TWI505894B - 雷射加工方法及雷射加工裝置 - Google Patents

Description

雷射加工方法及雷射加工裝置

本發明係關於一種雷射加工方法，特別是關於將雷射光照射在作為被加工物之工件而對工件進行加工之雷射加工方法及實施該雷射加工方法用之雷射加工裝置。

就對矽或藍寶石等工件進行加工之手段而言，以往係使用開孔器或金屬線。然而，例如以金屬線對工件進行切片加工時，會因金屬線之直徑而產生比較大之切斷損失。再者，亦提案一種藉由利用紫外線或紅外線雷射光之燒熔加工而對工件進行加工之技術，但在利用一般脈衝寬度之雷射光的加工中，會對加工部位之周圍產生熱影響，而無法獲得良好之加工品質。

此外，在利用於電子零件或半導體之矽晶圓中，設置有直通矽晶穿孔(TSV,through-silicon via)。一般而言，該直通矽晶穿孔係利用離子蝕刻。具體而言，在真空處理室內設置矽晶圓，並將SF₆ (六氟化硫)氣體導入該處理室內。然後，在晶圓與相對向之電極之間施加高頻之高電壓而產生電漿，並以從SF₆ 氣體生成之自由基與離子來蝕刻晶 圓。然而，該種加工方法係需要有真空處理室與SF₆ 氣體等，且需要大規模之設備。

就穿孔加工而言，亦提案有一種利用前述紫外線雷射之燒熔加工所進行之方法。然而，在該方法中，由於經熔融之矽或氧化物等會附著在加工部，因此需要有洗淨步驟。再者，當晶圓之厚度較厚時，因雷射之射束形狀，孔之內壁容易成為錐狀。

因此，提案有一種專利文獻1所示之加工方法。該專利文獻1所示之加工方法係令用以吸收雷射之蝕刻液僅作用在工件之加工面，使雷射穿透工件而從加工面之相反面照射以進行加工者。

(先前技術文獻) (專利文獻)

專利文獻1：日本特開昭62-180088號公報

針對專利文獻1所示之加工方法，以下具體地說明。

首先，就雷射光而言，係利用穿透工件(鈮酸鋰基板)之波長0.5μm氬雷射。再者，包含作為吸收雷射光之色素之石墨微粒子的氫氧化鉀水溶液係配置在基板之下表面。在以上之狀態下，使雷射光聚光於與基板之下表面接觸的蝕刻液。然後，使基板移動，而對基板施行溝槽加工。

在以上之加工方法中，為了在雷射光之聚光位置吸收雷射光，並對基板進行加熱處理，必須使雷射吸收用之石 墨微粒子包含在蝕刻液。然而，因該石墨微粒子之粒子直徑比較大，故必須確保比粒子直徑充分大的加工寬度，造成切斷加工之切斷損失變大，而無法進行有效率之加工。再者，由於該石墨微粒子而有使工件表面著色或石墨微粒子燒焦附著在工件表面之情形。再者，該種添加物係成為加工成本變高之主要原因。

本發明之課題係在於提供一種在利用蝕刻液對工件進行雷射加工之際，抑制切斷損失，特別是蝕刻液不需要雷射吸收用之添加物的加工方法及實現該加工方法之加工裝置。

本發明之另一課題係在於利用蝕刻液對工件進行穿孔加工之際，不需要大規模之設備，且蝕刻液不需要雷射吸收用之添加物的加工方法及實現該加工方法之加工裝置。

本發明之第1樣態之雷射加工方法係照射雷射光以對工件進行加工之方法，其包含下列步驟。

第1步驟：將包含可吸收雷射光且對雷射光具有吸收峰值之溶媒的蝕刻液填充在容器，並且以使工件之至少下表面接觸於蝕刻液之方式，將工件支撐在容器內。

第2步驟：以穿透工件且聚光於工件與蝕刻液接觸之位置的方式從工件上表面照射雷射光。

第3步驟：使工件與雷射光相對地移動以對工件進行加工。

在該方法中，在容器內填充有蝕刻液，工件係以使其 至少下表面接觸於蝕刻液之方式支撐在容器內。再者，雷射光係照射在工件。此時之雷射光係使用穿透工件，且在蝕刻液之溶媒本身能吸收雷射光之波長的雷射光。於是，穿透工件之雷射光係在聚光位置被吸收在蝕刻液之溶媒。因此，工件在雷射光之聚光位置被加熱，且以高速對工件之聚光點附近進行蝕刻處理。

在此，由於蝕刻液之溶媒本身吸收雷射光，因此於蝕刻液無須包含用以吸收雷射光之石墨微粒子等色素。因此，可排除色素對工件之損傷等，且可減低加工成本。並且，可抑制切斷損失。

本發明之第2樣態之雷射加工方法係在第1樣態之加工方法中，於第1步驟中，以使工件之加工區域接觸於蝕刻液之方式，將工件支撐在容器內。並且，在第3步驟中，雷射光之聚光點係沿著環狀之軌跡掃描，並且相對於工件朝上下方向相對地移動。

在該方法中，於容器內填充有蝕刻液，工件係以使其加工區域接觸於蝕刻液之方式支撐在容器內。在此，溶融之矽等亦不會附著在加工部。再者，即使在工件較厚之情形下，可抑制孔內壁成為錐狀。

本發明之第3樣態之雷射加工方法係在第1樣態之加工方法中，於第1步驟中，以使工件之加工區域接觸於蝕刻液之方式將工件支撐在容器內。此外，於第2步驟中，以在工件下表面聚光之方式照射雷射光。再者，於第3步驟中，雷射光之聚光點沿著加工方向掃描而在工件下表面 形成有溝槽。再者，第3樣態之加工方法係復包含：使雷射光之聚光點移動至溝槽之底面，沿著溝槽所形成之方向掃描且使溝槽朝工件上表面變深之第4步驟。

在該方法中，工件係以使其加工區域接觸於蝕刻液之方式支撐在容器內。並且，工件在工件下表面之雷射光之聚光位置被加熱，且以高速對工件之聚光點附近進行蝕刻處理。在該狀態下，藉由使雷射光之聚光點沿著加工方向掃描，且在工件下表面形成有溝槽。接著，藉由使雷射光聚光在該溝槽之底面，且沿著形成有溝槽之方向掃描，而對溝槽之底面進行蝕刻處理。亦即，溝槽會朝工件上表面變深。

藉由反覆執行以上之處理，溝槽會朝工件上表面深深地形成，且能以該溝槽為交界將工件予以分割。

在此，與第1樣態之加工方法同樣地，由於蝕刻液之溶媒本身會吸收雷射光，因此蝕刻液無須包含用以吸收雷射光之石墨微粒子等色素。因此，可排除色素對工件之損傷等，且可減低加工成本。並且，可抑制切斷損失。

本發明之第4樣態之雷射加工方法係在第1至第3樣態之加工方法中，於第1步驟中使用之蝕刻液的溶媒為具有羥基之液體。

就蝕刻液之溶媒而言，可使用具有羥基之液體、例如水。此時，蝕刻液之後續處理容易，且可抑制加工成本。

本發明之第5樣態之雷射加工方法係在第4樣態之加工方法中，於第1步驟中使用之蝕刻液係未包含用以吸收 雷射光之添加物。

在此，依據第5樣態之加工方法，在蝕刻液無須包含用以吸收雷射光之添加物。因此，可使排除添加物對工件之不良影響，且可抑制加工成本。

本發明之第6樣態之雷射加工方法係在第4或第5樣態之加工方法中，第1步驟中之雷射光波長為1.5μm以上至6.5μm以下。

在此，在蝕刻液之溶媒為具有羥基之液體的情形時，在顯示雷射波長與吸收係數之關係的特性中，在1.5μm以上至6.5μm以下之範圍會產生複數個吸收峰值。因此，藉由使用波長為以上之範圍的雷射光，雷射光係有效率地被吸收於蝕刻液之溶媒，以促進蝕刻。

本發明之第7樣態之雷射加工方法係在第6樣態之加工方法中，第1步驟中之雷射光波長為2.7μm以上至3.2μm以下。

在此，在蝕刻液之溶媒為具有羥基之液體的情形時，在顯示雷射波長與吸收係數之關係的特性中，於波長3μm附近會產生最大之吸收峰值。因此，藉由使用波長為2.7至3.2μm之雷射光，雷射光會最有效率地被吸收至蝕刻液之溶媒，且可進行效率佳之蝕刻處理。

本發明之第8樣態之雷射加工方法係在第1至第7樣態之加工方法中，工件為矽及藍寶石之任一者。

本發明之第9樣態之雷射加工方法係在第3樣態之加工方法中，復包含：使雷射光朝與雷射光之掃描方向正交 之方向相對於工件相對地移動之第5步驟。

在此，於形成有1個溝槽之後，朝與雷射光之掃描方向正交的方向，使雷射光相對於工件相對地移動，藉此可形成其他溝槽。

本發明之第10樣態之雷射加工方法係在第9樣態之加工方法中，第5步驟係在執行一次第3步驟之後執行，並且在執行一次第4步驟之後執行。

在此，使1個溝槽從工件下表面至上表面或至上表面附近深深地形成之後，欲形成其他溝槽時，在相鄰之溝槽的間隔狹窄之情形時，會有用以形成其他溝槽之雷射光干擾到先形成之鄰接之溝槽的加工痕之情形。

因此，在該第10樣態之方法中，於第3步驟中在工件下表面形成溝槽之後，使雷射光移動至鄰接之溝槽形成預定部。然後，實施第3步驟而在工件下表面形成其他溝槽。接著，實施第4步驟，再使先形成之溝槽變深。然後，使雷射光移動至其他溝槽，再使先形成之其他溝槽變深。

藉由以上所述之處理，即使在相鄰接之溝槽的間隔狹窄時，亦可在不使雷射光干擾先形成之溝槽之加工痕的情形下進行切片加工。

本發明之第11樣態之雷射加工方法係在第9樣態之加工方法中，第5步驟係反覆執行第4步驟，且在完成1個溝槽的形成之後執行。

在相鄰之溝槽的間隔寬廣之情形時，形成溝槽時之雷射光並不會干擾到先形成之其他溝槽的加工痕。

因此，在該第11樣態之方法中，在使1個溝槽形成至工件上表面或至上表面附近之後，為了形成其他溝槽而使雷射光相對於工件移動。

本發明之第12樣態之雷射加工裝置係照射雷射光以對工件進行加工之裝置，且具備雷射振盪器、容器、機台、光學系統、及移動裝置。雷射振盪器係用以輸出穿透工件之雷射光。容器係填充有包含可吸收雷射光且對於雷射光具有吸收峰值之溶媒的蝕刻液，且支撐成使工件之至少下表面接觸於蝕刻液。機台係供載置容器。光學系統係使從雷射振盪器輸出之雷射光導引至工件上表面，並且使雷射聚光在工件與蝕刻液接觸之位置。移動裝置係使工件與雷射光相對地移動。

本發明之第13樣態之雷射加工方法係在第12樣態之加工裝置中，容器係以使工件之加工區域接觸於蝕刻液之方式支撐工件。此外，移動裝置係使雷射光之聚光點沿著環狀之軌跡掃描，並且相對於工件朝上下方向相對地移動。

本發明之第14樣態之雷射加工方法係在第13樣態之加工裝置中，移動裝置係使雷射光之聚光點沿著圓形軌跡掃描。

此時，容易對圓形之孔進行加工。

本發明之第15樣態之雷射加工裝置係在第14樣態之加工裝置中，光學系統係具有：使輸入之雷射光的光軸與輸出之雷射光的光軸偏倚之1對楔形稜鏡(Wedge Prism)；及使雷射光聚光在預定位置之聚光透鏡。

在此，藉由1對楔形稜鏡使雷射光偏倚，並以聚光透鏡使雷射光聚光在預定位置。藉由在該狀態下使光學系統與機台上之工件相對移動，而可使雷射光容易地沿著環狀之軌跡掃描。

本發明之第16樣態之雷射加工裝置係在第15樣態之加工裝置中，移動裝置係使1對楔形稜鏡在要輸入之光軸的周圍旋轉。

在此，與使機台移動之情形相比較，可容易地沿著圓形軌跡掃描雷射光。

本發明之第17樣態之雷射加工裝置係在第15或第16樣態之加工裝置中，移動裝置係使聚光透鏡朝上下方向移動。

本發明之第18樣態之雷射加工裝置係在第15至第17樣態中任一個加工裝置中，移動裝置係可控制1對楔形稜鏡之間隔。

藉由控制1對楔形稜鏡之間隔，即可任意地變更雷射光之偏倚量、亦即圓形軌跡之半徑。

本發明之第19樣態之雷射加工裝置係在第12樣態之加工裝置中，容器係以使工件之加工區域接觸於蝕刻液之方式支撐工件。再者，移動裝置係使雷射光之聚光點沿著加工方向掃描，並且相對於工件朝上下方向相對地移動。

在以上所述之本發明中，利用蝕刻液對工件進行雷射加工之際，可抑制切斷損失，且蝕刻液不需要添加物，可 提升加工品質，並且可降低加工成本。此外，在本發明中，無須大規模之設備。

1‧‧‧機台

2‧‧‧容器

3‧‧‧雷射振盪器

4‧‧‧光學系統

5‧‧‧透鏡驅動機構

6‧‧‧機台驅動機構

7‧‧‧蝕刻液

8‧‧‧矽塊件

8a、8c‧‧‧孔

8b、8d‧‧‧溝槽

9‧‧‧支撐構件

11‧‧‧第1透鏡單元

12‧‧‧鏡

13‧‧‧第2透鏡單元

13a、13b‧‧‧楔形稜鏡

13c‧‧‧聚光透鏡

81‧‧‧加工屑

C‧‧‧中心軸

L‧‧‧雷射光

第1圖係本發明之一實施形態之雷射加工装置的概略構成圖。

第2圖係顯示蝕刻液之溶媒(水)與矽之雷射波長與吸收係數之關係的圖。

第3圖係第2透鏡單元之概略構成圖。

第4圖(a)至(c)係說明雷射加工方法之基本作用的圖。

第5圖(a)至(c)係說明本發明之一實施形態之開孔加工的圖。

第6圖(a)至(e)係說明本發明之一實施形態之切片加工(1)的圖。

第7圖(a)至(e)係說明本發明之一實施形態之切片加工(2)的圖。

第8圖係顯示蝕刻液之溶媒(水)與藍寶石之雷射波長與吸收係數之關係的圖。

〔裝置構成〕

第1圖係顯示本發明之一實施形態之雷射加工裝置的概略構成圖。該雷射加工裝置係照射雷射光且對屬於被加工物之工件進行加工之裝置。如圖所示，雷射加工裝置係具備：機台1；載置在機台1之容器2；雷射振盪器3；光學系統4；透鏡驅動機構5；及機台移動機構6。以下，就 工件而言，以矽為例加以說明。

在容器2內填充有蝕刻液7，並且藉由1對支撐構件9來支撐矽塊件8。矽塊件8係以使加工區域接觸於蝕刻液之方式配置。在該實施形態中，蝕刻液7係使用包含水氧化鉀(KOH)水溶液等之具有羥基之溶媒的液體。此外，蝕刻液7並未混入有石墨微粒子等之雷射吸收用的色素。

雷射振盪器3係將波長3μm附近之雷射光予以振盪。就波長3μm附近之雷射光而言，可利用例如以下之雷射光。

<陶瓷雷射>

Er：YAG雷射----波長2.9μm

Er：YLF雷射----波長2.8μm

Er：BYF雷射----波長2.8μm

Ho：YLF雷射----波長3.9μm

Ho：BYF雷射----波長3.9μm

Cr：ZnSe雷射----波長1.9至3.3μm

Fe：ZnSe雷射----波長3.9至5.0μm

<中紅外光纖雷射>

Er中紅外光纖雷射------波長2.7至2.8μm，3.5μm

Er/Pr中紅外光纖雷射--波長2.7μm

Ho中紅外光纖雷射---波長2.9μm，3μm，4μm

Ho/Pr中紅外光纖雷射--波長2.9μm

藉由使用以上之波長的雷射光，當蝕刻液之溶媒為水 等之具有羥基之液體時，雷射光最有效率地被吸收，且加工效率會變佳。關於此點，利用第2圖加以說明。

第2圖中，橫軸為雷射光之波長[μm]，縱軸為吸收係數[cm^-1 ]。在圖中，實線係表示水相對於雷射波長之吸收係數，虛線係表示矽相對於雷射波長之吸收係數。由第2圖得知，在雷射波長1.3μm至7μm之範圍內，雷射光並未被矽所吸收而穿透。另一方面，在雷射波長為3μm附近時，存在有最高之吸收峰值。因此，將矽塊件浸在包含具有羥基之溶媒的蝕刻液並進行加工時，藉由利用波長2.7μm以上至3.2μm以下之雷射光，得知雷射光將最有效率地被吸收於蝕刻液。

此外，如第2圖所示，在包含具有羥基之溶媒的蝕刻液中，在雷射波長為1.5μm附近、2μm附近、3μm附近、6μm附近之複數個部位具有吸收峰值。因此，藉由利用波長1.5μm以上至6.5μm以下之雷射，雷射會比較有效率地被吸收於蝕刻液，而可進行效率良好之加工。

光學系統4係將來自雷射振盪器3之雷射光導引至矽塊件8者，且具有第1透鏡單元11、鏡12、及第2透鏡單元13。第1透鏡單元11係包含用以使雷射光之射束成型的透鏡等。鏡12係將以第1透鏡單元11所射束成型之雷射光反射至下方。第2透鏡單元13係如第3圖所示，具有第1及第2楔形稜鏡13a、13b、及聚光透鏡13c。兩楔形稜鏡13a、13b及聚光透鏡13c係配置在中空馬達(未圖示)之內部，且可在中空馬達之中心軸C的周圍旋轉。再者， 第2楔形稜鏡13b係以相對於第1楔形稜鏡13a自由接近/離開之方式配置。

此外，在該實施形態中，由於利用穿透矽且被吸收在包含具有羥基之溶媒的蝕刻液之波長的雷射光，因此各透鏡必須以不會吸收雷射光之材料來製造。例如，在利用波長3μm之雷射光時，必須作成為以氟化鈣為材料之透鏡。

透鏡驅動機構5係用以使第2透鏡單元13之各透鏡13a、13b、13c旋轉驅動之機構，且為用以使第2楔形稜鏡13b及聚光透鏡13c朝上下方向移動之機構。藉由該透鏡驅動機構5使聚光透鏡13c朝上下方向移動，而可控制雷射光之上下方向的聚光位置。再者，藉由以中空馬達使第1及第2楔形稜鏡13a、13b旋轉，可使雷射光之聚光位置沿著預定之半徑之圓形的加工線掃描。再者，藉由控制第1楔形稜鏡13a與第2楔形稜鏡13b之間隔，可任意地設定沿著圓形之加工線進行加工時之半徑。

機台移動機構6係用以使機台1在水平面內移動，且使矽塊件中之雷射光的聚光位置在水平面內移動之機構。

〔加工方法〕

接著，針對利用以上所述之加工裝置並藉由雷射光進行蝕刻加工之方法進行說明。以下，針對雷射加工方法之基本的作用進行說明。

首先，在容器2內填充蝕刻液7。在此，就蝕刻液7而言，係如前所述使用水等之包含具有羥基之溶媒的液體。然後，在裝滿有該蝕刻液7之容器2內放入矽塊件8， 並以支撐構件9來支撐。此外，矽塊件8係有必要浸入於蝕刻液7到要加工之高度位置為止。

接著，從矽塊件8之表面照射前述之例中所示之波長3μm左右的雷射光。然後，如第4圖(a)示意性所示，以使雷射光L聚光在矽塊件8之下表面之方式，調整聚光透鏡13c之上下位置。此外，在第4圖中，僅顯示於矽塊件8中與蝕刻液7接觸之部分。在此，雷射光L係穿透矽塊件8。在聚光點為蝕刻液之溶媒所吸收。因此、矽塊件8係在聚光點局部地被加熱。藉由該加熱蝕刻速度會變快，如第4圖(b)所示，在聚光點中形成有微小之孔8a。並且，在周圍之蝕刻液會侵入該孔8a。

接著，使聚光透鏡13c朝上方移動，並使聚光位置移動至矽塊件8之上表面側。藉此，利用與前述同樣之作用，孔8a會朝上方變深。將此狀態顯示於第4圖(c)。

<開孔加工>

針對利用以上之加工方法形成從矽塊件8之下表面貫通至上表面之孔的情形。

形成小徑之孔時，實施與第4圖所示之加工方法同樣的方法。此時之加工孔徑係成為與雷射光之聚光直徑相同程度的直徑。雷射光之聚光直徑係可藉由調整聚光透鏡13c之焦點距離、射入聚光透鏡13c之雷射光的射束直徑來控制。

另一方面，當形成大徑之孔時，首先，必須使雷射光L之聚光直徑比加工孔徑變得更小。再者，如第5圖(a)所 示，將聚光點設定在矽塊件8之下表面。此時之蝕刻處理係如第4圖所說明者。接著，在固定聚光點之上下方向的位置之狀態下、亦即固定聚光透鏡13c之高度位置的狀態下，藉由中空馬達使第2透鏡單元13旋轉。藉此，在矽塊件8之下表面，如第5圖(a)所示形成有圓形之溝槽8b，且蝕刻液係侵入該溝槽8b內。

接著，如第5圖(b)所示，使聚光透鏡13c朝上方移動，以執行與前述同的處理。藉由反覆執行該處理，如第5圖(c)所示，形成有從矽塊件8之下表面跨及至上表面而連續之圓形的溝槽8b。因此，之後藉由將矽塊件8從機台1上取出，而可使加工屑81從矽塊件8分離。藉此，可將圓形之孔8c形成在矽塊件8。

此外，雷射光L之聚光點亦能以螺旋狀朝上方移動，亦可階段性執行朝上方之移動及旋轉。

<切片加工(1)>

接著，針對從矽塊件8之下表面至上表面形成複數個溝槽，並對矽塊件8進行切片之情形加以說明。

首先，藉由與前述同樣之加工方法，在矽塊件8之下表面設定聚光位置並照射雷射光。然後，如第6圖(a)所示，將載置有矽塊件8之機台1朝x方向移動，並將朝x方向延伸之溝槽8d形成在矽塊件8之下表面。此時，蝕刻液會侵入至溝槽8d。

接著，使聚光透鏡13c朝上方移動。亦即，以使雷射光L之聚光位置來到溝槽8d之底面(上表面)的方式，移動 於聚光透鏡13c。在該狀態下使機台1朝x方向移動並掃描雷射光L，以進行同樣之加工。藉此，如第6圖(b)所示，溝槽8d之深度會往上方變深，且與前述同樣地蝕刻液會侵入至該溝槽8d。

藉由反覆執行以上之處理，朝x方向延伸之溝槽8d會從矽塊件8之下表面連接於上表面而被切片。之後，如第6圖(d)及(e)所示，使雷射光朝y方向移動，並反覆執行與前述處理同樣之處理。藉此，可將矽塊件8切片成複數片晶圓。第6圖(e)係第6圖(d)之側視圖。

此外，在第6圖所示之處理中，針對使溝槽8d從矽塊件8之下表面朝上表面貫通之情形加以說明，此時被切片之各片分別分離而造成處理上之不便。因此，為了使後處理步驟中之處理性容易，較佳為在不使溝槽8d到達至上表面之情形下，從上表面在預定距離之位置停止溝槽8d之形成。

<切片加工(2)>

在第6圖所示之加工方法中，當切片寬度狹窄時，欲朝y方向移動而進行加工時，此時之雷射光會有與之前之溝槽(加工痕)產生干擾。此情形時，必須以第7圖所示之方法進行加工。

在此，首先與先前之方法同樣地，如第7圖(a)所示，將聚光位置設定在矽塊件8之下表面且照射雷射光L，並且將載置有矽塊件8之機台1朝x方向移動，以形成朝x方向延伸之溝槽8d。接著，依據切片寬度使機台1朝y方 向移動。並且，同樣地，在矽塊件8之下表面形成溝槽8d(第7圖(b))。反覆執行以上之處理，如第7圖(c)所示，在所有之切片部位形成溝槽8d。之後，如第7圖(d)所示，在先前形成之溝槽8d的底面設定雷射光L之聚光點，與前述同樣地使機台1朝x方向移動並掃描雷射光。對所有之溝槽8d執行該掃描。藉此，即使切片寬度狹窄時，亦如第7圖(e)所示，在溝槽彼此不會干擾之情形下進行加工。

此外，在該第7圖所示之例中，較佳為亦考慮在後續處理步驟中之處理性，在不使溝槽8d到達至上表面之情形下，從上表面在預定距離之位置停止溝槽8d之形成。

〔特徵〕

(1)使用水或乙醇等包含羥基之液體作為蝕刻液之溶媒，且使用波長3μm附近之雷射光時，雷射光係可有效率地被吸收於羥基，且高速地進行蝕刻處理。

(2)由於蝕刻液之溶媒本身吸收雷射光，且蝕刻液不需要含有用以吸收雷射光之石墨微粒子等添加物。因此，可排除添加物對於矽塊件之損傷等，且可謀求加工成本之減低。

(3)與習知之以金屬線進行之加工相比較，可抑制切斷損失，且良率會提升。例如，以焦點距離100mm之透鏡將波長2.8μm、直徑10mm之單模式Er光纖雷射予以聚光時，聚光直徑成為35.7μm，切斷損失係顯著地變小。

(4)可使用水作為蝕刻液之溶媒，且蝕刻液之後續處理容易，且可減低加工成本。

(5)可抑制如以往之雷射燒熔，所熔融之矽或氧化物附著於加工部，且加工品質會提升。

(6)在對厚工件進行比較大徑之開孔加工時，可抑制孔形成為錐狀。

(7)不需要大掛規模之設備。

〔其他實施形態〕

本發明並非限定於以上之實施形態者，在不脫離本發明之範圍的情形下，可進行各種之變形或修正。

(a)在前述實施形態中，雖使機台在水平面內移動並進行雷射光之掃描，但亦可取代第1圖之鏡12，而使用整合掃瞄鏡(galvanometer scanner mirror )，在固定機台之狀態下可將雷射光掃描在x、y方向。

(b)使用之雷射光的波長係只要是穿透工件且吸收於蝕刻液之溶媒的波長，則並未限定於前述實施形態所示者。

(c)雷射光之射束形狀並非限定在前述實施形態。例如，若使用組合非球面柱面透鏡(cylindrical lens)之單元作為光學系統，且使雷射光之射束形狀成為矩形狀之高帽(top hat)型而非成為高斯分佈型，即可更有效率地進行加工。

(d)亦可使用藍寶石作為工件。將作為蝕刻液之溶媒的水與藍寶石之雷射波長與吸收係数的關係顯示在第8圖。由第8圖得知，即使在藍寶石之情形，藉由使用波長3μm附近、或2μm附近之雷射光，即可進行與前述實施形態大致同樣之加工。此外，就藉由使用波長3μm附近雷射 而可進行與前述實施形態大致同樣之加工的工件之例而言，可列舉Ge、GaAS、InAS、AlN、GaN、SiC、SiN、InP、GaSb。此外，就用以加工上述之工件的蝕刻液而言，可依據工件適當選擇使用KOH、HF、H₂ SO₄ 、H₃ PO₄ 、HCL、NaOH之各水溶液或H₂ O₂ 及該等之混合液。

(e)藉由使雷射光之照射方向相對於工件表面傾斜，即可將切斷面作成為傾斜狀。

(F)在開孔加工中，可形成楕圓形等環狀之孔，而非僅限於形成圓形之孔。此外，不限定於貫通之孔，亦可形成從下表面具有預定深度之有底的孔。

理由：須用整個圖式[第4圖(a)至(c)]才能顯示完整技術特徵。

7‧‧‧蝕刻液

8‧‧‧矽塊件

8a‧‧‧孔

L‧‧‧雷射光

Claims (19)

1. 一種雷射加工方法，係照射雷射光以對工件進行加工之方法，其包含下列步驟：第1步驟：將包含可吸收前述雷射光且對前述雷射光具有吸收峰值之溶媒的蝕刻液填充在容器中，並且以使工件之至少下表面接觸於前述蝕刻液之方式，將前述工件支撐在前述容器內；第2步驟：以穿透前述工件且聚光於前述工件與前述蝕刻液接觸之位置的方式從前述工件上表面照射雷射光，使聚光位置之蝕刻液之溶媒吸收穿透前述工件之雷射光而加熱前述工件；以及第3步驟：使前述工件與前述雷射光相對地移動以對前述工件進行加工。
2. 如申請專利範圍第1項所述之雷射加工方法，其中，於前述第1步驟中，以使前述工件之加工區域接觸於前述蝕刻液之方式，將前述工件支撐在前述容器內，並且，在前述第3步驟中，前述雷射光之聚光點係沿著環狀之軌跡掃描，並且相對於前述工件朝上下方向相對地移動。
3. 如申請專利範圍第1項所述之雷射加工方法，其中，於前述第1步驟中，以使前述工件之加工區域接觸於前述蝕刻液之方式將前述工件支撐在前述容器內，於前述第2步驟中，以在前述工件下表面聚光之 方式照射雷射光，於前述第3步驟中，前述雷射光之聚光點沿著加工方向掃描而在前述工件下表面形成有溝槽，該雷射加工方法係復包含：使前述雷射光之聚光點移動至前述溝槽之底面，沿著前述溝槽所形成之方向掃描且使前述溝槽朝前述工件上表面變深之第4步驟。
4. 如申請專利範圍第1項所述之雷射加工方法，其中，於前述第1步驟中使用之蝕刻液的溶媒為具有羥基之液體。
5. 如申請專利範圍第4項所述之雷射加工方法，其中，於前述第1步驟中使用之蝕刻液係未包含用以吸收前述雷射光之添加物。
6. 如申請專利範圍第4項所述之雷射加工方法，其中，前述第1步驟中之雷射光波長為1.5μm以上至6.5μm以下。
7. 如申請專利範圍第6項所述之雷射加工方法，其中，前述第1步驟中之雷射光波長為2.7μm以上至3.2μm以下。
8. 如申請專利範圍第1項所述之雷射加工方法，其中，前述工件為矽及藍寶石之任一者。
9. 如申請專利範圍第3項所述之雷射加工方法，復包含：使前述雷射光朝與雷射光之掃描方向正交之方向相對於前述工件相對地移動之第5步驟。
10. 如申請專利範圍第9項所述之雷射加工方法，其中，前述第5步驟係在執行一次前述第3步驟之後執行，並且在執行一次前述第4步驟之後執行。
11. 如申請專利範圍第9項所述之雷射加工方法，其中，前述第5步驟係反覆執行前述第4步驟，且在完成1個溝槽的形成之後執行。
12. 一種雷射加工裝置，係照射雷射以對工件進行加工之裝置，其具備：雷射振盪器，用以輸出穿透前述工件之雷射光；容器，填充有包含可吸收前述雷射光且對於前述雷射光具有吸收峰值之溶媒的蝕刻液，且將前述工件支撐成使前述工件之至少下表面接觸於前述蝕刻液中；機台，供載置前述容器；光學系統，使從前述雷射振盪器輸出之雷射光導引至前述工件上表面，並且使前述雷射光聚光在前述工件與前述蝕刻液接觸之位置，使聚光位置之蝕刻液之溶媒吸收穿透前述工件之雷射光而加熱前述工件；以及移動裝置，使前述工件與前述雷射光相對地移動。
13. 如申請專利範圍第12項所述之雷射加工裝置，其中，前述容器係以使前述工件之加工區域接觸於前述蝕刻液之方式支撐前述工件，前述移動裝置係使前述雷射光之聚光點沿著環狀 之軌跡掃描，並且相對於前述工件朝上下方向相對地移動。
14. 如申請專利範圍第13項所述之雷射加工裝置，其中，前述移動裝置係使前述雷射光之聚光點沿著圓形軌跡掃描。
15. 如申請專利範圍第14項所述之雷射加工裝置，其中，前述光學系統係具有：使輸入之雷射光的光軸與輸出之雷射光的光軸偏倚之1對楔形稜鏡；及使雷射光聚光在預定位置之聚光透鏡。
16. 如申請專利範圍第15項所述之雷射加工裝置，其中，前述移動裝置係使前述1對楔形稜鏡在要輸入之光軸的周圍旋轉。
17. 如申請專利範圍第15項所述之雷射加工裝置，其中，前述移動裝置係使前述聚光透鏡朝上下方向移動。
18. 如申請專利範圍第17項所述之雷射加工裝置，其中，前述移動裝置係可控制前述1對楔形稜鏡之間隔。
19. 如申請專利範圍第12項所述之雷射加工裝置，其中，前述容器係以使前述工件之加工區域接觸於前述蝕刻液之方式支撐前述工件，前述移動裝置係使前述雷射光之聚光點沿著加工方向掃描，並且相對於前述工件朝上下方向相對地移動。