JP2010207879A - Laser beam machining method and laser beam machining apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は被加工物に合わせた調整が容易で迅速な加工を行えるレーザ加工方法およびレーザ加工装置を提供することを目的とする。
【解決手段】レーザ光源からレーザ光を出力するステップと、前記出力したレーザ光を複数に分割するステップと、前記分割したレーザ光が被加工物上に照射されたときの各レーザ光の間隔を決めるステップと、間隔を決めたレーザ光を被加工物の所定位置に照射するステップを有するものである。より、具体的は、分割したレーザ光が被加工物上に照射されたときの各レーザ光の間隔を決めるステップとして、ミラー角度を変えたり、プリズムを移動させたり、回折光学素子を回転させたり、音響光学素子の駆動周波数を変えたり、ビームスプリッタを移動したりするものである。
【選択図】図1An object of the present invention is to provide a laser processing method and a laser processing apparatus that can be adjusted easily according to a workpiece and can perform rapid processing.
A step of outputting laser light from a laser light source, a step of dividing the outputted laser light into a plurality of steps, and an interval of each laser light when the divided laser light is irradiated onto a workpiece. A step of deciding, and a step of irradiating a predetermined position of the workpiece with laser light having a predetermined interval. More specifically, as a step of determining the interval of each laser beam when the divided laser beam is irradiated onto the workpiece, the mirror angle is changed, the prism is moved, the diffractive optical element is rotated, etc. The drive frequency of the acousto-optic element is changed or the beam splitter is moved.
[Selection] Figure 1
Description
本発明はレーザを分割して被加工物を加工するレーザ加工方法およびレーザ加工装置に関するものである。 The present invention relates to a laser processing method and a laser processing apparatus for processing a workpiece by dividing a laser.
近年、電子デバイスは多機能化が進み、それに伴い多くの材料が複雑な構成で使用されるようになってきている。特に、脆性材料をその構成に含む場合、最終の切断工程で電子デバイスを取り出すことは従来のダイシングでは非常に生産性が低く、かつ歩留まりも悪いことから生産コストがかかることで課題となっていた。 In recent years, electronic devices have become more and more multifunctional, and accordingly, many materials have been used in complicated configurations. In particular, when a brittle material is included in the structure, taking out an electronic device in the final cutting step has been a problem due to the high production cost due to extremely low productivity and low yield in conventional dicing. .
そこで近年、従来のダイシングを補助する形式でレーザスクライブ加工が導入されている。レーザスクライブ加工はダイシングの前工程として、電子デバイス側にマイクロクラックが伝播しないように両サイドに溝堀(グルービング)を目的として実施され、脆性材料にダイシングの応力がかからない非接触工法としてレーザスクライブ加工が注目されている(例えば特許文献1参照)。 In recent years, therefore, laser scribing has been introduced in a form that assists conventional dicing. Laser scribing is performed as a pre-dicing process for the purpose of grooving on both sides so that microcracks do not propagate to the electronic device side, and laser scribing is a non-contact method that does not apply dicing stress to brittle materials. Has attracted attention (see, for example, Patent Document 1).
図11に、このような従来のレーザ加工装置の模式図を示した。 FIG. 11 shows a schematic diagram of such a conventional laser processing apparatus.
図において、レーザ発振器101から射出したレーザ光は、ビームスプリッタ102で2分岐し、一方のレーザ光をミラー103に通し、他方のレーザ光をレンズ104に導くように配置していて、ミラー103に通したレーザ光はミラー103で反射され、レンズ105に導くようにしている。
In the figure, the laser light emitted from the
このレンズ104、105で集光したレーザ光は脆性基板106のコーティング層をスクライブするように加工テーブル107に載置した脆性基板106に照射する。
The laser light condensed by the
なお、加工テーブル107はXY軸(図面左右上下)方向に移動するようにしており、レーザ光と脆性基板106を相対移動させて加工位置を移動するようにしている。
The processing table 107 moves in the XY axis (left and right and up and down in the drawing) direction, and the processing position is moved by relatively moving the laser beam and the
脆性基板106が半導体ウエハの場合には、スクライブ加工を実施する工法は付加的に工程を増やしているだけであり、レーザスクライブ工程の生産性が低いままでは結果的に生産コストは増大するという根本的な課題を有していた。電子デバイスの生産コスト増加が市場で受け入れがたい状況の中、生産コストを可能な限り圧縮することは大きな命題であり、そのため、回路形成部分の間のストリートと呼ばれる加工部位の両端部分にレーザ光が位置するようにレンズ104とレンズ105の位置をずらして配置し、2倍のスループットで加工できるようにしていた。
しかし、従来のレーザ加工装置では、レンズ104とレンズ105でスクライブによる加工幅、すなわち、ストリートでの加工幅を決定する必要があり、被加工物に合わせた調整に時間がかかるという課題があった。
However, in the conventional laser processing apparatus, it is necessary to determine the processing width by scribing with the
本発明は被加工物に合わせた調整が容易で迅速な加工を行えるレーザ加工方法およびレーザ加工装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a laser processing method and a laser processing apparatus that can be adjusted easily according to a workpiece and can perform rapid processing.
上記課題を解決するために、本発明は、基材の表面に設けた層に少なくとも1層を基材と比較して脆性材料を用いた構成を有する複合材料をある領域の両端にレーザスクライブ加工を施すプロセスにおいて、レーザ光源からレーザ光を出力するステップと、前記出力したレーザ光を複数に分割するステップと、前記分割したレーザ光が被加工物上に照射されたときの各レーザ光の間隔を決めるステップと、間隔を決めたレーザ光を被加工物の所定位置に照射するステップを有するものである。 In order to solve the above problems, the present invention provides a laser scribing process at both ends of a certain region of a composite material having a structure using a brittle material as compared with the base material in at least one layer provided on the surface of the base material. In the process of applying, a step of outputting laser light from a laser light source, a step of dividing the outputted laser light into a plurality of parts, and an interval of each laser light when the divided laser light is irradiated onto a workpiece And a step of irradiating a predetermined position of the workpiece with a laser beam having a determined interval.
より、具体的は、分割したレーザ光が被加工物上に照射されたときの各レーザ光の間隔を決めるステップとして、ミラー角度を変えたり、プリズムを移動させたり、回折光学素子を回転させたり、音響光学素子の駆動周波数を変えたり、ビームスプリッタを移動したりするものである。 More specifically, as a step of determining the interval of each laser beam when the divided laser beam is irradiated onto the workpiece, the mirror angle is changed, the prism is moved, the diffractive optical element is rotated, etc. The drive frequency of the acousto-optic element is changed or the beam splitter is moved.
これにより、容易に各レーザ光の間隔を決めることができ、被加工物に対応した加工を迅速に行うことができる。 Thereby, the interval of each laser beam can be easily determined, and processing corresponding to the workpiece can be performed quickly.
本発明は、基材の表面に設けた層に少なくとも1層を基材と比較して脆性材料を用いた構成を有する複合材料を2本以上に分割されたレーザ光で同時に加工する際に、各レーザ光の間隔を容易に変更でき、そのことにより、品種切り替え時間を削減することができ、工場稼動率を改善でき、生産コストを削減することができる。 In the present invention, when simultaneously processing a composite material having a configuration using a brittle material as compared with the base material in at least one layer provided on the surface of the base material with a laser beam divided into two or more, The interval of each laser beam can be easily changed, which makes it possible to reduce the product changeover time, improve the factory operation rate, and reduce the production cost.
以下、本発明の実施の形態について、図1から図14を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1におけるレーザ加工装置の概要を示す図で、図において、レーザ光源からレーザ光を出力する手段のレーザ発振器1から射出したレーザ光はビーム整形用のマスク2を通過し、出力したレーザ光を複数に分割する手段のレーザ光分割ユニット3を通過するときに2つに分岐し、レーザ光を被加工物(脆性基板6)の所定位置に照射する手段としてベンドミラー4で反射して集光レンズ5に導くようにしている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a laser processing apparatus according to
この集光レンズ5で加工閾値以上のエネルギー密度に集光したレーザ光は基材と脆性材料からなる脆性基板6の脆性材料(コーティング層)をスクライブするように加工テーブル7に載置した脆性基板6に照射する。
The brittle substrate placed on the processing table 7 so that the laser light condensed to an energy density equal to or higher than the processing threshold by the
なお、加工テーブル7はXY軸(図面左右上下)方向に移動し、かつ回転するようにしており、レーザ光と脆性基板6を相対移動させて加工位置を移動するようにしている。
The processing table 7 moves in the X and Y axes (left and right and up and down in the drawing) and rotates, and the processing position is moved by relatively moving the laser beam and the
例えば、半導体ウエハなどの電子デバイス6aは格子状に配置されていて、一方向のレーザ加工を全て完了してから加工テーブル7を90度回転させ、残りの方向の加工を行うようにしている。
For example, the
本実施の形態1で特徴とする点は、各レーザ光の間隔を決める手段として、2つの分岐するレーザ光の間隔をレーザ光位置決め制御装置8で制御することである。なお、このレーザ光位置決め制御装置8はレーザ発振器1、加工テーブル7を制御する制御装置9で制御するようにしている。
The feature of the first embodiment is that the laser beam
例えばレーザ光分割ユニット3として回折光学素子(以下、DOEと省略する)を用いた場合には、このDOEを回転させる機構をレーザ光位置決め制御装置8として用いる。
For example, when a diffractive optical element (hereinafter abbreviated as DOE) is used as the laser
詳細は後述するが、DOEは入射したレーザ光を複数に分岐するが、このDOEを所定の角度で回転することにより分岐したレーザ光の間隔を制御することができる。 Although details will be described later, the DOE branches the incident laser light into a plurality of parts, and the interval between the branched laser lights can be controlled by rotating the DOE at a predetermined angle.
レーザ加工方法としては、上述したようにレーザ発振器1からレーザ光を出力するステップと、前記出力したレーザ光をレーザ光分割ユニット3で複数に分割するステップと、前記分割したレーザ光が被加工物(脆性基板6)上に照射されたときの各レーザ光の間隔をレーザ光位置決め制御装置8で決めるステップと、間隔を決めたレーザ光をベンドミラー4、集光レンズ5、加工テーブル7で被加工物(脆性基板6)の所定位置に照射するステップからなる。
As described above, the laser processing method includes a step of outputting laser light from the
この時、初めの相対移動時に各レーザ光の間隔を被加工物の加工部位の最大間隔とし、以降、前記間隔を狭める。より好ましくは分割されたレーザ光の内先行する2本のレーザ光が最外幅の位置を加工し、続けてその内側を他の分割されたレーザ光が加工する。 At this time, the interval between the respective laser beams is set to the maximum interval of the processed portion of the workpiece during the initial relative movement, and thereafter the interval is reduced. More preferably, the two preceding laser beams of the divided laser beams process the position of the outermost width, and then the other divided laser beams process the inside thereof.
具体的には、図2に示したように、1回目のスクライブ加工は電子デバイス6a側の最外幅W1での加工を実施し、2回目のスクライブ加工はその内側の幅W2で加工するステップを取る。なお、図中に1回目のスクライブ溝11、2回目のスクライブ溝12、加工を行う脆性基板6のストリート6bを示した。
Specifically, as shown in FIG. 2, the first scribe processing is performed with the outermost width W1 on the
その際、最外幅の加工時はマイクロクラックなどに注意してレーザエネルギー、パルス幅、パルス周波数、空間的なビームのオーバーラップ量、集光径や波長などを選択する必要があるが、内側加工時は外側のスクライブ溝11がマイクロクラックの伝播を防止してくれるので加工効率のみで条件設定可能となる。
At that time, it is necessary to select the laser energy, pulse width, pulse frequency, spatial beam overlap, condensing diameter, wavelength, etc. while paying attention to micro cracks when processing the outermost width. At the time of processing, the
また、最初に最外幅を加工することによりマイクロクラックの伝播を阻止するスクライブ溝11が形成され、その後の中央部加工に対して加工条件の裕度を広げることが可能であり、生産性重視の加工条件を選定することができるようになる。
In addition, by first processing the outermost width, a
以上のように、本実施の形態によれば、加工に伴う時間が削減でき、被加工物の搬入搬出および被加工物の位置決めアライメントを含む全スループットも生産性改善が可能である。 As described above, according to the present embodiment, the time required for processing can be reduced, and the productivity can be improved also in the entire throughput including loading and unloading of the workpiece and positioning alignment of the workpiece.
(実施の形態2)
図3は本発明の実施の形態2におけるレーザ加工装置の概要を示す図で、図1、図2に示す実施の形態1と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a diagram showing an outline of the laser processing apparatus according to the second embodiment of the present invention. The same components as those in the first embodiment shown in FIG. 1 and FIG.
本実施の形態2の特徴とする点は、図に示すように、レーザ発振器1から射出したレーザ光をマスク2で整形した後、先ずビームスプリッタ4aで2つに分岐し、この分岐した一方のレーザ光をレーザ光分割ユニット3aに導き、他方のレーザ光をベンドミラー4bで反射してレーザ光分割ユニット3bに導き、それぞれのレーザ光分割ユニット3a、3bで更に2分岐させて、集光レンズ5a,5bに導くようにしている。
As shown in the figure, the feature of the second embodiment is that, after the laser light emitted from the
このうち、集光レンズ5aは先行してスクライブ加工を行うように配置し、集光レンズ5bは追従してスクライブ加工を行うように配置している。
Among these, the
このとき、レーザ光分割ユニット3aを制御するレーザ光位置決め制御装置8aで上述した実施の形態1での1回目のスクライブ加工と同じく電子デバイス6a側の最外幅W1での加工を実施できる幅に分岐を制御し、レーザ光分割ユニット3bを制御するレーザ光位置決め制御装置8bで上述した実施の形態1での2回目のスクライブ加工と同じくその内側の幅W2で加工できる幅に分岐を制御するようにしている。なお、実施の形態1と同様に制御装置9は、レーザ発振器1、加工テーブル7と、レーザ光位置決め制御装置8a,8bを制御している。
At this time, the laser beam
そして、先行する集光レンズ5aを用いて加工部位の最外幅位置をマイクロクラックの発生しないレーザエネルギー、パルス幅、パルス周波数、空間的なビームのオーバーラップ量、集光径や波長などが選択されて実施し、追従する集光レンズ5bを用いて先行するレーザ加工の内側の部位を残りのパルスエネルギーと前述した先行するレーザ加工に設定されたパルス周波数、パルス幅と波長で実施する。
And the laser energy, pulse width, pulse frequency, spatial beam overlap amount, condensing diameter and wavelength, etc. that do not generate micro cracks are selected for the outermost width position of the processing site using the preceding
ただし、先行するレーザ光と、続けてその内側を加工するレーザ光の距離は被加工物(脆性基板6)の電子デバイス6aの動作に影響(熱的な損傷)がでない熱影響でおさまるように十分な距離を保つよう、波長、パルス幅、パルスエネルギーなどにより、その間隔を設定するようにしている。
However, the distance between the preceding laser beam and the laser beam that continuously processes the inside of the laser beam is limited by the thermal effect that does not affect the operation (thermal damage) of the
なお、空間的なビームのオーバーラップ量や集光径などはビーム整形することで先行するレーザ光と追従するレーザ光を異なるパラメータとすることも可能である。この場合には電子デバイスの熱加工に対する損傷感度と要求される生産性のバランスによりビームパターンを選択する。 Note that the amount of overlap of the spatial beam, the condensing diameter, and the like can be made different parameters for the preceding laser beam and the following laser beam by beam shaping. In this case, the beam pattern is selected based on the balance between the sensitivity of damage to thermal processing of the electronic device and the required productivity.
以上のように、本実施の形態によれば、先行する集光レンズ5a、追従する集光レンズ5bを搭載し、レーザ光を4本に分割し最外幅W1とその内側の幅W2のレーザ加工を同時に行うことで加工に伴う時間を2分の1に削減でき、被加工物の搬入搬出および被加工物の位置決めアライメントを含む全スループットを見ても2倍以上の生産性改善が可能である。
As described above, according to the present embodiment, the preceding
なお、実施の形態2において、レーザ光の分割数を4本としたが、レーザ加工の必要なパス数に応じて分割数を増加させることも可能である。さらに、前述したように中心は加工効率を重点に加工条件を選定されるため、両端と中心の3本のレーザ光での加工も選択可能である。このように、レーザ光を任意に分割し、両端を加工する先行するレーザと中心を加工する追従するレーザ光でビーム形状を変更することで、レーザスクライブ工程のコストを更に削減でき、生産コスト全体も削減できる。 In the second embodiment, the number of divisions of laser light is four. However, the number of divisions can be increased according to the number of passes required for laser processing. Furthermore, as described above, since the processing conditions are selected for the center with emphasis on processing efficiency, it is also possible to select processing with three laser beams at both ends and the center. In this way, by dividing the laser beam arbitrarily and changing the beam shape with the preceding laser that processes both ends and the following laser beam that processes the center, the cost of the laser scribing process can be further reduced, and the overall production cost Can also be reduced.
(実施の形態3)
図4は本発明の実施の形態3におけるレーザ加工方法を説明する図である。
(Embodiment 3)
FIG. 4 is a diagram for explaining a laser processing method according to
なお、実施の形態1、2と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same structure as
この実施の形態3は、実施の形態2で説明したレーザ加工装置を用い、その加工パターンとして、複数の加工部位を有する被加工物を加工する際に、隣り合う加工部位の間隔や少なくとも1つ以上離れた加工部位の間隔に合わせて各レーザ光の間隔を制御するもので、図4に示す、分割されたレーザ光を複数の電子デバイス加工に適用するものである。 The third embodiment uses the laser processing apparatus described in the second embodiment, and when processing a workpiece having a plurality of processing sites as the processing pattern, the interval between adjacent processing sites or at least one The interval between the laser beams is controlled in accordance with the interval between the processing parts separated as described above, and the divided laser beam shown in FIG. 4 is applied to a plurality of electronic device processing.
図に示した(a)パターン1および(b)パターン2は比較的大きな電子デバイス6aに適用されることが多い。
The (a)
電子デバイス6aは一般に脆性基板6上に繰り返し配置されることが多く、(a)パターン1では隣り合う電子デバイス6aのそれぞれのストリート6bに先行するレーザ光と追従するレーザ光を分けて配置したことにより、2列以上同時に加工を進めることが可能である。
In general, the
さらに、(b)パターン2では被加工物(脆性基板6)の全体を半分にわけ、端からと中央からの2ヶ所に先行するレーザ光と追従するレーザ光を振り分けて、同時に加工を進めることが可能である。
Further, (b)
いずれの場合も、製造の交差を含む電子デハイスの位置を正確に読み取り、レーザ光の間隔を正確にポジショニングすることが大切である。 In either case, it is important to accurately read the position of the electronic device including the manufacturing intersection and accurately position the laser beam interval.
(c)パターン3は比較的小さい電子デバイスに適用されるもので、電子デバイス6aを挟んで先行するレーザ光は両側の電子デバイス6a側を加工し、追従するレーザ光は内側の電子デバイス6aを挟むように加工する。なお、この場合はレーザ光の精密位置決めが必要である。
(C) The
(d)パターン4は、各レーザ光の軌跡がほぼ等しくなるように相対移動方向に各レーザ光の間隔を制御するもので、具体尾的には先行するレーザ光と追従するレーザ光の幅を等しくしたもので、要求される加工が深い場合に有効である。
(D) The
電子デバイスは一般にラインに混載して流れるため、加工深さが浅い場合はパターン1〜3を選択し、加工深さが深い場合はパターン4を選択する。
Since electronic devices generally flow mixedly on a line,
また、実施の形態2に示すレーザ加工装置で、レーザ加工装置を制御する制御手段9によって、複数の加工部位を加工する際に、加工部位が奇数の場合、隣り合う加工部位の間隔、または少なくとも1つ以上離れた加工部位の間隔に合わせて各レーザ光の間隔を制御し、少なくとも1回は分割手段をレーザ光の光路から外して分岐させないでレーザ光を照射することを行う、すなわち、レーザ光分割ユニット3bを光軸から出し入れすることにより、先行するレーザ光の2倍のエネルギーをもつ追従するレーザ光を用いることが可能となり、追従するレーザ光で深い加工を行うことができる。
In the laser processing apparatus shown in
なお、パターン4は、深い加工を実施する場合に採用されるだけではなく、加工の例数が奇数の場合に加工列を調整する方法としても有効であり、隣り合う加工部位の間隔、または少なくとも1つ以上離れた加工部位の間隔に合わせて各レーザ光の間隔を制御し、少なくとも1回は各レーザ光の軌跡がほぼ等しくなるように相対移動方向に各レーザ光の間隔を設ける。
Note that the
そのような場合には、各レーザ光の軌跡がほぼ等しくなるように相対移動方向に各レーザ光の間隔を設け際に、各レーザ光のエネルギーを通常のほぼ半分のエネルギーにする、すなわち、加工の深さを他の列の加工と合わせるためにレーザ光をおおよそ半分の加工エネルギーに調整する。 In such a case, when the intervals of the laser beams are provided in the relative movement direction so that the trajectories of the laser beams are substantially equal, the energy of each laser beam is reduced to about half of the normal energy. The laser beam is adjusted to about half the processing energy in order to match the depth of processing with the processing of the other rows.
(実施の形態4)
図5は本発明の実施の形態4におけるレーザ加工装置の概要を示す図である。
(Embodiment 4)
FIG. 5 is a diagram showing an outline of a laser processing apparatus according to
なお、実施の形態1から3と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。 In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same structure as Embodiment 1-3, and the description is abbreviate | omitted.
本実施の形態4の特徴とする点は、レーザ光を分割する際に、ハーフミラーで分割した一方のレーザ光とハーフミラーで分割した他方のレーザ光を互いに略同軸上で同一方向に照射するように配置した複数のミラーで反射し、前記複数のミラーによって反射するレーザ光の光路上に配置した反射角度可変ミラーの角度を変えて各レーザ光の間隔を制御する手段を有することであり、具体的には、図に示すように、マスク2とレーザ発振器1の間にλ板2aを配置し、マスク2を通過したレーザ光を第1のハーフミラーからなるビームスプリッタ4aで2つに分岐し、ビームスプリッタ4aを通過したレーザ光は第2のハーフミラーからなるビームコンバイナ4cを通過し、ビームスプリッタ4aで反射したレーザ光は第1のミラーとなる角度可変ミラー8cと第2のミラーとなる角度可変ミラー8dで反射され、ビームコンバイナ4cで反射され、2本のレーザ光はともにベンドミラー4bで集光レンズ5へと導かれる構成になっている。
The feature of the fourth embodiment is that when the laser beam is divided, one laser beam divided by the half mirror and the other laser beam divided by the half mirror are irradiated substantially in the same direction on the same axis. And a means for controlling the interval of each laser beam by changing the angle of the reflection angle variable mirror disposed on the optical path of the laser beam reflected by the plurality of mirrors and reflected by the plurality of mirrors, Specifically, as shown in the figure, a
この角度可変ミラー8c、8dの角度により、反射されるレーザ光の位置がずれるので、ベンドミラー4bで反射される2本のレーザ光の間隔を角度可変ミラー8c、8dの角度により制御することができる。
Since the position of the reflected laser beam is shifted by the angle of the variable angle mirrors 8c and 8d, the interval between the two laser beams reflected by the
この角度可変ミラー8c、8dは例えばモータやピエゾ素子などを制御装置9で制御するように構成しており、角度可変ミラー角度8c、8dの角度Θ1、Θ2とビーム間隔Sの関係を記述したデータベース9aを制御装置9に接続している。
The variable angle mirrors 8c and 8d are configured so that, for example, a motor, a piezo element, and the like are controlled by the
以上のように構成されたレーザ加工方法およびレーザ加工装置について、その動作を説明する。 The operation of the laser processing method and laser processing apparatus configured as described above will be described.
レーザ光はビームスプリッタ4aでほぼ半分に分割され角度可変ミラー8cを通して、ビームコンバイナ4cで合成され、ベンドミラー4bで反射して集光レンズ5に導かれる。
The laser light is divided almost in half by the
このとき、角度可変ミラー8c、8dは制御装置9で制御され、ビームコンバイナ4c以降は2本のレーザ光がほぼ平行になる。平行に入ってくる2本のレーザ光は集光レンズ5によりビーム間距離Sで被加工物上に集光され、加工に利用される。
At this time, the variable angle mirrors 8c and 8d are controlled by the
このように原理はいたって単純であるが、実際は簡単ではない。レーザ光の光軸中心は、理想的な機械的中心とは完全に一致させるように調整することは現実的に困難である。従って、レーザ光の光軸中心は、機械的中心とは一致せず、角度制御は理想とする関数では表すことができない。また、ビームスプリッタ4aやビームコンバイナ4cなどの光学部品は一般にウェッジ角度を有し、そのため光学部品を透過するレーザ光は屈折率から算出される角度とは微妙にずれた方向に出力される。ミクロンオーダーで精密にレーザ光の間隔を位置決めするにはウェッジ角による影響を補正する必要がある。
In this way, the principle is simple, but it is not easy in practice. It is practically difficult to adjust the optical axis center of the laser light so that it is perfectly coincident with the ideal mechanical center. Therefore, the optical axis center of the laser beam does not coincide with the mechanical center, and angle control cannot be expressed by an ideal function. In addition, optical components such as the
以上のような現状を踏まえ実施の形態4では、あらかじめ角度可変ミラー8cの角度Θ1と角度可変ミラー8dの角度Θ2およびビーム間隔Sを計測して角度Θ1およびΘ2とビーム間隔Sの関係を記述したデータベース9aに記憶し、その値を読み出すことにより角度を制御する。計測は、レーザ加工した点を画像認識装置などで読み取りビーム中心間距離を測定する方法がよく取られている。
In the fourth embodiment based on the current situation as described above, the angle Θ1 of the
このように、レーザ光を2本に分割して、角度可変ミラー8c、8dを2枚通して、ビームコンバイナ4cで合成させ、集光レンズ5にほぼ平行な状態でレーザ光を誘導することにより、正確に制御されたビーム間隔Sを維持しながらレーザ加工を2本同時に行うことができ、加工に伴う時間が削減され、被加工物の搬入搬出および被加工物の位置決めアライメントを含む全スループットの生産性改善が可能である。
In this way, by dividing the laser light into two parts, passing the two angle variable mirrors 8c and 8d, combining them by the
(実施の形態5)
図6は本発明の実施の形態5におけるレーザ加工装置の概要を示す図である。
(Embodiment 5)
FIG. 6 is a diagram showing an outline of a laser processing apparatus in
なお、実施の形態1から4と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。 In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same structure as Embodiment 1-4, and the description is abbreviate | omitted.
本実施の形態5の特徴とする点は、レーザ光を分割する際に、ハーフミラーで分割した一方のレーザ光とハーフミラーで分割した他方のレーザ光を互いに略同軸上で対向する方向から照射するように配置した複数のミラーで反射し、前記一方のレーザ光と他方のレーザ光の略交差する位置に配置したプリズムまたは断面プリズム形状のミラーをレーザ光の方向に対して略垂直方向に移動して各レーザ光の間隔を制御する手段を有するもので、さらに、プリズムまたは断面プリズム形状のミラーをレーザ光の方向に対して略垂直方向に移動させる量に対応する被加工物上の各レーザ光の間隔を予めデータとして求め、前記求めたデータに基づき、プリズムまたは断面プリズム形状のミラーをレーザ光の方向に対して略垂直方向に移動させる量を制御する手段を有するもので、具体的には、図に示すように、マスク2とレーザ発振器1の間にλ板2aを配置し、マスク2を通過したレーザ光をハーフミラーからなるビームスプリッタ4aで2つに分岐し、ビームスプリッタ4aを通過したレーザ光はベンドミラー4b2枚で逆方向にレーザ光軸をずらして反射し、ビームスプリッタ4aで反射したレーザ光はベンドミラー4bで前記逆方向にレーザ光軸をずらしたレーザ光軸と同軸上でかつ逆方向に反射し、これらレーザ光をプリズム8eをレーザ光軸方向(図中矢印上下方向)に移動することにより、レーザ光の間隔を制御するようにしている。
The feature of the fifth embodiment is that when dividing the laser beam, one laser beam divided by the half mirror and the other laser beam divided by the half mirror are irradiated from directions that are substantially coaxially opposed to each other. Reflected by a plurality of mirrors arranged so that one of the laser light and the other laser light is substantially crossed, a prism or a cross-sectional prism-shaped mirror is moved in a direction substantially perpendicular to the direction of the laser light. Each of the lasers on the workpiece corresponding to the amount of movement of the prism or the prism having a cross-sectional prism shape in a direction substantially perpendicular to the direction of the laser light. The distance of the light is obtained in advance as data, and based on the obtained data, the amount by which the prism or cross-section prism-shaped mirror is moved in a direction substantially perpendicular to the direction of the laser light is determined. Specifically, as shown in the figure, a
なお、このプリズム8eはプリズム形状のミラーでもよく、また、例えばリニアモータやピエゾ素子などを制御装置9で制御するように構成しており、プリズム8eの移動位置とビーム間隔Sの関係を記述したデータベース9bを制御装置9に接続している。
The
なお、プリズム8eの面の角度やベンドミラー4bの角度によりレーザ光の間隔や平行度が左右されるので、その設置には注意するが、原理はいたって単純であるが、実際は簡単ではない。レーザ光の光軸中心は、理想的な機械的中心とは完全に一致させるように調整することは現実的に困難である。従って、レーザ光の光軸中心は、機械的中心とは一致せず、角度制御は理想とする関数では表すことができない。また、ビームスプリッタ4aなどの光学部品は一般にウェッジ角度を有し、そのため光学部品を透過するレーザ光は屈折率から算出される角度とは微妙にずれた方向に出力される。ミクロンオーダーで精密にレーザ光の間隔を位置決めするにはウェッジ角による影響を補正する必要がある。以上のような現状を踏まえ実施の形態5では、あらかじめプリズム8eの移動位置とビーム間隔Sを計測して移動位置とビーム間隔Sの関係を記述したデータベース9bに記憶し、その値を読み出すことにより制御する。計測は、レーザ加工した点を画像認識装置などで読み取りビーム中心間距離を測定する方法がよく取られている。
Note that the interval and parallelism of the laser beams are affected by the angle of the surface of the
このように、レーザ光を2本に分割して、プリズム8eで平行光として、集光レンズ5に2本のレーザ光を誘導することにより、ビーム間隔Sを正確に保ちながらレーザ加工を2本同時に行うことができ、加工に伴う時間が削減され、被加工物の搬入搬出および被加工物の位置決めアライメントを含む全スループットの生産性改善が可能である。
As described above, the laser beam is divided into two beams, and the two laser beams are guided to the
(実施の形態6)
図7は本発明の実施の形態6におけるレーザ加工装置の概要を示す図である。
(Embodiment 6)
FIG. 7 is a diagram showing an outline of a laser processing apparatus according to
なお、実施の形態1から5と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。 In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same structure as Embodiment 1-5, and the description is abbreviate | omitted.
本実施の形態6の特徴とする点は、レーザ光を分割する際に、レーザ光の光路上に配置した回折光学素子を用い、前記回折光学素子をレーザ光の入射に対して回転させ、各レーザ光の間隔を制御する手段を有するもので、具体的には、図に示すように、レーザ発振器1から射出したレーザ光は、マスク2を通過し、ベンドミラー4bでDOE3に入射し、このDOE3で2つに分岐する。分岐した2つのレーザ光は複数のレンズからコリメータとそのレンズの間に配置したアパーチャからなるコリメータ部2bを通過して、集光レンズ5に導くようにしている。
A feature of the sixth embodiment is that when the laser beam is divided, a diffractive optical element disposed on the optical path of the laser beam is used, and the diffractive optical element is rotated with respect to the incidence of the laser beam. As shown in the figure, the laser light emitted from the
この集光レンズ5で加工閾値以上のエネルギー密度に集光したレーザ光は基材と脆性材料からなる脆性基板6の脆性材料(コーティング層)をスクライブするように加工テーブル7に載置した脆性基板6に照射する。
The brittle substrate placed on the processing table 7 so that the laser light condensed to an energy density equal to or higher than the processing threshold by the condensing
なお、加工テーブル7はXY軸(図面左右上下)方向に移動し、かつ回転するようにしており、レーザ光と脆性基板6を相対移動させて加工位置を移動するようにしている。
The processing table 7 moves in the X and Y axes (left and right and up and down in the drawing) and rotates, and the processing position is moved by relatively moving the laser beam and the
例えば、半導体ウエハなどの電子デバイス6aは格子状に配置されていて、一方向のレーザ加工を全て完了してから加工テーブル7を90度回転させ、残りの方向の加工を行うようにしている。
For example, the
なお、DOE3は分岐したレーザ光の間隔を制御するためにDOE3を回転させるレーザ光位置決め制御装置8で回転させるようにしており、このレーザ光位置決め制御装置8をレーザ発振器1、加工テーブル7を制御する制御装置9で制御するようにしていて、そして、DOE3の回転角度Θ4に対応する被加工物上の各レーザ光のビーム間隔Sを予めデータとして求めて蓄積したデータベース9cを制御装置9に接続して、前記求めたデータに基づき、DOE3の回転角度を制御するようにしている。
The
また、集光レンズ5の焦点距離と略同じ間隔でDOE3と集光レンズ5と被加工物(脆性基板6)を配置している。
Further, the
さらに、コリメータ部2bのアパーチャーの径をd、レーザの回折によるビーム分離幅をLとしたとき、dは2L以上、かつ3L以下の条件を満たすように設定しており、また、コリメータ部2bの各レンズの焦点距離をf0とし、コリメータよりも被加工物側に配置した集光レンズ5の焦点距離をfとしたとき、f0は0.5fより大きい条件を満たすようにしている。
Furthermore, when the diameter of the aperture of the
なお、コリメータの各レンズの焦点距離をf0とし、コリメータよりも被加工物側に配置した集光レンズ5の焦点距離をfとしたとき、f0は3fより十分大きい条件を満たすようにすれば更に良い。
If the focal length of each lens of the collimator is f0 and the focal length of the condensing
以上のように構成されたレーザ加工方法およびレーザ加工装置について、その動作を説明する。 The operation of the laser processing method and laser processing apparatus configured as described above will be described.
図7に示すように、レーザ光はDOE3で指定された本数に分割され、集光レンズ5に誘導される極めて単純な光学系である。集光レンズ5に入射したレーザ光はビーム間距離Sで脆性基板6上に集光され、加工に利用される。このとき、DOE3は制御装置9で制御される。加工幅Sは、DOE3の設計値であるS´の余弦成分S´´=S´cosΘ4で記述される。
As shown in FIG. 7, the laser light is an extremely simple optical system that is divided into the number designated by the
このように原理はいたって単純であるが、実際は簡単ではない。レーザ光の光軸中心は、DOE3の理想的な回転中心とは完全に一致させるように調整すること、さらにDOE3に完全に垂直にレーザ光が入射する調整することは現実的に困難である。
In this way, the principle is simple, but it is not easy in practice. It is practically difficult to adjust the center of the optical axis of the laser light so that it completely coincides with the ideal center of rotation of the
従って、レーザ光の光軸中心は、回転中心とは一致せず、角度制御は理想とする関数では表すことができない。また、DOE3も光学部品は一般にウェッジ角度を有し、そのため垂直以外の角度でレーザ光が入射した場合微妙にずれた方向に出力される。ミクロンオーダーで精密にレーザ光の間隔を位置決めするにはウェッジ角による影響を補正する必要がある。
Therefore, the optical axis center of the laser beam does not coincide with the rotation center, and angle control cannot be expressed by an ideal function. In addition, the optical component of the
以上のような現状を踏まえ実施の形態6では、あらかじめDOE3の回転の角度Θ4とビーム間隔Sを計測して角度Θ4とビーム間隔Sの関係を記述したデータベース9cに記憶し、その値を読み出すことにより角度を制御する。計測は、レーザ加工した点を画像認識装置などで読み取りビーム中心間距離を測定する方法がよく取られている。
In the sixth embodiment based on the above situation, the rotation angle Θ4 and the beam interval S of the
このように、DOE3を通してレーザ光を2本に分割し、同時加工することでビーム間隔Sを正確に保ちながらレーザ加工を2本同時に行うことができ、加工に伴う時間が削減され、被加工物の搬入搬出および被加工物の位置決めアライメントを含む全スループットの生産性改善が可能である。
Thus, by dividing the laser beam into two through the
なお、DOE3を実際に設置する場合の課題としてDOE3により発生する回折パターンがある。実際のDOE設計では、偶数の回折光を消す設計をすると、どんなにうまく設計しても、目的となる1次回折光以外に3次、5次などの回折光が数%程度の強度で混じってしまう。これをこのまま加工に用いると、加工点では集光されエネルギー密度が高くなるため加工傷として加工品質劣化の要因となる。これを避けるために、コリメータレンズを2つ用いてリレー光学系を構成し、その中心部の集光点に回折光による分離距離の2倍から3倍の径を有するアパーチャーを設けて、3次以上の高次光をカットするコリメータ部2bを設ける。また、リレー光学系のコリメータレンズに使用されるレンズの焦点距離f0は、計算上加工に使用される集光レンズ5の焦点距離fに対して0.5倍以上の焦点距離を有し、途中の光学系に収差が発生しないように気をつける必要があるが、現実的には3倍以上に設定した方が無難である。
Note that there is a diffraction pattern generated by the
(実施の形態7)
図8は本発明の実施の形態7におけるレーザ加工装置の概要を示す図である。
(Embodiment 7)
FIG. 8 is a diagram showing an outline of a laser processing apparatus according to
なお、実施の形態1から6と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。 In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same structure as Embodiment 1-6, and the description is abbreviate | omitted.
本実施の形態7の特徴とする点は、レーザ光を分割する際に、レーザ光の光路上に配置した音響光学素子(AOEと省略する)を用い、前記音響光学素子に印加する駆動信号の周波数を可変して各レーザ光の間隔を制御する手段を有するもので、前記音響光学素子に印加する駆動信号の周波数に対応する被加工物上の各レーザ光の間隔を予めデータとして求め、前記求めたデータに基づき周波数を制御する手段を有するものである。具体的には、図に示すように、レーザ発振器1から射出したレーザ光は、マスク2を通過し、ベンドミラー4bでAOE3cに入射し、このAOE3cで時間毎に2つの角度のレーザ光として出力される。この角度の異なるレーザ光を集光レンズ5に導くようにしている。
The feature of the seventh embodiment is that when a laser beam is divided, an acoustooptic device (abbreviated as AOE) disposed on the optical path of the laser beam is used, and the drive signal applied to the acoustooptic device is It has means for controlling the interval between the laser beams by varying the frequency, and the interval between the laser beams on the workpiece corresponding to the frequency of the drive signal applied to the acoustooptic device is obtained in advance as data, Means for controlling the frequency based on the obtained data is provided. Specifically, as shown in the figure, the laser light emitted from the
この集光レンズ5で加工閾値以上のエネルギー密度に集光したレーザ光は基材と脆性材料からなる脆性基板6の脆性材料(コーティング層)をスクライブするように加工テーブル7に載置した脆性基板6に照射する。
The brittle substrate placed on the processing table 7 so that the laser light condensed to an energy density equal to or higher than the processing threshold by the condensing
なお、加工テーブル7はXY軸(図面左右上下)方向に移動し、かつ回転するようにしており、レーザ光と脆性基板6を相対移動させて加工位置を移動するようにしている。
The processing table 7 moves in the X and Y axes (left and right and up and down in the drawing) and rotates, and the processing position is moved by relatively moving the laser beam and the
例えば、半導体ウエハなどの電子デバイス6aは格子状に配置されていて、一方向のレーザ加工を全て完了してから加工テーブル7を90度回転させ、残りの方向の加工を行うようにしている。
For example, the
なお、AOE3cは入射したレーザ光の角度を異ならせるために駆動周波数を可変にする駆動部8dを設けており、この駆動部8dをレーザ発振器1、加工テーブル7を制御する制御装置9で制御するようにしていて、そして、AOE3cの駆動周波数に対応する被加工物上の各レーザ光のビーム間隔Sを予めデータとして求めて蓄積した、具体的にはAOE3cに駆動部8dから出力されるRF電力の出力と指令周波数freqとビーム間隔Sを記述したデータベース9dを制御装置9に接続して、前記求めたデータに基づき、AOE3cの駆動周波数を制御するようにしている。
The AOE 3c is provided with a
以上のように構成されたレーザ加工方法およびレーザ加工装置について、その動作を説明する。 The operation of the laser processing method and laser processing apparatus configured as described above will be described.
レーザ光はAOE3cで時分割される。分割比は、AOE3cの回折効率に依存し、駆動部8dからAOE3cに送電されるRF出力の関数で制御できる。また、回折角度Θ5は、駆動部8dから出力されたRF出力の周波数の関数となる。従って、ビームの間隔Sは駆動部8dから出力されるRF電力の周波数の関数としてΘ5=(λ・freq)/Vaの式で記述される。
The laser beam is time-divided by the AOE 3c. The division ratio depends on the diffraction efficiency of the AOE 3c and can be controlled by a function of the RF output transmitted from the
ここで、λはレーザの波長、Vaは音波速度である。 Here, λ is the wavelength of the laser, and Va is the velocity of sound waves.
駆動部8dの出力および周波数は制御装置9により制御される。AOE3cにより分割された2本のレーザ光は個別の角度を持ち集光レンズ5に入射する。個別の角度を持ち入射したレーザ光は、集光レンズ5よりビーム間距離Sで被加工物上に集光され、加工に利用される。このように原理はいたって単純であるが、実際は簡単ではない。AOEの場合、プロセスの途中で動的に2本のビームの強度比または2本のビームの間隔Sを変更することが可能であり、生産フレキシビリティがさらに増加するが、その一方で、AOE3cは光学素子に電極を張り合わせて製造されるため素子が受け取るRF電力にバラツキが発生する。そこで、駆動部8dが出力する周波数と出力とビームの強度比と回折角度Θ5をデータベース9dに記憶しておき、読み出して利用する。
The output and frequency of the
このように、レーザ光をAOE3cにて2本に時分割して、駆動部8dから出力されるRF電力の出力と周波数を制御することで、ビーム間隔Sを正確に保ちながらレーザ加工を2本同時に行うことができ、加工に伴う時間が削減され、被加工物の搬入搬出および被加工物の位置決めアライメントを含む全スループットの生産性改善が可能である。
As described above, the laser beam is time-divided into two by the AOE 3c, and the laser power is processed while maintaining the beam interval S accurately by controlling the output and frequency of the RF power output from the
(実施の形態8)
図9は本発明の実施の形態8におけるレーザ加工装置の概要を示す図である。
(Embodiment 8)
FIG. 9 is a diagram showing an outline of a laser processing apparatus according to the eighth embodiment of the present invention.
なお、実施の形態1から7と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。 In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same structure as Embodiment 1-7, and the description is abbreviate | omitted.
本実施の形態8の特徴とする点は、レーザ光を分割する際に、レーザ光の光路上に配置したビームスプリッタを用い、前記ビームスプリッタをレーザ光の入射に対して回転させて各レーザ光の間隔を制御する手段を有するもので、前記ビームスプリッタの回転方向として、レーザ光の進行方向に対する回転と、レーザ光の進行方向に対して垂直方向の回転の少なくとも一方の回転を行う機構を有し、ビームスプリッタの回転角度に対応する被加工物上の各レーザ光の位置を予めデータとして求め、前記求めたデータに基づき、ビームスプリッタの回転角度を制御するものである。具体的には、図に示すように、レーザ発振器1から射出したレーザ光は、マスク2を通過し、ベンドミラー4bでビームスプリッタ3dに入射し、このビームスプリッタ3dで2つにレーザ光を分岐する。このビームスプリッタ3dは、特殊コーティングを施しており、ミラーの半分は50%透過のハーフミラー用コーティングを施し、他面の残り半分の部分には高反射コーティングを施している。このように特殊なコーティングを施したビームスプリッタ3dを回転させることによりビーム間隔Sを制御することができる。そして、この2つのレーザ光を集光レンズ5に導くようにしている。
The feature of the eighth embodiment is that when a laser beam is divided, a beam splitter disposed on the optical path of the laser beam is used, and the beam splitter is rotated with respect to the incidence of the laser beam to thereby each laser beam The beam splitter has a mechanism for rotating at least one of the rotation in the laser beam traveling direction and the rotation in the direction perpendicular to the laser beam traveling direction. The position of each laser beam on the workpiece corresponding to the rotation angle of the beam splitter is obtained in advance as data, and the rotation angle of the beam splitter is controlled based on the obtained data. Specifically, as shown in the figure, the laser light emitted from the
この集光レンズ5で加工閾値以上のエネルギー密度に集光したレーザ光は基材と脆性材料からなる脆性基板6の脆性材料(コーティング層)をスクライブするように加工テーブル7に載置した脆性基板6に照射する。
The brittle substrate placed on the processing table 7 so that the laser light condensed to an energy density equal to or higher than the processing threshold by the condensing
なお、加工テーブル7はXY軸(図面左右上下)方向に移動し、かつ回転するようにしており、レーザ光と脆性基板6を相対移動させて加工位置を移動するようにしている。
The processing table 7 moves in the X and Y axes (left and right and up and down in the drawing) and rotates, and the processing position is moved by relatively moving the laser beam and the
例えば、半導体ウエハなどの電子デバイス6aは格子状に配置されていて、一方向のレーザ加工を全て完了してから加工テーブル7を90度回転させ、残りの方向の加工を行うようにしている。
For example, the
なお、ビームスプリッタ3dは分岐したレーザ光の間隔を制御するためにビームスプリッタ3dをレーザ光位置決め制御装置8eで回転させるようにしており、このレーザ光位置決め制御装置8eをレーザ発振器1、加工テーブル7を制御する制御装置9で制御するようにしていて、そして、ビームスプリッタ3dの回転角度Θ6に対応する被加工物上の各レーザ光のビーム間隔Sを予めデータとして求めて蓄積したデータベース9eを制御装置9に接続して、前記求めたデータに基づき、ビームスプリッタ3dの回転角度を制御するようにしている。
The
このビームスプリッタ3dでのレーザ光の分岐について説明する。
The branching of the laser beam at the
レーザ光は入射側の半分ARコートされた部分からビームスプリッタ3dに入射し屈折して進行する。出射側の半分に設けられた50%反射のコーティングにより、50%は透過してビームスプリッタ3dから出力されるとともに、残りは反射されビームスプリッタ3d内を進行、入射側の反対半分に設けた高反射コーティングに達し、ほぼ全反射した後出力側の反対半分のARコート部分から出力される。この時、ビームスプリッタ3d内で2度反射した分のみ光路がシフトした形になり平行移動した2本のレーザ光が形成される。この2本のレーザ光の間隔はビームスプリッタ3dのティルト角度Θ6により制御可能である。このようにして生成した2本のレーザ光は、集光レンズ5よりビーム間距離Sで被加工物上に集光され、加工に利用される。このように原理はいたって単純であるが、実際は簡単ではない。ビームスプリッタ3dなど光学部品は一般にウェッジ角度を有し、そのため光学部品を透過するレーザ光は屈折率から算出される角度とは微妙にずれた方向に出力される。ミクロンオーダーで精密にレーザ光の間隔を位置決めするにはウェッジ角による影響を補正する必要がある。以上のような現状を踏まえ実施の形態8では、あらかじめビームスプリッタ3dのティルト角度Θ6とビーム間隔Sを計測してティルト角度Θ6とビーム間隔Sの関係を記述したデータベース9eに記憶し、その値を読み出すことにより角度を制御する。計測は、レーザ加工した点を画像認識装置などで読み取りビーム中心間距離を測定する方法がよく取られている。
The laser light is incident on the
このように、レーザ光を2本に分割して、集光レンズ5に制御されたビーム間隔を持って2本のレーザ光を誘導することにより、ビーム間隔Sを正確に保ちながらレーザ加工を2本同時に行うことができ、加工に伴う時間が削減され、被加工物の搬入搬出および被加工物の位置決めアライメントを含む全スループットの生産性改善が可能である。
In this way, the laser beam is divided into two, and the two laser beams are guided to the
(実施の形態9)
図10は本発明の実施の形態9におけるレーザ加工装置の概要を示す図である。
(Embodiment 9)
FIG. 10 is a diagram showing an outline of a laser processing apparatus according to the ninth embodiment of the present invention.
なお、実施の形態1から8と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。 In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same structure as Embodiment 1-8, and the description is abbreviate | omitted.
本実施の形態9の特徴とする点は、レーザ光を分割する際に、レーザ光の光路上に配置したビームスプリッタを用い、前記ビームスプリッタをレーザ光の入射に対して略垂直方向に移動させて各レーザ光の間隔を制御する手段を有するもので、更にビームスプリッタの略垂直方向移動量に対応する被加工物上の各レーザ光の位置を予めデータとして求め、前記求めたデータに基づき、ビームスプリッタの略垂直方向移動を制御する手段を有するものである。具体的には、図に示すように、レーザ発振器1から射出したレーザ光は、マスク2を通過し、ベンドミラー4bでビームスプリッタ3eに入射し、このビームスプリッタ3eで2つにレーザ光を分岐する。このビームスプリッタ3eは、キューブ型の構造をしており、その表面に特殊コーティングを施しており、ミラーの半分は50%透過のハーフミラー用コーティングを施し、他面の残り半分の部分には高反射コーティングを施している。このように特殊なコーティングを施したビームスプリッタ3eをレーザ光に対して横方向に移動させることによりビーム間隔Sを制御することができる。そして、この2つのレーザ光を集光レンズ5に導くようにしている。
The feature of the ninth embodiment is that when a laser beam is divided, a beam splitter arranged on the optical path of the laser beam is used, and the beam splitter is moved in a direction substantially perpendicular to the incidence of the laser beam. Means for controlling the interval of each laser beam, and further obtaining the position of each laser beam on the workpiece corresponding to the approximately vertical movement amount of the beam splitter as data in advance, based on the obtained data, Means for controlling a substantially vertical movement of the beam splitter is provided. Specifically, as shown in the figure, the laser beam emitted from the
この集光レンズ5で加工閾値以上のエネルギー密度に集光したレーザ光は基材と脆性材料からなる脆性基板6の脆性材料(コーティング層)をスクライブするように加工テーブル7に載置した脆性基板6に照射する。
The brittle substrate placed on the processing table 7 so that the laser light condensed to an energy density equal to or higher than the processing threshold by the condensing
なお、加工テーブル7はXY軸(図面左右上下)方向に移動し、かつ回転するようにしており、レーザ光と脆性基板6を相対移動させて加工位置を移動するようにしている。
The processing table 7 moves in the X and Y axes (left and right and up and down in the drawing) and rotates, and the processing position is moved by relatively moving the laser beam and the
例えば、半導体ウエハなどの電子デバイス6aは格子状に配置されていて、一方向のレーザ加工を全て完了してから加工テーブル7を90度回転させ、残りの方向の加工を行うようにしている。
For example, the
なお、ビームスプリッタ3eは分岐したレーザ光の間隔を制御するためにビームスプリッタ3eをスライダなどのレーザ光位置決め制御装置8fで横方向に移動させるようにしており、このレーザ光位置決め制御装置8fをレーザ発振器1、加工テーブル7を制御する制御装置9で制御するようにしていて、そして、ビームスプリッタ3eの移動位置に対応する被加工物上の各レーザ光のビーム間隔Sを予めデータとして求めて蓄積したデータベース9fを制御装置9に接続して、前記求めたデータに基づき、ビームスプリッタ3eの移動位置を制御するようにしている。
The
このビームスプリッタ3eでのレーザ光の分岐について説明する。
The branching of the laser beam at the
レーザ光はキューブ型のビームスプリッタ3eにあるオフセットを持った位置から入射し、屈折により50%反射面の方向に進行する。50%反射面ではビームが反射と透過方向に分離され、それぞれの方向に進み、出力側で再度屈折して2本の分離された並行光線ができる。この時、2本の平行光線の間隔はビームスプリッタ3eのオフセット量で決定され、同スプリッタを平行移動させることによりビーム間隔を制御できる。このようにして発生した2本のビームを集光レンズ5よりビーム間距離Sで被加工物上に集光され、加工に利用する。このように原理はいたって単純であるが、実際は簡単ではない。レーザ光の光軸に対してビームスプリッタ3eは垂直に挿入されないといけないが、実際のスライダなどの移動機構にはヨーイングがありそのような理想的状況は作れない。また、ビームスプリッタ3eは50%反射面を光学コンタクトで張り合わせて生産されており、外形の平行度やコーナーの鉛直度には当然誤差が入ることになる。従って、ミクロンオーダーで精密にレーザ光の間隔を位置決めするにはこれらの誤差要因による影響を補正する必要がある。以上のような現状を踏まえ実施の形態9では、あらかじめビームスプリッタ3eのレーザ光に対する挿入位置DOとビーム間隔Sを計測し、ビームスプリッタ3eの挿入位置DOとビーム間隔Sの関係を記述したデータベース9fに記憶し、その値を読み出すことにより角度を制御する。計測は、レーザ加工した点を画像認識装置などで読み取りビーム中心間距離を測定する方法がよく取られている。
The laser light enters the cube-shaped
このように、レーザ光を2本に分割して、集光レンズ5に制御されたビーム間隔を持って2本のレーザ光を誘導することにより、ビーム間隔Sを正確に保ちながらレーザ加工を2本同時に行うことができ、加工に伴う時間が削減され、被加工物の搬入搬出および被加工物の位置決めアライメントを含む全スループットの生産性改善が可能である。
In this way, the laser beam is divided into two, and the two laser beams are guided to the
なお、上述した実施の形態で使用した位置決め手段である加工テーブル7はレーザ光を照射させる被加工物とレーザ光を一方向にのみ相対移動するようにすることで、加工精度を向上することができ、また、制御装置9は、1つの加工部位に対して複数のレーザ光軌跡を生じるように制御しても良い。
The processing table 7 which is the positioning means used in the above-described embodiment can improve the processing accuracy by relatively moving the workpiece to be irradiated with the laser beam and the laser beam only in one direction. In addition, the
本発明のレーザ加工方法およびレーザ加工装置は、生産性を改善することが可能なレーザ加工方法およびレーザ加工装置として有用である。 The laser processing method and laser processing apparatus of the present invention are useful as a laser processing method and a laser processing apparatus capable of improving productivity.
1 レーザ発振器
2 マスク
3 レーザ光分割ユニット
4 ベンドミラー
5 集光レンズ
6 脆性基板
6a 電子デバイス
6b ストリート
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