TW201334902A - 雷射加工方法 - Google Patents

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Hamamatsu Photonics Kk
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Abstract

藉由使雷射光(L)集光於以水晶所形成之加工對象物(1)處，來沿著切斷預定線(5)而在加工對象物(1)處形成包含有複數之改質點(S)的改質區域(7)。此時，係一面對於加工對象物(1)而照射雷射光(L)，一面使其沿著切斷預定線(5)而作相對移動，來沿著切斷預定線(5)而形成位置於加工對象物(1)之內部的複數之改質點(S1)，之後，一面對於加工對象物(1)而照射雷射光(L)，一面使其沿著切斷預定線(5)而作相對移動，來沿著切斷預定線(5)，而以不會形成有露出於加工對象物(1)之表面(3)處之龜裂的方式，而形成露出於加工對象物(1)之表面(3)的複數之改質點(S2)。

Description

雷射加工方法
本發明，係有關於用以切斷加工對象物之雷射加工方法。
作為先前技術之雷射加工方法，係周知有：使雷射光集光於加工對象物處，並在加工對象物處，沿著切斷預定線而形成改質區域，再延著切斷預定線來將加工對象物切斷者(例如，參考專利文獻1)。在此種雷射加工方法中，係沿著切斷預定線來形成複數之改質點，並藉由此些複數之改質點來形成改質區域。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2006-108459號公報
於此，在上述一般之雷射加工方法中，當將以水晶所形成之加工對象物作切斷的情況時，由於係容易產生例如大的龜裂，因此，要對於該龜裂作控制並對於切斷後之加工對象物的尺寸精確度(加工品質)作控制一事，係並非容易，要將尺寸精確度提昇一事，係為困難。
因此，本發明之課題，係在於提供一種能夠將藉由水晶所形成之加工對象物以良好的尺寸精確度來作切斷之雷射加工方法。
為了解決上述課題，本發明之其中一側面的雷射加工方法，係為用以將藉由水晶所形成之加工對象物沿著切斷預定線來作切斷的雷射加工方法，其特徵為，具備有：藉由將雷射光集光於加工對象物處，來沿著切斷預定線而在加工對象物處形成包含有複數之改質點的改質區域之改質區域形成工程，改質區域形成工程，係包含有：一面對於加工對象物而照射雷射光，一面使其沿著切斷預定線而作相對移動，來沿著切斷預定線而形成位置於加工對象物之內部的複數之第1改質點之工程；和一面對於加工對象物而照射雷射光，一面使其沿著切斷預定線而作相對移動，來沿著切斷預定線，而以不會形成有露出於加工對象物之雷射光射入面之龜裂的方式，而形成露出於加工對象物之雷射光射入面的複數之第2改質點之工程。
在藉由此雷射加工方法來將被作了加工之加工對象物切斷的情況時，係藉由被形成於內部之複數的第1改質點，來沿著切斷預定線而容易地作切斷，並且，露出於雷射光射入面的複數之第2改質點，係以成為所謂的預切線的方式而起作用，該切斷係成為藉由該複數之第2改質點而被作輔助。故而，係成為能夠將加工對象物以良好之尺 寸精確度來作切斷。
又，係亦可更進而具備有：藉由沿著切斷預定線而從外部來對於加工對象物施加力，來以改質區域作為切斷之起點而將加工對象物切斷之切斷工程。藉由此，係成為能夠將加工對象物確實地沿著切斷預定線而作切斷。
若依據本發明，係成為能夠將以水晶所形成之加工對象物以良好之尺寸精確度來作切斷。
以下，針對本發明之其中一種實施形態，參考圖面並作詳細說明。另外，在以下之說明中，針對相同或者是相當之要素，係附加相同的符號，並省略重複之說明。
在本實施形態之雷射加工方法中，係使雷射光集光於加工對象物處，並沿著切斷預定線而形成包含有複數之改質點的改質區域。因此，首先，係針對改質區域之形成，而參考圖1~圖6來作說明。
如圖1中所示一般，雷射加工裝置100，係具備有：將雷射光L作脈衝震盪之雷射光源101、和以將雷射光L之光軸(光路)的方向作90°之改變的方式來作了配置之二向分光鏡103、和用以集光雷射光L之集光用透鏡(集光光學系)105。又，雷射加工裝置100，係具備有用以將被照射有藉由集光用透鏡105所作了集光的雷射光L之加 工對象物1作支持的支持台107、和用以使支持台107移動之平台111、和為了對於雷射光L之輸出或脈衝寬幅、脈衝波形等作調節而對於雷射光源101作控制之雷射光源控制部102、和對於平台111之移動作控制的平台控制部115。
在此雷射加工裝置100中，從雷射光源101所射出之雷射光L，係藉由二向分光鏡103而使其之光軸的方向作90°的改變，並藉由集光用透鏡105來集光於被載置在支持台107上之加工對象物1的內部。與此同時地，使平台111移動，並使加工對象物1相對於雷射光L而沿著切斷預定線5來作相對移動。藉由此，係成為在加工對象物1處形成有沿著切斷預定線5之改質區域。另外，於此，雖係為了使雷射光L作相對性移動，而使平台111作了移動，但是，係亦可使集光用透鏡105作移動，或者是使此些之雙方作移動。
加工對象物1，係藉由水晶所形成，並如圖2中所示一般，在加工對象物1處，係被設定有用以切斷加工對象物1之切斷預定線5。切斷預定線5，係為以直線狀而延伸之假想線。當在加工對象物1之內部而形成改質區域的情況時，係如圖3中所示一般，在使集光點(集光位置)P合致於加工對象物1之內部的狀態下，使雷射光L沿著切斷預定線5(亦即是朝向圖2之箭頭A方向)來作相對性移動。藉由此，如同圖4~圖6中所示一般，改質區域7係沿著切斷預定線5而被形成於加工對象物1之內部， 沿著切斷預定線5而形成之改質區域7，係成為切斷起點區域8。
另外，所謂集光點P，係指雷射光L作集光之場所。又，切斷預定線5，係並不被限定於直線狀，而亦可為曲線狀，且亦可為將此些作了組合之3維狀，並且亦可為被作了座標指定者。又，切斷預定線5，係並不被限定於假想線，亦可為在加工對象物1之表面3上而實際所畫出的線。改質區域7，係有被作連續性形成之情況，亦有被作斷續性形成之情況。又，改質區域7，係可為列狀，亦可為點狀，也就是說，改質區域7，係只要至少被形成在加工對象物1之內部即可。又，亦會有以改質區域7作為起點而被形成有龜裂的情況，龜裂以及改質區域7，係亦可露出於加工對象物1之外表面(表面3、背面21、或者是外周面)。又，形成改質區域7時之雷射光射入面，係並不被限定於加工對象物1之表面3，而亦可為加工對象物1之背面21。
另外，於此之雷射光L，係會透過加工對象物1，並且在加工對象物1之內部的集光點近旁處會特別被吸收，藉由此，而在加工對象物1處形成改質區域7(亦即是內部吸收型雷射加工)。故而，由於在加工對象物1之表面3處雷射光L係幾乎不會被吸收，因此加工對象物1之表面3係不會有熔融的情況。一般而言，當從表面3起熔融並被除去而形成孔或溝等之除去部(表面吸收型雷射加工)的情況時，加工區域係從表面3側起而逐漸朝向背面 側前進。
另外，在本實施形態中所形成之改質區域，係指在密度、折射率、機械性強度或其他之物理特性上成為與周圍相異之狀態的區域。作為改質區域，例如，係為熔融處理區域(係指一旦熔融之後而再度固化之區域、熔融狀態中之區域以及正在從熔融而進行再固化的狀態中之區域，此些之任一者)、碎裂區域、絕緣破壞區域、折射率變化區域等，且以包含有此些區域作了混合存在之區域。進而，作為改質區域，係亦存在有在加工對象物之材料中相較於非改質區域之密度而改質區域之密度有所改變的區域、或者是被形成有晶格缺陷之區域等(將此些亦統稱為高密度轉移區域)。
又，熔融處理區域或折射率變化區域、改質區域之密度相較於非改質區域之密度而有所變化之區域、被形成有晶格缺陷之區域，係亦會有更進而在此些之區域的內部或者是改質區域和非改質區域之間的邊界處而內包有龜裂(碎裂、微碎裂)的情況。被作內包之龜裂，係會有涵蓋改質區域之全面的情況，或者是僅在一部分處或在複數部分處而形成的情況。作為加工對象物1，係使用水晶(SiO2)或者是包含有水晶的材料。
又，在本實施形態中，係藉由沿著切斷預定線5而將改質點(加工痕跡)作複數形成，來形成改質區域7。所謂改質點，係指藉由脈衝雷射光之1個脈衝的擊射(亦即是1個脈衝的雷射照射：雷射擊射)所形成之改質部分， 藉由改質點之集合，而成為改質區域7。作為改質點，係可列舉出碎裂點、熔融處理點或折射率變化點，又或是此些之至少1個的混合存在。
針對此改質點，較理想，係對於所要求之切斷精確度、所要求之切斷面的平坦性、加工對象物之厚度、種類、結晶方位等作考慮，來對於其之大小或所發生之龜裂的長度作適當的控制。
接著，針對本實施形態之雷射加工裝置作說明。
如圖7中所示一般，雷射加工裝置200，係具備有將板狀之加工對象物1作支持之支持台201、和射出雷射光L之雷射光源202、和用以對於從雷射光源202所射出之雷射光L的像差作修正之反射型空間光調變器203、和將藉由反射型空間光調變器203而對像差作了修正的雷射光L集光於藉由支持台201來作了支持的加工對象物1之內部的集光光學系204、和至少對於反射型空間光調變器203作控制之控制部(控制手段)205。雷射加工裝置200，係藉由使雷射光L照射加工對象物1，來沿著加工對象物1之切斷預定線5而形成包含有複數之改質點的改質區域7。
反射型空間光調變器203，係被設置在框體231內，雷射光源202，係被設置在框體231之頂板處。又，集光光學系204，係包含複數之透鏡而構成，並經由包含壓電元件等所構成之驅動單元232，而被設置在框體231之底板處。又，係藉由被設置在框體231處之零件，而構成雷 射發動機230。另外，控制部205，係亦可設置在雷射發動機230之框體231內。
在框體231處，係被設置有使框體231朝向加工對象物1之厚度方向移動的移動機構(未圖示)。藉由此，由於係能夠因應於加工對象物1之深度來使雷射發動機230作上下移動，因此係成為能夠使集光光學系204之位置改變並將雷射光L集光於加工對象物1之所期望的深度位置處。另外，代替在框體231處設置移動機構，係亦可在支持台201處，設置使支持台201朝向加工對象物1之厚度方向移動的移動機構。又，亦可利用後述之AF單元212來使集光光學系204朝向加工對象物1之厚度方向移動。又，亦可將此些作組合。
控制部205，係除了對於反射型空間光調變器203作控制以外，亦對於雷射加工裝置200之全體作控制。例如，控制部205，在形成改質區域7時，係以使雷射光L之集光點P位於從加工對象物1之表面(雷射光射入面)3起而離開特定之距離的位置處，並且使雷射光L之集光點P沿著切斷預定線5來作相對性移動的方式，而對於包含有集光光學系204之雷射發動機230作控制。另外，控制部205，為了相對於加工對象物1而使雷射光L之集光點P作相對性移動，係亦可並非對於包含集光光學系204之雷射發動機230作控制，而是對於支持台201作控制，或者是，亦可對於包含集光光學系204之雷射發動機230以及支持台201之雙方作控制。
從雷射光源202所射出之雷射光L，係在框體231內，藉由反射鏡206、207而被依序作反射，之後，藉由稜鏡等之反射構件208而被作反射，並射入至反射型空間光調變器203處。射入至反射型空間光調變器203中之雷射光L，係藉由反射型空間光調變器203而被作調變，並從反射型空間光調變器203而射出。從反射型空間光調變器203所射出之雷射光L，係在框體231內，以沿著集光光學系204之光軸的方式而被反射構件208反射，並依序透過束分光器209、210而射入至集光光學系204處。射入至集光光學系204處之雷射光L，係藉由集光光學系204，而被集光於被載置在支持台201上之加工對象物1的內部。
又，雷射加工裝置200，係於框體231內，具備有用以對於加工對象物1之表面3作觀察的表面觀察單元211。表面觀察單元211，係藉由將被束分光器209所反射並且透過束分光器210之可視光VL射出並藉由集光光學系204而集光且被加工對象物1之表面3所反射的可視光VL檢測出來，來取得加工對象物1之表面3的像。
進而，雷射加工裝置200，係在框體231內，具備有為了當在加工對象物1之表面3處存在有起伏的情況時亦能夠將雷射光L之集光點P以良好精確度而合致於從表面3起而離開了特定之距離的位置處的AF(autofocus)單元212。AF單元212，係藉由將被束分光器210所反射之AF用雷射光LB射出並藉由集光光學系204而集光且被加工 對象物1之表面3所反射的AF用雷射光LB檢測出來，來例如使用非點像差法而取得沿著切斷預定線5之表面3的位移資料。之後，AF單元212，係在形成改質區域7時，藉由根據所取得的位移資料來對於驅動單元232作驅動，來以沿著加工對象物1之表面3之起伏的方式而使集光光學系204於其之光軸方向上作往返移動，以對於集光光學系204和加工對象物1之間的距離進行微調整。
於此，針對反射型空間光調變器203作說明。反射型空間光調變器203，係為對於從雷射光源202所射出之雷射光L的像差作修正者，並例如使用有反射型液晶(LCOS：Liquid Crystal on Silicon)之空間光調變器(SLM：Spatial Light Modulator)。圖8，係為圖7之雷射加工裝置的反射型空間光調變器的部分剖面圖。如圖8中所示一般，反射型空間光調變器203，係具備有矽基板213、和驅動電路層914、和複數之像素電極214、和介電質多層膜反射鏡等之反射膜215、和配向膜999a、和液晶層216、和配向膜999b、和透明導電膜217、以及玻璃基板等之透明基板218，並將該些依照上述順序而作層積。
透明基板218，係具備有沿著XY平面之表面218a，該表面218a，係構成反射型空間光調變器203之表面。透明基板218，例如係主要包含有玻璃等之光透過性材料，並使從反射型空間光調變器203之表面218a所射入的特定波長之雷射光L，透過至反射型空間光調變器203之內部。透明導電膜217，係被形成於透明基板218之背面 218b上，並主要包含有使雷射光L透過之導電性材料(例如ITO)而構成之。
複數之像素電極214，係依據複數之像素的配列而被配列成2維狀，並沿著透明導電膜217而被配列在矽基板213上。各像素電極214，例如係由鋁等之金屬材料所成，此些之表面214a，係被加工為平滑。複數之像素電極214，係藉由被設置在驅動電路層914處之主動矩陣電路而被作驅動。
主動矩陣電路，係被設置在複數之像素電極214和矽基板213之間，並因應於欲從反射型空間光調變器203而輸出之光像，來控制對於各像素電極214所施加之電壓。此種主動矩陣電路，例如係具備有未圖示之對於在X軸方向上作並排之各像素列的施加電壓作控制之第1驅動電路、和對於在Y軸方向上作並排之各像素列的施加電壓作控制之第2驅動電路，並構成為以控制部250來藉由雙方之驅動電路來對於被指定的像素之像素電極214施加特定之電壓。
另外，配向膜999a、999b，係被配置在液晶層216之兩端面處，並使液晶分子群配列在一定之方向上。配向膜999a、999b，例如係適用有由聚醯亞胺之類的高分子材料所成並且對於與液晶層216之間的接觸面而施加有摩擦(rubbing)處理等者。
液晶層216，係被配置在複數之像素電極214和透明導電膜217之間，並因應於藉由各像素電極214和透明導 電膜217所形成的電場，來使雷射光L調變。亦即是，若是藉由主動矩陣電路來對於某一像素電極214施加電壓，則在透明導電膜217和該像素電極214之間係被形成有電場。
此電場，係對於反射膜215以及液晶層216之各個，分別以對應於各別之厚度的比例而被作施加。而後，因應於被施加在液晶層216處之電場的大小，液晶分子216a之配列方向係改變。若是使雷射光L透過透明基板218以及透明導電膜217並射入至液晶層216中，則此雷射光L，係成為在通過液晶層216的期間中，藉由液晶分子216a而被作調變，並在反射膜215處而被反射，之後，再度藉由液晶層216而被作調變，之後再被取出。而，用以對於雷射光L之束波面作整形(調變)的像差修正(波面整形)圖案，係被顯示在液晶層216上，藉由此，透過了液晶層216之像差修正圖案後的雷射光L，係因應於該像差修正圖案而被作相位調變，而像差係被作修正。
控制部205，在形成改質區域7時，係將相關於像差修正圖案之圖案資訊，輸入至反射型空間光調變器203中，並在液晶層216上顯示特定之像差修正圖案，藉由此，來對於從反射型空間光調變器203所射出之雷射光L的像差作控制。另外，被輸入至反射型空間光調變器203中之圖案資訊，係可構成為作逐次輸入，亦可構成為對於預先所記憶的圖案資訊作選擇並輸入。
另外，嚴密而言，藉由反射型空間光調變器203而被 作了像差修正之雷射光L，係會由於在空間中傳播一事，而使得波面形狀改變。特別是，當從反射型空間光調變器203所射出之雷射光L或者是射入至集光光學系204中之雷射光L為具備有特定之擴徑的光(亦即是，平行光以外之光)的情況時，在反射型空間光調變器203處之波面形狀和在集光光學系204處之波面形狀係並不會相一致，其結果，會有對於作為目的之精密性的內部加工造成妨礙之虞。因此，使在反射型空間光調變器203處之波面形狀和在集光光學系204處之波面形狀相互一致一事，係為重要。因此，更為理想者，係為藉由計測等來求取出當雷射光L從反射型空間光調變器203而傳播至集光光學系204處時的波面形狀之變化，並將對於該波面形狀之變化作了考慮的像差修正圖案之圖案資訊輸入至反射型空間光調變器203中。
或者是，為了使在反射型空間光調變器203處之波面形狀和在集光光學系204處之波面形狀相互一致，係亦可如圖9中所示一般，在於反射型空間光調變器203和集光光學系204之間而前進之雷射光L的光路上，設置調整光學系240。藉由此，係成為能夠正確地實現波面整形。
調整光學系240，係至少具備有2個的透鏡241a以及透鏡241b。透鏡241a、241b，係為用以使在反射型空間光調變器203處之波面形狀和在集光光學系204處之波面形狀相似性地成為一致者。透鏡241a、241b，係以使反射型空間光調變器203和透鏡241a之間的距離成為透鏡 241a之焦距f1，並使集光光學系204和透鏡241b之間的距離成為透鏡241b之焦距f2，並使透鏡241a和透鏡241b之間的距離成為f1+f2，且使透鏡241a和透鏡241b成為兩側遠心光學系的方式，來配置在反射型空間光調變器203和反射構件208之間。
藉由如此這般地作配置，就算是具備有1°以下程度之小的擴散角之雷射光L，亦能夠使在反射型空間光調變器203處之波面和在集光光學系204處之波面相互一致。 又，雷射光L之束徑，係根據f1和f2間之比值而被決定(射入至集光光學系204中之雷射光L的束徑，係成為從反射型空間光調變器203所射出之雷射光L的束徑之f2/f1倍)。故而，不論是當雷射光L為平行光或者是具備有小的擴徑之光的任一者之情況時，均能夠在將從反射型空間光調變器203所射出之角度作了保持的狀態下，來在射入至集光光學系204中之雷射光L處而得到所期望的束徑。
另外，調整光學系240，較理想，係具備有對於透鏡241a、241b之個別的位置而相互獨立地進行微調整之機構。又，為了對於反射型空間光調變器203之有效區域作有效的使用，係亦可在反射型空間光調變器203和雷射光源202之間的雷射光L之光路上設置擴束器。
接著，針對本實施形態之雷射加工方法作說明。
本實施形態之雷射加工方法，係為作為例如用以製造水晶振動元件之水晶振動元件之製造方法而使用者，並將 藉由身為六角柱狀之結晶的水晶所形成之加工對象物1，以雷射加工裝置200來切斷為複數之水晶晶片。因此，首先，係參考圖10來對於水晶振動元件之全體的製造工程流程作概略說明。
首先，將人工水晶原石藉由例如鑽石研削來作切出，並加工成特定尺寸之棒狀體(原材，lumbered)(S1)。接著，藉由X線來測定出與水晶振動元件之溫度特性要求相對應的切斷角度，並基於此切斷角度來對於原材進行線鋸加工，藉由此而切斷成複數之晶圓狀的加工對象物1(S2)。於此之加工對象物1，係呈現10mm×10mm之矩形板狀，並具備有相對於厚度方向而作了35.15°之傾斜的結晶軸。
接著，對於加工對象物1之表面3以及背面21施加摩擦加工，並將其之厚度設為特定之厚度(S3)。接著，以微小角度準位來藉由X線而對於切斷角度作測定，以進行加工對象物1之選擇以及分類，之後，再度對於加工對象物1之表面3以及背面21施加與上述S3相同之摩擦加工，而將加工對象物1之厚度微調整為例如100μm程度(S4、S5)。
之後，作為切斷加工以及外形加工，在加工對象物1處形成改質區域7，並將該改質區域7作為切斷之起點，來將加工對象物1沿著切斷預定線5而作切斷(S6，詳細係於後再述)。藉由此，而得到具備有±數μm以下之尺寸精確度的外形尺寸之複數的水晶晶片。在本實施形態 中，係對於加工對象物1，而在對表面3作觀察時將切斷預定線5設定為格子狀，並作為1mm×0.5mm之矩形板狀的水晶晶片，而將加工對象物1切斷。
接著，以成為特定頻率的方式，來對於水晶晶片進行去角加工(凸面加工)，並且以成為特定頻率的方式，來藉由蝕刻加工而對於水晶晶片之厚度作調整(S7、S8)。之後，將此水晶晶片組裝成水晶振動元件(S9)。具體而言，係在水晶晶片上，藉由濺鍍而形成電極，並將此水晶晶片搭載於安裝器內，而在真空氛圍中進行熱處理，之後，藉由離子蝕刻來切削水晶晶片之電極而對於頻率進行調整，再在安裝器內進行接縫密封。藉由此，而結束水晶振動元件之製造。
圖8，係為用以對於將加工對象物切斷為水晶晶片之工程作說明的概略圖。在圖中，為了方便說明，係對於沿著1條的切斷預定線5所進行之切斷作例示。在將加工對象物1切斷為水晶晶片之上述S6中，首先，係在加工對象物1之背面21上貼附擴張膠帶31，並將加工對象物1載置於支持台201(參考圖7)上。
接著，藉由控制部205來對於雷射發動機230以及反射型空間光調變器203作控制，而沿著切斷預定線5來對於加工對象物1而將雷射光L適當地作集光並形成包含有複數之改質點S的改質區域7(改質區域形成工程)。
具體而言，係如圖11(a)中所示一般，例如一面以輸出0.03W、反覆頻率15kHz以及脈衝寬幅500微微秒~ 640微微秒來將雷射光L從表面3側而進行照射，一面使此雷射光L沿著切斷預定線5來作相對移動，而沿著切斷預定線5來將僅位置於加工對象物1之內部的複數之第1改質點S1作一列的形成(第1掃描)。
接著，如圖11(b)中所示一般，例如一面以輸出0.03W、反覆頻率15kHz以及脈衝寬幅500微微秒~640微微秒來將雷射光L從表面3側而進行照射，一面使此雷射光L沿著切斷預定線5來作相對移動，而沿著切斷預定線5來將露出於加工對象物1之表面3的複數之第2改質點S2作一列的形成(第2掃描)。
於此，係發現了下述知識：亦即是，在進行形成露出於作為雷射光射入面之表面3處的第2改質點S2之上述第2掃描時，若是並非僅單純地使雷射光L集光於加工對象物1之表面3處，而是對於此雷射光L之像差而以使集光點位置在加工對象物1內之表面3近旁處的方式來作修正，則能夠對於所謂的空擊現象(就算是使雷射光L集光於加工對象物1處也不會形成改質點S的現象)作抑制。
因此，在上述第2掃描中，係將以使雷射光L之集光點P位置在加工對象物1內之表面3近旁處的方式來對於雷射光L之像差作修正的特定之像差修正圖案，顯示在反射型空間光調變器203之液晶層216處。與此同時地，使集光光學系204之焦點位置在加工對象物1之表面3處。在此狀態下，將雷射光L從表面3側來作照射，亦即是，將以使集光點位置在加工對象物1內之表面3近旁處的方 式來作了像差修正之雷射光L，集光於作為雷射光射入面之表面3處。
特別是，在本實施形態之上述第2掃描中，係將使集光點位置在從加工對象物1之表面3起而朝向內側1μm~2μm之位置處的特定之像差修正圖案，顯示在液晶層216處，藉由此，來將以使集光點位置在加工對象物1內之從表面3起而朝向內側1μm~2μm之位置處的方式來作了像差修正之雷射光L，集光於表面3處。
藉由此，如圖13中所示一般，能夠對於所謂的空擊現象之發生作抑制，並且，係成為能夠並不形成身為露出於表面3處之龜裂的半切割地而漂亮的沿著切斷預定線5來持續性地形成露出於表面3處之複數的第2改質點S2(亦即是，斷續性地從表面3而露出之改質區域7)。
接著，在將上述第1以及第2掃描針對全部的切斷預定線5而作了實施之後，如圖12(a)中所示一般，針對加工對象物1，而從背面21側起，來隔著擴張膠帶31而以沿著切斷預定線5的方式來將刀鋒32作推壓附著，並沿著切斷預定線5而從外部來對於加工對象物1施加力(切斷工程)。
藉由此，複數之第1改質點S1，係成為作為主要對於切斷有所助益的改質點而起作用，並且，複數之第2改質點S2，係成為作為對於切斷作輔助之持續的表面擊打痕之改質點來起作用，以改質區域7作為切斷之起點，而將加工對象物1切斷成複數之水晶晶片。之後，如圖12(b) 中所示一般，使擴張膠帶31擴張，以確保晶片之間隔。藉由上述工程，而將加工對象物1切斷成複數之水晶晶片10。
以上，在本實施形態中，係將位置於加工對象物1之內部的複數之第1改質點S1沿著切斷預定線5來形成，並且將露出於表面3之複數之第2改質點S2沿著切斷預定線5來形成。故而，藉由複數之第1改質點S1，改質區域1係沿著切斷預定線5而被容易地作切斷，並且，露出於表面3的複數之第2改質點S2，係以成為所謂的預切線的方式而起作用，該切斷係成為藉由該複數之第2改質點S2而被作輔助。故而，係成為能夠將加工對象物1以良好之尺寸精確度來作切斷，而成為能夠使加工品質提昇。
特別是，若是在藉由水晶所形成之加工對象物1處產生有半切割，則由於此半切割係起因於例如水晶所具有之加工特性而成為容易蛇行，因此，要對於切斷後之加工對象物1的尺寸精確度作控制一事，係並不容易。關於此點，在本實施形態中，如同上述一般，由於係能夠以不會使半切割從第2改質點S2而形成的方式來進行雷射加工，因此係成為能夠以更加良好之尺寸精確度來將加工對象物1切斷。
又，在本實施形態中，如同上述一般，係使用刀鋒32來對於加工對象物1而沿著切斷預定線5來施加外部應力，並將改質區域7作為切斷之起點而將加工對象物1作切斷。藉由此，就算是由難以切斷之水晶所形成的加工對 象物1，亦成為能夠確實地沿著切斷預定線5來以良好精確度而切斷加工對象物1。
另外，在形成露出於表面3之第2改質點S2時，當將以使集光點位置在加工對象物1內之距離表面3而未滿1μm之位置處的方式來作了像差修正之雷射光L集光於表面3處的情況時，以及當將以使集光點位置在加工對象物1內之距離表面3而超過2μm之位置處的方式來作了像差修正之雷射光L集光於表面3處的情況時，係容易產生所謂的空擊現象。因此，在此些之情況中，會成為使加工品質降低。
圖14，係為對於比較例之被形成有第2改質點的加工對象物之表面作展示的照片。在途中，係將以使集光點位置在加工對象物1內之距離表面3而為3~6μm內側之位置處的方式來作了像差修正之雷射光L集光於表面3，並形成第2改質點S2。如圖14中所示一般，可以得知，在形成露出於表面3之第2改質點S2時，當將以使集光點位置在距離表面3而為深之位置處的方式來作了像差修正的雷射光L集光於表面3處的情況時，係產生有空擊現象(參考圖中之框內部分)。
另外，水晶震動元件，由於係身為對於水晶之材料本身的特性作了利用之元件，因此，水晶震動元件用之水晶晶片的尺寸精確度，會對於溫度特性和震動元件特性造成大的影響。關於此點，能夠作為水晶晶片而以良好尺寸精確度來將加工對象物1作切斷的本實施形態，係為特別有 效。又，就算是當在表面3上殘存(露出)有第2改質點S2的情況時，對於水晶晶片之溫度特性和震動元件特性所造成的影響亦為少。又，由於就算是僅單純地將雷射光L之加工點的輸出提昇，也難以對於所謂空擊現象之發生作抑制，並且更會變得容易在表面3上產生焦痕或傷痕，因此係並不理想。
以上，雖係針對本發明之合適之實施形態而作了說明，但是，本發明係並不被限定於上述之實施形態，在並不對於各請求項中所記載之要旨作變更的範圍內，係可任意作變形或者是適用其他之構成。
例如，在上述實施形態中，作為反射型空間光調變器203，雖係使用了LCOS-SLM，但是，亦可使用MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)-SLM，或者是DMD(Deformable Mirror Device)等。上述實施形態之反射型空間光調變器203，雖係具備有介電質多層膜反射鏡，但是，係亦可利用矽基板之像素電極的反射。進而，在上述實施形態中，雖係使用有反射型空間光調變器203，但是，係亦可使用透過型之空間光調變器。作為空間光調變器，係可列舉出液晶胞形態、LCD形態者。
又，在上述實施形態中，係藉由在以使集光點位置於加工對象物1之表面3近旁處的方式來對於雷射光L之像差作了修正的狀態下而將該雷射光L集光於表面3處，而形成了第2改質點S2，但是，係並不被限定於此，只要能夠將露出於雷射光射入面處之第2改質點，以不會產生半 切割的方式來形成即可。例如，亦可藉由以控制部205來對於雷射加工裝置200適宜作控制，而形成第2改質點S2。
又，在上述實施形態中，雖係在形成了第1改質點S1之後，再形成第2改質點S2，但是，係亦可在形成了第2改質點S2之後，再形成第1改質點S1。當在加工對象物1處形成厚度方向之位置互為相異的複數列之改質區域7的情況時，此些之改質區域7的形成順序，係為不同之順序。
在上述記載中，相關於像差修正之各數值，係為對於在加工上、製造上以及設計上等之誤差有所容許者。另外，本發明，係可視為藉由上述雷射加工方法來製造水晶振動元件的水晶振動元件之製造方法或製造裝置，另一方面，係並非為被限定於製造水晶振動元件者，而可對於用以將藉由水晶所形成之加工對象物作切斷的各種之方法或裝置作適用。
[產業上之利用可能性]
係成為能夠將以水晶所形成之加工對象物以良好之尺寸精確度來作切斷。
1‧‧‧加工對象物
5‧‧‧切斷預定線
7‧‧‧改質區域
L‧‧‧雷射光
S‧‧‧改質點
S1‧‧‧第1改質點
S2‧‧‧第2改質點
[圖1]在改質區域之形成中所使用的雷射加工裝置之概略構成圖。
[圖2]成為改質區域之形成的對象之加工對象物的平面圖。
[圖3]沿著圖2之加工對象物的III-III線之剖面圖。
[圖4]雷射加工後之加工對象物的平面圖。
[圖5]沿著圖4之加工對象物的V-V線之剖面圖。
[圖6]沿著圖4之加工對象物的VI-VI線之剖面圖。
[圖7]本實施形態之雷射加工裝置之概略構成圖。
[圖8]圖7之雷射加工裝置的反射型空間光調變器的部分剖面圖。
[圖9]本實施形態之其他的雷射加工裝置之概略構成圖。
[圖10]對於本實施形態之水晶振動元件的製造工程作展示之流程圖。
[圖11]用以對於將加工對象物切斷為水晶晶片之工程作說明的概略圖。
[圖12]用以對於將加工對象物切斷為水晶晶片之工程作說明的其他概略圖。
[圖13](a)係為對於本實施形態之被形成有第2改質點的加工對象物之表面作展示的照片，(b)係為與沿著圖13(a)之b-b線的剖面相對應之照片。
[圖14]係為對於比較例之被形成有第2改質點的加工對象物之表面作展示的照片。
1‧‧‧加工對象物
3‧‧‧表面
5‧‧‧切斷預定線
21‧‧‧背面
31‧‧‧擴張膠帶
7‧‧‧改質區域
L‧‧‧雷射光
S1‧‧‧第1改質點
S2‧‧‧第2改質點
S‧‧‧改質點

Claims (2)

  1. 一種雷射加工方法，係為用以將藉由水晶所形成之加工對象物沿著切斷預定線來作切斷的雷射加工方法，其特徵為，具備有：藉由將雷射光集光於前述加工對象物處，來沿著前述切斷預定線而在前述加工對象物處形成包含有複數之改質點的改質區域之改質區域形成工程，前述改質區域形成工程，係包含有：一面對於前述加工對象物而照射前述雷射光，一面使其沿著前述切斷預定線而作相對移動，來沿著前述切斷預定線而形成位置於前述加工對象物之內部的複數之第1改質點之工程；和一面對於前述加工對象物而照射前述雷射光，一面使其沿著前述切斷預定線而作相對移動，來沿著前述切斷預定線，而以不會形成有露出於前述加工對象物之前述雷射光射入面之龜裂的方式，而形成露出於前述加工對象物之雷射光射入面的複數之第2改質點之工程。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之雷射加工方法，其中，係更進而具備有：藉由沿著前述切斷預定線而從外部來對於前述加工對象物施加力，來以前述改質區域作為切斷之起點而將前述加工對象物切斷之切斷工程。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10562130B1 (en) 2018-12-29 2020-02-18 Cree, Inc. Laser-assisted method for parting crystalline material
US10576585B1 (en) 2018-12-29 2020-03-03 Cree, Inc. Laser-assisted method for parting crystalline material
US10611052B1 (en) 2019-05-17 2020-04-07 Cree, Inc. Silicon carbide wafers with relaxed positive bow and related methods
US11024501B2 (en) 2018-12-29 2021-06-01 Cree, Inc. Carrier-assisted method for parting crystalline material along laser damage region

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016001335A1 (fr) 2014-07-01 2016-01-07 Qiova Procédé et système de micro-usinage pour former un motif sur un matériau et procédé d'utilisation d'un tel système de micro-usinage
JP2020082170A (ja) * 2018-11-29 2020-06-04 デクセリアルズ株式会社 レーザ加工方法及びレーザ加工装置
CN110216389A (zh) * 2019-07-01 2019-09-10 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种晶圆的激光加工方法及系统
JP7303078B2 (ja) * 2019-09-11 2023-07-04 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工装置及びレーザ加工方法
JP7628400B2 (ja) * 2020-07-15 2025-02-10 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法、及び、半導体部材の製造方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005142303A (ja) * 2003-11-05 2005-06-02 Disco Abrasive Syst Ltd シリコンウエーハの分割方法および分割装置
JP2006315017A (ja) * 2005-05-11 2006-11-24 Canon Inc レーザ切断方法および被切断部材
JP2007012733A (ja) * 2005-06-29 2007-01-18 Seiko Epson Corp 基板の分割方法
JP4977980B2 (ja) * 2005-08-29 2012-07-18 セイコーエプソン株式会社 レーザ照射装置、レーザスクライブ方法
JP2007130768A (ja) * 2005-11-08 2007-05-31 Seiko Epson Corp 水晶基板の切断方法
JP2007165835A (ja) * 2005-11-16 2007-06-28 Denso Corp レーザダイシング方法および半導体ウェハ
JP4816390B2 (ja) * 2005-11-16 2011-11-16 株式会社デンソー 半導体チップの製造方法および半導体チップ
JP4826773B2 (ja) * 2005-11-16 2011-11-30 株式会社デンソー レーザダイシング方法
JP4777761B2 (ja) * 2005-12-02 2011-09-21 株式会社ディスコ ウエーハの分割方法
JP2007284310A (ja) * 2006-04-19 2007-11-01 Seiko Epson Corp レーザスクライブ方法、レーザ加工装置および電気光学装置
JP5232375B2 (ja) * 2006-10-13 2013-07-10 アイシン精機株式会社 半導体発光素子の分離方法
JP5119463B2 (ja) * 2006-09-22 2013-01-16 Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 発光素子及びその製造方法
JP2009067612A (ja) * 2007-09-11 2009-04-02 Seiko Epson Corp 基板分割方法およびレーザ照射装置
JP5775265B2 (ja) * 2009-08-03 2015-09-09 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法及び半導体装置の製造方法

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10562130B1 (en) 2018-12-29 2020-02-18 Cree, Inc. Laser-assisted method for parting crystalline material
US10576585B1 (en) 2018-12-29 2020-03-03 Cree, Inc. Laser-assisted method for parting crystalline material
US11024501B2 (en) 2018-12-29 2021-06-01 Cree, Inc. Carrier-assisted method for parting crystalline material along laser damage region
US11219966B1 (en) 2018-12-29 2022-01-11 Wolfspeed, Inc. Laser-assisted method for parting crystalline material
US11826846B2 (en) 2018-12-29 2023-11-28 Wolfspeed, Inc. Laser-assisted method for parting crystalline material
US11901181B2 (en) 2018-12-29 2024-02-13 Wolfspeed, Inc. Carrier-assisted method for parting crystalline material along laser damage region
US11911842B2 (en) 2018-12-29 2024-02-27 Wolfspeed, Inc. Laser-assisted method for parting crystalline material
US12594622B2 (en) 2018-12-29 2026-04-07 Wolfspeed, Inc. Laser-assisted method for parting crystalline material
US10611052B1 (en) 2019-05-17 2020-04-07 Cree, Inc. Silicon carbide wafers with relaxed positive bow and related methods
US11034056B2 (en) 2019-05-17 2021-06-15 Cree, Inc. Silicon carbide wafers with relaxed positive bow and related methods
US11654596B2 (en) 2019-05-17 2023-05-23 Wolfspeed, Inc. Silicon carbide wafers with relaxed positive bow and related methods
US12070875B2 (en) 2019-05-17 2024-08-27 Wolfspeed, Inc. Silicon carbide wafers with relaxed positive bow and related methods

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