JP2017177194A - Laser processing device and laser processing method - Google Patents

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Hirokazu Hayashi
博和 林
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser processing device and a laser processing method capable of securing a high processing quality, without requiring a protective coating film, by restraining separation of a film, debris and an influence of heat caused accompanied with laser processing.SOLUTION: A processing unit 30 of a laser processing device 10 comprises: a polarization beam splitter 36 for branching a processing laser beam L1 emitted from a laser beam source 12 into a first processing beam L1s and a second processing beam L1p; branching/condensing means 40 for condensing the first processing beam L1s in both-side outer edge parts in a Y direction among a processing scheduled area along an X direction with respect to a workpiece W which relatively moves in the X direction to the processing unit 30; and a processing head 60 for injecting a pressurized liquid using a liquid jet J to the workpiece W which relatively moves in the X direction to the processing unit 30 and irradiating an inside area of the processing scheduled area with the second processing beam L1p by using the liquid jet J as a waveguide.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、レーザ光を用いて被加工物を加工するレーザ加工装置及び加工方法に関する。   The present invention relates to a laser processing apparatus and a processing method for processing a workpiece using laser light.

従来、半導体デバイスや電子部品などが形成されたウェーハを個々のチップに分割するには、薄い砥石を高速回転させてウェーハを研削することで切断するブレードダイシング装置、もしくはレーザをウェーハ内部に集光し改質領域を形成することで切断するレーザダイシング装置が用いられていた。   Conventionally, in order to divide a wafer on which semiconductor devices, electronic parts, etc. are formed into individual chips, a blade dicing machine that cuts by grinding a wafer by rotating a thin grinding wheel at high speed, or condensing a laser inside the wafer Then, a laser dicing apparatus that cuts by forming a modified region has been used.

近年、無機物系や有機物系の膜、金属パターンが施されたウェーハが実用化されており、上記のダイシング装置による加工の際に、それらの剥離が起き、品質を低下してしまう問題が生じている。   In recent years, wafers with inorganic or organic films and metal patterns have been put into practical use, and when they are processed by the above-mentioned dicing apparatus, there has been a problem in that the quality deteriorates. Yes.

上記剥離を解消するため、ダイシング加工に先立ち、予め各種膜および金属パターンを除去するレーザ加工装置が用いられている。   In order to eliminate the peeling, a laser processing apparatus for removing various films and metal patterns in advance prior to dicing is used.

このようなレーザ加工装置としては、レーザ光を直接被加工物へ集光、照射する直接集光方式(特許文献1)や、加圧液体を液体ジェットにして噴射し、それを導波路としてレーザ光を被加工物へ照射する液体ジェット方式(特許文献2)が知られている。   As such a laser processing apparatus, a direct condensing method (Patent Document 1) that condenses and irradiates laser light directly on a workpiece, or a pressurized liquid is jetted as a liquid jet, and the laser is used as a waveguide. A liquid jet method (Patent Document 2) that irradiates a workpiece with light is known.

特許第4777783号公報Japanese Patent No. 4777783 特許第5072691号公報Japanese Patent No. 5072691

ところで、レーザ加工装置の上記2つの方式にはそれぞれ次のようなメリット、デメリットがあり、用途に応じて使い分けがなされているのが現状である。   By the way, the above two methods of the laser processing apparatus have the following merits and demerits, respectively, and the current situation is that they are properly used according to the application.

図11は、レーザ加工装置の直接集光方式と液体ジェット方式のそれぞれのメリット、デメリットを示す図である。   FIG. 11 is a diagram illustrating the merits and demerits of the direct focusing method and the liquid jet method of the laser processing apparatus.

図11に示すように、直接集光方式では、集光スポット(集光点)のサイズに自由度があり、任意領域へエネルギーを集中させ、被加工物を加工することができる。各種膜や金属パターンが剥離する問題に対しては、例えば加工予定領域の両端を予め細く縁切りすることで解消することができる。しかしながら、加工され高温になった被加工物の一部がデブリとして周囲へ飛散、溶着、付着することで、品質を低下させる問題が生じる。これは被加工物表面へ保護被膜を塗布することで回避できるが、その塗布工程、および除去工程によるスループット低下、およびコストの増加が発生する。また、加工時に発生する熱が加工領域から外周部へ伝播し、デバイス面や基板内部など意図しない熱影響を生じる場合がある。   As shown in FIG. 11, in the direct condensing method, there is a degree of freedom in the size of the condensing spot (condensing point), and the work can be processed by concentrating energy in an arbitrary region. The problem of peeling off various films and metal patterns can be solved by, for example, preliminarily cutting the both ends of the planned processing region. However, a part of the processed workpiece that has been heated to a high temperature is scattered, welded, and adhered as debris to the surroundings, resulting in a problem of reducing the quality. This can be avoided by applying a protective film to the surface of the workpiece, but this results in a decrease in throughput and an increase in cost due to the application process and removal process. In addition, heat generated during processing may propagate from the processing region to the outer peripheral portion, which may cause unintended thermal effects such as the device surface and the inside of the substrate.

一方、液体ジェット方式では、加工すると同時に液体で覆うため、デブリの飛散が抑えられる。また、加工領域およびデブリの熱が液体ジェットにより冷却されるため、デブリの溶着や外周部への熱影響が抑えられる。しかしながら、被加工物の材質や構造によっては、加工領域の外周部へ表層膜の剥離が生じてしまい、品質を低下させてしまう問題がある。   On the other hand, in the liquid jet method, since it is covered with liquid at the same time as processing, scattering of debris can be suppressed. Further, since the heat of the processing region and the debris is cooled by the liquid jet, it is possible to suppress the debris welding and the thermal influence on the outer peripheral portion. However, depending on the material and structure of the workpiece, there is a problem that the surface layer film is peeled off from the outer peripheral portion of the processing region, and the quality is deteriorated.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、レーザ加工に伴って生じる膜の剥離、デブリ、熱の影響を抑え、保護被膜を必要とせず、高い加工品質を確保することができるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, suppresses the influence of film peeling, debris, and heat generated by laser processing, does not require a protective coating, and ensures high processing quality. An object is to provide a laser processing apparatus and a laser processing method.

上記目的を達成するために、本発明の第1態様に係るレーザ加工装置は、加工用レーザ光を出射するレーザ光源と、加工用レーザ光を用いて被加工物をレーザ加工する加工ユニットと、加工ユニットと被加工物とを相対移動させる移動手段とを有するレーザ加工装置であって、加工ユニットは、レーザ光源から出射された加工用レーザ光を第1のレーザ光と第2のレーザ光とに分岐する光分岐手段と、移動手段により加工ユニットに対して第1の方向に相対移動する被加工物に対し、第1の方向に沿った加工予定領域のうち第1の方向に直交する第2の方向の両側の外縁部に第1のレーザ光を集光する直接集光手段と、移動手段により加工ユニットに対して第1の方向に相対移動する被加工物に対し、加圧液体を液体ジェットにて噴射し、かつ液体ジェットを導波路として利用して第2のレーザ光を加工予定領域のうち両側の外縁部に挟まれた内側領域に照射する加工ヘッドと、を備える。   In order to achieve the above object, a laser processing apparatus according to a first aspect of the present invention includes a laser light source that emits a processing laser beam, a processing unit that laser-processes a workpiece using the processing laser beam, A laser processing apparatus having a moving unit that relatively moves a processing unit and a workpiece, wherein the processing unit converts a processing laser beam emitted from a laser light source into a first laser beam and a second laser beam. A light branching unit that branches into a first direction and a workpiece that is moved relative to the processing unit in the first direction by the moving unit, and is orthogonal to the first direction in the planned processing region along the first direction. The direct condensing means for condensing the first laser light on the outer edge portions on both sides in the direction 2 and the work piece moved relative to the processing unit in the first direction by the moving means Injected with a liquid jet Comprising a processing head that irradiates a second laser beam by using a liquid jet as a waveguide in the inner area sandwiched between the outer edge of each side of the planned processing region.

本発明の第2態様に係るレーザ加工装置は、第1態様において、直接集光手段は、加工予定領域の両側の外縁部に第1のレーザ光を分岐集光する分岐集光手段を有する。   In the laser processing apparatus according to the second aspect of the present invention, in the first aspect, the direct condensing means has branch condensing means for branching and condensing the first laser light at the outer edge portions on both sides of the processing scheduled region.

本発明の第3態様に係るレーザ加工装置は、第2態様において、分岐集光手段は、加工予定領域の第2の方向の幅に応じて、分岐集光した第1のレーザ光の2つの集光点の第2の方向の距離を調整可能に構成される。   The laser processing apparatus according to a third aspect of the present invention is the laser processing apparatus according to the second aspect, wherein the branching and condensing means includes two of the first laser beams branched and condensed according to the width of the processing scheduled region in the second direction. It is comprised so that adjustment of the distance of the 2nd direction of a condensing point is possible.

本発明の第4態様に係るレーザ加工装置は、第2態様において、分岐集光手段は空間光変調器からなる。   In the laser processing apparatus according to the fourth aspect of the present invention, in the second aspect, the branching and condensing means comprises a spatial light modulator.

本発明の第5態様に係るレーザ加工装置は、第1態様において、直接集光手段は、第1のレーザ光が加工予定領域の両側の外縁部を時間的にずれたタイミングで交互に走査するように、第1のレーザ光を偏向する光偏向手段を有する。   The laser processing apparatus according to a fifth aspect of the present invention is the laser processing apparatus according to the first aspect, wherein the direct focusing means alternately scans the outer edge portions on both sides of the processing scheduled area at a timing shifted in time. As described above, it has an optical deflecting means for deflecting the first laser beam.

本発明の第6態様に係るレーザ加工装置は、第5態様において、光偏向手段は音響光学素子からなる。   In the laser processing apparatus according to the sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect, the light deflector comprises an acousto-optic element.

本発明の第7態様に係るレーザ加工方法は、直接集光手段に対して第1の方向に相対移動する被加工物に対し、第1の方向に沿った加工予定領域のうち第1の方向に直交する第2の方向の両側の外縁部に直接集光手段により第1のレーザ光を集光する第1のレーザ加工工程と、加工ヘッドに対して第1の方向に相対移動する被加工物に対し、加工ヘッドから加圧液体を液体ジェットにて噴射し、かつ液体ジェットを導波路として利用して第2のレーザ光を加工予定領域のうち両側の外縁部に挟まれた内側領域に照射する第2のレーザ加工工程と、を備える。   In the laser processing method according to the seventh aspect of the present invention, the first direction among the planned processing regions along the first direction with respect to the workpiece that moves relative to the direct focusing means in the first direction. A first laser processing step of condensing the first laser beam directly on the outer edge portions on both sides in a second direction orthogonal to the workpiece, and a workpiece to be moved relative to the processing head in the first direction A pressurized liquid is ejected from the processing head to the object by a liquid jet, and the second laser beam is applied to the inner region sandwiched between the outer edges on both sides of the region to be processed by using the liquid jet as a waveguide. Irradiating a second laser processing step.

本発明の第8態様に係るレーザ加工方法は、第7態様において、レーザ光源から出射された加工用レーザ光を第1のレーザ光と第2のレーザ光とに分岐する光分岐工程を備える。   A laser processing method according to an eighth aspect of the present invention includes, in the seventh aspect, a light branching step that branches the processing laser light emitted from the laser light source into the first laser light and the second laser light.

本発明の第9態様に係るレーザ加工方法は、第8態様において、第1のレーザ加工工程は、加工予定領域の両側の外縁部に第1のレーザ光を分岐集光する分岐集光工程を有する。   In the laser processing method according to the ninth aspect of the present invention, in the eighth aspect, the first laser processing step includes a branching and condensing step of branching and condensing the first laser beam on the outer edge portions on both sides of the processing scheduled region. Have.

本発明の第10態様に係るレーザ加工方法は、第9態様において、分岐集光工程は、加工予定領域の第2の方向の幅に応じて、分岐集光した第1のレーザ光の2つの集光点の第2の方向の距離を調整する調整工程を有する。   The laser processing method according to a tenth aspect of the present invention is the laser processing method according to the ninth aspect, wherein the branching and condensing step includes two of the first laser beams branched and condensed according to the width in the second direction of the processing scheduled region. An adjusting step of adjusting the distance of the condensing point in the second direction;

本発明の第11態様に係るレーザ加工方法は、第9態様において、分岐集光工程は、空間光変調器を用いて第1のレーザ光を分岐集光する。   In the laser processing method according to the eleventh aspect of the present invention, in the ninth aspect, the branching and condensing step branches and condenses the first laser light using a spatial light modulator.

本発明の第12態様に係るレーザ加工方法は、第7態様において、第1のレーザ加工工程は、第1のレーザ光が加工予定領域の両側の外縁部を時間的にずれたタイミングで交互に走査するように、第1のレーザ光を偏向する光偏向工程を有する。   In the laser processing method according to the twelfth aspect of the present invention, in the seventh aspect, the first laser processing step is alternately performed at a timing when the first laser beam is shifted in time at the outer edge portions on both sides of the processing scheduled region. A light deflection step of deflecting the first laser beam so as to scan is provided.

本発明の第13態様に係るレーザ加工方法は、第12態様において、光偏向工程は、音響光学素子を用いて第1のレーザ光を偏向する。   In the laser processing method according to the thirteenth aspect of the present invention, in the twelfth aspect, the light deflection step deflects the first laser light using an acoustooptic device.

本発明によれば、レーザ加工に伴って生じる膜の剥離、デブリ、熱の影響を抑え、保護被膜を必要とせず、高い加工品質を確保することができる。   According to the present invention, the influence of film peeling, debris, and heat caused by laser processing can be suppressed, a protective coating is not required, and high processing quality can be ensured.

第1の実施形態のレーザ加工装置の構成を示す概略図Schematic which shows the structure of the laser processing apparatus of 1st Embodiment. 第1の実施形態における直接集光方式加工において被加工物に第1加工光が照射されたときの様子を示した概略図Schematic showing a state when the workpiece is irradiated with the first machining light in the direct focusing method machining in the first embodiment 分岐集光手段をθ方向に回転させたときの効果を説明するための図The figure for demonstrating the effect when rotating a branch condensing means to (theta) direction 第1の実施形態における液体ジェット方式加工において被加工物に対して液体ジェットが噴射されるときの様子を示した概略図Schematic showing a state when a liquid jet is ejected onto a workpiece in the liquid jet processing in the first embodiment 液体ジェットを導波路として誘導された第2加工光により被加工物が加工された後の状態を示した概略図Schematic showing the state after the workpiece is processed by the second processing light guided using the liquid jet as a waveguide 第1の実施形態におけるレーザ加工方法の効果を説明するための図The figure for demonstrating the effect of the laser processing method in 1st Embodiment. 第1の実施形態のレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法を示したフローチャートThe flowchart which showed the laser processing method using the laser processing apparatus of 1st Embodiment 第2の実施形態のレーザ加工装置を示した概略図Schematic showing the laser processing apparatus of the second embodiment 第3の実施形態のレーザ加工装置を示した概略図Schematic showing the laser processing apparatus of the third embodiment 第4の実施形態のレーザ加工装置を示した概略図Schematic showing the laser processing apparatus of the fourth embodiment レーザ加工装置の直接集光方式と液体ジェット方式のそれぞれのメリット、デメリットを示す図Diagram showing the merits and demerits of the direct focusing method and liquid jet method of laser processing equipment

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施形態について説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

(第1の実施形態)
まず、第1の実施形態について説明する。
(First embodiment)
First, the first embodiment will be described.

図1は、第1の実施形態のレーザ加工装置10の構成を示す概略図である。   FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a laser processing apparatus 10 according to the first embodiment.

図1に示すように、第1の実施形態のレーザ加工装置10は、レーザ光源12と、Xθステージ14と、液体供給手段16と、加工ユニット30と、オートフォーカス装置(AF装置)70と、制御部72とを備えている。   As shown in FIG. 1, the laser processing apparatus 10 according to the first embodiment includes a laser light source 12, an Xθ stage 14, a liquid supply unit 16, a processing unit 30, an autofocus device (AF device) 70, And a control unit 72.

レーザ光源12は、被加工物Wを加工するための加工用レーザ光L1を出射する。加工用レーザ光L1としては、水に吸収されにくい波長域のレーザ光が用いられる。本実施形態において、加工用レーザ光L1の好ましい条件としては、波長がUV波長域(400nm未満)、パルス幅が1μm以下、繰り返し周波数が1kHzよりも大きいもの、平均出力が0.1〜10W、集光点でのスポット径が0.23〜10μmである。   The laser light source 12 emits a processing laser beam L1 for processing the workpiece W. As the processing laser beam L1, a laser beam having a wavelength region that is difficult to be absorbed by water is used. In this embodiment, preferable conditions of the processing laser beam L1 include a wavelength in the UV wavelength range (less than 400 nm), a pulse width of 1 μm or less, a repetition frequency greater than 1 kHz, an average output of 0.1 to 10 W, The spot diameter at the condensing point is 0.23 to 10 μm.

Xθステージ14は、被加工物Wを吸着固定し、不図示のステージ駆動機構によりX方向に移動可能であるとともにθ方向に回転可能に構成される。ステージ駆動機構は、制御部72からの制御信号に基づき制御される。ステージ移動機構と後述する加工ユニット駆動機構は移動手段の一例である。   The Xθ stage 14 is configured to suck and fix the workpiece W, move in the X direction by a stage drive mechanism (not shown), and rotate in the θ direction. The stage driving mechanism is controlled based on a control signal from the control unit 72. A stage moving mechanism and a processing unit driving mechanism described later are examples of moving means.

なお、図1において、X、Y、Z方向は互いに直交しており、X方向は水平方向、Y方向はX方向に直交する水平方向、Z方向は鉛直方向である。X方向は第1の方向の一例であり、Y方向は第2の方向の一例である。また、θ方向はZ方向周りの回転方向である。また、被加工物Wは、Xθステージ14側から順に、基材層20、中間層21、及び表面膜22で構成される(図2参照)。   In FIG. 1, the X, Y, and Z directions are orthogonal to each other, the X direction is the horizontal direction, the Y direction is the horizontal direction orthogonal to the X direction, and the Z direction is the vertical direction. The X direction is an example of a first direction, and the Y direction is an example of a second direction. The θ direction is the rotation direction around the Z direction. In addition, the workpiece W includes a base material layer 20, an intermediate layer 21, and a surface film 22 in order from the Xθ stage 14 side (see FIG. 2).

液体供給手段16は、後述する加工ヘッド60(液体チャンバ66)内に加圧液体を供給するものである。液体供給手段16としては、特に制限はなく、公知の手段や公知の装置等を用いることができる。例えば、タンクに貯留した純水を高圧ポンプにより供給してもよい。   The liquid supply means 16 supplies pressurized liquid into a processing head 60 (liquid chamber 66) described later. There is no restriction | limiting in particular as the liquid supply means 16, A well-known means, a well-known apparatus, etc. can be used. For example, pure water stored in a tank may be supplied by a high pressure pump.

加工ユニット30は、Xθステージ14の上方に配置されており、不図示の加工ユニット駆動機構によりY方向及びZ方向に移動可能に構成される。加工ユニット駆動機構は、制御部72から出力される制御信号に基づき制御される。   The machining unit 30 is disposed above the Xθ stage 14 and is configured to be movable in the Y direction and the Z direction by a machining unit drive mechanism (not shown). The machining unit drive mechanism is controlled based on a control signal output from the control unit 72.

加工ユニット30は、直接集光方式と液体ジェット方式とを併用するハイブリッド方式で構成される。この構成によれば、詳細を後述するように、直接集光方式と液体ジェット方式とのそれぞれのメリットを享受して、加工品質を向上させることが可能となる。   The processing unit 30 is configured by a hybrid method that uses both a direct condensing method and a liquid jet method. According to this configuration, as will be described in detail later, it is possible to enjoy the respective merits of the direct condensing method and the liquid jet method and improve the processing quality.

加工ユニット30は、光量調整手段32と、偏光調整手段34と、偏光ビームスプリッタ36と、ダイクロイックミラー38と、分岐集光手段40と、ミラー42と、ビーム形状整形手段44と、加工ヘッド60とを備えている。なお、本実施形態では、加工ユニット30にレーザ光源12及びAF装置70が設けられた構成を示したが、レーザ光源12やAF装置70は加工ユニット30とは別に設けられていてもよい。   The processing unit 30 includes a light amount adjusting unit 32, a polarization adjusting unit 34, a polarization beam splitter 36, a dichroic mirror 38, a branching and focusing unit 40, a mirror 42, a beam shape shaping unit 44, and a processing head 60. It has. In the present embodiment, the laser light source 12 and the AF device 70 are provided in the processing unit 30. However, the laser light source 12 and the AF device 70 may be provided separately from the processing unit 30.

レーザ光源12から出射された加工用レーザ光L1は、光量調整手段32、偏光調整手段34を順次通過して、偏光ビームスプリッタ36に入射する。   The processing laser light L1 emitted from the laser light source 12 sequentially passes through the light amount adjusting unit 32 and the polarization adjusting unit 34 and enters the polarizing beam splitter 36.

光量調整手段32は、レーザ光源12の出射側に配置され、レーザ光源12から出射された加工用レーザ光L1の光量を調整する。光量調整手段32としては、例えば光の通過範囲の大きさが可変であるアパーチャ、1/2波長板(λ/2板)と偏光素子の組み合わせ、あるいは光の透過効率が相違する可変NDフィルタなどを用いた構成とすることができる。   The light amount adjusting means 32 is disposed on the emission side of the laser light source 12 and adjusts the light amount of the processing laser light L1 emitted from the laser light source 12. As the light amount adjusting means 32, for example, an aperture in which the size of the light passage range is variable, a combination of a half-wave plate (λ / 2 plate) and a polarizing element, or a variable ND filter having different light transmission efficiency, etc. It can be set as the structure using.

偏光調整手段34は、加工用レーザ光L1の偏光方向を調整するものであり、例えば1/2波長板などで構成される。   The polarization adjusting unit 34 adjusts the polarization direction of the processing laser beam L1, and is composed of, for example, a half-wave plate.

偏光ビームスプリッタ36は、入射した加工用レーザ光L1を偏向分離面(接合面)36aで偏光分離するものである。これにより、偏光ビームスプリッタ36に入射した加工用レーザ光L1は、偏光分離面36aで反射した第1加工光L1s(S偏光光)と、偏光分離面36aを透過した第2加工光(P偏光光)L1pとに分岐される(光分岐工程)。偏光ビームスプリッタ36は光分岐手段の一例である。また、第1加工光L1sは第1のレーザ光の一例であり、第2加工光L1pは第2のレーザ光の一例である。   The polarization beam splitter 36 splits the incident processing laser light L1 with a deflection separation surface (joint surface) 36a. As a result, the processing laser light L1 incident on the polarization beam splitter 36 includes the first processing light L1s (S-polarized light) reflected by the polarization separation surface 36a and the second processing light (P-polarized light) transmitted through the polarization separation surface 36a. The light is branched to L1p (light branching step). The polarization beam splitter 36 is an example of an optical branching unit. The first processing light L1s is an example of the first laser light, and the second processing light L1p is an example of the second laser light.

偏光ビームスプリッタ36から出射された第1加工光L1sは、ダイクロイックミラー38を透過して、分岐集光手段40に入射する。   The first processed light L1s emitted from the polarization beam splitter 36 passes through the dichroic mirror 38 and enters the branching and condensing means 40.

ダイクロイックミラー38は、第1波長域の光を透過し、かつ第1波長域とは異なる第2波長域の光を反射する。本例では、第1波長域はレーザ光源12から出射される加工用レーザ光L1の波長(400nm未満)を含み、第2波長域はAF装置70から出射されるAF光L2の波長(400nm以上)を含む。これにより、偏光ビームスプリッタ36から出射された第1加工光L1sは、ダイクロイックミラー38を透過し、分岐集光手段40に入射する。そして、第1加工光L1sは分岐集光手段40により集光されて被加工物Wに照射される。また、AF装置70から出射されたAF光L2は、ダイクロイックミラー38で反射され、分岐集光手段40により集光されて被加工物Wに照射されるとともに、被加工物Wで反射したAF光L2の反射光は逆の経路を経由してAF装置70に戻されて検出される。   The dichroic mirror 38 transmits light in the first wavelength range and reflects light in a second wavelength range different from the first wavelength range. In this example, the first wavelength region includes the wavelength (less than 400 nm) of the processing laser light L1 emitted from the laser light source 12, and the second wavelength region is the wavelength (400 nm or more) of the AF light L2 emitted from the AF device 70. )including. Thus, the first processed light L1s emitted from the polarization beam splitter 36 passes through the dichroic mirror 38 and enters the branching and condensing means 40. Then, the first processing light L1s is condensed by the branching and condensing means 40 and irradiated onto the workpiece W. Further, the AF light L2 emitted from the AF device 70 is reflected by the dichroic mirror 38, condensed by the branching and condensing means 40, irradiated to the workpiece W, and reflected by the workpiece W. The reflected light of L2 is returned to the AF device 70 via the reverse path and detected.

分岐集光手段40は、例えば回折格子及びレンズなどを含んで構成され、入射した第1加工光L1sを所定の高さ位置(Z方向位置)に集光し、かつその集光点を複数に分岐する。すなわち、分岐集光手段40は第1加工光L1sを分岐集光する。なお、本実施形態では、後述するように、分岐集光手段40は第1加工光L1sを2つの集光点P1、P2(図2参照)に分岐集光するが、分岐集光手段40によって分岐集光される集光点の数は3つ以上であってもよい。分岐集光手段40は直接集光手段の一例である。   The branching and condensing means 40 is configured to include, for example, a diffraction grating and a lens, and condenses the incident first processing light L1s at a predetermined height position (Z direction position), and a plurality of condensing points. Branch. That is, the branch condensing means 40 branches and condenses the first processing light L1s. In the present embodiment, as will be described later, the branching and condensing unit 40 branches and condenses the first processed light L1s at two condensing points P1 and P2 (see FIG. 2). The number of condensing points to be branched and condensed may be three or more. The branch condensing means 40 is an example of a direct condensing means.

分岐集光手段40は、不図示の回転移動機構により光軸に対してθ方向に回転及びZ方向に移動可能に構成される。回転移動機構は、制御部72から出力される制御信号に基づき制御され、分岐集光手段40をθ方向に回転又はZ方向(上下方向)に移動させるように駆動する。これにより、後述するように、被加工物Wと加工ユニット30との相対距離の変化に応じて分岐集光手段40をZ方向に移動させることが可能となり、それによって、被加工物Wと加工ユニット30との相対距離を一定に保つことが可能となる。また、分岐集光手段40をθ方向に回転させることにより、被加工物WのX方向に沿った加工予定領域R(図2参照)の加工幅(Y方向の幅)に応じて、分岐集光手段40により分岐集光した2つの集光点P1、P2の間隔(Y方向の距離)を調整することが可能となる。   The branch condensing means 40 is configured to be rotatable in the θ direction and movable in the Z direction with respect to the optical axis by a rotational movement mechanism (not shown). The rotational movement mechanism is controlled based on a control signal output from the control unit 72 and drives the branch condensing means 40 to rotate in the θ direction or to move in the Z direction (vertical direction). As a result, as will be described later, it becomes possible to move the branch condensing means 40 in the Z direction in accordance with a change in the relative distance between the workpiece W and the machining unit 30, and thereby the workpiece W and the workpiece are processed. It becomes possible to keep the relative distance to the unit 30 constant. Further, by rotating the branch condensing means 40 in the θ direction, the branch concentrating means 40 is divided according to the processing width (width in the Y direction) of the processing target region R (see FIG. 2) along the X direction of the workpiece W. It is possible to adjust the distance (distance in the Y direction) between the two condensing points P1 and P2 branched and condensed by the light means 40.

一方、偏光ビームスプリッタ36から出射された第2加工光L1pは、ミラー42で反射され、ビーム形状整形手段44で所望のビーム形状に整形された後、加工ヘッド60に入射される。   On the other hand, the second processing light L1p emitted from the polarization beam splitter 36 is reflected by the mirror 42, shaped into a desired beam shape by the beam shape shaping means 44, and then incident on the machining head 60.

ビーム形状整形手段44は、例えば、アーパーチャ(矩形アパーチャ、円形アパーチャ)やアキシコンレンズ、ビームホモジナイザ、回折格子、レンズなどを含んで構成され、第2加工光L1pのビーム形状、サイズ、強度分布、光線角度などを任意のものに整形する。   The beam shape shaping unit 44 includes, for example, an aperture (rectangular aperture, circular aperture), an axicon lens, a beam homogenizer, a diffraction grating, a lens, and the like, and the beam shape, size, intensity distribution, and the like of the second processing light L1p, Shape the beam angle etc.

加工ヘッド60は、液体供給手段16から供給される加圧液体を液体ジェットJにて噴射するとともに、液体ジェットJを導波路として利用して第2加工光L1pを被加工物Wの加工予定領域Rに照射する。加工ヘッド60の具体的な構成は以下のとおりである。   The processing head 60 ejects the pressurized liquid supplied from the liquid supply means 16 by the liquid jet J, and uses the liquid jet J as a waveguide to apply the second processing light L1p to the processing scheduled region of the workpiece W. Irradiate R. The specific configuration of the machining head 60 is as follows.

加工ヘッド60は、集光レンズ62と、透過ガラス64と、液体チャンバ66と、液体ジェット噴射ノズル68とから構成される。   The processing head 60 includes a condenser lens 62, a transmission glass 64, a liquid chamber 66, and a liquid jet injection nozzle 68.

集光レンズ62は、加工ヘッド60に入射した第2加工光L1pを液体ジェット噴射ノズル68のオリフィス(ノズル孔)へ集光させるものである。   The condensing lens 62 condenses the second processing light L1p incident on the processing head 60 to the orifice (nozzle hole) of the liquid jet injection nozzle 68.

透過ガラス64は、集光レンズ62と液体チャンバ66との間に配置され、液体供給手段16から供給される加圧液体を液体チャンバ66の内側に密封する隔壁部として構成される。また、透過ガラス64は、第2加工光L1pを透過する光透過性部材(例えば、石英ガラス)で形成されている。これにより、集光レンズ62から出射された第2加工光L1pは、透過ガラス64を透過し、液体チャンバ66の内部に導かれる。   The transmission glass 64 is disposed between the condenser lens 62 and the liquid chamber 66 and is configured as a partition wall that seals the pressurized liquid supplied from the liquid supply unit 16 inside the liquid chamber 66. The transmissive glass 64 is formed of a light transmissive member (for example, quartz glass) that transmits the second processing light L1p. Thereby, the second processing light L1p emitted from the condenser lens 62 is transmitted through the transmission glass 64 and guided to the inside of the liquid chamber 66.

液体チャンバ66は、液体供給手段16から供給される加圧液体を密封する液体収容部であり、第2加工光L1pの入射面側(図1の上面側)の壁面が上述した透過ガラス64により構成されている。   The liquid chamber 66 is a liquid container for sealing the pressurized liquid supplied from the liquid supply means 16, and the wall surface on the incident surface side (upper surface side in FIG. 1) of the second processing light L1p is formed by the transmission glass 64 described above. It is configured.

液体ジェット噴射ノズル68は、加工ヘッド60において被加工物Wに対向する位置に配置され、液体チャンバ66に連通している。これにより、液体チャンバ66内に収容された加圧液体は液体ジェット噴射ノズル68から液体ジェットJとして被加工物Wに向けて噴射される。また、第2加工光L1pは集光レンズ62、透過ガラス64を経て液体ジェット噴射ノズル68のオリフィスに集光されるので、液体ジェット噴射ノズル68から噴射される液体ジェットJ内に第2加工光L1pが導光される。これにより、第2加工光L1pが液体ジェットJにより誘導されて被加工物Wに照射される。   The liquid jet nozzle 68 is disposed at a position facing the workpiece W in the processing head 60 and communicates with the liquid chamber 66. Thereby, the pressurized liquid stored in the liquid chamber 66 is ejected from the liquid jet ejection nozzle 68 toward the workpiece W as the liquid jet J. Further, since the second processing light L1p is condensed on the orifice of the liquid jet injection nozzle 68 through the condenser lens 62 and the transmission glass 64, the second processing light is injected into the liquid jet J injected from the liquid jet injection nozzle 68. L1p is guided. As a result, the second processing light L1p is guided by the liquid jet J and applied to the workpiece W.

なお、詳細は省略するが、液体ジェットJを包含するようにガス流体を供給することで、加工性能が向上することが知られている(特許第5437578号公報参照)。   Although details are omitted, it is known that processing performance is improved by supplying a gas fluid so as to include the liquid jet J (see Japanese Patent No. 54337578).

AF装置70は、加工用レーザ光L1とは異なる波長域(第2波長域)の光をAF光として出射するオートフォーカス用光源(AF用光源)(不図示)を備えている。本実施形態では、AF光として、400nm以上の波長の光が用いられる。AF用光源から出射されたAF光L2は、ダイクロイックミラー38で反射され、分岐集光手段40により集光されて被加工物Wに照射される。そして、被加工物WからのAF光L2の反射光は逆の経路を経由してAF装置70に入射する。AF装置70は、被加工物WからのAF光L2の反射光を複数の受光素子を備えた光検出器で検出して、被加工物Wと加工ユニット30との相対距離(高さ)に応じた検出信号(オートフォーカス信号)を制御部72に出力する。なお、このようなAF装置70の構成については周知であるため、詳細な説明を省略する。   The AF device 70 includes an autofocus light source (AF light source) (not shown) that emits light in a wavelength region (second wavelength region) different from the processing laser light L1 as AF light. In the present embodiment, light having a wavelength of 400 nm or more is used as AF light. The AF light L2 emitted from the AF light source is reflected by the dichroic mirror 38, condensed by the branching and condensing means 40, and irradiated onto the workpiece W. Then, the reflected light of the AF light L2 from the workpiece W enters the AF device 70 via the reverse path. The AF apparatus 70 detects the reflected light of the AF light L2 from the workpiece W with a photodetector having a plurality of light receiving elements, and sets the relative distance (height) between the workpiece W and the machining unit 30. A corresponding detection signal (autofocus signal) is output to the control unit 72. Since the configuration of such an AF device 70 is well known, detailed description thereof is omitted.

制御部72は、CPU、メモリ、入出力回路部、及び各種制御回路部等からなり、レーザ加工装置10の各部の動作を制御する。すなわち、制御部72は、レーザ光源12の発光制御、Xθステージ14や加工ユニット30の移動制御、液体供給手段16の液体供給制御等などのレーザ加工装置自体の各種制御を行う。   The control unit 72 includes a CPU, a memory, an input / output circuit unit, various control circuit units, and the like, and controls the operation of each unit of the laser processing apparatus 10. That is, the control unit 72 performs various controls of the laser processing apparatus itself such as light emission control of the laser light source 12, movement control of the Xθ stage 14 and the processing unit 30, liquid supply control of the liquid supply means 16, and the like.

また、制御部72は、分岐集光手段40の集光点制御(フォーカス制御)を行う。具体的には、制御部72は、AF装置70から出力される検出信号に基づき、被加工物Wと加工ユニット30との相対距離(高さ)が一定となるように分岐集光手段40の回転移動機構を制御する。また、制御部72は、図示しない入力部から入力された加工条件(加工予定領域の加工幅を含む)に基づき、分岐集光手段40により分岐集光される2つの集光点P1、P2の間隔(Y方向の距離)が加工予定領域Rの加工幅に対応した間隔となるように分岐集光手段40の回転移動機構を制御して分岐集光手段40をθ方向に回転させる。   Further, the control unit 72 performs condensing point control (focus control) of the branch condensing unit 40. Specifically, based on the detection signal output from the AF device 70, the control unit 72 sets the branch condensing unit 40 so that the relative distance (height) between the workpiece W and the processing unit 30 is constant. Controls the rotational movement mechanism. Further, the control unit 72 determines the two condensing points P1 and P2 branched and condensed by the branching and condensing means 40 based on the processing conditions (including the processing width of the planned processing region) input from an input unit (not shown). The branch condensing unit 40 is rotated in the θ direction by controlling the rotational movement mechanism of the branch condensing unit 40 so that the interval (distance in the Y direction) becomes an interval corresponding to the processing width of the planned processing region R.

以上の構成により、第1の実施形態のレーザ加工装置10を用いたレーザ加工方法では、被加工物Wに対し、第1加工光L1sを用いて直接集光方式による加工(直接集光方式加工)が行われた後、第2加工光L1pを用いて液体ジェット方式による加工(液体ジェット方式加工)が行われる。   With the above configuration, in the laser processing method using the laser processing apparatus 10 of the first embodiment, the workpiece W is processed by the direct condensing method using the first processing light L1s (direct condensing method processing). ) Is performed, processing using the liquid jet method (liquid jet processing) is performed using the second processing light L1p.

図2は、第1の実施形態における直接集光方式加工において被加工物Wに第1加工光L1sが照射されたときの様子を示した概略図である。なお、被加工物Wの加工予定領域RはX方向に沿って形成されているものとする。   FIG. 2 is a schematic view showing a state when the workpiece W is irradiated with the first machining light L1s in the direct condensing method machining in the first embodiment. It is assumed that the planned processing region R of the workpiece W is formed along the X direction.

図2に示すように、第1の実施形態における直接集光方式加工では、Xθステージ14により被加工物WをX方向に加工送りしながら、分岐集光手段40に入射した第1加工光L1sを、分岐集光手段40により被加工物Wの表面において互いに異なる2つの集光点P1、P2に分岐集光させる。具体的には、分岐集光手段40により被加工物Wの加工予定領域RのうちY方向の両側の外縁部に2つの集光点P1、P2を分岐集光させる。これにより、加工予定領域Rの両側の外縁部の表面膜22に所定深さの切れ込み24a、24bが形成される。なお、第1加工光L1sの光量は、光量調整手段32により所望の光量(表面膜22のみの除去が可能な光量)となるように調整されているものとする。   As shown in FIG. 2, in the direct condensing method processing in the first embodiment, the first processing light L1s incident on the branch condensing means 40 while processing and feeding the workpiece W in the X direction by the Xθ stage 14. Is branched and condensed at two condensing points P1 and P2 different from each other on the surface of the workpiece W by the branching and condensing means 40. Specifically, the two condensing points P <b> 1 and P <b> 2 are branched and condensed on the outer edge portions on both sides in the Y direction in the planned processing region R of the workpiece W by the branching and condensing means 40. As a result, cuts 24a and 24b having a predetermined depth are formed in the surface film 22 on the outer edge portions on both sides of the planned processing region R. In addition, the light quantity of the 1st process light L1s shall be adjusted by the light quantity adjustment means 32 so that it may become a desired light quantity (light quantity which can remove only the surface film 22).

図3は、分岐集光手段40をθ方向に回転させたときの効果を説明するための図である。   FIG. 3 is a diagram for explaining the effect when the branch condensing means 40 is rotated in the θ direction.

分岐集光手段40をθ方向に回転させた場合、図3に示すように、分岐集光手段40(図3では不図示)により分岐集光される第1加工光L1sの2つの集光点P1、P2の位置関係が変化する。これに伴い、2つの集光点P1、P2のY方向の間隔(幅)Mが変化し、図3(a)に示すようにY方向の間隔Mが相対的に広い条件や、図3(b)に示すようにY方向の間隔Mが相対的に狭い条件を作り出すことができる。   When the branch condensing means 40 is rotated in the θ direction, as shown in FIG. 3, two condensing points of the first processed light L1s that are branched and condensed by the branch condensing means 40 (not shown in FIG. 3). The positional relationship between P1 and P2 changes. Accordingly, the interval (width) M in the Y direction between the two condensing points P1 and P2 changes. As shown in FIG. 3A, the condition in which the interval M in the Y direction is relatively wide, as shown in FIG. As shown in b), a condition where the interval M in the Y direction is relatively narrow can be created.

第1の実施形態における直接集光方式加工では、分岐集光手段40をθ方向に回転させることにより、2つの集光点P1、P2のY方向の間隔Mを加工予定領域Rの加工幅に応じて調整することが可能となっている。これにより、加工予定領域Rの加工幅が異なる場合でも、分岐集光手段40をθ方向に回転させて2つの集光点P1、P2のY方向の間隔Mを変化させることにより、図2に示すように、加工予定領域Rの両側の外縁部の表面膜22に所定深さの切れ込み24a、24bを形成することが可能となる。   In the direct condensing method processing in the first embodiment, the interval M in the Y direction between the two condensing points P1 and P2 is set to the processing width of the processing region R by rotating the branch condensing unit 40 in the θ direction. It is possible to adjust accordingly. Thereby, even when the processing widths of the planned processing regions R are different, the branch condensing means 40 is rotated in the θ direction to change the interval M in the Y direction between the two condensing points P1 and P2, thereby obtaining the result shown in FIG. As shown, it is possible to form notches 24a and 24b having a predetermined depth in the surface film 22 on the outer edge portions on both sides of the planned processing region R.

図4は、第1の実施形態における液体ジェット方式加工において被加工物Wに対して液体ジェットJが噴射されるときの様子を示した概略図である。図5は、液体ジェットJにより誘導された第2加工光L1pにより被加工物Wが加工された後の状態を示した概略図である。   FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a state in which the liquid jet J is ejected onto the workpiece W in the liquid jet processing in the first embodiment. FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a state after the workpiece W is processed by the second processing light L1p induced by the liquid jet J.

図4に示すように、第1の実施形態における液体ジェット方式加工は、上述した直接集光式加工が行われた後に実施される。すなわち、直接集光方式加工により加工予定領域Rの両側の外縁部の表面膜22に所定深さの切れ込み24a、24bを形成した後、Xθステージ14により被加工物WをX方向に加工送りしながら、加工予定領域Rの両側の外縁部に挟まれた内側領域に向けて加工ヘッド60から液体ジェットJを噴射する。これにより、加工予定領域Rの内側領域には、液体ジェットJにより誘導された第2加工光L1pが照射される。その結果、図5に示すように、加工予定領域Rの内側領域における表面膜22及び中間層21が除去され、被加工物Wには加工予定領域Rに沿って所定深さ(基材層20まで達する深さ)の加工溝26が形成される。   As shown in FIG. 4, the liquid jet processing in the first embodiment is performed after the direct condensing processing described above is performed. That is, after forming notches 24a and 24b having a predetermined depth in the surface film 22 on the outer edge portions on both sides of the planned processing region R by direct condensing method processing, the workpiece W is processed and fed in the X direction by the Xθ stage 14. However, the liquid jet J is ejected from the processing head 60 toward the inner region sandwiched between the outer edge portions on both sides of the processing scheduled region R. Accordingly, the second processing light L1p induced by the liquid jet J is irradiated to the inner region of the processing scheduled region R. As a result, as shown in FIG. 5, the surface film 22 and the intermediate layer 21 in the inner region of the planned processing region R are removed, and the workpiece W has a predetermined depth (base material layer 20) along the planned processing region R. The depth of the processed groove 26 is formed.

図6は、第1の実施形態におけるレーザ加工方法の効果を説明するための図であり、直接集光方式加工と液体ジェット方式加工とを組み合わせたときの加工結果を示した図である。なお、ここでは、第1の実施形態におけるレーザ加工方法の効果を分かりやすく説明するため、分岐集光手段40に代えて単一の集光レンズを用いて、加工予定領域Rの両側の外縁部のうち一方の外縁部のみに第1加工光L1sを集光させて直接集光方式加工を行った場合について説明する。   FIG. 6 is a diagram for explaining the effect of the laser processing method according to the first embodiment, and is a diagram showing a processing result when the direct condensing method processing and the liquid jet processing are combined. Here, in order to explain the effects of the laser processing method in the first embodiment in an easy-to-understand manner, a single condensing lens is used in place of the branch condensing means 40, and outer edge portions on both sides of the processing scheduled region R are used. A case in which the first processing light L1s is condensed only on one outer edge portion and the direct condensing method processing is performed will be described.

図6(a)に示すように、加工予定領域Rの両側の外縁部のうち一方の外縁部のみに対して直接集光方式加工により表面膜22に所定深さの切れ込み24aを形成した後に、加工予定領域Rの内側領域に対して液体ジェット方式加工を行った場合、図6(b)に示すような加工結果となる。すなわち、切り込み24aが形成された側(縁切りあり側)では切れ込み24aによって縁切りされているため、加工予定領域Rより外側での膜の剥離が塞ぎとめられているが、その反対側(縁切りなし側)では上記のような切れ込みがなく縁切りされていないため、加工予定領域Rより外側での膜の剥離が大きく広がっている。   As shown in FIG. 6A, after forming a notch 24a having a predetermined depth in the surface film 22 by direct condensing method processing only on one of the outer edges on both sides of the planned processing region R, When the liquid jet processing is performed on the inner region of the processing region R, a processing result as shown in FIG. 6B is obtained. That is, the side where the cut 24a is formed (the side with the edge cut) is edge-cut by the cut 24a, so that the film peeling outside the processing region R is blocked, but the opposite side (the side without the edge cut) ), There is no cut as described above, and the edge is not cut, so that peeling of the film on the outside of the planned processing region R is greatly spread.

図6に示した加工結果から分かるように、加工予定領域Rの両側の外縁部に直接集光方式加工により表面膜22に所定深さの切れ込み24a、24bを形成してから、液体ジェット方式加工により加工予定領域Rの内側領域を加工することにより、レーザ加工に伴って生じる膜の剥離、デブリ、熱の影響を効果的に抑え、加工品質を向上させることが可能となる。   As can be seen from the processing results shown in FIG. 6, after forming notches 24 a and 24 b of a predetermined depth in the surface film 22 by direct condensing method processing on the outer edge portions on both sides of the processing region R, liquid jet processing Thus, by processing the inner region of the processing scheduled region R, it becomes possible to effectively suppress the influence of film peeling, debris, and heat generated by laser processing and improve the processing quality.

図7は、第1の実施形態のレーザ加工装置10を用いたレーザ加工方法を示したフローチャートである。なお、特に断らない限り、各処理は制御部72の制御により実行される。   FIG. 7 is a flowchart showing a laser processing method using the laser processing apparatus 10 of the first embodiment. Unless otherwise specified, each process is executed under the control of the control unit 72.

まず、被加工物Wの加工を開始する前に、レーザ加工装置10において直接集光方式加工を行うための直接集光方式加工用調整工程が行われる(ステップS10)。なお、ここでは、レーザ加工装置10の動作モードは直接集光方式加工に設定されているものとする。   First, before starting the processing of the workpiece W, an adjustment process for direct condensing method processing for performing direct condensing method processing is performed in the laser processing apparatus 10 (step S10). Here, it is assumed that the operation mode of the laser processing apparatus 10 is set to direct condensing method processing.

直接集光方式加工用調整工程では、偏光ビームスプリッタ36により偏光分離される第1加工光L1s及び第2加工光L1pがそれぞれ所望の光量となるように、光量調整手段32を操作してレーザ光源12から出射される加工用レーザ光L1の光量を調整するともに、偏光調整手段34を操作して加工用レーザ光L1の偏光方向を調整する。   In the adjustment step for the direct condensing method processing, the laser light source is operated by operating the light amount adjusting means 32 so that the first processing light L1s and the second processing light L1p polarized and separated by the polarization beam splitter 36 each have a desired light amount. 12 adjusts the amount of the processing laser beam L1 emitted from the laser beam 12 and operates the polarization adjusting unit 34 to adjust the polarization direction of the processing laser beam L1.

また、分岐集光手段40により集光される第1加工光L1sの2つの集光点P1、P2のY方向の間隔Mが加工予定領域Rの加工幅に対応した間隔となるように調整する。例えば、制御部72は、図示しない入力部を介して入力された加工予定領域Rの加工幅に基づき、2つの集光点P1、P2のY方向の間隔Mが加工予定領域Rの加工幅に対応した間隔となるように回転移動機構により分岐集光手段40をθ方向に回転させるようにしてもよい。また、分岐集光手段40をθ方向に手動により回転させて、2つの集光点P1、P2のY方向の間隔Mが加工予定領域Rの加工幅に対応した間隔となるように調整するようにしてもよい。これにより、2つの集光点P1、P2のY方向の間隔Mが加工予定領域Rの加工幅に対応した間隔に設定される。   Further, the interval M in the Y direction between the two condensing points P1 and P2 of the first processing light L1s collected by the branching and condensing means 40 is adjusted so as to correspond to the processing width of the processing region R. . For example, the control unit 72 determines that the interval M in the Y direction between the two condensing points P1 and P2 is the processing width of the processing planned region R based on the processing width of the processing planned region R input via an input unit (not shown). You may make it rotate the branch condensing means 40 to the (theta) direction with a rotational movement mechanism so that it may become a corresponding space | interval. Further, the branch condensing means 40 is manually rotated in the θ direction so that the interval M in the Y direction between the two condensing points P1 and P2 is adjusted so as to correspond to the processing width of the processing region R. It may be. Thereby, the interval M in the Y direction between the two condensing points P1 and P2 is set to an interval corresponding to the processing width of the processing scheduled region R.

次に、図示しないアライメント装置により、Xθステージ14に載置(吸着固定)された被加工物Wと加工ユニット30との相対的な位置合わせを行うアライメント工程が行われる(ステップS12)。   Next, the alignment process which performs relative position alignment of the to-be-processed object W and the processing unit 30 mounted on the X (theta) stage 14 with the alignment apparatus which is not shown in figure (step S12) is performed.

次に、加工ユニット30を被加工物Wに対する所定の高さ位置(Z方向位置)に移動した後、加工ユニット30の分岐集光手段40が加工対象となる加工予定領域Rに対向する位置となるように、加工ユニット30をY方向に割り出し送りする(ステップS14)。   Next, after the processing unit 30 is moved to a predetermined height position (Z-direction position) with respect to the workpiece W, the branch condensing means 40 of the processing unit 30 is opposed to the processing scheduled region R to be processed. Thus, the processing unit 30 is indexed and fed in the Y direction (step S14).

次に、Xθステージ14をX方向に加工送りしながら被加工物Wに対して第1加工光L1sによる直接集光方式加工工程が行われる(ステップS16)。直接集光方式加工工程は第1のレーザ加工工程の一例である。   Next, a direct condensing method machining process using the first machining light L1s is performed on the workpiece W while feeding the Xθ stage 14 in the X direction (step S16). The direct condensing method processing step is an example of a first laser processing step.

直接集光方式加工工程では、偏光ビームスプリッタ36の偏光分離面36aで反射された第1加工光L1sがダイクロイックミラー38を経て分岐集光手段40に入射する。そして、第1加工光L1sは分岐集光手段40より被加工物Wの表面上においてY方向に互いに異なる2つの集光点P1、P2に集光する(分岐集光工程)。これにより、加工予定領域Rの両側の外縁部の表面膜22に所定深さの切れ込み24a、24bが形成される。このように液体ジェット方式加工が行われる前に、直接集光方式加工によって加工予定領域Rの両側の外縁部の表面膜22に対して縁切り加工することにより、液体ジェット方式加工においてデメリットであった膜の剥離を効果的に抑えることが可能となる。   In the direct condensing method processing step, the first processing light L1s reflected by the polarization separation surface 36a of the polarization beam splitter 36 enters the branch condensing means 40 via the dichroic mirror 38. Then, the first processing light L1s is condensed by the branching and condensing means 40 on two condensing points P1 and P2 that are different from each other in the Y direction on the surface of the workpiece W (branch condensing step). As a result, cuts 24a and 24b having a predetermined depth are formed in the surface film 22 on the outer edge portions on both sides of the planned processing region R. Thus, before the liquid jet processing is performed, the edge film processing is performed on the outer peripheral surface film 22 on both sides of the processing region R by the direct condensing method processing, which is a disadvantage in the liquid jet processing. It is possible to effectively suppress film peeling.

本実施形態では、第1加工光L1sは分岐集光手段40によりY方向に互いに異なる2つの集光点P1、P2に同時に集光するので、加工予定領域Rの両側の外縁部を1つのパス(1回の加工送り)で加工することができるので、加工効率を向上させることができる。   In the present embodiment, the first processing light L1s is simultaneously condensed at two condensing points P1 and P2 that are different from each other in the Y direction by the branching and condensing means 40. Since it can process by (one process feed), processing efficiency can be improved.

また、本実施形態では、直接集光方式加工が行われるのと同時に、AF装置70及び制御部72により、加工ユニット30と被加工物Wとの相対距離が一定となるように制御が行われる。すなわち、AF装置70は、ダイクロイックミラー38、分岐集光手段40を介して被加工物Wに照射されたAF光L2の反射光を検出して、加工ユニット30と被加工物Wとの相対距離に応じた検出信号を制御部72に出力する。制御部72は、加工ユニット30と被加工物Wとの相対距離が一定となるように、分岐集光手段40の回転移動機構をフィードバック制御する。これにより、加工ユニット30と被加工物Wとの相対距離が一定となるので、加工ユニット30と被加工物Wとの相対距離の変化に影響されることなく、第1加工光L1sは一定の集光状態が維持されるので、直接集光方式において高精度かつ高品質な加工が可能となる。   Further, in the present embodiment, at the same time as direct condensing method processing is performed, control is performed by the AF device 70 and the control unit 72 so that the relative distance between the processing unit 30 and the workpiece W is constant. . That is, the AF device 70 detects the reflected light of the AF light L2 irradiated to the workpiece W via the dichroic mirror 38 and the branching and focusing means 40, and the relative distance between the processing unit 30 and the workpiece W is detected. A detection signal corresponding to the signal is output to the control unit 72. The control unit 72 performs feedback control of the rotational movement mechanism of the branching and focusing unit 40 so that the relative distance between the processing unit 30 and the workpiece W is constant. Thereby, since the relative distance between the machining unit 30 and the workpiece W is constant, the first machining light L1s is constant without being affected by the change in the relative distance between the machining unit 30 and the workpiece W. Since the condensing state is maintained, high-precision and high-quality processing is possible in the direct condensing method.

このようにして1つの加工予定領域Rに対する直接集光方式加工を終えたら、全ての加工予定領域Rの加工が終了したか否か判断する判断工程が行われる(ステップS18)。   When the direct condensing method processing for one processing planned region R is finished in this way, a determination step is performed to determine whether processing of all the processing scheduled regions R has been completed (step S18).

ステップS18の判断工程において、全ての加工予定領域Rの加工が終了していないと判断された場合には、加工予定領域Rの間隔に対応する割り出し送り量で加工ユニット30をY方向に割り出し送りして(ステップS14)、加工ユニット30の分岐集光手段40を隣接する加工予定領域Rに対向する位置に位置付けた状態で、Xθステージ14をX方向に加工送りしながら直接集光方式加工が行われる(ステップS16)。このようにしてY方向の割り出し送りとX方向の加工送りとを交互に繰り返して、X方向と平行な加工予定領域Rの全てに対して直接集光方式加工が行われたら、Xθステージ14をθ方向に90°回転し、先程の加工予定領域Rと直交する加工予定領域Rも同様にして直接集光方式加工が行われる。   If it is determined in step S18 that the machining of all scheduled machining areas R has not been completed, the machining unit 30 is indexed and fed in the Y direction by an index feed amount corresponding to the interval between the scheduled machining areas R. (Step S14), with the branching and condensing means 40 of the processing unit 30 positioned at a position facing the adjacent processing scheduled region R, direct condensing processing is performed while the Xθ stage 14 is processed and fed in the X direction. Performed (step S16). In this way, when the indexing feed in the Y direction and the machining feed in the X direction are alternately repeated, and the direct focusing method machining is performed on all the machining scheduled regions R parallel to the X direction, the Xθ stage 14 is moved. The condensing method processing is also performed in the same manner on the planned processing region R that is rotated 90 ° in the θ direction and orthogonal to the previous processing planned region R.

一方、ステップS18の判断工程において、全ての加工予定領域Rの加工が終了したと判断された場合には、レーザ加工装置10の動作モードが直接集光方式加工から液体ジェット方式加工に変更される(ステップS20)。   On the other hand, when it is determined in the determination step of step S18 that the processing of all the planned processing regions R has been completed, the operation mode of the laser processing apparatus 10 is changed from the direct focusing method processing to the liquid jet processing. (Step S20).

次に、加工ユニット30を被加工物Wに対する所定の高さ位置(Z方向位置)に移動した後、加工ユニット30の加工ヘッド60(液体ジェット噴射ノズル68)が加工対象となる加工予定領域Rに対向する位置となるように、加工ユニット30をY方向に割り出し送りする(ステップS22)。   Next, after the processing unit 30 is moved to a predetermined height position (Z-direction position) with respect to the workpiece W, the processing head 60 (liquid jet spray nozzle 68) of the processing unit 30 is the processing target region R to be processed. The processing unit 30 is indexed and fed in the Y direction so as to face the position (step S22).

次に、Xθステージ14をX方向に加工送りしながら被加工物Wに対して第2加工光L1pによる液体ジェット方式加工工程が行われる(ステップS24)。液体ジェット方式加工工程は第2のレーザ加工工程の一例である。   Next, a liquid jet processing process using the second processing light L1p is performed on the workpiece W while processing and feeding the Xθ stage 14 in the X direction (step S24). The liquid jet processing step is an example of a second laser processing step.

液体ジェット方式加工工程では、液体供給手段16から供給された液体チャンバ66内の加圧液体が液体ジェット噴射ノズル68から液体ジェットJとして噴射される。また、偏光ビームスプリッタ36の偏光分離面36aを透過した第2加工光L1pがミラー42、ビーム形状整形手段44を経て加工ヘッド60に入射する。加工ヘッド60に入射した第2加工光L1pは、集光レンズ62、透過レンズ6b、液体チャンバ66を経て、液体ジェット噴射ノズル68のオリフィスに入射する。これにより、第2加工光L1pは、液体ジェット噴射ノズル68に導光され、液体ジェットJを導波路として利用して液体ジェットJ内で全反射を繰り返しながら被加工物Wに誘導され、被加工物Wの加工予定領域Rの内側領域に照射される。その結果、図5に示したように、加工予定領域Rの内側領域における表面膜22及び中間層21が除去され、被加工物Wには加工予定領域Rに沿って所定深さ(基材層20まで達する深さ)の加工溝26が形成される。   In the liquid jet processing step, the pressurized liquid in the liquid chamber 66 supplied from the liquid supply means 16 is ejected as a liquid jet J from the liquid jet ejection nozzle 68. Further, the second processing light L1p transmitted through the polarization separation surface 36a of the polarization beam splitter 36 enters the processing head 60 through the mirror 42 and the beam shape shaping means 44. The second processing light L1p incident on the processing head 60 enters the orifice of the liquid jet injection nozzle 68 via the condenser lens 62, the transmission lens 6b, and the liquid chamber 66. As a result, the second processing light L1p is guided to the liquid jet injection nozzle 68, and is guided to the workpiece W while repeating total reflection in the liquid jet J using the liquid jet J as a waveguide. Irradiation is performed on the inner region of the processing scheduled region R of the object W. As a result, as shown in FIG. 5, the surface film 22 and the intermediate layer 21 in the inner region of the processing planned region R are removed, and the workpiece W has a predetermined depth (base material layer) along the processing target region R. A processing groove 26 having a depth of up to 20 is formed.

このようにして1つの加工予定領域Rに対する液体ジェット方式加工を終えたら、全ての加工予定領域Rの加工が終了したか否か判断する判断工程が行われる(ステップS26)。   In this way, when the liquid jet system machining for one scheduled machining area R is completed, a determination process for determining whether or not machining for all the scheduled machining areas R is completed is performed (step S26).

ステップS26の判断工程において、全ての加工予定領域Rの加工が終了していないと判断された場合には、加工予定領域Rの間隔に対応する割り出し送り量で加工ユニット30をY方向に割り出し送りして(ステップS22)、加工ユニット30の加工ヘッド60(液体ジェット噴射ノズル68)を隣接する加工予定領域Rに対向する位置に位置付けた状態で、Xθステージ14をX方向に加工送りしながら液体ジェット方式加工が行われる(ステップS24)。このようにしてY方向の割り出し送りとX方向の加工送りとを交互に繰り返して、X方向と平行な加工予定領域Rの全てに対して液体ジェット方式加工が行われた後、Xθステージ14をθ方向に90°回転し、先程の加工予定領域Rと直交する加工予定領域Rも同様にして液体ジェット方式加工が行われる。   If it is determined in step S26 that the machining of all the planned machining areas R has not been completed, the machining unit 30 is indexed and fed in the Y direction by an index feed amount corresponding to the interval of the machining planned areas R. (Step S22), with the processing head 60 (liquid jet injection nozzle 68) of the processing unit 30 positioned at a position facing the adjacent processing scheduled region R, the liquid is transferred while processing the Xθ stage 14 in the X direction. Jet processing is performed (step S24). In this way, the index feed in the Y direction and the machining feed in the X direction are alternately repeated, and after the liquid jet system machining is performed on all the machining scheduled regions R parallel to the X direction, the Xθ stage 14 is moved. The liquid jet system machining is performed in the same manner on the planned machining area R that is rotated by 90 ° in the θ direction and orthogonal to the previous machining planned area R.

一方、ステップS26の判断工程において、全ての加工予定領域Rの加工が終了したと判断された場合には、本フローチャートは終了となる。   On the other hand, when it is determined in the determination step of step S26 that the processing of all the planned processing regions R has been completed, this flowchart ends.

次に、第1の実施形態の効果について説明する。   Next, the effect of the first embodiment will be described.

第1の実施形態によれば、加工予定領域Rの両側の外縁部を直接集光方式で加工してから、加工予定領域Rの両側の外縁部に挟まれた内側領域を液体ジェット方式で加工する。これにより、レーザ加工に伴って生じる膜の剥離、デブリ、熱の影響を効果的に抑え、加工品質を向上させることが可能となる。   According to the first embodiment, the outer edge portions on both sides of the planned processing region R are processed by the direct condensing method, and then the inner region sandwiched between the outer edge portions on both sides of the processing planned region R is processed by the liquid jet method. To do. As a result, it is possible to effectively suppress the influence of film peeling, debris, and heat caused by laser processing and improve the processing quality.

また、第1の実施形態では、レーザ光源12から出射された加工用レーザ光L1を偏向ビームスプリッタ36により第1加工光L1s及び第2加工光L1pに分岐し、第1加工光L1sによる直接集光方式加工と第2加工光L1pによる液体ジェット方式加工とを1つの装置で実現した構成となっている。したがって、装置の小型化、コストダウンを図ることができるとともに、直接集光方式加工において1度だけアライメントを行えば、その後の液体ジェット方式加工ではアライメントを省略することができ、全体のスループットを向上させることができる。   In the first embodiment, the processing laser light L1 emitted from the laser light source 12 is branched into the first processing light L1s and the second processing light L1p by the deflection beam splitter 36, and is directly collected by the first processing light L1s. The optical system processing and the liquid jet system processing by the second processing light L1p are realized by one apparatus. Therefore, it is possible to reduce the size and cost of the apparatus, and if alignment is performed only once in the direct condensing method processing, the alignment can be omitted in the subsequent liquid jet processing, thereby improving the overall throughput. Can be made.

また、第1の実施形態では、分岐集光手段40により第1加工光L1sを2つの集光点P1、P2に分岐集光させているので、加工予定領域Rの両側の縁部を1つのパスで加工することができ、加工効率を向上させることできる。   In the first embodiment, since the first processing light L1s is branched and condensed at the two condensing points P1 and P2 by the branching and condensing means 40, the edge portions on both sides of the processing scheduled region R are set to one. Processing can be performed with a pass, and processing efficiency can be improved.

また、第1の実施形態では、分岐集光手段40はθ方向(光軸周りの回転方向)に回転自在に構成され、分岐集光手段40により分岐集光される2つの集光点P1、P2のY方向の間隔Mを加工予定領域Rの加工幅に対応した間隔となるように調整することができる。これにより、加工予定領域Rの加工幅に左右されることなく、任意の加工予定領域Rを1つのパスで加工することができ、加工効率とともに加工自由度を高めることが可能となる。   Further, in the first embodiment, the branch condensing unit 40 is configured to be rotatable in the θ direction (rotation direction around the optical axis), and two condensing points P1 branched and condensed by the branch condensing unit 40, The interval M in the Y direction of P2 can be adjusted to be an interval corresponding to the processing width of the planned processing region R. Thereby, it is possible to process an arbitrary scheduled processing region R in one pass without being affected by the processing width of the processing planned region R, and it is possible to increase the processing freedom as well as the processing efficiency.

また、第1の実施形態では、AF装置70及び制御部72によって加工ユニット30と被加工物Wとの相対距離が一定となるように制御されるので、加工品質を加工領域内で一定に保つことができる。   In the first embodiment, since the relative distance between the processing unit 30 and the workpiece W is controlled to be constant by the AF device 70 and the control unit 72, the processing quality is kept constant in the processing region. be able to.

(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described.

図8は、第2の実施形態のレーザ加工装置10Aを示した概略図である。図8において、図1と共通又は類似する構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。   FIG. 8 is a schematic view showing a laser processing apparatus 10A according to the second embodiment. In FIG. 8, components that are the same as or similar to those in FIG.

第1の実施形態では、分岐集光手段40により第1加工光L1sを互いに異なる2つの集光点P1、P2に分岐集光させているのに対し、第2の実施形態では、分岐集光手段40に代えて、単一の集光レンズ46を備えている。   In the first embodiment, the first processing light L1s is branched and condensed at two different focusing points P1 and P2 by the branching and focusing means 40, whereas in the second embodiment, the branching and focusing is performed. Instead of the means 40, a single condenser lens 46 is provided.

なお、第2の実施形態のレーザ加工装置10Aは、分岐集光手段40の代わりに集光レンズ46を備える点を除けば、第1の実施形態と基本的に同様である。   The laser processing apparatus 10A of the second embodiment is basically the same as that of the first embodiment except that a condensing lens 46 is provided instead of the branch condensing means 40.

図8に示すように、第2の実施形態における集光レンズ46は、不図示の移動機構によりZ方向に移動可能に構成されている。移動機構は、制御部72から出力される制御信号に基づき制御され、集光レンズ46をZ方向(上下方向)に移動させるように駆動する。これにより、第1の実施形態と同様に、AF装置70及び制御部72により、加工ユニット30と被加工物Wとの相対距離が一定となるように制御が行われる。   As shown in FIG. 8, the condenser lens 46 in the second embodiment is configured to be movable in the Z direction by a moving mechanism (not shown). The moving mechanism is controlled based on a control signal output from the control unit 72 and drives the condenser lens 46 so as to move in the Z direction (vertical direction). Thus, as in the first embodiment, the AF device 70 and the control unit 72 perform control so that the relative distance between the processing unit 30 and the workpiece W is constant.

また、第2の実施形態における集光レンズ46は、第1加工光L1sを1つの集光点に集光する。そのため、第2の実施形態のレーザ加工装置10Aを用いたレーザ加工方法では、加工予定領域Rに対して直接集光方式加工を行う場合、加工予定領域Rの両側の外縁部のうち、一方の外縁部に集光レンズ46の集光点をあわせて切り込み24aを形成した後、他方の外縁部に集光レンズ46の集光点をあわせて切り込み24bを形成する必要がある。   Moreover, the condensing lens 46 in 2nd Embodiment condenses the 1st process light L1s on one condensing point. Therefore, in the laser processing method using the laser processing apparatus 10 </ b> A of the second embodiment, when the direct focusing method processing is performed on the processing target region R, one of the outer edge portions on both sides of the processing target region R. After the condensing point of the condensing lens 46 is aligned with the outer edge portion to form the cut 24a, the condensing point of the condensing lens 46 needs to be aligned with the other outer edge portion to form the notch 24b.

すなわち、第2の実施形態においては、直接集光方式加工により加工予定領域Rの両側の外縁部にそれぞれ切り込み24a、24bを形成するためには1つのパスではなく2つのパスが必要とされる。しかしながら、第2の実施形態においても、直接集光方式加工により加工予定領域Rの両側の外縁部にそれぞれ切り込み24a、24bを形成してから、液体ジェット方式加工により加工予定領域Rの内側領域を加工するため、第1の実施形態と同様に、レーザ加工に伴って生じる膜の剥離、デブリ、熱の影響を効果的に抑え、加工品質を向上させることが可能となる。   That is, in the second embodiment, in order to form the cuts 24a and 24b at the outer edge portions on both sides of the planned processing region R by direct condensing method processing, two passes instead of one pass are required. . However, also in the second embodiment, the notches 24a and 24b are formed in the outer edge portions on both sides of the planned processing region R by direct condensing method processing, and then the inner region of the processing planned region R is formed by liquid jet processing. Since the processing is performed, as in the first embodiment, it is possible to effectively suppress the influence of film peeling, debris, and heat caused by laser processing, and to improve the processing quality.

(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態について説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described.

図9は、第3の実施形態のレーザ加工装置10Bを示した概略図である。図9において、図8と共通又は類似する構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。   FIG. 9 is a schematic view showing a laser processing apparatus 10B of the third embodiment. In FIG. 9, components that are the same as or similar to those in FIG. 8 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.

第3の実施形態は、第2の実施形態の構成に加えてさらに、偏光ビームスプリッタ36とダイクロイックミラー38との間に配置されたAOD(音響光学素子)48を備えている。   The third embodiment further includes an AOD (acousto-optic element) 48 disposed between the polarization beam splitter 36 and the dichroic mirror 38 in addition to the configuration of the second embodiment.

AOD48は、入射した第1加工光L1sを特定角度、特定周波数で偏向するものである。AOD48では入力する音響周波数を変調させることによって光の出射角を変化させることができるので、第1加工光L1sを空間的に移動させて高速に走査することができる。すなわち、AOD48は、第1加工光L1sが加工予定領域Rの両側の外縁部を時間的にずれたタイミングで交互に走査するように、第1加工光L1sを偏向することができる。AOD48は、光偏向手段の一例である。   The AOD 48 deflects the incident first processing light L1s at a specific angle and a specific frequency. Since the AOD 48 can change the emission angle of light by modulating the input acoustic frequency, the first processing light L1s can be spatially moved and scanned at high speed. That is, the AOD 48 can deflect the first processing light L1s so that the first processing light L1s alternately scans the outer edge portions on both sides of the processing scheduled region R at a timing shifted in time. The AOD 48 is an example of a light deflecting unit.

第3の実施形態のレーザ加工装置10Bを用いたレーザ加工方法では、加工予定領域Rに対して直接集光方式加工が行われる場合、Xθステージ14により被加工物WをX方向に加工送りしながら、AOD48により第1加工光L1sを特定周波数で微小角度だけY方向に高速走査しながら、集光レンズ46により、その走査角度(前述の微小角度)に応じた間隔をあけた状態(Y方向の距離が離れた状態)で被加工物Wの表面上に第1加工光L1sを集光する(光偏向工程)。これにより、集光レンズ46により集光される第1加工光L1sの集光点が加工予定領域Rの両側の外縁部を交互に高速に移動しながら直接集光方式による加工が行われる。   In the laser processing method using the laser processing apparatus 10B of the third embodiment, when the direct focusing method processing is performed on the processing target region R, the workpiece W is processed and fed in the X direction by the Xθ stage 14. However, while the AOD 48 scans the first processing light L1s at a specific frequency at a small angle in the Y direction at high speed, the condensing lens 46 leaves an interval corresponding to the scanning angle (the aforementioned minute angle) (Y direction). The first machining light L1s is condensed on the surface of the workpiece W (light deflection step). As a result, processing by the direct condensing method is performed while the condensing points of the first processing light L1s condensed by the condensing lens 46 alternately move at high speeds on the outer edge portions on both sides of the processing scheduled region R.

したがって、第3の実施形態によれば、AOD48により第1加工光L1sを空間的に移動させて高速に走査しながら直接集光方式加工が行われるので、1つのパスで加工予定領域Rの両側の外縁部に対する直接集光方式加工を行うことが可能となり、第1の実施形態と同様な効果を得ることができる。   Therefore, according to the third embodiment, the first focusing light L1s is spatially moved by the AOD 48, and the direct focusing process is performed while scanning at high speed. It is possible to perform direct condensing method processing on the outer edge portion, and the same effect as in the first embodiment can be obtained.

なお、第3の実施形態では、光偏向手段の一例としてAOD48を備えた構成を示したが、これに限らず、例えば、ガルバノスキャナ、ポリゴンスキャナーなどの光走査手段や他の光学素子を用いた構成としてもよい。   In the third embodiment, the configuration including the AOD 48 is shown as an example of the light deflecting unit. However, the configuration is not limited to this. For example, an optical scanning unit such as a galvano scanner or a polygon scanner, or another optical element is used. It is good also as a structure.

(第4の実施形態)
次に、第4の実施形態について説明する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described.

図10は、第4の実施形態のレーザ加工装置10Cを示した概略図である。図10において、図9と共通又は類似する構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。   FIG. 10 is a schematic view showing a laser processing apparatus 10C according to the fourth embodiment. In FIG. 10, the same or similar components as those in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

第4の実施形態は、第2の実施形態に加えてさらに、空間光変調器50及び複数のミラー52A〜52Cを備えている。   In addition to the second embodiment, the fourth embodiment further includes a spatial light modulator 50 and a plurality of mirrors 52A to 52C.

空間光変調器50としては、例えば、反射型液晶(LCOS:Liquid Crystal on Silicon)の空間光変調器(SLM:Spatial Light Modulator)が用いられる。空間光変調器50の動作、及び空間光変調器50で呈示されるホログラムパターンは、制御部72によって制御される。なお、空間光変調器50の具体的な構成や空間光変調器50で呈示されるホログラムパターンについては既に公知であるため、ここでは詳細な説明を省略する。   As the spatial light modulator 50, for example, a reflective liquid crystal (LCOS) spatial light modulator (SLM) is used. The operation of the spatial light modulator 50 and the hologram pattern presented by the spatial light modulator 50 are controlled by the control unit 72. Note that a specific configuration of the spatial light modulator 50 and a hologram pattern presented by the spatial light modulator 50 are already known, and thus detailed description thereof is omitted here.

制御部72は、空間光変調器50の動作を制御し、所定のホログラムパターンを空間光変調器50に呈示させる。具体的には、被加工物Wの表面上において第1加工光L1sが集光レンズ46により互いに異なる2つの集光点P1、P2(図2参照)に集光されるように、第1加工光L1sを変調するためのホログラムパターンを空間光変調器50に呈示させる。なお、ホログラムパターンは、第1加工光L1sの波長や集光レンズ46等に基づいて予め導出され、制御部72に記憶されている。   The controller 72 controls the operation of the spatial light modulator 50 and causes the spatial light modulator 50 to present a predetermined hologram pattern. Specifically, the first processing light L1s is condensed on two different condensing points P1 and P2 (see FIG. 2) by the condensing lens 46 on the surface of the workpiece W. A hologram pattern for modulating the light L1s is presented to the spatial light modulator 50. The hologram pattern is derived in advance based on the wavelength of the first processing light L1s, the condensing lens 46, and the like, and is stored in the control unit 72.

かかる構成により、空間光変調器50に入射された第1加工光L1sは、空間光変調器50に呈示された所定のホログラムパターンに従って変調される。その際、制御部72は、被加工物Wの表面において第1加工光L1sが集光レンズ46により互いに異なる2つの集光点P1、P2に集光されるように、第1加工光L1sを変調するためのホログラムパターンを空間光変調器50に呈示させる制御を行う。   With this configuration, the first processing light L1s incident on the spatial light modulator 50 is modulated according to a predetermined hologram pattern presented on the spatial light modulator 50. At that time, the control unit 72 causes the first processing light L1s to be condensed on two condensing points P1 and P2 different from each other by the condensing lens 46 on the surface of the workpiece W. Control for causing the spatial light modulator 50 to present a hologram pattern for modulation is performed.

空間光変調器50から出射された第1加工光L1sは、ミラー52A〜52Cによって順次反射された後、ダイクロイックミラー38を透過し、集光レンズ46に入射される。そして、集光レンズ46に入射された第1加工光L1sは、集光レンズ46により被加工物Wの表面において第1加工光L1sが集光レンズ46により互いに異なる2つの集光点P1、P2に集光される。   The first processed light L1s emitted from the spatial light modulator 50 is sequentially reflected by the mirrors 52A to 52C, then passes through the dichroic mirror 38 and is incident on the condenser lens 46. Then, the first processing light L1s incident on the condensing lens 46 is two condensing points P1 and P2 that are different from each other by the condensing lens 46 on the surface of the workpiece W by the condensing lens 46. It is condensed to.

第4の実施形態のレーザ加工装置10Cを用いたレーザ加工方法では、空間光変調器50により第1加工光L1sが被加工物Wの表面上において集光レンズ46により互いに異なる2つの集光点P1、P2に集光されるので、1つのパスで加工予定領域Rの両側の外縁部に対する直接集光方式加工を行うことが可能となり、第1の実施形態と同様な効果を得ることができる。   In the laser processing method using the laser processing apparatus 10 </ b> C of the fourth embodiment, two condensing points where the first processing light L <b> 1 s is different from each other by the condensing lens 46 on the surface of the workpiece W by the spatial light modulator 50. Since the light is focused on P1 and P2, it is possible to perform direct light focusing processing on the outer edge portions on both sides of the processing target region R in one pass, and the same effect as in the first embodiment can be obtained. .

なお、上述した各実施形態では、Xθステージ14により被加工物WをX方向に移動可能かつθ方向に回転可能とし、加工ユニット30をY方向及びZ方向に移動可能とした構成を示したが、被加工物Wと加工ユニット30とがX方向、Y方向、Z方向、及びθ方向に相対的に移動または回転可能に構成されていればよく、本実施形態とは異なる他の態様を適宜採用することができる。   In each of the above-described embodiments, the configuration in which the workpiece W can be moved in the X direction and can be rotated in the θ direction by the Xθ stage 14 and the processing unit 30 can be moved in the Y direction and the Z direction has been described. As long as the workpiece W and the processing unit 30 are configured to be relatively movable or rotatable in the X direction, the Y direction, the Z direction, and the θ direction, other aspects different from the present embodiment may be appropriately used. Can be adopted.

また、上述した各実施形態では、1つの装置で直接集光方式加工と液体ジェット方式加工とを実現した構成を示したが、これらの加工は別の装置で実現されていてもよい。   Moreover, although each embodiment mentioned above showed the structure which implement | achieved the direct condensing type | mold process and the liquid jet system process with one apparatus, these processes may be implement | achieved with another apparatus.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。   The embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above examples, and various improvements and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. .

10…レーザ加工装置、12…レーザ光源、14…Xθステージ、16…液体供給手段、20…基材層、21…中間層、22…表面膜、24a、24b…切れ込み、26…加工溝、30…加工ユニット、32…光量調整手段、34…偏光調整手段、36…偏光ビームスプリッタ、38…ダイクロイックミラー、40…分岐集光手段、42…ミラー、44…ビーム形状整形手段、46…集光レンズ、48…AOD、50…空間光変調器、52…ミラー、60…加工ヘッド、62…集光レンズ、64…透過ガラス、66…液体チャンバ、68…液体ジェット噴射ノズル、70…AF装置、72…制御部、L1…加工用レーザ光、L1s…第1加工光、L1p…第2加工光、L2…AF光、J…液体ジェット   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Laser processing apparatus, 12 ... Laser light source, 14 ... X (theta) stage, 16 ... Liquid supply means, 20 ... Base material layer, 21 ... Intermediate | middle layer, 22 ... Surface film, 24a, 24b ... Notch, 26 ... Process groove, 30 ... Processing unit, 32 ... Light quantity adjusting means, 34 ... Polarization adjusting means, 36 ... Polarized beam splitter, 38 ... Dichroic mirror, 40 ... Branch condensing means, 42 ... Mirror, 44 ... Beam shape shaping means, 46 ... Condensing lens 48 ... AOD, 50 ... Spatial light modulator, 52 ... Mirror, 60 ... Processing head, 62 ... Condensing lens, 64 ... Transmission glass, 66 ... Liquid chamber, 68 ... Liquid jet injection nozzle, 70 ... AF device, 72 ... Control part, L1 ... Processing laser light, L1s ... First processing light, L1p ... Second processing light, L2 ... AF light, J ... Liquid jet

Claims (13)

加工用レーザ光を出射するレーザ光源と、前記加工用レーザ光を用いて被加工物をレーザ加工する加工ユニットと、前記加工ユニットと前記被加工物とを相対移動させる移動手段とを有するレーザ加工装置であって、
前記加工ユニットは、
前記レーザ光源から出射された前記加工用レーザ光を第1のレーザ光と第2のレーザ光とに分岐する光分岐手段と、
前記移動手段により前記加工ユニットに対して第1の方向に相対移動する前記被加工物に対し、前記第1の方向に沿った加工予定領域のうち前記第1の方向に直交する第2の方向の両側の外縁部に前記第1のレーザ光を集光する直接集光手段と、
前記移動手段により前記加工ユニットに対して前記第1の方向に相対移動する前記被加工物に対し、加圧液体を液体ジェットにて噴射し、かつ前記液体ジェットを導波路として利用して前記第2のレーザ光を前記加工予定領域のうち前記両側の外縁部に挟まれた内側領域に照射する加工ヘッドと、
を備えるレーザ加工装置。
Laser processing comprising: a laser light source that emits a processing laser beam; a processing unit that laser-processes a workpiece using the processing laser beam; and a moving unit that relatively moves the processing unit and the workpiece. A device,
The processing unit is
Light branching means for branching the processing laser light emitted from the laser light source into a first laser light and a second laser light;
A second direction orthogonal to the first direction in the planned processing area along the first direction with respect to the workpiece that moves relative to the processing unit in the first direction by the moving means. Direct condensing means for condensing the first laser light on outer edge portions on both sides of
A pressurized liquid is ejected by a liquid jet to the workpiece that moves relative to the machining unit in the first direction by the moving means, and the liquid jet is used as a waveguide. A processing head that irradiates the inner region sandwiched between the outer edge portions on both sides of the processing scheduled region,
A laser processing apparatus comprising:
前記直接集光手段は、前記加工予定領域の前記両側の外縁部に前記第1のレーザ光を分岐集光する分岐集光手段を有する、
請求項1に記載のレーザ加工装置。
The direct condensing means includes branch condensing means for branching and condensing the first laser light at outer edge portions on both sides of the processing planned area.
The laser processing apparatus according to claim 1.
前記分岐集光手段は、前記加工予定領域の前記第2の方向の幅に応じて、分岐集光した前記第1のレーザ光の2つの集光点の前記第2の方向の距離を調整可能に構成される、
請求項2に記載のレーザ加工装置。
The branching and condensing means can adjust the distance in the second direction of the two condensing points of the first laser beam branched and condensed according to the width in the second direction of the planned processing region. Composed of,
The laser processing apparatus according to claim 2.
前記分岐集光手段は空間光変調器からなる、
請求項2に記載のレーザ加工装置。
The branch condensing means comprises a spatial light modulator.
The laser processing apparatus according to claim 2.
前記直接集光手段は、前記第1のレーザ光が前記加工予定領域の前記両側の外縁部を時間的にずれたタイミングで交互に走査するように、前記第1のレーザ光を偏向する光偏向手段を有する、
請求項1に記載のレーザ加工装置。
The direct condensing means deflects the first laser light so that the first laser light alternately scans the outer edge portions on both sides of the processing scheduled area at a timing shifted in time. Having means,
The laser processing apparatus according to claim 1.
前記光偏向手段は音響光学素子からなる、
請求項5に記載のレーザ加工装置。
The light deflection means comprises an acousto-optic element;
The laser processing apparatus according to claim 5.
直接集光手段に対して第1の方向に相対移動する被加工物に対し、前記第1の方向に沿った加工予定領域のうち前記第1の方向に直交する第2の方向の両側の外縁部に前記直接集光手段により第1のレーザ光を集光する第1のレーザ加工工程と、
加工ヘッドに対して前記第1の方向に相対移動する前記被加工物に対し、加工ヘッドから加圧液体を液体ジェットにて噴射し、かつ前記液体ジェットを導波路として利用して第2のレーザ光を前記加工予定領域のうち前記両側の外縁部に挟まれた内側領域に照射する第2のレーザ加工工程と、
を備えるレーザ加工方法。
Outer edges on both sides of the second direction orthogonal to the first direction in the planned processing area along the first direction with respect to the workpiece that moves relative to the direct light collecting means in the first direction. A first laser processing step of condensing the first laser light on the part by the direct condensing means,
A second laser that ejects pressurized liquid from the processing head by a liquid jet to the workpiece that moves relative to the processing head in the first direction, and uses the liquid jet as a waveguide. A second laser processing step of irradiating the inner region sandwiched between the outer edge portions on both sides of the processing scheduled region;
A laser processing method comprising:
レーザ光源から出射された加工用レーザ光を前記第1のレーザ光と前記第2のレーザ光とに分岐する光分岐工程を備える、
請求項7に記載のレーザ加工方法。
A light branching step of branching the processing laser light emitted from the laser light source into the first laser light and the second laser light;
The laser processing method according to claim 7.
前記第1のレーザ加工工程は、前記加工予定領域の前記両側の外縁部に前記第1のレーザ光を分岐集光する分岐集光工程を有する、
請求項8に記載のレーザ加工方法。
The first laser processing step includes a branching and condensing step of branching and condensing the first laser light at outer edge portions on both sides of the processing planned region.
The laser processing method according to claim 8.
前記分岐集光工程は、前記加工予定領域の前記第2の方向の幅に応じて、分岐集光した前記第1のレーザ光の2つの集光点の前記第2の方向の距離を調整する調整工程を有する、
請求項9に記載のレーザ加工方法。
In the branching and condensing step, the distance in the second direction between the two condensing points of the first laser beam branched and condensed is adjusted according to the width in the second direction of the planned processing region. Having an adjustment step,
The laser processing method according to claim 9.
前記分岐集光工程は、空間光変調器を用いて前記第1のレーザ光を分岐集光する、
請求項9に記載のレーザ加工方法。
The branching and condensing step branches and condenses the first laser light using a spatial light modulator.
The laser processing method according to claim 9.
前記第1のレーザ加工工程は、前記第1のレーザ光が前記加工予定領域の前記両側の外縁部を時間的にずれたタイミングで交互に走査するように、前記第1のレーザ光を偏向する光偏向工程を有する、
請求項7に記載のレーザ加工方法。
In the first laser processing step, the first laser light is deflected so that the first laser light alternately scans the outer edge portions on both sides of the processing scheduled region at a timing shifted in time. Having a light deflection step,
The laser processing method according to claim 7.
前記光偏向工程は、音響光学素子を用いて前記第1のレーザ光を偏向する、
請求項12に記載のレーザ加工方法。
The light deflection step deflects the first laser beam using an acousto-optic element.
The laser processing method according to claim 12.
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