JP2020001081A - Laser processing method of substrate, and laser processing device - Google Patents
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Description
本発明は、基板のレーザ加工方法及びレーザ加工装置に関する。 The present invention relates to a laser processing method and a laser processing apparatus for a substrate.
ガラス基板をスクライブ加工する方法として、レーザ加工が知られている。レーザ加工では、例えば、赤外線ピコ秒レーザが用いられている。この場合、レーザパルスによる内部加工を平面方向に断続的に行って複数のレーザフィラメントを形成することで、スクライブラインを形成する方法が知られている(例えば、特許文献1を参照)。
特許文献1に示す技術では、収束レーザビームは、基板内で自己収束を引き起こし、結果としてフィラメントを作り出すように選択されたエネルギー及びパルス持続時間を有するパルスで構成される。そして、複数のフィラメントによって、スクライブラインが形成される。
As a method for scribing a glass substrate, laser processing is known. In laser processing, for example, an infrared picosecond laser is used. In this case, a method of forming a scribe line by intermittently performing internal processing by a laser pulse in a planar direction to form a plurality of laser filaments is known (for example, see Patent Document 1).
In the technique shown in US Pat. No. 6,037,097, a focused laser beam is composed of pulses having selected energies and pulse durations to cause self-focusing within the substrate, resulting in the creation of a filament. Then, a scribe line is formed by the plurality of filaments.
基板の一方の端面から他方の端面までレーザ加工を行う場合、基板の端面では空気とガラスの屈折率が異なることに起因して、基板の端面においてレーザ光の集光点が端面の外側と内側で一致しないことがある。この場合、基板の端面付近を十分にて加工できない問題がある。
図5を用いて、従来の技術をさらに具体的に説明する。図5は、従来の基板をレーザ加工する動作を示す基板の模式的断面図である。この場合、レーザ光Lは基板Wの第1端面31において集光点が基板内外で一致していない。そのため、第1端面31において十分にレーザ加工をすることができない領域Nができてしまう。
本発明の目的は、基板の端面においてレーザ加工できない領域を減らすことにある。
When laser processing is performed from one end surface of the substrate to the other end surface, due to the difference in the refractive indices of air and glass at the end surface of the substrate, the focal point of the laser light at the end surface of the substrate is outside and inside the end surface. May not match. In this case, there is a problem that the vicinity of the end face of the substrate cannot be sufficiently processed.
The conventional technique will be described more specifically with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a substrate showing an operation of laser processing a conventional substrate. In this case, the condensing points of the laser light L on the
An object of the present invention is to reduce an area where laser processing cannot be performed on an end face of a substrate.
以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。 Hereinafter, a plurality of modes will be described as means for solving the problems. These embodiments can be arbitrarily combined as needed.
本発明一見地に係る基板のレーザ加工方法は、下記のステップを備えている。
◎基板の端面に対して、レーザ光の光軸を基板内側から基板外側に向くように傾けた状態でレーザ光を照射する第1レーザ光照射ステップ
◎基板の端面から離れた位置に対して、レーザ光を垂直に照射する第2レーザ光照射ステップ
この方法では、レーザ光は傾けられた状態で基板端面に照射される。したがって、基板の端面において集光点が一致している。その結果、基板の端面及びその近傍においても所望のレーザ加工が実現される。
A laser processing method for a substrate according to an aspect of the present invention includes the following steps.
◎ The first laser beam irradiation step of irradiating the laser beam in a state where the optical axis of the laser beam is inclined from the inside of the substrate to the outside of the substrate with respect to the end surface of the substrate. Second laser light irradiation step of vertically irradiating laser light In this method, the laser light is irradiated on the end face of the substrate in an inclined state. Therefore, the light converging points coincide on the end face of the substrate. As a result, desired laser processing is realized also on the end face of the substrate and in the vicinity thereof.
第1レーザ光照射ステップにおいてレーザ光の光軸を傾ける動作は、レーザ光を集光レンズに入射する位置を変更することで行われてもよい。 The operation of tilting the optical axis of the laser light in the first laser light irradiation step may be performed by changing the position at which the laser light enters the condenser lens.
第1レーザ光照射ステップにおいてレーザ光の光軸を傾ける動作は、レーザ光を照射する光学系を傾けることで行われてもよい。 The operation of tilting the optical axis of the laser light in the first laser light irradiation step may be performed by tilting an optical system that irradiates the laser light.
第1レーザ光照射ステップにおいてレーザ光の光軸を傾ける動作は、空間光位相変調によって行われてもよい。 The operation of tilting the optical axis of the laser light in the first laser light irradiation step may be performed by spatial light phase modulation.
本発明の他の見地に係る基板のレーザ加工装置は、基板が載置されるテーブルと、レーザ光を発振するレーザ装置と、レーザ装置で発振されたレーザ光を集光して基板に照射する伝送光学系と、伝送光学系から基板に照射されるレーザ光の光軸の傾きを変更する駆動機構と、テーブルを伝送光学系に対して相対移動させるテーブル駆動部と、レーザ装置、駆動機構及びテーブル駆動部を制御する制御部とを備えている。
制御部は、基板の端面に対して、レーザ光の光軸を基板内側から基板外側に向くように傾けた状態でレーザ光を照射し、基板の端面から離れた位置に対して、レーザ光を垂直に照射するように制御する。
この装置では、上記と同様の効果が得られる。
A substrate laser processing apparatus according to another aspect of the present invention includes a table on which a substrate is placed, a laser device that oscillates a laser beam, and a laser device that oscillates the laser beam and irradiates the substrate with the laser beam. A transmission optical system, a driving mechanism for changing the inclination of the optical axis of the laser light emitted from the transmission optical system to the substrate, a table driving unit for moving the table relative to the transmission optical system, a laser device, a driving mechanism, A control unit for controlling the table driving unit.
The control unit irradiates the laser light with the optical axis of the laser light being inclined from the inside of the substrate to the outside of the substrate with respect to the end surface of the substrate, and emits the laser light to a position distant from the end surface of the substrate. Control to irradiate vertically.
In this device, the same effects as above can be obtained.
本発明に係る基板のレーザ加工方法では、基板の端面においてレーザ加工できない領域が減る。 In the laser processing method for a substrate according to the present invention, a region where laser processing cannot be performed on the end surface of the substrate is reduced.
1.第1実施形態
(1)全体構成
図1を用いて、本発明の一実施形態によるガラス基板切断用のレーザ加工装置1の全体構成を説明する。図1は、第1実施形態のレーザ加工装置の模式図である。
レーザ加工装置1は、基板Wをフルカット加工するための装置である。
基板Wは、例えば、ソーダガラスであり、厚みが例えば1.8mmであり、1.1〜3mmの範囲にある。
1. First Embodiment (1) Overall Configuration The overall configuration of a laser processing apparatus 1 for cutting a glass substrate according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic view of the laser processing apparatus according to the first embodiment.
The laser processing device 1 is a device for performing full cut processing of the substrate W.
The substrate W is, for example, soda glass, has a thickness of, for example, 1.8 mm, and is in a range of 1.1 to 3 mm.
レーザ加工装置1は、レーザ装置3を備えている。レーザ装置3は、基板Wにレーザ光Lを照射するためのレーザ光を発振するレーザ発振器15と、レーザ制御部17とを有している。レーザ発振器15は、例えば、波長340〜1100nmのピコ秒レーザである。レーザ制御部17はレーザ発振器15の駆動及びレーザパワーを制御できる。
レーザ加工装置1は、レーザ装置3で発振されたレーザ光を集光して基板Wに照射する伝送光学系5を有している。伝送光学系5は、例えば、集光レンズ19、複数のミラー(図示せず)、プリズム(図示せず)等を有する。
レーザ加工装置1は、伝送光学系5全体又はその一部である光学部材(レンズ、ミラー等)の位置や姿勢を変更させることによって、基板Wに照射されるレーザ光の光軸の傾きを変更する駆動機構11を有している。
The laser processing device 1 includes a
The laser processing apparatus 1 has a transmission
The laser processing apparatus 1 changes the tilt of the optical axis of the laser beam applied to the substrate W by changing the position or attitude of the optical member (lens, mirror, etc.) that is the entire transmission
レーザ加工装置1は、基板Wが載置される加工テーブル7を有している。加工テーブル7は、テーブル駆動部13によって移動される。テーブル駆動部13は、加工テーブル7をベッド(図示せず)に対して水平方向に移動させる移動装置(図示せず)を有している。移動装置は、ガイドレール、モータ等を有する公知の機構である。
The laser processing apparatus 1 has a processing table 7 on which the substrate W is placed. The processing table 7 is moved by the
レーザ加工装置1は、制御部9を備えている。制御部9は、プロセッサ(例えば、CPU)と、記憶装置(例えば、ROM、RAM、HDD、SSDなど)と、各種インターフェース(例えば、A/Dコンバータ、D/Aコンバータ、通信インターフェースなど)を有するコンピュータシステムである。制御部9は、記憶部(記憶装置の記憶領域の一部又は全部に対応)に保存されたプログラムを実行することで、各種制御動作を行う。
制御部9は、単一のプロセッサで構成されていてもよいが、各制御のために独立した複数のプロセッサから構成されていてもよい。
The laser processing device 1 includes a
The
制御部9は、レーザ制御部17、駆動機構11、及びテーブル駆動部13を制御できる。
制御部9には、図示しないが、基板Wの大きさ、形状及び位置を検出するセンサ、各装置の状態を検出するためのセンサ及びスイッチ、並びに情報入力装置が接続されている。
The
Although not shown, a sensor for detecting the size, shape and position of the substrate W, sensors and switches for detecting the state of each device, and an information input device are connected to the
(2)レーザ加工方法
図2を用いて、基板Wのレーザ加工方法を説明する。図2は、第1実施形態の基板をレーザ加工する動作を示す基板の模式的断面図である。
レーザ加工方法は、基板Wの内部のレーザ加工を平面方向に断続的に行い、たとえばスクライブラインを形成する。具体的には、基板Wの第1端面31から第2端面33まで、平面方向に連続してレーザ光Lが照射される(レーザ光照射ステップ)。
(2) Laser Processing Method A laser processing method for the substrate W will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the substrate illustrating an operation of laser processing the substrate of the first embodiment.
In the laser processing method, laser processing inside the substrate W is performed intermittently in a planar direction, for example, to form a scribe line. Specifically, the laser light L is continuously irradiated in a planar direction from the
上記の動作において、第1端面31及びその近傍の加工並びに第2端面33及びその近傍の加工時には、レーザ光Lが傾けられることで、基板Wの第1端面31及び第2端面33において集光点が一致している。その結果、基板Wの第1端面31及び第2端面33においても所望のレーザ加工が実現される。
In the above operation, during the processing of the
具体的には、集光レンズ19に入射されるレーザ光Lの位置が適宜変更されることで、上記動作が実現される。レーザ光Lの位置を変更するために、ミラー(図示せず)等の位置が変更される。つまり、光軸傾けステップは、レーザ光Lを集光レンズ19に入射する位置を変更することで行われる。
さらに、具体的には、基板Wの第1端面31及びその近傍に対して、レーザ光Lの光軸を基板内側から基板外側に向くように傾けた状態でレーザ光を照射する第1レーザ光照射ステップが行われる。
次に、基板Wの第1端面31から離れた位置に対して、レーザ光Lを垂直に照射する第2レーザ光照射ステップが行われる。
Specifically, the above operation is realized by appropriately changing the position of the laser beam L incident on the
More specifically, the first laser beam is applied to the
Next, a second laser light irradiation step of vertically irradiating the laser light L to a position away from the
最後に、基板Wの第2端面33及びその近傍に対して、レーザ光Lの光軸を基板内側から基板外側に向くように傾けた状態でレーザ光を照射する第3レーザ光照射ステップが行われる。
この方法では、レーザ光Lは傾けられた状態で基板Wの第1端面31又は第2端面33に照射されるので、基板Wの第1端面31又は第2端面33において集光点が基板内外で一致している。その結果、基板Wの第1端面31又は第2端面33においても所望のレーザ加工が実現される。
Lastly, a third laser light irradiation step of irradiating the
In this method, the laser beam L is irradiated on the
2.第2実施形態
前記実施形態ではレーザ光を傾けるために集光レンズに対するレーザ光入射角度を変更したが、光軸傾けは他の手段によって実現してもよい。たとえば、光軸傾けステップは、レーザ光を照射する光学系を傾けることで行われてもよい。
図3を用いて、そのような実施形態を第2実施形態として説明する。図3は、第2実施形態の基板をレーザ加工する動作を示す基板の模式的断面図である。
2. Second Embodiment In the above embodiment, the angle of incidence of the laser beam with respect to the condenser lens is changed in order to tilt the laser beam. However, the tilt of the optical axis may be realized by other means. For example, the optical axis tilting step may be performed by tilting an optical system that emits laser light.
Such an embodiment will be described as a second embodiment with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a substrate illustrating an operation of laser processing the substrate of the second embodiment.
レーザ加工方法は、具体的には、レーザ光Lによる基板Wの内部加工を平面方向に断続的に行うことで、スクライブラインを形成する。具体的には、基板Wの第1端面31から第2端面33まで、平面方向に連続してレーザ光Lが照射される(レーザ光照射ステップ)。
上記の動作において、第1端面31及びその近傍の加工並びに第2端面33及びその近傍の加工時には、レーザ光Lが傾けられることで、基板Wの第1端面31及び第2端面33において基板内外で集光点が一致している。その結果、基板Wの第1端面31及び第2端面33においても所望のレーザ加工が実現される。
Specifically, the laser processing method forms a scribe line by performing internal processing of the substrate W with the laser light L intermittently in a planar direction. Specifically, the laser light L is continuously irradiated in a planar direction from the
In the above operation, the laser light L is tilted during the processing of the
具体的には、集光レンズ19及びそこに入射されるレーザ光Lの角度が適宜変更されることで、上記動作が実現される。上記の変更をするために、集光レンズ19及びミラー(図示せず)等の光学系又は伝送光学系5全体の位置又は姿勢が変更される。
Specifically, the above operation is realized by appropriately changing the angle of the
3.第3実施形態
光軸傾けステップは、空間光位相変調によって行われてもよい。図4を用いて、そのような実施形態を説明する。図4は、第3実施形態のレーザ加工装置の模式図である。
3. Third Embodiment The optical axis tilting step may be performed by spatial light phase modulation. Such an embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic view of a laser processing apparatus according to the third embodiment.
レーザ加工装置1Aは、レーザ装置3から出射されたレーザ光を変調する空間光位相変調器21を有している。空間光位相変調器21は、例えば反射型であり、反射型液晶(LCOS:Liquid Crystal on Silicon)の空間光位相変調器(SLM:Spatial Light Modulator)であってもよい。空間光位相変調器21は、水平方向から入射するレーザ光を変調すると共に、下方に反射する。
The
レーザ加工装置1Aは、駆動部23を有している。駆動部23は、空間光位相変調器21における各画素電極に所定電圧を印加し、液晶層に所定の変調パターンを表示させ、これにより、レーザ光を空間光位相変調器21で変調させる。ここで、液晶層に表示される変調パターンは、例えば、加工痕を形成しようとする位置、照射するレーザ光の波長、加工対象物の材料、及び伝送光学系5や加工対象物の屈折率等に基づいて予め導出され、制御部9に記憶されている。
The
レーザ加工方法は、具体的には、レーザ光Lによる基板Wの内部加工を平面方向に断続的に行うことで、スクライブラインを形成する。具体的には、図示しないが、基板Wの第1端面31から第2端面33まで、平面方向に連続してレーザ光Lが照射される(レーザ光照射ステップ)。
上記の動作において、第1端面31及びその近傍の加工並びに第2端面33及びその近傍の加工時には、レーザ光Lが傾けられることで、基板Wの第1端面31及び第2端面33において集光点が一致している。その結果、基板Wの第1端面31及び第2端面33においても所望のレーザ加工が実現される。
Specifically, the laser processing method forms a scribe line by performing internal processing of the substrate W with the laser light L intermittently in a planar direction. Specifically, although not shown, the laser light L is continuously irradiated in a planar direction from the
In the above operation, during the processing of the
4.他の実施形態
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
基板は、ガラス、半導体ウェハ、セラミックス等の脆性材料基板であればよく、特に限定されない。
4. Other Embodiments A plurality of embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various changes can be made without departing from the spirit of the invention. In particular, a plurality of embodiments and modifications described in this specification can be arbitrarily combined as needed.
The substrate is not particularly limited as long as it is a substrate made of a brittle material such as glass, a semiconductor wafer, and ceramics.
本発明は、基板のレーザ加工方法に広く適用できる。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention can be widely applied to the laser processing method of a board | substrate.
1 :レーザ加工装置
3 :レーザ装置
5 :伝送光学系
7 :加工テーブル
9 :制御部
11 :駆動機構
13 :テーブル駆動部
15 :レーザ発振器
17 :レーザ制御部
19 :集光レンズ
21 :空間光位相変調器
23 :駆動部
31 :第1端面
33 :第2端面
W :基板
1: laser processing device 3: laser device 5: transmission optical system 7: processing table 9: control unit 11: drive mechanism 13: table drive unit 15: laser oscillator 17: laser control unit 19: condenser lens 21: spatial light phase Modulator 23: drive unit 31: first end surface 33: second end surface W: substrate
Claims (5)
前記基板の端面に対して、レーザ光の光軸を基板内側から基板外側に向くように傾けた状態でレーザ光を照射する第1レーザ光照射ステップと、
前記基板の端面から離れた位置に対してレーザ光を垂直に照射する第2レーザ光照射ステップと、
を備えた基板のレーザ加工方法。 A laser processing method for a substrate,
A first laser light irradiation step of irradiating the laser light in a state where the optical axis of the laser light is inclined from the inside of the substrate to the outside of the substrate with respect to the end surface of the substrate,
A second laser light irradiation step of vertically irradiating the laser light to a position distant from the end face of the substrate,
Laser processing method for a substrate comprising:
基板が載置されるテーブルと、
レーザ光を発振するレーザ装置と、
前記レーザ装置で発振されたレーザ光を集光して前記基板に照射する伝送光学系と、
前記伝送光学系から前記基板に照射されるレーザ光の光軸の傾きを変更する駆動機構と、
前記テーブルを前記伝送光学系に対して相対移動させるテーブル駆動部と、
前記レーザ装置、前記駆動機構及び前記テーブル駆動部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記基板の端面に対して、レーザ光の光軸を基板内側から基板外側に向くように傾けた状態でレーザ光を照射し、前記基板の端面から離れた位置に対してレーザ光を垂直に照射するように制御する、
レーザ加工装置。
A laser processing apparatus for a substrate,
A table on which the substrate is placed,
A laser device that oscillates laser light,
A transmission optical system that collects laser light oscillated by the laser device and irradiates the substrate with the laser light,
A drive mechanism that changes the inclination of the optical axis of the laser light emitted from the transmission optical system to the substrate,
A table driving unit that moves the table relative to the transmission optical system,
The laser device, comprising a control unit for controlling the drive mechanism and the table drive unit,
The control unit includes:
Irradiate the laser beam with the optical axis of the laser beam being inclined from the inside of the substrate to the outside of the substrate with respect to the end face of the substrate, and irradiate the laser beam vertically to a position distant from the end face of the substrate. Control to
Laser processing equipment.
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