JP2003001451A - Laser beam machining device - Google Patents

Laser beam machining device

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JP2003001451A
JP2003001451A JP2002097656A JP2002097656A JP2003001451A JP 2003001451 A JP2003001451 A JP 2003001451A JP 2002097656 A JP2002097656 A JP 2002097656A JP 2002097656 A JP2002097656 A JP 2002097656A JP 2003001451 A JP2003001451 A JP 2003001451A
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laser beam
laser
workpiece
power
numerical aperture
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JP2002097656A
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Fumitsugu Fukuyo
文嗣 福世
Kenji Fukumitsu
憲志 福満
Naoki Uchiyama
直己 内山
Toshimitsu Wakuta
敏光 和久田
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Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
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    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36Removing material
    • B23K26/40Removing material taking account of the properties of the material involved
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    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser beam machining device with which a work to be machined is cut without causing a molten surface or a crack strayed from an intended line to be cut on the surface of the work to be machined. SOLUTION: The laser beam machining device 100 is provided with a laser light source 101 which emits a laser beam L of which pulse width is 1 μs or smaller, means 401 which adjusts the power of the laser beam on the basis of an input, a condenser lens 105 which condenses the laser beam so that the peak power density of the laser beam at a condensed point P of the laser beam becomes 1×10<8> (W/cm<2> ) or greater, a means 405 which adjusts the aperture number of an optical system including the condenser lens on the basis of an input, a means 113 with which the condensed point of the laser beam is aligned with the inner part of the work 1 to be machined, means 109 and 111 which move the condensed point of the laser beam along the intended line to be cut 5, a means 127 which preliminarily storages the correlation between a combination of the power magnitude of the laser beam and the aperture number and the dimension of a modified spot and selects the dimension of the modified spot formed with an inputted value and a means 129 which displays the dimension.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、半導体材料基板、
圧電材料基板やガラス基板等の加工対象物の切断に使用
されるレーザ加工装置に関する。 【0002】 【従来の技術】レーザ応用の一つに切断があり、レーザ
による一般的な切断は次の通りである。例えば半導体ウ
ェハやガラス基板のような加工対象物の切断する箇所
に、加工対象物が吸収する波長のレーザ光を照射し、レ
ーザ光の吸収により切断する箇所において加工対象物の
表面から裏面に向けて加熱溶融を進行させて加工対象物
を切断する。しかし、この方法では加工対象物の表面の
うち切断する箇所となる領域周辺も溶融される。よっ
て、加工対象物が半導体ウェハの場合、半導体ウェハの
表面に形成された半導体素子のうち、上記領域周辺に位
置する半導体素子が溶融する恐れがある。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】加工対象物の表面の溶
融を防止する方法として、例えば、特開2000-21
9528号公報や特開2000-15467号公報に開
示されたレーザによる切断方法がある。これらの公報の
切断方法では、加工対象物の切断する箇所をレーザ光に
より加熱し、そして加工対象物を冷却することにより、
加工対象物の切断する箇所に熱衝撃を生じさせて加工対
象物を切断する。 【0004】しかし、これらの公報の切断方法では、加
工対象物に生じる熱衝撃が大きいと、加工対象物の表面
に、切断予定ラインから外れた割れやレーザ照射してい
ない先の箇所までの割れ等の不必要な割れが発生するこ
とがある。よって、これらの切断方法では精密切断をす
ることができない。特に、加工対象物が半導体ウェハ、
液晶表示装置が形成されたガラス基板、電極パターンが
形成されたガラス基板の場合、この不必要な割れにより
半導体チップ、液晶表示装置、電極パターンが損傷する
ことがある。また、これらの切断方法では平均入力エネ
ルギーが大きいので、半導体チップ等に与える熱的ダメ
ージも大きい。 【0005】本発明の目的は、加工対象物の表面に不必
要な割れを発生させることなくかつその表面が溶融しな
いレーザ加工装置を提供することである。 【0006】 【課題を解決するための手段】本発明に係るレーザ加工
装置は、パルス幅が1μs以下のパルスレーザ光を出射
するレーザ光源と、パルスレーザ光のパワーの大きさの
入力に基づいてレーザ光源から出射されるパルスレーザ
光のパワーの大きさを調節するパワー調節手段と、レー
ザ光源から出射されたパルスレーザ光の集光点のピーク
パワー密度が1×108(W/cm2)以上になるようにパル
スレーザ光を集光する集光用レンズと、開口数の大きさ
の入力に基づいて集光用レンズを含む光学系の開口数の
大きさを調節する開口数調節手段と、集光用レンズによ
り集光されたパルスレーザ光の集光点を加工対象物の内
部に合わせる手段と、加工対象物の切断予定ラインに沿
ってパルスレーザ光の集光点を相対的に移動させる移動
手段とを備え、加工対象物の内部に集光点を合わせて1
パルスのパルスレーザ光を加工対象物に照射することに
より加工対象物の内部に1つの改質スポットが形成さ
れ、パワー調節手段により調節されるパルスレーザ光の
パワーの大きさ及び開口数調節手段により調節される開
口数の大きさの組と改質スポットの寸法との相関関係を
予め記憶した相関関係記憶手段と、入力されたパルスレ
ーザ光のパワーの大きさに及び入力された開口数の大き
さに基づいてこれらの大きさで形成される改質スポット
の寸法を相関関係記憶手段から選択する寸法選択手段
と、寸法選択手段により選択された改質スポットの寸法
を表示する寸法表示手段と、を備えることを特徴とす
る。 【0007】本発明に係るレーザ加工装置によれば、パ
ルスレーザ光の集光点を加工対象物の内部に合わせ、か
つ集光点におけるピークパワー密度が1×108(W/c
m2)以上であってパルス幅が1μs以下の条件で、加工
対象物にパルスレーザ光を照射することができる。よっ
て、本発明に係るレーザ加工装置を用いてパルスレーザ
光を加工対象物に照射すると、加工対象物の内部に多光
子吸収という現象が生じ、これにより加工対象物の内部
に改質領域が形成される。加工対象物の切断する箇所に
何らかの起点があると、加工対象物を比較的小さな力で
割って切断することができる。よって、本発明に係るレ
ーザ加工装置を用いて加工された加工対象物は、改質領
域を起点として切断予定ラインに沿って割る又は割れる
ことにより切断することができる。従って、比較的小さ
な力で加工対象物を切断することができるので、加工対
象物の表面に切断予定ラインから外れた不必要な割れを
発生させることなく加工対象物の切断が可能となる。 【0008】また、本発明に係るレーザ加工装置によれ
ば、加工対象物の内部に局所的に多光子吸収を発生させ
て改質領域を形成している。よって、加工対象物の表面
ではレーザ光がほとんど吸収されないので、加工対象物
の表面が溶融することはない。なお、集光点とはレーザ
光が集光した箇所のことである。切断予定ラインは加工
対象物の表面や内部に実際に引かれた線でもよいし、仮
想の線でもよい。本発明者によれば、パルスレーザ光の
パワーを小さくすると改質スポットが小さくなるように
制御でき、パルスレーザ光のパワーを大きくすると改質
スポットが大きくなるように制御できることが分かっ
た。そして、集光用レンズを含む光学系の開口数を大き
くすると改質スポットを小さく制御でき、その開口数を
小さくすると改質スポットを大きく制御できることが分
かった。改質スポットとは、1パルスのパルスレーザ光
により形成される改質部分であり、改質スポットが集ま
ることにより改質領域となる。改質スポットの寸法の制
御は加工対象物の切断に影響を及ぼす。すなわち、改質
スポットが大きすぎると、加工対象物の切断予定ライン
に沿った切断の精度及び切断面の平坦性が悪くなる。一
方、厚みが大きい加工対象物に対して改質スポットが極
端に小さすぎると加工対象物の切断が困難となる。本発
明に係るレーザ加工装置によれば、パルスレーザ光のパ
ワーの大きさを調節することにより、改質スポットの寸
法の制御をすることができ、そして、集光用レンズを含
む光学系の開口数の大きさを調節することにより改質ス
ポットの寸法の制御をすることができる。 【0009】また、入力されたパルスレーザ光のパワー
の大きさ及び入力された開口数の大きさにより形成され
る改質スポットの寸法をレーザ加工前に知ることができ
る。 【0010】 【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて図面を用いて説明する。本実施形態に係るレーザ
加工装置は、多光子吸収により改質領域を形成してい
る。多光子吸収はレーザ光の強度を非常に大きくした場
合に発生する現象である。まず、多光子吸収について簡
単に説明する。 【0011】材料の吸収のバンドギャップEGよりも光子
のエネルギーhνが小さいと光学的に透明となる。よっ
て、材料に吸収が生じる条件はhν>EGである。しか
し、光学的に透明でも、レーザ光の強度を非常に大きく
するとnhν>EGの条件(n=2,3,4,・・・であ
る)で材料に吸収が生じる。この現象を多光子吸収とい
う。パルス波の場合、レーザ光の強度はレーザ光の集光
点のピークパワー密度(W/cm2)で決まり、例えばピー
クパワー密度が1×108(W/cm2)以上の条件で多光子
吸収が生じる。ピークパワー密度は、(集光点における
レーザ光の1パルス当たりのエネルギー)÷(レーザ光
のビームスポット断面積×パルス幅)により求められ
る。また、連続波の場合、レーザ光の強度はレーザ光の
集光点の電界強度(W/cm2)で決まる。 【0012】このような多光子吸収を利用する本実施形
態に係るレーザ加工の原理について図1〜図6を用いて
説明する。図1はレーザ加工中の加工対象物1の平面図
であり、図2は図1に示す加工対象物1のII−II線に沿
った断面図であり、図3はレーザ加工後の加工対象物1
の平面図であり、図4は図3に示す加工対象物1のIV−
IV線に沿った断面図であり、図5は図3に示す加工対象
物1のV−V線に沿った断面図であり、図6は切断された
加工対象物1の平面図である。 【0013】図1及び図2に示すように、加工対象物1
の表面3には切断予定ライン5がある。切断予定ライン
5は直線状に延びた仮想線である。本実施形態に係るレ
ーザ加工は、多光子吸収が生じる条件で加工対象物1の
内部に集光点Pを合わせてレーザ光Lを加工対象物1に照
射して改質領域7を形成する。なお、集光点とはレーザ
光Lが集光した箇所のことである。 【0014】レーザ光Lを切断予定ライン5に沿って
(すなわち矢印A方向に沿って)相対的に移動させるこ
とにより、集光点Pを切断予定ライン5に沿って移動さ
せる。これにより、図3〜図5に示すように改質領域7
が切断予定ライン5に沿って加工対象物1の内部にのみ
形成される。本実施形態に係るレーザ加工方法は、加工
対象物1がレーザ光Lを吸収することにより加工対象物
1を発熱させて改質領域7を形成するのではない。加工
対象物1にレーザ光Lを透過させ加工対象物1の内部に
多光子吸収を発生させて改質領域7を形成している。よ
って、加工対象物1の表面3ではレーザ光Lがほとんど
吸収されないので、加工対象物1の表面3が溶融するこ
とはない。 【0015】加工対象物1の切断において、切断する箇
所に起点があると加工対象物1はその起点から割れるの
で、図6に示すように比較的小さな力で加工対象物1を
切断することができる。よって、加工対象物1の表面3
に不必要な割れを発生させることなく加工対象物1の切
断が可能となる。 【0016】なお、改質領域を起点とした加工対象物の
切断は、次の二通りが考えられる。一つは、改質領域形
成後、加工対象物に人為的な力が印加されることによ
り、改質領域を起点として加工対象物が割れ、加工対象
物が切断される場合である。これは、例えば加工対象物
の厚みが大きい場合の切断である。人為的な力が印加さ
れるとは、例えば、加工対象物の切断予定ラインに沿っ
て加工対象物に曲げ応力やせん断応力を加えたり、加工
対象物に温度差を与えることにより熱応力を発生させた
りすることである。他の一つは、改質領域を形成するこ
とにより、改質領域を起点として加工対象物の断面方向
(厚さ方向)に向かって自然に割れ、結果的に加工対象
物が切断される場合である。これは、例えば加工対象物
の厚みが小さい場合、改質領域が1つでも可能であり、
加工対象物の厚みが大きい場合、厚さ方向に複数の改質
領域を形成することで可能となる。なお、この自然に割
れる場合も、切断する箇所において、改質領域が形成さ
れていない部分上の表面まで割れが先走ることがなく、
改質部を形成した部分上の表面のみを割断することがで
きるので、割断を制御よくすることができる。近年、シ
リコンウェハ等の半導体ウェハの厚みは薄くなる傾向に
あるので、このような制御性のよい割断方法は大変有効
である。 【0017】さて、本実施形態において多光子吸収によ
り形成される改質領域として、次の(1)〜(3)があ
る。 【0018】(1)改質領域が一つ又は複数のクラック
を含むクラック領域の場合 レーザ光を加工対象物(例えばガラスやLiTaO3からなる
圧電材料)の内部に集光点を合わせて、集光点における
電界強度が1×108(W/cm2)以上でかつパルス幅が1
μs以下の条件で照射する。このパルス幅の大きさは、
多光子吸収を生じさせつつ加工対象物表面に余計なダメ
ージを与えずに、加工対象物の内部にのみクラック領域
を形成できる条件である。これにより、加工対象物の内
部には多光子吸収による光学的損傷という現象が発生す
る。この光学的損傷により加工対象物の内部に熱ひずみ
が誘起され、これにより加工対象物の内部にクラック領
域が形成される。電界強度の上限値としては、例えば1
×1012(W/cm2)である。パルス幅は例えば1ns〜2
00nsが好ましい。なお、多光子吸収によるクラック領
域の形成は、例えば、第45回レーザ熱加工研究会論文
集(1998年.12月)の第23頁〜第28頁の「固
体レーザー高調波によるガラス基板の内部マーキング」
に記載されている。 【0019】本発明者は、電界強度とクラックの大きさ
との関係を実験により求めた。実験条件は次ぎの通りで
ある。 【0020】(A)加工対象物:パイレックス(登録商
標)ガラス(厚さ700μm) (B)レーザ 光源:半導体レーザ励起Nd:YAGレーザ 波長:1064nm レーザ光スポット断面積:3.14×10-8cm2 発振形態:Qスイッチパルス 繰り返し周波数:100kHz パルス幅:30ns 出力:出力<1mJ/パルス レーザ光品質:TEM00 偏光特性:直線偏光 (C)集光用レンズ レーザ光波長に対する透過率:60パーセント (D)加工対象物が載置される載置台の移動速度:10
0mm/秒 なお、レーザ光品質がTEM00とは、集光性が高くレーザ
光の波長程度まで集光可能を意味する。 【0021】図7は上記実験の結果を示すグラフであ
る。横軸はピークパワー密度であり、レーザ光がパルス
レーザ光なので電界強度はピークパワー密度で表され
る。縦軸は1パルスのレーザ光により加工対象物の内部
に形成されたクラック部分(クラックスポット)の大き
さを示している。クラックスポットが集まりクラック領
域となる。クラックスポットの大きさは、クラックスポ
ットの形状のうち最大の長さとなる部分の大きさであ
る。グラフ中の黒丸で示すデータは集光用レンズ(C)
の倍率が100倍、開口数(NA)が0.80の場合であ
る。一方、グラフ中の白丸で示すデータは集光用レンズ
(C)の倍率が50倍、開口数(NA)が0.55の場合
である。ピークパワー密度が1011(W/cm2)程度から
加工対象物の内部にクラックスポットが発生し、ピーク
パワー密度が大きくなるに従いクラックスポットも大き
くなることが分かる。 【0022】次に、本実施形態に係るレーザ加工におい
て、クラック領域形成による加工対象物の切断のメカニ
ズムについて図8〜図11を用いて説明する。図8に示
すように、多光子吸収が生じる条件で加工対象物1の内
部に集光点Pを合わせてレーザ光Lを加工対象物1に照射
して切断予定ラインに沿って内部にクラック領域9を形
成する。クラック領域9は一つ又は複数のクラックを含
む領域である。図9に示すようにクラック領域9を起点
としてクラックがさらに成長し、図10に示すようにク
ラックが加工対象物1の表面3と裏面21に到達し、図
11に示すように加工対象物1が割れることにより加工
対象物1が切断される。加工対象物の表面と裏面に到達
するクラックは自然に成長する場合もあるし、加工対象
物に力が印加されることにより成長する場合もある。 【0023】(2)改質領域が溶融処理領域の場合 レーザ光を加工対象物(例えばシリコンのような半導体
材料)の内部に集光点を合わせて、集光点における電界
強度が1×108(W/cm2)以上でかつパルス幅が1μs
以下の条件で照射する。これにより加工対象物の内部は
多光子吸収によって局所的に加熱される。この加熱によ
り加工対象物の内部に溶融処理領域が形成される。溶融
処理領域とは一旦溶融後再固化した領域、溶融状態中の
領域及び溶融から再固化する状態中の領域のうち少なく
ともいずれか一つを意味する。また、溶融処理領域は相
変化した領域や結晶構造が変化した領域ということもで
きる。また、溶融処理領域とは単結晶構造、非晶質構
造、多結晶構造において、ある構造が別の構造に変化し
た領域ということもできる。つまり、例えば、単結晶構
造から非晶質構造に変化した領域、単結晶構造から多結
晶構造に変化した領域、単結晶構造から非晶質構造及び
多結晶構造を含む構造に変化した領域を意味する。加工
対象物がシリコン単結晶構造の場合、溶融処理領域は例
えば非晶質シリコン構造である。なお、電界強度の上限
値としては、例えば1×1012(W/cm2)である。パル
ス幅は例えば1ns〜200nsが好ましい。 【0024】本発明者は、シリコンウェハの内部で溶融
処理領域が形成されることを実験により確認した。実験
条件は次ぎの通りである。 【0025】(A)加工対象物:シリコンウェハ(厚さ
350μm、外径4インチ) (B)レーザ 光源:半導体レーザ励起Nd:YAGレーザ 波長:1064nm レーザ光スポット断面積:3.14×10-8cm2 発振形態:Qスイッチパルス 繰り返し周波数:100kHz パルス幅:30ns 出力:20μJ/パルス レーザ光品質:TEM00 偏光特性:直線偏光 (C)集光用レンズ 倍率:50倍 NA:0.55 レーザ光波長に対する透過率:60パーセント (D)加工対象物が載置される載置台の移動速度:10
0mm/秒 図12は上記条件でのレーザ加工により切断されたシリ
コンウェハの一部における断面の写真を表した図であ
る。シリコンウェハ11の内部に溶融処理領域13が形
成されている。なお、上記条件により形成された溶融処
理領域の厚さ方向の大きさは100μm程度である。 【0026】溶融処理領域13が多光子吸収により形成
されたことを説明する。図13は、レーザ光の波長とシ
リコン基板の内部の透過率との関係を示すグラフであ
る。ただし、シリコン基板の表面側と裏面側それぞれの
反射成分を除去し、内部のみの透過率を示している。シ
リコン基板の厚みtが50μm、100μm、200μm、
500μm、1000μmの各々について上記関係を示し
た。 【0027】例えば、Nd:YAGレーザの波長である106
4nmにおいて、シリコン基板の厚みが500μm以下の
場合、シリコン基板の内部ではレーザ光が80%以上透
過することが分かる。図12に示すシリコンウェハ11
の厚さは350μmであるので、多光子吸収による溶融
処理領域はシリコンウェハの中心付近、つまり表面から
175μmの部分に形成される。この場合の透過率は、
厚さ200μmのシリコンウェハを参考にすると、90
%以上なので、レーザ光がシリコンウェハ11の内部で
吸収されるのは僅かであり、ほとんどが透過する。この
ことは、シリコンウェハ11の内部でレーザ光が吸収さ
れて、溶融処理領域がシリコンウェハ11の内部に形成
(つまりレーザ光による通常の加熱で溶融処理領域が形
成)されたものではなく、溶融処理領域が多光子吸収に
より形成されたことを意味する。多光子吸収による溶融
処理領域の形成は、例えば、溶接学会全国大会講演概要
第66集(2000年4月)の第72頁〜第73頁の
「ピコ秒パルスレーザによるシリコンの加工特性評価」
に記載されている。 【0028】なお、シリコンウェハは、溶融処理領域を
起点として断面方向に向かって割れを発生させ、その割
れがシリコンウェハの表面と裏面に到達することによ
り、結果的に切断される。シリコンウェハの表面と裏面
に到達するこの割れは自然に成長する場合もあるし、加
工対象物に力が印加されることにより成長する場合もあ
る。なお、溶融処理領域からシリコンウェハの表面と裏
面に割れが自然に成長するのは、一旦溶融後再固化した
状態となった領域から割れが成長する場合、溶融状態の
領域から割れが成長する場合及び溶融から再固化する状
態の領域から割れが成長する場合のうち少なくともいず
れか一つである。いずれの場合も切断後の切断面は図1
2に示すように内部にのみ溶融処理領域が形成される。
加工対象物の内部に溶融処理領域を形成する場合、割断
時、切断予定ラインから外れた不必要な割れが生じにく
いので、割断制御が容易となる。 【0029】(3)改質領域が屈折率変化領域の場合 レーザ光を加工対象物(例えばガラス)の内部に集光点
を合わせて、集光点における電界強度が1×108(W/c
m2)以上でかつパルス幅が1ns以下の条件で照射する。
パルス幅を極めて短くして、多光子吸収を加工対象物の
内部に起こさせると、多光子吸収によるエネルギーが熱
エネルギーに転化せずに、加工対象物の内部にはイオン
価数変化、結晶化又は分極配向等の永続的な構造変化が
誘起されて屈折率変化領域が形成される。電界強度の上
限値としては、例えば1×1012(W/cm2)である。パ
ルス幅は例えば1ns以下が好ましく、1ps以下がさらに
好ましい。多光子吸収による屈折率変化領域の形成は、
例えば、第42回レーザ熱加工研究会論文集(1997
年.11月)の第105頁〜第111頁の「フェムト秒
レーザー照射によるガラス内部への光誘起構造形成」に
記載されている。 【0030】以上のように本実施形態によれば、改質領
域を多光子吸収により形成している。そして、本実施形
態は、パルスレーザ光のパワーの大きさや集光用レンズ
を含む光学系の開口数の大きさを調節することにより、
改質スポットの寸法を制御している。改質スポットと
は、パルスレーザ光の1パルスのショット(つまり1パ
ルスのレーザ照射)で形成される改質部分であり、改質
スポットが集まることにより改質領域となる。改質スポ
ットの寸法制御の必要性についてクラックスポットを例
に説明する。 【0031】クラックスポットが大きすぎると、切断予
定ラインに沿った加工対象物の切断の精度が下がり、ま
た、切断面の平坦性が悪くなる。これについて図14〜
図19を用いて説明する。図14は本実施形態に係るレ
ーザ加工方法を用いてクラックスポットを比較的大きく
形成した場合の加工対象物1の平面図である。図15は
図14の切断予定ライン5上のXV-XVに沿って切断した
断面図である。図16、図17、図18はそれぞれ図1
4の切断予定ライン5と直交するXVI-XVI、XVII-XVII、
XVIII-XVIIIに沿って切断した断面図である。これらの
図から分かるように、クラックスポット90が大きすぎ
ると、クラックスポット90の大きさのばらつきも大き
くなる。よって、図19に示すように切断予定ライン5
に沿った加工対象物1の切断の精度が悪くなる。また、
加工対象物1の切断面43の凹凸が大きくなるので切断
面43の平坦性が悪くなる。これに対して、図20に示
すように、本実施形態に係るレーザ加工方法を用いてク
ラックスポット90を比較的小さく(例えば20μm以
下)形成すると、クラックスポット90を均一に形成で
きかつクラックスポット90の切断予定ラインの方向か
らずれた方向の広がりを抑制できる。よって、図21に
示すように切断予定ライン5に沿った加工対象物1の切
断の精度や切断面43の平坦性を向上させることができ
る。 【0032】このようにクラックスポットが大きすぎる
と、切断予定ラインに沿った精密な切断や平坦な切断面
が得られる切断をすることができない。但し、厚みが大
きい加工対象物に対してクラックスポットが極度に小さ
すぎると加工対象物の切断が困難となる。 【0033】本実施形態によればクラックスポットの寸
法を制御できることについて説明する。図7に示すよう
に、ピークパワー密度が同じ場合、集光用レンズの倍率
100、NA0.8の場合のクラックスポットの大きさ
は、集光用レンズの倍率50、NA0.55の場合のクラ
ックスポットの大きさよりも小さくなる。ピークパワー
密度は、先程説明したようにレーザ光の1パルス当たり
のエネルギー、つまりパルスレーザ光のパワーと比例す
るので、ピークパワー密度が同じとはレーザ光のパワー
が同じであることを意味する。このように、レーザ光の
パワーが同じでかつビームスポット断面積が同じ場合、
集光用レンズの開口数が大きく(小さく)なるとクラッ
クスポットの寸法を小さく(大きく)制御できる。 【0034】また、集光用レンズの開口数が同じでも、
レーザ光のパワー(ピークパワー密度)を小さくすると
クラックスポットの寸法を小さく制御でき、レーザ光の
パワーを大きくするとクラックスポットの寸法を大きく
制御できる。 【0035】よって、図7に示すグラフから分かるよう
に、集光用レンズの開口数を大きくすることやレーザ光
のパワーを小さくすることによりクラックスポットの寸
法を小さく制御できる。逆に、集光用レンズの開口数を
小さくすることやレーザ光のパワーを大きくすることに
よりクラックスポットの寸法を大きく制御できる。 【0036】クラックスポットの寸法制御について、図
面を用いてさらに説明する。図22に示す例は、所定の
開口数の集光用レンズを用いてパルスレーザ光Lが内部
に集光されている加工対象物1の断面図である。領域4
1は、このレーザ照射により多光子吸収を起こさせるし
きい値以上の電界強度になった領域である。図23は、
このレーザ光Lの照射による多光子吸収が原因で形成さ
れたクラックスポット90の断面図である。一方、図2
4に示す例は、図22に示す例より大きい開口数の集光
用レンズを用いてパルスレーザ光Lが内部に集光されて
いる加工対象物1の断面図である。図25は、このレー
ザ光Lの照射による多光子吸収が原因で形成されたクラ
ックスポット90の断面図である。クラックスポット9
0の高さhは領域41の加工対象物1の厚さ方向におけ
る寸法に依存し、クラックスポット90の幅wは領域4
1の加工対象物1の厚さ方向と直交する方向の寸法に依
存する。つまり、領域41のこれらの寸法を小さくする
とクラックスポット90の高さhや幅wを小さくでき、こ
れらの寸法を大きくするとクラックスポット90の高さ
hや幅wを大きくできる。図23と図25を比較すれば明
らかなように、レーザ光のパワーが同じ場合、集光用レ
ンズの開口数を大きく(小さく)することにより、クラ
ックスポット90の高さhや幅wの寸法を小さく(大き
く)制御できる。 【0037】さらに、図26に示す例は、図22に示す
例より小さいパワーのパルスレーザ光Lが内部に集光さ
れている加工対象物1の断面図である。図26に示す例
ではレーザ光のパワーを小さくしているので領域41の
面積は図22に示す領域41よりも小さくなる。図27
は、このレーザ光Lの照射による多光子吸収が原因で形
成されたクラックスポット90の断面図である。図23
と図27の比較から明らかなように、集光用レンズの開
口数が同じ場合、レーザ光のパワーを小さく(大きく)
するとクラックスポット90の高さhや幅wの寸法を小さ
く(大きく)制御できる。 【0038】さらに、図28に示す例は、図24に示す
例より小さいパワーのパルスレーザ光Lが内部に集光さ
れている加工対象物1の断面図である。図29は、この
レーザ光Lの照射による多光子吸収が原因で形成された
クラックスポット90の断面図である。図23と図29
の比較から分かるように、集光用レンズの開口数を大き
く(小さく)しかつレーザ光のパワーを小さく(大き
く)すると、クラックスポット90の高さhや幅wの寸法
を小さく(大きく)制御できる。 【0039】ところで、クラックスポットの形成可能な
電界強度のしきい値以上の電界強度となっている領域を
示す領域41が集光点P及びその付近に限定されている
理由は以下の通りである。本実施形態は、高ビーム品質
のレーザ光源を利用しているため、レーザ光の集光性が
高くかつレーザ光の波長程度まで集光可能となる。この
ため、このレーザ光のビームプロファイルはガウシアン
分布となるので、電界強度はビームの中心が最も強く、
中心から距離が大きくなるに従って強度が低下していく
ような分布となる。このレーザ光が実際に集光用レンズ
によって集光されていく過程においても基本的にはガウ
シアン分布の状態で集光されていく。よって、領域41
は集光点P及びその付近に限定される。 【0040】以上のように本実施形態によればクラック
スポットの寸法を制御できる。クラックスポットの寸法
は、精密な切断の程度の要求、切断面における平坦性の
程度の要求、加工対象物の厚みの大きさを考慮して決め
る。また、クラックスポットの寸法は加工対象物の材質
を考慮して決定することもできる。本実施形態によれ
ば、改質スポットの寸法を制御できるので、厚みが比較
的小さい加工対象物については改質スポットを小さくす
ることにより、切断予定ラインに沿って精密に切断がで
き、かつ、切断面の平坦性がよい切断をすることが可能
となる。また、改質スポットを大きくすることにより、
厚みが比較的大きい加工対象物でも切断が可能となる。 【0041】また、例えば加工対象物の結晶方位が原因
により、加工対象物に切断が容易な方向と切断が困難な
方向とがある場合がある。このような加工対象物の切断
において、例えば図20及び図21に示すように、切断
が容易な方向に形成するクラックスポット90の寸法を
小さくする。一方、図21及び図30に示すように、切
断予定ライン5と直交する切断予定ラインの方向が切断
困難な方向の場合、この方向に形成するクラックスポッ
ト90の寸法を大きくする。これにより、切断が容易な
方向では平坦な切断面を得ることができ、また切断が困
難な方向でも切断が可能となる。 【0042】改質スポットの寸法の制御ができることに
ついて、クラックスポットの場合で説明したが、溶融処
理スポットや屈折率変化スポットでも同様のことが言え
る。パルスレーザ光のパワーは例えば1パルス当たりの
エネルギー(J)で表すこともできるし、1パルス当た
りのエネルギーにレーザ光の周波数を乗じた値である平
均出力(W)で表すこともできる。 【0043】次に、本実施形態の具体例を説明する。 【0044】[第1例]本実施形態の第1例に係るレー
ザ加工装置について説明する。図31はこのレーザ加工
装置400の概略構成図である。レーザ加工装置400
は、レーザ光Lを発生するレーザ光源101と、レーザ
光Lのパワーやパルス幅等を調節するためにレーザ光源
101を制御するレーザ光源制御部102と、レーザ光
源101から出射されたレーザ光Lのパワーを調節する
パワー調節部401と、を備える。 【0045】パワー調節部401は、例えば、複数のND
(neutral density)フィルタと、各NDフィルタをレーザ
光Lの光軸に対して垂直な位置に移動させたりレーザ光L
の光路外に移動させたりする機構と、を備える。NDフィ
ルタは、エネルギーの相対分光分布を変えることなく光
の強さを減らすフィルタである。複数のNDフィルタはそ
れぞれ減光率が異なる。パワー調節部401は、複数の
NDフィルタの何れか又はこれらを組み合わせることによ
り、レーザ光源101から出射されたレーザ光Lのパワ
ーを調節する。なお、複数のNDフィルタの減光率を同じ
とし、パワー調節部401がレーザ光Lの光軸に対して
垂直な位置に移動させるNDフィルタの個数を変えること
により、レーザ光源101から出射されたレーザ光Lの
パワーを調節することもできる。 【0046】なお、パワー調節部401は、直線偏光の
レーザ光Lの光軸に対して垂直に配置された偏光フィル
タと、偏光フィルタをレーザ光Lの光軸を中心に所望の
角度だけ回転させる機構と、を備えたものでもよい。パ
ワー調節部401において光軸を中心に所望の角度だけ
偏光フィルタを回転させることにより、レーザ光源10
1から出射されたレーザ光Lのパワーを調節する。 【0047】なお、レーザ光源101の励起用半導体レ
ーザの駆動電流を駆動電流制御手段の一例であるレーザ
光源制御部102で制御することにより、レーザ光源1
01から出射されるレーザ光Lのパワーを調節すること
もできる。よって、レーザ光Lのパワーは、パワー調節
部401及びレーザ光源制御部102の少なくともいず
れか一方により調節することができる。レーザ光源制御
部102によるレーザ光Lのパワーの調節だけで改質領
域の寸法を所望値にできるのであればパワー調節部40
1は不要である。以上説明したパワーの調節は、レーザ
加工装置の操作者が後で説明する全体制御部127にキ
ーボード等を用いてパワーの大きさを入力することによ
りなされる。 【0048】レーザ加工装置400はさらに、パワー調
節部401でパワーが調節されたレーザ光Lが入射しか
つレーザ光Lの光軸の向きを90°変えるように配置さ
れたダイクロイックミラー103と、ダイクロイックミ
ラー103で反射されたレーザ光Lを集光する集光用レ
ンズを複数含むレンズ選択機構403と、レンズ選択機
構403を制御するレンズ選択機構制御部405と、を
備える。 【0049】レンズ選択機構403は集光用レンズ10
5a、105b、105cと、これらを支持する支持板
407と、を備える。集光用レンズ105aを含む光学
系の開口数、集光用レンズ105bを含む光学系の開口
数、集光用レンズ105cを含む光学系の開口数はそれ
ぞれ異なる。レンズ選択機構403は、レンズ選択機構
制御部405からの信号に基づいて支持板407を回転
させることにより、集光用レンズ105a、105b、
105cの中から所望の集光用レンズをレーザ光Lの光
軸上に配置させる。すなわち、レンズ選択機構403は
レボルバー式である。 【0050】なお、レンズ選択機構403に取付けられ
る集光用レンズの数は3個に限定されず、それ以外の数
でもよい。レーザ加工装置の操作者が後で説明する全体
制御部127にキーボード等を用いて開口数の大きさ又
は集光用レンズ105a、105b、105cのうちど
れかを選択する指示を入力することにより、集光用レン
ズの選択、つまり開口数の選択がなされる。 【0051】レーザ加工装置400はさらに、集光用レ
ンズ105a〜105cのうちレーザ光Lの光軸上に配
置された集光用レンズで集光されたレーザ光Lが照射さ
れる加工対象物1が載置される載置台107と、載置台
107をX軸方向に移動させるためのX軸ステージ109
と、載置台107をX軸方向に直交するY軸方向に移動さ
せるためのY軸ステージ111と、載置台107をX軸及
びY軸方向に直交するZ軸方向に移動させるためのZ軸ス
テージ113と、これら三つのステージ109,111,
113の移動を制御するステージ制御部115と、を備
える。 【0052】Z軸方向は加工対象物1の表面3と直交す
る方向なので、加工対象物1に入射するレーザ光Lの焦
点深度の方向となる。よって、Z軸ステージ113をZ軸
方向に移動させることにより、加工対象物1の内部にレ
ーザ光Lの集光点Pを合わせることができる。また、この
集光点PのX(Y)軸方向の移動は、加工対象物1をX(Y)軸
ステージ109(111)によりX(Y)軸方向に移動させ
ることにより行う。X(Y)軸ステージ109(111)が
移動手段の一例となる。 【0053】レーザ光源101はパルスレーザ光を発生
するNd:YAGレーザである。レーザ光源101に用いるこ
とができるレーザとして、この他、Nd:YVO4レーザやNd:
YLFレーザやチタンサファイアレーザがある。クラック
領域や溶融処理領域を形成する場合、Nd:YAGレーザ、N
d:YVO4レーザ、Nd:YLFレーザを用いるのが好適である。
屈折率変化領域を形成する場合、チタンサファイアレー
ザを用いるのが好適である。 【0054】第1例では加工対象物1の加工にパルスレ
ーザ光を用いているが、多光子吸収を起こさせることが
できるなら連続波レーザ光でもよい。集光用レンズ10
5a〜105cは集光手段の一例である。Z軸ステージ
113はレーザ光の集光点を加工対象物の内部に合わせ
る手段の一例である。集光用レンズ105a〜105c
をZ軸方向に移動させることによっても、レーザ光の集
光点を加工対象物の内部に合わせることができる。 【0055】レーザ加工装置400はさらに、載置台1
07に載置された加工対象物1を可視光線により照明す
るために可視光線を発生する観察用光源117と、ダイ
クロイックミラー103及び集光用レンズ105と同じ
光軸上に配置された可視光用のビームスプリッタ119
と、を備える。ビームスプリッタ119と集光用レンズ
105との間にダイクロイックミラー103が配置され
ている。ビームスプリッタ119は、可視光線の約半分
を反射し残りの半分を透過する機能を有しかつ可視光線
の光軸の向きを90°変えるように配置されている。観
察用光源117から発生した可視光線はビームスプリッ
タ119で約半分が反射され、この反射された可視光線
がダイクロイックミラー103及び集光用レンズ105
を透過し、加工対象物1の切断予定ライン5等を含む表
面3を照明する。 【0056】レーザ加工装置400はさらに、ビームス
プリッタ119、ダイクロイックミラー103及び集光
用レンズ105と同じ光軸上に配置された撮像素子12
1及び結像レンズ123を備える。撮像素子121とし
ては例えばCCD(charge-coupled device)カメラがある。
切断予定ライン5等を含む表面3を照明した可視光線の
反射光は、集光用レンズ105、ダイクロイックミラー
103、ビームスプリッタ119を透過し、結像レンズ
123で結像されて撮像素子121で撮像され、撮像デ
ータとなる。 【0057】レーザ加工装置400はさらに、撮像素子
121から出力された撮像データが入力される撮像デー
タ処理部125と、レーザ加工装置400全体を制御す
る全体制御部127と、モニタ129と、を備える。撮
像データ処理部125は、撮像データを基にして観察用
光源117で発生した可視光の焦点が表面3上に合わせ
るための焦点データを演算する。この焦点データを基に
してステージ制御部115がZ軸ステージ113を移動
制御することにより、可視光の焦点が表面3に合うよう
にする。よって、撮像データ処理部125はオートフォ
ーカスユニットとして機能する。また、撮像データ処理
部125は、撮像データを基にして表面3の拡大画像等
の画像データを演算する。この画像データは全体制御部
127に送られ、全体制御部で各種処理がなされ、モニ
タ129に送られる。これにより、モニタ129に拡大
画像等が表示される。 【0058】全体制御部127には、ステージ制御部1
15からのデータ、撮像データ処理部125からの画像
データ等が入力し、これらのデータも基にしてレーザ光
源制御部102、観察用光源117及びステージ制御部
115を制御することにより、レーザ加工装置400全
体を制御する。よって、全体制御部127はコンピュー
タユニットとして機能する。また、全体制御部127は
パワー調節部401と電気的に接続されている。図31
はこの図示を省略している。全体制御部127にパワー
の大きさが入力されることにより、全体制御部127は
パワー調節部401を制御し、これによりパワーが調節
される。 【0059】図32は全体制御部127の一例の一部分
を示すブロック図である。全体制御部127は、寸法選
択部411、相関関係記憶部413及び画像作成部41
5を備える。寸法選択部411にはレーザ加工装置の操
作者がキーボード等により、パルスレーザ光のパワーの
大きさや集光用レンズを含む光学系の開口数の大きさが
入力される。この例においては、開口数の大きさを直接
入力する代わりに集光用レンズ105a、105b、10
5cのいずれかを選択する入力にしてもよい。この場
合、全体制御部127に集光用レンズ105a、105
b、105c、それぞれの開口数を予め登録しておき、選
択された集光用レンズを含む光学系の開口数のデータが
自動的に寸法選択部411に入力される。 【0060】相関関係記憶部413には、パルスレーザ
光のパワーの大きさ及び開口数の大きさの組と改質スポ
ットの寸法との相関関係が予め記憶されている。図33
は、この相関関係を示すテーブルの一例である。この例
では、開口数の欄には集光用レンズ105a、105b、
105cの各々について、それらを含む光学系の開口数
が登録される。パワーの欄にはパワー調節部401によ
り調節されるパルスレーザ光のパワーの大きさが登録さ
れる。寸法の欄には、対応する組のパワーと開口数との
組み合わせにより形成される改質スポットの寸法が登録
される。例えば、パワーが1.24×1011(W/cm2
で、開口数が0.55のときに形成される改質スポット
の寸法は120μmである。この相関関係のデータは、
例えば、レーザ加工前に図22〜図29で説明した実験
をすることにより得ることができる。 【0061】寸法選択部411にパワーの大きさ及び開
口数の大きさが入力されることにより、寸法選択部41
1は相関関係記憶部413からこれらの大きさと同じ値
の組を選択し、その組に対応する寸法のデータをモニタ
129に送る。これにより、モニタ129には入力され
たパワーの大きさ及び開口数の大きさのもとで形成され
る改質スポットの寸法が表示される。これらの大きさと
同じ値の組がない場合は、最も近い値の組に対応する寸
法データがモニタ129に送られる。 【0062】寸法選択部411で選択された組に対応す
る寸法のデータは、寸法選択部411から画像作成部4
15に送られる。画像作成部415は、この寸法のデー
タを基にしてこの寸法の改質スポットの画像データを作
成し、モニタ129に送る。これにより、モニタ129
には改質スポットの画像も表示される。よって、レーザ
加工前に改質スポットの寸法や改質スポットの形状を知
ることができる。 【0063】パワーの大きさを固定し、開口数の大きさ
を可変とすることもできる。この場合のテーブルは図3
4に示すようになる。例えば、パワーを1.49×10
11(W/cm2)と固定し開口数が0.55のときに形成さ
れる改質スポットの寸法は150μmである。また、開
口数の大きさを固定し、パワーの大きさを可変とするこ
ともできる。この場合のテーブルは図35に示すように
なる。例えば、開口数を0.8と固定しパワーが1.1
9×1011(W/cm2)のときに形成される改質スポット
の寸法は30μmである。 【0064】次に、図31及び図36を用いて、本実施
形態の第1例に係るレーザ加工方法を説明する。図36
は、このレーザ加工方法を説明するためのフローチャー
トである。加工対象物1はシリコンウェハである。 【0065】まず、加工対象物1の光吸収特性を図示し
ない分光光度計等により測定する。この測定結果に基づ
いて、加工対象物1に対して透明な波長又は吸収の少な
い波長のレーザ光Lを発生するレーザ光源101を選定
する(S101)。次に、加工対象物1の厚さを測定す
る。厚さの測定結果及び加工対象物1の屈折率を基にし
て、加工対象物1のZ軸方向の移動量を決定する(S10
3)。これは、レーザ光Lの集光点Pが加工対象物1の内
部に位置させるために、加工対象物1の表面3に位置す
るレーザ光Lの集光点を基準とした加工対象物1のZ軸方
向の移動量である。この移動量を全体制御部127に入
力される。 【0066】加工対象物1をレーザ加工装置400の載
置台107に載置する。そして、観察用光源117から
可視光を発生させて加工対象物1を照明する(S10
5)。照明された切断予定ライン5を含む加工対象物1
の表面3を撮像素子121により撮像する。この撮像デ
ータは撮像データ処理部125に送られる。この撮像デ
ータに基づいて撮像データ処理部125は観察用光源1
17の可視光の焦点が表面3に位置するような焦点デー
タを演算する(S107)。 【0067】この焦点データはステージ制御部115に
送られる。ステージ制御部115は、この焦点データを
基にしてZ軸ステージ113をZ軸方向の移動させる(S
109)。これにより、観察用光源117の可視光の焦
点が表面3に位置する。なお、撮像データ処理部125
は撮像データに基づいて、切断予定ライン5を含む加工
対象物1の表面3の拡大画像データを演算する。この拡
大画像データは全体制御部127を介してモニタ129
に送られ、これによりモニタ129に切断予定ライン5
付近の拡大画像が表示される。 【0068】全体制御部127には予めステップS10
3で決定された移動量データが入力されており、この移
動量データがステージ制御部115に送られる。ステー
ジ制御部115はこの移動量データに基づいて、レーザ
光Lの集光点Pが加工対象物1の内部となる位置に、Z軸
ステージ113により加工対象物1をZ軸方向に移動さ
せる(S111)。 【0069】次に、上記で説明したようにパワー及び開
口数の大きさを全体制御部127に入力する。入力され
たパワーのデータに基づいて、レーザ光Lのパワーはパ
ワー調節部401により調節される。入力された開口数
のデータに基づいて、開口数はレンズ選択機構制御部4
05を介してレンズ選択機構403が集光用レンズを選
択することにより調節される。また、これらのデータは
全体制御部127の寸法選択部411(図32)に入力
される。これにより、1パルスのレーザ光Lの照射によ
り加工対象物1の内部に形成される溶融処理スポットの
寸法及び溶融処理スポットの形状がモニタ129に表示
される(S112)。 【0070】次に、レーザ光源101からレーザ光Lを
発生させて、レーザ光Lを加工対象物1の表面3の切断
予定ライン5に照射する。レーザ光Lの集光点Pは加工対
象物1の内部に位置しているので、溶融処理領域は加工
対象物1の内部にのみ形成される。そして、切断予定ラ
イン5に沿うようにX軸ステージ109やY軸ステージ1
11を移動させて、溶融処理領域を切断予定ライン5に
沿うように加工対象物1の内部に形成する(S11
3)。そして、加工対象物1を切断予定ライン5に沿っ
て曲げることにより、加工対象物1を切断する(S11
5)。これにより、加工対象物1をシリコンチップに分
割する。 【0071】第1例の効果を説明する。これによれば、
多光子吸収を起こさせる条件でかつ加工対象物1の内部
に集光点Pを合わせて、パルスレーザ光Lを切断予定ライ
ン5に照射している。そして、X軸ステージ109やY軸
ステージ111を移動させることにより、集光点Pを切
断予定ライン5に沿って移動させている。これにより、
改質領域(例えばクラック領域、溶融処理領域、屈折率
変化領域)を切断予定ライン5に沿うように加工対象物
1の内部に形成している。加工対象物の切断する箇所に
何らかの起点があると、加工対象物を比較的小さな力で
割って切断することができる。よって、改質領域を起点
として切断予定ライン5に沿って加工対象物1を割るこ
とにより、比較的小さな力で加工対象物1を切断するこ
とができる。これにより、加工対象物1の表面3に切断
予定ライン5から外れた不必要な割れを発生させること
なく加工対象物1を切断することができる。 【0072】また、第1例によれば、加工対象物1に多
光子吸収を起こさせる条件でかつ加工対象物1の内部に
集光点Pを合わせて、パルスレーザ光Lを切断予定ライン
5に照射している。よって、パルスレーザ光Lは加工対
象物1を透過し、加工対象物1の表面3ではパルスレー
ザ光Lがほとんど吸収されないので、改質領域形成が原
因で表面3が溶融等のダメージを受けることはない。 【0073】以上説明したように第1例によれば、加工
対象物1の表面3に切断予定ライン5から外れた不必要
な割れや溶融が生じることなく、加工対象物1を切断す
ることができる。よって、加工対象物1が例えば半導体
ウェハの場合、半導体チップに切断予定ラインから外れ
た不必要な割れや溶融が生じることなく、半導体チップ
を半導体ウェハから切り出すことができる。表面に電極
パターンが形成されている加工対象物や、圧電素子ウェ
ハや液晶等の表示装置が形成されたガラス基板のように
表面に電子デバイスが形成されている加工対象物につい
ても同様である。よって、第1例によれば、加工対象物
を切断することにより作製される製品(例えば半導体チ
ップ、圧電デバイスチップ、液晶等の表示装置)の歩留
まりを向上させることができる。 【0074】また、第1例によれば、加工対象物1の表
面3の切断予定ライン5は溶融しないので、切断予定ラ
イン5の幅(この幅は、例えば半導体ウェハの場合、半
導体チップとなる領域同士の間隔である。)を小さくで
きる。これにより、一枚の加工対象物1から作製される
製品の数が増え、製品の生産性を向上させることができ
る。 【0075】また、第1例によれば、加工対象物1の切
断加工にレーザ光を用いるので、ダイヤモンドカッタを
用いたダイシングよりも複雑な加工が可能となる。例え
ば、図37に示すように切断予定ライン5が複雑な形状
であっても、第1例によれば切断加工が可能となる。こ
れらの効果は後に説明する例でも同様である。 【0076】[第2例]次に、本実施形態の第2例につい
て第1例との相違を中心に説明する。図38はこのレー
ザ加工装置500の概略構成図である。レーザ加工装置
500の構成要素のうち、図31に示す第1例に係るレ
ーザ加工装置400の構成要素と同一要素については同
一符号を付すことによりその説明を省略する。 【0077】レーザ加工装置500は、パワー調節部4
01とダイクロイックミラー103との間のレーザ光L
の光軸上にビームエキスパンダ501が配置されてい
る。ビームエキスパンダ501は倍率可変であり、ビー
ムエキスパンダ501によりレーザ光Lのビーム径が大
きくなるように調節される。ビームエキスパンダ501
は開口数調節手段の一例である。また、レーザ加工装置
500はレンズ選択機構403の代わりに1つの集光用
レンズ105を備える。 【0078】レーザ加工装置500の動作が第1例のレ
ーザ加工装置の動作と異なる点は、全体制御部127に
入力された開口数の大きさに基づく開口数の調節であ
る。以下、これについて説明する。全体制御部127は
ビームエキスパンダ501と電気的に接続されている。
図38はこの図示を省略している。全体制御部127に
開口数の大きさが入力されることにより、全体制御部1
27はビームエキスパンダ501の倍率を変える制御を
する。これにより、集光用レンズ105に入射するレー
ザ光Lのビーム径の拡大率を調節する。よって、集光用
レンズ105が1つであっても、集光用レンズ105を
含む光学系の開口数を大きくする調節が可能となる。こ
れを図39及び図40を用いて説明する。 【0079】図39は、ビームエキスパンダ501が配
置されていない場合の集光用レンズ105によるレーザ
光Lの集光を示す図である。一方、図40は、ビームエ
キスパンダ501が配置されている場合の集光用レンズ
105によるレーザ光Lの集光を示す図である。図39
及び図40を比較すれば分かるように、ビームエキスパ
ンダ501が配置されていない場合の集光用レンズ10
5を含む光学系の開口数を基準にすると、第2例では開
口数が大きくなるように調節することができる。 【0080】[第3例]次に、本実施形態の第3例につい
てこれまでの例との相違を中心に説明する。図41はこ
のレーザ加工装置600の概略構成図である。レーザ加
工装置600の構成要素のうち、これまでの例に係るレ
ーザ加工装置の構成要素と同一要素については同一符号
を付すことによりその説明を省略する。 【0081】レーザ加工装置600は、ビームエキスパ
ンダ501の代わりに、ダイクロイックミラー103と
集光用レンズ105との間のレーザ光Lの光軸上に虹彩
絞り601が配置されている。虹彩絞り601の開口の
大きさを変えることにより集光用レンズ105の有効径
を調節する。虹彩絞り601は開口数調節手段の一例で
ある。また、レーザ加工装置600は虹彩絞り601の
開口の大きさを変える制御をする虹彩絞り制御部603
を備える。虹彩絞り制御部603は全体制御部127に
より制御される。 【0082】レーザ加工装置600の動作がこれまでの
例のレーザ加工装置の動作と異なる点は、全体制御部1
27に入力された開口数の大きさに基づく開口数の調節
である。レーザ加工装置600は入力された開口数の大
きさに基づいて虹彩絞り601の開口の大きさを変える
ことにより、集光用レンズ105の有効径の縮小する調
節をする。これにより、集光用レンズ105が1つであ
っても、集光用レンズ105を含む光学系の開口数を小
さくなるように調節することができる。これを図42及
び図43を用いて説明する。 【0083】図42は、虹彩絞りが配置されていない場
合の集光用レンズ105によるレーザ光Lの集光を示す
図である。一方、図43は、虹彩絞り601が配置され
ている場合の集光用レンズ105によるレーザ光Lの集
光を示す図である。図42及び図43を比較すれば分か
るように、虹彩絞りが配置されていない場合の集光用レ
ンズ105を含む光学系の開口数を基準にすると、第3
例では開口数が小さくなるように調節することができ
る。 【0084】次に、本実施形態の変形例を説明する。図
44は本実施形態のレーザ加工装置の変形例に備えられ
る全体制御部127のブロック図である。全体制御部1
27はパワー選択部417及び相関関係記憶部413を
備える。相関関係記憶部413には、図35に示す相関
関係のデータが予め記憶されている。レーザ加工装置の
操作者はキーボード等によりパワー選択部417に改質
スポットの所望の寸法を入力する。改質スポットの寸法
は、加工対象物の厚さや材質等を考慮して決定される。
この入力により、パワー選択部417は相関関係記憶部
413からこの寸法と同じ値の寸法に対応するパワーを
選択し、そのパワーのデータをパワー調節部401に送
る。よって、このパワーの大きさに調節されたレーザ加
工装置でレーザ加工することにより、所望の寸法の改質
スポットを形成することが可能となる。このパワーの大
きさのデータはモニタ129にも送られ、パワーの大き
さが表示される。この例では開口数が固定でパワーが可
変となる。なお、入力された寸法と同じ値の寸法が相関
関係記憶部413に記憶されていない場合、最も近い値
の寸法に対応するパワーのデータがパワー調節部401
及びモニタ129に送られる。これは以下に説明する変
形例でも同様である。 【0085】図45は本実施形態のレーザ加工装置の他
の変形例に備えられる全体制御部127のブロック図で
ある。全体制御部127は開口数選択部419及び相関
関係記憶部413を備える。図44の変形例と異なる点
は、パワーではなく開口数が選択されることである。相
関関係記憶部413には、図34に示すデータが予め記
憶されている。レーザ加工装置の操作者はキーボード等
により開口数選択部419に改質スポットの所望の寸法
を入力する。これにより、開口数選択部419は、相関
関係記憶部413からこの寸法と同じ値の寸法に対応す
る開口数を選択し、その開口数のデータをレンズ選択機
構制御部405、ビームエキスパンダ501又は虹彩絞
り制御部603に送る。よって、この開口数の大きさに
調節されたレーザ加工装置でレーザ加工することによ
り、所望の寸法の改質スポットを形成することが可能と
なる。この開口数の大きさのデータはモニタ129にも
送られ、開口数の大きさが表示される。この例ではパワ
ーが固定で開口数が可変となる。 【0086】図46は本実施形態のレーザ加工装置のさ
らに他の変形例に備えられる全体制御部127のブロッ
ク図である。全体制御部127は組選択部421及び相
関関係記憶部413を備える。図44及び図45の例と
異なる点は、パワー及び開口数の両方が選択されること
である。相関関係記憶部413には、図33のパワー及
び開口数の組と寸法との相関関係のデータが予め記憶さ
れている。レーザ加工装置の操作者はキーボード等によ
り組選択部421に改質スポットの所望の寸法を入力す
る。これにより、組選択部421は、相関関係記憶部4
13からこの寸法と同じ値の寸法に対応するパワー及び
開口数の組を選択する。選択された組のパワーのデータ
はパワー調節部401に送られる。一方、選択された組
の開口数のデータはレンズ選択機構制御部405、ビー
ムエキスパンダ501又は虹彩絞り制御部603に送ら
れる。よって、この組のパワー及び開口数の大きさに調
節されたレーザ加工装置でレーザ加工することにより、
所望の寸法の改質スポットを形成することが可能とな
る。この組のパワー及び開口数の大きさのデータはモニ
タ129にも送られ、パワー及び開口数の大きさが表示
される。 【0087】これらの変形例によれば、改質スポットの
寸法を制御することができる。よって、改質スポットの
寸法を小さくすることにより、加工対象物の切断予定ラ
インに沿って精密に切断でき、また平坦な切断面を得る
ことができる。加工対象物の厚みが大きい場合、改質ス
ポットの寸法を大きくすることにより、加工対象物の切
断が可能となる。 【0088】 【発明の効果】本発明に係るレーザ加工装置によれば、
加工対象物の表面に溶融や切断予定ラインから外れた割
れが生じることなく、加工対象物を切断することができ
る。よって、加工対象物を切断することにより作製され
る製品(例えば、半導体チップ、圧電デバイスチップ、
液晶等の表示装置)の歩留まりや生産性を向上させるこ
とができる。 【0089】本発明に係るレーザ加工装置によれば、改
質スポットの寸法を制御できる。このため、切断予定ラ
インに沿って精密に加工対象物を切断でき、また平坦な
切断面を得ることができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor material substrate,
Used to cut workpieces such as piezoelectric material substrates and glass substrates
The present invention relates to a laser processing apparatus. One of the laser applications is cutting, and laser
The general cutting by is as follows. For example, semiconductor wafer
Where to cut workpieces such as wafers and glass substrates
Is irradiated with laser light having a wavelength that is absorbed by the workpiece.
-At the part to be cut by absorbing the light,
The object to be processed by heating and melting from the front to the back
Disconnect. However, with this method, the surface of the workpiece
Of these, the area surrounding the area to be cut is also melted. By
If the workpiece is a semiconductor wafer,
Of the semiconductor devices formed on the surface,
The semiconductor element to be placed may be melted. SUMMARY OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
As a method for preventing melting, for example, JP 2000-21
No. 9528 and JP 2000-15467.
There is a laser cutting method shown. Of these publications
In the cutting method, the part of the workpiece to be cut is changed to laser light.
By heating more and cooling the workpiece,
A thermal shock is generated at the part to be cut of the workpiece to be processed.
Cut the figurine. However, in the cutting methods of these publications, additional processing is required.
If the thermal shock generated on the workpiece is large, the surface of the workpiece
In addition, cracks that are off the cutting line or laser irradiation
Unnecessary cracks such as cracks up to the previous point may occur.
There is. Therefore, these cutting methods perform precision cutting.
I can't. In particular, the object to be processed is a semiconductor wafer,
The glass substrate on which the liquid crystal display device is formed, and the electrode pattern
In the case of the formed glass substrate, this unnecessary cracking
Damage to semiconductor chips, liquid crystal display devices, and electrode patterns
Sometimes. Also, with these cutting methods, the average input energy
Because the energy is large, the thermal damage to the semiconductor chip etc.
The page is also big. The object of the present invention is to make the surface of the work piece unnecessary.
The surface does not melt without causing necessary cracks.
It is to provide a laser processing apparatus. Means for Solving the Problems Laser processing according to the present invention
The device emits pulsed laser light with a pulse width of 1 μs or less.
Of the laser light source and the magnitude of the power of the pulse laser light
Pulse laser emitted from laser light source based on input
Power adjusting means for adjusting the magnitude of the light power;
Peak of the condensing point of pulsed laser light emitted from the light source
Power density is 1 × 10 8 (W / cm 2 ) Pal to be more
Condensing lens that collects laser light and numerical aperture
Of the numerical aperture of the optical system including the condenser lens
A numerical aperture adjustment means that adjusts the size and a condenser lens
The focusing point of the focused pulsed laser beam is
According to the section to be machined and the cutting line of the workpiece.
To move the focusing point of the pulse laser light relatively
Means for aligning the condensing point inside the workpiece 1
To irradiate the workpiece with a pulsed laser beam
One modified spot is formed inside the workpiece.
Of the pulse laser beam adjusted by the power adjusting means.
Opening adjusted by power magnitude and numerical aperture adjustment means
The correlation between the number of units and the size of the modification spot
Correlation storage means stored in advance and input pulse level
-The magnitude of the laser beam power and the input numerical aperture
Modified spots formed in these sizes based on the length
Selection means for selecting the size of the model from the correlation storage means
And the dimension of the modified spot selected by the dimension selection means
Dimensional display means for displaying
The According to the laser processing apparatus of the present invention, the power
Align the focusing point of the laser light with the inside of the workpiece.
The peak power density at one condensing point is 1 × 10 8 (W / c
m 2 ) Processing under the above conditions with a pulse width of 1 μs or less
An object can be irradiated with pulsed laser light. By
The pulse laser using the laser processing apparatus according to the present invention
When the workpiece is irradiated with light, multiple light is emitted inside the workpiece.
Phenomenon occurs, which causes the inside of the workpiece
A modified region is formed. At the point where the workpiece is cut
If there is any starting point, the workpiece can be moved with a relatively small force.
Can be broken and cut. Therefore, the label according to the present invention
-The workpiece processed using the laser processing machine
Divide or break along the planned cutting line from the area
Can be cut. Therefore, relatively small
The workpiece can be cut with great force.
Unnecessary cracks off the planned cutting line on the surface of the figurine
The workpiece can be cut without being generated. Also, according to the laser processing apparatus of the present invention,
For example, multiphoton absorption occurs locally inside the workpiece.
As a result, a modified region is formed. Therefore, the surface of the workpiece
Since the laser beam is hardly absorbed,
The surface of the metal does not melt. The focusing point is a laser.
It is the location where the light is collected. The cutting line is processed
It may be a line that is actually drawn on the surface or inside of the object.
It may be a line of thought. According to the present inventors, the pulse laser beam
As the power is reduced, the modification spot becomes smaller
Can be controlled and improved by increasing the power of pulsed laser light
It turns out that the spot can be controlled to become larger
It was. And increase the numerical aperture of the optical system including the condenser lens.
If this is done, the modified spot can be controlled to a small size and its numerical aperture
It can be seen that the smaller the spot, the greater the modification spot can be controlled.
won. A modified spot is a single pulse laser beam.
This is a modified part formed by
As a result, it becomes a modified region. Control of the dimensions of the modification spot
It affects the cutting of the workpiece. That is, reforming
If the spot is too large, the line to cut the workpiece
The accuracy of cutting along the surface and the flatness of the cut surface deteriorate. one
On the other hand, the modified spot is extreme for the thick workpiece
If the edge is too small, it is difficult to cut the workpiece. Main departure
According to the laser processing apparatus related to Ming,
By adjusting the size of the warper,
Control, and includes a condensing lens
By adjusting the numerical aperture of the optical system
The pot size can be controlled. Also, the power of the input pulse laser beam
And the input numerical aperture
Can know the dimensions of the modified spot before laser processing.
The DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below.
This will be described with reference to the drawings. Laser according to this embodiment
The processing equipment forms a modified region by multiphoton absorption.
The Multiphoton absorption is a field where the intensity of laser light is greatly increased.
This is a phenomenon that occurs when First, let us briefly discuss multiphoton absorption.
Just explain. Band gap E of material absorption G Than photon
When the energy hν of is small, it becomes optically transparent. By
Thus, the condition for absorption in the material is hν> E G It is. Only
Even if it is optically transparent, the intensity of the laser beam is very large.
Then nhν> E G (N = 2, 3, 4,...
Absorption occurs in the material. This phenomenon is called multiphoton absorption.
Yeah. In the case of a pulse wave, the intensity of the laser beam is the concentration of the laser beam.
Point peak power density (W / cm 2 ), For example pea
The power density is 1 × 10 8 (W / cm 2 ) Multiphoton under the above conditions
Absorption occurs. The peak power density is
Laser light energy per pulse) ÷ (Laser light
Of beam spot cross section x pulse width)
The In the case of continuous wave, the intensity of the laser beam is
Electric field strength at the focal point (W / cm 2 ) This embodiment utilizing such multiphoton absorption
1 to 6 on the principle of laser processing related to the state
explain. FIG. 1 is a plan view of a workpiece 1 during laser processing.
2 is along the line II-II of the workpiece 1 shown in FIG.
FIG. 3 is a workpiece 1 after laser processing.
FIG. 4 is a plan view of the workpiece 1 shown in FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line IV, and FIG. 5 is a processing target shown in FIG.
FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VV of the object 1, and FIG.
1 is a plan view of an object 1 to be processed. As shown in FIG. 1 and FIG.
The surface 3 has a cutting line 5. Scheduled cutting line
Reference numeral 5 denotes a virtual line extending linearly. The label according to this embodiment
-The laser processing is performed under the condition that multiphoton absorption occurs.
Align the focused point P inside and irradiate the workpiece 1 with the laser beam L
The modified region 7 is formed by spraying. The focusing point is a laser.
It is the location where the light L is condensed. A laser beam L is projected along the cutting line 5
(I.e., along the direction of arrow A)
As a result, the condensing point P is moved along the planned cutting line 5.
Make it. As a result, as shown in FIGS.
Is only inside the workpiece 1 along the planned cutting line 5
It is formed. The laser processing method according to the present embodiment is processed
The object 1 is processed by absorbing the laser beam L.
The modified region 7 is not formed by heating 1. processing
The laser beam L is transmitted through the object 1 and inside the object 1 to be processed.
The modified region 7 is formed by generating multiphoton absorption. Yo
The laser beam L is almost on the surface 3 of the workpiece 1
Since it is not absorbed, the surface 3 of the workpiece 1 melts.
Is not. In cutting the workpiece 1, the parts to be cut
If there is a starting point, the workpiece 1 will break from that starting point.
Then, as shown in FIG. 6, the workpiece 1 is moved with a relatively small force.
Can be cut. Therefore, the surface 3 of the workpiece 1
Cutting workpiece 1 without causing unnecessary cracks
Can be interrupted. It should be noted that the workpiece to be processed starting from the modified region.
There are two possible ways of cutting. One is a modified area type
After the process, artificial force is applied to the workpiece.
As a result, the workpiece is cracked starting from the modified region,
This is when an object is cut. This is for example a workpiece
This is cutting when the thickness is large. An artificial force is applied
For example, along the planned cutting line of the workpiece
To apply bending stress or shear stress to the workpiece.
Thermal stress was generated by giving a temperature difference to the object
It is to do. The other is to form a modified region.
The cross-sectional direction of the workpiece from the modified region
Naturally cracks in the (thickness direction), resulting in processing
This is when an object is cut. This is for example a workpiece
If the thickness is small, even one modified region is possible,
When the thickness of the workpiece is large, multiple modifications in the thickness direction
This is possible by forming the region. Note that this nature
In some cases, a modified region is formed at the location to be cut.
There is no pre-cracking to the surface on the part that is not
Only the surface on the part where the modified part is formed can be cleaved.
Therefore, the cleaving can be controlled well. In recent years
Semiconductor wafers such as recon wafers tend to be thinner
Therefore, such a cleaving method with good controllability is very effective.
It is. In the present embodiment, multiphoton absorption is used.
The following modified areas (1) to (3) are
The (1) One or more cracks in the modified region
In the case of a crack area containing laser, the laser beam is irradiated on the workpiece (eg glass or LiTaO Three Consist of
Align the focal point inside the piezoelectric material)
Electric field strength is 1 × 10 8 (W / cm 2 ) And the pulse width is 1
Irradiate under conditions of μs or less. The magnitude of this pulse width is
Excessive damage to the workpiece surface while causing multiphoton absorption
Crack area only inside the workpiece without giving
Is a condition that can be formed. As a result,
The phenomenon of optical damage due to multiphoton absorption occurs in the area
The This optical damage causes thermal strain inside the workpiece.
This induces cracks inside the workpiece.
A zone is formed. The upper limit value of the electric field strength is, for example, 1
× 10 12 (W / cm 2 ). For example, the pulse width is 1 ns to 2
00 ns is preferred. In addition, the crack area by multiphoton absorption
For example, the 45th Laser Thermal Processing Society Paper
Of the collection (December 1998), pages 23-28
Internal marking of glass substrate by body laser harmonics "
It is described in. The inventor found that the electric field strength and crack size
The relationship was determined by experiment. The experimental conditions are as follows:
is there. (A) Object to be processed: Pyrex (registered quotient
Standard) Glass (thickness 700 μm) (B) Laser light source: semiconductor laser excitation Nd: YAG laser wavelength: 1064 nm Laser light spot cross-sectional area: 3.14 × 10 -8 cm 2 Oscillation form: Q switch pulse repetition frequency: 100 kHz Pulse width: 30 ns Output: Output <1 mJ / pulse laser light quality: TEM 00 Polarization characteristics: Linearly polarized light (C) Condensation lens Transmittance to wavelength of laser light: 60% (D) Moving speed of mounting table on which workpiece is mounted: 10
0mm / second The laser beam quality is TEM 00 Is a highly condensing laser
It means that light can be collected up to the wavelength of light. FIG. 7 is a graph showing the results of the above experiment.
The The horizontal axis is the peak power density, and the laser beam is pulsed
Since it is a laser beam, the electric field strength is expressed by the peak power density.
The The vertical axis shows the inside of the workpiece by one pulse of laser light.
Of cracks (crack spots) formed in
It shows. Crack spots gather and crack area
It becomes an area. The size of the crack spot
The size of the part of the shape of the
The The data indicated by black circles in the graph is the condensing lens (C)
When the magnification is 100 times and the numerical aperture (NA) is 0.80
The On the other hand, the data indicated by white circles in the graph is the condensing lens
When the magnification of (C) is 50 times and the numerical aperture (NA) is 0.55
It is. Peak power density is 10 11 (W / cm 2 ) From the degree
Crack spots occur inside the workpiece and peak
As the power density increases, the crack spot increases.
I can see that Next, in the laser processing according to this embodiment,
The mechanism of cutting the workpiece by forming the crack region
Is described with reference to FIGS. As shown in FIG.
As shown in FIG.
The processing object 1 is irradiated with the laser beam L with the focusing point P aligned with the part
To form a crack region 9 along the line to be cut
To do. The crack region 9 contains one or more cracks.
Area. As shown in FIG.
As the crack grows further as shown in FIG.
The rack reaches the front surface 3 and the back surface 21 of the workpiece 1 and
As shown in Fig. 11, the workpiece 1 is processed by cracking.
The object 1 is cut. Reach the front and back of the workpiece
Cracks that grow may grow naturally and are subject to processing
In some cases, the object grows when a force is applied to the object. (2) When the modified region is a melted region, the laser beam is irradiated on the object to be processed (for example, a semiconductor such as silicon).
The focusing point inside the material) and the electric field at the focusing point
Strength 1x10 8 (W / cm 2 ) And the pulse width is 1μs
Irradiate under the following conditions. As a result, the inside of the workpiece is
Heated locally by multiphoton absorption. This heating
A melt processing area is formed inside the workpiece. Melting
The treatment area is the area once solidified after melting, in the molten state
Less of the region and the region in the state of resolidifying from melting
Means either one. In addition, the melt processing area
It can also be a region that has changed or a crystal structure has changed.
Yes. In addition, the melt treatment region is a single crystal structure or an amorphous structure.
In one structure, polycrystalline structure, one structure changes to another
It can also be called an area. That is, for example, a single crystal structure
From a single crystal structure to a multiple
Region changed to crystal structure, from single crystal structure to amorphous structure and
It means a region changed to a structure including a polycrystalline structure. processing
When the object has a silicon single crystal structure, the melt processing area is an example.
For example, it has an amorphous silicon structure. The upper limit of electric field strength
For example, the value is 1 × 10 12 (W / cm 2 ). Pal
For example, the width is preferably 1 ns to 200 ns. The inventor has melted the inside of the silicon wafer.
It was confirmed by experiment that a treatment region was formed. Experiment
The conditions are as follows. (A) Workpiece: silicon wafer (thickness
(350 μm, outer diameter 4 inches) (B) Laser light source: semiconductor laser excitation Nd: YAG laser wavelength: 1064 nm Laser light spot cross-sectional area: 3.14 × 10 -8 cm 2 Oscillation form: Q switch pulse repetition frequency: 100 kHz Pulse width: 30 ns Output: 20 μJ / pulse laser light quality: TEM 00 Polarization characteristics: Linearly polarized light (C) Condenser lens magnification: 50 times NA: 0.55 Transmittance with respect to laser light wavelength: 60% (D) Moving speed of mounting table on which workpiece is placed: 10
0mm / sec Fig. 12 shows the slicing cut by laser processing under the above conditions.
It is the figure showing the photograph of the section in the part of the con-wafer
The A melt processing region 13 is formed inside the silicon wafer 11.
It is made. Note that the melting treatment formed under the above conditions.
The size of the treatment region in the thickness direction is about 100 μm. Melting region 13 is formed by multiphoton absorption.
Explain what was done. FIG. 13 shows the wavelength of the laser light and the wavelength.
It is a graph which shows the relationship with the transmittance | permeability inside a recon board.
The However, each of the front side and back side of the silicon substrate
The reflection component is removed, and only the transmittance inside is shown. Shi
The thickness t of the recon substrate is 50 μm, 100 μm, 200 μm,
The above relationship is shown for each of 500 μm and 1000 μm.
It was. For example, the wavelength 106 of the Nd: YAG laser is used.
At 4 nm, the thickness of the silicon substrate is 500 μm or less
In this case, 80% or more of the laser beam is transmitted inside the silicon substrate.
You can see that Silicon wafer 11 shown in FIG.
Since the thickness of 350μm, melting by multiphoton absorption
The processing area is near the center of the silicon wafer, that is, from the surface.
It is formed in a part of 175 μm. The transmittance in this case is
When referring to a silicon wafer with a thickness of 200 μm, 90
% Or more, so the laser beam is inside the silicon wafer 11
Little is absorbed and most is transmitted. this
This means that the laser beam is absorbed inside the silicon wafer 11.
As a result, a melt processing region is formed inside the silicon wafer 11.
(In other words, the melting treatment area is formed by normal heating with laser light.
The melt processing area is not multi-photon absorption.
Means more formed. Melting by multiphoton absorption
For example, the formation of the treatment area
66th (April 2000), pages 72-73
"Processing characteristics evaluation of silicon by picosecond pulse laser"
It is described in. It should be noted that the silicon wafer has a melting region.
A crack is generated in the cross-sectional direction as the starting point,
As this reaches the front and back surfaces of the silicon wafer,
As a result. Front and back of silicon wafer
The cracks that reach the
It may grow when force is applied to the work object.
The It should be noted that the front and back of the silicon wafer from the melt processing area
The cracks grow naturally on the surface, once melted and resolidified
If a crack grows from the state of the state,
When cracks grow from the region and when they resolidify from melting
At least any of the cases where cracks grow from the state area
One of them. In either case, the cut surface after cutting is shown in FIG.
As shown in FIG. 2, a melt processing region is formed only inside.
Cleavage when forming a melt treatment area inside the workpiece
Unnecessary cracks that are off the planned cutting line
Therefore, the cleaving control becomes easy. (3) When the modified region is a refractive index changing region, the laser beam is focused on the inside of the workpiece (eg glass).
And the electric field strength at the condensing point is 1 × 10 8 (W / c
m 2 ) Irradiation is performed under the above conditions with a pulse width of 1 ns or less.
The pulse width is extremely shortened to reduce the multiphoton absorption of the workpiece.
When caused inside, the energy from multiphoton absorption is converted into heat.
Without being converted into energy, ions inside the workpiece
Permanent structural changes such as valence change, crystallization or polarization orientation
Induced, a refractive index changing region is formed. Above field strength
As a limit value, for example, 1 × 10 12 (W / cm 2 ). Pa
For example, the pulse width is preferably 1 ns or less, more preferably 1 ps or less.
preferable. Formation of the refractive index change region by multiphoton absorption is
For example, the 42nd Laser Thermal Processing Workshop Proceedings (1997)
Year. November), page 105 to page 111, “Femtosecond
For "Light-induced structure formation inside glass by laser irradiation"
Has been described. As described above, according to this embodiment, the reforming process is performed.
The region is formed by multiphoton absorption. And this embodiment
The state is the power of the pulsed laser beam and the condensing lens
By adjusting the numerical aperture of the optical system including
The size of the modification spot is controlled. With reforming spot
Is a shot of one pulse of a pulse laser beam (that is, one pulse).
Modified part formed by laser irradiation of
It becomes a modified region by gathering spots. Reformer
Example of crack spot about necessity of dimensional control of robot
Explained. If the crack spot is too large, the cutting
The accuracy of cutting the workpiece along the fixed line is reduced.
In addition, the flatness of the cut surface is deteriorated. 14 ~
This will be described with reference to FIG. FIG. 14 shows a label according to this embodiment.
-Use cracking method to make crack spots relatively large
It is a top view of the process target object 1 at the time of forming. FIG.
Cut along XV-XV on the planned cutting line 5 in FIG.
It is sectional drawing. 16, FIG. 17, and FIG.
XVI-XVI, XVII-XVII, which is orthogonal to the planned cutting line 5 of 4,
It is sectional drawing cut | disconnected along XVIII-XVIII. these
As you can see, the crack spot 90 is too big
Then, the variation in the size of the crack spot 90 is also large.
Become. Therefore, as shown in FIG.
The accuracy of cutting the workpiece 1 along the line is deteriorated. Also,
Cutting because the unevenness of the cut surface 43 of the workpiece 1 is large
The flatness of the surface 43 is deteriorated. In contrast, as shown in FIG.
As described above, the laser processing method according to this embodiment is used to
The rack spot 90 is relatively small (for example, 20 μm or less).
Bottom) Once formed, crack spots 90 can be formed uniformly.
In the direction of the planned cutting line of crack spot 90
The spread in the direction deviated can be suppressed. Therefore, in FIG.
As shown, the cut of the workpiece 1 along the planned cutting line 5
The accuracy of cutting and the flatness of the cut surface 43 can be improved.
The Thus, the crack spot is too large.
And a precise cut or a flat cut surface along the planned cutting line
Can not be cut. However, the thickness is large
The crack spot is extremely small compared to the workpiece to be machined
If too much, it becomes difficult to cut the workpiece. According to this embodiment, the size of the crack spot
Explain that the law can be controlled. As shown in FIG.
If the peak power density is the same, the magnification of the condenser lens
Crack spot size for 100 and NA 0.8
Is the class when the condenser lens magnification is 50 and NA is 0.55.
It becomes smaller than the size of the click spot. Peak power
As described above, the density is determined per one pulse of the laser beam.
Is proportional to the energy of the pulse laser beam
Therefore, the same peak power density means that the laser beam power
Means the same. In this way, the laser light
If the power is the same and the beam spot cross-section is the same,
When the numerical aperture of the condenser lens increases (decreases), the
The size of the cspot can be controlled to be small (large). Even if the condensing lens has the same numerical aperture,
If the laser power (peak power density) is reduced
The size of the crack spot can be controlled small, and the laser beam
Increasing power increases crack spot dimensions
Can be controlled. Therefore, as can be seen from the graph shown in FIG.
In addition, increasing the numerical aperture of the condenser lens and laser light
The size of the crack spot by reducing the power of
The method can be controlled small. Conversely, the numerical aperture of the condenser lens
To make it smaller and to increase the power of the laser beam
The size of the crack spot can be controlled more greatly. Regarding the control of crack spot dimensions, FIG.
Further explanation will be given using the surface. The example shown in FIG.
The pulse laser beam L is inside using a condensing lens with a numerical aperture.
It is sectional drawing of the process target object 1 condensed on the. Region 4
No. 1 causes multiphoton absorption by this laser irradiation.
This is a region where the electric field strength is higher than the threshold value. FIG.
Formed due to multiphoton absorption by this laser beam L irradiation.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a crack spot 90 that has been removed. On the other hand, FIG.
The example shown in FIG. 4 is a condensing with a numerical aperture larger than the example shown in FIG.
The pulse laser beam L is condensed inside using the lens for
FIG. FIG. 25 shows this layout.
A cluster formed due to multiphoton absorption by irradiation with the light L
FIG. Crack spot 9
The height h of 0 is in the thickness direction of the workpiece 1 in the region 41.
The width w of the crack spot 90 depends on the size of the region 4
1 depending on the dimension of the workpiece 1 in the direction perpendicular to the thickness direction
Exist. That is, reduce these dimensions of region 41
And the height h and width w of the crack spot 90 can be reduced.
Increasing these dimensions increases the height of the crack spot 90
h and width w can be increased. If FIG. 23 is compared with FIG.
As can be seen, when the power of the laser beam is the same,
By increasing (decreasing) the numerical aperture of the
Decrease the size of the height h and width w
B) Can be controlled. Further, the example shown in FIG. 26 is shown in FIG.
Pulse laser beam L with a smaller power than the example is focused inside.
It is sectional drawing of the to-be-processed target object 1. Example shown in FIG.
Then, since the power of the laser beam is reduced,
The area is smaller than the region 41 shown in FIG. FIG.
Is shaped due to multiphoton absorption due to the irradiation of this laser beam L.
It is sectional drawing of the formed crack spot 90. FIG. FIG.
As is clear from the comparison between FIG. 27 and FIG.
If the number is the same, reduce (increase) the laser beam power
Then, the height h and width w of the crack spot 90 are reduced.
(Large) control. Further, the example shown in FIG. 28 is shown in FIG.
Pulse laser beam L with a smaller power than the example is focused inside.
It is sectional drawing of the to-be-processed target object 1. Figure 29 shows this
Formed due to multiphoton absorption by laser light L irradiation
3 is a cross-sectional view of a crack spot 90. FIG. 23 and 29
As can be seen from the comparison, the numerical aperture of the condenser lens is increased.
And make the laser beam power small (large)
The height h and width w of the crack spot 90
Can be controlled to be small (large). By the way, crack spots can be formed.
The area where the electric field strength is higher than the threshold value
The region 41 shown is limited to the condensing point P and its vicinity.
The reason is as follows. This embodiment provides high beam quality
Because the laser light source of
The light can be condensed up to about the wavelength of the laser beam. this
Therefore, the beam profile of this laser beam is Gaussian
The distribution of the electric field strength is strongest at the center of the beam,
Strength decreases as the distance from the center increases
The distribution is as follows. This laser beam is actually a condensing lens
In the process of being focused by the
The light is condensed in a cyan distribution state. Therefore, the region 41
Is limited to the condensing point P and its vicinity. As described above, according to this embodiment, a crack is generated.
The spot size can be controlled. Crack spot dimensions
Is required for precise cutting degree, flatness on the cut surface
Determined by considering the degree requirements and the thickness of the workpiece
The The size of the crack spot is the material of the workpiece
It is also possible to decide in consideration of According to this embodiment
For example, the dimensions of the modified spot can be controlled, so the thickness can be compared.
For small workpieces, reduce the modification spot
Can be cut precisely along the planned cutting line.
Cutting with good flatness of the cut surface
It becomes. Also, by increasing the reforming spot,
Even a workpiece having a relatively large thickness can be cut. Also, for example, due to the crystal orientation of the workpiece
Makes it easy to cut and difficult to cut the workpiece.
There may be directions. Cutting such workpieces
For example, as shown in FIG. 20 and FIG.
The size of the crack spot 90 that is formed in the easy direction
Make it smaller. On the other hand, as shown in FIGS.
The direction of the planned cutting line perpendicular to the planned cutting line 5 is cut.
If the direction is difficult, crack spots formed in this direction
The dimension of the G 90 is increased. This makes it easy to cut
A flat cut surface can be obtained in the direction, and cutting is difficult.
Cutting is possible even in difficult directions. It is possible to control the dimensions of the modified spot.
As explained in the case of crack spots,
The same can be said for the spot of refraction and refractive index change.
The The power of the pulse laser beam is, for example, per pulse
It can be expressed in energy (J) or hit one pulse
Is obtained by multiplying the energy of the laser by the frequency of the laser beam.
It can also be expressed as average power (W). Next, a specific example of this embodiment will be described. [First Example] A laser according to the first example of the present embodiment.
The machining apparatus will be described. FIG. 31 shows this laser processing.
2 is a schematic configuration diagram of an apparatus 400. FIG. Laser processing device 400
Are a laser light source 101 that generates laser light L, and a laser.
Laser light source to adjust light L power, pulse width, etc.
A laser light source control unit 102 for controlling 101 and a laser beam
Adjusting the power of the laser beam L emitted from the source 101
A power adjustment unit 401. The power adjustment unit 401 includes, for example, a plurality of NDs.
(neutral density) filter and each ND filter laser
Move to a position perpendicular to the optical axis of the light L or laser light L
And a mechanism for moving it out of the optical path. ND Fi
Ruta is light without changing the relative spectral distribution of energy.
It is a filter that reduces the strength of Multiple ND filters
Each has a different fading rate. The power adjustment unit 401 includes a plurality of
By either one of ND filters or a combination of these
The power of the laser light L emitted from the laser light source 101
To adjust. In addition, the same dimming rate of multiple ND filters
And the power adjusting unit 401 with respect to the optical axis of the laser light L
Changing the number of ND filters moved to a vertical position
As a result of the laser light L emitted from the laser light source 101,
You can also adjust the power. It should be noted that the power adjustment unit 401 is for linearly polarized light.
Polarization film arranged perpendicular to the optical axis of the laser beam L
And a polarizing filter around the optical axis of the laser beam L
And a mechanism that rotates only by an angle. Pa
In the word adjusting unit 401, only a desired angle with respect to the optical axis.
The laser light source 10 is rotated by rotating the polarizing filter.
The power of the laser beam L emitted from 1 is adjusted. It should be noted that the semiconductor laser for excitation of the laser light source 101 is used.
Laser which is an example of drive current control means
The laser light source 1 is controlled by the light source control unit 102.
Adjusting the power of the laser beam L emitted from 01
You can also. Therefore, the power of the laser beam L can be adjusted.
At least one of the unit 401 and the laser light source control unit 102
It can be adjusted by either one. Laser light source control
By simply adjusting the power of the laser beam L by the unit 102
If the size of the region can be set to a desired value, the power adjustment unit 40
1 is unnecessary. The power adjustment described above is performed by the laser.
The operator of the processing apparatus keys the overall control unit 127 described later.
-By inputting the magnitude of power using a board, etc.
It will be done. The laser processing apparatus 400 further includes power adjustment.
Only the laser beam L whose power is adjusted by the node 401 is incident.
The laser beam L is arranged to change the direction of the optical axis by 90 °.
Dichroic mirror 103 and dichroic mirror
A condensing laser that condenses the laser light L reflected by the laser beam 103
Lens selection mechanism 403 including a plurality of lenses and a lens selector
A lens selection mechanism control unit 405 for controlling the structure 403;
Prepare. The lens selection mechanism 403 is a condensing lens 10.
5a, 105b, 105c and supporting plates for supporting them
407. Optics including condensing lens 105a
System numerical aperture, aperture of optical system including condensing lens 105b
The numerical aperture of the optical system including the condensing lens 105c is
Each is different. The lens selection mechanism 403 is a lens selection mechanism.
The support plate 407 is rotated based on a signal from the control unit 405.
By doing so, the condensing lenses 105a, 105b,
The desired condensing lens among the laser beams L from 105c
Place on the axis. That is, the lens selection mechanism 403
Revolver type. It is attached to the lens selection mechanism 403.
The number of condensing lenses to be used is not limited to three, but any other number
But you can. The whole that the operator of the laser processing device will explain later
Use a keyboard or the like for the control unit 127 to adjust the numerical aperture.
Is the condensing lens 105a, 105b, 105c
By entering an instruction to select one of them.
Is selected, that is, the numerical aperture is selected. The laser processing apparatus 400 further includes a condensing laser.
Are arranged on the optical axis of the laser beam L among the laser beams 105a to 105c.
The laser beam L collected by the placed focusing lens is irradiated.
Mounting table 107 on which workpiece 1 to be processed is mounted, and mounting table
X-axis stage 109 for moving 107 in the X-axis direction
And the mounting table 107 is moved in the Y-axis direction orthogonal to the X-axis direction.
Y-axis stage 111 and mounting table 107 for
Z axis for moving in the Z axis direction perpendicular to the Y axis direction
Stage 113 and these three stages 109, 111,
A stage control unit 115 for controlling the movement of 113.
Yeah. The Z-axis direction is orthogonal to the surface 3 of the workpiece 1
The direction of the laser beam L incident on the workpiece 1
Point depth direction. Therefore, the Z-axis stage 113 is
By moving it in the direction.
-The condensing point P of the laser beam L can be adjusted. Also this
The movement of the focal point P in the X (Y) axis direction moves the workpiece 1 to the X (Y) axis.
Move in the X (Y) axis direction by stage 109 (111)
To do. X (Y) axis stage 109 (111)
It becomes an example of a moving means. The laser light source 101 generates pulsed laser light.
Nd: YAG laser. Used for laser light source 101
In addition, Nd: YVO Four Laser or Nd:
There are YLF laser and titanium sapphire laser. crack
Nd: YAG laser, N
d: YVO Four It is preferable to use a laser or an Nd: YLF laser.
When forming the refractive index change region, titanium sapphire array
It is preferable to use Z. In the first example, pulse processing is used for machining the workpiece 1.
-Ther light is used, but it can cause multiphoton absorption
If possible, continuous wave laser light may be used. Condensing lens 10
Reference numerals 5a to 105c are examples of light collecting means. Z axis stage
113 aligns the condensing point of the laser beam with the inside of the workpiece.
This is an example of the means. Condensing lenses 105a to 105c
The laser beam can also be collected by moving the
The light spot can be adjusted to the inside of the workpiece. The laser processing apparatus 400 further includes a mounting table 1.
Illuminate the workpiece 1 placed on 07 with visible light
An observation light source 117 that generates visible light and a die
Same as Croix mirror 103 and condensing lens 105
Visible light beam splitter 119 arranged on the optical axis
And comprising. Beam splitter 119 and condensing lens
Dichroic mirror 103 is arranged between
ing. Beam splitter 119 is about half of visible light
And has the function of reflecting the other half and visible light
Are arranged so as to change the direction of the optical axis by 90 °. View
Visible light generated from the observation light source 117 is beam splitted.
About half of the reflected light is reflected by the reflected light ray 119.
The dichroic mirror 103 and the condensing lens 105
That includes the scheduled cutting line 5 of the workpiece 1
Illuminate surface 3. The laser processing apparatus 400 further includes a beam scanner.
Plitter 119, dichroic mirror 103 and light collecting
Imaging device 12 disposed on the same optical axis as lens 105
1 and an imaging lens 123. As the image sensor 121
For example, there is a CCD (charge-coupled device) camera.
Of visible light illuminating the surface 3 including the line 5 to be cut, etc.
The reflected light is a condensing lens 105, a dichroic mirror.
103, the beam splitter 119, and the imaging lens
123 is imaged and imaged by the image sensor 121,
Data. The laser processing apparatus 400 further includes an image sensor.
Imaging data to which the imaging data output from 121 is input
Control unit 125 and the entire laser processing apparatus 400.
A general control unit 127 and a monitor 129. Shoot
The image data processing unit 125 is used for observation based on the imaging data.
The visible light generated by the light source 117 is focused on the surface 3.
The focus data for calculating is calculated. Based on this focus data
The stage controller 115 moves the Z-axis stage 113.
By controlling, the visible light is focused on the surface 3
To. Therefore, the imaging data processing unit 125
It functions as a digital unit. In addition, imaging data processing
The unit 125 is an enlarged image of the surface 3 based on the imaging data
The image data is calculated. This image data is stored in the overall control unit.
127, and various processes are performed by the overall control unit.
129. This expands to the monitor 129
Images etc. are displayed. The overall controller 127 includes a stage controller 1
15 and image from the imaging data processing unit 125
Data etc. are input, and laser light is also based on these data.
Source control unit 102, observation light source 117, and stage control unit
115 to control the entire laser processing apparatus 400.
Control the body. Therefore, the overall control unit 127 is a computer.
Function as a data unit. In addition, the overall control unit 127 is
The power adjustment unit 401 is electrically connected. FIG.
The illustration is omitted. Power to the overall control unit 127
Is input, the overall control unit 127
Controls the power adjustment unit 401 to adjust the power
Is done. FIG. 32 shows a part of an example of the overall control unit 127.
FIG. The overall control unit 127 selects dimensions.
Selection unit 411, correlation storage unit 413, and image creation unit 41
5 is provided. The dimension selection unit 411 is operated by a laser processing apparatus.
The author can control the power of pulsed laser light using a keyboard.
The size and the numerical aperture of the optical system including the condenser lens
Entered. In this example, the numerical aperture is directly
Condensing lenses 105a, 105b, 10 instead of input
An input for selecting one of 5c may be used. This place
In this case, the collective lenses 105a and 105 are connected to the overall control unit 127.
b, 105c, each numerical aperture is registered in advance and selected.
The numerical aperture data of the optical system including the selected condenser lens
It is automatically input to the dimension selection unit 411. The correlation storage unit 413 includes a pulse laser.
A set of light power and numerical aperture and a modified spot
The correlation with the dimensions of the robot is stored in advance. FIG.
Is an example of a table showing this correlation. This example
Then, in the column of the numerical aperture, condensing lenses 105a and 105b,
For each of 105c, the numerical aperture of the optical system including them
Is registered. In the power column, the power adjustment unit 401
The power level of the pulsed laser beam to be adjusted is registered.
It is. The dimension column shows the power and numerical aperture of the corresponding set.
The dimensions of the modified spots formed by the combination are registered
Is done. For example, the power is 1.24 × 10 11 (W / cm 2 )
The modified spot formed when the numerical aperture is 0.55
The dimension is 120 μm. This correlation data is
For example, the experiment described in FIGS. 22 to 29 before laser processing
It can be obtained by doing. The size selection unit 411 has a power level and an opening level.
By inputting the size of the number of units, the dimension selection unit 41
1 is the same value as these sizes from the correlation storage unit 413
Select a set and monitor the dimension data corresponding to that set.
129. As a result, it is input to the monitor 129.
Formed under the magnitude of power and numerical aperture.
The size of the modified spot is displayed. These sizes and
If there is no pair with the same value, the dimension corresponding to the closest pair
Legal data is sent to the monitor 129. Corresponding to the group selected by the dimension selection unit 411
Dimension data is obtained from the dimension selection unit 411 to the image creation unit 4.
15 is sent. The image creation unit 415 stores data of this dimension.
The image data of the modified spot of this dimension is created based on the data.
And send it to the monitor 129. As a result, the monitor 129
The image of the modified spot is also displayed. Therefore, laser
Know the dimensions of the modified spot and the shape of the modified spot before processing
Can. The power is fixed and the numerical aperture is large.
Can be made variable. The table in this case is shown in FIG.
As shown in FIG. For example, the power is 1.49 × 10
11 (W / cm 2 ) And fixed when the numerical aperture is 0.55
The size of the modified spot is 150 μm. Also open
The number of units is fixed and the power is variable.
You can also. The table in this case is as shown in FIG.
Become. For example, the numerical aperture is fixed at 0.8 and the power is 1.1.
9x10 11 (W / cm 2 ) Modified spots formed during
The dimension is 30 μm. Next, the present embodiment will be described with reference to FIGS.
A laser processing method according to the first example of the embodiment will be described. FIG.
Is a flow chart for explaining this laser processing method.
Is. The workpiece 1 is a silicon wafer. First, the light absorption characteristics of the workpiece 1 are illustrated.
Measure with a spectrophotometer. Based on this measurement result
A wavelength transparent to the workpiece 1 or little absorption
Select a laser light source 101 that generates laser light L with a long wavelength
(S101). Next, the thickness of the workpiece 1 is measured.
The Based on the thickness measurement result and the refractive index of the workpiece 1
Thus, the amount of movement of the workpiece 1 in the Z-axis direction is determined (S10
3). This is because the condensing point P of the laser beam L is within the workpiece 1
Is located on the surface 3 of the workpiece 1
Z-axis direction of the workpiece 1 with reference to the focal point of the laser beam L
The amount of movement in the direction. This movement amount is input to the overall control unit 127.
It is powered. The object 1 to be processed is mounted on the laser processing apparatus 400.
It is mounted on the mounting table 107. From the observation light source 117
Visible light is generated to illuminate the workpiece 1 (S10)
5). Work object 1 including illuminated cutting line 5
The surface 3 is imaged by the image sensor 121. This imaging device
The data is sent to the imaging data processing unit 125. This imaging device
On the basis of the data, the imaging data processing unit 125 uses the observation light source 1.
Focus data such that 17 visible light focuses on the surface 3
(S107). This focus data is sent to the stage controller 115.
Sent. The stage controller 115 uses the focus data
Based on this, the Z-axis stage 113 is moved in the Z-axis direction (S
109). As a result, the focus of visible light from the observation light source 117 is increased.
A point is located on the surface 3. The imaging data processing unit 125
Is processing including the planned cutting line 5 based on the imaging data
The enlarged image data of the surface 3 of the object 1 is calculated. This expansion
Large image data is sent to the monitor 129 via the overall control unit 127.
This causes the monitor 129 to send a cut line 5
A nearby enlarged image is displayed. The overall control unit 127 is previously provided with step S10.
The movement amount data determined in step 3 has been entered.
The movement amount data is sent to the stage control unit 115. Stay
On the basis of this movement amount data, the control unit 115
At the position where the condensing point P of the light L is inside the workpiece 1, the Z axis
The workpiece 1 is moved in the Z-axis direction by the stage 113.
(S111). Next, as described above, power and open
The number of units is input to the overall control unit 127. Entered
Based on the measured power data, the power of the laser beam L
It is adjusted by the word adjustment unit 401. Input numerical aperture
Based on the data, the numerical aperture is determined by the lens selection mechanism control unit 4.
The lens selection mechanism 403 selects the condensing lens via 05.
It is adjusted by selecting. Also, these data are
Input to the dimension selection unit 411 (FIG. 32) of the overall control unit 127
Is done. As a result, irradiation with one pulse of laser light L
Of the melt processing spot formed inside the workpiece 1
Dimensions and shape of melt processing spot are displayed on monitor 129
(S112). Next, the laser light L is emitted from the laser light source 101.
The laser beam L is generated and the surface 3 of the workpiece 1 is cut.
Irradiate the planned line 5. The focal point P of the laser beam L is the machining pair.
Since it is located inside the figurine 1, the melt processing area is processed.
It is formed only inside the object 1. And the cutting schedule
X-axis stage 109 and Y-axis stage 1 along in-5
11 is moved and the melt processing area is moved to the cutting line 5
It forms in the inside of the workpiece 1 so that it may follow (S11)
3). Then, the workpiece 1 is cut along the planned cutting line 5
The workpiece 1 is cut by bending it (S11).
5). As a result, the workpiece 1 is divided into silicon chips.
Divide. The effect of the first example will be described. According to this,
Inside the workpiece 1 under conditions that cause multiphoton absorption
Align the focusing point P with the laser beam L to be cut.
5 is irradiated. And X axis stage 109 and Y axis
By moving the stage 111, the focal point P is turned off.
It is moved along the scheduled disconnection line 5. This
Modified region (for example, crack region, melt processing region, refractive index)
(Working area) along the planned cutting line 5
1 is formed inside. At the point where the workpiece is cut
If there is any starting point, the workpiece can be moved with a relatively small force.
Can be broken and cut. Therefore, starting from the reforming region
Break the workpiece 1 along the cutting line 5 as
To cut the workpiece 1 with a relatively small force.
You can. This cuts the surface 3 of the workpiece 1
To generate unnecessary cracks that deviate from the planned line 5
The workpiece 1 can be cut without any problems. Further, according to the first example, there are many processing objects 1.
Under conditions that cause photon absorption and inside the workpiece 1
The line where the focused laser beam P is aligned and the pulse laser beam L is to be cut
5 is irradiated. Therefore, the pulse laser beam L
The object passes through the object 1 and the pulse 3
Since the light L is hardly absorbed,
Therefore, the surface 3 is not damaged such as melting. As explained above, according to the first example, the machining
Unnecessary of being off the planned cutting line 5 on the surface 3 of the object 1
The workpiece 1 without cutting or melting
Can. Therefore, the workpiece 1 is, for example, a semiconductor
In the case of a wafer, the semiconductor chip is off the cutting line.
Semiconductor chips without unnecessary cracking or melting
Can be cut from the semiconductor wafer. Electrode on the surface
The workpiece on which the pattern is formed and the piezoelectric element wafer
Like glass substrates on which display devices such as C and liquid crystal are formed
For workpieces with electronic devices formed on the surface
But the same is true. Thus, according to the first example, the object to be processed
Products manufactured by cutting
, Piezoelectric device chips, liquid crystal display devices)
Marriage can be improved. Further, according to the first example, the table of the workpiece 1 is shown.
Since the planned cutting line 5 of the surface 3 does not melt,
Width of the inner 5 (this width is, for example, in the case of a semiconductor wafer, half
This is the distance between the regions that become the conductor chips. Small)
Yes. Thereby, it is produced from one piece of processing object 1.
Increase the number of products and improve product productivity
The Further, according to the first example, the cutting of the workpiece 1 is performed.
Since laser light is used for cutting,
More complicated processing than the dicing used is possible. example
For example, as shown in FIG.
Even so, according to the first example, cutting is possible. This
These effects are the same in the examples described later. [Second Example] Next, a second example of this embodiment will be described.
The difference from the first example will be mainly described. Figure 38 shows this layout.
It is a schematic block diagram of the processing apparatus 500. Laser processing equipment
Among the 500 components, the label according to the first example shown in FIG.
-The same components as the components of the laser processing device 400 are the same.
The description is omitted by assigning a reference numeral. The laser processing apparatus 500 includes a power adjustment unit 4.
Laser light L between 01 and the dichroic mirror 103
A beam expander 501 is arranged on the optical axis of
The The beam expander 501 has a variable magnification, and
The beam expander 501 increases the beam diameter of the laser beam L
It is adjusted so that it becomes necessary. Beam expander 501
Is an example of a numerical aperture adjusting means. Laser processing equipment
500 is for condensing instead of the lens selection mechanism 403
A lens 105 is provided. The operation of the laser processing apparatus 500 is the same as that of the first example.
The difference from the operation of the laser processing device is that the overall control unit 127
The numerical aperture is adjusted based on the input numerical aperture size.
The This will be described below. The overall control unit 127 is
The beam expander 501 is electrically connected.
In FIG. 38, this illustration is omitted. In the overall control unit 127
By inputting the size of the numerical aperture, the overall control unit 1
27 is a control for changing the magnification of the beam expander 501.
To do. As a result, the laser beam incident on the condensing lens 105 is
Adjust the magnification of the beam diameter of the light L. Therefore, for collecting light
Even if there is only one lens 105, the condensing lens 105
It is possible to adjust to increase the numerical aperture of the optical system. This
This will be described with reference to FIGS. 39 and 40. FIG. In FIG. 39, the beam expander 501 is arranged.
Laser with condensing lens 105 when not placed
FIG. 4 is a diagram showing the collection of light L. On the other hand, FIG.
Condensing lens when Xspanda 501 is arranged
FIG. 10 is a diagram showing the focusing of laser light L by 105. FIG.
As shown in FIG. 40 and FIG.
Condensing lens 10 in the case where the solder 501 is not disposed
In the second example, the numerical aperture of the optical system including
The number can be adjusted to be large. [Third Example] Next, a third example of this embodiment will be described.
The explanation will focus on the differences from the previous examples. Figure 41 shows this
It is a schematic block diagram of the laser processing apparatus 600 of. Laser processing
Among the components of the construction equipment 600, the records related to the examples so far
-The same symbols are used for the same elements as the components of the laser processing machine
The description is omitted by attaching. The laser processing apparatus 600 has a beam explorer.
Dichroic mirror 103 instead of
Iris on the optical axis of the laser beam L between the condensing lens 105
A diaphragm 601 is disposed. The opening of the iris diaphragm 601
The effective diameter of the condensing lens 105 is changed by changing the size.
Adjust. The iris diaphragm 601 is an example of numerical aperture adjusting means.
is there. In addition, the laser processing apparatus 600 includes an iris diaphragm 601.
Iris diaphragm controller 603 for controlling the size of the aperture
Is provided. The iris diaphragm control unit 603 is connected to the overall control unit 127.
More controlled. The operation of the laser processing apparatus 600 has been performed so far.
The difference from the operation of the example laser processing apparatus is that the overall control unit 1
Adjustment of the numerical aperture based on the numerical aperture input to 27
It is. The laser processing apparatus 600 has a large input numerical aperture.
Change the size of the aperture of the iris diaphragm 601 based on the size
This reduces the effective diameter of the condensing lens 105.
Make a clause. As a result, the number of condensing lenses 105 is one.
However, the numerical aperture of the optical system including the condensing lens 105 is reduced.
It can be adjusted to be small. This is shown in FIG.
This will be described with reference to FIG. FIG. 42 shows a case where no iris diaphragm is arranged.
The condensing of the laser beam L by the condensing lens 105 is shown.
FIG. On the other hand, in FIG. 43, the iris diaphragm 601 is arranged.
Of the laser light L by the condensing lens 105
It is a figure which shows light. Compare Figure 42 and Figure 43
As shown in FIG.
If the numerical aperture of the optical system including
In the example, the numerical aperture can be adjusted to be small.
The Next, a modification of this embodiment will be described. Figure
44 is provided in a modification of the laser processing apparatus of this embodiment.
2 is a block diagram of the overall control unit 127. FIG. Overall control unit 1
27 includes a power selection unit 417 and a correlation storage unit 413.
Prepare. The correlation storage unit 413 stores the correlation shown in FIG.
Related data is stored in advance. Laser processing equipment
The operator modifies the power selection unit 417 with a keyboard or the like.
Enter the desired dimensions of the spot. Modification spot dimensions
Is determined in consideration of the thickness and material of the workpiece.
By this input, the power selection unit 417 causes the correlation storage unit to
From 413, the power corresponding to the same value as this dimension
Selected, and the power data is sent to the power adjustment unit 401.
The Therefore, the laser power adjusted to the magnitude of this power
Modification of desired dimensions by laser processing with a processing device
Spots can be formed. Great power
The size data is also sent to the monitor 129, where the power is large.
Is displayed. In this example, the numerical aperture is fixed and power is possible.
It becomes strange. Note that dimensions with the same value as the input dimension are correlated.
If not stored in the relationship storage unit 413, the closest value
The power data corresponding to the dimensions of the
And sent to the monitor 129. This is a variable described below.
The same applies to the examples. FIG. 45 shows another laser processing apparatus according to this embodiment.
FIG. 4 is a block diagram of an overall control unit 127 provided in the modification example of FIG.
is there. The overall control unit 127 includes a numerical aperture selection unit 419 and a correlation.
A relationship storage unit 413 is provided. Differences from the modification of FIG.
Is that the numerical aperture is selected instead of power. phase
In the relationship storage unit 413, the data shown in FIG.
It is remembered. The operator of the laser processing equipment is a keyboard etc.
The numerical aperture selection unit 419 causes the desired size of the modified spot.
Enter. Thereby, the numerical aperture selection unit 419 performs correlation.
Corresponds to a dimension having the same value as this dimension from the relationship storage unit 413.
The numerical aperture is selected and the numerical aperture data is selected by the lens selector.
Structure controller 405, beam expander 501, or iris diaphragm
To the control unit 603. Therefore, the size of this numerical aperture
By laser processing with controlled laser processing equipment
It is possible to form a modified spot with a desired size
Become. The numerical aperture data is also sent to the monitor 129.
Sent and the numerical aperture is displayed. In this example, power
-Is fixed and the numerical aperture is variable. FIG. 46 shows the laser processing apparatus of this embodiment.
In addition, the block of the overall control unit 127 provided in another modification is provided.
FIG. The overall control unit 127 includes a set selection unit 421 and a phase.
A relationship storage unit 413 is provided. 44 and 45
The difference is that both power and numerical aperture are selected.
It is. The correlation storage unit 413 stores the power and power shown in FIG.
And the correlation data between the numerical aperture pair and dimensions are stored in advance.
It is. The operator of the laser processing device uses a keyboard, etc.
The desired size of the modified spot is input to the group selection unit 421
The As a result, the pair selection unit 421 causes the correlation storage unit 4
13 to the power corresponding to the same value as this dimension and
Select a set of numerical apertures. Power data for the selected set
Is sent to the power adjustment unit 401. Meanwhile, the selected pair
Numerical aperture data of the lens selection mechanism control unit 405,
Sent to the mu expander 501 or the iris diaphragm control unit 603
It is. Therefore, adjust the power and numerical aperture of this set.
By laser processing with the laser processing equipment
It becomes possible to form a modified spot of a desired size
The The power and numerical aperture data for this set are
The power and numerical aperture are also displayed.
Is done. According to these modifications, the modification spots
The dimensions can be controlled. Therefore, the reforming spot
By reducing the dimensions, the workpiece to be cut
Able to cut precisely along the in and get a flat cut surface
be able to. If the thickness of the workpiece is large,
Cutting the workpiece by increasing the pot dimensions
Can be interrupted. According to the laser processing apparatus of the present invention,
A crack that is not on the surface of the workpiece to be melted or cut
The workpiece can be cut without causing this.
The Therefore, it is produced by cutting the workpiece.
Products (for example, semiconductor chips, piezoelectric device chips,
To improve the yield and productivity of LCDs.
You can. According to the laser processing apparatus of the present invention, the modification
The size of the quality spot can be controlled. For this reason,
The workpiece can be precisely cut along the
A cut surface can be obtained.

【図面の簡単な説明】 【図1】本実施形態に係るレーザ加工方法によってレー
ザ加工中の加工対象物の平面図である。 【図2】図1に示す加工対象物のII−II線に沿った断面
図である。 【図3】本実施形態に係るレーザ加工方法によるレーザ
加工後の加工対象物の平面図である。 【図4】図3に示す加工対象物のIV−IV線に沿った断面
図である。 【図5】図3に示す加工対象物のV−V線に沿った断面図
である。 【図6】本実施形態に係るレーザ加工方法によって切断
された加工対象物の平面図である。 【図7】本実施形態に係るレーザ加工方法における電界
強度とクラックの大きさとの関係を示すグラフである。 【図8】本実施形態に係るレーザ加工方法の第1工程に
おける加工対象物の断面図である。 【図9】本実施形態に係るレーザ加工方法の第2工程に
おける加工対象物の断面図である。 【図10】本実施形態に係るレーザ加工方法の第3工程
における加工対象物の断面図である。 【図11】本実施形態に係るレーザ加工方法の第4工程
における加工対象物の断面図である。 【図12】本実施形態に係るレーザ加工方法により切断
されたシリコンウェハの一部における断面の写真を表し
た図である。 【図13】本実施形態に係るレーザ加工方法におけるレ
ーザ光の波長とシリコン基板の内部の透過率との関係を
示すグラフである。 【図14】本実施形態に係るレーザ加工方法を用いてク
ラックスポットを比較的大きく形成した場合の加工対象
物の平面図である。 【図15】図14に示す切断予定ライン上のXV-XVに沿
って切断した断面図である。 【図16】図14に示す切断予定ラインと直交するXVI-
XVIに沿って切断した断面図である。 【図17】図14に示す切断予定ラインと直交するXVII
-XVIIに沿って切断した断面図である。 【図18】図14に示す切断予定ラインと直交するXVII
I-XVIIIに沿って切断した断面図である。 【図19】図14に示す加工対象物を切断予定ラインに
沿って切断した平面図である。 【図20】本実施形態に係るレーザ加工方法を用いてク
ラックスポットを比較的小さく形成した場合の切断予定
ラインに沿った加工対象物の断面図である。 【図21】図20に示す加工対象物を切断予定ラインに
沿って切断した平面図である。 【図22】所定の開口数の集光用レンズを用いてパルス
レーザ光が加工対象物の内部に集光されている状態を示
す加工対象物の断面図である。 【図23】図22に示すレーザ光の照射による多光子吸
収が原因で形成されたクラックスポットを含む加工対象
物の断面図である。 【図24】図22に示す例より大きい開口数の集光用レ
ンズを用いた場合の加工対象物の断面図である。 【図25】図24に示すレーザ光の照射による多光子吸
収が原因で形成されたクラックスポットを含む加工対象
物の断面図である。 【図26】図22に示す例より小さいパワーのパルスレ
ーザ光を用いた場合の加工対象物の断面図である。 【図27】図26に示すレーザ光の照射による多光子吸
収が原因で形成されたクラックスポットを含む加工対象
物の断面図である。 【図28】図24に示す例より小さいパワーのパルスレ
ーザ光を用いた場合の加工対象物の断面図である。 【図29】図28に示すレーザ光の照射による多光子吸
収が原因で形成されたクラックスポットを含む加工対象
物の断面図である。 【図30】図21に示す切断予定ラインと直交するXXX-
XXXに沿って切断した断面図である。 【図31】本実施形態の第1例に係るレーザ加工装置の
概略構成図である。 【図32】本実施形態に係るレーザ加工装置に備えられ
る全体制御部の一例の一部分を示すブロック図である。 【図33】本実施形態に係るレーザ加工装置の全体制御
部に含まれる相関関係記憶部のテーブルの一例を示す図
である。 【図34】本実施形態に係るレーザ加工装置の全体制御
部に含まれる相関関係記憶部のテーブルの他の例を示す
図である。 【図35】本実施形態に係るレーザ加工装置の全体制御
部に含まれる相関関係記憶部のテーブルのさらに他の例
を示す図である。 【図36】本実施形態の第1例に係るレーザ加工方法を
説明するためのフローチャートである。 【図37】本実施形態の第1例に係るレーザ加工方法に
より切断可能なパターンを説明するための加工対象物の
平面図である。 【図38】本実施形態の第2例に係るレーザ加工装置の
概略構成図である。 【図39】ビームエキスパンダが配置されていない場合
の集光用レンズによるレーザ光の集光を示す図である。 【図40】ビームエキスパンダが配置されている場合の
集光用レンズによるレーザ光の集光を示す図である。 【図41】本実施形態の第3例に係るレーザ加工装置の
概略構成図である。 【図42】虹彩絞りが配置されていない場合の集光用レ
ンズによるレーザ光の集光を示す図である。 【図43】虹彩絞りが配置されている場合の集光用レン
ズによるレーザ光の集光を示す図である。 【図44】本実施形態のレーザ加工装置の変形例に備え
られる全体制御部の一例のブロック図である。 【図45】本実施形態のレーザ加工装置の変形例に備え
られる全体制御部の他の例のブロック図である。 【図46】本実施形態のレーザ加工装置の変形例に備え
られる全体制御部のさらに他の例のブロック図である。 【符号の説明】 1・・・加工対象物、3・・・表面、5・・・切断予定
ライン、7・・・改質領域、9・・・クラック領域、1
1・・・シリコンウェハ、13・・・溶融処理領域、4
1・・・領域、43・・・切断面、90・・・クラック
スポット、101・・・レーザ光源、105,105a,
105b,105c・・・集光用レンズ、109・・・X
軸ステージ、111・・・Y軸ステージ、113・・・Z
軸ステージ、400・・・レーザ加工装置、401・・
・パワー調節部、403・・・レンズ選択機構、411
・・・寸法選択部、413・・・相関関係記憶部、41
5・・・画像作成部、417・・・パワー選択部、41
9・・・開口数選択部、421・・・組選択部、500
・・・レーザ加工装置、501・・・ビームエキスパン
ダ、600・・・レーザ加工装置、601・・・虹彩絞
り、P・・・集光点
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a plan view of an object to be processed during laser processing by the laser processing method according to the present embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of the workpiece shown in FIG. FIG. 3 is a plan view of an object to be processed after laser processing by the laser processing method according to the present embodiment. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV of the workpiece shown in FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV of the workpiece shown in FIG. FIG. 6 is a plan view of a processing object cut by the laser processing method according to the present embodiment. FIG. 7 is a graph showing the relationship between electric field strength and crack size in the laser processing method according to the present embodiment. FIG. 8 is a cross-sectional view of an object to be processed in a first step of the laser processing method according to the present embodiment. FIG. 9 is a cross-sectional view of an object to be processed in a second step of the laser processing method according to the present embodiment. FIG. 10 is a cross-sectional view of an object to be processed in a third step of the laser processing method according to the present embodiment. FIG. 11 is a cross-sectional view of an object to be processed in a fourth step of the laser processing method according to the present embodiment. FIG. 12 is a view showing a photograph of a cross section of a part of a silicon wafer cut by the laser processing method according to the embodiment. FIG. 13 is a graph showing the relationship between the wavelength of laser light and the transmittance inside the silicon substrate in the laser processing method according to the present embodiment. FIG. 14 is a plan view of an object to be processed when a relatively large crack spot is formed using the laser processing method according to the present embodiment. 15 is a cross-sectional view taken along XV-XV on the planned cutting line shown in FIG. 16 is an XVI- orthogonal to the planned cutting line shown in FIG.
It is sectional drawing cut | disconnected along XVI. FIG. 17 is XVII orthogonal to the planned cutting line shown in FIG.
It is sectional drawing cut | disconnected along -XVII. 18 is XVII orthogonal to the planned cutting line shown in FIG.
It is sectional drawing cut | disconnected along I-XVIII. FIG. 19 is a plan view of the workpiece shown in FIG. 14 cut along a planned cutting line. FIG. 20 is a cross-sectional view of an object to be processed along a planned cutting line when a crack spot is formed to be relatively small using the laser processing method according to the present embodiment. FIG. 21 is a plan view of the workpiece shown in FIG. 20 cut along a planned cutting line. FIG. 22 is a cross-sectional view of an object to be processed showing a state in which pulse laser light is condensed inside the object to be processed using a condensing lens having a predetermined numerical aperture. 23 is a cross-sectional view of an object to be processed including crack spots formed due to multiphoton absorption caused by laser light irradiation shown in FIG. 24 is a cross-sectional view of an object to be processed when a condensing lens having a larger numerical aperture than the example shown in FIG. 22 is used. 25 is a cross-sectional view of an object to be processed including crack spots formed due to multiphoton absorption by laser light irradiation shown in FIG. 24. FIG. 26 is a cross-sectional view of an object to be processed when pulse laser light having a smaller power than the example shown in FIG. 22 is used. 27 is a cross-sectional view of an object to be processed including crack spots formed due to multiphoton absorption by laser light irradiation shown in FIG. 26. FIG. FIG. 28 is a cross-sectional view of an object to be processed when pulse laser light having a smaller power than the example shown in FIG. 24 is used. 29 is a cross-sectional view of an object to be processed including crack spots formed due to multiphoton absorption by laser light irradiation shown in FIG. 28. FIG. 30 is a cross section of XXX− perpendicular to the planned cutting line shown in FIG.
It is sectional drawing cut | disconnected along XXX. FIG. 31 is a schematic configuration diagram of a laser processing apparatus according to the first example of the present embodiment. FIG. 32 is a block diagram illustrating a part of an example of an overall control unit provided in the laser processing apparatus according to the present embodiment. FIG. 33 is a diagram showing an example of a table of a correlation storage unit included in the overall control unit of the laser processing apparatus according to the present embodiment. FIG. 34 is a diagram showing another example of the table of the correlation storage unit included in the overall control unit of the laser processing apparatus according to the present embodiment. FIG. 35 is a diagram showing still another example of the table of the correlation storage unit included in the overall control unit of the laser processing apparatus according to the present embodiment. FIG. 36 is a flowchart for explaining a laser processing method according to the first example of the embodiment; FIG. 37 is a plan view of a processing object for explaining a pattern that can be cut by the laser processing method according to the first example of the embodiment; FIG. 38 is a schematic configuration diagram of a laser processing apparatus according to a second example of the present embodiment. FIG. 39 is a diagram showing laser beam focusing by a focusing lens when no beam expander is arranged. FIG. 40 is a diagram showing laser beam condensing by a condensing lens when a beam expander is arranged. FIG. 41 is a schematic configuration diagram of a laser processing apparatus according to a third example of the present embodiment. FIG. 42 is a diagram showing laser beam condensing by a condensing lens when no iris diaphragm is arranged. FIG. 43 is a diagram showing laser beam condensing by a condensing lens when an iris diaphragm is disposed. FIG. 44 is a block diagram illustrating an example of an overall control unit provided in a modification of the laser processing apparatus according to the present embodiment. FIG. 45 is a block diagram of another example of the overall control unit provided in the modification of the laser processing apparatus of the present embodiment. FIG. 46 is a block diagram of still another example of the overall control unit provided in the modification of the laser processing apparatus of the present embodiment. [Explanation of Symbols] 1 ... workpiece, 3 ... surface, 5 ... scheduled line, 7 ... modified region, 9 ... crack region, 1
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon wafer, 13 ... Melting process area, 4
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Area | region, 43 ... Cut surface, 90 ... Crack spot, 101 ... Laser light source, 105, 105a,
105b, 105c ... Condensing lens, 109 ... X
Axis stage, 111 ... Y axis stage, 113 ... Z
Axis stage, 400... Laser processing apparatus, 401.
Power adjustment unit, 403 ... lens selection mechanism, 411
... Dimension selection unit, 413 ... Correlation storage unit, 41
5... Image creation unit, 417... Power selection unit, 41
9: Numerical aperture selection unit, 421: Set selection unit, 500
... Laser processing device, 501 ... Beam expander, 600 ... Laser processing device, 601 ... Iris diaphragm, P ... Condensing point

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C03B 33/09 C03B 33/09 H01L 21/301 B23K 101:40 // B23K 101:40 H01L 21/78 B (72)発明者 内山 直己 静岡県浜松市市野町1126番地の1 浜松ホ トニクス株式会社内 (72)発明者 和久田 敏光 静岡県浜松市市野町1126番地の1 浜松ホ トニクス株式会社内 Fターム(参考) 3C069 AA01 BA08 BB01 BB02 BB04 CA05 CA11 EA02 EA05 4E068 AA01 AD00 AE01 CA02 CA03 CA07 CA11 CB03 CB04 CD13 DA10 DB13 4G015 FA04 FA06 FB01 FC01 FC14─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme code (reference) C03B 33/09 C03B 33/09 H01L 21/301 B23K 101: 40 // B23K 101: 40 H01L 21/78 B (72) Inventor Naomi Uchiyama 1 1126 Nomachi, Hamamatsu City, Shizuoka Prefecture 1 Hamamatsu Photonics Co., Ltd. (72) Inventor Toshimitsu Wakuda 1126 Nomachi, Hamamatsu City, Shizuoka Prefecture 1 ) 3C069 AA01 BA08 BB01 BB02 BB04 CA05 CA11 EA02 EA05 4E068 AA01 AD00 AE01 CA02 CA03 CA07 CA11 CB03 CB04 CD13 DA10 DB13 4G015 FA04 FA06 FB01 FC01 FC14

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 パルス幅が1μs以下のパルスレーザ光
を出射するレーザ光源と、 パルスレーザ光のパワーの大きさの入力に基づいて前記
レーザ光源から出射されるパルスレーザ光のパワーの大
きさを調節するパワー調節手段と、 前記レーザ光源から出射されたパルスレーザ光の集光点
のピークパワー密度が1×108(W/cm2)以上になるよ
うにパルスレーザ光を集光する集光用レンズと、 開口数の大きさの入力に基づいて前記集光用レンズを含
む光学系の開口数の大きさを調節する開口数調節手段
と、 前記集光用レンズにより集光されたパルスレーザ光の集
光点を加工対象物の内部に合わせる手段と、 前記加工対象物の切断予定ラインに沿ってパルスレーザ
光の集光点を相対的に移動させる移動手段と、 を備え、 前記内部に集光点を合わせて1パルスのパルスレーザ光
を前記加工対象物に照射することにより、前記内部に1
つの改質スポットが形成され、 前記パワー調節手段により調節されるパルスレーザ光の
パワーの大きさ及び前記開口数調節手段により調節され
る開口数の大きさの組と改質スポットの寸法との相関関
係を予め記憶した相関関係記憶手段と、 前記入力されたパルスレーザ光のパワーの大きさに及び
前記入力された開口数の大きさに基づいてこれらの大き
さで形成される改質スポットの寸法を前記相関関係記憶
手段から選択する寸法選択手段と、 前記寸法選択手段により選択された改質スポットの寸法
を表示する寸法表示手段と、 を備える、レーザ加工装置。
1. A laser light source that emits a pulse laser beam having a pulse width of 1 μs or less, and a pulse laser beam emitted from the laser light source based on an input of the magnitude of the power of the pulse laser beam Power adjusting means for adjusting the magnitude of the power of the laser, and the pulse laser beam so that the peak power density at the condensing point of the pulse laser beam emitted from the laser light source is 1 × 10 8 (W / cm 2 ) or more. A condensing lens for condensing light, a numerical aperture adjusting means for adjusting the numerical aperture of an optical system including the condensing lens based on an input of the numerical aperture, and the condensing lens Means for aligning the condensing point of the condensed pulsed laser light with the inside of the object to be processed; and moving means for relatively moving the condensing point of the pulsed laser light along the planned cutting line of the object to be processed; Comprising the above By irradiating the pulse laser beam of one pulse with its focusing point on the workpiece in part, 1 to the internal
Two modified spots are formed, and the correlation between the magnitude of the power of the pulsed laser beam adjusted by the power adjusting means and the size of the numerical aperture adjusted by the numerical aperture adjusting means and the size of the modified spot Correlation storage means for storing the relationship in advance, and the size of the modified spot formed at these magnitudes based on the magnitude of the power of the inputted pulsed laser beam and the magnitude of the inputted numerical aperture A laser processing apparatus, comprising: a dimension selecting unit that selects from the correlation storage unit; and a dimension displaying unit that displays a dimension of the modified spot selected by the dimension selecting unit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20140080754A (en) * 2012-12-17 2014-07-01 현대자동차주식회사 Laser welding method

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