WO2004050291A1

WO2004050291A1 - レーザ加工装置

Info

Publication number: WO2004050291A1
Application number: PCT/JP2003/015555
Authority: WO
Inventors: Fumitsugu Fukuyo; Kenshi Fukumitsu; Tetsuya Osajima
Original assignee: Hamamatsu Photonics K.K.
Priority date: 2002-12-05
Filing date: 2003-12-04
Publication date: 2004-06-17
Also published as: US7489454B2; ES2381254T3; EP1588793A1; EP1588793B1; JP3683580B2; CN1720116A; CN100445014C; AU2003289188A1; ATE550129T1; KR101119262B1; US20060151443A1; KR20050086756A; JPWO2004050291A1; EP1588793A4

Description

明糸田書

レーザ加工装置

技術分野

【0 0 0 1】本発明は、ウェハ状の加工対象物の内部に多光子吸収による改質領域を形成するためのレーザ加工装置に関する。

背景技術

【0 0 0 2】従来から、レーザ光を加工対象物に照射することで溶断等の加工を行うレーザェ装置がある。この種のレーザ加工装置は、レーザ光を加工対象物に向けて集光するための集光レンズが設けられたレーザへッドを有し、このレーザヘッドのレーザ光入射側には、集光レンズに入射するレーザ光の径を一定にするための入射瞳として光通過孔が設けられるのが一般的である（例えば、特開平

5 - 2 1 2 5 7 1号公報、実開平 3— 1 8 9 7 9号公報参照）。

発明の開示

【0 0 0 3】上述したようなレーザ加工装置においては、入射瞳径より大きいビームサイズのレーザ光がレーザヘッドの光通過孔に向けて照射されるので、光通過孔の周囲部分でカツトされたレーザ光によってレーザへッドが加熱され、これにより集光レンズも加熱されることになる。そのため、レーザヘッドや集光レンズが膨張するなどして、加工対象物に対するレーザ光の集光点の位置がレーザ加工中に変動してしまうおそれがある。

【0 0 0 4】そして、このような集光点の位置変動は、ウェハ状の加工対象物の内部に多光子吸収による改質領域を形成するようなレーザ加工では、特にシビァな問題となる。その理由としては、例えば、厚さ 1 0 0 μ ηι以下のシリコンゥェハを加工対象物とする際には、レーザ光の集光点の位置制御が/ iグォーダーで要求される場合があるからである。

【0 0 0 5】そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、レーザ加工中におけるレーザ光の集光点の位置変動を小さく抑えることのできるレーザ加工装置を提供することを目的とする。

【0 0 0 6】上記目的を達成するために、本発明に係るレーザ加工装置は、ゥュハ状の加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射し、加工対象物の內部に多光子吸収による改質領域を形成するレーザ加工装置であって、レーザ光源から出射されたレーザ光のビームサイズを拡大するビームエキスパンダと、ビームエキスパンダを介して入射したレーザ光を加工対象物の内部に集光する集光レンズと、集光レンズを保持すると共に、集光レンズにレーザ光を入射させる第 1の光通過孔を有するレンズホルダとを備え、ビームエキスパンダと第 1の光通過孔とを結ぶレーザ光の光路上には、レーザ光を絞って通過させる第 2の光通過孔を有する絞り部材が設けられ、その絞り部材はレンズホルダから離間していることを特徴とする。

【0 0 0 7】このレーザ加工装置においては、ビームエキスパンダによりビームサイズを拡大されたレーザ光が絞り部材の第 2の光通過孔に向けて照射されるため、第 2の光通過孔より大きいレーザ光の外周部分がカットされ、これにより、レーザ光はビームサイズを絞られて第 2の光通過孔を通過することになる。この第 2の光通過孔を通過したレーザ光は、集光レンズを保持するレンズホルダの第 1の光通過孔に向けて照射され、この第 1の光通過孔を通過したレーザ光が集光レンズにより集光される。そして、その集光点をウェハ状（すなわち、薄く平たい形状）の加工対象物の内部に合わせることで、加工対象物の内部に多光子吸収による改質領域を形成する。このようにビームエキスパンダと第 1の光通過孔とを結ぶレーザ光の光路上に絞り部材を設けることで、ビームエキスパンダによりビームサイズを拡大されたレーザ光をレンズホルダの第 1の光通過孔に向けて直接照射させる場合に比べ、第 1の光通過孔の周囲部分によるレーザ光のカツト量を減少させることができ、カットされたレーザ光によるレンズホルダの加熱を抑えることが可能になる。し力も、絞り部材はレンズホルダから離間しているため、第 2の光通過孔の周囲部分でカツトされたレーザ光によって絞り部材が加熱されても、絞り部材からレンズホルダへの熱伝達が防止される。したがって、レ一ザ加工中におけるレンズホルダの加熱を主原因としたレーザ光の集光点の位置変動を小さく抑えることができ、ゥハ状の加工対象物の内部における所定の位置に精度良く改質領域を形成することが可能になる。

【0 0 0 8】また、ビームエキスパンダから出射されたレーザ光が略平行光である場合、第 2の光通過孔の径は第 1の光通過孔の径以下であることが好ましい。ビームエキスパンダから出射されたレーザ光が完全な平行光である場合には、第 2の光通過孔の径と第 1の光通過孔の径とを同径にすることで、絞り部材の第 2の光通過孔を通過したレーザ光の径を第 1の光通過孔の径と同等にすることができる。また、ビームエキスパンダから出射されたレーザ光が若干拡がるような略平行光である場合には、レーザ光の拡がり分を考慮して第 2の光通過孔の径を第 1の光通過孔の径より小さくすることで、第 1の光通過孔の周囲部分に入射するレーザ光をほとんどなくすことができる。したがって、集光レンズの集光特性を最大限に発揮させつつ、第 1の光通過孔の周囲部分によるレーザ光のカツト量をほとんどなくし、レンズホルダの加熱をより一層抑えることが可能になる。ここで、略平行光とは、完全な平行光をも含む意味である。

【0 0 0 9】また、レ一ザ光源が、ビーム径 ψ ₀、発散角度 2 Θ。でレーザ光を出射し、ビームエキスパンダが、倍率 Μでレーザ光のビームサイズを拡大し、発散角度 2 Θェでレーザ光を出射する場合、レーザ光源の出射部とビームエキスパンダの入射部との距離を dいビームエキスパンダの出射部と第 2の光通過孔の入射側開口との距離を d ₂、第 2の光通過孔の入射側開口と第 1の光通過孔の入射側開口との距離を d ₃とし、第 1の光通過孔の径をい第 2の光通過孔の径を φ ₅とすると、 <i) _L及び φ ₅は、

)_L ^d (φ₀ + 2d、 tan θ₀ ) + 2d₇ tan », ) 、> _ώ

Μ(φ₀ + 2d, tan θ₀ ) + 2(d₂ + d₃ ) tan θ、 ^s の関係を満たすことが好ましい。このように、ビームエキスパンダから出射されたレーザ光が発散光である場合には、第 1の光通過孔の径 Φ _Lと第 2の光通過孔の径 φ _sとが上記関係を満たすことで、第 1の光通過孔の周囲部分に入射するレ一ザ光をほとんどなくすことができる。したがって、第 1の光通過孔の周囲部分によるレーザ光のカツト量をほとんどなくし、レンズホルダの加熱をより一層抑えることが可能になる。

【0 0 1 0】また、レーザ光源が、ビーム径 Φ ₀、発散角度 2 Θ。でレーザ光を出射し、ビームエキスパンダが、倍率 Μでレーザ光のビームサイズを拡大し、集束角度 2 θ でレーザ光を出射する場合、レーザ光源の出射部とビームエキスパンダの入射部との距離を dいビームエキスパンダの出射部と第 2の光通過孔の入射側開口との距離を d ₂、第 2の光通過孔の入射側開口と第 1の光通過孔の入射側開口との距離を d ₃とし、第 1の光通過孔の径を φい第 2の光通過孔の径を φ ₃とすると、 φ L及び Φ _sは、

、 _Λ

Μ( ₀ + 2d, tan θ₀ ) - 2(d₂ + d₃ ) tan θ の関係を満たすことが好ましい。このように、ビームエキスパンダから出射されたレーザ光が集束光である場合には、第 1の光通過孔の径と第 2の光通過孔の径 ₅とが上記関係を満たすことで、第 1の光通過孔の周囲部分に入射するレ一ザ光をほとんどなくすことができる。したがって、第 1の光通過孔の周囲部分によるレーザ光のカツト量をほとんどなくし、レンズホルダの加熱をより一層抑えることが可能になる。

図面の簡単な説明

【0 0 1 1】図 1は、本実施形態に係るレーザ加工方法によるレーザ加工中の加工対象物の平面図である。

【0 0 1 2】図 2は、図 1に示す加工対象物の II一 II線に沿った断面図である【0 0 1 3】図 3は、本実施形態に係るレーザ加工方法によるレーザ加工後の加工対象物の平面図である。

【0014】図 4は、図 3に示す加工対象物の IV—IV線に沿った断面図である

【001 5】図 5は、図 3に示す加工対象物の V— V線に沿った断面図である。【0016】図 6は、本実施形態に係るレーザ加工方法により切断された加工対象物の平面図である。

【001 7】図 7は、本実施形態に係るレーザ加工方法における電界強度とクラックスポットの大きさとの関係を示すグラフである。

【0018】図 8は、本実施形態に係るレーザ加工方法の第 1工程における加ェ対象物の断面図である。

【001 9】図 9は、本実施形態に係るレーザ加工方法の第 2工程における加ェ対象物の断面図である。

【0020】図 10は、本実施形態に係るレーザ加工方法の第 3工程における加工対象物の断面図である。

【0021】図 1 1は、本実施形態に係るレーザ加工方法の第 4工程における加工対象物の断面図である。

【0022】図 1 2は、本実施形態に係るレーザカ卩ェ方法により切断されたシリコンウェハの一部における断面の写真を表した図である。

【0023】図 1 3は、本実施形態に係るレーザカ卩ェ方法におけるレーザ光の波長とシリコン基板の内部の透過率との関係を示すグラフである。

【0024】図 14は、本実施形態に係るレーザ加工装置の概略構成図である

【0025】図 1 5は、図 14に示すレーザ加工装置の要部を示す拡大図である。

【0026】図 16は、図 14に示すレーザ加工装置におけるレーザ加工開始からの経過時間とレンズホルダの上昇温度との関係を示すグラフである。【0027】図 1 7は、ビームエキスパンダから出射されたレーザ光が発散光である場合のレーザ加工装置の要部を示す概略構成図である。

【0028】図 18は、ビームエキスパンダから出射されたレーザ光が集束光である場合のレーザ加工装置の要部を示す概略構成図である。

発明を実施するための最良の形態

【0029】以下、本発明に係るレーザ加工装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

【0030】本実施形態に係るレーザ加工装置は、ウェハ状の加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射し、前記加工対象物の内部に多光子吸収による改質領域を形成するものである。そこで、本実施形態に係るレーザ加工装置の説明に先立って、多光子吸収による改質領域の形成について説明する。

【003 1】材料の吸収のバンドギヤップ E_Gよりも光子のエネルギー h Vが小さいと光学的に透明となる。よって、材料に吸収が生じる条件は h V >E_Gである。しカゝし、光学的に透明でも、レーザ光の強度を非常に大きくすると n h V >E_Cの条件（n= 2， 3, 4， · ■ · ) で材料に吸収が生じる。この現象を多光子吸収という。パルス波の場合、レーザ光の強度はレーザ光の集光点のピークパワー密度（WZcm²) で決まり、例えばピークパワー密度が 1 X 10⁸ (W/ cm²) 以上の条件で多光子吸収が生じる。ピークパワー密度は、（集光点におけるレーザ光の 1パルス当たりのエネルギー） ÷ (レーザ光のビームスポット断面積 Xパルス幅）により求められる。また、連続波の場合、レーザ光の強度はレ一ザ光の集光点の電界強度（W/cm²) で決まる。

【0032】このような多光子吸収を利用する本実施形態に係るレーザ加工の原理について、図 1〜図 6を参照して説明する。図 1はレーザ加工中の加工対象物 1の平面図であり、図 2は図 1に示す加工対象物 1の II一 II線に沿った断面図であり、図 3はレーザ加工後の加工対象物 1の平面図であり、図 4は図 3に示す加工対象物 1の IV— IV線に沿った断面図であり、図 5は図 3に示す加工対象物 1 の V— V線に沿った断面図であり、図 6は切断された加工対象物 1の平面図である

【0 0 3 3】図 1及び図 2に示すように、加工対象物 1の表面 3には、加工対象物 1を切断すべき所望の切断予定ライン 5がある。切断予定ライン 5は直線状に延びた仮想線である（加工対象物 1に実際に線を引いて切断予定ライン 5としてもよい）。本実施形態に係るレーザ加工は、多光子吸収が生じる条件で加工対象物 1の内部に集光点 Pを合わせてレーザ光 Lを加工対象物 1に照射して改質領域 7を形成する。なお、集光点とはレーザ光 Lが集光した箇所のことである。【0 0 3 4】レーザ光 Lを切断予定ライン 5に沿って（すなわち矢印 A方向に沿って）相対的に移動させることにより、集光点 Pを切断予定ライン 5に沿って移動させる。これにより、図 3〜図 5に示すように改質領域 7が切断予定ライン 5に沿って加工対象物 1の内部にのみ形成され、この改質領域 7でもって切断予定部 8が形成される。本実施形態に係るレーザ加工方法は、加工対象物 1がレーザ光 Lを吸収することにより加工対象物 1を発熱させて改質領域 7を形成するのではない。加工対象物 1にレーザ光 Lを透過させ加工対象物 1の内部に多光子吸収を発生させて改質領域 7を形成している。よって、加工対象物 1の表面 3ではレーザ光 Lがほとんど吸収されないので、加工対象物 1の表面 3が溶融することはない。

【0 0 3 5】加工対象物 1の切断において、切断する箇所に起点があると加工対象物 1はその起点から割れるので、図 6に示すように比較的小さな力で加工対象物 1を切断することができる。よって、加工対象物 1の表面 3に不必要な割れを発生させることなく加工対象物 1の切断が可能となる。

【0 0 3 6】なお、切断予定部を起点とした加工対象物の切断には、次の 2通りが考えられる。 1つは、切断予定部形成後、加工対象物に人為的な力が印加されることにより、切断予定部を起点として加工対象物が割れ、加工対象物が切断される場合である。これは、例えば加工対象物の厚さが大きい場合の切断である。人為的な力が印加されるとは、例えば、加工対象物の切断予定部に沿って加工対象物に曲げ応力やせん断応力を加えたり、加工対象物に温度差を与えることにより熱応力を発生させたりすることである。他の 1つは、切断予定部を形成することにより、切断予定部を起点として加工対象物の断面方向（厚さ方向）に向かつて自然に割れ、結果的に加工対象物が切断される場合である。これは、例えば加工対象物の厚さが小さい場合には、 1列の改質領域により切断予定部が形成されることで可能となり、加工対象物の厚さが大きい場合には、厚さ方向に複数列形成された改質領域により切断予定部が形成されることで可能となる。なお、この自然に割れる場合も、切断する箇所において、切断予定部が形成されていない部位に対応する部分の表面上にまで割れが先走ることがなく、切断予定部を形成した部位に対応する部分のみを割断することができるので、割断を制御よくすることができる。近年、シリコンウェハ等の加工対象物の厚さは薄くなる傾向にあるので、このような制御性のよい割断方法は大変有効である。

【0 0 3 7】さて、本実施形態において多光子吸収により形成される改質領域としては、次の（1 ) 〜（3 ) がある。

【0 0 3 8】（1 ) 改質領域が 1つ又は複数のクラックを含むクラック領域の場口

加工対象物（例えばガラスや L i T a 0 ₃からなる圧電材料）の内部に集光点を合わせて、集光点における電界強度が 1 X 1 0 ⁸ (W/ c m ² ) 以上で且つパルス幅が 1 μ s以下の条件でレーザ光を照射する。このパ^/ス幅の大きさは、多光子吸収を生じさせつつ加工対象物の表面に余計なダメージを与えずに、加工対象物の内部にのみクラック領域を形成できる条件である。これにより、加工対象物の内部には多光子吸収による光学的損傷という現象が発生する。この光学的損傷により加工対象物の内部に熱ひずみが誘起され、これにより加工対象物の内部にクラック領域が形成される。電界強度の上限値としては、例えば 1 X 1 0 ^{1 2} (W / c m ² ) である。パルス幅は例えば 1 n s〜2 0 0 n sが好ましい。なお、多光子吸収によるクラック領域の形成は、例えば、第 45回レーザ熱加工研究会論文集（1 998年. 1 2月）の第 23頁〜第 28頁の「固体レーザー高調波によるガラス基板の内部マーキング」に記載されている。

【0039】本発明者は、電界強度とクラックの大きさとの関係を実験により求めた。実験条件は次ぎの通りである。

(A) 加工対象物：パイレックス（登録商標）ガラス（厚さ 700 /xm)

(B) レーザ

光源：半導体レーザ励起 Nd ： Y AGレーザ

波長： 1064 n m

レーザ光スポット断面積： 3. 14X 10— ⁸ cm²

発振形態： Qスィツチパルス

繰り返し周波数： 100 kHz

ノヽ⁰ルス幅： 30 n s

出力：出力 < lm J/パルス

レーザ光品質： T EM₀₀

偏光特性：直線偏光

(C) 集光用レンズ

レーザ光波長に対する透過率： 6 0パーセント

(D) 加工対象物が載置される載置台の移動速度： 10 Ommノ秒

【0 040】なお、レーザ光品質が TEMQOとは、集光性が高くレーザ光の波長程度まで集光可能を意味する。

【0 04 1】図 7は上記実験の結果を示すグラフである。横軸はピークパワー密度であり、レーザ光がパルスレーザ光なので電界強度はピークパワー密度で表される。縦軸は 1パルスのレーザ光により加工対象物の内部に形成されたクラック部分（クラックスポット）の大きさを示している。クラックスポットが集まりクラック領域となる。クラックスポットの大きさは、クラックスポットの形状のうち最大の長さとなる部分の大きさである。グラフ中の黒丸で示すデータは集光用レンズ（C ) の倍率が 1 0 0倍、開口数（N A) が 0 . 8 0の場合である。一方、グラフ中の白丸で示すデータは集光用レンズ（C ) の倍率が 5 0倍、開口数 (N A) が 0 . 5 5の場合である。ピークパワー密度が 1 0 ^{1 1} (W/ c m ² ) 程度から加工対象物の内部にクラックスポットが発生し、ピークパワー密度が大きくなるに従いクラックスポットも大きくなることが分かる。

【0 0 4 2】次に、本実施形態に係るレーザ加工において、クラック領域形成による加工対象物の切断のメカニズムについて図 8〜図 1 1を用いて説明する。図 8に示すように、多光子吸収が生じる条件で加工対象物 1の内部に集光点 Pを合わせてレーザ光 Lを加工対象物 1に照射して切断予定ラインに沿って内部にクラック領域 9を形成する。クラック領域 9は 1つ又は複数のクラックを含む領域である。このクラック領域 9でもって切断予定部が形成される。図 9に示すようにクラック領域 9を起点として（すなわち、切断予定部を起点として）クラックがさらに成長し、図 1 0に示すようにクラックが加工対象物 1の表面 3と裏面 1 7に到達し、図 1 1に示すように加工対象物 1が割れることにより加工対象物 1 が切断される。加工対象物の表面と裏面に到達するクラックは自然に成長する場合もあるし、加工対象物に力が印加されることにより成長する場合もある。【0 0 4 3】（ 2 ) 改質領域が溶融処理領域の場合

加工対象物（例えばシリコンのような半導体材料）の内部に集光点を合わせて、集光点における電界強度が 1 X 1 0 ⁸ (W/ c m ² ) 以上で且つパルス幅が 1 μ s以下の条件でレーザ光を照射する。これにより加工対象物の内部は多光子吸収によって局所的に加熱される。この加熱により加工対象物の内部に溶融処理領域が形成される。溶融処理領域とは一且溶融後再固化した領域や、まさに溶融状態の領域や、溶融状態から再固化する状態の領域であり、相変化した領域や結晶構造が変化した領域ということもできる。また、溶融処理領域とは単結晶構造、非晶質構造、多結晶構造において、ある構造が別の構造に変化した領域ということもできる。つまり、例えば、単結晶構造から非晶質構造に変化した領域、単結晶構造から多結晶構造に変化した領域、単結晶構造から非晶質構造及び多結晶構造を含む構造に変化した領域を意味する。加工対象物がシリコン単結晶構造の場合、溶融処理領域は例えば非晶質シリコン構造である。電界強度の上限値としては、例えば 1 X 1 0^{1 2} (W/c m²) である。パルス幅は例えば 1 n s〜2 00 n sが好ましい。

【0 044】本発明者は、シリコンウェハの内部で溶融処理領域が形成されることを実験により確認した。実験条件は次の通りである。

(A) 加工対象物：シリコンウェハ（厚さ 3 5 0 μ m、外径 4インチ）

(B) レーザ

光源：半導体レーザ励起 N d ： Y AGレーザ

波長： 1 0 6 4 n m

レーザ光スポット断面積： 3. 1 4 X 1 0—⁸ c m²

発振形態： Qスィツチパルス

繰り返し周波数： 1 0 0 k H z

パルス幅 : 3 0 n s

出力： 20 μ J /パルス

レーザ光品質： TEM₀₀

偏光特性：直線偏光

(C) 集光用レンズ

倍率： 5 0倍

N. A. : 0. 5 5

レーザ光波長に対する透過率： 6 0パーセント

(D) 加工対象物が載置される載置台の移動速度： 1 0 Omm/秒

【0 04 5】図 1 2は、上記条件でのレーザ加工により切断されたシリコンゥェハの一部における断面の写真を表した図である。シリコンウェハ 1 1の内部に溶融処理領域 1 3が形成されている。なお、上記条件により形成された溶融処理領域 1 3の厚さ方向の大きさは 1 0 0 μ πι程度である。

【0 0 4 6】溶融処理領域 1 3が多光子吸収により形成されたことを説明する。図 1 3は、レーザ光の波長とシリコン基板の内部の透過率との関係を示すグラフである。ただし、シリコン基板の表面側と裏面側それぞれの反射成分を除去し、内部のみの透過率を示している。シリコン基板の厚さ tが 5 0 _μ πι、 1 0 0 μ m、 2 0 0 μ 5 0 0 m、 1 0 0 0 / mの各々について上記関係を示した。

【0 0 4 7】例えば、 N d ： Y A Gレーザの波長である 1 0 6 4 n mにおいて、シリコン基板の厚さが 5 0 0 /x m以下の場合、シリコン基板の内部ではレーザ光が 8 0 %以上透過することが分かる。図 1 2に示すシリコンウェハ 1 1の厚さは 3 5 0 μ πιであるので、多光子吸収による溶融処理領域 1 3はシリコンウェハの中心付近、つまり表面から 1 7 5 /z mの部分に形成される。この場合の透過率は、厚さ 2 0 0 / mのシリコンウェハを参考にすると、 9 0 %以上なので、レーザ光がシリコンウェハ 1 1の内部で吸収されるのは僅かであり、ほとんどが透過する。このことは、シリコンウェハ 1 1の内部でレーザ光が吸収されて、溶融処理領域 1 3がシリコンウェハ 1 1の内部に形成（つまりレーザ光による通常の加熱で溶融処理領域が形成）されたものではなく、溶融処理領域 1 3が多光子吸収により形成されたことを意味する。多光子吸収による溶融処理領域の形成は、例えば、溶接学会全国大会講演概要第 6 6集（2 0 0 0年 4月）の第 7 2頁〜第 7 3頁の「ピコ秒パルスレーザによるシリコンの加工特性評価」に記載されている

【0 0 4 8】なお、シリコンウェハは、溶融処理領域でもって形成される切断予定部を起点として断面方向に向かって割れを発生させ、その割れがシリコンゥェハの表面と裏面とに到達することにより、結果的に切断される。シリコンゥェハの表面と裏面に到達するこの割れは自然に成長する場合もあるし、シリコンゥェハに力が印加されることにより成長する場合もある。なお、切断予定部からシリコンウェハの表面と裏面とに割れが自然に成長する場合には、切断予定部を形成する溶融処理領域が溶融している状態から割れが成長する場合と、切断予定部を形成する溶融処理領域が溶融している状態から再固化する際に割れが成長する場合とのいずれもある。ただし、どちらの場合も溶融処理領域はシリコンウェハの内部のみに形成され、切断後の切断面には、図 1 2のように内部にのみ溶融処理領域が形成されている。加工対象物の内部に溶融処理領域でもって切断予定部を形成すると、割断時、切断予定部ラインから外れた不必要な割れが生じにくいので、割断制御が容易となる。

【0 0 4 9】（ 3 ) 改質領域が屈折率変化領域の場合

加工対象物（例えばガラス）の内部に集光点を合わせて、集光点における電界強度が 1 X 1 0 ⁸ (W/ c m ² ) 以上で且つパルス幅が 1 n s以下の条件でレーザ光を照射する。パルス幅を極めて短くして、多光子吸収を加工対象物の内部に起こさせると、多光子吸収によるエネルギーが熱エネルギーに転化せずに、加工対象物の内部にはイオン価数変化、結晶化又は分極配向等の永続的な構造変化が誘起されて屈折率変化領域が形成される。電界強度の上限値としては、例えば I X 1 0 ^{1 2} (W/ c m ² ) である。パルス幅は例えば 1 n s以下が好ましく、 l p s 以下がさらに好ましい。多光子吸収による屈折率変化領域の形成は、例えば、第 4 2回レーザ熱加工研究会論文集（1 9 9 7年. 1 1月）の第 1 0 5頁〜第 1 1 1頁の「フェムト秒レーザー照射によるガラス内部への光誘起構造形成」に記載されている。

【0 0 5 0】次に、本実施形態に係るレーザ加工装置について、図 1 4及び図 1 5を参照して説明する。

【0 0 5 1】図 1 4に示すように、レーザ加工装置 2 0は、ウェハ状の加工対象物 1の内部に集光点 P 1を合わせて加工用レーザ光 L 1を照射することで、加ェ対象物 1の内部に多光子吸収による改質領域 7を形成し、この改質領域 7でもつて、加工対象物 1の表面 3に沿って延在する切断予定部 8を形成する装置である。ここで、、加工対象物 1はシリコンウェハ等の半導体ウェハであり、改質領域 7は溶融処理領域である。

【0 0 5 2】このレーザ加工装置 2 0は、加工対象物 1が載置されるステージ 2 1を有しており、このステージ 2 1は、上下方向を Z軸方向として X軸方向、 Y軸方向、 Z軸方向の各方向に移動可能となっている。ステージ 2 1の上方には

、加工用レーザ光 L 1を発生するレーザ光源 2 2等を収容した筐体 2 3が配置されている。このレーザ光源 2 2は、例えば N d ： YA Gレーザであり、真下に位置するステージ 2 1上の加工対象物 1に向けてパルス幅 1 μ s以下のパルスレーザ光である加工用レーザ光 L 1を出射する。

【0 0 5 3】筐体 2 3の下端面には電動レボルバ 2 4が取り付けられており、この電動レボルバ 2 4には、加工対象物 1を観察するための観察用対物レンズ 2 6と、加工用レーザ光 L 1を集光するための加工用対物レンズ 2 7とが装着されている。各対物レンズ 2 6， 2 7の光軸は、電動レボルバ 2 4の回転によって加ェ用レーザ光 L 1の光軸に一致させられる。なお、加工用対物レンズ 2 7と電動レポルバ 2 4との間には、ピエゾ素子を用いたァクチユエータ 2 8が介在されており、このァクチユエータ 2 8によって加工用対物レンズ 2 7の位置が Ζ軸方向 (上下方向）に微調整される。

【0 0 5 4】図 1 5に示すように、加工用対物レンズ 2 7は円筒形状のレンズホルダ 2 9を有し、このレンズホルダ 2 9は、その内部において複数のレンズを組み合わせてなる開口数「0 . 8 0」の集光レンズ 3 1を保持している。そして、レンズホルダ 2 9の上端部には、集光レンズ 3 1に対する加工用レーザ光 L 1 の入射瞳として第 1の光通過孔 3 2が形成され、レンズホルダ 2 9の下端部には加工用レーザ光 L 1の出射開口 3 3が形成されている。このように構成された加ェ用対物レンズ 2 7によって加工用レーザ光 L 1が集光され、集光レンズ 3 1による集光点 Ρ 1での加工用レーザ光 L 1のピークパワー密度は 1 X 1 0 ⁸ (W/ c m ² ) 以上となる。【0 0 5 5】また、筐体 2 3内における加工用レーザ光 L 1の光軸上には、図 1 4に示すように、レーザ光源 2 2で発生したレーザ光 L 1のビームサイズを拡大するビームエキスパンダ 3 4と、レーザ光 L 1の出力や偏光を調整するレーザ光調整光学系 3 6と、レーザ光 L 1の通過又は遮断を行う電磁シャッタ 3 7と、レーザ光 L 1のビームサイズを絞る絞り部材 3 8とが上から下にこの順序で配置されている。なお、ビームエキスパンダ 3 4は、略平行光としてレーザ光 L 1を出射する。

【0 0 5 6】図 1 5に示すように、絞り部材 3 8は、加工用対物レンズ 2 7の第 1の光通過孔 3 2の上方に位置して筐体 2 3に取り付けられており、加工用レ一ザ光 L 1の光軸上においてこのレーザ光 L 1を絞って通過させるアパーチャとしての第 2の光通過孔 3 9を有している。この第 2の光通過孔 3 9は、加工用対物レンズ 2 7の第 1の光通過孔 3 2と同径に形成されており、第 2の光通過孔 3 9の中心軸線は、絞り部材 3 8に設けられた調節ネジ 3 5によって第 1の光通過孔 3 2の中心軸線に正確に一致させることができる。したがって、ビームエキスパンダ 3 4によりビームサイズを拡大された加工用レーザ光 L 1は、絞り部材 3 8によって第 2の光通過孔 3 9より大きいレーザ光 L 1の外周部分が力ットされ、これにより、第 2の光通過孔 3 9を通過した加工用レーザ光 L 1の径は、加工用対物レンズ 2 7の第 1の光通過孔 3 2の径と同等になる。なお、ビームエキスパンダ 3 4から出射されたレーザ光 L 1が完全な平行光ではなく、レーザ光 L 1 が若干拡がるような略平行光である場合には、レーザ光 L 1の拡がり分を考慮して、第 1の光通過孔 3 2の周囲部分に入射するレーザ光 L 1がほとんどなくなるように第 2の光通過孔 3 9の径を第 1の光通過孔 3 2の径より小さくすればよい

【0 0 5 7】さらに、レーザ加工装置 2 0は、図 1 4に示すように、加工用対物レンズ 2 7と加工対象物 1の表面 3との距離をレーザ加工中常に一定に保つベく、測距用レーザ光を発生するレーザダイオード等の測距用光源 4 1と、フォトダイォードを 4等分してなる 4分割位置検出素子 4 2とを筐体 2 3内に有している。

【0 0 5 8】すなわち、測距用光源 4 1から出射された測距用レーザ光は、ピンホール 4 3、ビームエキスパンダ 4 4を順次通過した後、ミラー 4 6、ハーフミラー 4 7により順次反射されて、電磁シャツタ 3 7と絞り部材 3 8との間に配置されたダイクロイツクミラー 4 8に導かれる。このダイクロイツクミラー 4 8 により反射された測距用レーザ光は、加工用レーザ光 L 1の光軸上を下方に向かつて進行し、絞り部材 3 8の第 2の光通過孔 3 9を通過した後、加工用対物レンズ 2 7の集光レンズ 3 1により集光されて加工対象物 1に照射される。なお、加ェ用レーザ光 L 1はダイクロイツクミラー 4 8を透過する。

【0 0 5 9】そして、加工対象物 1の表面 3で反射された測距用レーザ光の反射光は、加工用対物レンズ 2 7の集光レンズ 3 1に再入射して加工用レーザ光 L 1の光軸上を上方に向かって進行し、絞り部材 3 8の第 2の光通過孔 3 9を通過した後、ダイクロイツクミラー 4 8により反射される。このダイクロイツクミラ一 4 8により反射された測距用レーザ光の反射光は、ハーフミラー 4 7を通過した後、シリンドリカルレンズと平凸レンズとからなる整形光学系 4 9により集光されて 4分割位置検出素子 4 2上に照射される。

【0 0 6 0】この 4分割位置検出素子 4 2上における測距用レーザ光の反射光の集光像パターンは、加工用対物レンズ 2 7と加工対象物 1の表面 3との距離に応じて変化する。このレーザ加工装置 2 0では、加工用対物レンズ 2 7と加工対象物 1の表面 3との距離がレーザ加工中常に一定となるように、 4分割位置検出素子 4 2上の集光像パターンに基づいてァクチユエータ 2 8をフィードバック制御し、加工用対物レンズ 2 7の位置を上下方向に微調整する。

【0 0 6 1】さらに、レーザ加工装置 2 0は、ステージ 2 1上に載置された加ェ対象物 1を観察すべく、観察用可視光を発生する観察用光源 5 1を筐体 2 3外に有し、 C C Dカメラ 5 2を筐体 2 3内に有している。【0 0 6 2】すなわち、観察用光源 5 1で発せられた観察用可視光は、光ファィバからなるライトガイド 5 3により筐体 2 3内に導かれ、視野絞り 5 4、開口絞り 5 6、ダイクロイツクミラー 5 7等を順次通過した後、絞り部材 3 8と加工用対物レンズ 2 7の第 1の光通過孔 3 2と間に配置されたダイクロイックミラー 5 8により反射される。反射された観察用可視光は、加工用レーザ光 L 1の光軸上を下方に向かって進行し、電動レボルバ 2 4の回転によって加工用レーザ光 L 1の光軸上に配置された観察用対物レンズ 2 6を通過して加工対象物 1に照射される。なお、加工用レーザ光 L l、測距用レーザ光及びその反射光はダイクロイックミラー 5 8を透過する。

【0 0 6 3】そして、加工対象物 1の表面 3で反射された観察用可視光の反射光は、観察用対物レンズ² 6内に再入射して加工用レーザ光 L 1の光軸上を上方に向かって進行し、ダイクロイツクミラー 5 8により反射される。このダイク口イツクミラー 5 8により反射された反射光は、ダイクロイツクミラー 5 7により更に反射されて、フィルタ 5 9、結像レンズ 6 1、リレーレンズ 6 2を順次通過し、 C C Dカメラ 5 2に入射することになる。

【0 0 6 4】この C C Dカメラ 5 2により撮像された撮像データは全体制御部 6 3に取り込まれ、この全体制御部 6 3によって T Vモニタ 6 4に加工対象物 1 の表面 3等の画像が映し出される。なお、全体制御部 6 3は、各種処理を実行すると共に、ステージ 2 1の移動、電磁レボルバ 2 4の回転、電磁シャツタ 3 7の開閉、 C C Dカメラ 5 2による撮像等の他、レーザ加工装置 2 0の全体の動作を制御するものである。

【0 0 6 5】次に、上述したレーザ加工装置 2 0によるレーザカ卩工手順について説明する。まず、ステージ 2 1上に加工対象物 1を載置する。続いて、加工対象物 1の改質領域 7の形成開始位置と加工用レーザ光 L 1の集光点 P 1とが一致するようにステージ 2 1を移動させる。なお、このときの加工用対物レンズ 2 7 と加工対象物 1の表面 3との距離は、加工対処物 1の厚さや屈折率に基づいて決定することができる。

【0 0 6 6】続いて、レーザ光源 2 2から加工用レーザ光 L 1を加工対象物 1 に向けて出射させる。このとき、加工用レーザ光 L 1の集光点 P 1は、加工対象物 1の表面 3から所定距離内側に位置しているので、改質領域 7は加工対象物 1 の内部に形成される。そして、切断すべき所望の切断予定ラインに沿うようにステージ 2 1を X軸方向や Y軸方向に移動させて、加工対象物 1の表面 3に沿って延在する切断予定部 8を改質領域 7により形成する。

【0 0 6 7】この切断予定部 8の形成中は、 4分割位置検出素子 4 2上における測距用レーザ光の反射光の集光像パターンに基づいて、加工用対物レンズ 2 7 と加工対象物 1の表面 3との距離が一定となるように、ァクチユエータ 2 8によつて加工用対物レンズ 2 7の位置が上下方向に微調整される。そのため、加工対象物 1の表面 3に面振れがあったり、ステージ 2 1が振動したりしても、加工用対物レンズ 2 7と加工対象物 1の表面 3との距離は一定に保たれることになる。したがって、加工対象物 1の表面 3から所定距離内側に精度良く切断予定部 8を形成することができる。

【0 0 6 8】以上説明したようにレーザ加工装置 2 0おいては、ビームエキスパンダ 3 4とレンズホルダ 2 9の第 1の光通過孔 3 2とを結ぶ加工用レーザ光 L 1の光路上に、第 1の光通過孔 3 2と同径の.第 2の光通過孔 3 9を有する絞り部材 3 8が配置されている。そのため、ビームエキスパンダ 3 4によりビームサイズを拡大された加工用レーザ光 L 1は、絞り部材 3 8によって第 2の光通過孔 3 9より大きいレーザ光 L 1の外周部分がカットされ、これにより、第 2の光通過孔 3 9を通過した加工用レーザ光 L 1の径は、レンズホルダ 2 9の第 1の光通過孔 3 2の径と略同等になる。したがって、第 1の光通過孔 3 2の周囲部分によるレーザ光 L 1のカツト量をほとんどなくすことができ、加工用レーザ光 L 1の照射によるレンズホルダ 2 9の加熱を防止することが可能になる。しかも、絞り部材 3 8はレンズホルダ 2 9から離間しているため、第 2の光通過孔 3 9の周囲部分で力ットされたレーザ光 L 1によって絞り部材 3 8が加熱されても、絞り部材 3 8からレンズホルダ 2 9への熱伝達が防止される。よって、レーザ加工中におけるレンズホルダ 2 9の加熱を主原因とした加工用レーザ光 L 1の集光点 P 1の位置変動を小さく抑えることができ、加工対象物 1の内部における所定の位置に精度良く改質領域 7を形成することが可能になる。

【0 0 6 9】図 1 6は、レーザ加工開始からの経過時間とレンズホルダの上昇温度との関係を示すグラフである。このグラフに示されるように、レーザ加工装置 2 0においては、絞り部材 3 9を設けることによって、絞り部材 3 9を設けなかった場合に比べ、レーザ加工開始から 3 0分の経過後におけるレンズホルダ 2 9の上昇温度を 1 °Cも抑えることができる。

【0 0 7 0】また、レーザ加工装置 2 0においては、加工対象物 1の内部に多光子吸収を起こさせるために、集光点 P 1での加工用レーザ光 L 1のピークパヮ一密度を 1 X 1 0 ⁸ (W/ c m ²) 以上というように高くする必要があり、また、加工対象物 1がウェハ状であるがために多光子吸収により発生する改質領域 7を微小なものにする必要がある。このような改質領域 7を形成するためには、例えば「0 . 8 0」といった開口数の大きい集光レンズ 3 1を用いる必要があり、そのため、集光レンズ 3 1の入射瞳径、すなわち第 1の光通過孔 3 2の径を大きくする必要がある。このレーザ加工装置 2 0においては、ビームエキスパンダ 3 4 を設けることで、レーザ光源 2 2で発生した加工用レーザ光 L 1のビームサイズを、大型化された第 1の光通過孔 3 2の径に対応可能となるように十分に大きくすることができる。

【0 0 7 1】本発明に係るレーザ加工装置は上記実施形態に限定されない。例えば、絞り部材 3 8の第 2の光通過孔 3 9は、レンズホルダ 2 9の第 1の光通過孔 3 2の径と同径であるものに限らず、ビームエキスパンダ 3 4によりビームサィズを拡大された加工用レーザ光 L 1を絞って通過させるものであれば、第 1の光通過孔 3 2の径より大きくてもよい。この場合にも、ビームエキスパンダ 3 4 により拡大された加工用レーザ光 L 1を第 1の光通過孔 3 2に向けて直接照射させる場合に比べ、第 1の光通過孔 3 2の周囲部分によるレーザ光 L 1のカツト量を減少させることができ、カットされたレーザ光 L 1によるレンズホルダ 2 9の加熱を抑えることが可能になる。

【0 0 7 2】また、上記実施形態は、ビームエキスパンダ 3 4から出射されたレーザ光 L 1が略平行光である場合であつたが、発散光や集束光であってもよい

【0 0 7 3】まず、ビームエキスパンダ 3 4から出射されたレーザ光 L 1が発散光である場合について説明する。なお、レーザ光源 2 2は、ビーム径 ψ ₀、発散角度 2 0。でレーザ光 L 1を出射し、ビームエキスパンダ 3 4は、倍率 Μでレ一ザ光 L 1のビームサイズを拡大し、発散角度 2 Θ iでレーザ光 L 1を出射するものとする。また、図 1 7に示すように、レーザ光源 2 2の出射部 2 2 aとビームエキスパンダ 3 4の入射部 3 4 a との距離を dいビームエキスパンダ 3 4の出射部 3 4 bと第 2の光通過孔 3 9の入射側開口 3 9 a との距離を d ₂、第 2の光通過孔 3 9の入射側開口 3 9 aと第 1の光通過孔 3 2の入射側開口 3 2 aとの距離を d ₃とする。

【0 0 7 4】このとき、ビームエキスパンダ 3 4の入射部 3 4 aでのレーザ光 L 1のビーム径は「φ。+ 2 d tane。」であるから、ビームエキスパンダ 34 の出射部 3 4 bでのレーザ光 L 1のビーム径は、次式（1 ) で表される。

1 =Μ (φ 0 + 2 d！ -tan0₀) … （1)

【0 0 7 5】ここで、ビームエキスパンダ 3 4が無いと仮定した場合、ビームエキスパンダ 3 4の出射部 3 4 bの位置でビーム径 φい発散角度 2 0 となるレ一ザ光 L 1を出射する疑似点光源位置 Qとビームエキスパンダ 34の出射部 3 4 bとの距離 d ₄は、次式（2) で表される。

d ₄= φ _Ύ/ ( 2 -tan0！) … (2)

【0 0 7 6】そして、疑似点光源位置 Qから発散角度 2 Θ でレーザ光 L 1が出射されると仮定した場合、疑似点光源位置 Qから距離「d ₄+ d ₂+ d ₃」の位置にある第 1の光通過孔 3 2の入射側開口 3 2 aに入る光線角度 2 Θ _Lは、第 1 の光通過孔 3 2の径をしとすると、次式（3) で表される。

2 Θ _L- 2 -tan^{- 1} { _L/ 2 (d ₄+ d ₂+ d ₃) } … ( 3)

【0 0 7 7】したがって、第 2の光通過孔 3 9の径を <i> _sとすると、光線角度

2 Θ _L以下のレーザ光 L 1しか通さないように第 2の光通過孔 3 9の径 φ _sを次式（4) で定義すれば、第 1の光通過孔 3 2の周囲部分に入射するレーザ光 L 1 をほとんどなくすことができる。

2 (d ₄+ d ₂) tan Θ _L≥ φ _s'" (4)

【00 7 8】上記式（1) 〜式（4) より φい d ₄， 6しを消去すると、第 1 の光通過孔 3 2の径 ψ _L及び第 2の光通過孔 3 9の径 φ _sは、 φ_ι{Μ( ₀ + 2d_x tan0_o) + 2d₂ tan (9, } _>^

Μ(φ₀ + 2d、 tan θ₀) + 2(d₇ + d₃ ) tan θ、 ― の関係を満たすことになる。

【0 0 7 9】以上のように、ビームエキスパンダ 3 4から出射されたレーザ光 L 1が発散光である場合には、第 1の光通過孔 3 2の径 φ _Lと第 2の光通過孔 3

9の径 ₅とが上記関係を満たすことで、第 1の光通過孔 3 2の周囲部分に入射するレーザ光 L 1をほとんどなくすことができる。したがって、第 1の光通過孔

3 2の周囲部分によるレーザ光 L 1の力ット量をほとんどなくし、レンズホルダ 2 9の加熱をより一層抑えることが可能になる。

【0 0 8 0】次に、ビームエキスパンダ 3 4から出射されたレーザ光 L 1が集束光である場合について説明する。なお、レーザ光源 2 2は、ビーム径 φ ₀、発散角度 2 0。でレーザ光 L 1を出射し、ビームエキスパンダ 3 4は、倍率 Μでレ一ザ光 L 1のビームサイズを拡大し、集束角度 2 Θ iでレーザ光 L 1を出射するものとする。また、図 1 8に示すように、レーザ光源 2 2の出射部 2 2 aとビームエキスパンダ 3 4の入射部 3 4 aとの距離を dいビームエキスパンダ 3 4の出射部 3 4 bと第 2の光通過孔 3 9の入射側開口 3 9 aとの距離を d ₂、第 2の光通過孔 39の入射側開口 39 aと第 1の光通過孔 32の入射側開口 32 aとの距離を d₃とする。

【0081】このとき、ビームエキスパンダ 34の入射部 34 aでのレーザ光 L 1のビーム径は「φ。+ 2 d tane。j であるから、ビームエキスパンダ 34 の出射部 34 bでのレーザ光 L 1のビーム径 iは、次式（5) で表される。

!=Μ (φ 0 + 2 d !-tane ₀) … （5)

【0082】ここで、ビームエキスパンダ 34の出射部 34 bの位置でビーム径集束角度 2 Θ iとなるレーザ光 L 1が集光すると仮定した場合、疑似集光点位置 Rとビームエキスパンダ 34の出射部 34 bとの距離 d ₅は、次式（6) で表される。

d ₅= φノ (2 -tan0 J … (6)

【0 0 8 3】そして、疑似集光点位置 Rに集束角度 2 0 で集光されるレーザ光 L 1のうち、疑似集光点位置 Rから距離「d₅— (d₂+d₃) 」の位置にある第 1の光通過孔 3 2の入射側開口 3 2 aに入る光線角度 2 0 _Lは、第 1の光通過孔 32の径をとすると、次式（7) で表される。

2 Θ _L= 2 -tan"¹ [<i)_L/2 { d ₅- (d₂+d₃) } ] … (7)

【0084】したがって、第 2の光通過孔 39の径を φ₅とすると、光線角度 2 Θし以下のレーザ光 L 1しか通さないように第 2の光通過孔 39の径 ψ _sを次式（8) で定義すれば、第 1の光通過孔 32の周囲部分に入射するレーザ光 L 1 をほとんどなくすことができる。

φ _L+ 2 d 3 - tan Θ _L≥ φ ₅··· ( 8 )

【008 5】上記式（5) 〜式（8) より φい d ₅, 0 _Lを消去すると、第 1 の光通過孔 32の径 φ _L及び第 2の光通過孔 39の径 φ _sは、

J>L ^ ( ο + ^2d\ tan θ₀ ) - 2d₂ tan θ_χ \ > ^

Μ{φ₀ + 2ά tan θ₀)- 2(d₂ +d₃)tan0_l ~ ^s の関係を満たすことになる。

【0 0 8 6】以上のように、ビームエキスパンダ 3 4から出射されたレーザ光 L 1が集束光である場合には、第 1の光通過孔 3 2の径と第 2の光通過孔 3 9の径 ₅とが上記関係を満たすことで、第 1の光通過孔 3 2の周囲部分に入射するレーザ光 L 1をほとんどなくすことができる。したがって、第 1の光通過孔 3 2の周囲部分によるレーザ光 L 1の力ット量をほとんどなくし、レンズホルダ 2 9の加熱をより一層抑えることが可能になる。

産業上の利用可能性

【0 0 8 7】以上説明したように本発明に係るレーザ加工装置によれば、レーザ加工中におけるレンズホルダの加熱を主原因としたレーザ光の集光点の位置変動を小さく抑えることができ、ウェハ状の加工対象物の内部における所定の位置に精度良く改質領域を形成することが可能になる。

Claims

言青求の範囲

1 . ウェハ状の加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射し、前記加ェ対象物の内部に多光子吸収による改質領域を形成するレーザ加工装置であってレーザ光源から出射されたレーザ光のビームサイズを拡大するビームエキスパンダと、

前記ビームエキスパンダを介して入射したレーザ光を前記加工対象物の内部に集光する集光レンズと、

前記集光レンズを保持すると共に、前記集光レンズにレーザ光を入射させる第 1の光通過孔を有するレンズホルダとを備え、

前記ビームエキスパンダと前記第 1の光通過孔とを結ぶレーザ光の光路上には、レーザ光を絞って通過させる第 2の光通過孔を有する絞り部材が設けられ、その絞り部材は前記レンズホルダから離間していることを特徴とするレーザ加工装置。

2 . 前記ビームエキスパンダから出射されたレーザ光が略平行光である場合、前記第 2の光通過孔の径は前記第 1の光通過孔の径以下であることを特徴とする請求の範囲第 1項記載のレーザ加工装置。

3 . 前記レーザ光源が、ビーム径 ψ ₀、発散角度 2 Θ。でレーザ光を出射し、前記ビームエキスパンダが、倍率 Μでレーザ光のビームサイズを拡大し、発散角度 2 Θ iでレーザ光を出射する場合、

前記レーザ光源の出射部と前記ビームエキスパンダの入射部との距離を d i、前記ビームエキスパンダの出射部と前記第 2の光通過孔の入射側開口との距離を d ₂、前記第 2の光通過孔の入射側開口と前記第 1の光通過孔の入射側開口との距離を d ₃とし、

前記第 1の光通過孔の径を Φい前記第 2の光通過孔の径を φ ₅とすると、刖記 Φ L及び育記 Φ sは、 (k ( Ο + 2d, tan θ₀ ) + 2d₂ tan^ }

Μ{ _ΰ + 2d, tan θ₀ ) + 2(d₂ + d₃ ) tan θ、 ― ^s の関係を満たすことを特徴とする請求の範囲第 1項記載のレーザ加工装置。

4. 前記レーザ光源が、ビーム径 Φ。、発散角度 26。でレーザ光を出射し、前記ビームエキスパンダが、倍率 Mでレーザ光のビームサイズを拡大し、集束角度 2 Θ iでレーザ光を出射する場合、

前記レーザ光源の出射部と前記ビームエキスパンダの入射部との距離を d ,、前記ビームエキスパンダの出射部と前記第 2の光通過孔の入射側開口との距離を d ₂、前記第 2の光通過孔の入射側開口と前記第 1の光通過孔の入射側開口との距離を d₃とし、

前記第 1の光通過孔の径を Φい前記第 2の光通過孔の径を Ψ _sとすると、 mi id Φ _LRt i]S0 Φ _siま、

Ι_ Μ( ₀ + 2d_x tan6>。)— 2d₂ tan } 〉 ,

Μ(φ₀ + 2d_x tan (9₀ ) _ 2 d₂ +d₃) tan θ_ι ^s の関係を満たすことを特徴とする請求の範囲第 1項記載のレ一ザ加ェ装置。