ES2344708T3 - Metodo de tratamiento por laser. - Google Patents
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Abstract
Un método de procesamiento por láser que incluye: una primera etapa de irradiar un objeto plano (1) que se tiene que procesar con luz de láser (L) mientras que emplaza un punto de convergencia de luz (P) dentro del objeto, a fin de formar una primera región modificada (71) que se convierte en una región del punto de inicio para el corte dentro del objeto a lo largo de una primera línea de corte (5a) en el objeto, y formar una segunda región modificada (72) que se convierte en una región del punto de inicio para el corte dentro del objeto a lo largo de una segunda línea de corte (5b) caracterizado por que la segunda línea de corte (5b) intersecta la primera línea de corte (5a) de manera que la segunda región modificada se (72) intersecta al menos una parte de la primera región modificada (71); y una segunda etapa de irradiar el objeto 1 con la luz de láser (L) mientras que emplaza el punto de convergencia de luz (P) dentro del objeto después de la primera etapa, a fin de formar una tercera región modificada (74) que se convierte en una región del punto de inicio para el corte a lo largo de la primera línea de corte (5a) dentro del objeto entre la primera región modificada (71) y una cara de entrada (1a) del objeto en la que se incide la luz de láser, y formar una cuarta región modificada (73) que se convierte en una región del punto de inicio para el corte a lo largo de la segunda línea de corte (5b) dentro del objeto entre la segunda región modificada (72) y la cara de entrada de manera que la cuarta región modificada (73) intersecta al menos una parte de la tercera región modificada (74).
Description
Método de tratamiento por láser.
La presente invención se refiere a un método de
procesamiento por láser usado para cortar un objeto plano que se
tiene que procesar.
Un método de procesamiento por láser conocido
como este tipo de técnica anterior que irradia un objeto similar a
una oblea que se tiene que procesar con una luz de láser mientras
que emplaza un punto de convergencia de luz dentro del objeto, a
fin de formar una pluralidad de filas de regiones modificadas dentro
del objeto a lo largo de una línea de corte, y emplea las regiones
modificadas como una región del punto de inicio para el corte
(véase, por ejemplo, el Documento de Patente 1).
Documento de Patente 1: Solicitud de Patente
Japonesa abierta a inspección pública Nº
2002-205180
El documento
EP-A-1 338371 describe un método de
maquinado por rayo láser, en el que un rayo láser de impulso se
irradia sobre una línea de corte predeterminada sobre la superficie
de una pieza que se va a maquinar bajo las condiciones que causan
una absorción múltiple de fotones y con un punto condensado alineado
con el interior de la pieza que se va a maquinar, y se forma un
área modificada dentro de la pieza que se va a maquinar a lo largo
de la línea de corte predeterminada moviendo el punto condensado a
lo largo de la línea de corte predeterminada.
Cuando un objeto plano que se tiene que procesar
tiene que cortarse en un enrejado usando un método de procesamiento
por láser tal como el mencionado anteriormente, se forman regiones
modificadas dentro del objeto, por ejemplo, como se muestra en las
Figuras 20(A) y 20(B). Las Figuras 20(A) y
20(B) son vistas esquemáticas para explicar un ejemplo del
orden de formación de las regiones modificadas 171, 172 dentro de un
objeto que se tiene que procesar 101, mientras que la Figura 21 es
una vista seccional del objeto tomada a lo largo de la línea
XXI-XXI de la Figura 20(B).
Las regiones modificadas 171, 172 se forman en
el siguiente orden. En primer lugar, como se muestra en la Figura
20(A), el objeto 101 que tiene un espesor 100d se irradia con
luz de láser 100L mientras que emplaza un punto de convergencia de
luz dentro del objeto 101, a fin de formar la región modificada 101
dentro del objeto 101 a lo largo de una línea de corte 105a.
Posteriormente, como se muestra en la Figura 20(B), el objeto
101 se irradia con la luz de láser 100L mientras que emplaza un
punto de convergencia de luz dentro del objeto 101, a fin de formar
la región modificada 172 dentro del objeto 101 a lo largo de una
línea de corte 105b que intersecta la línea de corte 105a. Cada una
de las regiones modificadas 171, 172 está constituida por una
pluralidad de filas de regiones modificadas alineadas en la
dirección del espesor del objeto 101, mientras que esta pluralidad
de filas de regiones modificadas se forma sucesivamente desde el
lado más lejano de una cara de entrada 105a de la luz de láser
100L.
Si las regiones modificadas 171, 172 se forman
en el orden mencionado anteriormente, una región sin modificación
(área triangular) 101b libre de la región modificada 172 permanecerá
en un lugar en el que las regiones modificadas 171 y 172 se
intersecten entre sí como se muestra en la Figura 21. La región sin
modificación 101b incrementa su anchura W1 mientras se distancia
lejos de la cara de entrada 101a de la luz de láser 100L. Una región
sin modificación de este tipo 101b se observa claramente cuando el
espesor 100d del objeto 101 es grande. La Figura 22 muestra un
ejemplo de una fotografía que toma una imagen de la región A1 en la
Figura 21, mientras que las Figuras 23(A) y 23(B)
muestran ejemplos de fotografías que toman imágenes de la región B1
en la Figura 21. Las Figuras 22, 23(A) y 23(B) son
vistas que muestran las fotografías de las secciones transversales
del objeto 101 cortado formando las regiones modificadas 171, 172
en el orden mencionado anteriormente. Las Figura 22, 23(A) y
23(B) muestran un caso en el que el espesor 100d del objeto
101 es grande, es decir, 300 \mum o mayor.
La región sin modificación 101b libre de la
región modificada 172 se observa dentro de la región P1 de la
Figura 22. Cuando el objeto 101 formado dentro de la región sin
modificación 101b se corta con un extensor, existe el miedo de que
falle al objeto 101 que tiene que cortarse con una alta precisión
debido a la región sin modificación 101b. Por ejemplo, el picado se
observa dentro de la región P2 en la Figura 23(A), mientras
se encuentra un faldón (una porción que se proyecta desde una
sección transversal 171s) dentro de la región P3 en la Figura
23(B).
Por tanto, pareciera que hubiera lugar para
mejorar la precisión en la que el objeto se cortar en un enrejado
formando las regiones modificadas en el orden mencionado
anteriormente.
En vista de tales circunstancias, un objeto de
la presente invención es proporcionar un método de procesamiento
por láser con el que el objeto se puede cortar con una alta
precisión.
Para solucionar el problema mencionado
anteriormente, los inventores estudiaron en detalle un mecanismo con
el que se forma la región sin modificación 101b. Los resultados del
estudio se explicarán con referencia a la Figura 24. La Figura 24
es una vista seccional esquemática del objeto 101 en una etapa al
momento de formar las regiones modificadas 171, 172 en el orden
mencionado anteriormente. La Figura 24 muestra una etapa de
formación de la región modificada 172. Una región modificada 172a
que se tiene que convertir en una parte de la región modificada 172
se forma dentro del objeto 101 explorando con la luz de láser 100L
convergido por una lente 100LL. Puesto que la región modificada 171
ya se ha formado, la luz de láser 100L es más propensa a bloquearse
por la región modificada 171 según una posición en la que se forma
la región modificada 172a, se distancia lejos de la cara de entrada
101a. Lo que da como resultado que, la anchura W1 de la región sin
modificación 101b pareciera ensancharse mientras la misma se aleja
de la cara de entrada 101a.
Por lo tanto, el método de procesamiento por
láser de acuerdo con la presente invención incluye una primera
etapa de irradiar un objeto plano que se tiene que procesar con una
luz de láser mientras que emplaza un punto de convergencia de luz
dentro del objeto, a fin de formar una primera región modificada que
se tiene que convertir en una región del punto de inicio para el
corte dentro del objeto a lo largo de una primera línea de corte en
el objeto y para formar una segunda región modificada que se tiene
que convertir en una región del punto de inicio para el corte
dentro del objeto dentro de una segunda línea de corte que
intersecta la primera línea de corte de tal manera que la segunda
región modificada intersecta al menos una parte de la primera
región modificada; y una segunda etapa de irradiar al objeto con una
luz de láser mientras que emplaza el punto de convergencia de luz
dentro del objeto después de la primera etapa, a fin de formar una
tercera región modificada que se tiene que convertir en una región
del punto de inicio para el corte a lo largo de la primera línea
de corte dentro del objeto entre la primera región modificada y la
cara de entrada del objeto en la que se incide la luz de láser, y
para formar una cuarta región modificada que se tiene que convertir
en una región del punto de inicio para el corte a lo largo de la
segunda línea de corte dentro del objeto entre la segunda región
modificada y la cara de entrada de tal manera que la cuarta región
modificada se intersecta al menos una parte de la tercera región
modificada.
La altura de las regiones modificadas que
bloquean la luz de láser en la dirección del espesor del objeto
tras la irradiación de la luz de láser es mayor en este método de
procesamiento por láser que en el caso en el que la segunda y la
cuarta regiones modificadas se forman después de la formación de la
primera y tercera regiones modificadas. Por consiguiente, es
difícil de que ocurra la región sin modificación libre de la región
modificada, con lo que el objeto se puede cortar con una alta
precisión.
En particular, el orden de formación de la
primera y segunda regiones modificadas en la primera etapa no se
restringe. En particular, el orden de formación de la tercera y
cuarta regiones modificadas en la segunda etapa no se
restringe.
Preferiblemente, la segunda región modificada se
forma después de que se forma la primera región modificada en la
primera etapa, mientras que la cuarta región modificada se forma
después de que se forma la tercera región modificada en la segunda
etapa.
Preferiblemente, la segunda región modificada se
forma después de que se forma la primera región modificada en la
primera etapa, mientras que la tercera región modificada se forma
después de que se forma la cuarta región modificada en la segunda
etapa.
En el método de procesamiento por láser, la luz
de láser se mueve a lo largo de la segunda línea de corte en
cualquier momento mientras se forma la segunda y cuarta regiones
modificadas. Esto hace innecesario cambiar la dirección del
movimiento de la luz de láser entre la primera y segunda etapas. Lo
que trae como consecuencia que la cuarta región modificada se puede
formar en poco tiempo con una gran precisión.
Preferiblemente, se registra la primera
información de la cara de entrada de la cara de entrada cuando se
forma la primera región modificada, la tercera región modificada se
forma mientras se usa la primera información de la cara de entrada,
la segunda información de la cara de entrada de la cara de entrada
se registra cuando se forma la segunda región modificada y la
cuarta región modificada se forma mientras se usa segunda
información de la cara de entrada. En el presente documento, "la
información de la cara de entrada" se refiere, por ejemplo, a la
información de la altura de las irregularidades que existen en la
cara de entrada en la dirección del espesor del objeto.
En este caso, la tercera región modificada se
puede formar sustancialmente en la misma forma que aquella de la
primera región modificada de acuerdo con las irregularidades y
ondulaciones de la cara de entrada. De forma similar, la cuarta
región modificada se puede formar en sustancialmente la misma forma
que aquella de la segunda región modificada de acuerdo con las
irregularidades y ondulaciones de la cara de entrada.
También será preferido si al menos una de la
primera a cuarta regiones modificadas se constituye por una
pluralidad de filas de regiones modificadas alineadas en la
dirección del espesor del objeto.
En este caso, cada una de la primera a cuarta
regiones modificadas se pueden hacer mayores en la dirección del
espesor del objeto.
\global\parskip0.930000\baselineskip
Preferiblemente, al menos un conjunto de la
primera y segunda regiones modificadas y de la tercera y cuarta
regiones modificadas se constituyen por el mismo número de filas de
regiones modificadas alineadas en la dirección del espesor del
objeto. Sus ejemplos incluyen los casos en los que (i) la primera y
segunda regiones modificadas se constituyen por el mismo número de
filas de regiones modificadas alineadas en la dirección del espesor
del objeto; (ii) la tercera y cuarta regiones modificadas se
constituyen por el mismo número de filas de regiones modificadas
alineadas en la dirección del espesor del objeto y (iii) la primera
y segunda regiones modificadas se constituyen por el mismo número
de filas de regiones modificadas alineadas en la dirección del
espesor del objeto, mientras que la tercera y cuarta regiones
modificadas se constituyen por el mismo número de filas de regiones
modificadas alineadas en la dirección del espesor del objeto.
El caso (i) facilita que la primera y segunda
regiones modificadas tengan la misma altura en la dirección del
espesor del objeto. El caso (ii) facilita que la tercera y cuarta
regiones modificadas tengan la misma altura en la dirección del
espesor del objeto. El caso (iii) facilita que la primera y segunda
regiones modificadas tengan la misma altura de la dirección del
espesor del objeto y facilita que la tercera y cuarta regiones
modificadas tengan la misma altura en la dirección del espesor del
objeto.
La presente invención puede proporcionar un
método de procesamiento por láser con el que se puede cortar un
objeto que se tiene que procesar con una alta precisión.
La Figura 1 es una vista en planta de un objeto
que se tiene que procesar durante un procesamiento por láser
mediante el método de procesamiento por láser de acuerdo con una
realización.
La Figura 2 es una vista seccional del objeto
tomado a lo largo de la línea II-II de la Figura
1;
La Figura 3 es una vista en planta del objeto
después del procesamiento por láser mediante el método de
procesamiento por láser de acuerdo con la realización;
La Figura 4 es una vista seccional del objeto
tomado a lo largo de la línea IV-IV de la Figura
3;
La Figura 5 es una vista seccional del objeto
tomado a lo largo de la línea V-V de la Figura
3;
La Figura 6 es una vista en planta del objeto
portado por el método de procesamiento por láser de acuerdo con la
realización;
La Figura 7 es un gráfico que muestra las
relaciones entre la intensidad del campo y el tamaño de ubicación
de la grieta en el método de procesamiento por láser de acuerdo con
la realización;
La Figura 8 es una vista seccional del objeto en
una etapa de formación de la región de grieta cuando se usa el
método de procesamiento por láser de acuerdo con la realización para
cortar el objeto;
La Figura 9 es una vista seccional del objeto en
una etapa de crecimiento de la grieta cuando se usa el método de
procesamiento por láser de acuerdo con la realización para cortar el
objeto;
La Figura 10 es una vista seccional del objeto
en la etapa de crecimiento de la grieta cuando se usa en el método
de procesamiento por láser de acuerdo con la realización para cortar
el objeto;
La Figura 11 es una vista seccional del objeto
en una etapa de corte cuando se usa el método de procesamiento por
láser de acuerdo con la realización para cortar el objeto;
La Figura 12 es una vista que muestra una
fotografía de una sección transversal de una parte de una oblea de
silicio cortada mediante el método de procesamiento por láser de
acuerdo con la realización;
La Figura 13 es un gráfico que muestra las
relaciones entre la longitud de onda de la luz de láser y la
transmitancia dentro del sustrato de silicio en el método de
procesamiento por láser de acuerdo con la realización;
La Figura 14 es una vista en perspectiva que
muestra de forma esquemática un ejemplo de las etapas en el método
de procesamiento por láser de acuerdo con la realización;
La Figura 15 es una vista en perspectiva que
muestra de forma esquemática un ejemplo de las etapas en el método
de procesamiento por láser de acuerdo con la realización;
La Figura 16 es una vista seccional del objeto
tomado a lo largo de la línea XVI-XVI de la Figura
15(C);
La Figura 17 es una vista que muestra una
fotografía de una sección transversal del objeto cortado formando
regiones modificadas usando el método de procesamiento por láser de
acuerdo con la realización;
\global\parskip1.000000\baselineskip
La Figura 18 es una vista seccional esquemática
del objeto en una etapa cuando se forma la región modificada usando
el método de procesamiento por láser de acuerdo con la
realización;
La Figura 19 es una vista en perspectiva que
muestra un ejemplo de la región modificada formada usando el método
de procesamiento por láser de acuerdo con la realización;
La Figura 20 es una vista esquemática para
explicar un ejemplo del orden de formación de las regiones
modificadas dentro del objeto;
La Figura 21 es una vista seccional del objeto
tomado a lo largo de la línea XXI-XXI de la Figura
20(B);
La Figura 22 es una vista que muestra una
fotografía de una sección transversal del objeto cortado formando
las regiones modificadas en el orden mostrado en la Figuras
20(A) y 20(B);
La Figura 23 es una vista que muestra una
fotografía de una sección transversal del objeto cortado formando
las regiones modificadas en el orden mostrado en las Figuras
20(A) y 20(B); y
La Figura 24 es una vista seccional esquemática
del objeto en una etapa cuando las regiones modificadas se forman
en el orden mostrado en las Figura 20(A) y 20(B).
1... objeto que se tiene que procesar; 1a...
cara de entrada; 3... cara frontal; 4... sección transversal (cara
lateral); 5... línea de corte; 5a... primera línea de corte; 5b...
segunda línea de corte; 7... región modificada; 71... primera
región modificada; 71a a 71f... una pluralidad de filas de regiones
de corte; 72... segunda región modificada; 73... cuarta región
modificada; 74... tercera región modificada; 8... región del punto
de inicio para el corte; 13... región procesada fundida; L... luz
láser; P... punto de convergencia de luz.
A continuación, se explicará en detalle una
realización preferida de la presente invención con referencia a los
dibujos. El método de procesamiento por láser de acuerdo con esta
realización utiliza un fenómeno de absorción múltiple de fotones
para formar una región modificada dentro de un objeto que se tiene
que procesar. Por lo tanto, en principio se explicará un método de
procesamiento por láser para formar una región modificada mediante
la absorción múltiple de fotones.
Un material se hace transparente cuando su banda
de paso de absorción E_{G} es mayor que la energía del fotón hv.
Por lo tanto, una condición bajo la que ocurre la absorción en el
material es hv > E_{G}. Sin embargo, incluso cuando es
ópticamente transparente, el material genera absorción bajo una
condición de nhv > E_{G} (en la que n=2, 3, 4, ...) si la
intensidad de la luz de láser se hace muy elevada. Este fenómeno es
conocido como la absorción múltiple de fotones. En el caso de ondas
impulsadas, la intensidad de la luz de láser se determina por el
pico de densidad de potencia (W/cm^{2}) de la luz de láser en un
punto de convergencia de luz. La absorción múltiple de fotones
ocurre bajo una condición en la que el pico de densidad de potencia
es, por ejemplo, 1 x10^{8} (W/cm^{2}) o mayor. El pico de
densidad de potencia se determina por (la energía de la luz de
láser en el punto de convergencia de luz por impulso)/(el área de
sección transversal de la ubicación del rayo de la luz de láser x
amplitud del impulso). En el caso de ondas continuas, la intensidad
de la luz de láser se determina por la intensidad del campo
(W/cm^{2}) de la luz de láser en el punto de convergencia de
luz.
El principio del método de procesamiento por
láser de acuerdo con la realización que usa la absorción múltiple
de fotones se explicará con referencia a las Figuras 1 a 6. Como se
ha mostrado en las Figuras 1 y 2, sobre la cara frontal 3 del
objeto (plano) similar a una oblea que se tiene que procesar,
existe una línea de corte 5 para cortar el objeto 1. La línea de
corte 5 es una línea virtual que se extiende de forma recta. Como se
ha mostrado en la Figura 2, el procesamiento por láser de acuerdo
con esta realización irradia al objeto 1 con la luz de láser L
mientras que emplaza un punto de convergencia de luz P dentro del
objeto 1 bajo una condición que genera la absorción múltiple de
fotones, a fin de formar una región modificada 7. El punto de
convergencia de luz P es una posición en la que converge la luz de
láser L. La línea de corte 5 puede ser curvada en lugar de ser
recta, y puede ser una línea en realidad dibujada sobre el objeto 1
sin restringirse a líneas virtuales.
La luz de láser L se mueve relativamente a lo
largo de la línea de corte 5 (es decir, en la dirección de la
flecha A en la Figura 1), a fin de transferir el punto de
transferencia de luz P a lo largo de la línea de corte 5. Por
consiguiente, como se ha mostrado en las Figuras 3 a 5, la región
modificada 7 se forma a lo largo de la línea de corte 5 sólo dentro
del objeto 1, mientras que una región del punto de inicio para el
corte 8 se forma por la región modificada 7. En este documento, la
región del punto de inicio para el corte 8 se refiere a una región
que se convierte en un punto de inicio para el corte (fractura) al
momento cuando se corta el objeto 1. La región del punto de inicio
para el corte 8 se puede elaborar mediante la región modificada 7
formada de forma continua o mediante las regiones modificadas 7
formadas de forma intermitente.
\newpage
En el método de procesamiento por láser de
acuerdo con esta realización, la región modificada 7 no se forma
por el calor generado a partir del objeto 1 que absorbe la luz del
láser L. La luz de láser L se transmite a través del objeto 1, a
fin de generar una absorción múltiple de fotones dentro del mismo,
formando de esta manera la región modificada 7. Por lo tanto, la
cara frontal 3 del objeto 1 a penas absorbe la luz de láser L y no
se funde.
Cuando la región del punto de inicio para el
corte 8 se forma dentro del objeto 1, es muy probable que comiencen
las fracturas partiendo de la región del punto de inicio para el
corte 8, con lo que el objeto 1 se puede cortar con una fuerza
relativamente pequeña como se muestra en la Figura 6. Por lo tanto,
el objeto 1 se puede cortar con una alta precisión sin generar
fracturas innecesarias que se desvían en gran medida de la línea de
corte 5 sobre la cara frontal 3 del objeto 1.
Parece que existen las siguientes dos formas de
cortar el objeto 1 partiendo de la región del punto de inicio para
el corte 8 que actúa como el punto de inicio. En el primer caso es
cuando una fuerza artificial se aplica al objeto 1 después de la
formación de la región del punto inicio para el corte 8, de manera
que el objeto 1 se fractura partiendo de la región del punto de
inicio para el corte 8, con lo que se corta el objeto 1. Este es el
corte en el caso, por ejemplo, cuando el objeto 1 tiene un gran
espesor. Aplicar una fuerza artificial se refiere a ejercer un
esfuerzo de flexión o un esfuerzo de cizallamiento al objeto 1 a lo
largo de la región del punto de inicio para el corte, o por
ejemplo, generar un esfuerzo térmico aplicando una diferencia de
temperatura al objeto 1. El otro caso es cuando la formación de la
región del punto de inicio para el corte 8 causa que el objeto 1 se
fracture naturalmente en su dirección de sección transversal
(dirección del espesor) partiendo de la región del punto de inicio
para el corte 8 que actúa como un punto de inicio, cortando de esta
manera el objeto 1. Esto se hace posible si la región del punto de
inicio para el corte se forma por una fila de región modificada 7
cuando el objeto 1 tiene un espesor pequeño, o si la región del
punto de inicio por el corte 8 se forma por una pluralidad de filas
de regiones modificadas 7 en la dirección del espesor cuando el
objeto 1 tiene un espesor grande. Incluso en este caso de fractura
de forma natural, la fractura no se extiende sobre la cara frontal
3 en la porción que corresponde con un área no formada con la región
del punto de inicio para el corte 8, de manera que sólo se puede
surcar la porción que corresponde con el área formada con la región
del punto de inicio para el corte 8, con lo que la hendidura se
puede controlar bastante. Un método de hendimiento de este tipo con
una controlabilidad favorable es bastante eficaz, puesto que el
objeto 1 tal como una oblea de silicio se ha adaptado recientemente
para disminuir su espesor.
La región modificada formada por la absorción
múltiple de fotones en esta realización abarca los siguientes casos
(1) a (3).
(1) Caso donde la región modificada es una
región de grieta que incluye una grieta o una pluralidad de
grietas.
Un objeto que se tiene que procesar (por
ejemplo, vidrio o un material piezoeléctrico elaborado de
LiTaO_{3}) se irradia con luz de láser mientras que emplaza un
punto de convergencia de luz dentro del mismo bajo una condición
con una intensidad de campo de al menos 1 x 10^{8} (W/cm^{2}) en
el punto de convergencia de luz y una amplitud de impulso de 1
\mus o menos. Esta magnitud de amplitud de impulso es una
condición bajo la que se puede formar una región de grieta sólo
dentro del objeto mientras que se genera la absorción múltiple de
fotones sin producir daños innecesarios en la cara frontal del
objeto. Esto genera un fenómeno de daño óptico por la absorción
múltiple de fotones dentro del objeto. Este daño óptico incluye una
distorsión térmica dentro del objeto, formando de esta manera una
región de grieta dentro del mismo. El límite superior de intensidad
de campo es, por ejemplo, 1 x 10^{12} (W/cm^{2}). La amplitud
del impulso es, por ejemplo, preferiblemente de 1 a 200 ns. La
formación de una región de grieta por la absorción múltiple de
fotones se describe, por ejemplo, en "Internal Making of Glass
Substrate with Solid-state Laser". Proceedings of
the 45º Laser Materials Processing Conference (Diciembre, 1998),
pp. 23-28.
Los inventores determinaron la relación entre la
intensidad de campo y el tamaño de la grieta mediante un
experimento. Lo siguiente son las condiciones del experimento.
(A) Objetos a procesarse: vidrio Pyrex (marca
registrada) (con un espesor de 700 \mum)
(B) Láser
- fuente de luz: láser Nd: YAG que bombea el láser semiconductor
- longitud de onda: 1064 nm
- área de sección transversal de la ubicación de la luz láser: 3,14 x 10^{-8} cm^{2}
- modo de oscilación: impulso transferido-Q
- frecuencia repetición: 100 kHz
- amplitud de impulso: 30 ns
- salida: salida < 1 mJ/impulso
- calidad de la luz láser: TEM_{00}
- propiedad de polarización: polarización lineal
(C) Lente condensador
- transmitancia a una longitud de onda de luz de láser: 60%
(D) Velocidad de movimiento de la tabla de
montaje que monta al objeto: 100 mm/seg.
\vskip1.000000\baselineskip
La calidad de la luz de láser de TEM_{00}
significa que la característica de convergencia de luz es tan alta
que es posible convergir con aproximadamente la longitud de onda de
la luz de láser.
La Figura 7 es un gráfico que muestra los
resultados del experimento mencionado anteriormente. La abscisa
indica el pico de la densidad de potencia. Puesto que la luz de
láser es luz de láser impulsada, la intensidad del campo se
representa por el pico de la densidad de potencia. La ordenada
indica el tamaño de una parte de grieta (ubicación de grieta)
formada dentro el objeto por un impulso de la luz de láser. Las
ubicaciones de grieta se reúnen para conseguir una región de
grieta. El tamaño de la ubicación de la grieta es el tamaño de una
parte que alcanza la longitud máxima entre las formas de ubicaciones
de grieta. Los datos representados por los círculos negros en el
gráfico se refieren a un caso cuando el lente condensador (C) tiene
una magnificación de x100 y una apertura numérica (NA) de 0,80. Por
otro lado, los datos representados por los círculos claros en el
gráfico se refieren a un caso cuando la lente condensador (C) tiene
una magnificación de x50 y una apertura numérica (NA) de 0,55. Las
ubicaciones de grietas parecieran ocurrir dentro del objeto desde
que el pico de densidad de potencia es aproximadamente 10^{11}
(W/cm^{2}) y se hacen mayor a medida que incrementa el pico de
intensidad de potencia.
Un mecanismo con el que el objeto que se tiene
que procesar se corta formando una región de grieta se explicará a
continuación con referencia a las Figuras 8 a11. Como se muestra en
la Figura 8, el objeto 1 se irradia con luz de láser L mientras que
el punto de convergencia de luz P se emplaza dentro del objeto 1
bajo una condición en la que ocurre la absorción múltiple de
fotones, a fin de formar una región de grieta 9 dentro del mismo a
lo largo de una línea de corte. La región de grieta 9 es una región
que contiene una grieta o una pluralidad de grietas. La región de
grieta 9 formada de esta manera alcanza una región del punto de
inicio para el corte. Como se muestra en la Figura 9, una grieta
crece además a partir de la región de grieta 9 que actúa como un
punto de inicio (es decir, a partir de la región del punto de inicio
para el corte que actúa como un punto de inicio), y alcanza la cara
frontal 3 y la cara trasera 21 del objeto 1 como se ha mostrado en
la Figura 10, con lo que fractura al objeto 1 y como consecuencia se
corta, como se muestra en la Figura 11. La grieta que alcanza la
cara frontal 3 y la cara trasera 21 del objeto 1 puede crecer
naturalmente o mientras se aplique una fuerza al objeto 1.
(2) Caso cuando la región modificada es una
región procesada fundida.
Un objeto que se tiene que procesar (por
ejemplo, un material semiconductor tal como silicio) se irradia con
luz de láser mientras que emplaza un punto de convergencia de luz
dentro del objeto 1 bajo una condición con una intensidad de campo
de al menos 1 x 10^{8} (W/cm^{2}) en el punto de convergencia de
luz y una amplitud de impulso de 1 \mus o menos. Como
consecuencia, el interior del objeto se calienta localmente por la
absorción múltiple de fotones. Este calentamiento forma una región
procesada fundida dentro del objeto. La región procesada fundida
abarca regiones una vez fundidas y después resolidificadas, las
regiones sólo en un estado de fundición, y regiones en proceso de
ser resolidificadas a partir del estado de fundición y también se
pueden referir como una región cuya fase ha cambiado o una región
cuya estructura de cristal ha cambiado. La región procesada fundida
también se puede referir como una región en la que una cierta
estructura ha cambiado a otra estructura entre estructuras de
monocristal, amorfa y policristal. Por ejemplo, la misma significa
una región que ha cambiado desde la estructura de monocristal a la
estructura amorfa, una región que ha cambiado desde la estructura
de monocristal a la estructura de policristal o una región que ha
cambiado desde la estructura de monocristal a la estructura que
contiene estructuras amorfas y de policristal. Cuando el objeto que
se tiene que procesar es una estructura de monocristal de silicio,
la región procesada fundida es, por ejemplo, una estructura de
silicio amorfa. El límite superior de la intensidad del campo es,
por ejemplo, 1 x 10^{12} (W/cm^{2}). La amplitud del impulso
es, por ejemplo, preferiblemente de 1 a 200 ns.
Mediante un experimento, los inventores
verificaron que una región procesada fundida se formó dentro de una
oblea de silicio. Los siguientes son las condiciones del
experimento.
(A) Objeto a procesarse: oblea de silicio (con
un espesor de 350 \mum y un diámetro externo de 101,16 cm (4
pulgadas)
(B) Láser
- fuente de luz: láser Nd:YAG que bombea el láser semiconductor
- longitud de onda: 1064 nm
- área de sección transversal de la ubicación de la luz de láser: 3,14 x 10^{-8} cm^{2}
- modo de oscilación: impulso transferido -Q
- frecuencia de repetición: 100 kHz
- amplitud del impulso: 30 ns
- salida: 20 \muJ/impulso
- calidad de luz de láser: TEM_{00}
- propiedad de polarización: polarización lineal
(C) Lente condensador
- Magnificación: x50
- N.A.: 0,55
- transmitancia a una longitud de onda de luz de láser: 60%
(D) Velocidad de movimiento de la tabla de
montaje que monta al objeto: 100 mm/seg.
\vskip1.000000\baselineskip
La Figura 12 es una vista que muestra una
fotografía de una sección transversal de una parte de una oblea de
silicio cortada por el procesamiento por láser bajo las condiciones
mencionadas anteriormente. Una región procesada fundida 13 se forma
dentro de la oblea de silicio 11. La región procesada fundida 13
formada bajo las condiciones mencionadas anteriormente tiene un
tamaño de aproximadamente 100 \mum en la dirección del
espesor.
El hecho de que la región procesada fundida 13
se forma por la absorción múltiple de fotones se explicará a
continuación. La Figura 13 es un gráfico que muestra las relaciones
entre la longitud de onda de la luz de láser y la transmitancia
dentro del sustrato de silicio. Aquí, se eliminan los respectivos
componentes reflejados sobre los lados frontal y trasero del
sustrato de silicio a fin de mostrar sólo la transmitancia interna.
Las relaciones respectivas se muestran en los casos cuando el
espesor t del sustrato de silicio es 50 \mum, 100 \mum, 200
\mum, 500 \mum y 1000 \mum.
Por ejemplo, en el láser Nd: YAG con longitud de
onda de 1064 nm, la luz de láser pareciera que se transmite a
través del sustrato de silicio por al menos el 80% cuando el
sustrato de silicio tiene un espesor de 500 \mum o menos. Puesto
que la oblea de silicio 11 mostrada en la figura 12 tiene un espesor
de 350 \mum, la región procesada fundida 13 causada por la
absorción múltiple de fotones se forma cerca del centro de la oblea
de silicio 11, es decir, en una parte distanciada de la cara frontal
por 175 \mum. La transmitancia en este caso es del 90% o más con
referencia a la oblea de silicio que tiene un espesor de 200 \mum,
con lo que la luz de láser sólo se absorbe un poco dentro de la
oblea de silicio 11 pero se transmite sustancialmente a través de
la misma. Esto significa que la región procesada fundida 13 se forma
dentro de la oblea de silicio 11 no por la absorción de luz de
láser dentro de la oblea de silicio 11 (es decir, no por el
calentamiento usual con luz de láser) sino por la absorción
múltiple de fotones. La formación de una región procesada fundida
por la absorción múltiple de fotones se describe, por ejemplo, en
"Silicon Processing Characteristic Evaluation by Picosecond Pulse
Laser", Preprints of the National Meeting of Japan Welding
Society, Vol. 66 (Abril, 2000), pp. 72-73.
Una fractura se genera en una oblea de silicio
partiendo de una región del punto de inicio para el corte formada
por una región procesada fundida, que actúa como un punto de inicio,
hacia una sección transversal, y alcanza las caras frontal y
trasera de la oblea de silicio, con lo que se corta la oblea de
silicio. La fractura que alcanza las caras frontal y trasera de la
oblea de silicio pueden crecer naturalmente o mientras se aplica
una fuerza a la oblea de silicio. La fractura que crecen
naturalmente desde la región del punto de inicio para el corte
hasta las caras frontal y trasera de la oblea de silicio abarcan un
caso en el que la fractura crece desde un estado cuando se funde la
región procesada fundida que forma la región del punto de inicio
para el corte y un caso en el que la fractura crece cuando se
resolidifica la región procesada fundida que forma la región del
punto de inicio para el corte desde el estado de fundición. En
cualquier caso, la región procesada fundida se forma sólo dentro
de la oblea de silicio y por tanto, se presenta sólo dentro de la
sección transversal después del corte, como se muestra en la Figura
12. Cuando se forma una región del punto de inicio para el corte
dentro del objeto por una región procesada fundida como tal, es
difícil de que ocurran fracturas innecesarias que se desvían de una
línea de una región del punto de inicio para el corte al momento del
hendimiento, con lo que se simplifica el control de la
hendidura.
(3) Caso cuando la región modificada es una
región de cambio de índice refractivo.
Un objeto que se tiene que procesar (por
ejemplo, vidrio) se irradia con luz de láser mientras que emplaza
un punto de convergencia de luz dentro del objeto bajo una condición
con una intensidad de campo de al menos 1 x 10^{8} (W/cm^{2})
en un punto de convergencia de luz y una amplitud de impulso de 1 ns
o menos. Cuando se genera la absorción múltiple de fotones dentro
del objeto con una amplitud de impulso bastante pequeña, la energía
causada por la absorción múltiple de fotones no se convierte en
energía térmica, con lo que un cambio estructural constante, tal
como, un cambio de valencia iones, cristalización, o polarización de
orientación se induce dentro del objeto, formando de esta manera
una región de cambio de índice refractivo. El límite superior de la
intensidad de campo es, por ejemplo, 1 x 10^{12} (W/cm^{2}). La
amplitud del impulso es, por ejemplo, preferiblemente 1 ns o menos,
más preferiblemente 1 ps o menos. La formación de una región de
cambio de índice refractivo por la absorción múltiple de fotones se
describe, por ejemplo, en "Forming of Photoinduced Structure
wthin Glass by Femtosecond Laser Irradiation", Proceedings of the
42º Laser Materials Processing Conference (Noviembre 1997), pp.
105-111.
Aunque los casos (1) a (3) se explican
anteriormente como una región modificada formada por absorción
múltiple de fotones, una región del punto de inicio para el corte
se puede formar como sigue mientras que tome en cuenta la
estructura de cristal de un objeto similar a una oblea que se tiene
que procesar, su característico hendimiento, etc, con lo que el
objeto se puede cortar con una alta precisión por una fuerza menor a
partir de la región del punto de inicio para el corte que actúa
como un punto de inicio.
En concreto, en el caso de un sustrato elaborado
de un semiconductor de monocristal que tiene una estructura de
diamante tal como silicio, se preferirá si una región del punto de
inicio para el corte se forma en una dirección que se extiende a lo
largo de un plano (111) (primer plano de hendimiento) o un plano
(110) (segundo plano de hendimiento). En el caso de un sustrato
elaborado de un semiconductor del compuesto de la familia
III-V de estructura de esfalerita, tal como, GaAs,
se preferirá si la región del punto de inicio para el corte se
forma en una dirección que se extiende a lo largo de un plano (110).
En el caso de un sustrato que tiene una estructura de cristal de
sistema hexagonal, tal como, zafiro (AL_{2}O_{3}), se preferirá
si la región del punto de inicio para el corte se forma en una
dirección que se extiende a lo largo de un plano (1120) (plano A) o
un plano (1100) (plano M) mientras que usa un plano (0001) (plano C)
como un plano principal.
Cuando el sustrato se forma con una orientación
plana en la dirección que tiene que formarse con la región del
punto de inicio mencionada anteriormente para el corte (por ejemplo,
una dirección que se extiende a lo largo de un plano (111) en un
sustrato de silicio monocristal) o una dirección ortogonal a la
dirección que tiene que formarse con la región del punto de inicio
para el corte, la región del punto de inicio para el corte que se
extiende en la dirección que tiene que formarse con la misma se
puede formar fácilmente y precisamente con referencia a la
orientación plana.
La realización preferida de la presente
invención se explicará a continuación. Las Figuras 14(A) a
14(C) y 15(A) a 15(C) son vistas en
perspectiva que muestran de forma esquemática un ejemplo de las
etapas del método de procesamiento por láser de acuerdo con esta
realización. En el método de procesamiento por láser de acuerdo con
esta realización, se preferirá si las siguientes primera a tercera
etapas se preforman de forma sucesiva como se muestran en las
Figuras 14(A) a 14(C) y 15(A) a
15(C).
\vskip1.000000\baselineskip
Primera
Etapa
En principio, un objeto plano que se tiene que
procesar 1 que tiene un espesor d se irradia con luz de láser L
mientras que emplaza un punto de convergencia de luz P dentro del
objeto 1, y la luz de láser L se mueve a lo largo de la primera
línea de corte 5a en el objeto 1 (véase Figura 14(A)). Esto
produce la absorción múltiple de fotones dentro del objeto 1, con
lo que una primera región modificada 71 que se convierte en un
punto de inicio para el corte se puede formar dentro del objeto 1 a
lo largo de la línea de corte 5a. Específicamente, por ejemplo, una
plataforma (no representada) para el montaje del objeto 1 se
transfiere, a fin de mover la luz de láser L con relación al objeto
1.
Los ejemplos del objeto 1 incluyen sustratos,
tales como, oblea de silicio y sustratos en los que una parte
laminada que incluye un dispositivo funcional se forma sobre la cara
frontal de los mismos. Ejemplos del dispositivo funcional incluyen
capas que operan a semiconductores formadas por el crecimiento del
cristal, dispositivos que reciben luz, tales como, fotodiodos,
dispositivos que emiten luz, tales como, diodos de láser y
dispositivos de circuitos formados como circuitos. El dispositivo
funcional se puede formar sobre una cara de entrada 1a del objeto 1
ó sobre un lado opuesto a la cara de entrada 1a.
Después que se forma la región modificada 71, el
objeto 1 se irradia con la luz de láser L mientras que emplaza el
punto de convergencia de luz P dentro del objeto 1, y la luz de
láser L se mueve a lo largo de una segunda línea de corte 5b que
intersecta la línea de corte 5a (véase Figura 14(B)). Esto
produce la absorción múltiple de fotones dentro del objeto 1, con
lo que una segunda región modificada 72 que se convierte en un punto
de inicio para el corte se puede formar dentro del objeto 1 a lo
largo de una línea de corte 5b a fin de intersectar al menos una
parte de la región modificada 71. La dirección del movimiento de la
luz de láser L se puede cambiar girando la plataforma (no
representada) para el montaje del objeto 1, por ejemplo, a través de
90º.
\vskip1.000000\baselineskip
Segunda
Etapa
Después que se forma la región modificada 72, el
objeto 1 se irradia con la luz de láser L mientras que emplaza el
punto de convergencia de luz P dentro del objeto 1 entre la región
modificada 72 y la cara de entrada 1a, y la luz de láser L se mueve
a lo largo de la línea de corte 5b (véase Figura 14(C)). Esto
produce la absorción múltiple de fotones dentro del objeto 1, con
lo que una cuarta región modificada 73 que se convierte en un punto
de inicio para el corte se puede formar dentro del objeto 1 entre la
región modificada 72 y la cara de entrada 1a a lo largo de la línea
de corte 5b. En concreto, la región modificada 73 se proporciona
sobre la región modificada 72. Las regiones modificadas 72, 73 se
pueden disponer a fin de estar separadas entre sí.
Después que se forma la región modificad 73, el
objeto 1 se irradia con luz de láser L mientras que emplaza el
punto de convergencia de luz P dentro del objeto 1 entre la región
modificada 71 y la cara de entrada 1a, y la luz de láser L se mueve
a lo largo de la línea de corte 5a (véase Figura 15(A)). Esto
produce la absorción múltiple de fotones dentro del objeto 1, con
lo que una tercera región modificada 74 que se convierte en un
punto de inicio para el corte se puede formar dentro del objeto 1
entre la región modificada 71 y la cara de entrada 1a a lo largo de
la línea de corte 5b a fin de intersectar al menos una parte de la
región modificada 73. En concreto, la región modificada 74 se
proporciona sobre la región modificada 71. Las regiones modificadas
71, 74 se pueden disponer a fin de estar separadas entre sí.
\vskip1.000000\baselineskip
Tercera
Etapa
Después que se forma la región modificada 74, el
objeto 1 se irradia con luz de láser L mientras que emplaza el
punto de convergencia de luz P dentro del objeto 1 entre la región
modificada 74 y la cara de entrada 1a y la luz de láser L se mueve
a lo largo de la línea de corte 5a (véase Figura 15(B)). Esto
produce la absorción múltiple de fotones dentro del objeto 1, con
lo que una región modificada 75 que se convierte en un punto de
inicio para el corte se puede formar dentro del objeto 1 entre la
región modificada 74 y la cara de entrada 1a a lo largo de la línea
de corte 5a. En concreto, la región modificada 75 se proporciona
sobre la región modificada 74. Las regiones modificadas 74, 75 se
pueden disponer a fin de estar separadas entre sí.
Después que se forma la región modificada 75, el
objeto 1 se irradia con la luz de láser L mientras que emplaza el
punto de convergencia de luz P dentro del objeto 1 entre la región
modificada 73 y la cara de entrada 1a y la luz de láser L se mueve
a lo largo de la línea de corte 5b (véase Figura 15(C)). Esto
produce la absorción múltiple de fotones dentro del objeto 1, con
lo que una región modificada 76 que se convierte en un punto de
inicio para el corte se puede formar dentro del objeto 1 entre la
región modificada 73 y la cara de entrada 1a a lo largo de la línea
de corte 5b a fin de intersectar al menos una parte de la región
modificada 75. En concreto, la región modificada 76 se proporciona
sobre la región modificada 73. Las regiones modificadas 73, 76 se
pueden disponer a fin de estar separadas entre sí.
Como con la región modificada 7 mencionada
anteriormente, las regiones modificadas 71 a 76 se pueden constituir
por regiones modificadas formadas de forma continua o regiones
modificadas formadas de forma intermitente en intervalos
predeterminados. Como con la línea de corte 5 mencionada
anteriormente, las líneas de corte 5a, 5b pueden ser líneas
virtuales rectas o curvadas o líneas en realidad dibujadas sobre el
objeto 1 sin restringirse a líneas virtuales.
Después de que las regiones modificadas 71 a 76
se forman mediante la primera a tercera etapas mencionadas
anteriormente, una banda expandible (no representadas) se pueden
fijar, por ejemplo, al objeto 1, y el objeto 1 se puede cortar a lo
largo de las líneas de corte 5a, 5b usando un extensor (no
representado). La banda expandible se puede fijar al objeto 1 antes
de la formación de las regiones modificadas 71 y 76.
La Figura 16 es una vista seccional del objeto 1
tomada a lo largo de la línea XVI-XVI de la Figura
15(C). Como se muestra en la Figura 16, la región sin
modificación 101b permanece en el objeto 1. La Figura 17 muestra un
ejemplo de una fotografía que toma la región C1 en la Figura 16. La
Figura 17 es una vista que muestra una fotografía de una sección
transversal del objeto 1 cortada formando las regiones modificadas
71 a 76 usando el método de procesamiento por láser de acuerdo con
la realización. En la Figura 17, no se encuentra ninguna región que
corresponda con la región sin modificación 101b observada dentro de
la región P1 en la Figura 22.
La altura de las regiones modificadas que
bloquean la luz de láser en la dirección del espesor del objeto 1
tras la irradiación con la luz de láser L es menor en el método de
procesamiento por láser de acuerdo con la presente invención que en
el caso cuando la región modificada 172 se forma después de la
formación de la región modificada 171 como se muestra en las
Figuras 20(A) y 20(B). Por consiguiente, es difícil
que se produzca la región sin modificación 101b mostrada en la
Figura 21 por lo que el objeto 1 se puede cortar con una alta
precisión mientras evita que se produzcan picados y faldones. Por lo
tanto, la calidad del hendimiento del objeto 1 se puede mejorar. El
efecto debido al método de procesamiento por láser de acuerdo con
esta realización se hace importante cuando el espesor del objeto 1
es 300 \mum o mayor. Esto se explicará a continuación en detalle
con referencia a la Figura 18.
La Figura 18 es una vista seccional esquemática
del objeto 1 en una etapa cuando las regiones modificadas 71 a 76
se forman usando el método de procesamiento por láser de acuerdo con
esta realización. Como un ejemplo, la Figura 18 muestra una etapa
de formación de la región modificada 72. Una región modificada 72a
que constituye una parte de la región modificada 72 se forma dentro
del objeto 1 explorando con la luz de láser L convergido por una
lente LL. Aquí, la altura de la región modificada 71 en la dirección
del espesor del objeto 1 es menor que aquella de la región
modificada 171 mostrada en la Figura 24. Por lo tanto, la región sin
modificación 101b mostrada en la Figura 24 a penas se presenta en
la Figura 18.
En esta realización, la región modificada 72 se
forma después de la formación de la región modificada 71 en la
primera etapa y la región modificada 74 se forma después de la
formación de la región modificada 73 en la segunda etapa. En el
caso en el que las regiones modificadas 71 a 74 se forman en un
orden de este tipo, la luz de láser L se mueve a lo largo de la
línea de corte 5b en cualquier momento cuando se forman las regiones
modificadas 72, 73, lo que hace innecesario cambiar la dirección
del movimiento de la luz de láser L entre la primera y segunda
etapas (véase Figuras 14(B) y 14(C)). Lo que da como
consecuencia que la región modificada 73 se pueda formar en poco
tiempo con una alta precisión.
De forma similar, la región modificada 74 se
forma después de la formación de la región modificada 73 en la
segunda etapa y la región modificada 76 se forma después de la
formación de la región modificada 75 en la tercera etapa, con lo
que la región modificada 75 se puede formar en poco tiempo con una
alta precisión (véase Figuras 15(A) y 15(B)).
Preferiblemente, se registra la primera
información de la cara de entrada de la cara de entrada 1a cuando
se forma la región modificada 71, y la región modificada 74 se forma
mientras que se usa la primera información de la cara de entrada.
La primera información de la cara de entrada se puede obtener, por
ejemplo, recogiendo sucesivamente información de la altura de las
irregularidades que existen en la cara de entrada 1a en la dirección
del espesor del objeto 1 a lo largo de la línea de corte 5a. Usando
la primer información de la cara de entrada, las regiones
modificadas 74, 75 se pueden formar sustancialmente de la misma
forma que aquella de la región modificada 71 de acuerdo con las
irregularidades y ondulaciones de la cara de entrada 1a a lo largo
de la línea de corte 5a.
De forma similar, se preferirá si se registra la
segunda información de la cara de entrada de la cara de entrada 1a
cuando se forma la región modificada 72, y la región modificada 73
se forma mientras se usa la segunda información de la cara de
entrada. La segunda información de la cara de entrada se puede
obtener, por ejemplo, recogiendo sucesivamente información de la
altura de las irregularidades que existen en la cara de entrada 1a
en la dirección del espesor del objeto 1 a lo largo de la línea de
corte 5b. Usando la segunda información de la cara de entrada, las
regiones modificadas 73, 76 se pueden formar en una forma
sustancialmente igual que aquella de la región modificada 71 de
acuerdo con las irregularidades y ondulaciones de la cara de entrada
1a a lo largo de la línea de corte 5b.
La información de la altura mencionada
anteriormente se mide, por ejemplo, como sigue. Primero, la luz de
láser de medición se converge por una lente, a fin de iluminar la
cara de entrada 1a y se detecta la luz reflejada de la luz de láser
de medición. De acuerdo con la luz reflejada detectada, la lente se
desplaza mediante un accionador usando un dispositivo
piezoeléctrico de manera que el punto de convergencia de luz de la
luz de láser de medición se posiciona sobre la cara de entrada 1a.
La cantidad del desplazamiento se toma como la información de la
altura.
Como se muestra en la Figura 19, la región
modificada 71 se puede constituir por una pluralidad de filas de
regiones modificadas 71 a 71f alineadas, por ejemplo, en la
dirección del espesor del objeto 1. La Figura 19 es una vista en
perspectiva que muestra un ejemplo de la región modificada 71. De
forma similar, cada una de las regiones modificadas 72 a 76 se
puede constituir por una pluralidad de filas de regiones modificadas
(no representadas) alineadas en la dirección del espesor del objeto
1. Esto puede potenciar y controlar la altura de cada una de las
regiones modificadas 71 a 76 en la dirección del espesor del objeto
1. A fin de evitar las regiones modificadas formadas tempranamente
a partir del bloqueo de la luz de láser L, las regiones modificadas
71a a 71f se forman sucesivamente a partir del lado más lejano de la
cara de entrada 1a. Como con la región modificada 7 mencionada
anteriormente, las regiones modificadas 71a a 71f se pueden
constituir por regiones modificadas formadas de forma continua o
regiones modificadas formadas de forma intermitente en intervalos
predeterminados.
Aquí, al menos una de todas las regiones
modificadas 71 a 76 se puede constituir por una pluralidad de filas
de regiones modificadas.
Las regiones modificadas 71 y 72 se pueden
constituir por el mismo número de filas y regiones modificadas
alineadas en la dirección del espesor del objeto 1. Esto facilita
que las regiones modificadas 71 y 72 tengan la misma altura en la
dirección del espesor del objeto 1. Cuando la región modificada 71
se constituye por 6 filas de regiones modificadas 71a a 71f como se
muestra en la Figura 19, por ejemplo, se preferirá si la región
modificada 72 también se constituye por 6 filas de regiones
modificadas (no representadas).
De forma similar, las regiones modificadas 73 y
74 se pueden constituir por el mismo número de filas y regiones
modificadas alineadas en la dirección del espesor del objeto 1, o
las regiones modificadas 75 y 76 se pueden constituir por el mismo
número de filas de regiones modificadas alineadas en la dirección
del espesor del objeto 1. Al menos un conjunto de (a) regiones
modificadas 71, 72, (b) regiones modificadas 73, 74; y (c) regiones
modificadas 75, 76 se pueden constituir por el mismo número de filas
de regiones modificadas. Un ejemplo es un caso en el que las
regiones modificadas 71 y 72 se constituyen por el mismo número de
filas de regiones modificadas, las regiones modificadas 73 y 74 se
constituyen por diferentes números de filas de regiones
modificadas, y las regiones modificadas 75 y 76 se constituyen por
diferentes números de filas de regiones modificadas.
Otro ejemplo es un caso en el que las regiones
modificadas 71 y 72 se constituyen por el mismo número (a) de filas
de regiones modificadas, las regiones modificadas 73 y 74 se
constituyen por el mismo número (b) de filas de regiones
modificadas y las regiones modificadas 75 y 76 se constituyen por el
mismo número (c) de filas de regiones modificadas. En este caso,
los números a, b y c pueden ser idénticos o pueden ser diferentes
entre sí.
\newpage
Aunque una realización preferida de la presente
invención se explica en detalle anteriormente, la presente
invención no se restringe a la misma.
Por ejemplo, el orden de formación de las
regiones modificadas 71, 72 en la primera etapa particularmente no
se restringe. El orden de formación de las regiones modificadas 73,
74 en la segunda etapa particularmente no se restringe. El orden de
formación de las regiones modificadas 75, 76 en la tercera etapa
particularmente no se restringe. Específicamente, la región
modificada 72 se puede formar después de la formación de la región
modificada 71 en la primera etapa. La región modificada 73 se puede
formar después de la formación de la región modificada 74 en la
segunda etapa. La región modificada 75 se puede formar después de la
formación de la región modificada 76 en la tercera etapa.
Además, la primera a tercera etapas se pueden
repetir a fin de formar regiones modificadas adicionales en la
dirección del espesor del objeto 1. Por ejemplo, después de la
tercera etapa, las respectivas regiones modificadas que se
extienden a lo largo de las líneas de corte 5a y 5b se pueden formar
a fin de alternarse en la dirección del espesor del objeto 1. Esto
hace posible ajustar la altura de las regiones modificadas en la
dirección del espesor del objeto 1 de acuerdo con el espesor del
objeto 1.
Las regiones modificadas 71 a 76 no se forman
necesariamente por la absorción múltiple de fotones generados
dentro del objeto 1. Las regiones modificadas 71 a 76 se pueden
formar causando la absorción de luz equivalente a la absorción
múltiple de fotones dentro del objeto 1.
Aunque una oblea semiconductora elaborada de
silicio se usa como el objeto 1 de esta realización, el material de
oblea semiconductor no se limita a la misma. Ejemplos del material
de oblea semiconductor incluyen semiconductores de elementos del
grupo IV distintos al silicio, compuestos semiconductores que
incluyen los elementos del grupo IV tal como SiC, compuestos
semiconductores que incluyen los elementos del grupo
III-V, compuestos semiconductores que incluyen los
elementos del grupo II-VI y los semiconductores
adulterados con varios adulterantes (impurezas).
Un procedimiento de corte del objeto 1 en un
ejemplo mostrado en la Figura 7 mencionado anteriormente se
explicará a continuación en detalle, aunque la presente invención
no se limita a este ejemplo. En este ejemplo, el objeto 1 es una
oblea de silicio que tiene un espesor de 725 \mum. Por ejemplo, la
región modificada 71 se forma por 6 filas de regiones modificadas
71a a 71f alineadas en la dirección del espesor del objeto 1 (véase
Figura 19). En concreto, una etapa de exploración en la que la luz
de láser L se mueve a lo largo de la línea de corte 5a (véase
Figura 15(A)) se realiza 6 veces, a fin de formar la región
modificada 71. Las etapas de exploración se realizan mientras se
transfiere de forma incrementada la posición del punto de
convergencia de luz P a 6 plataformas hacia la cara de entrada 1a,
respectivamente.
De forma similar, cada una de las regiones
modificadas 72 a 74 se forma por 6 filas de regiones modificadas
alineadas en la dirección del espesor del objeto 1, mientras que
cada una de las regiones modificadas 75, 76 se forma por 7 filas de
regiones modificadas alineadas en la dirección del espesor del
objeto 1. Por lo tanto, las regiones modificadas 71, 74, 75 se
constituyen por 19 filas de regiones modificadas en total, mientras
que las regiones modificadas 72, 73, 76 también se constituyen por
19 filas de regiones modificadas en total (véase Figura 16).
Después de que se forman las regiones
modificadas 71 a 76, una banda expandible se fija al objeto 1 y el
objeto 1 se corta por un extensor junto con la banda expandible. La
Figura 17 es una vista que muestra una fotografía que toma una
sección transversal del objeto 1 cortado de esta manera.
Una condición del procesamiento por láser al
momento de formar las regiones modificadas 71 a 76 en el ejemplo
mencionado anteriormente se explicará a continuación. La amplitud
del impulso de la luz de láser L es 180 ns. El intervalo de
posición de irradiación (campo de impulso) de la luz de láser es 4
\mum. La frecuencia de la luz de láser L es 75 kHz. La velocidad
del movimiento de la plataforma que monta al objeto 1 es 300 mm/s.
La relación entre la distancia (posición del punto de convergencia
de luz) desde la cara de entrada 1a hasta el punto de convergencia
de luz P y la energía de la luz de láser L se muestra en la tabla
1.
\vskip1.000000\baselineskip
La presente invención puede proporcionar un
método de procesamiento por láser con el que se puede cortar con
una alta precisión un objeto que se tiene que procesar.
Claims (6)
1. Un método de procesamiento por láser que
incluye:
- \quad
- una primera etapa de irradiar un objeto plano (1) que se tiene que procesar con luz de láser (L) mientras que emplaza un punto de convergencia de luz (P) dentro del objeto, a fin de formar una primera región modificada (71) que se convierte en una región del punto de inicio para el corte dentro del objeto a lo largo de una primera línea de corte (5a) en el objeto, y formar una segunda región modificada (72) que se convierte en una región del punto de inicio para el corte dentro del objeto a lo largo de una segunda línea de corte (5b)
- \quad
- caracterizado por que
- \quad
- la segunda línea de corte (5b) intersecta la primera línea de corte (5a) de manera que la segunda región modificada se (72) intersecta al menos una parte de la primera región modificada (71); y
- \quad
- una segunda etapa de irradiar el objeto 1 con la luz de láser (L) mientras que emplaza el punto de convergencia de luz (P) dentro del objeto después de la primera etapa, a fin de formar una tercera región modificada (74) que se convierte en una región del punto de inicio para el corte a lo largo de la primera línea de corte (5a) dentro del objeto entre la primera región modificada (71) y una cara de entrada (1a) del objeto en la que se incide la luz de láser, y formar una cuarta región modificada (73) que se convierte en una región del punto de inicio para el corte a lo largo de la segunda línea de corte (5b) dentro del objeto entre la segunda región modificada (72) y la cara de entrada de manera que la cuarta región modificada (73) intersecta al menos una parte de la tercera región modificada (74).
2. Un método de procesamiento por láser de
acuerdo con la reivindicación 1, en el que la segunda región
modificada (72) se forma después de la formación de la primera
región modificada (71) en la primera etapa; y
en el que la cuarta región modificada (73) se
forma después de la formación de la tercera región modificada (74)
en la segunda etapa.
3. Un método de procesamiento por láser de
acuerdo con la reivindicación 1, en el que la segunda región
modificada (72) se forma después de la formación de la primera
región modificada (71) en la primera etapa; y
en el que la tercera región modificada (74) se
forma después de la formación de la cuarta región modificada (73) en
la segunda etapa.
4. Un método de procesamiento por láser de
acuerdo con la reivindicación 1, en el que la primera información
de la cara de entrada de la cara de entrada se registra cuando se
forma la primera región modificada (71), y la tercera región
modificada (74) se forma mientras se usa la primera información de
la cara de entrada; y
en el que la segunda información de la cara de
entrada de la cara de entrada se registra cuando se forma la
segunda región modificada (72), y la cuarta región modificada (73)
se forma mientras se usa la segunda información de la cara de
entrada.
5. Un método de procesamiento por láser de
acuerdo con la reivindicación 1, en el que al menos una de la
primera a cuarta regiones modificadas se constituye por una
pluralidad de filas de regiones modificadas (71a -71f) alineadas en
una dirección del espesor del objeto.
6. Un método de procesamiento por láser de
acuerdo con la reivindicación 1, en el que al menos un conjunto de
la primera y segunda regiones modificadas y de la tercera y cuarta
regiones modificadas se constituyen por el mismo número de filas de
regiones modificadas alineadas en la dirección del espesor del
objeto.
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