激光加工装置及激光加工方法_2

文档序号:9456946阅读:来源:国知局
板等的板状的构件(例如基板、晶圆等)。如图2所示,在加工对象物1,设定有用于切断加工对象物I的切断预定线5。切断预定线5是呈直线状延伸的假想线。在加工对象物I的内部形成改质区域的情况下,如图3所示,在加工对象物I的内部对准聚光点(聚光位置)P的状态下,使激光L沿着切断预定线5 (即,图2的箭头A方向)相对地移动。由此,如图4?图6所示,改质区域7沿着切断预定线5形成于加工对象物I的内部,沿着切断预定线5形成的改质区域7成为切断起点区域8。
[0044]另外,所谓聚光点P,是激光L聚光的部位。另外,切断预定线5,不限于直线状,也可以为曲线状,也可以是将它们组合后的3维状,也可以是被坐标指定的切断预定线。另夕卜,切断预定线5,不限于假想线,也可以是在加工对象物I的表面3实际被划定的线。改质区域7,有连续地形成的情况,也有间断地形成的情况。另外,改质区域7可以是列状也可以是点状,重要的是只要改质区域7至少形成于至少加工对象物I的内部即可。另外,具有以改质区域7为起点形成龟裂的情况,龟裂及改质区域7也可以露出于加工对象物I的外表面(表面3、背面21、或者外周面)。另外,形成改质区域7时的激光入射面,不限定于加工对象物I的表面3,也可以是加工对象物I的背面21。
[0045]附带说一下,在此的激光L透过加工对象物I并且在加工对象物I的内部的聚光点附近被特别吸收,由此,在加工对象物I形成改质区域7(即内部吸收型激光加工)。因此,由于在加工对象物I的表面3激光L几乎不被吸收,因此加工对象物I的表面3不会熔融。一般而言,在通过从表面3被熔融而被除去从而形成有孔或槽等的除去部(表面吸收型激光加工)的情况下,加工区域从表面3侧逐渐地向背面侧进展。
[0046]然而,本实施方式中所形成的改质区域7是指成为密度、折射率、机械强度或者其它的物理特性与周围不同的状态的区域。作为改质区域7,例如存在熔融处理区域(是指一旦熔融后再固化的区域、熔融状态中的区域、及从熔融再固化的状态中的区域中的至少任意一种)、裂纹区域、绝缘破坏区域、折射率变化区域等,也存在混合存在有这些区域的区域。再有,作为改质区域,存在在加工对象物的材料中改质区域的密度与非改质区域的密度相比较发生变化的区域或形成有晶格缺陷的区域(将它们统称为高密度转移区域)
[0047]另外,熔融处理区域或折射率变化区域、改质区域的密度与非改质区域的密度相比较发生变化的区域、形成有晶格缺陷的区域进一步具有在这些区域的内部或改质区域与非改质区域的界面内包(包含)龟裂(破裂、微裂纹)的情况。被内包的龟裂具有遍及改质区域的整个面的情况或仅形成于一部分或形成于多个部分的情况。作为加工对象物1,可以列举包含例如硅(Si)、玻璃、碳化硅(SiC)、LiTaO3S蓝宝石(Al 203)、或者由它们构成的加工对象物。
[0048]另外,在本实施方式中,通过沿着切断预定线5形成多个改质点(spot)(加工痕),从而形成改质区域7。所谓改质点(spot),是由脉冲激光的I脉冲的发射(shot)(即I脉冲的激光照射:激光发射)形成的改质部分,通过集中改质点而成为改质区域7。作为改质点,可以列举裂纹点、熔融处理点或者折射率变化点、或者混合存在它们中的至少I个的改质点等。对于该改质点,考虑所要求的切断精度、所要求的切断面的平坦性、加工对象物的厚度、种类、结晶方位等,可以将其大小或产生的龟裂的长度适宜控制。
[0049]接着,详细地说明第I实施方式。
[0050]图7是表示实施本实施方式所涉及的激光加工方法的激光加工装置的概略构成图。如图7所示,本实施方式的激光加工装置300在框体231内具备激光光源202、反射型空间光调制器203、4f光学系统241及聚光光学系统204。激光光源202是将具有例如1080nm?1200nm的波长的激光L射出的光源,例如使用光纤激光器。在此的激光光源202以沿水平方向将激光L射出的方式由螺钉等被固定在框体231的顶板236。
[0051]反射型空间光调制器203将从激光光源202射出的激光L进行调制,例如使用反射型液晶(LCOS -Liquid Crystal on Silicon)的空间光调制器(SLM -Spatial LightModulator)。在此的反射型空间光调制器203将从水平方向入射的激光L进行调制并且相对于水平方向朝斜上方反射。
[0052]图8是图7的激光加工装置的反射型空间光调制器的部分剖面图。如图8所示,反射型空间光调制器203具备硅基板213、驱动电路层914、多个像素电极214、电介质多层膜镜等的反射膜215、取向膜999a、液晶层(显示部)216、取向膜999b、透明导电膜217、及玻璃基板等的透明基板218,它们按该顺序被层叠。
[0053]透明基板218具有沿着XY平面的表面218a,该表面218a构成反射型空间光调制器203的表面。透明基板218主要包含例如玻璃等的光透过性材料,将从反射型空间光调制器203的表面218a入射的规定波长的激光L朝反射型空间光调制器203的内部透过。透明导电膜217形成于透明基板218的背面上,主要包含透过激光L的导电性材料(例如ΙΤ0)而构成。
[0054]多个像素电极214按照多个像素的排列而二维状地排列,沿着透明导电膜217被排列在硅基板213上。各像素电极214由例如铝等的金属材料所构成,它们的表面214a被平坦且平滑地加工。多个像素电极214被设置在驱动电路层914的有源矩阵电路驱动。
[0055]有源矩阵电路被设置在多个像素电极214与硅基板213之间,对应于欲从反射型空间光调制器203输出的光像而控制朝各像素电极214的施加电压。这样的有源矩阵电路具有控制例如无图示的排列在X轴方向的各像素列的施加电压的第I驱动电路、及控制排列在Y轴方向的各像素列的施加电压的第2驱动电路,以通过控制部250 (下述)将规定电压施加于由双方的驱动电路指定的像素的像素电极214的方式构成。
[0056]另外,取向膜999a、999b被配置于液晶层216的两端面,将液晶分子群在一定方向上排列。取向膜999a、999b由例如聚酰亚胺等的高分子材料所构成,应用在与液晶层216的接触面施以摩擦(rubbing)处理等的取向膜。
[0057]液晶层216被配置于多个像素电极214与透明导电膜217之间,对应于由各像素电极214及透明导电膜217所形成的电场调制激光L。即,如果通过有源矩阵电路将电压施加在某像素电极214的话,则在透明导电膜217与该像素电极214之间形成电场。
[0058]该电场相对于反射膜215及液晶层216的各个以对应于各自的厚度的比率被施加。再有,对应于被施加在液晶层216的电场的大小液晶分子216a的排列方向变化。如果激光L透过透明基板218及透明导电膜217而入射至液晶层216的话,则该激光L在通过液晶层216之间通过液晶分子216a而被调制,在反射膜215反射之后,再次通过液晶层216而被调制后被取出。
[0059]此时,通过下述的控制部250将电压施加于与透明导电膜217相对的各像素电极214的每个,对应于该电压,在液晶层216中被夹持于与透明导电膜217相对的各像素电极214的部分的折射率变化(对应于各像素的位置的液晶层216的折射率变化)。通过该折射率的变化,对应于施加的电压,可以使激光L的相位在液晶层216的每个像素变化。SP,可以将对应于全息图案的相位调制通过液晶层216而给予每个像素(即,将作为赋予调制的全息图案的调制图案显示于反射型空间光调制器203的液晶层216)。
[0060]其结果,入射至调制图案并透过的激光L,其波面被调整,在构成该激光L的各光线中在与行进方向垂直的规定方向的成分的相位产生偏移。因此,通过适宜设定显示在反射型空间光调制器203的调制图案,从而可以调制激光L(例如调制激光L的强度、振幅、相位、偏光等)。
[0061]在本实施方式的反射型空间光调制器203中,如后面所述,通过将轴棱锥透镜图案作为调制图案显示在液晶层216,从而相对于被照射在加工对象物I的激光L,实施以在沿着激光照射方向接近排列的多个位置形成聚光点的方式聚光于加工对象物I的调制。由此,如图11所示,在该多个位置的各个形成改质光点(dot)d。
[0062]这些多个改质光点(dot) d构成成为多点细长改质点(spot)的I个改质点(spot)Sx0改质点Sx与在液晶层216不显示调制图案而实施激光加工的改质点相比,在激光照射方向上成为长条形状(纵长)。即,多个改质光点d以沿着激光照射方向接近而成行的方式紧密地排列,这些多个改质光点d被作为一组而成的改质点Sx具有激光照射方向的尺寸比其交叉方向的尺寸特别长那样的细长形状。
[0063]返回至图7,4f光学系统241调整通过反射型空间光调制器203调制后的激光L的波面形状。该4f光学系统241具有第I透镜241a及第2透镜241b。透镜241a、241b以反射型空间光调制器203及第I透镜241a的距离成为第I透镜241a的焦点距离f 1,聚光光学系统204及透镜241b的距离成为透镜24
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