JP4128204B2 - レーザ加工方法 - Google Patents
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Description
レーザ光を加工対象物(例えばガラスやLiTaO3からなる圧電材料)の内部に集光点を合わせて、集光点における電界強度が1×108(W/cm2)以上でかつパルス幅が1μs以下の条件で照射する。このパルス幅の大きさは、多光子吸収を生じさせつつ加工対象物表面に余計なダメージを与えずに、加工対象物の内部にのみクラック領域を形成できる条件である。これにより、加工対象物の内部には多光子吸収による光学的損傷という現象が発生する。この光学的損傷により加工対象物の内部に熱ひずみが誘起され、これにより加工対象物の内部にクラック領域が形成される。電界強度の上限値としては、例えば1×1012(W/cm2)である。パルス幅は例えば1ns〜200nsが好ましい。なお、多光子吸収によるクラック領域の形成は、例えば、第45回レーザ熱加工研究会論文集(1998年.12月)の第23頁〜第28頁の「固体レーザー高調波によるガラス基板の内部マーキング」に記載されている。
(B)レーザ
光源:半導体レーザ励起Nd:YAGレーザ
波長:1064nm
レーザ光スポット断面積:3.14×10−8cm2
発振形態:Qスイッチパルス
繰り返し周波数:100kHz
パルス幅:30ns
出力:出力<1mJ/パルス
レーザ光品質:TEM00
偏光特性:直線偏光
(C)集光用レンズ
レーザ光波長に対する透過率:60パーセント
(D)加工対象物が載置される載置台の移動速度:100mm/秒
レーザ光を加工対象物(例えばシリコンのような半導体材料)の内部に集光点を合わせて、集光点における電界強度が1×108(W/cm2)以上でかつパルス幅が1μs以下の条件で照射する。これにより加工対象物の内部は多光子吸収によって局所的に加熱される。この加熱により加工対象物の内部に溶融処理領域が形成される。溶融処理領域とは一旦溶融後再固化した領域、溶融状態中の領域及び溶融から再固化する状態中の領域のうち少なくともいずれか一つを意味する。また、溶融処理領域は相変化した領域や結晶構造が変化した領域ということもできる。また、溶融処理領域とは単結晶構造、非晶質構造、多結晶構造において、ある構造が別の構造に変化した領域ということもできる。つまり、例えば、単結晶構造から非晶質構造に変化した領域、単結晶構造から多結晶構造に変化した領域、単結晶構造から非晶質構造及び多結晶構造を含む構造に変化した領域を意味する。加工対象物がシリコン単結晶構造の場合、溶融処理領域は例えば非晶質シリコン構造である。なお、電界強度の上限値としては、例えば1×1012(W/cm2)である。パルス幅は例えば1ns〜200nsが好ましい。
(B)レーザ
光源:半導体レーザ励起Nd:YAGレーザ
波長:1064nm
レーザ光スポット断面積:3.14×10−8cm2
発振形態:Qスイッチパルス
繰り返し周波数:100kHz
パルス幅:30ns
出力:20μJ/パルス
レーザ光品質:TEM00
偏光特性:直線偏光
(C)集光用レンズ
倍率:50倍
NA:0.55
レーザ光波長に対する透過率:60パーセント
(D)加工対象物が載置される載置台の移動速度:100mm/秒
レーザ光を加工対象物(例えばガラス)の内部に集光点を合わせて、集光点における電界強度が1×108(W/cm2)以上でかつパルス幅が1ns以下の条件で照射する。パルス幅を極めて短くして、多光子吸収を加工対象物の内部に起こさせると、多光子吸収によるエネルギーが熱エネルギーに転化せずに、加工対象物の内部にはイオン価数変化、結晶化又は分極配向等の永続的な構造変化が誘起されて屈折率変化領域が形成される。電界強度の上限値としては、例えば1×1012(W/cm2)である。パルス幅は例えば1ns以下が好ましく、1ps以下がさらに好ましい。多光子吸収による屈折率変化領域の形成は、例えば、第42回レーザ熱加工研究会論文集(1997年.11月)の第105頁〜第111頁の「フェムト秒レーザー照射によるガラス内部への光誘起構造形成」に記載されている。
本実施形態の第1例に係るレーザ加工装置について説明する。図31はこのレーザ加工装置400の概略構成図である。レーザ加工装置400は、レーザ光Lを発生するレーザ光源101と、レーザ光Lのパワーやパルス幅等を調節するためにレーザ光源101を制御するレーザ光源制御部102と、レーザ光源101から出射されたレーザ光Lのパワーを調節するパワー調節部401と、を備える。
次に、本実施形態の第2例について第1例との相違を中心に説明する。図38はこのレーザ加工装置500の概略構成図である。レーザ加工装置500の構成要素のうち、図31に示す第1例に係るレーザ加工装置400の構成要素と同一要素については同一符号を付すことによりその説明を省略する。
次に、本実施形態の第3例についてこれまでの例との相違を中心に説明する。図41はこのレーザ加工装置600の概略構成図である。レーザ加工装置600の構成要素のうち、これまでの例に係るレーザ加工装置の構成要素と同一要素については同一符号を付すことによりその説明を省略する。
Claims (9)
- ウェハ状の加工対象物の内部に集光点を合わせて、集光点におけるピークパワー密度が1×108(W/cm2)以上で、パルス幅が1μs以下で、且つ開口数が0.55〜0.8の条件でレーザ光を照射することにより、切断の起点となる改質領域を前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記加工対象物の内部に形成することを特徴とするレーザ加工方法。
- 前記改質領域を切断の起点として前記加工対象物を前記切断予定ラインに沿って切断することを特徴とする請求項1記載のレーザ加工方法。
- 前記改質領域は溶融処理領域であることを特徴とする請求項1又は2記載のレーザ加工方法。
- 前記改質領域はクラック領域であることを特徴とする請求項1又は2記載のレーザ加工方法。
- 前記改質領域は屈折率変化領域であることを特徴とする請求項1又は2記載のレーザ加工方法。
- 前記加工対象物は半導体材料基板であることを特徴とする請求項1又は2記載のレーザ加工方法。
- 前記加工対象物はガラス基板であることを特徴とする請求項1又は2記載のレーザ加工方法。
- 前記加工対象物は圧電材料基板であることを特徴とする請求項1又は2記載のレーザ加工方法。
- 前記改質領域は、単結晶構造から非晶質構造に変化した領域、単結晶構造から多結晶構造に変化した領域、又は単結晶構造から非晶質構造及び多結晶構造を含む構造に変化した領域である溶融処理領域であることを特徴とする請求項6記載のレーザ加工方法。
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