CN104028899A - 雷射加工方法、被加工物的分割方法及雷射加工装置 - Google Patents

雷射加工方法、被加工物的分割方法及雷射加工装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种可进行减少于加工痕的光吸收的雷射加工的雷射加工方法。通过使来自光源的脉冲雷射光的照射状态调变使被加工物的表面的照射范围调变，形成虽具有于第1方向连续的部分但垂直于前述第1方向的剖面的状态于前述第1方向变化的前述被加工区域。具体而言，通过前述脉冲雷射光的各单位脉冲的光束点以沿前述第1方向离散的照射条件扫瞄脉冲雷射光，或使前述脉冲雷射光的照射能量调变并于第1方向扫瞄前述脉冲雷射光，或通过交互重复往分别对前述第1方向具有既定的角度的第2方向与第3方向的前述脉冲雷射光的扫瞄，使前述被加工物的前述脉冲雷射光的扫瞄轨迹与沿前述第1方向的分割预定线重复交互交叉其中之一来实现。

Description

雷射加工方法、被加工物的分割方法及雷射加工装置
本申请为申请日为：2010年10月27日、申请号为：201010525687.2、发明名称为：雷射加工方法、被加工物的分割方法及雷射加工装置的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种雷射加工方法、被加工物的分割方法及雷射加工装置。
背景技术
做为照射脉冲雷射光以加工被加工物的技术(以下亦仅称为雷射加工或雷射加工技术)，各种技术已为公知(例如参照专利文献1乃至4)。
揭示于专利文献1的技术是于分割为被加工物的芯片之际，以雷射消熔沿分割预定线形成剖面V字形的槽(折断槽)，以此槽为起点分割芯片的手法。另外，揭示于专利文献2的技术是通过沿被加工物(被分割体)的分割预定线照射散焦状态的雷射光使被照射区域产生结晶状态比周围差之剖面大致V字形的熔解改质区域(变质区域)，以此熔解改质区域的最下点为起点分割被加工物的手法。
在使用于专利文献1或专利文献2揭示的技术形成分割起点的场合，不论何者，为了使其后的分割良好地进行，沿为雷射光的扫瞄方向的分割预定线方向形成均一之形状的V字形剖面(槽剖面或变质区域剖面)皆为重要。做为对应该目的，是控制雷射光的照射以使例如每1脉冲的雷射光的被照射区域(光束点)前后重复。
在例如假设为雷射加工的最基本的参数的重复频率为R(kHz)、扫瞄速度为V(mm/sec)时两者之比V/R为光束点的中心间隔，在于专利文献1及专利文献2揭示的技术中，为了于光束点间产生重迭而以V/R为1(μm)以下的条件进行雷射光的照射及扫瞄。
此外，于专利文献3有揭示通过使聚光点配合于表面具有基部的基板的内部照射雷射光而于基板内部形成改质区域，以此改质区域为切断的起点的态样。
此外，于专利文献4有揭示对1个分离线重复复数次的雷射光扫瞄，于深度方向的上下形成于分离线方向连续的槽部及改质部、于分离线方向不连续的内部改质部的态样。
专利文献1：日本特开2004-9139号公报
专利文献2：国际公开第2006/062017号公报
专利文献3：日本特开2007-83309号公报
专利文献4：日本特开2008-98465号公报
发明内容
[发明欲解决的课题]
以雷射光形成分割起点，其后以折断器进行分割的手法比起以往的为机械性切断法的钻石刻划，于自动性、高速性、安定性、高精度性方面有利。
然而，在将于由蓝宝石等硬脆性且光学上透明的材料构成的基板上形成有LED构造等发光组件构造的被加工物分割为芯片(分割素片)单位的场合，雷射加工的结果所产生的加工痕会吸收在发光组件内部产生的光而有使来自组件的光的取出效果降低的问题。特别是在使用折射率较高的蓝宝石基板的发光组件构造的场合该问题更加显著。
本发明的发明人累积锐意检讨的结果，得知于被加工物的雷射光照射位置(被加工位置)形成数μm程度的节距的微细的凹凸以使在该位置的全反射率降低的做法在解决上述问题点上甚为有效。
于专利文献1乃至专利文献3中，未见对该问题有所认知，当然不会有关于解决该问题的手段的揭示或隐含。
例如，揭示于专利文献1及专利文献2的技术是沿分割预定线方向形成均一的形状的V字形剖面的技术，与上述的形成凹凸的态样相反。
另外，于专利文献4中，除批评于以雷射光将分离面完全熔断的场合光的取出效率会恶化外，还如上述有揭示对1个分离预定线于上下进行复数次的加工的态样，但该态样有加工复杂且需要作业时间的问题。
本发明是鉴于上述课题而为，以提供可进行减少于加工痕的光吸收的雷射加工的雷射加工方法及实现该方法的雷射加工装置为目的。
[解决课题的手段]
为了解决上述课题，权利要求1的发明是通过将从既定的光源被射出的脉冲雷射光一边扫瞄、一边照射，于被加工物形成被加工区域的雷射加工方法，其特征在于：通过一边使来自前述光源的前述脉冲雷射光的照射状态调变而使前述被加工物的表面的照射范围调变、一边照射前述脉冲雷射光；以形成虽具有于第1方向连续的部分但垂直于前述第1方向的剖面的状态于前述第1方向变化的前述被加工区域。
权利要求2的发明是通过将从既定的光源被射出的脉冲雷射光一边扫瞄、一边照射，于被加工物形成被加工区域的雷射加工方法，其特征在于：通过一边使来自前述光源的前述脉冲雷射光的照射状态调变而使前述被加工物的表面的照射范围调变、一边照射前述脉冲雷射光；以形成具有于前述被加工物的表面于第1方向连续的第1区域；虽连接于前述第1区域但于前述第1方向具有不连续部分的第2区域；前述被加工区域。
权利要求3的发明是通过将从既定的光源被射出的脉冲雷射光一边扫瞄、一边照射，于被加工物形成被加工区域的雷射加工方法，其特征在于：通过一边使来自前述光源的前述脉冲雷射光的照射状态调变而使前述被加工物的表面的照射范围调变、一边照射前述脉冲雷射光；以形成大致椭圆锥状或大致楔形状的单位被加工区域于第1方向多数连接而成的前述被加工区域。
权利要求4的发明是如权利要求1至3中任一项所述的雷射加工方法，其中，前述第2区域沿前述第1方向具有凹凸。
权利要求5的发明是如权利要求1至3中任一项所述的雷射加工方法，其中，通过前述脉冲雷射光的各单位脉冲的光束点以沿前述第1方向离散的照射条件扫瞄前述脉冲雷射光，使前述被加工物的表面的照射范围调变。
权利要求6的发明是如权利要求5所述的雷射加工方法，其中，在假设前述脉冲雷射光的重复频率为R(kHz)、前述脉冲雷射光对前述被加工物的相对移动速度为V(mm/sec)、前述被加工物的前述表面的前述被加工区域之正交于前述第1方向的方向的预定形成宽度为W(μm)时，通过在满足10(kHz)≦R≦200(kHz)、30(mm/sec)≦V≦1000(mm/sec)、且表示前述脉冲雷射光的光束点的中心间隔的V/R为V/R≧1(μm)、W/4(μm)≦V/R≦W/2(μm)的关系的照射条件的前提下沿前述第1方向扫瞄前述脉冲雷射光，使前述被加工物的表面的照射范围调变。
权利要求7的发明是如权利要求6所述的雷射加工方法，其中，在满足V/R≧3(μm)的关系的照射条件的前提下扫瞄前述脉冲雷射光。
权利要求8的发明是如权利要求1至3中任一项所述的雷射加工方法，其中，通过使前述脉冲雷射光的照射能量调变并于第1方向扫瞄前述脉冲雷射光，使前述被加工物的表面的照射范围调变。
权利要求9的发明是如权利要求1至3中任一项所述的雷射加工方法，其中，通过交互重复往分别对前述第1方向具有既定的角度的第2方向与第3方向的前述脉冲雷射光的扫瞄，使前述被加工物的前述脉冲雷射光的扫瞄轨迹与沿前述第1方向的分割预定线重复交互交叉，使前述被加工物的表面的照射范围调变。
权利要求10的发明是如权利要求9所述的雷射加工方法，其中，通过使前述脉冲雷射光在正交于前述被加工物的移动方向的方向往复扫瞄，使前述脉冲雷射光的前述扫瞄轨迹与沿前述第1方向的分割预定线重复交互交叉，使前述被加工物的表面的照射范围调变。
权利要求11的发明是如权利要求1至3中任一项所述的雷射加工方法，其中，通过照射前述脉冲雷射光除去被照射部分的材料，形成前述被加工区域。
权利要求12的发明是如权利要求1至3中任一项所述的雷射加工方法，其中，通过照射前述脉冲雷射光使前述被加工物产生熔解改质区域，形成前述被加工区域。
权利要求13的发明是如权利要求1至3中任一项所述的雷射加工方法，其中，前述被加工物是蓝宝石基板、GaN基板或SiC基板其中之一。
权利要求14的发明是一种被加工物的分割方法，是分割被加工物，其特征在于具备：以权利要求1至13中任一项所述的雷射加工方法于前述被加工物形成沿既定的分割预定线的前述被加工区域的形成步骤；将前述被加工物沿前述被加工区域分割的分割步骤。
权利要求15的发明是一种雷射加工装置，具备发出脉冲雷射光的光源；被设为可对前述光源相对移动的载置被加工物的载台；控制来自前述光源的脉冲雷射光的射出与前述载台的移动的控制手段；在载置有前述被加工物的状态下，通过一边使前述载台对前述光源相对移动、一边从前述光源使前述脉冲雷射光射出，以一边扫瞄前述脉冲雷射光、一边于前述被加工物形成被加工区域，其特征在于：通过前述控制手段于使前述脉冲雷射光扫瞄之际控制前述光源及前述载台的动作以使来自前述光源的前述脉冲雷射光的照射状态调变；可形成虽具有于第1方向连续的部分但垂直于前述第1方向的剖面的状态于前述第1方向变化的前述被加工区域。
权利要求16的发明是一种雷射加工装置，具备发出脉冲雷射光的光源；被设为可对前述光源相对移动的载置被加工物的载台；控制来自前述光源的脉冲雷射光的射出与前述载台的移动的控制手段；在载置有前述被加工物的状态下，通过一边使前述载台对前述光源相对移动、一边从前述光源使前述脉冲雷射光射出，以一边扫瞄前述脉冲雷射光、一边于前述被加工物形成被加工区域，其特征在于：通过前述控制手段于使前述脉冲雷射光扫瞄之际控制前述光源及前述载台的动作以使来自前述光源的前述脉冲雷射光的照射状态调变；可形成具有于前述被加工物的表面于第1方向连续的第1区域；虽连接于前述第1区域但于前述第1方向具有不连续部分的第2区域；前述被加工区域。
权利要求17的发明是一种雷射加工装置，具备发出脉冲雷射光的光源；被设为可对前述光源相对移动的载置被加工物的载台；控制来自前述光源的脉冲雷射光的射出与前述载台的移动的控制手段；在载置有前述被加工物的状态下，通过一边使前述载台对前述光源相对移动、一边从前述光源使前述脉冲雷射光射出，以一边扫瞄前述脉冲雷射光、一边于前述被加工物形成被加工区域，其特征在于：通过前述控制手段于使前述脉冲雷射光扫瞄之际控制前述光源及前述载台的动作以使来自前述光源的前述脉冲雷射光的照射状态调变；形成大致椭圆锥状或大致楔形状的单位被加工区域于第1方向多数连接而成的前述被加工区域。
权利要求18的发明是如权利要求15至17中任一项所述的雷射加工装置，其中，前述第2区域沿前述第1方向具有凹凸。
权利要求19的发明是如权利要求15至17中任一项所述的雷射加工装置，其中，通过前述控制手段于使前述脉冲雷射光扫瞄之际控制前述光源及前述载台的动作以使前述脉冲雷射光的各单位脉冲的光束点沿前述第1方向离散，使前述被加工物的表面的照射范围调变。
权利要求20的发明是如权利要求19所述的雷射加工装置，其中，在假设前述脉冲雷射光的重复频率为R(kHz)、前述脉冲雷射光之对前述被加工物的相对移动速度为V(mm/sec)、前述被加工物的前述表面的前述被加工区域之正交于前述第1方向的方向的预定形成宽度为W(μm)时，前述控制手段是控制前述光源及前述载台的动作以使满足10(kHz)≦R≦200(kHz)、30(mm/sec)≦V≦1000(mm/sec)、且表示前述脉冲雷射光的光束点的中心间隔的V/R为V/R≧1(μm)、W/4(μm)≦V/R≦W/2(μm)的关系。
权利要求21的发明是如权利要求20所述的雷射加工装置，其中，前述控制手段是控制前述光源及前述载台的动作以使满足V/R≧3(μm)的关系。
权利要求22的发明是如权利要求15至17中任一项所述的雷射加工装置，其中，通过前述控制手段于使前述脉冲雷射光扫瞄之际控制前述光源及前述载台的动作以使前述脉冲雷射光的照射能量调变，使前述被加工物的表面的照射范围调变。
权利要求23的发明是如权利要求15至17中任一项所述的雷射加工装置，其中，通过前述控制手段控制前述光源及前述载台的动作以使交互重复往分别对前述第1方向具有既定的角度的第2方向与第3方向的前述脉冲雷射光的扫瞄，使前述被加工物的前述脉冲雷射光的扫瞄轨迹与沿前述第1方向的分割预定线重复交互交叉，使前述被加工物的表面的照射范围调变。
权利要求24的发明是如权利要求23所述的雷射加工装置，其中，通过前述控制手段控制前述光源及前述载台的动作以使前述脉冲雷射光在正交于前述载台的移动方向的方向往复扫瞄，使前述脉冲雷射光的前述扫瞄轨迹与沿前述第1方向的分割预定线重复交互交叉，使前述被加工物的表面的照射范围调变。
[发明的效果]
利用权利要求1乃至权利要求24的发明，可将成为分割被加工物之际的分割起点的被加工区域形成为在表面侧是连续但在底面侧为不连续的形状。藉此，在分割发光组件构造的场合获得于加工痕的光吸收能受抑制的分割素片。
附图说明
图1是概略显示本发明的实施形态的雷射加工装置50的构成的示意图；
图2是针对雷射加工装置50中的雷射光LB的重复频率、载台7的扫瞄速度、光束点中心间隔的关系说明的图；
图3是示意显示第1调变模式中的雷射光LB的照射态样、被形成的被加工区域RE的关系的立体图；
图4是示意显示第1调变模式中的雷射光LB的照射态样、被形成的被加工区域RE的关系的俯视图及剖面图；
图5是示意显示第2调变模式中的照射能量E、光束点BS的大小及被加工区域RE的形状的关系的图；
图6是示意显示第3调变模式中的光束点BS的位置与被加工物10移动方向的关系的图；
图7是例示变形例的被加工区域RE的被加工物10的表面的形状的图；
图8是关于以蓝宝石基板为被加工物10并以第1调变模式进行加工后的被加工物10的上面的光学显微镜像；
图9是将于图8显示的蓝宝石基板以该被加工区域RE为分割起点折断后的结果所得的分割素片10a的侧面的光学显微镜像；
图10是关于以蓝宝石基板为被加工物10并以第2调变模式进行加工后的被加工物10的上面的光学显微镜像；
图11是将于图10显示的蓝宝石基板以该被加工区域RE为分割起点折断后的结果所得的分割素片10b的侧面的光学显微镜像。
【主要组件符号说明】
4 透明片
7 载台
7m 移动机构
10 被加工物
10a、10b分割素片
18 聚光透镜
50 雷射加工装置
BS 光束点
F 折断面
L 分割预定线
LB 雷射光
M1、M2、M3 加工痕
RE 被加工区域
RE1 连续区域
RE2 不连续区域
REu 单位被加工区域
SL 雷射光源
T、T’ 扫瞄轨迹
W 加工预定宽度
p 扫瞄宽度
具体实施方式
<雷射加工装置概要>
图1是概略显示本发明的实施形态的雷射加工装置50的构成的示意图。雷射加工装置50主要具备雷射光照射部50A、观察部50B、由例如石英等透明的构件构成且将被加工物10载置于其上的载台7、进行雷射加工装置50的各种动作(观察动作、对准动作、加工动作等)的控制器1。雷射光照射部50A是对载置于载台7的被加工物10照射雷射光的部位，观察部50B是进行从雷射光被照射之侧(将此侧称为表面)直接观察该被加工物10的表面观察、从载置于载台7之侧(将此侧称为背面)隔该载台7观察的背面观察的部位。
载台7是通过移动机构7m而可在雷射光照射部50A与观察部50B之间于水平方向移动。移动机构7m是通过未图标的驱动手段的作用而在水平面内使载台7于既定的XY2轴方向移动。藉此，实现雷射光照射部50A内的雷射光照射位置或观察部50B内的观察位置的移动或雷射光照射部50A与观察部50B之间的载台7的移动等。另外，关于移动机构7m，亦可与水平驱动独立进行以既定的旋转轴为中心的水平面内的旋转(θ旋转)动作。
此外，于雷射加工装置50中，是可适当切换地可进行表面观察与背面观察。藉此，可灵活且迅速进行对应于被加工物10的材质或状态的最佳的观察。
载台7虽是如上述以石英等透明的构件形成，但是于其内部设成为为了吸附固定被加工物10的吸气通路的不图示的吸引用配管而成。
在将被加工物10载置于载台7上的状态下，以例如吸引泵等吸引手段11对吸引用配管进行吸引，对设于吸引用配管的载台7载置面侧前端的吸引孔给予负压，使被加工物10(及透明片4)固定于载台7。另外，于图1中虽是例示为加工对象的被加工物10贴付于透明片4的场合，但透明基板保护片4的贴付并非必要。
雷射光照射部50A是构成为可通过对载置于载台7的被加工物10照射雷射光而加工被加工物10。
若更详言之，于雷射光照射部50A中，从雷射光源SL发出雷射光LB，在以于省略图示的镜筒内具备的分光镜51使反射后，将该雷射光LB在载台7位于雷射光照射部50A的状态下以聚光透镜52在载置于载台7的被加工物10对焦，对被加工物10照射。通过组合该雷射光LB的照射与载台7的移动，可使雷射光LB对被加工物10相对扫瞄并可进行被加工物10的加工。例如，于被加工物10的表面施加槽加工(刻划)，可进行分割被加工物10的加工。
另外，于雷射加工装置50中，加工处理之际，可因应必要在刻意使对焦位置从被加工物10的表面偏离的散焦状态下照射雷射光LB。
<雷射光源>
做为雷射光源SL，使用Nd：YAG雷射为较理想的态样。或者，为使用Nd：YVO4雷射或其它固体雷射的态样亦可。另外，雷射光源SL为附Q开关较理想。
此外，从雷射光源SL发出的雷射光LB的波长或输出、脉冲的重复频率、脉冲宽度的调整等是以控制器1的照射控制部23实现。依照加工模式设定数据D2的既定的设定信号从加工处理部25对照射控制部23发出后，照射控制部23便依该设定信号设定雷射光LB的照射条件。
本实施形态中，雷射光LB的波长属于150nm～563nm的波长范围较理想，其中以Nd：YAG雷射为雷射光源SL的场合，使用其3被高频波(波长约355nm)为较理想的态样。此外，脉冲的重复频率为10kHz～200kHz较理想，脉冲宽度为50nsec以上较理想。
雷射光LB被聚光透镜18缩径为1μm～10μm程度的光束径后被照射较理想。在该场合，雷射光LB的照射的峰值功率密度为约1GW/cm2～10GW/cm2。
另外，从雷射光源SL被射出的雷射光LB的偏光状态可为圆偏光亦可为直线偏光。但直线偏光的场合，由在结晶性被加工材料中的加工断面的弯曲与能量吸收率的观点，使偏光方向与扫瞄方向大致平行，例如两者的所成角度为±1度以内较理想。此外，出射光为直线偏光的场合，雷射加工装置50具备不图标的衰减器较理想。衰减器是配置于雷射光LB的光路上的适当的位置，负责调整被射出的雷射光LB的强度。
<照明系统及观察系统>
观察部50B是对载置于载台7的被加工物10重迭进行从载台7的上方来自落射照明光源S1的落射照明光L1的照射与来自斜光照明光源S2的斜光透射照明光L2的照射，并构成为可进行从载台7的上方侧的使用表面观察手段6的表面观察与从载台7的下方侧的使用背面观察手段16的背面观察。
具体而言，从落射照明光源S1被发出的落射照明光L1在省略图示之设于镜筒内的半镜9被反射，照射于被加工物10。此外，观察部50B具备包含设于半镜9的上方(镜筒的上方)的CCD摄影机6a、连接于该CCD摄影机6a的屏幕6b的表面观察手段6，可在使落射照明光L1照射的状态下实时进行被加工物10的明视野像的观察。
此外，于观察部50B中，于载台7的下方，更理想为具备设于后述的半镜19的下方(镜筒的下方)的CCD摄影机16a、连接于该CCD摄影机16a的屏幕16b的背面观察手段16。另外，屏幕16b与于表面观察手段6具备的屏幕6b为共通亦可。
此外，从于载台7的下方具备的同轴照明光源S3被发出的同轴照明光L3在省略图示之设于镜筒内的半镜19被反射，在聚光透镜18被聚光后，透过载台7照射于被加工物10亦可。更理想者是于载台7的下方具备斜光照明光源S4，可透过载台7对被加工物10照射斜光透射照明光L4。此等同轴照明光源S3或斜光照明光源S4在例如于被加工物10的表面侧有不透明的金属层等而从表面侧的观察会因由该金属层的反射产生而困难的场合等，可适合用于从背面侧观察被加工物10之际。
<控制器>
控制器1是控制上述的各部的动作，进一步具备使在后述的各种态样的被加工物10的加工处理实现的控制部2、记录控制雷射加工装置50的动作的程序3p或于加工处理之际被参照之的各种数据的记录部3。
控制部2是以个人计算机或微电脑等泛用的计算机实现，通过记录于记录部3的程序3p被读入该计算机并被实行，各种构成要素做为控制部2的机能性构成要素被实现。
具体而言，控制部2主要具备控制使用移动机构7m的载台7的驱动或聚光透镜18的对焦动作等关于加工处理的各种驱动部分的动作的驱动控制部21、控制使用CCD摄影机6a及CCD摄影机16a的摄影的摄影控制部22、控制来自雷射光源SL的雷射光LB的照射的照射控制部23、控制使用吸引手段11的往载台7的被加工物10的吸附固定动作的吸附控制部24、依被给予之加工位置数据D1及加工模式设定数据D2使对加工对象位置的加工处理实行的加工处理部25。
记录部3是以ROM或RAM及硬盘等记录媒体实现。另外，记录部3可为以实现控制部2的计算机的构成要素实现的态样，于硬盘的场合等，为设为与该计算机不同体的态样亦可。
另外，操作者对雷射加工装置50给予的各种输入指示利用于控制器1被实现的GUI被进行较理想。例如，以加工处理部25的作用以GUI提供加工处理用选单。
<对准动作>
于雷射加工装置50中，在加工处理前是先于观察部50B进行微调被加工物10的配置位置的对准动作。对准动作是为了使被决定于被加工物10的XY坐标轴与载台7的坐标轴一致而进行的处理。对准动作可适用并实行公知的技术，只要对应于加工形态以适当的态样进行即可。例如，若为使用1个母基板切出被制作的多数个组件芯片的场合等，于被加工物10的表面形成有重复图案的场合，以使用型样匹配等手法实现适当的对准动作。在此场合，概略而言，CCD摄影机6a或CCD摄影机16a取得形成于被加工物10的复数对准用标记的摄影影像，加工处理部25基于此等摄影影像的摄影位置的相对关系特定对准量，驱动控制部21对应于该对准量以移动机构7m使载台7移动，实现对准。
通过进行该对准动作，加工处理的加工位置被正确特定。另外，对准动作结束后，载置有被加工物10的载台7往雷射光照射部50A移动，继续进行照射雷射光LB的加工处理。另外，从观察部50B往雷射光照射部50A的载台7的移动是被保证为于对准动作时被想定的加工预定位置与实际的加工位置不会偏离。
<加工模式>
本实施形态的雷射加工装置50的特征在于可以各种加工模式进行(相对)扫瞄雷射光LB的加工处理(雷射加工)。此特征是以改变来自雷射光源SL的雷射光LB的照射条件与利用使载台7移动的对被加工物10的雷射光LB的扫瞄条件的组合来实现。
加工模式是粗分为以雷射光LB的扫瞄方向的任意的位置的垂直于该扫瞄方向的加工剖面大致相同的照射条件沿分割预定位置连续照射雷射光LB的连续模式、以被加工物10的表面的雷射光LB的照射范围被调变的照射条件照射雷射光LB的调变模式。于调变模式雷射光LB的照射条件或扫瞄条件有相异的各种态样，于雷射加工装置50中，至少可实行其中1种。
概略而言，可谓连续模式是沿分割预定线L形成均匀的被加工区域(或加工痕)的模式，调变模式是沿分割预定线L形成具有凹凸形状的区域(或加工痕)的模式。
另外，除去加工的场合，加工槽的剖面相当于加工剖面，熔解改质法的场合，变质区域的剖面相当于加工剖面。
加工模式是例如以加工处理部25的作用于控制器1对操作者被提供为可利用的加工处理用选单选择较理想。于控制器1的记录部3记录记述关于被加工物10的分割预定线L(图3)的位置的加工位置数据D1，且记录有对应于各加工模式中的雷射加工的态样的记述有关于雷射装的各自的参数的条件或载台7的驱动条件(或此等之可设定范围)等的加工模式设定数据D2。加工处理部25是取得加工位置数据D1并从加工模式设定数据D2取得对应于被选择的加工模式的条件，通过驱动控制部21、照射控制部23其它控制对应的各部的动作
在连续模式的加工由于是于如揭示于专利文献1或专利文献2的以往的雷射加工装置中亦被进行的公知的加工处理态样，故于本实施形态中省略详细的说明。于以下是针对于本实施形态的雷射加工装置50固有的在调变模式的加工。
<第1调变模式：以光束点离散的方式雷射光照射>
图2是针对雷射加工装置50中的雷射光LB的重复频率、载台7的扫瞄速度、光束点中心间隔的关系说明的图。
雷射光LB的重复频率为R(kHz)的场合，每1/R(msec)便有1个激光脉冲从雷射光源SL被发出。在载置有被加工物10的载台7以速度V(mm/sec)移动的场合，由于从某一脉冲被发出至其次的激光脉冲被发出之间被加工物10移动V*1/R＝V/R(μm)的量，故某一激光脉冲的光束中心位置与其次被发出的激光脉冲的光束中心位置的间隔，亦即光束点中心间隔Δ(μm)是以Δ＝V/R决定。
因此，只要被加工物10的表面的光束径D比Δ＝V/R大，各激光脉冲便会重迭，但在光束径D比Δ＝V/R小的场合，各激光脉冲便不会重迭。第1调变模式便是利用此特性进行雷射加工的模式。
图3及图4是示意显示第1调变模式中的雷射光LB的照射态样、被形成的被加工区域RE的关系的图。图3是立体图。于图3及图4为了方便而附加有以分割预定线L的方向为x方向，以于被加工物10的表面与x轴正交的方向为y轴方向，以正交于被加工物10的表面的方向为z轴方向的三维坐标(于以后的图亦同)。图4是被加工区域RE的XY俯视图(中央的图)、A-A’剖面图(右侧的图)、B-B’、C-C’、D-D’剖面图(左侧的图)。A-A’剖面图是平行于分割预定线L的面的剖面图。B-B’、C-C’、D-D’剖面图是在分割预定线L上的不同位置的垂直于分割预定线L的面的剖面图。
于第1调变模式中，雷射光LB的各单位脉冲的光束点BS以离散位于分割预定线L的方向的照射条件照射雷射光LB。此是以光束径D与光束点中心间隔Δ＝V/R满足D<Δ的关系来实现。具体而言，于加工模式设定数据D2进行记述，以使雷射光LB的照射条件及载台7的驱动条件可在10(kHz)≦R≦200(kHz)、30(mm/sec)≦V≦1000(mm/sec)、D＜V/R、W/4(μm)≦V/R≦W/2(μm)的范围设定。在此，W是垂直于分割预定线L的方向的加工预定宽度。
另外，所谓于沿分割预定线L的方向扫瞄雷射光LB之际光束点BS离散存在是指于分割预定线L的方向有雷射光LB被照射的位置与未被照射的位置存在，故该当于使被加工物10的表面的照射范围调变以照射雷射光LB的态样。若在此种条件下扫瞄雷射光LB会形成如图3及图4所示的形状的被加工区域RE。概略而言，虽各激光脉冲的光束点离散，被加工区域RE仍具有以各激光脉冲形成的大致椭圆锥状(或大致楔形状)的单位被加工区域REu于分割预定线L的方向多数连接而成的形状。
更详细而言，被加工区域RE是在于被加工物10的表面连续的一方如图3及图4的B-B’、C-C’、D-D’剖面图所示，关于垂直于分割预定线L的方向的宽度及剖面形状随在分割预定线L方向(x轴方向)的位置而异。亦即，被加工区域RE虽具有于分割预定线L方向(x轴方向)连续的部分，但亦可谓具有垂直于分割预定线L方向(x轴方向)的剖面(yz剖面)的状态于分割预定线L方向(x轴方向)变化的形状。另外，于图4显示的场合，被加工区域RE于被加工物10的表面附近的y轴方向的加工宽度是形成为沿x轴方向在w1～w3之间变化。亦可解释为假如C-C’剖面的该加工宽度w2与加工预定宽度W相等，则在第1调变模式的加工是重复交互形成具有比加工预定宽度W大的加工宽度的区域、具有比加工预定宽度W小的加工宽度的区域的态样。但于实际的加工亦有w1≒w2，w2≒w3的场合。
此外，若采用不同观点，如图4的A-A’剖面图所示，被加工区域RE亦可谓由于被加工物10的表面附近由于x方向连续的连续区域RE1、虽于y轴方向连接于连续区域RE1但于x轴方向为不连续的不连续区域RE2构成。
不论如何，被加工区域RE是于xy剖面及yz剖面，亦即沿x轴方向具有凹凸。凹凸的节距虽亦因雷射光LB的照射条件或载台7的驱动条件而异，但为数μm～十数μm程度。
V或R的具体的值可考虑被加工物10的材质或吸收率、热传导率、熔点等适当决定。此外，脉冲的照射能量在10μJ～1000μJ的范围内适当决定即可。
另外，在V/R<W/4(μm)的场合，单位被加工区域REu的重迭变大而加工预定宽度W与实际的加工宽度的差变小，实质上与在连续模式的加工无差异。反之，在V/R>W/2(μm)的场合，由于相邻的光束点的距离过度增大，结果各单位被加工区域REu不连接，故不理想。
<第2调变模式：能量调变>
上述的第1调变模式是以在V/R>D的条件的前提下进行加工为特征的模式，而第2调变模式是在V/R≦D的条件下进行加工的模式。亦即，在邻接的光束点有重迭的状态下照射雷射光LB的条件下亦可进行的加工模式。
一般被照射的激光脉冲的照射能量E越大，便被加工至被加工物10的越深的区域，表面的加工范围亦扩张。在第2调变模式便是利用此特性的加工模式。
图5是示意显示第2调变模式中的照射能量E、光束点BS的大小及被加工区域RE的形状的关系的图。于第2调变模式中，在使雷射光LB沿分割预定线L扫瞄之际，加工处理部25控制各部的动作以使雷射光LB的照射能量E如图5所示在最小值Emin与最大值Emax之间周期性变化。亦即，雷射加工装置50是控制为使照射能量E调变且雷射光LB进行扫瞄。之后，被加工物10的表面的雷射光LB的光束点BS的大小对应于照射能量E的值变化。于图5中虽是例示E＝Emin时的光束点BS(BS1)、E＝Emax时的光束点BS(BS2)，但其中间的大小亦可。藉此，结果形成与图4同样的形状的被加工区域RE。
具体而言是Emin与Emax被决定为满足5(μJ)≦Emin≦100(μJ)、20(μJ)≦Emax≦1000(μJ)。此外，于第2调变模式R与V的值是被设定为满足50(kHz)≦R≦200(kHz)、50(mm/sec)≦V≦1000(mm/sec)的范围。此外，调变周期为2μm～20μm程度较合适。关于第2调变模式，此等设定范围记述于加工模式设定数据D2。
如由图5可知，使照射能量E调变结果亦为使对加工有效的实质的光束点径调变，故第2调变模式亦该当于使被加工物10的表面的照射范围调变以照射雷射光LB的态样。
<第3调变模式：于与分割预定线L正交的方向扫瞄雷射光LB>
第3调变模式是于与分割预定线L正交的方向扫瞄雷射光LB，并照射雷射光LB以使各单位脉冲的光束点BS离散存在加工模式。
图6是示意显示第3调变模式中的光束点BS的位置与被加工物10移动方向的关系的图。于第3调变模式中，使载置有被加工物10的载台7沿分割预定线L(x轴方向)移动，并如于图6以箭头AR1所示，于垂直于分割预定线L的方向(y方向)使雷射光LB往复扫瞄。此动作是以雷射加工装置50于雷射光源SL或雷射光LB的照射路径的途中具备检流镜等扫瞄机构来实现。
若使某一激光脉冲被发出时的光束点BS中心与次一激光脉冲被发出时的光束点BS中心的距离与雷射光LB的往y轴方向的扫瞄宽度p(μm)一致，由于如上述每1/R(msec)便有1个激光脉冲从雷射光源SL被发出，故在往y轴方向的扫瞄速度为p/(1/R)＝pR的场合，如图6所示，雷射光LB被照射为光束点BS夹分割预定线L交互存在。此时，雷射光LB虽仅于y轴方向往复扫瞄，但由于被加工物10于x轴方向移动，故关于x轴方向是与第1调变模式同样地光束点BS离散存在满足Δ＝V/R。
结果于被加工物10是如图6所示，雷射光LB的扫瞄轨迹T与分割预定线L重复交互交叉。亦即，雷射光LB循以分割预定线L为轴且锯齿状的扫瞄轨迹T被照射。
在该第3调变模式的场合，若沿分割预定线L的方向(x轴方向)，雷射光LB的关于y轴方向的照射位置及照射范围皆在变化(亦存在不被照射的位置)。因此，于该场合亦该当于使被加工物10的表面的照射范围调变以照射雷射光LB的态样。
使用第3调变模式的雷射光LB的照射的结果，形成具有如图6所示的表面形状的被加工区域RE。此场合的被加工区域RE概略而言，虽各激光脉冲的光束点离散，仍具有以各激光脉冲形成的大致椭圆锥状(或大致楔形状)的单位被加工区域REu于分割预定线L的方向多数连接而成的形状。
于此场合，被加工区域RE亦在于被加工物10的表面连续的一方关于垂直于分割预定线L的方向的宽度及剖面形状随在分割预定线L方向(x轴方向)的位置而异。亦即，被加工区域RE虽具有于分割预定线L方向(x轴方向)连续的部分，但亦可谓具有垂直于分割预定线L方向(x轴方向)的剖面(yz剖面)的状态于分割预定线L方向(x轴方向)变化的形状。
另外，图示虽省略，但以第3调变模式获得的被加工区域RE亦于被加工物10的表面附近由于x方向连续的连续区域、虽于y轴方向连接于连续区域但于x轴方向为不连续的不连续区域构成。
亦即，关于以第3调变模式获得的被加工区域RE亦于xy剖面及yz剖面，亦即沿x轴方向具有凹凸。凹凸的节距虽亦因雷射光LB的照射条件或载台7的驱动条件而异，但为数μm～十数μm程度。
于第3调变模式中，由于各单位脉冲的光束点BS离散存在，故光束径D与光束点中心间隔Δ＝V/R与扫瞄宽度满足D＜(Δ2+P2)1/2的关系。此外，于加工模式设定数据D2进行记述，以使雷射光LB的照射条件及载台7的驱动条件可在10(kHz)≦R≦200(kHz)、30(mm/sec)≦V≦1000(mm/sec)的范围设定。另外，1(μm)≦p≦3(μm)。例如，设定为p＝1.5μm程度较合适。V或R的具体的值可考虑被加工物10的材质或吸收率、热传导率、熔点等适当决定。此外，脉冲的照射能量在10μJ～1000μJ的范围内适当决定即可。
<第3调变模式的变形例>
在上述的第3调变模式虽是各单位脉冲的光束点BS离散存在，但以于与分割预定线L正交的方向使雷射光LB扫瞄并具有邻接的光束点BS重迭的态样的加工亦为可能。
图7是例示形成于该场合的被加工区域RE的被加工物10的表面的形状的图。在此场合，扫瞄轨迹T’与分割预定线L重复交互交叉。此外，被加工区域RE虽于xy剖面具有凹凸，但于zx剖面是形成为大致连续。
<利用调变模式的分割起点的形成>
利用如上述的第1乃至第3调变模式的加工特别适合在于由蓝宝石、GaN或SiC等硬脆且光学上透明的材料构成的基板之上将形成有LED构造等发光组件构造的被加工物10分割为芯片(分割素片)单位的场合的分割起点的形成。
亦即，使用上述调变模式，形成具有数μm程度的节距的微细凹凸形状的被加工区域RE，以该被加工区域RE为起点将被加工物10折断以获得芯片。另外，该折断可以例如从被加工物10的上面对夹被加工区域RE相反之侧分别使以被加工区域RE为轴相反的方向的力作用来实现。在此场合，被加工区域RE的最下端部成为起点，分割往被加工物10的下方进行。藉此，形成与被加工物10的上下面大致垂直的折断面。
形成被加工区域RE的部位虽会残留加工痕，但由于该部位具有在调变模式进行加工的结果而被形成的凹凸，故为不易全反射的形状。藉此，该部位的光吸收受到抑制，在内部发光的光于该部位亦有效率地透射至外部。
以上，如已说明，利用本实施形态，使用上述的第1乃至第3调变模式之一可将成为分割被加工物之际的分割起点的被加工区域形成为在表面侧是连续但在底面侧为不连续的形状。藉此，若以发光组件构造为被加工物进行分割，可获得于加工痕的光吸收能受抑制的光取出效率优良的发光组件芯片。
【实施例】
(实施例1)
图8是关于以蓝宝石基板为被加工物10并以第1调变模式进行除去加工后的关于被加工物10的上面的光学显微镜像。延在于图面上左右方向者是被加工区域RE的表面部分(相当于连续区域RE1)。另外，加工是在R＝66kHz、V＝200mm/sec、照射能量＝1.5W、散焦值＝-12μm的条件下被进行。
此外，图9是该加工后，将于图8显示的蓝宝石基板以该被加工区域RE为分割起点折断后的结果所得的分割素片10a的侧面的光学显微镜像。
于图9中确认相当于连续区域RE1的加工痕M1、相当于不连续区域RE2的加工痕M2、平坦的折断面F。特别是于不连续区域RE2，大致楔形状的微细区域以大致等间隔离散存在。此是相当于单位被加工区域REu，于折断时，破断仅在此等微细区域之间产生。亦即，由图9确认于分割素片10a形成有来自被加工区域RE的凹凸形状。
(实施例2)
图10是关于以蓝宝石基板为被加工物10并以第2调变模式进行除去加工后的被加工物10的上面的光学显微镜像。与实施例1同样地，延在于图面上左右方向者是被加工区域RE的表面部分。另外，加工是在R＝100kHz、V＝100mm/sec、散焦值＝-10μm，使照射能量为14μJ～20μJ的范围以15μm周期使调变的条件下被进行。
此外，图11是该加工后，将于图10显示的蓝宝石基板以该被加工区域RE为分割起点折断后的结果所得的分割素片10b的侧面的光学显微镜像。
于图11中亦确认大致楔形状的微细区域以大致等间隔离散存在的相当于不连续区域RE2的加工痕M3。亦即，由图11亦确认形成有来自被加工区域RE的凹凸形状。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (17)

1.一种雷射加工方法，通过将从既定的光源被射出的脉冲雷射光一边扫瞄、一边照射，于被加工物形成被加工区域，其特征在于：
通过一边使来自前述光源的前述脉冲雷射光的照射状态调变而使前述被加工物的表面的照射范围调变、一边照射前述脉冲雷射光；
以形成具有
于前述被加工物的表面于第1方向连续的第1区域；
虽连接于前述第1区域但于前述第1方向具有不连续部分的第2区域；
前述第2区域于沿前述第1方向具有凹凸的前述被加工区域；
前述被加工物为蓝宝石基板、GaN基板或SiC基板其中之一。
2.如权利要求1所述的雷射加工方法，其特征在于，通过前述脉冲雷射光的各单位脉冲的光束点以沿前述第1方向离散的照射条件扫瞄前述脉冲雷射光，使前述被加工物的表面的照射范围调变。
3.如权利要求2所述的雷射加工方法，其特征在于，在假设前述脉冲雷射光的重复频率为R(kHz)、前述脉冲雷射光对前述被加工物的相对移动速度为V(mm/sec)、前述被加工物的前述表面的前述被加工区域之正交于前述第1方向的方向的预定形成宽度为W(μm)时，通过在满足
10(kHz)≦R≦200(kHz)
30(mm/sec)≦V≦1000(mm/sec)
且表示前述脉冲雷射光的光束点的中心间隔的V/R为
V/R≧1(μm)
W/4(μm)≦V/R≦W/2(μm)
的关系的照射条件的前提下沿前述第1方向扫瞄前述脉冲雷射光，使前述被加工物的表面的照射范围调变。
4.如权利要求3所述的雷射加工方法，其特征在于，在满足
V/R≧3(μm)
的关系的照射条件的前提下扫瞄前述脉冲雷射光。
5.如权利要求1所述的雷射加工方法，其特征在于，通过使前述脉冲雷射光的照射能量调变并于第1方向扫瞄前述脉冲雷射光，使前述被加工物的表面的照射范围调变。
6.如权利要求1所述的雷射加工方法，其特征在于，通过交互重复往分别对前述第1方向具有既定的角度的第2方向与第3方向的前述脉冲雷射光的扫瞄，使前述被加工物的前述脉冲雷射光的扫瞄轨迹与沿前述第1方向的分割预定线重复交互交叉，使前述被加工物的表面的照射范围调变。
7.如权利要求6所述的雷射加工方法，其特征在于，通过使前述脉冲雷射光在正交于前述被加工物的移动方向的方向往复扫瞄，使前述脉冲雷射光的前述扫瞄轨迹与沿前述第1方向的分割预定线重复交互交叉，使前述被加工物的表面的照射范围调变。
8.如权利要求1所述的雷射加工方法，其特征在于，通过照射前述脉冲雷射光除去被照射部分的材料，形成前述被加工区域。
9.如权利要求1所述的雷射加工方法，其特征在于，通过照射前述脉冲雷射光使前述被加工物产生熔解改质区域，形成前述被加工区域。
10.一种被加工物的分割方法，是分割被加工物，其特征在于，具备：
以权利要求1至9中任一项所述的雷射加工方法于前述被加工物形成沿既定的分割预定线的前述被加工区域的形成步骤；
将前述被加工物沿前述被加工区域分割的分割步骤。
11.一种雷射加工装置，具备
发出脉冲雷射光的光源；
被设为可对前述光源相对移动的载置被加工物的载台；
控制来自前述光源的脉冲雷射光的射出与前述载台的移动的控制手段；
在载置有前述被加工物的状态下，通过一边使前述载台对前述光源相对移动、一边从前述光源使前述脉冲雷射光射出，以一边扫瞄前述脉冲雷射光、一边于前述被加工物形成被加工区域，其特征在于：
通过前述控制手段于使前述脉冲雷射光扫瞄之际控制前述光源及前述载台的动作以使来自前述光源的前述脉冲雷射光的照射状态调变；
可形成
具有于前述被加工物的表面于第1方向连续的第1区域；
虽连接于前述第1区域但于前述第1方向具有不连续部分的第2区域；
前述第2区域于沿前述第1方向具有凹凸的前述被加工区域；
前述被加工物为蓝宝石基板、GaN基板或SiC基板其中之一。
12.如权利要求11所述的雷射加工装置，其特征在于，通过前述控制手段于使前述脉冲雷射光扫瞄之际控制前述光源及前述载台的动作以使前述脉冲雷射光的各单位脉冲的光束点沿前述第1方向离散，使前述被加工物的表面的照射范围调变。
13.如权利要求12所述的雷射加工装置，其特征在于，在假设前述脉冲雷射光的重复频率为R(kHz)、前述脉冲雷射光对前述被加工物的相对移动速度为V(mm/sec)、前述被加工物的前述表面的前述被加工区域之正交于前述第1方向的方向的预定形成宽度为W(μm)时，前述控制手段是控制前述光源及前述载台的动作以使满足
10(kHz)≦R≦200(kHz)
30(mm/sec)≦V≦1000(mm/sec)
且表示前述脉冲雷射光的光束点的中心间隔的V/R为
V/R≧1(μm)
W/4(μm)≦V/R≦W/2(μm)
的关系。
14.如权利要求13所述的雷射加工装置，其特征在于，前述控制手段是控制前述光源及前述载台的动作以使满足
V/R≧3(μm)
的关系。
15.如权利要求11所述的雷射加工装置，其特征在于，通过前述控制手段于使前述脉冲雷射光扫瞄之际控制前述光源及前述载台的动作以使前述脉冲雷射光的照射能量调变，使前述被加工物的表面的照射范围调变。
16.如权利要求11所述的雷射加工装置，其特征在于，通过前述控制手段控制前述光源及前述载台的动作以使交互重复往分别对前述第1方向具有既定的角度的第2方向与第3方向的前述脉冲雷射光的扫瞄，使前述被加工物的前述脉冲雷射光的扫瞄轨迹与沿前述第1方向的分割预定线重复交互交叉，使前述被加工物的表面的照射范围调变。
17.如权利要求16所述的雷射加工装置，其特征在于，通过前述控制手段控制前述光源及前述载台的动作以使前述脉冲雷射光在正交于前述载台的移动方向的方向往复扫瞄，使前述脉冲雷射光的前述扫瞄轨迹与沿前述第1方向的分割预定线重复交互交叉，使前述被加工物的表面的照射范围调变。
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