專利名稱：激光加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及為了切斷板狀的加工對(duì)象物而使用的激光加工方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的這種技術(shù)方面，有如下激光加工方法，通過(guò)使聚焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)晶片狀的加工對(duì)象物的內(nèi)部以照射激光，使沿著切斷預(yù)定線的改性區(qū)域在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成多列，而將其改性區(qū)域作為切斷的起點(diǎn)(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1日本特開(kāi)2002-205180號(hào)公報(bào)在欲使用上述那樣的激光加工方法將板狀的加工對(duì)象物切斷成格子狀的情況下，例如，如圖20(A)及圖20(B)所示，在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成改性區(qū)域。圖20(A)及圖20(B)是用于說(shuō)明在加工對(duì)象物101的內(nèi)部形成改性區(qū)域171、172之際的順序的一例的模式圖，圖21是沿著圖20(B)所示的加工對(duì)象物的XXI-XXI線的截面圖。
改性區(qū)域171、172是按如下順序形成的。首先，如圖20(A)所示，通過(guò)使聚焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)厚度100d的加工對(duì)象物101內(nèi)部而照射激光100L，將沿著切斷預(yù)定線105a的改性區(qū)域171形成在加工對(duì)象物101的內(nèi)部。其次，如圖20(B)所示，通過(guò)使聚焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)加工對(duì)象物101的內(nèi)部再照射激光100L，使得沿著與切斷預(yù)定線105a交叉的切斷預(yù)定線105b的改性區(qū)域172形成在加工對(duì)象物101的內(nèi)部。改性區(qū)域171、172由沿加工對(duì)象物101的厚度方向并列設(shè)置的多列的改性區(qū)域所構(gòu)成，這些多列的改性區(qū)域是從距離激光100L的入射面101a遠(yuǎn)的位置被依次形成的。
在以上述順序形成改性區(qū)域171、172后，如圖21所示，在改性區(qū)域171和改性區(qū)域172所交叉的情況下，殘存有未形成改性區(qū)域172的未改性區(qū)域(三角區(qū)域)101b。此未改性區(qū)域101b的寬度W1是離激光100L的入射面101a越遠(yuǎn)就會(huì)變得越寬。這種未改性區(qū)域101b，在加工對(duì)象物101的厚度100d大的情況下可以被顯著確定。接著，將拍攝圖21中的區(qū)域A1的照片例子表示于圖22，將拍攝圖21中的區(qū)域B1的照片例子表示于圖23(A)及圖23(B)。圖22、圖23(A)及圖23(B)是表示通過(guò)按上述順序形成改性區(qū)域171、172而被切斷的加工對(duì)象物101的切截面之照片的圖。此外，在圖22、圖23(A)及圖23(B)中表示了加工對(duì)象物101的厚度100d為300μm以上的大小的情況下的例子。
在圖22中的區(qū)域P1內(nèi)，未形成改性區(qū)域172的未改性區(qū)域101b被確定。在利用擴(kuò)展(expand)裝置將形成有未改性區(qū)域101b的加工對(duì)象物101予以切斷之后，具有起因于未改性區(qū)域101b而造成加工對(duì)象物101未被高精度切斷的可能。例如，圖23(A)中的區(qū)域P2內(nèi)的碎片(chipping)被確認(rèn)，且圖23(B)中的區(qū)域P3內(nèi)的裙形邊緣(skirt)(從切截面171s突出的部分)被確認(rèn)。
如此一來(lái)，可以說(shuō)在通過(guò)以上述順序形成改性區(qū)域而將加工對(duì)象物切斷成格子狀的情況下，其切斷精度尚有改善的余地。

發(fā)明內(nèi)容
于是，本發(fā)明就是有鑒于這種情況而完成的，其目的在于提供一種可高精度切斷加工對(duì)象物的激光加工方法。
為解決上述課題，本發(fā)明者們針對(duì)形成未改性區(qū)域101b的機(jī)構(gòu)(mechanism)作了詳細(xì)探討。針對(duì)其探討結(jié)果使用圖24進(jìn)行說(shuō)明。圖24是表示以上述的順序形成改性區(qū)域171、172時(shí)的一個(gè)工序中的加工對(duì)象物101之概略截面圖。在圖24中表示了用以形成改性區(qū)域172的工序。成為改性區(qū)域172的一部分的改性區(qū)域172a，通過(guò)使由透鏡100LL所聚焦的激光100L掃描而被形成在加工對(duì)象物101的內(nèi)部。因?yàn)榇藭r(shí)改性區(qū)域171已經(jīng)形成，所以用以形成改性區(qū)域172a的位置距離入射面101a越遠(yuǎn)則激光100L越被改性區(qū)域171所遮蔽，具有這樣的傾向。其結(jié)果，認(rèn)為未改性區(qū)域101b的寬度W1伴隨著遠(yuǎn)離入射面101a而變寬。
于是，本發(fā)明的激光加工方法的特征為，包括第一工序，通過(guò)使聚焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)板狀加工對(duì)象物的內(nèi)部并照射激光而沿著加工對(duì)象物的第一切斷預(yù)定線，將成為切斷起點(diǎn)的第一改性區(qū)域形成在加工對(duì)象物的內(nèi)部，并且沿著與第一切斷預(yù)定線交叉的第二切斷預(yù)定線，以與第一改性區(qū)域的至少一部分交叉的方式，將作為切斷起點(diǎn)的第二改性區(qū)域形成在加工對(duì)象物的內(nèi)部；以及第二工序，在第一工序之后，通過(guò)使聚焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)加工對(duì)象物的內(nèi)部并照射激光，在第一改性區(qū)域和激光所入射的加工對(duì)象物的入射面之間的加工對(duì)象物的內(nèi)部，沿著第一切斷預(yù)定線形成作為切斷起點(diǎn)的第三改性區(qū)域，并且在第二改性區(qū)域和入射面之間的加工對(duì)象物的內(nèi)部，沿著第二切斷預(yù)定線、以與第三改性區(qū)域的至少一部分交叉的方式形成作為切斷起點(diǎn)的第四改性區(qū)域。
在此激光加工方法中，與在形成第一及第三改性區(qū)域之后再形成第二及第四改性區(qū)域的方法相比較，在照射激光之際，遮蔽該激光的改性區(qū)域在加工對(duì)象物的厚度方向上的高度變低。因此，難以生成未形成改性區(qū)域的未改性區(qū)域，所以可高精度地切斷加工對(duì)象物。
此外，在第一工序中，形成第一及第二改性區(qū)域的順序未被特別限定。另外，第二工序中，形成第三及第四改性區(qū)域的順序也未被特別限定。
另外，優(yōu)選，在第一工序中，形成第一改性區(qū)域之后再形成第二改性區(qū)域，而在第二工序中，在形成第三改性區(qū)域之后再形成第四改性區(qū)域。
另外，優(yōu)選，在第一工序中，形成第一改性區(qū)域之后再形成第二改性區(qū)域，而在第二工序中，在形成第四改性區(qū)域之后再形成第三改性區(qū)域。
在此激光加工方法中，在形成第二及第四改性區(qū)域時(shí)，均使激光沿著第二切斷預(yù)定線移動(dòng)。因此，沒(méi)有必要在第一工序和第二工序之間改變激光的移動(dòng)方向。因而可短時(shí)間且高精度地形成第四改性區(qū)域。
另外，優(yōu)選，在形成第一改性區(qū)域時(shí)，記錄入射面的第一入射面信息，使用其第一入射面信息以形成第三改性區(qū)域，而在形成第二改性區(qū)域時(shí)、記錄入射面的第二入射面信息，再使用其第二入射面信息以形成第四改性區(qū)域。在此，所謂的“入射面信息”是指例如存在于入射面的凹凸在加工對(duì)象物的厚度方向上的高度信息。
在這種情況下，可使第三改性區(qū)域?qū)?zhǔn)入射面的凹凸或起伏而能夠按與第一改性區(qū)域基本相同的形狀形成第三改性區(qū)域。同樣地，可使第四改性區(qū)域?qū)?zhǔn)入射面的凹凸或起伏而能夠按與第二改性區(qū)域基本相同的形狀形成第四改性區(qū)域。
另外，優(yōu)選，第一～第四改性區(qū)域的至少1個(gè)是由并列設(shè)置于加工對(duì)象物的厚度方向上的多列的改性區(qū)域所構(gòu)成。
在這種情況下，加工對(duì)象物的厚度方向中的第一～第四改性區(qū)域的高度均可作高。
另外，優(yōu)選，第一及第二改性區(qū)域或第三及第四改性區(qū)域當(dāng)中的至少一方是由配置在加工對(duì)象物的厚度方向上的同數(shù)列的改性區(qū)域所構(gòu)成。例如可以例舉出有、(i)第一及第二改性區(qū)域?yàn)橛膳渲迷诩庸?duì)象物的厚度方向上的同數(shù)列的改性區(qū)域所構(gòu)成的情況，(ii)第三及第四改性區(qū)域?yàn)橛膳渲迷诩庸?duì)象物的厚度方向上的同數(shù)列的改性區(qū)域所構(gòu)成的情況，(iii)第一及第二改性區(qū)域?yàn)橛膳渲迷诩庸?duì)象物的厚度方向上的同數(shù)列的改性區(qū)域所構(gòu)成，且第三及第四改性區(qū)域?yàn)橛膳渲迷诩庸?duì)象物的厚度方向上的同數(shù)列的改性區(qū)域所構(gòu)成的情況。
在上述(i)的情況下，加工對(duì)象物的厚度方向上的第一及第二改性區(qū)域的高度容易成為一致。另外，在上述(ii)的情況下，加工對(duì)象物的厚度方向上的第三及第四改性區(qū)域的高度容易成為一致。另外，在上述(iii)的情況下，加工對(duì)象物的厚度方向的第一及第二改性區(qū)域的高度成為容易一致，且加工對(duì)象物的厚度方向上的第三及第四改性區(qū)域的高度容易成為一致。
若依據(jù)本發(fā)明，則能夠提供一種可高精度地切斷加工對(duì)象物的激光加工方法。


圖1是本實(shí)施方式涉及的激光加工方法的激光加工中的加工對(duì)象物的平面圖。
圖2是沿著圖1所示的加工對(duì)象物的II-II線的截面圖。
圖3是本實(shí)施方式涉及的激光加工方法的激光加工后的加工對(duì)象物的平面圖。
圖4是沿著圖3所示的加工對(duì)象物的IV-IV線的截面圖。
圖5是沿著圖3所示的加工對(duì)象物的V-V線的截面圖。
圖6是由本實(shí)施方式涉及的激光加工方法所切斷的加工對(duì)象物的平面圖。
圖7是表示本實(shí)施方式涉及的激光加工方法中的電場(chǎng)強(qiáng)度與裂縫點(diǎn)的大小的關(guān)系的圖表。
圖8是使用本實(shí)施方式涉及的激光加工方法而切斷加工對(duì)象物之際的裂縫區(qū)域形成工序中的加工對(duì)象物的截面圖。
圖9是使用本實(shí)施方式涉及的激光加工方法以切斷加工對(duì)象物之際的裂縫成長(zhǎng)工序中的加工對(duì)象物的截面圖。
圖10是使用本實(shí)施方式涉及的激光加工方法以切斷加工對(duì)象物之際的裂縫成長(zhǎng)工序中的加工對(duì)象物的截面圖。
圖11是使用本實(shí)施方式涉及的激光加工方法以切斷加工對(duì)象物之際的切斷工序中的加工對(duì)象物的截面圖。
圖12是表示由本實(shí)施方式涉及的激光加工方法所切斷的硅晶片的一部分的截面的照片的圖。
圖13是表示本實(shí)施方式涉及的激光加工方法的激光的波長(zhǎng)與硅基板的內(nèi)部透射率間的關(guān)系的圖表。
圖14是以模式的方式表示本實(shí)施方式涉及的激光加工方法的各工序的一個(gè)例子的立體圖。
圖15是以模式的方式表示本實(shí)施方式涉及的激光加工方法的各工序的一個(gè)例子的立體圖。
圖16是沿著圖15(C)所示加工對(duì)象物的XVI-XVI線的截面圖。
圖17是表示通過(guò)使用本實(shí)施方式涉及的激光加工方法形成改性區(qū)域而被切斷的加工對(duì)象物的切截面的照片的圖。
圖18是使用本實(shí)施方式涉及的激光加工方法形成改性區(qū)域時(shí)的一個(gè)工序中的加工對(duì)象物之概略截面圖。
圖19是表示使用本實(shí)施方式涉及的激光加工方法形成的改性區(qū)域的一個(gè)例子的立體圖。
圖20是用以說(shuō)明在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成改性區(qū)域之際的一個(gè)順序例的模式圖。
圖21是是沿著圖20(B)所示加工對(duì)象物之XXI-XXI線的截面圖。
圖22是表示通過(guò)按圖20(A)及圖20(B)所示順序形成改性區(qū)域而切斷的加工對(duì)象物的切截面的照片的圖。
圖23是表示通過(guò)按圖20(A)及圖20(B)所示順序形成改性區(qū)域而切斷的加工對(duì)象物的切截面的照片的圖。
圖24是表示通過(guò)按圖20(A)及圖20(B)所示順序形成改性區(qū)域時(shí)的一個(gè)工序中的加工對(duì)象物的概略截面圖。
符號(hào)說(shuō)明1加工對(duì)象物1a入射面3表面4a切截面(側(cè)面)5切斷預(yù)定線5a第一切斷預(yù)定線5b第二切斷預(yù)定線7改性區(qū)域71第一改性區(qū)域71a～71f多列的改性區(qū)域72第二改性區(qū)域73第四改性區(qū)域74第三改性區(qū)域8切斷起點(diǎn)區(qū)域l3熔融處理區(qū)域L激光P聚焦點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
以下，針對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，并參照?qǐng)D面作詳細(xì)說(shuō)明。在本實(shí)施方式的激光加工方法中，為了在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成改性區(qū)域、是利用所謂的多光子吸收的現(xiàn)象。于是，首先，就利用多光子吸收以形成改性區(qū)域用的激光加工方法進(jìn)行說(shuō)明。
在光子的能量hv比材料之吸收的帶隙(band gap)EG還小時(shí)，則在光學(xué)上成為透明。因此，在材料上產(chǎn)生吸收的條件是hv＞EG。然而即便是在光學(xué)上透明，如果使激光的強(qiáng)度增加非常大，則在nhv＞EG的條件(n＝2，3，4，…)下，在材料上會(huì)產(chǎn)生吸收。將此現(xiàn)象稱為多光子吸收。在為脈沖波的情況下，激光的強(qiáng)度是由激光的聚焦點(diǎn)的峰值功率密度(W/cm2)所決定，例如在峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上的條件下會(huì)產(chǎn)生多光子吸收。峰值功率密度是可由(聚焦點(diǎn)中的激光的每1脈沖的能量)÷(激光的射束點(diǎn)截面積×脈寬)的方式求得。另外，在為連續(xù)波的情況下，激光的強(qiáng)度是以激光的聚焦點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度(W/cm2)所決定。
針對(duì)利用此種多光子吸收的本實(shí)施方式涉及的激光加工方法的原理，參照?qǐng)D1～圖6進(jìn)行說(shuō)明。如圖1所示，在晶片狀(板狀)之加工對(duì)象物1的表面3上具有用以切斷加工對(duì)象物1的切斷預(yù)定線5。切斷預(yù)定線5是直線狀延伸的假想線。在本實(shí)施方式涉及的激光加工方法中，如圖2所示，是以會(huì)產(chǎn)生多光子吸收的條件，使聚焦點(diǎn)P對(duì)準(zhǔn)在加工對(duì)象物1的內(nèi)部而照射激光L以形成改性區(qū)域7。此外，所謂的聚焦點(diǎn)P是指激光L會(huì)聚焦的部位。另外，切斷預(yù)定線5并不受限為直線狀、亦可為曲線狀，且不限定為假想線、亦可為在加工對(duì)象物1上實(shí)際被繪制的線。
而且，通過(guò)使激光L沿著切斷預(yù)定線5(亦即，圖1之箭頭A方向)作相對(duì)移動(dòng)，使得聚焦點(diǎn)P沿著切斷預(yù)定線5移動(dòng)。由此，如圖3～圖5所示，改性區(qū)域7是沿著切斷預(yù)定線5而被形成在加工對(duì)象物1的內(nèi)部，該改性區(qū)域7成為切斷起點(diǎn)區(qū)域8。在此，所謂的切斷起點(diǎn)區(qū)域8是意味著在加工對(duì)象物1被切斷之際要作為切斷(破裂)起點(diǎn)的區(qū)域。該切斷起點(diǎn)區(qū)域8有時(shí)是通過(guò)連續(xù)地形成改性區(qū)域7而形成，有時(shí)是通過(guò)斷續(xù)地形成改性區(qū)域7而形成。
本實(shí)施方式涉及的激光加工方法并不通過(guò)加工對(duì)象物1吸收激光L以使加工對(duì)象物1發(fā)熱而形成改性區(qū)域7。而是使激光L透射加工對(duì)象物1，而在加工對(duì)象物1的內(nèi)部發(fā)生多光子吸收以形成改性區(qū)域7。因此，在加工對(duì)象物1的表面3、激光L幾乎不被吸收，所以加工對(duì)象物1的表面3不會(huì)熔融。
如果在加工對(duì)象物1的內(nèi)部形成切斷起點(diǎn)區(qū)域8，則因?yàn)橐栽撉袛嗥瘘c(diǎn)區(qū)域8為起點(diǎn)容易發(fā)生破裂，所以如圖6所示，能夠以比較小的力量將加工對(duì)象物1切斷。因此，可在未在加工對(duì)象物1的表面3產(chǎn)生不必要的偏離切斷預(yù)定線5的破裂的情形下，將加工對(duì)象物1高精度地切斷。
在切斷以該切斷起點(diǎn)區(qū)域8為起點(diǎn)的加工對(duì)象物1的方面，考慮了如下兩種方式。其一為，在切斷起點(diǎn)區(qū)域8形成后，對(duì)加工對(duì)象物1施加人為力量，由此、加工對(duì)象物1是以切斷起點(diǎn)區(qū)域8為起點(diǎn)而破裂，而加工對(duì)象物1被切斷的情況。此乃是例如加工對(duì)象物1的厚度為大的情況時(shí)的切斷。所謂的人為力量的施加是指，例如，沿著加工對(duì)象物1的切斷起點(diǎn)區(qū)域8對(duì)加工對(duì)象物1施加彎曲應(yīng)力或剪應(yīng)力，對(duì)加工對(duì)象物1賦予溫度差而產(chǎn)生熱應(yīng)力的情況。其二為，利用形成切斷起點(diǎn)區(qū)域8，而以切斷起點(diǎn)區(qū)域8為起點(diǎn)朝加工對(duì)象物1的截面方向(厚度方向)自然地破裂，最后使加工對(duì)象物1被切斷的情況。此乃是例如在加工對(duì)象物1的厚度為小的情況下，可通過(guò)1列的改性區(qū)域7而形成切斷起點(diǎn)區(qū)域8，而在加工對(duì)象物1的厚度為大的情況下，可通過(guò)在厚度方向所形成的多列的改性區(qū)域7而形成切斷起點(diǎn)區(qū)域8。此外，即使是此自然破裂的情況，在欲切斷的部位，也可在破裂沒(méi)有先到達(dá)與未形成有切斷起點(diǎn)區(qū)域8之部位對(duì)應(yīng)的部分的表面3的情形下，僅能夠?qū)⑴c形成有切斷起點(diǎn)區(qū)域8的部位相對(duì)應(yīng)之部分割斷，所以可控制良好地進(jìn)行割斷。近年，因?yàn)楣杈鹊募庸?duì)象物1的厚度有變薄之傾向，所以此種控制性好的割斷方法是非常有效。
再者，在本實(shí)施方式涉及的激光加工方法中，利用多光子吸收所形成的改性區(qū)域具有如下(1)～(3)的情況。
(1)在改性區(qū)域?yàn)榘?個(gè)或多個(gè)裂縫(crack)的裂縫區(qū)域的情況下使聚焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)在加工對(duì)象物(例如由玻璃或LiTaO3所成的壓電材料)的內(nèi)部，并在聚焦點(diǎn)中的電場(chǎng)強(qiáng)度為1×108(W/cm2)以上且脈寬為1μs以下的條件下照射激光。此脈寬的大小是在使產(chǎn)生多光子吸收且不對(duì)加工對(duì)象物的表面造成多余損傷的情形下，能夠僅在加工對(duì)象物內(nèi)部形成裂縫區(qū)域的條件。由此，在加工對(duì)象物的內(nèi)部發(fā)生所謂的因多光子吸收所造成的光學(xué)損傷的現(xiàn)象。由該光學(xué)的損傷而在加工對(duì)象物的內(nèi)部誘發(fā)熱變形，由此而在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成裂縫區(qū)域。以電場(chǎng)強(qiáng)度的上限值而言，例如為1×1012(W/cm2)。脈寬是優(yōu)選例如1ns～200ns。此外，利用多光子吸收的裂縫區(qū)域的形成，在例如第45回激光熱加工研究會(huì)論文集(1998年12月)的第23頁(yè)～第28頁(yè)的“利用固體激光高次諧波的玻璃基板的內(nèi)部標(biāo)記”中有所記載。
本發(fā)明者是利用實(shí)驗(yàn)求得電場(chǎng)強(qiáng)度與裂縫的大小之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)條件如下。
(A)加工對(duì)象物派勒斯(Pyrex；(注冊(cè)商標(biāo))玻璃(厚度700μm))(B)激光光源半導(dǎo)體激光激發(fā)Nd:YAG激光波長(zhǎng)1064nm激光點(diǎn)截面積3.14×10-8cm2振蕩形態(tài)Q開(kāi)關(guān)脈沖重復(fù)頻率100kHz脈寬30ns輸出輸出＜1mJ/脈沖激光品質(zhì)TEM00偏光特性直線偏光(C)聚光用透鏡相對(duì)于激光波長(zhǎng)的透射率60％(D)載置加工對(duì)象物之載置臺(tái)的移動(dòng)速度100mm/秒此外，所謂的激光品質(zhì)TEM00是意味著聚光性高并且可聚光至激光的波長(zhǎng)程度。
圖7是表示上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖表。橫軸為峰值功率密度，因?yàn)榧す鉃槊}沖激光、所以電場(chǎng)強(qiáng)度是以峰值功率密度表示?？v軸是表示由1脈沖的激光而在加工對(duì)象物內(nèi)部形成的裂縫部分(裂縫點(diǎn))的大小。裂縫點(diǎn)匯集而成為裂縫區(qū)域。裂縫點(diǎn)的大小是在裂縫點(diǎn)之的形狀當(dāng)中，成為最大長(zhǎng)度的部分的大小。圖表中以黑圈所表示的數(shù)據(jù)是在聚光用透鏡(C)的倍率為100倍、數(shù)值孔徑(NA)為0.80的情況下的數(shù)據(jù)。另一方面，圖表中以白圈所表示的數(shù)據(jù)是在聚光用透鏡(C)的倍率為50倍、數(shù)值孔徑(NA)為0.55的情況下的數(shù)據(jù)?？梢粤私獾綇姆逯倒β拭芏葹?011(W/cm2)左右開(kāi)始，加工對(duì)象物的內(nèi)部產(chǎn)生裂縫點(diǎn)，裂縫點(diǎn)也隨著峰值功率密度變大而變大。
其次，針對(duì)利用裂縫區(qū)域形成而切斷加工對(duì)象物之機(jī)構(gòu)，參照?qǐng)D8～圖11進(jìn)行說(shuō)明。如圖8所示，在產(chǎn)生多光子吸收的條件下，使聚焦點(diǎn)P對(duì)準(zhǔn)加工對(duì)象物1的內(nèi)部并照射激光L，以沿著切斷預(yù)定線在內(nèi)部形成裂縫區(qū)域9。裂縫區(qū)域9是包含1個(gè)或多個(gè)裂縫的區(qū)域。如此形成的裂縫區(qū)域9成為切斷起點(diǎn)區(qū)域。如圖9所示，裂縫是以裂縫區(qū)域9為起點(diǎn)(亦即，以切斷起點(diǎn)區(qū)域?yàn)槠瘘c(diǎn))而再成長(zhǎng)，如圖10所示，裂縫到達(dá)加工對(duì)象物1的表面3和背面21，如圖11所示，通過(guò)加工對(duì)象物1分裂而切斷加工對(duì)象物1。到達(dá)加工對(duì)象物1的表面3和背面21的裂縫有時(shí)是自然成長(zhǎng)，有時(shí)是通過(guò)對(duì)加工對(duì)象物1施加力量而成長(zhǎng)的。
(2)在改性區(qū)域?yàn)槿廴谔幚韰^(qū)域的情況下使聚焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)在加工對(duì)象物(例如，硅一類的半導(dǎo)體材料)的內(nèi)部，在聚焦點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為1×108(W/cm2)以上且脈寬為1μs以下的條件下照射激光。由此、加工對(duì)象物的內(nèi)部因多光子吸收而被局部加熱。利用此加熱而在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)域。所謂的熔融處理區(qū)域是指一旦熔融后再固化的區(qū)域、正處于熔融狀態(tài)的區(qū)域或從熔融狀態(tài)再固化的狀態(tài)的區(qū)域，亦可稱為已經(jīng)相變化的區(qū)域或結(jié)晶結(jié)構(gòu)已經(jīng)變化的區(qū)域。另外，所謂的熔融處理區(qū)域亦可說(shuō)是在單結(jié)晶結(jié)構(gòu)、非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、多結(jié)晶結(jié)構(gòu)中，某結(jié)構(gòu)變化成別的結(jié)構(gòu)的區(qū)域。亦即，意味著例如從單結(jié)晶結(jié)構(gòu)變化成非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)的區(qū)域、從單結(jié)晶結(jié)構(gòu)變化成多結(jié)晶結(jié)構(gòu)的區(qū)域、從單結(jié)晶結(jié)構(gòu)變化成包含有非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)及多結(jié)晶結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的區(qū)域。在加工對(duì)象物為單晶硅結(jié)構(gòu)的情況下，熔融處理區(qū)域是例如非晶質(zhì)硅結(jié)構(gòu)。以電場(chǎng)強(qiáng)度的上限值而言，例如為1×1012(W/cm2)。脈寬優(yōu)選為例如1ns～200ns。
本發(fā)明者是利用實(shí)驗(yàn)確認(rèn)在硅晶片的內(nèi)部會(huì)形成熔融處理區(qū)域的。實(shí)驗(yàn)條件如下。
(A)加工對(duì)象物硅晶片((厚度350μm，外徑4英寸(inch))
(B)激光光源半導(dǎo)體激光激發(fā)Nd:YAG激光波長(zhǎng)1064nm激光點(diǎn)截面積3.14×10-8cm2振蕩形態(tài)Q開(kāi)關(guān)脈沖重復(fù)頻率100kHz脈寬30ns輸出20μJ/脈沖激光品質(zhì)TEM00偏光特性直線偏光(C)聚光用透鏡倍率50倍N.A.0.55相對(duì)于激光波長(zhǎng)的透射率60％(D)載置加工對(duì)象物的載置臺(tái)的移動(dòng)速度100mm/秒圖12是表示由上述條件的激光加工方法所切斷的硅晶片的一部分的截面的照片的圖。在硅晶片11的內(nèi)部形成有熔融處理區(qū)域13。此外，依上述條件所形成的熔融處理區(qū)域13的厚度方向的大小為100μm左右。
說(shuō)明利用多光子吸收而形成熔融處理區(qū)域13。圖13是表示激光的波長(zhǎng)與硅基板的內(nèi)部透射率間的關(guān)系的圖表。并且，除去硅基板的表面?zhèn)扰c背面?zhèn)雀髯缘姆瓷涑煞?，僅表示內(nèi)部的透射率。針對(duì)硅基板的厚度t為50μm、100μm、200μm、500μm及1000μm各自的上述關(guān)系進(jìn)行了表示。
例如，在Nd:YAG激光的波長(zhǎng)1064nm中，在硅基板的厚度為500μm以下的情況下，可知在硅基板的內(nèi)部、激光透射80％以上。圖12所示的硅晶片11的厚度為350μm，所以依多光子吸收的熔融處理區(qū)域13系在硅晶片11的中心附近，亦即形成在距離表面175μm的部分上。在這種情況下的透射率，若以厚度200μm的硅晶片為參考，則為90％以上，所以在硅晶片11內(nèi)部激光僅被吸收少許，幾乎都會(huì)透射。此乃意味著并非在硅晶片11內(nèi)部激光被吸收而使熔融處理區(qū)域13形成在硅晶片11的內(nèi)部(亦即，由激光的通常的加熱而形成熔融處理區(qū)域)，而是由多光子吸收而形成熔融處理區(qū)域13。利用多光子吸收的熔融處理區(qū)域的形成，例如，在焊接學(xué)會(huì)全國(guó)大會(huì)講演概要第66集(2000年4月)的第72頁(yè)～第73頁(yè)的“利用微微秒(pico second)脈沖激光的硅加工之特性評(píng)價(jià)”中有所記載。
此外，硅晶片，是以熔融處理區(qū)域所形成的切斷起點(diǎn)區(qū)域?yàn)槠瘘c(diǎn)而朝截面方向產(chǎn)生破裂，且通過(guò)其破裂到達(dá)硅晶片的表面和背面而使得最后被切斷。到達(dá)硅晶片的表面和背面的破裂有時(shí)是自然成長(zhǎng)的情況，而有時(shí)是通過(guò)對(duì)硅晶片施加力量而成長(zhǎng)的情況。而且，在破裂是從切斷起點(diǎn)區(qū)域自然成長(zhǎng)至硅晶片的表面和背面的情況下，有破裂是從形成切斷起點(diǎn)區(qū)域的熔融處理區(qū)域正熔融著的狀態(tài)開(kāi)始成長(zhǎng)的情況，有破裂是從形成切斷起點(diǎn)區(qū)域的熔融處理區(qū)域正熔融的狀態(tài)開(kāi)始再固化之際而成長(zhǎng)的情況。然而，在任何一種情況下，熔融處理區(qū)域僅形成在硅晶片的內(nèi)部，在切斷后的切截面上，如同圖12、僅在內(nèi)部形成有熔融處理區(qū)域。如此一來(lái)，如果在加工對(duì)象物的內(nèi)部由熔融處理區(qū)域而形成切斷起點(diǎn)區(qū)域，則在割斷時(shí)，因?yàn)殡y以產(chǎn)生從切斷起點(diǎn)區(qū)域線偏離的不必要的破裂，所以割斷控制變得容易。
(3)在改性區(qū)域?yàn)檎凵渎首兓瘏^(qū)域的情況下使聚焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)在加工對(duì)象物(例如玻璃)的內(nèi)部，在聚焦點(diǎn)中的電場(chǎng)強(qiáng)度為1×108(W/cm2)以上且脈寬為1ns以下的條件下照射激光。如果設(shè)定脈寬為極短，且使多光子吸收產(chǎn)生在加工對(duì)象物的內(nèi)部，則在多光子吸收的能量未變換成熱能的情況下，在加工對(duì)象物的內(nèi)部誘發(fā)離子價(jià)數(shù)變化、結(jié)晶化或極化定向等的永久的結(jié)構(gòu)變化而形成折射率變化區(qū)域。就電場(chǎng)強(qiáng)度的上限值而言，例如為1×1012(W/cm2)。脈寬優(yōu)選例如1ns以下，更加優(yōu)選1ps以下。利用多光子吸收的折射率變化區(qū)域的形成，在例如第42次激光熱加工研究會(huì)論文集(1997年11月)的第105頁(yè)～第111頁(yè)的「由毫微微秒(femtosecond)激光照射在玻璃內(nèi)部的光誘起結(jié)構(gòu)形成」中有所記載。
以上，是利用多光子吸收所形成的改性區(qū)域，對(duì)(1)～(3)的情況所作的說(shuō)明，然而在考慮晶片狀的加工對(duì)象物的結(jié)晶結(jié)構(gòu)或其劈開(kāi)性等而將切斷起點(diǎn)區(qū)域形成如下的形態(tài)時(shí)，可以以其切斷起點(diǎn)區(qū)域?yàn)槠瘘c(diǎn)而以更小的力且以很好的精度將加工對(duì)象物切斷。
亦即，在由硅等的鉆石結(jié)構(gòu)的單結(jié)晶半導(dǎo)體構(gòu)成基板的情況下，優(yōu)選，在沿著(111)面(第一劈開(kāi)面)或(110)面(第二劈開(kāi)面)的方向上形成切斷起點(diǎn)區(qū)域。另外，在由GaAs等的閃鋅礦型結(jié)構(gòu)的III-V族化合物半導(dǎo)體構(gòu)成基板的情況下，優(yōu)選，在沿著(110)面的方向上形成切斷起點(diǎn)區(qū)域。再者，在具有藍(lán)寶石(AL2O3)等的六方晶系的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的基板的情況下，優(yōu)選，以(0001)面(C面)為主面而在沿著(1120)面(A面)或(1100)面(M面)的方向上形成切斷起點(diǎn)區(qū)域。
此外，若在沿著應(yīng)形成上述切斷起點(diǎn)區(qū)域的方向(例如，沿著單結(jié)晶硅基板中的(111)面的方向)、或沿著與應(yīng)形成切斷起點(diǎn)區(qū)域的方向正交的方向、在基板上形成定向面(orientation flat)的話，則可以以其定向面為基準(zhǔn)而將沿著應(yīng)形成切斷起點(diǎn)區(qū)域的方向的切斷起點(diǎn)區(qū)域容易且正確地形成在基板上。
其次，針對(duì)本發(fā)明之最佳實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖14(A)～圖14(C)及圖15(A)～圖15(C)是模式地表示本實(shí)施方式涉及的激光加工方法的各工序的一個(gè)例子的立體圖。在本實(shí)施方式涉及的激光加工方法中，如圖14(A)～圖14(C)及圖15(A)～圖15(C)所示，優(yōu)選，依次實(shí)施如下的第一～第三的工序。
(第一工序)首先，使聚焦點(diǎn)P對(duì)準(zhǔn)厚度d的板狀加工對(duì)象物1的內(nèi)部以照射激光L，并沿著加工對(duì)象物1的第一切斷預(yù)定線5a使激光L移動(dòng)(參照?qǐng)D14(A))。由此，在加工對(duì)象物1的內(nèi)部產(chǎn)生多光子吸收，而能夠沿著切斷預(yù)定線5a將作為切斷起點(diǎn)的第一改性區(qū)域71形成在加工對(duì)象物1的內(nèi)部。具體言之，例如，通過(guò)使載置加工對(duì)象物1的載物臺(tái)(stage；未圖示)移動(dòng)，使得激光L對(duì)加工對(duì)象物1作相對(duì)地移動(dòng)。
作為加工對(duì)象物1來(lái)說(shuō)，可以例舉出硅晶片等的基板、在表面形成有包含著機(jī)能元件的層積部的基板等。在機(jī)能元件方面，可以例舉出由結(jié)晶成長(zhǎng)所形成的半導(dǎo)體動(dòng)作層、光電二極管等的受光元件、激光二極管等的發(fā)光元件、及作為電路而形成的電路元件等等。另外，機(jī)能元件即可以形成在加工對(duì)象物1的入射面1a上，也可形成在與入射面1a相反側(cè)的面上。
在形成改性區(qū)域71之后，使聚焦點(diǎn)P對(duì)準(zhǔn)加工對(duì)象物1的內(nèi)部并照射激光L，且使激光L沿著與切斷預(yù)定線5a交叉的第二切斷預(yù)定線5b移動(dòng)(參照?qǐng)D14(B))。由此而在加工對(duì)象物1的內(nèi)部產(chǎn)生多光子吸收，而可沿著切斷預(yù)定線5b并以與改性區(qū)域71的至少一部分交叉的方式而將作為切斷起點(diǎn)的第二改性區(qū)域72形成在加工對(duì)象物1的內(nèi)部。激光L的移動(dòng)方向可通過(guò)例如使載置加工對(duì)象物1的載物臺(tái)(未圖示)旋轉(zhuǎn)90°而改變。
(第二工序)在形成改性區(qū)域72之后，使聚焦點(diǎn)P對(duì)準(zhǔn)改性區(qū)域72和入射面1a之間的加工對(duì)象物1的內(nèi)部并照射激光L，而使激光L沿著切斷預(yù)定線5b移動(dòng)(參照?qǐng)D14(C))。由此，在加工對(duì)象物1的內(nèi)部產(chǎn)生多光子吸收，而可在改性區(qū)域72和入射面1a之間的加工對(duì)象物1內(nèi)部，沿著切斷預(yù)定線5b形成作為切斷起點(diǎn)的第四改性區(qū)域73。亦即，改性區(qū)域73是被設(shè)置在改性區(qū)域72上。此外，改性區(qū)域72、73也可相互分離地配置。
在形成改性區(qū)域73之后，使聚焦點(diǎn)P對(duì)準(zhǔn)改性區(qū)域71和入射面1a之間的加工對(duì)象物1的內(nèi)部并照射激光L，而使激光L沿著切斷預(yù)定線5a移動(dòng)(參照?qǐng)D15(A))。由此，在加工對(duì)象物1的內(nèi)部產(chǎn)生多光子吸收，而可在改性區(qū)域71和入射面1a之間的加工對(duì)象物1內(nèi)部，沿著切斷預(yù)定線5a以與改性區(qū)域73的至少一部分交叉的方式形成作為切斷起點(diǎn)的第三改性區(qū)域74。亦即，改性區(qū)域74是被設(shè)置在改性區(qū)域71上。此外，改性區(qū)域71，74也可相互分離地配置。
(第三工序)在形成改性區(qū)域74之后，使聚焦點(diǎn)P對(duì)準(zhǔn)改性區(qū)域74和入射面1a之間的加工對(duì)象物1的內(nèi)部并照射激光L，而使激光L沿著切斷預(yù)定線5a移動(dòng)(參照?qǐng)D15(B))。由此，在加工對(duì)象物1的內(nèi)部產(chǎn)生多光子吸收，而可在改性區(qū)域74和入射面1a之間的加工對(duì)象物1內(nèi)部，沿著切斷預(yù)定線5b形成作為切斷起點(diǎn)的改性區(qū)域75。亦即，改性區(qū)域75是被設(shè)置在改性區(qū)域74上。此外，改性區(qū)域74、75也可相互分離地配置。
在形成改性區(qū)域75之后，使聚焦點(diǎn)P對(duì)準(zhǔn)改性區(qū)域73和入射面1a之間的加工對(duì)象物1的內(nèi)部并照射激光L，而使激光L沿著切斷預(yù)定線5b移動(dòng)(參照?qǐng)D15(C))。由此，在加工對(duì)象物1的內(nèi)部產(chǎn)生多光子吸收，而可在改性區(qū)域73和入射面1a之間的加工對(duì)象物1內(nèi)部，沿著切斷預(yù)定線5b，以與改性區(qū)域75的至少一部分交叉的方式形成作為切斷起點(diǎn)的改性區(qū)域76。亦即，改性區(qū)域76是被設(shè)置在改性區(qū)域73上。此外，改性區(qū)域73、76也可相互分離地配置。
另外，改性區(qū)域71～76與上述改性區(qū)域7同樣地，即可為由連續(xù)形成的改性區(qū)域所構(gòu)成，也可為由隔以規(guī)定間隔而斷續(xù)形成的改性區(qū)域所構(gòu)成。另外，切斷預(yù)定線5a、5b與上述切斷預(yù)定線5同樣，即可以是直線狀或曲線狀的假想線，但不限定為假想線，也可為在加工對(duì)象物1上實(shí)際繪制的線。
在通過(guò)經(jīng)由上述第一～第三工序而形成改性區(qū)域71～76之后，例如將擴(kuò)展帶(未圖示)貼附在加工對(duì)象物1上并使用擴(kuò)展裝置(未圖示)沿著切斷預(yù)定線5a、5b能夠?qū)⒓庸?duì)象物1切斷。此外，擴(kuò)展帶也可以是在形成改性區(qū)域71～76之前預(yù)先被貼附在加工對(duì)象物1上。
圖16是沿著圖15(C)所示加工對(duì)象物1之XVI-XVI線的截面圖。如圖16所示，在加工對(duì)象物1上未殘存未改性區(qū)域101b。將拍攝圖16中的區(qū)域C1后的照片的例子表示在圖17中。圖17是表示通過(guò)利用本實(shí)施方式涉及的激光加工方法形成改性區(qū)域71～76，所切斷的加工對(duì)象物1的切斷面的一個(gè)實(shí)施例的照片的圖。在圖17中無(wú)法看到與在圖22的區(qū)域P1內(nèi)被確認(rèn)的未改性區(qū)域101b相對(duì)應(yīng)的區(qū)域。
在本實(shí)施方式涉及的激光加工方法中，如圖20(A)及圖20(B)所示，與在形成改性區(qū)域171之后形成改性區(qū)域172的方法相比較，在照射激光L之際、會(huì)遮蔽激光L的改性區(qū)域在加工對(duì)象物1的厚度方向上的高度是變低的。因此，圖21所示那樣的未改性區(qū)域101b難以產(chǎn)生，所以可防止碎片或裙形邊緣(skirt)的產(chǎn)生并可高精度地切斷加工對(duì)象物1。因此，能夠使加工對(duì)象物1的割斷品質(zhì)提高。另外，在加工對(duì)象物1的厚度d為300μm以上的情況下，本實(shí)施方式涉及的激光加工方法的效果變得顯著。以下，使用圖18作詳細(xì)說(shuō)明。
圖18是使用本實(shí)施方式涉及的激光加工方法形成改性區(qū)域71～76時(shí)的一個(gè)工序中的加工對(duì)象物1的概略截面圖。圖18是表示形成改性區(qū)域72的一個(gè)工序例。成為改性區(qū)域72的一部分的改性區(qū)域72a是通過(guò)使透鏡LL所會(huì)聚的激光L進(jìn)行掃描而被形成在加工對(duì)象物1的內(nèi)部。此時(shí)，加工對(duì)象物1的厚度方向上的改性區(qū)域71的高度與圖24所示改性區(qū)域171相比較是低的。因此，在圖18中幾乎不存在有圖24所示的未改性區(qū)域101b。
另外，在本實(shí)施方式中，在第一工序中，是在形成改性區(qū)域71之后再形成改性區(qū)域72，而在第二工序中，是在形成改性區(qū)域73之后再形成改性區(qū)域74。而在以這種順序形成改性區(qū)域71～74的情況下，因?yàn)樵谛纬筛男詤^(qū)域72、73時(shí)皆使激光L沿著切斷預(yù)定線5b作移動(dòng)，所以在第一工序和第二工序之間沒(méi)有必要改變激光L的移動(dòng)方向(參照?qǐng)D14(B)及圖14(C))。因而，能夠在短時(shí)間并且高精度地形成改性區(qū)域73。
同樣地，在第二工序中，是在形成改性區(qū)域73之后、再形成改性區(qū)域74，而在第三工序中，是在形成改性區(qū)域75之后再形成改性區(qū)域76，所以可短時(shí)間且高精度地形成改性區(qū)域75(參照?qǐng)D15(A)及圖15(B))。
另外，優(yōu)選，在形成改性區(qū)域71時(shí)、記錄入射面1a的第一入射面信息，而使用其第一入射面信息來(lái)形成改性區(qū)域74。第一入射面信息是例如，可沿著切斷預(yù)定線5a而依次收集存在于入射面1a的凹凸在加工對(duì)象物1的厚度方向上的高度信息而獲得。當(dāng)使用第一入射面信息時(shí)，則使改性區(qū)域74、75對(duì)準(zhǔn)沿著切斷預(yù)定線5a的入射面1a的凹凸或起伏，而能夠以與改性區(qū)域71基本相同的形狀來(lái)形成。
同樣地，優(yōu)選，在形成改性區(qū)域72時(shí)、記錄入射面1a的第二入射面信息，而使用其第二入射面信息來(lái)形成改性區(qū)域73。第二入射面信息是例如，可沿著切斷預(yù)定線5b而依次收集存在于入射面1a的凹凸在加工對(duì)象物1的厚度方向上的高度信息而獲得。當(dāng)使用第二入射面信息時(shí)，是可將改性區(qū)域73、76對(duì)準(zhǔn)沿著切斷預(yù)定線5b的入射面1a的凹凸或起伏而以與改性區(qū)域72基本相同的形狀來(lái)形成。
上述的高度信息，例如以如下方式作測(cè)定。亦即，首先，用透鏡聚光測(cè)定用激光并對(duì)入射面1a進(jìn)行照射，而檢測(cè)該測(cè)定用激光的反射光。而且，依據(jù)所檢測(cè)的反射光，通過(guò)使用有壓電元件的致動(dòng)器使透鏡位移，以使得測(cè)定用激光的聚焦點(diǎn)位于入射面1a上。而取得此位移量作為高度信息。
另外，如圖19所示，例如改性區(qū)域71可以是由在加工對(duì)象物1的厚度方向上并列設(shè)置的多列的改性區(qū)域71a～71f所構(gòu)成。圖19是表示改性區(qū)域71的一個(gè)例子的立體圖。同樣地，改性區(qū)域72～76也可為由在加工對(duì)象物1的厚度方向上所并列設(shè)置的多列的改性區(qū)域(未圖示)所構(gòu)成。在這種情況下，加工對(duì)象物1的厚度方向的改性區(qū)域71～76的高度均能夠變高，且能夠控制其高度。此外，為防止已形成的改性區(qū)域會(huì)遮蔽激光L，優(yōu)選，改性區(qū)域71a～71f是從離入射面1a遠(yuǎn)的位置而依序形成的。另外，改性區(qū)域71a～71f是與上述改性區(qū)域7同樣，即可由連續(xù)形成的改性區(qū)域所構(gòu)成，也可以由隔以規(guī)定的間隔而斷續(xù)形成的改性區(qū)域所構(gòu)成。
此外，即可以改性區(qū)域71～76中的至少1個(gè)由多列的改性區(qū)域所構(gòu)成，也可以全部的改性區(qū)域71～76為由多列的改性區(qū)域所構(gòu)成。
另外，改性區(qū)域71與改性區(qū)域72也可以由配置在加工對(duì)象物1的厚度方向的同數(shù)列的改性區(qū)域所構(gòu)成。由此，加工對(duì)象物1的厚度方向的改性區(qū)域71及改性區(qū)域72的高度容易變?yōu)橐恢?。例如圖19所示，在改性區(qū)域71為由6列的改性區(qū)域71a～71f所構(gòu)成的情況下，優(yōu)選，改性區(qū)域72也為由6列的改性區(qū)域(未圖示)所構(gòu)成。
同樣地，改性區(qū)域73和改性區(qū)域74也可以由配置在加工對(duì)象物1的厚度方向的同數(shù)列的改性區(qū)域所構(gòu)成，改性區(qū)域75和改性區(qū)域76也可以由配置在加工對(duì)象物1的厚度方向的同數(shù)列的改性區(qū)域所構(gòu)成。此外，也可以為(a)改性區(qū)域71、72，(b)改性區(qū)域73、74，及(c)改性區(qū)域75、76，當(dāng)中的至少1個(gè)是由同數(shù)列的改性區(qū)域所構(gòu)成。例如，可以例舉出、改性區(qū)域71和改性區(qū)域72是由同數(shù)列的改性區(qū)域所構(gòu)成，但是改性區(qū)域73和改性區(qū)域74是由相互不同列數(shù)的改性區(qū)域所構(gòu)成，改性區(qū)域75和改性區(qū)域76皆由相異列數(shù)的改性區(qū)域所構(gòu)成的情況。
在其它例子方面，可以舉出改性區(qū)域71和改性區(qū)域72是由同數(shù)列(列數(shù)a)的改性區(qū)域所構(gòu)成，改性區(qū)域73和改性區(qū)域74是由同數(shù)列(列數(shù)b)的改性區(qū)域所構(gòu)成，改性區(qū)域75和改性區(qū)域76是由同數(shù)列(列數(shù)c)的改性區(qū)域所構(gòu)成的情況。在這種情況下，列數(shù)a、列數(shù)b及列數(shù)c即可以相同，也可以互異。
以上是針對(duì)本發(fā)明之最佳實(shí)施方式所作的詳細(xì)說(shuō)明，然而本發(fā)明并不受限于上述實(shí)施方式。
例如，在第一工序中，用以形成改性區(qū)域71、72的順序并未被特別限定。另外，在第二工序中，形成改性區(qū)域73、74的順序也未被特別限定。而且，在第三工序中，形成改性區(qū)域75、76的順序也未被特別限定。具體言之，在第一工序中，也可以在形成改性區(qū)域71之后再形成改性區(qū)域72。另外，在第二工序中，也可以在形成改性區(qū)域74之后再形成改性區(qū)域73。再者，在第三工序中，也可以在形成改性區(qū)域76之后再形成改性區(qū)域75。
另外，也可以是通過(guò)反復(fù)第一～第三工序而在加工對(duì)象物1的厚度方向上再形成改性區(qū)域。例如，在第三工序之后，也可以在加工對(duì)象物1的厚度方向上，再交互地形成沿著切斷預(yù)定線5a的改性區(qū)域和沿著切斷預(yù)定線5b的改性區(qū)域。由此，能夠根據(jù)加工對(duì)象物1的厚度調(diào)整在加工對(duì)象物1的厚度方向上的改性區(qū)域的高度。
另外，改性區(qū)域71～76并不限定為通過(guò)在加工對(duì)象物1的內(nèi)部產(chǎn)生多光子吸收而被形成的情況。改性區(qū)域71～76也可以是通過(guò)使在加工對(duì)象物1內(nèi)部產(chǎn)生與多光子吸收同等的光吸收而被形成的情形。
另外，在本實(shí)施方式中，是使用硅制的半導(dǎo)體晶片作為加工對(duì)象物1，但是半導(dǎo)體晶片的材料不受限于此。在半導(dǎo)體晶片的材料方面，例如可以例舉出，硅以外的IV族元素半導(dǎo)體、包含SiC之類的IV族元素的化合物半導(dǎo)體、包含III-V族元素的化合物半導(dǎo)體、包含II-VI族元素的化合物半導(dǎo)體、以及摻雜有各種摻雜劑(不純物)的半導(dǎo)體等等。
在此，針對(duì)上述的圖17所示的一實(shí)施例中的加工對(duì)象物1的切斷順序作詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明并非限定于此實(shí)施例。在此實(shí)施例中，加工對(duì)象物1是厚度725μm的硅晶片。另外，例如改性區(qū)域71是由在加工對(duì)象物1的厚度方向上并列設(shè)置的6列的改性區(qū)域71a～71f所形成的(參照?qǐng)D19)。亦即，改性區(qū)域71是通過(guò)進(jìn)行6次使激光L沿著切斷預(yù)定線5a移動(dòng)的掃描工序而形成的(參照?qǐng)D15(A))。各掃描工序是通過(guò)使聚焦點(diǎn)P的位置按照逐漸接近入射面1a的朝向而在6個(gè)階段上移動(dòng)而進(jìn)行的。
同樣地，改性區(qū)域72～74是由在加工對(duì)象物1的厚度方向上并列設(shè)置的6列的改性區(qū)域所形成的，改性區(qū)域75、76是由在加工對(duì)象物1的厚度方向上并列設(shè)置的7列的改性區(qū)域所形成的。因此，改性區(qū)域71、74、75是合計(jì)由19列的改性區(qū)域所構(gòu)成，改性區(qū)域72、73、76也是合計(jì)由19列的改性區(qū)域所構(gòu)成(參照?qǐng)D16)。
在形成這樣的改性區(qū)域71～76之后，在加工對(duì)象物1上貼附擴(kuò)展帶，再利用擴(kuò)展裝置連同該擴(kuò)展帶一起將加工對(duì)象物1切斷。將拍攝如此切斷的加工對(duì)象物1的切斷面的照片表示在圖17中，作為圖。
接著，針對(duì)在上述實(shí)施例中形成改性區(qū)域71～76之際的激光加工條件進(jìn)行說(shuō)明。激光L的脈寬為180ns，激光L的照射位置間隔(脈沖間距)為4μm，激光L的頻率數(shù)為75kHz。另外，載置有加工對(duì)象物1的載物臺(tái)的移動(dòng)速度是300mm/s。再者，入射面1a到聚焦點(diǎn)P為止的距離(聚焦點(diǎn)位置)與激光L的能量的關(guān)系如表1所示。
表1


工業(yè)上的可利用性如果根據(jù)本發(fā)明，則能夠提供一種可高精度地切斷加工對(duì)象物的激光加工方法。
權(quán)利要求
1.一種激光加工方法，其特征在于，包括第一工序，通過(guò)使聚焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)板狀加工對(duì)象物的內(nèi)部并照射激光而沿著所述加工對(duì)象物的第一切斷預(yù)定線，將作為切斷起點(diǎn)的第一改性區(qū)域形成在所述加工對(duì)象物的內(nèi)部，且沿著與所述第一切斷預(yù)定線交叉的第二切斷預(yù)定線，以與所述第一改性區(qū)域的至少一部分交叉的方式，將作為切斷起點(diǎn)的第二改性區(qū)域形成在所述加工對(duì)象物的內(nèi)部；以及第二工序，在所述第一工序之后，通過(guò)使聚焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)所述加工對(duì)象物的內(nèi)部并照射激光，在所述第一改性區(qū)域和所述激光入射的所述加工對(duì)象物的入射面之間的所述加工對(duì)象物的內(nèi)部，沿著所述第一切斷預(yù)定線形成作為切斷起點(diǎn)的第三改性區(qū)域，且在所述第二改性區(qū)域和所述入射面之間的所述加工對(duì)象物的內(nèi)部，沿著所述第二切斷預(yù)定線、以與所述第三改性區(qū)域的至少一部分交叉的方式形成作為切斷起點(diǎn)的第四改性區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光加工方法，其特征在于在所述第一工序中，在形成所述第一改性區(qū)域之后形成所述第二改性區(qū)域，在所述第二工序中，在形成所述第三改性區(qū)域之后形成所述第四改性區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光加工方法，其特征在于在所述第一工序中，在形成所述第一改性區(qū)域之后形成所述第二改性區(qū)域，在所述第二工序中，在形成所述第四改性區(qū)域之后形成所述第三改性區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光加工方法，其特征在于在形成所述第一改性區(qū)域時(shí)，記錄所述入射面的第一入射面信息，并使用該第一入射面信息形成所述第三改性區(qū)域，在形成所述第二改性區(qū)域時(shí)，記錄所述入射面的第二入射面信息，并使用該第二入射面信息形成所述第四改性區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光加工方法，其特征在于所述第一～第四改性區(qū)域的至少1個(gè)是由在所述加工對(duì)象物的厚度方向上并列設(shè)置的多列的改性區(qū)域構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光加工方法，其特征在于所述第一及第二改性區(qū)域或者所述第三及第四改性區(qū)域的至少一方是由設(shè)置在所述加工對(duì)象物的厚度方向上的同數(shù)列的改性區(qū)域構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明能夠提供一種可高精度地切斷加工對(duì)象物的激光加工方法。在本發(fā)明的激光加工方法中，使聚焦點(diǎn)(P)對(duì)準(zhǔn)板狀加工對(duì)象物(1)的內(nèi)部以照射激光(L)。首先，沿著加工對(duì)象物(1)的第一切斷預(yù)定線(5a)，形成作為切斷起點(diǎn)的第一改性區(qū)域(71)。其次，以沿著與切斷預(yù)定線(5a)交叉的第二切斷預(yù)定線(5b)、與改性區(qū)域(71)的至少一部分交叉的方式，形成作為切斷起點(diǎn)的第二改性區(qū)域(72)。其次，沿著切斷預(yù)定線(5b)而形成作為切斷起點(diǎn)的第四改性區(qū)域(73)。其次，在改性區(qū)域(71)與激光(L)所入射的加工對(duì)象物(1)的入射面(1a)之間，以沿著切斷預(yù)定線(5a)、與改性區(qū)域(73)的至少一部分交叉的方式，形成作為切斷起點(diǎn)的第三改性區(qū)域(74)。
文檔編號(hào)B23K26/00GK1993200SQ20058002579
公開(kāi)日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2005年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月30日
發(fā)明者坂本剛志 申請(qǐng)人:浜松光子學(xué)株式會(huì)社