JP4536407B2 - レーザ加工方法及び加工対象物 - Google Patents
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Description
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)以上で且つパルス幅が1μs以下の条件でレーザ光を照射する。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の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
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)以上で且つパルス幅が1μs以下の条件でレーザ光を照射する。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や、まさに溶融状態の領域や、溶融状態から再固化する状態の領域であり、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。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
N.A.: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
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)以上で且つパルス幅が1ns以下の条件でレーザ光を照射する。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。
次に、本発明の第1実施形態について説明する。図14は、第1実施形態のレーザ加工方法における加工対象物の平面図であり、図15は、図14に示す加工対象物のXV−XV線に沿っての部分断面図である。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態のレーザ加工方法は、加工対象物1の基板4に対する改質領域の形成の仕方において、第1実施形態のレーザ加工方法と異なっている。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。第3実施形態のレーザ加工方法は、エキスパンドテープ23の拡張の仕方において、第1実施形態のレーザ加工方法と異なっている。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。第4実施形態のレーザ加工方法は、加工対象物1の基板4に対する改質領域の形成の仕方、及びエキスパンドテープ23の拡張の仕方において、第1実施形態のレーザ加工方法と異なっている。
HC(ハーフカット)改質領域:基板4の裏面21側に形成され、その形成により裏面21に切断予定ライン5に沿った割れを発生させる。
分断改質領域:エキスパンドテープ23の拡張により基板4に切断予定ライン5に沿った割れをメインとなって発生させる。
品質改質領域:基板4の表面3側に形成され、エキスパンドテープ23の拡張により積層部16に切断予定ライン5に沿った割れを発生させる。
時間差改質領域:分断改質領域と品質改質領域との間に形成され、エキスパンドテープ23の拡張が開始されてから切断予定ライン5に沿って加工対象物1が切断されるまでに要する時間を調整する。
Claims (10)
- 複数の機能素子を含む積層部が表面に形成された基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することで、前記基板の切断予定ラインに沿って、切断の起点となる改質領域を前記基板の内部に形成するレーザ加工方法であって、
前記基板及び前記積層部を複数のブロックに切断するための第1の切断予定ラインに沿って第1の改質領域を形成する工程と、
前記ブロックを、前記機能素子を有する複数のチップに切断するための第2の切断予定ラインに沿って第2の改質領域を形成する工程とを含み、
前記第1の改質領域は、前記第2の改質領域に比べて前記基板に割れを発生させ易いものであることを特徴とするレーザ加工方法。 - 前記第1の改質領域及び前記第2の改質領域が形成された前記基板の裏面に拡張可能フィルムを取り付ける工程と、
前記拡張可能フィルムを拡張させることで、前記第1の改質領域を起点として前記基板及び前記積層部から前記ブロックへの切断を開始させた後、前記第2の改質領域を起点として前記ブロックから前記チップへの切断を開始させる工程とを更に含むことを特徴とする請求項1記載のレーザ加工方法。 - 前記第2の切断予定ラインは隣り合う前記第1の切断予定ラインの間を通ってい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。
- 前記第1の切断予定ラインと前記第2の切断予定ラインとは略平行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。
- 前記第1の切断予定ラインと前記第2の切断予定ラインとは交差してい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。
- 前記基板は半導体基板であり、前記第1の改質領域及び前記第2の改質領域は溶融処理領域を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項記載のレーザ加工方法。
- 前記基板の前記第1の切断予定ラインに沿った部分における前記第1の改質領域の形成密度と、前記基板の前記第2の切断予定ラインに沿った部分における前記第2の改質領域の形成密度とを異ならせることで、前記第1の改質領域を、前記第2の改質領域に比べて前記基板に割れを発生させ易いものにすることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項記載のレーザ加工方法。
- 前記基板の前記第1の切断予定ラインに沿った部分における前記第1の改質領域の大きさと、前記基板の前記第2の切断予定ラインに沿った部分における前記第2の改質領域の大きさとを異ならせることで、前記第1の改質領域を、前記第2の改質領域に比べて前記基板に割れを発生させ易いものにすることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項記載のレーザ加工方法。
- 前記基板の前記第1の切断予定ラインに沿った部分における前記第1の改質領域の形成位置と、前記基板の前記第2の切断予定ラインに沿った部分における前記第2の改質領域の形成位置とを異ならせることで、前記第1の改質領域を、前記第2の改質領域に比べて前記基板に割れを発生させ易いものにすることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項記載のレーザ加工方法。
- 基板と、複数の機能素子を含んで前記基板の表面に形成された積層部とを具備する加工対象物であって、
前記基板及び前記積層部を複数のブロックに切断するための第1の切断予定ラインに沿って前記基板の内部に形成された第1の改質領域と、
前記ブロックを、前記機能素子を有する複数のチップに切断するための第2の切断予定ラインに沿って前記基板の内部に形成された第2の改質領域とを備え、
前記第1の改質領域は、前記第2の改質領域に比べて前記基板に割れを発生させ易いものであることを特徴とする加工対象物。
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