DE112014001653T5

DE112014001653T5 - Laserbearbeitungsvorrichtung und Laserbearbeitungsverfahren

Info

Publication number: DE112014001653T5
Application number: DE112014001653.5T
Authority: DE
Inventors: Daisuke Kawaguchi; Tsubasa Hirose; Keisuke Araki
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2014-03-13
Publication date: 2015-12-17
Anticipated expiration: 2034-03-14
Also published as: JP6272300B2; DE112014001653B4; TWI648119B; TW201501852A; WO2014156687A1; CN105209219A; US20160045979A1; JPWO2014156687A1; CN105209219B; KR102128416B1; US9902017B2; KR20150133709A

Abstract

Eine Laserbearbeitungsvorrichtung umfasst eine das Laserlicht emittierende Laserlichtquelle, einen das von der Laserlichtquelle emittierte Licht modulierenden räumlichen Lichtmodulator, und ein konvergierendes optisches System, welches das vom räumlichen Lichtmodulator modulierte Laserlicht am Objekt konvergiert. Eine Vielzahl von Reihen modifizierter Bereiche beinhaltet zumindest einen eintrittsflächenseitigen modifizierten Bereich, der sich an der Seite der Eintrittsfläche des Laserlichtes befindet, einen gegenflächenseitigen modifizierten Bereich, der sich an der Seite der Oberfläche befindet, die der Eintrittsfläche des Laserlichtes gegenüberliegt, und einen mittleren modifizierten Bereich, der sich zwischen dem eintrittsflächenseitigen modifizierten Bereich und dem gegenflächenseitigen modifizierten Bereich befindet. Beim Herausbilden des mittleren modifizierten Bereiches zeigt der räumliche Lichtmodulator ein Axikon-Linsenmuster als Modulationsmuster an, um Konvergenzpunkte an einer Vielzahl von entlang der Laserlichtbestrahlungsrichtung nah beieinander nebeneinander liegender Positionen herauszubilden. Beim Herausbilden des eingangsseitigen modifizierten Bereiches und des gegenflächenseitigen modifizierten Bereiches wird der räumliche Lichtmodulator daran gehindert, das Axikon-Linsenmuster als Modulationsmuster anzuzeigen.

Description

Technischer Bereich
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Laserbearbeitungsvorrichtung und ein Laserbearbeitungsverfahren.
Stand der Technik
Bekannt als eine herkömmliche Laserbearbeitungsvorrichtung ist eine, die Laserlicht auf einem zu bearbeitenden Objekt konvergiert, um einen modifizierten Bereich innerhalb des Objektes entlang einer Schnittlinie herauszubilden (siehe zum Beispiel Patentliteratur 1). In solch einer Laserbearbeitungsvorrichtung moduliert ein räumlicher Lichtmodulator von einer Laserlichtquelle zum Objekt emittiertes Laserlicht, um das Laserlicht an mehreren Stellen im Objekt zu bündeln.
Literaturliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Japanische Patentanmeldung Offenlegunsschrift 2011-51011

Zusammenfassung der Erfindung
Technische Aufgabe
Zusammen mit ihrer sich weit verbreitenden Benutzung in den letzten Jahren, wurde von der oben genannten konventionellen Methode gefordert, die Verarbeitungsqualität zu verbessern. Zum Beispiel gab es bezüglich der geschnittenen Objekte steigende Forderungen, die Geradheit in geschnittenen Abschnitten und die Biegefestigkeit zu verbessern, sowie Schäden in der Eintrittsfläche des Laserlichtes und ihrer gegenüberliegenden Fläche zu unterdrücken.
In Anbetracht der vorstehenden Umstände ist es ein Gegenstand eines Aspektes der vorliegenden Erfindung, eine Laserbearbeitungsvorrichtung und ein Laserbearbeitungsverfahren zur Verfügung zu stellen, die die Verarbeitungsqualität verbessern können.
Technische Lösung
Die Erfinder führten gewissenhafte Studien durch, um die oben genannte Aufgaben zu lösen und haben als ein Ergebnis eine Möglichkeit gefunden, dass, wenn ein konvergierender Teil des Laserlichtes im Objekt eine in die Laserlichtbestrahlungsrichtung des Laserlichtes langgestreckte Form hat (nachfolgend „vertikal-lang” genannt), um einen vertikal-langen modifizierten Bereich im Objekt zu formen, die Menge an im Objekt auftretenden Brüchen (Rissen) abnehmen kann, um die Geradheit in den geschnittenen Abschnitten und die Biegefestigkeit und dadurch die Verarbeitungsqualität zu verbessern.
In diesem Fall existiert jedoch die Befürchtung, dass die Energiedichte im konvergierenden Teil des Laserlichtes abnimmt, sodass das Herausbilden des modifizierten Bereiches selbst fehlschlagen könnte, oder dass eine große Energiemenge zur Bearbeitung verbraucht wird. In dieser Hinsicht haben die Erfinder ferner sorgfältige Studien durchgeführt und haben festgestellt, dass solch eine Befürchtung ausgeräumt werden kann, indem das Laserlicht moduliert wird, gegebenenfalls durch Verwendung eines räumlichen Lichtmodulators, womit die vorliegende Erfindung abgerundet wird.
Das heißt, dass die Laserbearbeitungsvorrichtung in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Laserbearbeitungsvorrichtung zum Bündeln von Laserlicht an einem zu verarbeitenden Objekt ist, um eine Vielzahl von Reihen modifizierter Bereiche entlang einer Laserlichtbestrahlungsrichtung innerhalb des Objektes entlang einer Schnittlinie herauszubilden, die Laserbearbeitungsvorrichtung umfasst eine Laserlichtquelle, die das Laserlicht emittiert, einen räumlichen Lichtmodulator, der das von der Laserlichtquelle emittierte Laserlicht moduliert und ein konvergierendes optisches System, das das durch den räumlichen Lichtmodulator modulierte Laserlicht am Objekt bündelt; die Vielzahl von Reihen modifizierter Bereiche beinhalten mindestens einen eintrittsflächenseitigen modifizierten Bereich, der sich an der Seite der Eintrittsfläche des Laserlichtes befindet, einen gegenflächenseitigen modifizierten Bereich, der sich an der Seite der Oberfläche befindet, die der Eintrittsfläche des Laserlichtes gegenüberliegt und einen mittleren modifizierten Bereich, der sich zwischen dem eintrittsflächenseitigen modifizierten Bereich und dem gegenflächenseitigen modifizierten Bereich befindet, der räumliche Lichtmodulator zeigt ein Axikon-Linsenmuster als Modulationsmuster an, um Konvergenzpunkte an einer Vielzahl von entlang der Laserlichtbestrahlungsrichtung nah beieinander nebeneinander liegender Positionen zu bilden; und beim Herausbilden des eintrittsflächenseitigen modifizierten Bereiches und gegenflächenseitigen modifizierten Bereiches wird der räumliche Lichtmodulator daran gehindert, dass Axikon-Linsenmuster als Modulationsmuster anzuzeigen. Mit dem ”Axikon-Linsenmuster” ist ein Modulationsmuster gemeint, welches derart generiert wurde, dass es die Wirkung einer Axikon-Linse erreicht (Gleiches gilt nachstehend).
Beim Herausbilden des mittleren modifizierten Bereiches kann diese Laserbearbeitungsvorrichtung Laserlicht konvergieren, um Konvergenzpunkte an einer Vielzahl von nahe beieinander nebeneinander liegenden Positionen entlang der Laserlichtbestrahlungsrichtung herauszubilden, indem herbeigeführt wird, dass der räumliche Lichtmodulator das Axikon-Linsenmuster als Modulationsmuster anzeigt. Dies bildet einen scheinbar vertikal-langen konvergierenden Teil, bei vollständiger Aufrechterhaltung seiner Energiedichte, wobei ein vertikal-langer mittlerer modifizierter Bereich im Objekt ausgebildet wird. Mit der oben genannten Erkenntnis kann solch ein mittlerer modifizierter Bereich die Anzahl der im Objekt auftretenden Brüche reduzieren und dabei die Geradheit in den geschnittenen Teilstücken und die Biegefestigkeit verbessern. Beim Herausbilden des eintrittsflächenseitigen modifizierten Bereiches und des gegenflächenseitigen modifizierten Bereich wird andererseits der räumliche Lichtmodulator nicht zum Anzeigen eines Axikon-Linsenmuster als Modulationsmuster gebracht, wodurch aufgrund der Tatsache, dass der eingangsflächenseitige und gegenflächenseitigen modifizierte Bereich vertikal-lang ist, ein einfaches Auftreten von Schäden in der Eintrittsfläche des Laserlichtes und ihrer gegenüberliegenden Oberfläche verhindert wird. Daher kann ein Aspekt der vorliegenden Erfindung die Verarbeitungsqualität verbessern.
Besonders um den oben genannten Arbeitsablauf und Effekt aufzuweisen, kann die Laserbearbeitungsvorrichtung eine Vielzahl von modifizierten Stellen entlang der Linie im Objekt herausbilden und die Vielzahl der modifizierten Bereiche den modifizierten Bereich formen lassen; beim Herausbilden des mittleren modifizierten Bereiches kann der räumliche Lichtmodulator modifizierte Punkte jeweils an der Vielzahl von entlang der Laserlichtbestrahlungsrichtung nah beieinander nebeneinander liegender Positionen bilden; und die Vielzahl der modifizierten Punkte können die entlang der Laserlichtbestrahlungsrichtung gestreckte modifizierte Stelle bilden.
In einem Anzeigeelement des räumlichen Lichtmodulators kann das Axikon-Linsenmuster einen am Zentrum des darauf entfallenden Laserlichtes befindlichen kreisförmigen Bereich und einer Vielzahl von vom zentralen Bereich konzentrisch abgegrenzten kreisförmigen Ringbereichen aufweisen, sowohl der kreisförmige Bereich als auch die Vielzahl kreisförmiger Ringbereiche sind so eingestellt, dass die Helligkeit graduell von der radial außen liegenden zur innen liegenden Seite zunimmt.
Das Laserbearbeitungsverfahren ist in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Laserlicht verarbeitendes Verfahren umfassend das Modulieren des von einer Laserlichtquelle emittierten Laserlichtes mit einem räumlichen Lichtmodulator und Bündeln des durch den räumlichen Lichtmodulator modulierten Laserlichtes an einem zu bearbeitenden Objekt, um eine Vielzahl von Reihen modifizierter Bereiche im Objekt entlang einer Laserlichtbestrahlungsrichtung und entlang einer Schnittlinie zu bilden; das Verfahren umfasst mindestens die Schritte des Herausbildens eines eintrittsflächenseitigen modifizierten Bereiches, der sich an der Seite der Eintrittsfläche des Laserlichtes befindet, das Herausbilden eines gegenflächenseitigen modifizierten Bereiches, der sich an der Seite der Oberfläche befindet, die der Eintrittsfläche des Laserlichtes gegenüberliegt, und das Herausbilden eines mittleren modifizierten Bereiches, der sich zwischen dem eintrittsflächenseitigen modifizierten Bereich und dem gegenflächenseitigen modifizierten Bereich befindet; der Schritt des Herausbildens des mittleren modifizierten Bereiches veranlasst den räumlichen Lichtmodulator ein Axikon-Linsenmuster als Modulationsmuster anzuzeigen um das Laserlicht derart zu konvergierenden, dass die Konvergenzpunkte an einer Vielzahl von entlang der Laserlichtbestrahlungsrichtung nah beieinander nebeneinander liegender Positionen gebildet werden; und der Schritt des Herausbildens des eintrittsflächenseitigen und des gegenflächenseitigen modifizierten Bereiches halten den räumlichen Lichtmodulator von der Anzeigen des Axikon-Linsenmuster ab.
Beim Herausbilden des mittleren modifizierten Bereiches bildet die Laserbearbeitung das Laserbearbeitungsverfahren ebenso einen scheinbar vertikal-langen konvergierenden Teil, während seine Energiedichte vollständig beibehalten wird, wobei ein vertikal-langer mittlerer modifizierter Bereich erzeugt wird. Beim Herausbilden des eingangsflächenseitigen modifizierten Bereiches und des gegenflächenseitigen modifizierten Bereiches kann andererseits aufgrund der Tatsache, dass der eingangsflächenseitige und gegenflächenseitigen modifizierte Bereich vertikal-lang sind, ein einfacheres Auftreten von Schäden in der Eintrittsfläche des Laserlichtes und ihrer gegenüberliegenden Oberfläche verhindert werden. Daher wird der oben genannte Arbeitsablauf und der Effekt, dass die Verarbeitungsqualität verbessert werden kann, aufgewiesen.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Laserbearbeitungsvorrichtung und ein Laserbearbeitungsverfahren zur Verfügung stellen, die die Verarbeitungsqualität verbessern können.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein schematisches Strukturdiagramm einer zum Herausbilden eines modifizierten Bereiches genutzten Laserbearbeitungsvorrichtung;
2 ist die Draufsicht eines zu bearbeitenden Objektes für welches der modifizierte Bereich geformt wird;
3 ist eine Schnittdarstellung des Objektes entlang der Linie III-III von 2;
4 ist eine Draufsicht des Objektes nach Laserbearbeitung;
5 ist eine Schnittdarstellung des Objektes entlang der Linie V-V der 4;
6 ist eine Schnittdarstellung des Objektes entlang der Linie VI-VI der 4;
7 ist ein schematisches Strukturdiagramm, welches die ausführende Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht;
8 ist eine partielle Schnittdarstellung eines reflektiven räumlichen Lichtmodulators;
9 ist ein Schaubild, welches ein durch eine Flüssigkristallschicht des reflektiven räumlichen Lichtmodulators angezeigtes Axikon-Linsenmuster erläutert;
10 ist eine Draufsicht, welche das einer Laserbearbeitung zu unterziehende Objekt veranschaulicht;
11 ist eine schematische Schnittdarstellung zur Erklärung des Laserbearbeitungsverfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform;
12 ist eine Fotografie, die ein Beispiel von modifizierten Punkten zeigt, die durch das Laserbearbeitungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform gebildet wurden;
13 ist eine Fotografie zur Erklärung der Effekte des Laserbearbeitungsverfahrens gemäß der ersten Ausführungsform;
14 ist eine weitere Fotografie zur Erklärung der Effekte des Laserbearbeitungsverfahrens gemäß der ersten Ausführungsform;
15 ist eine schematische Schnittdarstellung um das Laserbearbeitungsverfahren gemäß einer zweiten Ausführungsform zu erklären;
16 ist ein ist eine schematische Schnittdarstellung, die die Fortsetzung zu 15 zeigt; und
17 ist ein Grafik um Aberrationen zu erklären, die an Konvergenzpositionen des Laserlichtes auftreten.
Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen gemäß eines Aspektes der vorliegenden Erfindung ausführlich mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In den folgenden Ausführungen werden gleiche oder gleichwertige wesentliche Bestandteile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, während sich überschneidende Beschreibungen ausgelassen werden.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung und das Laserbearbeitungsverfahren konvergieren gemäß einer Ausführungsform Laserlicht an einem mit Laserlicht zu bearbeitenden Objekt, um einen modifizierten Bereich entlang einer zu Schnittlinie herauszubilden. Deshalb wird zuerst das Herausbilden des modifizierten Bereiches mit Bezug auf 1 bis 6 erklärt.
Wie in 1 gezeigt umfasst eine Laserbearbeitungsvorrichtung 100 eine Laserlichtquelle 101, die bewirkt, dass Laserlicht S in einer pulsierenden Art und Weise oszilliert, einen dichroitischen Spiegel 103, der ausgerichtet ist, die Richtung der optischen Achse (optischer Pfad) des Laserlichtes L um 90° zu ändern, und eine Sammellinse 105 um das Laserlicht L zu konvergieren. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 100 umfasst weiterhin einen Auflagetisch 107 zum Auflegen eines zu bearbeitenden Objektes 1, welches mit durch die Sammellinse 105 gebündeltem Laserlicht L bestrahlt wird, einen Verschiebetisch 111 zum Bewegen des Auflagetisches 107, eine Steuereinrichtung der Laserlichtquellen 102 zum Regulieren der Laserlichtquelle 101, um die Leistung, die Impulsdauer, die Pulsform und dergleichen des Laserlichtes L einzustellen, und eine Steuereinrichtung des Verschiebetisches 111 um die Bewegung des Verschiebetisches 111 zu regulieren.
In der Laserbearbeitungsvorrichtung 100 ändert das von der Laserlichtquelle 101 emittierte Laserlicht L durch den dielektrischen Spiegel 103 die Richtung seiner optischen Achse um 90° und wird dann durch die Sammellinse 105 in das auf dem Auflagetisch 107 montierte Objekt 1 gebündelt. Zeitgleich wird der Verschiebetisch 111 verschoben, sodass sich das Objekt 1 relativ zum Laserlicht L entlang einer Schnittlinie 5 bewegt. Dies bildet einen modifizierten Bereich im Objekt 1 entlang der Linie 5 heraus. Obwohl hier der Verschiebetisch 111 bewegt wird, um das Laserlicht L relativ zu bewegen, kann stattdessen die Sammellinse 105 verschoben oder zusammen damit verschoben werden.
Als Objekt 1 wird ein planes Element verwendet (z. B. ein Substrat oder ein Wafer), beispielsweise aus Halbleitermaterialien gebildete Halbleitersubstrate und aus piezoelektrischen Materialien gebildete piezoelektrische Substrate. Wie in 2 gezeigt, ist die Linie 5 zum Schneiden des Objektes 1 im Objekt 1 gelegen. Die Linie 5 ist eine sich geradlinig erstreckende gedachte Linie. Beim Herausbilden eines modifizierten Bereiches im Objekt 1 wird das Laserlicht L relativ entlang der Linie 5 bewegt (d. h. In Richtung des Pfeiles A in 2), während ein Konvergenzpunkt P, wie in 3 dargestellt, im Objekt 1 platziert wird. Dies bildet einen modifizierten Bereich 7 im Objekt 1 entlang der Linie 5, wie in den 4 bis 6 dargestellt, heraus, wobei der entlang der Linie 5 herausgebildete modifizierte Bereich 7 ein Schneidestartbereich 8 wird.
Der Konvergenzpunkt P ist eine Position, an der das Laserlicht L gebündelt ist. Die Linie 5 kann gebogen anstatt geradlinig, eine dreidimensionale sie verbindende, oder eine durch Koordinaten festgelegte sein. Die Linie 5 kann tatsächlich auf eine Vorderfläche 3 des Objektes 1 gezeichnet sein, ohne auf die gedachte Linie beschränkt zu sein. Der modifizierte Bereich 7 kann entweder kontinuierlich oder intermittierend herausgebildet sein. Der modifizierte Bereich 7 kann entweder als Reihen oder Punkte herausgebildet sein und ist notwendigerweise lediglich innerhalb des Objektes 1 herausgebildet. Es gibt Fälle in denen sich Brüche vom modifizierten Bereich 7 her ausbilden, der als Startpunkt agiert, und die Brüche sowie der modifizierte Bereich 7 können an Außenflächen (die Vorderfläche 3, die Rückfläche 21 und die äußere Umfangsfläche) des Objektes 1 freigelegt sein. Die Eintrittsfläche des Laserlichtes zum Herausbilden des modifizierten Bereiches 7 ist nicht auf die Vorderfläche 3 des Objektes 1 beschränkt sondern kann die Rückfläche 21 des Objektes 1 sein.
Hierbei wird das Laserlicht L insbesondere in der Nähe des Konvergenzpunktes innerhalb des Objektes 1 absorbiert, während es durch dieses hindurch transmittiert wird, dadurch wird der modifizierte Bereich 7 im Objekt 1 gebildet (d. h. Laserbearbeitung mit interner Absorption). Deswegen absorbiert die Vorderfläche 3 des Objektes 1 das Laserlicht L kaum und schmilzt folglich nicht. Im Falle der Ausbildung eines durch wegschmelzen von der Vorderfläche 3 herausgebildeten abgetragenen Abschnittes wie ein Loch oder einer Rille, (Laserbearbeitung mit Oberflächenabsorption), schreitet der Bearbeitungsbereich im allgemeinen graduell von der Seite der Vorderfläche 3 zur Seite der Rückfläche fort.
Mit dem modifizierten Bereich 7, der in dieser Ausführungsform ausgebildet ist, sind Regionen gemeint, deren physikalische Eigenschaften wie Dichte, Brechungsindex und mechanische Festigkeit Zustände erlangt haben, die verschieden von denen Ihrer Umgebung sind. Beispiele des modifizierten Bereiches schließen geschmolzene Bearbeitungsbereiche (meint, dass mindestens einer der Bereiche nach dem Schmelzen wieder erstarrt sind, jene im geschmolzenen Zustand und jene die dabei sind aus dem geschmolzenen Zustand wieder zu erstarren), Rissbereiche, dielektrische Durchbruchsbereiche, Bereiche mit Brechzahländerung und Mischformen der Bereiche ein. Andere Beispiele von modifizierten Bereichen schließen Gebiete ein, in denen sich die Dichte des modifizierten Bereiches von jener eines unveränderten Bereiches geändert hat, und Gebiete, die mit einem Gitterdefekt in einem Material des Objektes ausgebildet sind (welche auch gemeinschaftlich als hochdichte Übergangsbereiche bezeichnet werden können).
Die geschmolzenen Bearbeitungsbereiche, Bereiche mit Brechzahländerung, Gebiete, in denen der modifizierte Bereich eine Dichte aufweist, die sich von jener eines unveränderten Bereiches unterscheidet, oder Gebiete die mit einem Gitterdefekt ausgebildet sind können ferner darin oder an einer Übergangsfläche zwischen modifizierten und unveränderten Bereichen einen Bruch (Schnitt oder Mikroriss) einschließen. Der eingeschlossene Bruch kann über die gesamte Oberfläche des modifizierten Bereiches oder nur in einem Teil oder einer Vielzahl von Teilen davon ausgebildet sein. Beispiele des Objektes 1 schließen jene ein, die Silizium (Si) Glas, Siliziumkarbid (SiC), LiTaO₃ und Saphir (Al₂O₃) enthalten oder daraus gemacht sind.
Diese Ausgestaltung bildet eine Vielzahl von modifizierten Punkten (Bearbeitungsnarben) entlang der Linie 5, damit wird der modifizierte Bereich 7 herausgebildet. Die modifizierten Punkte, von denen jeder ein modifiziertes Teilstück ist, welches durch einen Schuss von einem Laserimpuls des gepulsten Laserlichtes gebildet wird (d. h., ein Impuls der Laserstrahlung; Laserschuss), sammeln sich, um den modifizierten Bereich 7 zu ergeben. Beispiele von modifizierten Punkten schließen Rissstellen, Schmelz-bearbeitete Stellen, Stelle mit geändertem Brechungsindex und jene Stellen, in welchen zumindest eine davon gemischt ist. Was die modifizierten Stellen angeht, so kann ihre Größe und Länge der aus diesen auftretenden Rissen kontrolliert werden, sofern dies im Hinblick auf die benötigte Schnittgenauigkeit, die geforderte Planheit der geschnittenen Oberfläche, die Dicke, Art, und Kristallorientierung des Objektes und dergleichen notwendig ist.
Die erste Ausgestaltung wird jetzt erklärt.
7 ist ein schematisches Strukturdiagramm, dass die Laserbearbeitungsvorrichtung zum Ausführen der Laserbearbeitungsmethode in Übereinstimmung mit dieser Ausgestaltung darstellt. Wie in 7 gezeigt umfasst die Laserbearbeitungsvorrichtung 300 dieser Ausgestaltung eine Laserlichtquelle 202, einen reflektiven räumlichen Lichtmodulator 203, einen optischen 4f-Aufbau 241 und ein konvergierendes optisches System 204 im Innern eines Gehäuses 231. Die Laserlichtquelle 202, welche Laserlicht L mit einer Wellenlänge von 1080 nm bis 1200 nm emittiert, nutzt beispielsweise einen Faserlaser. Hier wird die Laserlichtquelle 202 an einer Kopfplatte 236 des Gehäuses 231 mit einer Schraube und Ähnlichem befestigt, um das Laserlicht L horizontal zu emittieren.
Die Laserlichtquelle 202 kann Kurzpulslaserlicht L oder Ultrakurzpulslaserlicht L emittieren. Das Kurzpulslaserlicht L kann eine Pulseweite von sub-ns bis sub-ms haben. Wenn das Ultrakurzpulslaserlicht L eine Pulsweite geringer als sub-ns hat, gibt es Fälle, in denen die Pulsweite ungefähr 100 ps und ungefähr 10 ps beträgt. Die Laserlichtquelle 202 dieser Ausgestaltung emittiert das Ultrakurzpulslaserlicht L. Das Strahlprofil des Laserlichtes L kann eine Gaußform aufweisen (so genannter Gaußstrahl) oder ein Top-Hat Profil (so genannter Top-Hat Strahl). Hier wird das Objekt 1 mit Laserlicht L bestrahlt, welches die Top-Hat Form hat.
8 ist eine partielle Schnittdarstellung des reflektiven räumlichen Lichtmodulators in der Laserbearbeitungsvorrichtung von 7. Wie in 8 dargestellt umfasst der reflektive räumliche Lichtmodulator 203 ein Siliziumssubstrat 213, eine Treiberschaltungsschicht 914, eine Vielzahl von Pixelelektroden 214, eine reflektierende Schicht 215, wie beispielsweise ein dielektrischer Multischichtspiegel, eine Ausrichtungsschicht 999a, eine Flüssigkristallschicht (Anzeigeteil) 216, eine Ausrichtungsschicht 999b, ein transparenter, leitfähiger Film 217, und ein transparentes Substrat 218, wie zum Beispiel ein Glassubstrat, welche in dieser Reihenfolge übereinander angeordnet sind.
Das transparente Substrat 218 hat eine Vorderfläche 218a die sich entlang einer X-Y-Ebene erstreckt, wobei die Vorderfläche 218a eine Vorderfläche des reflektiven räumlichen Lichtmodulators 203 darstellt. Das transparente Substrat 218 besteht hauptsächlich aus einem lichtdurchlässigem Material wie zum Beispiel Glas, und transmittiert dort hindurch das von der Vorderfläche 218a des reflektiven räumlichen Lichtmodulators 203 auf dieses auftreffende Laserlicht L, welches eine vorgegebene Wellenlänge aufweist, ins Innere des reflektiven räumlichen Lichtmodulators 203. Der transparente leitfähige Film 217 ist auf einer Rückfläche des transparenten Substrates 218 gebildet und besteht hauptsächlich aus einem leitenden Material (z. B. ITO), durch welches hindurch das Laserlicht L transmittiert wird.
Die Vielzahl von Pixelelektroden 214 sind zweidimensional entsprechend der Anordnung der Vielzahl von Pixeln auf dem Siliziumssubstrat 213 entlang des transparenten leitfähigen Films 217 angeordnet. Jede Pixelelektroden 214 besteht aus einem metallischen Material, wie zum Beispiel Aluminium, während seine Vorderfläche 214a flach und glatt hergestellt wird. Die Vielzahl der Pixelelektroden 214 werden durch einen Aktivmatrixschaltkreis gesteuert, der in den Steuerkreisschicht 914 zur Verfügung gestellt wird.
Der Aktivmatrixschaltkreis ist zwischen der Vielzahl von Pixelelektroden 214 und dem Siliziumssubstrat 213 angeordnet und steuert die an die Pixelelektroden 214 angelegte Spannung entsprechend eine Lichtverteilung, die vom reflektiven räumlichen Lichtmodulator 203 ausgegeben werden soll. Ein Beispiel eines solchen Aktivmatrixschaltkreises hat einen ersten Treiberschaltkreis zum Steuern der Pixelreihen, die sich jeweils in der X-Richtung ausrichten und einen zweiten Treiberschaltkreis zum Steuern der Pixelspalten, die sich jeweils in der Y-Richtung ausrichten, welche nicht dargestellt sind, und ist derart konstruiert, dass eine Steuereinheit 250 (die später erklärt werden wird) eine festgelegte Spannung an die Pixelelektrode 214 eines durch beide Treiberschaltkreise festgelegten Pixels anlegt.
Die Ausrichtungsschichten 999a, 999b sind jeweils an den beiden Endflächen der Flüssigkristallschicht 216 angeordnet, um eine Gruppe von Flüssigkristallmolekülen in eine festgelegte Richtung auszurichten. Als Ausrichtungsschichten 999a, 999b, werden jene eingesetzt, die aus einem Polymerwerkstoff wie Polyimid gemacht sind, deren Oberflächen, die mit der Flüssigkristallschicht 216 in Kontakt kommen, zum Beispiel Reibungen unterzogen wurden.
Die Flüssigkristallschicht 216 ist zwischen der Vielzahl von Pixelelektroden 214 und dem transparenten leitfähigen Film 217 angeordnet und moduliert das Laserlicht L entsprechend einem zwischen jeder Pixelelektrode 214 und dem transparenten leitfähigem Film 217 ausgebildeten elektrische Feld. D. h., wenn der Aktivmatrixschaltkreis eine Spannung an eine bestimmte Pixelelektrode 214 anlegt, wird ein elektrisches Feld zwischen dem transparenten leitfähigem Film 217 und dieser Pixelelektrode 214 ausgebildet.
Das elektrische Feld wird entsprechend dem Verhältnis ihrer jeweiligen Dicke an den reflektierenden Film 215 und an die Flüssigkristallschicht 216 angelegt. Die Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle 216a ändert sich entsprechend der Stärke des an die Flüssigkristallschicht 216 angelegten elektrischen Feldes. Das Laserlicht L, welches durch das transparente Substrat 218 und die transparente leitende Schicht 217 in die Flüssigkristallschicht 216 eintritt wird gegebenenfalls durch die Flüssigkristallmoleküle 216a moduliert, während es durch die Flüssigkristallschicht 216 hindurchtritt, wird dann durch die reflektierende Schicht 215 reflektiert, und danach wieder durch die Flüssigkristallschicht 216 moduliert bevor es austritt.
Zu dieser Zeit legt die Steuereinheit 250, welche später erklärt werden wird, eine Spannung an jede der, dem transparenten leitfähigem Film 217 gegenüberliegenden Pixelelektrode 214 an, wobei sich der Brechungsindex in einem zwischen dem transparenten leitfähigem Film 217 und jede seiner gegenüberliegenden Pixelelektroden 214 enthaltenen Teilstück ändert (der Brechungsindex der Flüssigkristallschicht 216 an einer einem jeweiligen Pixel entsprechenden Position ändert sich). Solch eine Änderung des Brechungsindex kann die Phase des Laserlichtes L entsprechend der angelegten Spannung für jeden Pixel der Flüssigkristallschicht 216 verändern. D. h., dass eine einen Hologrammmuster entsprechende Phasenmodulation für jeden Pixel an die Flüssigkristallschicht 216 übertragen werden kann (d. h., die Flüssigkristallschicht 216 des reflektiven räumlichen Lichtmodulators 203 kann das Anzeigen eines Modulationsmusters als die Modulation bereitstellendes Hologrammmuster bewirken).
Als Ergebnis davon wird die Wellenfront des auf das Modulationsmuster auftreffenden und hindurch transmittierten Laserlichtes L angepasst, sodass einzelne das Laserlicht L darstellende Strahlen in der Phase der Bestandteile in einer vorbestimmten Richtung senkrecht zu ihrer Ausbreitungsrichtung variieren. Deshalb kann ein sachgemäßes Einstellen des im reflektiven räumlichen Lichtmodulator 203 angezeigten Modulationsmusters das Laserlicht L modulieren (zum Beispiel hinsichtlich Intensität, Amplitude, Phase und Polarisation).
Wie später erklärt werden wird, zeigt der reflektive räumlichen Lichtmodulator 203 dieser Ausgestaltung ein Axikon-Linsenmuster als Modulationsmuster in der Flüssigkristallschicht 216 an, wodurch das Laserlicht L derart moduliert wird, dass das Laserlicht L am Objekt 1 gebündelt wird, sodass Konvergenzpunkte an einer Vielzahl von entlang der Laserlichtbestrahlungsrichtung nah beieinander nebeneinander liegender Positionen gebildet werden. Dies bildet, wie in 11 dargestellt, jeweils modifizierte Punkte d an einer Vielzahl von Positionen.
Die Vielzahl der modifizierten Punkte d stellen eine modifizierte Stelle Sx dar, die ei eine lange modifizierte Mehrpunkt-Stelle wird. Die modifizierte Stelle Sx erstreckt sich in Laserlichtbestrahlungsrichtung (vertikal-lang), verglichen mit einem modifizierten Ort, der ohne Anzeige des Modulationsmusters in der Flüssigkristallschicht der Laserbearbeitung unterzogen wurde. D. h., dass die Vielzahl der modifizierten Punkte d in einer Reihe entlang der Laserlichtbestrahlungsrichtung dicht nebeneinander liegen, während die modifizierte Stelle Sx durch eine Serie der Vielzahl von modifizierten Punkten d eine lang gestreckte Form hat, welche in Laserlichtbestrahlungsrichtung länger als in letztere schneidende Richtungen ist.
Auf 7 zurückkommend, stellt das optische 4f-System 241 die Form der Wellenfront des durch den reflektiven räumlichen Lichtmodulator 203 modulierten Laserlichtes L ein. Das optische 4f-System 241 hat erste und zweite Linsen 241a, 241b. Die Linsen 241a, 241b sind zwischen dem reflektiven räumlichen Lichtmodulator 203 und dem konvergierenden optischen System 204 derart angeordnet, dass der Abstand zwischen dem reflektiven räumlichen Lichtmodulator 203 und der ersten Linsen 241a der Brennweite f1 der ersten Linsen 241a entspricht, der Abstand zwischen dem konvergierenden optischen System 204 und der zweiten Linse 241b entspricht der Brennweite f2 der Linse 241b, der Abstand zwischen der ersten und zweiten Linse 241a, 241b entspricht f1 + f2, und die erste und zweite Linse 241a, 241b stellen ein beidseitig telezentrisches optisches System dar. Dieses optische 4f-System 241 kann das durch den reflektiven räumlichen Lichtmodulator 203 modulierte Laserlicht L daran hindern, die Form seiner Wellenfront durch räumliche Propagation und dadurch zunehmende Aberrationen zu ändern.
Dass konvergierende optisches System 204 konvergiert das durch das 4f-optische System 241 modulierte Laserlicht L in das Objekt 1. Das konvergierende optische System 204, welches eine Vielzahl von Linsen beinhaltet, ist auf einer Bodenplatte 233 des Gehäuses 231 platziert, während dazwischen eine Verfahreinheit 232, die eine piezoelektrische Baugruppe enthält, angeordnet ist.
In der wie im vorangehenden konstruierten Laserbearbeitungsvorrichtung 300 pflanzt sich das von der Laserlichtquelle 202 emittierte Laserlicht L horizontal innerhalb des Gehäuses 231 fort und wird dann durch einen Spiegel 205a nach unten reflektiert, wonach seine Lichtintensität durch einen Abschwächer 207 eingestellt wird. Dann wird das Laserlicht L durch ein Spiegel 205b horizontal reflektiert und tritt mit seiner durch einen Strahlhomogenisierer 260 homogenisierten Intensitätsverteilung in den reflektiven räumlichen Lichtmodulator 203 ein.
Das in den reflektiven räumlichen Lichtmodulator 203 eingetretene Laserlicht L tritt durch das Modulationsmuster, welches in der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird, um entsprechend dem Modulationsmuster moduliert zu werden, wird dann durch einen Spiegel 206a aufwärts reflektiert, ändert durch eine Lambda-Halbe-Platte 228 seine Polarisation und wird durch einen Spiegel 206b horizontal reflektiert, um in das optische 4f-Systems 241 einzutreten.
Das in das optische 4f-System 2 und ein 40 eingetretene Laserlicht L wurde in der Form seiner Wellenfront derart eingestellt, dass es als paralleles Licht auf das konvergierende optisches System 204 auftrifft. Namentlich konvertiert das Laserlicht L durch das Passieren der erste Linse 241a, wird durch einen Spiegel 219 abwärts reflektiert, divergiert an einem konfokalen Punkt O und passiert die zweite Linse 241b, um erneut zu parallelem Licht gebündelt zu werden. Danach tritt das Laserlicht L nacheinander durch dichroitische Spiegel 210, 238, um in das konvergierende optische System 204 einzutreten, wobei es in das auf dem Verschiebetisch 111 montierte Objekt gebündelt wird.
die Laserbearbeitungsvorrichtung 300 dieser Ausgestaltung umfasst innerhalb des Gehäuses 231 ebenso ein Oberflächen-Observationseinheit 211 zum Observieren der Eintrittsfläche des Laserlichtes des Objektes 1 und eine AF(Autofokus)-Einheit 212 zum feinen Einstellen des Abstandes zwischen dem konvergierenden optischen System 204 und dem Objekt 1.
Die Oberflächen-Observationseinheit 211 hat ein hat eine Observationslichtquelle 211a zum Emittieren von sichtbarem Licht VL1 und einen Detektor 211b zum Empfangen und Detektieren des reflektierten Lichtes VL2 des sichtbaren Lichtes VL1, welches durch die Eintrittsfläche des Laserlichtes von Objekt 1 reflektiert wurde. In der Oberflächen-Observationseinheit 211 wird das von der Observationslichtquelle 211a emittierte sichtbare Licht VL1 durch einen Spiegel 208 und die dichroitischen Spiegel 209, 210, 238 reflektiert oder hindurch transmittiert, um durch das konvergierende optische System 204 zum Objekt 1 gebündelt zu werden. Das reflektierte Licht VL2, welches durch die Eintrittsoberfläche des Laserlichtes des Objektes 1 reflektiert wurde, wird durch das konvergierende optische System 204 gebündelt, um durch die dichroitischen Spiegel 238, 210 hindurch transmittiert oder reflektiert zu werden und wird dann durch den dichroitischen Spiegel 209 hindurch transmittiert, um vom Detektor 211b empfangen zu werden.
Die AF-Einheit 212 emittiert AF Laserlicht LB1 und empfängt und detektiert reflektiertes Licht LB2 des AF Laserlichtes LB1, welches durch die Eintrittsfläche des Laserlichtes des Objektes 1 reflektiert wurde, dabei nimmt sie Verschiebedaten der Eintrittsfläche des Laserlichtes entlang der Linie 5 auf. Dann, wenn der modifizierte Bereich 7 herausgebildet wird, bewegt die AF-Einheit 212 die Verschiebeeinheit 232 entsprechend solch erhaltener Verschiebedaten, um das konvergierende optisches System 200 zu und in seiner Richtung der optischen Achse entlang Schwankungen der Eintrittsoberfläche des Laserlichtes des Objektes 1 zu bewegen.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung 300 umfasst ferner die Steuereinheit 250, gebildet durch CPU, ROM, RAM und dergleichen, zum Steuern der Laserbearbeitungsvorrichtung 300. Die Steuereinheit 250 steuert die Laserlichtquelle 202 um die Leistung, Pulsweite und dergleichen des von der Laserlichtquelle 202 emittierten Laserlichtes L einzustellen. Beim Herausbilden des modifizierten Bereiches 7 steuert die Steuereinheit 250 zumindest eine der Positionen des Gehäuses 231 und des Verschiebetisches 111 und das Verfahren der Verschiebeeinheit 232, sodass sich der Konvergenzpunkt P des Laserlichtes L relativ entlang der Linie 5 bewegt, während er in einer festgelegten Entfernung von der Vorderfläche 3 des Objektes 1 lokalisiert ist.
Beim Herausbilden des modifizierten Bereiches 7 liegt die Steuereinheit 250 eine vorbestimmte Spannung an jede Elektrode 214 im reflektiven räumlichen Lichtmodulator 203 an, sodass durch die Flüssigkristallschicht 216 ein vorbestimmtes Modulationsmuster angezeigt wird, wodurch es dem reflektiven räumliche Lichtmodulator 203 ermöglicht wird, das Laserlicht L wie gewünscht zu modulieren.
Hier wird das in der Flüssigkristallschicht 216 angezeigte Modulationsmuster im Vorfeld von der mit dem modifizierten Bereich 7 herauszubildenden Position, der Wellenlänge des emittierten Laserlichtes L, dem Material des Objektes 1, den Brechzahlen des konvergierenden optischen Systems 204 und des Objektes 1 und dergleichen abgeleitet und in der Steuereinheit 250 gespeichert. Dieses Modulationsmuster beinhaltet zumindest eines von: einem individuellen Differenzkorrekturmuster, um individuelle in der Laserbearbeitungsvorrichtung 300 auftretende Unterschiede (z. B. in der Flüssigkristallschicht 216 des reflektiven räumlichen Lichtmodulators 3 auftretende Verformungen) zu korrigieren, einem Korrekturmuster für sphärische Aberrationen, um sphärische Aberrationen zu korrigieren, und einem Axikon-Linsenmuster.
9 ist ein Schaubild, welches ein in der Flüssigkristallschicht angezeigtes Axikon-Linsenmuster verdeutlicht. Das dargestellte Axikon-Linsenmuster Ax zeigt einen Zustand der Flüssigkristallschicht 216 in seiner Vorderansicht. Wie in 9 dargestellt ist das Axikon-Linsenmuster Ax ein Modulationsmuster, welches generiert wurde, die Wirkung einer Axikon-Linse zu erreichen. Das Axikon-Linsenmuster Ax bündelt das Laserlicht L am Objekt 1, sodass Konvergenzpunkte an einer Vielzahl von entlang der Laserlichtbestrahlungsrichtung nah beieinander nebeneinander liegender Positionen gebildet werden. Mit anderen Worten wird das Laserlicht L so moduliert, dass es eine Vielzahl von Intensitätsverteilungen in Laserlichtbestrahlungsrichtung aufweist. Hier ist das Axikon-Linsenmuster Ax ein invertiertes konisches optisches Muster welches nach unten konvex ist.
Speziell hat das Axikon-Linsenmuster Ax einen kreisförmigen Bereich a1, welcher mit Bezug auf das eintreffende Laserlicht L im Zentrum angeordnet ist und eine Vielzahl von kreisförmigen Ringbereichen a2, die gegen den kreisförmigen Bereich a1 abgegrenzt sind. Die kreisförmigen Ringbereiche a2 sind konzentrisch zum kreisförmigen Bereich a1 ausgebildet und haben kreisförmige Ringformen mit oder ohne partieller Aussparung. Der kreisförmige Bereich a1 und die Vielzahl von kreisförmigen Ringbereichen a2 sind so konfiguriert, dass die Helligkeit graduell von ihrer radialen äußeren Seite zur inneren Seite zunimmt.
Beim Durchführen der Laserbearbeitung, während die Flüssigkristallschicht 216 zum Anzeigen des Axikon-Linsenmusters Ax gebracht wird, steigt die Anzahl von entlang der Laserlichtbestrahlungsrichtung nah beieinander nebeneinander liegenden Konvergenzpunkten (Anzahl von modifizierten Punkten d) mit einer Parameterzahl, die der Anzahl von kreisförmigen Ringbereichen a2 entspricht (die Anzahl von Helligkeitswechseln vom Zentrum), dadurch wird die vertikal-lange modifizierte Stelle Sx entsprechend der Parameterzahl gebildet. Da hier die Parameterzahl ansteigt und abfällt, steigt und fällt die Anzahl von modifizierten Punkten d auf der Vorderseite (auf der vorgeschalteten Seite) des Laserlichtes L, wobei die resultierende modifizierte Stelle Sx dazu tendiert, auf der Vorderseite des Laserlichtes L zu expandieren und zu kontrahieren.
Ein Laserbearbeitungsverfahren, welches die oben genannte Laserbearbeitungsvorrichtung 300 benutzt wird jetzt detailliert beschrieben.
10 ist eine Draufsicht, die das Objekt darstellt, welches in Übereinstimmung mit dieser Ausgestaltung der Laserbearbeitung unterworfen werden soll, während 11 eine Schnittdarstellung zur Erklärung des Laserbearbeitungsverfahrens dieser Ausgestaltung ist. Das Laserbearbeitungsverfahren dieser Ausgestaltung wird als Chip-Herstellungsverfahren zum Herstellen einer Vielzahl von Chips durch Laserbearbeitung des Objektes 1 genutzt. Wie in 10 dargestellt beinhaltet das planare Objekt 1 beispielsweise Siliziumssubstrate, Saphirsubstrate, SiC Substrate, Glassubstrate (Substrate aus getempertem Glas), Halbleitersubstrate und transparente isolierte Substrate. Die Dicke des Objektes 1, die 150 μm bis 350 μm sein kann, beträgt hier 200 μm oder 250 μm.
Die Vorderfläche 3 des Objektes 1 ist mit einer Vielzahl von in einer Matrix angeordneten Ausbildungsbereichen funktioneller Baugruppen 15 ausgestattet. Eine Vielzahl von Schnittlinien, die sich zwischen den nebeneinanderliegenden Ausbildungsbereichen funktioneller Baugruppen 15 erstrecken, sind auf der Vorderfläche 3 des Objektes 1 platziert. Die Vielzahl von Linien 5 erstrecken sich wie Gitter und beinhalten Schnittlinien 5a, 5b, die sich entlang im Wesentlichen jeweils parallel und senkrecht zu einer Orientierungsabflachung 6 des Objektes 1 verlaufender Richtungen erstrecken. Wenn das Objekt 1 ein Saphirsubstrat ist, wird seine c-Ebene als Hauptoberfläche (die Vorderfläche 3 und die Rückfläche 21) angenommen und die Linien 5 sind so konfiguriert, dass sie sich in Richtungen entlang der r-Ebene des Saphirsubstrates erstrecken.
Zuerst wird beim Laserbearbeiten des Objektes 1 ein dehnbares Band an der Rückfläche 21 des Objektes 1 befestigt und das Objekt 1 wird auf dem Verschiebetisch 111 montiert. Darauffolgend, wie in 7 und 11 dargestellt, steuert die Steuereinheit 250 den reflektiven räumlichen Lichtmodulator 203, um die Flüssigkristallschicht 216 zum Anzeigen des Axikon-Linsenmusters Ax als Modulationsmuster zu veranlassen, woraufhin das Objekt 1 unter Nutzung der Vorderfläche 3 des Objektes 1 als Eintrittsfläche des Laserlichtes (Laserlichtbestrahlungsfläche) in einer pulsierenden Art und Weise vom Laserlicht L bestrahlt, und das Laserlichte L am Objekt 1 konvertiert wird, um Konvergenzpunkte an einer Vielzahl von entlang der Laserlichtbestrahlungsrichtung nah beieinander nebeneinander liegender Positionen zu bilden. Zur selben Zeit werden das Objekt 1 und das Laserlicht L relativ entlang der Linien 5 bewegt (abgetastet).
Dies bildet eine Vielzahl von vertikal-langen modifizierten Stellen Sx heraus, die jeweils an einer Vielzahl von entlang einer Laserlichtbestrahlungsrichtung nah beieinander nebeneinanderliegender Positionen gebildete Punkte d entlang der Linien 5 in einer vorbestimmten Tiefe in Dickenrichtung des Objektes 1 aufweisen. Die Vielzahl der modifizierten Stellen Sx bilden den modifizierten Bereich 7. Danach wird das dehnbare Band gedient, um das Objekt 1 entlang der Linien 5 vom modifizierten Bereich 7, der als ein Startpunkt agiert, abzuschneiden, wobei als Halbhalbleiterbauelemente eine Vielzahl von geschnittenen Chips erhalten wird (dazu gehören zum Beispiel Speicher, IC-Bausteine, lichtemittierende Bauelemente, und lichtempfangende Bauelemente).
Beim Herausbilden der modifizierten Stelle Sx kann der folgende Arbeitsschritt des Axikon-Linsenmuster als (Fertigungssteuerung des Axikon-Linsenmusters) durchgeführt werden. Im Arbeitsschritt des Axikon-Linsenmusters erzeugt die Steuereinheit 250 das Axikon-Linsenmuster Ax, zum Beispiel entsprechend einem Zustand einer normal-modifizierten Stelle, die innerhalb des Objektes 1 herausgebildet wird, ohne dass die Flüssigkristallschicht 260 dazu veranlasst wird das Modulationsmuster anzuzeigen (welcher im Folgenden einfach als ”normal-modifizierte Stelle” bezeichnet werden kann).
Es gibt Fälle, in denen die modifizierte Stelle Sx ihre Länge in Laserlichtbestrahlungsrichtung in Abhängigkeit vom Material des Objektes 1 und der Energie des Laserlichtes L variiert, dabei ändert sie ihre Position in Dickenrichtung. Deswegen kann der folgende Konvergenzpunkt-Positionskorrekturschritt (Konvergenzpunkt-Positionskontrollsteuerung) beim Herausbilden der modifizierten Stellen Sx durchgeführt werden.
Mit Bezug auf die tiefste Position (Position am nächsten an der Rückfläche 21) des Laserlichtes L hinsichtlich der herauszubildenden modifizierten Stelle Sx, korrigiert der Konvergenzpunkt-Positionskorrekturschritt zum Beispiel die Position (Z Höhe) des Konvergenzpunktes des Laserlichtes in Dickenrichtung entsprechend dem Zustand der normal-modifizierten Stelle. Dies liegt daran, dass die modifizierten Stelle Sx dazu tendiert sich entsprechend der Parameterzahl an der Vorderseite des Laserlichtes auszudehnen und zusammenzuziehen.
Beim Herausbilden der modifizierten Stelle Sx kann ein Axikon-Linsenmuster-Einstellungsschritt (Axikon-Linsenmuster-Einstellungsregelung) zum Einstellen der Parameterzahl des Axikon-Linsenmusters Ax (die Anzahl kreisförmige Ringbereiche a2) durchgeführt werden. Im Axikon-Linsenmuster-Einstellungsschritt wird die Parameterzahl des Axikon-Linsenmusters Ax entsprechend dem Zustand der normal-modifizierten Stelle eingestellt, zum Beispiel, um der Länge der auszubildenden modifizierten Stelle Sx (modifizierter Bereich 7) in Laserlichtbestrahlungsrichtung zu entsprechen. Im Besonderen wird die Parameterzahl entsprechend größer und kleiner gemacht, wenn die modifizierte Stelle Sx in Laserlichtbestrahlungsrichtung länger oder kürzer herausgebildet werden soll.
Wie im vorangehenden, kann diese Ausgestaltung beim Herausbilden des modifizierten Bereiches sie7ben den reflektiven räumlichen Lichtmodulator 203 dazu veranlassen, das Axikon-Linsenmuster Ax als Modulationsmuster anzuzeigen, um das Laserlicht derart zu konvergieren, dass Konvergenzpunkte an einer Vielzahl von entlang der Laserlichtbestrahlungsrichtung nah beieinander nebeneinander liegender Positionen gebildet werden. D. h., dass das longitudinal schmale, an mehreren Punkten divergierte Laserlicht L Laserbearbeitung (sogenannte gleichzeitige Mehrpunkts-Verlängerungsbearbeitung) derart durchführen kann, dass die divergierten Mehrpunkts-Konvergenzpunkte miteinander verbunden werden, dadurch wird eine scheinbare vertikal-lange konvergierende Stelle gebildet. Dies kann die modifizierte Stelle Sx herausbilden, welche eine Vielzahl von entlang der Laserlichtbestrahlungsrichtung nah beieinander nebeneinander liegender Punkte d aufweist.
Diese modifizierte Stelle Sx bildet eine simulierendes (und im Wesentlichen) vertikal-langes konvergierendes Stück, bei vollständiger Beibehaltung seiner Energiedichte, heraus, dadurch wird der vertikal-lange modifizierte Bereich 7 herausgebildet. Dies kann die Anzahl von innerhalb des Objektes 1 auftretenden Brüchen reduzieren und es den Rissen erschweren sich zu vergrößern, wodurch die Geradheit in Schnittbereichen und die Biegefestigkeit verbessert werden und es ermöglicht wird, die Verarbeitungsqualität zu verbessern.
Der modifizierte Bereich 7 wird vertikal-lang und kann somit den Durchsatz verbessern. Diese Ausgestaltung kann die Anzahl der Brüche reduzieren und ist somit insbesondere wirkungsvoll, wenn die Brüche innerhalb des Objektes 1 zu kontrollieren sind (z. B. Wenn die Linien 5 nicht auf die Kristallorientierung ausgerichtet sind oder wenn ein Glas zu bearbeiten ist).
Der oben genannte Arbeitsablauf und Effekt der Reduktion von Brüchen ist außergewöhnlich wirkungsvoll beim Verringern von Brüchen in Richtung der c-Ebene, wenn das Objekt 1 ein SiC- oder Saphirsubstrat ist. Während ein optisches System, das eine Axikon-Linse nutzt um Konvergenzpunkte vertikal-lang zu formen, typischerweise die Energiedichte herabsetzt, sodass eine normale Verarbeitung schwierig ist oder eine hohe Energiemenge für die Bearbeitung notwendig ist, kann diese Ausgestaltung das Laserlicht L unter vollständiger Aufrechterhaltung der Energiedichte konvergieren. Da der räumliche Phasenmodulator 203 zum Herausbilden der vertikal-langen modifizierten Stelle Sx genutzt wird, kann der modifizierte Bereich 7 instantan mit einer vorgegebenen Neigung an einer vorgegebenen Position gebildet werden.
Wenn das Objekt 1 ein Saphirsubstrat mit der c-Ebene als Hauptoberfläche ist, so sind Brüche typischerweise schwer entlang der r-Ebene im Saphirsubstrat auszudehnen. Deswegen sind auftretende Brüche einfach in die Linie 5 schneidenden Richtungen auszudehnen, wenn der modifizierte Bereich 7 sich entlang der r-Ebene erstreckenden Linie 5 ausbildet, dadurch ergibt sich die Befürchtung des Brechens entlang Richtungen, die die Linie 5 schneiden. Im Gegensatz dazu kann diese Ausgestaltung die Anzahl von Brüchen verringern und kann folglich die Befürchtung aufheben, und kann damit insbesondere effektiv sein, wenn die Linie 5 derart festgelegt ist, dass sie sich in einer Richtung entlang der r-Ebene des Saphirsubstrates erstreckt. Der oben genannte Arbeitsablaufablauf und Effekt des Verbesserns der Verarbeitungsqualität ist beachtlich (wird beachtlich) wenn das Objekt 1 amorphes Glas ist.
12 ist eine Fotografie, die ein Beispiel von durch das Laserbearbeitungsverfahren dieser Ausgestaltung herausgebildeter modifizierter Stellen darstellt. 12 veranschaulicht das Objekt 1 von einer Seite gesehen, während die dargestellte vertikale Richtung der Dickenrichtung entspricht. Von 12 ist ersichtlich, dass Konvergenzpunkte an einer Vielzahl von entlang der Laserlichtbestrahlungsrichtung nah beieinander nebeneinander liegende Positionen gebildet werden, wodurch die vertikal-lange modifizierte Stelle Sx, die eine Vielzahl von entlang der Laserlichtbestrahlungsrichtung nah beieinander nebeneinanderliegende Punkte d aufweist, geschaffen wird.
13 ist eine Fotografie zur Beschreibung der Effekte des Laserbearbeitungsverfahrens diese Ausgestaltung. 13(a) ist ein Bild, in welchem das Objekt 1 mit dem Laserlicht L bestrahlt wurde, während kein Modulationsmuster in der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird, um modifizierte Stellen Sy innerhalb des Objektes 1 auszubilden. 13(b) ist ein Bild, in welchem das Objekt 1 mit dem Laserlicht L bestrahlt wird, während das Axikon-Linsenmuster Ax in der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird, um die modifizierten Stellen Sx innerhalb des Objektes 1 auszubilden. Die Aufnahmen in 13 veranschaulichen das Innere des Objektes 1, welches mit den modifizierten Stellen, von der Eintrittsfläche des Laserlichtes aus gesehen, ausgebildet ist.
Aus 13 ist ersichtlich, dass, wenn, die vertikal-lange modifizierte Stelle Sx herausgebildet wird, während das Axikon-Linsenmuster Ax in der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird, die Anzahl von innerhalb des Objektes 1 auftretenden Brüchen im Vergleich zu den modifizierten Stellen Sy, geformt während kein Modulationsmuster in der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird, verringern kann.
14 ist eine andere Fotografie zur Erklärung der Effekte des Laserbearbeitungsverfahrens dieser Ausgestaltung. 14(a) verdeutlicht einen Querschnitt 25y zu einem Zeitpunkt, wenn das Objekt 1 mit Laserlicht bestrahlt wird, während kein Modulationsmuster in der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird. 14(b) veranschaulicht einen Querschnitt 25x zu einem Zeitpunkt, wenn das Objekt 1 mit dem Laserlicht L bestrahlt wird, während das Axikon-Linsenmuster Ax in der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird. 14 veranschaulicht das Objekt 1 von der Seite gesehen, während die gezeigte vertikale Richtung der Dickenrichtung entspricht.
Von 14 ist ersichtlich, dass Laserbearbeitung mit dem Axikon-Linsenmuster Ax dazu tendiert Brüche, die sich in die die Dickenrichtung schneidenden Richtungen erstrecken, zum Beispiel insbesondere, wodurch sich die Geradheit an Chip Endflächen im Schnittbereich 25x, im Vergleich zu jener im Schnittbereich 25y, der durch Laserbearbeitung ohne Anzeigen eines Modulationsmusters in der Flüssigkristallschicht 216 gebildet wurde, verbessert.
Im Folgenden werden Messergebnisse der Biegefestigkeit, betreffend einen Chip, der durch Laserbearbeitung des Objektes 1 ohne Anzeigen von Modulationsmustern in der Flüssigkristallschicht 216 hergestellt wurde, und einen Chip, der durch Laserbearbeitung des Objektes 1 während des Anzeigens des Axikon-Linsenmuster Ax in der Flüssigkristallschicht 216 hergestellt wurde, aufgezeigt. Hier wurde eine Kraft auf die Eintrittsfläche des Laserlichtes ausgeübt.

• Anzeigen keines Modulationsmusters: Biegefestigkeit 75,3 MPa
• Anzeigen des Axikon-Linsenmusters: Biegefestigkeit 109,6 MPa

Von den oben genannten Messergebnissen der Biegefestigkeit ist ersichtlich, dass Laserbearbeitung mit dem Axikon-Linsenmuster Ax die Biegefestigkeit des Chips, verglichen mit der Laserbearbeitung ohne Anzeigen von Modulationsmustern in der Flüssigkristallschicht 216, verbessert.
Da Konvergenzpunkte an einer Vielzahl von nah beieinander nebeneinanderliegender Positionen in Richtung der optischen Achse herausgebildet werden (ein vertikal-langer Mehrpunkts-Konvergenzpunkt wird herausgebildet), werden die folgenden Arbeitsabläufe und Effekte aufgewiesen. Der modifizierte Bereich 7 ist wie eine Perforation herausgebildet, die es erleichtert das Objekt 1 entlang des modifizierten Bereiches 7 zu schneiden. Dies erlaubt auf einfache Weise eine Laserbearbeitung unabhängig von der Spaltungscharakteristik und Kristallorientierung. Sie erlaubt auch, dass die Laserbearbeitung mit weniger Energie durchgeführt wird als im Fall des Konvergierens an einer einzelnen vertikal-langen Konvergenzstelle, dadurch wird es erleichtert, eine ausreichende Energiedichte sicherzustellen, auch wenn ein modifizierter Bereich 7 innerhalb des Objektes 1 an einer Position ausgebildet wird, die tief liegend von der Eintrittsfläche des Laserlichtes ist, sodass der modifizierte Bereich 7 in ausreichender Größe (große Breite) herausgebildet werden kann.
Bezüglich eines Konvergenzpunktes ist ein anderer Konvergenzpunkt in der Nähe in Richtung der optischen Achse angeordnet, um beim Schneiden die destruktive Kraft im Objekt 1 zu verstärken, wobei das Objekt 1 einfach geschnitten werden kann. Der letztgenannte Konvergenzpunkt bringt auch einen wärmeinduzierenden Effekt in den erstgenannten Konvergenzpunkt ein, wodurch das Objekt 1 einfach geschnitten werden kann. Dies kann, zu der Zeit wenn das Laserlicht L das Objekt 1 modifiziert, ferner eine spannungslösende Wirkung verstärken, wodurch das Objekt 1 einfach geschnitten werden kann.
Die zweite Ausgestaltung wird nun detailliert beschrieben. Diese Ausgestaltung wird hauptsächlich in Bezug auf Unterschiede zur oben genannten ersten Ausgestaltung beschrieben.
15 und 16 sind Schnittdarstellungen zur Erklärung des Laserbearbeitungsverfahrens dieser Ausgestaltung. Durch Konvergieren des Laserlichtes L am Objekt 1 findet diese Ausgestaltung einer Vielzahl von (hier 3) Reihen modifizierter Bereiche 7 innerhalb des Objektes 7 entlang der Linie 5. Diese Ausgestaltung ist auf ein dickes Objekt 1 anwendbar, dessen Dicke insbesondere nicht begrenzt ist sondern beispielsweise bis zu 5000 μm betragen kann, und liegt hier zwischen 30 μm und 2000 μm.
In dieser Ausgestaltung, wie in 15(a) gezeigt, steuert die Steuereinheit 250 den reflektiven räumlichen Lichtmodulator 203 zuerst, sodass kein Modulationsmuster in der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird. In diesem Stadium wird das Objekt 1 mit dem Laserlicht L pulsierend von der Vorderfläche 3 bestrahlt, sodass ein Konvergenzpunkt innerhalb des Objektes 1 auf der Seite der Rückfläche 21 angeordnet ist, während das Objekt 1 und das Laserlicht L relativ zueinander entlang der Linie 5 bewegt werden. Als Ergebnis wird eine Vielzahl von normalen-modifizierten Stellen Sy innerhalb des Objektes 1 auf der Seite der Rückfläche 21 entlang der Linie 5 herausgebildet und die Vielzahl von modifizierten Stellen Sy bilden eine Reihe eines rückflächenseitigen modifizierten Bereiches (gegenflächenseitige modifizierter Bereich) 7 ₁.
Anschließend, wie in 15(b) gezeigt steuert die Steuereinheit 250 den reflektiven räumlichen Lichtmodulator 203 derart, dass die Flüssigkristallschicht 216 das Axikon-Linsenmuster Ax anzeigt. In diesem Stadium wird das Objekt 1 in pulsierender Weise mit dem Laserlicht L von der Vorderfläche 3 bestrahlt, sodass ein Konvergenzpunkt innerhalb des Objektes 1 zwischen der Seite der Vorderfläche 3 und der Seite der Rückflächen 21 (zwischen dem rückflächenseitigen modifizierten Bereich 7 ₁ und einem vorderflächenseitigen modifizierten Bereich 7 ₃, der später erklärt werden wird; hier im Zentrum in Dickenrichtung) angeordnet ist. Dies konvergiert das Laserlicht L am Objekt 1 derart, dass Konvergenzpunkte an einer Vielzahl von entlang einer Laserlichtbestrahlungsrichtung nah beieinander nebeneinanderliegende Positionen innerhalb des Objektes 1 zwischen der Seite der Vorderfläche 3 und der Seite der Rückfläche 21 herausgebildet werden. Zur selben Zeit werden das Objekt 1 und das Laserlicht L relativ zueinander entlang der Linie 5 bewegt.
Als Ergebnis werden eine Vielzahl von vertikal-langen modifizierten Stellen Sx, die jeweils an einer Vielzahl von entlang einer Laserlichtbestrahlungsrichtung nah beieinander nebeneinanderliegender Positionen modifizierte Punkte aufweisen, entlang der Linie 5 innerhalb des Objektes 1 zwischen der Seite der Vorderfläche 3 und der Seite der Rückflächen 21 erzeugt, und die Vielzahl von modifizierten Stellen Sx bilden eine Reihe eines mittleren modifizierten Bereiches 7 ₂.
Schließlich, wie in 16 dargestellt, steuert die Steuereinheit 250 den reflektiven räumlichen Lichtmodulator 203 derart, dass kein Modulationsmuster in der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt wird. In diesem Stadium wird das Objekt 1 mit dem Laserlicht L in pulsierender Art und Weise von der Vorderfläche 3 bestrahlt, sodass ein, Konvergenzpunkt innerhalb des Objektes 1 auf der Seite der Vorderfläche 3 angeordnet ist, während das Objekt 1 und das Laserlicht L relativ zueinander entlang der Linie 5 bewegt werden. Dies bildet eine Vielzahl von normal-modifizierten Stellen Sy innerhalb des Objektes 1 auf der Seite der Rückfläche 21 entlang der Linie 5 heraus, und die Vielzahl von modifizierten Stellen Sy bilden eine Reihe des vorderflächenseitigen modifizierten Bereiches (eintrittsflächenseitiger modifizierter Bereich) 7 ₃.
Wie im Vorangegangenen, kann diese Ausgestaltung beim Herausbilden des mittleren modifizierten Bereiches 7 ₂ das Laserlicht derart konvergierenden, dass Konvergenzpunkte an einer Vielzahl von entlang der Laserlichtbestrahlungsrichtung nah beieinander nebeneinander liegender Positionen zu bilden, indem der reflektive räumliche Lichtmodulator 203 dazu veranlasst wird das Axikon-Linsenmuster Ax als Modulationsmuster anzuzeigen. Dies bildet eine scheinbar vertikal-lange modifizierte Stellen Sx, unter voller Aufrechterhaltung seiner Energiedichte, heraus, wobei der vertikal-lange mittlere modifizierte Bereich 7 ₂ herausgebildet wird. Wie in der oben genannten Ausgestaltung kann dieser mittlerer modifizierter Bereich 7 ₂ die Anzahl der innerhalb des Objektes 1 auftretenden Brüche reduzieren, um die Geradheit im Schnittbereich und die Biegefestigkeit zu verbessern und dadurch die Verarbeitungsqualität zu erhöhen.
Beim Herausbilden des rückflächenseitigen modifizierten Bereiches 7 ₁ und des vorderflächenseitigen modifizierten Bereiches 7 ₃ veranlasst diese Ausgestaltung andererseits den reflektiven räumlichen Lichtmodulator 203 nicht dazu, das Axikon-Linsenmuster Ax als Modulationsmuster anzuzeigen, sondern nutzt hier kein Modulationsmuster, wie zuvor erwähnt. Dies kann den rückflächenseitigen modifizierten Bereich 7 ₁ und den vorderflächenseitigen modifizierten Bereich 7 ₃ daran hindern, vertikal-lang zu werden und kann das Auftreten von Schäden (Kerben und dergleichen) in der Rückfläche 21 und der Vorderfläche 3 erschweren.
D. h., diese Ausgestaltung führt beim Laserbearbeiten des dicken Objektes 1 durch Bilden einer Vielzahl von Reihen modifizierter Bereiche 7, nicht die sogenannte gleichzeitige Mehrpunkts-Verlängerungsbearbeitung (Ausbildung der modifizierten Stelle Sx) in Bereichen nahe der Vorderfläche 3 und Rückfläche 21 aus und verhindert das Auftreten von Schäden in der Vorderfläche 3 und Rückfläche 21, während sich die Teilbarkeit des Objektes 1 verbessert, aber kann die sogenannte gleichzeitige Mehrpunkts-Verlängerungsbearbeitung im zentralen Bereich durchführen, um die Geradheit und Biegefestigkeit der Chips zu verbessern. Folglich kann unter Beibehaltung der Teilbarkeit des Objektes 1 die Verarbeitungsqualität verbessert.
Obwohl Ausgestaltungen in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung im Vorangegangenen erklärt sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben erwähnten Ausgestaltungen begrenzt, sondern kann modifiziert oder auf andere innerhalb des Schutzumfanges angewandt werden, wobei die in jedem Anspruch dargelegte Kernaussage nicht geändert wird.
Während die oben erwähnte zweite Ausgestaltung zum Beispiel die modifizierten Bereiche 7 ₁ bis 7 ₃ in dieser Reihenfolge bildet, ist es nicht einschränkend; eine Vielzahl von Reihen modifizierter Bereiche kann in irgendeiner Reihenfolge im Objekt 1 gebildet werden. In der oben erwähnten zweiten Ausgestaltung können vier oder mehr Reihen modifizierter Bereich 7 innerhalb des Objektes 1 in der Dickenrichtung an sich voneinander unterscheidenden Positionen gebildet werden. Zum Beispiel können irgendeiner aus der Reihe des rückflächenseitigen modifizierten Bereiches 7 ₁, des mittleren modifizierten Bereiches 7 ₂ und des vorderflächenseitigen modifizierten Bereiches 7 ₃ durch eine Vielzahl von Reihen gebildet werden.
Obwohl die oben erwähnten Ausgestaltungen die Vorderfläche 3 und Rückfläche 21 als die „Eintrittsfläche des Laserlichtes” bzw. ”die Oberfläche, die der Eintrittsfläche des Laserlichtes gegenüberliegt„ verwendet, wird die Vorderfläche drei die „Oberfläche, die gegenüber der Eintrittsfläche des Laserlichtes gelegen ist”, wenn die Rückfläche 21 die „Eintrittsfläche des Laserlichtes” ist. In den oben erwähnten Ausgestaltungen kann ein zumindest einen der Vorderfläche 3 und Rückfläche 21 erreichender Bruch aus dem modifizierten Bereich 7 erzeugt werden. Als ein Aspekt der vorliegenden Erfindung kann auch als ein durch die oben erwähnte Laserbearbeitungsvorrichtung oder-Methode hergestellter Chip betrachtet werden.
17 ist ein Schaubild zur Erklärung von an Konvergenzpositionen des Laserlichtes auftretenden Aberrationen. Das Laserlicht L konjugiert geometrisch an einem einzigen Punkt wenn es eine ebene Welle ist (eine gerade Wellenfront (Phase) hat). Andererseits, während das Laserlicht L mit ebenen Wellen typischerweise seine Wellenfront unter verschiedenen Einflüssen ändert, kann es fehlschlagen, dass das am Objekt 1 konvertierte Laserlicht L an einem einzigen Punkt korrigiert, d. h. Aberrationen können naturgemäß auftreten. Beispiele von Aberrationen sind Seidel-Aberrationen (Astigmatismus, Koma, sphärische Aberration und Verzeichnung), longitudinale Aberration, die eine Aberration in Längsrichtung darstellt (entlang der Richtung der optischen Achse) und laterale Aberration, die eine Aberration in einer die Längsrichtung schneidender Richtung darstellt.
Wenn das Laserlicht L vom konvergierenden optischen System 204 auf das Objekt 1 auftrifft (siehe 11) und dergleichen im Prozess des Konvergierens am Objekt 1, tritt, wie in 17 dargestellt, zum Beispiel naturgemäß sphärische Aberration auf, in denen Lichtstrahlen mit unterschiedlichem Einfallswinkel aufgrund der Brechung (Snelliussches Brechungsgesetz) an unterschiedlichen Positionen konvergieren. D. h., wie dargestellt, da das Laserlicht L am Objekt 1 konvergiert wird, tritt naturgemäß an der Konvergenzposition eine Aberration auf, wobei der Bereich der Aberration entlang der Richtung der optischen Achse (ein Bereich, in dem die Intensität des Laserlichtes L größer oder gleich der Bearbeitungsschwelle ist) als Referenzaberationsbereich H vorliegt.
Es wurde festgestellt, dass das Hinzufügen einer neuen Aberration zu den Aberration, die durch ein solches Konvergieren des Laserlichtes L hervorgerufen werden (hiernach als „konvergenz-induzierte Aberration” bezeichnet), wie sphärische Aberration und dergleichen, die Verarbeitungsqualität steuern kann. Eine beispielhafte Technik des Hinzufügens einer neuen Aberration ist eine Phasenmodulation des Laserlichtes L mittels des reflektiven räumlichen Lichtmodulators 203 als ein eine Aberration zur Verfügung stellendes Bauteil zur Bereitstellung einer Aberration wie in den oben erwähnten Ausgestaltungen. Mit Phasenmodulation ist die Modulation einer Wellenfront (Phase) des Laserlichtes L in eine bestimmte Form gemeint.
Beispiele für die Phasenmodulation beinhalten jene zum Erreichen der Wirkung einer Axikon-Linse, zum Erreichen der Wirkung eines Beugungsgitters und die Bildung einer vorgegebenen sphärischen Aberration. Diese Beispiele können durchgeführt werden, indem der reflektive räumliche Lichtmodulator 203 zum Beispiel veranlasst wird, ein Axikon-Linsenmuster, ein Beugungsgitter-Muster bzw. ein Muster einer vorgegebenen sphärischen Aberration anzuzeigen. Als Technik zum Hinzufügen einer neuen Aberration kann eine Linse, die eine Aberration bereitstellt, genutzt werden oder ein Medium kann in den Konvergenzvorgang eingesetzt werden, wobei die Linse und das Medium jeweils in einem solchen Fall den die Aberration bereitstellenden Bestandteil darstellen.
Deswegen kann in den oben genannten Ausgestaltungen das Laserlicht L an seiner Konvergenzposition nicht nur die Aberration beinhalten, die durch die Phasenmodulation mit dem Axikon-Linsenmuster bereitgestellt wird, sondern auch die konvergenzinduzierte Aberration. Wenn zur Zeit der Bildung des rückflächenseitigen modifizierten Bereiches 7 ₁ und des vorderflächenseitigen modifizierten Bereiches 7 ₃ kein Modulationsmuster in der Flüssigkristallschicht 216 des reflektiven räumlichen Lichtmodulators 213 angezeigt wird, kann das Laserlicht L die konvergenzinduzierte Aberration an seiner Konvergenzposition einschließen. Hier können andere Phasenmodulationen zu jener durch das Axikon-Linsenmuster Ax hervorgerufener hinzugefügt werden (andere Muster können zusätzlich in der Flüssigkristallschicht 216 angezeigt werden).
Gewerbliche Anwendbarkeit
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Laserbearbeitungsvorrichtung und ein Laserbearbeitungsverfahren zur Verfügung stellen, welche die Verarbeitungsqualität verbessern können.
Bezugszeichenliste

1: zu bearbeitendes Objekt
5, 5a, 5b: Schnittlinie
7: modifizierter Bereich
7₁: rückflächenseitiger modifizierter Bereich (gegenflächenseitiger modifizierter Bereich)
7₂: mittlerer modifizierter Bereich
7₃: vorderflächenseitigen modifizierter Bereich (eingangsflächenseitiger modifizierter Bereich)
100, 300: Laserbearbeitungsvorrichtung
101, 202: Laserlichtquelle
203: reflektiver räumlicher Lichtmodulator (räumlicher Lichtmodulator)
204: konvergierendes optisches System
216: Flüssigkristallschicht (Anzeigeteil)
a1: kreisförmiger Bereich
a2: kreisförmiger Ringbereich
Ax: Axikon-Linsenmuster
d: modifizierter Punkt
Sx: modifizierte Stelle
L: Laserlicht

Claims

Eine Laserbearbeitungsvorrichtung zum Konvergieren von Laserlicht an einem zu bearbeitenden Objekt, um eine Vielzahl von Reihen modifizierter Bereiche entlang einer Laserlichtbestrahlungsrichtung innerhalb des Objektes entlang einer Schnittlinie herauszubilden, die Laserbearbeitungsvorrichtung umfasst: eine Laserlicht emittierende Laserlichtquelle; ein das von der Laserlichtquelle emittierte Laserlicht modulierender räumlicher Lichtmodulator; und ein konvergierendes optisches System, welches das vom räumlichen Lichtmodulator modulierte Laserlicht am Objekt konvergiert; wobei die Vielzahl von Reihen der modifizierten Bereiche zumindest beinhalten: einen eintrittsflächenseitigen modifizierten Bereich, der sich an der Seite der Eintrittsfläche des Laserlichtes befindet; einen gegenflächenseitigen modifizierten Bereich, der sich an der Seite der Oberfläche befindet, die der Eintrittsfläche des Laserlichtes gegenüberliegt; und einen mittleren modifizierten Bereich, der sich zwischen dem eintrittsflächenseitigen modifizierten Bereich und dem gegenflächenseitigen modifizierten Bereich befindet; wobei der räumliche Lichtmodulator beim Herausbilden des mittleren modifizierten Bereiches ein Axikon-Linsenmuster als Modulationsmuster anzeigt, um Konvergenzpunkte an einer Vielzahl von entlang der Laserlichtbestrahlungsrichtung nah beieinander nebeneinander liegender Positionen zu bilden; und wobei der räumliche Lichtmodulator beim Herausbilden des eingangsseitigen modifizierten Bereiches und des gegenflächenseitigen modifizierten Bereiches daran gehindert wird, das Axikon-Linsenmuster als Modulationsmuster anzuzeigen.
Eine Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Laserbearbeitungsvorrichtung eine Vielzahl von modifizierten Stellen innerhalb des Objektes entlang der Linie herausbildet und eine Vielzahl der modifizierten Bereiche den modifizierten Bereich bilden lässt; wobei der räumliche Lichtmodulator beim Herausbilden des mittleren modifizierten Bereiches modifizierte Punkte jeweils an der Vielzahl von entlang der Laserlichtbestrahlungsrichtung nah beieinander nebeneinander liegender Positionen bildet; und wobei eine Vielzahl der modifizierten Punkte die modifizierte, in Laserlichtbestrahlungsrichtung ausgedehnte Stelle erzeugen.
Eine Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Axikon-Linsenmuster in einem Anzeigeteil des räumlichen Lichtmodulators einen kreisförmigen Bereich, der sich in einem Zentrum des darauf einfallenden Laserlichtes befindet, und eine Vielzahl von kreisförmigen Ringbereichen, die konzentrisch gegen den zentralen Bereich mit dem kreisförmigen Bereich abgegrenzt sind, aufweist; und wobei der kreisförmige Bereiche und die Vielzahl der kreisförmigen Ringbereiche jeweils derart festgelegt sind, dass die Helligkeit graduell von der radialen Außenseite zur Innenseite zunimmt.
Ein Laserbearbeitungsverfahren, welches das Modulieren des von einer Laserlichtquelle emittierten Laserlichtes mit einem räumlichen Lichtmodulator und das Konvergieren des durch den räumlichen Lichtmodulator modulierten Laserlichtes an einem zu bearbeitenden Objekt umfasst, um eine Vielzahl von Reihen modifizierter Bereiche entlang einer Laserlichtbestrahlungsrichtung innerhalb des Objektes entlang einer Schnittlinie herauszubilden, das Verfahren umfasst zumindest die Schritte: Herausbilden eines eintrittsflächenseitigen modifizierten Bereiches, der sich an der Seite der Eintrittsfläche des Laserlichtes befindet; Herausbilden eines gegenflächenseitigen modifizierten Bereiches, der sich an der Seite der Oberfläche befindet, die der Eintrittsfläche des Laserlichtes gegenüberliegt; Herausbilden eines mittleren modifizierten Bereiches, der sich zwischen dem eintrittsflächenseitigen modifizierten Bereich und dem gegenflächenseitigen modifizierten Bereich befindet; wobei der Schritt des Herausbildens des mittleren modifizierten Bereiches den räumlichen Lichtmodulator dazu veranlasst, ein Axikon-Linsenmuster als Modulationsmuster anzuzeigen, um das Laserlicht derart zu konvergieren, dass Konvergenzpunkte an einer Vielzahl von entlang der Laserlichtbestrahlungsrichtung benachbart nebeneinander liegender Positionen zu bilden; und wobei die Schritte des Herausbildens des eingangsseitigen modifizierten Bereiches und des gegenflächenseitigen modifizierten Bereiches den räumlichen Lichtmodulator daran hindern, das Axikon-Linsenmuster als Modulationsmuster anzuzeigen.