TW201803677A - 脆性材料基板之雷射加工方法及雷射加工裝置 - Google Patents

脆性材料基板之雷射加工方法及雷射加工裝置 Download PDF

Info

Publication number
TW201803677A
TW201803677A TW106108874A TW106108874A TW201803677A TW 201803677 A TW201803677 A TW 201803677A TW 106108874 A TW106108874 A TW 106108874A TW 106108874 A TW106108874 A TW 106108874A TW 201803677 A TW201803677 A TW 201803677A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
laser beam
laser
material substrate
brittle material
height position
Prior art date
Application number
TW106108874A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI725137B (zh
Inventor
國生智史
前田憲一
Original Assignee
三星鑽石工業股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三星鑽石工業股份有限公司 filed Critical 三星鑽石工業股份有限公司
Publication of TW201803677A publication Critical patent/TW201803677A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI725137B publication Critical patent/TWI725137B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • B23K26/382—Removing material by boring or cutting by boring
    • B23K26/389—Removing material by boring or cutting by boring of fluid openings, e.g. nozzles, jets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
    • B23K26/046—Automatically focusing the laser beam
    • B23K26/048—Automatically focusing the laser beam by controlling the distance between laser head and workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/40—Removing material taking account of the properties of the material involved
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/268—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
    • H01L21/76802—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics
    • H01L21/76805—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics the opening being a via or contact hole penetrating the underlying conductor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/0007—Applications not otherwise provided for
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2221/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof covered by H01L21/00
    • H01L2221/10—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device
    • H01L2221/1005—Formation and after-treatment of dielectrics
    • H01L2221/1052—Formation of thin functional dielectric layers
    • H01L2221/1057—Formation of thin functional dielectric layers in via holes or trenches

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)

Abstract

本發明之目的在於提供一種可較先前更為抑制熱損傷且縮短加工時間之脆性材料基板之雷射加工方法。 本發明於照射雷射光束而自脆性材料基板之表面於厚度方向形成複數個孔時，藉由重複進行如下步驟而藉此逐次形成複數個孔：每當一個加工對象部位中之一個高度位置之雷射光束之照射結束時，於一個高度位置切換加工對象部位，每當結束一個高度位置之所有加工對象部位中之雷射光束之照射結束時，使雷射光束之焦點自脆性材料基板之表面於厚度方向移動特定距離，將焦點設為新的高度位置。

Description

脆性材料基板之雷射加工方法及雷射加工裝置
本發明係關於一種使用雷射之脆性材料基板之加工方法，尤其關於複數個部位之朝厚度方向之加工。
於對以例如玻璃基板、藍寶石基板、氧化鋁基板等為代表之脆性材料基板，進行形成貫通孔或非貫通孔之開孔加工等朝厚度方向(深度方向)之加工之情形時，廣泛進行使用雷射作為加工器件。 作為此種利用雷射之開孔加工之一態樣，藉由同心圓狀地照射雷射而形成較雷射之光束點徑(焦點位置之光束徑、聚光徑)更大之徑之貫通孔或非貫通孔之加工技術已眾所周知(例如，參照專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開2013-146780號公報
[發明所欲解決之問題] 於對脆性材料基板之複數個部位藉由雷射而於厚度方向形成貫通孔或非貫通孔之情形時，先前依序逐個進行貫通孔或非貫通孔之形成。然而，於採用該技術時，因會對同一區域持續照射雷射直至孔之形成結束，故有容易於該區域附近產生熱損傷(產生裂紋、崩裂)之問題。 又，於欲形成之孔之深度較大之情形時，因每次形成各孔，脆性材料基板必須朝厚度方向移動，故亦有需要加工時間之問題。 本發明係鑑於上述問題而完成者，目的在於提供一種脆性材料基板之雷射加工方法，其於在脆性材料基板之複數個部位進行朝厚度方向之加工之情形時，可較先前抑制熱損傷且縮短加工時間。 [解決問題之技術手段] 為了解決上述問題，技術方案1之發明之特徵在於，其係藉由照射雷射光束而自脆性材料基板之表面於厚度方向形成複數個孔之脆性材料基板之雷射加工方法，且藉由重複進行如下步驟而逐次形成上述複數個孔：每當一個加工對象部位中之一個高度位置之雷射光束之照射結束時，於上述一個高度位置切換加工對象部位，每當上述一個高度位置之所有上述加工對象部位中之上述雷射光束之照射結束時，使上述雷射光束之焦點自上述脆性材料基板之表面於厚度方向移動特定距離，將上述焦點設為新的高度位置。 技術方案2之發明係如技術方案1所記載之脆性材料基板之雷射加工方法，其特徵在於，每當上述焦點被設為新的高度位置時，使上述雷射光束之輸出增大。 技術方案3之發明係如技術方案2所記載之脆性材料基板之雷射加工方法，其特徵在於，上述複數個孔為圓孔，於上述加工對象部位中，以上述焦點描畫同心圓狀之軌跡之方式，使上述雷射光束掃描。 技術方案4之發明係如技術方案1至技術方案3中任一項所記載之脆性材料基板之雷射加工方法，其特徵在於，上述雷射光束為皮秒UV雷射或皮秒綠色雷射。 技術方案5之發明之特徵在於，其係藉由雷射光束而加工脆性材料基板之裝置，且具備：載台，其供載置固定上述脆性材料基板；光源，其出射上述雷射光束；及頭部，其對載置於上述載台之脆性材料基板照射自上述光源出射之上述雷射光束；且藉由重複進行如下步驟而逐次形成複數個孔：每當一個加工對象部位中之一個高度位置之雷射光束之照射結束時，上述頭部於上述一個高度位置切換加工對象部位，每當上述一個高度位置之所有上述加工對象部位中之上述雷射光束之照射結束時，藉由使上述載台相對於上述頭部相對移動，而使上述雷射光束之焦點自上述脆性材料基板之表面於厚度方向移動特定距離，將上述焦點設為新的高度位置。 技術方案6之發明係如技術方案5所記載之雷射加工裝置，其特徵在於，每當上述焦點被設為新的高度位置時，使自上述光源出射之上述雷射光束之輸出增大。 技術方案7之發明係如技術方案6所記載之雷射加工裝置，其特徵在於，上述複數個孔為圓孔，上述頭部於上述加工對象部位中，以上述焦點描畫同心圓狀之軌跡之方式，使上述雷射光束掃描。 技術方案8之發明係如技術方案5至技術方案7中任一項所記載之雷射加工裝置，其特徵在於，上述雷射光束為皮秒UV雷射或皮秒綠色雷射。 [發明之效果] 根據技術方案1至技術方案8之發明，藉由以並行且一點一點地形成複數個孔之逐次加工技術進行脆性材料基板之表面之複數個部位之朝厚度方向之開孔加工，可抑制脆性材料基板之熱損傷，且與進行依序形成各孔之依序加工之情形相比，可縮短加工時間。
＜雷射加工裝置之概要＞ 圖1係模式性顯示在本發明之實施形態中脆性材料基板W之加工所使用之雷射加工裝置100之構成之圖。雷射加工裝置100概略地構成為藉由將自光源1出射之雷射光束LB照射至載置固定於載台2之脆性材料基板W，而對脆性材料基板W進行特定加工。 作為成為加工對象之脆性材料基板W，例示玻璃基板、藍寶石基板、氧化鋁基板等。 雷射加工裝置100除了光源1及載台2外，主要具備：頭部3，其成為雷射光束LB對脆性材料基板W之直接照射源；快門4，其隨附於光源1且使自光源1之雷射光束LB之出射ON(接通)/OFF(斷開)；鏡面5，其藉由使自光源1出射之雷射光束LB以特定角度反射而設定到達至頭部3之雷射光束LB之光路；及控制部10，其控制雷射加工裝置100之各部之動作。另，雖於圖1中設置有2個鏡面5，但其僅為例示，鏡面5之個數及配置位置並未限定於圖1所示之態樣。 雷射光束LB可根據成為加工對象之脆性材料基板W之材質等而適當地選擇，但較佳為例如皮秒UV雷射、或皮秒綠色雷射等。作為光源1，只要採用與用於加工之雷射光束LB相稱者即可。光源1之雷射光束LB之產生動作及快門4之ON/OFF動作係藉由控制部10控制。 載台2係加工時水平地載置固定脆性材料基板W之部位。載台2係藉由驅動機構2m而於鉛直方向自由移動。藉由利用控制部10控制驅動機構2m，可於雷射加工裝置100中，於加工時，使脆性材料基板W於其厚度方向上下移動。此外，驅動機構2m亦可將載台2於水平一軸方向或二軸方向可移動地設置，再者，亦可於水平面內可旋轉地設置載台2之至少脆性材料基板W之載置部位。藉此，可較佳地進行加工位置之調整或變更。 脆性材料基板W相對於載台2之固定可藉由周知之各種態樣而實現。例如，亦可為藉由吸引而固定之態樣，又可為藉由以特定之夾持器件夾持脆性材料基板W之端部而固定之態樣。 頭部3具備檢流鏡3a與fθ透鏡3b。檢流鏡3a藉由利用控制部10控制其姿勢，可使入射之雷射光束LB於特定範圍內朝任意方向出射。又，於載台2之上方水平地、且使自檢流鏡3a出射之雷射光束LB可入射地配置fθ透鏡3b，自檢流鏡3a出射之雷射光束LB藉由經過fθ透鏡3b，而自鉛直上方對水平地載置固定於載台2之脆性材料基板W照射。藉此，於雷射加工裝置100中，藉由利用控制部10之控制使檢流鏡3a之姿勢連續變化，可使載置固定於載台2之脆性材料基板W上之雷射光束LB之照射位置連續改變。即，可藉由雷射光束LB而自上方掃描脆性材料基板W。 惟雷射光束LB對於載置固定於載台2之脆性材料基板W之可照射範圍係根據檢流鏡3a之尺寸或姿勢變更範圍而預先設定。於進行對該可照射範圍外之加工之情形時，必須藉由驅動機構2m使載台2移動，以新的可照射範圍為對象進行加工。 另，亦可為取代於載台2設置驅動機構2m，而於頭部3設置未圖示之驅動機構，使頭部3相對於載台2移動之態樣。 控制部10藉由例如泛用之電腦而實現。藉由於控制部10執行未圖示之控制程式，而實現雷射加工裝置100中之各種動作，例如，自光源1出射雷射光束LB、移動載台2、及變更檢流鏡3a之姿勢等。 ＜開孔加工之概要＞ 接著，關於對脆性材料基板W使用上述雷射加工裝置100進行之本實施形態之開孔加工之概要，以對一部位進行加工之情形為例予以說明。圖2係用以對該開孔加工之雷射光束LB之掃描態樣進行說明之圖。 於圖2中，設想如下情形：z=z0為脆性材料基板W之表面(上表面)之位置，藉由於脆性材料基板W之厚度方向(z方向)上自z=z0至z=z1之位置使雷射光束LB之照射位置不同，而自脆性材料基板W之表面於厚度方向形成直徑D之特定深度之大致圓筒狀之非貫通孔(圓孔)。此處，直徑D為大於雷射光束LB之焦點(光束點)F之直徑(光束點徑)d1之值。其中，於圖2中為便於圖示，將直徑D顯示於較z=z1下方，以下，直徑D為脆性材料基板W之表面即z=z0之值。 首先，以焦點F與脆性材料基板W之表面(z=z0)一致之方式，調整載置固定了脆性材料基板W之載台2之高度位置，且將自光源1之雷射光束LB之輸出(以下為雷射輸出)設定為特定之值(初始值)E0。此後，藉由控制檢流鏡3a之姿勢，而以z=z0中焦點F之中心C描畫與直徑D同軸且直徑不同之複數個同心圓狀之軌跡之方式，掃描雷射光束LB。換言之，使直徑不同且進行複數次周繞掃描。另，以下，有時將焦點F之中心C之軌跡簡稱為雷射光束LB之軌跡。 若為圖2所示之情形，則以4個同心圓狀之軌跡TR1、TR2、TR3、TR4自外側依序被分別逆時針旋轉地描畫之方式，以雷射輸出E0掃描雷射光束LB。藉由該掃描，脆性材料基板W之表面附近被加工，形成凹部。另，於圖2中獨立記載有4個軌跡TR1、TR2、TR3、TR4，但實際加工時，亦可於雷射光束LB之一次周繞掃描大致結束之時點維持該雷射光束LB之輸出狀態不變而朝下次周繞掃描過渡。 若於上述之態樣中結束z=z0之雷射光束LB之掃描，則於使載台2上升特定間距Δz後，即，使雷射光束LB之焦點F之位置自z=z0朝脆性材料基板W之深度方向位移距離Δz後，進行與上述同樣之同心圓狀之掃描。另，先形成之凹部之深度與間距Δz亦可不一致。以下，重複載台2之移動與雷射光束LB之同心圓狀之掃描，直至雷射光束LB之焦點F到達位置z=z1，且進行該位置之同心圓狀之掃描。換言之，於各高度位置，以同心圓狀完成複數次周繞掃描。另，Δz及z1之值係根據脆性材料基板W之材質或欲形成之圓孔之深度而設定。通常，z=z1之位置設定為較成為圓孔之底部之位置淺之位置。 其中，於該情形時，每次使焦點F之高度不同時，逐漸增強雷射輸出。若為圖2所示之情形，則將z=z1之雷射輸出(最終值)設為E=E1(＞E0)時，自初始值E=E0至E=E1之期間階段性地增強雷射輸出。 即，於此處說明之開孔加工中，藉由使焦點F之高度位置自脆性材料基板W之表面於厚度方向移動特定距離，而將雷射光束LB對於脆性材料基板W之照射，於在厚度方向上離散之複數個位置依序且焦點F之高度位置距脆性材料基板W之表面越遠則越增大雷射輸出地進行。 藉此，每次重複於不同之深度位置之雷射光束LB之同心圓狀之掃描時，進行脆性材料基板W之朝厚度方向之凹部形成，最終形成期望深度之圓孔。 此處，雷射光束LB之掃描軌跡之最大徑(軌跡TR1之直徑)d2及掃描軌跡之個數(即掃描次數)只要基於欲形成之圓孔之直徑D、光束點徑d1、及檢流鏡3a之姿勢變更範圍，預先實驗性或憑經驗設定即可。例如，若於欲形成之圓孔之直徑為50 μm，且光束點徑d1為15 μm之情形，則藉由使d2=30 μm並進行5次同心圓狀之掃描，可形成期望之圓孔。 又，雷射輸出之初始值E0只要根據可形成上述之凹部且於該凹部之周圍未產生熱損傷(裂紋或崩裂等)之雷射輸出之範圍，預先實驗性或憑經驗設定即可。該情形所設定之初始值E0亦可根據將該值保持為一定朝深度方向進行加工時無法加工至期望深度的範圍而選擇。 另一方面，雷射輸出之最終值E1，於自脆性材料基板W之表面將該值保持為一定而進行加工之情形，只要根據可加工至目標深度但會導致於脆性材料基板W之表面產生熱損傷之雷射輸出之範圍，預先實驗性或憑經驗而設定即可。其中，於脆性材料基板W之厚度較小之情形時，亦可將雷射輸出維持初始值E0、保持為一定(設為E1=E0)進行加工。 另，於圖2中自外側依序進行同心圓狀之複數次周繞掃描，但亦可取而代之，自內側依序進行。或，亦可於每次焦點F之深度位置改變時，更替掃描順序。 又，於圖2所示之情形時，藉由使焦點F之高度位置逐次改變Δz，而使進行周繞掃描之部位亦於厚度方向上各隔開距離Δz，但亦可取而代之，為如下態樣(螺旋狀掃描)：於使焦點F之高度位置連續變化，且焦點F朝厚度方向移動距離Δz之期間，連續地進行與上述之同心圓狀之複數次周繞掃描相當之複數次周繞掃描。於該情形時，亦可使雷射輸出連續增大。 又，至此之說明中，雖以形成非貫通孔之情形為例，但形成貫通孔之情形亦可採用同樣之技術。即，於將雷射光束LB之焦點F自脆性材料基板W之表面起之總移動距離設得足夠大時，可形成貫通孔。該情形亦與非貫通孔之形成之情形同樣，具體的加工條件只要根據脆性材料基板W之厚度及雷射光束LB之照射條件等設定即可。 又，至此之說明中，雖對藉由使雷射光束LB周繞掃描而形成圓孔之態樣進行說明，但欲形成之圓孔之直徑D較小時，周繞掃描非必須。 ＜複數孔之加工＞ 接著，對使用雷射加工裝置100進行之自一脆性材料基板W之表面於厚度方向形成複數孔之加工予以說明。該複數孔之加工單純可藉由利用上述之對一部位開孔之技術依序形成各孔的技術(以下稱為依序加工)而實現，但於本實施形態中，以稱為逐次加工之技術進行。逐次加工係指概略上利用上述技術，且每次結束一個加工對象部位中之一個高度位置之雷射光束LB之照射時，切換加工對象部位，藉此並行且一點一點地形成複數個孔的加工技術。 圖3係用以說明依序加工之順序之圖。當前，考慮於脆性材料基板W之厚度方向以間距p形成深度h之複數個圓孔(非貫通孔)之情形。又，於一個高度位置之雷射光束LB之照射係藉由上述之周繞掃描而進行。於圖3(a)中，顯示有各圓孔之形成預定區域H0中之相鄰之4個區域a、b、c、d。另，於圖3中，為便於圖示，僅顯示有於一方向相鄰之形成預定區域H0，但於實際加工時，亦可二維地設定形成預定區域H0。 於依序加工中，首先，將雷射光束LB之焦點F調整為脆性材料基板W之表面之高度(z=z0)，如圖3(b)所示，以區域a為對象，於圖2所示之態樣中，藉由重複同心圓狀之周繞掃描與雷射光束LB之焦點F之高度位置之位移，而進行開孔加工。藉此，若如圖3(c)所示於區域a形成圓孔Ha，則繼而於區域b中同樣地重複同心圓狀之周繞掃描與雷射光束LB之焦點F之高度位置之位移，而如圖3(d)所示於區域b亦形成圓孔Hb。當該圓孔Hb之形成結束時，若繼而以區域c→區域d之順序，對所有形成預定區域H0進行加工，則最終如圖3(e)所示，於各形成預定區域H0(區域a、b、c、d)形成期望之複數個圓孔H(Ha、Hb、Hc、Hd)。 另一方面，圖4係用以說明本實施形態中採用之逐次加工之順序之圖。當前，與圖3所示之依序加工之情形同樣，考慮於脆性材料基板W之厚度方向以間距p形成深度h之複數個圓孔(非貫通孔)之情形。於圖4(a)中，亦顯示有各圓孔之形成預定區域H0中之相鄰之4個區域a、b、c、d。當然，逐次加工之情形，亦可二維地設定形成預定區域H0。 首先，如圖4(b)所示，於將雷射光束LB之焦點F調整為脆性材料基板W之表面之高度(z=z0)後，以區域a為對象，進行雷射光束LB之周繞掃描。藉此，如圖4(c)所示，於區域a形成凹部。繼而，與依序加工之情形不同，於逐次加工時，將焦點F之高度位置保持在z=z0，進行以區域b為對象之周繞掃描。藉此，如圖4(d)所示，繼區域a後，亦於區域b形成凹部。接著，進行以區域c為對象之周繞掃描。 如此，如圖4(e)所示般對所有形成預定區域H0(於圖4中對區域a、b、c、d)進行將焦點F之高度位置保持在z=z0之周繞掃描，於各區域形成凹部後，使焦點F之高度位置位移距離Δz，再次進行對區域a之周繞掃描。藉此，如圖4(f)所示，進行區域a中之凹部之形成。若該周繞掃描結束，則接著不改變焦點F之高度位置，而以區域b→區域c→區域d之順序，對所有形成預定區域H0進行周繞掃描，進行各區域中之凹部之形成。以下同樣，重複焦點F之高度位置之距離Δz之位移、與以區域a→區域b→區域c→區域d之順序進行之周繞掃描，直至與特定之圓孔之深度h相應之特定位置(z=z1)為止。最後，如圖4(g)所示，於各形成預定區域H0(區域a、b、c、d)形成期望之複數個圓孔H(Ha、Hb、Hc、Hd)。 若對比以上之依序加工與逐次加工，則於依序加工時，因對1個形成預定區域持續照射雷射直到該區域中之孔之形成完成為止，故於該區域附近溫度會上升，容易產生熱損傷(產生裂紋、崩裂)。與此相對，於逐次加工時，因各個形成預定區域中每一次之加工時間較短，且成為加工對象之形成預定區域接連改變，故各個形成預定區域中不易產生溫度上升。因此，變得不易產生熱損傷(產生裂紋、崩裂)。 又，於依序加工之情形，每次於各個加工對象區域執行加工時，必須藉由使載台2升降而使雷射光束LB之焦點F自脆性材料基板W之表面自z=z0移動至z=z1，與此相對，於逐次加工之情形，自表面z=z0至z=z1之焦點F之移動於加工開始至加工結束之期間僅間斷一次。這意味著逐次加工之加工時間與依序加工相比較為縮短。且，欲開之孔之個數越多，該時間縮短之效果越顯著。 以上，如說明所示，根據本實施形態，藉由以並行且一點一點地形成複數個孔之逐次加工技術進行脆性材料基板W之表面之複數個部位之朝厚度方向之開孔加工，可抑制脆性材料基板之熱損傷，且與進行依序形成各孔之依序加工之情形相比，可縮短加工時間。 ＜變化例＞ 於上述實施形態中，進行以於特定加工條件之基礎上形成孔為前提之說明，但亦可為於加工進行至中途之深度之時點變更加工條件之態樣。 於上述實施形態中，以圓孔之加工為例，對以依序加工進行複數孔之形成之態樣進行說明，但依序加工對複數孔之形成之應用，亦可應用於以圓孔以外之任意形狀於深度方向進行加工之情形。例如，亦可應用於方孔或槽之形成。另，於前者之情形，一個高度位置之雷射光束LB之掃描亦可以不同大小之矩形狀之軌跡形成於同軸之方式進行周繞掃描，又可以特定間距形成平行之複數個軌跡。又，於後者之情形，只要以特定間距形成平行之複數個軌跡即可。 [實施例] 各個形狀相同之複數個圓孔之加工以逐次加工與依序加工兩種技術進行。 具體而言，準備厚度為0.1 mm之玻璃基板(日本電氣硝子公司製OA-10G)作為脆性材料基板，且將直徑D為1 mm之9個圓孔以1.5 mm之間距p形成為3×3之正方格柵狀。又，作為雷射光束LB，使用皮秒UV雷射。皮秒UV雷射之規格如以下所述。 波長：355 nm； 重複頻率：300 kHz； 輸出：初始值1.5 W→最終值1.5 W； 掃描速度：200 mm/s； 脈衝能量：5 μJ； 脈衝通量：6.4 J/cm2 ； 脈衝週期：0.67 μm； 脈衝寬度：50 ps。 又，設雷射光束LB之光束點徑d1為10 μm，雷射光束LB之掃描軌跡之最大徑d2為1 mm，一個高度位置之掃描次數為20次，Δz為4 μm，焦點F朝厚度方向之移動距離(z1-z0)為36 μm。 圖5係藉由各加工技術而形成複數個圓孔之玻璃基板相關之自圓孔上方之攝像圖像。圖5(a)為逐次加工時之圖像，圖5(b)為逐次加工時之圖像。 若對比2個圖像，則於圖5(b)所示之依序加工時之圖像中箭頭所示之部位確認有裂紋，於圖5(a)所示之逐次加工時之圖像中未確認到裂紋。 又，逐次加工之每1個孔之加工時間為約3.9秒，與此相對，依序加工之每1個孔之加工時間為約4.4秒。 以上結果顯示，逐次加工較依序加工於熱損傷之抑制及加工時間之縮短方面更優異。
1‧‧‧光源
2‧‧‧載台
2m‧‧‧驅動機構
3‧‧‧頭部
3a‧‧‧檢流鏡
3b‧‧‧fθ透鏡
4‧‧‧快門
5‧‧‧鏡面
10‧‧‧控制部
100‧‧‧雷射加工裝置
C‧‧‧焦點之中心
d1‧‧‧光束點徑
d2‧‧‧掃描軌跡之最大徑
D‧‧‧圓孔之直徑
E‧‧‧雷射輸出
E0‧‧‧雷射輸出之初始值
E1‧‧‧雷射輸出之最終值
F‧‧‧焦點
h‧‧‧圓孔之深度
H(Ha、Hb、Hc、Hd)‧‧‧圓孔
H0(a、b、c、d)‧‧‧圓孔之形成預定區域
LB‧‧‧雷射光束
p‧‧‧圓孔之間距
TR1～TR4‧‧‧軌跡
W‧‧‧脆性材料基板
z=z0‧‧‧脆性材料基板之表面位置
z=z1‧‧‧與特定之圓孔之深度相應之特定位置
Δz‧‧‧特定間距
圖1係模式性顯示雷射加工裝置100之構成之圖。 圖2係用以對開孔加工之雷射光束LB之掃描態樣進行說明之圖。 圖3(a)～(e)係用以說明依序加工之順序之圖。 圖4(a)～(g)係用以說明逐次加工之順序之圖。 圖5(a)、(b)係藉由逐次加工與依序加工而形成複數個圓孔之玻璃基板相關之自圓孔上方之攝像圖像。
h‧‧‧圓孔之深度
H(Ha、Hb、Hc、Hd)‧‧‧圓孔
H0(a、b、c、d)‧‧‧圓孔之形成預定區域
LB‧‧‧雷射光束
p‧‧‧圓孔之間距
W‧‧‧脆性材料基板

Claims (8)

  1. 一種脆性材料基板之雷射加工方法，其特徵在於，其係藉由照射雷射光束而自脆性材料基板之表面於厚度方向形成複數個孔者，且 藉由重複進行如下步驟而逐次形成上述複數個孔：每當一個加工對象部位中之一個高度位置之雷射光束之照射結束時，於上述一個高度位置切換加工對象部位，每當上述一個高度位置之所有上述加工對象部位中之上述雷射光束之照射結束時，使上述雷射光束之焦點自上述脆性材料基板之表面於厚度方向移動特定距離，將上述焦點設為新的高度位置。
  2. 如請求項1之脆性材料基板之雷射加工方法，其中 每當上述焦點被設為新的高度位置時，使上述雷射光束之輸出增大。
  3. 如請求項2之脆性材料基板之雷射加工方法，其中 上述複數個孔為圓孔；且 於上述加工對象部位中，以上述焦點描畫同心圓狀之軌跡之方式，使上述雷射光束掃描。
  4. 如請求項1至3中任一項之脆性材料基板之雷射加工方法，其中 上述雷射光束為皮秒UV雷射或皮秒綠色雷射。
  5. 一種雷射加工裝置，其特徵在於，其係藉由雷射光束而加工脆性材料基板之裝置，且具備： 載台，其供載置固定上述脆性材料基板； 光源，其出射上述雷射光束；及 頭部，其對載置於上述載台之脆性材料基板照射自上述光源出射之上述雷射光束；且 藉由重複進行如下步驟而逐次形成複數個孔：每當一個加工對象部位中之一個高度位置之雷射光束之照射結束時，上述頭部於上述一個高度位置切換加工對象部位，每當上述一個高度位置之所有上述加工對象部位中之上述雷射光束之照射結束時，藉由使上述載台相對於上述頭部相對移動，而使上述雷射光束之焦點自上述脆性材料基板之表面於厚度方向移動特定距離，將上述焦點設為新的高度位置。
  6. 如請求項5之雷射加工裝置，其中 每當上述焦點被設為新的高度位置時，使自上述光源出射之上述雷射光束之輸出增大。
  7. 如請求項6之雷射加工裝置，其中 上述複數個孔為圓孔，且 上述頭部於上述加工對象部位中，以上述焦點描畫同心圓狀之軌跡之方式，使上述雷射光束掃描。
  8. 如請求項5至7中任一項之雷射加工裝置，其中 上述雷射光束為皮秒UV雷射或皮秒綠色雷射。
TW106108874A 2016-07-29 2017-03-17 脆性材料基板之雷射加工方法及雷射加工裝置 TWI725137B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016149303A JP6813168B2 (ja) 2016-07-29 2016-07-29 脆性材料基板のレーザー加工方法およびレーザー加工装置
JP??2016-149303 2016-07-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201803677A true TW201803677A (zh) 2018-02-01
TWI725137B TWI725137B (zh) 2021-04-21

Family

ID=61079035

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106108874A TWI725137B (zh) 2016-07-29 2017-03-17 脆性材料基板之雷射加工方法及雷射加工裝置

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6813168B2 (zh)
KR (1) KR102353478B1 (zh)
CN (1) CN107662055B (zh)
TW (1) TWI725137B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI816897B (zh) 2018-10-08 2023-10-01 美商伊雷克托科學工業股份有限公司 用於在基板中形成穿孔的方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5686692A (en) * 1979-12-14 1981-07-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Punching working method by means of laser
JP2000223766A (ja) * 1999-02-04 2000-08-11 Seiko Epson Corp レーザー加工装置およびレーザー加工方法
JP2001274557A (ja) * 2000-03-27 2001-10-05 Victor Co Of Japan Ltd プリント基板の製造方法
US6720519B2 (en) * 2001-11-30 2004-04-13 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. System and method of laser drilling
DE10207288B4 (de) * 2002-02-21 2005-05-04 Newson Engineering Nv Verfahren zum Bohren von Löchern mittels eines Laserstrahls in einem Substrat, insbesondere in einem elektrischen Schaltungsubstrat
JP4614844B2 (ja) * 2005-08-05 2011-01-19 住友重機械工業株式会社 レーザ加工方法及びレーザ加工装置
JP2010024064A (ja) * 2008-07-15 2010-02-04 Seiko Epson Corp 構造体の製造方法、液滴吐出ヘッド
JP5667347B2 (ja) * 2009-06-30 2015-02-12 三星ダイヤモンド工業株式会社 レーザ光によるガラス基板加工装置
KR101131444B1 (ko) * 2010-05-10 2012-03-29 앰코 테크놀로지 코리아 주식회사 반도체 패키지 제조를 위한 레이저 드릴링 방법
JP2012071325A (ja) * 2010-09-28 2012-04-12 Seiko Epson Corp 基板の加工方法
JP5686692B2 (ja) 2011-07-26 2015-03-18 愛三工業株式会社 樹脂製インテークマニホールド
KR101267220B1 (ko) * 2011-10-06 2013-05-24 주식회사 엘티에스 레이저를 이용한 마스크 제조방법
KR20130043276A (ko) * 2011-10-20 2013-04-30 주식회사 고려반도체시스템 동심원 가공 방식을 사용한 반도체 패키지의 레이저 가공 방법
JP2013146780A (ja) 2012-01-23 2013-08-01 Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd 脆性材料基板のレーザ加工方法
JP2014231071A (ja) * 2013-05-29 2014-12-11 三星ダイヤモンド工業株式会社 レーザ光による基板切断装置
CN105669014B (zh) * 2014-11-21 2018-12-28 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种采用激光刻划玻璃加工方法
CN104759764B (zh) * 2015-03-28 2018-02-02 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种玻璃的激光钻孔方法
CN105025669B (zh) * 2015-07-28 2018-08-10 维嘉数控科技（苏州）有限公司 Uv激光钻孔的方法及具有盲孔的印刷电路板

Also Published As

Publication number Publication date
JP6813168B2 (ja) 2021-01-13
CN107662055B (zh) 2021-04-13
TWI725137B (zh) 2021-04-21
CN107662055A (zh) 2018-02-06
KR102353478B1 (ko) 2022-01-21
JP2018015795A (ja) 2018-02-01
KR20180013679A (ko) 2018-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11820119B2 (en) Laser lift off systems and methods that overlap irradiation zones to provide multiple pulses of laser irradiation per location at an interface between layers to be separated
JP2012152823A (ja) 斜角方向から照射されるスキャンされたレーザービームを用いた対象物の加工方法及びその装置
TWI546146B (zh) Laser processing device and laser processing method
US11904410B2 (en) Laser surface preparation of coated substrate
JP2007029952A (ja) レーザ加工装置及びレーザ加工方法
JP2010274328A (ja) レーザ加工方法及びレーザ加工装置
TW202035054A (zh) 雷射加工裝置及光束旋轉單元
TW202045289A (zh) 雷射鑽孔裝置及方法
JP2017080796A (ja) 加工樹脂基板の製造方法およびレーザー加工装置
TWI724138B (zh) 脆性材料基板之雷射加工方法及雷射加工裝置
TWI715745B (zh) 脆性材料基板之雷射加工方法及雷射加工裝置
TW201803677A (zh) 脆性材料基板之雷射加工方法及雷射加工裝置
JP6920762B2 (ja) 脆性材料基板のレーザー加工装置
JP3186706B2 (ja) 半導体ウェハのレーザマーキング方法及び装置
JP2008153024A (ja) 微細パターン修正方法
KR20220050214A (ko) 가열을 통한 응력 감소에 의해 지원되는 취성 재료에 홀을 형성하기 위한 방법 및 장치
JP7185436B2 (ja) レーザ加工方法
JP2013082580A (ja) ガラス基板のレーザ加工装置
JP2008114248A (ja) レーザ加工方法及びレーザ加工装置
JP2023039239A (ja) レーザアブレーションを実施するための方法および装置
JP2021134103A (ja) 基材の加工方法
KR20230129791A (ko) 레이저 가공장치 및 레이저 가공방법