adjusted to be small.

【0111】次に、本実施形態の変形例を説明する。図
44は本実施形態のレーザ加工装置の変形例に備えられ
る全体制御部127のブロック図である。全体制御部1
27はパワー選択部417及び相関関係記憶部413を
備える。相関関係記憶部413には、図35に示す相関
関係のデータが予め記憶されている。レーザ加工装置の
操作者はキーボード等によりパワー選択部417に改質
スポットの所望の寸法を入力する。改質スポットの寸法
は、加工対象物の厚さや材質等を考慮して決定される。
この入力により、パワー選択部417は相関関係記憶部
413からこの寸法と同じ値の寸法に対応するパワーを
選択し、そのパワーのデータをパワー調節部401に送
る。よって、このパワーの大きさに調節されたレーザ加
工装置でレーザ加工することにより、所望の寸法の改質
スポットを形成することが可能となる。このパワーの大
きさのデータはモニタ129にも送られ、パワーの大き
さが表示される。この例では開口数が固定でパワーが可
変となる。なお、入力された寸法と同じ値の寸法が相関
関係記憶部413に記憶されていない場合、最も近い値
の寸法に対応するパワーのデータがパワー調節部401
及びモニタ129に送られる。これは以下に説明する変
形例でも同様である。
Next, a modification of this embodiment will be described. FIG. 44 is a block diagram of an overall control unit 127 provided in a modified example of the laser processing apparatus of the present embodiment. Overall control unit 1
27 includes a power selection unit 417 and a correlation storage unit 413. Correlation data shown in FIG. 35 is stored in the correlation storage unit 413 in advance. The operator of the laser processing apparatus inputs a desired dimension of the modified spot to the power selection unit 417 using a keyboard or the like. The dimensions of the reforming spot are determined in consideration of the thickness, material, and the like of the workpiece.
In response to this input, the power selection unit 417 selects a power corresponding to a dimension having the same value as this dimension from the correlation storage unit 413, and sends data of the power to the power adjustment unit 401. Therefore, it is possible to form a modified spot having a desired size by performing laser processing with a laser processing apparatus adjusted to the magnitude of the power. The power magnitude data is also sent to the monitor 129, and the power magnitude is displayed. In this example, the numerical aperture is fixed and the power is variable. When the dimension having the same value as the input dimension is not stored in the correlation storage unit 413, the power data corresponding to the dimension having the closest value is stored in the power adjustment unit 401.
And sent to the monitor 129. This is the same in the modified examples described below.

【0112】図45は本実施形態のレーザ加工装置の他
の変形例に備えられる全体制御部127のブロック図で
ある。全体制御部127は開口数選択部419及び相関
関係記憶部413を備える。図44の変形例と異なる点
は、パワーではなく開口数が選択されることである。相
関関係記憶部413には、図34に示すデータが予め記
憶されている。レーザ加工装置の操作者はキーボード等
により開口数選択部419に改質スポットの所望の寸法
を入力する。これにより、開口数選択部419は、相関
関係記憶部413からこの寸法と同じ値の寸法に対応す
る開口数を選択し、その開口数のデータをレンズ選択機
構制御部405、ビームエキスパンダ501又は虹彩絞
り制御部603に送る。よって、この開口数の大きさに
調節されたレーザ加工装置でレーザ加工することによ
り、所望の寸法の改質スポットを形成することが可能と
なる。この開口数の大きさのデータはモニタ129にも
送られ、開口数の大きさが表示される。この例ではパワ
ーが固定で開口数が可変となる。
FIG. 45 is a block diagram of an overall control unit 127 provided in another modification of the laser processing apparatus of the present embodiment. The overall control unit 127 includes a numerical aperture selection unit 419 and a correlation storage unit 413. The difference from the modification of FIG. 44 is that the numerical aperture is selected instead of the power. The data shown in FIG. 34 is stored in the correlation storage unit 413 in advance. The operator of the laser processing apparatus inputs a desired size of the modified spot to the numerical aperture selection unit 419 using a keyboard or the like. Accordingly, the numerical aperture selection unit 419 selects a numerical aperture corresponding to a dimension having the same value as this dimension from the correlation storage unit 413, and transmits the numerical aperture data to the lens selection mechanism control unit 405, the beam expander 501, or This is sent to the iris diaphragm control unit 603. Therefore, it is possible to form a modified spot having a desired size by performing laser processing with a laser processing apparatus adjusted to the size of the numerical aperture. The data of the numerical aperture is also sent to the monitor 129, and the numerical aperture is displayed. In this example, the power is fixed and the numerical aperture is variable.

【0113】図46は本実施形態のレーザ加工装置のさ
らに他の変形例に備えられる全体制御部127のブロッ
ク図である。全体制御部127は組選択部421及び相
関関係記憶部413を備える。図44及び図45の例と
異なる点は、パワー及び開口数の両方が選択されること
である。相関関係記憶部413には、図33のパワー及
び開口数の組と寸法との相関関係のデータが予め記憶さ
れている。レーザ加工装置の操作者はキーボード等によ
り組選択部421に改質スポットの所望の寸法を入力す
る。これにより、組選択部421は、相関関係記憶部4
13からこの寸法と同じ値の寸法に対応するパワー及び
開口数の組を選択する。選択された組のパワーのデータ
はパワー調節部401に送られる。一方、選択された組
の開口数のデータはレンズ選択機構制御部405、ビー
ムエキスパンダ501又は虹彩絞り制御部603に送ら
れる。よって、この組のパワー及び開口数の大きさに調
節されたレーザ加工装置でレーザ加工することにより、
所望の寸法の改質スポットを形成することが可能とな
る。この組のパワー及び開口数の大きさのデータはモニ
タ129にも送られ、パワー及び開口数の大きさが表示
される。
FIG. 46 is a block diagram of an overall control unit 127 provided in still another modification of the laser processing apparatus of the present embodiment. The overall control unit 127 includes a group selection unit 421 and a correlation storage unit 413. The difference from the examples of FIGS. 44 and 45 is that both power and numerical aperture are selected. In the correlation storage unit 413, data of the correlation between the set of the power and the numerical aperture of FIG. 33 and the dimensions is stored in advance. The operator of the laser processing apparatus inputs a desired dimension of the modified spot to the group selecting section 421 using a keyboard or the like. As a result, the pair selection unit 421 sets the correlation storage unit 4
13, a set of power and numerical aperture corresponding to a dimension having the same value as this dimension is selected. The data of the selected set of power is sent to the power adjustment unit 401. On the other hand, data on the selected set of numerical apertures is sent to the lens selection mechanism control unit 405, the beam expander 501, or the iris diaphragm control unit 603. Therefore, by laser processing with a laser processing device adjusted to the magnitude of the power and numerical aperture of this set,
It is possible to form a modified spot having a desired size. The data of the power and numerical aperture size of this set is also sent to the monitor 129, and the power and numerical aperture size are displayed.

【0114】これらの変形例によれば、改質スポットの
寸法を制御することができる。よって、改質スポットの
寸法を小さくすることにより、加工対象物の切断予定ラ
インに沿って精密に切断でき、また平坦な切断面を得る
ことができる。加工対象物の厚みが大きい場合、改質ス
ポットの寸法を大きくすることにより、加工対象物の切
断が可能となる。
According to these modifications, the size of the modified spot can be controlled. Therefore, by reducing the size of the modified spot, it is possible to cut precisely along the line to cut the object to be processed, and to obtain a flat cut surface. When the thickness of the processing target is large, the processing target can be cut by increasing the dimension of the modified spot.

【0115】[0115]

【発明の効果】本発明に係るレーザ加工装置及びレーザ
加工方法によれば、加工対象物の表面に溶融や切断予定
ラインから外れた割れが生じることなく、加工対象物を
切断することができる。よって、加工対象物を切断する
ことにより作製される製品(例えば、半導体チップ、圧
電デバイスチップ、液晶等の表示装置)の歩留まりや生
産性を向上させることができる。
According to the laser processing apparatus and the laser processing method according to the present invention, the object to be processed can be cut without melting or cracking off the line to be cut on the surface of the object to be processed. Therefore, the yield and productivity of a product (for example, a display device such as a semiconductor chip, a piezoelectric device chip, or a liquid crystal) manufactured by cutting an object to be processed can be improved.

【0116】本発明に係るレーザ加工装置及びレーザ加
工方法によれば、改質スポットの寸法を制御できる。こ
のため、切断予定ラインに沿って精密に加工対象物を切
断でき、また平坦な切断面を得ることができる。
According to the laser processing apparatus and the laser processing method according to the present invention, the dimensions of the modified spot can be controlled. Therefore, the object to be processed can be cut precisely along the line to be cut, and a flat cut surface can be obtained.

【0117】本発明に係るレーザ加工装置によれば、パ
ワーの大きさ及び開口数の大きさのうち少なくともいず
れか一つの入力に基づき、これらの条件で形成される改
質スポットの寸法が表示手段に表示される。よって、レ
ーザ加工前に改質スポットの寸法を知ることができる。
According to the laser processing apparatus of the present invention, the size of the modified spot formed under these conditions is displayed on the display means based on at least one of the power and the numerical aperture. Will be displayed. Therefore, the dimensions of the modified spot can be known before the laser processing.

【0118】本発明に係るレーザ加工装置によれば、改
質スポットの寸法の入力に基づき、改質スポットがこの
寸法となるようにパワーの大きさ及び開口数の大きさの
うち少なくともいずれか一つを調節する。よって、所望
の寸法の改質スポットを形成することができる。
According to the laser processing apparatus of the present invention, at least one of the magnitude of the power and the magnitude of the numerical aperture is adjusted based on the input of the dimension of the modified spot so that the modified spot has this dimension. Adjust one. Therefore, a modified spot having a desired size can be formed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本実施形態に係るレーザ加工方法によってレー
ザ加工中の加工対象物の平面図である。
FIG. 1 is a plan view of an object to be processed during laser processing by a laser processing method according to an embodiment.

【図2】図1に示す加工対象物のII−II線に沿った断面
図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the object illustrated in FIG. 1 taken along the line II-II.

【図3】本実施形態に係るレーザ加工方法によるレーザ
加工後の加工対象物の平面図である。
FIG. 3 is a plan view of a processing target after laser processing by the laser processing method according to the embodiment.

【図4】図3に示す加工対象物のIV−IV線に沿った断面
図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the object shown in FIG. 3, taken along line IV-IV.

【図5】図3に示す加工対象物のV−V線に沿った断面図
である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the processing target object shown in FIG. 3 taken along line VV.

【図6】本実施形態に係るレーザ加工方法によって切断
された加工対象物の平面図である。
FIG. 6 is a plan view of a processing object cut by the laser processing method according to the embodiment.

【図7】本実施形態に係るレーザ加工方法における電界
強度とクラックの大きさとの関係を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing a relationship between electric field intensity and crack size in the laser processing method according to the embodiment.

【図8】本実施形態に係るレーザ加工方法の第1工程に
おける加工対象物の断面図である。
FIG. 8 is a sectional view of an object to be processed in a first step of the laser processing method according to the embodiment.

【図9】本実施形態に係るレーザ加工方法の第2工程に
おける加工対象物の断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of a processing target in a second step of the laser processing method according to the embodiment.

【図10】本実施形態に係るレーザ加工方法の第3工程
における加工対象物の断面図である。
FIG. 10 is a sectional view of an object to be processed in a third step of the laser processing method according to the embodiment.

【図11】本実施形態に係るレーザ加工方法の第4工程
における加工対象物の断面図である。
FIG. 11 is a sectional view of an object to be processed in a fourth step of the laser processing method according to the embodiment.

【図12】本実施形態に係るレーザ加工方法により切断
されたシリコンウェハの一部における断面の写真を表し
た図である。
FIG. 12 is a diagram showing a photograph of a cross section of a part of the silicon wafer cut by the laser processing method according to the embodiment.

【図13】本実施形態に係るレーザ加工方法におけるレ
ーザ光の波長とシリコン基板の内部の透過率との関係を
示すグラフである。
FIG. 13 is a graph showing the relationship between the wavelength of laser light and the transmittance inside a silicon substrate in the laser processing method according to the present embodiment.

【図14】本実施形態に係るレーザ加工方法を用いてク
ラックスポットを比較的大きく形成した場合の加工対象
物の平面図である。
FIG. 14 is a plan view of a processing target when a crack spot is formed relatively large using the laser processing method according to the present embodiment.

【図15】図14に示す切断予定ライン上のXV-XVに沿
って切断した断面図である。
15 is a cross-sectional view taken along line XV-XV on the line to be cut shown in FIG. 14;

【図16】図14に示す切断予定ラインと直交するXVI-
XVIに沿って切断した断面図である。
16 is an XVI-axis orthogonal to the line to be cut shown in FIG.
It is sectional drawing cut | disconnected along XVI.

【図17】図14に示す切断予定ラインと直交するXVII
-XVIIに沿って切断した断面図である。
17 is an XVII orthogonal to the line to be cut shown in FIG.
It is sectional drawing cut | disconnected along -XVII.

【図18】図14に示す切断予定ラインと直交するXVII
I-XVIIIに沿って切断した断面図である。
18 is an XVII orthogonal to the line to be cut shown in FIG.
It is sectional drawing cut | disconnected along I-XVIII.

【図19】図14に示す加工対象物を切断予定ラインに
沿って切断した平面図である。
19 is a plan view of the object shown in FIG. 14 cut along a line to cut.

【図20】本実施形態に係るレーザ加工方法を用いてク
ラックスポットを比較的小さく形成した場合の切断予定
ラインに沿った加工対象物の断面図である。
FIG. 20 is a cross-sectional view of an object to be processed along a line to be cut when a crack spot is formed relatively small using the laser processing method according to the present embodiment.

【図21】図20に示す加工対象物を切断予定ラインに
沿って切断した平面図である。
21 is a plan view of the object shown in FIG. 20 cut along a line to cut.

【図22】所定の開口数の集光用レンズを用いてパルス
レーザ光が加工対象物の内部に集光されている状態を示
す加工対象物の断面図である。
FIG. 22 is a cross-sectional view of a processing object showing a state in which pulse laser light is focused inside the processing object using a condensing lens having a predetermined numerical aperture.

【図23】図22に示すレーザ光の照射による多光子吸
収が原因で形成されたクラックスポットを含む加工対象
物の断面図である。
23 is a cross-sectional view of a processing target including a crack spot formed due to multiphoton absorption due to laser light irradiation shown in FIG.

【図24】図22に示す例より大きい開口数の集光用レ
ンズを用いた場合の加工対象物の断面図である。
FIG. 24 is a cross-sectional view of a processing object when a condensing lens having a larger numerical aperture than the example shown in FIG. 22 is used.

【図25】図24に示すレーザ光の照射による多光子吸
収が原因で形成されたクラックスポットを含む加工対象
物の断面図である。
25 is a cross-sectional view of a processing target including a crack spot formed due to multiphoton absorption due to laser light irradiation shown in FIG.

【図26】図22に示す例より小さいパワーのパルスレ
ーザ光を用いた場合の加工対象物の断面図である。
26 is a cross-sectional view of an object to be processed when a pulse laser beam having a smaller power than the example shown in FIG. 22 is used.

【図27】図26に示すレーザ光の照射による多光子吸
収が原因で形成されたクラックスポットを含む加工対象
物の断面図である。
27 is a cross-sectional view of a processing target including a crack spot formed due to multiphoton absorption due to laser light irradiation shown in FIG. 26.

【図28】図24に示す例より小さいパワーのパルスレ
ーザ光を用いた場合の加工対象物の断面図である。
FIG. 28 is a cross-sectional view of a processing target when a pulse laser beam having a smaller power than the example shown in FIG. 24 is used.

【図29】図28に示すレーザ光の照射による多光子吸
収が原因で形成されたクラックスポットを含む加工対象
物の断面図である。
29 is a cross-sectional view of a processing target including a crack spot formed due to multiphoton absorption due to laser light irradiation shown in FIG.

【図30】図21に示す切断予定ラインと直交するXXX-
XXXに沿って切断した断面図である。
30. XXX- orthogonal to the line to be cut shown in FIG.
It is sectional drawing cut | disconnected along XXX.

【図31】本実施形態の第1例に係るレーザ加工装置の
概略構成図である。
FIG. 31 is a schematic configuration diagram of a laser processing apparatus according to a first example of the present embodiment.

【図32】本実施形態に係るレーザ加工装置に備えられ
る全体制御部の一例の一部分を示すブロック図である。
FIG. 32 is a block diagram illustrating a part of an example of an overall control unit provided in the laser processing apparatus according to the embodiment.

【図33】本実施形態に係るレーザ加工装置の全体制御
部に含まれる相関関係記憶部のテーブルの一例を示す図
である。
FIG. 33 is a diagram illustrating an example of a table of a correlation storage unit included in the overall control unit of the laser processing apparatus according to the embodiment.

【図34】本実施形態に係るレーザ加工装置の全体制御
部に含まれる相関関係記憶部のテーブルの他の例を示す
図である。
FIG. 34 is a diagram showing another example of the table of the correlation storage unit included in the overall control unit of the laser processing apparatus according to the embodiment.

【図35】本実施形態に係るレーザ加工装置の全体制御
部に含まれる相関関係記憶部のテーブルのさらに他の例
を示す図である。
FIG. 35 is a diagram showing still another example of the table of the correlation storage unit included in the overall control unit of the laser processing apparatus according to the embodiment.

【図36】本実施形態の第1例に係るレーザ加工方法を
説明するためのフローチャートである。
FIG. 36 is a flowchart illustrating a laser processing method according to a first example of the embodiment.

【図37】本実施形態の第1例に係るレーザ加工方法に
より切断可能なパターンを説明するための加工対象物の
平面図である。
FIG. 37 is a plan view of a processing object for explaining a pattern that can be cut by the laser processing method according to the first example of the embodiment.

【図38】本実施形態の第2例に係るレーザ加工装置の
概略構成図である。
FIG. 38 is a schematic configuration diagram of a laser processing apparatus according to a second example of the present embodiment.

【図39】ビームエキスパンダが配置されていない場合
の集光用レンズによるレーザ光の集光を示す図である。
FIG. 39 is a diagram illustrating focusing of laser light by a focusing lens when no beam expander is provided.

【図40】ビームエキスパンダが配置されている場合の
集光用レンズによるレーザ光の集光を示す図である。
FIG. 40 is a diagram showing the focusing of laser light by a focusing lens when a beam expander is arranged.

【図41】本実施形態の第3例に係るレーザ加工装置の
概略構成図である。
FIG. 41 is a schematic configuration diagram of a laser processing apparatus according to a third example of the present embodiment.

【図42】虹彩絞りが配置されていない場合の集光用レ
ンズによるレーザ光の集光を示す図である。
FIG. 42 is a diagram illustrating focusing of laser light by a focusing lens when no iris diaphragm is arranged.

【図43】虹彩絞りが配置されている場合の集光用レン
ズによるレーザ光の集光を示す図である。
FIG. 43 is a diagram illustrating focusing of laser light by a focusing lens when an iris diaphragm is arranged.

【図44】本実施形態のレーザ加工装置の変形例に備え
られる全体制御部の一例のブロック図である。
FIG. 44 is a block diagram of an example of an overall control unit provided in a modified example of the laser processing apparatus of the present embodiment.

【図45】本実施形態のレーザ加工装置の変形例に備え
られる全体制御部の他の例のブロック図である。
FIG. 45 is a block diagram of another example of the overall control unit provided in a modified example of the laser processing apparatus of the present embodiment.

【図46】本実施形態のレーザ加工装置の変形例に備え
られる全体制御部のさらに他の例のブロック図である。
FIG. 46 is a block diagram of still another example of the overall control unit provided in a modification of the laser processing apparatus of the present embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・加工対象物、3・・・表面、5・・・切断予定
ライン、7・・・改質領域、9・・・クラック領域、1
1・・・シリコンウェハ、13・・・溶融処理領域、4
1・・・領域、43・・・切断面、90・・・クラック
スポット、101・・・レーザ光源、105,105a,
105b,105c・・・集光用レンズ、109・・・X
軸ステージ、111・・・Y軸ステージ、113・・・Z
軸ステージ、400・・・レーザ加工装置、401・・
・パワー調節部、403・・・レンズ選択機構、411
・・・寸法選択部、413・・・相関関係記憶部、41
5・・・画像作成部、417・・・パワー選択部、41
9・・・開口数選択部、421・・・組選択部、500
・・・レーザ加工装置、501・・・ビームエキスパン
ダ、600・・・レーザ加工装置、601・・・虹彩絞
り、P・・・集光点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Processing object, 3 ... Surface, 5 ... Cut line, 7 ... Modification area, 9 ... Crack area, 1
1 ... silicon wafer, 13 ... melt processing area, 4
1 ... region, 43 ... cut surface, 90 ... crack spot, 101 ... laser light source, 105, 105a,
105b, 105c: Condensing lens, 109: X
Axis stage, 111 ... Y axis stage, 113 ... Z
Axis stage, 400 ... laser processing device, 401 ...
-Power adjustment unit, 403: Lens selection mechanism, 411
... Dimension selection unit, 413, correlation storage unit, 41
5 ... image creation unit, 417 ... power selection unit, 41
9 ... numerical aperture selection unit, 421 ... group selection unit, 500
・ ・ ・ Laser processing equipment, 501 ・ ・ ・ Beam expander, 600 ・ ・ ・ Laser processing equipment, 601 ・ ・ ・ Iris diaphragm, P ・ ・ ・ Condensing point

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B23K 26/06 B23K 26/06 Z C03B 33/08 C03B 33/08 (72)発明者 内山 直己 静岡県浜松市市野町1126番地の1 浜松ホ トニクス株式会社内 (72)発明者 和久田 敏光 静岡県浜松市市野町1126番地の1 浜松ホ トニクス株式会社内 Fターム(参考) 4E068 AE01 CA02 CA03 CA11 CB05 CC02 CD13 DA11 DB10 DB12 DB13 4G015 FA06 FB02 FB03 FC02 FC10 FC14 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) B23K 26/06 B23K 26/06 Z C03B 33/08 C03B 33/08 (72) Inventor Naoki Uchiyama Ichinomachi, Hamamatsu-shi, Shizuoka 1126 No. 1 in Hamamatsu Photonics Co., Ltd. (72) Inventor Toshimitsu Wakuda 1126 No. 1-cho, Hamamatsu-shi, Shizuoka Pref. 4G015 FA06 FB02 FB03 FC02 FC10 FC14

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 パルス幅が1μs以下のパルスレーザ光
を出射するレーザ光源と、 パルスレーザ光のパワー大きさの入力に基づいて前記レ
ーザ光源から出射されるパルスレーザ光のパワーの大き
さを調節するパワー調節手段と、 前記レーザ光源から出射されたパルスレーザ光の集光点
のピークパワー密度が1×108(W/cm2)以上になるよ
うにパルスレーザ光を集光する集光手段と、 前記集光手段により集光されたパルスレーザ光の集光点
を加工対象物の内部に合わせる手段と、 前記加工対象物の切断予定ラインに沿ってパルスレーザ
光の集光点を相対的に移動させる移動手段と、 を備え、 前記内部に集光点を合わせて1パルスのパルスレーザ光
を前記加工対象物に照射することにより、前記内部に1
つの改質スポットが形成され、 前記パワー調節手段により調節されるパルスレーザ光の
パワーの大きさと改質スポットの寸法との相関関係を予
め記憶した相関関係記憶手段と、 前記入力されたパルスレーザ光のパワーの大きさに基づ
いて、この大きさのパワーで形成される改質スポットの
寸法を前記相関関係記憶手段から選択する寸法選択手段
と、 前記寸法選択手段により選択された改質スポットの寸法
を表示する寸法表示手段と、 を備える、レーザ加工装置。
1. A laser light source for emitting a pulse laser beam having a pulse width of 1 μs or less, and a power level of the pulse laser beam emitted from the laser light source is adjusted based on an input of a power level of the pulse laser beam. Power adjusting means for focusing, and focusing means for focusing the pulsed laser light so that the peak power density of the focused point of the pulsed laser light emitted from the laser light source is 1 × 10 8 (W / cm 2 ) or more Means for adjusting the focal point of the pulsed laser light focused by the focusing means to the inside of the object to be processed; and Moving means for moving the laser beam to the processing object, and irradiating the processing object with one pulse of pulsed laser light with the converging point adjusted to the inside of the processing object, whereby
Two modified spots are formed, a correlation storage unit that stores in advance a correlation between the magnitude of the power of the pulse laser beam adjusted by the power adjustment unit and the dimension of the modified spot, and the input pulsed laser beam. Size selecting means for selecting the size of the modified spot formed with the power of this magnitude from the correlation storage means, based on the magnitude of the power of the size, and the dimension of the modified spot selected by the size selecting means A laser processing apparatus, comprising: dimension display means for displaying
【請求項2】 パルス幅が1μs以下のパルスレーザ光
を出射するレーザ光源と、 前記レーザ光源から出射されたパルスレーザ光の集光点
のピークパワー密度が1×108(W/cm2)以上になるよ
うにパルスレーザ光を集光する集光用レンズと、 開口数の大きさの入力に基づいて前記集光用レンズを含
む光学系の開口数の大きさを調節する開口数調節手段
と、 前記集光用レンズにより集光されたパルスレーザ光の集
光点を加工対象物の内部に合わせる手段と、 前記加工対象物の切断予定ラインに沿ってパルスレーザ
光の集光点を相対的に移動させる移動手段と、 を備え、 前記内部に集光点を合わせて1パルスのパルスレーザ光
を前記加工対象物に照射することにより、前記内部に1
つの改質スポットが形成され、 前記開口数調節手段により調節される開口数の大きさと
改質スポットの寸法との相関関係を予め記憶した相関関
係記憶手段と、 前記入力された開口数の大きさに基づいて、この大きさ
の開口数で形成される改質スポットの寸法を前記相関関
係記憶手段から選択する寸法選択手段と、 前記寸法選択手段により選択された改質スポットの寸法
を表示する寸法表示手段と、 を備える、レーザ加工装置。
2. A laser light source for emitting a pulse laser beam having a pulse width of 1 μs or less, and a peak power density of a focal point of the pulse laser beam emitted from the laser light source is 1 × 10 8 (W / cm 2 ). A condensing lens for condensing the pulse laser light as described above, and a numerical aperture adjusting means for adjusting the numerical aperture of the optical system including the condensing lens based on the input of the numerical aperture Means for adjusting the focal point of the pulsed laser light focused by the focusing lens to the inside of the object to be processed; and relative the focal point of the pulsed laser light along a line to be cut of the object to be processed. A moving means for moving the object, and irradiating the processing object with one pulse of pulsed laser light with the converging point in the inside, whereby 1
Two modification spots are formed, a correlation storage unit in which a correlation between the size of the numerical aperture adjusted by the numerical aperture adjustment unit and the size of the modification spot is stored in advance, and the size of the input numerical aperture Dimension selecting means for selecting the dimension of the modified spot formed with the numerical aperture of this size from the correlation storage means based on the following: Dimension for displaying the dimension of the modified spot selected by the dimension selecting means A laser processing apparatus comprising: a display unit.
【請求項3】 パルス幅が1μs以下のパルスレーザ光
を出射するレーザ光源と、 前記レーザ光源から出射されたパルスレーザ光の集光点
のピークパワー密度が1×108(W/cm2)以上になるよ
うにパルスレーザ光を集光する集光用レンズを複数含み
かつ前記複数の集光用レンズを選択可能なレンズ選択手
段と、 を備え、 前記複数の集光用レンズを含む光学系はそれぞれ開口数
が異なり、 前記レンズ選択手段で選択された集光用レンズにより集
光されたパルスレーザ光の集光点を加工対象物の内部に
合わせる手段と、 前記加工対象物の切断予定ラインに沿ってパルスレーザ
光の集光点を相対的に移動させる移動手段と、 を備え、 前記内部に集光点を合わせて1パルスのパルスレーザ光
を前記加工対象物に照射することにより、前記内部に1
つの改質スポットが形成され、 前記複数の集光用レンズを含む光学系の開口数の大きさ
と改質スポットの寸法との相関関係を予め記憶した相関
関係記憶手段と、 選択された前記集光用レンズを含む光学系の開口数の大
きさに基づいて、この大きさの開口数で形成される改質
スポットの寸法を前記相関関係記憶手段から選択する寸
法選択手段と、 前記寸法選択手段により選択された改質スポットの寸法
を表示する寸法表示手段と、 を備える、レーザ加工装置。
3. A laser light source for emitting pulse laser light having a pulse width of 1 μs or less, and a peak power density of a focal point of the pulse laser light emitted from the laser light source is 1 × 10 8 (W / cm 2 ). An optical system including a plurality of condensing lenses for condensing the pulsed laser light and selecting the plurality of condensing lenses as described above; and an optical system including the plurality of condensing lenses. Means for adjusting the focal point of the pulsed laser beam focused by the focusing lens selected by the lens selecting means to the inside of the processing object, and a line to cut the processing object Moving means for relatively moving the focal point of the pulsed laser light along, and irradiating the processing object with one pulse of the pulsed laser light by adjusting the focal point to the inside thereof, 1 inside
Correlation modification means in which a correlation between the size of the numerical aperture of the optical system including the plurality of condenser lenses and the dimension of the modification spot is stored in advance, and the selected condensing spot is formed. Based on the size of the numerical aperture of the optical system including the lens for use, a dimension selecting means for selecting the dimension of the modified spot formed with the numerical aperture of this size from the correlation storage means, and A laser processing apparatus, comprising: dimension display means for displaying a dimension of a selected modified spot.
【請求項4】 パルス幅が1μs以下のパルスレーザ光
を出射するレーザ光源と、 パルスレーザ光のパワー大きさの入力に基づいて前記レ
ーザ光源から出射されるパルスレーザ光のパワーの大き
さを調節するパワー調節手段と、 前記レーザ光源から出射されたパルスレーザ光の集光点
のピークパワー密度が1×108(W/cm2)以上になるよ
うにパルスレーザ光を集光する集光用レンズと、 開口数の大きさの入力に基づいて前記集光用レンズを含
む光学系の開口数の大きさを調節する開口数調節手段
と、 前記集光用レンズにより集光されたパルスレーザ光の集
光点を加工対象物の内部に合わせる手段と、 前記加工対象物の切断予定ラインに沿ってパルスレーザ
光の集光点を相対的に移動させる移動手段と、 を備え、 前記内部に集光点を合わせて1パルスのパルスレーザ光
を前記加工対象物に照射することにより、前記内部に1
つの改質スポットが形成され、 前記パワー調節手段により調節されるパルスレーザ光の
パワーの大きさ及び前記開口数調節手段により調節され
る開口数の大きさの組と改質スポットの寸法との相関関
係を予め記憶した相関関係記憶手段と、 前記入力されたパルスレーザ光のパワーの大きさに及び
前記入力された開口数の大きさに基づいてこれらの大き
さで形成される改質スポットの寸法を前記相関関係記憶
手段から選択する寸法選択手段と、 前記寸法選択手段により選択された改質スポットの寸法
を表示する寸法表示手段と、 を備える、レーザ加工装置。
4. A laser light source that emits a pulse laser beam having a pulse width of 1 μs or less, and a power level of the pulse laser beam emitted from the laser light source is adjusted based on an input of a power level of the pulse laser beam. Power adjusting means for converging the pulse laser light so that the peak power density of the converging point of the pulse laser light emitted from the laser light source is 1 × 10 8 (W / cm 2 ) or more. A lens; a numerical aperture adjusting means for adjusting a numerical aperture of the optical system including the condensing lens based on an input of the numerical aperture; and a pulsed laser beam condensed by the condensing lens Means for adjusting the focal point of the laser beam to the inside of the object to be processed; and moving means for relatively moving the focal point of the pulsed laser light along the line to cut the object to be processed. Adjust the light spot By irradiating one pulse of the pulsed laser light to the processing object, 1 to the internal
And a set of the magnitude of the power of the pulsed laser beam adjusted by the power adjusting means and the set of the numerical aperture adjusted by the numerical aperture adjusting means and the size of the modified spot. A correlation storage means for storing the relationship in advance; and a dimension of the modified spot formed with these magnitudes based on the magnitude of the power of the inputted pulsed laser beam and the magnitude of the inputted numerical aperture. A laser processing apparatus, comprising: a dimension selecting unit that selects from the correlation storage unit; and a dimension displaying unit that displays a dimension of the modified spot selected by the dimension selecting unit.
【請求項5】 パルス幅が1μs以下のパルスレーザ光
を出射するレーザ光源と、 パルスレーザ光のパワー大きさの入力に基づいて前記レ
ーザ光源から出射されるパルスレーザ光のパワーの大き
さを調節するパワー調節手段と、 前記レーザ光源から出射されたパルスレーザ光の集光点
のピークパワー密度が1×108(W/cm2)以上になるよ
うにパルスレーザ光を集光する集光用レンズを複数含み
かつ前記複数の集光用レンズを選択可能なレンズ選択手
段と、 を備え、 前記複数の集光用レンズを含む光学系はそれぞれ開口数
が異なり、 前記レンズ選択手段で選択された前記集光用レンズによ
り集光されたパルスレーザ光の集光点を加工対象物の内
部に合わせる手段と、 前記加工対象物の切断予定ラインに沿ってパルスレーザ
光の集光点を相対的に移動させる移動手段と、 を備え、 前記内部に集光点を合わせて1パルスのパルスレーザ光
を前記加工対象物に照射することにより、前記内部に1
つの改質スポットが形成され、 前記パワー調節手段により調節されるパルスレーザ光の
パワーの大きさ及び前記複数の集光用レンズを含む光学
系の開口数の大きさの組と改質スポットの寸法との相関
関係を予め記憶した相関関係記憶手段と、 前記入力されたパルスレーザ光のパワーの大きさに及び
選択された前記集光用レンズを含む光学系の開口数の大
きさに基づいて、これらの大きさで形成される改質スポ
ットの寸法を前記相関関係記憶手段から選択する寸法選
択手段と、 前記寸法選択手段により選択された改質スポットの寸法
を表示する寸法表示手段と、 を備える、レーザ加工装置。
5. A laser light source for emitting a pulse laser beam having a pulse width of 1 μs or less, and adjusting the power of the pulse laser beam emitted from the laser light source based on an input of the power of the pulse laser beam. Power adjusting means for converging the pulse laser light so that the peak power density of the converging point of the pulse laser light emitted from the laser light source is 1 × 10 8 (W / cm 2 ) or more. Lens selecting means including a plurality of lenses and capable of selecting the plurality of condensing lenses, wherein the optical systems including the plurality of condensing lenses have different numerical apertures, and are selected by the lens selecting means. Means for adjusting the focal point of the pulsed laser light focused by the focusing lens to the inside of the object to be processed, and a relative point of focus of the pulsed laser light along a line to be cut of the object to be processed. Moving means for moving the object to be processed, and irradiating the object to be processed with one pulse of pulsed laser light with the converging point adjusted to the inside, whereby the inside of the object is
Two modified spots are formed, a set of the magnitude of the power of the pulsed laser light adjusted by the power adjusting means, the numerical aperture of the optical system including the plurality of condensing lenses, and the dimension of the modified spot. Correlation storage means pre-stored the correlation with, based on the magnitude of the power of the input pulsed laser light and the magnitude of the numerical aperture of the optical system including the selected condensing lens, Dimension selecting means for selecting the dimension of the modified spot formed with these sizes from the correlation storage means, and dimension displaying means for displaying the dimension of the modified spot selected by the dimension selecting means. , Laser processing equipment.
【請求項6】 前記寸法選択手段で選択された寸法の改
質スポットの画像を作成する画像作成手段と、 前記画像作成手段により作成された画像を表示する画像
表示手段と、 を備える、請求項1〜5のいずれかに記載のレーザ加工
装置。
6. An image creating means for creating an image of a modified spot having a dimension selected by the dimension selecting means, and an image display means for displaying an image created by the image creating means. The laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 5.
【請求項7】 パルス幅が1μs以下のパルスレーザ光
を出射するレーザ光源と、 前記レーザ光源から出射されるパルスレーザ光のパワー
の大きさを調節するパワー調節手段と、 前記レーザ光源から出射されたパルスレーザ光の集光点
のピークパワー密度が1×108(W/cm2)以上になるよ
うにパルスレーザ光を集光する集光手段と、 前記集光手段により集光されたパルスレーザ光の集光点
を加工対象物の内部に合わせる手段と、 前記加工対象物の切断予定ラインに沿ってパルスレーザ
光の集光点を相対的に移動させる移動手段と、 を備え、 前記内部に集光点を合わせて1パルスのパルスレーザ光
を前記加工対象物に照射することにより、前記内部に1
つの改質スポットが形成され、 前記パワー調節手段により調節されるパルスレーザ光の
パワーの大きさと改質スポットの寸法との相関関係を予
め記憶した相関関係記憶手段と、 改質スポットの寸法の入力に基づいて、この寸法に形成
できるパルスレーザ光のパワーの大きさを前記相関関係
記憶手段から選択するパワー選択手段と、 を備え、 前記パワー調節手段は、前記パワー選択手段により選択
されたパワーの大きさとなるように前記レーザ光源から
出射されるパルスレーザ光のパワーの大きさを調節す
る、レーザ加工装置。
7. A laser light source for emitting a pulse laser beam having a pulse width of 1 μs or less, power adjusting means for adjusting the magnitude of power of the pulse laser beam emitted from the laser light source, and a laser beam emitted from the laser light source. Focusing means for focusing the pulsed laser light so that the peak power density of the focused point of the pulsed laser light is 1 × 10 8 (W / cm 2 ) or more; and pulses focused by the focusing means Means for adjusting the focal point of the laser light to the inside of the object to be processed; and moving means for relatively moving the focal point of the pulsed laser light along a line to cut the object to be processed; By irradiating the object with one pulse of pulsed laser light with the focusing point set at
Correlation modifying means in which a correlation between the magnitude of the power of the pulsed laser beam adjusted by the power adjusting means and the dimension of the modified spot is stored in advance, and the dimension of the modified spot is input. And a power selecting unit that selects the magnitude of the power of the pulse laser light that can be formed to this size from the correlation storage unit, based on the above, wherein the power adjusting unit has a power of the power selected by the power selecting unit. A laser processing apparatus that adjusts the magnitude of the power of the pulsed laser light emitted from the laser light source so as to have a magnitude.
【請求項8】 パルス幅が1μs以下のパルスレーザ光
を出射するレーザ光源と、 前記レーザ光源から出射されたパルスレーザ光の集光点
のピークパワー密度が1×108(W/cm2)以上になるよ
うにパルスレーザ光を集光する集光用レンズと、 前記集光用レンズを含む光学系の開口数の大きさを調節
する開口数調節手段と、 前記集光用レンズにより集光されたパルスレーザ光の集
光点を加工対象物の内部に合わせる手段と、 前記加工対象物の切断予定ラインに沿ってパルスレーザ
光の集光点を相対的に移動させる移動手段と、 を備え、 前記内部に集光点を合わせて1パルスのパルスレーザ光
を前記加工対象物に照射することにより、前記内部に1
つの改質スポットが形成され、 前記開口数調節手段により調節される開口数の大きさと
改質スポットの寸法との相関関係を予め記憶した相関関
係記憶手段と、 改質スポットの寸法の入力に基づいて、この寸法に形成
できる開口数の大きさを前記相関関係記憶手段から選択
する開口数選択手段と、 を備え、 前記開口数調節手段は、前記開口数選択手段により選択
された開口数の大きさとなるように前記集光用レンズを
含む光学系の開口数の大きさを調節する、レーザ加工装
置。
8. A laser light source that emits a pulse laser beam having a pulse width of 1 μs or less, and a peak power density of a focal point of the pulse laser beam emitted from the laser light source is 1 × 10 8 (W / cm 2 ). A condensing lens for condensing the pulsed laser light as described above; a numerical aperture adjusting means for adjusting the size of the numerical aperture of the optical system including the condensing lens; Means for adjusting the focal point of the pulsed laser light to the inside of the object to be processed; and moving means for relatively moving the focal point of the pulsed laser light along a line to cut the object to be processed. By irradiating the object with a pulse laser beam of one pulse with the converging point adjusted inside,
Two modified spots are formed, a correlation storage unit storing in advance a correlation between the size of the numerical aperture adjusted by the numerical aperture adjusting unit and the dimension of the modified spot, and based on the input of the dimension of the modified spot. And a numerical aperture selecting means for selecting the size of the numerical aperture that can be formed in this dimension from the correlation storage means. The numerical aperture adjusting means includes a numerical aperture selected by the numerical aperture selecting means. A laser processing apparatus for adjusting the size of the numerical aperture of an optical system including the condensing lens so that
【請求項9】 パルス幅が1μs以下のパルスレーザ光
を出射するレーザ光源と、 前記レーザ光源から出射されたパルスレーザ光の集光点
のピークパワー密度が1×108(W/cm2)以上になるよ
うにパルスレーザ光を集光する集光用レンズを複数含み
かつ前記複数の集光用レンズを選択可能なレンズ選択手
段と、 を備え、 前記複数の集光用レンズを含む光学系はそれぞれ開口数
が異なり、 前記レンズ選択手段で選択された前記集光用レンズによ
り集光されたパルスレーザ光の集光点を加工対象物の内
部に合わせる手段と、 前記加工対象物の切断予定ラインに沿ってパルスレーザ
光の集光点を相対的に移動させる移動手段と、 を備え、 前記内部に集光点を合わせて1パルスのパルスレーザ光
を前記加工対象物に照射することにより、前記内部に1
つの改質スポットが形成され、 前記複数の集光用レンズの開口数の大きさと改質スポッ
トの寸法との相関関係を予め記憶した相関関係記憶手段
と、 改質スポットの寸法の入力に基づいて、この寸法に形成
できる開口数の大きさを前記相関関係記憶手段から選択
する開口数選択手段と、 を備え、 前記レンズ選択手段は、前記開口数選択手段により選択
された開口数の大きさとなるように前記複数の集光用レ
ンズの選択をする、レーザ加工装置。
9. A laser light source for emitting a pulse laser beam having a pulse width of 1 μs or less, and a peak power density of a focal point of the pulse laser beam emitted from the laser light source is 1 × 10 8 (W / cm 2 ). An optical system including a plurality of condensing lenses for condensing the pulsed laser light and selecting the plurality of condensing lenses as described above; and an optical system including the plurality of condensing lenses. Each has a different numerical aperture, a means for adjusting the focal point of the pulsed laser beam focused by the focusing lens selected by the lens selecting means to the inside of the processing object, and the cutting of the processing object Moving means for relatively moving the focal point of the pulsed laser light along the line, and irradiating the processing object with one pulse of the pulsed laser light by adjusting the focal point to the inside thereof, The inside 1
Two modified spots are formed, and a correlation storage unit in which a correlation between the size of the numerical aperture of the plurality of condenser lenses and the dimension of the modified spot is stored in advance, based on the input of the dimension of the modified spot. And a numerical aperture selecting means for selecting the size of the numerical aperture that can be formed in this dimension from the correlation storage means. The lens selecting means has the numerical aperture selected by the numerical aperture selecting means. A laser processing apparatus for selecting the plurality of focusing lenses as described above.
【請求項10】 パルス幅が1μs以下のパルスレーザ
光を出射するレーザ光源と、 前記レーザ光源から出射されるパルスレーザ光のパワー
の大きさを調節するパワー調節手段と、 前記レーザ光源から出射されたパルスレーザ光の集光点
のピークパワー密度が1×108(W/cm2)以上になるよ
うにパルスレーザ光を集光する集光用レンズと、 前記集光用レンズを含む光学系の開口数の大きさを調節
する開口数調節手段と、 前記集光用レンズにより集光されたパルスレーザ光の集
光点を加工対象物の内部に合わせる手段と、 前記加工対象物の切断予定ラインに沿ってパルスレーザ
光の集光点を相対的に移動させる移動手段と、 を備え、 前記内部に集光点を合わせて1パルスのパルスレーザ光
を前記加工対象物に照射することにより、前記内部に1
つの改質スポットが形成され、 前記パワー調節手段により調節されるパルスレーザ光の
パワーの大きさ及び前記開口数調節手段により調節され
る開口数の大きさの組と改質スポットの寸法との相関関
係を予め記憶した相関関係記憶手段と、 改質スポットの寸法の入力に基づいて、この寸法に形成
できるパワー及び開口数の大きさの組を前記相関関係記
憶手段から選択する組選択手段と、 を備え、 前記パワー調節手段及び前記開口数調節手段は、前記組
選択手段により選択されたパワー及び開口数の大きさと
なるように前記レーザ光源から出射されるパルスレーザ
光のパワーの大きさ及び前記集光用レンズを含む光学系
の開口数の大きさを調節する、レーザ加工装置。
10. A laser light source for emitting a pulsed laser beam having a pulse width of 1 μs or less; power adjusting means for adjusting the magnitude of power of the pulsed laser beam emitted from the laser light source; A condensing lens for condensing the pulsed laser beam so that the peak power density of the condensed point of the pulsed laser beam is 1 × 10 8 (W / cm 2 ) or more, and an optical system including the condensing lens Numerical aperture adjusting means for adjusting the size of the numerical aperture, means for adjusting the focal point of the pulsed laser light focused by the focusing lens to the inside of the processing object, and cutting of the processing object Moving means for relatively moving the focal point of the pulsed laser light along the line, and irradiating the processing object with one pulse of the pulsed laser light by adjusting the focal point to the inside thereof, The inside 1
And a set of the magnitude of the power of the pulsed laser beam adjusted by the power adjusting means and the set of the numerical aperture adjusted by the numerical aperture adjusting means and the size of the modified spot. A correlation storage unit in which the relationship is stored in advance; and a pair selection unit for selecting a set of power and numerical aperture size that can be formed in this size from the correlation storage unit based on input of a dimension of the modified spot; The power adjustment means and the numerical aperture adjustment means, the magnitude of the power of the pulse laser light emitted from the laser light source so as to be the power and the numerical aperture selected by the set selection means, and A laser processing apparatus for adjusting the numerical aperture of an optical system including a condensing lens.
【請求項11】 パルス幅が1μs以下のパルスレーザ
光を出射するレーザ光源と、 前記レーザ光源から出射されるパルスレーザ光のパワー
の大きさを調節するパワー調節手段と、 前記レーザ光源から出射されたパルスレーザ光の集光点
のピークパワー密度が1×108(W/cm2)以上になるよ
うにパルスレーザ光を集光する集光用レンズを複数含み
かつ前記複数の集光用レンズを選択可能なレンズ選択手
段と、 を備え、 前記複数の集光用レンズを含む光学系はそれぞれ開口数
が異なり、 前記レンズ選択手段で選択された前記集光用レンズによ
り集光されたパルスレーザ光の集光点を加工対象物の内
部に合わせる手段と、 前記加工対象物の切断予定ラインに沿ってパルスレーザ
光の集光点を相対的に移動させる移動手段と、 を備え、 前記内部に集光点を合わせて1パルスのパルスレーザ光
を前記加工対象物に照射することにより、前記内部に1
つの改質スポットが形成され、 前記パワー調節手段により調節されるパルスレーザ光の
パワーの大きさ及び前記複数の集光用レンズの開口数の
大きさの組と改質スポットの寸法との相関関係を予め記
憶した相関関係記憶手段と、 改質スポットの寸法の入力に基づいて、この寸法に形成
できるパワー及び開口数の大きさの組を前記相関関係記
憶手段から選択する組選択手段と、 を備え、 前記パワー調節手段及び前記レンズ選択手段は、前記組
選択手段により選択されたパワー及び開口数の大きさと
なるように前記レーザ光源から出射されるパルスレーザ
光のパワーの大きさの調節及び前記複数の集光用レンズ
の選択をする、レーザ加工装置。
11. A laser light source for emitting a pulse laser beam having a pulse width of 1 μs or less; power adjusting means for adjusting the magnitude of the power of the pulse laser beam emitted from the laser light source; And a plurality of condensing lenses for condensing the pulsed laser light so that the peak power density at the converging point of the pulsed laser light is 1 × 10 8 (W / cm 2 ) or more. An optical system including the plurality of focusing lenses, each having a different numerical aperture, and a pulse laser focused by the focusing lens selected by the lens selecting unit. Means for adjusting the focal point of light to the inside of the object to be processed; and moving means for relatively moving the focal point of the pulsed laser light along a line to cut the object to be processed; By irradiating the pulse laser beam of one pulse with its focusing point on the workpiece, the internal 1
And a correlation between a set of the magnitude of the power of the pulsed laser beam adjusted by the power adjusting means and the magnitude of the numerical aperture of the plurality of focusing lenses and the dimension of the modified spot. Correlation storage means in which is stored in advance; and a set selection means for selecting, from the correlation storage means, a set of power and numerical aperture size that can be formed in this dimension based on the input of the dimension of the modified spot, The power adjusting unit and the lens selecting unit are configured to adjust the magnitude of the power of the pulsed laser light emitted from the laser light source so as to have the magnitude of the power and the numerical aperture selected by the set selecting unit, and A laser processing device that selects a plurality of focusing lenses.
【請求項12】 前記パワー選択手段により選択された
パワーの大きさを表示する表示手段を備える、請求項7
記載のレーザ加工装置。
12. The apparatus according to claim 7, further comprising a display unit for displaying the magnitude of the power selected by said power selection unit.
The laser processing apparatus according to the above.
【請求項13】 前記開口数選択手段により選択された
開口数の大きさを表示する表示手段を備える、請求項8
又は9記載のレーザ加工装置。
13. A display unit for displaying a size of a numerical aperture selected by the numerical aperture selection unit.
Or the laser processing apparatus according to 9.
【請求項14】 前記組選択手段により選択された組の
パワーの大きさ及び開口数の大きさを表示する表示手段
を備える、請求項10又は11記載のレーザ加工装置。
14. The laser processing apparatus according to claim 10, further comprising display means for displaying the magnitude of the power and the magnitude of the numerical aperture of the set selected by said set selecting means.
【請求項15】 前記切断予定ラインに沿って前記加工
対象物の前記内部に形成された複数の前記改質スポット
により改質領域が規定され、 前記改質領域は、前記内部においてクラックが発生した
領域であるクラック領域、前記内部において溶融処理し
た領域である溶融処理領域及び前記内部において屈折率
が変化した領域である屈折率変化領域のうち少なくとも
いずれか一つを含む、請求項1〜14のいずれかに記載
のレーザ加工装置。
15. A modified region is defined by the plurality of modified spots formed inside the processing object along the line to be cut, and the modified region has a crack in the interior. The crack region which is a region, including at least one of a refractive index change region which is a region where a refractive index has changed in the inside and a melt processing region which is a region where a melt process has been performed in the inside, The laser processing apparatus according to any one of the above.
【請求項16】 パルスレーザ光の集光点を加工対象物
の内部に合わせて、前記加工対象物にパルスレーザ光を
照射することにより、前記加工対象物の切断予定ライン
に沿って前記加工対象物の内部に多光子吸収による改質
領域を形成する第1工程と、 パルスレーザ光のパワーを前記第1工程より大きく又は
小さくなるように調節し、かつパルスレーザ光の集光点
を前記加工対象物の内部に合わせて、前記加工対象物に
パルスレーザ光を照射することにより、前記加工対象物
の他の切断予定ラインに沿って前記加工対象物の内部に
多光子吸収による他の改質領域を形成する第2工程と、 を備える、レーザ加工方法。
16. A method according to claim 1, further comprising: irradiating the processing object with the pulsed laser beam while adjusting a focal point of the pulse laser light to the inside of the processing object, thereby cutting the processing object along a line to cut the processing object. A first step of forming a modified region by multiphoton absorption inside the object; adjusting the power of the pulsed laser light so as to be larger or smaller than that of the first step; By irradiating the object to be processed with pulsed laser light in accordance with the inside of the object, another modification by multiphoton absorption is performed inside the object along another line to be cut of the object. A second step of forming a region, comprising:
【請求項17】 パルスレーザ光の集光点を加工対象物
の内部に合わせて、前記加工対象物にパルスレーザ光を
照射することにより、前記加工対象物の切断予定ライン
に沿って前記加工対象物の内部に多光子吸収による改質
領域を形成する第1工程と、 パルスレーザ光を集光する集光用レンズを含む光学系の
開口数を前記第1工程より大きく又は小さくなるように
調節し、かつパルスレーザ光の集光点を前記加工対象物
の内部に合わせて、前記加工対象物にパルスレーザ光を
照射することにより、前記加工対象物の他の切断予定ラ
インに沿って前記加工対象物の内部に多光子吸収による
他の改質領域を形成する第2工程と、 を備える、レーザ加工方法。
17. A method according to claim 1, further comprising: irradiating the processing target with the pulsed laser beam while adjusting a focal point of the pulse laser light to the inside of the processing target, thereby cutting the processing target along a cutting line of the processing target. A first step of forming a modified region by multiphoton absorption inside the object; and adjusting the numerical aperture of an optical system including a condensing lens for condensing the pulsed laser light so as to be larger or smaller than the first step. By aligning the focal point of the pulsed laser light with the inside of the object to be processed, and irradiating the object to be processed with the pulsed laser beam, the processing is performed along another line to be cut of the object to be processed. A second step of forming another modified region by multiphoton absorption inside the object.
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