Procedimiento de corte de un sustrato con localización de región modificada con láser cerca de una de las superficies del sustrato.

Un procedimiento 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 un sustrato (1) con una luz láser por impulsos (L), caracterizado por que la luz láser por impulsos (L) tiene una anchura de impulsos no más grande que 1 μs en un punto de convergencia (P) en el interior del sustrato (1), de tal modo que el punto de convergencia (P) de la luz láser por impulsos (L) se encuentra en el interior del sustrato (1) y una potencia de pico de la luz láser (L) en el punto de convergencia (P) no es más pequeña que 1 X 10 108 (w / cm2) para formar una pluralidad de puntos modificados (90) en el interior del sustrato (1) para formar una región modificada (9) que funciona como un punto de partida para cortar el sustrato (1), formándose los puntos modificados (90) a lo largo de una línea (5) a lo largo de la cual se pretende que se corte el sustrato (1) haciendo que converja la luz láser por impulsos (L) en unas posiciones más cerca de una superficie de incidencia de luz láser (3) del sustrato (1) que una posición central en un espesor del sustrato (1); donde el punto modificado (90) es un punto de fisura y la región modificada (9) es una región de fisura cuando el sustrato (1) es un sustrato de vidrio o un sustrato de material piezoeléctrico, o el punto modificado (90) es un punto procesado fundido y la región modificada (9) es una región procesada fundida cuando el sustrato (1) es un sustrato de material semiconductor, o el punto modificado (90) es un punto de cambio de índice de refracción y la región modificada (9) es una región de cambio de índice de refracción que está causada por un cambio estructural permanente tal como un cambio de valencia iónica, cristalización u orientación de polarización cuando el sustrato (1) es un sustrato de vidrio y la anchura de impulsos de la luz láser (L) es de 1 ns o menos, causar una fisura que se desarrolla de forma natural a partir de la región modificada (9) sobre la superficie de incidencia de luz láser (3) del sustrato (1) a lo largo de la línea (5) a lo largo de la cual se pretende que se corte el sustrato (1); y

después de que se cause, aplicar una fuerza al sustrato (1) para hacer que la fisura se desarrolle adicionalmente para cortar el sustrato (1).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10167921.

Solicitante: HAMAMATSU PHOTONICS K.K..

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

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B23K26/06 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B23 MAQUINAS-HERRAMIENTAS; TRABAJO DE METALES NO PREVISTO EN OTRO LUGAR.B23K SOLDADURA SIN FUSION O DESOLDEO; SOLDADURA; REVESTIMIENTO O CHAPADO POR SOLDADURA O SOLDADURA SIN FUSION; CORTE POR CALENTAMIENTO LOCALIZADO, p. ej. CORTE CON SOPLETE; TRABAJO POR RAYOS LASER (fabricación de productos revestidos de metal por extrusión de metales B21C 23/22; realización de guarniciones o recubrimientos por moldeo B22D 19/08; moldeo por inmersión B22D 23/04; fabricación de capas compuestas por sinterización de polvos metálicos B22F 7/00; disposiciones sobre las máquinas para copiar o controlar B23Q; recubrimiento de metales o recubrimiento de materiales con metales, no previsto en otro lugar C23C; quemadores F23D). › B23K 26/00 Trabajo por rayos láser, p. ej. soldadura, corte o taladrado. › Determinación de la configuración del haz de rayos, p. ej. con ayuda de máscaras o de focos múltiples.
  • B23K26/073 B23K 26/00 […] › Determinación de la configuración para el punto del láser.
  • B23K26/08 B23K 26/00 […] › Dispositivos que tiene un movimiento relativo entre el haz de rayos y la pieza.
  • B23K26/38 B23K 26/00 […] › mediante escariado o corte.
  • B23K26/40 B23K 26/00 […] › tomando en consideración las propiedades del material involucrado.
  • B28D5/00 B […] › B28 TRABAJO DEL CEMENTO, DE LA ARCILLA O LA PIEDRA.B28D TRABAJO DE LA PIEDRA O DE MATERIALES SIMILARES A LA PIEDRA (máquinas o procedimientos de explotación de minas o canteras E21C). › 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).
  • C03B33/023 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C03 VIDRIO; LANA MINERAL O DE ESCORIA.C03B FABRICACION O MODELADO DE VIDRIO O DE LANA MINERAL O DE ESCORIA; PROCESOS SUPLEMENTARIOS EN LA FABRICACION O MODELADO DE VIDRIO O DE LANA MINERAL O DE ESCORIA (tratamiento de la superficie C03C). › C03B 33/00 Seccionamiento del vidrio enfriado (seccionamiento de las fibras de vidrio C03B 37/16). › estando la hoja en posición horizontal.
  • C03B33/08 C03B 33/00 […] › por fusión.
  • C03B33/10 C03B 33/00 […] › Herramientas para el corte del vidrio, p. ej. herramientas de rayado.
  • C03C23/00 C03 […] › C03C COMPOSICION QUIMICA DE LOS VIDRIOS, VIDRIADOS O ESMALTES VITREOS; TRATAMIENTO DE LA SUPERFICIE DEL VIDRIO; TRATAMIENTO DE LA SUPERFICIE DE FIBRAS O FILAMENTOS DE VIDRIO, SUSTANCIAS INORGANICAS O ESCORIAS; UNION DE VIDRIO A VIDRIO O A OTROS MATERIALES.Otros tratamientos de la superficie del vidrio que no sea en forma de fibras o de filamentos.
  • G02F1/1368 SECCION G — FISICA.G02 OPTICA.G02F DISPOSITIVOS O SISTEMAS CUYO FUNCIONAMIENTO OPTICO SE MODIFICA POR EL CAMBIO DE LAS PROPIEDADES OPTICAS DEL MEDIO QUE CONSTITUYE A ESTOS DISPOSITIVOS O SISTEMAS Y DESTINADOS AL CONTROL DE LA INTENSIDAD, COLOR, FASE, POLARIZACION O DE LA DIRECCION DE LA LUZ, p. ej. CONMUTACION, APERTURA DE PUERTA, MODULACION O DEMODULACION; TECNICAS NECESARIAS PARA EL FUNCIONAMIENTO DE ESTOS DISPOSITIVOS O SISTEMAS; CAMBIO DE FRECUENCIA; OPTICA NO LINEAL; ELEMENTOS OPTICOS LOGICOS; CONVERTIDORES OPTICOS ANALOGICO/DIGITALES. › G02F 1/00 Dispositivos o sistemas para el control de la intensidad, color, fase, polarización o de la dirección de la luz que llega de una fuente de luz independiente, p. ej. conmutación, apertura de puerta o modulación; Optica no lineal. › en los que el elemento de conmutación es un dispositivo de tres electrodos.

PDF original: ES-2528600_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento de corte de un sustrato con localización de región modificada con láser cerca de una de las superficies del sustrato

La presente invención se refiere a procedimientos de corte de un sustrato de material semiconductor, un sustrato de material piezoeléctrico o un sustrato de vidrio, véanse las reivindicaciones 1 y 2.

Antecedentes de la técnica

Una de las aplicaciones del láser es el corte. Un proceso de corte típico efectuado por láser es tal como sigue: Por ejemplo, una parte que va a cortarse en un objeto que va a procesarse, tal como una oblea de semiconductor o un sustrato de vidrio, se irradia con una luz láser que tiene una longitud de onda que el objeto absorbe, de tal modo que tras el calentamiento progresa la fusión, debido a la absorción de luz láser desde la superficie hasta la cara posterior del objeto que va a procesarse en la parte que va a cortarse, mediante lo cual el objeto que va a procesarse se corta. No obstante, el presente procedimiento también funde los alrededores de la región que va a volverse la parte de corte en la superficie del objeto que va a cortarse. Por lo tanto, en el caso en el que el objeto que va a procesarse es una oblea de semiconductor, podrían fundirse los dispositivos de semiconductor que se encuentran cerca de la región que se menciona anteriormente entre las que se forman en la superficie de la oblea de semiconductor.

Se conocen como ejemplos de procedimientos que pueden evitar que la superficie del objeto que va a procesarse se funda los procedimientos de corte basados en láser que se dan a conocer en la solicitud de patente de Japón abierta a inspección pública con N° 2000-219528 y la solicitud de patente de Japón abierta a inspección pública con N° 2000-15467. En los procedimientos de corte de estas publicaciones, la parte que va a cortarse en el objeto que va a procesarse se calienta con luz láser, y a continuación se enfría el objeto, con el fin de generar un choque térmico en la parte que va a cortarse en el objeto, mediante el cual se corta el objeto.

La patente de Japón con número 4 111800, en la que se basa el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 2, describe un proceso de corte para un material transparente mediante el cual el interior del material se irradia mediante un haz de alta energía enfocado. Una pequeña fisura se genera en el punto en el que se irradia el haz de alta energía y mediante el movimiento de la posición del haz de alta energía, se genera una fisura consecutiva en el material de tal modo que el material puede cortarse.

Divulgación de la invención

Cuando el choque térmico generado en el objeto que va a procesarse es grande en los procedimientos de corte de las publicaciones que se mencionan anteriormente, pueden tener lugar fracturas no necesarias, tales como las que se desvían de las líneas que van a cortarse o las que se extienden hasta una parte no irradiada con láser. Por lo tanto, estos procedimientos de corte no pueden lograr un corte de precisión. Cuando el objeto que va a procesarse es una oblea de semiconductor, un sustrato de vidrio formado con un dispositivo de visualización de cristal líquido, o un sustrato de vidrio formado con un patrón de electrodos en particular, pueden dañarse las microplacas de semiconductor, dispositivos de visualización de cristal líquido o patrones de electrodos, debido a las fracturas no necesarias. Así mismo, la energía de entrada promedio es tan alta en estos procedimientos de corte que el daño térmico impartido a la microplaca de semiconductor y similar es grande.

Un objeto de la presente invención es la provisión de procedimientos de procesamiento láser y un aparato de procesamiento láser que no generen fracturas no necesarias en la superficie de un objeto que va a procesarse y que no fundan la superficie.

En las reivindicaciones 1 y 2 se definen unos procedimientos de corte de un sustrato de material semiconductor, un sustrato de material piezoeléctrico o un sustrato de vidrio de acuerdo con la presente invención.

En el presente procedimiento de procesamiento láser, la región modificada se forma sobre la cara de entrada (por ejemplo, la superficie) y sobre el lado de la cara (por ejemplo, la cara posterior) opuesta a la cara de entrada en el interior del objeto que va a procesarse en el interior del objeto que va a procesarse cuando el punto de convergencia de luz de la luz láser se encuentra en una posición más cerca de y más lejos de la cara de entrada de lo que lo está una posición con la mitad de espesor en la dirección del espesor, de forma respectiva. Cuando una fractura que se extiende a lo largo de una línea a lo largo de la cual se pretende que se corte el objeto se genera sobre la superficie o cara posterior de un objeto que va a procesarse, el objeto puede cortarse con facilidad. El presente procedimiento de procesamiento láser puede formar una región modificada sobre la superficie o lado de cara posterior en el interior del objeto que va a procesarse. Esto puede hacer más sencillo formar la superficie o cara posterior con una fractura que se extiende a lo largo de la línea a lo largo de la cual se pretende que se corte el objeto, mediante lo cual el objeto que va a procesarse puede cortarse con facilidad. Como resultado, el presente procedimiento de procesamiento láser posibilita un corte eficiente.

El presente procedimiento de procesamiento láser puede configurarse de tal modo que la cara de entrada se forma con al menos uno de un dispositivo electrónico y un patrón de electrodos, mientras que el punto de convergencia de luz de la luz láser que Irradia el objeto que va a procesarse se encuentra en una posición más cerca de la cara de entrada de lo que lo está la posición con la mitad de espesor en la dirección del espesor. El presente procedimiento de procesamiento láser desarrolla una fisura a partir de la región modificada hacia la cara de entrada (por ejemplo, la superficie) y su cara opuesta (por ejemplo, la cara posterior), cortando de ese modo el objeto que va a procesarse. Cuando la reglón modificada se forma sobre el lado de cara de entrada, la distancia entre la reglón modificada y la cara de entrada es relativamente corta, de tal modo que la desviación en la dirección de desarrollo de la fisura puede hacerse más pequeña. Por lo tanto, cuando la cara de entrada del objeto que va a procesarse se forma con un dispositivo electrónico o un patrón de electrodos, el corte es posible sin dañar el dispositivo electrónico o similar. El dispositivo electrónico se refiere a un dispositivo de semiconductor, un dispositivo de vlsuallzaclón tal como cristal líquido, un dispositivo piezoeléctrico, o similar.

El presente procedimiento de procesamiento láser genera de forma local una absorción multifotónica en el interior del objeto que va a procesarse, formando de ese modo una región modificada. Por lo tanto, la luz láser apenas se absorbe por la superficie del objeto que va a procesarse, mediante lo cual la superficie del objeto no se fundirá. En el presente caso, el punto de convergencia de luz se refiere a la posición en la que se hace que converja la luz láser. La línea a lo largo de la cual se pretende que se corte el objeto puede ser una línea realmente dibujada sobre la superficie o en el interior del objeto que va a cortarse o una línea virtual. El objeto del punto (1) que se ha explicado en lo anterior también se cumple en los puntos (2) a (6) que se explicarán más adelante.

También se divulga un procedimiento de procesamiento láser que comprende una etapa de irradiar un objeto que va a procesarse con luz láser con un punto de convergencia de luz que se encuentra en el interior del mismo bajo una condición con una densidad de potencia de pico de al menos 1 x 108 (w/ cm2) y una anchura de impulsos de 1 ps o menos en el punto de convergencia de luz, con el fin de formar una región modificada que está causada por absorción multifotónica en el interior del objeto a lo largo de una línea a lo largo de la cual se pretende que se corte el objeto en el objeto.

El presente procedimiento de procesamiento láser irradia un objeto que va a procesarse con luz láser con un punto de convergencia de luz que se encuentra en el interior del mismo bajo una condición con una densidad de potencia de pico de al menos 1 x 108 (w/ cm2) y una anchura de impulsos de 1 ps o menos en el punto de convergencia de luz. Por lo tanto, un fenómeno que se conoce como daño óptico, que está causado por absorción multifotónica, tiene lugar en el Interior del objeto que va a procesarse. Este daño óptico induce una distorsión térmica en el interior del objeto que va a procesarse, formando de ese modo una región de fisura en el interior del objeto que va a procesarse. La reglón... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento 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 un sustrato (1) con una luz láser por impulsos (L), caracterizado por que la luz láser por impulsos (L) tiene una anchura de impulsos no más grande que 1 ps en un punto de convergencia (P) en el interior del sustrato (1), de tal modo que el punto de convergencia (P) de la luz láser por impulsos (L) se encuentra en el Interior del sustrato (1) y una potencia de pico de la luz láser (L) en el punto de convergencia (P) no es más pequeña que 1X10® (w/cm2) para formar una pluralidad de puntos modificados (90) en el interior del sustrato (1) para formar una reglón modificada (9) que funciona como un punto de partida para cortar el sustrato (1), formándose los puntos modificados (90) a lo largo de una línea (5) a lo largo de la cual se pretende que se corte el sustrato (1) haciendo que converja la luz láser por impulsos (L) en unas posiciones más cerca de una superficie de incidencia de luz láser (3) del sustrato (1) que una posición central en un espesor del sustrato (1); donde el punto modificado (90) es un punto de fisura y la región modificada (9) es una región de fisura cuando el sustrato (1) es un sustrato de vidrio o un sustrato de material piezoeléctrico, o el punto modificado (90) es un punto procesado fundido y la región modificada (9) es una región procesada fundida cuando el sustrato (1) es un sustrato de material semiconductor, o el punto modificado (90) es un punto de cambio de índice de refracción y la región modificada (9) es una región de cambio de índice de refracción que está causada por un cambio estructural permanente tal como un cambio de valencia iónica, cristalización u orientación de polarización cuando el sustrato (1) es un sustrato de vidrio y la anchura de impulsos de la luz láser (L) es de 1 ns o menos, causar una fisura que se desarrolla de forma natural a partir de la región modificada (9) sobre la superficie de incidencia de luz láser (3) del sustrato (1) a lo largo de la línea (5) a lo largo de la cual se pretende que se corte el sustrato (1); y

después de que se cause, aplicar una fuerza al sustrato (1) para hacer que la fisura se desarrolle adicionalmente para cortar el sustrato (1).

2. Un procedimiento 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 un sustrato (1) con una luz láser por impulsos (L), caracterizado por que la luz láser por impulsos (L) tiene una anchura de impulsos no más grande que 1 ps en un punto de convergencia (P) en el interior del sustrato (1), de tal modo que el punto de convergencia (P) de la luz láser por impulsos (L) se encuentra en el interior del sustrato (1) y una potencia de pico de la luz láser (L) en el punto de convergencia (P) no es más pequeña que 1 X 10® (w/cm2) para formar una pluralidad de puntos modificados (90) en el Interior del sustrato (1) para formar una región modificada (9) que funciona como un punto de partida para cortar el sustrato (1), formándose los puntos modificados (90) a lo largo de una línea (5) a lo largo de la cual se pretende que se corte el sustrato (1) haciendo que converja la luz láser por Impulsos (L) en unas posiciones más lejos de una superficie de incidencia de luz láser (3) del sustrato (1) que una posición central en un espesor del sustrato (1); donde el punto modificado (90) es un punto de fisura y la reglón modificada (9) es una región de fisura cuando el sustrato (1) es un sustrato de vidrio o un sustrato de material piezoeléctrico, o el punto modificado (90) es un punto procesado fundido y la región modificada (9) es una reglón procesada fundida cuando el sustrato (1) es un sustrato de material semiconductor, o el punto modificado (90) es un punto de cambio de índice de refracción y la reglón modificada (9) es una región de cambio de índice de refracción que está causada por un cambio estructural permanente tal como un cambio de valencia Iónica, cristalización u orientación de polarización cuando el sustrato (1) es un sustrato de vidrio y la anchura de Impulsos de la luz láser (L) es de 1 ns o menos, causar una fisura que se desarrolla de forma natural a partir de la región modificada (9) sobre una superficie del sustrato (1) que es opuesta a la superficie de incidencia de luz láser (3) del sustrato (1) a través del sustrato (1) a lo largo de la línea (5) a lo largo de la cual se pretende que se corte el sustrato (1); y

después de que se cause, aplicar una fuerza al sustrato (1) para hacer que la fisura se desarrolle adlclonalmente para cortar el sustrato (1).

3. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-2, donde una pluralidad de reglones modificadas (9) se forman a lo largo de unas primeras líneas a lo largo de las cuales se pretende que se corte el sustrato (1), una pluralidad de regiones (9) se forman a lo largo de unas segundas líneas a lo largo de las cuales se pretende que se corte el sustrato (1) cruzando las primeras líneas, y después de que se haya realizado la formación de las reglones modificadas (9), el sustrato (1) se corta para dar formas de microplaca.

4. El procedimiento de acuerdo con una cual quiera de las reivindicaciones 1-3, donde después de que se hayan formado las reglones modificadas (9), se aplica una fuerza al sustrato (1) de tal modo que el sustrato (1) se corta para dar formas de microplaca.


 

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