JP2005095936A - Apparatus and method for laser machining - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus and a method for laser machining which can suppress chipping occurring in a cutting point in a groove forming part and reduce an affect on a workpiece caused by spatter (plume) generated during laser beam machining by means of laser irradiation to such a brittle material as a silicon wafer, and also to provide a machining method for suppression of amorphous silicon generation occurring on a cutting section. <P>SOLUTION: The apparatus comprises a laser oscillator 1, an optical means, a beam output control means 4, a beam diameter control means 7 and an output control means 5 which performs irradiation for arbitrary times while changing a beam diameter irradiated to the workpiece by the beam diameter control means. In the case of cutting the workpiece, the cutting is carried out while forming a groove and changing a width of the groove to be cut gradually narrower, so that a path is formed in which the workpiece in a molten state remains without spattering out from the workpiece and moves gradually to the bottom side of the workpiece by a gravitational action. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明はレーザ光を用いて微細加工を行うレーザ加工装置およびレーザ加工工法に関するものである。   The present invention relates to a laser processing apparatus and a laser processing method for performing fine processing using laser light.

近年、レーザ加工装置は、微細加工と共に複合材料に対する溝形成及び切断等に対するレーザ加工応用分野が広まってきている。   In recent years, laser processing apparatuses have been widely used in laser processing applications such as microfabrication and groove formation and cutting of composite materials.

従来のシリコンウエーハ等の脆性材料の切断は、機械的な刃もの等による破砕加工で行われている。(例えば特許文献1参照)
図10は、上記従来のシリコンウエーハ切断工法を示しており、64は脆性材料(シリコンウエーハ等)である基板、60は被加工物64が吸収特性を有するレーザ光B、61は前記レーザ光を被加工物(脆性材料)に集光或いは投影するための集光レンズA、63は前記基板上に形成された回路層B、65は前記基板64を保持するためのダイシングフイルムである。
Conventional brittle materials such as silicon wafers are cut by crushing with a mechanical blade or the like. (For example, see Patent Document 1)
FIG. 10 shows the conventional silicon wafer cutting method, in which 64 is a substrate made of a brittle material (silicon wafer or the like), 60 is a laser beam B having an absorption characteristic of the workpiece 64, and 61 is the laser beam. Condensing lenses A and 63 for condensing or projecting the workpiece (brittle material) are circuit layers B and 65 formed on the substrate, and a dicing film for holding the substrate 64 is used.

以上のように構成されたレーザ加工工法は、基板64にレーザ光B60を集光レンズA61を介して被加工物に集光することにより、被加工物を溶断切断或いは溝加工を行う。この時被加工物から発生する被加工物からの飛散物は、再び被加工物の回路層B63に付着するが、後工程において洗浄或いはエッチングにより除去する必要がある。また、上記方法で加工された被加工物(特にシリコンウエーハ)においては、切断断面の一部が、アモルファスシリコン化することにより、分割された被加工物からはずれ易い状態で残留し、被加工物加工後の製品品質及び信頼性を低下させる原因となっている。   The laser processing method configured as described above performs fusing cutting or grooving on the workpiece by condensing the laser beam B60 onto the substrate 64 via the condenser lens A61. At this time, scattered matter from the workpiece generated from the workpiece adheres to the circuit layer B63 of the workpiece again, but it is necessary to remove it by washing or etching in a subsequent process. In addition, in a workpiece processed by the above method (particularly a silicon wafer), a part of the cut cross-section becomes amorphous silicon, so that it remains in a state in which it is easily detached from the divided workpiece. This is a cause of deterioration in product quality and reliability after processing.

また、レーザ光を用いた切断工法では、レーザ光を被加工物に照射させて溶断する。或いは、被加工物の表面のみにレーザ光を照射し、応力歪みを形成し、後工程で機械的に割断する。或いは、通常はレーザ光を吸収しない材料に対して、高密度集光することにより、多光子吸収させることにより被加工物内部の一部に変性層を形成し、後で機械的に割断する。(例えば特許文献2参照)
図11は上記従来のレーザ加工工法を示しており、66はレーザ光C、67は前記レーザ光C66を基板64に集光するための集光レンズBである。
In the cutting method using laser light, the workpiece is irradiated with laser light and melted. Alternatively, only the surface of the workpiece is irradiated with laser light to form a stress strain and mechanically cleaved in a subsequent process. Alternatively, a denaturation layer is formed in a part of the workpiece by performing multiphoton absorption by focusing light on a material that normally does not absorb laser light, and mechanically cleaving later. (For example, see Patent Document 2)
FIG. 11 shows the above-described conventional laser processing method, wherein 66 is a laser beam C, and 67 is a condensing lens B for condensing the laser beam C66 on a substrate 64.

以上のように構成されたレーザ加工工法は、ダイシングフイルムB65と基材64に対して透過性のある波長を有するレーザ光C66を集光レンズB用いて、前記基材の中央部の集光点68に高密度集光することにより、レーザ光強度を高くすることにより生じる多光子吸収を利用して基材の中央付近のみを溶融処理することにより、機械的強度を低下させることにより、前記溶融変性領域62の機械的強度低下部分に力を加えることにより、機械的に割断する。
特開平01−196850号公報 特開2002−192367号公報
The laser processing method configured as described above uses the condensing lens B with the laser beam C66 having a wavelength transmissive to the dicing film B65 and the base material 64, and the condensing point at the center of the base material. The above-mentioned melting is achieved by reducing the mechanical strength by melting only the vicinity of the center of the base material by utilizing the multiphoton absorption generated by increasing the laser light intensity by condensing at a high density to 68. By applying a force to the mechanical strength reduced portion of the denatured region 62, it is mechanically cleaved.
Japanese Patent Laid-Open No. 01-196850 JP 2002-192367 A

しかし、従来のシリコンウエーハ等の脆性材料の溝形成及び切断は、加工時或いは割断時に発生するチッピング(切断面部に発生するひび)によって、ウエーハの信頼性及び歩留まりが低下するという課題を有し、また、上記従来の加工工法で加工された被加工物(特にシリコンウエーハ)においては、切断断面の一部が、アモルファスシリコン化しアモルファスシリコン粒子が切断断面に付着し、分割された被加工物からはずれ易い状態で残留し、被加工物加工後の製品の品質及び信頼性を低下させるという課題を有する。   However, conventional groove formation and cutting of brittle materials such as silicon wafers have the problem that the reliability and yield of the wafer are reduced due to chipping (cracks generated at the cut surface) generated during processing or cleaving. In addition, in a workpiece processed by the above-described conventional processing method (particularly a silicon wafer), a part of the cut cross section becomes amorphous silicon, and amorphous silicon particles adhere to the cut cross section and deviate from the divided workpiece. It remains in an easy state and has the problem of reducing the quality and reliability of the product after processing the workpiece.

また、レーザ光を用いてシリコンウエーハ等の脆性材料にレーザ光を照射することにより、溝形成及び切断を行う場合、発生する被加工物からの飛散物により、被加工物の品質及び歩留まりが低下するという課題を有すると共に、加工品質を維持したまま、切断幅及び加工形成する溝幅を容易に変化させることが困難であった。   In addition, when a groove is formed and cut by irradiating a brittle material such as a silicon wafer with a laser beam using a laser beam, the quality and yield of the workpiece are reduced due to the scattered material generated from the workpiece. It is difficult to easily change the cutting width and the groove width to be formed while maintaining the processing quality.

本発明は、上記従来の課題を解決するレーザ加工装置およびレーザ加工工法を提供することを目的とするものである。   An object of the present invention is to provide a laser processing apparatus and a laser processing method for solving the above conventional problems.

上記目的を達成するために本発明は、レーザ光を発生するレーザ発振器と、前記レーザ光を被加工物に導く光学手段と、レーザ光の出力を制御する制御手段と、被加工物に照射するビーム径を変化させるビーム径制御手段を備え、前記ビーム径制御手段で被加工物へ照射するビーム径を変化させながら任意の回数照射する出力制御手段を設けたもので、被加工物から発生する飛散物の量及び飛散距離は、被加工物の溶融領域の幅及び深さによって変化し、幅が広いほどレーザ加工時に発生する被加工物からの飛散物の量は多くなり、また、溶融領域が深いほどレーザ加工時に発生する被加工物からの飛散物の飛散距離は大きくなるが、本構成のレーザ加工装置において、被加工物に照射するレーザ光の出力、照射ビームプロファイル及び照射ビーム径を変化させることにより、被加工物から発生する飛散物を抑制しながら、目的とする加工幅及び加工深さを実現することができる。   To achieve the above object, the present invention provides a laser oscillator for generating laser light, optical means for guiding the laser light to a workpiece, control means for controlling the output of the laser light, and irradiating the workpiece. A beam diameter control means for changing the beam diameter is provided, and output control means for irradiating an arbitrary number of times while changing the beam diameter irradiated to the workpiece by the beam diameter control means is provided, and is generated from the workpiece. The amount of scattered material and the scattering distance vary depending on the width and depth of the melting region of the workpiece. The wider the width, the larger the amount of scattered material from the workpiece that is generated during laser processing, and the melting region. The deeper the distance, the greater the scattering distance of the scattered object from the workpiece generated during laser processing. However, in the laser processing apparatus of this configuration, the output of the laser beam irradiated to the workpiece, the irradiation beam profile, and the irradiation By varying the chromatography beam diameter, it is possible to realize a processing width and working depth while suppressing the debris generated from the workpiece, the objective.

また、本発明は、被加工物へ照射するビーム径を徐々に小さく変化させながら任意の回数照射するものであり、被加工物を切断する場合において、加工する溝の幅を除々に小さく変化させながら溝を形成しながら切断することにより、被加工物から飛散せず残留した溶融状態の被加工物が、徐々に被加工物の底面側に重力の作用により移動するための経路を形成しながら加工を行うことによって、被加工物の切断断面に付着する被加工物とは異なる状態(例えば、アモルファス結晶状態)の物質の付着を防止することによって、品質及び信頼性の高い加工を実現することができる。   Further, the present invention is to irradiate an arbitrary number of times while gradually changing the beam diameter to be irradiated to the workpiece. When cutting the workpiece, the width of the groove to be processed is gradually decreased. While cutting while forming grooves, the molten work piece that remains without splashing from the work piece is gradually formed on the bottom side of the work piece to move by the action of gravity. Realizing high quality and reliable processing by preventing the adhesion of substances in a different state (for example, amorphous crystalline state) from the workpiece attached to the cut cross section of the workpiece by performing the processing Can do.


また、本発明は、2回以上被加工物の同一箇所に、レーザを照射する加工工法において、第1の照射レーザ光のレーザビーム径の50〜80%の大きさのレーザビーム径を、第2の照射レーザ光として照射するものであり、第1の照射レーザ光によって、被加工物に溝を形成し、第2の照射レーザ光によって所望の深さまで加工を行うことにより、レーザ加工装置から放射されたレーザ光成分の回折等の影響による被加工物表面に生じる微弱レーザ光成分による被加工物のレーザ光入射面に発生する損傷を防止することができると共に、第1の照射レーザ光により形成された被加工物上の溝の壁面が、第2の照射レーザ光による溝形成時に被加工物から発生する飛散物の被加工物上への飛散を防止することにより、被加工物の加工品質及び信頼性を向上させることができる。

Further, the present invention provides a laser beam diameter of 50 to 80% of the laser beam diameter of the first irradiation laser beam in a processing method of irradiating the same portion of the workpiece twice or more with the laser. The laser beam is irradiated as the second irradiation laser beam. A groove is formed in the workpiece by the first irradiation laser beam, and processing is performed to a desired depth by the second irradiation laser beam. Damage to the laser beam incident surface of the workpiece due to the weak laser beam component generated on the workpiece surface due to the influence of diffraction or the like of the emitted laser beam component can be prevented, and the first irradiated laser beam can The wall surface of the groove on the formed work piece prevents the scattered material generated from the work piece from being scattered on the work piece when the groove is formed by the second irradiation laser beam, thereby processing the work piece. Quality and confidence It is possible to improve the resistance.

また、本発明では、被加工物にレーザ光を照射して形成する加工幅を大きくする場合の加工条件を次式で導かれるレーザ出力を前記被加工物に照射するものであり、被加工物に任意の加工幅を形成するため概値の加工条件に対して、加工深さ等は同一で加工幅のみが大きい加工を行う場合、次式を用いることにより、加工条件出し作業にかかる時間及びコストを低減することが可能となるという作用を有する。   Further, in the present invention, the workpiece is irradiated with a laser output derived from the following equation for a processing condition in the case of increasing the processing width formed by irradiating the workpiece with laser light. In order to form an arbitrary machining width, when machining with the same machining depth and the only machining width with respect to the rough machining conditions, by using the following formula, It has the effect that the cost can be reduced.

B=A×(r2 2/r1 2)×0.8〜0.9
1:加工幅を変化させる前の加工幅
2:変化させる所望の加工幅
A :加工幅を変化させる前の加工点平均出力
B :変化させた後の加工点平均出力
また、本発明では、被加工物にレーザ光を照射して形成する加工幅を小さくする場合の加工条件を次式で導かれるレーザ出力を前記被加工物に照射する加工工法であり、被加工物に任意の加工幅を形成するため概値の加工条件に対して、加工深さ等は同一で加工幅のみが小さい加工を行う場合、次式を用いることにより、加工条件出し作業にかかる時間及びコストを低減することが可能となる。
B = A × (r 2 2 / r 1 2 ) × 0.8 to 0.9
r 1 : Machining width before changing the machining width
r 2 : Desired machining width to be changed
A: Machining point average output before changing the machining width
B: Processing point average output after changing In addition, in the present invention, the laser output derived from the following equation for the processing condition in the case of reducing the processing width formed by irradiating the workpiece with laser light is described above. This is a processing method that irradiates an object, and in order to form an arbitrary processing width on the workpiece, the following formula is used when processing with the same processing depth, etc. and only a small processing width, with respect to the approximate processing conditions: By using it, it is possible to reduce the time and cost required for the processing condition setting operation.

B=A×(r2 2/r1 2)×1.13〜1.23
1:加工幅を変化させる前の加工幅
2:変化させる所望の加工幅
A :加工幅を変化させる前の加工点平均出力
B :変化させた後の加工点平均出力
また、本発明は、レーザ光を発生するレーザ発振器と、前記レーザ光を被加工物に導く光学手段と、レーザ光の出力を制御する制御手段と、被加工物に照射するレーザビームの一部を除去するアパチャーを備え、アパチャーに入射するビーム径の50%以下の開口を有する前記アパチャーを用いて被加工物にレーザ光を照射するものであり、被加工物に照射する集光光学系の前に入射するレーザビーム径の50%以下のアパーチャーを設けることにより、アパーチャーに入射するレーザ光成分の中央部のみを通過させることよって、被加工物の加工しきい値以下のレーザ光成分を除去することにより、加工切断幅を加工範囲において一定に保つことができる。特に複数の層からなる被加工物或いは、加工表面に異なる複数の材料によるパターンが形成されている場合に、上記加工工法により、安定な加工幅で被加工物を加工することができる。
B = A × (r 2 2 / r 1 2 ) × 1.13 to 1.23
r 1 : Machining width before changing the machining width
r 2 : Desired machining width to be changed
A: Machining point average output before changing the machining width
B: Processing point average output after changing In addition, the present invention provides a laser oscillator for generating laser light, optical means for guiding the laser light to a workpiece, control means for controlling the output of the laser light, An aperture for removing a part of a laser beam irradiated on a workpiece is provided, and the workpiece is irradiated with laser light using the aperture having an opening of 50% or less of the beam diameter incident on the aperture. By providing an aperture of 50% or less of the incident laser beam diameter in front of the condensing optical system for irradiating the workpiece, only the central portion of the laser beam component incident on the aperture is allowed to pass, so that the workpiece By removing the laser beam component below the processing threshold, the processing cut width can be kept constant in the processing range. In particular, when a workpiece composed of a plurality of layers or a pattern made of a plurality of different materials is formed on the processing surface, the workpiece can be processed with a stable processing width by the above processing method.

また、本発明は、レーザ光を発生するレーザ発振器と、前記レーザ光を被加工物に導く光学手段と、レーザ光の出力を制御する制御手段と、被加工物に照射するレーザビームの一部を除去するアパチャーを備え、前記アパチャーが、前記被加工物に照射するレーザ光の空間分布強度の少なくとも40%以下の強度を有するレーザ光成分をカットする前記アパチャー通過したレーザ光を被加工物に照射する加工工法であり、被加工物に照射する集光光学系の前に入射するレーザ光のピーク強度の40%以下の成分を除去するためのアパーチャーを介して被加工物にレーザ光を照射することにより、加工切断幅を加工範囲において一定に保つことができ、また、本加工工法で加工された加工溝及び切断部のレーザ照射面のエッジが垂直な加工を実現することができる。   The present invention also provides a laser oscillator for generating laser light, optical means for guiding the laser light to a workpiece, control means for controlling the output of the laser light, and part of a laser beam irradiated to the workpiece. Aperture is removed, and the aperture cuts a laser beam component having an intensity of at least 40% or less of the spatial distribution intensity of the laser beam irradiated to the workpiece. This is a processing method to irradiate, and the workpiece is irradiated with laser light through an aperture for removing a component of 40% or less of the peak intensity of the laser beam incident before the condensing optical system for irradiating the workpiece. As a result, the machining cut width can be kept constant in the machining range, and the machining groove machined by this machining method and the edge of the laser irradiation surface of the cutting part can be machined vertically. It can be.

また、本発明は、レーザ光を発生するレーザ発振器と、レーザ光による加工幅を決定するマスクと、前記マスク上に照射する前記レーザ光のビーム径を変化させる為の1枚以上で構成された整形光学部と、マスク上のビームプロファイルを被加工物に投影するための1枚以上の第一の投影レンズと、マスク上のビームプロファイルを可視する為のセンサーに投影するための1枚以上の第二の投影レンズと、センサーからの信号を処理するための制御解析回路を有するレーザ加工装置であり、マスクに入射するレーザ光の状態を前記センサーにより常に監視し、被加工物に対して最適なレーザ光が照射されているかを制御解析回路により処理することにより、加工物が正常に加工されたかを判定する共に、照射されるレーザ光が常に被加工物に対して最適となるように、制御解析回路からの信号をフィードバックすることにより、レーザ発振器、整形光学系及びマスク位置が被加工物の加工に最適となるように自動調整するレーザ加工装置を提供できる。   Further, the present invention comprises a laser oscillator for generating laser light, a mask for determining a processing width by the laser light, and one or more sheets for changing the beam diameter of the laser light irradiated on the mask. A shaping optical unit; one or more first projection lenses for projecting the beam profile on the mask onto the workpiece; and one or more sheets for projecting onto the sensor for visualizing the beam profile on the mask. A laser processing device that has a second projection lens and a control analysis circuit for processing signals from the sensor. The state of the laser light incident on the mask is constantly monitored by the sensor, and is optimal for the workpiece. By processing the control analysis circuit to determine whether the laser beam is irradiated, it is possible to determine whether the workpiece has been processed normally, and the irradiated laser beam is always applied to the workpiece. Thus, a laser processing apparatus that automatically adjusts the laser oscillator, the shaping optical system, and the mask position so as to be optimal for processing the workpiece can be provided by feeding back a signal from the control analysis circuit so as to be optimal. .

以上のように、本発明はレーザ光加工に伴う被加工物からの飛散物を抑制すると共に、加工物断面に付着する溶融残留物の発生を抑制し、加工品質を維持しながら容易に被加工物の加工幅を変化させるレーザ加工装置を提供すると共に、また被加工物からの飛散物及び切断断面に付着する溶融残留物を抑制する加工工法により上記課題を解決する加工工法を提供すると共に、上記レーザ加工装置及び加工工法を用いて生産することにより、信頼性の高いシリコンウエーハを提供することができる。   As described above, the present invention suppresses the scattering from the workpiece due to laser beam processing, suppresses the generation of molten residue adhering to the workpiece cross section, and easily processes while maintaining the processing quality. In addition to providing a laser processing apparatus that changes the processing width of an object, and also providing a processing method that solves the above problems by a processing method that suppresses scattered matter from a workpiece and molten residue adhering to a cut section, By producing using the above laser processing apparatus and processing method, a highly reliable silicon wafer can be provided.

以下、本発明の実施の形態について、図1から図9を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.

(実施の形態1)
図1および図2において、1は偏光されたレーザ光を発振するレーザ発振器である。2は被加工物19に照射するレーザ光の出力を制御する出力制御手段である出力制御構成部で、1/2λ板11と、1/2λ板11を回転させる回転ステージ12と、レーザ光の偏光方向によって反射或いは透過させる光学偏光素子13と、光学偏光素子13により反射されたレーザ光をダンプするためのダンパー14で構成している。3はビーム径制御手段であるビーム径制御構成部で、マスク18に照射されるレーザ光のビーム径を変化させる第1整形レンズ15と、第2整形レンズ16と、可動ステージ17で構成している。4はレーザ発振器1を駆動する共に発振条件を制御するレーザ制御電源である。7はビーム径制御構成部3を構成する第2整形レンズ16の位置を変化させるための可動ステージ17を制御する光学制御回路である。6はマスク18を回転させるためのマスク切替制御回路である。5は装置全体を制御する主制御回路である。10はレーザ光を被加工物19に導くためのベンドミラーである。8は出力制御構成部2及びビーム径制御構成部3によって整形制御されたレーザ光Aである。9はマスク18上のビームプロファイルを被加工物19に縮小投影(集光)する加工投影レンズである。19は被加工物である。20は被加工物19へのレーザ光照射位置を制御するための可動テーブルである。21はマスク18を回転させるマスク回転軸である。22はレーザ光通過率(或いは整形状態)を制御するマスク18上に設けられた複数の異なる穴径からなるマスク上穴である。
(Embodiment 1)
1 and 2, reference numeral 1 denotes a laser oscillator that oscillates polarized laser light. Reference numeral 2 denotes an output control component which is an output control means for controlling the output of the laser beam irradiated to the workpiece 19. The 1 / 2λ plate 11, the rotary stage 12 for rotating the 1 / 2λ plate 11, and the laser beam The optical polarization element 13 is reflected or transmitted according to the polarization direction, and the damper 14 is for dumping the laser light reflected by the optical polarization element 13. Reference numeral 3 denotes a beam diameter control unit which is a beam diameter control means, and includes a first shaping lens 15 that changes the beam diameter of the laser light irradiated on the mask 18, a second shaping lens 16, and a movable stage 17. Yes. A laser control power source 4 drives the laser oscillator 1 and controls the oscillation conditions. Reference numeral 7 denotes an optical control circuit for controlling the movable stage 17 for changing the position of the second shaping lens 16 constituting the beam diameter control configuration unit 3. Reference numeral 6 denotes a mask switching control circuit for rotating the mask 18. A main control circuit 5 controls the entire apparatus. A bend mirror 10 guides the laser beam to the workpiece 19. Reference numeral 8 denotes a laser beam A that is shaped and controlled by the output control configuration unit 2 and the beam diameter control configuration unit 3. Reference numeral 9 denotes a processing projection lens for reducing and projecting (condensing) the beam profile on the mask 18 onto the workpiece 19. Reference numeral 19 denotes a workpiece. Reference numeral 20 denotes a movable table for controlling the laser beam irradiation position on the workpiece 19. Reference numeral 21 denotes a mask rotation axis for rotating the mask 18. Reference numeral 22 denotes a mask upper hole having a plurality of different hole diameters provided on the mask 18 for controlling the laser beam passing rate (or the shaping state).

以上のように構成されたレーザ加工装置について、その動作を説明する。   The operation of the laser processing apparatus configured as described above will be described.

本実施の形態によれば、被加工物19から発生する飛散物の量及び飛散距離は、被加工物の溶融領域の幅及び深さによって変化し、幅が広いほどレーザ加工時に発生する被加工物19からの飛散物の量は多くなり、また、溶融領域が深いほどレーザ加工時に発生する被加工物19からの飛散物の飛散距離は大きくなる。本構成において、被加工物19に照射するレーザ光8の出力及び照射ビーム径を所望の加工幅及び深さに加工する場合に、被加工物19からの飛散距離が許容値以下となるように主制御回路5によって、出力制御構成部2、ビーム径制御構成部3及びレーザ制御電源4を制御することにより、レーザ出力、照射ビーム径のビームプロファイル及び照射ビーム径を最適化することにより、被加工物から発生する飛散物を抑制しながら、目的とする加工幅及び加工深さを実現するレーザ加工装置を提供することができる。   According to the present embodiment, the amount of scattered matter generated from the workpiece 19 and the scattering distance vary depending on the width and depth of the melting region of the workpiece, and the workpiece that is generated during laser processing as the width is wider. The amount of scattered matter from the object 19 increases, and the scattered distance of the scattered object from the workpiece 19 generated during laser processing increases as the melting region increases. In this configuration, when the output of the laser beam 8 irradiated to the workpiece 19 and the irradiation beam diameter are processed to a desired processing width and depth, the scattering distance from the workpiece 19 is less than the allowable value. The main control circuit 5 controls the output control component 2, the beam diameter control component 3, and the laser control power supply 4 to optimize the laser output, the beam profile of the irradiation beam diameter, and the irradiation beam diameter. It is possible to provide a laser processing apparatus that realizes a target processing width and processing depth while suppressing scattered matter generated from the processed material.

なお、実施の形態1において、レーザ出力の制御に1/2λ板及び光学偏光素子を使用したが、電界光学素子(EOM)等を用いてもよい。   In the first embodiment, the 1 / 2λ plate and the optical polarizing element are used for controlling the laser output, but an electro-optical element (EOM) or the like may be used.

(実施の形態2)
本実施の形態において上述した実施の形態と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図1において、5は主制御回路で、被加工物19加工を行う時にレーザ照射枚にマスク切替制御回路6に指令を出す。実施の形態1と異なるのは、被加工物19に対して同一箇所に複数回レーザ光を照射して加工を行うレーザ加工装置において、主制御回路5で被加工物19のレーザ光照射毎に使用するマスク上穴22を自動的に切り替える機能を付加した点である。
(Embodiment 2)
In the present embodiment, the same portions as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In FIG. 1, reference numeral 5 denotes a main control circuit, which issues a command to the mask switching control circuit 6 on the laser irradiation sheet when processing the workpiece 19. The difference from the first embodiment is that in the laser processing apparatus that performs processing by irradiating the workpiece 19 with the laser beam a plurality of times at the same location, each time the workpiece 19 is irradiated with laser light by the main control circuit 5. This is that a function of automatically switching the mask upper hole 22 to be used is added.

以上のように、本実施の形態によれば、被加工物19を切断する場合において、加工する溝の幅を除々に小さく変化させながら溝を形成しながら切断することにより、徐々に被加工物19の底面側へ重力の作用により、被加工物19から飛散せず残留した溶融状態の被加工物19が移動するための経路を形成しながら加工を行うことによって、被加工物19の切断断面に付着する被加工物19とは異なる状態(例えば、アモルファス結晶状態)の物質の付着を防止することによって、品質及び信頼性の高い加工を実現するレーザ加工装置を提供することができる。   As described above, according to the present embodiment, when the workpiece 19 is cut, the workpiece is gradually cut by forming the groove while gradually changing the width of the groove to be processed. The cross section of the work piece 19 is cut by forming a path for the molten work piece 19 remaining without being scattered from the work piece 19 to move to the bottom side of the work piece 19 due to the action of gravity. By preventing adhesion of a substance in a state (for example, an amorphous crystal state) different from the workpiece 19 attached to the surface, a laser processing apparatus that realizes processing with high quality and reliability can be provided.

(実施の形態3)
本実施の形態は、上述した実施の形態のレーザ加工装置を用いた加工工法であり、被加工物19を切断する場合において、被加工物19に照射する第1のレーザ光のビーム径を所望の加工幅を実現するためのビーム径で溝加工或いは切断した後、前記ビーム径より小さいビーム径の第2のレーザ光を第1のレーザ光を照射した被加工物の同一箇所に照射することにより、第1のレーザ光によって形成された溝の壁面に残留付着した溶融物を除去することにより、被加工物の加工溝及び切断壁面に付着する被加工物とは異なる状態(例えば、アモルファス結晶状態)の物質をアブレーションすることにより除去することによって、加工物の品質及び信頼性の高い加工を実現することができる。
(Embodiment 3)
The present embodiment is a processing method using the laser processing apparatus of the above-described embodiment, and when the workpiece 19 is cut, the beam diameter of the first laser light applied to the workpiece 19 is desired. After grooving or cutting with a beam diameter for realizing a machining width of, a second laser beam having a beam diameter smaller than the beam diameter is irradiated to the same portion of the workpiece irradiated with the first laser beam. Thus, by removing the melt remaining on the wall surface of the groove formed by the first laser beam, a state different from the workpiece adhered to the processing groove and the cut wall surface of the workpiece (for example, an amorphous crystal) By removing the material in the state) by ablation, processing with high quality and reliability of the workpiece can be realized.

(実施の形態4)
本実施の形態は、上述した実施の形態で示したレーザ加工装置を用いた加工方法に関するもので、同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図3において、23は被加工物19の表面に形成された回路層A、24は被加工物19を保持するためのダイシングフイルムA、25は被加工物に照射する第1のレーザ光、26は第2のレーザ光、27は第3のレーザ光、28は第4のレーザ光、29は前記第1のレーザ光により加工された第1加工溝、30は前記第2のレーザ光により加工された第2加工溝、31は前記第3のレーザ光により加工された第3加工溝、32は前記第4のレーザ光により加工された第4加工溝を示す。
(Embodiment 4)
This embodiment relates to a processing method using the laser processing apparatus shown in the above-described embodiment, and the same portions are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted. In FIG. 3, 23 is a circuit layer A formed on the surface of the workpiece 19, 24 is a dicing film A for holding the workpiece 19, 25 is a first laser beam for irradiating the workpiece, 26 Is the second laser beam, 27 is the third laser beam, 28 is the fourth laser beam, 29 is the first processed groove processed by the first laser beam, and 30 is processed by the second laser beam. The second processed groove 31 is a third processed groove processed by the third laser beam, and 32 is a fourth processed groove processed by the fourth laser beam.

被加工物19に、第1のレーザ光25を照射することにより第1加工溝を形成する、次に前記第1のレーザ光25より、小さいビーム径を有する第2のレーザ光26を被加工物19の第1加工溝29が形成された同一箇所に照射する事により第2加工溝30を形成する、同様に前記第2のレーザ光26より、小さいビーム径を有する第3のレーザ光27を被加工物19の第2加工溝30が形成された同一箇所に照射する事により第3加工溝31を形成する、さらに、前記第3のレーザ光27より、小さいビーム径を有する第4のレーザ光28を被加工物19の第3加工溝31が形成された同一箇所に照射する事により第4加工溝31を形成することにより、被加工物の切断を行う。   A first processed groove is formed by irradiating the workpiece 19 with a first laser beam 25. Next, a second laser beam 26 having a smaller beam diameter than the first laser beam 25 is processed. The second processed groove 30 is formed by irradiating the same portion where the first processed groove 29 of the object 19 is formed. Similarly, the third laser light 27 having a smaller beam diameter than the second laser light 26. Is applied to the same portion of the workpiece 19 where the second processed groove 30 is formed, thereby forming a third processed groove 31. Further, a fourth beam diameter smaller than that of the third laser beam 27 is formed. The workpiece is cut by forming the fourth machining groove 31 by irradiating the laser beam 28 to the same portion of the workpiece 19 where the third machining groove 31 is formed.

以上のように、本実施の形態によれば、加工する溝の幅を除々に小さく変化させながら溝を形成しながら切断することにより、被加工物19から飛散せず残留した溶融状態の被加工物19が、徐々に被加工物19の底面側に重力の作用により移動するための経路を形成しながら加工を行うことにより、被加工物19の切断断面に付着する被加工物19とは異なる状態(例えば、アモルファス結晶状態)の物質の付着を防止することができる。   As described above, according to the present embodiment, by cutting while forming the groove while gradually changing the width of the groove to be processed, the workpiece in a molten state that remains without being scattered from the workpiece 19 The workpiece 19 is different from the workpiece 19 that adheres to the cut cross section of the workpiece 19 by performing a machining while forming a path for moving by the action of gravity on the bottom surface side of the workpiece 19. Attachment of a substance in a state (for example, an amorphous crystal state) can be prevented.

(実施の形態5)
本実施の形態は、上述した実施の形態に示したレーザ加工装置を用いた加工工法に関するもので同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図4において、33は被加工物19に照射されるレーザ光A、34は被加工物19に照射される第1のレーザ光Aの50〜80%の大きさのビーム径を有するレーザ光B、35は前記レーザ光Aによって被加工物19に形成された加工幅A、36は被加工物19に形成された前記加工幅Aと同一箇所に照射された前記レーザ光Bにより形成された加工幅Bである。
(Embodiment 5)
This embodiment relates to a processing method using the laser processing apparatus shown in the above-described embodiment, and the same parts are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted. In FIG. 4, 33 is a laser beam A irradiated to the workpiece 19, and 34 is a laser beam B having a beam diameter of 50 to 80% of the first laser beam A irradiated to the workpiece 19. , 35 is a processing width A formed on the workpiece 19 by the laser beam A, and 36 is a processing formed by the laser beam B irradiated to the same position as the processing width A formed on the workpiece 19. Width B.

レーザ光A33によって、被加工物19に溝を形成し、レーザ光34によって形成された加工幅A35より小さい加工幅B36を形成し、さらに、再度レーザ光A33によって加工幅B36の両側に残った非加工部を除去し、再度除去された加工幅A35部にレーザ光B34を照射することにより、所望の深さまで加工を行うことにより、レーザ加工装置から放射されたレーザ光成分の回折等の影響による被加工物19表面に生じる微弱レーザ光成分による被加工物19のレーザ光入射面に発生する損傷を防止することができると共に、第1の照射レーザ光により形成された被加工物19上の溝壁面が、第2の照射レーザ光による溝形成時に被加工物19から発生する飛散物の被加工物19上への飛散を防止する壁として働くことにより、レーザ加工に伴って発生する被加工物19からの飛散物が被加工物19表面に付着すること防止することによって、被加工物19の加工品質及び信頼性を向上させることができる。   A groove is formed in the workpiece 19 by the laser beam A33, a processing width B36 smaller than the processing width A35 formed by the laser beam 34 is formed, and the non-remaining non-remaining portions on both sides of the processing width B36 by the laser beam A33. By removing the processed portion and irradiating the processed width A35 portion again with the laser beam B34 to perform processing to a desired depth, due to the influence of diffraction of the laser beam component emitted from the laser processing apparatus. Damage to the laser light incident surface of the workpiece 19 due to the weak laser beam component generated on the surface of the workpiece 19 can be prevented, and a groove on the workpiece 19 formed by the first irradiation laser beam. The wall surface acts as a wall that prevents scattering of the scattered matter generated from the work piece 19 when the groove is formed by the second irradiation laser light onto the work piece 19, thereby By scattered material from the workpiece 19 generated with the The processing is prevented from adhering to the workpiece 19 surface, thereby improving the machining quality and reliability of the workpiece 19.

(実施の形態6)
本実施の形態では、上述したレーザ加工装置を用いて被加工物に任意の加工幅を形成するため概値の加工条件に対して、加工深さ等は同一で加工幅のみが大きい加工を行う場合、次式を用いることにより、加工条件出し等の作業にかかる時間及びコストを低減することができる。
(Embodiment 6)
In the present embodiment, since an arbitrary processing width is formed on the workpiece using the laser processing apparatus described above, processing with the same processing depth and the like but with a large processing width is performed with respect to the approximate processing conditions. In this case, it is possible to reduce the time and cost required for work such as processing condition determination by using the following equation.

B=A×(r2 2/r1 2)×0.8〜0.9
1:加工幅を変化させる前の加工幅
2:変化させる所望の加工幅
A :加工幅を変化させる前の加工点平均出力
B :変化させた後の加工点平均出力

例えば、概値の加工点平均出力 A =2W
概値の加工幅 r1=70μmの場合
設定加工幅 r2=100μm
の場合の最適加工点出力Bは、
B=2×(1002/702)×0.85
=3.47W
となる。
B = A × (r 2 2 / r 1 2 ) × 0.8 to 0.9
r 1 : Machining width before changing the machining width
r 2 : Desired machining width to be changed
A: Machining point average output before changing the machining width
B: Machining point average output after changing

For example, approximate machining point average output A = 2W
Approximate machining width r 1 = 70 μm Set machining width r 2 = 100 μm
In this case, the optimum machining point output B is
B = 2 × (100 2/ 70 2) × 0.85
= 3.47W
It becomes.

(実施の形態7)
本実施の形態では、上述したレーザ加工装置を用いて被加工物に任意の加工幅を形成するため概値の加工条件に対して、加工深さ等は同一で加工幅のみが小さい加工を行う場合、次式を用いることにより、加工条件出し等の作業にかかる時間及びコストを低減することができる。
(Embodiment 7)
In this embodiment, since an arbitrary processing width is formed on the workpiece using the laser processing apparatus described above, processing is performed with the processing depth being the same and the processing width only being small with respect to the approximate processing conditions. In this case, it is possible to reduce the time and cost required for work such as processing condition determination by using the following equation.

B=A×(r2 2/r1 2)×1.13〜1.23
1:加工幅を変化させる前の加工幅
2:変化させる所望の加工幅
A :加工幅を変化させる前の加工点平均出力
B :変化させた後の加工点平均出力
例えば、
概値の加工点平均出力 A =2W
概値の加工幅 r1=70μm
の場合
設定加工幅 r2=50μm
の場合の最適加工点出力Bは、
B=2×(502/702)×1.18
=1.20W
となる。
B = A × (r 2 2 / r 1 2 ) × 1.13 to 1.23
r 1 : Machining width before changing the machining width
r 2 : Desired machining width to be changed
A: Machining point average output before changing the machining width
B: Processing point average output after changing, for example
Approximate machining point average output A = 2W
Approximate machining width r 1 = 70 μm
In case of set processing width r 2 = 50μm
In this case, the optimum machining point output B is
B = 2 × (50 2/ 70 2) × 1.18
= 1.20W
It becomes.

(実施の形態8)
本実施の形態において上述した実施の形態と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図5から図7において、39はアパチャー(マスク)に入射するレーザ光の強度分布を表すマスク入射レーザ光、40は前記マスク入射レーザ光のビーム径の半分の開口をもつ第1マスク、41は前記マスク入射レーザ光のビーム径と同等の開口をもつ第2マスク、42は前記第1マスクを40を通過したレーザ光の強度分布を表すマスク通過レーザ光A、43は前記第2マスクを41を通過したレーザ光の強度分布を表すマスク通過レーザ光B、53はレーザ光により加工された溶融領域である。
(Embodiment 8)
In the present embodiment, the same portions as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. 5 to 7, reference numeral 39 denotes a mask incident laser beam representing the intensity distribution of the laser beam incident on the aperture (mask), 40 denotes a first mask having an aperture that is half the beam diameter of the mask incident laser beam, and 41 denotes A second mask having an aperture equivalent to the beam diameter of the mask incident laser light, 42 is a mask passing laser light A representing the intensity distribution of the laser light that has passed through the first mask 40, and 43 is the second mask 41. The mask passing laser beams B and 53 representing the intensity distribution of the laser beam passing through are melted regions processed by the laser beam.

被加工物19に照射する集光光学系の前に入射するレーザ光の強度分布が、マスク入射レーザ光39と同等の大きさのアパチャーを用いて整形されたマスク通過レーザ光Bを被加工物19に照射し加工溝或いは切断を行う場合、被加工物19表面近傍にテーパ状の加工となるが、マスク入射レーザ光39のビーム径44の50%の大きさの開口径を有する第1マスク40を通過することにより、整形されたマスク通過レーザ光Aを被加工物19に照射し加工溝或いは切断を行うことによって、被加工物19表面近傍にテーパ状でない加工が実現できる。   The laser beam B passing through the mask whose intensity distribution of the laser beam incident before the condensing optical system for irradiating the workpiece 19 is shaped using an aperture having the same size as the mask incident laser beam 39 is processed. When the processing groove or cutting is performed by irradiating 19, the first mask having an opening diameter of 50% of the beam diameter 44 of the mask incident laser beam 39 is formed in a tapered shape near the surface of the workpiece 19. By passing through 40, the processed mask 19 is irradiated with the shaped mask passing laser beam A to perform processing grooves or cutting, thereby realizing non-tapered processing in the vicinity of the surface of the processing object 19.

以上のように、本実施の形態によれば被加工物19にレーザ光を集光して照射する光学系に到達する前のマスク入射レーザ光39のレーザビーム径の50%のマスク通過レーザ光A42を被加工物19に照射することにより、加工切断幅を加工範囲において一定に保つことができる。特に複数の異なる材料により形成された被加工物19或いは、加工表面に異なる複数の材料によるパターンが形成されている場合に上記加工工法により、被加工物19の加工しきい値の相違によって生じる溝加工及び切断加工時に生じる溝幅及び切断幅の不安定を防止することができ、安定な加工幅で加工することができる。   As described above, according to the present embodiment, the laser beam passing through the mask is 50% of the laser beam diameter of the mask incident laser beam 39 before reaching the optical system that focuses and irradiates the workpiece 19 with the laser beam. By irradiating the workpiece 19 with A42, the processing cut width can be kept constant in the processing range. In particular, the workpiece 19 formed of a plurality of different materials, or a groove caused by a difference in the processing threshold of the workpiece 19 by the above-described processing method when a pattern of a plurality of different materials is formed on the processing surface. It is possible to prevent the instability of the groove width and the cutting width that occur during processing and cutting, and it is possible to perform processing with a stable processing width.

(実施の形態9)
本実施の形態において上述した実施の形態と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図8において、37はガウシアン分布を有するレーザ光波形のビーム中心から半径方向の強度を示すGaussian分布の強度波形(ビーム中心からの強度変化波形)、38はガウシアン分布を有するレーザ光波形のビーム中心から半径方向の出力レベルを示すGaussian分布の体積波形(ビーム中心からのレーザ体積変化波形)を示す。
(Embodiment 9)
In the present embodiment, the same portions as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In FIG. 8, 37 is a Gaussian distribution intensity waveform (intensity change waveform from the beam center) indicating the intensity in the radial direction from the beam center of the laser light waveform having a Gaussian distribution, and 38 is the beam center of the laser light waveform having a Gaussian distribution. 5 shows a Gaussian volume waveform (laser volume change waveform from the center of the beam) indicating the output level in the radial direction.

レーザ光の空間分布上のレーザ光強度の40%以下を削除するアパチャー(マスク)を用いてレーザ光をビーム径制御構成部3によって整形した後に被加工物19に照射する。   The workpiece 19 is irradiated after the laser beam is shaped by the beam diameter control component 3 using an aperture (mask) that deletes 40% or less of the laser beam intensity on the spatial distribution of the laser beam.

以上のように、本実施の形態によれば被加工物19に照射するレーザ光の強度分布をビーム径制御構成部3の第2整形レンズと、マスク18によって、空間分布上のレーザ光強度の40%以下の強度を有する成分を削除したレーザ光を被加工物19に照射する加工工法により、加工切断幅を加工範囲において一定に保つことができ、また、本加工工法で加工された加工溝及び切断部のレーザ照射面のエッジが垂直な加工を実現することにより、被加工物19の加工しろに余裕を取ることなく被加工物を加工することにより、被加工物19から生産される加工製品の密度を高めることができることにより、信頼性と歩留まりの高い加工を実現すること共に生産効率を向上させることができる。   As described above, according to the present embodiment, the intensity distribution of the laser beam applied to the workpiece 19 is changed to the laser beam intensity on the spatial distribution by the second shaping lens of the beam diameter control component 3 and the mask 18. By the processing method of irradiating the workpiece 19 with the laser beam from which the component having the intensity of 40% or less is deleted, the processing cut width can be kept constant in the processing range, and the processing groove processed by this processing method Further, by realizing a process in which the edge of the laser irradiation surface of the cutting part is vertical, a process produced from the work piece 19 by machining the work piece without leaving a margin for machining the work piece 19 By increasing the density of the product, it is possible to realize processing with high reliability and yield and improve production efficiency.

(実施の形態10)
本実施の形態において上述した実施の形態と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図9において、46はパルスレーザ発振器、47はレーザ共振器46内に組み込まれたレーザ出力及び発振周波数を制御するための音響光学素子、48はレーザ発振器46を動作させるためのレーザ駆動電源、49は前記音響光学素子47と前記レーザ駆動電源48と可動ステージ17とマスク18及びCCDセンサー51からの信号を画像解析する画像解析部52を制御する主制御部、50はマスク位置のビームプロファイルをCCDセンサー51に投影するためのプロファイル投影レンズを示す。
(Embodiment 10)
In the present embodiment, the same portions as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. 9, 46 is a pulse laser oscillator, 47 is an acoustooptic device for controlling the laser output and oscillation frequency incorporated in the laser resonator 46, 48 is a laser drive power source for operating the laser oscillator 46, 49 Is a main control unit for controlling the image analysis unit 52 for image analysis of the signals from the acousto-optic element 47, the laser driving power supply 48, the movable stage 17, the mask 18 and the CCD sensor 51, and 50 is a CCD for the beam profile at the mask position. The profile projection lens for projecting on the sensor 51 is shown.

以上のように構成されたレーザ加工装置について、その動作を説明する。   The operation of the laser processing apparatus configured as described above will be described.

マスク18に入射するレーザ光の状態をCCDセンサー51と画像解析部52により、マスク18上のレーザ光の照射位置、強度分布及び通過出力を常に監視し、被加工物19に対して最適なレーザ光が照射されるように、主制御部49によって、音響光学素子47の動作を制御することによりパルスレーザ発振器46の出力を最適化すると共に、第2整形レンズ16の位置を変化させてマスク18に照射されるレーザ光のビーム径を最適化し、かつ可動テーブル20の移動速度を変化させることにより、自動的に照射されるレーザ光及び加工速度が常に被加工物19に対して最適となるようにする。   The laser beam incident on the mask 18 is always monitored by the CCD sensor 51 and the image analysis unit 52 for the irradiation position, intensity distribution, and passage output of the laser beam on the mask 18, and the optimum laser for the workpiece 19. The main controller 49 controls the operation of the acoustooptic device 47 to optimize the output of the pulse laser oscillator 46 and changes the position of the second shaping lens 16 so that the light is irradiated. By optimizing the beam diameter of the laser beam irradiated on the substrate and changing the moving speed of the movable table 20, the automatically irradiated laser beam and the processing speed are always optimized for the workpiece 19. To.

以上のように、本実施の形態によれば画像解析部51からの信号によって、主制御部49が常に安定した加工ができるように音響光学素子47、前記レーザ駆動電源48、可動ステージ17、マスク18、可動テーブル20を最適化することによりレーザ発振器、整形光学系及びマスク位置が被加工物の加工に最適となるように自動調整するレーザ加工装置を提供することができる。   As described above, according to the present embodiment, the acoustooptic device 47, the laser drive power supply 48, the movable stage 17, the mask so that the main control unit 49 can always perform stable processing by the signal from the image analysis unit 51. 18. By optimizing the movable table 20, it is possible to provide a laser processing apparatus that automatically adjusts the laser oscillator, the shaping optical system, and the mask position so as to be optimal for processing the workpiece.

本発明のレーザ加工装置及びレーザ加工工法は、レーザ光加工に伴う被加工物からの飛散物を抑制すると共に、加工物断面に付着する溶融残留物の発生を抑制し、加工品質を維持しながら容易に被加工物の加工幅を変化させるものであり、シリコンウエーハ等の微細加工を必要とする被加工物に有用である。   The laser processing apparatus and the laser processing method of the present invention suppress the scattered matter from the workpiece accompanying laser beam processing, suppress the generation of molten residue adhering to the workpiece cross section, and maintain the processing quality. It easily changes the processing width of the workpiece, and is useful for workpieces that require fine processing such as silicon wafers.

本発明のレーザ加工装置の実施の形態1及び2における装置構成図The apparatus block diagram in Embodiment 1 and 2 of the laser processing apparatus of this invention 本発明のレーザ加工装置の実施の形態1及び2におけるマスク正面図Front view of mask in first and second embodiments of laser processing apparatus of the present invention 本発明のレーザ加工工法の実施の形態4における加工工法図Processing method diagram in Embodiment 4 of the laser processing method of the present invention 本発明のレーザ加工工法の実施の形態5における加工工法図Processing method diagram in Embodiment 5 of the laser processing method of the present invention 本発明のレーザ加工工法の実施の形態8における加工工法図Processing method diagram in embodiment 8 of laser processing method of the present invention 本発明のレーザ加工工法の実施の形態8における加工工法図Processing method diagram in embodiment 8 of laser processing method of the present invention 本発明のレーザ加工工法の実施の形態8における加工工法図Processing method diagram in embodiment 8 of laser processing method of the present invention 本発明のレーザ加工工法の実施の形態9における工法説明図Method explanatory drawing in Embodiment 9 of the laser processing method of the present invention 本発明のレーザ加工工法の実施の形態10における装置構成図The apparatus block diagram in Embodiment 10 of the laser processing method of this invention 従来のレーザ加工工法の加工工法図Processing method diagram of conventional laser processing method 従来のレーザ加工工法の加工工法図Processing method diagram of conventional laser processing method

符号の説明Explanation of symbols

1 レーザ発振器
2 出力制御構成部
3 ビーム径制御構成部
4 レーザ制御電源
5 主制御回路
6 マスク切替制御回路
7 光学制御回路
8 レーザ光A
9 加工投影レンズ
10 ベンドミラー
11 1/2λ板
12 回転ステージ
13 光学偏光素子
14 ダンパー
15 第1整形レンズ
16 第2整形レンズ
17 可動ステージ
18 マスク
19 被加工物
20 可動テーブル
21 マスク回転軸
22 マスク上穴
23 回路層A
24 ダイシングフイルムA
25 第1のレーザ光
26 第2のレーザ光
27 第3のレーザ光
28 第4のレーザ光
29 第1加工溝
30 第2加工溝
31 第3加工溝
32 第4加工溝
33 レーザ光A
34 レーザ光B
35 加工幅A
36 加工幅B
37 Gaussian分布の強度波形
38 Gaussian分布の体積波形
39 マスク入射レーザ光
40 第1マスク
41 第2マスク
42 マスク通過レーザ光A
43 マスク通過レーザ光B
44 マスク入射ビーム径
45 マスク通過ビーム径
46 パルスレーザ発振器
47 音響光学素子
48 レーザ駆動電源
49 主制御部
50 プロファイル投影レンズ
51 CCDセンサー
52 画像解析部
53 溶融領域
60 レーザ光B
61 集光レンズA
62 溶融変性領域
63 回路層B
64 基板
65 ダイシングフイルムB
66 レーザ光C
67 集光レンズB
68 集光点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser oscillator 2 Output control structure part 3 Beam diameter control structure part 4 Laser control power supply 5 Main control circuit 6 Mask switching control circuit 7 Optical control circuit 8 Laser beam A
9 Processing Projection Lens 10 Bend Mirror 11 1 / 2λ Plate 12 Rotating Stage 13 Optical Polarizing Element 14 Damper 15 First Shaping Lens 16 Second Shaping Lens 17 Movable Stage 18 Mask 19 Workpiece 20 Movable Table 21 Mask Rotating Shaft 22 On Mask Hole 23 Circuit layer A
24 Dicing Film A
25 First laser light 26 Second laser light 27 Third laser light 28 Fourth laser light 29 First processed groove 30 Second processed groove 31 Third processed groove 32 Fourth processed groove 33 Laser light A
34 Laser light B
35 Processing width A
36 Processing width B
37 Intensity waveform of Gaussian distribution 38 Volume waveform of Gaussian distribution 39 Mask incident laser light 40 First mask 41 Second mask 42 Mask passing laser light A
43 Masked laser beam B
44 Mask Incident Beam Diameter 45 Mask Passing Beam Diameter 46 Pulse Laser Oscillator 47 Acoustooptic Element 48 Laser Drive Power Supply 49 Main Control Unit 50 Profile Projection Lens 51 CCD Sensor 52 Image Analysis Unit 53 Melting Area 60 Laser Light B
61 Condensing lens A
62 Melting denaturation region 63 Circuit layer B
64 Substrate 65 Dicing film B
66 Laser light C
67 Condensing lens B
68 Focusing point

Claims (16)

レーザ光を発生するレーザ発振器と、前記レーザ光を被加工物に導く光学手段と、レーザ光の出力を制御する制御手段と、被加工物に照射するビーム径を変化させるビーム径制御手段を備え、前記ビーム径制御手段で被加工物へ照射するビーム径を変化させながら任意の回数照射する出力制御手段を設けたレーザ加工装置。 A laser oscillator for generating laser light; optical means for guiding the laser light to the workpiece; control means for controlling the output of the laser light; and beam diameter control means for changing the beam diameter irradiated to the workpiece. A laser processing apparatus provided with output control means for irradiating an arbitrary number of times while changing the beam diameter irradiated to the workpiece by the beam diameter control means. レーザ光を発生するレーザ発振器と、前記レーザ光を被加工物に導く光学手段と、レーザ光の出力を制御する制御手段と、被加工物に照射するビーム径を変化させるビーム径制御手段を備え、前記ビーム径制御手段で被加工物へ照射するビーム径を徐々に小さく変化させながら任意の回数照射する出力制御手段を設けたレーザ加工装置。 A laser oscillator for generating laser light; optical means for guiding the laser light to the workpiece; control means for controlling the output of the laser light; and beam diameter control means for changing the beam diameter irradiated to the workpiece. A laser processing apparatus provided with output control means for irradiating an arbitrary number of times while gradually changing the beam diameter irradiated to the workpiece by the beam diameter control means. 200nmから1200nmまでの波長のレーザ光を被加工物に照射する請求項1または2記載のレーザ加工装置。 The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the workpiece is irradiated with laser light having a wavelength of 200 nm to 1200 nm. レーザ光を発生するレーザ発振器と、前記レーザ光を被加工物に導く光学手段と、レーザ光の出力を制御する制御手段と、被加工物に照射するビーム径を変化させるビーム径制御手段を備えたレーザ加工装置を用い、被加工物に照射するレーザ照射ビーム径を変化させてながら複数回照射するレーザ加工工法。 A laser oscillator for generating laser light; optical means for guiding the laser light to the workpiece; control means for controlling the output of the laser light; and beam diameter control means for changing the beam diameter irradiated to the workpiece. A laser processing method that uses a laser processing device to irradiate a workpiece multiple times while changing the diameter of the laser beam irradiated to the workpiece. レーザ光を発生するレーザ発振器と、前記レーザ光を被加工物に導く光学手段と、レーザ光の出力を制御する制御手段と、被加工物に照射するビーム径を変化させるビーム径制御手段を備えたレーザ加工装置を用い、被加工物に照射するレーザ照射ビーム径を徐々に小さく変化させて複数回照射するレーザ加工工法。 A laser oscillator for generating laser light; optical means for guiding the laser light to the workpiece; control means for controlling the output of the laser light; and beam diameter control means for changing the beam diameter irradiated to the workpiece. A laser processing method that uses a laser processing apparatus to irradiate a workpiece multiple times by gradually changing the laser beam diameter to be irradiated. 被加工物の同一箇所に2回以上レーザ光を照射する際に、第1の照射レーザ光のレーザビーム径の50〜80%の大きさのレーザビーム径を、第2の照射レーザ光として照射するレーザ加工工法。 When the laser beam is irradiated twice or more to the same position of the workpiece, a laser beam diameter of 50 to 80% of the laser beam diameter of the first irradiation laser light is irradiated as the second irradiation laser light. Laser processing method. レーザ光を発生するレーザ発振器と、前記レーザ光を被加工物に導く光学手段と、レーザ光の出力を制御する制御手段と、被加工物に照射するビーム径を変化させるビーム径制御手段を備えたレーザ加工装置を用い、前記被加工物にレーザ光を照射して形成する加工幅を大きくする場合の加工条件を次式で導かれるレーザ出力を前記被加工物に照射するレーザ加工工法。
B=A×(r2 2/r1 2)×0.8〜0.9
1:加工幅を変化させる前の加工幅
2:変化させる所望の加工幅
A :加工幅を変化させる前の加工点平均出力
B :変化させた後の加工点平均出力
A laser oscillator for generating laser light; optical means for guiding the laser light to the workpiece; control means for controlling the output of the laser light; and beam diameter control means for changing the beam diameter irradiated to the workpiece. A laser processing method for irradiating the workpiece with a laser output derived from the following equation for a processing condition in the case of increasing the processing width formed by irradiating the workpiece with laser light using the laser processing apparatus.
B = A × (r 2 2 / r 1 2 ) × 0.8 to 0.9
r 1 : Machining width before changing the machining width
r 2 : Desired machining width to be changed
A: Machining point average output before changing the machining width
B: Machining point average output after changing
レーザ光を発生するレーザ発振器と、前記レーザ光を被加工物に導く光学手段と、レーザ光の出力を制御する制御手段と、被加工物に照射するビーム径を変化させるビーム径制御手段を備え、前記被加工物にレーザ光を照射して形成する加工幅を小さくする場合の加工条件を次式で導かれるレーザ出力を前記被加工物に照射するレーザ加工工法。
B=A×(r2 2/r1 2)×1.13〜1.23
1:加工幅を変化させる前の加工幅
2:変化させる所望の加工幅
A :加工幅を変化させる前の加工点平均出力
B :変化させた後の加工点平均出力
A laser oscillator for generating laser light; optical means for guiding the laser light to the workpiece; control means for controlling the output of the laser light; and beam diameter control means for changing the beam diameter irradiated to the workpiece. A laser processing method for irradiating the workpiece with a laser output derived from the following equation for processing conditions when the processing width formed by irradiating the workpiece with laser light is reduced.
B = A × (r 2 2 / r 1 2 ) × 1.13 to 1.23
r 1 : Machining width before changing the machining width
r 2 : Desired machining width to be changed
A: Machining point average output before changing the machining width
B: Machining point average output after changing
レーザ光を発生するレーザ発振器と、前記レーザ光を被加工物に導く光学手段と、レーザ光の出力を制御する制御手段と、被加工物に照射するレーザビームの一部を除去するアパチャーを備えたレーザ加工装置を用い、アパチャーに入射するビーム径の50%以下の開口を有する前記アパチャーを用いて被加工物にレーザ光を照射するレーザ加工工法。 A laser oscillator for generating laser light, optical means for guiding the laser light to the workpiece, control means for controlling the output of the laser light, and an aperture for removing a part of the laser beam irradiated to the workpiece A laser processing method for irradiating a workpiece with a laser beam using the aperture having an aperture of 50% or less of the beam diameter incident on the aperture using the laser processing apparatus. レーザ光を発生するレーザ発振器と、前記レーザ光を被加工物に導く光学手段と、レーザ光の出力を制御する制御手段と、被加工物に照射するレーザビームの一部を除去するアパチャーを備えたレーザ加工装置を用い、前記アパチャーが、前記被加工物に照射するレーザ光の空間分布強度の少なくとも40%以下の強度を有するレーザ光成分をカットする前記アパチャー通過したレーザ光を被加工物に照射するレーザ加工工法。 A laser oscillator for generating laser light, optical means for guiding the laser light to the workpiece, control means for controlling the output of the laser light, and an aperture for removing a part of the laser beam irradiated to the workpiece The laser beam that has passed through the aperture that cuts a laser beam component having an intensity of at least 40% or less of the spatial distribution intensity of the laser beam irradiated to the workpiece is applied to the workpiece. Laser processing method to irradiate. 200nmから1200nmまでの波長のレーザ光を用いた請求項4から10の何れかに記載のレーザ加工工法。 The laser processing method according to any one of claims 4 to 10, wherein a laser beam having a wavelength of 200 nm to 1200 nm is used. 被加工物としてシリコンウエーハを用いる請求項4から11の何れかに記載のレーザ加工工法。 The laser processing method according to claim 4, wherein a silicon wafer is used as the workpiece. レーザ光を発生するレーザ発振器と、レーザ光による加工幅を決定するマスクと、前記マスク上に照射する前記レーザ光のビーム径を変化させる為の1枚以上で構成された整形光学部と、マスク上のビームプロファイルを被加工物に投影するための1枚以上の第一の投影レンズと、マスク上のビームプロファイルを可視する為のセンサーに投影するための1枚以上の第二の投影レンズと、センサーからの信号を処理するための制御解析回路を有するレーザ加工装置。 A laser oscillator for generating laser light, a mask for determining a processing width by the laser light, a shaping optical unit composed of one or more pieces for changing the beam diameter of the laser light irradiated on the mask, and a mask One or more first projection lenses for projecting the upper beam profile onto the workpiece, and one or more second projection lenses for projecting the beam profile on the mask onto a sensor for viewing. A laser processing apparatus having a control analysis circuit for processing a signal from a sensor. 搭載するレーザ発振器が、パルス光を発振可能な請求項13記載のレーザ加工装置。 The laser processing apparatus according to claim 13, wherein the mounted laser oscillator can oscillate pulsed light. 搭載するレーザ発振器が、繰り返し周波数及びパルスピーク出力を可変可能なレーザ発振器である請求項14記載のレーザ加工装置。 The laser processing apparatus according to claim 14, wherein the mounted laser oscillator is a laser oscillator capable of varying a repetition frequency and a pulse peak output. パルスピーク出力を可変する手段として、AOM或いはEOMを光共振器内部に搭載したことを特徴とする請求項15記載のレーザ加工装置。 16. The laser processing apparatus according to claim 15, wherein an AOM or an EOM is mounted in the optical resonator as means for varying the pulse peak output.
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