JP2013132664A - Method for processing workpiece - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser processing method capable of reliably forming a division starting point with high energy utilization efficiency.SOLUTION: The method for forming division starting points on the workpiece includes: an ejecting step of ejecting an amplified light from a light source by amplifying an oscillation pulse light oscillated by an oscillator in an amplifier with a CPA method; and an irradiation step of creating a cleavage or dehiscence of the workpiece between the irradiated areas by applying a pulse laser light to the workpiece so that the irradiated area for the individual unit pulse light is discretely formed on the processed surface, thereby forming the division starting point on the workpiece. In the ejecting step, the pulse laser light is ejected from the light source to the workpiece as two pulse lights in which the irradiated areas are substantially the same in the irradiation step while delaying at the time interval shorter than the ejecting period of the unit pulse light by regulating the timing of taking out the pulse laser light from the amplifier.

Description

本発明は、レーザー光を照射して被加工物を加工する加工方法に関する。   The present invention relates to a processing method for processing a workpiece by irradiating a laser beam.

パルスレーザー光(以下、単にレーザー光とも称する)を照射して被加工物を加工する技術(以下、単にレーザー加工もしくはレーザー加工技術とも称する)として、パルス幅がpsecオーダーである超短パルスのレーザー光を走査しつつ被加工物の上面に照射することによって、個々の単位パルス光ごとの被照射領域の間で被加工物の劈開もしくは裂開を順次に生じさせていき、それぞれにおいて形成された劈開面もしくは裂開面の連続面として分割のための起点(分割起点)を形成する手法が既に公知である(例えば、特許文献1参照)。   As a technique for processing a workpiece by irradiating pulsed laser light (hereinafter also simply referred to as laser light) (hereinafter also simply referred to as laser processing or laser processing technique), an ultrashort pulse laser having a pulse width of the order of psec. By irradiating the upper surface of the workpiece while scanning the light, the workpiece is sequentially cleaved or cleaved between the irradiated regions for each unit pulsed light, and is formed in each. A method of forming a starting point (division starting point) for division as a cleavage plane or a continuous surface of a cleavage plane is already known (see, for example, Patent Document 1).

特開2011−131256号公報JP 2011-131256 A

特許文献1に開示されている加工手法(劈開/裂開加工)は、具体的には、100psec以下のパルス幅を有する単位パルス光を4μm〜50μm程度の間隔で離散的に照射し、個々の被照射領域の中心部分にて物質の変質・溶融・蒸発除去などを生じさせることにより、被照射領域の間に結晶面に沿った劈開/裂開(あるいはさらにそれらよりも巨視的な現象であるクラック)を進展させる手法である。それゆえ、被照射領域にて必要以上の加工がなされる必要はなく、むしろ、被照射領域から確実に劈開/裂開を進展させることが求められる。   Specifically, the processing method (cleavage / dehiscence processing) disclosed in Patent Document 1 irradiates discretely with unit pulse light having a pulse width of 100 psec or less at intervals of about 4 μm to 50 μm. Cleavage / cleavage along the crystal plane between the irradiated regions (or more macroscopic than that) by causing alteration, melting, evaporative removal, etc. of the substance in the central portion of the irradiated region This is a technique for developing cracks. Therefore, it is not necessary to perform processing more than necessary in the irradiated region. Rather, it is required that the cleaving / dehiscence progresses reliably from the irradiated region.

例えば、ピークパワー密度が大きくパルス幅が小さい単位パルス光を照射した場合、被照射領域に与えるエネルギーが過剰となって被照射領域に必要以上のダメージを与える一方で、劈開/裂開が好適に進展しないことが起こり得る。これは、照射された単位パルス光のエネルギーが、劈開/裂開の進展に十分に振り向けられないためである。   For example, when unit pulse light with a high peak power density and a small pulse width is irradiated, the energy applied to the irradiated region becomes excessive and damages the irradiated region more than necessary, while cleavage / dehiscence is preferred. It is possible that things will not progress. This is because the energy of the irradiated unit pulse light cannot be sufficiently directed to the progress of cleavage / dehiscence.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、エネルギー利用効率が高く、より確実に分割起点を形成することが出来るレーザー加工方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a laser processing method that has high energy utilization efficiency and can form the division starting point more reliably.

上記課題を解決するため、請求項1の発明は、被加工物に分割起点を形成するための加工方法であって、光源に備わるオシレータが発振する発振パルス光を前記光源内に備わる増幅器において増幅し、増幅光であるパルスレーザー光を前記光源から出射させる出射工程と、前記パルスレーザー光の個々の単位パルス光ごとの被照射領域が前記被加工物の被加工面において離散的に形成されるように前記パルスレーザー光を前記被加工物に照射することによって、前記被照射領域同士の間で前記被加工物の劈開もしくは裂開を生じさせることで、前記被加工物に分割のための起点を形成する照射工程と、を備え、前記出射工程においては、前記増幅器からの前記パルスレーザー光の取り出しタイミングを調整することで、前記パルスレーザー光を、前記単位パルス光の出射周期に比べて短い時間間隔にて遅延する一方で前記照射工程において前記被照射領域が実質的に同一となる2つパルス光として前記被加工物に照射されるように、前記光源から出射させる、ことを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention of claim 1 is a processing method for forming a division starting point in a workpiece, and amplifies an oscillation pulse light oscillated by an oscillator provided in a light source in an amplifier provided in the light source. Then, an emission step of emitting pulsed laser light, which is amplified light, from the light source, and an irradiation region for each unit pulse light of the pulsed laser light are discretely formed on the processing surface of the workpiece. By irradiating the workpiece with the pulsed laser light as described above, causing the workpiece to be cleaved or cleaved between the irradiated regions, the starting point for dividing the workpiece And in the emission step, the pulse laser beam is adjusted by adjusting the extraction timing of the pulse laser beam from the amplifier. The workpiece is irradiated as two pulsed light beams that are delayed by a time interval shorter than the emission period of the unit pulsed light while the irradiated region is substantially the same in the irradiation step. The light is emitted from the light source.

請求項2の発明は、請求項1に記載の被加工物の加工方法であって、前記出射工程においては、前記増幅器からの前記増幅光の取り出しを、前記増幅光の一部のみが前記増幅器から抜き出される第1の時間と、前記第1の時間の経過後、前記増幅光の残りが前記増幅器において増幅を受けた後の第2の時間とに分けて行うことにより、前記2つのパルス光を前記光源から出射させる、ことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a processing method for a workpiece according to the first aspect, wherein in the emission step, the amplified light is extracted from the amplifier, and only a part of the amplified light is the amplifier. The two pulses are divided into a first time extracted from the first time and a second time after the remaining of the amplified light is amplified in the amplifier after the first time has elapsed. Light is emitted from the light source.

請求項3の発明は、請求項1に記載の被加工物の加工方法であって、前記出射工程においては、前記オシレータから2つの前記発振パルス光を発振させ、kを自然数とするときに、先に発振された前記発振パルス光のk次またはk+1次の増幅光と、後に発振された前記パルス光のk次の増幅光とをこの順に前記2つのパルス光として前記光源から出射させる、ことを特徴とする。   Invention of Claim 3 is a processing method of the workpiece of Claim 1, Comprising: In the said output process, when the said oscillation pulse light is oscillated from the said oscillator and k is made into a natural number, Emitting the k-order or k + 1-order amplified light of the oscillation pulse light oscillated first and the k-order amplification light of the pulse light oscillated later from the light source in this order as the two pulse lights; It is characterized by.

請求項4の発明は、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の被加工物の加工方法であって、前記増幅器からの前記パルスレーザー光の取り出しタイミングを調整することによって、前記2つのパルス光のパルスエネルギーの比を調整する、ことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a processing method for a workpiece according to any one of the first to third aspects, wherein the two lasers are adjusted by adjusting a timing at which the pulsed laser light is extracted from the amplifier. The ratio of the pulse energy of the pulsed light is adjusted.

請求項1ないし請求項4の発明によれば、ダブルパルス化されたレーザー光にて被加工物に対し加工予定線に沿った劈開/裂開加工を行うようにすることで、エネルギー利用効率が高い劈開/裂開加工が可能となる。すなわち、劈開/裂開による分割起点の形成をより確実に行えるようになる。   According to the first to fourth aspects of the present invention, the energy utilization efficiency is improved by performing the cleavage / cleavage processing along the planned processing line on the workpiece with the double pulsed laser beam. High cleavage / cleavage processing becomes possible. That is, the division starting point can be more reliably formed by cleavage / cleavage.

劈開/裂開加工による加工態様を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the process aspect by cleavage / cleaving process. レーザー加工装置50の構成を概略的に示す模式図である。2 is a schematic diagram schematically showing a configuration of a laser processing apparatus 50. FIG. レーザー加工装置50が備えるレーザー光源SLの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of laser light source SL with which the laser processing apparatus 50 is provided. ダブルパルス化されたレーザー光LBの単位パルス光PLのプロファイルを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the profile of the unit pulsed light PL of the laser beam LB made into the double pulse. 出力増幅器105におけるパルス光の増幅と出力増幅器105からのパルス光の抜き出しについて説明するための図である。6 is a diagram for explaining amplification of pulsed light in the output amplifier 105 and extraction of pulsed light from the output amplifier 105. FIG. ダブルパルス化の第2の態様について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 2nd aspect of double pulsing. 実施例と比較例についての、加工後のC面サファイア基板表面の光学顕微鏡像である。It is an optical microscope image of the C surface sapphire substrate surface after a process about an Example and a comparative example.

<加工の原理>
本発明の実施の形態において実現される加工の基本的な原理は、特許文献1に開示された加工の原理と同様である。それゆえ、以下においては、概略のみを説明する。本発明において行われる加工は、概略的に言えば、パルスレーザー光(以下、単にレーザー光とも称する)を走査しつつ被加工物の上面(被加工面)に照射することによって、個々のパルスごとの被照射領域の間で被加工物の劈開もしくは裂開を順次に生じさせていき、それぞれにおいて形成された劈開面もしくは裂開面の連続面として分割のための起点(分割起点)を形成するものである。
<Processing principle>
The basic principle of processing realized in the embodiment of the present invention is the same as the principle of processing disclosed in Patent Document 1. Therefore, only the outline will be described below. In general, the processing performed in the present invention is performed by irradiating the upper surface (processing surface) of a workpiece while scanning with a pulsed laser beam (hereinafter, also simply referred to as laser beam). The workpiece is cleaved or cleaved in sequence between the irradiated areas, and the starting point (dividing starting point) for splitting is formed as a continuous surface of the cleaved surface or cleaved surface formed in each. Is.

なお、本実施の形態において、裂開とは、劈開面以外の結晶面に沿って被加工物が略規則的に割れる現象を指し示すものとし、当該結晶面を裂開面と称する。なお、結晶面に完全に沿った微視的な現象である劈開や裂開以外に、巨視的な割れであるクラックがほぼ一定の結晶方位に沿って発生する場合もある。物質によっては主に劈開、裂開もしくはクラックのいずれか1つのみが起こるものもあるが、以降においては、説明の煩雑を避けるため、劈開、裂開、およびクラックを区別せずに劈開/裂開などと総称する。さらに、上述のような態様の加工を、単に劈開/裂開加工などとも称することがある。   Note that in this embodiment mode, cleavage refers to a phenomenon in which a workpiece is cracked substantially regularly along a crystal plane other than the cleavage plane, and the crystal plane is referred to as a cleavage plane. In addition to cleaving and cleaving that are microscopic phenomena completely along the crystal plane, cracks that are macroscopic cracks may occur along a substantially constant crystal orientation. Depending on the substance, only one of cleavage, cleaving, or cracking mainly occurs, but in the following, in order to avoid complicated explanation, cleavage / cleavage is not distinguished from each other without distinguishing cleavage, cleaving, and cracking. Collectively called open. Further, the above-described processing may be simply referred to as cleavage / dehiscence processing or the like.

以下においては、被加工物が六方晶の単結晶物質であって、そのC面内において互いに120°ずつの角度をなして互いに対称の位置にあるa1軸、a2軸、およびa3軸の各軸方向が劈開/裂開容易方向であり、かつ、加工予定線が、a1軸方向、a2軸方向、a3軸方向のいずれかと垂直な場合を例に説明する。より一般的にいえば、これは、相異なる2つの劈開/裂開容易方向に対して等価な方向(2つの劈開/裂開容易方向の対称軸となる方向)が加工予定線の方向となる場合である。なお、以下においては、個々のパルスごとに照射されるレーザー光を単位パルス光と称する。   In the following description, the workpiece is a hexagonal single crystal substance, and each axis of the a1, a2, and a3 axes that are symmetric with each other at an angle of 120 ° in the C plane. An example will be described in which the direction is the cleavage / easy cleavage direction and the planned processing line is perpendicular to any of the a1 axis direction, the a2 axis direction, and the a3 axis direction. More generally speaking, this is equivalent to two different cleavage / cleavage easy directions (the direction of the symmetry axis of the two cleavage / cleavage easy directions) is the direction of the planned machining line. Is the case. In the following, the laser light irradiated for each individual pulse is referred to as unit pulse light.

図1は、劈開/裂開加工による加工態様を模式的に示す図である。図1においては、a1軸方向と加工予定線Lとが直交する場合を例示している。図1(a)は、係る場合のa1軸方向、a2軸方向、a3軸方向と加工予定線Lとの方位関係を示す図である。図1(b)は、レーザー光の1パルス目の単位パルス光が加工予定線Lの端部の被照射領域RE1に照射された状態を示している。   FIG. 1 is a diagram schematically showing a processing mode by cleavage / cleavage processing. FIG. 1 illustrates the case where the a1 axis direction and the planned machining line L are orthogonal to each other. FIG. 1A is a diagram illustrating an azimuth relationship between the a1 axis direction, the a2 axis direction, the a3 axis direction, and the planned processing line L in such a case. FIG. 1B shows a state in which the unit pulse light of the first pulse of the laser light is irradiated to the irradiated region RE1 at the end of the processing line L.

一般に、単位パルス光の照射は、被加工物の極微小領域に対して高いエネルギーを与えることから、係る照射は、被照射面において単位パルス光の(レーザー光の)の被照射領域相当もしくは被照射領域よりも広い範囲において物質の変質・溶融・蒸発除去などを生じさせる。   In general, irradiation with unit pulse light gives high energy to a very small region of the workpiece, and therefore, such irradiation is equivalent to the irradiation region of the unit pulse light (laser light) on the surface to be irradiated or the target. It causes alteration, melting, evaporative removal, etc. of substances in a range wider than the irradiation area.

ところが、単位パルス光の照射時間つまりはパルス幅を極めて短く設定すると、レーザー光のスポットサイズより狭い、被照射領域RE1の略中央領域に存在する物質が、照射されたレーザー光から運動エネルギーを得ることでプラズマ化されたり気体状態などに高温化されたりして変質しさらには被照射面に垂直な方向に飛散する一方、係る飛散に伴って生じる反力を初めとする単位パルス光の照射によって生じる衝撃や応力が、該被照射領域の周囲、特に、劈開/裂開容易方向であるa1軸方向、a2軸方向、a3軸方向に作用する。これにより、当該方向に沿って、見かけ上は接触状態を保ちつつも微小な劈開もしくは裂開が部分的に生じたり、あるいは、劈開や裂開にまでは至らずとも熱的な歪みが内在される状態が生じる。換言すれば、超短パルスの単位パルス光の照射が、劈開/裂開容易方向に向かう上面視略直線状の弱強度部分を形成するための駆動力として作用しているともいえる。   However, if the irradiation time of the unit pulse light, that is, the pulse width is set to be extremely short, a substance that is narrower than the spot size of the laser light and exists in the substantially central region of the irradiated region RE1 obtains kinetic energy from the irradiated laser light. In this way, it is transformed into a plasma or is heated to a gas state, etc., and further changes in the direction perpendicular to the surface to be irradiated. On the other hand, by irradiation with unit pulse light including reaction force caused by the scattering. The generated impact and stress act around the irradiated region, particularly in the a1 axis direction, the a2 axis direction, and the a3 axis direction, which are easy cleavage / cleavage directions. As a result, micro-cleavage or cleaving partially occurs along the direction while maintaining an apparent contact state, or thermal distortion is inherent even without cleaving or cleaving. A state occurs. In other words, it can be said that the irradiation with the ultra-short pulse unit pulse light acts as a driving force for forming a weak intensity portion that is substantially linear in a top view toward the cleavage / cleavage easy direction.

図1(b)においては、上記各劈開/裂開容易方向において形成される弱強度部分のうち、加工予定線Lの延在方向に近い−a2方向および+a3方向における弱強度部分W11a、W12aを破線矢印にて模式的に示している。   In FIG. 1B, among the weak strength portions formed in each of the above cleavage / cleavage easy directions, the weak strength portions W11a and W12a in the −a2 direction and the + a3 direction close to the extending direction of the processing line L are shown. This is schematically indicated by a broken arrow.

続いて、図1(c)に示すように、レーザー光の2パルス目の単位パルス光が照射されて、加工予定線L上において被照射領域RE1から所定距離だけ離れた位置に被照射領域RE2が形成されると、1パルス目と同様に、この2パルス目においても、劈開/裂開容易方向に沿った弱強度部分が形成されることになる。例えば、−a3方向には弱強度部分W11bが形成され、+a2方向には弱強度部分W12bが形成され、+a3方向には弱強度部分W11cが形成され、−a2方向には弱強度部分W12cが形成されることになる。   Subsequently, as shown in FIG. 1C, the second unit pulse light of the laser light is irradiated, and the irradiated region RE2 is located on the processing planned line L at a position away from the irradiated region RE1 by a predetermined distance. As in the case of the first pulse, a weak intensity portion is formed in the second pulse along the easy cleavage / cleavage direction. For example, a weak strength portion W11b is formed in the -a3 direction, a weak strength portion W12b is formed in the + a2 direction, a weak strength portion W11c is formed in the + a3 direction, and a weak strength portion W12c is formed in the -a2 direction. Will be.

ただし、この時点においては、1パルス目の単位パルス光の照射によって形成された弱強度部分W11a、W12aがそれぞれ、弱強度部分W11b、W12bの延在方向に存在する。すなわち、弱強度部分W11b、W12bの延在方向は他の箇所よりも小さなエネルギーで劈開または裂開が生じ得る(エネルギーの吸収率の高い)箇所となっている。そのため、実際には、2パルス目の単位パルス光の照射がなされると、その際に生じる衝撃や応力が劈開/裂開容易方向およびその先に存在する弱強度部分に伝播し、弱強度部分W11bから弱強度部分11aにかけて、および、弱強度部分W11bから弱強度部分W11aにかけて、完全な劈開もしくは裂開が、ほぼ照射の瞬間に生じる。これにより、図1(d)に示す劈開/裂開面C11a、C11bが形成される。なお、劈開/裂開面C11a、C11bは、被加工物の図面視垂直な方向において数μm〜数十μm程度の深さにまで形成され得る。なお、劈開/裂開面C11a、C11bにおいては、強い衝撃や応力を受けた結果として結晶面の滑りが生じ、深さ方向に起伏が生じる。   However, at this time, the weak intensity portions W11a and W12a formed by the irradiation of the unit pulse light of the first pulse exist in the extending direction of the weak intensity portions W11b and W12b, respectively. That is, the extending direction of the weak strength portions W11b and W12b is a location where cleavage or cleavage (energy absorption rate is high) can occur with less energy than other locations. Therefore, actually, when the unit pulse light of the second pulse is irradiated, the impact or stress generated at that time propagates to the easy-cleavage / cleavage direction and the weak intensity part existing ahead, and the weak intensity part Complete cleavage or cleavage occurs from W11b to the weak strength portion 11a and from the weak strength portion W11b to the weak strength portion W11a at almost the instant of irradiation. Thereby, the cleavage / cleavage surfaces C11a and C11b shown in FIG. 1 (d) are formed. The cleavage / cleavage surfaces C11a and C11b can be formed to a depth of about several μm to several tens of μm in a direction perpendicular to the drawing of the workpiece. In the cleavage / cleavage surfaces C11a and C11b, the crystal plane slips as a result of receiving a strong impact or stress, and undulations occur in the depth direction.

そして、図1(e)に示すように、その後、加工予定線Lに沿ってレーザー光を走査することにより被照射領域RE11、RE12、RE13、RE14・・・・に順次に単位パルス光を照射していくと、その照射の際に生じる衝撃や応力によって、図面視直線状の劈開/裂開面C11aおよびC11b、C12aおよびC12b、C13aおよびC13b、C14aおよびC14b・・・が加工予定線Lに沿って順次に形成されていくことになる。係る態様にて劈開/裂開面を連続的に形成するのが、本実施の形態における劈開/裂開加工である。   Then, as shown in FIG. 1 (e), the irradiated regions RE11, RE12, RE13, RE14,... Are sequentially irradiated with unit pulse light by scanning the laser light along the planned processing line L. Then, due to the impact and stress generated during the irradiation, the cleavage / cleavage surfaces C11a and C11b, C12a and C12b, C13a and C13b, C14a and C14b. It will be formed sequentially along. In this aspect, the cleavage / dehissing surface is continuously formed by the cleavage / dehissing process in the present embodiment.

別の見方をすれば、単位パルス光の照射によって熱的エネルギーが与えられることで被加工物の表層部分が膨張し、被照射領域RE11、RE12、RE13、RE14・・・・のそれぞれの略中央領域よりも外側において劈開/裂開面C11aおよびC11b、C12aおよびC12b、C13aおよびC13b、C14aおよびC14b・・・に垂直な引張応力が作用することで、劈開/裂開が進展しているともいえる。   From another point of view, the surface layer portion of the workpiece is expanded by applying thermal energy by irradiation of unit pulse light, and approximately the center of each of the irradiated regions RE11, RE12, RE13, RE14,. It can be said that cleavage / dehiscence is progressing by applying a tensile stress perpendicular to the cleavage / dehiscence planes C11a and C11b, C12a and C12b, C13a and C13b, C14a and C14b,. .

すなわち、図1に示した場合においては、加工予定線Lに沿って離散的に存在する複数の被照射領域と、それら複数の被照射領域の間に形成された劈開/裂開面とが、全体として、被加工物を加工予定線Lに沿って分割する際の分割起点となる。係る分割起点の形成後は、所定の治具や装置を用いた分割を行うことで、加工予定線Lに概ね沿う態様にて被加工物を分割することができる。   That is, in the case shown in FIG. 1, a plurality of irradiated regions that exist discretely along the planned processing line L, and a cleavage / cleavage surface formed between the plurality of irradiated regions, As a whole, it becomes a division starting point when the workpiece is divided along the planned machining line L. After the formation of the division starting point, the workpiece can be divided in a mode generally along the planned processing line L by performing division using a predetermined jig or apparatus.

なお、図1に示した場合においては、加工予定線が、a1軸方向、a2軸方向、a3軸方向のいずれかと垂直となるように、単位パルス光が照射されているが、これに代わり、加工予定線がa1軸方向、a2軸方向、a3軸方向のいずれかと平行となるように単位パルス光が照射される態様であってもよいし、あるいは、個々の被照射領域が、加工予定線Lを挟む2つの劈開/裂開容易方向に交互に沿う態様にて千鳥状に(ジグザグに)形成されるように、それぞれの被照射領域を形成する単位パルス光が照射される態様であってもよい。   In the case shown in FIG. 1, the unit pulse light is irradiated so that the planned processing line is perpendicular to any of the a1 axis direction, the a2 axis direction, and the a3 axis direction. A mode in which the unit pulse light is irradiated so that the processing line is parallel to any of the a1 axis direction, the a2 axis direction, and the a3 axis direction may be used. A mode in which unit pulse light that forms each irradiated region is irradiated so as to be formed in a zigzag manner (zigzag) in a mode along two cleavage / leaving easy directions sandwiching L. Also good.

以上のような劈開/裂開加工を実現するには、パルス幅の短い、短パルスのレーザー光を照射する必要がある。具体的には、パルス幅が100psec以下のレーザー光を用いることが必要である。例えば、1psec〜50psec程度のパルス幅を有するレーザー光を用いるのが好適である。   In order to realize the above cleavage / cleavage processing, it is necessary to irradiate a short pulse laser beam with a short pulse width. Specifically, it is necessary to use laser light having a pulse width of 100 psec or less. For example, it is preferable to use laser light having a pulse width of about 1 psec to 50 psec.

一方、単位パルス光の照射ピッチ(被照射スポットの中心間隔)は、4μm〜50μmの範囲で定められればよい。これよりも照射ピッチが大きいと、劈開/裂開容易方向における弱強度部分の形成が劈開/裂開面を形成し得るほどにまで進展しない場合が生じるため、上述のような劈開/裂開面からなる分割起点を確実に形成するという観点からは、好ましくない。なお、走査速度、加工効率、製品品質の点からは、照射ピッチは大きい方が好ましいが、劈開/裂開面の形成をより確実なものとするには、4μm〜30μmの範囲で定めるのが望ましく、4μm〜20μm程度であるのがより好適である。   On the other hand, the irradiation pitch of unit pulse light (center distance of irradiated spots) may be determined in the range of 4 μm to 50 μm. If the irradiation pitch is larger than this, the formation of the weak strength portion in the cleavage / cleavage easy direction may not progress to such an extent that a cleavage / cleavage surface can be formed. From the viewpoint of reliably forming the division starting point consisting of In view of scanning speed, processing efficiency, and product quality, it is preferable that the irradiation pitch is large. However, in order to make the formation of the cleavage / cleavage surface more reliable, it is determined within the range of 4 to 30 μm. Desirably, it is more preferably about 4 μm to 20 μm.

いま、レーザー光の繰り返し周波数がR(kHz)である場合、1/R(msec)ごとに単位パルス光がレーザー光源から発せられることになる。被加工物に対してレーザー光が相対的に速度V(mm/sec)で移動する場合、照射ピッチΔ(μm)は、Δ=V/Rで定まる。従って、レーザー光の走査速度Vと繰り返し周波数は、Δが数μm程度となるように定められる。例えば、走査速度Vは50mm/sec〜3000mm/sec程度であり、繰り返し周波数Rが1kHz〜200kHz、特には10kHz〜200kHz程度であるのが好適である。VやRの具体的な値は、被加工物の材質や吸収率、熱伝導率、融点などを勘案して適宜に定められてよい。   Now, when the repetition frequency of laser light is R (kHz), unit pulse light is emitted from the laser light source every 1 / R (msec). When the laser beam moves relative to the workpiece at a speed V (mm / sec), the irradiation pitch Δ (μm) is determined by Δ = V / R. Therefore, the scanning speed V and the repetition frequency of the laser beam are determined so that Δ is about several μm. For example, the scanning speed V is preferably about 50 mm / sec to 3000 mm / sec, and the repetition frequency R is preferably about 1 kHz to 200 kHz, particularly about 10 kHz to 200 kHz. Specific values of V and R may be appropriately determined in consideration of the material of the workpiece, the absorption rate, the thermal conductivity, the melting point, and the like.

レーザー光は、約1μm〜10μm程度のビーム径にて照射されることが好ましい。係る場合、レーザー光の照射におけるピークパワー密度はおおよそ0.1TW/cm2〜数10TW/cm2となる。 The laser beam is preferably irradiated with a beam diameter of about 1 μm to 10 μm. In such a case, the peak power density upon laser light irradiation is approximately 0.1 TW / cm 2 to several tens TW / cm 2 .

なお、レーザー光の照射エネルギー(パルスエネルギー)は0.1μJ〜50μJの範囲内で適宜に定められてよい。ただし、本実施の形態においては、後述する態様にて照射エネルギーの効率的利用を行うことから、0.1μJ〜10μJの範囲で十分に好適な加工が可能である。   The laser beam irradiation energy (pulse energy) may be appropriately determined within a range of 0.1 μJ to 50 μJ. However, in the present embodiment, since the irradiation energy is efficiently used in the manner described later, sufficiently suitable processing is possible in the range of 0.1 μJ to 10 μJ.

<レーザー加工装置の概要>
次に、上述した劈開/裂開加工を実現可能なレーザー加工装置について、その概要を説明する。
<Overview of laser processing equipment>
Next, the outline of the laser processing apparatus capable of realizing the above-described cleavage / dehiscence processing will be described.

図2は、係る加工を実現可能なレーザー加工装置50の構成を概略的に示す模式図である。レーザー加工装置50は、被加工物(以下、基板ともいう)10をその上に載置するステージ7と、レーザー加工装置50の種々の動作(観察動作、アライメント動作、加工動作など)を行うコントローラ1とを主として備え、ステージ7に載置された被加工物10に対しレーザー光LBを照射することによって被加工物10を加工することができるように構成されている。   FIG. 2 is a schematic diagram schematically showing a configuration of a laser processing apparatus 50 capable of realizing such processing. The laser processing apparatus 50 includes a stage 7 on which a workpiece (hereinafter also referred to as a substrate) 10 is placed, and a controller that performs various operations (observation operation, alignment operation, processing operation, etc.) of the laser processing apparatus 50. 1 is configured such that the workpiece 10 can be processed by irradiating the workpiece 10 placed on the stage 7 with the laser beam LB.

ステージ7は、移動機構7mによって水平方向に移動可能とされてなる。移動機構7mは、図示しない駆動手段の作用により水平面内で所定のXY2軸方向にステージ7を移動させる。これにより、レーザー光照射位置の移動などが実現されてなる。なお、移動機構7mについては、所定の回転軸を中心とした、水平面内における回転(θ回転)動作も、水平駆動と独立に行えるようになっている。   The stage 7 can be moved in the horizontal direction by a moving mechanism 7m. The moving mechanism 7m moves the stage 7 in a predetermined XY 2-axis direction within a horizontal plane by the action of a driving unit (not shown). Thereby, the movement of the laser beam irradiation position and the like are realized. As for the moving mechanism 7m, a rotation (θ rotation) operation in a horizontal plane around a predetermined rotation axis can be performed independently of horizontal driving.

また、レーザー加工装置50においては、図示しない撮像手段を通じて、該被加工物10をレーザー光が照射される側(これを表面と称する)から直接に観測する表面観察や、ステージ7に載置された側(これを裏面と称する)から該ステージ7を介して観察する裏面観察などを行えるようになっている。   Further, in the laser processing apparatus 50, surface observation for directly observing the workpiece 10 from the side irradiated with the laser light (referred to as a surface) through an imaging unit (not shown) or the stage 10 is placed on the stage 7. Backside observation in which observation is performed through the stage 7 from the other side (referred to as the backside) can be performed.

ステージ7は、上述したように、石英など透明な部材で形成されているが、その内部には、被加工物10を吸着固定するための吸気通路となる図示しない吸引用配管が設けられてなる。吸引用配管は、例えば、ステージ7の所定位置を機械加工により削孔することにより設けられる。   As described above, the stage 7 is formed of a transparent member such as quartz, and a suction pipe (not shown) serving as an intake passage for adsorbing and fixing the workpiece 10 is provided therein. . The suction pipe is provided, for example, by drilling a predetermined position of the stage 7 by machining.

被加工物10をステージ7の上に載置した状態で、例えば吸引ポンプなどの吸引手段11により吸引用配管に対し吸引を行い、吸引用配管のステージ7載置面側先端に設けられた吸引孔に対し負圧を与えることで、被加工物10(および透明基板保護シート4)がステージ7に固定されるようになっている。なお、図2においては、加工対象である被加工物10が透明基板保護シート4に貼り付けられている場合を例示しているが、透明基板保護シート4の貼付は必須ではない。   With the workpiece 10 placed on the stage 7, suction is performed on the suction pipe by the suction means 11 such as a suction pump, for example, and the suction provided at the stage 7 mounting surface side tip of the suction pipe. The workpiece 10 (and the transparent substrate protection sheet 4) is fixed to the stage 7 by applying a negative pressure to the holes. In addition, in FIG. 2, although the case where the to-be-processed object 10 is affixed on the transparent substrate protection sheet 4 is illustrated, sticking of the transparent substrate protection sheet 4 is not essential.

より詳細にいえば、レーザー加工装置50においては、レーザー光源SLからレーザー光LBを発し、図示を省略する鏡筒内に備わるダイクロイックミラー51にて反射させた後、該レーザー光LBを、ステージ7に載置された被加工物10の被加工部位にて合焦するよう集光レンズ52にて集光し、被加工物10に照射する。係るレーザー光LBの照射と、ステージ7の移動とを組み合わせることによって、レーザー光LBを被加工物10に対して相対的に走査させつつ被加工物10の加工を行えるようになっている。例えば、被加工物10を分割するために、被加工物10の表面に溝加工(スクライビング)を施す加工などが行える。   More specifically, in the laser processing apparatus 50, the laser light LB is emitted from the laser light source SL, reflected by a dichroic mirror 51 provided in a lens barrel (not shown), and then the laser light LB is supplied to the stage 7 Then, the light is condensed by the condenser lens 52 so as to be focused on the part to be processed of the workpiece 10 placed on the workpiece 10 and irradiated onto the workpiece 10. By combining the irradiation of the laser beam LB and the movement of the stage 7, the workpiece 10 can be processed while the laser beam LB is scanned relative to the workpiece 10. For example, in order to divide the workpiece 10, processing such as grooving (scribing) can be performed on the surface of the workpiece 10.

レーザー光源SLとしては、Nd:YAGレーザーを用いるのが好適な態様である。あるいは、Nd:YVO4レーザーやその他の固体レーザーを用いる態様であってもよい。レーザー光源SLの構成の詳細については後述する。 As the laser light source SL, an Nd: YAG laser is preferably used. Alternatively, an embodiment using an Nd: YVO 4 laser or other solid-state laser may be used. Details of the configuration of the laser light source SL will be described later.

また、レーザー光源SLから発せられるレーザー光LBの出射制御や、パルスの繰り返し周波数、パルス幅の調整などは、コントローラ1の照射制御部23により実現される。加工モード設定データD2に従った所定の設定信号が加工処理部25から照射制御部23に対し発せられると、照射制御部23は、該設定信号に従って、レーザー光LBの照射条件を設定する。   Further, the emission control of the laser beam LB emitted from the laser light source SL, adjustment of the pulse repetition frequency and pulse width, and the like are realized by the irradiation control unit 23 of the controller 1. When a predetermined setting signal according to the processing mode setting data D2 is issued from the processing unit 25 to the irradiation control unit 23, the irradiation control unit 23 sets the irradiation condition of the laser beam LB according to the setting signal.

本実施の形態においては、レーザー光源SLとしては、波長が500nm〜1600nmのものを用いる。また、上述した加工パターンでの加工を実現するべく、レーザー光LBのパルス幅は1psec〜50psec程度である必要がある。また、繰り返し周波数Rは10kHz〜200kHz程度、レーザー光の照射エネルギー(パルスエネルギー)は0.1μJ〜50μJ程度であるのが好適である。係る場合レーザー光LBの照射におけるピークパワー密度はおおよそ0.1TW/cm2〜数10TW/cm2となる。 In the present embodiment, the laser light source SL having a wavelength of 500 nm to 1600 nm is used. Further, in order to realize the processing with the processing pattern described above, the pulse width of the laser beam LB needs to be about 1 psec to 50 psec. The repetition frequency R is preferably about 10 kHz to 200 kHz, and the laser beam irradiation energy (pulse energy) is preferably about 0.1 μJ to 50 μJ. In such a case, the peak power density in the irradiation with the laser beam LB is approximately 0.1 TW / cm 2 to several tens TW / cm 2 .

コントローラ1は、上述の各部の動作を制御し、後述する種々の態様での被加工物10の加工処理を実現させる制御部2と、レーザー加工装置50の動作を制御するプログラム3pや加工処理の際に参照される種々のデータを記憶する記憶部3とをさらに備える。   The controller 1 controls the operation of each of the above-described units, and implements a control unit 2 that realizes processing of the workpiece 10 in various modes to be described later, a program 3p that controls the operation of the laser processing apparatus 50, and processing processing. It further includes a storage unit 3 for storing various data referred to at the time.

制御部2は、例えばパーソナルコンピュータやマイクロコンピュータなどの汎用のコンピュータによって実現されるものであり、記憶部3に記憶されているプログラム3pが該コンピュータに読み込まれ実行されることにより、種々の構成要素が制御部2の機能的構成要素として実現される。   The control unit 2 is realized by a general-purpose computer such as a personal computer or a microcomputer, for example, and various components can be obtained by reading and executing the program 3p stored in the storage unit 3 into the computer. Is realized as a functional component of the control unit 2.

具体的には、制御部2は、移動機構7mによるステージ7の駆動や集光レンズ52の合焦動作など、加工処理に関係する種々の駆動部分の動作を制御する駆動制御部21と、図示しない撮像手段による被加工物10の撮像を制御する撮像制御部22と、レーザー光源SLからのレーザー光LBの照射を制御する照射制御部23と、吸引手段11によるステージ7への被加工物10の吸着固定動作を制御する吸着制御部24と、与えられた加工位置データD1および加工モード設定データD2に従って加工対象位置への加工処理を実行させる加工処理部25とを、主として備える。   Specifically, the control unit 2 includes a drive control unit 21 that controls operations of various drive parts related to processing such as driving of the stage 7 by the moving mechanism 7m and focusing operation of the condenser lens 52. An imaging control unit 22 that controls the imaging of the workpiece 10 by the imaging unit that does not, an irradiation control unit 23 that controls the irradiation of the laser beam LB from the laser light source SL, and the workpiece 10 on the stage 7 by the suction unit 11. Are mainly provided with a suction control unit 24 for controlling the suction fixing operation and a processing unit 25 for executing processing on the processing target position in accordance with the given processing position data D1 and processing mode setting data D2.

記憶部3は、ROMやRAMおよびハードディスクなどの記憶媒体によって実現される。なお、記憶部3は、制御部2を実現するコンピュータの構成要素によって実現される態様であってもよいし、ハードディスクの場合など、該コンピュータとは別体に設けられる態様であってもよい。   The storage unit 3 is realized by a storage medium such as a ROM, a RAM, and a hard disk. The storage unit 3 may be implemented by a computer component that implements the control unit 2, or may be provided separately from the computer, such as a hard disk.

なお、レーザー加工装置50に対してオペレータが与える種々の入力指示は、コントローラ1において実現されるGUIを利用して行われるのが好ましい。例えば、加工処理部25の作用により加工処理用メニューがGUIにて提供される。   Various input instructions given by the operator to the laser processing apparatus 50 are preferably performed using a GUI realized in the controller 1. For example, a processing menu is provided on the GUI by the operation of the processing unit 25.

また、以上のような構成を有するレーザー加工装置50は、レーザー光源SLからのレーザー光LBの照射条件とステージ7を移動させることによる被加工物10に対するレーザー光LBの走査条件との組合せを違えることで、種々の加工モードを選択的に行えるようになっているのが好ましい。例えば、上述の劈開/裂開加工に適した加工条件で加工を行うモードのほか、被加工領域が連続的に形成されるような加工条件での加工が行うモードが選択可能であるのが好適である。   Further, the laser processing apparatus 50 having the above configuration differs in the combination of the irradiation condition of the laser beam LB from the laser light source SL and the scanning condition of the laser beam LB on the workpiece 10 by moving the stage 7. Thus, it is preferable that various processing modes can be selectively performed. For example, it is preferable to select a mode in which processing is performed under processing conditions suitable for the above-described cleavage / dehissing processing, as well as processing under processing conditions in which a region to be processed is continuously formed. It is.

加工モードは、例えば、加工処理部25の作用によりコントローラ1においてオペレータに利用可能に提供される加工処理メニューに従って選択できるのが好適である。コントローラ1の記憶部3には、被加工物における加工予定位置を記述した加工位置データD1が記憶されるとともに、個々の加工モードにおけるレーザー加工の態様に応じた、レーザー光の個々のパラメータについての条件やステージ7の駆動条件(あるいはそれらの設定可能範囲)などが記述された加工モード設定データD2が記憶されている。加工処理部25は、加工位置データD1を取得するとともに選択された加工モードに対応する条件を加工モード設定データD2から取得し、当該条件に応じた動作が実行されるよう、駆動制御部21や照射制御部23その他を通じて対応する各部の動作を制御する。   It is preferable that the processing mode can be selected according to a processing menu provided to the operator in the controller 1 by the operation of the processing unit 25, for example. The storage unit 3 of the controller 1 stores processing position data D1 describing a processing position to be processed in the workpiece, and for each parameter of the laser beam according to the mode of laser processing in each processing mode. Processing mode setting data D2 in which conditions and driving conditions of stage 7 (or their settable ranges) are described is stored. The processing unit 25 acquires the processing position data D1 and the conditions corresponding to the selected processing mode from the processing mode setting data D2, and the drive control unit 21 or the like so that the operation according to the conditions is executed. The operation of each corresponding unit is controlled through the irradiation control unit 23 and others.

<レーザー光源>
図3は、レーザー加工装置50が備えるレーザー光源SLの構成を示す図である。本実施の形態において用いるレーザー光源SLは、チャープパルス増幅(CPA)法により高強度で超短パルスのレーザー出力が可能となっている。係るレーザー光源SLは、オシレータ101と、パルス伸長器102と、第1偏光子103と、ファラデー回転子104と、出力増幅器105と、パルス圧縮器106とを備える。
<Laser light source>
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the laser light source SL provided in the laser processing apparatus 50. The laser light source SL used in the present embodiment is capable of high-intensity and ultrashort pulse laser output by the chirp pulse amplification (CPA) method. The laser light source SL includes an oscillator 101, a pulse stretcher 102, a first polarizer 103, a Faraday rotator 104, an output amplifier 105, and a pulse compressor 106.

図3に示すように、オシレータ101と、パルス伸長器102と、第1偏光子103と、ファラデー回転子104と、出力増幅器105とは、第1光路OP1上にこの順に配置されてなる。また、パルス圧縮器106は、第1偏光子103から分岐する第2光路OP2上に配置されてなる。   As shown in FIG. 3, the oscillator 101, the pulse stretcher 102, the first polarizer 103, the Faraday rotator 104, and the output amplifier 105 are arranged in this order on the first optical path OP1. The pulse compressor 106 is arranged on the second optical path OP2 branched from the first polarizer 103.

オシレータ101は、あらかじめ設定された繰り返し周波数Rの逆数である出力周期で、フェムト秒(fsec)オーダーもしくはピコ秒(psec)オーダーのパルス幅のパルス光(第1パルス光)PL1を出力するレーザー発振器である。オシレータ101は、モード同期レーザー発振器からなるのが好適な一例である。なお、以下においては、オシレータ101内部におけるパルスの発振周期をX(nsec)とする。   The oscillator 101 is a laser oscillator that outputs pulsed light (first pulsed light) PL1 having a pulse width of femtosecond (fsec) order or picosecond (psec) order with an output period that is a reciprocal of a preset repetition frequency R. It is. The oscillator 101 is preferably an example of a mode-locked laser oscillator. In the following description, the pulse oscillation period inside the oscillator 101 is assumed to be X (nsec).

パルス伸長器102は、オシレータ101から出力された第1パルス光PL1のパルス幅を、該第1パルス光PL1のスペクトル幅を利用して拡張し、第1パルス光PL1の103倍〜105倍程度のパルス幅を有する第2パルス光PL2として出射する。パルス伸長器102は、例えばバルク型の回折格子対(グレーティングペア)やファイバーなどからなる。 The pulse expander 102 expands the pulse width of the first pulse light PL1 output from the oscillator 101 by using the spectrum width of the first pulse light PL1, and is 10 3 times to 10 5 times the first pulse light PL1. The light is emitted as the second pulsed light PL2 having a pulse width of about twice. The pulse stretcher 102 is made of, for example, a bulk type diffraction grating pair (grating pair) or a fiber.

第1偏光子103は、パルス伸長器102とファラデー回転子104との間に設けられ、パルス伸長器102から出射された第2パルス光PL2を第1光路OP1上のファラデー回転子104に向けて透過させる一方で、出力増幅器105から出射されてファラデー回転子104を通った第3パルス光PL3は第2光路OP2へと反射させる。   The first polarizer 103 is provided between the pulse stretcher 102 and the Faraday rotator 104, and directs the second pulse light PL2 emitted from the pulse stretcher 102 toward the Faraday rotator 104 on the first optical path OP1. While transmitting, the third pulse light PL3 emitted from the output amplifier 105 and passing through the Faraday rotator 104 is reflected to the second optical path OP2.

ファラデー回転子104は、パルス伸長器102から第1偏光子103を経て入射した第2パルス光PL2を偏光させて第3パルス光PL3として出力増幅器105に向けて出射する一方、出力増幅器105から入射した第4パルス光PL4を偏光させて第5パルス光PL5として第1偏光子103に向けて出射する。   The Faraday rotator 104 polarizes the second pulsed light PL2 incident from the pulse stretcher 102 via the first polarizer 103 and emits it as the third pulsed light PL3 toward the output amplifier 105, while entering from the output amplifier 105. The fourth pulsed light PL4 is polarized and emitted toward the first polarizer 103 as the fifth pulsed light PL5.

出力増幅器105は、ファラデー回転子104から入射した第3パルス光PL3を内部で増幅し、これにより得られた増幅光である第4パルス光PL4を所定のタイミングで出射する。より詳細には、出力増幅器105は、第1増幅ミラー105aと、第2増幅ミラー105bと、増幅媒体105cと、ポッケルスセル(ポッケルス結晶)105dと、第2偏光子105eと、中間ミラー105fとを備える。   The output amplifier 105 internally amplifies the third pulse light PL3 incident from the Faraday rotator 104, and emits the fourth pulse light PL4, which is the amplified light obtained thereby, at a predetermined timing. More specifically, the output amplifier 105 includes a first amplification mirror 105a, a second amplification mirror 105b, an amplification medium 105c, a Pockels cell (Pockels crystal) 105d, a second polarizer 105e, and an intermediate mirror 105f. Prepare.

出力増幅器105においては、第2偏光子105eと、ポッケルスセル105dと、第1増幅ミラー105aとが、第1光路OP1上にファラデー回転子104に続いてこの順に配置されてなる。また、第2偏光子105eから分岐する第3光路OP3上に、中間ミラー105fと、増幅媒体105cと、第2増幅ミラー105bとがこの順に配置されてなる。なお、以降においては、便宜上、第1光路OP1と重複する第1増幅ミラー105aから第2偏光子105eに至る部分も含めて、第1増幅ミラー105aから第2増幅ミラー105bまでを第3光路OP3と称することとする。   In the output amplifier 105, the second polarizer 105e, the Pockels cell 105d, and the first amplification mirror 105a are arranged in this order after the Faraday rotator 104 on the first optical path OP1. Further, the intermediate mirror 105f, the amplification medium 105c, and the second amplification mirror 105b are arranged in this order on the third optical path OP3 branched from the second polarizer 105e. Hereinafter, for the sake of convenience, the third optical path OP3 from the first amplification mirror 105a to the second amplification mirror 105b is also included for the sake of convenience, including the portion from the first amplification mirror 105a overlapping the first optical path OP1 to the second polarizer 105e. It shall be called.

係る構成を有する出力増幅器105においては、概略、ファラデー回転子104から入射し、第2偏光子105eおよびポッケルスセル105dを経た第3パルス光PL3が、矢印AR1にて示すように第1増幅ミラー105aと第2増幅ミラー105bとの間で繰り返し反射される度に、増幅媒体105cにおいて増幅されるようになっている。第3パルス光PL3は、例えば、パルスエネルギーが1010倍程度となる程度に増幅される。なお、以下においては、第1増幅ミラー105aと第2増幅ミラー105bとの間におけるパルス光の往復周期(第3光路OP3を往復するのに要する時間)をY(nsec)とする。 In the output amplifier 105 having such a configuration, the third pulsed light PL3 that is incident from the Faraday rotator 104 and passes through the second polarizer 105e and the Pockels cell 105d is roughly expressed by the first amplification mirror 105a as indicated by an arrow AR1. Each time the light is repeatedly reflected between the second amplification mirror 105b and the second amplification mirror 105b, it is amplified in the amplification medium 105c. For example, the third pulsed light PL3 is amplified so that the pulse energy becomes about 10 10 times. In the following description, the reciprocating cycle of the pulsed light (the time required for reciprocating the third optical path OP3) between the first amplifying mirror 105a and the second amplifying mirror 105b is Y (nsec).

増幅媒体105cは、レーザー光源SLから出射しようとするレーザー光LBの波長に応じて選択されればよい。例えば、上述のようにレーザー光源SLをNd:YAGレーザーとして構成する場合であれば、ネオジウム(Nd)を添加したY3Al512結晶(Nd:YAG結晶)を増幅媒体105cとして用いる態様であってもよい。なお、増幅媒体105cにおける増幅は、照射制御部23の制御のもと、図示しない励起源による励起によって行われる。 The amplification medium 105c may be selected according to the wavelength of the laser beam LB to be emitted from the laser light source SL. For example, when the laser light source SL is configured as an Nd: YAG laser as described above, Y 3 Al 5 O 12 crystal (Nd: YAG crystal) added with neodymium (Nd) is used as the amplification medium 105c. There may be. Note that amplification in the amplification medium 105c is performed by excitation with an excitation source (not shown) under the control of the irradiation control unit 23.

また、ポッケルスセル105dと第2偏光子105eとは、出力増幅器105からの第4パルス光PL4の出射を制御するために設けられてなる。ポッケルスセル105dは、KDP(KH2PO4)結晶などからなり、印加される電圧に応じて光の偏光状態を変化させる機能を有する。係るポッケルスセル105dへの電圧印加は、照射制御部23によって制御される。第2偏光子105eは、ファラデー回転子104から出射された第3パルス光PL3を第1増幅ミラー105aに向けて透過させる一方で、第1増幅ミラー105aで反射されてポッケルスセル105dを通った第3パルス光PL3は、ポッケルスセル105dで与えられる偏光状態に応じて透過もしくは反射させる。 The Pockels cell 105d and the second polarizer 105e are provided to control the emission of the fourth pulsed light PL4 from the output amplifier 105. The Pockels cell 105d is made of a KDP (KH 2 PO 4 ) crystal or the like and has a function of changing the polarization state of light according to an applied voltage. The voltage application to the Pockels cell 105d is controlled by the irradiation control unit 23. The second polarizer 105e transmits the third pulsed light PL3 emitted from the Faraday rotator 104 toward the first amplification mirror 105a, while being reflected by the first amplification mirror 105a and passed through the Pockels cell 105d. The three-pulse light PL3 is transmitted or reflected according to the polarization state given by the Pockels cell 105d.

より詳細には、ポッケルスセル105dは、ファラデー回転子104から出射され、第2偏光子105eを透過した第3パルス光PL3、および、第2増幅ミラー105bで反射されて第3光路OP3上を進んできた第3パルス光PL3が入射するタイミングにおいては、これらの光をそのまま透過させるようにその印加電圧が制御される。一方、第1増幅ミラー105aで反射された第3パルス光PL3もしくはその増幅光である第4パルス光PL4が入射するタイミングでは、これを外部へと出射させずさらに増幅させる場合であれば、ポッケルスセル105dへの印加電圧は、第3パルス光PL3もしくは第4パルス光PL4が第2偏光子105eで反射される偏光状態となるように制御される。一方で第4パルス光PL4を出力増幅器105の外部へと出射させる場合であれば、ポッケルスセル105dへの印加電圧は、第4パルス光PL4が第2偏光子105eを透過可能な偏光状態となるように制御される。なお、以降においては、第4パルス光PL4を出力増幅器105の外部へと出射させることを、パルス光を「抜き出す」とも称する。また、第4パルス光PL4が出力増幅器105から抜き出される場合のポッケルスセル105dへの印加電圧を「抜き出し電圧」と称し、第4パルス光PL4が出力増幅器105内で増幅される場合のポッケルスセル105dへの印加電圧を「増幅電圧」と称する。   More specifically, the Pockels cell 105d is emitted from the Faraday rotator 104, reflected by the third pulse light PL3 transmitted through the second polarizer 105e, and the second amplification mirror 105b, and travels on the third optical path OP3. At the timing when the generated third pulsed light PL3 is incident, the applied voltage is controlled so that these lights are transmitted as they are. On the other hand, at the timing when the third pulse light PL3 reflected by the first amplification mirror 105a or the fourth pulse light PL4 that is the amplified light is incident, if the light is not emitted to the outside but is further amplified, Pockels The voltage applied to the cell 105d is controlled so that the third pulsed light PL3 or the fourth pulsed light PL4 is in a polarization state reflected by the second polarizer 105e. On the other hand, if the fourth pulse light PL4 is emitted to the outside of the output amplifier 105, the voltage applied to the Pockels cell 105d is in a polarization state in which the fourth pulse light PL4 can pass through the second polarizer 105e. To be controlled. Hereinafter, emitting the fourth pulsed light PL4 to the outside of the output amplifier 105 is also referred to as “extracting” the pulsed light. Also, the voltage applied to the Pockels cell 105 d when the fourth pulse light PL 4 is extracted from the output amplifier 105 is referred to as “extraction voltage”, and the Pockels cell when the fourth pulse light PL 4 is amplified in the output amplifier 105. The voltage applied to 105d is referred to as “amplified voltage”.

中間ミラー105fは、出力増幅器105のサイズ上の制約等のために、第3光路OP3の向きを変化させるべく設けられてなる。出力増幅器105が中間ミラー105fを備えることは必須の態様ではない。あるいは、図3においては1つの中間ミラー105fを備える態様を例示しているが、出力増幅器105においては、さらに多くの中間ミラー105fが、第1光路OP1上あるいは第3光路OP3に設けられる態様であってもよい。   The intermediate mirror 105f is provided to change the direction of the third optical path OP3 due to restrictions on the size of the output amplifier 105 and the like. It is not an essential aspect that the output amplifier 105 includes the intermediate mirror 105f. Alternatively, FIG. 3 illustrates an example in which one intermediate mirror 105f is provided, but in the output amplifier 105, more intermediate mirrors 105f are provided on the first optical path OP1 or the third optical path OP3. There may be.

出力増幅器105から出射された(抜き出された)第4パルス光PL4は、上述のようにファラデー回転子104において再び偏光されて、第5パルス光PL5となる。第5パルス光PL5は、第1偏光子103において反射され、第2光路OP2上を進んでパルス圧縮器106に入射する。   The fourth pulse light PL4 emitted (extracted) from the output amplifier 105 is again polarized by the Faraday rotator 104 as described above to become the fifth pulse light PL5. The fifth pulsed light PL5 is reflected by the first polarizer 103, travels on the second optical path OP2, and enters the pulse compressor 106.

パルス圧縮器106は、入射した第5パルス光PL5のパルス幅を圧縮して第5パルス光PL5の1/10倍〜1/105倍程度のパルス幅を有する超短パルスの第6パルス光PL6として出射する。パルス圧縮器106は、パルス伸長器102と同様に、例えばバルク型の回折格子対(グレーティングペア)などからなる。 The pulse compressor 106 compresses the pulse width of the incident fifth pulse light PL5 and has an ultrashort sixth pulse light having a pulse width of about 1/10 to 1/10 5 times the fifth pulse light PL5. It emits as PL6. Similar to the pulse stretcher 102, the pulse compressor 106 includes, for example, a bulk-type diffraction grating pair (grating pair).

以上のような構成を有するレーザー光源SLにおいては、概略、オシレータ101から出力されたパルスエネルギーの小さい超短パルス光が、パルス伸長器102にてパルス幅を伸長され、出力増幅器105にて増幅されたうえで、パルス圧縮器106でパルス幅を圧縮されたうえで、レーザー光LBとして外部へと出射されるようになっている。例えば、オシレータ101から100fsecのパルス幅と100nJのパルスエネルギーとを有して出射されたパルス光について、パルス伸長器102でパルス幅を1nsecに伸長した後、出力増幅器105でパルスエネルギーを10Jに増幅し、さらにはパルス圧縮器106でパルス幅を再び100fsecに圧縮すれば、超短パルスでかつパルスエネルギーの非常に大きなレーザー光LBを出射することが可能となる。   In the laser light source SL having the above-described configuration, the ultrashort pulse light with a small pulse energy output from the oscillator 101 is roughly expanded in pulse width by the pulse expander 102 and amplified by the output amplifier 105. In addition, after the pulse width is compressed by the pulse compressor 106, the laser beam LB is emitted to the outside. For example, pulse light emitted from the oscillator 101 with a pulse width of 100 fsec and a pulse energy of 100 nJ is expanded by the pulse expander 102 to 1 nsec, and then amplified by the output amplifier 105 to 10 J. Furthermore, if the pulse width is again compressed to 100 fsec by the pulse compressor 106, it becomes possible to emit a laser beam LB with an ultrashort pulse and a very large pulse energy.

なお、レーザー光LBを、Nd:YAGレーザーの3倍高調波のような高調波として出力する場合であれば、パルス圧縮器106から出射された光を図示しない非線形光学結晶に入射させ、その波長を変換するようにすればよい。   In the case where the laser beam LB is output as a harmonic such as the third harmonic of the Nd: YAG laser, the light emitted from the pulse compressor 106 is incident on a nonlinear optical crystal (not shown), and its wavelength Should be converted.

<ダブルパルス化によるパルスエネルギーの利用効率向上>
上述した原理で実現される劈開/裂開加工は、上述したように、個々の被照射領域の中心部分にて物質の変質・溶融・蒸発除去などを生じさせることにより、被照射領域間に劈開/裂開を進展させる手法である。それゆえ、被照射領域にて必要以上の加工がなされる必要はなく、むしろ、被照射領域から劈開/裂開容易方向に対して確実に劈開/裂開を進展させることが求められる。
<Improvement of pulse energy utilization efficiency by double pulse>
As described above, the cleavage / cleaving process realized by the above-described principle is performed between the irradiated regions by causing alteration, melting, evaporation removal, etc. of the substance in the central portion of each irradiated region. / This is a technique for developing dehiscence. Therefore, it is not necessary to perform more than necessary processing in the irradiated region. Rather, it is required to make sure that the cleavage / dehiscence progresses from the irradiated region in the easy cleavage / dehiscence direction.

例えば、パルスエネルギーが大きくパルス幅が小さい単位パルス光を照射した場合、被照射領域に与えるエネルギーが過剰となって被照射領域に必要以上のダメージを与える一方で、劈開/裂開が好適に進展しないことが起こり得る。これは、照射された単位パルス光のエネルギーが、劈開/裂開の進展に十分に振り向けられないためである。より詳細にいえば、電子系のエネルギー吸収から当該エネルギーによる分子系の振動への遷移には10psec程度の時間を要すると考えられている。従って、照射された単位パルス光のエネルギーを、物質の変質・溶融・蒸発除去等による弱強度部分の形成とその後の劈開/裂開の進展とに適切に振り分けることができれば、レーザー光のエネルギー利用効率が高まることになる。   For example, when unit pulse light with a large pulse energy and a small pulse width is irradiated, the energy applied to the irradiated region becomes excessive and damages the irradiated region more than necessary, but cleavage / dehiscence progresses favorably. It can happen that not. This is because the energy of the irradiated unit pulse light cannot be sufficiently directed to the progress of cleavage / dehiscence. More specifically, it is considered that the transition from the energy absorption of the electronic system to the vibration of the molecular system by the energy requires about 10 psec. Therefore, if the energy of the irradiated unit pulsed light can be appropriately distributed to the formation of weak parts due to alteration / melting / evaporation removal, etc. of the substance and the subsequent cleavage / dehiscence progress, the use of laser light energy Efficiency will increase.

本実施の形態においては、このようなエネルギー利用効率の向上を、レーザー光源SLからのパルス光の取り出し態様を工夫し、繰り返し周波数Rの逆数である個々の単位パルス光の本来の出射周期が到来する度に、当該出射周期に比して極めて短時間で2つの超短パルスを連続的に出射させ、これら2つの超短パルスを実質的に同一の被照射領域に照射させることによって実現する。これにより、被加工物に対してより確実に劈開/裂開を生じさせることができる。   In the present embodiment, such an improvement in energy utilization efficiency is devised in the manner of extracting pulsed light from the laser light source SL, and the original emission period of individual unit pulsed light that is the reciprocal of the repetition frequency R has arrived. Each time, two ultrashort pulses are continuously emitted in an extremely short time compared to the emission period, and these two ultrashort pulses are irradiated onto substantially the same irradiated region. Thereby, cleavage / dehiscence can be more reliably caused to the workpiece.

以降、係る態様でのレーザー光LBの出射態様を、ダブルパルス化と称する。図4は、ダブルパルス化されたレーザー光LBの単位パルス光PLのプロファイル(時間変化)を模式的に示す図である。図4に示す場合においては、レーザー光LBがダブルパルス化されることで、単位パルス光PLが、ある時刻t1で出射される先パルス光PLαと、その後ある時刻t2で出射される後パルス光PLβとから構成されてなる。   Hereinafter, the emission mode of the laser beam LB in this mode is referred to as double pulse. FIG. 4 is a diagram schematically showing a profile (time change) of the unit pulse light PL of the laser light LB that has been double-pulsed. In the case shown in FIG. 4, the unit pulsed light PL is emitted at a certain time t1 and the subsequent pulsed light emitted at a certain time t2 after the laser light LB is double-pulsed. And PLβ.

例えば、劈開/裂開加工におけるレーザー光LBの繰り返し周波数Rは上述のように1kHz〜200kHzであることから、その逆数である単位パルス光PLの本来の出射周期Tは5μsec〜1msec程度であるところ、先パルス光PLαと後パルス光PLβの出射間隔(t2−t1)は、これに比べて極めて短い数nsec〜数十nsecオーダーとなっている。   For example, since the repetition frequency R of the laser beam LB in the cleavage / cleavage processing is 1 kHz to 200 kHz as described above, the original emission period T of the unit pulse light PL, which is the reciprocal number thereof, is about 5 μsec to 1 msec. The emission interval (t2-t1) between the pre-pulse light PLα and the post-pulse light PLβ is on the order of several nanoseconds to several tens of nanoseconds, which is much shorter than this.

より詳細には、先パルス光PLαで物質の変質・溶融・蒸発除去等を生じさせて弱強度部分を形成し、該弱強度部分が瞬間的な高温状態にあるタイミングで後パルス光PLβを照射させることで該弱強度部分から劈開/裂開を進展させるようにする。係る場合において、先パルス光PLαと後パルス光PLβとを、それぞれの役割に必要十分なパルスエネルギーで照射させることで、エネルギー利用効率の高い劈開/裂開加工が実現されることになる。さらにいえば、先パルス光PLαのパルスエネルギーよりも後パルス光PLβのパルスエネルギーを大きくした方が、より効率的な劈開/裂開加工が可能となる。   More specifically, the pre-pulse light PLα causes alteration, melting, evaporation and the like of the substance to form a weak intensity portion, and the post-pulse light PLβ is irradiated at a timing when the weak intensity portion is in an instantaneous high temperature state. By doing so, cleavage / dehiscence progresses from the weak strength portion. In such a case, cleavage with high energy utilization efficiency is realized by irradiating the pre-pulse light PLα and the post-pulse light PLβ with the pulse energy necessary and sufficient for each role. Furthermore, more efficient cleavage / cleavage processing is possible when the pulse energy of the post-pulse light PLβ is larger than the pulse energy of the pre-pulse light PLα.

なお、確認的にいえば、本実施の形態においては、上述のように、レーザー光を50mm/sec〜3000mm/sec程度の走査速度で相対的に走査しつつ加工を行うので、厳密にいえば、先パルス光PLαと後パルス光PLβとが同一の被照射領域に照射されることはあり得ないことになる。なぜならば、先パルス光PLαが照射された後、後パルス光PLβが照射されるまでの間も、レーザー光源SLと被加工物とは相対移動しているため、先パルス光PLαと後パルス光PLβとによる被照射領域の形成位置は異なるはずだからである。しかしながら、例えば、レーザー光LBの走査速度が3000mm/sec(=3m/sec)であり、先パルス光PLαと後パルス光PLβとの出射間隔が若干大きめの100nsecである場合を想定しても、両位置の計算上のずれは、300nmに過ぎない。一方で、レーザー光のビーム径は約1μm〜10μm程度であり、劈開/裂開加工に際して被加工物10に形成される被照射領域同士の間隔は4μm〜50μmである。300nmという値は後者の約1/100〜1/1000程度であって十分に誤差の範囲内とみなせる。ゆえに、加工を行う上において先パルス光PLαと後パルス光PLβとは実質的に同一の被照射領域に照射されるとしても、何ら差し支えはない。このことは、先パルス光PLαと後パルス光PLβとの出射を、事実上、1つの単位パルス光PLの出射として取り扱えることを意味している。   For confirmation, in the present embodiment, as described above, processing is performed while relatively scanning the laser beam at a scanning speed of about 50 mm / sec to 3000 mm / sec. The first pulsed light PLα and the postpulsed light PLβ cannot be irradiated to the same irradiated region. This is because, since the laser light source SL and the workpiece are relatively moved after the irradiation with the pre-pulse light PLα and before the irradiation with the post-pulse light PLβ, the pre-pulse light PLα and the post-pulse light are emitted. This is because the position of the irradiated region formed by PLβ should be different. However, for example, assuming that the scanning speed of the laser beam LB is 3000 mm / sec (= 3 m / sec) and the emission interval between the pre-pulse light PLα and the post-pulse light PLβ is 100 nsec, which is slightly larger, The calculated shift in both positions is only 300 nm. On the other hand, the beam diameter of the laser beam is about 1 μm to 10 μm, and the distance between irradiated regions formed on the workpiece 10 during the cleavage / cleavage processing is 4 μm to 50 μm. The value of 300 nm is about 1/100 to 1/1000 of the latter, and can be regarded as being sufficiently within the error range. Therefore, there is no problem even when the pre-pulse light PLα and the post-pulse light PLβ are irradiated to substantially the same irradiated region in processing. This means that the emission of the pre-pulse light PLα and the post-pulse light PLβ can be practically handled as the emission of one unit pulse light PL.

<ダブルパルス化の第1の態様>
次に、ダブルパルス化の具体的態様について詳説する。本実施の形態では、2通りの態様を説明する。
<First Mode of Double Pulse>
Next, a specific mode of double pulsing will be described in detail. In this embodiment, two modes will be described.

図5は、出力増幅器105におけるパルス光の増幅と出力増幅器105からのパルス光の抜き出しについて説明するための図である。図5(a)は、ダブルパルス化を行わない通常の場合の様子を示している。図5(b)は、ダブルパルス化の第1の態様の様子を模式的に示している。より詳細には、図5(a)、(b)に示すプロファイルは、第1増幅ミラー105aの側からポッケルスセル105dに入射する第3パルス光PL3もしくはその増幅光である第4パルス光PL4のパルスエネルギーの時間変化を示している。   FIG. 5 is a diagram for explaining amplification of pulsed light in the output amplifier 105 and extraction of pulsed light from the output amplifier 105. FIG. 5A shows a normal case where double pulsing is not performed. FIG. 5B schematically shows the state of the first mode of double pulsing. More specifically, the profiles shown in FIGS. 5A and 5B are obtained from the third pulse light PL3 incident on the Pockels cell 105d from the first amplification mirror 105a side or the fourth pulse light PL4 that is the amplified light. The time change of pulse energy is shown.

上述のように、出力増幅器105には、オシレータ101から出力された第1パルス光PL1を伸長および偏光させてなる第3パルス光PL3が、繰り返し周波数Rで定まる周期ごとに入射する。入射したそれぞれの第3パルス光PL3は、出力増幅器105の内部で増幅される。具体的には、ポッケルスセル105dに増幅電圧が与えられることで、第3パルス光PL3が、第3光路OP3を往復周期Y(nsec)で繰り返し往復し、増幅媒体105cを通過する度に増幅される。それゆえ、図5(a)に示すように、ポッケルスセル105dには、Y(nsec)ごとに、第3パルス光PL3もしくはその増幅光である第4パルス光PL4が入射する。   As described above, the third pulsed light PL3 obtained by extending and polarizing the first pulsed light PL1 output from the oscillator 101 is incident on the output amplifier 105 every period determined by the repetition frequency R. Each incident third pulse light PL3 is amplified inside the output amplifier 105. Specifically, by applying an amplification voltage to the Pockels cell 105d, the third pulsed light PL3 is repeatedly reciprocated in the reciprocating period Y (nsec) through the third optical path OP3 and is amplified every time it passes through the amplification medium 105c. The Therefore, as shown in FIG. 5A, the third pulsed light PL3 or the fourth pulsed light PL4 that is the amplified light is incident on the Pockels cell 105d every Y (nsec).

ダブルパルス化を行わない場合、第3パルス光PL3が所定のパルスエネルギーの第4パルス光PL4となるまで増幅された時点で(図5(a)の場合は4次の増幅を受けた時点で)、図5(a)に示すように、第4パルス光PL4がポッケルスセル105dを通過する時間Δtの間、ポッケルスセル105dへの印加電圧が、増幅電圧から抜き出し電圧へと切り替えられる。これによって、第4パルス光PL4は第2偏光子105eを透過し、出力増幅器105から出射される。   When double pulsing is not performed, the third pulse light PL3 is amplified until it becomes the fourth pulse light PL4 having a predetermined pulse energy (in the case of FIG. 5A, when the fourth-order amplification is received). As shown in FIG. 5A, during the time Δt when the fourth pulsed light PL4 passes through the Pockels cell 105d, the voltage applied to the Pockels cell 105d is switched from the amplified voltage to the extraction voltage. As a result, the fourth pulsed light PL4 passes through the second polarizer 105e and is emitted from the output amplifier 105.

係る態様での第4パルス光PL4の出射は、繰り返し周波数Rで定まるタイミングで第3パルス光PL3が出力増幅器105に入射する都度、行われる。出射された第4パルス光PL4は上述のように圧縮されたうえで最終的には第6パルス光PL6となって出射されるので、結果として、レーザー光源SLからは繰り返し周波数Rという照射条件でレーザー光LBが出射されることになる。   The fourth pulse light PL4 is emitted in this manner every time the third pulse light PL3 enters the output amplifier 105 at a timing determined by the repetition frequency R. Since the emitted fourth pulse light PL4 is compressed as described above and finally emitted as the sixth pulse light PL6, as a result, the laser light source SL has an irradiation condition of repetition frequency R. The laser beam LB is emitted.

これに対し、ダブルパルス化する場合は、図5(b)に示すように、第3パルス光PL3の増幅は上述の場合と同様に行われるものの、ポッケルスセル105dに対し抜き出し電圧が与えられる時間Δt1が、ダブルパルス化を行わない場合の時間Δtよりも短く定められる。すると、第4パルス光PL4はその全エネルギー成分のうち、この時間Δt1内にポッケルスセル105dを通過した分については出力増幅器105から抜き出される。これが、パルス圧縮器106を経た後、先パルス光PLαとしてレーザー光源SLから出射される。   On the other hand, in the case of double pulse conversion, as shown in FIG. 5B, the third pulse light PL3 is amplified in the same manner as described above, but the time during which the extraction voltage is applied to the Pockels cell 105d. Δt1 is determined to be shorter than the time Δt when double pulsing is not performed. Then, the fourth pulse light PL4 is extracted from the output amplifier 105 for the part of the total energy component that has passed through the Pockels cell 105d within this time Δt1. After passing through the pulse compressor 106, it is emitted from the laser light source SL as the first pulsed light PLα.

一方、第4パルス光PL4の全エネルギー成分のうち、時間Δt1内にポッケルスセル105dを通過しなかった残りについては、第2偏光子105eを透過できないため、再び第3光路OP3を往復して増幅を受けることとなる。そして、係る増幅の後、この残り成分が増幅分も含めて再びポッケルスセル105dを通過する時間Δt2の間、ポッケルスセル105dへの印加電圧が増幅電圧から抜き出し電圧へと切り替えられる。これにより、残り成分についても出力増幅器105から出射される。これが、パルス圧縮器106を経た後、後パルス光PLβとしてレーザー光源SLから出射される。   On the other hand, among the total energy components of the fourth pulse light PL4, the remainder that has not passed through the Pockels cell 105d within the time Δt1 cannot be transmitted through the second polarizer 105e, and thus is amplified again by reciprocating through the third optical path OP3. Will receive. After the amplification, the applied voltage to the Pockels cell 105d is switched from the amplified voltage to the extraction voltage for a time Δt2 during which the remaining component including the amplified component passes through the Pockels cell 105d again. Thereby, the remaining components are also emitted from the output amplifier 105. After passing through the pulse compressor 106, it is emitted from the laser light source SL as post-pulse light PLβ.

すなわち、ダブルパルス化の第1の態様は、概略的にいえば、オシレータ101から発振された1つのパルス光を伸長後、出力増幅器105内でこれを分離し、時間遅延を生じさせることでダブルパルス化を実現するものであるともいえる。なお、係る第1の態様において、先パルス光PLαと後パルス光PLβとの出射間隔(t2−t1)は、およそY(nsec)である。   In other words, the first aspect of double pulsing is roughly as follows. One pulse light oscillated from the oscillator 101 is expanded and then separated in the output amplifier 105 to cause a time delay. It can be said that it is what realizes pulsing. In the first aspect, the emission interval (t2-t1) between the first pulse light PLα and the second pulse light PLβ is approximately Y (nsec).

なお、図5(b)においては図示の都合上、ポッケルスセル105dに対し時間Δt1の間だけ抜き出し電圧が設定されて、第4パルス光PL4の一部が抜き出された後、次の周期で時間Δt2の間抜き出し電圧が設定されるようになっているが、これは必須の態様ではない。すなわち、先の抜き出しが行われた後の増幅は、さらに多く繰り返されてもよい。   In FIG. 5B, for the sake of illustration, the extraction voltage is set for the Pockels cell 105d only for the time Δt1, and after a part of the fourth pulsed light PL4 is extracted, in the next cycle. The extraction voltage is set for the time Δt2, but this is not an essential aspect. That is, the amplification after the previous extraction may be repeated many more times.

第1の態様の場合、Δt1の値と、後からの抜き出しのタイミングとを適宜に定めることで、先パルス光PLαと後パルス光PLβとのエネルギー配分を調整することができ、係る調整を好適に行うことによって、エネルギー利用効率の高い劈開/裂開加工を行うことが可能となる。   In the case of the first aspect, by appropriately determining the value of Δt1 and the timing of subsequent extraction, the energy distribution between the pre-pulse light PLα and the post-pulse light PLβ can be adjusted, and such adjustment is preferable. It is possible to perform cleaving / cleavage processing with high energy utilization efficiency.

<ダブルパルス化の第2の態様>
上述したダブルパルス化の第1の態様は、オシレータ101より発振された1つのパルス光を出力増幅器105内で分離し、時間遅延を生じさせることでダブルパルス化を実現するものであったが、以下に示す第2の態様は、これとは異なる原理でダブルパルス化を実現するものである。
<Second form of double pulsing>
In the first aspect of the double pulse conversion described above, the single pulse light oscillated from the oscillator 101 is separated in the output amplifier 105 and a double delay is realized by causing a time delay. The second mode described below realizes double pulsing based on a principle different from this.

図6は、ダブルパルス化の第2の態様について説明するための図である。図6(a)は、オシレータ101におけるパルス発振の様子を模式的に示している。図6(b)は、出力増幅器105におけるパルス光の増幅と出力増幅器105からのパルス光の抜き出しの様子を模式的に示している。より詳細には、図6(b)に示すプロファイルは、第1増幅ミラー105aの側からポッケルスセル105dに入射する第3パルス光PL3もしくはその増幅光である第4パルス光PL4のパルスエネルギーの時間変化を示している。   FIG. 6 is a diagram for explaining a second mode of double pulsing. FIG. 6A schematically shows the state of pulse oscillation in the oscillator 101. FIG. 6B schematically shows the state of the amplification of the pulsed light in the output amplifier 105 and the extraction of the pulsed light from the output amplifier 105. More specifically, the profile shown in FIG. 6B is the time of the pulse energy of the third pulse light PL3 incident on the Pockels cell 105d from the first amplification mirror 105a side or the fourth pulse light PL4 that is the amplified light. It shows a change.

上述したように、オシレータ101の内部では、発振周期X(nsec)でパルスが発振されている。ダブルパルス化を行わない場合、あるいは、上述の第1の態様の場合、オシレータ101からは、繰り返し周波数Rの逆数である出射周期Tごとに、第1パルス光PL1が出力される。これに対して、第2の態様では、図6(a)に示すように、繰り返し周波数Rの逆数である出射周期Tごとに、オシレータ101において時間間隔X(nsec)で続けて発振された2つのパルス光を第1パルス光PL1とみなして取り出すようにする。以降、2つのパルス光のうち時間的に先に発振された方を先発振光PL1αと称し、後に発振された方を後発振光PL1βとも称する。   As described above, a pulse is oscillated within the oscillator 101 at the oscillation period X (nsec). In the case of not performing double pulsing or in the case of the first mode described above, the first pulsed light PL1 is output from the oscillator 101 for each emission period T that is the reciprocal of the repetition frequency R. On the other hand, in the second mode, as shown in FIG. 6A, the oscillator 101 continuously oscillates at the time interval X (nsec) for each emission period T that is the reciprocal of the repetition frequency R. One pulse light is regarded as the first pulse light PL1 and is taken out. Hereinafter, of the two pulse lights, the one oscillated first in time is referred to as a first oscillation light PL1α, and the one oscillated later is also referred to as a rear oscillation light PL1β.

係る態様にてオシレータ101から出力された第1パルス光PL1は、第1光路OP1上を進み伸長等を受け、やがて第3パルス光PL3となって出力増幅器105に入射する。より詳細には、図6(b)および図6(c)に示すように、先発振光PL1αに由来する先入射光PL3αと、後発振光PL1βに由来する後入射光PL3βとが、X(nsec)の時間間隔で出力増幅器105に入射する。なお、図6(b)および図6(c)においては、図示の都合上、ベースラインおよび先入射光PL3αのプロファイルは実線で、後入射光PL3βのプロファイルは破線にて示している。   In this manner, the first pulsed light PL1 output from the oscillator 101 travels on the first optical path OP1, undergoes expansion, etc., and eventually enters the output amplifier 105 as the third pulsed light PL3. More specifically, as shown in FIGS. 6B and 6C, the first incident light PL3α derived from the first oscillation light PL1α and the second incidence light PL3β derived from the second oscillation light PL1β are expressed by X ( nsec) at an interval of nsec). In FIGS. 6B and 6C, for convenience of illustration, the profiles of the base line and the first incident light PL3α are indicated by solid lines, and the profile of the rear incident light PL3β is indicated by a broken line.

先入射光PL3αと後入射光PL3βとは出力増幅器105においてそれぞれに増幅されるが、増幅が始まった後の振る舞いは、先入射光PL3αに対する後入射光PL3βの遅延時間X(nsec)と出力増幅器105内におけるパルス光の往復周期Y(nsec)との大小関係に応じて異なるものとなる。   The first incident light PL3α and the rear incident light PL3β are respectively amplified by the output amplifier 105. The behavior after the amplification starts is that the delay time X (nsec) of the rear incident light PL3β with respect to the first incident light PL3α and the output amplifier. It differs depending on the magnitude relationship with the reciprocation period Y (nsec) of the pulsed light in 105.

X>Yの場合は、図6(b)に示すように、先入射光PL3αがk+1次の増幅を受けてから、時間X−Y(nsec)が経過した後に、後入射光PL3βがk次の増幅を受けるという関係が繰り返される。   In the case of X> Y, as shown in FIG. 6B, after the time XY (nsec) elapses after the first incident light PL3α is subjected to k + 1 order amplification, the rear incident light PL3β is kth order. The relationship of receiving amplification is repeated.

一方、X<Yの場合は、図6(c)に示すように、先入射光PL3αがk次の増幅を受けた後、時間X(nsec)が経過した後に、後入射光PL3βがk次の増幅を受けるという関係が繰り返される(kは自然数)。   On the other hand, when X <Y, as shown in FIG. 6C, after the time X (nsec) has elapsed after the first incident light PL3α is subjected to the kth order amplification, the last incident light PL3β is the kth order. Is repeated (k is a natural number).

第2の態様では、この関係を利用して、レーザー光源SLから出射するレーザー光LBのダプルパルス化を実現する。具体的には、X>Yをみたすようにしたうえで、先入射光PL3αのk+1次増幅光と後入射光PL3βのk次増幅光とがポッケルスセル105dを通過する時間Δt3の間だけ、ポッケルスセル105dへの印加電圧を増幅電圧から抜き出し電圧へと切り替えるようにする。すると、出射間隔X−Y(nsec)で2つのパルス光が連続して出射されることになる。これら2つのパルス光の前者を先抜き出し光PL4αとし、後者を後抜き出し光PL4βとすると、先抜き出し光PL4αは、パルス圧縮器106を経た後、先パルス光PLαとしてレーザー光源SLから出射される。後抜き出し光PL4βは、パルス圧縮器106を経た後、後パルス光PLβとしてレーザー光源SLから出射される。すなわち、結果として、t2−t1=X−Yからなる出射間隔で、ダブルパルス化が実現されてなる。一方、X<Yをみたすようにし、図6(c)に示すように、先入射光PL3αのk次増幅光と後入射光PL3βのk次増幅光とがポッケルスセル105dを通過する時間Δt4の間だけ、ポッケルスセル105dへの印加電圧を増幅電圧から抜き出し電圧へと切り替えるようにした場合には、同じパルスエネルギーの先抜き出し光PL4αと後抜き出し光PL4βとを出射間隔X(nsec)で出射するダブルパルス化が実現される。   In the second aspect, this relationship is used to realize double pulsing of the laser light LB emitted from the laser light source SL. Specifically, after satisfying X> Y, the Pockels are only during the time Δt3 during which the k + 1st order amplified light of the first incident light PL3α and the kth order amplified light of the rear incident light PL3β pass through the Pockels cell 105d. The voltage applied to the cell 105d is switched from the amplified voltage to the extracted voltage. Then, two pulse lights are continuously emitted at an emission interval XY (nsec). If the former of these two pulse lights is the first extracted light PL4α and the latter is the rear extracted light PL4β, the first extracted light PL4α is emitted from the laser light source SL as the first pulsed light PLα after passing through the pulse compressor 106. The post-extraction light PL4β passes through the pulse compressor 106 and is then emitted from the laser light source SL as post-pulse light PLβ. That is, as a result, a double pulse is realized at an emission interval of t2−t1 = XY. On the other hand, X <Y is satisfied, and as shown in FIG. 6C, the time Δt4 during which the k-th order amplified light of the first incident light PL3α and the k-th order amplified light of the rear incident light PL3β pass through the Pockels cell 105d. When the voltage applied to the Pockels cell 105d is switched from the amplified voltage to the extraction voltage only for the interval, the first extraction light PL4α and the rear extraction light PL4β having the same pulse energy are emitted at the emission interval X (nsec). Double pulsing is realized.

以上のように、ダブルパルス化の第2の態様は、概略的にいえば、オシレータ101から発振された2つのパルス光をそれぞれに増幅した後、出力増幅器105からの抜き出しタイミングを調整することで、ダブルパルス化を実現するものであるといえる。   As described above, generally speaking, the second mode of double pulsing is to adjust the extraction timing from the output amplifier 105 after amplifying the two pulse lights oscillated from the oscillator 101 respectively. In other words, it can be said that the double pulse is realized.

加えて、オシレータ101から発振する先発振光PL1αと後発振光PL1βとのパルスエネルギー比を違えた場合、X>YであるかX<Yであるかを問わず、先抜き出し光PL4αと後抜き出し光PL4βのパルスエネルギー比を任意に変えることが可能となる。これにより、先抜き出し光PL4αのパルスエネルギーと後抜き出し光PL4βのパルスエネルギーとの比率を、所望の値に調整することが可能となる。例えば、先発振光PL1αのパルスエネルギーよりも後発振光PL1βのパルスエネルギーを大きくした場合、X<Yの場合であっても、先抜き出し光PL4αのパルスエネルギーよりも後抜き出し光PL4βのパルスエネルギーを大きくすることが出来る。   In addition, when the pulse energy ratio between the first oscillation light PL1α oscillated from the oscillator 101 and the second oscillation light PL1β is different, the first extraction light PL4α and the rear extraction light regardless of whether X> Y or X <Y. It becomes possible to arbitrarily change the pulse energy ratio of the light PL4β. Thereby, the ratio of the pulse energy of the first extracted light PL4α and the pulse energy of the second extracted light PL4β can be adjusted to a desired value. For example, when the pulse energy of the post-oscillation light PL1β is larger than the pulse energy of the pre-oscillation light PL1α, the pulse energy of the post-extraction light PL4β is higher than the pulse energy of the pre-extraction light PL4α even when X <Y. It can be enlarged.

従って、先発振光PL1αと後発振光PL1βとのパルスエネルギー比の調整を適宜に行うことで、第1の態様と同様、第2の態様においても、エネルギー利用効率の高い劈開/裂開加工が可能となる。   Accordingly, by appropriately adjusting the pulse energy ratio between the pre-oscillation light PL1α and the post-oscillation light PL1β, similarly to the first aspect, in the second aspect, cleavage / cleavage processing with high energy utilization efficiency can be performed. It becomes possible.

以上、説明したように、本実施の形態によれば、ダブルパルス化されたレーザー光にて被加工物に対し加工予定線に沿った劈開/裂開加工を行うようにすることで、エネルギー利用効率が高い劈開/裂開加工が可能となる。すなわち、劈開/裂開による分割起点の形成をより確実に行えるようになる。   As described above, according to the present embodiment, energy is utilized by performing cleavage / cleavage processing along a planned processing line on a workpiece with a double-pulsed laser beam. Highly efficient cleavage / cleavage processing is possible. That is, the division starting point can be more reliably formed by cleavage / cleavage.

実施例として、第1の態様にてダブルパルス化したレーザー光LBを用いてC面サファイア基板の表面に劈開/裂開加工を行った。また、比較例として、ダプルパルス化を行わない点を除いて実施例と同様の条件で劈開/裂開加工を行った。   As an example, cleaving / dehiscence processing was performed on the surface of a C-plane sapphire substrate using the laser beam LB double-pulsed in the first mode. Further, as a comparative example, cleaving / cleavage processing was performed under the same conditions as in the example except that double pulsing was not performed.

具体的には、レーザー光LBの個々の単位パルス光の照射ピッチΔが15μmとなるように、繰り返し周波数Rを13.3kHz、走査速度Vを200mm/secと設定した。また、実施例における先パルス光PLαと後パルス光PLβとのパルスエネルギーの和を5μJとし、比較例においては、1つのパルス光のパルスエネルギーがこれと同じになるようにした。さらには、実施例における先パルス光PLαと後パルス光PLβとのパワー比が1:2となるように、Δt1、およびΔt2を設定した。   Specifically, the repetition frequency R was set to 13.3 kHz and the scanning speed V was set to 200 mm / sec so that the irradiation pitch Δ of each unit pulse light of the laser light LB was 15 μm. Further, the sum of the pulse energies of the pre-pulse light PLα and the post-pulse light PLβ in the embodiment is set to 5 μJ, and in the comparative example, the pulse energy of one pulse light is made the same. Furthermore, Δt1 and Δt2 are set so that the power ratio of the first pulse light PLα and the second pulse light PLβ in the embodiment is 1: 2.

図7は、実施例と比較例についての、加工後のC面サファイア基板表面の落射照明と透過照明とによる光学顕微鏡像である。落射照明による像では実施例と比較例とに差異がないようにもみられる、透過照明による像からは、実施例の場合のみ、図1(e)に示した図面視直線状の劈開/裂開面C11a、C11b、C12a、C12b、C13a、C13b、C14a、C14b・・・と同様の加工痕が明瞭に観察される。係る結果は、ダブルパルス化が、劈開/裂開加工において劈開/裂開をより確実に生じさせる効果があることを示している。   FIG. 7: is an optical microscope image by epi-illumination and transmitted illumination of the C surface sapphire substrate surface after a process about an Example and a comparative example. It seems that there is no difference between the example and the comparative example in the image by the epi-illumination. From the image by the transmission illumination, only in the case of the example, the cleavage / dehiscence is linear in the drawing view shown in FIG. The same processing marks as those on the surfaces C11a, C11b, C12a, C12b, C13a, C13b, C14a, C14b,... Are clearly observed. Such a result indicates that double pulsing has an effect of more reliably causing cleavage / dehiscence in cleaving / dehiscence processing.

1 コントローラ
7 ステージ
7m 移動機構
10 被加工物
50 レーザー加工装置
51 ダイクロイックミラー
52 集光レンズ
101 オシレータ
102 パルス伸長器
103 第1偏光子
104 ファラデー回転子
105 出力増幅器
105a 第1増幅ミラー
105b 第2増幅ミラー
105c 増幅媒体
105d ポッケルスセル
105e 第2偏光子
105f 中間ミラー
106 パルス圧縮器
C11a、C11b、C12a、C12b、C13a、C13b、C14a、C14b 劈開/裂開面
L 加工予定線
LB レーザー光
PLα 先パルス光
PLβ 後パルス光
PL 単位パルス光
PL1α 後発振光
PL1β 先発振光
PL3α 後入射光
PL3β 先入射光
PL4α 先抜き出し光
PL4β 後抜き出し光
RE11、RE12、RE13、RE14 被照射領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Controller 7 Stage 7m Movement mechanism 10 Workpiece 50 Laser processing apparatus 51 Dichroic mirror 52 Condensing lens 101 Oscillator 102 Pulse stretcher 103 1st polarizer 104 Faraday rotator 105 Output amplifier 105a 1st amplification mirror 105b 2nd amplification mirror 105c Amplifying medium 105d Pockels cell 105e Second polarizer 105f Intermediate mirror 106 Pulse compressor C11a, C11b, C12a, C12b, C13a, C13b, C14a, C14b Cleaved / cleaved surface L Processing line LB Laser light PLα Prior pulse light PLβ Post-pulse light PL Unit pulse light PL1α Post-oscillation light PL1β Pre-oscillation light PL3α Post-incident light PL3β Pre-incident light PL4α Pre-extraction light PL4β Post-extraction light RE11, RE12, RE13, R 14 the irradiated region

Claims (4)

被加工物に分割起点を形成するための加工方法であって、
光源に備わるオシレータが発振する発振パルス光を前記光源内に備わる増幅器において増幅し、増幅光であるパルスレーザー光を前記光源から出射させる出射工程と、
前記パルスレーザー光の個々の単位パルス光ごとの被照射領域が前記被加工物の被加工面において離散的に形成されるように前記パルスレーザー光を前記被加工物に照射することによって、前記被照射領域同士の間で前記被加工物の劈開もしくは裂開を生じさせることで、前記被加工物に分割のための起点を形成する照射工程と、
を備え、
前記出射工程においては、前記増幅器からの前記パルスレーザー光の取り出しタイミングを調整することで、前記パルスレーザー光を、前記単位パルス光の出射周期に比べて短い時間間隔にて遅延する一方で前記照射工程において前記被照射領域が実質的に同一となる2つパルス光として前記被加工物に照射されるように、前記光源から出射させる、
ことを特徴とする被加工物の加工方法。
A processing method for forming a division starting point on a workpiece,
An emission step of amplifying the oscillating pulsed light oscillated by an oscillator provided in the light source in an amplifier provided in the light source, and emitting a pulsed laser light as amplified light from the light source;
By irradiating the workpiece with the pulsed laser light such that the irradiated region for each unit pulsed light of the pulsed laser light is discretely formed on the workpiece surface of the workpiece, An irradiation step of forming a starting point for division in the workpiece by causing cleavage or cleavage of the workpiece between the irradiation regions;
With
In the emission step, by adjusting the extraction timing of the pulse laser light from the amplifier, the pulse laser light is delayed at a time interval shorter than the emission period of the unit pulse light while the irradiation is performed. Emitting from the light source so that the workpiece is irradiated as two pulsed light in which the irradiated region is substantially the same in the process;
A processing method of a workpiece characterized by the above.
請求項1に記載の被加工物の加工方法であって、
前記出射工程においては、前記増幅器からの前記増幅光の取り出しを、前記増幅光の一部のみが前記増幅器から抜き出される第1の時間と、前記第1の時間の経過後、前記増幅光の残りが前記増幅器において増幅を受けた後の第2の時間とに分けて行うことにより、前記2つのパルス光を前記光源から出射させる、
ことを特徴とする被加工物の加工方法。
A processing method for a workpiece according to claim 1,
In the emission step, the amplified light is extracted from the amplifier by a first time when only a part of the amplified light is extracted from the amplifier, and after the first time, the amplified light is extracted. The remaining is divided into a second time after being amplified in the amplifier, thereby emitting the two pulsed lights from the light source.
A processing method of a workpiece characterized by the above.
請求項1に記載の被加工物の加工方法であって、
前記出射工程においては、前記オシレータから2つの前記発振パルス光を発振させ、kを自然数とするときに、先に発振された前記発振パルス光のk次またはk+1次の増幅光と、後に発振された前記パルス光のk次の増幅光とをこの順に前記2つのパルス光として前記光源から出射させる、
ことを特徴とする被加工物の加工方法。
A processing method for a workpiece according to claim 1,
In the emitting step, when the two oscillation pulse lights are oscillated from the oscillator and k is a natural number, the oscillation light is oscillated later with k-order or k + 1-order amplification light of the oscillation pulse light oscillated first. The k-th order amplified light of the pulsed light is emitted from the light source as the two pulsed lights in this order,
A processing method of a workpiece characterized by the above.
請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の被加工物の加工方法であって、
前記増幅器からの前記パルスレーザー光の取り出しタイミングを調整することによって前記2つのパルス光のパルスエネルギーの比を調整する、
ことを特徴とする被加工物の加工方法。
A processing method for a workpiece according to any one of claims 1 to 3,
Adjusting the ratio of the pulse energy of the two pulse lights by adjusting the extraction timing of the pulse laser light from the amplifier;
A processing method of a workpiece characterized by the above.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017202510A (en) * 2016-05-12 2017-11-16 株式会社ディスコ Laser processing device
US11542190B2 (en) 2016-10-24 2023-01-03 Corning Incorporated Substrate processing station for laser-based machining of sheet-like glass substrates
US11556039B2 (en) 2013-12-17 2023-01-17 Corning Incorporated Electrochromic coated glass articles and methods for laser processing the same
US11648623B2 (en) 2014-07-14 2023-05-16 Corning Incorporated Systems and methods for processing transparent materials using adjustable laser beam focal lines
US11697178B2 (en) * 2014-07-08 2023-07-11 Corning Incorporated Methods and apparatuses for laser processing materials
US11713271B2 (en) 2013-03-21 2023-08-01 Corning Laser Technologies GmbH Device and method for cutting out contours from planar substrates by means of laser

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2754524B1 (en) 2013-01-15 2015-11-25 Corning Laser Technologies GmbH Method of and apparatus for laser based processing of flat substrates being wafer or glass element using a laser beam line
JP6241174B2 (en) * 2013-09-25 2017-12-06 三星ダイヤモンド工業株式会社 Laser processing apparatus and processing condition setting method for patterned substrate
KR102546692B1 (en) 2015-03-24 2023-06-22 코닝 인코포레이티드 Laser Cutting and Processing of Display Glass Compositions
JP6802093B2 (en) * 2017-03-13 2020-12-16 株式会社ディスコ Laser processing method and laser processing equipment
JP6781649B2 (en) * 2017-03-13 2020-11-04 株式会社ディスコ Laser processing equipment
JP6925745B2 (en) * 2017-11-30 2021-08-25 株式会社ディスコ Wafer laser machining method
CN108565248A (en) * 2018-04-25 2018-09-21 大族激光科技产业集团股份有限公司 Laser-processing system and method
CN113028699B (en) * 2019-12-09 2022-10-18 合肥华凌股份有限公司 Storage device, pulsed light control method, and pulsed light control device
CN113028726B (en) * 2019-12-09 2022-10-18 合肥华凌股份有限公司 Storage device, pulsed light control method, and control device
CN112332200B (en) * 2020-11-03 2023-02-07 滨州学院 Device for generating high-field pulse with ablation prepulse and implementation method thereof
CN114643420B (en) * 2022-04-27 2023-10-13 天津大学 Gradient processing system and method for atomic-level surface and structure

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6529540B1 (en) * 1999-09-22 2003-03-04 Photonics Research Ontario Variable output coupling laser
JP2003518440A (en) * 1999-12-28 2003-06-10 ジーエスアイ ルモニクス インコーポレイテッド Energy-efficient laser-based methods and systems for processing target materials
JP2006071855A (en) * 2004-09-01 2006-03-16 Sumitomo Heavy Ind Ltd Optical device
JP2007507358A (en) * 2003-09-30 2007-03-29 松下電器産業株式会社 Mold for optical parts
JP2011131256A (en) * 2009-12-25 2011-07-07 Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd Machining method of workpiece, dividing method of workpiece, and laser beam machining apparatus

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0437492A (en) * 1990-05-31 1992-02-07 Shunichi Maekawa Method for cutting brittle material
JPH10150235A (en) * 1996-11-15 1998-06-02 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Reference light frequency generating circuit
US20040134894A1 (en) * 1999-12-28 2004-07-15 Bo Gu Laser-based system for memory link processing with picosecond lasers
JP3935187B2 (en) * 2000-09-13 2007-06-20 浜松ホトニクス株式会社 Laser processing method
JP2003046166A (en) 2001-08-02 2003-02-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Laser processing unit
JP2003258345A (en) 2002-02-28 2003-09-12 Saifasha:Yugen High output laser light generator using slab-type laser medium
JP2005014059A (en) * 2003-06-26 2005-01-20 Ricoh Co Ltd Ultrashort pulsed laser beam machining process and device, and structure
JP2010515577A (en) * 2007-01-05 2010-05-13 ジーエスアイ・グループ・コーポレーション System and method for multipulse laser processing
KR101697383B1 (en) * 2009-02-25 2017-01-17 니치아 카가쿠 고교 가부시키가이샤 Semiconductor element manufacturing method
KR101181718B1 (en) * 2010-06-16 2012-09-19 한국과학기술원 Efficient Substrate Dicing by Optimized Temporal Intensity Distribution of Ultrafast Femtosecond Pulses

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6529540B1 (en) * 1999-09-22 2003-03-04 Photonics Research Ontario Variable output coupling laser
JP2003518440A (en) * 1999-12-28 2003-06-10 ジーエスアイ ルモニクス インコーポレイテッド Energy-efficient laser-based methods and systems for processing target materials
JP2007507358A (en) * 2003-09-30 2007-03-29 松下電器産業株式会社 Mold for optical parts
JP2006071855A (en) * 2004-09-01 2006-03-16 Sumitomo Heavy Ind Ltd Optical device
JP2011131256A (en) * 2009-12-25 2011-07-07 Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd Machining method of workpiece, dividing method of workpiece, and laser beam machining apparatus

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11713271B2 (en) 2013-03-21 2023-08-01 Corning Laser Technologies GmbH Device and method for cutting out contours from planar substrates by means of laser
US11556039B2 (en) 2013-12-17 2023-01-17 Corning Incorporated Electrochromic coated glass articles and methods for laser processing the same
US11697178B2 (en) * 2014-07-08 2023-07-11 Corning Incorporated Methods and apparatuses for laser processing materials
US11648623B2 (en) 2014-07-14 2023-05-16 Corning Incorporated Systems and methods for processing transparent materials using adjustable laser beam focal lines
JP2017202510A (en) * 2016-05-12 2017-11-16 株式会社ディスコ Laser processing device
US11542190B2 (en) 2016-10-24 2023-01-03 Corning Incorporated Substrate processing station for laser-based machining of sheet-like glass substrates

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