激光加工方法
【专利摘要】本发明提供一种激光加工方法，其通过沿着被加工物的加工线照射2次脉冲激光光线而可将被加工物加工成能够沿着加工线断裂的状态。一种激光加工方法，用于对被加工物照射激光光线来实施激光加工，所述激光加工方法包括：细丝形成工序，其对被加工物照射对于被加工物具有透射性的波长的脉冲激光光线，从被加工物的被照射脉冲激光光线的面向内部形成折射率比被加工物的折射率高的细丝作为光传送路；和激光加工工序，向细丝照射对实施了细丝形成工序的被加工物实施加工的脉冲激光光线，沿着该细丝传送该脉冲激光光线，由此来实施加工。
【专利说明】激光加工方法【技术领域】
[0001]本发明涉及在半导体晶片或光器件晶片等被加工物的内部沿着加工线实施激光加工的激光加工方法。
【背景技术】
[0002]如本领域人员所周知，在半导体器件制造过程中，形成这样的半导体晶片:在硅等基板的表面利用层叠绝 缘膜和功能膜而成的功能层，将多个1C、LSI等器件形成为矩阵状。这样形成的半导体晶片的上述器件被称为间隔道的加工线划分开来，通过沿着该间隔道进行分割而制造出一个个半导体器件。
[0003]并且，在光器件制造工序中，在蓝宝石基板或碳化硅基板的表面层叠由η型氮化物半导体层和P型氮化物半导体层构成的光器件层，在由呈格子状形成的多个间隔道划分出的多个区域形成发光二极管、激光二极管等光器件，从而构成光器件晶片。然后，通过将光器件晶片沿着间隔道切断，对形成有光器件的区域进行分割来制造出一个个光器件。
[0004]作为分割上述的半导体晶片或光器件晶片等被加工物的方法，还尝试了这样的激光加工方法:使用对于该被加工物具有透射性的波长的脉冲激光光线，将聚光点对准应分割的区域的内部来照射脉冲激光光线。使用该激光加工方法的分割方法是这样的技术:从被加工物的一个面侧将聚光点对准内部来照射对于被加工物具有透射性的波长的脉冲激光光线，在被加工物的内部沿着间隔道连续地形成改性层，通过沿着由于形成有该改性层而使强度下降的间隔道施加外力，来分割被加工物。(例如，参照专利文献I。)
[0005]并且，作为将半导体晶片或光器件晶片等被加工物沿着间隔道进行分割的方法，以下的技术得到实用化:通过沿着间隔道照射对于该被加工物具有吸收性的波长的脉冲激光光线，实来施烧蚀加工，从而形成激光加工槽，通过沿着形成有成为断裂起点的该激光加工槽的间隔道赋予外力来进行断裂。(例如，参照专利文献2。)
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献1:日本特许第3408805号公报
[0008]专利文献2 ；日本特开平10 - 305420号公报
[0009]然而，为了将激光光线的聚光点定位在晶片的内部来形成改性层，需要使用数值孔径(NA)是0.8左右的聚光镜，为了将例如厚度是300 μ m的晶片分割为一个个器件，必须多层重叠地形成改性层，存在生产性差的问题。
[0010]并且，当照射对于晶片具有吸收性的波长的脉冲激光光线时，在晶片的被照射激光光线的照射面附近实施烧蚀加工，能量不会浸透到晶片的内部，因而必须沿着间隔道多次照射脉冲激光光线，存在生产性差的问题。
【发明内容】
[0011]本发明是鉴于上述情况而完成的，本发明的主要的技术课题是提供一种激光加工方法，其通过沿着被加工物的加工线照射2次脉冲激光光线，来将被加工物加工成能够沿着加工线断裂的状态。
[0012]为了解决上述主要的技术课题，根据本发明，提供了一种激光加工方法，其用于对被加工物照射激光光线来实施激光加工，所述激光加工方法的特征在于，所述激光加工方法包括:
[0013]细丝形成工序，对被加工物照射对于被加工物具有透射性的波长的脉冲激光光线，从被加工物的被照射脉冲激光光线的面向内部形成折射率比被加工物的折射率高的细丝作为光传送路；和
[0014]激光加工工序，向该细丝照射对实施了该细丝形成工序的被加工物实施加工的脉冲激光光线，沿着该细丝传送该脉冲激光光线，由此来实施加工。
[0015]在所述细丝形成工序中照射的脉冲激光光线的聚光点被定位在从被加工物的被照射脉冲激光光线的面略微靠向内部的位置。
[0016]并且，对在上述细丝形成工序中照射的脉冲激光光线进行会聚的聚光镜的数值孔径被设定为0.2?0.3。
[0017]并且，所述细丝形成工序中，沿着加工线以规定的间隔照射脉冲激光光线，沿着加工线形成多个细丝。
[0018]并且，在所述激光加工工序中照射的脉冲激光光线沿着细丝被引导到内部并形成破坏层。
[0019]本发明的激光加工方法包括:细丝形成工序，其对被加工物照射对于被加工物具有透射性的波长的脉冲激光光线，从被加工物的被照射脉冲激光光线的面(上表面)向内部形成折射率比被加工物的折射率高的细丝作为光传送路；和激光加工工序，向该细丝照射对实施了该细丝形成工序的被加工物实施加工的脉冲激光光线，沿着该细丝传送该脉冲激光光线，由此来实施加工，因此，在激光加工工序中照射的脉冲激光光线以在细丝形成工序中形成的折射率比被加工物的折射率高的细丝作为光传送路而被引导，能够从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，也只要进行细丝形成工序和激光加工工序这2次照射即可，因而生产性极好。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是作为使用本发明的激光加工方法加工的被加工物的光器件晶片的立体图。
[0021]图2是示出将图1所示的光器件晶片粘贴在安装于环状框架的切割带的表面上的状态的立体图。
[0022]图3是用于实施细丝形成工序的激光加工装置的主要部分立体图。
[0023]图4是细丝形成工序的说明图。
[0024]图5是用于实施晶片分割工序的激光加工装置的主要部分立体图。
[0025]图6是晶片分割工序的说明图。
[0026]标号说明
[0027]2:光器件晶片；21:光器件；22:加工线；23:细丝；24:破坏层；3:环状框架；30:切割带；4:激光加工装置；41:激光加工装置的卡盘台；42:激光光线照射单元；422:聚光器。【具体实施方式】
[0028]以下，参照附图详细说明本发明的激光加工方法。
[0029]图1示出作为使用本发明的激光加工方法加工的被加工物的光器件晶片的立体图。图1所示的光器件晶片2在厚度为300 μ m的蓝宝石基板的表面2a呈矩阵状形成有发光二极管、激光二极管等光器件21。并且，各光器件21由形成为格子状的被称为间隔道的加工线22划分开来。
[0030]对为了将上述的光器件晶片2沿着加工线22进行分割而沿着加工线22实施激光加工的激光加工方法进行说明。
[0031]首先，实施晶片支撑工序:将光器件晶片2粘贴在安装于环状框架的切割带的表面上。即，如图2所示，切割带30以覆盖环状框架3的内侧开口部的方式在外周部进行安装，在该切割带30的表面上粘贴光器件晶片2的背面2b。
[0032]在实施了上述的晶片支撑工序后，实施细丝形成工序:沿着加工线22照射对于蓝宝石基板(构成作为被加工物的光器件晶片2)具有透射性的波长的脉冲激光光线，从蓝宝石基板的脉冲激光光线的照射面向内部形成折射率比蓝宝石基板的折射率高的细丝作为光传送路。该细丝形成工序使用图3所示的激光加工装置4来实施。图3所示的激光加工装置4具有:保持被加工物的卡盘台41 ;对保持在该卡盘台41上的被加工物照射激光光线的激光光线照射单元42 ;和对保持在卡盘台41上的被加工物进行拍摄的摄像单元43。卡盘台41构成为对被加工物进行吸引保持，卡盘台41通过未图示的加工进给单元在图3中箭头X所示的加工进给方向上移动，并通过未图示的分度进给单元在图3中箭头Y所示的分度进给方向上移动。
[0033]上述激光光线照射单元42包含实质上水平配置的圆筒形状的壳体421。在壳体421内配设有脉冲激光光线产生单元，该脉冲激光光线产生单元具有未图示的脉冲激光光线振荡器和重复频率设定单元。在上述壳体421的末端部安装有聚光器422，聚光器422具有用于对从脉冲激光光线产生单元产生的脉冲激光光线进行会聚的聚光镜422a。该聚光器422的聚光镜422a的数值孔径(NA)被设定为0.2?0.3的范围，这一点很重要。在本实施方式中，数值孔径(NA)被设定为0.25。另外，激光光线照射单元42具有用于调整由聚光器422会聚的脉冲激光光线的聚光点位置的聚光点位置调整单元(未图示)。
[0034]摄像单元43安装在构成上述激光光线照射单元42的壳体421的末端部，该摄像单元43具有:对被加工物进行照明的照明单元；捕捉由该照明单元照明的区域的光学系统；以及对由该光学系统捕捉到的像进行拍摄的摄像元件(CCD)等，摄像单元43将所拍摄得到的图像信号发送到未图示的控制单元。
[0035]参照图3和图4对细丝形成工序进行说明，在该细丝形成工序中，使用上述的激光加工装置4，沿着加工线22照射对于构成光器件晶片2的蓝宝石基板具有透射性的波长的脉冲激光光线，从蓝宝石基板的脉冲激光光线的照射面向内部形成折射率比蓝宝石基板的折射率高的细丝作为光传送路。
[0036]首先，在上述的图3所示的激光加工装置4的卡盘台41上载置粘贴有光器件晶片2的切割带30侧。然后，通过使未图示的吸引单元进行工作，而隔着切割带30将光器件晶片2保持在卡盘台41上(晶片保持工序)。因此，保持在卡盘台41上的光器件晶片2的表面2a处于上侧。另外，在图3中省略示出安装有切割带30的环状框架3，然而环状框架3由配设于卡盘台41的适当的框架保持单元保持。这样对光器件晶片2进行了吸引保持的卡盘台41通过未图示的加工进给单元而被定位在摄像单元43的正下方。
[0037]当卡盘台41定位在摄像单元43的正下方时，通过摄像单元43和未图示的控制单元执行检测光器件晶片2的应进行激光加工的加工区域的校准作业。即，摄像单元43和未图示的控制单元执行图案匹配等图像处理，完成激光光线照射位置的校准(校准工序)，所述图案匹配用于对形成在光器件晶片2的第I方向上的加工线22和沿着该加工线22照射激光光线的激光光线照射单元42的聚光器422进行位置对准。并且，对于在光器件晶片2上在与上述第I方向正交的方向上形成的加工线22，也同样执行激光光线照射位置的校准。
[0038]在实施了上述的校准工序后，如图4所示使卡盘台41移动到照射激光光线的激光光线照射单元42的聚光器422所在的激光光线照射区域，使规定的加工线22定位于聚光器422的正下方。此时，如图4的(a)所示，光器件晶片2被定位成加工线22的一端(在图4的(a)中是左端)位于聚光器422的正下方。然后，将从聚光器422照射的脉冲激光光线LBl的聚光点Pl定位在从光器件晶片2的脉冲激光光线的照射面即表面2a (上表面)略微靠向内部的位置。该脉冲激光光线的聚光点Pl在本实施方式中如图4的(c)所示，设定在从光器件晶片2的表面2a (上表面)向下方160 μ m的位置。然后,从聚光器422照射对于蓝宝石基板具有透射性的波长的脉冲激光光线，同时，使卡盘台41在图4的(a)中箭头Xl所示的方向上以规定的进给速度移动(细丝形成工序)。然后，在如图4的(b)所示加工线22的另一端(在图4的(b)中是右端)到达了激光光线照射单元42的聚光器422的照射位置后，停止脉冲激光光线的照射并停止卡盘台41的移动。
[0039]上述细丝形成工序中的加工条件例如如下设定。
[0040]波长:1030nm的脉冲激光
[0041]重复频率:50kHz
[0042]脉宽:IOps
[0043]平均输出:3W
[0044]聚光镜的数值孔径(NA):0.25
[0045]聚光光点直径:φ10μιη
[0046]焦点:一160 μ m (从照射面散焦)
[0047]加工进给速度:800mm/秒
[0048]通过按上述的加工条件实施细丝形成工序，在光器件晶片2的内部，从表面2a(上表面)到背面2b (下表面)沿着加工线22以规定的间隔(在本实施方式中是16 μ m的间隔)((加工进给速度:800mm/秒)/ (重复频率:50kHz))形成折射率比蓝宝石基板的折射率高的细丝23。该细丝23作为在后述的激光加工工序中的光传送路发挥功能。
[0049]在如上所述沿着规定的加工线22实施了上述细丝形成工序后，使卡盘台41在图3中箭头Y所示的方向上进行相当于形成在光器件晶片2上的加工线22的间隔的量的分度移动(分度工序)，执行上述细丝形成工序。这样沿着在第I方向上形成的全部加工线22实施了上述细丝形成工序后，使卡盘台41转动90度，沿着在与形成于上述第I方向的加工线22正交的方向上延伸的加工线22执行上述细丝形成工序。
[0050]在实施了上述的细丝形成工序后，实施这样的激光加工工序:向细丝23照射对实施了细丝形成工序的被加工物实施加工的脉冲激光光线，沿着细丝23传送该脉冲激光光线，由此来实施加工。该激光加工工序可以使用与上述图3所示的激光加工装置4相同的激光加工装置来实施。即，在实施激光加工工序时，如图5所示，在激光加工装置4的卡盘台41上载置粘贴有光器件晶片2的切割带30侧。然后，通过使未图示的吸引单元进行工作，而隔着切割带30将光器件晶片2保持在卡盘台41上(晶片保持工序)。因此，保持在卡盘台41上的光器件晶片2的表面2a处于上侧。另外，在图5中省略示出安装有切割带30的环状框架3，然而环状框架3由配设于卡盘台41的适当的框架保持单元保持。这样对光器件晶片2进行了吸引保持的卡盘台41通过未图示的加工进给单元定位在摄像单元43的正下方。然后，实施上述的校准工序。
[0051]然后，使卡盘台41移动到照射激光光线的激光光线照射单元42的聚光器422所在的激光光线照射区域，使规定的加工线22定位于聚光器422的正下方。此时，如图6的(a)所示，光器件晶片2被定位成使加工线22的一端(在图6的(a)中是左端)位于聚光器422的正下方。然后，使从聚光器422照射的脉冲激光光线LB2的聚光点P2定位在光器件晶片2的表面2a(上表面)。然后，从聚光器422照射对于蓝宝石基板具有吸收性的波长的脉冲激光光线，同时，使卡盘台41在图6的(a)中箭头Xl所示的方向上以规定的进给速度移动(激光加工工序)。然后，在如图6 (b)所示加工线22的另一端(在图6的(b)中是右端)到达了激光光线照射单元42的聚光器422的照射位置后，停止脉冲激光光线的照射并停止卡盘台41的移动。
[0052]上述激光加工工序中的加工条件例如如下设定。
[0053]波长:355nm的脉冲激光
[0054]重复频率:10kHz
[0055]脉宽:10ps
[0056]平均输出:7W
[0057]聚光镜的数值孔径(NA):0.25
[0058]聚光光点直径:φ10μπι
[0059]焦点:0μπι (在入射面刚好聚焦)
[0060]加工进给速度:100mm/秒
[0061]在上述的加工条件中，由于聚光光点直径是φΙΟμπι的脉冲激光光线沿着加工线22以10 μ m的间隔((加工进给速度:100mm/秒)/ (重复频率:10kHz))照射，因而可以照射到如上所述以16 μ m的间隔形成的细丝23。这样，沿着加工线22照射到光器件晶片2的表面2a (上表面)的脉冲激光光线当照射到细丝23时，由于细丝23形成为比蓝宝石基板的折射率高的折射率，因而该脉冲激光光线如图6的(c)所示沿着细丝23被引导到内部并形成破坏层24。这样，在激光加工工序中照射的脉冲激光光线以形成为比蓝宝石基板的折射率高的折射率的细丝23作为光传送路被引导，因而可以从光器件晶片2的表面2a (上表面)到背面2b (下表面)形成破坏层24，因而生产性极好。这样形成的破坏层24处于使强度降低的状态。
[0062]在如上所述沿着规定的加工线22实施了上述激光加工工序后，使卡盘台41在箭头Y所示的方向上以相当于形成在光器件晶片2上的加工线22的间隔的量进行分度移动(分度工序)，并执行上述激光加工工序。这样沿着在第I方向上形成的全部加工线22实施了上述激光加工工序后，使卡盘台41转动90度，沿着在与形成于上述第I方向的加工线22正交的方向上延伸的加工线22执行上述激光加工工序。
[0063]按以上那样实施了细丝形成工序和激光加工工序后的光器件晶片2被搬送到沿着形成有破坏层24的加工线22进行断裂的晶片分割工序。然后，在晶片分割工序中，通过沿着形成有破坏层24的加工线22赋予外力，光器件晶片2沿着强度下降了的破坏层24而被容易地断裂，从而分割成一个个光器件。
[0064]以上，根据图示的实施方式对本发明作了说明，然而本发明不仅限定于实施方式，能够在本发明的宗旨范围内进行各种变形。例如，在上述的实施方式中，从构成光器件晶片的蓝宝石基板的表面入射激光光线，然而也可以从背面入射。
[0065]并且,在上述的实施方式中，不出将光器件晶片分割为一个个光器件的例子，然而本发明也可以应用于在玻璃板上开设细孔的情况。
【权利要求】
1.一种激光加工方法，用于对被加工物照射激光光线来实施激光加工，所述激光加工方法的特征在于，所述激光加工方法包括: 细丝形成工序，对被加工物照射对于被加工物具有透射性的波长的脉冲激光光线，从被加工物的被照射脉冲激光光线的面向内部形成折射率比被加工物的折射率高的细丝作为光传送路；和 激光加工工序，向该细丝照射对实施了该细丝形成工序的被加工物实施加工的脉冲激光光线，沿着该细丝传送该脉冲激光光线，由此来实施加工。
2.根据权利要求1所述的激光加工方法，其中， 在该细丝形成工序中照射的脉冲激光光线的聚光点被定位在从被加工物的被照射脉冲激光光线的面略微靠向内部的位置。
3.根据权利要求1或2所述的激光加工方法，其中， 对在该细丝形成工序中照射的脉冲激光光线进行会聚的聚光镜的数值孔径被设定为0.2 ?0.3。
4.根据权利要求3所述的激光加工方法，其中， 在该细丝形成工序中，沿着加工线以规定的间隔照射脉冲激光光线，沿着加工线形成多个该细丝。
5.根据权利要求4所述的激光加工方法，其中， 在该激光加工工序中照射的脉冲激光光线沿着该细丝被引导到内部并形成破坏层。
【文档编号】B23K26/38GK103962728SQ201410030436
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年1月22日 优先权日:2013年1月25日
【发明者】森数洋司, 武田昇 申请人:株式会社迪思科