JP2010000542A - レーザ加工方法、レーザ加工装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 加工対象物1の内部に集光されるレーザ光Lの収差が所定の収差以下となるように反射型空間光変調器203によって変調されたレーザ光Lが加工対象物1に照射される。そのため、レーザ光Lの集光点Pを合わせる位置で発生するレーザ光Lの収差を極力小さくして、その位置でのレーザ光Lのエネルギー密度を高め、切断の起点としての機能が高い改質領域7を形成することができる。しかも、反射型空間光変調器203を用いるため、透過型空間光変調器に比べてレーザ光Lの利用効率を向上させることができる。このようなレーザ光Lの利用効率の向上は、切断の起点となる改質領域7を板状の加工対象物1に形成する場合、特に重要である。
【選択図】 図10
Description
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Lを照射する。これにより、集光点近傍にてレーザ光Lが吸収されて加工対象物の内部が局所的に加熱され、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。
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Lを照射する。このパルス幅の大きさは、加工対象物の内部にレーザ光Lが吸収されてクラック領域が形成される条件である。これにより、加工対象物の内部には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、1つ又は複数のクラックを含むクラック領域が形成される。クラック領域は絶縁破壊領域とも言える。
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Lを照射する。このように、パルス幅が極めて短い状態で加工対象物の内部にレーザ光Lが吸収されると、そのエネルギーが熱エネルギーに転化せず、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、屈折率変化領域が形成される。
Claims (15)
- 板状の加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って、切断の起点となる改質領域を形成するレーザ加工方法であって、
前記改質領域を形成する際には、前記加工対象物の内部において前記レーザ光の波面が所定の波面となるように反射型空間光変調器によって前記レーザ光を変調することを特徴とするレーザ加工方法。 - 板状の加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って、切断の起点となる改質領域を形成するレーザ加工方法であって、
前記改質領域を形成する際には、前記加工対象物の内部に集光される前記レーザ光の収差が所定の収差以下となるように反射型空間光変調器によって前記レーザ光を変調することを特徴とするレーザ加工方法。 - 板状の加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って、前記加工対象物の厚さ方向に並ぶように、切断の起点となる改質領域を複数列形成するレーザ加工方法であって、
複数列の前記改質領域のうち、前記加工対象物のレーザ光入射面から最も遠い改質領域を含む1列又は複数列の前記改質領域を形成する際には、形成する前記改質領域に応じて、前記加工対象物の内部に前記レーザ光を集光する集光光学系と前記加工対象物との距離が所定の距離となるように前記集光光学系と前記加工対象物との距離を変化させると共に、前記加工対象物の内部において前記レーザ光の波面が所定の波面となるように反射型空間光変調器によって前記レーザ光を変調することを特徴とするレーザ加工方法。 - 板状の加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って、前記加工対象物の厚さ方向に並ぶように、切断の起点となる改質領域を複数列形成するレーザ加工方法であって、
複数列の前記改質領域のうち、前記加工対象物のレーザ光入射面から最も遠い改質領域を含む1列又は複数列の前記改質領域を形成する際には、形成する前記改質領域に応じて、前記加工対象物の内部に前記レーザ光を集光する集光光学系と前記加工対象物との距離が所定の距離となるように前記集光光学系と前記加工対象物との距離を変化させると共に、前記加工対象物の内部に集光される前記レーザ光の収差が所定の収差以下となるように反射型空間光変調器によって前記レーザ光を変調することを特徴とするレーザ加工方法。 - 前記切断予定ラインが前記加工対象物に対して複数本設定されている場合には、1本の前記切断予定ラインに沿って複数列の前記改質領域を形成した後に、他の1本の前記切断予定ラインに沿って複数列の前記改質領域を形成することを特徴とする請求項3又は4記載のレーザ加工方法。
- 前記切断予定ラインが前記加工対象物に対して複数本設定されている場合には、複数本の前記切断予定ラインに沿って1列の前記改質領域を形成した後に、複数本の前記切断予定ラインに沿って他の1列の前記改質領域を形成することを特徴とする請求項3又は4記載のレーザ加工方法。
- 板状の加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って、切断の起点となる改質領域を形成するレーザ加工方法であって、
前記改質領域を形成する際には、前記レーザ光の光学特性が所定の光学特性となるように複数の反射型空間光変調器によって前記レーザ光を変調することを特徴とするレーザ加工方法。 - 板状の加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って、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、
前記加工対象物を支持する支持台と、
前記レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射された前記レーザ光を変調する反射型空間光変調器と、
前記支持台によって支持された前記加工対象物の内部に、前記反射型空間光変調器によって変調された前記レーザ光を集光する集光光学系と、
前記改質領域を形成する際に、前記レーザ光の集光点が前記加工対象物のレーザ光入射面から所定の距離に位置し且つ前記レーザ光の集光点が前記切断予定ラインに沿って相対的に移動するように前記支持台及び前記集光光学系の少なくとも1つを制御すると共に、前記加工対象物の内部において前記レーザ光の波面が所定の波面となるように前記反射型空間光変調器を制御する制御部と、を備えることを特徴とするレーザ加工装置。 - 前記制御部は、前記加工対象物の厚さ方向に並ぶように前記切断予定ラインに沿って複数列形成される前記改質領域毎に、前記レーザ光の集光点が前記レーザ光入射面から前記所定の距離に位置するように前記支持台及び前記集光光学系の少なくとも1つを制御するための制御信号と、前記加工対象物の内部において前記レーザ光の波面が所定の波面となるように前記反射型空間光変調器を制御するための制御信号とを対応付けて記憶していることを特徴とする請求項8記載のレーザ加工装置。
- レンズとしての機能を有する第1の光学素子及び第2の光学素子を有する調整光学系を備え、
前記第1の光学素子及び前記第2の光学素子は、前記反射型空間光変調器と前記第1の光学素子との距離が前記第1の光学素子の第1の焦点距離となり、前記集光光学系と前記第2の光学素子との距離が前記第2の光学素子の第2の焦点距離となり、前記第1の光学素子と前記第2の光学素子との距離が前記第1の焦点距離と前記第2の焦点距離との和となり、且つ前記第1の光学素子と前記第2の光学素子とが両側テレセントリック光学系となるように、配置されていることを特徴とする請求項8又は9記載のレーザ加工装置。 - 前記調整光学系は、前記反射型空間光変調器と、前記反射型空間光変調器から出射された前記レーザ光を反射する反射部材との間に配置されていることを特徴とする請求項10記載のレーザ加工装置。
- 板状の加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って、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、
前記加工対象物を支持する支持台と、
前記レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射された前記レーザ光を変調する反射型空間光変調器と、
前記支持台によって支持された前記加工対象物の内部に、前記反射型空間光変調器によって変調された前記レーザ光を集光する集光光学系と、
前記改質領域を形成する際に、前記レーザ光の集光点が前記加工対象物のレーザ光入射面から所定の距離に位置し且つ前記レーザ光の集光点が前記切断予定ラインに沿って相対的に移動するように前記支持台及び前記集光光学系の少なくとも1つを制御すると共に、前記加工対象物の内部に集光される前記レーザ光の収差が所定の収差以下となるように前記反射型空間光変調器を制御する制御部と、を備えることを特徴とするレーザ加工装置。 - 前記制御部は、前記加工対象物の厚さ方向に並ぶように前記切断予定ラインに沿って複数列形成される前記改質領域毎に、前記レーザ光の集光点が前記レーザ光入射面から前記所定の距離に位置するように前記支持台及び前記集光光学系の少なくとも1つを制御するための制御信号と、前記加工対象物の内部に集光される前記レーザ光の収差が前記所定の収差以下となるように前記反射型空間光変調器を制御するための制御信号とを対応付けて記憶していることを特徴とする請求項12記載のレーザ加工装置。
- 板状の加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って、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、
前記加工対象物を支持する支持台と、
前記レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射された前記レーザ光を変調する複数の反射型空間光変調器と、
前記支持台によって支持された前記加工対象物の内部に、前記反射型空間光変調器によって変調された前記レーザ光を集光する集光光学系と、
前記改質領域を形成する際に、前記レーザ光の集光点が前記加工対象物のレーザ光入射面から所定の距離に位置し且つ前記レーザ光の集光点が前記切断予定ラインに沿って相対的に移動するように前記支持台及び前記集光光学系の少なくとも1つを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記レーザ光の光学特性が所定の光学特性となるように前記反射型空間光変調器を制御する機能を有することを特徴とするレーザ加工装置。 - 板状の加工対象物を支持する支持台と、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射された前記レーザ光を変調する反射型空間光変調器と、前記支持台によって支持された前記加工対象物の内部に、前記反射型空間光変調器によって変調された前記レーザ光を集光する集光光学系と、前記反射型空間光変調器を制御する制御部と、を備え、前記加工対象物の内部に集光点を合わせて前記レーザ光を照射することにより、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って、切断の起点となる改質領域を形成するレーザ加工装置の製造方法であって、
基準レーザ加工装置を用意し、前記基準レーザ加工装置の基準集光光学系から出射された基準レーザ光の波面を計測して基準波面データを取得する工程と、
前記集光光学系から出射された前記レーザ光の波面を計測して波面データを取得する工程と、
前記基準波面データ及び前記波面データに基づいて、前記レーザ光の波面が前記基準レーザ光の波面となるように前記反射型空間光変調器を制御するための制御信号を算出し、前記制御信号を前記制御部に記憶させる工程と、を含むことを特徴とするレーザ加工装置の製造方法。
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