DE112019000579T5 - Bearbeitungsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Eine Bearbeitungsvorrichtung bildet in einem zu bearbeitenden Objekt eine modifizierte Stelle, die einen modifizierten Bereich bildet. Die Bearbeitungsvorrichtung umfasst eine erste Bestrahlungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie das Objekt mit erstem Licht bestrahlt, um im Vergleich zu dem Absorptionsvermögen vor der Bestrahlung mit dem ersten Licht das Absorptionsvermögen in einem Teilbereich des Objekts vorübergehend zu erhöhen, und eine zweite Bestrahlungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie den Teilbereich mit zweitem Licht in einem Zeitraum der Erhöhung des Absorptionsvermögens bestrahlt, in dem das Absorptionsvermögen des Teilbereichs vorübergehend erhöht wird.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Bearbeitungsvorrichtung.
  • Stand der Technik
  • Herkömmlicherweise ist eine Bearbeitungsvorrichtung bekannt, die eine modifizierte Stelle bildet, die einen modifizierten Bereich in einem zu verarbeitenden Objekt darstellt. Als diese Art von Technologie wird beispielsweise in der Patentliteratur 1 eine Laserbearbeitungsvorrichtung beschrieben. Bei der in Patentliteratur 1 beschriebenen Bearbeitungsvorrichtung wird eine modifizierte Stelle in einem zu bearbeitenden Objekt durch Bestrahlung des Objekts mit Laserlicht gebildet.
  • Zitationsliste
  • Patent-Literatur
  • Patentliteratur 1: Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2015-186825
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • In den letzten Jahren wird eine solche Bearbeitungsvorrichtung in vielen Bereichen eingesetzt, und es wird eine Bearbeitungsvorrichtung mit hohem Zusatznutzen gewünscht, die auf einfache Weise unterschiedliche Bearbeitungsanforderungen (z.B. hohe Trennkraft, Schadenskontrolle am Werkstück, Kompatibilität oder ähnliches) erfüllen kann.
  • In Anbetracht der vorgenannten Umstände ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bearbeitungsvorrichtung mit hohem Zusatznutzen bereitzustellen.
  • Lösung des Problems
  • Als Ergebnis umfangreicher Forschungen fanden die beteiligten Erfinder ein charakteristisches Phänomen während eines Zeitraums vom Beginn bis zum Ende der Bildung einer modifizierten Stelle in einem durch Lichteinstrahlung zu bearbeitenden Objekt. Genauer gesagt wird bei der Bestrahlung des Objektes mit Licht der Absorptionsgrad in einem Teilbereich des Objektes (z.B. in der Nähe eines Brennpunktes des Lichtes: im Folgenden auch nur als „Teilbereich“ bezeichnet) vorübergehend erhöht (erste Stufe). Durch Bestrahlung eines Teilbereichs, in dem der Absorptionsgrad vorübergehend mit Licht erhöht wird, wird dem Teilbereich Energie zugeführt und der Teilbereich mit hoher Temperatur vergrößert (zweite Stufe). Die Erfinder fanden ein Phänomen, bei dem sich als Folge davon eine modifizierte Stelle im Objekt bildet. Die Erfinder stellten ferner fest, dass es durch die Verwendung eines solchen charakteristischen Phänomens möglich ist, verschiedene Bearbeitungsvoraussetzungen auf einfache Weise zu erfüllen und den Zusatznutzen der Vorrichtung zu erhöhen, wodurch ein Aspekt der vorliegenden Erfindung konzipiert wurde.
  • Konkret handelt es sich bei einer Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung um eine Bearbeitungsvorrichtung, um in einem zu bearbeitenden Objekt eine modifizierte Stelle zu bilden, die einen modifizierten Bereich bildet, und die Bearbeitungsvorrichtung umfasst eine erste Bestrahlungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie das Objekt mit erstem Licht bestrahlt, um den Absorptionsgrad in einem Teilbereich des Objekts im Vergleich zum Absorptionsgrad vor der Bestrahlung mit dem ersten Licht vorübergehend zu erhöhen; und eine zweite Bestrahlungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie den Teilbereich mit zweitem Licht in einer Absorptionsgrad-Erhöhungsperiode bestrahlt, in der der Absorptionsgrad des Teilbereichs vorübergehend erhöht wird.
  • In der Bearbeitungsvorrichtung wird das Objekt mit dem ersten Licht bestrahlt, um den Absorptionsgrad des Teilbereichs im Objekt vorübergehend zu erhöhen, und gleichzeitig wird der Teilbereich mit dem zweiten Licht bestrahlt, um eine modifizierte Stelle zu bilden. Auf diese Weise ist es möglich, bei der Bildung der modifizierten Stelle das Licht getrennt als erstes Licht und zweites Licht gemäß jedem Phänomen der ersten Stufe und der zweiten Stufe einzubringen. Durch entsprechende Änderung verschiedener Parameter oder Bestrahlungsweisen des ersten Lichts und des zweiten Lichts können auf einfache Weise verschiedene Verarbeitungsanforderungen erfüllt werden. Daher kann eine Bearbeitungsvorrichtung mit hohem zusätzlichen Nutzen implementiert werden.
  • In einer Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Energie des zweiten Lichts größer sein als die Energie des ersten Lichts. Dies ermöglicht eine weitere Bestrahlung des ersten Lichts und des zweiten Lichts gemäß dem jeweiligen Phänomen der ersten Stufe und der zweiten Stufe.
  • In einer Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Spitzenintensität des zweiten Lichts geringer sein als die Spitzenintensität des ersten Lichts. Dies ermöglicht eine weitere Bestrahlung des ersten Lichts und des zweiten Lichts gemäß dem jeweiligen Phänomen der ersten Stufe und der zweiten Stufe.
  • In einer Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Wellenlänge des zweiten Lichts von einer Wellenlänge des ersten Lichts verschieden sein. Indem die Wellenlänge des ersten Lichts in geeigneter Weise von der Wellenlänge des zweiten Lichts unterscheidbar ist, kann die Absorption des ersten Lichts und des zweiten Lichts in das Objekt und das Bearbeitungsergebnis gesteuert werden.
  • In einer Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das zweite Licht ein Licht sein, mit dem keine modifizierte Stelle gebildet wird, wenn es einzeln auf das Objekt aufgebracht wird. In einem solchen Fall wird auch dann keine modifizierte Stelle gebildet, wenn das zweite Licht ständig oder vorher aufgebracht wird und das erste Licht als Auslöser für den Beginn der Bildung der modifizierten Stelle wirkt. Dadurch entfällt die Notwendigkeit einer präzisen Steuerung der Bestrahlungszeit des zweiten Lichts.
  • In einer Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Bestrahlungsrichtung des zweiten Lichts in Bezug auf das Objekt von einer Bestrahlungsrichtung des ersten Lichts in Bezug auf das Objekt verschieden sein. Indem die Bestrahlungsrichtung des ersten Lichtes und die Bestrahlungsrichtung des zweiten Lichtes in geeigneter Weise unterschiedlich ausgebildet werden, können die Richtung, in der sich die modifizierte Stelle bei der Bildung der modifizierten Stelle ausdehnt, und die Position des modifizierten Bereiches gesteuert werden.
  • In einer Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein Winkel, unter dem das zweite Licht an einer Sammelposition des zweiten Lichts konvergiert, von einem Winkel verschieden sein, unter dem das erste Licht an einer Sammelposition des ersten Lichts konvergiert. Durch geeignete Wahl des Winkels, unter dem das erste Licht auf eine Sammelposition des ersten Lichts konvergiert, von dem Winkel, unter dem das zweite Licht auf eine Sammelposition des zweiten Lichts konvergiert, kann der Bereich des Bearbeitungsbereichs gesteuert werden.
  • In einer Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann sich ein Strahlprofil des zweiten Lichts von einem Strahlprofil des ersten Lichts unterscheiden. Indem das Strahlprofil des ersten Lichtes von dem Strahlprofil des zweiten Lichtes in geeigneter Weise unterschiedlich ausgebildet wird, ist es möglich, die Trennkraft und die Beschädigung des Objektes zu steuern.
  • In einer Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein M-Quadrat-Wert des zweiten Lichts von einem M-Quadrat-Wert des ersten Lichts verschieden sein. Die Vorrichtung kann vereinfacht werden, indem der M-Quadrat-Wert des ersten Lichtes von dem M-Quadrat-Wert des zweiten Lichtes in geeigneter Weise unterschiedlich ausgebildet wird.
  • In einer Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann sich die Impulsbreite des zweiten Lichts von der Impulsbreite des ersten Lichts unterscheiden. Indem die Impulsbreite des ersten Lichts in geeigneter Weise von der Impulsbreite des zweiten Lichts unterschiedlich ausgebildet wird, können das erste Licht und das zweite Licht gemäß dem jeweiligen Phänomen der ersten Stufe und der zweiten Stufe noch besser verwendet werden.
  • In einer Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann sich eine Pulswellenform des zweiten Lichts von einer Pulswellenform des ersten Lichts unterscheiden. Indem die Pulswellenform des ersten Lichts von der Pulswellenform des zweiten Lichts in geeigneter Weise unterschiedlich ausgebildet wird, können das erste Licht und das zweite Licht gemäß dem jeweiligen Phänomen der ersten Stufe und der zweiten Stufe noch besser verwendet werden.
  • In einer Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Polarisationsrichtung des zweiten Lichts von einer Polarisationsrichtung des ersten Lichts verschieden sein. Indem die Polarisationsrichtung des ersten Lichts in geeigneter Weise von der Polarisationsrichtung des zweiten Lichts verschieden ausgebildet wird, können das erste Licht und das zweite Licht gemäß jedem Phänomen der ersten Stufe und der zweiten Stufe noch geeigneter verwendet werden.
  • In einer Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der modifizierte Bereich ein Startbereich für das Schneiden des Objekts entlang einer Dickenrichtung sein. In einem solchen Fall ist es möglich, das Objekt entlang der Dickenrichtung mit dem modifizierten Bereich als Schneidestartpunkt zu schneiden.
  • In einer Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der modifizierte Bereich ein Startbereich für das Schneiden des Objekts entlang einer Richtung sein, die eine Dickenrichtung schneidet. In einem solchen Fall ist es möglich, das Objekt entlang einer Richtung zu schneiden (z.B. in Scheiben zu schneiden), die die Dickenrichtung mit dem modifizierten Bereich als Schneidestartpunkt schneidet.
  • In einer Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der modifizierte Bereich ein zu entfernender Bereich sein, der sich zwei- oder dreidimensional im Objekt erstreckt. In einem solchen Fall kann der modifizierte Bereich selektiv durch Ätzen oder ähnliches entfernt werden, wodurch ein Raum, der sich zwei- oder dreidimensional im Objekt erstreckt, gebildet werden.
  • In einer Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der modifizierte Bereich ein kristalliner Bereich, ein Rekristallisationsbereich oder ein innerhalb des Objekts gebildeter Getterungsbereich sein. In einem solchen Fall kann der modifizierte Bereich als der kristalline Bereich, der Rekristallisationsbereich oder der Getterungsbereich verwendet werden.
  • In einer Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die erste Bestrahlungseinheit eine erste Lichtquelle umfassen, die so konfiguriert ist, dass sie das erste Licht emittiert, und die zweite Bestrahlungseinheit kann eine zweite Lichtquelle, die so konfiguriert ist, dass sie das zweite Licht emittiert, und eine Steuerung, die so konfiguriert ist, dass sie die Bestrahlungszeit der zweiten Lichtquelle so steuert, dass das zweite Licht während der Absorptionsgrad-Erhöhungsperiode auf den Teilbereich eingebracht wird, umfassen. In einem solchen Fall kann die Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung unter Verwendung einer Vielzahl von Lichtquellen konfiguriert werden.
  • In einer Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung können die erste Bestrahlungseinheit und die zweite Bestrahlungseinheit eine Lichtquelle und einen externen Modulator enthalten, der so konfiguriert ist, dass er das von der Lichtquelle emittierte Licht moduliert, wobei ein Teil des von der Lichtquelle emittierten und durch den externen Modulator modulierten Lichts dem Gegenstand als erstes Licht zugeführt wird, und ein anderer Teil des von der Lichtquelle emittierten und durch den externen Modulator modulierten Lichts dem Teilbereich als zweites Licht während der Absorptionsgrad-Erhöhungsperiode zugeführt wird. In einem solchen Fall kann die Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung so ausgebildet werden, dass dieselbe einzige Lichtquelleverwendet wird.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Bearbeitungsvorrichtung mit hohem Mehrwert bzw. Zusatznutzen bereitzustellen.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine schematische Darstellung der Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung, die zur Bildung eines modifizierten Bereichs verwendet wird.
    • 2 zeigt eine Draufsicht eines zu bearbeitendes Objekt, in dem ein modifizierter Bereich gebildet werden soll.
    • 3 zeigt eine Querschnittansicht entlang der Linie III-III des Objekts von 2.
    • 4 zeigt eine Draufsicht eines zu bearbeitendes Objekt, das einer Laserbearbeitung unterzogen wurde.
    • 5 zeigt eine Querschnittansicht entlang der Linie V-V des Objekts aus 4.
    • 6 zeigt eine Querschnittansicht entlang der Linie VI-VI des Objekts aus 4.
    • 7 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung eines Mechanismus zur Bildung einer modifizierten Stelle.
    • 8 zeigt eine Fotografie, die eine Querschnittansicht eines zu bearbeitenden Objekts darstellt, in dem eine modifizierte Stelle gebildet wurde.
    • 9 zeigt eine schematische Darstellung, die die Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
    • 10 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung des ersten Laserlichts, des zweiten Laserlichts und des Absorptionsgrads.
    • 11 zeigt eine schematische Ansicht, die die Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer ersten Modifikation der ersten Ausführungsform darstellt.
    • 12 zeigt eine schematische Ansicht, die die Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer zweiten Modifikation der ersten Ausführungsform darstellt.
    • 13 zeigt eine schematische Ansicht, die die Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer dritten Modifikation der ersten Ausführungsform darstellt.
    • 14 zeigt eine schematische Ansicht, die die Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt.
    • 15 zeigt eine schematische Ansicht, die die Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer Modifikation der zweiten Ausführungsform darstellt.
    • 16 zeigt eine schematische Ansicht, die die Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt.
    • 17 zeigt eine schematische Ansicht, die die Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer Modifikation der dritten Ausführungsform darstellt.
    • 18 zeigt eine schematische Ansicht, die die Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform darstellt.
    • 19 zeigt eine schematische Ansicht, die die Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform darstellt.
    • 20 zeigt eine schematische Ansicht, die die Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform darstellt.
    • 21 zeigt eine schematische Ansicht, die die Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform darstellt.
    • 22 zeigt eine schematische Ansicht, die die Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer Modifikation der siebten Ausführungsform darstellt.
    • 23 zeigt eine schematische Ansicht, die die Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform darstellt.
    • 24 zeigt eine schematische Ansicht, die die Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer Modifikation der achten Ausführungsform darstellt.
    • 25 zeigt eine schematische Ansicht, die die Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform darstellt.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben. Es sollte beachtet werden, dass in jeder Figur die gleichen oder sich entsprechende Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind und auf eine redundante Beschreibung verzichtet wird.
  • [Bildung eines modifizierten Bereichs]
  • Eine Bearbeitungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform bildet eine modifizierte Stelle, die einen modifizierten Bereich in einem zu bearbeitenden Objekt bildet, indem das Licht am Objekt konvergiert. Zunächst wird die Bildung des modifizierten Bereichs beschrieben.
  • Eine in 1 gezeigte Bearbeitungsvorrichtung 100 ist ein Beispiel für die Bearbeitungsvorrichtung und führt die Laserbearbeitung mit thermischer Spannung durch. Die Bearbeitungsvorrichtung 100 konvergiert Laserlicht L an einem zu bearbeitenden Objekt 1, um einen modifizierten Bereich in dem Objekt 1 entlang einer Trennlinie 5 zu bilden. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 100 enthält eine Laserlichtquelle 101, die das Laserlicht L pulsierend zum Schwingen bringt, einen dichroitischen Spiegel 103, der so angeordnet ist, dass er die Richtung der optischen Achse (optischer Pfad) des Laserlichts L um 90° ändert, und eine Kondensorlinse 105 zum Konvergieren des Laserlichts L. Ferner enthält die Bearbeitungsvorrichtung 100 einen Auflagetisch 107 zum Halten des Objekts 1, das mit dem durch die Kondensorlinse 105 konvergierten Laserlicht L bestrahlt wird, einen Tisch 111 zum Bewegen des Auflagetisches 107, eine Laserlichtquellensteuerung 102, die so konfiguriert ist, dass sie die Laserlichtquelle 101 steuert, um die Ausgabe, Impulsbreite, Pulswellenform und dergleichen des Laserlichts L einzustellen, und eine Tischsteuerung 115, die so konfiguriert ist, dass sie die Bewegung des Tisches 111 steuert.
  • In der Laserbearbeitungsvorrichtung 100 ändert der dichroitische Spiegel 103 die Richtung der optischen Achse des von der Laserlichtquelle 101 emittierten Laserlichts L um 90°, und die Kondensorlinse 105 konvergiert das Laserlicht L in das auf dem Auflagetisch 107 platzierte Objekt 1. Gleichzeitig wird der Tisch 111 bewegt, und das Objekt 1 wird relativ zum Laserlicht L entlang der Trennlinie 5 bewegt. Dadurch wird im Objekt 1 ein modifizierter Bereich entlang der Trennlinie 5 gebildet. Der Tisch 111 wird bewegt, um das Laserlicht L relativ dazu zu bewegen; stattdessen kann aber auch die Kondensorlinse 105 bewegt werden, oder sowohl der Tisch 111 als auch die Kondensorlinse 105 können bewegt werden.
  • Als Objekt 1 wird ein plattenförmiges Element (z.B. ein Substrat, ein Wafer oder ähnliches) mit einem aus einem Halbleitermaterial gebildeten Halbleitersubstrat, einem aus einem piezoelektrischen Material gebildeten piezoelektrischen Substrat oder ähnlichem verwendet. Wie in 2 dargestellt, wird die Trennlinie 5 zum Schneiden des Objektes 1 in dem Objekt 1 festgelegt. Die Trennlinie 5 ist eine virtuelle Linie, die gerade verläuft. In dem Fall, dass ein modifizierter Bereich im Inneren des Objekts 1 gebildet wird, wird das Laserlicht L relativ entlang der Trennlinie 5 (d.h. in Richtung des Pfeils A in 2) bewegt, wobei ein Brennpunkt (Sammelposition) P im Inneren des Objekts 1 liegt, wie in 3 dargestellt. Dadurch wird, wie in 4, 5 und 6 gezeigt, ein modifizierter Bereich 7 im Objekt 1 entlang der Trennlinie 5 gebildet, und der modifizierte Bereich 7, der entlang der Trennlinie 5 gebildet wird, wird zum Schneidestartbereich 8. Durch Aufbringen einer äußeren Kraft auf das Objekt 1, in dem der modifizierte Bereich 7 als Schneidestartbereich 8 ausgebildet wurde, oder alternativ durch Ausbilden des modifizierten Bereichs 7 als Schneidestartbereich 8, kann das Objekt 1 in eine Vielzahl von Chips unterteilt werden, wobei der modifizierte Bereich 7 als Schneidstartpunkt verwendet wird.
  • Der Brennpunkt P ist ein Punkt, an dem das Laserlicht L konvergiert. Die Trennlinie 5 ist nicht auf eine gerade Linie beschränkt, sondern kann eine Kurve, eine dreidimensionale Form, die durch Kombination dieser Linien gebildet wird, oder eine Linie sein, in der Koordinaten angegeben sind. Die Trennlinie 5 ist nicht auf eine virtuelle Linie beschränkt, sondern kann eine tatsächlich auf einer Vorderfläche 3 des Objekts 1 gezeichnete Linie sein. Die Trennlinie 5 ist eine Linie zur Bildung eines modifizierten Bereichs. Die Linie zur Bildung einer modifizierten Region ist eine angedachte Linie, auf der die modifizierte Region 7 gebildet werden soll. Der modifizierte Bereich 7 wird in einigen Fällen durchgehend oder in anderen Fällen intermittierend gebildet. Der modifizierte Bereich 7 kann in Reihen oder Punkten gebildet werden, kurz gesagt, es ist nur erforderlich, dass der modifizierte Bereich 7 zumindest innerhalb des Objekts 1 gebildet wird. Darüber hinaus können Brüche ausgehend vom modifizierten Bereich 7 gebildet werden, und die Brüche und der modifizierte Bereich 7 können an den Außenflächen (Vorderfläche 3, Rückfläche oder Außenumfangsfläche) des Objekts 1 freiliegen. Eine Einfallsebene des Laserlichts bei der Bildung des modifizierten Bereichs 7 ist nicht auf die Vorderfläche 3 des Objekts 1 beschränkt und kann die Rückfläche oder eine Seitenfläche des Objekts 1 sein.
  • Es ist eine Vielzahl von Funktionselementen (ein Lichtempfangselement wie eine Fotodiode, ein lichtemittierendes Element wie eine Laserdiode, ein als Schaltkreis ausgebildetes Schaltungselement usw.) in einer Matrix auf der Vorderfläche 3 oder der Rückseite des Objekts 1 ausgebildet. Die Vielzahl der Linien 5 ist gitterförmig angeordnet, so dass sie zwischen den nebeneinander liegenden Funktionselementen verläuft.
  • Wenn indes der modifizierte Bereich 7 innerhalb des Objekts 1 gebildet wird, durchdringt das Laserlicht L das Objekt 1 und wird insbesondere in der Nähe des Brennpunkts P, der innerhalb des Objekts 1 liegt, absorbiert. Auf diese Weise wird der modifizierte Bereich 7 im Objekt 1 gebildet (d.h. Laserbearbeitung vom inneren Absorptionstyp). In einem solchen Fall absorbiert die Vorderfläche 3 des Objekts 1 das Laserlicht L kaum; daher schmilzt die Vorderfläche 3 des Objekts 1 nicht. Andererseits wird in dem Fall, in dem der modifizierte Bereich 7 auf der Vorderfläche 3 des Objekts 1 gebildet wird, das Laserlicht L besonders in der Nähe des Brennpunkts P auf der Vorderfläche 3 absorbiert, und ein entfernter Teil, wie z.B. ein Loch oder eine Nut, wird durch Wegschmelzen von der Vorderfläche 3 gebildet (Laserbearbeitung vom Oberflächenabsorptionstyp).
  • Der modifizierte Bereich 7 ist ein Bereich, dessen Dichte, Brechungsindex, mechanische Festigkeit und andere physikalische Eigenschaften Zustände erreicht haben, die sich von denen der umgebenden Bereiche unterscheiden. Beispiele für den modifizierten Bereich 7 umfassen einen geschmolzenen, bearbeiteten Bereich (d.h. mindestens einen Bereich, der nach dem Schmelzen wieder erstarrt ist, einen Bereich im geschmolzenen Zustand und einen Bereich, der sich im Prozess der Wiedererstarrung aus dem geschmolzenen Zustand befindet), einen Rissbereich, einen dielektrischen Durchschlagsbereich, einen Bereich mit geändertem Brechungsindex und Mischformen davon. Andere Beispiele für den modifizierten Bereich 7 umfassen einen Bereich, in dem sich die Dichte des modifizierten Bereichs 7 gegenüber der eines nicht modifizierten Bereichs geändert hat, und einen Bereich, der mit einem Gitterdefekt in einem Material des Objekts 1 gebildet wurde. In dem Fall, dass das Material des Objekts 1 einkristallines Silizium ist, ist der modifizierte Bereich 7 ein Bereich mit hoher Übergangsdichte.
  • Der geschmolzene verarbeitete Bereich, der Bereich mit geändertem Brechungsindex, der Bereich, in dem der modifizierte Bereich 7 eine andere Dichte als der nicht modifizierte Bereich hat, und der mit einem Gitterdefekt gebildete Bereich können ferner Brüche (Schnitte, Mikrorisse) darin oder an einer Grenzfläche zwischen dem modifizierten Bereich 7 und dem nicht modifizierten Bereich enthalten. Die enthaltenen Brüche können über die gesamte Oberfläche des modifizierten Bereichs 7 ausgedehnt oder nur in einem Teil oder in mehreren Teilen ausgebildet sein. Das Objekt 1 umfasst ein Substrat aus einem Kristallmaterial mit einer Kristallstruktur. Zum Beispiel enthält das Objekt 1 ein Substrat, das aus wenigstens einem der Materialien Galliumnitrid (GaN), Silizium (Si), Siliziumkarbid (SiC), LiTaO3, Diamant, GaOx und Saphir (Al2O3) gebildet ist. Mit anderen Worten, umfasst das Objekt 1 beispielsweise ein Galliumnitrid-Substrat, ein Silizium-Substrat, ein SiC-Substrat, ein LiTaO3-Substrat, ein Diamant-Substrat, ein GaOx-Substrat oder ein Saphir-Substrat. Das Kristallmaterial kann entweder ein anisotroper Kristall oder ein isotroper Kristall sein. Das Objekt 1 kann ein Substrat aus einem amorphen Material mit amorpher Struktur (amorphe Struktur) umfassen und kann z.B. ein Glassubstrat umfassen.
  • In den Ausführungsformen kann der modifizierte Bereich 7 durch Bildung einer oder mehrerer modifizierter Stellen (Bearbeitungskerben, modifizierte Schichten) gebildet werden. In einem solchen Fall wird eine modifizierte Stelle oder eine Gruppe von modifizierten Stellen zum modifizierten Bereich 7. Die modifizierte Stelle ist eine oder mehrere modifizierte Stellen, die in dem modifizierten Bereich 7 enthalten sind. Die modifizierte Stelle ist ein modifizierter Teil, der den modifizierten Bereich 7 bildet. Die modifizierte Stelle ist ein punktähnlicher modifizierter Teil. Mindestens einige der modifizierten Stellen können voneinander beabstandet sein oder miteinander in Kontakt stehen (durchgehend ausgebildet sein). Die modifizierte Stelle ist ein modifizierter Teil, der durch einen Schuss eines Pulses gepulsten Laserlichts (d.h. eines Pulses Laserbestrahlung: Laserschuss) gebildet wird. Dabei ist die modifizierte Stelle eine modifizierte Stelle, die als Reaktion auf einen Schuss eines Pulses des ersten, später beschriebenen Laserlichts gebildet wird. Beispiele für die modifizierte Stelle sind eine Rissstelle, eine geschmolzene bearbeitete Stelle, eine Stelle mit verändertem Brechungsindex und eine Mischung aus wenigstens einer dieser Stellen. Hinsichtlich der modifizierten Stelle können die Größe und Länge der daraus entstehenden Risse nach Bedarf im Hinblick auf die erforderliche Schnittgenauigkeit, die geforderte Ebenheit der Schnittflächen, die Dicke, die Art und die Kristallorientierung des Objekts 1 und dergleichen gesteuert werden. In den Ausführungsformen kann die modifizierte Stelle als modifizierter Bereich 7 entlang der Trennlinie 5 ausgebildet werden. Die modifizierte Stelle ist nicht auf einen lokalen Punkt oder eine Stelle in Form von Punkten beschränkt. Die Größe und Form der modifizierten Stelle sind auf keine bestimmten begrenzt und sie kann verschiedene Größen und Formen haben.
  • [Mechanismus zur Bildung der modifizierten Stelle]
  • Bei der Bildung einer modifizierten Stelle im Objekt 1 wird für jede Stufe ein charakteristisches Phänomen während eines Zeitraums vom Beginn bis zum Ende der Bildung einer modifizierten Stelle gefunden. Im Folgenden wird der Mechanismus zur Bildung einer modifizierten Stelle beschrieben.
  • Wie in 7 dargestellt, kann das Phänomen vom Beginn bis zum Ende der Bildung der modifizierten Stelle S gemäß dem Inhalt des Phänomens in fünf Stadien unterteilt werden. In diesem Beispiel wird angenommen, dass das Objekt 1 Silizium ist.
  • Die erste Stufe ist eine Periode unmittelbar nach dem Auftreffen eines Pulses des Laserlichts L auf das Objekt 1. In der ersten Stufe findet im Objekt 1 eine anfängliche Absorption bei etwa Raumtemperatur statt, wobei die Temperatur lokal ansteigt, in einem Teilbereich in der Nähe des Brennpunkts ein Plasma erzeugt wird (ein Teilbereich, der den Brennpunkt aufweist: im Folgenden einfach auch als „Teilbereich“ bezeichnet), und der Absorptionsgrad im Teilbereich vorübergehend ansteigt. Der Endpunkt der ersten Stufe ist ein Zeitpunkt bis zu 1 ps im Falle einer nichtlinearen Absorption, die ein nichtlineares Absorptionsphänomen wie die Mehrphotonenabsorption ist, und ist ein Zeitpunkt bis zu 1 ms im Falle einer linearen Absorption, die ein normales Absorptionsphänomen ist, beginnend mit dem Beginn der Einstrahlung des Laserlichts L auf das Objekt 1. Das Objekt 1 hat für die erste Stufe eine Temperatur von z.B. mehreren 10.000K. Das Objekt 1 für die erste Stufe hat einen Plasma-, Dampf- oder Flüssigkeitszustand. Wie bei solchem Laserlicht L für die erste Stufe ist mindestens eine der folgenden Eigenschaften erwünscht: gute Konvergenzeigenschaften, Transmissionseigenschaften bis zum Brennpunkt, selektive Absorptionseigenschaften im Brennpunkt, eine hohe Spitzenleistung und eine steil ansteigende Pulswellenform.
  • Die zweite Stufe ist eine Periode, in der der lokale Temperaturanstieg fortschreitet und sich der Teilbereich, in dem der Absorptionsgrad zugenommen hat, ausdehnt. Die zweite Stufe ist eine Periode, in der das Laserlicht L aufgebracht wird. In der zweiten Stufe wird dem Teilbereich des Objekts 1 in einem Hochtemperaturzustand Energie zugeführt (Hochtemperaturbereich), der Hochtemperaturbereich dehnt sich nach oben aus (Bestrahlungsseite des Laserlichts L), und es wird ein Bereich definiert, in dem ein modifizierter Bereich gebildet werden soll. Der Endpunkt der zweiten Stufe ist ein Zeitpunkt bis z.B. 700 ns, beginnend mit dem Beginn der Einstrahlung des Laserlichts L auf das Objekt 1. Das Objekt 1 für die zweite Stufe hat eine Temperatur von z.B. 2.000 bis 10.000 K. Der Endpunkt der zweiten Stufe ist ein Zeitpunkt bis z.B. 700 ns ab dem Beginn der Einstrahlung des Laserlichts L auf das Objekt 1. Das Objekt 1 in der zweiten Stufe hat einen flüssigen Zustand. In der zweiten Stufe ist der Hochtemperaturbereich ein geschmolzener Bereich. Wie bei solchem Laserlicht L für die zweite Stufe ist es wichtig, dass das Laserlicht L eine Pulswellenform oder eine Wellenlänge hat, die vom Objekt 1 vor der Verarbeitung nahe der Raumtemperatur nicht absorbiert wird. Hinsichtlich des Laserlichts L für die zweite Stufe ist mindestens eines von einem Ausbreitungsprofil gemäß den Verarbeitungsanforderungen (Verarbeitungszweck), einer großen Pulsenergie und einer Dauer erwünscht.
  • Die dritte Stufe ist eine Periode, in der die Temperatur aufgrund der Leitungskühlung schnell abnimmt, ein Hohlraum 13 fixiert und der geschmolzene Bereich begrenzt wird (es bildet sich ein geschmolzener, erstarrter Bereich 11). Die dritte Stufe ist eine Periode unmittelbar nachdem die Bestrahlung des Laserlichts L gestoppt wird. Der Endpunkt der dritten Stufe ist z.B. ein Zeitpunkt bis zu 2 µs, beginnend mit dem Beginn der Bestrahlung des Laserlichts L auf das Objekt 1. Das Objekt 1 für die dritte Stufe hat eine Temperatur von z.B. 500 bis 2.000 K. Das Objekt 1 für die dritte Stufe hat einen festen Zustand. In einer solchen dritten Stufe ist mindestens eines der folgenden Verfahren erwünscht: schnelle Leitungskühlung, Verfestigung, die in der Nähe des Brennpunkts vorgeht (Festlegen des Hohlraums 13) und eine Beschränkung einer Schmelze in einer Form und einem großen Volumen, die zum Trennen geeignet sind. Die Festlegung des Hohlraums 13 beschränkt sich nicht auf die dritte Stufe und kann auch in der zweiten Stufe erfolgen.
  • Die vierte Stufe ist eine Periode, in der die Einheit durch weitere thermische Diffusion erstarrt, eine große Spannung St in dem bis zum Ende geschmolzenen Bereich erzeugt wird, ein Eigenspannungsfeld entsteht und Mikrorisse erzeugt und ausgedehnt werden. Im dargestellten Beispiel bilden die erzeugten und erweiterten Mikrorisse eine Mikrorissgruppe 9. Die Mikrorissgruppe 9 ist eine Anhäufung aus Mikrorissen. Die vierte Stufe ist eine Periode, in der die Bestrahlung durch das Laserlicht L gestoppt wird. In der vierten Stufe wird ein Versetzungsgebiet gebildet. Der Endpunkt der vierten Stufe ist z.B. ein Zeitpunkt bis zu 10 µs, beginnend mit dem Beginn der Bestrahlung des Laserlichts L auf das Objekt 1. Das Objekt 1 für die vierte Stufe hat eine Temperatur, die etwa der Raumtemperatur entspricht. Das Objekt 1 für die vierte Stufe hat einen festen Zustand. In einer solchen vierten Stufe ist mindestens eines von einer Erstarrungsordnung und einer Geschwindigkeit, die zum Trennen, zur Bildung einer Versetzung und Bildung eines Hochdruckgebiets (Steuerung der Eigenspannungsverteilung) geeignet ist, erwünscht.
  • Die fünfte Stufe ist eine Periode, in der das Objekt 1 mit dem nächsten Puls des Laserlichts L bestrahlt wird, und ähnelt der ersten Stufe. In der fünften Stufe werden in der modifizierten Stelle S, die bisher in der ersten bis vierten Stufe gebildet wurde, die Mikrorisse gebildet und die Mikrorissgruppe 9 ausgedehnt.
  • 8 zeigt eine Fotografie, die einen Querschnitt des Objekts 1 darstellt, in dem sich die modifizierte Stelle S gebildet hat. Der Zustand des Bildes entspricht dem Zustand der fünften Stufe. Die obere Seite des Bildes zeigt die Bestrahlungsseite des Laserlichts L. Wie in 8 gezeigt, enthält die modifizierte Stelle S einen verfestigten Schmelzbereich 11, die Mikrorissgruppe 9 und den Hohlraum 13. Der verfestigte Schmelzbereich 11 ist ein Bereich, der bei der Wiedererstarrung von der dritten Stufe bis zur vierten Stufe bis zum Ende geschmolzen war. Eine große Spannung wird durch Volumenausdehnung bei der Wiedererstarrung des verfestigten Schmelzbereichs 11 erzeugt. Ein Riss 14 wird aufgrund der Spannung erzeugt, die auf den verfestigten Schmelzbereich 11 zentriert ist. Die Mikrorissgruppe 9 wird durch die Spannung gebildet, die mit der Wiedererstarrung von der dritten Stufe bis zur vierten Stufe einhergeht. Die Mikrorissgruppe 9 kann von hochdichten Versetzungen begleitet werden. Die Mikrorissgruppe 9 sammelt sich an und wächst zu dem Riss 14 heran. Der Hohlraum 13 ist ein Hohlraum, der bei der Wiedererstarrung nach dem Schmelzen und Verdampfen in der zweiten Stufe zurückbleibt. Der Brennpunkt P in der Figur ist der Startpunkt der Bearbeitung und ist ein Wirkungsbereich in der ersten Stufe.
  • [Erste Ausführungsform]
  • Als nächstes wird eine Bearbeitungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben.
  • Eine Laserbearbeitungsvorrichtung 200 gemäß der ersten Ausführungsform in 9 ist eine Vorrichtung mit Spezifikationen, in denen der Trennkraft Vorrang eingeräumt wird, und die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 ist in der Lage, das Objekt 1 entlang der Dickenrichtung mit einer hohen Trennkraft zu schneiden. Die Bearbeitungsvorrichtung 200 umfasst eine erste Lichtquelle 201, eine zweite Lichtquelle 202, ein erstes Dämpfungselement 203, ein zweites Dämpfungselement 204, einen ersten Strahlaufweiter 205, einen zweiten Strahlaufweiter 206, einen räumlichen Lichtmodulator 207, ein optisches Relaissystem 208, einen dichroitischen Spiegel 209, ein optisches Kondensor-System 210 und eine zylindrische Linseneinheit 211.
  • Die erste Lichtquelle 201 emittiert erstes Laserlicht (erstes Licht) L1 aus gepulstem Laserlicht (bewirkt, dass das erste Laserlicht (erstes Licht) L1 pulsierend schwingt). Beispielsweise emittiert die erste Lichtquelle 201 das erste Laserlicht L1 mit einer Wellenlänge von 1064 nm und einer Pulsdauer von 30 ns. Die zweite Lichtquelle 202 emittiert zweites Laserlicht (zweites Licht) L2 aus gepulstem Laserlicht (versetzt das zweite Laserlicht (zweites Licht) L2 in pulsierende Schwingung). Beispielsweise emittiert die zweite Lichtquelle 202 das zweite Laserlicht L2 mit einer Wellenlänge von 1550 nm und einer Pulsdauer von 1000 ns. Sowohl das erste Laserlicht L1 als auch das zweite Laserlicht L2 entsprechen jeweils dem zuvor beschriebenen Laserlicht L. Die zweite Lichtquelle 202 emittiert das zweite Laserlicht L2 mit einer Wellenlänge von 1550 nm und einer Pulsdauer von 1000 ns.
  • Das erste Dämpfungselement 203 stellt die Leistung (Lichtintensität) und die Polarisationsrichtung des ersten Laserlichts L1 ein, das von der ersten Lichtquelle 201 emittiert wird. Das zweite Dämpfungselement 204 stellt den Ausgabe und die Polarisationsrichtung des zweiten Laserlichts L2 ein, das von der zweiten Lichtquelle 202 emittiert wird. Der erste Strahlaufweiter 205 stellt den Strahldurchmesser und den Divergenzwinkel des ersten Laserlichts L1 ein, das das erste Dämpfungselement 203 durchlaufen hat. Der zweite Strahlaufweiter 206 stellt den Strahldurchmesser und den Divergenzwinkel des zweiten Laserlichts L2 ein, das das zweite Dämpfungselement 204 durchlaufen hat.
  • Der räumliche Lichtmodulator 207 moduliert und reflektiert das erste Laserlicht L1, das den ersten Strahlaufweiter 205 durchlaufen hat und vom Spiegel 212 reflektiert wurde. Der räumliche Lichtmodulator 207 ist z.B. ein räumlicher Lichtmodulator (SLM) eines reflektierenden Flüssigkristalls (Liquid Crystal on Silicon (LCOS)). Der räumliche Lichtmodulator 207 enthält eine Anzeigeeinheit, in die das erste Laserlicht L1 eintritt, und moduliert das reflektierte erste Laserlicht L1 (z.B. moduliert er die Intensität, Amplitude, Phase, Polarisation usw. des ersten Laserlichts L1) durch geeignete Einstellung eines Modulationsmusters, das auf der Anzeigeeinheit angezeigt wird.
  • Das optische Relaissystem 208 überträgt (bildet) auf der Eintrittspupillenebene des optischen Systems 210 ein Bild des ersten Laserlichts L1 (ein Bild des ersten Laserlichts L1, das durch den räumlichen Lichtmodulator 207 moduliert wird) auf die Anzeigeeinheit des räumlichen Lichtmodulators 207. Beispiele für das optische Relaissystem 208 sind eine 4f-Linseneinheit.
  • Der dichroitische Spiegel 209 überträgt das erste Laserlicht L1, das durch das optische Relaissystem 208 hindurchgegangen ist und vom Spiegel 213 reflektiert wurde, zum optischen Kondensor-System 210 und reflektiert das zweite Laserlicht L2, das durch die Zylinderlinseneinheit 211 hindurchgegangen ist, zum optischen Kondensor-System 210.
  • Das optische Kondensor-System 210 konvergiert das erste Laserlicht L1 und das zweite Laserlicht L2 am Objekt 1. Das optische Bündelungssystem 210 umfasst eine Vielzahl von Linsen und einen Halter zum Halten der Vielzahl von Linsen. Das optische Kondensor-System 210 kann sich entlang der Richtung seiner optischen Achse mit der Antriebskraft eines Antriebsmechanismus, z.B. eines piezoelektrischen Elements, bewegen.
  • Die Zylinderlinseneinheit 211 stellt ein Strahlprofil des zweiten Laserlichts L2, das durch den zweiten Strahlaufweiter 206 hindurchgegangen ist und von den Spiegeln 214 und 215 reflektiert wurde, ein (formt einen Strahl). Die Zylinderlinseneinheit 211 macht das Strahlprofil des zweiten Laserlichts L2, das auf das Objekt 1 aufgebracht wird, in der Richtung entlang der Trennlinie 5 lang.
  • Eine Steuerung 216 enthält eine Zentraleinheit (CPU), einen Festwertspeicher (ROM) und einen Direktzugriffsspeicher (RAM). Die Steuerung 216 steuert den Betrieb jeder Einheit der Bearbeitungsvorrichtung 200. Die Steuerung 216 hat die zuvor beschriebenen Funktionen der Laserlichtquellen-Steuerung 102 und der Tischsteuerung 115 (siehe 1). Die Steuerung 216 steuert den Betrieb der ersten Lichtquelle 201 und der zweiten Lichtquelle 202, um das erste Laserlicht L1 und das zweite Laserlicht L2 von der ersten Lichtquelle 201 bzw. der zweiten Lichtquelle 202 auszusenden. Die Steuerung 216 stellt die Ausgabe, Pulsbreite usw. des ersten Laserlichts L1 und des zweiten Laserlichts L2 ein, die von der ersten Lichtquelle 201 bzw. der zweiten Lichtquelle 202 emittiert werden. Bei der Bildung der modifizierten Stelle S steuert die Steuerung 216 den Betrieb jeder Einheit der Laserbearbeitungsvorrichtung 200, so dass die Brennpunkte des ersten Laserlichts L1 und des zweiten Laserlichts L2 in einer vorbestimmten Tiefe positioniert sind und sich relativ entlang der Trennlinie 5 bewegen. Die Steuerung 216 stellt den Zeitpunkt ein, zu dem das erste Laserlicht L1 und das zweite Laserlicht L2 von der ersten Lichtquelle 201 und der zweiten Lichtquelle 202 emittiert werden, um den Zeitpunkt zu steuern, zu dem das erste Laserlicht L1 und das zweite Laserlicht L2 an einem Bearbeitungspunkt ankommen.
  • Bei der Bildung der modifizierten Stelle S zeigt die Steuerung 216 ein vorbestimmtes Modulationsmuster auf der Anzeigeeinheit des räumlichen Lichtmodulators 207 an und moduliert, wie gewünscht, das erste Laserlicht L1 mit dem räumlichen Lichtmodulator 207. Das anzuzeigende Modulationsmuster wird im Voraus auf der Grundlage einer Tiefenposition, an der die modifizierte Stelle S gebildet werden soll, der Wellenlänge des ersten Laserlichts L1, des Materials des Objekts 1, des Brechungsindex des optischen Kondensor-Systems 210 und des Objekts 1 usw. abgeleitet, und das anzuzeigende Modulationsmuster wird in der Steuerung 216 gespeichert. Das Modulationsmuster kann mindestens eines der folgenden Muster enthalten: ein einzelnes Differenzkorrekturmuster zur Korrektur einzelner Unterschiede, die in der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 auftreten, ein sphärisches Aberrationskorrekturmuster zur Korrektur einer sphärischen Aberration, ein Astigmatismus-Korrekturmuster zur Korrektur von Astigmatismus usw.
  • Die Steuerung 216 steuert die erste Lichtquelle 201, um das erste Laserlicht L1 zu emittieren, und steuert dann die zweite Lichtquelle 202, um das zweite Laserlicht L2 zu emittieren. Insbesondere steuert die Steuerung 216 die erste Lichtquelle 201, um das Objekt 1 mit dem ersten Laserlicht L1 durch einen Puls zu bestrahlen, und steuert die zweite Lichtquelle 202, um das Objekt 1 mit dem zweiten Laserlicht L2 durch einen Puls in einer Absorptionsgrad-Erhöhungsperiode zu bestrahlen, in der der Absorptionsgrad in einem Teilbereich des Objekts 1 vorübergehend ansteigt. Die Steuerung 216 stoppt die Emission von der ersten Lichtquelle 201 und der zweiten Lichtquelle 202 für eine bestimmte Zeit nach der Bestrahlung des zweiten Laserlichts L2 durch einen Puls. Danach wiederholt die Steuerung 216 die Bestrahlung des ersten Laserlichts L1 und des zweiten Laserlichts L2 durch einen Puls.
  • Der Teilbereich ist z.B. ein Bereich in der Nähe des Brennpunkts des ersten Laserlichts L1, in dem der Absorptionsgrad in Verbindung mit der Einstrahlung und Konvergenz des ersten Laserlichts L1 zunimmt. Der Absorptionsgrad ist eine Absorptionsgeschwindigkeit des ersten Laserlichts L1 und des zweiten Laserlichts L2 pro Längeneinheit (z.B. pro 1 cm). Die Absorptionsgrad-Erhöhungsperiode ist eine Periode, in der der Absorptionsgrad vorübergehend ansteigt (der Absorptionsgrad wird vorübergehend erhöht), bezogen auf den Absorptionsgrad vor der Bestrahlung mit dem ersten Laserlicht L1. Die Absorptionsgrad-Erhöhungsperiode umfasst in einem Bereich, in dem das Absorptionsvermögen im Vergleich zu dem vor der Bestrahlung mit dem ersten Laserlicht L1 groß ist, eine Periode, in der das Absorptionsvermögen zunimmt, und eine Periode, in der das Absorptionsvermögen abnimmt. Zum Beispiel nimmt in der Absorptionsgrad-Erhöhungsperiode der Absorptionsgrad nach der Zunahme mit der Zeit in dem Bereich ab, in dem der Absorptionsgrad groß ist, verglichen mit dem vor der Bestrahlung mit dem ersten Laserlicht L1.
  • Genauer gesagt, steuert die Steuerung 216 die Bestrahlungszeit des ersten Laserlichts L1 und des zweiten Laserlichts L2 auf folgende Weise. Konkret wird, wie in 10 dargestellt, zunächst das erste Laserlicht L1 durch einen Puls aufgebracht. Dabei beginnt die erste Stufe, der Absorptionsgrad des Teilbereichs steigt steil an, erreicht einen Spitzenwert und nimmt ab. Während einer Absorptionsgrad-Erhöhungsperiode H wird das zweite Laserlicht L2 durch einen Puls aufgebracht. Im dargestellten Beispiel steigt der Puls des zweiten Laserlichts L2 am Ende des Pulses des ersten Laserlichts L1 an. Der Puls des zweiten Laserlichts L2 wird für eine vorbestimmte Zeitdauer aufrechterhalten und endet. Die Einstrahlung des zweiten Laserlichts L2 erhöht oder erhält den Absorptionsgrad. Mit dem Ende endet die zweite Stufe und die dritte Stufe beginnt. Die Bestrahlung des ersten Laserlichts L1 und des zweiten Laserlichts L2 stoppt für eine bestimmte Zeitdauer, und dadurch schreitet die dritte Stufe und die vierte Stufe fort.
  • In der wie zuvor beschrieben konfigurierten Laserbearbeitungsvorrichtung 200 wird ein Bearbeitungsverfahren durchgeführt, das einen Schritt der Bestrahlung des Objekts 1 mit dem ersten Laserlicht L1 zur vorübergehenden Erhöhung des Absorptionsgrads in einem Teilbereich des Objekts 1 im Vergleich zu dem vor der Bestrahlung mit dem ersten Laserlicht L1 und einen Schritt der Bestrahlung des Teilbereichs mit dem zweiten Laserlicht L2 in der Absorptionsgrad-Erhöhungsperiode H, in der der Absorptionsgrad des Teilbereichs vorübergehend zunimmt, umfasst.
  • Im Folgenden werden die Eigenschaften des ersten Laserlichts L1 und des zweiten Laserlichts L2, die in der Bearbeitungsvorrichtung 200 auf das Objekt 1 aufgebracht werden, detailliert beschrieben.
  • Die Energie des zweiten Laserlichts L2 ist höher als die Energie des ersten Laserlichts L1. Die Energie ist hier die Gesamtmenge der in der gesamten Zeitachse zugeführten Energie. Die Spitzenintensität des zweiten Laserlichts L2 ist niedriger als die Spitzenintensität des ersten Laserlichts L1. Die Spitzenintensität ist hier die Energie pro Flächen- und Zeiteinheit in einem Bereich, in dem das Laserlicht L absorbiert wird. Die Energie und Spitzenintensität des ersten Laserlichts L1 können z.B. durch die erste Lichtquelle 201 und/oder das erste Dämpfungselement 203 gesteuert werden. Die Energie und Spitzenintensität des zweiten Laserlichts L2 können z.B. durch die zweite Lichtquelle 202 und/oder das zweite Dämpfungselement 204 gesteuert werden. Die Energie und die Spitzenintensität des ersten Laserlichts L1 und des zweiten Laserlichts L2 können auch durch einen Modulator, wie z.B. einen elektro-optischen Modulator (EOM) oder einen akusto-optischen Modulator (AOM), gesteuert werden.
  • Die Wellenlänge des zweiten Laserlichts L2 unterscheidet sich von der Wellenlänge des ersten Laserlichts L1. Die Wellenlänge des zweiten Laserlichts L2 und die Wellenlänge des zweiten Laserlichts L2 sind Wellenlängen, mit denen das zweite Laserlicht L2 das Objekt 1 durchläuft, und betragen 1.000 bis 8.500 nm, mit denen das zweite Laserlicht L2 das Silizium durchläuft. Die Wellenlänge des zweiten Laserlichts L2 ist länger als die Wellenlänge des ersten Laserlichts L1. In dem Fall, dass das Objekt 1 Silizium ist und die Wellenlänge 1.000 nm oder mehr und weniger als 1.100 nm beträgt, ist die Absorption im Objekt 1 schnell, der Schaden gering, und Brüche dehnen sich nur schwer aus. In dem Fall, dass das Objekt 1 Silizium ist und die Wellenlänge 1.100 nm oder mehr und weniger als 2.000 nm beträgt, nimmt die Trennkraft zu, und der Trennkraft kann Vorrang vor der Steuerung der Beschädigung des Objekts 1 eingeräumt werden (wodurch die zu erzeugenden Brüche länger werden). In dem Fall, dass es sich bei dem Objekt 1 um Silizium handelt und die Wellenlänge 2.000 nm oder mehr und weniger als 8.500 nm beträgt, steigt die Trennkraft weiter an, und der Trennkraft kann eine weitere Priorität gegenüber der Steuerung der Beschädigung des Objekts 1 eingeräumt werden. Die Wellenlänge des ersten Laserlichts L1 kann z.B. durch die erste Lichtquelle 201 und/oder den räumlichen Lichtmodulator 207 gesteuert werden. Die Wellenlänge des zweiten Laserlichts L2 kann z.B. durch die zweite Lichtquelle 202 gesteuert werden. Die Wellenlängen des ersten Laserlichts L1 und des zweiten Laserlichts L2 können durch einen Modulator, wie z.B. den EOM oder den AOM, gesteuert werden.
  • Das zweite Laserlicht L2 ist Laserlicht, bei dem keine modifizierte Stelle S und damit kein modifizierter Bereich 7 gebildet wird, wenn das zweite Laserlicht L2 einzeln auf das Objekt 1 aufgebracht wird. Beispielsweise ist die Spitzenintensität des zweiten Laserlichts L2 niedriger als der Bearbeitungsschwellenwert des Objekts 1, und die Bildung der modifizierten Stelle S wird nicht einzeln gestartet. In einem solchen Fall kann das zweite Laserlicht L2 konstant oder im Voraus auf das Objekt 1 aufgebracht werden, und nur das erste Laserlicht L1 wirkt als Auslöser für den Start der Bearbeitung. Zu diesem Zeitpunkt wird das zweite Laserlicht L2 vor Beginn der Bearbeitung nicht im Objekt 1 absorbiert und wird zu Durchgangslicht. Das „Durchgangslicht“ ist Licht, das von einer Seite des Objekts 1 eintritt und von der anderen Seite wieder austritt (emittiert), ohne im Objekt 1 absorbiert zu werden. Die durch das Durchgangslicht verursachte Beschädigung der Oberfläche, die der Einfallsebene des Lichts gegenüberliegt, wird auch als „Rückseitenbeschädigung“ bezeichnet.
  • Die numerische Apertur (NA) des zweiten Laserlichts L2 unterscheidet sich von der NA des ersten Laserlichts L1. Die NA des ersten Laserlichts L1 ist ein Winkel, unter dem das erste Laserlicht L1 an der Sammelposition des ersten Laserlichts L1 konvergiert. Die NA des zweiten Laserlichts L2 ist ein Winkel, unter dem das zweite Laserlicht L2 an der Sammelposition des zweiten Laserlichts L2 konvergiert. Insbesondere ist die NA des zweiten Laserlichts L2 kleiner als die NA des ersten Laserlichts L1. Das zweite Laserlicht L2 kann ein paralleler Strahl sein.
  • Die NA des ersten Laserlichts L1 kann z.B. durch mindestens einen der ersten Strahlaufweiter 205, den räumlichen Lichtmodulator 207 und dem optischen Kondensor-System 210 gesteuert werden. Die NA des zweiten Laserlichts L2 kann z.B. durch den zweiten Strahlaufweiter 206 und/oder das optische Kondensor-System 210 gesteuert werden. Kurz gesagt, die NA des Laserlichts L kann durch mindestens eine endliche Apertur, z.B. ein Objektiv oder eine Lochblende, ein Strahljustiersystem, z.B. einen Strahlaufweiter, oder einen räumlichen Lichtmodulator, gesteuert werden. Die NA hat die Tendenz, dass mit zunehmendem Wert die Punktgröße im Brennpunkt kleiner wird und der Strahldurchmesser vom Brennpunkt weg schnell zunimmt. Die NA wird in Abhängigkeit vom Durchmesser des Laserlichts L im optischen Kondensor-System 210 und der Brennweite des optischen Kondensor-Systems 210 bestimmt. Die Lageabhängigkeit der Spitzenintensität des Laserlichts L nimmt mit zunehmender NA zu. Für den Fall, dass das Laserlicht L lokal in der Tiefenrichtung (Richtung der optischen Achse, Richtung der Dicke) fokussiert wird, ist es von Vorteil, dass die NA hoch ist. Im Gegensatz dazu ist im Falle, dass das Laserlicht L in einem langen Bereich entlang der Richtung der optischen Achse verteilt ist, eine niedrigere NA vorteilhaft.
  • Das Strahlprofil des zweiten Laserlichts L2 unterscheidet sich vom Strahlprofil des ersten Laserlichts L1. Insbesondere weist das Strahlprofil des ersten Laserlichts L1 eine Rotationssymmetrie auf, wie z.B. einen perfekten Kreis oder einen Ring. Das Strahlprofil des zweiten Laserlichts L2 hat eine längliche Form entlang der Trennlinie 5. Das Strahlprofil des zweiten Laserlichts L2 hat eine rotationssymmetrische Form (z.B. ein Oval, eine Ellipse, ein Rechteck oder ein Polygon) mit einer Richtung entlang der Trennlinie 5 als Längsrichtung. Das Strahlprofil des ersten Laserlichts L1 kann durch den räumlichen Lichtmodulator 207 gesteuert werden. Das Strahlprofil des zweiten Laserlichts L2 kann durch die Zylinderlinseneinheit 211 gesteuert werden. Das Strahlprofil kann z.B. durch ein optisches Beugungselement (DOE) oder einen räumlichen Lichtmodulator gesteuert werden, und in einem solchen Fall kann ein kompliziertes Strahlprofil, wie z.B. ein Oval oder ein Polygon, leicht erreicht werden.
  • Ein M-Quadrat-Wert des zweiten Laserlichts L2 unterscheidet sich von einem M-Quadrat-Wert des ersten Laserlichts L1. Der M-Quadrat-Wert ist ein Wert, der die Qualität des Laserlichts L (die Transversalmode des Laserlichts L) angibt. Der M-Quadrat-Wert ist ein Wert, der die Konvergenzeigenschaften des Laserlichts L angibt. Der M-Quadrat-Wert wird auch als M ^ 2 ausgedrückt. Der M-Quadrat-Wert gibt an, wie weit das tatsächliche Laserlicht L von einem idealen Gaußschen Laserlicht TEM00 (Grundmode-Licht) entfernt ist. Der M-Quadrat-Wert ist das Produkt aus dem Divergenzwinkel des tatsächlichen Laserlichts L und dem Durchmesser der Strahltaille in Bezug auf das Produkt aus dem Divergenzwinkel des Gaußschen Laserlichts TEM00 und dem Durchmesser der Strahltaille.
  • Der M-Quadrat-Wert des zweiten Laserlichts L2 ist größer als der M-Quadrat-Wert des ersten Laserlichts L1. Das erste Laserlicht L1 benötigt eine gute Strahlqualität, und der M-Quadrat-Wert des ersten Laserlichts L1 beträgt 1,5 oder weniger. Das zweite Laserlicht L2 benötigt nicht die gleiche Strahlqualität wie die des ersten Laserlichts L1, und der M-Quadrat-Wert des zweiten Laserlichts L2 ist 6,0 oder weniger. Der M-Quadrat-Wert des ersten Laserlichts L1 kann z.B. durch die erste Lichtquelle 201 und/oder den räumlichen Lichtmodulator 207 gesteuert werden. Der M-Quadrat-Wert des zweiten Laserlichts L2 kann z.B. durch die zweite Lichtquelle 202 gesteuert werden. Der M-Quadrat-Wert des Laserlichts L kann durch die Verwendung von mindestens einer der Laserlichtquelle dieses Laserlichts L, eines Raumfilters und des Raumlichtmodulators gesteuert werden.
  • Die Pulsbreite des zweiten Laserlichts L2 unterscheidet sich von der Pulsbreite des ersten Laserlichts L1. Die Pulsbreite des zweiten Laserlichts L2 ist länger als die Pulsbreite des ersten Laserlichts L1. Die Pulsbreite des ersten Laserlichts L1 kann z.B. durch die erste Lichtquelle 201 gesteuert werden. Die Pulsbreite des zweiten Laserlichts L2 kann z.B. durch die zweite Lichtquelle 202 gesteuert werden. Die Pulsbreiten des ersten Laserlichts L1 und des zweiten Laserlichts L2 können auch durch einen Modulator, wie z.B. den EOM oder den AOM, gesteuert werden.
  • Die Pulswellenform des zweiten Laserlichts L2 unterscheidet sich von der Pulswellenform des ersten Laserlichts L1. Die Pulswellenform des ersten Laserlichts L1 ist eine rechteckige Wellenform oder eine Gaußsche Wellenform. Die Pulswellenform des zweiten Laserlichts L2 ist eine Wellenform mit einer höheren Leistung über die Zeit, und insbesondere eine Wellenform, bei der die Leistung erhöht wird, so dass die Spitzenintensität als Reaktion auf die Vergrößerung der effektiven Fläche, bei der das zweite Laserlicht L2 in einem Absorptionsbereich absorbiert wird, konstant wird (im Folgenden wird eine solche Wellenform einfach als „Wellenform mit rückwärts gerichtetem Anstieg“ bezeichnet). Die Pulswellenform des zweiten Laserlichts L2 hat beispielsweise eine quadratische Kurve. Die Pulswellenform des ersten Laserlichts L1 kann z.B. durch die erste Lichtquelle 201 gesteuert werden. Die Pulswellenform des zweiten Laserlichts L2 kann z.B. durch die zweite Lichtquelle 202 gesteuert werden. Die Pulswellenformen des ersten Laserlichts L1 und des zweiten Laserlichts L2 können auch durch einen Modulator, wie z.B. den EOM oder den AOM, gesteuert werden.
  • Die Polarisationsrichtung des zweiten Laserlichts L2 unterscheidet sich von der Polarisationsrichtung des ersten Laserlichts L1. Die Polarisationsrichtung des ersten Laserlichts L1 ist vertikal, horizontal, eine Zirkularpolarisation im Uhrzeigersinn, eine Zirkularpolarisation entgegen dem Uhrzeigersinn oder eine Z-Polarisation. Die Polarisationsrichtung des zweiten Laserlichts L2 ist horizontal, vertikal, eine Zirkularpolarisation im Gegenuhrzeigersinn, eine Zirkularpolarisation im Uhrzeigersinn oder eine Z-Polarisation. Die Polarisationsrichtung des ersten Laserlichts L1 kann z.B. durch eine Wellenplatte (nicht dargestellt) und/oder den räumlichen Lichtmodulator 207 gesteuert werden. Die Polarisationsrichtung des zweiten Laserlichts L2 kann z.B. durch eine Wellenplatte (nicht dargestellt) gesteuert werden. Die Polarisation umfasst z.B. lineare Polarisation, orthogonale Polarisation, zirkulare Polarisation, zufällige Polarisation, Z-Polarisation und radiale Polarisation. Die Wellenplatte umfasst eine Viertelwellenplatte und/oder eine Halbwellenplatte und/oder eine Z-Wellenplatte. Die Polarisationsrichtungen des ersten Laserlichts L1 und des zweiten Laserlichts L2 können auch durch eine Wellenplatte und/oder einen Depolarisator und/oder einen räumlichen Lichtmodulator gesteuert werden.
  • In der Bearbeitungsvorrichtung 200 kann das für die erste Stufe notwendige und ausreichende erste Laserlicht L1 mit einer für die erste Stufe optimalen zeitlichen und räumlichen Verteilung zugeführt werden. Nach einem geeigneten Zeitintervall kann das für die zweite Stufe notwendige und ausreichende zweite Laserlicht L2 mit einem zeitlichen und räumlichen Verteilungsoptimum für die zweite Stufe zugeführt werden. Danach kann das zweite Laserlicht L2 (und anderes Licht) scharf abgeblockt werden, so dass die Kühlung in der dritten Stufe und darüber hinaus zeitnah durchgeführt werden kann.
  • Die hier vorliegende Bearbeitungsvorrichtung 200 ist so konfiguriert, dass sie in Bezug auf das erste Laserlicht L1 und das zweite Laserlicht L2, die auf das Objekt 1 aufgebracht werden, die folgenden Eigenschaften aufweist.
    • (Wellenlänge)
    • Erstes Laserlicht L1: 1026 bis 1064 nm
    • Zweites Laserlicht L2: 1180 bis 7500 nm
    • (Strahlqualität (M-Quadrat-Wert))
    • Erstes Laserlicht L1: 1,0
    • Zweites Laserlicht L2: weniger als 3,0
    • (Pulsdauer)
    • Erstes Laserlicht L1: 20 bis 50 ns
    • Zweites Laserlicht L2: 0,7 bis 5 µs
    • (Pulsanstiegszeit)
    • Erstes Laserlicht L1: weniger als 5 ns
    • Zweites Laserlicht L2: weniger als 50 ns
    • (Pulswellenform)
    • Erstes Laserlicht L1: rechteckige Wellenform oder Gaußsche Wellenform
    • Zweites Laserlicht L2: Wellenform mit rückwärts gerichtetem Anstieg (quadratische Kurve)
    • (Spitzenintensität)
    • Erstes Laserlicht L1: 70 W
    • Zweites Laserlicht L2: 150 bis 250 W
    • (Wiederhol ungshäufigkeit)
    • Erstes Laserlicht L1: 150 kHz oder weniger
    • Zweites Laserlicht L2: 150 kHz oder weniger
    • (Bestrahlungszeitpunkt)
    • Erstes Laserlicht L1: beliebig
    • Zweites Laserlicht L2: 20 bis 30 ns später
    • (beginnend mit dem Beginn der Bestrahlung mit dem ersten Laserlicht L1)
    • (Kondensor-System)
    • Erstes Laserlicht L1: Konvergenz hat Priorität
    • Zweites Laserlicht L2: Pfad hat Priorität
    • (Aberrationskorrektur)
    • Erstes Laserlicht L1: ja
    • Zweites Laserlicht L2: kein
    • (Symmetrie des Strahlprofils)
    • Erstes Laserlicht L1: Rotationssymmetrie (perfekter Kreis)
    • Zweites Laserlicht L2: lang in der Richtung entlang der Trennlinie 5
    • (NA)
    • Erstes Laserlicht L1: 0,7 oder mehr
    • Zweites Laserlicht L2: 0,2 bis 0,6
  • Wie zuvor beschrieben, kann die Bearbeitungsvorrichtung 200 bei der Bildung der modifizierten Stelle S das erste Laserlicht L1 und das zweite Laserlicht L2 gemäß jedem Phänomen der ersten Stufe und der zweiten Stufe getrennt anwenden. Durch geeignete Änderung verschiedener Parameter oder Bestrahlungsmodi des ersten Laserlichts L1 und des zweiten Laserlichts L2 können verschiedene Bearbeitungsanforderungen leicht erfüllt werden. Daher kann die Bearbeitungsvorrichtung 200 mit hohem Zusatznutzen realisiert werden. Darüber hinaus ist es möglich, die Trennkraft mit einem einfachen und kostengünstigen optischen System zu verbessern.
  • In der Bearbeitungsvorrichtung 200 ist die Energie des zweiten Laserlichts L2 höher als die Energie des ersten Laserlichts L1. Dadurch ist eine Bestrahlung mit dem ersten Laserlicht L1 und dem zweiten Laserlicht L2 gemäß jedem Phänomen der ersten Stufe und der zweiten Stufe möglich.
  • In der Bearbeitungsvorrichtung 200 ist die Spitzenintensität des zweiten Laserlichts L2 niedriger als die Spitzenintensität des ersten Laserlichts L1. Dies ermöglicht die weitere Bestrahlung mit dem ersten Laserlicht L1 und dem zweiten Laserlicht L2 gemäß jedem Phänomen der ersten Stufe und der zweiten Stufe.
  • In der Bearbeitungsvorrichtung 200 des Lasers unterscheidet sich die Wellenlänge des zweiten Laserlichts L2 von der Wellenlänge des ersten Laserlichts L1. Indem die Wellenlänge des ersten Laserlichts L1 in geeigneter Weise von der Wellenlänge des zweiten Laserlichts L2 unterschieden wird, können der Absorptionsgrad des ersten Laserlichts L1 und des zweiten Laserlichts L2 im Objekt 1 und das Bearbeitungsergebnis gesteuert werden. Außerdem hat das Objekt 1, das ein Halbleiter ist, spektrale Absorptionseigenschaften, die sich in der Nähe der Bandlücke stark ändern; daher ermöglicht die Änderung der Wellenlänge eine effektive Steuerung der Absorptionsverteilung und des Verarbeitungsergebnisses. Insbesondere in der Bearbeitungsvorrichtung 200 ist die Wellenlänge des zweiten Laserlichts L2 länger als die Wellenlänge des ersten Laserlichts L1. Dadurch ist es möglich, die Trennkraft mit dem zweiten Laserlicht L2 zu erhöhen und gleichzeitig die Absorption des ersten Laserlichts L1 zu beschleunigen und die Beschädigung zu unterdrücken (gleichzeitige Erzielung hoher Trennkraft und Steuerung der Beschädigung).
  • In der Bearbeitungsvorrichtung 200 ist das zweite Laserlicht L2 Licht, mit dem keine modifizierte Stelle S gebildet wird, wenn es einzeln auf das Objekt 1 aufgebracht wird. Vor diesem Hintergrund kann das zweite Laserlicht L2 konstant oder im Voraus aufgebracht werden, und selbst in einem solchen Fall wird keine modifizierte Stelle S gebildet, und das erste Laserlicht L1 dient als Auslöser für den Beginn der Bildung der modifizierten Stelle S. Dadurch entfällt die Notwendigkeit einer präzisen Steuerung des Bestrahlungszeitpunktes des zweiten Laserlichts L2.
  • In der Bearbeitungsvorrichtung 200 unterscheidet sich die NA des zweiten Laserlichts L2 von der NA des ersten Laserlichts L1. Indem die NA des ersten Laserlichts L1 in geeigneter Weise von der NA des zweiten Laserlichts L2 unterschieden wird, kann die Reichweite des Bearbeitungsbereichs gesteuert werden. Insbesondere in der Bearbeitungsvorrichtung 200 ist die NA des zweiten Laserlichts L2 kleiner als die NA des ersten Laserlichts L1. Da dabei die Divergenz des Strahls des zweiten Laserlichts L2 auch an einer vom Brennpunkt entfernten Stelle gesteuert wird, kann die modifizierte Stelle S an eine vom Brennpunkt entfernte Position geführt oder geformt werden.
  • In der Bearbeitungsvorrichtung 200 unterscheidet sich das Strahlprofil des zweiten Laserlichts L2 vom Strahlprofil des ersten Laserlichts L1. Durch geeignete Wahl des Strahlprofils des ersten Laserlichts L1 gegenüber dem Strahlprofil des zweiten Laserlichts L2 ist es möglich, die Trennkraft und die Beschädigung des Objekts 1 zu steuern. Insbesondere in der Bearbeitungsvorrichtung 200 hat das Strahlprofil des ersten Laserlichts L1 eine rotationssymmetrische Form, die es ermöglicht, das erste Laserlicht L1 in einem kleinen Bereich zu konvergieren, was zu einer hohen Leistungsdichte führt. Daher kann das Phänomen der ersten Stufe mit minimalem Leckage-Licht realisiert werden. Das Strahlprofil des zweiten Laserlichts L2 hat entlang der Trennlinie 5 eine längliche Form. Dadurch kann das Objekt 1 leicht entlang der Trennlinie 5 geschnitten werden. Da die Richtung orthogonal zur Trennlinie 5, von der Dickenrichtung aus gesehen, die kürzere Richtung des Strahlprofils des zweiten Laserlichts L2 ist, kann außerdem die nachteilige Wirkung des zweiten Laserlichts L2 auf das Funktionselement des Objekts 1 unterdrückt werden.
  • In der Bearbeitungsvorrichtung 200 unterscheidet sich der M-Quadra-Wert des zweiten Laserlichts L2 vom M-Quadrat-Wert des ersten Laserlichts L1. Wenn der M-Quadrat-Wert des ersten Laserlichts L1 von dem M-Quadrat-Wert des zweiten Laserlichts L2 in geeigneter Weise unterschiedlich ausgebildet wird, kann die Vorrichtung weniger kompliziert, preisgünstiger und einfacher gestaltet werden. Insbesondere ist in der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 der M-Quadrat-Wert des ersten Laserlichts L1 kleiner als der M-Quadrat-Wert des zweiten Laserlichts L2. Dadurch können die Einschränkungen der Strahlqualität des zweiten Laserlichts L2 reduziert werden, während die für das erste Laserlicht L1 erforderliche Strahlqualität gewährleistet ist.
  • In der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 unterscheidet sich die Pulsbreite des zweiten Laserlichts L2 von der Pulsbreite des ersten Lichts. Indem die Pulsbreite des ersten Laserlichts L1 von der Pulsbreite des zweiten Laserlichts L2 in geeigneter Weise unterschieden wird, können das erste Laserlicht L1 und das zweite Laserlicht L2 gemäß jedem Phänomen der ersten Stufe und der zweiten Stufe weiter eingebracht werden. Insbesondere ist in der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 die Pulsbreite des ersten Laserlichts L1 länger als die Pulsbreite des zweiten Laserlichts L2. Dadurch wird die Energie des zweiten Laserlichts L2 gemäß der Geschwindigkeit, mit der der geschmolzene Bereich wachsen kann, oder gemäß der Zeit, die für das Wachstum des geschmolzenen Bereichs erforderlich ist, geeigneter zugeführt, so dass ein geeigneterer geschmolzener Bereich, d.h., eine modifizierte Stelle S, gebildet werden kann.
  • In der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 unterscheidet sich die Pulswellenform des zweiten Laserlichts L2 von der Pulswellenform des ersten Laserlichts L1. Indem die Pulswellenform des ersten Laserlichts L1 von der Pulswellenform des zweiten Laserlichts L2 in geeigneter Weise unterschiedlich ausgebildet wird, können das erste Laserlicht L1 und das zweite Laserlicht L2 gemäß jedem Phänomen der ersten Stufe und der zweiten Stufe weiter angewendet werden. Insbesondere in der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 ist die Pulswellenform des ersten Laserlichts L1 eine rechteckige Wellenform oder eine Gaußsche Wellenform; dadurch hat die Pulswellenform eine starke Anstiegscharakteristik, wodurch das Leckage-Licht vor der Bearbeitung minimiert wird. Die Pulswellenform des zweiten Laserlichts L2 ist eine rückwärts ansteigende Wellenform, so dass selbst dann, wenn die Fläche des Absorptionsbereichs des zweiten Laserlichts L2 zunimmt, die Spitzenintensität gemäß konstant gehalten werden kann.
  • In der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 unterscheidet sich die Polarisationsrichtung des zweiten Laserlichts L2 von der Polarisationsrichtung des ersten Laserlichts L1. Indem die Polarisationsrichtung des ersten Laserlichts L1 in geeigneter Weise von der Polarisationsrichtung des zweiten Laserlichts L2 unterschieden wird, können das erste Laserlicht L1 und das zweite Laserlicht L2 gemäß jedem Phänomen der ersten Stufe und der zweiten Stufe weiter angewendet werden. Das erste Laserlicht L1 und das zweite Laserlicht L2 können leicht kombiniert und getrennt werden. Insbesondere in der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 ist die Polarisationsrichtung des ersten Laserlichts L1 vertikal, horizontal, im Uhrzeigersinn zirkular polarisiert, gegen den Uhrzeigersinn zirkular polarisiert oder eine Z-Polarisation, und die Polarisationsrichtung des zweiten Laserlichts L2 ist horizontal, vertikal, gegen den Uhrzeigersinn zirkular polarisiert, im Uhrzeigersinn zirkular polarisiert oder eine Z-Polarisation. Infolgedessen ist es selbst dann, wenn die Wellenlänge des ersten Laserlichts L1 mit der Wellenlänge des zweiten Laserlichts L2 übereinstimmt, möglich, die Strahlsynthese auf dem gleichen optischen Weg oder die Strahltrennung vom gleichen optischen Weg unter Verwendung des Unterschieds in der Polarisationsrichtung einfach durchzuführen. Weiterhin kann durch die Verwendung des Z-polarisierten Laserlichts L, das eine hohe Durchlässigkeit in die Substanz hat, die innere Bearbeitung am Objekt 1 geeigneter durchgeführt werden.
  • In der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 ist der modifizierte Bereich 7 ein Startbereich für das Schneiden des Objekts 1 entlang der Dickenrichtung. Dadurch kann das Objekt 1 entlang der Dickenrichtung mit dem modifizierten Bereich 7 als Schneidestartpunkt geschnitten (geteilt) werden.
  • Die Laserbearbeitungsvorrichtung 200 umfasst die erste Lichtquelle 201, die zweite Lichtquelle 202 und die Steuerung 216. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 200, die das Objekt 1 mit dem ersten Laserlicht L1 und dem zweiten Laserlicht L2 bestrahlt, kann unter Verwendung der ersten Lichtquelle 201 und der zweiten Lichtquelle 202 (mehrere Lichtquellen) konfiguriert werden.
  • In der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 ist die Bestrahlungsrichtung des zweiten Laserlichts L2 in Bezug auf das Objekt 1 die gleiche wie die Bestrahlungsrichtung des ersten Laserlichts L1 in Bezug auf das Objekt 1. In einem solchen Fall können das erste Laserlicht L1 und das zweite Laserlicht L2 aus der gleichen Richtung bestrahlt werden, wodurch das optische System vereinfacht wird.
  • Es sollte beachtet werden, dass die Bestrahlungsrichtung des ersten Laserlichts L1 und die Bestrahlungsrichtung des zweiten Laserlichts L2 unter dem Gesichtspunkt des Bearbeitungszwecks und der Begrenzung der Vorrichtungskonfiguration entsprechend eingestellt werden können. Unabhängig davon, ob die Brennpunkte des ersten Laserlichts L1 und des zweiten Laserlichts L2 gemeinsam oder unterschiedlich sind, ist es möglich, die Bearbeitung durch separate Steuerung der Einstrahlungsrichtungen (Ausbreitungsrichtungen) zu charakterisieren. Zum Beispiel kann, wie in einem später beschriebenen Modifikationsbeispiel gezeigt wird, das erste Laserlicht L1 vertikal von der Vorderfläche (oder Rückfläche) des Objekts 1 einfallen, während das zweite Laserlicht L2 von der Rückfläche (oder Vorderfläche), von der Seite, aus der dazu entgegengesetzten Richtung oder aus einer Kombinationsrichtung davon einfallen kann. Durch geeignete Einstellung der Bestrahlungsrichtung des ersten Laserlichts L1 kann die Richtung des anfänglichen Leckage-Lichts gesteuert werden. Durch geeignete Einstellung der Bestrahlungsrichtung des zweiten Laserlichts L2 kann die Richtung der Trennkraft eingestellt, die Formationsrichtung und Position der modifizierten Stelle S gesteuert oder der Bearbeitungsmodus auf einen bestimmten Bearbeitungsmodus optimiert werden (z.B. Steuerung der Verteilung des Restleckage-Lichts).
  • In der zuvor beschriebenen Laserbearbeitungsvorrichtung 200 hat das zweite Laserlicht L2 eine rotationsasymmetrische Strahlform, die entlang der Trennlinie 5 lang ist, und wird mit großer Energie und Dauer zugeführt. Dadurch kann die zweite Stufe lange Zeit aufrechterhalten werden, und der erstarrte Schmelzbereich 11 kann in Erstreckungsrichtung der Trennlinie 5 vergrößert werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform sind die verschiedenen Parameter des ersten Laserlichts L1 und des zweiten Laserlichts L2 nicht besonders auf die zuvor beschriebenen Werte beschränkt. Die Wellenlänge des ersten Laserlichts L1 kann 1.000 nm bis 1.100 nm betragen. Insbesondere in den Fällen, in denen die Wellenlänge 1.026 nm, 1.028 nm, 1.030 nm, 1.047 nm, 1.064 nm oder 1.080 nm beträgt, kann die Vorrichtung leicht hergestellt werden, was effektiv ist. Die Wellenlänge des ersten Laserlichts L1 kann 9.500 nm bis 10.000 nm betragen.
  • Um eine hohe Konvergenzintensität und eine gute Strahlqualität zu erreichen, kann der Konvergenzzustand des ersten Laserlichts L1 ein Zustand sein, in dem der M-Quadrat-Wert kleiner als 1,2 ist. Hinsichtlich der Korrektur der sphärischen Aberration des ersten Laserlichts L1 ist eine aberrationsfreie Konvergenz im Brennpunkt P möglich. Der Durchmesser des fokussierten Flecks (Strahldurchmesser im Brennpunkt) des ersten Laserlichts L1 kann φ1 µm oder kleiner sein. Die Pulsdauer des ersten Laserlichts L1 kann weniger als 30 bis 50 ns betragen.
  • Die Bestrahlungszeit (Verzögerungszeit vom ersten Laserlicht L1) des zweiten Laserlichts L2 kann ein Zeitpunkt sein, der nach dem Beginn eines transienten Phänomens wie der Anregung lokaler Elektronen oder des Temperaturanstiegs in einem Teilbereich durch die Bestrahlung des ersten Laserlichts L1 liegt, früher ist als ein Zeitpunkt, zu dem das transiente Phänomen beendet oder durch die Relaxation oder thermische Diffusion der angeregten Elektronen abgeschwächt wird und die Ladungsträger oder Ähnliches diffundieren oder verschwinden. Die Wellenlänge des zweiten Laserlichts L2 kann 1.150 nm bis 9.500 nm betragen. Es ist nur erforderlich, dass die Wellenlänge des zweiten Laserlichts L2 eine beliebige Wellenlänge ist, mit der das zweite Laserlicht L2 das Objekt 1 durchläuft. Die Anforderungen an die Strahlqualität des zweiten Laserlichts L2 sind stark gelockert, und der M-Quadrat-Wert des zweiten Laserlichts L2 kann z.B. 4 betragen. Der Durchmesser des fokussierten Flecks (Strahldurchmesser im Brennpunkt) des zweiten Laserlichts L2 kann z.B. φ3 µm oder so betragen. Es ist nur erforderlich, dass der Anstieg der Pulswellenform des zweiten Laserlichts L2 ein Anstieg ist, bei dem ein lokaler Temperaturanstieg im Teilbereich durch die Einstrahlung des ersten Laserlichts L1 nicht entspannt wird. Die Pulsanstiegszeit des zweiten Laserlichts L2 kann auch 10 bis 30 ns betragen.
  • Die Pulsdauer des zweiten Laserlichts L2 kann 500 bis 5.000 ns betragen. Der Polarisationszustand des zweiten Laserlichts L2 kann ein beliebiger Zustand sein. Es kann eine preiswerte Laserlichtquelle mit zufälliger Polarisation als zweite Lichtquelle 202 verwendet werden. Der Konvergenzzustand des zweiten Laserlichts L2 kann gemäß der Bearbeitungsanforderung eingestellt werden, um die Bearbeitungsleistung zu bestimmen. Im Vergleich zum ersten Laserlicht L1 ist für das zweite Laserlicht L2 eher der Ausbreitungszustand als der Brennpunkt wichtig.
  • In Bezug auf das Vorstehende bilden die erste Lichtquelle 201 und die Steuerung 216 eine erste Bestrahlungseinheit, und die zweite Lichtquelle 202 und die Steuerung 216 bilden eine zweite Bestrahlungseinheit.
  • 11 ist eine schematische Darstellung, die die Konfiguration einer Bearbeitungsvorrichtung 220 gemäß einer ersten Modifikation der ersten Ausführungsform zeigt. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 220 gemäß der ersten Modifikation unterscheidet sich von der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 (siehe 9) dadurch, dass das zweite Laserlicht L2 ferner so aufgebracht wird, dass es dem ersten Laserlicht L1 zugewandt ist. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 220 umfasst im Vergleich zur Laserbearbeitungsvorrichtung 200 ferner einen Halbspiegel 221 und ein optisches Kondensor-System 224.
  • Der Halbspiegel 221 ist zwischen der Zylinderlinseneinheit 211 und dem dichroitischen Spiegel 209 im optischen Pfad des zweiten Laserlichts L2 angeordnet. Der Halbspiegel 221 reflektiert einen Teil des zweiten Laserlichts L2, der durch die Zylinderlinseneinheit 211 hindurchgegangen ist, und überträgt den anderen Teil des zweiten Laserlichts L2.
  • Das optische Kondensor-System 224 bündelt das zweite Laserlicht L2, das vom Halbspiegel 221 reflektiert und von den Spiegeln 222 und 223 reflektiert wurde, am Objekt 1. Das optische Kondensor-System 224 ist so angeordnet, dass sie dem optischen Kondensor-System 210 mit dem dazwischenliegenden Objekt 1 zugewandt ist. Das optische Kondensor-System 224 bewirkt, dass das zweite Laserlicht L2 mit der Rückseite (oder Vorderseite) gegenüber der Vorderseite (oder Rückseite) eintritt, die die Einfallsebene des Laserlichts des optischen Kondensor-Systems 210 als Einfallsebene des Laserlichts ist. Das optische Kondensor-System 224 ist ähnlich wie das optische Kondensor-System 210 konfiguriert. Als optisches Kondensor-System 224 ist es nicht notwendig, ein optisches System zu verwenden, das im Vergleich zum optischen Kondensor-System 210 eine besonders hohe Leistung aufweist. In einer solchen Bearbeitungsvorrichtung 220 ist es möglich, durch gleichzeitige Bestrahlung des Objekts 1 mit dem zweiten Laserlicht L2 von der Vorder- und Rückseite des Objekts 1 den modifizierten Ort S auf der Vorder- und Rückseite des Objekts 1 zu vergrößern und im Objekt 1 zu bilden.
  • Wie zuvor beschrieben, erzielt die Laserbearbeitungsvorrichtung 220 die gleiche Funktionswirkung wie die Laserbearbeitungsvorrichtung 200. Ferner unterscheidet sich in der Bearbeitungsvorrichtung 220 die Bestrahlungsrichtung eines der beiden zweiten Laserlichter L2 von der Bestrahlungsrichtung des ersten Laserlichts L1. Durch geeignete Wahl der Bestrahlungsrichtung zwischen dem ersten Laserlicht L1 und dem zweiten Laserlicht L2 kann die Richtung, in die sich die modifizierte Stelle S und die Brüche ausdehnen, gesteuert werden (kann selektiv geführt werden), und die Positionen der modifizierten Stelle S und der Brüche können kontrolliert werden. Insbesondere in der Bearbeitungsvorrichtung 220 kann die modifizierte Stelle S gleichzeitig von der Vorderflächenseite und der Rückflächenseite durch die einander gegenüberliegenden optischen Kondensor-Systeme 210 und 224 wachsen und die Trennkraft maximiert werden.
  • 12 ist eine schematische Darstellung der Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung 230 gemäß einer zweiten Modifikation der ersten Ausführungsform. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 230 gemäß der zweiten Modifikation unterscheidet sich von der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 (siehe 9) hinsichtlich der Gerätekonfiguration dahingehend, dass die Laserbearbeitungsvorrichtung 230 einen Strahlverschieber 231 enthält.
  • Der Strahlverschieber 231 ist zwischen der Zylinderlinseneinheit 211 und dem dichroitischen Spiegel 209 im optischen Pfad des zweiten Laserlichts L2 angeordnet. Der Strahlverschieber 231 verschiebt die Position des zweiten Laserlichts L2. Konkret verschiebt der Strahlverschieber 231 die Position des zweiten Laserlichts L2 so, dass die Einstrahlrichtung (optische Achse) des durch das optische Kondensor-System 210 konvergierten zweiten Laserlichts L2 zu einer Neigungsrichtung wird, die in Bezug auf die optische Achse des optische Kondensor-Systems 210 geneigt ist. Die Neigungsrichtung ist hier eine Richtung, die von der Vorderseite zur Rückseite einer Abtastfortschrittsrichtung des Laserlichts L (erstes Laserlicht 1 und zweites Laserlicht L2) bei der Annäherung an das Objekt 1 geneigt ist.
  • Der Strahlverschieber 231 ist auf keinen besonderen beschränkt und kann aus verschiedenen optischen Elementen bestehen, solange die Position des zweiten Laserlichts L2 verschoben werden kann. Im Folgenden wird die Abtastfortschrittsrichtung einfach als „Abtastrichtung“ bezeichnet. Die Abtastrichtung ist eine Richtung, in der das Laserlicht L abgetastet wird, und ist eine Bearbeitungsfortschrittsrichtung.
  • Wie zuvor beschrieben, erzielt die Laserbearbeitungsvorrichtung 230 die gleiche Funktionswirkung wie die Laserbearbeitungsvorrichtung 200. Ferner kann in der Laserbearbeitungsvorrichtung 230 das zweite Laserlicht L2 aus der Neigungsrichtung schräg zur optischen Achse des optischen Kondensor-Systems 210 aufgebracht werden. Da es sich bei der Neigungsrichtung um eine Richtung handelt, die von der Vorderseite zur Rückseite der Abtastrichtung bei der Annäherung an das Objekt 1 geneigt ist, kann die modifizierte Stelle S so gebildet werden, dass sie der Abtastung des Laserlichts L vorausgeht.
  • 13 ist eine schematische Darstellung, die die Konfiguration einer Bearbeitungsvorrichtung 240 gemäß einer dritten Modifikation der ersten Ausführungsform zeigt. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 240 gemäß der dritten Modifikation unterscheidet sich von der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 (siehe 9) dadurch, dass das zweite Laserlicht L2 von einer Seitenfläche des Objekts 1 zugeführt wird und so aufgebracht wird, dass es dem ersten Laserlicht L1 zugewandt ist. Im Vergleich zur Laserbearbeitungsvorrichtung 200 enthält die Laserbearbeitungsvorrichtung 220 nicht den dichroitischen Spiegel 209, sondern einen Halbspiegel 241 und die optischen Kondensor-Systeme 242 und 243. In der Bearbeitungsvorrichtung 220 bündelt das optische Kondensor-System 210 nur das erste Laserlicht L1 auf das Objekt 1.
  • Der Halbspiegel 241 ist auf der stromabwärts gelegenen Seite der Zylinderlinseneinheit 211 im optischen Pfad des zweiten Laserlichts L2 angeordnet. Der Halbspiegel 241 reflektiert einen Teil des zweiten Laserlichts L2, der die Zylinderlinseneinheit 211 durchlaufen hat und vom Spiegel 244 reflektiert wurde, und überträgt den anderen Teil des zweiten Laserlichts L2.
  • Das optische Kondensor-System 242 bündelt das zweite Laserlicht L2, das vom Halbspiegel 241 reflektiert wurde, am Objekt 1. Das optische Kondensor-System 242 ist so angeordnet, dass es der Seitenfläche des Objekts 1 zugewandt ist. Das optische Kondensor-System 242 bewirkt, dass das zweite Laserlicht L2 mit der Seitenfläche des Objekts 1 als Einfallsebene des Laserlichts eintritt. Das optische Kondensor-System 242 ist in ähnlicher Weise wie das optische Kondensor-System 210 aufgebaut. Das optische Kondensor-System 243 bündelt das zweite Laserlicht L2, das durch den Halbspiegel 221 hindurchgegangen und von den Spiegeln 245 und 246 reflektiert worden ist, am Objekt 1. Das optische Kondensor-System 243 ist so angeordnet, dass es dem optischen Kondensor-System 210 mit dem dazwischenliegenden Objekt 1 zugewandt ist. Das optische Kondensor-System 243 bewirkt, dass das zweite Laserlicht L2 mit der Rückseite (oder Vorderseite) gegenüber der Vorderseite (oder Rückseite) eintritt, die die Einfallsebene des Laserlichts des optischen Kondensor-Systems 210 als Einfallsebene des Laserlichts ist. Das optische Kondensor-System 243 ist ähnlich wie das optische Kondensor-System 210 konfiguriert. Wie die optischen Kondensor-Systeme 242 und 243 ist es nicht notwendig, ein optisches System zu verwenden, das im Vergleich zum optischen Kondensor-System 210 eine besonders hohe Leistung aufweist.
  • In der Bearbeitungsvorrichtung 240 ist es möglich, in dem Objekt 1 die modifizierte Stelle S jeweils auf der der Bestrahlungsrichtung des ersten Laserlichts L1 gegenüberliegenden Seite und der Seitenflächenseite des Objekts 1 zu vergrößern, indem das Objekt 1 gleichzeitig mit dem zweiten Laserlicht L2 von der der Bestrahlungsrichtung des ersten Laserlichts L1 gegenüberliegenden Seite und der Seitenflächenseite des Objekts 1 bestrahlt wird.
  • Wie zuvor beschrieben, erzielt die Laserbearbeitungsvorrichtung 240 auch die gleiche funktionelle Wirkung wie die Laserbearbeitungsvorrichtung 200. Da in der Bearbeitungsvorrichtung 240 das zweite Laserlicht L2 von der der Bestrahlungsrichtung gegenüberliegenden Seite des ersten Laserlichts L1 und der Seitenflächenseite des Objekts 1 zugeführt wird, kann in der Laserbearbeitungsvorrichtung 240 die Richtung, in der sich die modifizierte Stelle S und die Brüche ausdehnen, auf die der Bestrahlungsrichtung gegenüberliegende Seite des ersten Laserlichts L1 und der Seitenflächenseite des Objekts 1 gesteuert werden (kann selektiv geführt werden). Da außerdem das zweite Laserlicht L2 von der der Bestrahlungsrichtung entgegengesetzten Seite des ersten Laserlichts L1 und der Seitenflächenseite des Objekts 1 zugeführt wird, kann die durch das Durchgangslicht verursachte Beschädigung der Rückseite im Wesentlichen vermieden werden.
  • [Zweite Ausführungsform]
  • Im Folgenden wird eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform beschrieben. Nachfolgend werden die Unterschiede zur ersten Ausführungsform beschrieben, und es wird auf eine redundante Beschreibung verzichtet.
  • Eine Laserbearbeitungsvorrichtung 300 gemäß der zweiten Ausführungsform in 14 ist eine Vorrichtung mit Spezifikationen, bei der die Steuerung der Beschädigung des Objekts 1 Priorität hat, die so konfiguriert ist, dass sie die Beschädigung (insbesondere die Beschädigung der Rückseite) des Objekts 1 steuert und das Objekt 1 in Dickenrichtung schneidet. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 300 unterscheidet sich von der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 hinsichtlich der Gerätekonfiguration dahingehend, dass die Laserbearbeitungsvorrichtung 300 nicht die Zylinderlinseneinheit 211 enthält. Ohne die Zylinderlinseneinheit 211 haben sowohl das erste Laserlicht L1 als auch das zweite Laserlicht L2 ein rotationssymmetrisches Strahlprofil, und die Ausbreitungspfade und Brennpunkte des ersten Laserlichts L1 und des zweiten Laserlichts L2 sind weiter aufeinander abgestimmt. Infolgedessen kann das zweite Laserlicht L2 effizienter auf einen Teilbereich angewendet werden, in dem der Absorptionsgrad aufgrund der Anregung durch das erste Laserlicht L1 vorübergehend erhöht ist.
  • In der Laserbearbeitungsvorrichtung 300 wird der Steuerung des Leckage-Lichts des ersten Laserlichts L1 Priorität eingeräumt. Das erste Laserlicht L1 hat eine steil ansteigende Wellenform bei einer Wellenlänge, bei der die Absorption des Objekts 1 groß ist. Mit dem ersten Laserlicht L1 kann nur die erste Stufe mit minimalem Leckage-Licht durchgeführt werden. In der Laserbearbeitungsvorrichtung 300 hat das zweite Laserlicht L2 eine Wellenlänge nahe der Bandlücke des Objekts 1 oder länger als deren Bandlücke, ein rotationssymmetrisches Strahlprofil, eine hohe Energie, eine steil ansteigende Wellenform und eine lange Pulsdauer. Dabei wird das zweite Laserlicht L2 so aufgebracht, dass es zeitlich und räumlich mit dem Teilbereich zusammenfällt, in dem der Absorptionsgrad mit der Einstrahlung des ersten Laserlichts L1 vorübergehend erhöht wird, die zweite Stufe beibehalten wird und der erstarrte Schmelzbereich 11 ausgedehnt werden kann.
  • Die vorliegende Laserbearbeitungsvorrichtung 300 ist so konfiguriert, dass sie in Bezug auf das erste Laserlicht L1 und das zweite Laserlicht L2, die auf das Objekt 1 angewendet werden, die folgenden Eigenschaften aufweist.
    • (Wellenlänge)
    • Erstes Laserlicht L1: 1026 bis 1064 nm
    • Zweites Laserlicht L2: 1120 bis 2000 nm
    • (Strahlqualität (M-Quadrat-Wert))
    • Erstes Laserlicht L1: 1,0
    • Zweites Laserlicht L2: weniger als 3,0
    • (Pulsdauer)
    • Erstes Laserlicht L1: 10 bis 30 ns
    • Zweites Laserlicht L2: 0,5 bis 1 µs
    • (Pulsanstiegszeit)
    • Erstes Laserlicht L1: weniger als 3 ns
    • Zweites Laserlicht L2: weniger als 50 ns
    • (Pulswellenform)
    • Erstes Laserlicht L1: rechteckige Wellenform oder Gaußsche Wellenform
    • Zweites Laserlicht L2: Wellenform mit rückwärts gerichtetem Anstieg (quadratische Kurve)
    • (Spitzenintensität)
    • Erstes Laserlicht L1: 70 W
    • Zweites Laserlicht L2: 150 bis 250 W
    • (Wiederhol ungshäufigkeit)
    • Erstes Laserlicht L1: 300 kHz oder weniger
    • Zweites Laserlicht L2: 300 kHz oder weniger
    • (Bestrahlungszeitpunkt)
    • Erstes Laserlicht L1: beliebig
    • Zweites Laserlicht L2: 15 bis 20 ns später
    • (beginnend mit dem Beginn der Bestrahlung mit dem ersten Laserlicht L1)
    • (Optimierung auf der Grundlage der Pulsbreite des ersten Laserlichts L1, des Anstiegs des ersten Laserlichts L1 und des Anstiegs des zweiten Laserlichts L2)
    • (Kondensor-System)
    • Erstes Laserlicht L1: Konvergenz hat Priorität
    • Zweites Laserlicht L2: Pfad hat Priorität
    • (Aberrationskorrektur)
    • Erstes Laserlicht L1: ja
    • Zweites Laserlicht L2: kein
    • (Symmetrie des Strahlprofils)
    • Erstes Laserlicht L1: Rotationssymmetrie (perfekter Kreis)
    • Zweites Laserlicht L2: Rotationssymmetrie (perfekter Kreis)
    • (NA)
    • Erstes Laserlicht L1: 0,7 oder mehr
    • Zweites Laserlicht L2: 0,2 bis 0,6
  • Wie zuvor beschrieben, erzielt die Laserbearbeitungsvorrichtung 300 die gleiche funktionelle Wirkung wie die Laserbearbeitungsvorrichtung 200. Insbesondere ist es bei der Laserbearbeitungsvorrichtung 300 möglich, durch ein einfaches und kostengünstiges optisches System das Durchgangslicht zu unterdrücken und eine Beschädigung des Objektes 1 zu steuern.
  • 15 ist eine schematische Darstellung der Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung 320 gemäß einer Modifikation der zweiten Ausführungsform. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 320 gemäß der Modifikation unterscheidet sich von der Laserbearbeitungsvorrichtung 300 (siehe 14) dadurch, dass das zweite Laserlicht L2 so aufgebracht wird, dass es dem ersten Laserlicht L1 zugewandt ist. Im Vergleich zur Laserbearbeitungsvorrichtung 300 enthält die Laserbearbeitungsvorrichtung 320 nicht den dichroitischen Spiegel 209 und zusätzlich ein optisches Kondensor-System 321. In der Laserbearbeitungsvorrichtung 320 konvergiert das optische Kondensor-System 210 nur das erste Laserlicht L1 auf das Objekt 1.
  • Das optische Kondensor-System 321 bündelt das zweite Laserlicht L2, das den zweiten Strahlaufweiter 206 durchlaufen hat und von den Spiegeln 214, 215, 322, 323 und 324 reflektiert wurde, am Objekt 1. Das optische Kondensor-System 321 ist so angeordnet, dass es dem optischen Kondensor-System 210 mit dem dazwischenliegenden Objekt 1 zugewandt ist. Das optische Kondensor-System 321 bewirkt, dass das zweite Laserlicht L2 mit der Rückseite (oder Vorderseite) gegenüber der Vorderseite (oder Rückseite), die die Einfallsebene des Laserlichts des optischen Kondensor-Systems 210 ist, als Einfallsebene des Laserlichts eintritt. Das optische Kondensor-System 321 ist ähnlich wie das optische Kondensor-System 210 konfiguriert. Als optisches Kondensor-System 321 ist es nicht notwendig, ein optisches System zu verwenden, das im Vergleich zum optischen Kondensor-System 210 eine besonders hohe Leistung aufweist.
  • In der Laserbearbeitungsvorrichtung 320 ist es möglich, in dem Objekt 1 die modifizierte Stelle S auf der der Bestrahlungsrichtung des ersten Laserlichts L1 entgegengesetzten Seite zu wachsen und zu bilden, indem das Objekt 1 mit dem zweiten Laserlicht L2 von der der Bestrahlungsrichtung des ersten Laserlichts L1 entgegengesetzten Seite bestrahlt wird.
  • Wie zuvor beschrieben, erreicht die Laserbearbeitungsvorrichtung 320 die gleiche Funktionswirkung wie die Laserbearbeitungsvorrichtung 300. Ferner kann in der Laserbearbeitungsvorrichtung 320 die Richtung, in der sich die modifizierte Stelle S und die Brüche bei der Bildung der modifizierten Stelle S ausdehnen, auf die der Bestrahlungsrichtung des ersten Laserlichts L1 entgegengesetzte Seite gesteuert werden (kann selektiv geführt werden), indem das zweite Laserlicht L2 von der der Bestrahlungsrichtung des ersten Laserlichts L1 entgegengesetzten Seite zugeführt wird. Die durch das Durchgangslicht verursachte Beschädigung der Rückseite kann im Wesentlichen vermieden werden, indem das zweite Laserlicht L2 von der der Bestrahlungsrichtung des ersten Laserlichts L1 entgegengesetzten Seite zugeführt wird.
  • [Dritte Ausführungsform]
  • Im Nachfolgenden wird eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform beschrieben. Im Folgenden werden Unterschiede zur ersten Ausführungsform beschrieben, und es wird auf eine redundante Beschreibung verzichtet.
  • Eine Laserbearbeitungsvorrichtung 400 gemäß der in 16 gezeigten dritten Ausführungsform kann auf dem Objekt 1 eine modifizierte Stelle S bilden, die in Dickenrichtung lang ist. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 400 unterscheidet sich von der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 (siehe 9) hinsichtlich der Gerätekonfiguration dahingehend, dass die Zylinderlinseneinheit 211 in der Laserbearbeitungsvorrichtung 400 nicht enthalten ist. Ohne die Zylinderlinseneinheit 211 haben sowohl das erste Laserlicht L1 als auch das zweite Laserlicht L2 ein rotationssymmetrisches Strahlprofil, und die Ausbreitungspfade und Brennpunkte des ersten Laserlichts L1 und des zweiten Laserlichts L2 sind weiter aneinander angeglichen. Infolgedessen kann das zweite Laserlicht L2 effizienter auf einen Teilbereich angewendet werden, in dem der Absorptionsgrad aufgrund der Anregung durch das erste Laserlicht L1 vorübergehend erhöht ist.
  • Die vorliegende Laserbearbeitungsvorrichtung 400 ist so konfiguriert, dass sie in Bezug auf das erste Laserlicht L1 und das zweite Laserlicht L2, die auf das Objekt 1 angewendet werden, die folgenden Eigenschaften aufweist.
    • (Wellenlänge)
    • Erstes Laserlicht L1: 1026 bis 1064 nm
    • Zweites Laserlicht L2: 1120 bis 2000 nm
    • (Strahlqualität (M-Quadrat-Wert))
    • Erstes Laserlicht L1: 1,0
    • Zweites Laserlicht L2: weniger als 2,0
    • (Pulsdauer)
    • Erstes Laserlicht L1: 20 bis 80 ns
    • Zweites Laserlicht L2: 2 bis 200 µs
    • (Pulsanstiegszeit)
    • Erstes Laserlicht L1: weniger als 3 ns
    • Zweites Laserlicht L2: weniger als 50 ns
    • (Pulswellenform)
    • Erstes Laserlicht L1: rechteckige Wellenform oder Gaußsche Wellenform
    • Zweites Laserlicht L2: Wellenform mit rückwärts gerichtetem Anstieg (quadratische Kurve) oder rechteckige Wellenform
    • (Spitzenintensität)
    • Erstes Laserlicht L1: 70 W
    • Zweites Laserlicht L2: 150 bis 250 W
    • (Wiederhol ungshäufigkeit)
    • Erstes Laserlicht L1: 300 kHz oder weniger
    • Zweites Laserlicht L2: 300 kHz oder weniger
    • (Bestrahlungszeitpunkt)
    • Erstes Laserlicht L1: beliebig
    • Zweites Laserlicht L2: 15 bis 20 ns später
    • (beginnend mit dem Beginn der Bestrahlung mit dem ersten Laserlicht L1)
    • (Kondensor-System)
    • Erstes Laserlicht L1: Konvergenz hat Priorität
    • Zweites Laserlicht L2: Pfad hat Priorität
    • (Aberrationskorrektur)
    • Erstes Laserlicht L1: ja
    • Zweites Laserlicht L2: kein
    • (Symmetrie des Strahlprofils)
    • Erstes Laserlicht L1: Rotationssymmetrie (perfekter Kreis)
    • Zweites Laserlicht L2: Rotationssymmetrie (perfekter Kreis) oder Querschnitt beliebiger Form
    • (NA)
    • Erstes Laserlicht L1: 0,7 oder mehr
    • Zweites Laserlicht L2: 0,4 bis 0,6
  • Wie zuvor beschrieben, erreicht die Laserbearbeitungsvorrichtung 400 die gleiche Funktionswirkung wie die Laserbearbeitungsvorrichtung 200. Insbesondere ist es in der Laserbearbeitungsvorrichtung 400 möglich, die in Dickenrichtung lange modifizierte Stelle S und den modifizierten Bereich 7 auf dem Objekt 1 auszubilden.
  • 17 ist eine schematische Darstellung, die die Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung 420 gemäß einer Modifikation der dritten Ausführungsform zeigt. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 420 gemäß der Modifikation unterscheidet sich von der Laserbearbeitungsvorrichtung 400 (siehe 16) hinsichtlich der Gerätekonfiguration dahingehend, dass zwischen dem Spiegel 215 und dem dichroitischen Spiegel 209 im optischen Pfad des zweiten Laserlichts L2 zusätzlich eine Zylinderlinseneinheit 421 und ein Strahlverschieber 422 vorgesehen sind.
  • Die Zylinderlinseneinheit 421 ist ähnlich konfiguriert wie die Zylinderlinseneinheit 211 (siehe 9). Der Strahlverschieber 422 ist ähnlich konfiguriert wie der Strahlverschieber 231 (siehe 12). In der Laserbearbeitungsvorrichtung 420 ist es möglich, das zweite Laserlicht L2 als Parallelstrahl auf das Objekt 1 aufzubringen.
  • Wie zuvor beschrieben, erzielt die Laserbearbeitungsvorrichtung 420 die gleiche Funktionswirkung wie die Laserbearbeitungsvorrichtung 400. Ferner ist es in der Laserbearbeitungsvorrichtung 420 möglich, auf der Seite einer Einfallsebene des zweiten Laserlichts L2 eine unbegrenzt lange modifizierte Stelle S zu bilden, indem das Objekt 1 mit dem zweiten Laserlicht L2 als paralleler Strahl bestrahlt wird.
  • [Vierte Ausführungsform]
  • Im Nachfolgenden wird eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform beschrieben. Im Folgenden werden Unterschiede zur ersten Ausführungsform beschrieben, und auf redundante Beschreibungen wird verzichtet.
  • Eine Laserbearbeitungsvorrichtung 500 gemäß der in 18 gezeigten vierten Ausführungsform kann das Objekt 1 unabhängig von der Spaltrichtung des Objektes 1 schneiden. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 500 unterscheidet sich von der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 (siehe 9) hinsichtlich der Gerätekonfiguration dahingehend, dass die Laserbearbeitungsvorrichtung 500 zusätzlich einen Strahlverschieber 501 und einen Strahlformer 502 enthält.
  • Der Strahlverschieber 501 verschiebt die Position des zweiten Laserlichts L2. Insbesondere verschiebt der Strahlverschieber 501 die Position des zweiten Laserlichts L2 in der Weise, dass die Bestrahlungsrichtung des zweiten Laserlichts L2, das von dem optischen Kondensor-System 210 konvergiert wird, eine Neigungsrichtung annimmt, die in Bezug auf die optische Achse des optischen Kondensor-Systems 210 geneigt ist. Die Neigungsrichtung ist hier eine Richtung, die von der Rückseite zur Vorderseite der Abtastrichtung bei der Annäherung an das Objekt 1 geneigt ist. Es sollte beachtet werden, dass der Strahlverschieber 501 auf keinen besonderen beschränkt ist und aus verschiedenen optischen Elementen bestehen kann, solange die Position des zweiten Laserlichts L2 verschoben werden kann.
  • Der Strahlformer 502 formt das Strahlprofil des zweiten Laserlichts L2 zu einem verformten Profil, das in Bezug auf die Abtastrichtung asymmetrisch ist. Genauer gesagt formt der Strahlformer 502 das Strahlprofil des zweiten Laserlichts L2 so, dass das durch das optische Kondensor-System 210 konvergierte zweite Laserlicht L2 ein halbkreisförmiges (Halbkreis der in Abtastrichtung hinteren Hälfte) Strahlprofil, bei dem die in Abtastrichtung vordere Seite fehlt, aufweist.
  • Wie zuvor beschrieben, erreicht die Laserbearbeitungsvorrichtung 500 die gleiche Funktionswirkung wie die Laserbearbeitungsvorrichtung 200. Insbesondere kann die Laserbearbeitungsvorrichtung 500 Brüche auf der Vorderseite in Abtastrichtung unterdrücken und Brüche auf der Rückseite in Abtastrichtung erzeugen. Das Objekt 1 kann entlang der Trennlinie 5 unabhängig von der Spaltrichtung des Objektes 1 geschnitten werden.
  • [Fünfte Ausführungsform]
  • Im Nachfolgenden wird eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform beschrieben. Im Folgenden werden Unterschiede zur ersten Ausführungsform beschrieben, und es wird auf redundante Beschreibungen verzichtet.
  • Eine Laserbearbeitungsvorrichtung 600 gemäß der fünften Ausführungsform in 19 kann auf dem Objekt 1 unabhängig von der Kristallorientierung eine modifizierte Stelle S bilden, die in Dickenrichtung lang ist. Die Lserbearbeitungsvorrichtung 600 unterscheidet sich von der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 (siehe 9) hinsichtlich der Gerätekonfiguration dahingehend, dass die Laserbearbeitungsvorrichtung 600 zusätzlich einen Strahlverschieber 602 zwischen der Zylinderlinseneinheit 211 und dem dichroitischen Spiegel 209 im Strahlengang des zweiten Laserlichts L2 enthält. Die Spaltrichtung des Objekts 1 liegt gemäß dieser Ausführungsform nicht entlang der Erstreckungsrichtung der Trennlinie 5 und kreuzt die Trennlinie 5.
  • Der Strahlverschieber 602 ist in ähnlicher Weise wie der Strahlverschieber 231 aufgebaut (siehe 12). In der Laserbearbeitungsvorrichtung 600 ist es möglich, das zweite Laserlicht L2 als Parallelstrahl auf das Objekt 1 aufzubringen. Die Steuerung 216 der vorliegenden Ausführungsform steuert die Bestrahlungszeit des zweiten Laserlichts L2 und steuert die Erstarrungsgeschwindigkeit des erstarrten Schmelzbereichs 11, so dass keine Brüche entstehen.
  • Wie zuvor beschrieben, erzielt die Laserbearbeitungsvorrichtung 600 die gleiche funktionelle Wirkung wie die Laserbearbeitungsvorrichtung 200. Insbesondere ist es in der Laserbearbeitungsvorrichtung 600 möglich, eine modifizierte Stelle S zu bilden, die in Dickenrichtung lang ist, während das Auftreten von Brüchen in Spaltrichtung unterdrückt wird, indem das Objekt 1 mit dem zweiten Laserlicht L2 als Parallelstrahl bestrahlt wird.
  • [Sechste Ausführungsform]
  • Im Nachfolgenden wird eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform beschrieben. Nachfolgend werden Unterschiede zur ersten Ausführungsform beschrieben, und es wird auf redundante Beschreibungen verzichtet.
  • Eine Laserbearbeitungsvorrichtung 700 gemäß der in 20 gezeigten sechsten Ausführungsform ermöglicht eine kostengünstige Gerätekonfiguration. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 700 unterscheidet sich von der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 (siehe 9) hinsichtlich der Gerätekonfiguration dadurch, dass die Laserbearbeitungsvorrichtung 700 ohne das zweite Dämpfungselement 204 und die Zylinderlinseneinheit 601 auskommt und eine erste Lichtquelle 701 und eine zweite Lichtquelle 702 anstelle der ersten Lichtquelle 201 bzw. der zweiten Lichtquelle 202 enthält.
  • Die erste Lichtquelle 701 ist eine Lichtquelle, deren Leistung kleiner ist als die der ersten Lichtquelle 201 (siehe 9). Bei der zweiten Lichtquelle 702 handelt es sich um eine Lichtquelle, die eine Laserdiode, einen Dauerstrich- (CW) Faserlaser oder einen Quasi-Dauerstrich- (QCW) Faserlaser verwendet. Beispielsweise emittiert die zweite Lichtquelle 702 das zweite Laserlicht L2 mit einer Wellenlänge von 1.064 nm und einer Pulsdauer von 1 µs.
  • Wie zuvor beschrieben, erzielt die Laserbearbeitungsvorrichtung 700 den gleichen funktionellen Effekt wie die Laserbearbeitungsvorrichtung 200. Insbesondere kann mit der Laserbearbeitungsvorrichtung 700 eine sehr preiswerte Bearbeitungsvorrichtung konfiguriert werden.
  • [Siebte Ausführungsform]
  • Im Nachfolgenden wird eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform beschrieben. Nachfolgend werden Unterschiede zur ersten Ausführungsform beschrieben, und es wird auf redundante Beschreibungen verzichtet.
  • Eine Laserbearbeitungsvorrichtung 800 gemäß der in 21 gezeigten siebten Ausführungsform kann das Objekt 1 entlang einer zur Dickenrichtung orthogonalen (sich schneidenden) Richtung schneiden (vereinzeln). In der Laserbearbeitungsvorrichtung 800 fällt das Laserlicht L (erstes Laserlicht L1 und zweites Laserlicht L2) aus einer Richtung orthogonal zu einer zu schneidenden Oberfläche des Objekts 1 ein, und es wird ein planarer modifizierter Bereich 7 entlang der zu schneidenden Oberfläche innerhalb des Objekts 1 gebildet. Der modifizierte Bereich 7 der vorliegenden Ausführungsform ist ein Schneidestartbereich zum Schneiden.
  • Die zu schneidende Oberfläche ist eine virtuelle Oberfläche zum Schneiden des Objekts 1 und erstreckt sich in einer planaren Form. Die zu schneidende Oberfläche ist nicht auf die planare Form beschränkt, sondern kann eine gekrümmte Form, eine dreidimensionale Form, in der diese Formen kombiniert sind, oder eine Oberfläche sein, in der Koordinaten festgelegt sind. Die zu schneidende Oberfläche ist eine Oberfläche, die einen modifizierten Bereich bildet. Die Oberfläche, die einen modifizierten Bereich bilden soll, ist eine angedachte Oberfläche, auf der der modifizierte Bereich 7 gebildet werden soll.
  • Die Laserbearbeitungsvorrichtung 800 unterscheidet sich von der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 (siehe 9) hinsichtlich der Gerätekonfiguration dahingehend, dass die Laserbearbeitungsvorrichtung 800 zusätzlich einen Strahlverschieber 801 zwischen der Zylinderlinseneinheit 211 und dem dichroitischen Spiegel 209 auf dem optischen Pfad des zweiten Laserlichts L2 enthält. Der Strahlverschieber 801 ist ähnlich konfiguriert wie der Strahlverschieber 231 (siehe 12). In der Laserbearbeitungsvorrichtung 600 ist es möglich, das zweite Laserlicht L2 als Parallelstrahl auf das Objekt 1 aufzubringen. Die Steuerung 216 der vorliegenden Ausführungsform steuert die Bestrahlungszeit des zweiten Laserlichts L2 und steuert die Erstarrungsgeschwindigkeit des erstarrten Schmelzbereichs 11, so dass keine Brüche in Dickenrichtung entstehen.
  • In der Laserbearbeitungsvorrichtung 800 hat das erste Laserlicht L1 eine Wellenlänge nahe der Bandlücke oder länger als die Bandlücke und eine steil ansteigende Pulswellenform. Die Pulswellenform des ersten Laserlichts L1 ist eine Rechteckwellenform oder eine Gaußsche Wellenform. Das erste Laserlicht L1 wird nur für eine kurze Zeit an einer Tiefenposition der Oberfläche zum Schneiden des Objekts 1 oder an einer Tiefenposition tiefer als dieselbe angewendet. Durch die Bestrahlung mit dem ersten Laserlicht L1 wird das Absorptionsphänomen der ersten Stufe bei einer minimalen Höhe (Breite in Richtung der Dicke) auf der zu schneidenden Oberfläche hervorgerufen.
  • Dagegen hat das zweite Laserlicht L2 eine Wellenlänge, bei der im Grundzustand keine Absorption hinsichtlich des Objekts 1 auftritt. Das zweite Laserlicht L2 hat eine Pulswellenform. Die Pulswellenform des zweiten Laserlichts L2 ist eine Rechteckwellenform oder eine Gaußsche Wellenform. Das zweite Laserlicht L2 wird in kurzer Zeit intermittierend auf das Objekt 1 aufgebracht. Dadurch kann die zweite Stufe intermittierend erzeugt werden und verhindert, dass die modifizierte Stelle S in Dickenrichtung von der zu schneidenden Oberfläche abweicht. Dementsprechend wird zum einfachen Trennen auf der zu schneidenden Oberfläche der modifizierte Bereich 7 entlang der zu schneidenden Oberfläche durch gleichzeitige Bestrahlung an einer Vielzahl von Punkten gebildet usw. Die Ausdehnung von Brüchen in Dickenrichtung wird unterdrückt.
  • Die vorliegende Laserbearbeitungsvorrichtung 800 ist so konfiguriert, dass sie in Bezug auf das erste Laserlicht L1 und das zweite Laserlicht L2, die auf das Objekt 1 angewendet werden, die folgenden Eigenschaften aufweist.
    • (Wellenlänge)
    • Erstes Laserlicht L1: 1026 bis 1064 nm
    • Zweites Laserlicht L2: 1180 bis 1700 nm
    • (Strahlqualität (M-Quadrat-Wert))
    • Erstes Laserlicht L1: 1,0
    • Zweites Laserlicht L2: weniger als 3,0
    • (Pulsdauer)
    • Erstes Laserlicht L1: 10 bis 50 ns
    • Zweites Laserlicht L2: 0,3 bis 0,7 µs
    • (Pulsanstiegszeit)
    • Erstes Laserlicht L1: weniger als 3 ns
    • Zweites Laserlicht L2: weniger als 50 ns
    • (Pulswellenform)
    • Erstes Laserlicht L1: rechteckige Wellenform oder Gaußsche Wellenform
    • Zweites Laserlicht L2: Rechteckige Wellenform oder Gaußsche Wellenform
    • (Spitzenintensität)
    • Erstes Laserlicht L1: 70 W
    • Zweites Laserlicht L2: 150 bis 250 W
    • (Wiederhol ungshäufigkeit)
    • Erstes Laserlicht L1: 300 kHz oder weniger
    • Zweites Laserlicht L2: 300 kHz oder weniger
    • (Bestrahlungszeitpunkt)
    • Erstes Laserlicht L1: beliebig
    • Zweites Laserlicht L2: 20 bis 30 ns später
    • (eine Vielzahl von Pulsfolgen)
    • (Kondensor-Ssystem)
    • Erstes Laserlicht L1: Konvergenz hat Priorität
    • Zweites Laserlicht L2: Pfad hat Priorität
    • (Aberrationskorrektur)
    • Erstes Laserlicht L1: ja
    • Zweites Laserlicht L2: kein
    • (Symmetrie des Strahlprofils)
    • Erstes Laserlicht L1: Rotationssymmetrie (perfekter Kreis)
    • Zweites Laserlicht L2: viereckig
    • (NA)
    • Erstes Laserlicht L1: 0,7 oder mehr
    • Zweites Laserlicht L2: 0,6 oder mehr
  • Wie zuvor beschrieben, erreicht die Laserbearbeitungsvorrichtung 800 die gleiche Funktionswirkung wie die Laserbearbeitungsvorrichtung 200. Insbesondere ist in der Laserbearbeitungsvorrichtung 800 der modifizierte Bereich 7 beim Schneiden des Objekts 1 ein Schneidestartbereich. Dadurch kann das Objekt 1 geschnitten werden, wobei der modifizierte Bereich 7 als Schneidestartpunkt fungiert.
  • 22 ist eine schematische Darstellung, die die Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung 820 gemäß einer Modifikation der siebten Ausführungsform zeigt. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 820 gemäß der Modifikation unterscheidet sich von der Laserbearbeitungsvorrichtung 800 (siehe 21) dadurch, dass die Laserbearbeitungsvorrichtung 820 das zweite Laserlicht L2 von einer Seitenfläche des Objekts 1 aufbringt. Im Vergleich zur Laserbearbeitungsvorrichtung 800 enthält die Laserbearbeitungsvorrichtung 820 nicht den dichroitischen Spiegel 209 und zusätzlich ein optisches Kondensor-System 821. In der Laserbearbeitungsvorrichtung 820 bündelt das optische Kondensor-System 210 nur das erste Laserlicht L1 auf das Objekt 1.
  • Das optische Kondensor-System 821 bündelt das zweite Laserlicht L2, das durch die Zylinderlinseneinheit 211 hindurchgegangen und von den Spiegeln 822 und 823 reflektiert worden ist, am Objekt 1. Das optische Kondensor-System 821 ist so angeordnet, dass es der Seitenfläche des Objekts 1 zugewandt ist. Das optische Kondensor-System 821 bewirkt, dass das zweite Laserlicht L2 mit der Seitenfläche des Objekts 1 als Einfallsebene des Laserlichts eintritt. Das optische Kondensor-System 821 ist ähnlich wie das optische Kondensor-System 210 aufgebaut. Als optisches Kondensor-System 821 ist es nicht notwendig, ein optisches System zu verwenden, das im Vergleich zum optischen Kondensor-System 210 eine besonders hohe Leistung aufweist.
  • In der Laserbearbeitungsvorrichtung 820 hat das erste Laserlicht L1 eine Wellenlänge nahe der Bandlücke oder länger als die Bandlücke und eine steil ansteigende Pulswellenform. Das erste Laserlicht L1 wird auf die Oberfläche aufgebracht, um das Objekt 1 zu schneiden. Das erste Laserlicht L1 erfüllt die Bedingungen für die Steuerung der Beschädigung. Durch eine solche Bestrahlung des ersten Laserlichts L1 wird die vorübergehende Bildung des Absorptionsbereichs der ersten Stufe minimiert. Auf der anderen Seite hat das zweite Laserlicht L2 eine Wellenlänge, bei der im Grundzustand keine Absorption im Objekt 1 auftritt, eine große Energie und eine lange Pulsdauer. Das zweite Laserlicht L2 erfüllt die Bedingungen der Trennkraftpriorität. Das zweite Laserlicht L2 hat ein Strahlprofil entlang der zu schneidenden Oberfläche. Das zweite Laserlicht L2 wird aus der Richtung entlang der zu schneidenden Oberfläche auf die zu schneidende Oberfläche mit einem Strahlprofil entlang der zu schneidenden Oberfläche aufgebracht. Dadurch kann die zweite Stufe lange aufrechterhalten, der erstarrte Schmelzbereich 11 in der zu schneidenden Oberfläche vergrößert und eine große Trennkraft erzeugt werden.
  • Die hier vorliegende Laserbearbeitungsvorrichtung 820 ist so konfiguriert, dass sie in Bezug auf das erste Laserlicht L1 und das zweite Laserlicht L2, die auf das Objekt 1 aufgebracht werden, die folgenden Eigenschaften aufweist.
    • (Wellenlänge)
    • Erstes Laserlicht L1: 1026 bis 1064 nm
    • Zweites Laserlicht L2: 1180 bis 7500 nm
    • (Strahlqualität (M-Quadrat-Wert))
    • Erstes Laserlicht L1: 1,0
    • Zweites Laserlicht L2: weniger als 2,0
    • (Pulsdauer)
    • Erstes Laserlicht L1: 10 bis 30 ns
    • Zweites Laserlicht L2: 0,7 bis 5 µs
    • (Pulsanstiegszeit)
    • Erstes Laserlicht L1: weniger als 3 ns
    • Zweites Laserlicht L2: weniger als 50 ns
    • (Pulswellenform)
    • Erstes Laserlicht L1: rechteckige Wellenform oder Gaußsche Wellenform
    • Zweites Laserlicht L2: Wellenform mit rückwärts gerichtetem Anstieg (quadratische Kurve)
    • (Spitzenintensität)
    • Erstes Laserlicht L1: 70 W
    • Zweites Laserlicht L2: 150 bis 250 W
    • (Wiederhol ungshäufigkeit)
    • Erstes Laserlicht L1: 150 kHz oder weniger
    • Zweites Laserlicht L2: 150 kHz oder weniger
    • (Bestrahlungszeitpunkt)
    • Erstes Laserlicht L1: beliebig
    • Zweites Laserlicht L2: 20 bis 30 ns später
    • (Kondensor-System)
    • Erstes Laserlicht L1: Konvergenz hat Priorität
    • Zweites Laserlicht L2: Pfad hat Priorität
    • (Aberrationskorrektur)
    • Erstes Laserlicht L1: ja
    • Zweites Laserlicht L2: abhängig von der Tiefe
    • (Symmetrie des Strahlprofils)
    • Erstes Laserlicht L1: Rotationssymmetrie (perfekter Kreis)
    • Zweites Laserlicht L2: lang entlang der zu schneidenden Oberfläche
    • (NA)
    • Erstes Laserlicht L1: 0,7 oder mehr
    • Zweites Laserlicht L2: 0,05 bis 0,4
  • Wie zuvor beschrieben, erzielt die Laserbearbeitungsvorrichtung 820 die gleiche Funktionswirkung wie die Laserbearbeitungsvorrichtung 800. Ferner kann in der Laserbearbeitungsvorrichtung 820 die Richtung, in der sich die modifizierte Stelle S und die Brüche ausdehnen, durch Aufbringen des zweiten Laserlichts L2 aus der Richtung entlang der zu schneidenden Oberfläche gesteuert (selektiv geführt) werden.
  • [Achte Ausführungsform]
  • Im Nachfolgenden wird eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der achten Ausführungsform beschrieben. Im Folgenden werden Unterschiede zur ersten Ausführungsform beschrieben, und es wird auf redundante Beschreibungen verzichtet.
  • Eine Laserbearbeitungsvorrichtung 900 gemäß der in 23 gezeigten achten Ausführungsform ist eine Bearbeitungsvorrichtung, die z.B. zur Herstellung eines Interposers oder eines Mikrokanals verwendet wird und in der Lage ist, den modifizierten Bereich 7 zu bilden, der sich zwei- oder dreidimensional in das Objekt 1 erstreckt. Der modifizierte Bereich 7 der vorliegenden Ausführungsform ist ein zu entfernender Bereich, in dem selektiv Ätzen oder ähnliches zur Entfernung durchgeführt wird. Die Bearbeitungsvorrichtung 900 führt den modifizierten Bereich 7 mit einer ultrahohen Geschwindigkeit, indem sie das Objekt 1 mit dem zweiten Laserlicht L2 aus mehreren Richtungen bestrahlt.
  • Die Laserbearbeitungsvorrichtung 900 unterscheidet sich von der Laserbearbeitungsvorrichtung 200 (siehe 9) hinsichtlich der Gerätekonfiguration dadurch, dass die Laserbearbeitungsvorrichtung 900 ferner Halbspiegel 901 und 902, optische Kondensor-Systeme 903 und 904 sowie Blenden 907 bis 909 enthält. Der Halbspiegel 901 ist zwischen der Zylinderlinseneinheit 211 und dem dichroitischen Spiegel 209 im optischen Pfad des zweiten Laserlichts L2 angeordnet. Der Halbspiegel 901 reflektiert einen Teil des zweiten Laserlichts L2, der durch die Zylinderlinseneinheit 211 hindurchgegangen ist, und überträgt den anderen Teil des zweiten Laserlichts L2.
  • Der Halbspiegel 902 ist auf der stromabwärts gelegenen Seite des Halbspiegels 901 im optischen Pfad des zweiten Laserlichts L2 angeordnet. Der Halbspiegel 902 reflektiert einen Teil des zweiten Laserlichts L2, der vom Halbspiegel 901 reflektiert wurde, und überträgt den anderen Teil des zweiten Laserlichts L2.
  • Das optische Kondensor-System 903 bündelt das vom Halbspiegel 902 reflektierte zweite Laserlicht L2 am Objekt 1. Das optische Kondensor-System 903 ist so angeordnet, dass es einer Seitenfläche des Objekts 1 zugewandt ist. Das optische Kondensor-System 903 bewirkt, dass das zweite Laserlicht L2 mit der Seitenfläche des Objekts 1 als Einfallsebene des Laserlichts eintritt. Das optische Kondensor-System 903 ist in ähnlicher Weise wie das optische Kondensor-System 210 aufgebaut. Das optische Kondensor-System 904 bündelt das zweite Laserlicht L2, das durch den Halbspiegel 902 hindurchgegangen und von den Spiegeln 905 und 906 reflektiert worden ist, am Objekt 1. Das optische Kondensor-System 904 ist so angeordnet, dass es das optische Kondensor-System 210 mit dem dazwischenliegenden Objekt 1 zugewandt ist. Das optische Kondensor-System 904 bewirkt, dass das zweite Laserlicht L2 mit der Rückseite (oder Vorderseite) gegenüber der Vorderseite (oder Rückseite) eintritt, die die Einfallsebene des Laserlichts des optischen Kondensor-Systems 210 als Einfallsebene des Laserlichts ist. Das optische Kondensor-System 904 ist ähnlich wie das optische Kondensor-System 210 konfiguriert. Als die optischen Kondensor-Systeme 903 und 904 ist es nicht notwendig, ein optisches System mit einer besonders hohen Leistung im Vergleich zum optischen Kondensor-System 210 zu verwenden.
  • Die Blenden 907 bis 909 dienen zur Unterbrechung oder Abgabe des zweiten Laserlichts L2. Die Blende 907 ist z.B. zwischen dem Halbspiegel 901 und dem dichroitischen Spiegel 209 im optischen Pfad des zweiten Laserlichts L2 angeordnet. Die Blende 908 ist z.B. zwischen dem Halbspiegel 902 und dem optischen Kondensor-System 903 im optischen Pfad des zweiten Laserlichts L2 angeordnet. Die Blende 909 ist z.B. zwischen dem Halbspiegel 902 und dem Spiegel 905 im optischen Pfad des zweiten Laserlichts L2 angeordnet.
  • Die Steuerung 216 der vorliegenden Ausführungsform schaltet in geeigneter Weise zwischen dem Öffnen und Schließen der Blenden 907 bis 909 um, um eine multidirektionale Einstrahlung des zweiten Laserlichts L2 auf das Objekt 1 zu realisieren. Beispielsweise öffnet die Steuerung 216 zeitnah nur einen der Blenden 907 bis 909, so dass das zweite Laserlicht L2 von der Vorderfläche, der Rückseite oder der Seitenfläche des Objekts 1 auf das Objekt 1 eingestrahlt werden kann. Alternativ kann die Umschaltung der Bestrahlungsrichtung des zweiten Laserlichts L2 in Kombination mit mehreren Lichtquellen durch Aussendung von Licht zu einem geeigneten Zeitpunkt realisiert werden.
  • In der Laserbearbeitungsvorrichtung 900 hat das erste Laserlicht L1 eine Wellenlänge nahe der Bandlücke oder länger als die Bandlücke und eine steil ansteigende Pulswellenform. Das erste Laserlicht L1 wird auf eine angedachte Abtragungsposition des Objekts 1 aufgebracht. Durch eine solche Bestrahlung des ersten Laserlichts L1 wird die vorübergehende Bildung des Absorptionsbereichs der ersten Stufe minimiert. Auf der anderen Seite hat das zweite Laserlicht L2 eine Wellenlänge, bei der im Grundzustand keine Absorption gegenüber dem Objekt 1 auftritt, eine große Energie und eine lange Pulsdauer. Das zweite Laserlicht L2 wird entlang eines angedachten Abtragungspfades des Objekts 1 aufgebracht. Durch eine solche Bestrahlung des zweiten Laserlichts L2 wird die zweite Stufe für eine lange Zeit aufrechterhalten, und der für das Ätzen wirksame modifizierte Bereich 7 wird mit einer beliebigen Länge ausgebildet.
  • Der angedachte Abtragungspfad ist ein virtueller Pfad zur Bildung eines abzutragenden Bereichs im Objekt 1. Der angedachte Abtragungspfad ist nicht auf eine gerade Linie beschränkt, sondern kann eine gekrümmte Linie, eine dreidimensionale Form, in der die Linien kombiniert werden, oder ein Pfad sein, in dem Koordinaten angegeben sind. Der angedachte Abtragungspfad ist ein Pfad, auf dem ein modifizierter Bereich gebildet wird. Der Pfad, auf dem ein modifizierter Bereich gebildet werden soll, ist eine Linie, auf der der modifizierte Bereich 7 gebildet werden soll.
  • Die vorliegende Laserbearbeitungsvorrichtung 900 ist so konfiguriert, dass sie in Bezug auf das erste Laserlicht L1 und das zweite Laserlicht L2, die auf das Objekt 1 angewendet werden, die folgenden Eigenschaften aufweist. Es sollte beachtet werden, dass ein Kontaktlochdurchmesser einem Durchmesser in einem Querschnitt senkrecht zur Erstreckungsrichtung in dem modifizierten Bereich 7 als zu entfernenden Bereich entspricht.
    • (Wellenlänge)
    • Erstes Laserlicht L1: 1026 bis 1064 nm
    • Zweites Laserlicht L2: 1180 bis 7500 nm
    • (Strahlqualität (M-Quadrat-Wert))
    • Erstes Laserlicht L1: 1,0
    • Zweites Laserlicht L2: weniger als 3,0
    • (Pulsdauer)
    • Erstes Laserlicht L1: 10 bis 30 ns
    • Zweites Laserlicht L2: 0,1 bis 5 µs
    • (Pulsanstiegszeit)
    • Erstes Laserlicht L1: weniger als 3 ns
    • Zweites Laserlicht L2: weniger als 50 ns
    • (Pulswellenform)
    • Erstes Laserlicht L1: rechteckige Wellenform oder Gaußsche Wellenform
    • Zweites Laserlicht L2: Wellenform mit rückwärts gerichtetem Anstieg (quadratische Kurve)
    • (Spitzenintensität)
    • Erstes Laserlicht L1: 70 W
    • Zweites Laserlicht L2: 80 bis 180 W
    • (Wiederhol ungshäufigkeit)
    • Erstes Laserlicht L1: 80 kHz oder weniger
    • Zweites Laserlicht L2: 80 kHz oder weniger
    • (Bestrahlungszeitpunkt)
    • Erstes Laserlicht L1: beliebig
    • Zweites Laserlicht L2: 20 bis 30 ns später
    • (Kondensor-System)
    • Erstes Laserlicht L1: Konvergenz hat Priorität
    • Zweites Laserlicht L2: Pfad hat Priorität
    • (Aberrationskorrektur)
    • Erstes Laserlicht L1: ja
    • Zweites Laserlicht L2: abhängig von Tiefe und Via-Durchmesser
    • (Symmetrie des Strahlprofils)
    • Erstes Laserlicht L1: Rotationssymmetrie (perfekter Kreis)
    • Zweites Laserlicht L2: hängt vom modifizierten Bereich 7 ab
    • (NA)
    • Erstes Laserlicht L1: 0,7 oder mehr
    • Zweites Laserlicht L2: 0,05 bis 0,4
  • Wie zuvor beschrieben, erzielt die Laserbearbeitungsvorrichtung 900 die gleiche funktionelle Wirkung wie die Laserbearbeitungsvorrichtung 200. Insbesondere ist in der Laserbearbeitungsvorrichtung 900 der modifizierte Bereich 7 der zu entfernende Bereich, der sich im Objekt 1 zwei- oder dreidimensional erstreckt. In einem solchen Fall kann der modifizierte Bereich 7 selektiv durch Ätzen o.ä. entfernt und ein sich zwei- oder dreidimensional erstreckender Raum im Objekt gebildet werden.
  • In der Laserbearbeitungsvorrichtung 900 ist es möglich, das zweite Laserlicht L2 aus einer gewünschten Bestrahlungsrichtung auf das Objekt 1 aufzubringen und die Ausdehnung des modifizierten Bereichs 7 dreidimensional mit einer ultrahohen Geschwindigkeit zu führen. Der modifizierte Bereich 7 mit einer gewünschten dreidimensionalen Form kann im Objekt 1 geformt werden.
  • In der Laserbearbeitungsvorrichtung 900 kann es aufgrund der Beschränkungen der Vorrichtungskonfiguration schwierig sein, die Bestrahlungsrichtung des zweiten Laserlichts L2 mit der Ausdehnungsrichtung des geplanten Abtragungspfades auszurichten. In einem solchen Fall kann der modifizierte Bereich 7 in eine andere Richtung als die Bestrahlungsrichtung des zweiten Laserlichts L2 verlängert werden, indem die Pulsdauer des zweiten Laserlichts L2 verkürzt und das zweite Laserlicht L2 intermittierend zum Abtasten eingesetzt wird. Das optische System der Bearbeitungsvorrichtung 900 ist nicht speziell auf die in 23 gezeigte Konfiguration beschränkt und kann eine andere Konfiguration aufweisen, solange die multidirektionale Bestrahlung auf das Objekt 1 durchgeführt werden kann. Beispielsweise ermöglicht die Verwendung einer Hochgeschwindigkeits-Teilereinheit (wie EOM oder AOM) ein sofortiges Umschalten zwischen den optischen Pfaden. In einem solchen Fall kann die Nutzungseffizienz der Ausgabe des zweiten Laserlichts L2 stark verbessert werden.
  • 24 ist eine schematische Darstellung, die die Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung 920 gemäß einer Modifikation der achten Ausführungsform zeigt. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 920 gemäß der Modifikation unterscheidet sich von der Laserbearbeitungsvorrichtung 900 (siehe 23) hinsichtlich der Gerätekonfiguration dadurch, dass die Laserbearbeitungsvorrichtung 920 den dichroitischen Spiegel 209, die Halbspiegel 901 und 902, das optische Kondensor-System 904, die Spiegel 905 und 906 sowie die Blenden 907 bis 909 nicht enthält. In der Laserbearbeitungsvorrichtung 920 bündelt das optische Kondensor-System 210 nur das erste Laserlicht L1 am Objekt 1. In der Laserbearbeitungsvorrichtung 920 bündelt das optische Kondensor-System 903 das zweite Laserlicht L2, das die Zylinderlinseneinheit 211 durchlaufen hat und von den Spiegeln 921 und 922 reflektiert wurde, am Objekt 1.
  • In der Laserbearbeitungsvorrichtung 920 hat das erste Laserlicht L1 eine Wellenlänge, bei der die Absorption des Objekts 1 groß ist, und eine steil ansteigende Pulswellenform. Durch Bestrahlung des ersten Laserlichts L1 wird nur die erste Stufe im minimal erstarrten Schmelzbereich 11 durchgeführt. Dagegen hat das zweite Laserlicht L2 eine Wellenlänge, die für das Objekt 1 vollständig transparent ist, eine große Energie und eine lange Pulsdauer. Durch die Bestrahlung des zweiten Laserlichts L2 wird die zweite Stufe für eine lange Zeit aufrechterhalten, der für das Ätzen wirksame modifizierte Bereich 7 gebildet und der modifizierte Bereich 7 auf eine beliebige Größe vergrößert.
  • Wie zuvor beschrieben, erzielt die Laserbearbeitungsvorrichtung 920 die gleiche funktionelle Wirkung wie die Laserbearbeitungsvorrichtung 900. Es ist zu beachten, dass bei der Bearbeitung mit der Laserbearbeitungsvorrichtung 920 im Gegensatz zu dem Fall, dass der modifizierte Bereich 7 als Schneidstartbereich innerhalb des Objekts 1 gebildet wird, das Laserlicht L dreidimensional in einem engen Abstand abgetastet wird. Daher kann der modifizierte Bereich 7 verbunden werden, indem die Abtastgeschwindigkeit verringert und der Bearbeitungsabstand verkleinert wird. Bei der Bearbeitung durch die Laserbearbeitungsvorrichtung 920 kann der modifizierte Bereich 7 in der zweiten Stufe in einen wirksamen Zustand, der zum Ätzen geeignet ist, gebracht werden.
  • [Neunte Ausführungsform]
  • Im Nachfolgenden wird eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der neunten Ausführungsform beschrieben.
  • Eine Laserbearbeitungsvorrichtung 1000 gemäß der neunten Ausführungsform in 25 verwendet eine Lichtquelle 1001, um das Objekt 1 mit dem ersten Laserlicht L1 und dem zweiten Laserlicht L2 zu bestrahlen. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 1000 umfasst die Lichtquelle 1001, einen externen Modulator 1002, ein optisches Element zur Teilung 1003, ein optisches Element zur Kopplung 1004, Spiegel 1005 und 1006, ein optisches Kondensor-System 1007 und eine Steuerung 1008.
  • Die Lichtquelle 1001 emittiert Laserlicht L aus gepulstem Laserlicht (bringt das Laserlicht L1 zum pulsierenden Schwingen). Der externe Modulator 1002 moduliert das von der Lichtquelle 1001 emittierte Laserlicht L so, dass das für den nachgeschalteten Modulator geeignete optische Element zur Teilung 1003 das Laserlicht L in das erste Laserlicht L1 und das zweite Laserlicht L2 aufspaltet. Der externe Modulator 1002 ist auf keinen besonderen beschränkt und kann aus verschiedenen Modulatoren bestehen.
  • Das optische Element zur Teilung 1003 empfängt das durch den externen Modulator 1002 modulierte Laserlicht L und sendet als erstes Laserlicht L1 die kurzwellige Seite oder die horizontale oder vertikale Polarisation aus und reflektiert als zweites Laserlicht L2 die langwellige Seite oder die vertikale oder horizontale Polarisation. Das optische Element zur Teilung 1003 ist z.B. ein dichroitischer Spiegel oder ein Polarisator. Das optische Element zur Kopplung 1004 überträgt das erste Laserlicht L1, das durch das optische Element zur Teilung 1003 hindurchgegangen ist, und reflektiert das zweite Laserlicht L2, das vom optischen Element zur Teilung 1003 reflektiert wurde und von den Spiegeln 1005 und 1006 reflektiert wurde. Die Konfiguration des optischen Elements zur Kopplung 1004 ist ähnlich wie die des optischen Elements zur Teilung 1003.
  • Das optische Kondensor-System 1007 konvergiert am Objekt 1 das erste Laserlicht L1, das durch das optische Element zur Kopplung 1004 hindurchgegangen ist, und das zweite Laserlicht L2, das vom optischen Element zur Kopplung 1004 reflektiert wurde. Das optische Kondensor-System 1007 ist ähnlich aufgebaut wie das optische Kondensor-System 210 (siehe 9). Die Steuerung 1008 steuert den Betrieb der Lichtquelle 1001 und des externen Modulators 1002. Die Steuerung 1008 hat eine ähnliche Funktion wie die Steuerung 216 (siehe 9). Die Lichtquelle 1001, der externe Modulator 1002 und die Steuerung 1008 bilden eine erste Bestrahlungseinheit und eine zweite Bestrahlungseinheit.
  • In der wie zuvor beschrieben konfigurierten Laserbearbeitungsvorrichtung 1000 wird das Laserlicht L von der Lichtquelle 1001 emittiert und das emittierte Laserlicht L durch den externen Modulator 1002 moduliert. Ein Teil des durch den externen Modulator 1002 modulierten Laserlichts L durchläuft das optische Element zur Teilung 1003 als erstes Laserlicht L1. Der andere Teil des durch den externen Modulator 1002 modulierten Laserlichts L wird von dem optischen Element zur Teilung 1003 als zweites Laserlicht L2 reflektiert.
  • Das erste Laserlicht L1, das durch das optische Element zur Teilung 1003 hindurchgegangen ist, durchläuft das optische Element zur Kopplung 1004 und wird durch das optische Kondensor-System 1007 auf das Objekt 1 aufgebracht. Dabei nimmt der Absorptionsgrad eines Teilbereichs des Objekts 1 vorübergehend zu. In der Absorptionsgrad-Erhöhungsperiode H wird das zweite Laserlicht L2, das von dem optischen Element zur Teilung 1003 reflektiert wurde, nacheinander von den Spiegeln 1005 und 1006 und dem optischen Element zur Kopplung 1004 reflektiert und durch das optische Kondensor-System 1007 auf den Teilbereich des Objekts 1 aufgebracht.
  • Wie zuvor beschrieben, erzielt die Laserbearbeitungsvorrichtung 1000 auch die gleiche funktionelle Wirkung wie die Laserbearbeitungsvorrichtung 200. Es sollte beachtet werden, dass die Laserbearbeitungsvorrichtung 1000 mit der gleichen einzelnen Lichtquelle 1001 konfiguriert werden kann.
  • [Modifikation]
  • Wie zuvor beschrieben, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.
  • In den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ist die zweite Lichtquelle 202 nicht besonders beschränkt und kann ein preiswerter und leistungsstarker Gaslaser oder eine Multimoden-Laserlichtquelle sein. Als zweite Lichtquelle 202 kann z.B. eine Laserlichtquelle mit einer Wellenlänge von 1,8 bis 2,3 µm verwendet werden, die in der Zahn- oder Schönheitschirurgie weit verbreitet ist. Darüber hinaus ist die erste Lichtquelle 201 und/oder die zweite Lichtquelle 202 nicht notwendigerweise eine Laserlichtquelle und kann eine Lampe, die inkohärentes Licht abgibt, eine Plasma-Lichtquelle oder ein Mikrowellen-Oszillator, der eine Mikrowelle erzeugt, oder Ähnliches sein.
  • In den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ist die Anzahl der zweiten Lichtquellen 202 nicht besonders begrenzt, und es können zwei oder mehr zweite Lichtquellen 202 vorgesehen werden. In einem solchen Fall wird während der Absorptionsgrad-Erhöhungsperiode H, in der der Absorptionsgrad eines Teilbereichs vorübergehend erhöht wird, durch die Vielzahl der zweiten Lichtquellen 202 eine Vielzahl von zweiten Laserlichtern L2 nacheinander angelegt und mindestens ein Teil der zweiten Lichtquellen 202 gleichzeitig bestrahlt.
  • In den zuvor beschriebenen Ausführungsformen fallen das erste Laserlicht L1 und das zweite Laserlicht L2 aus der vertikalen Richtung in Bezug auf die Vorderfläche, die Rückfläche oder die Seitenfläche des Objekts 1 ein; sie sind jedoch nicht darauf beschränkt. Das erste Laserlicht L1 und/oder das zweite Laserlicht L2 kann/können aus einer Neigungsrichtung einfallen, die in Bezug auf die vertikale Richtung geneigt ist.
  • Die Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann auf andere als die zuvor beschriebene Bearbeitung angewendet werden und kann auf alles angewendet werden, solange der modifizierte Bereich 7 im Objekt 1 gebildet wird. Zum Beispiel kann der modifizierte Bereich 7 ein kristalliner Bereich, ein Rekristallisationsbereich oder ein innerhalb des Objekts 1 gebildeter Getterungsbereich sein. Der kristalline Bereich ist ein Bereich, in dem die Struktur des Objekts 1 vor der Bearbeitung beibehalten wird. Der Rekristallisationsbereich ist ein Bereich, der zum Zeitpunkt der Wiedererstarrung als Einkristall oder als Polykristall erstarrt ist, nachdem er einmal verdampft, in Plasma umgewandelt oder geschmolzen wurde. Der Getterungsbereich ist ein Bereich, der einen Getterungseffekt durch das Sammeln und Einfangen von Verunreinigungen wie Schwermetallen aufweist und kontinuierlich oder intermittierend ausgebildet werden kann. Darüber hinaus kann die Bearbeitungsvorrichtung z.B. für die Bearbeitung wie Ablation verwendet werden.
  • Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Laserbearbeitungsvorrichtung, eine Vorrichtung zur Bildung eines modifizierten Bereichs oder eine Vorrichtung zur Chipherstellung betreffen. Ferner kann ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Bearbeitungsverfahren, ein Laserbearbeitungsverfahren, ein Verfahren zur Bildung eines modifizierten Bereichs oder ein Verfahren zur Herstellung eines Chips betreffen. In jeder der Ausführungsformen und den Modifikationen kann zumindest ein Teil der Konfigurationen der weiteren Ausführungsformen und der Modifikationen in geeigneter Weise kombiniert werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Werkstück
    7
    Modifizierter Bereich
    100, 200, 220, 230, 240, 300, 320, 400, 420, 500, 600, 700, 800, 820, 900, 1000
    Laserbearbeitungsvorrichtung (Bearbeitungsvorrichtung)
    201
    Erste Lichtquelle (erste Bestrahlungseinheit)
    202
    Zweite Lichtquelle (zweite Bestrahlungseinheit)
    216
    Steuerung (erste Bestrahlungseinheit, zweite Bestrahlungseinheit)
    1001
    Lichtquelle (erste Bestrahlungseinheit, zweite Bestrahlungseinheit)
    1002
    Externer Modulator (erste Bestrahlungseinheit, zweite Bestrahlungseinheit)
    1008
    Steuerung (erste Bestrahlungseinheit, zweite Bestrahlungseinheit)
    L1
    Erstes Laserlicht (erstes Licht)
    L2
    Zweites Laserlicht (zweites Licht)
    S
    Modifizierte Stelle

Claims (18)

  1. Bearbeitungsvorrichtung zum Bilden einer modifizierten Stelle, die einen modifizierten Bereich bildet, in einem zu bearbeitenden Objekt, wobei die Bearbeitungsvorrichtung umfasst: eine erste Bestrahlungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie das Objekt mit erstem Licht bestrahlt, um den Absorptionsgrad in einem Teilbereich des Objekts im Vergleich zu dem Absorptionsgrad vor der Bestrahlung mit dem ersten Licht vorübergehend zu erhöhen; und eine zweite Bestrahlungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie den Teilbereich mit zweitem Licht in einer Absorptionsgrad-Erhöhungsperiode bestrahlt, in der der Absorptionsgrad des Teilbereichs vorübergehend erhöht wird.
  2. Bearbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Energie des zweiten Lichts größer als die Energie des ersten Lichts ist.
  3. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Spitzenintensität des zweiten Lichts niedriger ist als die Spitzenintensität des ersten Lichts.
  4. Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Wellenlänge des zweiten Lichts sich von einer Wellenlänge des ersten Lichts unterscheidet.
  5. Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das zweite Licht ein Licht ist, mit dem keine modifizierte Stelle gebildet wird, wenn es einzeln auf das Objekt gestrahlt wird.
  6. Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei sich eine Bestrahlungsrichtung des zweiten Lichts in Bezug auf das Objekt von einer Bestrahlungsrichtung des ersten Lichts in Bezug auf das Objekt unterscheidet.
  7. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Winkel, unter dem das zweite Licht an einer Sammelposition des zweiten Lichts konvergiert, sich von einem Winkel unterscheidet, unter dem das erste Licht an einer Sammelposition des ersten Lichts konvergiert.
  8. Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei sich ein Strahlprofil des zweiten Lichts von einem Strahlprofil des ersten Lichts unterscheidet.
  9. Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein M-Quadrat-Wert des zweiten Lichts sich von einem M-Quadrat-Wert des ersten Lichts unterscheidet.
  10. Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei eine Impulsbreite des zweiten Lichts sich von einer Impulsbreite des ersten Lichts unterscheidet.
  11. Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine Pulswellenform des zweiten Lichts sich von einer Pulswellenform des ersten Lichts unterscheidet.
  12. Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei eine Polarisationsrichtung des zweiten Lichts sich von einer Polarisationsrichtung des ersten Lichts unterscheidet.
  13. Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der modifizierte Bereich ein Schneidestartbereich zum Schneiden des Objekts entlang einer Dickenrichtung ist.
  14. Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der modifizierte Bereich ein Schneidestartbereich zum Schneiden des Objekts entlang einer Richtung ist, die eine Dickenrichtung schneidet.
  15. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der modifizierte Bereich ein zu entfernender Bereich ist, der sich zweidimensional oder dreidimensional in dem Objekt erstreckt.
  16. Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der modifizierte Bereich ein kristalliner Bereich, ein Rekristallisationsbereich oder ein innerhalb des Objekts gebildeter Getterungsbereich ist.
  17. Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die erste Bestrahlungseinheit eine erste Lichtquelle umfasst die so konfiguriert ist, dass sie das erste Licht ausstrahlt, und die zweite Bestrahlungseinheit eine zweite Lichtquelle, die so konfiguriert ist, dass sie das zweite Licht emittiert, und eine Steuerung, die so konfiguriert ist, dass sie die Bestrahlungszeit der zweiten Lichtquelle so steuert, dass das zweite Licht während der Periode der Erhöhung des Absorptionsgrads auf den Teilbereich angewendet wird, umfasst.
  18. Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die erste Bestrahlungseinheit und die zweite Bestrahlungseinheit eine Lichtquelle und einen externen Modulator enthalten, die so konfiguriert sind, dass sie das von der Lichtquelle emittierte Licht modulieren, ein Teil des von der Lichtquelle emittierten und durch den externen Modulator modulierten Lichts als erstes Licht auf das Objekt aufgebracht wird, und ein anderer Teil des von der Lichtquelle emittierten und durch den externen Modulator modulierten Lichts während der Periode der Erhöhung des Absorptionsgrads als zweites Licht auf den Teilbereich angewendet wird.
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