專利名稱：激光加工方法、激光加工裝置以及加工產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光加工方法、激光加工裝置以及加工產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
作為通過激光加工來切斷加工對象物的方法，在下述非專利文獻(xiàn)1中有所揭示。在該非專利文獻(xiàn)1中揭示的激光加工方法是一種切斷硅芯片的方法，其是使用透過硅質(zhì)的波長為1μm左右的激光，在芯片內(nèi)部集光并形成連續(xù)的改質(zhì)層，通過這樣來進(jìn)行切斷的方法。
非專利文獻(xiàn)1荒井一尚“半導(dǎo)體芯片的激光切片加工”，砥粒加工學(xué)會志、Vol.47、No.5、2003 MAY.P229-231。

發(fā)明內(nèi)容
(發(fā)明要解決的問題)當(dāng)以上述激光加工方法對已加工的硅芯片進(jìn)行切斷的情況下，必須沿著彎曲芯片的方向施加作用力，使內(nèi)部龜裂來進(jìn)行切斷。因此，采用使粘貼在硅芯片背面上的膠帶(tape)與硅芯片一起分離切斷的方法(擴(kuò)張法)，其良品率較差。
在此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠易于切斷加工對象物的激光加工方法以及激光加工裝置、和易于切斷的加工產(chǎn)品。
(解決問題的手段)本發(fā)明的激光加工方法，包括使集光點對準(zhǔn)加工對象物內(nèi)部來照射激光，沿著加工對象物的切斷預(yù)定線在加工對象物的內(nèi)部通過多光子吸收而形成被處理部，同時，在加工對象物內(nèi)部、在對應(yīng)于被處理部的規(guī)定位置上形成微小空洞的工序。
在本發(fā)明的激光加工方法中，由于對應(yīng)于被處理部形成有微小空洞，所以可以在加工對象物內(nèi)部形成一對被處理部與微小空洞。
此外，本發(fā)明的激光加工方法，優(yōu)選還包括設(shè)定切斷預(yù)定線的工序。由于其包括切斷預(yù)定線的設(shè)定工序，所以可以沿著該設(shè)定的切斷預(yù)定線形成被處理部與微小空洞。
本發(fā)明的激光加工方法，包括設(shè)定加工對象物的切斷預(yù)定線的工序；以及使集光點對準(zhǔn)加工對象物內(nèi)部來照射激光，沿著切斷預(yù)定線在加工對象物的內(nèi)部通過多光子吸收而形成被處理部，同時，在加工對象物內(nèi)部、在對應(yīng)于所述被處理部的規(guī)定位置上形成微小空洞的工序。
在本發(fā)明的激光加工方法中，由于對應(yīng)于被處理部形成有微小空洞，所以可以在加工對象物內(nèi)部形成一對被處理部與微小空洞。
此外，本發(fā)明的激光加工方法，優(yōu)選加工對象物為半導(dǎo)體基板、被處理部為熔融處理區(qū)域。由于在半導(dǎo)體基板照射激光，所以可以形成熔融處理區(qū)域與微小空洞。
此外，本發(fā)明的激光加工方法，優(yōu)選加工對象物為半導(dǎo)體基板、激光為脈沖激光、該脈沖寬度在500nsec以下。由于以脈沖寬度為500nsec以下的脈沖激光照射半導(dǎo)體基板，所以可以更可靠地形成微小空洞。
此外，本發(fā)明的激光加工方法，優(yōu)選加工對象物為半導(dǎo)體基板、激光為脈沖激光、該脈沖節(jié)距為1.00～7.00μm。由于以脈沖節(jié)距為1.00～7.00μm的脈沖激光照射半導(dǎo)體基板，所以可以更可靠地形成微小空洞。
此外，本發(fā)明的激光加工方法，優(yōu)選微小空洞沿著切斷預(yù)定線而形成多個，各個微小空洞相互之間具有間隔。由于微小空洞以相互之間具有間隔而形成，所以可以更有效地形成微小空洞。
此外，本發(fā)明的激光加工方法，優(yōu)選在加工對象物的主面上形成有功能元件，微小空洞在主面與被處理部之間形成。由于在形成功能元件的主面?zhèn)刃纬捎形⑿】斩矗钥梢蕴岣吖δ茉?cè)的割斷精度。
此外，本發(fā)明的激光加工方法，優(yōu)選微小空洞是將被處理部包夾、且在激光入射側(cè)的相反側(cè)而形成。
此外，本發(fā)明的激光加工方法，優(yōu)選還包括切斷形成有微小空洞的加工對象物的工序。
本發(fā)明的激光加工方法，包括設(shè)定半導(dǎo)體基板的切斷預(yù)定線的工序；以及使集光點對準(zhǔn)半導(dǎo)體基板的內(nèi)部來照射激光，沿著切斷預(yù)定線在半導(dǎo)體基板的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)域，同時，在半導(dǎo)體基板內(nèi)部、在對應(yīng)于所述熔融處理區(qū)域的規(guī)定位置上形成微小空洞的工序。
在本發(fā)明的激光加工方法中，由于對應(yīng)于熔融處理區(qū)域形成有微小空洞，所以可以在加工對象物內(nèi)部形成一對熔融處理區(qū)域與微小空洞。
本發(fā)明的激光加工方法，包括設(shè)定半導(dǎo)體基板的切斷預(yù)定線的工序；以及使集光點對準(zhǔn)半導(dǎo)體基板的內(nèi)部來照射脈沖激光，沿著切斷預(yù)定線在半導(dǎo)體基板的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)域，同時，在半導(dǎo)體基板內(nèi)部、在對應(yīng)于熔融處理區(qū)域的規(guī)定位置上形成微小空洞的工序，其中，脈沖激光的脈沖寬度在500nsec以下。
在本發(fā)明的激光加工方法中，由于以脈沖寬度為500nsec以下的脈沖激光對半導(dǎo)體基板進(jìn)行照射，所以可以更可靠地形成微小空洞。
本發(fā)明的激光加工方法，包括設(shè)定半導(dǎo)體基板的切斷預(yù)定線的工序；以及使集光點對準(zhǔn)半導(dǎo)體基板的內(nèi)部來照射脈沖激光，沿著切斷預(yù)定線在半導(dǎo)體基板的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)域，同時，在半導(dǎo)體基板內(nèi)部、在對應(yīng)于熔融處理區(qū)域的規(guī)定位置上形成微小空洞的工序，其中，脈沖激光的脈沖節(jié)距是為1.00～7.00μm。
在本發(fā)明的激光加工方法中，由于以脈沖節(jié)距為1.00～7.00μm的脈沖激光照射半導(dǎo)體基板，所以可以更可靠地形成微小空洞。
此外，本發(fā)明的激光加工方法，優(yōu)選微小空洞沿著切斷預(yù)定線而形成多個，各個微小空洞相互之間具有間隔。由于微小空洞以相互之間具有間隔來形成，所以能夠更有效地形成微小空洞。
此外，本發(fā)明的激光加工方法，優(yōu)選在半導(dǎo)體基板的主面形成有功能元件，所述微小空洞在主面與熔融處理區(qū)域之間形成。由于在形成功能元件的主面?zhèn)刃纬捎形⑿】斩?，所以可以提高功能元件?cè)的割斷精度。
此外，本發(fā)明的激光加工方法，優(yōu)選微小空洞是將熔融處理區(qū)域包夾、且在激光入射側(cè)的相反側(cè)而形成。
此外，本發(fā)明的激光加工方法，優(yōu)選還包括切斷形成有微小空洞的半導(dǎo)體基板的工序。
本發(fā)明的激光加工裝置，包括激光源；載置加工對象物的載置臺；以及控制激光源與載置臺的相對位置關(guān)系的控制單元，其中，控制單元控制激光源與載置臺的間隔，使集光點對準(zhǔn)加工對象物的內(nèi)部，同時，若激光源有激光射出，則使激光源以及載置臺沿著所述加工對象物的切斷預(yù)定線進(jìn)行相對移動，沿著切斷預(yù)定線而在加工對象物的內(nèi)部經(jīng)由多光子吸收形成被處理部，同時，也在加工對象物的內(nèi)部、在對應(yīng)于被處理部的規(guī)定位置形成微小空洞。
在本發(fā)明的激光加工裝置中，由于對應(yīng)于被處理部形成有微小空洞，所以可以在加工對象物內(nèi)部形成一對被處理部與微小空洞。
本發(fā)明的激光加工裝置，包括激光源；載置半導(dǎo)體基板的載置臺；以及控制激光源與載置臺的相對位置關(guān)系的控制單元，其中，控制單元控制激光源與載置臺的間隔，使集光點對準(zhǔn)半導(dǎo)體基板的內(nèi)部，同時，若激光源有激光射出，則使激光源以及載置臺沿著半導(dǎo)體基板的切斷預(yù)定線作相對移動，沿著切斷預(yù)定線而在半導(dǎo)體基板的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)域，同時，也在半導(dǎo)體基板的內(nèi)部、在對應(yīng)于熔融處理區(qū)域的規(guī)定位置上形成微小空洞。
在本發(fā)明的激光加工裝置中，由于對應(yīng)于熔融處理區(qū)域形成有微小空洞，所以可以在加工對象物內(nèi)部形成一對熔融處理區(qū)域與微小空洞。
本發(fā)明的激光加工裝置，包括激光源；載置半導(dǎo)體基板的載置臺；以及控制激光源與載置臺的相對位置關(guān)系的控制單元，其中，控制單元控制激光源與載置臺的間隔，使集光點對準(zhǔn)加工對象物的內(nèi)部，同時，若激光源有脈沖激光射出，則使激光源以及載置臺沿著半導(dǎo)體基板的切斷預(yù)定線進(jìn)行相對移動，沿著切斷預(yù)定線而在半導(dǎo)體基板的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)域，同時，也在半導(dǎo)體基板的內(nèi)部、在對應(yīng)于熔融處理區(qū)域的規(guī)定位置上形成微小空洞，此時，脈沖激光的脈沖寬度在500nsec以下。
在本發(fā)明的激光加工裝置中，由于以脈沖寬度500nsec以下的脈沖激光對半導(dǎo)體基板進(jìn)行照射，所以可以更可靠地形成微小空洞。
本發(fā)明的激光加工裝置，包括激光源；載置半導(dǎo)體基板的載置臺；以及控制激光源與載置臺的相對位置關(guān)系的控制單元，其中，控制單元控制激光源與載置臺的間隔，使集光點對準(zhǔn)半導(dǎo)體基板的內(nèi)部，同時，若激光源有脈沖激光射出，則使激光源以及載置臺沿著加工對象物的切斷預(yù)定線進(jìn)行相對移動，沿著切斷預(yù)定線而在半導(dǎo)體基板的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)域，同時，也在半導(dǎo)體基板的內(nèi)部、在對應(yīng)于所述熔融處理區(qū)域的規(guī)定位置上形成微小空洞，此時，脈沖激光的脈沖節(jié)距為1.00～7.00μm。
在本發(fā)明的激光加工裝置中，由于以脈沖節(jié)距為1.00～7.00μm的脈沖激光照射半導(dǎo)體基板，所以可以更可靠地形成微小空洞。
此外，本發(fā)明的激光加工裝置，優(yōu)選微小空洞沿著切斷預(yù)定線而形成多個，各個微小空洞相互之間具有間隔。由于微小空洞以相互之間具有間隔而形成，所以可以更有效地形成微小空洞。
本發(fā)明的加工產(chǎn)品，是通過激光加工切斷加工對象物而生產(chǎn)的加工產(chǎn)品，其特征在于，包括在沿著通過切斷而形成的主面的部分上、通過多光子吸收而改質(zhì)的被處理部；以及在通過切斷而形成的主面上、在對應(yīng)于被處理部的規(guī)定位置上具有開口部的微小空洞。
本發(fā)明的加工產(chǎn)品，是在加工對象物上對應(yīng)形成被處理部與微小空洞而形成加工處理物，在形成有被處理部與微小空洞的部分切斷該加工處理物來生產(chǎn)。
此外，本發(fā)明的加工產(chǎn)品，優(yōu)選加工對象物為半導(dǎo)體基板、被處理部為熔融處理區(qū)域。由于對加工對象物的半導(dǎo)體基板照射激光，所以可以形成熔融處理區(qū)域與微小空洞。
此外，本發(fā)明的加工產(chǎn)品，優(yōu)選微小空洞沿著切斷預(yù)定線而形成有多個，各個微小空洞相互之間具有間隔。由于微小空洞以相互之間具有間隔來形成，所以可以更有效地形成微小空洞。
此外，本發(fā)明的加工產(chǎn)品，優(yōu)選微小空洞相互的間隔形成為1.00～7.00μm。由于微小空洞的間隔為1.00～7.00μm，所以可以更可靠地形成微小空洞。
此外，本發(fā)明的加工產(chǎn)品，優(yōu)選被處理部形成于沿著切斷預(yù)定線的第一區(qū)塊上，所述多個微小空洞形成在與第一區(qū)塊隔開一定間隔的第二區(qū)塊上。由于被處理部與微小空洞分別被形成于各區(qū)塊上，所以可以被當(dāng)作一群物而形成。
本發(fā)明的激光加工方法，包括使集光點對準(zhǔn)加工對象物內(nèi)部來照射激光，至少在切斷預(yù)定線的一部分的對應(yīng)位置予以形成，被處理部是在沿著加工對象物的切斷預(yù)定線的加工對象物的內(nèi)部形成的被處理區(qū)域、和微小空洞是在沿著切斷預(yù)定線的加工對象物的內(nèi)部形成的微小空洞區(qū)域的工序。
在本發(fā)明的激光加工方法，由于被處理部區(qū)域與微小空洞區(qū)域是至少在切斷預(yù)定線的一部分的對應(yīng)位置上形成的，所以使切斷加工對象物變得容易。
此外，本發(fā)明的激光加工方法，優(yōu)選加工對象物為半導(dǎo)體基板、被處理部為熔融處理區(qū)域。
本發(fā)明的加工產(chǎn)品，是通過激光加工切斷加工對象物而生產(chǎn)的加工產(chǎn)品，其特征在于，包括在通過切斷而形成的主面上形成有被處理部的被處理區(qū)域；以及在通過切斷而形成的主面上形成有具有開口部的微小空洞的微小空洞區(qū)域。
此外，本發(fā)明的加工產(chǎn)品，優(yōu)選加工對象物為半導(dǎo)體基板、被處理部為熔融處理區(qū)域。
發(fā)明效果以本發(fā)明的激光加工方法在加工對象物形成被處理部與微小空洞，使切斷加工對象物變?yōu)槿菀住?br>

圖1是通過本實施方式的激光加工方法進(jìn)行激光加工的加工對象物的平面圖。
圖2是圖1所示加工對象物的II-II截面圖。
圖3是通過本實施方式的激光加工方法已進(jìn)行激光加工的加工對象物的平面圖。
圖4是圖3所示加工對象物的IV-IV截面圖。
圖5是圖3所示加工對象物的V-V截面圖。
圖6是通過本實施方式的激光加工方法所切斷的加工對象物的平面圖。
圖7是能夠使用于本實施方式的激光加工方法的激光加工裝置的簡要構(gòu)成圖。
圖8是說明本實施方式的激光加工方法的流程圖。
圖9是通過本實施方式的激光加工方法所切斷的硅芯片的截面照相圖。
圖10是通過本實施方式的激光加工方法所切斷的硅芯片的截面照相圖。
圖11是表示圖9以及圖10所示截面的全體的照相圖。
圖12是本實施方式的激光加工方法的條件的檢討圖。
圖13是通過本實施方式的激光加工方法所切斷的硅芯片的截面照相圖。
圖14是通過本實施方式的激光加工方法所切斷的硅芯片的截面照相圖。
圖15是圖14的模式圖。
圖16是本實施方式的激光加工方法的原理的檢討圖。
圖17是本實施方式的激光加工方法的原理的檢討圖。
圖18是通過本實施方式的激光加工方法已進(jìn)行激光加工的加工對象物的截面圖。
圖19是通過本實施方式的激光加工方法已進(jìn)行激光加工的加工對象物的截面圖。
圖20是根據(jù)本實施方式的激光加工方法已進(jìn)行激光加工的加工對象物的截面圖。
標(biāo)號說明1加工對象物、3表面、5切斷預(yù)定線、7被處理部、8微小空洞具體實施方式
通過參照例示用的附圖并研究以下的詳細(xì)記載，而能夠容易地理解本發(fā)明的知識。接著，在參照附圖的同時，對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行說明。其中，在可能的情況下，對相同的部分標(biāo)注相同的標(biāo)號，并省略重復(fù)的說明。
以下，對本實施方式的激光加工方法進(jìn)行說明。本實施方式的激光加工方法，是通過多光子吸收而形成被處理部(熔融處理區(qū)域)，并在對應(yīng)于該被處理部的規(guī)定位置上形成其周圍實質(zhì)結(jié)晶結(jié)構(gòu)不變化的微小空洞。多光子吸收是在激光強(qiáng)度非常大時所產(chǎn)生的現(xiàn)象。首先，簡單地對多光子吸收進(jìn)行說明。
若光子的能量hν比材料的吸收能量帶間隙(band gap)EG小，則會形成光學(xué)上的透明。因此，材料生成吸收的條件為hν＞EG。但是，即使是光學(xué)上的透明，如果使激光強(qiáng)度變得非常大、并且在nhν＞EG的條件(n＝1、2、3、4...)下，則會產(chǎn)生材料吸收。該現(xiàn)象稱為多光子吸收。在脈沖波的情況，激光的強(qiáng)度由激光的集光點的峰值功率密度(W/cm2)所決定，例如，在峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上的條件下會產(chǎn)生多光子吸收。峰值功率密度可以通過(集光點的激光的一個脈沖波的能量)÷(激光的聚束光截面積×脈沖寬度)來求得。此外，在連續(xù)波的情況下，激光的強(qiáng)度由激光的集光點的電場強(qiáng)度(W/cm2)所決定。
使用圖1～圖6對利用這種多光子吸收的本實施方式的激光加工方法進(jìn)行說明。圖1是加工中的加工對象物1(半導(dǎo)體基板)的平面圖，圖2是圖1所示的加工對象物1的、沿著II-II線的截面圖，圖3是激光加工后的加工對象物1的平面圖，圖4是圖3所示的加工對象物1的、沿著IV-IV線的截面圖，圖5是圖3所示的加工對象物1的、沿著V-V線的截面圖，圖6是切斷后的加工對象物1的平面圖。
如圖1以及圖2所示，在工作對象物1的表面3上具有切斷預(yù)定線5。切斷預(yù)定線5是呈直線狀延伸的假想線。對于本實施方式的激光加工方法來說，以生成多光子吸收的條件在加工對象物1的內(nèi)部對準(zhǔn)集光點F，對加工對象物1照射激光L來形成被處理部7。其中，所謂集光點是指激光L的集光處。
使激光L沿著切斷預(yù)定線5(即沿著箭頭A的方向)相對地以規(guī)定的節(jié)距P移動，集光點F也沿著切斷預(yù)定線5移動。因此，如圖3～圖5所示，由被處理部7和微小空洞8所形成的改質(zhì)區(qū)域沿著切斷預(yù)定線5、只在加工對象物1的內(nèi)部形成。此外，對于被處理部7以及微小空洞8來說，如圖5所示，是通過使激光L以規(guī)定的節(jié)距P移動而形成。該節(jié)距P相當(dāng)于激光L的脈沖節(jié)距。對于加工對象物1的厚度B來說，微小空洞8是在加工深度C的位置形成。如圖5所示，若從激光L的照射方向看微小空洞8，則其是在與被處理部7相反的一側(cè)形成。在圖5中，被處理部7以及微小空洞8都具有規(guī)定的間隔而隔開，但是也存在連續(xù)形成被處理部7以及微小空洞8的情況。對于本實施方式的激光加工方法來說，并非通過加工對象物1吸收激光L以使加工對象物1發(fā)熱而形成被處理部7。而是通過使激光L透過加工對象物1，在加工對象物1的內(nèi)部發(fā)生多光子吸收來形成被處理部7。因此，加工對象物1的表面3幾乎沒有吸收激光L，從而加工對象物1的表面3沒有發(fā)生熔融現(xiàn)象。
在切斷加工對象物1時，如上述那樣，在加工對象物1上形成被處理部7以及微小空洞8而產(chǎn)生加工處理物，例如，在加工對象物1的背面貼上膠帶(tape)，該膠帶沿著與加工對象物1的切斷預(yù)定線5垂直的方向而被分離切斷(參照圖6)。此外，因在切斷處有起點而加工對象物從該起點開始分割，所以如圖6所示、可以用較小的作用力切斷加工對象物1。因此，能夠在加工對象物1的表面3不產(chǎn)生不必要的裂痕、即不產(chǎn)生增大切斷預(yù)定線以外的額外割裂，來切斷加工對象物1。
在本實施方式中，作為通過多光子吸收形成被處理部的一個例子，有熔融處理區(qū)域。在該情況下，將激光對準(zhǔn)加工對象物(如硅芯片的半導(dǎo)體材料)內(nèi)部的集光點，對集光點以電場強(qiáng)度為1×108(W/cm2)以上且脈沖幅寬為1μs以下的條件予以照射。通過這樣，加工對象物內(nèi)部由于多光子吸收而會局部地被加熱。通過該加熱，在加工對象物的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)域。
所謂熔融處理區(qū)域是指一旦熔融后再凝固的區(qū)域、或者熔融狀態(tài)中的區(qū)域、以及從熔融再凝固狀態(tài)中的區(qū)域這三種中的至少任何一種。此外，熔融處理區(qū)域也可以指相變化過的區(qū)域、或者結(jié)晶構(gòu)造變化過的區(qū)域。此外，熔融處理區(qū)域也可以指在單結(jié)晶構(gòu)造、非晶質(zhì)構(gòu)造、多結(jié)晶構(gòu)造中、從一種構(gòu)造變化到另一種構(gòu)造的區(qū)域。
即，例如是指從單結(jié)晶構(gòu)造變化為非晶質(zhì)構(gòu)造的區(qū)域、或者從單結(jié)晶構(gòu)變化為多結(jié)晶構(gòu)造的區(qū)域、或者從單結(jié)晶構(gòu)造變化為包含非晶質(zhì)構(gòu)造以及多結(jié)晶構(gòu)造的區(qū)域。在工作對象物為硅單結(jié)晶結(jié)構(gòu)的情況下，熔融處理區(qū)域例如是非晶質(zhì)硅構(gòu)造。其中，作為電場強(qiáng)度的上限值，例如為1×1012(W/cm2)。脈沖寬度優(yōu)選為1ns～200ns。
另一方面，關(guān)于在本實施方式中所形成的微小空洞，其周圍是實質(zhì)上結(jié)晶構(gòu)造無變化的。在加工對象物是硅單結(jié)晶構(gòu)造的情況下，在微小空洞的周圍部分，以原樣保留硅單結(jié)晶構(gòu)造的部分居多。
接著，對本實施方式的激光加工方法的具體實施例進(jìn)行說明。圖7是表示本發(fā)明實施方式的激光加工方法所使用的激光加工裝置100。如圖7所示，激光加工裝置100包括發(fā)生激光L的激光源101，為了調(diào)整激光L的輸出以及脈沖寬度而控制激光源101的激光源控制部102，具有激光L反射功能且可使激光L的光軸傾向90度變化而配置的二向色鏡(dichroic mirror)103，將二向色鏡103所反射的激光L予以集光的集光用透鏡105，載置由集光用透鏡105集光的激光L所照射的加工對象物1的載置臺107，用于使載置臺107沿著X軸方向移動的X軸工作臺109(控制單元)，用于使載置臺107沿著與X軸方向直交的Y軸方向移動的Y軸工作臺111(控制單元)，用于使載置臺107沿著與X軸方向以及Y軸方向直交的Z軸方向移動的Z軸工作臺113(控制單元)，以及控制這三個工作臺109、111、113的移動的控制部115(控制單元)。此外，雖然沒有圖示，但是在激光源101和集光用透鏡105之間，配置有用于使激光的高斯(Gaussian)分布擴(kuò)寬的光學(xué)系統(tǒng)。因為本實施方式是以硅芯片為工作對象物1，所以在加工對象物1的背面粘貼有擴(kuò)張膠帶(Expand tape)106。
因為Z軸方向是與加工對象物1的表面3呈直交的方向，所以成為射入加工對象物1的激光L的焦點深度的方向。因此，通過Z軸工作臺113向著Z軸方向移動，而能夠在加工對象物1內(nèi)部對準(zhǔn)激光L的集光點F。此外，該集光點F的X(Y)軸方向的移動，是通過X(Y)軸工作臺109(111)使加工對象物1沿著X(Y)軸移動。X(Y)軸工作臺109(111)成為移動單元的一例。
激光源101為產(chǎn)生脈沖激光的NdYAG激光。作為可用在激光源101的激光，其它還有NdYYO4激光、NdYLF激光或者鈦藍(lán)寶石(titanium sapphire)激光。在被處理部形成為熔融處理區(qū)域的情況下，優(yōu)選利用NdYAG激光、NdYVO4激光、NdYLF激光。在改質(zhì)區(qū)域形成折射率變化區(qū)域的情況下，優(yōu)選利用鈦藍(lán)寶石激光。
雖然在加工對象物1的加工中使用的是脈沖激光，但是，若能引起多光子吸收，則也可以用連續(xù)波激光。其中，在本發(fā)明中，激光有包含激光束的意思。集光用透鏡105只是集光單元的一個例子。Z軸工作臺113只是將激光的集光點與加工對象物的內(nèi)部對準(zhǔn)的單元的一個例子。也可以通過將集光用透鏡105沿著Z軸方向移動來將激光的集光點與加工對象物的內(nèi)部對準(zhǔn)。
激光加工裝置100還包括為了使載置臺107所載置的加工對象物1經(jīng)由可視光線照明而產(chǎn)生可視光線的觀察用光源117，與二向色鏡103以及集光用透鏡105配置在相同光軸上的可視光用的光束分離器(beam splitter)119。在光束分離器119和集光用透鏡105之間，配置有二向色鏡103。對于光束分離器119來說，其具有將可視光線的大約一半反射并使其余一半透過的功能，并且其配置向著可視光線的光軸可作90度的變化。從觀察用光源117產(chǎn)生的可視光線，通過光束分離器119而使其大約一半反射，該反射的可視光線透過二向色鏡103和集光用透鏡105，對包含有加工對象物1的切斷預(yù)定線5的表面3進(jìn)行照明。
激光加工裝置100還包括與光束分離器119、二向色鏡103以及集光用透鏡105配置在相同光軸上的攝像元件121以及成像透鏡123。以攝像元件121而言，例如有CCD(Charge-Coupled Device電荷耦合器件)照像機(jī)。對包含切斷預(yù)定線5的表面3進(jìn)行照明的可視光線的反射光，透過集光用透鏡105、二向色鏡103、以及光束分離器119，在成像透鏡123成像并由攝像元件121攝像而成為攝像數(shù)據(jù)。
激光加工裝置100還包括將從攝像元件121輸出的攝像數(shù)據(jù)予以輸入的攝像數(shù)據(jù)處理部125、控制全體激光加工裝置100的全體控制部127、以及監(jiān)視器129。對于攝像數(shù)據(jù)處理部125來說，其以攝像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對觀察用光源117產(chǎn)生的可見光的焦點為了與表面3對準(zhǔn)的焦點數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。根據(jù)該焦點數(shù)據(jù)并通過工作臺控制部115移動控制Z軸工作臺113，使可見光的焦點對準(zhǔn)在表面3上。因此，攝像數(shù)據(jù)處理部125有自動聚焦單元(auto focus unit)的功能。此外，攝像數(shù)據(jù)處理部125也能夠以攝像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)而演算出表面3的擴(kuò)大畫像等的畫像數(shù)據(jù)。該畫像數(shù)據(jù)被送到全體控制部127，在全體控制部進(jìn)行各種處理，再送到監(jiān)視器129。通過這樣，監(jiān)視器129可以顯示放大畫像等。
全體控制部127，其將來自工作臺控制部115的數(shù)據(jù)、來自攝像數(shù)據(jù)處理部125的畫像數(shù)據(jù)等予以輸入，通過以這些數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)來控制激光源控制部102、觀察用光源117以及工作臺控制部115，從而控制整體的激光加工裝置100。因此，全體控制部127具有計算機(jī)單元(computer unit)的功能。
接著，利用圖7以及圖8，對本實施方式的激光加工方法進(jìn)行具體說明。圖8是說明該激光加工方法的流程圖。加工對象物1是硅芯片。
首先，通過圖未示出的分光光度計等對加工對象物1的光吸收特性進(jìn)行測定。根據(jù)測定的結(jié)果來選定激光源101，該光源所產(chǎn)生的激光L對加工對象物1必須是透明的波長且吸收很少(S101)。其次，測定加工對象物1的厚度。根據(jù)厚度的測定結(jié)果以及該加工對象物1的折射率，決定加工對象物1的Z軸方向的移動量(S103)。這是為了使激光L的集光點F位于加工對象物1的內(nèi)部，而以位于加工對象物1的表面3的激光L的集光點為基準(zhǔn)的加工對象物1沿Z軸方向的移動量。將該移動量輸入至全體控制部127。
將加工對象物1載置于激光加工裝置100的載置臺107上。接著，使觀察用光源117產(chǎn)生可見光以照亮加工對象物1(S105)。通過攝像元件121對被照亮的包含切斷預(yù)定線5的加工對象物1的表面3進(jìn)行攝像。將該攝像數(shù)據(jù)送到攝像數(shù)據(jù)處理部125。攝像數(shù)據(jù)處理部125根據(jù)該攝像數(shù)據(jù)來計算使觀察用光源117的可見光的焦點位于表面3上的焦點數(shù)據(jù)(S107)。
該焦點數(shù)據(jù)被送到工作臺控制部115。工作臺控制部115根據(jù)該焦點數(shù)據(jù)使Z軸工作臺113在Z軸方向移動(S109)。從而，觀察用光源117的可見光的焦點位于表面3上。其中，攝像數(shù)據(jù)處理部125根據(jù)攝像數(shù)據(jù)對包含切斷預(yù)定線5的加工對象物1的表面3的放大畫像數(shù)據(jù)進(jìn)行演算。該放大畫像數(shù)據(jù)經(jīng)由全體控制部127而被送到監(jiān)視器129，從而在該監(jiān)視器129中顯示出切斷預(yù)定線5附近的放大畫像。
向全體控制部127輸入預(yù)先在步驟S103中所決定的移動量數(shù)據(jù)、將該移動量數(shù)據(jù)送到工作臺控制部115。工作臺控制部115根據(jù)該移動量數(shù)據(jù)，為了使激光L的集光點F位于加工對象物1的內(nèi)部、而通過Z軸工作臺113使加工對象物1在Z軸方向移動(S111)。
接著，在加工對象物1的表面3上設(shè)定切斷預(yù)定線5。切斷預(yù)定線5的設(shè)定，是設(shè)定用于在期望位置切斷加工對象物1的激光掃瞄位置。切斷預(yù)定線5的設(shè)定，也可以利用設(shè)計數(shù)據(jù)等預(yù)先決定的切片分離(dicing street)(切斷預(yù)定線)的位置信息；或者也可以一邊觀察表面一邊計測表面信息來設(shè)定。即，所謂切斷預(yù)定線的設(shè)定，是指在加工對象物的期望位置照射激光來控制激光加工裝置。其次，使激光源101產(chǎn)生激光L、使激光L照射在加工對象物1的表面3的切斷預(yù)定線5上。由于激光L的集光點F已對準(zhǔn)加工對象物1的內(nèi)部，所以作為改質(zhì)區(qū)域的熔融處理區(qū)域只在加工對象物1的內(nèi)部形成。接著，沿著切斷預(yù)定線5使X軸工作臺109和Y軸工作臺111以規(guī)定的節(jié)距P移動，從而，熔融處理區(qū)域以規(guī)定的節(jié)距P沿著切斷預(yù)定線5而在加工對象物1的內(nèi)部形成。若這樣形成熔融處理區(qū)域，則以分別對應(yīng)的方式形成微小空洞(S113)。接著，將粘貼在加工對象物1背面的擴(kuò)張膠帶106沿著芯片周緣方向擴(kuò)張，從而沿著切斷預(yù)定線5將加工對象物1切斷分離(S115)。從而，可將加工對象物1分割成硅芯片(加工生產(chǎn)物)。
其中，對于作為半導(dǎo)體基板的硅芯片來說，由沿著切斷預(yù)定線所形成的熔融處理區(qū)域和微小空洞形成改質(zhì)區(qū)域，以該區(qū)域形成的切斷預(yù)定部作為起點向截面方向產(chǎn)生切割、經(jīng)由該從硅芯片的表面到達(dá)背面的切割，結(jié)果能夠?qū)⒐栊酒袛唷墓栊酒砻娴奖趁娴那懈钜灿凶匀怀砷L的時候，也有向硅芯片施加外力而使其成長的時候。其中，對于從切斷預(yù)定部到硅芯片的表面、背面的切割以自然成長的情況來說，有形成切斷預(yù)定部的改質(zhì)區(qū)域的熔融處理區(qū)域從熔融狀態(tài)而分割成長的情況，或者形成切斷預(yù)定部的熔融處理區(qū)域從熔融狀態(tài)再固化時的分割成長的情況，或者經(jīng)由熔融處理區(qū)域和微小空洞在割截面生成應(yīng)力分布的偏移而分割成長的情況，等等其中的任一種。但是，無論何種情況，熔融處理區(qū)域和微小空洞都只在硅芯片的內(nèi)部形成，切斷后的斷切面只有在內(nèi)部形成有熔融處理區(qū)域。若在半導(dǎo)體基板的內(nèi)部以熔融處理區(qū)域和微小空洞形成切斷預(yù)定部，則在切斷時不易從切斷預(yù)定部的外部生成不必要的分割，所以容易控制切斷。此外，通過形成微小空洞而在熔融處理區(qū)域或者熔融處理區(qū)域與微小空洞之間產(chǎn)生應(yīng)力分布，這樣可使切斷變得比較容易。
通過該激光加工方法所切斷的硅芯片的切斷面照片，如圖9以及圖10所示。圖9以及圖10所示的切斷面照片，是相同的切斷面照片，只是比例尺寸不同而已。形成圖9以及圖10所示切斷面的詳細(xì)條件如下。
(A)加工對象物硅芯片(厚度100μm)(B)激光光源半導(dǎo)體激光勵起NdYAG激光波長1064nm光束徑3.99mm張開角(広がり角)2.34mrad操作頻率40kHz脈沖寬度200nsec脈沖節(jié)距7μm加工深度13μm脈沖能量20μJ/脈沖波(C)集光用透鏡NA0.8(D)載置加工對象物的載置臺移動速度280mm/sec對于圖9以及圖10所示切斷面的熔融處理區(qū)域(被處理部)13來說，硅芯片的厚度方向(圖中的上下方向)的寬度大約為13μm，激光移動方向(圖中的左右方向)的寬度大約為3μm。此外，對于微小空洞8來說，其在硅芯片的厚度方向(圖中的上下方向)的寬度大約為7μm，激光移動方向(圖中的左右方向)的寬度大約為1.3μm。熔融處理區(qū)域13和微小空洞8之間的距離大約為1.2μm。圖9以及圖10所示切斷面的全體照片，如圖11所示。
接著，對如圖9以及圖10所示切斷面經(jīng)Raman(拉曼)分析的結(jié)果進(jìn)行說明。測定裝置以及測定方法，則如下述。
(1)裝置Ramanor U-1000(Jobin Yvon)(II)
(2)測定模式微探針顯微鏡(Olympus BH-2型)Beam Splitte照射系、R＝25％集光系、R＝100％對物透鏡×90(長焦點)(3)光源Ar+激光457.9nm(4)偏光入射光P、散射光S+P(5)分光器U-1000(回折格子Plane Hologarphic1800gr/mm)(6)檢測器CCD Jobin Yvon該Raman分析是，在熔融處理區(qū)域13的附近的測定位置1、在微小空洞8的附近的測定位置2、在熔融處理區(qū)域13和微小空洞8之間的測定位置3、以及在熔融處理區(qū)域13的上方的測定位置4，經(jīng)由這樣而執(zhí)行的測定。
(非結(jié)晶Si的評價)無論從何位置對非結(jié)晶Si，都不能明確觀測到由來的Raman線。被認(rèn)為是由于非結(jié)晶Si不存在，或者是其存在量在檢測界限以下這兩種可能。
(結(jié)晶性的評價)測定位置2、3、4的頻譜的半值寬度為同等程度。此外，因為即使與參考Si(110)相比也為同等程度，所以，認(rèn)為測定位置2、3、4，無論任何一個皆為結(jié)晶性高的單結(jié)晶Si。另一方面，在測定位置1，有觀測到較寬的Raman線。關(guān)于測定位置1，被認(rèn)為可能有多結(jié)晶Si。
(應(yīng)力的評價)測定位置1被認(rèn)為有產(chǎn)生相當(dāng)大的壓縮應(yīng)力的可能性。此外，測定位置3被認(rèn)為有產(chǎn)生壓縮應(yīng)力的可能性。測定位置2以及4則被認(rèn)為僅僅能產(chǎn)生檢測界限程度的應(yīng)力而已。
在此，使用6英寸大小且厚度為100μm的硅芯片，相對于定向平面(Orientation flat)以平行以及垂直的方向形成5mm節(jié)距的改質(zhì)區(qū)域，以分割成多個5mm×5mm的晶片的方式來變化脈沖節(jié)距與加工深度，對擴(kuò)張分離時的切斷性的評價結(jié)果，可以用圖12來說明。
該評價是將脈沖節(jié)距固定、相對于厚度為100μm的芯片，當(dāng)加工深度(微小空洞可能位置的深度)在45μm～90μm之間變化時，對表面狀態(tài)與切斷性的評價。在圖12中，“HC、山”表示“半切、微凸山狀”的意思，表示在硅芯片的激光入射側(cè)的表面可見到龜裂等?！癝T、谷”表示“隱密地、微凹谷狀”的意思，表示在激光入射側(cè)的相反側(cè)的表面可見到龜裂等。“ST”表示“Stealth，隱密地”的意思，表示在任何表面上都確認(rèn)沒有龜裂。此外，圓形記號表示在背面剝離膠帶時全部斷裂，三角記號表示在背面剝離膠帶時不能全部斷裂。
經(jīng)由圖12，得知脈沖節(jié)距接近4.00μm比較合適。此外，優(yōu)選加工深度(微小空洞的可能位置的深度)深。優(yōu)選脈沖節(jié)距不要太寬。對其進(jìn)行綜合評價，優(yōu)選脈沖節(jié)距為1.00μm～7.00μm，更優(yōu)選脈沖節(jié)距為3.00μm～5.00μm。此外，對于加工深度(微小空洞的可能位置的深度)來說，在厚度為100μm的芯片中，優(yōu)選45μm～90μm、更優(yōu)選65μm～85μm。
例如，在厚度為300μm的硅芯片的情況下，優(yōu)選變化加工深度來多次反復(fù)進(jìn)行上述激光加工工序，或者優(yōu)選至少有一段是熔融處理區(qū)域和微小空洞的組合。
對厚硅芯片多次進(jìn)行激光加工后的截面照片例，如圖13以及圖14所示。圖13所示的截面照片，表示的是從硅芯片2的背面21向正面20多次進(jìn)行激光加工。其結(jié)果是，形成了改質(zhì)區(qū)域201～206。對應(yīng)改質(zhì)區(qū)域203的部分，在近接的部分由于多次進(jìn)行激光加工，微小空洞成為無法辨認(rèn)的狀態(tài)。其它的改質(zhì)區(qū)域201、202、204、205、206則形成有微小空洞。通過形成微小空洞，使得熔融處理區(qū)域、或者熔融處理區(qū)域與微小空洞之間會產(chǎn)生應(yīng)力分布，從而可以比較容易地割斷。此外，若從外部施加作用力，則微小空洞也容易成為割斷的起點。因此，若使固定內(nèi)部形成有改質(zhì)區(qū)域的半導(dǎo)體基板的膠帶擴(kuò)張，則在進(jìn)行半導(dǎo)體基板的切斷、分離時，成為容易割斷的必要條件，通過微小空洞的形成能夠?qū)崿F(xiàn)該條件。如上所述，在形成熔融處理區(qū)域的同時也形成微小空洞，通過膠帶的擴(kuò)張、對于內(nèi)部形成有改質(zhì)區(qū)域的半導(dǎo)體基板的切斷、分離來說，是特別有效的。
圖14所示的截面照片，是與圖13同樣進(jìn)行激光加工的硅芯片2a的照片。圖15是圖14所示的硅芯片2a的模式圖。在硅芯片2a中，形成有改質(zhì)區(qū)域211以及212。改質(zhì)區(qū)域211具有熔融處理區(qū)域211a以及微小空洞211b。改質(zhì)區(qū)域212具有熔融處理區(qū)域212a以及微小空洞212b。微小空洞212b，一樣地均形成有空洞。而另一方面，微小空洞211b則有不形成空洞的區(qū)域211c。對于微小空洞來說，由于激光入射面的表面狀態(tài)(凹凸或者激光的穿過率的差異)，而產(chǎn)生較難形成的部分。在此情況下，如圖14所示，雖然熔融處理區(qū)域211a沿著切斷預(yù)定線連續(xù)形成，但是微小空洞212b卻是處處零落地形成。即使在這樣的情況下，由于有微小空洞因此也容易切斷。這是由于熔融處理區(qū)域211a大致連續(xù)形成，成為切斷起點的區(qū)域大致全都在切斷預(yù)定線上形成。因此，即使切斷預(yù)定線沒有全都形成微小空洞212b，但因為有用于更容易切斷的微小空洞212b，在切斷時、具有熔融處理區(qū)域和微小空洞的區(qū)域的龜裂進(jìn)展，對于僅是熔融處理區(qū)域的區(qū)域、會使其切斷變?yōu)槿菀住Ｔ诩庸ο笪?半導(dǎo)體基板)的內(nèi)部，被處理部(熔融處理區(qū)域)是沿著切斷預(yù)定線而形成為被處理區(qū)域(第一區(qū)塊)，微小空洞是沿著切斷預(yù)定線而形成為微小空洞區(qū)域(第二區(qū)塊)，經(jīng)由將這些作為切斷的起點，而使加工對象物(半導(dǎo)體基板)變?yōu)橐子谇袛?。因此，這些區(qū)域即使沒有全都在切斷預(yù)定線上形成(切斷預(yù)定線即使處處存在)，由于有微小空洞而使割斷變?yōu)槿菀?。此外，對于GaAs等劈開性良好的半導(dǎo)體基板的情況，沒有必要在切斷預(yù)定線上全都形成改質(zhì)區(qū)域，也可以在切斷預(yù)定線的一部分上形成改質(zhì)區(qū)域。此外，也可以只在切割精度要提高的部分上形成改質(zhì)區(qū)域。
在本實施方式中，當(dāng)硅芯片的表面形成有圖案時，優(yōu)選激光從具有圖案面的反面射入。微小空洞側(cè)的切斷面比熔融處理區(qū)域側(cè)的切斷面有比較整齊的傾向，所以在圖案形成面一側(cè)形成微小空洞可使良品率得到提高。更具體地說，如圖18所示，對于在表面形成有電子回路、或者半導(dǎo)體發(fā)光部等的光元件、或者M(jìn)EMS的微小電氣機(jī)械系統(tǒng)等的功能元件181的硅芯片180，通過在形成有功能元件181一側(cè)形成微小空洞182，而使功能元件181側(cè)的切斷精度進(jìn)一步得到提高。從而，可使良品率得到提高，使生產(chǎn)效率也能夠得到提高。此外，在通過擴(kuò)張固定有內(nèi)部形成改質(zhì)區(qū)域的半導(dǎo)體基板的膠帶來進(jìn)行導(dǎo)體基板的切斷、分離時，成為容易割斷的必要條件是必要的，通過微小空洞可以進(jìn)一步實現(xiàn)該條件。同時與熔融處理區(qū)域形成微小空洞，對于在通過膠帶的擴(kuò)張將內(nèi)部形成有改質(zhì)層的半導(dǎo)體基板切斷、分離的情況下是特別有效的。圖18表示的是要將硅芯片180切斷、分離的情況，圖19表示的是硅芯片180被膠帶183固定。其后，圖20表示的是將膠帶183擴(kuò)張、將硅芯片180切斷、分離。其中，以切斷、分離工序來說，既可以在半導(dǎo)體基板內(nèi)部形成改質(zhì)區(qū)域后，再將膠帶(擴(kuò)張膠帶、芯片膜)張貼來擴(kuò)張；或者也可以在半導(dǎo)體基板先貼上膠帶，再在半導(dǎo)體基板的內(nèi)部形成改質(zhì)區(qū)域，再對膠帶進(jìn)行擴(kuò)張。
優(yōu)選相對于透鏡口徑擴(kuò)大高斯分布使透鏡入射光束作為頂帽(Tophat)那樣來使用(即優(yōu)選將NA大的光線的能量提高)。NA優(yōu)選在0.5～1.0之間。
脈沖寬度優(yōu)選在500nsec以下。更優(yōu)選在10nsec～500nsec。更優(yōu)選在10nsec～300nsec。最優(yōu)選在100nsec～200nsec。
熔融處理區(qū)域和微小空洞是成對的，各自的深度與厚度應(yīng)有一定的關(guān)系存在。特別是，優(yōu)選對應(yīng)于NA，熔融處理區(qū)域和微小空洞之間具有一定關(guān)系。
切斷方向優(yōu)選相對于定向平面(Orientation flat)平行、或垂直。優(yōu)選沿著結(jié)晶方向形成熔融處理區(qū)域。
在本實施方式中，加工對象物雖然使用的是硅制的半導(dǎo)體芯片，但是半導(dǎo)體芯片材料并不局限于此。例如，硅以外的IV族元素半導(dǎo)體、如SiC那樣的包含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，而且添加各種摻雜物(dopant)的半導(dǎo)體，都可以使用。
接著，對本實施方式的效果進(jìn)行說明。通過這樣，以引起多光子吸收的條件且使集光點F對準(zhǔn)加工對象物1內(nèi)部，將脈沖激光L對著切斷預(yù)定線5照射。接著，通過移動X軸工作臺109或者Y軸工作臺111，而能夠?qū)⒓恻cF沿著切斷預(yù)定線5以規(guī)定的節(jié)距P移動。通過這樣，可以沿著切斷預(yù)定線5在加工對象物1的內(nèi)部形成被處理部，同時，也會形成微小空洞。從而，可以在加工對象物1的表面3除切斷預(yù)定線5以外不會發(fā)生額外的割痕、來將加工對象物1切斷。
此外，對加工對象物1，以引起多光子吸收的條件且對準(zhǔn)加工對象物1內(nèi)部的集光點F，將脈沖激光L對著切斷預(yù)定線5進(jìn)行照射。據(jù)此，脈沖激光L穿透加工對象物1，由于在加工對象物1的表面3的脈沖激光L幾乎沒有被吸收，所以，不會因形成改質(zhì)區(qū)域而在表面3產(chǎn)生熔融等損傷。
如以上所述，可以在加工對象物1的表面3上，除切斷預(yù)定線5以外不會產(chǎn)生額外的割痕或者熔融、來將加工對象物1切斷。據(jù)此，加工對象物1例如半導(dǎo)體芯片的情況，在半導(dǎo)體晶片的切斷預(yù)定線以外的地方不會產(chǎn)生割痕或者熔融，所以可以從半導(dǎo)體芯片切出半導(dǎo)體晶片。對于在表面具有電極圖案形成的加工對象物、或者形成壓電元件芯片或者液晶等顯示裝置的玻璃基板等在其表面上形成有電子元件的加工對象物等也是一樣的。因此，通過切斷加工對象物而制作的制品(例如半導(dǎo)體晶片、壓電元件晶片、液晶等顯示裝置)，能夠使其優(yōu)良率得到提高。
此外，由于加工對象物1的表面3的切斷預(yù)定線5不會熔融，所以，切斷預(yù)定線5寬度可以很小(該寬度，例如在半導(dǎo)體芯片的情況，是指形成半導(dǎo)體晶片區(qū)域中的晶片彼此的間隔)。從而，從一片加工對象物1制作的制品數(shù)會增加，因此可使制品的生產(chǎn)性得到提高。
此外，因為是用激光對加工對象物1進(jìn)行切斷加工，所以能夠進(jìn)行比用鉆石切割機(jī)的切片更復(fù)雜的加工。
其中，當(dāng)將激光L透過加工對象物1而在加工對象物1的內(nèi)部發(fā)生多光子吸收并形成被處理部7的情況下，對應(yīng)各個被處理部7的微小空洞8的形成原理，未必完全明確。像這樣被處理部7以及微小空洞8以成對的狀態(tài)形成的原理，本發(fā)明人推想出一種假說，下面對其加以說明。
圖16是該假說的說明圖。若使焦點對準(zhǔn)加工對象物1的內(nèi)部的集光點F來照射激光L，則在集光點F附近會形成被處理部7。以前，總認(rèn)為激光L從激光源照射，是使用中心部分激光的光(相當(dāng)于圖16中的L4以及L5部分的光)。這是由于使用激光的高斯分布的中心部分的緣故。
本發(fā)明人為了抑制激光在加工對象物的表面產(chǎn)生影響，而將激光加寬。一種方法是，將從激光源照射出的激光以規(guī)定光學(xué)系統(tǒng)予以擴(kuò)張，使其高斯分布更加散開寬廣，也就是使激光周圍部分的光(相當(dāng)于圖16中的L1～L3以及L6～L8部分的光)的激光強(qiáng)度相對上升。
若這樣被擴(kuò)張過的激光透過加工對象物1，則如上所述會在集光點F的附近形成被處理部7，也在該被處理部7的對應(yīng)部分形成微小空洞8。即，被處理部7和微小空洞8是沿著激光的光軸(圖16中的中心點線)位置而形成的。微小空洞8的形成位置，相當(dāng)于激光周圍部分的光(圖16中的L1～L3以及L6～L8相當(dāng)部分的光)理論上集光的部分。
如此一來，激光中心部分的光(相當(dāng)于圖16中的L4以及L5部分的光)、與激光周圍部分的光(相當(dāng)于圖16中的L1～L3以及L6～L8部分的光)，各自集光的部分對著加工對象物1的厚度方向互異，推想是由于激光集光透鏡的球面收差所致。本發(fā)明人所推想的一個假說，即認(rèn)為該集光位置的差有可能是造成影響的因素。
本發(fā)明人推想的另一個假說如下。激光周圍部分的光(相當(dāng)于圖16中L1～L3及L6～L8部分的光)的集光部分、理論上應(yīng)是激光集光點，因此，推想該部分的光強(qiáng)度高。從而，由于在該部分會引起微細(xì)構(gòu)造的變化，因而在其周圍會形成實質(zhì)上結(jié)晶結(jié)構(gòu)沒有變化的微小空洞8。另一方面，形成被處理部7的部分，是受熱影響而單純地熔融后再固化所致。
該假說的說明圖如圖17所示。若具有高斯分布81的激光射出，則通過光學(xué)系統(tǒng)82而對加工對象物83進(jìn)行照射。如圖17所示，激光周圍部分的光(圖17中以虛線表示者)，在微小空洞832的形成部分的附近被集光。另一方面，高斯分布81中的激光強(qiáng)度比較強(qiáng)的部分的激光，在被處理部831的形成部分的附近被集光。
權(quán)利要求
1.一種激光加工方法，其特征在于，包括使集光點對準(zhǔn)加工對象物內(nèi)部來照射激光，沿著所述加工對象物的切斷預(yù)定線在所述加工對象物的內(nèi)部通過多光子吸收而形成被處理部，同時，在所述加工對象物內(nèi)部、在對應(yīng)于所述被處理部的規(guī)定位置上形成微小空洞的工序。
2.如權(quán)利要求1所述的激光加工方法，其特征在于還包括設(shè)定所述切斷預(yù)定線的工序。
3.一種激光加工方法，其特征在于，包括設(shè)定加工對象物的切斷預(yù)定線的工序；以及使集光點對準(zhǔn)加工對象物內(nèi)部來照射激光，沿著所述切斷預(yù)定線在所述加工對象物的內(nèi)部通過多光子吸收而形成被處理部，同時，在所述加工對象物內(nèi)部、在對應(yīng)于所述被處理部的規(guī)定位置上形成微小空洞的工序。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的激光加工方法，其特征在于所述加工對象物為半導(dǎo)體基板，所述被處理部為熔融處理區(qū)域。
5.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的激光加工方法，其特征在于所述加工對象物為半導(dǎo)體基板，所述激光為脈沖激光，其脈沖寬度為500nsec以下。
6.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的激光加工方法，其特征在于所述加工對象物為半導(dǎo)體基板，所述激光為脈沖激光，其脈沖節(jié)距為1.00～7.00μm。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的激光加工方法，其特征在于所述微小空洞沿著所述切斷預(yù)定線而形成多個，各個微小空洞相互之間具有間隔。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項所述的激光加工方法，其特征在于所述微小空洞沿著所述切斷預(yù)定線而形成多個，各個微小空洞相互之間具有間隔。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項所述的激光加工方法，其特征在于在所述加工對象物的主面上形成有功能元件，所述微小空洞在所述主面與所述被處理部之間形成。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項所述的激光加工方法，其特征在于所述微小空洞是將所述被處理部包夾、且在所述激光入射側(cè)的相反側(cè)而形成。
11.如權(quán)利要求1至10中任一項的激光加工方法，其特征在于還包括切斷形成有所述微小空洞的加工對象物的工序。
12.一種激光加工方法，其特征在于，包括設(shè)定半導(dǎo)體基板的切斷預(yù)定線的工序；以及使集光點對準(zhǔn)半導(dǎo)體基板的內(nèi)部來照射激光，沿著所述切斷預(yù)定線在所述半導(dǎo)體基板的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)域，同時，在所述半導(dǎo)體基板內(nèi)部、在對應(yīng)于所述熔融處理區(qū)域的規(guī)定位置上形成微小空洞的工序。
13.一種激光加工方法，其特征在于，包括設(shè)定半導(dǎo)體基板的切斷預(yù)定線的工序；以及使集光點對準(zhǔn)半導(dǎo)體基板的內(nèi)部來照射脈沖激光，沿著所述切斷預(yù)定線在所述半導(dǎo)體基板的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)域，同時，在所述半導(dǎo)體基板內(nèi)部、在對應(yīng)于所述熔融處理區(qū)域的規(guī)定位置上形成微小空洞的工序，其中，所述脈沖激光的脈沖寬度在500nsec以下。
14.一種激光加工方法，其特征在于，包括設(shè)定半導(dǎo)體基板的切斷預(yù)定線的工序；以及使集光點對準(zhǔn)半導(dǎo)體基板的內(nèi)部來照射脈沖激光，沿著所述切斷預(yù)定線在所述半導(dǎo)體基板的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)域，同時，在所述半導(dǎo)體基板內(nèi)部、在對應(yīng)于所述熔融處理區(qū)域的規(guī)定位置上形成微小空洞的工序，其中，所述脈沖激光的脈沖節(jié)距是為1.00～7.00μm。
15.如權(quán)利要求12至14中任一項所述的激光加工方法，其特征在于所述微小空洞沿著所述切斷預(yù)定線而形成多個，各個微小空洞相互之間具有間隔。
16.如權(quán)利要求12至15中任一項所述的激光加工方法，其特征在于所述半導(dǎo)體基板的主面形成有功能元件，所述微小空洞在所述主面與所述熔融處理區(qū)域之間形成。
17.如權(quán)利要求12至16中任一項所述的激光加工方法，其特征在于所述微小空洞是將所述熔融處理區(qū)域包夾、且在所述激光入射側(cè)的相反側(cè)而形成。
18.如權(quán)利要求12至17中任一項所述的激光加工方法，其特征在于還包括切斷形成有所述微小空洞的半導(dǎo)體基板的工序。
19.一種激光加工裝置，其特征在于，包括激光源；載置加工對象物的載置臺；以及控制所述激光源與所述載置臺的相對位置關(guān)系的控制單元，其中，所述控制單元控制所述激光源與所述載置臺的間隔，使集光點對準(zhǔn)加工對象物的內(nèi)部，同時，若所述激光源有激光射出，則使所述激光源以及所述載置臺沿著所述加工對象物的切斷預(yù)定線進(jìn)行相對移動，沿著所述切斷預(yù)定線而在所述加工對象物的內(nèi)部經(jīng)由多光子吸收形成被處理部，同時，也在所述加工對象物的內(nèi)部、在對應(yīng)于所述被處理部的規(guī)定位置形成微小空洞。
20.一種激光加工裝置，其特征在于，包括激光源；載置半導(dǎo)體基板的載置臺；以及控制所述激光源與所述載置臺的相對位置關(guān)系的控制單元，其中，所述控制單元控制所述激光源與所述載置臺的間隔，使集光點對準(zhǔn)半導(dǎo)體基板的內(nèi)部，同時，若所述激光源有激光射出，則使所述激光源以及所述載置臺沿著所述半導(dǎo)體基板的切斷預(yù)定線進(jìn)行相對移動，沿著所述切斷預(yù)定線而在所述半導(dǎo)體基板的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)域，同時，也在所述半導(dǎo)體基板的內(nèi)部、在對應(yīng)于所述熔融處理區(qū)域的規(guī)定位置上形成微小空洞。
21.一種激光加工裝置，其特征在于，包括激光源；載置半導(dǎo)體基板的載置臺；以及控制所述激光源與所述載置臺的相對位置關(guān)系的控制單元，其中，所述控制單元控制所述激光源與所述載置臺的間隔，使集光點對準(zhǔn)半導(dǎo)體基板的內(nèi)部，同時，若所述激光源有脈沖激光射出，則使所述激光源以及所述載置臺沿著所述半導(dǎo)體基板的切斷預(yù)定線作相對移動，沿著所述切斷預(yù)定線而在所述半導(dǎo)體基板的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)域，同時，也在所述半導(dǎo)體基板的內(nèi)部、在對應(yīng)于所述熔融處理區(qū)域的規(guī)定位置上形成微小空洞，此時，所述脈沖激光的脈沖寬度在500nsec以下。
22.一種激光加工裝置，其特征在于，包括激光源；載置半導(dǎo)體基板的載置臺；以及控制所述激光源與所述載置臺的相對位置關(guān)系的控制單元，其中，所述控制單元控制所述激光源與所述載置臺的間隔，使集光點對準(zhǔn)半導(dǎo)體基板的內(nèi)部，同時，若所述激光源有脈沖激光射出，則使所述激光源以及所述載置臺沿著所述半導(dǎo)體基板的切斷預(yù)定線作相對移動，沿著所述切斷預(yù)定線而在所述半導(dǎo)體基板的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)域，同時，也在所述半導(dǎo)體基板的內(nèi)部、在對應(yīng)于所述熔融處理區(qū)域的規(guī)定位置上形成微小空洞，此時，所述脈沖激光的脈沖節(jié)距為1.00～7.00μm。
23.如權(quán)利要求19至22中任一項所述的激光加工裝置，其特征在于所述微小空洞沿著所述切斷預(yù)定線而形成多個，各個微小空洞相互之間具有間隔。
24.一種加工產(chǎn)品，是通過激光加工切斷加工對象物而生產(chǎn)的加工產(chǎn)品，其特征在于，包括在沿著通過所述切斷而形成的主面的部分上、通過多光子吸收而改質(zhì)的被處理部；以及在通過所述切斷而形成的主面上、在對應(yīng)于所述被處理部的規(guī)定位置上具有開口部的微小空洞。
25.如權(quán)利要求24所述的加工產(chǎn)品，其特征在于所述加工對象物為半導(dǎo)體基板，所述被處理部為熔融處理區(qū)域。
26.如權(quán)利要求24或25所述的加工產(chǎn)品，其特征在于所述微小空洞沿著所述切斷預(yù)定線而形成多個，各個微小空洞相互之間具有間隔。
27.如權(quán)利要求26所述的加工產(chǎn)品，其特征在于所述微小空洞相互的間隔形成為1.00～7.00μm。
28.如權(quán)利要求24至27中任一項所述的加工產(chǎn)品，其特征在于所述被處理部形成于沿著所述切斷預(yù)定線的第一區(qū)塊上，所述多個微小空洞形成在與所述第一區(qū)塊隔開一定間隔的第二區(qū)塊上。
29.一種激光加工方法，其特征在于，包括使集光點對準(zhǔn)加工對象物內(nèi)部來照射激光，至少在所述切斷預(yù)定線的一部分的對應(yīng)位置上形成，被處理部是在沿著所述加工對象物的切斷預(yù)定線的所述加工對象物的內(nèi)部形成的被處理區(qū)域、和微小空洞是在沿著所述切斷預(yù)定線的所述加工對象物的內(nèi)部形成的微小空洞區(qū)域的工序。
30.如權(quán)利要求29所述的激光加工方法，其特征在于所述加工對象物為半導(dǎo)體基板，所述被處理部為熔融處理區(qū)域。
31.一種加工產(chǎn)品，是通過激光加工切斷加工對象物而生產(chǎn)的加工產(chǎn)品，其特征在于，包括在通過所述切斷而形成的主面上形成有被處理部的被處理區(qū)域；以及在通過所述切斷而形成的主面上形成有具有開口部的微小空洞的微小空洞區(qū)域。
32.如權(quán)利要求31所述的加工產(chǎn)品，其特征在于所述加工對象物為半導(dǎo)體基板，所述被處理部為熔融處理區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明提供一種易于將加工對象物切斷的激光加工方法。所述激光加工方法包括使集光點集中在加工對象物(1)的內(nèi)部來照射激光，沿著加工對象物的切斷預(yù)定線、在加工對象物的內(nèi)部通過多光子吸收形成被處理部(7、13)，同時，在加工對象物的內(nèi)部、在對應(yīng)于被處理部的規(guī)定位置形成微小空洞(8)。
文檔編號B28D5/00GK1826207SQ20048002078
公開日2006年8月30日 申請日期2004年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月18日
發(fā)明者福滿憲志 申請人:浜松光子學(xué)株式會社