JP2012199399A - Laser processing method and laser processing apparatus - Google Patents

Abstract

Translated fromJapanese

【課題】脆性材料からなる基板に対して、破断部やクラックを殆ど生成することなく、レーザ加工によって貫通溝を形成することができる、レーザ加工方法及びレーザ加工装置を、提供する。
【解決手段】脆性材料からなる基板１に、レーザ光９を照射して貫通溝を形成する、レーザ加工方法であって、レーザ光９を照射して、前記基板１の両表面１１，１２の内の一方の表面に、前記貫通溝を形成するための予備加工、例えば有底溝１１１を形成する加工、を行う、予備工程と、前記基板の他方の表面に、レーザ光９を照射して、前記貫通溝を形成する本加工を行う、本工程と、を有する。
【選択図】図６The present invention provides a laser processing method and a laser processing apparatus capable of forming a through-groove by laser processing with almost no breakage or cracks formed on a substrate made of a brittle material.
A laser processing method for forming a through groove by irradiating a substrate 1 made of a brittle material with a laser beam 9 and irradiating the laser beam 9 with both of the surfaces 11 and 12 of the substrate 1. A preliminary process for forming the through groove on one surface of the substrate, for example, a process for forming the bottomed groove 111, and a laser beam 9 is applied to the other surface of the substrate. And a main process for performing the main processing for forming the through groove.
[Selection] Figure 6

Description

Translated fromJapanese

本発明は、脆性材料からなる基板に、レーザ光を照射して貫通溝を形成する、レーザ加工方法及びレーザ加工装置に、関するものである。  The present invention relates to a laser processing method and a laser processing apparatus for forming a through groove by irradiating a substrate made of a brittle material with laser light.

図１６は、例えば特許文献１に示されているような、レーザ加工によって基板に貫通溝を形成するための従来の方法を、示している。なお、図１６における破線Ｌは、貫通溝を形成する予定ラインを示している。予定ラインＬは、形成される貫通溝の中心を示している。従来においては、基板１の一方の表面１１の予定ラインＬに、レーザ光９を照射することにより、貫通溝を形成していた。  FIG. 16 shows a conventional method for forming a through groove in a substrate by laser processing, as shown inPatent Document 1, for example. In addition, the broken line L in FIG. 16 has shown the plan line which forms a through groove. The planned line L indicates the center of the through groove to be formed. Conventionally, a through groove is formed by irradiating a predetermined line L on onesurface 11 of thesubstrate 1 with alaser beam 9.

特開２０１０−２７４３２８号公報JP 2010-274328 A

図１６に示される従来の方法では、基板１が脆性材料からなっている場合に、次のような不具合があった。すなわち、図１７に示されるように、レーザ光９によって表面１１が掘り下げられていく際に、他方の表面１２には応力が働き、それ故に、表面１２における貫通溝２の開口２１近傍に、破断部３１やクラック３２が生成していた。  The conventional method shown in FIG. 16 has the following problems when thesubstrate 1 is made of a brittle material. That is, as shown in FIG. 17, when thesurface 11 is dug down by thelaser light 9, stress acts on theother surface 12, and therefore, thesurface 12 is broken near theopening 21 of the throughgroove 2.Part 31 andcrack 32 were generated.

本発明は、脆性材料からなる基板に対して、破断部やクラックを殆ど生成することなく、レーザ加工によって貫通溝を形成することができる、レーザ加工方法及びレーザ加工装置を、提供することを目的としている。  An object of the present invention is to provide a laser processing method and a laser processing apparatus capable of forming a through-groove by laser processing with almost no breakage or cracks generated on a substrate made of a brittle material. It is said.

本発明の第１態様は、脆性材料からなる基板に、レーザ光を照射して貫通溝を形成する、レーザ加工方法であって、レーザ光を照射して、前記基板の両表面の内の一方の表面に、前記貫通溝を形成するための予備加工を行う、予備工程と、前記基板の他方の表面に、レーザ光を照射して、前記貫通溝を形成する本加工を行う、本工程と、を有することを特徴としている。  A first aspect of the present invention is a laser processing method in which a substrate made of a brittle material is irradiated with a laser beam to form a through groove, and one of the two surfaces of the substrate is irradiated with the laser beam. Performing a preliminary process for forming the through groove on the surface of the substrate, and performing a main process for forming the through groove by irradiating the other surface of the substrate with laser light; It is characterized by having.

このレーザ加工方法は、更に、次のような具体的構成を採用するのが好ましい。
（ａ）前記予備加工が、前記基板の前記一方の表面に、レーザ光を照射して、有底溝を形成する加工である。
（ｂ）前記脆性材料が、レーザ光透過可能な材料であり、前記予備加工が、前記基板の前記他方の表面側からレーザ光を照射して前記一方の表面にレーザ光を集光することによって、前記一方の表面に有底溝を形成する加工である。
（ｃ）前記有底溝を、前記貫通溝を形成する予定ライン上に形成する。
（ｄ）前記有底溝を、前記貫通溝を形成する予定ラインの両側に形成する。
（ｅ）前記有底溝は、底が幅狭となった断面形状を有している。
（ｆ）前記基板の前記両表面の内の一方の表面側からレーザ光を照射して前記予備工程を実施した後、前記基板を表裏反転し、前記一方の表面側からレーザ光を照射して前記本工程を実施する。
（ｇ）前記基板の前記両表面に両表面側からレーザ光を照射することにより、前記基板の前記一方の表面に予備工程を実施した後、前記基板の前記他方の表面に本工程を実施する。
（ｈ）前記基板の前記両表面に両表面側からレーザ光を同時に照射することにより、前記基板の前記一方の表面に予備工程を実施しながら、前記基板の前記他方の表面に本工程を実施する。
（ｉ）前記脆性材料が、タンタル酸リチウムである。This laser processing method preferably further adopts the following specific configuration.
(A) The preliminary processing is processing for forming a bottomed groove by irradiating the one surface of the substrate with laser light.
(B) The brittle material is a material capable of transmitting laser light, and the preliminary processing is performed by irradiating laser light from the other surface side of the substrate and condensing the laser light on the one surface. , Processing to form a bottomed groove on the one surface.
(C) The bottomed groove is formed on a planned line for forming the through groove.
(D) The bottomed groove is formed on both sides of a planned line for forming the through groove.
(E) The bottomed groove has a cross-sectional shape with a narrow bottom.
(F) After performing the preliminary step by irradiating laser light from one of the two surfaces of the substrate, the substrate is turned upside down and irradiated with laser light from the one surface side. The said process is implemented.
(G) irradiating the both surfaces of the substrate with laser light from both surfaces to perform a preliminary step on the one surface of the substrate, and then performing this step on the other surface of the substrate. .
(H) This step is performed on the other surface of the substrate while performing a preliminary step on the one surface of the substrate by simultaneously irradiating both surfaces of the substrate with laser light from both surfaces. To do.
(I) The brittle material is lithium tantalate.

本発明の第２態様は、脆性材料からなる基板に、レーザ光を照射して貫通溝を形成する、レーザ加工装置であって、レーザ光を出力する１つのレーザ光出力部を備えたレーザ発振器と、前記基板を保持し、前記レーザ発振器に対する前記基板の位置を任意に設定する、加工ステージと、を備えており、前記加工ステージが、前記基板を表裏反転させる反転機構を、有している、ことを特徴としている。  According to a second aspect of the present invention, there is provided a laser processing apparatus for forming a through groove by irradiating a substrate made of a brittle material with a laser beam, the laser oscillator having one laser beam output unit for outputting the laser beam And a processing stage for arbitrarily setting the position of the substrate with respect to the laser oscillator, and the processing stage has a reversing mechanism for reversing the substrate upside down. It is characterized by that.

本発明の第３態様は、レーザ光透過可能な脆性材料からなる基板に、レーザ光を照射して貫通溝を形成する、レーザ加工装置であって、レーザ光を出力するレーザ発振器と、前記基板を保持し、前記レーザ発振器に対する前記基板の位置を任意に設定する、加工ステージと、を備えており、前記レーザ発振器が、前記基板の一方の表面側からレーザ光を照射して前記基板の他方の表面にレーザ光を集光するように、調節可能である、ことを特徴としている。  According to a third aspect of the present invention, there is provided a laser processing apparatus for forming a through groove by irradiating a laser beam to a substrate made of a brittle material capable of transmitting laser light, the laser oscillator outputting laser light, and the substrate And a processing stage that arbitrarily sets the position of the substrate with respect to the laser oscillator, and the laser oscillator irradiates laser light from one surface side of the substrate to the other of the substrate It is characterized in that it can be adjusted so as to focus the laser beam on the surface.

本発明の第４態様は、脆性材料からなる基板に、レーザ光を照射して貫通溝を形成する、レーザ加工装置であって、レーザ光を出力するレーザ発振器と、前記基板を保持し、前記レーザ発振器に対する前記基板の位置を任意に設定する、加工ステージと、を備えており、前記レーザ発振器が、前記基板の両表面に両表面側からレーザ光を照射できるように、構成されている、ことを特徴としている。  According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a laser processing apparatus for irradiating a substrate made of a brittle material with a laser beam to form a through groove, the laser oscillator for outputting the laser beam, the substrate being held, A processing stage that arbitrarily sets the position of the substrate with respect to a laser oscillator, and the laser oscillator is configured so that both surfaces of the substrate can be irradiated with laser light from both surface sides. It is characterized by that.

第４態様のレーザ加工装置においては、前記レーザ発振器が、前記基板の両表面に両表面側からレーザ光を同時に照射できるように、構成されている、ことが好ましい。  In the laser processing apparatus according to the fourth aspect, it is preferable that the laser oscillator is configured so that both surfaces of the substrate can be simultaneously irradiated with laser light from both surfaces.

第２〜第４態様のレーザ加工装置においては、前記脆性材料が、タンタル酸リチウムである、ことが好ましい。  In the laser processing apparatuses according to the second to fourth aspects, it is preferable that the brittle material is lithium tantalate.

本発明の第１態様のレーザ加工方法によれば、本加工を行った際の応力が、予備加工を行った部分に集中するので、予備加工を行った表面に破断部やクラックが生成するのを抑制できる。したがって、破断部やクラックが殆ど生成していない貫通溝を、形成することができる。  According to the laser processing method of the first aspect of the present invention, since the stress during the main processing is concentrated on the portion where the preliminary processing has been performed, a fracture portion or a crack is generated on the surface where the preliminary processing has been performed. Can be suppressed. Therefore, it is possible to form a through groove in which almost no fracture portion or crack is generated.

本発明の第２態様のレーザ加工装置によれば、反転機構によって、基板を１つのレーザ光出力部に対して表裏反転できるので、１つのレーザ光出力部によって、基板の一方の表面にレーザ光を照射して予備加工を実施でき、且つ、他方の表面にレーザ光を照射して本加工を実施できる。したがって、基板に対する貫通溝の形成を、安価に実現できる。  According to the laser processing apparatus of the second aspect of the present invention, since the substrate can be reversed with respect to one laser beam output unit by the reversing mechanism, the laser beam is applied to one surface of the substrate by one laser beam output unit. Can be preliminarily processed, and the other surface can be irradiated with laser light to perform the main processing. Therefore, formation of the through groove with respect to the substrate can be realized at low cost.

本発明の第３態様のレーザ加工装置によれば、基板の両表面の内の同じ表面側から、予備加工及び本加工を実施できるので、基板の表裏反転を不要にできる。したがって、基板を表裏反転した場合の再位置調整を不要にでき、それ故、作業性を向上できる。  According to the laser processing apparatus of the third aspect of the present invention, since the preliminary processing and the main processing can be performed from the same surface side of both surfaces of the substrate, it is possible to make the substrate upside down unnecessary. Therefore, it is possible to eliminate the need for repositioning when the substrate is turned upside down, thus improving workability.

本発明の第４態様のレーザ加工装置によれば、基板の両表面に両表面側からレーザ光を照射できるので、基板を表裏反転することなく、一方の表面に予備加工を実施でき、他方の表面に本加工を実施できる。したがって、作業性を向上できる。  According to the laser processing apparatus of the fourth aspect of the present invention, since both surfaces of the substrate can be irradiated with laser light from both surfaces, preliminary processing can be performed on one surface without turning the substrate upside down, This processing can be performed on the surface. Therefore, workability can be improved.

第１実施形態に係るレーザ加工装置を示す側面略図である。1 is a schematic side view showing a laser processing apparatus according to a first embodiment.基板の予定された加工後の状態を示す平面部分図である。It is a plane fragmentary figure which shows the state after the process of the board | substrate planned.基板内のチップの予定された加工後の状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state after the process which the chip | tip in a board | substrate is planned.第１実施形態に係るレーザ加工方法の予備工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the preliminary | backup process of the laser processing method which concerns on 1st Embodiment.予備工程後の基板の状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state of the board | substrate after a preliminary process.予備工程に続く本工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows this process following a preliminary process.本工程後の貫通溝が形成された基板を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the board | substrate with which the penetration groove | channel after this process was formed.第２実施形態における予備工程後の基板の状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state of the board | substrate after the preliminary process in 2nd Embodiment.第２実施形態に係るレーザ加工方法の本工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows this process of the laser processing method which concerns on 2nd Embodiment.第３実施形態に係るレーザ加工方法の予備工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the preliminary | backup process of the laser processing method which concerns on 3rd Embodiment.図１０の予備工程の後の基板の状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state of the board | substrate after the preliminary process of FIG.第４実施形態に係るレーザ加工装置を示す側面部分断面略図である。It is a side surface partial section schematic diagram showing the laser processing device concerning a 4th embodiment.第４実施形態に係るレーザ加工装置によって本工程を実施している状態を示す側面部分断面略図である。It is a side surface partial cross-section schematic diagram which shows the state which is implementing this process with the laser processing apparatus which concerns on 4th Embodiment.第５実施形態に係るレーザ加工方法の一工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 1 process of the laser processing method which concerns on 5th Embodiment.図１４の工程の後の基板の状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state of the board | substrate after the process of FIG.従来のレーザ加工方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional laser processing method.従来のレーザ加工方法によって貫通溝が形成された基板を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the board | substrate with which the penetration groove | channel was formed by the conventional laser processing method.

［第１実施形態］
図１は、本実施形態に係るレーザ加工装置を示す側面略図である。このレーザ加工装置５Ａは、レーザ発振器５１と加工ステージ５２とを備えている。レーザ発振器５１は、鉛直下方に向けて先端からレーザ光を出力するレーザ光出力部５１１を、備えている。加工ステージ５２は、加工対象である基板１をステージ本体５２１上に保持するように、構成されている。[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic side view showing a laser processing apparatus according to the present embodiment. Thislaser processing apparatus 5A includes alaser oscillator 51 and aprocessing stage 52. Thelaser oscillator 51 includes a laser light output unit 511 that outputs laser light from the tip thereof vertically downward. Theprocessing stage 52 is configured to hold thesubstrate 1 to be processed on the stage main body 521.

加工ステージ５２は、更に、駆動機構５２２及び反転機構５２３を備えている。駆動機構５２２は、ステージ本体５２１を、上下方向、水平方向、及び所定の水平軸回りの回動方向に、動かすことができるように、構成されており、ステージ本体５２１を動かすことによって、レーザ光出力部５１１に対する基板１の位置を任意に設定できるようになっている。反転機構５２３は、ステージ本体５２１上の基板１を、把持し、持ち上げて裏返し、ステージ本体５２１上に載置できるように、構成されている。  Theprocessing stage 52 further includes adrive mechanism 522 and a reversingmechanism 523. Thedrive mechanism 522 is configured to be able to move the stage main body 521 in the vertical direction, the horizontal direction, and the rotation direction around a predetermined horizontal axis. By moving the stage main body 521, the laser beam is moved. The position of thesubstrate 1 with respect to the output unit 511 can be arbitrarily set. The reversingmechanism 523 is configured so that thesubstrate 1 on the stage main body 521 can be gripped, lifted upside down, and placed on the stage main body 521.

基板１は、脆性材料であるタンタル酸リチウムのウエハであり、多数の赤外線センサチップからなっている。基板１は、平面部分図である図２に示されるように、貫通溝２Ａによって赤外線センサチップ１０毎に切り分けられることが予定されている。更に、赤外線センサチップ１０においては、平面図である図３に示されるように、基板１の表面に赤外線受光部１００が設けられており、断熱のために、赤外線受光部１００の３辺に沿って貫通溝２Ｂが形成されることが予定されている。本実施形態のレーザ加工装置５Ａによって基板１に形成する貫通溝２は、貫通溝２Ａ及び貫通溝２Ｂの一方又は両方である。  Thesubstrate 1 is a wafer of lithium tantalate, which is a brittle material, and is composed of a number of infrared sensor chips. As shown in FIG. 2 which is a partial plan view, thesubstrate 1 is scheduled to be cut for eachinfrared sensor chip 10 by the throughgroove 2A. Further, in theinfrared sensor chip 10, as shown in FIG. 3 which is a plan view, an infraredlight receiving unit 100 is provided on the surface of thesubstrate 1, and along the three sides of the infraredlight receiving unit 100 for heat insulation. The throughgroove 2B is scheduled to be formed. The throughgroove 2 formed in thesubstrate 1 by thelaser processing apparatus 5A of this embodiment is one or both of the throughgroove 2A and the throughgroove 2B.

本実施形態のレーザ加工装置５Ａを用いたレーザ加工方法による貫通溝２の形成は、次のように行う。  Formation of the throughgroove 2 by the laser processing method using thelaser processing apparatus 5A of the present embodiment is performed as follows.

（１）まず、図４に示されるように、ステージ本体５２１上の基板１の一方の表面１１に、レーザ光９を照射して、貫通溝２を形成するための予備加工を行う（予備工程）。図５は、予備工程後の基板１を示している。予備加工としては、表面１１の予定ラインＬ上に、有底溝１１１を形成する。有底溝１１１は、底が幅狭となった断面形状を有しており、具体的には、断面くさび形状を有している。なお、予定ラインＬは、貫通溝２を形成する位置の中心を示している。(1) First, as shown in FIG. 4, onesurface 11 of thesubstrate 1 on the stage main body 521 is irradiated with thelaser light 9 to perform preliminary processing for forming the through groove 2 (preliminary process). ). FIG. 5 shows thesubstrate 1 after the preliminary process. As preliminary processing, the bottomed groove 111 is formed on the planned line L of thesurface 11. The bottomed groove 111 has a cross-sectional shape with a narrow bottom, and specifically has a cross-sectional wedge shape. The planned line L indicates the center of the position where the throughgroove 2 is formed.

この予備加工は、レーザ光９によって有底溝１１１を形成する加工であるので、容易に実施できる。  Since this preliminary processing is processing for forming the bottomed groove 111 with thelaser beam 9, it can be easily performed.

（２）次に、反転機構５２３を作動させて、ステージ本体５２１上の基板１を表裏反転させる。そして、図６に示されるように、基板１の他方の表面１２の予定ラインＬに、レーザ光９を照射して、貫通溝２を形成する本加工を行う（本工程）。(2) Next, the reversingmechanism 523 is operated to reverse thesubstrate 1 on the stage main body 521 from the front to the back. Then, as shown in FIG. 6, the main processing for forming the throughgroove 2 is performed by irradiating the planned line L of theother surface 12 of thesubstrate 1 with the laser light 9 (this process).

この本加工においては、レーザ光９によって表面１２が掘り下げられていく際に、表面１１側に応力が働く。しかしながら、本実施形態の方法によれば、表面１１側に働く応力が、有底溝１１１に集中するので、表面１１に破断部やクラックが生成するのを、抑制できる。特に、有底溝１１１は、予定ラインＬ上に位置しているので、表面１１側に働く応力は有底溝１１１に集中しやすい。したがって、本実施形態の方法によれば、図７に示されるように、破断部やクラックが殆ど生成していない貫通溝２を、形成することができる。  In this main processing, when thesurface 12 is dug down by thelaser light 9, stress acts on thesurface 11 side. However, according to the method of the present embodiment, the stress acting on thesurface 11 side concentrates on the bottomed groove 111, so that it is possible to suppress the generation of fractures and cracks on thesurface 11. In particular, since the bottomed groove 111 is located on the planned line L, the stress acting on thesurface 11 side tends to concentrate on the bottomed groove 111. Therefore, according to the method of the present embodiment, as shown in FIG. 7, it is possible to form the throughgroove 2 in which almost no fracture portion or crack is generated.

更に、有底溝１１１が断面くさび形状を有しているので、応力は、有底溝１１１の底端１１８に集中しやすい。それによって、有底溝１１１の底端１１８には、クラックが発生しやすくなるが、底端１１８は、表面１２から掘り下げられてきた穴に確実に通じて貫通溝２となる部分であるので、クラックが発生しても問題はない。したがって、有底溝１１１が断面くさび形状を有していることにより、表面１１に破断部やクラックが生成するのを、より効果的に抑制できる。  Furthermore, since the bottomed groove 111 has a wedge shape in cross section, the stress tends to concentrate on thebottom end 118 of the bottomed groove 111. As a result, cracks are likely to occur at thebottom end 118 of the bottomed groove 111, but thebottom end 118 is a portion that reliably passes through the hole dug down from thesurface 12 and becomes the throughgroove 2. There is no problem if cracks occur. Therefore, when the bottomed groove 111 has a wedge shape in cross section, it is possible to more effectively suppress the generation of breakage portions and cracks on thesurface 11.

また、レーザ加工装置５Ａは、反転機構５２３によって、基板１を１つのレーザ光出力部５１１に対して表裏反転できるので、１つのレーザ光出力部５１１によって、基板１の一方の表面１１に予備加工を実施でき、且つ、他方の表面１２に本加工を実施できる。したがって、本実施形態によれば、基板１に対する貫通溝２の形成を、安価に実現できる。  Further, thelaser processing apparatus 5A can reverse thesubstrate 1 with respect to one laser light output unit 511 by the reversingmechanism 523, so that the onesurface 11 of thesubstrate 1 is preliminarily processed by one laser light output unit 511. And the other processing can be performed on theother surface 12. Therefore, according to this embodiment, the formation of the throughgroove 2 for thesubstrate 1 can be realized at low cost.

［第２実施形態］
本実施形態は、第１実施形態に比して、有底溝１１１の形成場所及び数が異なるだけである。すなわち、本実施形態では、図８に示されるように、予備加工として、一方の表面１１の予定ラインＬの両側に、有底溝１１１を形成している。[Second Embodiment]
This embodiment is different from the first embodiment only in the formation location and number of the bottomed grooves 111. That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 8, the bottomed grooves 111 are formed on both sides of the planned line L on the onesurface 11 as preliminary processing.

本実施形態によれば、図９に示されるように、他方の表面１２へのレーザ光９の照射によって本加工が行われる際に、部分Ｘ１の温度が上昇するが、表面１１においては、部分Ｘ１の両側の有底溝１１１が断熱機能を発揮するので、有底溝１１１の外側の部分Ｘ２への熱影響が小さくなる。また、表面１１側に働く応力は、有底溝１１１に集中しやすい。したがって、本実施形態によれば、表面１１への熱や応力の伝播を低減でき、表面１１における破断部やクラックの生成を抑制できる。  According to the present embodiment, as shown in FIG. 9, when the main processing is performed by irradiating theother surface 12 with thelaser light 9, the temperature of the portion X <b> 1 rises. Since the bottomed groove 111 on both sides of X1 exhibits a heat insulating function, the thermal influence on the portion X2 outside the bottomed groove 111 is reduced. Further, the stress acting on thesurface 11 side tends to concentrate on the bottomed groove 111. Therefore, according to the present embodiment, the propagation of heat and stress to thesurface 11 can be reduced, and the generation of fractures and cracks on thesurface 11 can be suppressed.

［第３実施形態］
本実施形態のレーザ加工装置は、第１実施形態のレーザ加工装置５Ａに比して、次の点が異なるだけである。
（ａ）レーザ発振器５１が、基板１の一方の表面１１側（又は表面１２側）からレーザ光を照射して基板１の他方の表面１２（又は表面１１）にレーザ光を集光するように、調節可能である。
（ｂ）加工ステージ５２が、反転機構５２３を備えていない。[Third Embodiment]
The laser processing apparatus of this embodiment is different from thelaser processing apparatus 5A of the first embodiment only in the following points.
(A) Thelaser oscillator 51 irradiates a laser beam from onesurface 11 side (or thesurface 12 side) of thesubstrate 1 and condenses the laser beam on the other surface 12 (or the surface 11) of thesubstrate 1. Is adjustable.
(B) Theprocessing stage 52 does not include the reversingmechanism 523.

そして、本実施形態のレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法による貫通溝２の形成は、次のように行う。なお、基板１を構成する脆性材料は、レーザ光透過可能な材料であり、具体的には、第１実施形態の場合と同じタンタル酸リチウムである。  And formation of thepenetration groove 2 by the laser processing method using the laser processing apparatus of this embodiment is performed as follows. In addition, the brittle material which comprises the board |substrate 1 is a material which can permeate | transmit a laser beam, and is specifically the same lithium tantalate as the case of 1st Embodiment.

（１）まず、図１０に示されるように、基板１の一方の表面１１側からレーザ光９を照射して他方の表面１２にレーザ光９を集光することにより、予備加工を行う（予備工程）。これにより、図１１に示されるように、表面１２の予定ラインＬ上に、有底溝１１１を形成する。なお、有底溝１１１は、第２実施形態の場合のように形成してもよい。(1) First, as shown in FIG. 10, preliminary processing is performed by irradiating thelaser beam 9 from onesurface 11 side of thesubstrate 1 and condensing thelaser beam 9 on the other surface 12 (preliminary processing). Process). Thereby, as shown in FIG. 11, the bottomed groove 111 is formed on the predetermined line L of thesurface 12. The bottomed groove 111 may be formed as in the second embodiment.

（２）そして、基板１を表裏反転させることなく、第１実施形態の図６に示される場合と同様に、基板１の表面１１の予定ラインＬに、レーザ光９を照射して、貫通溝２を形成する本加工を行う（本工程）。(2) Then, as in the case shown in FIG. 6 of the first embodiment, the planned line L of thesurface 11 of thesubstrate 1 is irradiated with thelaser light 9 without turning thesubstrate 1 upside down, and the throughgroove 2 is performed (this process).

本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を発揮できる。しかも、本実施形態によれば、基板１の両表面１１、１２の内の同じ表面側から、予備加工及び本加工を実施できるので、基板１の表裏反転を不要にできる。したがって、基板１を表裏反転した場合の再位置調整を不要にでき、それ故、作業性を向上できる。  According to this embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be exhibited. In addition, according to the present embodiment, since the preliminary processing and the main processing can be performed from the same surface side of the bothsurfaces 11 and 12 of thesubstrate 1, it is possible to make the front and back inversion of thesubstrate 1 unnecessary. Therefore, it is possible to eliminate the need for repositioning when thesubstrate 1 is turned upside down, thus improving the workability.

［第４実施形態］
図１２は、本実施形態に係るレーザ加工装置を示す側面部分断面略図である。このレーザ加工装置５Ｂは、レーザ発振器５５と加工ステージ５６とを備えている。レーザ発振器５５は、２つのレーザ光出力部５５１、５５２を有しており、レーザ光出力部５５１は、鉛直下方に向けて先端からレーザ光を出力するように設けられており、レーザ光出力部５５２は、レーザ光出力部５５１に対向した位置で、鉛直上方に向けて先端からレーザ光を出力するように設けられている。加工ステージ５６は、加工対象である基板１を、両表面１１、１２全面がレーザ光出力部５５１、５５２に対して露出した状態で、ステージ本体５６１によって保持するように、設けられている。また、レーザ発振器５５は、レーザ光出力部５５１、５５２のそれぞれからのレーザ光の出力タイミング及び出力強度を、任意に設定できるようになっている。例えば、レーザ発振器５５は、レーザ光出力部５５１、５５２から、同時に同じ強度のレーザ光を出力したり、時間的に前後して異なる強度のレーザ光を出力したりできる。[Fourth Embodiment]
FIG. 12 is a schematic side sectional view showing the laser processing apparatus according to the present embodiment. The laser processing apparatus 5B includes alaser oscillator 55 and aprocessing stage 56. Thelaser oscillator 55 has two laserbeam output units 551 and 552. The laserbeam output unit 551 is provided so as to output laser beam from the tip thereof vertically downward, and the laser beam output unit.Reference numeral 552 denotes a position facing the laserlight output unit 551, and is provided so as to output laser light from the front end vertically upward. Theprocessing stage 56 is provided so that thesubstrate 1 to be processed is held by the stagemain body 561 in a state where theentire surfaces 11 and 12 are exposed to the laserlight output portions 551 and 552. Further, thelaser oscillator 55 can arbitrarily set the output timing and output intensity of the laser beam from each of the laserbeam output units 551 and 552. For example, thelaser oscillator 55 can simultaneously output laser beams having the same intensity from the laserbeam output units 551 and 552, or can output laser beams having different intensities in time.

加工ステージ５６は、更に、駆動機構５６２を備えている。駆動機構５６２は、ステージ本体５６１を、上下方向、水平方向、及び所定の水平軸回りの回動方向に、動かすことができるように、構成されており、ステージ本体５６１を動かすことによって、レーザ発振器５１のレーザ光出力部５５１、５５２に対する基板１の位置を任意に設定できるようになっている。  Theprocessing stage 56 further includes adrive mechanism 562. Thedrive mechanism 562 is configured to be able to move the stagemain body 561 in the vertical direction, the horizontal direction, and the rotation direction around a predetermined horizontal axis. By moving the stagemain body 561, the laser oscillator The position of thesubstrate 1 with respect to the 51 laserbeam output portions 551 and 552 can be arbitrarily set.

その他の構成は、第１実施形態と同じである。  Other configurations are the same as those of the first embodiment.

本実施形態のレーザ加工装置５Ｂを用いたレーザ加工方法による貫通溝２の形成は、次のように行う。  Formation of the throughgroove 2 by the laser processing method using the laser processing apparatus 5B of the present embodiment is performed as follows.

（１）図１３に示されるように、まず、基板１の表面１２に、レーザ光出力部５５２からレーザ光を照射して、貫通溝２を形成するための予備加工を行う（予備工程）。すなわち、表面１２の予定ラインＬ上に、有底溝１１１を形成する。なお、有底溝１１１は、第２実施形態の場合のように形成してもよい。(1) First, as shown in FIG. 13, thesurface 12 of thesubstrate 1 is irradiated with laser light from the laserlight output portion 552 to perform preliminary processing for forming the through groove 2 (preliminary process). That is, the bottomed groove 111 is formed on the planned line L of thesurface 12. The bottomed groove 111 may be formed as in the second embodiment.

（２）そして、基板１の表面１１の予定ラインＬに、レーザ光出力部５５１からレーザ光９を照射して、貫通溝２を形成する本加工を行う（本工程）。(2) Then, the main process of forming the throughgroove 2 is performed by irradiating the planned line L on thesurface 11 of thesubstrate 1 with thelaser beam 9 from the laser beam output portion 551 (this process).

すなわち、本実施形態のレーザ加工方法は、基板１の両表面１１、１２に両表面側からレーザ光９を照射することにより、基板１の表面１２に予備工程を実施した後、基板１の表面１１に本工程を実施している。  That is, in the laser processing method of the present embodiment, thefront surface 12 of thesubstrate 1 is subjected to a preliminary process by irradiating bothsurfaces 11 and 12 of thesubstrate 1 withlaser light 9 from both surfaces, and then the surface of thesubstrate 1. 11 is carrying out this process.

本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を発揮できる。しかも、本実施形態によれば、基板１の両表面１１、１２に両表面側からレーザ光９を照射できるので、基板１を表裏反転することなく、表面１２に予備加工を実施でき、且つ、表面１１に本加工を実施できる。したがって、作業性を向上できる。  According to this embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be exhibited. Moreover, according to the present embodiment, bothsurfaces 11 and 12 of thesubstrate 1 can be irradiated with thelaser light 9 from both surfaces, so that thefront surface 12 can be preliminarily processed without turning thesubstrate 1 upside down, and This processing can be performed on thesurface 11. Therefore, workability can be improved.

［第５実施形態］
本実施形態は、第４実施形態に比して、レーザ加工方法が異なっている。[Fifth Embodiment]
This embodiment is different from the fourth embodiment in the laser processing method.

本実施形態のレーザ加工方法による貫通溝２の形成は、次のように行う。  Formation of the throughgroove 2 by the laser processing method of the present embodiment is performed as follows.

（１）図１４に示されるように、基板１の表面１１の予定ラインＬに、レーザ光出力部５５１からレーザ光９を照射すると同時に、基板１の他方の表面１２の予定ラインＬに、レーザ光出力部５５２からレーザ光９を照射する。すなわち、両表面１１、１２に同時にレーザ光９を照射する。
（２）そして、図１５に示されるように、両表面１１、１２に、それぞれ有底溝１１１が形成されると、レーザ光出力部５５１、５５２の一方を停止して他方のみで堀り込みを行い、貫通溝２を形成する。したがって、例えばレーザ光出力部５５１を停止した場合には、表面１１では予備加工が実施されたこととなり、表面１２では本加工が実施されたこととなる。(1) As shown in FIG. 14, thelaser beam 9 is irradiated from the laserlight output unit 551 onto the planned line L of thesurface 11 of thesubstrate 1, and at the same time, the laser is applied to the planned line L of theother surface 12 of thesubstrate 1.Laser light 9 is emitted from thelight output unit 552. That is, bothsurfaces 11 and 12 are irradiated withlaser light 9 simultaneously.
(2) Then, as shown in FIG. 15, when bottomed grooves 111 are formed on bothsurfaces 11 and 12, respectively, one of the laserlight output portions 551 and 552 is stopped and dug only by the other. To form the throughgroove 2. Therefore, for example, when the laserbeam output unit 551 is stopped, the preliminary processing is performed on thesurface 11 and the main processing is performed on thesurface 12.

本実施形態によれば、一方の表面へのレーザ光の照射によって他方の表面側に応力が働いても、他方の表面にもレーザ光が照射されて堀り込みが行われているので、他方の表面側への応力の集中が解消される。すなわち、両表面側への応力の集中が解消される。したがって、本実施形態の方法によれば、破断部やクラックが殆ど生成していない貫通溝２を、形成することができる。  According to the present embodiment, even if stress is applied to the other surface side by irradiating one surface with the laser beam, the other surface is irradiated with the laser beam and digging is performed. The concentration of stress on the surface side is eliminated. That is, the concentration of stress on both surface sides is eliminated. Therefore, according to the method of the present embodiment, it is possible to form the throughgroove 2 in which almost no fracture portion or crack is generated.

しかも、作業途中までは、両表面１１、１２に対して同時に加工を行うので、作業効率を向上できる。  And since it processes simultaneously on bothsurfaces 11 and 12 until the middle of work, work efficiency can be improved.

［別の実施形態］
（１）第１、第２、第４、及び第５実施形態では、基板１を構成する脆性材料として、タンタル酸リチウム以外の材料を用いてもよい。
（２）第３実施形態では、基板１を構成する脆性材料として、レーザ光透過可能な材料であれば、タンタル酸リチウム以外の材料を用いてもよい。
（３）本発明によって形成する貫通溝２は、脆性材料からなる基板に形成する貫通溝であれば、図２の貫通溝２Ａや図３の貫通溝２Ｂに限るものではない。[Another embodiment]
(1) In the first, second, fourth, and fifth embodiments, a material other than lithium tantalate may be used as the brittle material constituting thesubstrate 1.
(2) In the third embodiment, a material other than lithium tantalate may be used as the brittle material constituting thesubstrate 1 as long as it is a material that can transmit laser light.
(3) The throughgroove 2 formed according to the present invention is not limited to the throughgroove 2A in FIG. 2 or the throughgroove 2B in FIG. 3 as long as it is a through groove formed in a substrate made of a brittle material.

本発明は、脆性材料からなる基板に対して、破断部やクラックを殆ど生成することなく、レーザ加工によって貫通溝を形成することができるので、産業上の利用価値が大である。  INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention has a great industrial utility value because a through groove can be formed by laser processing on a substrate made of a brittle material with almost no fracture or crack.

１ 基板 １１、１２ 表面 １１１ 有底溝 ２ 貫通溝 ５Ａ、５Ｂ レーザ加工装置 ５１、５５ レーザ発振器 ５１１、５５１、５５２ レーザ光出力部 ５２、５６ 加工ステージ ９ レーザ光 Ｌ 予定ライン  DESCRIPTION OFSYMBOLS 1 Board |substrate 11, 12 Surface 111 Bottomedgroove 2 Throughgroove 5A, 5BLaser processing apparatus 51, 55Laser oscillator 511, 551, 552 Laserbeam output part 52, 56Processing stage 9 Laser beam L Scheduled line

Claims (15)

Translated fromJapanese

脆性材料からなる基板に、レーザ光を照射して貫通溝を形成する、レーザ加工方法であって、
レーザ光を照射して、前記基板の両表面の内の一方の表面に、前記貫通溝を形成するための予備加工を行う、予備工程と、
前記基板の他方の表面に、レーザ光を照射して、前記貫通溝を形成する本加工を行う、本工程と、
を有することを特徴とするレーザ加工方法。A laser processing method of forming a through groove by irradiating a substrate made of a brittle material with laser light,
Preliminary process of irradiating laser beam to perform preliminary processing for forming the through groove on one surface of both surfaces of the substrate;
Performing the main processing of irradiating the other surface of the substrate with laser light to form the through groove; and
A laser processing method comprising: 前記予備加工が、前記基板の前記一方の表面に、レーザ光を照射して、有底溝を形成する加工である、
請求項１記載のレーザ加工方法。The preliminary processing is processing for forming a bottomed groove by irradiating the one surface of the substrate with laser light.
The laser processing method according to claim 1. 前記脆性材料が、レーザ光透過可能な材料であり、
前記予備加工が、前記基板の前記他方の表面側からレーザ光を照射して前記一方の表面にレーザ光を集光することによって、前記一方の表面に有底溝を形成する加工である、
請求項１記載のレーザ加工方法。The brittle material is a material capable of transmitting laser light,
The preliminary processing is processing for forming a bottomed groove on the one surface by irradiating laser light from the other surface side of the substrate and condensing the laser light on the one surface.
The laser processing method according to claim 1. 前記有底溝を、前記貫通溝を形成する予定ライン上に形成する、
請求項１〜３のいずれか一つに記載のレーザ加工方法。Forming the bottomed groove on a planned line for forming the through groove;
The laser processing method as described in any one of Claims 1-3. 前記有底溝を、前記貫通溝を形成する予定ラインの両側に形成する、
請求項１〜３のいずれか一つに記載のレーザ加工方法。Forming the bottomed groove on both sides of a line to form the through groove;
The laser processing method as described in any one of Claims 1-3. 前記有底溝は、底が幅狭となった断面形状を有している、
請求項２〜５のいずれか一つに記載のレーザ加工方法。The bottomed groove has a cross-sectional shape with a narrow bottom.
The laser processing method as described in any one of Claims 2-5. 前記基板の前記両表面の内の一方の表面側からレーザ光を照射して前記予備工程を実施した後、前記基板を表裏反転し、前記一方の表面側からレーザ光を照射して前記本工程を実施する、
請求項１、２、４〜６のいずれか一つに記載のレーザ加工方法。After performing the preliminary step by irradiating laser light from one of the two surfaces of the substrate, the substrate is turned upside down, and the main surface is irradiated with laser light from the one surface side. Carry out the
The laser processing method according to claim 1. 前記基板の前記両表面に両表面側からレーザ光を照射することにより、前記基板の前記一方の表面に予備工程を実施した後、前記基板の前記他方の表面に本工程を実施する、
請求項１、２、４〜６のいずれか一つに記載のレーザ加工方法。By irradiating the both surfaces of the substrate with laser light from both surfaces, a preliminary step is performed on the one surface of the substrate, and then this step is performed on the other surface of the substrate.
The laser processing method according to claim 1. 前記基板の前記両表面に両表面側からレーザ光を同時に照射することにより、前記基板の前記一方の表面に予備工程を実施しながら、前記基板の前記他方の表面に本工程を実施する、
請求項１、２、４〜６のいずれか一つに記載のレーザ加工方法。By carrying out a preliminary process on the one surface of the substrate by simultaneously irradiating the both surfaces of the substrate with laser light from both surface sides, this step is performed on the other surface of the substrate.
The laser processing method according to claim 1. 前記脆性材料が、タンタル酸リチウムである、請求項１〜９のいずれか一つに記載のレーザ加工方法。  The laser processing method according to claim 1, wherein the brittle material is lithium tantalate. 脆性材料からなる基板に、レーザ光を照射して貫通溝を形成する、レーザ加工装置であって、
レーザ光を出力する１つのレーザ光出力部を備えたレーザ発振器と、
前記基板を保持し、前記レーザ発振器に対する前記基板の位置を任意に設定する、加工ステージと、
を備えており、
前記加工ステージが、前記基板を表裏反転させる反転機構を、有している、
ことを特徴とするレーザ加工装置。A laser processing apparatus for forming a through groove by irradiating a substrate made of a brittle material with a laser beam,
A laser oscillator having one laser beam output unit for outputting laser beam;
A processing stage for holding the substrate and arbitrarily setting a position of the substrate with respect to the laser oscillator;
With
The processing stage has a reversing mechanism for reversing the substrate upside down.
The laser processing apparatus characterized by the above-mentioned. レーザ光透過可能な脆性材料からなる基板に、レーザ光を照射して貫通溝を形成する、レーザ加工装置であって、
レーザ光を出力するレーザ発振器と、
前記基板を保持し、前記レーザ発振器に対する前記基板の位置を任意に設定する、加工ステージと、
を備えており、
前記レーザ発振器が、前記基板の一方の表面側からレーザ光を照射して前記基板の他方の表面にレーザ光を集光するように、調節可能である、
ことを特徴とするレーザ加工装置。A laser processing apparatus for forming a through groove by irradiating a laser beam to a substrate made of a brittle material capable of transmitting laser light,
A laser oscillator that outputs laser light;
A processing stage for holding the substrate and arbitrarily setting a position of the substrate with respect to the laser oscillator;
With
The laser oscillator is adjustable to irradiate laser light from one surface side of the substrate and focus the laser light on the other surface of the substrate.
The laser processing apparatus characterized by the above-mentioned. 脆性材料からなる基板に、レーザ光を照射して貫通溝を形成する、レーザ加工装置であって、
レーザ光を出力するレーザ発振器と、
前記基板を保持し、前記レーザ発振器に対する前記基板の位置を任意に設定する、加工ステージと、
を備えており、
前記レーザ発振器が、前記基板の両表面に両表面側からレーザ光を照射できるように、構成されている、
ことを特徴とするレーザ加工装置。A laser processing apparatus for forming a through groove by irradiating a substrate made of a brittle material with a laser beam,
A laser oscillator that outputs laser light;
A processing stage for holding the substrate and arbitrarily setting a position of the substrate with respect to the laser oscillator;
With
The laser oscillator is configured so that both surfaces of the substrate can be irradiated with laser light from both surfaces.
The laser processing apparatus characterized by the above-mentioned. 前記レーザ発振器が、前記基板の両表面に両表面側からレーザ光を同時に照射できるように、構成されている、
請求項１３記載のレーザ加工装置。The laser oscillator is configured so that both surfaces of the substrate can be irradiated with laser light simultaneously from both surfaces.
The laser processing apparatus according to claim 13. 前記脆性材料が、タンタル酸リチウムである、請求項１１〜１４のいずれか一つに記載のレーザ加工装置。  The laser processing apparatus according to claim 11, wherein the brittle material is lithium tantalate.

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