激光加工方法以及激光加工装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供能够在加工对象物的表面上不发生熔融或者偏离切割预定线的分割而切割加工对象物的激光加工方法以及激光加工装置，其中，在引起多光子吸收的条件下而且在加工对象物(1)的内部对准聚光点(P)，在加工对象物(1)的表面(3)的切割预定线(5)上照射脉冲激光(L)，通过使聚光点(P)沿着切割预定线(5)移动，沿着切割预定线(5)在加工对象物(1)的内部形成改质区，通过从改质区开始，沿着切割预定线(5)分割加工对象物(1)，能够用比较小的力切割加工对象物(1)，由于在激光(L)的照射过程中，在加工对象物(1)的表面(3)上几乎不吸收脉冲激光(L)，因此即使形成改质区也不会熔融表面(3)。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
激光加工方法以及激光加工装置(本申请是申请日为2001年9月13日、申请号为201310464871.4、专利技术名称为“激光加工方法以及激光加工装置”的专利申请的分案申请。)
本专利技术涉及在半导体材料基板，压电材料基板或者玻璃基板等加工对象物的切割中使用的激光加工方法以及激光加工装置。
技术介绍
激光的应用之一是切割，由激光进行的一般的切割如下。例如，在半导体晶片或者玻璃基板这样的加工对象物的切割位置，照射加工对象物吸收的波长的激光，通过激光的吸收在切割的位置从切割对象物的表面向背面进行加热熔融，切割加工对象物。但是，在该方法中，在加工对象物的表面中成为切割位置的区域周围也被熔融。由此，在加工对象物是半导体晶片的情况下，在形成于半导体晶片的表面的半导体元件中，有可能熔融位于上述区域附近的半导体元件。作为防止加工对象物的表面熔融的方法，例如有在特开2000—219528号公报或者特开2000—15467号公报中公开的由激光进行的切割方法。在这些公报的切割方法中，通过激光加热加工对象物的切割位置，然后通过冷却加工对象物，使在加工对象物的切割位置中产生热冲击，切割加工对象物。但是，在这些公报的切割方法中，如果在加工对象物中产生的热冲击大，则在加工对象物的表面，有可能发生偏离了切割预定线的切割或者切割到没有进行激光照射的位置等的不必要的切割。由此，在这些切割方法中不能够进行精密切割。特别是，在加工对象物是半导体晶片、形成了液晶显示装置的玻璃基板或者形成了电极图形的玻璃基板情况下，由于这些不必要的切割，有可能损伤半导体芯片、液晶显示装置或者电极图形。另外，在这些切割方法中，由于平均输入功率大，因此对于半导体芯片等的热损伤也大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供在加工对象物的表面不发生不必要的切割而且不熔融其表面的激光加工方法以及激光加工装置。(1)本专利技术的激光加工方法特征在于具备在加工对象物的内部对准聚光点照射激光，沿着加工对象物的切割预定线，在加工对象物的内部形成由多光子吸收产生的改质区的工序。如果依据本专利技术的激光加工方法，则通过在加工对象物的内部对准聚光点照射激光，而且利用多光子吸收这样的现象，在加工对象物的内部形成改质区。如果在加工对象物的切割位置有某些起点，则能够用比较小的力分割加工对象物进行切割。如果依据本专利技术的激光加工方法，则通过把改质区作为起点，沿着切割预定线分割加工对象物，能够切割加工对象物。由此，由于能够用比较小的力切割加工对象物，因此能够在加工对象物的表面不发生偏离切割预定线的不必要的切割而进行加工对象物的切割。另外，如果依据本专利技术的激光加工方法，则在加工对象物的内部局部地发生多光子吸收形成改质区。由此，由于在加工对象物的表面几乎不吸收激光，因此不会熔融加工对象物的表面。另外，所谓聚光点是激光聚光的位置。切割预定线既可以是在加工对象物的表面或者内部实际引出的线，也可以是假设的线。以上说明(1)在后面说明的(2)～(6)中也将涉及。本专利技术的激光加工方法特征在于具备在加工对象物的内部对准聚光点，在聚光点中的峰值功率密度为1×108(W/cm2)以上而且脉冲宽度为1μs以下的条件下照射激光，沿着加工对象物的切割预定线在加工对象物的内部形成包括裂纹区的改质区的工序。如果依据本专利技术的激光加工方法，则在加工对象物的内部对准聚光点，在聚光点中的峰值功率密度为1×108(W/cm2)以上而且脉冲宽度为1μs以下的条件下照射激光。因此，在加工对象物的内部发生由多光子吸收引起的光损伤的现象。由于该光损伤在加工对象物的内部感应热畸变，由此在加工对象物的内部形成裂纹区。由于该裂纹区是上述改质区的一个例子，因此如果依据本专利技术的激光加工方法，则能够进行在加工对象物的表面不会发生熔融或者偏离切割预定线的不必要的分割的激光加工。作为该激光加工方法的加工对象物，例如是包括玻璃的部件。另外，所谓峰值功率密度指的是脉冲激光的聚光点的电场强度。本专利技术的激光加工方法的特征在于具备在加工对象物的内部对准聚光点，在聚光点中的峰值功率密度为1×108(W/cm2)以上而且脉冲宽度为1μs以下的条件下照射激光，沿着加工对象物的切割预定线在加工对象物的内部形成包括熔融处理区的改质区的工序。如果依据本专利技术的激光加工方法，则在加工对象物的内部对准聚光点，在聚光点中的峰值功率密度为1×108(W/cm2)以上而且脉冲宽度为1μs以下的条件下照射激光。由此，加工对象物的内部通过多光子吸收局部地进行加热。通过该加热在加工对象物的内部形成熔融处理区。由于该熔融处理区是上述改质区的一个例子，因此如果依据本专利技术的激光加工方法，则能够进行在加工对象物的表面不会发生熔融或者偏离切割预定线的不必要的分割的激光加工。作为该激光加工方法的加工对象物，例如是包括半导体材料的部件。本专利技术的激光加工方法的特征在于具备在加工对象物的内部对准聚光点，在聚光点中的峰值功率密度为1×108(W/cm2)以上而且脉冲宽度为1μs以下的条件下照射激光，沿着加工对象物的切割预定线在加工对象物的内部形成包括作为折射率发生变化的区域的折射率变化区的改质区的工序。如果依据本专利技术的激光加工方法，则在加工对象物的内部对准聚光点，在聚光点中的峰值功率密度为1×108(W/cm2)以上而且脉冲宽度为1μs以下的条件下照射激光。像本专利技术这样，如果使脉冲宽度极短，使得在加工对象物的内部引起多光子吸收，则由多光子吸收产生的功率不转化为热能，在加工对象物的内部形成感应离子价变化、结晶或者分极取向等永久的构造变化，形成折射率变化区。该折射率变化区由于是上述改质区的一个例子，因此如果依据本专利技术的激光加工方法，则能够进行在加工对象物的表面不会发生熔融或者偏离切割预定线的不必要的分割的激光加工。作为该激光加工方法的加工对象物，例如是包括玻璃的部件。能够在上述本专利技术的激光加工方法中适用的形态如下。从激光光源出射的激光能够包含脉冲激光。如果依据脉冲激光，则由于在空间而且时间上使激光的功率集中，因此即使激光光源是1个，也能够使激光的聚光点的电场强度(峰值功率密度)成为能够发生多光子吸收的大小。所谓在加工对象物的内部激光的照射激光，能够例示把从1个激光光源出射的激光聚光，在加工对象物的内部聚光照射激光。如果这样做，则由于使激光聚光，因此即使激光光源是1个，也能够使激光的聚光点的电场强度成为能够发生多光子吸收的大小。所谓在加工对象物的内部聚光照射激光，能够例示把从多个激光光源出射的各个激光在加工对象物的内部对准聚光点，从不同方向进行照射。如果这样做，则由于使用多个激光光源，则能够使激光的聚光点的电场强度成为能够发生多光子吸收的大小。由此，与脉冲激光相比较，即使是瞬时功率小的连续波激光也能够形成改质区。从多个激光光源出射的各个激光也可以从加工对象物的表面入射。另外，多个激光光源也可以包括出射从加工对象物的表面入射的激光的激光光源和出射从加工对象物的背面入射的激光的激光光源。多个激光光源也可以包括沿着切割预定线阵列形地配置了激光光源的光源单元。如果这样做，则由于沿着切割预定线同时形成多个聚光点，因此能够使加工速度提高。改质区通过对于在加工对象物的内部对准了的激光点的聚光点，相对地移动加工对象物而形成。如果这样做，则通过上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光加工方法，特征在于：具备：在加工对象物的内部对准聚光点照射激光，不使所述加工对象物的激光入射面熔融，而仅在所述加工对象物的内部沿着切割预定线形成由多光子吸收产生的改质区的工序，所述改质区是：用于在沿着切割预定线形成改质区后、以所述改质区为起点生长裂纹并使所述裂纹到达所述加工对象物的表面和背面从而切割所述加工对象物的起点。

【技术特征摘要】
2000.09.13 JP 2000-2783061.一种光透射性材料的切割方法，其特征在于：具备：将光透射性材料放置在载置台上，其中，所述光透射性材料的表面形成有电路部分，进一步具有在相邻的电路部分之间形成的预定的间隙，将激光的聚光点在成为光轴方向的Z轴方向上移动，以所述聚光点位于所述光透射性材料的内部的方式，将所述激光聚光于所述光透射性材料的与所述间隙临近的内部，沿着规定的切割图形，使所述载置台沿着X轴方向和Y轴方向移动，从而使脉冲状的激光的聚光点移动，在所述光透射性材料的表面以及背面不发生损伤的情况下，按照规定的间隔，仅在所述光透射性材料的内部沿着所述切割图形形成裂纹的工序，其中，所述规定的切割图形是为了从所述光透射性材料分离分别具有所述电路部分的多个器件芯片而被设定成使得激光照射于所述相邻的电路部分之间形成的预定的间隙，所述X轴方向与所述Z轴方向正交，所述Y轴方向与所述X轴方向以及所述Z轴方向正交，所述规定的间隔的调整通过使所述激光的重复频率与所述光透射性材料的移动速度的关系发生变化实现；和使沿着所述切割图形形成的所述裂纹向所述光透射性材料的表面以及背面生长，从而沿着所述切割图形将所述光透射性材料切割为分别具有所述电路部分的各个芯片的工序。2.如权利要求1所述的光透射性材料的切割方法，其特征在于：所述光透射性材料是半导体晶片或压电元件晶片。3.如权利要求1或2所述的光透射性材料的切割方法，其特征在于：所述切割图形为网格形。4.如权利要求1或2所述的光透射性材料的切割方法，其特征在于：所述切割为芯片的工序具备：通过向所述光透射性材料施加物理外力，使仅在光透射性材料的内部形成的所述裂纹生长至所述光透射性材料的表面以及背面，从而切割为各个芯片的工序。5.如权利要求3所述的光透射性材料的切割方法，其特征在于：所述切割为芯片的工序具备：通过向所述光透射性材料施加物理外力，使仅在光透射性材料的内部形成的所述裂纹生长至所述光透射性材料的表面以及背面，从而切割为各个芯片的工序。6.如权利要求4所述的光透射性材料的切割方法，其特征在于：向所述光透射性材料的物理外力的施加，是经由保持所述光透射性材料的具有弹性的树脂制的晶片板向所述光透射性材料施加应力。7.如权利要求5所述的光透射性材料的切割方法，其特征在于：向所述光透射性材料的物理外力的施加，是经由保持所述光透射性材料的具有弹性的树脂制的晶片板向所述光透射性材料施加应力。8.如权利要求6所述的光透射性材料的切割方法，其特征在于：激光向处于被晶片板保持着的状态的所述光透射性材料照射。9.如权利要求7所述的光透射性材料的切割方法，其特征在于：激光向处于被晶片板保持着的状态的所述光透射性材料照射。10.一种光透射性材料的切割方法，其特征在于：具备：将光透射性材料放置在载置台上，其中，所述光透射性材料的表面形成有电路部分，进一步具有在相邻的电路部分之间形成的预定的间隙，将激光的聚光点在成为光轴方向的Z轴方向上移动，以所述聚光点位于所述光透射性材料的内部的方式，将所述激光聚光于所述光透射性材料的与所述间隙临近的内部，沿着规定的切割图形，使所述载置台沿着X轴方向和Y轴方向移动，从而使脉冲状的激光的聚光点移动，在所述光透射性材料的表面以及背面不发生损伤的情况下，按照规定的间隔，仅在所述光透射性材料的内部沿着所述切割图形形成裂纹的工序，其中，所述规定的切割图形是为了从所述光透射性材料分离分别具有所述电路部分的多个器件芯片而被设定成使得激光照射于所述相邻的电路部分之间形成的预定的间隙，所述X轴方向与所述Z轴方向正交，所述Y轴方向与所述X轴方向以及所述Z轴方向正交，所述规定的间隔的调整通过使所述激光的重复频率与所述光透射性材料的移动速度的关系发生变化实现；和使沿着所述切割图形形成的所述裂纹向所述光透射性材料的表面以及背面生长，从而沿着所述切割图形将所述光透射性材料切割为分别具有所述电路部分的各个芯片的工序，在所述切割为各个芯片的工序中，使保持所述光透射性材料的具有弹性的树脂制的晶片板变形并且向所述光透射性材料产生应力，从而将所述光透射性材料切割分离为芯片。11.如权利要求10所述的光透射性材料的切割方法，其特征在于：所述光透射性材料是半导体晶片或压电元件晶片。12.如权利要求10或11所述的光透射性材料的切割方法，其特征在于：所述切割图形为网格形。13.如权利要求10或11所述的光透射性材料的切割方法，其特征在于：激光向处于被晶片板保持着的状态的所述光透射性材料照射。14.如权利要求12所述的光透射性材料的切割方法，其特征在于：激光向处于被晶片板保持着的状态的所述光透射性材料照射。15.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：福世文嗣，福满宪志，内山直己，和久田敏光，
申请(专利权)人：浜松光子学株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP