Método de corte de un sustrato con una formación a lo largo de una línea de puntos modificados por superposición en el interior del sustrato.

Un método de corte de un sustrato de material semiconductor, un sustrato de material piezoeléctrico o un sustrato de vidrio

(1), que comprende las etapas de:

irradiar el sustrato (1) con una luz (L) láser, caracterizado por que la luz (L) láser tiene una luz láser pulsada que tiene un ancho de pulso no mayor que 1 μs en un punto (P) de convergencia dentro del sustrato (1), de manera que el punto (P) de convergencia de la luz láser pulsada se coloca dentro del sustrato (1) y una potencia pico de la luz (L) láser en el punto (P) de convergencia no es menor que 1 X 108 (W/cm2); y además caracterizado por las etapas siguientes:

mover relativamente el punto (P) de convergencia de la luz láser pulsada con respecto al sustrato (1) a lo largo de una línea (5) a lo largo de la que el sustrato (1) está destinado a cortarse de manera secuencial para formar, en los puntos (P) convergentes respectivos de la luz láser pulsada, una pluralidad de puntos (90) modificados, donde al menos una de la magnitud de la velocidad de movimiento del punto (P) de convergencia de la luz (L) láser pulsada con respecto al sustrato (1) y de la magnitud de la frecuencia de repetición de la luz (L) láser pulsada se controla de manera que cada punto modificado se superpone a los dos puntos modificados adyacentes formados a lo largo de la línea (5) a lo largo de la que el sustrato (1) está destinado a cortarse, con el fin de hacer que una región (9) continua modificada funcione como un punto de partida para cortar el sustrato (1) por la pluralidad de los puntos (90) modificados solo dentro del sustrato (1) sin fundir una superficie (3) incidente de luz láser pulsada del sustrato (1) a lo largo de la línea (5) a lo largo de la que el sustrato (1) está destinado a cortarse;

donde además el punto (90) modificado es un punto de fractura y la región (9) modificada es una región de fractura cuando el sustrato (1) es un sustrato de vidrio o un sustrato de material piezoeléctrico, o el punto (90) modificado es un punto procesado fundido y la región (9) modificada es una región procesada fundida cuando el sustrato (1) es un sustrato de material semiconductor, o el punto (90) modificado es un punto de cambio de índice de refracción y la región (9) modificada es una región de cambio de índice de refracción provocada por un cambio estructural permanente, tal como el cambio de valencia iónica, la cristalización o la orientación de polarización cuando el sustrato (1) es un sustrato de vidrio y el ancho de pulso de la luz (L) láser es 1 ns o menos,

donde además el punto de partida formado en el sustrato (1) se forma solo por la irradiación láser que converge dentro del sustrato (1), y se genera una fractura a partir de la región (9) modificada que funciona como el punto de partida para cortar y aumentar desde el punto de partida y la fractura alcanza a una superficie anterior y posterior del sustrato (1) de manera que el sustrato (1) puede cortarse, y;

cortar el sustrato (1) a lo largo de la línea (5) a lo largo de la que el sustrato (1) está destinado a cortarse.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10164391.

Solicitante: HAMAMATSU PHOTONICS K.K..

Inventor/es: UCHIYAMA, NAOKI, FUKUYO,FUMITSUGU, FUKUMITSU,KENSHI, WAKUDA,Toshimitsu.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > MAQUINAS-HERRAMIENTAS; TRABAJO DE METALES NO PREVISTO... > SOLDADURA SIN FUSION O DESOLDEO; SOLDADURA; REVESTIMIENTO... > Trabajo por rayos láser, p. ej. soldadura, corte... > B23K26/073 (Determinación de la configuración para el punto del láser)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > VIDRIO; LANA MINERAL O DE ESCORIA > COMPOSICION QUIMICA DE LOS VIDRIOS, VIDRIADOS O ESMALTES... > C03C23/00 (Otros tratamientos de la superficie del vidrio que no sea en forma de fibras o de filamentos)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > VIDRIO; LANA MINERAL O DE ESCORIA > FABRICACION O MODELADO DE VIDRIO O DE LANA MINERAL... > Seccionamiento del vidrio enfriado (seccionamiento... > C03B33/023 (estando la hoja en posición horizontal)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > MAQUINAS-HERRAMIENTAS; TRABAJO DE METALES NO PREVISTO... > SOLDADURA SIN FUSION O DESOLDEO; SOLDADURA; REVESTIMIENTO... > Trabajo por rayos láser, p. ej. soldadura, corte... > B23K26/38 (mediante escariado o corte)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > MAQUINAS-HERRAMIENTAS; TRABAJO DE METALES NO PREVISTO... > SOLDADURA SIN FUSION O DESOLDEO; SOLDADURA; REVESTIMIENTO... > Trabajo por rayos láser, p. ej. soldadura, corte... > B23K26/40 (tomando en consideración las propiedades del material involucrado)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > MAQUINAS-HERRAMIENTAS; TRABAJO DE METALES NO PREVISTO... > SOLDADURA SIN FUSION O DESOLDEO; SOLDADURA; REVESTIMIENTO... > Trabajo por rayos láser, p. ej. soldadura, corte... > B23K26/08 (Dispositivos que tiene un movimiento relativo entre el haz de rayos y la pieza)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DEL CEMENTO, DE LA ARCILLA O LA PIEDRA > TRABAJO DE LA PIEDRA O DE MATERIALES SIMILARES A... > B28D5/00 (Trabajo mecánico de las piedras finas, piedras preciosas, cristales, p. ej. de materiales para semiconductores; Aparatos o dispositivos a este efecto (trabajo con muela o pulido B24; con fines artísticos B44B; por procedimientos no mecánicos C04B 41/00; postratamiento no mecánico de monocristales C30B 33/00))
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > MAQUINAS-HERRAMIENTAS; TRABAJO DE METALES NO PREVISTO... > SOLDADURA SIN FUSION O DESOLDEO; SOLDADURA; REVESTIMIENTO... > Trabajo por rayos láser, p. ej. soldadura, corte... > B23K26/04 (Alineación, apuntado o focalización automáticos del haz de rayos láser, p. ej. utilizando la luz difundida de vuelta)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > VIDRIO; LANA MINERAL O DE ESCORIA > FABRICACION O MODELADO DE VIDRIO O DE LANA MINERAL... > Seccionamiento del vidrio enfriado (seccionamiento... > C03B33/10 (Herramientas para el corte del vidrio, p. ej. herramientas de rayado)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > VIDRIO; LANA MINERAL O DE ESCORIA > FABRICACION O MODELADO DE VIDRIO O DE LANA MINERAL... > Seccionamiento del vidrio enfriado (seccionamiento... > C03B33/08 (por fusión)
  • SECCION G — FISICA > OPTICA > DISPOSITIVOS O SISTEMAS CUYO FUNCIONAMIENTO OPTICO... > Dispositivos o sistemas para el control de la intensidad,... > G02F1/1368 (en los que el elemento de conmutación es un dispositivo de tres electrodos)

PDF original: ES-2529201_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Método de corte de un sustrato con una formación a lo largo de una línea de puntos modificados por superposición en el interior del sustrato

La presente invención se refiere a un método de corte de un sustrato de material semiconductor, un sustrato de material piezoeléctrico o un sustrato de vidrio.

Antecedentes de la técnica

Una de las aplicaciones del láser es cortar. Un proceso de corte típico realizado por un láser es de la siguiente manera: Por ejemplo, una parte a cortar en un objeto a procesar, tal como una oblea semiconductora o sustrato de vidrio se irradia con una luz láser que tiene una longitud de onda absorbida por el objeto, de manera que la fusión tras el calentamiento continua debido a la absorción de la luz láser desde la superficie hasta la cara posterior del objeto a procesar en la parte a cortar, por lo que se corta el objeto a procesar. Sin embargo, este método también funde los alrededores de la región a ser la parte de corte en la superficie del objeto a cortar. Por lo tanto, en el caso en el que el objeto a procesar sea una oblea semiconductora, podrían derretirse los dispositivos semiconductores localizados cerca de la región mencionada anteriormente entre las formadas en la superficie de la oblea semiconductora.

Los métodos de corte en base a láser descritos en la solicitud de patente japonesa abierta al público N° 2000- 219528 y en la solicitud de patente japonesa abierta al público N° 2000-15467 son ejemplos conocidos de métodos que pueden evitar que la superficie del objeto se procese a partir de una fusión. En los métodos de corte de estas publicaciones, la parte a cortar en el objeto a procesar se calienta con luz láser, y a continuación, el objeto se enfría, con el fin de generar un choque térmico en la parte a cortar en el objeto, por lo que se corta el objeto.

La patente japonesa número 4 111800, en la que se basa el preámbulo de la reivindicación 1, describe un proceso de corte para un material transparente con el que se irradia el Interior del material mediante un haz de alta potencia focalizado. Se genera una pequeña fractura en el punto en el que se irradia el haz de alta potencia y moviendo la posición del haz de alta potencia, se genera una fractura consecutiva en el material de manera que el material puede cortarse.

Divulgación de la invención

Cuando el choque térmico generado en el objeto a procesar es grande en los métodos de corte de las solicitudes mencionadas anteriormente, pueden producirse fracturas innecesarias, tales como las que se desvían de las líneas a cortar o las que se extienden a una parte no irradiada con láser. Por lo tanto, estos métodos de corte no pueden lograr un corte de precisión. Cuando el objeto a procesar es una oblea semiconductora, un sustrato de vidrio formado con un dispositivo de visualización de cristal líquido, o un sustrato de vidrio formado con un patrón de electrodo en particular, chips semiconductores, dispositivos de visualización de cristal líquido, o patrones de electrodos pueden dañarse debido a las fracturas innecesarias. Además, la potencia de entrada media están alta en estos métodos de corte que el daño térmico impartido al chip semiconductor y similares es grande.

Un objeto de la presente invención es proporcionar un método que no genere fracturas innecesarias en la superficie de un objeto a procesar y no funda la superficie.

El método de corte de un sustrato de material semiconductor, un sustrato piezoeléctrico o un sustrato de vidrio de acuerdo con la presente invención se define la reivindicación 1.

Este método, de acuerdo con la presente invención, irradia un objeto a procesar con luz láser con un punto de convergencia de luz localizado dentro del mismo de acuerdo con una condición con una densidad de potencia pico de al menos 1 X 108 (W/cm2) y un ancho de pulso de 1 ps o menos en el punto de convergencia de luz. Por lo tanto, un fenómeno conocido como daño óptico provocado por la absorción multifotónica se produce en el objeto a procesar. Este daño óptico induce la distorsión térmica dentro del objeto a procesar, formando de este modo una región de fractura dentro del objeto a procesar. La región de fractura es un ejemplo de la región modificada mencionada anteriormente, por lo que este método de procesamiento láser permite el procesamiento láser sin generar una fusión o fracturas innecesarias que se desvían de la línea a lo largo de la que el objeto está destinado a cortarse en la superficie del objeto. Un ejemplo del objeto a procesar en este método de procesamiento láser es un elemento que incluye vidrio. En este caso, la densidad de potencia pico se refiere a la intensidad del campo eléctrico de la luz láser pulsada en el punto de convergencia de luz.

De acuerdo con la presente invención, el método comprende una etapa de irradiar un objeto a procesar con luz láser con un punto de convergencia de luz localizado dentro del mismo de acuerdo con una condición con una densidad de potencia pico de al menos 1 X 108 (W/cm2) y el ancho de pulso de 1 ps o menos en el punto de convergencia de luz, con el fin de formar una región modificada que Incluya una región procesada fundida dentro del objeto a lo largo de una línea a lo largo de la que el objeto está destinado a cortarse en el objeto.

Este método de acuerdo con la presente invención irradia un objeto a procesar con luz láser con un punto de convergencia de luz localizado dentro del mismo de acuerdo con una condición con una densidad de potencia pico de al menos 1 X 108 (W/cm2) y un ancho de pulso de 1 ps o menos en el punto de convergencia de luz. Por lo tanto, el Interior del objeto a procesar se calienta localmente por absorción multifotónica. Este calentamiento forma una reglón procesada fundida dentro del objeto a procesar. La reglón procesada fundida es un ejemplo de la región modificada mencionada anteriormente, por lo que este método de procesamiento láser permite el procesamiento láser sin generar una fusión o fracturas innecesarias que se desvían de la línea a lo largo de la que el objeto está destinado a cortarse en la superficie del objeto. Un ejemplo del objeto a procesar en este método de procesamiento láser es un elemento que incluye un material semiconductor.

De acuerdo con la presente invención, el procedimiento comprende una etapa de irradiar un objeto a procesar con luz láser con un punto de convergencia de luz localizado dentro del mismo de acuerdo con una condición con una densidad de potencia pico de al menos 1 X 108 (W/cm2) y un ancho de pulso de 1 ns o menos en el punto de convergencia de luz, con el fin de formar una reglón modificada que incluya una reglón de cambio de índice de refracción que es una reglón con un índice de refracción cambiado dentro del objeto a lo largo de una línea a lo largo de la que el objeto está destinado a cortarse en el objeto.

Este método Irradia un objeto a procesar con luz láser con un punto de convergencia de luz localizado dentro del mismo de acuerdo con una condición con una densidad de potencia pico de al menos 1 X 108 (W/cm2) y un ancho de pulso de 1 ns o menos en el punto de convergencia de luz. Cuando se genera la absorción multifotónica dentro del objeto a procesar con el ancho de pulso muy corto, la potencia provocada por la absorción multifotónica no se transforma en energía térmica, de manera que se Induce un cambio estructural permanente tal como el cambio de valencia iónica, una cristalización, o una orientación de polarización dentro del objeto, por lo que se forma una región de cambio de índice de refracción. Esta región de cambio de índice de refracción es un ejemplo de la región modificada mencionada anteriormente, por lo que este método de procesamiento láser permite el procesamiento... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método de corte de un sustrato de material semiconductor, un sustrato de material piezoeléctrico o un sustrato de vidrio (1), que comprende las etapas de:

irradiar el sustrato (1) con una luz (L) láser, caracterizado por que la luz (L) láser tiene una luz láser pulsada que tiene un ancho de pulso no mayor que 1 ps en un punto (P) de convergencia dentro del sustrato (1), de manera que el punto (P) de convergencia de la luz láser pulsada se coloca dentro del sustrato (1) y una potencia pico de la luz (L) láser en el punto (P) de convergencia no es menor que 1 X 108 (W/cm2); y además caracterizado por las etapas siguientes:

mover relativamente el punto (P) de convergencia de la luz láser pulsada con respecto al sustrato (1) a lo largo de una linea (5) a lo largo de la que el sustrato (1) está destinado a cortarse de manera secuencial para formar, en los puntos (P) convergentes respectivos de la luz láser pulsada, una pluralidad de puntos (90) modificados, donde al menos una de la magnitud de la velocidad de movimiento del punto (P) de convergencia de la luz (L) láser pulsada con respecto al sustrato (1) y de la magnitud de la frecuencia de repetición de la luz (L) láser pulsada se controla de manera que cada punto modificado se superpone a los dos puntos modificados adyacentes formados a lo largo de la línea (5) a lo largo de la que el sustrato (1) está destinado a cortarse, con el fin de hacer que una región (9) continua modificada funcione como un punto de partida para cortar el sustrato (1) por la pluralidad de los puntos (90) modificados solo dentro del sustrato (1) sin fundir una superficie (3) incidente de luz láser pulsada del sustrato (1) a lo largo de la línea (5) a lo largo de la que el sustrato (1) está destinado a cortarse;

donde además el punto (90) modificado es un punto de fractura y la región (9) modificada es una región de fractura cuando el sustrato (1) es un sustrato de vidrio o un sustrato de material piezoeléctrico, o el punto (90) modificado es un punto procesado fundido y la región (9) modificada es una región procesada fundida cuando el sustrato (1) es un sustrato de material semiconductor, o el punto (90) modificado es un punto de cambio de índice de refracción y la región (9) modificada es una región de cambio de índice de refracción provocada por un cambio estructural permanente, tal como el cambio de valencia iónica, la cristalización o la orientación de polarización cuando el sustrato (1) es un sustrato de vidrio y el ancho de pulso de la luz (L) láser es 1 ns o menos,

donde además el punto de partida formado en el sustrato (1) se forma solo por la irradiación láser que converge dentro del sustrato (1), y se genera una fractura a partir de la región (9) modificada que funciona como el punto de partida para cortar y aumentar desde el punto de partida y la fractura alcanza a una superficie anterior y posterior del sustrato (1) de manera que el sustrato (1) puede cortarse, y;

cortar el sustrato (1) a lo largo de la línea (5) a lo largo de la que el sustrato (1) está destinado a cortarse.

2. El método de corte de un sustrato (1) de acuerdo con la reivindicación 1, donde los puntos (90) modificados se forman a lo largo de la línea (5) a lo largo de la que el sustrato (1) está destinado a cortarse dentro del sustrato (1) haciendo una separación entre los puntos (90) modificados adyacentes medidos a lo largo de la línea (5) a lo largo de la que el sustrato (1) está destinado a cortarse en una sección transversal sustancialmente perpendicular a una dirección del espesor del sustrato (1) más corta que un tamaño del punto (90) modificado medido a lo largo de la línea (5) a lo largo de la que el sustrato (1) está destinado a cortarse.

3. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-2, donde se forma una pluralidad de regiones (9) modificadas a lo largo de unas primeras líneas a lo largo de las que el sustrato (1) está destinado a cortarse, se forma una pluralidad de regiones (9) a lo largo de unas segundas líneas a lo largo de las que el sustrato (1) está destinado a cortarse cruzando las primeras líneas, y después de que se ha realizado la formación de las regiones (9) modificadas, el sustrato (1) se corta en formas de chip.

4. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, donde después de que se han formado las regiones (9) modificadas, se aplica una fuerza al sustrato (1) de manera que el sustrato (1) se corta en chips.