TWI498180B - 被加工物之加工方法及雷射加工裝置 - Google Patents

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TWI498180B
TWI498180B TW101141048A TW101141048A TWI498180B TW I498180 B TWI498180 B TW I498180B TW 101141048 A TW101141048 A TW 101141048A TW 101141048 A TW101141048 A TW 101141048A TW I498180 B TWI498180 B TW I498180B
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Ikuyoshi Nakatani
Yuma Iwatsubo
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Mitsuboshi Diamond Ind Co Ltd
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Description

被加工物之加工方法及雷射加工裝置
本發明係關於一種照射雷射光而加工被加工物之加工方法。
作為照射脈衝雷射光(以下亦簡稱為雷射光)而加工被加工物之技術(以下亦簡稱為雷射加工或雷射加工技術),眾所周知有如下方法:藉由使脈衝寬度為psec(皮秒)級之超短脈衝之雷射光一面掃描一面照射至被加工物之上表面,而於與各單位脈衝光相應之被照射區域之間依序發生被加工物之劈開或裂開,從而以於各被照射區域之間形成之劈開面或裂開面之連續面的形式形成用於分割之起點(分割起點)(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2011-131256號公報
專利文獻1中揭示之加工方法(劈開/裂開加工)具體而言為如下方法:以4 μm~50 μm左右之間隔離散地照射具有100 psec以下之脈衝寬度之單位脈衝光,而於各被照射區域之中心部分發生物質之變質、熔融、蒸發除去等,藉此,使沿結晶面之劈開/裂開(或作為較其等更宏觀之現象之龜裂)於被照射區域之間擴展。因此,無需於被照射區 域進行多餘之加工,倒是要求使劈開/裂開確實地自被照射區域擴展。
例如於照射峰值功率密度較大且脈衝寬度較小之單位脈衝光之情形時,對被照射區域供給之能量過剩,而對被照射區域造成多餘之損傷,另一方面,可能產生劈開/裂開未適宜地擴展之情況。其原因在於,所照射之單位脈衝光之能量未能充分地用於劈開/裂開之擴展。
本發明係鑒於上述課題而完成,其目的在於提供一種能量利用效率高且可更確實地形成分割起點之雷射加工方法及實現其之雷射加工裝置。
為解決上述課題,技術方案1之發明係一種被加工物之加工方法,其特徵在於:其係用以於被加工物上形成分割起點者,且包括:出射步驟,其係將光源所具備之振盪器所振盪之振盪脈衝光於上述光源內所具備之放大器中放大,且使放大光即脈衝雷射光自上述光源出射;及照射步驟,其係藉由以使上述脈衝雷射光之各個單位脈衝光各自之被照射區域離散地形成於上述被加工物之被加工面上之方式對上述被加工物照射上述脈衝雷射光,而於上述被照射區域彼此之間產生上述被加工物之劈開或裂開,藉此於上述被加工物上形成用於分割之起點;且於上述出射步驟中,藉由調整上述脈衝雷射光自上述放大器之提取時序,而使一上述單位脈衝光作為以較上述單位脈衝光之出射週期短之時間間隔延遲之兩束脈衝光自上述光源出射,另一 方面,於上述照射步驟中,使上述兩束脈衝光實質上照射至同一上述被照射區域。
技術方案2之發明係如技術方案1之被加工物之加工方法,其特徵在於:於上述出射步驟中,藉由分成自上述放大器僅萃取上述放大光之一部分之第1時間、及於上述第1時間經過後上述放大光之剩餘部分於上述放大器中受到放大後之第2時間,自上述放大器提取上述放大光,而使上述兩束脈衝光自上述光源出射。
技術方案3之發明係如技術方案1之被加工物之加工方法,其特徵在於:於上述出射步驟中,使兩束上述振盪脈衝光自上述振盪器振盪,於將k設為自然數時,使先振盪之上述振盪脈衝光之k次或k+1次放大光、及後振盪之上述脈衝光之k次放大光依此順序作為上述兩束脈衝光自上述光源出射。
技術方案4之發明係如技術方案1至3中任一項之被加工物之加工方法,其特徵在於:藉由調整上述脈衝雷射光自上述放大器之提取時序,而調整上述兩束脈衝光之脈衝能量比。
技術方案5之發明係一種雷射加工裝置,其特徵在於包括:光源,其出射雷射光;載物台,其將被加工物固定於基板上;且藉由使上述光源與上述載物台相對移動,可使上述雷射光一面沿特定之加工預定線掃描一面照射至上述被加工物上;上述光源包括:振盪器,其振盪脈衝光;放大器,其放大上述振盪器所振盪之振盪脈衝光;且 使利用上述放大器所得之放大光即脈衝雷射光出射;藉由以使上述脈衝雷射光之各個單位脈衝光各自之被照射區域離散地形成於上述被加工物之被加工面上之方式對上述被加工物照射上述脈衝雷射光,而於上述被照射區域彼此之間產生上述被加工物之劈開或裂開,藉此於上述被加工物上形成用於分割之起點;藉由調整上述脈衝雷射光自上述放大器之提取時序,而使一上述單位脈衝光作為以較上述單位脈衝光之出射週期短之時間間隔延遲之兩束脈衝光自上述光源出射,另一方面,使上述兩束脈衝光實質上照射至同一上述被照射區域。
技術方案6之發明係如技術方案5之雷射加工裝置,其特徵在於:藉由分成自上述放大器僅萃取上述放大光之一部分之第1時間、及於上述第1時間經過後上述放大光之剩餘部分於上述放大器中受到放大後之第2時間,自上述放大器提取上述放大光,而使上述兩束脈衝光自上述光源出射。
技術方案7之發明係如技術方案5之雷射加工裝置,其特徵在於:使兩束上述振盪脈衝光自上述振盪器振盪,於將k設為自然數時,使先振盪之上述振盪脈衝光之k次或k+1次放大光、及後振盪之上述脈衝光之k次放大光依此順序作為上述兩束脈衝光自上述光源出射。
技術方案8之發明係如技術方案5至7中任一項之雷射加工裝置,其特徵在於:藉由調整上述脈衝雷射光自上述放大器之提取時序,而調整上述兩束脈衝光之脈衝能量比。
根據技術方案1至技術方案8之發明,藉由利用經雙脈衝化之雷射光對被加工物進行沿加工預定線之劈開/裂開加工,可實現能量利用效率較高之劈開/裂開加工。即,可更確實地利用劈開/裂開形成分割起點。
<加工之原理>
於本發明之實施形態中實現之加工之基本原理與專利文獻1中揭示之加工之原理相同。因此,以下僅對概略內容進行說明。概略而言,於本發明中進行之加工係藉由使脈衝雷射光(以下亦簡稱為雷射光)一面掃描一面照射至被加工物之上表面(被加工面),而於與各脈衝相應之被照射區域之間依序產生被加工物之劈開或裂開,從而以於各被照射區域之間形成之劈開面或裂開面之連續面的形式形成用於分割之起點(分割起點)。
再者,於本實施形態中,所謂裂開係指被加工物沿劈開面以外之結晶面大致規則地破裂之現象,將該結晶面稱為裂開面。再者,除作為完全沿結晶面之微觀現象之劈開或裂開以外,亦存在作為宏觀破裂之龜裂沿大致固定之結晶方位發生之情況。根據物質之不同,亦會主要僅產生劈開、裂開或龜裂中之任一種,但以下為避免說明之繁雜,不對劈開、裂開及龜裂加以區別而統稱為劈開/裂開等。進而,有時亦將如上所述之態樣之加工簡稱為劈開/裂開加工等。
以下,以如下情況為例進行說明,即,被加工物為六方晶之單晶物質,於其C面內,相互成120°之角度地位於相互對稱之位置之a1軸、a2軸、及a3軸之各軸方向為易劈開/裂開方向,且加工預定線與a1軸方向、a2軸方向、a3軸方向中之任一方向垂直。更一般而言,上述情況係相對於不同之兩個易劈開/裂開方向為等效之方向(成為兩個易劈開/裂開方向之對稱軸之方向)成為加工預定線之方向之情況。再者,以下將於每個脈衝下所照射之雷射光稱為單位脈衝光。
圖1係示意性地表示劈開/裂開加工之加工態樣之圖。於圖1中例示有a1軸方向與加工預定線L正交之情況。圖1(a)係表示該情形時之a1軸方向、a2軸方向、a3軸方向與加工預定線L之方位關係之圖。圖1(b)表示雷射光之第1脈衝之單位脈衝光照射至加工預定線L之端部之被照射區域RE11之狀態。
一般而言,由於單位脈衝光之照射係對被加工物之極微小區域供給較高之能量,故而該照射會使被照射面之與單位脈衝光之(雷射光之)被照射區域相當或大於被照射區域之範圍內發生物質之變質、熔融、蒸發除去等。
然而,若將單位脈衝光之照射時間即脈衝寬度設定為極短,則小於雷射光之光點大小之存在於被照射區域RE11之大致中央區域內之物質,會藉由自所照射之雷射光獲得動能(kinetic energy)而電漿化或高溫化成氣體狀態等從而變質,且進一步向與被照射面垂直之方向飛散,另一方面, 以伴隨該飛散而產生之反作用力為首之由單位脈衝光之照射而產生之衝擊或應力會作用於該被照射區域之周圍,尤其會作用於易劈開/裂開方向即a1軸方向、a2軸方向、a3軸方向。藉此,產生如下狀態:沿該方向,外觀上雖保持接觸狀態,但局部地產生微小之劈開或裂開,或者,雖未達劈開或裂開之程度,但於內部存在熱應變。換而言之,亦可謂超短脈衝之單位脈衝光之照射將作為用以形成朝向易劈開/裂開方向之俯視為大致直線狀之弱強度部分之驅動力而作用。
於圖1(b)中,以虛線箭頭示意性地表示上述各易劈開/裂開方向上形成之弱強度部分中之距加工預定線L之延伸方向較近之-a2方向及+a3方向上之弱強度部分W11a、W12a。
繼而,如圖1(c)所示,若照射雷射光之第2脈衝之單位脈衝光,而於加工預定線L上之與被照射區域RE11相隔特定距離之位置上形成被照射區域RE12,則與第1脈衝同樣地,於該第2脈衝下亦形成沿易劈開/裂開方向之弱強度部分。例如於-a3方向上形成弱強度部分W11b,於+a2方向上形成弱強度部分W12b,於+a3方向上形成弱強度部分W11c,於-a2方向上形成弱強度部分W12c。
其中,於該時間點,藉由第1脈衝之單位脈衝光之照射而形成之弱強度部分W11a、W12a分別存在於弱強度部分W11b、W12b之延伸方向上。即,弱強度部分W11b、W12b之延伸方向成為可以較其他部位小之能量產生劈開 或裂開(能量之吸收率較高)之部位。因此,實際上,若進行第2脈衝之單位脈衝光之照射,則此時產生之衝擊或應力會傳遞至易劈開/裂開方向及之前存在之弱強度部分,從而自弱強度部分W11b至弱強度部分W11a、及自弱強度部分W12b至弱強度部分W12a,幾乎於照射之瞬間產生生完全之劈開或裂開。藉此,形成圖1(d)所示之劈開/裂開面C11a、C11b。再者,劈開/裂開面C11a、C11b可沿被加工物之圖式中之垂直方向形成至數μm~數十μm左右之深度。 再者,於劈開/裂開面C11a、C11b上,受到較強之衝擊或應力之結果會產生結晶面之滑移,且於深度方向上產生起伏。
而且,如圖1(e)所示,之後若藉由沿加工預定線L掃描雷射光而對被照射區域RE11、RE12、RE13、RE14‥‥依序照射單位脈衝光,則藉由於該照射時產生之衝擊或應力,會沿加工預定線L依序形成於圖式中為直線狀之劈開/裂開面C11a及C11b、C12a及C12b、C13a及C13b、C14a及C14b…。於該態樣中連續地形成劈開/裂開面,為本實施形態中之劈開/裂開加工。
根據另一見解,亦可謂為藉由單位脈衝光之照射而獲得熱能,藉此,被加工物之表層部分膨脹,於較被照射區域RE11、RE12、RE13、RE14‥‥各自之大致中央區域為外側,與劈開/裂開面C11a及C11b、C12a及C12b、C13a及C13b、C14a及C14b…垂直之拉伸應力發揮作用,藉此,劈開/裂開擴展。
即,於圖1所示之情形時,沿加工預定線L離散地存在之複數個被照射區域、及形成於該等複數個被照射區域間之劈開/裂開面整體上成為沿加工預定線L分割被加工物時之分割起點。形成該分割起點後,藉由利用特定之夾具或裝置進行分割,可以大體沿加工預定線L之態樣分割被加工物。
再者,於圖1所示之情形時係以加工預定線與a1軸方向、a2軸方向、a3軸方向中之任一方向垂直之方式照射單位脈衝光,但亦可取而代之,成為以加工預定線與a1軸方向、a2軸方向、a3軸方向中之任一方向平行之方式照射單位脈衝光之態樣,或者,亦可為以各被照射區域於交替地沿夾隔加工預定線L之兩個易劈開/裂開方向之態樣下形成為鋸齒狀(Z字形)之方式照射形成各被照射區域之單位脈衝光之態樣。
為實現如上所述之劈開/裂開加工,必需照射脈衝寬度較短之短脈衝之雷射光。具體而言,必需使用脈衝寬度為100 psec以下之雷射光。例如較佳使用具有1 psec~50 psec左右之脈衝寬度之雷射光。
另一方面,單位脈衝光之照射間距(被照射點之中心間隔)只要定於4 μm~50 μm之範圍內即可。若照射間距較上述範圍大,則產生易劈開/裂開方向上之弱強度部分之形成未發展至可形成劈開/裂開面之程度之情況,因此,就確實地形成包含如上所述之劈開/裂開面之分割起點之觀點而言不佳。再者,雖就掃描速度、加工效率、產品品質 之方面而言,較佳為照射間距較大,但,為更確實地形成劈開/裂開面,較理想為定於4 μm~30 μm之範圍內,更佳為4 μm~20 μm左右。
目前,於雷射光之重複頻率為R(kHz)之情形時係每1/R(msec)便自雷射光源發出單位脈衝光。於雷射光相對於被加工物以速度V(mm/sec)相對移動之情形時,照射間距△(μm)由△=V/R而定。因此,以△成為數μm左右之方式決定雷射光之掃描速度V及重複頻率。例如掃描速度V為50 mm/sec~3000 mm/sec左右,重複頻率R為1 kHz~200 kHz,尤佳為10 kHz~200 kHz左右。V或R之具體值可考慮被加工物之材質或吸收率、熱導率、熔點等而適當決定。
雷射光較佳為以約1 μm~10 μm左右之光束直徑進行照射。於該情形時,雷射光照射時之峰值功率密度為約0.1 TW/cm2 ~數十TW/cm2
再者,雷射光之照射能量(脈衝能量)適當地定於0.1 μJ~50 μJ之範圍內即可。其中,於本實施形態中,由於以下述態樣進行照射能量之有效率之利用,故而於0.1 μJ~10 μJ之範圍內可充分地進行適宜之加工。
<雷射加工裝置之概要>
其次,對可實現上述劈開/裂開加工之雷射加工裝置之概要進行說明。
圖2係概略地表示可實現上述加工之雷射加工裝置50之構成之模式圖。雷射加工裝置50構成為主要包括於上方載置被加工物(以下亦稱為基板)10之載物台7、及使雷射加工 裝置50進行各種動作(觀察動作、對準動作、加工動作等)之控制器1,且藉由對載置於載物台7上之被加工物10照射雷射光LB,可加工被加工物10。
可利用移動機構7m使載物台7沿水平方向移動。移動機構7m係於未圖示之驅動單元之作用下使載物台7於水平面內沿特定之XY兩軸方向移動。藉此,實現雷射光照射位置之移動等。再者,關於移動機構7m,亦可與水平驅動相獨立地進行以特定之旋轉軸為中心之於水平面內之旋轉(θ旋轉)動作。
又,於雷射加工裝置50中,可藉由未圖示之攝像單元,進行自照射雷射光之側(將其稱為正面)直接觀測該被加工物10之正面觀察、或自載置於載物台7上之側(將其稱為背面)隔著該載物台7觀察該被加工物10之背面觀察等。
如上所述,載物台7係由石英等透明之構件形成,於其內部,設置有成為用以吸附固定被加工物10之吸氣通道之未圖示之抽吸用配管。抽吸用配管例如係藉由利用機械加工對載物台7之特定位置進行削孔而設置。
於載物台7上載置有被加工物10之狀態下,藉由例如抽吸泵等抽吸單元11對抽吸用配管進行抽吸,而對設置於抽吸用配管之載物台7載置面側前端之抽吸孔供給負壓,藉此,將被加工物10(及透明基板保護片材4)固定於載物台7上。再者,於圖2中,例示有作為加工對象之被加工物10貼附於透明基板保護片材4上之情況,但並非必需貼附透明基板保護片材4。
更詳細而言,於雷射加工裝置50中,自雷射光源SL發出雷射光LB,由包含於省略圖示之鏡筒內之二向色鏡(dichroic mirror)51反射後,以將該雷射光LB聚焦於載物台7上所載置之被加工物10之被加工部位之方式利用聚光透鏡52進行聚光,再照射至被加工物10上。藉由組合該雷射光LB之照射、及載物台7之移動,可一面使雷射光LB對被加工物10相對地掃描,一面進行被加工物10之加工。例如,為分割被加工物10,可進行對被加工物10之表面實施溝槽加工(劃線)之加工等。
作為雷射光源SL,較佳之態樣為使用Nd:YAG(Yttrium Aluminium Garnet,釔鋁石榴石)雷射。或者,亦可為使用Nd:YVO4 雷射或其他固體雷射之態樣。關於雷射光源SL之構成之詳細內容於下文敍述。
又,自雷射光源SL發出之雷射光LB之出射控制、或脈衝之重複頻率、脈衝寬度之調整等係藉由控制器1之照射控制部23而實現。若自加工處理部25對照射控制部23發出依照加工模式設定資料D2之特定之設定信號,則照射控制部23按照該設定信號,設定雷射光LB之照射條件。
於本實施形態中,使用波長為500 nm~1600 nm者作為雷射光源SL。又,為以上述加工圖案進行加工,雷射光LB之脈衝寬度必需為1 psec~50 psec左右。又,較佳為重複頻率R為10 kHz~200 kHz左右,且雷射光之照射能量(脈衝能量)為0.1 μJ~50 μJ左右。於該情形時,雷射光LB照射時之峰值功率密度為約0.1 TW/cm2 ~數十TW/cm2
控制器1進而包括:控制部2,其控制上述各部之動作,實現下述各種態樣下之被加工物10之加工處理;及記憶部3,其記憶控制雷射加工裝置50之動作之程式3p或加工處理時所要參照之各種資料。
控制部2係藉由例如個人電腦或微電腦等通用之電腦而實現,藉由將記憶於記憶部3中之程式3p讀入至該電腦並加以執行,而使各種構成要素作為控制部2之功能構成要素得以實現。
具體而言,控制部2主要包括:驅動控制部21,其控制移動機構7m對載物台7之驅動或聚光透鏡52之聚焦動作等與加工處理相關之各種驅動部分之動作;攝像控制部22,其控制未圖示之攝像單元對被加工物10之攝像;照射控制部23,其控制雷射光LB自雷射光源SL之照射;吸附控制部24,其控制抽吸單元11將被加工物10向載物台7之吸附固定動作;及加工處理部25,其按照所獲得之加工位置資料D1及加工模式設定資料D2,執行對加工對象位置之加工處理。
記憶部3係藉由ROM(Read Only Memory,唯讀記憶體)或RAM(Random Access Memory,隨機存取記憶體)及硬碟等記憶媒體而實現。再者,記憶部3可為利用實現控制部2之電腦之構成要素而實現之態樣,於硬碟之情形等時,亦可為設置為與該電腦分開之其他個體之態樣。
再者,較佳為操作員給予雷射加工裝置50之各種輸入指示係利用於控制器1中實現之GUI(Graphical User Interface, 圖形使用者介面)而進行。例如於加工處理部25之作用下由GUI提供加工處理用選單。
又,較佳為具有如上構成之雷射加工裝置50可藉由改變自雷射光源SL照射雷射光LB之照射條件、及藉由使載物台7移動而對被加工物10掃描雷射光LB之掃描條件之組合,而選擇性地進行各種加工模式。例如,較佳為除於適合上述劈開/裂開加工之加工條件下進行加工之模式以外,亦可選擇於如連續地形成被加工區域之加工條件下進行加工之模式。
較佳為加工模式可根據例如於加工處理部25之作用下於控制器1中提供給操作員可供其利用之加工處理選單而進行選擇。於控制器1之記憶部3中,記憶有記載被加工物之加工預定位置之加工位置資料D1,並且記憶有記載與各加工模式中之雷射加工之態樣相應之關於雷射光之各參數之條件或載物台7之驅動條件(或其等之可設定範圍)等之加工模式設定資料D2。加工處理部25取得加工位置資料D1,並且自加工模式設定資料D2中取得與所選擇之加工模式對應之條件,以執行與該條件相應之動作之方式藉由驅動控制部21或照射控制部23及其他部分控制對應之各部之動作。
<雷射光源>
圖3係表示雷射加工裝置50所包括之雷射光源SL之構成之圖。本實施形態中使用之雷射光源SL可利用啁啾脈衝放大(CPA,Chirped pulse amplification)法以高強度實現超短 脈衝之雷射輸出。該雷射光源SL包括振盪器101、脈衝延展器(pulse stretcher)102、第1偏光元件103、法拉第旋轉器(Faraday rotator)104、輸出放大器105及脈衝壓縮器106。
如圖3所示,振盪器101、脈衝延展器102、第1偏光元件103、法拉第旋轉器104及輸出放大器105依此順序配置於第1光程OP1上。又,脈衝壓縮器106配置於自第1偏光元件103分支出之第2光程OP2上。
振盪器101係以預先設定之重複頻率R之倒數即輸出週期輸出脈衝寬度為飛秒(fsec)級或皮秒(psec)級之脈衝光(第1脈衝光)PL1之雷射振盪器。較佳之一例係振盪器101包含模式同步雷射振盪器。再者,以下將振盪器101內部之脈衝之振盪週期設為X(nsec,納秒)。
脈衝延展器102利用自振盪器101輸出之第1脈衝光PL1之光譜寬度將該第1脈衝光PL1之脈衝寬度擴大,而作為具有第1脈衝光PL1之103 倍~105 倍左右之脈衝寬度之第2脈衝光PL2出射。脈衝延展器102包含例如體型(bulk)之繞射光柵對(grating pair)或光纖等。
第1偏光元件103設置於脈衝延展器102與法拉第旋轉器104之間,使自脈衝延展器102出射之第2脈衝光PL2朝第1光程OP1上之法拉第旋轉器104透過,另一方面,使自輸出放大器105出射且經過法拉第旋轉器104之第5脈衝光PL5反射至第2光程OP2。
法拉第旋轉器104使自脈衝延展器102經過第1偏光元件 103入射之第2脈衝光PL2偏光,而作為第3脈衝光PL3朝輸出放大器105出射,另一方面,使自輸出放大器105入射之第4脈衝光PL4偏光,而作為第5脈衝光PL5朝第1偏光元件103出射。
輸出放大器105於內部放大自法拉第旋轉器104入射之第3脈衝光PL3,且使藉此獲得之放大光即第4脈衝光PL4以特定之時序出射。更詳細而言,輸出放大器105包括第1放大鏡105a、第2放大鏡105b、放大介質(amplification medium)105c、普克爾斯盒(Pockels cell)(普克爾斯結晶)105d、第2偏光元件105e及中間反射鏡105f。
於輸出放大器105中,第2偏光元件105e、普克爾斯盒105d及第1放大鏡105a係接於法拉第旋轉器104之後依此順序配置於第1光程OP1上。又,於自第2偏光元件105e分支出之第3光程OP3上,依此順序配置有中間反射鏡105f、放大介質105c及第2放大鏡105b。再者,以下,為方便起見,將亦包含與第1光程OP1重複之自第1放大鏡105a至第2偏光元件105e之部分在內之自第1放大鏡105a至第2放大鏡105b稱為第3光程OP3。
於具有該構成之輸出放大器105中,大致上,自法拉第旋轉器104入射且經過第2偏光元件105e及普克爾斯盒105d之第3脈衝光PL3每當如以箭頭AR1所示般於第1放大鏡105a與第2放大鏡105b之間重複反射時,便於放大介質105c中被放大。第3脈衝光PL3被放大為例如脈衝能量成為1010 倍左右之程度。再者,以下,將脈衝光於第1放大鏡 105a與第2放大鏡105b之間之往復週期(沿第3光程OP3往復所需之時間)設為Y(nsec)。
放大介質105c根據所要自雷射光源SL出射之雷射光LB之波長而選擇即可。例如,若於如上所述般將雷射光源SL作為Nd:YAG雷射而構成之情形時,則亦可為使用添加有釹(Nd)之Y3 Al5 O12 結晶(Nd:YAG結晶)作為放大介質105c之態樣。再者,放大介質105c中之放大係於照射控制部23之控制下藉由未圖示之激發源之激發而進行。
又,普克爾斯盒105d及第2偏光元件105e係為了控制第4脈衝光PL4自輸出放大器105之出射而設置。普克爾斯盒105d包含KDP(Potassium Dihydrogen Phosphate,磷酸二氫鉀)(KH2 PO4 )結晶等,且具有根據所施加之電壓而改變光之偏光狀態之功能。對該普克爾斯盒105d之電壓施加係由照射控制部23予以控制。第2偏光元件105e使自法拉第旋轉器104出射之第3脈衝光PL3朝第1放大鏡105a透過,另一方面,根據由普克爾斯盒105d賦予之偏光狀態,而使由第1放大鏡105a反射且通過普克爾斯盒105d之第3脈衝光PL3透過或反射。
更詳細而言,於自法拉第旋轉器104出射且透過第2偏光元件105e之第3脈衝光PL3、及由第2放大鏡105b反射且於第3光程OP3上前進之第3脈衝光PL3入射至普克爾斯盒105d之時序,以使該等光直接透過之方式控制普克爾斯盒105d之施加電壓。另一方面,於由第1放大鏡105a反射之第3脈衝光PL3或其放大光即第4脈衝光PL4入射至普克爾 斯盒105d之時序,若於不使該第4脈衝光PL4出射至外部而進一步放大之情形時,則以第3脈衝光PL3或第4脈衝光PL4成為由第2偏光元件105e反射之偏光狀態之方式控制,對普克爾斯盒105d之施加電壓。另一方面,若於欲使第4脈衝光PL4出射至輸出放大器105之外部之情形時,則以第4脈衝光PL4成為可透過第2偏光元件105e之偏光狀態之方式控制對普克爾斯盒105d之施加電壓。再者,以下,亦將使第4脈衝光PL4出射至輸出放大器105之外部之情況稱為「萃取」脈衝光。而且,將自輸出放大器105萃取第4脈衝光PL4之情形時對普克爾斯盒105d之施加電壓稱為「萃取電壓」,將於輸出放大器105內放大第4脈衝光PL4之情形時之對普克爾斯盒105d之施加電壓稱為「放大電壓」。
由於存在輸出放大器105之尺寸上之限制等,故而設置中間反射鏡105f以改變第3光程OP3之方向。輸出放大器105具備中間反射鏡105f之態樣並非必需之態樣。或者,雖於圖3中例示有具備一個中間反射鏡105f之態樣,但亦可為於輸出放大器105中,於第1光程OP1上或第3光程OP3上設置更多之中間反射鏡105f之態樣。
自輸出放大器105出射(萃取)之第4脈衝光PL4如上述般於法拉第旋轉器104中再次偏光,而成為第5脈衝光PL5。第5脈衝光PL5於第1偏光元件103中反射,而於第2光程OP2上前進並入射至脈衝壓縮器106。
脈衝壓縮器106壓縮所入射之第5脈衝光PL5之脈衝寬度,而作為具有第5脈衝光PL5之1/10倍~1/105 倍左右之脈 衝寬度之超短脈衝之第6脈衝光PL6出射。脈衝壓縮器106與脈衝延展器102同樣地,包含例如體型之繞射光柵對(grating pair)等。
於具有如上構成之雷射光源SL中,大致上,自振盪器101輸出之脈衝能量較小之超短脈衝光於脈衝延展器102中被延展脈衝寬度,並於輸出放大器105中得到放大後,於脈衝壓縮器106中被壓縮脈衝寬度,之後作為雷射光LB而出射至外部。例如,若對於自振盪器101出射之具有100 fsec之脈衝寬度及100 nJ之脈衝能量之脈衝光,於脈衝延展器102中將脈衝寬度延展至1 nsec後,於輸出放大器105中將脈衝能量放大至10 J,進一步於脈衝壓縮器106中將脈衝寬度再次壓縮至100 fsec,則可出射超短脈衝且脈衝能量非常大之雷射光LB。
再者,若於將雷射光LB設為如Nd:YAG雷射之3倍諧波般之諧波而輸出之情形時,則使自脈衝壓縮器106出射之光入射至未圖示之非線性光學結晶,變換其波長即可。
<利用雙脈衝化實現之脈衝能量之利用效率之提昇>
如上所述,以上述原理實現之劈開/裂開加工係藉由使各被照射區域之中心部分發生物質之變質、熔融、蒸發除去等,而使劈開/裂開於被照射區域間擴展之方法。因此,於被照射區域無需進行多餘之加工,倒是要求使劈開/裂開確實地自被照射區域沿易劈開/裂開方向擴展。
例如於照射脈衝能量較大且脈衝寬度較小之單位脈衝光之情形時,對被照射區域供給之能量過剩,而對被照射區 域造成多餘之損傷,另一方面,可能產生劈開/裂開未適宜地擴展之情況。其原因在於,所照射之單位脈衝光之能量未能充分地用於劈開/裂開之擴展。更詳細而言,可認為自電子系統之能量吸收向利用該能量實現之分子系統之振動之轉變需要10 psec左右之時間。因此,若可將所照射之單位脈衝光之能量適當地分開用於藉由物質之變質、熔融、蒸發除去等而實現之弱強度部分之形成及之後的劈開/裂開之擴展,則雷射光之能量利用效率會提高。
於本實施形態中,藉由以下方式實現上述能量利用效率之提昇:設計脈衝光自雷射光源SL之提取態樣,使得每當作為重複頻率R之倒數之各單位脈衝光原本之出射週期到來時,便於與該出射週期相比為極短時間內使兩束超短脈衝連續地出射,且使該兩束超短脈衝實質上照射至同一被照射區域。藉此,可更確實地於被加工物上發生劈開/裂開。
以下,將該態樣下之雷射光LB之出射態樣稱為雙脈衝化。圖4係示意性地表示經雙脈衝化之雷射光LB之單位脈衝光PL之分佈(時間變化)之圖。於圖4所示之情形時,藉由將雷射光LB雙脈衝化,從而單位脈衝光PL包含於某時刻t1出射之前脈衝光PLα、及之後於某時刻t2出射之後脈衝光PLβ。
例如,劈開/裂開加工中之雷射光LB之重複頻率R如上所述為1 kHz~200 kHz,故而作為其倒數之單位脈衝光PL原本之出射週期T為5 μsec~1 msec左右,從而前脈衝光PLα 與後脈衝光PLβ之出射間隔(t2-t1)成為與該出射週期相比極短之數nsec~數十nsec級。
更詳細而言,利用前脈衝光PLα使物質之變質、熔融、蒸發除去等發生,而形成弱強度部分,於該弱強度部分處於瞬間之高溫狀態之時序照射後脈衝光PLβ,藉此,使劈開/裂開自該弱強度部分擴展。於該情形時,藉由以各自之作用所需之充分之脈衝能量照射前脈衝光PLα及後脈衝光PLβ,而實現能量利用效率較高之劈開/裂開加工。進一步而言,使後脈衝光PLβ之脈衝能量大於前脈衝光PLα之脈衝能量時可實現更有效率之劈開/裂開加工。
再者,確切而言,於本實施形態中,如上所述般係一面使雷射光以50 mm/sec~3000 mm/sec左右之掃描速度相對地進行掃描一面進行加工,因此,嚴格而言,不可能使前脈衝光PLα與後脈衝光PLβ照射至同一被照射區域。其原因在於,於照射前脈衝光PLα後至照射後脈衝光PLβ前之期間,雷射光源SL與被加工物亦相對移動,故而利用前脈衝光PLα與後脈衝光PLβ形成之被照射區域之位置本應不同。然而,即便例如假定為雷射光LB之掃描速度為3000 mm/sec(=3 m/sec),前脈衝光PLα與後脈衝光PLβ之出射間隔為略大之100 nsec之情況,兩位置之計算上之偏差亦僅為300 nm。另一方面,雷射光之光束直徑為約1 μm~10 μm左右,於劈開/裂開加工時形成於被加工物10上之被照射區域彼此之間隔為4 μm~50 μm。300 nm一值為後者之約1/100~1/1000左右,可充分地視其為於誤差範圍內。因 此,於進行加工方面,即便設為前脈衝光PLα與後脈衝光PLβ實質上照射至同一被照射區域,亦不存在任何問題。其表示事實上可將前脈衝光PLα與後脈衝光PLβ之出射作為一束單位脈衝光PL之出射進行處理。
<雙脈衝化之第1態樣>
其次,對雙脈衝化之具體態樣詳細地進行說明。於本實施形態中,說明兩種態樣。
圖5係用以對輸出放大器105中之脈衝光之放大及脈衝光自輸出放大器105之萃取進行說明之圖。圖5(a)表示未進行雙脈衝化之通常情形之狀況。圖5(b)示意性地表示雙脈衝化之第1態樣之狀況。更詳細而言,圖5(a)、(b)所示之分佈表示自第1放大鏡105a側入射至普克爾斯盒105d之第3脈衝光PL3或作為其放大光之第4脈衝光PL4之脈衝能量之時間變化。
如上所述,使自振盪器101輸出之第1脈衝光PL1延展且偏光而成之第3脈衝光PL3於每個由重複頻率R決定之週期,入射至輸出放大器105。所入射之各第3脈衝光PL3於輸出放大器105之內部得到放大。具體而言,藉由對普克爾斯盒105d供給放大電壓,而使第3脈衝光PL3沿第3光程OP3以往復週期Y(nsec)重複往復,每當通過放大介質105c時便得到放大。因此,如圖5(a)所示,第3脈衝光PL3或作為其放大光之第4脈衝光PL4於每個週期Y(nsec),入射至普克爾斯盒105d。
於未進行雙脈衝化之情形時,於將第3脈衝光PL3放大至 成為特定脈衝能量之第4脈衝光PL4之時間點(圖5(a)之情形時為得到4次放大之時間點),如圖5(a)所示,於第4脈衝光PL4通過普克爾斯盒105d之時間△t之期間,將對普克爾斯盒105d之施加電壓自放大電壓切換至萃取電壓。藉此,第4脈衝光PL4透過第2偏光元件105e,而自輸出放大器105出射。
每當第3脈衝光PL3以由重複頻率R決定之時序入射至輸出放大器105時,便進行該態樣下之第4脈衝光PL4之出射。所出射之第4脈衝光PL4如上所述般被壓縮後,最終成為第6脈衝光PL6而出射,因此,於重複頻率R此照射條件下自雷射光源SL出射雷射光LB。
與此相對,於進行雙脈衝化之情形時,如圖5(b)所示,雖以與上述情況相同之方式進行第3脈衝光PL3之放大,但將對普克爾斯盒105d供給萃取電壓之時間△t1定為短於未進行雙脈衝化之情形時之時間△t。於是,自輸出放大器105萃取第4脈衝光PL4之總能量成分中於該時間△t1內通過普克爾斯盒105d之部分。該部分經過脈衝壓縮器106後,作為前脈衝光PLα而自雷射光源SL出射。
另一方面,由於第4脈衝光PL4之總能量成分中未於時間△t1內通過普克爾斯盒105d之剩餘部分無法透過第2偏光元件105e,故而再次沿第3光程OP3往復而得到放大。而且,於該放大後,亦包含放大部分在內之該剩餘成分再次通過普克爾斯盒105d之時間△t2之期間,將對普克爾斯盒105d之施加電壓自放大電壓切換至萃取電壓。藉此,剩餘成分 亦自輸出放大器105出射。該剩餘成分經過脈衝壓縮器106後,作為後脈衝光PLβ而自雷射光源SL出射。
即,雙脈衝化之第1態樣概略而言,亦可謂為藉由將自振盪器101振盪之一束脈衝光延展後,於輸出放大器105內將其分離且產生時間延遲,而實現雙脈衝化。再者,於該第1態樣中,前脈衝光PLα與後脈衝光PLβ之出射間隔(t2-t1)約為Y(nsec)。
再者,於圖5(b)中,為方便圖示,於時間△t1期間對普克爾斯盒105d設定萃取電壓而萃取第4脈衝光PL4之一部分後,於下一週期便於時間△t2期間設定萃取電壓,但此並不為必需之態樣。即,進行先萃取後之放大亦可進一步重複多次。
於第1態樣之情形時,藉由適當地決定△t1之值、及之後開始之萃取之時序,可調整前脈衝光PLα與後脈衝光PLβ之能量分配,藉由適宜地進行該調整,可進行能量利用效率較高之劈開/裂開加工。
<雙脈衝化之第2態樣>
上述雙脈衝化之第1態樣係藉由將由振盪器101振盪之一束脈衝光於輸出放大器105內分離且產生時間延遲,而實現雙脈衝化,而以下所示之第2態樣係以與第1態樣不同之原理實現雙脈衝化。
圖6係用以對雙脈衝化之第2態樣進行說明之圖。圖6(a)示意性地表示振盪器101中之脈衝振盪之狀況。圖6(b)示意性地表示輸出放大器105中之脈衝光之放大及脈衝光自輸 出放大器105之萃取之狀況。更詳細而言,圖6(b)所示之分佈表示自第1放大鏡105a側入射至普克爾斯盒105d之第3脈衝光PL3或作為其放大光之第4脈衝光PL4之脈衝能量之時間變化。
如上所述,於振盪器101之內部係以振盪週期X(nsec)振盪有脈衝。於未進行雙脈衝化之情形時,或於上述第1態樣之情形時,於每個作為重複頻率R之倒數之出射週期T,自振盪器101輸出第1脈衝光PL1。與此相對,於第2態樣中,如圖6(a)所示係於每個作為重複頻率R之倒數之出射週期T,將於振盪器101中以時間間隔X(nsec)連續振盪之兩束脈衝光視為第1脈衝光PL1進行提取。以下,將兩束脈衝光中於時間上先振盪之脈衝光稱為前振盪光PL1α,且將後振盪之脈衝光稱為後振盪光PL1β。
於該態樣中,自振盪器101輸出之第1脈衝光PL1於第1光程OP1上前進且得到延展等,最終成為第3脈衝光PL3而入射至輸出放大器105。更詳細而言,如圖6(b)及圖6(c)所示,源自前振盪光PL1α之前入射光PL3α、與源自後振盪光PL1β之後入射光PL3β以X(nsec)之時間間隔入射至輸出放大器105。再者,於圖6(b)及圖6(c)中,為方便圖示,以實線表示基線及前入射光PL3α之分佈,以虛線表示後入射光PL3β之分佈。
前入射光PL3α及後入射光PL3β於輸出放大器105中分別得到放大,放大開始後之動作根據後入射光PL3β相對於前入射光PL3α之延遲時間X(nsec)與輸出放大器105內之脈衝 光之往復週期Y(nsec)之大小關係而有所不同。
於X>Y之情形時,如圖6(b)所示,重複如下關係:前入射光PL3α得到k+1次放大後,經過時間X-Y(nsec)之後,後入射光PL3β得到k次放大。
另一方面,於X<Y之情形時,如圖6(c)所示,重複如下關係:前入射光PL3α得到k次放大後,經過時間X(nsec)之後,後入射光PL3β得到k次放大(k為自然數)。
於第2態樣中,利用該關係,實現自雷射光源SL出射之雷射光LB之雙脈衝化。具體而言,於設為滿足X>Y後,於前入射光PL3α之k+1次放大光及後入射光PL3β之k次放大光通過普克爾斯盒105d之時間△t3之期間,將對普克爾斯盒105d之施加電壓自放大電壓切換至萃取電壓。於是,使兩束脈衝光以出射間隔X-Y(nsec)連續地出射。若將該兩束脈衝光之前者設為前萃取光PL4α,將後者設為後萃取光PL4β,則前萃取光PL4α經過脈衝壓縮器106後,作為前脈衝光PLα而自雷射光源SL出射。後萃取光PL4β經過脈衝壓縮器106後,作為後脈衝光PLβ而自雷射光源SL出射。即,結果以由t2-t1=X-Y所成之出射間隔實現雙脈衝化。另一方面,設為滿足X<Y,如圖6(c)所示,於前入射光PL3α之k次放大光及後入射光PL3β之k次放大光通過普克爾斯盒105d之時間△t4之期間,將對普克爾斯盒105d之施加電壓自放大電壓切換至萃取電壓,於此情形時,實現使相同脈衝能量之前萃取光PL4α與後萃取光PL4β以出射間隔X(nsec)出射之雙脈衝化。
如上所述,雙脈衝化之第2態樣概略而言,可謂為藉由於將自振盪器101振盪之兩束脈衝光分別放大後,調整自輸出放大器105之萃取時序,而實現雙脈衝化。
此外,於改變自振盪器101振盪之前振盪光PL1α與後振盪光PL1β之脈衝能量比之情形時,不論X>Y或X<Y,均可任意地改變前萃取光PL4α與後萃取光PL4β之脈衝能量比。藉此,可將前萃取光PL4α之脈衝能量與後萃取光PL4β之脈衝能量之比率調整為所需之值。例如於使後振盪光PL1β之脈衝能量大於前振盪光PL1α之脈衝能量之情形時,即便為X<Y之情況,亦可使後萃取光PL4β之脈衝能量大於前萃取光PL4α之脈衝能量。
因此,藉由適當地進行前振盪光PL1α與後振盪光PL1β之脈衝能量比之調整,可與第1態樣同樣地,於第2態樣中亦實現能量利用效率較高之劈開/裂開加工。
如以上所說明般,根據本實施形態,藉由利用經雙脈衝化之雷射光對被加工物進行沿加工預定線之劈開/裂開加工,可實現能量利用效率較高之劈開/裂開加工。即,可更確實地利用劈開/裂開形成分割起點。
[實施例]
作為實施例,利用於第1態樣中經雙脈衝化之雷射光LB,對C面藍寶石基板之表面進行劈開/裂開加工。又,作為比較例,除未進行雙脈衝化之方面以外,於與實施例相同之條件下進行劈開/裂開加工。
具體而言,以雷射光LB之各單位脈衝光之照射間距△成 為15 μm之方式設定重複頻率R為13.3 kHz、掃描速度V為200 mm/sec。又,將實施例中之前脈衝光PLα與後脈衝光PLβ之脈衝能量之和設為5 μJ,於比較例中,使一束脈衝光之脈衝能量與上述脈衝能量之和相同。此外,以實施例中之前脈衝光PLα與後脈衝光PLβ之功率比成為1:2之方式設定△t1及△t2。
圖7係與實施例及比較例相關之加工後之C面藍寶石基板表面之利用落射照明及透射照明獲得之光學顯微鏡像。於利用落射照明獲得之像中,實施例與比較例看似無差異,根據利用透射照明獲得之像,僅於實施例之情形時,清晰地觀察到與圖1(e)所示之圖式中為直線狀之劈開/裂開面C11a、C11b、C12a、C12b、C13a、C13b、C14a、C14b…相同之加工痕。該結果表明雙脈衝化於劈開/裂開加工中有使劈開/裂開更確實地發生之效果。
1‧‧‧控制器
2‧‧‧控制部
3‧‧‧記憶部
3p‧‧‧程式
4‧‧‧透明基板保護片材
7‧‧‧載物台
7m‧‧‧移動機構
10‧‧‧被加工物
11‧‧‧抽吸單元
21‧‧‧驅動控制部
22‧‧‧攝像控制部
23‧‧‧照射控制部
24‧‧‧吸附控制部
25‧‧‧加工處理部
50‧‧‧雷射加工裝置
51‧‧‧二向色鏡
52‧‧‧聚光透鏡
101‧‧‧振盪器
102‧‧‧脈衝延展器
103‧‧‧第1偏光元件
104‧‧‧法拉第旋轉器
105‧‧‧輸出放大器
105a‧‧‧第1放大鏡
105b‧‧‧第2放大鏡
105c‧‧‧放大介質
105d‧‧‧普克爾斯盒
105e‧‧‧第2偏光元件
105f‧‧‧中間反射鏡
106‧‧‧脈衝壓縮器
a1、a2、a3‧‧‧軸
C11a、C11b、C12a、 C12b、C13a、C13b、 C14a、C14b‧‧‧劈開/裂開面
D1‧‧‧加工位置資料
D2‧‧‧加工模式設定資料
L‧‧‧加工預定線
LB‧‧‧雷射光
OP1‧‧‧第1光程
OP2‧‧‧第2光程
OP3‧‧‧第3光程
PL‧‧‧單位脈衝光
PLα‧‧‧前脈衝光
PLβ‧‧‧後脈衝光
PL1‧‧‧第1脈衝光
PL1α‧‧‧前振盪光
PL1β‧‧‧後振盪光
PL2‧‧‧第2脈衝光
PL3‧‧‧第3脈衝光
PL3α‧‧‧前入射光
PL3β‧‧‧後入射光
PL4‧‧‧第4脈衝光
PL4α‧‧‧前萃取光
PL4β‧‧‧後萃取光
PL5‧‧‧第5脈衝光
PL6‧‧‧第6脈衝光
RE11、RE12、RE13、RE14、RE15‧‧‧被照射區域
SL‧‧‧雷射光源
T‧‧‧出射週期
W11a、W11b、W11c、
W12a、W12b、W12c‧‧‧弱強度部分
圖1(a)~(e)係示意性地表示劈開/裂開加工之加工態樣之圖。
圖2係概略地表示雷射加工裝置50之構成之模式圖。
圖3係表示雷射加工裝置50所包括之雷射光源SL之構成之圖。
圖4係示意性地表示經雙脈衝化之雷射光LB之單位脈衝光PL之分佈之圖。
圖5(a)、(b)係用以對輸出放大器105中之脈衝光之放大及脈衝光自輸出放大器105之萃取進行說明之圖。
圖6(a)~(c)係用以對雙脈衝化之第2態樣進行說明之圖。
圖7係與實施例及比較例相關之加工後之C面藍寶石基板表面之光學顯微鏡像。
PL‧‧‧單位脈衝光
PLα‧‧‧前脈衝光
PLβ‧‧‧後脈衝光
T‧‧‧出射週期

Claims (8)

  1. 一種被加工物之加工方法,其特徵在於:其係用以於被加工物上形成分割起點者,且包括:出射步驟,其係將光源所具備之振盪器所振盪之振盪脈衝光於上述光源內所具備之放大器中放大,且使放大光即脈衝雷射光自上述光源出射;及照射步驟,其係藉由以使上述脈衝雷射光之各個單位脈衝光各自之被照射區域離散地形成於上述被加工物之被加工面上之方式對上述被加工物照射上述脈衝雷射光,而於上述被照射區域彼此之間產生上述被加工物之劈開或裂開,藉此於上述被加工物上形成用於分割之起點;且於上述出射步驟中,藉由調整上述脈衝雷射光自上述放大器之提取時序,而使一上述單位脈衝光作為以較上述單位脈衝光之出射週期短之時間間隔延遲之兩束脈衝光自上述光源出射,另一方面,於上述照射步驟中,使上述兩束脈衝光實質上照射至同一上述被照射區域。
  2. 如請求項1之被加工物之加工方法,其中於上述出射步驟中,分成自上述放大器僅萃取上述放大光之一部分之第1時間、及於上述第1時間經過後上述放大光之剩餘部分於上述放大器中受到放大後之第2時間,自上述放大器提取上述放大光,藉此使上述兩束脈衝光自上述光源出射。
  3. 如請求項1之被加工物之加工方法,其中於上述出射步 驟中,使兩束上述振盪脈衝光自上述振盪器振盪,於將k設為自然數時,使先振盪之上述振盪脈衝光之k次或k+1次放大光、及後振盪之上述脈衝光之k次放大光作為上述兩束脈衝光依此順序自上述光源出射。
  4. 如請求項1至3中任一項之被加工物之加工方法,其中藉由調整上述脈衝雷射光自上述放大器之提取時序,而調整上述兩束脈衝光之脈衝能量比。
  5. 一種雷射加工裝置,其特徵在於包括:光源,其出射雷射光;載物台,其將被加工物固定於基板上;且藉由使上述光源與上述載物台相對移動,可使上述雷射光一面沿特定之加工預定線掃描一面照射至上述被加工物上;上述光源包括:振盪器,其振盪脈衝光;放大器,其放大上述振盪器所振盪之振盪脈衝光;且使利用上述放大器所得之放大光即脈衝雷射光出射;藉由以使上述脈衝雷射光之各個單位脈衝光各自之被照射區域離散地形成於上述被加工物之被加工面上之方式對上述被加工物照射上述脈衝雷射光,而於上述被照射區域彼此之間產生上述被加工物之劈開或裂開,藉此於上述被加工物上形成用於分割之起點;藉由調整上述脈衝雷射光自上述放大器之提取時序, 而使一上述單位脈衝光作為以較上述單位脈衝光之出射週期短之時間間隔延遲之兩束脈衝光自上述光源出射,另一方面,使上述兩束脈衝光實質上照射至同一上述被照射區域。
  6. 如請求項5之雷射加工裝置,其中藉由分成自上述放大器僅萃取上述放大光之一部分之第1時間、及於上述第1時間經過後上述放大光之剩餘部分於上述放大器中受到放大後之第2時間,自上述放大器提取上述放大光,而使上述兩束脈衝光自上述光源出射。
  7. 如請求項5之雷射加工裝置,其中使兩束上述振盪脈衝光自上述振盪器振盪,於將k設為自然數時,使先振盪之上述振盪脈衝光之k次或k+1次放大光、及後振盪之上述脈衝光之k次放大光作為上述兩束脈衝光依此順序自上述光源出射。
  8. 如請求項5至7中任一項之雷射加工裝置,其中藉由調整上述脈衝雷射光自上述放大器之提取時序,而調整上述兩束脈衝光之脈衝能量比。
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2754524B1 (de) 2013-01-15 2015-11-25 Corning Laser Technologies GmbH Verfahren und Vorrichtung zum laserbasierten Bearbeiten von flächigen Substraten, d.h. Wafer oder Glaselement, unter Verwendung einer Laserstrahlbrennlinie
EP2781296B1 (de) 2013-03-21 2020-10-21 Corning Laser Technologies GmbH Vorrichtung und verfahren zum ausschneiden von konturen aus flächigen substraten mittels laser
JP6241174B2 (ja) * 2013-09-25 2017-12-06 三星ダイヤモンド工業株式会社 レーザー加工装置、および、パターン付き基板の加工条件設定方法
US11556039B2 (en) 2013-12-17 2023-01-17 Corning Incorporated Electrochromic coated glass articles and methods for laser processing the same
TWI730945B (zh) * 2014-07-08 2021-06-21 美商康寧公司 用於雷射處理材料的方法與設備
CN107073642B (zh) 2014-07-14 2020-07-28 康宁股份有限公司 使用长度和直径可调的激光束焦线来加工透明材料的系统和方法
US11773004B2 (en) 2015-03-24 2023-10-03 Corning Incorporated Laser cutting and processing of display glass compositions
JP6755707B2 (ja) * 2016-05-12 2020-09-16 株式会社ディスコ レーザー加工装置
JP7066701B2 (ja) 2016-10-24 2022-05-13 コーニング インコーポレイテッド シート状ガラス基体のレーザに基づく加工のための基体処理ステーション
JP6802093B2 (ja) * 2017-03-13 2020-12-16 株式会社ディスコ レーザー加工方法およびレーザー加工装置
JP6781649B2 (ja) * 2017-03-13 2020-11-04 株式会社ディスコ レーザー加工装置
JP6925745B2 (ja) * 2017-11-30 2021-08-25 株式会社ディスコ ウェーハのレーザー加工方法
CN108565248A (zh) * 2018-04-25 2018-09-21 大族激光科技产业集团股份有限公司 激光加工系统及方法
CN113028699B (zh) * 2019-12-09 2022-10-18 合肥华凌股份有限公司 储藏设备、脉冲光的控制方法、控制装置
CN113028726B (zh) * 2019-12-09 2022-10-18 合肥华凌股份有限公司 储藏设备、脉冲光的控制方法、控制装置
CN112332200B (zh) * 2020-11-03 2023-02-07 滨州学院 一种产生具有烧蚀预脉冲的强场脉冲装置及其实现方法
CN114643420B (zh) * 2022-04-27 2023-10-13 天津大学 原子级表面及结构的梯度加工系统及方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050018996A1 (en) * 2003-06-26 2005-01-27 Manabu Seo Ultrashort-pulse laser-working method and apparatus and structural bodies produced by using the same
JP2006167809A (ja) * 2000-09-13 2006-06-29 Hamamatsu Photonics Kk レーザ加工方法
TW201121686A (en) * 2009-12-25 2011-07-01 Mitsuboshi Diamond Ind Co Ltd Processing method for a workpiece, dividing method for a workpiece, and laser processing apparatus

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0437492A (ja) * 1990-05-31 1992-02-07 Shunichi Maekawa 脆性材料の切断法
JPH10150235A (ja) * 1996-11-15 1998-06-02 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 基準光周波数発生回路
US6529540B1 (en) * 1999-09-22 2003-03-04 Photonics Research Ontario Variable output coupling laser
US6281471B1 (en) * 1999-12-28 2001-08-28 Gsi Lumonics, Inc. Energy-efficient, laser-based method and system for processing target material
US20040134894A1 (en) * 1999-12-28 2004-07-15 Bo Gu Laser-based system for memory link processing with picosecond lasers
JP2003046166A (ja) 2001-08-02 2003-02-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd レーザ加工装置
JP2003258345A (ja) 2002-02-28 2003-09-12 Saifasha:Yugen スラブ型レーザ媒体を用いた高出力レーザ光発生装置
US8491353B2 (en) * 2003-09-30 2013-07-23 Panasonic Corporation Mold for optical components
JP2006071855A (ja) * 2004-09-01 2006-03-16 Sumitomo Heavy Ind Ltd 光学装置
KR20090104001A (ko) * 2007-01-05 2009-10-05 지에스아이 그룹 코포레이션 멀티 펄스 레이저 처리 시스템 및 방법
BRPI1008737B1 (pt) * 2009-02-25 2019-10-29 Nichia Corp método para fabricar elemento semicondutor
KR101181718B1 (ko) * 2010-06-16 2012-09-19 한국과학기술원 펨토초 펄스 레이저의 시간에 따른 광강도 조절을 통한 절단방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006167809A (ja) * 2000-09-13 2006-06-29 Hamamatsu Photonics Kk レーザ加工方法
US20050018996A1 (en) * 2003-06-26 2005-01-27 Manabu Seo Ultrashort-pulse laser-working method and apparatus and structural bodies produced by using the same
TW201121686A (en) * 2009-12-25 2011-07-01 Mitsuboshi Diamond Ind Co Ltd Processing method for a workpiece, dividing method for a workpiece, and laser processing apparatus

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Publication number Publication date
KR20130075651A (ko) 2013-07-05
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CN103182607A (zh) 2013-07-03
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