TWI501831B - Laser processing method - Google Patents

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TWI501831B TW100102317A TW100102317A TWI501831B TW I501831 B TWI501831 B TW I501831B TW 100102317 A TW100102317 A TW 100102317A TW 100102317 A TW100102317 A TW 100102317A TW I501831 B TWI501831 B TW I501831B
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Hamamatsu Photonics Kk
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Description

雷射加工方法
本發明是關於在加工對象物形成變性區域用之雷射加工方法。
以往的上述技術領域的雷射加工方法，例如將波長1300nm的雷射光照射在板狀的加工對象物，藉此沿著加工對象物的裁斷預定線，將成裁斷起點的變性區域形成於加工對象物已為人所熟知(例如，參閱專利文獻1)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2006-108459號公報
在此，加工對象物例如為矽基板時，波長1300nm的雷射光穿透率是比波長1064nm的雷射光還高，因此使用波長1300nm的雷射光時，即使從加工對象物的雷射光射入面深入的位置，仍可形成容易產生龜裂的變性區域。為此，沿著裁斷預定線在加工對象物的厚度方向形成複數列變性區域來裁斷加工對象物的場合，可減少其變性區域的列數，並獲得間歇時間的縮短。
但是，一旦使用波長1300nm的雷射光時，除了可形成容易產生龜裂的變性區域之外，並會有在加工對象物的厚度方向形成複數列變性區域時龜裂於加工對象物的厚度方向連續進行，使龜裂在加工對象物的主面蛇行等，降低加工對象物的裁斷精度的場合。
因此，本發明以提供可一邊防止加工對象物裁斷精度的降低，並可減少沿著裁斷預定線形成於加工對象物厚度方向之變性區域的列數的雷射光加工方法為課題。
為解決上述課題，本發明相關的雷射加工方法，係對板狀的加工對象物照射雷射光，藉此沿著加工對象物的裁斷預定線，將構成裁斷起點的變性區域形成於加工對象物的雷射加工方法，其特徵為：以加工對象物一方的主面作為雷射光射入面使雷射光的聚光點沿著裁斷預定線相對移動，並在加工對象物另一方的主面側的位置、一方主面側的位置及另一方主面側的位置與一方主面側的位置之間的中間位置形成變性區域的場合，在另一方主面側的位置形成變性區域之後且於一方主面側的位置形成變性區域之前，在中間位置形成變性區域時，根據包含具有朝著與裁斷預定線交叉的方向延伸的第1亮度區域，及在裁斷預定線的延伸方向與第1亮度區域的兩側鄰接的第2亮度區域之品質圖案的調製圖案，以空間光調製器進行雷射光的調製。
該雷射加工方法中，在另一方主面側的位置形成變性區域之後且於一方主面側的位置形成變性區域之前，根據包含如上述品質圖案的調製圖案照射以空間光調製器調製的雷射光，藉此在另一方主面側的位置與一方主面側的位置之間的中間位置形成變性區域。如此一來在中間位置形成變性區域，例如即使使用減少變性區域列數的比1064nm長的波長的雷射光，在加工對象物的厚度方向形成複數列變性區域時仍可防止龜裂在加工對象物厚度方向的連續進行。並且，例如在加工對象物產生應力時，與中間位置未形成變性區域的場合比較，由於以變性區域為起點所產生的龜裂容易朝著加工對象物的厚度方向伸展，所以可沿著裁斷預定線精度良好地裁斷加工對象物。因此，根據此雷射加工方法可一邊防止加工對象物裁斷精度的降低，並可減少沿著裁斷預定線形成在加工對象物的厚度方向之變性區域的列數。
再者，另一方主面側的位置形成變性區域是意味著在加工對象物的厚度方向，形成變性區域以使得變性區域的中心位置從加工對象物的中心位置偏倚至加工對象物的另一方主面側，而一方主面側的位置形成變性區域則是意味著在加工對象物的厚度方向，形成變性區域以使得變性區域的中心位置從加工對象物的中心位置偏倚至加工對象物的一方主面側。並且，在另一方主面側的位置與一方主面側的位置之間的中間位置形成變性區域則是意味著在形成於另一方主面側位置的變性區域與形成於一方主面側位置的變性區域之間形成特性區域(即，並非於加工對象物的厚度方向中，形成變性區域使得變性區域的中心位置與加工對象物的中心位置一致之意)。
在此，裁斷預定線的延伸方向中，第1亮度區域的寬度是以相對於調製圖案中調製雷射光用之有效區域寬度的20%~50%的比例為佳。此時，可於中間位置形成確實防止在加工對象物的厚度方向形成複數列變性區域時龜裂朝著加工對象物厚度方向的連續進行。
此時，在裁斷預定線的延伸方向中，第1亮度區域的寬度也可以比第2亮度區域的各寬度還窄，或者在裁斷預定線的延伸方向中，第1亮度區域的寬度也可以比第2亮度區域的各寬度還寬。任意的場合，皆可於加工對象物的厚度方向形成複數列變性區域時，在中間位置形成可確實防止龜裂朝著加工對象物的厚度方向連續進行的變性區域。
另外，在中間位置形成變性區域時，調製圖案，包含：品質圖案；修正雷射加工裝置產生之個體差用的個體差修正圖案；及根據加工對象物的材料及從雷射光射入面到聚光點為止的距離所產生之球面像差修正用的球面像差修正圖案，在另一方主側面的位置及一方主側面的位置形成變性區域時，以根據包含個體差修正圖案及球面像差修正圖案的調製圖案，藉空間光調製器來調製雷射光為佳。此時，形成在中間位置、另一方主面側的位置及一方主面側的位置的變性區域容易產生龜裂，因此沿著裁斷預定線形成於加工對象物之厚度方向的變性區域的列數可更為確實地減少。
又，雷射光的波長是以1080nm以上為佳。此時，可提升對加工對象物之雷射光的穿透率，由於形成在中間位置、另一方主面側的位置及一方主面側位置的變性區域容易產生龜裂，因此可更確實地減少沿著裁斷預定線形成於加工對象物之厚度方向的變性區域的列數。
另外，藉著以上述變性區域為起點沿著裁斷預定線裁斷加工對象物，可沿著裁斷預定線精度良好地裁斷加工對象物。並藉著加工對象物的裁斷來製造半導體裝置，能獲得可靠性高的半導體裝置。
根據本發明，可一邊防止加工對象物之裁斷精度的降低，並可減少沿著裁斷預定線形成在加工對象物厚度方向之變性區域的列數。
以下，針對本發明之適當的實施形態，參閱圖式詳細加以說明。並且，各圖中，對於相同或相當元件賦予相同符號，並省略重複的說明。
在本發明相關之雷射加工系統的實施形態的說明之前，針對加工對象物的變性區域的形成，參閱第1~6圖加以說明。如第1圖表示，雷射加工裝置100，具備：使雷射光L脈波震盪的雷射光源101；配置使雷射光L的光軸(光路)方向改變90°的分色鏡103；及雷射光L聚光用的聚光用透鏡105。又，雷射加工裝置100，具備：以聚光用透鏡105所聚光的雷射光L照射之加工對象物1支撐用的支撐台107；使支撐台107移動用的載台111；為調節雷射光L的輸出與脈衝寬度等控制雷射光源101的雷射光源控制部102；及控制載台111的移動的載台控制部115。
該雷射加工裝置100中，從雷射光源101所射出的雷射光L是藉分色鏡103使其光軸方向改變90°，藉聚光用透鏡105聚光於載放在支撐台107上的加工對象物1的內部。與此同時，移動載台111，使加工對象物1相對於雷射光L沿著裁斷預定線5相對移動。藉此，可使沿著裁斷預定線5的變性區域形成為加工對象物1。
加工對象物1的材料是使用半導體材料或壓電材料等，如第2圖表示，在加工對象物1設定有裁斷加工對象物1用的裁斷預定線5。裁斷預定線5為直線形延伸的虛擬線。加工對象物1的內部形成變性區域的場合，如第3圖表示，將聚光點(聚光位置)P對焦於加工對象物1內部的狀態，使雷射光L沿著裁斷預定線5(即，第2圖的箭頭A方向)相對移動。藉此，如第4~6圖表示，變性區域7是沿著裁斷預定線5形成於加工對象物1的內部，使沿著裁斷預定線5形成的變性區域7成為裁斷起點區域8。
再者，聚光點P為雷射光L的聚光處。又，裁斷預定線5不限於直線性也可以是曲線形，不限於虛擬線也可以是在加工對象物1的表面3實際描繪的線。並且，變性區域7也有連續形成的場合，也有斷續形成的場合。又，變性區域7也可以是列狀或點狀，變性區域7也可以是至少形成在加工對象物1的內部。又，有變性區域7為起點形成龜裂的場合，龜裂及變性區域7也可露出於加工對象物1的外表面(表面、內面或外圍面)。
在此，雷射光L是透過加工對象1並尤其在加工對象物1內部的聚光點附近被吸收，藉此，在加工對象物1形成有變性區域7(即，內部吸收型雷射加工)。因此，加工對象物1的表面3幾乎不會吸收雷射光L，因此不會使加工對象物1的表面3熔融。一般，從表面3熔融而去除形成孔或溝槽等去除部(表面吸收型雷射加工)的場合，加工區域是從表面3側緩緩朝內面側進行。
但是，變性區域為密度、折射率、機械強度與其他物理特性與周圍成不同狀狀態的區域。變性區域例如有熔融處理區域、龜裂區域、絕緣破壞區域、折射率變化區域等，也有該等混合的區域。此外，變性區域有加工對象物的材料中變性區域的密度與非變性區域的密度比較有所變化的區域，及形成有晶格缺陷的區域(可彙整該等稱為高密度轉移區域)。
又，熔融處理區域或折射率變化區域、變性區域的密度與非變性區域的密度比較有所變化的區域、形成晶格缺陷的區域，有進一步在該等區域的內部或變性區域和非變性區域的界面內含有龜裂(破裂、微裂縫)的場合。內含的龜裂有跨變性區域全面的場合及僅部份或複數部份形成的場合。加工對象物1可舉例如含矽、玻璃、LiTaO3 或藍寶石(Al2 O3 )或該等所構成。
另外，在此，沿著裁斷預定線5形成複數的變性點(加工痕)，形成變性區域7。變性點是以脈衝雷射光的1脈衝的發射(即1脈衝的雷射照射：雷射發射)所形成的變性部份，聚集變性點成變性區域7。變性點可舉例如龜裂點、熔融處理點或折射率變化點或混合該等其中之一點等。針對該變性點是以考慮所要求的裁斷精度、所要求裁斷面的平坦性、加工對象物的厚度、種類、晶體取向等，適當控制其大小與產生龜裂的長度為佳。
接著，針對本發明相關之雷射加工方法的實施形態說明如下。第7圖為本發明相關的雷射加工方法之一實施形態成為實施對象的加工對象物的上視圖。如第7圖表示，板狀的加工對象物1，具備：矽基板11，及形成在矽基板11的表面11a上的功能元件層16。
功能元件層16包含在與矽基板11的定向平面6平行的方向及垂直方向形成複數呈矩陣狀的功能元件15。功能元件15是例如作為藉結晶生長所形成的半導體動作層、感光二極體等的受光元件、雷射二極體等的發光元件或電路所形成的電路元件等。
在加工對象物1設定有通過相鄰功能元件15、15間的格子狀的裁斷預定線5。加工對象物1被沿著裁斷預定線5裁斷，將裁斷後的各個晶片，形成具有1個功能元件15的半導體裝置。
第8圖為本發明相關的雷射加工方法之一實施形態的實施所使用的雷射加工裝置的構成圖。如第8圖表示，雷射加光裝置300具備雷射光源202、反射型空間光調製器203、4f光學系241及聚光光學系204。反射型空間光調製器203、4f光學系241及聚光光學系204是被收容在框體234內，雷射光源202是被收容於含框體234的框體231內。
雷射光源202是例如射出波長1080nm以上的脈衝雷射光的雷射光L，例如使用光纖雷射。在此的雷射光源202是以螺絲等固定在框體234的頂板236可朝著水平方向射出雷射光L。
反射型空間光調製器203為調製從雷射光源202所射出的雷射光L，例如使用反射型液晶(LCOS：Liquid Crystal on Silicon)的空間光調製器(SLM：Spatial Light Modulator)。在此的反射型空間光調製器203是一邊將水平方向所射入的雷射光L相對於水平方向朝斜向上方一邊反射一邊調製。
第9圖為第8圖的反射型空間調製器的部份剖視圖。如第9圖表示，反射型空間光調製器203，具備：矽基板213、驅動電路層914、複數的像素電極214、介質多層膜鏡等的反射膜215、定向膜999a、液晶層216、定向膜999b、透明導電膜217及玻璃基板等的透明基板218，將該等一此順序加以層疊。
透明基板218具有沿著XY平面的表面218a，該表面218a構成反射型空間光調製器203的表面。透明基板218主要是例如包含玻璃等的光穿透性材料，使來自反射型空間光調製器203的表面218a所射入預定波長的雷射光L穿透反射型空間光調製器203的內部。透明導電膜217是形成於透明基板218的內面218b上，主要包含雷射光L穿透用的導電性材料(例如ITO)所構成。
複數的像素電極214是根據複數像素的排列而成二維狀排列，沿著透明導電膜217排列在矽基板213上。各像素電極214是例如鋁等的金屬材料所構成，該等的表面214a被加工成平坦且平滑。複數的像素電極214是藉著設置在驅動電路層914的能動矩陣電路來驅動。
主動暨矩陣電路是設置在複數的像素電極214與矽基板213之間，對應從反射型空間光調製器203所將輸出的光像控制對各像素電極214的外加電壓。上述的能動矩陣電路，具有：例如控制排列於未圖示的X軸方向的各像素列之施加電壓的第1驅動電路，及控制排列於Y軸方向的各像素列之外加電壓的第2驅動電路，藉著控制部250將預定電壓施加於雙方驅動電路所指定像素的像素電極214所構成。
再者，定向膜999a、999b是配置在液晶層21的兩端面，將液晶分子群排列於一定方向。定向膜999a、999b是例如為聚醯亞胺的高分子材料所構成，可運用在與液晶層216的接觸面上施以拋光處理等。
液晶層216被配置在複數的像素電極214與透明導電膜217之間，對應各像素電極214與透明導電膜217所形成的電場來調製雷射光L。亦即，藉能動矩陣電路或對像素電極214施加電壓時，在透明導電膜217與該像素電極214之間形成電場。
該電場是分別對反射膜215及液晶層216，以對應各厚度的比例施加。並且，對應施加於液晶層216的電場大小使液晶分子216a的排列方向變化。雷射光L穿透透明基板218及透明導電膜217而射入到液晶層216時，該雷射光L在通過液晶層216的期間藉液晶分子216a來調製，在反射膜215中反射之後，再度藉液晶層215調製後取出。
藉此，射入至調製圖案(調製用圖像)後穿透的雷射光L，調整其波面，使其在構成該雷射光L的各光線中朝著與進行方向正交的預定方向的成分的相位產生偏移。
回到第8圖，4f光學系241是作為調整藉著反射型空間光調製器203所調製雷射光L的波面形狀。該4f光學系241具有第1透鏡241a及第2透鏡241b。
透鏡241a、241b使得反射型空間光調製器203與第1透鏡241a的距離(光路長)形成第1透鏡241a的焦點距離f1，聚光光學系204與透鏡241b的距離(光路長)是形成透鏡241b的焦點距離f2，第1透鏡241a與第2透鏡241b的距離(光路長)是形成f1+f2，且第1透鏡241a與第2透鏡241b是配置在反射型空間光調製器203與聚光光學系204之間，形成兩側遠心光學系。根據該4f光學系241，以反射空間光調製器203所調製雷射光L的波面形狀是藉空間傳播而變化來抑制像差的增大。
聚光光學系204是將4f光學系241所調製的雷射光L聚光於加工對象物1的內部。該聚光光學系204是包含複數的透鏡所構成，透過包含壓電元件等所構成的驅動單元232設置在框體234的底板233。
另外，雷射加工裝置300在框體231內，具備觀察加工對象物1的表面3用的表面觀察單元211，及微調整聚光光學系204與加工對象物1的距離用的AF(AutoFocus)單元212。
表面觀察單元211，具有：射出可視光VL1的觀察用光源211a，及接受加工對象物1的表面3所反射的可視光VL1的反射光VL2進行檢測的檢測器211b。表面觀察單元211使得觀察用光源211a所射出的可視光VL1以鏡子208及分色鏡209、210、238反射‧穿透，並以聚光光學系204朝著加工對象物聚光。並且，以加工對象物1的表面3所反射的反射光VL2是以聚光光學系204聚光並以分色鏡238、210穿透‧反射之後，穿透分色鏡209而以檢測器211b受光。
AF單元212是射出AF用雷射光LB1，接受以加工對象物1的表面3所反射之AF用雷射光LB1的反射光LB2來檢測，取得沿著裁斷預定線5的表面3的位移數據(加工對象物1的厚度方向之表面3的位置(高度)數據)。並且，AF單元212在形成變性區域7時，根據已取得的位移數據使驅動單元232驅動，使聚光光學系204在其光軸方向往返移動而沿著加工對象物1的表面3的隆起。
此外，雷射加工裝置300是控制該雷射加工裝置300用的裝置，具備CPU、ROM、RAM等所成的控制部250。該控制部250是控制雷射光源202，調節從雷射光源202所射出的雷射光L的輸出與脈衝寬度等。又，控制部250在形成變性區域7時，控制框體231或載台111的位置及驅動單元232的驅動，使得雷射光L的同時聚光位置從加工對象物1的表面3位於預定位置，並沿著裁斷預定線5相對地移動。
又，控制部250在形成變性區域7時，於反射型空間光調製器203的各像素電極214與透明導電膜217之間施加預定電壓，在液晶層216顯示預定的調製圖案。藉此，可以反射型空間光調製器203調製成預定的雷射光L。
在此，使用雷射加工裝置300針對加工對象物1加工的場合予以說明。其中一例是將聚光點P對焦於板狀的加工對象物1的內部進行雷射光L的照射，藉此針對沿著裁斷預定線5，在加工對象物1的內部形成裁斷起點的變性區域7的場合說明如下。
首先，在加工對象物1的內面21黏貼伸縮帶，將該加工對象物1載放於載台111上。接著，以加工對象物1的表面3為雷射光照射面對加工對象物1一邊雷射光L的脈衝照射，一邊使加工對象物1與雷射光L沿著裁斷預定 線5相對移動(掃描)，形成變性區域7。
亦即，雷射加工裝置300中，從雷射光源202所射出的雷射光L在框體231內朝水平方向進行之後，利用鏡子205a向下方反射，藉衰減器207來調整光強度。該雷射光L是以鏡子205b被朝著水平方向反射，藉光束均化器260使強度分佈均一化並射入至反射型空間光調製器203。
射入至反射型空間光調製器203的雷射光L在穿透顯示於液晶層216的調製圖案並對應該調製圖案調製之後，朝相對於水平方向的斜向上方射出。接著，雷射光L藉著鏡子206a向上方反射之後，以λ/2波長板228使偏光方向變更為沿著裁斷預定線5的方向，並藉鏡子206b朝著水平方向反射而射入至4f光學系241。
其次，調整波面形狀使射入至聚光光學系204的雷射光L形成平行光。具體而言，雷射光L是穿透第1透鏡241a而聚焦，以鏡子219朝向下方反射，經共聚焦點O擴散。擴散後的雷射光L穿透第2透鏡241b，再度聚焦成平行光。
接著，雷射光L依序穿透分色鏡210、238射入到聚光光學系204，藉聚光光學系204聚光於載放在載台111上的加工對象物1的內部。其結果，在加工對象物1內的厚度方向的預定深度形成有變性點。
並且，使雷射光L的聚光點P沿著裁斷預定線P相對移動，藉複數的變性點形成變性區域7。之後，擴張伸縮帶，使加工對象物1以變性區域7為裁斷的起點而沿著裁斷預定線5裁斷，獲得裁斷後的複數晶片以作為半導體裝置(例如記憶體、IC、發光元件、受光元件等)。
接著，針對具備上述雷射加工裝置300的雷射加工系統400說明如下。如第10圖表示，雷射加工系統400，具備：個人電腦(以下，稱「PC」)401、402、控制器403及雷射加工裝置300。雷射加工裝置300是如上述，以反射型空間光調製器203所調製的雷射光L照射於加工對象物1，藉此在加工對象物1形成變性區域7。
將對加工對象物1之變性區域7的形成條件作為資料庫儲存在PC401的記憶部(記憶體或硬碟等)401a。使用者一旦操作PC401輸入所需的形成條件時，該形成條件透過LAN(Local Area Network)輸入至控制器403。
控制器(圖案指定手段)403在輸入對加工對象物1之變性區域7的形成條件時，對應該形成條件，對變性區域7選定一種或複數種的元件圖案，透過LAN將該元件圖案指定於PC402。在此，元件圖案是在雷射加工裝置300的反射型空間光調製器203中對雷射光L施以預定調製用的調製圖案的元件的圖案，將複數種的元件圖案作為資料庫儲存於PC402的記憶部(記憶體或硬碟等)402a。
記憶部(圖案記憶手段)402a是以修正雷射加工裝置300所產生之個體差(例如，反射型空間光調製器203的液晶層216產生的應變)用的個體差修正圖案(D-10)作為元件圖案加以儲存。並且記憶部402a是以修正雷射光L的聚光點P所產生之球面像差用的球面象差修正圖案(S-0001~S-1000)作為元件圖案予以儲存。雷射光L的聚光點P產生的球面像差是對應從加工對象物1的材料及加工對象物1的雷射光射入面到雷射光L的聚光點P為止的距離變化，因此球面像差修正圖案是以該等材料與該等距離為參數加以設定後儲存於記憶部402a。
另外，記憶部402a是以品質圖案(J-01~J-10)作為元件圖案加以儲存。如第11圖表示，品質圖案，具有：朝著與裁斷預定線5大致正交的方向延伸的第1亮度區域R1，及在裁斷預定線5的延伸方向中位於第1亮度區域R1兩側的第2亮度區域R2。
品質圖案是在加工對象物1的內面21側的位置、加工對象物1的表面3側的位置及內面21側的位置與表面3側的位置之間的中間位置，以內面21側的位置、中間位置、表面3側的位置的順序(或表面3側的位置、中間位置、內面21側的位置的順序)形成變性區域7的場合中，在中間位置形成變性區域7時使用。亦即，品質圖案是在內面21側的位置形成變性區域7之後，並在表面3側的位置形成變性區域7之前(或是在表面3側的位置形成變性區域7之後，並在內面21側的位置形成變性區域7之前)，於中間位置形成變性區域7時使用。
回到第10圖，PC(圖案製成手段)402是根據控制器403進行元件圖案的指定，對變性區域7從記憶部402a讀取一種或複數種的元件圖案。即，PC402是根據對加工對象物1之變性區域7的形成條件，對變性區域7從記憶部402a取得一種或複數種的元件圖案。
並且，PC402在取得一種元件圖案的場合，為了對應之變性區域7的形成而以該一種元件圖案作為調製圖案。又，PC402在取得複數種元件圖案的場合，為了對應之變性區域7的形成，以合成該複數種元件圖案的合成圖案作為調製圖案。PC402是如上述製成調製圖案之後，透過DVI(Digital Visual Interface)使該等調製圖案對應變性區域7而輸出至雷射加工裝置300。
再者，在加工對象物1形成複數種變性區域7的場合(例如，相對於1條裁斷預定線5，形成排列於加工對象物1厚度方向的複數列變性區域7的場合)，PC402是針對全種類的變性區域7在各變性區域7製成調製圖案之後，將該等調製圖案對應各變性區域7輸出至雷射加工裝置300。
在此，針對上述的品質圖案，進一步詳細說明如下。如第11圖表示，在裁斷預定線5的延伸方向中，第1亮度區域R1的寬度在調製圖案之中，相對於雷射光L調製用的有效區域R的寬度成20%~50%的比例。但是，裁斷預定線5的延伸方向中，第1亮度區域R1的寬度也可以比第2亮度區域R2的各個寬度還窄(例如，參閱第10圖的J-01)，也可以比第2亮度區域R2的各個寬度還寬(例如，參閱第10圖的J-10)。再者，品質圖案的有效區域R是相當於雷射光L之中射入到聚光光學系204的量(射入至聚光光學系204的入瞳的量)的區域。
並且，第1亮度區域R1的平均亮度與第2亮度區域R2的平均亮度也可以彼此不同，或其中一方較亮皆可。但是，從增加第1亮度區域R1與第2亮度區域R2的亮度差的觀點來看，以256色調表示構成品質圖案的各像素亮度的場合，第1亮度區域R1的平均亮度與第2亮度區域R2的平均亮度以差128色調為佳。
接著，針對上述雷射加工系統400中所實施之雷射加工方法的一例，一邊參閱第12圖說明如下。首先，使用者操作PC401，輸入對於加工對象物1的變性區域7的形成條件(步驟S01)。在此，將加工對象物1的厚度設定成200μm，將加工對象物1的材料設定為矽。並對1條的裁斷預定線5設定2列的變性區域SD1、SD2，作為形成排列於加工對象物1厚度方向的複數列變性區域7。並且，對於變性區域SD1的形成，從加工對象物1的雷射光射入面到雷射光L的聚光點P為止的距離(深度)是設定為180μm，雷射光L的輸出是設定為0.6W。又，針對變性區域SD2的形成，該距離是設定為70μm，而該輸出則是設定為0.6W。
其次，將對於加工對象物1的變形區域7的形成條件輸入控制器403時，控制器403對應該形成條件在每一變性區域SD1、SD2選定一種或複數種的元件圖案，使該元件圖案對應各變性區域SD1、SD2指定於PC402(步驟S02)。藉此，在PC402可容易且確實地取得適當的元件圖案。
接著，對於各變性區域SD1、SD2指定元件圖案時，PC402對應各變性區域SD1、SD2從記憶部402a選擇該元件圖案(步驟S03)。在此，對應變性區域SD2選擇個體差修正圖案D-01及球面像差修正圖案S-0025作為元件圖案，對應變性區域SD1選擇個體差修正圖案D-01及球面像差修正圖案S-0060作為元件圖案。
接著，PC402為了變性區域SD1、SD2的形成，合成對應各變性區域SD1、SD2的複數種元件圖案，以其合成圖案作為調製圖案(步驟S04)。在此，為了變性區域SD2的形成而合成個體差修正圖案D-01與球面像差修正圖案S-0025，製成調製圖案SD-002，並為了變性區域SD1的形成而合成個體差修正圖案D-01與球面像差修正圖案S-0060，製成調製圖案SD-001。
接著，PC402將製成後的調製圖案SD-001、SD-002對應各變性區域SD1、SD2輸出至雷射加工裝置300(步驟S05)。並對應各變性區域SD1、SD2輸入調製圖案SD-001、SD-002時，使雷射加工裝置300實施雷射加工(步驟S06)。
更具體而言，在雷射加工裝置300形成變性區域SD1時，透過控制部250將調製圖案SD-001顯示在反射型空間光調製器203的液晶層216。藉調製圖案SD-001來調製雷射光L。其次，在形成變性區域SD2時，透過控制部250將調製圖案SD-002顯示在反射型空間光調製器203的液晶層216，藉調製圖案SD-002來調製雷射光L。
如上述，在形成變性區域SD1、SD2時，調製圖案包含個體差修正圖案及球面像差修正圖案，因此可抑制起因於雷射加工裝置300所產生的個體差或雷射光L之聚光點P所產生球面像差的變性區域的形成狀態的不均一。再者，以在形成遠離加工對象物1之雷射光射入面的位置的變性區域SD1之後，形成接近加工對象物1之雷射光射入面的位置的變性區域SD2為佳。
接著，針對上述雷射加工系統400中所實施雷射加工方法的其他例，一邊參閱第13圖說明如下。首先，使用者操作PC401，輸入對於加工對象物1的變性區域7的形成條件(步驟S11)。在此，將加工對象物1的厚度設定成300μm，將加工對象物1的材料設定為矽。並對1條的裁斷預定線5設定3列的變性區域SD1、SD2、SD3，作為形成排列於加工對象物1厚度方向的複數列變性區域7。並且，對於變性區域SD1的形成，從加工對象物1的雷射光射入面到雷射光L的聚光點P為止的距離(深度)是設定為260μm，雷射光L的輸出是設定為0.6W。又，針對變性區域SD2的形成，該距離是設定為180μm，而該輸出則是設定為0.6W。另外，針對變性區域SD3的形成，該距離是設定為70μm，而該輸出則是設定為0.6W。再者，針對變性區域SD2的形成，將品質圖案設定為「有」。
其次，將對於加工對象物1的變形區域7的形成條件輸入控制器403時，控制器403對應該形成條件在每一變性區域SD1、SD2、SD3選定一種或複數種的元件圖案，使該元件圖案對應各變性區域SD1、SD2、SD2指定於PC402(步驟S12)。藉此，在PC402可容易且確實地取得適當的元件圖案。
接著，對於各變性區域SD1、SD2、SD3指定元件圖案時，PC402對應各變性區域SD1、SD2、SD3從記憶部402a選擇該元件圖案(步驟S13)。在此，對應變性區域SD3選擇個體差修正圖案D-01及球面像差修正圖案S-0025作為元件圖案。並對應變性區域SD2選擇個體差修正圖案D-01、球面像差修正圖案S-0060及品質圖案J-03作為元件圖案。另外，對應變性區域SD1選擇個體差修正圖案D-01及球面像差修正圖案S-0100作為元件圖案。
接著，PC402為了變性區域SD1、SD2、SD3的形成，合成對應各變性區域SD1、SD2、SD3的複數種元件圖案，以其合成圖案作為調製圖案(步驟S14)。在此，為了變性區域SD3的形成而合成體差修正圖案D-01與球面像差修正圖案S-0025，製成調製圖案SD-003。並為了變性區域SD2的形成而合成個體差修正圖案D-01與球面像差修正圖案S-006與品質圖案J-03，製成調製圖案SD-002。另外，為了變性區域SD1的形成而合成個體差修正圖案D-01與球面像差修正圖案S-0100，製成調製圖案SD-001。
接著，PC402將製成後的調製圖案SD-001、SD-002、SD-003對應各變性區域SD1、SD2、SD3輸出至雷射加工裝置300(步驟S15)。並對應各變性區域SD1、SD2、SD3輸入調製圖案SD-001、SD-002、SD-003時，使雷射加工裝置300實施雷射加工(步驟S16)。
更具體而言，在雷射加工裝置300形成變性區域SD1時，透過控制部250將調製圖案SD-001顯示在反射型空間光調製器203的液晶層216。藉調製圖案SD-001來調製雷射光L。其次，在形成變性區域SD2時，透過控制部250將調製圖案SD-002顯示在反射型空間光調製器203的液晶層216，藉調製圖案SD-002來調製雷射光L。接著，在形成變性區域SD3時，透過控制部250將調製圖案SD-003顯示在反射型空間光調製器203的液晶層216，藉調製圖案SD-003來調製雷射光L。
如上述，在形成變性區域SD1、SD2、SD3時，調製圖案包含個體差修正圖案及球面像差修正圖案，因此可抑制起因於雷射加工裝置300所產生的個體差或雷射光L之聚光點P所產生球面像差的變性區域之形成狀態的不均一。再者，以依序形成遠離加工對象物1之雷射光射入面的位置的變性區域SD1、位於中間位置的變性區域SD2、接近加工對象物1之雷射光射入面的位置的變性區域SD3為佳。
接著，以變性區域SD1、變性區域SD2、變性區域SD3的順序形成變性區域的場合，在中間位置形成變性區域SD2時，調製圖案除了個體差修正圖案及球面像差修正圖案外並包含品質圖案。如上述，使用品質圖案進行雷射光L的調製，在中間位置形成變性區域SD2，可防止在加工對象物1的厚度方向形成變性區域SD1、SD2、SD3時，加工對象物1之厚度方向連續龜裂的進行。並且，在加工對象物1產生應力時，與在中間位置未形成變性區域SD2的場合比較，以變性區域為起點所產生的龜裂容易朝著加工對象物1的厚度方向伸展，因此可沿著裁斷預定線5精度良好地裁斷加工對象物1。另外，也可依序形成接近加工對象物1的雷射光射入面的位置的變性區域SD3、位於中間的變性區域SD2、遠離加工對象物1的雷射光射入面的位置的變性區域SD1。
接著，針對調製圖案(個體差修正圖案、球面像差修正圖案及品質圖案)說明如下。第14圖是表示以變性區域為起點裁斷加工對象物時之裁斷面的第1的圖。在此，以矽所成之厚度625μm的加工對象物1的表面3作為雷射光射入面，依遠離表面3的順序，形成變性區域SD1~SD7。在各變性區域SD1~SD7的形成時，在形成最接近雷射光射入面之表面3的變性區域SD7時使用可以雷射光L的聚光點P修正球面像差的球面像差修正圖案，除個體差修正圖案並以含其球面像差修正圖案的調製圖案進行雷射光L的調製。其結果，如第14圖中右側的箭頭表示，在形成各變性區域SD1~SD7的時間點產生的龜裂，尤其針對變性區域SD1~SD5，可得知朝著加工對象物1之厚度方向的伸展困難。
第15圖是表示以變性區域為起點裁斷加工對象物時之裁斷面的第2的圖。在此，以矽所成之厚度625μm的加工對象物1的表面3作為雷射光射入面，依遠離表面3的順序，形成變性區域SD1~SD7。在各變性區域SD1~SD7的形成時，在形成最遠離雷射光射入面之表面3的變性區域SD1時使用可以雷射光L的聚光點P修正球面像差的球面像差修正圖案，除個體差修正圖案並以含其球面像差修正圖案的調製圖案進行雷射光L的調製。其結果，如第15圖中右側的箭頭表示，在形成各變性區域SD1~SD7的時間點產生的龜裂，尤其針對變性區域SD3~SD7，可得知朝著加工對象物1之厚度方向的伸展困難。
由第14圖、第15圖的結果，形成各個變性區域時使用可以雷射光L的聚光點P修正球面像差的球面像差修正圖案(即，對應各個變性區域使球面像差修正圖案變化)。第16圖是表示以變性區域為起點裁斷加工對象物時之裁斷面的第3的圖。在此，以矽所成之厚度400μm的加工對象物1的表面3作為雷射光射入面，依遠離表面3的順序，形成變性區域SD1~SD4。在各變性區域SD1~SD4的形成時，分別使用可以雷射光L的聚光點P修正球面像差的球面像差修正圖案，除個體差修正圖案並以含其球面像差修正圖案的調製圖案進行雷射光L的調製。其結果，如第16圖中右側的箭頭表示，在形成各變性區域SD1~SD4的時間點產生的龜裂，在各變性區域SD1~SD4中形成相同的長度，與第14圖、第15圖比較即可得知朝加工對象物1之厚度方向的伸展容易。但是，裁斷面的一部份會有發生以下問題的場合。
第17圖是表示以變性區域為起點裁斷加工對象物時之裁斷面的第4的圖。在此，雖是以和第16圖的場合相同的形成條件形成變性區域SD1~SD4，但是如第17圖中右側的箭頭表示，在依序形成變性區域SD1~SD4的進行中對加工對象物1的厚度方向會導致龜裂連續的進行。其結果，在加工對象物1的裁斷面產生扭轉腰部T等，尤其在表面3側中會導致裁斷面的蛇行。
因此，在中間位置形成變性區域時，除個體差修正圖案及球面像差修正圖案並使用品質圖案。第18圖是表示以變性區域為起點裁斷加工對象物時之裁斷面的第5的圖。在此，以矽所成之厚度400μm的加工對象物1的表面3作為雷射光射入面，依遠離表面3的順序，形成變性區域SD1~SD5。表面21側位置的各變性區域SD1、SD2的形成及表面3側位置的各變性區域SD4、SD5的形成時，分別使用可以雷射光L的聚光點P修正球面像差的球面像差修正圖案S，除個體差修正圖案D並以含其球面像差修正圖案S的調製圖案進行雷射光L的調製。並在內面21側的位置與表面3側的位置之間的中間位置的變性區域SD3的形成時，除個體差修正圖案D及球面像差修正圖案S並以含品質圖案J的調製圖案來調製雷射光L。
其結果，在形成變性區域SD1、SD2的時間點產生的龜裂會到達加工對象物1的內面21，但是與形成變性區域SD3的時間點產生的龜裂不形成連續。並且，在形成變性區域SD4、SD5的時間點產生的龜裂會到達加工對象物1的表面3，但與形成變性區域SD3的時間點產生的龜裂不形成連續。藉此，可一邊防止加工對象物1裁斷精度的降低，並可減少沿著裁斷預定線5形成於加工對象物1厚度方向之變性區域7的列數。
第19圖為形成變性區域用的雷射光之聚光點的模式圖。以含個體差修正圖案及球面像差圖案的調製圖案調製雷射光L時，如第19(a)圖表示，雷射光L的聚光點CS1是形成圓形的區域。另一方面，除個體差修正圖案及球面像差圖案外並以含品質圖案的調製圖案調製雷射光L時，如第19(b)圖表示，雷射光L的聚光點CS2是形成複數的點狀區域沿著裁斷預定線5的延伸方向(即，雷射光L的相對移動方向)A排列設置的形狀。再者，相鄰的點狀區域，一部份成重疊的場合，會有隔著間隙分離的場合。
這是假設由於藉著具有朝著與裁斷預定線5大致正交的方向延伸的第1亮度區域R1，及裁斷預定線5的延伸方向中位於第1亮度區域R1兩側的第2亮度區域R2的品質圖案，在反射型空間光調製器203中使雷射光L衍射所造成。藉著具有以上聚光點CS2的雷射光L的照射，可在加工對象物1形成變性區域7，該變性區域可防止在加工對象物1的厚度方向形成複數列變性區域7時朝加工對象物1厚度方向之連續龜裂的進行。
如以上說明，雷射加工系統400中所實施的雷射加工方法是對加工對象物1進行於內面21側的位置與表面3側位置之間的中間位置形成變性區域7用之雷射光L的調製時，使用品質圖案，該品質圖案，具有：朝著與裁斷預定線5大致正交方向延伸的第1亮度區域R1，及在裁斷預定線5的延伸方向位於第1亮度區域R1兩側的第2亮度區域R2。即，以表面3作為雷射光射入面，在內面21側的位置形成變性區域7之後，並在表面3側的位置形成變性區域7之前(或是以內面21作為雷射光射入面，在表面3側的位置形成變性區域7之後，並在內面21側的位置形成變性區域7之前)，根據包含品質圖案的調製圖案照射以反射型空間光調製器203調製的雷射光L，藉此在中間位置形成變性區域7。如上述在中間位置形成變性區域7，例如即使使用減少變性區域7列數的比1064nm長的波長的雷射光L，在加工對象物1的厚度方向形成複數列變性區域7時仍可防止龜裂在加工對象物1厚度方向的連續進行。並且，例如在加工對象物1產生應力時，與中間位置未形成變性區域7的場合比較，由於以變性區域7為起點所產生的龜裂容易朝著加工對象物1的厚度方向伸展，所以可沿著裁斷預定線5精度良好地裁斷加工對象物1。因此，根據此雷射加工方法可一邊防止加工對象物1裁斷精度的降低，並可減少沿著裁斷預定線5形成在加工對象物1厚度方向的變性區域7的列數，可獲得間歇時間的縮短化。
在此，品質圖案是以裁斷預定線5的延伸方向中，使得第1亮度區域R1的寬度形成相對於調製圖案之中調製雷射光L用的有效區域R的寬度之20%~50%的比例為佳。此時，在中間位置可形成確實防止於加工對象物1的厚度方向形成複數列變性區域7時龜裂朝著加工對象物1的厚度方向連續進行的變性區域7。再者，在裁斷預定線5的延伸方向，第1亮度區域R1可形成比第2亮度區域R2的各寬度還窄，或是形成比第2亮度區域R2的各寬度還寬。
並且，在中間位置形成變性區域7時，根據包含品質圖案、個體差修正圖案及球面像差修正圖案的調製圖案，以反射型空間光調製器203來調製雷射光L，並以在內面21側的位置及表面3側的位置形成變性區域7時，根據包含個體差修正圖案及球面像差修正圖案的調製圖案，以反射型空間光調製器203來調製雷射光L為佳。此時，形成在中間位置、內面21側的位置及表面3側位置的變性區域7容易產生龜裂，因此可更確實地減少沿著裁斷預定線5形成於加工對象物1厚度方向的變性區域7的列數。
又，雷射光L的波長是以1080nm以上為佳。此時，可提升對加工對象物1之雷射光L的穿透率，由於形成在中間位置、內面21側的位置及表面3側位置的變性區域7容易產生龜裂，因此可更確實地減少沿著裁斷預定線5形成於加工對象物1厚度方向的變性區域7的列數。
另外，藉著以上述變性區域7為起點沿著裁斷預定線5裁斷加工對象物1，可沿著裁斷預定線5精度良好地裁斷加工對象物1。並藉著裁斷加工對象物1的裁斷來製造半導體裝置，能獲得可靠性高的半導體裝置。
以上，雖針對本發明的實施形態已作說明，但本發明不限於以上的實施形態。
例如，如第20圖表示，加工對象物1中，形成於內面21側的位置的變性區域7的列數、形成在表面3側的位置的變性區域7的列數及形成在中間位置的變性區域7的列數可對應加工對象物1的厚度及材料而變化。形成在內面21側的位置的變性區域7的列數，可決定從該變性區域7朝著內面21產生龜裂，形成在表面3側的位置的變性區域7的列數，則可決定從該變性區域7朝著表面3產生龜裂。又，形成在中間位置的變性區域7的列數，可決定防止在加工對象物1的厚度方向形成複數列變性區域7時，朝著加工對象1厚度方向之龜裂的連續進行。
又，構成調製圖案的元件的元件圖案，除了品質圖案、個體差修正圖案及球面像差修正圖案之外，也可使用雷射光L的聚光點P之非點像差修正用的非點像差修正圖案等。
另外，空間光調製器不限於LCOS-SLM，也可以是MEMS(微機電系統)-SLM或DMD(可變形鏡裝置)等。並且，空間光調製器不限於反射型，也可以是穿透式。空間調製器可舉例如液晶電池型或LCD型等。並於反射型空間光調製器203中，也可利用矽基板的像素電極的反射來代替介質多層膜鏡。
[產業上的可利用性]
根據本發明，可一邊防止加工對象物裁斷精度的降低，並減少沿著裁斷預定線形成於加工對象物厚度方向之變性區域的列數。
1．．．加工對象物
3．．．表面
5．．．裁斷預定線
7．．．變性區域
21．．．內面
203．．．反射型空間光調製器
R1．．．第1亮度區域
R2．．．第2亮度區域
L．．．雷射光
P．．．聚光點
第1圖為變性區域的形成所使用的雷射加工裝置的構成圖。
第2圖是構成變性區域之形成對象的加工對象物的上視圖。
第3圖是沿著第2圖的Ⅲ-Ⅲ線的剖視圖。
第4圖為變性區域的形成後的加工對象物的上視圖。
第5圖是沿著第4圖的Ⅴ-Ⅴ線的剖視圖。
第6圖是沿著第4圖的Ⅵ-Ⅵ線的剖視圖。
第7圖為本發明相關的雷射加工方法之一實施形態的成為實施對象的加工對象物的上視圖。
第8圖為本發明相關的雷射加工方法之一實施形態的實施所使用的雷射加工裝置的構成圖。
第9圖為第8圖的反射型空間調製器的部份剖視圖。
第10圖為具備第8圖的雷射加工裝置的雷射加工系統的構成圖。
第11圖是表示第10圖的雷射加工系統中所使用的品質圖案的圖。
第12圖是表示第10圖的雷射加工系統中所實施雷射加工方法之一例的流程圖。
第13圖是表示第10圖的雷射加工系統中所實施雷射加工方法之其他例的流程圖。
第14圖是表示以變性區域為起點裁斷加工對象物時之裁斷面的第1的圖。
第15圖是表示以變性區域為起點裁斷加工對象物時之裁斷面的第2的圖。
第16圖是表示以變性區域為起點裁斷加工對象物時之裁斷面的第3的圖。
第17圖是表示以變性區域為起點裁斷加工對象物時之裁斷面的第4的圖。
第18圖是表示以變性區域為起點裁斷加工對象物時之裁斷面的第5的圖。
第19圖為形成變性區域用的雷射光之聚光點的模式圖。
第20圖是表示以變性區域為起點裁斷加工對象物時之裁斷面的第6的圖。
1．．．加工對象物
3．．．表面
5．．．裁斷預定線
21．．．內面
J．．．品質圖案
S．．．球面象差修正圖案
D．．．個體差修正圖案
SD1-SD5．．．變性區域

Claims (9)

  1. 一種雷射加工方法，係對板狀的加工對象物照射雷射光，藉此沿著上述加工對象物的裁斷預定線，將構成裁斷起點的變性區域形成於上述加工對象物，其特徵為：以上述加工對象物一方的主面作為雷射光射入面使上述雷射光的聚光點沿著上述裁斷預定線相對移動，並在上述加工對象物另一方的主面側的位置、上述一方主面側的位置及上述另一方主面側的位置與上述一方主面側的位置之間的中間位置形成上述變性區域的場合，在上述另一方主面側的位置形成上述變性區域之後且於上述一方主面側的位置形成上述變性區域之前，在上述中間位置形成上述變性區域時，根據包含具有朝著與上述裁斷預定線交叉的方向延伸的第1亮度區域，及在上述裁斷預定線的延伸方向與上述第1亮度區域的兩側鄰接的第2亮度區域之品質圖案的調製圖案，以空間光調製器進行上述雷射光的調製。
  2. 如申請專利範圍第1項記載的雷射加工方法，其中，在上述裁斷預定線的延伸方向中，上述第1亮度區域的寬度是以相對於上述調製圖案中調製上述雷射光用之有效區域寬度的20%~50%的比例。
  3. 如申請專利範圍第2項記載的雷射加工方法，其中，在上述裁斷預定線的延伸方向中，上述第1亮度區域的寬度比上述第2亮度區域的各寬度還窄。
  4. 如申請專利範圍第2項記載的雷射加工方法，其中，上述裁斷預定線的延伸方向中，上述第1亮度區域的寬度比上述第2亮度區域的各寬度還寬。
  5. 如申請專利範圍第1項記載的雷射加工方法，其中，在上述中間位置形成上述變性區域時，上述調製圖案，包含：上述品質圖案；修正雷射加工裝置產生之個體差用的個體差修正圖案；及根據上述加工對象物的材料及從上述雷射光射入面到上述聚光點為止的距離所產生之球面像差修正用的球面像差修正圖案，在上述另一方主側面的位置及上述一方主側面的位置形成上述變性區域時，根據包含上述個體差修正圖案及上述球面像差修正圖案的調製圖案，以空間光調製器調製上述雷射光。
  6. 如申請專利範圍第1項記載的雷射加工方法，其中，上述雷射光的波長為1080nm以上。
  7. 如申請專利範圍第1項記載的雷射加工方法，其中，以上述變性區域為起點沿著上述裁斷預定線來裁斷上述加工對象物。
  8. 如申請專利範圍第7項記載的雷射加工方法，其中，藉上述加工對象物的裁斷來製造半導體裝置。
  9. 如申請專利範圍第1項記載的雷射加工方法，其中，在上述中間位置形成上述變性區域時的上述雷射光的聚光點是形成將複數點狀區域沿著上述裁斷預定線的延伸方向排列設置的形狀。
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