JP7321022B2

JP7321022B2 - LASER PROCESSING APPARATUS AND LASER PROCESSING METHOD

Info

Publication number: JP7321022B2
Application number: JP2019139002A
Authority: JP
Inventors: 晋田畑
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2019-07-29
Filing date: 2019-07-29
Publication date: 2023-08-04
Anticipated expiration: 2039-07-29
Also published as: JP2021020242A

Description

本発明は、レーザー加工装置およびレーザー加工方法に関する。 The present invention relates to a laser processing apparatus and a laser processing method.

半導体デバイスの高集積化を図る実装技術の一つとして、半導体チップの内部を垂直に貫通する貫通電極によって、複数積層させた上下のチップ同士を接続する方法が知られている。貫通電極は、基板に形成した貫通孔の内部に導電材料を埋め込むことで形成される。この貫通孔を形成する方法として、エッチング技術が知られている（特許文献１参照）。 2. Description of the Related Art As one of mounting techniques for increasing the degree of integration of semiconductor devices, there is known a method of connecting a plurality of stacked upper and lower chips by through-electrodes vertically penetrating the interior of the semiconductor chips. A through electrode is formed by embedding a conductive material in a through hole formed in a substrate. Etching technology is known as a method for forming this through hole (see Patent Document 1).

特開２０１１－２２８５３４号公報JP 2011-228534 A

ところで、上記のエッチング技術は、加工速度が遅い、またはレジストを用いたリソグラフィ過程が必要であるなどの問題があった。貫通孔形成の代替方法として、レーザービームの照射による孔あけ加工方法が検討されている。しかしながら、レーザー加工においては、レーザービームが照射された面から厚み方向の深い位置に向かうにつれて孔径が小さくなっていく。このため、レーザービームが照射されていない面の孔径が小さくなったり、被加工物の厚みが厚い場合に貫通孔が形成できなかったりする問題があった。 By the way, the etching technique described above has problems such as a slow processing speed or the need for a lithography process using a resist. As an alternative method for forming through-holes, a drilling method using laser beam irradiation has been studied. However, in laser processing, the diameter of the hole becomes smaller as it goes deeper in the thickness direction from the surface irradiated with the laser beam. For this reason, there is a problem that the diameter of the hole on the surface not irradiated with the laser beam becomes small, and that the through hole cannot be formed when the thickness of the workpiece is large.

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、レーザービームを用いて厚みの厚い被加工物であっても高品質なレーザー加工が可能であるレーザー加工装置およびレーザー加工方法を提供することである。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a laser processing apparatus and laser processing capable of performing high-quality laser processing even on a thick workpiece using a laser beam. to provide a method.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のレーザー加工装置は、被加工物にレーザービームを照射してレーザー加工を施すレーザー加工装置であって、被加工物の表面と裏面とを露出して保持する保持手段と、レーザービーム照射手段と、を備え、該レーザービーム照射手段は、レーザービームを発振するレーザー発振器と、該レーザー発振器から発振されたレーザービームを二つに分岐する第一の偏光ビームスプリッターと、該第一の偏光ビームスプリッターにより分岐されたレーザービームの一方を表面に集光する第一の集光レンズと、該第一の偏光ビームスプリッターにより分岐されたレーザービームの他方を裏面に集光する第二の集光レンズと、該第一の偏光ビームスプリッターによって分岐された第一の偏光成分を有する第一のレーザービームの光路に配設され、該第一のレーザービームの偏光成分を透過する第二の偏光ビームスプリッターと、該第一の偏光成分とは異なる第二の偏光成分を有する第二のレーザービームが該第二の偏光ビームスプリッターに入射したときに、該第二のレーザービームが反射される方向に位置付けられたレーザービーム検出ユニットと、を有し、該被加工物の表面側に照射されるレーザービームと裏面側に照射されるレーザービームとは、偏光成分が異なり、該第一の偏光ビームスプリッターにより分岐された各々のレーザービームを該被加工物の表面と裏面との同じ位置に位置付けて略同時に集光照射し、該被加工物の表面側および裏面側からレーザー加工を施すとともに、該レーザービーム検出ユニットの検出結果に基づいて該被加工物のレーザー加工が完了したと判断して該レーザービームの照射を停止することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the laser processing apparatus of the present invention is a laser processing apparatus for performing laser processing by irradiating a laser beam to a workpiece, wherein the front surface and the back surface of the workpiece are and laser beam irradiation means, wherein the laser beam irradiation means comprises a laser oscillator for oscillating a laser beam, and a laser beam oscillated from the laser oscillator that splits into two. a first polarizing beam splitter , a first condensing lens for focusing one of the laser beams split by the first polarizing beam splitter on a surface, and a laser beam split by the first polarizing beam splitter a second condenser lens for condensing the other beam on the rear surface; and a second laser beam having a second polarization component different from the first polarization component is incident on the second polarization beam splitter and a laser beam detection unit positioned in a direction in which the second laser beam is reflected, wherein the laser beam is irradiated on the front side of the workpiece and the laser beam is irradiated on the back side of the workpiece. has different polarization components, each laser beam split by the first polarizing beam splitter is positioned at the same position on the front surface and the back surface of the work piece, and condensed and irradiated substantially simultaneously, Laser processing is performed from the front side and the back side, and it is determined that the laser processing of the workpiece is completed based on the detection result of the laser beam detection unit, and the irradiation of the laser beam is stopped. .

該レーザー発振器と該第一の偏光ビームスプリッターとの間に１／２波長板が配設され、該第一の偏光ビームスプリッターで分岐される各々のレーザービームの光量を制御可能としてもよい。 A half-wave plate may be provided between the laser oscillator and the first polarizing beam splitter so that the amount of light of each laser beam split by the first polarizing beam splitter can be controlled.

また、本発明のレーザー加工方法は、板状の被加工物にレーザービームを照射してレーザー加工を施す被加工物のレーザー加工方法であって、被加工物を保持する保持ステップと、レーザー発振器から発振されたレーザービームを分岐するレーザービーム分岐ステップと、該保持ステップおよび該レーザービーム分岐ステップの後、該分岐された各々のレーザービームが該被加工物の表面と裏面との同じ位置に集光するように位置付け、被加工物に対して各々のレーザービームを略同時に集光照射することで被加工物にレーザー加工を施すレーザービーム照射ステップと、被加工物を通過したレーザービームを検出する検出ステップと、該検出ステップの後、検出結果に基づいて該レーザービームの照射を停止する照射停止ステップと、を含み、被加工物の表面側に照射されるレーザービームと裏面側に照射されるレーザービームとは異なる偏光成分を有することを特徴とする。 Further, a laser processing method of the present invention is a laser processing method for laser processing a plate-like workpiece by irradiating a laser beam to the workpiece, comprising: a holding step for holding the workpiece; and after the holding step and the laser beam splitting step, each of the split laser beams is focused on the same position on the front surface and the back surface of the workpiece. A laser beam irradiation step of performing laser processing on the work piece by irradiating the work piece with the respective laser beams almost simultaneously, and detecting the laser beam that has passed through the work piece. and after the detection step, an irradiation stop step of stopping the irradiation of the laser beam based on the detection result . It is characterized by having a polarization component different from that of the laser beam .

また、本発明のレーザー加工方法は、板状の被加工物にレーザービームを照射してレーザー加工を施す被加工物のレーザー加工方法であって、被加工物を保持する保持ステップと、レーザー発振器から発振されたレーザービームを分岐するレーザービーム分岐ステップと、該保持ステップおよび該レーザービーム分岐ステップの後、該分岐された各々のレーザービームが該被加工物の表面と裏面との同じ位置に集光するように位置付け、被加工物に対して各々のレーザービームを略同時に集光照射することで被加工物にレーザー加工を施すレーザービーム照射ステップと、被加工物に貫通孔が形成されたときに、該貫通孔を介してレーザービームを照射した面とは反対側の面から抜けてくるレーザービームを検出する検出ステップと、該検出ステップの後、該レーザービームの照射を停止する照射停止ステップと、を含み、被加工物の表面側に照射されるレーザービームと裏面側に照射されるレーザービームとは異なる偏光成分を有することを特徴とする。 Further, a laser processing method of the present invention is a laser processing method for laser processing a plate-like workpiece by irradiating a laser beam to the workpiece, comprising: a holding step for holding the workpiece; and after the holding step and the laser beam splitting step, each of the split laser beams is focused on the same position on the front surface and the back surface of the workpiece. a laser beam irradiation step of performing laser processing on the work piece by irradiating the work piece with laser beams substantially simultaneously, and when a through hole is formed in the work piece; a detection step of detecting the laser beam coming out of the surface opposite to the surface irradiated with the laser beam through the through-hole; and an irradiation stop step of stopping the irradiation of the laser beam after the detection step. and , wherein the laser beam applied to the front side of the workpiece and the laser beam applied to the back side of the workpiece have different polarization components.

本願発明は、レーザービームを用いて厚みの厚い被加工物であっても高品質なレーザー加工が可能である。 The present invention enables high-quality laser processing using a laser beam even for a thick workpiece.

図１は、実施形態に係るレーザー加工装置の構成例を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a configuration example of a laser processing apparatus according to an embodiment. 図２は、図１のレーザー加工装置の保持手段の構成例を示す分解図である。FIG. 2 is an exploded view showing a configuration example of holding means of the laser processing apparatus of FIG. 図３は、図１に示すレーザービーム照射手段によるレーザー加工の一状態を示す断面模式図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing one state of laser processing by the laser beam irradiation means shown in FIG. 図４は、実施形態に係るレーザー加工方法の流れを示すフローチャートである。FIG. 4 is a flow chart showing the flow of the laser processing method according to the embodiment. 図５は、第一変形例に係るレーザービーム照射手段によるレーザー加工の一状態を示す断面模式図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing one state of laser processing by the laser beam irradiation means according to the first modification. 図６は、第二変形例に係るレーザービーム照射手段によるレーザー加工の一状態を示す断面模式図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing one state of laser processing by the laser beam irradiation means according to the second modification. 図７は、図６の後の一状態を示す断面模式図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing one state after FIG. 図８は、第二変形例に係るレーザー加工方法の流れを示すフローチャートである。FIG. 8 is a flow chart showing the flow of the laser processing method according to the second modification.

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換または変更を行うことができる。 A form (embodiment) for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited by the contents described in the following embodiments. In addition, the components described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. Furthermore, the configurations described below can be combined as appropriate. In addition, various omissions, substitutions, or changes in configuration can be made without departing from the gist of the present invention.

〔実施形態〕
本発明の実施形態に係るレーザー加工装置１およびレーザー加工方法を図面に基づいて説明する。まず、実施形態に係るレーザー加工装置１の構成について説明する。図１は、実施形態に係るレーザー加工装置１の構成例を示す斜視図である。図２は、図１のレーザー加工装置１の保持手段４の構成例を示す分解図である。以下の説明において、Ｘ軸方向は、水平面における一方向である。Ｙ軸方向は、水平面において、Ｘ軸方向に直交する方向である。Ｚ軸方向は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に直交する方向である。 [Embodiment]
A laser processing apparatus 1 and a laser processing method according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the configuration of the laser processing apparatus 1 according to the embodiment will be described. FIG. 1 is a perspective view showing a configuration example of a laser processing apparatus 1 according to an embodiment. FIG. 2 is an exploded view showing a configuration example of the holding means 4 of the laser processing apparatus 1 of FIG. In the following description, the X-axis direction is one direction in the horizontal plane. The Y-axis direction is a direction perpendicular to the X-axis direction on the horizontal plane. The Z-axis direction is a direction orthogonal to the X-axis direction and the Y-axis direction.

実施形態に係るレーザー加工装置１は、加工対象である被加工物１００に対してレーザービーム８１（図３参照）を照射することにより、被加工物１００に貫通孔を形成する装置である。実施形態では、被加工物１００に孔あけ加工する方法として説明するが、アブレーションによるフルカット加工またはステルスダイシングによる改質層形成加工に適用することも可能である。被加工物１００は、例えば、シリコン、サファイア、ガリウムヒ素などの基板を有する円板状の半導体ウエーハまたは光デバイスウエーハである。被加工物１００は、実施形態において、環状フレーム１１０が貼着されかつ被加工物１００の外径よりも大径なテープ１１１が裏面に貼着される。これにより、被加工物１００は、環状フレーム１１０の開口内に支持される。 A laser processing apparatus 1 according to an embodiment is an apparatus that forms a through hole in a workpiece 100 by irradiating a laser beam 81 (see FIG. 3) to the workpiece 100 to be processed. In the embodiment, the method of drilling the workpiece 100 will be described, but the method can also be applied to full-cut processing by ablation or modified layer forming processing by stealth dicing. The workpiece 100 is, for example, a disk-shaped semiconductor wafer or optical device wafer having a substrate of silicon, sapphire, gallium arsenide, or the like. In the embodiment, the workpiece 100 has an annular frame 110 attached thereto and a tape 111 having a larger diameter than the outer diameter of the workpiece 100 attached to the back surface thereof. Thereby, the workpiece 100 is supported within the opening of the annular frame 110 .

レーザー加工装置１は、図１に示すように、静止基台２と、加工送りユニット３と、保持手段４と、割り出し送りユニット５と、集光点位置調整ユニット６と、レーザービーム照射ユニット７と、撮像ユニット９と、を備える。 As shown in FIG. 1, the laser processing apparatus 1 includes a stationary base 2, a processing feed unit 3, a holding means 4, an index feed unit 5, a focal point position adjustment unit 6, and a laser beam irradiation unit 7. and an imaging unit 9.

加工送りユニット３は、静止基台２に対して、保持手段４を加工送り方向であるＸ軸方向に移動させるユニットである。加工送りユニット３は、保持手段４を支持する。加工送りユニット３は、実施形態において、一対のガイドレール３１と、ボールねじ３２と、サーボモータ３３と、Ｘ軸方向移動基台３５と、を有する。一対のガイドレール３１は、静止基台２の上面に設けられる。一対のガイドレール３１は、Ｘ軸方向に延在する。ボールねじ３２は、一対のガイドレール３１と平行に設けられる。ボールねじ３２は、一対のガイドレール３１の間に設けられる。ボールねじ３２は、静止基台２に対して回動可能に支持される。サーボモータ３３は、ボールねじ３２を回転させる。 The processing feed unit 3 is a unit that moves the holding means 4 in the X-axis direction, which is the processing feed direction, with respect to the stationary base 2 . The processing feed unit 3 supports the holding means 4 . The processing feed unit 3 has a pair of guide rails 31 , a ball screw 32 , a servomotor 33 , and an X-axis direction moving base 35 in the embodiment. A pair of guide rails 31 are provided on the upper surface of the stationary base 2 . A pair of guide rails 31 extends in the X-axis direction. The ball screw 32 is provided parallel to the pair of guide rails 31 . A ball screw 32 is provided between the pair of guide rails 31 . The ball screw 32 is rotatably supported with respect to the stationary base 2 . A servomotor 33 rotates the ball screw 32 .

Ｘ軸方向移動基台３５は、一対のガイドレール３１上に設けられる。Ｘ軸方向移動基台３５の下面には、Ｘ軸方向に延在し、かつ一対のガイドレール３１に嵌合する一対の溝部３６が設けられる。Ｘ軸方向移動基台３５は、溝部３６がガイドレール３１に対してスライドすることにより、一対のガイドレール３１に沿ってＸ軸方向に移動可能である。Ｘ軸方向移動基台３５は、ボールねじ３２に螺合される。Ｘ軸方向移動基台３５は、ボールねじ３２に螺合されたナットなどに固定されてもよい。Ｘ軸方向移動基台３５は、保持手段４を支持する。加工送りユニット３は、サーボモータ３３がボールねじ３２を回転させることによって、保持手段４を支持するＸ軸方向移動基台３５をＸ軸方向に移動させる。 The X-axis direction moving base 35 is provided on the pair of guide rails 31 . A pair of grooves 36 extending in the X-axis direction and fitted to the pair of guide rails 31 are provided on the lower surface of the X-axis direction moving base 35 . The X-axis direction movable base 35 can move in the X-axis direction along the pair of guide rails 31 by sliding the groove portion 36 with respect to the guide rails 31 . The X-axis movement base 35 is screwed onto the ball screw 32 . The X-axis movement base 35 may be fixed to a nut or the like screwed onto the ball screw 32 . The X-axis movement base 35 supports the holding means 4 . The processing feed unit 3 moves the X-axis direction moving base 35 supporting the holding means 4 in the X-axis direction by rotating the ball screw 32 with the servomotor 33 .

保持手段４は、被加工物１００を保持する。保持手段４は、加工送りユニット３によって、静止基台２に対してＸ軸方向に移動可能である。保持手段４は、支持基台４１と、支持部材４２と、回転筒４３と、サーボモータ４４と、駆動歯車４５と、外周保持部４６と、を有する。 The holding means 4 holds the workpiece 100 . The holding means 4 can be moved in the X-axis direction with respect to the stationary base 2 by the processing feed unit 3 . The holding means 4 has a support base 41 , a support member 42 , a rotating cylinder 43 , a servomotor 44 , a drive gear 45 and an outer circumference holding portion 46 .

支持基台４１は、下板４１１と、上板４１２と、連結板４１３と、を含む。下板４１１は、Ｘ軸方向移動基台３５に支持される。下板４１１は、実施形態において、水平に設けられる矩形状の板材である。上板４１２は、下板４１１の上方に設けられる。上板４１２は、実施形態において、水平に設けられる矩形状の板材である。上板４１２には、支持部材４２が設けられる円形状の貫通孔が設けられる。連結板４１３は、下板４１１のＹ軸方向の一方の端部と、上板４１２のＹ軸方向の一方の端部とを連結する。一方の端部は、Ｙ軸方向において、レーザービーム照射ユニット７側とは反対側の端部である。連結板４１３は、実施形態において、垂直に設けられる矩形状の板材である。支持基台４１は、他方の端部が開放される。他方の端部は、Ｙ軸方向において、レーザービーム照射ユニット７側の端部である。 The support base 41 includes a lower plate 411 , an upper plate 412 and a connecting plate 413 . The lower plate 411 is supported by the X-axis direction movable base 35 . The lower plate 411 is a horizontally provided rectangular plate in the embodiment. The upper plate 412 is provided above the lower plate 411 . The upper plate 412 is a horizontally provided rectangular plate in the embodiment. The upper plate 412 is provided with a circular through-hole in which the support member 42 is provided. The connecting plate 413 connects one end of the lower plate 411 in the Y-axis direction and one end of the upper plate 412 in the Y-axis direction. One end is the end opposite to the laser beam irradiation unit 7 side in the Y-axis direction. The connection plate 413 is a rectangular plate material provided vertically in the embodiment. The support base 41 is open at the other end. The other end is the end on the laser beam irradiation unit 7 side in the Y-axis direction.

支持部材４２は、基部４２１と、支持部４２２と、凸部４２３と、を含む。基部４２１は、環形状に設けられる。基部４２１は、支持基台４１の上板４１２の上面に設けられる。基部４２１は、支持基台４１の上板４１２に設けられた円形状の貫通孔と同心かつ同径の貫通孔を有する。支持部４２２は、基部４２１と同心の円筒形状に設けられる。支持部４２２は、基部４２１の上面から上方に延在して設けられる。支持部４２２は、基部４２１と一体的に設けられる。凸部４２３は、基部４２１と同心の環形状に設けられる。支持部４２２の内径は、凸部４２３の外径より大きい。凸部４２３は、基部４２１の上面から上方に延在して設けられる。凸部４２３は、基部４２１と一体的に設けられる。 The support member 42 includes a base portion 421 , a support portion 422 and a convex portion 423 . The base 421 is provided in an annular shape. The base portion 421 is provided on the upper surface of the upper plate 412 of the support base 41 . The base portion 421 has a through hole that is concentric and has the same diameter as the circular through hole provided in the upper plate 412 of the support base 41 . The support portion 422 is provided in a cylindrical shape concentric with the base portion 421 . The support portion 422 is provided extending upward from the upper surface of the base portion 421 . The support portion 422 is provided integrally with the base portion 421 . The convex portion 423 is provided in an annular shape concentric with the base portion 421 . The inner diameter of the support portion 422 is larger than the outer diameter of the convex portion 423 . The convex portion 423 is provided to extend upward from the upper surface of the base portion 421 . The convex portion 423 is provided integrally with the base portion 421 .

回転筒４３は、円筒形状に設けられる。回転筒４３は、支持部材４２に対して回動可能に支持される。回転筒４３は、支持部材４２の支持部４２２を囲繞するように設けられる。回転筒４３は、溝部と、従動歯車４３１と、を含む。溝部は、回転筒４３の下面に回転筒４３と同心に設けられる環形状の溝である。溝部は、支持部材４２の凸部４２３と嵌合する。従動歯車４３１は、回転筒４３の回転軸と同心の回転軸を有する外歯車である。従動歯車４３１は、回転筒４３の外周面の下部に設けられる。従動歯車４３１は、回転筒４３に固定される。従動歯車４３１は、回転筒４３と一体的に設けられてもよい。従動歯車４３１は、駆動歯車４５と嵌合する。 The rotating cylinder 43 is provided in a cylindrical shape. The rotary cylinder 43 is rotatably supported with respect to the support member 42 . The rotary cylinder 43 is provided so as to surround the support portion 422 of the support member 42 . The rotating barrel 43 includes a groove and a driven gear 431 . The groove portion is an annular groove provided on the lower surface of the rotary tube 43 concentrically with the rotary tube 43 . The groove is fitted with the protrusion 423 of the support member 42 . The driven gear 431 is an external gear having a rotation axis concentric with the rotation axis of the rotary cylinder 43 . The driven gear 431 is provided below the outer peripheral surface of the rotating cylinder 43 . The driven gear 431 is fixed to the rotary cylinder 43 . The driven gear 431 may be provided integrally with the rotating cylinder 43 . The driven gear 431 is fitted with the drive gear 45 .

サーボモータ４４は、支持基台４１の上板４１２に設けられる。サーボモータ４４は、駆動歯車４５をＺ軸回りに回転させる。駆動歯車４５は、サーボモータ４４の駆動軸に装着される。駆動歯車４５は、回転筒４３の回転軸と平行な軸回りに回転する外歯車である。駆動歯車４５は、回転筒４３の従動歯車４３１と嵌合する。外周保持部４６は、実施形態において、被加工物１００を支持する環状フレーム１１０を固定する。外周保持部４６は、回転筒４３に設けられる。外周保持部４６は、実施形態において、回転筒４３外周の四方にそれぞれ設けられるクランプである。保持手段４は、サーボモータ４４が駆動歯車４５を回転させることによって、被加工物１００を保持する外周保持部４６が固定される回転筒４３をＺ軸回りに回転させる。 The servomotor 44 is provided on the upper plate 412 of the support base 41 . The servomotor 44 rotates the drive gear 45 around the Z axis. The drive gear 45 is attached to the drive shaft of the servomotor 44 . The drive gear 45 is an external gear that rotates around an axis parallel to the rotation axis of the rotary cylinder 43 . The driving gear 45 is fitted with the driven gear 431 of the rotating barrel 43 . Perimeter retainer 46 secures annular frame 110 that supports workpiece 100 in an embodiment. The outer circumference holding portion 46 is provided on the rotary cylinder 43 . In the embodiment, the outer circumference holding portion 46 is a clamp provided on each of the four sides of the outer circumference of the rotary cylinder 43 . The holding means 4 rotates the rotating cylinder 43 to which the outer peripheral holding portion 46 holding the workpiece 100 is fixed around the Z-axis by rotating the drive gear 45 with the servomotor 44 .

図１に示すように、割り出し送りユニット５は、静止基台２に対して、集光点位置調整ユニット６およびレーザービーム照射ユニット７の一部を割り出し送り方向であるＹ軸方向に移動させるユニットである。割り出し送りユニット５は、集光点位置調整ユニット６およびレーザービーム照射ユニット７の一部を支持する。割り出し送りユニット５は、実施形態において、一対のガイドレール５１と、ボールねじ５２と、パルスモータ５３と、Ｙ軸方向移動基台５５と、を有する。一対のガイドレール５１は、静止基台２の上面に設けられる。一対のガイドレール５１は、Ｙ軸方向に延在する。ボールねじ５２は、一対のガイドレール５１と平行に設けられる。ボールねじ５２は、一対のガイドレール５１の間に設けられる。ボールねじ５２は、静止基台２に対して回動可能に支持される。パルスモータ５３は、ボールねじ５２を回転させる。 As shown in FIG. 1, the indexing unit 5 is a unit that moves a part of the focal point position adjusting unit 6 and the laser beam irradiation unit 7 in the Y-axis direction, which is the indexing direction, with respect to the stationary base 2. is. The indexing unit 5 supports part of the focal point position adjusting unit 6 and the laser beam irradiation unit 7 . The indexing unit 5 has a pair of guide rails 51 , a ball screw 52 , a pulse motor 53 and a Y-axis movement base 55 in this embodiment. A pair of guide rails 51 are provided on the upper surface of the stationary base 2 . A pair of guide rails 51 extends in the Y-axis direction. The ball screw 52 is provided parallel to the pair of guide rails 51 . A ball screw 52 is provided between the pair of guide rails 51 . The ball screw 52 is rotatably supported with respect to the stationary base 2 . A pulse motor 53 rotates the ball screw 52 .

Ｙ軸方向移動基台５５は、一対のガイドレール５１上に設けられる。Ｙ軸方向移動基台５５の下面には、Ｙ軸方向に延在し、かつ一対のガイドレール５１に嵌合する一対の溝部５６が設けられる。Ｙ軸方向移動基台５５は、溝部５６がガイドレール５１に対してスライドすることにより、一対のガイドレール５１に沿ってＹ軸方向に移動可能である。Ｙ軸方向移動基台５５は、ボールねじ５２に螺合される。Ｙ軸方向移動基台５５は、ボールねじ５２に螺合されたナットなどに固定されてもよい。Ｙ軸方向移動基台５５は、集光点位置調整ユニット６およびレーザービーム照射ユニット７の一部を支持する。割り出し送りユニット５は、パルスモータ５３がボールねじ５２を回転させることによって、集光点位置調整ユニット６およびレーザービーム照射ユニット７の一部を支持するＹ軸方向移動基台５５をＹ軸方向に移動させる。 The Y-axis direction moving base 55 is provided on the pair of guide rails 51 . A pair of grooves 56 extending in the Y-axis direction and fitted to the pair of guide rails 51 are provided on the lower surface of the Y-axis direction moving base 55 . The Y-axis direction movable base 55 can move in the Y-axis direction along the pair of guide rails 51 by sliding the groove portion 56 with respect to the guide rails 51 . The Y-axis movement base 55 is screwed onto the ball screw 52 . The Y-axis movement base 55 may be fixed to a nut or the like screwed onto the ball screw 52 . The Y-axis direction moving base 55 supports part of the focal point position adjusting unit 6 and the laser beam irradiation unit 7 . The index feed unit 5 rotates a ball screw 52 with a pulse motor 53 to move a Y-axis direction movable base 55 supporting a part of the focal point position adjustment unit 6 and the laser beam irradiation unit 7 in the Y-axis direction. move.

集光点位置調整ユニット６は、Ｙ軸方向移動基台５５に対して、レーザービーム照射ユニット７に含まれる集光器を集光点位置調整方向であるＺ軸方向に移動させるユニットである。集光点位置調整ユニット６は、実施形態において、一対のガイドレール６１と、ボールねじと、パルスモータ６３と、Ｚ軸方向移動基台６５と、を有する。一対のガイドレール６１は、Ｙ軸方向移動基台５５の側面に設けられる。一対のガイドレール６１は、Ｚ軸方向に延在する。ボールねじは、一対のガイドレール６１と平行に設けられる。ボールねじは、一対のガイドレール６１の間に設けられる。ボールねじは、Ｙ軸方向移動基台５５に対して回動可能に支持される。パルスモータ６３は、ボールねじを回転させる。 The condensing point position adjusting unit 6 is a unit that moves the condenser included in the laser beam irradiation unit 7 in the Z-axis direction, which is the condensing point position adjusting direction, with respect to the Y-axis direction movable base 55 . The focusing point position adjusting unit 6 has a pair of guide rails 61, a ball screw, a pulse motor 63, and a Z-axis direction moving base 65 in the embodiment. A pair of guide rails 61 are provided on the side surface of the Y-axis direction movement base 55 . A pair of guide rails 61 extends in the Z-axis direction. A ball screw is provided parallel to the pair of guide rails 61 . A ball screw is provided between the pair of guide rails 61 . The ball screw is rotatably supported on the Y-axis movement base 55 . A pulse motor 63 rotates the ball screw.

Ｚ軸方向移動基台６５は、一対のガイドレール６１上に設けられる。Ｚ軸方向移動基台６５の側面には、Ｚ軸方向に延在し、かつ一対のガイドレール６１に嵌合する一対の溝部６６が設けられる。Ｚ軸方向移動基台６５は、溝部６６がガイドレール６１に対してスライドすることにより、一対のガイドレール６１に沿ってＺ軸方向に移動可能である。Ｚ軸方向移動基台６５は、Ｙ軸方向移動基台５５に設けられたボールねじに螺合される。Ｚ軸方向移動基台６５は、ボールねじに螺合されたナットなどに固定されてもよい。Ｚ軸方向移動基台６５は、レーザービーム照射ユニット７の一部を支持する。Ｚ軸方向移動基台６５は、実施形態において、レーザービーム照射ユニット７のユニットホルダ７１と一体的に設けられる。集光点位置調整ユニット６は、パルスモータ６３がボールねじを回転させることによって、レーザービーム照射ユニット７の一部を支持するＺ軸方向移動基台６５をＺ軸方向に移動させる。 The Z-axis direction moving base 65 is provided on the pair of guide rails 61 . A pair of groove portions 66 that extend in the Z-axis direction and are fitted to the pair of guide rails 61 are provided on the side surface of the Z-axis direction moving base 65 . The Z-axis direction movable base 65 can move in the Z-axis direction along the pair of guide rails 61 by sliding the groove portion 66 with respect to the guide rails 61 . The Z-axis moving base 65 is screwed onto a ball screw provided on the Y-axis moving base 55 . The Z-axis movement base 65 may be fixed to a nut or the like screwed onto a ball screw. The Z-axis direction movable base 65 supports a part of the laser beam irradiation unit 7 . The Z-axis direction moving base 65 is provided integrally with the unit holder 71 of the laser beam irradiation unit 7 in the embodiment. The focal point position adjusting unit 6 moves a Z-axis direction moving base 65 that supports a part of the laser beam irradiation unit 7 in the Z-axis direction by rotating the ball screw with the pulse motor 63 .

レーザービーム照射ユニット７は、ユニットホルダ７１と、ケーシング７２と、レーザービーム照射手段８と、を有する。 The laser beam irradiation unit 7 has a unit holder 71 , a casing 72 and laser beam irradiation means 8 .

ユニットホルダ７１は、集光点位置調整ユニット６のＺ軸方向移動基台６５に支持される。ユニットホルダ７１は、実施形態において、Ｚ軸方向移動基台６５と一体的に設けられる。ユニットホルダ７１には、ケーシング７２が取り付けられる。ケーシング７２は、ユニットホルダ７１に固定される。 The unit holder 71 is supported by the Z-axis direction movable base 65 of the focal point position adjusting unit 6 . The unit holder 71 is provided integrally with the Z-axis direction movable base 65 in the embodiment. A casing 72 is attached to the unit holder 71 . The casing 72 is fixed to the unit holder 71 .

ケーシング７２は、上筒部７３と、中筒部７４と、下筒部７５と、第一の照射部７６と、第二の照射部７７と、を含む。上筒部７３は、Ｙ軸方向に延在する円筒形状に設けられる。上筒部７３の一方の端部は、ユニットホルダ７１に固定される。上筒部７３の他方の端部には、第一の照射部７６が固定される。中筒部７４は、Ｚ軸方向に延在する円筒形状に設けられる。中筒部７４の一方の端部は、上筒部７３に固定される。中筒部７４の内部は、上筒部７３の内部に連通する。中筒部７４の他方の端部は、下筒部７５に固定される。中筒部７４の内部は、下筒部７５の内部に連通する。下筒部７５は、Ｙ軸方向に延在する円筒形状に設けられる。下筒部７５の保持手段４側の端部は、第二の照射部７７が固定される。 The casing 72 includes an upper tubular portion 73 , a middle tubular portion 74 , a lower tubular portion 75 , a first irradiation portion 76 and a second irradiation portion 77 . The upper tubular portion 73 is provided in a cylindrical shape extending in the Y-axis direction. One end of the upper tubular portion 73 is fixed to the unit holder 71 . A first irradiation section 76 is fixed to the other end of the upper tubular section 73 . The middle tube portion 74 is provided in a cylindrical shape extending in the Z-axis direction. One end of the middle tubular portion 74 is fixed to the upper tubular portion 73 . The inside of the middle tubular portion 74 communicates with the inside of the upper tubular portion 73 . The other end of the middle tubular portion 74 is fixed to the lower tubular portion 75 . The inside of the middle tubular portion 74 communicates with the inside of the lower tubular portion 75 . The lower tubular portion 75 is provided in a cylindrical shape extending in the Y-axis direction. A second irradiation section 77 is fixed to the end of the lower cylindrical section 75 on the side of the holding means 4 .

第一の照射部７６は、Ｚ軸方向に延在する円筒形状に設けられる。第一の照射部７６は、上筒部７３の他方の端部に固定される。第一の照射部７６の内部は、上筒部７３の内部に連通する。第一の照射部７６は、下方の端部に設けられた照射口から、Ｚ軸方向かつ下方にレーザービーム８１を出射する。第二の照射部７７は、Ｚ軸方向に延在する円筒形状に設けられる。第二の照射部７７は、下筒部７５の保持手段４側の端部に固定される。第二の照射部７７の内部は、下筒部７５の内部に連通する。第二の照射部７７は、上方の端部に設けられた照射口から、Ｚ軸方向かつ上方にレーザービーム８１を出射する。 The first irradiation unit 76 is provided in a cylindrical shape extending in the Z-axis direction. The first irradiation section 76 is fixed to the other end of the upper tubular section 73 . The inside of the first irradiation part 76 communicates with the inside of the upper cylinder part 73 . The first irradiation unit 76 emits a laser beam 81 downward in the Z-axis direction from an irradiation port provided at the lower end. The second irradiation section 77 is provided in a cylindrical shape extending in the Z-axis direction. The second irradiation section 77 is fixed to the end of the lower cylindrical section 75 on the side of the holding means 4 . The inside of the second irradiation section 77 communicates with the inside of the lower tubular section 75 . The second irradiation unit 77 emits a laser beam 81 upward in the Z-axis direction from an irradiation port provided at an upper end.

撮像ユニット９は、保持手段４に保持された被加工物１００を撮像する。撮像ユニット９は、保持手段４に保持された被加工物１００を撮像するＣＣＤカメラまたは赤外線カメラを含む。撮像ユニット９は、実施形態において、レーザービーム照射ユニット７の上筒部７３に取り付けられる。 The imaging unit 9 images the workpiece 100 held by the holding means 4 . The imaging unit 9 includes a CCD camera or an infrared camera that images the workpiece 100 held by the holding means 4 . The imaging unit 9 is attached to the upper cylinder part 73 of the laser beam irradiation unit 7 in this embodiment.

次に、レーザービーム照射手段８の構成について説明する。図３は、図１に示すレーザービーム照射手段８によるレーザー加工の一状態を示す断面模式図である。 Next, the configuration of the laser beam irradiation means 8 will be described. FIG. 3 is a schematic sectional view showing one state of laser processing by the laser beam irradiation means 8 shown in FIG.

レーザービーム照射手段８は、保持手段４に保持された被加工物１００に対してレーザービーム８１を照射する。レーザービーム照射手段８は、レーザー発振器８２と、１／２波長板８３と、ビーム分岐手段８４と、ミラー８５と、集光レンズ８６と、を有する。ミラー８５は、第一のミラー８５１と、第二のミラー８５２と、第三のミラー８５３と、を含む。集光レンズ８６は、第一の集光レンズ８６１と、第二の集光レンズ８６２と、を含む。 The laser beam irradiation means 8 irradiates a laser beam 81 to the workpiece 100 held by the holding means 4 . The laser beam irradiation means 8 has a laser oscillator 82 , a half-wave plate 83 , a beam branching means 84 , a mirror 85 and a condenser lens 86 . Mirror 85 includes a first mirror 851 , a second mirror 852 and a third mirror 853 . The condenser lens 86 includes a first condenser lens 861 and a second condenser lens 862 .

レーザー発振器８２は、被加工物１００を加工するための所定の波長を有するレーザービーム８１を発振する。レーザー発振器８２は、例えば、ＹＡＧレーザー発振器、ＹＶＯ４レーザー発振器、または赤外線波長域のレーザービームを発振する発振器などを含む。 A laser oscillator 82 oscillates a laser beam 81 having a predetermined wavelength for processing the workpiece 100 . The laser oscillator 82 includes, for example, a YAG laser oscillator, a YVO4 laser oscillator, or an oscillator that oscillates a laser beam in the infrared wavelength range.

１／２波長板８３は、上筒部７３内またはユニットホルダ７１内に設けられる。１／２波長板８３は、モータなどの駆動源によって回動可能な状態で、レーザー発振器８２の後段に設けられる。１／２波長板８３は、回動角度に対応してレーザー発振器８２が発振したレーザービーム８１の直線偏光方向を変化させる。１／２波長板８３は、設けられなくてもよい。 The half-wave plate 83 is provided inside the upper cylindrical portion 73 or inside the unit holder 71 . The 1/2 wavelength plate 83 is provided after the laser oscillator 82 so as to be rotatable by a driving source such as a motor. The half-wave plate 83 changes the linear polarization direction of the laser beam 81 oscillated by the laser oscillator 82 according to the rotation angle. Half-wave plate 83 may not be provided.

ビーム分岐手段８４は、上筒部７３内の中筒部７４との接続部に設けられる。ビーム分岐手段８４は、１／２波長板８３の後段に設けられる。ビーム分岐手段８４は、実施形態において、偏光ビームスプリッターである。ビーム分岐手段８４は、入射するレーザービーム８１を二つに分岐する。ビーム分岐手段８４は、１／２波長板８３を通過したレーザービーム８１のうち、第一の偏光成分を有する第一のレーザービーム８１１を第一のミラー８５１側に向けて透過する。第一の偏光成分は、実施形態において、ｐ偏光である。ビーム分岐手段８４は、１／２波長板８３を通過したレーザービーム８１のうち、第二の偏光成分を有する第二のレーザービーム８１２を第二のミラー８５２側に向けて分岐する。第二の偏光成分は、第一の偏光成分とは異なる偏光成分を有する。第二の偏光成分は、実施形態において、ｓ偏光である。 The beam branching means 84 is provided at a connecting portion with the middle cylinder portion 74 inside the upper cylinder portion 73 . The beam branching means 84 is provided after the half-wave plate 83 . The beam splitting means 84 is, in an embodiment, a polarizing beam splitter. The beam splitter 84 splits the incident laser beam 81 into two. The beam branching means 84 transmits the first laser beam 811 having the first polarization component out of the laser beam 81 that has passed through the half-wave plate 83 toward the first mirror 851 side. The first polarization component is p-polarized in embodiments. The beam splitter 84 splits the second laser beam 812 having the second polarization component out of the laser beam 81 that has passed through the half-wave plate 83 toward the second mirror 852 side. The second polarization component has a different polarization component than the first polarization component. The second polarization component is, in embodiments, s-polarization.

第一のミラー８５１は、第一の照射部７６内に設けられる。第一のミラー８５１は、ビーム分岐手段８４によって分岐された第一のレーザービーム８１１を、保持手段４に保持された被加工物１００の表面に向けて反射する。第一の集光レンズ８６１は、第一の照射部７６内に設けられる。第一の集光レンズ８６１は、第一のミラー８５１によって反射された第一のレーザービーム８１１を、被加工物１００の表面に集光させる。 A first mirror 851 is provided in the first irradiation section 76 . The first mirror 851 reflects the first laser beam 811 branched by the beam branching means 84 toward the surface of the workpiece 100 held by the holding means 4 . A first condenser lens 861 is provided in the first irradiation section 76 . The first condensing lens 861 converges the first laser beam 811 reflected by the first mirror 851 onto the surface of the workpiece 100 .

第二のミラー８５２は、下筒部７５内の中筒部７４との接続部に設けられる。第二のミラー８５２は、ビーム分岐手段８４によって分岐された第二のレーザービーム８１２を、第三のミラー８５３に向けて反射する。第三のミラー８５３は、第二の照射部７７内に設けられる。 The second mirror 852 is provided at the connecting portion with the middle cylinder portion 74 inside the lower cylinder portion 75 . The second mirror 852 reflects the second laser beam 812 branched by the beam branching means 84 toward the third mirror 853 . A third mirror 853 is provided in the second irradiation section 77 .

第三のミラー８５３は、第二の照射部７７内に設けられる。第三のミラー８５３は、第二のミラー８５２によって反射された第二のレーザービーム８１２を、保持手段４に保持された被加工物１００の裏面に向けて反射する。第二の集光レンズ８６２は、第二の照射部７７内に設けられる。第二の集光レンズ８６２は、第三のミラー８５３によって反射された第二のレーザービーム８１２を、被加工物１００の表面に集光させる。 A third mirror 853 is provided in the second irradiation section 77 . The third mirror 853 reflects the second laser beam 812 reflected by the second mirror 852 toward the back surface of the workpiece 100 held by the holding means 4 . A second condenser lens 862 is provided in the second irradiation section 77 . A second condensing lens 862 converges the second laser beam 812 reflected by the third mirror 853 onto the surface of the workpiece 100 .

第一の集光レンズ８６１および第二の集光レンズ８６２は、レーザービーム８１の光軸に沿って移動可能である。第一の集光レンズ８６１は、例えば、被加工物１００の表面に照射される第一のレーザービーム８１１の光軸に平行な方向に移動可能な第一の微調整基台に取り付けられる。第一の集光レンズ８６１の位置調節は、例えば、撮像ユニット９によって撮像した撮像画像と、第一の集光レンズ８６１と撮像ユニット９のカメラとの位置関係に基づいて、第一の微調整基台を移動させることによって行う。第二の集光レンズ８６２は、例えば、被加工物１００の裏面に照射される第二のレーザービーム８１２の光軸に平行な方向に移動可能な第二の微調整基台に取り付けられる。第二の集光レンズ８６２の位置調節は、例えば、撮像ユニット９によって撮像した撮像画像と、第二の集光レンズ８６２と撮像ユニット９のカメラとの位置関係に基づいて、第二の微調整基台を移動させることによって行う。第一の集光レンズ８６１および第二の集光レンズ８６２の位置を調整することによって、被加工物１００の表面および裏面へ照射する位置を調整することができる。 The first condenser lens 861 and the second condenser lens 862 are movable along the optical axis of the laser beam 81 . The first condenser lens 861 is attached to, for example, a first fine adjustment base movable in a direction parallel to the optical axis of the first laser beam 811 that irradiates the surface of the workpiece 100 . The position adjustment of the first condenser lens 861 is performed by, for example, a first fine adjustment based on the captured image captured by the imaging unit 9 and the positional relationship between the first condenser lens 861 and the camera of the imaging unit 9. This is done by moving the base. The second condenser lens 862 is attached to, for example, a second fine adjustment base movable in a direction parallel to the optical axis of the second laser beam 812 that irradiates the back surface of the workpiece 100 . The position adjustment of the second condenser lens 862 is, for example, a second fine adjustment based on the captured image captured by the imaging unit 9 and the positional relationship between the second condenser lens 862 and the camera of the imaging unit 9. This is done by moving the base. By adjusting the positions of the first condensing lens 861 and the second condensing lens 862, it is possible to adjust the positions at which the front surface and the rear surface of the workpiece 100 are irradiated.

次に、レーザービーム照射手段８によるレーザー加工方法について説明する。図４は、実施形態に係るレーザー加工方法の流れを示すフローチャートである。レーザー加工方法は、図４に示すように、保持ステップＳＴ１１と、レーザービーム分岐ステップＳＴ１２と、レーザービーム照射ステップＳＴ１３と、を含む。 Next, a laser processing method by the laser beam irradiation means 8 will be described. FIG. 4 is a flow chart showing the flow of the laser processing method according to the embodiment. The laser processing method, as shown in FIG. 4, includes a holding step ST11, a laser beam branching step ST12, and a laser beam irradiation step ST13.

保持ステップＳＴ１１では、被加工物１００を保持する。より詳しくは、保持ステップＳＴ１１では、保持手段４の外周保持部４６によって、被加工物１００を支持する環状フレーム１１０を保持する。 In the holding step ST11, the workpiece 100 is held. More specifically, in the holding step ST11, the annular frame 110 supporting the workpiece 100 is held by the outer peripheral holding portion 46 of the holding means 4 .

レーザービーム分岐ステップＳＴ１２では、レーザー発振器８２から発振されたレーザービーム８１を分岐する。より詳しくは、レーザービーム分岐ステップＳＴ１２では、レーザービーム８１を、第一の偏光成分を有する第一のレーザービーム８１１と、第二の偏光成分を有する第二のレーザービーム８１２と、に分岐する。 In the laser beam branching step ST12, the laser beam 81 oscillated from the laser oscillator 82 is branched. More specifically, in the laser beam splitting step ST12, the laser beam 81 is split into a first laser beam 811 having a first polarization component and a second laser beam 812 having a second polarization component.

レーザービーム照射ステップＳＴ１３では、保持ステップＳＴ１１およびレーザービーム分岐ステップＳＴ１２の後、まず、分岐された各々のレーザービーム８１が被加工物１００の表面と裏面との同じ位置に集光するように位置付ける。レーザービーム照射ステップＳＴ１３では、被加工物１００に対して各々のレーザービーム８１を略同時に集光照射することで被加工物１００にレーザー加工を施す。ここで、略同時とは、表面に照射するタイミングと裏面に照射するタイミングが必ずしも完全に一致することを示すものではなく、誤差程度のずれを許容する。具体的には、略同時とは、１μｓ以下の時間差を許容する。また、この際、被加工物１００の表面側に照射される第一のレーザービーム８１１と、被加工物１００の裏面側に照射される第二のレーザービーム８１２とは、異なる偏光成分を有する。 In the laser beam irradiation step ST13, after the holding step ST11 and the laser beam splitting step ST12, first, each split laser beam 81 is positioned so as to converge on the same position on the front surface and the back surface of the workpiece 100. In the laser beam irradiation step ST13, laser processing is performed on the workpiece 100 by irradiating the workpiece 100 with the respective laser beams 81 substantially simultaneously. Here, "substantially at the same time" does not mean that the timing of irradiating the front surface and the timing of irradiating the back surface are not necessarily completely coincident, but allow for a deviation of the order of an error. Specifically, “substantially simultaneously” allows a time difference of 1 μs or less. Also, at this time, the first laser beam 811 irradiated to the front side of the workpiece 100 and the second laser beam 812 irradiated to the rear side of the workpiece 100 have different polarization components.

以上説明したように、実施形態に係るレーザー加工装置１は、被加工物１００の表面と裏面とを露出して保持する保持手段４と、レーザービーム照射手段８と、を備える。レーザービーム照射手段８は、レーザー発振器８２と、ビーム分岐手段８４と、第一の集光レンズ８６１と、第二の集光レンズ８６２と、を有する。レーザー発振器８２は、レーザービーム８１を発振する。ビーム分岐手段８４は、レーザー発振器８２から発振されたレーザービーム８１を二つに分岐する。第一の集光レンズ８６１は、ビーム分岐手段８４により分岐されたレーザービーム８１の一方（第一のレーザービーム８１１）を表面に集光する。第二の集光レンズ８６２は、ビーム分岐手段８４により分岐されたレーザービーム８１の他方（第二のレーザービーム８１２）を裏面に集光する。レーザー加工装置１は、ビーム分岐手段８４により分岐された各々のレーザービーム８１（第一のレーザービーム８１１および第二のレーザービーム８１２）を被加工物１００の表面と裏面との同じ位置に位置付けて略同時に集光照射し、被加工物１００の表面側および裏面側からレーザー加工を施す。 As described above, the laser processing apparatus 1 according to the embodiment includes the holding means 4 that exposes and holds the front surface and the back surface of the workpiece 100 and the laser beam irradiation means 8 . The laser beam irradiation means 8 has a laser oscillator 82 , a beam branching means 84 , a first condenser lens 861 and a second condenser lens 862 . A laser oscillator 82 oscillates a laser beam 81 . The beam branching means 84 branches the laser beam 81 oscillated from the laser oscillator 82 into two. The first condenser lens 861 converges one of the laser beams 81 (first laser beam 811) branched by the beam branching means 84 onto the surface. The second condenser lens 862 converges the other (second laser beam 812) of the laser beam 81 branched by the beam branching means 84 on the rear surface. The laser processing apparatus 1 positions each laser beam 81 (the first laser beam 811 and the second laser beam 812) branched by the beam branching means 84 at the same position on the front surface and the back surface of the workpiece 100. Condensed light irradiation is performed substantially simultaneously, and laser processing is performed from the front side and the back side of the workpiece 100 .

これにより、被加工物１００の表面および裏面の同じ位置にレーザービーム８１を照射するので、例えば、孔あけ加工の場合、表面および裏面の孔径を同じにすることができる。また、一方の面から入射されたレーザービーム８１が加工すべき厚みが半分になるので、厚みの厚い被加工物１００であっても貫通孔などの加工をすることができる。したがって、レーザー加工装置１は、厚みの厚い被加工物１００であっても高品質なレーザー加工が可能であるという効果を奏する。さらに、一方の面から入射されたレーザービーム８１が加工すべき厚みが半分になるので、加工時間を短縮することができる。 As a result, the laser beam 81 is applied to the same position on the front surface and the back surface of the workpiece 100, so that the hole diameters on the front surface and the back surface can be the same in the case of drilling, for example. In addition, since the thickness to be processed by the laser beam 81 incident from one side is halved, even the workpiece 100 having a large thickness can be processed to form a through hole or the like. Therefore, the laser processing apparatus 1 has the effect of being able to perform high-quality laser processing even on the workpiece 100 having a large thickness. Furthermore, since the thickness to be processed by the laser beam 81 incident from one surface is halved, the processing time can be shortened.

［第一変形例］
第一変形例に係るレーザービーム照射手段８０１の構成について説明する。図５は、第一変形例に係るレーザービーム照射手段８０１によるレーザー加工の一状態を示す断面模式図である。 [First modification]
The configuration of the laser beam irradiation means 801 according to the first modified example will be described. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing one state of laser processing by the laser beam irradiation means 801 according to the first modification.

第一変形例に係るレーザー加工方法は、加工対象である被加工物１０１に対してレーザービーム８１を照射することにより貫通孔または改質層などを形成する加工方法である。被加工物１０１は、貼り合わせ基板である。第一変形例に係るレーザー加工方法は、被加工物１０１が表面と裏面とが異なる材質で形成される場合に特に有用である。 The laser processing method according to the first modification is a processing method for forming a through hole, a modified layer, or the like by irradiating a laser beam 81 to a workpiece 101 to be processed. A workpiece 101 is a bonded substrate. The laser processing method according to the first modification is particularly useful when the workpiece 101 is made of different materials on the front surface and the back surface.

第一変形例のレーザービーム照射手段８０１は、実施形態のレーザービーム照射手段８と比較して、波長変換結晶８７を有する点で異なる。波長変換結晶８７は、実施形態において、ビーム分岐手段８４と、第二のミラー８５２との間に設けられる。波長変換結晶８７は、下筒部７５内に設けられる。波長変換結晶８７は、第二のレーザービーム８１２の波長を変換する素子である。波長変換結晶８７は、例えば、波長約１０６４ｎｍのＩＲレーザーを、波長約３５５ｎｍのＵＶレーザーまたは波長約５３２ｎｍのグリーンレーザーに変換する。 The laser beam irradiation means 801 of the first modified example differs from the laser beam irradiation means 8 of the embodiment in that it has a wavelength conversion crystal 87 . A wavelength conversion crystal 87 is provided in the embodiment between the beam splitting means 84 and the second mirror 852 . A wavelength conversion crystal 87 is provided in the lower cylindrical portion 75 . The wavelength conversion crystal 87 is an element that converts the wavelength of the second laser beam 812 . The wavelength conversion crystal 87 converts, for example, an IR laser with a wavelength of about 1064 nm into a UV laser with a wavelength of about 355 nm or a green laser with a wavelength of about 532 nm.

波長変換結晶８７を通過した第二のレーザービーム８１２は、第三のレーザービーム８１３として、第二のミラー８５２に向かう。ビーム分岐手段８４によって分岐された第二のレーザービーム８１２が波長約１０６４ｎｍのＩＲレーザーである場合、波長変換結晶８７は、例えば、第二のレーザービーム８１２を、波長約５３２ｎｍのグリーンレーザーである第三のレーザービーム８１３に変換する。 The second laser beam 812 that has passed through the wavelength conversion crystal 87 is directed to the second mirror 852 as the third laser beam 813 . When the second laser beam 812 split by the beam splitting means 84 is an IR laser with a wavelength of about 1064 nm, the wavelength conversion crystal 87 converts the second laser beam 812 into a green laser with a wavelength of about 532 nm, for example. Transform into three laser beams 813 .

第一変形例における第二のミラー８５２は、波長変換結晶８７によって変換された第三のレーザービーム８１３を、第三のミラー８５３に向けて反射する。第一変形例における第三のミラー８５３は、第二のミラー８５２によって反射された第三のレーザービーム８１３を、保持手段４に保持された被加工物１００の裏面に向けて反射する。第二の集光レンズ８６２は、第三のミラー８５３によって反射された第三のレーザービーム８１３を、被加工物１００の表面に集光させる。 The second mirror 852 in the first variant reflects the third laser beam 813 converted by the wavelength conversion crystal 87 towards the third mirror 853 . The third mirror 853 in the first modification reflects the third laser beam 813 reflected by the second mirror 852 toward the back surface of the workpiece 100 held by the holding means 4 . A second condensing lens 862 converges the third laser beam 813 reflected by the third mirror 853 onto the surface of the workpiece 100 .

以上説明したように、第一変形例に係るレーザービーム照射手段８０１は、被加工物１００の表面側に照射される第一のレーザービーム８１１と、裏面側に照射される第三のレーザービーム８１３との波長が異なる。これにより、被加工物１００の表側および裏側を形成するそれぞれの基板の材質に応じて、レーザー発振器８２から発振されるレーザービーム８１の波長と、波長変換結晶８７によって変換される第三のレーザービーム８１３の波長とを設定することができる。したがって、より好適に高品質なレーザー加工が可能である。 As described above, the laser beam irradiation means 801 according to the first modification uses the first laser beam 811 to irradiate the front side of the workpiece 100 and the third laser beam 813 to irradiate the back side of the workpiece 100. and have different wavelengths. As a result, the wavelength of the laser beam 81 oscillated from the laser oscillator 82 and the wavelength of the third laser beam converted by the wavelength conversion crystal 87 are adjusted according to the materials of the respective substrates forming the front side and the back side of the workpiece 100. 813 wavelengths can be set. Therefore, more suitable high-quality laser processing is possible.

［第二変形例］
第二変形例に係るレーザービーム照射手段８０２の構成について説明する。図６は、第二変形例に係るレーザービーム照射手段８０２によるレーザー加工の一状態を示す断面模式図である。図７は、図６の後の一状態を示す断面模式図である。第二変形例に係るレーザー加工方法は、被加工物１００に貫通孔を形成する孔あけ加工方法である。図６は、保持手段４に保持された被加工物１００の集光点に貫通孔が形成される前の状態を示す。図７は、被加工物１００の集光点に貫通孔が形成された後の状態を示す。 [Second modification]
The configuration of the laser beam irradiation means 802 according to the second modification will be described. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing one state of laser processing by the laser beam irradiation means 802 according to the second modification. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing one state after FIG. The laser processing method according to the second modification is a drilling method for forming through holes in the workpiece 100 . FIG. 6 shows a state before the through holes are formed at the condensing points of the workpiece 100 held by the holding means 4 . FIG. 7 shows the state after the through-hole is formed at the focal point of the workpiece 100 .

第二変形例のレーザービーム照射手段８０２は、実施形態のレーザービーム照射手段８と比較して、第一のビーム分岐手段８４１に加えて、第二のビーム分岐手段８４２およびレーザービーム検出ユニット８８を有する点で異なる。第一のビーム分岐手段８４１の構成は、実施形態のビーム分岐手段８４の構成と同様であるため、詳細な説明を省略する。 Compared with the laser beam irradiation means 8 of the embodiment, the laser beam irradiation means 802 of the second modification has a second beam branch means 842 and a laser beam detection unit 88 in addition to the first beam branching means 841. different in that they have Since the configuration of the first beam branching means 841 is the same as the configuration of the beam branching means 84 of the embodiment, detailed description thereof will be omitted.

第二のビーム分岐手段８４２は、第一のビーム分岐手段８４１と第一のミラー８５１との間に設けられる。第二のビーム分岐手段８４２は、上筒部７３内に設けられる。第二のビーム分岐手段８４２は、第二変形例において、偏光ビームスプリッターである。第二のビーム分岐手段８４２は、第一のビーム分岐手段８４１から入射する第一のレーザービーム８１１を第一のミラー８５１側に向けて透過する。第二のビーム分岐手段８４２は、第一のミラー８５１側から入射する第二のレーザービーム８１２をレーザービーム検出ユニット８８に向けて分岐する。 A second beam branching means 842 is provided between the first beam branching means 841 and the first mirror 851 . A second beam branching means 842 is provided within the upper cylindrical portion 73 . The second beam splitting means 842 are in a second variant a polarizing beam splitter. The second beam branching means 842 transmits the first laser beam 811 incident from the first beam branching means 841 toward the first mirror 851 side. The second beam splitter 842 splits the second laser beam 812 incident from the first mirror 851 side toward the laser beam detection unit 88 .

第一のビーム分岐手段８４１に分岐された第一のレーザービーム８１１は、第二のビーム分岐手段８４２を透過した後、第一のミラー８５１によって、被加工物１００の表面に向けて反射する。第一のミラー８５１によって反射された第一のレーザービーム８１１は、第一の集光レンズ８６１によって、被加工物１００の表面に集光する。 The first laser beam 811 branched by the first beam branching means 841 is reflected by the first mirror 851 toward the surface of the workpiece 100 after passing through the second beam branching means 842 . The first laser beam 811 reflected by the first mirror 851 is focused on the surface of the workpiece 100 by the first condenser lens 861 .

第一のビーム分岐手段８４１に分岐された第二のレーザービーム８１２は、図７に示すように、レーザービーム検出ユニット８８に入射する。レーザービーム検出ユニット８８は、第一のビーム分岐手段８４１によって第二のレーザービーム８１２が反射される方向に設けられる。レーザービーム検出ユニット８８は、被加工物１００の裏面側から表面側に向けて通過する第二のレーザービーム８１２を検出する。 The second laser beam 812 branched by the first beam branching means 841 enters the laser beam detection unit 88 as shown in FIG. A laser beam detection unit 88 is provided in the direction in which the second laser beam 812 is reflected by the first beam splitting means 841 . The laser beam detection unit 88 detects a second laser beam 812 passing through the workpiece 100 from the back side to the front side.

図６に示すように、被加工物１００に貫通孔が形成されていない状態においては、被加工物１００の裏面側に集光した第二のレーザービーム８１２は、被加工物１００を通過しない。このとき、第二のレーザービーム８１２がレーザービーム検出ユニット８８に入射しないので、レーザービーム検出ユニット８８は、第二のレーザービーム８１２を検出しない。 As shown in FIG. 6 , the second laser beam 812 condensed on the back side of the workpiece 100 does not pass through the workpiece 100 when the through hole is not formed in the workpiece 100 . Since the second laser beam 812 does not enter the laser beam detection unit 88 at this time, the laser beam detection unit 88 does not detect the second laser beam 812 .

図７に示すように、被加工物１００に貫通孔が形成された状態においては、被加工物１００の裏面側に集光した第二のレーザービーム８１２は、被加工物１００に形成された貫通孔を通過する。このとき、第二のレーザービーム８１２がレーザービーム検出ユニット８８に入射するので、レーザービーム検出ユニット８８は、第二のレーザービーム８１２を検出する。被加工物１００の裏面側から表面側に通過した第二のレーザービーム８１２は、第一のミラー８５１によって、第二のビーム分岐手段８４２に向けて反射する。第一のミラー８５１によって、反射された第二のレーザービーム８１２は、第二のビーム分岐手段８４２によって、レーザービーム検出ユニット８８側に向けて分岐される。 As shown in FIG. 7 , in the state where the through hole is formed in the workpiece 100 , the second laser beam 812 condensed on the back side of the workpiece 100 is projected onto the through hole formed in the workpiece 100 . pass through the hole. At this time, the second laser beam 812 is incident on the laser beam detection unit 88 , so the laser beam detection unit 88 detects the second laser beam 812 . The second laser beam 812 that has passed from the back side to the front side of the workpiece 100 is reflected by the first mirror 851 toward the second beam branching means 842 . The second laser beam 812 reflected by the first mirror 851 is branched toward the laser beam detection unit 88 side by the second beam branching means 842 .

次に、レーザービーム照射手段８０２によるレーザー加工方法について説明する。図８は、第二変形例に係るレーザー加工方法の流れを示すフローチャートである。レーザー加工方法は、図８に示すように、保持ステップＳＴ１１と、レーザービーム分岐ステップＳＴ１２と、レーザービーム照射ステップＳＴ１３と、検出ステップＳＴ１４と、照射停止ステップＳＴ１５と、を含む。保持ステップＳＴ１１、レーザービーム分岐ステップＳＴ１２、およびレーザービーム照射ステップＳＴ１３は、実施形態と同様であるため、説明を省略する。 Next, a laser processing method by the laser beam irradiation means 802 will be described. FIG. 8 is a flow chart showing the flow of the laser processing method according to the second modification. The laser processing method includes, as shown in FIG. 8, a holding step ST11, a laser beam branching step ST12, a laser beam irradiation step ST13, a detection step ST14, and an irradiation stop step ST15. Since the holding step ST11, the laser beam branching step ST12, and the laser beam irradiation step ST13 are the same as those in the embodiment, description thereof is omitted.

検出ステップＳＴ１４では、被加工物１００を通過したレーザービーム８１を検出する。具体的には、検出ステップＳＴ１４では、被加工物１００の裏面側から表面側に通過した第二のレーザービーム８１２を、レーザービーム検出ユニット８８によって検出する。第二変形例においては、被加工物１００に貫通孔が形成されたときに、貫通孔を介して第二のレーザービーム８１２を照射した裏面とは反対側の表面から抜けてくる第二のレーザービーム８１２を検出する。 In the detection step ST14, the laser beam 81 that has passed through the workpiece 100 is detected. Specifically, in the detection step ST14, the laser beam detection unit 88 detects the second laser beam 812 that has passed through the workpiece 100 from the back side to the front side. In the second modification, when the through-hole is formed in the workpiece 100, the second laser beam emitted from the surface opposite to the back surface irradiated with the second laser beam 812 through the through-hole Beam 812 is detected.

照射停止ステップＳＴ１５では、検出ステップＳＴ１４の後、検出結果に基づいてレーザービーム８１の照射を停止する。具体的には、照射停止ステップＳＴ１５では、レーザービーム検出ユニット８８が第二のレーザービーム８１２を検出した場合、被加工物１００に貫通孔が形成されたものとして、レーザービーム８１の照射を停止する。 In the irradiation stop step ST15, the irradiation of the laser beam 81 is stopped based on the detection result after the detection step ST14. Specifically, in the irradiation stop step ST15, when the laser beam detection unit 88 detects the second laser beam 812, the irradiation of the laser beam 81 is stopped assuming that a through hole is formed in the workpiece 100. .

以上説明したように、第二変形例に係るレーザービーム照射手段８０２は、被加工物１００の裏面側から表面側に通過する第二のレーザービーム８１２を検出するレーザービーム検出ユニット８８を含む。これにより、孔あけ加工が完了したタイミングを検出できるので、加工完了のタイミングでレーザービーム８１の照射を停止させることにより、レーザービーム８１の過剰照射による品質の低下を抑制することができる。また、レーザービーム８１の照射時間を短縮することにより、生産性の向上に貢献することができる。 As described above, the laser beam irradiation means 802 according to the second modification includes the laser beam detection unit 88 that detects the second laser beam 812 passing through the workpiece 100 from the back side to the front side. As a result, it is possible to detect the timing when the drilling process is completed, and by stopping the irradiation of the laser beam 81 at the timing of the completion of the process, it is possible to suppress deterioration in quality due to excessive irradiation of the laser beam 81. Also, by shortening the irradiation time of the laser beam 81, it is possible to contribute to the improvement of productivity.

第二変形例においては、被加工物１００に孔あけ加工する方法として説明したが、改質層形成加工などに適用することも可能である。この場合、レーザービーム検出ユニット８８は、第二のレーザービーム８１２の出力の変化量を検出する。例えば、被加工物１００の内部に改質層を形成する場合、レーザービーム８１は、被加工物１００に対して透過性を有するレーザービームなので、第二のレーザービーム８１２は、常にレーザービーム検出ユニット８８に入射する。被加工物１００に改質層が形成された場合、被加工物１００の第二のレーザービーム８１２が通過する部分が変質するので、被加工物１００を通過した第二のレーザービーム８１２の出力が変化する。これを利用して、レーザービーム検出ユニット８８が検出した第二のレーザービーム８１２の出力の変化量が所定の閾値以上だった場合、被加工物１００に改質層が形成されたものとして、レーザービーム８１の照射を停止させてもよい。 In the second modified example, the method of drilling the workpiece 100 has been described, but it is also possible to apply the modified layer forming process and the like. In this case, the laser beam detection unit 88 detects the amount of change in power of the second laser beam 812 . For example, when forming a modified layer inside the workpiece 100, the laser beam 81 is a laser beam having transparency to the workpiece 100, so the second laser beam 812 is always detected by the laser beam detection unit. 88. When the modified layer is formed on the workpiece 100, the portion of the workpiece 100 through which the second laser beam 812 passes is modified. Change. Utilizing this, when the amount of change in the output of the second laser beam 812 detected by the laser beam detection unit 88 is equal to or greater than a predetermined threshold, it is assumed that a modified layer has been formed on the workpiece 100. The irradiation of the beam 81 may be stopped.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment. That is, various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

例えば、外周保持部４６は、バキュームであってもよい。例えば、回転筒４３の上面に開口する吸引通路を用いて被加工物１００、１０１の外周部を吸引することによって保持してもよい。ビーム分岐手段８４は、実施形態において、偏光ビームスプリッターであるが、ハーフミラーでもよい。アブレーションによるフルカットなど、被加工物１００、１０１の全面を加工する場合、レーザー側でビームを走査するようにカルバノミラーなどを備えていてもよいし、保持手段４を移動させる移動機構を備えていてもよい。 For example, the perimeter holding portion 46 may be a vacuum. For example, the workpieces 100 and 101 may be held by sucking the outer peripheral portions of the workpieces 100 and 101 using a suction passage that opens on the upper surface of the rotating cylinder 43 . The beam splitter 84 is a polarizing beam splitter in the embodiment, but may be a half mirror. When processing the entire surface of the workpieces 100 and 101, such as a full cut by ablation, a carvanomirror or the like may be provided so as to scan the beam on the laser side, or a moving mechanism for moving the holding means 4 may be provided. good too.

１レーザー加工装置
２静止基台
３加工送りユニット
４保持手段
４６外周保持部
５割り出し送りユニット
６集光点位置調整ユニット
７レーザービーム照射ユニット
８、８０１、８０２レーザービーム照射手段
８１レーザービーム
８１１第一のレーザービーム
８１２第二のレーザービーム
８１３第三のレーザービーム
８２レーザー発振器
８３１／２波長板
８４ビーム分岐手段
８４１第一のビーム分岐手段
８４２第二のビーム分岐手段
８５ミラー
８５１第一のミラー
８５２第二のミラー
８５３第三のミラー
８６集光レンズ
８６１第一の集光レンズ
８６２第二の集光レンズ
８７波長変換結晶
８８レーザービーム検出ユニット
９撮像ユニット
１００、１０１被加工物 REFERENCE SIGNS LIST 1 laser processing device 2 stationary base 3 processing feed unit 4 holding means 46 outer circumference holding section 5 indexing feed unit 6 focal point position adjustment unit 7 laser beam irradiation unit 8, 801, 802 laser beam irradiation means 81 laser beam 811 first laser beam 812 second laser beam 813 third laser beam 82 laser oscillator 83 half-wave plate 84 beam branching means 841 first beam branching means 842 second beam branching means 85 mirror 851 first mirror 852 Second mirror 853 Third mirror 86 Condenser lens 861 First condenser lens 862 Second condenser lens 87 Wavelength conversion crystal 88 Laser beam detection unit 9 Imaging unit 100, 101 Workpiece

Claims

A laser processing device that performs laser processing by irradiating a laser beam to a workpiece,
holding means for exposing and holding the front surface and the rear surface of the workpiece;
laser beam irradiation means;
with
The laser beam irradiation means is
a laser oscillator that oscillates a laser beam;
a first polarizing beam splitter for splitting a laser beam oscillated from the laser oscillator into two;
a first condenser lens for condensing one of the laser beams split by the first polarizing beam splitter onto a surface;
a second condenser lens for condensing the other of the laser beams split by the first polarizing beam splitter on the rear surface;
a second polarizing beam splitter disposed in the optical path of the first laser beam having the first polarized component split by the first polarizing beam splitter and transmitting the polarized component of the first laser beam;
positioned in a direction in which the second laser beam having a second polarization component different from the first polarization component is reflected when the second laser beam is incident on the second polarizing beam splitter a laser beam detection unit;
has
The laser beam irradiated on the front side of the workpiece and the laser beam irradiated on the back side of the workpiece have different polarization components,
The laser beams split by the first polarizing beam splitter are positioned at the same position on the front surface and the back surface of the workpiece, and condensed and irradiated substantially simultaneously, and laser beams are emitted from the front surface side and the back surface side of the workpiece. Along with processing,
A laser processing apparatus, wherein it is determined that the laser processing of the workpiece is completed based on the detection result of the laser beam detection unit, and the irradiation of the laser beam is stopped.

a half-wave plate disposed between the laser oscillator and the first polarizing beam splitter ;
characterized in that the amount of light of each laser beam split by the first polarizing beam splitter can be controlled,
The laser processing apparatus according to claim 1 .

A laser processing method for laser processing a plate-like workpiece by irradiating a laser beam to the workpiece,
a holding step for holding the workpiece;
a laser beam splitting step of splitting a laser beam oscillated from a laser oscillator;
After the holding step and the laser beam splitting step, each split laser beam is positioned to focus at the same location on the front and back surfaces of the workpiece, and each laser beam is directed to the workpiece. a laser beam irradiation step of performing laser processing on the workpiece by converging and irradiating the beams substantially simultaneously;
a detection step of detecting the laser beam passing through the workpiece;
After the detection step, an irradiation stop step of stopping the irradiation of the laser beam based on the detection result;
including
A laser processing method , wherein a laser beam applied to the front side of a workpiece and a laser beam applied to the back side of the workpiece have different polarization components.

A laser processing method for laser processing a plate-like workpiece by irradiating a laser beam to the workpiece,
a holding step for holding the workpiece;
a laser beam splitting step of splitting a laser beam oscillated from a laser oscillator;
After the holding step and the laser beam splitting step, each split laser beam is positioned to focus at the same location on the front and back surfaces of the workpiece, and each laser beam is directed to the workpiece. a laser beam irradiation step of performing laser processing on the workpiece by converging and irradiating the beams substantially simultaneously;
a detection step of detecting a laser beam emitted from a surface opposite to the surface irradiated with the laser beam through the through hole when the through hole is formed in the workpiece;
After the detection step, an irradiation stop step of stopping the irradiation of the laser beam;
including
A laser processing method, wherein a laser beam applied to the front side of a workpiece and a laser beam applied to the back side of the workpiece have different polarization components.