TWI581889B - Laser processing method - Google Patents

Description

雷射加工方法

本發明，是有關於將具備SiC基板的板狀的加工對象物沿著切斷預定線切斷用的雷射加工方法。

SiC(矽碳化物)，是作為可製造耐熱性、對高電壓性、省電力性優異的功率元件(power device)而受到矚目得半導體材料。但是，SiC，因為是具有由次於鑽石的硬度的難加工材料，所以欲將具備SiC基板的板狀的加工對象物藉由刀片方塊切割(blade dicing)來切斷的話，就需要低速度中的加工和頻繁的刀片的交換。在此，已被提案：藉由將雷射光照射在加工對象物，沿著切斷預定線在SiC基板的內部形成改質領域，將其改質領域作為起點沿著切斷預定線將加工對象物切斷的雷射加工方法(例如專利文獻1參照)。

[先行技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本特表2007-514315號公報

但是本發明人等發現，藉由如上述的雷射加工方法，將具備含有與c面形成偏角的主面的六方晶系SiC基板的板狀的加工對象物切斷的情況時，存在如以下課題。即，在改質領域的形成時欲使龜裂從改質領域到達SiC基板的雷射光入射面，使龜裂容易從改質領域朝SiC基板的厚度方向伸展的方式將雷射光照射在加工對象物的話，龜裂也容易從改質領域朝c面方向伸展。

在此，本發明的目的是提供一種雷射加工方法，可以將具備含有與c面形成偏角的主面的六方晶系SiC基板的板狀的加工對象物，沿著切斷預定線的精度佳地切斷。

本發明的一觀點的雷射加工方法，是將具備含有與c面形成偏角的主面的六方晶系SiC基板的板狀的加工對象物，沿著切斷預定線切斷用的雷射加工方法，具備：將雷射光的集光點對焦於SiC基板的內部，在與主面平行的面內藉由位在切斷預定線的兩側且沿著與切斷預定線平行的方向延伸的各預備線將雷射光照射在加工對象物，沿著各預備線將預備改質領域形成於SiC基板的內部的第1過程；及在第1過程之後或與第1過程同時，將集光點對焦於SiC基板的內部，藉由沿著切斷預定線將雷射光照射在加工對象物，沿著切斷預定線，將成為切斷起點的改質領域形成於SiC基板的內部的第2過程；且在第1過程中，與改質領域相比使龜裂不易從預備改質領域朝SiC基板發生的方式，沿著各預備線將雷射光照射在加工對象物。

在此雷射加工方法中，沿著切斷預定線在SiC基板的內部形成改質領域時，沿著預備線的各別在SiC基板的內部形成預備改質領域。且，預備線，是在與主面平行的面內位在切斷預定線的兩側且朝與切斷預定線平行的方向延伸。因此，龜裂即使從改質領域朝c面方向伸展，其龜裂的伸展可藉由預備改質領域被抑制。由此，不需考慮龜裂是否會容易從改質領域朝c面方向伸展，就可使龜裂容易從改質領域朝SiC基板的厚度方向伸展的方式將雷射光照射在加工對象物。又，預備改質領域，因為不需要作為切斷起點功能(即，促進龜裂從預備改質領域朝SiC基板的厚度方向伸展)，藉由不易在SiC基板發生龜裂的雷射光的照射就可形成，所以在預備改質領域的形成時可以容易地抑制龜裂從預備改質領域朝c面方向伸展。因此，依據此雷射加工方法的話，可將具備含有與c面形成偏角的主面的六方晶系SiC基板的板狀的加工對象物沿著切斷預定線精度佳地切斷。又，偏角是包含0°的情況。此情況，主面是與c面成為平行。

在本發明的一觀點的雷射加工方法中，在第1過程中，當在第2過程中將集光點對焦於離SiC基板的雷射光入射面預定距離的情況時，將集光點對焦於離雷射光入射面預定的距離也可以。由此，可以更確實地抑制龜裂從改質領域將朝c面方向的伸展。

本發明的一觀點的雷射加工方法，是進一步具備：在第2過程之後，將改質領域作為起點沿著切斷預定線將加工對象物切斷的第3過程也可以。由此，可以獲得沿著切斷預定線精度佳地被切斷加工對象物。

在本發明的一觀點的雷射加工方法中，改質領域是具有包含熔融處理領域的情況。

依據本發明的話，可以將具備含有與c面形成偏角的主面的六方晶系SiC基板的板狀的加工對象物，沿著切斷預定線精度佳地進行切斷。

以下，對於本發明的最佳的實施例，參照圖面詳細說明。又，對於在各圖中相同或相當部分是附加同一符號，並省略重複的說明。

在本發明的一實施例的雷射加工方法中，藉由沿著切斷預定線在加工對象物照射雷射光，沿著切斷預定線在加工對象物的內部形成改質領域。在此，首先，對於此改質領域的形成，參照第1圖～第6圖進行說明。

如第1圖所示，雷射加工裝置100，是具備：將雷射光L脈衝振盪的雷射光源101、及將雷射光L的光軸(光路)的方向改變90°的方式被配置的分色鏡103、及將雷射光L集光用的集光用透鏡105。且，雷射加工裝置100，是具備：將被由集光用透鏡105所集光的雷射光L照射的加工對象物1支撐用的支撐台107、及將支撐台107移動用的載台111、及為了調節雷射光L的輸出和脈衝寬度等而控制雷射光源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。

在此雷射加工裝置100中，從雷射光源101被射出的雷射光L，是藉由分色鏡103將其光軸的方向改變90。，藉由集光用透鏡105被集光在被載置於支撐台107上的加工對象物1的內部。與此同時，使載台111移動，使加工對象物1對於雷射光L沿著切斷預定線5相對移動。由此，沿著切斷預定線5的改質領域就會形成於加工對象物1。

如第2圖所示，在加工對象物1中，被設定將加工對象物1切斷用的切斷預定線5。切斷預定線5，是朝直線狀延伸的虛線。在加工對象物1的內部形成改質領域的情況時，如第3圖所示，在將集光點P對焦於加工對象物1的內部狀態下，將雷射光L沿著切斷預定線5(即第2圖的箭頭A方向)相對地移動。由此，如第4圖~第6圖所示，改質領域7是沿著切斷預定線5形成於加工對象物1的內部，使沿著切斷預定線5被形成的改質領域7成為切斷起點領域8。

又，集光點P，是雷射光L的集光處。且，切斷預定線5，不限定於直線狀，曲線狀也可以，不限定於虛線，在加工對象物1的表面3實際劃線也可以。且，改質領域7，也有連續地形成的情況，也有間斷地形成的情況。且，改質領域7是列狀或點狀也可以，即，改質領域7只要是至少形成於加工對象物1的內部即可。且，將改質領域7在起點具有形成有龜裂的情況，龜裂及改質領域7，是露出加工對象物1的外表面(表面、背面、或外周面)也可以。

順便，在此的雷射光L，可透過加工對象物1並且在加工對象物1的內部的集光點附近被吸收，由此，在加工對象物1形成改質領域7(即內部吸收型雷射加工)。因此，在加工對象物1的表面3，因為雷射光L幾乎未被吸收，所以加工對象物1的表面3不會熔融。一般，從表面3被熔融除去而形成孔和溝等的除去部(表面吸收型雷射加工)情況時，加工領域是從表面3側漸漸地朝背面側進行。

但是由本實施例形成的改質領域，是指密度、曲折率、機械的強度和其他的物理的特性與周圍成為不同的狀態的領域。改質領域，是具有例如熔融處理領域、龜裂領域、絕緣破壞領域、曲折率變化領域等，也有這些混在的領域。進一步，改質領域，是具有：在加工對象物的材料中改質領域的密度與非改質領域的密度相比較有變化的領域、和形成有格子缺陷的領域(這些也總稱為高密轉移領域)。

且，熔融處理領域和曲折率變化領域、改質領域的密度是與非改質領域的密度相比較有變化的領域，形成有格子缺陷的領域，是進一步具有在那些領域的內部和改質領域及非改質領域的界面內包龜裂(破裂、微龜裂)的情況。被內包的龜裂是具有橫跨改質領域的全面的情況和只有一部分和複數部分形成的情況。

且，在本實施例中，藉由沿著切斷預定線5將改質束點(加工痕)複數形成，而形成改質領域7。改質束點，是由脈衝雷射光的1脈衝的照射(即1脈衝的雷射照射)形成的改質部分，藉由集合改質束點而成為改質領域7。改質束點，可舉例：龜裂束點、熔融處理束點或曲折率變化束點，或是這些的至少1個混在者等。

對於此改質束點，考慮所要求的切斷精度、所要求的切斷面的平坦性、加工對象物的厚度、種類、結晶方位等，適宜控制其大小和所發生的龜裂的長度較佳。

接著，詳細說明本發明的一實施例的雷射加工方法。如第7圖所示，加工對象物1，是具備SiC基板12的圓形板狀(例如直徑3英吋、厚度350μm)的晶圓。如第8圖所示，SiC基板12，是具有六方晶系的結晶構造，其結晶軸CA，是對於SiC基板12的厚度方向傾斜角度θ(例如4°)。即，SiC基板12，是具有角度θ的偏角的六方晶系SiC基板。如第9圖所示，SiC基板12，是具有與c面偏角θ的表面(主面)12a及背面(主面)12b。在SiC基板12中，a面，是對於SiC基板12的厚度方向(圖中的二點鎖線)傾斜角度θ，m面，是對於SiC基板12的厚度方向無傾斜。

如第7圖及第9圖所示，在加工對象物1中，朝表面12a及與a面平行的方向延伸的複數條切斷預定線(第1切斷預定線)5a、及朝表面12a及與m面平行的方向延伸的複數條切斷預定線(第2切斷預定線)5m，是設定成格子狀(例如1mm×1mm)。在SiC基板12的表面12a中，在藉由切斷預定線5a、5m被劃界的各領域形成有功能元件，在SiC基板12的背面12b中，在藉由切斷預定線5a、5m被劃界的各領域形成有金屬配線。功能元件及金屬配線，是藉由沿著切斷預定線5a、5m切斷加工對象物1而得的各晶片構成功率元件。又，在SiC基板12中，在與切斷預定線5a平行的方向形成定向平面6a，在與切斷預定線5m平行的方向形成定向平面6m。

將以上的加工對象物1沿著切斷預定線5a、5m如下地切斷。首先，如第10圖所示，將SiC基板12的背面12b的金屬配線覆蓋的方式將可伸縮膠帶23貼附在加工對象物1。接著，如第11圖(a)所示，將由20ns～100ns的脈衝寬度(更佳是由50ns～60ns的脈衝寬度)被脈衝振盪的雷射光L的集光點P對焦於SiC基板12的內部，使脈衝間距成為10μm～18μm的方式(更佳是使脈衝間距成為12μm～14μm的方式)沿著切斷預定線5a將雷射光L照射在加工對象物1。由此，沿著切斷預定線5a，將成為切斷起點的改質領域(第1改質領域)7a形成於SiC基板12的內部。此改質領域7a，是成為包含熔融處理領域者。又，脈衝間距，是將「對於加工對象物1的雷射光L的集光點P的移動速度」除以「脈衝雷射光L的反覆頻率」的值。

更詳細說明改質領域7a的形成的話，將SiC基板12的表面12a作為雷射光入射面使雷射光L的集光點P位在SiC基板12的內部，沿著切斷預定線5a將集光點P相對地移動。且，將沿著切斷預定線5a的集光點P的相對的移動對於1條切斷預定線5進行複數回(例如8回)。此時，藉由每次改變從表面12a直到集光點P的位置為止的距離，在SiC基板12的厚度方向並列的方式對於1條切斷預定線5a形成複數列(第1列數、例如8列)的改質領域7a。在此，第2接近SiC基板12的雷射光入射面也就是表面12a的改質領域7a，是使變得比最接近表面12a的改質領域7a更小的方式，從SiC基板12的背面12b側(即遠離雷射光入射面)依序形成改質領域7a。又，改質領域7a的大小，是例如藉由變化雷射光L的脈衝能量就可以進行調節。

由此，從各改質領域7a發生的龜裂，會朝SiC基板12的厚度方向伸展並彼此連接。特別是，從最接近SiC基板12的雷射光入射面也就是表面12a的改質領域7a朝SiC基板12的厚度方向伸展的龜裂，會到達表面12a。這些對於將具有由次於鑽石的硬度的難加工材料所構成的SiC基板12沿著切斷預定線5a精度佳地切斷是非常重要。

在沿著切斷預定線5a形成了改質領域7a之後，如第11圖(b)所示，將由20ns～100ns的脈衝寬度(更佳是由50ns～60ns的脈衝寬度)被脈衝振盪的雷射光L的集光點P對焦於SiC基板12的內部，使脈衝間距成為10μm～18μm的方式(更佳是使脈衝間距成為12μm～14μm的方式)沿著切斷預定線5m將雷射光L照射在加工對象物1。由此，沿著切斷預定線5m，將成為切斷起點的改質領域(第2改質領域)7m形成於SiC基板12的內部。此改質領域7m，是成為包含熔融處理領域者。

更詳細說明改質領域7m的形成的話，將SiC基板12的表面12a作為雷射光入射面使雷射光L的集光點P位在SiC基板12的內部，沿著切斷預定線5m將集光點P相對地移動。且，將沿著切斷預定線5m的集光點P的相對的移動對於1條切斷預定線5進行複數回(例如6回)。此時，藉由每次改變從表面12a直到集光點P的位置為止的距離，在SiC基板12的厚度方向並列的方式對於1條切斷預定線5m形成複數列(比第1列數更少第2列數(包含1列的情況)、例如6列)的改質領域7m。在此，最接近SiC基板12的雷射光入射面也就是表面12a的改質領域7m，是使變得比第2接近表面12a的改質領域7m更小的方式，從SiC基板12的背面12b側(即遠離雷射光入射面)依序形成改質領域7m。又，改質領域7m的大小，是例如藉由變化雷射光L的脈衝能量就可以進行調節。

由此，從各改質領域7m發生的龜裂，會朝SiC基板12的厚度方向伸展並彼此連接。特別是，從最接近SiC基板12的雷射光入射面也就是表面12a的改質領域7m朝SiC基板12的厚度方向伸展的龜裂，會到達表面12a。這些對於將具有由次於鑽石的硬度的難加工材料所構成的SiC基板12沿著切斷預定線5m精度佳地切斷是非常重要。

沿著切斷預定線5m形成了改質領域7m之後，如第12圖(a)所示，使可伸縮膠帶23擴張，在其狀態下，透過可伸縮膠帶23沿著各切斷預定線5m將刀緣41抵接在SiC基板12的背面12b。由此，將改質領域7m作為起點沿著切斷預定線5m將加工對象物1切斷成桿狀。此時，可伸縮膠帶23因為是擴張的狀態，所以如第12圖(b)所示，被切斷成桿狀的加工對象物1成為彼此分離。

在沿著切斷預定線5m將加工對象物1切斷之後，接著如第13圖(a)所示，在可伸縮膠帶23為擴張的狀態下，透過可伸縮膠帶23沿著各切斷預定線5a將刀緣41抵接在SiC基板12的背面12b。由此，將改質領域7a作為起點沿著切斷預定線5a將加工對象物1切斷成晶片狀。此時，可伸縮膠帶23因為是擴張的狀態，所以如第13圖(b)所示，被切斷成晶片狀的加工對象物1是彼此成為分離。如以上，可獲得將加工對象物1沿著切斷預定線5a、5m切斷成晶片狀而成的多數功率元件。

依據以上的雷射加工方法的話，藉由如以下的理由，將具備含有與c面形成偏角的表面12a的六方晶系SiC基板12的板狀的加工對象物1，沿著切斷預定線5a、5m精度佳地切斷，其結果，就可獲得沿著切斷預定線5a、5m精度佳地被切斷的加工對象物1(即功率元件)。

首先，使脈衝間距成為10μm～18μm並沿著切斷預定線5a、5m將雷射光L照射在加工對象物1。由這種條件將雷射光L照射在加工對象物1的話，龜裂可容易從改質領域7a、7m朝SiC基板12的厚度方向伸展，另一方面，龜裂不易從改質領域7a、7m朝c面方向伸展。進一步，使脈衝間距成為12μm～14μm並沿著切斷預定線5a、5m將雷射光L照射在加工對象物1的話，龜裂可更容易從改質領域7a、7m朝SiC基板12的厚度方向伸展，另一方面，龜裂更不易從改質領域7a、7m朝c面方向伸展。

且，由20ns～100ns的脈衝寬度將雷射光L脈衝振盪。由此，龜裂可容易且確實地從改質領域7a、7m朝SiC基板12的厚度方向伸展，另一方面，龜裂可以確實地不易從改質領域7a、7m朝c面方向伸展。進一步，由50ns～60ns的脈衝寬度將雷射光L脈衝振盪的話，龜裂更容易確實地從改質領域7a、7m朝SiC基板12的厚度方向伸展，另一方面，龜裂更不易確實地從改質領域7a、7m朝c面方向伸展。

且，沿著切斷預定線5a的第2接近SiC基板12的雷射光入射面也就是表面12a的改質領域7a相對地形成較小。由此，a面即使對於SiC基板12的厚度方向傾斜，從第2接近表面12a的改質領域7a所發生的龜裂，也會朝a面方向伸展，可以防止從切斷預定線5a大偏離的狀態下到達表面12a。且，沿著切斷預定線5a的最接近SiC基板12的雷射光入射面也就是表面12a的改質領域7a相對地形成較大。由此，雖在龜裂不易從改質領域7a朝SiC基板12的厚度方向伸展狀態，但是龜裂可以確實地從最接近表面12a的改質領域7a到達表面12a。且，沿著切斷預定線5m的第2接近SiC基板12的雷射光入射面也就是表面12a的改質領域7m相對地形成較大。由此，與龜裂容易從改質領域7m朝SiC基板12的厚度方向伸展進行的狀態相輔，從第2接近表面12a的改質領域7m發生的龜裂可以到達表面12a或其附近。且，沿著切斷預定線5m的最接近SiC基板12的雷射光入射面也就是表面12a的改質領域7m相對地形成較小。由此，可以防止在表面12a發生破壞，且可以使龜裂從改質領域7m確實地到達表面12a。如以上，龜裂可以確實地沿著切斷預定線5a從改質領域7a到達表面12a，且，龜裂可以沿著切斷預定線5m從改質領域7m確實地到達表面12a。此效果，是可與後述的改質領域7a、7m的形成列數和形成順序無關，依照後述的改質領域7a、7m的形成列數和形成順序的話，更顯著。

且，沿著1條切斷預定線5a形成比沿著1條切斷預定線5m形成改質領域7m的情況更多列數的改質領域7a。由此，a面即使對於SiC基板12的厚度方向傾斜，在各改質領域7a的形成時也可防止龜裂從改質領域7a朝a面方向大伸展，且在全部的改質領域7a之間在SiC基板12的厚度方向可以使龜裂成為容易連繫的狀態。且，沿著1條切斷預定線5m形成比沿著1條切斷預定線5a形成改質領域7a的情況更少列數的改質領域7m。由此，在各改質領域7m的形成時可以龜裂從改質領域7m朝SiC基板12的厚度方向大伸展。如以上，龜裂可以沿著切斷預定線5a從改質領域7a朝SiC基板12的厚度方向伸展，且，龜裂可以沿著切斷預定線5m從改質領域7m朝SiC基板12的厚度方向伸展。此效果，是可與前述的改質領域7a、7m的形成尺寸和後述的改質領域7a、7m的形成順序無關，依照前述的改質領域7a、7m的形成尺寸和後述的改質領域7a、7m的形成順序的話，更顯著。

且，在形成使龜裂朝SiC基板12的厚度方向伸展用的條件較鬆的改質領域7m之前，先形成使龜裂朝SiC基板12的厚度方向伸展用的條件較嚴的改質領域7a。由此，在改質領域7a的形成時，在切斷預定線5a與切斷預定線5m交叉的部分，可以防止從改質領域7a朝SiC基板12的厚度方向的龜裂的伸展被改質領域7m阻礙。此效果，是可與前述的改質領域7a、7m的形成尺寸和形成列數之間無關。

進一步，將改質領域7m作為起點沿著切斷預定線5m將加工對象物1切斷，其後，將改質領域7a作為起點沿著切斷預定線5a將加工對象物1切斷。由此，藉由少列數的改質領域7m的形成沿著設想為切斷比較困難的切斷預定線5m將加工對象物1切斷，其後，藉由多列數的改質領域7a的形成沿著設想切斷比較容易進行的切斷預定線5a將加工對象物1切斷。因此，沿著切斷預定線5m將加工對象物1切斷所需要的力及沿著切斷預定線5a將加工對象物1切斷所需要的力被均一化，沿著切斷預定線5m的切斷精度及沿著切斷預定線5a的切斷精度皆可以更提高。此效果，是可與前述的改質領域7a、7m的形成尺寸和形成列數之間無關。

第14圖，是顯示藉由上述的雷射加工方法沿著切斷預定線5a被切斷的SiC基板12的切斷面的照片的圖。且，第15圖，是顯示藉由上述的雷射加工方法沿著切斷預定線5m被切斷的SiC基板12的切斷面的照片的圖。進一步，第16圖，是顯示藉由上述的雷射加工方法沿著切斷預定線5a、5m被切斷的SiC基板12的平面照片的圖。在此，準備具有4°的偏角的厚度350μm的六方晶系SiC基板12。

首先，如第14圖所示，沿著切斷預定線5a朝SiC基板12的厚度方向並列的方式對於1條切斷預定線5a形成了8列的改質領域7a。且，第2接近SiC基板12的雷射光入射面也就是表面12a的改質領域7a，是使變得比最接近表面12a的改質領域7a更小的方式，從SiC基板12的背面12b側依序形成改質領域7a。從第14圖可了解，藉由第2接近表面12a的改質領域7a的形成，從改質領域7a發生的龜裂的伸展被停止。其結果，對於切斷預定線5a的切斷面的蛇行，如第16圖所示，被抑制在±4μm以下。

又，從表面12a直到集光點P的位置為止的距離，是從SiC基板12的背面12b側的改質領域7a依序為314.5μm、280.0μm、246.0μm、212.0μm、171.5μm、123.5μm、79.0μm、32.0μm。且，雷射光L的脈衝能量，是從SiC基板12的背面12b側的改質領域7a依序為25μJ、25μJ、25μJ、25μJ、20μJ、15μJ、6μJ、6μJ。

且，如第15圖所示，沿著切斷預定線5m朝SiC基板12的厚度方向並列的方式對於1條切斷預定線5m形成了6列的改質領域7m。且，最接近SiC基板12的雷射光入射面也就是表面12a的改質領域7m，是使變得比第2接近表面12a的改質領域7m更小的方式，從SiC基板12的背面12b側依序形成改質領域7m。從第15圖可了解，藉由第2接近表面12a的改質領域7m的形成，從改質領域7m發生的龜裂是伸展至表面12a或其附近為止。其結果，對於切斷預定線5m的切斷面的蛇行，是如第16圖所示，在±2μm以下抑制。

又，從表面12a直到集光點P的位置為止的距離，是從SiC基板12的背面12b側的改質領域7m依序為315.5μm、264.5μm、213.5μm、155.0μm、95.5μm、34.5μm。且，雷射光L的脈衝能量，是從SiC基板12的背面12b側的改質領域7m依序為25μJ、25μJ、20μJ、20μJ、15μJ、7μJ。

接著說明，從改質領域7a、7m到達SiC基板12的雷射光入射面也就是表面12a的龜裂(以下稱為「半切」)、及從改質領域7a、7m朝c面方向伸展的龜裂(以下稱為「c面破裂」)的關係。在此說明的對象，是如第17圖及第18圖所示，龜裂是朝SiC基板12的厚度方向伸展的情況時，與改質領域7m相比，半切更不易發生且c面破裂更容易發生的改質領域7a。

第19圖，是顯示脈衝寬度及ID門檻值、HC門檻值及加工界限的關係的表。在此，使脈衝寬度在1ns、10ns～120ns的範圍變化，對於各脈衝寬度評價ID門檻值、HC門檻值及加工界限。且，第20圖，是顯示脈衝間距及ID門檻值、HC門檻值及加工界限的關係的表。在此，使脈衝間距在6μm～22μm的範圍變化，對於各脈衝間距評價ID門檻值、HC門檻值及加工界限。

又，ID門檻值，是可使發生c面破裂的雷射光L的脈衝能量的最小值，從ID門檻值較高者(即c面破裂發生困難者)依序評價為優、良、可、不可。且，HC門檻值，是可使發生半切的雷射光L的脈衝能量的最小值，從HC門檻值較低者(即半切發生容易者)依序評價為優、良、可、不可。進一步，加工界限，是ID門檻值及HC門檻值的差，從加工界限大的者依序，評價為優、良、可、不可。且，總合，是由ID門檻值、HC門檻值、加工界限的優先順位進行加權並評價為優、良、可、不可。

其結果可了解，如第19圖所示，由20ns～100ns的脈衝寬度使雷射光L脈衝振盪較佳，由50ns～60ns的脈衝寬度使雷射光L脈衝振盪更佳。依據這些的話，可以抑制c面破裂的發生，且可以促進半切的發生。又，脈衝寬度是10ns的情況時的ID門檻值、加工界限及總合的各評價，是比脈衝寬度是20ns的情況更接近不可的可。

且，如第20圖所示，使脈衝間距成為10μm～18μm並沿著切斷預定線5a、5m朝SiC基板12照射雷射光L的較佳，使脈衝間距成為11μm～15μm並沿著切斷預定線5a、5m朝SiC基板12照射雷射光L更佳，進一步，使脈衝間距成為12μm～14μm並沿著切斷預定線5a、5m朝SiC基板12照射雷射光L最佳。依據這些的話，可以抑制c面破裂的發生，且可以促進半切的發生。又，脈衝間距是10μm時是ID門檻值的評價因為是可，所以若更重視c面破裂的發生的抑制的話，脈衝間距是比10μm更大較佳。

第21圖～第23圖，是顯示將雷射光L由開口數0.8集光的情況時的脈衝寬度及脈衝間距的加工界限的實驗結果的表。這些的實驗結果，是成為第19圖及第20圖所示的評價的根據。可獲得第21圖～第23圖的實驗結果時的實驗條件，是如以下。首先，將具有4°的偏角的厚度100μm的六方晶系SiC基板12作為對象，將雷射光L的集光點P沿著朝表面12a及與a面平行的方向延伸的切斷預定線5a移動。且，將雷射光L由開口數0.8集光，將集光點P對焦於離SiC基板12的雷射光入射面也就是表面12a距離59μm的位置。

將以上的實驗條件作為前提，各別變化雷射光L的能量(脈衝能量)及功率、及雷射光L的脈衝間距，觀察改質領域7a以及半切及c面破裂的狀態。在第21圖～第23圖中，各別將雷射光L的脈衝寬度設為27ns、40ns、57ns，將雷射光L的脈衝寬度(重覆頻率)設為10kHz、20kHz、35kHz。

在第21圖～第23圖的實驗結果中，ST，是顯示半切未發生，HC，是顯示半切已發生。且，ID，是顯示c面破裂已發生，LV1～LV3，是顯示c面破裂的發生規模。沿著2條的切斷預定線5a各別形成了改質領域7a的情況時，對於40mm的領域(20mmX2條的領域)，c面破裂的發生領域若是150μm未滿時為LV1，c面破裂的發生領域是450μm未滿時為LV2，c面破裂的發生領域是450μm以上時為LV3。在LV1中，朝與切斷預定線5a垂直的方向的c破裂的伸展是成為10μm～20μm，對於此，在LV2、LV3中，朝與切斷預定線5a垂直的方向的c破裂的伸展是成為最大100μm程度。

第24圖，是顯示脈衝間距及HC門檻值的關係的圖表。且，第25圖，是顯示脈衝間距及ID門檻值的關係的圖表。進一步，第26圖，是顯示脈衝間距及加工界限的關係的圖表。這些的圖表，是依據第21圖～第23圖的實驗結果作成者。如第24圖及第25圖所示，脈衝寬度變大的話，HC門檻值及ID門檻值的雙方雖上昇，但是與HC門檻值的劣化(上昇)相比，ID門檻值的提高(上昇)的效果變大。這是意味，如第26圖所示，脈衝寬度變大的話，加工界限也會變大。例如，著眼在脈衝寬度27ns及脈衝寬度57ns的情況時，脈衝間距是12μm時，HC門檻值，是從15μJ朝17μJ劣化(上昇)2μJ，對於此，ID門檻值，是從17μJ朝29μJ提高(上昇)12μJ。且，脈衝寬度40ns的情況時，認定與脈衝寬度27ns的情況時相比，加工界限在脈衝間距10μm～16μm的範圍有大幅度的提高。且，脈衝寬度57ns的情況時，認定與脈衝寬度27ns的情況時相比，加工界限在脈衝間距6μm～20μm的範圍有大幅度的提高。

第27圖～第29圖，是顯示將雷射光L由開口數0.6集光的情況時的脈衝寬度及脈衝間距的加工界限的實驗結果的表。這些的實驗結果，是成為第19圖及第20圖所示的評價的根據。可獲得第27圖～第29圖的實驗結果時的實驗條件，是如以下。首先，以設有與c面形成偏角的表面12a的厚度350μm的六方晶系SiC基板12作為對象，將雷射光L的集光點P沿著朝表面12a及與a面平行的方向延伸的切斷預定線5a移動。且，將雷射光L由開口數0.6集光，將集光點P對焦於離SiC基板12的雷射光入射面也就是表面12a距離50μm的位置。

將以上的實驗條件作為前提，各別變化雷射光L的能量(脈衝能量)及功率、及雷射光L的脈衝間距，觀察改質領域7a以及半切及c面破裂的狀態。在第27圖～第29圖中，各別將雷射光L的脈衝寬度設為27ns、40ns、57ns，將雷射光L的脈衝寬度(重覆頻率)設為10kHz、20kHz、35kHz。

在第27圖～第29圖的實驗結果，ST，是顯示半切未發生，HC，是顯示半切已發生。且，ID，是顯示c面破裂已發生，LV1～LV3，是顯示c面破裂的發生規模。LV1～LV3的基準，是與上述的第21圖～第23圖的實驗結果的情況同樣。進一步，OD，是顯示：加大雷射光L的能量時，改質領域7a也變大，由其起因而活躍的龜裂是大大地從切斷預定線5a偏離並到達SiC基板12的表面12a。在此情況下，對於c面破裂未評價。但是，在脈衝寬度40ns及脈衝寬度57ns中，脈衝間距12μm以上未發生大規模的c面破裂。

第30圖，是顯示脈衝間距及HC門檻值的關係的圖表。此圖表，是依據第27圖～第29圖的實驗結果作成者。如第30圖所示，脈衝寬度57ns的情況時，與脈衝寬度40ns的情況時相比，HC門檻值是2μJ～4μJ程度不易發生。與上述的開口數0.8的情況時相比，開口數0.6的情況時，在雷射光L的集光點P因為收差的影響變小，所以在脈衝寬度57ns的情況及脈衝寬度40ns的情況時，成為同程度的HC門檻值。從此可知，進行收差修正的話，脈衝寬度即使變大(至少60ns之前)HC門檻值也不會劣化。

接著，說明SiC基板12的雷射光入射面也就是表面12a的附近中的HC品質的加工界限的實驗結果。第31圖～第33圖的實驗結果時的實驗條件，是如以下。首先，將具有4°的偏角的厚度100μm的六方晶系SiC基板12作為對象，將雷射光L的集光點P沿著朝表面12a及與a面平行的方向延伸的切斷預定線5a移動。且，將雷射光L由開口數0.8集光。

首先，在第31圖的實驗結果中，使用由27ns、40ns、50ns、57ns的各脈衝寬度照射雷射光L，由集光點位置40.6μm使半切發生，且由集光點位置40.6μm使半切不會發生的能量(脈衝能量)，使集光點位置在25.3μm～40.6μm的範圍變化並觀察半切的狀態。雷射光L的脈衝間距是14μm為固定。又，集光點位置，是從表面12a直到集光點P的位置為止的距離。其結果，由脈衝寬度所產生的半切的品質的劣化是幾乎沒有，在脈衝寬度27ns～57ns發生高品質(對於切斷預定線的半切的蛇行是小)的半切。且，加工界限，是脈衝寬度愈大就愈大。脈衝寬度小的話，在一部分的半切容易發生分枝和破裂(OD)。

且，在第32圖的實驗結果中，由27ns、40ns、50ns、57ns的各脈衝寬度照射雷射光L，使脈衝能量在7μJ～12μJ的範圍變化並觀察半切的狀態。雷射光L的脈衝間距是14μm為固定，集光點位置是34.5μm為固定。其結果，由脈衝寬度所產生的HC門檻值的變化是幾乎沒有。且，由相同脈衝能量發生同程度品質的半切。

進一步，在第33圖的實驗結果中，由10μm、12μm、14μm、16μm、18μm的各脈衝間距將雷射光L照射，使脈衝能量在7μJ～12μJ的範圍變化並觀察半切的狀態。雷射光L的脈衝寬度是57ns為固定，集光點位置是34.5μm為固定。其結果，由脈衝間距所產生的HC門檻值的變化是幾乎沒有。且，集光點位置是34.5μm的情況時，由相同脈衝能量發生同程度品質的半切。

接著，說明抑制c面破裂的其他的雷射加工方法。首先，準備具備含有與c面形成偏角的表面12a的六方晶系SiC基板12的板狀的加工對象物1，設定切斷預定線5a、5m。接著，如第34圖(a)所示，將雷射光L的集光點P對焦於SiC基板12的內部，各別沿著被設定於切斷預定線5a(5m)兩側的2條的預備線5p將雷射光L照射在加工對象物1。由此，沿著各預備線5p將預備改質領域7p形成於SiC基板12的內部。此預備改質領域7p，是成為包含熔融處理領域者。

預備線5p，是在與表面12a平行的面內位在切斷預定線5a(5m)兩側且朝與切斷預定線5a(5m)平行的方向延伸的線。又，在藉由切斷預定線5a、5m被劃界各領域在SiC基板12的表面12a形成功能元件的情況時，預備線5p，是從SiC基板12的厚度方向所見，設定於相鄰接的功能元件之間的領域內較佳。

沿著各預備線5p將雷射光L照射在加工對象物1時，與成為切斷起點的改質領域7a(7m)相比，龜裂不易從預備改質領域7p朝SiC基板12發生。預備改質領域7p，藉由減小雷射光L的脈衝能量、脈衝間距、脈衝寬度等，與成為切斷起點的改質領域7a(7m)相比，可以使龜裂不易在SiC基板12發生。

沿著預備線5p形成了預備改質領域7p之後，將雷射光L的集光點P對焦於SiC基板12的內部，沿著切斷預定線5a(5m)將雷射光L照射在加工對象物1。由此，沿著切斷預定線5a(5m)，將成為切斷起點的改質領域7a(7m)形成於SiC基板12的內部。此改質領域7a(7m)，是成為包含熔融處理領域者。沿著切斷預定線5a(5m)形成了改質領域7a(7m)之後，將改質領域7a(7m)作為起點沿著切斷預定線5a(5m)將加工對象物1切斷。

依據以上的雷射加工方法的話，藉由如以下的理由，將具備含有與c面形成偏角的表面12a的六方晶系SiC基板12的板狀的加工對象物1，沿著切斷預定線5a、5m精度佳地切斷，其結果，就可獲得沿著切斷預定線5a、5m精度佳地被切斷的加工對象物1(即功率元件)。

即，沿著切斷預定線5a(5m)在SiC基板12的內部形成改質領域7a(7m)時，是沿著各預備線5p在SiC基板12的內部形成預備改質領域7p。且，預備線5p，是在與表面12a平行的面內位在切斷預定線5a(5m)的兩側且朝與切斷預定線5a(5m)平行的方向延伸。因此，龜裂即使從改質領域7a(7m)朝c面方向伸展，如第34圖(b)所示與未形成預備改質領域7p情況時相比，如第34圖(a)所示，其龜裂(c面破裂)的伸展是成為藉由預備改質領域7p被抑制。由此，不需考慮龜裂是否容易從改質領域7a(7m)朝c面方向伸展，就可使龜裂容易從改質領域7a(7m)朝SiC基板12的厚度方向伸展的方式將雷射光照射在加工對象物1。又，預備改質領域7p，因為不需要作為切斷起點功能(即促進從預備改質領域7p朝SiC基板12的厚度方向的龜裂的伸展)，且藉由在SiC基板12龜裂發生困難的雷射光L照射而形成，所以在預備改質領域7p的形成時可以容易地抑制龜裂從預備改質領域7p朝c面方向伸展。因此，可將具備含有與c面形成偏角的主面的六方晶系SiC基板12的板狀的加工對象物沿著切斷預定線5a(5m)精度佳地切斷。

且，在改質領域7a(7m)的形成時，將雷射光L的集光點P對焦於離SiC基板12的雷射光入射面也就是表面12a預定的距離的情況時，在預備改質領域7p的形成時，也將雷射光L的集光點P對焦於離表面12a相同距離較佳。由此，可以更確實地抑制龜裂從改質領域7a(7m)朝c面方向伸展。

又，沿著各預備線5p在SiC基板12的內部形成預備改質領域7p的同時，沿著被設定於那些預備線5p之間的切斷預定線5a(5m)在SiC基板12的內部形成改質領域7a(7m)時，c面破裂的伸展皆可藉由預備改質領域7p被抑制。在此情況下，對於沿著切斷預定線5a(5m)的改質領域7a(7m)的形成，使沿著預備線5p的預備改質領域7p的形成先行較佳。

[產業上的利用可能性]

依據本發明的話，可以將具備含有與c面形成偏角的主面的六方晶系SiC基板的板狀的加工對象物，沿著切斷預定線精度佳地進行切斷。

1．．．加工對象物

3．．．表面

5．．．切斷預定線

5a，5m．．．切斷預定線

5p．．．預備線

6．．．脈衝間距

6a．．．定向平面

6m．．．定向平面

7．．．改質領域

7a，7m．．．改質領域

7p．．．預備改質領域

8．．．切斷起點領域

10．．．脈衝間距

12．．．SiC基板

12a．．．表面(主面)

12b．．．背面(主面)

23．．．可伸縮膠帶

40．．．集光點位置

41．．．刀緣

100．．．雷射加工裝置

101．．．雷射光源

102．．．雷射光源控制部

103．．．分色鏡

105．．．集光用透鏡

107．．．支撐台

111．．．載台

115．．．載台控制部

L．．．雷射光

P．．．集光點

[第1圖]在改質領域的形成所使用的雷射加工裝置的構成圖。

[第2圖]雷射加工前的加工對象物的平面圖。

[第3圖]第2圖的加工對象物的III-III線的剖面圖。

[第4圖]雷射加工後的加工對象物的平面圖。

[第5圖]第4圖的加工對象物的V-V線的剖面圖。

[第6圖]第4圖的加工對象物的VI-VI線的剖面圖。

[第7圖]成為本發明的一實施例的雷射加工方法的對象的加工對象物的平面圖。

[第8圖]顯示第7圖的加工對象物的結晶構造的圖。

[第9圖]第7圖的加工對象物的一部分剖面圖。

[第10圖]由本發明的一實施例的雷射加工方法實施的加工對象物的一部分剖面圖。

[第11圖]由本發明的一實施例的雷射加工方法實施的加工對象物的一部分剖面圖。

[第12圖]由本發明的一實施例的雷射加工方法實施的加工對象物的一部分剖面圖。

[第13圖]由本發明的一實施例的雷射加工方法實施的加工對象物的一部分剖面圖。

[第14圖]顯示藉由本發明的一實施例的雷射加工方法被切斷的SiC基板的切斷面的照片的圖。

[第15圖]顯示藉由本發明的一實施例的雷射加工方法被切斷的SiC基板的切斷面的照片的圖。

[第16圖]顯示藉由本發明的一實施例的雷射加工方法被切斷的SiC基板的平面照片的圖。

[第17圖]說明在SiC基板的內部所發生的c面破裂用的立體圖。

[第18圖]顯示c面破裂發生的SiC基板的切斷面的照片的圖。

[第19圖]顯示脈衝寬度及ID門檻值、HC門檻值及加工界限的關係的表。

[第20圖]顯示脈衝間距及ID門檻值、HC門檻值及加工界限的關係的表。

[第21圖]顯示脈衝寬度及脈衝間距的加工界限的實驗結果的表。

[第22圖]顯示脈衝寬度及脈衝間距的加工界限的實驗結果的表。

[第23圖]顯示脈衝寬度及脈衝間距的加工界限的實驗結果的表。

[第24圖]顯示脈衝間距及HC門檻值的關係的圖表。

[第25圖]顯示脈衝間距及ID門檻值的關係的圖表。

[第26圖]顯示脈衝間距及加工界限的關係的圖表。

[第27圖]顯示脈衝寬度及脈衝間距的加工界限的實驗結果的表。

[第28圖]顯示脈衝寬度及脈衝間距的加工界限的實驗結果的表。

[第29圖]顯示脈衝寬度及脈衝間距的加工界限的實驗結果的表。

[第30圖]顯示脈衝間距及HC門檻值的關係的圖表。

[第31圖]顯示雷射光入射面附近中的HC品質的加工界限的實驗結果的表。

[第32圖]顯示雷射光入射面附近中的HC品質的加工界限的實驗結果的表。

[第33圖]顯示雷射光入射面附近中的HC品質的加工界限的實驗結果的表。

[第34圖]說明本發明的其他的實施例的雷射加工方法用的平面圖。

5a，5m．．．切斷預定線

5p．．．預備線

7a，7m．．．改質領域

7p．．．預備改質領域

12．．．SiC基板

Claims (5)

1. 一種雷射加工方法，是將具備含有與c面形成偏角的主面的六方晶系SiC基板的板狀的加工對象物，沿著切斷預定線切斷用的雷射加工方法，具備：藉由將雷射光的集光點對焦於前述SiC基板的內部，各別沿著在與前述主面平行的面內位在前述切斷預定線的兩側且朝與前述切斷預定線平行的方向延伸的預備線，將前述雷射光在前述加工對象物照射，各別沿著前述預備線將預備改質領域形成於前述SiC基板的內部的第1過程；及在前述第1過程之後或與前述第1過程同時，藉由將前述集光點對焦於前述SiC基板的內部，沿著前述切斷預定線將前述雷射光照射在前述加工對象物，沿著前述切斷預定線，將成為切斷起點的改質領域形成於前述SiC基板的內部的第2過程；在前述第1過程中，與前述改質領域相比使龜裂不易從前述預備改質領域朝前述SiC基板發生的方式，各別沿著前述預備線將前述雷射光照射在前述加工對象物。
2. 如申請專利範圍第1項的雷射加工方法，其中，在前述第1過程中，當在前述第2過程中是將前述集光點對焦於離前述SiC基板的雷射光入射面預定距離的情況時，將前述集光點對焦於離前述雷射光入射面前述預定的距離。
3. 如申請專利範圍第1或2項的雷射加工方法，其 中，進一步具備：在前述第2過程之後，將前述改質領域作為起點沿著前述切斷預定線將前述加工對象物切斷的第3過程。
4. 如申請專利範圍第1或2項的雷射加工方法，其中，前述改質領域是包含熔融處理領域。
5. 如申請專利範圍第3項的雷射加工方法，其中，前述改質領域是包含熔融處理領域。