TWI250060B - Cutting method of processed object, formation method of predetermined cutting line and formation apparatus of predetermined cutting line by means of laser - Google Patents

Cutting method of processed object, formation method of predetermined cutting line and formation apparatus of predetermined cutting line by means of laser Download PDF

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TWI250060B
TWI250060B TW90122732A TW90122732A TWI250060B TW I250060 B TWI250060 B TW I250060B TW 90122732 A TW90122732 A TW 90122732A TW 90122732 A TW90122732 A TW 90122732A TW I250060 B TWI250060 B TW I250060B
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TW
Taiwan
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processed
laser light
light
cut
laser
Prior art date
Application number
TW90122732A
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English (en)
Inventor
Fumitsugu Fukuyo
Kenshi Fukumitsu
Naoki Uchiyama
Toshimitsu Wakuda
Original Assignee
Hamamatsu Photonics Kk
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Publication date
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Description

1250060 三、發明人：（共4人) 姓名：（中文/英文） 1. 福世文嗣 2. 福滿憲治 3. 內山直己 4. 和久田敏光 國籍：（中文/英文） 1.-4.曰本 Japan ^ 四、聲明事項： □主張專利法第二十二條第二項□第一款或□第二款規定之事實，其 事實發生曰期為：年月曰。 0申請前已向下列國家（地區）申請專利： 【格式請依：受理國家（地區）、申請日、申請案號順序註記】 0有主張專利法第二十七條第一項國際優先權： 日本 2000.09.13 特願2000-278306 □無主張專利法第二十七條第一項國際優先權：
□主張專利法第二十九條第一項國内優先權： 【格式請依：申請曰、申請案號順序註記】 □主張專利法第三十條生物材料： □須寄存生物材料者： 國内生物材料【格式請依：寄存機構、日期、號碼順序註記】 國外生物材料【格式請依：寄存國家、機構、日期、號碼順序註記】 □不須寄存生物材料者： 所屬技術領域中具有通常知識者易於獲得時，不須寄存 1250060 三、發明人：（共4人) 姓名：（中文/英文） 1. 福世文嗣 2. 福滿憲治 3. 內山直己 4. 和久田敏光 國籍：（中文/英文） 1.-4.曰本 Japan ^ 四、聲明事項： □主張專利法第二十二條第二項□第一款或□第二款規定之事實，其 事實發生曰期為：年月曰。 0申請前已向下列國家（地區）申請專利： 【格式請依：受理國家（地區）、申請日、申請案號順序註記】 0有主張專利法第二十七條第一項國際優先權： 日本 2000.09.13 特願2000-278306 □無主張專利法第二十七條第一項國際優先權：
□主張專利法第二十九條第一項國内優先權： 【格式請依：申請曰、申請案號順序註記】 □主張專利法第三十條生物材料： □須寄存生物材料者： 國内生物材料【格式請依：寄存機構、日期、號碼順序註記】 國外生物材料【格式請依：寄存國家、機構、日期、號碼順序註記】 □不須寄存生物材料者： 所屬技術領域中具有通常知識者易於獲得時，不須寄存 1250060 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於半導體材料基板、壓電材料基板或玻璃基 板等之加工對象物之切斷所使用之雷射加工裝置及雷射加 工方法。 【先前技術】
雷射應用之一爲切斷，由雷射進行一般之切斷如下列所 述。例如，半導體材料基板或玻璃基板之加工對象物之切 斷處上，以加工對象物可吸收波長之雷射光進行照射，由 0 於吸收雷射光而從切斷處之加工對象物表面向裏面進行熱 熔融，而使加工對象物被切斷。但是，此方法中，加工對 象物表面中，成爲切斷處之領域周邊亦會熔融。因此，加 工對象物爲半導體材料基板之時，半導體材料基板之表面 所形成之半導體元件之中，位於上述領域附近之半導體元 件會有熔融之虞。 防止半導體材料基板之表面熔融的方法，例如日本特開 平2000-21 9528號公告或日本特開平2000- 1 5467號公告中 所揭示之雷射切斷方法。這些公告中之切斷方法中，加工 對象物之切斷處上以雷射光進行照射，然後使加工對象物 被冷卻，使加工對象物之切斷處上產生熱衝擊’而使加工 對象物被切斷。 【發明内容】 發明之扼要說明 但是，這些公告中之切斷方法中，加工對象物產生之熱 1250060 衝擊太大時，在加工對象物之表面會產生在預定切斷線之 外的裂開，或雷射未照射到之處之裂開。因而，這些切斷 方法中，無法進行精密之切斷。特別是在半導體材料基板、 形成液晶顯示裝置之玻璃基板或形成有電極圖形之玻璃基 板之時，這種不需要之裂開會對半導體晶片、液晶顯示裝 置或電.極圖形造成損傷。而且，這些切斷方法中，其平均 輸入能量較高之故，對半導體晶片等施予之熱損害亦很大。
本發明之目的在提供一種雷射加工方法及雷射加工裝 置，不會在加工對象物之表面產生不需要之裂開，而且其 表面亦不會產生熔融。 (1)本發明有關之雷射加工方法，其特徵爲具備有：使 聚光點對準加工對象物之內部而照射雷射光，而沿著該加 工對象物之預定切斷線上，使該加工對象物之內部由於多 光子吸收，而形成改質領域之工程。
根據本發明之雷射加工方法，使聚光點對準加工對象物 之內部而照射雷射光，並且利用多光子吸收之現象，而在 加工對象物之內部形成改質領域。加工對象物之切斷處 上，有某個起點時，可使加工對象物可以較小之力切割時 即可切斷。根據本發明之雷射加工方法，以改質領域做爲 起點，沿著預定切斷線上使加工對象物裂開時，加工對象 物可被切斷。因此，可以比較小的力將加工對象物切斷之 故，在加工對象物之表面不會產生在預定切斷線之外的裂 開，而使加工對象物可被切斷。 1250060 而且，根據本發明之雷射加工方法，加工對象物之內部 中之局部上產生多光子吸收，而形成改質領域。因此，加 工對象物之表面幾乎不吸收雷射光之故，加工對象物之表 面不會有熔融之事。而，聚光點爲雷射光所集光之處。預 « 定切斷線可爲在加工對象物之表面或內部實際所拉出之 線，亦可爲假想線。以上所說明之（1 )者，在後面即將說明 的（2)〜（6)亦會談到。
本發明之雷射加工方法，其特徵爲具備有：使聚光點對 準加工對象物之內部，在聚光點上以峰功率密度 lM08(W/cra2)以上且脈衝寬度爲l/z s以下之條件下而照射 雷射光’而沿著該加工對象物之預定切斷線上，使該加工 對象物之內部形成含有裂開領域之改質領域之工程。 根據本發明之雷射加工方法，使聚光點對準加工對象物 之內部’在聚光點上以峰功率密度lxl 〇8(W/cm2)以上且脈 衝寬度爲1 // s以下之條件下而照射雷射光。因此，在加工 對象物之內部由於多光子吸收，而產生光學之損傷現象。隹 此光學之損傷會在加工對象物之內部引起熱歪現象，因而 在加工對象物之內部形成裂開領域。此裂開領域爲上述之 改質領域之一個例子，根據本發明之雷射加工方法時，不 會在加工對象物之表面產生熔融或在預定切斷線之外產生 不需要之裂開，使雷射加工成爲可能。此雷射加工方法之 加工對象物，例如可爲含有玻璃之材料。而，峰功率密度 峰功率密度是指脈衝雷射光之聚光點的電場強度。 1250060 本發明有關之雷射加工方法，其特徵爲具備有：使聚光 點對準加工對象物之內部，在聚光點上以峰功率密度 H〇8(W/era2)以上且脈衝寬度爲1 /z S以下之條件下而照射 雷射光，而沿著該加工對象物之預定切斷線上，使該加工 對象物之內部形成含有熔融處理領域之改質領域之工程。 根據本發明之雷射加工方法時，使聚光點對準加工對象 物之內部，在聚光點上以峰功率密度1 X 108( W/cm2)以上且 脈衝寬度爲l^s以下之條件下而照射雷射光。因此，在加 工對象物之內部由於多個光子吸收，而局部被加熱。此加 熱在加工對象物之內部形成熔融處理領域。此熔融處理領 域爲上述之改質領域之一個例子，根據本發明之雷射加工 方法時，不會在加工對象物之表面產生熔融或在預定切斷 線之外產生不需要之裂開，使雷射加工成爲可能。此雷射 加工方法之加工對象物，例如可爲含有半導體材料之元件。
本發明有關之雷射加工方法，其特徵爲具備有：使聚光 點對準加工對象物之內部，在聚光點上以峰功率密度 1X108(W/era2)以上且脈衝寬度爲ins以下之條件下而照射 雷射光，而沿著該加工對象物之預定切斷線上，使該加工 對象物之內部形成含有，爲折射率產生變化之領域的折射 率變化領域之改質領域之工程。 根據本發明之雷射加工方法時，使聚光點對準加工對象 物之內部，在聚光點上以峰功率密度ixl 〇8( W/cm2)以上且 脈衝寬度爲1 n s以下之條件下而照射雷射光。使本發明之
1250060 脈衝寬度被做成很短，在加工對象物之內部產生多光子吸 收之時，多光子吸收之能量不會轉化成熱能，而在加工對 象物之內部引起離子價數變化、結晶化或分極配向等之永 續的構造變化，而形成折射率變化領域。此折射率變化領 域爲上述之改質領域之一個例子，根據本發明之雷射加工 方法時，不會在加工對象物之表面產生熔融或在預定切斷 線之外產生不需要之裂開，使雷射加工成爲可能。此雷射 加工方法之加工對象物，例如可爲含有玻璃之材料。 上述之本發明之雷射加工方法所適用之實施例爲以下所 述者。從該雷射光源射出之雷射光爲可含有脈衝雷射光。 依照脈衝雷射光之時，使雷射之能量可形成空間的及時間 的集中之故，即使僅有一個雷射光源時，雷射光之聚光點 的電場強度（峰功率密度）使大量之多光子吸收成爲可能。 使聚光點對準加工對象物之內部而照射雷射光，在一個 例示中爲一個雷射光源所射出之雷射光被集光之後，使聚 光點對準加工對象物之內部而進行照射。因爲雷射光被集 光之故，即使僅有一個雷射光源時，雷射光之聚光點的電 場強度使大量之多光子吸收成爲可能。 使聚光點對準加工對象物之內部而照射雷射光，在一個 例示中爲多個雷射光源所射出之各雷射光之聚光點對準加 工對象物之內部而從不同方法進行照射。因爲使用多個雷 射光源之故，雷射光之聚光點的電場強度使大量之多光子 吸收成爲可能。多個雷射光源所射出之各雷射光，從加工 1250060 對象物之表面射入亦可。而且，使多個雷射光源含有’從 加工對象物之表面射入之雷射光被射出用之雷射光源，及 從加工對象物之裏面射入之雷射光被射出用之雷射光源亦 可。多個雷射光源亦可含有雷射光源沿著該加工對象物之 預定切斷線成陣列狀配置之光源部。因此，多個聚光點可 在預定切斷線上可同時形成之故，因而使加工速度可提高。 改質領域對於對準加工對象物之內部的雷射光之聚光
點，是由於與該加工對象物相對地移動而形成。因此，由 上述相對之移動，沿著加工對象物之表面的預定切斷線， 在加工對象物之內部形成改質領域。 在該改質領域被形成之後，具備有使該加工對象物沿著 該加工對象物之預定切斷線被切斷之切斷工程亦可。改質 領域形成工程中，無法切斷加工對象物之時，可由此切斷
工程進行切斷。切斷工程是以改質領域做爲起點，使加工 .對象物裂開之故，可以比較小的力將加工對象物切斷。因 ® 而’不會在加工對象物之表面產生熔融或在預定切斷線之 外產生不需要之裂開，使加工對象物之切斷成爲可能。 加工對象物在例示中可爲含有玻璃、壓電材料及半導體 材料之元件。加工對象物亦可爲具有所照射之雷射光的透 過性之元件。而且，此雷射加工方法可適用於，表面形成 有電子裝置或電極圖形之加工對象物。電子裝置是指半導 體元件、液晶等之顯示裝置'壓電元件等。 本發明有關之雷射加工方法，其特徵爲具備有：使聚光
1250060 點對準半導體材料之內部，在聚光點上以峰功率密度 l><108(W/cm2)以上且脈衝寬度爲1# s以下之條件下而照射 雷射光，而沿著該半導體材料之預定切斷線上，使該半導 體材料之內部形成改質領域之工程。而且，本發明有關之 雷射加工方法，其特徵爲具備有：使聚光點對準壓電材料 之內部，在聚光點上以峰功率密度lxl 08(W/cm2)以上且脈 衝寬度爲1# s以下之條件下而照射雷射光，而沿著該壓電 材料之預定切斷線上，使該壓電材料之內部形成改質領域 之工程。依照這些雷射加工方法之時，與上述本發明有關 之雷射加工方法同樣之理由，不會在加工對象物之表面產 生熔融或在預定切斷線之外產生不需要之裂開，使加工對 象物之切斷成爲可能。 本發明有關之雷射加工方法中，該加工對象物之表面上 形成有多數個電路部，可使雷射光對準面對該多數個電路 部中相鄰之電路部之間形成的間隙的該加工對象物之內 部。因此，相鄰之電路部之間形成之間隙位置中，可使加 春 工對象物確實地被切斷。 本發明有關之雷射加工方法中，於該多數個電路部上以 下被雷射光照射角度下，用以將雷射光集光。因此可防止 雷射光射入到電路部，而可使電路部受到保護不受到雷射 光照射。 本發明有關之雷射加工方法中，其特徵爲具備有：使聚 光點對準半導體材料之內部而照射雷射光，而沿著該半導 •11· 1250060 體材料之預定切斷線上，使該半導體材料之內部形成含有 熔融處理領域之工程。 根據本發明之雷射加工方法時，與上述同樣之理由，不 會在加工對象物之表面產生熔融或在預定切斷線之外產生 不需要之裂開，而且使表面不會熔融之雷射加工成爲可 能。此外’熔融處理領域之形成係有多光子吸收爲原因之 情況，亦有其他原因之情況。
(2)本發明有關之雷射加工方法，其特徵爲具備有：使 被形成橢圓率爲1以外之橢圓偏光的雷射光之聚光點被對 準加工對象物之內部，而且顯示有雷射光之橢圓偏光的橢 圓長軸被形成爲沿著該加工對象物之預定切斷線上，而使 雷射光照射在該加工對象物上，而沿著該加工對象物之預 定切斷線上，使該加工對象物之內部由於多光子吸收，而 形成改質領域之工程。 根據本發明之雷射加工方法時，用以將表示雷射光之橢 φ 圓偏光的橢圓長軸沿著加工對象物之預定切斷線，而藉由 在該加工對象物上進行雷射光照射以形成改質領域。根據 本發明者，使用橢圓偏光處理之雷射光之時，顯示有橢圓 偏光的橢圓長軸方向（即，偏光之偏度之強方向）上可促進 改質領域之形成爲眾所周知。因而，顯示有橢圓偏光的橢 圓長軸方向沿著該加工對象物之預定切斷線，而使雷射光 照射在該加工對象物上以形成改質領域之時，可使改質領 域沿著該加工對象物之預定切斷線上有效地被形成。從 •12-
1250060 而，根據本發明之雷射加工方法時，加工對象物之加工速 度可被提高。 而且，根據本發明之雷射加工方法時，沿著該預定切斷 線方向以外，可使改質領域之形成被抑制之故，而使加工 對象物沿著該預定切斷線可被精密地切斷》 在此，橢圓率爲橢圓之短軸長度之一半/長軸長度之一 半。雷射光之橢圓率在小之時，可促進改質領域沿著該預 定切斷線方向上之形成，並且在此方向以外則抑制其形 成。橢圓率可考量加工對象物之厚度或材質等而決定。直 < 線偏光爲橢圓率是零之橢圓偏光。 本發明有關之雷射加工方法，其特徵爲具備有：使被形 成橢圓率爲1以外之橢圓偏光的雷射光之聚光點被對準加 工對象物之內部，而且顯示有雷射光之橢圓偏光的橢圓長 軸被形成爲沿著該加工對象物之預定切斷線上，在聚光點 上以峰功率密度1 xl〇8( W/cm2)以上且脈衝寬度爲1 μ S以下 之條件下而照射雷射光，而沿著該加工對象物之預定切斷 春 線上’使該加工對象物之內部形成含有裂開領域之改質領 域之工程。 根據本發明之雷射加工方法時，顯示有雷射光之橢圓偏 光的橢圓長軸被形成爲沿著該加工對象物之預定切斷線 .上’在加工對象物上照射雷射光之故，與上述本發明之雷 射加工方法同樣地，可使改質領域有效地被形成，而且使 加工對象物沿著該預定切斷線可被精密地切斷。 -13· 1250060 本發明之雷射加工方法，其特徵爲具備有：使被形成橢 圓率爲1以外之橢圓偏光的雷射光之聚光點被對準加工對 象物之內部，而且顯示有雷射光之橢圓偏光的橢圓長軸被 形成爲沿著該加工對象物之預定切斷線上，在聚光點上以 峰功率密度lxlO'W/cm2)以上且脈衝寬度爲1μ8以下之條
件下而照射雷射光，而沿著該加工對象物之預定切斷線 上，使該加工對象物之內部形成含有熔融處理領域之改質 Ρ 領域之工程。 根據本發明之雷射加工方法時，顯示有雷射光之橢圓偏 光的橢圓長軸被形成爲沿著該加工對象物之預定切斷線 上，在加工對象物上照射雷射光之故，與上述本發明之雷 射加工方法同樣地，可使改質領域有效地被形成，而且使 加工對象物沿著該預定切斷線可被精密地切斷。
本發明之雷射加工方法，其特徵爲具備有：使被形成橢 圓率爲1以外之橢圓偏光的雷射光之聚光點被對準加工對 Φ 象物之內部，而且顯示有雷射光之橢圓偏光的橢圓長軸被 形成爲沿著該加工對象物之預定切斷線上，在聚光點上以 峰功率密度1 XI 08(W/cm2)以上且脈衝寬度爲1 V S以下之條 件下而照射雷射光，而沿著該加工對象物之預定切斷線 上，使該加工對象物之內部形成含有，爲折射率產生變化 之領域的折射率變化領域之改質領域之工程。 根據本發明之雷射加工方法時，顯示有雷·射光之橢圓偏 光的橢圓長軸被形成爲沿著該加工對象物之預定切斷線 -14·
1250060 上，在加工對象物上照射雷射光之故’，與上述本發明之雷 射加工方法同樣地，可使改質領域有效地被形成，而且使 加工對象物沿著該預定切斷線可被精密地切斷。 上述之本發明之雷射加工方法所適用之實施例爲以下所 述者。 可以使用具有橢圓率爲零之橢圓偏光的雷射光。橢圓率 爲零之時變成直線偏光。依照直線偏光之時，改質領域沿 著沿著預定切斷線之方向的尺寸被設爲最大限，而且除此
I 之外之方向的尺寸可被設成最小限。而且，該橢圓偏光之 橢圓率由1/4波長板之方位角變化而進行調節。使用1/4 波長板之時，僅使方位角變化，即可調節橢圓率。 在形成改質領域後之程序，使雷射光之偏光由1/2波長 板而轉動約90°，而使該加工對象物上可被雷射光照射。 而且，在形成改質領域後之程序，以該加工對象物之厚度 方向做爲軸，而使該加工對象物轉動約90°，以使該加工 對象物上可被雷射光照射。因此，另外有一個改質領域沿 φ 著加工對象物之表面延伸且與改質領域交叉地在加工對象 物之內部形成。從而例如，沿著X軸方向及Y軸方向之預 定切斷線之改質領域可很有效率地形成。 根據本發明之雷射加工方法時，顯示有雷射光之橢圓偏 光的橢圓長軸被形成爲沿著該加工對象物之預定切斷線 上，使聚光點對準加工對象物之內部，而在加工對象物上 照射雷射光。因而，可使加工對象物沿著該預定切斷線做 -15- 1250060 有效率之切斷。本發明之雷射加工方法，使加工對象物吸 收雷射光，而使加工對象物被加熱熔融，因而使加工對象 物被切斷亦可。而且，本發明之雷射加工方法，在加工對 象物上照射雷射光而產生多光子吸收之現象，而在加工對 象物之內部形成改質領域，以改質領域做爲起點而使加工 對象物被切斷亦可。
m 本發明之雷射加工裝置，其特徵爲具備有：雷射光源， 其可射出脈衝寬度爲lys以下之雷射光；橢圓率調節手 段’用來使該雷射光源所射出之雷射光被調節成橢圓率爲 1以外之橢圓偏光；長軸調節手段，使該橢圓率調節手段 所調節之脈衝雷射光之橢圓偏光被顯示之橢圓長軸，沿著 該加工對象物之預定切斷線上被調節；集光手段，使該長 軸調節手段所調節之脈衝雷射光之聚光點的峰功率密度在 lM08(W/cm2)以上’而使脈衝雷射光被集光；對準手段， 使由該集光手段所集光之脈衝雷射光之聚光點被對準到加 工對象物之內部；移動手段，沿著該預定切斷線使脈衝雷 射光之聚光點被相對地移動。 依照本發明之雷射加工裝置時，與上述本發明有關之雷 射加工方法同樣之理由，不會在加工對象物之表面產生熔 融或在預定切斷線之外產生不需要之裂開，使加工對象物 之切斷成爲可能。而且’顯示有雷射光之橢圓偏光的橢圓 長軸被形成爲沿著該加工對象物之預定切斷線上，在加工 對象物上照射雷射光之故’與上述本發明之雷射加工方法 • 16 -
1250060 同樣地，可使改質領域有效地被形成，而且使加工對象物 沿著該預定切斷線可被精密地切斷。 上述之本發明之雷射加工方法所適用之實施例爲以下所 述者。 可具備有90°轉動調節手段，使該橢圓率調節手段所調 節之雷射光的偏光僅以約90°而被進行轉動調節。而且， 可具備有轉動手段，使載置有加工對象物之載置台以該加 工對象物之厚度方向做爲軸心，而僅以約90°而被轉動。 因此，顯示有雷射光之橢圓偏光的橢圓長軸，可順著沿該 加工對象物之表面方向延伸且與預定切斷線交叉之方向延 伸之另外一個預定切斷線。從而，例如沿著X軸方向及Y 軸方向之預定切斷線之改質領域可很有效率地形成。 本發明之雷射加工裝置，其特徵爲具備有：雷射光源， 其可射出脈衝寬度爲lv s以下而且具有直線偏光之脈衝 雷射光；直線偏光調節手段，使該雷射光源所射出之脈衝 雷射光的直線偏光之方向，沿著該加工對象物之預定切斷 線上被調節；集光手段，使該直線偏光調節手段所調節之 脈衝雷射光之聚光點的峰功率密度在1 X108(W/cm2)以上， 而使脈衝雷射光被集光；對準手段，使由該集光手段所集 光之脈衝雷射光之聚光點被對準到加工對象物之內部；移 動手段，沿著該預定切斷線使脈衝雷射光之聚光點被相對 地移動。 依照本發明之雷射加工裝置時，與上述本發明有關之雷 •17· 1250060 射加工方法同樣之理由，不會在加工對象物之表面產生熔 融或在預定切斷線之外產生不需要之裂開，使加工對象物 之切斷成爲可能。而且，依照本發明之雷射加工裝置時， 與上述本發明之雷射加工方法同樣地，可使改質領域有效 地被形成，而且使加工對象物沿著該預定切斷線可被精密 地切斷》 (3)本發明之雷射加工裝置，其特徵爲具備有：雷射光 源，其可射出脈衝寬度爲1 # s以下之脈衝雷射光；功率調 節手段，根據脈衝雷射光之功率大小之輸入，使雷射光源 所射出之脈衝雷射光的功率大小可被調節；集光手段，從 該雷射光源所射出之脈衝雷射光之聚光點的峰功率密度成 爲在lxl 08(W/cm2)以上，而使脈衝雷射光被集光；對準手 段，使由該集光手段所集光之脈衝雷射光之聚光點被對準 到加工對象物之內部；移動手段，沿著該加工對象物之預 定切斷線使脈衝雷射光之聚光點被相對地移動，在該內部 • 上使聚光點被對準，由於1個脈衝之脈衝雷射光被照射在 該加工對象物上，而在該內部形成1個改質點（spot)，而 具備有：相關關係記憶手段，使功率調節手段所調節之脈 衝雷射光之功率大小及改質點的尺寸之相關關係預先被記 憶；尺寸選擇手段，可根據所輸入之開口數之大小，以相 關關係記憶手段選擇以該大小之開口數所形成之改質點的 尺寸；尺寸顯示手段，可由該尺寸選擇手段所選擇之改質 點的尺寸被顯示出來^ -18- 1250060
根據本發明者，當脈衝雷射光之功率爲小之時’可控制 成使改質點變小，脈衝雷射光之功率爲大之時’使改質點 被控制變大。改質點是由1個脈衝之脈衝雷射光所形成1 個改質部分，改質點集中起來變成改質領域。改質點尺寸 之控制會影響到加工對象物之切斷。即，改質點太大時’ 沿著加工對象物之預定切斷線的切斷精度及切斷面之平坦 性變成惡化。另一方面，對厚度大之加工對象物，當改質 點太小時，會造成加工對象物之切斷困難。依照本發明之 雷射加工裝置時，可調節脈衝雷射光之功率大小，而使改 質點之尺寸被控制。因此，沿著預定切斷線使加工對象物 可精度地進行切斷，而且可獲得平坦之切斷面。 而且，本發明之雷射加工裝置具備有相關關係記憶手 段，可使脈衝雷射光之功率大小與改質點的尺寸之相關關 係事先被記憶。可根據輸入之脈衝雷射光之功率大小’使 此大小之功率所形成之’改質點的尺寸，從該相關關係記憶 手段中被選出，並且將所選擇之改質點的尺寸被顯示出 來。因而，輸入到雷射加工裝置之脈衝雷射光之功率大小 所形成之改質點的尺寸，可在進行雷射加工之前被知道。 本發明相關之雷射加工裝置，其特徵爲具備有：雷射光 源，其可射出脈衝寬度爲l/zs以下之脈衝雷射光；集光用 透鏡，使從該雷射光源所射出之脈衝雷射光之聚光點的峰 功率密度成爲在lx 108(W/cm2)以上，而使脈衝雷射光被集 光：開口數調節手段，根據開口數之大小的輸入，使含有 •19- 1250060 該集光用透鏡之光學系統之開口數之大小被調節；對準手 段，使由該集光用透鏡所集光之脈衝雷射光之聚光點被對 準到加工對象物之內部；移動手段，沿著該預定切斷線使 脈衝雷射光之聚光點被相對地移動，在該內部上使聚光點 被對準，由於1個脈衝之脈衝雷射光被照射在該加工對象 物上，而在該內部形成1個改質點，而具備有：相關關係 記憶手段，使功率調節手段所調節之脈衝雷射光之功率大 小及改質點的尺寸之相關關係預先被記憶；尺寸選擇手 段，可根據輸入之脈衝雷射光之功率大小，使此大小之功 H 率所形成之改質點的尺寸，從該相關關係記憶手段中被選 出；尺寸顯示手段，可由該尺寸選擇手段所選擇之改質點 的尺寸被顯示出來。
根據本發明者，當含有該集光用透鏡之光學系統之開口 數被調節變大時，改質點可被控制變小，其開口數被調節 變小時，改質點可被控制變大。因此，根據本發明相關之 雷射加工裝置之時，使含有該集光用透鏡之光學系統之開 Q數之大小被調節時，可控制改質點的尺寸大小。 而且，本發明相關之雷射加工裝置具備有相關關係記憶 手段，可使開口數之大小與改質點的尺寸之相關關係事先 被記憶。可根據輸入之開口數之大小，使此大小之開口數 所形成之改質點的尺寸，從該相關關係記憶手段中被選 出，並且將所選擇之改質點的尺寸被顯示出來。因而，輸 入到雷射加工裝置之開口數之大小所形成之改質點的尺 \b) •20·
1250060 寸，可在進行雷射加工之前被知道。 本發明相關之雷射加工裝置，其特徵爲具備有：雷射光 源，其可射出脈衝寬度爲1μδ以下之脈衝雷射光；透鏡選 擇手段，含有使從該雷射光源所射出之脈衝雷射光之聚光 點的峰功率密度成爲在lxl〇8(W/cra2)以上，而使脈衝雷射 光被集光用之多個集光用透鏡，且可選擇該多個集光用透 鏡，該含有多個集光用透鏡之光學系統之各個開口數各不 相同，具備有：對準手段，以該透鏡選擇手段所選擇之集 _ 光用透鏡所集光之脈衝雷射光之聚光點被對準到加工對象 物之內部；移動手段，沿著該加工對象物之預定切斷線使 脈衝雷射光之聚光點被相對地移動，在該內部上使聚光點 被對準，由於1個脈衝之脈衝雷射光被照射在該加工對象 物上，而在該內部形成1個改質點，而具備有··相關關係 記憶手段，使含有多個集光用透鏡之光學系統之各個開口 數大小及改質點的尺寸之相關關係預先被記憶；尺寸選擇 手段，根據含有所選擇之集光用透鏡之光學系統之各個開 鲁 口數大小，以此大小之開口數所形成之改質點的尺寸，從 該相關關係記億手段中被選出；尺寸顯示手段，可由該尺 寸選擇手段所選擇之改質點的尺寸被顯示出來。 依照本發明之雷射加工裝置之時’可使改質點的尺寸被 控制。而且，根據含有所選擇之集光用透鏡之光學系統之 開口數大小所形成.之改質點的尺寸’可在進行雷射加工之 前被知道。 -21· 1250060 本發明相關之雷射加工裝置，其特徵爲具備有：雷射光 源，其可射出脈衝寬度爲l/zs以下之脈衝雷射光；功率調 節手段，根據脈衝雷射光之功率大小之輸入，使雷射光源 所射出之脈衝雷射光的功率大小可被調節；集光用透鏡，
從該雷射光源所射出之脈衝雷射光之聚光點的峰功率密度 成爲在lxl08(W/cm2)以上，而使脈衝雷射光被集光；開口 數調節手段，根據開口數之大小的輸入，使含有該集光用 透鏡之光學系統之開口數之大小被調節；對準手段，使由 該集光用透鏡所集光之脈衝雷射光之聚光點被對準到加工 對象物之內部：移動手段，沿著該加工對象物之預定切斷 線使脈衝雷射光之聚光點被相對地移動，在該內部上使聚 光點被對準，由於1個脈衝之脈衝雷射光被照射在該加工 對象物上’而在該內部形成1個改質點，而具備有：相關 關係記億手段，使功率調節手段所調節之脈衝雷射光之功 率大小及由該開口數調節手段所調節之開口數之大小之組 合’及改質點的尺寸之相關關係預先被記憶；尺寸選擇手 段，可根據輸入之脈衝雷射光之功率大小及該輸入之開口 數之大小’由這此大小所形成之改質點的尺寸，從該相關 關係記憶手段中被選出；尺寸顯示手段，可由該尺寸選擇 手段所選擇之改質點的尺寸被顯示出來。 依照本發明之雷射加工裝置之時，功率之調節及開口數 之調節可被組合之故’使改質點的尺寸之控制大小種類亦 可增加。而且’與上述本發明相關之雷射加工裝置同樣的
-22· 1250060 理由’改質點的尺寸可在進行雷射加工之前被知道。
本發明相關之雷射加工裝置’其特徵爲具備有：雷射光 源’其可射出脈衝寬度爲1//S以下之脈衝雷射光；功率調 節手段，根據脈衝雷射光之功率大小之輸入，使雷射光源 所射出之脈衝雷射光的功率大小可被調節；透鏡選擇手 段’含有使從該雷射光源所射出之脈衝雷射光之聚光點的 峰功率密度成爲在lxl〇8(W/cm2)以上，而使脈衝雷射光被 集光用之多個集光用透鏡，且可選擇該多個集光用透鏡， 該含有多個集光用透鏡之光學系統之各個開口數各不相 同，具備有：對準手段，以該透鏡選擇手段所選擇之集光 用透鏡所集光之脈衝雷射光之聚光點被對準到加工對象物 之內部；移動手段，沿著該加工對象物之預定切斷線使脈 衝雷射光之聚光點被相對地移動，在該內部上使聚光點被 對準，由於1個脈衝之脈衝雷射光被照射在該加工對象物 上，而在該內部形成1個改質點，而具備有：相關關係記 憶手段，使功率調節手段所調節之脈衝雷射光之功率大小 及由該開口數調節手段所調節之開口數之大小之組合，與 改質點的尺寸之相關關係預先被記憶：尺寸選擇手段，可 根據輸入之脈衝雷射光之功率大小及該輸入之開口數之大 小，由這此大小所形成之改質點的尺寸，從該相關關係記 憶手段中被選出；尺寸顯示手段，可由該尺寸選擇手段所 選擇之改質點的尺寸被顯示出來。 依照本發明之雷射加工裝置之時，與上述本發明相關之 -23- 1250060 雷射加工裝置同樣的理由’可控制改質之尺寸用以增加其 大小之種類，且改質點的尺寸可在進行雷射加工之前可被 知道。 以上所說明之雷射加工裝置’可具備有：影像作成手段， 使該尺寸選擇手段所選擇尺寸之改質點影像可被作成；以 及影像顯示手段，使該影像作成手段所作成之影像可被顯 示。因此，可在進行雷射加工之前視覺性的掌握所形成之
_ 改質點。
本發明相關之雷射加工裝置，其特徵爲具備有：雷射光 源，其可射出脈衝寬度爲l#s以下之脈衝雷射光：功率調 節手段，使雷射光源所射出之脈衝雷射光的功率大小可被 調節；集光手段，從該雷射光源所射出之脈衝雷射光之聚 光點的峰功率密度成爲在lxl08(W/cm2)以上，而使脈衝雷 射光被集光；對準手段，使由該集光手段所集光之脈衝雷 射光之聚光點被對準到加工對象物之內部；移動手段，沿 著該加工對象物之預定切斷線使脈衝雷射光之聚光點被相 對地移動，在該內部上使聚光點被對準，由於1個脈衝之 脈衝雷射光被照射在該加工對象物上，而在該內部形成1 個改質點，而具備有：相關關係記憶手段，使功率調節手 段所調節之脈衝雷射光之功率大小與改質點的尺寸之相關 關係預先被記憶；功率選擇手段，可根據改質點的尺寸之 輸入用以形成此尺寸之脈衝雷射光之功率大小，從該相關 關係記憶手段中被選出；該功率調節手段，使雷射光源所 -24- 1250060 射出之脈衝雷射光的功率大小可被調節成爲該功率選擇手 段所選擇之功率大小。 本發明相關之雷射加工裝置具備有相關關係記憶手段， 可使脈衝雷射光的功率大小與改質點的尺寸之相關關係事 先被記憶。可根據輸入之改質點的尺寸大小，使此尺寸所
形成之脈衝雷射光的功率大小，從該相關關係記憶手段中 被選出。功率調節手段，使雷射光源所射出之脈衝雷射光 的功率大小可被調節成爲該功率選擇手段所選擇之功率大 小。因而，所要尺寸之改質點可被形成。 本發明相關之雷射加工裝置，其特徵爲具備有：雷射光 源，其可射出脈衝寬度爲l/z s以下之脈衝雷射光：集光用 透鏡，從該雷射光源所射出之脈衝雷射光之聚光點的峰功 率密度成爲在lM08(W/cm2)以上，而使脈衝雷射光被集 光；開口數調節手段，使含有該集光用透鏡之光學系統之 開口數之大小被調節；對準手段，使由該集光用透鏡所集 光之脈衝雷射光之聚光點被對準到加工對象物之內部；移 動手段’沿著該加工對象物之預定切斷線使脈衝雷射光之 聚光點被相對地移動，在該內部上使聚光點被對準，由於 1個脈衝之脈衝雷射光被照射在該加工對象物上，而在該 內部形'成1個改質點，而具備有：相關關係記憶手段，使 該開口數調節手段所調節之開口數之大小與改質點的尺寸 之相關關係預先被記憶；開口數選擇手段，可根據改質點 的尺寸之輸入’使此尺寸所形成之開口數大小從該相關關 -25- 1250060 係記憶手段中選擇出來；該開口數調節手段使含有該集光 用透鏡之光學系統之開口數之大小被調節成爲該開口數選 擇手段所選擇之開口數大小。
本發明相關之雷射加工裝置具備有相關關係記憶手段， 可使開口數大小與改質點的尺寸之相關關係事先被記憶。 可根據輸入之改質點的尺寸大小，使此尺寸所形成之開口 數大小，從該相關關係記憶手段中被選出。開口數調節手 g 段使含有該集光用透鏡之光學系統之開口數之大小被調節 成爲該開口數選擇手段所選擇之開口數大小。因而，所要 尺寸之改質點可被形成》
本發明相關之雷射加工裝置，其特徵爲具備有：雷射光 源，其可射出脈衝寬度爲l#s以下之脈衝雷射光；透鏡選 擇手段，含有使從該雷射光源所射出之脈衝雷射光之聚光 點的峰功率密度成爲在1 X 108(W/cm2)以上，而使脈衝雷射 光被集光用之多個集光用透鏡，且可選擇該多個集光用透 Λ 鏡，該含有多個集光用透鏡之光學系統之各個開口數各不 相同，具備有：對準手段，以該透鏡選擇手段所選擇之集 光用透鏡所集光之脈衝雷射光之聚光點被對準到加工對象 物之內部；移動手段，沿著該加工對象物之預定切斷線使 脈衝雷射光之聚光點被相對地移動，在該內部上使聚光點 被對準，由於1個脈衝之脈衝雷射光被照射在該加工對象 物上，而在該內部形成1個改質點，而具備有：相關關係 記憶手段，使該多個集光用透鏡之開口數之大小與改質點 -26- 1250060 的尺寸之相關關係預先被記憶；開口數選擇手段，可根據 改質點的尺寸之輸入，使此尺寸所形成之開口數大小從該 相關關係記憶手段中選擇出來；該透鏡選擇手段使該多個 集光用透鏡被選擇而成爲該開口數選擇手段所選擇之開口 數大小。
依照本發明相關之雷射加工裝置之時，可根據輸入之改 質點的尺寸大小所形成之開口數之大小，從該相關關係記 憶手段中被選出。透鏡選擇手段使該多個集光用透鏡被選 擇而成爲該開口數選擇手段所選擇之開口數大小。因而， 所要尺寸之改質點可被形成。 本發明相關之雷射加工裝置，其特徵爲具備有：雷射光 源，其可射出脈衝寬度爲l#s以下之脈衝雷射光；功率調 節手段，使雷射光源所射出之脈衝雷射光的功率大小可被 調節：集光用透鏡，從該雷射光源所射出之脈衝雷射光之 聚光點的峰功率密度成爲在lxl 08(W/cm2)以上，而使脈衝 雷射光被集光；開口數調節手段，使含有該集光用透鏡之 光學系統之開口數之大小被調節；對準手段，使由該集光 用透鏡所集光之脈衝雷射光之聚光點被對準到加工對象物 之內部；移動手段，沿著該加工對象物之預定切斷線使脈 衝雷射光之聚光點被相對地移動，在該內部上使聚光點被 對準，由於1個脈衝之脈衝雷射光被照射在該加工對象物 上’而在該內部形成1個改質點，而具備有：相關關係記 億手段’使功率調節手段所調節之脈衝雷射光之功率大小 •27- 1250060 及由該開口數調節手段所調節之開口數之大小之組，與改 質點的尺寸之相關關係預先被記憶；組選擇手段，可根據 改質點的尺寸之輸入，使此尺寸所形成之功率及開口數之 大小之組，從該相關關係記億手段中被選出，該功率調節 手段及該開口數調節手段，使雷射光源所射出之脈衝雷射 光的功率大小及使含有該集光用透鏡之光學系統之開口數 之大小被調節成，該組選擇手段所選擇之功率及開口數。
^ 依照本發明相關之雷射加工裝置之時，可根據輸入之改 質點的尺寸大小所形成之脈衝雷射光的功率大小及開口數 之大小之組合，從該相關關係記憶手段中被選出。然後雷 射光源所射出之脈衝雷射光的功率大小及使含有該集光用 透鏡之光學系統之開口數之大小被調節成，該組選擇手段 所選擇之功率大小及開口數大小。因而，所要尺寸之改質 點可被形成。而且，脈衝雷射光的功率大小及開口數之大 小被組合之故，使改質點的尺寸之控制大小種類亦可增加。
# 本發明相關之雷射加工裝置，其特徵爲具備有：雷射光 源，其可射出脈衝寬度爲l/z s以下之脈衝雷射光；功率調 節手段，使雷射光源所射出之脈衝雷射光的功率大小可被 調節；透鏡選擇手段，含有使從該雷射光源所射出之脈衝 雷射光之聚光點的峰功率密度成爲在lxl08(W/cm2)以上， 而使脈衝雷射光被集光用之多個集光用透鏡，且可選擇該 多個集光用透鏡，該含有多個集光用透鏡之光學系統之各 個開口數各不相同，具備有：對準手段，以該透鏡選擇手
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段所選擇之集光用透鏡所集光之脈衝雷射光之聚光點被對 準到加工對象物之內部；移動手段，沿著該加工對象物之 預定切斷線使脈衝雷射光之聚光點被相對地移動，在該內 部上使聚光點被對準，由於1個脈衝之脈衝雷射光被照射 在該加工對象物上，而在該內部形成1個改質點，而具備 有：相關關係記憶手段，使該多個集光用透鏡之開口數之 大小與改質點的尺寸之相關關係預先被記憶；相關關係記 憶手段，使功率調節手段所調節之脈衝雷射光之功率大小 及由該開口數調節手段所調節之開口數之大小之組，與改 質點的尺寸之相關關係預先被記憶；組選擇手段，可根據 改質點的尺寸之輸入，使此尺寸所形成之功率及開口數之 大小之組，從該相關關係記憶手段中被選出，該功率調節 手段及該透鏡選擇手段，使雷射光源所射出之脈衝雷射光 的功率大小之調節，及該多個集光用透鏡之選擇變成爲， 由該組選擇手段所選擇功率及開口數大小。 依照本發明相關之雷射加工裝置之時’可根據輸入之改 質點的尺寸大小所形成之脈衝雷射光的功率大小及開口數 之大小之組合，從該相關關係記億手段中被選出。然後雷 射光源所射出之脈衝雷射光的功率大小調節及多個集光用 透鏡之選擇分別成爲，所選擇之功率大小及開口數大小。 因而，所要尺寸之改質點可被形成。而且’脈衝雷射光的 功率大小及開口數之大小被組合之故，使可控制改質點之 尺寸大小的種類亦可增加。 -29- 1250060 本發明相關之雷射加工裝置中，可具備有可顯示由該功 率選擇手段所選擇之功率大小的顯示手段、顯示該開口數 選擇手段所選擇之開口數大小用之顯示手段、顯示該組選 擇手段所選擇之功率大小及開口數大小用之顯示手段。因 此’根據改質點之尺寸的輸入，可以知道雷射加工裝置動 作時之功率及開口數。 本發明相關之雷射加工裝置中，可沿著該預定切斷線而 g 在加工對象物之內部形成多數的改質點。藉該等改質點而 用以規定改質領域。該改質領域含有，在該內部中產生裂 開之領域的裂開領域、該內部中熔融後固化之領域的熔融 處理領域、及在該內部中產生折射率變化之領域的折射率 變化領域之中，至少其中之任何一個》 而，關於功率調節手段之形態方面，例如可爲含有ND濾 鏡及偏光濾鏡中至少任何一種之形態。而且亦有，含有雷 射光源激發用之雷射，而且具有控制雷射加工裝置之激發 Φ 用雷射之驅動電流用之電流控制手段之形態。因而，使雷 射光源所射出之脈衝雷射光的功率大小可被調節。而且， 關於開口數調節手段之形態上，例如含有擴光器及虹彩快 門之中至少任何一個之形態。 本發明相關之雷射加工方法中，其特徵爲具備有··第1 工程，使脈衝雷射光之聚光點被對準到加工對象物之內 部，而在該加工對象物上照射脈衝雷射光，而沿著該加工 對象物之預定切斷線上，使該加工對象物之內部由於多光 -30- 1250060 子吸收，而形成改質領域；以及第2工程，使脈衝雷射光 之功率被調節成比第1工程者或大或小’而且使脈衝雷射 光之聚光點被對準到加工對象物之內部’而在該加工對象 物上照射脈衝雷射光，而沿著該加工對象物之另外之預定 切斷線上，使該加工對象物之內部由於多光子吸收，而形 成另外之改質領域。
而且，本發明相關之雷射加工方法中，其特徵爲具備有： 第1工程，使脈衝雷射光之聚光點被對準到加工對象物之 內部，而在該加工對象物上照射脈衝雷射光，而沿著該加 工對象物之預定切斷線上，使該加工對象物之內部由於多 光子吸收，而形成改質領域；以及第2工程，使含有脈衝 雷射光被集光之集光用透鏡的光學系統之開口數被調節成 比第1工程者或大或小，而且使脈衝雷射光之聚光點被對 準到加工對象物之內部，而在該加工對象物上照射脈衝雷 射光，而沿著該加工對象物之另外之預定切斷線上，使該 加工對象物之內部由於多光子吸收，而形成其他之改質領 域。 依照本發明相關之雷射加工方法之時，例如因加工對象 物之結晶方位，而使得有切斷容易之方向及切斷困難的方 向之時，使減小在切斷容易之方向上形成之改質領域的改 質點尺寸，而使增大在切斷困難之方向上形成之改質領域 的改質點尺寸。藉此，在切斷容易之方向上可獲得平坦之 切斷面，且即便是在切斷困難之方向上亦可被切斷。 -31· 1250060
(4)本發明相關之雷射加工裝置，其特徵爲具備有：雷 射光源，其可射出脈衝寬度爲l//s以下之脈衝雷射光；頻 率調節手段，它可根據頻率大小之輸入値，而調節由雷射 光源所射出之脈衝雷射光之重複頻率之大小；集光手段， 從該雷射光源所射出之脈衝雷射光之聚光點的峰功率密度 成爲在lxl 08(W/cm2)以上，而使脈衝雷射光被集光；對準 手段，使由該集光手段所集光之脈衝雷射光之聚光點被對 準到加工對象物之內部；移動手段，沿著該加工對象物之 預定切斷線使脈衝雷射光之聚光點被相對地移動，在該內 部上使聚光點被對準，由於1個脈衝之脈衝雷射光被照射 在該加工對象物上，而在該內部形成1個改質點，使聚光 點被對準到該內部，並且沿著該預定切斷線而使聚光點相 對地移動，使多脈衝之脈衝雷射光被照射在該加工對象物 上，而沿著該預定切斷線在該內部上形成多個該改質點， 而具備有：距離演算手段，可根據該輸入之頻率大小，而 演算相鄰之該改質點之間的距離；距離顯示手段，可顯示 出由該距離演算手段所演算之距離。 根據本發明者，可得知當脈衝雷射光之聚光點的相對移 動速度爲一定時，減小脈衝雷射光之重複頻率後，可將以 1個脈衝之脈衝雷射光所形成之改質部分（稱爲改質點）與 以下一個1個脈衝之脈衝雷射光所形成之改質部分之間的 距離控制爲大。反之，當增加脈衝雷射光之重複頻率後， 可將以1個脈衝之脈衝雷射光所形成之改質部分與以下一 -32- 1250060 個1個脈衝之脈衝雷射光所形成之改質部分之間的距離控 制爲小。又，本說明書中，此距離是以相鄰之改質點之間 的距離或者節距而表示之。
故，當脈衝雷射光之重複頻率被調節爲大或小之時，可 控制相鄰改質點之間的距離。因應於加工對象物之種類或 厚度等而變化此距離時，可對應於加工對象物而進行切斷 加工。而，沿著預定切斷線在加工對象物之內部形成多個 改質點，而規定了改質領域。 而且，依照本發明相關之雷射加工裝置之時，可根據該 輸入之頻率大小演算相鄰之該改質點之間的距離，並且將 該演算距離顯示出來。故，根據輸入到雷射加工裝置之頻 率大小而形成的改質點，可知道雷射加工前相鄰之改質點 之間的距離。 本發明相關之雷射加工裝置，其特徵爲具備有：雷射光 源，其可射出脈衝寬度爲l#s以下之脈衝雷射光；集光手 段，從該雷射光源所射出之脈衝雷射光之聚光點的峰功率 鲁 密度成爲在lxl08(W/cm2)以上，而使脈衝雷射光被集光； 對準手段，使由該集光手段所集光之脈衝雷射光之聚光點 被對準到加工對象物之內部；移動手段，沿著該加工對象 物之預定切斷線使脈衝雷射光之聚光點被相對地移動；速 度調節手段，可根據速度大小之輸入値，而調節由該移動 手段使脈衝雷射光之聚光點脈衝雷射光之聚光點之相對移 動速度之大小，在該內部上使聚光點被對準，由於1個脈 -33- 1250060 衝之脈衝雷射光被照射在該加工對象物上，而 成1個改質點，使聚光點被對準到該內部，並 定切斷線而使聚光點相對地移動，使多脈衝之 被照射在該加工對象物上，而沿著該預定切斷 上形成多個該改質點，而具備有：距離演算手 該輸入之頻率大小，而演算相鄰之該改質點之 距離顯示手段，可顯示出由該距離演算手段所淳 ^ 根據本發明者，當脈衝雷射光之重複頻率爲 雷射光之聚光點的相對移動速度爲小之時，相 點之間的距離可被控制成小。反之，脈衝雷射 的相對移動速度爲大之時，相鄰之該改質點之 被控制成大。因而，使脈衝雷射光之聚光點的 度被調節爲大或小之時，即可控制相鄰之該改 距離。從而，因應於加工對象物之種類或厚度 距離時，可對應於加工對象物而進行切斷加工 (· 雷射光之聚光點的相對移動，爲使脈衝雷射光 固定，而加工對象物被移動亦可，或者加工對g 而脈衝雷射光之聚光點被移動亦可，兩方均移 而且，依照本發明相關之雷射加工裝置之時 輸入之速度大小演算相鄰之該改質點之間的距 該演算距離顯示出來。故，根據輸入到雷射加 度大小而形成的改質點，可知道雷射加工前相 之間的距離。 在該內部形 且沿著該預 脈衝雷射光 線在該內部 段，可根據 間的距離； !算之距離。 一定，脈衝 鄰之該改質 光之聚光點 間的距離可 相對移動速 質點之間的 等而變化此 。而，脈衝 之聚光點被 L物被固定， 動亦可。 ，可根據該 離，並且將 工裝置之速 鄰之改質點 -34-
1250060 本發明相關之雷射加工裝置，其特徵爲具備有：雷射光 源，其可射出脈衝寬度爲lW s以下之脈衝雷射光；頻率調 節手段，它可根據頻率之大小之輸入値，而調節使從該雷 射光源射出之脈衝雷射光之重複頻率之大小；集光手段， 從該雷射光源所射出之脈衝雷射光之聚光點的峰功率密度 成爲在1 xio8 (W/cm2)以上.，而使脈衝雷射光被集光；對準 手段，使由該集光手段所集光之脈衝雷射光之聚光點被對 準到加工對象物之內部；移動手段，沿著該加工對象物之 _ 預定切斷線使脈衝雷射光之聚光點被相對地移動；速度調 節手段，可根據速度大小之輸入値，而調節由該移動手段 使脈衝雷射光之聚光點脈衝雷射光之聚光點之相對移動速 度之大小在該內部上使聚光點被對準；由於1個脈衝之脈 衝雷射光被照射在該加工對象物上，而在該內部形成1個 改質點，使聚光點被對準到該內部，並且沿著該預定切斷 線而使聚光點相對地移動’使多脈衝之脈衝雷射光被照射 在該加工對象物上，而沿著該預定切斷線在該內部上形成 肇 多個該改質點，而具備有：距離演算手段’可根據該輸入 之頻率大小，而演算相鄰之該改質點之間的距離；距離顯 示手段，可顯示出由該距離演算手段所演算之距離。 根據本發明相關之雷射加工裝置時’使脈衝雷射光之重 複頻率之大小及脈衝雷射光之聚光點的相對移動速度兩方 被_節時，即可控制相鄰之該改質點之間的距離。由於這 些調節之組合，使可控制此距離大小的種類亦可增加。而 1250060 且，根據本發明相關之雷射加工裝置時，可知道雷射加工 前相鄰之改質點之間的距離。 這些雷射加工裝置中，其中可具備有：尺寸記憶手段， 使該雷射加工裝置所形成之該改質點的尺寸可事先被記 憶；影像作成手段，可根據該尺寸記憶手段所記憶之尺寸， 及該距離演算手段所演算之距離，而作成沿著該預定切斷 線上形成之多個該改質點的影像；及影像顯示手段，使該 影像作成手段所作成之影像可被顯示。因此，可在雷射加 _ 工前視覺性的掌握所形成之多個改質點，即改質領域。 本發明相關之雷射加工裝置，其特徵爲具備有：雷射光 源，其可射出脈衝寬度爲l/zs以下之脈衝雷射光；頻率調 節手段，它可根據頻率之大小之輸入値，而調節使從該雷 射光源射出之脈衝雷射光之重複頻率之大小；集光手段， 從該雷射光源所射出之脈衝雷射光之聚光點的峰功率密度 成爲在lxl08(W/era2)以上，而使脈衝雷射光被集光；對準 (· 手段’使由該集光手段所集光之脈衝雷射光之聚光點被對 準到加工對象物之內部；移動手段，沿著該加工對象物之 預定切斷線使脈衝雷射光之聚光點被相對地移動；在該內 部上使聚光點被對準，由於1個脈衝之脈衝雷射光被照射 在該加工對象物上，而在該內部形成1個改質點，使聚光 點被對準到該內部，並且沿著該預定切斷線而使聚光點相 對地移動，使多脈衝之脈衝雷射光被照射在該加工對象物 上，而沿著該預定切斷線在該內部上形成多個該改質點，
1250060 而具備有：頻率演算手段’可根據相鄰之該改質點之間的 距離大小之輸入値，爲了使相鄰之該改質點之間的距離符 合此大小之故，而演算從該雷射光源射出之脈衝雷射光之 重複頻率之大小，該頻率調節手段可使從該雷射光源射出 之脈衝雷射光之重複頻率之大小被調節而變成’由頻率演 算手段所演算出之頻率大小。 根據本發明相關之雷射加工裝置時，可根據相鄰之該改 質點之間的距離大小之輸入値，爲了使相鄰之該改質點之 間的距離符合此大小之故，而演算從該雷射光源射出之脈 衝雷射光之重複頻率之大小。頻率調節手段可使從該雷射 光源射出之脈衝雷射光之重複頻率之大小被調節而變成， 由頻率演算手段所演算出之頻率大小。因而，相鄰之改質 點之間的距離可符合所要之大小。 本發明相關之雷射加工裝置中，可具有顯示頻率演算手 段所演算出之頻率大小的頻率顯示手段。因而，根據相鄰 之該改質點之間的距離大小之輸入値，而使雷射加工裝置 鲁 在動作時，可知道雷射加工前相鄰之改質點之間的距離。 本發明相關之雷射加工裝置，其特徵爲具備有：雷射光 源’其可射出脈衝寬度爲1/ZS以下之脈衝雷射光；集光手 段’從該雷射光源所射出之脈衝雷射光之聚光點的峰功率 密度成爲在ixio8(w/cm2)以上，而使脈衝雷射光被集光； 對準手段’使由該集光手段所集光之脈衝雷射光之聚光點 被對準到加工對象物之內部；移動手段，沿著該加工對象 •37- 1250060 物之預定切斷線使脈衝雷射光之聚光點被相對地移動；速 度調節手段，可根據速度大小之輸入値，而調節由該移動 手段使脈衝雷射光之聚光點脈衝雷射光之聚光點之相對移 動速度之大小，在該內部上使聚光點被對準；由於1個脈 衝之脈衝雷射光被照射在該加工對象物上，而在該內部形 成1個改質點，使聚光點被對準到該內部，並且沿著該預 定切斷線而使聚光點相對地移動，使多脈衝之脈衝雷射光 _ 被照射在該加工對象物上，而沿著該預定切斷線在該內部 上形成多個該改質點，而具備有：速度演算手段，可根據 相鄰之該改質點之間的距離大小之輸入値，爲了使相鄰之 該改質點之間的距離符合此大小之故，而演算由該移動手 段而使脈衝雷射光之聚光點的相對移動速度之大小，該速 度調節手段使由該移動手段而使脈衝雷射光之聚光點的相 對移動速度之大小被所調節成爲，與速度演算手段所演算 的相對移動速度之大小相同。 曝 根據本發明相關之雷射加工裝置時，可根據相鄰之該改 質點之間的距離大小之輸入値，爲了使相鄰之該改質點之 間的距離符合此大小之故，而演算由該移動手段而使脈衝 雷射光之聚光點的相對移動速度之大小，該速度調節手段 使由該移動手段而使脈衝雷射光之聚光點的相對移動速度 之大小被所調節成爲，與速度演算手段所演算的相對移動 速度之大小相同。因而，相鄰之改質點之間的距離可符合 所要之大小。 -38-
1250060 本發明相關之雷射加工裝置中，可具有顯示速度演算手 段所演算的相對移動速度之大小的速度顯示手段。因而， 根據相鄰之該改質點之間的距離大小之輸入値，而使雷射 加工裝置在動作時，可知道雷射加工前相鄰之改質點之間 的距離。 本發明相關之雷射加工裝置，其特徵爲具備有：雷射光 源，其可射出脈衝寬度爲l/zs以下之脈衝雷射光；頻率調 節手段，它可調節使從該雷射光源射出之脈衝雷射光之重
I 複頻率之大小；集光手段，從該雷射光源所射出之脈衝雷 射光之聚光點的峰功率密度成爲在lxl08(W/cm2)以上，而 使脈衝雷射光被集光；對準手段，使由該集光.手段所集光 之脈衝雷射光之聚光點被對準到加工對象物之內部；移動 手段，沿著該加工對象物之預定切斷線使脈衝雷射光之聚 光點被相對地移動；速度調節手段，可調節由該移動手段 使脈衝雷射光之聚光點脈衝雷射光之聚光點之相對移動速 度之大小；在該內部上使聚光點被對準，由於1個脈衝之 鲁 脈衝雷射光被照射在該加工對象物上，而在該內部形成1 個改質點，使聚光點被對準到該內部，並且沿著該預定切 斷線而使聚光點相對地移動，使多脈衝之脈衝雷射光被照 射在該加工對象物上，而沿著該預定切斷線在該內部上形 成多個該改質點，而具備有：組合演算手段，可根據相鄰 之該改質點之間的距離大小之輸入値，爲了使相鄰之該改 質點之間的距離符合此大小之故，而演算從該雷射光源射 -39- 1250060 出之脈衝雷射光之重複頻率之大小及由該移動手段形成之 脈衝雷射光的聚光點之相對移動速度大小；該頻率調節手 段可使從該雷射光源射出之脈衝雷射光之重複頻率之大小 被調節而變成，等於由該組合演算手段所演算出之頻率大 小，該速度調節手段使該移動手段形成之脈衝雷射光之聚 光點之相對移動速度之大小可被調節而變成等於由該組合 演算手段所演算出之相對移動速度大小。 m 根據本發明相關之雷射加工裝置時，可根據相鄰之該改 質點之間的距離大小之輸入値，爲了使相鄰之該改質點之 間的距離符合此大小之故，而演算從該雷射光源射出之脈 衝雷射光之重複頻率之大小及由該移動手段形成之脈衝雷 射光的聚光點之相對移動速度大小。頻率調節手段及速度 調節手段可使脈衝雷射光之重複頻率之大小及脈衝雷射光 之聚光點之相對移動速度之大小被調節成等於由該組合演 算手段所演算出之値。因而，相鄰之改質點之間的距離可 (# 符合所要之大小。 本發明相關之雷射加工裝置中，可具有可顯示該組合演 算手段所演算出之頻率大小及相對移動速度大小的顯示手 段。因而，根據相鄰之該改質點之間的距離大小之輸入値， 而使雷射加工裝置在動作時，可知道雷射加工前之頻率及 相對移動速度之組合。 上述所有本發明相關之雷射加工裝置，可由沿著該預定 切斷線而在加工對象物之內部形成多數的改質點。藉該等 1250060 改質點而用以規定改質領域。該改質領域含有，在該內部 中產生裂開之領域的裂開領域，在該內部中熔融後固化之 領域的熔融處理領域，及在該內部中產生折射率變化之領 域的折射率變化領域之中，至少其中之任何一個。
依照上趣所有本發明相關之雷射加工裝置之時，相鄰之 改質^之間的距離可被調節之故，改質領域沿著預定切斷 線对連續地形成，或斷續地形成。改質領域連續地形成之 時，與非連續地形成之情形比較時，以改質領域做爲起點 _ 則加工對象物之切斷變成容易。改質領域斷續地形成之 時，因爲改質領域沿著預定切斷線不是連續地形成之故， 預定切斷線之處保持某種程度上之強度。 (5)本發明相關之雷射加工方法，其特徵爲具備有：將 雷射光之聚光點對準到加工對象物之內部，而使雷射光被 照射在該加工對象物上，從而沿著該加工對象物之預定切 斷線上，使該加工對象物之內部由於多光子吸收，而形成 改質領域；以及由改變照射在該加工對象物上之雷射光的 春 聚光點位置1而沿著該射入方向並列地形·成多數個該改質 領域之工程。 依照本發明相關之雷射加工方法之時，使照射在該加工 對象物上之雷射光’向加工對象物射入之方向中的雷射光 聚光點的位置被變更，而使多數個改質領域沿著射入方向 並列地形成。因此’可使加工對象物被切斷時做爲起點之 處被增加。從而’即使加工對象物之厚度比較大之情況等 -41 - 1250060 之時，亦可將加工對象物切斷。而，射入方向是指，例如， 加工對象物之厚度方向或與厚度方向垂直相交之方向。
本發明相關之雷射加工方法，其特徵爲具備有：將雷射 光之聚光點對準到加工對象物之內部，而使雷射光被照射 在該加工對象物上’從而沿著該加工對象物之預定切斷線 上’使該加工對象物之內部形成改質領域；以及由改變照 射在該加工對象物上之雷射光的聚光點位置，而沿著該射 入方向並列地形成多數個該改質領域之工程。而且，本發 明相關之雷射加工方法’其特徵爲具備有：在雷射光之聚 光點上以峰功率密度1 xl08(W/cm2)以上且脈衝寬度爲lns 以下之條件下’使聚光點對準加工對象物之內部而照射雷 射光，因而沿著該加工對象物之預定切斷線上，使該加工 對象物之內部形成改質領域，並且由改變照射在該加工對 象物上之雷射光的聚光點位置，而沿著該射入方向並列地 形成多數個該改質領域之工程。
這些本發明相關之雷射加工方法，與上述本發明相關之 雷射加工方法同樣的理由，其雷射加工不會在加工對象物 之表面產生熔融或在預定切斷線之外產生不需要之裂開或 其表面不會熔融，而且在加工對象物之切斷時，可簡星地 增加做爲起點之處。但是，亦有改質領域之形成乃由於多 光子吸收所引起，亦有由其他原因所引起者。 本發明相關之雷射加工方法具有下列之形態。 多數個改質領域對於照射在該加工對象物之雷射光其射 42·
1250060 入到該加工對象物之射入面而言’可從遠方依照順序而形 成。因而，射入面與雷射光之聚光點之間沒有改質領域之 狀態下，可形成多數個改質領域。因此，雷射光由於已形 成之改質領域而不會形成散亂狀態之故，因而可均句地形 成各改質領域。 而，改質領域含有，在該內部中產生裂開之領域的裂開 領域，及在該內部中熔融後固化之領域的熔融處理領域， 及在該內部中產生折射率變化之領域的折射率變化領域之 中，至少其中之任何一個。 (6)本發明相關之雷射加工方法，其特徵爲具備有：使 雷射光之聚光點穿過射入面而對準到加工對象物之內部， 並且在該加工對象物之厚度方向上從厚度之一半位置被調 節到靠近或遠離該射入面之位置，而使雷射光照射到該加 工對象物，因而沿著該加工對象物之預定切斷線上，使該 加工對象物之內部由於多光子之吸收而形成改質領域。 依照本發明相關之雷射加工方法之時，使雷射光之聚光 點在該加工對象物之厚度方向上從厚度之一半位置被調節 到靠近射入面之位置之時，改質領域在加工對象物之內部 中之射入面（例如表面）側形成，另一方面，被調節到遠離 射入面之位置之時，改質領域在加工對象物之內部中之射 入面成對向之面（例如裏面）側形成。使加工對象物之表面 或裏面沿著預定切斷線上產生裂開時，加工對象物容易被 切斷。依照本發明相關之雷射加工方法之時，可使改質領 -43- 1250060 域在加工對象物之內部中之表面側或裏面側上形成。因 而，在表面側或裏面側上沿著預定切斷線上容易產生裂開 之故，可以使加工對象物容易地被切斷。其結果，本發明 相關之雷射加工方法之時，可達成很好之切斷效率。
本發明相關之雷射加工方法之中，射入面上形成有電子 裝置及電極圖型之中至少一方，照射到該加工對象物之雷 射光之聚光點，在該加工對象物之厚度方向上，可從該厚 度之一半位置被調節到靠近該射入面之位置。依照本發明 相關之雷射加工方法之時，從改質領域使裂開在加工對象 物之射入面（例如表面）及對向面（例如裏面）方向上成長， 而使加工對象物被切斷。改質領域形成在射入面側時，改 質領域與射入面之間的距離比較短之故，可使裂開之成長 方向偏差很小。因而，加工對象物之射入面上形成有電子 裝置及電極圖型之時，不會使電子裝置等產生損傷地而可
被切斷。而’電子裝置意即指半導體元件、液晶等之顯示 % 裝置、壓電元件等。 本發明相關之雷射加工方法，其特徵爲具備有：第1工 程’使脈衝雷射光之聚光點被對準到加工對象物之內部， 而在該加工對象物上照射脈衝雷射光，而沿著該加工對象 物之預定切斷線上，使該加工對象物之內部由於多光子吸 收’而形成改質領域；以及第2工程，在該第1工程之後， 使雷射光之聚光點被對準到加工對象物之內部，而在該加 工對象物上照射雷射光，而沿著該加工對象物之另外之預 -44-
1250060 定切斷線上’使該加工對象物之內部由於多光子吸收，而 形成與該改質領域立體交叉之其他的改質領域。 依照本發明相關之雷射加工方法之時，加工對象物之切 斷面彼此之交叉切斷中，變成切斷面彼此之交叉場所之處 上，改質領域與其他之改質領域不重疊之故，可防止成爲 交叉場所之處的切斷精度降低。因此，可產生良好精度之 切斷。 本發明相關之雷射加工方法之中，其他之改質領域形成 在比該改質領域還靠近該加工對象物之雷射光之射入面 側。因而，在成爲交叉場所之處形成其他之改質領域時照 射之雷射光，不會由於改質領域而產生散亂之故，可使其 他之改質領域均勻地形成。 以上說明之本發明相關之雷射加工方法具有下列之形 態。 在雷射光之聚光點上以峰功率密度lxl08(W/cro2)以上且 脈衝寬度爲l/zs以下之條件下而在加工對象物上照射雷 ® 射光，使加工對象物之內部可形成含有裂開領域之改質領 域。因此，在加工對象物之內部由於多光子吸收，而產生 光學之損傷現象。此光學之損傷會在加工對象物之內部引 起熱歪現象，因而在加工對象物之內部形成裂開領域。·此 裂開領域爲上述之改質領域之一個例子。此雷射加工方法 之加工對象物，例如可爲含有玻璃之材料。而’峰功率密 度是指脈衝雷射光之聚光點的電場強度。 -45 - 1250060 在雷射光之聚光點上以峰功率密度lM08(W/cm2)以上， 且脈衝寬度爲1 /z s以下之條件下而於加工對象物上照射 雷射光，使加工對象物之內部可形成含有熔融處理領域之 改質領域。因此，在加工對象物之內部由於多光子吸收而 局部被加熱。此加熱在加工對象物之內部形成熔融處理領 域。此熔融處理領域爲上述之改質領域之一個例子。此雷 射加工方法之加工對象物·，例如可爲含有半導體材料之元 件。 在雷射光之聚光點上以峰功率密度lxl08(W/cm2)以上， 且脈衝寬度爲Ins以下之條件下而加工對象物上照射雷射 光，使加工對象物之內部可形成含有折射率變化領域之改 質領域。這種脈衝寬度被做成很短，在加工對象物之內部 產生多光子吸收之時，多光子吸收之能量不會轉化成熱 能’而在加工對象物之內部引起離子價數變化、結晶化或 分極配向等之永續的構造變化，而形成折射率變化領域。 • 此折射率變化領域爲上述之改質領域之一個例子。此雷射 加工方法之加工對象物，例如可爲含有玻璃之材料。 照射在該加工對象物上的雷射光之聚光點在該厚度方向 上的位置調節含有：演算工程，它使照射在該加工對象物 上的雷射光之聚光點在該厚度方向上的所須位置被設定成 該射入面到該內部爲止之距離，使該距離除以該加工對象 物對照射在該加工對象物上的雷射光之折射率，而演算出 在該厚度方向上該加工對象物之相對移動量之資料；另一 •46- 1250060
演算工程，照射在該加工對象物上的雷射光之聚光點位於 該射入面之須要，而演算出在該厚度方向上該加工對象物 之另外相對移動量之資料；移動工程，根據該另外相對移 動量之資料，使該加工對象物在該厚度方向上進行相對地 移動：另一移動工程，在該移動工程之後，根據該相對的 移動量之資料，使該加工對象物在該厚度方向上進行相對 地移動。因此，加工對象物上的雷射光之聚光點在該厚度 方向上的位置，可以該射入面爲基準而被調節到加工對象 物之內部的預定位置。即，以射入面爲基準之時，加工對 象物在該厚度方向上之相對移動量與對照射在加工對象物 之雷射光時的加工對象物折之折射率之乘積，變成從該射 入面到聚光點爲止之距離。因此，若使加工對象物僅移動 射入面到該內部爲止之距離除以該折射率時所得之相對移 動量時，可使雷射光之聚光點在該加工對象物之厚度方向 上被調節到所要的位置上。 本發明相關之雷射加工裝置，其特徵爲具備有：雷射光 源，其可射出脈衝寬度爲1 A s以下之脈衝雷射光；集光手 段，使該雷射光源所射出之脈衝雷射光之聚光點的峰功率 密度成爲在lx 108(W/era2)以上，而使脈衝雷射光被集光； 移動手段，沿著該加工對象物之預定切斷線由該集光手段 使被集光之脈衝雷射光的聚光點被相對地移動；爲了使該 集光手段所集光之脈衝雷射光的聚光點被對準該加工對象 物之內部之所要位置，而具有使該加工對象物在該厚度方 • 47- I2s〇060
向上相對的移動量之資料，記憶手段，它被用來記憶，使 該所要位置被設定爲，從該雷射光源射出之脈衝雷射光射 入到該加工對象物上之射入面到該內部爲止之距離，使該 距離除以該加工對象物對射出在該加工對象物上的雷射光 之折射率，所獲得之該相對的移動量之資料；演算裝置， 爲使以集光裝置所集光之脈衝雷射光的聚光點對準於射入 面’而於必要的厚度方向中演算加工對象物之其他相對移 動量之資料另一移動手段，根據該記憶手段所記憶之該相 對的移動量之資料，及由該演算手段所演算之另外的相對 的移動量之資料，而使該加工對象物在該厚度方向上進行 相對地移動。 而且，本發明相關之雷射加工裝置，其特徵爲具備有： 雷射光源’其可射出脈衝寬度爲1# S以下之脈衝雷射光； 集光手段’從該雷射光源所射出之脈衝雷射光之聚光點的 峰功率密度成爲在lxl08(W/cm2)以上，而使脈衝雷射光被 % 集光：對準手段，使由該集光手段所集光之脈衝雷射光之 聚光點被對準到加工對象物之內部；調節手段，使由該集 光手段所集光之脈衝雷射光之聚光點的位置，在該加工對 象物之厚度範圍內被調節；移ίδ手段，沿著該加工對象物 之預定切斷線由該集光手段使被集光之脈衝雷射光的聚光 點被相對地移動。 依照這些本發明相關之雷射加工裝置之時，與上述本發 明有關之雷射加工方法同樣之理由，雷射加工時不會在加 -48- 1250060 工對象物之表面產生熔融或在預定切斷線之外產生不需要 之裂開，或者雷射加工時在加工對象物之內部沿著加工對 象物之厚度方向，可控制脈衝雷射光之聚光點。 本發明較佳實施例之詳細說明
下面將以圖面說明本發明之較佳實施形態。本實施形態 相關之雷射加工方法及雷射加工裝置，是由多光子吸收而 形成改質領域。多光子吸收是在雷射光強度非常大之時所 產生之現象。首先，將簡單說明多光子吸收。 光子之能量h v比材料之吸收能帶間隙E。小之時，在光 學上變成透明。因而，材料可產生吸收之條件爲hv>E。。 但是，即使光學上變成透明時，雷射光強度非常大之時， 在n hv>Ea(n = 2，3 , 4 ,…）之條件下，材料亦可產生吸收。此 現象稱爲多光子吸收。脈衝波之情況，雷射光強度是由雷 射光之聚光點的峰功率密度（W/cra2)所決定，例如，峰功率 密度爲lxlO8 (W/cm2)以上之條件下，會產生多光子吸收。 峰功率密度是由（聚光點中雷射光之每1個脈衝相當之能 量）+ (雷射光之光束點剖面積X脈衝寬度）所求出。而且，在 連續波之時，雷射光強度是由雷射光之聚光點的電場強度 (W/cra2)所決定。 利用這樣的多光子吸收之本實施形態相關之雷射加工原 理，將以第1〜6圖說明之。第1圖是雷射加工中之加工對 象物1之平面圖；第2圖爲第1圖所示之加工對象物沿 I I -11線的剖面圖；第3圖爲雷射加工之後的加工對象物 -49- 1250060 之平面圖；第4圖爲第3圖所示之加工對象物沿1 V - 1 V線 的剖面圖；第5圖爲第3圖所示之加工對象物沿v -V線的 剖面圖；第6圖爲切斷後的加工對象物1之平面圖。 如第1及2圖所示，加工對象物1之表面3上有預定切 斷線5。預定切斷線5爲直線狀延伸之假想線。本實施形 態相關之雷射加工，在產生多光子吸收之條件下，使聚光 點P對準在加工對象物1之內部，而使雷射光L照射在加 ^ 工對象物1上，以形成改質領域7。而，聚光點爲雷射光L 所集光之處所。 雷射光L沿著預定切斷線5(即沿著箭頭A之方向）相對 地移動，使聚光點P沿著預定切斷線5移動。如第3~5圖 所示，改質領域7沿著預定切斷線5而僅形成在加工對象 物1之內部。本實施形態相關之雷射加工方法，並非使加 工對象物1吸收雷射光，而使加工對象物1發熱，因而形 成改質領域7»而是使雷射光L透過加工對象物1而產生 多光子吸收，因而形成改質領域7。故，加工對象物1之 表面3上幾乎不吸收雷射光L之故，加工對象物1之表面 3不會熔融。 加工對象物1之切斷中，以切斷處所做爲起點時，加工 對象物1會從此起點裂開之故，如第6圖所示可使用比較 小之力量對加工對象物1進行切斷。故，加工對象物1之 表面3不會產生不需要之裂開’而可使加工對象物1被切 斷。 •50- 1250060 而’以改質領域做爲起點而對加工對象物1進行切斷， 有下列二者之考量。
其—爲’改質領域形成之後，在加工對象物1上施加人 爲力量’以改質領域做爲起點會使加工對象物裂開，而使 加工對象物1被切斷。這是，例如加工對象物1之厚度很 大之情況時進行之切斷。施加人爲力量時，例如，沿著加 工對象物之預定切斷線上，對加工對象物施加彎曲應力或 剪應力時，加工對象物上會因爲產生溫度差而發生熱應 I 力。另一方面，由於形成改質領域，以改質領域做爲起點 向加工對象物之剖面方向（厚度方向）會產生自然裂開，結 果使加工對象物被切斷。這是，例如加工對象物1之厚度 小之情況時，即使改質領域一個之時亦可切斷。加工對象 物1之厚度很大之情況時，在厚度方向上可形成多數個改 質領域之故。而，此自然裂開情況時，切斷處之表面上不 形成改質領域之部份上亦不會有裂開先進行之事，僅形成 改質部之部分可被割斷之故，可使割斷獲得良好之控制。 春 近年來，因爲矽晶圓等之半導體晶圓的厚度有變薄之傾 向，這種控制性良好之割斷方法非常有效。 其次，有關本實施形態中多光子吸收所形成之改質領域 方面，如下列之（1 ) ~ ( 3 )所述。 (1)改質區域包括一個或多個裂縫之裂開區域的情況。 使雷射光之聚光點對準在加工對象物1(例如，玻璃或由 LiTaCh形成之壓電材料）之內部，電場強度lxl〇8(W/cm2) •51· 1250060 以上且脈衝寬度爲1M s以下之條件下照射。此脈衝寬度之 大小，係可使多光子吸收產生而對加工對象物表面不會造 成多餘的傷害，而在加工對象物之內部可形成改質領域之 條件。因而，多光子吸收在加工對象物之內部會產生光學 的損傷現象。此光學的損傷會在加工對象物之內部引.起熱 歪現象，因而在加工對象物之內部形成裂開領域》電場強 度之上限値例如爲lxl012(W/cm2)。脈衝寬度爲lns~200ns 較佳。而，由於多光子吸收而形成裂開領域，例如記載於 第45次雷射熱加工硏究會論文集（1998年12月）之第 23〜28頁中之「以固體雷射高調變在玻璃基板之內部刻記 號」一文中。 本發明者由實驗而求出電場強度與裂開大小之關係。實 驗條件如下列所示。 (A) 加工對象物：塑膠玻璃（厚度700 μ m，外徑4英吋） (B) 雷射 光源：半導體雷射激發 Nd: YAG雷射 波長：1064納米（nra) 雷射光點剖面積：3.14xl(T*cin2 發振形態：Q開關脈衝 重複頻率：1 00kHz 脈衝寬度：30n s 輸出：輸出<lmj/脈衝 雷射光品質：TEM。。 -52- 1250060 偏光特性：直線偏光 (c)集光用透鏡 對雷射光波長之透過率：60% (D)載置加工對象物之載置臺的移動速度：1〇〇公厘/秒 而’雷射光品質TEMod，係可集光到集光性高之雷射光之 波長程度爲止之意。
第7圖是上述實驗所顯示之曲線圖。橫軸是峰功率密 度，雷射光爲脈衝雷射光，而電場強度是以峰功率密度顯 不。縱軸是顯示由1脈衝之雷射光在加工對象物之內部形 成之裂開部分（裂開點）大小。裂開點形成集合起來成裂開 領域。裂開點之大小是裂開點形狀之中成爲最大之長度部 分之大小。曲線中之黑圓點所顯示之資料爲集光用透鏡（C) 之倍率爲100倍、開口數（NA)爲0.80之情況。另一方面， 曲線中之白圓點所顯示之資料爲集光用透鏡（C)之倍率爲 50倍、開口數（NA)爲0 . 55之情況。以峰功率密度lO^W/cm2) 之程度在加工對象物之內部產生裂開點，峰功率密度之變 大，裂開點亦隨著變大。 其次，本實施形態相關之雷射加工方法之中，由於裂開 領域形成而使加工對象物切斷之機制，將以第8〜11圖說明 之。如第8圖所示，在產生多光子吸收之條件下’使聚光 點P對準在加工對象物1之內部’而使雷射光L照射在加 工對象物1上，以形成裂開領域9。裂開領域9爲含有一 個或多個之裂開領域。如第9圖所示，以裂開領域9做爲 •53- 1250060 起點，使裂開更進一步成長，如第ίο圖所示之裂開到達加 工對象物1之表面3及裏面21’如第11圖所示，由於加 工對象物1割裂而切斷加工對象物1»到達加工對象物1 之表面及裏面之裂開，亦有自然成長之情形，亦有對加工 對象物施加力量而使之成長之情況。 (2)改質領域爲熔融處理領域之情形 使雷射光之聚光點對準在加工對象物1(例如，矽之半導 g 體材料）之內部，在聚光點上以電場強度lX_108(W/cro2)以上 且脈衝寬度爲1 # s以下之條件下照射。因而，加工對象物 之內部由於多光子吸收而局部加熱。此加熱在加工對象物 之內部形成熔融處理領域。熔融處理領域是指，一且熔融 之後再固化之領域、熔融狀態中之領域及從熔融再固化狀 態中之領域之中至少任何一個之意。而且，亦可說成爲熔 融處理領域相變化後之領域或結晶構造變化後之領域。而 且，熔融處理領域是指，單結晶構造、非晶質構造、多結 晶構造中，某個構造變化成別的構造之領域亦可。亦即含 有，例如從單結晶構造變化成非晶質構造之領域、從單結 晶構造變化成多結晶構造之領域、從單結晶構造變化成非 晶質構造及多結晶構造之領域。加工對象物爲矽單結晶構 造之時’熔融處理領域爲例如爲非晶質矽之構造。而，電 場強度之上限値例如爲lxl012(W/cra2)。脈衝寬度爲 lns~200ns 較佳。 本發明者在矽晶圓之內部形成熔融處理領域以實驗確認 -54· 1250060 完成。實驗條件如下列所示。 (A) 加工對象物：矽晶圓（厚度350ym、外徑4英吋） (B) 雷射 光源：半導體雷射激發Nd : YAG雷射 波長：1064納米（nm)
雷射光點剖面積：3 . 1 4 X 1 (Γ8 c m2 發振形態：Q開關脈衝 重複頻率：l〇〇kHz 脈衝寬度：30ns 輸出：20/z J/脈衝 雷射光品質：TEM〇〇 偏光特性：直線偏光 (C) 集光用透鏡 倍率：5 0倍 NA ： 0.55 . 對雷射光波長之透過率：60% · (D) 載置加工對象物之載置臺的移動速度：100公厘/ 秒 第12圖爲在上述條件下之雷射加工所切斷之矽晶圓之 局部剖面的照片顯示之圖。矽晶圓11之內部形成熔融處理 領域。而，在上述條件下形成之熔融處理領域的厚度方向 之大小爲1 0 0 A m之程度。 其次將說明由多光子吸收而形成熔融處理領域13。第13 -55- 1250060 圖爲雷射光之波長與矽基板之內部的透過率之關係曲線 圖。但是，矽基板之表面側及裏面側各自之反射成分分別 被除去，僅顯示內部之透過率。矽基板之之各個厚度t爲 5 0 Ai m ' lOO^m' 20 0 ^ m' 5 00 β ra ' ΙΟΟΟμπι 時顯示有上述 關係。 例如，Nd : YAG雷射之波長爲1 064納米，而矽基板之厚 度爲500私ra以下之時，可得知矽基板之內部中雷射光有 _ 80%之透過率。如第12圖所示矽晶圓11之厚度爲3 50 /zm 之故，由於多光子吸收而使熔融處理領域在矽晶圓之中心 附近，即從表面算起175/zro之部分上形成。此情況下之透 過率，以厚度爲3 50 μπι之矽晶圓做爲參考時，在90%以上 之故，在矽晶圓11之內部所吸收之雷射光很少，幾乎全部 透過。因而，並非在矽晶圓11之內部吸收雷射光而在矽晶 圓1 1之內部形成（即由雷射光而加熱形成熔融處理領域） 熔融處理領域，而是熔融處理領域由於多光子吸收而形 (# 成。由於多光子吸收而形成熔融處理領域，例如記載於熔 接學全國大會講演槪要第66集（ 20 00年4月）之第72〜73 頁之「兆分之一秒脈衝雷射對矽之加工特性評價」。 而，矽晶圓以熔融處理領域做爲起點，向剖面方向（厚度 方向）產生割裂，此割裂到達矽晶圓之表面及裏面而造成切 斷。到達矽晶圓之表面及裏面之此割裂係具有以自然成長 的情況，亦具有藉由對加工對象物施加力而成長如情況。 此外，由熔融處理區域到矽晶圓之表面及裏面使其割裂而 -56- 1250060 成長者，是從一旦熔融後變成再固化狀態之領域中使割裂 成長之情況中之至少任何一種。任何一種情況下，切斷後 之切斷面如第1 2圖所示，僅在內部形成熔融處理領域。在 加工對象物之內部形成熔融處理領域之情況，割斷時從預 定切斷線以外不易產生不需要的割裂之故，因而割斷控制 很容易。 (3 )改質領域爲折射率變化領域之情況
使雷射光之聚光點對準在加工對象物1 (例如，玻璃）之 | 內部，在聚光點上以電場強度lxl〇8(W/cm2)以上且脈衝寬 度爲Ins以下之條件下而照射雷射光。脈衝寬度被做成很 短，在加工對象物之內部產生多光子吸收之時，多光子吸 收之能量不會轉化成熱能，而在加工對象物之內部引起離 子價數變化、結晶化或分極配向等之永續的構造變化，而 形成折射率變化領域。電場強度之上限値例如爲 1 χΙΟ12 (W/cm2)。脈衝寬度爲Ins以下較佳，lps以下更佳。 由於多光子吸收而形成折射率變化領域’例如記載於第4 2 鲁 次雷射熱加工硏究論文集（1997年11月）之第1〇5〜m頁 之「千萬億分之一秒雷射照射對玻璃內部之光激發構造形 成」之一文中。 【實施方式】 其次，將說明本實施形態之具體例。 [第1例] 將說明本實施形態之第1例相關之雷射加工方法。第1 4 •57· 1250060
圖是可使用此方法之雷射加工裝置100之槪略構成圖。雷 射加工裝置100具有：產生雷射光L用之雷射光源101;雷 射光源控制部1 02 ’用來控制雷射光源1 〇丨而調節雷射光l 之輸出或脈衝寬度等，董青石鏡.（dichroite mirror)103， 具有雷射光L之反射功能且配置成使雷射光l之光軸之方 向變成90°;集光用透鏡105，可將董青石鏡1〇3所反射之 雷射光L集光起來；載置臺107，用來載置被集光用透鏡 105集光之雷射光L所照射之加工對象物1; X軸臺1〇9, 用來使載置臺107向X軸方向移動；γ軸臺ill，用來使載 置臺107向Y軸方向移動；Z軸臺113，用來使載置臺107 向Z軸方向移動；以及臺控制部115，用來控制這三個臺 109，111，1 13 之移動。 Z軸方向爲與加工對象物1之表面3垂直相交之方向，故 成爲射入加工對象物1之雷射光L之焦點深度方向。因而， Z軸臺113向Z軸方向移動時，可使雷射光L之聚光點P ί® 對準加工對象物1之內部。而且，此聚光點Ρ之Χ(Υ)軸方 向之移動，是由加工對象物1在Χ(Υ)軸臺109(111)向Χ(Υ) 軸之移動所進行。Χ(Υ)軸臺109(111)是移動手段之一例。 雷射光源1 01爲產生脈衝雷射光用之Nd : YAG雷射。可 使用做爲雷射光源101之其他雷射，Nd : YV04雷射、Nd : YLF雷射、或鈦藍寶石雷射。形成裂開領域或熔融處理領域 之情況時，使用Nd : YAG雷射、Nd : YV04雷射、Nd : YLF 雷射較佳。形成折射率變化領域之情況時，以使用鈦藍寶 (S) -58 · 1250060 石雷射較適合。 第1例中，加工對象物1之加工雖然使用脈衝雷射’若 可引起多光子吸收的話’使用連續波雷射光亦可。而’本 發明中之雷射光爲包含雷射光束之意。集光用透鏡105是 集光手段之一例。z軸臺113爲雷射光之聚光點對準加工對 象物之內部之手段的一例。使集光用透鏡105向z軸方向 移動時，亦可使雷射光之聚光點對準加工對象物之內部。
再者，雷射加工裝置1〇〇具有：觀察用光源117 ’用來產 生可視光線使載置於載置臺1 07加工對象物1被可視光線 照明；可視光之分光器119,用來使董青石鏡103及集光用 透鏡105配置在同一光軸上。可視光之分光器119與集光 用透鏡105之間配置有董青石鏡103。分光器119具有使約 一半之可視光線反射而剩下之一半透過之功能’而且被配 置成使可視光線之光軸之方向變成90°。從觀察用光源117 產生之可視光線由分光器11 9反射約一半，此被反射之可 視光線可透過董青石鏡103及集光用透鏡1〇5’而使含有加 鲁 工對象物1之預定切斷線5的表面3被照明。 再者，雷射加工裝置100具有，攝影元件121及成像透 鏡123，它們被配置在與分光器119、董青石鏡1〇3、及集 光用透鏡105相同的光軸上。攝影元件121可爲CCD (電荷 耦合裝置）攝影機。含有預定切斷線5的表面3被照明的可 視光線之反射光可透過集光用透鏡105、董青石鏡103、分 光器1 19，以成像透鏡123所成像之攝影元件121所攝影， •59- 1250060 而變成攝影資料。
再者，雷射加工裝置100具有，攝影資料處理部125’它 可輸入從攝影元件121輸出之攝影資料；控制攝影資料處 理部125全體用之全體控制部127;監視器129。影資料處 理部125根據攝影資料，而演算在觀察用光源117所產生 之可視光之焦點對準表面3上所需之焦點資料。臺控制部 115根據此焦點資料，進行Z軸臺113之移動控制，而使可 視光之焦點對準表面3。因而，攝影資料處理部125可做爲 自動調整焦距之功能。而且，攝影資料處理部125根據攝 影資料，而演算表面3之放大影像等之影像資料》此影像 資料被送到全體控制部127,在全體控制部進行各種處理， 而後送到監視器1 29。因此，在監視器1 29上顯示放大影像 等。 從臺控制部1 1 5之資料、從影資料處理部1 2 5之影像資 料被輸入到全體控制部127上，也根據這些資料控制雷射 光源控制部1 0 2、觀察用光源11 7、及臺控制部11 5，而控 φ 制雷射加工裝置i 00。因而，全體控制部丨27可做爲電腦單 元之功能。 其次’使用第14及15圖說明本實施形態第1例相關之 雷射加工方法。第15圖是用來說明本雷射加工方法之流程 圖。加工對象物1是矽晶圓。 首先’加工對象物1之光吸收特性由圖未顯示之分光光 度計等測定。根據此測定結果，對加工對象物1選定可產 •60- 1250060
生透明波長或吸收少之波長之雷射光L的雷射光源 1 0 1 ( S 1 0 1 )。其次，測定加工對象物1之厚度。根據厚度之 測定結果及加工對象物1之折射率’而決定加工對象物1 之Z軸方向之移動量（S103)。這是爲了使雷射光L之聚光 點P位於加工對象物1之內部之故’以位於加工對象物1 之表面3的雷射光L之聚光點P做爲基準，而決定之加工 對象物1之Z軸方向之移動量。此移動量被輸入全體控制 部127中。 加工對象物1被載置於雷射加工裝置100之載置臺107 上。然後，從觀察用光源1 1 7產生可視光而照射加工對象 物1 ( S 1 0 5 )。含有被照明之預定切斷線5的加工對象物1 之表面3,由攝影元件121進行攝影。此攝影資料被送到攝 影資料處理部125。攝影資料處理部125根據攝影資料，而 演算在觀察用光源117所產生之可視光之焦點對準表面3 上所須之焦點資料（S107)。 此焦點資料被送到臺控制部1 1 5。臺控制部1 1 5根據此焦 · 點資料，使Z軸臺113進行Z軸方向之移動（S1 09)。因此， 使觀察用光源117的可視光之焦點可位於表面3上。而， 攝影資料處理部125根據攝影資料，而演算含有預定切斷 線5的加工對象物1之表面3之放大影像等之影像資料。 此放大影像資料經由全體控制部1 27送到監視器1 29，因 此，在監視器129上顯示預定切斷線5附近之放大影像等。 在全體控制部127上預先使在步驟S103決定之移動量資 -61- 1250060 料被輸入，此移動量資料被送到臺控制部115。臺控制部 115根據此移動量資料，使雷射光L之聚光點P變成位於加 工對象物1之內部，由Z軸臺113而進行Z軸方向之移動 (S111卜
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其次，從雷射光源101產生雷射光L，此雷射光L照射在 加工對象物1之表面3的預定切斷線5上。雷射光L之聚 光點P位於加工對象物1之內部之故，熔融處理領域僅在 加工對象物1之內部形成。然後，使X軸臺109或Y軸臺 111沿著預定切斷線5移動，使熔融處理領域沿著預定切斷 線5在加工對象物1之內部形成（S 11 3 )。然後，使加工對 象物1沿著預定切斷線5被彎曲，而使加工對象物1被切 斷（S 1 1 5 )。因而，使加工對象物1被分割成矽晶片。 將說明第1例之效果》依照本第1例時，在產生多光子 吸收之條件下且聚光點P對準加工對象物1之內部時，而 使脈衝雷射光L照射在預定切斷線5上。然後，使X軸臺 109或Y軸臺111移動，而使聚光點P沿著預定切斷線5 移動。因而，改質領域（例如，裂開領域、溶融處理領域、 折射率變化領域）可沿著預定切斷線5在加工對象物1之內 部形成。加工對象物之切斷處所上有某個做爲起點時，可 使加工對象物可以較小之力切斷。因而，以改質領域做爲 起點，沿著預定切斷線5上使加工對象物1裂開時，可以 較小之力將加工對象物1切斷。因此，在加工對象物1之 表面3不會產生在預定切斷線5以外的不需要之裂開，而 (S) -62- 1250060 使加工對象物1可被切斷。 而且，依照本第1例時，在加工對象物1上產生多光子 吸收之條件下且聚光點p對準加工對象物1之內部時，而 使脈衝雷射光L照射在預定切斷線5上。因而，脈衝雷射 光L透過加工對象物丨，在加工對象物1之表面3幾乎不吸 收脈衝雷射光L之故，由於改質領域形成之故，表面3不 受到熔融之損害。
如以上所說明之本第1例時，在加工對象物1之表面3 | 上沿著預定切斷線5不會產生熔融或在預定切斷線之外產 生不需要之裂開，使加工對象物1之切斷成爲可能。因而， 加工對象物1例如可爲半導體晶圓之情況，在半導體晶片 上沿著預定切斷線5不會產生熔融或不需要之裂開，而使 半導體晶片可從半導體晶圓中切出。表面形成有電極圖形 之加工對象物，或形成有壓電元件晶圓或液晶等之顯示裝 置之玻璃基板一樣，在表面上形成有電子裝置之加工對象 物亦相同。因而，依照本第1例時，加工對象物被切斷而 鲁 製作之製品（例如半導體晶片、壓電元件晶圓或液晶等之顯 示裝置）的良率可被提高。 而且’依照本第1例時，在加工對象物1之表面3上沿 著預定切斷線5不·會產生熔融之故，預定切斷線5之寬度 (此寬度’例如半導體晶圓之情況，爲成爲半導體晶片領域 彼此之間隔。）可做成很小。因此，一枚之加工對象物1所 製作之製品數可增加，可使製品之生產性提高。 -63- 1250060 而且，依照本第1例時，加工對象物1之切斷加工爲使 用雷射光之故，比使用鑽石切刀之切割可以進行更複雜的 加工。例如，即使如第1 6圖所示之預定切斷線5爲複雜之 形狀之時，依照本第1例時，亦可進行切斷加工。這些效 果在後面之說明例中也是相同。 而，雷射光源亦不限於一個，多個亦可。例如，第17圖 爲說明多個雷射光源之本實施例的第1例相關之雷射加工 g 方法之模式圖。這是從三個雷射光源15，17, 19射出之三 個雷射光，使聚光點P對準在加工對象物1之內部，從不 同方向照射。從雷射光源15，17之各雷射光從加工對象物 1之表面3射入。從雷射光源19之雷射光從加工對象物1 之裏面3射入。因此，使用多個雷射光源之故，即使雷射 光比脈衝雷射光爲功率更小之連續波雷射光時，聚光點之 電場強度可被形成爲產生多光子吸收之大小。依同樣的理 由，即使沒有集光用透鏡之時，亦可產生多光子吸收。而， # 此例中從三個雷射光源15，17，19形成聚光點P之故，本 發明不限定於此，多個雷射光源亦可。 第1 8圖爲說明多個雷射光源之本實施例的第1例相關之 旲一個雷射加工方法之模式圖。此例中，多個雷射光源23 具有沿著預定切斷線5成一列配置之三個陣列光源部25， 27，29。陣列光源部25，27，29之各個之中，從配置在同 列之雷射光源23射出之雷射光形成一個聚光點（例如聚光 點P!)。依照此例之時，沿著預定切斷線5之多個聚光點 -64- 1250060
Pi , p2,...可同時形成之故，加工速度可提高。而且，此例 之中，在表面3上與預定切斷線5垂直相交之方向上，以 雷射掃瞄時，可同時形成多個改質領域。 [第2例] 其次，將說明本實施形態之第2例。此例是光透過性材 料之切斷方法及切斷裝置。光透過性材料爲加工對象物之 —例。此例之中，光透過性材料是使用Li Ta03所形成厚度
爲400/·ίΐη之壓電7C件晶圓（基板）。 | 第2例相關之切斷裝置，如第14圖所示之雷射加工裝置 100，及第19圖、第20圖所示之裝置所構成。將開始說明 如第19圖、第20圖所示之裝置。壓電元件晶圓31由做爲 夾持手段用之晶圓片（薄片）33所夾持。此晶圓片33是由壓 電元件晶圓3 1之夾持側之面具有黏著性之樹脂膠帶等所構 成，具有彈性。晶圓片3 3被夾持在樣品夾件3 5上，而設 定於載置臺107上》而，壓電元件晶圓31如第19圖所示， 含有後來所切斷分離之多數個壓電裝置開關37。各壓電裝 ® 置晶片37具有電路部39。此電路部39形成於壓電元件晶 圓31之表面之每個壓電裝置晶片37上。相鄰電路部39之 間形成有預定的間隙α ( 80 # m之程度）。而，第20圖是顯 示僅在壓電元件晶圓3 1之內部形成有做爲改質部用之微小 裂開領域9。 其次’根據第2 1圖，將說明第2例相關之光透過性材料 β切斷方法β首先，測定做爲切斷對象材料之光透過性材 -65- 1250060
料（第2例中是使用LiTa03所形成之壓電元件晶圓31 )之光 吸收特性（S20 1 )。光吸收特性可使用分光光度計等進行測 定。測定光吸收特性時，根據其測定結果而選定可射出對 於切斷對象材料成透明或吸收少之波長的雷射光L之雷射 光源101(S203)。第2例中，選定基本波波長爲1064納米 之脈衝波（PW )型之YAG雷射。此YAG雷射的脈衝重複頻率 爲2 0Hz，脈衝寬度爲6ns，其脈衝能量爲3 00 μ J。而且， g 從YAG雷射射出之雷射光L之點徑在2 0 # m之程度。 其次，測定切斷對象材料之厚度（S205 )。測定切斷對象 材料厚度之後，根據其測定結果，使雷射光L之聚光點可 位於切斷對象材料之內部地，而選定在雷射光L之光軸方 向上，從切斷對象材料之表面（雷射光L之射入面）到雷射 光L之聚光點的變位量（移動量）（S207 )。雷射光L之聚光 點的變位量（移動量）對應於切斷對象材料之厚度及折射 率，例如可被設定爲切斷對象材料之厚度的1/2量。 ® 如第22圖所示，實際之雷射光L之聚光點P之位置，由 於切斷對象材料之環境氣體（例如空氣）中之折射率與切斷 對象材料之折射率之不同，使集光用透鏡105所集光的雷 射光L之聚光點Q之位置，位於從切斷對象材料（壓電元件 晶圓31)之表面更深的位置。即，在空氣中之情況時，「雷 射光L之光軸方向上之Z軸臺113之移動量X切斷對象材料 之折射率=實際之雷射光L之聚光點之移動量」之關係會成 立。雷射光L之聚光點的變位量（移動量）是考量上述關係 (S) -66- 1250060
(切斷對象材料之厚度及折射率）而設定。其後，使被夾持 在晶圓片33上之切斷對象材料被載置於X-Y-Z軸臺（本實 施形態中由，X軸臺109、Y軸臺111、 Z軸臺113構成） 上所配置之載置臺107上（S209 )。切斷對象材料之載置完 成之後，從觀察用光源117射出光，而照射在切斷對象材 料之上。然後，根據攝影元件121之攝影結果，使雷射光L 之聚光點位於切斷對象材料之表面上般，而使Z軸臺113 移動而進行焦距調整（S211)。在此，由觀察用光源117所 獲得之壓電元件晶圓31之表面觀察像被攝影元件121所攝 影，攝影資料處理部125根據攝影結果，使觀察用光源117 射出光在切斷對象材料之表面上結成焦點地，而決定Z軸 臺1 1 3之移動位置，然後輸出到臺控制部1 1 5。臺控制部 1 1 5根據從影資料處理部1 2 5之輸出信號，使Z軸臺1 1 3 之移動位置被控制成，使觀察用光源1 1 7射出光在切斷對 象材料之表面上結成焦點，即雷射光L之聚光點可位於切 斷對象材料之表面上》 觀察用光源117射出光之焦距調整完成後，雷射光L之 聚光點可對應於切斷對象材料之厚度及折射率而移動 (S213)。在此，僅以對應於切斷對象材料之厚度及折射率 而決定之雷射光L之聚光點變位量，全體控制部127對臺 控制部1 1 5送出輸出信號，則接受信號之臺控制部11 5可 控制Z軸臺113之移動位置，而使Z軸臺113向雷射光L 之光軸方向移動。如上所述，僅以對應於切斷對象材料之 1250060 厚度及折射率而決定之雷射光L之聚光點變位量，使Z軸 臺113向雷射光L之光軸方向移動時，雷射光L之聚光點 在切斷對象材料之內部的配置完成（S215)。
雷射光L之聚光點在切斷對象材料之內部的配置完成之 後’雷射光L照射在切斷對象材料之同時，根據所要之切 斷圖形使X軸臺109及Y軸臺111移動（S2 17)。雷射光源 101射出之雷射光L，如第22圖所示，由集光用透鏡105 而使聚光點位於在相鄰電路部39之間形成的預定間隙α (如上述爲80从m)上面臨壓電元件晶圓31之內部，而進行 集光。上述所要之切斷圖形是爲了，使多數個壓電裝置晶 片37從壓電元件晶圓31分離之故，而使雷射光l照射在 相鄰電路部3 9之間形成的間隙而被設定，雷射光L之照射 狀態以監視器1 2 9進行確認，同時進行雷射光L照射。
在此’照射在切斷對象材料之雷射光L，係以聚光用透鏡 105如第22圖所示，以使雷射光L無法照射至於壓電元件 晶圓31之表面（雷射光L所射入之面）所形成之電路部39 的角度下聚光。 於此’於電路部39以雷射光L無法照射的角度將雷射光 L聚光’而可防止雷射光L射入至電路部39,使可將電路 部39自雷射光L進行保護。 將由雷射光源1 0 1所射出之雷射光L，使聚光點P位於壓 電元件晶圓31之內部，而進行集光，此聚光點P中雷射光 L之能量密度超過使切斷對象材料之光學的損傷或者光學 • 68 - (S) 1250060 的絕緣破壞之界限値之時，做爲切斷對象材料之壓電元件 晶圓31的內部之中，僅在聚光點P及其附近形成有微小裂 開領域9。此時，切斷對象材料（壓電元件晶圓31)之表面 及裏面不會有任何損傷。
其次，根據第23~27圖，將說明使雷射光L之聚光點移 動而形成裂開之點。第23圖所示，對略成直方體形狀之切 斷對象材料32(光透過性材料），使雷射光L之聚光點位於 切斷對象材料32之內部而進行雷射光之照射，如第24圖 | 及第25圖所示，僅在切斷對象材料32內部之聚光點及其 附近形成有微小裂開領域9。而且，雷射光L之聚光點在與 雷射光L之光軸交叉之切斷對象材料32的長手方向D上移 動，而控制雷射光L之掃瞄或切斷對象材料32之移動。 雷射光源1 0 1之雷射光L以脈衝狀射出之故，在進行雷 射光L之掃瞄或切斷對象材料32之移動之時，裂開領域9 如第25圖所示，具有沿著切斷對象材料32的長邊方向D 上，對應於雷射光L之掃瞄速度或切斷對象材料32之移動 ® 速度的間隔，而形成的多數個裂開領域9 »雷射光L之掃瞄 速度或切斷對象材料32之移動速度變慢時，如第26圖所 示，裂開領域9之間的間隔變短，可使形成的裂開領域9 之數目增加。而且，當雷射光L之掃瞄速度或切斷對象材 料3 2之移動速度變成更慢時，如第27圖所示，裂開領域9 可沿著雷射光L之掃瞄方向或切斷對象材料32之移動方 向，即沿著雷射光L之聚光點的移動方向連續地形成。裂 -69- 1250060 開領域9之間的間隔（形成的裂開領域9之數目）之調整， 可實現雷射光L之重複頻率數與切斷對象材料32(X軸臺或 Y軸臺）之移動速度的關係變化。而且，雷射光L之重複頻 率數與切斷對象材料32之移動速度提高時，產量亦可提高。 沿著上述所要之切斷圖形而形成裂開領域9時（S2 19)， 由於物理上外力之施加或者環境變化等會在切斷對象材料 內，尤其是形成裂開領域9之部分上產生應力，使僅在切 ^ 斷對象材料32內部（聚光點及其附近）形成微小裂開領域9 成長’而使切斷對象材料在形成裂開領域9之位置上被切 斷（S221 )。 其次’參照第28〜32圖，將說明由於物理外力之施加而 使切斷對象材料被切斷。首先，沿著上述所要之切斷圖形 而形成裂開領域9之切斷對象材料（壓電元件晶圓31)，在 被夾在樣品夾件3 5上之晶圓片3 3所夾持之狀態下，配置 在切斷裝置上。切斷裝置具有後面將述及之吸引夾頭34、 ® 與此吸引夾頭34連接之吸引泵（圖中未顯示）、加壓針 3 6 (壓住元件）、使加壓針3 6移動之加壓針移動手段（圖中 未顯示）等。加壓針移動手段可使用電動或油壓等之作動 器。而’在第28~32圖中，省略電路部39之圖示。 壓電元件晶圓3被配置在切斷裝置上之後，如第28圖所 示’使吸引夾頭34靠近與分離之壓電裝置晶片37對應之 位置上。使吸引夾頭34靠近或對接於分離之壓電裝置晶片 37之狀態下，而作動吸引泵裝置，如第29圖所示，分離之 (S) -70- 1250060 壓電裝置晶片37(壓電元件晶圓31 )被吸到吸引夾頭34。如 第30圖所示，與從晶圓片33之裏面（壓電元件晶圓31被 夾住面之裏面）側分離之壓電裝置晶片37對應之位置上， 使加壓針3 6移動。
加壓針3 6抵接在晶圓片3 3之裏面之後，更進一步移動 時會使晶圓片33產生變形，同時由加壓針36而使壓電元 件晶圓31從外部被施加應力，因而在形成裂開領域9之晶 圓部分上產生應力使裂開領域9成長。裂開領域9成長到 | 壓電元件晶圓31之表面及裏面，使壓電元件晶圓31如第 31圖所示，在分離之壓電裝置晶片37之端部上被切斷，故 壓電裝置晶片37可從壓電元件晶圓31上分離。而，晶圓 片33具有上述之黏著性之故，因此可防止切斷分離後之壓 電裝置晶片37飛散。 壓電裝置晶片37從壓電元件晶圓31上分離之後，吸引 夾頭34及加壓針36從晶圓片33分離之方向被移動。使分 離之壓電裝置晶片37被吸引到吸附夾頭34之故，如第32 · 圖所示，可從晶圓片33分離。此時，使用圖中未顯示之離 子空氣吹風機，使離子空氣沿第32圖中箭頭B之方向送 入，而使分離後被吸引夾頭34吸住之壓電裝置晶片37及 夾持在晶圓片33上之壓電元件晶圓31(表面）被離子空氣 所洗淨。而，除了離子空氣洗淨之外，亦可設置吸引裝置， 使灰塵等被吸引而進行對切斷分離之壓電裝置晶片37及壓 電元件晶圓31之洗淨。由於環境變化之切斷對象材料的切 -71- 1250060 斷方法’對僅在切斷對象材料32內部形成裂開領域9之切 斷對象材料存在有可給予溫度變化的方法。因而，對僅在 切斷對象材料給予溫度變化之時，在形成裂開領域9之材 料部分上產生熱應力，故使裂開領域9成長，而使切斷對 象材料被切斷。
因此，在第2例中，由集光用透鏡1 0 5使雷射光源1 0 1 射出之雷射光L，其聚光點可位於光透過材料（壓電元件晶 g 圓31)之內部，而進行集光，使此聚光點P中雷射光L之能 量密度超過使切斷對象材料之光學的損傷或者光學的絕緣 破壞之界限値，因而使光透過材料之內部中，僅在聚光點P 及其附近形成有微小裂開領域9。然後，在形成裂開領域9 之位置上使光透過材料被切斷之故，其發塵量很低，切割 傷、切片或在材料表面上產生裂開之可能性很低。而且’ 由於光透過材料之.光學的損傷或者光學的絕緣破壞，而沿 著所形成之裂開領域9被切斷之故，可使切斷的方向安定 ® 性提高，使切斷方向的控制容易進行。而且，與使用鑽石 切割時之切割比較，切割寬度可變小，因此使—枚之光透 過材料所切斷之光透過材料數目可增加。由於這些結果’ 依照第2例之時，可使光透過材料很容易且適當地被切斷。 而且，由於物理外力之施加而使切斷對象材料內產生應 力，使形成之裂開領域9成長而使光透過材料（壓電元件晶 圓31)被切斷之故，可使在形成裂開領域9之位置上使光透 過材料確實地被切斷。 (S) -72- 1250060 而且，使用加壓針36對光透過材料（壓電元件晶圓31) 施加應力，使形成之裂開領域9成長而使光透過材料被切 斷之故，可在形成裂開領域9之位置上使光透過材料更確 實地被切斷。 而且，形成有多數個電路部39之壓電元件晶圓31 (光透 過材料）在每次各壓電裝置晶片37被切斷分離之情況時， 由集光用透鏡105而使聚光點位於在相鄰電路部39之間形
成的預定間隙上面臨壓電元件晶圓之內部，而使雷射光L 進行集光，因而形成裂開領域9之故，在相鄰電路部39之 I 間形成的間隙位置上，使壓電元件晶圓3 1確實地被切斷。 而且，光透過材料（壓電元件晶圓31)之移動或雷射光L 之掃瞄，使聚光點在與雷射光L之光軸交叉的方向，即垂 直相交的方向移動，則裂開領域9沿著聚光點之移動方向 連續地形成，可使切斷的方向安定性更進一步提高，使切 斷方向的控制更容易進行。 而且，在第2例中，幾乎沒有發塵粉體之故，不必使用 鲁 防止發麈粉體飛散用的潤滑洗淨水，因而可實現切斷工程 之乾性製程化。 而且，在第2例中，改質部（裂開領域9 )之形成是由雷射 光L經由非接觸加工而實現之故，不會有如使用鑽石切割 時之切割中會產生板之耐久性、交換頻度等之問題。而且， 在第2例中，如上所述’改質部（裂開領域9 )之形成是由雷 射光L經由非接觸加工而實現之故，使光透過材料不會被 •73- 1250060
完全切斷，光透過材料被沿著切斷圖形切除般，使光透過 材料可被切斷。本發明並不限於上述之第2例，例如，光 透過材料並不限於壓電元件晶圓31，半導體晶圓、玻璃基 板等亦可。雷射光源101亦可因應於切斷之光透過材料之 光吸收特性而適宜地選擇。而且，在第2例中，雖然由雷 射光L之照.射而形成有微小裂開領域9以做爲改質部，但 是並不限定於此。例如，使用超短脈衝雷射光源（例如，兆 分之一秒（f s )雷射）做爲雷射光源1 〇 1時，由於折射率變化 (高折射率）可形成改質部。利用此種機械特性的變化，而 非產生裂開領域9，而可使光透過材料被切斷。 而且，雷射加工裝置100之中，雖然使Z軸臺113移動 以進行雷射光L之焦距調整，但是並不限定於此，使集光 用透鏡105向雷射光L之光軸移動時，亦可進行焦距調整。
而且，雷射加工裝置1〇〇之中，雖然是根據所要之切斷 圖形使X軸臺109及Y軸臺ill移動，但是並不限定於此， 使雷射光L依照所要之切斷圖形而掃瞄時亦可。 而且’壓電元件晶圓31被吸附到吸引夾頭34之後，雖 然由加壓針36使壓電元件晶圓31被切斷，但是並不限定 於此’由加壓針36使壓電元件晶圓31被切斷之後，使分 離之壓電裝置晶片37被吸附到吸引夾頭34亦可。而，壓 電元件晶圓3 1被吸附到吸引夾頭34之後，加壓針36使壓 電元件晶圓31被切斷，切斷分離後之壓電裝置晶片37表 面經由吸附夾頭34而被覆蓋，可防止壓電裝置晶片37表 (S) -74- 1250060 面被塵埃等附著。
而且，使用紅外線型之攝影元件121時，可利用雷射光L 之反射光進行焦距之調整。在此情況下，使用半鏡以取代 董青石鏡1 0 3時，以在此半鏡與雷射光源1 0 1之間必須配 設光學元件，以抑制向雷射光源101之回光。而此時，爲 了進行焦距調整，使雷射光L在不對切斷對象材料產生傷 害之情況下，最好使在焦距調整時從雷射光源1 0 1照射之 雷射光L之輸出之能量値，被設定成比形成裂開領域時之 下面將從第2例之觀點說明本發明之特徵。 本發明相關之光透過材料的切斷方法，其特徵爲具備 有：改質部形成工程，從雷射光源射出之雷射光，使其聚 光點位於光透過材料之內部而進行集光，在光透過材料之 內部中，僅在聚光點及其附近形成有改質部；切斷工程， 在形成有改質部之位置上使光透過材料被切斷。 本發明相關之光透過材料的切斷方法中，其改質部形成 泰 工程之中，使雷射光之聚光點位於光透過材料之內部而進 行集光，而在光透過材料之內部中，僅在聚光點及其附近 形成有改質部。切斷工程中’在形成有改質部之位置上使 光透過材料被切斷之時，其發塵量極低。而且，光透過材 料是在形成之改質部之位置上被切斷之故，使切斷的方向 安定性提高，使切斷方向的控制容易進行。而且，與使用 鑽石切割時之切割比較，切割寬度可變小，因此使一枚之 -75· 1250060 光透過材料所切斷之光透過材料數目可增加。由於這些結 果，依照本發明相關之光透過材料的切斷方法中，依照本 發明之時，可使光透過材料很容易且適當地被切斷。 而且，在本發明相關之光透過材料的切斷方法中，幾乎 沒有發麈粉體之故，不必使用防止發麈粉體飛散用的潤滑 洗淨水，因而可實現切斷工程之乾性製程化。
而且，在本發明相關之光透過材料的切斷方法中，改質 _ 部之形成是由雷射光L經由非接觸加工而實現之故，不會 有如使用鑽石切割時之切割中會產生板之耐久性、交換頻 度等之問題。而且，在本發明相關之光透過材料的切斷方 法中，如上所述，改質部之形成是由雷射光L經由非接觸 加工而實現之故，使光透過材料不會被完全切斷，光透過 材料被沿著切斷圖形剪斷，使光透過材料可被切斷。 而且，光透過材料上形成有多數個電路部，改質部形成 工程中，使聚光點位於在相鄰電路部之間形成的預定間隙 上面臨光透過材料之內部，而使雷射光進行集光，因而形 成改質部較佳。依照此種構成之時，在相鄰電路部之間形 成的間隙位置上，可使光透過材料確實地被切斷。 而且，在改質部形成工程中，雷射光照射到光透過材料 上之時，在雷射光不照射到該多數個電路部上之角度下， 使雷射光被進行集光時較佳。因此，在改質部形成工程中， 雷射光照射到光透過材料上之時，在雷射光不照射到該多 數個電路部上之角度下，使雷射光被進行集光時，可防止 (S) -76- 1250060 雷射光射入到.電路部’而可使電路部受到保護不受到雷射 光照射。 而且，在改質部形成工程中’使聚光點在與雷射光之光 軸交叉的方向上移動，則改質部沿著聚光點之移動方向連 續地形成爲最佳。於此改質部形成程序中，使聚光點與雷 射光之光軸交差的方向移動，可使切斷的方向安定性更進 一步提高，使切斷方向的控制更容易進行。
本發明相關之光透過材料的切斷方法’其特徵爲具備 有：裂開部形成工程，從雷射光源射出之雷射光’使其聚 光點位於光透過材料之內部而進行集光’在光透過材料之 內部中，僅在聚光點及其附近形成有裂開部；切斷工程， 在形成有裂開部之位置上使光透過材料被切斷。 在本發明相關之光透過材料的切斷方法中，在其裂開部 形成工程之中，使雷射光之聚光點可位於光透過材料之內 部而進行集光，使聚光點中雷射光之能量密度超過使切斷 φ 對象材料之光學的損傷或者光學的絕緣破壞之界限値，因 鲁 而使光透過材料之內部中，僅在聚光點及其附近形成有裂 開處。切斷工程中，形成之裂開處之位置上使光透過材料 被切斷之故，其發塵量很低，切割傷、切片或在材料表面 上產生裂開之可能性變成很低。而且，由於光透過材料之 光學的損傷或者光學的絕緣破壞，而沿著所形成之裂開處 被切斷之故，可使切斷的方向安定性提高，使切斷方向的 控制容易進行。而且，與使用鑽石切割時之切割比較，切 -77- 1250060 割寬度可變小，因此使一枚之光透過材料所切斷之光透過 材料數目可增加。由於這些結果，依照本發明之時，可使 光透過材料很容易且適當地被切斷。 而且，在本發明相關之光透過材料的切斷方法中，幾乎 沒有發塵粉體之故，不必使用防止發塵粉體飛散用的潤滑 洗淨水，因而可實現切斷程序之乾性製程化。
而且，本發明相關之光透過材料的切斷方法中，裂開處 , 之形成是由雷射光經由非接觸加工而實現之故，不會有如 使用習知技術之鑽石切割時之切割中會產生板之耐久性、 交換頻度等之問題。而且，在本發明相關之光透過材料的 切斷方法中，如上所述，裂開處之形成是由雷射光經由非 接觸加工而實現之故，使光透過材料不會被完全切斷，光 透過材料被沿著切斷圖形剪斷，使光透過材料可被切斷。
而且，在切斷工程中，使形成之裂開處成長而使光透過 材料被切斷之故，可在形成裂開處之位置上使光透過材料 (· 確實地被切斷。 而且，在切斷工程中，使用加壓元件對光透過材料施加 應力，使裂開處成長而使光透過材料被切斷較佳。因此， 在切斷工程中，使用加壓元件對光透過材料施加應力，使 裂開處成長而使光透過材料被切斷之時，可在形成裂開處 之位置上使光透過材料更確實地被切斷。 本發明相關之光透過材料的切斷裝置，其特徵爲具備 有：雷射光源；夾住光透過材料之夾持手段；光學元件， (S) -78 - 1250060 它使雷射光之聚光點位於光透過材料之內部而進行集光； 切斷手段，它使光透過材料的內部之中，僅在雷射光之聚 光點及其附近形成有改質部之位置上，使光透過材料被切 斷。 本發明相關之光透過材料的切斷裝置中，由光學元件使 雷射光之聚光點位於光透過材料之內部而進行集光之時， 在光透過材料之內部中，聚光點及其附近形成有改質部。
然後’切斷手段使光透過材料的內部之中，僅在雷射光之 聚光點及其附近形成有改質部之位置上，使光透過材料被 切斷之故，使光透過材料沿著形成之改質部而確實地被切 斷’其發塵量很低’切割傷、切片或在材料表面上產生裂 開之可能性變成很低。而且，由於光透過材料沿著改質部 被切斷之故，可使切斷的方向安定性提高，使切斷方向的 控制容易進行。而且，與使用鑽石切割時之切割比較，切 割寬度可變小’因此使一枚之光透過材料所切斷之光透過 材料數目可增加。由於這些結果，依照本發明之時，可使 鲁 光透過材料很容易且適當地被切斷。 而且，本發明相關之光透過材料的切斷裝置中，幾乎沒 有發塵粉體之故，不必使用防止發塵粉體飛散用的潤滑洗 淨水’因而可實現切斷工程之乾性製程化。 而且，本發明相關之光透過材料的切斷裝置中，改質部 之形成是由雷射光經由非接觸加工而實現之故，不會有如 使用鑽石切割時之切割中會產生板之耐久性、交換頻度等 -79- 1250060 之問題。而且，在本發明相關之光透過材料的切斷方法中， 如上所述’改質部之形成是由雷射光L經由非接觸加工而 實現之故，使光透過材料不會被完全切斷，光透過材料被 沿著切斷圖形剪斷，使光透過材料可被切斷。
本發明相關之光透過材料的切斷裝置，其特徵爲具備 有：雷射光源；夾住光透過材料之夾持手段；光學元件， 它使雷射光之聚光點位於光透過材料之內部而進行集光； 切斷手段，它使光透過材料的內部之中，僅在雷射光之聚 光點及其附近形成有改質部之位置上，使光透過材料被切 斷。
本發明相關之光透過材料的切斷裝置中，由光學元件使 雷射光之聚光點位於光透過材料之內部而進行集光之時， 使聚光點中雷射光之能量密度超過使切斷對象材料之光學 的損傷或者光學的絕緣破壞之界限値，因而在光透過材料 之內部中，僅在聚光點及其附近形成有裂開處。然後，切 (Φ 斷手段使在光透過材料之內部之中爲僅在雷射光之聚光點 及其附近所形成的裂開處成長，而使光透過材料被切斷之 故，光透過材料沿著其光學的損傷或者光學的絕緣破壞所 形成的裂開處被確實地切斷，其發塵量很低，切割傷、切 片或在材料表面上產生裂開之可能性變成很低。而且，由 於光透過材料沿著所形成之裂開處被切斷之故，可使切斷 的方向安定性提高，使切斷方向的控制容易進行。而且， 與使用鑽石切割時之切割比較，切割寬度可變小，因此使 (S) -80- 1250060 一枚之光透過材料所切斷之光透過材料數目可增加。由於 這些結果，依照本發明之時，可使光透過材料很容易且適 當地被切斷。 而且，本發明相關之光透過材料的切斷裝置中，幾乎沒 有發塵粉體之故，不必使用防止發塵粉體飛散用的潤滑洗 淨水，因而可實現切斷工程之乾性製程化。
而且，本發明相關之光透過材料的切斷裝置中，裂開部 之形成是由雷射光經由非接觸加工而實現之故，不會有如 _ 使用習知技術之鑽石切割時之切割中會產生板之耐久性、 交換頻度等之問題。而且，在本發明相關之光透過材料的 切斷方法中，如上所述，裂開部之形成是由雷射光經由非 接觸加工而實現之故，使光透過材料不會被完全切斷，光 透過材料被沿著切斷圖形剪斷，使光透過材料可被切斷。 而且，切斷手段具有可對光透過材料施加應力之加壓元 件時較佳。因而，由於切斷手段具有可對光透過材料施加 應力之加壓元件，此加壓元件在光透過材料施加應力，而 ® 使裂開處成長，在形成裂開處使之位置上可使光透過材料 更確實地被切斷。 而且，光透過材料之表面上形成有多數個電路部，光學 元件使聚光點位於在相鄰電路部之間形成的預定間隙上面 臨光透過材料之內部，而使雷射光進行集光較佳。這種構 造之情況下，在相鄰電路部之間形成的間隙位置上，可使 光透過材料確實地被切斷。 -81 1250060 而且’光學元件使雷射光不照射到電路部上之角度下， 使雷射光被進行集光時較佳。因此，光學元件使雷射光不 照射到電路部上之角度下，使雷射光被進行集光時，可防 止雷射光射入到電路部，而可使電路部受到保護不受到雷 射光照射。
而且’爲了使聚光點在與雷射光之光軸交叉的方向上移 動’而具備有聚光點移動手段較佳。因此，爲了使聚光點 0 在與雷射光之光軸交叉的方向上移動，而更具備有聚光點 移動手段之時’則裂開部會沿著聚光點之移動方向連續地 形成，可使切斷的方向安定性更進一步提高，使切斷方向 的控制更容易進行。 〔第3例〕 下面將說明本實施形態之第3例。第3例及後面將說明 之第4例’是使直線偏光化的雷射光之直線偏光方向，沿 著加工對象物之預定切斷線上，在加工對象物上照射雷射 光時’會在加工對象物上形成改質領域。因而，雷射光爲 __ 脈衝雷射之情況時’ 1脈衝之照射（即1脈衝之雷射照射） 所形成之改質點中’沿著預定切斷線方向之尺寸可相對地 做成爲大。這是本發明者經實驗所確認。實驗條件如下列。 (A) 加工對象物：塑膠玻璃（厚度700#!!!，外徑4英吋） (B) 雷射 光源：半導體雷射激發Nd: YAG雷射 波長：1 064納米（nm) (S) 1250060
雷射光點剖面積：3.14xl(T8cra2 發振形態：Q開關脈衝 重複頻率：1 〇〇kHz 脈衝寬度：30ns 輸出：輸出<lraJ /脈衝 雷射光品質：ΤΕΜ00 偏光特性：直線偏光 (C)集光用透鏡 倍率：50倍 NA ： 0.55 對雷射光波長之透過率：60% (D)載置加工對象物之載置臺的移動速度：100公厘/秒 各個加工對象物之樣品1，2中，使聚光點對準到加工對 象物之內部，而使雷射光照射1脈衝，在加工對象物之內 部由於多光子吸收而形成裂開領域。樣品1上照射直線偏 # 光之脈衝雷射光，使樣品2照射圓偏光之脈衝雷射光。 第33圖爲顯示樣品1之平面照片之圖。第34圖爲顯示 樣品2之平面照片之圖。這些平面爲脈衝雷射光之射入面 209 »記號LP爲顯示直線偏光之模式，記號CP爲顯示圓偏 光之模式。然後’第3 5圖是第33圖所示之樣品1之沿著 XXXV-XXXV線之剖面圖。第36圖是第34圖所示之樣品2 之沿著XXXVI-XXXVI線之剖面圖。爲加工對象物之玻璃晶 圓21 1之內部上形成有裂開點9(^ -83- 1250060 如第3 5圖所示，雷射光爲直線偏光之情況下，1脈衝照 射所形成之裂開點90之尺寸，沿著直線偏光之方向中成相 對地大。這是顯示裂開點90之形成在此方向上被促進。另 —方面，如第3 6圖所示，脈衝雷射光爲圓偏光之情況下， 1脈衝照射所形成之裂開點90之尺寸，在特定方向上並非 變大。長度變成最大之方向的裂開點90之尺寸，樣品1變 成比樣品2要大。
φ 從此實驗結果說明，可沿著預定切斷線.使裂開領域有效 率地形成。第37及38圖是沿著加工對象物之預定切斷線 上之部份的平面圖。1脈衝照射所形成之多個裂開點90沿 著預定切斷線5而形成，因而沿著預定切斷線5形成裂開 領域9。第37圖是顯示，脈衝雷射光之直線偏光的方向沿 著預定切斷線5,使脈衝雷射光照射而形成之裂開領域9。 裂開點90由於沿著預定切斷線5而促進其形成，使此方向 上之尺寸變成比較大。因而，在照射數少之情況下，可沿 著預定切斷線5而形成裂開領域9。另一方面，第3 8圖是 顯示，脈衝雷射光之直線偏光的方向與預定切斷線5成垂 直相交，使脈衝雷射光照射而形成之裂開領域9。裂開點 90在預定切斷線5之方向上之尺寸變成比較小之故，對裂 開領域9之形成而言，與第3 7圖之情況比較，其照射數變 多。從而，如第37圖所示之本實施形態相關之裂開領域的 形成方法，可以比第38圖所示之方法較有效率地形成。 而且，如第38圖所示之方法，脈衝雷射光之直線偏光的 ⑸ -84- 1250060 方向與預定切斷線5成垂直相交，而使脈衝雷射光照射之 故，照射時所形成之裂開點90向預定切斷線5之寬度方向 之延伸變成很大之時，加工對象物無法沿著預定切斷線5 被精密地被切斷。與此栢對地，第3 7圖所—示之本實施形態 之方法中，照射時所形成之裂開點90沿著預定切斷線5以 外之方向沒有延伸多少之故，使加工對象物可被精密地被 切斷。 故，改質領域的尺寸之中，使預定方向之尺寸變成相對 地大之事，雖然已在直線偏光之情況中說明，橢圓偏光之 情況也可說相同。即，如第3 9圖所示，顯示雷射光之橢圓 偏光EP的橢圓長軸b方向上，可促進裂開點90之形成， 沿著此方向之尺寸形成相對地大之裂開點90 »因而’顯示 其橢圓率爲1以外之橢圓偏光化之後的橢圓偏光之橢圓長 軸，沿著預定切斷線而形成裂開領域時，會產品與直線偏 光之情形同樣之效果。而，橢圓率是爲短軸a之長度之一 半/長軸b之長度之一半。橢圓率在變小時’裂開點90沿 著長軸b方向之尺寸變大。直線偏光爲橢圓率是零之橢圓 偏光。橢圚率爲1時變成圓偏光，無法使裂開領域之預定 方向上之尺寸相對地變大。因而，本實施形態中不含有橢 圓率爲1之情形。 爲折射 成或雷 做域衝 地領脈 對理然 相處雖 寸融’ 尺熔且 之，而 上明。 向說形 方中情 定況地 預情樣 中之同 之域是 寸領說 尺開可 之裂亦 域在域 領已領 質，化 改事變 之率 -85- 1250060 已被說明，連續波雷射光方面亦可說是同樣地情形。以上 之事在後面將敘述之第4例中亦可說是同樣地情形。
其次，將說明本實施形態之第3例相關之雷射加工裝置。 第40圖是此雷射加工裝置200之槪略構成圖。關於雷射加 工裝置200，將與雷射加工裝置100之相異點爲中心說明。 雷射加工裝置200具有：橢圓率調節部201，它可調節雷射 光源101射出之雷射光L之偏光的橢圓率；以及，90°回轉 g 調節部203,它可使橢圓率調節部201射出之雷射光L之偏 光被回轉調節約90°。 橢圓率調節部201如第41圖所示，含有1/4波長板207。 1/4波長板207之方位角0變化時，可調節橢圓偏光之橢圓 率。即，1 / 4波長板207上，例如有直線偏光LP之射入光 射入時，透過光變成預定橢圓率之橢圓偏光EP。方位角是 橢圓之長軸與X軸所成之角。如上述之本實施形態中，適 用橢圓率爲1以外之數字。由於橢圓率調節部201，使雷射 ^ 光L之偏光可爲具有所要之橢圓率的橢圓偏光EP。可考量 到加工對象物1之厚度、材質等而調節橢圓率。 直線偏光LP之雷射光L照射在加工對象物1上之情況 下，雷射光源101射出之雷射光L爲直線偏光LP之故，雷 射光L在保持直線偏光LP之下通過1 / 4波長板207 ’而使 橢圓率調節部201可調節1 / 4波長板207之方位角β。而 且，雷射光源1 0 1射出直線偏光LP之雷射光L之故’加工 對象物1之雷射照射上爲僅利用直線偏光LP之雷射光之情 (S) 1250060 況下，不須要橢圓率調節部20 1。
90°回轉調節部203含有如第42圖所示之1/2波長板 20 5。1/2波長板205爲可造成對直線偏光之射入光成垂直 相交之偏光。即，1/2波長板205·爲例如方位角45°之直線 偏光LP1的射入光射入之時，透過光對射入光LP1僅回轉 90°而變成直線偏光LP2。90°回轉調節部203在橢圓率調節 部201射出之雷射光L之偏光被回轉調節約90°之時，1/2 波長板205被配置在雷射光L之光軸上動作。而且，90°回 轉調節部203在橢圓率調節部201射出之雷射光L之偏光 不被回轉時，1/2波長板20 5被配置在雷射光L之光路外 (艮口，雷射光L不通過1/2波長板205之處）而進行動作》 董青石鏡103被配置成，以90°回轉調節部203使偏光僅 回轉調節90°或者不回轉調節之雷射光L被射入，而且使雷 射光L之光軸之方向變成90°。雷射加工裝置200具有，使 載置台107之X-Y平面以加工對象物1之厚度做爲軸心回 轉用之0軸台2 1 3。臺控制部1 1 5除了控制著台1 09，1 1 1， 113之移動之外，尙控制了 0軸台213之移動。 其次，使用第40圖及第43圖，說明本實施形態之第3 例相關之雷射加工方法。第43圖是說明此雷射加工方法用 之流程圖。加工對象物1爲矽晶圓。步驟S101~步驟Sill 爲止與第1 5圖所示之第1例相同。 由橢圓率調節部20 1調節雷射光源1 〇 1射出直線偏光LP 之雷射光L之橢圓率（S121)。橢圓率調節部201之中，1/4 -87- 1250060 橢 雷 1 這 長 部 12 加 〇 偏 線 光 在 臺 對 預 之 進 對 波長板之方位角0變化時，可獲得具有所要之橢圓率的 圓偏光EP之雷射光L。 首先，使加工對象物1沿著Y軸方向加工之故，顯示 射光之橢圓偏光EP的橢圓長軸可被調節成與加工對象物 之Y軸方向延伸之預定切斷線5之方向成一致（S123)。 是由0軸台213回轉所達成。因而，0軸台213可做爲 軸調節手段或直線偏光調節手段。 _ 使加工對象物1沿著Y軸方向加工之故，90。回轉調節 203使雷射光L之偏光不回轉地被進行調節（S125)»即，1 波長板被配置在雷射光L之光路外而進行動作。 產生雷射光源101射出之雷射光L，使雷射光L照射在 工對象物1之表面3之Y軸方向延伸之預定切斷線5上 第44圖爲加工對象物1之平面圖。顯示雷射光L之橢圓 光EP的橢圓長軸沿著加工對象物1之最右邊的預定切斷 5上，使雷射光L照射在加工對象物1上。雷射光L之聚 (；· 點P位於加工對象物1之內部之故，使熔融處理領域僅 加工對象物1之內部形成。沿著預定切斷線5上使Y軸 111移動，可使熔融處理領域沿著預定切斷線5上在加工 象物1之內部形成。 然後，使X軸臺109移動，則雷射光L照射在相鄰之 定切斷線5上，與上述同樣地使熔融處理領域沿著相鄰 預定切斷線5上在加工對象物丨之內部形成。使之反覆 行時，可沿著從右邊依照順序之預定切斷線5上在加工 • 88 - 1250060 象物1之內部形成熔融處理領域（S 1 27 )。而，直線偏光LP 之雷射光L照射在加工對象物1之情況時，變成如第45圖 所示者。即，雷射光L之直線偏光LP的走向沿著加工對象 物1之預定切斷線5上，使雷射光L照射在加工對象物1 上0
其次，藉由90°回轉調節部203，使1/2波長板205(第 42圖）被配置在雷射光L之光軸上動作。因此，使橢圓率調 節部201射出之雷射光L之偏光僅被回轉約90°而進行調節 (S129 ) ° 其次，產生雷射光源101射出之雷射光L，使雷射光L 照射在加工對象物1之表面3之X軸方向延伸之預定切斷 線5上。第46圖爲加工對象物1之平面圖。顯示雷射光L 之橢圓偏光EP的橢圓長軸沿著加工對象物1之最下方之X 軸方向延伸的預定切斷線5上，使雷射光L照射在加工對 象物1上。雷射光L之聚光點P位於加工對象物1之內部 之故，使熔融處理領域僅在加工對象物1之內部形成。沿 β 著預定切斷線5上使X軸臺109移動，可使熔融處理領域 沿著預定切斷線5上在加工對象物1之內部形成。 然後，使Υ軸臺111移動，雷射光L照射在正上方之預 定切斷線5上，與上述同樣地使熔融處理領域沿著相鄰之 預定切斷線5上在加工對象物1之內部形成。使之反覆進 行時，可沿著從下方依照順序之各預定切斷線5上在加工 對象物1之內部形成熔融處理領域（S 1 3 1 )。而，直線偏光 -89· 1250060 .LP之雷射光L照射在加工對象物1之情況時，變成如第47 圖所示者。 然後，使加工對象物1沿著預定切斷線5被彎曲’而使 加工對象物1被切斷（S133)。因此，使加工對象物1被分 割成矽晶片。 將說明第3例之效果》依照第3例時，如第44及46圖 所示，顯示雷射光L之橢圓偏光EP的橢圓長軸沿著加工對 象物1之預定切斷線5上，而使雷射光L照射在加工對象 物1上。因此，裂開點之預定切斷線5上之方向的尺寸變 成比較大之故，以少數照射即可沿著預定切斷線5形成裂 開領域。因而第3例中，裂開領域有效率地被形成之故， 可使加工對象物1之加工速度提高。而且，照射時形成的 裂開點並未沿著預定切斷線5方向以外之方向延伸太多之 故，可使加工對象物1沿著預定切斷線5被精密地切斷。 這些效果在後面將敘述之第4例中也相同。 (β [第4例] 將以本實施形態之第4例與第3例之差異做爲中心說 明。第48圖爲是此雷射加工裝置3 00之槪略構成圖。雷射 加工裝置300之構成要素之中，與第40圖所示第3例相關 之雷射加工裝置200的構成要素爲同一要素時，付予相同 符號而省略其說明。 雷射加工裝置300中並未設置有第3例之90。回轉調節部 203。由0軸台213可使載置台1〇7之X-Y平面以加工對象 -90- 1250060 物1之厚度做爲軸心回轉。因此’橢圓率調節部201射出 之雷射光L之偏光僅被相對地回轉約90°而進行調節。 將說明本實施形態之第4例相關之雷射加工方法。第4 例中，亦有第43圖所示第3例相關之雷射加工方法之步驟 S101到S123之動作。第4例中並未設置有90°回轉調節部 203之故，下一步驟S125之動作不進行。
步驟S123之後，進行步驟S127之動作。由到此爲止之 動作，即使在第4例中亦與第3例同樣地，使加工對象物1 | 如第44圖所示被進行加工》其後，臺控制部1 1 5控制0軸 台213僅回轉9 0°。0軸台213之回轉使加工對象物1在 X-Y平面上回轉90°。因而，如第49圖所示，沿著與已經 完成改質領域形成工程之預定切斷線5交叉之預定切斷 線，可使橢圓偏光EP之長軸被對準。 然後，與步驟S127同樣地，雷射光L照射在加工對象物 1上’而沿著從右邊依照順序之預定切斷線5上在加工對象 物1之內部形成瑢融處理領域。最後，與步驟s 1 3 3同樣地，鲁 使加工對象物1被切斷，因而使加工對象物1被分割成矽 晶片。 以上所說明之本實施形態之第3例及第4例中，由於多 光子吸收而形成改質領域在此已說明。但是，本發明由於 多光子吸收亦有不形成改質領域，顯示雷射光之橢圓偏光 的橋圓長軸沿著加工對象物之預定切斷線，使聚光點被對 準到加X對象物之內部，而使雷射光L照射在加工對象物 •91- 1250060 上’因而使加工對象物被切斷。因此，加工對象物可沿著 預定切斷線而有效率地被切斷。 [第5例] 本實施形態之第5例，及後面將說明的第6例及第7例， 根據脈衝雷射光之功率大小或含有集光用透鏡之光學系統 之開口數大小之被調節，而使改質點之尺寸被控制。改質 點是脈衝雷射光之1個脈衝之照射（即一脈衝之雷射照射） B 所形成之改質領域’改質點集合而成改質領域。改質點之 尺寸控制的必要性’以裂開點爲例說明之。 裂開點太大時，加工對象物沿著預定切斷線之切斷精度 降低，而且，切斷面之平坦度惡化。關於此方面將以第50 圖~第55圖說明之。第50圖是使用本實施形態之雷射加工 方法，形成比較大之裂開點之情況時之加工對象物1之平 面圖。第51圖是沿著第50圖所示之預定切斷線5上之 LI-LI的切斷後之剖面圖。第52圖、第53圖、第54圖分 別爲沿著第50圖所示之預定切斷線5上之LI I-LI I、 LIII-LIII、LIV-LIV的切斷後之剖面圖》這些圖很明顯地， 裂開點90太大時，裂開點90尺寸之誤差也會變大。因而， 如第55圖所示會使加工對象物沿著預定切斷線5之切斷精 度惡化。此外，加工對象物1之切斷面43之凹凸因爲過大 而造成切斷面4 3之平坦性惡化》相對於此，如第5 6圖所 示，使用本實施形態相關之雷射加工方法使裂開點90被形 成比較小（例如20 # m以下）之時，會使裂開點均勻地形成， 92· 1250060 而且可抑制從裂開點90之預定切斷線方向以外之方向之擴 散。因而，如第57圖所示，可使加工對象物1沿著預定切 斷線5之切斷精度或切斷面43之平坦性提高。 因此裂開點太大之時，無法獲得沿著預定切斷線5之精 度切斷，或獲得平坦之切斷面。但是，對於厚度大之加工 對象物裂開點太小之時，加工對象物之切斷很困難。
其次將說明本實施形態使裂開點可被控制之事。如第7 圖所示，峰功率密度相同之時，集光用透鏡之倍率爲1 0 0、 NA爲0 . 8之情況之裂開點尺寸，比集光用透鏡之倍率爲 50、NA爲0 . 5 5之情況之裂開點尺寸要小。峰功率密度爲剛 才說明之每個雷射光之1脈衝相當之能量，即與脈衝雷射 光之功率成正比之故，峰功率密度相同意指雷射光之功率 相同。因而，雷射光之功率相同，而且光束點剖面積相同 之時，集光用透鏡之開口數變大（或小）時，可使裂開點之 尺寸被控制成小（大）。 而且，即使集光用透鏡之開口數相同時，雷射光之功率 (峰功率密度）變小時，可控制裂開點之尺寸變小，雷射光 之功率變大時，可控制裂開點之尺寸變大。 因而，如第7圖所示很明顯地，集光用透鏡之開口數變 大或雷射光之功率變小時，可控制裂開點之尺寸變小。反 之，集光用透鏡之開口數變小或雷射光之功率變大時，可 控制裂開點之尺寸變大。 裂開點之尺寸控制上，將以圖面說明之。如第58圖所示， -93- 1250060
使用預定開口數之集光用透鏡，而使脈衝雷射光L在內部 被集光之加工對象物1的剖面圖。領域4 1爲此雷射照射而 產生多光子吸收之界限値以上之電場強度之領域。第59圖 爲由於此雷射光照射，而形成由多光子吸收所造成之裂開 點90之剖面圖。第60圖所示之例，是第58圖所示使用更 大之開口數的集光用透鏡之情況時，脈衝雷射光L在內部 被集光之加工對象物1之剖面圖。第61圖爲由於此雷射光 L照射，而形成由多光子吸收所造成之裂開點90之剖面 圖。裂開點90之高度h視領域41之加工對象物1之厚度 方向上之尺寸而變化，而裂開點90之寬度w是與領域41 之加工對象物1之厚度方向垂直相交之方向上之尺寸而變 化。即，領域41之這些尺寸爲小之時，可使裂開點90之 高度h或寬度w變小，這些尺寸爲大之時，可使裂開點90 之高度h或寬度w變大。使第59圖及第61圖比較的話即 可明瞭，在雷射光之功率相同時，使集光用透鏡之開口數 變大（或小）時，可使裂開點90之高度h或寬度w可被控制 成小（大）。 再者，如第62圖所示之例子，是第58圖所示之例中使 用更小之功率的脈衝雷射光L之情況時，加工對象物1之 剖面圖。第62圖所示之例子中，雷射光之功率爲小之故， 領域41之面積比第58圖所顯示之領域41更小。第63圖 是由於此雷射光L之照射，而含有由多光子吸收所造成之 裂開點90之剖面圖。使第59圖及第63圖比較的話即可明 •94- 1250060 瞭，集光用透鏡之開口數相同時，雷射光之功率變小時， 可控制裂開點之尺寸變小，雷射光之功率變大時，可控制 裂開點之高度h或寬度w可變大》
再者，如第64圖所示之例子，是功率比第60圖所示之 例子更小的脈衝雷射光L在內部集光的加工對象物1之剖 面圖。第65圖是由於此雷射光L之照射，而含有由多光子 吸收所造成之裂開點90之剖面圖。使第59圖及第65圖比 較的話即可明瞭，使集光用透鏡之開口數變大（或小），且 減小（增大）雷射光之功率時，可使裂開點90之高度h或寬 度w可被控制成小（大）。 但是，顯示成爲可形成裂開點之電場強度之界限値以上 之電場強度之領域之領域41，被限定在聚光點P及其附近 之理由敘述如下。本實施形態使甩高光束品質之雷射光源 之故，可使雷射光之集光性很高，而且可在雷射光之波長 程度範圍內進行集光。因此，此雷射光之光束形狀成高斯 分佈之故，其電場強度在光束之中心最強，隨著從中心之 距離越遠時，其強度變成降低之分佈。此雷射光實際上由 集光用透鏡所集光之過程中，基本上亦成高斯分佈之狀態 而進行集光。因而，領域41被限定在聚光點P及其附近。 依照本實施形態之時，可控制裂開點之尺寸。裂開點之 尺寸是考量精密切斷程度之要求、切斷面中平坦性程度之 要求、加工對象物之厚度大小而決定。而且，裂開點之尺 寸亦可考量加工對象物之材質而決定。依照本實施形態 -95- 1250060 時，可控制裂開點之尺寸之故，厚度比較小之加工對象物 時其改質點亦變小，因而可沿著預定切斷線做精密之切 斷，而且’亦可使切斷面之平坦性很好。而且，改質點比 較大之時，厚度比較大之加工對象物亦可被切斷。
而且’例如由於加工對象物之結晶方位之故，因而有加 工對象物容易被切斷之方向，及加工對象物難以被切斷之 方向的情形。此種加工對象物之切斷時，例如第5 6圖及第 57圖所示，在加工對象物容易被切斷之方向上之裂開點9〇 之尺寸小。另一方面，如第57圖及第66圖所示，與預定 切斷線5垂直相交之預定切斷線方向爲難以被切斷之方向 的情形下’在此方向上形成的裂開點90之尺寸爲大。而， 第6 6圖爲如第5 7圖所示之加工對象物1沿著LXVI - LXVI 線切斷之圖。因而，容易被切斷之方向上可獲得平坦之切 斷面。而且，在難以被切斷之方向亦可被切斷。 關於可控制改質點大小方面，雖然已經說明裂開點之情 況’但是溶融處理領域或折射率變化領域亦可說是同樣。 脈衝雷射光之功率，例如可以每1脈衝相當之能量（J )表 示’亦可以每1脈衝相當之能量乘雷射光頻率之値所顯示 之平均輸出（W)表示。以上亦可適用於後面將說明的第6例 及第7例。 將說明本實施形態第5例相關之雷射加工裝置。第67圖 爲此雷射加工裝置400之槪略構成圖。關於雷射加工裝置 400 ’將以跟第1 4圖所示之第1例相關之雷射加工裝置1 〇〇 -96- 1250060 之不同點爲中心說明之。
雷射加工裝置400具有可調節從雷射光源1〇1射出之雷 射光L之功率用之功率調節部401。功率調節部401，例如 可具有多數個ND(中性密度）濾光鏡；移動機構，可一面使 各ND濾光鏡對雷射光L之光軸在垂直之位置上移動，一面 在雷射光L之光路外移動。ND濾光鏡不會改變能量之相對 光分布之情形下’而使光之強度減少之濾光鏡。多數個ND 濾光鏡其個別之減光率各不相同。功率調節部401是由任 何其中一個或者這些之組合，而調節雷射光源101射出之 雷射光L之功率。而，使多數個ND濾光鏡其個別之減光率 被做成相同，由功率調節部401對雷射光L之光軸在垂直 位置上移動，而改變ND濾光鏡之個數時，亦可調節雷射光 源101射出之雷射光L之功率。 而，功率調節部401亦可具備有，對直線偏光之雷射光L 之光軸成垂直配置之偏光濾光鏡，及使偏光濾光鏡以雷射 光L之光軸爲軸心而僅轉動所須角度用之回轉機構。功率 · 調節部401之中使偏光濾光鏡以雷射光L之光軸爲軸心而 僅轉動所須角度之時，可調節雷射光源101射出之雷射光L .之功率。 而，由於雷射光源101之激發用半導體雷射之驅動電流 控制手段之一例的雷射光源控制器102所控制，而可調節 雷射光源101射出之雷射光L之功率。因而，雷射光L之 功率可由功率調節部401及雷射光源控制器102之至少任 -97- 1250060 何一方所調節。僅由雷射光源控制器1 〇 2調節雷射光源1 〇 1 射出之雷射光L之功率，而使改質領域之尺寸進達到所要 値之時，功率調節部401可以省掉。以上說明之功率調節， 由雷射加工裝置之操作者在後面將說明之全體控制部127 上，使用鍵盤等將功率之大小輸入即可達成。
雷射加工裝置400另外具有董青石鏡103,它被配置成使 以功率調節部40 1調節後之雷射光L射入且使雷射光L之 光軸指向變成90°;及透鏡選擇機構40 3，它含有多個集光 用透鏡用來使董青石鏡103所反射之雷射光L被集光；及 控制透鏡選擇機構403用之透鏡選擇機構控制部405。 透鏡選擇機構403具有，集光用透鏡105a、105b、105c， 及支持這些集光用透鏡之支持板407。含有集光用透鏡105a 之光學系統的開口數、與含有集光用透鏡.l〇5b之光學系統 的開口數、透鏡105a之光學系統的開口數、與含有集光用 透鏡105c之光學系統的開口數分別不同。透鏡選擇機構 403根據從透鏡選擇機構控制部405來之信號使支持板407 轉動，而從集光用透鏡105a、105b、105c之中使所要的集 光用透鏡配置在雷射光L之光軸上。即，透鏡選擇機構403 爲旋轉體式。 而，設置在透鏡選擇機構40 3上之集光用透鏡個數不限 於3個，3以外之數目亦可。雷射加工裝置之操作者在後面 將說明之全體控制部1 27上，使用鍵盤等將開口數大小或 集光用透鏡l〇5a、105b、105c之中那一個被選擇之指示輸 -98- 1250060 入，集光用透鏡之選擇，甚而開口數之選擇可達成。 雷射加工裝置400之載置臺1〇7上載置者’以集光用透 鏡105a、105b、105c之中配置在雷射光[之光軸上集光用 透鏡進行集光後之雷射光L所照射之加工對象物1。
全體控制部127與功率調節部401之間形成電性連接。 第67圖省略這方面之圖示。全體控制部127中輸入功率之 大小時，全體控制部1 27可控制功率調節部40 1，因此可進 行功率之調節。 第68圖是全體控制部127之一例之局部的方塊圖。全體 控制部1 2 7具有，尺寸選擇部4 1 1、相關關係記憶部4 1 3 及影像作成部415。尺寸選擇部41 1可由雷射加工裝置之操 作者使用鍵盤等，而將脈衝雷射光功率之大小或含有集光 用透鏡之光學系統的開口數大小輸入其中。此例中，除了 將開口數大小直接輸入以外，亦可使集光用透鏡105a、 10 5b、105c之中那一個被選擇之指示輸入。此時，全體控 制部127上使集光用透鏡105a、105b、105c個別的開口數 預先被登錄，含有所選擇集光用透鏡之光學系統的開口數 資料，自動地輸入到尺寸選擇部411中。 相關關係記憶部413中預先記憶有，脈衝雷射光功率之 大小、開口數大小之組、及與改質點尺寸之間的相關關係。 第69圖係顯示此相關關係的表之一例。此例中，開口數之 欄上登錄著含有各個集光用透鏡l〇5a、105b、105c之光學 系統的開口數。功率之欄登錄著由功率調節部401所調節 •99- 1250060 的脈衝雷射光功率之大小。尺寸之欄中登錄著，對應之組 之功率與開口數之組合所形成之改質點尺寸。例如，功率 爲1.24xl011(W/cm2)、開口數爲0.55之時所形成之改質點 尺寸爲120# m。此相關關係資料例如可在雷射加工前由第 58〜65圖所說明之實驗而獲得》
將脈衝雷射光功率之大小及開口數大小輸入尺寸選擇部 411之時，尺寸選擇部411可從相關關係記憶部413中選擇 與這些之大小相同値之組，然後將與此組對應之尺寸的資 料送到監視器129。因此，監視器129上可將根據功率之大 小及開口數大小所形成之改質點尺寸顯示出來。沒有與這 些之大小相同値之組的情況時，則以對應最接近之値的組 之尺寸資料送到監視器129。 與尺寸選擇部411所選擇之組對應之尺寸資料，從尺寸 選擇部411被送到影像作成部415。影像作成部415根據此 尺寸資料而作成此尺寸之改質點影像資料，而後送到監視 器129。因此，監視器129可將改質點之影像顯示出來。因 而，可知道雷射加工前之改質點尺寸及改質點之形狀。 使功率之大小固定，而使開口數大小變動時亦可。此情 況時之表顯示在第 70圖之中。例如，功率固定爲 1 . 49x101 1 ( W / cm2)、開口數爲0 . 55之時所形成之改質點尺 寸爲1 5 0 # m。而且，使開口數大小固定，而使功率之大小 變動時亦可。例如，開口數固定爲 0.8，功率爲 1 · 19x101 1 (W/ cm2)之時所形成之改質點尺寸爲30 y ra。 •100· 1250060 其次，將使用第67圖說明本實施形態第5例相關之雷射 加工方法。加工對象物爲矽晶圓。第5例中，與第15圖所 示之第1例相關之雷射加工方法同樣地，進行步驟S1 01 ~ 步驟S 11 1爲止之動作。
在步驟S 1 1 1之後，將上述說明之功率之大小及開口數大 小輸入全體控制部127。根據輸入之功率資料由功率調節部 401對雷射光L之功率進行調節。根據輸入之開口數資料， 經由透鏡選擇機構控制部40 5,由透鏡選擇機構403選擇集 光用透鏡而進行調節。而且，這些資料被輸入到全體控制 部127之尺寸選擇部411(第68圖）。因而，1脈衝之雷射 光L之照射在加工對象物1之內部所形成的熔融處理點之 尺寸及熔融處理點之形狀，可在監視器129上顯示。 然後，與第15圖所示之第1例相關之雷射加工方法同樣 地，進行步驟S113〜步驟S115爲止之動作。因而，加工對 象物1可被分割成矽晶片。
[第6例] 其次，將以本實施形態之第6例與第5例之不同點爲中 心說明之。第72圖爲是此雷射加工裝置500之槪略構成 圖。雷射加工裝置500之構成要素之中，與第67圖所示第 5例相關之雷射加工裝置400的構成要素爲一要素時，付 予相同符號而省略其說明。 雷射加工裝置500在功率調節部401與董青石鏡103之 間的雷射光L之光軸上配置有’光束擴散器501。光束擴散 -101- 1250060 器501之倍率爲可變。由光束擴散器501使雷射光L之光 束直徑可被調節而變大。光束擴散器501爲開口數調節手 段之一例。而且，雷射加工裝置500除了透鏡選擇機構403 之外，亦可以具有集光用透鏡105而取代之。
雷射加工裝置500之動作與第5例之雷射加工裝置的動 作差異之點爲，根據輸入全體控制部1 27之開口數大小而 進行開口數之調節。下列將說明此點。全體控制部127與 光束擴散器501形成電性連接。這方面在第72圖中省略其 圖示。使開口數大小輸入全體控制部127之時，全體控制 部127可控制光束擴散器501之倍率變化。因而，可調節 射入集光用透鏡105之雷射光L之直徑的擴大率。因此， 即使集光用透鏡105僅有1個之時，可調節集光用透鏡105 之光學系統的開口數大小。此將以第73圖及第74圖說明。
第73圖是顯示未配置有光束擴散器501之情況的集光用 透鏡105，使雷射光L進行集光之圖。第74圖是顯示配置 有光束擴散器501之時的集光用透鏡105使雷射光L被進 行集光之圖。比較第73圖及第74圖可知，以含有未配置 有光束擴散器501之情況的集光用透鏡105之光學系統的 開口數爲基準時，可使第6例中之開口數被調節變大。 [第7例] 其次，本實施形態之第7例將以跟第6例與第5例之不 同點爲中心說明之。第75圖爲是此雷射加工裝置600之槪 略構成圖。雷射加工裝置60 0之構成要素之中，與第6例
-102- 1250060 與第5例相關之雷射加工裝置中的構成要素爲同一要素 時，付予相同符號而省略其說明。
雷射加工裝置6 00在功率調節部40 1與董青石鏡103之 間的雷射光L之光軸上配置有彩虹光圏601用來取代光束 擴散器501 »由於彩虹光圈601之開口大小改變，而可調節 集光用透鏡105之有效直徑。彩虹光圏601爲開口數調節 手段之一例。而且，雷射加工裝置600具有彩虹光圈控制 部603，用來控制彩虹光圈60 1之開口大小改變。彩虹光圏 控制部603由全體控制部1 27所控制。 雷射加工裝置600之動作與第6例與第5例之雷射加工 裝置的動作不同點爲，根據輸入全體控制部127之開口數 大小而進行開口數之調節。雷射加工裝置600根據輸入之 開口數大小使彩虹光圏6 0 1之開口大小改變，因而可調節 集光用透鏡105之有效直徑而使之縮小。因此，即使集光 用透鏡105僅有1個之時，亦可調節該含有集光用透鏡105 之光學系統的開口數被縮小。此將以第76及77圖說明之。β 第76圖是是顯示未配置有彩虹光圏之情況的集光用透鏡 105，使雷射光L進行集光之圖。第77圖是顯示配置有彩 虹光圈之時的集光用透鏡105使雷射光L被進行集光之 圖。比較第76圖及第77圖可知，以含有未配置有彩虹光 圈之情況的集光用透鏡105之光學系統的開口數爲基準 時，可使第3例中之開口數被調節變大。 其次，將說明本實施形態之第5例〜第7例之變化例。第 •103- 1250060 78圖是本實施形態之雷射加工裝置所具備的全體控制部 127之方塊圖。全體控制部127具有功率選擇部417及相關 關係記憶部4 1 3。相關關係記憶部4 1 3中預先記憶著如第 7 1圖所示之相關關係資料。雷射加工裝置之操作者使用鍵 盤等將改質點之所須尺寸輸入功率選擇部417。改質點之尺 寸考量加工對象物之材質及大小而決定》功率選擇部417 可從相關關係記憶部4 1 3中選擇與這些尺寸大小相同値之 尺寸對應之功率，然後將此功率之資料送到功率諷節部 401»因此，以調節功率後之雷射加工裝置進行雷射加工 時，可形成所須尺寸之改質點。此功率大小之資料被送到 監視器1 29，而將功率大小顯示出來。
此例中，使開口數大小固定，而使功率之大小變動時亦 可。若與輸入之尺寸同値的尺寸沒有記憶在相關關係記憶 部4 1 3的情況時，則以對應最接近尺寸之功率被資料送到 功率調節部401及監視器129。此在下列將說明的變化例中 亦相同。 第79圖是本實施形態之雷射加工裝置另一變化例之全體 控制部127之方塊圖。全體控制部127具有開口數選擇部 4 1 9及相關關係記憶部4 1 3。與第7 8圖相異之點爲’選擇 開口數而非功率。相關關係記憶部4 1 3中，預先記憶著如 第70圖所示之相關關係資料。雷射加工裝置之操作者使用 鍵盤等將改質點之所須尺寸輸入到開口數選擇部419中。 因此，開口數選擇部419可從相關關係記憶部413中選擇 -104- 1250060 與這些尺寸大小相同値之尺寸對應之開口數，然後將此開 口數之資料送到透鏡選擇機構控制部405、光束擴散器501 或彩虹光圏控制部6 0 3。因此’以調節開口數大小之後的雷 射加工裝置進行雷射加工時’可形成所須尺寸之改質點。 此開口數大小之資料被送到監視器1 29 ’而將開口數大小顯 示出來。此例中，使功率之大小固定，而開口數大小爲變 動。
第8 0圖是本實施形態之另一變形例所具備之全體控制部 127之方塊圖。全體控制部127具有組選擇部421及相關關 係記憶部413。與第78圖及第79圖之相異點爲，選擇功率 及開口數雙方。相關關係記憶部4 1 3中’預先記憶著如第 69圖所示之功率及開口數之組及尺寸的相關關係資料。雷 射加工裝置之操作者使用鍵盤等將改質點之所須尺寸輸入 到組選擇部4 2 1中。因此，組選擇部4 2 1可從相關關係記 憶部413中選擇與這些尺寸大小相同値之尺寸對應之開口 Φ 數之組，然後將此所選擇之組之功率資料送到功率調節部 ® 4〇1，另一方面，將所選擇之組之開口數資料送到透鏡選擇 機構控制部405、光束擴散器501或彩虹光圈控制部60 3。 因此，以調節此組之功率及開口數大小之後的雷射加工裝 置進行雷射加工時，可形成所須尺寸之改質點。此此組之 功率及開口數大小之資料被送到監視器1 29，而可將此組之 功率及開口數大小顯示出來。 依照這些變化例時，可控制改質點之尺寸。因而’改質 -105- 1250060 點變小之情形之下，可使加工對象物沿著預定切斷線做精 密之切斷，而且，亦可使切斷面之平坦性很好。而且，厚 度比較大之加工對象物之時，使改質點做成比較大，亦可 使加工對象物被切斷。 [第8例]
本實施形態之第8例，是對脈衝雷射光之重複頻率數大 小或脈衝雷射光之聚光點的相對移動速度大小進行調節， 而控制以1脈衝之脈衝雷射光所形成的改質點與下1脈衝 之脈衝雷射光所形成的改質點之間的距離。即，控制相鄰 改質點之間的距離。下面使此距離爲節距P而說明之。節 距P之控制方面，以裂開領域爲例說明。 脈衝雷射光之重複頻率數爲f(Hz)，加工對象物之X軸臺 或Y軸臺之移動速度爲v(公厘/秒）。這些臺之移動速度爲 脈衝雷射光之聚光點的相對移動速度之一例。脈衝雷射光 之一個照射所形成的裂開部分稱爲裂開點。因而，每個預 定切斷線 5單位長度上所形成的裂開點數目η爲依照下列 φ 所示。 n = f / ν 單位長度上所形成的裂開點數目η之反數爲節距p。 p = 1 / η 因而，脈衝雷射光之重複頻率數大小或脈衝雷射光之聚 光點的相對移動速度大小之中任何一個可被調節的話，可 控制節距Ρ。即，重複頻率數f(Hz)變大或者臺之移動速度
•106· 1250060 V (公厘/秒）變小之時，可使節距p控制成小。而，重複頻 率數f(Hz)變小或者臺之移動速度v(公厘/秒）變大之時， 可使節距P控制成大。
但是’節距P與預定切斷線5方向中裂開點尺寸d之關 係，如第8 1 ~ 8 3圖所示有3個關係。第8 1 ~ 8 3圖是沿著使 用本實施形態相關之雷射加工而形成有裂開領域之加工對 象物之預定切斷線之部份的平面圖。裂開點90是由1脈衝 之脈衝雷射光所形成。多數個裂開點90沿著預定切斷線5 並列地形成，而形成裂開領域9。 第81圖顯示節距p比尺寸d大之情況。裂開領域9沿著 預定切斷線5在加工對象物之內部斷續地形成。第82圖是 顯示節距p與尺寸d大致相等之情況。裂開領域9沿著預 定切斷線5在加工對象物之內部連續地形成。第8 3圖是顯 示節距P比尺寸d小之情況。裂開領域9沿著預定切斷線5 在加工對象物之內部連續地形成。 依照第8 1圖，裂開領域9沿著預定切斷線5在加工對象 鲁 物之內部並非連續地形成之故，可使預定切斷線5之處所 可以保持某一定之強度。因而雷射加工終了後，對加工對 象物進行切斷工程之時，可使加工對象物之處理很容易。 依照第82及83圖，裂開領域9沿著預定切斷線5在加工 對象物之內部連續地形成之故，以裂開領域9做爲起點， 可使加工對象物之切斷很容易。 依照第81圖爲節距p比尺寸d大，依照第82圖爲節距p -107- 1250060
與尺寸d大致相等之故，可防止由於脈衝雷射光照射產生 多光子吸收之領域，與已經形成之裂開點90重疊。其結果， 可使裂開點尺寸之誤差變小。即，依照本發明者之觀點， 若脈衝雷射光照射產生多光子吸收之領域，與已經形成之 裂開點90重疊之時，會使在此領域上形成之裂開點90尺 寸的誤差變大。裂開點90尺寸的誤差變大時，不僅加工對 象物沿著預定切斷線5之精密切斷會很困難，而且會使切 斷面之平坦性惡化。依照第81及82圖之時，可使裂開點 尺寸之誤差變小之故，不僅可使加工對象物沿著預定切斷 線5被精密地切斷，而且切斷面之平坦性亦佳。 如以上所說明，依照本實施形態之第8例時，對脈衝雷 射光之重複頻率數大小或脈衝雷射光之聚光點的相對移動 速度大小進行調節，而可控制節距P。因而，考量加工對象 物之厚度或材質而改變節距P之時，可因應於加工對象物 而進行雷射加工。 而，關於控制節距P方面，雖然已說明裂開點之情形， 但是亦同樣地可適用於熔融處理點或折射率變化點之情 形。但是，不會有熔融處理點或折射率變化點與已經形成 之熔融處理點或折射率變化點產生重疊之問題。而且，脈 衝雷射光之聚光點的相對移動’是使脈衝雷射光之聚光點 固定，而加工對象物被移動亦可’或者使加工對象物固定 而脈衝雷射光之聚光點被移動亦可’或者加工對象物及脈 衝雷射光之聚光點相互成反方向移動亦可’或者使加工對 -108- 1250060 象物及脈衝雷射光之聚光點的速度不同且方向相同而移動 時亦可。
本實施形態之第8例相關之雷射加工裝置，將以跟第14 圖所示之第1例相關之雷射加工裝置1〇〇之不同點爲中心 說明之。雷射光源101是Q開關雷射。第84圖是雷射光源 101上所具有之Q開關雷射之槪略構成圖。q開關雷射具備 有；以預定間隔設置之鏡子51，53，及配置在鏡子51與鏡 子5 3之間的雷射媒質5 5 ’以及對雷射媒質5 5施加激發用 輸入的激發源57，以及配置在雷射媒質55與鏡子51之間 的Q開關59。雷射媒質55之材料例如可爲Nd: YAG。 利用Q開關5 9在共振器之損失爲高的狀態下，從激發源
57施加激發用輸入到雷射媒質55之時，雷射媒質55之反 轉分布可上升到預定値。其後，利用Q開關59在共振器之 損失爲低的狀態下，使儲存之能量瞬間產生發振之雷射光 L。從雷射光源控制器102之信號S(例如超音波脈衝之重複 頻率數之變化）控制Q開關59使其變成高的狀態。因而， 由於雷射光源控制器102之信號S，可使脈衝雷射光之重複 頻率數被調節。雷射光源控制器102爲頻率數調節手段之 一例。重複頻率數之調節，是由雷射加工裝置之操作者使 用鍵盤等將重複頻率數大小輸入到全體控制部1 27而達 成。以上爲雷射光源1 0 1之細節。 雷射加工中，使加工對象物向X軸臺或Y軸臺移動，而 沿著預定切斷線形成改質領域。因而’例如在X軸方向形 -109· 1250060 成改質領域之情況時，對X軸臺109進行移動速度之調節’ 可調節脈衝雷射光之聚光點的相對移動速度。而且’在γ 軸方向形成改質領域之情況時，對γ軸臺111進行移動速 度之調節，可調節脈衝雷射光之聚光點的相對移動速度。 這些臺的速移動速度調節可由臺控制部115所控制。速度 之調節，是由雷射加工裝置之操作者使用鍵盤等將速度之 大小輸入到全體控制部127而達成。而，使聚光點P可被 g 移動，對其移動速度進行調節時，可調節脈衝雷射光之聚 v 光點的相對移動速度。 第8例相關之雷射加工裝置的全體控制部127,是在第1 例相關之雷射加工裝置的全體控制部127中再追加其他功 能而成。第85圖是第8例相關之雷射加工裝置之全體控制 部1 27之一例的局部之方塊圖。全體控制部1 27具有，距 離演算部141、尺寸記憶部143及影像作成部145。距離演 算部141中，輸入f :脈衝雷射光之重複頻率數大小，以 (:® 及臺1 〇9 , 1 1 1的相對移動速度大小。這些之輸入是由雷射 加工裝置之操作者使用鍵盤等而進行。 距離演算部141利用上述公式（n ：= f/v，ρ =ι/η)而演算 相鄰之改質點之間的距離（節距）。然後，距離演算部141 將此距離資料送到監視器1 29 »因此，可顯示根據輸入到監 視器1 2 9之頻率大小及速度大小所形成改質點之間的距離^ 而且’此距離資料亦送到影像作成部1 4 5。尺寸記憶部 143中預先記憶有此雷射加工裝置所形成改質點之尺寸。影 -110- 1250060 像作成部1 4 5根據此距離資料及記憶在尺寸記憶部1 43中 之尺寸資料’將此距離及尺寸所形成改質領域之影像資料 送到監視器129。因此，在監視器129上可顯示改質領域之 影像。因而’雷射加工前相鄰改質點之間的距離或改質領 域之形狀可被知道。
雖然距離演算部141利用上述公式（n = f/v，p =l/n)而 演算相鄰之改質點之間的距離，以下列方法進行亦可。首 先，將脈衝雷射光之重複頻率數大小，以及臺109，111的 相對移動速度大小及改質點之間的距離之間的關係作成預 先登錄的表，使此表之資料記憶在距離演算部141中。脈 衝雷射光之重複頻率數大小，以及臺109，111的相對移動 速度大小被輸入到距離演算部141時，距離演算部141可 從上述表中讀出以這些値之大小的條件下所形成改質點中 改質點之間的距離。 而，使脈衝雷射光之重複頻率數大小被固定，而臺109, 111的相對移動速度爲可變動時亦可。反之，使臺109，111 的相對移動速度被固定，而脈衝雷射光之重複頻率數大小 爲可變動時亦可。這些情況下，距離演算部141中亦使用 上述工式或表進行處理，以使改質點之間的距離或改質領 域之影像在監視器129上顯示出來。 如以上所述，第8 5圖所示之全體控制部1 2 7中輸入有脈 衝雷射光之重複頻率數大小，或臺109，111的相對移動速 度大小之時，使相鄰之改質點之間的距離被進行演算。將 -111- 1250060 相鄰之改質點之間的所要距離輸入時’使脈衝雷射光之重 複頻率數大小及臺1 09，111的相對移動速度大小被控制亦 可。關於這方面，下面將說明。
第86圖是第8例相關之雷射加工裝置之全體控制部127 之另外一例的局部之方塊圖。全體控制部127具有頻率演 算部1 47。由雷射加工裝置之操作者使用鍵盤等可將相鄰之 改質點之間的距離大小輸入頻率演算部1 47中。此距離大 小是考量加工對象物之厚度或材質而決定。此輸入使頻率 演算部147根據上述公式或表，而演算此距離大小所須之 頻率。此例中，臺109，111的相對移動速度被固定。頻率 演算部147所演算的資料被送到雷射光源控制器102»此頻 率大小被調節後之雷射加工裝置，對加工對象物進行雷射 加工時，可使相鄰之改質點之間的距離被做成所要之距 離。此頻率大小之資料亦被送到監視器1 29，而將此頻率大 小顯示出來。 第87圖是第8例相關之雷射加工裝置之全體控制部127 之更另外一例的方塊圖。全體控制部127具有速度演算部 1 49。與上述同樣地，使相鄰之改質點之間的距離大小被輸 入速度演算部149中》此輸入使速度演算部149根據上述 公式或表，而演算此距離大小所需之臺的移動速度。此例 中’脈衝雷射光之重複頻率數被固定。速度演算部149所 演算的資料被送到臺控制部1 1 5。此移動速度大小被調節後 之雷射加工裝置，對加工對象物進行雷射加工時，可使相 -112- 1250060 鄰之改質點之間的距離被做成所要之距離。此臺的移動速 度大小之資料亦被送到監視器129,而將此臺的移動速度大 小顯示出來。
第88圖是第8例相關之雷射加工裝置之全體控制部丨27 之更另外一例的方塊圖。全體控制部127具有組合演算部 151。與第86及第87圖不同之處爲，可演算脈衝雷射光之 重複頻率數及臺的移動速度兩方。與上述同樣地，使相鄰 之改質點之間的距離大小被輸入組合演算部1 5 1中。此輸 - i 入使組合演算部151根據上述公式或表，而演算此距離大 小所須之脈衝雷射光之重複頻率數及臺的移動速度。 組合演算部1 5 1所演算的資料被送到雷射光源控制器 1 02及臺控制部11 5。雷射光源控制器1 02對雷射光源1 0 1 進行調節，以變成所演算後之脈衝雷射光之重複頻率數大 小。臺控制部1 1 5對臺的相對移動速度大小進行調節，以 變成所演算後之臺1 09，1 1 1的相對移動速度大小。以進行 這些調節之後的雷射加工裝置對加工對象物進行雷射加工 β 時’可使相鄰之改質點之間的距離被做成所要之距離。演 算後之脈衝雷射光之重複頻率數大小及臺的相對移動速度 大小之資料被送到監視器129，而將此演算後之値顯示出 來。 其次，將說明本實施形態之第8例相關之雷射加工方法。 加工對象物爲矽晶圓。第8例中，與第1 5圖所示之第1例 相關之雷射加工方法同樣地，進行步驟S101-步驟S111爲 •113· 1250060 止之動作。 在步驟S 1 11之後’ 1脈衝之脈衝雷射光所形成之熔融處 理點中相鄰的熔融處理點之間的距離’即節距P之大小可 被決定。節距P是考量加工對象物之厚度或材質而決定。 是考量加工對象物之厚度或材質而決定。節距P之大小如 第88圖所示被輸入全體控制部127中。 然後，與第1 5圖所示之第1例相關之雷射加工方法同樣 地，進行步驟S113~步驟S115爲止之動作。因而，加工對 象物1可被分割成矽晶片。 依照以上所說明之第8例時，脈衝雷射光之重複頻率數 大小之調節，或X軸臺、Y軸臺109，111的相對移動速度 大小之調節，可控制相鄰的溶融處理點之間的距離。考量 加工對象物1之厚度或材質而決定的距離大小之變更，可 因應於目的而進行加工。 [第9例]
本實施形態之第9例，是照射在加工對象物的雷射光， 其對加工對象物之射入方向上，使雷射光之聚光點位置變 更時’多數個改質領域可沿著射入方向並列地形成。 關於多數個改質領域形成方面，以裂開領域爲例說明 之。第89圖是使用本實施形態之第9例相關之雷射加工方 法’在加工對象物1之內部形成2個裂開領域9之情況時 加工對象物之1的立體圖。 形成2個裂開領域9之方法簡單說明之。首先，使脈衝 -114- 1250060
雷射光L之聚光點對準加工對象物1之內部的裏面21附 近，使聚光點沿著預定切斷線5移動，而一面使脈衝雷射 光L照射在加工對象物1上。因而，裂開領域9(9A)可沿著 預定切斷線5在加工對象物1之內部的裏面2 1附近形成。 其次，使脈衝雷射光L之聚光點對準加工對象物1之表面3 附近，使聚光點沿著預定切斷線5移動，而一面使脈衝雷 射光L照射在加工對象物1上。由於此照射，使裂開領域 9(9B)可沿著預定切斷線5在加工對象物1之內部的表面3 附近形成。 然後’如第90圖所示，使裂開部91從裂開領域9A，9B 自然地成長。詳細地說，裂開部9 1從裂開領域9 A向裏面 21方向、從裂開領域9A(9B)向裂開領域9B(9A)之方向、從 裂開領域9B向表面3方向分別自然成長。因而，沿著預定 切斷線5之加工對象物的面，即成爲切斷面之面之中，可 在加工對象物1之厚度方向上形成延伸很長之裂開領域 9。因此’僅須比較小之力量以人工施加，或者根本不須施 加力量’自然地可使加工對象物1沿著預定切斷線5被切 斷0 依照以上所述之第9例時，由於形成多個裂開領域9而 使加工對象物丨被切斷時做起點之處所可增加。從而，依 照第9例之時’加工對象物1之厚度比較大之情形，或加 工對象物1之材質在裂開領域9形成後之裂開部9丨難以成 長之情形等之時，亦可使加工對象物1被切斷。 -115· 1250060 而，只有兩個裂開領域9之中，切斷困難時，可形成3 個以上之裂開領域9。例如，如第91圖所示，裂開領域9A 及裂開領域9B之間形成裂開領域9C »而且，在雷射光之射 入方向，如第92圖所示，與加工對象物1之厚度方向成垂 •直相交之方向亦可被切斷。 本實施形態之第9例中，多數個裂開領域9對於脈衝雷 射光L射入在加工對象物之射入面（例如表面3)而言，是從 _ 遠方依照順序而形成較佳。例如在第89圖中，先形成裂開 領域9A，其後形成裂開領域9B »對於射入面從近方依順序 地形成裂開領域9之時，後來形成裂開領域9時照射之脈 衝雷射光L，由於先形成之裂開領域9而很散亂。因而，構 成後來形成裂開領域9之由1次照射之脈衝雷射光L所形 成之裂開部分（裂開點）之尺寸，會產生誤差。因此，後來 形成裂開領域9無法均勻地形成。相對於此，對於射入面 從遠方依照順序而形成裂開領域9之時，不會產生上述之 散亂之故，使形成裂開領域9可以均勻地形成。 但是，本實施形態之第9例中，多個裂開領域9之形成 順序，並不限定於上述，對於射入面從近方依順序地形成 之時亦可，而且任意地形成亦可。任意地形成是指，例如 第9 1圖中，首先形成裂開領域9C，其次形成裂開領域9B， 然後與光L射入方向相反地，最後形成裂開領域9A。 而，多數個改質領域方面，雖然已經以裂開領域說明， 但是對熔融處理領域或折射率變化領域而言亦可說相同。 -116· 1250060 而且，雖然已經說明脈衝雷射光之方面，但是連續雷射光 方面亦可同樣地適用。
本實施形態之第9例相關之雷射加工裝置具有與第1 4圖 所示之第1例相關之雷射加工裝置100同樣地構成。第9 例中之Z軸臺113可調節聚光點在加工對象物1之厚度方 向上之位置。因而，例如，聚光點P在加工對象物1之厚 度方向上之一半厚度的位置，被調節到射入面（例如表面3) 之近位置或遠位置上，約可調節到厚度之一半的位置上。 g 在此，由Z軸臺113調節聚光點P在加工對象物1之厚 度方向上之位置方面，將使用第93圖及第94圖說明。本 實施形態之第9例中，聚光點P在加工對象物1之厚度方 向中之位置，是以加工對象物之表面（射入面）爲基準，調 節到加工對象物之內部之所須位置上。第93圖顯示雷射光 L之聚光點P位於加工對象物1之表面3的狀態。如第94 圖所示，使Z軸臺向集光用透鏡105移動z時，聚光點P 從表面3向加工對象物1之內部移動。聚光點P在加工對 ® 象物1之內部的移動量爲Nz(N爲加工對象物1對雷射光L 之折射率）。因而，考量加工對象物1對雷射光L之折射率 而使Z軸臺移動時，可控制聚光點P在加工對象物1之厚 度方向上之位置。即，聚光點P在加工對象物1之厚度方 向上之所須位置被形成爲，表面3到加工對象物1之內部 之距離（Nz) »此距離（Nz)以上述折射率（N)除之所獲得之移 動量僅爲（z)，而使加工對象物1在厚度方向上移動。因此’ -117- 1250060 可使聚光點p對準上述所須之位置上。 如第1例中所說明者，臺控制部11 5根據焦點資料控制z 軸臺 113之移動，而使可視光之焦點對準表面3。可視光 之焦點位於表面3之時，Z軸臺113之位置上亦使雷射光 L之聚光點P可位於表面3之上，而進行雷射加工裝置1〇〇 的調整。而且，第93圖及第94圖所說明之移動量（z)之資 料被輸入全體控制部1 27中，並且記憶之。
其次，使用第9 5圖說明本實施形態之第9例相關之雷射 加工方法。第95圖是說明本雷射加工方法所用之流程圖》 加工對象物1是矽晶圓。 步驟S101與第15圖所示之第1例的步驟S101相同》其 次，測定加工對象物1之厚度。根據厚度之測定結果及加 工對象物1之折射率，而決定加工對象物1之Z軸方向之 移動量（z) (S103)。這是爲了使雷射光L之聚光點P位於 加工對象物Γ之內部之故，以位於加工對象物1之表面3 ^ 的雷射光L之聚光點P做爲基準，而決定之加工對象物1 之z軸方向之移動量。亦即，決定了聚光點p位於加工對 象物1之厚度方向上之位置。本實施形態中使用，使聚光 點P位於加工對象物之內部的裏面附近之第1移動量之資 料，及使聚光點P位於加工對象物之內部的表面3附近之 第2移動量之資料。最初形成的熔融處理領域是使用第1 移動量之資料而形成。其次形成的熔融處理領域是使用第2 移動量之資料而形成。這些移動量資料均輸入全體控制部 -118 - 1250060 127 中。
步驟SI 05及步驟SI 07與第15圖所示之第1例的步驟 S105及步驟S107相同。步驟S107中所演算的焦點資料被 送到臺控制部11 5。臺控制部1 1 5根據此焦點資料，使Z 軸臺113進行Z軸方向之移動（S109)。因此，使觀察用光 源117的可視光焦點可位於表面3上。Z軸臺113在此位 置時，可使雷射光L之聚光點p位於表面3之上。而，影 資料處理部125根據攝影資料，而演算含有預定切斷線5 | 的加工對象物1之表面3之放大影像等之影像資料。此放 大影像資料經由全體控制部1 27送到監視器1 29，因此，在 監視器129上顯示預定切斷線5附近之放大影像等。 在全體控制部127上預先使在步驟S103決定之第1移動 量資料被輸入，此移動量資料被送到臺控制部1 1 5。臺控制 部115根據此移動量資料，使雷射光l之聚光點p可變成 位於加工對象物1之內部，由Z軸臺113而進行Z軸方向 之移動（S111)。此內部之位置是指加工對象物1之裏面附鲁 近。 其次’與第15圖所示之第1例的步驟sii3同樣地，使 熔融處理領域沿著預定切斷線5在加工對象物1之內部形 成（S113)。溶融處理T3頁域是在加工對象物1之內部之中形 成於裏面者。 其次’與步驟Sill同樣地，根據第2移動量杳料，使雷 射光L之聚光點P可變成位於加工對象物1之表面3附近 -119- 1250060 之位置上，由Z軸臺113而使加工對象物1沿著z軸方向 移動（S115)。然後，與步驟S113同樣地，使熔融處理領域 在加工對象物1之內部形成（S117)。此步驟中熔融處理領 域是在加工對象物1之內部之中形成於表面3附近者。 最後，使加工對象物1沿著預定切斷線5被彎曲，使加 工對象物1被切斷（S 1 1 9 )。因此，加工對象物1可被分割 成砍晶片。 _ 將說明本實施形態之第9例之效果。依照第9例之時， 由於多數個改質領域可沿著射入方向並列地形成，而使加 工對象物1被切斷時做起點之處所可增加。例如，加工對 象物之之雷射光之射入方向之尺寸比較大之情形，或加工 對象物1之材質爲從改質領域形成後之裂開部難以成長之 情形等之時，沿著預定切斷線5之改質領域僅有1個而使 加工對象物1之切斷困難。從而，在此情況下，本實施形 態之多數個改質領域之形成，可使加工對象物1容易被切 (·斷。 [第10例] 本實施形態之第1 0例，是使聚光點在加工對象物1之厚 度方向上之位置被調節，而控制改質領域在加工對象物1 之厚度方向上之位置。 此位置控制方面是以裂開領域爲例說明之。第9 6圖是以 本實施形態之第1 〇例相關之雷射加工方法在加工對象物1 之內部形成裂開領域9之後的加工對象物1之立體圖。雷 120. 1250060 射光L之聚光點穿過加工對象物1之雷射光L之表面3(射 入面）而對準加工對象物1之內部。然後，調節聚光點P在 加工對象物1之厚度方向上之一半厚度的位置上。在這些 條件下，沿著預定切斷線5使脈衝雷射光L被照射在加工 對象物1上之時，可使裂開領域9沿著預定切斷線5在加 工對象物1之厚度之一半的位置上及其附近被形成。
第97圖是第96圖所示之加工對象物1的局部剖面圖。 裂開領域9形成之後，裂開部9 1從裂開領域9向表面3及 裏面21自然成長。裂開領域9在加工對象物1之厚度之一 半的位置上及其附近被形成之時，例如在加工對象物1之 厚度比較大之情形，可使自然成長之裂開部91與表面3之 距離成爲比較長。因此，加工對象物1沿著預定切斷線5 之預定切斷處所可保持一定之強度。從而，雷射加工終止 之後，進行加工對象物1之切斷時.，使加工對象物容易處 理。 第98圖是與第96圖同樣地，是含有以本實施形態之第 · 10例相關之雷射加工方法所形成裂開領域9的加工對象物 1之立體圖。第98圖所示之裂開領域9爲，雷射光L之聚 光點從加工對象物1之厚度方向上之一半厚度的位置上調 節到表面3附近之位置所形成。裂開領域9在加工對象物1 內部中之表面3側形成。第99圖是第98圖所示加工對象 物1之局部剖面圖。裂開領域9在加工對象物1內部中之 表面3側形成之故，可使自然成長之裂開部9 1到達表面3 •121· 1250060 或其附近。因而，沿著預定切斷線'5之裂開在表面3上很 容易產生之故，使加工對象物容易被切斷。 特別是，加工對象物1之表面3上形成有電子裝置及電 極圖型之情形時，裂開領域9在表面3或其附近形成之時， 在加工對象物1被切斷時可防止電子裝置等產生損傷。裂 開部91在加工對象物1之表面3及裏面21自然成長，可 使加工對象物被切斷。有僅由於裂開部91之自然成長而被 p 切斷之情形，亦有裂開部9 1之自然成長加上以人工方式使 裂開部9 1成長而被切斷之情形。裂開領域9與表面3之距 離比較長時，表面3側裂開部91之成長方向的偏差會變 大。因而，裂開部91會有到達電子裝置之形成領域之情形， 因而會造成電子裝置之損傷。裂開領域9在表面3或其附 近形成之時，裂開領域9與表面3之距離比較短之故，表 面3側裂開部91之成長方向的偏差很小。因此，可防止電 子裝置等產生損傷之下被切斷。但是，太靠近表面3之處 P 形成裂開領域9之時，裂開領域9會在表面3上形成。因 此，裂開領域9會在表面3之上形成任意之形狀，而成爲 在表面3形成切片之原因，使割斷精度惡化。 而，亦可使裂開領域9爲，雷射光L之聚光點從加工對 象物1之厚度方向上之一半厚度的位置上調節到離表面3 遠之位置所形成。在此情形下，裂開領域9在加工對象物1 之內部中的裏面21形成。 第1 00圖是與第96圖同樣地，是含有以本實施形態之第 1250060
1 0例相關之雷射加工方法所形成裂開領域9的加工對象物 1之立體圖。第100圖所示X軸方向上之裂開領域9爲，雷 射光L之聚光點從加工對象物1之厚度方向上之一半厚度 的位置上調節到離表面（射入面）3遠之位置所形成。另一方 面，Υ軸方向上之裂開領域9爲，聚光點從加工對象物1 之厚度方向上之一半厚度的位置上調節到表面3附近之位 置所形成。X軸方向上之裂開領域9與Υ軸方向上之裂開領 域9成立體交叉。 _ 加工對象物1爲例如半導體晶圓之情形時，X軸方向上與 Υ軸方向上之個別裂開領域9平行地以多數個形成。因而， 半導體晶圓中裂開領域9形成格子狀，以格子狀之裂開領 域做爲起點而使各晶片被分割。X軸方向上之裂開領域9 與Υ軸方向上之裂開領域9在加工對象物1之厚度方向上 之位置爲相同之時，X軸方向上之裂開領域9與Υ軸方向上 之裂開領域9會產生垂直相交之處所。垂直相交之處所中 其裂開領域9重疊之故，會使X軸方向上之切斷面與Υ軸 鲁 方向上之切斷面形成精度良好之垂直相交很困難。因此， 會妨害垂直相交之處所中加工對象物1之精密切斷。 相對於此，如第1 〇 〇圖所示，在加工對象物1之厚度方 向上，X軸方向上之裂開領域9之位置與Υ軸方向上之裂開 領域9之位置爲不同之時，可防止方向上之裂開領域9與Υ 軸方向上之裂開領域9之重疊。因此，加工對象物1可被 進行精密之切斷。 -123- 1250060 而，X軸方向上之裂開領域9之位置與Y軸方向上之裂開 領域9之中，最佳爲將後形成之裂開區域9較先前所形成 之裂開區域9形成於表面（射入面）3側。後來形成之裂開領 域9比先形成之裂開領域9在裏面21側形成之時，X軸方 向上之切斷面與Υ軸方向上之切斷面上成爲垂直相交之處 所之中，後來形成之裂開領域9在形成時所照射之脈衝雷 射光L，比先形成之裂開領域9散亂。因而，後來形成之裂 φ 開領域9之中，在上述成爲垂直相交之處所上所形成部分 之尺寸，與其他處所上形成之部分的尺寸會產生誤差。因 此，後來形成之裂開領域9無法均勻地形成》 相對於此，後來形成之裂開領域9比先形成之裂開領域9 在表面3側形成之時，上述成爲垂直相交之處所之中，不 會脈衝雷射光L之散亂之故，可使後來形成之裂開領域9 可被均勻地形成。 如以上所說明，依照本實施形態之第10例之時，使聚光 點在加工對象物1之厚度方向上之位置被調節，而控制改 質領域在加工對象物1之厚度方向上之位置。考量加工對 象物之厚度或材質等而改變聚光點之位置時，可因應於加 工對象物而進行加工。 而’關於改質領域之位置控制方面，雖然以裂開領域爲 例而說明完了，亦可適用於熔融處理領域或折射率變化領 域。而且’關於脈衝雷射光方面雖然亦已說明，亦可同樣 地適用於連續波之雷射光。 •124· 1250060
本實施形態之第10例相關之雷射加工裝置，具有與第14 圖所示之第1例相關之雷射加工裝置100同樣地構成。第 10例中之Z軸臺113可調節聚光點在加工對象物1之厚度 方向上之位置。因而，例如，聚光點P在加工對象物1之 厚度方向上之一半厚度的位置，被調節到射入面（例如表面 3)之近位置或遠位置上，約可調節到厚度之一半的位置 上。而，使使集光用透鏡105向Z軸方向移動時，亦可使 這些調節或雷射光之聚光點對準加工對象物之內部。因 | 而，本發明中加工對象物1具有在厚度方向移動之情形以 及聚光用透鏡105朝加工對象物1之厚度方向移動之情形 之故，加工對象物1之厚度方向中，加工對象物1之移動 量可爲相對之移動量或其他的相對之移動量。 Z軸臺使聚光點P在加工對象物1之厚度方向上之位置的 調節方面，與第93圖及第94圖說明之第9例相同。 第10例之中，攝影資料處理部125亦根據攝影資料，使 觀察用光源117產生的可視光焦點可對準表面3上，而演 $ 算焦點資料。臺控制部1 1 5根據焦點資料控制Z軸臺113 之移動，而使可視光之焦點對準表面3。可視光之焦點位於 表面3之時，Z軸臺 113之位置上亦使雷射光L之聚光點 P可位於表面3之上，而進行雷射加工裝置100的調整。因 此，焦點資料爲，使聚光點P位於表面（射入面）3上而在 加工對象物1之厚度方向上所必須的加工對象物1之其他 相對移動量之一例。攝影資料處理部1 2 5具有演算其他相 -125- 1250060 對移動量之功能。 全體控制部127中輸入有如第93圖及第94圖所說明之 移動量（z )之資料，並且被記憶之。即，全體控制部1 27具 有，在加工對象物1之厚度方向上記憶加工對象物1之其 他相對移動量之功能。全體控制部1 27由臺控制部1 1 5及Z 軸臺113，使集光用透鏡105所集光之脈衝雷射光L的聚 光點位置，在加工對象物1之厚度範圍內調整。 I 關於本實施形態之第1 〇例相關之雷射加工方法方面，使 峰 用第1 4圖所示之第1例相關之雷射加工裝置及第1 5圖所 示之第1例相關之雷射加工方法的流程圖說明之。加工對 象物1是砂晶圓。 步驟S101與第15圖所示之第1例的步驟S101相同。其 次，如第15圖所示之第1例之步驟S103同樣地，測定加 工對象物1之厚度。根據厚度之測定結果及加工對象物1 之折射率，而決定加工對象物1之Z軸方向之移動量（z) (· (S103)。這是爲了使雷射光L之聚光點P位於加工對象物1 之內部之故，以位於加工對象物1之表面3的雷射光L之 聚光點P做爲基準，而決定之加工對象物1之Z軸方向之 移動量。亦即，決定了聚光點P位於加工對象物1之厚度 方向上之位置。Z軸方向之移動量（z)是加工對象物1之厚 度方向上加工對象物之相對移動量之資料的一例。聚光點P 之位置是考量加工對象物1之厚度、材質、加工效果（例如 加工對象物之處理容易、可容易切斷）等而決定。這些移動 -126 - 1250060 量資料均輸入全體控制部127中。
步驟S105及步驟S107與第15圖所示之第1例的步驟 S105及步驟S107相同》步驟S107中所演算的焦點資料係 於加工對象物1之2軸方向中，其他相對移動量之資料。 該集點資料被送到臺控制部1 1 5。臺控制部1 1 5根據此焦點 資料，使Z軸臺113進行Z軸方向之移動（S109)。因此， 使觀察用光源117的可視光焦點可位於表面3上。Z軸臺 113在此位置時’可使雷射光L之聚光點P位於表面3之 上。而，攝影資料處理部125根據攝影資料，而演算含有 預定切斷線5的加工對象物1之表面3之放大影像之影像 資料。此放大影像資料經由全體控制部1 27送到監視器 129，因此，在監視器129上可顯示預定切斷線5附近之放 大影像。 在全體控制部127上預先使在步驟S103決定之相對移動 量資料被輸入，此移動量資料被送到臺控制部1 1 5。臺控制 φ 部1 1 5根據此移動量資料，使雷射光L之聚光點P可位於 鲁 加工對象物1之內部地，而由Z軸臺113而進行Z軸方向 之移動（S1 1 1 )。 步驟S113及步驟S115與第15圖所示之第1例的步驟 S 1 1 3及步驟S 1 1 5相同。因此，加工對象物1可被分割成矽 晶片。 下面將說明本實施形態之第1 〇例之效果。依照第1 〇例 之時，是使聚光點在加工對象物1之厚度方向上之位置被 -127- 1250060 調節，而使脈衝雷射光L照射在加工對象物1而形成改質 領域。因而，可控制改質領域在加工對象物1之厚度方向 上之位置。因此，因應於加工對象物1之厚度、材質、加 工效果等，而在加工對象物1之厚度方向上改變改質領域 之位置時，可因應於加工對象物1而進行切斷加工。 產業上之利用可能性 本發明相關之雷射加工方法及雷射加工裝置，是在加工 對象物之表面上，不會產生溶融或從預定切斷線之外部分 產生裂開，而使加工對象物被切斷。因而，可可使加工對 象物被切斷所製成之製品（半導體晶片、壓電裝置晶片、液 晶之顯示裝置）之良率被提高。 【圖式簡單說明】 第1圖爲顯示以本實施形態相關之雷射加工方法，進行 雷射加工中之加工對象物的平面圖；
第2圖爲第1圖所示之加工對象物沿I I _ I I線的剖面圖； 第3圖爲顯示以本實施形態相關之雷射加工方法，進行 雷射加工之後的加工對象物之平面圖； 第4圖爲第3圖所不之加工對象物沿IV-IV線的剖面圖； 第5圖爲第3圖所示之加工對象物沿v - V線的剖面圖； 第6圖爲顯示以本實施形態相關之雷射加工方法進行切 斷後的加工對象物之平面圖； 第7圖爲顯示本實施形態相關之雷射加工方法中，電場 強度與裂開之大小的關係曲線圖； -128- 1250060 第8圖爲本實施形態相關之雷射加工方法之第1工程 中，加工對象物之剖面圖； 第9圖爲本實施形態相關之雷射加工方法之第2工程 中，加工對象物之剖面圖； 第10圖是本實施形態相關之雷射加工方法之第3工程 中，加工對象物之剖面圖；
第1 1圖爲本實施形態相關之雷射加工方法之第4工程 中，加工對象物之剖面圖；
第12圖爲顯示以本實施形態相關之雷射加工方法所切 斷之砂晶圓之局部的剖面照片顯市之圖， 第13圖爲顯示本實施形態相關之雷射加工方法中，雷射 光之波長與矽基板之內部的透過率之關係曲線圖； 第1 4圖是本實施形態之第1例相關之雷射加工方法中所 使用的雷射加工裝置之槪略圖； 第1 5圖是用來說明本實施形態之第1例相關之雷射加工 方法之流程圖： 籲 第1 6圖是說明以本實施形態之第1例相關之雷射加工方 法可進行切斷之形態用之加工對象物之平面圖； 第17圖是關於雷射光源爲多數個之時，用來說明本實施 形。態之第1例相關之雷射加工方法之模式圖； 第18圖是關於雷射光源爲多數個之時，用來說明本實施 形態之第1例相關之其他雷射加工方法之模式圖； 第19圖是本實施形態之第2例中，顯示晶圓片在被夾持 -129- 1250060 狀態之壓電元件晶圓之槪略平面圖： 第20圖是本實施彤態之第2例中，顯示晶圓片在被夾持 狀態之壓電元件晶圓之槪略剖面圖； 第21圖是說明本實施形態之第2例之切斷方法之流程 圖； 第22圖是本實施形態之第2例之切斷方法中，被雷射光 照射之光透過性材料之剖面圖； 第23圖是本實施形態之第2例之切斷方法中，被雷射光 照射之光透過性材料之平面圖； 第24圖是第23圖所示之光透過性材料之沿著XXIV-XXIV 線之剖面圖， 第25圖是第23圖所示之光透過性材料之沿著χχν-XXV 線之剖面圖； 第26圖是聚光點之移動速度在延遲之情況下，如第23 圖所示之光透過性材料之沿著XXV - XXV線之剖面圖；
第27圖是聚光點之移動速度在更延遲之情況下，如第 2 3圖所示之光透過性材料之沿著XXV - XXV線之剖面圖； 第28圖爲顯示本實施形態之第2例相關之雷射加工方法 之第1工程之壓電元件晶圓之剖面圖； 第29圖爲顯示本實施形態之第2例相關之雷射加工方法 之第2工程之壓電元件晶圓之剖面圖： 第30圖爲顯示本實施形態之第2例相關之雷射加工方法 之第3工程之壓電元件晶圓之剖面圖； -130- 1250060 第3 1圖爲顯示本實施形態之第2例相關之雷射加工方法 之第4工程之壓電元件晶圓之剖面圖； 第3 2圖爲顯示本實施形態之第2例相關之雷射加工方法 之第5工程之壓電元件晶圓之剖面圖； 第33圖爲直線偏光之脈衝雷射光在照射時，內部形成裂 開領域之樣品的平面照片顯示之圖；
第34圖爲圓偏光之脈衝雷射光在照射時，內部形成裂開 領域之樣品的平面照片顯示之圖：
第35圖是第33圖所示之樣品之沿著XXXV-XXXV線之剖 面圖； 第36圖是第34圖所示之樣品之沿著XXXVI -XXXVI線之 剖面圖； 第3 7圖爲以本實施形態之第3例相關之雷射加工方法在 沿著形成有裂開領域之加工對象物之預定切斷線上之部份 的平面圖； 第38圖是以比較用之雷射加工方法在沿著形成有裂開 鲁 領域之加工對象物之預定切斷線上之部份的平面圖； 第39圖是顯示本實施形態之第3例相關之形成爲橢圓偏 光的雷射光及其所形成之裂開領域之圖； 第40圖是本實施形態之第3例相關之雷射加工裝置之槪 略構成圖； 第41圖是本實施形態之第3例相關之橢圓率調節部所含 有之1/4波長板之立體圖； -131 - 1250060 第42圖是本實施形態之第3例相關之90°回轉調節部所 含有之1/2波長板之立體圖； 第43圖是說明本實施形態之第3例相關之雷射加工方法 用之流程圖； 第44圖是以本實施形態之第3例相關之雷射加工方法中 具有橢圓偏光的雷射光進行照射後之矽晶圓之平面圖； 第45圖是以本實施形態之第3例相關之雷射加工方法中 具有直線偏光的雷射光進行照射後之矽晶圓之平面圖； 第46圖是在第44圖所示之矽晶圓上，以本實施形態之 第3例相關之雷射加工方法中具有橢圓偏光的雷射光進行 照射之矽晶圓之平面圖； 第47圖是在第45圖所示之矽晶圓上’以本實施形態之 第3例相關之雷射加工方法中具有直線偏光的雷射光進行 照射後之矽晶圓之平面圖； 第48圖是本實施形態之第4例相關之雷射加工裝置之槪 • 略構成圖； 第49圖是在第44圖所示之矽晶圓上’以本實施形態之 第4例相關之雷射加工方法中具有橢圓偏光的雷射光進行 照射之矽晶圓之平面圖； 第50圖是使用本實施形態之第5例相關之雷射加工方 法，形成比較大之裂開點之情況時之加工對象物之平面圖； 第51圖是沿著第50圖所示之預定切斷線上之LI_LI的 切斷後之剖面圖； • 132- 1250060 第52圖是沿著第50圖所示之預定切斷線上之LII-LII 的切斷後之剖面圖； 第53圖是沿著第50圖所示之預定切斷線上之LIII-LIII 的切斷後之剖面圖； 第54圖是沿著第50圖所示之預定切斷線上之LIV-LIV 的切斷後之剖面圖；
第55圖是沿著第50圖所示使加工對象物沿著預定切斷 線被切斷後之剖面圖； 第56圖是使用本實施形態之第5例相關之雷射加工方 法，形成比較小之裂開點之情況時沿著預定切斷線之加工 對象物的剖面圖； 第57圖是沿著第56圖所示使加工對象物沿著預定切斷 線被切斷後之平面圖； 第58圖是使用預定之開口數的集光用透鏡，使脈衝雷射 光在加工對象物之內部集光之加工對象物剖面圖； 第59圖是第58圖所示由於雷射光照射，而含有由多光 鲁 子吸收所造成之裂開點之加工對象物剖面圖； 第60圖是第58圖所示使用更大之開口數的集光用透鏡 之情況時，加工對象物之剖面圖； 第61圖是第60圖所示由於雷射光照射，而含有由多光 子吸收所造成之裂開點之加工對象物剖面圖； 第62圖是第58圖所示之例中使用更小之功率的脈衝雷 射光之情況時，加工對象物之剖面圖： -133- 1250060 第63圖是第62圖所示由於雷射光照射，而含有由多光 子吸收所造成之裂開點之加工對象物剖面圖； 第64圖是第60圖所示之例中使用更小之功率的脈衝雷 射光之情況時，加工對象物之剖面圖； 第65圖是第64圖所示由於雷射光照射，而含有由多光 子吸收所造成之裂開點之加工對象物剖面圖； 第66圖是沿著與第57圖所示之預定切斷線成垂直相交 _ 之LXVI -LXVI線切斷之剖面圖； 第67圖是本實施形態之第5例相關之雷射加工裝置之槪 略構成圖； 第68圖是具備有本實施形態之第5例相關之雷射加工裝 置之全體控制部之一例之局部的方塊圖； 第6 9圖是顯示本實施形態之第5例相關之雷射加工裝置 之全體控制部所含有之相關關係記億部之表的一例之圖； 第70圖是顯示本實施形態之第5例相關之雷射加工裝置 之全體控制部所含有之相關關係記憶部之表的另外一例之 圖； 第71圖是顯示本實施形態之第5例相關之雷射加工裝置 之全體控制部所含有之相關關係記憶部之表的更另外一例 之圖， 第72圖是本實施形態之第6例相關之雷射加工裝置之槪 略構成圖； 第73圖是顯示未配置擴光器之時的集光用透鏡，而使雷 -134- 1250060 射光被進行集光之圖； 第74圖是顯示配置有擴光器之時的集光用透鏡，而使雷 射光被進行集光之圖： 第7 5鼠是本實施形態之第7例相關之雷射加工裝置之槪 略構成圖； 第76圖是顯示未配置有彩虹光圈時的集光用透鏡，而使 雷射光被進行集光之圖；
第77圖是顯示配置有彩虹光圈時的集光用透鏡，而使雷 射光被進行集光之圖； 第78圖是具備有本實施形態之變形例之全體控制部之 一例的方塊圖； 第79圖是具備有本實施形態之變形例之全體控制部之 另外一例的方塊圖； 第80圖是具備有本實施形態之變形例之全體控制部之 更另外一例的方塊圖； 第81圖是使用本實施形態之第8例相關之雷射加工方 春 法，形成裂開領域之情況時沿著加工對象物之預定切斷線 之部份之一例的平面圖； 第82圖是使用本實施形態之第8例相關之雷射加工方 法，形成裂開領域之情況時沿著加工對象物之預定切斷線 之部份之另外一例的剖面圖； 第83圖是使用本實施形態之第8例相關之雷射加工方 法，形成裂開領域之情況時沿著加工對象物之預定切斷線 -135· 1250060 之部份之更另外一例的剖面圖； 第84圖是本實施形態之第8例相關之雷射加工裝置之光 源上所具有之Q開關雷射之槪略構成圖； 第8 5圖是本實施形態之第8例相關之雷射加工裝置之全 體控制部之一例的局部方塊圖； 第86圖是本實施形態之第8例相關之雷射加工裝置之全 體控制部之另外一例的局部方塊圖； _ 第87圖是本實施形態之第8例相關之雷射加工裝置之全 體控制部之更另外一例的局部方塊圖； 第88圖是本實施形態之第8例相關之雷射加工裝置之全 體控制部之更另外一例的方塊圖； 第89圖是使用本實施形態之第9例相關之雷射加工方 法，形成裂開領域之情況時沿著加工對象物之預定切斷線 之部份之一例的立體圖； 第90圖是形成有從第89圖中所示之裂開領域延伸之裂 (· 開時，加工對象物之立體圖； 第9 1圖是使用本實施形態之第9例相關之雷射加工方 法，形成裂開領域之情況時沿著加工對象物之預定切斷線 之部份之另外一例的立體圖； 第92圖是使用本實施形態之第9例相關之雷射加工方 法，於其加工對象物之內部形成裂開領域之情況時’沿著 加工對象物之預定切斷線之部份之更另外一例的立體圖； 第93圖是顯示雷射光之聚光點位於加工對象物之表面 -136- 1250060 的狀態之圖； 第94圖是顯示雷射光之聚光點位於加工對象物之內部 的狀態之圖； 第95圖是用來說明本實施形態之第9例相關之雷射加工 方法之流程圖； 第96圖是使用本實施形態之第10例相關之雷射加工方 法，於其加工對象物之內部形成裂開領域之情況時，沿著 加工對象物之預定切斷線之部份之一例的立體圖：
第97圖是第96圖中所示加工對象物之部分剖面圖； 第98圖是使用本實施形態之第10例相關之雷射加工方 法，於其加工對象物之內部形成裂開領域之情況時，沿著 加工對象物之預定切斷線之部份之另外一例的立體圖； 第99圖是第98圖中所示加工對象物之部分剖面圖； 第1 00圖是使用本實施形態之第1 0例相關之雷射加工方 法，於其加工對象物之內部形成裂開領域之情況時，沿著 加工對象物之預定切斷線之部份之更另外一例的立體圖。 【主要元件符號說明】 L…雷射光 P…聚光點 LP…直線偏光 EP…橢圓偏光 1…加工對象物 3…表面 5…預定切斷線 -137- 1250060 7···改質領域 9···裂開領域 1 1…砂晶圓 1 3…熔融處理區域 15，17, 19, 23，101…雷射光源 2 1…裏面 25，27，29…陣列光源部 31…壓電元件晶圓
32…切斷對象材料 33…晶圓片 34…吸引夾頭 35…樣品夾件 36…加壓針 37…壓電裝置晶片 39…電路部 41…區域 43…切斷面
5 1，5 3…鏡子 55…雷射媒質 57…激發源 59…Q開關 90…裂開點 100，200，300, 400，500, 600 …雷射加工裝置 102…雷射光源控制部 1 0 3…董青石鏡 105, 105a, 105b，105c…集光用透鏡
-138- 1250060
107". 載置臺 109··· X軸臺 1 1 1… Y軸臺 113··· Z軸臺 115". 臺控制部 1 17… 觀察用光源 119··· 可視光之分光器 121- 影元件 123- 成像透鏡 125··· 攝影資料處理部 127… 全體控制部 129··· 監視器 1 41… 距離演算部 143- 尺寸記憶部 145”· 影像作成部 147… 頻率演算部 149". 速度演算部 151"· 組合演算部 200 ". 雷射加.工裝置 201 ··· 橢圓率調節部 203… 90°回轉調節部 205 ··· 1 / 2波長板 207 - 1 / 4波長板 209 - 射入面 211··· 玻璃晶圓 213··· 0軸台
-139-

Claims (1)

1250060 物切斷方法’其中前述加工對象物爲具有可使照射之 雷射光透過的性質之材料。 185‘如申請專利範圍第168至1Ή項中任~項之加工對象 物切斷方法’其中前述加工對象物的表面形成有電子 裝置或電極圖形。
186·如申請專利範圍第168至171項中任一項之加工對象 物切斷方法，其中經由對前述加工對象物施加力量， 且以成爲前述切斷起點的區域作爲起點而朝前述加工 對象物之厚度方向產生破損以沿著前述預定切斷線而 將前述加工對象物作切斷。
187.—種加工對象物切斷方法，使聚光點對準由半導體材 料所成的晶圓狀之加工對象物之內部，且以聚光點的 峰率密度爲lxl〇8 (W/cm2)以上且脈衝寬度爲1/zs以下 的條件照射雷射光，以在前述加工對象物的內部形成 改質區域，依此改質區域而沿著前述加工對象物的預 定切斷線，在離前述加工對象物的雷射光入射面所定 距離內側，形成作爲切斷之起點的區域，以此區域作 爲起點而使朝向前述加工對象物的厚度方向產生破損 188.—種加工對象物切斷方法’使聚光點對準由壓電材料 所成的晶圓狀之加工對象物之內部，且以聚光點的峰 率密度爲ixi〇8 (w/cm2)以上且脈衝寬度爲1 以下的 條件照射雷射光’以在前述加工對象物的內部形成改 質區域，依此改質區域’沿著前述加工對象物之預定 -61 - 1250060 切斷線，在離前述加工對象物的雷射光入射面所定距 離內側，形成作爲切斷之起點的區域’以此區域爲起 點而使朝向前述加工對象物的厚度方向產生破損。 189.如申請專利範圍第168〜171、187、188項中任一項 之加工對象物切斷方法’其中前述加工對象物之表面 形成有複數個電路部， 使雷射光的聚光點對準於，與形成在前述複數個電 路部當中之鄰接的電路部間之間隙面對之前述加工對 象物的內部。 1 9 0 .如申請專利範圍第1 8 9項之加工對象物切斷方法’其 中雷射光係以不對前述複數個電路部照射雷射光的角 度聚光。 191. 一種加工對象物切斷方法’使聚光點對準由半導體材 料所成的晶圓狀之加工對象物之內部而照射雷射光’ 以在前述加工對象物的內部形成由單結晶構造變換成 非晶質構造之區域、由單結晶構造變換成多結晶構造 之區域、或由單結晶構造變化成屬包含有非晶質構造 及多結晶構造的構造之區域的熔融處理區域’依此熔 融熔融處理區域’沿著前述加工對象物的預定切斷線 而在離前述加工對象物的雷射光入射面所定距離內側 ，形成作爲切斷之起點的區域，以此區域爲起點而使 朝向前述加工對象物的厚度方向產生破損。 1 92.—種加工對象物切斷方法’使聚光點對準晶圓狀之加 工對象物之內部而照射雷射光’沿著前述加工對象物 -62- 1250060 之預定切斷線，而在前述加工對象物之內部中沿著前 述加工對象物之雷射光入射面的方向，形成依多光子 吸收的改質區域’以此改質區域爲起點而朝前述加工 對象物之厚度方向產生破損以將前述加工對象物作切 斷。 193.如申請專利範圍第192項之加工對象物切斷方法，其 中
將前述改質區域形成在離前述雷射光入射面所定距離 內側。
194· —種加工對象物切斷方法’使聚光點對準晶圓狀的加 工對象物之內部，且以聚光點的峰率密度爲lxl08 (W/cm2)以上且脈衝寬度爲1/zs以下的條件下照射雷射 光’沿著前述加工對象物之預定切斷線而在前述加工 對象物之內部沿著前述加工對象物之雷射光入射面的 方向，形成包含有裂開區域的改質區域，以此改質區 域爲起點而朝前述加工對象物之厚度方向產生破損以 將前述加工對象物作切斷。 195.如申請專利範圍第194項之加工對象物切斷方法，其 中將前述改質區域形成在離前述雷射光入射面所定距 離內側。 19 6.—種加工對象物切斷方法’其特徵爲，使聚光點對準 晶圓狀的加工對象物之內部，且以聚光點的峰率密度 爲lxl 08 (W/cm2)以上且脈衝寬度爲I〆s以下的條件照 射雷射光，沿著前述加工對象物之預定切斷線而在前 -63 - 1250060 述加工對象物之內部沿著前述加工對象物之雷射光入 射面的方向，形成包含有熔融處理區域的改質區域’ 以此改質區域爲起點而朝前述加工對象物之厚度方向 產生破損以將前述加工對象物作切斷。 197.如申請專利範圍第196項之加工對象物切斷方法，其 中 將前述改質區域形成在離前述雷射光入射面所定距離 內側。
19 8.—種加工對象物切斷方法，其特徵爲，使聚光點對準 晶圓狀的加工對象物之內部，且以聚光點的峰率密度 爲lxlO8 (W/cm2)以上且脈衝寬度爲Ins以下的條件下 照射雷射光，沿著前述加工對象物之預定切斷線而在 前述加工對象物之內部沿著前述加工對象物的雷射光 入射面的方向，形成包含有折射率既變化的折射率變 化區域之改質區域，以此改質區域爲起點而朝向前述 加工對象物的厚度方向產生破損而將前述加工對象物 作切斷。 199. 如申請專利範圍第198項之加工對象物切斷方法，其 中 將前述改質區域形成在離前述雷射光入射面所定距離 內側。 200. —種加工對象物切斷方法，其特徵爲，使聚光點對準 由半導體材料所成的晶圓狀之加工對象物之內部，且 以聚光點的峰率密度爲1X108 (W/cm2)以上且脈衝寬度 -64 - 1250060 爲1 W s以下的條件照射雷射光，沿著前述加工對象物 的預定切斷線而在前述加工對象物之內部沿著前述加 工對象物之雷射光入射面的方向形成改質區域，以此 改質區域爲起點而朝前述加工對象物之厚度方向產生 破損以將前述加工對象物作切斷。 201.如申請專利範圍第200項之加工對象物切斷方法，其 中
將前述改質區域形成在離前述雷射光入射面所定距離 內側。 2 02.—種加工對象物切斷方法，其特徵爲，使聚光點對準 由壓電材料所成的晶圓狀之加工對象物之內部，且以 聚光點的峰率密度爲lx 1〇8 (W/cm2)以上且脈衝寬度爲 1 y s以下的條件下照射雷射光，沿著前述加工對象物 之預定切斷線而在前述加工對象物之內部沿著前述加 工對象物的雷射光入射面方向形成改質區域，以此改 質區域爲起點而朝前述加工對象物的厚度方向產生破 損以將前述加工對象物切斷。 203. 如申請專利範圍第202項之加工對象物切斷方法，其 中 將前述改質區域形成在離前述雷射光入射面所定距離 內側。 204. —種加工對象物切斷方法，其特徵爲，使聚光點對準 由半導體材料所成的晶圓狀之加工對象物之內部而照 射雷射光，沿著前述加工對象物之預定切斷線而在前 -65- 1250060 述加工對象物之內部中沿著前述加工對象 入射面的方向，經由形成從單結晶構造變 構造的區域、從單結晶構造變化爲多結晶 、或從單結晶構造變化爲包含有非晶質構 構造的構造之熔融處理區域，而以此熔融 起點朝前述加工對象物之厚度方向產生破 加工對象物作切斷。 205. 如申請專利範圍第204項之加工對象物切 中 將前述熔融處理區域形成在離前述雷射光 距離內側。 206. 如申請專利範圍第205項之加工對象物切 中經由對前述加工對象物施加力量，而使 斷起點的區域作爲起點朝前述加工對象物 產生破損以沿著前述預定切斷線而將前述 作切斷。 物之雷射光 化爲非晶質 構造的區域 造及多結晶 處理區域爲 損以將前述 斷方法，其 入射面所定 斷方法，其 成爲前述切 之厚度方向 加工對象物 -66- 第90122732號專利申請案 1250060 中文圖式更正頁民國98年5月26日更正 0年夂月^〇曰缭(更)正本 第15圖
-S101 -S103 -S105 -S107 rS109 'S111 -S113 -S115 10/61 1250060 七、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：第（1 )圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 1…加工對象物 3…表面 5…預定切斷線 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：
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