JP2002340804A - Observation method and observation device of mark - Google Patents

Observation method and observation device of mark

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JP2002340804A
JP2002340804A JP2002038759A JP2002038759A JP2002340804A JP 2002340804 A JP2002340804 A JP 2002340804A JP 2002038759 A JP2002038759 A JP 2002038759A JP 2002038759 A JP2002038759 A JP 2002038759A JP 2002340804 A JP2002340804 A JP 2002340804A
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JP
Japan
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laser beam
light
mark
workpiece
laser
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JP2002038759A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Hayashi
健一 林
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Publication date
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  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for observing a mark formed by a method capable of suppressing generation of a crack reaching the surface. SOLUTION: A transparent member having the mark by the crack formed inside is irradiated with illumination light. Scattered light from the mark is observed on the position where light transmitting the transparent member in illumination light does not enter.

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、マークの観察方法
及び観察装置に関し、特に透明部材の内部に形成された
クラックによるマークの観察方法及び観察装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for observing a mark, and more particularly to a method and an apparatus for observing a mark due to a crack formed inside a transparent member.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザ光によるアブレーションを利用し
て、例えば透明ガラス基板等の被加工部材の表面にマー
キングする方法が知られている。この方法によると、被
加工部材の表面に微細な割れが発生し、その破片が製造
ラインに混入する場合がある。また、マーキングされた
位置の近傍に「デブリ」と称される付着物が堆積するた
め、この付着物を除去するための洗浄を行う必要があ
る。
2. Description of the Related Art There is known a method of marking a surface of a member to be processed such as a transparent glass substrate using ablation by a laser beam. According to this method, fine cracks may occur on the surface of the workpiece, and the fragments may be mixed into the production line. In addition, since deposits called "debris" are deposited near the marked position, it is necessary to perform cleaning to remove the deposits.

【0003】被加工部材の表面に損傷を与えることな
く、その内部にレーザ光を集光し、被加工部材の内部に
マーキングを行う方法が、特開平3−124486号公
報に開示されている。この方法によると、被加工部材の
表面が損傷を受けないため、微細な割れの発生、及びデ
ブリの付着を防止できる。
Japanese Patent Laid-Open Publication No. 3-124486 discloses a method in which laser light is condensed inside a workpiece without damaging the surface of the workpiece and marking is performed inside the workpiece. According to this method, since the surface of the member to be processed is not damaged, it is possible to prevent generation of minute cracks and adhesion of debris.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述の特開平3−12
4486号公報に開示された方法によると、被加工部材
の表面から0.5〜2.5mm程度の深さの位置にマー
キングを行うことができる。この方法を用いて、例えば
厚さ1mm以下の薄板状の被加工部材にマーキングする
と、内部に発生したクラックが表面まで到達する場合が
ある。表面まで達したクラックは、微細なパーティクル
発生の原因になる。
SUMMARY OF THE INVENTION The above-mentioned Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 3-12
According to the method disclosed in Japanese Patent No. 4486, marking can be performed at a position at a depth of about 0.5 to 2.5 mm from the surface of the workpiece. When this method is used to mark a thin plate-shaped workpiece having a thickness of 1 mm or less, for example, cracks generated inside may reach the surface. The crack reaching the surface causes the generation of fine particles.

【0005】本発明の目的は、表面まで達するクラック
の発生を抑制することができる方法で形成されたマーク
を観察する方法及び観察装置を提供することである。
An object of the present invention is to provide a method and an observation apparatus for observing marks formed by a method capable of suppressing generation of cracks reaching the surface.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、内部に形成されたクラックによるマークを有する透
明部材に、照明光を照射する工程と、前記照明光のう
ち、前記透明部材を透過する光が入射しない位置で、前
記マークからの散乱光を観察する工程とを有するマーク
の観察方法が提供される。
According to one aspect of the present invention, a step of irradiating a transparent member having a mark formed by a crack formed therein with an illuminating light; Observing the scattered light from the mark at a position where the light to be incident is not provided.

【0007】本発明の他の観点によると、透明部材内に
照明光を入射させる照明手段と、前記照明手段の照明光
が入射しない位置であって、かつ前記透明部材内に形成
されたクラックからの散乱光の一部が入射する位置に配
置された受光手段とを有するクラック観察装置が提供さ
れる。
According to another aspect of the present invention, there is provided an illuminating means for illuminating the illumination light into the transparent member, and a illuminating means for preventing the illuminating light from the illuminating means from being incident on the transparent member. And a light receiving means arranged at a position where a part of the scattered light of the light is incident.

【0008】照明光が受光手段に入射しないため、S/
N比の良好な状態でマークを観察することができる。
Since the illumination light does not enter the light receiving means, S /
The mark can be observed with a good N ratio.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】図1(A)は、本発明の実施例に
よる方法で観察されるマークを形成するためのマーキン
グ装置の動作原理図を示す。
FIG. 1A shows the principle of operation of a marking device for forming a mark to be observed by a method according to an embodiment of the present invention.

【0010】レーザ光源1から、1本のレーザビーム1
1が出射する。レーザビーム11は、ビーム分割手段2
に入射する。ビーム分割手段2は、レーザビーム11を
2つの部分ビーム12Aと12Bとに分割する。分割さ
れた部分ビーム12Aと12Bは、集光光学系3に入射
する。なお、部分ビーム12Aと12Bとの総エネルギ
の和が、レーザビーム11のエネルギにほぼ等しくな
り、エネルギロスの生じないように分割することが好ま
しい。
[0010] From the laser light source 1, one laser beam 1
1 is emitted. The laser beam 11 is applied to the beam splitting means 2
Incident on. The beam splitting means 2 splits the laser beam 11 into two partial beams 12A and 12B. The split partial beams 12A and 12B are incident on the focusing optical system 3. It is preferable that the division is performed so that the sum of the total energy of the partial beams 12A and 12B becomes substantially equal to the energy of the laser beam 11 and no energy loss occurs.

【0011】集光光学系3に対向するように、保持台4
が配置されている。保持台4の上に被加工部材10が載
置される。集光光学系3は、部分ビーム12Aと12B
とを、被加工部材10の内部の微小領域13に集光す
る。微小領域13及びその近傍においてレーザ光の密度
が高くなる。このレーザ光の密度が、あるしきい値より
も高くなると、光学的非線型現象による吸収が起こると
考えられる。この吸収に基づき、光学的損傷(Optical D
amage)あるいは光学的絶縁破壊(Optical Breakdown) が
生じ、被加工部材10の微小領域13が変質し、外部か
ら視認し得るようになる。このようにして、被加工部材
10の内部にマーキングすることができる。
The holding table 4 is opposed to the condensing optical system 3.
Is arranged. The workpiece 10 is placed on the holding table 4. The condensing optical system 3 includes the partial beams 12A and 12B
Are condensed on the minute region 13 inside the workpiece 10. The density of the laser light is increased in the minute region 13 and its vicinity. When the density of the laser light is higher than a certain threshold value, it is considered that absorption due to an optical nonlinear phenomenon occurs. Based on this absorption, optical damage (Optical D
Amage) or optical breakdown (Optical Breakdown) occurs, and the minute region 13 of the workpiece 10 is altered and becomes visible from the outside. In this way, the inside of the workpiece 10 can be marked.

【0012】微小領域13から発生する光が、光検出器
5により観測される。光検出器5の観測結果が位置調節
手段6に通知される。一般的に、被加工部材10の表面
でアブレーションが生ずると、その内部で光学的損傷あ
るいは光学的絶縁破壊が起きている場合に比べて、発光
強度が大きくなる。位置調節手段6は、光検出器5から
得られた発光強度情報に基づいて、被加工部材10の表
面でアブレーションが生じないように、集光光学系3と
保持台4とのレーザビームの光軸方向に関する相対位置
を調節する。このようにして、被加工部材10の表面に
損傷を与えることなく、その内部にマーキングすること
が可能になる。
Light generated from the minute area 13 is observed by the photodetector 5. The observation result of the light detector 5 is notified to the position adjusting means 6. Generally, when ablation occurs on the surface of the workpiece 10, the luminous intensity increases as compared with the case where optical damage or optical insulation breakdown occurs inside the workpiece. The position adjusting means 6 controls the light of the laser beam between the condensing optical system 3 and the holder 4 based on the emission intensity information obtained from the photodetector 5 so that ablation does not occur on the surface of the workpiece 10. Adjust the relative position in the axial direction. In this way, it is possible to mark the inside of the workpiece 10 without damaging the surface thereof.

【0013】また、ビーム分割手段2と集光光学系3と
を被加工部材10の表面に平行な面内で移動させること
により、面内の所望の位置にマーキングすることができ
る。また、2本の部分ビーム12Aと12Bとに分割し
て微小領域13に集光するため、1本のレーザビーム1
1をそのまま集光する場合に比べて、被加工部材10の
深さ方向に関するレーザ光の密度を、より微小な領域に
集中させることができる。このため、変質する領域の深
さ方向の長さを短くすることができ、変質領域が被加工
部材10の表面まで達することを抑制することが可能に
なる。
Further, by moving the beam splitting means 2 and the focusing optical system 3 in a plane parallel to the surface of the workpiece 10, marking can be performed at a desired position in the plane. Further, since the laser beam is divided into two partial beams 12A and 12B and focused on the minute region 13, one laser beam 1
Compared to the case where the laser beam 1 is condensed as it is, the density of the laser beam in the depth direction of the workpiece 10 can be concentrated on a finer area. For this reason, the length in the depth direction of the region to be transformed can be shortened, and it is possible to prevent the transformed region from reaching the surface of the workpiece 10.

【0014】被加工部材10の深さ方向に関して、より
微小な領域にレーザビームを集光させるためには、集光
光学系3の対物レンズとして、なるべく開口数の大きな
レンズを用いることが好ましい。
In order to focus the laser beam on a finer area in the depth direction of the workpiece 10, it is preferable to use a lens having a large numerical aperture as an objective lens of the focusing optical system 3.

【0015】なお、使用するレーザ光としては、被加工
部材10との組み合わせにより適当なものを選択する。
例えば、石英ガラスにマーキングする場合には、石英ガ
ラスに対して透明な波長領域、すなわち赤外線領域、可
視光線領域、もしくは紫外線領域の波長を有するレーザ
光を使用することができる。また、一般的な板ガラスに
マーキングする場合には、板ガラスに対して透明な波長
領域、すなわち赤外線領域もしくは可視光線領域の波長
を有するレーザ光を使用することができる。また、ガラ
ス以外にも、例えばシリコン基板等にマーキングしたい
場合には、シリコン基板に対して透明な波長領域のレー
ザ光を用いればよい。
As the laser beam to be used, an appropriate one is selected according to the combination with the workpiece 10.
For example, when marking is performed on quartz glass, a laser beam having a wavelength in a wavelength region transparent to quartz glass, that is, an infrared region, a visible light region, or an ultraviolet region can be used. In addition, when marking is performed on a general plate glass, a laser beam having a wavelength in a wavelength region transparent to the plate glass, that is, an infrared region or a visible light region can be used. In addition, when it is desired to mark a silicon substrate or the like other than glass, for example, laser light in a wavelength region transparent to the silicon substrate may be used.

【0016】レーザ光源1としては、例えばYAGレー
ザ、YLFレーザ等の固体レーザ装置を用いるのが便利
であろう。例えば、赤外線領域の波長を有するレーザ光
を出力するYAGレーザ装置を用いた場合、波長変換器
を用いて波長を2倍にすれば可視光線領域の波長を有す
るレーザ光を得ることができる。また、4倍波とすれ
ば、紫外線領域の波長を有するレーザ光を得ることがで
きる。使用するレーザ光の波長が短くなるほど、マーキ
ングすべき位置の空間的解像度を高くすることができ
る。
As the laser light source 1, it will be convenient to use a solid-state laser device such as a YAG laser or a YLF laser. For example, when a YAG laser device that outputs laser light having a wavelength in the infrared region is used, a laser beam having a wavelength in the visible light region can be obtained by doubling the wavelength using a wavelength converter. Further, if the fourth harmonic is used, a laser beam having a wavelength in the ultraviolet region can be obtained. The shorter the wavelength of the laser beam used, the higher the spatial resolution of the position to be marked.

【0017】さらに、レーザ光源1として、パルスレー
ザ装置を用いることにより、被加工部材10のマーキン
グ部近傍の温度上昇を抑制することができる。このた
め、温度上昇による悪影響を回避し、マーキングされる
深さ方向の位置を均一に揃えることが可能になる。な
お、パルス幅の短いものを使用することが好ましい。こ
れは、熱的効果の大きさがパルス幅の平方根に比例する
ためである。具体的には、1ナノ秒以下のパルス幅で発
振するレーザ光源を用いることが好ましい。
Furthermore, by using a pulse laser device as the laser light source 1, it is possible to suppress a temperature rise near the marking portion of the workpiece 10. For this reason, it is possible to avoid an adverse effect due to a rise in temperature and to make the positions in the depth direction to be marked uniform. Note that it is preferable to use one having a short pulse width. This is because the magnitude of the thermal effect is proportional to the square root of the pulse width. Specifically, it is preferable to use a laser light source that oscillates with a pulse width of 1 nanosecond or less.

【0018】図1(B)は、ビーム分割手段2の一構成
例を示す。ビーム分割手段2は、断面が2等辺三角形の
第1のプリズム2Aと第2のプリズム2Bを含んで構成
される。第1及び第2のプリズム2A及び2Bは、相互
に等しい頂角、例えば120°を有し、各々の底面同士
が相互に平行になり、かつ頂点に相当する稜同士が相互
に平行に対向するように配置されている。
FIG. 1B shows an example of the configuration of the beam splitting means 2. The beam splitting means 2 is configured to include a first prism 2A and a second prism 2B whose cross sections are isosceles triangles. The first and second prisms 2A and 2B have an apex angle equal to each other, for example, 120 °, their bottom surfaces are parallel to each other, and ridges corresponding to vertexes are opposed to each other in parallel. Are arranged as follows.

【0019】レーザビーム11が第1のプリズム2Aの
底面に垂直入射する。レーザビーム11の光軸に垂直な
方向に関する光強度分布を曲線11aで示す。中心にお
いて光強度が最大となり、中心から離れるに従って徐々
に低下している。
A laser beam 11 is vertically incident on the bottom surface of the first prism 2A. The light intensity distribution in the direction perpendicular to the optical axis of the laser beam 11 is shown by a curve 11a. The light intensity becomes maximum at the center, and gradually decreases as the distance from the center increases.

【0020】プリズム2Aの1対の斜面から出射するレ
ーザビームは、2つの部分ビーム12Aと12Bとに分
割される。部分ビーム12Aと12Bは、それぞれプリ
ズム2Bの2つの斜面に入射する。プリズム2Bの底面
からは、2本の平行な部分ビーム12Aと12Bが出射
する。
The laser beam emitted from the pair of inclined surfaces of the prism 2A is split into two partial beams 12A and 12B. The partial beams 12A and 12B are respectively incident on two slopes of the prism 2B. From the bottom surface of the prism 2B, two parallel partial beams 12A and 12B are emitted.

【0021】このように、1対の2等辺三角形プリズム
を用いることにより、1本のレーザビーム11を2本の
部分ビーム12Aと12Bとに分割することができる。
なお、図1(B)の場合、レーザビーム11の中心部
が、各部分ビーム12A、12Bの外側に位置し、レー
ザビーム11の周辺部が、各部分ビーム12A、12B
の内側に位置する。このため、各部分ビーム12A、1
2Bの光強度分布は、曲線12Aa、12Baで示すよ
うに、2本の部分ビーム12Aと12Bとの中心から遠
ざかるに従って大きくなる。
As described above, by using a pair of isosceles triangular prisms, one laser beam 11 can be divided into two partial beams 12A and 12B.
In the case of FIG. 1B, the central portion of the laser beam 11 is located outside each of the partial beams 12A and 12B, and the peripheral portion of the laser beam 11 is located at each of the partial beams 12A and 12B.
Located inside. For this reason, each partial beam 12A, 1
As shown by the curves 12Aa and 12Ba, the light intensity distribution of 2B increases as the distance from the center of the two partial beams 12A and 12B increases.

【0022】このように、2本の部分ビーム12Aと1
2Bの外側の光強度の方が、内側の光強度よりも強い。
このため、2本の部分ビームを微小領域に集光させる際
に、光強度がしきい値を超える領域をより小さな領域に
絞り込むことが可能になる。
Thus, the two partial beams 12A and 1
The light intensity outside 2B is stronger than the light intensity inside.
For this reason, when the two partial beams are focused on the minute area, the area where the light intensity exceeds the threshold value can be narrowed to a smaller area.

【0023】なお、被加工部材10の表面への各部分ビ
ーム31の入射角がブリュスタ角と等しくなるように調
節することが好ましい。ブリュスタ角とすることによ
り、反射による損失を少なくすることができる。
Preferably, the angle of incidence of each partial beam 31 on the surface of the workpiece 10 is adjusted to be equal to the Brewster angle. By setting the Brewster angle, the loss due to reflection can be reduced.

【0024】次に、図2を参照して、他のマーキング装
置について説明する。図2(A)に示したマーキング装
置においては、図1(A)のビーム分割手段2の代わり
に、ビーム整形手段20を使用している。その他の構成
は図1(A)の場合と同様である。
Next, another marking device will be described with reference to FIG. In the marking device shown in FIG. 2A, a beam shaping unit 20 is used instead of the beam splitting unit 2 in FIG. Other configurations are the same as those in the case of FIG.

【0025】レーザ光源1から出射したレーザビーム1
1の光軸に垂直な方向に関する光強度分布は、曲線11
aで示すように、中心において強く、中心から離れるに
従って弱くなる。
Laser beam 1 emitted from laser light source 1
The light intensity distribution in the direction perpendicular to the optical axis 1 is represented by curve 11
As shown by a, it becomes strong at the center and becomes weaker away from the center.

【0026】ビーム整形手段20は、レーザビーム11
を整形し、中心において弱く、中心から遠ざかるに従っ
て強くなるような光強度分布を有するレーザビーム21
を出力する。レーザビーム21の光強度分布を曲線21
aで示す。
The beam shaping means 20 includes a laser beam 11
And a laser beam 21 having a light intensity distribution that is weak at the center and becomes stronger as the distance from the center increases.
Is output. The light intensity distribution of the laser beam 21 is represented by a curve 21
Indicated by a.

【0027】レーザビーム11をそのまま集光すると、
光軸方向に関して比較的長い領域において、その光軸近
傍の光強度がしきい値を超える。一方、レーザビーム2
1のように、その光軸近傍において光強度の弱いビーム
を集光する場合には、光軸方向に関してより短い領域で
のみしきい値を超えるように制御することが容易にな
る。
When the laser beam 11 is focused as it is,
In a region relatively long in the optical axis direction, the light intensity near the optical axis exceeds the threshold. On the other hand, laser beam 2
In the case where a beam with low light intensity is condensed in the vicinity of the optical axis as in 1, it is easy to perform control so that the threshold value is exceeded only in a shorter region in the optical axis direction.

【0028】このため、被加工部材10の厚さ方向に関
して、より短い領域にのみマーキングすることができ、
クラックの表面への到達を抑制することが可能になる。
被加工部材10の深さ方向に関して、より微小な領域に
レーザビームを集光させるためには、集光光学系3の対
物レンズとして、なるべく開口数の大きなレンズを用い
ることが好ましい。
For this reason, it is possible to mark only a shorter region in the thickness direction of the workpiece 10,
It is possible to suppress the crack from reaching the surface.
In order to focus the laser beam on a finer area in the depth direction of the workpiece 10, it is preferable to use a lens having a numerical aperture as large as possible as the objective lens of the focusing optical system 3.

【0029】図2(B)は、図2(A)に示したマーキ
ング装置で使用するビーム整形手段20の一構成例を示
す。ビーム整形手段20は、第1の円錐プリズム20A
と第2の円錐プリズム20Bとを含んで構成される。第
1及び第2の円錐プリズム20Aと20Bとは、相互に
その中心軸を共通にし、かつ頂点同士を対向させるよう
に配置されている。
FIG. 2B shows an example of the configuration of the beam shaping means 20 used in the marking device shown in FIG. 2A. The beam shaping means 20 includes a first conical prism 20A.
And the second conical prism 20B. The first and second conical prisms 20A and 20B are arranged so that their central axes are common to each other and vertices are opposed to each other.

【0030】レーザビーム11が、第1の円錐プリズム
20Aの底面に垂直入射する。レーザビーム11の外周
部の光束が第2の円錐プリズム20Bの頂点近傍に入射
するように、第1の円錐プリズム20Aと第2の円錐プ
リズム20Bとの間隔が調整されている。第2の円錐プ
リズム20Bの底面から出射するレーザビーム21の光
強度は、その中心近傍において強く、中心から遠ざかる
に従って弱くなる。
The laser beam 11 is vertically incident on the bottom surface of the first conical prism 20A. The distance between the first conical prism 20A and the second conical prism 20B is adjusted so that the light beam on the outer peripheral portion of the laser beam 11 is incident on the vicinity of the vertex of the second conical prism 20B. The light intensity of the laser beam 21 emitted from the bottom surface of the second conical prism 20B is strong near its center and weakens as it goes away from the center.

【0031】このように、1対のプリズムを使用するこ
とにより、中心近傍において弱い光強度分布を有するレ
ーザビームを形成することができる。次に、図3を参照
して、さらに他のマーキング装置について説明する。図
3(A)に示したマーキング装置においては、図2
(A)のビーム整形手段20の代わりに、異なる特性を
有するビーム整形手段30を使用している。その他の構
成は図1(A)の場合と同様である。
As described above, by using a pair of prisms, a laser beam having a weak light intensity distribution near the center can be formed. Next, another marking device will be described with reference to FIG. In the marking device shown in FIG.
Instead of the beam shaping means 20 of (A), a beam shaping means 30 having different characteristics is used. Other configurations are the same as those in the case of FIG.

【0032】レーザビーム11は、その光軸に垂直な仮
想平面においてほぼ円形となるような断面形状11bを
有する。ビーム整形手段30は、レーザビーム11の断
面形状11bを整形し、光軸に垂直な仮想平面上の光照
射領域が円環状となるような断面形状31bを有するレ
ーザビーム31を出射する。すなわち、レーザビーム3
1の中心近傍における光強度がほぼ0になる。なお、レ
ーザビーム31の総エネルギが整形前のレーザビーム1
1の総エネルギにほぼ等しくなり、エネルギロスが生じ
ないようにすることが好ましい。
The laser beam 11 has a cross-sectional shape 11b that is substantially circular on an imaginary plane perpendicular to the optical axis. The beam shaping unit 30 shapes the cross-sectional shape 11b of the laser beam 11, and emits a laser beam 31 having a cross-sectional shape 31b such that a light irradiation area on a virtual plane perpendicular to the optical axis becomes annular. That is, the laser beam 3
The light intensity near the center of 1 becomes almost zero. It should be noted that the total energy of the laser beam 31 is the laser beam 1 before shaping.
It is preferable that the total energy is approximately equal to 1 so that no energy loss occurs.

【0033】このような円環状のビーム断面形状を有す
るレーザビーム31を、被加工部材10内の微小領域に
集光する。レーザビーム31の中心軸近傍における光強
度の増大を抑制でき、光軸方向に関してより短い領域で
のみしきい値を超えるように制御することが容易にな
る。
The laser beam 31 having such an annular beam cross-sectional shape is focused on a minute area in the workpiece 10. An increase in light intensity in the vicinity of the central axis of the laser beam 31 can be suppressed, and control can be easily performed so as to exceed the threshold value only in a shorter region in the optical axis direction.

【0034】被加工部材10の深さ方向に関して、より
微小な領域にレーザビームを集光させるためには、集光
光学系3の対物レンズとして、なるべく開口数の大きな
レンズを用いることが好ましい。
In order to focus the laser beam on a finer area in the depth direction of the workpiece 10, it is preferable to use a lens having a large numerical aperture as an objective lens of the focusing optical system 3.

【0035】図3(B)は、図3(A)のマーキング装
置で使用するビーム整形手段30の一構成例を示す。ビ
ーム整形手段30は、第1の円錐プリズム30Aと第2
の円錐プリズム30Bとを含んで構成される。第1及び
第2の円錐プリズム30Aと30Bとは、相互にその中
心軸を共通にし、かつ頂点同士を対向させるように配置
されている。
FIG. 3B shows an example of the configuration of the beam shaping means 30 used in the marking device shown in FIG. The beam shaping means 30 includes a first conical prism 30A and a second conical prism 30A.
And the conical prism 30B. The first and second conical prisms 30A and 30B have a common central axis and are arranged so that the vertices face each other.

【0036】図2(B)の場合には、レーザビーム11
の外周部の光束が第2の円錐プリズム20Bの頂点近傍
に入射するように、第1の円錐プリズム20Aと第2の
円錐プリズム20Bとの間隔が調整されていたが、図3
(B)では、第1と第2の円錐プリズムの間隔がより長
くされている。このため、第2の円錐プリズム30Bか
ら出射したレーザビーム31が、円環状の断面形状を有
することになる。このようにして、円形断面を有するレ
ーザビームから円環状断面を有するレーザビームを得る
ことができる。
In the case of FIG. 2B, the laser beam 11
The distance between the first conical prism 20A and the second conical prism 20B has been adjusted so that the light beam on the outer peripheral portion of the second prism 20B enters the vicinity of the vertex of the second conical prism 20B.
In (B), the interval between the first and second conical prisms is made longer. Therefore, the laser beam 31 emitted from the second conical prism 30B has an annular cross-sectional shape. In this manner, a laser beam having an annular cross section can be obtained from a laser beam having a circular cross section.

【0037】図3では、円形断面を有するレーザビーム
から円環状断面を有するレーザビームを得る場合につい
て説明したが、当初から円環状断面を有するレーザビー
ムを出力するレーザ光源を使用してもよい。
FIG. 3 shows a case where a laser beam having an annular cross section is obtained from a laser beam having a circular cross section. However, a laser light source which outputs a laser beam having an annular cross section from the beginning may be used.

【0038】図4(A)は、円環状断面を有するレーザ
ビームを出力するレーザ光源の一例の概略断面図を示
す。凹面鏡40と、それよりも小口径の凸面鏡41とに
より光共振器が構成されている。この光共振器は、その
内部を往復する光線束がある回数往復すると、凸面鏡4
1の縁から外れて外部に漏れるように構成された不安定
光共振器である。
FIG. 4A is a schematic sectional view showing an example of a laser light source for outputting a laser beam having an annular cross section. An optical resonator is constituted by the concave mirror 40 and the convex mirror 41 having a smaller diameter. When the light beam reciprocating inside the optical resonator reciprocates a certain number of times, the convex mirror 4
An unstable optical resonator that is configured to leak outside the edge of the first optical resonator.

【0039】この光共振器内に、レーザ媒質42が配置
されている。レーザ媒質42内で誘導放出が起こり、レ
ーザ発振が生ずる。光共振器内を所定回数往復して増幅
されたレーザビームが、凸面鏡41の縁から外れて外部
に放射される。放射されるレーザビームのその光軸に垂
直な断面形状は、円環状になる。
A laser medium 42 is disposed in the optical resonator. Stimulated emission occurs in the laser medium 42, and laser oscillation occurs. The laser beam amplified by reciprocating a predetermined number of times in the optical resonator is emitted outside from the edge of the convex mirror 41. The cross section of the emitted laser beam perpendicular to its optical axis is annular.

【0040】図3では、円環状のレーザビーム31に整
形するビーム整形手段30と、レーザビーム31を集光
する集光光学系3とを異なる光学系で構成した場合を説
明したが、これらを1つの光学系で構成することもでき
る。
FIG. 3 shows a case where the beam shaping means 30 for shaping the laser beam 31 into an annular shape and the condensing optical system 3 for condensing the laser beam 31 are constituted by different optical systems. It can also be constituted by one optical system.

【0041】図4(B)は、ビーム整形手段30の機能
と集光光学系3の機能の両者を併せ持つ光学系の一例を
示す。大口径の凹面鏡45と小口径の凸面鏡46が、そ
の中心軸を共有するように配置され、シュバルツシュル
ト型反射光学系を構成している。凹面鏡45の中心部に
貫通孔45aが設けられ、レーザビーム11が貫通孔4
5aを通って凸面鏡46に入射する。
FIG. 4B shows an example of an optical system having both the function of the beam shaping means 30 and the function of the condenser optical system 3. A large-diameter concave mirror 45 and a small-diameter convex mirror 46 are arranged so as to share their central axes, and constitute a Schwarzschild reflection optical system. A through hole 45a is provided at the center of the concave mirror 45, and the laser beam 11 is transmitted through the through hole 4a.
The light enters the convex mirror 46 through 5a.

【0042】凸面鏡46に入射したレーザビーム11
は、凸面鏡46と凹面鏡45で反射し、収束光線束31
となって、被加工部材10内の微小領域13に集光す
る。収束光線束31の光軸に垂直な仮想平面における断
面形状は、円環状となる。シュバルツシュルト型反射光
学系を用いることにより、レーザビームの断面形状を円
環状とするとともに、収束光線束を形成することができ
る。
Laser beam 11 incident on convex mirror 46
Is reflected by the convex mirror 46 and the concave mirror 45, and the convergent ray bundle 31
As a result, the light is focused on the minute area 13 in the workpiece 10. The cross-sectional shape of the convergent light beam 31 in a virtual plane perpendicular to the optical axis is annular. By using a Schwarzschild reflection optical system, the cross section of the laser beam can be made annular and a convergent light beam can be formed.

【0043】次に、図5を参照して、図2に示したマー
キング装置の変形例について説明する。なお、これらの
変形例は、第1及び図3に示したマーキング装置にも適
用することが可能である。
Next, a modification of the marking device shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG. Note that these modifications can also be applied to the marking device shown in FIGS.

【0044】図5(A)に示すように、被加工部材10
が板状である場合、その表側から微小領域13に向けて
レーザビーム21Aを集光すると同時に、裏側からもレ
ーザビーム21Bを集光する。このため、被加工部材1
0の表側と裏側に、それぞれ集光光学系3Aと3Bが配
置されている。
As shown in FIG. 5A, the workpiece 10
Has a plate shape, the laser beam 21A is converged from the front side toward the minute region 13, and the laser beam 21B is also condensed from the back side. Therefore, the workpiece 1
The focusing optical systems 3A and 3B are arranged on the front side and the back side, respectively, of the “0”.

【0045】なお、表側から入射するレーザビーム21
Aの光軸と裏側から入射するレーザビーム21Bの光軸
とを共通にする必要はない。一方のレーザビームを斜入
射してもよく、双方のレーザビームを斜入射してもよ
い。また、2本に限らず、3本以上のレーザビームを微
小領域13に集光させてもよい。
The laser beam 21 incident from the front side
It is not necessary to make the optical axis of A and the optical axis of the laser beam 21B incident from the back side common. One laser beam may be obliquely incident, or both laser beams may be obliquely incident. The number of laser beams is not limited to two, and three or more laser beams may be focused on the minute region 13.

【0046】図5(B)に示すように、集光光学系3の
対物レンズ3aと被加工部材10の表面との間に、液体
50を充満させてもよい。液体50として、用いるレー
ザビームの波長域において透明な液体、例えば水を用い
ることができる。通常の液体の屈折率は大気の屈折率よ
りも大きいため、被加工部材10の表面における屈折率
差を小さくすることができる。このため、液体50を充
満させない場合に比べて、被加工部材10内の集光角θ
を大きくすることができる。集光角を大きくすることに
より、微小領域13近傍のしきい値を超えた領域を、よ
り局在化させることができる。
As shown in FIG. 5B, the liquid 50 may be filled between the objective lens 3a of the condenser optical system 3 and the surface of the workpiece 10. As the liquid 50, a liquid that is transparent in the wavelength range of the laser beam used, for example, water can be used. Since the refractive index of a normal liquid is higher than the refractive index of the atmosphere, the difference in the refractive index on the surface of the workpiece 10 can be reduced. Therefore, compared with the case where the liquid 50 is not filled, the converging angle θ in the workpiece 10 is
Can be increased. By increasing the converging angle, the region exceeding the threshold value in the vicinity of the minute region 13 can be more localized.

【0047】図5(C)に示すように、被加工部材10
の表面のうちレーザビーム21の入射する領域に、ガス
吹付手段55から清浄な空気等の気体を吹き付けながら
レーザ照射を行ってもよい。吹き付けられたガスによ
り、被加工部材10の表面へのゴミの付着を抑制するこ
とができる。
As shown in FIG. 5C, the workpiece 10
The laser irradiation may be performed while blowing a gas such as clean air from the gas blowing means 55 on the area of the surface where the laser beam 21 is incident. Due to the blown gas, adhesion of dust to the surface of the workpiece 10 can be suppressed.

【0048】また、被加工部材10の裏面のうちレーザ
ビーム21が出射する領域及びその近傍に、水等の液体
を吹き付けながらレーザ照射を行ってもよい。水を吹き
付けることにより、裏面におけるレーザビームの反射を
抑制することができる。また、冷却効率を高めることが
できる。
Further, the laser irradiation may be performed while spraying a liquid such as water on the area of the back surface of the workpiece 10 where the laser beam 21 is emitted and the vicinity thereof. By spraying water, reflection of the laser beam on the back surface can be suppressed. Further, the cooling efficiency can be improved.

【0049】次に、図6を参照して、本発明の実施例に
よるマークの観察方法について説明する。図6は、マ−
キングした部分を観察する方法を説明するための概略図
である。ガラス基板30の内部に、クラックによるマー
ク31が形成されている。キセノンランプ等の照明手段
32が、ガラス基板30の端面から、その内部に照明光
を照射する。ガラス基板30内に入射した照明光は、マ
ーク31により散乱される。この散乱光を、ガラス基板
30の一方の表面側に配置されたCCDカメラ等の受光
手段33で受光し、マーク31を観察する。
Next, a method of observing a mark according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG.
It is the schematic for demonstrating the method of observing the king part. A mark 31 formed by a crack is formed inside the glass substrate 30. Illumination means 32 such as a xenon lamp irradiates the inside of the glass substrate 30 with illumination light from the end face. The illumination light that has entered the glass substrate 30 is scattered by the mark 31. The scattered light is received by a light receiving means 33 such as a CCD camera arranged on one surface side of the glass substrate 30, and the mark 31 is observed.

【0050】ガラス基板30の他方の表面側には、受光
手段33の視野を覆うように低反射板34が配置されて
いる。低反射板34は、例えば黒色の板状部材により形
成される。
On the other surface side of the glass substrate 30, a low reflection plate 34 is disposed so as to cover the field of view of the light receiving means 33. The low reflection plate 34 is formed of, for example, a black plate member.

【0051】図6に示す構成では、照明光をガラス基板
30の端面から、その内部に入射させているため、照明
光のうちガラス基板30を透過する光が、受光手段33
に入射しない。すなわち、ほぼ散乱光のみが受光手段3
3に入射する。これに対し、ガラス基板30の裏面側か
ら照明光を照射すると、ガラス基板30を透過した光
が、受光手段33に入射する。このため、S/N比が低
下してしまう。
In the configuration shown in FIG. 6, since the illumination light is made to enter the inside of the glass substrate 30 from the end face, the light transmitted through the glass substrate 30 out of the illumination light
Does not enter. That is, almost only scattered light is received by the light receiving means 3.
3 is incident. On the other hand, when illumination light is emitted from the back side of the glass substrate 30, the light transmitted through the glass substrate 30 enters the light receiving unit 33. For this reason, the S / N ratio decreases.

【0052】レーザ照射によって形成されたマークを詳
細に観察すると、照射したレーザ光の光軸を含む平面状
のクラックが形成されていることがわかった。このた
め、ガラス基板30の裏面からの照明光の照射では、マ
ーク31を観察することが困難であった。図6に示すよ
うな構成とすることにより、S/N比の良好な状態でマ
ーク31を観察することができる。
When the mark formed by the laser irradiation was observed in detail, it was found that a planar crack including the optical axis of the irradiated laser light was formed. For this reason, it was difficult to observe the mark 31 by irradiating illumination light from the back surface of the glass substrate 30. With the configuration as shown in FIG. 6, the mark 31 can be observed with a good S / N ratio.

【0053】また、マーク31の背景には、低反射板3
4が写し出されるため、背景が暗くなり、よりS/N比
を向上させることができる。なお、低反射板34を黒体
で形成してもよい。
The background of the mark 31 has a low reflection plate 3
4, the background is darkened, and the S / N ratio can be further improved. Note that the low reflection plate 34 may be formed of a black body.

【0054】なお、図6では、照明光をガラス基板30
の端面から入射させる場合を説明したが、ガラス基板3
0を透過した照明光が受光手段33に入射しないような
方向から照明光を照射してもよい。また、照明手段32
として、CCDカメラと同期するパルス点灯管を用いる
ことにより、S/N比をより向上させることができるで
あろう。
In FIG. 6, the illumination light is applied to the glass substrate 30.
The case where the light is incident from the end face of the glass substrate 3 has been described.
The illumination light may be irradiated from a direction such that the illumination light transmitted through 0 does not enter the light receiving unit 33. The lighting means 32
By using a pulsed lighting tube synchronized with the CCD camera, the S / N ratio could be further improved.

【0055】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
The present invention has been described in connection with the preferred embodiments.
The present invention is not limited to these. For example, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

【0056】[0056]

【発明の効果】 以上説明したように、本発明によれ
ば、被加工部材の内部に局所的にマーキングされたマー
クを容易に視認することができる。
As described above, according to the present invention, a mark locally marked inside a workpiece can be easily visually recognized.

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

【図1】 本発明の実施例による方法で観察されるマー
クを形成するためのマーキング装置の概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of a marking device for forming a mark observed by a method according to an embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施例による方法で観察されるマー
クを形成するための他のマーキング装置の概略図であ
る。
FIG. 2 is a schematic diagram of another marking device for forming a mark observed by a method according to an embodiment of the present invention;

【図3】 本発明の実施例による方法で観察されるマー
クを形成するためのさらに他のマーキング装置の概略図
である。
FIG. 3 is a schematic diagram of still another marking device for forming marks observed by a method according to an embodiment of the present invention;

【図4】 図3に示したマーキング装置の構成例を示す
概略図である。
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the marking device illustrated in FIG. 3;

【図5】 図2に示したマーキング装置の変形例の概略
図である。
FIG. 5 is a schematic view of a modification of the marking device shown in FIG. 2;

【図6】 ガラス基板内のマークを観察する方法を説明
するための概略図である。
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a method of observing a mark in a glass substrate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザ光源 2 ビーム分割手段 3 集光光学系 4 保持台 5 光検出器 6 位相調節手段 10 被加工部材 11 レーザビーム 12A、12B 部分ビーム 13 微小領域 20 ビーム整形手段 20A、20B 円錐プリズム 30 ガラス基板 31 マーク 32 照明手段 33 受光手段 34 低反射板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser light source 2 Beam splitting means 3 Condensing optical system 4 Holder 5 Photodetector 6 Phase adjusting means 10 Workpiece 11 Laser beam 12A, 12B Partial beam 13 Micro area 20 Beam shaping means 20A, 20B Conical prism 30 Glass substrate 31 mark 32 lighting means 33 light receiving means 34 low reflection plate

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内部に形成されたクラックによるマーク
を有する透明部材に、照明光を照射する工程と、前記照
明光のうち、前記透明部材を透過する光が入射しない位
置で、前記マークからの散乱光を観察する工程とを有す
るマークの観察方法。
A step of irradiating a transparent member having a mark formed by cracks formed therein with illumination light; and a step of irradiating the mark with the mark at a position where, of the illumination light, light transmitted through the transparent member is not incident. Observing scattered light.
【請求項2】 透明部材内に照明光を入射させる照明手
段と、前記照明手段の照明光が入射しない位置であっ
て、かつ前記透明部材内に形成されたクラックからの散
乱光の一部が入射する位置に配置された受光手段とを有
するクラックの観察装置。
2. An illuminating means for illuminating light into a transparent member, and a part of scattered light from a crack formed in the transparent member at a position where the illuminating light of the illuminating means is not incident. And a light receiving means disposed at a position where the light is incident.
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