JP5240272B2 - Laser processing apparatus, the method of division processing method and workpiece of the workpiece - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for machining a divided body, surely dividing workpiece. <P>SOLUTION: A light path extending from a light source, which emits a pulsed-laser-beam of a pulse width of psec order, to a stage is partially split into first and second light paths. For each unit pulsed beam, a length of second light path is set so that a second half pulsed beam travelling along the latter is delayed with respect to a first half pulsed beam travelling along the former. The irradiation region of the first half pulsed beam accords with that of the second half pulsed beam, and a worked surface is irradiated with the pulsed laser beam to discretely form the irradiation regions for respective unit pulsed beams, so that cleavage or parting of the workpiece is generated between the irradiation regions to form starting points for dividing to the workpiece. <P>COPYRIGHT: (C)2012,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、レーザー光を照射して被加工物を加工するレーザー加工方法およびこれに用いるレーザー加工装置に関する。 The present invention relates to a laser processing apparatus using a laser processing method and to processing a workpiece by irradiating a laser beam.

パルスレーザー光を照射して被加工物を加工する技術(以下、単にレーザー加工もしくはレーザー加工技術とも称する)として種々のものがすでに公知である(例えば、特許文献1ないし特許文献4参照)。 Techniques for processing the by irradiating the workpiece with a pulsed laser beam (hereinafter, simply referred to as laser processing or laser processing techniques) are already known various ones as (for example, see Patent Documents 1 to 4).

特許文献1に開示されているのは、被加工物たるダイを分割する際に、レーザーアブレーションにより分割予定線に沿って断面V字形の溝(ブレイク溝)を形成し、この溝を起点としてダイを分割する手法である。 Disclosed in Patent Document 1, when dividing a workpiece serving as a die, along the dividing line by laser ablation to form a groove (break groove) of a V-shaped cross section, the die the groove as the starting point it is a technique to split the. 一方、特許文献2に開示されているのは、デフォーカス状態のレーザー光を被加工物(被分割体)の分割予定線に沿って照射することにより被照射領域に周囲よりも結晶状態の崩れた断面略V字形の融解改質領域(変質領域)を生じさせ、この融解改質領域の最下点を起点として被加工物を分割する手法である。 Meanwhile, what is disclosed in the patent document 2, collapse of the crystalline state than in the surrounding the irradiated region by irradiating along the laser beam defocus state the dividing line of the workpiece (object to be divided body) and a substantially cause melting alteration region (modified region) of the V-shape, it is a technique for dividing a workpiece the lowermost point of the melting alteration region as a starting point.

特許文献1および特許文献2に開示の技術を用いて分割起点を形成する場合はいずれも、その後の分割が良好に行われるために、レーザー光の走査方向である分割予定線方向に沿って均一な形状のV字形断面(溝断面もしくは変質領域断面)を形成することが、重要である。 Any case of forming division originating points using the technique disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, for subsequent division performed well, along the dividing line direction is the scanning direction of the laser beam uniform it is important to form such a V-shaped cross-sectional shape (groove cross section or altered region cross section). そのための対応として、例えば、1パルスごとのレーザー光の被照射領域(ビームスポット)が前後で重複するようにレーザー光の照射が制御される。 In response to that, for example, irradiation of a laser beam as the irradiated area of ​​the laser beam for each pulse (beam spots) are overlapped before and after is controlled.

例えば、レーザー加工の最も基本的なパラメータである、繰り返し周波数(単位kHz)をRとし、走査速度(単位mm/sec)をVとするとき、両者の比V/Rがビームスポットの中心間隔となるが、特許文献1および特許文献2に開示の技術においては、ビームスポット同士に重なりが生じるよう、V/Rが1μm以下となる条件で、レーザー光の照射および走査が行われる。 For example, the most basic parameters of laser processing, a repetition frequency (unit kHz) and R, when the scanning speed (unit mm / sec) is by V, both of the ratio V / R and the center-to-center spacing of the beam spots made, but in the technique disclosed in Patent documents 1 and 2, so that overlaps the beam spot between occurs under the conditions V / R is 1μm or less, irradiation and scanning of the laser light is performed.

また、特許文献3には、表面に積層部を有する基板の内部に集光点を合わせてレーザー光を照射することによって基板内部に改質領域を形成し、この改質領域を切断の起点とする態様が開示されている。 Further, Patent Document 3, a modified region formed within the substrate by irradiating a laser beam while locating a converging point within the substrate having a laminated portion on the surface, and a starting point for cutting the modified region manner of are disclosed.

また、特許文献4には、1つの分離線に対して複数回のレーザー光走査を繰り返し、分離線方向に連続する溝部および改質部と、分離線方向に連続しない内部改質部とを深さ方向の上下に形成する態様が開示されている。 Further, Patent Document 4, the depth repeated a plurality of times of scanning of laser beam, and the groove portion and the reforming portion continuous to the separation line direction and internal reforming unit to a separation line direction non-contiguous with respect to one separation line It discloses embodiments for forming the vertical direction is.

一方、特許文献5には、パルス幅がpsecオーダーという超短パルスのレーザー光を用いた加工技術であって、パルスレーザー光の集光スポット位置を調整することにより、被加工物(板体)の表層部位から表面に至って微小クラックが群生した微小な溶解痕を形成し、これらの溶解痕の連なった線状の分離容易化領域を形成する態様が開示されている。 On the other hand, Patent Document 5, the pulse width of a processing technique using a laser beam of ultra-short pulses of psec order, by adjusting the focusing spot position of the pulse laser beam, the workpiece (plate member) microcracks form a minute dissolution marks were bunched reached from the surface layer portion on the surface, aspects of forming a linear easily separable region where continuous of these dissolution traces are disclosed.

特開2004−9139号公報 JP 2004-9139 JP 国際公開第2006/062017号 International Publication No. WO 2006/062017 特開2007−83309号公報 JP 2007-83309 JP 特開2008−98465号公報 JP 2008-98465 JP 特開2005−271563号公報 JP 2005-271563 JP

レーザー光により分割起点を形成し、その後、ブレーカーにより分割を行うという手法は、従来より行われている機械的切断法であるダイヤモンドスクライビングと比較して、自動性・高速性・安定性・高精度性において有利である。 Forming division originating points by laser beam, then technique of performing division by breaker, as compared with diamond scribing is a mechanical cutting method which is conventionally performed, automaticity, high speed and stability and high accuracy it is advantageous in sex.

しかしながら、レーザー光による分割起点の形成を従来の手法にて行った場合、レーザー光が照射された部分に、いわゆる加工痕(レーザー加工痕)が形成されることが不可避であった。 However, when performing formation of division originating points by laser light in a conventional technique, the portion irradiated with the laser light, a so-called processing marks (laser processing marks) that is formed was inevitable. 加工痕とは、レーザー光が照射された結果、照射前とは材質や構造が変化した変質領域である。 And processing marks as a result of the laser beam is irradiated, and before irradiation are affected region where the material and structure has changed. 加工痕の形成は、通常、分割されたそれぞれの被加工物(分割素片)の特性等に悪影響を与えるために、なるべく抑制されることが好ましい。 Formation of working mark is generally to adversely affect the characteristics of the divided respective workpiece (divided piece), it is preferable that as much as possible suppressed.

例えば、サファイアなどの硬脆性かつ光学的に透明な材料からなる基板の上にLED構造などの発光素子構造を形成した被加工物を、特許文献2に開示されているような従来のレーザー加工によってチップ単位に分割することで得られた発光素子のエッジ部分(分割の際にレーザー光の照射を受けた部分)においては、幅が数μm程度で深さが数μm〜数十μm程度の加工痕が連続的に形成されてなる。 For example, a workpiece to form a light-emitting element structure such as an LED structure on a substrate made of hard and brittle and optically transparent material such as sapphire, by conventional laser processing as disclosed in Patent Document 2 edge of the light-emitting devices obtained by dividing into chips in (the portion that receives the laser light irradiation at the time of split), the processing width is at a depth of about several μm is about several μm~ several tens μm marks, which are continuously formed. 係る加工痕が、発光素子内部で生じた光を吸収してしまい、素子からの光の取り出し効率を低下させてしまうという問題がある。 Processing trail of the, will absorb the light generated inside the light-emitting element, there is a problem that reduces the efficiency of light extraction from the device. 特に、屈折率の高いサファイア基板を用いた発光素子構造の場合に係る問題が顕著である。 In particular, it is notable problem related to the case of the light emitting element structure using the high refractive index sapphire substrate.

本発明の発明者は、鋭意検討を重ねた結果、被加工物にレーザー光を照射して分割起点を形成するにあたって、該被加工物の劈開性もしくは裂開性を利用することで、加工痕の形成が好適に抑制されるとの知見を得た。 The inventors of the present invention is a result of extensive study, in forming a division starting point by irradiating a laser beam to the workpiece, by utilizing the cleavage or parting of the workpiece, machining traces formation of knowledge was obtained with the appropriately suppressed. 加えて、係る加工には超短パルスのレーザー光を用いることが好適であるとの知見を得た。 In addition, the processing according to obtain a knowledge that it is preferable to use laser beam of ultra-short pulses.

特許文献1ないし特許文献5においては、被加工物の劈開性もしくは裂開性を利用する分割起点の形成態様について、何らの開示も示唆もなされてはいない。 In Patent Documents 1 to 5, the formation of the division originating points utilizing cleavage or parting of the workpiece and are not made or suggested any disclosure.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、加工痕の形成が抑制されるとともに、被加工物の分割がより確実に実現される分割起点の形成が可能となる、被分割体の加工方法、およびこれに用いるレーザー加工装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, with the formation of machining marks is suppressed, it is possible to form a division starting point divided workpiece is achieved more reliably, the processing of the divided body how and to provide a laser processing apparatus used, and thereto.

上記課題を解決するため、請求項1の発明は、パルスレーザー光を発する光源と、被加工物が載置されるステージと、を備えるレーザー加工装置であって、前記パルスレーザー光が、パルス幅がpsecオーダーの超短パルス光であり、前記光源から前記ステージに至る前記パルスレーザー光の光路が、途中において第1の光路と第2の光路とに部分的に分岐し、その後合流するように設けられてなり、前記第2の光路の光路長を可変可能な光路長調整手段をさらに備え、前記光源から出射された前記パルスレーザー光が、前記第1の光路を進む第1のレーザー光と前記第2の光路を進む第2のレーザー光とに分岐し、かつ、前記パルスレーザー光の単位パルス光が、前記第1のレーザー光の単位パルス光である第1の半パルス光と前記第2 To solve the above problems, the invention of claim 1, a light source for emitting a pulsed laser beam, a laser processing apparatus comprising a stage which workpiece is placed, the pulsed laser light, the pulse width There is ultrashort pulse light psec order, so that the optical path of the pulsed laser beam reaching the stage from the light source, partially branched into the first optical path and a second optical path in the middle, and then merges provided it by further comprising a variable capable optical path length adjusting means of the optical path length of said second optical path, the pulse laser light emitted from the light source, a first laser beam traveling in the first optical path branches into a second laser beam traveling in the second optical path, and a unit pulsed beam of the pulsed laser light, the first semi-pulsed light is a unit pulsed light of the first laser beam first 2 レーザー光の単位パルス光である第2の半パルス光とに分岐すると定義するときに、前記光路長調整手段は、合流後の前記光路において前記第2の半パルス光が前記第1の半パルス光よりも前記単位パルス光の半値幅の1倍以上2倍以下の遅延時間だけ遅延するように前記第2の光路の光路長を設定してなるとともに前記第2のレーザー光の強度を調整する強度調整手段をさらに備え、前記強度調整手段は、前記第2のレーザー光の強度が前記第1のレーザー光の強度よりも小さくなるように前記第2のレーザー光の強度を調整し、前記ステージに前記被加工物を載置した状態で、前記ステージを移動させつつ前記パルスレーザー光を前記被加工物に照射することにより、前記個々の単位パルス光についての前記第1の半パルス光と前記 When defining the branches into the second and half light pulse is a unit pulsed beam of laser light, the optical path length adjusting means, the in the optical path after the confluence second half light pulse is the first half pulse together than the light obtained by setting the optical path length of the second optical path so as to delay by two times the delay time by more than an order of magnitude than the half width of the unit pulse light, adjusting the intensity of said second laser beam further comprising an intensity adjusting means for the strength adjusting means adjusts the intensity of the second laser beam such that the intensity of the second laser beam is smaller than the intensity of the first laser beam, wherein while placing the workpiece on the stage, by irradiating the pulsed laser beam while moving said stage in said workpiece, said first half light pulse for said each unit pulsed beam said 2の半パルス光の被照射領域を前記被加工物の被加工面において実質的に同一としつつ、前記被加工物の被加工面において前記個々の単位パルス光ごとの前記被照射領域を離散的に形成する、ことを特徴とする。 While substantially the same in 2 of the irradiated area of ​​the semi-light pulse to be processed surface of the workpiece, discrete the irradiated region of each of the individual unit pulsed beam at the processing surface of the workpiece formed, characterized in that.

請求項の発明は、 パルスレーザー光を発する光源と、被加工物が載置されるステージと、を備えるレーザー加工装置であって、 前記パルスレーザー光が、パルス幅がpsecオーダーの超短パルス光であり、前記光源から前記ステージに至る前記パルスレーザー光の光路が、途中において第1の光路と第2の光路とに部分的に分岐し、その後合流するように設けられてなり、前記第2の光路の光路長を可変可能な光路長調整手段をさらに備え、前記光源から出射された前記パルスレーザー光が、前記第1の光路を進む第1のレーザー光と前記第2の光路を進む第2のレーザー光とに分岐し、かつ、前記パルスレーザー光の単位パルス光が、前記第1のレーザー光の単位パルス光である第1の半パルス光と前記第2のレーザー光の単位パルス According to a second aspect of the invention, a light source for emitting a pulsed laser beam, a laser processing apparatus comprising a stage which workpiece is placed, the pulsed laser light, the pulse width is psec order ultrashort pulse a light, the optical path of the pulsed laser beam reaching the stage from the light source, the first partially branched into the optical path and a second optical path in the middle, it is provided so as to subsequently merge, said first the optical path length of the second optical path further includes a variable capable optical path length adjusting means, the pulsed laser light emitted from the light source, advances the first first and the second optical path a laser beam traveling in the optical path of the branches into a second laser beam, and a unit pulsed beam of the pulsed laser beam, said first first unit pulse of half the pulse light and the second laser beam is a unit pulsed beam of the laser beam である第2の半パルス光とに分岐すると定義するときに、前記光路長調整手段は、合流後の前記光路において前記第2の半パルス光が前記第1の半パルス光に対して前記単位パルス光の半値幅の1倍以上2倍以下の遅延時間だけ遅延するように、前記第2の光路の光路長を設定してなるとともに、前記第2のレーザー光のフォーカスを調整するフォーカス調整手段をさらに備え、前記フォーカス調整手段は、前記第2のレーザー光のビーム径が前記第1のレーザー光のビーム径よりも大きくなるように前記第2のレーザー光のフォーカスを調整し、前記ステージに前記被加工物を載置した状態で、前記ステージを移動させつつ前記パルスレーザー光を前記被加工物に照射することにより、前記個々の単位パルス光についての前記第1の半パ When defining the second branch to the half light pulse is, the optical path length adjusting means, the unit the second half light pulse is relative to the first half light pulse in the optical path after the confluence only to delay than twice the delay time by more than an order of magnitude than the half-width of the pulse light, the second with formed by setting the optical path length of the optical path, focus adjustment means for adjusting the focus of the second laser beam further comprising a pre-Symbol focus adjusting means, the second beam diameter of the laser beam by adjusting the second laser beam focus to be larger than the beam diameter of the first laser beam, said stage wherein in a state of mounting a workpiece by irradiating the pulsed laser beam while moving said stage in said workpiece, said first half path for said each unit pulse light ス光と前記第2の半パルス光の被照射領域を前記被加工物の被加工面において実質的に同一としつつ、前記被加工物の被加工面において前記個々の単位パルス光ごとの前記被照射領域を離散的に形成する、ことを特徴とする。 The scan light and the irradiated region of the second half light pulse with substantially the same in the processed surface of the workpiece, said each of the individual unit pulsed beam at the processing surface of the workpiece the object discretely form irradiation regions, and wherein the.

請求項の発明は、被加工物に分割起点を形成するための加工方法であって、パルス幅がpsecオーダーの超短パルス光であるパルスレーザー光を出射する光源から被加工物を載置するステージに至る光路を、途中において第1の光路と第2の光路とに部分的に分岐し、その後合流するように設ける光路設定工程と、前記光源から出射された前記パルスレーザー光が、前記第1の光路を進む第1のレーザー光と前記第2の光路を進む第2のレーザー光とに分岐され、かつ、前記パルスレーザー光の単位パルス光が、前記第1のレーザー光の単位パルス光である第1の半パルス光と前記第2のレーザー光の単位パルス光である第2の半パルス光とに分岐されると定義するときに、前記第2の半パルス光を前記第1の半パルス光よりも遅延する The invention according to claim 3, a processing method for forming division originating points in a workpiece, placing a workpiece from a light source having a pulse width emits a pulsed laser beam is an ultrashort pulse light psec order an optical path to the stage for the first partially branched into the optical path and a second optical path in the middle, then the optical path setting step of providing to merge, the pulsed laser light emitted from the light source, the is branched into a second laser light traveling a first first and the second optical path a laser beam traveling the optical path of, and, unit pulsed beams of said pulsed laser beam, unit pulse of the first laser beam when defining the branches into the first second and half light pulse is a unit pulsed beam of the semi-pulse light and the second laser beam is light, the said second half light pulse first to delay than a half pulse light of うに前記第2の光路の光路長を設定する光路長調整工程と、 前記第2のレーザー光の強度を調整する強度調整工程と、前記被加工物を前記ステージに載置する載置工程と、前記パルスレーザー光を、前記個々の単位パルス光についての前記第1の半パルス光と前記第2の半パルス光の被照射領域が同一となり、かつ、前記個々の単位パルス光ごとの前記被照射領域が前記被加工物の被加工面において離散的に形成されるように前記被加工物に照射することによって、前記被照射領域同士の間で前記被加工物の劈開もしくは裂開を生じさせることで、前記被加工物に分割のための起点を形成する照射工程と、を備え、前記光路長調整工程においては、前記第2の半パルス光を前記第1の半パルス光に対して前記単位パルス光の半値幅の1倍以 An optical path length adjusting step of setting a sea urchin optical path length of said second optical path, and the intensity adjusting step of adjusting the intensity of said second laser beam, and a placing step of placing the workpiece on the stage, the pulsed laser beam, the first irradiated region of the semi-light pulse and the second half light pulse for said each unit pulsed beam is the same, and the irradiation target for each of the individual unit pulsed beam by irradiating the workpiece as regions are discretely formed in the work surface of the workpiece, to cause cleavage or parting of said workpiece between between the irradiation regions in the and a radiation step of forming a starting point for splitting the workpiece, in the optical path length adjusting step, the unit of the second half light pulse to the first half light pulse 1 more than double of the half-width of the pulse light 2倍以下の遅延時間だけ遅延させるように、前記第2の光路の光路長を設定し、前記強度調整工程においては、前記第2のレーザー光の強度が前記第1のレーザー光の強度よりも小さくなるように前記第2のレーザー光の強度を調整する、ことを特徴とする。 By twice or less the delay time to delay the second set the optical path length of the optical path, in the intensity adjusting step, than the intensity of the intensity of the second laser beam wherein the first laser beam the intensity of the second laser beam is adjusted to be smaller, and wherein the.

請求項の発明は、 被加工物に分割起点を形成するための加工方法であって、 パルス幅がpsecオーダーの超短パルス光であるパルスレーザー光を出射する光源から被加工物を載置するステージに至る光路を、途中において第1の光路と第2の光路とに部分的に分岐し、その後合流するように設ける光路設定工程と、前記光源から出射された前記パルスレーザー光が、前記第1の光路を進む第1のレーザー光と前記第2の光路を進む第2のレーザー光とに分岐され、かつ、前記パルスレーザー光の単位パルス光が、前記第1のレーザー光の単位パルス光である第1の半パルス光と前記第2のレーザー光である第2の半パルス光とに分岐されると定義するときに、前記第2の半パルス光を前記第1の半パルス光よりも遅延するように前記第2 The invention according to claim 4, a processing method for forming division originating points in a workpiece, placing a workpiece from a light source having a pulse width emits a pulsed laser beam is an ultrashort pulse light psec order an optical path to the stage for the first partially branched into the optical path and a second optical path in the middle, then the optical path setting step of providing to merge, the pulsed laser light emitted from the light source, the is branched into a second laser light traveling a first first and the second optical path a laser beam traveling the optical path of, and, unit pulsed beams of said pulsed laser beam, unit pulse of the first laser beam when defining the branches into the first second and half light pulse is the second laser light and the half-pulse light is light, the second half light pulse the first half light pulse It said to delay than the second 光路の光路長を設定する光路長調整工程と、前記第2のレーザー光のフォーカスを調整するフォーカス調整工程と、 前記被加工物を前記ステージに載置する載置工程と、前記パルスレーザー光を、前記個々の単位パルス光についての前記第1の半パルス光と前記第2の半パルス光の被照射領域が実質的に同一となり、かつ、前記個々の単位パルス光ごとの前記被照射領域が前記被加工物の被加工面において離散的に形成されるように前記被加工物に照射することによって、前記被照射領域同士の間で前記被加工物の劈開もしくは裂開を生じさせることで、前記被加工物に分割のための起点を形成する照射工程と、を備え、前記光路長調整工程においては、前記第2の半パルス光を前記第1の半パルス光に対して前記単位パルス光の半値幅の An optical path length adjusting step of setting the optical path length of the optical path, and a focus adjustment step of adjusting the focus of the second laser beam, and a placing step of placing the workpiece on the stage, the pulsed laser beam the irradiated region of the for the individual unit pulsed beams first half light pulse and the second half light pulse becomes substantially the same, and the irradiated region of each of the individual unit pulsed beam is wherein by irradiating the workpiece to be discretely formed in the processed surface of the workpiece, said by causing cleavage or parting of the workpiece between the irradiation regions together, and an irradiation step of forming a starting point for splitting the workpiece, in the optical path length adjusting step, the unit pulsed beam of the second half light pulse to the first half light pulse full width at half maximum of the 倍以上2倍以下の遅延時間だけ遅延させるように、前記第2の光路の光路長を設定し、前記フォーカス調整工程においては、前記第2のレーザー光のビーム径が前記第1のレーザー光のビーム径よりも大きくなるように前記第2のレーザー光のフォーカスを調整する、ことを特徴とする。 By twice or less the delay time or times to delay, to set the optical path length of said second optical path, in the focus adjusting process, the beam diameter of the second laser beam of said first laser beam adjusting the focus of the to be larger than the beam diameter second laser beam, characterized in that.

請求項の発明は、請求項3または請求項に記載の加工方法であって、異なる前記単位パルス光によって形成する少なくとも2つの被照射領域を、前記被加工物の劈開もしくは裂開容易方向において隣り合うように形成する、ことを特徴とする。 The invention of claim 5 is the processing method according to claim 3 or claim 4, at least two irradiation regions are formed by different said unit pulsed beams, cleaved or cleavage easy axis of the workpiece formed to so as to be adjacent in, characterized in that.

請求項の発明は、請求項に記載の加工方法であって、全ての前記被照射領域を、前記被加工物の劈開もしくは裂開容易方向に沿って形成する、ことを特徴とする。 The invention of claim 6 is a processing method according to claim 5, all the irradiation regions are formed along the cleavage or parting easy direction of the workpiece, it is characterized.

請求項の発明は、請求項に記載の加工方法であって、前記少なくとも2つの被照射領域の形成を、前記被加工物の相異なる2つの前記劈開もしくは裂開容易方向において交互に行う、ことを特徴とする。 The invention of claim 7 is a processing method according to claim 5, performs the formation of at least two irradiation regions, alternately in two different said cleaved or parting easy axis of the workpiece , characterized in that.

請求項の発明は、請求項3ないし請求項のいずれかに記載の加工方法であって、前記被照射領域を、前記被加工物の相異なる2つの劈開もしくは裂開容易方向に対して等価な方向において形成する、ことを特徴とする。 The invention of claim 8, the preceding claims 3 The processing method according to claim 7, the irradiated region, with respect to two different cleavage or parting easy axis of the workpiece formed in the equivalent direction, characterized in that.

請求項の発明は、被加工物を分割する方法であって、請求項ないし請求項のいずれかに記載の方法によって分割起点が形成された被加工物を、前記分割起点に沿って分割する、ことを特徴とする。 The invention of claim 9 is a method for dividing a workpiece, the workpiece division originating points are formed by a method according to any one of claims 3 to 8, along the division originating points splitting, characterized in that.

請求項1ないし請求項の発明によれば、被加工物の変質による加工痕の形成や被加工物の飛散などを局所的なものに留める一方、被加工物の劈開もしくは裂開を積極的に生じさせることにより、従来よりも極めて高速に、被加工物に対して分割起点を形成することができる。 According to the invention of claims 1 to 9, while fastening the like scattering of machining mark formation and the workpiece due to deterioration of the workpiece to the local ones, aggressive cleavage or parting of the workpiece by causing the, at very high speed than the conventional, it is possible to form the division originating points to the workpiece.

また 、パルスレーザー光のエネルギー利用効率が高まるので、より効率的かつ確実に分割起点を形成することができる。 Further, since the energy utilization efficiency of the pulsed laser beam is increased, it is possible to form a more efficiently and reliably divide origin.

第1加工パターンによる加工態様を模式的に示す図である。 The processing mode by the first processing pattern is a view schematically showing. 第1加工パターンでの劈開/裂開加工により分割起点を形成した被加工物の表面についての光学顕微鏡像である。 By cleavage / parting processing by the first processing pattern is an optical microscope image of a surface of the workpiece in which division originating points are formed. 第1加工パターンに係る加工によって分割起点を形成したサファイアC面基板を、該分割起点に沿って分割した後の、表面(C面)から断面にかけてのSEM像である。 Sapphire C-plane substrate in which division originating points are formed by the processing of the first processing pattern, after dividing along the division originating points are SEM images of the over the cross section from the surface (C plane). 第2加工パターンによる加工態様を模式的に示す図である。 The processing mode by the second processing pattern is a view schematically showing. 第2加工パターンでの劈開/裂開加工により分割起点を形成した被加工物の表面についての光学顕微鏡像である。 By cleavage / parting processing by the second processing pattern is an optical microscope image of a surface of the workpiece in which division originating points are formed. 第2加工パターンに係る加工によって分割起点を形成したサファイアc面基板を、該分割起点に沿って分割した後の、表面(C面)から断面にかけてのSEM像である。 The sapphire c-plane substrate in which division originating points are formed by the processing of the second processing pattern, after dividing along the division originating points are SEM images of the over the cross section from the surface (C plane). 第3加工パターンによる加工態様を模式的に示す図である。 The processing mode by the third processing pattern is a view schematically showing. 第3加工パターンにおける加工予定線と被照射領域の形成予定位置との関係を示す図である。 3 is a diagram showing the relationship between the planned processing line in the processing pattern and the formation planned position of the irradiated region. 遅延時間を違えた場合の、被加工物に実際に照射されるレーザー光の強度プロファイルの変化の様子を模式的に示す図である。 When the Chigae delay time is a diagram schematically showing a manner of change in the intensity profile of the laser beam actually irradiated to the workpiece. 遅延時間が単位パルス光の半値幅の2倍程度であるが、第2半パルス光H2のピーク強度が第1半パルス光H1のピーク強度よりも小さい場合の、レーザー光の強度プロファイルを例示する図である。 The delay time is about twice the half-width of unit pulsed beams, exemplified when the peak intensity of the second half light pulse H2 is smaller than the peak intensity of the first half light pulse H1, the intensity profile of the laser beam it is a diagram. 本実施の形態に係るレーザー加工装置50の構成を概略的に示す模式図である。 The configuration of the laser processing apparatus 50 according to this embodiment is a schematic view schematically showing. 光学系5の構成を例示する模式図である。 It is a schematic view illustrating the configuration of an optical system 5.

<加工の原理> <Principle of processing>
まず、以下に示す本発明の実施の形態において実現される加工の原理を説明する。 First, the principle of processing that is realized in the embodiment of the invention that follows. 本発明において行われる加工は、概略的に言えば、パルスレーザー光(以下、単にレーザー光とも称する)を走査しつつ被加工物の上面(被加工面)に照射することによって、個々のパルスごとの被照射領域の間で被加工物の劈開もしくは裂開を順次に生じさせていき、それぞれにおいて形成された劈開面もしくは裂開面の連続面として分割のための起点(分割起点)を形成するものである。 Processing performed in the present invention, speaking schematically, pulsed laser beam (hereinafter, simply referred to as laser light) by irradiating the upper surface (surface to be processed) of the workpiece while scanning and each individual pulse to the form will let sequentially generate cleavage or parting of the workpiece between the irradiation regions, the origin for the division as a continuous surface of the cleavage plane or parting surfaces formed in the respective (division originating points) it is intended.

なお、本実施の形態において、裂開とは、劈開面以外の結晶面に沿って被加工物が略規則的に割れる現象を指し示すものとし、当該結晶面を裂開面と称する。 In the present embodiment, the tearing along the crystal face other than cleavage plane shall workpiece points to phenomena crack substantially regularly refers to the crystal surface and parting planes. なお、結晶面に完全に沿った微視的な現象である劈開や裂開以外に、巨視的な割れであるクラックがほぼ一定の結晶方位に沿って発生する場合もある。 In addition to the cleavage or parting a microscopic phenomena completely along a crystal plane, there is a case where cracks are macroscopic crack is generated substantially along a constant crystal orientation. 物質によっては主に劈開、裂開もしくはクラックのいずれか1つのみが起こるものもあるが、以降においては、説明の煩雑を避けるため、劈開、裂開、およびクラックを区別せずに劈開/裂開などと総称する。 Although the material mainly cleaved, some have only one of dehiscence or cracks occur, in the following, to avoid complication of description, the cleavage / crack without distinction cleavage, parting and crack collectively referred to as such open. さらに、上述のような態様の加工を、単に劈開/裂開加工などとも称することがある。 Further, the processing of the embodiments as described above, may be simply be referred to as cleavage / parting processing.

以下においては、被加工物が六方晶の単結晶物質であり、そのa1軸、a2軸、およびa3軸の各軸方向が、劈開/裂開容易方向である場合を例に説明する。 In the following, the workpiece is a single crystal material of hexagonal, the a1 axis, a2 axis and each axial a3 axis, illustrating a case where the easily-cleaved / parted-direction in the example. 例えば、C面サファイア基板などがこれに該当する。 For example, a C-plane sapphire substrate corresponds to this. 六方晶のa1軸、a2軸、a3軸は、C面内において互いに120°ずつの角度をなして互いに対称の位置にある。 a1 axis of hexagonal crystal, a2 axis, a3 axis, at the position of each other symmetrically at an angle of each 120 ° to one another in the C plane. 本発明の加工には、これらの軸の方向と加工予定線の方向(加工予定方向)との関係によって、いくつかのパターンがある。 The processing of the present invention, the relationship between the direction (planned processing direction) of the direction and the planned processing line of these axes, there are some patterns. 以下、これらについて説明する。 Below, these will be described. なお、以下においては、個々のパルスごとに照射されるレーザー光を単位パルス光と称する。 In the following, it referred to a laser beam irradiated for each individual pulse and a unit pulsed beam.

<第1加工パターン> <The first processing pattern>
第1加工パターンは、a1軸方向、a2軸方向、a3軸方向のいずれかと加工予定線とが平行な場合の劈開/裂開加工の態様である。 The first processing pattern, a1 axis direction, a2 axis direction and a mode of cleavage / parting processing in a case with any of the a3 axis direction and the planned processing line is parallel. より一般的にいえば、劈開/裂開容易方向と加工予定線の方向とが一致する場合の加工態様である。 More generally, a processing pattern in a case where the direction of the easily-cleaved / parted-direction and the planned processing line coincides.

図1は、第1加工パターンによる加工態様を模式的に示す図である。 Figure 1 is a diagram illustrating a processing mode by the first processing pattern schematically. 図1においては、a1軸方向と加工予定線Lとが平行な場合を例示している。 In Figure 1, the a1-axis direction and the planned processing line L is exemplified a case in parallel. 図1(a)は、係る場合のa1軸方向、a2軸方向、a3軸方向と加工予定線Lとの方位関係を示す図である。 1 (a) is, a1 axial direction when according, a2 axis direction is a diagram showing the orientation relationship between the a3 axis direction and the planned processing line L. 図1(b)は、レーザー光の1パルス目の単位パルス光が加工予定線Lの端部の被照射領域RE1に照射された状態を示している。 FIG. 1 (b) shows a state where unit pulsed beam of the first pulse of the laser beam is irradiated to the irradiated region RE1 at the end of the planned processing line L.

一般に、単位パルス光の照射は、被加工物の極微小領域に対して高いエネルギーを与えることから、係る照射は、被照射面において単位パルス光の(レーザー光の)の被照射領域相当もしくは被照射領域よりも広い範囲において物質の変質・溶融・蒸発除去などを生じさせる。 Generally, irradiation of a unit pulsed beam, since it gives high energy to very small areas of the workpiece, the radiation of, the irradiated area corresponding or be of unit pulsed beam at the irradiated surface (the laser beam) in an area larger than the irradiation area cause such alteration, melting, and evaporation material removal.

ところが、単位パルス光の照射時間つまりはパルス幅を極めて短く設定すると、レーザー光のスポットサイズより狭い、被照射領域RE1の略中央領域に存在する物質が、照射されたレーザー光から運動エネルギーを得ることでプラズマ化されたり気体状態などに高温化されたりして変質しさらには被照射面に垂直な方向に飛散する一方、係る飛散に伴って生じる反力を初めとする単位パルス光の照射によって生じる衝撃や応力が、該被照射領域の周囲、特に、劈開/裂開容易方向であるa1軸方向、a2軸方向、a3軸方向に作用する。 However, when the irradiation time of a unit pulsed beam, that is set very short pulse width, narrower than the spot size of the laser beam, material present in the substantially central region of the irradiation region RE1 is, gains kinetic energy from the irradiated laser beam by irradiation of one further altered by or is high temperature such as in the gaseous state or the plasma is scattered in a direction perpendicular to the surface to be illuminated, a unit pulsed beam, including the reaction force caused by the scattering of by shock or stress occurs, the surrounding 該被 irradiation region, in particular, a1 axis direction, which is the easily-cleaved / parted-direction, a2 axis direction, acting a3 axially. これにより、当該方向に沿って、見かけ上は接触状態を保ちつつも微小な劈開もしくは裂開が部分的に生じたり、あるいは、劈開や裂開にまでは至らずとも熱的な歪みが内在される状態が生じる。 Thus, along the direction, apparently or even partial minute cleavage or parting occurs while maintaining a contact state, or thermal distortion is inherent even not enough to the cleavage or parting condition occurs that. 換言すれば、超短パルスの単位パルス光の照射が、劈開/裂開容易方向に向かう上面視略直線状の弱強度部分を形成するための駆動力として作用しているともいえる。 In other words, the irradiation of a unit pulsed beam of ultra-short pulses, it can be said that acts as a driving force to form a top view substantially linear low strength portion toward the easily-cleaved / parted-direction.

図1(b)においては、上記各劈開/裂開容易方向において形成される弱強度部分のうち、加工予定線Lの延在方向と合致する+a1方向における弱強度部分W1を破線矢印にて模式的に示している。 Figure in 1 (b), of the low strength portion formed in the respective easily-cleaved / parted-direction, schematically a low strength portion W1 in the extending direction matches + a1 direction of the planned processing line L by a broken line arrow to show basis.

続いて、図1(c)に示すように、レーザー光の2パルス目の単位パルス光が照射されて、加工予定線L上において被照射領域RE1から所定距離だけ離れた位置に被照射領域RE2が形成されると、1パルス目と同様に、この2パルス目においても、劈開/裂開容易方向に沿った弱強度部分が形成されることになる。 Subsequently, as shown in FIG. 1 (c), it is irradiated laser light second unit pulsed beam of the irradiated region at a position from the irradiated region RE1 separated by a predetermined distance on the planned processing line L RE2 There Once formed, similarly to the first pulse, also in this second pulse, so that the low strength portion along the easily-cleaved / parted-direction is formed. 例えば、−a1方向には弱強度部分W2aが形成され、+a1方向には弱強度部分W2bが形成されることになる。 For example, low strength portion W2a is formed in a -a1 direction, so that the low strength portion W2b is formed in the + a1 direction.

ただし、この時点においては、1パルス目の単位パルス光の照射によって形成された弱強度部分W1が弱強度部分W2aの延在方向に存在する。 However, at this point, the low strength portion W1 formed by irradiation of the first pulse of the unit pulsed beam is present in the extending direction of the low strength portion W2a. すなわち、弱強度部分W2aの延在方向は他の箇所よりも小さなエネルギーで劈開または裂開が生じ得る(エネルギーの吸収率の高い)箇所となっている。 That is, the extending direction of the low strength portion W2a is in the other than the locations cleavage or parting may occur with a small energy (high energy absorption rate) points. そのため、実際には、2パルス目の単位パルス光の照射がなされると、その際に生じる衝撃や応力が劈開/裂開容易方向およびその先に存在する弱強度部分に伝播し、弱強度部分W2aから弱強度部分W1にかけて、完全な劈開もしくは裂開が、ほぼ照射の瞬間に生じる。 Therefore, in practice, when the second unit pulsed beam irradiation is performed, it propagates the low strength portion of shock or stress generated at that time is present in the easily-cleaved / parted-direction and beyond, low strength portion over the low strength portion W1 from W2a, complete cleavage or dehiscence occurs at the moment of approximately irradiation. これにより、図1(d)に示す劈開/裂開面C1が形成される。 Thus, the cleavage / parting planes C1 shown in FIG. 1 (d) are formed. なお、劈開/裂開面C1は、被加工物の図面視垂直な方向において数μm〜数十μm程度の深さにまで形成され得る。 Note that the cleavage / parting planes C1 may be formed up to several μm~ several tens μm depth of about In the drawings viewed from the direction perpendicular to the workpiece. しかも、後述するように、劈開/裂開面C1においては、強い衝撃や応力を受けた結果として結晶面の滑りが生じ、深さ方向に起伏が生じる。 Moreover, as will be described later, in the cleavage / parting plane C1, the sliding of the crystal surface occurs, undulation in the depth direction is generated as a result of exposure to extreme stress or stress.

そして、図1(e)に示すように、その後、加工予定線Lに沿ってレーザー光を走査することにより被照射領域RE1、RE2、RE3、RE4・・・・に順次に単位パルス光を照射していくと、これに応じて、劈開/裂開面C2、C3・・・が順次に形成されていくことになる。 The irradiation, as shown in FIG. 1 (e), then irradiated region RE1 by scanning a laser beam along the planned processing line L, RE2, RE3, sequentially a unit pulsed beam to RE4 · · · · When to go, according to this, the cleavage / parting planes C2, C3 · · · is that are sequentially formed. 係る態様にて劈開/裂開面を連続的に形成するのが、第1加工パターンにおける劈開/裂開加工である。 It is to continuously form a cleavage / parting planes in a manner according a cleavage / parting processing in the first processing pattern.

別の見方をすれば、単位パルス光の照射によって熱的エネルギーが与えられることで被加工物の表層部分が膨張し、被照射領域RE1、RE2、RE3、RE4・・・・のそれぞれの略中央領域よりも外側において劈開/裂開面C1、C2、C3・・・に垂直な引張応力が作用することで、劈開/裂開が進展しているともいえる。 Viewed another way, the surface portion of the workpiece by thermal energy is applied to expand by the irradiation of a unit pulsed beam, the irradiated region RE1, RE2, RE3, RE4 respective substantially central ... by acting vertical tensile stresses in the cleavage / parting planes C1, C2, C3 · · · outside than the region, it can be said that the cleavage / parting is progressing.

すなわち、第1加工パターンにおいては、加工予定線Lに沿って離散的に存在する複数の被照射領域と、それら複数の被照射領域の間に形成された劈開/裂開面とが、全体として、被加工物を加工予定線Lに沿って分割する際の分割起点となる。 That is, in the first processing pattern, a plurality of irradiation regions discretely present along the planned processing line L, and the cleavage / parting planes formed between the plurality of irradiation regions are, as a whole , the division originating points when breaking along the workpiece planned processing line L. 係る分割起点の形成後は、所定の治具や装置を用いた分割を行うことで、加工予定線Lに概ね沿う態様にて被加工物を分割することができる。 Division originating points after formation of, by performing the division using a predetermined jig or device, it is possible to divide the workpiece at substantially along aspect the planned processing line L.

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

一方、単位パルス光の照射ピッチ(被照射スポットの中心間隔)は、4μm〜50μmの範囲で定められればよい。 On the other hand, the irradiation pitch (distance between the centers of the irradiated spot) of the unit pulsed beam is only to be determined in the range of 4Myuemu~50myuemu. これよりも照射ピッチが大きいと、劈開/裂開容易方向における弱強度部分の形成が劈開/裂開面を形成し得るほどにまで進展しない場合が生じるため、上述のような劈開/裂開面からなる分割起点を確実に形成するという観点からは、好ましくない。 Above which the irradiation pitch is large, the case where formation of the low strength portion in the easily-cleaved / parted-direction is not progressed to the extent capable of forming a cleavage / parting plane is produced, cleavage / parting planes as described above from the viewpoint of reliably forming division originating points formed of, undesirable. なお、走査速度、加工効率、製品品質の点からは、照射ピッチは大きい方が好ましいが、劈開/裂開面の形成をより確実なものとするには、4μm〜30μmの範囲で定めるのが望ましく、4μm〜15μm程度であるのがより好適である。 The scanning speed, the processing efficiency, from the product quality point, but it is preferable irradiation pitch is large, to the formation of cleavage / parting planes and more reliable is that defined in the range of 4μm~30μm preferably, it is more preferable in the range of about 4Myuemu~15myuemu.

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

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

また、レーザー光の照射エネルギー(パルスエネルギー)は0.1μJ〜50μJの範囲内で適宜に定められてよい。 The irradiation energy (pulse energy) of the laser light may be suitably determined within a range of 0.1Myujei~50myuJ.

図2は、第1加工パターンでの劈開/裂開加工により分割起点を形成した被加工物の表面についての光学顕微鏡像である。 Figure 2 is an optical microscope image of the surface of the workpiece in which division originating points are formed by cleavage / parting processing by the first processing pattern. 具体的には、サファイアC面基板を被加工物とし、そのC面上に、a1軸方向を加工予定線Lの延在方向として7μmの間隔にて被照射スポットを離散的に形成する加工を行った結果を示している。 Specifically, the sapphire C-plane substrate and workpiece, on its C-plane, the machining of discretely forming the illuminated spot at 7μm spacing of the a1 axis direction extending direction of the planned processing line L It shows the result of performing. 図2に示す結果は、実際の被加工物が上述したメカニズムで加工されていることを示唆している。 The results shown in FIG. 2, the actual workpiece suggesting that it is processed by the mechanism described above.

また、図3は、第1加工パターンに係る加工によって分割起点を形成したサファイアC面基板を、該分割起点に沿って分割した後の、表面(C面)から断面にかけてのSEM(走査電子顕微鏡)像である。 FIG. 3 is a sapphire C-plane substrate in which division originating points are formed by the processing of the first processing pattern, after dividing along the division originating points, SEM from the surface (C-plane) toward cross section (scanning electron microscope ) is an image. なお、図3においては、表面と断面との境界部分を破線にて示している。 In FIG. 3, it shows a boundary portion between the surface and the cross section by a broken line.

図3において観察される、当該表面から10μm前後の範囲に略等間隔に存在する、被加工物の表面から内部に長手方向を有する細長い三角形状あるいは針状の領域が、単位パルス光の照射によって直接に変質や飛散除去等の現象が生じた領域(以下、直接変質領域と称する)である。 It observed in FIG. 3, present in approximately equal intervals in the range of about 10μm from the surface, an elongated triangular shape or a needle-like region having a longitudinal direction from the surface to the inside of the workpiece, by irradiation of a unit pulsed beam directly in the region where phenomena such as deterioration or scattering removal has occurred (hereinafter, referred to as direct affected region). そして、それら直接変質領域の間に存在する、図面視左右方向に長手方向を有する筋状部分がサブミクロンピッチで図面視上下方向に多数連なっているように観察される領域が、劈開/裂開面である。 Then, existing between them directly affected region, a region streak portion having a longitudinal direction in the drawing as viewed transverse direction are observed as continuous number in the drawing seen vertically in the sub-micron pitch, cleavage / parting it is a surface. これら直接変質領域および劈開/裂開面よりも下方が、分割によって形成された分割面である。 Lower than those directly altered region and cleavage / parting plane is the division plane formed by division.

劈開/裂開面が形成された領域は、レーザー光の照射を受けた領域ではないので、この第1加工パターンに係る加工においては、離散的に形成された直接変質領域のみが加工痕となっている。 Cleavage / parting planes are formed region is not a region irradiated with laser light, in the process according to the first processing pattern, only the direct affected region discretely formed a processed traces ing. しかも、直接変質領域の被加工面におけるサイズは、数百nm〜1μm程度に過ぎない。 Moreover, the size of the work surface directly affected region is only several hundreds Nm~1myuemu. すなわち、第1加工パターンでの加工を行うことで、従来に比して加工痕の形成が好適に抑制された分割起点の形成が実現される。 In other words, by performing the processing in the first processing pattern, formation of division originating points of formation of the processed traces than conventional it is suitably suppressed is realized.

なお、SEM像において筋状部分として観察されているのは、実際には、劈開/裂開面に形成された、0.1μm〜1μm程度の高低差を有する微小な凹凸である。 Incidentally, what is observed as a streak portions in the SEM image is actually formed on the cleavage / parting planes is a minute irregularities having a difference in height of about 0.1 to 1 m. 係る凹凸は、サファイアのような硬脆性の無機化合物を対象に劈開/裂開加工を行う際に、単位パルス光の照射によって被加工物に強い衝撃や応力が作用することによって、特定の結晶面に滑りが生じることにより形成されたものである。 Irregularities, in performing the cleavage / parting processing in a subject inorganic compounds hard and brittle, such as sapphire, by strong impact or stress to the workpiece acts by irradiation of a unit pulsed beam, a specific crystal plane according and it is formed by the slippage on.

このような微細な凹凸は存在するものの、図3からは、波線部分を境に表面と断面とが概ね直交していると判断されることから、微細な凹凸が加工誤差として許容される限りにおいて、第1加工パターンにより分割起点を形成し、被加工物を、該分割起点に沿って分割することで、被加工物をその表面に対して概ね垂直に分割することできるといえる。 Although such fine irregularities are present, from 3, since it is determined that the front and cross the wavy line portion as a boundary is generally perpendicular, as long as the fine irregularities are acceptable as a processing error , by the first processing pattern forming division originating points, the workpiece, by dividing along the division originating points, said to be possible to divide the workpiece generally perpendicular to its surface.

なお、後述するように、係る微細な凹凸を積極的に形成することが好ましい場合もある。 As described later, aggressively it may be preferable to form fine irregularities according. 例えば、次述する第2加工パターンによる加工によって顕著に得られる光取り出し効率の向上という効果を、第1加工パターンによる加工によってもある程度は奏することがある。 For example, the effect of remarkably obtained improvement in the light extraction efficiency by the processing by the second processing pattern which will be described next, may be to some extent achieved by processing the first processing pattern.

<第2加工パターン> <The second processing pattern>
第2加工パターンは、a1軸方向、a2軸方向、a3軸方向のいずれかと加工予定線とが垂直な場合の劈開/裂開加工の態様である。 The second processing pattern is, a1 axis direction, a2 axis direction and a mode of cleavage / parting processing in a case with any of the a3 axis direction and the planned processing line is vertical. なお、第2加工パターンにおいて用いるレーザー光の条件は、第1加工パターンと同様である。 The conditions of the laser beam used in the second processing pattern is similar to the first processing pattern. より一般的にいえば、相異なる2つの劈開/裂開容易方向に対して等価な方向(2つの劈開/裂開容易方向の対称軸となる方向)が加工予定線の方向となる場合の加工態様である。 More generally, the processing of the case where two different easily-cleaved / parted-direction relative to the direction equivalent (two easily-cleaved / parted-direction of the symmetry axis becomes the direction) is the direction of the planned processing line it is an aspect.

図4は、第2加工パターンによる加工態様を模式的に示す図である。 Figure 4 is a diagram showing the processing mode by the second processing pattern schematically. 図4においては、a1軸方向と加工予定線Lとが直交する場合を例示している。 In FIG. 4 illustrates a case where the a1 axis direction and the planned processing line L is perpendicular. 図4(a)は、係る場合のa1軸方向、a2軸方向、a3軸方向と加工予定線Lとの方位関係を示す図である。 4 (a) is, a1 axial direction when according, a2 axis direction is a diagram showing the orientation relationship between the planned processing line L a3 axially. 図4(b)は、レーザー光の1パルス目の単位パルス光が加工予定線Lの端部の被照射領域RE11に照射された状態を示している。 FIG. 4 (b) shows a state where unit pulsed beam of the first pulse of the laser beam is irradiated to the irradiation regions RE11 end of the planned processing line L.

第2加工パターンの場合も、超短パルスの単位パルス光を照射することで、第1加工パターンと同様に、弱強度部分が形成される。 In the case of the second processing pattern, by irradiating a unit pulsed beam of ultra-short pulses, like the first processing pattern, the low strength portion is formed. 図4(b)においては、上記各劈開/裂開容易方向において形成される弱強度部分のうち、加工予定線Lの延在方向に近い−a2方向および+a3方向における弱強度部分W11a、W12aを破線矢印にて模式的に示している。 Figure in 4 (b), of the low strength portion formed in the respective easily-cleaved / parted-direction, low strength portion W11a in -a2 direction and the + a3 direction close to the extending direction of the planned processing line L, and W12a It shows schematically by a dashed line arrow.

そして、図4(c)に示すように、レーザー光の2パルス目の単位パルス光が照射されて、加工予定線L上において被照射領域RE11から所定距離だけ離れた位置に被照射領域RE12が形成されると、1パルス目と同様に、この2パルス目においても、劈開/裂開容易方向に沿った弱強度部分が形成されることになる。 Then, as shown in FIG. 4 (c), it is irradiated laser light second unit pulsed beam of the irradiated region RE12 at a position from the irradiated region RE11 separated by a predetermined distance on the planned processing line L Once formed, similarly to the first pulse, also in this second pulse, so that the low strength portion along the easily-cleaved / parted-direction is formed. 例えば、−a3方向には弱強度部分W11bが形成され、+a2方向には弱強度部分W12bが形成され、+a3方向には弱強度部分W11cが形成され、−a2方向には弱強度部分W12cが形成されることになる。 For example, low strength portion W11b is formed in a -a3 direction, + a2 in the direction is formed low strength portion W12b, + a3 in the direction low strength portion W11c is formed, low strength portion W12c is formed in the -a2 direction It is is will be.

係る場合も、第1加工パターンの場合と同様、1パルス目の単位パルス光の照射によって形成された弱強度部分W11a、W12aがそれぞれ、弱強度部分W11b、W12bの延在方向に存在するので、実際には、2パルス目の単位パルス光の照射がなされると、その際に生じる衝撃や応力が劈開/裂開容易方向およびその先に存在する弱強度部分に伝播する。 Even a case, as in the case of the first processing pattern, the first pulse of the unit pulsed beam low strength portion W11a formed by irradiation of, W12a respectively, low strength portion W11b, as there in the extending direction of W12b, in fact, when the second unit pulsed beam irradiation is performed to propagate the low strength portion of shock or stress generated at that time it is present in the easily-cleaved / parted-direction and beyond. すなわち、図4(d)に示すように、劈開/裂開面C11a、C11bが形成される。 That is, as shown in FIG. 4 (d), cleavage / parting planes C11a, C11b is formed. なお、係る場合も、劈開/裂開面C11a、C11bは、被加工物の図面視垂直な方向において数μm〜数十μm程度の深さにまで形成され得る。 Even a case, the cleavage / parting planes C11a, C11b can be formed up to several μm~ several tens μm depth of about In the drawings viewed from the direction perpendicular to the workpiece.

引き続き、図4(e)に示すように加工予定線Lに沿ってレーザー光を走査し、被照射領域RE11、RE12、RE13、RE14・・・・に順次に単位パルス光を照射していくと、その照射の際に生じる衝撃や応力によって、図面視直線状の劈開/裂開面C11aおよびC11b、C12aおよびC12b、C13aおよびC13b、C14aおよびC14b・・・が加工予定線Lに沿って順次に形成されていくことになる。 Subsequently, by scanning the laser beam along the planned processing line L as shown in FIG. 4 (e), the irradiated regions RE11, RE12, RE13, RE14 when sequentially irradiating the unit pulsed beam to ... , by impact or stress generated upon the irradiation, drawing viewed straight cleavage / parting planes C11a and C11b, C12a and C12b, C13a and C13b, sequentially and C14a and C14b · · · is along the planned processing line L so that it is formed.

この結果、加工予定線Lに関して対称に劈開/裂開面が位置する状態が実現される。 As a result, the cleavage / parting planes symmetrically with respect to the planned processing line L is a state located realized. 第2加工パターンにおいては、加工予定線Lに沿って離散的に存在する複数の被照射領域と、それら千鳥状に存在する劈開/裂開面とが、全体として、被加工物を加工予定線Lに沿って分割する際の分割起点となる。 In the second processing pattern, a plurality of irradiation regions discretely present along the planned processing line L, and the cleavage / parting planes present in them staggered shape as a whole, the planned processing line a workpiece a division starting point when the divided along the L.

図5は、第2加工パターンでの劈開/裂開加工により分割起点を形成した被加工物の表面についての光学顕微鏡像である。 Figure 5 is an optical microscope image of the surface of the workpiece in which division originating points are formed by cleavage / parting processing by the second processing pattern. 具体的には、サファイアC面基板を被加工物とし、そのC面上に、a1軸方向に直交する方向を加工予定線Lの延在方向として7μmの間隔にて被照射スポットを離散的に形成する加工を行った結果を示している。 Specifically, the sapphire C-plane substrate and workpiece, on its C-plane, discretely an irradiated spot at 7μm distance and a direction perpendicular to the a1 axis direction as the extending direction of the planned processing line L It shows the result of the formation processing. 図5からは、実際の被加工物においても、図4(e)に模式的に示したものと同様に表面視千鳥状の(ジグザグ状の)劈開/裂開面が確認される。 From Figure 5, also in the actual workpiece, FIG. 4 (e) to that schematically shown as well as the surface viewed staggered (zigzag) cleavage / parting plane is confirmed. 係る結果は、実際の被加工物が上述したメカニズムで加工されていることを示唆している。 This result is the actual workpiece suggesting that it is processed by the mechanism described above.

また、図6は、第2加工パターンに係る加工によって分割起点を形成したサファイアC面基板を、該分割起点に沿って分割した後の、表面(C面)から断面にかけてのSEM像である。 FIG. 6 is a sapphire C-plane substrate in which division originating points are formed by the processing of the second processing pattern, after dividing along the division originating points are SEM images of the over the cross section from the surface (C plane). なお、図6においては、表面と断面との境界部分を破線にて示している。 In FIG. 6 shows a boundary portion between the surface and the cross section by a broken line.

図6からは、分割後の被加工物の断面の表面から10μm前後の範囲においては、被加工物の断面が、図4(e)に模式的に示した千鳥状の配置に対応する凹凸を有していることが確認される。 From Figure 6, in a range from the surface 10μm before and after cross-section of the workpiece after division, unevenness section of the workpiece, corresponds to the schematically zigzag arrangement shown in FIG. 4 (e) that it has is confirmed. 係る凹凸を形成しているのが、劈開/裂開面である。 That forms an uneven according a cleavage / parting plane. なお、図6における凹凸のピッチは5μm程度である。 The pitch of the unevenness in Figure 6 is about 5 [mu] m. 第1加工パターンによる加工の場合と同様、劈開/裂開面は平坦ではなく、単位パルス光の照射に起因して特定の結晶面に滑りが生じたことに伴うサブミクロンピッチの凹凸が生じている。 As in the case of processing by the first processing pattern, the cleavage / parting planes are not flat, and unevenness occurs in the sub-micron pitch due to the slippage in specific crystal plane due to the irradiation of a unit pulsed beam is generated there.

また、係る凹凸の凸部の位置に対応して表面部分から深さ方向にかけて延在するのが、直接変質領域の断面である。 Further, to extend toward a depth direction from the surface portion corresponding to the position of the convex portion of the unevenness of is a cross-section of a directly affected region. 図3に示した第1加工パターンによる加工により形成された直接変質領域と比べると、その形状は不均一なものとなっている。 Compared with direct alteration region formed by the process according to the first processing pattern shown in FIG. 3, has the shape of an non-uniform. そして、これら直接変質領域および劈開/裂開面よりも下方が、分割によって形成された分割面である。 Then, lower than those directly altered region and cleavage / parting plane is the division plane formed by division.

第2加工パターンの場合も、離散的に形成された直接変質領域のみが加工痕となっている点では第1加工パターンと同様である。 In the case of the second processing pattern, in that only the direct affected region discretely formed is in the processing marks are the same as in the first processing pattern. そして、直接変質領域の被加工面におけるサイズは、数百nm〜2μm程度に過ぎない。 The size of the work surface directly affected region is only several hundreds Nm~2myuemu. すなわち、第2加工パターンでの加工を行う場合も、加工痕の形成が従来よりも好適にされた分割起点の形成が実現される。 That is, even when performing processing in the second processing pattern, the formation of machining marks formed of division originating points, which is a preferred than conventional is achieved.

第2加工パターンによる加工の場合、劈開/裂開面に形成されたサブミクロンピッチの凹凸に加えて、隣り合う劈開/裂開面同士が数μm程度のピッチで凹凸を形成している。 For processing by the second processing pattern, in addition to the irregularities of the formed the cleavage / parting planes submicron pitch, the cleavage / parting planes between the adjacent form irregularities at a pitch of approximately several [mu] m. このような凹凸形状を有する断面を形成する態様は、サファイアなどの硬脆性かつ光学的に透明な材料からなる基板の上に、LED構造などの発光素子構造を形成した被加工物をチップ(分割素片)単位に分割する場合に有効である。 Manner to form a section having such uneven shape, on a substrate made of hard and brittle and optically transparent material such as sapphire, workpiece chips (division to form a light-emitting element structure such as an LED structure it is effective in the case of dividing the segment) basis. 発光素子の場合、レーザー加工によって基板に形成された加工痕の箇所において、発光素子内部で生じた光が吸収されてしまうと、素子からの光の取り出し効率が低下してしまうことになるが、第加工パターンによる加工を行うことによって基板の加工断面にこの図6に示したような凹凸を意図的に形成した場合には、当該位置での全反射率が低下し、発光素子においてより高い光取り出し効率が実現されることになる。 For the light emitting element, at a point of processing marks formed in the substrate by laser processing, the light generated inside the light emitting element is absorbed, although the light extraction efficiency from the device would be lowered, when intentionally forming irregularities as shown in FIG. 6 in the processing section of the substrate by performing the processing by the second processing pattern is reduced total reflectance in the position higher in the light emitting element so that the light extraction efficiency is achieved.

<第3加工パターン> <Third processing pattern>
第3加工パターンは、超短パルスのレーザー光を用いる点、a1軸方向、a2軸方向、a3軸方向のいずれかと加工予定線とが垂直である(相異なる2つの劈開/裂開容易方向に対して等価な方向が加工予定線の方向となる)点では、第2加工パターンと同様であるが、レーザー光の照射態様が第2加工パターンと異なる。 The third processing pattern is ultrashort pulse point using a laser beam, a1 axis direction, a2 axis direction and the planned processing line and either a3 axis direction perpendicular (different in two easily-cleaved / parted-direction become) in terms the direction equivalent directions planned processing line for, is similar to the second processing pattern, the irradiation mode of a laser beam is different from the second processing pattern.

図7は、第3加工パターンによる加工態様を模式的に示す図である。 Figure 7 is a diagram showing the processing mode by the third processing pattern schematically. 図7においては、a1軸方向と加工予定線Lとが直交する場合を例示している。 7 illustrates a case where the a1 axis direction and the planned processing line L is perpendicular. 図7(a)は、係る場合のa1軸方向、a2軸方向、a3軸方向と加工予定線Lとの方位関係を示す図である。 7 (a) is, a1 axial direction when according, a2 axis direction is a diagram showing the orientation relationship between the a3 axis direction planned processing line L.

上述した第2加工パターンでは、図7(a)に示したものと同じ方位関係のもと、レーザー光を、加工予定線Lの延在方向である、a2軸方向とa3軸方向のちょうど真ん中の方向(a2軸方向とa3軸方向とに対して等価な方向)に沿って、直線的に走査していた。 In the second processing pattern described above, under the same orientation relationship as that shown in FIG. 7 (a), the laser beam is the extending direction of the planned processing line L, a2 axis direction and a3 axis direction of right in the middle along the direction (a2 axial equivalent direction to the a3 axis direction) of was linearly scanned. 第3加工パターンでは、これに代わり、図7(b)に示すように、個々の被照射領域が、加工予定線Lを挟む2つの劈開/裂開容易方向に交互に沿う態様にて千鳥状に(ジグザグに)形成されるように、それぞれの被照射領域を形成する単位パルス光が照射される。 In the third processing pattern, alternatively, as shown in FIG. 7 (b), each of the irradiated regions, staggered in two easily-cleaved / parted along the direction alternately manner sandwiching the planned processing line L as formed (zigzag), a unit pulsed beam for forming respective irradiation regions is irradiated. 図7の場合であれば、−a2方向と+a3方向とに交互に沿って被照射領域RE21、RE22、RE23、RE24、RE25・・・が形成されている。 In the case of FIG. 7, irradiation regions RE21 along alternately and -a2 direction and the + a3 direction, RE22, RE23, RE24, RE25 ··· are formed.

係る態様にて単位パルス光が照射された場合も、第1および第2加工パターンと同様に、それぞれの単位パルス光の照射に伴って、被照射領域の間に劈開/裂開面が形成される。 Even when the unit pulse beam is irradiated in a manner according, similarly to the first and second processing patterns, with the irradiation of the respective unit pulsed beams, the cleavage / parting planes between the irradiated region is formed that. 図7(b)に示す場合であれば、被照射領域RE21、RE22、RE23、RE24、RE25・・・がこの順に形成されることで、劈開/裂開面C21、C22、C23、C24・・・が順次に形成される。 In the case shown in FIG. 7 (b), the irradiation regions RE21, RE22, RE23, RE24, RE25 ··· is by being formed in this order, the cleavage / parting planes C21, C22, C23, C24 · · - they are sequentially formed.

結果として、第3加工パターンにおいては、加工予定線Lを軸とする千鳥状の配置にて離散的に存在する複数の被照射領域と、それぞれの被照射領域の間に形成される劈開/裂開面とが、全体として、被加工物を加工予定線Lに沿って分割する際の分割起点となる。 As a result, in the third processing pattern, a plurality of irradiation regions exist discretely the planned processing line L at staggered arrangement whose axes, cleavage / cleft formed between the respective irradiation regions and the open surface, as a whole, the division originating points when breaking along the workpiece planned processing line L.

そして、当該分割起点に沿って実際に分割を行った場合には、第2加工パターンと同様に、分割後の被加工物の断面の表面から10μm前後の範囲においては、劈開/裂開面による数μmピッチの凹凸が形成される。 Then, when performing actual divided along the division originating points, as in the second processing pattern, the surface from 10μm before and after the range of the cross-section of the workpiece after the division is by cleavage / parting planes unevenness of several μm pitch is formed. しかも、それぞれの劈開/裂開面には、第1および第2加工パターンの場合と同様に、単位パルス光の照射に起因して特定の結晶面に滑りが生じたことに伴うサブミクロンピッチの凹凸が生じる。 Moreover, each of the cleavage / parting planes, similarly to the first and second processing patterns, the sub-micron pitch due to the slippage occurs in a specific crystal plane due to the irradiation of a unit pulsed beam unevenness occurs. また、直接変質領域の形成態様も第2加工パターンと同様である。 Further, formation of the directly affected region is similar to the second processing pattern. すなわち、第3加工パターにおいても、加工痕の形成は第2加工パターンと同程度に抑制される。 That is, in the third processing pattern, formation of machining marks is suppressed to the same extent as the second processing pattern.

従って、このような第3加工パターンによる加工の場合も、第2パターンによる加工と同様、劈開/裂開面に形成されたサブミクロンピッチの凹凸に加えて、劈開/裂開面同士により数μm程度のピッチの凹凸が形成されるので、第3加工パターンによる加工を、発光素子を対象に行った場合も、得られた発光素子は、上述したような光の取り出し効率の向上という観点からはより好適なものとなる。 Therefore, even if processing by such third processing pattern, similar to the processing by the second pattern, in addition to the irregularities of the formed the cleavage / parting planes submicron pitch, the number by cleavage / parting faces μm since the unevenness of the degree of pitch is formed, a processing by the third processing pattern, even when performing the subject a light emitting element, the light-emitting device obtained is from the viewpoint of improving the light extraction efficiency as described above It becomes more suitable.

なお、被加工物の種類によっては、より確実に劈開/裂開を生じさせるべく、いずれも加工予定線L上の位置である、図7(b)の被照射領域RE21と被照射領域RE22の中点、被照射領域RE22と被照射領域RE23の中点、被照射領域RE23と被照射領域RE24の中点、被照射領域RE24と被照射領域RE25の中点・・・・にも、被照射領域を形成するようにしてもよい。 Depending on the type of the workpiece, to produce a more reliable cleavage / parting each a position on the planned processing line L, the irradiation regions RE21 shown in FIG. 7 (b) of the irradiation region RE22 midpoint, the midpoint of the irradiated region RE23 and the irradiation region RE22, the midpoint of the irradiated region RE24 and the irradiation region RE23, to the midpoint ... of the irradiated region RE25 and the irradiation region RE24, the irradiated it may be formed a region.

ところで、第3加工パターンにおける被照射領域の配置位置は、部分的には劈開/裂開容易方向に沿っている。 Incidentally, the arrangement position of the irradiation regions in the third processing pattern is partly extends along the easily-cleaved / parted-direction. 上述のように加工予定線L上の中点位置にも被照射領域を形成する場合についても同様である。 To the midpoint position on the planned processing line L as described above it is the same for the case of forming the irradiation regions. すなわち、第3加工パターンは、少なくとも2つの被照射領域を、被加工物の劈開/裂開容易方向において隣り合わせて形成する、という点で、第1加工パターンと共通するということもできる。 That is, the third processing pattern, at least two irradiation regions are formed side by side in the easily-cleaved / parted-direction of the workpiece, in that, it is also possible that in common with the first processing pattern. 従って、見方を変えれば、第3加工パターンは、レーザー光を走査する方向を周期的に違えつつ第1加工パターンによる加工を行っているものであると捉えることもできる。 Therefore, a different perspective, the third processing pattern can be regarded as one that has been processed by the first processing pattern while Chigae the direction of scanning the laser beam periodically.

また、第1および第2加工パターンの場合は、被照射領域が一直線上に位置するので、レーザー光の出射源を加工予定線に沿って一直線上に移動させ、所定の形成対象位置に到達するたびに単位パルス光を照射して被照射領域を形成すればよく、係る形成態様が最も効率的である。 In the case of the first and second processing patterns, the irradiation regions are positioned on a straight line, move in a straight line along the emission source of the laser beam to the planned processing line, reaches a predetermined formation target position It may be formed an irradiated area by irradiating a unit pulsed beam each time, forming aspects of is most efficient. ところが、第3加工パターンの場合、被照射領域を一直線上にではなく千鳥状に(ジグザグに)形成するので、レーザー光の出射源を実際に千鳥状に(ジグザグに)移動させる手法だけでなく、種々の手法にて被照射領域を形成することができる。 However, in the case of the third processing pattern, (zigzag) in a zigzag form instead of in a straight line an irradiated area so formed, (zigzag) actually staggered to the emission source of the laser beam as well as technique of moving , it is possible to form the irradiation regions at various techniques. なお、本実施の形態において、出射源の移動とは、被加工物と出射源との相対移動を意味しており、被加工物が固定されて出射源が移動する場合のみならず、出射源が固定されて被加工物が移動する(実際には被加工物を載置するステージが移動する)態様も含んでいる。 In the present embodiment, the movement of the emission source, means a relative movement of the emission source and the workpiece, not only the workpiece emitted source is fixed is moved, the emission source There (stage moves to place the workpiece in practice) is fixed workpiece moves also includes embodiments.

例えば、出射源とステージとを加工予定線に平行に等速で相対移動させつつ、レーザー光の出射方向を加工予定線に垂直な面内にて周期的に変化させることなどによって、上述のような千鳥状の配置関係をみたす態様にて被照射領域を形成することも可能である。 For example, while relatively moving in parallel with a constant speed of the emitting source and the stage in the planned processing line, such as by periodically changing at the emission direction of the laser beam planned processing line perpendicular plane, as described above it is also possible to form an irradiated region in a manner that satisfies such staggered arrangement relationship.

あるいは、複数の出射源を平行に等速で相対移動させつつ、個々の出射源からの単位パルス光の照射タイミングを周期的に変化させることで、上述のような千鳥状の配置関係をみたす態様にて被照射領域を形成することも可能である。 Alternatively, while relative movement parallel to the constant velocity of the plurality of emission sources, by periodically changing the irradiation timing of the unit pulsed beam from each emitting source, aspects meet staggered arrangement relationship as described above it is also possible to form the irradiation regions at.

図8は、これら2つの場合の加工予定線と被照射領域の形成予定位置との関係を示す図である。 Figure 8 is a diagram showing the relationship between formation planned position of the planned processing line and the illuminated region of the two cases. いずれの場合も、図8に示すように、被照射領域RE21、RE22、RE23、RE24、RE25・・・の形成予定位置P21、P22、P23、P24、P25・・・をあたかも加工予定線Lに平行な直線Lα、Lβ上に交互に設定し、直線Lαに沿った形成予定位置P21、P23、P25・・・・での被照射領域の形成と、直線Lβに沿った形成予定位置P22、P24・・・・での被照射領域の形成とを、同時並行的に行うものと捉えることができる。 In either case, as shown in FIG. 8, the irradiated regions RE21, RE22, RE23, RE24, RE25 ··· formation planned position of P21, P22, P23, P24, and P25 · · · though the planned processing line L parallel linear L [alpha, set alternately on L?, the straight line L [alpha formation scheduled position along the P21, P23, P25 and formation of the irradiated region in ..., forming predetermined position along the straight line L? P22, P24 and the formation of the irradiation regions at ..., can be viewed as performing concurrently.

なお、出射源を千鳥状に(ジグザグに)移動させる場合、レーザー光の出射源を直接移動させるにせよ、被加工物が載置されるステージを移動させることによってレーザー光を相対的に走査させるにせよ、出射源あるいはステージの移動は二軸同時動作となる。 In the case in which the emission source (zigzag) staggered in movement, whether to move the emission source of a laser beam directly to relatively scan the laser beam by moving a stage workpiece is placed event, the movement of the emission source or the stage is a two-axis simultaneous operation. これに対して、出射源あるいはステージのみを加工予定線に平行に移動させる動作は一軸動作である。 In contrast, the operation of moving in parallel only emission source or the stage to the planned processing line is a uniaxial operation. 従って、出射源の高速移動つまりは加工効率の向上を実現するうえにおいては、後者の方がより適しているといえる。 Therefore, high-speed movement, that of the outgoing source in order to realize an improvement in working efficiency can be said to the latter is more suitable.

以上の各加工パターンに示すように、本実施の形態において行われる劈開/裂開加工は、単位パルス光の離散的な照射を、主に被加工物において連続的な劈開/裂開を生じさせるための衝撃や応力を付与する手段として用いる加工態様である。 As shown in each of the above processing pattern, the cleavage / parting processing performed in this embodiment, the discrete irradiation of a unit pulsed beam, gives mainly rise to continuous cleavage / parting in a workpiece a working embodiment used as a means for imparting impact or stress for. 被照射領域における被加工物の変質(つまりは加工痕の形成)や飛散などは、あくまで付随的なものとして局所的に生じるものに過ぎない。 Etc. workpiece alteration (that is, formation of the processed traces) and scattering in the irradiated area, merely caused locally as being only incidental. このような特徴を有する本実施の形態の劈開/裂開加工は、単位パルス光の照射領域をオーバーラップさせつつ、連続的あるいは断続的に変質・溶融・蒸発除去を生じさせることによって加工を行う従来の加工手法とは、そのメカニズムが本質的に異なるものである。 Cleavage / parting processing according to this embodiment having such features, while overlapping the irradiation region of the unit pulsed beam, for machining by producing a continuous or intermittent alteration, melting, and evaporated off the conventional processing techniques, the mechanism is different from the nature.

そして、個々の被照射領域に瞬間的に強い衝撃や応力が加わればよいので、レーザー光を高速で走査しつつ照射することが可能である。 Since it Kuwaware momentarily strong impact or stress on the individual irradiated region, it is possible to irradiate while scanning the laser beam at high speed. 具体的には、最大で1000mm/secという極めて高速走査つまりは高速加工が実現可能である。 Specifically, very fast scan clogging of up to 1000 mm / sec is a high speed machining can be realized. 従来の加工方法での加工速度はせいぜい200mm/sec程度であることを鑑みると、その差異は顕著である。 The processing rate under conventional processing methods Considering that is at most about 200 mm / sec, the difference is significant. 当然ながら、本実施の形態において実現される加工方法は従来の加工方法に比して各段に生産性を向上させるものであるといえる。 Of course, it can be said that the processing method implemented in this embodiment is to improve the productivity of each stage as compared to conventional processing methods.

なお、本実施の形態における劈開/裂開加工は、上述の各加工パターンのように被加工物の結晶方位(劈開/裂開容易方向の方位)と加工予定線とが所定の関係にある場合に特に有効であるが、適用対象はこれらに限られず、原理的には、両者が任意の関係にある場合や被加工物が多結晶体である場合にも適用可能である。 Note that the cleavage / parting processing in this embodiment, if as the processing patterns described above and the crystal orientation of the workpiece (orientation of the easily-cleaved / parted-direction) and the planned processing line is in a predetermined relationship is particularly effective in the application target is not limited to, in principle, or when the workpiece both are in any relationship is also applicable in the case of a polycrystalline body. これらの場合、加工予定線に対して劈開/裂開が生じる方向が必ずしも一定しないため、分割起点に不規則な凹凸が生じ得るが、被照射領域の間隔や、パルス幅を初めとするレーザー光の照射条件を適宜に設定することで、係る凹凸が加工誤差の許容範囲内に留まった実用上問題のない加工が行える。 In these cases, since the direction in which cleavage / parting is generated with respect to the planned processing line is not necessarily constant, but irregular asperity can occur division originating points, and distance of the irradiated region, a laser beam including the pulse width by setting the irradiation conditions of the appropriately, it enables the machining of irregularities no practical problem remained within the acceptable range of processing error of.

<分離ビームによるエネルギー利用効率の向上> <Improvement of energy utilization efficiency by the separation beam>
本実施の形態に係る劈開/裂開加工は、上述したように、100psec以下のパルス幅を有する単位パルス光を4μm〜50μm程度の間隔で離散的に照射し、個々の被照射領域の中心部分にて物質の変質・溶融・蒸発除去などを生じさせることにより、被照射領域間に劈開/裂開を進展させる手法である。 Cleavage / parting processing according to this embodiment, as described above, discretely irradiating unit pulsed beam having a pulse width less 100psec at intervals of about 4Myuemu~50myuemu, the central portion of each of the irradiated regions by causing such deterioration, melting, and evaporation material removal at a technique to advance the cleavage / parting between the irradiated area. それゆえ、被照射領域にて必要以上の加工がなされる必要はなく、むしろ、被照射領域から劈開/裂開容易方向に対して確実に劈開/裂開を進展させることが求められる。 Therefore, there is no need to process more than necessary at the irradiated area is made, but rather, it is required to make progress reliably cleaved / parted against the easily-cleaved / parted-direction from the irradiated region.

例えば、ピークパワー密度が大きくパルス幅が小さい単位パルス光を照射した場合、被照射領域に与えるエネルギーが過剰となって被照射領域に必要以上のダメージを与える一方で、劈開/裂開が好適に進展しないことが起こり得る。 For example, if the peak power density is irradiated with increased pulse width smaller unit pulsed beams, while damage unnecessarily the irradiated area becomes excessive energy applied to the irradiated area, the cleavage / parting is suitably it may occur that do not progress. これは、照射された単位パルス光のエネルギーが、劈開/裂開の進展に十分に振り向けられないためである。 This is because the energy of the irradiated unit pulsed beams is not sufficiently directed to the development of cleavage / parting. より詳細にいえば、電子系のエネルギー吸収から当該エネルギーによる分子系の振動への遷移には10psec程度の時間を要すると考えられている。 More specifically, it is believed to require time approximately 10psec the transition from the energy absorption of the electronic system to the vibration of the molecular system by the energy. 従って、照射された単位パルス光のエネルギーをより多く劈開/裂開の進展に振り向けるためには、ピークパワー密度を弱強度部分が形成される最低限度に抑制しつつパルス幅を大きくした単位パルス光を被加工物に照射する態様が、好ましいといえる。 Therefore, in order to divert the development of more cleavage / parting energy of the irradiated unit pulsed beams, the unit pulse having an increased pulse width while suppressing to a minimum degree of the peak power density is low strength portion is formed mode for emitting light to the workpiece, be preferred. 係る場合に、レーザー光のエネルギー利用効率が高まることになる。 In a case, so that the increased energy efficiency of the laser beam.

本実施の形態においては、このようなエネルギー利用効率の向上を、個々の単位パルス光を光学的にいったん二分し、両者の光路長を違えることによって一方を他方に対してわずかに(せいぜい10nsec程度)遅延させつつ被加工物上の実質的に同一の被照射領域に照射させるようにすることで、実現する。 In the present embodiment, to improve such energy efficiency, the individual unit pulsed beam optically once bisects slightly (most about 10nsec one by made different optical path lengths of the two with respect to the other ) while delayed by so as to irradiate substantially the same irradiated region on the workpiece, to achieve. 係る態様での加工を、分離ビーム加工と称する。 The processing in the manner according, referred to as separation beam machining. 以下、具体的に説明する。 It will be specifically described below.

図9は、遅延時間を違えた場合の、被加工物に実際に照射されるレーザー光の強度プロファイル(ビーム強度の時間変化)の変化の様子を模式的に示す図である。 9, in the case where Chigae delay time is a diagram schematically showing a manner of change in the intensity profile of the laser beam actually irradiated to the workpiece (time variation of beam intensity). 具体的には、図9(a)に示すように、ピーク強度(ピークパワー密度)Iで半値幅ωの単位パルス光UPをプロファイルが等しい2つの第1半パルス光H1と第2半パルス光H2に分け、両者の光路長を違えることで第2半パルス光H2を第1半パルス光H1に対して遅延させる場合を考える。 Specifically, as shown in FIG. 9 (a), the peak intensity (peak power density) I in the first half light pulse H1 a unit pulsed beam UP profile has two equal half width ω second half light pulse divided into H2, consider a case of delaying the second half light pulse H2 by made different optical path lengths of both the first half light pulse H1. 遅延時間をDとする。 The delay time and D.

まず、例えば、図9(b)に示す遅延時間Dが単位パルス光UPの半値幅ω(数psec〜数十psec程度)の1/3程度の場合(D=ω/3の場合)のように、遅延時間Dが比較的小さい場合、第1半パルス光H1と第2半パルス光H2とは時間的にオーバーラップして照射され、見かけ上、両者の合成パルス光CP1は、ピーク強度I1で半値幅ω1の単一の単位パルス光と透過となる。 First, for example, as when the delay time D shown in FIG. 9 (b) is about 1/3 of the half width omega (several psec~ several tens psec) of unit pulsed beam UP (For D = omega / 3) , when the delay time D is relatively small, the first half light pulse H1 are irradiated temporally overlap the second half light pulse H2, apparently, composite pulse light CP1 of both, the peak intensity I1 in the transmission a single unit pulsed beams of the half-value width .omega.1. しかしながら、第2半パルス光H2が第1半パルス光H1に対して遅延して照射されることにより、第1半パルス光H1が照射されて物質の変質が生じさらには劈開/裂開が生じ始めたエネルギー吸収効率が高い状態の(プラズマ状態や高温状態の)被照射領域に、第2半パルス光H2が照射されることになる。 However, since the second half light pulse H2 is irradiated with a delay relative to the first half light pulse H1, the first half light pulse H1 is irradiated further cause deterioration of materials occurs cleaved / parted first the energy absorption efficiency of the high state (in a plasma state and a high temperature state) irradiated region, so that the second half light pulse H2 is irradiated. このとき、第2半パルス光H2のエネルギーは主に劈開/裂開の進展に利用される。 At this time, the energy of the second half light pulse H2 is utilized in the development of mostly cleavage / parting.

当然ながら、遅延時間Dを大きくするにつれて、第1半パルス光H1と第2半パルス光H2との時間的なオーバーラップは少なくなっていく。 Of course, as to increase the delay time D, the temporal overlap with the first half light pulse H1 and the second half light pulse H2 is gradually reduced. ただし、図9(c)に示すように、遅延時間Dが単位パルス光UPの半値幅ωと同程度の場合(D=ωの場合)であれば、第1半パルス光H1と第2半パルス光H2との合成パルス光CP2は、合成パルス光CP1のピーク強度I1よりもさらに小さいピーク強度I2の2つのピークを持っている。 However, as shown in FIG. 9 (c), in the case the delay time D is comparable to the half-width omega of unit pulsed beam UP (For D = omega), the first half light pulse H1 second half composite pulse light CP2 between the pulse light H2 is has two peaks of smaller peak intensity I2 than the peak intensity I1 of the composite pulse light CP1. しかしながら、第1半パルス光H1が照射されてエネルギー吸収効率が高い状態となっている被照射領域に、第2半パルス光H2が照射される点においては、合成パルス光CP1が照射された場合と同様である。 However, the irradiated region where the first half light pulse H1 is irradiated with energy-absorbing efficiency is high state, in that the second half light pulse H2 is irradiated, if the composite pulse light CP1 is irradiated is the same as that. なお、合成パルス光CP2は、全体としては、半値幅ω2(>ω1)である単位パルス光と捉えることが可能である。 Incidentally, composite pulse light CP2 as a whole, can be considered as a unit pulsed beam is half width ω2 (> ω1).

遅延時間Dをωよりもさらに大きくして、図9(d)に示すように単位パルス光UPの半値幅ωの2倍程度とした場合(D=2ωの場合)、第1半パルス光H1と第2半パルス光H2とのオーバーラップはほとんど無くなり、合成パルス光CP3(名目上そのように称呼する)は、実質的には、第1半パルス光H1と第2半パルス光H2とに相当する(つまりはピーク強度I3がほぼP/2である)2つの別個の単位パルス光UP3a、UP3bを遅延時間Dで順次に照射するものに過ぎなくなる。 And larger than the delay time D omega, (the case of D = 2 [omega) When it is about twice the half-value width omega of unit pulsed beam UP as shown in FIG. 9 (d), the first half light pulse H1 When the overlap with the second half light pulse H2 is almost eliminated, the composite pulse light CP3 (nominally so that referred) is substantially in the first half light pulse H1 and the second half light pulse H2 corresponding (that is, the peak intensity I3 approximately P / 2) 2 distinct unit pulsed beams UP3a, not merely to sequentially irradiate the delay time UP3b D.

しかしながら、この場合の遅延時間Dは大きくてもせいぜい100psec程度であることから、単位パルス光UP3aが照射されることで生じたエネルギー吸収効率が高い状態が解消されないうちに単位パルス光UP3bが照射されている。 However, since the delay time D of the case is greater by at most about 100 psec, a unit pulsed beam UP3b While energy absorption efficiency is high caused by a unit pulsed beam UP3a is irradiated not eliminated is irradiated ing. 従って、単位パルス光UP3bのエネルギーは劈開/裂開面の進展に利用される。 Therefore, the energy of the unit pulsed beam UP3b is utilized in the development of the cleavage / parting planes. すなわち、この場合も、第1半パルス光H1と第2半パルス光H2とに実質的なオーバーラップがある場合と同様、光源から出射された単位パルス光UPのエネルギーは効率的に利用されることになる。 That is, even in this case, as in the case where there is substantial overlap in the first half light pulse H1 and the second half light pulse H2, the energy of the emitted unit pulsed beam UP from the light source is efficiently utilized It will be.

なお、遅延時間Dがおおよそ10nsecの範囲であれば、上述のような単位パルス光UPのエネルギー利用効率を高める効果は得られることが、本発明の発明者によって確認されている。 Incidentally, if the range of the delay time D is approximately 10 nsec, the effect of increasing the energy efficiency of the unit pulsed beam UP as described above can be obtained, has been confirmed by the inventors of the present invention. これは、単位パルス光UP3aの照射によって実現されたエネルギー吸収効率が高い状態が維持される時間が、せいぜい10nsec程度であるためと考えられる。 This time the energy absorption efficiency is achieved by irradiation of a unit pulsed beam UP3a is high state is maintained, presumably because at most about 10 nsec. また、遅延時間Dがω/3を下回る場合、第2半パルス光H2を遅延させることの効果が十分に得られず、被加工物10が過剰なダメージを受けやすくなるので好ましくない。 Also, undesirable when the delay time D is below omega / 3, the effect of delaying the second half pulse light H2 is not sufficiently obtained, since the workpiece 10 is subject to excessive damage.

以上のことから、遅延時間Dが10nsec以下の範囲内の値として定められるように第1半パルス光H1と第2半パルス光H2との光路長差を設けるようにすれば、光源から出射される単位パルス光が、被照射領域に過剰なダメージを与え得るほどのピークパワー密度を有する場合であっても、実際に被加工物に照射される単位パルス光のピーク強度を低下させ、かつ、実質的に照射時間を増大させることができ、個々の単位パルス光について、劈開/裂開の進展に利用されるエネルギーの比率を高めることができる。 From the above, if such delay time D is provided an optical path length difference between the first half light pulse H1 as determined as a value within the range of 10nsec the second half light pulse H2, emitted from the light source unit pulsed beams is that, even when a peak power density of more can give excessive damage to the irradiated area, is actually lower the peak intensity of the unit pulsed beam is irradiated to the workpiece, and, can be increased substantially irradiation time for each unit pulsed beams, it is possible to increase the proportion of energy utilized in the development of cleavage / parting. 具体的には、遅れて照射された第2半パルス光H2のエネルギーを主に劈開/裂開の進展に利用することができる。 Specifically, the second energy half-pulse light H2, irradiated late can be utilized in the development of mostly cleavage / parting. すなわち、遅延時間Dが係る範囲をみたすように第1半パルス光H1と第2半パルス光H2との光路長差を設けて分離ビーム加工を行えば、よりエネルギー利用効率を向上させた劈開/裂開加工が実現される。 That is, by performing the separation beam processing by providing an optical path length difference between the first half light pulse H1 so as to satisfy the range of the delay time D is according the second half light pulse H2, with improved more energy efficiency cleavage / parting processing is realized. これにより、被加工物10に対して、より効率的かつ確実に分割起点を形成することができる。 Thus, it is possible to form the workpiece 10, more efficiently and reliably divide origin.

ところで、ここまで説明した分離ビーム加工は、第2半パルス光H2に第1半パルス光H1よりも時間的な遅延を与えつつ、両者を実質的に同一の被照射領域に照射するものとしているが、その一方で、本実施の形態においては、上述のように、レーザー光を50mm/sec〜3000mm/sec程度の走査速度で相対的に走査しつつ加工が行われる。 Incidentally, the separation beam processing described so far, while giving the first half light pulse H1 time delay than the second half light pulse H2, it is assumed that substantially irradiate the same irradiation regions both but, on the other hand, in the present embodiment, as described above, processing is performed while relatively scanning the laser beam at a scanning rate of about 50mm / sec~3000mm / sec. 一見すると、両者は矛盾するようにもみえる。 At first glance, it also appears to be inconsistent. なぜならば、第1半パルス光H1が照射された後、第2半パルス光H2が照射されるまでの間も、レーザー光と被加工物10とは相対移動しているため、それぞれの半パルス光における被照射領域の形成位置は異なるはずだからである。 This is because, after the first half light pulse H1 is irradiated until the second half light pulse H2 is irradiated also, since the relative movement between the laser beam and the workpiece 10, each half pulse formation position of the irradiation region in the light is because different supposed. しかしながら、例えば、レーザー光の走査速度が3000mm/sec(=3m/sec)であり、遅延時間Dが10nsecであるという、第1半パルス光H1の照射位置と第2半パルス光H2の照射位置が最もずれる場合を想定しても、両位置の計算上のずれは、30nmに過ぎない。 However, for example, the scanning speed of the laser beam is 3000mm / sec (= 3m / sec), that the delay time D is 10 nsec, the irradiation position and the irradiation position of the second half light pulse H2 of the first half light pulse H1 There is also on the assumption that most deviated, computational displacement of both positions is only 30 nm. 一方で、レーザー光のビーム径が約1μm〜10μm程度であることや、劈開/裂開加工に際して被加工物10に形成される被照射領域同士の間隔が4μm〜50μmである。 On the other hand, and that the beam diameter of the laser beam is about 1 m to 10 m, the distance between the irradiation regions each other are formed in the workpiece 10 during the cleavage / parting processing is 4Myuemu~50myuemu. 30nmという値はそれらの約1/100〜1/1000程度であって十分に誤差の範囲内とみなせる。 A value of 30nm to sufficiently be about 1 / 100-1 / 1000 about their regarded as within the error. ゆえに、加工を行う上において第1半パルス光H1と第2半パルス光H2とは実質的に同一の被照射領域に照射されるとしても、何ら差し支えはない。 Therefore, in terms of performing the processing the first half light pulse H1 as the second half light pulse H2 is substantially irradiate the same region to be irradiated is not permissible at all.

また、分離ビーム加工は、上述した第1ないし第3加工パターンのいずれを行う場合でも、実行可能である。 Moreover, the separation beam processing, even when performing any of the first to third processing pattern as described above can be performed.

なお、ここまでの説明においては、第1半パルス光H1と第2半パルス光H2とが等しいプロファイルを有することを前提として説明しているが、これは、必須の態様ではない。 In the description so far, it is assumed to have a first half light pulse H1 and the second profile half and the pulse light H2 are equal, this is not an essential aspect. 図10は、遅延時間が単位パルス光の半値幅の2倍程度であるが、第2半パルス光H2のピーク強度が第1半パルス光H1のピーク強度よりも小さい場合の、レーザー光の強度プロファイルを例示する図である。 10, the delay time is about twice the half-value width of the unit pulse light, when the peak intensity of the second half light pulse H2 is smaller than the peak intensity of the first half light pulse H1, the intensity of the laser beam it is a diagram illustrating a profile. このような態様のレーザー光を用いて分離ビーム加工を行う場合も、効率的な劈開/裂開加工が実現される。 If the separation beam processing using a laser beam such embodiments also, efficient cleavage / parting processing is realized.

係る場合において、第2半パルス光H2のビーム径や広がり角を第1半パルス光H1と違えることで、被加工物に照射される際の第2半パルス光H2の照射スポット径を第1半パルス光H1の照射スポット径よりも大きくなるようにしてもよい。 In such a case, the beam diameter and divergence angle of the second half light pulse H2 that made different between the first half light pulse H1, the irradiation spot diameter of the second half light pulse H2 of when it is irradiated to the workpiece first it may be larger than the irradiation spot diameter of the semi-light pulse H1. 係る場合、第2半パルス光H2の半値幅が第1半パルス光H1の半値幅より大きくなるので、照射時間をより延ばすことができる。 A case, since the half width of the second half light pulse H2 is larger than the half width of the first half light pulse H1, can be extended further the irradiation time.

<レーザー加工装置の概要> <Outline of the laser processing apparatus>
次に、上述した種々の加工パターンによる加工を実現可能なレーザー加工装置について説明する。 Next, a description will be given laser processing apparatus capable of realizing the processing by various processing patterns described above.

図11は、本実施の形態に係るレーザー加工装置50の構成を概略的に示す模式図である。 Figure 11 is a schematic diagram schematically showing the configuration of a laser processing apparatus 50 according to this embodiment. レーザー加工装置50は、レーザー光照射部50Aと、観察部50Bと、例えば石英などの透明な部材からなり、被加工物10をその上に載置するステージ7と、レーザー加工装置50の種々の動作(観察動作、アライメント動作、加工動作など)を制御するコントローラ1とを主として備える。 The laser processing apparatus 50 includes a laser beam irradiation unit 50A, and the observation unit 50B, for example, a transparent member such as quartz, a stage 7 for placing a workpiece 10 thereon, various laser processing apparatus 50 comprising operation (observation operation, alignment operation, the processing operation, etc.) and a controller 1 for controlling mainly. レーザー光照射部50Aは、レーザー光源SLと光学系5とを備え、ステージ7に載置された被加工物10にレーザー光を照射する部位であり、上述した、レーザー光の出射源に相当する。 Laser light irradiating unit 50A is provided with a laser light source SL and optical system 5, a portion for irradiating a laser beam to the workpiece 10 placed on the stage 7, described above, corresponds to the emission source of the laser beam . 観察部50Bは、該被加工物10をレーザー光が照射される側(これを表面または被加工面と称する)から直接に観測する表面観察と、ステージ7に載置された側(これを裏面または載置面と称する)から該ステージ7を介して観察する裏面観察とを行う部位である。 Observation part 50B includes a surface observation to observe directly from the side of the workpiece 10 is a laser beam is irradiated (referred to as a surface or surface to be processed), the side (which mounted on the stage 7 back surface or from called mounting surface) is a portion for performing a back observation for observing through the stage 7.

ステージ7は、移動機構7mによってレーザー光照射部50Aと観察部50Bとの間で水平方向に移動可能とされてなる。 Stage 7 is formed by a horizontally movable between the observation part 50B and the laser beam irradiation part 50A by a moving mechanism 7m. 移動機構7mは、図示しない駆動手段の作用により水平面内で所定のXY2軸方向にステージ7を移動させる。 Moving mechanism 7m moves the stage 7 to predetermined XY2 axially in a horizontal plane by the action of a driving means (not shown). これにより、レーザー光照射部50A内におけるレーザー光照射位置の移動や、観察部50B内における観察位置の移動や、レーザー光照射部50Aと観察部50Bとの間のステージ7の移動などが実現されてなる。 Thus, the movement and the laser beam irradiation position in the laser beam irradiation unit 50A, the movement and the observation position in the observation part 50B, such movement of the stage 7 between the observation part 50B and the laser light irradiating unit 50A is implemented It becomes Te. なお、移動機構7mについては、所定の回転軸を中心とした、水平面内における回転(θ回転)動作も、水平駆動と独立に行えるようになっている。 Note that the moving mechanism 7m was centered on a predetermined axis of rotation, the rotation (theta rotation) operation in a horizontal plane, are able to perform independently of horizontal driving.

また、レーザー加工装置50においては、表面観察と裏面観察とを適宜に切り替え可能に行えるようになっている。 Further, in the laser processing apparatus 50 is adapted to allow to be switchable between surface observation and the rear surface observation as appropriate. これにより、被加工物10の材質や状態に応じた最適な観察を柔軟かつ速やかに行うことができる。 Thus, it is possible to perform optimum observation according to the material and condition of the workpiece 10 flexibly and quickly.

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

被加工物10をステージ7の上に載置した状態で、例えば吸引ポンプなどの吸引手段11により吸引用配管に対し吸引を行い、吸引用配管のステージ7載置面側先端に設けられた吸引孔に対し負圧を与えることで、被加工物10(および固定シート4)がステージ7に固定されるようになっている。 While placing the workpiece 10 on the stage 7, for example, performs a suction to the suction piping by suction means 11 such as a suction pump, the suction provided to the stage 7 mounting surface side leading end of the suction pipe by providing a negative pressure to the hole, so that the workpiece 10 (and fixing sheet 4) is fixed to the stage 7. なお、図11においては、加工対象である被加工物10が固定シート4に貼り付けられている場合を例示しているが、好ましくは、固定シート4の外縁部には該固定シート4を固定するための図示しない固定リングが配置される。 In FIG. 11, although the workpiece 10 which is a processing object is exemplified a case in which adhered to fixing sheet 4, preferably fixed to the fixing sheet 4 are on the outer edge portion of the fixing sheet 4 fixing ring (not shown) for is located.

<照明系および観察系> <Illumination system and the observation system>
観察部50Bは、ステージ7に載置された被加工物10に対してステージ7の上方から落射照明光源S1からの落射照明光L1の照射と斜光照明光源S2からの斜光透過照明光L2の照射とを重畳的に行いつつ、ステージ7の上方側からの表面観察手段6による表面観察と、ステージ7の下方側からの裏面観察手段16による裏面観察とを、行えるように構成されている。 Observation part 50B, the irradiation of oblique transmitted illumination beam L2 from irradiation and oblique illumination light source S2 of the epi-illumination light L1 from the epi-illumination light source S1 from above the stage 7 to the workpiece 10 placed on the stage 7 while performing the door in a superimposed manner, a surface observation by surface observation means 6 from the upper side of the stage 7, and a rear surface observation by rear surface observation means 16 from the lower side of the stage 7 is configured to perform.

具体的には、落射照明光源S1から発せられた落射照明光L1が、図示を省略する鏡筒内に設けられたハーフミラー9で反射され、被加工物10に照射されるようになっている。 Specifically, the epi-illumination light L1 emitted from the epi-illumination light source S1 is reflected by the half mirror 9 provided in omitted barrel shown, it is irradiated to the workpiece 10 . また、観察部50Bは、ハーフミラー9の上方(鏡筒の上方)に設けられたCCDカメラ6aと該CCDカメラ6aに接続されたモニタ6bとを含む表面観察手段6を備えており、落射照明光L1を照射させた状態でリアルタイムに被加工物10の明視野像の観察を行うことが出来るようになっている。 Also, the observation unit 50B is provided with a surface observation means 6 that includes a monitor 6b connected to the CCD camera 6a and the CCD camera 6a provided above the half mirror 9 (above the lens barrel), epi-illumination is possible to observe a bright field image of the workpiece 10 in real time in a state of being irradiated with the light L1 is made to be able.

また、観察部50Bにおいては、ステージ7の下方に、より好ましくは、後述するハーフミラー19の下方(鏡筒の下方)に設けられたCCDカメラ16aと該CCDカメラ16aに接続されたモニタ16bとを含む裏面観察手段16を備えている。 In the observation unit 50B, below the stage 7, more preferably, a monitor 16b connected to the CCD camera 16a and the CCD camera 16a provided below the half mirror 19 described later (below the lens barrel) and a rear surface observation means 16 including. なお、モニタ16bと表面観察手段6に備わるモニタ6bとは共通のものであってもよい。 Incidentally, it may be common to the monitor 6b included in the monitor 16b and the surface observation means 6.

また、ステージ7の下方に備わる同軸照明光源S3から発せられた同軸照明光L3が、図示を省略する鏡筒内に設けられたハーフミラー19で反射され、集光レンズ18にて集光されたうえで、ステージ7を介して被加工物10に照射されるようになっていてもよい。 Further, coaxial illumination light L3 emitted from a coaxial illumination light source S3, provided below the stage 7, is reflected by the half mirror 19 provided omitted barrel shown, is condensed by the condenser lens 18 upon, or may be adapted to be irradiated to the workpiece 10 via the stage 7. さらに好ましくは、ステージ7の下方に斜光照明光源S4を備えており、斜光照明光L4を、ステージ7を介して被加工物10に対して照射できるようになっていてもよい。 More preferably includes a oblique illumination light source S4 is below the stage 7, the oblique illumination light L4, may be configured so as to be capable of irradiating the workpiece 10 through the stage 7. これらの同軸照明光源S3や斜光照明光源S4は、例えば被加工物10の表面側に不透明な金属層などがあって表面側からの観察が該金属層からの反射が生じて困難な場合など、被加工物10を裏面側から観察する際に好適に用いることできる。 Etc. These coaxial illumination light source S3 and oblique illumination light source S4 is for example the case observed from the surface side there is such a surface side of an opaque metal layer of the workpiece 10 is difficult to occur reflected from the metal layer, It can be appropriately used when observing the workpiece 10 from the back side.

<レーザー光源> <Laser light source>
レーザー光源SLとしては、波長が500nm〜1600nmのものを用いる。 As the laser light source SL, a wavelength used ones 500Nm~1600nm. また、上述した加工パターンでの加工を実現するべく、レーザー光LBのパルス幅は1psec〜50psec程度である必要がある。 Further, in order to realize the processing in the processing patterns described above, the pulse width of the laser beam LB is required to be about 1Psec~50psec. また、繰り返し周波数Rは10kHz〜200kHz程度、レーザー光の照射エネルギー(パルスエネルギー)は0.1μJ〜50μJ程度であるのが好適である。 Also, the repetition frequency R about 10KHz~200kHz, irradiation energy (pulse energy) of the laser beam is preferably in the range of about 0.1Myujei~50myuJ.

なお、レーザー光源SLから出射されるレーザー光LBの偏光状態は、円偏光であっても直線偏光であってもよい。 Incidentally, the polarization state of the laser beam LB emitted from the laser beam source SL may be circular polarization a linear polarization. ただし、直線偏光の場合、結晶性被加工材料中での加工断面の曲がりとエネルギー吸収率の観点から、偏光方向が走査方向と略平行にあるように、例えば両者のなす角が±1°以内にあるようにされることが好ましい。 However, in the case of linear polarization, from the viewpoint of bending energy absorption rate of the working cross-section of a crystalline workpiece material, so that the polarization direction is in parallel to the scanning direction and substantially, for example, both the angle of within ± 1 ° it is preferably to be in the.

<光学系> <Optics>
光学系5は、レーザー光が被加工物10に照射される際の光路を設定する部位である。 Optical system 5 is a portion for setting the optical path when the laser beam is irradiated to the workpiece 10. 光学系5によって設定された光路に従って、被加工物の所定の照射位置(被照射領域の形成予定位置)にレーザー光が照射される。 Accordance optical path set by the optical system 5, laser light is irradiated to a predetermined irradiation position of the workpiece (to be formed position of the irradiated region).

図12は、光学系5の構成を例示する模式図である。 Figure 12 is a schematic view illustrating the configuration of an optical system 5. 光学系5は、ビームエキスパンダー51と、対物レンズ系52と、分岐ミラー53と、合成ミラー54とを主として備える。 Optical system 5 mainly includes a beam expander 51, an objective lens system 52, a splitting mirror 53, and a combining mirror 54. また、光学系5には、レーザー光LBの光路の向きを変換する目的で、適宜の個数のミラー5aが適宜に位置に設けられていてもよい。 Further, the optical system 5, in order to convert the direction of the optical path of the laser beam LB, a mirror 5a appropriate number may be provided at a position appropriately. 図12においては、4つのミラー5aが設けられた場合を例示している。 12 illustrates a case where four mirrors 5a is provided.

また、出射光が直線偏光の場合、光学系5がアッテネータ5bを備えることが好ましい。 Further, if the emitted light is linearly polarized light, it is preferable that the optical system 5 comprises an attenuator 5b. アッテネータ5bはレーザー光LBの光路上の適宜の位置に配置され、出射されたレーザー光LBの強度を調整する役割を担う。 Attenuator 5b plays a role of adjusting disposed at appropriate positions on the optical path of the laser beam LB, the intensity of the emitted laser beam LB.

図12に例示するように、光学系5では、レーザー光源SLから発せられたレーザー光LBの光路OP上に、いずれもハーフミラーである分岐ミラー53および合成ミラー54とが配置されている。 As illustrated in FIG. 12, the optical system 5, on the optical path OP of the laser beam LB emitted from the laser beam source SL, a splitting mirror 53 and the combining mirror 54 is arranged which is both a half mirror. 光路OPは、分岐ミラー53によって第1分岐光路OP1と第2分岐光路OP2とに分岐し、第1分岐光路OP1と第2分岐光路OP2とは、合成ミラー54で合流し、再び一の光路OPとなる。 Optical path OP is branched into a first branch optical path OP1 by the branching mirror 53 and the second branch light path OP2, the first branch optical path OP1 and the second branch light path OP2, and meet at the combining mirror 54, again one optical path OP to become. これにより、レーザー光源SLから出射されたレーザー光LBは、分岐ミラー53によって第1分岐光路OP1を進む第1レーザー光LB1と第2分岐光路OP2を進む第2レーザー光LB2とに分離される。 Thus, laser beam LB emitted from the laser beam source SL is separated into a second laser beam LB2 proceeding with the first laser beam LB1 proceeding the first branch optical path OP1 by the branching mirror 53 and the second branch light path OP2. 係る場合、第1の半パルス光H1が第1レーザー光LB1の単位パルス光に相当し、第2の半パルス光H2が第2レーザー光LB2の単位パルス光に相当する。 Such a case, the first half light pulse H1 is equivalent to the unit pulsed beams of the first laser beam LB1, second half light pulse H2 is equivalent to the unit pulsed beams of the second laser beam LB2.

また、第2分岐光路OP2上には、光路長調整手段55が配置されている。 Further, on the second branch optical path OP2, the optical path length adjusting means 55 is arranged. 光路長調整手段55は、第2分岐光路OP2上を進む第2レーザー光LB2を合成ミラー54の方へと反射させる複数のミラー群からなる。 Optical path length adjusting means 55 is composed of a plurality of mirrors for reflecting into the second laser beam LB2 proceeding on the second branch optical path OP2 towards combining mirror 54. しかも、光路長調整手段55は、矢印AR1にて示すように、第2分岐光路OP2の延在方向においてその位置を可変させることで、第2レーザー光LB2の反射位置を自在に調整できるように構成されてなる。 Moreover, the optical path length adjusting means 55, as indicated by arrow AR1, by varying the position in the extending direction of the second branch light path OP2, so that it can be adjusted freely reflection position of the second laser beam LB2 It is composed composed. 係る態様にて第2レーザー光LB2の反射位置が調整されることにより、第2分岐光路OP2を進む第2レーザー光LB2の光路長が任意に設定できるようになっている。 By reflecting the position of the second laser beam LB2 in a manner is adjusted according, the optical path length of the second laser beam LB2 proceeding the second branch optical path OP2 is adapted to be arbitrarily set.

光路長調整手段55によって、第2分岐光路OP2の光路長の方が第1分岐光路OP1の光路長よりも長くなるように設定することで、第1分岐光路OP1と第2分岐光路OP2とが合流した合成ミラー54よりも下流側の光路OPにおいて、第1レーザー光LB1に対して第2レーザー光LB2が遅延することになる。 The optical path length adjusting means 55, that the direction of the optical path length of the second branch optical path OP2 is set to be longer than the optical path length of the first branch optical path OP1, the first branch optical path OP1 and the second branch optical path OP2 is in the optical path OP downstream of the combining mirror 54 and joined, so that the second laser beam LB2 with respect to the first laser beam LB1 is delayed. 従って、レーザー加工装置50においては、光路長調整手段55によって第1分岐光路OP1と第2分岐光路OP2との光路長差を適宜に設定することで、上述した分離ビーム加工が、任意の遅延時間Dにて可能となっている。 Therefore, the laser processing apparatus 50, by appropriately setting the optical path length difference between the first branch optical path OP1 by the optical path length adjusting means 55 and the second branch light path OP2, liberating beam machining, any delay time described above It has become possible at D.

なお、光路長差をΔLとすると、遅延時間Dと光路長差との関係は、光の速度cを用いてΔL=cDと表される。 Incidentally, when the optical path length difference and [Delta] L, the relationship between the optical path length difference to the delay time D, expressed as [Delta] L = cD using the velocity of light c. 例えばD=10psecの場合、c=3×10 8 m/secとして、ΔL=3mmである。 For example, in the case of D = 10 psec, as c = 3 × 10 8 m / sec, a [Delta] L = 3 mm.

また、第2分岐光路OP2上にはフォーカス調整用レンズ系56が設けられている。 The focus adjusting lens system 56 is provided on the second branch light path OP2. 係るフォーカス調整用レンズ系56を適宜に設定することで、第2レーザー光LB2の単位パルス光である第2半パルス光H2のビーム径や広がり角を第2レーザー光LB2の単位パルス光である第1半パルス光H1と違えることができる。 By setting the focus adjustment lens system 56 according appropriately, there a second beam diameter and divergence angle of the half-pulse light H2 is a unit pulsed beam of the second laser beam LB2 a unit pulsed beam of the second laser beam LB2 it can be made different between the first half light pulse H1. これにより、被加工物に照射される際の第2半パルス光H2の照射スポット径を第1半パルス光H1の照射スポット径よりも大きくした状態での分離ビーム加工が可能となる。 This allows separation beam processing in the second state of the irradiation spot diameter of the semi-pulse light H2 is larger than the irradiation spot diameter of the first half light pulse H1 of when it is irradiated to the workpiece.

また、第1分岐光路OP1に備わるアッテネータ5bもしくは第2分岐光路OP2に備わるアッテネータ5bを適宜に調整することにより、第2レーザー光LB2の強度を第1レーザー光LB1の強度よりも小さくすることにより、図10に示したようなプロファイルでの分離ビーム加工も可能である。 Further, by adjusting the attenuator 5b provided in the attenuator 5b or the second branch optical path OP2 provided in the first branch optical path OP1 appropriate, by the intensity of the second laser beam LB2 is smaller than the intensity of the first laser beam LB1 , it is also separated beam processing of a profile as shown in FIG. 10.

ところで、異なる2つのレーザー光源を用意し、それぞれのレーザー光の出射タイミングを遅延させることによって、上述の分離ビーム加工を行う態様も一見可能であるように思えるが、実際には、被照射領域を離散的に形成させるという条件の下、2つのレーザー光源からの出射タイミングの遅延をpsecオーダーもしくはnsecオーダーで精度よく制御することは、困難であり、現実的ではない。 Meanwhile, prepare two different laser sources, by delaying the emission timing of each laser beam, seems like manner for separating beam processing described above it is also apparently possible, in fact, an irradiated region under the condition that is discretely formed, be accurately controlled in two psec order or nsec order delays the emission timing of the laser light source, it is difficult, impractical.

なお、図12においては、対物レンズ系52から被加工物10に至るレーザー光LBの光路が固定されている場合を例示している。 In FIG. 12 illustrates the case where the optical path of the laser beam LB extending from the objective lens system 52 to the workpiece 10 is secured. 合成ミラー54以降の光路OPを実際にあるいは仮想的に複数設定するとともに、図示しない光路設定手段によって、レーザー光LBの個々の単位パルス光が被加工物に対して照射される際の光路を、設定した複数の光路の中で順次に切り替えることが可能に構成されていてもよい。 The optical path OP of subsequent combining mirror 54 actually or together with virtually setting a plurality, the optical path setting means (not shown), the optical path when the individual unit pulsed beams of the laser beam LB is irradiated to the workpiece, it may be configured to be capable of switching sequentially among the plurality of optical paths set. 係る場合、被加工物10の上面の複数箇所において同時並行的な走査が行われる状態、あるいは、仮想的にそのようにみなされる状態が実現される。 A case, the state concurrent scanning is performed at a plurality of positions of the upper surface of the workpiece 10 or a state that is virtually so considered can be realized. 換言すれば、これは、レーザー光LBの光路をマルチ化しているといえる。 In other words, this can be said to multiplexing the optical path of the laser beam LB.

<コントローラ> <Controller>
コントローラ1は、上述の各部の動作を制御し、被加工物10の加工処理を実現させる制御部2と、レーザー加工装置50の動作を制御するプログラム3pや加工処理の際に参照される種々のデータを記憶する記憶部3とをさらに備える。 The controller 1 controls the operation of the above-described respective units, a control unit 2 to realize the processing of the workpiece 10, the various referenced during program 3p and processing for controlling the operation of the laser processing apparatus 50 further comprising a storage unit 3 for storing data.

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

具体的には、制御部2は、移動機構7mによるステージ7の駆動や集光レンズ18の合焦動作など、加工処理に関係する種々の駆動部分の動作を制御する駆動制御部21と、CCDカメラ6aおよび16aによる撮像を制御する撮像制御部22と、レーザー光源SLからのレーザー光LBの照射および光学系5における光路の設定態様を制御する照射制御部23と、吸引手段11によるステージ7への被加工物10の吸着固定動作を制御する吸着制御部24と、与えられた加工位置データD1(後述)および加工モード設定データD2(後述)に従って加工対象位置への加工処理を実行させる加工処理部25とを、主として備える。 Specifically, the control unit 2, such as focusing operation of the drive and the condenser lens 18 of the stage 7 by the moving mechanism 7m, a drive control unit 21 for controlling the operation of the various drive parts related to the processing, CCD an imaging control unit 22 which controls the imaging by the camera 6a and 16a, the irradiation control unit 23 for controlling the mode of setting an optical path in the illumination and optical system 5 of the laser beam LB from the laser source SL, to the stage 7 by the suction means 11 processing the of the suction control unit 24 for controlling the suction operation of fixing the workpiece 10, to execute the processing to the processing target position according to the given processing position data D1 (described below) and processing mode setting data D2 (described below) and the part 25, and mainly.

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

記憶部3には、被加工物10について設定された加工予定線の位置を記述した加工位置データD1が外部から与えられて記憶される。 The storage unit 3, the processing position data D1 which describes the position of the planned processing line set for the workpiece 10 is stored is supplied externally. また、記憶部3には、レーザー光の個々のパラメータについての条件や光学系5における光路の設定条件やステージ7の駆動条件(あるいはそれらの設定可能範囲)などが加工モードごとに記述された、加工モード設定データD2が、あらかじめ記憶されている。 The storage unit 3, a driving condition setting conditions and stage 7 of the optical paths in conditions and optical system 5 for the individual parameters of the laser beam (or settable range thereof) are described for each processing mode, working mode setting data D2 are stored in advance.

なお、レーザー加工装置50に対してオペレータが与える種々の入力指示は、コントローラ1において実現されるGUIを利用して行われるのが好ましい。 Incidentally, various input instruction by the operator given to the laser processing apparatus 50 is preferably performed by using a GUI implemented in the controller 1. 例えば、加工処理部25の作用により加工処理用メニューがGUIにて提供される。 For example, processing for a menu is provided in GUI by the action of the processing unit 25. オペレータは、係る加工処理用メニューに基づいて、後述する加工モードの選択や、加工条件の入力などを行う。 The operator, according to the basis of the processing for menu selection and processing mode described below, performs an input processing conditions.

<アライメント動作> <Alignment operation>
レーザー加工装置50においては、加工処理に先立ち、観察部50Bにおいて、被加工物10の配置位置を微調整するアライメント動作が行えるようになっている。 In the laser processing apparatus 50, prior to processing, in the observation unit 50B, and able to perform the alignment operation for finely adjusting an arrangement position of the workpiece 10. アライメント動作は、被加工物10に定められているXY座標軸をステージ7の座標軸と一致させるために行う処理である。 Alignment operation is a process to match the XY coordinate axes are determined in the workpiece 10 and the coordinate axis of the stage 7. 係るアライメント処理は、上述した加工パターンでの加工を行う場合に、被加工物の結晶方位と加工予定線とレーザー光の走査方向とが各加工パターンにおいて求められる所定の関係をみたすようにするうえで重要である。 Alignment processing according the the case of processing in the processing patterns described above, ensuring a positive and the scanning direction of the crystal orientation and the planned processing line and the laser beam of the workpiece satisfies a predetermined relationship obtained in each machining pattern in is important.

アライメント動作は、公知の技術を適用して実行することが可能であり、加工パターンに応じて適宜の態様にて行われればよい。 Alignment operation may be performed by applying known techniques, it is sufficient performed in an appropriate manner in accordance with the processing pattern. 例えば、1つの母基板を用いて作製された多数個のデバイスチップを切り出す場合など、被加工物10の表面に繰り返しパターンが形成されているような場合であれば、パターンマッチングなどの手法を用いることで適切なアライメント動作が実現される。 For example, a case of cutting out a large number of device chips manufactured using one mother substrate, in the case such as that repeating pattern is formed on the surface of the workpiece 10, using a technique such as pattern matching it is proper alignment operation is realized. この場合、概略的にいえば、被加工物10に形成されている複数のアライメント用マークの撮像画像をCCDカメラ6aあるいは16aが取得し、それらの撮像画像の撮像位置の相対的関係に基づいて加工処理部25がアライメント量を特定し、駆動制御部21が該アライメント量に応じて移動機構7mによりステージ7を移動させることによって、アライメントが実現される。 In this case, speaking schematically, a plurality of captured images of the alignment marks formed in the workpiece 10 acquires CCD camera 6a or 16a, based on the relative relationship between the imaging positions of those captured images processing unit 25 identifies the alignment amount, the drive control unit 21 by moving the stage 7 by the moving mechanism 7m in accordance with the alignment amount, the alignment is realized.

係るアライメント動作を行うことによって、加工処理における加工位置が正確に特定される。 By performing the alignment operation according, processing position in the processing is accurately specified. なお、アライメント動作終了後、被加工物10を載置したステージ7はレーザー光照射部50Aへと移動し、引き続いてレーザー光LBを照射することによる加工処理が行われることになる。 Note that after the alignment operation is completed, the stage 7 placing the workpiece 10 is moved to the laser beam irradiation unit 50A, so that the processing by irradiating a laser beam LB is performed subsequently. なお、観察部50Bからレーザー光照射部50Aへのステージ7の移動は、アライメント動作時に想定された加工予定位置と実際の加工位置とがずれないように保証されている。 The movement of the stage 7 from the observing part 50B to the laser light irradiating unit 50A is guaranteed so as not to shift the actual machining position and the assumed planned processing position during the alignment operation.

<加工処理の概略> <Outline of processing>
次に、本実施の形態に係るレーザー加工装置50における加工処理について説明する。 It will now be described processing in the laser processing apparatus 50 according to this embodiment. レーザー加工装置50においては、レーザー光源SLから発せられ光学系5を経たレーザー光LBの照射と、被加工物10が載置固定されたステージ7の移動とを組み合わせることによって、光学系5を経たレーザー光LBを被加工物10に対して相対的に走査させつつ被加工物10の加工を行えるようになっている。 In the laser processing apparatus 50, by combining the irradiation of the laser beam LB having passed through the optical system 5 is emitted from the laser beam source SL, a movement of the stage 7 to the workpiece 10 is mounted and fixed, through the optical system 5 and able to perform the machining of the workpiece 10 with the laser beam LB while relatively scanning the workpiece 10. 具体的には、上述した第1ないし第3加工パターンでの劈開/裂開加工を行うことができる。 Specifically, it is possible to perform the cleavage / parting processing by the first to third processing pattern as described above.

第1加工パターンでの加工を行う場合は、加工予定線Lが劈開/裂開容易方向に平行に設定された被加工物10について、該劈開/裂開容易方向とステージ7の移動方向とが一致するように被加工物10をアライメントしたうえで、レーザー光LBによって被加工物10の加工予定線L上を走査する。 When performing processing in the first processing pattern, for the workpiece 10 to the planned processing line L is set parallel to the easily-cleaved / parted-direction, and the moving direction of 該劈 opening / tearing easy direction and the stage 7 after having aligned the workpiece 10 as matching, it scans the planned processing line above L of the workpiece 10 by the laser beam LB.

第2加工パターンでの加工を行う場合は、加工予定線Lが劈開/裂開容易方向に垂直に設定された被加工物10について、該劈開/裂開容易方向とステージ7の移動方向とが直交するように被加工物10をアライメントしたうえで、レーザー光LBによって被加工物10の加工予定線L上を走査する。 When performing processing in the second processing pattern, for the workpiece 10 to the planned processing line L is set perpendicular to the easily-cleaved / parted-direction, and the moving direction of 該劈 opening / tearing easy direction and the stage 7 the workpiece 10 as orthogonal in terms of the alignment scans the planned processing line above L of the workpiece 10 by the laser beam LB.

第3加工パターンでの加工を行う場合には、2つの劈開/裂開方向に対して加工予定線Lが等価な位置となるように、被加工物10をアライメントしたうえで、それぞれの劈開/裂開方向について交互にレーザー光LBによる走査が行われるように、ステージ7の移動方向を交互に違えるようにすればよい。 When performing processing in the third processing pattern, as the planned processing line L is an equivalent position with respect to the two cleavage / parting direction, in terms of the alignment of the workpiece 10, each of the cleavage / as the tear direction scanning by the laser beam LB alternately performed, it is sufficient to made different movement direction of the stage 7 alternately.

あるいは、第3加工モードでの加工を行う場合、図8に示したような、加工予定線Lに平行な直線Lα、Lβあるいはさらに加工予定線L自体に沿って、実体的にあるいは仮想的に複数のレーザー光を走査させるようにしてもよい。 Alternatively, when performing processing in the third processing mode, as shown in FIG. 8, a straight line parallel to Lα to the planned processing line L, along the Lβ or even planned processing line L itself, tangibly or virtually a plurality of laser beams may be caused to scan. なお、仮想的に複数のレーザー光を走査させるとは、実際には1つの光路にてレーザー光を照射するもののその光路を時間的に変化させることで、複数の光路にてレーザー光を照射する場合と同様の走査態様が実現されることをいう。 Note that the scanning the plurality of laser beams virtually actually by changing the optical path in time but is irradiated with a laser beam at a single optical path, irradiating a laser beam at a plurality of optical paths similar scanning manner as in the case refers to be realized.

また、いずれの加工パターンの場合であっても、光路長差ΔLを適宜に設定することによって遅延時間Dをパルス幅の2倍程度以下の値に設定することで、分離ビーム加工を好適に行うことができる。 Moreover, in any case of the processing pattern, by setting the delay time D to a value below about 2 times the pulse width by appropriately setting the optical path length difference [Delta] L, performs suitably separated beam processing be able to.

1 コントローラ 2 制御部 3 記憶部 4 固定シート 5 光学系 7 ステージ 7m 移動機構 10 被加工物 10a (被加工物の)載置面 50 レーザー加工装置 50A レーザー光照射部 51 ビームエキスパンダー 52 対物レンズ系 53 分岐ミラー 54 合成ミラー 55 光路長調整手段 56 フォーカス調整用レンズ系 C1〜C3、C11a、C11b、C21〜C24 劈開/裂開面 CP1、CP2、CP3 合成パルス光 L 加工予定線 LB レーザー光 LB1 第1レーザー光 LB2 第2レーザー光 H1 第1半パルス光 H2 第2半パルス光 OP 光路 OP1 第1分岐光路 OP2 第2分岐光路 RE、RE1〜RE4、RE11〜RE15、RE21〜RE25 被照射領域 SL レーザー光源 UP、UP3a、UP3b 単位パルス光 1 Controller 2 controller 3 storage 4 fixing sheet (workpiece) 5 optical system 7 stage 7m moving mechanism 10 workpiece 10a mounting surface 50 laser processing apparatus 50A laser light irradiating unit 51 the beam expander 52 the objective lens system 53 splitting mirror 54 combining mirror 55 the optical path length adjusting means 56 for focus adjustment lens system C1~C3, C11a, C11b, C21~C24 cleavage / parting planes CP1, CP2, CP3 composite pulse light L planned processing line LB laser light LB1 first laser beam LB2 a second laser beam H1 first half light pulse H2 second half light pulse OP optical path OP1 first branch optical path OP2 second branch light path RE, RE1~RE4, RE11~RE15, RE21~RE25 irradiated region SL laser light source UP, UP3a, UP3b unit pulsed beam

Claims (9)

  1. パルスレーザー光を発する光源と、 A light source for emitting a pulsed laser beam,
    被加工物が載置されるステージと、 A stage on which the workpiece is placed,
    を備えるレーザー加工装置であって、 The laser processing apparatus comprising a,
    前記パルスレーザー光が、パルス幅がpsecオーダーの超短パルス光であり、 The pulsed laser light, the pulse width is ultrashort pulse light psec order,
    前記光源から前記ステージに至る前記パルスレーザー光の光路が、途中において第1の光路と第2の光路とに部分的に分岐し、その後合流するように設けられてなり、 Optical path of the pulsed laser beam reaching the stage from the light source, the first partially branched into the optical path and a second optical path in the middle, it is provided so as to subsequently merge,
    前記第2の光路の光路長を可変可能な光路長調整手段をさらに備え、 Further comprising a variable capable optical path length adjusting means of the optical path length of said second optical path,
    前記光源から出射された前記パルスレーザー光が、前記第1の光路を進む第1のレーザー光と前記第2の光路を進む第2のレーザー光とに分岐し、かつ、前記パルスレーザー光の単位パルス光が、前記第1のレーザー光の単位パルス光である第1の半パルス光と前記第2のレーザー光の単位パルス光である第2の半パルス光とに分岐すると定義するときに、前記光路長調整手段は、合流後の前記光路において前記第2の半パルス光が前記第1の半パルス光よりも前記単位パルス光の半値幅の1倍以上2倍以下の遅延時間だけ遅延するように前記第2の光路の光路長を設定してなるとともに The pulsed laser light emitted from the light source, the first branch and a second laser beam from the first laser light traveling in the optical path proceeds the second optical path, and a unit of the pulsed laser beam when pulsed light is defined as branches to the second and a half light pulse is a unit pulsed beam of the first first half light pulse and the second laser beam is a unit pulsed beam of the laser beam, the optical path length adjusting means, the second half light pulse in the optical path after the confluence is delayed by twice or less the delay time by more than an order of magnitude than the half-width of the first half light pulse the unit pulsed beam than the optical path length of the second optical path with becomes set as,
    前記第2のレーザー光の強度を調整する強度調整手段をさらに備え、 Further comprising an intensity adjusting means for adjusting the intensity of said second laser beam,
    前記強度調整手段は、前記第2のレーザー光の強度が前記第1のレーザー光の強度よりも小さくなるように前記第2のレーザー光の強度を調整し、 It said intensity adjusting means adjusts the intensity of the said as the intensity of the second laser beam is smaller than the intensity of the first laser beam a second laser beam,
    前記ステージに前記被加工物を載置した状態で、前記ステージを移動させつつ前記パルスレーザー光を前記被加工物に照射することにより、前記個々の単位パルス光についての前記第1の半パルス光と前記第2の半パルス光の被照射領域を前記被加工物の被加工面において実質的に同一としつつ、前記被加工物の被加工面において前記個々の単位パルス光ごとの前記被照射領域を離散的に形成する、 While placing the workpiece on the stage, by irradiating the pulsed laser beam while moving the stage in the workpiece, wherein the first half light pulse for each unit pulsed beam and the second said irradiated region of the semi-light pulses with substantially the same in the processed surface of the workpiece, the irradiated region of each of the individual unit pulsed beam at the processing surface of the workpiece the discretely formed,
    ことを特徴とするレーザー加工装置。 Laser machining device, characterized in that.
  2. パルスレーザー光を発する光源と、 A light source for emitting a pulsed laser beam,
    被加工物が載置されるステージと、 A stage on which the workpiece is placed,
    を備えるレーザー加工装置であって、 The laser processing apparatus comprising a,
    前記パルスレーザー光が、パルス幅がpsecオーダーの超短パルス光であり、 The pulsed laser light, the pulse width is ultrashort pulse light psec order,
    前記光源から前記ステージに至る前記パルスレーザー光の光路が、途中において第1の光路と第2の光路とに部分的に分岐し、その後合流するように設けられてなり、 Optical path of the pulsed laser beam reaching the stage from the light source, the first partially branched into the optical path and a second optical path in the middle, it is provided so as to subsequently merge,
    前記第2の光路の光路長を可変可能な光路長調整手段をさらに備え、 Further comprising a variable capable optical path length adjusting means of the optical path length of said second optical path,
    前記光源から出射された前記パルスレーザー光が、前記第1の光路を進む第1のレーザー光と前記第2の光路を進む第2のレーザー光とに分岐し、かつ、前記パルスレーザー光の単位パルス光が、前記第1のレーザー光の単位パルス光である第1の半パルス光と前記第2のレーザー光の単位パルス光である第2の半パルス光とに分岐すると定義するときに、前記光路長調整手段は、 合流後の前記光路において前記第2の半パルス光前記第1の半パルス光よりも前記単位パルス光の半値幅の倍以上2倍以下の遅延時間だけ遅延するように前記第2の光路の光路長を設定してなるとともに、 The pulsed laser light emitted from the light source, the first branch and a second laser beam from the first laser light traveling in the optical path proceeds the second optical path, and a unit of the pulsed laser beam when pulsed light is defined as branches to the second and a half light pulse is a unit pulsed beam of the first first half light pulse and the second laser beam is a unit pulsed beam of the laser beam, the optical path length adjusting means, the second half light pulse in the optical path after the confluence is delayed by twice or less the delay time by more than an order of magnitude than the half-width of the first half light pulse the unit pulsed beam than with the previous SL formed by setting the optical path length of the second optical path as,
    前記第2のレーザー光のフォーカスを調整するフォーカス調整手段をさらに備え、 Further comprising a focus adjustment means for adjusting the focus of the second laser beam,
    前記フォーカス調整手段は、前記第2のレーザー光のビーム径が前記第1のレーザー光のビーム径よりも大きくなるように前記第2のレーザー光のフォーカスを調整し、 It said focus adjustment means adjusts the focus of the said as the beam diameter of the second laser beam is larger than the beam diameter of the first laser beam a second laser beam,
    前記ステージに前記被加工物を載置した状態で、前記ステージを移動させつつ前記パルスレーザー光を前記被加工物に照射することにより、前記個々の単位パルス光についての前記第1の半パルス光と前記第2の半パルス光の被照射領域を前記被加工物の被加工面において実質的に同一としつつ、前記被加工物の被加工面において前記個々の単位パルス光ごとの前記被照射領域を離散的に形成する、 While placing the workpiece on the stage, by irradiating the pulsed laser beam while moving the stage in the workpiece, wherein the first half light pulse for each unit pulsed beam and the second said irradiated region of the semi-light pulses with substantially the same in the processed surface of the workpiece, the irradiated region of each of the individual unit pulsed beam at the processing surface of the workpiece the discretely formed,
    ことを特徴とするレーザー加工装置。 Laser machining device, characterized in that.
  3. 被加工物に分割起点を形成するための加工方法であって、 A processing method for forming division originating points in a workpiece,
    パルス幅がpsecオーダーの超短パルス光であるパルスレーザー光を出射する光源から被加工物を載置するステージに至る光路を、途中において第1の光路と第2の光路とに部分的に分岐し、その後合流するように設ける光路設定工程と、 An optical path to the stage where the pulse width is placed a workpiece from a light source that emits a pulsed laser beam is an ultrashort pulse light psec order, partially branched into the first optical path and a second optical path in the middle and, an optical path setting step of providing to then merge,
    前記光源から出射された前記パルスレーザー光が、前記第1の光路を進む第1のレーザー光と前記第2の光路を進む第2のレーザー光とに分岐され、かつ、前記パルスレーザー光の単位パルス光が、前記第1のレーザー光の単位パルス光である第1の半パルス光と前記第2のレーザー光である第2の半パルス光とに分岐されると定義するときに、前記第2の半パルス光を前記第1の半パルス光よりも遅延するように前記第2の光路の光路長を設定する光路長調整工程と、 Wherein said pulsed laser light emitted from the light source is branched into a second laser beam traveling in the first first and the second optical path a laser beam traveling the optical path of, and the unit of the pulsed laser beam when pulsed light is defined as being branched into the second and a half pulse light the a first first the second laser light and the half-pulse light which is a unit pulsed beam of laser light, the second an optical path length adjusting step 2 of the half-pulse light to set the optical path length of the second optical path so as to delay than the first half light pulse,
    前記第2のレーザー光の強度を調整する強度調整工程と、 A intensity adjustment step of adjusting the intensity of said second laser beam,
    前記被加工物を前記ステージに載置する載置工程と、 A placing step of placing the workpiece on the stage,
    前記パルスレーザー光を、前記個々の単位パルス光についての前記第1の半パルス光と前記第2の半パルス光の被照射領域が実質的に同一となり、かつ、前記個々の単位パルス光ごとの前記被照射領域が前記被加工物の被加工面において離散的に形成されるように前記被加工物に照射することによって、前記被照射領域同士の間で前記被加工物の劈開もしくは裂開を生じさせることで、前記被加工物に分割のための起点を形成する照射工程と、 The pulsed laser beam, the irradiated area of the first half light pulse for said each unit pulsed beam and the second half light pulse becomes substantially the same, and, for each of the individual unit pulsed beam wherein by irradiation regions is irradiated to the workpiece to be discretely formed in the work surface of the workpiece, the cleavage or parting of said workpiece between between the irradiation regions causing at an irradiation step of forming a starting point for splitting the workpiece,
    を備え、 Equipped with a,
    前記光路長調整工程においては、前記第2の半パルス光を前記第1の半パルス光に対して前記単位パルス光の半値幅の1倍以上2倍以下の遅延時間だけ遅延させるように、前記第2の光路の光路長を設定し、 In the optical path length adjusting step, so that only delays the second of the two times the delay time by more than an order of magnitude than the half width of the unit pulsed beam half light pulse to the first half light pulse, the set the optical path length of the second optical path,
    前記強度調整工程においては、前記第2のレーザー光の強度が前記第1のレーザー光の強度よりも小さくなるように前記第2のレーザー光の強度を調整する、 Wherein in the intensity adjusting step adjusts the intensity of the said as the intensity of the second laser beam is smaller than the intensity of the first laser beam a second laser beam,
    ことを特徴とする被加工物の加工方法。 Method for processing a workpiece, characterized in that.
  4. 被加工物に分割起点を形成するための加工方法であって、 A processing method for forming division originating points in a workpiece,
    パルス幅がpsecオーダーの超短パルス光であるパルスレーザー光を出射する光源から被加工物を載置するステージに至る光路を、途中において第1の光路と第2の光路とに部分的に分岐し、その後合流するように設ける光路設定工程と、 An optical path to the stage where the pulse width is placed a workpiece from a light source that emits a pulsed laser beam is an ultrashort pulse light psec order, partially branched into the first optical path and a second optical path in the middle and, an optical path setting step of providing to then merge,
    前記光源から出射された前記パルスレーザー光が、前記第1の光路を進む第1のレーザー光と前記第2の光路を進む第2のレーザー光とに分岐され、かつ、前記パルスレーザー光の単位パルス光が、前記第1のレーザー光の単位パルス光である第1の半パルス光と前記第2のレーザー光である第2の半パルス光とに分岐されると定義するときに、前記第2の半パルス光を前記第1の半パルス光よりも遅延するように前記第2の光路の光路長を設定する光路長調整工程と、 Wherein said pulsed laser light emitted from the light source is branched into a second laser beam traveling in the first first and the second optical path a laser beam traveling the optical path of, and the unit of the pulsed laser beam when pulsed light is defined as being branched into the second and a half pulse light the a first first the second laser light and the half-pulse light which is a unit pulsed beam of laser light, the second an optical path length adjusting step 2 of the half-pulse light to set the optical path length of the second optical path so as to delay than the first half light pulse,
    前記第2のレーザー光のフォーカスを調整するフォーカス調整工程と、 A focus adjustment step of adjusting the focus of the second laser beam,
    前記被加工物を前記ステージに載置する載置工程と、 A placing step of placing the workpiece on the stage,
    前記パルスレーザー光を、前記個々の単位パルス光についての前記第1の半パルス光と前記第2の半パルス光の被照射領域が実質的に同一となり、かつ、前記個々の単位パルス光ごとの前記被照射領域が前記被加工物の被加工面において離散的に形成されるように前記被加工物に照射することによって、前記被照射領域同士の間で前記被加工物の劈開もしくは裂開を生じさせることで、前記被加工物に分割のための起点を形成する照射工程と、 The pulsed laser beam, the irradiated area of the first half light pulse for said each unit pulsed beam and the second half light pulse becomes substantially the same, and, for each of the individual unit pulsed beam wherein by irradiation regions is irradiated to the workpiece to be discretely formed in the work surface of the workpiece, the cleavage or parting of said workpiece between between the irradiation regions causing at an irradiation step of forming a starting point for splitting the workpiece,
    を備え、 Equipped with a,
    前記光路長調整工程においては、前記第2の半パルス光を前記第1の半パルス光に対して前記単位パルス光の半値幅の1倍以上2倍以下の遅延時間だけ遅延させるように、前記第2の光路の光路長を設定し、 In the optical path length adjusting step, so that only delays the second of the two times the delay time by more than an order of magnitude than the half width of the unit pulsed beam half light pulse to the first half light pulse, the set the optical path length of the second optical path,
    前記フォーカス調整工程においては、前記第2のレーザー光のビーム径が前記第1のレーザー光のビーム径よりも大きくなるように前記第2のレーザー光のフォーカスを調整する、 Wherein in the focus adjusting step to adjust the focus of the second said as the beam diameter of the laser beam is larger than the beam diameter of the first laser beam a second laser beam,
    ことを特徴とする被加工物の加工方法。 Method for processing a workpiece, characterized in that.
  5. 請求項3または請求項4に記載の被加工物の加工方法であって、 A processing method according to claim 3 or workpiece according to claim 4,
    異なる前記単位パルス光によって形成する少なくとも2つの被照射領域を、前記被加工物の劈開もしくは裂開容易方向において隣り合うように形成する、 At least two irradiation regions are formed by different said unit pulsed beams are formed so as to be adjacent in the cleavage or parting easy direction of the workpiece,
    ことを特徴とする被加工物の加工方法。 Method for processing a workpiece, characterized in that.
  6. 請求項5に記載の被加工物の加工方法であって、 Method for processing a workpiece according to claim 5,
    全ての前記被照射領域を、前記被加工物の劈開もしくは裂開容易方向に沿って形成する、 All the irradiation regions are formed along the cleavage or parting easy direction of the workpiece,
    ことを特徴とする被加工物の加工方法。 Method for processing a workpiece, characterized in that.
  7. 請求項に記載の加工方法であって、 The processing method according to claim 5,
    前記少なくとも2つの被照射領域の形成を、前記被加工物の相異なる2つの前記劈開もしくは裂開容易方向において交互に行う、 The formation of the at least two irradiation regions is performed alternately in two different said cleaved or parting easy direction of the workpiece,
    ことを特徴とする被加工物の加工方法。 Method for processing a workpiece, characterized in that.
  8. 請求項3または請求項4に記載の被加工物の加工方法であって、 A processing method according to claim 3 or workpiece according to claim 4,
    前記被照射領域を、前記被加工物の相異なる2つの劈開もしくは裂開容易方向に対して等価な方向において形成する、 It said irradiation regions are formed in the equivalent direction to the two different cleavage or parting easy direction of the workpiece,
    ことを特徴とする被加工物の加工方法。 Method for processing a workpiece, characterized in that.
  9. 被加工物を分割する方法であって、 A method for dividing a workpiece,
    請求項3ないし請求項8のいずれかに記載の方法によって分割起点が形成された被加工物を、前記分割起点に沿って分割する、 The workpiece is divided origin by a method according to any one formed of claims 3 to 8, is divided along the division originating points,
    ことを特徴とする被加工物の分割方法。 Dividing method of the workpiece, characterized in that.
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