激光加工方法
【專利摘要】本發明提供一種激光加工方法，其通過沿著被加工物的加工線照射2次脈沖激光光線而可將被加工物加工成能夠沿著加工線斷裂的狀態。一種激光加工方法，用于對被加工物照射激光光線來實施激光加工，所述激光加工方法包括：細絲形成工序，其對被加工物照射對于被加工物具有透射性的波長的脈沖激光光線，從被加工物的被照射脈沖激光光線的面向內部形成折射率比被加工物的折射率高的細絲作為光傳送路；和激光加工工序，向細絲照射對實施了細絲形成工序的被加工物實施加工的脈沖激光光線，沿著該細絲傳送該脈沖激光光線，由此來實施加工。
【專利說明】激光加工方法【技術領域】
[0001]本發明涉及在半導體晶片或光器件晶片等被加工物的內部沿著加工線實施激光加工的激光加工方法。
【背景技術】
[0002]如本領域人員所周知，在半導體器件制造過程中，形成這樣的半導體晶片:在硅等基板的表面利用層疊絕 緣膜和功能膜而成的功能層，將多個1C、LSI等器件形成為矩陣狀。這樣形成的半導體晶片的上述器件被稱為間隔道的加工線劃分開來，通過沿著該間隔道進行分割而制造出一個個半導體器件。
[0003]并且，在光器件制造工序中，在藍寶石基板或碳化硅基板的表面層疊由η型氮化物半導體層和P型氮化物半導體層構成的光器件層，在由呈格子狀形成的多個間隔道劃分出的多個區域形成發光二極管、激光二極管等光器件，從而構成光器件晶片。然后，通過將光器件晶片沿著間隔道切斷，對形成有光器件的區域進行分割來制造出一個個光器件。
[0004]作為分割上述的半導體晶片或光器件晶片等被加工物的方法，還嘗試了這樣的激光加工方法:使用對于該被加工物具有透射性的波長的脈沖激光光線，將聚光點對準應分割的區域的內部來照射脈沖激光光線。使用該激光加工方法的分割方法是這樣的技術:從被加工物的一個面側將聚光點對準內部來照射對于被加工物具有透射性的波長的脈沖激光光線，在被加工物的內部沿著間隔道連續地形成改性層，通過沿著由于形成有該改性層而使強度下降的間隔道施加外力，來分割被加工物。(例如，參照專利文獻I。)
[0005]并且，作為將半導體晶片或光器件晶片等被加工物沿著間隔道進行分割的方法，以下的技術得到實用化:通過沿著間隔道照射對于該被加工物具有吸收性的波長的脈沖激光光線，實來施燒蝕加工，從而形成激光加工槽，通過沿著形成有成為斷裂起點的該激光加工槽的間隔道賦予外力來進行斷裂。(例如，參照專利文獻2。)
[0006]現有技術文獻
[0007]專利文獻1:日本特許第3408805號公報
[0008]專利文獻2 ；日本特開平10 - 305420號公報
[0009]然而，為了將激光光線的聚光點定位在晶片的內部來形成改性層，需要使用數值孔徑(NA)是0.8左右的聚光鏡，為了將例如厚度是300 μ m的晶片分割為一個個器件，必須多層重疊地形成改性層，存在生產性差的問題。
[0010]并且，當照射對于晶片具有吸收性的波長的脈沖激光光線時，在晶片的被照射激光光線的照射面附近實施燒蝕加工，能量不會浸透到晶片的內部，因而必須沿著間隔道多次照射脈沖激光光線，存在生產性差的問題。
【發明內容】
[0011]本發明是鑒于上述情況而完成的，本發明的主要的技術課題是提供一種激光加工方法，其通過沿著被加工物的加工線照射2次脈沖激光光線，來將被加工物加工成能夠沿著加工線斷裂的狀態。
[0012]為了解決上述主要的技術課題，根據本發明，提供了一種激光加工方法，其用于對被加工物照射激光光線來實施激光加工，所述激光加工方法的特征在于，所述激光加工方法包括:
[0013]細絲形成工序，對被加工物照射對于被加工物具有透射性的波長的脈沖激光光線，從被加工物的被照射脈沖激光光線的面向內部形成折射率比被加工物的折射率高的細絲作為光傳送路；和
[0014]激光加工工序，向該細絲照射對實施了該細絲形成工序的被加工物實施加工的脈沖激光光線，沿著該細絲傳送該脈沖激光光線，由此來實施加工。
[0015]在所述細絲形成工序中照射的脈沖激光光線的聚光點被定位在從被加工物的被照射脈沖激光光線的面略微靠向內部的位置。
[0016]并且，對在上述細絲形成工序中照射的脈沖激光光線進行會聚的聚光鏡的數值孔徑被設定為0.2?0.3。
[0017]并且，所述細絲形成工序中，沿著加工線以規定的間隔照射脈沖激光光線，沿著加工線形成多個細絲。
[0018]并且，在所述激光加工工序中照射的脈沖激光光線沿著細絲被引導到內部并形成破壞層。
[0019]本發明的激光加工方法包括:細絲形成工序，其對被加工物照射對于被加工物具有透射性的波長的脈沖激光光線，從被加工物的被照射脈沖激光光線的面(上表面)向內部形成折射率比被加工物的折射率高的細絲作為光傳送路；和激光加工工序，向該細絲照射對實施了該細絲形成工序的被加工物實施加工的脈沖激光光線，沿著該細絲傳送該脈沖激光光線，由此來實施加工，因此，在激光加工工序中照射的脈沖激光光線以在細絲形成工序中形成的折射率比被加工物的折射率高的細絲作為光傳送路而被引導，能夠從被加工物的上表面加工到下表面，因而即使被加工物的厚度厚，也只要進行細絲形成工序和激光加工工序這2次照射即可，因而生產性極好。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是作為使用本發明的激光加工方法加工的被加工物的光器件晶片的立體圖。
[0021]圖2是示出將圖1所示的光器件晶片粘貼在安裝于環狀框架的切割帶的表面上的狀態的立體圖。
[0022]圖3是用于實施細絲形成工序的激光加工裝置的主要部分立體圖。
[0023]圖4是細絲形成工序的說明圖。
[0024]圖5是用于實施晶片分割工序的激光加工裝置的主要部分立體圖。
[0025]圖6是晶片分割工序的說明圖。
[0026]標號說明
[0027]2:光器件晶片；21:光器件；22:加工線；23:細絲；24:破壞層；3:環狀框架；30:切割帶；4:激光加工裝置；41:激光加工裝置的卡盤臺；42:激光光線照射單元；422:聚光器。【具體實施方式】
[0028]以下，參照附圖詳細說明本發明的激光加工方法。
[0029]圖1示出作為使用本發明的激光加工方法加工的被加工物的光器件晶片的立體圖。圖1所示的光器件晶片2在厚度為300 μ m的藍寶石基板的表面2a呈矩陣狀形成有發光二極管、激光二極管等光器件21。并且，各光器件21由形成為格子狀的被稱為間隔道的加工線22劃分開來。
[0030]對為了將上述的光器件晶片2沿著加工線22進行分割而沿著加工線22實施激光加工的激光加工方法進行說明。
[0031]首先，實施晶片支撐工序:將光器件晶片2粘貼在安裝于環狀框架的切割帶的表面上。即，如圖2所示，切割帶30以覆蓋環狀框架3的內側開口部的方式在外周部進行安裝，在該切割帶30的表面上粘貼光器件晶片2的背面2b。
[0032]在實施了上述的晶片支撐工序后，實施細絲形成工序:沿著加工線22照射對于藍寶石基板(構成作為被加工物的光器件晶片2)具有透射性的波長的脈沖激光光線，從藍寶石基板的脈沖激光光線的照射面向內部形成折射率比藍寶石基板的折射率高的細絲作為光傳送路。該細絲形成工序使用圖3所示的激光加工裝置4來實施。圖3所示的激光加工裝置4具有:保持被加工物的卡盤臺41 ;對保持在該卡盤臺41上的被加工物照射激光光線的激光光線照射單元42 ;和對保持在卡盤臺41上的被加工物進行拍攝的攝像單元43。卡盤臺41構成為對被加工物進行吸引保持，卡盤臺41通過未圖示的加工進給單元在圖3中箭頭X所示的加工進給方向上移動，并通過未圖示的分度進給單元在圖3中箭頭Y所示的分度進給方向上移動。
[0033]上述激光光線照射單元42包含實質上水平配置的圓筒形狀的殼體421。在殼體421內配設有脈沖激光光線產生單元，該脈沖激光光線產生單元具有未圖示的脈沖激光光線振蕩器和重復頻率設定單元。在上述殼體421的末端部安裝有聚光器422，聚光器422具有用于對從脈沖激光光線產生單元產生的脈沖激光光線進行會聚的聚光鏡422a。該聚光器422的聚光鏡422a的數值孔徑(NA)被設定為0.2?0.3的范圍，這一點很重要。在本實施方式中，數值孔徑(NA)被設定為0.25。另外，激光光線照射單元42具有用于調整由聚光器422會聚的脈沖激光光線的聚光點位置的聚光點位置調整單元(未圖示)。
[0034]攝像單元43安裝在構成上述激光光線照射單元42的殼體421的末端部，該攝像單元43具有:對被加工物進行照明的照明單元；捕捉由該照明單元照明的區域的光學系統；以及對由該光學系統捕捉到的像進行拍攝的攝像元件(CCD)等，攝像單元43將所拍攝得到的圖像信號發送到未圖示的控制單元。
[0035]參照圖3和圖4對細絲形成工序進行說明，在該細絲形成工序中，使用上述的激光加工裝置4，沿著加工線22照射對于構成光器件晶片2的藍寶石基板具有透射性的波長的脈沖激光光線，從藍寶石基板的脈沖激光光線的照射面向內部形成折射率比藍寶石基板的折射率高的細絲作為光傳送路。
[0036]首先，在上述的圖3所示的激光加工裝置4的卡盤臺41上載置粘貼有光器件晶片2的切割帶30側。然后，通過使未圖示的吸引單元進行工作，而隔著切割帶30將光器件晶片2保持在卡盤臺41上(晶片保持工序)。因此，保持在卡盤臺41上的光器件晶片2的表面2a處于上側。另外，在圖3中省略示出安裝有切割帶30的環狀框架3，然而環狀框架3由配設于卡盤臺41的適當的框架保持單元保持。這樣對光器件晶片2進行了吸引保持的卡盤臺41通過未圖示的加工進給單元而被定位在攝像單元43的正下方。
[0037]當卡盤臺41定位在攝像單元43的正下方時，通過攝像單元43和未圖示的控制單元執行檢測光器件晶片2的應進行激光加工的加工區域的校準作業。即，攝像單元43和未圖示的控制單元執行圖案匹配等圖像處理，完成激光光線照射位置的校準(校準工序)，所述圖案匹配用于對形成在光器件晶片2的第I方向上的加工線22和沿著該加工線22照射激光光線的激光光線照射單元42的聚光器422進行位置對準。并且，對于在光器件晶片2上在與上述第I方向正交的方向上形成的加工線22，也同樣執行激光光線照射位置的校準。
[0038]在實施了上述的校準工序后，如圖4所示使卡盤臺41移動到照射激光光線的激光光線照射單元42的聚光器422所在的激光光線照射區域，使規定的加工線22定位于聚光器422的正下方。此時，如圖4的(a)所示，光器件晶片2被定位成加工線22的一端(在圖4的(a)中是左端)位于聚光器422的正下方。然后，將從聚光器422照射的脈沖激光光線LBl的聚光點Pl定位在從光器件晶片2的脈沖激光光線的照射面即表面2a (上表面)略微靠向內部的位置。該脈沖激光光線的聚光點Pl在本實施方式中如圖4的(c)所示，設定在從光器件晶片2的表面2a (上表面)向下方160 μ m的位置。然后,從聚光器422照射對于藍寶石基板具有透射性的波長的脈沖激光光線，同時，使卡盤臺41在圖4的(a)中箭頭Xl所示的方向上以規定的進給速度移動(細絲形成工序)。然后，在如圖4的(b)所示加工線22的另一端(在圖4的(b)中是右端)到達了激光光線照射單元42的聚光器422的照射位置后，停止脈沖激光光線的照射并停止卡盤臺41的移動。
[0039]上述細絲形成工序中的加工條件例如如下設定。
[0040]波長:1030nm的脈沖激光
[0041]重復頻率:50kHz
[0042]脈寬:IOps
[0043]平均輸出:3W
[0044]聚光鏡的數值孔徑(NA):0.25
[0045]聚光光點直徑:φ10μιη
[0046]焦點:一160 μ m (從照射面散焦)
[0047]加工進給速度:800mm/秒
[0048]通過按上述的加工條件實施細絲形成工序，在光器件晶片2的內部，從表面2a(上表面)到背面2b (下表面)沿著加工線22以規定的間隔(在本實施方式中是16 μ m的間隔)((加工進給速度:800mm/秒)/ (重復頻率:50kHz))形成折射率比藍寶石基板的折射率高的細絲23。該細絲23作為在后述的激光加工工序中的光傳送路發揮功能。
[0049]在如上所述沿著規定的加工線22實施了上述細絲形成工序后，使卡盤臺41在圖3中箭頭Y所示的方向上進行相當于形成在光器件晶片2上的加工線22的間隔的量的分度移動(分度工序)，執行上述細絲形成工序。這樣沿著在第I方向上形成的全部加工線22實施了上述細絲形成工序后，使卡盤臺41轉動90度，沿著在與形成于上述第I方向的加工線22正交的方向上延伸的加工線22執行上述細絲形成工序。
[0050]在實施了上述的細絲形成工序后，實施這樣的激光加工工序:向細絲23照射對實施了細絲形成工序的被加工物實施加工的脈沖激光光線，沿著細絲23傳送該脈沖激光光線，由此來實施加工。該激光加工工序可以使用與上述圖3所示的激光加工裝置4相同的激光加工裝置來實施。即，在實施激光加工工序時，如圖5所示，在激光加工裝置4的卡盤臺41上載置粘貼有光器件晶片2的切割帶30側。然后，通過使未圖示的吸引單元進行工作，而隔著切割帶30將光器件晶片2保持在卡盤臺41上(晶片保持工序)。因此，保持在卡盤臺41上的光器件晶片2的表面2a處于上側。另外，在圖5中省略示出安裝有切割帶30的環狀框架3，然而環狀框架3由配設于卡盤臺41的適當的框架保持單元保持。這樣對光器件晶片2進行了吸引保持的卡盤臺41通過未圖示的加工進給單元定位在攝像單元43的正下方。然后，實施上述的校準工序。
[0051]然后，使卡盤臺41移動到照射激光光線的激光光線照射單元42的聚光器422所在的激光光線照射區域，使規定的加工線22定位于聚光器422的正下方。此時，如圖6的(a)所示，光器件晶片2被定位成使加工線22的一端(在圖6的(a)中是左端)位于聚光器422的正下方。然后，使從聚光器422照射的脈沖激光光線LB2的聚光點P2定位在光器件晶片2的表面2a(上表面)。然后，從聚光器422照射對于藍寶石基板具有吸收性的波長的脈沖激光光線，同時，使卡盤臺41在圖6的(a)中箭頭Xl所示的方向上以規定的進給速度移動(激光加工工序)。然后，在如圖6 (b)所示加工線22的另一端(在圖6的(b)中是右端)到達了激光光線照射單元42的聚光器422的照射位置后，停止脈沖激光光線的照射并停止卡盤臺41的移動。
[0052]上述激光加工工序中的加工條件例如如下設定。
[0053]波長:355nm的脈沖激光
[0054]重復頻率:10kHz
[0055]脈寬:10ps
[0056]平均輸出:7W
[0057]聚光鏡的數值孔徑(NA):0.25
[0058]聚光光點直徑:φ10μπι
[0059]焦點:0μπι (在入射面剛好聚焦)
[0060]加工進給速度:100mm/秒
[0061]在上述的加工條件中，由于聚光光點直徑是φΙΟμπι的脈沖激光光線沿著加工線22以10 μ m的間隔((加工進給速度:100mm/秒)/ (重復頻率:10kHz))照射，因而可以照射到如上所述以16 μ m的間隔形成的細絲23。這樣，沿著加工線22照射到光器件晶片2的表面2a (上表面)的脈沖激光光線當照射到細絲23時，由于細絲23形成為比藍寶石基板的折射率高的折射率，因而該脈沖激光光線如圖6的(c)所示沿著細絲23被引導到內部并形成破壞層24。這樣，在激光加工工序中照射的脈沖激光光線以形成為比藍寶石基板的折射率高的折射率的細絲23作為光傳送路被引導，因而可以從光器件晶片2的表面2a (上表面)到背面2b (下表面)形成破壞層24，因而生產性極好。這樣形成的破壞層24處于使強度降低的狀態。
[0062]在如上所述沿著規定的加工線22實施了上述激光加工工序后，使卡盤臺41在箭頭Y所示的方向上以相當于形成在光器件晶片2上的加工線22的間隔的量進行分度移動(分度工序)，并執行上述激光加工工序。這樣沿著在第I方向上形成的全部加工線22實施了上述激光加工工序后，使卡盤臺41轉動90度，沿著在與形成于上述第I方向的加工線22正交的方向上延伸的加工線22執行上述激光加工工序。
[0063]按以上那樣實施了細絲形成工序和激光加工工序后的光器件晶片2被搬送到沿著形成有破壞層24的加工線22進行斷裂的晶片分割工序。然后，在晶片分割工序中，通過沿著形成有破壞層24的加工線22賦予外力，光器件晶片2沿著強度下降了的破壞層24而被容易地斷裂，從而分割成一個個光器件。
[0064]以上，根據圖示的實施方式對本發明作了說明，然而本發明不僅限定于實施方式，能夠在本發明的宗旨范圍內進行各種變形。例如，在上述的實施方式中，從構成光器件晶片的藍寶石基板的表面入射激光光線，然而也可以從背面入射。
[0065]并且,在上述的實施方式中，不出將光器件晶片分割為一個個光器件的例子，然而本發明也可以應用于在玻璃板上開設細孔的情況。
【權利要求】
1.一種激光加工方法，用于對被加工物照射激光光線來實施激光加工，所述激光加工方法的特征在于，所述激光加工方法包括: 細絲形成工序，對被加工物照射對于被加工物具有透射性的波長的脈沖激光光線，從被加工物的被照射脈沖激光光線的面向內部形成折射率比被加工物的折射率高的細絲作為光傳送路；和 激光加工工序，向該細絲照射對實施了該細絲形成工序的被加工物實施加工的脈沖激光光線，沿著該細絲傳送該脈沖激光光線，由此來實施加工。
2.根據權利要求1所述的激光加工方法，其中， 在該細絲形成工序中照射的脈沖激光光線的聚光點被定位在從被加工物的被照射脈沖激光光線的面略微靠向內部的位置。
3.根據權利要求1或2所述的激光加工方法，其中， 對在該細絲形成工序中照射的脈沖激光光線進行會聚的聚光鏡的數值孔徑被設定為0.2 ?0.3。
4.根據權利要求3所述的激光加工方法，其中， 在該細絲形成工序中，沿著加工線以規定的間隔照射脈沖激光光線，沿著加工線形成多個該細絲。
5.根據權利要求4所述的激光加工方法，其中， 在該激光加工工序中照射的脈沖激光光線沿著該細絲被引導到內部并形成破壞層。
【文檔編號】B23K26/38GK103962728SQ201410030436
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年1月22日 優先權日:2013年1月25日
【發明者】森數洋司, 武田昇 申請人:株式會社迪思科