JP2017174941A - Laser processing method and laser processing apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser processing method and a laser processing apparatus capable of suppressing meandering of cracks reaching a front surface or a back surface of an object to be processed with respect to a line to cut.SOLUTION: By simultaneously focusing laser beams L1 to L3 inside an object 1 to be processed, a first modified region 7a located on a line 5 to cut in a Y direction, a second modified region 7b located on one side of the first modified region 7a in the Y direction, and a third modified region 7c located on the other side of the first modified region 7a in the Y direction are simultaneously formed and a half cut Hc is generated from the first modified region 7a.SELECTED DRAWING: Figure 11

Description

本発明は、レーザ加工方法及びレーザ加工装置に関する。   The present invention relates to a laser processing method and a laser processing apparatus.

従来、加工対象物にレーザ光を集光することにより、切断予定ラインに沿って加工対象物に改質領域を形成するレーザ加工方法が知られている。例えば特許文献1に記載されたレーザ加工方法では、切断予定ラインに沿って、改質領域を形成すると共に当該改質領域から加工対象物の表面又は裏面に至る亀裂(いわゆる、ハーフカット)を発生させる。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a laser processing method for forming a modified region on a processing object along a planned cutting line by condensing laser light on the processing object. For example, in the laser processing method described in Patent Document 1, a modified region is formed along a planned cutting line, and a crack (so-called half cut) is generated from the modified region to the front surface or back surface of the workpiece. Let

特開2012−130952号公報JP 2012-130952 A

上述したようなレーザ加工方法では、例えば加工品質向上の要求が益々高まる中、改質領域から加工対象物の表面又は裏面に至る亀裂が切断予定ラインに対して蛇行してしまうのを抑制することが求められている。   In the laser processing method as described above, for example, while the demand for improving the processing quality is increasing, it is possible to suppress the meandering of the crack from the modified region to the front surface or the back surface of the object to be cut with respect to the line to be cut. Is required.

本発明は、改質領域から加工対象物の表面又は裏面に至る亀裂が切断予定ラインに対して蛇行することを抑制できるレーザ加工方法及びレーザ加工装置を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the laser processing method and laser processing apparatus which can suppress that the crack from the modification | reformation area | region to the surface or back surface of a to-be-processed object meanders with respect to a cutting scheduled line.

本発明に係るレーザ加工方法は、加工対象物の内部にレーザ光を集光することにより、切断予定ラインに沿って加工対象物の内部に改質領域を形成するレーザ加工方法であって、加工対象物の内部に少なくとも3つのレーザ光を同時集光することにより、加工対象物の厚さ方向及び切断予定ラインの延在方向に対して直交する所定方向において切断予定ラインに対応する位置に位置する1又は複数の第1改質領域と、所定方向において第1改質領域よりも一方側に位置する1又は複数の第2改質領域と、所定方向において第1改質領域よりも他方側に位置する1又は複数の第3改質領域と、を同時形成すると共に、加工対象物の表面又は裏面に至る亀裂を第1改質領域から発生させるレーザ光集光ステップを含む。   A laser processing method according to the present invention is a laser processing method in which a modified region is formed inside a processing object along a planned cutting line by condensing laser light inside the processing object. By simultaneously condensing at least three laser beams inside the object, it is located at a position corresponding to the planned cutting line in a predetermined direction orthogonal to the thickness direction of the processing target and the extending direction of the planned cutting line. One or a plurality of first reforming regions, one or a plurality of second reforming regions located on one side of the first reforming region in a predetermined direction, and the other side of the first reforming region in a predetermined direction And a laser beam condensing step of simultaneously generating one or a plurality of third modified regions located in the region and generating cracks reaching the front surface or the back surface of the workpiece from the first modified region.

本発明に係るレーザ加工装置は、加工対象物の内部にレーザ光を集光することにより、切断予定ラインに沿って加工対象物の内部に改質領域を形成するレーザ加工装置であって、レーザ光を出射するレーザ光出射部と、レーザ光出射部から出射されたレーザ光を加工対象物の内部に集光する集光光学系と、レーザ光出射部から出射されて集光光学系で集光されるレーザ光を変調する空間光変調器と、少なくともレーザ光出射部及び空間光変調器の動作を制御する制御部と、を備え、制御部は、レーザ光をレーザ光出射部から出射させ、レーザ光が少なくとも3つに分岐されて加工対象物の内部に集光光学系で同時集光されるように当該レーザ光を空間光変調器で変調させ、加工対象物の厚さ方向及び切断予定ラインの延在方向に対して直交する所定方向において切断予定ラインに対応する位置に位置する1又は複数の第1改質領域と、所定方向において第1改質領域よりも一方側に位置する1又は複数の第2改質領域と、所定方向において第1改質領域よりも他方側に位置する1又は複数の第3改質領域と、を同時形成させると共に、加工対象物の表面又は裏面に至る亀裂を第1改質領域から発生させるレーザ光集光制御を実行する。   A laser processing apparatus according to the present invention is a laser processing apparatus for forming a modified region in a processing object along a scheduled cutting line by condensing a laser beam inside the processing object. A laser beam emitting unit that emits light, a condensing optical system that condenses the laser beam emitted from the laser beam emitting unit inside the object to be processed, and a light collecting unit that is emitted from the laser beam emitting unit and collected by the condensing optical system. A spatial light modulator that modulates the emitted laser light, and a control unit that controls at least the operation of the laser light emitting unit and the spatial light modulator, and the control unit causes the laser light to be emitted from the laser light emitting unit. The laser beam is modulated by a spatial light modulator so that the laser beam is branched into at least three parts and simultaneously condensed by the focusing optical system inside the workpiece, and the thickness direction and cutting of the workpiece are cut Orthogonal to the extension direction of the planned line One or more first modified regions located at a position corresponding to the line to be cut in the predetermined direction; and one or more second modified regions located on one side of the first modified region in the predetermined direction; One or a plurality of third modified regions located on the other side of the first modified region in the predetermined direction are simultaneously formed, and a crack reaching the front or back surface of the workpiece is generated from the first modified region The laser beam condensing control is executed.

このレーザ加工方法及びレーザ加工装置では、第1改質領域を形成すると共に第1改質領域から表面又は裏面に至る亀裂(以下、「ハーフカット」ともいう)を発生させる。これと同時に、第1改質領域の所定方向における一方側と他方側とのそれぞれに、第2及び第3改質領域をそれぞれ形成する。第2及び第3改質領域の形成により所定方向において第1改質領域を挟むような強い圧縮応力場を瞬間的に発生させ、当該圧縮応力場によってハーフカットの所定方向の進展を抑制できる。すなわち、ハーフカットの進展方向を安定化し、ハーフカットを第1改質領域から厚さ方向に沿って進展させ易くすることができる。したがって、ハーフカットが切断予定ラインに対して蛇行することを抑制することが可能となる。   In the laser processing method and the laser processing apparatus, the first modified region is formed and a crack (hereinafter also referred to as “half cut”) from the first modified region to the front surface or the back surface is generated. At the same time, the second and third modified regions are respectively formed on one side and the other side in the predetermined direction of the first modified region. By forming the second and third modified regions, a strong compressive stress field that sandwiches the first modified region in a predetermined direction is instantaneously generated, and the half-cut progress in the predetermined direction can be suppressed by the compressive stress field. That is, the half cut progress direction can be stabilized and the half cut can be easily advanced from the first modified region along the thickness direction. Therefore, it is possible to prevent the half cut from meandering with respect to the line to be cut.

本発明に係るレーザ加工方法では、切断予定ラインの延在方向における第1〜第3改質領域の位置は、互いに等しくてもよい。この場合、第2及び第3改質領域の形成による圧縮応力場を効果的にハーフカットの進展に作用させることができ、ハーフカットの所定方向の進展を効果的に抑制することが可能となる。   In the laser processing method according to the present invention, the positions of the first to third modified regions in the extending direction of the planned cutting line may be equal to each other. In this case, the compressive stress field due to the formation of the second and third modified regions can be effectively applied to the progress of the half cut, and the progress of the half cut in a predetermined direction can be effectively suppressed. .

本発明に係るレーザ加工方法では、レーザ光は、超短パルスレーザ光であってもよい。この場合、第2及び第3改質領域の形成による圧縮応力場を一層瞬間的に発生させることができる。   In the laser processing method according to the present invention, the laser beam may be an ultrashort pulse laser beam. In this case, the compressive stress field due to the formation of the second and third modified regions can be generated more instantaneously.

本発明に係るレーザ加工方法では、加工対象物の厚さ方向における第1〜第3改質領域の位置は、互いに等しくてもよい。この場合、当該圧縮応力場を効果的にハーフカットの進展に作用させることができ、ハーフカットの所定方向の進展を効果的に抑制することが可能となる。   In the laser processing method according to the present invention, the positions of the first to third modified regions in the thickness direction of the workpiece may be equal to each other. In this case, the compression stress field can be effectively applied to the progress of the half cut, and the progress of the half cut in a predetermined direction can be effectively suppressed.

本発明に係るレーザ加工方法は、切断予定ラインに沿って、加工対象物の厚さ方向に複数列の改質領域を形成するレーザ加工方法であって、レーザ光集光ステップは、加工対象物の表面に至る亀裂を第1改質領域から発生させる場合、加工対象物の厚さ方向に複数列の改質領域のうち加工対象物の表面に最も近い改質領域を形成する際に実行され、加工対象物の裏面に至る亀裂を第1改質領域から発生させる場合、加工対象物の厚さ方向に複数列の改質領域のうち加工対象物の裏面に最も近い改質領域を形成する際に実行されてもよい。この場合、ハーフカットを効率よく発生させることができる。   A laser processing method according to the present invention is a laser processing method for forming a plurality of rows of modified regions in a thickness direction of a workpiece along a planned cutting line, and the laser beam focusing step includes: When a crack reaching the surface of the workpiece is generated from the first modified region, it is executed when forming a modified region closest to the surface of the workpiece among the plurality of rows of modified regions in the thickness direction of the workpiece. When a crack reaching the back surface of the workpiece is generated from the first modified region, a modified region closest to the back surface of the workpiece is formed in the plurality of rows of modified regions in the thickness direction of the workpiece. It may be executed when. In this case, the half cut can be generated efficiently.

本発明に係るレーザ加工方法は、レーザ光集光ステップでは、1つのレーザ光が少なくとも3つに分岐されるように当該レーザ光を空間光変調器で変調してもよい。この場合、空間光変調器を利用して第1〜第3改質領域を同時形成することができる。   In the laser processing method according to the present invention, in the laser beam focusing step, the laser beam may be modulated by the spatial light modulator so that one laser beam is branched into at least three. In this case, the first to third modified regions can be formed simultaneously using a spatial light modulator.

本発明に係るレーザ加工方法は、レーザ光集光ステップでは、加工対象物の表面又は裏面に至る亀裂を第2及び第3改質領域から発生させなくてもよい。この場合、第2及び第3改質領域から表面又は裏面に至る亀裂によって当該圧縮応力場の応力が逃がされて低減してしまうことを回避できる。   In the laser processing method according to the present invention, in the laser beam condensing step, the cracks reaching the front surface or the back surface of the processing target need not be generated from the second and third modified regions. In this case, it is possible to avoid that the stress in the compressive stress field is released and reduced due to a crack from the second and third modified regions to the front surface or the back surface.

本発明に係るレーザ加工方法では、切断予定ラインは、複数設定されており、第1改質領域は、第1切断予定ライン上に位置し、第2改質領域は、所定方向において第1切断予定ラインに対して一方側に隣接する第2切断予定ラインと第1切断予定ラインとの間に位置し、第3改質領域は、所定方向において第1切断予定ラインに対して他方側に隣接する第3切断予定ラインと第1切断予定ラインとの間に位置していてもよい。この場合、切断の起点として第1改質領域及びハーフカットを利用して、加工対象物を切断予定ラインに沿って精度よく切断できる。   In the laser processing method according to the present invention, a plurality of scheduled cutting lines are set, the first modified region is located on the first scheduled cutting line, and the second modified region is a first cut in a predetermined direction. Located between the second scheduled cutting line and the first scheduled cutting line adjacent to one side with respect to the scheduled line, the third modified region is adjacent to the other side with respect to the first scheduled cutting line in a predetermined direction It may be located between the 3rd scheduled cutting line and the 1st scheduled cutting line. In this case, the workpiece can be accurately cut along the scheduled cutting line by using the first modified region and the half cut as the starting point of cutting.

本発明によれば、加工対象物の表面に至る亀裂が切断予定ラインに対して蛇行することを抑制できるレーザ加工方法及びレーザ加工装置を提供することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the laser processing method and laser processing apparatus which can suppress that the crack which reaches the surface of a process target object meanders with respect to a cutting scheduled line.

改質領域の形成に用いられるレーザ加工装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the laser processing apparatus used for formation of a modification area | region. 改質領域の形成の対象となる加工対象物の平面図である。It is a top view of the processing target object used as the object of formation of a modification field. 図2の加工対象物のIII−III線に沿っての断面図である。It is sectional drawing along the III-III line of the workpiece of FIG. レーザ加工後の加工対象物の平面図である。It is a top view of the processing target after laser processing. 図4の加工対象物のV−V線に沿っての断面図である。It is sectional drawing along the VV line of the workpiece of FIG. 図4の加工対象物のVI−VI線に沿っての断面図である。It is sectional drawing along the VI-VI line of the processing target object of FIG. 一実施形態に係るレーザ加工装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the laser processing apparatus which concerns on one Embodiment. 図7のレーザ加工装置の反射型空間光変調器の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the reflection type spatial light modulator of the laser processing apparatus of FIG. レーザ光の分岐及び集光を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the branching and condensing of a laser beam. 加工対象物の平面図である。It is a top view of a processing target object. (a)は、一実施形態に係るレーザ加工方法を説明するための加工対象物の平面図である。(b)は、図11(a)のB−B線に沿う断面図である。(c)は、図11(a)のC−C線に沿う断面図である。(A) is a top view of the processing target object for demonstrating the laser processing method which concerns on one Embodiment. (B) is sectional drawing which follows the BB line of Fig.11 (a). (C) is sectional drawing which follows the CC line of Fig.11 (a). 一実施形態に係るレーザ加工方法及びレーザ加工方法の作用を説明する図である。It is a figure explaining the effect | action of the laser processing method and laser processing method which concern on one Embodiment. 一実施形態に係るレーザ加工方法及びレーザ加工方法の作用を説明する他の図である。It is another figure explaining the effect | action of the laser processing method which concerns on one Embodiment, and a laser processing method. (a)は、比較例に係るレーザ加工結果を示す写真図である。(b)は、一実施形態に係るレーザ加工結果を示す写真図である。(A) is a photograph figure which shows the laser processing result concerning a comparative example. (B) is a photograph figure showing a laser processing result concerning one embodiment. (a)は、図14(a)の一部拡大写真図である。(b)は、図14(b)の一部拡大写真図である。(A) is the partially expanded photograph figure of Fig.14 (a). FIG. 14B is a partially enlarged photograph view of FIG. (a)は、比較例に係るレーザ加工結果を示す写真図である。(b)は、一実施形態に係るレーザ加工結果を示す写真図である。(A) is a photograph figure which shows the laser processing result concerning a comparative example. (B) is a photograph figure showing a laser processing result concerning one embodiment. 一実施形態に係るレーザ加工において分岐後の各レーザ光の出力比を変えた場合のレーザ加工結果を示す写真図である。It is a photograph figure which shows the laser processing result at the time of changing the output ratio of each laser beam after a branch in the laser processing which concerns on one Embodiment. 第1〜第3改質領域の間隔を変えた場合のレーザ加工結果を示す図である。It is a figure which shows the laser processing result at the time of changing the space | interval of a 1st-3rd modified region. 第1〜第3改質領域の間隔を変えた場合のレーザ加工結果を示す図である。It is a figure which shows the laser processing result at the time of changing the space | interval of a 1st-3rd modified region. 第1〜第3改質領域の間隔を変えた場合のレーザ加工結果を示す図である。It is a figure which shows the laser processing result at the time of changing the space | interval of a 1st-3rd modified region. 第1〜第3改質領域の間隔を変えた場合のレーザ加工結果を示す図である。It is a figure which shows the laser processing result at the time of changing the space | interval of a 1st-3rd modified region. 加工対象物の切断面の一部拡大写真図である。It is a partially expanded photograph figure of the cut surface of a workpiece. 変形例に係るレーザ加工を説明する図である。It is a figure explaining the laser processing which concerns on a modification. 変形例に係るレーザ加工結果を示す写真図である。It is a photograph figure which shows the laser processing result which concerns on a modification. 変形例に係るレーザ加工結果を示す写真図である。It is a photograph figure which shows the laser processing result which concerns on a modification.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same or an equivalent part, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

実施形態に係るレーザ加工方法及びレーザ加工装置では、加工対象物にレーザ光を集光することにより、切断予定ラインに沿って加工対象物に改質領域を形成する。そこで、まず、改質領域の形成について、図1〜図6を参照して説明する。   In the laser processing method and the laser processing apparatus according to the embodiment, the modified region is formed in the processing object along the planned cutting line by condensing the laser beam on the processing object. First, the formation of the modified region will be described with reference to FIGS.

図1に示されるように、レーザ加工装置100は、レーザ光Lをパルス発振するレーザ光出射部であるレーザ光源101と、レーザ光Lの光軸(光路)の向きを90°変えるように配置されたダイクロイックミラー103と、レーザ光Lを集光するための集光用レンズ105と、を備えている。また、レーザ加工装置100は、集光用レンズ105で集光されたレーザ光Lが照射される加工対象物1を支持するための支持台107と、支持台107を移動させるためのステージ111と、レーザ光Lの出力(パルスエネルギ,光強度)やパルス幅、パルス波形等を調節するためにレーザ光源101を制御するレーザ光源制御部102と、ステージ111の移動を制御するステージ制御部115と、を備えている。   As shown in FIG. 1, the laser processing apparatus 100 is arranged so that the direction of the optical axis (optical path) of the laser light L and the laser light source 101 that is a laser light emitting unit that pulsates the laser light L is changed by 90 °. The dichroic mirror 103 and the condensing lens 105 for condensing the laser beam L are provided. Further, the laser processing apparatus 100 includes a support base 107 for supporting the workpiece 1 irradiated with the laser light L condensed by the condensing lens 105, and a stage 111 for moving the support base 107. A laser light source control unit 102 for controlling the laser light source 101 to adjust the output (pulse energy, light intensity), pulse width, pulse waveform, etc. of the laser light L, and a stage control unit 115 for controlling the movement of the stage 111 It is equipped with.

レーザ加工装置100においては、レーザ光源101から出射されたレーザ光Lは、ダイクロイックミラー103によってその光軸の向きを90°変えられ、支持台107上に載置された加工対象物1の内部に集光用レンズ105によって集光される。これと共に、ステージ111が移動させられ、加工対象物1がレーザ光Lに対して切断予定ライン5に沿って相対移動させられる。これにより、切断予定ライン5に沿った改質領域が加工対象物1に形成される。なお、ここでは、レーザ光Lを相対的に移動させるためにステージ111を移動させたが、集光用レンズ105を移動させてもよいし、或いはこれらの両方を移動させてもよい。   In the laser processing apparatus 100, the laser light L emitted from the laser light source 101 is changed in the direction of its optical axis by 90 ° by the dichroic mirror 103, and is placed inside the processing object 1 placed on the support base 107. The light is condensed by the condensing lens 105. At the same time, the stage 111 is moved, and the workpiece 1 is moved relative to the laser beam L along the planned cutting line 5. Thereby, a modified region along the planned cutting line 5 is formed on the workpiece 1. Here, the stage 111 is moved in order to move the laser light L relatively, but the condensing lens 105 may be moved, or both of them may be moved.

加工対象物1としては、半導体材料で形成された半導体基板や圧電材料で形成された圧電基板等を含む板状の部材(例えば、基板、ウェハ等)が用いられる。図2に示されるように、加工対象物1には、加工対象物1を切断するための切断予定ライン5が設定されている。切断予定ライン5は、直線状に延びた仮想線である。加工対象物1の内部に改質領域を形成する場合、図3に示されるように、加工対象物1の内部に集光点(集光位置)Pを合わせた状態で、レーザ光Lを切断予定ライン5に沿って(すなわち、図2の矢印A方向に)相対的に移動させる。これにより、図4、図5及び図6に示されるように、改質領域7が切断予定ライン5に沿って加工対象物1に形成され、切断予定ライン5に沿って形成された改質領域7が切断起点領域8となる。   As the processing object 1, a plate-like member (for example, a substrate, a wafer, or the like) including a semiconductor substrate formed of a semiconductor material, a piezoelectric substrate formed of a piezoelectric material, or the like is used. As shown in FIG. 2, a scheduled cutting line 5 for cutting the workpiece 1 is set in the workpiece 1. The planned cutting line 5 is a virtual line extending linearly. When the modified region is formed inside the workpiece 1, the laser beam L is cut in a state where the condensing point (condensing position) P is aligned with the inside of the workpiece 1 as shown in FIG. 3. It moves relatively along the planned line 5 (that is, in the direction of arrow A in FIG. 2). Thereby, as shown in FIGS. 4, 5, and 6, the modified region 7 is formed on the workpiece 1 along the planned cutting line 5, and the modified region formed along the planned cutting line 5. 7 becomes the cutting start region 8.

集光点Pとは、レーザ光Lが集光する箇所のことである。切断予定ライン5は、直線状に限らず曲線状であってもよいし、これらが組み合わされた3次元状であってもよいし、座標指定されたものであってもよい。切断予定ライン5は、仮想線に限らず加工対象物1の表面3に実際に引かれた線であってもよい。改質領域7は、連続的に形成される場合もあるし、断続的に形成される場合もある。改質領域7は列状でも点状でもよく、要は、改質領域7は少なくとも加工対象物1の内部に形成されていればよい。また、改質領域7を起点に亀裂が形成される場合があり、亀裂及び改質領域7は、加工対象物1の外表面(表面3、裏面、若しくは外周面)に露出していてもよい。改質領域7を形成する際のレーザ光入射面は、加工対象物1の表面3に限定されるものではなく、加工対象物1の裏面であってもよい。   The condensing point P is a part where the laser light L is condensed. The planned cutting line 5 is not limited to a straight line, but may be a curved line, a three-dimensional shape in which these lines are combined, or a coordinate designated. The planned cutting line 5 is not limited to a virtual line but may be a line actually drawn on the surface 3 of the workpiece 1. The modified region 7 may be formed continuously or intermittently. The modified region 7 may be in the form of a line or a dot. In short, the modified region 7 only needs to be formed at least inside the workpiece 1. In addition, a crack may be formed starting from the modified region 7, and the crack and the modified region 7 may be exposed on the outer surface (front surface 3, back surface, or outer peripheral surface) of the workpiece 1. . The laser light incident surface when forming the modified region 7 is not limited to the front surface 3 of the workpiece 1 and may be the back surface of the workpiece 1.

ちなみに、加工対象物1の内部に改質領域7を形成する場合には、レーザ光Lは、加工対象物1を透過すると共に、加工対象物1の内部に位置する集光点P近傍にて特に吸収される。これにより、加工対象物1に改質領域7が形成される(すなわち、内部吸収型レーザ加工)。この場合、加工対象物1の表面3ではレーザ光Lが殆ど吸収されないので、加工対象物1の表面3が溶融することはない。一方、加工対象物1の表面3又は裏面に改質領域7を形成する場合には、レーザ光Lは、表面3又は裏面に位置する集光点P近傍にて特に吸収され、表面3又は裏面から溶融され除去されて、穴や溝等の除去部が形成される(表面吸収型レーザ加工)。   Incidentally, when the modified region 7 is formed inside the workpiece 1, the laser light L passes through the workpiece 1 and is near the condensing point P located inside the workpiece 1. Especially absorbed. Thereby, the modified region 7 is formed in the workpiece 1 (that is, internal absorption laser processing). In this case, since the laser beam L is hardly absorbed by the surface 3 of the workpiece 1, the surface 3 of the workpiece 1 is not melted. On the other hand, when the modified region 7 is formed on the front surface 3 or the back surface of the workpiece 1, the laser light L is absorbed particularly in the vicinity of the condensing point P located on the front surface 3 or the back surface, and the front surface 3 or the back surface. Then, a removed portion such as a hole or a groove is formed (surface absorption laser processing).

改質領域7は、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲とは異なる状態になった領域をいう。改質領域7としては、例えば、溶融処理領域(一旦溶融後再固化した領域、溶融状態中の領域及び溶融から再固化する状態中の領域のうち少なくとも何れか一つを意味する)、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等があり、これらが混在した領域もある。更に、改質領域7としては、加工対象物1の材料において改質領域7の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域や、格子欠陥が形成された領域がある。加工対象物1の材料が単結晶シリコンである場合、改質領域7は、高転位密度領域ともいえる。   The modified region 7 is a region where the density, refractive index, mechanical strength, and other physical characteristics are different from the surroundings. Examples of the modified region 7 include a melt treatment region (meaning at least one of a region once solidified after melting, a region in a molten state, and a region in a state of being resolidified from melting), a crack region, and the like. In addition, there are a dielectric breakdown region, a refractive index change region, and the like, and there is a region in which these are mixed. Further, the modified region 7 includes a region where the density of the modified region 7 in the material of the workpiece 1 is changed compared to the density of the non-modified region, and a region where lattice defects are formed. When the material of the workpiece 1 is single crystal silicon, the modified region 7 can be said to be a high dislocation density region.

溶融処理領域、屈折率変化領域、改質領域7の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域、及び、格子欠陥が形成された領域は、更に、それら領域の内部や改質領域7と非改質領域との界面に亀裂(割れ、マイクロクラック)を内包している場合がある。内包される亀裂は、改質領域7の全面に渡る場合や一部分のみや複数部分に形成される場合がある。加工対象物1は、結晶構造を有する結晶材料からなる基板を含む。例えば加工対象物1は、窒化ガリウム(GaN)、シリコン(Si)、シリコンカーバイド(SiC)、LiTaO、及び、サファイア(Al)の少なくとも何れかで形成された基板を含む。換言すると、加工対象物1は、例えば、窒化ガリウム基板、シリコン基板、SiC基板、LiTaO基板、又はサファイア基板を含む。結晶材料は、異方性結晶及び等方性結晶の何れであってもよい。また、加工対象物1は、非結晶構造(非晶質構造)を有する非結晶材料からなる基板を含んでいてもよく、例えばガラス基板を含んでいてもよい。 The area where the density of the melt processing area, the refractive index changing area, the density of the modified area 7 is changed as compared with the density of the non-modified area, and the area where lattice defects are formed are further included in the interior of these areas or the modified areas. In some cases, cracks (cracks, microcracks) are included in the interface between the region 7 and the non-modified region. The included crack may be formed over the entire surface of the modified region 7, or may be formed in only a part or a plurality of parts. The workpiece 1 includes a substrate made of a crystal material having a crystal structure. For example, the workpiece 1 includes a substrate formed of at least one of gallium nitride (GaN), silicon (Si), silicon carbide (SiC), LiTaO 3 , and sapphire (Al 2 O 3 ). In other words, the workpiece 1 includes, for example, a gallium nitride substrate, a silicon substrate, a SiC substrate, a LiTaO 3 substrate, or a sapphire substrate. The crystal material may be either an anisotropic crystal or an isotropic crystal. Moreover, the workpiece 1 may include a substrate made of an amorphous material having an amorphous structure (amorphous structure), for example, a glass substrate.

実施形態では、切断予定ライン5に沿って改質スポット(加工痕)を複数形成することにより、改質領域7を形成することができる。この場合、複数の改質スポットが集まることによって改質領域7となる。改質スポットとは、パルスレーザ光の1パルスのショット(つまり1パルスのレーザ照射:レーザショット)で形成される改質部分である。改質スポットとしては、クラックスポット、溶融処理スポット若しくは屈折率変化スポット、又はこれらの少なくとも1つが混在するもの等が挙げられる。改質スポットについては、要求される切断精度、要求される切断面の平坦性、加工対象物1の厚さ、種類、結晶方位等を考慮して、その大きさや発生する亀裂の長さを適宜制御することができる。また、実施形態では、切断予定ライン5に沿って、改質スポットを改質領域7として形成することができる。   In the embodiment, the modified region 7 can be formed by forming a plurality of modified spots (processing marks) along the planned cutting line 5. In this case, the modified region 7 is formed by collecting a plurality of modified spots. The modified spot is a modified portion formed by one pulse shot of pulsed laser light (that is, one pulse of laser irradiation: laser shot). Examples of the modified spot include a crack spot, a melting treatment spot, a refractive index change spot, or a mixture of at least one of these. For the modified spot, the size and length of cracks to be generated are appropriately determined in consideration of the required cutting accuracy, required flatness of the cut surface, thickness, type, crystal orientation, etc. of the workpiece 1. Can be controlled. In the embodiment, the modified spot can be formed as the modified region 7 along the planned cutting line 5.

次に、実施形態に係るレーザ加工方法及びレーザ加工装置について説明する。以下の説明では、レーザ光Lを加工対象物1に対して相対移動させる際に沿う切断予定ライン5の延在方向(加工進行方向に沿う方向)をX方向とし、加工対象物1の厚さ方向をZ方向とし、X方向及びZ方向に対して直交する方向をY方向(所定方向)とする。   Next, a laser processing method and a laser processing apparatus according to the embodiment will be described. In the following description, the extending direction of the planned cutting line 5 (direction along the processing progress direction) along which the laser light L is moved relative to the processing target 1 is defined as the X direction, and the thickness of the processing target 1 is determined. A direction is a Z direction, and a direction orthogonal to the X direction and the Z direction is a Y direction (predetermined direction).

図7に示されるように、レーザ加工装置300は、レーザ光源(レーザ光出射部)202、反射型空間光変調器(空間光変調器)203、4f光学系241、及び集光光学系204を筐体231内に備えている。レーザ加工装置300は、加工対象物1にレーザ光Lを集光することにより、切断予定ライン5に沿って加工対象物1に改質領域7を形成する。   As shown in FIG. 7, the laser processing apparatus 300 includes a laser light source (laser light emitting unit) 202, a reflective spatial light modulator (spatial light modulator) 203, a 4f optical system 241, and a condensing optical system 204. It is provided in the housing 231. The laser processing apparatus 300 focuses the laser beam L on the workpiece 1 to form the modified region 7 on the workpiece 1 along the planned cutting line 5.

レーザ光源202は、レーザ光Lを出射するものである。レーザ光源202は、20ps以下のパルス幅を有するレーザ光である超短パルスレーザ光をレーザ光Lとして出射する。レーザ光源202は、レーザ発振器として超短パルスレーザ光源を含む。レーザ発振器としては、例えば固体レーザ、ファイバレーザ又は外部変調素子等で構成できる。レーザ光源202は、レーザ光Lの出力を調整する出力調整部を含んでいる。出力調整部としては、λ/2波長板ユニット及び偏光板ユニット等で構成できる。また、レーザ光源202は、レーザ光Lの径を調整しつつ平行化するビームエキスパンダを含んでいる。   The laser light source 202 emits laser light L. The laser light source 202 emits an ultrashort pulse laser beam, which is a laser beam having a pulse width of 20 ps or less, as a laser beam L. The laser light source 202 includes an ultrashort pulse laser light source as a laser oscillator. As the laser oscillator, for example, a solid laser, a fiber laser, an external modulation element, or the like can be used. The laser light source 202 includes an output adjusting unit that adjusts the output of the laser light L. The output adjustment unit can be composed of a λ / 2 wavelength plate unit, a polarizing plate unit, and the like. Further, the laser light source 202 includes a beam expander that parallelizes the laser light L while adjusting the diameter thereof.

レーザ光源202から出射されるレーザ光Lの波長は、500〜550nm、1000〜1150nm又は1300〜1400nmのいずれかの波長帯に含まれる。ここでのレーザ光Lの波長は、1030nmである。このようなレーザ光源202は、水平方向にレーザ光Lを出射するように、筐体231の天板236にねじ等で固定されている。   The wavelength of the laser light L emitted from the laser light source 202 is included in any of the wavelength bands of 500 to 550 nm, 1000 to 1150 nm, or 1300 to 1400 nm. Here, the wavelength of the laser beam L is 1030 nm. Such a laser light source 202 is fixed to the top plate 236 of the housing 231 with screws or the like so as to emit the laser light L in the horizontal direction.

反射型空間光変調器203は、レーザ光源202から出射されたレーザ光Lを変調するものである。反射型空間光変調器203は、例えば反射型液晶(LCOS:Liquid Crystal on Silicon)の空間光変調器(SLM:Spatial Light Modulator)である。反射型空間光変調器203は、水平方向から入射するレーザ光Lを変調すると共に、水平方向に対し斜め上方に反射する。   The reflective spatial light modulator 203 modulates the laser light L emitted from the laser light source 202. The reflective spatial light modulator 203 is, for example, a reflective liquid crystal on silicon (LCOS) spatial light modulator (SLM). The reflective spatial light modulator 203 modulates the laser beam L incident from the horizontal direction and reflects the laser beam L obliquely upward with respect to the horizontal direction.

図8に示されるように、反射型空間光変調器203は、シリコン基板213、駆動回路層914、複数の画素電極214、誘電体多層膜ミラー等の反射膜215、配向膜999a、液晶層216、配向膜999b、透明導電膜217、及びガラス基板等の透明基板218がこの順に積層されることで構成されている。   As shown in FIG. 8, the reflective spatial light modulator 203 includes a silicon substrate 213, a drive circuit layer 914, a plurality of pixel electrodes 214, a reflective film 215 such as a dielectric multilayer mirror, an alignment film 999a, and a liquid crystal layer 216. , An alignment film 999b, a transparent conductive film 217, and a transparent substrate 218 such as a glass substrate are stacked in this order.

透明基板218は、所定平面に沿った表面218aを有している。透明基板218の表面218aは、反射型空間光変調器203の表面を構成する。透明基板218は、例えばガラス等の光透過性材料からなる。透明基板218は、反射型空間光変調器203の表面218aから入射した所定波長のレーザ光Lを、反射型空間光変調器203の内部へ透過する。透明導電膜217は、透明基板218の裏面上に形成されている。透明導電膜217は、レーザ光Lを透過する導電性材料(例えばITO)からなる。   The transparent substrate 218 has a surface 218a along a predetermined plane. The surface 218 a of the transparent substrate 218 constitutes the surface of the reflective spatial light modulator 203. The transparent substrate 218 is made of a light transmissive material such as glass, for example. The transparent substrate 218 transmits the laser light L having a predetermined wavelength incident from the surface 218 a of the reflective spatial light modulator 203 into the reflective spatial light modulator 203. The transparent conductive film 217 is formed on the back surface of the transparent substrate 218. The transparent conductive film 217 is made of a conductive material (for example, ITO) that transmits the laser light L.

複数の画素電極214は、透明導電膜217に沿ってシリコン基板213上にマトリックス状に配列されている。複数の画素電極214は、例えばアルミニウム等の金属材料で形成されている。複数の画素電極214の表面214aは、平坦且つ滑らかに加工されている。複数の画素電極214は、駆動回路層914に設けられたアクティブ・マトリクス回路によって駆動される。   The plurality of pixel electrodes 214 are arranged in a matrix on the silicon substrate 213 along the transparent conductive film 217. The plurality of pixel electrodes 214 are formed of a metal material such as aluminum, for example. The surfaces 214a of the plurality of pixel electrodes 214 are processed flat and smoothly. The plurality of pixel electrodes 214 are driven by an active matrix circuit provided in the drive circuit layer 914.

アクティブ・マトリクス回路は、複数の画素電極214とシリコン基板213との間に設けられている。アクティブ・マトリクス回路は、反射型空間光変調器203から出力しようとする光像に応じて各画素電極214への印加電圧を制御する。例えばアクティブ・マトリクス回路は、表面218aに沿う一方向に並んだ各画素列の印加電圧を制御する第1ドライバ回路と、当該一方向に直交し且つ表面218aに沿う他方向に並んだ各画素列の印加電圧を制御する第2ドライバ回路と、を有している。このようなアクティブ・マトリクス回路は、制御部250(図7参照)によって双方のドライバ回路で指定された画素の画素電極214に所定電圧が印加されるように構成されている。   The active matrix circuit is provided between the plurality of pixel electrodes 214 and the silicon substrate 213. The active matrix circuit controls the voltage applied to each pixel electrode 214 in accordance with the light image to be output from the reflective spatial light modulator 203. For example, the active matrix circuit includes a first driver circuit that controls an applied voltage of each pixel column aligned in one direction along the surface 218a, and each pixel column orthogonal to the one direction and aligned in the other direction along the surface 218a. And a second driver circuit for controlling the applied voltage. Such an active matrix circuit is configured such that a predetermined voltage is applied to the pixel electrode 214 of the pixel specified by both driver circuits by the control unit 250 (see FIG. 7).

配向膜999a,999bは、液晶層216の両端面に配置されており、液晶分子群を一定方向に配列させる。配向膜999a,999bは、例えばポリイミド等の高分子材料で形成されている。配向膜999a,999bにおける液晶層216との接触面には、ラビング処理等が施されている。   The alignment films 999a and 999b are disposed on both end faces of the liquid crystal layer 216, and align liquid crystal molecule groups in a certain direction. The alignment films 999a and 999b are formed of a polymer material such as polyimide, for example. The contact surfaces of the alignment films 999a and 999b with the liquid crystal layer 216 are rubbed.

液晶層216は、複数の画素電極214と透明導電膜217との間に配置されている。液晶層216は、各画素電極214と透明導電膜217とにより形成される電界に応じてレーザ光Lを変調する。すなわち、駆動回路層914のアクティブ・マトリクス回路によって各画素電極214に電圧が印加されると、透明導電膜217と各画素電極214との間に電界が形成され、液晶層216に形成された電界の大きさに応じて液晶分子216aの配列方向が変化する。そして、レーザ光Lが透明基板218及び透明導電膜217を透過して液晶層216に入射すると、このレーザ光Lは、液晶層216を通過する間に液晶分子216aによって変調され、反射膜215において反射した後、再び液晶層216により変調されて出射する。   The liquid crystal layer 216 is disposed between the plurality of pixel electrodes 214 and the transparent conductive film 217. The liquid crystal layer 216 modulates the laser light L in accordance with the electric field formed by each pixel electrode 214 and the transparent conductive film 217. That is, when a voltage is applied to each pixel electrode 214 by the active matrix circuit of the drive circuit layer 914, an electric field is formed between the transparent conductive film 217 and each pixel electrode 214, and the electric field formed in the liquid crystal layer 216. The alignment direction of the liquid crystal molecules 216a changes depending on the size of the liquid crystal molecules. When the laser light L passes through the transparent substrate 218 and the transparent conductive film 217 and enters the liquid crystal layer 216, the laser light L is modulated by the liquid crystal molecules 216 a while passing through the liquid crystal layer 216, and is reflected on the reflective film 215. After reflection, the light is again modulated by the liquid crystal layer 216 and emitted.

このとき、制御部250(図7参照)によって各画素電極214に印加される電圧が制御され、その電圧に応じて、液晶層216において透明導電膜217と各画素電極214とに挟まれた部分の屈折率が変化する(各画素に対応した位置の液晶層216の屈折率が変化する)。この屈折率の変化により、印加した電圧に応じて、レーザ光Lの位相を液晶層216の画素ごとに変化させることができる。つまり、ホログラムパターンに応じた位相変調を画素ごとに液晶層216によって付与することができる。換言すると、変調を付与するホログラムパターンとしての変調パターン(位相パターンとも称される)を、反射型空間光変調器410の液晶層216に表示させることができる。変調パターンに入射し透過するレーザ光Lは、その波面が調整され、レーザ光Lを構成する各光線において進行方向に直交する方向の成分の位相にずれが生じる。したがって、反射型空間光変調器203に表示させる変調パターンを適宜設定することにより、レーザ光Lが変調(例えば、レーザ光Lの強度、振幅、位相、偏光等が変調)可能となる。   At this time, the voltage applied to each pixel electrode 214 is controlled by the control unit 250 (see FIG. 7), and a portion sandwiched between the transparent conductive film 217 and each pixel electrode 214 in the liquid crystal layer 216 according to the voltage. The refractive index of the liquid crystal layer 216 at the position corresponding to each pixel changes. With this change in refractive index, the phase of the laser light L can be changed for each pixel of the liquid crystal layer 216 in accordance with the applied voltage. That is, phase modulation corresponding to the hologram pattern can be applied to each pixel by the liquid crystal layer 216. In other words, a modulation pattern (also referred to as a phase pattern) as a hologram pattern for applying modulation can be displayed on the liquid crystal layer 216 of the reflective spatial light modulator 410. The wavefront of the laser light L that enters and passes through the modulation pattern is adjusted, and the phase of the component in the direction orthogonal to the traveling direction is shifted in each light beam constituting the laser light L. Therefore, by appropriately setting the modulation pattern to be displayed on the reflective spatial light modulator 203, the laser light L can be modulated (for example, the intensity, amplitude, phase, polarization, etc. of the laser light L can be modulated).

図7に戻り、4f光学系241は、反射型空間光変調器203によって変調されたレーザ光Lの波面形状を調整する調整光学系である。4f光学系241は、第1レンズ241a及び第2レンズ241bを有している。第1レンズ241a及び第2レンズ241bは、反射型空間光変調器203と第1レンズ241aとの間の光路の距離が第1レンズ241aの第1焦点距離f1となり、集光光学系204と第2レンズ241bとの間の光路の距離が第2レンズ241bの第2焦点距離f2となり、第1レンズ241aと第2レンズ241bとの間の光路の距離が第1焦点距離f1と第2焦点距離f2との和(すなわち、f1+f2)となり、第1レンズ241a及び第2レンズ241bが両側テレセントリック光学系となるように、反射型空間光変調器203と集光光学系204との間の光路上に配置されている。4f光学系241によれば、反射型空間光変調器203で変調されたレーザ光Lが空間伝播により波面形状が変化し収差が増大するのを抑制することができる。   Returning to FIG. 7, the 4f optical system 241 is an adjustment optical system that adjusts the wavefront shape of the laser light L modulated by the reflective spatial light modulator 203. The 4f optical system 241 includes a first lens 241a and a second lens 241b. In the first lens 241a and the second lens 241b, the distance of the optical path between the reflective spatial light modulator 203 and the first lens 241a is the first focal length f1 of the first lens 241a. The distance of the optical path between the second lens 241b is the second focal distance f2 of the second lens 241b, and the distance of the optical path between the first lens 241a and the second lens 241b is the first focal distance f1 and the second focal distance. on the optical path between the reflective spatial light modulator 203 and the condensing optical system 204 so that the first lens 241a and the second lens 241b are both-side telecentric optical systems. Has been placed. According to the 4f optical system 241, the laser beam L modulated by the reflective spatial light modulator 203 can be suppressed from changing its wavefront shape due to spatial propagation and increasing aberration.

集光光学系204は、レーザ光源202により出射されて反射型空間光変調器203により変調されたレーザ光Lを、加工対象物1の内部に集光するものである。集光光学系204は、複数のレンズを含んで構成されており、圧電素子等を含んで構成された駆動ユニット232を介して筐体231の底板233に設置されている。   The condensing optical system 204 condenses the laser light L emitted from the laser light source 202 and modulated by the reflective spatial light modulator 203 inside the workpiece 1. The condensing optical system 204 includes a plurality of lenses, and is installed on the bottom plate 233 of the housing 231 via a drive unit 232 configured to include a piezoelectric element and the like.

以上のように構成されたレーザ加工装置300では、レーザ光源202から出射されたレーザ光Lは、筐体231内にて水平方向に進行した後、ミラー205aによって下方に反射され、アッテネータ207によって光強度が調整される。その後、レーザ光Lは、ミラー205bによって水平方向に反射され、ビームホモジナイザ260によってレーザ光Lの強度分布が均一化されて反射型空間光変調器203に入射する。   In the laser processing apparatus 300 configured as described above, the laser light L emitted from the laser light source 202 travels in the horizontal direction in the housing 231, is then reflected downward by the mirror 205 a, and is reflected by the attenuator 207. Strength is adjusted. Thereafter, the laser light L is reflected in the horizontal direction by the mirror 205 b, the intensity distribution of the laser light L is made uniform by the beam homogenizer 260, and is incident on the reflective spatial light modulator 203.

反射型空間光変調器203に入射したレーザ光Lは、液晶層216に表示された変調パターンを透過することにより当該変調パターンに応じて変調される。その後、レーザ光Lは、ミラー206aによって上方に反射され、λ/2波長板228によって偏光方向が変更され、ミラー206bによって水平方向に反射されて4f光学系241に入射する。   The laser beam L incident on the reflective spatial light modulator 203 is modulated in accordance with the modulation pattern by transmitting the modulation pattern displayed on the liquid crystal layer 216. Thereafter, the laser light L is reflected upward by the mirror 206a, the polarization direction is changed by the λ / 2 wave plate 228, reflected by the mirror 206b in the horizontal direction, and enters the 4f optical system 241.

4f光学系241に入射したレーザ光Lは、平行光で集光光学系204に入射するよう波面形状が調整される。具体的には、レーザ光Lは、第1レンズ241aを透過し収束され、ミラー219によって下方へ反射され、共焦点Oを経て発散すると共に、第2レンズ241bを透過し、平行光となるように再び収束される。そして、レーザ光Lは、ダイクロイックミラー210,238を順次透過して集光光学系204に入射し、ステージ111上に載置された加工対象物1内に集光光学系204によって集光される。   The wavefront shape of the laser light L incident on the 4f optical system 241 is adjusted so as to be incident on the condensing optical system 204 as parallel light. Specifically, the laser light L is transmitted and converged through the first lens 241a, reflected downward by the mirror 219, diverged through the confocal O, and transmitted through the second lens 241b to become parallel light. Will converge again. Then, the laser light L sequentially passes through the dichroic mirrors 210 and 238 and enters the condensing optical system 204, and is condensed by the condensing optical system 204 in the workpiece 1 placed on the stage 111. .

また、レーザ加工装置300は、加工対象物1のレーザ光入射面を観察するための表面観察ユニット211と、集光光学系204と加工対象物1との距離を微調整するためのAF(AutoFocus)ユニット212と、を筐体231内に備えている。   The laser processing apparatus 300 also includes a surface observation unit 211 for observing the laser light incident surface of the workpiece 1 and an AF (AutoFocus) for finely adjusting the distance between the condensing optical system 204 and the workpiece 1. ) Unit 212 and housing 231.

表面観察ユニット211は、可視光VL1を出射する観察用光源211aと、加工対象物1のレーザ光入射面で反射された可視光VL1の反射光VL2を受光して検出する検出器211bと、を有している。表面観察ユニット211では、観察用光源211aから出射された可視光VL1が、ミラー208及びダイクロイックミラー209,210,238で反射・透過され、集光光学系204で加工対象物1に向けて集光される。加工対象物1のレーザ光入射面で反射された反射光VL2が、集光光学系204で集光されてダイクロイックミラー238,210で透過・反射された後、ダイクロイックミラー209を透過して検出器211bにて受光される。   The surface observation unit 211 includes an observation light source 211a that emits visible light VL1, and a detector 211b that receives and detects the reflected light VL2 of the visible light VL1 reflected by the laser light incident surface of the workpiece 1. Have. In the surface observation unit 211, the visible light VL 1 emitted from the observation light source 211 a is reflected and transmitted by the mirror 208 and the dichroic mirrors 209, 210, and 238, and condensed toward the workpiece 1 by the condensing optical system 204. Is done. The reflected light VL2 reflected from the laser light incident surface of the workpiece 1 is condensed by the condensing optical system 204, transmitted and reflected by the dichroic mirrors 238 and 210, and then transmitted through the dichroic mirror 209 to be detected. Light is received at 211b.

AFユニット212は、AF用レーザ光LB1を出射し、レーザ光入射面で反射されたAF用レーザ光LB1の反射光LB2を受光し検出することで、切断予定ライン5に沿ったレーザ光入射面の変位データを取得する。AFユニット212は、改質領域7を形成する際、取得した変位データに基づいて駆動ユニット232を駆動させ、レーザ光入射面のうねりに沿うように集光光学系204をその光軸方向に往復移動させる。   The AF unit 212 emits the AF laser light LB1, receives and detects the reflected light LB2 of the AF laser light LB1 reflected by the laser light incident surface, thereby detecting the laser light incident surface along the planned cutting line 5 Get the displacement data. When forming the modified region 7, the AF unit 212 drives the drive unit 232 based on the acquired displacement data, and reciprocates the condensing optical system 204 in the optical axis direction so as to follow the undulation of the laser light incident surface. Move.

更に、レーザ加工装置300は、当該レーザ加工装置300の各部の動作を制御する制御部250を備えている。制御部250は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等によって構成されている。   Furthermore, the laser processing apparatus 300 includes a control unit 250 that controls the operation of each unit of the laser processing apparatus 300. The control unit 250 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like.

制御部250は、レーザ光源202の動作を制御し、レーザ光源202からレーザ光Lを出射させる。制御部250は、レーザ光源202の動作を制御し、レーザ光源202から出射されるレーザ光Lの出力やパルス幅等を調節する。制御部250は、改質領域7を形成する際、レーザ光Lの集光点Pが加工対象物1の表面3又は裏面21から所定距離に位置し且つレーザ光Lの集光点Pが切断予定ライン5に沿って相対的に移動するように、筐体231、ステージ111の位置、及び駆動ユニット232の駆動の少なくとも1つを制御する。制御部250は、上記レーザ光源制御部102及び上記ステージ制御部115の機能を有する。   The controller 250 controls the operation of the laser light source 202 and emits the laser light L from the laser light source 202. The controller 250 controls the operation of the laser light source 202 and adjusts the output, pulse width, and the like of the laser light L emitted from the laser light source 202. When the control unit 250 forms the modified region 7, the condensing point P of the laser light L is located at a predetermined distance from the front surface 3 or the back surface 21 of the workpiece 1 and the condensing point P of the laser light L is cut. At least one of the housing 231, the position of the stage 111, and the drive of the drive unit 232 is controlled so as to move relatively along the scheduled line 5. The control unit 250 has functions of the laser light source control unit 102 and the stage control unit 115.

制御部250は、改質領域7を形成する際、反射型空間光変調器203における各画素電極214に所定電圧を印加し、液晶層216に所定の変調パターンを表示させる。これにより、制御部250は、レーザ光Lを反射型空間光変調器203で所望に変調させる。液晶層216に表示される変調パターンは、例えば、改質領域7を形成しようとする位置、照射するレーザ光Lの波長、加工対象物1の材料、及び集光光学系204や加工対象物1の屈折率等に基づいて予め導出され、制御部250に記憶されている。変調パターンは、レーザ加工装置300に生じる個体差(例えば、液晶層216に生じる歪)を補正するための個体差補正パターン、球面収差を補正するための球面収差補正パターン等を含んでいる。   When forming the modified region 7, the controller 250 applies a predetermined voltage to each pixel electrode 214 in the reflective spatial light modulator 203 and causes the liquid crystal layer 216 to display a predetermined modulation pattern. Thereby, the control unit 250 modulates the laser light L as desired by the reflective spatial light modulator 203. The modulation pattern displayed on the liquid crystal layer 216 includes, for example, the position where the modified region 7 is to be formed, the wavelength of the laser beam L to be irradiated, the material of the workpiece 1, and the condensing optical system 204 or the workpiece 1. Is derived in advance based on the refractive index and the like and stored in the control unit 250. The modulation pattern includes an individual difference correction pattern for correcting individual differences generated in the laser processing apparatus 300 (for example, distortion generated in the liquid crystal layer 216), a spherical aberration correction pattern for correcting spherical aberration, and the like.

本実施形態において、制御部250は、少なくともレーザ光源202及び反射型空間光変調器203の動作を制御し、レーザ光集光制御を実行する(詳しくは後述)。制御部250は、反射型空間光変調器203を制御し、レーザ光Lが少なくとも3つに分岐されて加工対象物1内に集光光学系204で同時集光される分岐パターンを、変調パターンとして液晶層216に表示させる。これにより、例えば図9に示されるように、反射型空間光変調器203は、レーザ光Lを3つのレーザ光L1〜L3に分岐させる。そして、加工対象物1内において、3次元方向の所望の3箇所に集光光学系204でレーザ光Lを同時に多点集光させ、当該3箇所に改質スポットとしての改質領域7を同時形成させる。具体的には、Y方向において切断予定ライン5に対応する位置に位置する1又は複数の第1改質領域7aと、Y方向において第1改質領域7aよりも一方側に位置する1又は複数の第2改質領域7bと、Y方向において第1改質領域7aよりも他方側(当該一方側の反対側)に位置する1又は複数の第3改質領域7cと、に同時形成させる。   In the present embodiment, the control unit 250 controls at least the operations of the laser light source 202 and the reflective spatial light modulator 203, and executes laser beam focusing control (details will be described later). The control unit 250 controls the reflective spatial light modulator 203 to convert the laser beam L into at least three branches and simultaneously branch into a processing object 1 by the focusing optical system 204 using the modulation pattern. Is displayed on the liquid crystal layer 216. Thereby, for example, as shown in FIG. 9, the reflective spatial light modulator 203 splits the laser light L into three laser lights L1 to L3. In the workpiece 1, the laser beam L is simultaneously focused at three desired positions in the three-dimensional direction by the focusing optical system 204, and the modified regions 7 as modified spots are simultaneously focused at the three locations. Let it form. Specifically, one or more first modified regions 7a located at positions corresponding to the planned cutting line 5 in the Y direction, and one or more located on one side of the first modified region 7a in the Y direction. The second modified region 7b and one or more third modified regions 7c located on the other side (opposite side of the one side) in the Y direction are formed simultaneously.

X方向における第1〜第3改質領域7a〜7cの位置は、互いに等しい。換言すると、第1〜第3改質領域7a〜7cは、Y方向に沿って直線状に並ぶように形成されている。Z方向における第1〜第3改質領域7a〜7cの位置は、互いに等しい。換言すると、第1〜第3改質領域7a〜7cの位置は、互いに同じ深さ位置に形成されている。   The positions of the first to third modified regions 7a to 7c in the X direction are equal to each other. In other words, the first to third modified regions 7a to 7c are formed so as to be linearly arranged along the Y direction. The positions of the first to third modified regions 7a to 7c in the Z direction are equal to each other. In other words, the first to third modified regions 7a to 7c are formed at the same depth position.

Y方向における第1改質領域7aと第2改質領域7bとの間隔は、Y方向における第1改質領域7aと第3改質領域7cとの間隔に対して等しい。つまり、Y方向における第1〜第3改質領域7a〜7cの間隔は、互いに等しい。第1〜第3改質領域7aの間隔は、液晶層216に表示させる分岐パターンにより適宜調整できる。第1〜第3改質領域7aの間隔は、特に限定されないが、例えば1μm〜10μmとすることができる。   The distance between the first modified region 7a and the second modified region 7b in the Y direction is equal to the distance between the first modified region 7a and the third modified region 7c in the Y direction. That is, the intervals between the first to third modified regions 7a to 7c in the Y direction are equal to each other. The interval between the first to third modified regions 7 a can be adjusted as appropriate by the branch pattern displayed on the liquid crystal layer 216. Although the space | interval of the 1st-3rd modified area | region 7a is not specifically limited, For example, it can be set as 1 micrometer-10 micrometers.

第1改質領域7aは、切断予定ライン(第1切断予定ライン)5上、すなわち、Z方向から見て切断予定ライン5と重なる位置に形成されている。第2改質領域7bは、第1改質領域7aに対応する切断予定ライン5と、該切断予定ライン5に対してY方向一方側に隣接する他の切断予定ライン5(第2切断予定ライン)と、の間に形成されている。第3改質領域7cは、第1改質領域7aに対応する切断予定ライン5と、該切断予定ライン5に対してY方向他方側に隣接する他の切断予定ライン5(第3切断予定ライン)と、の間に形成されている。   The first modified region 7a is formed on the planned cutting line (first cutting planned line) 5, that is, at a position overlapping the planned cutting line 5 when viewed from the Z direction. The second modified region 7b includes a scheduled cutting line 5 corresponding to the first modified region 7a and another scheduled cutting line 5 (second scheduled cutting line) adjacent to the scheduled cutting line 5 on one side in the Y direction. ). The third modified region 7c includes a planned cutting line 5 corresponding to the first modified region 7a and another planned cutting line 5 (third planned cutting line) adjacent to the planned cutting line 5 on the other side in the Y direction. ).

制御部250は、レーザ加工装置300の各部を制御し、第1〜第3改質領域7a〜7cの形成の際、加工対象物1の表面3に至る亀裂であるハーフカットHcを第1改質領域7aから発生させる。このとき、第2及び第3改質領域7b,7cからはハーフカットHcを発生させない。ハーフカットHcは、表面3に露出する表面亀裂である。   The control part 250 controls each part of the laser processing apparatus 300, and when the first to third modified regions 7a to 7c are formed, the half cut Hc that is a crack reaching the surface 3 of the workpiece 1 is first modified. It is generated from the quality region 7a. At this time, the half cut Hc is not generated from the second and third modified regions 7b and 7c. The half cut Hc is a surface crack exposed on the surface 3.

一例として、制御部250は、レーザ光源202を制御し、ハーフカットHcが第1改質領域7aのみから発生するようにレーザ光Lの出力を調整する。具体的には、制御部250は、ハーフカットHcを発生させ得る最小出力値であるHC閾値よりも、第1改質領域7aの形成のために集光されるレーザ光L1の出力が大きくなるように、レーザ光L1の出力を制御する。なお、第1改質領域7aからのハーフカットHcの発生は、レーザ光L1(レーザ光L)の特性、加工対象物1内におけるレーザ光Lを集光させる位置(表面3からの距離)、変調パターン、及び、その他の加工条件の少なくとも何れかを制御部250で適宜調整することで実現できる。ハーフカットHcの発生は、種々の公知手法を用いて実現できる。   As an example, the control unit 250 controls the laser light source 202 and adjusts the output of the laser light L so that the half cut Hc is generated only from the first modified region 7a. Specifically, the control unit 250 has an output of the laser beam L1 that is collected for forming the first modified region 7a larger than the HC threshold that is the minimum output value that can generate the half cut Hc. Thus, the output of the laser beam L1 is controlled. In addition, generation | occurrence | production of the half cut Hc from the 1st modification | reformation area | region 7a is the characteristic of the laser beam L1 (laser beam L), the position (distance from the surface 3) which condenses the laser beam L in the process target object 1, This can be realized by appropriately adjusting at least one of the modulation pattern and other processing conditions by the control unit 250. Generation | occurrence | production of the half cut Hc is realizable using various well-known methods.

制御部250は、レーザ光源202を制御し、分岐後におけるレーザ光L1〜L3の一部又は全部の出力比を、互いに同じになるように、又は、互いに異なるように調整する。例えば制御部250は、第1改質領域7aを形成する第1レーザ光であるレーザ光L1の出力を第1出力とし、第2及び第3改質領域7b,7cを形成する第2及び第3レーザ光であるレーザ光L2,L2の双方の出力を第1出力よりも小さい第2出力とする。   The control unit 250 controls the laser light source 202 and adjusts the output ratios of some or all of the laser beams L1 to L3 after branching to be the same or different from each other. For example, the control unit 250 sets the output of the laser beam L1 that is the first laser beam that forms the first modified region 7a as the first output, and the second and second modified regions 7b and 7c that form the second and third modified regions 7c. The outputs of both the laser beams L2 and L2, which are three laser beams, are set as a second output smaller than the first output.

次に、レーザ加工装置300において実施されるレーザ加工方法について説明する。   Next, a laser processing method performed in the laser processing apparatus 300 will be described.

本実施形態のレーザ加工方法は、加工対象物1をレーザ加工して複数のチップを製造するためのチップの製造方法として用いられる。加工対象物1は、板状を呈している。加工対象物1は、例えば、サファイア基板、SiC基板、ガラス基板(強化ガラス基板)、シリコン基板、半導体基板又は透明絶縁基板等である。ここでの加工対象物1は、サファイア基板である。   The laser processing method of this embodiment is used as a chip manufacturing method for manufacturing a plurality of chips by laser processing the workpiece 1. The workpiece 1 has a plate shape. The workpiece 1 is, for example, a sapphire substrate, a SiC substrate, a glass substrate (tempered glass substrate), a silicon substrate, a semiconductor substrate, a transparent insulating substrate, or the like. The processing object 1 here is a sapphire substrate.

図10に示されるように、加工対象物1においてレーザ光入射面側である表面3側には、機能素子層15が形成されている。機能素子層15は、マトリックス状に配列された複数の機能素子15a(例えば、フォトダイオード等の受光素子、レーザダイオード等の発光素子、又は回路として形成された回路素子等)を含んでいる。加工対象物1の表面3上には、隣り合う機能素子15a間を通るように延びる切断予定ライン5が複数設定されている。複数の切断予定ライン5は、格子状に延在している。なお、加工対象物1がサファイア基板の場合には、そのC面が主面(表面3及び裏面21)とされ、切断予定ライン5がサファイア基板のR面に沿った方向に延びるよう設定される。   As shown in FIG. 10, the functional element layer 15 is formed on the surface 3 side that is the laser light incident surface side in the workpiece 1. The functional element layer 15 includes a plurality of functional elements 15a (for example, a light receiving element such as a photodiode, a light emitting element such as a laser diode, or a circuit element formed as a circuit) arranged in a matrix. On the surface 3 of the workpiece 1, a plurality of cutting lines 5 extending so as to pass between adjacent functional elements 15 a are set. The plurality of scheduled cutting lines 5 extend in a lattice shape. In addition, when the workpiece 1 is a sapphire substrate, the C surface is set as a main surface (the front surface 3 and the back surface 21), and the planned cutting line 5 is set to extend in a direction along the R surface of the sapphire substrate. .

本実施形態のレーザ加工方法では、まず、表面3がレーザ光入射面となるようにステージ111の支持台107上に加工対象物1を載置する。制御部250により、変調パターンを液晶層216(図8参照)に表示させ、この状態でレーザ光源202からレーザ光Lを出射させ、当該レーザ光Lを加工対象物1の内部に集光させる。併せて、制御部250によりステージ111の移動等を制御し、当該レーザ光Lを切断予定ライン5に沿った加工進行方向へ相対的に移動(スキャン)させ、加工対象物1の内部に改質領域7を切断予定ライン5に沿って1列形成する。   In the laser processing method of this embodiment, first, the processing object 1 is placed on the support base 107 of the stage 111 so that the surface 3 becomes a laser light incident surface. The control unit 250 causes the modulation pattern to be displayed on the liquid crystal layer 216 (see FIG. 8). In this state, the laser light L is emitted from the laser light source 202, and the laser light L is condensed inside the workpiece 1. At the same time, the movement of the stage 111 is controlled by the control unit 250, and the laser light L is moved (scanned) relatively in the processing progress direction along the planned cutting line 5 to be modified inside the processing target 1. One row of the regions 7 is formed along the planned cutting line 5.

このような切断予定ライン5に沿ったレーザ光Lのスキャンを、Z方向における集光位置を変えて複数回実施する。これにより、Z方向の位置が互いに異なる複数列の改質領域7を、切断予定ライン5に沿って加工対象物1の内部に形成する。そして、加工対象物1に対して切断予定ライン5に沿うようにナイフエッジを押し当て、切断予定ライン5に沿って外部から加工対象物1に力を印加し、加工対象物1を複数のチップに切断する。   Such scanning of the laser beam L along the planned cutting line 5 is performed a plurality of times while changing the condensing position in the Z direction. Thus, a plurality of rows of modified regions 7 whose positions in the Z direction are different from each other are formed inside the workpiece 1 along the planned cutting line 5. Then, a knife edge is pressed against the workpiece 1 along the planned cutting line 5, a force is applied to the processing target 1 from the outside along the planned cutting line 5, and the processing target 1 is made into a plurality of chips. Disconnect.

ここで、Z方向に複数列の改質領域7のうち、表面3に最も近い列の改質領域7を形成するスキャンの際には、次のレーザ光集光ステップ(レーザ光集光制御)を実行する。すなわち、加工対象物1の内部にレーザ光L1〜L3を同時集光する。ここでは、切断予定ライン5上の第1集光点と、切断予定ライン5に対してY方向一方側の第2集光点と、切断予定ライン5に対してY方向他方側の第3集光点と、にレーザ光Lを同時集光する。これにより、図11に示されるように、第1〜第3集光点のそれぞれに第1〜第3改質領域7a〜7cのそれぞれを同時形成すると共に、第1改質領域7aからハーフカットHcを発生させる。   Here, in the scan for forming the modified region 7 in the row closest to the surface 3 among the modified regions 7 in a plurality of rows in the Z direction, the next laser beam focusing step (laser beam focusing control) is performed. Execute. That is, the laser beams L1 to L3 are simultaneously condensed inside the workpiece 1. Here, the first focusing point on the planned cutting line 5, the second focusing point on one side in the Y direction with respect to the planned cutting line 5, and the third set on the other side in the Y direction with respect to the planned cutting line 5. The laser beam L is simultaneously focused on the light spot. As a result, as shown in FIG. 11, the first to third modified regions 7a to 7c are simultaneously formed at the first to third condensing points, respectively, and half-cut from the first modified region 7a. Hc is generated.

具体的には、制御部250により液晶層216に分岐パターンを表示させた状態で、制御部250によりレーザ光源202からレーザ光Lを出射させ、当該レーザ光Lを液晶層216の分岐パターンで変調して3つのレーザ光L1〜L3へと分岐させる。これらレーザ光L1〜L3を集光光学系204を介して加工対象物1に照射し、第1〜第3集光点それぞれにレーザ光L1〜L3それぞれを同時集光させる。第1〜第3集光点の各位置を基準に、第1〜第3改質領域7a〜7cを同時形成する。   Specifically, with the control unit 250 displaying the branch pattern on the liquid crystal layer 216, the control unit 250 emits the laser light L from the laser light source 202 and modulates the laser light L with the branch pattern of the liquid crystal layer 216. Then, it is branched into three laser beams L1 to L3. The laser beam L1 to L3 is irradiated onto the workpiece 1 through the condensing optical system 204, and the laser beams L1 to L3 are simultaneously condensed on the first to third condensing points, respectively. The first to third modified regions 7a to 7c are simultaneously formed on the basis of the positions of the first to third condensing points.

このとき又は事前に、例えば制御部250によりレーザ光L1の出力がHC閾値以上となるようにレーザ光源202を制御する。これにより、第1〜第3改質領域7a〜7cの形成と同時に、第1改質領域7aからハーフカットHcを発生させる。併せて、制御部250によりステージ111の移動等を制御し、当該レーザ光L1〜L3を切断予定ライン5に沿った加工進行方向へ相対的に移動させる。以上により、加工対象物1の内部に第1〜第3改質領域7a〜7cを切断予定ライン5に沿って形成すると共に、当該ハーフカットHcを切断予定ライン5に沿って進展させる。   At this time or in advance, for example, the control unit 250 controls the laser light source 202 so that the output of the laser light L1 becomes equal to or higher than the HC threshold. Thereby, the half cut Hc is generated from the first modified region 7a simultaneously with the formation of the first to third modified regions 7a to 7c. In addition, the control unit 250 controls the movement of the stage 111 and the like, and relatively moves the laser beams L1 to L3 in the processing progress direction along the planned cutting line 5. As described above, the first to third modified regions 7 a to 7 c are formed along the planned cutting line 5 in the workpiece 1, and the half cut Hc is advanced along the planned cutting line 5.

図12及び図13は、一実施形態に係るレーザ加工方法及びレーザ加工装置300の作用を説明する図である。図12は、加工対象物1において改質領域7が形成されたZ方向の位置におけるXY面に沿う断面図である。図13(a)は、比較例に係るレーザ加工後の加工対象物1の側断面図である。図13(b)は、本実施形態に係るレーザ加工後の加工対象物1の側断面図である。比較例に係るレーザ加工では、レーザ光Lを分岐させずに(例えば反射型空間光変調器203の液晶層216に分岐パターンを表示させずに)加工対象物1に集光させ、切断予定ライン5に沿って、第2及び第3改質領域7b,7cを形成せずに改質領域7を形成する(以下の比較例において同様)。   12 and 13 are diagrams for explaining the operation of the laser processing method and the laser processing apparatus 300 according to an embodiment. FIG. 12 is a cross-sectional view along the XY plane at a position in the Z direction where the modified region 7 is formed in the workpiece 1. FIG. 13A is a side sectional view of the workpiece 1 after laser processing according to the comparative example. FIG. 13B is a side sectional view of the workpiece 1 after laser processing according to this embodiment. In the laser processing according to the comparative example, the laser beam L is condensed on the processing object 1 without branching (for example, without displaying the branch pattern on the liquid crystal layer 216 of the reflective spatial light modulator 203), and the line to be cut 5, the modified region 7 is formed without forming the second and third modified regions 7b, 7c (the same applies to the following comparative examples).

以上に説明した本実施形態によれば、切断予定ライン5上に第1改質領域7aを形成し、第1改質領域7aからハーフカットHcを生じさせるのと同時に、当該第1改質領域7aのY方向における一方側と他方側とのそれぞれに第2及び第3改質領域7b,7cを形成する。第2及び第3改質領域7b,7cの形成により、加工対象物1の内部において第1改質領域7aのY方向における一方側と他方側とを局所的に膨張等させることができる。これにより、図12に示されるように、Y方向に第1改質領域7aを挟むような強い圧縮応力場(図中の矢印参照)を瞬間的に且つ意図的に発生させることができる。当該圧縮応力場によって、ハーフカットHcのY方向の進展を抑制でき、改質領域7から生じるハーフカットHcがY方向に傾いて切断予定ライン5上から外れてしまうこと(図13(a)参照)を抑制できる。すなわち、図13(b)に示されるように、ハーフカットHcの進展方向を安定化し、ハーフカットHcを第1改質領域7aから表面3へZ方向に真っ直ぐ進展させ易くすることができる。したがって、ハーフカットHcが切断予定ライン5に対して蛇行することを抑制することが可能となる。   According to the present embodiment described above, the first modified region 7a is formed on the planned cutting line 5, and the first modified region 7a is generated at the same time as the first modified region 7a is generated. Second and third modified regions 7b and 7c are formed on one side and the other side in the Y direction of 7a, respectively. By forming the second and third modified regions 7b and 7c, one side and the other side in the Y direction of the first modified region 7a can be locally expanded in the workpiece 1. Thereby, as shown in FIG. 12, a strong compressive stress field (see the arrow in the figure) that sandwiches the first modified region 7a in the Y direction can be instantaneously and intentionally generated. The compressive stress field can suppress the progress of the half cut Hc in the Y direction, and the half cut Hc generated from the modified region 7 is inclined in the Y direction and deviates from the line 5 to be cut (see FIG. 13A). ) Can be suppressed. That is, as shown in FIG. 13B, the direction of progress of the half-cut Hc can be stabilized, and the half-cut Hc can be easily straightened from the first modified region 7a to the surface 3 in the Z direction. Therefore, it is possible to suppress the half-cut Hc from meandering with respect to the scheduled cutting line 5.

本実施形態では、X方向における第1〜第3改質領域7a〜7cの位置は、互いに等しい。これにより、第2及び第3改質領域7bの形成で発生させた圧縮応力場が効果的に及ぶ範囲内にハーフカットHcを位置させ、当該圧縮応力場を効果的にハーフカットHcの進展に作用させることができる。ハーフカットHcのY方向の進展を効果的に抑制することが可能となる。   In the present embodiment, the positions of the first to third modified regions 7a to 7c in the X direction are equal to each other. Thereby, the half cut Hc is positioned within a range in which the compressive stress field generated by the formation of the second and third modified regions 7b effectively extends, and the compressive stress field is effectively developed into the half cut Hc. Can act. It is possible to effectively suppress the progress of the half cut Hc in the Y direction.

本実施形態において、レーザ光Lは、超短パルスレーザ光である。これにより、第2及び第3改質領域7bの形成による圧縮応力場を一層瞬間的に発生させることができる。また、分岐されたレーザ光L1〜L3の1パルスの照射においては、各集光点で熱の効果(影響)が現れる前に、当該レーザ光L1〜L3の照射を終了させることができる。その結果、当該圧縮応力場が効果的に発生し、当該圧縮応力場によってハーフカットHcのY方向の進展を抑制するという上記作用が顕著となる。   In the present embodiment, the laser beam L is an ultrashort pulse laser beam. Thereby, the compressive stress field due to the formation of the second and third modified regions 7b can be generated more instantaneously. Further, in the irradiation of one pulse of the branched laser beams L1 to L3, the irradiation of the laser beams L1 to L3 can be terminated before the thermal effect (influence) appears at each condensing point. As a result, the compressive stress field is effectively generated, and the above action of suppressing the progress of the half-cut Hc in the Y direction becomes remarkable by the compressive stress field.

本実施形態では、Z方向における第1〜第3改質領域7a〜7cの位置は、互いに等しい。これにより、第2及び第3改質領域7bの形成で発生させた圧縮応力場が効果的に及ぶ範囲内にハーフカットHcを位置させ、当該圧縮応力場を効果的にハーフカットHcの進展に作用させることができる。ハーフカットHcのY方向の進展を効果的に抑制することが可能となる。   In the present embodiment, the positions of the first to third modified regions 7a to 7c in the Z direction are equal to each other. Thereby, the half cut Hc is positioned within a range in which the compressive stress field generated by the formation of the second and third modified regions 7b effectively extends, and the compressive stress field is effectively developed into the half cut Hc. Can act. It is possible to effectively suppress the progress of the half cut Hc in the Y direction.

本実施形態では、切断予定ライン5に沿ってZ方向に複数列の改質領域7を形成する。表面3に至るハーフカットHcを発生させるレーザ光集光ステップ(レーザ光集光制御)を、Z方向に複数列の改質領域7のうち加工対象物1の表面3に最も近い改質領域7を形成する際に実行する。これにより、第1改質領域7aから表面3に至るハーフカットHcを効率よく発生させることができる。   In the present embodiment, a plurality of rows of modified regions 7 are formed in the Z direction along the planned cutting line 5. The laser beam condensing step (laser beam focusing control) for generating the half-cut Hc reaching the surface 3 is performed in the modified region 7 closest to the surface 3 of the workpiece 1 among the modified regions 7 in a plurality of rows in the Z direction. Run when forming. Thereby, the half cut Hc from the 1st modification area | region 7a to the surface 3 can be generated efficiently.

本実施形態では、レーザ光Lが3つのレーザ光L1〜L3へ分岐されるように反射型空間光変調器203で変調し、これらレーザ光L1〜L3を加工対象物1内に同時集光する。このように、本実施形態では、反射型空間光変調器203を利用して第1〜第3改質領域7a〜7cを同時形成することができる。   In the present embodiment, the laser beam L is modulated by the reflective spatial light modulator 203 so as to be branched into three laser beams L1 to L3, and these laser beams L1 to L3 are simultaneously condensed in the workpiece 1. . Thus, in the present embodiment, the first to third modified regions 7a to 7c can be simultaneously formed using the reflective spatial light modulator 203.

本実施形態では、ハーフカットHcを、第2及び第3改質領域7b,7cから発生させずに第1改質領域7aのみから発生させている。これにより、第2及び第3改質領域7b,7cからのハーフカットHcの影響で圧縮応力場の応力が逃がされて低減してしまうのを回避することができる。   In the present embodiment, the half cut Hc is generated only from the first modified region 7a without being generated from the second and third modified regions 7b, 7c. Thereby, it is possible to avoid that the stress of the compressive stress field is released and reduced due to the influence of the half cut Hc from the second and third modified regions 7b and 7c.

本実施形態では、第2及び第3改質領域7b,7cは切断予定ライン5上に位置していない。すなわち、第1改質領域7aに対応する切断予定ライン5と当該切断予定ライン5に対してY方向の一方側に隣接する切断予定ライン5との間に、第2改質領域7bが位置している。第1改質領域7aに対応する切断予定ライン5と当該切断予定ライン5に対してY方向の他方側に隣接する切断予定ライン5との間に、第3改質領域7cが位置している。この場合、切断の起点として、第2及び第3改質領域7b,7cを利用せずに第1改質領域7a及びハーフカットHcを利用して、加工対象物1を切断予定ライン5に沿って精度よく切断できる。つまり、第1改質領域7a及びハーフカットHcは、切断の起点として利用される領域である。第2及び第3改質領域7b,7cは、切断の起点として利用される領域ではない(換言すると、切断の起点として利用されない領域である)。   In the present embodiment, the second and third modified regions 7 b and 7 c are not located on the planned cutting line 5. That is, the second modified region 7b is located between the planned cutting line 5 corresponding to the first modified region 7a and the planned cutting line 5 adjacent to the planned cutting line 5 on one side in the Y direction. ing. The third modified region 7c is located between the planned cutting line 5 corresponding to the first modified region 7a and the planned cutting line 5 adjacent to the scheduled cutting line 5 on the other side in the Y direction. . In this case, the workpiece 1 is cut along the planned cutting line 5 by using the first modified region 7a and the half cut Hc as the starting point of cutting without using the second and third modified regions 7b, 7c. Can be cut accurately. That is, the first modified region 7a and the half cut Hc are regions used as a starting point for cutting. The second and third modified regions 7b and 7c are not regions that are used as starting points for cutting (in other words, regions that are not used as starting points for cutting).

図14及び図15は、第2及び第3改質領域7b,7cの有無に係るレーザ加工結果を示す写真図である。図14(a)は、第2及び第3改質領域7b,7cを形成しない比較例に係るレーザ加工後の加工対象物1の表面3を示す写真図である。図14(b)は、第2及び第3改質領域7b,7cを形成した本実施形態に係るレーザ加工後の加工対象物1の表面3を示す写真図である。図15(a)は図14(a)の一部拡大図であり、図15(b)は図14(b)の一部拡大図である。   FIG. 14 and FIG. 15 are photographic views showing the laser processing results relating to the presence / absence of the second and third modified regions 7b and 7c. FIG. 14A is a photograph showing the surface 3 of the workpiece 1 after laser processing according to a comparative example in which the second and third modified regions 7b and 7c are not formed. FIG. 14B is a photograph showing the surface 3 of the workpiece 1 after laser processing according to the present embodiment in which the second and third modified regions 7b and 7c are formed. FIG. 15 (a) is a partially enlarged view of FIG. 14 (a), and FIG. 15 (b) is a partially enlarged view of FIG. 14 (b).

図14及び図15のレーザ加工において、加工対象物1はサファイアである。加工条件として、レーザ光Lのパルス幅を2ps、レーザ光Lの繰返し周波数を50kHz、レーザ光Lのスキャン速度(加工対象物1に対する相対速度)を500mm/sとしている。図14(b)及び図15(b)に示されるレーザ加工では、第1〜第3改質領域7a〜7cの間隔(ピッチ)を3μmとし、分岐後のレーザ光L1〜L3の出力(エネルギ)を互いに等しくしている。   In the laser processing of FIGS. 14 and 15, the processing object 1 is sapphire. As processing conditions, the pulse width of the laser light L is 2 ps, the repetition frequency of the laser light L is 50 kHz, and the scanning speed of the laser light L (relative speed with respect to the processing object 1) is 500 mm / s. In the laser processing shown in FIGS. 14B and 15B, the interval (pitch) between the first to third modified regions 7a to 7c is set to 3 μm, and the output (energy) of the laser beams L1 to L3 after branching. ) Are equal to each other.

図14及び図15に示されるように、本実施形態では、第2及び第3改質領域7b,7cを形成しない場合のレーザ加工に比べて、ハーフカットHcが切断予定ライン5に沿って安定して延びる。これにより、本実施形態においてハーフカットHcが切断予定ライン5に対して蛇行するのを抑制できるという上記効果を確認できる。   As shown in FIGS. 14 and 15, in the present embodiment, the half-cut Hc is more stable along the planned cutting line 5 than the laser processing in the case where the second and third modified regions 7 b and 7 c are not formed. And extend. Thereby, the said effect that it can suppress that the half cut Hc meanders with respect to the cutting scheduled line 5 in this embodiment can be confirmed.

図16は、第2及び第3改質領域7b,7cの有無に係るレーザ加工結果を示す他の写真図である。図16は、加工対象物1において改質領域7が形成されたZ方向の位置におけるXY面に沿う断面図を示している。図16(a)は、第2及び第3改質領域7b,7cを形成しない比較例に係るレーザ加工後の断面図を示す写真図である。図16(b)は、第2及び第3改質領域7b,7cを形成した本実施形態に係るレーザ加工後の断面図を示す写真図である。   FIG. 16 is another photograph showing the laser processing result relating to the presence or absence of the second and third modified regions 7b and 7c. FIG. 16 shows a cross-sectional view along the XY plane at a position in the Z direction where the modified region 7 is formed in the workpiece 1. FIG. 16A is a photograph showing a cross-sectional view after laser processing according to a comparative example in which the second and third modified regions 7b and 7c are not formed. FIG. 16B is a photograph showing a cross-sectional view after laser processing according to the present embodiment in which the second and third modified regions 7b and 7c are formed.

図16のレーザ加工において、加工対象物1は石英ガラスである。加工条件として、レーザ光Lのパルス幅を2ps、レーザ光Lの繰返し周波数を50kHz、レーザ光Lのスキャン速度を500mm/sとしている。レーザ光Lの出力は6μJとし、改質領域7の形成位置は表面3から10μmの位置としている。図16(b)に示されるレーザ加工では、第1〜第3改質領域7a〜7cの間隔を1μmとし、分岐後のレーザ光L1〜L3の出力を互いに等しくしている。   In the laser processing of FIG. 16, the workpiece 1 is quartz glass. As processing conditions, the pulse width of the laser light L is 2 ps, the repetition frequency of the laser light L is 50 kHz, and the scanning speed of the laser light L is 500 mm / s. The output of the laser beam L is 6 μJ, and the modified region 7 is formed at a position 10 μm from the surface 3. In the laser processing shown in FIG. 16B, the interval between the first to third modified regions 7a to 7c is set to 1 μm, and the outputs of the branched laser beams L1 to L3 are made equal to each other.

図16に示されるように、本実施形態によれば、第2及び第3改質領域7b,7cを形成しない場合のレーザ加工に比べて、内部亀裂の幅Wを狭くすることができる。これにより、本実施形態においてハーフカットHcが切断予定ライン5に対して蛇行するのを抑制できるという上記効果を確認できる。   As shown in FIG. 16, according to the present embodiment, the width W of the internal crack can be narrowed compared to the laser processing in the case where the second and third modified regions 7 b and 7 c are not formed. Thereby, the said effect that it can suppress that the half cut Hc meanders with respect to the cutting scheduled line 5 in this embodiment can be confirmed.

図17は、分岐後のレーザ光L1〜L3の出力比を変えたレーザ加工結果を示す写真図である。図17は、加工対象物1において改質領域7が形成されたZ方向の位置におけるXY面に沿う断面図を示している。図中のレーザ加工において、加工対象物1は石英ガラスである。加工条件としては、図16のレーザ加工と同様としている。図17(a)では、レーザ光L1〜L3の出力比を3:3:3とし、図17(b)では、レーザ光L1〜L3の出力比を2:3:2とし、図17(c)では、レーザ光L1〜L3の出力比を1:3:1としている。   FIG. 17 is a photograph showing the result of laser processing by changing the output ratio of the branched laser beams L1 to L3. FIG. 17 shows a cross-sectional view along the XY plane at a position in the Z direction where the modified region 7 is formed in the workpiece 1. In the laser processing in the figure, the processing object 1 is quartz glass. The processing conditions are the same as the laser processing in FIG. 17A, the output ratio of the laser beams L1 to L3 is set to 3: 3: 3, and in FIG. 17B, the output ratio of the laser beams L1 to L3 is set to 2: 3: 2, and FIG. ), The output ratio of the laser beams L1 to L3 is 1: 3: 1.

本実施形態では、レーザ光L1〜L3の出力比を変えてレーザ加工を行ってもよい。この場合でも、図17に示されるように、内部亀裂の幅を狭くすることができ、ハーフカットHcが切断予定ライン5に対して蛇行することを抑制できる。特に、第1改質領域7aを形成するレーザ光L1の出力を、第2及び第3改質領域7b,7cを形成するレーザ光L2,L3の出力よりも大きくした場合、X方向にハーフカットHcを進展し易くできる。   In the present embodiment, laser processing may be performed by changing the output ratio of the laser beams L1 to L3. Even in this case, as shown in FIG. 17, the width of the internal crack can be reduced, and the half-cut Hc can be prevented from meandering with respect to the planned cutting line 5. In particular, when the output of the laser beam L1 for forming the first modified region 7a is larger than the outputs of the laser beams L2 and L3 for forming the second and third modified regions 7b and 7c, a half cut is made in the X direction. Hc can be easily developed.

図18〜図21は、第1〜第3改質領域7a〜7cの間隔を変えた場合のレーザ加工結果を示す図である。図18及び図19における結果の欄では、加工対象物1の表面3の写真図を示している。図20及び図21は、加工対象物1において改質領域7が形成されたZ方向の位置におけるXY面に沿う断面図を示している。図中において、間隔とは、第1〜第3改質領域7a〜7cの間隔である。間隔が「なし」とは、レーザ光Lを分岐させずに1点に集光させる場合であって、第2及び第3改質領域7b,7cを形成しない比較例に係るレーザ加工を意味する。加工エネルギとは、レーザ光Lの出力である。図18〜図21のレーザ加工において、加工対象物1はサファイアである。加工条件としては、図14及び図15のレーザ加工と同様としている。改質領域7の形成位置は、表面3から20μmの位置としている。   18-21 is a figure which shows the laser processing result at the time of changing the space | interval of the 1st-3rd modification area | regions 7a-7c. In the result column in FIGS. 18 and 19, a photograph of the surface 3 of the workpiece 1 is shown. 20 and 21 are cross-sectional views along the XY plane at the position in the Z direction where the modified region 7 is formed in the workpiece 1. In the figure, the interval is the interval between the first to third modified regions 7a to 7c. “None” is the case where the laser beam L is condensed at one point without branching, and means laser processing according to a comparative example in which the second and third modified regions 7b and 7c are not formed. . The processing energy is the output of the laser beam L. In the laser processing of FIGS. 18 to 21, the processing object 1 is sapphire. The processing conditions are the same as the laser processing in FIGS. The modified region 7 is formed at a position 20 μm from the surface 3.

図18〜図21に示されるように、本実施形態では、制御部250により第1〜第3改質領域7aの間隔を制御することにより、ハーフカットHcの蛇行を抑制するという効果を制御できることがわかる。また、本実施形態では、第2及び第3改質領域7b,7cを形成しない比較例に係るレーザ加工結果(間隔がなしの場合)に比べて、ハーフカットHcの発生に必要な加工エネルギが低減されることを確認できる。また、第1〜第3改質領域7a〜7cの間隔が一定値(図中では8μm)以上の場合、当該加工エネルギが高くなることがわかる。   As shown in FIGS. 18 to 21, in the present embodiment, the control unit 250 can control the effect of suppressing the meandering of the half cut Hc by controlling the interval between the first to third modified regions 7 a. I understand. Further, in the present embodiment, the processing energy necessary for generating the half cut Hc is larger than the laser processing result (when there is no interval) according to the comparative example in which the second and third modified regions 7b and 7c are not formed. It can be confirmed that it is reduced. In addition, it can be seen that when the interval between the first to third modified regions 7a to 7c is equal to or greater than a certain value (8 μm in the drawing), the processing energy increases.

なお、本実施形態では、制御部250によりレーザ光Lの集光スポット径及びレーザ光Lの波長等のレーザ特性の少なくとも何れかを制御してもよい。この場合においても、ハーフカットHcの蛇行を抑制するという効果を制御できることがわかる。   In the present embodiment, the control unit 250 may control at least one of laser characteristics such as a focused spot diameter of the laser light L and a wavelength of the laser light L. Also in this case, it can be seen that the effect of suppressing the meandering of the half cut Hc can be controlled.

ここで、レーザ加工を施した加工対象物1の抗折強度を比較する抗折強度比較試験を行った。抗折強度比較試験では、第2及び第3改質領域7b,7cを形成しない比較例と第2及び第3改質領域7b,7cを形成した本実施形態とで、抗折強度を比較した。抗折強度の測定方法は、JIS1603に準拠する方法とした。抗折強度比較試験のレーザ加工では、Z方向に5列の改質領域7を形成した。比較例に係るレーザ加工では、レーザ光Lを分岐させずに改質領域7を5列形成した。本実施形態に係るレーザ加工では、最も表面3側の列の改質領域7を形成する際のみにレーザ光Lを分岐して第1〜第3改質領域7a〜7cを同時形成し、それ以外の4列の改質領域7を形成する際には、レーザ光Lを分岐させずに改質領域7を形成した。   Here, the bending strength comparison test which compares the bending strength of the workpiece 1 which performed the laser processing was done. In the bending strength comparison test, the bending strength was compared between the comparative example in which the second and third modified regions 7b and 7c were not formed and the present embodiment in which the second and third modified regions 7b and 7c were formed. . The bending strength was measured in accordance with JIS1603. In the laser processing of the bending strength comparison test, five rows of modified regions 7 were formed in the Z direction. In the laser processing according to the comparative example, five rows of the modified regions 7 were formed without branching the laser beam L. In the laser processing according to the present embodiment, the first to third modified regions 7a to 7c are simultaneously formed by branching the laser beam L only when forming the modified region 7 on the most surface 3 side. When the other four regions of the modified region 7 were formed, the modified region 7 was formed without branching the laser beam L.

このような抗折強度比較試験の結果によれば、比較例の結果を基準としたとき、本実施形態の場合では、加工対象物1の平均強度が118%となり、破壊確率10%の強度が128%となった。これにより、本実施形態では、高い抗折強度が得られることが確認できた。また、本実施形態では、抗折強度のばらつきが非常に小さいことが確認できた。   According to the result of such a bending strength comparison test, when the result of the comparative example is used as a reference, in the case of the present embodiment, the average strength of the workpiece 1 is 118%, and the strength of the fracture probability is 10%. 128%. Thereby, in this embodiment, it has confirmed that high bending strength was obtained. Moreover, in this embodiment, it has confirmed that the dispersion | variation in bending strength was very small.

図22(a)は、第2及び第3改質領域7b,7cを形成しない比較例に係るレーザ加工を施して加工対象物1を切断した場合における切断面の一部を拡大して示す写真図である。図22(b)は、本実施形態に係るレーザ加工を施して加工対象物1を切断した場合における切断面の一部を拡大して示す写真図である。図22に示されるように、本実施形態では、第2及び第3改質領域7b,7cを形成しないレーザ加工に比べて、ハーフカットHcの蛇行が抑制できることから、応力集中箇所であるエッジEgが切断面に形成されるのを抑制できることがわかる。これにより、本実施形態では、抗折強度を低下でき、ひいては、ばらつきを抑制できると考察できる。   FIG. 22 (a) is an enlarged photograph showing a part of the cut surface when the workpiece 1 is cut by performing laser processing according to a comparative example in which the second and third modified regions 7b and 7c are not formed. FIG. FIG. 22B is an enlarged photographic view showing a part of the cut surface when the workpiece 1 is cut by performing the laser processing according to the present embodiment. As shown in FIG. 22, in this embodiment, since the meandering of the half-cut Hc can be suppressed as compared with the laser processing that does not form the second and third modified regions 7b and 7c, the edge Eg that is a stress concentration portion It can be seen that it is possible to suppress the formation on the cut surface. Thereby, in this embodiment, it can be considered that the bending strength can be reduced and, in turn, variation can be suppressed.

なお、形成する第1〜第3改質領域7a〜7cの数及び配置関係は、上記実施形態に限定されない。例えば図23(a)に示されるように、第2及び第3改質領域7b,7cは、第1改質領域7aに対して加工進行方向の後側に位置していてもよい。例えば図23(b)に示されるように、第2及び第3改質領域7b,7cは、第1改質領域7aに対して加工進行方向の前側に位置していてもよい。   In addition, the number and arrangement | positioning relationship of the 1st-3rd modification area | regions 7a-7c to form are not limited to the said embodiment. For example, as shown in FIG. 23A, the second and third modified regions 7b and 7c may be located on the rear side in the processing progress direction with respect to the first modified region 7a. For example, as shown in FIG. 23B, the second and third modified regions 7b and 7c may be located on the front side in the processing progress direction with respect to the first modified region 7a.

例えば図23(c)に示されるように、第1改質領域7aは、X方向に互いに離れて2つ形成されていてもよい。この場合、X方向において、第2及び第3改質領域7b,7cは2つの第1改質領域7aの間に位置していてもよい。例えば図23(d)に示されるように、第2改質領域7bは第1改質領域7aに対して加工進行方向の前側に位置すると共に、第3改質領域7cは第1改質領域7aに対して加工進行方向の後側に位置していてもよい。この場合、第1〜第3改質領域7a〜7cのX方向における間隔は、互いに等しくてもよい。なお、図23(d)に示される例では、第2改質領域7bが第1改質領域7aに対して加工進行方向の後側に位置すると共に、第3改質領域7cが第1改質領域7aに対して加工進行方向の前側に位置していてもよい。   For example, as shown in FIG. 23C, two first modified regions 7a may be formed apart from each other in the X direction. In this case, the second and third modified regions 7b and 7c may be positioned between the two first modified regions 7a in the X direction. For example, as shown in FIG. 23 (d), the second modified region 7b is located on the front side in the processing progress direction with respect to the first modified region 7a, and the third modified region 7c is the first modified region. You may be located in the back side of a process progress direction with respect to 7a. In this case, the intervals in the X direction of the first to third modified regions 7a to 7c may be equal to each other. In the example shown in FIG. 23D, the second modified region 7b is located on the rear side in the processing progress direction with respect to the first modified region 7a, and the third modified region 7c is in the first modified region. You may be located in the front side of a process progress direction with respect to the quality area | region 7a.

図24及び図25は、変形例に係るレーザ加工方法及びレーザ加工装置によるレーザ加工結果を示す写真図である。図24及び図25は、加工対象物1において改質領域7が形成されたZ方向の位置におけるXY面に沿う断面図を示している。図24及び図25のレーザ加工において、加工対象物1は石英ガラスである。加工条件としては、図16のレーザ加工と同様としている。   24 and 25 are photographic diagrams showing the results of laser processing by the laser processing method and laser processing apparatus according to the modification. 24 and 25 show cross-sectional views along the XY plane at the position in the Z direction where the modified region 7 is formed in the workpiece 1. In the laser processing shown in FIGS. 24 and 25, the processing object 1 is quartz glass. The processing conditions are the same as the laser processing in FIG.

図24(a)は、第1〜第3改質領域7a〜7cの数及び配置関係が図23(a)に示される場合のレーザ加工結果である。図24(b)は、第1〜第3改質領域7a〜7cの数及び配置関係が図23(b)に示される場合のレーザ加工結果である。図25(a)は、第1〜第3改質領域7a〜7cの数及び配置関係が図23(c)に示される場合のレーザ加工結果である。図25(b)は、第1〜第3改質領域7a〜7cの数及び配置関係が図25(a)に示される場合に対してX方向及びY方向の間隔が狭いときのレーザ加工結果である。図25(c)は、第1〜第3改質領域7a〜7cの数及び配置関係が図23(d)に示される場合のレーザ加工結果である。   FIG. 24A shows the laser processing result when the number and arrangement relationship of the first to third modified regions 7a to 7c are shown in FIG. FIG. 24B shows the laser processing result when the number and arrangement relationship of the first to third modified regions 7a to 7c are shown in FIG. FIG. 25A shows the laser processing result when the number and arrangement relationship of the first to third modified regions 7a to 7c are shown in FIG. 23C. FIG. 25B shows the laser processing result when the number of the first to third modified regions 7a to 7c and the arrangement relationship are narrower than the case shown in FIG. 25A. It is. FIG. 25 (c) shows the laser processing result when the number and arrangement relationship of the first to third modified regions 7a to 7c are shown in FIG. 23 (d).

図24及び図25に示されるように、変形例に係るレーザ加工装置及びレーザ加工方法においても、内部亀裂の幅を狭くし、ハーフカットHcが切断予定ライン5に対して蛇行することを抑制することが可能となる。   As shown in FIGS. 24 and 25, also in the laser processing apparatus and the laser processing method according to the modified example, the width of the internal crack is reduced, and the half cut Hc is prevented from meandering with respect to the scheduled cutting line 5. It becomes possible.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用してもよい。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments. The present invention can be modified without departing from the scope described in the claims or applied to other embodiments. May be.

上記実施形態において、第2及び第3改質領域7b,7cが形成される位置は、上記に限定されない。第2及び第3改質領域7b,7cを第1改質領域7aに対してY方向の一方側と他方側とに同時形成すればよい。第2及び第3改質領域7b,7cが形成される位置は、第2及び第3改質領域7b,7cの形成による各応力がハーフカットHcに作用する位置であればよい。第1〜第3改質領域7a〜7cの配置関係は、例えば、反射型空間光変調器203の変調パターンを適宜設定することにより制御できる。   In the above embodiment, the positions where the second and third modified regions 7b and 7c are formed are not limited to the above. The second and third modified regions 7b and 7c may be formed simultaneously on one side and the other side in the Y direction with respect to the first modified region 7a. The position where the second and third modified regions 7b and 7c are formed may be a position where each stress due to the formation of the second and third modified regions 7b and 7c acts on the half cut Hc. The arrangement relationship of the first to third modified regions 7a to 7c can be controlled by appropriately setting the modulation pattern of the reflective spatial light modulator 203, for example.

上記実施形態において、第1〜第3改質領域7a〜7cそれぞれの数は上記に限定されない。第1改質領域7aは、切断予定ライン5に対応する位置に複数形成されていてもよい。第2改質領域7bは、第1改質領域7aのY方向の一方側に複数形成されていてもよい。第3改質領域7cは、第1改質領域7aのY方向の他方側に複数形成されていてもよい。第1〜第3改質領域7a〜7cそれぞれの数は、例えば、反射型空間光変調器203の変調パターンを適宜設定することにより制御できる。   In the said embodiment, the number of each of the 1st-3rd modification area | regions 7a-7c is not limited above. A plurality of first modified regions 7a may be formed at positions corresponding to the scheduled cutting lines 5. A plurality of second modified regions 7b may be formed on one side in the Y direction of the first modified region 7a. A plurality of third modified regions 7c may be formed on the other side in the Y direction of the first modified region 7a. The number of each of the first to third modified regions 7a to 7c can be controlled by appropriately setting the modulation pattern of the reflective spatial light modulator 203, for example.

上記実施形態は、空間光変調器として反射型空間光変調器203を備えているが、空間光変調器は反射型のものに限定されず、透過型の空間光変調器を備えていてもよい。上記実施形態では、加工対象物1の表面3をレーザ光入射面としたが、加工対象物1の裏面21をレーザ光入射面としてもよい。切断予定ライン5に対応する位置は、Y方向において、切断予定ライン5に一致する場合だけでなく、切断予定ライン5に略一致する場合、及び、切断予定ライン5に近接する場合を含む。切断予定ライン5に対応する位置は、例えば加工対象物1の切断後の品質に影響が及ばない程度に切断予定ライン5から離れた位置を含んでいる。   The above embodiment includes the reflective spatial light modulator 203 as the spatial light modulator. However, the spatial light modulator is not limited to the reflective type, and may include a transmissive spatial light modulator. . In the said embodiment, although the surface 3 of the workpiece 1 was made into the laser beam incident surface, it is good also considering the back surface 21 of the workpiece 1 as a laser beam incident surface. The position corresponding to the planned cutting line 5 includes not only the case where it coincides with the planned cutting line 5 in the Y direction, but also the case where it substantially matches the planned cutting line 5 and the case where it is close to the planned cutting line 5. The position corresponding to the planned cutting line 5 includes a position separated from the planned cutting line 5 to such an extent that the quality of the workpiece 1 after cutting is not affected.

上記実施形態では、第1改質領域7aから表面3に至るハーフカットHcを発生させたが、第1改質領域7aから裏面21に至るハーフカットを発生させてもよい。上記実施形態では、Z方向に複数列のうち表面3に最も近い列の改質領域7を形成するスキャンの際に、表面3に至るハーフカットHcを発生させるレーザ光集光ステップ(レーザ光集光制御)を実行したが、Z方向に複数列のうち裏面21に最も近い列の改質領域7を形成するスキャンの際に、裏面21に至るハーフカットを発生させるレーザ光集光ステップ(レーザ光集光制御)を実行してもよい。   In the above embodiment, the half cut Hc from the first modified region 7a to the front surface 3 is generated, but a half cut from the first modified region 7a to the back surface 21 may be generated. In the above embodiment, a laser beam condensing step (laser beam concentrating) that generates a half-cut Hc reaching the surface 3 during the scan for forming the modified region 7 in the column closest to the surface 3 among the plurality of columns in the Z direction. The laser beam condensing step (laser) that generates a half cut reaching the back surface 21 during the scan for forming the modified region 7 in the row closest to the back surface 21 among the plurality of columns in the Z direction. (Light condensing control) may be executed.

上記実施形態では、レーザ光Lを反射型空間光変調器203でレーザ光L1〜L3へ分岐して加工対象物1に集光したが、これに限定されない。例えば少なくとも3つのレーザ光源を用い、これらのそれぞれからレーザ光Lを照射することで、加工対象物1の内部に少なくとも3つのレーザ光を同時集光してもよい。上記実施形態において、Y方向における第1〜第3改質領域7a〜7cの間隔は、互いに異なっていてもよい。   In the above embodiment, the laser beam L is branched to the laser beams L1 to L3 by the reflective spatial light modulator 203 and focused on the workpiece 1. However, the present invention is not limited to this. For example, by using at least three laser light sources and irradiating laser light L from each of them, at least three laser lights may be simultaneously condensed inside the workpiece 1. In the said embodiment, the space | interval of the 1st-3rd modification area | regions 7a-7c in a Y direction may mutually differ.

上記実施形態では、加工対象物1を切断するためにナイフエッジを用いたが、加工対象物1を切断する方法は特に限定されない。例えばエキスパンドテープを加工対象物1の表面3又は裏面21に貼り付け、このエキスパンドテープを拡張して加工対象物1を切断してもよい。例えばブレーカー装置又はローラー装置を用いて加工対象物1を切断してもよい。上記実施形態では、レーザ光Lの出力を調整する出力調整部をレーザ光源202が備えているが、それとは別の出力調整部を備えていてもよい。これら何れの場合にも、制御部250によりレーザ光L(レーザ光L1〜L3)の出力を制御できる。   In the above embodiment, the knife edge is used to cut the workpiece 1, but the method of cutting the workpiece 1 is not particularly limited. For example, an expanding tape may be affixed on the front surface 3 or the back surface 21 of the processing object 1, and this expanding tape may be expanded and the processing object 1 may be cut | disconnected. For example, the workpiece 1 may be cut using a breaker device or a roller device. In the above embodiment, the laser light source 202 includes the output adjustment unit that adjusts the output of the laser light L, but may include another output adjustment unit. In any of these cases, the output of the laser beam L (laser beams L1 to L3) can be controlled by the controller 250.

1…加工対象物、3…表面、5…切断予定ライン(第1切断予定ライン〜第3切断予定ライン)、7…改質領域、7a…第1改質領域、7b…第2改質領域、7c…第3改質領域、21…裏面、100,300…レーザ加工装置、101,202…レーザ光源(レーザ光出射部)、203…反射型空間光変調器(空間光変調器)、204…集光光学系、250…制御部、Hc…ハーフカット(亀裂)、L,L1,L2,L3…レーザ光。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Processing object, 3 ... Surface, 5 ... Planned cutting line (1st scheduled cutting line-3rd scheduled cutting line), 7 ... Modified region, 7a ... 1st modified region, 7b ... 2nd modified region 7c ... third modified region, 21 ... back surface, 100, 300 ... laser processing apparatus, 101, 202 ... laser light source (laser light emitting part), 203 ... reflective spatial light modulator (spatial light modulator), 204 ... Condensing optical system, 250 ... Control unit, Hc ... Half cut (crack), L, L1, L2, L3 ... Laser light.

Claims (9)

加工対象物の内部にレーザ光を集光することにより、切断予定ラインに沿って前記加工対象物の内部に改質領域を形成するレーザ加工方法であって、
前記加工対象物の内部に少なくとも3つの前記レーザ光を同時集光することにより、前記加工対象物の厚さ方向及び前記切断予定ラインの延在方向に対して直交する所定方向において前記切断予定ラインに対応する位置に位置する1又は複数の第1改質領域と、前記所定方向において前記第1改質領域よりも一方側に位置する1又は複数の第2改質領域と、前記所定方向において前記第1改質領域よりも他方側に位置する1又は複数の第3改質領域と、を同時形成すると共に、前記加工対象物の表面又は裏面に至る亀裂を前記第1改質領域から発生させるレーザ光集光ステップを含む、レーザ加工方法。
A laser processing method for forming a modified region in the processing object along the line to be cut by condensing laser light inside the processing object,
By simultaneously condensing at least three laser beams inside the workpiece, the planned cutting line in a predetermined direction orthogonal to the thickness direction of the processing target and the extending direction of the planned cutting line One or more first reforming regions located at positions corresponding to the above, one or more second reforming regions located on one side of the first reforming region in the predetermined direction, and in the predetermined direction Simultaneously forming one or a plurality of third modified regions located on the other side of the first modified region and generating cracks from the first modified region to the front surface or the back surface of the workpiece A laser processing method including a laser beam focusing step.
前記切断予定ラインの延在方向における前記第1〜第3改質領域の位置は、互いに等しい、請求項1に記載のレーザ加工方法。   2. The laser processing method according to claim 1, wherein positions of the first to third modified regions in an extending direction of the scheduled cutting line are equal to each other. 前記レーザ光は、超短パルスレーザ光である、請求項1又は2に記載のレーザ加工方法。   The laser processing method according to claim 1, wherein the laser beam is an ultrashort pulse laser beam. 前記加工対象物の厚さ方向における前記第1〜第3改質領域の位置は、互いに等しい、請求項1〜3の何れか一項に記載のレーザ加工方法。   The laser processing method according to claim 1, wherein positions of the first to third modified regions in a thickness direction of the processing target are equal to each other. 前記切断予定ラインに沿って、前記加工対象物の厚さ方向に複数列の前記改質領域を形成するレーザ加工方法であって、
前記レーザ光集光ステップは、
前記加工対象物の前記表面に至る亀裂を前記第1改質領域から発生させる場合、前記加工対象物の厚さ方向に複数列の前記改質領域のうち前記加工対象物の前記表面に最も近い改質領域を形成する際に実行され、
前記加工対象物の前記裏面に至る亀裂を前記第1改質領域から発生させる場合、前記加工対象物の厚さ方向に複数列の前記改質領域のうち前記加工対象物の前記裏面に最も近い改質領域を形成する際に実行される、請求項1〜4の何れか一項に記載のレーザ加工方法。
A laser processing method for forming a plurality of the modified regions in a thickness direction of the workpiece along the planned cutting line,
The laser beam condensing step includes
When a crack reaching the surface of the workpiece is generated from the first modified region, the closest to the surface of the workpiece among a plurality of the modified regions in the thickness direction of the workpiece. Executed in forming the modified region,
When the crack reaching the back surface of the workpiece is generated from the first modified region, it is closest to the back surface of the workpiece among a plurality of the modified regions in the thickness direction of the workpiece. The laser processing method as described in any one of Claims 1-4 performed when forming a modification | reformation area | region.
前記レーザ光集光ステップでは、1つの前記レーザ光が少なくとも3つに分岐されるように当該レーザ光を空間光変調器で変調する、請求項1〜5の何れか一項に記載のレーザ加工方法。   The laser processing according to claim 1, wherein in the laser beam condensing step, the laser beam is modulated by a spatial light modulator so that one laser beam is branched into at least three. Method. 前記レーザ光集光ステップでは、前記加工対象物の前記表面又は前記裏面に至る亀裂を前記第2及び第3改質領域から発生させない、請求項1〜6の何れか一項に記載のレーザ加工方法。   The laser processing according to any one of claims 1 to 6, wherein in the laser beam condensing step, a crack reaching the front surface or the back surface of the workpiece is not generated from the second and third modified regions. Method. 前記切断予定ラインは、複数設定されており、
前記第1改質領域は、第1切断予定ライン上に位置し、
前記第2改質領域は、前記所定方向において前記第1切断予定ラインに対して一方側に隣接する第2切断予定ラインと前記第1切断予定ラインとの間に位置し、
前記第3改質領域は、前記所定方向において前記第1切断予定ラインに対して他方側に隣接する第3切断予定ラインと前記第1切断予定ラインとの間に位置している、請求項1〜7の何れか一項に記載のレーザ加工方法。
A plurality of the scheduled cutting lines are set,
The first modified region is located on a first scheduled cutting line,
The second modified region is located between the second planned cutting line and the first planned cutting line adjacent to one side with respect to the first planned cutting line in the predetermined direction,
The third modified region is located between the third planned cutting line and the first planned cutting line adjacent to the other side of the first planned cutting line in the predetermined direction. The laser processing method as described in any one of -7.
加工対象物の内部にレーザ光を集光することにより、切断予定ラインに沿って前記加工対象物の内部に改質領域を形成するレーザ加工装置であって、
前記レーザ光を出射するレーザ光出射部と、
前記レーザ光出射部から出射された前記レーザ光を前記加工対象物の内部に集光する集光光学系と、
前記レーザ光出射部から出射されて前記集光光学系で集光される前記レーザ光を変調する空間光変調器と、
少なくとも前記レーザ光出射部及び前記空間光変調器の動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記レーザ光を前記レーザ光出射部から出射させ、前記レーザ光が少なくとも3つに分岐されて前記加工対象物の内部に前記集光光学系で同時集光されるように当該レーザ光を前記空間光変調器で変調させ、前記加工対象物の厚さ方向及び前記切断予定ラインの延在方向に対して直交する所定方向において前記切断予定ラインに対応する位置に位置する1又は複数の第1改質領域と、前記所定方向において前記第1改質領域よりも一方側に位置する1又は複数の第2改質領域と、前記所定方向において前記第1改質領域よりも他方側に位置する1又は複数の第3改質領域と、を同時形成させると共に、前記加工対象物の表面又は裏面に至る亀裂を前記第1改質領域から発生させる、レーザ加工装置。
A laser processing apparatus that forms a modified region in the processing object along the line to be cut by condensing laser light inside the processing object,
A laser beam emitting section for emitting the laser beam;
A condensing optical system for condensing the laser light emitted from the laser light emitting portion inside the workpiece;
A spatial light modulator that modulates the laser light emitted from the laser light emitting portion and condensed by the condensing optical system;
A control unit that controls at least the operation of the laser beam emitting unit and the spatial light modulator,
The controller is
The laser light is emitted from the laser light emitting portion, and the laser light is branched into at least three parts, and the laser light is condensed in the processing object at the same time by the condensing optical system. One or a plurality of first revisions that are modulated by an optical modulator and located at a position corresponding to the planned cutting line in a predetermined direction orthogonal to the thickness direction of the workpiece and the extending direction of the planned cutting line. A quality region, one or more second reformed regions located on one side of the first modified region in the predetermined direction, and 1 located on the other side of the first modified region in the predetermined direction Alternatively, a laser processing apparatus that simultaneously forms a plurality of third modified regions and generates a crack reaching the front surface or the back surface of the workpiece from the first modified region.
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