JP2007185664A - Laser beam inside-scribing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser beam inside-scribing method capable of easily dividing a work by condensing laser beams inside the light-transmittable work such as a silicon substrate and a glass substrate. <P>SOLUTION: The condensing point 50 of laser beams LB consisting of Nd:YAG laser third harmonic transmitted through a condensing lens L having at least the numerical aperture of ≥0.13 is focused inside a quartz glass substrate 1, and the quartz glass substrate is irradiated with the laser beams LB. The quartz glass substrate 1 is relatively moved with respect to the laser beams LB along the division scheduled line to form reformed areas 51 caused by the many-photon absorption in a juxtaposed manner inside the quartz glass substrate 1. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、シリコン基板やガラス基板等の光透過性を有する加工対象物の分割に用いられるレーザ加工方法に関し、特に加工対象物の内部にレーザ光を集光して分割するレーザ内部スクライブ方法に関する。   The present invention relates to a laser processing method used for dividing a light-transmitting workpiece such as a silicon substrate or a glass substrate, and more particularly to a laser internal scribing method that condenses and splits laser light inside a workpiece. .

従来、シリコン基板やガラス基板等の加工対象物を分割するために、円板状のダイシングソーを備えたダイシング装置によって切断する方法が用いられている。この切断方法は、切断される切断幅が広く不効率であると共に、洗浄水や研削液が使用されるために、濡れによる不具合を伴う電子デバイス等が形成された加工対象物には不向きであった。こうした課題に対応するために、近年は、レーザ光を応用した加工方法が用いられるようになってきた。
例えば、加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射し、加工対象物の分割予定線に沿って加工対象物の内部に多光子吸収による改質領域を形成するレーザ加工方法が提案されている（特許文献１参照）。 2. Description of the Related Art Conventionally, a method of cutting with a dicing apparatus equipped with a disk-shaped dicing saw has been used to divide a workpiece such as a silicon substrate or a glass substrate. This cutting method has a wide and inefficient cutting width and uses cleaning water and grinding fluid, so that it is not suitable for an object to be processed on which an electronic device or the like with defects due to wetting is formed. It was. In order to cope with such problems, in recent years, processing methods using laser light have been used.
For example, there is a laser processing method in which a laser beam is irradiated with a focusing point inside a processing object, and a modified region by multiphoton absorption is formed inside the processing object along a planned division line of the processing object. It has been proposed (see Patent Document 1).

特開２００２−１９２３７０号公報JP 2002-192370 A

分割予定線に沿って加工対象物の内部にレーザ光を集光して分割する加工方法、すなわちレーザ内部スクライブ方法は、加工対象物の内部にレーザ光が照射されて形成される改質領域に沿って分割される。こうしたレーザ内部スクライブのレーザ光源としては、フェムト秒レーザ、ＹＡＧレーザ等が用いられる。このうち、ビームの安定性の面等から、基本波あるいは第２高調波のＮｄ：ＹＡＧレーザが広く用いられている。
しかしながら、基本波（波長：１０６４ｎｍ）あるいは第２高調波（５３２ｎｍ）のＮｄ：ＹＡＧレーザは、加工対象物の母材にレーザが吸収され難いため、大きなエネルギが必要であり、加工対象物の表面が溶融する等の表面加工が発生し易い。また、レーザ光の軸上収差が生じ易く、加工対象物の内部で収差を補正する特殊な集光レンズを用いる必要がある。 A processing method that condenses and divides a laser beam inside a workpiece along a planned dividing line, that is, a laser internal scribing method, is used for a modified region formed by irradiating a laser beam inside the workpiece. Divided along. A femtosecond laser, a YAG laser, or the like is used as the laser light source for such laser scribe. Among these, a fundamental wave or second harmonic Nd: YAG laser is widely used from the standpoint of beam stability.
However, the fundamental wave (wavelength: 1064 nm) or second harmonic (532 nm) Nd: YAG laser is difficult to absorb by the base material of the object to be processed, and requires a large amount of energy. Surface processing, such as melting, is likely to occur. Moreover, it is necessary to use a special condensing lens that corrects the aberration inside the workpiece because the axial aberration of the laser beam is likely to occur.

上記問題を解決するために、本発明では、シリコン基板やガラス基板等の光透過性を有する加工対象物の内部にレーザ光を集光して、加工対象物の分割が容易に行えるレーザ内部スクライブ方法を提供することを目的とする。   In order to solve the above problems, in the present invention, laser internal scribing that can easily divide a processing object by condensing laser light inside a light-transmitting processing object such as a silicon substrate or a glass substrate. It aims to provide a method.

本発明のレーザ内部スクライブ方法は、加工対象物の内部に集光レンズを透過したレーザ光の集光点を合わせて照射し、前記レーザ光に対して前記加工対象物を分割予定線に沿って相対移動し、前記加工対象物の内部に多光子吸収による改質領域を形成するレーザ内部スクライブ方法であって、前記加工対象物の内部に照射される前記レーザ光が、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ第３高調波であることを特徴とする。   The laser internal scribing method of the present invention irradiates the inside of a processing object with a condensing point of the laser light transmitted through the condenser lens, and divides the processing object along the planned dividing line with respect to the laser light. A laser internal scribing method for relatively moving and forming a modified region by multiphoton absorption inside the workpiece, wherein the laser beam irradiated inside the workpiece is an Nd: YAG laser third It is characterized by being a harmonic.

このスクライブ方法によれば、加工対象物の内部に集光点を合わせて、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ第３高調波のレーザ光が照射され、レーザ光に対して加工対象物を分割予定線に沿って相対移動することにより、多様な材料からなる加工対象物の内部に、多光子吸収による改質領域が並設して形成される。これにより、曲げ応力または引っ張り応力等の微少の外部応力を加えることで、改質領域を起点として分割予定線に沿った位置で、加工対象物を容易に分離することができる。また、分割予定線に沿った改質領域の幅は、数μｍ程度の微小幅であるため、外形寸法精度の良好な分割が可能となる。   According to this scribing method, the laser beam of the third harmonic of the Nd: YAG laser is irradiated with the focusing point inside the object to be processed, and the object to be processed is divided along the planned dividing line with respect to the laser light. By the relative movement, a modified region by multiphoton absorption is formed in parallel inside a workpiece made of various materials. Thereby, by applying a slight external stress such as a bending stress or a tensile stress, the object to be processed can be easily separated at a position along the planned dividing line starting from the modified region. Further, since the width of the modified region along the planned dividing line is a minute width of about several μm, it is possible to perform division with good external dimension accuracy.

また、本発明のレーザ内部スクライブ方法は、前記加工対象物の内部に照射される前記レーザ光が、Ｎｄ：ＹＬＦ第３高調波又はＮｄ：ＹＶＯ4第３高調波であることを特徴とする。 The laser internal scribing method of the present invention is characterized in that the laser light applied to the inside of the workpiece is Nd: YLF third harmonic or Nd: YVO 4 third harmonic.

このスクライブ方法によれば、加工対象物の内部に集光点を合わせて、Ｎｄ：ＹＬＦ第３高調波又はＮｄ：ＹＶＯ4第３高調波のレーザ光が照射され、レーザ光に対して加工対象物を分割予定線に沿って相対移動することにより、多様な材料からなる加工対象物の内部に、多光子吸収による改質領域が並設して形成される。これにより、曲げ応力または引っ張り応力等の微少の外部応力を加えることで、改質領域を起点として分割予定線に沿った位置で、加工対象物を容易に分離することができる。また、分割予定線に沿った改質領域の幅は、数μｍ程度の微小幅であるため、外形寸法精度の良好な分割が可能となる。 According to this scribing method, an Nd: YLF third harmonic or Nd: YVO 4 third harmonic laser beam is irradiated with the focusing point inside the workpiece, and the laser beam is processed. By relatively moving the object along the planned dividing line, a modified region by multiphoton absorption is formed in parallel inside the workpiece made of various materials. Thereby, by applying a slight external stress such as a bending stress or a tensile stress, the object to be processed can be easily separated at a position along the planned dividing line starting from the modified region. Further, since the width of the modified region along the planned dividing line is a minute width of about several μm, it is possible to perform division with good external dimension accuracy.

また、本発明のレーザ内部スクライブ方法は、前記集光レンズの開口数が少なくとも０．１３以上１．０未満であることを特徴とする。
このスクライブ方法によれば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ第３高調波またはＮｄ：ＹＬＦ第３高調波、もしくはＮｄ：ＹＶＯ4第３高調波を用いることにより、加工対象物の内部に集光点を合わせる集光レンズとして０．１３程度の小さな開口数を用いることができる。これにより、入射面のビーム照射領域が狭く、しかも加工対象物の内部の深い位置まで改質領域を並設して形成することができる。したがって、加工対象物を短時間にレーザ内部スクライブすることができると共に、加工対象物の一方の表面、または両方の表面に配線等の遮光物が形成されている場合であっても、配線等の遮光物を破損することなく、狭い間隔の配線等に対応したレーザ内部スクライブ加工が行える。 In the laser internal scribing method of the present invention, the condensing lens has a numerical aperture of at least 0.13 and less than 1.0.
According to this scribing method, the Nd: YAG laser third harmonic, the Nd: YLF third harmonic, or the Nd: YVO 4 third harmonic is used, so that the converging point is adjusted inside the workpiece. A small numerical aperture of about 0.13 can be used as the optical lens. As a result, the beam irradiation region on the incident surface is narrow, and the modified region can be formed side by side up to a deep position inside the workpiece. Therefore, the object to be processed can be scribed inside the laser in a short time, and even if a light shielding object such as wiring is formed on one surface or both surfaces of the object to be processed, Laser internal scribing corresponding to narrowly spaced wiring or the like can be performed without damaging the light shield.

また、本発明のレーザ内部スクライブ方法は、加工対象物の内部に集光レンズを透過したレーザ光の集光点を合わせて照射し、前記レーザ光に対して前記加工対象物を分割予定線に沿って相対移動し、前記加工対象物の内部に多光子吸収による改質領域を形成するレーザ内部スクライブ方法であって、開口数が少なくとも０．１３以上１．０未満の前記集光レンズを透過した前記レーザ光の集光点が前記分割予定線に沿う前記加工対象物の内部となるように前記集光点の位置を調整する調整工程と、前記加工対象物の厚さ方向の内部にＮｄ：ＹＡＧレーザ第３高調波からなる前記レーザ光を照射し、前記レーザ光の照射に同期して前記加工対象物が前記レーザ光に対して相対移動し、多数の前記改質領域が前記加工対象物の内部の全域に形成されるレーザ照射・走査工程と、を備えたことを特徴とする。   Further, the laser internal scribing method of the present invention irradiates the inside of the object to be processed with the condensing point of the laser light transmitted through the condensing lens, so that the object to be processed is divided into the division lines with respect to the laser light. A laser internal scribing method in which a modified region by multiphoton absorption is formed inside the object to be processed, wherein the numerical aperture is at least 0.13 and less than 1.0. An adjustment step of adjusting the position of the condensing point so that the condensing point of the laser beam is located inside the processing object along the planned dividing line, and Nd in the thickness direction of the processing object. : YAG laser third-harmonic irradiation of the laser beam, the workpiece is moved relative to the laser beam in synchronism with the laser beam irradiation, and a number of the modified regions are the workpiece Formed throughout the interior of the object And a laser irradiation-scanning process is characterized in that it comprises a.

このスクライブ方法によれば、開口数が少なくとも０．１３程度以上１．０未満の集光レンズを透過したレーザ光の集光点が、分割予定線に沿う加工対象物の内部となるように集光点の位置を調整する調整工程と、加工対象物の内部にＮｄ：ＹＡＧレーザ第３高調波からなるレーザ光を照射し、レーザ光の照射に同期して加工対象物がレーザ光に対して相対移動するレーザ照射・走査工程とを備えることにより、入射面のビーム照射領域が狭く、しかも加工対象物の内部の深い位置まで、並設された改質領域を形成することができる。これにより、加工対象物を短時間にレーザ内部スクライブすることができる。そして、曲げ応力または引っ張り応力等の微少の外部応力を加えることにより、改質領域を起点として、分割予定線に沿った位置で加工対象物を容易に、良好な寸法精度で分離することができる。   According to this scribing method, the condensing point of the laser beam that has passed through the condensing lens having a numerical aperture of at least about 0.13 or more and less than 1.0 is gathered so as to be inside the workpiece along the planned dividing line. An adjustment step for adjusting the position of the light spot, and the inside of the workpiece is irradiated with a laser beam composed of the third harmonic of the Nd: YAG laser, and the workpiece is synchronized with the laser beam. By providing the laser irradiation / scanning process that moves relative to each other, the beam irradiation region on the incident surface is narrow, and the modified region arranged in parallel can be formed up to a deep position inside the workpiece. As a result, the workpiece can be scribed inside the laser in a short time. Then, by applying a slight external stress such as bending stress or tensile stress, the workpiece can be easily separated with good dimensional accuracy at the position along the planned dividing line starting from the modified region. .

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。本実施形態は、加工対象物として石英ガラス基板を例にして説明する。なお、以下に示す各図面においては、説明の便宜のために各構成要素の寸法や比率を実際のものとは異ならせてある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a quartz glass substrate will be described as an example of the processing object. In the drawings shown below, the dimensions and ratios of the constituent elements are different from actual ones for convenience of explanation.

図１は、レーザ内部スクライブの概要を示す模式図であり、（ａ）は石英ガラス基板の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図であり、（ｃ）は石英ガラス基板内部の全域に多数の改質領域が形成された状態を示す断面図である。図２（ａ）はレーザ内部スクライブされた石英ガラス基板の分離方法を示す断面図であり、図２（ｂ）は分割予定線に沿って分離された石英ガラス基板の状態を示す断面図である。   FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of laser internal scribe, (a) is a plan view of a quartz glass substrate, (b) is a sectional view taken along line AA in (a), and (c). FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which a large number of modified regions are formed in the entire area inside the quartz glass substrate. FIG. 2A is a cross-sectional view showing a method for separating a quartz glass substrate scribed inside a laser, and FIG. 2B is a cross-sectional view showing a state of the quartz glass substrate separated along a planned dividing line. .

図１（ａ）において、レーザ内部スクライブは、パルスレーザ光ＬＢ（以後、レーザ光ＬＢと表す）が、加工対象物としての石英ガラス基板１の一方の表面２のＸ軸方向に一直線に延びた分割予定線１０（二点鎖線で示す仮想線）に沿う厚さ方向（Ｚ軸方向）に向かって照射される。   In FIG. 1A, in the laser internal scribe, pulsed laser light LB (hereinafter referred to as laser light LB) extends in a straight line in the X-axis direction of one surface 2 of the quartz glass substrate 1 as a processing object. It irradiates toward the thickness direction (Z-axis direction) along the division | segmentation planned line 10 (imaginary line shown with a dashed-two dotted line).

図１（ｂ）に示すように、石英ガラス基板１に向かって照射されたレーザ光ＬＢは、集光レンズＬを透過し、表面２で屈折して内部へ入射し、集光点５０に集光する。集光点５０では、多光子吸収によって改質領域５１が形成される。改質領域５１は、集光点５０における性質（屈折率、透過率、光吸収率、結晶性等）が母材と異なる状態に変態した変質領域である。形成される改質領域５１は、集光点５０を略中心に含んで、照射されたレーザ光ＬＢの光軸方向（石英ガラス基板１の厚さ方向）に５０μｍ程度の長さ、照射されたレーザ光ＬＢの光軸に直交する方向（石英ガラス基板１の表面２，３に沿う方向）に４μｍ程度の幅の領域を有する。   As shown in FIG. 1B, the laser beam LB irradiated toward the quartz glass substrate 1 is transmitted through the condenser lens L, refracted at the surface 2 and incident on the inside, and collected at the condensing point 50. Shine. At the condensing point 50, the modified region 51 is formed by multiphoton absorption. The modified region 51 is a denatured region in which the properties (refractive index, transmittance, light absorption rate, crystallinity, etc.) at the condensing point 50 are transformed to a state different from that of the base material. The modified region 51 to be formed is irradiated with a length of about 50 μm in the optical axis direction of the irradiated laser beam LB (the thickness direction of the quartz glass substrate 1), including the condensing point 50 at the center. A region having a width of about 4 μm is provided in a direction perpendicular to the optical axis of the laser beam LB (a direction along the surfaces 2 and 3 of the quartz glass substrate 1).

石英ガラス基板１は、レーザ光ＬＢの照射タイミングに同期して、分割予定線１０に沿ってＸ軸方向に相対移動し、表面２，３に沿う石英ガラス基板１の内部に、並設された多数の改質領域５１が形成される。
石英ガラス基板１は、レーザ内部スクライブする石英ガラス基板１の厚みに応じて、表面２方向（Ｚ軸方向）に相対移動すると共に、レーザ光ＬＢの照射タイミングに同期して、分割予定線１０に沿ってＸ軸方向に相対移動し、厚み方向に並設した改質領域５１が形成される。こうした相対移動が複数のパス数、繰り返されて、図１（ｃ）に示すように、石英ガラス基板１の厚み方向の内部の全域に、多数の改質領域５１が形成される。 The quartz glass substrate 1 is relatively moved in the X-axis direction along the planned dividing line 10 in synchronization with the irradiation timing of the laser beam LB, and is arranged in parallel inside the quartz glass substrate 1 along the surfaces 2 and 3. A large number of modified regions 51 are formed.
The quartz glass substrate 1 moves relative to the surface 2 direction (Z-axis direction) in accordance with the thickness of the quartz glass substrate 1 that scribes inside the laser, and at the dividing line 10 in synchronization with the irradiation timing of the laser beam LB. A modified region 51 is formed which is relatively moved along the X-axis direction along the thickness direction. Such relative movement is repeated for a plurality of passes, and a large number of modified regions 51 are formed in the entire area in the thickness direction of the quartz glass substrate 1 as shown in FIG.

厚み方向の内部に多数の改質領域５１が形成された石英ガラス基板１は、図２（ａ）に示すように、分割予定線１０に沿う鉛直線１１に対して、比較的小さな曲げ応力Ａ、又は引っ張り応力Ｂ等の外部応力を加えることにより、図２（ｂ）に示すように、石英ガラス基板１は、分割予定線１０に沿って分離される。   The quartz glass substrate 1 in which a large number of modified regions 51 are formed inside in the thickness direction has a relatively small bending stress A with respect to the vertical line 11 along the planned dividing line 10 as shown in FIG. By applying external stress such as tensile stress B or the like, the quartz glass substrate 1 is separated along the planned dividing line 10 as shown in FIG.

レーザ内部スクライブは、レーザ光ＬＢとして可視領域のレーザ光を用いた場合には、レーザ光が石英ガラス基板１の母材である石英に吸収されずに透過してしまうため、石英ガラス基板１を分割するのが困難であるが、パルス幅が極めて小さいナノ秒（１０-9秒）程度からフェムト秒（１０-15秒）程度の範囲のレーザ光ＬＢを、石英ガラス基板１の内部に集光させることにより、極短時間にレーザ光ＬＢのエネルギが石英に集中し、集光されたレーザ光ＬＢの多数の光子が、石英の電子との相互作用で吸収される。いわゆる多光子吸収の現象が生じる。 When the laser light in the visible region is used as the laser light LB, the laser internal scribe is transmitted without being absorbed by the quartz which is the base material of the quartz glass substrate 1. Although it is difficult to divide, the laser beam LB in the range of about nanoseconds (10 −9 seconds) to femtoseconds (10 −15 seconds) with a very small pulse width is condensed inside the quartz glass substrate 1. By doing so, the energy of the laser beam LB concentrates on the quartz in a very short time, and many photons of the collected laser beam LB are absorbed by the interaction with the electrons of the quartz. A so-called multiphoton absorption phenomenon occurs.

多光子吸収は、レーザ光ＬＢのエネルギが熱に変換される前に、極短時間に行われ、熱の発生をほとんど伴わない。また、多光子吸収は、レーザ光ＬＢを集光させた石英ガラス基板１の内部のみに作用させることができ、石英ガラス基板１の表面２，３には、影響を及ぼさない。   Multiphoton absorption is performed in a very short time before the energy of the laser beam LB is converted into heat, and hardly generates heat. Further, multiphoton absorption can be applied only to the inside of the quartz glass substrate 1 on which the laser beam LB is condensed, and does not affect the surfaces 2 and 3 of the quartz glass substrate 1.

パルス幅がナノ秒からフェムト秒の範囲のレーザ光ＬＢにおいて、フェムト秒レーザは、安定性に乏しく、しかも加工処理能力が低い（加工速度が遅い）という課題がある。一方、ナノ秒レーザとしての基本波（波長：１０６４ｎｍ）あるいは第２高調波（ＳＨＧ、波長：５３２ｎｍ）のＮｄ：ＹＡＧレーザは、加工対象物の母材にレーザが吸収され難いため、大きなエネルギが必要であり、加工対象物の表面が溶融する等の表面加工が発生し易い。また、レーザ光の軸上収差が生じ易く、加工対象物の内部で収差を補正する特殊な集光レンズを用いる必要がある。したがって、本実施形態のレーザ内部スクライブには、第３高調波（ＴＨＧ、波長：３５５ｎｍ）のＮｄ：ＹＡＧレーザが好ましく用いられる。   In the laser beam LB having a pulse width in the range of nanoseconds to femtoseconds, the femtosecond laser has a problem of poor stability and low processing ability (slow processing speed). On the other hand, a fundamental wave (wavelength: 1064 nm) or a second harmonic (SHG, wavelength: 532 nm) Nd: YAG laser as a nanosecond laser is difficult to absorb by the base material of the workpiece, and thus has a large energy. It is necessary and surface processing such as melting of the surface of the workpiece is likely to occur. In addition, on-axis aberration of the laser beam is likely to occur, and it is necessary to use a special condensing lens that corrects the aberration inside the workpiece. Therefore, a third harmonic (THG, wavelength: 355 nm) Nd: YAG laser is preferably used for the laser internal scribe of this embodiment.

次に、レーザ内部スクライブに用いられるレーザ加工装置について説明する。図３は、レーザ加工装置の構成を示すブロック図である。
図３において、レーザ加工装置２０は、加工対象物としての石英ガラス基板１へ向かってレーザ光ＬＢを照射する照射機構部２１と、照射機構部２１を制御するホストコンピュータ２２とを備えている。 Next, a laser processing apparatus used for laser internal scribing will be described. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the laser processing apparatus.
In FIG. 3, the laser processing apparatus 20 includes an irradiation mechanism unit 21 that irradiates the laser light LB toward the quartz glass substrate 1 as a processing target, and a host computer 22 that controls the irradiation mechanism unit 21.

照射機構部２１は、レーザ光源２５、ダイクロイックミラー２６、集光レンズＬ、移動機構部２７、撮像部２８を備えている。   The irradiation mechanism unit 21 includes a laser light source 25, a dichroic mirror 26, a condenser lens L, a moving mechanism unit 27, and an imaging unit 28.

レーザ光源２５は、ＬＤ励起Ｎｄ：ＹＡＧ（Ｎｄ：Ｙ3Ａｌ5Ｏ12）のレーザ媒質からなり、第３高調波（波長：３５５ｎｍ）のＱスイッチパルス発振のレーザ光ＬＢを出射する。
ダイクロイックミラー２６は、レーザ光源２５から射出されたレーザ光ＬＢを集光レンズＬに向かって反射する。
集光レンズＬは、例えば、焦点距離４０ｍｍ、有効口径２７ｍｍ、すなわち開口数０．１３の対物レンズからなり、ダイクロイックミラー２６が反射したレーザ光ＬＢを集光する。 The laser light source 25 is made of a laser medium of LD excitation Nd: YAG (Nd: Y 3 Al 5 O 12 ), and emits a third harmonic (wavelength: 355 nm) Q-switch pulse oscillation laser light LB.
The dichroic mirror 26 reflects the laser light LB emitted from the laser light source 25 toward the condenser lens L.
The condensing lens L is composed of, for example, an objective lens having a focal length of 40 mm and an effective aperture of 27 mm, that is, a numerical aperture of 0.13, and condenses the laser light LB reflected by the dichroic mirror 26.

移動機構部２７は、石英ガラス基板１を載置する載置台２９、傾斜装置３０、Ｘ軸移動部３１、Ｙ軸移動部３２、Ｚ軸移動部３３を備えている。
傾斜装置３０、Ｘ軸移動部３１ならびにＹ軸移動部３２、Ｚ軸移動部３３は、それぞれ図示しないサーボモータによって駆動され、石英ガラス基板１を載置した載置台２９を、集光レンズＬに対して相対移動する機能を有する。 The moving mechanism unit 27 includes a mounting table 29 on which the quartz glass substrate 1 is mounted, a tilting device 30, an X-axis moving unit 31, a Y-axis moving unit 32, and a Z-axis moving unit 33.
The tilting device 30, the X-axis moving unit 31, the Y-axis moving unit 32, and the Z-axis moving unit 33 are driven by servo motors (not shown), and the mounting table 29 on which the quartz glass substrate 1 is mounted is used as the condenser lens L. It has a function of relative movement.

傾斜装置３０は、任意方向に傾斜可能な球面受座を備え、載置台２９をレーザ光ＬＢの光軸に対して傾ける機能を有する。Ｘ軸移動部３１は、載置台２９をレーザ光ＬＢの光軸と直交する平面内でＸ軸方向へ相対移動する機能を有する。Ｙ軸移動部３２は、載置台２９をレーザ光ＬＢの光軸と直交する平面内でＹ軸方向へ相対移動する機能を有する。   The tilting device 30 includes a spherical seat that can tilt in any direction, and has a function of tilting the mounting table 29 with respect to the optical axis of the laser beam LB. The X-axis moving unit 31 has a function of relatively moving the mounting table 29 in the X-axis direction within a plane orthogonal to the optical axis of the laser beam LB. The Y-axis moving unit 32 has a function of relatively moving the mounting table 29 in the Y-axis direction within a plane orthogonal to the optical axis of the laser beam LB.

Ｚ軸移動部３３は、載置台２９をＸ軸およびＹ軸方向に直交するＺ軸方向へ移動して、レーザ光ＬＢの焦点位置を、載置台２９に載置される石英ガラス基板１の厚み方向に相対移動する機能を有する。また、Ｚ軸移動部３３には、Ｘ軸およびＹ軸方向に直交するＺ軸方向の移動位置を検出する位置センサが配設されている。   The Z-axis moving unit 33 moves the mounting table 29 in the Z-axis direction orthogonal to the X-axis and Y-axis directions, and sets the focal position of the laser beam LB to the thickness of the quartz glass substrate 1 mounted on the mounting table 29. It has a function to move relative to the direction. The Z-axis moving unit 33 is provided with a position sensor that detects a moving position in the Z-axis direction orthogonal to the X-axis and Y-axis directions.

撮像部２８は、可視光を出射する光源と、ＣＣＤ（Charge Coupled Device：固体撮像素子）を備え（いずれも図示せず）、ダイクロイックミラー２６を挟んだ集光レンズＬと反対側に配置されている。
撮像部２８の光源は、前記集光レンズＬに向かって可視光を出射し、集光レンズＬを透過して焦点を結ぶ。したがって、前記Ｚ軸移動部３３をＺ軸方向に移動して、石英ガラス基板１の一方の面である表面２に焦点を合わせることにより、Ｚ軸移動部３３に配設された位置センサが、焦点位置を検出し、検出した位置情報の信号を後述する制御部３５に出力する。 The imaging unit 28 includes a light source that emits visible light and a CCD (Charge Coupled Device) (both not shown), and is disposed on the opposite side of the condenser lens L across the dichroic mirror 26. Yes.
The light source of the imaging unit 28 emits visible light toward the condenser lens L, passes through the condenser lens L, and focuses. Therefore, by moving the Z-axis moving unit 33 in the Z-axis direction and focusing on the surface 2 that is one surface of the quartz glass substrate 1, the position sensor disposed in the Z-axis moving unit 33 is The focal position is detected, and a signal of the detected position information is output to the control unit 35 described later.

このように構成された照射機構部２１は、ホストコンピュータ２２に制御される。ホストコンピュータ２２は、制御部３５、表示部４２、入力部４３を備えている。
制御部３５は、撮像部２８が撮像した画像情報を処理する画像処理部３６と、レーザ光源２５の出力やパルス幅、パルス周期を制御するレーザ制御部３７と、移動機構部２７（傾斜装置３０、Ｘ軸移動部３１、Ｙ軸移動部３２およびＺ軸移動部３３）を制御する移動制御部３８とを有している。 The irradiation mechanism unit 21 configured as described above is controlled by the host computer 22. The host computer 22 includes a control unit 35, a display unit 42, and an input unit 43.
The control unit 35 includes an image processing unit 36 that processes image information captured by the imaging unit 28, a laser control unit 37 that controls the output, pulse width, and pulse period of the laser light source 25, and a moving mechanism unit 27 (tilting device 30). A movement control unit 38 for controlling the X-axis moving unit 31, the Y-axis moving unit 32, and the Z-axis moving unit 33).

また、制御部３５は、入力部４３から入力されたデータなどを一時的に保存するＲＡＭ（Random Access Memory）３９と、画像処理部３６、レーザ制御部３７、移動制御部３８の制御用プログラムなどを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）４０と、ＲＯＭ４０に格納された制御プログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）４１とを有している。画像処理部３６、レーザ制御部３７、移動制御部３８、ＣＰＵ４１、ＲＯＭ４０およびＲＡＭ３９は、バス４４を介して相互に接続されている。   The control unit 35 also includes a RAM (Random Access Memory) 39 that temporarily stores data input from the input unit 43, a control program for the image processing unit 36, the laser control unit 37, the movement control unit 38, and the like. ROM (Read Only Memory) 40 and a CPU (Central Processing Unit) 41 for executing a control program stored in the ROM 40. The image processing unit 36, the laser control unit 37, the movement control unit 38, the CPU 41, the ROM 40, and the RAM 39 are connected to each other via a bus 44.

入力部４３は、レーザ光ＬＢによるレーザ内部スクライブ加工の際に用いられる各種加工条件等のデータを入力する入力手段である。表示部４２は、レーザ光ＬＢによる加工状態などの情報を表示する表示手段である。   The input unit 43 is an input unit that inputs data such as various processing conditions used in laser internal scribe processing by the laser beam LB. The display unit 42 is a display unit that displays information such as a processing state by the laser beam LB.

ここで、集光レンズＬの開口数（ＮＡ：Numerical Aperture）について説明する。
本実施形態における集光レンズＬは、前述のとうり焦点距離４０ｍｍ、有効口径２７ｍｍの対物レンズであり、計算上の開口数は０．１３である。
表１は、開口数０．１３におけるデフォーカス距離、入射面上でのビーム径、石英ガラス基板内部での焦点位置（表中には、内部焦点位置と表す）の計算値を示す。表２は、開口数０．８の場合のデフォーカス距離、入射面上でのビーム径、石英ガラス基板内部の焦点位置の計算値を示す。図４は、表１、表２に基づく入射面上でのビーム径と石英ガラス基板内部での焦点位置の関係をグラフで示す。なお、石英ガラス基板１の屈折率を１．４５とした。 Here, the numerical aperture (NA) of the condenser lens L will be described.
The condensing lens L in the present embodiment is an objective lens having the above-described fringe focal length of 40 mm and an effective aperture of 27 mm, and the calculated numerical aperture is 0.13.
Table 1 shows calculated values of the defocus distance at the numerical aperture of 0.13, the beam diameter on the incident surface, and the focal position inside the quartz glass substrate (in the table, expressed as the internal focal position). Table 2 shows calculated values of the defocus distance, the beam diameter on the incident surface, and the focal position inside the quartz glass substrate when the numerical aperture is 0.8. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the beam diameter on the incident surface based on Tables 1 and 2 and the focal position inside the quartz glass substrate. The refractive index of the quartz glass substrate 1 was 1.45.

デフォーカス距離は、レーザ光源２５から照射され集光レンズＬを透過したレーザ光ＬＢの焦点位置を、石英ガラス基板１の表面２に合わせた位置から表面３側に向かう鉛直方向に移動した距離である。石英ガラス基板１内部の焦点位置は、レーザ光ＬＢの光軸における表面２から焦点位置（集光点５０）までの距離である。
石英ガラス基板１の内部では空気中と屈折率が異なるため、実際に集光レンズＬをデフォーカスした距離よりも、石英ガラス基板１の内部で焦点を結ぶ焦点位置の方が下になる。すなわち、集光レンズＬをデフォーカスした距離よりも、石英ガラス基板１の表面２から内部の焦点位置までの距離が長くなる。 The defocus distance is a distance in which the focal position of the laser beam LB irradiated from the laser light source 25 and transmitted through the condenser lens L is moved in the vertical direction from the position matching the surface 2 of the quartz glass substrate 1 toward the surface 3 side. is there. The focal position inside the quartz glass substrate 1 is the distance from the surface 2 on the optical axis of the laser beam LB to the focal position (condensing point 50).
Since the refractive index in the quartz glass substrate 1 is different from that in the air, the focal position for focusing in the quartz glass substrate 1 is lower than the distance where the condenser lens L is actually defocused. That is, the distance from the surface 2 of the quartz glass substrate 1 to the internal focal position becomes longer than the distance obtained by defocusing the condenser lens L.

表１において、開口数０．１３の場合には、ワーキングディスタンス（集光レンズＬの最下面から焦点位置までの距離）が７００μｍであるので、例えば、デフォーカス距離をワーキングディスタンスの７００μｍとしたとき、入射面である表面２におけるビーム径は０．１８ｍｍ（１８０μｍ）程度であり、石英ガラス基板１の内部での焦点位置は１０００μｍ（１ｍｍ）を超える。   In Table 1, when the numerical aperture is 0.13, the working distance (the distance from the lowermost surface of the condenser lens L to the focal position) is 700 μm. For example, when the defocus distance is 700 μm of the working distance. The beam diameter on the surface 2 which is the incident surface is about 0.18 mm (180 μm), and the focal position inside the quartz glass substrate 1 exceeds 1000 μm (1 mm).

表２において、開口数０．８の場合には、ワーキングディスタンスが３００μｍであるので、例えば、デフォーカス距離をワーキングディスタンスの３００μｍとしたとき、入射面である表面２におけるビーム径は０．８ｍｍであり、石英ガラス基板１の内部での焦点位置が約６００μｍ程度となり、例えば１ｍｍ程度の厚さの石英ガラス基板１では、底面まで加工することができない。   In Table 2, since the working distance is 300 μm when the numerical aperture is 0.8, for example, when the defocus distance is 300 μm of the working distance, the beam diameter on the surface 2 that is the incident surface is 0.8 mm. In addition, the focal position inside the quartz glass substrate 1 is about 600 μm. For example, the quartz glass substrate 1 having a thickness of about 1 mm cannot be processed to the bottom surface.

したがって、本実施形態のレーザ内部スクライブ方法は、開口数を小さくできることで、図４に示すように、入射面（表面２）のビーム照射領域が狭く、しかも石英ガラス基板１の内部の深い位置まで加工することができる。
これにより、石英ガラス基板１の表面２，３の両面に配線等の遮光物が形成されている場合、あるいは、一方の表面に配線等が形成され、他方の表面からレーザ光ＬＢが照射できない構成の場合等において、配線等を破損することなく、狭い間隔の配線等に対応したレーザ内部スクライブ加工を行うことができる。 Therefore, the laser internal scribing method of the present embodiment can reduce the numerical aperture, so that the beam irradiation region of the incident surface (surface 2) is narrow, and further to a deep position inside the quartz glass substrate 1 as shown in FIG. Can be processed.
Thereby, when light shielding materials such as wiring are formed on both surfaces 2 and 3 of the quartz glass substrate 1, or wiring or the like is formed on one surface, and the laser beam LB cannot be irradiated from the other surface. In such a case, the laser internal scribing process corresponding to the wiring with a narrow interval can be performed without damaging the wiring or the like.

次に、レーザ加工装置２０を用いた、石英ガラス基板１のレーザ内部スクライブ方法を説明する。
図５（ａ）〜（ｃ）は、レーザ内部スクライブにおける改質領域の形成の態様を示す石英ガラス基板の模式断面図である。 Next, a laser internal scribing method for the quartz glass substrate 1 using the laser processing apparatus 20 will be described.
FIGS. 5A to 5C are schematic cross-sectional views of a quartz glass substrate showing an aspect of forming a modified region in laser internal scribe.

レーザ内部スクライブは、載置台２９に載置された石英ガラス基板１と集光レンズＬとを相対的に位置決めする位置決め工程と、石英ガラス基板１の表面２の厚み方向（Ｚ軸方向）の位置を検出する位置検出工程と、レーザ光ＬＢの集光点５０の位置を石英ガラス基板１内部に調節する集光点位置調節工程と、分割予定線１０に沿ってレーザ光ＬＢを照射し、Ｘ軸移動部３１、Ｙ軸移動部３２、Ｚ軸移動部３３により、石英ガラス基板１の表面２，３に沿う方向および厚み方向に相対移動するレーザ照射・走査工程とによって、分割予定線１０に沿った石英ガラス基板１の内部に、多数の改質領域５１が形成される。   The laser internal scribe is a positioning step for relatively positioning the quartz glass substrate 1 placed on the mounting table 29 and the condenser lens L, and the position of the surface 2 of the quartz glass substrate 1 in the thickness direction (Z-axis direction). A position detection step of detecting the laser beam LB, a condensing point position adjusting step of adjusting the position of the condensing point 50 of the laser beam LB inside the quartz glass substrate 1, and irradiating the laser beam LB along the planned dividing line 10; By the laser irradiation / scanning process in which the axis moving unit 31, the Y axis moving unit 32, and the Z axis moving unit 33 move relative to each other in the direction along the surfaces 2 and 3 and the thickness direction of the quartz glass substrate 1, A large number of modified regions 51 are formed inside the quartz glass substrate 1 along.

図５（ａ）において、先ず、レーザ内部スクライブされる石英ガラス基板１がレーザ加工装置２０の載置台２９に載置される。石英ガラス基板１のレーザ加工装置２０の載置台２９への載置は、表面３を載置台２９側にして、表面３が載置台２９に接するように載置される。
そして、載置台２９に載置された石英ガラス基板１は、位置決め工程に移行する。 In FIG. 5A, first, the quartz glass substrate 1 to be scribed inside the laser is placed on the placing table 29 of the laser processing apparatus 20. The quartz glass substrate 1 is placed on the mounting table 29 of the laser processing apparatus 20 such that the surface 3 faces the mounting table 29 and the surface 3 is in contact with the mounting table 29.
Then, the quartz glass substrate 1 placed on the placement table 29 moves to the positioning step.

位置決め工程は、石英ガラス基板１の分割予定線１０（図１（ａ）参照）がＸ軸移動部３１のＸ軸移動方向に平行に、且つレーザ光ＬＢの光軸が石英ガラス基板１の分割予定線１０の線上に位置するように、Ｘ軸移動部３１およびＹ軸移動部３２が、移動制御部３８の制御信号に基づいて各サーボモータが駆動され、各移動方向に移動して、石英ガラス基板１と集光レンズＬとが相対的に位置決めされる。   In the positioning step, the planned dividing line 10 (see FIG. 1A) of the quartz glass substrate 1 is parallel to the X-axis moving direction of the X-axis moving unit 31, and the optical axis of the laser beam LB is divided. The X-axis moving unit 31 and the Y-axis moving unit 32 are driven on the basis of the control signal of the movement control unit 38 so as to be positioned on the planned line 10, and move in the respective moving directions, thereby moving the quartz. The glass substrate 1 and the condenser lens L are relatively positioned.

Ｘ軸移動部３１およびＹ軸移動部３２の移動する位置は、撮像部２８が集光レンズＬを介して、石英ガラス基板１の表面２に形成された位置決め用のアライメントマーク等を認識し、制御部３５の画像処理部３６に取り込まれたアライメントマークの画像データに基づいて、制御部３５において移動量が演算されて決められる。
そして、位置決めされた石英ガラス基板１は、位置検出工程に移行する。 The moving position of the X-axis moving unit 31 and the Y-axis moving unit 32 is such that the imaging unit 28 recognizes a positioning alignment mark or the like formed on the surface 2 of the quartz glass substrate 1 via the condenser lens L, Based on the image data of the alignment marks taken into the image processing unit 36 of the control unit 35, the control unit 35 calculates and determines the movement amount.
Then, the positioned quartz glass substrate 1 moves to a position detection process.

位置検出工程は、移動制御部３８の制御信号に基づいてＺ軸移動部３３が集光レンズＬの方向（Ｚ軸方向）に移動して、撮像部２８の光源から出射され集光レンズＬを透過した可視光が、石英ガラス基板１の表面２に焦点を合わせることにより、Ｚ軸移動部３３に配設された位置センサが、表面２の位置を検出する。検出された表面２の位置情報の信号は、制御部３５の画像処理部３６に出力される。
そして、表面２の位置検出された石英ガラス基板１は、集光点位置調節工程に移行する。 In the position detection step, the Z-axis moving unit 33 moves in the direction of the condensing lens L (Z-axis direction) based on the control signal of the movement control unit 38, and is emitted from the light source of the imaging unit 28. The transmitted visible light focuses on the surface 2 of the quartz glass substrate 1, so that the position sensor disposed on the Z-axis moving unit 33 detects the position of the surface 2. The detected position information signal of the surface 2 is output to the image processing unit 36 of the control unit 35.
Then, the quartz glass substrate 1 in which the position of the surface 2 is detected moves to a condensing point position adjusting step.

集光点位置調節工程は、位置検出工程において位置センサから入力された表面２の位置情報に基づいた移動制御部３８の制御信号により、Ｚ軸移動部３３が−Ｚ軸方向（石英ガラス基板１の表面３に向かう方向）に所定のデフォーカス距離、移動して、集光レンズＬを透過したレーザ光ＬＢの集光点５０の位置が、石英ガラス基板１の内部に調節される。所定のデフォーカス距離を移動したレーザ光ＬＢの集光点５０の位置は、レーザ光ＬＢが照射されて形成される改質領域５１が、石英ガラス基板１の表面３に露出せずに、表面３にできる限り近い位置に設定される。
そして、集光点位置調節が行われた石英ガラス基板１は、レーザ照射・走査工程に移行する。 In the focusing point position adjusting step, the Z-axis moving unit 33 is moved in the −Z-axis direction (quartz glass substrate 1) by a control signal of the movement control unit 38 based on the position information of the surface 2 input from the position sensor in the position detecting step. The position of the condensing point 50 of the laser beam LB that has been moved by a predetermined defocus distance in the direction toward the surface 3 of the laser beam and transmitted through the condenser lens L is adjusted inside the quartz glass substrate 1. The position of the condensing point 50 of the laser beam LB moved by a predetermined defocus distance is such that the modified region 51 formed by irradiating the laser beam LB is not exposed to the surface 3 of the quartz glass substrate 1 and the surface 3 The position is set as close to 3 as possible.
Then, the quartz glass substrate 1 on which the condensing point position has been adjusted moves to a laser irradiation / scanning process.

レーザ照射・走査工程は、石英ガラス基板１の分割予定線１０に沿ってレーザ光ＬＢを照射し、レーザ光ＬＢの照射タイミングに同期して石英ガラス基板１がレーザ光ＬＢ（集光レンズＬ）に対して相対移動し、分割予定線１０に沿う石英ガラス基板１の内部に多数の改質領域５１が形成される。   In the laser irradiation / scanning process, the laser beam LB is irradiated along the planned dividing line 10 of the quartz glass substrate 1, and the quartz glass substrate 1 is irradiated with the laser beam LB (condensing lens L) in synchronization with the irradiation timing of the laser beam LB. A large number of modified regions 51 are formed in the quartz glass substrate 1 along the planned dividing line 10.

先ず、集光レンズＬを介して石英ガラス基板１の内部にレーザ光ＬＢが照射される。照射されたレーザ光ＬＢは、集光レンズＬの集光点５０に集光し、多光子吸収によって改質領域５１が形成される（図５（ａ）参照）。
そして、図５（ｂ）に示すように、Ｘ軸移動部３１が、レーザ光ＬＢの照射タイミングに同期しながら、分割予定線１０に沿って−Ｘ軸方向に１パス目の相対移動がされ、１ライン目の多数の改質領域５１が、表面３に沿った石英ガラス基板１の内部に並設して形成される。 First, the laser beam LB is irradiated into the quartz glass substrate 1 through the condenser lens L. The irradiated laser beam LB is condensed at a condensing point 50 of the condenser lens L, and a modified region 51 is formed by multiphoton absorption (see FIG. 5A).
Then, as shown in FIG. 5B, the X-axis moving unit 31 is moved relative to the first pass in the −X-axis direction along the planned dividing line 10 in synchronization with the irradiation timing of the laser beam LB. A number of modified regions 51 in the first line are formed side by side in the quartz glass substrate 1 along the surface 3.

そして、１ライン目の改質領域５１が形成された石英ガラス基板１は、図５（ｃ）に示すように、レーザ光ＬＢの照射タイミングに同期しながらＺ軸移動部３３が集光レンズＬに対して−Ｚ軸方向に所定ピッチ相対移動すると共に、Ｘ軸移動部３１がＸ軸方向に２パス目の相対移動がされて、１ライン目に形成された多数の改質領域５１の厚み方向に並設して、２ライン目の多数の改質領域５１が、表面２，３に沿った方向に並設して形成される。   Then, as shown in FIG. 5C, the quartz glass substrate 1 on which the modified region 51 of the first line is formed has the Z-axis moving unit 33 in synchronism with the irradiation timing of the laser beam LB. The X-axis moving part 31 is moved in the X-axis direction for a second pass relative to the -Z-axis direction, and the thicknesses of a large number of modified regions 51 formed in the first line. A large number of modified regions 51 in the second line are formed side by side in the direction along the surfaces 2 and 3.

そして、こうした石英ガラス基板１の内部に照射するレーザ光ＬＢの照射タイミングに同期した、Ｚ軸移動部３３およびＸ軸移動部３１の相対移動が、石英ガラス基板１の厚みに応じたパス数、繰り返されて、石英ガラス基板１の分割予定線１０に沿う厚み方向（表面２と表面３との間）の内部の全域に、パス数に対応した複数ラインの改質領域５１が並設して形成される（図１（ｃ）参照）。   Then, the relative movement of the Z-axis moving unit 33 and the X-axis moving unit 31 in synchronization with the irradiation timing of the laser beam LB irradiated to the inside of the quartz glass substrate 1 is the number of passes corresponding to the thickness of the quartz glass substrate 1, Repeatedly, a plurality of modified regions 51 corresponding to the number of passes are arranged in parallel in the entire region in the thickness direction (between the surface 2 and the surface 3) along the planned dividing line 10 of the quartz glass substrate 1. It is formed (see FIG. 1C).

なお、石英ガラス基板１が集光レンズＬに対してＺ軸方向に相対移動する所定ピッチは、５０〜１００μｍ程度に設定される。また、石英ガラス基板１の内部に複数ライン形成された改質領域５１は、石英ガラス基板１の表面２に露出せずに、表面２にできる限り近い位置まで形成される。改質領域５１を表面２に近い位置まで形成する際には、位置検出工程において検出され、制御部３５に格納された、石英ガラス基板１の表面２の位置データに基づいて、Ｚ軸移動部３３の移動が制御される。   The predetermined pitch at which the quartz glass substrate 1 moves relative to the condenser lens L in the Z-axis direction is set to about 50 to 100 μm. In addition, the modified regions 51 formed in a plurality of lines inside the quartz glass substrate 1 are not exposed to the surface 2 of the quartz glass substrate 1 and are formed as close to the surface 2 as possible. When forming the modified region 51 to a position close to the surface 2, the Z-axis moving unit is detected based on the position data of the surface 2 of the quartz glass substrate 1 detected in the position detecting step and stored in the control unit 35. The movement of 33 is controlled.

分割予定線１０に沿う厚み方向の内部の全域に複数ラインの改質領域５１が形成された石英ガラス基板１は、分割予定線１０に沿う厚み方向に対して、比較的小さな曲げ応力Ａ、又は引っ張り応力Ｂ等の外部応力を加えることにより、分割予定線１０に沿って分離（分割）される（図２（ａ），（ｂ）参照）。
分割予定線１０に沿った分離は、石英ガラス基板１の厚み方向の内部に並設して形成された多数の改質領域５１を起点として、容易に分離することができる。また、石英ガラス基板１の分割予定線１０に沿った改質領域５１の幅は、数μｍ程度の微小幅であるため、外形寸法精度の良好な分割が可能である。 The quartz glass substrate 1 in which a plurality of modified regions 51 are formed in the entire region in the thickness direction along the planned dividing line 10 has a relatively small bending stress A in the thickness direction along the planned dividing line 10 or By applying an external stress such as a tensile stress B, it is separated (divided) along the planned dividing line 10 (see FIGS. 2A and 2B).
The separation along the planned dividing line 10 can be easily separated from a large number of modified regions 51 formed side by side in the thickness direction of the quartz glass substrate 1. Further, since the width of the modified region 51 along the planned dividing line 10 of the quartz glass substrate 1 is a minute width of about several μm, it is possible to perform division with good external dimension accuracy.

以上に説明したレーザ内部スクライブ方法を用いて、実験的に３例の異なる加工条件によりスクライブ加工を行った。
図６は、スクライブ加工された石英ガラス基板の分割面の撮影画像である。撮影画像は、３例の各加工条件でスクライブ加工された石英ガラス基板の分割面の画像を、表形式で示す。なお、何れのスクライブ加工例も、厚さ１０００μｍ（１ｍｍ）の石英ガラス基板１をスクライブ加工した。また、分割面の画像撮影は、金属顕微鏡を用いて行った。 Using the laser internal scribing method described above, scribing was experimentally performed under three different processing conditions.
FIG. 6 is a photographed image of a divided surface of a scribed quartz glass substrate. The photographed image shows, in tabular form, an image of the divided surface of the quartz glass substrate that has been scribed in each of the three processing conditions. In any of the scribe processing examples, the quartz glass substrate 1 having a thickness of 1000 μm (1 mm) was scribed. Further, the image of the divided surface was taken using a metal microscope.

図６において、断面（１００倍）の行に示す撮影画像は、各石英ガラス基板１の分割面を正面から撮影した１００倍の金属顕微鏡撮影画像であり、表面（２００倍）の行に示す撮影画像は、石英ガラス基板１の分割面をレーザ光ＬＢが入射した表面２側から撮影した２００倍の金属顕微鏡撮影画像であり、裏面（２００倍）の行に示す撮影画像は、石英ガラス基板１の分割面をレーザ光ＬＢが入射した表面２の他方の面（表面３）側から撮影した２００倍の金属顕微鏡撮影画像である。   In FIG. 6, the photographed image shown in the row of the cross section (100 times) is a 100 times metal microscope photographed image obtained by photographing the divided surface of each quartz glass substrate 1 from the front, and is shown in the surface (200 times) row. The image is a 200 × metal microscope image obtained by photographing the split surface of the quartz glass substrate 1 from the front surface 2 side where the laser beam LB is incident. The photographed image shown in the back (200 ×) row is the quartz glass substrate 1. Is a 200-magnification metal micrograph image taken from the other surface (surface 3) side of the surface 2 on which the laser beam LB is incident.

各石英ガラス基板１のレーザ内部スクライブ加工は、以下に示す加工条件で行った。
（スクライブ加工例−１）
＜レーザ＞
・光源：ＬＤ励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザ第３高調波
・波長：３５５ｎｍ
・レーザ光スポット断面積：３．８×１０-8ｃｍ2
・発振形態：Ｑスイッチパルス
・繰り返し周波数：１０ｋＨｚ
・パルス幅：１４ｎｓｅｃ
・出力：１００μＪ／パルス
・レーザ光品質：ＴＥＭ00
・偏光特性：直線偏光
＜集光用レンズ＞
・焦点距離４０ｍｍ
・有効口径２７ｍｍ
＜その他＞
・載置台のＸ軸方向の相対移動速度：１００ｍｍ／秒
・デフォーカス距離：６００μｍ
・載置台のＺ軸方向の相対移動ピッチとパス数：１００μｍ、５パス
なお、レーザ光品質がＴＥＭ00とは、集光性が高くレーザ光ＬＢの波長程度まで集光可能を意味する。また、デフォーカス距離は、前述のように、集光レンズＬを透過したレーザ光ＬＢの焦点位置を、石英ガラス基板１の表面２に合わせた位置から表面３側に向かう鉛直方向に移動した距離である。 The laser internal scribe processing of each quartz glass substrate 1 was performed under the following processing conditions.
(Scribing example-1)
<Laser>
-Light source: LD excitation Nd: YAG laser third harmonic-Wavelength: 355 nm
・ Laser beam spot cross-sectional area: 3.8 × 10 −8 cm 2
・ Oscillation form: Q switch pulse ・ Repetition frequency: 10 kHz
・ Pulse width: 14nsec
Output: 100 μJ / pulse Laser light quality: TEM 00
・ Polarization characteristics: Linearly polarized light <Condensing lens>
・ Focal distance 40mm
・ Effective aperture 27mm
<Others>
・ Relative movement speed of the mounting table in the X-axis direction: 100 mm / second ・ Defocus distance: 600 μm
The relative movement pitch and number of passes of the mounting table in the Z-axis direction: 100 μm, 5 passes Note that the laser light quality TEM 00 means that the light condensing property is high and the light can be condensed to about the wavelength of the laser light LB. Further, as described above, the defocus distance is a distance in which the focal position of the laser beam LB transmitted through the condenser lens L is moved in the vertical direction from the position matching the surface 2 of the quartz glass substrate 1 toward the surface 3 side. It is.

（スクライブ加工例−２）
以下に示す加工条件以外は、スクライブ加工例−１と同様の加工条件で、石英ガラス基板１のレーザ内部スクライブを行った。
レーザの出力：３０μＪ／パルス、デフォーカス距離：６５０μｍ、載置台のＺ軸方向の相対移動ピッチとパス数：５０μｍ、１１パス。 (Scribing example-2)
Except for the processing conditions shown below, the laser glass scribing of the quartz glass substrate 1 was performed under the same processing conditions as the scribing example-1.
Laser output: 30 μJ / pulse, defocus distance: 650 μm, relative movement pitch and number of passes of the mounting table in the Z-axis direction: 50 μm, 11 passes.

（スクライブ加工例−３）
以下に示す加工条件以外は、スクライブ加工例−１と同様の加工条件で、石英ガラス基板１のレーザ内部スクライブを行った。
レーザの出力：３０μＪ／パルス、レーザの繰り返し周波数：４０ｋＨｚ、デフォーカス距離：６５０μｍ、載置台のＸ軸方向の相対移動速度：４００ｍｍ／秒、載置台のＺ軸方向の相対移動ピッチとパス数：５０μｍ、１１パス。 (Scribing example-3)
Except for the processing conditions shown below, the laser glass scribing of the quartz glass substrate 1 was performed under the same processing conditions as the scribing example-1.
Laser output: 30 μJ / pulse, laser repetition frequency: 40 kHz, defocus distance: 650 μm, relative movement speed of the mounting table in the X-axis direction: 400 mm / second, relative movement pitch of the mounting table in the Z-axis direction and the number of passes: 50 μm, 11 passes.

以上に説明したスクライブ加工例−１〜３においてレーザ内部スクライブ加工された各石英ガラス基板１は、分割予定線１０に沿って容易に分離することができた。
また、図６において、レーザ内部スクライブ加工され、分割された各石英ガラス基板１は、何れのスクライブ加工例（加工条件）であっても、改質領域５１が表面２，３に露出しておらず、しかも、分割面のエッジ部にレーザ加工特有のデブリの付着がなく、シャープな形状に分割されている。 The quartz glass substrates 1 subjected to laser internal scribing in the scribing examples -1 to 3 described above could be easily separated along the planned dividing line 10.
Further, in FIG. 6, each of the quartz glass substrates 1 subjected to laser internal scribing processing and divided has a modified region 51 exposed on the surfaces 2 and 3 in any scribing processing example (processing conditions). In addition, there is no debris peculiar to laser processing on the edge portion of the dividing surface, and it is divided into sharp shapes.

なお、スクライブ加工例−１〜３におけるレーザ内部スクライブ加工の加工条件において、レーザ出力を大きくすることで、１パスにおける改質領域５１の形成領域を増加させ、石英ガラス基板１の厚さ方向の全域を加工するためのパス回数を少なくでき、加工時間を短縮できる。またレーザ出力を小さくすることで、加工時間は増加するが、分割面の品質をより向上することができる。   Note that, in the processing conditions of the laser internal scribing processing in the scribing processing examples-1 to 3, the laser output is increased to increase the formation region of the modified region 51 in one pass, and in the thickness direction of the quartz glass substrate 1. The number of passes for machining the entire area can be reduced, and the machining time can be shortened. Further, by reducing the laser output, the processing time increases, but the quality of the divided surface can be further improved.

以上の本実施形態のレーザ内部スクライブ方法によれば、石英ガラス基板１の内部に集光レンズＬを透過したレーザ光ＬＢ（Ｎｄ：ＹＡＧレーザ第３高調波）の集光点５０を合わせて照射し、分割予定線１０に沿って相対移動することにより、石英ガラス基板１の内部に、多光子吸収による改質領域５１が加工対象物の内部に並設して形成される。曲げ応力Ａまたは引っ張り応力Ｂ等の微少の外部応力を加えることで、改質領域５１を起点として分割予定線１０に沿った位置で、石英ガラス基板１を容易に分離することができる。また、分割予定線１０に沿った改質領域５１の幅は、数μｍ程度の微小幅であるため、外形寸法精度の良好な分割が可能となる。   According to the laser internal scribing method of the present embodiment described above, the condensing point 50 of the laser beam LB (Nd: YAG laser third harmonic) transmitted through the condensing lens L is irradiated inside the quartz glass substrate 1 together. Then, by relatively moving along the planned dividing line 10, a modified region 51 by multiphoton absorption is formed in the quartz glass substrate 1 in parallel inside the workpiece. By applying a slight external stress such as bending stress A or tensile stress B, the quartz glass substrate 1 can be easily separated from the modified region 51 at a position along the planned dividing line 10. Further, since the width of the modified region 51 along the planned dividing line 10 is a minute width of about several μm, it is possible to perform division with good external dimension accuracy.

また、レーザ光ＬＢとしてＮｄ：ＹＡＧレーザ第３高調波を用いることにより、石英ガラス基板１の内部に集光点を合わせる集光レンズＬとして０．１３程度の小さな開口数のレンズを用いることができる。これにより、分割予定線１０に沿って相対移動する入射面のビーム照射領域が狭く、しかも改質領域５１を、石英ガラス基板１の内部の深い位置まで並設して形成することができる。したがって、石英ガラス基板１を短時間にレーザ内部スクライブすることができると共に、石英ガラス基板１の一方の表面２上、または表面２，３との両面上に配線等の遮光物が形成されている場合であっても、配線等の遮光物を破損することなく、狭い間隔の配線等に対応したレーザ内部スクライブ加工が行える。   Further, by using the third harmonic of the Nd: YAG laser as the laser beam LB, a lens having a small numerical aperture of about 0.13 is used as the condenser lens L for adjusting the focal point inside the quartz glass substrate 1. it can. Thereby, the beam irradiation region of the incident surface relatively moving along the planned dividing line 10 is narrow, and the modified region 51 can be formed side by side up to a deep position inside the quartz glass substrate 1. Therefore, the quartz glass substrate 1 can be scribed inside the laser in a short time, and a light shielding material such as wiring is formed on one surface 2 of the quartz glass substrate 1 or both surfaces 2 and 3. Even in this case, the laser internal scribing process corresponding to the wiring with a narrow interval can be performed without damaging the light shielding material such as the wiring.

本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、次のような変形例が例示される。   The present invention is not limited to the above embodiment, and the following modifications are exemplified.

（変形例１）
レーザ内部スクライブする加工対象物として、石英ガラス基板１を用いた場合で説明したが、レーザ光ＬＢの透過性を有する材料に適用することができる。例えば、石英ガラス基板１の他に、ソーダ石灰ガラス、パイレックス（登録商標）等のホウ珪酸ガラス、ＯＡ−１０等の無アルカリガラス、ネオセラム（登録商標）等の耐熱結晶化ガラス、光学ガラス、水晶等を挙げることができる。 (Modification 1)
Although the case where the quartz glass substrate 1 is used as the object to be scribed inside the laser has been described, it can be applied to a material having a laser beam LB transparency. For example, in addition to the quartz glass substrate 1, soda-lime glass, borosilicate glass such as Pyrex (registered trademark), alkali-free glass such as OA-10, heat-resistant crystallized glass such as Neoceram (registered trademark), optical glass, crystal Etc.

これらの透過性を有する材料の内、パイレックス（登録商標）、ネオセラム（登録商標）、ＯＡ−１０、水晶からなる４種類の基板を、本実施形態のレーザ内部スクライブ方法で実験的にスクライブ加工したスクライブ加工例−４〜７を以下に示す。
図７は、他の透過性を有する材料基板がスクライブ加工された分割面の撮影画像である。撮影画像は、４種類の各基板の分割面を正面から撮影した１００倍、および５００倍の金属顕微鏡撮影画像を、表形式で示す。 Among these materials having transparency, four types of substrates made of Pyrex (registered trademark), Neoceram (registered trademark), OA-10, and quartz were experimentally scribed using the laser internal scribe method of this embodiment. Scribing examples 4 to 7 are shown below.
FIG. 7 is a photographed image of a divided surface obtained by scribing another transparent material substrate. The photographed images show 100 × and 500 × metal microscope photographed images obtained by photographing the divided surfaces of the four types of substrates from the front in a tabular format.

（スクライブ加工例−４）
厚さ１ｍｍのパイレックス（登録商標）基板を、以下に示す加工条件以外は、前述のスクライブ加工例−１と同様の加工条件で行った。
レーザの出力：３０μＪ／パルス、デフォーカス距離：６５０μｍ、載置台のＺ軸方向の相対移動ピッチとパス数：５０μｍ、１１パス。 (Scribing example-4)
A Pyrex (registered trademark) substrate having a thickness of 1 mm was performed under the same processing conditions as in the scribing example 1 described above except for the processing conditions shown below.
Laser output: 30 μJ / pulse, defocus distance: 650 μm, relative movement pitch and number of passes of the mounting table in the Z-axis direction: 50 μm, 11 passes.

（スクライブ加工例−５）
厚さ１ｍｍのネオセラム（登録商標）基板を、以下に示す加工条件以外は、前述のスクライブ加工例−１と同様の加工条件で行った。
レーザの出力：３０μＪ／パルス、デフォーカス距離：６５０μｍ、載置台のＺ軸方向の相対移動ピッチとパス数：５０μｍ、１１パス。 (Example of scribe processing-5)
A Neoceram (registered trademark) substrate having a thickness of 1 mm was performed under the same processing conditions as in the scribing example-1 described above except for the processing conditions shown below.
Laser output: 30 μJ / pulse, defocus distance: 650 μm, relative movement pitch and number of passes of the mounting table in the Z-axis direction: 50 μm, 11 passes.

（スクライブ加工例−６）
厚さ０．７ｍｍのＯＡ−１０基板を、以下に示す加工条件以外は、前述のスクライブ加工例−１と同様の加工条件で行った。
レーザの出力：３０μＪ／パルス、デフォーカス距離：４００μｍ、載置台のＺ軸方向の相対移動ピッチとパス数：５０μｍ、７パス。 (Example of scribe processing-6)
A OA-10 substrate having a thickness of 0.7 mm was performed under the same processing conditions as in the scribing example-1 described above except for the processing conditions shown below.
Laser output: 30 μJ / pulse, defocus distance: 400 μm, relative movement pitch and number of passes in the Z-axis direction of the mounting table: 50 μm, 7 passes.

（スクライブ加工例−７）
厚さ０．５ｍｍの水晶基板を、以下に示す加工条件以外は、前述のスクライブ加工例−１と同様の加工条件で行った。
レーザの出力：３０μＪ／パルス、デフォーカス距離：４００μｍ、載置台のＺ軸方向の相対移動ピッチとパス数：５０μｍ、４パス。 (Example of scribe processing-7)
A quartz substrate having a thickness of 0.5 mm was processed under the same processing conditions as those of the scribe processing example-1 except for the processing conditions shown below.
Laser output: 30 μJ / pulse, defocus distance: 400 μm, relative movement pitch and number of passes of the mounting table in the Z-axis direction: 50 μm, 4 passes.

以上のスクライブ加工例−４〜７に示した各透過性を有する基板は、図７に示すように、石英ガラス基板１に限らず、透過性を有する材料基板であれば、石英ガラス基板１と同様の加工条件で、各基板内部の全域に多数の改質領域５１が並設して形成され、外部応力を加えることで分割予定線に沿って容易に分離することができる。なお、図７に示すネオセラム（登録商標）の１００倍における断面画像において、表面に剥離した状態に見える形状は、撮影時における焦点ズレによるものである。   As shown in FIG. 7, each of the substrates having transparency shown in the scribe processing examples 4 to 7 described above is not limited to the quartz glass substrate 1. Under the same processing conditions, a large number of modified regions 51 are formed side by side in the entire area inside each substrate, and can be easily separated along the planned dividing line by applying external stress. In addition, in the 100 times cross-sectional image of Neoceram (registered trademark) shown in FIG. 7, the shape that appears to be peeled off from the surface is due to a focus shift at the time of photographing.

（変形例２）
レーザ内部スクライブする加工対象物としては、光透過性を有する部材が多層に構成されたものであっても良く、光透過性のガラス、シリコンなどからなる基板を備えた、例えばＴＦＴ（Thin Film Transistor）ディスプレイ、液晶ディスプレイ、各種半導体、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）デバイスであっても良い。これらは、石英ガラス基板１の場合と同様に分割することができる。 (Modification 2)
The object to be scribed inside the laser may be a multi-layered light transmissive member. For example, a TFT (Thin Film Transistor) provided with a substrate made of light transmissive glass, silicon, or the like. ) Display, liquid crystal display, various semiconductors, MEMS (Micro Electro Mechanical System) device may be used. These can be divided as in the case of the quartz glass substrate 1.

（変形例３）
レーザ内部スクライブする加工対象物が、基板上に互い違いに配列される、あるいは１／２ピッチずらして配置される等、分断された分割予定線１０を含む千鳥配列の場合は、レーザ内部スクライブを行う部分と行わない部分の選択が、レーザ加工装置２０のレーザ制御部３７により、レーザ光源２５から照射されるＱスイッチパルスのＯＮ／ＯＦＦ制御が行われて、スクライブ加工することができる。また、ＱスイッチパルスのＯＮ／ＯＦＦ制御に代えて、電磁シャッタを用いる、あるいはレーザ内部スクライブを行わない部分に、レーザ光ＬＢを遮断する部材等を用いてマスキングする方法であっても良い。 (Modification 3)
If the workpieces to be scribed inside the laser are arranged in a staggered manner including the divided dividing lines 10 such as being alternately arranged on the substrate or being shifted by 1/2 pitch, the laser scribe is performed. The selection of the part and the part not to be performed can be performed by performing ON / OFF control of the Q switch pulse emitted from the laser light source 25 by the laser control unit 37 of the laser processing apparatus 20 and performing scribing. Further, instead of the ON / OFF control of the Q switch pulse, a method may be used in which an electromagnetic shutter is used, or a portion that does not perform laser internal scribe is masked using a member that blocks the laser beam LB.

（変形例４）
レーザ光源２５のレーザ媒質として、Ｎｄ：ＹＡＧ第３高調波（ＴＨＧ、波長：３５５ｎｍ）レーザを用いた場合で説明したが、これに限定されず、Ｎｄ：ＹＬＦ第３高調波（ＴＨＧ、波長：３５１ｎｍ）レーザ、あるいは、Ｎｄ：ＹＶＯ4第３高調波（ＴＨＧ、波長：３５５ｎｍ）レーザを用いることができる。何れのレーザ媒質であっても、Ｎｄ：ＹＡＧ第３高調波レーザと同様にレーザ内部スクライブ加工することができる。 (Modification 4)
The case where an Nd: YAG third harmonic (THG, wavelength: 355 nm) laser is used as the laser medium of the laser light source 25 has been described, but the present invention is not limited to this, and the Nd: YLF third harmonic (THG, wavelength: 351 nm) laser or Nd: YVO 4 third harmonic (THG, wavelength: 355 nm) laser can be used. Regardless of the laser medium, laser internal scribing can be performed in the same manner as the Nd: YAG third harmonic laser.

（変形例５）
集光レンズＬとして焦点距離４０ｍｍ、有効口径２７ｍｍの対物レンズを用いた場合で説明したがこれに限定されない。計算上の開口数（ＮＡ）が０．１３程度であれば、入射面のビーム照射領域が狭く、しかも石英ガラス基板１の内部の深い位置まで加工することができる。なお、開口数が少なくとも０．１３以上１．０未満であれば、石英ガラス基板１の内部にレーザ内部スクライブ加工を行い、分割予定線１０に沿って容易に分離することができる。 (Modification 5)
Although the case where an objective lens having a focal length of 40 mm and an effective aperture of 27 mm is used as the condenser lens L has been described, the present invention is not limited to this. If the numerical aperture (NA) in calculation is about 0.13, the beam irradiation area on the incident surface is narrow, and processing can be performed up to a deep position inside the quartz glass substrate 1. If the numerical aperture is at least 0.13 or more and less than 1.0, laser quartz scribing can be performed inside the quartz glass substrate 1 and can be easily separated along the planned dividing line 10.

（変形例６）
形成される各改質領域５１が石英ガラス基板１の表面２，３に直交する方向に形成される場合で説明したが、改質領域５１が、石英ガラス基板１の表面２，３に対して斜めに形成されても良い。斜めに形成される改質領域５１は、石英ガラス基板１の内部に照射されるレーザ光ＬＢを、入射する表面２に対して傾けて入射することにより形成される。石英ガラス基板１の内部にレーザ光ＬＢを傾けて入射すると、石英ガラス基板１の内部に形成される改質領域５１が、表面２，３に対して斜めに形成される。 (Modification 6)
Although the case where each modified region 51 to be formed is formed in a direction orthogonal to the surfaces 2 and 3 of the quartz glass substrate 1 has been described, the modified region 51 is formed with respect to the surfaces 2 and 3 of the quartz glass substrate 1. It may be formed obliquely. The modified region 51 formed obliquely is formed by injecting the laser beam LB irradiated inside the quartz glass substrate 1 at an angle with respect to the incident surface 2. When the laser beam LB is incident on the quartz glass substrate 1 at an angle, the modified region 51 formed inside the quartz glass substrate 1 is formed obliquely with respect to the surfaces 2 and 3.

レーザ光ＬＢを石英ガラス基板１の表面２に対して傾けて入射する方法としては、石英ガラス基板１をレーザ光ＬＢの光軸に対して傾ける方法、あるいは、レーザ光ＬＢの光軸を石英ガラス基板１に対して傾ける方法を用いることができる。石英ガラス基板１をレーザ光ＬＢの光軸に対して傾ける方法の場合には、載置台２９に載置された石英ガラス基板１を、照射機構部２１の傾斜装置３０を走査して、所定の傾き角度に傾けることにより形成することができる。   As a method of injecting the laser beam LB with respect to the surface 2 of the quartz glass substrate 1, a method of tilting the quartz glass substrate 1 with respect to the optical axis of the laser beam LB, or an optical axis of the laser beam LB with quartz glass. A method of tilting with respect to the substrate 1 can be used. In the case of the method of inclining the quartz glass substrate 1 with respect to the optical axis of the laser beam LB, the quartz glass substrate 1 placed on the placement table 29 is scanned by the tilting device 30 of the irradiation mechanism unit 21 to obtain a predetermined value. It can be formed by inclining at an inclination angle.

斜めに形成される改質領域５１の傾きは、レーザ光ＬＢの光軸と石英ガラス基板１との相対的な傾き角度によって決定されるので、分割予定線１０に沿って分割した際の石英ガラス基板１の断面における面形状は、この傾き角度によって調節することができる。なお、分割される石英ガラス基板１の表面２，３に対する傾き角度は、±４５°の範囲において適宜、選択することができる。
さらに、斜めに形成される改質領域５１と、石英ガラス基板１の表面２，３に直交する方向に形成される改質領域５１とを組み合わせた場合であっても良い。 Since the tilt of the modified region 51 formed obliquely is determined by the relative tilt angle between the optical axis of the laser beam LB and the quartz glass substrate 1, the quartz glass when divided along the planned dividing line 10. The surface shape in the cross section of the substrate 1 can be adjusted by this inclination angle. In addition, the inclination angle with respect to the surfaces 2 and 3 of the quartz glass substrate 1 to be divided can be appropriately selected within a range of ± 45 °.
Further, the modified region 51 formed obliquely and the modified region 51 formed in a direction orthogonal to the surfaces 2 and 3 of the quartz glass substrate 1 may be combined.

（変形例７）
レーザ光ＬＢの照射タイミングに同期しながらＸ軸移動部３１が、石英ガラス基板１の表面２，３に沿った内部に集光レンズＬに対してＸ軸方向に相対移動する方向は、一方からのみでも良いし、往復する場合であっても良い。 (Modification 7)
The direction in which the X-axis moving unit 31 moves relative to the condenser lens L in the X-axis direction inside the quartz glass substrate 1 while being synchronized with the irradiation timing of the laser beam LB is from one side. May be sufficient, or it may be a case of reciprocating.

（変形例８）
レーザ加工装置２０の照射機構部２１における、石英ガラス基板１とレーザ光ＬＢ（集光レンズＬ）の相対移動は、集光レンズＬ側を固定し、分割される石英ガラス基板１側をＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に相対移動が可能に構成した場合で説明したが、石英ガラス基板１側を固定し、レーザ光源２５、ダイクロイックミラー２６および集光レンズＬを一体にして、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向に移動、および傾斜可能な構成としても良い。これにより、レーザ加工装置の設計の自由度が広げられる。 (Modification 8)
The relative movement of the quartz glass substrate 1 and the laser beam LB (condensing lens L) in the irradiation mechanism unit 21 of the laser processing apparatus 20 is such that the condenser lens L side is fixed and the divided quartz glass substrate 1 side is X, Although the case where the relative movement in the Y and Z axis directions is possible has been described, the quartz glass substrate 1 side is fixed, the laser light source 25, the dichroic mirror 26, and the condenser lens L are integrated, and X, Y, Z It is good also as a structure which can move and incline in an axial direction. Thereby, the freedom degree of design of a laser processing apparatus is expanded.

レーザ内部スクライブの概要を示す石英ガラス基板の模式図であり、（ａ）は、平面図。（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線における断面図。（ｃ）は、内部に多数の改質領域が形成された状態を示す断面図。It is a schematic diagram of the quartz glass substrate which shows the outline | summary of a laser internal scribe, (a) is a top view. (B) is sectional drawing in the AA of (a). (C) is sectional drawing which shows the state in which many modification | reformation area | regions were formed in the inside. （ａ）は、レーザ内部スクライブされた石英ガラス基板の分離方法を示す断面模式図。（ｂ）は、分割予定線に沿って分離された石英ガラス基板の状態を示す断面模式図。(A) is a cross-sectional schematic diagram which shows the isolation | separation method of the quartz glass substrate scribed inside the laser. (B) is a cross-sectional schematic diagram which shows the state of the quartz glass substrate isolate | separated along the division | segmentation planned line. レーザ加工装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of a laser processing apparatus. 入射面上でのビーム径と石英ガラス基板内部での焦点位置の関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the beam diameter on an entrance plane, and the focus position inside a quartz glass substrate. （ａ）〜（ｃ）は、レーザ内部スクライブにおける改質領域の形成の態様を示す石英ガラス基板の模式断面図。(A)-(c) is a schematic cross section of the quartz glass substrate which shows the aspect of formation of the modification area | region in a laser internal scribe. レーザ内部スクライブ加工された石英ガラス基板の分割面の撮影画像。Image taken of a split surface of a quartz glass substrate that has been laser scribed. 他の透過性を有する材料基板のスクライブ加工された分割面の撮影画像。The imaged image of the divided surface of the material substrate having another transparency that has been scribed.

符号の説明Explanation of symbols

１…加工対象物としての石英ガラス基板、２，３…表面、１０…分割予定線、２０…レーザ加工装置、２１…照射機構部、２２…ホストコンピュータ、２５…レーザ光源、２６…ダイクロイックミラー、２７…移動機構部、２８…撮像部、２９…載置台、３０…傾斜装置、３１…Ｘ軸移動部、３２…Ｙ軸移動部、３３…Ｚ軸移動部、３５…制御部、３６…画像処理部、３７…レーザ制御部、３８…移動制御部、５０…集光点、５１…改質領域、Ａ…曲げ応力、Ｂ…引っ張り応力、Ｌ…集光レンズ、ＬＢ…レーザ光。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Quartz glass substrate as a processing target object, 2, 3 ... Surface, 10 ... Planned dividing line, 20 ... Laser processing apparatus, 21 ... Irradiation mechanism part, 22 ... Host computer, 25 ... Laser light source, 26 ... Dichroic mirror, DESCRIPTION OF SYMBOLS 27 ... Moving mechanism part, 28 ... Imaging part, 29 ... Mounting stand, 30 ... Inclining device, 31 ... X-axis moving part, 32 ... Y-axis moving part, 33 ... Z-axis moving part, 35 ... Control part, 36 ... Image Processing part 37 ... Laser control part 38 ... Movement control part 50 ... Condensing point 51 ... Modified region A ... Bending stress B ... Tensile stress L ... Condensing lens LB ... Laser light.

Claims (4)

加工対象物の内部に集光レンズを透過したレーザ光の集光点を合わせて照射し、前記レーザ光に対して前記加工対象物を分割予定線に沿って相対移動し、前記加工対象物の内部に多光子吸収による改質領域を形成するレーザ内部スクライブ方法であって、
前記加工対象物の内部に照射される前記レーザ光が、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ第３高調波であることを特徴とするレーザ内部スクライブ方法。 The processing object is irradiated with a condensing point of the laser beam transmitted through the condenser lens, and the processing object is moved relative to the laser light along the planned dividing line. A laser internal scribing method for forming a modified region by multiphoton absorption inside,
The laser internal scribing method, wherein the laser beam applied to the inside of the workpiece is an Nd: YAG laser third harmonic. 請求項１に記載のレーザ内部スクライブ方法において、
前記加工対象物の内部に照射される前記レーザ光が、Ｎｄ：ＹＬＦ第３高調波又はＮｄ：ＹＶＯ4第３高調波であることを特徴とするレーザ内部スクライブ方法。 The laser internal scribing method according to claim 1,
The laser internal scribing method, wherein the laser beam irradiated to the inside of the workpiece is Nd: YLF third harmonic or Nd: YVO 4 third harmonic. 請求項１又は２に記載のレーザ内部スクライブ方法において、
前記集光レンズの開口数が少なくとも０．１３以上１．０未満であることを特徴とするレーザ内部スクライブ方法。 The laser internal scribing method according to claim 1 or 2,
A laser internal scribing method, wherein a numerical aperture of the condenser lens is at least 0.13 or more and less than 1.0. 加工対象物の内部に集光レンズを透過したレーザ光の集光点を合わせて照射し、前記レーザ光に対して前記加工対象物を分割予定線に沿って相対移動し、前記加工対象物の内部に多光子吸収による改質領域を形成するレーザ内部スクライブ方法であって、
開口数が少なくとも０．１３以上１．０未満の前記集光レンズを透過した前記レーザ光の集光点が前記分割予定線に沿う前記加工対象物の内部となるように前記集光点の位置を調整する調整工程と、
前記加工対象物の厚さ方向の内部にＮｄ：ＹＡＧレーザ第３高調波からなる前記レーザ光を照射し、前記レーザ光の照射に同期して前記加工対象物が前記レーザ光に対して相対移動し、多数の前記改質領域が前記加工対象物の内部の全域に形成されるレーザ照射・走査工程と、
を備えたことを特徴とするレーザ内部スクライブ方法。
The processing object is irradiated with a condensing point of the laser beam transmitted through the condenser lens, and the processing object is moved relative to the laser light along the planned dividing line. A laser internal scribing method for forming a modified region by multiphoton absorption inside,
The position of the condensing point so that the condensing point of the laser beam that has passed through the condensing lens having a numerical aperture of at least 0.13 or more and less than 1.0 is inside the workpiece along the planned dividing line. An adjustment process for adjusting
The laser beam composed of the third harmonic of the Nd: YAG laser is irradiated inside the workpiece in the thickness direction, and the workpiece is moved relative to the laser beam in synchronization with the irradiation of the laser beam. And a laser irradiation / scanning step in which a large number of the modified regions are formed in the entire interior of the workpiece,
A laser internal scribing method characterized by comprising:
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