激光切割方法
【專利摘要】一種激光切割方法，與時(shí)鐘信號(hào)同步地使用脈沖選擇器控制脈沖激光束的通過和截?cái)啵瑥亩怨饷}沖為單位切換脈沖激光束向被加工基板的照射和非照射，以裂紋在被加工基板表面上連續(xù)的方式形成在被加工基板到達(dá)基板表面的裂紋，該激光切割方法具有：第一裂紋形成步驟，對(duì)被加工基板沿著第一直線照射脈沖激光束；以及第二裂紋形成步驟，對(duì)被加工基板沿著與第一直線正交的第二直線照射脈沖激光束，在第一直線與第二直線交叉的區(qū)域，在第一裂紋形成步驟或第二裂紋中形成步驟使脈沖激光束的光脈沖密度增加。
【專利說明】激光切割方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)基于2012年7月6日提交的日本專利申請(qǐng)(JPA) N0.2012-152237并主張其優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過引用包含于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及使用脈沖激光束的激光切割(dicing)方法。
【背景技術(shù)】
[0004]JP3867107公開了在半導(dǎo)體基板的切割中使用脈沖激光束的方法。在JP3867107的方法中，通過由脈沖激光束產(chǎn)生的光學(xué)損傷，在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成變性區(qū)域(性質(zhì)變化區(qū)域)。而且，以該變性區(qū)域?yàn)槠瘘c(diǎn)切斷加工對(duì)象物。
[0005]在現(xiàn)有的技術(shù)中，以脈沖激光束的能量、光點(diǎn)直徑、脈沖激光束與加工對(duì)象物的相對(duì)移動(dòng)速度等作為參數(shù)來控制變性區(qū)域的形成。
[0006]在切割中要求切斷部的高直線性。例如，如果只切斷成鋸齒形狀，則產(chǎn)生以下問題:切割對(duì)形成于加工對(duì)象物的半導(dǎo)體元件的影響及元件特性惡化，或者必須擴(kuò)大切割線的寬度而能夠在基板上形成的元件數(shù)減少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)的激光切割方法，其特征在于，將被加工基板載置于載物臺(tái)，產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，射出與所述時(shí)鐘信號(hào)同步的脈沖激光束，使所述被加工基板與所述脈沖激光束相對(duì)移動(dòng)，與所述時(shí)鐘信號(hào)同步地使用脈沖選擇器控制所述脈沖激光束的通過和截?cái)?，從而以光脈沖為單位切換所述脈沖激光束向所述被加工基板的照射和非照射，通過控制所述脈沖激光束的照射能量、所述脈沖激光束的加工點(diǎn)深度、以及所述脈沖激光束的照射區(qū)域和非照射區(qū)域的長(zhǎng)度，以裂紋在所述被加工基板表面上連續(xù)的方式形成在所述被加工基板上到達(dá)基板表面的裂紋，該激光切割方法具有以下步驟:第一裂紋形成步驟，對(duì)所述被加工基板沿著第一直線照射脈沖激光束；以及第二裂紋形成步驟，對(duì)所述被加工基板沿著與所述第一直線正交的第二直線照射脈沖激光束；在所述第一直線與所述第二直線交叉的區(qū)域，在所述第一裂紋形成步驟或所述第二裂紋形成步驟中使脈沖激光束的光脈沖密度增加。
[0008]在上述形態(tài)的方法中，優(yōu)選為，所述第一或第二裂紋形成步驟中，產(chǎn)生照射控制信號(hào)，并使用所述照射控制信號(hào)使所述第一直線與所述第二直線交叉的區(qū)域中的光脈沖密度增加，該照射控制信號(hào)具備使脈沖激光束的光脈沖密度增加的部位的信息。
[0009]在上述形態(tài)的方法中，優(yōu)選為，所述裂紋在所述被加工基板表面大致直線地形成。
[0010]在上述形態(tài)的方法中，優(yōu)選為，所述被加工基板的位置與所述脈沖選擇器的動(dòng)作開始位置同步。
[0011]在上述形態(tài)的方法中，優(yōu)選為，所述被加工基板包括藍(lán)寶石基板、水晶基板或玻璃基板。
[0012]依照本發(fā)明，通過使脈沖激光束的照射條件最佳化，能夠提供實(shí)現(xiàn)優(yōu)異切斷特性 的激光切割方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是表示在實(shí)施方式的激光切割方法中使用的激光切割裝置的一例的概略構(gòu) 成圖。
[0014]圖2是實(shí)施方式的激光切割方法的工序流程圖。
[0015]圖3是實(shí)施方式的激光切割方法的說明圖。
[0016]圖4是表不實(shí)施方式的LED的一例的截面圖。
[0017]圖5A?圖5B是說明激光切割方法的問題點(diǎn)的圖。
[0018]圖6A?圖6B是實(shí)施方式的激光切割方法的說明圖。
[0019]圖7是表示實(shí)施方式的激光切割方法的作用的圖。
[0020]圖8是說明實(shí)施方式的激光切割方法的定時(shí)控制的圖。
[0021]圖9是表示實(shí)施方式的激光切割方法的脈沖選擇器動(dòng)作與調(diào)制脈沖激光束PL2的 定時(shí)的圖。
[0022]圖10是實(shí)施方式的激光切割方法的照射圖案的說明圖。
[0023]圖11是表示實(shí)施方式的裂紋形成步驟中的照射在藍(lán)寶石基板上的照射圖案的俯 視圖。
[0024]圖12是圖11的AA截面圖。
[0025]圖13A?圖13D是實(shí)施方式的作用的說明圖。
[0026]圖14是說明實(shí)施方式的載物臺(tái)移動(dòng)與切割加工的關(guān)系的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下，參照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的實(shí)施方式。此外，在本說明書中，加工點(diǎn)指的是脈沖 激光束在被加工基板內(nèi)的聚光位置(焦點(diǎn)位置)附近的點(diǎn)，是被加工基板的變性程度在深度 方向上成為最大的點(diǎn)。而且，加工點(diǎn)深度指的是脈沖激光束的加工點(diǎn)距離被加工基板表面 的深度。
[0028]另外，在本說明書中，光脈沖密度指的是在以光脈沖為單位重復(fù)脈沖激光束的照 射和非照射時(shí)掃描線上的照射光脈沖數(shù)的密度。
[0029]實(shí)施方式的激光切割方法為如下激光切割方法:將被加工基板載置于載物臺(tái)，產(chǎn) 生時(shí)鐘信號(hào)，射出與時(shí)鐘信號(hào)同步的脈沖激光束，使被加工基板與脈沖激光束相對(duì)移動(dòng)，與 時(shí)鐘信號(hào)同步地使用脈沖選擇器控制脈沖激光束的通過和截?cái)?，從而以光脈沖為單位切換 脈沖激光束向被加工基板的照射和非照射，通過控制脈沖激光束的照射能量、脈沖激光束 的加工點(diǎn)深度、以及脈沖激光束的照射區(qū)域和非照射區(qū)域的長(zhǎng)度，以裂紋在被加工基板表 面上連續(xù)的方式形成在被加工基板上到達(dá)基板表面的裂紋。而且具有:第一裂紋形成步驟， 對(duì)被加工基板沿著第一直線照射脈沖激光束；以及第二裂紋形成步驟，對(duì)被加工基板沿著 與第一直線正交的第二直線照射脈沖激光束。而且，在第一直線與第二直線交叉的區(qū)域，通 過第一裂紋形成步驟或第二裂紋形成步驟，使脈沖激光束的光脈沖密度增加。[0030]通過上述構(gòu)成，關(guān)于被加工基板，能夠提供實(shí)現(xiàn)優(yōu)異切斷特性的激光切割方法。在此，優(yōu)異的切斷特性列舉了:(1)切斷部被直線性良好地切斷；(2)工序簡(jiǎn)單；(3)能夠以小的切斷力切斷，以使切割元件的收獲率提高。特別是，在形成于被加工基板上的元件的切割線的交點(diǎn)即脈沖激光束的掃描交叉的區(qū)域，能夠抑制直線性低的、例如鋸齒形狀的切斷部產(chǎn)生。
[0031]再者，通過在被加工基板表面上形成連續(xù)的裂紋，特別是如藍(lán)寶石基板那樣硬質(zhì)的基板的切割變得容易。另外，實(shí)現(xiàn)了狹窄切割寬度的切割。
[0032]實(shí)現(xiàn)上述激光切割方法的實(shí)施方式的激光切割裝置具備:載物臺(tái)，能夠載置被加工基板；基準(zhǔn)時(shí)鐘振蕩電路，產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)；激光振蕩器，射出脈沖激光束；激光振蕩器控制部，使脈沖激光束與時(shí)鐘信號(hào)同步；脈沖選擇器，設(shè)于激光振蕩器與載物臺(tái)之間的光路上，切換脈沖激光束向被加工基板的照射和非照射；以及脈沖選擇器控制部，與時(shí)鐘信號(hào)同步地以光脈沖為單位控制脈沖激光束在脈沖選擇器中的通過和截?cái)唷?br> [0033]圖1是表示實(shí)施方式的激光切割裝置的一例的概略構(gòu)成圖。如圖1所示，實(shí)施方式的激光切割裝置10作為其主要構(gòu)成而具備:激光振蕩器12、脈沖選擇器14、光束整形器
16、聚光透鏡18、XYZ載物臺(tái)部20、激光振蕩器控制部22、脈沖選擇器控制部24、照射控制部25以及加工控制部26。在加工控制部26中，具備產(chǎn)生期望的時(shí)鐘信號(hào)SI的基準(zhǔn)時(shí)鐘振蕩電路28和加工表部30。
[0034]激光振蕩器12構(gòu)成為射出與由基準(zhǔn)時(shí)鐘振蕩電路28產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)SI同步的周期Tc的脈沖激光束PU。照射脈沖光的強(qiáng)度表現(xiàn)出高斯分布。時(shí)鐘信號(hào)SI是用于激光切割加工的控制的加工控制用時(shí)鐘信號(hào)。
[0035]在此，從激光振蕩器12射出的激光波長(zhǎng)使用相對(duì)于被加工基板具有透過性的波長(zhǎng)。作為激光，能夠使用Nd: YAG激光、Nd = YVO4激光、Nd: YLF激光等。
[0036]脈沖選擇器14設(shè)于激光振蕩器12與聚光透鏡18之間的光路。而且構(gòu)成為:與時(shí)鐘信號(hào)SI同步地切換脈沖激光束PLl的通過和截?cái)?接通/斷開)，從而以光脈沖數(shù)為單位切換脈沖激光束PLl向被加工基板的照射和非照射。這樣，通過脈沖選擇器14的動(dòng)作，脈沖激光束PLl為了加工被加工基板而對(duì)接通/斷開進(jìn)行控制，成為調(diào)制后的調(diào)制脈沖激光束 PL2。
[0037]脈沖選擇器14優(yōu)選為由例如音響光學(xué)元件(AOM)構(gòu)成。另外，也可使用例如拉曼衍射型的電氣光學(xué)元件(Ε0Μ)。
[0038]光束整形器16使入射的脈沖激光束PL2成為整形為期望形狀的脈沖激光束PL3。例如，是將光束直徑以一定倍率擴(kuò)大的擴(kuò)束器。另外，例如也可以具備使光束截面的光強(qiáng)度分布均勻的均化器那樣的光學(xué)元件。另外，例如也可以具備使光束截面為圓形的元件或使光束為圓偏振光的光學(xué)兀件。
[0039]聚光透鏡18構(gòu)成為:將由光束整形器16整形后的脈沖激光束PL3聚光，向載置于XYZ載物臺(tái)部20上的被加工基板W、例如形成有LED的藍(lán)寶石基板照射脈沖激光束PL4。
[0040]XYZ載物臺(tái)部20能夠載置被加工基板W，具備能夠沿XYZ方向自由移動(dòng)的XYZ載物臺(tái)(以后簡(jiǎn)稱為載物臺(tái))、XYZ載物臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)部、以及測(cè)量載物臺(tái)的位置的例如具有激光干涉儀的位置傳感器等。在此，XYZ載物臺(tái)構(gòu)成為:其定位精度及移動(dòng)誤差為亞微米范圍的高精度。而且，通過沿Z方向移動(dòng)，能夠相對(duì)于被加工基板W調(diào)整脈沖激光束的焦點(diǎn)位置，并控制加工點(diǎn)深度。
[0041]加工控制部26整體控制由激光切割裝置10進(jìn)行的加工?；鶞?zhǔn)時(shí)鐘振蕩電路28 產(chǎn)生期望的時(shí)鐘信號(hào)SI。另外，在加工表部30中存儲(chǔ)有以脈沖激光束的光脈沖數(shù)記錄切割 加工數(shù)據(jù)的加工表。
[0042]照射控制部25在裂紋形成時(shí)脈沖激光束的照射可能重復(fù)的部位，為了增加脈沖 激光束的光脈沖密度而存儲(chǔ)光脈沖密度增加部位的信息。并且具備以下功能:基于所存儲(chǔ) 的信息生成照射控制信號(hào)(S6)，并向脈沖選擇器控制部24傳送，上述照射控制信號(hào)(S6)具 備脈沖激光束照射的光脈沖密度增加部位的信息。光脈沖密度增加部位的信息例如為切割 線的交點(diǎn)或者確定包含交點(diǎn)在內(nèi)的規(guī)定范圍的XY坐標(biāo)。
[0043]接著，參照【專利附圖】

【附圖說明】使用上述激光切割裝置10的激光切割方法。圖2是實(shí)施方式 的激光切割方法的工序流程圖。圖3為實(shí)施方式的激光切割方法的說明圖。
[0044]首先，進(jìn)行將被加工基板W載置到激光切割裝置10的XYZ載物臺(tái)部20上的步驟 (步驟I)。被加工基板W例如是使用藍(lán)寶石基板上的外延半導(dǎo)體層而形成有多個(gè)LED100的
曰
曰曰/T o
[0045]如圖3所示，在被加工基板W上形成有多個(gè)LED100。在LED100之間具有切割線， 該切割線是為了將LED100分割為多個(gè)而具備規(guī)定寬度的區(qū)域。切割線的寬度根據(jù)切割裝 置的能力、元件的種類等設(shè)定為能夠?qū)崿F(xiàn)元件的充分的利用率的規(guī)定寬度。
[0046]圖4是表示LED100的一例的截面圖。如圖4所示，LED100例如具備:藍(lán)寶石基 板101 ;以及GaN系半導(dǎo)體層102，在藍(lán)寶石基板101上例如通過外延生長(zhǎng)而形成。半導(dǎo)體 層102具備發(fā)光層102a。另外，具備用于向半導(dǎo)體層102通電的第一電極103和第二電極 104。
[0047]在步驟I中，以LED100的藍(lán)寶石基板101來到上表面的方式將被加工基板W載 置于XYZ載物臺(tái)部20上。在此，設(shè)LED100的配置的X方向的間距為“a”，Y方向的間距為 “b”。
[0048]接著，進(jìn)行沿著第一直線(LI)照射脈沖激光束而形成裂紋的第一裂紋形成步驟 (步驟2)。在此，第一直線(LI)指的是沿著與被加工基板的X方向正交的切割線的直線。 即，是在XY坐標(biāo)上以X = x0 + (n — I) a表示的直線。此外,在圖3中n = I?7。
[0049]在第一裂紋形成步驟中，以照射/非照射=1/1的比例照射脈沖激光束。
[0050]接著，進(jìn)行沿著與第一直線(LI)正交的第二直線(L2)照射脈沖激光束而形成裂 紋的第二裂紋形成步驟(步驟3)。在此，第二直線(L2)指的是沿著與被加工基板的Y方向 正交的切割線的直線。即，是在XY坐標(biāo)上以Y = ytl + (k — l)b表示的直線。此外，在圖 3 中，k = I ?6。
[0051 ] 圖5A?圖5B是說明激光切割方法的問題的圖。圖5A是表示脈沖激光束的照射 圖案的圖，圖5B是表示由圖5A的照射圖案形成的裂紋的形狀的圖。各個(gè)圖都是例如由圖3 中的虛線圓包圍的區(qū)域的放大圖。另外，在圖5A中，實(shí)線圓表示向被加工基板W表面照射 脈沖激光束的區(qū)域。虛線圓表示脈沖激光束變?yōu)榉钦丈涞膮^(qū)域。
[0052] 如圖5A所示，在第一直線(LI)與第二直線(L2)交叉的區(qū)域中，與其它區(qū)域同樣地 以一定的光脈沖密度進(jìn)行脈沖激光束的照射。在此情況下，如圖5B所示，有時(shí)候裂紋在第 一直線(LI)與第二直線(L2)交叉的區(qū)域偏斜且變?yōu)殇忼X形狀。[0053]裂紋通常形成為將通過脈沖激光束的照射而在基板內(nèi)形成的變性區(qū)域間連結(jié)。在圖5B的情況下，當(dāng)在第二裂紋形成步驟中沿著第二直線(L2)照射脈沖激光束時(shí)，在第一直線(LI)與第二直線(L2)交叉的區(qū)域中，已經(jīng)存在通過第一裂紋形成步驟形成的變性區(qū)域或裂紋。因此，如果相對(duì)于第一或第二直線斜向行進(jìn)的方向的結(jié)晶方向是容易被切斷的方向，則在第二裂紋形成步驟時(shí)，形成相對(duì)于第二直線(L2)斜向行進(jìn)的裂紋。
[0054]若形成了這樣的斜向行進(jìn)的裂紋或鋸齒形狀的裂紋，則例如產(chǎn)生以下問題:形成于被加工基板W上的LED等發(fā)生元件特性的惡化，元件的利用率降低。或者，如果考慮進(jìn)這樣的鋸齒形狀而設(shè)定切割線的寬度，則產(chǎn)生能夠形成于一塊被加工基板W上的元件數(shù)減少的問題。
[0055]在實(shí)施方式中，在第一直線(LI)與第二直線(L2)交叉的區(qū)域中，通過第一裂紋形成步驟或第二裂紋形成步驟中的任何一個(gè)或兩個(gè)步驟，以使脈沖激光束的光脈沖密度增加的方式控制脈沖激光束的照射。
[0056]圖6A?圖6B是實(shí)施方式的激光切割方法的說明圖。圖6A、圖6B都是由圖3中的虛線圓包圍的區(qū)域的放大圖。示出以X = x0 + 2a表示的第一直線(LI)和以Y = yQ +(k 一 l)b表示的第二直線(L2)交叉的區(qū)域。
[0057]在圖6A?圖6B中，實(shí)線圓表示向被加工基板W表面照射脈沖激光束的區(qū)域。虛線圓表示脈沖激光束變?yōu)榉钦丈涞膮^(qū)域。
[0058]例如，如圖6A所示，在第一裂紋形成步驟中，在第一直線(LI)與第二直線(L2)交叉的區(qū)域、即切割線的交點(diǎn)，使脈沖激光束的光脈沖密度增加而照射脈沖激光束。具體而言，在第一直線(LI)與第二直線(L2)交叉的以外的區(qū)域，以使原為非照射的區(qū)域的至少一部分成為照射區(qū)域的圖案進(jìn)行照射。
[0059]接著，如圖6B所示，在第二裂紋形成步驟中，也在第一直線(LI)與第二直線(L2)交叉的區(qū)域、即切割線的交點(diǎn)，使脈沖激光束的光脈沖密度增加而照射脈沖激光束。具體而言，在第一直線(LI)與第二直線(L2)交叉的以外的區(qū)域，以使原為非照射的區(qū)域的至少一部分成為照射區(qū)域的圖案進(jìn)行照射。
[0060]圖7是表示實(shí)施方式的作用的圖。如圖7所示，依照實(shí)施方式，在第一和第二裂紋形成步驟之后，形成直線性高的裂紋。所以，能夠形成直線性高的切斷部。這是因?yàn)椋ㄟ^在切割線的交點(diǎn)使光脈沖密度增加，變性區(qū)域的密度也變高，沿著第一和第二直線的切斷容易產(chǎn)生，因而沿著第一或第二直線斜向行進(jìn)的切斷變得難以產(chǎn)生。
[0061]此外，雖然以通過第一和第二裂紋形成步驟的雙方使切割線的交點(diǎn)的脈沖激光束的光脈沖密度增加的情況為例進(jìn)行了說明，但是通過任何一個(gè)裂紋形成步驟使脈沖激光束的光脈沖密度增加的方式，也能夠使所形成的裂紋的直線性提高。
[0062]特別是，從提高裂紋的直線性的觀點(diǎn)來看，期望通過在已經(jīng)由第一裂紋形成步驟產(chǎn)生了裂紋的狀態(tài)下進(jìn)行的第二裂紋形成步驟，使脈沖激光束的光脈沖密度增加。在此情況下，優(yōu)選為在第二裂紋形成步驟中比第一裂紋形成步驟中更增大第一直線(LI)與第二直線(L2)交叉的區(qū)域的光脈沖密度。
[0063]接著，說明第一和第二裂紋形成步驟(步驟2、3)的基本動(dòng)作的細(xì)節(jié)。
[0064]首先，將在被加工基板W (例如藍(lán)寶石基板)上形成有LED100的基板載置于XYZ載物臺(tái)部20。該被加工基板W例如是在藍(lán)寶石基板的下表面具有外延生長(zhǎng)的GaN層且在該GaN層成圖有多個(gè)LED的晶片。以形成于晶片的切口或定向平面為基準(zhǔn)進(jìn)行晶片相對(duì)于 XYZ載物臺(tái)的對(duì)位。
[0065]圖8是說明實(shí)施方式的激光切割方法的定時(shí)控制的圖。在加工控制部26內(nèi)的基 準(zhǔn)時(shí)鐘振蕩電路28中，生成周期Tc的時(shí)鐘信號(hào)SI。激光振蕩器控制部22控制成:激光振 蕩器12射出與時(shí)鐘信號(hào)SI同步的周期Tc的脈沖激光束PLl。此時(shí)，在時(shí)鐘信號(hào)SI的上升 沿與脈沖激光束的上升沿，產(chǎn)生延遲時(shí)間h。
[0066]激光使用相對(duì)于被加工基板具有透過性的波長(zhǎng)的激光。在裂紋形成步驟中，優(yōu)選 地使用照射的激光子的能量h V比被加工基板材料的吸收帶隙Eg更大的激光。如果能量 h V比帶隙Eg大得多，則產(chǎn)生激光的吸收。將其稱為多光子吸收，如果使激光的脈沖寬度非 常短而使多光子吸收在被加工基板的內(nèi)部發(fā)生，則多光子吸收的能量不轉(zhuǎn)化為熱能，引起 離子價(jià)數(shù)變化、結(jié)晶化、非晶化、極化取向或微小裂紋形成等永久的構(gòu)造變化，形成色心。
[0067]該激光(脈沖激光束)的照射能量(照射功率)在第一和第二裂紋形成步驟中優(yōu)選 為選擇在被加工基板表面形成連續(xù)裂紋方面最合適的條件。
[0068]而且，在第一和第二裂紋形成步驟中，如果使用相對(duì)于被加工基板材料具有透過 性的波長(zhǎng)，則能夠?qū)⒓す鈱?dǎo)光、激光到基板內(nèi)部的焦點(diǎn)附近。所以，能夠局部地形成色心。也 將該色心稱為變性區(qū)域。
[0069]脈沖選擇器控制部24參照從加工控制部26輸出的加工圖案信號(hào)S2，生成與時(shí)鐘 信號(hào)SI同步的脈沖選擇器驅(qū)動(dòng)信號(hào)S3。加工圖案信號(hào)S2參照加工表而生成，該加工表存 儲(chǔ)在加工表部30中，將照射圖案的信息以光脈沖為單位以光脈沖數(shù)記載。脈沖選擇器14 基于脈沖選擇器驅(qū)動(dòng)信號(hào)S3，與時(shí)鐘信號(hào)SI同步地進(jìn)行切換脈沖激光束PLl的通過和截?cái)?(接通/斷開)的動(dòng)作。
[0070]通過該脈沖選擇器14的動(dòng)作，生成調(diào)制脈沖激光束PL2。此外，在時(shí)鐘信號(hào)SI的 上升沿與脈沖激光束的上升沿、下降沿之間產(chǎn)生延遲時(shí)間t2、t3。另外，在脈沖激光束的上 升沿、下降沿與脈沖選擇器動(dòng)作之間產(chǎn)生延遲時(shí)間t4、t5。
[0071]在加工被加工基板時(shí)，考慮延遲時(shí)間h?t5，決定脈沖選擇器驅(qū)動(dòng)信號(hào)S3等的生 成定時(shí)或被加工基板與脈沖激光束的相對(duì)移動(dòng)定時(shí)。
[0072]圖9是表示實(shí)施方式的激光切割方法的脈沖選擇器動(dòng)作與調(diào)制脈沖激光束PL2的 定時(shí)的圖。脈沖選擇器動(dòng)作與時(shí)鐘信號(hào)SI同步而以光脈沖為單位進(jìn)行切換。這樣，通過使 脈沖激光束的振蕩和脈沖選擇器的動(dòng)作與相同時(shí)鐘信號(hào)Si同步，能夠?qū)崿F(xiàn)光脈沖為單位 的照射圖案。
[0073]具體而言，脈沖激光束的照射和非照射基于由光脈沖數(shù)規(guī)定的規(guī)定條件而進(jìn)行。 即，基于照射光脈沖數(shù)(Pl)和非照射光脈沖數(shù)(P2)執(zhí)行脈沖選擇器動(dòng)作，切換向被加工基 板的照射和非照射。規(guī)定脈沖激光束的照射圖案的Pl值或P2值例如在加工表中作為照射 區(qū)域記錄設(shè)定、非照射區(qū)域記錄設(shè)定而規(guī)定。Pl值或P2值根據(jù)被加工基板的材質(zhì)、激光束 的條件等，設(shè)定為最適合裂紋形成步驟的裂紋形成的規(guī)定條件。
[0074]調(diào)制脈沖激光束PL2是由光束整形器16整形為期望形狀的脈沖激光束PL3。再者， 整形后的脈沖激光束PL3成為由聚光透鏡18聚光且具有期望光束直徑的脈沖激光束PL4， 照射在作為被加工基板的晶片上。
[0075]在將晶片沿X軸方向和Y軸方向切割的情況下，首先，例如使XYZ載物臺(tái)沿Y軸方向以一定速度移動(dòng)，掃描脈沖激光束PL4。而且，在期望的Y軸方向的切割結(jié)束之后，使XYZ 載物臺(tái)沿X軸方向以一定速度移動(dòng)，掃描脈沖激光束PL4。由此，進(jìn)行X軸方向的切割。
[0076]通過上述的照射光脈沖數(shù)(P1)、非照射光脈沖數(shù)(P2)以及載物臺(tái)的速度，控制脈 沖激光束的照射非照射的間隔。
[0077]關(guān)于Z軸方向(高度方向)，以聚光透鏡的聚光位置(焦點(diǎn)位置)位于晶片內(nèi)外的規(guī) 定深度的方式進(jìn)行調(diào)整。該規(guī)定深度在裂紋形成步驟時(shí)分別設(shè)定成:裂紋在被加工基板表 面上形成為期望的形狀。
[0078]此時(shí)，設(shè)被加工基板的折射率為n，距離被加工基板表面的加工位置為L(zhǎng)，Z軸移動(dòng) 距離為L(zhǎng)z，則Lz = L/n0即，在將被加工基板的表面作為Z軸初始位置時(shí)，將聚光透鏡的聚 光位置加工至離基板表面深度“L”的位置的情況下，使Z軸移動(dòng)“Lz”即可。
[0079]圖10是實(shí)施方式的激光切割方法的照射圖案的說明圖。如圖所示，與時(shí)鐘信號(hào)SI 同步地生成脈沖激光束PLl。然后，通過與時(shí)鐘信號(hào)SI同步地控制脈沖激光束的通過和截 斷，生成調(diào)制脈沖激光束PL2。
[0080]而且，通過載物臺(tái)的橫向(X軸方向或Y軸方向)的移動(dòng)，調(diào)制脈沖激光束PL2的照 射光脈沖在晶片上形成為照射斑點(diǎn)。這樣，通過生成調(diào)制脈沖激光束PL2，照射斑點(diǎn)以光脈 沖為單位被控制且斷續(xù)地照射在晶片上。在圖10的情況下，設(shè)定以下條件:照射光脈沖數(shù) (PD = 2，非照射光脈沖數(shù)(P2) = 1，照射光脈沖(高斯光)以光點(diǎn)直徑的間距重復(fù)照射和 非照射。
[0081]在此，如果在光束光點(diǎn)直徑D ( Pm)、重復(fù)頻率F (kHz)的條件下進(jìn)行加工，則為 了使照射光脈沖以光點(diǎn)直徑的間距重復(fù)照射和非照射的載物臺(tái)移動(dòng)速度V (m/sec)為V = DXlO - 6XFX103。
[0082]例如，如果在光束光點(diǎn)直徑D = 2 ii m、重復(fù)頻率F = 50kHz的加工條件下進(jìn)行，則 載物臺(tái)移動(dòng)速度為V = 100mm/sec。
[0083]另外，如果使照射光的功率為P (瓦特)，則每脈沖照射脈沖能量P/F的光脈沖照射
至晶片。
[0084]脈沖激光束的照射能量(照射光的功率)、脈沖激光束的加工點(diǎn)深度、以及脈沖激 光束的照射非照射的間隔的參數(shù)決定為:在裂紋形成步驟中，裂紋在被加工基板表面上連 續(xù)形成。
[0085]此外，在第一直線(LI)與第二直線(L2)交叉的區(qū)域中，為了使脈沖激光束的光脈 沖密度增加，例如能夠采用以下方法。
[0086]事先在照射控制部25中存儲(chǔ)以XY坐標(biāo)指定在第一或第二裂紋形成步驟中使光脈 沖密度增加的范圍的信息。該信息例如是第一直線(LI)與第二直線(L2)的交點(diǎn)的XY坐 標(biāo)或者包含交點(diǎn)的XY坐標(biāo)范圍。該信息作為照射控制信號(hào)(S6)傳送至脈沖選擇器控制部 24。
[0087]在脈沖選擇器控制部24中，基于加工圖案信號(hào)(S2)和照射控制信號(hào)(S6)的雙方 來控制脈沖激光束的照射。而且，在第一或第二裂紋形成步驟中，在第一直線(LI)與第二 直線(L2)交叉的區(qū)域使脈沖激光束的光脈沖密度增加。
[0088]圖11是表示裂紋形成步驟中的照射在藍(lán)寶石基板上的照射圖案的俯視圖。從照 射面上觀察，照射光脈沖數(shù)(Pl) = 2，非照射光脈沖數(shù)(P2) = 1，以照射光點(diǎn)直徑的間距形成照射斑點(diǎn)(由虛線表示的圓)。
[0089]圖12為圖11的AA截面圖。如圖所示，在藍(lán)寶石基板內(nèi)部形成變性區(qū)域。而且，從該變性區(qū)域起形成有沿著光脈沖的掃描線上到達(dá)基板表面的裂紋(或槽)。而且，該裂紋在被加工基板表面上連續(xù)形成。此外，在實(shí)施方式中，裂紋形成為僅露出至基板表面?zhèn)?，并不到達(dá)基板背面?zhèn)取?br> [0090]圖13A是圖13D為實(shí)施方式的作用的說明圖。例如，將以能夠設(shè)定的最大脈沖激光束的激光頻率且以能夠設(shè)定的最快載物臺(tái)速度照射脈沖激光的情況下的脈沖照射可能位置以圖13A的虛線圓表示。圖13B為照射/非照射=1/2的情況下的照射圖案。實(shí)線圓為照射位置，虛線圓為非照射位置。
[0091]在此，假定為使照射斑點(diǎn)的間隔(非照射區(qū)域的長(zhǎng)度)更短時(shí)切斷性良好。在此情況下，如圖13C所示，能夠不改變載物臺(tái)速度而通過使照射/非照射=1/1來應(yīng)對(duì)。假設(shè)如實(shí)施方式那樣，如果不使用脈沖選擇器，則產(chǎn)生以下問題:為了呈現(xiàn)同樣的條件，必須使載物臺(tái)速度降低，切割加工的生產(chǎn)率降低。
[0092]在此，假定為使照射斑點(diǎn)連續(xù)而使照射區(qū)域的長(zhǎng)度更長(zhǎng)時(shí)切斷性良好。在此情況下，如圖13D所示，能夠不改變載物臺(tái)速度而通過使照射/非照射=2/1來應(yīng)對(duì)。假設(shè)如實(shí)施方式那樣，如果不使用脈沖選擇器，則產(chǎn)生以下問題:為了呈現(xiàn)同樣的條件，必須使載物臺(tái)速度降低且使載物臺(tái)速度改變，切割加工的生產(chǎn)率降低并且控制變得非常困難。
[0093]或者，在不使用脈沖選擇器的情況下，還可以想到通過以圖13B的照射圖案增加照射能量而成為接近圖13D的條件，但是在此情況下，在一點(diǎn)集中的激光功率變大，存在裂紋寬度增大或裂紋直線性的危險(xiǎn)。另外，在加工藍(lán)寶石基板上形成有LED原件那樣的被加工基板那樣的情況下，也存在到達(dá)與裂紋為相反側(cè)的LED區(qū)域的激光量增大而LED元件惡化的可能。
[0094]這樣，依照實(shí)施方式，例如，能夠不使脈沖激光束的條件或載物臺(tái)速度條件變化而實(shí)現(xiàn)多種切斷條件，能夠不使生產(chǎn)性或元件特性惡化而發(fā)現(xiàn)最合適的切斷條件。
[0095]此外，在本說明書中，“照射區(qū)域的長(zhǎng)度”、“非照射區(qū)域的長(zhǎng)度”為圖13D所示的長(zhǎng)度。
[0096]圖14為說明載物臺(tái)移動(dòng)與切割加工的關(guān)系的圖。在XYZ載物臺(tái)中沿X軸、Y軸方向設(shè)有檢測(cè)移動(dòng)位置的位置傳感器。例如，在載物臺(tái)向X軸或Y軸方向的移動(dòng)開始之后，事先將載物臺(tái)速度進(jìn)入速度穩(wěn)定區(qū)域的位置設(shè)定為同步位置。而且，當(dāng)在位置傳感器中檢測(cè)到同步位置時(shí)，例如通過將移動(dòng)位置檢測(cè)信號(hào)S4 (圖1)送至脈沖選擇器控制部24來許可脈沖選擇器動(dòng)作，由脈沖選擇器驅(qū)動(dòng)信號(hào)S3使脈沖選擇器動(dòng)作。也可為以下構(gòu)成:將同步位置作為例如被加工基板的端面，由位置傳感器檢測(cè)該端面。
[0097]這樣，對(duì)如下參數(shù)進(jìn)行管理:SU從同步位置到基板的距離加工長(zhǎng)度J1，從基板端到照射開始位置的距離；W2，加工范圍；W3，從照射結(jié)束位置到基板端的距離。
[0098]這樣，載物臺(tái)的位置及載置于該載物臺(tái)的被加工基板的位置與脈沖選擇器的動(dòng)作開始位置同步。即，實(shí)現(xiàn)了脈沖激光束的照射和非照射與載物臺(tái)的位置的同步。因此，在脈沖激光束的照射和非照射時(shí)，確保了載物臺(tái)以一定速度移動(dòng)(處于速度穩(wěn)定區(qū)域)。所以，確保了照射斑點(diǎn)位置的規(guī)則性，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的裂紋的形成。
[0099]在此，在加工厚基板的情況下，將不同加工點(diǎn)深度的脈沖激光束在(多層)基板的同一掃描線上多次掃描而形成裂紋，由此提高切斷特性。在這樣的情況下，載物臺(tái)位置與脈 沖選擇器的動(dòng)作開始位置同步，由此，在不同深度的掃描中，能夠任意地精度良好地控制脈 沖照射位置的關(guān)系，能夠?qū)崿F(xiàn)最佳的切割條件。
[0100]另外，例如，為了進(jìn)一步提高照射斑點(diǎn)位置的精度，優(yōu)選為使載物臺(tái)的移動(dòng)與時(shí)鐘 信號(hào)同步。這例如能夠通過使從加工控制部26發(fā)送至XYZ載物臺(tái)部20的載物臺(tái)移動(dòng)信號(hào) S5 (圖1)與時(shí)鐘信號(hào)SI同步來實(shí)現(xiàn)。
[0101]如實(shí)施方式的激光切割方法那樣，通過形成到達(dá)基板表面且在被加工基板表面上 連續(xù)的裂紋，之后的基板切斷變得容易。例如，即使如藍(lán)寶石基板那樣的硬質(zhì)基板，通過將 到達(dá)基板表面的裂紋切斷或作為切斷的起點(diǎn)而人為地施加力，切斷變得容易，能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu) 異的切斷特性。因此，切割的生產(chǎn)性提高。
[0102]在裂紋形成步驟中，在向基板連續(xù)照射脈沖激光束的方法中，例如即使將載物臺(tái) 移動(dòng)速度、聚光透鏡的開口數(shù)、照射光功率等最佳化，也難以將在基板表面連續(xù)形成的裂紋 控制成期望形狀。如實(shí)施方式那樣，通過以光脈沖為單位斷續(xù)地切換脈沖激光束的照射和 非照射而使照射圖案最佳化，控制到達(dá)基板表面的裂紋的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)了具備優(yōu)異切斷特性 的激光切割方法。
[0103]S卩，例如，能夠在基板表面形成沿著激光掃描線的、大致直線地連續(xù)的寬度較窄的 裂紋。通過形成這樣的大致直線的連續(xù)的裂紋，能夠在切割時(shí)使裂紋對(duì)形成于基板的LED 等裝置的影響最小化。另外，例如，由于能夠形成直線裂紋，因而能夠縮窄在基板表面形成 裂紋的區(qū)域的寬度。因此，能夠縮窄設(shè)計(jì)上的切割寬度。所以，能夠使在同一基板或晶片上 形成的裝置的芯片數(shù)增大，也有助于裝置的制造成本削減。
[0104]另外，使脈沖激光束的脈沖密度增加的方法，如上所述，如果使用照射控制部25， 則能夠獨(dú)立于存儲(chǔ)在加工表部30中的加工表而對(duì)照射圖案進(jìn)行控制。所以例如有以下優(yōu) 點(diǎn):即使在LED100配置的間距“a”、“b”變化的情況下，也能夠容易地改變照射圖案。
[0105]不過，例如為了簡(jiǎn)化激光切割裝置的構(gòu)成，也可以事先在加工表部30所基板的加 工表部中記載使脈沖激光束的光脈沖密度增加的部位，由此使光脈沖密度增加。
[0106]以上，參照具體示例說明了本發(fā)明的實(shí)施方式。但是，本發(fā)明并不限于這些具體示 例。在實(shí)施方式中，關(guān)于激光切割方法、激光切割裝置等對(duì)本發(fā)明的說明無直接必要的部 分，省略了記載，但是能夠適當(dāng)?shù)剡x擇使用必要的與激光切割方法、激光切割裝置等相關(guān)的 要素。
[0107]此外，具備本發(fā)明的要素且操作者可以適當(dāng)改變?cè)O(shè)計(jì)的全部激光切割方法包含在 本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同的范圍定義。
[0108]例如，在實(shí)施方式中，作為被加工基板，以在藍(lán)寶石基板上形成有LED的基板為例 進(jìn)行了說明。在藍(lán)寶石基板那樣硬質(zhì)且缺乏開裂性的難以切斷的基板的情況下，本發(fā)明是 有用的，但被加工基板除此以外，也可為包含SiC (碳化硅)基板等半導(dǎo)體材料基板、壓電材 料基板、水晶基板、石英玻璃等玻璃基板的基板。
[0109]另外，在實(shí)施方式中，以通過使載物臺(tái)移動(dòng)而使被加工基板與脈沖激光束相對(duì)移 動(dòng)的情況為例進(jìn)行了說明。然而，例如，也可為通過使用激光束掃描器等、通過掃描脈沖激 光束而使被加工基板與脈沖激光束相對(duì)移動(dòng)的方法。
[0110]另外，在實(shí)施方式中，以在裂紋形成步驟中照射光脈沖數(shù)(Pl) = 1、非照射光脈沖數(shù)(P2) = I的情況、照射光脈沖數(shù)(Pl) = 2、非照射光脈沖數(shù)(P2) = I的情況為例進(jìn)行了說明，但Pl和P2的值為了成為最合適條件而能夠采取任意值。另外，關(guān)于實(shí)施方式，以照射光脈沖以光點(diǎn)直徑的間距重復(fù)照射和非照射的情況為例進(jìn)行了說明，但是通過改變脈沖頻率或載物臺(tái)移動(dòng)速度，也能夠改變照射和非照射的間距而發(fā)現(xiàn)最合適條件。例如，還能夠使照射和非照射的間距為光點(diǎn)直徑的I/η或η倍。
[0111]另外，關(guān)于實(shí)施方式，使Y方向的掃描為第一裂紋形成步驟、X方向的掃描為第二裂紋形成步驟，但也可調(diào)換順序而使X方向的掃描為第一裂紋形成步驟、Y方向的掃描為第二裂紋形成步驟。
[0112]特別是，在被加工基板為藍(lán)寶石基板的情況下，通過使照射能量為30mW以上15Omff以下、使脈沖激光束的通過為I?4光脈沖為單位、截?cái)酁镮?4光脈沖為單位,從而使照射的間隔為I?6μπι，由此，能夠在被加工基板表面上形成連續(xù)性和直線性良好的裂紋。
[0113]另外，關(guān)于切割加工的圖案，例如，通過設(shè)置多個(gè)照射區(qū)域記錄、非照射區(qū)域記錄，并且實(shí)時(shí)地將照射區(qū)域記錄、非照射區(qū)域記錄值在期望的定時(shí)改變?yōu)槠谕闹?，從而向各種切割加工圖案的對(duì)應(yīng)成為可能。
[0114]另外，關(guān)于激光切割裝置，以具備加工表部的裝置為例進(jìn)行了說明，該加工表部存儲(chǔ)將切割加工數(shù)據(jù)以脈沖激光束的光脈沖數(shù)記載的加工表。但是，也可不必具備這樣的加工表部，為具有以光脈沖為單位控制脈沖激光束在脈沖選擇器中的通過和截?cái)嗟臉?gòu)成的裝
置即可。
[0115]另外，為了使切斷特性進(jìn)一步提高，也能夠?yàn)橐韵聵?gòu)成:在基板表面形成連續(xù)的裂紋之后，進(jìn)而例如通過照射激光而對(duì)表面追加熔融加工或燒蝕加工。
【權(quán)利要求】
1.一種激光切割方法，其特征在于，將被加工基板載置于載物臺(tái)，產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，射出與所述時(shí)鐘信號(hào)同步的脈沖激光束，使所述被加工基板與所述脈沖激光束相對(duì)移動(dòng)，與所述時(shí)鐘信號(hào)同步地使用脈沖選擇器控制所述脈沖激光束的通過和截?cái)?，從而以光脈沖為單位切換所述脈沖激光束向所述被加工基板的照射和非照射，通過控制所述脈沖激光束的照射能量、所述脈沖激光束的加工點(diǎn)深度、以及所述脈沖激光束的照射區(qū)域和非照射區(qū)域的長(zhǎng)度，以裂紋在所述被加工基板表面上連續(xù)的方式，形成在所述被加工基板上到達(dá)基板表面的裂紋，該激光切割方法具有以下步驟: 第一裂紋形成步驟，對(duì)所述被加工基板沿著第一直線照射脈沖激光束；以及第二裂紋形成步驟，對(duì)所述被加工基板沿著與所述第一直線正交的第二直線照射脈沖激光束；在所述第一直線與所述第二直線交叉的區(qū)域，在所述第一裂紋形成步驟或所述第二裂紋形成步驟中使脈沖激光束的光脈沖密度增加。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光切割方法，其特征在于，在所述第一或第二裂紋形成步驟中，產(chǎn)生照射控制信號(hào)，并使用所述照射控制信號(hào)使所述第一直線與所述第二直線交叉的區(qū)域中的光脈沖密度增加，該照射控制信號(hào)具備使脈沖激光束的光脈沖密度增加的部位的信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光切割方法，其特征在于，所述裂紋在所述被加工基板表面上大致直線地形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光切割方法，其特征在于，所述被加工基板的位置與所述脈沖選擇器的動(dòng)作開始位置同步。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光切割方法，其特征在于，所述被加工基板包括藍(lán)寶石基板、水晶基板或玻璃基板。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光切割方法，其特征在于，所述裂紋在所述被加工基板表面上大致直線地形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光切割方法，其特征在于，所述被加工基板的位置與所述脈沖選擇器的動(dòng)作開始位置同步。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光切割方法，其特征在于，所述被加工基板的位置與所述脈沖選擇器的動(dòng)作開始位置同步。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光切割方法，其特征在于，所述被加工基板的位置與所述脈沖選擇器的動(dòng)作開始位置同步。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光切割方法，其特征在于，所述被加工基板包括藍(lán)寶石基板、水晶基板或玻璃基板。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光切割方法，其特征在于，所述被加工基板包括藍(lán)寶石基板、水晶基板或玻璃基板。
12.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光切割方法，其特征在于，所述被加工基板包括藍(lán)寶石基板、水晶基板或玻璃基板。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光切割方法，其特征在于， 所述被加工基板包括藍(lán)寶石基板、水晶基板或玻璃基板。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的激光切割方法，其特征在于， 所述被加工基板包括藍(lán)寶石基板、水晶基板或玻璃基板。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的激光切割方法，其特征在于， 所述被加工基板包括藍(lán)寶石基板、水晶基板或玻璃基板。
16.根據(jù)權(quán)利要求 9所述的激光切割方法，其特征在于， 所述被加工基板包括藍(lán)寶石基板、水晶基板或玻璃基板。
【文檔編號(hào)】B23K26/38GK103521932SQ201310280698
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年7月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月6日
【發(fā)明者】佐藤莊一 申請(qǐng)人:東芝機(jī)械株式會(huì)社