JP7046798B2 - 透明材料のレーザ加工方法および装置 - Google Patents
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Description
‐超短パルスガウス強度プロファイルレーザビーム2を生成するレーザ光源1、
‐ガウス‐ベッセル強度プロファイル超短パルスレーザビームを、非対称ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームに変形する光学素子(3、3’、3”)と、
‐切断および/または破断平面の軌跡を形成しながら、破損領域18bを、加工対象物7内で、望ましい方向に沿って向けるように制御された回転装置(4a、4b)と、
‐ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームを形成し、それを、局在したレーザビームを透過する加工対象物7内で局在させる光学系5、
‐コンピュータ9から制御コマンドを受信する制御部10によって制御された、直線動作が可能なステージ8と、
‐ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームを生成する、空間光変調器および円錐レンズ(アキシコン)などの光学素子11、
‐ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームを、加工対象物7のバルク中で局在させる光学素子のセットアップ12、13、
‐光学素子(3、3’、3”)の機能を行うための透明板14a、
‐異なる厚さの2つのゾーンを含み、光学素子(3、3’、3”)の機能を行うための透明板14b、
‐異なる屈折率の2つのゾーンを含み、光学素子(3、3’、3”)の機能を行うための透明板14c、および、
‐光学素子(3、3’、3”)またはドーブプリズム(16、16’)を回転するための回転動作が可能なステージ(15、15’、15”)。
透明材料の加工方法において、
光学系で、ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームを生成する工程と、
生成した前記ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームを、該ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームを透過する材料で作られた加工対象物(7)内で局在させて、該加工対象物内に、該レーザビームの伝播方向に延伸する破損領域を形成する工程と、
前記加工対象物(7)と前記レーザビームの制御した相対的変位を行って、該加工対象物(7)の切断および/または破断平面を形成するために必要な数の更なる隣接した破損領域を、所定の軌跡に生成する工程と、
を含み、
前記ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームを生成する工程は、光学素子(3、3’、3”)を、ビームの光路に配置することによって、非対称ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビーム(6b)を生成する工程を含み、前記非対称ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームの非対称性は、細長い形状の該ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームを該レーザビームの伝播方向に垂直な平面内に形成するために、前記光学素子(3、3’、3”)の材料、および/または、該光学素子(3、3’、3”)のパラメータ、および/または、該レーザビームの光路における該光学素子(3、3’、3”)の位置を適切に選択することによって、設定され、それに対応して、細長い形状の破損領域(18b)を前記加工対象物(7)内に生成し、更に、該加工対象物(7)と該レーザビームの制御した相対的変位を行う工程は、生成した前記細長い形状の破損領域(18b)が、該加工対象物(7)内で、前記切断および/または破断平面の前記所定の軌跡に沿って、長手方向に順次配置されるように行われるものである方法。
超短パルスガウス強度プロファイルレーザビーム(2)を、レーザ光源(1)から前記光学系に向けて、該光学系で、前記超短パルスガウス強度プロファイルレーザビーム(2)から、前記ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームを生成する工程を、
更に含み、
向けられた前記レーザビーム(2)のレーザパルス持続時間およびレーザパルスエネルギーは、前記加工対象物(7)の材料破損閾値を超えて、前記レーザビーム伝播方向に延伸する破損領域をその中に形成するように、選択されるものである、実施形態1に記載の方法。
前記レーザビーム伝播方向に垂直な前記平面内に生成した前記破損領域(18b)の前記細長い形状は、楕円形である、実施形態1または2に記載の方法。
前記細長い形状の破損領域(18b)は、前記加工対象物(7)内で、前記切断および/または破断平面の軌跡に沿って、互いに距離dxで配置され、隣接した前記破損領域の中心間の前記距離dxは、1つの破損領域の長さ(18e)の0.5から15倍の範囲であり、該破損領域(18b)の長軸に沿った前記長さ(18e)は、1μmから20μmであり、該破損領域の前記長軸に沿った該長さは、短軸に沿った長さの1.3から5倍、好ましくは、2倍である、実施形態1から3のいずれか1つに記載の方法。
前記加工対象物(7)の前記透明材料が、ガラス、化学強化ガラス、サファイア、および、他の結晶性材料からなる群から選択されるものである、実施形態1から4のいずれか1つに記載の方法。
透明な前記加工対象物内に生成した前記破損領域(18b)の前記レーザビーム伝播方向に沿った長さ(18f)は、板状の前記加工対象物(7)の厚さより短く、板状の該加工対象物のいずれの表面にも、つながっていないか、該破損領域の前記長さ(18f)は、該加工対象物の前記厚さと一致し、板状の該加工対象物の両方の表面(7a、7b)に、つながっているか、または、該破損領域の該長さ(18f)は、板状の該加工対象物(7)の該厚さより短く、前記表面(7a、7b)の1つにのみに、つながっているものである、実施形態1から5のいずれか1つに記載の方法。
加工対象物(7)を構成する透明材料を加工する装置において、
レーザビームを生成するレーザ光源(1)と、
前記レーザビームから、ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームを形成し、前記ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームを前記加工対象物(7)内で局在させて、該加工対象物(7)内にビーム伝播方向に沿った破損領域を形成するための光学系と、
制御部によって制御されて、前記加工対象物の切断および/または破断平面を形成するために必要な数の更なる隣接した破損領域を所定の軌跡に生成するように、透明な前記加工対象物(7)と前記ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームの相対的変位を行うための位置決め機構と、
を含み、
前記ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームの対称性を乱して、前記加工対象物(7)内に局在した非対称ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビーム(6b)を形成するように、該ビームの光路に配置された光学素子(3、3’、3”)は、前記レーザビーム伝播方向に垂直な前記平面内に細長い形状を有する破損領域(18b)を生成し、
前記制御部(10)によって制御された前記位置決め機構は、透明な前記加工対象物(7)と前記ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビーム(6b)の制御した相対的変位を行って、前記細長い形状の破損領域(18b)を、該加工対象物内の前記切断および/または破断平面の所定の軌跡に沿って、長手方向に順次生成するように、配置されたものである装置。
前記レーザ光源は、超短パルスガウス強度プロファイルレーザビームを生成して、それを、前記光学系に向けるように配置され、向けられた前記レーザビーム(2)のレーザパルス持続時間およびレーザパルスエネルギーは、前記加工対象物(7)の材料破損閾値を超えて、前記レーザビーム伝播方向に延伸する前記破損領域をその中に形成するように、選択されるものである、実施形態7に記載の装置。
前記光学素子(3)は、前記レーザビームの一部に、該レーザビームの他の部分と比べて更なる光路を導入することによって、該レーザビームの非対称性を生じさせて、前記非対称ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビーム(6b)を形成するように配置された透明材料の板である、実施形態7または8に記載の装置。
前記光学素子(3)は、前記レーザビームを部分的に覆って、該ビームを非対称な部分に分けるために、該レーザビームの光路に配置された透明板(14a、14b、14c)である、実施形態7から9のいずれか1つに記載の装置。
前記光学素子(3、3’、3”)は、前記ガウスまたはガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームの光路内で、該レーザビームの一部を覆う透明板(14a)であり、該レーザビームのうち、覆われた部分と覆われていない部分が対称で、該ビームのうち、前記覆われていない部分は、該透明板(3、3’、3”)を通り越して、直に進み、一方、該ビームのうち、前記覆われた部分は、該透明板(3、3’、3”)を通り抜けるものである、実施形態7または8に記載の装置。
前記光学素子(3、3’、3”)は、異なる厚さの第1のゾーンおよび第2のゾーンを有し、前記ガウスまたはガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームの光路内に、該レーザビームが2つの部分に分けられるように配置された透明板(14b)であり、該ビームの第1の部分は、前記板(14b)の前記第1のゾーンを通り、該ビームの第2の部分は、該板(14b)の前記第2のゾーンを通るものである、実施形態7または8に記載の装置。
前記光学素子(3、3’、3”)は、異なる屈折率の第1のゾーンおよび第2のゾーンを有し、前記ガウスまたはガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームの光路内に、該レーザビームが2つの部分に分けられるように配置された透明板(14c)であり、該ビームの第1の部分は、前記板(14c)の前記第1のゾーンを通り、該ビームの第2の部分は、該板(14c)の前記第2のゾーンを通るものである、実施形態7または8に記載の装置。
前記2つの部分が、等しく対称な部分である、実施形態9、11、12および13のいずれか1つに記載の装置。
前記制御部(10)によって制御された前記位置決め機構は、前記光学素子(3、3’、3”)が取り付けられた回転ステージ(15、15’、15”)、および、前記加工対象物(7)が取り付けられる直線動作ステージ(8)を含み、前記ステージ(15、15’、15”)(8)は、前記切断および/または破断平面の所定の軌跡に基づくコマンドをコンピュータ(9)から受信する該制御部(10)よって、該切断および/または破断平面の軌跡の方向を、前記光学素子(3、3’、3”)を回転する該ステージ(15、15’、15”)によって制御し、ある変位距離(18e)での前記加工対象物(7)における前記破損領域(18b)の位置決めを、該加工対象物(7)を直線的に移動する該ステージ(8)によって制御するように、制御されるものである、実施形態7から14のいずれか1つに記載の装置。
前記制御部(10)によって制御された前記位置決め機構は、
前記ガウスまたはガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームの光路内で、前記レーザビーム伝播方向に沿って見た前記固定光学素子(3)の後側に配置されて、前記回転ステージ(15、15’)に取り付けられたドーブプリズム(16、16’)と、
前記加工対象物(7)が取り付けられる直線動作ステージ(8)と、
を含み、
前記ステージ(15、15”)(8)は、前記切断および/または破断平面の所定の軌跡に基づくコマンドをコンピュータ(9)から受信する前記制御部(10)よって、該切断および/または破断平面の軌跡の方向を、前記ドーブプリズム(16、16’)を回転する該ステージ(15、15”)によって制御し、ある変位距離(18e)での前記加工対象物(7)における前記破損領域(18b)の位置決めを、該加工対象物(7)を直線的に移動する該ステージ(8)によって制御するように、制御されるものである、実施形態7から15のいずれか1つに記載の装置。
前記レーザビーム伝播方向に沿って見た前記光学素子(3)の前側または後側で、かつ、前記ドーブプリズム(16、16’)の前側で、前記レーザビーム光路に配置された、前記レーザ光源(1)のレーザ照射光の偏光状態を直線状から円形に変えるための1/4波長位相板(16b、16b’)を、
更に含む、実施形態16に記載の装置。
前記レーザビーム伝播方向に沿って見た前記光学素子(3)の後側で、かつ、前記ドーブプリズム(16)の前側で、前記レーザビーム光路に配置されて、該ドーブプリズム(16)と共に回転するために前記回転ステージ(15)に取り付けられたものであって、前記レーザ光源(1)のレーザ照射光を同じ偏光状態に維持するための1/2波長位相板(16b”)を、
更に含む、実施形態16に記載の装置。
透明材料の加工方法において、
超短パルスガウス強度プロファイルレーザビーム(2)を、レーザ光源(1)から光学系に向けて、ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームを生成する工程と、
生成された前記ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームを、局在した該ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームを透過する材料で作られた加工対象物(7)内で局在させて、向けられた前記レーザビーム(2)のレーザパルス持続時間およびレーザパルスエネルギーは、前記加工対象物(7)の材料破損閾値を超えて、該加工対象物内に該レーザビームの伝播方向に延伸する破損領域を形成するように、選択される工程と、
前記加工対象物(7)と前記レーザビームの制御した相対的変位を行って、該加工対象物(7)の切断および/または破断平面を形成するために必要な数の更なる隣接した破損領域を、所定の軌跡に生成する工程と
を含み、
光学素子(3、3’、3”)を、前記ガウスまたはガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームの光路内に配置させることによって、前記超短パルスガウス強度プロファイルレーザビーム(2)を、非対称ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビーム(6b)に変形させるものであり、前記非対称ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームの非対称性は、細長い形状の該ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームを該レーザビームの伝播方向に垂直な平面内に形成するために、前記光学素子(3、3’、3”)の材料、および/または、該光学素子(3、3’、3”)のパラメータ、および/または、該レーザビームの光路における該光学素子(3、3’、3”)の位置を適切に選択することによって、設定され、それに対応して、細長い形状の破損領域(18b)を、前記加工対象物(7)内に生成し、該加工対象物(7)と該レーザビームの制御した相対的変位を行う工程は、生成した前記細長い形状の破損領域(18b)が、該加工対象物(7)内で、前記切断および/または破断平面の所定の軌跡に沿って、長手方向に順次配置されるように行われるものである方法。
前記レーザビーム伝播方向に垂直な平面内に生成した前記破損領域(18b)の前記細長い形状は、楕円形の形状と類似しているものである、実施形態19に記載の方法。
前記細長い形状の破損領域(18b)は、前記加工対象物(7)内で、前記切断および/または破断平面の軌跡に沿って、互いに、ある距離で配置され、隣接した前記破損領域の中心間の距離dxは、1つの破損領域の長さ(18e)の約0.5から約15倍の範囲であり、該破損領域(18b)の長軸に沿った前記長さ(18e)は、約1μmから約20μmであり、該破損領域の前記長軸に沿った該長さは、短軸に沿った長さの1.3から5倍、好ましくは、2倍である、実施形態19または20に記載の方法。
前記加工対象物(7)の前記透明材料は、ガラス、化学強化ガラス、サファイア、および、他の結晶性材料からなる群から選択されるものである、実施形態19から21のいずれか1つに記載の方法。
透明な前記加工対象物内に生成した前記破損領域(18b)の前記レーザビーム伝播方向に沿った長さ(18f)は、板状の前記加工対象物(7)の厚さより短く、板状の該加工対象物のいずれの表面にも、つながっていないか、該破損領域の前記長さ(18f)は、該加工対象物の前記厚さと一致し、板状の該加工対象物の両方の表面(7a、7b)に、つながっているか、または、該破損領域の該長さ(18f)は、板状の該加工対象物(7)の該厚さより短く、前記表面(7a、7b)の1つにのみに、つながっているものである、実施形態19から22のいずれか1つに記載の方法。
透明材料を加工する装置において、
超短パルスガウス強度プロファイルレーザビーム(2)を生成するレーザ光源(1)と、
加工対象物(7)の材料の光学破損閾値を超えて、前記加工対象物内に、ビーム伝播方向に沿った破損領域を形成するように選択されたレーザパルス持続時間およびエネルギーを有するガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームを形成して、前記ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームを透過する材料で作られた加工対象物(7)内で、該ビームを局在させる光学系と、
制御部によって制御されて、透明な前記加工対象物(7)と前記ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームを、該加工対象物の切断および/または破断平面を形成するために必要な数の更なる隣接した破損領域を所定の軌跡に生成するように、相対的に変位させるための位置決め機構と、
を含み、
前記ガウスまたはガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームの光路に、前記ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームの対称性を乱すように配置された光学素子(3、3’、3”)を含み、前記光学系は、非対称ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビーム(6b)を形成して、前記ビームを前記加工対象物(7)内で局在させて、前記レーザビーム伝播方向に垂直な平面内に細長い形状を有する破損領域(18b)を生成し、
前記制御部(10)によって制御された前記位置決め機構は、透明な前記加工対象物(7)と前記ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビーム(6b)の制御した相対的変位を行って、前記細長い形状の破損領域(18b)を、該加工対象物内の前記切断および/または破断平面の所定の軌跡に沿って、長手方向に順次生成するように、設計されたものである装置。
前記光学素子(3、3’、3”)は、前記ガウスまたはガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームの光路内に、該レーザビームの半分を覆うように配置された透明板(14a)であり、該レーザビームのうち、覆われた部分と覆われていない部分は対称で、該ビームのうち、前記覆われていない部分は、直に進み、一方、該ビームのうち、前記覆われた部分は、該透明板(3、3’、3”)を通り抜けるものである、実施形態24に記載の装置。
前記光学素子(3、3’、3”)は、異なる厚さの第1のゾーンおよび第2のゾーンを有し、前記ガウスまたはガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームの光路内に、該レーザビームが2つの等しく対称な部分に分けられるように配置された透明板(14b)であり、該ビームの第1の部分は、前記板(14b)の前記第1のゾーンを通り、該ビームの第2の部分は、該板(14b)の前記第2のゾーンを通るものである、実施形態24に記載の装置。
前記光学素子(3、3’、3”)は、異なる屈折率の第1のゾーンおよび第2のゾーンを有し、前記ガウスまたはガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームの光路内に、該レーザビームが2つの等しく対称な部分に分けられるように配置された透明板(14c)であり、該ビームの第1の部分は、前記板(14c)の前記第1のゾーンを通り、該ビームの第2の部分は、該板(14c)の前記第2のゾーンを通るものである、実施形態25に記載の装置。
前記制御部(10)によって制御された前記位置決め機構は、前記光学素子(3、3’、3”)が取り付けられた回転ステージ(15、15’、15”)、および、前記加工対象物(7)が取り付けられる直線動作ステージ(8)を含み、
前記ステージ(15、15’、15”)(8)は、前記切断および/または破断平面の所定の軌跡に基づくコマンドをコンピュータ(9)から受信する前記制御部(10)よって、該切断および/または破断平面の軌跡の方向を、前記光学素子(3、3’、3”)を回転する該ステージ(15、15’、15”)によって制御し、ある変位距離(18e)での前記加工対象物(7)における前記破損領域(18b)の位置決めを、該加工対象物(7)を直線的に移動する該ステージ(8)によって制御するように、制御されるものである、実施形態24から27のいずれか1つに記載の装置。
前記制御部(10)によって制御された前記位置決め機構は、
前記ガウスまたはガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームの光路内で、前記レーザビーム伝播方向に沿って見た前記固定光学素子(3)の後側に配置されて、前記回転ステージ(15、15’)に取り付けられたドーブプリズム(16、16’)と、
前記加工対象物(7)が取り付けられる直線動作ステージ(8)と、
を含み、
前記ステージ(15、15”)(8)は、前記切断および/または破断平面の所定の軌跡に基づくコマンドをコンピュータ(9)から受信する前記制御部(10)よって、該切断および/または破断平面の軌跡の方向を、前記ドーブプリズム(16、16’)を回転する該ステージ(15、15”)によって制御し、ある変位距離(18e)での前記加工対象物(7)における前記破損領域(18b)の位置決めを、該加工対象物(7)を直線的に移動する該ステージ(8)によって制御するように、制御されるものである、実施形態24から27のいずれか1つに記載の装置。
前記レーザビーム伝播方向に沿って見た前記光学素子(3)の前側または後側で、かつ、前記ドーブプリズム(16、16’)の前側で、前記レーザビーム光路に配置された、前記レーザ光源(1)のレーザ照射光の偏光状態を直線状から円形に変えるための1/4波長位相板(16b、16b’)を有する、実施形態29に記載の装置。
前記レーザビーム伝播方向に沿って見た前記光学素子(3)の後側で、かつ、前記ドーブプリズム(16)の前側で、前記レーザビーム光路に配置されて、該ドーブプリズム(16)と共に回転するための前記回転ステージ(15)に取り付けられたものであって、前記レーザ光源(1)のレーザ照射光を同じ偏光状態に維持するための1/2波長位相板(16b”)を有する、実施形態29に記載の装置。
2 超短パルスガウス強度プロファイルレーザビーム
3、3’、3” 光学素子
4a、4b 回転装置
5 光学系
6b 非対称ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビーム
7 加工対象物
8 ステージ
9 コンピュータ
10 制御部
11 光学素子
14a、14b、14c 透明板
15、15’、15” 回転ステージ
16 ドーブプリズム
16b、16b’ 1/4波長位相板
16b” 1/2波長位相板
18b 破損領域
Claims (12)
- 透明材料の加工方法において、
ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームを生成する工程と、
前記ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームを、該ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームを透過する材料で作られた加工対象物内で局在させて、該加工対象物内に、該レーザビームの伝播方向に、ある距離で延伸する破損領域を形成する工程と、
前記加工対象物と前記レーザビームの制御した相対的変位を行って、該加工対象物の切断および/または破断平面を形成するために更なる隣接した破損領域を、所定の軌跡に生成する工程と
を含み、
前記ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームを生成する工程は、第1及び第2の光学素子を、該ビームの光路に配置することによって、非対称ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームを生成する工程を含み、
前記非対称ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームの非対称性は、長軸および短軸を有する細長い形状の該ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームを該レーザビームの伝播方向に垂直な平面内に形成するために、前記光学素子の材料、および/または、該光学素子のパラメータ、および/または、該レーザビームの光路における該光学素子の位置を選択することによって、設定され、該ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームは、それに対応して、細長い形状の破損領域を前記加工対象物内に生成し、
前記加工対象物と前記非対称ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームの制御した相対的変位を行う工程は、複数の生成した前記細長い形状の破損領域が、該加工対象物内で、前記切断および/または破断平面の所定の軌跡に沿って、長手方向に順次配置されるように行われるものであり、
前記第1の光学素子は、対称ガウス強度プロファイルレーザビームを非対称ガウス強度プロファイルレーザビームに変換し、
前記第2の光学素子は、前記非対称ガウス強度プロファイルレーザビームを非対称ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームに変換する、方法。 - 前記ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームを、ガウス強度プロファイルレーザビームから生成するものである、請求項1に記載の方法。
- 前記細長い形状の破損領域は、楕円形を有するものである、請求項1または2に記載の方法。
- 前記複数の細長い形状の破損領域は、前記切断および/または破断平面の軌跡に沿って、互いに距離dxで配置され、
隣接した前記細長い形状の破損領域の中心間の前記距離dxは、前記長軸に沿った1つの破損領域の長さの0.5から15倍の範囲であり、
前記細長い形状の破損領域の長軸に沿った前記長さは、1μmから20μmであり、該細長い形状の破損領域の前記長軸に沿った該長さは、該細長い形状の破損領域の短軸に沿った長さの1.3から5倍である、請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。 - 加工対象物の加工装置において、
レーザビームを生成するレーザ光源と、
前記レーザビームから、ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームを形成し、前記ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームを、該ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームを透過する加工対象物内で局在させて、前記加工対象物内にビーム伝播方向に沿った破損領域を形成するための光学系と、
制御部によって制御されて、前記加工対象物の切断および/または破断平面を形成するために、複数の破損領域を所定の軌跡に生成するように、該加工対象物と前記ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームの相対的変位を行うための位置決め機構と、
を含み、
固定光学素子が、前記ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームの対称性を乱して、前記加工対象物内に局在した非対称ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームを形成するように、該ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームの光路に配置され、前記非対称ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームは、前記レーザビーム伝播方向に垂直な前記平面内に細長い形状を有する破損領域を生成し、
前記位置決め機構は、前記加工対象物と前記ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームの制御した相対的変位を行って、前記複数の細長い形状の破損領域を、該加工対象物内の前記切断および/または破断平面の所定の軌跡に沿って、長手方向に順次生成するように構成されたものであり、
前記制御部(10)によって制御された前記位置決め機構は、
前記ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームの光路内で、前記レーザビーム伝播方向に沿って見た前記固定光学素子(3)の後側に配置されて、回転ステージ(15、15’)に取り付けられたドーブプリズム(16、16’)と、
前記加工対象物(7)が取り付けられる直線動作ステージ(8)と、
を含み、
前記ステージ(15、15”、8)は、前記切断および/または破断平面の軌跡の方向を、前記ドーブプリズム(16、16’)を回転する該ステージ(15、15”)によって制御し、ある変位距離(18e)での前記加工対象物(7)における前記破損領域(18b)の位置決めを、該加工対象物(7)を直線的に移動する該ステージ(8)によって制御するように、前記切断および/または破断平面の所定の軌跡に基づくコマンドをコンピュータ(9)から受信する前記制御部(10)によって制御されるものであり、
前記固定光学素子は、第1の光学素子及び第2の光学素子からなり、
前記第1の光学素子は、対称ガウス強度プロファイルレーザビームを非対称ガウス強度プロファイルレーザビームに変換し、
前記第2の光学素子は、前記非対称ガウス強度プロファイルレーザビームを非対称ガウス‐ベッセル強度プロファイルレーザビームに変換する装置。 - 前記レーザビーム伝播方向に沿って見た前記固定光学素子(3)の前側または後側で、かつ、前記ドーブプリズム(16、16’)の前側で、前記レーザビーム光路に配置された、前記レーザ光源(1)のレーザ照射光の偏光状態を直線状から円形に変えるための1/4波長位相板(16b、16b’)を、更に含む、請求項5に記載の装置。
- 前記レーザビーム伝播方向に沿って見た前記固定光学素子(3)の後側で、かつ、前記ドーブプリズム(16)の前側で、前記レーザビーム光路に配置されて、該ドーブプリズム(16)と共に回転するために前記回転ステージ(15)に取り付けられたものであって、前記レーザ光源(1)のレーザ照射光を同じ偏光状態に維持するための1/2波長位相板(16b”)を、更に含む、請求項5に記載の装置。
- 前記第1の光学素子は、前記対称ガウス強度プロファイルレーザビームの一部に、該対称ガウス強度プロファイルレーザビームの他の部分と比べて更なる光路を導入することによって、該対称ガウス強度プロファイルレーザビームの非対称性を生じさせて、前記非対称ガウス強度プロファイルレーザビームを形成するように配置された透明板である、請求項5に記載の装置。
- 前記第1の光学素子は、前記対称ガウス強度プロファイルレーザビームを部分的に覆って、該対称ガウス強度プロファイルレーザビームを、前記非対称ガウス強度プロファイルレーザビームを形成する非対称な部分に分けるために、該対称ガウス強度プロファイルレーザビームの光路に配置された透明板である、請求項5又は8に記載の装置。
- 前記第1の光学素子は、前記対称ガウス強度プロファイルレーザビームの光路内で、該対称ガウス強度プロファイルレーザビームの一部を覆う透明板であり、該対称ガウス強度プロファイルレーザビームのうち、覆われた部分と覆われていない部分が対称で、該対称ガウス強度プロファイルレーザビームのうち、前記覆われていない部分は、該透明板を通り越して、直に進み、一方、該対称ガウス強度プロファイルレーザビームのうち、前記覆われた部分は、該透明板を通り抜けるものである、請求項5又は8に記載の装置。
- 前記第1の光学素子は、異なる厚さの第1のゾーンおよび第2のゾーンを有し、前記対称ガウス強度プロファイルレーザビームの光路内に、該対称ガウス強度プロファイルレーザビームが第1の部分と第2の部分に分けられるように配置された透明板であり、前記第1の部分は、前記板の前記第1のゾーンを通り、前記第2の部分は、該板の前記第2のゾーンを通るものである、請求項5又は8に記載の装置。
- 前記第1の光学素子は、異なる屈折率の第1のゾーンおよび第2のゾーンを有し、前記対称ガウス強度プロファイルレーザビームの光路内に、該対称ガウス強度プロファイルレーザビームが第1の部分と第2の部分に分けられるように配置された透明板であり、前記第1の部分は、前記板の前記第1のゾーンを通り、前記第2の部分は、該板の前記第2のゾーンを通るものである、請求項5又は8に記載の装置。
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