TWI522199B - A laser processing apparatus, a processing method of a workpiece, and a method of dividing a workpiece - Google Patents

Description

雷射加工裝置、被加工物之加工方法及被加工物之分割方法

本發明係關於照射雷射光而對被加工物進行加工之雷射加工方法及該方法中所使用之雷射加工裝置。

作為照射脈衝雷射光而對被加工物進行加工之技術(以下，亦簡單地稱作雷射加工或者雷射加工技術)已周知有各種技術(例如，參照專利文獻1至專利文獻4)。

專利文獻1所揭示者為如下方法：於對作為被加工物之晶粒進行分割時，藉由雷射剝蝕而沿著分割預定線形成剖面V字形之槽(切斷槽)，以該槽為起點對晶粒進行分割。另一方面，專利文獻2所揭示者為如下方法：藉由沿著被加工物(被分割體)之分割預定線照射散焦狀態之雷射光，而於被照射區域產生與周圍相比結晶狀態受到破壞之剖面大致V字形之熔解改質區域(變質區域)，以該熔解改質區域之最低點為起點對被加工物進行分割。

於使用專利文獻1及專利文獻2所揭示之技術形成分割起點之情形時，均重要的是沿著雷射光之掃描方向即分割預定線方向形成均一形狀之V字形剖面(槽剖面或者變質區域剖面)以良好地進行其後之分割。作為用於此之對策，例如控制雷射光之照射以使每1脈衝之雷射光之被照射區域(光束點)前後重疊。

例如，於設作為雷射加工之最基本參數之重複頻率(單位kHz)為R，且設掃描速度(單位mm/sec)為V時，兩者之比V/R成為光束點之中心間隔，但於專利文獻1及專利文獻2所揭示之技術中，於V/R為1 μm以下之條件下進行雷射光之照射及掃描以使光束點彼此產生重疊。

又，專利文獻3中揭示如下形態：藉由將雷射光對準聚光點照射至表面具有積層部之基板內部而於基板內部形成改質區域，以該改質區域為切斷起點。

又，專利文獻4中揭示如下形態：對1個分離線重複多次進行雷射光掃描，而沿深度方向之上下形成於分離線方向連續之槽部及改質部，與於分離線方向不連續之內部改質部。

另一方面，專利文獻5中揭示如下形態：作為使用脈寬為psec級之超短脈衝之雷射光之加工技術，藉由調整脈衝雷射光之聚光點位置而自被加工物(板體)之表層部位至表面形成成群產生有微小裂痕之微小熔解痕，從而形成該等熔解痕連成線狀之分離容易化區域。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2004-9139號公報

[專利文獻2]國際公開第2006/062017號

[專利文獻3]日本專利特開2007-83309號公報

[專利文獻4]日本專利特開2008-98465號公報

[專利文獻5]日本專利特開2005-271563號公報

藉由雷射光形成分割起點，其後藉由切斷器進行分割之方法，與自先前以來進行之機械切斷法即鑽石劃片相比，於自動性、高速性、穩定性、高精度性方面較為有利。

然而，於用先前方法藉由雷射光形成分割起點之情形時，會不可避免地於照射雷射光之部分形成有所謂之加工痕(雷射加工痕)。所謂加工痕係指照射雷射光之結果，與照射前相比材質或結構發生變化之變質區域。加工痕之形成通常會對所分割之各個被加工物(分割原片)之特性等造成不良影響，因而儘可能地加以抑制為佳。

例如，於藉由專利文獻2所揭示之先前之雷射加工將於包含藍寶石等硬脆性且光學性透明之材料之基板上形成有LED(light emitting diode，發光二極體)結構等之發光元件結構之被加工物按晶片單位分割而得之發光元件之邊緣部分(分割時受到雷射光之照射之部分)，連續性地形成有寬度數μm左右且深度數μm至數十μm左右之加工痕。從而存在該加工痕吸收於發光元件內部產生之光而導致來自元件之光提取效率降低之問題。於使用折射率高之藍寶石基板之發光元件結構之情形時該問題尤為顯著。

本發明之發明者進行積極研究之結果而獲得如下知識見解，即於對被加工物照射雷射光而形成分割起點時，利用該被加工物之劈理性或者解理性，由此可較好地抑制加工痕之形成。又獲得如下知識見解，即於該加工中使用超短脈衝之雷射光為佳。

專利文獻1至專利文獻5中，絲毫末揭示或暗示利用被加工物之劈理性或者解理性形成分割起點之形態。

本發明係鑒於上述問題而完成者，其目的在於提供一種可抑制加工痕之形成，並且可形成更確實地實現被加工物之分割之分割起點之被分割體之加工方法、及此方法中所使用之雷射加工裝置。

為解決上述問題，技術方案1之發明係一種雷射加工裝置，其特徵在於包括：光源，其發出脈衝雷射光；及載台，其載置被加工物；且上述脈衝雷射光係脈寬為psec級之超短脈衝光，自上述光源至上述載台之上述脈衝雷射光之光路以於中途部分地分支為第1光路與第2光路且其後合流之方式設置；上述雷射加工裝置進而包括光路長調整機構，其可改變上述第2光路之光路長；於定義為自上述光源出射之上述脈衝雷射光分支為於上述第1光路中前進之第1雷射光與於上述第2光路中前進之第2雷射光，且上述脈衝雷射光之單位脈衝光分支為上述第1雷射光之單位脈衝光即第1半脈衝光與上述第2雷射光之單位脈衝光即第2半脈衝光時，上述光路長調整機構以於合流後之上述光路中使上述第2半脈衝光較上述第1半脈衝光更為延遲之方式設定上述第2光路之光路長；於將上述被加工物載置於上述載台之狀態下，藉由一面使上述載台移動一面將上述脈衝雷射光照射至上述被加工物，而使上述各個單位脈衝光之上述第1半脈衝光與上述第2半脈衝光之被照射區域於上述被加工物之被加工面上實質上相同、並且於上述被加工物之被加工面上離散地形成上述各個單位脈衝光之上述被照射區域。

技術方案2之發明係如技術方案1之雷射加工裝置，其中光路長調整機構以使上述第2半脈衝光相對於上述第1半脈衝光僅延遲上述單位脈衝光之半值寬之1/3倍以上且10 nsec以下之延遲時間之方式，設定上述第2光路之光路長。

技術方案3之發明係如技術方案2之雷射加工裝置，其中進而包括調整上述第2雷射光之強度之強度調整機構；上述光路長調整機構以使上述第2半脈衝光相對於上述第1半脈衝光僅延遲上述單位脈衝光之半值寬之1倍以上且2倍以下之延遲時間之方式，設定上述第2光路之光路長；上述強度調整機構以使上述第2雷射光之強度小於上述第1雷射光之強度之方式調整上述第2雷射光之強度。

技術方案4之發明係如技術方案2之雷射加工裝置，其中進而包括調整上述第2雷射光之焦點之焦點調整機構；上述光路長調整機構以使上述第2半脈衝光相對於上述第1半脈衝光僅延遲上述單位脈衝光之半值寬之1倍以上且2倍以下之延遲時間之方式，設定上述第2光路之光路長；上述焦點調整機構以使上述第2雷射光之光束直徑大於上述第1雷射光之光束直徑之方式調整上述第2雷射光之焦點。

技術方案5之發明係一種用以於被加工物形成分割起點之加工方法，其特徵在於包括：光路設定步驟，將自出射脈寬為psec級之超短脈衝光之脈衝雷射光之光源至載置被加工物之載台之光路設定為於中途部分地分支為第1光路與第2光路且其後合流；光路長調整步驟，於定義為自上述光源出射之上述脈衝雷射光分支為於上述第1光路中前進之第1雷射光與於上述第2光路中前進之第2雷射光，且上述脈衝雷射光之單位脈衝光分支為上述第1雷射光之單位脈衝光即第1半脈衝光與上述第2雷射光之單位脈衝光即第2半脈衝光時，以使上述第2半脈衝光較上述第1半脈衝光更為延遲之方式設定上述第2光路之光路長；載置步驟，將上述被加工物載置於上述載台上；及照射步驟，以使上述各個單位脈衝光之上述第1半脈衝光與上述第2半脈衝光之被照射區域相同，且上述各個單位脈衝光之上述被照射區域於上述被加工物之被加工面上離散性地形成之方式，將上述脈衝雷射光照射至上述被加工物，由此於上述被照射區域彼此之間使上述被加工物產生劈理或者解理，從而於上述被加工物形成用以進行分割之起點。

技術方案6之發明係如技術方案5之被加工物之加工方法，其中於光路長調整步驟中，以使上述第2半脈衝光相對於上述第1半脈衝光僅延遲上述單位脈衝光之半值寬之1/3倍以上且2倍以下之延遲時間之方式，設定上述第2光路之光路長。

技術方案7之發明係如技術方案6之被加工物之加工方法，其中進而包括調整上述第2雷射光之強度之強度調整步驟；於上述光路長調整步驟中，以使上述第2半脈衝光相對於上述第1半脈衝光僅延遲上述單位脈衝光之半值寬之1倍以上且2倍以下之延遲時間之方式，設定上述第2光路之光路長；於上述強度調整步驟中，以使上述第2雷射光之強度小於上述第1雷射光之強度之方式調整上述第2雷射光之強度。

技術方案8之發明係如技術方案6之被加工物之加工方法，其中進而包括調整上述第2雷射光之焦點之焦點調整步驟；於上述光路長調整步驟中，以使上述第2半脈衝光相對於上述第1半脈衝光僅延遲上述單位脈衝光之半值寬之1倍以上且2倍以下之延遲時間之方式，設定上述第2光路之光路長；於上述焦點調整步驟中，以使上述第2雷射光之光束直徑大於上述第1雷射光之光束直徑之方式調整上述第2雷射光之焦點。

技術方案9之發明係如技術方案5至8中任一項之被加工物之加工方法，其中以於上述被加工物之容易劈開或者裂開之方向上相鄰之方式形成藉由不同之上述單位脈衝光所形成之至少2個被照射區域。

技術方案10之發明係如技術方案9之被加工物之加工方法，其中沿著上述被加工物之容易劈開或者裂開之方向形成所有之上述被照射區域。

技術方案11之發明係如技術方案9之被加工物之加工方法，其中於上述被加工物之不同之2個上述容易劈開或者裂開之方向上交替進行上述至少2個被照射區域之形成。

技術方案12之發明係如技術方案5至8中任一項之被加工物之加工方法，其中於相對於上述被加工物之不同之2個容易劈開或者裂開之方向而等價之方向上形成上述被照射區域。

技術方案13之發明係一種分割被加工物之方法，且對藉由技術方案5至12中任一項之方法而形成有分割起點之被加工物沿著上述分割起點進行分割。

根據技術方案1至13之發明，可使因被加工物之變質而導致之加工痕之形成或被加工物之飛散等為僅限於局部之現象，另一方面可藉由積極地使被加工物產生劈理或者解理而與先前相比以極高之速度對被加工物形成分割起點。

尤其，如技術方案2至4及6至8之發明，脈衝雷射光之能量利用效率提高，因此可更有效率且確實地形成分割起點。

<加工之原理>

首先，對以下所示之本發明之實施方式中所實現之加工之原理進行說明。本發明中所進行之加工概略地說為如下者：一面掃描脈衝雷射光(以下，亦簡單地稱作雷射光)一面將該脈衝雷射光照射至被加工物之上表面(被加工面)，由此於各個脈衝之被照射區域之間使被加工物依序產生劈理或者解理，作為於各自上所形成之劈理面或者解理面之連續面而形成用以進行分割之起點(分割起點)。

再者，本實施方式中，裂開係指被加工物沿著解理面以外之結晶面大致規則地斷裂之現象，將該結晶面稱作解理面。再者，除完全沿著結晶面之作為微觀現象之劈開或裂開以外，亦存在沿著大致固定之結晶方位產生作為宏觀斷裂之裂痕之情形。根據物質之不同，亦存在僅主要產生劈理、解理或者裂痕之任一者，以下，為避免說明之繁瑣而對劈理、解理及裂痕不加以區別地統稱為劈理/解理等。又，有時亦將上述形態之加工簡單地稱作劈開/裂開加工等。

以下，以被加工物為六方晶之單晶物質，且其a1軸、a2軸及a3軸之各軸方向為容易劈開/裂開之方向之情形為例進行說明。例如，C面藍寶石基板等符合此。六方晶之a1軸、a2軸及a3軸於C面內處於相互均成120°之角度且相互對稱位置。本發明之加工中，根據該等軸之方向與預定加工線之方向(預定加工方向)之關係而存在幾個圖案。以下，對該等圖案進行說明。再者，以下，將按照各個脈衝而照射之雷射光稱作單位脈衝光。

<第1加工圖案>

第1加工圖案係a1軸方向、a2軸方向及a3軸方向之任一者與預定加工線平行之情形之劈開/裂開加工之形態。更一般而言為容易劈開/裂開之方向與預定加工線之方向一致之情形之加工形態。

圖1係模式性地表示第1加工圖案之加工形態之圖。圖1中例示a1軸方向與預定加工線L平行之情形。圖1(a)係表示該情形之a1軸方向、a2軸方向及a3軸方向與預定加工線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預定加工線L端部之被照射區域RE1之狀態。

一般而言，單位脈衝光之照射會對被加工物之極微小區域施加較高之能量，因此該照射會導致於被照射面之相當於單位脈衝光(雷射光)之被照射區域或者較被照射區域寬之範圍內產生物質之變質、熔融、蒸發除去等。

然而，當將單位脈衝光之照射時間即脈寬設定得極短時，處於較雷射光之光點尺寸狹小之、被照射區域RE1之大致中央區域之物質自照射之雷射光獲得運動能量而等離子化或者高溫化至氣體狀態等而變質，進而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代表之藉由單位脈衝光之照射而產生之衝擊或應力作用於該被照射區域之周圍，尤其作用於作為容易劈開/裂開之方向之a1軸方向、a2軸方向及a3軸方向。由此，沿著該方向於外觀上保持接觸狀態但部分地產生微小劈理或者解理，或者產生內有熱變形但不至於引起劈理或解理之狀態。換言之，亦可說超短脈衝之單位脈衝光之照射作為用以形成朝向容易劈開/裂開之方向之俯視大致直線狀之弱強度部分之驅動力發揮作用。

圖1(b)中以虛線箭頭模式性地表示於上述各容易劈開/裂開之方向上形成之弱強度部分中，與預定加工線L之延伸方向一致之+a1方向上之弱強度部分W1。

繼而，當如圖1(c)所示照射雷射光之第2脈衝之單位脈衝光而於預定加工線L上之自被照射區域RE1僅離開特定距離之位置形成被照射區域RE2時，與第1脈衝相同地，於該第2脈衝下亦形成有沿著容易劈開/裂開之方向之弱強度部分。例如，於-a1方向形成有弱強度部分W2a，於+a1方向上形成有弱強度部分W2b。

但於此時間點，藉由第1脈衝之單位脈衝光之照射而形成之弱強度部分W1處於弱強度部分W2a之延伸方向上。即，弱強度部分W2a之延伸方向成為可以較其他部位更小之能量產生劈理或解理(能量吸收率高)之部位。因此，實際上，當照射第2脈衝之單位脈衝光時，此時產生之衝擊或應力向容易劈開/裂開之方向及處於其前端之弱強度部分傳播，大致於照射之瞬間，自弱強度部分W2a至弱強度部分W1產生徹底之劈理或者解理。由此，形成有圖1(d)所示之劈理/解理面C1。再者，劈理/解理面C1於被加工物之自圖中觀察垂直之方向上可形成至數μm至數十μm左右之深度。而且，如下上述，於劈理/解理面C1上，作為受到較強之衝擊或應力之結果而於結晶面產生滑動，且於深度方向產生起伏。

然後，當如圖1(e)所示藉由之後沿著預定加工線L掃描雷射光而對被照射區域RE1、RE2、RE3、RE4...依序照射單位脈衝光時，對應於此而依序形成劈理/解理面C2、C3...。該形態中連續地形成劈理/解理面者為第1加工圖案之劈開/裂開加工。

若自其他觀點來看則可說，因藉由照射單位脈衝光施加熱能量而導致被加工物之表層部分膨脹，於被照射區域RE1、RE2、RE3、RE4...之各自之較大致中央區域而靠外側作用有與劈理/解理面C1、C2、C3...垂直之拉伸應力，從而推進劈開/裂開。

即，於第1加工圖案中，沿著預定加工線L而離散地存在之多個被照射區域與形成於該等多個被照射區域之間之劈理/解理面整體上成為沿著預定加工線L對被加工物進行分割時之分割起點。於形成該分割起點之後，進行使用特定夾具或裝置之分割而可以大致沿著預定加工線L之形態對被加工物進行分割。

再者，為實現該劈開/裂開加工而需要照射脈寬較短之短脈衝之雷射光。具體而言，需要使用脈寬為100 psec以下之雷射光。例如，使用具有1 psec至50 psec左右之脈寬之雷射光為佳。

另一方面，單位脈衝光之照射間距(被照射光點之中心間隔)於4 μm至50 μm之範圍內設定即可。若照射間距大於此，則會產生容易劈開/裂開之方向之弱強度部分之形成無法進展至可形成劈理/解理面之程度之情形，因而自確實地形成包含上述劈理/解理面之分割起點之觀點考慮欠佳。再者，自掃描速度、加工效率及產品品質之方面考慮，照射間距較大者為佳，但為更確實地形成劈理/解理面，較為理想的是於4 μm至30 μm之範圍內設定，更佳為4 μm至15 μm左右。

當前，於雷射光之重複頻率為R(kHz)之情形時，按照1/R(msec)自雷射光源發出單位脈衝光。於雷射光相對於被加工物而相對性地以速度V(mm/sec)移動之情形時，照射間距Δ(μm)以Δ=V/R規定。因此，雷射光之掃描速度V與重複頻率以Δ為數μm左右之方式規定。例如，掃描速度V為50 mm/sec至3000 mm/sec左右，重複頻率R為1 kHz至200 kHz，尤佳為10 kHz至200 kHz左右。V或R之具體值亦可考慮被加工物之材質或吸收率、熱傳導率、熔點等而適當地設定。

雷射光以約1 μm至10 μm左右之光束直徑照射為佳。該情形時，雷射光之照射之峰值功率密度為大致0.1 TW/cm²至數10 TW/cm²。

又，雷射光之照射能量(脈衝能量)亦可於0.1 μJ至50 μJ之範圍內適當規定。

圖2係藉由以第1加工圖案進行之劈開/裂開加工而形成有分割起點之被加工物之表面之光學顯微鏡圖像。具體而言，表示以藍寶石C面基板作為被加工物，於其C面上進行以a1軸方向為預定加工線L之延伸方向而以7 μm之間隔離散地形成被照射光點之加工之結果。圖2所示之結果暗示實際上之被加工物以上述機制進行加工。

又，圖3係將藉由第1加工圖案之加工而形成有分割起點之藍寶石C面基板沿著該分割起點分割後之自表面(C面)至剖面之SEM(scanning electron microscope，掃描電子顯微鏡)圖像。再者，圖3中，以虛線表示表面與剖面之邊界部分。

圖3中觀察到之於自該表面起10 μm左右之範圍內大致等間隔地存在之、自被加工物之表面向內部具有長度方向之細長之三角形狀或者針狀區域為藉由單位脈衝光之照射而直接產生變質或飛散除去等現象之區域(以下稱作直接變質區域)。而且，觀察到存在於該等直接變質區域之間之、於自圖中觀察左右方向上具有長度方向之條紋狀部分以亞微米間距於自圖中觀察上下方向連續有數個之區域為劈理/解理面。較該等直接變質區域及劈理/解理面更靠下方為藉由分割而形成之分割面。

形成有劈理/解理面之區域不為受到雷射光之照射之區域，因此於該第1加工圖案之加工中，僅離散地形成之直接變質區域成為加工痕。而且，直接變質區域於被加工面上之尺寸只不過為數百nm至1 μm左右。即，藉由以第1加工圖案進行加工，與先前相比可實現分割起點之形成而又較好地抑制加工痕之形成。

再者，SEM圖像中作為條紋狀部分而觀察到者，實際上為形成於劈理/解理面上之具有0.1 μm至1 μm左右之高低差之微小凹凸。該凹凸係於以如藍寶石般之硬脆性之無機化合物為對象進行劈開/裂開時，因藉由單位脈衝光之照射而對被加工物作用較強之衝擊或應力所導致於特定結晶面產生滑動所形成者。

雖然存在該微細凹凸，但根據圖3判斷出表面與剖面以波紋線部分為邊界大致正交，因此可說只要微細凹凸於作為加工誤差而容許之範圍內，且藉由第1加工圖案形成分割起點，並沿著該分割起點對被加工物進行分割，則可相對於其表面而大致垂直地分割被加工物。

再者，如下上述，亦存在積極地形成該微細凹凸為佳之情形時。例如，有時亦可藉由第1加工圖案之加工，而於某種程度上實現藉由下述之第2加工圖案之加工而顯著獲得之光提取效率之提高之效果。

<第2加工圖案>

第2加工圖案1係a1軸方向、a2軸方向及a3軸方向均與預定加工線垂直之情形之劈開/裂開加工之形態。再者，於第2加工圖案中所使用之雷射光之條件與第1加工圖案相同。更一般而言為相對於不同之2個容易劈開/裂開之方向而等價之方向(成為2個容易劈開/裂開之方向之對稱軸之方向)成為預定加工線之方向之情形之加工形態。

圖4係模式性地表示第2加工圖案之加工形態之圖。圖4中例示a1軸方向與預定加工線L正交之情形。圖4(a)係表示該情形之a1軸方向、a2軸方向及a3軸方向與預定加工線L之方位關係之圖。圖4(b)表示雷射光之第1脈衝之單位脈衝光照射至預定加工線L端部之被照射區域RE11之狀態。

於第2加工圖案之情形時，亦與第1加工圖案相同地藉由照射超短脈衝之單位脈衝光而形成弱強度部分。圖4(b)中，以虛線箭頭模式性地表示形成於上述各容易劈開/裂開之方向上之弱強度部分中，與預定加工線L之延伸方向接近之-a2方向及+a3方向上之弱強度部分W11a、W12a。

而且，如圖4(c)所示，當照射雷射光之第2脈衝之單位脈衝光而於預定加工線L上之自被照射區域RE11僅離開特定距離之位置形成被照射區域RE12時，與第1脈衝相同地，於該第2脈衝下亦形成有沿著容易劈開/裂開之方向之弱強度部分。例如，於-a3方向形成弱強度部分W11b，於+a2方向形成弱強度部分W12b，於+a3方向形成弱強度部分W11c，於-a2方向形成弱強度部分W12c。

該情形時，亦與第1加工圖案之情形相同地，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分別處於弱強度部分W11b、W12b之延伸方向，因此實際上當進行第2脈衝之單位脈衝光之照射時，此時產生之衝擊或應力會向容易劈開/裂開之方向及位於其前端之弱強度部分傳播。即，如圖4(d)所示，形成劈理/解理面C11a、C11b。再者，該情形時，劈理/解理面C11a、C11b亦可於被加工物之自圖中觀察垂直方向上形成至數μm至數十μm左右之深度。

繼而，當如圖4(e)所示沿著預定加工線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時，藉由該照射時所產生之衝擊或應力，沿著預定加工線L依序形成自圖中觀察為直線狀之劈理/解理面C11a及C11b、C12a及C12b、C13a及C13b、C14a及C14b...。

其結果，實現劈理/解理面相對於預定加工線L而位於對稱位置之狀態。第2加工圖案中，沿著預定加工線L離散地存在之複數個被照射區域，與該等鋸齒狀地存在之劈理/解理面整體上成為沿著預定加工線L分割被加工物時之分割起點。

圖5係藉由第2加工圖案之劈開/裂開加工而形成有分割起點之被加工物之表面之光學顯微鏡圖像。具體而言，其表示以藍寶石C面基板作為被加工物，於其C面上進行以與a1軸方向正交之方向為預定加工線L之延伸方向且以7 μm間隔離散地形成被照射光點之加工之結果。根據圖5，於實際之被加工物中，亦與圖4(e)中模式性地所示者相同地確認出自正面觀察為鋸齒狀(鋸齒狀)之劈理/解理面。其結果暗示實際之被加工物係以上述機制進行加工。

又，圖6為將藉由第2加工圖案之加工而形成有分割起點之藍寶石C面基板沿著該分割起點進行分割之後之自表面(C面)至剖面之SEM圖像。再者，圖6中以虛線表示表面與剖面之邊界部分。

根據圖6，於分割後之被加工物之剖面之自表面起10 μm左右之範圍內，確認出被加工物之剖面具有與圖4(e)中模式性地表示之鋸齒狀配置對應之凹凸。形成該凹凸者為劈理/解理面。再者，圖6中之凹凸之間距為5 μm左右。與第1加工圖案之加工情形相同地，劈理/解理面不平坦，伴隨因單位脈衝光之照射以致於特定結晶面產生滑動而產生亞微米間距之凹凸。

又，與該凹凸之凸部位置對應而自表面部分向深度方向延伸者為直接變質區域之剖面。與藉由圖3所示之第1加工圖案之加工而形成之直接變質區域相比，該形狀不均勻。而且，較該等直接變質區域及劈理/解理面而更靠下方者為藉由分割而形成之分割面。

於第2加工圖案之情形亦同，僅離散地形成之直接變質區域成為加工痕之方面與第1加工圖案相同。而且，直接變質區域於被加工面中之尺寸不過為數百nm至2 μm左右。即，於以第2加工圖案進行加工之情形時，亦可實現加工痕之形成好於先前之分割起點之形成。

於第2加工圖案之加工之情形時，除形成於劈理/解理面之亞微米間距之凹凸以外，相鄰之劈理/解理面彼此以數μm左右之間距形成凹凸。形成具有該凹凸形狀之剖面之形態於如下情形較為有效，即，將於包含藍寶石等硬脆性且光學性透明之材料之基板上形成有LED結構等發光元件結構之被加工物，按晶片(分割原片)單位進行分割。於發光元件之情形時，當於藉由雷射加工而形成於基板上之加工痕之部位吸收發光元件內部所產生之光時，來自元件之光提取效率降低，但於有意圖地藉由進行第1加工圖案之加工而於基板之加工剖面形成該圖6所示之凹凸之情形時，於該位置之總反射率降低，於發光元件中實現更高之光提取效率。

<第3加工圖案>

第3加工圖案於使用超短脈衝之雷射光之方面，及a1軸方向、a2軸方向及a3軸方向均與預定加工線垂直(相對於不同之2個容易劈開/裂開之方向而等價之方向成為預定加工線之方向)之方面與第2加工圖案相同，但雷射光之照射形態不同於第2加工圖案。

圖7係模式性地表示第3加工圖案之加工形態之圖。圖7中例示a1軸方向與預定加工線L正交之情形。圖7(a)係表示該情形之a1軸方向、a2軸方向及a3軸方向與預定加工線L之方位關係之圖。

上述之第2加工圖案中，於與圖7(a)所示者相同之方位關係下，沿著預定加工線L之延伸方向、即a2軸方向與a3軸方向之正中間方向(相對於a2軸方向與a3軸方向而等價之方向)直線性地掃描雷射光。第3加工圖案中，代替此，如圖7(b)所示，以使各個被照射區域以交替地沿著夾持預定加工線L之2個容易劈開/裂開之方向之形態呈鋸齒狀(鋸齒狀)地形成之方式，照射形成各個被照射區域之單位脈衝光。若為圖7之情形時，則交替地沿著-a2方向與+a3方向而形成被照射區域RE21、RE22、RE23、RE24、RE25...。

於以該形態照射單位脈衝光之情形時，與第1加工圖案及第2加工圖案相同地，亦伴隨各個單位脈衝光之照射而於被照射區域之間形成劈理/解理面。若為圖7(b)所示之情形，則藉由依序形成被照射區域RE21、RE22、RE23、RE24、RE25...，而依序形成劈理/解理面C21、C22、C23、C24...。

其結果，於第3加工圖案中，於以預定加工線L為軸之鋸齒狀之配置中離散地存在之多個被照射區域，與形成於各個被照射區域之間之劈理/解理面，整體上成為沿著預定加工線L對被加工物進行分割時之分割起點。

而且，於實際上沿著該分割起點進行分割之情形時，與第2加工圖案相同地於分割後之被加工物之剖面之自表面起10 μm左右之範圍內，形成有由劈理/解理面所引起之數μm間距之凹凸。而且，於各個劈理/解理面，與第1加工圖案及第2加工圖案之情形相同地，伴隨因單位脈衝光之照射所導致於特定結晶面產生滑動而產生亞微米間距之凹凸。又，直接變質區域之形成形態亦與第2加工圖案相同。即，於第3加工圖案中，加工痕之形成亦被抑制於與第2加工圖案為同程度。

因此，於該第3加工圖案之加工情形時，亦與第2圖案之加工相同地，除形成於劈理/解理面之亞微米間距之凹凸以外，藉由劈理/解理面彼此而形成數μm左右之間距之凹凸，因此於以發光元件為對象進行第3加工圖案之加工之情形時，所獲得之發光元件自上述之光提取效率之提高之觀點考慮更佳。

再者，根據被加工物之種類，為更確實地產生劈理/解理，亦可於均為預定加工線L上之位置即圖7(b)之被照射區域RE21與被照射區域RE22之中點、被照射區域RE22與被照射區域RE23之中點、被照射區域RE23與被照射區域RE24之中點、被照射區域RE24與被照射區域RE25之中點...形成被照射區域。

且說，第3加工圖案中之被照射區域之配置位置部分地沿著容易劈開/裂開之方向。於如上所述亦於預定加工線L上之中點位置形成被照射區域之情形時亦相同。即，第3加工圖案於被加工物之容易劈開/裂開之方向上相鄰形成至少2個被照射區域之方面可設為與第1加工圖案共通。因此，換言之，第3加工圖案亦可視作一面使掃描雷射光之方向週期性地不一致一面進行第1加工圖案之加工。

又，於第1加工圖案及第2加工圖案之情形時，被照射區域位於一直線上，因此每次於使雷射光之出射源沿著預定加工線於一直線上移動而到達特定形成對象位置時照射單位脈衝光而形成被照射區域即可，該形成形態最有效率。然而，於第3加工圖案之情形時，不於一直線上而呈鋸齒狀(鋸齒狀)地形成被照射區域，因此不僅可用使雷射光之出射源實際上呈鋸齒狀(鋸齒狀)地移動之方法，亦可用各種方法形成被照射區域。再者，本實施方式中，出射源之移動係指被加工物與出射源之相對移動，不僅包含被加工物固定而出射源移動之情形，亦包含出射源固定而被加工物移動(實際上係載置被加工物之載台移動)之形態。

例如，藉由一面使出射源與載台呈與預定加工線平行地以等速相對移動，一面使雷射光之出射方向於與預定加工線垂直之面內呈週期性地變化等，亦可以滿足上述之鋸齒狀配置關係之形態形成被照射區域。

或者，藉由一面使多個出射源平行地以等速相對移動，一面使來自各個出射源之單位脈衝光之照射時序呈週期性地變化，亦可以滿足上述之鋸齒狀配置關係之形態形成被照射區域。

圖8係表示該等2個情形之預定加工線與被照射區域之預定形成位置之關係之圖。於任一情形時，均可視作如圖8所示，宛如將被照射區域RE21、RE22、RE23、RE24、RE25...之預定形成位置P21、P22、P23、P24、p25...交替設定於與預定加工線L平行之直線Lα、Lβ上，同時並行地進行於沿著直線Lα之預定形成位置之P21、P23、P25...之被照射區域之形成，與於沿著直線Lβ之預定形成位置P22、P24...之被照射區域之形成。

再者，於使出射源鋸齒狀(鋸齒狀)地移動之情形時，使雷射光之出射源直接移動，或藉由使載置有被加工物之載台移動而使雷射光相對性地掃描，出射源或者載台之移動為二軸同時動作。相對於此，僅使出射源或者載台與預定加工線平行地移動之動作為單軸動作。因此，於實現出射源之高速移動即加工效率之提高之方面，後者更佳。

如以上之各加工圖案所示，於本實施方式中進行之劈開/裂開加工，為將單位脈衝光之離散性之照射主要用作賦予用以於被加工物上產生連續之劈理/解理之衝擊或應力之機構之加工形態。被照射區域中之被加工物之變質(加工痕之形成)或飛散等終歸只不過係附帶性地於局部產生者。具有該特徵之本實施方式之劈開/裂開加工之機制，於本質上不同於藉由一面使單位脈衝光之照射區域交疊一面連續性地或者斷續性地產生變質、熔融、蒸發除去而進行加工之先前之加工方法。

而且，對各個被照射區域瞬間性地施加較強之衝擊或應力即可，因此可使雷射光一面以高速掃描一面進行照射。具體而言，可實現最大為1000 mm/sec之極高速之掃描即高速加工。鑒於先前之加工方法之加工速度最大為200 mm/sec左右，該差異較為顯著。當然，可說本實施方式中所實現之加工方法與先前之加工方法相比顯著地提高生產率。

再者，本實施方式中之劈開/裂開加工，於如上述之各加工圖案般被加工物之結晶方位(容易劈開/裂開之方向之方位)與預定加工線處於特定關係之情形時尤為有效，但適用對象並不限定於該等，於原理上亦可適用於兩者處於任意關係之情形或被加工物為多結晶體之情形。於該等情形時，相對於預定加工線而產生劈理/解理之方向未必固定，因此雖會於分割起點產生不規則之凹凸，但藉由適當地設定被照射區域之間隔、及以脈寬為代表之雷射光之照射條件，可進行該凹凸停留於加工誤差之容許範圍內之於實用上不存在問題之加工。

<分離光束能量利用效率之向上>

本實施方式之劈開/裂開加工，為如上述般藉由以4 μm至50 μm左右之間隔離散地照射具有100 psec以下之脈寬之單位脈衝光而於各個被照射區域之中心部分產生物質之變質、熔融、蒸發除去等，從而使劈開/裂開進展至被照射區域間之方法。因此，無須於被照射區域進行超過必要之加工，當然需要使劈理/解理自被照射區域相對於容易劈開/裂開之方向確實地進展。

例如，於照射峰值功率密度較大且脈寬較小之單位脈衝光之情形時，施加至被照射區域之能量過剩而導致對被照射區域造成超過必要之傷害，另一方面會引起劈理/解理無法較佳地進展。其原因在於，照射之單位脈衝光之能量未充分地用於劈理/解理之進展。更詳細而言，可認為於自電子系統之能量吸收向因該能量所引起之分子系統之振動之遷移中需要10 psec左右之時間。因此，為使照射之單位脈衝光之能量更多地用於劈理/解理之進展，可說一面將峰值功率密度抑制於形成有弱強度部分之最低限度一面將增大脈寬之單位脈衝光照射至被加工物之形態為佳。該情形時，雷射光之能量利用效率提高。

本實施方式中，藉由如下方式實現該能量利用效率之提高：將各個單位脈衝光於光學上暫時分為兩個部分，藉由使兩者之光路長不同而使一者相對於另一者稍微(最多10 nsec左右)延遲，並且照射至被加工物上之實質上相同之被照射區域。將該形態之加工稱作分離光束加工。以下，具體地進行說明。

圖9係模式性地表示延遲時間不同之情形時之實際上照射至被加工物之雷射光之強度分佈(光束強度之時間變化)之變化之情況之圖。具體而言，考慮如圖9(a)所示，將峰值強度(峰值功率密度)I且半值寬ω之單位脈衝光UP分為分佈均等之2個第1半脈衝光H1與第2半脈衝光H2，藉由使兩者之光路長不同而使第2半脈衝光H2相對於第1半脈衝光H1而延遲之情形。將延遲時間設為D。

首先，於例如圖9(b)所示之延遲時間D為單位脈衝光UP之半值寬ω(數psec至數十psec左右)之1/3左右之情形(D=ω/3之情形)般延遲時間D比較小之情形時，於時間上交疊而照射第1半脈衝光H1與第2半脈衝光H2，於外觀上兩者之合成脈衝光CP1作為峰值強度I1且半值寬ω1之單一單位脈衝光而透過。然而，藉由相對於第1半脈衝光H1而延遲照射第2半脈衝光H2，而使第2半脈衝光H2照射至照射第1半脈衝光H1引起物質產生變質進而開始產生劈理/解理之能量吸收效率較高狀態(等離子狀態或高溫狀態)之被照射區域。此時，第2半脈衝光H2之能量主要用於劈理/解理之進展。

當然，隨著增大延遲時間D，第1半脈衝光H1與第2半脈衝光H2之時間上之交疊變少。但如圖9(c)所示，若為延遲時間D係與單位脈衝光UP之半值寬ω同程度之情形時(D=ω之情形時)，第1半脈衝光H1與第2半脈衝光H2之合成脈衝光CP2具有較合成脈衝光CP1之峰值強度I1更小之峰值強度I2之2個峰值。然而，於第2半脈衝光H2照射至照射第1半脈衝光H1而成為能量吸收效率較高之狀態之被照射區域之方面，與照射合成脈衝光CP1之情形相同。再者，合成脈衝光CP2整體上可視作半值寬ω2(>ω1)之單位脈衝光。

於使延遲時間D較ω更大而如圖9(d)所示為單位脈衝光UP之半值寬ω之2倍左右之情形時(D=2ω之情形時)，第1半脈衝光H1與第2半脈衝光H2幾乎不存在交疊，合成脈衝光CP3(名稱上如此稱呼)，實質上只不過為以延遲時間D依序照射相當於第1半脈衝光H1與第2半脈衝光H2(即峰值強度13大致為P/2)之2個個別之單位脈衝光UP3a、UP3b。

然而，該情形時之延遲時間D即便增大亦最多為100 psec左右，因此於藉由照射單位脈衝光UP3a而產生之能量吸收效率較高之狀態未消失之期間照射單位脈衝光UP3b。因此，單位脈衝光UP3b之能量用於劈理/解理面之進展。即，該情形時，亦與實質上交疊於第1半脈衝光H7與第2半脈衝光H2之情形相同地，可有效率地利用自光源出射之單位脈衝光UP之能量。

再者，本發明之發明者確認出若延遲時間D為大致10 nsec之範圍，則可獲得提高上述之單位脈衝光UP之能量利用效率之效果。可認為其原因在於，維持藉由單位脈衝光UP3a之照射而實現之能量吸收效率較高之狀態之時間最多為10 nsec左右。又，於延遲時間D低於ω/3之情形時，無法充分獲得使第2半脈衝光H2延遲之效果，被加工物10易於受到過多之傷害，因而欠佳。

根據以上內容，若以作為10 nsec以下之範圍內之值規定延遲時間D之方式設定第1半脈衝光H1與第2半脈衝光H2之光路長差，則即便於自光源出射之單位脈衝光具有會對被照射區域造成過多傷害之程度之峰值功率密度之情形時，亦可使實際上照射至被加工物之單位脈衝光之峰值強度降低，且可實質上使照射時間增大，從而可針對各個單位脈衝光提高用於劈理/解理之進展之能量之比率。具體而言，可將延遲照射之第2半脈衝光H2之能量主要用於劈理/解理之進展。即，若以延遲時間D滿足該範圍之方式設定第1半脈衝光H1與第2半脈衝光H2之光路長差而進行分離光束加工，則可實現進一步提高能量利用效率之劈開/裂開加工。由此，可更有效率地且確實地對被加工物10形成分割起點。

且說，至此為止說明之分離光束加工係一面使第2半脈衝光H2較第1半脈衝光H1而於時間上延遲，一面使兩者照射至實質上相同之被照射區域，但另一方面，本實施方式中如上所述，一面以50 mm/sec至3000 mm/sec左右之掃描速度相對性地掃描雷射光一面進行加工。乍一看兩者似自相矛盾。其原因在於，於照射第1半脈衝光H1之後至照射第2半脈衝光H2為止之期間，雷射光與被加工物10亦相對移動，因此各個半脈衝光之被照射區域之形成位置應有不同。然而，即便設定例如雷射光之掃描速度為3000 mm/sec(=3 m/sec)且延遲時間D為10 nsec之、第1半脈衝光H1之照射位置與第2半脈衝光H2之照射位置最為偏離之情形時，兩位置之計算上之偏離亦只不過為30 nm。另一方面，雷射光之光束直徑為約1 μm至10 μm左右，或於劈開/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至50 μm。30 nm之值為該等之約1/100至1/1000左右，可視作充分處於誤差範圍內。因此於進行加工時即便第1半脈衝光H1與第2半脈衝光H2照射至實質上相同之被照射區域亦無妨。

又，分離光束加工於進行上述第1加工圖案至第3加工圖案之任一者之加工之情形時均可執行。

再者，至此為止之說明中，以第1半脈衝光H1與第2半脈衝光H2具有均等分佈之情況為前提進行說明，但此非必需之形態。圖10係例示延遲時間為單位脈衝光之半值寬之2倍左右但第2半脈衝光H2之峰值強度小於第1半脈衝光H1之峰值強度之情形之雷射光之強度分佈之圖。於使用該形態之雷射光進行分離光束加工之情形時，亦可實現有效率之劈開/裂開加工。

於該情形時，亦可藉由使第2半脈衝光H2之光束直徑或擴散角不同於第1半脈衝光H1，而使照射至被加工物時之第2半脈衝光H2之照射光點直徑大於第1半脈衝光H1之照射光點直徑。該情形時，第2半脈衝光H2之半值寬大於第1半脈衝光H1之半值寬，因此可進一步延遲照射時間。

<雷射加工裝置之概要>

下面，對可實現上述各種加工圖案之加工之雷射加工裝置進行說明。

圖11係概略性地表示本實施方式之雷射加工裝置50之構成之模式圖。雷射加工裝置50主要包括：雷射光照射部50A；觀察部50B；載台7，其包含例如石英等透明構件，且於其上載置被加工物10；及控制器1，其控制雷射加工裝置50之各種動作(觀察動作、對準動作、加工動作等)。雷射光照射部50A包括雷射光源SL與光學系統5，其為對載置於載台7上之被加工物10照射雷射光之部位，相當於上述之雷射光之出射源。觀察部50B為進行正面觀察與背面觀察之部位，該正面觀察為自照射雷射光之側(將其稱作正面或被加工面)直接觀察該被加工物10，該背面觀察為自載置於載台7之側(將其稱作背面或載置面)經由該載台7觀察該被加工物10。

載台7設為可藉由移動機構7m而於雷射光照射部50A與觀察部50B之間沿水平方向移動。移動機構7m借助未圖示之驅動機構之作用而使載台7於水平面內沿特定之XY2軸方向移動。由此，實現雷射光照射部50A內之雷射光照射位置之移動、觀察部50B內之觀察位置之移動、或雷射光照射部50A與觀察部50B之間之載台7之移動等。再者，移動機構7m之以特定旋轉軸為中心之水平面內之旋轉(θ旋轉)動作亦可與水平驅動獨立地進行。

又，於雷射加工裝置50中，可進行適當地切換正面觀察與背面觀察。由此，可靈活且迅速地進行與被加工物10之材質或狀態對應之最佳之觀察。

載台7由石英等透明構件形成，於其內部設置有成為用以吸附固定被加工物10之進氣通路之未圖示之抽吸用配管。抽吸用配管藉由例如利用機械加工對載台7之特定位置進行削孔而設置。

於將被加工物10載置於載台7上之狀態下，藉由例如抽吸泵等抽吸機構11對抽吸用配管進行抽吸，而對設置於抽吸用配管之載台7載置面側之前端之抽吸孔施加負壓，由此使被加工物10(及固定片材4)固定於載台7。再者，圖11中例示作為加工對象之被加工物10貼附於固定片材4之情形，但較佳為，於固定片材4之外緣部配置用以固定該固定片材4之未圖示之固定環。

<照明系統及觀察系統>

觀察部50B以如下方式構成：一面對載置於載台7上之被加工物10自載台7之上方重疊性地進行來自落射照明光源S1之落射照明光L1之照射與來自斜光照明光源S2之斜光透過照明光L2之照射，一面可以自載台7之上方側藉由正面觀察機構6進行正面觀察，及自載台7之下方側藉由背面觀察機構16進行背面觀察。

具體而言，自落射照明光源S1發出之落射照明光L1於設置於省略圖示之鏡筒內之半鏡片9反射並照射至被加工物10。又，觀察部50B具備正面觀察機構6，該正面觀察機構6包含設置於半鏡片9上方(鏡筒上方)之CCD(charge coupled device，電荷耦合器件)相機6a及與該CCD相機6a連接之監視器6b，可於使落射照明光L1照射之狀態下即時地進行被加工物10之明視野像之觀察。

又，於觀察部50B中，於載台7之下方更佳具備背面觀察機構16，該背面觀察機構16包括設置於後述之半鏡片19下方(鏡筒下方)之CCD相機16a及與該CCD相機16a連接之監視器16b。再者，監視器16b與正面觀察機構6所具備之監視器6b亦可為共通者。

又，自載台7之下方所具備之同軸照明光源S3發出之同軸照明光L3，亦可於設置於省略圖示之鏡筒內之半鏡片19反射並於聚光透鏡18聚光，且經由載台7照射至被加工物10。更佳為亦可於載台7下方具備斜光照明光源S4，而將斜光照明光L4經由載台7照射至被加工物10。該等同軸照明光源S3或斜光照明光源S4可較佳地用在於例如被加工物10之表面側具有不透明金屬層等，導致自表面側之觀察難以產生來自該金屬層之反射之情形等自背面側觀察被加工物10時。

<雷射光源>

作為雷射光源SL，使用波長500nm至1600nm者。又，為實現利用上述之加工圖案之加工，雷射光LB之脈寬需要為1psec至50psec左右。又，較佳為，重複頻率R為10kHz至200kHz左右，雷射光之照射能量(脈衝能量)為0.1μJ至50μJ左右。

再者，自雷射光源SL出射之雷射光LB之偏光狀態為圓偏光或直線偏光均可。但於直線偏光之情形時，自結晶性被加工材料中之加工剖面之彎曲與能量吸收率之觀點考慮，較佳設為偏光方向與掃描方向大致平行，例如兩者所成之角度處於±1°以內。

<光學系統>

光學系統5為設定雷射光照射至被加工物10時之光路之部位。依照由光學系統5所設定之光路而對被加工物之特定照射位置(被照射區域之預定形成位置)照射雷射光。

圖12係例示光學系統5之構成之模式圖。光學系統5主要包括光束擴展器51、物鏡系統52、分支鏡片53及合成鏡片54。又，亦可於光學系統5中之適當位置設置適當個數之鏡片5a以變換雷射光LB之光路之方向。圖12中例示設置有4個鏡片5a之情形。

又，於出射光為直線偏光之情形時，較佳為光學系統5具備衰減器5b。衰減器5b配置於雷射光LB之光路上之適當位置，擔負對出射之雷射光LB之強度進行調整之作用。

如圖12所例示，光學系統5中，於自雷射光源SL發出之雷射光LB之光路OP上配置有均為半鏡片之分支鏡片53及合成鏡片54。光路OP藉由分支鏡片53而分支為第1分支光路OP1與第2分支光路OP2，第1分支光路OP1與第2分支光路OP2於合成鏡片54合流而再次成為一個光路OP。由此，自雷射光源SL出射之雷射光LB藉由分支鏡片53而分離為於第1分支光路OP1中前進之第1雷射光LB1與於第2分支光路OP2中前進之第2雷射光LB2。該情形時，第1半脈衝光H1相當於第1雷射光LB1之單位脈衝光，第2半脈衝光H2相當於第2雷射光LB2之單位脈衝光。

又，於第2分支光路OP2上配置有光路長調整機構55。光路長調整機構55包含使於第2分支光路OP2上前進之第2雷射光LB2向合成鏡片54反射之多個鏡片群。而且，光路長調整機構55如箭頭AR1所示以如下方式構成，藉由可於第2分支光路OP2之延伸方向上改變其位置，而可自如地調整第2雷射光LB2之反射位置。藉由以該形態調整第2雷射光LB2之反射位置，可任意地設定於第2分支光路OP2中前進之第2雷射光LB2之光路長。

藉由光路長調整機構55而將第2分支光路OP2之光路長設定得長於第1分支光路OP1之光路長，由此於較第1分支光路OP1與第2分支光路OP2合流之合成鏡片54更靠下游側之光路OP中，第2雷射光LB2相對於第1雷射光LB1而延遲。因此，雷射加工裝置50中，藉由光路長調整機構55而適當地設定第1分支光路OP1與第2分支光路OP2之光路長差，上述之分離光束加工可以任意之延遲時間D進行。

再者，若設光路長差為ΔL，則延遲時間D與光路長差之關係可使用光之速度c表示為ΔL=cD。於例如D=10 psec之情形時，設為c=3×10⁸ m/sec，ΔL=3 mm。

又，於第2分支光路OP2上設置有焦點調整用透鏡系統56。藉由適當地設定該焦點調整用透鏡系統56，可使第2雷射光LB2之單位脈衝光即第2半脈衝光H2之光束直徑或擴散角不同於第2雷射光LB2之單位脈衝光即第1半脈衝光H1。由此，使照射至被加工物時之第2半脈衝光H2之照射光點直徑大於第1半脈衝光H1之照射光點直徑之狀態下之分離光束加工成為可能。

又，藉由適當地調整第1分支光路OP所具有之衰減器5b或者第2分支光路OP2所具有之衰減器5b，可使第2雷射光LB2之強度小於第1雷射光LB1之強度，從而亦可進行圖10所示之分佈下之分離光束加工。

且說，藉由準備不同之2個雷射光源，並使各個雷射光之出射時序延遲而進行上述之分離光束加工之形態乍一看有可能，但實際上，於使被照射區域離散地形成之條件下，難以高精度地以psec級或者nsec級控制來自2個雷射光源之出射時序之延遲，因而不現實。

再者，圖12中例示自物鏡系統52至被加工物10之雷射光LB之光路為固定之情形。亦可將合成鏡片54以下之光路OP於實際上或者假設性地設定多個，並且藉由未圖示之光路設定機構而將雷射光LB之各個單位脈衝光照射至被加工物時之光路於設定之多個光路中依序切換地構成。該情形時，實現於被加工物10之上表面之多個部位同時並行地進行掃描之狀態，或者假設性地視作如此之狀態。換言之，可說此使雷射光LB之光路變多。

<控制器>

控制器1進而包括：控制部2，其控制上述各部分之動作而實現被加工物10之加工處理；及存儲部3，其存儲控制雷射加工裝置50之動作之程式3p或加工處理時所參照之各種資料。

控制部2藉由例如個人電腦或微電腦等常用之電腦實現，藉由存儲於存儲部3中之程式3p被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之功能性構成要素而加以實現。

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對載台7之驅動或聚光透鏡18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CCD相機6a及16a之攝像；照射控制部23，其控制來自雷射光源SL之雷射光LB之照射及光學系統5中之光路之設定形態；吸附控制部24，其控制藉由抽吸機構11向載台7吸附固定被加工物10之動作；及加工處理部25，其依照所提供之加工位置資料D1(後述)及加工模式設定資料D2(後述)而對加工對象位置執行加工處理。

存儲部3藉由ROM(read-only memory，祇讀存儲器)或RAM(random-access memory，隨機存取存儲器)及硬盤等存儲媒體而實現。再者，存儲部3亦可為藉由實現控制都2之電腦之構成要素而實現之形態，於為硬盤之情形時等，亦可為與該電腦分開設置之形態。

記述有對被加工物10設定之預定加工線之位置之加工位置資料D1自外部提供並存儲於存儲部3中。又，存儲部3中預先存儲有按照加工模式而記述有雷射光之各個參數之條件、光學系統5中之光路之設定條件或載台7之驅動條件(或者該等之可設定範圍)等之加工模式設定資料D2。

再者，操作人員對雷射加工裝置50提供之各種輸入指示，較佳為利用控制器1中實現之GUI(graphical user interface，圖形使用者介面)而實現。例如，借助加工處理部25之作用而以GUI提供加工處理用選單。操作人員基於該加工處理用選單而進行後述之加工模式之選擇或加工條件之輸入等。

<對準動作>

雷射加工裝置50中，於加工處理之前，可於觀察部50B中進行微調被加工物10之配置位置之對準動作。對準動作係為使被加工物10中所規定之XY座標軸與載台7之座標軸一致而進行之處理。於進行上述之加工圖案之加工之情形時，該對準處理於使被加工物之結晶方位、預定加工線及雷射光之掃描方向滿足各加工圖案中所需之特定關係之方面較為重要。

對準動作可應用周知技術執行，只要根據加工圖案而以適當之形態進行即可。例如，若為對使用1個母基板製作之數個器件晶粒進行切割之情形時等於被加工物10表面形成重複圖案之情形時，則可藉由使用圖案匹配等方法實現適當之對準動作。該情形時，概略性地說，則CCD相機6a或者16a獲取形成於被加工物10上之多個對準用標記之拍攝圖像，加工處理部25基於該等拍攝圖像之拍攝位置之相對性關係而指定對準量，且驅動控制部21根據該對準量而藉由移動機構7m使載台7移動，由此實現對準。

藉由進行該對準動作，可正確地指定加工處理中之加工位置。再者，於對準動作結束後，載置有被加工物10之載台7向雷射光照射部50A移動，繼而進行藉由照射雷射光LB之加工處理。再者，載台7自觀察部50B向雷射光照射部50A之移動以於對準動作時設定之預定加工位置與實際上之加工位置不偏離之方式被保證。

<加工處理之概略>

下面，對本實施方式之該雷射加工裝置50之加工處理進行說明。於雷射加工裝置50中，藉由組合進行自雷射光源SL發出並經過光學系統5之雷射光LB之照射與載置固定有被加工物10之載台7之移動，可一面使經過光學系統5之雷射光LB相對於被加工物10相對性掃描一面進行被加工物10之加工。具體而言，可以上述之第1加工圖案至第3加工圖案進行劈開/裂開加工。

於以第1加工圖案進行加工之情形時，至於預定加工線L與容易劈開/裂開之方向平行地設定之被加工物10，以使該容易劈開/裂開之方向與載台7之移動方向一致之方式對被加工物10進行對準，並且藉由雷射光LB而於被加工物10之預定加工線L上掃描。

於以第2加工圖案進行加工之情形時，至於預定加工線L與容易劈開/裂開之方向垂直地設定之被加工物10，以使該容易劈開/裂開之方向與載台7之移動方向正交之方式對被加工物10進行對準，並且藉由雷射光LB於被加工物10之預定加工線L上掃描。

於以第3加工圖案進行加工之情形時，以使預定加工線L相對於2個劈開/裂開方向而成為對等位置之方式對被加工物10進行對準，並且以於各個劈開/裂開方向上交替地進行雷射光LB之掃描之方式交替地使載台7之移動方向不同即可。

或者，於以第3加工模式進行加工之情形時，亦可沿著圖8所示之與預定加工線L平行之直線Lα、Lβ或者進而沿著預定加工線L自身，實體性地或者假設性地使多個雷射光掃描。再者，假設性地使多個雷射光掃描係指實際上以1個光路照射雷射光但該光路呈時間性地變化，由此實現與以多個光路照射雷射光之情形相同之掃描形態。

又，即便於任一加工圖案之情形時，亦可藉由適當地設定光路長差ΔL而將延遲時間D設定為脈寬之2倍左右以下之值，從而可較佳地進行分離光束加工。

1．．．控制器

2．．．控制部

3．．．存儲部

3p．．．程式

4．．．固定片材

5．．．光學系統

5a．．．鏡片

5b．．．衰減器

6．．．正面觀察機構

6a、16a．．．CCD相機

6b、16b．．．監視器

7．．．載台

7m．．．移動機構

10．．．被加工物

10a．．．(被加工物之)載置面

11．．．抽吸機構

16．．．背面觀察機構

18．．．聚光透鏡

19．．．半鏡片

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

50A．．．雷射光照射部

50B．．．觀察部

51．．．光束擴展器

52．．．物鏡系統

53．．．分支鏡片

54．．．合成鏡片

55．．．光路長調整機構

56．．．焦點調整用透鏡系統

AR1．．．箭頭

C1至C3、C11a至C14b、C21至C24．．．劈理/解理面

Cp1至CP3．．．合成脈衝光

D．．．延遲時間

D1．．．加工位置資料

D2．．．加工模式設定資料

H1．．．第1半脈衝光

H2．．．第2半脈衝光

I1、I2．．．峰值強度

L．．．預定加工線

L1至L4．．．落射照明光

LB．．．雷射光

LB1．．．第1雷射光

LB2．．．第2雷射光

Lα、Lβ．．．直線

OP．．．光路

OP1．．．第1分支光路

OP2．．．第2分支光路

P21至P25．．．預定形成位置

RE、RE1至RE4、RE11至REI5、RE21至RE25．．．被照射區域

S1至S4．．．落射照明光源

SL．．．雷射光源

UP、UP3a、UP3b．．．單位脈衝光

W1、W2、W2a、W2b、W11a、W12a、W11b、W12b、W11c、W12c．．．弱強度部分

ω、ω1、ω2．．．半值寬

圖1(a)至(e)係模式性地表示第1加工圖案之加工形態之圖。

圖2係藉由以第1加工圖案進行之劈開/裂開加工而形成有分割起點之被加工物之表面之光學顯微鏡圖像。

圖3係將藉由第1加工圖案之加工而形成有分割起點之藍寶石C面基板沿著該分割起點分割後之自表面(C面)至剖面之SEM圖像。

圖4(a)至(e)係模式性地表示第2加工圖案之加工形態之圖。

圖5係藉由以第2加工圖案進行之劈開/裂開加工而形成有分割起點之被加工物之表面之光學顯微鏡圖像。

圖6係將藉由第2加工圖案之加工而形成有分割起點之藍寶石c面基板沿著該分割起點分割後之自表面(C面)至剖面之SEM圖像。

圖7(a)、(b)係模式性地表示第3加工圖案之加工形態之圖。

圖8係表示第3加工圖案之預定加工線與被照射區域之預定形成位置之關係之圖。

圖9係模式性地表示延遲時間不同之情形時之實際上照射至被加工物之雷射光之強度分佈之變化情況之圖。

圖10係例示延遲時間為單位脈衝光之半值寬之2倍左右但第2半脈衝光H2之峰值強度小於第1半脈衝光H1之峰值強度之情形時之雷射光之強度分佈之圖。

圖11係概略性地表示本實施方式之該雷射加工裝置50之構成之模式圖。

圖12係例示光學系統5之構成之模式圖。

C21至C24．．．劈理/解理面

L．．．預定加工線

RE21至RE25．．．被照射區域

Claims (9)

1. 一種被加工物分割用之雷射加工裝置，其特徵在於包括：光源，其發出脈衝雷射光；及載台，其載置被加工物；且上述脈衝雷射光係脈寬為psec級之超短脈衝光；自上述光源至上述載台之上述脈衝雷射光之光路以於中途部分地分支為第1光路與第2光路且其後合流之方式設置；上述雷射加工裝置進而包括光路長調整機構，其可改變上述第2光路之光路長；於定義為自上述光源出射之上述脈衝雷射光分支為於上述第1光路中前進之第1雷射光與於上述第2光路中前進之第2雷射光，且上述脈衝雷射光之單位脈衝光分支為上述第1雷射光之單位脈衝光即第1半脈衝光與上述第2雷射光之單位脈衝光即第2半脈衝光時，上述光路長調整機構以於合流後之上述光路中使上述第2半脈衝光較自相同之上述單位脈衝光所分支之上述第1半脈衝光僅延遲上述單位脈衝光之半值寬之1/3倍以上且10nsec以下之延遲時間之方式設定上述第2光路之光路長；於將上述被加工物載置於上述載台之狀態下，藉由一面使上述載台移動一面將上述脈衝雷射光照射至上述被加工物，而使單一上述單位脈衝光之上述第1半脈衝光與上述第2半脈衝光之被照射區域於上述被加工物之被 加工面上實質上相同、並且於上述被加工物之被加工面上離散地形成各個上述單位脈衝光之上述被照射區域；藉由於上述被照射區域彼此之間使上述被加工物產生劈理或者解理，從而於上述被加工物形成用以進行分割之起點。
2. 如請求項1之被加工物分割用之雷射加工裝置，其中將自與上述第1半脈衝光相同之單位脈衝光所分支之上述第2半脈衝光，照射於藉由照射上述第1半脈衝光而使物質產生變質且呈能量吸收效率較高狀態之各個上述被照射區域。
3. 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形成分割起點之加工方法，且包括：光路設定步驟，將自出射脈寬為psec級之超短脈衝光之脈衝雷射光之光源至載置被加工物之載台之光路設定為於中途部分地分支為第1光路與第2光路且其後合流；光路長調整步驟，於定義為自上述光源出射之上述脈衝雷射光分支為於上述第1光路中前進之第1雷射光與於上述第2光路中前進之第2雷射光，且上述脈衝雷射光之單位脈衝光分支為上述第1雷射光之單位脈衝光即第1半脈衝光與上述第2雷射光之單位脈衝光即第2半脈衝光時，以使上述第2半脈衝光較自相同之上述單位脈衝光所分支之上述第1半脈衝光僅延遲上述單位脈衝光之半值寬之1/3倍以上且10nsec以下之延遲時間之方式設定上述第2光路之光路長； 載置步驟，將上述被加工物載置於上述載台上；及照射步驟，以使單一上述單位脈衝光之上述第1半脈衝光與上述第2半脈衝光之被照射區域相同，且各個上述單位脈衝光之上述被照射區域於上述被加工物之被加工面上離散性地形成之方式，將上述脈衝雷射光照射至上述被加工物，由此於上述被照射區域彼此之間使上述被加工物產生劈理或者解理，從而於上述被加工物形成用以進行分割之起點。
4. 如請求項3之被加工物之加工方法，其中於上述照射步驟中，將自與上述第1半脈衝光相同之單位脈衝光所分支之上述第2半脈衝光，照射於藉由照射上述第1半脈衝光而使物質產生變質且呈能量吸收效率較高狀態之各個上述被照射區域。
5. 如請求項3之被加工物之加工方法，其中以於上述被加工物之容易劈開或者裂開之方向上相鄰之方式形成藉由不同之上述單位脈衝光所形成之至少2個被照射區域。
6. 如請求項5之被加工物之加工方法，其中沿著上述被加工物之容易劈開或者裂開之方向形成所有之上述被照射區域。
7. 如請求項5之被加工物之加工方法，其中於上述被加工物之不同之2個上述容易劈開或者裂開之方向上交替進行上述至少2個被照射區域之形成。
8. 如請求項3至7中任一項之被加工物之加工方法，其中於相對於上述被加工物之不同之2個容易劈開或者裂開之 方向而等價之方向上形成上述被照射區域。
9. 一種被加工物之分割方法，其特徵在於：其係分割被加工物之方法，且對藉由請求項3至8中任一項之方法而形成有分割起點之被加工物沿著上述分割起點進行分割。