TWI705867B - 加工對象物切斷方法 - Google Patents

Abstract

本發明的加工對象物切斷方法，是具備第1製程及第2製程；該第1製程，係使雷射光入射於聚光透鏡；該第2製程，係利用聚光透鏡一邊使雷射光聚光於加工對象物的內部，並一邊使聚光點沿著切斷預定線相對移動，藉此沿著切斷預定線於加工對象物的內部形成改質區域；光遮蔽區域，是與切斷預定線的一部分重複；於第1製程中，是在將雷射光的強度剖面實施成圓環狀來使雷射光入射於聚光透鏡；於第2製程中，是以主面作為雷射光的入射面，並且以通過光遮蔽區域的方式使聚光點沿著切斷預定線相對移動。

Description

加工對象物切斷方法

本發明係關於加工對象物切斷方法。

於專利文獻1，記載著半導體晶片製造方法。在該方法中，將n型氮化鎵系半導體層(n型層)及p型氮化鎵系半導體層(p型層)積層於藍寶石基板上，並將該所形成的半導體晶圓分割成複數個半導體晶片。在該方法中，首先，藉由所要的晶片形狀來形成元件分離溝。元件分離溝，是藉由對p型層進行蝕刻所形成。接著，在藍寶石基板的內部形成改質區域。改質區域，是藉由將聚光點對準藍寶石基板的內部並照射雷射光所形成。改質區域，是將被利用在基板(晶圓)的斷開。然後，使用劈裂裝置，將基板(晶圓)分割成晶片狀。

[先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本特開2011-181909號公報

於上述稱之為基板(晶圓)之加工對象物的表面，會有設置用以遮蔽雷射光的光遮蔽區域之情況。於此情況下，在以該表面作為雷射光的入射面，並且從與入射面交叉的方向觀察下，一邊使雷射光的聚光點以通過光遮蔽區域之方式移動並一邊將雷射光照射於加工對象物時，恐在與光遮蔽區域相對應的位置會有發生改質區域缺欠的部分之虞。在改質區域有缺欠的部分，會使切斷的精度降低。其結果，恐會在加工對象物的切斷面產生階段差等，造成切斷面不良化之虞。

本發明之一樣態，是在於提供一種能夠抑制切斷面之劣化的加工對象物切斷方法作為其目的。

本發明之一樣態的加工對象物切斷方法，是用以沿著切斷預定線將加工對象物切斷的加工對象物切斷方法，其中該加工對象物具有主面，該主面包含遮蔽雷射光的光遮蔽區域，其特徵為具備：第1製程，係使雷射光入射於用以將雷射光聚光於加工對象物的聚光透鏡、以及第2製程，係利用聚光透鏡一邊使雷射光聚光於加工對象物的內部，並一邊使雷射光的聚光點沿著切斷預定線相對移動，藉此沿著切斷預定線於加工對象物的內部形成改質區域； 光遮蔽區域，係從與主面交叉的方向觀察時，是與切斷預定線的一部分重複；於第1製程中，是在將雷射光的強度剖面實施成圓環狀的狀態下使雷射光入射於聚光透鏡；於第2製程中，是以主面作為雷射光的入射面，並且從與主面交叉的方向觀察時是以通過光遮蔽區域的方式使聚光點沿著切斷預定線相對移動。

於該方法中，是於第1製程使雷射光入射於聚光透鏡。然後，於第2製程，利用聚光透鏡一邊使雷射光聚光於加工對象物的內部，並一邊使其聚光點沿著切斷預定線相對移動，藉此沿著切斷預定線於加工對象物的內部形成改質區域。在此，加工對象物具有主面，該主面包含遮蔽雷射光的光遮蔽區域。而且，於第2製程中，是以該主面作為雷射光的入射面，並且以通過光遮蔽區域的方式使聚光點沿著切斷預定線相對移動。因此，若依據以往的方法的話，在與加工對象物內部中之光遮蔽區域相對應的位置處，恐有產生改質區域缺欠部分之虞。

對於此問題，本發明者們，發現到藉由將具有圓環狀之強度剖面的雷射光予以聚光來照射於加工對象物，就能夠抑制在與光遮蔽區域相對應的位置產生改質區域缺欠部分的缺點。並且，於該方法中，於第1製程中，使強度剖面實施成圓環狀的雷射光入射於聚光透鏡。因此，根據該方法，可以抑制在與光遮蔽區域相對應的位置產生改質區域缺欠的部分。其結果，能夠抑制：於切斷面 產生階段差等之切斷面的不良化。

於本發明之一樣態的加工對象物切斷方法中，加工對象物，亦可以是具有：含有氮化鎵之半導體雷射用的半導體層；半導體層，包含主面；光遮蔽區域，是以朝向與切斷預定線交叉的方向延伸的方式設在半導體層之條帶狀的高密度缺陷區域；切斷預定線，是沿著半導體層的劈開面所設定。在此，在藉由劈開來形成半導體雷射的共振器之情形時，劈開面被要求要鏡面化。因此，抑制切斷面(劈開面)的不良化就變得特別地重要。對此，依據上述方法，沿著半導體雷射用之半導體層的劈開面所設定的切斷預定線，就能夠如上所述地以不會產生缺欠部分的方式形成改質區域。因此，可抑制切斷面(劈開面)的不良化，而能夠實現切斷面的鏡面化。

於本發明之一樣態的加工對象物切斷方法中，於第1製程，亦可以是藉由可呈現出預定的調變圖案的空間光調變器，將強度剖面實施為圓環狀。此情形時，藉由控制空間光調變器之預定的調變圖案，而可以使雷射光之強度剖面的圓環形狀進行動態的變化。因此，能夠因應加工對象物的材料或是所要求的切斷精度等，來執行適切之改質區域的形成。

根據本發明之一樣態，可以提供一種能夠抑制切斷面之劣化的加工對象物切斷方法。

1‧‧‧加工對象物

3‧‧‧加工對象物的表面

5、5a、5b‧‧‧切斷預定線

6‧‧‧定向平面

7‧‧‧改質區域

7s‧‧‧改質點

8‧‧‧切斷起點區域

10‧‧‧晶片

10a‧‧‧切斷面(m面)

10b‧‧‧切斷面(a面)

11‧‧‧基板

12‧‧‧半導體層

13‧‧‧電極

14‧‧‧發光層

14s‧‧‧發光層的端面

15‧‧‧條狀基部

20‧‧‧晶片部

21‧‧‧基板

22‧‧‧半導體層

22s‧‧‧主面

100‧‧‧雷射加工裝置

101‧‧‧雷射光源

102‧‧‧雷射光源控制部

103‧‧‧分光鏡

105‧‧‧聚光透鏡

107‧‧‧支撐台

111‧‧‧工作台

113‧‧‧光學系

115‧‧‧工作台控制部

121、123‧‧‧反射鏡

122‧‧‧空間光調變器

122s‧‧‧空間光調變器的調變面

L‧‧‧圓環狀之強度剖面的雷射光

Ln‧‧‧實心圓狀(一般)之強度剖面的雷射光

A‧‧‧雷射光沿切斷預定線的相對移動方向

Ax‧‧‧雷射光的光軸

Ci‧‧‧強度剖面的內緣

Co‧‧‧強度剖面的外緣

Di‧‧‧雷射光束的內徑

Do‧‧‧雷射光束的外徑

G‧‧‧階段差

M‧‧‧改質區域的缺欠部分

SA‧‧‧光遮蔽區域

P‧‧‧聚光點

Pa‧‧‧圓環狀之雷射光的強度剖面

Pb‧‧‧一般之雷射光的強度剖面

第1圖是使用在改質區域之形成的雷射加工裝置的概略構成圖。

第2圖是作為改質區域之形成對象的加工對象物的平面圖。

第3圖是沿著第2圖之加工對象物的Ⅱ-Ⅱ線的斷面圖。

第4圖是雷射加工後之加工對象物的平面圖。

第5圖是沿著第4圖之加工對象物的V-V線的斷面圖。

第6圖是沿著第4圖之加工對象物的Ⅵ-Ⅵ線的斷面圖。

第7圖是顯示使用本實施形態之加工對象物切斷方法所製造之晶片的立體圖。

第8圖是顯示本實施形態之加工對象物切斷方法的加工對象物的圖面。

第9圖是顯示本實施形態之加工對象物切斷方法的加工對象物的圖面。

第10圖是顯示於第1圖所示之光學系的構成的圖面。

第11圖是顯示雷射光的強度剖面的圖面。

第12圖是顯示本實施形態之加工對象物切斷方法其主要製程的斷面圖。

第13圖是顯示加工對象物的切斷面的圖面。

第14圖是用以說明光束中心與光遮蔽區域的偏位量，和透過率的關係的圖面。

第15圖是顯示雷射光之光軸上的強度與離入射面之距離的關係的曲線圖。

第16圖是顯示圓環狀之強度剖面的變形例的圖面。

第17圖是顯示圓環狀之強度剖面的另一變形例的圖面。

第18圖是顯示圓環狀之強度剖面的另一變形例的圖面。

第19圖是顯示圓環狀之強度剖面的另一變形例的圖面。

以下，對於本發明之一側面的一實施形態，參照圖面詳細地進行說明。又，於各圖中會在相同或是在相對等部分標示相同符號，並省略重複的說明。

本實施形態的加工對象物切斷方法，是藉由沿著切斷預定線對加工對象物照射雷射光，沿著切斷預定線於加工對象物之至少內部形成作為切斷之起點的改質區域。在此，首先，對於改質區域的形成，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，係具備有：將雷射光L進行脈衝震盪的雷射光源101、及以將雷射光L的光軸(光路徑)的朝向改變90°的方式所配置的分光 鏡103、及用以將雷射光L對加工對象物1聚光的聚光透鏡105。又，雷射加工裝置100，係具備有：支撐台107，其係用以支撐以聚光透鏡105聚光後之雷射光L所照射的加工對象物1；及工作台111，其係用以使支撐台107移動；及雷射光源控制部102，其係用以調節雷射光L的輸出或是脈衝寬幅、脈衝波形等來控制雷射光源101；以及工作台控制部115，其係用以控制工作台111的移動。

於雷射加工裝置100，從雷射光源101所出射的雷射光L，是藉由分光鏡103將其光軸的朝向改變90°後，藉由聚光透鏡105聚光在：被載置在支撐台107上之加工對象物1的內部。與之同時，使工作台111移動，使加工對象物1相對於雷射光L是沿著切斷預定線5相對移動。藉此，於加工對象物1形成沿著切斷預定線5的改質區域。又，在此，為了使雷射光L相對性地移動而使工作台111移動，但亦可以使聚光透鏡105移動、或是使此等之雙方移動亦可。又，亦會有如後述的方式，於雷射加工裝置100中，將雷射光L，經由光學系113後再入射於聚光透鏡105的情形。

作為加工對象物1者，是使用板狀的構件(例如，基板、晶圓等)，其包含由半導體材料所形成的半導體基板或是由壓電材料所形成的壓電基板等。如第2圖所示，於加工對象物1，設定有切斷預定線5。切斷預定線5，為直線狀延伸的假想線。要在加工對象物1的內部形成改質區域之情形時，如第3圖所示，使聚光點(聚光位 置)P對準於加工對象物1的內部之狀態下，使雷射光L沿著切斷預定線5(亦即，朝向第2圖的箭頭A方向)相對性地移動。藉此，如第4圖、第5圖、及第6圖所示，使改質區域7沿著切斷預定線5形成於加工對象物1。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。

所謂聚光點P，是指雷射光L聚光之處。切斷預定線5，並不限於直線狀，亦可以為曲線狀，或是此等所組合的三次元狀亦可，也可以是座標被指定者。切斷預定線5，並不限於假想線，亦可以是實際上在加工對象物1的表面3所劃的線。改質區域7，有連續地形成之情形，亦有間斷地形成之情形。改質區域7可以是列狀也可以是點狀，總之，改質區域7係只要至少形成在加工對象物1的內部即可。又，要以改質區域7為起點來形成龜裂之情形時，龜裂及改質區域7，亦可以是露出在加工對象物1的外表面(表面3、背面、或是外周面)。在形成改質區域7時的雷射光入射面，並不限定於加工對象物1的表面3，亦可以是加工對象物1的背面。

此乃在加工對象物1的內部形成改質區域7之情形時，雷射光L，是透過加工對象物1，並且特別會被位在加工對象物1之內部的聚光點P附近所吸收。藉此而於加工對象物1形成改質區域7(亦即，內部吸收型雷射加工)。此情形時，由於雷射光L在加工對象物1的表面3幾乎沒有被吸收，所以加工對象物1的表面3不會有熔融的情形。另一方面，在加工對象物1的表面3形成改質區域7之 情形時，雷射光L，特別會被位在表面3的聚光點P附近所吸收，從表面3被熔融並被去除，而形成孔穴或溝槽等之除去部(表面吸收型雷射加工)。

改質區域7，是指密度、屈折率、機械性強度、或者其他的物理特性成為與周圍不同的狀態之區域。作為改質區域7者，例如有：熔融處理區域(指一時熔融後再次固化後的區域、熔融狀態中的區域、以及從熔融進行再固化之狀態中的區域，此等當中之至少任一者)、龜裂區域、絕緣破壞區域、屈折率變化區域等，亦有此等混合存在的區域。再者，作為改質區域7者，是在加工對象物1的材料中，改質區域7的密度與非改質區域的密度相較下有所變化的區域、或者是形成有晶格缺陷的區域(此等亦被歸類為高錯位密度區域)。

熔融處理區域、屈折率變化區域、改質區域7的密度，與非改質區域的密度相較下有所變化的區域，以及形成有晶格缺陷的區域，更進一步地，在該等區域的內部或者在改質區域7與非改質區域的界面會有內含龜裂(裂痕、微裂縫(micro crack))之情形。所內含的龜裂，會有形成在改質區域7的全部之情形、或者僅形成在一部分、或者形成在複數個部分之情形。加工對象物1，是包含由具有結晶構造之結晶材料所形成的基板。例如加工對象物1，係包含由：氮化鎵(GaN)、矽(Si)、碳化矽(SiC)、鉭酸鋰(LiTaO₃)、以及藍寶石(Al₂O₃)之至少任一種所形成的基板。換言之，加工對象物1，例 如，可包含：氮化鎵基板、矽基板、碳化矽基板、鉭酸鋰基板、或是藍寶石基板。結晶材料，可以是異方性結晶及等方性結晶之任一者。

在本實施形態中，藉由沿著切斷預定線5形成複數個改質點(加工瘢痕)，而可以形成改質區域7。於此情形時，藉由匯集複數個改質點而成為改質區域7。所謂改質點，是指由脈衝雷射光的1次脈衝的光擊(亦即1脈衝的雷射照射：雷射光擊(Laser shot))所形成的改質部分。作為改質點者，可舉出龜裂點、熔融處理點或屈折率變化點、或是此等之至少1種所混合存在者等。對於改質點，可以考量所要求的切斷精度、所要求之切斷面的平坦性、加工對象物1的厚度、種類、結晶方位等，來適當地控制該大小或所要產生之龜裂的長度。

接著，對於本實施形態之加工對象物切斷方法進行說明。第7圖，是顯示使用本實施形態之加工對象物切斷方法所製造之晶片的立體圖。晶片10，例如是含有氮化鎵的半導體雷射。晶片10，包含：作為劈開面的切斷面(例如是位於氮化鎵結晶的m面)10a、以及與切斷面10a交叉之另一切斷面(例如是位於氮化鎵結晶的a面)10b。晶片10，係具有：基板11、及在基板11上所形成的半導體層12、以及在基板11與半導體層12上所形成的電極13。

基板11，例如是含有氮化鎵的半導體基板。基板11，例如是GaN基板。半導體層12，例如是藉由磊晶 成長所形成的半導體積層部。半導體層12，例如含有氮化鎵。半導體層12，例如含有半導體雷射用的發光層(活性層)14。發光層14，是被埋入在半導體層12中。發光層14的端面14s，是被包含於切斷面10a。端面14s，是成為用以形成雷射共振器的鏡面。電極13，是被用來對半導體層12施加電壓。

晶片10，含有一對條狀基部15。條狀基部15，是以朝向與晶片10的切斷面10a交叉的方向延伸的方式設置於半導體層12。條狀基部15，例如含有氮化鎵。條狀基部15，為高密度缺陷區域。條狀基部15，例如是藉由散亂等方式用以遮蔽雷射光L。

第8圖及第9圖，是顯示本實施形態之加工對象物切斷方法的加工對象物的圖面。第8圖為平面圖，第9圖(a)是第8圖的部分放大圖。第9圖(b)，是沿著第9圖(a)之Ⅸ-Ⅸ線的斷面圖。在本實施形態之加工對象物切斷方法中，如第8圖及第9圖所示，首先，準備加工對象物1。加工對象物1，係具有用以製成晶片10的複數個晶片部20。晶片部20，是沿著與加工對象物1之定向平面6平行的方向(以下，亦有稱之為「第1方向」之情形)，以及沿著與定向平面6垂直相交的方向(以下，亦有稱之為「第2方向」之情形)，排列成二次元狀。

加工對象物1，具有基板21，其係用以跨及於複數個晶片部20所設置的基板11。又，加工對象物1，具有半導體層22，其係用以跨及於複數個晶片部20所設置的 半導體層12。半導體層22，如上所述，例如是含有氮化鎵之半導體雷射用的半導體層。半導體層22，是設置於基板21上。半導體層22，含有作為與基板21為相反側之表面的主面22s。

於加工對象物1，設定有沿著第1方向的複數條切斷預定線5a、以及沿著第2方向的複數條切斷預定線5b。切斷預定線5a與切斷預定線5b，為相互交叉(例如垂直相交)。晶片10，是藉由沿著切斷預定線5a及切斷預定線5b使加工對象物1被切斷而切出晶片部20來獲得。亦即，藉由相互相鄰的一對切斷預定線5a與相互相鄰的一對切斷預定線5b所包圍的區域，來限定單一的晶片部20。

切斷預定線5a，是分別沿著基板21及半導體層22的劈開面(例如氮化鎵結晶的m面)而設定。因此，相互相鄰的一對切斷預定線5a，是限定位於第2方向之晶片部20的長度(半導體雷射的共振器長度)。切斷預定線5b，例如，是沿著氮化鎵結晶的a面而設定。相互相鄰的一對切斷預定線5b，是限定位於第1方向之晶片部20的長度。

於半導體層22，設置有沿著第2方向延伸的複數條條狀基部15。於第1方向上相互相鄰的晶片部20，是藉由條狀基部15所劃分。條狀基部15，例如，是沿著與基板21及半導體層22的劈開面(例如氮化鎵結晶的m面)交叉(例如垂直相交)的方向延伸。切斷預定線5b，是沿著該條狀基部15地被設定在條狀基部15內。又，切斷預定線 5a，是與該條狀基部15交叉(例如垂直相交)的方式跨越複數條條狀基部15而設定。

條狀基部15，是構成半導體層22之主面22s的一部分。主面22s中之與條狀基部15對應的區域，為遮蔽雷射光L的光遮蔽區域SA。因此，光遮蔽區域SA，是以朝向與切斷預定線5a交叉(例如垂直相交)的方向延伸之方式於半導體層22所設置之條帶狀的高密度缺陷區域。並且，光遮蔽區域SA，在從與主面22s交叉的方向觀察時，是與切斷預定線5a的一部分重複。又，切斷預定線5b，是成為位於光遮蔽區域SA內。

又，各晶片部20，係含有電極13及發光層14。電極13，是設於主面22s上。發光層14，是在相互相鄰的條狀基部15之間，被設置(埋入)於半導體層22。

在接下來的製程中，藉由將雷射光L照射於加工對象物1而形成改質區域7。更具體而言，首先，如第1圖及第10圖所示，使主面22s(表面3)以位於聚光透鏡105側之方式來將加工對象物1載置於支撐台107。在此，聚光透鏡105，是被配置在雷射加工裝置100的透鏡之中最靠近主面22s側的對物透鏡。因此，於聚光透鏡105與主面22s之間，沒有其他透鏡等之光學元件介在其中。

接著，使雷射光L入射於用以將雷射光L聚光於加工對象物1的聚光透鏡105(第1製程)。於該第1製程之中，在將雷射光L的強度剖面實施成圓環狀的狀態下，使雷射光L入射於聚光透鏡105。在此所謂強度剖面，是指 在與雷射光L的光軸Ax垂直相交之面內的雷射光L的強度分布。於第1製程中，為了將入射於聚光透鏡105時之雷射光L的強度剖面實施成圓環狀，故使用光學系113。

光學系113，是於雷射光L的光路徑上，設置在雷射光源101(在此為分光鏡103)與聚光透鏡105之間。光學系113，係具有用以將雷射光L的強度剖面實施成圓環狀的功能。在此，作為其一例，光學系113，是包含有一對反射鏡121、123、以及空間光調變器122。反射鏡121，是用以將來自雷射光源101(分光鏡103)的雷射光L，朝向空間光調變器122的調變面122s進行偏向。反射鏡123，是用以將來自空間光調變器122之調變面122s的雷射光L，朝向聚光透鏡105進行偏向。

空間光調變器122，例如為LCOS-SLM(Liquid Crystal On Silicon Spatial Light Modulator)。空間光調變器122，是具有包含液晶層等的調變面122s。空間光調變器122，例如可將預定的調變圖案呈現於調變面122s。藉此，空間光調變器122，將入射於調變面122s的光進行調變，使該強度剖面變化而出射。因此，於該第1製程中，藉由呈現出預定之調變圖案的空間光調變器122，來將雷射光L的強度剖面實施成圓環狀。

第11圖，是顯示雷射光之強度剖面的圖面。第11圖(a)，是顯示尚未被調變之狀態之一般的雷射光L的強度剖面Pb。第11圖(b)，使用空間光調變器122調變後之狀態下之雷射光L的強度剖面Pa。如第11圖所示，光 學系113，係使用空間光調變器122，把具有實心圓狀之強度剖面的高斯光束，轉換成具有圓環狀之強度剖面的光束。在此，強度相對較高之中心的圓狀區域被切掉。又，具有任一強度剖面之情形時，在聚光點P皆是設為實心圓狀。又，圓環狀(以後述之方式，將環予以限定的外緣與內緣同為真圓(圓形)之情形時)之強度剖面的外徑Do與內徑Di的比(內徑Di/外徑Do)，雖然能夠因應所期望之切斷面的精度或者加工對象物1的材料與構造等來適當地進行，不過仍以50%以上而未滿85%為佳。又，若超過85%時，則改質點的尺寸相對於切斷預定線會變得無法一定而成為不安定。作為其一例，入射於對物透鏡的有效光束直徑為2.90mm之情形時，最小的內徑為1.50mm，最大的內徑為2.40mm。

在接下來的製程中，如第12圖所示，藉由利用聚光透鏡105一邊使雷射光L聚光於加工對象物1的內部，一邊使雷射光L的聚光點P沿著切斷預定線5a相對移動，沿著切斷預定線5a於加工對象物1的內部形成改質區域7(第2製程)。更具體而言，是於該第2製程中，首先，以加工對象物1的表面(半導體層22的主面22s)作為雷射光L的入射面，使雷射光L的聚光點P成為對準於基板21的內部之狀態。亦即，雷射光L，是經由半導體層22聚光於基板21的內部。

在其狀態中，藉由讓加工對象物1對雷射光L相對地移動，沿著切斷預定線5a(朝向圖中的箭頭方向) 將雷射光L照射(掃描)於加工對象物1。此時，雷射光L的聚光點P，是從加工對象物1的一端跨及於另一端地相對移動。亦即，於該第2製程中，從與主面22s交叉的方向觀察時，以通過複數個光遮蔽區域SA之方式，使聚光點P沿著切斷預定線5a相對移動。

藉此，例如，以與雷射光L的脈衝間距((加工對象物1相對於雷射光L的相對移動速度)/(雷射光L之脈衝震盪的頻率))對應的間隔，沿著切斷預定線5a於基板21的內部形成有複數個改質點7s。改質區域7，是作為該改質點7s的集合所形成。在此，如後述之方式，對於從與主面22s交叉的方向觀察時是位在光遮蔽區域SA之正下方位置的部分(與光遮蔽區域SA對應的部分)，亦形成有改質點7s。因此，在此，於與光遮蔽區域SA對應的部分，改質區域7不會有缺欠(中斷)。又，在此，雷射光L的強度剖面，在入射於主面22s時亦維持著圓環狀。

又，於該第2製程中，藉由調節雷射光L的照射條件，不僅是基板21的內部，例如，亦可以使龜裂產生在基板21中之及於半導體層22與相反側的表面(加工對象物1的背面)。此外，可以使從相互相鄰的改質點7s所延伸的龜裂以相互接連的方式來實施。

然後，藉由對所有的切斷預定線5a依序進行該第2製程，使改質區域7沿著所有的切斷預定線5a，形成於加工對象物1的內部。切斷預定線5a，如上述之方式，是沿著基板21及半導體層22的劈開面被設定。因此，於該 第2製程中，改質區域7是沿著基板21及半導體層22的劈開面而形成。

因此，於後續的製程中，沿著切斷預定線5a，以改質區域7作為起點藉由劈開而能夠切斷加工對象物1。沿著該切斷預定線5a之加工對象物1的切斷，是可以藉由朝向將從改質區域7所延伸的龜裂予以撐開的方向將力施加於加工對象物1來進行。藉由沿著切斷預定線5a切斷而加工對象物1，可以取得沿著切斷預定線5a所排列之包含複數個晶片10(晶片部20)的複數根棒狀的加工對象物。然後，藉由將複數根棒狀的加工對象物沿著切斷預定線5b切斷，可以取得由基板21形成有基板11並且由半導體層22形成有半導體層12之各別的晶片10。

又，切斷預定線5b，是及於其整體地位在光遮蔽區域SA內。因此，沿著切斷預定線5b的切斷，並非是藉由來自主面22s之雷射光L的入射而於基板21的內部形成改質區域7的方法，而是可以使用例如雷射消熔(laser ablation)等的方法可使用。

如以上所說明，於本實施形態之加工對象物切斷方法，是於第1製程中使雷射光L入射於聚光透鏡105。然後，於第2製程中，藉由聚光透鏡105一邊使雷射光L聚光於加工對象物1的內部，一邊使該聚光點P沿著切斷預定線5a相對移動，藉此，沿著切斷預定線5a於加工對象物1的內部形成改質區域7。在此，加工對象物1，係具有：包含用以遮蔽雷射光L之光遮蔽區域SA的主面22s。 並且，於第2製程中，是以該主面22s作為雷射光L的入射面，並且使聚光點P以通過光遮蔽區域SA的方式沿著切斷預定線5a相對移動。

因此，例如如第13圖(b)所示，若依照以往的方法，恐有在加工對象物1的內部中之與光遮蔽區域SA相對應的位置，產生改質區域7的缺欠部分(中途沒有加工到的部分)M之虞。於改質區域7的缺欠部分M中，從相互相鄰之改質點7s所延伸的龜裂會相互不連續。因此，當沿著改質區域7將加工對象物1切斷(劈開)時，該切斷面10a會有因蛇行等而於切斷面10a產生階段差G之情形。又，在此所謂以往的方法，是指於第1製程中，沒有如第14圖(a)般地將雷射光L的強度剖面實施成圓環狀，而是如第14圖(b)般地使雷射光L直接以圓狀的強度剖面的狀態入射於聚光透鏡105。

對於此，本發明者們，發現到藉由將具有圓環狀之強度剖面的雷射光L聚光後再照射於加工對象物1，能夠抑制：在與光遮蔽區域SA對應的位置產生改質區域7的缺欠部分M。而且，在本實施形態之加工對象物切斷方法，於第1製程中，是使強度剖面被實施成圓環狀的雷射光L入射於聚光透鏡105。因此，依據該加工對象物切斷方法，如第13圖(a)所示，能夠抑制：在與光遮蔽區域SA對應的位置產生改質區域7的缺欠部分M。其結果，能夠抑制在切斷面10a產生階段差G等之切斷面10a的不良化。

在此，對於與可達成如上所述效果之一要因 相關之本發明者們的睿智進行說明。如第14圖(c)所示，具有圓環狀之強度剖面的雷射光L，與具有實心圓狀之一般(以往)的強度剖面的雷射光Ln，是會因應與光遮蔽區域SA的位置關係，而相對於加工對象物1有不同的透過率。對於此點更加詳細進行說明。首先，如第14圖(a)、(b)所示，以雷射光L、Ln的光束中心與光遮蔽區域SA之中心的偏離量作為Lo。在此，當雷射光L、Ln的光束中心與光遮蔽區域SA之中心為一致時，偏離量Lo為0。

如上所述，當加工對象物1相對於雷射光L、Ln相對移動時，該偏離量Lo是從負側越過0而位移至正側。此時，如第14圖(c)之單點虛線的曲線圖所示，具有一般之強度剖面的雷射光Ln的透過率，是隨著其偏離量Lo接近0而變小。並且，雷射光Ln的透過率，在其偏離量Lo為0時成為最小，例如會有65%左右的耗損。

相對於此，如第14圖(c)之實線的曲線圖所示，具有圓環狀之強度剖面的雷射光L的透過率，雖是隨著其偏離量Lo接近0而變小，但其偏離量Lo在-1到1之間為平坦狀。此時的透過率，比一般之雷射光L的透過率還大，例如停留在40%左右的耗損。此一現象，亦可從第15圖來理解。亦即，如第15圖所示，圓環狀之雷射光L在光軸上的強度，相較於一般之雷射光Ln在光軸上的強度，即使離雷射光之入射面的距離(圖中「z」)較大也不易衰減。

也就是說，雷射光L，相較於雷射光Ln，在通過光遮蔽區域SA時的能量損失較少。因此，於光遮蔽區域SA的正下方，雷射光L之位在聚光點P的能量，是比雷射光Ln的還大。其結果，在使用雷射光L之情形時，即使於光遮蔽區域SA的正下方，也可以充分地形成改質區域7，而不易產生改質區域7的缺欠部分M。吾人認為以上說明是達成上述效果之一要因。又，用以進行以上的考察所使用的實驗條件，可舉一例如下所示。

位於對物透鏡之雷射光L的入射面之雷射光L的強度剖面的外徑(光束外徑)Do：2.88mm。

位於對物透鏡之雷射光L的入射面之雷射光L的強度剖面的內徑(光束內徑)Di：2.0mm。

位於對物透鏡之雷射光Ln的入射面之雷射光Ln的光束外徑：2.88mm。光遮蔽區域SA的寬幅：1.0mm。

不過在此，用以進行上述考察之實驗，並非是測量過位在加工對象物1中的透過率及光束直徑者，而是在對物透鏡上的實驗。此是由於要在加工對象物1中進行透過率的測量有其困難。在該實驗中，是將入射於對物透鏡之雷射光L的光束直徑設為5.0mm，將對物透鏡的瞳徑設為2.88mm。由於入射於對物透鏡之雷射光L的光束外形Do是由對物透鏡的瞳徑所決定，於此情形時如上所述為2.88mm，內徑Di為2.0mm。另一方面，於該實驗中，是將光遮蔽區域SA形成在對物透鏡上。因此，上述之光遮蔽區域SA的寬幅，是換算成在對物透鏡之入射面的寬幅。

如此之條件下的實驗，由以下的理由，是等效於與在加工對象物1之實際狀況下的實驗。亦即，首先，作為光束外徑Do者，是採用雷射光L之光束直徑與透鏡口徑(lens aperture)當中之較小者。又，對於在加工對象物1中之與雷射光L的入射面交叉的方向，是假定在已充分離開聚光點P的位置中，可成立幾何上的相似關係。並且，將位在加工對象物1中之雷射光L入射面的雷射光L的光束外徑及內徑分別設為Dso及Dsi，將該等的比率設為γ。此時，可成立以下關係。

γ=Dsi/Dso=Di/Do‧‧‧(1)

再者，將位在加工對象物1中之實際的光遮蔽區域SA的寬幅設為Ws，如上所述將換算成在對物透鏡之入射面的位置處之光遮蔽區域SA的寬幅設為W時，更進一步可成立以下關係。

γo=Ws/Dso=W/Do‧‧‧(2)

γi=Ws/Dsi=W/Di‧‧‧(3)

γ=γo/γi‧‧‧(4)

亦即，雷射光L的光束外徑與光束內徑的比(γ)、雷射光L的光束外徑與光遮蔽區域SA的寬幅的比(γo)、以及雷射光L的光束內徑與光遮蔽區域SA的寬幅的比(γi)，在該實驗與在加工對象物1之實驗的值之間為等同。由此可說，該實驗，至少在上述的考察下，是與在加工對象物1之實際狀況下的實驗為等同。

再進一步，對於與上述效果所示之另一要因 相關之本發明者們的睿智進行說明。依據本發明者們，確認到將具有圓環狀之強度剖面的雷射光L予以最大限度地聚光時的聚光點，相較於將具有一般之強度剖面的雷射光Ln之同樣的聚光點，係沿著雷射光L的光軸成為較為細長，且沿著光軸的斷面積變得較大。

由此點可知，相較於雷射光Ln的聚光點，於雷射光L的聚光點是可以增大輸入於加工對象物1的能量。其結果，在使用雷射光L之情形時，即使在光遮蔽區域SA的正下方，對於形成改質區域7此處理仍可以輸入充分的能量，而不易產生改質區域7的缺欠部分M。此點被認為是達成上述效果的另一要因。

在此，於本實施形態之加工對象物切斷方法中，加工對象物1，是具有：含有氮化鎵之半導體雷射用的半導體層22。半導體層22，含有主面22s。又，光遮蔽區域SA，是以朝向與切斷預定線5a交叉的方向延伸的方式設置於半導體層22之條帶狀的高密度缺陷區域。並且，切斷預定線5a，是沿著基板21及半導體層22的劈開面而設定。

在藉由劈開來形成半導體雷射的共振器之情形時，劈開面被要求要鏡面化。因此，抑制切斷面(劈開面)的不良化就變得特別地重要。對於此，依據本實施形態之加工對象物切斷方法，切斷預定線5a是沿著半導體雷射用之半導體層22及基板21的劈開面所設定的，沿著該切斷預定線5a，如上述能夠以不會產生缺欠部分M之方式形 成改質區域7。因此，能夠確實地實現抑制切斷面(劈開面)的不良化，而使切斷面鏡面化。

再者，於本實施形態的加工對象物切斷方法中，是於第1製程中，藉由呈現出之預定的調變圖案的空間光調變器122，將雷射光L之強度剖面實施為圓環狀。因此，藉由控制空間光調變器122之預定的調變圖案，可以使雷射光L之強度剖面的圓環形狀進行動態的變化。因此，能夠因應加工對象物1的材料或是所要求的切斷精度等，來執行適切之改質區域7的形成。

以上的實施形態，是對於本發明之一樣態的加工對象物切斷方法的一實施形態所進行的說明。因此，本發明之一樣態的加工對象物切斷方法，並不限定於上述的形態。本發明之一樣態的加工對象物切斷方法，在沒有變更各請求項之實質要旨的範圍內，是可以任意地變更上述的形態。

例如，在本發明之一樣態之加工對象物切斷方法中的加工對象物，並沒有限定於上述的加工對象物1。亦即，加工對象物，可以是不具備含有氮化鎵之半導體雷射用的半導體層22(半導體層12)，例如TEG等亦可。又，作為光遮蔽區域SA者，並不限於高密度缺陷區域，亦可是配線等。亦即，加工對象物，可以是相對於雷射光的入射面設置有任意的遮蔽區域之任意物來實施。

又，光學系113，只要具有用以將雷射光L之強度剖面設成圓環狀之功能者即可，並不限定於要利用空 間光調變器122者。例如，光學系113，也可以是利用錐形透鏡組(axicon lens pair)。或者是，光學系113，亦可以是利用相對於聚光透鏡105所設置之用以將雷射光L之光束點的中心部分以圓形狀予以遮蔽的光罩構件者。此時，光罩構件，是可以直接地被設置在聚光透鏡105之雷射光L的入射面上、或者是從該入射面分離地被保持亦可。

又，於本實施形態中之加工對象物切斷方法，並不僅限於如以上之於入射面具有光遮蔽區域的加工對象物，對於不具有光遮蔽區域的加工對象物亦被確認為有效。亦即，即使是不具有光遮蔽區域的加工對象物，在將具有一般之強度剖面的雷射光予以聚光進行照射之情形時，也有突發性地產生改質區域的缺欠部分的情形。相對於此，藉由本實施形態之加工對象物切斷方法，能夠降低如此之突發性之改質區域產生缺欠部分，而能夠抑制切斷面的不良化。

再者，於上述實施形態中，是將雷射光L之強度剖面Pa實施為圓環狀。並且，作為圓環狀之強度剖面Pa的1個，如第11圖所示，是以限定環的外緣與內緣同為真圓之情形來例示。然而，強度剖面Pa，只要是圓環狀即可，並不限定其外緣與內緣要同為真圓之情形。以下對於圓環狀之強度剖面Pa的另一例進行說明。

第16圖，是顯示圓環狀之強度剖面的變形例的圖面。第16圖(a)，如上所述，是顯示強度剖面Pa的外緣Co與內緣Ci同為真圓之情形。相對於此，第16圖 (b)~(d)，是顯示其外緣Co為真圓，並且其內緣Ci為橢圓的例子。特別是，在第16圖(b)與第16圖(c)中，其內緣Ci之橢圓的長軸是以相互交叉(垂直相交)的方式所配置。又，在第16圖(d)中，其內緣Ci之橢圓的長軸為傾斜。

第17圖，是顯示圓環狀之強度剖面的另一變形例的圖面。在第17圖所顯示的例子中，強度剖面Pa的外緣Co是被實施成橢圓。特別是，在第17圖(a)中，其內緣Ci被實施成真圓。又，在第17圖(b)~(d)中，其外緣Co與內緣Ci同為被實施成橢圓。在第17圖(b)與第17圖(c)中，其內緣Ci之橢圓的長軸是以相互交叉(垂直相交)的方式所配置。又，在第17圖(d)中，其內緣Ci之橢圓的長軸為傾斜。

第18圖，是顯示圓環狀之強度剖面的另一變形例的圖面。在第18圖所顯示的例子中，強度剖面Pa的外緣Co是被實施成橢圓。特別是，在第18圖的例子中，其外緣Co的橢圓為傾斜。在第18圖(a)中，其內緣Ci被實施成真圓。又，在第18圖(b)~(d)中，其外緣Co與內緣Ci同為被實施成橢圓。在第18圖(b)與第18圖(c)中，其內緣Ci之橢圓的長軸是以相互交叉(垂直相交)的方式所配置。又，在第18圖(d)中，其內緣Ci之橢圓的長軸為傾斜。

第19圖，是顯示圓環狀之強度剖面的另一變形例的圖面。在第19圖(a)的例子中，其外緣Co與內緣 Ci同為被實施成橢圓，且各自的中心(軸)並沒有一致。在第19圖(b)的例子中，其外緣Co為真圓，且其內緣Ci被實施成橢圓。特別是，在第19圖(b)的例子中，其內緣Ci之橢圓的長軸，是被實施成比外緣Co之真圓的直徑還大。再者，在第19圖(c)的例子中，是於單一的外緣Co，含有複數個(在此為2個)橢圓的內緣Ci。

如以上說明，雷射光L之圓環狀的強度剖面Pa，藉由包含真圓及橢圓之圓狀的外緣及內緣，只要形成環或是包含局部性的環之環狀即可。無論任一者之情形時，皆可以達到與上述實施形態相同的效果。

[產業上的可利用性]

本發明可以提供一種能夠抑制切斷面之不良的加工對象物切斷方法。

1‧‧‧加工對象物

3‧‧‧加工對象物的表面

5‧‧‧切斷預定線

A‧‧‧雷射光沿切斷預定線的相對移動方向

Claims (5)

1. 一種加工對象物切斷方法，是用以沿著切斷預定線將加工對象物切斷的加工對象物切斷方法，其中該加工對象物具有主面，該主面包含遮蔽雷射光的光遮蔽區域，其特徵為具備：第1製程，係使上述雷射光入射於用以將上述雷射光聚光於上述加工對象物的聚光透鏡、以及第2製程，係利用上述聚光透鏡一邊使上述雷射光聚光於上述加工對象物的內部，並一邊使上述雷射光的聚光點沿著上述切斷預定線相對移動，藉此沿著上述切斷預定線於上述加工對象物的內部形成改質區域；上述光遮蔽區域，係從與上述主面交叉的方向觀察時，是與上述切斷預定線的一部分重複；於上述第1製程中，是在將上述雷射光的強度剖面實施成圓環狀的狀態下使上述雷射光入射於上述聚光透鏡；於上述第2製程中，是以上述主面作為上述雷射光的入射面，並且從與上述主面交叉的方向觀察時是以通過上述光遮蔽區域的方式使上述聚光點沿著上述切斷預定線相對移動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之加工對象物切斷方法，其中，上述加工對象物，是具有：含有氮化鎵之半導體雷射用的半導體層，上述半導體層，包含上述主面，上述光遮蔽區域，是以朝向與上述切斷預定線交叉的 方向延伸的方式設在上述半導體層之條帶狀的高密度缺陷區域，上述切斷預定線，是沿著上述半導體層的劈開面所設定。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之加工對象物切斷方法，其中，於上述第1製程中，是藉由呈現出預定的調變圖案的空間光調變器將上述強度剖面實施為圓環狀。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述之加工對象物切斷方法，其中，上述強度剖面的外徑與內徑的比，為50%以上且未滿85%。
5. 如申請專利範圍第3項所述之加工對象物切斷方法，其中，上述強度剖面的外徑與內徑的比，為50%以上且未滿85%。

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