KR20230004260A - Laser processing apparatus and laser processing method - Google Patents

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마사키 오야이즈
유스케 세키모토
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하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤
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Abstract

Provided is a laser processing device, which comprises: a support part which supports a target material including a glass substrate; a light source which emits laser light; a first optical part which provides astigmatism to the laser light; a second optical part which focuses the laser light in a first area perpendicular to the optical axis of the laser light in a first direction, and focuses the laser light in a second area downstream of the first area in a second direction perpendicular to both the optical axis and the first direction; a moving part which relatively moves the second optical part with respect to the support part; an imaging part which captures an image of a modified area; and a control part which controls the first optical part to provide each of a plurality of astigmatisms to the laser light, controls the moving part to relatively move the first area in the second direction on the glass substrate, and outputs the image of the modified area in association with each of the plurality of astigmatisms. The laser machining apparatus ensures sufficient bending strength for a plurality of chips obtained by cutting a target material.

Description

레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법{LASER PROCESSING APPARATUS AND LASER PROCESSING METHOD}Laser processing device and laser processing method {LASER PROCESSING APPARATUS AND LASER PROCESSING METHOD}

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 laser processing apparatus 1 includes a support unit 2, a light source 3, an optical axis adjustment unit 4, a spatial light modulator (first optical unit) 5, and a light collecting unit. (Second optical unit) 6, a moving unit 7, a visible imaging unit (imaging unit) 8, an infrared imaging unit 9, and a control unit 10 are provided. A laser processing device 1 is a device that forms a modified region 12 in an object 11 by irradiating the object 11 with a laser beam L. In the following description, three mutually orthogonal directions are referred to as the X direction, Y direction, and Z direction, respectively. In this embodiment, the X direction is a first horizontal direction, the Y direction is a second horizontal direction perpendicular to the first horizontal direction, and the Z direction is a vertical direction.

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 support part 2 supports the target object 11 . As an example, the support unit 2 supports the object 11 so that the surface 11a of the object 11 is orthogonal to the Z direction by adsorbing a film (not shown) bonded to the object 11 . The support part 2 is movable along each direction of the X direction and the Y direction, and is rotatable about the axis parallel to the Z direction as a center line.

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 light source 3 emits a laser beam L. As an example, the light source 3 emits the laser light L by the pulse oscillation method. The laser light L has transparency to the target object 11 .

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 axis adjustment unit 4 adjusts the optical axis of the laser beam L emitted from the light source 3 . In this embodiment, the optical axis adjustment unit 4 adjusts the optical axis of the laser beam L while changing the traveling direction of the laser beam L emitted from the light source 3 so as to follow the Z direction. The optical axis adjustment unit 4 is constituted by, for example, a plurality of reflection mirrors whose positions and angles can be adjusted.

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 spatial light modulator 5 is disposed within the case H. The spatial light modulator 5 modulates the laser light L emitted from the light source 3 . In this embodiment, the laser beam L, which has traveled downward along the Z direction from the optical axis adjustment unit 4, is incident into the case H, and the laser beam L, which has entered the case H, is incident on the mirror M1. The laser light L reflected by the mirror M1 is incident on the spatial light modulator 5, and is reflected horizontally at an angle with respect to the Y direction. The spatial light modulator 5 modulates the incident laser light L while reflecting it horizontally along the Y direction.

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 light collecting part 6 is attached to the bottom wall of the case H. The condensing unit 6 condenses the laser light L modulated by the spatial light modulator 5 onto the object 11 supported by the support unit 2 . In this embodiment, the laser light L reflected horizontally along the Y direction by the spatial light modulator 5 is reflected downward along the Z direction by the dichroic mirror M2, and the dichroic mirror ( The laser light L reflected by M2 is incident on the condensing part 6. The condenser 6 condenses the incident laser light L along the Z direction from the surface 11a side to the target object 11 . In this embodiment, the condensing unit 6 is configured by attaching the condensing lens unit 61 to the bottom wall of the case H via the driving mechanism 62 . The condensing lens unit 61 has a function of condensing parallel light to one point on the optical axis. The driving mechanism 62 moves the condensing lens unit 61 along the Z direction by, for example, a driving force of a piezoelectric element.

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 spatial light modulator 5 and the condensing unit 6, an imaging optical system (not shown) is disposed. The imaging optical system constitutes a bilateral telecentric optical system in which the reflective surface of the spatial light modulator 5 and the entrance pupil surface of the condenser 6 are in an image forming relationship. As a result, the image of the laser light L on the reflection surface of the spatial light modulator 5 (the image of the laser light L modulated by the spatial light modulator 5) is the incident concentric plane of the condenser 6. It is analogous to (phase 似) and is inverted (phased).

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 condensing lens unit 61 in the X direction. Each of the ranging sensors S1 and S2 emits light for ranging (e.g., laser light) to the surface 11a of the target object 11, and detects the light for ranging reflected from the surface 11a. By doing so, displacement data of the surface 11a is acquired.

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 unit 7 relatively moves the light collecting unit 6 with respect to the support unit 2 . The moving unit 7 moves at least one of the case H and the support unit 2, thereby moving the light collecting unit 6 relative to the support unit 2. A moving mechanism (including a drive source such as an actuator or a motor) is). In this embodiment, the moving part 7 moves the support part 2 along each direction of the X direction and the Y direction, rotates the support part 2 with the axis parallel to the Z direction as a center line, and the Z direction Move the case (H) along.

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 visible imaging unit 8 is disposed within the case H. The visible imaging unit 8 emits visible light (V) and acquires an image of the target object 11 by the visible light (V) as an image. In this embodiment, visible light V emitted from the visible imaging unit 8 is irradiated to the surface 11a of the object 11 via the dichroic mirror M2 and the light collecting unit 6, and the surface 11a The visible light V reflected from ) is detected by the visible image pickup unit 8 via the light collecting unit 6 and the dichroic mirror M2.

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 infrared imaging unit 9 is attached to the side wall of the case H. The infrared imaging unit 9 emits infrared light and acquires an image of the target object 11 by the infrared light as an image. In this embodiment, the case H and the infrared imaging unit 9 are integrally movable along the Z direction.

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 control unit 10 controls the operation of each unit of the laser processing apparatus 1 . The control unit 10 has a processing unit 101, a storage unit 102, and an interface unit (display unit, input reception unit) 103. The processing unit 101 is configured as a computer device including a processor, memory, storage, communication device, and the like. In the processing unit 101, a processor executes software (programs) read into a memory or the like, and controls reading and writing of data in the memory and storage, and communication by the communication device. The storage unit 102 is, for example, a hard disk or the like, and stores various types of data. The interface unit 103 displays various data to the operator or accepts input of various data from the operator. In the present embodiment, the interface unit 103 constitutes a graphical user interface (GUI).

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 laser processing apparatus 1 configured as described above, when the laser beam L is condensed inside the target object 11, the laser beam L is emitted at the portion corresponding to the convergence point C of the laser beam L. It is absorbed, and a modified region 12 is formed inside the object 11 . The modified region 12 is a region that differs in density, refractive index, mechanical strength, and other physical properties from surrounding unmodified regions. Examples of the modified region 12 include a melted region, a crack region, a dielectric breakdown region, and a refractive index change region. The modified region 12 has a characteristic that cracks tend to extend from the modified region 12 to the incident side of the laser beam L and to the opposite side. This characteristic of the modified region 12 is used for cutting the object 11 .

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 laser processing apparatus 1 in the case of forming the modified region 12 inside the object 11 along the line 15 for cutting the object 11 will be described.

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 laser processing apparatus 1 rotates the support part 2 with the axis parallel to the Z direction as the center line so that the line 15 set on the object 11 is parallel to the X direction. Then, based on the image acquired by the infrared imaging unit 9 (for example, the image of the functional element layer of the target object 11), the laser processing device 1 generates laser light when viewed from the Z direction. The support part 2 is moved along each direction of the X direction and the Y direction so that the light converging point C of (L) may be located on the line 15.

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 laser processing device 1 determines the convergence point of the laser beam L based on the image acquired by the visible imaging unit 8 (for example, the image of the surface 11a of the object 11). (C) is moved along the Z direction so that the case H (i.e., the light concentrating portion 6) is positioned on the surface 11a. Next, the laser processing apparatus 1 is positioned along the Z direction so that the light converging point C of the laser beam L is located at a predetermined depth from the surface 11a with the position as a reference, the case H (that is, The light collecting part 6 is moved.

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 laser processing apparatus 1 emits the laser light L from the light source 3, and the light converging point C of the laser light L moves relatively along the line 15, X Move the support 2 along the direction. At this time, the laser processing apparatus 1 measures the distance that is located on the front side (the front side in the relative moving direction of the laser beam L with respect to the target object 11) of the pair of range sensors S1 and S2. Based on the displacement data of the surface 11a acquired by the sensor, the drive mechanism 62 of the light condensing part 6 so that the light converging point C of the laser light L is located at a predetermined depth from the surface 11a. to operate

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 regions 12 are formed along the line 15 and at a certain depth from the surface 11a of the object 11 . When the laser light L is emitted from the light source 3 by the pulse oscillation method, a plurality of modified spots 12s are formed so as to line up in a row along the X direction. One modified spot 12s is formed by irradiation of one pulse of laser light L. The row of modified regions 12 is a set of a plurality of modified spots 12s arranged in a row. The modified spots 12s adjacent to each other are determined by the pulse pitch of the laser light L (a value obtained by dividing the relative movement speed of the light converging point C with respect to the object 11 by the repetition frequency of the laser light L), Sometimes they are connected to each other, sometimes they are separated from each other.

[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 light modulator 5 of the present embodiment is a spatial light modulator (SLM: Spatial Light Modulator) of a reflective liquid crystal (LCOS: Liquid, Crystal, On Silicon). As shown in FIG. 2 , the spatial light modulator 5 includes a driving circuit layer 52, a pixel electrode layer 53, a reflective film 54, an alignment film 55, and a liquid crystal layer 56 on a semiconductor substrate 51. , the alignment film 57, the transparent conductive film 58 and the transparent substrate 59 are laminated in this order.

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 semiconductor substrate 51 is, for example, a silicon substrate. The driving circuit layer 52 constitutes an active matrix circuit on the semiconductor substrate 51 . The pixel electrode layer 53 includes a plurality of pixel electrodes 53a arranged in a matrix shape along the surface of the semiconductor substrate 51 . Each pixel electrode 53a is formed of, for example, a metal material such as aluminum. A voltage is applied to each pixel electrode 53a by the driving circuit layer 52 .

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 reflective film 54 is, for example, a dielectric multilayer film. The alignment film 55 is provided on the surface of the liquid crystal layer 56 on the reflective film 54 side, and the alignment film 57 is provided on the surface of the liquid crystal layer 56 on the opposite side to the reflective film 54 . Each of the alignment films 55 and 57 is formed of, for example, a polymer material such as polyimide, and the contact surface of each alignment film 55 and 57 with the liquid crystal layer 56 is rubbed, for example. is being carried out. The alignment films 55 and 57 align the liquid crystal molecules 56a included in the liquid crystal layer 56 in a certain direction.

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 transparent substrate 59 on the alignment film 57 side, and faces the pixel electrode layer 53 with the liquid crystal layer 56 or the like interposed therebetween. The transparent substrate 59 is, for example, a glass substrate. The transparent conductive film 58 is formed of, for example, a light-transmitting and conductive material such as ITO. The transparent substrate 59 and the transparent conductive film 58 transmit the laser light L.

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 light modulator 5 configured as described above, when a signal indicating a modulation pattern is input from the control unit 10 to the driving circuit layer 52, a voltage corresponding to the signal is applied to each pixel electrode 53a, and each An electric field is formed between the pixel electrode 53a and the transparent conductive film 58 . When the electric field is formed, the arrangement direction of the liquid crystal molecules 216a changes for each region corresponding to each pixel electrode 53a in the liquid crystal layer 56, and the refractive index for each region corresponding to each pixel electrode 53a changes. It changes. This state is a state in which the modulation pattern is displayed on the liquid crystal layer 56 .

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 liquid crystal layer 56, the laser light L is incident on the liquid crystal layer 56 from the outside via the transparent substrate 59 and the transparent conductive film 58, and When reflected and emitted to the outside via the transparent conductive film 58 and the transparent substrate 59 from the liquid crystal layer 56, the laser light L is modulated according to the modulation pattern displayed on the liquid crystal layer 56. In this way, according to the spatial light modulator 5, by appropriately setting the modulation pattern displayed on the liquid crystal layer 56, the laser light L is modulated (for example, the intensity, amplitude, and phase of the laser light L). , modulation of polarization, etc.) is possible.

[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 target object 11 of this embodiment is the glass substrate 20 as shown in FIG. As an example, the glass substrate 20 is formed in a rectangular plate shape by synthetic quartz glass, non-alkali glass, borosilicate glass or the like. In addition, in addition to the glass substrate 20, the object 11 of this embodiment further includes another layer (for example, a film formed on at least one main surface of the glass substrate 20, etc.) Okay.

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 glass substrate 20 is irradiated with the laser beam L along each of the plurality of lines 15 . As a result, the modified region 12 is formed in the glass substrate 20 along each of the plurality of lines 15 . In this embodiment, the modified region 12 is formed on the glass substrate 20 so that the entirety of the modified region 12 is located inside the glass substrate 20 . Further, the modified region 12 may be formed on the glass substrate 20 so that a part of the modified region 12 is exposed to the outside.

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 glass substrate 20 on which the modified region 12 is formed, cracks extend from the modified region 12 to the incident side of the laser beam L and to the opposite side to form a plurality of chips along the plurality of lines 15 respectively. is cut In this embodiment, the plurality of lines 15 are set in a grid pattern when viewed from the thickness direction of the glass substrate 20 . Each line 15 is a virtual line set on the glass substrate 20 by the laser processing apparatus 1 . In addition, each line 15 may be a line actually drawn on the glass substrate 20 .

[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 controller 10 inputs a signal representing the astigmatism pattern AS to the spatial light modulator 5 as shown in FIG. 4 . As a result, the astigmatism pattern AS is displayed on the liquid crystal layer 56 of the spatial light modulator 5, and astigmatism is imparted to the laser light L incident on the condenser 6. In this embodiment, the laser light L is oscillated from the light source 3 by a burst pulse of an ultra-short pulse laser.

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 light modulator 5, enters the condensing unit 6, as shown in FIG. In the Y direction (the first direction perpendicular to the optical axis of the laser light L), the light is focused on the first region R1, and in the X direction (the second direction perpendicular to the optical axis and the first direction of the laser light L) The light is focused on the second region R2. The second region R2 is located on the downstream side of the first region R1 in the traveling direction of the laser beam L. Also, in FIG. 5 , illustration of an optical component disposed between the spatial light modulator 5 and the condensing unit 6 is omitted.

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 control part 10 controls the moving part 7 so that the 1st area|region R1 of the glass substrate 20 may relatively move along the X direction. As a result, the modified region 12 is formed in the glass substrate 20 along the X direction. Next, the control unit 10 controls the visible imaging unit 8 to acquire an image of the modified region 12 formed on the glass substrate 20 .

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 control unit 10 functions as follows in the laser processing condition determination mode. The laser processing condition determination mode is a mode for determining laser processing conditions for forming modified regions 12 suitable for cutting the glass substrate 20 into a plurality of chips. In addition, the laser processing method performed in the laser processing condition determination mode corresponds to the laser processing method of the present embodiment.

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 controller 10 controls the spatial light modulator 5 so that each of a plurality of different astigmatisms is sequentially applied to the laser light L, and the laser light L to which each of the plurality of astigmatisms is applied The visible imaging unit 8 is controlled so that an image of the modified region 12 formed on the glass substrate 20 by irradiation is acquired (first step). In each state in which a plurality of astigmatisms are applied to the laser light L, the control unit 10 moves the moving unit 7 so that the first region R1 on the glass substrate 20 moves relatively along the X direction. ) to control. As a result, a modified region 12 corresponding to astigmatism is formed on the glass substrate 20 .

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 controller 10 inputs a signal indicating each of a plurality of astigmatism patterns AS corresponding to each of a plurality of astigmatism to the spatial light modulator 5 . As shown in FIG. 6 , each of the plurality of astigmatism patterns AS sets the width of the first region R1 in the X direction (left-right direction in FIG. 6) to the first area in the Y-direction (vertical direction in FIG. 6). It is an astigmatism pattern in which the value divided by the width of the region R1 (hereinafter referred to as "ellipticity") is different. When the ellipticity of the first region R1 is 1, when the astigmatism pattern AS is not input to the spatial light modulator 5, that is, when astigmatism is not applied to the laser light L to be. In FIG. 6 , the diameter of the first region R1 when the ellipticity is 1 is, for example, about 1 μm. The shape of the first region R1 of the laser light L to which astigmatism is applied is not limited to a perfect elliptical shape, and may be, for example, a flat circular shape or an oval shape.

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 control unit 10 associates (in other words, associates) the image of the modified region 12 acquired by the visible imaging unit 8 with each of a plurality of astigmatisms (second step) , After the second step, the controller 10 sets one of a plurality of astigmatism associated with the image of the modified region 12 as the laser processing condition (third step). In this embodiment, as shown in FIG. 7 , the interface unit 103 is an image of the modified region 12 acquired by the visible imaging unit 8 (when viewed from the thickness direction of the glass substrate 20). The image of the modified region 12) is displayed in association with each of a plurality of astigmatisms (ellipticity in FIG. 7), and any one of the plurality of astigmatisms (ellipticity in FIG. 7) is input as a laser processing condition.

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 region 12 is X. A trend along the direction (left-right direction in Fig. 7) is shown. In the example shown in FIG. 7 , black dotted regions correspond to modified spots, and black linear regions extending from the modified spots correspond to cracks. If the direction of the crack extending from the modified region 12 is along the X direction (that is, if the direction of the crack is along the direction in which the line 15 extends), a plurality of chips obtained by cutting the glass substrate 20 It is easy to ensure sufficient transverse bending strength for From this, the operator selects an image of the modified region 12 in which the crack direction is along the X direction, and inputs the astigmatism (ellipticity in FIG. 7) associated with the image to the control unit 10 as laser processing conditions. . In addition, the transverse strength is the fracture stress (stress when the chip is broken) obtained by the transverse strength measurement test. In the transverse strength measurement test, a chip is placed on two first cylinders arranged in parallel, and in that state, two second cylinders arranged in parallel at a smaller interval than the two first cylinders are used to lower the chip. This is a test (four-point bending test) in which an external force is applied and the stress when the chip is destroyed is measured.

[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 laser processing device 1 and the laser processing method performed in the laser processing device 1, each of a plurality of different astigmatisms is sequentially applied to the laser light L, and the irradiation of the laser light L An image of the modified region 12 formed on the glass substrate 20 is output in association with each of a plurality of astigmatisms. Here, when the first region R1 of the laser beam L condensed in the Y direction is relatively moved along the X direction in the glass substrate 20, the direction of the crack extending from the modified region 12 is stabilized. tend to become In addition, when the direction of the crack extending from the modified region 12 is along the X direction, sufficient transverse bending strength is easily secured for a plurality of chips obtained by cutting the glass substrate 20 . Therefore, by giving the laser beam L an astigmatism associated with the image of the modified region 12 in which the direction of the crack is in the X direction, it is possible to realize laser processing conditions under which sufficient transverse bending strength can be secured stably. . Therefore, the laser processing apparatus 1 and the laser processing method performed by the laser processing apparatus 1 make it possible to secure sufficient transverse bending strength for a plurality of chips obtained by cutting the glass substrate 20 . In addition, outputting the image of the modified region 12 in association with each of a plurality of astigmatisms is not limited to displaying them on the interface unit 103, but also includes storing them in a storage device such as a memory.

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 laser processing apparatus 1, the control unit 10 inputs a signal indicating each of a plurality of astigmatism patterns AS corresponding to each of a plurality of astigmatism to the spatial light modulator 5. Thereby, each of a plurality of different astigmatisms can be easily and reliably imparted to the laser light L.

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 laser processing apparatus 1, each of the plurality of astigmatism patterns AS has a value obtained by dividing the width of the first region R1 in the X direction by the width of the first region R1 in the Y direction differently from each other. is an astigmatism pattern that Thereby, each of a plurality of different astigmatisms can be easily and reliably imparted to the laser light L.

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 laser processing apparatus 1, the control unit 10 has an interface unit 103 for displaying the image of the modified region 12 acquired by the visible imaging unit 8 in association with each of a plurality of astigmatisms . This allows the operator to objectively recognize the relationship between astigmatism and the modified region 12 .

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 laser processing apparatus 1, the control unit 10 has an interface unit 103 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.

[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 light source 3 is not limited to the spatial light modulator 5 . As an example, the first optical unit may be an optical system including a cylindrical lens movable along the optical axis direction. However, only the cross-sectional shape of the laser beam L perpendicular to the optical axis was made long in the condensing area by displaying a slit pattern on the spatial light modulator 5 or arranging a mechanical slit. With this, it is difficult to stabilize the direction of cracks extending from the modified region 12.

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 region 12 in association with each of a plurality of astigmatisms is not limited to the interface unit 103, and may be a display or the like provided separately from the control unit 10. An input accepting unit that accepts an input of any of a plurality of astigmatisms as a laser processing condition is not limited to the interface unit 103, and may be a mouse, keyboard, or the like provided separately from the control unit 10.

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)

유리 기판을 포함하는 대상물에 레이저광을 조사함으로써 상기 유리 기판에 개질 영역을 형성하는 레이저 가공 장치로서,
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.
청구항 1에 있어서,
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.
청구항 2에 있어서,
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.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
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.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,
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.
유리 기판을 포함하는 대상물에 레이저광을 조사함으로써 상기 유리 기판에 개질 영역을 형성하는 레이저 가공 방법으로서,
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.
청구항 6에 있어서,
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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