KR20230004260A - Laser processing apparatus and laser processing method - Google Patents
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Abstract
Description
본 개시는, 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a laser processing apparatus and a laser processing method.
대상물에 레이저광을 조사함으로써 대상물에 개질 영역을 형성하는 레이저 가공 장치가 알려져 있다(예를 들면, 일본 공개특허 제2011-051011호 공보 참조). 이러한 레이저 가공 장치는, 대상물을 지지하는 지지부와, 레이저광을 출사하는 광원과, 광원으로부터 출사된 레이저광을 변조하는 공간 광변조기와, 공간 광변조기에 의해서 변조된 레이저광을 집광하는 집광부를 구비하고 있는 경우가 있다.A laser processing apparatus that forms a modified region on an object by irradiating the object with a laser beam is known (eg, see Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2011-051011). Such a laser processing apparatus includes a support part for supporting an object, a light source for emitting laser light, a spatial light modulator for modulating the laser light emitted from the light source, and a condensing unit for condensing the laser light modulated by the spatial light modulator. There are cases where it is available.
앞서 설명한 것과 같은 레이저 가공 장치에서는, 유리 기판을 포함하는 대상물에 복수의 라인 각각을 따라서 레이저광이 조사됨으로써, 유리 기판에 복수의 라인 각각을 따라서 개질 영역이 형성되는 경우가 있다. 그러한 경우에 있어서, 유리 기판을 포함하는 대상물이 복수의 라인 각각을 따라서 절단됨으로써 얻어진 복수의 칩에 대해서는, 충분한 항절(抗折) 강도가 확보되어 있는 것이 중요하다. 그러나, 어떤 레이저 가공 장치에서는 충분한 항절 강도가 확보될 수 있는 레이저 가공 조건이라도, 그 레이저 가공 조건이 당해 레이저 가공 장치와 동일 사양의 다른 레이저 가공 장치에 적용되면, 충분한 항절 강도가 확보되지 않는 경우가 있다.In the laser processing apparatus as described above, a modified region may be formed along each of a plurality of lines in the glass substrate by irradiating a laser beam along each of a plurality of lines to an object including a glass substrate. In such a case, it is important that sufficient transverse strength is secured for a plurality of chips obtained by cutting an object including a glass substrate along each of a plurality of lines. However, in some laser processing devices, even under laser processing conditions that can ensure sufficient bending strength, if the laser processing conditions are applied to other laser processing devices having the same specifications as the laser processing device, there are cases where sufficient bending strength is not secured. there is.
본 개시는, 유리 기판을 포함하는 대상물이 절단됨으로써 얻어진 복수의 칩에 대해서 충분한 항절 강도를 확보하는 것을 가능하게 하는 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present disclosure is to provide a laser processing apparatus and a laser processing method capable of securing sufficient transverse bending strength for a plurality of chips obtained by cutting an object including a glass substrate.
본 개시의 일측면의 레이저 가공 장치는, 유리 기판을 포함하는 대상물에 레이저광을 조사함으로써 유리 기판에 개질 영역을 형성하는 레이저 가공 장치로서, 대상물을 지지하는 지지부와, 레이저광을 출사하는 광원과, 광원으로부터 출사된 레이저광에 비점수차를 부여하는 제1 광학부와, 제1 광학부에 의해서 비점수차가 부여된 레이저광을, 레이저광의 광축에 수직인 제1 방향에서는 제1 영역에 집광하고, 광축 및 제1 방향에 수직인 제2 방향에서는 레이저광의 진행 방향에서의 제1 영역의 하류측의 제2 영역에 집광하는 제2 광학부와, 제2 광학부를 지지부에 대해서 상대적으로 이동시키는 이동부와, 개질 영역의 화상을 취득하는 촬상부와, 비점수차로서 서로 다른 복수의 비점수차 각각이 레이저광에 부여되도록 제1 광학부를 제어하고, 유리 기판에서 제1 영역이 제2 방향을 따라서 상대적으로 이동하도록 이동부를 제어하며, 촬상부에 의해서 취득된 개질 영역의 화상을 복수의 비점수차 각각에 연관지어 출력하는 제어부를 구비한다.A laser processing apparatus according to one aspect of the present disclosure is a laser processing apparatus for forming a modified region on a glass substrate by irradiating a laser beam on an object including a glass substrate, comprising: a support unit for supporting the object; a light source for emitting laser light; and , a first optical unit for imparting astigmatism to the laser light emitted from the light source, and condensing the laser light to which astigmatism is imparted by the first optical unit to a first area in a first direction perpendicular to the optical axis of the laser light; , In the second direction perpendicular to the optical axis and the first direction, the second optical unit for condensing light in the second area on the downstream side of the first area in the traveling direction of the laser light, and movement for relatively moving the second optical unit with respect to the support unit. A first optical unit is controlled so that a plurality of astigmatisms different from each other as astigmatism are imparted to the laser beam, and the first area in the glass substrate is relative along the second direction. and a control unit which controls the movement unit to move to , and outputs the image of the modified region acquired by the imaging unit in association with each of a plurality of astigmatisms.
본 개시의 일측면의 레이저 가공 방법은, 유리 기판을 포함하는 대상물에 레이저광을 조사함으로써 유리 기판에 개질 영역을 형성하는 레이저 가공 방법으로서, 서로 다른 복수의 비점수차 각각을 순차적으로 레이저광에 부여하고, 복수의 비점수차 각각이 부여된 레이저광의 조사에 의해서 유리 기판에 형성된 개질 영역의 화상을 취득하는 제1 스텝과, 개질 영역의 화상을 복수의 비점수차 각각에 연관짓는 제2 스텝을 구비하며, 제1 스텝에서는, 복수의 비점수차 각각이 부여된 레이저광을, 레이저광의 광축에 수직인 제1 방향에서는 제1 영역에 집광하고, 광축 및 제1 방향에 수직인 제2 방향에서는 레이저광의 진행 방향에서의 제1 영역의 하류측의 제2 영역에 집광하며, 유리 기판에서 제1 영역을 제2 방향을 따라서 상대적으로 이동시킨다.A laser processing method of one aspect of the present disclosure is a laser processing method of forming a modified region on a glass substrate by irradiating laser light onto an object including a glass substrate, and sequentially applying a plurality of different astigmatisms to the laser light. and a first step of acquiring an image of a modified region formed on the glass substrate by irradiation of a laser beam to which each of a plurality of astigmatisms has been applied, and a second step of associating the image of the modified region with each of a plurality of astigmatisms. , In the first step, the laser light to which each of the plurality of astigmatisms has been applied is condensed in the first area in the first direction perpendicular to the optical axis of the laser light, and the laser light travels in the second direction perpendicular to the optical axis and the first direction. and condensing light on a second area on the downstream side of the first area in the direction, and relatively moving the first area along the second direction in the glass substrate.
도 1은, 일 실시 형태의 레이저 가공 장치의 구성도이다.
도 2는, 도 1에 나타내는 공간 광변조기의 일부분의 단면도이다.
도 3은, 일 실시 형태의 대상물인 유리 기판의 평면도이다.
도 4는, 도 1에 나타내는 공간 광변조기에 표시된 비점수차 패턴을 나타내는 도면이다.
도 5는, 도 1에 나타내는 공간 광변조기에 의해서 비점수차가 부여된 레이저광의 광로를 나타내는 도면이다.
도 6은, 도 1에 나타내는 공간 광변조기에 의해서 비점수차가 부여된 레이저광의 제1 영역의 형상을 나타내는 도면이다.
도 7은, 도 1에 나타내는 인터페이스부의 표시 상태 및 입력 접수 상태를 나타내는 도면이다.
도 8은, 유리 기판에 형성된 개질 영역의 화상을 나타내는 도면이다.
도 9는, 유리 기판이 절단됨으로써 얻어진 복수의 칩의 항절 강도를 나타내는 도면이다.
도 10은, 집광 렌즈 유닛마다의 비점수차와 개질 영역의 화상과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 11은, 레이저 가공 장치마다의 비점수차와 개질 영역의 화상과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 12는, 유리 재료마다의 비점수차와 개질 영역의 화상과의 관계를 나타내는 도면이다.1 is a configuration diagram of a laser processing apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a part of the spatial light modulator shown in FIG. 1 .
3 is a plan view of a glass substrate as an object of one embodiment.
Fig. 4 is a diagram showing an astigmatism pattern displayed on the spatial light modulator shown in Fig. 1;
FIG. 5 is a diagram showing an optical path of a laser light to which astigmatism is imparted by the spatial light modulator shown in FIG. 1 .
FIG. 6 is a diagram showing the shape of a first region of laser light to which astigmatism is imparted by the spatial light modulator shown in FIG. 1;
Fig. 7 is a diagram showing a display state and an input reception state of the interface unit shown in Fig. 1;
8 is a diagram showing an image of a modified region formed on a glass substrate.
9 is a diagram showing transverse strength of a plurality of chips obtained by cutting a glass substrate.
Fig. 10 is a diagram showing the relationship between astigmatism for each condensing lens unit and an image of a modified region.
Fig. 11 is a diagram showing the relationship between astigmatism for each laser processing device and an image of a modified region.
Fig. 12 is a diagram showing the relationship between astigmatism for each glass material and an image of a modified region.
이하, 본 개시의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한 각 도면에서 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 붙이고, 중복하는 설명을 생략한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this indication is described in detail with reference to drawings. In each drawing, the same reference numerals are assigned to the same or equivalent parts, and overlapping descriptions are omitted.
[레이저 가공 장치의 구성][Configuration of laser processing equipment]
도 1에 나타내는 것과 같이, 레이저 가공 장치(1)는, 지지부(2)와, 광원(3)과, 광축 조정부(4)와, 공간 광변조기(제1 광학부)(5)와, 집광부(제2 광학부)(6)와, 이동부(7)와, 가시 촬상부(촬상부)(8)와, 적외 촬상부(9)와, 제어부(10)를 구비하고 있다. 레이저 가공 장치(1)는, 대상물(11)에 레이저광(L)을 조사함으로써 대상물(11)에 개질 영역(12)을 형성하는 장치이다. 이하의 설명에서는, 서로 직교하는 3방향을, 각각, X방향, Y방향 및 Z방향이라고 한다. 본 실시 형태에서는, X방향은 제1 수평 방향이고, Y방향은 제1 수평 방향에 수직인 제2 수평 방향이며, Z방향은 연직 방향이다.As shown in FIG. 1 , the
지지부(2)는, 대상물(11)을 지지한다. 일례로서 지지부(2)는, 대상물(11)에 접합된 필름(도시 생략)을 흡착함으로써, 대상물(11)의 표면(11a)이 Z방향과 직교하도록 대상물(11)을 지지한다. 지지부(2)는, X방향 및 Y방향 각각의 방향을 따라서 이동 가능하고, Z방향에 평행한 축선을 중심선으로 하여 회전 가능하다.The
광원(3)은, 레이저광(L)을 출사한다. 일례로서 광원(3)은, 펄스 발진 방식에 의해서 레이저광(L)을 출사한다. 레이저광(L)은, 대상물(11)에 대해서 투과성을 가지고 있다.The
광축 조정부(4)는, 광원(3)으로부터 출사된 레이저광(L)의 광축을 조정한다. 본 실시 형태에서는, 광축 조정부(4)는, 광원(3)으로부터 출사된 레이저광(L)의 진행 방향을 Z방향을 따르도록 변경하면서, 레이저광(L)의 광축을 조정한다. 광축 조정부(4)는, 예를 들면, 위치 및 각도의 조정이 가능한 복수의 반사 미러에 의해서 구성되어 있다.The optical
공간 광변조기(5)는, 케이스(H) 내에 배치되어 있다. 공간 광변조기(5)는, 광원(3)으로부터 출사된 레이저광(L)을 변조한다. 본 실시 형태에서는, 광축 조정부(4)로부터 Z방향을 따라서 하측으로 진행한 레이저광(L)이 케이스(H) 내에 입사하고, 케이스(H) 내에 입사한 레이저광(L)이 미러(M1)에 의해서 Y방향에 대해서 각도를 이루도록 수평하게 반사되며, 미러(M1)에 의해서 반사된 레이저광(L)이 공간 광변조기(5)에 입사한다. 공간 광변조기(5)는, 그와 같이 입사한 레이저광(L)을 Y방향을 따라서 수평하게 반사하면서 변조한다.The
집광부(6)는, 케이스(H)의 저벽에 장착되어 있다. 집광부(6)는, 공간 광변조기(5)에 의해서 변조된 레이저광(L)을, 지지부(2)에 의해서 지지된 대상물(11)에 집광한다. 본 실시 형태에서는, 공간 광변조기(5)에 의해서 Y방향을 따라서 수평하게 반사된 레이저광(L)이 다이크로익 미러(M2)에 의해서 Z방향을 따라서 하측으로 반사되고, 다이크로익 미러(M2)에 의해서 반사된 레이저광(L)이 집광부(6)에 입사한다. 집광부(6)는, 그와 같이 입사한 레이저광(L)을 Z방향을 따라서 표면(11a)측으로부터 대상물(11)에 집광한다. 본 실시 형태에서는, 집광부(6)는, 집광 렌즈 유닛(61)이 구동 기구(62)를 매개로 하여 케이스(H)의 저벽에 장착됨으로써 구성되어 있다. 집광 렌즈 유닛(61)은, 평행광을 광축 상의 일점에 집광하는 기능을 가지고 있다. 구동 기구(62)는, 예를 들면 압전 소자의 구동력에 의해서, 집광 렌즈 유닛(61)을 Z방향을 따라서 이동시킨다.The
또한 케이스(H) 내에 있어서, 공간 광변조기(5)와 집광부(6)와의 사이에는, 결상 광학계(도시 생략)가 배치되어 있다. 결상 광학계는, 공간 광변조기(5)의 반사면과 집광부(6)의 입사 동면(瞳面)이 결상 관계에 있는 양측 텔레센트릭 광학계를 구성하고 있다. 이것에 의해, 공간 광변조기(5)의 반사면에서의 레이저광(L)의 상(공간 광변조기(5)에 의해서 변조된 레이저광(L)의 상)이 집광부(6)의 입사 동면에 상사(相似)되어 전상(결상)된다.Further, in the case H, between the
케이스(H)의 저벽에는, X방향에서 집광 렌즈 유닛(61)의 양측에 위치하도록 한쌍의 측거 센서(S1, S2)가 장착되어 있다. 각 측거 센서(S1, S2)는, 대상물(11)의 표면(11a)에 대해서 측거용의 광(예를 들면, 레이저광)을 출사하고, 표면(11a)에서 반사된 측거용의 광을 검출함으로써, 표면(11a)의 변위 데이터를 취득한다.A pair of range sensors S1 and S2 are mounted on the bottom wall of the case H so as to be positioned on both sides of the
이동부(7)는, 집광부(6)를 지지부(2)에 대해서 상대적으로 이동시킨다. 이동부(7)는, 케이스(H) 및 지지부(2) 중 적어도 일방을 이동시킴으로써, 집광부(6)를 지지부(2)에 대해서 상대적으로 이동시키는 이동 기구(액츄에이터, 모터 등의 구동원을 포함함)이다. 본 실시 형태에서는, 이동부(7)는, X방향 및 Y방향 각각의 방향을 따라서 지지부(2)를 이동시키고, Z방향에 평행한 축선을 중심선으로 하여 지지부(2)를 회전시키며, Z방향을 따라서 케이스(H)를 이동시킨다.The moving
가시 촬상부(8)는, 케이스(H) 내에 배치되어 있다. 가시 촬상부(8)는, 가시광(V)을 출사하고, 가시광(V)에 의한 대상물(11)의 상을 화상으로서 취득한다. 본 실시 형태에서는, 가시 촬상부(8)로부터 출사된 가시광(V)이 다이크로익 미러(M2) 및 집광부(6)를 거쳐 대상물(11)의 표면(11a)에 조사되고, 표면(11a)에서 반사된 가시광(V)이 집광부(6) 및 다이크로익 미러(M2)를 거쳐 가시 촬상부(8)에서 검출된다.The
적외 촬상부(9)는, 케이스(H)의 측벽에 장착되어 있다. 적외 촬상부(9)는, 적외광을 출사하고, 적외광에 의한 대상물(11)의 상을 화상으로서 취득한다. 본 실시 형태에서는, 케이스(H) 및 적외 촬상부(9)는, Z방향을 따라서 일체적으로 이동 가능하다.The
제어부(10)는, 레이저 가공 장치(1)의 각 부의 동작을 제어한다. 제어부(10)는, 처리부(101)와, 기억부(102)와, 인터페이스부(표시부, 입력 접수부)(103)를 가지고 있다. 처리부(101)는, 프로세서, 메모리, 스토리지 및 통신 디바이스 등을 포함하는 컴퓨터 장치로서 구성되어 있다. 처리부(101)에서는, 프로세서가, 메모리 등에 읽혀 넣어진 소프트 웨어(프로그램)를 실행하고, 메모리 및 스토리지에 있어서의 데이터의 읽어내기 및 써넣기, 그리고, 통신 디바이스에 의한 통신을 제어한다. 기억부(102)는, 예를 들면 하드 디스크 등이고, 각종 데이터를 기억한다. 인터페이스부(103)는, 오퍼레이터에게 각종 데이터를 표시하거나, 오퍼레이터로부터 각종 데이터의 입력을 접수하거나 한다. 본 실시 형태에서는, 인터페이스부(103)는, GUI(Graphical User Interface)를 구성하고 있다.The
이상과 같이 구성된 레이저 가공 장치(1)에서는, 대상물(11)의 내부에 레이저광(L)이 집광되면, 레이저광(L)의 집광점(C)에 대응하는 부분에서 레이저광(L)이 흡수되고, 대상물(11)의 내부에 개질 영역(12)이 형성된다. 개질 영역(12)은, 밀도, 굴절률, 기계적 강도, 그 외의 물리적 특성이 주위의 비개질 영역과는 다른 영역이다. 개질 영역(12)으로서는, 예를 들면, 용융 처리 영역, 크랙 영역, 절연 파괴 영역, 굴절률 변화 영역 등이 있다. 개질 영역(12)은, 개질 영역(12)으로부터 레이저광(L)의 입사측 및 그 반대측으로 균열이 연장되기 쉽다고 하는 특성을 가지고 있다. 이러한 개질 영역(12)의 특성은, 대상물(11)의 절단에 이용된다.In the
일례로서 대상물(11)을 절단하기 위한 라인(15)을 따라서, 대상물(11)의 내부에 개질 영역(12)을 형성하는 경우에 있어서의 레이저 가공 장치(1)의 동작에 대해 설명한다.As an example, the operation of the
먼저, 레이저 가공 장치(1)는, 대상물(11)에 설정된 라인(15)이 X방향에 평행이 되도록, Z방향에 평행한 축선을 중심선으로 하여 지지부(2)를 회전시킨다. 이어서, 레이저 가공 장치(1)는, 적외 촬상부(9)에 의해서 취득된 화상(예를 들면, 대상물(11)이 가지는 기능 소자층의 상)에 근거하여, Z방향에서 보았을 경우에 레이저광(L)의 집광점(C)이 라인(15) 상에 위치하도록, X방향 및 Y방향 각각의 방향을 따라서 지지부(2)를 이동시킨다.First, the
이어서, 레이저 가공 장치(1)는, 가시 촬상부(8)에 의해서 취득된 화상(예를 들면, 대상물(11)의 표면(11a)의 상)에 근거하여, 레이저광(L)의 집광점(C)이 표면(11a) 상에 위치하도록, Z방향을 따라서 케이스(H)(즉, 집광부(6))를 이동시킨다. 이어서, 레이저 가공 장치(1)는, 그 위치를 기준으로 하여 레이저광(L)의 집광점(C)이 표면(11a)으로부터 소정 깊이에 위치하도록, Z방향을 따라서 케이스(H)(즉, 집광부(6))를 이동시킨다.Next, the
이어서, 레이저 가공 장치(1)는, 광원(3)으로부터 레이저광(L)을 출사시킴과 아울러, 레이저광(L)의 집광점(C)이 라인(15)을 따라서 상대적으로 이동하도록, X방향을 따라서 지지부(2)를 이동시킨다. 이 때, 레이저 가공 장치(1)는, 한쌍의 측거 센서(S1, S2) 중 전측(前側)(대상물(11)에 대한 레이저광(L)의 상대적 이동 방향에 있어서의 전측)에 위치하는 측거 센서에 의해서 취득된 표면(11a)의 변위 데이터에 근거하여, 레이저광(L)의 집광점(C)이 표면(11a)으로부터 소정 깊이에 위치하도록, 집광부(6)의 구동 기구(62)를 동작시킨다.Next, the
이상에 의해, 라인(15)을 따라서 또한 대상물(11)의 표면(11a)으로부터 일정 깊이에, 일렬의 개질 영역(12)이 형성된다. 펄스 발진 방식에 의해서 광원(3)으로부터 레이저광(L)이 출사되면, 복수의 개질 스팟(12s)이 X방향을 따라서 일렬로 늘어서도록 형성된다. 하나의 개질 스팟(12s)은, 1펄스의 레이저광(L)의 조사에 의해서 형성된다. 일렬의 개질 영역(12)은, 일렬로 늘어선 복수의 개질 스팟(12s)의 집합이다. 서로 이웃하는 개질 스팟(12s)은, 레이저광(L)의 펄스 피치(대상물(11)에 대한 집광점(C)의 상대적인 이동 속도를 레이저광(L)의 반복 주파수로 나눈 값)에 의해서, 서로 연결되는 경우도, 서로 떨어지는 경우도 있다.As a result of the above, a row of modified
[공간 광변조기의 구성][Configuration of Spatial Light Modulator]
본 실시 형태의 공간 광변조기(5)는, 반사형 액정(LCOS:Liquid Crystal on Silicon)의 공간 광변조기(SLM:Spatial Light Modulator)이다. 도 2에 나타내는 것과 같이 공간 광변조기(5)는, 반도체 기판(51) 상에, 구동 회로층(52), 화소 전극층(53), 반사막(54), 배향막(55), 액정층(56), 배향막(57), 투명 도전막(58) 및 투명 기판(59)이 이 순서로 적층됨으로써, 구성되어 있다.The spatial
반도체 기판(51)은, 예를 들면, 실리콘 기판이다. 구동 회로층(52)은, 반도체 기판(51) 상에서, 액티브·매트릭스 회로를 구성하고 있다. 화소 전극층(53)은, 반도체 기판(51)의 표면을 따라서 매트릭스 모양으로 배열된 복수의 화소 전극(53a)을 포함하고 있다. 각 화소 전극(53a)은, 예를 들면, 알루미늄 등의 금속재료에 의해서 형성되어 있다. 각 화소 전극(53a)에는, 구동 회로층(52)에 의해서 전압이 인가된다.The
반사막(54)은, 예를 들면, 유전체 다층막이다. 배향막(55)은, 액정층(56)에서의 반사막(54)측의 표면에 마련되어 있고, 배향막(57)은, 액정층(56)에서의 반사막(54)과는 반대측의 표면에 마련되어 있다. 각 배향막(55, 57)은, 예를 들면, 폴리이미드 등의 고분자 재료에 의해서 형성되어 있고, 각 배향막(55, 57)에서의 액정층(56)과의 접촉면에는, 예를 들면, 러빙 처리가 실시되어 있다. 배향막(55, 57)은, 액정층(56)에 포함되는 액정 분자(56a)를 일정 방향으로 배열시킨다.The
투명 도전막(58)은, 투명 기판(59)에서의 배향막(57)측의 표면에 마련되어 있고, 액정층(56) 등을 사이에 두고 화소 전극층(53)과 서로 마주 보고 있다. 투명 기판(59)은, 예를 들면, 유리 기판이다. 투명 도전막(58)은, 예를 들면, ITO 등의 광투과성이면서 도전성 재료에 의해서 형성되어 있다. 투명 기판(59) 및 투명 도전막(58)은, 레이저광(L)을 투과시킨다.The transparent conductive film 58 is provided on the surface of the
이상과 같이 구성된 공간 광변조기(5)에서는, 변조 패턴을 나타내는 신호가 제어부(10)로부터 구동 회로층(52)에 입력되면, 당해 신호에 따른 전압이 각 화소 전극(53a)에 인가되고, 각 화소 전극(53a)과 투명 도전막(58)과의 사이에 전계가 형성된다. 당해 전계가 형성되면, 액정층(56)에 있어서, 각 화소 전극(53a)에 대응하는 영역마다 액정 분자(216a)의 배열 방향이 변화하고, 각 화소 전극(53a)에 대응하는 영역마다 굴절률이 변화한다. 이 상태가, 액정층(56)에 변조 패턴이 표시된 상태이다.In the spatial
액정층(56)에 변조 패턴이 표시된 상태에서, 레이저광(L)이, 외부로부터 투명 기판(59) 및 투명 도전막(58)을 거쳐 액정층(56)에 입사하고, 반사막(54)에서 반사되어, 액정층(56)으로부터 투명 도전막(58) 및 투명 기판(59)을 거쳐 외부로 출사하게 하면, 액정층(56)에 표시된 변조 패턴에 따라서, 레이저광(L)이 변조된다. 이와 같이, 공간 광변조기(5)에 의하면, 액정층(56)에 표시하는 변조 패턴을 적절히 설정함으로써, 레이저광(L)의 변조(예를 들면, 레이저광(L)의 강도, 진폭, 위상, 편광 등의 변조)가 가능하다.With the modulation pattern displayed on the
[대상물의 구성][Construction of object]
본 실시 형태의 대상물(11)은, 도 3에 나타내는 것과 같이 유리 기판(20)이다. 일례로서 유리 기판(20)은, 합성 석영 유리, 무알칼리 유리, 붕규산 유리 등에 의해서, 직사각형 판 모양으로 형성되어 있다. 또한 본 실시 형태의 대상물(11)은, 유리 기판(20)에 더하여, 다른 층(예를 들면, 유리 기판(20)의 적어도 일방의 주면(主面)에 형성된 막 등)을 더 구비하고 있어도 괜찮다.The
유리 기판(20)에는, 복수의 라인(15) 각각을 따라서 레이저광(L)이 조사된다. 이것에 의해, 유리 기판(20)에는, 복수의 라인(15) 각각을 따라서 개질 영역(12)이 형성된다. 본 실시 형태에서는, 개질 영역(12)은, 개질 영역(12)의 전체가 유리 기판(20)의 내부에 위치하도록 유리 기판(20)에 형성된다. 또한 개질 영역(12)은, 개질 영역(12)의 일부가 외부에 노출되도록 유리 기판(20)에 형성되어도 괜찮다.The
개질 영역(12)이 형성된 유리 기판(20)은, 개질 영역(12)으로부터 레이저광(L)의 입사측 및 그 반대측으로 균열이 연장함으로써, 복수의 라인(15) 각각을 따라서 복수의 칩으로 절단된다. 본 실시 형태에서는, 복수의 라인(15)은, 유리 기판(20)의 두께 방향에서 보았을 경우에 격자 모양으로 설정되어 있다. 각 라인(15)은, 레이저 가공 장치(1)에 의해서 유리 기판(20)에 설정된 가상적인 라인이다. 또한 각 라인(15)은, 유리 기판(20)에 실제로 그어진 라인이라도 괜찮다.In the
[제어부의 기능][Functions of Control Unit]
제어부(10)는, 도 4에 나타내는 것과 같이 비점수차 패턴(AS)을 나타내는 신호를 공간 광변조기(5)에 입력한다. 이것에 의해, 공간 광변조기(5)의 액정층(56)에 비점수차 패턴(AS)이 표시되고, 집광부(6)에 입사하는 레이저광(L)에 비점수차가 부여된다. 본 실시 형태에서는, 레이저광(L)은, 광원(3)으로부터 초단 펄스 레이저의 버스트 펄스에 의해서 발진된다.The
공간 광변조기(5)에 의해서 비점수차가 부여된 레이저광(L)이 집광부(6)에 입사하면, 도 5에 나타내는 것과 같이 레이저광(L)은, 집광 렌즈 유닛(61)에 의해서, Y방향(레이저광(L)의 광축에 수직인 제1 방향)에서는 제1 영역(R1)에 집광되고, X방향(레이저광(L)의 광축 및 제1 방향에 수직인 제2 방향)에서는 제2 영역(R2)에 집광된다. 제2 영역(R2)은, 레이저광(L)의 진행 방향에서의 제1 영역(R1)의 하류측에 위치한다. 또한 도 5에서는, 공간 광변조기(5)와 집광부(6)와의 사이에 배치된 광학 부품의 도시가 생략되어 있다.When the laser light L, to which astigmatism is imparted by the spatial
이 상태에서, 제어부(10)는, 유리 기판(20)에서 제1 영역(R1)이 X방향을 따라서 상대적으로 이동하도록 이동부(7)를 제어한다. 이것에 의해, X방향을 따라서 유리 기판(20)에 개질 영역(12)이 형성된다. 이어서, 제어부(10)는, 유리 기판(20)에 형성된 개질 영역(12)의 화상을 취득하도록 가시 촬상부(8)를 제어한다.In this state, the
이상을 전제로 하여 제어부(10)는, 레이저 가공 조건 결정 모드에서 이하와 같이 기능한다. 레이저 가공 조건 결정 모드는, 유리 기판(20)을 복수의 칩으로 절단 하는데 있어서 적합한 개질 영역(12)을 형성하기 위한 레이저 가공 조건을 결정하는 모드이다. 또한 레이저 가공 조건 결정 모드에서 실시되는 레이저 가공 방법이, 본 실시 형태의 레이저 가공 방법에 상당한다.On the premise of the above, the
먼저, 제어부(10)는, 서로 다른 복수의 비점수차 각각이 순차적으로 레이저광(L)에 부여되도록 공간 광변조기(5)를 제어하고, 복수의 비점수차 각각이 부여된 레이저광(L)의 조사에 의해서 유리 기판(20)에 형성된 개질 영역(12)의 화상이 취득되도록 가시 촬상부(8)를 제어한다(제1 스텝). 복수의 비점수차 각각이 레이저광(L)에 부여된 각각의 상태에서, 제어부(10)는, 유리 기판(20)에서 제1 영역(R1)이 X방향을 따라서 상대적으로 이동하도록 이동부(7)를 제어한다. 이것에 의해, 비점수차에 따른 개질 영역(12)이 유리 기판(20)에 형성된다.First, the
제1 스텝에서, 제어부(10)는, 복수의 비점수차 각각에 대응하는 복수의 비점수차 패턴(AS) 각각을 나타내는 신호를 공간 광변조기(5)에 입력한다. 복수의 비점수차 패턴(AS) 각각은, 도 6에 나타내는 것과 같이 X방향(도 6에서는 좌우 방향)에서의 제1 영역(R1)의 폭을 Y방향(도 6에서는 상하 방향)에서의 제1 영역(R1)의 폭으로 나눈 값(이하, 「타원율」이라고 함)을 서로 다르게 하는 비점수차 패턴이다. 제1 영역(R1)의 타원율이 1인 경우는, 비점수차 패턴(AS)이 공간 광변조기(5)에 입력되어 있지 않은 경우, 즉, 비점수차가 레이저광(L)에 부여되어 있지 않은 경우이다. 도 6에서, 타원율이 1인 경우의 제1 영역(R1)의 지름은, 예를 들면 1㎛ 정도이다. 또한 비점수차가 부여된 레이저광(L)의 제1 영역(R1)의 형상은, 완전한 타원 형상으로 한정되지 않고, 예를 들면, 편평원 형상, 장원(長圓) 형상 등이라도 괜찮다.In the first step, the
제1 스텝의 후에, 제어부(10)는, 가시 촬상부(8)에 의해서 취득된 개질 영역(12)의 화상을 복수의 비점수차 각각에 연관짓고(환언하면, 대응짓고)(제2 스텝), 제2 스텝의 후에, 제어부(10)는, 개질 영역(12)의 화상이 연관지어진 복수의 비점수차 중 어느 것을 레이저 가공 조건으로서 설정한다(제3 스텝). 본 실시 형태에서는, 도 7에 나타내는 것과 같이 인터페이스부(103)가, 가시 촬상부(8)에 의해서 취득된 개질 영역(12)의 화상(유리 기판(20)의 두께 방향에서 보았을 경우에 있어서의 개질 영역(12)의 화상)을 복수의 비점수차(도 7에서는 타원율) 각각에 연관지어 표시하고, 레이저 가공 조건으로서 복수의 비점수차(도 7에서는 타원율) 중 어느 것의 입력을 접수한다.After the first step, the
도 7에 나타내는 일례에서는, 제1 영역(R1)의 타원율이 크게 될수록(환언하면, 레이저광(L)에 부여되는 비점수차가 강하게 될수록), 개질 영역(12)으로부터 연장하는 균열의 방향이 X방향(도 7에서는 좌우 방향)을 따르는 경향이 나타나 있다. 도 7에 나타내는 일례에서는, 흑색의 점 모양의 영역이 개질 스팟에 상당하고, 개질 스팟으로부터 연장하는 흑색의 선 모양의 영역이 균열에 상당한다. 개질 영역(12)으로부터 연장하는 균열의 방향이 X방향을 따르고 있으면(즉, 균열의 방향이, 라인(15)이 연장하는 방향을 따르고 있으면), 유리 기판(20)이 절단됨으로써 얻어진 복수의 칩에 대해서 충분한 항절 강도가 확보되기 쉽다. 이것으로부터, 오퍼레이터는, 균열의 방향이 X방향을 따른 개질 영역(12)의 화상을 선택하고, 당해 화상에 연관지어진 비점수차(도 7에서는 타원율)를 레이저 가공 조건으로서 제어부(10)에 입력한다. 또한 항절 강도란, 항절 강도 계측 시험에 의해서 얻어지는 파괴 응력(칩이 파괴될 때의 응력)이다. 항절 강도 계측 시험이란, 평행하에 늘어놓여진 2개의 제1 원기둥 상에 칩을 배치하고, 그 상태에서, 2개의 제1 원기둥보다도 좁은 간격으로 평행하게 늘어놓여진 2개의 제2 원기둥을 이용하여 칩에 하향으로 외력을 부여하고, 칩이 파괴되었을 때의 응력을 계측하는 시험(4점 굽힘 시험)이다.In the example shown in FIG. 7 , the larger the ellipticity of the first region R1 (in other words, the stronger the astigmatism applied to the laser beam L), the direction of the crack extending from the modified
[작용 및 효과][action and effect]
레이저 가공 장치(1), 및 레이저 가공 장치(1)에서 실시되는 레이저 가공 방법에서는, 서로 다른 복수의 비점수차 각각이 순차적으로 레이저광(L)에 부여되고, 당해 레이저광(L)의 조사에 의해서 유리 기판(20)에 형성된 개질 영역(12)의 화상이, 복수의 비점수차 각각에 연관지어져 출력된다. 여기서, Y방향에서 집광된 레이저광(L)의 제1 영역(R1)이, 유리 기판(20)에서 X방향을 따라서 상대적으로 이동시켜지면, 개질 영역(12)으로부터 연장하는 균열의 방향이 안정화되는 경향이 있다. 또, 개질 영역(12)으로부터 연장하는 균열의 방향이 X방향을 따르고 있으면, 유리 기판(20)이 절단됨으로써 얻어진 복수의 칩에 대해서 충분한 항절 강도가 확보되기 쉽다. 그래서, 균열의 방향이 X방향을 따른 개질 영역(12)의 화상에 연관지어진 비점수차를 레이저광(L)에 부여함으로써, 안정되게 충분한 항절 강도가 확보될 수 있는 있는 레이저 가공 조건을 실현할 수 있다. 따라서, 레이저 가공 장치(1), 및 레이저 가공 장치(1)에서 실시되는 레이저 가공 방법은, 유리 기판(20)이 절단됨으로써 얻어진 복수의 칩에 대해서 충분한 항절 강도를 확보하는 것을 가능하게 한다. 또한 개질 영역(12)의 화상을 복수의 비점수차 각각에 연관지어 출력하는 것에는, 그들을 인터페이스부(103)에 표시하는 것에 한정되지 않고, 그들을 메모리 등의 기억 장치에 기억하는 것도 포함된다.In the
레이저 가공 장치(1)에서는, 제어부(10)가, 복수의 비점수차 각각에 대응하는 복수의 비점수차 패턴(AS) 각각을 나타내는 신호를 공간 광변조기(5)에 입력한다. 이것에 의해, 서로 다른 복수의 비점수차 각각을 용이하게 또한 확실하게 레이저광(L)에 부여할 수 있다.In the
레이저 가공 장치(1)에서는, 복수의 비점수차 패턴(AS) 각각이, X방향에서의 제1 영역(R1)의 폭을 Y방향에서의 제1 영역(R1)의 폭으로 나눈 값을 서로 다르게 하는 비점수차 패턴이다. 이것에 의해, 서로 다른 복수의 비점수차 각각을 용이하게 또한 확실하게 레이저광(L)에 부여할 수 있다.In the
레이저 가공 장치(1)에서는, 제어부(10)가, 가시 촬상부(8)에 의해서 취득된 개질 영역(12)의 화상을 복수의 비점수차 각각에 연관지어 표시하는 인터페이스부(103)를 가지고 있다. 이것에 의해, 비점수차와 개질 영역(12)와의 관계를 오퍼레이터가 객관적으로 인식할 수 있다.In the
레이저 가공 장치(1)에서는, 제어부(10)가, 레이저 가공 조건으로서 복수의 비점수차 중 어느 것의 입력을 접수하는 인터페이스부(103)를 가지고 있다. 이것에 의해, 오퍼레이터가 적절한 비점수차를 레이저 가공 조건으로서 설정할 수 있다.In the
[실험 결과][Experiment result]
도 8의 (a)는, 비점수차가 부여되어 있지 않은 레이저광의 조사에 의해서, 무알칼리 유리로 이루어지는 두께 500㎛의 유리 기판에 형성된 개질 영역의 화상(유리 기판의 두께 방향에서 보았을 경우에 있어서의 개질 영역의 화상)이다. 도 8의 (b)는, 타원율 1.61의 비점수차가 부여된 레이저광의 조사에 의해서, 무알칼리 유리로 이루어지는 두께 500㎛의 유리 기판에 형성된 개질 영역의 화상(유리 기판의 두께 방향에서 보았을 경우에 있어서의 개질 영역의 화상)이다. 도 8의 (a)와 도 8의 (b)에서, 레이저광에 비점수차를 부여하였는지 아닌지를 제외하고, 레이저 가공 조건을 하기와 같이 동일하게 하였다. 도 8의 (a) 및 (b)의 결과로부터, 비점수차가 부여된 레이저광이 Y방향(도 8에서는 상하 방향)에서 제1 영역에 집광되고, 당해 제1 영역이 유리 기판에서 X방향(도 8에서는 좌우 방향)을 따라서 상대적으로 이동시켜지면, 개질 영역으로부터 연장하는 균열의 방향이 X방향을 따른 상태에서 안정화되는 것을 알았다. 또한 레이저 가공 조건은 다음과 같다.8(a) is an image of a modified region formed on a 500 μm-thick glass substrate made of alkali-free glass by irradiation of a laser beam to which no astigmatism is applied (when viewed from the thickness direction of the glass substrate). image of the modified region). 8(b) is an image of a modified region formed on a 500 μm-thick glass substrate made of alkali-free glass by irradiation of a laser beam with astigmatism having an ellipticity of 1.61 (when viewed from the thickness direction of the glass substrate). image of the modified region of ). In Fig. 8(a) and Fig. 8(b), the laser processing conditions were the same as follows except for whether or not astigmatism was applied to the laser light. From the results of Fig. 8 (a) and (b), the laser beam to which astigmatism is applied is condensed in the first area in the Y direction (vertical direction in FIG. 8), and the first area is formed on the glass substrate in the X direction ( It was found that the direction of the crack extending from the modified region is stabilized in the state along the X direction when relatively moved along the left-right direction in FIG. 8). In addition, the laser processing conditions are as follows.
레이저광의 파장:1028nmWavelength of laser light: 1028 nm
레이저광의 펄스 폭:300fsLaser light pulse width: 300 fs
레이저광의 반복 주파수:50kHzThe repetition frequency of the laser beam: 50 kHz
유리 기판에 대한 레이저광의 상대적 이동 속도:500mm/sRelative movement speed of laser light to glass substrate: 500 mm/s
레이저광의 에너지:2μJLaser light energy: 2 μJ
유리 기판의 레이저광 입사면으로부터의 개질 영역까지의 거리:80㎛Distance from the laser beam incident surface of the glass substrate to the modified region: 80 μm
도 9의 (a)는, 비점수차가 부여되어 있지 않은 레이저광의 조사에 의해서, 플루오르 인산염 유리로 이루어지는 두께 200㎛의 유리 기판에 개질 영역을 형성했을 경우에 얻어진 복수의 칩의 항절 강도를 나타내는 도면이다. 도 9의 (b)는, 타원율 1.61의 비점수차가 부여된 레이저광의 조사에 의해서, 플루오르 인산염 유리로 이루어지는 두께 200㎛의 유리 기판에 개질 영역을 형성했을 경우에 얻어진 복수의 칩의 항절 강도를 나타내는 도면이다. 도 9의 (a)와 도 9의 (b)에서, 레이저광에 비점수차를 부여하였는지 아닌지를 제외하고, 레이저 가공 조건을 하기와 같이 동일하게 하고, 두께 방향에서 보았을 경우에 있어서의 칩 사이즈도 5mm×7mm로 동일하게 하였다. 도 9의 (a) 및 (b)에서, 「입사면 누름」은, 레이저광이 입사된 측의 칩의 표면(입사면)측으로부터 칩에 하중을 작용시킨 것을 나타내고, 「이면 누름」은, 칩의 이면(입사면과는 반대측의 표면)측으로부터 칩에 하중을 작용시킨 것을 나타낸다. 도 9의 (a) 및 (b)의 결과로부터, 비점수차가 부여되어 있지 않은 레이저광의 조사에 의해서 유리 기판에 개질 영역을 형성했을 경우에는, 항절 강도를 나타내는 파괴 응력이 불균일한 것에 대해서, 비점수차가 부여된 레이저광의 조사에 의해서 유리 기판에 개질 영역을 형성했을 경우에는, 항절 강도를 나타내는 파괴 응력이 높은 값으로 안정화되는 것을 알았다. 또한 레이저 가공 조건은 다음과 같다.Fig. 9(a) is a diagram showing the transverse bending strength of a plurality of chips obtained when a modified region is formed on a glass substrate made of fluorophosphate glass and having a thickness of 200 µm by irradiation with laser light to which no astigmatism is applied. to be. Fig. 9(b) shows the transverse bending strength of a plurality of chips obtained when a modified region is formed on a 200 µm-thick glass substrate made of fluorophosphate glass by irradiation with a laser beam having astigmatism of ellipticity of 1.61. it is a drawing In Fig. 9(a) and Fig. 9(b), except for whether or not astigmatism is applied to the laser beam, the laser processing conditions are the same as follows, and the chip size when viewed in the thickness direction is also It was made the same as 5 mm x 7 mm. In Fig. 9 (a) and (b), "push the incident surface" indicates that a load is applied to the chip from the surface (incident surface) side of the chip on the side where the laser beam is incident, and "press the back surface", Indicates that a load is applied to the chip from the back side of the chip (the surface opposite to the incident surface). From the results of Fig. 9 (a) and (b), when the modified region is formed in the glass substrate by irradiation of a laser beam to which no astigmatism is applied, the fracture stress representing the transverse strength is non-uniform. It was found that when a modified region was formed in a glass substrate by irradiation with a laser beam having a graded difference, the fracture stress representing the transverse strength was stabilized at a high value. In addition, the laser processing conditions are as follows.
레이저광의 파장:1028nmWavelength of laser light: 1028 nm
레이저광의 펄스 폭:300fsLaser light pulse width: 300 fs
레이저광의 반복 주파수:50kHzThe repetition frequency of the laser beam: 50 kHz
유리 기판에 대한 레이저광의 상대적 이동 속도:400mm/sRelative moving speed of laser light to glass substrate: 400 mm/s
레이저광의 에너지:7μJLaser light energy: 7 μJ
유리 기판의 레이저광 입사면으로부터의 개질 영역까지의 거리:100㎛Distance from the laser light incident surface of the glass substrate to the modified region: 100 μm
도 10은, 집광 렌즈 유닛마다의 비점수차와 개질 영역의 화상(유리 기판의 두께 방향에서 보았을 경우에 있어서의 개질 영역의 화상)과의 관계를 나타내는 도면이다. 도 10의 결과로부터, 비점수차가 부여되어 있지 않은 레이저광의 조사(타원율 1의 레이저광의 조사)에 의해서 유리 기판에 형성된 개질 영역에 대해서는, 개질 영역으로부터 연장하는 균열의 방향이 집광 렌즈 유닛에 의해서 불균일한 것에 대해, 타원율 1.03~1.08의 비점수차가 부여된 레이저광의 조사에 의해서 유리 기판에 형성된 개질 영역에 대해서는, 타원율이 1.08에 가까워질수록, 개질 영역으로부터 연장하는 균열의 방향이 X방향(도 10에서는 좌우 방향)을 따른 상태에서 안정화되는 것을 알았다.10 is a diagram showing the relationship between astigmatism for each condensing lens unit and the image of the modified region (the image of the modified region when viewed from the thickness direction of the glass substrate). From the result of FIG. 10 , in the modified region formed on the glass substrate by irradiation of a laser beam to which no astigmatism is applied (irradiation of a laser beam having an ellipticity of 1), the directions of cracks extending from the modified region are not uniform due to the condensing lens unit. On the other hand, for the modified region formed on the glass substrate by irradiation of laser light to which astigmatism with an ellipticity of 1.03 to 1.08 is imparted, as the ellipticity approaches 1.08, the direction of the crack extending from the modified region is in the X direction (FIG. 10). was found to be stable in the state along the left-right direction).
도 11은, 레이저 가공 장치마다의 비점수차와 개질 영역의 화상(유리 기판의 두께 방향에서 보았을 경우에 있어서의 개질 영역의 화상)과의 관계를 나타내는 도면이다. 도 11의 결과로부터, 비점수차가 부여되어 있지 않은 레이저광의 조사(타원율 1의 레이저광의 조사)에 의해서 유리 기판에 형성된 개질 영역에 대해서는, 개질 영역으로부터 연장하는 균열의 방향이 레이저 가공 장치에 의해서 불균일한 것에 대해, 타원율 1.08~1.6의 비점수차가 부여된 레이저광의 조사에 의해서 유리 기판에 형성된 개질 영역에 대해서는, 타원율이 1.6에 가까워질수록, 개질 영역으로부터 연장하는 균열의 방향이 X방향(도 11에서는 좌우 방향)을 따른 상태에서 안정화되는 것을 알았다.Fig. 11 is a diagram showing the relationship between astigmatism for each laser processing device and an image of a modified region (an image of a modified region when viewed from the thickness direction of a glass substrate). From the results of FIG. 11 , in the modified region formed on the glass substrate by irradiation of laser light to which astigmatism is not applied (irradiation of laser light having an ellipticity of 1), the directions of cracks extending from the modified region are non-uniform by the laser processing device. On the other hand, for a modified region formed on a glass substrate by irradiation of a laser beam to which astigmatism with an ellipticity of 1.08 to 1.6 is imparted, the closer the ellipticity is to 1.6, the direction of the crack extending from the modified region is in the X direction (FIG. 11). was found to be stable in the state along the left-right direction).
도 12는, 유리 재료마다의 비점수차와 개질 영역의 화상(유리 기판의 두께 방향에서 보았을 경우에 있어서의 개질 영역의 화상)과의 관계를 나타내는 도면이다. 도 12의 결과로부터, 비점수차가 부여되어 있지 않은 레이저광의 조사(타원율 1의 레이저광의 조사)에 의해서 유리 기판에 형성된 개질 영역에 대해서는, 개질 영역으로부터 연장하는 균열의 방향이 어떤 유리 재료에서도 불균일한 것에 대해, 타원율 1.04~1.6의 비점수차가 부여된 레이저광의 조사에 의해서 유리 기판에 형성된 개질 영역에 대해서는, 타원율이 1.6에 가까워질수록, 개질 영역으로부터 연장하는 균열의 방향이 X방향(도 12에서는 좌우 방향)을 따른 상태에서 안정화되는 것을 알았다.12 is a diagram showing the relationship between astigmatism for each glass material and a modified region image (a modified region image when viewed from the thickness direction of the glass substrate). From the results in FIG. 12 , it is clear that for the modified region formed on the glass substrate by irradiation of laser light to which no astigmatism is applied (irradiation of laser light having an ellipticity of 1), the directions of cracks extending from the modified region are non-uniform in any glass material. On the other hand, for a modified region formed on a glass substrate by irradiation of a laser beam with astigmatism having an ellipticity of 1.04 to 1.6, as the ellipticity approaches 1.6, the direction of cracks extending from the modified region is in the X direction (in FIG. 12 direction) was found to be stable.
[변형예][modified example]
본 개시는, 상기 실시 형태로 한정되지 않는다. 예를 들면, 광원(3)으로부터 출사된 레이저광(L)에 비점수차를 부여하는 제1 광학부는, 공간 광변조기(5)로 한정되지 않는다. 일례로서 제1 광학부는, 광축 방향을 따라서 이동 가능한 실린드리칼 렌즈를 포함하는 광학계라도 괜찮다. 다만, 공간 광변조기(5)에 슬릿 패턴을 표시하거나, 혹은, 기계적인 슬릿을 배치하거나 함으로써, 광축에 수직인 레이저광(L)의 단면 형상을 집광 영역에서 장척(長尺) 모양으로 한 것만으로는, 개질 영역(12)으로부터 연장하는 균열의 방향을 안정화시키는 것은 곤란하다.This indication is not limited to the said embodiment. For example, the first optical unit for imparting astigmatism to the laser light L emitted from the
개질 영역(12)의 화상을 복수의 비점수차 각각에 연관지어 표시하는 표시부는, 인터페이스부(103)에 한정되지 않고, 제어부(10)와는 별도로 마련된 디스플레이 등이라도 괜찮다. 레이저 가공 조건으로서 복수의 비점수차 중 어느 것의 입력을 접수하는 입력 접수부는, 인터페이스부(103)에 한정되지 않고, 제어부(10)와는 별도로 마련된 마우스, 키보드 등이라도 괜찮다.The display unit for displaying the image of the modified
상기 실시 형태에서는, X방향이 제1 수평 방향이고, Y방향이 제1 수평 방향에 수직인 제2 수평 방향이며, Z방향이 연직 방향이었는데, X방향, Y방향 및 Z방향 각각은, 그들의 각 방향으로 한정되지 않는다. 예를 들면, Z방향이 연직 방향과 교차하는 방향이라도 괜찮다.In the above embodiment, the X direction is the first horizontal direction, the Y direction is the second horizontal direction perpendicular to the first horizontal direction, and the Z direction is the vertical direction. direction is not limited. For example, the Z direction may be a direction crossing the vertical direction.
본 개시의 일측면의 레이저 가공 장치는, 유리 기판을 포함하는 대상물에 레이저광을 조사함으로써 유리 기판에 개질 영역을 형성하는 레이저 가공 장치로서, 대상물을 지지하는 지지부와, 레이저광을 출사하는 광원과, 광원으로부터 출사된 레이저광에 비점수차를 부여하는 제1 광학부와, 제1 광학부에 의해서 비점수차가 부여된 레이저광을, 레이저광의 광축에 수직인 제1 방향에서는 제1 영역에 집광하고, 광축 및 제1 방향에 수직인 제2 방향에서는 레이저광의 진행 방향에서의 제1 영역의 하류측의 제2 영역에 집광하는 제2 광학부와, 제2 광학부를 지지부에 대해서 상대적으로 이동시키는 이동부와, 개질 영역의 화상을 취득하는 촬상부와, 비점수차로서 서로 다른 복수의 비점수차 각각이 레이저광에 부여되도록 제1 광학부를 제어하고, 유리 기판에서 제1 영역이 제2 방향을 따라서 상대적으로 이동하도록 이동부를 제어하며, 촬상부에 의해서 취득된 개질 영역의 화상을 복수의 비점수차 각각에 연관지어 출력하는 제어부를 구비한다.A laser processing apparatus according to one aspect of the present disclosure is a laser processing apparatus for forming a modified region on a glass substrate by irradiating a laser beam on an object including a glass substrate, comprising: a support unit for supporting the object; a light source for emitting laser light; and , a first optical unit for imparting astigmatism to the laser light emitted from the light source, and condensing the laser light to which astigmatism is imparted by the first optical unit to a first area in a first direction perpendicular to the optical axis of the laser light; , In the second direction perpendicular to the optical axis and the first direction, the second optical unit for condensing light in the second area on the downstream side of the first area in the traveling direction of the laser light, and movement for relatively moving the second optical unit with respect to the support unit. A first optical unit is controlled so that a plurality of astigmatisms different from each other as astigmatism are imparted to the laser beam, and the first area in the glass substrate is relative along the second direction. and a control unit which controls the movement unit to move to , and outputs the image of the modified region acquired by the imaging unit in association with each of a plurality of astigmatisms.
이 레이저 가공 장치에서는, 서로 다른 복수의 비점수차 각각이 순차적으로 레이저광에 부여되고, 당해 레이저광의 조사에 의해서 유리 기판에 형성된 개질 영역의 화상이, 복수의 비점수차 각각에 연관지어져 출력된다. 여기서, 제1 방향에서 집광된 레이저광의 제1 영역이, 유리 기판에서 제2 방향을 따라서 상대적으로 이동시켜지면, 개질 영역으로부터 연장하는 균열의 방향이 안정화되는 경향이 있다. 또, 개질 영역으로부터 연장하는 균열의 방향이 제2 방향을 따르고 있으면, 대상물이 절단됨으로써 얻어진 복수의 칩에 대해서 충분한 항절 강도가 확보되기 쉽다. 그래서, 균열의 방향이 제2 방향을 따른 개질 영역의 화상에 연관지어진 비점수차를 레이저광에 부여함으로써, 안정되게 충분한 항절 강도가 확보될 수 있는 레이저 가공 조건을 실현할 수 있다. 따라서, 이 레이저 가공 장치는, 유리 기판을 포함하는 대상물이 절단됨으로써 얻어진 복수의 칩에 대해서 충분한 항절 강도를 확보하는 것을 가능하게 한다.In this laser processing apparatus, each of a plurality of different astigmatisms is sequentially applied to a laser beam, and an image of a modified region formed on a glass substrate by irradiation of the laser beam is output in association with each of the plurality of astigmatisms. Here, when the first region of the laser beam focused in the first direction is relatively moved along the second direction in the glass substrate, the direction of the crack extending from the modified region tends to be stabilized. In addition, when the direction of the crack extending from the modified region is in the second direction, sufficient transverse strength is easily secured for a plurality of chips obtained by cutting the object. Therefore, by imparting astigmatism associated with the image of the modified region along the second direction to the laser beam, it is possible to realize laser processing conditions in which sufficient transverse bending strength can be secured stably. Therefore, this laser processing apparatus makes it possible to secure sufficient bending strength for a plurality of chips obtained by cutting an object including a glass substrate.
본 개시의 일측면의 레이저 가공 장치에서는, 제1 광학부는, 공간 광변조기이고, 제어부는, 복수의 비점수차 각각에 대응하는 복수의 비점수차 패턴 각각을 나타내는 신호를 공간 광변조기에 입력해도 괜찮다. 이것에 의해, 서로 다른 복수의 비점수차 각각을 용이하게 또한 확실하게 레이저광에 부여할 수 있다.In the laser processing apparatus of one aspect of the present disclosure, the first optical unit is a spatial light modulator, and the control unit may input a signal representing each of a plurality of astigmatism patterns corresponding to each of a plurality of astigmatisms to the spatial light modulator. Thereby, each of a plurality of mutually different astigmatisms can be easily and reliably imparted to the laser light.
본 개시의 일측면의 레이저 가공 장치에서는, 복수의 비점수차 패턴 각각은, 제2 방향에서의 제1 영역의 폭을 제1 방향에서의 제1 영역의 폭으로 나눈 값을 서로 다르게 하는 비점수차 패턴이라도 괜찮다. 이것에 의해, 서로 다른 복수의 비점수차 각각을 용이하게 또한 확실하게 레이저광에 부여할 수 있다.In the laser processing apparatus of one aspect of the present disclosure, each of the plurality of astigmatism patterns has a different value obtained by dividing the width of the first region in the second direction by the width of the first region in the first direction. even is fine Thereby, each of a plurality of mutually different astigmatisms can be easily and reliably imparted to the laser light.
본 개시의 일측면의 레이저 가공 장치에서는, 제어부는, 촬상부에 의해서 취득된 개질 영역의 화상을 복수의 비점수차 각각에 연관지어 표시하는 표시부를 가져도 괜찮다. 이것에 의해, 비점수차와 개질 영역과의 관계를 오퍼레이터가 객관적으로 인식할 수 있다.In the laser processing apparatus of one aspect of the present disclosure, the control unit may have a display unit that displays the image of the modified region acquired by the imaging unit in association with each of a plurality of astigmatisms. This allows the operator to objectively recognize the relationship between astigmatism and the modified region.
본 개시의 일측면의 레이저 가공 장치에서는, 제어부는, 레이저 가공 조건으로서 복수의 비점수차 중 어느 것의 입력을 접수하는 입력 접수부를 가져도 괜찮다. 이것에 의해, 오퍼레이터가 적절한 비점수차를 레이저 가공 조건으로서 설정할 수 있다.In the laser processing apparatus of one aspect of the present disclosure, the control unit may have an input acceptance unit that accepts an input of any one of a plurality of astigmatism as laser processing conditions. This allows the operator to set appropriate astigmatism as laser processing conditions.
본 개시의 일측면의 레이저 가공 방법은, 유리 기판을 포함하는 대상물에 레이저광을 조사함으로써 유리 기판에 개질 영역을 형성하는 레이저 가공 방법으로서, 서로 다른 복수의 비점수차 각각을 순차적으로 레이저광에 부여하고, 복수의 비점수차 각각이 부여된 레이저광의 조사에 의해서 유리 기판에 형성된 개질 영역의 화상을 취득하는 제1 스텝과, 개질 영역의 화상을 복수의 비점수차 각각에 연관짓는 제2 스텝을 구비하고, 제1 스텝에서는, 복수의 비점수차 각각이 부여된 레이저광을, 레이저광의 광축에 수직인 제1 방향에서는 제1 영역에 집광하고, 광축 및 제1 방향에 수직인 제2 방향에서는 레이저광의 진행 방향에서의 제1 영역의 하류측의 제2 영역에 집광하며, 유리 기판에서 제1 영역을 제2 방향을 따라서 상대적으로 이동시킨다.A laser processing method of one aspect of the present disclosure is a laser processing method of forming a modified region on a glass substrate by irradiating laser light onto an object including a glass substrate, and sequentially applying a plurality of different astigmatisms to the laser light. and a first step of acquiring an image of a modified region formed on the glass substrate by irradiation of a laser beam to which each of a plurality of astigmatisms has been applied, and a second step of associating the image of the modified region with each of a plurality of astigmatisms. , In the first step, the laser light to which each of the plurality of astigmatisms has been applied is condensed in the first area in the first direction perpendicular to the optical axis of the laser light, and the laser light travels in the second direction perpendicular to the optical axis and the first direction. and condensing light on a second area on the downstream side of the first area in the direction, and relatively moving the first area along the second direction in the glass substrate.
이 레이저 가공 방법에서는, 상기 레이저 가공 장치와 마찬가지의 이유에 의해, 균열의 방향이 제2 방향을 따른 개질 영역의 화상에 연관지어진 비점수차를 레이저광에 부여함으로써, 안정되게 충분한 항절 강도가 확보될 수 있는 레이저 가공 조건을 실현할 수 있다. 따라서, 이 레이저 가공 방법은, 유리 기판을 포함하는 대상물이 절단됨으로써 얻어진 복수의 칩에 대해서 충분한 항절 강도를 확보하는 것을 가능하게 한다.In this laser processing method, for the same reason as the above laser processing apparatus, by imparting to the laser light astigmatism associated with the image of the modified region in which the crack direction is in the second direction, sufficient transverse bending strength can be stably secured. possible laser processing conditions can be realized. Therefore, this laser processing method makes it possible to secure sufficient bending strength for a plurality of chips obtained by cutting an object including a glass substrate.
본 개시의 일측면의 레이저 가공 방법은, 개질 영역의 화상이 연관지어진 복수의 비점수차 중 어느 것을 레이저 가공 조건으로서 설정하는 제3 스텝을 더 구비해도 괜찮다.The laser processing method of one aspect of the present disclosure may further include a third step of setting any one of a plurality of astigmatism associated with the modified region image as a laser processing condition.
본 개시에 의하면, 유리 기판을 포함하는 대상물이 절단됨으로써 얻어진 복수의 칩에 대해서 충분한 항절 강도를 확보하는 것을 가능하게 하는 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법을 제공할 수 있다.According to the present disclosure, it is possible to provide a laser processing apparatus and a laser processing method capable of securing sufficient transverse bending strength for a plurality of chips obtained by cutting an object including a glass substrate.
Claims (7)
상기 대상물을 지지하는 지지부와,
상기 레이저광을 출사하는 광원과,
상기 광원으로부터 출사된 상기 레이저광에 비점수차를 부여하는 제1 광학부와,
상기 제1 광학부에 의해서 상기 비점수차가 부여된 상기 레이저광을, 상기 레이저광의 광축에 수직인 제1 방향에서는 제1 영역에 집광하고, 상기 광축 및 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향에서는 상기 레이저광의 진행 방향에서의 상기 제1 영역의 하류측의 제2 영역에 집광하는 제2 광학부와,
상기 제2 광학부를 상기 지지부에 대해서 상대적으로 이동시키는 이동부와,
상기 개질 영역의 화상을 취득하는 촬상부와,
상기 비점수차로서 서로 다른 복수의 비점수차 각각이 상기 레이저광에 부여되도록 상기 제1 광학부를 제어하고, 상기 유리 기판에서 상기 제1 영역이 상기 제2 방향을 따라서 상대적으로 이동하도록 상기 이동부를 제어하며, 상기 촬상부에 의해서 취득된 상기 개질 영역의 상기 화상을 상기 복수의 비점수차 각각에 연관지어 출력하는 제어부를 구비하는, 레이저 가공 장치.A laser processing apparatus for forming a modified region in a glass substrate by irradiating a laser beam to an object including the glass substrate,
a support for supporting the object;
a light source for emitting the laser light;
a first optical unit for imparting astigmatism to the laser light emitted from the light source;
The laser light to which the astigmatism is imparted by the first optical unit is condensed in a first area in a first direction perpendicular to the optical axis of the laser light, and in a second direction perpendicular to the optical axis and the first direction. a second optical unit condensing light into a second area on the downstream side of the first area in the traveling direction of the laser light;
A moving unit for relatively moving the second optical unit with respect to the support unit;
an imaging unit that acquires an image of the modified region;
Controlling the first optical unit so that each of a plurality of different astigmatisms is applied to the laser light as the astigmatism, and controlling the moving unit so that the first area on the glass substrate moves relatively along the second direction; , a control unit for outputting the image of the modified region obtained by the imaging unit in association with each of the plurality of astigmatisms.
상기 제1 광학부는, 공간 광변조기이고,
상기 제어부는, 상기 복수의 비점수차 각각에 대응하는 복수의 비점수차 패턴 각각을 나타내는 신호를 상기 공간 광변조기에 입력하는, 레이저 가공 장치.The method of claim 1,
The first optical unit is a spatial light modulator,
wherein the control unit inputs a signal indicating each of a plurality of astigmatism patterns corresponding to each of the plurality of astigmatism to the spatial light modulator.
상기 복수의 비점수차 패턴 각각은, 상기 제2 방향에서의 상기 제1 영역의 폭을 상기 제1 방향에서의 상기 제1 영역의 폭으로 나눈 값을 서로 다르게 하는 비점수차 패턴인, 레이저 가공 장치.The method of claim 2,
Wherein each of the plurality of astigmatism patterns is an astigmatism pattern in which a value obtained by dividing a width of the first region in the second direction by a width of the first region in the first direction is different from each other.
상기 제어부는, 상기 촬상부에 의해서 취득된 상기 개질 영역의 상기 화상을 상기 복수의 비점수차 각각에 연관지어 표시하는 표시부를 가지는, 레이저 가공 장치.According to any one of claims 1 to 3,
The control unit has a display unit for displaying the image of the modified region acquired by the imaging unit in association with each of the plurality of astigmatisms.
상기 제어부는, 레이저 가공 조건으로서 상기 복수의 비점수차 중 어느 것의 입력을 접수하는 입력 접수부를 가지는, 레이저 가공 장치.According to any one of claims 1 to 4,
The laser processing apparatus wherein the control unit has an input acceptance unit that accepts an input of any one of the plurality of astigmatism as a laser processing condition.
서로 다른 복수의 비점수차 각각을 순차적으로 상기 레이저광에 부여하고, 상기 복수의 비점수차 각각이 부여된 상기 레이저광의 조사에 의해서 상기 유리 기판에 형성된 상기 개질 영역의 화상을 취득하는 제1 스텝과,
상기 개질 영역의 상기 화상을 상기 복수의 비점수차 각각에 연관짓는 제2 스텝을 구비하고,
상기 제1 스텝에서는, 상기 복수의 비점수차 각각이 부여된 상기 레이저광을, 상기 레이저광의 광축에 수직인 제1 방향에서는 제1 영역에 집광하고, 상기 광축 및 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향에서는 상기 레이저광의 진행 방향에서의 상기 제1 영역의 하류측의 제2 영역에 집광하며, 상기 유리 기판에서 상기 제1 영역을 상기 제2 방향을 따라서 상대적으로 이동시키는, 레이저 가공 방법.A laser processing method for forming a modified region in a glass substrate by irradiating a laser beam to an object including the glass substrate,
A first step of sequentially imparting a plurality of different astigmatisms to the laser light and acquiring an image of the modified region formed on the glass substrate by irradiation of the laser light to which each of the plurality of astigmatisms has been applied;
a second step of associating the image of the modified region with each of the plurality of astigmatism;
In the first step, the laser light to which each of the plurality of astigmatisms is applied is condensed in a first area in a first direction perpendicular to the optical axis of the laser light, and a second area perpendicular to the optical axis and the first direction is focused. direction, condensing the light in a second area on the downstream side of the first area in the traveling direction of the laser light, and relatively moving the first area along the second direction in the glass substrate.
상기 개질 영역의 상기 화상이 연관지어진 상기 복수의 비점수차 중 어느 것을 레이저 가공 조건으로서 설정하는 제3 스텝을 더 구비하는, 레이저 가공 방법.The method of claim 6,
and a third step of setting as a laser processing condition any one of the plurality of astigmatism associated with the image of the modified region.
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