TWI515071B

TWI515071B - Laser processing method

Info

Publication number: TWI515071B
Application number: TW100119015A
Authority: TW
Inventors: Ryuji Sugiura
Original assignee: Hamamatsu Photonics Kk
Priority date: 2010-06-02
Filing date: 2011-05-31
Publication date: 2016-01-01
Also published as: US20130068739A1; CN102933347B; US9409256B2; TW201210729A; CN102933347A; KR20130081202A; WO2011152230A1; JP5552373B2; EP2578349A1; EP2578349B1; KR101934558B1; JP2011251314A; EP2578349A4

Description

雷射加工方法

本發明係關於用來切斷加工對象物之雷射加工方法。

作為以往的雷射加工方法，將雷射光聚光於加工對象物，來在加工對象物沿著切斷預定線形成改質區域者為眾所皆知(參照例如專利文獻1)。在這種的雷射加工方法，沿著切斷預定線形成複數個改質點，藉由這些複數個改質點來形成改質區域。

[專利文獻1]特開2006-108459號公報

在此，在近年的雷射加工方法，會有例如因應被要求之品質雷射，改變光的脈衝能量之情況。但，在此情況，在上述的雷射加工方法，會有自改質區域所產生之龜裂的延伸容易度之分割力降低，造成生產性(產距)惡化之虞。

因此，本發明之目的係在於提供可因應被要求之品質提高分割力之雷射加工方法。

為了解決上述課題，本發明者們精心檢討的結果發現，對加工對象物照射半寬與自站起到下降為止之時間寬(所謂的底寬)相等之脈衝波形的雷射光來形成改質區域時，可提高分割力。又，本發明者們更進一步精心檢討的結果又發現，雷射光的脈衝能量改變之情況，依據雷射光的脈衝波形，分割力會有所不同。因此，本發明者們想到，因應脈衝能量，將半寬與底寬相等之脈衝波形予以最適當化，則可因應被要求之品質獲得高分割力，而完成了本發明。

即，本發明之雷射加工方法係使雷射光聚光於加工對象物，在加工對象物沿著切斷預定線形成改質區域之雷射加工方法，其特徵為：包含改質區域形成製程，該製程係藉由對加工對象物照射具有半寬與立起到下降為止的時間寬相等之脈衝波形的雷射光，來沿著切斷預定線形成複數個改質點，藉由複數個改質點形成改質區域，在改質區域形成製程，在雷射光的脈衝能量為較預定值低的第1值之情況，將構成為峰值位於其前半側且成為鋸片狀之第1脈衝波形作為脈衝波形加以設定，並且在脈衝能量為較預定值高之第2值之情況，將構成為峰值位於其後半側且成為鋸片狀之第2脈衝波形作為脈衝波形加以設定。

在本發明之雷射加工方法，半寬與底寬相等之脈衝波形的雷射光照設於加工對象物。又，此時，在例如因應被要求之品質，脈衝能量被作為第1值或第2值之情況，由於第1脈衝波形或第2脈衝波形係作為脈衝波形而分別被設定，故，脈衝波形可因應脈衝能量而被最適當化成提高分割力。這是由於在峰值位於其前半側之鋸片狀的第1脈衝波形，在脈衝能量為第1值之情況具有高分割力，而在峰值位於其後半側之鋸片狀的第2脈衝波形，在脈衝能量為第2值之情況具有高分割力。因此，若依據本發明，可因應被要求之品質提高分割力。

在此，有下述情況，即，第1脈衝波形為急遽地立起而到達峰值後逐漸下降，然後再急遽地下降之波形，第2脈衝波形為急遽地立起後逐漸上升而到達峰值，然後再急遽地下降之波形。又，在改質區域形成製程，在脈衝能量為預定值之情況，會有將構成為矩形狀之第3脈衝波形作為脈衝波形加以設定的情況。

又，在改質區域形成製程，在加工對象物中之雷射光照射面的相反面側形成改質點之情況，將脈衝能量作成為第1值為佳。在此情況，可抑制因雷射光的照射造成在加工對象物中之雷射光照射面的相反面產生損傷之情況產生。

又，在改質區域形成製程，在加工對象物中之雷射光照射面的相反面側形成改質點之情況，將脈衝能量作成為第2值為佳。在此情況，可使龜裂確實地露出於加工對象物中之雷射光照射面的相反面。

若依據本發明，可因應被要求之品質，提高分割力。

以下，參照圖面詳細地說明關於本發明的理想實施形態。再者，在各圖中，針對相同或相當要素賦予相同符號，並省略重複的說明。

在本實施形態之雷射加工方法，使雷射光聚光於加工對象物，在加工對象物的內部沿著切斷預定線形成複數個改質點，再藉由這些複數個改質點，形成改質區域，該改質區域成為進行切斷之起點。因此，首先，參照圖1～圖6說明關於改質區域的形成。

如圖1所示，雷射加工裝置100具備：將雷射光L予以脈衝振盪之雷射光源101；配置成可將雷射光L的光軸(光路)的方向改變90°之分光鏡103；及用來將雷射光L予以聚光之聚光用透鏡105。又，雷射加工裝置100具備：用來支承欲照射以聚光用透鏡105所聚光的雷射光L之加工對象物1的支承台107；用來移動支承台107之載置台111；控制雷射光源101，以調節雷射光L的輸出、脈衝寬、脈衝波形等之雷射光源控制部102；及用來控制載置台111的移動之載置台控制部115。

在此雷射加工裝置100，自雷射光源101所射出的雷射光L係藉由分光鏡103將其光軸方向改變90°，再藉由聚光用透鏡105朝已被載置於支承台107上之加工對象物1的內部予以聚光。與此同時，載置台111被移動，使加工對象物1對雷射光L沿著切斷預定線5相對移動。藉此，在沿著切斷預定線5之改質區域形成於加工對象物1。

作為加工對象物1，使用半導體材料、壓電材料等，如圖2所示，在加工對象物1，設定有用來切斷加工對象物1之切斷預定線5。切斷預定線5為呈直線狀延伸之假想線。在加工對象物1的內部形成改質區域之情況，如圖3所示，在使聚光點(聚光位置)P對齊加工對象物1的內部之狀態下，將雷射光L沿著切斷預定線5(即，圖2的箭號A方向)相對地移動。藉此，如圖4～圖6所示，改質區域7沿著切斷預定線5形成於加工對象物1的內部，沿著切斷預定線5所形成的改質區域7成為切斷起點區域8。

再者，聚光點P係指雷射光L聚光之部位。又，切斷預定線5不限於直線狀，亦可為曲線狀，又，不限於假想線，亦可為實際畫在加工對象物1的表面3之線。又，改質區域7，有連續地形成之情況，亦有斷續地形成之情況。又，改質區域7，亦可為列狀，亦可為點狀，即，改質區域7至少形成於加工對象物1的內部即可。又，有在改質區域7為起點形成龜裂之情況，龜裂及改質區域7，亦可露出於加工對象物1的外表面(表面3、裏面21、或外周面)。又，形成改質區域7時之雷射光射入面，不限於加工對象物1的表面3，亦可為加工對象物1的裏面21。

又，在此之雷射光L，係透過加工對象物1並且在加工對象物1的內部之聚光點附近被吸收，藉此，在加工對象物1形成改質區域7(即，內部吸收型雷射加工)。因此，在加工對象物1的表面3，雷射光L幾乎不會被吸收，故，加工對象物1的表面3不會熔融。一般，在從表面3熔融並除去，而形成有穴、溝等之除去部(表面吸收型雷射加工)的情況，加工區域會自表面3側朝裏面側逐漸行進。

又，在本實施形態所形成的改質區域係指密度、折射率、機械性強度、或其他的物理的特性成為與周圍不同之狀態的區域。作為改質區域，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，亦有這些區域混合存在之區域。且，作為改質區域，亦有在加工對象物的材料上，改質區域的密度比起非改質區域的密度產生變化之區域，形成有格子缺陷之區域(亦將這些總括稱為高密轉移區域)。

又，熔融處理區域、折射率變化區域、改質區域等的密度比起非改質區域的密度產生變化之區域、形成有格子缺陷之區域，會有在這些區域的內部、改質區域與非改質區域之界面內包有龜裂(裂痕、微龜裂)之情況。內包之龜裂，會有形成於改質區域的全面範圍之情況、僅形成於一部分、或複數部分之情況。作為加工對象物1，可舉出例如矽、玻璃、LiTaO₃或藍寶石(Al₂O₃)或有這些所構成者。

又，在本實施形態，藉由沿著切斷預定線5形成複數個改質點(加工痕)，來形成改質區域7。改質點係指以脈衝雷射光的1脈衝之射擊(即，1脈衝之雷射照射：雷射射擊)所形成之改質部分，藉由改質點聚集而成為改質區域7。作為改質點，可舉出龜裂點、熔融處理點或折射率變化點、或這些點之至少1個混合存在者。

針對此改質點，考量所要求之切斷精度、所要求之切斷面的平坦性、加工對象物的厚度、種類、結晶方位等，適宜地控制其大小、欲產生之龜裂的長度為佳。

其次，詳細地說明關於本發明之實施形態。

圖7係顯示本實施形態的雷射光源之方塊圖。如圖7所示，作為本實施形態的雷射光源101，使用MOPA(Master Oscillator Power Amplifier)方式之脈衝光纖雷射。此雷射光源101之結構包含驅動電源51、種子雷射振盪器52、及放大器53，54。

驅動電源51為用來驅動種子雷射振盪器52者，對該種子雷射振盪器52輸入具有預定的輸入脈衝波形之驅動電流。此驅動電源51連接於雷射光源控制部102，將輸入脈衝波形的形狀作成為可變動。

種子雷射振盪器52為二極體雷射(LD)，將與所輸入的驅動電流之輸入脈衝波形相等的脈衝波形的種子雷射光予以脈衝振盪。放大器53，54係將以種子雷射振盪器52所振盪之種子雷射光以此順序予以放大，作為雷射光L加以射出。放大器53，54係以與種子雷射振盪器52不同之複數個LD，將種子雷射光予以放大。又，在這些放大器53，54，在其放大過程中，來自於種子雷射振盪器52之種子雷射光的脈衝波形改變，射出具有與輸入脈衝波形不同的脈衝波形之雷射光L。

在這樣的雷射光源101，藉由雷射光源控制部102控制驅動電源51，依據雷射光L的脈衝能量，切換(控制)被輸入到種子雷射振盪器52之驅動電流之輸入脈衝波形，藉此，將具有相互不同的第1～第3脈衝波形之雷射光L因應該雷射光L的脈衝能量予以設定並射出。再者，脈衝能量，可使用衰減器等之能量調整用光學零件(未圖示)加以調整。

具體而言，雷射光源101，在將脈衝能量值(Pulse Energy：以下稱為「PE值」)作成為較通常所進行雷射加工時的通常PE值(預定值)更低之低PE值(第1值)的情況，例如圖8(b)所示，設定半寬與底寬相等之第1脈衝波形O1，射出具有此第1脈衝波形O1之雷射光L。再者，在本發明，「半寬」係指在脈衝波形，成為峰值T1的1/2以上的值時之時間寬，又，「底寬」係指相當於脈衝寬，意指從立起開始時t1到下降結束時t2為止之時間寬。

此第1脈衝波形O1係構成為峰值T1位於該第1脈衝波形O1的前半側(即，在底寬，靠近立起開始時t1)，且尖銳成為鋸片狀。具體而言，第1脈衝波形O1係急遽地立起而到達峰值T1後逐漸下降，在成為峰值T1的1/2值後，急遽地降下。在此的第1脈衝波形O1，在半寬為500 nsec之情況，從峰值T1的10%至成為90%為止之立起時間成為40 nsec左右，從峰值T1的50%至10%為止之降下時間成為30 nsec左右。

此第1脈衝波形O1的雷射光L係藉由將具有第1輸入脈衝波形I1(參照圖8(a))之驅動電流輸入到種子雷射振盪器52來產生的。第1輸入脈衝波形I1係如圖8(a)，(b)所示，構成為對第1脈衝波形O1的形狀呈左右反轉。

又，第1輸入脈衝波形I1與第1脈衝波形O1的關係並非僅以形狀進行設定，而是立起部分之波高值的影響大。即，在第1輸入脈衝波形I1之立起部分的波高值高，則在第1脈衝波形O1之立起部分的波高值也會變高。又，在第1脈衝波形O1，被激發之能量在前半側會被大量消耗，故，在後半側(即，在底寬，接近降下結束時t2)，波高值會逐漸變低。

再者，立起部分的波高值，可藉由提高激發放大器53，54之LD的輸出來予以提升。又，若將低放大器53，54的LD的輸出，雖平均輸出會變低，但，亦可能夠獲得較接近矩形之脈衝波形的雷射光L。

另外，雷射光源101，在將雷射光L的脈衝能量作為通常PE值之情況，如圖9(b)所示，設定半寬與底寬相等之第2脈衝波形O2，將具有此第2脈衝波形O2之雷射光L予以射出。此第2脈衝波形O2構成為矩形狀。具體而言，第2脈衝波形O2，當急遽地立起而到達峰值T2後，在略維持該值，然後急遽地降下。在此的第2脈衝波形O2，在半寬為500 nsec之情況，從峰值T1的10%至成為90%為止之立起時間成為50 nsec左右，從峰值T1的90%至10%為止之降下時間成為70 nsec左右。

具有此第2脈衝波形O2之雷射光L係藉由將具有第2輸入脈衝波形I2(參照圖9(a))之驅動電流輸入到種子雷射振盪器52來產生的。

又，雷射光源101，在將雷射光L的脈衝能量作為較通常PE值更高之高PE值(第2值)的情況，如圖10(b)所示，設定半寬與底寬相等之第3脈衝波形O3，將具有此第3脈衝波形O3之雷射光L予以射出。

此第3脈衝波形O3係以峰值T3位於該第3脈衝波形O3的後半側且尖銳成為鋸片狀的方式構成。具體而言，第3脈衝波形O1在急遽地立起而到達峰值T1的1/2值後，逐漸上升而到達峰值T3，然後急遽地降下。在此的第3脈衝波形O3，在半寬為500 nsec之情況，從峰值T1的10%至50%為止之立起時間成為40 nsec左右，從峰值T1的90%至10%為止之降下時間成為50 nsec左右。

具有此第3脈衝波形O3之雷射光L係藉由將具有第3輸入脈衝波形I3(參照圖10(a))之驅動電流輸入到種子雷射振盪器52來產生的。第3輸入脈衝波形I3係如圖10(a)，(b)所示，構成為對第3脈衝波形O1的形狀呈相同(相似的)形狀。

又，關於第3輸入脈衝波形I3與第3脈衝波形O3的關係，亦非僅以形狀進行設定，立起部分的波高值之影響也大。即，在第3輸入脈衝波形I3之立起部分的波高值低，則在第3脈衝波形O3之立起部分的波高值也變低。

其次，說明關於藉由本實施形態的雷射加工方法，對加工對象物1進行加工之情況。再者，在此，以在加工對象物1的厚度方向形成複數列的改質區域7之情況為例進行說明。

首先，在加工對象物1的裏面21，黏貼例如擴展帶，再將該加工對象物1載置於載置台111上。接著，在加工對象物1內部，使聚光點朝裏面21側對位，並且將表面3作為雷射光照射面，一邊對加工對象物1脈衝照射雷射光L，一邊使雷射光L沿著切斷預定線5相對移動(掃瞄)。藉此，在加工對象物1內的裏面21側，複數個改質點S(參照圖14等)沿著切斷預定線5形成，藉由這些改質點S形成改質區域7(改質區域形成製程)。

在此，當對加工對象物1照射半寬與底寬相等之脈衝波形的雷射光L來形成改質區域7時，可發現能夠提高分割力。並且，可發現第1脈衝波形O1的雷射光L在脈衝能量為低PE值之情況具有高分割力，第2脈衝波形O2的雷射光L在脈衝能量為通常PE值之情況具有高分割力，第3脈衝波形O3的雷射光L在脈衝能量為高PE值之情況具有高分割力。特別是第3脈衝波形O3的雷射光L，具有比起雷射光照射面側(表面3)，龜裂更容易朝其相反面側(裏面21側)延伸之傾向。

因此，如上述，當在加工對象物1內的裏面21側形成改質區域7時，藉由雷射光源控制部102控制驅動電源51，將要照射之雷射光L的脈衝能量作成為高PE值，並且，將脈衝波形設定成第3脈衝波形O3。藉此，既可提高分割力，又可使龜裂容易自改質區域7朝裏面21側延伸，能夠容易地獲得露出於裏面21之龜裂(所謂的BHC)。

或，如上述，當在加工對象物1內的裏面21側形成改質區域7時，藉由雷射光源控制部102控制驅動電源51，將要照射之雷射光L的脈衝能量作成為低PE值，並且將脈衝波形設定成第1脈衝波形O1。藉此，既可提高分割力，又可使脈衝能量變低，因此，可縮小雷射光L對裏面21所造成的影響，能夠抑制裏面21的損傷。

接著，改變加工對象物1的厚度方向之聚光點位置，反復進行雷射光L的上述掃瞄，從裏面21朝表面3之順序，形成沿著切斷預定線5之複數列的改質區域7。此時，將要照射之雷射光L的脈衝能量作成為通常PE值，並且將脈衝波形設定成第2脈衝波形O2。藉此，可提高分割力。

或，將要照射之雷射光L的脈衝能量作成為高PE值，並且將脈衝波形設定成第3脈衝波形O3。藉此，既可提高分割力，又可使脈衝能量變高，故，可提高自改質區域7所延伸之龜裂的直進性，能夠提升切斷面的品質。再者，當將雷射光L的脈衝能量作成為高PE值時，則亦可抑制扭梳紋(twist hackle)。

又，最後將擴展帶予以擴展，以改質區域7作為進行切斷之起點，將加工對象物1沿著切斷預定線5予以切斷。其結果，加工對象物1可作為複數個晶片(例如記憶體、IC、發光元件、受光元件等)相互地分離。

以上，在本實施形態，半寬與底寬相等之第1～第3脈衝波形O1～O3的雷射光照射至加工對象物1。此時，在因應所要求之品質(包含加工目的及加工狀況)，將脈衝能量作成為低PE值、通常PE值及高PE值之情況，與其相因應，切換第1～第3脈衝波形O1～O3。即，因應脈衝能量，將雷射光L的脈衝波形予以最適當化，以提高分割力。

因此，若根據本實施形態，因應品質，可分開使用第1～第3脈衝波形O1～O3，能以因應了品質之高分割力來切斷加工對象物1。換言之，可意圖地控制雷射光L的脈衝波形，因應PE值將脈衝波形予以最適當化，來提升分割力。其結果，能夠達到產距提升及掃瞄次數削減。

又，在本實施形態，如上述，當在加工對象物1之裏面21側形成改質點S時，將脈衝能量作成為低PE值，且將脈衝波形作成為第1脈衝波形O1。在此情況，能夠抑制因雷射光L的照射造成在裏面21產生損傷。

或，在本實施形態，如上述，當在加工對象物1之裏面21側形成改質點S時，將脈衝能量作成為高PE值，且將脈衝波形作成為第3脈衝波形O3。在此情況，能夠使龜裂確實地露出於裏面21。

以上，說明了關於本發明之理想實施形態，但，本發明之雷射加工方法不限於上述實施形態，在不超出各請求項所記載的技術思想範圍下，可進行各種變更、變形。

例如，在上述實施形態，使用具有作為LD的種子雷射振盪器52之雷射光源101，但亦可使用以AOM(AcoustoOptic Modulator：音響光學調變器)將CW(Continuous Wave)的光纖雷射的輸出予以調變並脈衝化之雷射光源。在此情況，藉由適宜改變AOM之透過率，能夠獲得上述脈衝波形O1～O3。

又，在上述實施形態，雷射光源101具有2個放大器53，54，但，此放大器的數量可因應雷射光最終所需之輸出予以改變，亦可為1個或3個以上。又，在對加工對象物1進行複數次掃瞄之情況，亦可在每次的各掃瞄，改變雷射光L的PE值及脈衝波形來進行雷射加工。

再者，上述之「相等」係包含「略相等」之廣義者，指例如其性質、狀態或程度等相互共通(相同)且相互差異小者。

[實施例]

以下，說明關於本發明的實施例。

(實施例A)

準備作為加工對象物之厚度300μm的矽基板，對此加工對象物從表面側照射雷射光，沿著切斷預定線在厚度方向呈3列的方式形成改質區域。將此步驟，改變雷射光的脈衝波形及脈衝間距予以實施複數次。又，針對改質區域形成後的複數個加工對象物進行分割力評價。再者，脈衝間距係指沿著切斷預定線相鄰接之一對改質點間距離。作為加工條件，雷射光的反復頻率作為100kHz，將雷射光的底寬(脈衝寬)作為500 nsec。又，脈衝能量作為通常PE值之16μJ/pulse。

在此，比較例1之脈衝波形作成為與自通常的固體雷射光源射出之雷射光所具有的脈衝波形相等之脈衝波形O4(參照圖11(b))。又，比較例2之脈衝波形作成為對自MOPA光纖雷射光源射出之雷射光所具有的脈衝波形，調整降下時間後成為在1/2峰值附近之較1/2峰值小的值之時間寬為略矩形狀的脈衝波形O5(參照圖12(b))。又，實施例1之脈衝波形作成為上述第1脈衝波形O1，實施例2之雷射光的脈衝波形作成為上述第2脈衝波形O2，實施例3之雷射光的脈衝波形作成為上述第3脈衝波形O3。

再者，脈衝波形O4之半寬為500 nsec(底寬為900ms)，脈衝波形O5之半寬為250 nsec。具有脈衝波形O4之雷射光可藉由將輸入脈衝波形I4(參照圖11(a))的驅動電流輸入至種子雷射振盪器52來獲得。具有脈衝波形O5之雷射光可藉由將輸入脈衝波形I5(參照圖12(a))的驅動電流(使矩形波的後半部立起之形狀)輸入至種子雷射振盪器52來獲得。再者，如圖20所示，通常的MOPA光纖雷射之輸出脈衝波形O係呈從急遽地立起之峰值連續地傾斜而降下之形狀。

又，作為分割力之評價，進行以「龜裂露出於加工對象物的表裏面」、「龜裂未露出於加工對象物的表裏面且以擴展帶的擴展可予以切斷」、「以擴展帶的擴展無法切斷」之順序，分割力越低之評價。其結果顯示於圖13。

圖13係顯示脈衝波形與分割力的關係之圖。在圖中，將龜裂露出於加工對象物的表裏面的情況作為「FC」加以顯示，將龜裂未露出於加工對象物的表裏面且以擴展帶的擴展可予以切斷的情況作為「ST」加以顯示，而將以擴展帶的擴展無法切斷的情況作為「×」加以顯示。

如圖13所示可得知，在比較例1及實施例1～3之脈衝波形O1～O4，不受脈衝間距影響，可獲得對進行切斷理想之分割力，相對於此，在比較例2之脈衝波形O5，無法獲得充分之分割力。特別是實施例1～3，可獲得高分割力。又，可得知會有將脈衝間距越擴大，分割力越降低之傾向。

由以上可確認到，為了提升分割力，半寬與底寬相互相等(半寬≒底寬)這樣脈衝波形的雷射光極為有效。又確認到，雷射光所具有之脈衝波形與分割力的關係，具體而言，「接近矩形之脈衝波形(實施例1～3)＞高斯脈衝波形(比較例1)＞對底寬，半寬短之波形(比較例2)」。

圖14(a)，(b)係顯示比較例1，2之加工對象物的切斷面之各照片圖，圖15(a)～(c)係顯示實施例1～3之加工對象物的切斷面之各照片圖。在各圖中的加工對象物1，以脈衝間距作為5.0μm，形成複數個改質點S。

如圖14所示可得知，在比較例1，2之加工對象物1，存在有龜裂斷開(未延伸)部分(圖中的黑色橫條)，又，切斷面的平滑性、品質低。相對於此，如圖15所示，在實施例1～3之加工對象物1，自改質區域7起的龜裂斷開之部分少，龜裂從表面3橫越裏面21而朝厚度方向精度良好地延伸。又，切斷面的平滑性、品質也高。因此，可得知，在實施例1～3能夠獲得高分割力。

再者，可得知在實施例1～3之第1～第3脈衝波形O1～O3，其分割力的差變小，因此，當僅重視分割力並將脈衝能量作成為通常PE值時，在第1～第3脈衝波形O1～O3之間的分割力的差小。

(實施例B)

其次，除了將雷射光的脈衝波形在上述實施例A所記載的實施例1～3之第1～第3脈衝波形O1～O3之間改變，並且將脈衝能量作成為低PE值之12μJ/pulse以外，其餘與上述實施例A同樣的方式，針對改質區域形成後的複數個加工對象物進行分割力評價。

作為分割力之評價，進行以「龜裂露出於加工對象物的裏面，或龜裂露出於加工對象物的表裏面」、「龜裂未露出於加工對象物的表裏面且以擴展帶的擴展可予以切斷」、「以擴展帶的擴展無法切斷」之順序，分割力越低之評價。其結果顯示於圖16。

圖16係顯示脈衝能量為低PE值時的脈衝波形與分割力的關係之圖。在圖中，將龜裂露出於加工對象物的裏面的情況作為「BHC」，將龜裂露出於加工對象物的表裏面的情況作為「FC」加以顯示，將龜裂未露出於加工對象物的表裏面且以擴展帶的擴展可予以切斷的情況作為「ST」加以顯示，而將以擴展帶的擴展無法切斷的情況作為「×」加以顯示。

如圖16所示可得知，在實施例1之第1脈衝波形O1，即使脈衝能量為低PE值也能獲得充分的分割力。又可得知，在脈衝能量為低PE值時，在實施例1～3之第1～第3脈衝波形O1～O3間會產生分割力的差異，脈衝波形與分割力的關係成為「第1脈衝波形O1＞第2脈衝波形O2＞第3脈衝波形O3」。順便一提，如圖13，16所示，可得知當脈衝能量為低PE值時，第1～第3脈衝波形O1～O3的任一者，比起在通常PE值之雷射加工，分割力降低。

圖17(a)～(c)係顯示脈衝能量為低PE值時的實施例1～3之加工對象物的切斷面之各照片圖。在圖中的加工對象物1，以脈衝間距設成為3.4μm的方式形成複數個改質點S。

如圖17(b)，(c)所示，在實施例2，3之加工對象物1，存在有龜裂斷開(未延伸)部分(圖中的黑色橫條)，又，切斷面的平滑性、品質低。相對於此，相對於此，圖17(a)所示，實施例1之加工對象物1，自改質區域7起的龜裂斷開之部分少，龜裂從表面3橫越裏面21而朝厚度方向精度良好地延伸，又，切斷面的平滑性、品質也高。因此，可得知，在實施例1能夠獲得高分割力。

(實施例C)

其次，除了將雷射光的脈衝波形在上述實施例A所記載的實施例1～3之第1～第3脈衝波形O1～O3之間改變，並且將脈衝能量作成為高PE值之36μJ/pulse以外，其餘與上述實施例A同樣的方式，針對改質區域形成後的複數個加工對象物進行分割力評價。

作為分割力之評價，進行以「龜裂露出於加工對象物的裏面，或龜裂露出於加工對象物的表裏面」、「龜裂未露出於加工對象物的表裏面且以擴展帶的擴展可予以切斷」、「以擴展帶的擴展無法切斷」之順序，分割力越低之評價。其結果顯示於圖18。

圖18係顯示脈衝能量為高PE值時的脈衝波形與分割力的關係之圖。在圖中，將龜裂露出於加工對象物的裏面的情況作為「BHC」，將龜裂露出於加工對象物的表裏面的情況作為「FC」加以顯示，將龜裂未露出於加工對象物的表裏面且以擴展帶的擴展可予以切斷的情況作為「ST」加以顯示，而將以擴展帶的擴展無法切斷的情況作為「×」加以顯示。

如圖18所示，在實施例3之第3脈衝波形O3，即使脈衝能量為高PE值也能獲得充分的分割力。又可得知，在脈衝能量為高PE值時，在實施例1～3之第1～第3脈衝波形O1～O3間會產生分割力的差異，脈衝波形與分割力的關係成為「第3脈衝波形O3＞第1脈衝波形O1≒第2脈衝波形O2」。

又，脈衝能量為高PE值之情況可得知，在第3脈衝波形O3，除了有龜裂容易朝裏面側(雷射照射面的相反面側)延伸之傾向外，在第1及第2脈衝波形O1，O2，裏面側的分割力會降低。因此，可得知為了在加工對象物產生BHC，藉由脈衝能量為高PE值且第3脈衝波形O3的雷射光來進行雷射加工為佳。

順便一提，如圖13，18所示可得知，當脈衝能量為高PE值時，第1~第3脈衝波形O1~O3中的任一者，比起在通常PE值之雷射加工，分割力降低。又，如圖13，16，18所示，由於因改變脈衝能量，造成在第1~第3脈衝波形O1~O3之間，於分割力、品質上會產生差異，故，依據所要求之品質(樣品、掃瞄深度、品質上重視的要點)選擇最理想的脈衝波形加以使用的情形，在使分割力與品質兩立上極為重要。

圖19(a)~(c)係顯示脈衝能量為高PE值時的實施例1~3之加工對象物的切斷面之各照片圖。在圖中的加工對象物1，將脈衝間距作為1.8μm而形成複數個改質點S。

如圖19(a)，(b)所示，可得知在實施例1，2之加工對象物1，在切斷面上存在有龜裂斷開(未延伸)之部分(圖中的黑色橫條紋)，又，切斷面的平滑性、品質低。相對於此，如圖19(c)所示，在實施例3之加工對象物1，自改質區域7起的龜裂斷開的部分少，龜裂精度良好地從表面3橫越裏面21朝厚度方向延伸，又，切斷面的平滑性、品質高。因此，在實施例3，可獲得充分的分割力。

〔產業上的利用可能性〕

若依據本發明，可因應被要求之品質，提高分割力。

1．．．加工對象物

3．．．表面

5．．．切斷預定線

7．．．改質區域

21．．．裏面

L．．．雷射光

O1．．．第1脈衝波形

O2．．．第2脈衝波形

O3．．．第3脈衝波形

S．．．改質點

T1～T3．．．峰值

圖1係用於形成改質區域之雷射加工裝置的概略構成圖。

圖2係成為形成改質區的對象之加工對象物的平面圖。

圖3係沿著圖2的加工對象物的III-III線之斷面圖。

圖4係雷射加工後的加工對象物的平面圖。

圖5係沿著圖4的加工對象物的V-V線之斷面圖。

圖6係沿著圖4的加工對象物的VI-VI線之斷面圖。

圖7係顯示本實施形態的雷射光源之方塊圖。

圖8係顯示本實施形態的第1脈衝波形之圖。

圖9係顯示本實施形態的第2脈衝波形之圖。

圖10係顯示本實施形態的第3脈衝波形之圖。

圖11係顯示比較例1之脈衝波形之圖。

圖12係顯示比較例2之脈衝波形之圖。

圖13係顯示脈衝波形與分割力的關係之圖。

圖14(a)係顯示比較例1之加工對象物的切斷面之照片圖，(b)係顯示比較例2之加工對象物的切斷面之照片圖。

圖15(a)係顯示實施例1之加工對象物的切斷面之照片圖，(b)係顯示實施例2之加工對象物的切斷面之照片圖，(c)係顯示實施例3之加工對象物的切斷面之照片圖。

圖16係顯示脈衝能量為低PE值時的脈衝波形與分割力的關係之圖。

圖17(a)係顯示脈衝能量為低PE值時的實施例1之加工對象物的切斷面之照片圖，(b)係顯示脈衝能量為低PE值時的實施例2之加工對象物的切斷面之照片圖，(c)係顯示脈衝能量為低PE值時的實施例3之加工對象物的切斷面之照片圖。

圖18係顯示脈衝能量為高PE值時的脈衝波形與分割力的關係之圖。

圖19(a)係顯示脈衝能量為高PE值時的實施例1之加工對象物的切斷面之照片圖，(b)係顯示脈衝能量為高PE值時的實施例2之加工對象物的切斷面之照片圖，(c)係顯示脈衝能量為高PE值時的實施例3之加工對象物的切斷面之照片圖。

圖20係顯示一般的MOPA光纖雷射的輸出脈衝波形之圖。

101．．．雷射光源

102．．．雷射光源控制部

51．．．驅動電源

52．．．種子雷射振盪器

53，54．．．放大器

L．．．雷射光

Claims

一種雷射加工方法，係使雷射光聚光於加工對象物，來在前述加工對象物沿著切斷預定線形成改質區域之雷射加工方法，其特徵為：包含改質區域形成製程，該製程係藉由對前述加工對象物，照射具有半寬與立起到下降為止的時間寬相等之脈衝波形的前述雷射光，來沿著前述切斷預定線形成複數個改質點，藉由複數個前述改質點形成前述改質區域，在前述改質區域形成製程，在前述雷射光的脈衝能量為較預定值低的第1值之情況，將構成為峰值位於其前半側且成為鋸片狀之第1脈衝波形作為前述脈衝波形加以設定，並且在前述脈衝能量為較前述預定值高之第2值之情況，將構成為峰值位於其後半側且成為鋸片狀之第2脈衝波形作為前述脈衝波形加以設定。
如申請專利範圍第1項之雷射加工方法，其中，前述第1脈衝波形為急遽地立起而到達峰值後逐漸下降，然後再急遽地下降之波形，前述第2脈衝波形為急遽地立起後逐漸上升而到達峰值，然後再急遽地下降之波形。
如申請專利範圍第1或2項之雷射加工方法，其中，在前述在改質區域形成製程，在前述脈衝能量為前述預定值之情況，將構成為呈矩形狀之第3脈衝波形作為前述脈衝波形予以設定。
如申請專利範圍第1或2項之雷射加工方法，其中，在前述在改質區域形成製程，當在前述加工對象物之雷射光照射面的相反面側形成前述改質點之情況，將前述脈衝能量作為前述第1值。
如申請專利範圍第3項之雷射加工方法，其中，在前述在改質區域形成製程，當在前述加工對象物之雷射光照射面的相反面側形成前述改質點之情況，將前述脈衝能量作為前述第1值。
如申請專利範圍第1或2項之雷射加工方法，其中，在前述在改質區域形成製程，當在前述加工對象物之雷射光照射面的相反面側形成前述改質點之情況，將前述脈衝能量作為前述第2值。
如申請專利範圍第3項之雷射加工方法，其中，在前述在改質區域形成製程，當在前述加工對象物之雷射光照射面的相反面側形成前述改質點之情況，將前述脈衝能量作為前述第2值。