(57)【要約】【課題】本発明は被加工物に合わせた調整が容易で迅速な加工を行えるレーザ加工方法およびレーザ加工装置を提供することを目的とする。【解決手段】レーザ光源からレーザ光を出力するステップと、前記出力したレーザ光を複数に分割するステップと、前記分割したレーザ光が被加工物上に照射されたときの各レーザ光の間隔を決めるステップと、間隔を決めたレーザ光を被加工物の所定位置に照射するステップを有するものである。より、具体的は、分割したレーザ光が被加工物上に照射されたときの各レーザ光の間隔を決めるステップとして、ミラー角度を変えたり、プリズムを移動させたり、回折光学素子を回転させたり、音響光学素子の駆動周波数を変えたり、ビームスプリッタを移動したりするものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の表面に設けた層に少なくとも１層を基材と比較して脆性材料を用いた構成を有する複合材料をある領域の両端にレーザスクライブ加工を施すプロセスにおいて、レーザ光源からレーザ光を出力するステップと、前記出力したレーザ光を複数に分割するステップと、前記分割したレーザ光を被加工物の所定位置に照射するステップを有するレーザ加工方法。
【請求項２】
基材の表面に設けた層に少なくとも１層を基材と比較して脆性材料を用いた構成を有する複合材料をある領域の両端にレーザスクライブ加工を施すプロセスにおいて、レーザ光源からレーザ光を出力するステップと、前記出力したレーザ光を複数に分割するステップと、前記分割したレーザ光が被加工物上に照射されたときの各レーザ光の間隔を決めるステップと、間隔を決めたレーザ光を被加工物の所定位置に照射するステップを有するレーザ加工方法。
【請求項３】
分割した各レーザ光の幅よりも広い被加工物の加工部位に対して相対移動させてレーザ加工する際に、初めの相対移動時に各レーザ光の間隔を被加工物の加工部位の最大間隔とし、以降、前記間隔を狭める請求項２記載のレーザ加工方法。
【請求項４】
分割されたレーザ光の内先行する２本のレーザ光が最外幅の位置を加工し、続けてその内側を他の分割されたレーザ光が加工する請求項２または３に記載のレーザ加工方法。
【請求項５】
先行するレーザ光２本と、続けてその内側を加工するレーザ光の距離が被加工物の動作に影響がでない熱影響でおさまるように十分な距離を有する請求項４に記載のレーザ加工方法。
【請求項６】
先行するレーザ光２本と、続けてその内側を加工するレーザ光を有し、かつ続けて加工するレーザ光の形状が前述した先行したレーザ光の形状と異なる請求項１から５の何れかに記載レーザ加工方法。
【請求項７】
複数の加工部位を有する被加工物を加工する際に、隣り合う加工部位の間隔に合わせて各レーザ光の間隔を制御する請求項２から６の何れかに記載のレーザ加工方法。
【請求項８】
複数の加工部位を有する被加工物を加工する際に、少なくとも１つ以上離れた加工部位の間隔に合わせて各レーザ光の間隔を制御する請求項２から６の何れかに記載のレーザ加工方法。
【請求項９】
１つの加工部位の幅に合わせて各レーザ光の間隔を制御する請求項２から６の何れかに記載のレーザ加工方法。
【請求項１０】
各レーザ光の軌跡がほぼ等しくなるように相対移動方向に各レーザ光の間隔を制御する請求項２から６の何れかに記載のレーザ加工方法。
【請求項１１】
複数の加工部位を加工する際に、加工部位が奇数の場合、隣り合う加工部位の間隔、または少なくとも１つ以上離れた加工部位の間隔に合わせて各レーザ光の間隔を制御し、少なくとも１回は各レーザ光の軌跡がほぼ等しくなるように相対移動方向に各レーザ光の間隔を設ける請求項２から６の何れかに記載のレーザ加工方法。
【請求項１２】
各レーザ光の軌跡がほぼ等しくなるように相対移動方向に各レーザ光の間隔を設け際に、各レーザ光のエネルギーを通常のほぼ半分のエネルギーにする請求項１０または１１記載のレーザ加工方法。
【請求項１３】
制御手段は、複数の加工部位を加工する際に、加工部位が奇数の場合、隣り合う加工部位の間隔、または少なくとも１つ以上離れた加工部位の間隔に合わせて各レーザ光の間隔を制御し、少なくとも１回は分割手段をレーザ光の光路から外して分岐させないレーザ光を照射する請求項２から６の何れかに記載のレーザ加工方法。
【請求項１４】
レーザ光を分割する際に、ハーフミラーで分割した一方のレーザ光とハーフミラーで分割した他方のレーザ光を互いに略同軸上で同一方向に照射するように配置した複数のミラーで反射し、前記複数のミラーによって反射するレーザ光の光路上に配置した反射角度可変ミラーの角度を変えて各レーザ光の間隔を制御する請求項２から１３の何れかに記載のレーザ加工方法。
【請求項１５】
レーザ光の光路上に配置した第１のハーフミラーでレーザ光を分割し、前記第１のハーフミラーで分割した一方のレーザ光を他方のレーザ光と略同方向に第１のミラーで反射し、前記第１のミラーで反射された一方のレーザ光を、他方のレーザ光を通過させる第２のハーフミラーへ第２のミラーで反射し、第２のミラーの各角度を制御して各レーザ光の間隔を制御する請求項１４記載のレーザ加工方法。
【請求項１６】
第２のミラーの角度に対応する被加工物上の各レーザ光の間隔を予めデータとして求め、前記求めたデータに基づき制御する請求項１５記載のレーザ加工方法。
【請求項１７】
レーザ光の光路上に配置した第１のハーフミラーでレーザ光を分割し、前記第１のハーフミラーで分割した一方のレーザ光を他方のレーザ光と略同方向に第１のミラーで反射し、前記第１のミラーで反射された一方のレーザ光を、他方のレーザ光を通過させる第２のハーフミラーへ第２のミラーで反射し、第１のミラーと第２のミラーの各角度を制御して各レーザ光の間隔を制御する請求項１４記載のレーザ加工方法。
【請求項１８】
第１のミラーの角度と第２のミラーの角度に対応する被加工物上の各レーザ光の間隔を予めデータとして求め、前記求めたデータに基づき制御する請求項１７記載のレーザ加工方法。
【請求項１９】
被加工物と分割手段を相対回転移動させる請求項１４から１８の何れかに記載のレーザ加工方法。
【請求項２０】
レーザ光を分割する際に、ハーフミラーで分割した一方のレーザ光とハーフミラーで分割した他方のレーザ光を互いに略同軸上で対向する方向から照射するように配置した複数のミラーで反射し、前記一方のレーザ光と他方のレーザ光の略交差する位置に配置したプリズムまたは断面プリズム形状のミラーをレーザ光の方向に対して略垂直方向に移動して各レーザ光の間隔を制御する請求項２から１３の何れかに記載のレーザ加工方法。
【請求項２１】
プリズムまたは断面プリズム形状のミラーをレーザ光の方向に対して略垂直方向に移動させる量に対応する被加工物上の各レーザ光の間隔を予めデータとして求め、前記求めたデータに基づき、プリズムまたは断面プリズム形状のミラーをレーザ光の方向に対して略垂直方向に移動させる量を制御する請求項２０記載のレーザ加工方法。
【請求項２２】
被加工物と分割手段を相対回転移動させる請求項２１または２２記載のレーザ加工方法。
【請求項２３】
レーザ光を分割する際に、レーザ光の光路上に配置した回折光学素子を用い、前記回折光学素子をレーザ光の入射に対して回転させ、各レーザ光の間隔を制御する請求項２から１３の何れかに記載のレーザ加工方法。
【請求項２４】
前記回折光学素子と被加工物の間に分割された各レーザ光を入射するレンズを設け、前記レンズの焦点距離と略同じ間隔で回折光学素子とレンズと被加工物を配置して加工する請求項２３記載のレーザ加工方法。
【請求項２５】
前記回折光学素子と被加工物の間に分割された各レーザ光を入射する複数のレンズからなるコリメータと、前記コリメータから出射された各レーザ光を入射するレンズを配置し、前記コリメータの複数のレンズ間にアパーチャーを設け加工する請求項２３記載のレーザ加工方法。
【請求項２６】
前記アパーチャーの径をｄ、レーザの回折によるビーム分離幅をＬとしたとき、ｄは２Ｌ以上、かつ３Ｌ以下の条件を満たす配置にて加工する請求項２５記載のレーザ加工方法。
【請求項２７】
前記コリメータの各レンズの焦点距離をｆ０とし、コリメータよりも被加工物側に配置したレンズの焦点距離をｆとしたとき、ｆ０は０．５ｆより大きい条件を満たす配置にて加工する請求項２５または２６記載のレーザ加工方法。
【請求項２８】
前記コリメータの各レンズの焦点距離をｆ０とし、コリメータよりも被加工物側に配置したレンズの焦点距離をｆとしたとき、ｆ０は３ｆより十分大きい条件を満たす配置にて加工する請求項２７記載のレーザ加工方法。
【請求項２９】
回折光学素子の回転角度に対応する被加工物上の各レーザ光の間隔を予めデータとして求め、前記求めたデータに基づき、回折光学素子の回転角度を制御する請求項２３から２８の何れかに記載のレーザ加工方法。
【請求項３０】
被加工物を回転させる請求項２３から２９の何れかに記載のレーザ加工方法。
【請求項３１】
レーザ光を分割する際に、レーザ光の光路上に配置した音響光学素子を用い、前記音響光学素子に印加する駆動信号の周波数を可変して各レーザ光の間隔を制御する請求項２から１３の何れかに記載のレーザ加工方法。
【請求項３２】
前記音響光学素子に印加する駆動信号の周波数に対応する被加工物上の各レーザ光の間隔を予めデータとして求め、前記求めたデータに基づき周波数を制御する請求項３１記載のレーザ加工方法。
【請求項３３】
被加工物と分割手段を相対回転移動させる請求項３１または３２記載のレーザ加工方法。
【請求項３４】
レーザ光を分割する際に、レーザ光の光路上に配置したビームスプリッタを用い、前記ビームスプリッタをレーザ光の入射に対して回転させて各レーザ光の間隔を制御する請求項２から１３の何れかに記載のレーザ加工方法。
【請求項３５】
前記ビームスプリッタの回転方向として、レーザ光の進行方向に対する回転と、レーザ光の進行方向に対して垂直方向の回転の少なくとも一方の回転を行う請求項３４記載のレーザ加工方法。
【請求項３６】
ビームスプリッタの回転角度に対応する被加工物上の各レーザ光の位置を予めデータとして求め、前記求めたデータに基づき、ビームスプリッタの回転角度を制御する請求項３４または３５記載のレーザ加工方法。
【請求項３７】
被加工物と分割手段を相対回転移動させる請求項３４から３６の何れかに記載のレーザ加工方法。
【請求項３８】
レーザ光を分割する際に、レーザ光の光路上に配置したビームスプリッタを用い、前記ビームスプリッタをレーザ光の入射に対して略垂直方向に移動させて各レーザ光の間隔を制御する請求項２から１３の何れかに記載のレーザ加工方法。
【請求項３９】
ビームスプリッタの略垂直方向移動量に対応する被加工物上の各レーザ光の位置を予めデータとして求め、前記求めたデータに基づき、ビームスプリッタの略垂直方向移動を制御する請求項３８記載のレーザ加工方法。
【請求項４０】
被加工物と分割手段を相対回転移動させる請求項３８または３９記載のレーザ加工方法。
【請求項４１】
位置決め手段は、レーザ光を照射させる被加工物とレーザ光を一方向にのみ相対移動する請求項２から４０の何れかに記載のレーザ加工方法。
【請求項４２】
制御装置は、１つの加工部位に対して複数のレーザ光軌跡を生じるように制御する請求項２から４０の何れかに記載のレーザ加工方法。
【請求項４３】
基材の表面に設けた層に少なくとも１層を基材と比較して脆性材料を用いた構成を有する複合材料をある領域の両端にレーザスクライブ加工を施すプロセスに用いる装置であって、レーザ光源からレーザ光を出力する手段と、前記出力したレーザ光を複数に分割する手段と、前記分割したレーザ光を被加工物の所定位置に照射する手段を有するレーザ加工装置。
【請求項４４】
基材の表面に設けた層に少なくとも１層を基材と比較して脆性材料を用いた構成を有する複合材料をある領域の両端にレーザスクライブ加工を施すプロセスに用いる装置であって、レーザ光源からレーザ光を出力する手段と、前記出力したレーザ光を複数に分割する手段と、前記分割したレーザ光が被加工物上に照射されたときの各レーザ光の間隔を決める手段と、間隔を決めたレーザ光を被加工物の所定位置に照射する手段を有するレーザ加工装置。
【請求項４５】
分割した各レーザ光の幅よりも広い被加工物の加工部位に対して相対移動させてレーザ加工する際に、初めの相対移動時に各レーザ光の間隔を被加工物の加工部位の最大間隔とし、以降、前記間隔を狭める制御手段を有する請求項４４記載のレーザ加工装置。
【請求項４６】
分割されたレーザ光の内先行する２本のレーザ光が最外幅の位置を加工し、続けてその内側を他の分割されたレーザ光が加工する制御手段を有する請求項４２または４５記載のレーザ加工装置。
【請求項４７】
先行するレーザ光２本と、続けてその内側を加工するレーザ光の距離が被加工物の動作に影響がでない熱影響でおさまるように十分な距離を有する請求項４６記載のレーザ加工装置。
【請求項４８】
先行するレーザ光２本と、続けてその内側を加工するレーザ光を有し、かつ続けて加工するレーザ光の形状が前述した先行したレーザ光の形状と異なる請求項４４から４６の何れかに記載のレーザ加工装置。
【請求項４９】
複数の加工部位を有する被加工物を加工する際に、隣り合う加工部位の間隔に合わせて各レーザ光の間隔の制御手段を有する請求項４４から４８の何れかに記載のレーザ加工装置。
【請求項５０】
複数の加工部位を有する被加工物を加工する際に、少なくとも１つ以上離れた加工部位の間隔に合わせて各レーザ光の間隔の制御手段を有する請求項４４から４８の何れかに記載のレーザ加工装置。
【請求項５１】
１つの加工部位の幅に合わせて各レーザ光の間隔の制御手段を有する請求項４４から４８の何れかに記載のレーザ加工装置。
【請求項５２】
各レーザ光の軌跡がほぼ等しくなるように相対移動方向に各レーザ光の間隔の制御手段を有する請求項４４から４８の何れかに記載のレーザ加工装置。
【請求項５３】
複数の加工部位を加工する際に、加工部位が奇数の場合、隣り合う加工部位の間隔、または少なくとも１つ以上離れた加工部位の間隔に合わせて各レーザ光の間隔を制御し、少なくとも１回は各レーザ光の軌跡がほぼ等しくなるように相対移動方向に各レーザ光の間隔を設ける制御手段を有する請求項４４から４８の何れかに記載のレーザ加工装置。
【請求項５４】
各レーザ光の軌跡がほぼ等しくなるように相対移動方向に各レーザ光の間隔を設け際に、各レーザ光のエネルギーを通常のほぼ半分のエネルギーにする制御手段を有する請求項５２または５３記載のレーザ加工装置。
【請求項５５】
制御手段は、複数の加工部位を加工する際に、加工部位が奇数の場合、隣り合う加工部位の間隔、または少なくとも１つ以上離れた加工部位の間隔に合わせて各レーザ光の間隔を制御し、少なくとも１回は分割手段をレーザ光の光路から外して分岐させないレーザ光を照射する制御手段であることを特徴とする請求項４４から４８の何れかに記載のレーザ加工装置。
【請求項５６】
レーザ光を分割する際に、ハーフミラーで分割した一方のレーザ光とハーフミラーで分割した他方のレーザ光を互いに略同軸上で同一方向に照射するように配置した複数のミラーで反射し、前記複数のミラーによって反射するレーザ光の光路上に配置した反射角度可変ミラーの角度を変えて各レーザ光の間隔を制御する手段を有する請求項４４から５５の何れかに記載のレーザ加工装置。
【請求項５７】
レーザ光の光路上に配置した第１のハーフミラーでレーザ光を分割し、前記第１のハーフミラーで分割した一方のレーザ光を他方のレーザ光と略同方向に第１のミラーで反射し、前記第１のミラーで反射された一方のレーザ光を、他方のレーザ光を通過させる第２のハーフミラーへ第２のミラーで反射し、第２のミラーの各角度を制御して各レーザ光の間隔を制御する手段を有する請求項５６記載のレーザ加工装置。
【請求項５８】
第２のミラーの角度に対応する被加工物上の各レーザ光の間隔を予めデータとして求め、前記求めたデータに基づき制御する手段を有する請求項５７記載のレーザ加工装置。
【請求項５９】
レーザ光の光路上に配置した第１のハーフミラーでレーザ光を分割し、前記第１のハーフミラーで分割した一方のレーザ光を他方のレーザ光と略同方向に第１のミラーで反射し、前記第１のミラーで反射された一方のレーザ光を、他方のレーザ光を通過させる第２のハーフミラーへ第２のミラーで反射し、第１のミラーと第２のミラーの各角度を制御して各レーザ光の間隔を制御する手段を有する請求項５６記載のレーザ加工装置。
【請求項６０】
第１のミラーの角度と第２のミラーの角度に対応する被加工物上の各レーザ光の間隔を予めデータとして求め、前記求めたデータに基づき制御する手段を有する請求項５９記載のレーザ加工装置。
【請求項６１】
被加工物と分割手段を相対回転移動させる機構を有する請求項５６から６０の何れかに記載のレーザ加工装置。
【請求項６２】
レーザ光を分割する際に、ハーフミラーで分割した一方のレーザ光とハーフミラーで分割した他方のレーザ光を互いに略同軸上で対向する方向から照射するように配置した複数のミラーで反射し、前記一方のレーザ光と他方のレーザ光の略交差する位置に配置したプリズムまたは断面プリズム形状のミラーをレーザ光の方向に対して略垂直方向に移動して各レーザ光の間隔を制御する手段を有する請求項４４から５５の何れかに記載のレーザ加工装置。
【請求項６３】
プリズムまたは断面プリズム形状のミラーをレーザ光の方向に対して略垂直方向に移動させる量に対応する被加工物上の各レーザ光の間隔を予めデータとして求め、前記求めたデータに基づき、プリズムまたは断面プリズム形状のミラーをレーザ光の方向に対して略垂直方向に移動させる量を制御する手段を有する請求項６２記載のレーザ加工装置。
【請求項６４】
被加工物と分割手段を相対回転移動させる機構を有する請求項６２または６３記載のレーザ加工装置。
【請求項６５】
レーザ光を分割する際に、レーザ光の光路上に配置した回折光学素子を用い、前記回折光学素子をレーザ光の入射に対して回転させ、各レーザ光の間隔を制御する手段を有する請求項４４から５５の何れかに記載のレーザ加工装置。
【請求項６６】
前記回折光学素子と被加工物の間に分割された各レーザ光を入射するレンズを設け、前記レンズの焦点距離と略同じ間隔で回折光学素子とレンズと被加工物を配置した請求項６５記載のレーザ加工装置。
【請求項６７】
前記回折光学素子と被加工物の間に分割された各レーザ光を入射する複数のレンズからなるコリメータと、前記コリメータから出射された各レーザ光を入射するレンズを配置し、前記コリメータの複数のレンズ間にアパーチャーを設けた請求項６５記載のレーザ加工装置。
【請求項６８】
前記アパーチャーの径をｄ、レーザの回折によるビーム分離幅をＬとしたとき、ｄは２Ｌ以上、かつ３Ｌ以下の条件を満たす請求項６７記載のレーザ加工装置。
【請求項６９】
前記コリメータの各レンズの焦点距離をｆ０とし、コリメータよりも被加工物側に配置したレンズの焦点距離をｆとしたとき、ｆ０は０．５ｆより大きい条件を満たす請求項６７または６８記載のレーザ加工装置。
【請求項７０】
前記コリメータの各レンズの焦点距離をｆ０とし、コリメータよりも被加工物側に配置したレンズの焦点距離をｆとしたとき、ｆ０は３ｆより十分大きい条件を満たす請求項６９記載のレーザ加工装置。
【請求項７１】
回折光学素子の回転角度に対応する被加工物上の各レーザ光の間隔を予めデータとして求め、前記求めたデータに基づき、回折光学素子の回転角度を制御する機構を有する請求項６５から７０の何れかに記載のレーザ加工装置。
【請求項７２】
被加工物を回転させる機構を有する請求項６５から７１の何れかに記載のレーザ加工装置。
【請求項７３】
レーザ光を分割する際に、レーザ光の光路上に配置した音響光学素子を用い、前記音響光学素子に印加する駆動信号の周波数を可変して各レーザ光の間隔を制御する手段を有する請求項４４から５５の何れかに記載のレーザ加工装置。
【請求項７４】
前記音響光学素子に印加する駆動信号の周波数に対応する被加工物上の各レーザ光の間隔を予めデータとして求め、前記求めたデータに基づき周波数を制御する手段を有する請求項７３記載のレーザ加工装置。
【請求項７５】
被加工物と分割手段を相対回転移動させる機構を有する請求項７３または７４記載のレーザ加工装置。
【請求項７６】
レーザ光を分割する際に、レーザ光の光路上に配置したビームスプリッタを用い、前記ビームスプリッタをレーザ光の入射に対して回転させて各レーザ光の間隔を制御する手段を有する請求４４から５５の何れかに記載のレーザ加工装置。
【請求項７７】
前記ビームスプリッタの回転方向として、レーザ光の進行方向に対する回転と、レーザ光の進行方向に対して垂直方向の回転の少なくとも一方の回転を行う機構を有する請求項７６記載のレーザ加工装置。
【請求項７８】
ビームスプリッタの回転角度に対応する被加工物上の各レーザ光の位置を予めデータとして求め、前記求めたデータに基づき、ビームスプリッタの回転角度を制御する機構を有する請求項７６または７７記載のレーザ加工装置。
【請求項７９】
被加工物と分割手段を相対回転移動させる機構を有する請求項７６から７８の何れかに記載のレーザ加工装置。
【請求項８０】
レーザ光を分割する際に、レーザ光の光路上に配置したビームスプリッタを用い、前記ビームスプリッタをレーザ光の入射に対して略垂直方向に移動させて各レーザ光の間隔を制御する手段を有する請求項４４から５５の何れかに記載のレーザ加工装置。
【請求項８１】
ビームスプリッタの略垂直方向移動量に対応する被加工物上の各レーザ光の位置を予めデータとして求め、前記求めたデータに基づき、ビームスプリッタの略垂直方向移動を制御する手段を有する請求項８０記載のレーザ加工装置。
【請求項８２】
被加工物と分割手段を相対回転移動させる機構を有する請求項８０または８１記載のレーザ加工装置。
【請求項８３】
位置決め手段は、レーザ光を照射させる被加工物とレーザ光を一方向にのみ相対移動する機構を有する請求項４４から８２の何れかに記載のレーザ加工装置。
【請求項８４】
制御装置は、１つの加工部位に対して複数のレーザ光軌跡を生じるように制御する手段を有する請求項４４から８２の何れかに記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザを分割して被加工物を加工するレーザ加工方法およびレーザ加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子デバイスは多機能化が進み、それに伴い多くの材料が複雑な構成で使用されるようになってきている。特に、脆性材料をその構成に含む場合、最終の切断工程で電子デバイスを取り出すことは従来のダイシングでは非常に生産性が低く、かつ歩留まりも悪いことから生産コストがかかることで課題となっていた。
【０００３】
そこで近年、従来のダイシングを補助する形式でレーザスクライブ加工が導入されている。レーザスクライブ加工はダイシングの前工程として、電子デバイス側にマイクロクラックが伝播しないように両サイドに溝堀（グルービング）を目的として実施され、脆性材料にダイシングの応力がかからない非接触工法としてレーザスクライブ加工が注目されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
図１１に、このような従来のレーザ加工装置の模式図を示した。
【０００５】
図において、レーザ発振器１０１から射出したレーザ光は、ビームスプリッタ１０２で２分岐し、一方のレーザ光をミラー１０３に通し、他方のレーザ光をレンズ１０４に導くように配置していて、ミラー１０３に通したレーザ光はミラー１０３で反射され、レンズ１０５に導くようにしている。
【０００６】
このレンズ１０４、１０５で集光したレーザ光は脆性基板１０６のコーティング層をスクライブするように加工テーブル１０７に載置した脆性基板１０６に照射する。
【０００７】
なお、加工テーブル１０７はＸＹ軸（図面左右上下）方向に移動するようにしており、レーザ光と脆性基板１０６を相対移動させて加工位置を移動するようにしている。
【０００８】
脆性基板１０６が半導体ウエハの場合には、スクライブ加工を実施する工法は付加的に工程を増やしているだけであり、レーザスクライブ工程の生産性が低いままでは結果的に生産コストは増大するという根本的な課題を有していた。電子デバイスの生産コスト増加が市場で受け入れがたい状況の中、生産コストを可能な限り圧縮することは大きな命題であり、そのため、回路形成部分の間のストリートと呼ばれる加工部位の両端部分にレーザ光が位置するようにレンズ１０４とレンズ１０５の位置をずらして配置し、２倍のスループットで加工できるようにしていた。
【特許文献１】特表２００４−５２６３３５号公報（段落番号００４２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、従来のレーザ加工装置では、レンズ１０４とレンズ１０５でスクライブによる加工幅、すなわち、ストリートでの加工幅を決定する必要があり、被加工物に合わせた調整に時間がかかるという課題があった。
【００１０】
本発明は被加工物に合わせた調整が容易で迅速な加工を行えるレーザ加工方法およびレーザ加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は、基材の表面に設けた層に少なくとも１層を基材と比較して脆性材料を用いた構成を有する複合材料をある領域の両端にレーザスクライブ加工を施すプロセスにおいて、レーザ光源からレーザ光を出力するステップと、前記出力したレーザ光を複数に分割するステップと、前記分割したレーザ光が被加工物上に照射されたときの各レーザ光の間隔を決めるステップと、間隔を決めたレーザ光を被加工物の所定位置に照射するステップを有するものである。
【００１２】
より、具体的は、分割したレーザ光が被加工物上に照射されたときの各レーザ光の間隔を決めるステップとして、ミラー角度を変えたり、プリズムを移動させたり、回折光学素子を回転させたり、音響光学素子の駆動周波数を変えたり、ビームスプリッタを移動したりするものである。
【００１３】
これにより、容易に各レーザ光の間隔を決めることができ、被加工物に対応した加工を迅速に行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、基材の表面に設けた層に少なくとも１層を基材と比較して脆性材料を用いた構成を有する複合材料を２本以上に分割されたレーザ光で同時に加工する際に、各レーザ光の間隔を容易に変更でき、そのことにより、品種切り替え時間を削減することができ、工場稼動率を改善でき、生産コストを削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図１４を用いて説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるレーザ加工装置の概要を示す図で、図において、レーザ光源からレーザ光を出力する手段のレーザ発振器１から射出したレーザ光はビーム整形用のマスク２を通過し、出力したレーザ光を複数に分割する手段のレーザ光分割ユニット３を通過するときに２つに分岐し、レーザ光を被加工物（脆性基板６）の所定位置に照射する手段としてベンドミラー４で反射して集光レンズ５に導くようにしている。
【００１７】
この集光レンズ５で加工閾値以上のエネルギー密度に集光したレーザ光は基材と脆性材料からなる脆性基板６の脆性材料（コーティング層）をスクライブするように加工テーブル７に載置した脆性基板６に照射する。
【００１８】
なお、加工テーブル７はＸＹ軸（図面左右上下）方向に移動し、かつ回転するようにしており、レーザ光と脆性基板６を相対移動させて加工位置を移動するようにしている。
【００１９】
例えば、半導体ウエハなどの電子デバイス６ａは格子状に配置されていて、一方向のレーザ加工を全て完了してから加工テーブル７を９０度回転させ、残りの方向の加工を行うようにしている。
【００２０】
本実施の形態１で特徴とする点は、各レーザ光の間隔を決める手段として、２つの分岐するレーザ光の間隔をレーザ光位置決め制御装置８で制御することである。なお、このレーザ光位置決め制御装置８はレーザ発振器１、加工テーブル７を制御する制御装置９で制御するようにしている。
【００２１】
例えばレーザ光分割ユニット３として回折光学素子（以下、ＤＯＥと省略する）を用いた場合には、このＤＯＥを回転させる機構をレーザ光位置決め制御装置８として用いる。
【００２２】
詳細は後述するが、ＤＯＥは入射したレーザ光を複数に分岐するが、このＤＯＥを所定の角度で回転することにより分岐したレーザ光の間隔を制御することができる。
【００２３】
レーザ加工方法としては、上述したようにレーザ発振器１からレーザ光を出力するステップと、前記出力したレーザ光をレーザ光分割ユニット３で複数に分割するステップと、前記分割したレーザ光が被加工物（脆性基板６）上に照射されたときの各レーザ光の間隔をレーザ光位置決め制御装置８で決めるステップと、間隔を決めたレーザ光をベンドミラー４、集光レンズ５、加工テーブル７で被加工物（脆性基板６）の所定位置に照射するステップからなる。
【００２４】
この時、初めの相対移動時に各レーザ光の間隔を被加工物の加工部位の最大間隔とし、以降、前記間隔を狭める。より好ましくは分割されたレーザ光の内先行する２本のレーザ光が最外幅の位置を加工し、続けてその内側を他の分割されたレーザ光が加工する。
【００２５】
具体的には、図２に示したように、１回目のスクライブ加工は電子デバイス６ａ側の最外幅Ｗ１での加工を実施し、２回目のスクライブ加工はその内側の幅Ｗ２で加工するステップを取る。なお、図中に１回目のスクライブ溝１１、２回目のスクライブ溝１２、加工を行う脆性基板６のストリート６ｂを示した。
【００２６】
その際、最外幅の加工時はマイクロクラックなどに注意してレーザエネルギー、パルス幅、パルス周波数、空間的なビームのオーバーラップ量、集光径や波長などを選択する必要があるが、内側加工時は外側のスクライブ溝１１がマイクロクラックの伝播を防止してくれるので加工効率のみで条件設定可能となる。
【００２７】
また、最初に最外幅を加工することによりマイクロクラックの伝播を阻止するスクライブ溝１１が形成され、その後の中央部加工に対して加工条件の裕度を広げることが可能であり、生産性重視の加工条件を選定することができるようになる。
【００２８】
以上のように、本実施の形態によれば、加工に伴う時間が削減でき、被加工物の搬入搬出および被加工物の位置決めアライメントを含む全スループットも生産性改善が可能である。
【００２９】
（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２におけるレーザ加工装置の概要を示す図で、図１、図２に示す実施の形態１と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００３０】
本実施の形態２の特徴とする点は、図に示すように、レーザ発振器１から射出したレーザ光をマスク２で整形した後、先ずビームスプリッタ４ａで２つに分岐し、この分岐した一方のレーザ光をレーザ光分割ユニット３ａに導き、他方のレーザ光をベンドミラー４ｂで反射してレーザ光分割ユニット３ｂに導き、それぞれのレーザ光分割ユニット３ａ、３ｂで更に２分岐させて、集光レンズ５ａ，５ｂに導くようにしている。
【００３１】
このうち、集光レンズ５ａは先行してスクライブ加工を行うように配置し、集光レンズ５ｂは追従してスクライブ加工を行うように配置している。
【００３２】
このとき、レーザ光分割ユニット３ａを制御するレーザ光位置決め制御装置８ａで上述した実施の形態１での１回目のスクライブ加工と同じく電子デバイス６ａ側の最外幅Ｗ１での加工を実施できる幅に分岐を制御し、レーザ光分割ユニット３ｂを制御するレーザ光位置決め制御装置８ｂで上述した実施の形態１での２回目のスクライブ加工と同じくその内側の幅Ｗ２で加工できる幅に分岐を制御するようにしている。なお、実施の形態１と同様に制御装置９は、レーザ発振器１、加工テーブル７と、レーザ光位置決め制御装置８ａ，８ｂを制御している。
【００３３】
そして、先行する集光レンズ５ａを用いて加工部位の最外幅位置をマイクロクラックの発生しないレーザエネルギー、パルス幅、パルス周波数、空間的なビームのオーバーラップ量、集光径や波長などが選択されて実施し、追従する集光レンズ５ｂを用いて先行するレーザ加工の内側の部位を残りのパルスエネルギーと前述した先行するレーザ加工に設定されたパルス周波数、パルス幅と波長で実施する。
【００３４】
ただし、先行するレーザ光と、続けてその内側を加工するレーザ光の距離は被加工物（脆性基板６）の電子デバイス６ａの動作に影響（熱的な損傷）がでない熱影響でおさまるように十分な距離を保つよう、波長、パルス幅、パルスエネルギーなどにより、その間隔を設定するようにしている。
【００３５】
なお、空間的なビームのオーバーラップ量や集光径などはビーム整形することで先行するレーザ光と追従するレーザ光を異なるパラメータとすることも可能である。この場合には電子デバイスの熱加工に対する損傷感度と要求される生産性のバランスによりビームパターンを選択する。
【００３６】
以上のように、本実施の形態によれば、先行する集光レンズ５ａ、追従する集光レンズ５ｂを搭載し、レーザ光を４本に分割し最外幅Ｗ１とその内側の幅Ｗ２のレーザ加工を同時に行うことで加工に伴う時間を２分の１に削減でき、被加工物の搬入搬出および被加工物の位置決めアライメントを含む全スループットを見ても２倍以上の生産性改善が可能である。
【００３７】
なお、実施の形態２において、レーザ光の分割数を４本としたが、レーザ加工の必要なパス数に応じて分割数を増加させることも可能である。さらに、前述したように中心は加工効率を重点に加工条件を選定されるため、両端と中心の３本のレーザ光での加工も選択可能である。このように、レーザ光を任意に分割し、両端を加工する先行するレーザと中心を加工する追従するレーザ光でビーム形状を変更することで、レーザスクライブ工程のコストを更に削減でき、生産コスト全体も削減できる。
【００３８】
（実施の形態３）
図４は本発明の実施の形態３におけるレーザ加工方法を説明する図である。
【００３９】
なお、実施の形態１、２と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００４０】
この実施の形態３は、実施の形態２で説明したレーザ加工装置を用い、その加工パターンとして、複数の加工部位を有する被加工物を加工する際に、隣り合う加工部位の間隔や少なくとも１つ以上離れた加工部位の間隔に合わせて各レーザ光の間隔を制御するもので、図４に示す、分割されたレーザ光を複数の電子デバイス加工に適用するものである。
【００４１】
図に示した（ａ）パターン１および（ｂ）パターン２は比較的大きな電子デバイス６ａに適用されることが多い。
【００４２】
電子デバイス６ａは一般に脆性基板６上に繰り返し配置されることが多く、（ａ）パターン１では隣り合う電子デバイス６ａのそれぞれのストリート６ｂに先行するレーザ光と追従するレーザ光を分けて配置したことにより、２列以上同時に加工を進めることが可能である。
【００４３】
さらに、（ｂ）パターン２では被加工物（脆性基板６）の全体を半分にわけ、端からと中央からの２ヶ所に先行するレーザ光と追従するレーザ光を振り分けて、同時に加工を進めることが可能である。
【００４４】
いずれの場合も、製造の交差を含む電子デハイスの位置を正確に読み取り、レーザ光の間隔を正確にポジショニングすることが大切である。
【００４５】
（ｃ）パターン３は比較的小さい電子デバイスに適用されるもので、電子デバイス６ａを挟んで先行するレーザ光は両側の電子デバイス６ａ側を加工し、追従するレーザ光は内側の電子デバイス６ａを挟むように加工する。なお、この場合はレーザ光の精密位置決めが必要である。
【００４６】
（ｄ）パターン４は、各レーザ光の軌跡がほぼ等しくなるように相対移動方向に各レーザ光の間隔を制御するもので、具体尾的には先行するレーザ光と追従するレーザ光の幅を等しくしたもので、要求される加工が深い場合に有効である。
【００４７】
電子デバイスは一般にラインに混載して流れるため、加工深さが浅い場合はパターン１〜３を選択し、加工深さが深い場合はパターン４を選択する。
【００４８】
また、実施の形態２に示すレーザ加工装置で、レーザ加工装置を制御する制御手段９によって、複数の加工部位を加工する際に、加工部位が奇数の場合、隣り合う加工部位の間隔、または少なくとも１つ以上離れた加工部位の間隔に合わせて各レーザ光の間隔を制御し、少なくとも１回は分割手段をレーザ光の光路から外して分岐させないでレーザ光を照射することを行う、すなわち、レーザ光分割ユニット３ｂを光軸から出し入れすることにより、先行するレーザ光の２倍のエネルギーをもつ追従するレーザ光を用いることが可能となり、追従するレーザ光で深い加工を行うことができる。
【００４９】
なお、パターン４は、深い加工を実施する場合に採用されるだけではなく、加工の例数が奇数の場合に加工列を調整する方法としても有効であり、隣り合う加工部位の間隔、または少なくとも１つ以上離れた加工部位の間隔に合わせて各レーザ光の間隔を制御し、少なくとも１回は各レーザ光の軌跡がほぼ等しくなるように相対移動方向に各レーザ光の間隔を設ける。
【００５０】
そのような場合には、各レーザ光の軌跡がほぼ等しくなるように相対移動方向に各レーザ光の間隔を設け際に、各レーザ光のエネルギーを通常のほぼ半分のエネルギーにする、すなわち、加工の深さを他の列の加工と合わせるためにレーザ光をおおよそ半分の加工エネルギーに調整する。
【００５１】
（実施の形態４）
図５は本発明の実施の形態４におけるレーザ加工装置の概要を示す図である。
【００５２】
なお、実施の形態１から３と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００５３】
本実施の形態４の特徴とする点は、レーザ光を分割する際に、ハーフミラーで分割した一方のレーザ光とハーフミラーで分割した他方のレーザ光を互いに略同軸上で同一方向に照射するように配置した複数のミラーで反射し、前記複数のミラーによって反射するレーザ光の光路上に配置した反射角度可変ミラーの角度を変えて各レーザ光の間隔を制御する手段を有することであり、具体的には、図に示すように、マスク２とレーザ発振器１の間にλ板２ａを配置し、マスク２を通過したレーザ光を第１のハーフミラーからなるビームスプリッタ４ａで２つに分岐し、ビームスプリッタ４ａを通過したレーザ光は第２のハーフミラーからなるビームコンバイナ４ｃを通過し、ビームスプリッタ４ａで反射したレーザ光は第１のミラーとなる角度可変ミラー８ｃと第２のミラーとなる角度可変ミラー８ｄで反射され、ビームコンバイナ４ｃで反射され、２本のレーザ光はともにベンドミラー４ｂで集光レンズ５へと導かれる構成になっている。
【００５４】
この角度可変ミラー８ｃ、８ｄの角度により、反射されるレーザ光の位置がずれるので、ベンドミラー４ｂで反射される２本のレーザ光の間隔を角度可変ミラー８ｃ、８ｄの角度により制御することができる。
【００５５】
この角度可変ミラー８ｃ、８ｄは例えばモータやピエゾ素子などを制御装置９で制御するように構成しており、角度可変ミラー角度８ｃ、８ｄの角度Θ１、Θ２とビーム間隔Ｓの関係を記述したデータベース９ａを制御装置９に接続している。
【００５６】
以上のように構成されたレーザ加工方法およびレーザ加工装置について、その動作を説明する。
【００５７】
レーザ光はビームスプリッタ４ａでほぼ半分に分割され角度可変ミラー８ｃを通して、ビームコンバイナ４ｃで合成され、ベンドミラー４ｂで反射して集光レンズ５に導かれる。
【００５８】
このとき、角度可変ミラー８ｃ、８ｄは制御装置９で制御され、ビームコンバイナ４ｃ以降は２本のレーザ光がほぼ平行になる。平行に入ってくる２本のレーザ光は集光レンズ５によりビーム間距離Ｓで被加工物上に集光され、加工に利用される。
【００５９】
このように原理はいたって単純であるが、実際は簡単ではない。レーザ光の光軸中心は、理想的な機械的中心とは完全に一致させるように調整することは現実的に困難である。従って、レーザ光の光軸中心は、機械的中心とは一致せず、角度制御は理想とする関数では表すことができない。また、ビームスプリッタ４ａやビームコンバイナ４ｃなどの光学部品は一般にウェッジ角度を有し、そのため光学部品を透過するレーザ光は屈折率から算出される角度とは微妙にずれた方向に出力される。ミクロンオーダーで精密にレーザ光の間隔を位置決めするにはウェッジ角による影響を補正する必要がある。
【００６０】
以上のような現状を踏まえ実施の形態４では、あらかじめ角度可変ミラー８ｃの角度Θ１と角度可変ミラー８ｄの角度Θ２およびビーム間隔Ｓを計測して角度Θ１およびΘ２とビーム間隔Ｓの関係を記述したデータベース９ａに記憶し、その値を読み出すことにより角度を制御する。計測は、レーザ加工した点を画像認識装置などで読み取りビーム中心間距離を測定する方法がよく取られている。
【００６１】
このように、レーザ光を２本に分割して、角度可変ミラー８ｃ、８ｄを２枚通して、ビームコンバイナ４ｃで合成させ、集光レンズ５にほぼ平行な状態でレーザ光を誘導することにより、正確に制御されたビーム間隔Ｓを維持しながらレーザ加工を２本同時に行うことができ、加工に伴う時間が削減され、被加工物の搬入搬出および被加工物の位置決めアライメントを含む全スループットの生産性改善が可能である。
【００６２】
（実施の形態５）
図６は本発明の実施の形態５におけるレーザ加工装置の概要を示す図である。
【００６３】
なお、実施の形態１から４と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００６４】
本実施の形態５の特徴とする点は、レーザ光を分割する際に、ハーフミラーで分割した一方のレーザ光とハーフミラーで分割した他方のレーザ光を互いに略同軸上で対向する方向から照射するように配置した複数のミラーで反射し、前記一方のレーザ光と他方のレーザ光の略交差する位置に配置したプリズムまたは断面プリズム形状のミラーをレーザ光の方向に対して略垂直方向に移動して各レーザ光の間隔を制御する手段を有するもので、さらに、プリズムまたは断面プリズム形状のミラーをレーザ光の方向に対して略垂直方向に移動させる量に対応する被加工物上の各レーザ光の間隔を予めデータとして求め、前記求めたデータに基づき、プリズムまたは断面プリズム形状のミラーをレーザ光の方向に対して略垂直方向に移動させる量を制御する手段を有するもので、具体的には、図に示すように、マスク２とレーザ発振器１の間にλ板２ａを配置し、マスク２を通過したレーザ光をハーフミラーからなるビームスプリッタ４ａで２つに分岐し、ビームスプリッタ４ａを通過したレーザ光はベンドミラー４ｂ２枚で逆方向にレーザ光軸をずらして反射し、ビームスプリッタ４ａで反射したレーザ光はベンドミラー４ｂで前記逆方向にレーザ光軸をずらしたレーザ光軸と同軸上でかつ逆方向に反射し、これらレーザ光をプリズム８ｅをレーザ光軸方向（図中矢印上下方向）に移動することにより、レーザ光の間隔を制御するようにしている。
【００６５】
なお、このプリズム８ｅはプリズム形状のミラーでもよく、また、例えばリニアモータやピエゾ素子などを制御装置９で制御するように構成しており、プリズム８ｅの移動位置とビーム間隔Ｓの関係を記述したデータベース９ｂを制御装置９に接続している。
【００６６】
なお、プリズム８ｅの面の角度やベンドミラー４ｂの角度によりレーザ光の間隔や平行度が左右されるので、その設置には注意するが、原理はいたって単純であるが、実際は簡単ではない。レーザ光の光軸中心は、理想的な機械的中心とは完全に一致させるように調整することは現実的に困難である。従って、レーザ光の光軸中心は、機械的中心とは一致せず、角度制御は理想とする関数では表すことができない。また、ビームスプリッタ４ａなどの光学部品は一般にウェッジ角度を有し、そのため光学部品を透過するレーザ光は屈折率から算出される角度とは微妙にずれた方向に出力される。ミクロンオーダーで精密にレーザ光の間隔を位置決めするにはウェッジ角による影響を補正する必要がある。以上のような現状を踏まえ実施の形態５では、あらかじめプリズム８ｅの移動位置とビーム間隔Ｓを計測して移動位置とビーム間隔Ｓの関係を記述したデータベース９ｂに記憶し、その値を読み出すことにより制御する。計測は、レーザ加工した点を画像認識装置などで読み取りビーム中心間距離を測定する方法がよく取られている。
【００６７】
このように、レーザ光を２本に分割して、プリズム８ｅで平行光として、集光レンズ５に２本のレーザ光を誘導することにより、ビーム間隔Ｓを正確に保ちながらレーザ加工を２本同時に行うことができ、加工に伴う時間が削減され、被加工物の搬入搬出および被加工物の位置決めアライメントを含む全スループットの生産性改善が可能である。
【００６８】
（実施の形態６）
図７は本発明の実施の形態６におけるレーザ加工装置の概要を示す図である。
【００６９】
なお、実施の形態１から５と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００７０】
本実施の形態６の特徴とする点は、レーザ光を分割する際に、レーザ光の光路上に配置した回折光学素子を用い、前記回折光学素子をレーザ光の入射に対して回転させ、各レーザ光の間隔を制御する手段を有するもので、具体的には、図に示すように、レーザ発振器１から射出したレーザ光は、マスク２を通過し、ベンドミラー４ｂでＤＯＥ３に入射し、このＤＯＥ３で２つに分岐する。分岐した２つのレーザ光は複数のレンズからコリメータとそのレンズの間に配置したアパーチャからなるコリメータ部２ｂを通過して、集光レンズ５に導くようにしている。
【００７１】
この集光レンズ５で加工閾値以上のエネルギー密度に集光したレーザ光は基材と脆性材料からなる脆性基板６の脆性材料（コーティング層）をスクライブするように加工テーブル７に載置した脆性基板６に照射する。
【００７２】
なお、加工テーブル７はＸＹ軸（図面左右上下）方向に移動し、かつ回転するようにしており、レーザ光と脆性基板６を相対移動させて加工位置を移動するようにしている。
【００７３】
例えば、半導体ウエハなどの電子デバイス６ａは格子状に配置されていて、一方向のレーザ加工を全て完了してから加工テーブル７を９０度回転させ、残りの方向の加工を行うようにしている。
【００７４】
なお、ＤＯＥ３は分岐したレーザ光の間隔を制御するためにＤＯＥ３を回転させるレーザ光位置決め制御装置８で回転させるようにしており、このレーザ光位置決め制御装置８をレーザ発振器１、加工テーブル７を制御する制御装置９で制御するようにしていて、そして、ＤＯＥ３の回転角度Θ４に対応する被加工物上の各レーザ光のビーム間隔Ｓを予めデータとして求めて蓄積したデータベース９ｃを制御装置９に接続して、前記求めたデータに基づき、ＤＯＥ３の回転角度を制御するようにしている。
【００７５】
また、集光レンズ５の焦点距離と略同じ間隔でＤＯＥ３と集光レンズ５と被加工物（脆性基板６）を配置している。
【００７６】
さらに、コリメータ部２ｂのアパーチャーの径をｄ、レーザの回折によるビーム分離幅をＬとしたとき、ｄは２Ｌ以上、かつ３Ｌ以下の条件を満たすように設定しており、また、コリメータ部２ｂの各レンズの焦点距離をｆ０とし、コリメータよりも被加工物側に配置した集光レンズ５の焦点距離をｆとしたとき、ｆ０は０．５ｆより大きい条件を満たすようにしている。
【００７７】
なお、コリメータの各レンズの焦点距離をｆ０とし、コリメータよりも被加工物側に配置した集光レンズ５の焦点距離をｆとしたとき、ｆ０は３ｆより十分大きい条件を満たすようにすれば更に良い。
【００７８】
以上のように構成されたレーザ加工方法およびレーザ加工装置について、その動作を説明する。
【００７９】
図７に示すように、レーザ光はＤＯＥ３で指定された本数に分割され、集光レンズ５に誘導される極めて単純な光学系である。集光レンズ５に入射したレーザ光はビーム間距離Ｓで脆性基板６上に集光され、加工に利用される。このとき、ＤＯＥ３は制御装置９で制御される。加工幅Ｓは、ＤＯＥ３の設計値であるＳ´の余弦成分Ｓ´´＝Ｓ´ｃｏｓΘ４で記述される。
【００８０】
このように原理はいたって単純であるが、実際は簡単ではない。レーザ光の光軸中心は、ＤＯＥ３の理想的な回転中心とは完全に一致させるように調整すること、さらにＤＯＥ３に完全に垂直にレーザ光が入射する調整することは現実的に困難である。
【００８１】
従って、レーザ光の光軸中心は、回転中心とは一致せず、角度制御は理想とする関数では表すことができない。また、ＤＯＥ３も光学部品は一般にウェッジ角度を有し、そのため垂直以外の角度でレーザ光が入射した場合微妙にずれた方向に出力される。ミクロンオーダーで精密にレーザ光の間隔を位置決めするにはウェッジ角による影響を補正する必要がある。
【００８２】
以上のような現状を踏まえ実施の形態６では、あらかじめＤＯＥ３の回転の角度Θ４とビーム間隔Ｓを計測して角度Θ４とビーム間隔Ｓの関係を記述したデータベース９ｃに記憶し、その値を読み出すことにより角度を制御する。計測は、レーザ加工した点を画像認識装置などで読み取りビーム中心間距離を測定する方法がよく取られている。
【００８３】
このように、ＤＯＥ３を通してレーザ光を２本に分割し、同時加工することでビーム間隔Ｓを正確に保ちながらレーザ加工を２本同時に行うことができ、加工に伴う時間が削減され、被加工物の搬入搬出および被加工物の位置決めアライメントを含む全スループットの生産性改善が可能である。
【００８４】
なお、ＤＯＥ３を実際に設置する場合の課題としてＤＯＥ３により発生する回折パターンがある。実際のＤＯＥ設計では、偶数の回折光を消す設計をすると、どんなにうまく設計しても、目的となる１次回折光以外に３次、５次などの回折光が数％程度の強度で混じってしまう。これをこのまま加工に用いると、加工点では集光されエネルギー密度が高くなるため加工傷として加工品質劣化の要因となる。これを避けるために、コリメータレンズを２つ用いてリレー光学系を構成し、その中心部の集光点に回折光による分離距離の２倍から３倍の径を有するアパーチャーを設けて、３次以上の高次光をカットするコリメータ部２ｂを設ける。また、リレー光学系のコリメータレンズに使用されるレンズの焦点距離ｆ０は、計算上加工に使用される集光レンズ５の焦点距離ｆに対して０．５倍以上の焦点距離を有し、途中の光学系に収差が発生しないように気をつける必要があるが、現実的には３倍以上に設定した方が無難である。
【００８５】
（実施の形態７）
図８は本発明の実施の形態７におけるレーザ加工装置の概要を示す図である。
【００８６】
なお、実施の形態１から６と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００８７】
本実施の形態７の特徴とする点は、レーザ光を分割する際に、レーザ光の光路上に配置した音響光学素子（ＡＯＥと省略する）を用い、前記音響光学素子に印加する駆動信号の周波数を可変して各レーザ光の間隔を制御する手段を有するもので、前記音響光学素子に印加する駆動信号の周波数に対応する被加工物上の各レーザ光の間隔を予めデータとして求め、前記求めたデータに基づき周波数を制御する手段を有するものである。具体的には、図に示すように、レーザ発振器１から射出したレーザ光は、マスク２を通過し、ベンドミラー４ｂでＡＯＥ３ｃに入射し、このＡＯＥ３ｃで時間毎に２つの角度のレーザ光として出力される。この角度の異なるレーザ光を集光レンズ５に導くようにしている。
【００８８】
この集光レンズ５で加工閾値以上のエネルギー密度に集光したレーザ光は基材と脆性材料からなる脆性基板６の脆性材料（コーティング層）をスクライブするように加工テーブル７に載置した脆性基板６に照射する。
【００８９】
なお、加工テーブル７はＸＹ軸（図面左右上下）方向に移動し、かつ回転するようにしており、レーザ光と脆性基板６を相対移動させて加工位置を移動するようにしている。
【００９０】
例えば、半導体ウエハなどの電子デバイス６ａは格子状に配置されていて、一方向のレーザ加工を全て完了してから加工テーブル７を９０度回転させ、残りの方向の加工を行うようにしている。
【００９１】
なお、ＡＯＥ３ｃは入射したレーザ光の角度を異ならせるために駆動周波数を可変にする駆動部８ｄを設けており、この駆動部８ｄをレーザ発振器１、加工テーブル７を制御する制御装置９で制御するようにしていて、そして、ＡＯＥ３ｃの駆動周波数に対応する被加工物上の各レーザ光のビーム間隔Ｓを予めデータとして求めて蓄積した、具体的にはＡＯＥ３ｃに駆動部８ｄから出力されるＲＦ電力の出力と指令周波数ｆｒｅｑとビーム間隔Ｓを記述したデータベース９ｄを制御装置９に接続して、前記求めたデータに基づき、ＡＯＥ３ｃの駆動周波数を制御するようにしている。
【００９２】
以上のように構成されたレーザ加工方法およびレーザ加工装置について、その動作を説明する。
【００９３】
レーザ光はＡＯＥ３ｃで時分割される。分割比は、ＡＯＥ３ｃの回折効率に依存し、駆動部８ｄからＡＯＥ３ｃに送電されるＲＦ出力の関数で制御できる。また、回折角度Θ５は、駆動部８ｄから出力されたＲＦ出力の周波数の関数となる。従って、ビームの間隔Ｓは駆動部８ｄから出力されるＲＦ電力の周波数の関数としてΘ５＝（λ・ｆｒｅｑ）／Ｖａの式で記述される。
【００９４】
ここで、λはレーザの波長、Ｖａは音波速度である。
【００９５】
駆動部８ｄの出力および周波数は制御装置９により制御される。ＡＯＥ３ｃにより分割された２本のレーザ光は個別の角度を持ち集光レンズ５に入射する。個別の角度を持ち入射したレーザ光は、集光レンズ５よりビーム間距離Ｓで被加工物上に集光され、加工に利用される。このように原理はいたって単純であるが、実際は簡単ではない。ＡＯＥの場合、プロセスの途中で動的に２本のビームの強度比または２本のビームの間隔Ｓを変更することが可能であり、生産フレキシビリティがさらに増加するが、その一方で、ＡＯＥ３ｃは光学素子に電極を張り合わせて製造されるため素子が受け取るＲＦ電力にバラツキが発生する。そこで、駆動部８ｄが出力する周波数と出力とビームの強度比と回折角度Θ５をデータベース９ｄに記憶しておき、読み出して利用する。
【００９６】
このように、レーザ光をＡＯＥ３ｃにて２本に時分割して、駆動部８ｄから出力されるＲＦ電力の出力と周波数を制御することで、ビーム間隔Ｓを正確に保ちながらレーザ加工を２本同時に行うことができ、加工に伴う時間が削減され、被加工物の搬入搬出および被加工物の位置決めアライメントを含む全スループットの生産性改善が可能である。
【００９７】
（実施の形態８）
図９は本発明の実施の形態８におけるレーザ加工装置の概要を示す図である。
【００９８】
なお、実施の形態１から７と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００９９】
本実施の形態８の特徴とする点は、レーザ光を分割する際に、レーザ光の光路上に配置したビームスプリッタを用い、前記ビームスプリッタをレーザ光の入射に対して回転させて各レーザ光の間隔を制御する手段を有するもので、前記ビームスプリッタの回転方向として、レーザ光の進行方向に対する回転と、レーザ光の進行方向に対して垂直方向の回転の少なくとも一方の回転を行う機構を有し、ビームスプリッタの回転角度に対応する被加工物上の各レーザ光の位置を予めデータとして求め、前記求めたデータに基づき、ビームスプリッタの回転角度を制御するものである。具体的には、図に示すように、レーザ発振器１から射出したレーザ光は、マスク２を通過し、ベンドミラー４ｂでビームスプリッタ３ｄに入射し、このビームスプリッタ３ｄで２つにレーザ光を分岐する。このビームスプリッタ３ｄは、特殊コーティングを施しており、ミラーの半分は５０％透過のハーフミラー用コーティングを施し、他面の残り半分の部分には高反射コーティングを施している。このように特殊なコーティングを施したビームスプリッタ３ｄを回転させることによりビーム間隔Ｓを制御することができる。そして、この２つのレーザ光を集光レンズ５に導くようにしている。
【０１００】
この集光レンズ５で加工閾値以上のエネルギー密度に集光したレーザ光は基材と脆性材料からなる脆性基板６の脆性材料（コーティング層）をスクライブするように加工テーブル７に載置した脆性基板６に照射する。
【０１０１】
なお、加工テーブル７はＸＹ軸（図面左右上下）方向に移動し、かつ回転するようにしており、レーザ光と脆性基板６を相対移動させて加工位置を移動するようにしている。
【０１０２】
例えば、半導体ウエハなどの電子デバイス６ａは格子状に配置されていて、一方向のレーザ加工を全て完了してから加工テーブル７を９０度回転させ、残りの方向の加工を行うようにしている。
【０１０３】
なお、ビームスプリッタ３ｄは分岐したレーザ光の間隔を制御するためにビームスプリッタ３ｄをレーザ光位置決め制御装置８ｅで回転させるようにしており、このレーザ光位置決め制御装置８ｅをレーザ発振器１、加工テーブル７を制御する制御装置９で制御するようにしていて、そして、ビームスプリッタ３ｄの回転角度Θ６に対応する被加工物上の各レーザ光のビーム間隔Ｓを予めデータとして求めて蓄積したデータベース９ｅを制御装置９に接続して、前記求めたデータに基づき、ビームスプリッタ３ｄの回転角度を制御するようにしている。
【０１０４】
このビームスプリッタ３ｄでのレーザ光の分岐について説明する。
【０１０５】
レーザ光は入射側の半分ＡＲコートされた部分からビームスプリッタ３ｄに入射し屈折して進行する。出射側の半分に設けられた５０％反射のコーティングにより、５０％は透過してビームスプリッタ３ｄから出力されるとともに、残りは反射されビームスプリッタ３ｄ内を進行、入射側の反対半分に設けた高反射コーティングに達し、ほぼ全反射した後出力側の反対半分のＡＲコート部分から出力される。この時、ビームスプリッタ３ｄ内で２度反射した分のみ光路がシフトした形になり平行移動した２本のレーザ光が形成される。この２本のレーザ光の間隔はビームスプリッタ３ｄのティルト角度Θ６により制御可能である。このようにして生成した２本のレーザ光は、集光レンズ５よりビーム間距離Ｓで被加工物上に集光され、加工に利用される。このように原理はいたって単純であるが、実際は簡単ではない。ビームスプリッタ３ｄなど光学部品は一般にウェッジ角度を有し、そのため光学部品を透過するレーザ光は屈折率から算出される角度とは微妙にずれた方向に出力される。ミクロンオーダーで精密にレーザ光の間隔を位置決めするにはウェッジ角による影響を補正する必要がある。以上のような現状を踏まえ実施の形態８では、あらかじめビームスプリッタ３ｄのティルト角度Θ６とビーム間隔Ｓを計測してティルト角度Θ６とビーム間隔Ｓの関係を記述したデータベース９ｅに記憶し、その値を読み出すことにより角度を制御する。計測は、レーザ加工した点を画像認識装置などで読み取りビーム中心間距離を測定する方法がよく取られている。
【０１０６】
このように、レーザ光を２本に分割して、集光レンズ５に制御されたビーム間隔を持って２本のレーザ光を誘導することにより、ビーム間隔Ｓを正確に保ちながらレーザ加工を２本同時に行うことができ、加工に伴う時間が削減され、被加工物の搬入搬出および被加工物の位置決めアライメントを含む全スループットの生産性改善が可能である。
【０１０７】
（実施の形態９）
図１０は本発明の実施の形態９におけるレーザ加工装置の概要を示す図である。
【０１０８】
なお、実施の形態１から８と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【０１０９】
本実施の形態９の特徴とする点は、レーザ光を分割する際に、レーザ光の光路上に配置したビームスプリッタを用い、前記ビームスプリッタをレーザ光の入射に対して略垂直方向に移動させて各レーザ光の間隔を制御する手段を有するもので、更にビームスプリッタの略垂直方向移動量に対応する被加工物上の各レーザ光の位置を予めデータとして求め、前記求めたデータに基づき、ビームスプリッタの略垂直方向移動を制御する手段を有するものである。具体的には、図に示すように、レーザ発振器１から射出したレーザ光は、マスク２を通過し、ベンドミラー４ｂでビームスプリッタ３ｅに入射し、このビームスプリッタ３ｅで２つにレーザ光を分岐する。このビームスプリッタ３ｅは、キューブ型の構造をしており、その表面に特殊コーティングを施しており、ミラーの半分は５０％透過のハーフミラー用コーティングを施し、他面の残り半分の部分には高反射コーティングを施している。このように特殊なコーティングを施したビームスプリッタ３ｅをレーザ光に対して横方向に移動させることによりビーム間隔Ｓを制御することができる。そして、この２つのレーザ光を集光レンズ５に導くようにしている。
【０１１０】
この集光レンズ５で加工閾値以上のエネルギー密度に集光したレーザ光は基材と脆性材料からなる脆性基板６の脆性材料（コーティング層）をスクライブするように加工テーブル７に載置した脆性基板６に照射する。
【０１１１】
なお、加工テーブル７はＸＹ軸（図面左右上下）方向に移動し、かつ回転するようにしており、レーザ光と脆性基板６を相対移動させて加工位置を移動するようにしている。
【０１１２】
例えば、半導体ウエハなどの電子デバイス６ａは格子状に配置されていて、一方向のレーザ加工を全て完了してから加工テーブル７を９０度回転させ、残りの方向の加工を行うようにしている。
【０１１３】
なお、ビームスプリッタ３ｅは分岐したレーザ光の間隔を制御するためにビームスプリッタ３ｅをスライダなどのレーザ光位置決め制御装置８ｆで横方向に移動させるようにしており、このレーザ光位置決め制御装置８ｆをレーザ発振器１、加工テーブル７を制御する制御装置９で制御するようにしていて、そして、ビームスプリッタ３ｅの移動位置に対応する被加工物上の各レーザ光のビーム間隔Ｓを予めデータとして求めて蓄積したデータベース９ｆを制御装置９に接続して、前記求めたデータに基づき、ビームスプリッタ３ｅの移動位置を制御するようにしている。
【０１１４】
このビームスプリッタ３ｅでのレーザ光の分岐について説明する。
【０１１５】
レーザ光はキューブ型のビームスプリッタ３ｅにあるオフセットを持った位置から入射し、屈折により５０％反射面の方向に進行する。５０％反射面ではビームが反射と透過方向に分離され、それぞれの方向に進み、出力側で再度屈折して２本の分離された並行光線ができる。この時、２本の平行光線の間隔はビームスプリッタ３ｅのオフセット量で決定され、同スプリッタを平行移動させることによりビーム間隔を制御できる。このようにして発生した２本のビームを集光レンズ５よりビーム間距離Ｓで被加工物上に集光され、加工に利用する。このように原理はいたって単純であるが、実際は簡単ではない。レーザ光の光軸に対してビームスプリッタ３ｅは垂直に挿入されないといけないが、実際のスライダなどの移動機構にはヨーイングがありそのような理想的状況は作れない。また、ビームスプリッタ３ｅは５０％反射面を光学コンタクトで張り合わせて生産されており、外形の平行度やコーナーの鉛直度には当然誤差が入ることになる。従って、ミクロンオーダーで精密にレーザ光の間隔を位置決めするにはこれらの誤差要因による影響を補正する必要がある。以上のような現状を踏まえ実施の形態９では、あらかじめビームスプリッタ３ｅのレーザ光に対する挿入位置ＤＯとビーム間隔Ｓを計測し、ビームスプリッタ３ｅの挿入位置ＤＯとビーム間隔Ｓの関係を記述したデータベース９ｆに記憶し、その値を読み出すことにより角度を制御する。計測は、レーザ加工した点を画像認識装置などで読み取りビーム中心間距離を測定する方法がよく取られている。
【０１１６】
このように、レーザ光を２本に分割して、集光レンズ５に制御されたビーム間隔を持って２本のレーザ光を誘導することにより、ビーム間隔Ｓを正確に保ちながらレーザ加工を２本同時に行うことができ、加工に伴う時間が削減され、被加工物の搬入搬出および被加工物の位置決めアライメントを含む全スループットの生産性改善が可能である。
【０１１７】
なお、上述した実施の形態で使用した位置決め手段である加工テーブル７はレーザ光を照射させる被加工物とレーザ光を一方向にのみ相対移動するようにすることで、加工精度を向上することができ、また、制御装置９は、１つの加工部位に対して複数のレーザ光軌跡を生じるように制御しても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明のレーザ加工方法およびレーザ加工装置は、生産性を改善することが可能なレーザ加工方法およびレーザ加工装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の実施の形態１におけるレーザ加工装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態１におけるレーザ加工方法の説明図
【図３】本発明の実施の形態２におけるレーザ加工装置の構成図
【図４】本発明の実施の形態３におけるレーザ光の集光パターンの説明図
【図５】本発明の実施の形態４におけるレーザ加工装置の構成図
【図６】本発明の実施の形態５におけるレーザ加工装置の構成図
【図７】本発明の実施の形態６におけるレーザ加工装置の構成図
【図８】本発明の実施の形態７におけるレーザ加工装置の構成図
【図９】本発明の実施の形態８におけるレーザ加工装置の構成図
【図１０】本発明の実施の形態９におけるレーザ加工装置の構成図
【図１１】従来のレーザ加工装置の構成図
【符号の説明】
【０１２０】
１    レーザ発振器
２    マスク
３    レーザ光分割ユニット
４    ベンドミラー
５    集光レンズ
６    脆性基板
６ａ    電子デバイス
６ｂ    ストリート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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