JP2007167918A - レーザ加工装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】レーザ加工装置は、加工用レーザ光と測距用レーザ光L2とをウェハ1に向けて集光させる集光用レンズ31と、レンズ31を動作させるアクチュエータと、測距用レーザ光の反射光L3に非点収差を付加する整形光学系49と、反射光L3を受光し、その光量に応じた電圧値を出力する4分割フォトダイオード42と、アクチュエータを制御する制御部とを備え、測距用レーザ光L2の集光点P2をレンズの焦点P0とレンズ31との間に位置させることで、表面3からより深い位置に改質領域を形成可能とし、反射光L3による悪影響を抑制する。また、電圧値の総和による除算が施された演算値に基づいて制御することで、演算値の反射光量による変化を防止する。
【選択図】図21
Description
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)以上で且つパルス幅が1μs以下の条件でレーザ光を照射する。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の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〜200ns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。
(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:100mm/秒
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)以上で且つパルス幅が1μs以下の条件でレーザ光を照射する。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や、まさに溶融状態の領域や、溶融状態から再固化する状態の領域であり、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。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。
(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
N.A.: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:100mm/秒
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/cm2)以上で且つパルス幅が1ns以下の条件でレーザ光を照射する。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。
但し、
V1:受光面R1における光量に基づいて出力された電圧値、
V2:受光面R2における光量に基づいて出力された電圧値、
V3:受光面R3における光量に基づいて出力された電圧値、
V4:受光面R4における光量に基づいて出力された電圧値、
Claims (4)
- 板状の加工対象物の内部に集光点を合わせて第1のレーザ光を照射し、前記加工対象物の内部に、切断の起点となる改質領域を形成するレーザ加工装置であって、
前記第1のレーザ光と、前記加工対象物において前記第1のレーザ光が照射されるレーザ光照射面で反射させるための第2のレーザ光とを前記加工対象物に向けて集光する集光用レンズと、
前記集光用レンズをその光軸方向に沿って動作させる駆動手段と、
前記レーザ光照射面で反射された前記第2のレーザ光の反射光に非点収差を付加する非点収差付加手段と、
非点収差が付加された前記第2のレーザ光の反射光を分割して受光し、分割されて受光された前記第2のレーザ光の反射光のそれぞれの光量に応じた出力値を出力する光検出素子と、
前記第1のレーザ光の集光点が前記レーザ光照射面から所定の距離に位置するように前記駆動手段を制御する制御手段とを備え、
前記第2のレーザ光は、その集光点が前記集光用レンズの焦点と前記集光用レンズとの間に位置するように、前記集光用レンズによって前記加工対象物に向けて集光され、
前記制御手段は、前記光検出素子によって出力された前記出力値に対し、前記出力値の総和による除算及び所定の演算を施すことで取得した演算値に基づいて、前記駆動手段を制御することを特徴とするレーザ加工装置。 - 前記制御手段は、前記演算値が一定となるように前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項1記載のレーザ加工装置。
- 板状の加工対象物の内部に集光用レンズで集光点を合わせて第1のレーザ光を照射し、前記加工対象物の内部に、切断の起点となる改質領域を前記加工対象物の切断予定ラインに沿って形成するレーザ加工装置であって、
前記集光用レンズによって前記第1のレーザ光を前記加工対象物の内部に集光させながら、前記加工対象物に対して前記集光用レンズを前記切断予定ラインに沿って相対的に移動させるのに併せて、
前記加工対象物において前記第1のレーザ光が照射されるレーザ光照射面で反射させるための第2のレーザ光を、その集光点が前記集光用レンズの焦点と前記集光用レンズとの間に位置するように、前記集光用レンズによって前記加工対象物に向けて集光し、
前記レーザ光照射面で反射された前記第2のレーザ光の反射光に非点収差を付加し、
非点収差が付加された前記第2のレーザ光の反射光を分割して受光し、分割されて受光された前記第2のレーザ光の反射光のそれぞれの光量に応じた出力値を出力し、
出力された前記出力値に対し、前記出力値の総和による除算及び所定の演算を施すことで取得した演算値に基づいて、前記第1のレーザ光の集光点が前記レーザ光照射面から所定の距離に位置するように、前記集光用レンズをその光軸方向に沿って動作させることを特徴とするレーザ加工装置。 - 板状の加工対象物の内部に集光用レンズで集光点を合わせて第1のレーザ光を照射し、前記加工対象物の内部に、切断の起点となる改質領域を前記加工対象物の切断予定ラインに沿って形成するレーザ加工装置であって、
前記加工対象物において前記第1のレーザ光が照射されるレーザ光照射面で反射させるための第2のレーザ光を、その集光点が前記集光用レンズの焦点と前記集光用レンズとの間に位置するように、前記集光用レンズによって前記加工対象物に向けて集光させながら、前記加工対象物に対して前記集光用レンズを前記切断予定ラインに沿って相対的に移動させるのに併せて、
前記レーザ光照射面で反射された前記第2のレーザ光の反射光に非点収差を付加し、
非点収差が付加された前記反射光を分割して受光し、分割されて受光された前記第2のレーザ光の反射光のそれぞれの光量に応じた出力値を出力し、
出力された前記出力値に対し、前記出力値の総和による除算及び所定の演算を施すことで取得した演算値に基づいて、前記第1のレーザ光の集光点が前記レーザ光照射面から所定の距離に位置するように、前記集光用レンズをその光軸方向に沿って動作させ、前記集光用レンズの動作に関する動作情報を予め取得した後、
前記集光用レンズによって前記第1のレーザ光を前記加工対象物の内部に集光させながら、前記加工対象物に対して前記集光用レンズを前記切断予定ラインに沿って相対的に移動させるのに併せて、
予め取得された前記動作情報に基づいて前記集光用レンズを動作させることを特徴とするレーザ加工装置。
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