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】

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烙融。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熟 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5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^/， 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1X108 (W/cm2)以上而且脉冲宽 度为llis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lX108(W/cm2)以上而且脉冲宽 度为lns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1X108 (W/cm2)以上而且脉冲 宽度为s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1X108 (W/cm2)以上而且脉冲宽 度为lys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1X108 (W/cm2)以上而且脉冲 宽度为1P s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1X108 (W/cm2)以上而且脉冲宽 度为lus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，邻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，则本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光加工装置，其特征在于，　是通过在加工对象物上照射激光从而沿着所述加工对象物的切割预定线在所述加工对象物的内部形成作为切割起点的改质区的激光加工装置，　所述激光加工装置具备：　放置所述加工对象物的载置台；　射出 所述激光的激光光源；　聚光用透镜，使从所述激光光源射出的所述激光在放置在所述载置台上的所述加工对象物的内部聚光，在所述激光的聚光点的位置形成所述改质区；　对被所述加工对象物的表面反射的所述激光的反射光进行摄像的摄像元件；和　 　控制部，具有下述功能：基于所述摄像元件的摄像结果，移动所述载置台和所述聚光用透镜中的至少一者来进行聚焦调节，以使所述激光的聚光点位于所述加工对象物的表面，然后，按预定的量移动所述载置台和所述聚光用透镜中的至少一者，以使所述激光的聚光点位于所述加工对象物的内部的功能；以及，移动所述载置台和所述聚光用透镜中的至少一者，以使所述激光的聚光点沿着所述切割预定线移动的功能；　所述控制部以使所述聚焦调节时的所述激光的输出功率低于形成所述改质区时的所述激光的输出功率的方式，调整所述 激光的输出。...

【技术特征摘要】
JP 2000-9-13 2000-2783061.一种激光加工装置，其特征在于，是通过在加工对象物上照射激光从而沿着所述加工对象物的切割预定线在所述加工对象物的内部形成作为切割起点的改质区的激光加工装置，所述激光加工装置具备放置所述加工对象物的载置台；射出所述激光的激光光源；聚光用透镜，使从所述激光光源射出的所述激光在放置在所述载置台上的所述加工对象物的内部聚光，在所述激光的聚光点的位置形成所述改质区；对被所述加工对象物的表面反射的所述激光的反射光进行摄像的摄像元件；和控制部，具有下述功能基于所述摄像元件的摄像结果，移动所述载置台和所述聚光用透镜中的至少一者来进行聚焦调节，以使所述激光的聚光点位于所述加工对象物的表面，然后，按预定的量移动所述载置台和所述聚光用透镜中的至少一者，以使所述激光的聚光点位于所述加工对象物的内部的功能；以及，移动所述载置台和所述聚光用透镜中的至少一者，以使所述激光的聚光点沿着所述切割预定线移动的功能；所述控制部以使所述聚焦调节时的所述激光的输出功率低于形成所述改质区时的所述激光的输出功率的方式，调整所述激光的输出。2. —种激光加工方法，其特征在于，是通过在加工对象物上照射激光从而沿着所述加工对象物的切割 预定线在所述加工对象物的内部形成作为切割起点的改质区的激光加 工方法，所述激光加工方法包括利用被所述加工对象物的表面反射的所述激光的反射光，移动所 述加工对象物和所述激光的聚光点中的至少一者来进行聚焦调节，使所述激光的聚光点位于所述加工对象物的表面，然后，按预定的量移 动所述加工对象物和所述激光的聚光点中的至少一者，使所述激光的 聚光点位于所述加工对象物的内部的工序；和移动所述加工对象物和所述激光的聚光点中的至少一者，使所述 激光的聚光点沿着所述切割预定线移动的工序；所述聚焦调节时的所述激光的输出功率低于形成所述改质区时的 所述激光的输出功率。3. —种激光加工装置，其...

【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：JP[日本]