JP6788182B2 - Laser processing equipment and laser processing method - Google Patents

Laser processing equipment and laser processing method Download PDF

Info

Publication number
JP6788182B2
JP6788182B2 JP2016162061A JP2016162061A JP6788182B2 JP 6788182 B2 JP6788182 B2 JP 6788182B2 JP 2016162061 A JP2016162061 A JP 2016162061A JP 2016162061 A JP2016162061 A JP 2016162061A JP 6788182 B2 JP6788182 B2 JP 6788182B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
processing
light
machining
condensing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016162061A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018030139A (en
Inventor
博和 林
博和 林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Seimitsu Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Seimitsu Co Ltd filed Critical Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority to JP2016162061A priority Critical patent/JP6788182B2/en
Publication of JP2018030139A publication Critical patent/JP2018030139A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6788182B2 publication Critical patent/JP6788182B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Description

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

本発明の第2態様に係るレーザ加工装置は、第1態様において、直接集光手段は、加工予定領域の両側の外縁部における被加工物の内部に第1のレーザ光を分岐集光する分岐集光手段を有する。 In the first aspect of the laser processing apparatus according to the second aspect of the present invention, the direct condensing means branches and condenses the first laser light inside the workpiece at the outer edges on both sides of the planned processing region. It has a light collecting means.

本発明の第3態様に係るレーザ加工装置は、第2態様において、分岐集光手段は、加工予定領域の第2の方向の幅に応じて、分岐集光した第1のレーザ光の2つの集光点の第2の方向の距離を調整可能に構成される。 In the second aspect of the laser processing apparatus according to the third aspect of the present invention, the branch condensing means has two branches and focused first laser light according to the width of the planned processing region in the second direction. The distance of the focusing point in the second direction can be adjusted.

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

本発明の第5態様に係るレーザ加工装置は、第1態様において、直接集光手段は、第1のレーザ光が加工予定領域の両側の外縁部における被加工物の内部を時間的にずれたタイミングで交互に走査するように、第1のレーザ光を偏向する光偏向手段を有する。 In the laser processing apparatus according to the fifth aspect of the present invention, in the first aspect, in the direct condensing means, the first laser beam is temporally deviated from the inside of the workpiece at the outer edges on both sides of the planned processing region. It has a light deflecting means for deflecting the first laser beam so as to scan alternately at the timing.

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

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

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

本発明の第9態様に係るレーザ加工方法は、第8態様において、第1のレーザ加工工程は、加工予定領域の両側の外縁部における被加工物の内部に第1のレーザ光を分岐集光する分岐集光工程を有する。 In the eighth aspect of the laser processing method according to the ninth aspect of the present invention, in the first laser processing step, the first laser light is branched and focused inside the workpiece at the outer edges on both sides of the planned processing region. It has a branch focusing process.

本発明の第10態様に係るレーザ加工方法は、第9態様において、分岐集光工程は、加工予定領域の第2の方向の幅に応じて、分岐集光した第1のレーザ光の2つの集光点の第2の方向の距離を調整する調整工程を有する。 In the ninth aspect of the laser processing method according to the tenth aspect of the present invention, the branch focusing step consists of two branches and focused first laser light according to the width of the planned processing region in the second direction. It has an adjustment step of adjusting the distance of the focusing point in the second direction.

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

本発明の第12態様に係るレーザ加工方法は、第7態様において、第1のレーザ加工工程は、第1のレーザ光が加工予定領域の両側の外縁部における被加工物の内部を時間的にずれたタイミングで交互に走査するように、第1のレーザ光を偏向する光偏向工程を有する。 According to the twelfth aspect of the present invention, in the seventh aspect, in the first laser processing step, the first laser beam temporally moves the inside of the workpiece at the outer edges on both sides of the planned processing region. It has a light deflection step of deflecting the first laser beam so that the scanning is performed alternately at different timings.

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

本発明によれば、レーザ加工に伴って生じる膜の剥離、デブリ、熱の影響を抑え、保護被膜を必要とせず、高い加工品質を確保することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the effects of film peeling, debris, and heat caused by laser processing, eliminate the need for a protective film, and ensure high processing quality.

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

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

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

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

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

レーザ光源12は、被加工物Wを加工するための加工用レーザ光L1を出射する。加工用レーザ光L1としては、水に吸収されにくい波長域のレーザ光が用いられる。本実施形態において、加工用レーザ光L1の好ましい条件としては、波長がUV波長域(400nm未満)、パルス幅が1μs以下、繰り返し周波数が1kHzよりも大きいもの、平均出力が0.01〜10W、直接集光方式の集光点でのスポット径が0.23〜10μmである。 The laser light source 12 emits a processing laser beam L1 for processing the workpiece W. As the processing laser beam L1, a laser beam in a wavelength range that is difficult to be absorbed by water is used. In the present embodiment, preferable conditions for the processing laser beam L1 are a wavelength in the UV wavelength range (less than 400 nm), a pulse width of 1 μs or less, a repetition frequency of more than 1 kHz, and an average output of 0.01 to 10 W. The spot diameter at the condensing point of the direct condensing method is 0.23 to 10 μm.

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

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

液体供給手段16は、後述する加工ヘッド60(液体チャンバ66)内に加圧液体を供給するものである。液体供給手段16としては、特に制限はなく、公知の手段や公知の装置等を用いることができる。例えば、タンクに貯留した純水を高圧ポンプにより供給してもよい。 The liquid supply means 16 supplies the pressurized liquid into the processing head 60 (liquid chamber 66) described later. The liquid supply means 16 is not particularly limited, and a known means, a known device, or the like can be used. For example, pure water stored in the tank may be supplied by a high-pressure pump.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

図2に示すように、第1の実施形態における直接集光方式加工では、Xθステージ14により被加工物WをX方向に加工送りしながら、分岐集光手段40に入射した第1加工光L1sを、分岐集光手段40により被加工物Wの内部(すなわち、被加工物Wの表面よりも下側の位置)において互いに異なる2つの集光点P1、P2に分岐集光させる。具体的には、分岐集光手段40により被加工物Wの加工予定領域RのうちY方向の両側の外縁部における表面膜22の内部に2つの集光点P1、P2を分岐集光させる。これにより、加工予定領域Rの両側の外縁部における表面膜22の内部に所定深さの改質層24a、24bが形成される。なお、第1加工光L1sの光量は、光量調整手段32により所望の光量(表面膜22の内部に改質層24a、24bを形成可能な光量)となるように調整されているものとする。 As shown in FIG. 2, in the direct condensing method processing in the first embodiment, the first processed light L1s incident on the branch condensing means 40 while processing and feeding the workpiece W in the X direction by the Xθ stage 14 Is branched and condensed to two different focusing points P1 and P2 inside the workpiece W (that is, a position below the surface of the workpiece W) by the branched focusing means 40. Specifically, the branch condensing means 40 branches and condenses two condensing points P1 and P2 inside the surface film 22 at the outer edges on both sides in the Y direction of the planned processing region R of the workpiece W. As a result, the modified layers 24a and 24b having a predetermined depth are formed inside the surface film 22 at the outer edges on both sides of the planned processing region R. It is assumed that the amount of light of the first processed light L1s is adjusted by the light amount adjusting means 32 so as to be a desired amount of light (the amount of light capable of forming the modified layers 24a and 24b inside the surface film 22).

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

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

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

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

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

図6は、第1の実施形態におけるレーザ加工方法の効果を説明するための図であり、直接集光方式加工と液体ジェット方式加工とを組み合わせたときの加工結果を示した図である。なお、ここでは、第1の実施形態におけるレーザ加工方法の効果を分かりやすく説明するため、分岐集光手段40に代えて単一の集光レンズを用いて、加工予定領域Rの両側の外縁部のうち一方の外縁部のみにおける表面膜22の内部に第1加工光L1sを集光させて直接集光方式加工を行った場合について説明する。 FIG. 6 is a diagram for explaining the effect of the laser processing method in the first embodiment, and is a diagram showing the processing results when the direct condensing method processing and the liquid jet method processing are combined. Here, in order to explain the effect of the laser processing method in the first embodiment in an easy-to-understand manner, a single condensing lens is used instead of the branch condensing means 40, and the outer edges on both sides of the planned processing region R are used. A case will be described in which the first processing light L1s is condensed inside the surface film 22 at only one of the outer edge portions and the direct focusing method processing is performed.

図6(a)に示すように、加工予定領域Rの両側の外縁部のうち一方の外縁部のみに対して直接集光方式加工により表面膜22の内部に所定深さの改質層24aを形成した後に、加工予定領域Rの内側領域に対して液体ジェット方式加工を行った場合、図6(b)に示すような加工結果となる。すなわち、改質層24aが形成された側(縁切りあり側)では改質層24aによって縁切りされているため、加工予定領域Rより外側での膜の剥離が塞ぎとめられているが、その反対側(縁切りなし側)では上記のような改質層がなく縁切りされていないため、加工予定領域Rより外側での膜の剥離が大きく広がっている。 As shown in FIG. 6A, a modified layer 24a having a predetermined depth is formed inside the surface film 22 by direct condensing processing only on one of the outer edges on both sides of the planned processing region R. When the liquid jet method processing is performed on the inner region of the planned processing region R after the formation, the processing result is as shown in FIG. 6 (b). That is, on the side where the modified layer 24a is formed (the side with edge cutting), the edge is cut by the modified layer 24a, so that the peeling of the film outside the planned processing region R is blocked, but the opposite side. On the (non-edge cutting side), since there is no modified layer as described above and the edge is not cut, the peeling of the film outside the planned processing region R is widely spread.

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

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

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

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

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

次に、図示しないアライメント装置により、Xθステージ14に載置(吸着固定)された被加工物Wと加工ユニット30との相対的な位置合わせを行うアライメント工程が行われる(ステップS12)。 Next, an alignment step (step S12) is performed by an alignment device (not shown) to perform relative alignment between the workpiece W placed (suction-fixed) on the Xθ stage 14 and the processing unit 30 (step S12).

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

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

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

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

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

このようにして1つの加工予定領域Rに対する直接集光方式加工を終えたら、全ての加工予定領域Rの加工が終了したか否か判断する判断工程が行われる(ステップS18)。 After the direct condensing method machining for one scheduled machining area R is completed in this way, a determination step of determining whether or not the machining of all the scheduled machining areas R is completed is performed (step S18).

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

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

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

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

液体ジェット方式加工工程では、液体供給手段16から供給された液体チャンバ66内の加圧液体が液体ジェット噴射ノズル68から液体ジェットJとして噴射される。また、偏光ビームスプリッタ36の偏光分離面36aを透過した第2加工光L1pがミラー42、ビーム形状整形手段44を経て加工ヘッド60に入射する。加工ヘッド60に入射した第2加工光L1pは、集光レンズ62、透過レンズ64、液体チャンバ66を経て、液体ジェット噴射ノズル68のオリフィスに入射する。これにより、第2加工光L1pは、液体ジェット噴射ノズル68に導光され、液体ジェットJを導波路として利用して液体ジェットJ内で全反射を繰り返しながら被加工物Wに誘導され、被加工物Wの加工予定領域Rの内側領域に照射される。その結果、図5に示したように、加工予定領域Rの内側領域における表面膜22及び中間層21が除去され、被加工物Wには加工予定領域Rに沿って所定深さ(基材層20まで達する深さ)の加工溝26が形成される。 In the liquid jet method processing step, the pressurized liquid in the liquid chamber 66 supplied from the liquid supply means 16 is ejected as the liquid jet J from the liquid jet injection nozzle 68. Further, the second processing light L1p transmitted through the polarization separation surface 36a of the polarization beam splitter 36 is incident on the processing head 60 via the mirror 42 and the beam shape shaping means 44. The second processed light L1p incident on the processing head 60 enters the orifice of the liquid jet injection nozzle 68 via the condenser lens 62, the transmission lens 64, and the liquid chamber 66. As a result, the second processed light L1p is guided to the liquid jet injection nozzle 68, and is guided to the workpiece W while repeating total internal reflection in the liquid jet J using the liquid jet J as a waveguide, and is processed. The inner region of the planned processing region R of the object W is irradiated. As a result, as shown in FIG. 5, the surface film 22 and the intermediate layer 21 in the inner region of the planned processing region R are removed, and the workpiece W has a predetermined depth (base material layer) along the planned processing region R. A processing groove 26 having a depth of up to 20) is formed.

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

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

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

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

第1の実施形態によれば、加工予定領域Rの両側の外縁部を直接集光方式で加工してから、加工予定領域Rの両側の外縁部に挟まれた内側領域を液体ジェット方式で加工する。その際、直接集光方式での加工において、被加工物Wの表面へのアブレーション加工を行うのではなく、被加工物Wの表面よりも下側の位置となる被加工物Wの内部(表面膜22の内部)に改質層24a、24bを形成しているため、デブリの発生を抑えることが可能となる。また、縁切り後に液体ジェット方式で加工するため、レーザ加工に伴って生じる膜の剥離、熱の影響を効果的に抑え、加工品質を向上させることが可能となる。 According to the first embodiment, the outer edges on both sides of the planned processing area R are processed by the direct condensing method, and then the inner region sandwiched between the outer edges on both sides of the planned processing area R is processed by the liquid jet method. To do. At that time, in the processing by the direct condensing method, the inside (surface) of the work piece W, which is located below the surface of the work piece W, is not ablated to the surface of the work piece W. Since the modified layers 24a and 24b are formed on the inside of the film 22), it is possible to suppress the occurrence of debris. Further, since the processing is performed by the liquid jet method after the edge cutting, it is possible to effectively suppress the peeling of the film and the influence of heat caused by the laser processing and improve the processing quality.

また、第1の実施形態では、レーザ光源12から出射された加工用レーザ光L1を偏向ビームスプリッタ9により第1加工光L1s及び第2加工光L1pに分岐し、第1加工光L1sによる直接集光方式加工と第2加工光L1pによる液体ジェット方式加工と1つの装置で実現した構成となっている。したがって、装置の小型化、コストダウンを図ることができるとともに、直接集光方式加工において1度だけアライメントを行えば、その後の液体ジェット方式加工ではアライメントを省略することができ、全体のスループットを向上させることができる。 Further, in the first embodiment, the processing laser light L1 emitted from the laser light source 12 is branched into the first processing light L1s and the second processing light L1p by the deflection beam splitter 9, and is directly collected by the first processing light L1s. Optical processing and second processing Liquid jet processing using optical L1p and a single device. Therefore, it is possible to reduce the size and cost of the device, and if the alignment is performed only once in the direct condensing method processing, the alignment can be omitted in the subsequent liquid jet method processing, and the overall throughput is improved. Can be made to.

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

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

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

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

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

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

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

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

また、第2の実施形態における集光レンズ46は、第1加工光L1sを1つの集光点に集光する。そのため、第2の実施形態のレーザ加工装置10Aを用いたレーザ加工方法では、加工予定領域Rに対して直接集光方式加工を行う場合、加工予定領域Rの両側の外縁部のうち、一方の外縁部における表面膜22の内部に集光レンズ46の集光点をあわせて改質層24aを形成した後、他方の外縁部における表面膜22の内部に集光レンズ46の集光点をあわせて改質層24bを形成する必要がある。 Further, the condensing lens 46 in the second embodiment condenses the first processed light L1s to one condensing point. Therefore, in the laser processing method using the laser processing apparatus 10A of the second embodiment, when the direct condensing method processing is performed on the planned processing area R, one of the outer edge portions on both sides of the planned processing area R is used. After forming the modified layer 24a by aligning the condensing points of the condensing lens 46 inside the surface film 22 at the outer edge portion, the condensing points of the condensing lens 46 are aligned inside the surface film 22 at the other outer edge portion. It is necessary to form the modified layer 24b.

すなわち、第2の実施形態においては、直接集光方式加工により加工予定領域Rの両側の外縁部にそれぞれ改質層24a、24bを形成するためには1つのパスではなく2つのパスが必要とされる。しかしながら、第2の実施形態においても、直接集光方式加工により加工予定領域Rの両側の外縁部における表面膜22の内部にそれぞれ改質層24a、24bを形成してから、液体ジェット方式加工により加工予定領域Rの内側領域を加工するため、第1の実施形態と同様に、レーザ加工に伴って生じる膜の剥離、デブリ、熱の影響を効果的に抑え、加工品質を向上させることが可能となる。 That is, in the second embodiment, two passes are required instead of one in order to form the modified layers 24a and 24b on the outer edges on both sides of the planned processing region R by the direct condensing method processing, respectively. Will be done. However, also in the second embodiment, the modified layers 24a and 24b are formed inside the surface films 22 at the outer edges on both sides of the planned processing region R by the direct condensing method processing, and then the liquid jet method processing is performed. Since the inner region of the planned machining region R is machined, it is possible to effectively suppress the effects of film peeling, debris, and heat caused by laser machining and improve the machining quality, as in the first embodiment. It becomes.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

かかる構成により、空間光変調器50に入射された第1加工光L1sは、空間光変調器50に呈示された所定のホログラムパターンに従って変調される。その際、制御部72は、被加工物Wの表面よりも下側の位置となる被加工物Wの内部(表面膜22の内部)において第1加工光L1sが集光レンズ46により互いに異なる2つの集光点P1、P2に集光されるように、第1加工光L1sを変調するためのホログラムパターンを空間光変調器50に呈示させる制御を行う。 With this configuration, the first processed light L1s incident on the spatial light modulator 50 is modulated according to a predetermined hologram pattern presented on the spatial light modulator 50. At that time, in the control unit 72, the first processed light L1s differs from each other due to the condenser lens 46 inside the workpiece W (inside the surface film 22) located below the surface of the workpiece W. Control is performed so that the spatial light modulator 50 presents a hologram pattern for modulating the first processed light L1s so that the light is focused on the two focusing points P1 and P2.

空間光変調器50から出射された第1加工光L1sは、ミラー52A〜52Cによって順次反射された後、ダイクロイックミラー38を透過し、集光レンズ46に入射される。そして、集光レンズ46に入射された第1加工光L1sは、集光レンズ46により表面膜22の内部において第1加工光L1sが集光レンズ46により互いに異なる2つの集光点P1、P2に集光される。 The first processed light L1s emitted from the spatial light modulator 50 is sequentially reflected by the mirrors 52A to 52C, then passes through the dichroic mirror 38, and is incident on the condenser lens 46. Then, the first processed light L1s incident on the condenser lens 46 reaches two focusing points P1 and P2 in which the first processed light L1s is different from each other by the condenser lens 46 inside the surface film 22 by the condenser lens 46. It is focused.

第4の実施形態のレーザ加工装置10Cを用いたレーザ加工方法では、空間光変調器50により第1加工光L1sが被加工物Wの内部(表面膜22の内部)において集光レンズ46により互いに異なる2つの集光点P1、P2に集光されるので、1つのパスで加工予定領域Rの両側の外縁部に対する直接集光方式加工を行うことが可能となり、第1の実施形態と同様な効果を得ることができる。 In the laser processing method using the laser processing apparatus 10C of the fourth embodiment, the spatial light modulator 50 causes the first processed light L1s to move to each other inside the workpiece W (inside the surface film 22) by the condenser lens 46. Since the light is focused on two different light-collecting points P1 and P2, it is possible to perform direct light-condensing processing on the outer edges on both sides of the planned processing area R in one pass, which is the same as in the first embodiment. The effect can be obtained.

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

また、上述した各実施形態では、1つの装置で直接集光方式加工と液体ジェット方式加工とを実現した構成を示したが、これらの加工は別の装置で実現されていてもよい。その場合、直接集光方式に使用するレーザ光源は、よりパルス幅の短いピコ秒或いはフェムト秒レーザを用いることも可能である。 Further, in each of the above-described embodiments, the configuration in which the direct condensing method processing and the liquid jet method processing are realized by one device is shown, but these processes may be realized by another device. In that case, as the laser light source used in the direct focusing method, it is also possible to use a picosecond or femtosecond laser having a shorter pulse width.

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

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

Claims (13)

加工用レーザ光を出射するレーザ光源と、前記加工用レーザ光を用いて被加工物をレーザ加工する加工ユニットと、前記加工ユニットと前記被加工物とを相対移動させる移動手段とを有するレーザ加工装置であって、
前記加工ユニットは、
前記レーザ光源から出射された前記加工用レーザ光を第1のレーザ光と第2のレーザ光とに分岐する光分岐手段と、
前記移動手段により前記加工ユニットに対して第1の方向に相対移動する前記被加工物に対し、前記第1の方向に沿った加工予定領域のうち前記第1の方向に直交する第2の方向の両側の外縁部における前記被加工物の表面膜の内部に前記第1のレーザ光を集光して改質層を形成する直接集光手段と、
前記移動手段により前記加工ユニットに対して前記第1の方向に相対移動する前記被加工物に対し、加圧液体を液体ジェットにて噴射し、かつ前記液体ジェットを導波路として利用して前記第2のレーザ光を前記加工予定領域のうち前記両側の外縁部に挟まれた内側領域に照射する加工ヘッドと、
を備えるレーザ加工装置。
Laser machining having a laser light source that emits a laser beam for machining, a machining unit that laser-machines a workpiece using the laser beam for machining, and a moving means that moves the machining unit and the workpiece relative to each other. It ’s a device,
The processing unit is
An optical branching means for branching the processing laser light emitted from the laser light source into a first laser light and a second laser light.
A second direction orthogonal to the first direction of the planned machining area along the first direction with respect to the workpiece that moves relative to the machining unit in the first direction by the moving means. A direct condensing means for forming a modified layer by condensing the first laser beam inside the surface film of the work piece at the outer edges on both sides of the above.
A pressurized liquid is injected by a liquid jet onto the workpiece that moves relative to the processing unit in the first direction by the moving means, and the liquid jet is used as a waveguide to use the liquid jet as a waveguide. A processing head that irradiates the inner region sandwiched between the outer edges on both sides of the planned processing region with the laser beam of 2.
Laser processing equipment equipped with.
前記直接集光手段は、前記加工予定領域の前記両側の外縁部における前記被加工物の表面膜の内部に前記第1のレーザ光を分岐集光する分岐集光手段を有する、
請求項1に記載のレーザ加工装置。
The direct condensing means has a branched condensing means for branching and condensing the first laser beam inside the surface film of the work piece at the outer edges on both sides of the planned processing region.
The laser processing apparatus according to claim 1.
前記分岐集光手段は、前記加工予定領域の前記第2の方向の幅に応じて、分岐集光した前記第1のレーザ光の2つの集光点の前記第2の方向の距離を調整可能に構成される、
請求項2に記載のレーザ加工装置。
The branch condensing means can adjust the distance between the two condensing points of the first laser beam that has branched and condensated in the second direction according to the width of the planned processing region in the second direction. Consists of,
The laser processing apparatus according to claim 2.
前記分岐集光手段は空間光変調器からなる、
請求項2に記載のレーザ加工装置。
The branch condensing means comprises a spatial light modulator.
The laser processing apparatus according to claim 2.
前記直接集光手段は、前記第1のレーザ光が前記加工予定領域の前記両側の外縁部における前記被加工物の表面膜の内部を時間的にずれたタイミングで交互に走査するように、前記第1のレーザ光を偏向する光偏向手段を有する、
請求項1に記載のレーザ加工装置。
The direct condensing means said that the first laser beam alternately scans the inside of the surface film of the work piece at the outer edges on both sides of the planned processing region at time-shifted timings. It has a light deflecting means for deflecting the first laser beam.
The laser processing apparatus according to claim 1.
前記光偏向手段は音響光学素子からなる、
請求項5に記載のレーザ加工装置。
The light deflection means comprises an acoustic optical element.
The laser processing apparatus according to claim 5.
直接集光手段に対して第1の方向に相対移動する被加工物に対し、前記第1の方向に沿った加工予定領域のうち前記第1の方向に直交する第2の方向の両側の外縁部における前記被加工物の表面膜の内部に前記直接集光手段により第1のレーザ光を集光して改質層を形成する第1のレーザ加工工程と、
加工ヘッドに対して前記第1の方向に相対移動する前記被加工物に対し、加工ヘッドから加圧液体を液体ジェットにて噴射し、かつ前記液体ジェットを導波路として利用して第2のレーザ光を前記加工予定領域のうち前記両側の外縁部に挟まれた内側領域に照射する第2のレーザ加工工程と、
を備えるレーザ加工方法。
With respect to the workpiece that moves relative to the direct light collecting means in the first direction, the outer edges on both sides of the work schedule area along the first direction in the second direction orthogonal to the first direction. The first laser processing step of condensing the first laser light by the direct condensing means to form a modified layer inside the surface film of the work piece in the portion.
A second laser that injects a pressurized liquid from the machining head with a liquid jet and uses the liquid jet as a waveguide for the workpiece that moves relative to the machining head in the first direction. A second laser machining step of irradiating the inner region sandwiched between the outer edges on both sides of the planned machining region with light.
Laser processing method including.
レーザ光源から出射された加工用レーザ光を前記第1のレーザ光と前記第2のレーザ光とに分岐する光分岐工程を備える、
請求項7に記載のレーザ加工方法。
The process comprises an optical branching step of branching a processing laser beam emitted from a laser light source into the first laser beam and the second laser beam.
The laser processing method according to claim 7.
前記第1のレーザ加工工程は、前記加工予定領域の前記両側の外縁部における前記被加工物の表面膜の内部に前記第1のレーザ光を分岐集光する分岐集光工程を有する、
請求項8に記載のレーザ加工方法。
The first laser processing step includes a branch focusing step of branching and condensing the first laser light inside the surface film of the workpiece at the outer edges on both sides of the planned processing region.
The laser processing method according to claim 8.
前記分岐集光工程は、前記加工予定領域の前記第2の方向の幅に応じて、分岐集光した前記第1のレーザ光の2つの集光点の前記第2の方向の距離を調整する調整工程を有する、
請求項9に記載のレーザ加工方法。
The branch condensing step adjusts the distance between the two condensing points of the first laser beam branched and focused in the second direction according to the width of the planned processing region in the second direction. Has an adjustment process,
The laser processing method according to claim 9.
前記分岐集光工程は、空間光変調器を用いて前記第1のレーザ光を分岐集光する、
請求項9に記載のレーザ加工方法。
In the branch focusing step, the first laser beam is branched and focused using a spatial light modulator.
The laser processing method according to claim 9.
前記第1のレーザ加工工程は、前記第1のレーザ光が前記加工予定領域の前記両側の外縁部における前記被加工物の表面膜の内部を時間的にずれたタイミングで交互に走査するように、前記第1のレーザ光を偏向する光偏向工程を有する、
請求項7に記載のレーザ加工方法。
In the first laser machining step, the first laser beam alternately scans the inside of the surface film of the workpiece at the outer edges on both sides of the planned machining region at time-shifted timings. A light deflection step of deflecting the first laser beam.
The laser processing method according to claim 7.
前記光偏向工程は、音響光学素子を用いて前記第1のレーザ光を偏向する、
請求項12に記載のレーザ加工方法。
In the light deflection step, the first laser beam is deflected by using an acoustic optical element.
The laser processing method according to claim 12.
JP2016162061A 2016-08-22 2016-08-22 Laser processing equipment and laser processing method Active JP6788182B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016162061A JP6788182B2 (en) 2016-08-22 2016-08-22 Laser processing equipment and laser processing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016162061A JP6788182B2 (en) 2016-08-22 2016-08-22 Laser processing equipment and laser processing method

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020179574A Division JP7153851B2 (en) 2020-10-27 2020-10-27 LASER PROCESSING APPARATUS AND LASER PROCESSING METHOD

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018030139A JP2018030139A (en) 2018-03-01
JP6788182B2 true JP6788182B2 (en) 2020-11-25

Family

ID=61304298

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016162061A Active JP6788182B2 (en) 2016-08-22 2016-08-22 Laser processing equipment and laser processing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6788182B2 (en)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8895892B2 (en) * 2008-10-23 2014-11-25 Corning Incorporated Non-contact glass shearing device and method for scribing or cutting a moving glass sheet
JP2010207879A (en) * 2009-03-11 2010-09-24 Panasonic Corp Laser beam machining method and laser beam machining apparatus
JP5905274B2 (en) * 2012-01-30 2016-04-20 浜松ホトニクス株式会社 Manufacturing method of semiconductor device
JP2014135348A (en) * 2013-01-09 2014-07-24 Disco Abrasive Syst Ltd Wafer processing method
JP6210902B2 (en) * 2014-02-18 2017-10-11 株式会社ディスコ Laser processing groove detection method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018030139A (en) 2018-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102380747B1 (en) Laser processing device and laser processing method
US20170113298A1 (en) Laser machining device and laser machining method
KR101891341B1 (en) Laminated-substrate processing method and processing apparatus
JP5670647B2 (en) Processing object cutting method
JP5905274B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
WO2011065373A1 (en) Laser processing method
JP2017177194A (en) Laser processing device and laser processing method
JP2006123228A (en) Laser processing method and laser processing apparatus
JP6715632B2 (en) Laser processing method and laser processing apparatus
US11065722B2 (en) Laser processing apparatus and laser processing method
US20230211439A1 (en) Method for separating a workpiece
JP6632203B2 (en) Laser processing apparatus and laser processing method
CN107924827B (en) Fiber laser based system for uniform crystallization of amorphous silicon substrates
JP6783509B2 (en) Laser processing equipment and laser processing method
TW202135965A (en) Laser processing device and method for laser-processing a workpiece
JP6788182B2 (en) Laser processing equipment and laser processing method
JP7153851B2 (en) LASER PROCESSING APPARATUS AND LASER PROCESSING METHOD
JP6988057B2 (en) Laser processing equipment and laser processing method
WO2021199874A1 (en) Laser processing apparatus, laser processing method, and wafer
CN115319278A (en) Wafer laser de-bonding system and method based on two-dimensional acousto-optic deflector
KR100862522B1 (en) Laser beam machining system and method for cutting of substrate using the same
JP6710891B2 (en) Light modulation device and light modulation method
CN110648906B (en) Wafer processing method
JP2023019078A (en) Optical modulator and laser machining device
JP2020059047A (en) Laser processing apparatus and laser processing method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190524

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200713

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200716

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200910

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200929

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201012

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6788182

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250