JP4407584B2 - Laser irradiation apparatus and laser scribing method - Google Patents

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Description

本発明は、レーザ照射装置およびこのレーザ照射装置を用いた半導体等の基板のレーザスクライブ方法に関する。   The present invention relates to a laser irradiation apparatus and a laser scribing method for a substrate such as a semiconductor using the laser irradiation apparatus.

半導体等の基板にレーザを照射して基板を切断あるいは分割するための分割領域を形成するレーザ照射装置としては、パルス幅が１μｓ以下のレーザ光を出射するレーザ光源と、出射されたレーザ光を集光する集光レンズとを備えたレーザ加工装置が知られている（特許文献１）。   A laser irradiation apparatus that forms a divided region for irradiating a substrate such as a semiconductor to cut or divide the substrate includes a laser light source that emits a laser beam having a pulse width of 1 μs or less, and an emitted laser beam. A laser processing apparatus provided with a condensing lens for condensing light is known (Patent Document 1).

このレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法（レーザスクライブ方法）は、加工対象物の内部に集光部を合わせてレーザ光を照射し、加工対象物の内部に多光子吸収による改質領域を形成するものである。そして、この改質領域により構成され、加工対象物のレーザ光入射面側の表面より所定距離内側に離間した領域に切断予定ラインを形成する。その後、加工対象物に外部から応力を加えると、切断予定ラインを起点にして加工対象物が割れる。また、集光点におけるピークパワー密度が１×１０8（Ｗ／ｃｍ2）以上となるようにレーザ光を集光させている。 A laser processing method (laser scribing method) using this laser processing apparatus irradiates a laser beam with a condensing part inside the object to be processed, and forms a modified region by multiphoton absorption inside the object to be processed. To do. A line to be cut is formed in a region that is constituted by the modified region and is spaced a predetermined distance inward from the surface on the laser light incident surface side of the workpiece. Thereafter, when a stress is applied to the workpiece from the outside, the workpiece is cracked starting from the planned cutting line. Further, the laser beam is condensed so that the peak power density at the condensing point is 1 × 10 8 (W / cm 2 ) or more.

このレーザ加工方法は、加工対象物の内部に集光部を合わせて改質領域を形成するため、加工対象物のレーザ光入射面側の表面に、回路を構成する配線等が存在しても、これらの配線等に熱的なダメージを与えることなく、切断予定ラインに沿って厚み方向に加工対象物を割ることができるとしている。   In this laser processing method, since the modified region is formed by aligning the light converging part inside the processing object, even if there is a wiring or the like constituting a circuit on the laser light incident surface side surface of the processing object The processing object can be divided in the thickness direction along the planned cutting line without causing thermal damage to these wirings.

また、このレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法において、加工対象物の内部に形成される改質領域あるいはこれを起点として形成されるクラック部（クラックスポット）の大きさは、集光レンズの特性と、レーザ光のピークパワー密度に依存する。例えば、上記特許文献１に示されたガラス（厚さ７００μｍ）をＹＡＧレーザを用いて切断する実施例では、集光レンズの開口数が０．５５の場合、ピークパワー密度がおよそ１×１０11（Ｗ／ｃｍ２）では、クラックスポットの大きさは、およそ１００μｍである。また、ピークパワー密度がおよそ５×１０11（Ｗ／ｃｍ２）では、およそ２５０μｍである。 Further, in the laser processing method using this laser processing apparatus, the size of the modified region formed inside the object to be processed or the crack portion (crack spot) formed from this is determined by the characteristics of the condensing lens. And depends on the peak power density of the laser beam. For example, in the embodiment in which the glass (thickness 700 μm) disclosed in Patent Document 1 is cut using a YAG laser, the peak power density is about 1 × 10 11 when the numerical aperture of the condenser lens is 0.55. In (W / cm 2), the size of the crack spot is approximately 100 μm. Further, when the peak power density is about 5 × 10 11 (W / cm 2), it is about 250 μm.

特開２００２−１９２３７０号公報JP 2002-192370 A

しかしながら、加工対象物の厚みが、クラックスポットの大きさよりも相当に厚い場合は、切断予定ラインを形成した後に、加工対象物を破断面が変形することなく割ることは困難である。外部応力を加えたときに改質領域を起点としたクラックの成長方向がずれて切断予定ラインに沿って割れず外形不良が生じるという課題がある。このような課題を改善するには、加工対象物の厚みに対応して、改質領域が厚み方向に連続するように、繰り返してレーザ光を照射する方法が考えられるが、レーザ光を照射する加工時間が長くなり生産性が低下するという課題を有している。   However, when the thickness of the workpiece is considerably larger than the size of the crack spot, it is difficult to break the workpiece without deforming the fracture surface after forming the line to be cut. When external stress is applied, there is a problem that the growth direction of the crack starting from the modified region is shifted and the outer shape defect is generated without cracking along the planned cutting line. In order to improve such a problem, a method of repeatedly irradiating a laser beam so that the modified region is continuous in the thickness direction corresponding to the thickness of the workpiece can be considered, but the laser beam is irradiated. There is a problem that the processing time becomes long and the productivity decreases.

本発明は、上記課題を考慮してなされたものであり、高い生産性で加工対象物のスクライブが可能なレーザ照射装置およびレーザスクライブ方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of the above problems, and an object thereof is to provide a laser irradiation apparatus and a laser scribing method capable of scribing a workpiece with high productivity.

本発明のレーザ照射装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光を集光する集光手段と、加工対象物に対して集光手段を相対的に移動させてレーザ光の集光点の位置を加工対象物の厚み方向で調整可能な第１の移動手段と、集光手段に対して加工対象物をレーザ光の光軸と略直交する平面内で相対的に移動可能な第２の移動手段と、第２の移動手段による加工対象物の相対移動により加工対象物の切断予定位置に沿ってレーザ光を照射する１回の走査ごとに、レーザ光の集光点の位置が加工対象物の厚み方向にずれるように第１の移動手段を制御すると共に、レーザ光を照射する１回の走査ごとに加工対象物の相対移動速度を変えるように第２の移動手段を制御する制御部を備えていることを特徴とする。   The laser irradiation apparatus of the present invention includes a laser light source that emits laser light, a condensing unit that condenses the laser light, and a condensing point of the laser light by moving the condensing unit relative to the workpiece. The first moving means that can adjust the position of the workpiece in the thickness direction of the workpiece, and the second that can move the workpiece relative to the light collecting means in a plane substantially orthogonal to the optical axis of the laser beam. The position of the condensing point of the laser beam is processed for each scan in which the laser beam is irradiated along the planned cutting position of the workpiece by relative movement of the workpiece by the second moving unit and the second moving unit. Control for controlling the first moving means so as to shift in the thickness direction of the object, and for controlling the second moving means so as to change the relative moving speed of the object to be processed for each scanning of the laser beam. It has the part.

レーザ光を加工対象物の切断予定位置に沿って照射し、加工対象物がレーザ光を多光子吸収して切断の起点となる改質領域を形成しようとする場合、レーザ光を出射するレーザ光源の出力を一定とすれば、加工対象物の厚み方向におけるレーザ光の集光点の位置によって、レーザエネルギー密度が異なる。なぜならば、加工対象物に入射したレーザ光は、加工対象物の屈折率に応じて屈折し、集光点がレーザ光の入射面から遠ざかるほど、軸上色収差によってレーザ光の集光領域の厚み方向における幅が拡大するためである。この構成によれば、制御部は、第２の移動手段による加工対象物の相対移動により加工対象物の切断予定位置に沿ってレーザ光を照射する１回の走査ごとに、レーザ光の集光点の位置が加工対象物の厚み方向にずれるように第１の移動手段を制御すると共に、レーザ光を照射する１回の走査ごとに加工対象物の相対移動速度を変えるように第２の移動手段を制御する。したがって、レーザ光の集光点の位置に対応して、すなわち、レーザ光の集光領域のレーザエネルギー密度に対応して、１回の走査ごとに加工対象物の相対移動速度を変えることができる。よって、一定の速度で加工対象物を相対移動させてレーザ光を照射する場合に比べて、改質領域が形成可能なレーザエネルギー密度となるように相対移動速度を速めてレーザ光を照射する走査が可能となる。ゆえに、レーザ加工の時間を短縮して高い生産性で加工対象物のスクライブが可能なレーザ照射装置を提供することができる。   A laser light source that emits laser light when a laser beam is irradiated along a planned cutting position of the workpiece, and the workpiece is to absorb multiple laser beams to form a modified region that is the starting point of cutting. Is constant, the laser energy density varies depending on the position of the condensing point of the laser beam in the thickness direction of the workpiece. This is because the laser beam incident on the object to be processed is refracted according to the refractive index of the object to be processed, and the thickness of the laser beam condensing region is increased by axial chromatic aberration as the condensing point moves away from the laser light incident surface. This is because the width in the direction increases. According to this configuration, the control unit condenses the laser beam for each scanning that irradiates the laser beam along the planned cutting position of the workpiece by the relative movement of the workpiece by the second moving unit. The first movement unit is controlled so that the position of the point is shifted in the thickness direction of the object to be processed, and the second movement is performed so that the relative movement speed of the object to be processed is changed for each scan that is irradiated with the laser beam. Control means. Therefore, the relative moving speed of the workpiece can be changed for each scan corresponding to the position of the laser light condensing point, that is, corresponding to the laser energy density of the laser light condensing region. . Therefore, compared with the case of irradiating laser light by moving the workpiece relative to the workpiece at a constant speed, scanning is performed by irradiating the laser light at a higher relative movement speed so that the laser energy density can be formed in the modified region. Is possible. Therefore, it is possible to provide a laser irradiation apparatus capable of shortening the laser processing time and scribing the workpiece with high productivity.

また、上記制御部は、レーザ光を照射する１回の走査ごとに加工対象物がレーザ光を多光子吸収して形成される改質領域が厚み方向に連続するように、第１の移動手段を制御してレーザ光の集光点の位置を加工対象物の厚み方向にずらすことが好ましい。   In addition, the control unit includes the first moving unit so that the modified region formed by the multi-photon absorption of the laser beam by the workpiece is continuous in the thickness direction for each scan that irradiates the laser beam. It is preferable to shift the position of the condensing point of the laser beam in the thickness direction of the object to be processed.

この構成によれば、制御部は、加工対象物の厚み方向に改質領域が連続するように、第１の移動手段を制御してレーザ光の集光点の位置を加工対象物の厚み方向にずらす。したがって、加工対象物に外部応力を加えれば、切断予定位置に沿った厚み方向に連続した改質領域を起点として容易に切断することができる。   According to this configuration, the control unit controls the first moving unit so that the modified region is continuous in the thickness direction of the workpiece, so that the position of the laser beam condensing point is determined in the thickness direction of the workpiece. Shift to Therefore, if an external stress is applied to the workpiece, it can be easily cut from the modified region that is continuous in the thickness direction along the planned cutting position.

また、上記制御部は、レーザ光の集光点の位置がレーザ光の入射面に対して反対側の表面の近傍から入射面の近傍まで厚み方向に順次ずれるように第１の移動手段を制御すると共に、レーザ光を照射する１回の走査ごとに加工対象物の相対移動速度を徐々に速めるように第２の移動手段を制御することが好ましい。   Further, the control unit controls the first moving means so that the position of the condensing point of the laser beam is sequentially shifted in the thickness direction from the vicinity of the surface opposite to the incident surface of the laser beam to the vicinity of the incident surface. At the same time, it is preferable to control the second moving means so as to gradually increase the relative moving speed of the object to be processed for each scanning operation for irradiating the laser beam.

この構成によれば、制御部は、第１の移動手段を制御してレーザ光の集光点の位置をレーザ光の入射面に対して反対側の表面の近傍から入射面の近傍まで厚み方向に順次ずらしてゆく。これにより、集光点におけるレーザ光の集光領域の厚み方向の幅が、最も大きい状態から最も小さい状態に順次集光点の位置がずれてゆく。また制御部は、これに同期してレーザ光を照射する１回の走査ごとに加工対象物の相対移動速度を徐々に速めるように第２の移動手段を制御する。したがって、レーザ光を出射するレーザ光源の出力を一定とすれば、レーザ光の集光領域におけるレーザエネルギー密度が最も小さい状態から最も大きい状態に集光点の位置が順次ずれてゆく。これに対応して加工対象物の相対移動速度を徐々に速めれば、加工対象物の厚み方向に連続した改質領域を適切な条件で形成することができる。   According to this configuration, the control unit controls the first moving unit so that the position of the laser beam condensing point is in the thickness direction from the vicinity of the surface opposite to the laser light incident surface to the vicinity of the incident surface. Shift sequentially. Thereby, the position of the condensing point is sequentially shifted from the largest state to the smallest state in the thickness direction of the condensing region of the laser beam at the condensing point. In addition, the control unit controls the second moving unit so as to gradually increase the relative movement speed of the object to be processed for each scanning that irradiates the laser beam in synchronization with this. Therefore, if the output of the laser light source that emits the laser light is constant, the position of the condensing point is sequentially shifted from the state in which the laser energy density in the laser light condensing region is the smallest to the largest. Correspondingly, if the relative movement speed of the workpiece is gradually increased, a modified region continuous in the thickness direction of the workpiece can be formed under appropriate conditions.

また、上記制御部は、集光点におけるレーザ光の集光領域の厚み方向の幅に比して加工対象物の相対移動速度を速めるように第２の移動手段を制御することが好ましい。   Moreover, it is preferable that the said control part controls a 2nd moving means so that the relative moving speed of a workpiece may be accelerated compared with the width | variety of the thickness direction of the condensing area | region of the laser beam in a condensing point.

この構成によれば、制御部は、第２の移動手段によってレーザ光の集光領域の厚み方向の幅に比して加工対象物の相対移動速度を速める。したがって、レーザ光を出射するレーザ光源の出力を一定とすれば、レーザ光の集光領域におけるレーザエネルギー密度がほぼ一定となるようにレーザ光を加工対象物に照射することになる。ゆえに、加工対象物の厚み方向に連続した改質領域をより均質な状態で形成することができる。   According to this configuration, the control unit increases the relative movement speed of the workpiece by the second moving unit as compared with the width in the thickness direction of the laser light condensing region. Therefore, if the output of the laser light source that emits the laser light is constant, the laser beam is irradiated onto the workpiece so that the laser energy density in the laser light condensing region is substantially constant. Therefore, the modified region continuous in the thickness direction of the workpiece can be formed in a more homogeneous state.

本発明のレーザスクライブ方法は、上記発明のレーザ照射装置を用い、集光されたレーザ光を照射して、加工対象物が多光子吸収して形成される改質領域を加工対象物の切断予定位置に沿った厚み方向に形成するレーザスクライブ方法であって、レーザ光の光軸が加工対象物の切断予定位置の線上に位置するように第２の移動手段により集光手段と加工対象物とを相対的に位置決めする位置決め工程と、レーザ光が集光された集光領域の端部が加工対象物のレーザ光の入射面に対して反対側の表面に掛かるように第１の移動手段により集光点の位置を調整する調整工程と、第２の移動手段により加工対象物を相対移動させて切断予定位置に沿ってレーザ光を照射して第１の改質領域を形成する第１の走査工程と、第１の移動手段によって集光点の位置を加工対象物の入射面側に順次ずらすと共に、第２の移動手段により加工対象物を相対移動させる速度を順次速めて切断予定位置に沿ってレーザ光を照射して、第１の走査工程により形成された第１の改質領域に厚み方向に連続するように第２の改質領域以降を形成する第２の走査工程とを備えることを特徴とする。   The laser scribing method of the present invention uses the laser irradiation apparatus of the present invention to irradiate a focused laser beam, and to cut the modified region formed by the multi-photon absorption of the processing object. A laser scribing method for forming in a thickness direction along the position, wherein the second moving means causes the light converging means and the processing object to be positioned so that the optical axis of the laser light is on the line of the planned cutting position of the processing object. A positioning step of relatively positioning the laser beam, and a first moving means so that the end of the focusing area where the laser beam is focused is placed on the surface opposite to the laser beam incident surface of the workpiece An adjustment step of adjusting the position of the condensing point, and a first modified region is formed by relatively moving the object to be processed by the second moving means and irradiating the laser beam along the planned cutting position. Condensed by scanning process and first moving means Are sequentially shifted toward the incident surface side of the processing object, and the second moving means sequentially increases the speed of relative movement of the processing object and sequentially irradiates the laser beam along the planned cutting position to perform the first scanning. And a second scanning step of forming the second modified region and the subsequent regions so as to be continuous with the first modified region formed in the process in the thickness direction.

この方法によれば、位置決め工程では、第２の移動手段により集光手段に対して加工対象物を相対的に移動して、レーザ光の光軸が加工対象物の切断予定位置の線上に位置するように位置決めする。調整工程では、第１の移動手段によりレーザ光の集光領域の端部が加工対象物のレーザ光の入射面に対して反対側の表面に掛かるように集光点の位置を設定する。そして、第１の走査工程では、第２の移動手段により加工対象物を相対移動させて切断予定位置に沿ってレーザ光を照射して第１の改質領域を形成する。次に、第２の走査工程では、第１の移動手段によって集光点の位置を加工対象物の入射面側に順次ずらすと共に、第２の移動手段により加工対象物を相対移動させる相対移動速度を順次速めて切断予定位置に沿ってレーザ光を照射して、第１の走査工程により形成された第１の改質領域に厚み方向に連続するように第２の改質領域以降を形成する。したがって、一定の速度で加工対象物を相対移動させてレーザ光を照射する場合に比べて、加工対象物の切断予定位置に沿った厚み方向に連続した改質領域を形成するレーザ加工の時間を短縮して高い生産性で加工対象物のスクライブが可能なレーザスクライブ方法を提供することができる。   According to this method, in the positioning step, the processing object is moved relative to the light collecting means by the second moving means, and the optical axis of the laser beam is positioned on the line of the planned cutting position of the processing object. Position to do. In the adjustment step, the position of the condensing point is set by the first moving means so that the end of the condensing region of the laser beam is placed on the surface opposite to the laser light incident surface of the workpiece. In the first scanning step, the workpiece is relatively moved by the second moving means, and the first modified region is formed by irradiating the laser beam along the planned cutting position. Next, in the second scanning step, the first moving means sequentially shifts the position of the condensing point toward the incident surface side of the processing object, and the relative moving speed at which the processing object is relatively moved by the second moving means. The second modified region and the subsequent regions are formed so as to be continuous with the first modified region formed by the first scanning step in the thickness direction by sequentially accelerating the laser beam and irradiating the laser beam along the planned cutting position. . Therefore, compared to the case where the workpiece is relatively moved at a constant speed and irradiated with laser light, the laser processing time for forming a continuous modified region in the thickness direction along the planned cutting position of the workpiece is reduced. A laser scribing method capable of shortening and scribing a workpiece with high productivity can be provided.

また、本発明の他のレーザスクライブ方法は、上記発明のレーザ照射装置を用い、集光されたレーザ光を照射して、加工対象物が多光子吸収して形成される改質領域を加工対象物の切断予定位置に沿った厚み方向に形成するレーザスクライブ方法であって、レーザ光の光軸が加工対象物の切断予定位置の線上に位置するように第２の移動手段により集光手段と加工対象物とを相対的に位置決めする位置決め工程と、レーザ光が集光された集光領域の端部が加工対象物のレーザ光の入射面に対して反対側の表面に掛かるように第１の移動手段により集光点の位置を調整する第１の調整工程と、第２の移動手段により加工対象物を相対移動させて切断予定位置に沿ってレーザ光を照射して第１の改質領域を形成する第１の走査工程と、レーザ光が集光された集光領域の端部が加工対象物のレーザ光の入射面に掛かるように第１の移動手段により集光点の位置を調整する第２の調整工程と、第２の移動手段により加工対象物を相対移動させて切断予定位置に沿ってレーザ光を照射して第２の改質領域を形成する第２の走査工程と、第１の改質領域と第２の改質領域の間の中間領域において第１の移動手段によって集光点の位置を順次ずらすと共に、第２の移動手段により加工対象物を相対移動させる相対移動速度を第１の走査工程の相対移動速度に対して順次速めて切断予定位置に沿ってレーザ光を照射して、中間領域において厚み方向に連続するように第３の改質領域以降を形成する第３の走査工程とを備えることを特徴とする。   In addition, another laser scribing method of the present invention uses the laser irradiation apparatus of the present invention to irradiate the focused laser beam and to process the modified region formed by the multi-photon absorption of the processing object. A laser scribing method for forming in a thickness direction along a planned cutting position of an object, wherein the second moving means and a condensing means so that the optical axis of the laser light is positioned on the line of the planned cutting position of the workpiece A positioning step for relatively positioning the processing object, and a first step so that the end of the condensing region where the laser light is collected are placed on the surface opposite to the laser light incident surface of the processing object. A first adjustment step of adjusting the position of the condensing point by the moving means, and a first modification by irradiating a laser beam along the planned cutting position by relatively moving the workpiece by the second moving means. A first scanning step for forming a region, and a laser beam A second adjustment step of adjusting the position of the condensing point by the first moving means so that the end of the light-condensing area is applied to the laser light incident surface of the workpiece; A second scanning step of forming a second modified region by irradiating a laser beam along a predetermined cutting position by moving the workpiece relative to each other; and a first modified region and a second modified region In the intermediate region, the position of the condensing point is sequentially shifted by the first moving unit, and the relative moving speed at which the workpiece is relatively moved by the second moving unit is set to the relative moving speed of the first scanning step. And a third scanning step of irradiating the laser beam along the planned cutting position sequentially and forming the third modified region and the subsequent regions so as to be continuous in the thickness direction in the intermediate region.

この方法によれば、第１の走査工程により加工対象物の入射面に対して反対側の表面側に沿って第１の改質領域が形成され、第２の走査工程により入射面側に沿って第２の改質領域が形成される。さらに第３の走査工程において、第１の改質領域と第２の改質領域の間の中間領域を埋めるように連続する第３の改質領域以降が形成される。また、第３の改質領域以降は、第１の走査工程の加工対象物の相対移動速度よりも順次速められた速度でレーザ光が照射されて形成される。したがって、加工対象物の表裏面によりレーザエネルギー密度が高い状態で第１および第２の改質領域が形成され、中間領域には、レーザエネルギー密度を低下させた状態で第３の改質領域以降が形成される。ゆえに、加工対象物に外部応力を加えて切断する際に、高いレーザエネルギー密度で形成された第１または第２の改質領域を起点として切断が進行して、より容易に切断予定位置で加工対象物を切断することができる。すなわち、外部応力による切断をより容易にし、且つ高い生産性で加工対象物のスクライブが可能なレーザスクライブ方法を提供することができる。   According to this method, the first modified region is formed along the surface side opposite to the incident surface of the workpiece by the first scanning step, and along the incident surface side by the second scanning step. Thus, the second modified region is formed. Furthermore, in the third scanning step, the third and subsequent modified regions that are continuous are formed so as to fill an intermediate region between the first modified region and the second modified region. Further, after the third modified region, the laser beam is irradiated and formed at a speed that is sequentially higher than the relative movement speed of the workpiece in the first scanning process. Therefore, the first and second modified regions are formed in a state where the laser energy density is high due to the front and back surfaces of the object to be processed, and the third and subsequent modified regions are formed in the intermediate region after the laser energy density is lowered. Is formed. Therefore, when cutting an object to be processed by applying external stress, the cutting progresses starting from the first or second modified region formed with a high laser energy density, so that the workpiece is more easily processed at the planned cutting position. The object can be cut. That is, it is possible to provide a laser scribing method that makes it easier to cut by an external stress and can scribe a workpiece with high productivity.

本発明の実施形態は、液晶表示装置を構成する液晶表示パネルを製造する工程において、液晶表示パネルが区画形成されたマザー基板を切断する工程で用いられるレーザ照射装置と、このレーザ照射装置を用いたレーザスクライブ方法を例に説明する。   An embodiment of the present invention uses a laser irradiation device used in a step of cutting a mother substrate on which a liquid crystal display panel is partitioned in a step of manufacturing a liquid crystal display panel constituting a liquid crystal display device, and uses this laser irradiation device. The laser scribing method used will be described as an example.

（液晶表示パネル）
まず、液晶表示パネルについて説明する。図１は、液晶表示パネルの構造を示す概略図である。同図（ａ）は概略正面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線で切った概略断面図である。 (LCD panel)
First, the liquid crystal display panel will be described. FIG. 1 is a schematic view showing the structure of a liquid crystal display panel. The figure (a) is a schematic front view, The figure (b) is the schematic sectional drawing cut | disconnected by the AA line of the figure (a).

図１（ａ）および（ｂ）に示すように、液晶表示パネル１０は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子３を有する素子基板１と、対向電極６を有する対向基板２と、シール材４によって接着された両基板１，２の隙間に充填された液晶５とを備えている。素子基板１は対向基板２より一回り大きく額縁状に張り出した状態となっている。   As shown in FIGS. 1A and 1B, a liquid crystal display panel 10 is bonded to an element substrate 1 having a TFT (Thin Film Transistor) element 3, a counter substrate 2 having a counter electrode 6, and a sealing material 4. And the liquid crystal 5 filled in the gap between the two substrates 1 and 2. The element substrate 1 protrudes in a frame shape that is slightly larger than the counter substrate 2.

素子基板１は、厚みおよそ１．２ｍｍの石英ガラス基板を用いており、その表面には画素を構成する画素電極（図示省略）と、３端子のうちの一つが画素電極に接続されたＴＦＴ素子３が形成されている。ＴＦＴ素子３の残りの２端子は、画素電極を囲んで互いに絶縁状態で格子状に配置されたデータ線（図示省略）と走査線（図示省略）とに接続されている。データ線は、Ｙ軸方向に引き出されて端子部１ａにおいてデータ線駆動回路部９に接続されている。走査線は、Ｘ軸方向に引き出され、左右の額縁領域に形成された２つの走査線駆動回路部１３，１３に個々に接続されている。各データ線駆動回路部９および走査線駆動回路部１３の入力側配線は、端子部１ａに沿って配列した実装端子１１にそれぞれ接続されている。端子部１ａとは反対側の額縁領域には、２つの走査線駆動回路部１３，１３を繋ぐ配線１２が設けられている。   The element substrate 1 uses a quartz glass substrate having a thickness of about 1.2 mm, and on its surface, a pixel electrode (not shown) constituting a pixel and a TFT element in which one of three terminals is connected to the pixel electrode. 3 is formed. The remaining two terminals of the TFT element 3 are connected to a data line (not shown) and a scanning line (not shown) which are arranged in a grid pattern so as to surround the pixel electrode and are insulated from each other. The data line is drawn in the Y-axis direction and connected to the data line driving circuit unit 9 at the terminal unit 1a. The scanning lines are drawn out in the X-axis direction and are individually connected to two scanning line drive circuit units 13 and 13 formed in the left and right frame regions. The input side wirings of the data line driving circuit unit 9 and the scanning line driving circuit unit 13 are connected to the mounting terminals 11 arranged along the terminal unit 1a. In the frame region opposite to the terminal portion 1a, a wiring 12 that connects the two scanning line driving circuit portions 13 and 13 is provided.

対向基板２は、厚みおよそ１．０ｍｍの透明なガラス基板を用いており、共通電極としての対向電極６が設けられている。対向電極６は、対向基板２の四隅に設けられた上下導通部１４を介して素子基板１側に設けられた配線と導通しており、当該配線も端子部１ａに設けられた実装端子１１に接続されている。   The counter substrate 2 is a transparent glass substrate having a thickness of approximately 1.0 mm, and is provided with a counter electrode 6 as a common electrode. The counter electrode 6 is electrically connected to the wiring provided on the element substrate 1 side through the vertical conduction parts 14 provided at the four corners of the counter substrate 2, and the wiring is also connected to the mounting terminal 11 provided in the terminal part 1a. It is connected.

液晶５に面する素子基板１の表面および対向基板２の表面には、それぞれ配向膜７，８が形成されている。   Alignment films 7 and 8 are respectively formed on the surface of the element substrate 1 facing the liquid crystal 5 and the surface of the counter substrate 2.

液晶表示パネル１０は、外部駆動回路と電気的に繋がる中継基板が実装端子１１に接続される。そして、外部駆動回路からの入力信号が各データ線駆動回路部９および走査線駆動回路部１３に入力されることにより、ＴＦＴ素子３が画素電極ごとにスイッチングされ、画素電極と対向電極６との間に駆動電圧が印加されて表示が行われる。   In the liquid crystal display panel 10, a relay substrate that is electrically connected to an external drive circuit is connected to the mounting terminal 11. An input signal from the external drive circuit is input to each data line drive circuit unit 9 and the scan line drive circuit unit 13, whereby the TFT element 3 is switched for each pixel electrode, and the pixel electrode and the counter electrode 6 are switched. In the meantime, a drive voltage is applied to display.

尚、図１には図示省略したが、液晶表示パネル１０の表裏面には、それぞれ入出射する光を偏向する偏光板が設けられる。   Although not shown in FIG. 1, polarizing plates for deflecting incoming and outgoing light are provided on the front and back surfaces of the liquid crystal display panel 10, respectively.

図２は、液晶表示パネルが区画形成されたマザー基板を示す概略図である。同図（ａ）は概略平面図、同図（ｂ）は、同図（ａ）のＢ−Ｂ線で切った概略断面図である。   FIG. 2 is a schematic view showing a mother substrate on which a liquid crystal display panel is partitioned. FIG. 4A is a schematic plan view, and FIG. 4B is a schematic cross-sectional view taken along the line BB in FIG.

図２（ａ）に示すように、１つの液晶表示パネル１０に相当する素子基板１がマザー基板としてのウェハ状の基板Ｗに複数区画形成されている。そして、図２（ｂ）に示すように、対向基板２が個々に区画形成された素子基板１と接着されている。１つの液晶表示パネル１０は、区画領域Ｄｘ，Ｄｙに沿った切断予定位置を切断して、基板Ｗから取り出される。この場合、基板Ｗは、厚み１．２ｍｍ、直径１２インチの石英ガラス基板であり、２００個分の液晶表示パネル１０が区画形成されている。   As shown in FIG. 2A, a plurality of element substrates 1 corresponding to one liquid crystal display panel 10 are formed on a wafer-like substrate W as a mother substrate. Then, as shown in FIG. 2B, the counter substrate 2 is bonded to the element substrate 1 which is partitioned and formed individually. One liquid crystal display panel 10 is taken out from the substrate W by cutting the planned cutting positions along the partition regions Dx and Dy. In this case, the substrate W is a quartz glass substrate having a thickness of 1.2 mm and a diameter of 12 inches, and 200 liquid crystal display panels 10 are partitioned and formed.

尚、本実施形態では、基板Ｗに個々の対向基板２を接着した形態であるが、ウェハ状の基板内に対向基板２が複数区画形成された他のマザー基板と基板Ｗとを接着し、相方のマザー基板を切断して液晶表示パネル１０を取り出すようにしてもよい。   In this embodiment, each counter substrate 2 is bonded to the substrate W. However, another mother substrate in which a plurality of counter substrates 2 are formed in a wafer-like substrate is bonded to the substrate W. The liquid crystal display panel 10 may be taken out by cutting the opposite mother substrate.

（レーザ照射装置）
次に、本発明を適用したレーザ照射装置について説明する。図３は、レーザ照射装置の構成を示す概略図である。 (Laser irradiation device)
Next, a laser irradiation apparatus to which the present invention is applied will be described. FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the laser irradiation apparatus.

図３に示すように、レーザ照射装置１００は、レーザ光を出射するレーザ光源１０１と、出射されたレーザ光を反射するダイクロイックミラー１０２と、反射したレーザ光を集光する集光手段としての集光レンズ１０３とを備えている。また、加工対象物としての基板Ｗを載置するステージ１０５と、集光レンズ１０３に対してステージ１０５をレーザ光の光軸１０１ａと略直交する平面内で相対的に移動可能な第２の移動手段としてのＸ軸スライド部１０８およびＹ軸スライド部１０６とを備えている。また、ステージ１０５に載置された基板Ｗに対して集光レンズ１０３を相対的に移動させてレーザ光の集光点の位置を基板Ｗの厚み方向で調整可能な第１の移動手段としてのＺ軸スライド機構１０４を備えている。さらには、ダイクロイックミラー１０２を挟んで集光レンズ１０３と反対側に位置する撮像装置１１０を備えている。   As shown in FIG. 3, the laser irradiation apparatus 100 includes a laser light source 101 that emits laser light, a dichroic mirror 102 that reflects the emitted laser light, and a collection unit that collects the reflected laser light. And an optical lens 103. Further, a stage 105 on which a substrate W as a processing target is placed, and a second movement that can move the stage 105 relative to the condensing lens 103 in a plane substantially orthogonal to the optical axis 101a of the laser beam. An X-axis slide part 108 and a Y-axis slide part 106 are provided as means. Further, as a first moving means that can adjust the position of the condensing point of the laser light in the thickness direction of the substrate W by moving the condensing lens 103 relative to the substrate W placed on the stage 105. A Z-axis slide mechanism 104 is provided. Furthermore, an imaging device 110 is provided that is located on the opposite side of the condenser lens 103 with the dichroic mirror 102 interposed therebetween.

レーザ照射装置１００は、上記各構成を制御する制御部としてのメインコンピュータ１２０を備えている。メインコンピュータ１２０には、ＣＰＵや各種メモリーの他に撮像装置１１０が撮像した画像情報を処理する画像処理部１２４を有している。撮像装置１１０は、同軸落射型光源とＣＣＤ（固体撮像素子）が組み込まれたものである。同軸落射型光源から出射した可視光は、集光レンズ１０３を透過して焦点を結ぶ。   The laser irradiation apparatus 100 includes a main computer 120 as a control unit that controls each of the above components. In addition to the CPU and various memories, the main computer 120 includes an image processing unit 124 that processes image information captured by the imaging device 110. The imaging device 110 incorporates a coaxial incident light source and a CCD (solid-state imaging device). Visible light emitted from the coaxial incident light source passes through the condenser lens 103 and is focused.

また、メインコンピュータ１２０には、レーザ加工の際に用いられる各種加工条件のデータを入力する入力部１２５とレーザ加工時の各種情報を表示する表示部１２６が接続されている。そして、レーザ光源１０１の出力やパルス幅、パルス周期を制御するレーザ制御部１２１と、Ｚ軸スライド機構１０４を駆動して集光レンズ１０３のＺ軸方向の位置を制御するレンズ制御部１２２とが接続されている。さらに、Ｘ軸スライド部１０８とＹ軸スライド部１０６をそれぞれレール１０７，１０９に沿って移動させるサーボモータ（図示省略）を駆動するステージ制御部１２３が接続されている。メインコンピュータ１２０は、Ｘ軸スライド部１０８とＹ軸スライド部１０６によるステージ１０５の相対移動により基板Ｗの切断予定位置に沿ってレーザ光を照射する１回の走査ごとに、レーザ光の集光点の位置が基板Ｗの厚み方向にずれるようにレンズ制御部１２２に制御信号を送ってＺ軸スライド機構１０４を制御する。また、レーザ光を照射する１回の走査ごとに基板Ｗの相対移動速度を変えるようにステージ制御部１２３に制御信号を送ってＸ軸スライド部１０８およびＹ軸スライド部１０６を制御することが可能である。   The main computer 120 is connected to an input unit 125 for inputting data of various processing conditions used during laser processing and a display unit 126 for displaying various information during laser processing. A laser control unit 121 that controls the output, pulse width, and pulse period of the laser light source 101, and a lens control unit 122 that drives the Z-axis slide mechanism 104 to control the position of the condenser lens 103 in the Z-axis direction. It is connected. Further, a stage control unit 123 is connected to drive a servo motor (not shown) that moves the X-axis slide unit 108 and the Y-axis slide unit 106 along the rails 107 and 109, respectively. The main computer 120 collects the laser beam focusing point for each scan that irradiates the laser beam along the planned cutting position of the substrate W by the relative movement of the stage 105 by the X-axis slide unit 108 and the Y-axis slide unit 106. A control signal is sent to the lens control unit 122 so that the position of is shifted in the thickness direction of the substrate W to control the Z-axis slide mechanism 104. In addition, it is possible to control the X-axis slide unit 108 and the Y-axis slide unit 106 by sending a control signal to the stage control unit 123 so as to change the relative movement speed of the substrate W for each scanning with laser light irradiation. It is.

集光レンズ１０３をＺ軸方向に移動させるＺ軸スライド機構１０４には、移動距離を検出可能な位置センサが内蔵されており、レンズ制御部１２２は、この位置センサの出力を検出して集光レンズ１０３のＺ軸方向の位置を制御可能となっている。したがって、撮像装置１１０の同軸落射型光源から出射した可視光の焦点が基板Ｗの表面と合うように集光レンズ１０３をＺ軸方向に移動させれば、基板Ｗの厚みを計測することが可能である。   The Z-axis slide mechanism 104 that moves the condensing lens 103 in the Z-axis direction has a built-in position sensor capable of detecting the moving distance, and the lens control unit 122 detects the output of the position sensor and collects the light. The position of the lens 103 in the Z-axis direction can be controlled. Therefore, the thickness of the substrate W can be measured by moving the condensing lens 103 in the Z-axis direction so that the focus of the visible light emitted from the coaxial incident light source of the imaging device 110 is aligned with the surface of the substrate W. It is.

レーザ光源１０１は、例えばチタンサファイアを固体光源とするレーザ光をフェムト秒のパルス幅で出射するいわゆるフェムト秒レーザである。この場合、レーザ光は、波長分散特性を有しており、中心波長が８００ｎｍであり、その半値幅はおよそ１０ｎｍである。またパルス幅はおよそ３００ｆｓ（フェムト秒）、パルス周期は１ｋＨｚ、出力はおよそ７００ｍＷである。   The laser light source 101 is a so-called femtosecond laser that emits laser light having, for example, titanium sapphire as a solid light source with a femtosecond pulse width. In this case, the laser beam has wavelength dispersion characteristics, the center wavelength is 800 nm, and the half width is about 10 nm. The pulse width is about 300 fs (femtosecond), the pulse period is 1 kHz, and the output is about 700 mW.

集光レンズ１０３は、この場合、倍率が１００倍、開口数（ＮＡ）が０．８、ＷＤ（Working Distance）が３ｍｍの対物レンズである。集光レンズ１０３はＺ軸スライド機構１０４から延びたスライドアーム１０４ａによって支持されている。   In this case, the condensing lens 103 is an objective lens having a magnification of 100 times, a numerical aperture (NA) of 0.8, and a WD (Working Distance) of 3 mm. The condenser lens 103 is supported by a slide arm 104 a extending from the Z-axis slide mechanism 104.

尚、本実施形態では、ステージ１０５は、Ｙ軸スライド部１０６に支持されているが、Ｘ軸スライド部１０８とＹ軸スライド部１０６との位置関係を逆転させてＸ軸スライド部１０８に支持される形態としてもよい。また、ステージ１０５をθテーブルを介してＹ軸スライド部１０６に支持することが好ましい。これによれば、基板Ｗを光軸１０１ａに対してより垂直な状態とすることが可能である。   In this embodiment, the stage 105 is supported by the Y-axis slide unit 106, but is supported by the X-axis slide unit 108 by reversing the positional relationship between the X-axis slide unit 108 and the Y-axis slide unit 106. It is good also as a form. Further, it is preferable to support the stage 105 on the Y-axis slide unit 106 via a θ table. According to this, it is possible to make the substrate W more perpendicular to the optical axis 101a.

図４は、集光領域の状態を示す概略断面図である。同図（ａ）はレーザ光の集光領域の端部がレーザ光の入射面と反対側の表面に掛かるように位置決めされた状態を示す概略断面図、同図（ｂ）はレーザ光の集光領域が入射面に徐々に近づいた状態を示す概略断面図である。   FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a state of the condensing region. FIG. 6A is a schematic cross-sectional view showing a state in which the end of the laser light condensing region is positioned so as to be on the surface opposite to the laser light incident surface, and FIG. It is a schematic sectional drawing which shows the state where the optical area | region approached the entrance plane gradually.

図４（ａ）に示すように、集光レンズ１０３により集光されたレーザ光１１３は、波長分散特性を有しているため、屈折率がおよそ１．４６の基板Ｗに入射すると、短波長側のレーザ光１１４から長波長側のレーザ光１１５までその集光点が光軸１０１ａ上でずれた集光領域１１６に集光される。集光領域１１６は、いわゆる軸上色収差を有している。この場合、集光領域１１６の長波長側のレーザ光１１５の集光点が表面Ｗｂに近接しているので、短波長側のレーザ光１１４と長波長側のレーザ光１１５との光路差が最も大きくなっている。すなわち、基板Ｗの厚み方向における集光領域の幅が最大となっている。   As shown in FIG. 4A, the laser beam 113 condensed by the condensing lens 103 has a wavelength dispersion characteristic. Therefore, when the laser beam 113 is incident on the substrate W having a refractive index of about 1.46, a short wavelength is obtained. The condensing points from the laser beam 114 on the side to the laser beam 115 on the long wavelength side are focused on a condensing region 116 shifted on the optical axis 101a. The condensing region 116 has a so-called axial chromatic aberration. In this case, since the condensing point of the laser light 115 on the long wavelength side of the condensing region 116 is close to the surface Wb, the optical path difference between the laser light 114 on the short wavelength side and the laser light 115 on the long wavelength side is the largest. It is getting bigger. That is, the width of the light collecting region in the thickness direction of the substrate W is the maximum.

図４（ｂ）に示すように、集光領域の位置を入射面Ｗａ側に近づくように、Ｚ軸スライド機構１０４を駆動して集光レンズ１０３をＺ軸方向に移動させてゆくと、短波長側のレーザ光１１４と長波長側のレーザ光１１５との光路差が次第に小さくなってゆく。したがって、基板Ｗの厚み方向における集光領域の幅が集光領域１１７から集光領域１１８へと徐々に小さくなるように変化する。   As shown in FIG. 4B, when the Z-axis slide mechanism 104 is driven to move the condensing lens 103 in the Z-axis direction so that the position of the condensing region approaches the incident surface Wa side, The optical path difference between the laser beam 114 on the wavelength side and the laser beam 115 on the long wavelength side is gradually reduced. Therefore, the width of the condensing region in the thickness direction of the substrate W changes so as to gradually decrease from the condensing region 117 to the condensing region 118.

尚、レーザ光源１０１として波長分散特性が小さい、すなわち半値幅が非常に狭く、且つ集光レンズ１０３の色収差が小さいあるいは補正されたものを用いれば、集光点の位置によって集光領域の幅が変化する変化量を抑えることは可能である。   If the laser light source 101 has a small wavelength dispersion characteristic, that is, a half-width is very narrow, and the chromatic aberration of the condensing lens 103 is small or corrected, the width of the condensing region depends on the position of the condensing point. It is possible to suppress the amount of change that changes.

ここで多光子吸収による改質領域の形成について説明する。加工対象物が透明な材料であっても、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が非常に大きいと吸収が生じる。これを多光子吸収と言い、レーザ光のパルス幅を極めて短くして、多光子吸収を加工対象物の内部に起こさせると、多光子吸収のエネルギーが熱エネルギーに転化せずに、イオン価数変化、結晶化または分極配向等の永続的な構造変化が誘起されて屈折率変化領域が形成される。本実施形態では、この屈折率変化領域を改質領域と呼ぶ。   Here, the formation of the modified region by multiphoton absorption will be described. Even if the object to be processed is a transparent material, absorption occurs when the photon energy hν is much larger than the absorption band gap Eg of the material. This is called multiphoton absorption. When the pulse width of the laser beam is made extremely short and multiphoton absorption is caused to occur inside the workpiece, the energy of the multiphoton absorption is not converted into thermal energy, and the ionic valence. Permanent structural changes such as change, crystallization or polarization orientation are induced to form a refractive index change region. In the present embodiment, this refractive index change region is called a modified region.

次に具体的な集光点の位置の調整方法について説明する。図５は、レーザ光の集光点の位置を算出する方法を示す概略断面図である。同図（ａ）は集光点が基板の入射面に結んだ状態を示し、同図（ｂ）は集光レンズを基板に近づけたときの集光点の位置を示すものである。   Next, a specific method for adjusting the position of the condensing point will be described. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a method for calculating the position of the condensing point of the laser beam. FIG. 4A shows a state where the condensing point is connected to the incident surface of the substrate, and FIG. 4B shows the position of the condensing point when the condensing lens is brought close to the substrate.

図５（ａ）に示すように、集光点が基板Ｗの入射面Ｗａに結んだときのレーザ光１１３と光軸１０１ａとの角度θは、集光レンズ１０３の開口数（ＮＡ）によって求められる。すなわち、ＮＡ＝ｎ×ｓｉｎθの関係式によって、この場合、ＮＡ＝０．８、ｎ＝１（空気中の屈折率）であるので、θ＝５３．１３°となる。   As shown in FIG. 5A, the angle θ between the laser beam 113 and the optical axis 101a when the condensing point is connected to the incident surface Wa of the substrate W is obtained by the numerical aperture (NA) of the condensing lens 103. It is done. That is, according to the relational expression NA = n × sin θ, in this case, NA = 0.8 and n = 1 (refractive index in the air), so θ = 53.13 °.

図５（ｂ）に示すように、集光レンズ１０３を基板Ｗに、移動距離ΔＬ近づけたときの集光点における屈折したレーザ光１１３と光軸１０１ａとの角度θ´は、基板Ｗの屈折率をｎ´とすると、ｎ×ｓｉｎθ＝ｎ´×ｓｉｎθ´の関係式から、ｎ´＝１．４６とするとθ´＝３３．２３°となる。よって、集光点の位置（入射面Ｗａからの距離）Ｘは、ｔａｎθ´＝Ｒ／Ｘであることから、Ｘ＝Ｒ／ｔａｎθ´となる。Ｒ＝ΔＬ×ｔａｎθであるため、置き換えるとＸ＝ΔＬ×ｔａｎθ／ｔａｎθ´≒ΔＬ×２．０３となる。尚、Ｒは、レーザ光１１３の入射面Ｗａにおけるスポットの半径である。   As shown in FIG. 5B, the angle θ ′ between the refracted laser beam 113 and the optical axis 101a at the condensing point when the condenser lens 103 is moved closer to the substrate W by the movement distance ΔL is the refraction of the substrate W. Assuming that the rate is n ′, from the relational expression of n × sin θ = n ′ × sin θ ′, if n ′ = 1.46, θ ′ = 33.23 °. Therefore, since the position of the condensing point (distance from the incident surface Wa) X is tan θ ′ = R / X, X = R / tan θ ′. Since R = ΔL × tan θ, if replaced, X = ΔL × tan θ / tan θ′≈ΔL × 2.03. Note that R is the radius of the spot on the incident surface Wa of the laser beam 113.

図６は、レーザ光の集光点の位置調整方法を示すグラフである。同図（ａ）は、集光レンズの移動距離と基板の内部の集光点の位置との関係を示し、同図（ｂ）は、基板の内部の集光点の位置と改質領域の幅との関係を示すものである。   FIG. 6 is a graph showing a method of adjusting the position of the condensing point of the laser beam. FIG. 4A shows the relationship between the moving distance of the condensing lens and the position of the condensing point inside the substrate, and FIG. 4B shows the position of the condensing point inside the substrate and the modified region. This shows the relationship with the width.

図６（ａ）において、Ｘ座標は、基板Ｗの入射面Ｗａにレーザ光１１３の集光点が位置するときの集光レンズ１０３の位置を「０」とし、集光レンズ１０３を基板Ｗに近づくようにＺ軸方向に移動させた距離である。Ｙ座標は、基板Ｗの内部の集光点の位置（入射面Ｗａからの距離）である。図６（ａ）は前述の関係式（Ｘ＝ΔＬ×ｔａｎθ／ｔａｎθ´）を具体的にグラフとしたものである。図６（ａ）に示すように、集光レンズ１０３の移動距離ΔＬと基板Ｗの内部の集光点の位置Ｘとの関係は、傾きがほぼ２の直線Ｆとなっている。したがって、基板Ｗに入射したレーザ光１１３の集光点の位置Ｘは、集光レンズ１０３の移動距離ΔＬのほぼ２倍となっている。よって、メインコンピュータ１２０は、集光点を所望の位置Ｘに設定する場合、基板Ｗの入射面Ｗａからほぼ位置Ｘの半分の距離離れた位置に集光レンズ１０３が配置されるように、レンズ制御部１２２に制御信号を送りＺ軸スライド機構１０４を制御して集光レンズ１０３を移動させる。   In FIG. 6A, the X coordinate is “0” when the condensing point of the laser beam 113 is located on the incident surface Wa of the substrate W, and the condensing lens 103 is placed on the substrate W. The distance moved in the Z-axis direction so as to approach. The Y coordinate is the position of the condensing point inside the substrate W (distance from the incident surface Wa). FIG. 6A shows a graph of the above-described relational expression (X = ΔL × tan θ / tan θ ′). As shown in FIG. 6A, the relationship between the moving distance ΔL of the condensing lens 103 and the position X of the condensing point inside the substrate W is a straight line F with an inclination of approximately 2. Therefore, the position X of the condensing point of the laser beam 113 incident on the substrate W is almost twice the moving distance ΔL of the condensing lens 103. Therefore, when the main computer 120 sets the condensing point to the desired position X, the lens is arranged such that the condensing lens 103 is disposed at a position that is approximately half the position X away from the incident surface Wa of the substrate W. A control signal is sent to the control unit 122 to control the Z-axis slide mechanism 104 to move the condenser lens 103.

実際には、図４（ｂ）に示したように、基板Ｗに入射したレーザ光１１３は、波長分散特性により軸上色収差を有する。よって、レーザ光１１３の集光点の位置を表面Ｗｂの近傍から入射面Ｗａの近傍までＺ軸スライド機構１０４によって集光レンズ１０３を移動させた場合、集光領域１１６から集光領域１１８まで厚み方向の幅が変化する。これに対応した改質領域の厚み方向の幅は、あらかじめ試験することによって求めることができる。この場合、図６（ｂ）の直線Ｄが示すように、改質領域の幅はおよそ３００μｍから５０μｍに変化する。したがって、基板Ｗの厚み方向に改質領域が連続するように形成するための集光点の位置の設定方法を次のように求める。まず、集光点の位置は、集光領域の中心として定義する。次に基板Ｗの厚みが１．２ｍｍ（１２００μｍ）であるため、集光領域１１８の端部が入射面Ｗａに掛かる位置ＸｎａをＸ座標で０ｍｍとする幅５０μｍの直線Ｃｎと、集光領域１１６の端部が表面Ｗｂに掛かる位置Ｘ１ｂをＸ座標で１．２ｍｍとする幅３００μｍの直線Ｃ１とを直線Ｄに対して与える。直線Ｃ１の一方の位置Ｘ１ａと直線Ｃｎの一方の位置Ｘｎａとを結ぶ直線Ｄａを求める。同様に直線Ｃ１の他方の位置Ｘ１ｂと直線Ｃｎの他方の位置Ｘｎｂとを結ぶ直線Ｄｂを求める。これにより、直線Ｃ１にＸ座標に沿って連続させるための位置Ｘ２ａから位置Ｘ２ｂまでの幅を有する直線Ｃ２を求めることができる。同様にして、直線Ｃ２にＸ座標に沿って連続させるための位置Ｘ３ａから位置Ｘ３ｂまでの幅を有する直線Ｃ３を求めることができる。したがって、直線Ｃ１と直線Ｄとの交点すなわち集光点の位置を位置Ｘ１とすれば、直線Ｃ２と直線Ｄとの交点すなわち幅３００μｍの改質領域に連続させる次の改質領域を形成するための集光点の位置Ｘ２が求められる。これを繰り返せば、順次ずらしてゆく集光点の位置Ｘ３〜Ｘｎが求められる。当然ながら、直線Ｃｎを起点に集光点の位置を求めてもよい。   Actually, as shown in FIG. 4B, the laser beam 113 incident on the substrate W has axial chromatic aberration due to wavelength dispersion characteristics. Therefore, when the condensing lens 103 is moved by the Z-axis slide mechanism 104 from the vicinity of the surface Wb to the vicinity of the incident surface Wa, the thickness of the condensing point of the laser light 113 is from the condensing region 116 to the condensing region 118. The width of the direction changes. The width in the thickness direction of the modified region corresponding to this can be obtained by testing in advance. In this case, as indicated by a straight line D in FIG. 6B, the width of the modified region changes from approximately 300 μm to 50 μm. Therefore, a method for setting the position of the condensing point for forming the modified region so as to be continuous in the thickness direction of the substrate W is obtained as follows. First, the position of the condensing point is defined as the center of the condensing region. Next, since the thickness of the substrate W is 1.2 mm (1200 μm), the straight line Cn having a width of 50 μm where the position Xna where the end of the condensing region 118 is applied to the incident surface Wa is 0 mm in the X coordinate, and the condensing region 116. A straight line C1 having a width of 300 μm and a position X1b of 1.2 mm in X-coordinate at a position X1b where the end of the surface is applied to the surface Wb is given to the straight line D. A straight line Da connecting one position X1a of the straight line C1 and one position Xna of the straight line Cn is obtained. Similarly, a straight line Db connecting the other position X1b of the straight line C1 and the other position Xnb of the straight line Cn is obtained. Thereby, the straight line C2 having a width from the position X2a to the position X2b for making the straight line C1 continuous along the X coordinate can be obtained. Similarly, a straight line C3 having a width from the position X3a to the position X3b for continuing the straight line C2 along the X coordinate can be obtained. Therefore, when the intersection of the straight line C1 and the straight line D, that is, the position of the condensing point is set to the position X1, the next reforming region that is continuous with the intersection of the straight line C2 and the straight line D, that is, the 300 μm wide reforming region is formed. The position X2 of the condensing point is obtained. If this is repeated, the positions X3 to Xn of the condensing points that are sequentially shifted are obtained. Of course, the position of the condensing point may be obtained starting from the straight line Cn.

これらの集光点の位置を調整するためのデータは、メインコンピュータ１２０の入力部１２５から入力され、記憶部に記憶される。   Data for adjusting the positions of these condensing points is input from the input unit 125 of the main computer 120 and stored in the storage unit.

尚、実際には、基板Ｗの厚みのバラツキや集光レンズ１０３をＺ軸方向に移動させるＺ軸スライド機構１０４の動作精度等を考慮して、直線Ｃ１〜Ｃｎが互いに一部重複するように設定することが好ましい。このようにすれば、基板Ｗの厚み方向により確実に改質領域を連続して形成することが可能となる。本実施形態のレーザ照射装置１００は、厚み１．２ｍｍの基板Ｗに対して改質領域を形成するためにレーザ光１１３を照射する走査を１０回行うように設定している。   Actually, the straight lines C1 to Cn are partially overlapped with each other in consideration of the thickness variation of the substrate W and the operation accuracy of the Z-axis slide mechanism 104 that moves the condenser lens 103 in the Z-axis direction. It is preferable to set. In this way, it is possible to reliably form the modified region continuously in the thickness direction of the substrate W. The laser irradiation apparatus 100 according to the present embodiment is set to perform scanning for irradiating the laser beam 113 10 times in order to form a modified region on the substrate W having a thickness of 1.2 mm.

レーザ光１１３を出射するレーザ光源１０１の出力を一定とすれば、集光点が入射面Ｗａに近づくほど集光領域におけるレーザエネルギー密度が上昇することになる。改質領域を形成するには、所定のレーザエネルギーを与えるようにレーザ光１１３を照射すればよい。したがって、集光領域の幅が小さくなるほど基板Ｗの相対移動速度を速めても改質領域を形成することが可能である。   If the output of the laser light source 101 that emits the laser beam 113 is constant, the laser energy density in the condensing region increases as the condensing point approaches the incident surface Wa. In order to form the modified region, the laser beam 113 may be irradiated so as to give a predetermined laser energy. Therefore, the modified region can be formed even if the relative movement speed of the substrate W is increased as the width of the light collecting region is reduced.

本実施形態のレーザ照射装置１００において、制御部としてのメインコンピュータ１２０は、レーザ光１１３の集光点の位置が入射面Ｗａに対して反対側の表面Ｗｂの近傍から入射面Ｗａの近傍まで厚み方向に順次ずれるようにＺ軸スライド機構１０４を制御する。そして、同時に切断予定位置に沿ってレーザ光１１３を照射する１回の走査ごとに基板Ｗの相対移動速度を徐々に速めるようにＸ軸スライド部１０８とＹ軸スライド部１０６を制御する。また、１回の走査ごとに形成される改質領域が厚み方向に連続するように、Ｚ軸スライド機構１０４を制御してレーザ光１１３の集光点の位置を順次ずらす。これによりレーザ光１１３を照射するレーザ加工の時間をより短縮して、高い生産性で基板Ｗのスクライブを可能としている。   In the laser irradiation apparatus 100 of the present embodiment, the main computer 120 as a control unit has a thickness from the vicinity of the surface Wb opposite to the incident surface Wa to the vicinity of the incident surface Wa. The Z-axis slide mechanism 104 is controlled so as to sequentially shift in the direction. At the same time, the X-axis slide unit 108 and the Y-axis slide unit 106 are controlled so as to gradually increase the relative movement speed of the substrate W for each scan that irradiates the laser beam 113 along the scheduled cutting position. Further, the Z-axis slide mechanism 104 is controlled so that the position of the condensing point of the laser beam 113 is sequentially shifted so that the modified region formed for each scan is continuous in the thickness direction. As a result, the laser processing time for irradiating the laser beam 113 is further shortened, and the substrate W can be scribed with high productivity.

（レーザスクライブ方法）
次に本発明を適用したレーザスクライブ方法について説明する。図７は、レーザスクライブ方法を示すフローチャートである。 (Laser scribing method)
Next, a laser scribing method to which the present invention is applied will be described. FIG. 7 is a flowchart showing a laser scribing method.

図７に示すように、本実施形態のレーザスクライブ方法は、レーザ照射装置１００を用い、集光レンズ１０３とステージ１０５に載置された基板Ｗとを相対的に位置決めする位置決め工程（ステップＳ１）と、Ｚ軸スライド機構１０４によりレーザ光１１３の集光点の位置を調整する調整工程（ステップＳ３）とを備えている。また、Ｘ軸スライド部１０８およびＹ軸スライド部１０６により基板Ｗを相対移動させながら切断予定位置に沿ってレーザ光１１３を照射して第１の改質領域を形成する第１の走査工程としての１次レーザスキャン工程（ステップＳ４）を備えている。さらに、Ｚ軸スライド機構１０４によって集光点の位置を基板Ｗの入射面Ｗａ側に順次ずらすと共に、Ｘ軸スライド部１０８およびＹ軸スライド部１０６により基板Ｗを相対移動させる速度を順次速めて切断予定位置に沿ってレーザ光１１３を照射して、第１の改質領域に厚み方向に連続するように第２の改質領域以降を形成する第２の走査工程としての２次レーザスキャン工程（ステップＳ５）を備えている。   As shown in FIG. 7, the laser scribing method of the present embodiment uses the laser irradiation apparatus 100 to relatively position the condenser lens 103 and the substrate W placed on the stage 105 (step S1). And an adjustment step (step S3) for adjusting the position of the condensing point of the laser beam 113 by the Z-axis slide mechanism 104. Further, as a first scanning process of forming a first modified region by irradiating the laser beam 113 along the planned cutting position while relatively moving the substrate W by the X-axis slide portion 108 and the Y-axis slide portion 106. A primary laser scanning process (step S4) is provided. Further, the Z-axis slide mechanism 104 sequentially shifts the position of the condensing point toward the incident surface Wa side of the substrate W, and the X-axis slide unit 108 and the Y-axis slide unit 106 sequentially increase the relative moving speed of the substrate W for cutting. A secondary laser scanning step (second scanning step) in which a laser beam 113 is irradiated along a predetermined position to form the second modified region and the subsequent regions so as to be continuous in the thickness direction in the first modified region ( Step S5) is provided.

図７のステップＳ１は、基板Ｗの位置決め工程である。ステップＳ１では、図２に示した基板Ｗを対向基板２側がステージ１０５の表面に接するように載置する。そして、区画領域ＤｘがＸ軸方向に平行となるように基板Ｗを位置決めする。また、ステージ制御部１２３は、レーザ光１１３の光軸１０１ａが基板Ｗの任意の区画領域Ｄｘ，Ｄｙの切断予定位置の線上に位置するように、サーボモータを駆動しＸ軸スライド部１０８およびＹ軸スライド部１０６を移動させる。この場合、ウェハ状の基板Ｗには、位置決め用のアライメントマークが形成されており、撮像装置１１０によってこのアライメントマークを認識し、画像処理部１２４に取り込んだ画像データに基づいて座標を演算することにより、基板Ｗを位置決めする。そして、ステップＳ２へ進む。   Step S1 in FIG. 7 is a step of positioning the substrate W. In step S 1, the substrate W shown in FIG. 2 is placed so that the counter substrate 2 side is in contact with the surface of the stage 105. Then, the substrate W is positioned so that the partition region Dx is parallel to the X-axis direction. Further, the stage control unit 123 drives the servo motor so that the optical axis 101a of the laser beam 113 is positioned on the line of the planned cutting position of the arbitrary divided regions Dx and Dy of the substrate W, and the X-axis slide unit 108 and the Y-axis slide unit 108 The shaft slide part 106 is moved. In this case, an alignment mark for positioning is formed on the wafer-like substrate W, the alignment mark is recognized by the imaging device 110, and coordinates are calculated based on the image data captured by the image processing unit 124. Thus, the substrate W is positioned. Then, the process proceeds to step S2.

図７のステップＳ２は、基板Ｗの厚みを計測する工程である。ステップＳ２では、オペレータは、メインコンピュータ１２０を操作して、基板Ｗの厚み測定を実施する。撮像装置１１０が捉えた映像を表示部１２６に表示させ、基板Ｗのレーザ光１１３の入射面Ｗａ（図４参照）と、もう一方の反対側の表面Ｗｂ（図４参照）とに撮像装置１１０から出射される可視光の焦点を合わせる動作を行わせることにより、メインコンピュータ１２０は、Ｚ軸スライド機構１０４の位置センサの出力から基板Ｗの厚みを演算する。演算結果は、メインコンピュータ１２０の記憶部にＺ軸方向の座標として記憶される。そして、ステップＳ３に進む。   Step S2 in FIG. 7 is a step of measuring the thickness of the substrate W. In step S <b> 2, the operator operates the main computer 120 to measure the thickness of the substrate W. The image captured by the imaging device 110 is displayed on the display unit 126, and the imaging device 110 is displayed on the incident surface Wa (see FIG. 4) of the laser light 113 of the substrate W and the other surface Wb (see FIG. 4) on the other side. The main computer 120 calculates the thickness of the substrate W from the output of the position sensor of the Z-axis slide mechanism 104 by performing the operation of focusing the visible light emitted from the Z-axis slide mechanism 104. The calculation result is stored in the storage unit of the main computer 120 as coordinates in the Z-axis direction. Then, the process proceeds to step S3.

図７のステップＳ３は、レーザ光１１３の集光点の位置を調整する調整工程である。ステップＳ３では、撮像装置１１０が捉えた可視光の焦点と集光領域１１６とのＺ軸方向の位置関係をあらかじめレーザ照射する予備試験の結果から求めておき、データとして入力しておく。このデータとステップＳ２で求められた基板Ｗの厚みデータ（Ｚ軸方向の座標）とに基づいて、ステップＳ３では、図４（ａ）に示すように、レンズ制御部１２２は、Ｚ軸スライド機構１０４を駆動して集光領域１１６の端部が基板Ｗのレーザ光１１３の入射面Ｗａに対して反対側の表面Ｗｂに掛かるように集光レンズ１０３をＺ軸方向に移動させる。より具体的には、図６（ｂ）に示す位置Ｘ１にレーザ光１１３の集光点が位置するように、集光レンズ１０３をＺ軸スライド機構１０４を制御して移動させる。そして、ステップＳ４へ進む。   Step S3 in FIG. 7 is an adjustment process for adjusting the position of the condensing point of the laser beam 113. In step S3, the positional relationship in the Z-axis direction between the focal point of the visible light captured by the imaging device 110 and the condensing region 116 is obtained in advance from the result of a preliminary test for laser irradiation and input as data. Based on this data and the thickness data (coordinates in the Z-axis direction) of the substrate W obtained in step S2, in step S3, as shown in FIG. 104 is driven to move the condensing lens 103 in the Z-axis direction so that the end of the condensing region 116 is placed on the surface Wb opposite to the incident surface Wa of the laser beam 113 of the substrate W. More specifically, the condensing lens 103 is moved by controlling the Z-axis slide mechanism 104 so that the condensing point of the laser beam 113 is positioned at the position X1 shown in FIG. Then, the process proceeds to step S4.

図７のステップＳ４は、１次レーザスキャン工程である。図８は、改質領域が形成された状態を示す概略断面図である。ステップＳ４では、図８（ａ）に示すように集光レンズ１０３に対して基板Ｗを相対移動させながら切断予定位置に沿ってレーザ光１１３を照射して第１の改質領域２１を形成する。この場合、図２に示すように基板Ｗには複数（２００個）の液晶表示パネル１０が区画形成されており、区画領域Ｄｘに対応してＸ軸方向に基板Ｗを横断するレーザスキャンを１９回行う。また、続いて区画領域Ｄｙに対応してＹ軸方向に基板Ｗを横断するレーザスキャンを１５回行う。当然、液晶表示パネル１０の基板Ｗにおける区画配置に対応して所定のピッチでＸ軸またはＹ軸方向にずらしながら各レーザスキャンを行う。切断予定位置は、あらかじめデータとして入力されているので、メインコンピュータ１２０は、このデータに基づいた制御信号をステージ制御部１２３に送る。ステージ制御部１２３は、制御信号に基づいてＸ軸スライド部１０８とＹ軸スライド部１０６とを移動させることにより、基板Ｗを集光レンズ１０３に対して相対移動させる。この場合、レーザ光１１３の照射に対応して基板Ｗを移動させる速度すなわちレーザースキャン速度は、およそ２０ｍｍ／秒である。したがって、Ｘ軸方向へ１９回およびＹ軸方向へ１５回のレーザスキャンに要する時間は、基板Ｗのウェハサイズが１２インチ（３００ｍｍ）のため、およそ９分である。この場合の集光領域１１６におけるピークパワー密度は、８×１０12Ｗ／ｃｍ2である。このようにして基板Ｗがレーザ光１１３を多光子吸収して形成された第１の改質領域２１の幅は、およそ３００μｍである。そして、ステップＳ５へ進む。 Step S4 in FIG. 7 is a primary laser scanning process. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a modified region is formed. In step S4, as shown in FIG. 8A, the first modified region 21 is formed by irradiating the laser beam 113 along the planned cutting position while moving the substrate W relative to the condenser lens 103. . In this case, as shown in FIG. 2, a plurality (200) of liquid crystal display panels 10 are partitioned on the substrate W, and a laser scan that crosses the substrate W in the X-axis direction corresponding to the partitioned region Dx is performed. Do it once. Subsequently, a laser scan is performed 15 times across the substrate W in the Y-axis direction corresponding to the partition region Dy. Naturally, each laser scan is performed while shifting in the X-axis or Y-axis direction at a predetermined pitch corresponding to the partition arrangement on the substrate W of the liquid crystal display panel 10. Since the scheduled cutting position is input as data in advance, the main computer 120 sends a control signal based on this data to the stage control unit 123. The stage control unit 123 moves the substrate W relative to the condenser lens 103 by moving the X-axis slide unit 108 and the Y-axis slide unit 106 based on the control signal. In this case, the speed at which the substrate W is moved corresponding to the irradiation of the laser beam 113, that is, the laser scanning speed is approximately 20 mm / second. Accordingly, the time required for the laser scanning 19 times in the X-axis direction and 15 times in the Y-axis direction is approximately 9 minutes because the wafer size of the substrate W is 12 inches (300 mm). In this case, the peak power density in the condensing region 116 is 8 × 10 12 W / cm 2 . Thus, the width of the first modified region 21 formed by the substrate W by multiphoton absorption of the laser beam 113 is about 300 μm. Then, the process proceeds to step S5.

図７のステップＳ５は、２次レーザスキャン工程である。ステップＳ５では、先のステップＳ４と同様にして、メインコンピュータ１２０は、ステージ制御部１２３を制御してＸ軸スライド部１０８およびＹ軸スライド部１０６を駆動し区画領域Ｄｘ，Ｄｙの切断予定位置に対応してＸ軸方向へ１９回、Ｙ軸方向へ１５回のレーザスキャンを行う。また、これらのレーザスキャンに同期してＺ軸スライド機構１０４により集光レンズ１０３をＺ軸方向に移動させレーザ光１１３の集光点の位置を入射面Ｗａ側にずらす。この場合のレーザスキャン速度は、集光領域の幅の変化に対応して２６ｍｍ／秒に速めている。したがって、このレーザスキャンに要する時間は、およそ７分である。これにより、図８（ｂ）に示すように、第１の改質領域２１に厚み方向に連続した第２の改質領域２２が形成される。   Step S5 in FIG. 7 is a secondary laser scanning process. In step S5, as in step S4, the main computer 120 controls the stage control unit 123 to drive the X-axis slide unit 108 and the Y-axis slide unit 106 so that the partition regions Dx and Dy are at the planned cutting positions. Correspondingly, laser scanning is performed 19 times in the X-axis direction and 15 times in the Y-axis direction. In synchronism with these laser scans, the condensing lens 103 is moved in the Z-axis direction by the Z-axis slide mechanism 104 to shift the position of the condensing point of the laser light 113 to the incident surface Wa side. In this case, the laser scanning speed is increased to 26 mm / second corresponding to the change in the width of the light collecting region. Therefore, the time required for this laser scan is approximately 7 minutes. As a result, as shown in FIG. 8B, a second modified region 22 continuous in the thickness direction is formed in the first modified region 21.

以降、図８（ｃ）に示すように、Ｚ軸スライド機構１０４によりレーザ光１１３の集光点の位置を入射面Ｗａ側に順次ずらすと共に、上記のようなレーザスキャンを８回繰り返して最後に幅およそ５０μｍの第１０の改質領域３０を形成する。この間、レーザスキャン速度は、１次レーザスキャン工程に比べて徐々に上昇させ、最後は１２０ｍｍ／秒に達する。改質領域を厚み方向に連続して形成するレーザ光１１３の照射時間は、延べおよそ３８分である。そして、ステップＳ６へ進む。   Thereafter, as shown in FIG. 8C, the position of the condensing point of the laser beam 113 is sequentially shifted to the incident surface Wa side by the Z-axis slide mechanism 104, and the laser scan as described above is repeated eight times, and finally. A tenth modified region 30 having a width of about 50 μm is formed. During this time, the laser scanning speed is gradually increased as compared with the primary laser scanning process, and finally reaches 120 mm / second. The irradiation time of the laser beam 113 for continuously forming the modified region in the thickness direction is approximately 38 minutes. Then, the process proceeds to step S6.

図７のステップＳ６は、基板Ｗを切断予定位置で切断するブレイク工程である。図９は、ブレイク方法を示す概略断面図である。同図（ａ）は外部応力の与え方を示す断面図、同図（ｂ）はブレイク後の断面図である。ステップＳ６では、例えば図９（ａ）に示すように、ステップＳ４およびステップＳ５によって、基板Ｗの厚み方向に連続して形成された改質領域Ｒｃに対して、ＣまたはＤ方向に外部応力を加える。これにより基板Ｗは、図９（ｂ）に示すように、改質領域Ｒｃで分断される。改質領域Ｒｃは、厚み方向に連続して形成されているため、破断面に外形不良が発生することを低減することができる。また、改質領域Ｒｃの幅（Ｚ軸方向に直交する方向の幅）は、およそ１０〜２０μｍである。したがって、高い精度で切断が可能である。   Step S6 in FIG. 7 is a breaking process for cutting the substrate W at the planned cutting position. FIG. 9 is a schematic sectional view showing the breaking method. FIG. 4A is a cross-sectional view showing how to apply external stress, and FIG. 4B is a cross-sectional view after breaking. In step S6, for example, as shown in FIG. 9A, external stress is applied in the C or D direction to the modified region Rc formed continuously in the thickness direction of the substrate W by steps S4 and S5. Add. As a result, the substrate W is divided at the modified region Rc as shown in FIG. Since the modified region Rc is continuously formed in the thickness direction, it is possible to reduce the occurrence of an external defect on the fracture surface. The width of the modified region Rc (the width in the direction orthogonal to the Z-axis direction) is approximately 10 to 20 μm. Therefore, cutting with high accuracy is possible.

仮に２０ｍｍ／秒の一定速度で基板Ｗを相対移動させた場合は、レーザ光１１３の照射時間は、およそ８５分を要する。よって、このようなレーザスクライブ方法は、レーザスキャン速度を徐々に速めることにより、レーザ光１１３の照射時間をおよそ４７分短縮している。   If the substrate W is relatively moved at a constant speed of 20 mm / second, the irradiation time of the laser beam 113 requires approximately 85 minutes. Therefore, in such a laser scribing method, the irradiation time of the laser beam 113 is shortened by about 47 minutes by gradually increasing the laser scanning speed.

上記実施形態の効果は、以下の通りである。
（１）上記実施形態のレーザ照射装置１００およびレーザスクライブ方法において、メインコンピュータ１２０は、１次レーザスキャン工程と２次レーザスキャン工程において、レーザ光１１３の集光点の位置が入射面Ｗａに対して反対側の表面Ｗｂの近傍から入射面Ｗａの近傍まで厚み方向に順次ずれるようにＺ軸スライド機構１０４を制御する。そして、レーザ光１１３を照射する１回の走査ごとに基板Ｗの相対移動速度を徐々に速めるようにＸ軸スライド部１０８とＹ軸スライド部１０６を制御する。また、厚み方向に連続した改質領域Ｒｃが形成されるように、１回の走査ごとにＺ軸スライド機構１０４を制御してレーザ光１１３の集光点の位置を順次ずらす。したがって、一定の速度で基板Ｗを相対移動させてレーザ光１１３を照射する場合に比べて、レーザ光１１３の照射時間をより短縮して、高い生産性で基板Ｗのスクライブを可能なレーザ照射装置１００およびレーザスクライブ方法を提供することができる。 The effect of the said embodiment is as follows.
(1) In the laser irradiation apparatus 100 and the laser scribing method of the above embodiment, the main computer 120 determines that the position of the condensing point of the laser beam 113 is relative to the incident surface Wa in the primary laser scanning process and the secondary laser scanning process. Thus, the Z-axis slide mechanism 104 is controlled so as to sequentially shift in the thickness direction from the vicinity of the surface Wb on the opposite side to the vicinity of the incident surface Wa. Then, the X-axis slide unit 108 and the Y-axis slide unit 106 are controlled so as to gradually increase the relative movement speed of the substrate W for each scan that is irradiated with the laser beam 113. Further, the Z-axis slide mechanism 104 is controlled for each scan so that the position of the condensing point of the laser beam 113 is sequentially shifted so that the modified region Rc continuous in the thickness direction is formed. Therefore, the laser irradiation apparatus capable of shortening the irradiation time of the laser beam 113 and scribing the substrate W with high productivity as compared with the case of irradiating the laser beam 113 with relative movement of the substrate W at a constant speed. 100 and laser scribing methods can be provided.

（２）上記実施形態のレーザ照射装置１００およびレーザスクライブ方法において、切断予定位置に沿ってレーザ光１１３を照射する走査によって形成された改質領域Ｒｃは、厚み方向に連続して形成されているので、ブレイク工程で外部応力を加えて切断された基板Ｗの破断面に外形不良が発生することを低減して高い精度で切断を行うことができる。   (2) In the laser irradiation apparatus 100 and the laser scribing method of the above-described embodiment, the modified region Rc formed by scanning with the laser beam 113 along the planned cutting position is continuously formed in the thickness direction. Therefore, it is possible to perform cutting with high accuracy by reducing the occurrence of external defects on the fracture surface of the substrate W cut by applying external stress in the breaking process.

（３）上記実施形態のレーザ照射装置１００およびレーザスクライブ方法において、各集光点におけるレーザ光１１３の集光領域の厚み方向の幅に比して基板Ｗの相対移動速度すなわちレーザスキャン速度を速めている。したがって、ほぼ一定したレーザエネルギーを与えるようにレーザ光１１３が照射され、厚み方向に連続した改質領域をほぼ均質な状態で形成することができる。   (3) In the laser irradiation apparatus 100 and the laser scribing method of the above embodiment, the relative movement speed of the substrate W, that is, the laser scanning speed is increased as compared with the width in the thickness direction of the condensing region of the laser light 113 at each condensing point. ing. Therefore, the laser beam 113 is irradiated so as to give a substantially constant laser energy, and a modified region continuous in the thickness direction can be formed in a substantially homogeneous state.

上記実施形態以外の変形例は、以下の通りである。
（変形例１）上記実施形態のレーザ照射装置１００において、基板Ｗを相対移動させる構成は、これに限定されない。例えば、ステージ１０５をＺ軸方向に移動させる移動手段と、レーザ光源１０１とダイクロイックミラー１０２および集光レンズ１０３を一体としてＸ軸、Ｙ軸方向に移動させる移動手段とを備えたものでもよい。 Modifications other than the above embodiment are as follows.
(Modification 1) In the laser irradiation apparatus 100 of the said embodiment, the structure which carries out the relative movement of the board | substrate W is not limited to this. For example, a moving unit that moves the stage 105 in the Z-axis direction and a moving unit that moves the laser light source 101, the dichroic mirror 102, and the condenser lens 103 together in the X-axis and Y-axis directions may be provided.

（変形例２）上記実施形態のレーザ照射装置１００において、レーザ光源１０１は、固体光源としてチタンサファイアを用いたフェムト秒レーザとしたが、これに限定されない。例えば、加工対象物が半導体ウェハのようにシリコン等からなる基板ならばＹＡＧレーザを用いることもできる。   (Modification 2) In the laser irradiation apparatus 100 of the above embodiment, the laser light source 101 is a femtosecond laser using titanium sapphire as a solid light source, but is not limited thereto. For example, if the object to be processed is a substrate made of silicon or the like like a semiconductor wafer, a YAG laser can be used.

（変形例３）上記実施形態のレーザスクライブ方法において、レーザ加工の順番および方法は、これに限定されない。例えば、調整工程においてレーザ光１１３の集光点の位置を入射面Ｗａの近傍に位置するように調整して第１の改質領域を形成し、これに続くように集光点の位置を入射面Ｗａに対して反対側のＷｂに近づけてゆくように順次ずらしてレーザ光１１３を照射してもよい。また、ほぼ基板Ｗの厚みの半分程度まで改質領域を形成した後に、基板Ｗを反転してステージ１０５に載置し、再び集光点の位置を順次ずらすと共に切断予定位置に沿ってレーザ光１１３を照射する走査を行ってもよい。これによれば、基板Ｗを反転させる時間が増えてしまうが、基板Ｗの厚みのほぼ半分程度まで改質領域を形成するのに必要な走査回数は、少なくとも３回でよいので、途中で基板Ｗを反転させることにより、レーザ光１１３の照射時間をさらに削減することが可能である。   (Modification 3) In the laser scribing method of the above embodiment, the order and method of laser processing are not limited to this. For example, in the adjustment process, the position of the condensing point of the laser beam 113 is adjusted so as to be positioned in the vicinity of the incident surface Wa to form the first modified region, and the position of the condensing point is incident to follow this. The laser beam 113 may be irradiated while being sequentially shifted so as to approach Wb on the opposite side with respect to the surface Wa. In addition, after forming the modified region to approximately half the thickness of the substrate W, the substrate W is inverted and placed on the stage 105, the position of the condensing point is sequentially shifted again, and the laser beam is moved along the planned cutting position. Scanning with 113 may be performed. According to this, although the time for inverting the substrate W increases, the number of scans necessary to form the modified region up to about half of the thickness of the substrate W may be at least three. By inverting W, the irradiation time of the laser beam 113 can be further reduced.

（変形例４）上記実施形態のレーザスクライブ方法において、基板Ｗの相対移動速度を変えてレーザ光１１３を照射する方法は、これに限定されない。例えば、第１の調整工程で表面Ｗｂの近傍に集光点が位置するように集光レンズ１０３の位置を調整する。そして、第１の走査工程で一定の速度で基板Ｗを相対移動させてレーザ光１１３を照射することにより第１の改質領域を形成する。同様に第２の調整工程で入射面Ｗａの近傍に集光点が位置するように集光レンズ１０３の位置を調整する。そして、第２の走査工程で一定の速度で基板Ｗを相対移動させてレーザ光１１３を照射することにより第２の改質領域を形成する。次に第３の走査工程で、第１の改質領域と第２の改質領域の間の中間領域において、集光点の位置を順次ずらし基板Ｗの相対移動速度を第１の走査工程の相対移動速度よりも順次速めてレーザ光１１３を照射して、厚み方向に連続するように第３の改質領域以降を形成する走査を行う。これによれば、基板Ｗの表裏面の近傍に、よりレーザエネルギー密度が高い状態で形成された第１および第２の改質領域を配することにより、ブレイク工程で外部応力を加えた場合に、第１または第２の改質領域を起点として切断し易くすることが可能である。   (Modification 4) In the laser scribing method of the above embodiment, the method of irradiating the laser beam 113 while changing the relative moving speed of the substrate W is not limited to this. For example, the position of the condensing lens 103 is adjusted so that the condensing point is positioned in the vicinity of the surface Wb in the first adjustment step. Then, the first modified region is formed by irradiating the laser beam 113 while relatively moving the substrate W at a constant speed in the first scanning step. Similarly, in the second adjustment step, the position of the condensing lens 103 is adjusted so that the condensing point is positioned in the vicinity of the incident surface Wa. Then, the second modified region is formed by irradiating the laser beam 113 while relatively moving the substrate W at a constant speed in the second scanning step. Next, in the third scanning step, in the intermediate region between the first modified region and the second modified region, the position of the condensing point is sequentially shifted to change the relative movement speed of the substrate W in the first scanning step. The laser beam 113 is irradiated sequentially at a speed higher than the relative movement speed, and scanning is performed to form the third and subsequent modified regions so as to be continuous in the thickness direction. According to this, when external stress is applied in the breaking process by arranging the first and second modified regions formed in a state where the laser energy density is higher in the vicinity of the front and back surfaces of the substrate W. It is possible to facilitate cutting with the first or second modified region as a starting point.

（変形例５）上記実施形態のレーザスクライブ方法において、加工対象物は石英ガラスからなる基板Ｗに限定されない。レーザ光に対して透明な加工対象物であれば本発明のレーザスクライブ方法を適用することが可能であり、例えば、低アルカリガラスやソーダガラス、あるいはシリコン等からなる半導体ウェハのスクライブにも用いることができる。   (Modification 5) In the laser scribing method of the above embodiment, the object to be processed is not limited to the substrate W made of quartz glass. The laser scribing method of the present invention can be applied to any object to be processed that is transparent to laser light. For example, it can be used for scribing a semiconductor wafer made of low alkali glass, soda glass, silicon, or the like. Can do.

液晶表示パネルの構造を示す概略図。Schematic which shows the structure of a liquid crystal display panel. 液晶表示パネルが区画形成されたマザー基板を示す概略図。Schematic which shows the mother board | substrate with which the liquid crystal display panel was dividedly formed. レーザ照射装置の構成を示す概略図。Schematic which shows the structure of a laser irradiation apparatus. 集光領域の状態を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the state of a condensing area | region. レーザ光の集光点の位置を算出する方法を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the method of calculating the position of the condensing point of a laser beam. レーザ光の集光点の位置調整方法を示すグラフ。The graph which shows the position adjustment method of the condensing point of a laser beam. レーザスクライブ方法を示すフローチャート。The flowchart which shows the laser scribing method. （ａ）〜（ｃ）は、改質領域が形成された状態を示す概略断面図。(A)-(c) is a schematic sectional drawing which shows the state in which the modification area | region was formed. ブレイク方法を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the breaking method.

符号の説明Explanation of symbols

２１…第１の改質領域、２２…第２の改質領域、１００…レーザ照射装置、１０１…レーザ光源、１０１ａ…光軸、１０３…集光手段としての集光レンズ、１０４…第１の移動手段としてのＺ軸スライド機構、１０６…第２の移動手段としてのＹ軸スライド部、１０８…第２の移動手段としてのＸ軸スライド部、１１３…レーザ光、１１６，１１７，１１８…集光領域、Ｗ…加工対象物としての基板、Ｗａ…レーザ光の入射面、Ｗｂ…入射面に対して反対側の表面。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 ... 1st modification area | region, 22 ... 2nd modification area | region, 100 ... Laser irradiation apparatus, 101 ... Laser light source, 101a ... Optical axis, 103 ... Condensing lens as a condensing means, 104 ... 1st Z-axis slide mechanism as moving means, 106 ... Y-axis slide part as second moving means, 108 ... X-axis slide part as second moving means, 113 ... Laser light, 116, 117, 118 ... Condensing Region, W: substrate as workpiece, Wa: incident surface of laser beam, Wb: surface opposite to incident surface.

Claims (5)

レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光を集光する集光手段と、
加工対象物に対して前記集光手段を相対的に移動させて前記レーザ光の集光点の位置を前記加工対象物の厚み方向で調整可能な第１の移動手段と、
前記集光手段に対して前記加工対象物を前記レーザ光の光軸と略直交する平面内で相対的に移動可能な第２の移動手段と、
前記第２の移動手段による前記加工対象物の相対移動により前記加工対象物の切断予定位置に沿って前記レーザ光を照射する１回の走査ごとに、前記レーザ光の集光点の位置が前記加工対象物の厚み方向にずれるように前記第１の移動手段を制御すると共に、前記レーザ光を照射する１回の走査ごとに前記加工対象物の相対移動速度を変えるように前記第２の移動手段を制御する制御部を備えていることを特徴とするレーザ照射装置。 A laser light source for emitting laser light;
Condensing means for condensing the laser light;
First moving means capable of moving the condensing means relative to the object to be processed to adjust the position of the condensing point of the laser light in the thickness direction of the object to be processed;
Second moving means capable of moving the workpiece relative to the light collecting means in a plane substantially perpendicular to the optical axis of the laser beam;
Each time the laser beam is irradiated along the planned cutting position of the workpiece by the relative movement of the workpiece by the second moving means, the position of the condensing point of the laser beam is The first movement means is controlled to shift in the thickness direction of the workpiece, and the second movement is performed so that the relative movement speed of the workpiece is changed for each scanning that irradiates the laser beam. A laser irradiation apparatus comprising a control unit for controlling the means. 前記制御部は、前記レーザ光を照射する１回の走査ごとに前記加工対象物が前記レーザ光を多光子吸収して形成される改質領域が前記厚み方向に連続するように前記第１の移動手段を制御して、前記レーザ光の集光点の位置を前記加工対象物の厚み方向にずらすことを特徴とする請求項１に記載のレーザ照射装置。   The control unit is configured to cause the modified region formed by the processing object to absorb the laser light by multiphoton absorption for each scanning of the laser light so that the modified region is continuous in the thickness direction. The laser irradiation apparatus according to claim 1, wherein a moving unit is controlled to shift a position of a condensing point of the laser light in a thickness direction of the workpiece. 前記制御部は、前記レーザ光の集光点の位置が前記レーザ光の入射面に対して反対側の表面の近傍から前記入射面の近傍まで前記厚み方向に順次ずれるように前記第１の移動手段を制御すると共に、前記レーザ光を照射する１回の走査ごとに前記加工対象物の相対移動速度を徐々に速めるように前記第２の移動手段を制御することを特徴とする請求項２に記載のレーザ照射装置。   The controller moves the first movement so that the position of the condensing point of the laser beam is sequentially shifted in the thickness direction from the vicinity of the surface opposite to the incident surface of the laser beam to the vicinity of the incident surface. 3. The second moving means is controlled so as to gradually increase the relative moving speed of the object to be processed for each scan of irradiating the laser light while controlling the means. The laser irradiation apparatus as described. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載のレーザ照射装置を用い、集光されたレーザ光を照射して、加工対象物が多光子吸収して形成される改質領域を前記加工対象物の切断予定位置に沿った厚み方向に形成するレーザスクライブ方法であって、
前記レーザ光の光軸が前記加工対象物の前記切断予定位置の線上に位置するように前記第２の移動手段により前記集光手段と前記加工対象物とを相対的に位置決めする位置決め工程と、
前記レーザ光が集光された集光領域の端部が前記加工対象物の前記レーザ光の入射面に対して反対側の表面に掛かるように前記第１の移動手段により集光点の位置を調整する調整工程と、
前記第２の移動手段により前記加工対象物を相対移動させて前記切断予定位置に沿って前記レーザ光を照射して第１の改質領域を形成する第１の走査工程と、
前記第１の移動手段によって前記集光点の位置を前記加工対象物の前記入射面側に順次ずらすと共に、前記第２の移動手段により前記加工対象物を相対移動させる速度を順次速めて前記切断予定位置に沿って前記レーザ光を照射して、前記第１の走査工程により形成された前記第１の改質領域に前記厚み方向に連続するように第２の改質領域以降を形成する第２の走査工程とを備えることを特徴とするレーザスクライブ方法。 Using the laser irradiation apparatus according to any one of claims 1 to 3, a modified region formed by irradiating a focused laser beam and absorbing the multiphoton by the processing target is defined as the processing target. A laser scribing method for forming in the thickness direction along the planned cutting position of
A positioning step of relatively positioning the condensing unit and the processing object by the second moving unit so that an optical axis of the laser beam is positioned on a line of the planned cutting position of the processing object;
The position of the condensing point is adjusted by the first moving means so that the end of the condensing area where the laser light is condensed is applied to the surface of the workpiece opposite to the laser light incident surface. An adjustment process to adjust;
A first scanning step of relatively moving the workpiece by the second moving means and irradiating the laser beam along the planned cutting position to form a first modified region;
The position of the condensing point is sequentially shifted to the incident surface side of the workpiece by the first moving means, and the cutting speed is increased by sequentially increasing the speed of relative movement of the workpiece by the second moving means. A second modified region and subsequent regions are formed so as to be continuous with the first modified region formed by the first scanning step in the thickness direction by irradiating the laser beam along a predetermined position. A laser scribing method comprising: 2 scanning steps. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載のレーザ照射装置を用い、集光されたレーザ光を照射して、加工対象物が多光子吸収して形成される改質領域を前記加工対象物の切断予定位置に沿った厚み方向に形成するレーザスクライブ方法であって、
前記レーザ光の光軸が前記加工対象物の前記切断予定位置の線上に位置するように前記第２の移動手段により前記集光手段と前記加工対象物とを相対的に位置決めする位置決め工程と、
前記レーザ光が集光された集光領域の端部が前記加工対象物の前記レーザ光の入射面に対して反対側の表面に掛かるように前記第１の移動手段により集光点の位置を調整する第１の調整工程と、
前記第２の移動手段により前記加工対象物を相対移動させて前記切断予定位置に沿って前記レーザ光を照射して第１の改質領域を形成する第１の走査工程と、
前記レーザ光が集光された集光領域の端部が前記加工対象物の前記レーザ光の入射面に掛かるように前記第１の移動手段により集光点の位置を調整する第２の調整工程と、
前記第２の移動手段により前記加工対象物を相対移動させて前記切断予定位置に沿って前記レーザ光を照射して第２の改質領域を形成する第２の走査工程と、
前記第１の改質領域と前記第２の改質領域の間の中間領域において前記第１の移動手段によって前記集光点の位置を順次ずらすと共に、前記第２の移動手段により前記加工対象物を相対移動させる相対移動速度を前記第１の走査工程の相対移動速度に対して順次速めて前記切断予定位置に沿って前記レーザ光を照射して、前記中間領域において前記厚み方向に連続するように第３の改質領域以降を形成する第３の走査工程とを備えることを特徴とするレーザスクライブ方法。 Using the laser irradiation apparatus according to any one of claims 1 to 3, a modified region formed by irradiating a focused laser beam and absorbing the multiphoton by the processing target is defined as the processing target. A laser scribing method for forming in the thickness direction along the planned cutting position of
A positioning step of relatively positioning the condensing unit and the processing object by the second moving unit so that an optical axis of the laser beam is positioned on a line of the planned cutting position of the processing object;
The position of the condensing point is adjusted by the first moving means so that the end of the condensing area where the laser light is condensed is applied to the surface of the workpiece opposite to the laser light incident surface. A first adjustment step to adjust;
A first scanning step of relatively moving the workpiece by the second moving means and irradiating the laser beam along the planned cutting position to form a first modified region;
A second adjustment step of adjusting the position of the condensing point by the first moving means so that the end of the condensing region where the laser light is condensed is applied to the laser light incident surface of the workpiece. When,
A second scanning step of forming a second modified region by relatively moving the workpiece by the second moving means and irradiating the laser beam along the planned cutting position;
In the intermediate region between the first modified region and the second modified region, the position of the condensing point is sequentially shifted by the first moving unit, and the workpiece is processed by the second moving unit. The relative movement speed for relatively moving the laser beam is sequentially increased with respect to the relative movement speed in the first scanning step so that the laser beam is irradiated along the planned cutting position so as to continue in the thickness direction in the intermediate region. And a third scanning step for forming the third and subsequent modified regions.
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