激光加工裝置的制造方法
【專利摘要】提供激光加工裝置，能夠沿著設(shè)定于被加工物的分割預(yù)定線高效地實(shí)施適當(dāng)?shù)募す饧庸ぁ＜す饧庸ぱb置的聚光器包含：聚光透鏡，其對(duì)從激光光線振蕩構(gòu)件振蕩出的激光光線進(jìn)行會(huì)聚；以及球面像差伸長(zhǎng)透鏡，其將聚光透鏡的球面像差伸長(zhǎng)。通過從聚光器對(duì)保持在卡盤工作臺(tái)上的被加工物照射脈沖激光光線，而從被加工物的上表面朝向下表面形成盾構(gòu)隧道，該盾構(gòu)隧道由細(xì)孔和對(duì)該孔進(jìn)行盾構(gòu)的非晶質(zhì)構(gòu)成。
【專利說明】
激光加工裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及對(duì)晶片等被加工物實(shí)施激光加工的激光加工裝置、尤其涉及適合藍(lán)寶 石(Al2O3)基板，碳化硅(SiC)基板、氮化鎵(GaN)基板、鉭酸鋰(LiT aO3)基板、鈮酸鋰(LiNbO3) 基板、類金剛石基板、石英基板等單晶基板的激光加工的激光加工裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在光器件制造工藝中，在藍(lán)寶石(Al2O3)基板、碳化硅(SiC)基板、氮化鎵(GaN)基板 的表面上層疊由η型氮化物半導(dǎo)體層和p型氮化物半導(dǎo)體層構(gòu)成的光器件層且在由形成為 格子狀的多條分割預(yù)定線劃分出的多個(gè)區(qū)域中形成發(fā)光二極管、激光二極管等光器件而構(gòu) 成光器件晶片。并且，通過沿著分割預(yù)定線照射激光光線來切斷光器件晶片而對(duì)形成有光 器件的區(qū)域進(jìn)行分割從而制造出各個(gè)光器件。并且，對(duì)于在鉭酸鋰（LiT aO3)基板、鈮酸鋰 (LiNbO3)基板、碳化硅(SiC)基板、類金剛石基板、石英基板的表面上形成有SAW器件的SAW 晶片，也通過沿著分割預(yù)定線照射激光光線進(jìn)行切斷而制造出各個(gè)SAW器件。
[0003] 作為對(duì)上述的光器件晶片或SAW晶片等晶片進(jìn)行分割的方法還嘗試如下的激光加 工方法:使用對(duì)于作為被加工物的晶片具有透過性的波長(zhǎng)的脈沖激光光線，使聚光點(diǎn)與應(yīng) 分割的區(qū)域的內(nèi)部對(duì)位而照射脈沖激光光線。使用該激光加工方法的分割方法是如下的技 術(shù):從晶片的一個(gè)面?zhèn)仁咕酃恻c(diǎn)向內(nèi)部對(duì)位而照射對(duì)于晶片具有透過性的波長(zhǎng)的脈沖激光 光線，在被加工物的內(nèi)部沿著分割預(yù)定線連續(xù)地形成作為斷裂起點(diǎn)的改質(zhì)層，并沿著因形 成該改質(zhì)層而強(qiáng)度降低的分割預(yù)定線施加外力，由此分割晶片(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
[0004] 并且，作為沿著分割預(yù)定線對(duì)半導(dǎo)體晶片或光器件晶片等晶片進(jìn)行分割的方法將 如下的技術(shù)實(shí)用化:通過沿著分割預(yù)定線照射對(duì)于作為被加工物的晶片具有吸收性的波長(zhǎng) 的脈沖激光光線而實(shí)施燒蝕加工而形成激光加工槽，并沿著形成有作為該斷裂起點(diǎn)的激光 加工槽的分割預(yù)定線施加外力從而進(jìn)行割斷(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。
[0005] 專利文獻(xiàn)1:日本特許第3408805號(hào)公報(bào)
[0006] 專利文獻(xiàn)2:日本特開平10-305420號(hào)公報(bào)
[0007] 但是，在使用對(duì)于作為被加工物的晶片具有透過性的波長(zhǎng)的脈沖激光光線并使聚 光點(diǎn)與應(yīng)分割的區(qū)域的內(nèi)部對(duì)位而照射脈沖激光光線的激光加工方法中存在如下的問題： 為了將由藍(lán)寶石(Al 2O3)基板等構(gòu)成的光器件晶片沿著分割預(yù)定線分割成各個(gè)器件而需要 對(duì)同一分割預(yù)定線多次照射激光光線，生產(chǎn)性差。
[0008] 并且，在通過沿著分割預(yù)定線照射對(duì)于作為被加工物的晶片具有吸收性的波長(zhǎng)的 脈沖激光光線而實(shí)施燒蝕加工從而形成激光加工槽的激光加工方法中，存在如下的問題： 因激光光線的照射導(dǎo)致碎肩飛散，飛散的碎肩附著于器件的表面而使品質(zhì)降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其主要技術(shù)課題在于提供激光加工裝置，能夠 沿著設(shè)定于被加工物的分割預(yù)定線高效地實(shí)施適當(dāng)?shù)募す饧庸ぁ?br>[0010] 為了解決上述主要的技術(shù)課題，根據(jù)本發(fā)明，提供激光加工裝置，該激光加工裝置 具有:卡盤工作臺(tái)，其對(duì)被加工物進(jìn)行保持;激光光線照射構(gòu)件，其對(duì)保持在該卡盤工作臺(tái) 上的被加工物照射脈沖激光光線；以及加工進(jìn)給構(gòu)件，其使該卡盤工作臺(tái)與該激光光線照 射構(gòu)件在加工進(jìn)給方向上相對(duì)地移動(dòng)，該激光加工裝置的特征在于，該激光光線照射構(gòu)件 包含:激光光線振蕩構(gòu)件，其振蕩出對(duì)于被加工物具有透過性的波長(zhǎng)的激光光線；以及聚光 器，其對(duì)從該激光光線振蕩構(gòu)件振蕩出的激光光線進(jìn)行會(huì)聚而對(duì)保持在該卡盤工作臺(tái)上的 被加工物進(jìn)行照射，該聚光器具有:聚光透鏡，其對(duì)從該激光光線振蕩構(gòu)件振蕩出的激光光 線進(jìn)行會(huì)聚；以及球面像差伸長(zhǎng)透鏡，其將該聚光透鏡的球面像差伸長(zhǎng)，通過從該聚光器對(duì) 保持在該卡盤工作臺(tái)上的被加工物照射脈沖激光光線，而從被加工物的上表面朝向下表面 形成盾構(gòu)隧道，該盾構(gòu)隧道由細(xì)孔和對(duì)該細(xì)孔進(jìn)行盾構(gòu)的非晶質(zhì)構(gòu)成。
[0011] 優(yōu)選上述球面像差伸長(zhǎng)透鏡使聚光透鏡的球面像差伸長(zhǎng)為100μπι~500μηι。優(yōu)選上 述脈沖激光光線的峰值能量密度設(shè)定在I TW/cm2~I OOTW/cm2的范圍。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的激光加工裝置，聚光器具有:聚光透鏡，其對(duì)從激光光線振蕩構(gòu)件振 蕩出的激光光線進(jìn)行會(huì)聚；以及球面像差伸長(zhǎng)透鏡，其將聚光透鏡的球面像差伸長(zhǎng)。通過從 聚光器對(duì)保持在卡盤工作臺(tái)上的被加工物照射脈沖激光光線，借助球面像差伸長(zhǎng)透鏡將球 面像差伸長(zhǎng)，從被加工物的上表面朝向下表面形成盾構(gòu)隧道，該盾構(gòu)隧道由細(xì)孔對(duì)該細(xì)孔 進(jìn)行盾構(gòu)的非晶質(zhì)構(gòu)成，因此能夠在從被加工物的上表面到下表面的范圍中沿著分割預(yù)定 線高效地形成盾構(gòu)隧道。
【附圖說明】
[0013] 圖1是根據(jù)本發(fā)明而構(gòu)成的激光加工裝置的立體圖。
[0014] 圖2是在圖1所示的激光加工裝置中裝備的激光光線照射構(gòu)件的結(jié)構(gòu)框圖。
[0015] 圖3是示出構(gòu)成圖2所示的激光光線照射構(gòu)件的聚光器的球面像差伸長(zhǎng)透鏡的實(shí) 施方式，圖3的(a)是4個(gè)球面像差伸長(zhǎng)透鏡的側(cè)視圖，圖3的(b)是將該4個(gè)球面像差伸長(zhǎng)透 鏡配設(shè)于旋轉(zhuǎn)圓盤而得到的球面像差變更機(jī)構(gòu)的立體圖。
[0016] 圖4是作為被加工物的光器件晶片的立體圖。
[0017] 圖5是示出將圖4所示的光器件晶片粘貼在裝配于環(huán)狀的框架的劃片帶上的狀態(tài) 的立體圖。
[0018] 圖6是使用圖1所示的激光加工裝置對(duì)圖4所示的光器件晶片實(shí)施的盾構(gòu)隧道形成 工序的說明圖。
[0019] 標(biāo)號(hào)說明
[0020] 2:靜止基臺(tái)；3:卡盤工作臺(tái)機(jī)構(gòu)；36:卡盤工作臺(tái)；37:加工進(jìn)給構(gòu)件;38:分度進(jìn)給 構(gòu)件;4:激光光線照射單元;5:激光光線照射構(gòu)件;51:脈沖激光光線振蕩構(gòu)件;52:輸出調(diào) 整構(gòu)件;53:聚光器;532:聚光透鏡;533:球面像差伸長(zhǎng)透鏡;6:拍攝構(gòu)件；10:光器件晶片； F:環(huán)狀的框架;T:劃片帶。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 以下，參照附圖對(duì)根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的激光加工裝置的優(yōu)選的實(shí)施方式詳細(xì)地進(jìn)行 說明。
[0022] 在圖1中示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的激光加工裝置1的立體圖。圖1所示的激光加工裝 置1具有:靜止基臺(tái)2;卡盤工作臺(tái)機(jī)構(gòu)3,其以能夠在箭頭X所示的作為加工進(jìn)給方向的X軸 方向上移動(dòng)的方式配設(shè)于該靜止基臺(tái)2,并保持被加工物；以及激光光線照射單元4,其配設(shè) 在靜止基臺(tái)2上。
[0023] 上述卡盤工作臺(tái)機(jī)構(gòu)3具有:一對(duì)導(dǎo)軌31、31，其沿著X軸方向平行地配設(shè)在靜止基 臺(tái)2上;第1滑動(dòng)塊32，其以能夠在X軸方向上移動(dòng)的方式配設(shè)在該導(dǎo)軌31、31上;第2滑動(dòng)塊 33,其以能夠在與X軸方向垂直的箭頭Y所示的作為分度進(jìn)給方向的Y軸方向上移動(dòng)的方式 配設(shè)在該第1滑動(dòng)塊32上;蓋工作臺(tái)35,其被圓筒部件34支承在該第2滑動(dòng)塊33上；以及作為 被加工物保持構(gòu)件的卡盤工作臺(tái)36。該卡盤工作臺(tái)36具有由多孔性材料形成的吸附卡盤 361，通過未圖示的吸引構(gòu)件將作為被加工物的例如圓形的半導(dǎo)體晶片保持在作為吸附卡 盤361的上表面的保持面上。這樣構(gòu)成的卡盤工作臺(tái)36借助配設(shè)在圓筒部件34內(nèi)的未圖示 的脈沖電動(dòng)機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。另外，在卡盤工作臺(tái)36上配設(shè)有夾具362,該夾具362用于對(duì)隔著保 護(hù)帶支承半導(dǎo)體晶片等被加工物的環(huán)狀的框架進(jìn)行固定。
[0024] 上述第1滑動(dòng)塊32在其下表面設(shè)置有與上述一對(duì)導(dǎo)軌31、31嵌合的一對(duì)被引導(dǎo)槽 321、321，并且在其上表面設(shè)置有沿著Y軸方向平行地形成的一對(duì)導(dǎo)軌322、322。這樣構(gòu)成的 第1滑動(dòng)塊32構(gòu)成為通過使被引導(dǎo)槽321、321與一對(duì)導(dǎo)軌31、31嵌合而能夠沿著一對(duì)導(dǎo)軌 31、31在X軸方向上移動(dòng)。本實(shí)施方式的卡盤工作臺(tái)機(jī)構(gòu)3具有用于使第1滑動(dòng)塊32沿著一對(duì) 導(dǎo)軌31、31在X軸方向上移動(dòng)的加工進(jìn)給構(gòu)件37。加工進(jìn)給構(gòu)件37包含在上述一對(duì)導(dǎo)軌31與 31之間平行地配設(shè)的外螺桿371以及用于對(duì)該外螺桿371進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的脈沖電動(dòng)機(jī)372等 驅(qū)動(dòng)源。外螺桿371的一端旋轉(zhuǎn)自如地支承于固定在上述靜止基臺(tái)2上的軸承塊373,其另一 端與上述脈沖電動(dòng)機(jī)372的輸出軸傳動(dòng)連結(jié)。另外，外螺桿371與在第1滑動(dòng)塊32的中央部下 表面上突出設(shè)置的未圖示的內(nèi)螺紋塊上形成的貫通內(nèi)螺紋孔螺合。因此，通過脈沖電動(dòng)機(jī) 372對(duì)外螺桿371進(jìn)行正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，由此使第1滑動(dòng)塊32沿著導(dǎo)軌31、31在X軸方向上移 動(dòng)。
[0025] 上述第2滑動(dòng)塊33在其下表面上設(shè)置有與設(shè)置于上述第1滑動(dòng)塊32的上表面的一 對(duì)導(dǎo)軌322、322嵌合的一對(duì)被引導(dǎo)槽331、331，構(gòu)成為通過使該被引導(dǎo)槽331、331與一對(duì)導(dǎo) 軌322、322嵌合而能夠在Y軸方向上移動(dòng)。本實(shí)施方式的卡盤工作臺(tái)機(jī)構(gòu)3具有用于使第2滑 動(dòng)塊33沿著設(shè)置于第1滑動(dòng)塊32的一對(duì)導(dǎo)軌322、322在Y軸方向上移動(dòng)的分度進(jìn)給構(gòu)件38。 分度進(jìn)給構(gòu)件38包含平行地配設(shè)在上述一對(duì)導(dǎo)軌322與322之間的外螺桿381以及用于對(duì)該 外螺桿381進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的脈沖電動(dòng)機(jī)382等驅(qū)動(dòng)源。外螺桿381的一端旋轉(zhuǎn)自如地支承于 固定在上述第1滑動(dòng)塊32的上表面上的軸承塊383,其另一端與上述脈沖電動(dòng)機(jī)382的輸出 軸傳動(dòng)連結(jié)。另外，外螺桿381與在第2滑動(dòng)塊33的中央部下表面上突出設(shè)置的未圖示的內(nèi) 螺紋塊上形成的貫通內(nèi)螺紋孔螺合。因此，通過脈沖電動(dòng)機(jī)382對(duì)外螺桿381進(jìn)行正轉(zhuǎn)和反 轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，而使第2滑動(dòng)塊33沿著導(dǎo)軌322、322在Y軸方向上移動(dòng)。
[0026]上述激光光線照射單元4具有：支承部件41，其配設(shè)在上述基臺(tái)2上；外殼42，其由 該支承部件41支承，實(shí)質(zhì)上水平延伸;激光光線照射構(gòu)件5，其配設(shè)于該外殼42;以及拍攝構(gòu) 件6,其配設(shè)在外殼42的前端部，對(duì)要進(jìn)行激光加工的加工區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)。另外，拍攝構(gòu)件6 具有:照明構(gòu)件，其對(duì)被加工物進(jìn)行照明；光學(xué)系統(tǒng)，其捕捉由該照明構(gòu)件照明的區(qū)域；以及 拍攝元件(CCD)等，其對(duì)該光學(xué)系統(tǒng)所捕捉到的像進(jìn)行拍攝，將拍攝到的圖像信號(hào)發(fā)送給未 圖示的控制構(gòu)件。
[0027]參照?qǐng)D2對(duì)上述激光光線照射構(gòu)件5進(jìn)行說明。激光光線照射構(gòu)件5具有:脈沖激光 光線振蕩構(gòu)件51;輸出調(diào)整構(gòu)件52，其對(duì)由該脈沖激光光線振蕩構(gòu)件51振蕩出的脈沖激光 光線的輸出進(jìn)行調(diào)整；以及聚光器53,其對(duì)由激光光線振蕩構(gòu)件51振蕩且由輸出調(diào)整構(gòu)件 52調(diào)整了輸出的脈沖激光光線進(jìn)行聚光而對(duì)保持在卡盤工作臺(tái)36上的被加工物進(jìn)行照射。 脈沖激光光線振蕩構(gòu)件由脈沖激光光線振蕩器511和附設(shè)于該脈沖激光光線振蕩器511的 重復(fù)頻率設(shè)定構(gòu)件512構(gòu)成。另外，脈沖激光光線振蕩構(gòu)件51的脈沖激光光線振蕩器511在 本實(shí)施方式中振蕩出波長(zhǎng)為1030nm的脈沖激光光線LB。另外，上述脈沖激光光線振蕩構(gòu)件 51和輸出調(diào)整構(gòu)件52由未圖示的控制構(gòu)件控制。
[0028]上述聚光器53由如下的部件構(gòu)成:方向轉(zhuǎn)換鏡531，其將由上述脈沖激光光線振蕩 構(gòu)件51振蕩且由輸出調(diào)整構(gòu)件52調(diào)整為規(guī)定的輸出的脈沖激光光線LB朝向下方進(jìn)行方向 轉(zhuǎn)換;聚光透鏡532，其對(duì)由該方向轉(zhuǎn)換鏡531進(jìn)行了方向轉(zhuǎn)換的脈沖激光光線LB進(jìn)行聚光； 以及球面像差伸長(zhǎng)透鏡533,其將該聚光透鏡532的球面像差伸長(zhǎng)。本發(fā)明的發(fā)明人確認(rèn)在 該聚光器53的聚光透鏡532的數(shù)值孔徑(NA)除以由單晶基板構(gòu)成的被加工物的折射率(N) 而得到的值處于〇. 05~0.4的范圍的情況下形成盾構(gòu)隧道。
[0029]上述球面像差伸長(zhǎng)透鏡533如圖2所示那樣使聚光透鏡532自身的聚光點(diǎn)PO伸長(zhǎng)到 像差聚光點(diǎn)P。另外，球面像差伸長(zhǎng)透鏡533優(yōu)選設(shè)定為使聚光透鏡532的球面像差在100~ 500μπι的范圍內(nèi)伸長(zhǎng)。
[0030]圖3的（a)中示出多個(gè)（在本實(shí)施方式中為4個(gè)）球面像差伸長(zhǎng)透鏡533a、533b、 533(：、533(1，在圖3的（13)中示出將4個(gè)球面像差伸長(zhǎng)透鏡5333、53313、533(3、533(1配設(shè)在旋轉(zhuǎn) 圓盤上而得到的球面像差變更機(jī)構(gòu)530。4個(gè)球面像差伸長(zhǎng)透鏡533 &、53313、533〇、533(1分別 由石英形成。球面像差伸長(zhǎng)透鏡533a由上表面和下表面平行的石英板透鏡構(gòu)成，球面像差 伸長(zhǎng)透鏡533b、533c、533d分別由擴(kuò)展角不同的凹透鏡構(gòu)成。另外，在本實(shí)施方式中設(shè)定為 球面像差伸長(zhǎng)透鏡533b的擴(kuò)展角最小，球面像差伸長(zhǎng)透鏡533c的擴(kuò)展角處于中間，球面像 差伸長(zhǎng)透鏡533d的擴(kuò)展角最大。因此，在4個(gè)球面像差伸長(zhǎng)透鏡533a、533b、533c、533d*，S 定為像差按照533&、53313、533〇、533(1的順序變大。將構(gòu)成這樣形成的球面像差變更機(jī)構(gòu)530 的4個(gè)球面像差伸長(zhǎng)透鏡533 &、53313、533〇、533(1像圖3的（13)所示那樣配設(shè)在設(shè)置于旋轉(zhuǎn)圓 盤540的貫通孔540&、54013、540(3、540(1中。這樣配設(shè)有球面像差伸長(zhǎng)透鏡5333、53313、533(3、 533d的旋轉(zhuǎn)圓盤540借助旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)550而以軸心為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。對(duì)該旋轉(zhuǎn)圓盤540進(jìn)行旋 轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)550被未圖示的控制構(gòu)件控制。這樣，通過裝備在旋轉(zhuǎn)圓盤540上配設(shè)有 多個(gè)球面像差伸長(zhǎng)透鏡533a、533b、533c、533d的球面像差變更機(jī)構(gòu)530,能夠選擇與希望形 成的盾構(gòu)隧道的長(zhǎng)度適合的球面像差伸長(zhǎng)透鏡。
[0031 ]本實(shí)施方式的激光加工裝置1以如上的方式構(gòu)成，以下對(duì)其作用進(jìn)行說明。
[0032]圖4中示出光器件晶片10的立體圖。圖4所示的光器件晶片10由厚度為400μπι的作 為單晶基板的藍(lán)寶石(Al2O3)基板構(gòu)成，在正面IOa上形成由η型氮化鎵半導(dǎo)體層和ρ型氮化 鎵半導(dǎo)體層構(gòu)成的光器件層，在由形成為格子狀的多條分割預(yù)定線101劃分出的多個(gè)區(qū)域 中形成有光器件102。以下，對(duì)于在該光器件晶片10中沿著分割預(yù)定線101從上表面朝向下 表面形成由細(xì)孔和對(duì)該細(xì)孔進(jìn)行盾構(gòu)的非晶質(zhì)構(gòu)成的盾構(gòu)隧道的方法進(jìn)行說明。
[0033]首先，實(shí)施被加工物支承工序，在光器件晶片10的背面IOb上粘貼由合成樹脂制成 的劃片帶的正面并且通過環(huán)狀的框架來支承劃片帶的外周部。即，如圖5所示，在外周部以 覆蓋環(huán)狀的框架F的內(nèi)側(cè)開口部的方式被裝配的劃片帶T的正面上粘貼光器件晶片10的背 面l〇b。另外，劃片帶T在本實(shí)施方式中由聚氯乙烯(PVC)片形成。
[0034]在實(shí)施了上述的被加工物支承工序之后，在圖1所示的激光加工裝置的卡盤工作 臺(tái)36上載置光器件晶片10的劃片帶T側(cè)。并且，通過使未圖示的吸引構(gòu)件進(jìn)行動(dòng)作，而隔著 劃片帶T在卡盤工作臺(tái)36上吸引保持光器件晶片10(被加工物保持工序）。因此，隔著劃片帶 T而被保持在卡盤工作臺(tái)36上的光器件晶片10的正面IOa為上側(cè)。另外，借助配設(shè)于卡盤工 作臺(tái)36的夾具362將隔著劃片帶T對(duì)光器件晶片10進(jìn)行支承的環(huán)狀的框架F固定。
[0035]在實(shí)施上述的被加工物保持工序之后，使加工進(jìn)給構(gòu)件37進(jìn)行動(dòng)作而將吸引保持 著光器件晶片10的卡盤工作臺(tái)36定位在拍攝構(gòu)件6的正下方。當(dāng)卡盤工作臺(tái)36定位在拍攝 構(gòu)件6的正下方時(shí)，通過拍攝構(gòu)件6和未圖示的控制構(gòu)件執(zhí)行對(duì)光器件晶片10的應(yīng)實(shí)施激光 加工的加工區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)的對(duì)準(zhǔn)作業(yè)。即，拍攝構(gòu)件6和未圖示的控制構(gòu)件執(zhí)行圖案匹配等 圖像處理，并執(zhí)行激光光線照射位置的對(duì)準(zhǔn)，該圖案匹配等圖像處理用于進(jìn)行與沿著形成 于光器件晶片10的第1方向的分割預(yù)定線101照射激光光線的激光光線照射構(gòu)件5的聚光器 53的對(duì)位。并且，針對(duì)在與形成于光器件晶片10的第1方向垂直的方向上形成的分割預(yù)定線 101，也同樣地執(zhí)行激光光線照射位置的對(duì)準(zhǔn)。
[0036]在實(shí)施上述的對(duì)準(zhǔn)工序之后，如圖6的（a)所示，使卡盤工作臺(tái)36移動(dòng)至照射激光 光線的激光光線照射構(gòu)件5的聚光器53所在的激光光線照射區(qū)域，并將規(guī)定的分割預(yù)定線 101定位在聚光器53的正下方。此時(shí)，如圖6的(a)所示，光器件晶片10以分割預(yù)定線101的一 端(在圖6的(a)中為左端)位于聚光器53的正下方的方式定位。并且，使未圖示的聚光點(diǎn)位 置調(diào)整構(gòu)件以如下的方式動(dòng)作而使聚光器53在光軸方向上移動(dòng)(定位工序）：將由聚光器53 的聚光透鏡532會(huì)聚且由球面像差伸長(zhǎng)透鏡533伸長(zhǎng)了球面像差的脈沖激光光線LB的聚光 點(diǎn)PO定位在從由作為單晶基板的藍(lán)寶石(Al 2O3)基板構(gòu)成的光器件晶片10的正面IOa起的厚 度方向上的期望的位置。另外，在本實(shí)施方式中，將脈沖激光光線的聚光點(diǎn)PO定位在光器件 晶片的從由作為脈沖激光光線所入射的單晶基板的藍(lán)寶石(Al 2O3)基板構(gòu)成的光器件晶片 10的正面IOa起的期望位置(例如從正面IOa起向背面IOb側(cè)5~ΙΟμπι的位置）。因此，像差聚 光點(diǎn)P被定位在更靠背面IOb側(cè)的位置上。
[0037] 在像上述那樣實(shí)施了定位工序之后，實(shí)施盾構(gòu)隧道形成工序，使激光光線照射構(gòu) 件5進(jìn)行動(dòng)作而從聚光器53照射脈沖激光光線LB，從而從定位在由作為單晶基板的藍(lán)寶石 (Al 2O3)基板構(gòu)成的光器件晶片10上的聚光點(diǎn)PO附近(正面IOa)朝向背面IOb形成細(xì)孔和對(duì) 該細(xì)孔進(jìn)行盾構(gòu)的非晶質(zhì)，而形成盾構(gòu)隧道。即，從聚光器53照射對(duì)于作為構(gòu)成光器件晶片 10的單晶基板的藍(lán)寶石(Al 2O3)基板具有透過性的波長(zhǎng)的脈沖激光光線LB并且使卡盤工作 臺(tái)36在圖6的（a)中箭頭Xl所示的方向上以規(guī)定的進(jìn)給速度移動(dòng)（盾構(gòu)隧道形成工序）。并 且，如圖6的(b)所示，在分割預(yù)定線101的另一端到達(dá)激光光線照射構(gòu)件5的聚光器53的激 光光線照射位置(在圖6的(b)中為右端)之后，停止脈沖激光光線的照射并且停止卡盤工作 臺(tái)36的移動(dòng)。
[0038] 通過實(shí)施上述的盾構(gòu)隧道形成工序，在由作為單晶基板的藍(lán)寶石(Al2O3)基板構(gòu)成 的光器件晶片10的內(nèi)部，如圖6的（c)所示那樣，從脈沖激光光線LB的聚光點(diǎn)PO附近(正面 l〇a)朝向背面IOb成長(zhǎng)出細(xì)孔111和形成在該細(xì)孔111的周圍的非晶質(zhì)112,沿著分割預(yù)定線 101以規(guī)定的間隔(在本實(shí)施方式中為1 Ομπι的間隔(加工進(jìn)給速度：1000 mm/秒)/(重復(fù)頻率： IOOkHz))形成非晶質(zhì)的盾構(gòu)隧道110。這樣形成的盾構(gòu)隧道110像圖6的（d)和（e)所示那樣 由形成在中心的直徑為φ?μιη左右的細(xì)孔111和形成在該細(xì)孔111的周圍的直徑為φΙΟμπι 的非晶質(zhì)112構(gòu)成，在本實(shí)施方式中是相互鄰接的非晶質(zhì)112以彼此相連的方式連接的方 式。另外，由于在上述的盾構(gòu)隧道形成工序中形成的非晶質(zhì)的盾構(gòu)隧道110能夠在由作為單 晶基板的藍(lán)寶石(Al 2O3)基板構(gòu)成的光器件晶片10的正面IOa到背面IOb的范圍中形成，因此 即使由作為單晶基板的藍(lán)寶石(Al 2O3)基板構(gòu)成的光器件晶片10的厚度較厚也只要照射1次 脈沖激光光線即可，因此生產(chǎn)性極其良好。
[0039] 在像上述那樣沿著規(guī)定的分割預(yù)定線101實(shí)施上述盾構(gòu)隧道形成工序之后，使分 度進(jìn)給構(gòu)件38進(jìn)行動(dòng)作而使卡盤工作臺(tái)36在Y軸方向上以形成于光器件晶片10的分割預(yù)定 線101的間隔進(jìn)行分度移動(dòng)(分度工序），并執(zhí)行上述盾構(gòu)隧道形成工序。在這樣沿著形成于 第1方向的所有的分割預(yù)定線101實(shí)施上述盾構(gòu)隧道形成工序之后，使卡盤工作臺(tái)36轉(zhuǎn)動(dòng)90 度，而沿著在相對(duì)于形成于上述第1方向的分割預(yù)定線101垂直的方向上延伸的分割預(yù)定線 101執(zhí)行上述盾構(gòu)隧道形成工序。
[0040] 在上述的盾構(gòu)隧道形成工序中，要想形成良好的盾構(gòu)隧道110,優(yōu)選將脈沖激光光 線LB的峰值能量密度設(shè)定為lTW/cm2~IOOTW/cm 2的范圍。另外，峰值能量密度能夠通過平均 輸出(W)/{:重復(fù)頻率(Hz) X光斑面積(cm2) X脈沖寬度(s)}而求出。
[0041] 以下，關(guān)于將脈沖激光光線LB的峰值能量密度設(shè)定為lTW/cm2~lOOTW/cm2的范圍 的理由進(jìn)行說明。
[0042]【實(shí)驗(yàn)例】
[0043] [實(shí)驗(yàn):1]
[0044] 條件1···單晶基板:藍(lán)寶石基板(厚度為400μπι)
[0045] 條件2···將脈沖激光光線的波長(zhǎng)設(shè)定為1030nm
[0046] 條件3…將脈沖激光光線的重復(fù)頻率設(shè)定為I OOkHz
[0047] 條件4···將脈沖激光光線的光斑直徑設(shè)定為ΙΟμπι
[0048] 條件5···將脈沖激光光線的平均輸出設(shè)定為5W [0049]條件6…變量:脈沖激光光線的脈沖寬度
[0050] -邊根據(jù)上述條件使脈沖寬度在0.1~IOOps之間變化一邊對(duì)藍(lán)寶石基板照射脈 沖激光光線，并觀察加工狀態(tài)。
[0051] 在脈沖寬度為0.1~0.6ps之間的情況下，在藍(lán)寶石基板的內(nèi)部形成孔隙。
[0052]在脈沖寬度為0.7~63ps之間的情況下，在藍(lán)寶石基板的內(nèi)部形成由細(xì)孔和對(duì)細(xì) 孔進(jìn)行盾構(gòu)的非晶質(zhì)構(gòu)成的盾構(gòu)隧道。
[0053]在脈沖寬度為64~IOOps之間的情況下，藍(lán)寶石基板的內(nèi)部熔融。
[0054]根據(jù)以上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，判別出在脈沖寬度為0.7~63ps的范圍中在藍(lán)寶石基板的 內(nèi)部形成由細(xì)孔和對(duì)細(xì)孔進(jìn)行盾構(gòu)的非晶質(zhì)構(gòu)成的盾構(gòu)隧道。因此，當(dāng)在上述條件下使脈 沖寬度為〇. 7~63ps而求出峰值能量密度時(shí)，則設(shè)定為lTW/cm2~lOOTW/cm2的范圍，從而形 成盾構(gòu)隧道。
[0055] [實(shí)驗(yàn):2]
[0056] 條件1···單晶基板:藍(lán)寶石基板(厚度為400μπι)
[0057] 條件2···將脈沖激光光線的波長(zhǎng)設(shè)定為1030nm
[0058] 條件3···將脈沖激光光線的平均輸出設(shè)定為5W [0059]條件4···將脈沖寬度設(shè)定為IOps
[0060]條件5···將脈沖激光光線的光斑直徑設(shè)定為ΙΟμπι [0061 ]條件6···變量:脈沖激光光線的重復(fù)頻率
[0062] 一邊根據(jù)上述條件使重復(fù)頻率在1~1000 kHz之間發(fā)生變化一邊對(duì)藍(lán)寶石基板照 射脈沖激光光線，并觀察加工狀態(tài)。
[0063]在重復(fù)頻率為1~6kHz之間的情況下，藍(lán)寶石基板的內(nèi)部被破壞，裂紋呈放射狀形 成。
[0064]在重復(fù)頻率為7~640kHz之間的情況下，在藍(lán)寶石基板的內(nèi)部形成由細(xì)孔和對(duì)細(xì) 孔進(jìn)行盾構(gòu)的非晶質(zhì)構(gòu)成的盾構(gòu)隧道。
[0065]在重復(fù)頻率為650~1000 kHz之間的情況下，在藍(lán)寶石基板的內(nèi)部形成孔隙，未形 成盾構(gòu)隧道。
[0066]根據(jù)以上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，判別出在重復(fù)頻率處于7~640kHz的范圍中在藍(lán)寶石基板 的內(nèi)部形成由細(xì)孔和對(duì)細(xì)孔進(jìn)行盾構(gòu)的非晶質(zhì)構(gòu)成的盾構(gòu)隧道。因此，當(dāng)在上述條件下使 重復(fù)頻率處于7~640kHz而求出峰值能量密度時(shí)，則設(shè)定為ITW/cm2~100TW/cm2的范圍，從 而形成盾構(gòu)隧道。
[0067]上述實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2示出了對(duì)藍(lán)寶石(Al2O3)基板實(shí)施的例子，對(duì)于作為單晶基板的 碳化硅(SiC)基板、氮化鎵(GaN)基板、鉭酸鋰(LiTaO3)基板、鈮酸鋰(LiNbO 3)基板、類金剛石 基板、石英(Si02)基板也進(jìn)行與上述實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2相同的實(shí)驗(yàn)，不過均為大致相同的結(jié)果。
[0068][實(shí)驗(yàn):3]
[0069]條件1···單晶基板:藍(lán)寶石基板(厚度為1000M1)
[0070]條件2···將脈沖激光光線的波長(zhǎng)設(shè)定為1030nm [0071]條件3···將脈沖寬度設(shè)定為IOps [0072]條件4…將脈沖激光光設(shè)定線的光斑直徑設(shè)定為1 Ομπι
[0073]條件5···將脈沖激光光線的平均輸出設(shè)定為5W [0074]條件6···變量:聚光透鏡的球面像差
[0075]根據(jù)上述條件通過球面像差伸長(zhǎng)透鏡533使聚光透鏡532的球面像差變化，并觀察 所形成的盾構(gòu)隧道的長(zhǎng)度以及盾構(gòu)隧道的合格與否。
[0076]上述實(shí)驗(yàn)的結(jié)果被確認(rèn)為如下。 球面像差_ (μπ?)盾構(gòu)_道的長(zhǎng)度（μηι>盾掏隧道的合格與否 0 70 良好 50 70 良好
[0077] 1:00 15D 良好 150 22D 良好 200 300 良好 250 360 良好 300 410 良好 350 470 良好 400 530 & 好 450 600 良好 500 620 良好
[0078] S50 570 較良好 600 300 較良好 (SG 200 較 Q 好 700 70 不良 750 0 ：800 0
[0079]根據(jù)以上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，判別出當(dāng)聚光透鏡532的球面像差為從1 ΟΟμπι到500μπι之間 時(shí)形成了長(zhǎng)度為150μπι到620μπι的良好的盾構(gòu)隧道。因此，優(yōu)選球面像差伸長(zhǎng)透鏡533設(shè)定為 使聚光透鏡532的球面像差伸長(zhǎng)為100~500μπι。
[0080]以上，根據(jù)圖示的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，本發(fā)明不僅限于實(shí)施例，在本發(fā) 明的主旨的范圍中可以進(jìn)行各種變形。例如，在上述的實(shí)施方式中示出了從晶片的正面?zhèn)?照射激光光線的例子，但也可以從晶片的背面?zhèn)日丈浼す夤饩€。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種激光加工裝置，其具有： 卡盤工作臺(tái)，其對(duì)被加工物進(jìn)行保持;激光光線照射構(gòu)件，其對(duì)保持在該卡盤工作臺(tái)上 的被加工物照射脈沖激光光線；以及加工進(jìn)給構(gòu)件，其使該卡盤工作臺(tái)與該激光光線照射 構(gòu)件在加工進(jìn)給方向上相對(duì)地移動(dòng)，該激光加工裝置的特征在于， 該激光光線照射構(gòu)件包含:激光光線振蕩構(gòu)件，其振蕩出對(duì)于被加工物具有透過性的 波長(zhǎng)的激光光線；以及聚光器，其對(duì)從該激光光線振蕩構(gòu)件振蕩出的激光光線進(jìn)行會(huì)聚而 對(duì)保持在該卡盤工作臺(tái)上的被加工物進(jìn)行照射， 該聚光器具有:聚光透鏡，其對(duì)從該激光光線振蕩構(gòu)件振蕩出的激光光線進(jìn)行會(huì)聚；以 及球面像差伸長(zhǎng)透鏡，其將該聚光透鏡的球面像差伸長(zhǎng)， 通過從該聚光器對(duì)保持在該卡盤工作臺(tái)上的被加工物照射脈沖激光光線，而從被加工 物的上表面朝向下表面形成盾構(gòu)隧道，該盾構(gòu)隧道由細(xì)孔和對(duì)該細(xì)孔進(jìn)行盾構(gòu)的非晶質(zhì)構(gòu) 成。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光加工裝置，其中， 該球面像差伸長(zhǎng)透鏡使該聚光透鏡的球面像差伸長(zhǎng)為100μηι~500μηι。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光加工裝置，其中， 該脈沖激光光線的峰值能量密度設(shè)定為lTW/cm2~lOOTW/cm2的范圍。
【文檔編號(hào)】B23K26/53GK106041327SQ201610187290
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年3月29日 公開號(hào)201610187290.4, CN 106041327 A, CN 106041327A, CN 201610187290, CN-A-106041327, CN106041327 A, CN106041327A, CN201610187290, CN201610187290.4
【發(fā)明人】森數(shù)洋司, 武田昇, 平田和也
【申請(qǐng)人】株式會(huì)社迪思科