JP2014205194A - Laser processing apparatus, control method for laser processing apparatus, control method for laser apparatus, adjustment method for laser apparatus - Google Patents

Laser processing apparatus, control method for laser processing apparatus, control method for laser apparatus, adjustment method for laser apparatus Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser processing apparatus, along with a method of manufacturing the same, capable of surely forming a reforming region which is a starting point of cutting.SOLUTION: Laser light L which is modulated by a reflection type spatial optical modulator 203 such that an aberration of the laser light L condensed inside a work piece 1 becomes a predetermined aberration or less, is radiated to the work piece 1. Therefore, the aberration of the laser light L generated at a position at which a focal point P of the laser light L is focused is minimized, so that the energy density of the laser light L at that position is raised, to form a reforming region 7 where a function as a starting point for cutting is high. Further, since the reflection type spatial optical modulator 203 is used, utilization efficiency of the laser light L is improved when compared with a transmission type spatial optical modulator. Such an improvement in utilization efficiency of the laser light L is especially important when the reforming region 7 which is a starting point for cutting is formed to be a plate-like work piece 1.

Description

本発明は、板状の加工対象物を切断予定ラインに沿って切断するためのレーザ加工方法、レーザ加工装置及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a laser processing method, a laser processing apparatus, and a manufacturing method thereof for cutting a plate-like workpiece along a planned cutting line.

従来のレーザ加工装置として、特許文献１には、レーザ光源から出射されたレーザ光をレーザ発散点移動手段によって発散し、発散したレーザ光を集光光学系によって加工対象物の内部における所定の位置に集光するものが記載されている。このレーザ加工装置によれば、加工対象物の内部における所定の位置で発生するレーザ光の収差を軽減することができる。   As a conventional laser processing apparatus, Patent Document 1 discloses that a laser beam emitted from a laser light source is diverged by a laser divergence point moving unit, and the diverged laser beam is a predetermined position inside a workpiece by a condensing optical system. Are described in FIG. According to this laser processing apparatus, it is possible to reduce the aberration of the laser beam generated at a predetermined position inside the processing object.

なお、特許文献２には、空間光変調器によってレーザ光を変調することでレーザ光の波面補償を行う波面補償装置が記載されている。また、特許文献３には、空間光変調器によってレーザ光を変調することで加工対象物の内部における複数の位置にレーザ光を集光するレーザ加工装置が記載されている。   Patent Document 2 describes a wavefront compensation device that performs wavefront compensation of a laser beam by modulating the laser beam with a spatial light modulator. Patent Document 3 describes a laser processing apparatus that condenses laser light at a plurality of positions inside the object to be processed by modulating the laser light with a spatial light modulator.

国際公開第２００５／１０６５６４号パンフレットInternational Publication No. 2005/106564 Pamphlet 特開２００５−２９２６６２号公報JP 2005-292626 A 特開２００６−６８７６２号公報JP 2006-68762 A

ところで、板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することにより、切断予定ラインに沿って改質領域を形成する技術においては、加工対象物のレーザ光入射面からの距離等の加工条件によって、切断の起点としての機能が低い（例えば、割れを発生させ難い）改質領域が形成される場合がある。   By the way, in the technology for forming a modified region along a planned cutting line by irradiating a laser beam with a condensing point inside a plate-like workpiece, from the laser beam incident surface of the workpiece. Depending on the processing conditions such as the distance, a modified region having a low function as a starting point of cutting (for example, difficult to generate cracks) may be formed.

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、切断の起点となる改質領域を確実に形成することができるレーザ加工方法、レーザ加工装置及びその製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of such circumstances, and provides a laser processing method, a laser processing apparatus, and a manufacturing method thereof that can reliably form a modified region that is a starting point of cutting. With the goal.

上記目的を達成するために、本発明に係るレーザ加工方法は、板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することにより、加工対象物の切断予定ラインに沿って、切断の起点となる改質領域を形成するレーザ加工方法であって、改質領域を形成する際には、加工対象物の内部においてレーザ光の波面が所定の波面となるように反射型空間光変調器によってレーザ光を変調することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a laser processing method according to the present invention is adapted to irradiate a laser beam with a converging point inside a plate-like processing object, and thereby along the planned cutting line of the processing object. A laser processing method for forming a modified region to be a starting point of cutting, wherein when the modified region is formed, the reflection type space is formed so that the wavefront of the laser beam becomes a predetermined wavefront inside the workpiece. The laser light is modulated by an optical modulator.

また、本発明に係るレーザ加工方法は、板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することにより、加工対象物の切断予定ラインに沿って、切断の起点となる改質領域を形成するレーザ加工方法であって、改質領域を形成する際には、加工対象物の内部に集光されるレーザ光の収差が所定の収差以下となるように反射型空間光変調器によってレーザ光を変調することを特徴とする。   Moreover, the laser processing method according to the present invention is a starting point of cutting along the planned cutting line of the processing object by irradiating the laser beam with the focusing point inside the plate-shaped processing object. A laser processing method for forming a modified region, wherein when the modified region is formed, the reflective spatial light is set so that the aberration of the laser beam condensed inside the object to be processed is equal to or less than a predetermined aberration. The laser light is modulated by the modulator.

これらのレーザ加工方法では、加工対象物の内部においてレーザ光の波面が所定の波面となるように（或いは、加工対象物の内部に集光されるレーザ光の収差が所定の収差以下となるように）反射型空間光変調器によって変調されたレーザ光が加工対象物に照射される。そのため、例えば、レーザ光の集光点を合わせる位置で発生するレーザ光の収差を略ゼロとして、その位置でのレーザ光のエネルギー密度を高め、切断の起点としての機能が高い（例えば、割れを発生させ易い）改質領域を形成することができる。しかも、反射型空間光変調器を用いるため、透過型空間光変調器に比べてレーザ光の利用効率を向上させることができる。このようなレーザ光の利用効率の向上は、切断の起点となる改質領域を板状の加工対象物に形成する場合、特に重要である。従って、これらのレーザ加工方法によれば、切断の起点となる改質領域を確実に形成することが可能となる。   In these laser processing methods, the wavefront of the laser beam becomes a predetermined wavefront inside the object to be processed (or the aberration of the laser light condensed inside the object to be processed is equal to or less than the predetermined aberration. (Ii) The laser beam modulated by the reflective spatial light modulator is irradiated onto the workpiece. Therefore, for example, the aberration of the laser beam generated at the position where the laser beam condensing points are aligned is substantially zero, the energy density of the laser beam at that position is increased, and the function as a cutting starting point is high (for example, cracking It is possible to form a modified region that is easy to generate. In addition, since the reflective spatial light modulator is used, the laser light utilization efficiency can be improved as compared with the transmissive spatial light modulator. Such improvement in the utilization efficiency of laser light is particularly important when a modified region that is the starting point of cutting is formed on a plate-like workpiece. Therefore, according to these laser processing methods, it is possible to reliably form a modified region that is a starting point of cutting.

本発明に係るレーザ加工方法は、板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することにより、加工対象物の切断予定ラインに沿って、加工対象物の厚さ方向に並ぶように、切断の起点となる改質領域を複数列形成するレーザ加工方法であって、複数列の改質領域のうち、加工対象物のレーザ光入射面から最も遠い改質領域を含む１列又は複数列の改質領域を形成する際には、形成する改質領域に応じて、加工対象物の内部にレーザ光を集光する集光光学系と加工対象物との距離が所定の距離となるように集光光学系と加工対象物との距離を変化させると共に、加工対象物の内部においてレーザ光の波面が所定の波面となるように反射型空間光変調器によってレーザ光を変調することを特徴とする。   In the laser processing method according to the present invention, the thickness direction of the processing object is aligned along the planned cutting line of the processing object by irradiating the laser beam with the focusing point inside the plate-shaped processing object. And forming a plurality of modified regions as starting points for cutting so as to include the modified region farthest from the laser beam incident surface of the workpiece among the modified regions of the plurality of rows. When forming one or a plurality of modified regions, the distance between the condensing optical system for condensing the laser beam inside the object to be processed and the object to be processed is predetermined according to the region to be formed. The distance between the condensing optical system and the object to be processed is changed so that the distance becomes a predetermined distance, and the laser beam is reflected by the reflective spatial light modulator so that the wavefront of the laser light becomes a predetermined wavefront inside the object to be processed. It is characterized by modulating.

また、本発明に係るレーザ加工方法は、板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することにより、加工対象物の切断予定ラインに沿って、加工対象物の厚さ方向に並ぶように、切断の起点となる改質領域を複数列形成するレーザ加工方法であって、複数列の改質領域のうち、加工対象物のレーザ光入射面から最も遠い改質領域を含む１列又は複数列の改質領域を形成する際には、形成する改質領域に応じて、加工対象物の内部にレーザ光を集光する集光光学系と加工対象物との距離が所定の距離となるように集光光学系と加工対象物との距離を変化させると共に、加工対象物の内部に集光されるレーザ光の収差が所定の収差以下となるように反射型空間光変調器によってレーザ光を変調することを特徴とする。   In addition, the laser processing method according to the present invention irradiates a laser beam with a focusing point inside a plate-shaped processing target, thereby forming a thickness of the processing target along the cutting target line of the processing target. A laser processing method for forming a plurality of modified regions as starting points of cutting so as to be aligned in the vertical direction, wherein the modified region farthest from the laser light incident surface of the workpiece among the plurality of modified regions When forming the one or more rows of modified regions including the distance between the processing target and the condensing optical system for condensing the laser light inside the processing target according to the modified region to be formed Is changed so that the distance between the focusing optical system and the object to be processed becomes a predetermined distance and the aberration of the laser beam condensed inside the object to be processed is equal to or less than the predetermined aberration. The laser light is modulated by an optical modulator.

これらのレーザ加工方法では、複数列の改質領域のうち、加工対象物のレーザ光入射面から最も遠い改質領域を含む１列又は複数列の改質領域を形成する際に、反射型空間光変調器によって変調されたレーザ光が加工対象物に照射される。このように、レーザ光入射面から最も遠い改質領域を形成する際に、反射型空間光変調器によるレーザ光の変調を必須とするのは、改質領域を形成する位置がレーザ光入射面から遠くなるほど、レーザ光の集光点を合わせる位置で発生するレーザ光の収差が大きくなるからである。従って、これらのレーザ加工方法によれば、１本の切断予定ラインに対して複数列の改質領域を形成する場合であっても、切断の起点となる改質領域を確実に形成することが可能となる。   In these laser processing methods, when forming one or a plurality of modified regions including a modified region farthest from the laser light incident surface of the workpiece among the plurality of modified regions, a reflective space is formed. The workpiece is irradiated with laser light modulated by the optical modulator. As described above, when forming the modified region farthest from the laser beam incident surface, modulation of the laser beam by the reflective spatial light modulator is essential because the position where the modified region is formed is the laser beam incident surface. This is because the aberration of the laser light generated at the position where the condensing points of the laser light are aligned increases as the distance from the distance increases. Therefore, according to these laser processing methods, even if a plurality of rows of modified regions are formed for one scheduled cutting line, it is possible to reliably form a modified region serving as a starting point for cutting. It becomes possible.

このとき、切断予定ラインが加工対象物に対して複数本設定されている場合には、１本の切断予定ラインに沿って複数列の改質領域を形成した後に、他の１本の切断予定ラインに沿って複数列の改質領域を形成すると、次のような効果が奏される。すなわち、加工対象物のレーザ光入射面にうねりが存在するような場合には、レーザ光入射面から所定の距離の位置にレーザ光の集光点を精度良く合わせるために、切断予定ラインに沿ったレーザ光入射面の変位データを取得し、その変位データに基づいて集光光学系と加工対象物との距離を微調整する。従って、１本の切断予定ラインに沿って複数列の改質領域を形成した後に、他の１本の切断予定ラインに沿って複数列の改質領域を形成すれば、変位データの切替回数を減少させることができ、各切断予定ラインにおいて複数列の改質領域をレーザ光入射面から所定の距離の位置に精度良く形成することが可能となる。   At this time, if a plurality of cutting lines are set for the workpiece, a plurality of rows of modified regions are formed along one cutting line and then another cutting schedule is formed. When a plurality of rows of modified regions are formed along the line, the following effects are produced. That is, when waviness is present on the laser light incident surface of the workpiece, in order to accurately align the laser light condensing point at a predetermined distance from the laser light incident surface, along the planned cutting line. The displacement data of the laser light incident surface is acquired, and the distance between the condensing optical system and the object to be processed is finely adjusted based on the displacement data. Therefore, if a plurality of rows of modified regions are formed along one other planned cutting line after a plurality of rows of modified regions are formed along one scheduled cutting line, the number of switching of displacement data can be reduced. Thus, it is possible to accurately form a plurality of rows of modified regions at a predetermined distance from the laser light incident surface in each scheduled cutting line.

また、切断予定ラインが加工対象物に対して複数本設定されている場合には、複数本の切断予定ラインに沿って１列の改質領域を形成した後に、複数本の切断予定ラインに沿って他の１列の改質領域を形成すると、次のような効果が奏される。すなわち、１本の切断予定ラインに沿った複数列の改質領域の形成によって加工対象物が割れるような場合には、１本の切断予定ラインに沿って複数列の改質領域を形成した後に、他の１本の切断予定ラインに沿って複数列の改質領域を形成すると、加工対象物の割れによって加工対象物の位置にずれが生じる。そこで、切断予定ラインに沿って改質領域を精度良く形成するためには、加工対象物の位置を補正する必要がある。しかしながら、複数本の切断予定ラインに沿って１列の改質領域を形成した後に、複数本の切断予定ラインに沿って他の１列の改質領域を形成すれば、加工対象物の割れによって加工対象物の位置がずれるのを防止することができ、加工対象物の位置の補正回数を減少させて、複数本の切断予定ラインに沿って複数列の改質領域を短時間で形成することが可能となる。   In addition, when a plurality of cutting lines are set for the workpiece, after forming a row of modified regions along the plurality of cutting lines, along the plurality of cutting lines When another one row of modified regions is formed, the following effects are produced. That is, in the case where the workpiece is cracked by forming a plurality of rows of modified regions along one cutting line, after forming a plurality of rows of modified regions along one cutting line. When a plurality of rows of modified regions are formed along the other line to be cut, the position of the workpiece is displaced due to the crack of the workpiece. Therefore, in order to accurately form the modified region along the planned cutting line, it is necessary to correct the position of the workpiece. However, if one row of modified regions is formed along a plurality of scheduled cutting lines after one row of modified regions is formed along a plurality of scheduled cutting lines, the workpiece is cracked. The position of the workpiece can be prevented from shifting, the number of corrections of the position of the workpiece is reduced, and a plurality of rows of modified regions can be formed in a short time along a plurality of scheduled cutting lines. Is possible.

本発明に係るレーザ加工方法は、板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することにより、加工対象物の切断予定ラインに沿って、切断の起点となる改質領域を形成するレーザ加工方法であって、改質領域を形成する際には、加工対象物の内部に集光されるレーザ光の開口数が所定の開口数となるように反射型空間光変調器によってレーザ光を変調することを特徴とする。   The laser processing method according to the present invention is a modification that becomes a starting point of cutting along a planned cutting line of a processing object by irradiating a laser beam with a focusing point inside the plate-shaped processing object. A laser processing method for forming a region, and when forming a modified region, a reflective spatial light modulation is performed so that the numerical aperture of the laser beam condensed inside the object to be processed becomes a predetermined numerical aperture. The laser light is modulated by the device.

このレーザ加工方法では、加工対象物の内部に集光されるレーザ光の開口数が所定の開口数となるように反射型空間光変調器によって変調されたレーザ光が加工対象物に照射される。そのため、例えば、加工対象物の材質や改質領域を形成すべき位置までの距離等に応じてレーザ光の開口数を変化させて、切断の起点としての機能が高い改質領域を形成することができる。   In this laser processing method, the processing target is irradiated with the laser light modulated by the reflective spatial light modulator so that the numerical aperture of the laser light focused inside the processing target becomes a predetermined numerical aperture. . Therefore, for example, by changing the numerical aperture of the laser beam according to the material of the object to be processed, the distance to the position where the modified region should be formed, etc., a modified region having a high function as a starting point of cutting is formed. Can do.

本発明に係るレーザ加工方法は、板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することにより、加工対象物の切断予定ラインに沿って、加工対象物の厚さ方向に並ぶように、切断の起点となる改質領域を複数列形成するレーザ加工方法であって、複数列の改質領域のうち、加工対象物のレーザ光入射面又は加工対象物においてレーザ光入射面と対向する対向表面に最も近い改質領域を除く改質領域を形成する際には、レーザ光入射面又は対向表面に最も近い改質領域を形成する場合に比べ、加工対象物の内部に集光されるレーザ光の開口数が小さくなるように反射型空間光変調器によってレーザ光を変調することを特徴とする。   In the laser processing method according to the present invention, the thickness direction of the processing object is aligned along the planned cutting line of the processing object by irradiating the laser beam with the focusing point inside the plate-shaped processing object. The laser processing method for forming a plurality of modified regions as starting points for cutting so that the laser light is incident on the laser light incident surface of the workpiece or the workpiece among the modified rows of the plurality of rows. When forming a modified region excluding the modified region closest to the facing surface opposite to the surface, compared to the case where the modified region closest to the laser light incident surface or the facing surface is formed, it is inside the workpiece. The laser light is modulated by a reflective spatial light modulator so that the numerical aperture of the condensed laser light is reduced.

このレーザ加工方法では、切断の起点として特に重要な改質領域として、加工対象物のレーザ光入射面又は加工対象物においてレーザ光入射面と対向する対向表面に最も近い改質領域を形成する際に、その他の改質領域を形成する場合に比べ、加工対象物の内部に集光されるレーザ光の開口数が大きくなるように反射型空間光変調器によって変調されたレーザ光が加工対象物に照射される。そのため、加工対象物のレーザ光入射面又は加工対象物においてレーザ光入射面と対向する対向表面に最も近い改質領域を、切断の起点としての機能が極めて高い改質領域（例えば、割れを含む改質領域）とすることができる。   In this laser processing method, as a modified region that is particularly important as a starting point of cutting, a modified region closest to the laser light incident surface of the workpiece or the surface facing the laser light incident surface on the workpiece is formed. In addition, the laser beam modulated by the reflective spatial light modulator is increased so that the numerical aperture of the laser beam condensed inside the workpiece is larger than when other modified regions are formed. Is irradiated. Therefore, the modified region closest to the laser light incident surface of the workpiece or the facing surface facing the laser beam incident surface of the workpiece is a modified region having a very high function as a cutting start point (for example, including cracks). Modified region).

このとき、切断予定ラインに沿って、加工対象物の厚さ方向に並ぶように、改質領域を少なくとも３列形成する場合において、少なくとも３列の改質領域のうち、レーザ光入射面から最も遠い改質領域及びレーザ光入射面に最も近い改質領域を除く改質領域を形成する際には、レーザ光入射面から最も遠い改質領域及びレーザ光入射面に最も近い改質領域を形成する場合に比べ、加工対象物の内部に集光されるレーザ光の開口数が小さくなるように反射型空間光変調器によってレーザ光を変調することが好ましい。この場合、切断の起点として特に重要な改質領域として、レーザ光入射面から最も遠い改質領域及びレーザ光入射面に最も近い改質領域を形成する際に、その間の改質領域を形成する場合に比べ、加工対象物の内部に集光されるレーザ光の開口数が大きくなるように反射型空間光変調器によって変調されたレーザ光が加工対象物に照射される。そのため、レーザ光入射面から最も遠い改質領域及びレーザ光入射面に最も近い改質領域を、切断の起点としての機能が極めて高い改質領域（例えば、割れを含む改質領域）とすることができる。   At this time, in the case where at least three modified regions are formed so as to be aligned in the thickness direction of the object to be processed along the planned cutting line, among the modified regions of at least three rows, the most from the laser light incident surface. When forming a modified region excluding the far modified region and the modified region closest to the laser beam incident surface, the modified region farthest from the laser beam incident surface and the modified region closest to the laser beam incident surface are formed. It is preferable to modulate the laser beam by the reflective spatial light modulator so that the numerical aperture of the laser beam condensed inside the workpiece is smaller than that in the case of doing so. In this case, when the modified region farthest from the laser beam incident surface and the modified region closest to the laser beam incident surface are formed as the modified region that is particularly important as a starting point of cutting, the modified region therebetween is formed. Compared to the case, the laser beam modulated by the reflective spatial light modulator is irradiated to the workpiece so that the numerical aperture of the laser beam condensed inside the workpiece is increased. For this reason, the modified region farthest from the laser beam incident surface and the modified region closest to the laser beam incident surface are to be modified regions (for example, modified regions including cracks) having an extremely high function as a starting point of cutting. Can do.

本発明に係るレーザ加工方法は、板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することにより、加工対象物の切断予定ラインに沿って、切断の起点となる改質領域を形成するレーザ加工方法であって、改質領域を形成する際には、レーザ光の光学特性が所定の光学特性となるように複数の反射型空間光変調器によってレーザ光を変調することを特徴とする。   The laser processing method according to the present invention is a modification that becomes a starting point of cutting along a planned cutting line of a processing object by irradiating a laser beam with a focusing point inside the plate-shaped processing object. A laser processing method for forming a region, wherein when a modified region is formed, the laser light is modulated by a plurality of reflective spatial light modulators so that the optical characteristics of the laser light have predetermined optical characteristics. It is characterized by.

このレーザ加工方法では、レーザ光の光学特性が所定の光学特性となるように複数の反射型空間光変調器によって変調されたレーザ光が加工対象物に照射される。このように複数の反射型空間光変調器を用いると、レーザ光の光学特性としてビーム径や光軸等を制御することができる。これにより、切断の起点となる改質領域を確実に形成することが可能となる。   In this laser processing method, a laser beam modulated by a plurality of reflective spatial light modulators is irradiated onto a workpiece so that the optical characteristics of the laser light have predetermined optical characteristics. When a plurality of reflective spatial light modulators are used in this way, the beam diameter, the optical axis, etc. can be controlled as the optical characteristics of the laser light. This makes it possible to reliably form a modified region that is a starting point for cutting.

本発明に係るレーザ加工装置は、板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することにより、加工対象物の切断予定ラインに沿って、切断の起点となる改質領域を形成するレーザ加工装置であって、加工対象物を支持する支持台と、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光源から出射されたレーザ光を変調する反射型空間光変調器と、支持台によって支持された加工対象物の内部に、反射型空間光変調器によって変調されたレーザ光を集光する集光光学系と、改質領域を形成する際に、レーザ光の集光点が加工対象物のレーザ光入射面から所定の距離に位置し且つレーザ光の集光点が切断予定ラインに沿って相対的に移動するように支持台及び集光光学系の少なくとも１つを制御すると共に、加工対象物の内部においてレーザ光の波面が所定の波面となるように反射型空間光変調器を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。   The laser processing apparatus according to the present invention is a modification that becomes a starting point of cutting along a planned cutting line of a processing object by irradiating a laser beam with a focusing point inside the plate-shaped processing object. A laser processing apparatus that forms a region, a support base that supports a workpiece, a laser light source that emits laser light, a reflective spatial light modulator that modulates laser light emitted from the laser light source, and a support A condensing optical system for condensing the laser light modulated by the reflective spatial light modulator inside the workpiece supported by the table, and a condensing point of the laser light when forming the modified region At least one of the support base and the condensing optical system is controlled so that the condensing point of the laser light is located at a predetermined distance from the laser light incident surface of the workpiece and relatively moves along the line to be cut. And inside the workpiece Wavefront of laser light is characterized in that it comprises a control unit for controlling the reflection type spatial light modulator to a predetermined wavefront.

このレーザ加工装置によれば、加工対象物の内部においてレーザ光の波面が所定の波面となるように反射型空間光変調器によって変調されたレーザ光を切断予定ラインに沿って加工対象物に照射することができる。これにより、切断の起点となる改質領域を確実に形成することが可能となる。なお、「制御部が支持台及び集光光学系の少なくとも１つを制御する」とは、制御部が支持台及び集光光学系の少なくとも１つを直接的に制御する場合だけでなく、制御部が、支持台を含む系及び集光光学系を含む系の少なくとも１つを直接的に制御することで、支持台及び集光光学系の少なくとも１つを間接的に制御する場合を含むものとする。   According to this laser processing apparatus, the laser beam modulated by the reflective spatial light modulator is irradiated along the planned cutting line so that the wavefront of the laser beam becomes a predetermined wavefront inside the workpiece. can do. This makes it possible to reliably form a modified region that is a starting point for cutting. Note that “the control unit controls at least one of the support base and the condensing optical system” is not limited to the case where the control unit directly controls at least one of the support base and the condensing optical system. Including a case where the unit indirectly controls at least one of the support base and the condensing optical system by directly controlling at least one of the system including the support base and the system including the condensing optical system. .

このとき、制御部は、加工対象物の厚さ方向に並ぶように切断予定ラインに沿って複数列形成される改質領域毎に、レーザ光の集光点がレーザ光入射面から所定の距離に位置するように支持台及び集光光学系の少なくとも１つを制御するための制御信号と、加工対象物の内部においてレーザ光の波面が所定の波面となるように反射型空間光変調器を制御するための制御信号とを対応付けて記憶していることが好ましい。この場合、形成すべき複数列の改質領域のそれぞれに応じて、加工対象物の内部においてレーザ光の波面を所定の波面とすることができる。   At this time, for each modified region formed in a plurality of rows along the planned cutting line so as to be aligned in the thickness direction of the workpiece, the control unit has a laser beam condensing point at a predetermined distance from the laser light incident surface. A control signal for controlling at least one of the support base and the condensing optical system so that the wavefront of the laser beam becomes a predetermined wavefront inside the object to be processed. It is preferable to store the control signal for control in association with each other. In this case, the wavefront of the laser beam can be set to a predetermined wavefront inside the object to be processed according to each of the plurality of rows of modified regions to be formed.

本発明に係るレーザ加工装置は、板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することにより、加工対象物の切断予定ラインに沿って、切断の起点となる改質領域を形成するレーザ加工装置であって、加工対象物を支持する支持台と、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光源から出射されたレーザ光を変調する反射型空間光変調器と、支持台によって支持された加工対象物の内部に、反射型空間光変調器によって変調されたレーザ光を集光する集光光学系と、改質領域を形成する際に、レーザ光の集光点が加工対象物のレーザ光入射面から所定の距離に位置し且つレーザ光の集光点が切断予定ラインに沿って相対的に移動するように支持台及び集光光学系の少なくとも１つを制御すると共に、加工対象物の内部に集光されるレーザ光の収差が所定の収差以下となるように反射型空間光変調器を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。   The laser processing apparatus according to the present invention is a modification that becomes a starting point of cutting along a planned cutting line of a processing object by irradiating a laser beam with a focusing point inside the plate-shaped processing object. A laser processing apparatus that forms a region, a support base that supports a workpiece, a laser light source that emits laser light, a reflective spatial light modulator that modulates laser light emitted from the laser light source, and a support A condensing optical system for condensing the laser light modulated by the reflective spatial light modulator inside the workpiece supported by the table, and a condensing point of the laser light when forming the modified region At least one of the support base and the condensing optical system is controlled so that the condensing point of the laser light is located at a predetermined distance from the laser light incident surface of the workpiece and relatively moves along the line to be cut. At the same time, it is condensed inside the workpiece. That aberration of the laser light, comprising a control unit for controlling the reflection type spatial light modulator such that below a predetermined aberration.

このレーザ加工装置によれば、加工対象物の内部に集光されるレーザ光の収差が所定の収差以下となるように反射型空間光変調器によって変調されたレーザ光を切断予定ラインに沿って加工対象物に照射することができる。これにより、切断の起点となる改質領域を確実に形成することが可能となる。   According to this laser processing apparatus, the laser light modulated by the reflective spatial light modulator is cut along the planned cutting line so that the aberration of the laser light condensed inside the object to be processed is equal to or less than a predetermined aberration. The object to be processed can be irradiated. This makes it possible to reliably form a modified region that is a starting point for cutting.

このとき、制御部は、加工対象物の厚さ方向に並ぶように切断予定ラインに沿って複数列形成される改質領域毎に、レーザ光の集光点がレーザ光入射面から所定の距離に位置するように支持台及び集光光学系の少なくとも１つを制御するための制御信号と、加工対象物の内部に集光されるレーザ光の収差が所定の収差以下となるように反射型空間光変調器を制御するための制御信号とを対応付けて記憶していることが好ましい。この場合、形成すべき複数列の改質領域のそれぞれに応じて、加工対象物の内部に集光されるレーザ光の収差を所定の収差以下とすることができる。   At this time, for each modified region formed in a plurality of rows along the planned cutting line so as to be aligned in the thickness direction of the workpiece, the control unit has a laser beam condensing point at a predetermined distance from the laser light incident surface. A control signal for controlling at least one of the support base and the condensing optical system so as to be positioned at the position of the laser beam and a reflection type so that the aberration of the laser beam condensed inside the object to be processed is equal to or less than a predetermined aberration It is preferable to store the control signal for controlling the spatial light modulator in association with each other. In this case, the aberration of the laser beam condensed inside the object to be processed can be set to be equal to or less than a predetermined aberration according to each of the plurality of rows of modified regions to be formed.

本発明に係るレーザ加工装置は、板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することにより、加工対象物の切断予定ラインに沿って、切断の起点となる改質領域を形成するレーザ加工装置であって、加工対象物を支持する支持台と、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光源から出射されたレーザ光を変調する複数の反射型空間光変調器と、支持台によって支持された加工対象物の内部に、反射型空間光変調器によって変調されたレーザ光を集光する集光光学系と、改質領域を形成する際に、レーザ光の集光点が加工対象物のレーザ光入射面から所定の距離に位置し且つレーザ光の集光点が切断予定ラインに沿って相対的に移動するように支持台及び集光光学系の少なくとも１つを制御する制御部と、を備え、制御部は、レーザ光の光学特性が所定の光学特性となるように反射型空間光変調器を制御する機能を有することを特徴とする。   The laser processing apparatus according to the present invention is a modification that becomes a starting point of cutting along a planned cutting line of a processing object by irradiating a laser beam with a focusing point inside the plate-shaped processing object. A laser processing apparatus that forms a region, a support base that supports a workpiece, a laser light source that emits laser light, and a plurality of reflective spatial light modulators that modulate the laser light emitted from the laser light source, , A condensing optical system for condensing the laser light modulated by the reflective spatial light modulator inside the workpiece supported by the support base, and condensing the laser light when forming the modified region At least one of the support base and the condensing optical system is arranged such that the point is located at a predetermined distance from the laser light incident surface of the workpiece and the condensing point of the laser light relatively moves along the line to be cut. A control unit for controlling, the control unit The optical properties of the laser light and having a function of controlling the reflection type spatial light modulator to a predetermined optical characteristic.

このレーザ加工装置によれば、複数の反射型空間光変調器を備えているため、レーザ光の光学特性としてビーム径や光軸等を制御することができる。従って、何らかの原因でレーザ光の光軸にずれが生じた場合であっても、そのずれを容易に補正して、切断の起点となる改質領域を確実に形成することが可能となる。   According to this laser processing apparatus, since a plurality of reflective spatial light modulators are provided, the beam diameter, the optical axis, and the like can be controlled as the optical characteristics of the laser light. Therefore, even if a deviation occurs in the optical axis of the laser beam for some reason, it is possible to easily correct the deviation and to reliably form a modified region that is a starting point of cutting.

本発明に係るレーザ加工装置の製造方法は、板状の加工対象物を支持する支持台と、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光源から出射されたレーザ光を変調する反射型空間光変調器と、支持台によって支持された加工対象物の内部に、反射型空間光変調器によって変調されたレーザ光を集光する集光光学系と、反射型空間光変調器を制御する制御部と、を備え、加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、加工対象物の切断予定ラインに沿って、切断の起点となる改質領域を形成するレーザ加工装置の製造方法であって、基準レーザ加工装置を用意し、基準レーザ加工装置の基準集光光学系から出射された基準レーザ光の波面を計測して基準波面データを取得する工程と、集光光学系から出射されたレーザ光の波面を計測して波面データを取得する工程と、基準波面データ及び波面データに基づいて、レーザ光の波面が基準レーザ光の波面となるように反射型空間光変調器を制御するための制御信号を算出し、制御信号を制御部に記憶させる工程と、を含むことを特徴とする。   A manufacturing method of a laser processing apparatus according to the present invention includes a support base that supports a plate-like workpiece, a laser light source that emits laser light, and a reflective spatial light modulation that modulates the laser light emitted from the laser light source. A condensing optical system for condensing the laser light modulated by the reflective spatial light modulator, and a control unit for controlling the reflective spatial light modulator, inside the workpiece supported by the support base And a laser processing apparatus that forms a modified region serving as a starting point of cutting along a planned cutting line of the processing object by irradiating the processing object with a laser beam with a converging point aligned inside the processing object. A method of manufacturing a reference laser processing apparatus, measuring a wavefront of a reference laser beam emitted from a reference condensing optical system of the reference laser processing apparatus, and acquiring reference wavefront data; and a condensing optical system Laser light emitted from A step of measuring the wavefront to acquire wavefront data, and a control signal for controlling the reflective spatial light modulator so that the wavefront of the laser beam becomes the wavefront of the reference laser beam based on the reference wavefront data and the wavefront data And calculating and storing a control signal in the control unit.

このレーザ加工装置の製造方法によれば、切断の起点としての機能が高い改質領域を形成し得るレーザ加工装置を基準レーザ加工装置として用意することで、装置間の個体差を埋めて、基準レーザ加工装置と同等の性能を有するレーザ加工装置を製造することができる。   According to this laser processing apparatus manufacturing method, by preparing a laser processing apparatus that can form a modified region having a high function as a starting point of cutting as a reference laser processing apparatus, the individual difference between the apparatuses is filled, A laser processing apparatus having performance equivalent to that of the laser processing apparatus can be manufactured.

本発明によれば、切断の起点となる改質領域を確実に形成することができる。   According to the present invention, it is possible to reliably form a modified region serving as a starting point for cutting.

改質領域の形成に用いられるレーザ加工装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the laser processing apparatus used for formation of a modification area | region. 改質領域の形成の対象となる加工対象物の平面図である。It is a top view of the processing target object used as the object of formation of a modification field. 図２の加工対象物のIII−III線に沿っての断面図である。It is sectional drawing along the III-III line of the workpiece of FIG. レーザ加工後の加工対象物の平面図である。It is a top view of the processing target after laser processing. 図４の加工対象物のV−V線に沿っての断面図である。It is sectional drawing along the VV line of the workpiece of FIG. 図４の加工対象物のVI−VI線に沿っての断面図である。It is sectional drawing along the VI-VI line of the processing target object of FIG. レーザ加工後のシリコンウェハの切断面の写真を表した図である。It is the figure showing the photograph of the cut surface of the silicon wafer after laser processing. 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。It is a graph which shows the relationship between the wavelength of a laser beam, and the transmittance | permeability inside a silicon substrate. レーザ光のピークパワー密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。It is a graph which shows the relationship between the peak power density of a laser beam, and the magnitude | size of a crack spot. 本実施形態に係るレーザ加工装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the laser processing apparatus which concerns on this embodiment. 図１０のレーザ加工装置の反射型空間光変調器の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the reflection type spatial light modulator of the laser processing apparatus of FIG. 本実施形態に係るレーザ加工装置の製造方法に用いられる基準レーザ加工装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the reference | standard laser processing apparatus used for the manufacturing method of the laser processing apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るレーザ加工装置の製造方法に用いられるレーザ加工装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the laser processing apparatus used for the manufacturing method of the laser processing apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るレーザ加工装置の製造方法に用いられるレーザ加工装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the laser processing apparatus used for the manufacturing method of the laser processing apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るレーザ加工装置の製造方法に用いられるレーザ加工装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the laser processing apparatus used for the manufacturing method of the laser processing apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るレーザ加工方法の対象となる加工対象物の平面図である。It is a top view of the processing target used as the object of the laser processing method concerning this embodiment. 本実施形態に係るレーザ加工方法が実施されている図１６の加工対象物の断面図である。It is sectional drawing of the processing target object of FIG. 16 with which the laser processing method concerning this embodiment is implemented. 本実施形態に係るレーザ加工方法が実施されている図１６の加工対象物の断面図である。It is sectional drawing of the processing target object of FIG. 16 with which the laser processing method concerning this embodiment is implemented. 本実施形態に係る他のレーザ加工装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the other laser processing apparatus which concerns on this embodiment. 図１９のレーザ加工装置の反射型空間光変調器の配置についての説明図である。It is explanatory drawing about arrangement | positioning of the reflection type spatial light modulator of the laser processing apparatus of FIG. 本実施形態に係る他のレーザ加工方法についての説明図である。It is explanatory drawing about the other laser processing method which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る他のレーザ加工方法についての説明図である。It is explanatory drawing about the other laser processing method which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る他のレーザ加工装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the other laser processing apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るレーザ加工装置の製造方法に用いられる他の基準レーザ加工装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the other reference | standard laser processing apparatus used for the manufacturing method of the laser processing apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るレーザ加工装置の製造方法に用いられる他のレーザ加工装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the other laser processing apparatus used for the manufacturing method of the laser processing apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るレーザ加工装置の製造方法に用いられる他のレーザ加工装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the other laser processing apparatus used for the manufacturing method of the laser processing apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るレーザ加工装置の製造方法に用いられる他のレーザ加工装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the other laser processing apparatus used for the manufacturing method of the laser processing apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る他のレーザ加工装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the other laser processing apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る他のレーザ加工装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the other laser processing apparatus which concerns on this embodiment.

以下、本発明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。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same or an equivalent part, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

本実施形態に係るレーザ加工方法及びレーザ加工装置においては、板状の加工対象物に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、切断予定ラインに沿って加工対象物に改質領域を形成する。   In the laser processing method and laser processing apparatus according to the present embodiment, the modified region is formed on the processing object along the planned cutting line by irradiating the plate-shaped processing object with the laser beam with the focusing point aligned. Form.

そこで、まず、本実施形態に係るレーザ加工方法及びレーザ加工装置における改質領域の形成について、図１〜図９を参照して説明する。   First, the modified region formation in the laser processing method and the laser processing apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

図１に示すように、レーザ加工装置１００は、レーザ光（加工用レーザ光）Ｌをパルス発振するレーザ光源１０１と、レーザ光Ｌの光軸の向きを９０°変えるように配置されたダイクロイックミラー１０３と、レーザ光Ｌを集光するための集光用レンズ１０５と、を備えている。また、レーザ加工装置１００は、集光用レンズ１０５で集光されたレーザ光Ｌが照射される加工対象物１を支持するための支持台１０７と、支持台１０７をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動させるためのステージ１１１と、レーザ光Ｌの出力やパルス幅等を調節するためにレーザ光源１０１を制御するレーザ光源制御部１０２と、ステージ１１１の移動を制御するステージ制御部１１５と、を備えている。   As shown in FIG. 1, a laser processing apparatus 100 includes a laser light source 101 that oscillates a laser beam (processing laser beam) L, and a dichroic mirror that is disposed so as to change the direction of the optical axis of the laser beam L by 90 °. 103 and a condensing lens 105 for condensing the laser light L. The laser processing apparatus 100 also includes a support 107 for supporting the workpiece 1 irradiated with the laser light L collected by the condensing lens 105, and the support 107 in the X, Y, and Z axis directions. A stage 111 for moving the light source, a laser light source control unit 102 for controlling the laser light source 101 to adjust the output and pulse width of the laser light L, and a stage control unit 115 for controlling the movement of the stage 111. I have.

このレーザ加工装置１００においては、レーザ光源１０１から出射されたレーザ光Ｌは、ダイクロイックミラー１０３によってその光軸の向きを９０°変えられ、支持台１０７上に載置された加工対象物１の内部に集光レンズ１０５によって集光される。これと共に、ステージ１１１が移動させられ、加工対象物１がレーザ光Ｌに対して切断予定ライン５に沿って相対移動させられる。これにより、切断予定ライン５に沿って、切断の起点となる改質領域が加工対象物１に形成されることとなる。以下、この改質領域について詳細に説明する。   In this laser processing apparatus 100, the laser light L emitted from the laser light source 101 has its optical axis changed by 90 ° by the dichroic mirror 103, and the inside of the processing object 1 placed on the support base 107. The light is condensed by the condenser lens 105. At the same time, the stage 111 is moved, and the workpiece 1 is moved relative to the laser beam L along the planned cutting line 5. As a result, a modified region serving as a starting point for cutting is formed on the workpiece 1 along the planned cutting line 5. Hereinafter, the modified region will be described in detail.

図２に示すように、板状の加工対象物１には、加工対象物１を切断するための切断予定ライン５が設定されている。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の内部に改質領域を形成する場合、図３に示すように、加工対象物１の内部に集光点Ｐを合わせた状態で、レーザ光Ｌを切断予定ライン５に沿って（すなわち、図２の矢印Ａ方向に）相対的に移動させる。これにより、図４〜図６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の内部に形成され、切断予定ライン５に沿って形成された改質領域７が切断起点領域８となる。   As shown in FIG. 2, a scheduled cutting line 5 for cutting the workpiece 1 is set on the plate-like workpiece 1. The planned cutting line 5 is a virtual line extending linearly. When forming a modified region inside the workpiece 1, as shown in FIG. 3, the laser beam L is projected along the planned cutting line 5 in a state where the focused point P is aligned with the inside of the workpiece 1. It moves relatively (that is, in the direction of arrow A in FIG. 2). Thereby, as shown in FIGS. 4 to 6, the modified region 7 is formed inside the workpiece 1 along the planned cutting line 5, and the modified region 7 formed along the planned cutting line 5 is formed. It becomes the cutting start area 8.

なお、集光点Ｐとは、レーザ光Ｌが集光する箇所のことである。また、切断予定ライン５は、直線状に限らず曲線状であってもよいし、仮想線に限らず加工対象物１の表面３に実際に引かれた線であってもよい。また、改質領域７は、連続的に形成される場合もあるし、断続的に形成される場合もある。また、改質領域７は少なくとも加工対象物１の内部に形成されていればよい。また、改質領域７を起点に亀裂が形成される場合があり、亀裂及び改質領域７は、加工対象物１の外表面（表面、裏面、若しくは外周面）に露出していてもよい。   In addition, the condensing point P is a location where the laser light L is condensed. Further, the planned cutting line 5 is not limited to a straight line, but may be a curved line, or may be a line actually drawn on the surface 3 of the workpiece 1 without being limited to a virtual line. In addition, the modified region 7 may be formed continuously or intermittently. Moreover, the modified area | region 7 should just be formed in the inside of the workpiece 1 at least. In addition, a crack may be formed starting from the modified region 7, and the crack and modified region 7 may be exposed on the outer surface (front surface, back surface, or outer peripheral surface) of the workpiece 1.

ちなみに、ここでは、レーザ光Ｌが、加工対象物１を透過すると共に加工対象物１の内部の集光点近傍にて特に吸収され、これにより、加工対象物１に改質領域７が形成される（すなわち、内部吸収型レーザ加工）。よって、加工対象物１の表面３ではレーザ光Ｌが殆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。一般的に、表面３から溶融され除去されて穴や溝等の除去部が形成される（表面吸収型レーザ加工）場合、加工領域は表面３側から徐々に裏面側に進行する。   Incidentally, here, the laser beam L passes through the workpiece 1 and is particularly absorbed in the vicinity of the condensing point inside the workpiece 1, whereby a modified region 7 is formed in the workpiece 1. (Ie, internal absorption laser processing). Therefore, since the laser beam L is hardly absorbed by the surface 3 of the workpiece 1, the surface 3 of the workpiece 1 is not melted. In general, when a removed portion such as a hole or a groove is formed by being melted and removed from the front surface 3 (surface absorption laser processing), the processing region gradually proceeds from the front surface 3 side to the back surface side.

ところで、本実施形態に係るレーザ加工方法及びレーザ加工装置にて形成される改質領域は、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲とは異なる状態になった領域をいう。例えば、（１）溶融処理領域、（２）クラック領域、絶縁破壊領域、（３）屈折率変化領域等があり、これらが混在した領域もある。   By the way, the modified region formed by the laser processing method and the laser processing apparatus according to the present embodiment refers to a region in which the density, refractive index, mechanical strength, and other physical characteristics are different from the surroundings. . For example, there are (1) a melt treatment region, (2) a crack region, a dielectric breakdown region, and (3) a refractive index change region, and there are regions where these are mixed.

本実施形態に係るレーザ加工方法及びレーザ加工装置における改質領域は、レーザ光の局所的な吸収や多光子吸収という現象により形成される。多光子吸収とは、材料の吸収のバンドギャップＥＧよりも光子のエネルギーｈνが小さいと光学的に透明となるため、材料に吸収が生じる条件はｈν＞ＥＧであるが、光学的に透明でも、レーザ光Ｌの強度を非常に大きくするとｎｈν＞ＥＧの条件（ｎ＝２，３，４，・・・）で材料に吸収が生じる現象をいう。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６６集（２０００年４月）の第７２頁〜第７３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。   The modified region in the laser processing method and laser processing apparatus according to the present embodiment is formed by a phenomenon of local absorption of laser light or multiphoton absorption. Multiphoton absorption is optically transparent when the photon energy hν is smaller than the absorption bandgap EG of the material. Therefore, the conditions under which absorption occurs in the material is hν> EG. When the intensity of the laser beam L is extremely increased, it means a phenomenon in which the material is absorbed under the condition of nhν> EG (n = 2, 3, 4,...). The formation of the melt-processed region by multiphoton absorption is described in, for example, “Evaluation of processing characteristics of silicon by picosecond pulse laser” on pages 72 to 73 of the 66th Annual Meeting of the Japan Welding Society (April 2000). Have been described.

また、D.Du,X.Liu,G.Korn,J.Squier,and G.Mourou,”Laser Induced Breakdown by Impact Ionization in SiO2 with Pulse Widths from 7ns to 150fs”,Appl Phys Lett64(23),Jun.6,1994に記載されているようにパルス幅が数ピコ秒からフェムト秒の超短パルスレーザ光を利用することにより形成される改質領域を利用してもよい。   Also, D. Du, X. Liu, G. Korn, J. Squier, and G. Mourou, “Laser Induced Breakdown by Impact Ionization in SiO2 with Pulse Widths from 7ns to 150fs”, Appl Phys Lett64 (23), Jun. As described in US Pat. No. 6,1994, a modified region formed by using an ultrashort pulse laser beam having a pulse width of several picoseconds to femtoseconds may be used.

（１）改質領域が溶融処理領域を含む場合
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１×１０８（Ｗ／ｃｍ２）以上で且つパルス幅が１μｓ以下の条件でレーザ光Ｌを照射する。これにより、集光点近傍にてレーザ光Ｌが吸収されて加工対象物の内部が局所的に加熱され、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。 (1) When the modified region includes a melt processing region The focusing point is set inside the object to be processed (for example, a semiconductor material such as silicon), and the electric field strength at the focusing point is 1 × 10 8 (W / cm 2 ) Irradiation with the laser beam L is performed under the conditions of the above and the pulse width of 1 μs or less. As a result, the laser beam L is absorbed in the vicinity of the condensing point, and the inside of the processing object is locally heated, and a melting treatment region is formed inside the processing object by this heating.

溶融処理領域とは、一旦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。   The melt treatment region is a region once solidified after being melted, a region in a molten state, a region in which the material is resolidified from a molten state, and can also be referred to as a phase-changed region or a region in which the crystal structure has changed. The melt treatment region can also be said to be a region in which one structure is changed to another structure in a single crystal structure, an amorphous structure, or a polycrystalline structure. In other words, for example, a region changed from a single crystal structure to an amorphous structure, a region changed from a single crystal structure to a polycrystalline structure, or a region changed from a single crystal structure to a structure including an amorphous structure and a polycrystalline structure. To do. When the object to be processed has a silicon single crystal structure, the melt processing region has, for example, an amorphous silicon structure.

図７は、レーザ光が照射されたシリコンウェハ（半導体基板）の一部における断面の写真を表した図である。図７に示すように、半導体基板１１の内部に溶融処理領域１３が形成されている。   FIG. 7 is a view showing a photograph of a cross section of a part of a silicon wafer (semiconductor substrate) irradiated with laser light. As shown in FIG. 7, a melt processing region 13 is formed inside the semiconductor substrate 11.

入射するレーザ光の波長に対して透過性の材料の内部に溶融処理領域１３が形成されたことを説明する。図８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線図である。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５０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、５００μｍ、１０００μｍの各々について上記関係を示した。   It will be described that the melt processing region 13 is formed inside a material that is transparent to the wavelength of the incident laser beam. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the wavelength of the laser beam and the transmittance inside the silicon substrate. However, the reflection components on the front side and the back side of the silicon substrate are removed to show the transmittance only inside. The above relationship was shown for each of the silicon substrate thicknesses t of 50 μm, 100 μm, 200 μm, 500 μm, and 1000 μm.

例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの波長である１０６４ｎｍにおいて、シリコン基板の厚さが５００μｍ以下の場合、シリコン基板の内部ではレーザ光Ｌが８０％以上透過することが分かる。図７に示す半導体基板１１の厚さは３５０μｍであるので、溶融処理領域１３は半導体基板１１の中心付近、つまり表面から１７５μｍの部分に形成される。この場合の透過率は、厚さ２００μｍのシリコンウェハを参考にすると、９０％以上なので、レーザ光Ｌが半導体基板１１の内部で吸収されるのは僅かであり、殆どが透過する。しかし、１×１０８（Ｗ／ｃｍ２）以上で且つパルス幅が１μｓ以下の条件でレーザ光Ｌをシリコンウェハ内部に集光することで集光点とその近傍で局所的にレーザ光が吸収され溶融処理領域１３が半導体基板１１の内部に形成される。 For example, when the thickness of the silicon substrate is 500 μm or less at the wavelength of 1064 nm of the Nd: YAG laser, it can be seen that the laser light L is transmitted by 80% or more inside the silicon substrate. Since the thickness of the semiconductor substrate 11 shown in FIG. 7 is 350 μm, the melt processing region 13 is formed near the center of the semiconductor substrate 11, that is, at a portion of 175 μm from the surface. The transmittance in this case is 90% or more with reference to a silicon wafer having a thickness of 200 μm, so that the laser light L is hardly absorbed inside the semiconductor substrate 11 and is almost transmitted. However, by condensing the laser beam L inside the silicon wafer under the conditions of 1 × 10 8 (W / cm 2 ) or more and a pulse width of 1 μs or less, the laser beam is absorbed locally at and near the focal point. Then, the melt processing region 13 is formed inside the semiconductor substrate 11.

なお、シリコンウェハには、溶融処理領域を起点として亀裂が発生する場合がある。また、溶融処理領域に亀裂が内包されて形成される場合があり、この場合には、その亀裂が、溶融処理領域においての全面に渡って形成されていたり、一部分のみや複数部分に形成されていたりすることがある。更に、この亀裂は、自然に成長する場合もあるし、シリコンウェハに力が印加されることにより成長する場合もある。溶融処理領域から亀裂が自然に成長する場合には、溶融処理領域が溶融している状態から成長する場合と、溶融処理領域が溶融している状態から再固化する際に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に形成され、切断面においては、図７に示すように、内部に溶融処理領域が形成されている。   Note that cracks may occur in the silicon wafer starting from the melt processing region. In some cases, cracks are included in the melt treatment region. In this case, the cracks are formed over the entire surface in the melt treatment region, or are formed in only a part or a plurality of parts. Sometimes. Furthermore, the crack may grow naturally or may grow by applying a force to the silicon wafer. When the crack grows naturally from the melt-processed area, either the case where the melt-processed area grows from the melted state or the case where the melt-processed area grows when re-solidified from the melted state There is also. However, in both cases, the melt processing region is formed inside the silicon wafer, and the melt processing region is formed inside the cut surface as shown in FIG.

（２）改質領域がクラック領域を含む場合
加工対象物（例えばガラスやＬｉＴａＯ３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１×１０８（Ｗ／ｃｍ２）以上で且つパルス幅が１μｓ以下の条件でレーザ光Ｌを照射する。このパルス幅の大きさは、加工対象物の内部にレーザ光Ｌが吸収されてクラック領域が形成される条件である。これにより、加工対象物の内部には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、１つ又は複数のクラックを含むクラック領域が形成される。クラック領域は絶縁破壊領域とも言える。 (2) When the modified region includes a crack region The focusing point is set inside a workpiece (for example, a piezoelectric material made of glass or LiTaO 3 ), and the electric field strength at the focusing point is 1 × 10 8 (W / The laser light L is irradiated under the conditions of cm 2 ) or more and a pulse width of 1 μs or less. The magnitude of the pulse width is a condition that the laser beam L is absorbed inside the workpiece and a crack region is formed. As a result, a phenomenon called optical damage occurs inside the workpiece. This optical damage induces thermal strain inside the workpiece, thereby forming a crack region containing one or more cracks inside the workpiece. It can be said that the crack region is a dielectric breakdown region.

図９は電界強度とクラックの大きさとの関係の実験結果を示す線図である。横軸はピークパワー密度であり、レーザ光Ｌ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Ｌ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１００倍、開口数（ＮＡ）が０．８０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５０倍、開口数（ＮＡ）が０．５５の場合である。ピークパワー密度が１０１１（Ｗ／ｃｍ２）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。 FIG. 9 is a diagram showing the experimental results of the relationship between the electric field strength and the crack size. The horizontal axis represents the peak power density. Since the laser beam L is a pulse laser beam, the electric field strength is represented by the peak power density. The vertical axis indicates the size of a crack portion (crack spot) formed inside the workpiece by one pulse of laser light L. Crack spots gather to form a crack region. The size of the crack spot is the size of the portion having the maximum length in the shape of the crack spot. Data indicated by black circles in the graph is for the case where the magnification of the condenser lens (C) is 100 times and the numerical aperture (NA) is 0.80. On the other hand, the data indicated by the white circles in the graph is when the magnification of the condenser lens (C) is 50 times and the numerical aperture (NA) is 0.55. From the peak power density of about 10 11 (W / cm 2 ), it can be seen that a crack spot is generated inside the workpiece, and the crack spot increases as the peak power density increases.

（３）改質領域が屈折率変化領域を含む場合
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１×１０８（Ｗ／ｃｍ２）以上で且つパルス幅が１ｎｓ以下の条件でレーザ光Ｌを照射する。このように、パルス幅が極めて短い状態で加工対象物の内部にレーザ光Ｌが吸収されると、そのエネルギーが熱エネルギーに転化せず、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、屈折率変化領域が形成される。 (3) When the modified region includes a refractive index changing region The focusing point is set inside the object to be processed (for example, glass), and the electric field strength at the focusing point is 1 × 10 8 (W / cm 2 ) or more. In addition, the laser beam L is irradiated under the condition that the pulse width is 1 ns or less. Thus, when the laser beam L is absorbed inside the object to be processed in a state where the pulse width is extremely short, the energy is not converted into thermal energy, and the ion valence change, crystallization occurs inside the object to be processed. Alternatively, a permanent structural change such as a polarization orientation is induced, and a refractive index change region is formed.

なお、改質領域とは、溶融処理領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等やそれらが混在した領域を含めて、その材料において改質領域の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域であったり、格子欠陥が形成された領域であったりする。これらをまとめて高密転移領域と言うこともできる。   Note that the modified region includes the melt-processed region, the dielectric breakdown region, the refractive index change region, etc., and the mixed region thereof, and the density of the modified region in the material is compared with the density of the non-modified region. It may be a changed region or a region where lattice defects are formed. These can be collectively referred to as a high-density transition region.

また、溶融処理領域や屈折率変化領域、改質領域の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域、格子欠陥が形成された領域は、更にそれら領域の内部や改質領域と非改質領域との界面に亀裂（割れ、マイクロクラック）を内包している場合がある。内包される亀裂は改質領域の全面に渡る場合や一部分のみや複数部分に形成される場合がある。   In addition, the area where the density of the melt-processed area, the refractive index changing area, the modified area is changed compared to the density of the non-modified area, and the area where lattice defects are formed are further divided into these areas and the modified area. In some cases, cracks (cracks, microcracks) are included in the interface with the non-modified region. The included crack may be formed over the entire surface of the modified region, or may be formed in only a part or a plurality of parts.

ちなみに、加工対象物の結晶構造やその劈開性等を考慮して、改質領域を次のように形成すれば、精度よく加工対象物を切断することが可能になる。   Incidentally, if the modified region is formed as follows in consideration of the crystal structure of the object to be processed and its cleavage property, the object to be processed can be accurately cut.

すなわち、シリコン等のダイヤモンド構造の単結晶半導体からなる基板の場合は、（１１１）面（第１劈開面）や（１１０）面（第２劈開面）に沿った方向に改質領域を形成するのが好ましい。また、ＧａＡｓ等の閃亜鉛鉱型構造のIII−V族化合物半導体からなる基板の場合は、（１１０）面に沿った方向に改質領域を形成するのが好ましい。更に、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）等の六方晶系の結晶構造を有する基板の場合は、（０００１）面（Ｃ面）を主面として（１１２０）面（Ａ面）或いは（１１００）面（Ｍ面）に沿った方向に改質領域を形成するのが好ましい。 That is, in the case of a substrate made of a single crystal semiconductor having a diamond structure such as silicon, the modified region is formed in a direction along the (111) plane (first cleavage plane) or the (110) plane (second cleavage plane). Is preferred. Further, in the case of a substrate made of a zinc-blende-type III-V group compound semiconductor such as GaAs, it is preferable to form the modified region in the direction along the (110) plane. Furthermore, in the case of a substrate having a hexagonal crystal structure such as sapphire (Al 2 O 3 ), the (1120) plane (A plane) or (1100) plane ( It is preferable to form the modified region in a direction along the (M plane).

また、上述した改質領域を形成すべき方向（例えば、単結晶シリコン基板における（１１１）面に沿った方向）、或いは改質領域を形成すべき方向に直交する方向に沿って基板にオリエンテーションフラットを形成すれば、そのオリエンテーションフラットを基準とすることで、改質領域を容易且つ正確に基板に形成することが可能になる。   In addition, the orientation flat on the substrate along the direction in which the modified region is to be formed (for example, the direction along the (111) plane in the single crystal silicon substrate) or the direction perpendicular to the direction in which the modified region is to be formed. If this is formed, the modified region can be easily and accurately formed on the substrate by using the orientation flat as a reference.

次に、本実施形態に係るレーザ加工装置について説明する。   Next, the laser processing apparatus according to this embodiment will be described.

図１０に示すように、レーザ加工装置２００は、板状の加工対象物１を支持する支持台２０１と、レーザ光Ｌを出射するレーザ光源２０２と、レーザ光源２０２から出射されたレーザ光Ｌを変調する反射型空間光変調器２０３と、支持台２０１によって支持された加工対象物１の内部に、反射型空間光変調器２０３によって変調されたレーザ光Ｌを集光する集光光学系２０４と、反射型空間光変調器２０３を制御する制御部２０５と、を備えている。レーザ加工装置２００は、加工対象物１の内部に集光点Ｐを合わせてレーザ光Ｌを照射することにより、加工対象物１の切断予定ライン５に沿って、切断の起点となる改質領域７を形成するものである。   As shown in FIG. 10, the laser processing apparatus 200 includes a support base 201 that supports the plate-like workpiece 1, a laser light source 202 that emits laser light L, and a laser light L emitted from the laser light source 202. A reflective spatial light modulator 203 that modulates; and a condensing optical system 204 that condenses the laser light L modulated by the reflective spatial light modulator 203 inside the workpiece 1 supported by the support table 201. And a control unit 205 that controls the reflective spatial light modulator 203. The laser processing apparatus 200 aligns the condensing point P inside the workpiece 1 and irradiates the laser beam L with the laser beam L, so that the modified region that becomes the starting point of cutting along the planned cutting line 5 of the workpiece 1 is obtained. 7 is formed.

反射型空間光変調器２０３は筐体２３１内に設置されており、レーザ光源２０２は筐体２３１の天板に設置されている。また、集光光学系２０４は、複数のレンズを含んで構成されており、圧電素子等を含んで構成された駆動ユニット２３２を介して筐体２３１の底板に設置されている。そして、筐体２３１に設置された部品によってレーザエンジン２３０が構成されている。なお、制御部２０５は、レーザエンジン２３０の筐体２３１内に設置されてもよい。   The reflective spatial light modulator 203 is installed in the housing 231, and the laser light source 202 is installed on the top plate of the housing 231. The condensing optical system 204 includes a plurality of lenses, and is installed on the bottom plate of the housing 231 via a drive unit 232 including a piezoelectric element and the like. And the laser engine 230 is comprised by the components installed in the housing | casing 231. FIG. Note that the control unit 205 may be installed in the housing 231 of the laser engine 230.

筐体２３１には、筐体２３１を加工対象物１の厚さ方向に移動させる移動機構が設置されている（図示せず）。これにより、加工対象物１の深さに応じてレーザエンジン２３０を上下に移動させることができるため、集光光学系２０４の位置を変化させて、レーザ光Ｌを加工対象物１の所望の深さ位置に集光することが可能となる。なお、筐体２３１に移動機構を設置する代わりに、支持台２０１に、支持台２０１を加工対象物１の厚さ方向に移動させる移動機構を設けてもよい。また、後述するＡＦユニット２１２を利用して集光光学系２０４を加工対象物１の厚さ方向に移動させてもよい。そして、これらを組み合わせることも可能である。   The housing 231 is provided with a moving mechanism that moves the housing 231 in the thickness direction of the workpiece 1 (not shown). Thereby, since the laser engine 230 can be moved up and down according to the depth of the workpiece 1, the position of the condensing optical system 204 is changed, and the laser beam L is changed to a desired depth of the workpiece 1. It is possible to condense at this position. Instead of installing a moving mechanism in the housing 231, a moving mechanism that moves the supporting table 201 in the thickness direction of the workpiece 1 may be provided on the supporting table 201. Further, the condensing optical system 204 may be moved in the thickness direction of the workpiece 1 using an AF unit 212 described later. It is also possible to combine these.

制御部２０５は、反射型空間光変調器２０３を制御する他、レーザ加工装置２００の全体を制御する。例えば、制御部２０５は、改質領域７を形成する際に、レーザ光Ｌの集光点Ｐが加工対象物１の表面（レーザ光入射面）３から所定の距離に位置し且つレーザ光Ｌの集光点Ｐが切断予定ライン５に沿って相対的に移動するように集光光学系２０４を含むレーザエンジン２３０を制御する。なお、制御部２０５は、加工対象物１に対してレーザ光Ｌの集光点Ｐを相対的に移動させるために、集光光学系２０４を含むレーザエンジン２３０ではなく支持台２０１を制御してもよいし、或いは集光光学系２０４を含むレーザエンジン２３０及び支持台２０１の両方を制御してもよい。   The control unit 205 controls the reflection type spatial light modulator 203 and also controls the entire laser processing apparatus 200. For example, when the control unit 205 forms the modified region 7, the condensing point P of the laser light L is located at a predetermined distance from the surface (laser light incident surface) 3 of the workpiece 1 and the laser light L The laser engine 230 including the condensing optical system 204 is controlled so that the condensing point P of the light beam moves relatively along the cutting scheduled line 5. The control unit 205 controls the support base 201 instead of the laser engine 230 including the condensing optical system 204 in order to move the condensing point P of the laser light L relative to the workpiece 1. Alternatively, both the laser engine 230 including the condensing optical system 204 and the support base 201 may be controlled.

レーザ光源２０２から出射されたレーザ光Ｌは、筐体２３１内において、ミラー２０６，２０７によって順次反射された後、プリズム等の反射部材２０８によって反射されて反射型空間光変調器２０３に入射する。反射型空間光変調器２０３に入射したレーザ光Ｌは、反射型空間光変調器２０３によって変調されて反射型空間光変調器２０３から出射される。反射型空間光変調器２０３から出射されたレーザ光Ｌは、筐体２３１内において、集光光学系２０４の光軸に沿うように反射部材２０８によって反射され、ビームスプリッタ２０９，２１０を順次透過して集光光学系２０４に入射する。集光光学系２０４に入射したレーザ光Ｌは、支持台２０１上に載置された加工対象物１の内部に集光光学系２０４によって集光される。   The laser light L emitted from the laser light source 202 is sequentially reflected by the mirrors 206 and 207 in the housing 231, and then reflected by the reflecting member 208 such as a prism and enters the reflective spatial light modulator 203. The laser beam L incident on the reflective spatial light modulator 203 is modulated by the reflective spatial light modulator 203 and emitted from the reflective spatial light modulator 203. The laser light L emitted from the reflective spatial light modulator 203 is reflected by the reflecting member 208 along the optical axis of the condensing optical system 204 in the housing 231 and sequentially passes through the beam splitters 209 and 210. Then, it enters the condensing optical system 204. The laser light L incident on the condensing optical system 204 is condensed by the condensing optical system 204 inside the workpiece 1 placed on the support table 201.

また、レーザ加工装置２００は、加工対象物１の表面３を観察するための表面観察ユニット２１１を筐体２３１内に備えている。表面観察ユニット２１１は、ビームスプリッタ２０９で反射され且つビームスプリッタ２１０を透過する可視光ＶＬを出射し、集光光学系２０４によって集光されて加工対象物１の表面３で反射された可視光ＶＬを検出することで、加工対象物１の表面３の像を取得する。   In addition, the laser processing apparatus 200 includes a surface observation unit 211 for observing the surface 3 of the workpiece 1 in the housing 231. The surface observation unit 211 emits visible light VL reflected by the beam splitter 209 and transmitted through the beam splitter 210, collected by the condensing optical system 204, and reflected by the surface 3 of the workpiece 1. Is detected, an image of the surface 3 of the workpiece 1 is acquired.

更に、レーザ加工装置２００は、加工対象物１の表面３にうねりが存在するような場合にも、表面３から所定の距離の位置にレーザ光Ｌの集光点Ｐを精度良く合わせるためのＡＦ（autofocus）ユニット２１２を筐体２３１内に備えている。ＡＦユニット２１２は、ビームスプリッタ２１０で反射されるＡＦ用レーザ光ＬＢを出射し、集光光学系２０４によって集光されて加工対象物１の表面３で反射されたＡＦ用レーザ光ＬＢを検出することで、例えば非点収差法を用いて、切断予定ライン５に沿った表面３の変位データを取得する。そして、ＡＦユニット２１２は、改質領域７を形成する際に、取得した変位データに基づいて駆動ユニット２３２を駆動させることで、加工対象物１の表面３のうねりに沿うように集光光学系２０４をその光軸方向に往復移動させ、集光光学系２０４と加工対象物１との距離を微調整する。   Further, the laser processing apparatus 200 is an AF for accurately aligning the condensing point P of the laser light L at a predetermined distance from the surface 3 even when the surface 3 of the workpiece 1 has waviness. A (autofocus) unit 212 is provided in the housing 231. The AF unit 212 emits AF laser light LB reflected by the beam splitter 210, and detects the AF laser light LB condensed by the condensing optical system 204 and reflected by the surface 3 of the workpiece 1. Thus, the displacement data of the surface 3 along the planned cutting line 5 is acquired using, for example, an astigmatism method. Then, the AF unit 212 drives the drive unit 232 based on the acquired displacement data when forming the modified region 7, so that the condensing optical system follows the undulation of the surface 3 of the workpiece 1. 204 is reciprocated in the optical axis direction to finely adjust the distance between the condensing optical system 204 and the workpiece 1.

ここで、反射型空間光変調器２０３について説明する。図１１に示すように、反射型空間光変調器２０３は、シリコン基板２１３と、シリコン基板２１３上に設けられた金属電極層２１４と、金属電極層２１４上に設けられたミラー層２１５と、ミラー層２１５上に設けられた液晶層２１６と、液晶層２１６上に設けられた透明電極層２１７と、透明電極層２１７上に設けられたガラス板２１８と、を備えている。金属電極層２１４及び透明電極層２１７は、マトリックス状に配置された複数の電極部２１４ａ，２１７ａを有しており、金属電極層２１４の各電極部２１４ａと透明電極層２１７の各電極部２１７ａとは、反射型空間光変調器２０３の積層方向において互いに対向している。   Here, the reflective spatial light modulator 203 will be described. As shown in FIG. 11, the reflective spatial light modulator 203 includes a silicon substrate 213, a metal electrode layer 214 provided on the silicon substrate 213, a mirror layer 215 provided on the metal electrode layer 214, and a mirror. A liquid crystal layer 216 provided on the layer 215, a transparent electrode layer 217 provided on the liquid crystal layer 216, and a glass plate 218 provided on the transparent electrode layer 217 are provided. The metal electrode layer 214 and the transparent electrode layer 217 have a plurality of electrode portions 214a and 217a arranged in a matrix, and each electrode portion 214a of the metal electrode layer 214 and each electrode portion 217a of the transparent electrode layer 217 Are opposed to each other in the stacking direction of the reflective spatial light modulator 203.

以上のように構成された反射型空間光変調器２０３では、レーザ光Ｌは、外部からガラス板２１８及び透明電極層２１７を順次透過して液晶層２１６に入射し、ミラー層２１５によって反射されて、液晶層２１６から透明電極層２１７及びガラス板２１８を順次透過して外部に出射される。このとき、互いに対向する１対の電極部２１４ａ，２１７ａ毎に電圧が印加され、その電圧に応じて、液晶層２１６において互いに対向する１対の電極部２１４ａ，２１７ａに挟まれた部分の屈折率が変化している。これにより、レーザ光Ｌを構成する複数の光線のそれぞれにおいて、各光線の進行方向と直交する所定の方向の成分の位相にずれが生じ、レーザ光Ｌが整形（位相変調）されることになる。   In the reflective spatial light modulator 203 configured as described above, the laser light L is sequentially transmitted from the outside through the glass plate 218 and the transparent electrode layer 217 and is incident on the liquid crystal layer 216, and is reflected by the mirror layer 215. The liquid crystal layer 216 sequentially passes through the transparent electrode layer 217 and the glass plate 218 and is emitted to the outside. At this time, a voltage is applied to each pair of electrode portions 214a and 217a facing each other, and the refractive index of the portion sandwiched between the pair of electrode portions 214a and 217a facing each other in the liquid crystal layer 216 according to the voltage. Has changed. Thereby, in each of the plurality of light beams constituting the laser light L, a phase shift occurs in a component in a predetermined direction orthogonal to the traveling direction of each light beam, and the laser light L is shaped (phase modulated). .

制御部２０５は、改質領域７を形成する際に、加工対象物１の内部に集光されるレーザ光Ｌの収差が所定の収差以下となるように（換言すれば、加工対象物１の内部においてレーザ光Ｌの波面が所定の波面となるように）、互いに対向する１対の電極部２１４ａ，２１７ａ毎に電圧を印加することで、反射型空間光変調器２０３を制御する。制御部２０５は、反射型空間光変調器２０３に入射したレーザ光Ｌのビームパターン（ビーム波面）を整形（変調）させるための波面整形（収差補正）パターン情報を反射型空間光変調器２０３に入力する。そして、入力されたパターン情報に基づいた信号により反射型空間光変調器２０３の一対の電極２１４ａ，２１７ａ毎に対応する液晶層２１６の屈折率を変化させることで、反射型空間光変調器２０３から出射されるレーザ光Ｌのビームパターン（ビーム波面）を整形（変調）する。なお、反射型空間光変調器２０３に入力するパターン情報は逐次入力するようにしてもよいし、予め記憶されたパターン情報を選択して入力するようにしてもよい。   When forming the modified region 7, the control unit 205 adjusts the aberration of the laser light L collected inside the processing object 1 to be equal to or less than a predetermined aberration (in other words, the processing object 1. The reflective spatial light modulator 203 is controlled by applying a voltage to each of the pair of electrode portions 214a and 217a facing each other so that the wavefront of the laser light L becomes a predetermined wavefront inside. The control unit 205 supplies wavefront shaping (aberration correction) pattern information for shaping (modulating) the beam pattern (beam wavefront) of the laser light L incident on the reflective spatial light modulator 203 to the reflective spatial light modulator 203. input. Then, the refractive index of the liquid crystal layer 216 corresponding to each of the pair of electrodes 214a and 217a of the reflective spatial light modulator 203 is changed by a signal based on the input pattern information, so that the reflective spatial light modulator 203 The beam pattern (beam wavefront) of the emitted laser beam L is shaped (modulated). Note that the pattern information input to the reflective spatial light modulator 203 may be input sequentially, or pattern information stored in advance may be selected and input.

ところで、厳密に言えば、反射型空間光変調器２０３で変調（補正）されたレーザ光Ｌは、空間を伝播することにより波面形状が変化してしまう。特に、反射型空間光変調器２０３から出射されたレーザ光Ｌや集光光学系２０４に入射するレーザ光Ｌが所定の拡がりを有する光（すなわち、平行光以外の光）である場合には、反射型空間光変調器２０３での波面形状と集光光学系２０４での波面形状とが一致せず、結果的に、目的とする精密な内部加工を妨げるおそれがある。そこで、反射型空間光変調器２０３での波面形状と集光光学系２０４での波面形状とを一致させることが重要となる。そのためには、レーザ光Ｌが反射型空間光変調器２０３から集光光学系２０４に伝播したときの波面形状の変化を計測等により求め、その波面形状の変化を考慮した波面整形（収差補正）パターン情報を反射型空間光変調器２０３に入力することがより望ましい。   Strictly speaking, the laser light L modulated (corrected) by the reflective spatial light modulator 203 changes its wavefront shape by propagating through the space. In particular, when the laser light L emitted from the reflective spatial light modulator 203 or the laser light L incident on the condensing optical system 204 is light having a predetermined spread (that is, light other than parallel light), The wavefront shape in the reflective spatial light modulator 203 and the wavefront shape in the condensing optical system 204 do not coincide with each other, and as a result, there is a possibility that the intended precise internal processing may be hindered. Therefore, it is important to match the wavefront shape in the reflective spatial light modulator 203 with the wavefront shape in the condensing optical system 204. For this purpose, a change in the wavefront shape when the laser beam L propagates from the reflective spatial light modulator 203 to the condensing optical system 204 is obtained by measurement or the like, and wavefront shaping (aberration correction) considering the change in the wavefront shape. It is more desirable to input pattern information to the reflective spatial light modulator 203.

或いは、反射型空間光変調器２０３での波面形状と集光光学系２０４での波面形状とを一致させるために、図２３に示すように、反射型空間光変調器２０３と集光光学系２０４との間を進行するレーザ光Ｌの光路上に、調整光学系２４０を設けてもよい。これにより、正確に波面整形を実現することが可能となる。   Alternatively, in order to make the wavefront shape in the reflective spatial light modulator 203 and the wavefront shape in the condensing optical system 204 coincide with each other, as shown in FIG. 23, the reflective spatial light modulator 203 and the condensing optical system 204 are used. The adjusting optical system 240 may be provided on the optical path of the laser light L traveling between the two. This makes it possible to accurately realize wavefront shaping.

調整光学系２４０は、少なくとも２つのレンズ（第１の光学素子）２４１ａ及びレンズ（第２の光学素子）２４１ｂを有している。レンズ２４１ａ，２４１ｂは、反射型空間光変調器２０３での波面形状と集光光学系２０４での波面形状とを相似的に一致させるためのものである。レンズ２４１ａ，２４１ｂは、反射型空間光変調器２０３とレンズ２４１ａとの距離がレンズ２４１ａの焦点距離（第１の焦点距離）ｆ１となり、集光光学系２０４とレンズ２４１ｂとの距離がレンズ２４１ｂの焦点距離（第２の焦点距離）ｆ２となり、レンズ２４１ａとレンズ２４１ｂとの距離がｆ１＋ｆ２となり、且つレンズ２４１ａとレンズ２４１ｂとが両側テレセントリック光学系となるように、反射型空間光変調器２０３と反射部材２０８との間に配置されている。   The adjustment optical system 240 includes at least two lenses (first optical elements) 241a and lenses (second optical elements) 241b. The lenses 241a and 241b are for making the wavefront shape in the reflective spatial light modulator 203 and the wavefront shape in the condensing optical system 204 similar. In the lenses 241a and 241b, the distance between the reflective spatial light modulator 203 and the lens 241a is the focal length (first focal length) f1 of the lens 241a, and the distance between the condensing optical system 204 and the lens 241b is that of the lens 241b. The reflective spatial light modulator 203 and the reflective light are reflected so that the focal length (second focal length) f2, the distance between the lens 241a and the lens 241b is f1 + f2, and the lens 241a and the lens 241b are both-side telecentric optical systems. It is arranged between the member 208.

このように配置することで、１°以下程度の小さな拡がり角を有するレーザ光Ｌであっても、反射型空間光変調器２０３での波面と集光光学系２０４での波面とを合わせることができる。なお、より正確さを求める場合には、反射型空間光変調器２０３と液晶層２１６とレンズ２４１ａの主点との距離をｆ１とすることが望ましい。しかしながら、図１１に示すように、反射型空間光変調器２０３は非常に薄く、液晶層２１６とガラス板２１７との距離も極めて小さいため、液晶層２１６とガラス板２１７との間での波面形状の変化の程度も極めて小さい。従って、簡易的に、反射型空間光変調器２０３の構成上、焦点距離を設定し易い位置（例えば、反射型空間光変調器２０３の表面（表面近傍）等）とレンズ２４１ａとの距離をｆ１に設定してもよく、このようにすることで調整が容易となる。また、より正確さを求める場合には、集光光学系２０４の主点とレンズ２４１ｂの主点との距離をｆ２とすることが望ましい。しかしながら、集光光学系２０４は複数のレンズを含んで構成され、主点での位置合わせが困難となる場合がある。その場合には、簡易的に、集光光学系２０４の構成上、焦点距離を設定し易い位置（例えば、集光光学系２０４の表面（表面近傍）等）とレンズ２４１ｂとの距離をｆ２に設定してもよく、このようにすることで調整が容易となる。   By arranging in this way, even with the laser light L having a small divergence angle of about 1 ° or less, the wavefront in the reflective spatial light modulator 203 and the wavefront in the condensing optical system 204 can be matched. it can. In order to obtain more accuracy, it is desirable that the distance between the reflective spatial light modulator 203, the liquid crystal layer 216, and the principal point of the lens 241a is f1. However, as shown in FIG. 11, since the reflective spatial light modulator 203 is very thin and the distance between the liquid crystal layer 216 and the glass plate 217 is very small, the wavefront shape between the liquid crystal layer 216 and the glass plate 217 The degree of change is extremely small. Therefore, simply, on the configuration of the reflective spatial light modulator 203, the distance between the position where the focal length can be easily set (for example, the surface of the reflective spatial light modulator 203 (near the surface) and the like) and the lens 241a is f1. In this way, adjustment becomes easy. In order to obtain more accuracy, it is desirable to set the distance between the principal point of the condensing optical system 204 and the principal point of the lens 241b to be f2. However, the condensing optical system 204 is configured to include a plurality of lenses, and it may be difficult to align the principal point. In this case, simply, the distance between the lens 241b and a position where the focal length can be easily set (for example, the surface (near the surface) of the condensing optical system 204) due to the configuration of the condensing optical system 204 is set to f2. It may be set, and adjustment becomes easy by doing in this way.

また、レーザ光Ｌのビーム径は、ｆ１とｆ２との比で決まる（集光光学系２０４に入射するレーザ光Ｌのビーム径は、反射型空間光変調器２０３から出射されるレーザ光Ｌのビーム径のｆ２／ｆ１倍となる）。従って、レーザ光Ｌが平行光、或いは小さな拡がりを有する光のいずれの場合であっても、反射型空間光変調器２０３から出射される角度を保ったまま、集光光学系２０４に入射するレーザ光Ｌにおいて所望のビーム径を得ることができる。   The beam diameter of the laser light L is determined by the ratio of f1 and f2 (the beam diameter of the laser light L incident on the condensing optical system 204 is determined by the laser light L emitted from the reflective spatial light modulator 203. F2 / f1 times the beam diameter). Therefore, regardless of whether the laser light L is parallel light or light having a small spread, the laser incident on the condensing optical system 204 while maintaining the angle emitted from the reflective spatial light modulator 203. A desired beam diameter in the light L can be obtained.

以上のように、調整光学系２４０によれば、レーザ光Ｌのビーム径及び拡がり角を調整することも可能となる。切断の起点となる改質領域７を加工対象物１に形成するレーザ加工方法においては、精密な切断を実現するために表面から加工を行うレーザ加工方法と比較してレーザ光Ｌの拡がり角やビーム径に基づく集光条件は極めて重要で、切断に適した改質領域７を精度良く形成するために集光光学系２０４には平行光ではなく小さな拡がり角（例えば、数ｍｒａｄ〜十数ｍｒａｄ程度）を持ったレーザ光Ｌが必要となる場合もある。そのため、反射型空間光変調器２０３を設置している場合と、反射型空間光変調器２０３を設置していない場合とで、改質領域７を形成するための基本的な加工条件を合わせるために、集光光学系２０４に入射するレーザ光Ｌのビーム径及び拡がり角を（反射型空間光変調器２０３を設置していない場合と）合わせる必要がある。   As described above, according to the adjustment optical system 240, the beam diameter and the divergence angle of the laser light L can be adjusted. In the laser processing method in which the modified region 7 that is the starting point of cutting is formed on the workpiece 1, the spread angle of the laser beam L and the laser processing method in which processing is performed from the surface in order to realize precise cutting The condensing condition based on the beam diameter is extremely important. In order to form the modified region 7 suitable for cutting with high accuracy, the condensing optical system 204 has not a parallel light but a small divergence angle (for example, several mrad to several tens mrad). In some cases, a laser beam L having a certain degree is required. Therefore, in order to match the basic processing conditions for forming the modified region 7 between the case where the reflective spatial light modulator 203 is installed and the case where the reflective spatial light modulator 203 is not installed. In addition, it is necessary to match the beam diameter and the divergence angle of the laser light L incident on the condensing optical system 204 (when the reflective spatial light modulator 203 is not installed).

そこで、調整光学系２４０を使用することにより、反射型空間光変調器２０３で変調された波面（収差）を維持したまま、レーザ光Ｌを集光光学系２０４で集光することができ、且つ所定のビーム径及び所定の拡がり角を有するレーザ光Ｌで内部に改質領域を形成することができる。これにより、所定の拡がり角を有するレーザ光Ｌで集光光学系２０４の有効径を効率良く利用することができ、切断に適した精密な改質領域を形成することが可能となる。   Therefore, by using the adjustment optical system 240, the laser light L can be condensed by the condensing optical system 204 while maintaining the wavefront (aberration) modulated by the reflective spatial light modulator 203, and The modified region can be formed inside with the laser beam L having a predetermined beam diameter and a predetermined divergence angle. Thereby, the effective diameter of the condensing optical system 204 can be efficiently used by the laser light L having a predetermined divergence angle, and a precise modified region suitable for cutting can be formed.

なお、調整光学系２４０のレンズ２４１ａ，２４１ｂは、反射型空間光変調器２０３と反射部材２０８との間のレーザ光Ｌの光路上に設けることが好ましい。その理由は次の通りである。すなわち、平板状の反射部材２０８やビームスプリッタ２０９，２１０に大きな広がりを持った光（レンズ２４１ａとレンズ２４１ｂとの間の光）を入射すると球面収差や非点収差が発生する。従って、レンズ２４１ｂを反射部材２０８の後段に配置すると、レンズ２４１ａから出射されて光軸に対して角度を有する光が反射部材２０８やビームスプリッタ２０９，２１０に入射した後にレンズ２４１ｂに入射することになるため、球面収差や非点収差の影響を受け、集光光学系２０４に入射するレーザ光Ｌの精度が低下する。また、調整光学系２４０は、レンズ２４１ａ，２４１ｂのそれぞれの位置を独立して微調整する機構を備えることが望ましい。また、反射型空間光変調器２０３の有効エリアを有効に使用するために、反射型空間光変調器２０３とレーザ光源２０２との間のレーザ光Ｌの光路上にビームエキスパンダを設けてもよい。   The lenses 241 a and 241 b of the adjustment optical system 240 are preferably provided on the optical path of the laser light L between the reflective spatial light modulator 203 and the reflective member 208. The reason is as follows. That is, when light having a large spread (light between the lenses 241a and 241b) is incident on the flat reflection member 208 and the beam splitters 209 and 210, spherical aberration and astigmatism occur. Therefore, when the lens 241b is arranged at the rear stage of the reflecting member 208, light emitted from the lens 241a and having an angle with respect to the optical axis enters the reflecting member 208 and the beam splitters 209 and 210 and then enters the lens 241b. Therefore, the accuracy of the laser light L incident on the condensing optical system 204 is lowered due to the influence of spherical aberration and astigmatism. In addition, the adjustment optical system 240 preferably includes a mechanism for finely adjusting the positions of the lenses 241a and 241b independently. In order to effectively use the effective area of the reflective spatial light modulator 203, a beam expander may be provided on the optical path of the laser light L between the reflective spatial light modulator 203 and the laser light source 202. .

次に、本実施形態に係るレーザ加工装置の製造方法として、上述したレーザ加工装置２００の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the laser processing apparatus 200 described above will be described as a method for manufacturing the laser processing apparatus according to the present embodiment.

まず、図１２に示すように、上述したレーザ加工装置２００と略同一の構成を有する基準レーザ加工装置２００ｓを用意する。基準レーザ加工装置２００ｓは、切断の起点としての機能が高い改質領域７を形成し得るレーザ加工装置であって、例えば、一定の条件下で、格子状に設定された複数の切断予定ライン５に沿って改質領域７を形成して加工対象物１を切断した場合に、未切断部分が所定の割合以下となるレーザ加工装置である。   First, as shown in FIG. 12, a reference laser processing apparatus 200s having substantially the same configuration as the laser processing apparatus 200 described above is prepared. The reference laser processing apparatus 200s is a laser processing apparatus that can form the modified region 7 having a high function as a starting point of cutting. For example, the plurality of scheduled cutting lines 5 set in a lattice shape under a certain condition. In the laser processing apparatus, when the modified region 7 is formed along the cutting object 1 and the workpiece 1 is cut, the uncut portion becomes a predetermined ratio or less.

この基準レーザ加工装置２００ｓに対して、加工対象物１に替えて参照球面ミラー２２１をその光軸が基準集光光学系２０４ｓの光軸と一致するように設置すると共に、ＡＦユニット２１２に替えて波面計測器２２２を設置する。そして、基準レーザ加工装置２００ｓの基準集光光学系２０４ｓから出射された基準レーザ光Ｌｓの波面を波面計測器２２２によって計測し、基準波面データを取得する。なお、参照球面ミラー２２１は、波面計測器２２２の精度を上回る精度で作製されているため、参照球面ミラー２２１よって基準レーザ光Ｌｓが反射されることで生じる基準レーザ光Ｌｓの波面の乱れは無視することができる。   In this standard laser processing apparatus 200s, instead of the workpiece 1, a reference spherical mirror 221 is installed so that its optical axis coincides with the optical axis of the standard condensing optical system 204s, and in place of the AF unit 212. A wavefront measuring device 222 is installed. Then, the wavefront measuring device 222 measures the wavefront of the reference laser light Ls emitted from the reference condensing optical system 204s of the reference laser processing apparatus 200s, and acquires reference wavefront data. In addition, since the reference spherical mirror 221 is manufactured with an accuracy exceeding the accuracy of the wavefront measuring device 222, the disturbance of the wavefront of the reference laser beam Ls caused by the reference laser beam Ls being reflected by the reference spherical mirror 221 is ignored. can do.

続いて、図１３に示すように、支持台２０１と、レーザ光源２０２と、反射型空間光変調器２０３と、集光光学系２０４と、制御部２０５と、を備えている最終調整前のレーザ加工装置２００を用意する。   Subsequently, as shown in FIG. 13, the laser before final adjustment including a support base 201, a laser light source 202, a reflective spatial light modulator 203, a condensing optical system 204, and a control unit 205. A processing apparatus 200 is prepared.

このレーザ加工装置２００に対して、加工対象物１に替えて参照球面ミラー２２１をその光軸が集光光学系２０４の光軸と一致するように設置すると共に、ＡＦユニット２１２に替えて波面計測器２２２を設置する。そして、レーザ加工装置２００の集光光学系２０４から出射されたレーザ光Ｌの波面を波面計測器２２２によって計測し、波面データを取得する。   A reference spherical mirror 221 is installed on the laser processing apparatus 200 in place of the workpiece 1 so that its optical axis coincides with the optical axis of the condensing optical system 204, and wavefront measurement is performed in place of the AF unit 212. A vessel 222 is installed. Then, the wavefront of the laser beam L emitted from the condensing optical system 204 of the laser processing apparatus 200 is measured by the wavefront measuring device 222 to acquire wavefront data.

続いて、基準波面データ及び波面データに基づいて、レーザ光Ｌの波面が基準レーザ光Ｌｓの波面となるように反射型空間光変調器２０３を制御するための制御信号を算出し、制御部２０５に記憶させる。具体的には、基準波面データ及び波面データをゼルニケ多項式として取得し、基準波面データのゼルニケ多項式と波面データのゼルニケ多項式との差をとって、その差を埋めるような制御信号を算出し、制御部２０５に記憶させる。例えば、基準波面データのゼルニケ多項式が「（１×第１項）＋（４×第２項）＋（４×第３項）」であり、波面データのゼルニケ多項式が「（１×第１項）＋（２×第２項）＋（４×第３項）」である場合、波面データのゼルニケ多項式の第２項が更に２倍となるような制御信号を算出し、制御部２０５に記憶させる。   Subsequently, a control signal for controlling the reflective spatial light modulator 203 is calculated based on the reference wavefront data and the wavefront data so that the wavefront of the laser light L becomes the wavefront of the reference laser light Ls, and the control unit 205 Remember me. Specifically, the reference wavefront data and the wavefront data are acquired as a Zernike polynomial, the difference between the Zernike polynomial of the reference wavefront data and the Zernike polynomial of the wavefront data is calculated, and a control signal is calculated so as to fill the difference. The data is stored in the unit 205. For example, the Zernike polynomial of the reference wavefront data is “(1 × 1st term) + (4 × 2nd term) + (4 × 3rd term)”, and the Zernike polynomial of the wavefront data is “(1 × 1st term). ) + (2 × 2nd term) + (4 × 3rd term) ”, a control signal that further doubles the second term of the Zernike polynomial of the wavefront data is calculated and stored in the control unit 205. Let

なお、集光光学系２０４の出射側に波面計測器２２２を直接配置してレーザ光Ｌの波面を計測しないのは、次の理由による。すなわち、板状の加工対象物１の内部に集光点Ｐを合わせてレーザ光Ｌを照射することにより、切断の起点となる改質領域７を形成する場合には、集光光学系２０４によって加工対象物１の内部に集光されるレーザ光Ｌの開口数が例えば０．５５〜０．８０というように非常に大きくなる。そのため、レーザ光Ｌの強度が弱くなってしまったり、レーザ光Ｌを構成する複数の光線間の位相差が波面計測器２２２の測定限界を超えてしまったりするからである。このことは、基準レーザ加工装置２００ｓにおいて基準レーザ光Ｌｓの波面を計測する場合にも同様である。   The reason why the wavefront measuring device 222 is directly disposed on the emission side of the condensing optical system 204 and the wavefront of the laser light L is not measured is as follows. That is, when the modified region 7 that is the starting point of cutting is formed by aligning the condensing point P inside the plate-like workpiece 1 and irradiating the laser beam L, the condensing optical system 204 The numerical aperture of the laser beam L focused inside the workpiece 1 becomes very large, for example, 0.55 to 0.80. For this reason, the intensity of the laser light L becomes weak, or the phase difference between the plurality of light beams constituting the laser light L exceeds the measurement limit of the wavefront measuring instrument 222. The same applies to the case where the wavefront of the reference laser beam Ls is measured by the reference laser processing apparatus 200s.

以上のように、切断の起点としての機能が高い改質領域７を形成し得るレーザ加工装置を基準レーザ加工装置２００ｓとして用意することで、装置間の個体差を埋めて、基準レーザ加工装置２００ｓと同等の性能を有するレーザ加工装置２００を製造することができる。   As described above, by preparing a laser processing apparatus capable of forming the modified region 7 having a high function as a starting point of cutting as the reference laser processing apparatus 200s, individual differences between the apparatuses are filled, and the reference laser processing apparatus 200s is filled. Can be manufactured.

続いて、図１４に示すように、レーザ加工装置２００において、ビームスプリッタ２１０と集光光学系２０４との間に参照平面ミラー２２３をレーザ光Ｌの光軸と直交するように設置する。そして、参照平面ミラー２２３及びビームスプリッタ２１０によって順次反射されたレーザ光Ｌの波面を波面計測器２２２によって計測し、波面データをゼルニケ多項式として取得する。なお、参照平面ミラー２２３は、波面計測器２２２の精度を上回る精度で作製されているため、参照平面ミラー２２３よってレーザ光Ｌが反射されることで生じるレーザ光Ｌの波面の乱れは無視することができる。   Next, as shown in FIG. 14, in the laser processing apparatus 200, the reference plane mirror 223 is installed between the beam splitter 210 and the condensing optical system 204 so as to be orthogonal to the optical axis of the laser light L. Then, the wavefront of the laser light L sequentially reflected by the reference plane mirror 223 and the beam splitter 210 is measured by the wavefront measuring device 222, and the wavefront data is acquired as a Zernike polynomial. In addition, since the reference plane mirror 223 is manufactured with an accuracy exceeding the accuracy of the wavefront measuring instrument 222, the disturbance of the wavefront of the laser beam L caused by the reflection of the laser beam L by the reference plane mirror 223 should be ignored. Can do.

続いて、図１５に示すように、加工対象物１と同一の材料からなる所定の厚さの参照ウェハ２２４を用意し、レーザ加工装置２００において、集光光学系２０４によって集光されたレーザ光Ｌの集光点Ｐが参照ウェハ２２４の裏面（レーザ光出射面）に位置するように、参照ウェハ２２４を設置する。更に、参照ウェハ２２４の出射側に参照球面ミラー２２１をその光軸が集光光学系２０４の光軸と一致するように設置する。そして、集光光学系２０４及び参照ウェハ２２４を順次透過し、参照球面ミラー２２１によって反射されて参照ウェハ２２４及び集光光学系２０４を順次透過し、ビームスプリッタ２１０によって反射されたレーザ光Ｌの波面を波面計測器２２２によって計測し、波面データをゼルニケ多項式として取得する。なお、参照ウェハ２２４は、波面計測器２２２の精度を上回る精度で作製されているため、参照ウェハ２２４をレーザ光Ｌが透過することで生じるレーザ光Ｌの波面の乱れは無視することができる。   Subsequently, as shown in FIG. 15, a reference wafer 224 having a predetermined thickness made of the same material as the workpiece 1 is prepared, and the laser beam condensed by the condensing optical system 204 in the laser processing apparatus 200. The reference wafer 224 is set so that the L condensing point P is positioned on the back surface (laser beam emission surface) of the reference wafer 224. Further, the reference spherical mirror 221 is installed on the exit side of the reference wafer 224 so that the optical axis thereof coincides with the optical axis of the condensing optical system 204. Then, the wavefront of the laser light L that is sequentially transmitted through the condensing optical system 204 and the reference wafer 224, reflected by the reference spherical mirror 221, sequentially transmitted through the reference wafer 224 and the condensing optical system 204, and reflected by the beam splitter 210. Is measured by the wavefront measuring device 222, and the wavefront data is acquired as a Zernike polynomial. Note that since the reference wafer 224 is manufactured with an accuracy higher than the accuracy of the wavefront measuring instrument 222, the disturbance of the wavefront of the laser light L caused by the transmission of the laser light L through the reference wafer 224 can be ignored.

続いて、図１４の状態で取得した波面データのゼルニケ多項式と、図１５の状態で取得した波面データのゼルニケ多項式との差をとる。これにより、ビームスプリッタ２１０によって反射されることでレーザ光Ｌの波面が乱れたとしても、その波面の乱れをキャンセルすることができる。そして、ゼルニケ多項式間の差が所定の差以下となるように（すなわち、レーザ光Ｌの集光点Ｐを加工対象物１の表面３から所定の距離（参照ウェハ２２４の所定の厚さと等しい）に位置させた場合に、その位置で発生するレーザ光Ｌの収差が所定の収差以下となるように）反射型空間光変調器２０３を制御するための制御信号を算出する。   Subsequently, the difference between the Zernike polynomial of the wavefront data acquired in the state of FIG. 14 and the Zernike polynomial of the wavefront data acquired in the state of FIG. 15 is taken. Thereby, even if the wavefront of the laser beam L is disturbed by being reflected by the beam splitter 210, the disturbance of the wavefront can be canceled. The difference between the Zernike polynomials is equal to or less than a predetermined difference (that is, the condensing point P of the laser light L is a predetermined distance from the surface 3 of the workpiece 1 (equal to a predetermined thickness of the reference wafer 224)). When the position is set to, a control signal for controlling the reflective spatial light modulator 203 is calculated (so that the aberration of the laser light L generated at that position is not more than a predetermined aberration).

なお、ゼルニケ多項式間の差が所定の差以下であれば、反射型空間光変調器２０３を制御するための制御信号は不要となる。また、ゼルニケ多項式間の差が略ゼロとなるように（すなわち、レーザ光Ｌの集光点Ｐを加工対象物１の表面３から所定の距離（参照ウェハ２２４の所定の厚さと等しい）に位置させた場合に、その位置で発生するレーザ光Ｌの収差が略ゼロとなるように）反射型空間光変調器２０３を制御するための制御信号を算出してもよい。   If the difference between the Zernike polynomials is equal to or smaller than a predetermined difference, a control signal for controlling the reflective spatial light modulator 203 is not necessary. Further, the difference between the Zernike polynomials is substantially zero (that is, the condensing point P of the laser light L is located at a predetermined distance from the surface 3 of the workpiece 1 (equal to a predetermined thickness of the reference wafer 224)). In this case, a control signal for controlling the reflective spatial light modulator 203 may be calculated (so that the aberration of the laser light L generated at that position becomes substantially zero).

この反射型空間光変調器２０３を制御するための制御信号の算出を、例えば参照ウェハ２２４の所定の厚さを５０μｍから７００μｍまで５０μｍずつ変えて実行する。そして、加工対象物１の内部に集光されるレーザ光Ｌの収差が所定の収差以下となるように（換言すれば、加工対象物１の内部においてレーザ光Ｌの波面が所定の波面となるように）反射型空間光変調器２０３を制御するための制御信号を、レーザ光Ｌの集光点Ｐが加工対象物１の表面３から所定の距離に位置するように集光光学系２０４を含むレーザエンジン２３０を制御するための制御信号と対応付けて制御部２０５に記憶させる。   The calculation of the control signal for controlling the reflective spatial light modulator 203 is executed, for example, by changing the predetermined thickness of the reference wafer 224 from 50 μm to 700 μm by 50 μm. Then, the aberration of the laser beam L condensed inside the workpiece 1 is equal to or less than a predetermined aberration (in other words, the wavefront of the laser beam L becomes a predetermined wavefront inside the workpiece 1. The control signal for controlling the reflective spatial light modulator 203 is sent to the condensing optical system 204 so that the condensing point P of the laser light L is located at a predetermined distance from the surface 3 of the workpiece 1. The control unit 205 stores the control engine 205 in association with a control signal for controlling the laser engine 230 including the control signal.

これにより、１本の切断予定ライン５に対して、加工対象物１の厚さ方向に並ぶように改質領域７を複数列形成する場合に、形成すべき複数列の改質領域７のそれぞれに応じて、加工対象物１の内部に集光されるレーザ光Ｌの収差を所定の収差以下とすることができる（換言すれば、加工対象物１の内部においてレーザ光Ｌの波面を所定の波面とすることができる）。   Accordingly, when a plurality of modified regions 7 are formed so as to be aligned in the thickness direction of the workpiece 1 with respect to one cutting scheduled line 5, each of the plurality of modified regions 7 to be formed is formed. Accordingly, the aberration of the laser light L condensed inside the processing object 1 can be set to a predetermined aberration or less (in other words, the wavefront of the laser light L is set to a predetermined value inside the processing object 1). Wavefront).

ところで、厳密に言えば、反射型空間光変調器２０３，２０３ｓで変調（補正）されたレーザ光Ｌは、空間を伝播することにより波面形状が変化してしまう。特に、反射型空間光変調器２０３，２０３ｓから出射されるレーザ光Ｌや集光光学系２０４，２０４ｓに入射するレーザ光Ｌが所定の拡がりを有する光（すなわち、平行光以外の光）である場合には、反射型空間光変調器２０３，２０３ｓでの波面形状と集光光学系２０４，２０４ｓでの波面形状とが一致せず、結果的に目的とする精密な内部加工を妨げるおそれがある。そこで、反射型空間光変調器２０３，２０３ｓでの波面形状と集光光学系２０４，２０４ｓでの波面形状とを一致させる必要がある。また、集光光学系２０４，２０４ｓでの波面形状と波面計測器２２２での波面形状とを一致させることや、反射型空間光変調器２０３，２０３ｓでの波面形状と波面計測器２２での波面形状とを一致させることも重要である。そのためには、レーザ光Ｌが反射型空間光変調器２０３，２０３ｓから集光光学系２０４，２０４ｓに伝播したときの波面形状の変化を計測等によって求め、その波面形状の変化を考慮した波面整形（収差整形）パターン情報を反射型空間光変調器に入力することがより望ましい。   Strictly speaking, the wavefront shape of the laser light L modulated (corrected) by the reflective spatial light modulators 203 and 203s changes as it propagates through the space. In particular, the laser light L emitted from the reflective spatial light modulators 203 and 203s and the laser light L incident on the condensing optical systems 204 and 204s are light having a predetermined spread (that is, light other than parallel light). In this case, the wavefront shape in the reflection type spatial light modulators 203 and 203s and the wavefront shape in the condensing optical systems 204 and 204s do not coincide with each other. . Therefore, it is necessary to match the wavefront shape of the reflective spatial light modulators 203 and 203s with the wavefront shape of the condensing optical systems 204 and 204s. Further, the wavefront shape in the condensing optical systems 204 and 204s and the wavefront shape in the wavefront measuring device 222 are matched, or the wavefront shape in the reflective spatial light modulators 203 and 203s and the wavefront in the wavefront measuring device 22 are matched. It is also important to match the shape. For this purpose, the wavefront shape change when the laser light L propagates from the reflective spatial light modulators 203 and 203s to the condensing optical systems 204 and 204s is obtained by measurement or the like, and the wavefront shaping is performed in consideration of the change in the wavefront shape. (Aberration shaping) It is more desirable to input pattern information to the reflective spatial light modulator.

或いは、反射型空間光変調器２０３，２０３ｓでの波面形状と集光光学系２０４，２０４ｓでの波面形状とを一致させるために、図２４〜２７に示すように、調整光学系２４０，２５０を設けることで、より正確な波面整形を実現することが可能となる。この図２４〜２７に示すレーザ加工装置の製造方法は、図１２〜図１５に示すレーザ加工装置の製造方法と基本的に同じである。異なる点は調整光学系２４０，２５０が存在する点である。   Alternatively, in order to make the wavefront shape in the reflective spatial light modulators 203 and 203s coincide with the wavefront shape in the condensing optical systems 204 and 204s, as shown in FIGS. By providing, more accurate wavefront shaping can be realized. The manufacturing method of the laser processing apparatus shown in FIGS. 24 to 27 is basically the same as the manufacturing method of the laser processing apparatus shown in FIGS. The difference is that the adjusting optical systems 240 and 250 exist.

まず、調整光学系２４０は、少なくとも２つのレンズ２４１ａ，２４１ｂを有している。レンズ２４１ａ，２４１ｂは、反射型空間光変調器２０３，２０３ｓでの波面形状と集光光学系２０４，２０４ｓでの波面形状とを相似的に一致させるためのものである。レンズ２４１ａ，２４１ｂは、反射型空間光変調器２０３とレンズ２４１ａとの距離がレンズ２４１ａの焦点距離ｆ１となり、集光光学系２０４とレンズ２４１ｂとの距離がレンズ２４１ｂの焦点距離ｆ２となり、レンズ２４１ａとレンズ２４１ｂとの距離がｆ１＋ｆ２となり、且つレンズ２４１ａとレンズ２４１ｂとが両側テレセントリック光学系となるように、反射型空間光変調器２０３と反射部材２０８との間に配置されている。   First, the adjustment optical system 240 has at least two lenses 241a and 241b. The lenses 241a and 241b are used to make the wavefront shapes of the reflective spatial light modulators 203 and 203s similar to the wavefront shapes of the condensing optical systems 204 and 204s. In the lenses 241a and 241b, the distance between the reflective spatial light modulator 203 and the lens 241a is the focal length f1 of the lens 241a, the distance between the condensing optical system 204 and the lens 241b is the focal length f2 of the lens 241b, and the lens 241a. And the lens 241b are disposed between the reflective spatial light modulator 203 and the reflective member 208 so that the lens 241a and the lens 241b form a double-sided telecentric optical system.

このように配置することで、小さな拡がり角を有するレーザ光Ｌであっても、反射型空間光変調器２０３，２０３ｓでの波面形状と集光光学系２０４，２０４ｓでの波面形状とを合わせることができる。   By arranging in this way, even with the laser light L having a small divergence angle, the wavefront shape in the reflective spatial light modulators 203 and 203s and the wavefront shape in the condensing optical systems 204 and 204s are matched. Can do.

レーザ光Ｌのビーム径は、ｆ１とｆ２との比で決まる（集光光学系２０４，２０４ｓに入射するレーザ光Ｌのビーム径は、反射型空間光変調器２０３，２０３ｓから出射されるレーザ光Ｌのビーム径のｆ２／ｆ１倍となる）。従って、レーザ光Ｌが平行光、或いは小さな拡がりを有する光のいずれの場合であっても、反射型空間光変調器２０３，２０３ｓから出射される角度を保ったまま、集光光学系２０４，２０４ｓに入射するレーザ光Ｌにおいて所望のビーム径を得ることができる。   The beam diameter of the laser light L is determined by the ratio of f1 and f2 (the beam diameter of the laser light L incident on the condensing optical systems 204 and 204s is the laser light emitted from the reflective spatial light modulators 203 and 203s. F2 / f1 times the beam diameter of L). Therefore, regardless of whether the laser beam L is parallel light or light having a small spread, the converging optical systems 204, 204s are maintained while maintaining the angles emitted from the reflective spatial light modulators 203, 203s. A desired beam diameter can be obtained in the laser light L incident on the beam.

また、調整光学系２５０は、少なくとも２つのレンズ２５１ａ，２５１ｂを有している。レンズ２５１ａ，２５１ｂは、集光光学系２０４，２０４ｓ若しくは参照平面ミラー２２３での波面形状と波面計測器２２２での波面形状とを相似的に一致させるためのものである。なお、調整光学系２５０の配置については、調整光学系２４０と同様の技術的思想に基づく。また、調整光学系２４０，２５０は、それぞれが有するレンズのそれぞれの位置を独立して微調整する機構を備えることが望ましい。   The adjustment optical system 250 includes at least two lenses 251a and 251b. The lenses 251a and 251b are for making the wavefront shape of the condensing optical systems 204 and 204s or the reference plane mirror 223 and the wavefront shape of the wavefront measuring device 222 similar to each other. The arrangement of the adjustment optical system 250 is based on the same technical idea as that of the adjustment optical system 240. Further, it is desirable that the adjustment optical systems 240 and 250 include a mechanism for finely adjusting the respective positions of the respective lenses independently.

次に、本実施形態に係るレーザ加工方法として、上述したレーザ加工装置２００にて実施されるレーザ加工方法について説明する。   Next, as a laser processing method according to the present embodiment, a laser processing method performed by the above-described laser processing apparatus 200 will be described.

まず、加工対象物１を用意する。加工対象物１は、図１６に示すように、例えばシリコンからなる厚さ３００μｍの半導体基板である。この半導体基板の表面には、オリエンテーションフラット６に平行な方向及び垂直な方向にマトリックス状に配置された複数の機能素子（図示せず）が形成されるのが一般的である。なお、機能素子とは、例えば、結晶成長により形成された半導体動作層、フォトダイオード等の受光素子、レーザダイオード等の発光素子、或いは回路として形成された回路素子等である。   First, a workpiece 1 is prepared. As illustrated in FIG. 16, the workpiece 1 is a semiconductor substrate made of silicon and having a thickness of 300 μm, for example. In general, a plurality of functional elements (not shown) arranged in a matrix in a direction parallel to and perpendicular to the orientation flat 6 are formed on the surface of the semiconductor substrate. The functional element is, for example, a semiconductor operation layer formed by crystal growth, a light receiving element such as a photodiode, a light emitting element such as a laser diode, or a circuit element formed as a circuit.

続いて、加工対象物１をレーザ加工装置２００の支持台２０１上に固定する。そして、オリエンテーションフラット６に平行な方向に延在する複数本の切断予定ライン５ａ及びオリエンテーションフラット６に垂直な方向に延在する複数本の切断予定ライン５ｂを隣り合う機能素子間を通るように格子状に設定する。ここでは、レーザ光Ｌの集光点Ｐが加工対象物１の表面３から２７０μｍ，２１０μｍ，１５０μｍ，５０μｍに位置するようにして、各切断予定ライン５ａ，５ｂに沿って、加工対象物１の厚さ方向に並ぶように、溶融処理領域を含む改質領域７を４列形成するものとする。   Subsequently, the workpiece 1 is fixed on the support base 201 of the laser processing apparatus 200. A plurality of scheduled cutting lines 5a extending in a direction parallel to the orientation flat 6 and a plurality of scheduled cutting lines 5b extending in a direction perpendicular to the orientation flat 6 pass through between adjacent functional elements. Set the shape. Here, the focused point P of the laser beam L is located at 270 μm, 210 μm, 150 μm, and 50 μm from the surface 3 of the workpiece 1, and along the scheduled cutting lines 5 a and 5 b, It is assumed that four rows of the modified regions 7 including the melt processing region are formed so as to be aligned in the thickness direction.

初めに、集光光学系２０４を含むレーザエンジン２３０の位置を制御するための制御信号を制御部２０５が出力し、図１７（ａ）に示すように、レーザ光Ｌの集光点Ｐが加工対象物１の表面３から２７０μｍに位置するように集光光学系２０４を含むレーザエンジン２３０を制御する。そして、レーザ光Ｌの集光点Ｐが１本の切断予定ライン５ａに沿って相対的に移動するように集光光学系２０４を含むレーザエンジン２３０を制御する。同時に、反射型空間光変調器２０３を制御するための制御信号を制御部２０５が出力し、加工対象物１の内部に集光されるレーザ光Ｌの収差が所定の収差以下となるように反射型空間光変調器２０３を制御する。これにより、１本の切断予定ライン５ａに沿って、切断の起点となる改質領域７１が形成される。   First, the control unit 205 outputs a control signal for controlling the position of the laser engine 230 including the condensing optical system 204, and the condensing point P of the laser light L is processed as shown in FIG. The laser engine 230 including the condensing optical system 204 is controlled so as to be located 270 μm from the surface 3 of the object 1. Then, the laser engine 230 including the condensing optical system 204 is controlled so that the condensing point P of the laser light L relatively moves along one cutting scheduled line 5a. At the same time, the control unit 205 outputs a control signal for controlling the reflective spatial light modulator 203 so that the aberration of the laser light L collected inside the workpiece 1 is reflected below a predetermined aberration. The type spatial light modulator 203 is controlled. As a result, a modified region 71 serving as a starting point of cutting is formed along one cutting planned line 5a.

なお、反射型空間光変調器２０３を制御するための制御信号は、レーザ光Ｌの集光点Ｐが加工対象物１の表面３から２７０μｍに位置するように集光光学系２０４を含むレーザエンジン２３０の位置を制御するための制御信号と対応付けられて制御部２０５に記憶されたものである。   The control signal for controlling the reflective spatial light modulator 203 is a laser engine including the condensing optical system 204 so that the condensing point P of the laser light L is located 270 μm from the surface 3 of the workpiece 1. This is stored in the control unit 205 in association with a control signal for controlling the position 230.

続いて、集光光学系２０４を含むレーザエンジン２３０を制御するための制御信号を制御部２０５が出力し、図１７（ｂ）に示すように、レーザ光Ｌの集光点Ｐが加工対象物１の表面３から２１０μｍに位置するように集光光学系２０４を含むレーザエンジン２３０を制御する。そして、レーザ光Ｌの集光点Ｐが同じ１本の切断予定ライン５ａに沿って相対的に移動するように集光光学系２０４を含むレーザエンジン２３０を制御する。同時に、反射型空間光変調器２０３を制御するための制御信号を制御部２０５が出力し、加工対象物１の内部に集光されるレーザ光Ｌの収差が所定の収差以下となるように反射型空間光変調器２０３を制御する。これにより、同じ１本の切断予定ライン５ａに沿って、切断の起点となる改質領域７２が形成される。   Subsequently, the control unit 205 outputs a control signal for controlling the laser engine 230 including the condensing optical system 204, and as shown in FIG. 17B, the condensing point P of the laser light L is an object to be processed. The laser engine 230 including the condensing optical system 204 is controlled so as to be located at 210 μm from the surface 3 of 1. Then, the laser engine 230 including the condensing optical system 204 is controlled so that the condensing point P of the laser light L relatively moves along the same one scheduled cutting line 5a. At the same time, the control unit 205 outputs a control signal for controlling the reflective spatial light modulator 203 so that the aberration of the laser light L collected inside the workpiece 1 is reflected below a predetermined aberration. The type spatial light modulator 203 is controlled. As a result, a modified region 72 serving as a starting point for cutting is formed along the same one scheduled cutting line 5a.

なお、反射型空間光変調器２０３を制御するための制御信号は、レーザ光Ｌの集光点Ｐが加工対象物１の表面３から２１０μｍに位置するように集光光学系２０４を含むレーザエンジン２３０の位置を制御するための制御信号と対応付けられて制御部２０５に記憶されたものである。また、レーザ光Ｌの集光点Ｐを切断予定ライン５ａに沿って相対的に移動させる方向は、改質領域７２の形成速度を向上させるために、改質領域７１を形成する場合と反対方向であってもよい。   The control signal for controlling the reflective spatial light modulator 203 is a laser engine including the condensing optical system 204 so that the condensing point P of the laser light L is located 210 μm from the surface 3 of the workpiece 1. This is stored in the control unit 205 in association with a control signal for controlling the position 230. The direction in which the condensing point P of the laser beam L is relatively moved along the planned cutting line 5a is opposite to the direction in which the modified region 71 is formed in order to improve the formation speed of the modified region 72. It may be.

続いて、集光光学系２０４を含むレーザエンジン２３０を制御するための制御信号を制御部２０５が出力し、図１８（ａ）に示すように、レーザ光Ｌの集光点Ｐが加工対象物１の表面３から１５０μｍに位置するように集光光学系２０４を含むレーザエンジン２３０を制御する。そして、レーザ光Ｌの集光点Ｐが同じ１本の切断予定ライン５ａに沿って相対的に移動するように集光光学系２０４を含むレーザエンジン２３０を制御する。同時に、反射型空間光変調器２０３を制御するための制御信号を制御部２０５が出力し、加工対象物１の内部に集光されるレーザ光Ｌの収差が所定の収差以下となるように反射型空間光変調器２０３を制御する。これにより、同じ１本の切断予定ライン５ａに沿って、切断の起点となる改質領域７３が形成される。   Subsequently, the control unit 205 outputs a control signal for controlling the laser engine 230 including the condensing optical system 204, and as shown in FIG. The laser engine 230 including the condensing optical system 204 is controlled so as to be located 150 μm from the surface 3 of 1. Then, the laser engine 230 including the condensing optical system 204 is controlled so that the condensing point P of the laser light L relatively moves along the same one scheduled cutting line 5a. At the same time, the control unit 205 outputs a control signal for controlling the reflective spatial light modulator 203 so that the aberration of the laser light L collected inside the workpiece 1 is reflected below a predetermined aberration. The type spatial light modulator 203 is controlled. As a result, a modified region 73 serving as a starting point for cutting is formed along the same one scheduled cutting line 5a.

なお、反射型空間光変調器２０３を制御するための制御信号は、レーザ光Ｌの集光点Ｐが加工対象物１の表面３から１５０μｍに位置するように集光光学系２０４を含むレーザエンジン２３０の位置を制御するための制御信号と対応付けられて制御部２０５に記憶されたものである。また、レーザ光Ｌの集光点Ｐを切断予定ライン５ａに沿って相対的に移動させる方向は、改質領域７３の形成速度を向上させるために、改質領域７２を形成する場合と反対方向であってもよい。   The control signal for controlling the reflective spatial light modulator 203 is a laser engine including the condensing optical system 204 so that the condensing point P of the laser light L is located 150 μm from the surface 3 of the workpiece 1. This is stored in the control unit 205 in association with a control signal for controlling the position 230. In addition, the direction in which the condensing point P of the laser beam L is relatively moved along the planned cutting line 5a is opposite to the direction in which the modified region 72 is formed in order to improve the formation speed of the modified region 73. It may be.

続いて、集光光学系２０４を含むレーザエンジン２３０を制御するための制御信号を制御部２０５が出力し、図１８（ｂ）に示すように、レーザ光Ｌの集光点Ｐが加工対象物１の表面３から５０μｍに位置するように集光光学系２０４を含むレーザエンジン２３０を制御する。そして、レーザ光Ｌの集光点Ｐが同じ１本の切断予定ライン５ａに沿って相対的に移動するように集光光学系２０４を含むレーザエンジン２３０を制御する。同時に、反射型空間光変調器２０３を制御するための制御信号を制御部２０５が出力し、加工対象物１の内部に集光されるレーザ光Ｌの収差が所定の収差以下となるように反射型空間光変調器２０３を制御する。これにより、同じ１本の切断予定ライン５ａに沿って、切断の起点となる改質領域７４が形成される。   Subsequently, the control unit 205 outputs a control signal for controlling the laser engine 230 including the condensing optical system 204, and as shown in FIG. 18B, the condensing point P of the laser light L is an object to be processed. The laser engine 230 including the condensing optical system 204 is controlled so as to be located 50 μm from the surface 3 of 1. Then, the laser engine 230 including the condensing optical system 204 is controlled so that the condensing point P of the laser light L relatively moves along the same one scheduled cutting line 5a. At the same time, the control unit 205 outputs a control signal for controlling the reflective spatial light modulator 203 so that the aberration of the laser light L collected inside the workpiece 1 is reflected below a predetermined aberration. The type spatial light modulator 203 is controlled. As a result, a modified region 74 serving as a starting point of cutting is formed along the same one scheduled cutting line 5a.

なお、反射型空間光変調器２０３を制御するための制御信号は、レーザ光Ｌの集光点Ｐが加工対象物１の表面３から５０μｍに位置するように集光光学系２０４を含むレーザエンジン２３０の位置を制御するための制御信号と対応付けられて制御部２０５に記憶されたものである。また、レーザ光Ｌの集光点Ｐを切断予定ライン５ａに沿って相対的に移動させる方向は、改質領域７４の形成速度を向上させるために、改質領域７３を形成する場合と反対方向であってもよい。   The control signal for controlling the reflective spatial light modulator 203 is a laser engine including a condensing optical system 204 so that the condensing point P of the laser light L is located 50 μm from the surface 3 of the workpiece 1. This is stored in the control unit 205 in association with a control signal for controlling the position 230. Further, the direction in which the condensing point P of the laser beam L is relatively moved along the planned cutting line 5a is opposite to the direction in which the modified region 73 is formed in order to improve the formation speed of the modified region 74. It may be.

以上のようにして同じ１本の切断予定ライン５ａに沿って４列の改質領域７１〜７４を形成したら、他の１本の切断予定ライン５ａに沿って４列の改質領域７１〜７４を形成する。そして、全ての切断予定ライン５ａのそれぞれに沿って４列の改質領域７１〜７４を形成したら、切断予定ライン５ａに沿って改質領域７１〜７４を形成する場合と同様に、全ての切断予定ライン５ｂのそれぞれに沿って４列の改質領域７１〜７４を形成する。   When four rows of modified regions 71 to 74 are formed along the same one scheduled cutting line 5a as described above, four rows of modified regions 71 to 74 are formed along the other one scheduled cutting line 5a. Form. When four rows of modified regions 71 to 74 are formed along each of all planned cutting lines 5a, all the cuts are performed in the same manner as when the modified regions 71 to 74 are formed along the planned cutting lines 5a. Four rows of modified regions 71 to 74 are formed along each of the planned lines 5b.

このように、切断予定ライン５が加工対象物１に対して複数本設定されている場合には、１本の切断予定ライン５に沿って複数列の改質領域７を形成した後に、他の１本の切断予定ライン５に沿って複数列の改質領域７を形成すると、次のような効果が奏される。すなわち、ＡＦユニット２１２は、加工対象物１の表面３にうねりが存在するような場合であっても、表面３から所定の距離の位置にレーザ光Ｌの集光点Ｐを精度良く合わせるために、切断予定ライン５に沿った表面３の変位データを取得し、その変位データに基づいて集光光学系２０４と加工対象物１との距離を微調整する。従って、１本の切断予定ライン５に沿って複数列の改質領域７を形成した後に、他の１本の切断予定ライン５に沿って複数列の改質領域７を形成すれば、変位データの切替回数を減少させることができ、各切断予定ライン５において複数列の改質領域７を加工対象物１の表面３から所定の距離の位置に精度良く形成することが可能となる。   As described above, when a plurality of scheduled cutting lines 5 are set for the workpiece 1, after forming a plurality of modified regions 7 along a single scheduled cutting line 5, When a plurality of rows of modified regions 7 are formed along one scheduled cutting line 5, the following effects are produced. In other words, the AF unit 212 accurately adjusts the condensing point P of the laser beam L to a position at a predetermined distance from the surface 3 even when the surface 3 of the workpiece 1 is wavy. Then, displacement data of the surface 3 along the planned cutting line 5 is acquired, and the distance between the condensing optical system 204 and the workpiece 1 is finely adjusted based on the displacement data. Therefore, if a plurality of rows of modified regions 7 are formed along one other planned cutting line 5 and then a plurality of rows of modified regions 7 are formed along another one scheduled cutting line 5, the displacement data The number of times of switching can be reduced, and a plurality of rows of modified regions 7 can be accurately formed at a predetermined distance from the surface 3 of the workpiece 1 in each planned cutting line 5.

以上説明したように、本実施形態に係るレーザ加工方法では、加工対象物１の内部に集光されるレーザ光Ｌの収差が所定の収差以下となるように（或いは、加工対象物１の内部においてレーザ光Ｌの波面が所定の波面となるように）反射型空間光変調器２０３によって変調されたレーザ光Ｌが加工対象物１に照射される。そのため、レーザ光Ｌの集光点Ｐを合わせる位置で発生するレーザ光Ｌの収差を極力小さくして、その位置でのレーザ光Ｌのエネルギー密度を高め、切断の起点としての機能が高い改質領域７を形成することができる。しかも、反射型空間光変調器２０３を用いるため、透過型空間光変調器に比べてレーザ光Ｌの利用効率を向上させることができる。このようなレーザ光Ｌの利用効率の向上は、切断の起点となる改質領域７を板状の加工対象物１に形成する場合、特に重要である。従って、本実施形態に係るレーザ加工方法によれば、切断の起点となる改質領域７を確実に形成することが可能となる。その結果、改質領域７が形成された加工対象物１に対し、エキスパンドテープ等を介して応力を印加すると、改質領域７が切断の起点としての機能を充分に発揮するため、加工対象物１を切断予定ライン５に沿って精度良く切断することができ、未切断部分の発生を防止することが可能となる。   As described above, in the laser processing method according to the present embodiment, the aberration of the laser light L condensed inside the processing object 1 is equal to or less than a predetermined aberration (or the inside of the processing object 1). The workpiece 1 is irradiated with the laser light L modulated by the reflective spatial light modulator 203 (so that the wavefront of the laser light L becomes a predetermined wavefront in FIG. 1). For this reason, the aberration of the laser beam L generated at the position where the condensing point P of the laser beam L is aligned is minimized, the energy density of the laser beam L at that position is increased, and the function as a cutting starting point is high. Region 7 can be formed. In addition, since the reflective spatial light modulator 203 is used, the utilization efficiency of the laser light L can be improved as compared with the transmissive spatial light modulator. Such improvement in the utilization efficiency of the laser beam L is particularly important when the modified region 7 that is the starting point of cutting is formed on the plate-like workpiece 1. Therefore, according to the laser processing method according to the present embodiment, it is possible to reliably form the modified region 7 serving as a starting point of cutting. As a result, when a stress is applied to the workpiece 1 with the modified region 7 formed through an expanded tape or the like, the modified region 7 sufficiently functions as a starting point of cutting. 1 can be cut along the scheduled cutting line 5 with high accuracy, and the occurrence of an uncut portion can be prevented.

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。   The present invention is not limited to the embodiment described above.

例えば、上記実施形態では、１本の切断予定ライン５に沿って複数列の改質領域７を形成した後に、他の１本の切断予定ライン５に沿って複数列の改質領域７を形成したが、複数本の切断予定ライン５に沿って１列の改質領域７を形成した後に、複数本の切断予定ライン５に沿って他の１列の改質領域７を形成してもよい。   For example, in the above-described embodiment, after a plurality of rows of modified regions 7 are formed along one scheduled cutting line 5, a plurality of rows of modified regions 7 are formed along another scheduled cutting line 5. However, after forming one row of modified regions 7 along the plurality of scheduled cutting lines 5, another row of modified regions 7 may be formed along the plurality of scheduled cutting lines 5. .

その場合、次のような効果が奏される。すなわち、１本の切断予定ライン５に沿った複数列の改質領域７の形成によって加工対象物１が割れるような場合には、１本の切断予定ライン５に沿って複数列の改質領域７を形成した後に、他の１本の切断予定ライン５に沿って複数列の改質領域７を形成すると、加工対象物１の割れによって加工対象物１の位置にずれが生じる。そこで、切断予定ライン５に沿って改質領域７を精度良く形成するためには、加工対象物１の位置を補正する必要がある。しかしながら、複数本の切断予定ライン５に沿って１列の改質領域７を形成した後に、複数本の切断予定ライン５に沿って他の１列の改質領域７を形成すれば、加工対象物１の割れによって加工対象物１の位置がずれるのを防止することができ、加工対象物１の位置の補正回数を減少させて、複数本の切断予定ライン５に沿って複数列の改質領域７を短時間で形成することが可能となる。   In that case, the following effects are produced. That is, in the case where the workpiece 1 is cracked by the formation of a plurality of modified regions 7 along one scheduled cutting line 5, a plurality of modified regions along one scheduled cutting line 5 is formed. If a plurality of rows of modified regions 7 are formed along the other one scheduled cutting line 5 after forming 7, the position of the workpiece 1 is shifted due to the crack of the workpiece 1. Therefore, in order to accurately form the modified region 7 along the planned cutting line 5, it is necessary to correct the position of the workpiece 1. However, if one row of the modified region 7 is formed along the plurality of scheduled cutting lines 5 and then another row of the modified region 7 is formed along the plurality of scheduled cutting lines 5, It is possible to prevent the position of the workpiece 1 from being shifted due to the crack of the workpiece 1, reduce the number of corrections of the position of the workpiece 1, and modify a plurality of rows along a plurality of scheduled cutting lines 5. The region 7 can be formed in a short time.

また、複数列の改質領域７のうち、加工対象物１のレーザ光入射面である表面３から最も遠い改質領域７を含む１列又は複数列の改質領域７を形成する際に、形成する改質領域７に応じて、加工対象物１の内部にレーザ光Ｌを集光する集光光学系２０４と加工対象物１との距離が所定の距離となるように集光光学系２０４と加工対象物１との距離を変化させると共に、加工対象物１の内部においてレーザ光Ｌの波面が所定の波面となるように（或いは、加工対象物１の内部に集光されるレーザ光Ｌの収差が所定の収差以下となるように）反射型空間光変調器２０３によってレーザ光Ｌを変調してもよい。   When forming one or more rows of modified regions 7 including the modified region 7 farthest from the surface 3 that is the laser light incident surface of the workpiece 1 among the plurality of rows of modified regions 7, In accordance with the modified region 7 to be formed, the condensing optical system 204 so that the distance between the condensing optical system 204 that condenses the laser light L inside the processing object 1 and the processing object 1 is a predetermined distance. The distance between the workpiece 1 and the workpiece 1 is changed, and the wavefront of the laser beam L becomes a predetermined wavefront inside the workpiece 1 (or the laser beam L focused on the workpiece 1 is collected). The laser beam L may be modulated by the reflective spatial light modulator 203 (so that the aberration becomes less than a predetermined aberration).

このように、加工対象物１のレーザ光入射面である表面３から最も遠い改質領域７を形成する際に、反射型空間光変調器２０３によるレーザ光Ｌの変調を必須とするのは、改質領域７を形成する位置がレーザ光入射面から遠くなるほど、レーザ光Ｌの集光点Ｐを合わせる位置で発生するレーザ光Ｌの収差が大きくなるからである。つまり、例えば、加工対象物１のレーザ光入射面である表面３に最も近い改質領域７を形成する場合において、反射型空間光変調器２０３によってレーザ光Ｌを変調しなくても、加工対象物１の内部に集光されるレーザ光Ｌの収差が所定の収差以下となるときには、反射型空間光変調器２０３によるレーザ光Ｌの変調は不要である。これにより、１本の切断予定ライン５に対して複数列の改質領域７を形成する場合であっても、切断の起点となる改質領域７を確実に形成することが可能となる。なお、反射型空間光変調器２０３によるレーザ光Ｌの変調を行わない場合は、反射型空間光変調器２０３を通常の反射ミラーとして利用するように制御する（すなわち、パターン情報を未入力の状態もしくはＯＦＦ状態で使用する）。   Thus, when forming the modified region 7 farthest from the surface 3 that is the laser light incident surface of the workpiece 1, the modulation of the laser light L by the reflective spatial light modulator 203 is essential. This is because the aberration of the laser beam L generated at the position where the condensing point P of the laser beam L is aligned increases as the position where the modified region 7 is formed is farther from the laser beam incident surface. That is, for example, when the modified region 7 closest to the surface 3 that is the laser light incident surface of the workpiece 1 is formed, the laser beam L is not modulated by the reflective spatial light modulator 203, but the workpiece is processed. When the aberration of the laser beam L condensed inside the object 1 is equal to or less than a predetermined aberration, the modulation of the laser beam L by the reflective spatial light modulator 203 is not necessary. As a result, even when a plurality of rows of modified regions 7 are formed for one scheduled cutting line 5, it is possible to reliably form the modified region 7 that is the starting point of cutting. When the laser beam L is not modulated by the reflective spatial light modulator 203, the reflective spatial light modulator 203 is controlled to be used as a normal reflective mirror (that is, the pattern information is not input). Or use it in the OFF state).

また、レーザエンジン２３０を移動させる代わりに、支持台２０１に、支持台２０１を加工対象物１の厚さ方向に移動させる移動機構を設けてもよい。また、ＡＦユニット２１２を利用して集光光学系２０４を加工対象物１の厚さ方向に移動させてもよい。また、これらを組み合わせることも可能である。   Further, instead of moving the laser engine 230, a movement mechanism that moves the support base 201 in the thickness direction of the workpiece 1 may be provided on the support base 201. Further, the condensing optical system 204 may be moved in the thickness direction of the workpiece 1 using the AF unit 212. Moreover, it is also possible to combine these.

また、上述した反射型空間光変調器２０３や調整光学系２４０は、図２９に示すように、ＡＦユニット２１２に代えて光路長光路長変移手段３００を備えるレーザ加工装置２００にも適用可能である。光路長変移手段３００は、高さ位置検出手段（不図示）により検出された加工対象物１の表面３の高さ位置に基づいて、複数の偏向ミラー３０１の設置角度を変化させることで、レンズ３０３とレンズ３０４との間の光路長を変化させ、集光光学系２０４によって集光されるレーザ光Ｌの集光点Ｐの位置を変化させる。これは、集光光学系２０４によって集光されるレーザ光Ｌの集光点Ｐの位置までの距離は、レンズ３０３からレンズ３０４までの光路長の関数で表されるためである。なお、高さ位置検出手段としては、例えば、所定の入射角度で加工対象物１の表面３にレーザ光Ｌを入射し、その反射光の高さ位置の変化に基づいて、表面３の高さ位置を検出するものが挙げられる。   In addition, the reflection type spatial light modulator 203 and the adjustment optical system 240 described above can be applied to a laser processing apparatus 200 including an optical path length optical path length shifting means 300 instead of the AF unit 212, as shown in FIG. . The optical path length changing means 300 changes the installation angle of the plurality of deflecting mirrors 301 based on the height position of the surface 3 of the workpiece 1 detected by the height position detecting means (not shown), so that the lens The optical path length between the lens 303 and the lens 304 is changed, and the position of the condensing point P of the laser light L condensed by the condensing optical system 204 is changed. This is because the distance to the position of the condensing point P of the laser light L condensed by the condensing optical system 204 is expressed as a function of the optical path length from the lens 303 to the lens 304. As the height position detection means, for example, the laser beam L is incident on the surface 3 of the workpiece 1 at a predetermined incident angle, and the height of the surface 3 is determined based on the change in the height position of the reflected light. One that detects the position may be mentioned.

また、図１９に示すように、レーザ加工装置２００は、支持台２０１と、レーザ光源２０２と、レーザ光源２０２から出射されたレーザ光Ｌを変調する複数（ここでは、２つ）の反射型空間光変調器２０３ａ，２０３ｂと、集光光学系２０４と、制御部２０５と、を備えたものであってもよい。制御部２０５は、レーザ光Ｌの光学特性が所定の光学特性となるように反射型空間光変調器２０３ａ，２０３ｂを制御する機能を有している。なお、図２０に示すように、２つの反射型空間光変調器２０３ａ，２０３ｂは、両側テレセントリック光学系のレンズ４０３ａ，４０３ｂの配置と等価となるように配置されているため、レーザ光Ｌの光学特性としてビーム径や光軸等を制御することができる。また、少なくとも１つの反射型空間光変調器２０３ａ又は２０３ｂによって、加工対象物１の内部においてレーザ光Ｌの波面が所定の波面となるように（或いは、加工対象物１の内部に集光されるレーザ光Ｌの収差が所定の収差以下となるように）レーザ光Ｌを変調することもできる。   As shown in FIG. 19, the laser processing apparatus 200 includes a support base 201, a laser light source 202, and a plurality of (here, two) reflective spaces that modulate the laser light L emitted from the laser light source 202. The optical modulators 203a and 203b, the condensing optical system 204, and the control unit 205 may be provided. The control unit 205 has a function of controlling the reflective spatial light modulators 203a and 203b so that the optical characteristics of the laser light L become predetermined optical characteristics. As shown in FIG. 20, the two reflective spatial light modulators 203a and 203b are arranged so as to be equivalent to the arrangement of the lenses 403a and 403b of the both-side telecentric optical system. As characteristics, the beam diameter, the optical axis, and the like can be controlled. Further, the wavefront of the laser beam L is focused on the inside of the processing object 1 by the at least one reflection type spatial light modulator 203a or 203b so that the wavefront of the laser light L becomes a predetermined wavefront inside the processing object 1. It is also possible to modulate the laser light L (so that the aberration of the laser light L is below a predetermined aberration).

このレーザ加工装置２００によれば、複数の反射型空間光変調器２０３ａ，２０３ｂを備えているため、レーザ光Ｌの光学特性としてビーム径や光軸等を制御することができる。従って、何らかの原因でレーザ光Ｌの光軸にずれが生じた場合であっても、そのずれを容易に補正して、切断の起点となる改質領域７を確実に形成することが可能となる。   Since the laser processing apparatus 200 includes the plurality of reflective spatial light modulators 203a and 203b, the beam diameter, the optical axis, and the like can be controlled as the optical characteristics of the laser light L. Therefore, even if a deviation occurs in the optical axis of the laser light L for some reason, it is possible to easily correct the deviation and reliably form the modified region 7 serving as a starting point of cutting. .

このとき、図２８に示すように、調整光学系２４０を設けてもよい。調整光学系２４０の配置位置は、反射型空間光変調器２０３ａ，２０３ｂのどちらで波面を制御するかによって異なる。反射型空間光変調器２０３ａで波面を制御する場合は、反射型空間光変調器２０３ａとレンズ２４１ａとの距離が焦点距離ｆ１となるように配置する。一方、反射型空間光変調器２０３ｂで波面を制御する場合は、反射型空間光変調器２０３ｂとレンズ２４１ａとの距離が焦点距離ｆ１となるように配置する。そして、いずれの場合も、レンズ２４１ａとレンズ２４１ｂとの距離はｆ１＋ｆ２とし、レンズ２４１ｂと集光光学系２０４との距離はｆ２とする。   At this time, an adjustment optical system 240 may be provided as shown in FIG. The arrangement position of the adjustment optical system 240 differs depending on which of the reflective spatial light modulators 203a and 203b controls the wavefront. When the wavefront is controlled by the reflective spatial light modulator 203a, the reflective spatial light modulator 203a and the lens 241a are arranged such that the distance between them is the focal length f1. On the other hand, when the wavefront is controlled by the reflective spatial light modulator 203b, the reflective spatial light modulator 203b and the lens 241a are arranged such that the distance between them is the focal length f1. In either case, the distance between the lens 241a and the lens 241b is f1 + f2, and the distance between the lens 241b and the condensing optical system 204 is f2.

また、改質領域７を形成する際に、加工対象物１の内部に集光されるレーザ光Ｌの開口数が所定の開口数となるように反射型空間光変調器２０３によってレーザ光Ｌを変調してもよい。この場合、例えば、加工対象物１の材質や改質領域７を形成すべき位置までの距離等に応じてレーザ光Ｌの開口数を変化させて、切断の起点としての機能が高い改質領域７を形成することができる。   Further, when the modified region 7 is formed, the laser beam L is reflected by the reflective spatial light modulator 203 so that the numerical aperture of the laser beam L condensed inside the workpiece 1 becomes a predetermined numerical aperture. You may modulate. In this case, for example, a modified region having a high function as a starting point of cutting by changing the numerical aperture of the laser beam L according to the material of the workpiece 1 or the distance to the position where the modified region 7 is to be formed. 7 can be formed.

また、図２１，２２に示すように、１本の切断予定ライン５に対して、加工対象物１の厚さ方向に並ぶように、切断の起点となる改質領域７を少なくとも３列（ここでは、３列）形成する場合には、次のように改質領域７１〜７３を形成してもよい。   In addition, as shown in FIGS. 21 and 22, at least three rows (here, the modified regions 7 serving as the starting points of the cutting are arranged so as to be aligned in the thickness direction of the workpiece 1 with respect to one cutting scheduled line 5. In the case of forming three rows, the modified regions 71 to 73 may be formed as follows.

まず、図２１（ａ）に示すように、加工対象物１の内部に集光されるレーザ光Ｌの開口数が相対的に大きくなるように反射型空間光変調器２０３によって変調されたレーザ光Ｌを加工対象物１に照射することで、切断予定ライン５に沿って、加工対象物１のレーザ光入射面である表面３から最も遠い改質領域７１を形成する。   First, as shown in FIG. 21 (a), the laser light modulated by the reflective spatial light modulator 203 so that the numerical aperture of the laser light L condensed inside the workpiece 1 becomes relatively large. By irradiating the workpiece 1 with L, the modified region 71 farthest from the surface 3 that is the laser light incident surface of the workpiece 1 is formed along the planned cutting line 5.

続いて、図２１（ｂ）に示すように、加工対象物１の内部に集光されるレーザ光Ｌの開口数が相対的に小さくなるように反射型空間光変調器２０３によって変調されたレーザ光Ｌを加工対象物１に照射することで、切断予定ライン５に沿って改質領域７２を形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 21B, the laser modulated by the reflective spatial light modulator 203 so that the numerical aperture of the laser light L condensed inside the workpiece 1 becomes relatively small. By irradiating the workpiece 1 with the light L, the modified region 72 is formed along the planned cutting line 5.

続いて、図２２に示すように、加工対象物１の内部に集光されるレーザ光Ｌの開口数が相対的に大きくなるように反射型空間光変調器２０３によって変調されたレーザ光Ｌを加工対象物１に照射することで、切断予定ライン５に沿って、加工対象物１のレーザ光入射面である表面３に最も近い改質領域７３を形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 22, the laser light L modulated by the reflective spatial light modulator 203 so that the numerical aperture of the laser light L condensed inside the workpiece 1 becomes relatively large. By irradiating the workpiece 1, the modified region 73 closest to the surface 3 that is the laser light incident surface of the workpiece 1 is formed along the planned cutting line 5.

以上のように、３列の改質領域７１〜７３のうち、加工対象物１のレーザ光入射面である表面３から最も遠い改質領域７１及び表面３に最も近い改質領域７３を除く改質領域７２を形成する際には、改質領域７１，７３を形成する場合に比べ、加工対象物１の内部に集光されるレーザ光Ｌの開口数が小さくなるように反射型空間光変調器２０３によってレーザ光Ｌを変調する。つまり、切断の起点として特に重要な改質領域７として、加工対象物１のレーザ光入射面である表面３から最も遠い改質領域７１及び表面３に最も近い改質領域７３を形成する際に、その間の改質領域７２を形成する場合に比べ、加工対象物１の内部に集光されるレーザ光Ｌの開口数が大きくなるように反射型空間光変調器２０３によって変調されたレーザ光Ｌが加工対象物１に照射される。   As described above, the modification excluding the modified region 71 farthest from the surface 3 that is the laser light incident surface of the workpiece 1 and the modified region 73 closest to the surface 3 out of the three rows of modified regions 71 to 73. When the quality region 72 is formed, the reflective spatial light modulation is performed so that the numerical aperture of the laser light L condensed inside the workpiece 1 is smaller than when the modified regions 71 and 73 are formed. The laser beam L is modulated by the device 203. That is, when forming the modified region 71 farthest from the surface 3 that is the laser light incident surface of the workpiece 1 and the modified region 73 closest to the surface 3 as the modified region 7 that is particularly important as a starting point of cutting. The laser light L modulated by the reflective spatial light modulator 203 so that the numerical aperture of the laser light L condensed inside the workpiece 1 is larger than when the modified region 72 is formed between them. Is irradiated to the workpiece 1.

これにより、加工対象物１のレーザ光入射面である表面３から最も遠い改質領域７１及び表面３に最も近い改質領域７３を、切断の起点としての機能が極めて高い改質領域７（例えば、割れを含む改質領域７）とすることができる。また、その間の改質領域７２を、加工対象物１の厚さ方向に相対的に長い改質領域７（例えば、溶融処理領域を含む改質領域７）として、切断予定ライン５に沿ってのレーザ光Ｌのスキャン回数を減少させることができる。   As a result, the modified region 71 (for example, a region having the extremely high function as a starting point of cutting is used for the modified region 71 farthest from the surface 3 that is the laser light incident surface of the workpiece 1 and the modified region 73 closest to the surface 3. , A modified region 7) containing cracks. Further, the modified region 72 in the meantime is defined as a modified region 7 that is relatively long in the thickness direction of the workpiece 1 (for example, the modified region 7 including the melt processing region) along the planned cutting line 5. The number of scans of the laser beam L can be reduced.

なお、切断予定ライン５に沿って、加工対象物１の厚さ方向に並ぶように、改質領域７を複数列（例えば、２列）形成する場合において、複数列の改質領域７のうち、加工対象物１のレーザ光入射面である表面３又は加工対象物１においてレーザ光入射面と対向する対向表面である裏面２１に最も近い改質領域７を除く改質領域７を形成する際には、表面３又は裏面２１に最も近い改質領域７を形成する場合に比べ、加工対象物１の内部に集光されるレーザ光Ｌの開口数が小さくなるように反射型空間光変調器２０３によってレーザ光Ｌを変調することが好ましい。   In the case where a plurality of (for example, two) modified regions 7 are formed along the planned cutting line 5 in the thickness direction of the workpiece 1, When forming the modified region 7 excluding the modified region 7 closest to the surface 3 which is the laser light incident surface of the workpiece 1 or the back surface 21 which is the opposite surface facing the laser light incident surface in the workpiece 1 The reflective spatial light modulator is designed so that the numerical aperture of the laser light L condensed inside the workpiece 1 is smaller than when the modified region 7 closest to the front surface 3 or the back surface 21 is formed. It is preferable to modulate the laser beam L by 203.

このレーザ加工方法では、切断の起点として特に重要な改質領域７として、加工対象物の表面３又は裏面２１に最も近い改質領域７を形成する際に、その他の改質領域７を形成する場合に比べ、加工対象物１の内部に集光されるレーザ光Ｌの開口数が大きくなるように反射型空間光変調器２０３によって変調されたレーザ光Ｌが加工対象物１に照射される。そのため、加工対象物１の表面３又は裏面２１に最も近い改質領域を、切断の起点としての機能が極めて高い改質領域（例えば、割れを含む改質領域）とすることができる。   In this laser processing method, when the modified region 7 closest to the front surface 3 or the back surface 21 of the workpiece is formed as the modified region 7 that is particularly important as a starting point of cutting, the other modified region 7 is formed. Compared to the case, the processing target 1 is irradiated with the laser light L modulated by the reflective spatial light modulator 203 so that the numerical aperture of the laser light L condensed inside the processing target 1 is increased. Therefore, the modified region closest to the front surface 3 or the back surface 21 of the workpiece 1 can be a modified region (for example, a modified region including a crack) having a very high function as a starting point of cutting.

また、集光光学系２０４を含むレーザエンジン２３０や支持台２０１を移動させずに、反射型空間光変調器２０３によってレーザ光Ｌを変調することで、加工対象物１のレーザ光入射面である表面３から所定の距離の位置にレーザ光Ｌの集光点Ｐを合わせてもよい。具体的には、加工対象物１の表面３から相対的に深い位置に集光させる場合には、反射型空間光変調器２０３から出射されて集光光学系２０４に入射するレーザ光Ｌの拡がり角が相対的に小さくなるように反射型空間光変調器２０３を制御し、加工対象物１の表面３から相対的に浅い位置に集光させる場合には、反射型空間光変調器２０３から出射されて集光光学系２０４に入射するレーザ光Ｌの拡がり角が相対的に大きくなるように反射型空間光変調器２０３を制御すればよい。   Further, the laser beam L is modulated by the reflective spatial light modulator 203 without moving the laser engine 230 including the condensing optical system 204 and the support table 201, so that the laser light incident surface of the workpiece 1 is obtained. You may align the condensing point P of the laser beam L to the position of predetermined distance from the surface 3. FIG. Specifically, when the light is condensed at a relatively deep position from the surface 3 of the workpiece 1, the spread of the laser light L emitted from the reflective spatial light modulator 203 and incident on the condensing optical system 204. When the reflective spatial light modulator 203 is controlled so that the angle becomes relatively small and the light is condensed at a relatively shallow position from the surface 3 of the workpiece 1, the light is emitted from the reflective spatial light modulator 203. Then, the reflective spatial light modulator 203 may be controlled so that the divergence angle of the laser light L incident on the condensing optical system 204 becomes relatively large.

また、上記実施形態では、波面データをゼルニケ多項式として取得したが、これに限定されない。例えば、波面データをザイデルの５収差やルジャンドル多項式等として取得してもよい。   In the above embodiment, the wavefront data is acquired as a Zernike polynomial, but the present invention is not limited to this. For example, the wavefront data may be acquired as Seidel's five aberrations or Legendre polynomials.

また、上記実施形態では、加工対象物１の内部に集光されるレーザ光Ｌの収差が所定の収差以下となるように（或いは、加工対象物１の内部においてレーザ光Ｌの波面が所定の波面となるように）反射型空間光変調器２０３を制御するための制御信号を実測に基づいて算出したが、シミュレーション等に基づいて算出してもよい。シミュレーション等に基づいて制御信号を算出する場合には、制御信号を制御部２０５に記憶させておいてもよいことは勿論であるが、制御信号を制御部２０５に記憶させておかずに、改質領域７を形成する直前に制御信号を算出するようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the wavefront of the laser beam L focused inside the workpiece 1 is equal to or less than a predetermined aberration (or the wavefront of the laser beam L inside the workpiece 1 is predetermined). Although the control signal for controlling the reflective spatial light modulator 203 is calculated based on actual measurement (so as to have a wavefront), it may be calculated based on simulation or the like. When the control signal is calculated based on simulation or the like, the control signal may be stored in the control unit 205. However, the control signal may not be stored in the control unit 205. The control signal may be calculated immediately before forming the region 7.

また、厚さが２０μｍ程度になると加工対象物１が反り易くなるため、加工対象物１のレーザ光入射面である表面３から所定の距離の位置に改質領域７を形成するためには、ガラス板等のレーザ光透過部材で、加工対象物１の表面３を支持台２０１側に押さえることが好ましい。しかしながら、この場合、レーザ光透過部材の影響で収差が生じ、レーザ光Ｌの集光度が劣化してしまう。そこで、レーザ光透過部材を考慮して、加工対象物１の内部に集光されるレーザ光Ｌの収差が所定の収差以下となるように反射型空間光変調器２０３によってレーザ光Ｌを変調すれば、切断の起点となる改質領域７を確実に形成することができる。   Further, since the workpiece 1 is likely to warp when the thickness is about 20 μm, in order to form the modified region 7 at a predetermined distance from the surface 3 that is the laser light incident surface of the workpiece 1, It is preferable to press the surface 3 of the workpiece 1 toward the support base 201 with a laser beam transmitting member such as a glass plate. However, in this case, aberration occurs due to the influence of the laser beam transmitting member, and the degree of condensing of the laser beam L deteriorates. Therefore, in consideration of the laser beam transmitting member, the laser beam L is modulated by the reflective spatial light modulator 203 so that the aberration of the laser beam L condensed inside the workpiece 1 is not more than a predetermined aberration. In this case, the modified region 7 serving as a starting point for cutting can be reliably formed.

また、改質領域７を形成する際におけるレーザ光入射面は、加工対象物１の表面３に限定されず、加工対象物１の裏面２１であってもよい。   Further, the laser light incident surface when forming the modified region 7 is not limited to the front surface 3 of the processing object 1, and may be the back surface 21 of the processing object 1.

また、上記実施形態では、半導体材料からなる加工対象物１の内部に、溶融処理領域を含む改質領域７を形成したが、ガラスや圧電材料等、他の材料からなる加工対象物１の内部に、クラック領域や屈折率変化領域等、他の改質領域７を形成してもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the modification | reformation area | region 7 containing a fusion | melting process area | region was formed inside the workpiece 1 which consists of semiconductor materials, the inside of the workpiece 1 which consists of other materials, such as glass and a piezoelectric material, is formed. In addition, other modified regions 7 such as a crack region and a refractive index changing region may be formed.

１…加工対象物、３…表面（レーザ光入射面）、５…切断予定ライン、７，７１〜７４…改質領域、２００…レーザ加工装置、２００ｓ…基準レーザ加工装置、２０１…支持台、２０２…レーザ光源、２０３…反射型空間光変調器、２０４…集光光学系、２０４ｓ…基準集光光学系、２０５…制御部、Ｌ…レーザ光、Ｌｓ…基準レーザ光、Ｐ…集光点。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Processing target object, 3 ... Surface (laser beam incident surface), 5 ... Planned cutting line, 7, 71-74 ... Modification area | region, 200 ... Laser processing apparatus, 200s ... Reference | standard laser processing apparatus, 201 ... Support stand, DESCRIPTION OF SYMBOLS 202 ... Laser light source, 203 ... Reflection type spatial light modulator, 204 ... Condensing optical system, 204s ... Standard condensing optical system, 205 ... Control part, L ... Laser light, Ls ... Reference laser light, P ... Condensing point .

Claims (1)

板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することにより、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って、切断の起点となる改質領域を形成するレーザ加工方法であって、
前記改質領域を形成する際には、前記加工対象物の内部において前記レーザ光の波面が所定の波面となるように反射型空間光変調器によって前記レーザ光を変調することを特徴とするレーザ加工方法。 A laser processing method for forming a modified region that is a starting point of cutting along a planned cutting line of the processing object by irradiating a laser beam with a focusing point inside the plate-shaped processing object There,
When forming the modified region, the laser beam is modulated by a reflective spatial light modulator so that the wavefront of the laser beam becomes a predetermined wavefront inside the workpiece. Processing method.
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