專利名稱：激光加工方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在通過基板表面設置積層部而構成的加工對象物的切 割中使用的激光加工方法。
背景技術：
近年，人們不斷探索高精度地切割具有各種積層構造的加工對象 物的技術。其中包括作為半導體裝置用、在Al203基板上使GaN等的 半導體活性層結晶成長的，以及作為液晶顯示裝置用、在玻璃基板上 貼合其它玻璃基板的加工對象物等。
目前，在切割具有這些積層構造的加工對象物時， 一般采用刀刻 法及金剛石劃線法。
刀刻法，是利用金剛石刀等切削切割加工對象物的方法。另外， 金剛石劃線法，是利用金剛石劃針在加工對象物的表面設劃線、沿著 該劃線在加工對象物的背面推壓刀刃，對加工對象物進行切割的方法。

發(fā)明內容
但是，對于刀刻法，例如，當加工對象物用于上述液晶顯示裝置 時，玻璃基板與別的玻璃基板間留有間隙，所以，存在該間隙中進入 切屑及潤滑洗凈水的危險。
此外，對于金剛石劃線法，當加工對象物具有Al203基板等的硬度
高的基板時，及/或，加工對象物為同類玻璃基板貼合物時等，在加工 對象物的表面和背面都必須設劃線，由于設在該表面及背面的劃線的 位置偏移，有切割不良的危險。
因此，本發(fā)明是針對以上問題提出的，目的是解決上述那些問題， 提供能高精度切割具有各種積層構造的加工對象物的激光加工方法。為達到上述目的，與本發(fā)明相關的激光加工方法，其特征在于， 具有在具有基板及設置于基板表面的積層部的加工對象物的至少基 板內部，使聚光點聚合并照射激光，至少在基板內部形成由多光子吸 收生成的調質領域，利用該調質領域，在距加工對象物的激光入射面 規(guī)定距離內側，沿加工對象物的切割預定線，形成切割起點領域的工 序。
按照該激光加工方法，利用由稱為多光子吸收的現(xiàn)象形成的調質 領域，可在含有加工對象物的基板內部，形成沿應切割加工對象物的 期望的切割預定線的切割起點領域。而且，考慮到設于基板表面的積 層部的厚度及材質等，可通過調節(jié)激光的聚光點聚合的位置，對基板 表面到切割起點領域中的調質領域的距離進行控制。因此，可將形成 于基板內部的切割起點領域作為起點，用較小的力，割斷在基板表面 設置積層部構成的加工對象物，使高精度地切割具有各種積層構造的 加工對象物成為可能。
這里，所謂設置于基板表面的積層部，是指，可堆積于基板表面、 可貼合于基板表面、或安裝于基板表面的部分等，不用考慮是否與基 板的材料相同。而且，在基板表面設置的積層部，可緊貼基板設置， 也可與基板間留有間隙設置等。作為例子，有在基板上通過結晶成長 形成的半導體活性層、以及在玻璃基板上貼合的別的玻璃基板等，包 括形成多層異種材料的積層部。此外，所謂基板內部，也包含設置了 積層部的基板表面上。此外，所謂聚光點，就是激光聚光的部位。還 有，所謂切割起點領域，指的是切割加工對象物時作為切割的起點的 領域。因此，切割起點領域，是加工對象物中預定切割的切割預定部。 而且，切割起點領域，有時可通過連續(xù)地形成調質領域形成，有時也 可通過斷續(xù)地形成調質領域形成。
此外，與本發(fā)明相關的激光加工方法，其特征在于，具有在具 有基板及設置于基板表面的積層部的加工對象物的至少基板內部，使
聚光點聚合，在聚光點的最大功率密度為1X108 (W/cm2)以上、且
脈沖寬度為s以下的條件下照射激光，至少在基板內部形成含裂口
領域的調質領域，利用該調質領域，在距加工對象物的激光入射面規(guī) 定距離內側，沿加工對象物的切割預定線，形成切割起點領域的工序。按照該條件照射激光時，在基板內部發(fā)生由多光子吸收引起的稱 為光學損傷的現(xiàn)象。該光學損傷會在基板內部引起熱應變，在基板內 部形成裂口領域。裂口領域是上述調質領域的一例。作為該激光加工 方法的對象的基板，有例如包含玻璃的構件。
此外，與本發(fā)明相關的激光加工方法，其特征在于，具有在具 有基板及設置于基板表面的積層部的加工對象物的至少基板內部，使
聚光點聚合，在聚光點的最大功率密度為1X108 (W/cm2)以上、且
脈沖寬度為1 U S以下的條件下照射激光，至少在基板內部形成含熔融 處理領域的調質領域，利用該調質領域，在距加工對象物的激光入射 面規(guī)定距離內側，沿加工對象物的切割預定線，形成切割起點領域的 工序。
按照該條件照射激光時，基板內部由于多光子吸收被局部加熱。 通過該加熱在基板內部形成熔融處理領域。熔融處理領域是上述調質 領域的一例。作為該激光加工方法的對象的基板，有例如包含半導體 材料的構件。
此外，與本發(fā)明相關的激光加工方法，其特征在于，具有在具 有基板及設置于基板表面的積層部的加工對象物的至少基板內部，使
聚光點聚合，在聚光點的最大功率密度為1X108 (W/cm2)以上、且 脈沖寬度為lns以下的條件下照射激光，至少在基板內部形成含折射 率變化了的領域的折射率變化領域的調質領域，利用該調質領域，在 距加工對象物的激光入射面規(guī)定距離內側，沿加工對象物的切割預定 線，形成切割起點領域的工序。
按照該條件照射激光時，在基板內部發(fā)生多光子吸收，但脈沖寬 度極短，所以，多光子吸收產生的能量不轉化為熱能，在基板內部引 起離子價數(shù)變化、結晶化或分極配向等的恒久的構造變化，形成折射 率變化領域。折射率變化領域是上述調質領域的一例。作為該激光加 工方法的對象的基板，有例如包含玻璃的構件。
此外，與本發(fā)明相關的激光加工方法，其特征在于，具有在具
有基板及設置于基板表面的積層部的加工對象物的至少基板內部，使 聚光點聚合并照射激光，至少在基板內部形成調質領域，利用該調質 領域，在距加工對象物的激光入射面規(guī)定距離內側，沿加工對象物的切割預定線，形成切割起點領域的工序。而且，調質領域，包含以下 諸領域中的至少一個在基板內部發(fā)生裂口的裂口領域，在基板內部 進行了熔融處理的熔融處理領域，在基板內部折射率變化的折射率變 化領域。
按照該激光加工方法，根據與上述的與本發(fā)明相關的激光加工方 法同樣的道理，可高精度地切割具有各種積層構造的加工對象物。這 里，調質領域由多光子吸收形成，也可由別的原因形成。
此外，與本發(fā)明相關的激光加工方法，其特征在于，具有對具
有基板及設置于基板表面的積層部的加工對象物，在基板內部使聚光
點聚合并照射激光的同時，在積層部的內部使聚光點聚合并照射激光，
在基板內部及積層部的內部分別形成調質領域，利用該調質領域，在
距加工對象物的激光入射面規(guī)定距離內側，沿加工對象物的切割預定
線，形成切割起點領域的工序。而且，調質領域，包含以下諸領域中 的至少一個在基板內部發(fā)生裂口的裂口領域，在基板內部進行了熔
融處理的熔融處理領域，在基板內部折射率變化的折射率變化領域。
按照該激光加工方法，由于在基板內部及積層部內部都形成沿切 割預定線的切割起點領域，可用更小的力切斷加工對象物，使高精度 地切割具有各種積層構造的加工對象物成為可能。此外，向基板內部 形成調質領域及向積層部內部形成調質領域，例如，可采用不同的激 光源同時進行，也可采用相同的激光源分別(次序不同)進行。而且， 調質領域由多光子吸收形成，也可由別的原因形成。
此外，與本發(fā)明相關的激光加工方法，其特征在于，在具有基板 及設置于基板表面的積層部的加工對象物的至少基板內部，使聚光點 聚合并照射激光，通過至少在基板內部沿切割預定線形成調質領域， 切割加工對象物。而且，調質領域，包含以下諸領域中的至少一個 在基板內部發(fā)生裂口的裂口領域，在基板內部進行了熔融處理的熔融 處理領域，在基板內部折射率變化的折射率變化領域。
按照該激光加工方法，以基板內部形成的調質領域為起點，沿切 割預定線的裂口可在基板及積層部自然地成長、進行切割。該激光加 工方法在例如積層部比基板薄時等是有效的。這里，調質領域由多光 子吸收形成，也可由別的原因形成。上述與本發(fā)明相關的激光加工方法中，優(yōu)選是，在基板內部其聚 光點聚合照射的激光，能從基板的背面?zhèn)冗M行照射。這樣，設置在基 板表面的積層部，即使有時具有激光的遮光性及吸收性，也能利用調 質領域，在加工對象物的基板內部，形成切割起點領域。
此外，為達到以上目的，與本發(fā)明相關的激光加工方法，其特征 在于，具有在基板內部使聚光點聚合并照射激光，在基板內部形成 由多光子吸收生成的調質領域，利用該調質領域，在距所述基板的激 光入射面規(guī)定距離內側，沿基板的切割預定線，形成切割起點領域的 工序；以及在形成切割起點領域的工序后，在基板表面設置積層部的 工序。
按照該激光加工方法，在基板表面設置積層部前，在基板內部形 成切割起點領域，但由多光子吸收導致調質領域的形成是局部進行的， 在基板表面幾乎不吸收激光，所以，基板表面沒有熔融那樣的現(xiàn)象。 這樣，與基板內部沒有形成調質領域的情況一樣，可在基板表面設置 積層部，形成加工對象物。這樣形成的加工對象物，可根據與上述同 樣的道理，以形成于基板內部的切割起點領域作為起點，用較小的力 進行切斷。因此，使高精度地切割具有各種積層構造的加工對象物成 為可能。


圖1是采用本實施方式的激光加工方法的激光加工中的加工對象 物的平面圖。
圖2是圖1所示的加工對象物的沿II-II線的截面圖。
圖3是采用本實施方式的激光加工方法的激光加工后的加工對象
物的平面圖。
圖4是圖3所示的加工對象物的沿IV-IV線的截面圖。
圖5是圖3所示的加工對象物的沿V-V線的截面圖。
圖6是采用本實施方式的激光加工方法切割的加工對象物的平面圖。
圖7是表示本實施方式的激光加工方法中的電場強度與裂口點的 大小的關系的圖形。圖8是本實施方式的激光加工方法的第1工序中的加工對象物的 截面圖。
圖9是本實施方式的激光加工方法的第2工序中的加工對象物的 截面圖。
圖10是本實施方式的激光加工方法的第3工序中的加工對象物的
截面圖。
圖11是本實施方式的激光加工方法的第4工序中的加工對象物的 截面圖。
圖12是展示采用本實施方式的激光加工方法切割的硅基板的一部 分中的斷面照片的圖。
圖13是表示本實施方式的激光加工方法中的激光的波長與硅基 板內部的透過率的關系的圖形。
圖14是本實施方式的激光加工裝置的概略構成圖。
圖15是說明本實施方式的激光加工方法用的流程圖。
圖16A是展示與實施例1相關的加工對象物中在基板背面附近形 成調質領域時的圖。
圖16B是展示與實施例1相關的加工對象物中在基板表面附近形 成調質領域時的圖。
圖17A是展示與實施例2相關的加工對象物中在基板背面附近形 成調質領域時的圖。
圖17B是展示與實施例2相關的加工對象物中在基板表面附近形 成調質領域時的圖。
圖18A是展示與實施例3相關的加工對象物中在基板表面附近及 積層部形成調質領域時的圖。
圖18B是展示與實施例3相關的加工對象物中在基板背面附近形 成調質領域時的圖。
圖18C是展示與實施例3相關的加工對象物中在基板表面附近形 成調質領域時的圖。
圖19是展示與實施例4相關的加工對象物的圖。
圖20A是展示與實施例5相關的加工對象物中在基板表面附近及 積層部的表面附近形成調質領域時的圖。圖20B是展示與實施例5相關的加工對象物中在基板背面附近及
積層部的背面附近形成調質領域時的圖。
圖21A是展示與實施例5相關的加工對象物中在基板表面附近及 積層部的背面附近形成調質領域時的圖。
圖21B是展示與實施例5相關的加工對象物中在基板背面附近及 積層部的表面附近形成調質領域時的圖。
圖22是展示與實施例6相關的加工對象物的主要部分的放大截面圖。
具體實施例方式
以下，結合附圖，對適用本發(fā)明的實施方式作詳細說明。按照本 實施方式的激光加工方法，在加工對象物的內部形成由多光子吸收生 成的調質領域。因此，在說明該激光加工方法時，首先對多光子吸收 進行說明。
光子的能量hv低于材料的吸收帶隙Ec，光學上呈透明。因此， 材料產生吸收的條件是hv〉Ecj 。但是，即使光學上呈透明，在激光 的強度非常大時，以nhv〉E(3的條件(ri = 2， 3， 4…)，材料中會產 生吸收。這一現(xiàn)象被稱為多光子吸收。如果是脈沖波，激光的強度由 激光在聚光點的最大功率密度(W/cm2)決定。例如，最大功率密度在 1X108 (W/cm2)以上時，產生多光子吸收。最大功率密度可通過(聚 光點上的激光的每1脈沖的能量)+ (激光的束光點斷面積X脈沖寬度) 求得。此外，如果是連續(xù)波，激光的強度由激光在聚光點的電場強度 (W/cm2)決定。
參照圖1 圖6，對利用這樣的多光子吸收的、本實施方式的激光 加工原理進行說明。圖1是激光加工中的加工對象物1的平面圖，圖2 是圖l所示的加工對象物l的沿II-II線的截面圖，圖3是激光加工后 的加工對象物1的平面圖，圖4是圖3所示的加工對象物1的沿IV-IV 線的截面圖，圖5是圖3所示的加工對象物1的沿V-V線的截面圖， 圖6是被切割的加工對象物1的平面圖。
如圖1及圖2所示，在加工對象物1的表面3，有應切割加工對象 物1的所希望的切割預定線5。切割預定線5是沿直線狀延伸的假設線(也可以在加工對象物1上實際引線來作為切割預定線5)。本實施方 式的激光加工，按產生多光子吸收的條件，在加工對象物l的內部使 聚光點P聚合，對加工對象物1照射激光L并形成調質領域7。此外，
所謂聚光點，是激光L聚光的部位。
通過沿切割預定線5 (即，沿箭頭A方向)使激光L作相對移動， 使聚光點P沿切割預定線5移動。這樣，如圖3 圖5所示，只在加工 對象物1的內部沿切割預定線5形成調質領域7，在該調質領域7形成 切割起點領域(切割預定部)8。本實施方式的激光加工方法并不是， 加工對象物1由于吸收激光L，導致加工對象物1發(fā)熱，而形成調質領 域7。而是在加工對象物1中使激光L透過，在加工對象物1的內部， 發(fā)生多光子吸收，而形成調質領域7。這樣，在加工對象物1的表面3 幾乎不吸收激光L，所以、加工對象物l的表面3不會熔融。
對加工對象物l的切割，如果切割的部位有起點，加工對象物l 就從該起點切割，所以，如圖6所示，可以用較小的力切割加工對象 物1。這樣，就可以切割加工對象物1，而不會在加工對象物1的表面 3上發(fā)生不必要的破裂。
此外，在以切割起點領域作為起點的加工對象物的切割方面，可 考慮以下2種情況。其一是，切割起點領域形成后，通過在加工對象 物上施加人為的力，以切割起點領域作為起點使加工對象物破裂、對 加工對象物進行切割的情況。這是例如進行大厚度的加工對象物的切 割。所謂施加人為的力是指，例如沿加工對象物的切割起點領域在加 工對象物上施加彎曲應力及剪切應力，或對加工對象物施加溫差使熱 應力發(fā)生。其二是，通過形成切割起點領域，以切割起點領域作為起 點，向加工對象物的斷面方向(厚度方向)自然破裂，最終對加工對 象物進行切割的情況。在例如進行小厚度的加工對象物的切割時，就 可利用1列的調質領域形成切割起點領域；在大厚度的加工對象物的 情況下，就可利用厚度方向上形成的多列調質領域，形成切割起點領 域。此外，在該自然破裂的情況下，在切割部位，可在對應于沒有形 成切割起點領域的部位的部分的表面上不先行破裂，僅切割對應于形 成切割起點領域的部位的部分，因此，能有效地控制切割。近年，硅 基板等的加工對象物的厚度越來越薄，所以，這樣控制性好的切割方法非常見效。
本實施方式中，通過多光子吸收形成的調質領域，有以下的(1) (3)種情況。
(1)調質領域為含有l(wèi)個或多個裂口的裂口領域的情況
在加工對象物(例如由玻璃及LiTa03構成的壓電材料)的內部使 聚光點聚合，在聚光點的電場強度為1X108 (W/cm2)以上，且脈沖寬 度為lus以下的條件下照射激光。該脈沖寬度的大小是，在使多光子 吸收不斷發(fā)生的同時，在加工對象物的表面不發(fā)生無謂的損傷，并能 僅在加工對象物內部形成裂口領域的條件。由此，在加工對象物內部 發(fā)生由多光子吸收引起的所謂光學損傷的現(xiàn)象。由于該光學損傷，在 加工對象物內部引起熱應變，而在加工對象物的內部形成裂口領域。 作為電場強度的上限值，例如為1X1012 (W/cm2)。脈沖寬度優(yōu)選例如 為lns 200ns。此外，由多光子吸收生成的裂口領域的形成，例如， 記載于第45次激光器熱加工研究會論文集(1998年12月)第23頁 第28頁的"利用固體激光器高次諧波進行的玻璃加工對象物的內部劃 線(marking )，，。
本發(fā)明者通過實驗求得電場強度與裂口的大小之間的關系。實驗 條件如下。
(A) 加工對象物派熱克斯(pyrex)玻璃(厚度700um)
(B) 激光器
光源半導體激光器激勵Nd: YAG激光器 波長1064 nm
激光點斷面積3. 14Xl(T8cm2 振蕩形態(tài)Q開關脈沖 重復頻率100kHz 脈沖寬度30ns 輸出輸出〈lmJ/脈沖 激光品質TEMoo 偏光特性直線偏光
(c)聚光用透鏡
對激光波長的透過率60%(D)載置加工對象物的載置臺的移動速度100mm/秒 此外，所謂激光品質TEM。。，是表示聚光性高、可聚光至激光的 波左右。
圖7是表示上述實驗的結果的圖。橫軸是最大功率密度，由于激 光是脈沖激光，所以電場強度用最大功率密度表示?？v軸表示用l脈 沖的激光在加工對象物的內部形成的裂口部分(裂口點)的大小。破 裂點聚集，就成為裂口領域。裂口點的大小，是裂口點的形狀中的最 大長度部分的大小。圖中的黑點表示的數(shù)據，是聚光用透鏡(C)的倍 率為100倍，開口數(shù)(NA)為0.80時的數(shù)據。另外，圖中的白點表示 的數(shù)據，是聚光用透鏡(C)的倍率為50倍，開口數(shù)(NA)為0.55 時的數(shù)據?？芍?，從最大功率密度1011 (W/cm2)左右開始，在加工 對象物的內部發(fā)生裂口點，隨著最大功率密度變大、裂口點也變大。
下面，參照圖8 圖11，針對在本實施方式的激光加工中，通過 形成裂口領域而切割加工對象物的原理進行說明。如圖8所示，在多 光子吸收產生的條件下，使聚光點P聚合于加工對象物1的內部，用 激光L照射加工對象物1，沿切割預定線在內部形成裂口領域9。裂口 領域9包含1個或多個裂口 。通過該裂口領域9形成切割起點領域。 如圖9所示，以裂口領域9為起點(即，以切割起點領域為起點)，使 裂口進一步成長，到達如圖IO所示的加工對象物I的表面3及背面21， 然后如圖11所示，通過使加工對象物1裂開來切割加工對象物1。有 時到達基板的表面及背面的裂口自然成長，有時則通過在基板上施加 力而成長。
(2)調質領域為熔融處理領域的情況
在加工對象物(例如硅那樣的半導體材料)內部，使聚光點聚合， 在聚光點的電場強度為1X108 (W/cm2)以上，且脈沖寬度為lus以 下的條件下照射激光。由此，加工對象物的內部通過多光子吸收，局 部被加熱。通過該加熱，在加工對象物內部形成熔融處理領域。所謂 熔融處理領域，是一旦熔融后再固化的領域，或處于熔融狀態(tài)的領域， 或從熔融狀態(tài)再固化的狀態(tài)的領域，也可以說是相變化的領域和結晶 構造變化的領域。此外，熔融處理領域，也可以說是單結晶構造、非 結晶構造、多結晶構造中、某種構造變化為其它構造的領域。即，例如，是指從單結晶構造變化為非結晶構造的領域、從單結晶構造變化 為多結晶構造的領域、從單結晶構造變化為包含非結晶構造和多結晶 構造的領域。加工對象物為硅單結晶構造時，熔融處理領域為例如非
晶質硅構造。作為電場強度的上限值，例如為1X10'2 (W/cm2)。脈 沖寬度優(yōu)選例如為lns 200ns。
本案發(fā)明者，通過實驗，確認在硅基板的內部，熔融處理領域形 成。實驗條件如下。
(A) 加工對象物硅基板(厚度350um，外徑4英寸)
(B) 激光器
光源半導體激光器激勵Nd: YAG激光器 波長1064 nm
激光點斷面積3.14X10'8cm2 振蕩形態(tài)Q開關脈沖
重復頻率100kHz 脈沖寬度30ns 輸出20uJ/脈沖 激光品質TEM00 偏光特性直線偏光
(c)聚光用透鏡
倍率50倍
N.A.: 0.55
對激光波長的透過率60% (D)載置加工對象物的載置臺的移動速度100mm/秒 圖12表示以上述條件進行的激光加工切割的硅基板的一部分中的 斷面照片。在硅基板11的內部形成熔融處理領域13。此外，按照上述 條件形成的熔融處理領域13，在厚度方向上的大小為100ym左右。
對通過多光子吸收形成熔融處理領域13進行說明。圖13表示激 光的波長與硅基板內部的透過率的關系。其中，表示了分別除去硅基 板的表面?zhèn)扰c背面?zhèn)鹊姆瓷涑煞郑瑑H為內部的透過率。示出硅基板的 厚度t分別為50"m、 100 um、 200 "m、 500 um、 1000um時的上述可知，例如，Nd: YAG激光器波長為1064nm、硅基板的厚度為 500u m以下時，在硅基板的內部，激光透過80%以上。由于圖12中 的硅基板11的厚度為350 um，使多光子吸收生成的熔融處理領域13 形成于硅基板的中心附近，即，距表面175um的部分。此時的透過率， 以厚度為200 y m的硅基板作參考時為90%以上，所以、激光僅少量在 硅基板ll的內部被吸收，幾乎都透過。這意味著，并不是在硅基板ll 的內部吸收激光、在硅基板11的內部形成熔融處理領域13 (g卩，通過 用激光進行的通常的加熱形成熔融處理領域)，而是熔融處理領域13 是通過多光子吸收形成的。通過多光子吸收形成熔融處理領域，可見 于諸如熔接學會全國大會演講概要第66集(2000年4月)的第72頁 第73頁的"用微微秒脈沖激光進行的硅的加工特性的評價"。
此外，以熔融處理領域形成的切割起點領域作為起點、使裂口向 著斷面方向發(fā)生，由于其裂口到達硅基板的表面及背面，最終使硅基 板被切割。有時，到達硅基板的表面及背面的該裂口自然成長，有時 則通過在硅基板上施加力成長。此外，裂口從切割起點領域開始，在 硅基板的表面及背面自然成長的情況，無外乎是形成切割起點領域的 熔融處理領域從熔融狀態(tài)使裂口成長的情況，或是形成切割起點領域 的熔融處理領域從熔融狀態(tài)再固化時使裂口成長的情況。其中，無論 哪一種情況，熔融處理領域都只在硅基板的內部形成，在切割后的切 割面上，如圖12所示，只在內部形成熔融處理領域。在加工對象物的 內部，通過熔融處理領域形成切割起點領域時，由于難以在切割時， 在切割起點領域線外發(fā)生不必要的破裂，因此使切割控制變得容易。 (3)調質領域為折射率變化領域的情況
在加工對象物(例如玻璃)的內部，使聚光點聚合，在聚光點的 電場強度為lX108(W/cm2)以上，且脈沖寬度為l"s以下的條件下， 照射激光。當脈沖寬度極短，在加工對象物的內部發(fā)生多光子吸收時， 多光子吸收產生的能不轉化為熱能、在加工對象物的內部引起離子價 數(shù)變化、結晶化或分極配向等恒久的構造變化，形成折射率變化領域。 作為電場強度的上限值，例如為1X1012 (W/cm2)。脈沖寬度優(yōu)選例 如為lns以下，lps以下則更好。由多光子吸收使折射率變化領域形成， 例如，記載于第42次激光熱加工研究會論文集(1997年.ll月)第105頁 第111頁的"利用飛秒激光使玻璃內部形成光感應構造"。
以上，對作為利用多光子吸收形成的調質領域(1) (3)的情
況作了說明。但是，如考慮基板狀的加工對象物的結晶構造及其分裂
性等，象下面那樣形成切割起點領域，則能以其切割起點領域作為起
點、用更小的力，高精度地切割加工對象物。
艮口，對于由硅等的金剛石構造的單結晶半導體構成的基板，優(yōu)選
在沿(111)面(第l劈開面)及(110)面(第2劈開面)的方向形 成切割起點領域。此外，對于由GaAs等的閃鋅礦型構造的III-V族化 合物半導體構成的基板，優(yōu)選在沿(110)面的方向形成切割起點領域。 另外，對于具有藍寶石(A1203)等的六方晶系的結晶構造的基板，優(yōu) 選以(0001)面(C面)為主面、在沿(1120)面(A面)或(1100) 面(M面)的方向形成切割起點領域。
另外，如沿著應形成上述的切割起點領域的方向(例如、沿單結 晶硅基板中的(111)面的方向)，或與應形成切割起點領域的方向垂 直的方向，在基板上形成取向平面，可將該取向平面作為基準，在基 板上容易且正確地形成沿著應形成切割起點領域的方向的切割起點領 域。
下面，參照圖14，對用于上述的激光加工方法的激光加工裝置進 行說明。圖14是激光加工裝置100的概略構成圖。
激光加工裝置IOO，具有發(fā)生激光L的激光源101;為了調節(jié)激 光L的輸出及脈沖寬度等，對激光源101進行控制的激光源控制部102; 具有激光L的反射功能并配置得能使激光L的光軸方向改變90°的二 向色反射鏡103;對二向色反射鏡103反射的激光L進行聚光的聚光用 透鏡105;載置用聚光用透鏡105聚光的、激光L照射的加工對象物1 的載置臺107;使載置臺107在X軸方向上移動用的X軸階臺109; 使載置臺107在垂直于X軸方向的Y軸方向上移動用的Y軸階臺111; 使載置臺107在垂直于X軸及Y軸方向的Z軸方向上移動用的Z軸階 臺113;以及控制這3個階臺109、 111、 113的移動的階臺控制部115。
該聚光點P在X (Y)軸方向的移動，是通過利用X (Y)軸階臺 109 (111)使加工對象物1在X (Y)軸方向移動來進行的。Z軸方向 是與加工對象物l的表面3垂直的方向，所以，成為入射到加工對象物l的激光L的焦點深度的方向。這樣，通過使Z軸階臺113在Z軸
方向移動，可使激光L的聚光點P在加工對象物1的內部聚合。這樣，
例如，在加工對象物1具有多層構造那樣的場合，可使聚光點p聚合 在加工對象物1的基板或該基板上的積層部等所期望的位置。
激光源101是發(fā)生脈沖激光的Nd: YAG激光器。作為可用作激光 源101的激光器，另外還有Nd: YV04激光器、Nd: YLF激光器及鈦 藍寶石激光器。本實施方式中，使用脈沖激光進行加工對象物1的加 工，但如果能使多光子吸收發(fā)生，用連續(xù)波激光也行。
激光加工裝置100，還具有發(fā)生的可見光線用于對載置在載置臺 107的加工對象物1進行照明的觀察用光源117;配置在與二向色反射
鏡103和聚光用透鏡105同一光軸上的可見光用的光束分離器119。在 光束分離器119與聚光用透鏡105間可配置二向色反射鏡103。光束分 離器119，具有使可見光線的約一半反射、另一半透過的功能，而且配 置得能使可見光線的光軸的方向改變90。。觀察用光源117發(fā)生的可 見光線，被光束分離器119反射約一半，這被反射的可見光線透過二 向色反射鏡103及聚光用透鏡105，對包含加工對象物1的切割預定線 5等的表面3實施照明。此外，如果加工對象物1載置于載置臺107 時加工對象物1的背面處在聚光用透鏡105的一側，那么這里所說的 "表面"當然就是"背面"。
激光加工裝置100還具有光束分離器119、配置在與二向色反射 鏡103和聚光用透鏡105同一光軸上的攝像元件121及結像透鏡123。 作為攝像元件121，例如有CCD照相機。對包含切割預定線5等的表 面3進行照明的可見光線的反射光，透過聚光用透鏡105、 二向色反射 鏡103、及光束分離器119，經結像透鏡123結像，被攝像元件121攝 像，形成攝像數(shù)據。
激光加工裝置100還具有輸入從攝像元件121輸出的攝像數(shù)據 的攝像數(shù)據處理部125、控制激光加工裝置100整體的整體控制部127、 以及監(jiān)視器129。攝像數(shù)據處理部125，根據攝像數(shù)據、演算使觀察用 光源117發(fā)生的可見光的焦點聚合在加工對象物1的表面3上用的焦 點數(shù)據。根據該焦點數(shù)據，階臺控制部115通過對Z軸階臺113進行 移動控制，使可見光的焦點聚合于加工對象物的表面3。這樣，攝像數(shù)據處理部125起自動聚焦單元的作用。此外，攝像數(shù)據處理部125，根 據攝像數(shù)據演算表面3的擴大圖像等的圖像數(shù)據。該圖像數(shù)據被送往 整體控制部127，由整體控制部進行各種處理，送往監(jiān)視器129。這樣， 使擴大圖像等在監(jiān)視器129上顯示。
整體控制部127，將來自階臺控制部115的數(shù)據、來自攝像數(shù)據處 理部125的圖像數(shù)據等進行輸入，再根據這些數(shù)據控制激光源控制部 102、觀察用光源117及階臺控制部115，以控制激光加工裝置100整 體。這樣，整體控制部127起計算機單元的作用。
下面，參照圖14及圖15，對本實施方式的激光加工方法進行說明。 圖15是說明本實施方式的激光加工方法用的流程圖。此外，本實施方 式中，加工對象物1具有基板及設置于該基板表面的積層部。此外， 加工對象物l，被載置于圖14所示的激光加工裝置100的載置臺107 上，并使基板的背面處在聚光用透鏡105側。即，激光L可從加工對 象物1含有的基板的背面?zhèn)日丈洹?br> 首先，利用未圖示的分光光度計等測量加工對象物1的基板的光 吸收特性。根據該測量結果，選定發(fā)生對加工對象物1的基板透明的 波長或吸收少的波長的激光L的激光源101 (SIOI)。另外，由于該激 光L從基板的背面?zhèn)日丈?，所以，即使在設置于基板表面的積層部對 該激光呈現(xiàn)遮光性及吸收性時，也不影響激光加工。
接著，考慮加工對象物1的基板的厚度和折射率、以及形成于基 板表面的積層部的厚度及材質等，確定加工對象物1在Z軸方向的移 動量(S103)。這是為使激光L的聚光點P在加工對象物1含有的基板 內部的期望的位置聚合，以位于加工對象物1的基板的背面的激光L 的聚光點P作為基準的加工對象物1在Z軸方向的移動量。該移動量 被輸入到整體控制部127。
將加工對象物1載置于激光加工裝置100的載置臺107上，并使 基板的背面處在聚光用透鏡105側。而且，從觀察用光源117發(fā)生可 見光，對加工對象物l的基板的背面進行照明(S105)。利用攝像元件 121，對包含被照明的切割預定線5的背面進行攝像。切割預定線5， 是應切割加工對象物1的期望的假設線。由攝像元件121攝取的攝像 數(shù)據被送往攝像數(shù)據處理部125。攝像數(shù)據處理部125，根據該攝像數(shù)據，對觀察用光源117的可見光的焦點位于加工對象物1的基板背面 那樣的焦點數(shù)據進行演算(S107)。
該焦點數(shù)據被傳輸?shù)诫A臺控制部115。階臺控制部115，根據該焦 點數(shù)據，使Z軸階臺113在Z軸方向移動(S109)。這樣，觀察用光源 117的可見光的焦點位于加工對象物1的基板背面。此外，攝像數(shù)據處 理部125，根據攝像數(shù)據，對包含切割預定線5的加工對象物1的基板 背面的擴大圖像數(shù)據進行演算。該擴大圖像數(shù)據，經整體控制部127 被傳輸?shù)奖O(jiān)視器129，以此在監(jiān)視器129上顯示切割預定線5附近的擴 大圖像。
預先在步驟S103確定的移動量數(shù)據被輸入到整體控制部127，該 移動量數(shù)據傳輸?shù)诫A臺控制部115。階臺控制部115，根據該移動量數(shù) 據，在激光L的聚光點P位于加工對象物1的內部，利用Z軸階臺113 使加工對象物1在Z軸方向上移動(Slll)。
接著，通過激光源101使激光L發(fā)生，使激光L照射到加工對象 物1的基板背面的切割預定線5上。由于激光L的聚光點P位于加工 對象物1的基板內部，所以使調質領域僅在加工對象物1的基板內部 形成。而且，使X軸階臺109和Y軸階臺111能沿著切割預定線5移 動，通過沿切割預定線5形成的調質領域，在加工對象物l的內部形 成沿切割預定線5的切割起點領域(S113)。
如以上說明的那樣，按照本實施方式的激光加工方法，從加工對 象物1含有的基板的背面?zhèn)日丈浼す?，在該基板的內部，可利用由?光子吸收形成的調質領域，形成沿應切割加工對象物1的期望的切割 預定線5的切割起點領域。而且，形成于基板內部的調質領域的位置， 可考慮設置于基板表面的積層部的厚度和材質等，通過調節(jié)激光L的 聚光點P聚合的位置進行控制。因此，能以形成于基板內部的切割起 點領域作為起點，用較小的力切斷在基板表面設置積層部構成的加工 對象物1 。
另外，利用具有對加工對象物l的積層部呈透明的波長或吸收少 的波長的激光L，使聚光點P聚合于積層部內部并照射激光L，也能在 積層部內部形成沿切割預定線5的切割起點領域，此時，可用更小的 力切斷加工對象物1。參照圖16 圖21，對本實施方式的激光加工方法的實施例進行說明。
圖16A是展示與實施例1相關的加工對象物1中基板15背面附近 形成調質領域7時的圖，圖16B是展示與實施例l相關的加工對象物 1中基板15表面附近形成調質領域7時的圖。作為圖16A及16B所示 的加工對象物l，有的用于第2代高速-低耗電設備，有的用于第2代 設備。
第2代高速-低耗電設備用的基板15/第1積層部17a/第2積層部 17b，分別為Si (500 um) / Si02 (lum) / Si (3歸)。另外，第2代 設備用的基板15/第1積層部17a/第2積層部17b，分別為Si(500"m) /SrTi03 (數(shù)百nm) /GaAs (數(shù)百nm)(括號內的數(shù)值表示厚度)。
如圖16A所示，當調質領域7位于加工對象物l的背面21附近時， 沿在調質領域7形成的切割起點領域，將刀刃23向加工對象物1的表 面3推壓，切斷加工對象物l。這是由于通過刀刃23的推壓產生的彎 曲應力中大的拉伸應力作用于調質領域7，所以能用較小的力切割加工 對象物l。另外，如圖16B所示，調質領域7位于加工對象物1的表 面3的附近時，出于同樣的理由，向加工對象物l的背面21推壓刀刃 23，切斷加工對象物l。
此外，所謂"調質領域7位于加工對象物1的背面21的附近"， 指的是，構成切割起點領域的調質領域7，在離加工對象物1的厚度方 向的中心位置(厚度的一半的位置)靠近背面21的一側形成。S卩，指 的是，加工對象物l的厚度方向的調質領域7的寬度的中心位置，位 于離加工對象物1的厚度方向的中心位置靠近背面21側，而不是僅指 調質領域7的整個部分相對于加工對象物1的厚度方向的中心位置位 于背面21側的情況。同樣，所謂"調質領域7位于加工對象物1的表 面3的附近"，指的是，構成切割起點領域的調質領域7，在離加工對 象物1的厚度方向的中心位置靠近表面3的一側形成。以上的說明同 樣適合于對基板15的調質領域7的形成位置。
圖17A是展示與實施例2相關的加工對象物1中在基板15背面附近形成調質領域7時的圖，圖17B是展示與實施例2相關的加工對象
物l中在基板15表面附近形成調質領域7時的圖。作為圖17A及17B 所示的加工對象物l，用于藍色LD-LED，作為基板15/積層部17， 有的是形成多層八1203 (500 um) /GaN等的半導體結晶的積層部功能 膜(數(shù)百nm)，有的是形成多層Al2Cb (500Pm) /ZnO等的層的積層 功能膜(數(shù)百nm)。(括號內的數(shù)值表示厚度)。
出于與實施例1相關的加工對象物1的情況同樣的理由，如圖17A 所示，當調質領域7位于加工對象物1的背面21附近時，將刀刃23 向加工對象物1的表面3推壓，切斷加工對象物1。另外，如圖17B 所示，調質領域7位于加工對象物1的表面3的附近時，向加工對象 物l的背面21推壓刀刃23，切斷加工對象物l。
圖18A是展示與實施例3相關的加工對象物1中，在基板15的表 面附近及積層部17形成調質領域7時的圖，圖18B是展示與實施例3 相關的加工對象物1中，在基板15的背面附近形成調質領域7時的圖。 圖18C是展示與實施例3相關的加工對象物1中，在基板15的表面附 近形成調質領域7時的圖。作為圖18A 18C所示的加工對象物1，用 于紅外線檢出裝置，作為基板15/積層部17，有的是^203 (500um) /PbSe (lOum)，有的是八1203 (500um) /HgCdTe (10pm)。(括號 內的數(shù)值表示厚度)。
出于與實施例1相關的加工對象物1的情況同樣的理由，如圖18A 及18C所示，當調質領域7位于加工對象物1的表面3附近時，將刀 刃23向加工對象物1的背面21推壓，切斷加工對象物1。另外，如圖 18B所示，調質領域7位于加工對象物1的背面21附近時，向加工對 象物l的表面3推壓刀刃23，切斷加工對象物l。
圖19是展示實施例4的加工對象物1的圖。圖19所示的加工對 象物1是多層玻璃，在作為基板15的玻璃基板上，使作為第1積層部 17a及第2積層部17b的2張玻璃基板貼合積層。各玻璃基板中的調質 領域7形成于加工對象物1的背面21側。此時，出于與實施例1相關 的加工對象物1的情況同樣的理由，將刀刃23向加工對象物1的表面3推壓，切斷加工對象物l。這樣，在積層部的厚度厚、及積層部的硬 度高時，如在積層部內部形成切割起點領域，可用更小的力切斷加工 對象物1。
圖20A 圖21B，展示與實施例5相關的加工對象物1。圖20A 是展示與實施例5相關的加工對象物1中基板15表面附近及積層部17 的表面附近形成調質領域7時的圖。圖20B是展示與實施例5相關的 加工對象物1中基板15背面附近及積層部17的背面附近形成調質領 域7時的圖。此外，圖21A是展示與實施例5相關的加工對象物1中 基板15表面附近及積層部17的背面附近形成調質領域7時的圖。圖 21B是展示與實施例5相關的加工對象物1中基板15背面附近及積層 部17的表面附近形成調質領域7時的圖。
圖20A 圖21B所示的加工對象物1，用于反射型的液晶顯示裝 置?；?5是形成公共電極的玻璃基板(厚度1. 8mm，外徑8英寸)， 積層部17是形成TFT的Si基板(厚度500"m，外徑8英寸)?；?15與積層部17，用粘結劑25相互貼合，并預留放入液晶用的間隙。
圖20A及圖20B的情況，從加工對象物1的背面21側照射激光， 在積層部17的內部形成調質領域7，其后，從加工對象物1的背面21 側照射激光，在基板15的內部形成調質領域7。這是由于，激光具有 對基板15及積層部17兩者呈透明的波長或吸收少的波長。而且，出 于與實施例1相關的加工對象物1的情況同樣的理由，在圖20A的情 況，將刀刃23向加工對象物1的背面21推壓，切斷加工對象物1。另 夕卜，在圖20B的情況，將刀刃23向加工對象物1的表面3推壓，切斷 加工對象物1。
這樣，使用具有對基板15及積層部17兩者呈透明的波長或吸收 少的波長的激光，如在基板15及積層部17形成切割起點領域，可省 去按現(xiàn)有的金剛石劃線法進行的加工對象物1的反轉作業(yè)，可防止反 轉作業(yè)時損壞加工對象物1。此外，可防止在基板15及積層部17形成 的切割起點領域產生位置偏移，從而使以更高精度切割加工對象物1 成為可能。另外，由于可省去采用現(xiàn)有的刀刻法時必須的潤滑洗凈水， 也就不存在所謂的潤滑洗凈水進入基板15與積層部17間的間隙的問題。
圖21A及圖21B的情況，從加工對象物1的背面21側照射激光， 在基板15的內部形成調質領域7，其后，從加工對象物1的表面3側 照射激光，在積層部17的內部形成調質領域7。而且，出于與實施例 l相關的加工對象物l的情況同樣的理由，在圖21A的情況，首先將 刀刃23向加工對象物l的背面21推壓，切斷基板15，然后將刀刃23 向加工對象物l的表面3推壓，切斷積層部17。另外，在圖21B的情 況，首先將刀刃23向加工對象物1的表面3推壓，切斷基板15，然后 將刀刃23向加工對象物1的背面21推壓，切斷積層部17。
圖22是展示與實施例6相關的加工對象物1的主要部分的放大截 面圖。該加工對象物l，在硅基板的基板15上設置許多芯片形成領域 F，并將相鄰的芯片形成領域F、 F間作為劃線領域D，圖22展示芯片 形成領域F與劃線領域D連接的部分的斷面。此外，切割預定線可沿 該劃線領域D設定。
如同圖所示，在基板15上形成層間絕緣膜(積層部)31，在基板 15的芯片形成領域F，金屬配線層32被設置于層間絕緣膜31上。另 外，基板15上，形成層間絕緣膜(積層部)33，以覆蓋層間絕緣膜31 及金屬配線層32，在基板15的芯片形成領域F，金屬配線層34被設 置于層間絕緣膜33上。而且，利用貫通層間絕緣膜31的插芯35，使 基板15與金屬配線層32電氣連接。此外，利用貫通層間絕緣膜33的 插芯36，使金屬配線層32與金屬配線層34電氣連接。
對這樣構成的加工對象物1，在基板15的內部使聚光點聚合并照 射激光，在基板15的內部沿劃線領域D (即，沿切割預定線)形成調 質領域7，利用該調質領域7形成切割起點領域。而且，通過沿切割起 點領域向加工對象物1的表面3或背面21推壓刀刃23，能高精度地切 割加工對象物1。
如以上的實施例6中的加工對象物1那樣，在基板15的切割預定 線上作為積層部形成由Si02及SiN等構成的絕緣膜31、 32時，也能高 精度地切割加工對象物1。
以上，對本發(fā)明的實施方式作了詳細說明，當然，本發(fā)明不限于上述實施方式。
有關對具有基板和設置于該基板表面的積層部的加工對象物，照 射激光并形成切割起點領域的情況，已在上述實施方式中作了說明， 但是，按照本發(fā)明，也可以在對基板照射激光，形成切割起點領域以 后，在基板表面設置積層部，形成加工對象物。
按照該激光加工方法，在基板表面設置積層部之前，在基板內部 形成切割起點領域，但是，通過多光子吸收形成調質領域是局部進行 的，在基板表面幾乎不吸收激光，所以，基板表面不發(fā)生熔融那樣的 現(xiàn)象。這樣，與基板內部沒有形成調質領域的情況一樣，可在基板表 面設置積層部，形成加工對象物。這樣形成的加工對象物，按照與上 述實施方式同樣的道理，能以形成于基板內部的切割起點領域作為起 點，用較小的力切斷。
工業(yè)上的可利用性
如以上說明，按照與本發(fā)明相關的激光加工方法，在加工對象物 含有的基板內部，在稱為多光子吸收的現(xiàn)象形成的調質領域，可形成 沿應切割加工對象物的期望的切割預定線的切割起點領域。而且，考 慮設置于基板表面的積層部的厚度及材質等，通過調節(jié)聚合激光聚光 點的位置，對基板表面到切割起點領域中的調質領域的距離實施控制。 因此，以形成于基板內部的切割起點領域作為起點，能用較小的力切 斷在基板表面設置積層部構成的加工對象物。此外，也可以在積層部 的內部使聚光點聚合并照射激光，在積層部內部形成沿上述切割預定 線的切割起點領域，此時，能用較小的力切斷加工對象物。通過以上 手段，能高精度地切割具有各種積層構造的加工對象物。
權利要求
1. 一種激光加工方法，其特征在于，具有在具有由半導體材料構成的基板和設置于所述基板表面的積層部的加工對象物的至少所述基板的內部，使聚光點聚合，在聚光點的最大功率密度為1×108W/cm2以上、且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光，至少在所述基板內部形成調質領域，利用該調質領域，在距所述加工對象物的激光入射面規(guī)定距離內側，沿所述加工對象物的切割預定線，形成切割起點領域的工序。
2. —種激光加工方法，其特征在于，具有在具有由壓電材料構成的基板和設置于所述基板表面的積層部的加工對象物的至少所述基板的內部，使聚光點聚合，在聚光點的最大功率密度為lXl()Sw/cn^以上、且脈沖寬度為lps以下的條件 下照射激光，至少在所述基板內部形成調質領域，利用該調質領域， 在距所述加工對象物的激光入射面規(guī)定距離內側，沿所述加工對象物 的切割預定線，形成切割起點領域的工序。
3. —種激光加工方法，其特征在于，具有在具有由半導體材料構成的基板和設置于所述基板表面的 積層部的加工對象物的至少所述基板的內部，使聚光點聚合并照射激 光，至少在所述基板內部形成熔融處理領域，利用該熔融處理領域， 在距所述加工對象物的激光入射面規(guī)定距離內側，沿所述加工對象物 的切割預定線，形成切割起點領域的工序。
4. 根據權利要求1 3中的任一項所述的激光加工方法，其特征 在于，以離所述加工對象物的厚度方向的中心位置靠近所述基板的背面 的一側的方式，在所述基板的內部形成所述調質領域。
5. 根據權利要求4所述的激光加工方法，其特征在于，具有在形成所述切割起點領域的工序之后，通過對所述加工對象物從所述積層部的一側施加應力，沿所述切割預定線切割所述加工 對象物的工序。
6. 根據權利要求1 3中的任一項所述的激光加工方法，其特征 在于，以離所述加工對象物的厚度方向的中心位置靠近所述基板的所述 表面的一側的方式，在所述基板的內部形成所述調質領域。
7. 根據權利要求6所述的激光加工方法，其特征在于，具有在形成所述切割起點領域的工序之后，通過對所述加工對 象物從所述積層部的相反側施加應力，沿所述切割預定線切割所述加 工對象物。
8. 根據權利要求1 3中的任一項所述的激光加工方法，其特征 在于，所述基板及所述積層部是以接觸的方式形成的多個基板， 在形成所述切割起點領域的工序中，在所述基板的內部使聚光點 聚合并照射激光，并且，在所述積層部的內部使聚光點聚合并照射激 光，從而在所述基板的內部以及所述積層部的內部分別形成調質領域， 利用該調質領域，在距所述加工對象物的激光入射面規(guī)定距離內側， 沿所述切割預定線形成切割起點領域。
9. 根據權利要求1 3中的任一項所述的激光加工方法，其特征在于，所述基板及所述積層部是以設有間隙的方式貼合的多個基板， 在形成所述切割起點領域的工序中，在所述基板的內部使聚光點 聚合并照射激光，并且，在所述積層部的內部使聚光點聚合并照射激 光，從而在所述基板的內部以及所述積層部的內部分別形成調質領域， 利用該調質領域，在距所述加工對象物的激光入射面規(guī)定距離內側， 沿所述切割預定線形成切割起點領域。
10. 根據權利要求8或9所述的激光加工方法，其特征在于， 在所述基板的內部及所述積層部的內部分別形成的所述調質區(qū)域，在從所述加工對象物的厚度方向看時，沿所述切割預定線重合。
11. 根據權利要求1 3中的任一項所述的激光加工方法，其特征 在于，所述加工對象物具有所述基板和所述積層部，所述積層部包括第 一積層部和第二積層部，該第一積層部是在所述基板的所述表面設置 的氧化膜，該第二積層部設置在所述第一積層部的表面。
12. 根據權利要求1 3中的任一項所述的激光加工方法，其特征在于，所述加工對象物具有所述基板和所述積層部，所述基板是玻璃基 板，所述積層部是玻璃基板。
13. 根據權利要求1 3中的任一項所述的激光加工方法，其特征在于，所述加工對象物具有所述基板和所述積層部，所述積層部是積層 功能膜。
14. 根據權利要求1 3中的任一項所述的激光加工方法，其特征 在于，具有以所述切割起點領域為起點，沿所述切割預定線切割所述加工對象物的工序。
15. 根據權利要求13所述的激光加工方法，其特征在于，具有以所述切割起點領域為起點，沿所述切割預定線切割所述加工對象物的工序。
16. 根據權利要求1 3中的任一項所述的激光加工方法，其特征在于，通過在所述積層部中不形成所述調質領域而只在所述基板中形成所述調質領域，以所述切割起點領域為起點，沿所述切割預定線切割 所述基板以及所述積層部。
17. 根據權利要求1 3中的任一項所述的激光加工方法，其特征 在于，在所述積層部中不形成所述調質領域而只在所述基板中形成所述 調質領域之后，通過對所述加工對象物施加應力，以所述切割起點領 域為起點，沿所述切割預定線切割所述基板以及所述積層部。
18. —種激光加工方法，其特征在于，具有在基板的表面設置積層部的工序，在所述基板的內部，利 用由激光的照射而在該激光的聚光點的位置形成的調質領域，沿所述 基板的切割預定線形成有切割起點領域。
19. 根據權利要求18所述的激光加工方法，其特征在于，具有以所述切割起點領域為起點，沿所述切割預定線切割所述 基板的工序。
20. 根據權利要求9所述的激光加工方法，其特征在于，所述積層部是硅基板。
21. —種激光加工方法，其特征在于，具有在具有以設有間隙的方式貼合的多個基板的加工對象物中，在所 述基板中的一個基板的內部使聚光點聚合并照射激光，從而在該一個 基板的內部形成調質領域，并且，在所述基板中的其他基板的內部使 聚光點聚合并照射激光，從而在該其他基板的內部形成調質領域，通 過分別在所述一個基板以及所述其他基板中形成所述調質領域，在距 所述加工對象物的激光入射面規(guī)定距離內側，沿所述加工對象物的切割預定線形成切割起點領域的工序；和通過對所述加工對象物施加應力，以所述切割起點領域作為切割的起點，沿所述切割預定線切割所述加工對象物，得到多個功能元件 的工序，該功能元件具有以設有間隙的方式貼合的多個基板。
22. 根據權利要求21所述的激光加工方法，其特征在于， 在所述其他基板的內部使聚光點聚合并照射激光，從而在該其他基板的內部形成調質領域時，從所述一個基板側照射激光。
23. 根據權利要求21或22所述的激光加工方法，其特征在于， 通過對所述加工對象物施加應力，以所述切割起點領域作為切割的起點，沿所述切割預定線切割所述加工對象物時，在所述加工對象 物的表面或背面推壓刀刃，對所述加工對象物施加應力。
24. 根據權利要求21所述的激光加工方法，其特征在于， 所述基板中的至少一個是玻璃基板。
25. —種激光加工方法，其特征在于，具有在具有基板和在所述基板上經由SiCb膜或者SrTi03而形成 的積層部的加工對象物中，至少在所述基板的內部使聚光點聚合并照 射激光，從而至少在所述基板的內部形成調質領域，利用該調質領域， 在距所述加工對象物的激光入射面規(guī)定距離內側，沿所述加工對象物 的切割預定線形成切割起點領域的工序。
26. 根據權利要求25所述的激光加工方法，其特征在于， 在形成所述切割起點領域的工序中，在所述積層部的內部使聚光點聚合并照射激光，從而在所述積層部的內部形成調質領域。
27. 根據權利要求25或26所述的激光加工方法，其特征在于， 具有以所述切割起點領域作為切割的起點，沿所述切割預定線切割所述加工對象物的工序。
28. 根據權利要求27所述的激光加工方法，其特征在于， 在切割所述加工對象物的工序中，在所述加工對象物的表面或背面推壓刀刃，對所述加工對象物施加應力。
29. —種激光加工方法，其特征在于，具有在具有基板和在所述基板上經由Si02膜或者SrTi03而形成的積層部的加工對象物中，至少在所述基板的內部使聚光點聚合并照 射激光，從而至少在所述基板的內部沿所述加工對象物的切割預定線 形成調質領域，以該調質領域作為切割的起點，沿所述切割預定線切 割所述加工對象物的工序。
30. 根據權利要求25或29所述的激光加工方法，其特征在于， 所述基板是硅基板。
31. —種激光加工方法，其特征在于，具有在具有基板和設置于所述基板的表面的積層部的加工對象物的所 述基板的內部，使聚光點聚合并照射激光，在所述基板內部形成調質 領域，利用該調質領域，在距所述加工對象物的激光入射面規(guī)定距離 內側，沿所述加工對象物的切割預定線，形成切割起點領域的工序；在形成所述切割起點領域之后，通過從所述積層部一側對所述加 工對象物施加應力，沿所述切割預定線切割所述加工對象物的工序。
32. 根據權利要求31所述的激光加工方法，其特征在于， 所述調質領域包括裂口領域、熔融處理領域以及折射率變化領域中的至少一種，其中，所述裂口領域是在所述基板的內部發(fā)生裂口的 領域，所述熔融處理領域是在所述基板的內部進行了熔融處理的領域， 所述折射率變化領域是在所述基板的內部發(fā)生了折射率變化的領域。
33. —種激光加工方法，其特征在于， 具有在具有基板和設置于所述基板表面的積層部的加工對象物的所述 基板內部，使聚光點聚合，在聚光點的最大功率密度為lX108W/cm2以上、且脈沖寬度為lps以下的條件下照射激光，在所述基板內部形 成含裂口領域的調質領域，利用該調質領域，在距所述加工對象物的 激光入射面規(guī)定距離內側，沿所述加工對象物的切割預定線，形成切 割起點領域的工序；在形成所述切割起點領域之后，通過對所述加工對象物從所述積 層部一側施加應力，沿所述切割預定線切割所述加工對象物的工序。
34. —種激光加工方法，其特征在于，具有在具有基板和設置于所述基板表面的積層部的加工對象物的所述基板內部，使聚光點聚合，在聚光點的最大功率密度為lX108W/cm2 以上、且脈沖寬度為lps以下的條件下照射激光，在所述基板內部形成含熔融處理領域的調質領域，利用該調質領域，在距所述加工對象 物的激光入射面規(guī)定距離內側，沿所述加工對象物的切割預定線，形成切割起點領域的工序；在形成所述切割起點領域之后，通過對所述加工對象物從所述積 層部一側施加應力，沿所述切割預定線切割所述加工對象物的工序。
35. —種激光加工方法，其特征在于， 具有在具有基板和設置于所述基板表面的積層部的加工對象物的所述基板內部，使聚光點聚合，在聚光點的最大功率密度為lX108W/cm2 以上、且脈沖寬度為lns以下的條件下照射激光，在所述基板內部形 成含折射率變化領域的調質領域，該折折率變化領域是發(fā)生了折射率 變化的領域，利用該調質領域，在距所述加工對象物的激光入射面規(guī) 定距離內側，沿所述加工對象物的切割預定線，形成切割起點領域的 工序；在形成所述切割起點領域之后，通過對所述加工對象物從所述積 層部一側施加應力，沿所述切割預定線切割所述加工對象物的工序。
36. 根據權利要求31 35中的任一項所述的激光加工方法，其特征在于，在切割所述加工對象物的工序中，對所述加工對象物從所述積層 部一側推壓刀刃施加應力。
37. —種激光加工方法，其特征在于， 具有在具有以設有間隙的方式貼合的多個基板的加工對象物中，在所 述基板中的一個基板的內部使聚光點聚合并照射激光，從而在該一個 基板的內部形成調質領域，并且，在所述基板中的其他基板的內部使 聚光點聚合并照射激光，從而在該其他基板的內部形成調質領域，通 過這些調質領域，在距所述加工對象物的激光入射面規(guī)定距離內側， 沿所述加工對象物的切割預定線形成切割起點領域的工序；和通過對所述加工對象物施加應力，以所述切割起點領域作為切割 的起點，沿所述切割預定線切割所述加工對象物，得到多個功能元件 的工序，該功能元件具有以設有間隙的方式貼合的多個基板，所述基板中的至少一個是硅基板。
38. 根據權利要求37所述的激光加工方法，其特征在于， 在所述其他基板的內部使聚光點聚合并照射激光，從而在該其他基板的內部形成調質領域時，從所述一個基板側照射激光。
39. 根據權利要求37或38所述的激光加工方法，其特征在于， 通過對所述加工對象物施加應力，以所述切割起點領域作為切割的起點，沿所述切割預定線切割所述加工對象物時，在所述加工對象 物的表面或背面推壓刀刃，對所述加工對象物施加應力。
40. 根據權利要求37所述的激光加工方法，其特征在于， 所述基板中的至少一個是玻璃基板。
41. 一種反射型液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于， 具有在具有以設有間隙的方式貼合的硅基板以及玻璃基板和在該間隙 之間放入的液晶的加工對象物中，在所述硅基板的內部使聚光點聚合 并照射激光，從而在所述硅基板的內部形成調質領域，并且，在所述 玻璃基板的內部使聚光點聚合并照射激光，從而在所述玻璃基板的內 部形成調質領域，利用這些調質領域，在距所述加工對象物的激光入 射面規(guī)定距離內側，沿所述加工對象物的切割預定線形成切割起點領 域的工序；通過對所述加工對象物施加應力，以所述切割起點領域作為切割 的起點，沿所述切割預定線切割所述加工對象物，得到多個反射型液 晶顯示裝置的工序，該反射型液晶顯示裝置具有以設有間隙的方式貼 合的硅基板以及玻璃基板和在該間隙之間放入的液晶。
42. —種激光加工方法，其特征在于，具有在具有半導體基板和設置于所述半導體基板表面的積層部 的加工對象物中，至少在所述半導體基板的內部使聚光點聚合并照射 激光，至少在所述半導體基板的內部形成熔融處理領域，利用該熔融 處理領域，在距所述加工對象物的激光入射面規(guī)定距離內側，沿所述 加工對象物的切割預定線形成切割起點領域，沿所述切割預定線切割 所述加工對象物的工序。
43. 根據權利要求42所述的激光加工方法，其特征在于，在形成所述切割起點領域時，僅在所述半導體基板的內部使聚光 點聚合并照射激光，從而僅在所述半導體基板的內部形成所述熔融處 理領域，以所述切割起點領域為起點，沿所述切割預定線切割所述基 板以及所述積層部。
44. 根據權利要求42所述的激光加工方法，其特征在于，具有以所述切割起點領域為起點，沿所述切割預定線對所述加工對象物施加應力，切割所述加工對象物的工序。
45. —種半導體基板的切割方法，其特征在于，該切割方法是在其表面形成有積層部的半導體基板的切割方法， 該切割方法具有通過以所述半導體基板的背面作為激光入射面并照射激光，在所 述半導體基板的內部形成熔融處理領域，該熔融處理領域是一旦熔融 后再固化的領域，利用該熔融處理領域，沿所述半導體基板的切割預 定線，形成切割起點領域的工序；和以所述切割起點領域為起點，將所述半導體基板切割為多個部分 的工序。
46. —種半導體基板的切割方法，其特征在于， 該切割方法是在其表面形成有積層部的半導體基板的切割方法， 該切割方法具有通過以所述半導體基板的背面作為激光入射面并照射激光，以在 所述半導體基板的厚度方向上靠近所述表面?zhèn)鹊姆绞?，在所述半導體 基板的內部形成熔融處理領域，該熔融處理領域是一旦熔融后再固化 的領域，利用該熔融處理領域，沿所述半導體基板的切割預定線，形 成在所述半導體基板的厚度方向上靠近所述表面?zhèn)鹊那懈钇瘘c領域的 工序；和以所述切割起點領域為起點，將所述半導體基板切割為多個部分 的工序。
47. 根據權利要求45或46所述的半導體基板的切割方法，其特 征在于，通過在所述積層部中不形成所述熔融處理領域而只在所述半導體 基板中形成所述熔融處理領域，以所述切割起點領域為起點，沿所述 切割預定線切割所述半導體基板以及所述積層部。
48. 根據權利要求45或46所述的半導體基板的切割方法，其特 征在于，在所述積層部中不形成所述熔融處理領域而只在所述半導體基板 中形成所述熔融處理領域之后，通過對所述半導體基板施加應力，以所述切割起點領域為起點，沿所述切割預定線切割所述半導體基板以 及所述積層部。
49. 根據權利要求45或46所述的半導體基板的切割方法，其特征在于，在形成所述切割起點領域的工序中，隨之進行對包含所述切割預 定線的面的攝像。
50. —種基板的切割方法，其特征在于， 該切割方法是在其表面形成有積層部的基板的切割方法，該切割方法具有通過以所述基板的背面作為激光入射面并照射激光，在所述基板 的內部形成調質領域，利用該調質領域，沿所述基板的切割預定線，形成切割起點領域的工序；以所述切割起點領域為起點，將所述基板切割為多個部分的工序。
51. —種基板的切割方法，其特征在于， 該切割方法是在其表面形成有積層部的基板的切割方法，該切割方法具有通過以所述基板的背面作為激光入射面并照射激光，以在所述基 板的厚度方向上靠近所述表面?zhèn)鹊姆绞?，在所述基板的內部形成調質 領域，利用該調質領域，沿所述基板的切割預定線，形成在所述基板的厚度方向上靠近所述表面?zhèn)鹊那懈钇瘘c領域的工序；和以所述切割起點領域為起點，將所述基板切割為多個部分的工序。
52. 根據權利要求50或51所述的基板的切割方法，其特征在于， 通過在所述積層部中不形成所述調質領域而只在所述基板中形成所述調質領域，以所述切割起點領域為起點，沿所述切割預定線切割 所述基板以及所述積層部。
53. 根據權利要求50或51所述的基板的切割方法，其特征在于，在所述積層部中不形成所述調質領域而只在所述基板中形成所述 調質領域之后，通過對所述基板施加應力，以所述切割起點領域為起 點，沿所述切割預定線切割所述基板以及所述積層部。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能高精度地切割具有各種積層構造的加工對象物(1)的激光加工方法。在具有基板及設置于該基板表面(3)的積層部的加工對象物(1)的至少基板內部，使聚光點(P)聚合并照射激光(L)，使得至少在基板內部形成由多光子吸收生成的調質領域(7)，利用該調質領域，形成切割起點領域(8)。而且，通過沿該切割起點領域(8)切割加工對象物，可高精度地切割加工對象物(1)。
文檔編號C03B33/07GK101412154SQ20081017645
公開日2009年4月22日 申請日期2003年3月12日 優(yōu)先權日2002年3月12日
發(fā)明者福世文嗣, 福滿憲志 申請人:浜松光子學株式會社