激光加工装置及激光加工方法与流程

专利2022-05-09  117



1.本发明的一形态是关于激光加工装置及激光加工方法。


背景技术:

2.在专利文献1记载一种激光加工装置,其具备:保持工件的保持机构、及对通过保持机构所保持的工件照射激光的激光照射机构。在专利文献1所记载的激光加工装置,具有聚光透镜的激光照射机构相对于基台是固定的,沿着与聚光透镜的光轴垂直的方向的工件的移动是通过保持机构来实施。[现有技术文献][专利文献]
[0003]
[专利文献1]日本特许第5456510号公报


技术实现要素:

[发明所要解决的问题]
[0004]
在上述那样的激光加工装置,随着例如近年更加普及,而期望实现可对应于产距时间缩短(tact

up)等的各种需求的激光加工。
[0005]
于是,本发明的一形态,是为了提供可实现对应于各种需求的激光加工的激光加工装置及激光加工方法。[解决问题的技术手段]
[0006]
本发明的一形态的激光加工装置,系通过对对象物照射激光,而在对象物的内部沿着假想面形成改质区域,该激光加工装置具备:支承对象物的支承部、对通过支承部所支承的对象物照射激光的照射部、以使激光的聚光点的位置沿着假想面移动的方式使支承部及照射部的至少一方移动的移动机构、以及控制支承部、照射部及移动机构的控制部,控制部实行第1加工处理和第2加工处理,该第1加工处理,是对对象物的第1部分以第1加工条件照射激光,该第2加工处理,是在第1加工处理后,对对象物中的比第1部分更内侧的第2部分,以与第1加工条件不同的第2加工条件照射激光。
[0007]
该激光加工装置,可对对象物的第1部分实施以第1加工条件照射激光的第1加工处理,并对对象物的内侧的第2部分,实施以第2加工条件照射激光的第2加工处理。如此,能够提供可实现对应于各种需求的激光加工的激光加工装置及激光加工方法。
[0008]
本发明的一形态的激光加工装置,第1部分可为,前述对象物中的包含周缘部分的部分,该周缘部分具有与激光入射面交叉的侧面。
[0009]
本发明的一形态的激光加工装置,第1加工处理可为,使前述对象物中的形成前述改质区域的区域沿着从周缘朝向内侧的第1方向迁移。本发明人等反复苦心钻研的结果发现到,当沿着假想面形成改质区域的情况,关于从该改质区域沿着假想面延伸的龟裂的伸展方向,对象物中的形成改质区域的区域的迁移方向有很大的贡献。具体而言是发现到,沿着与该迁移方向相反的方向容易稳定地使龟裂伸展。于是,在包含斜面(bevel)部(对象物
中具有与激光入射面交叉的侧面的周缘部分)的第1部分中,使形成改质区域的区域沿着从周缘朝向内侧的第1方向迁移,由此沿着与第1方向相反的方向、即从内侧朝向周缘的方向使该龟裂稳定地伸展变容易。结果,纵使是在加工困难的斜面部,仍可形成该龟裂,而能将对象物确实地剥离。此外,在比第1部分更内侧的第2部分,可实施将所期望的加工条件设定成第2加工条件的激光加工,而能实现对应于各种需求的激光加工。
[0010]
本发明的一形态的激光加工装置,第1加工处理可为,在周缘部分形成从改质区域沿着假想面延伸的龟裂。在此情况,纵使在加工困难的周缘部分,仍可使该龟裂形成。
[0011]
本发明的一形态的激光加工装置,第1加工处理可为,沿着对象物中的从周缘朝向内侧呈涡卷状延伸的加工用线,从周缘朝向内侧形成改质区域,或沿着对象物中的在从周缘朝向内侧的方向上排列的直线状的多条加工用线,从周缘到内侧依序形成多个改质区域。如此,可具体地实现:在包含斜面部的第1部分中使形成改质区域的区域沿着从周缘朝向内侧的第1方向迁移。
[0012]
本发明的一形态的激光加工装置,第1加工条件及第2加工条件可为,当沿着一条加工用线照射激光来形成改质区域的情况,使加工状态成为第1切割(slicing)状态的条件,第1切割状态,是使从改质区域所含的多个改质点延伸的龟裂朝沿着一条加工用线的方向伸展的状态。依据这样的加工条件,可将对象物确实地剥离。
[0013]
本发明的一形态的激光加工装置,第1加工条件及第2加工条件可为,当沿着具有并排配置的多条并行线的加工用线照射激光来形成改质区域的情况,使加工状态成为第2切割状态的条件,第2切割状态,是使从改质区域所含的多个改质点延伸的龟裂朝沿着并行线的方向及与并行线交叉的方向伸展而相连的状态。依据这样的加工条件,可将对象物确实地剥离。
[0014]
本发明的一形态的激光加工装置,第1加工条件可为,使第1规定量的激光加工后的加工状态成为第2切割状态的条件,第2加工条件可为,使比第1规定量更多的第2规定量的激光加工后的加工状态成为第2切割状态的条件。在此情况,依据第2加工条件,比起第1加工条件,使所形成的改质区域所含的多个改质点变得粗大而能效率良好地进行激光加工。如此,可实现产距时间缩短的激光加工。
[0015]
本发明的一形态的激光加工装置可为,移动机构,是以使激光的聚光点的位置沿着与假想面交叉的方向移动的方式使支承部及照射部的至少一方移动,控制部,在第1加工处理之前实行修整(trimming)处理,该修整处理,是沿着在对象物的周缘的内侧呈环状延伸的加工用线,在对象物的内部的比假想面更靠激光入射面的相反侧的部分,照射激光来形成改质区域。如此,可实现将呈环状延伸的加工用线的周缘侧的部分除去的修整加工。此外,因为能在将对象物剥离之前进行修整加工,比起在剥离后进行修整加工的情况,可避免以通过经由剥离所产生的龟裂的方式照射激光。
[0016]
本发明的一形态的激光加工装置,第2加工处理可为,使对象物中的形成改质区域的区域沿着第1方向迁移。如此,可将对象物确实地剥离。
[0017]
本发明的一形态的激光加工装置,第2加工处理可为,使对象物中的形成改质区域的区域沿着与第1方向为相反方向的第2方向迁移,第1方向上的第1部分的距离为事先设定的既定距离以下。如此,可将对象物确实地剥离。
[0018]
本发明的一形态的激光加工装置可为,具备接收来自使用者的输入的输入部,控
制部是根据输入部的输入来设定第1加工条件及第2加工条件的至少任一者。如此,可将第1加工条件及第2加工条件的至少任一者进行所期望地设定。
[0019]
本发明的一形态的激光加工装置可为,控制部是在第1加工处理的途中实行第3加工处理,该第3加工处理,是对对象物的第1部分以与第1加工条件不同的其他加工条件照射前述激光。在此情况也是,可将对象物确实地剥离。
[0020]
本发明的一形态的激光加工装置可为,第2加工条件,当沿着具有并排配置的多条并行线的加工用线照射激光来形成改质区域的情况,使第1规定量的激光加工后的加工状态成为第2切割状态的条件,第1加工条件,当沿着具有多条并行线的加工用线照射激光来形成改质区域的情况,使比第1规定量更多的第2规定量的激光加工后的加工状态成为第1切割状态或第2切割状态的条件,第1部分,是对象物中的除了具有与激光入射面交叉的侧面的周缘部分以外的部分,第1切割状态,是使从改质区域所含的多个改质点延伸的龟裂朝沿着一条加工用线的方向伸展的状态,第2切割状态,是使从改质区域所含的多个改质点延伸的龟裂,朝沿着并行线的方向及与并行线交叉的方向伸展而相连的状态。在此情况,能有效地进行不使龟裂延伸到对象物的周缘部分的剥离加工。
[0021]
本发明的一形态的激光加工方法,通过对对象物照射激光,而在对象物的内部沿着假想面形成改质区域,该激光加工方法具备第1加工工序及第2加工处理,该第1加工工序,是对对象物中的包含具有与激光入射面交叉的侧面的周缘部分的第1部分,以第1加工条件照射激光,该第2加工处理,是在第1加工工序后,对对象物中的比第1部分更内侧的第2部分,以与第1加工条件不同的第2加工条件照射激光,在第1加工工序,是使对象物中的形成改质区域的区域沿着从周缘朝向内侧的第1方向迁移。
[0022]
该激光加工方法,通过使第1部分中的形成改质区域的区域沿着从周缘朝向内侧的第1方向迁移,沿着与该第1方向相反的方向的从内侧朝向周缘的方向使该龟裂稳定地伸展变容易。结果,纵使在加工困难的斜面部也能形成该龟裂,可将对象物确实地剥离。此外,在比第1部分更内侧的第2部分,可进行将所期望的加工条件设定成第2加工条件的激光加工,而能实现可对应于各种需求的激光加工。
[0023]
然而,上述专利文献1所记载的激光加工装置,会有通过对对象物照射激光而在对象物的内部沿着假想面形成改质区域的情况。在此情况,以遍及假想面的改质区域及从改质区域延伸的龟裂为边界,而使对象物的一部分剥离。在这样的剥离加工,例如对象物的周缘部分具有与激光入射面交叉的侧面(例如,用于提高强度的倒角面)时,在该周缘部分无法将激光充分聚光,在该周缘部分要将改质区域乃至龟裂沿着假想面来形成变困难,而可能无法将对象物剥离。于是,本发明的一形态,是为了提供可将对象物确实地剥离的激光加工装置及激光加工方法。[发明的效果]
[0024]
依据本发明的一形态,能提供可实现对应于各种需求的激光加工的激光加工装置及激光加工方法。可将对象物确实地剥离。
附图说明
[0025]
[图1]为实施方式的激光加工装置的立体图。[图2]为图1所示的激光加工装置的一部分的前视图。
[图3]为图1所示的激光加工装置的激光加工头的前视图。[图4]为图3所示的激光加工头的侧视图。[图5]为图3所示的激光加工头的光学系统的结构图。[图6]为变形例的激光加工头的光学系统的结构图。[图7]为变形例的激光加工装置的一部分的前视图。[图8]为变形例的激光加工装置的立体图。[图9]为显示第1实施方式的激光加工装置的概略结构的俯视图。[图10(a)]为显示对象物的例子的俯视图,[图10(b)]为图10(a)所示的对象物的侧视图。[图11(a)]为用于说明使用第1实施方式的激光加工装置来制造半导体器件的方法的对象物的侧视图,[图11(b)]为显示图11(a)的后续的对象物的侧视图。[图12(a)]为显示图11(b)的后续的对象物的侧视图,[图12(b)]为显示图12(a)的后续的对象物的俯视图,[图12(c)]为图12(b)所示的对象物的侧视图。[图13(a)]为显示图12(b)的后续的对象物的侧视图,[图13(b)]为显示图13(a)的后续的对象物的侧视图。[图14(a)]为显示第1实施方式的成为剥离加工对象的对象物的俯视图,[图14(b)]为将图14(a)的虚线框内的部位放大显示的侧视图。[图15]为用于说明在第1实施方式的剥离加工所形成的多个改质点的俯视图。[图16(a)]为显示切割隐密(stealth)状态的图像,[图16(b)]为显示切割半切断(half

cut)状态的图像。[图17(a)]为显示切割隐密状态的其他图像,[图17(b)]为显示切割半切断状态的其他图像。[图18(a)]为显示第1规定量的激光加工后的加工状态、即切割完全切断(full

cut)状态的图像,[图18(b)]为显示第2规定量的激光加工后的加工状态、即切割完全切断状态的图像。[图19]为显示第1实施方式的剥离加工的流程图。[图20(a)]为第1实施方式的剥离加工的对象物的俯视图,[图20(b)]为显示图20(a)的后续的对象物的俯视图。[图21(a)]为显示图20(b)的后续的对象物的俯视图,[图21(b)]为显示图21(a)的后续的对象物的俯视图。[图22]为用于说明从改质区域延伸的龟裂的对象物的俯视图。[图23]为显示图22的对象物的龟裂的观察结果的图。[图24(a)]为用于说明第1实施方式的变形例的剥离加工的对象物的俯视图,[图24(b)]为显示图24(a)的后续的对象物的俯视图。[图25]为显示gui的设定画面的例子的图。[图26]为显示gui的设定画面的其他例子的图。[图27]为显示gui的设定画面的管理者模式的例子的图。[图28]为显示调查剥离加工的最佳脉冲能的实验结果的图。[图29(a)]为用于说明第2实施方式的剥离加工的对象物的俯视图,[图29(b)]为
显示图29(a)的后续的对象物的俯视图。[图30]为显示第2实施方式的剥离加工的流程图。[图31]为显示第2实施方式的变形例的剥离加工的流程图。[图32]为显示第3实施方式的剥离加工的流程图。[图33]为显示第4实施方式的剥离加工中,决定半切断加工条件的情况的处理例的流程图。[图34]为显示第4实施方式的剥离加工中,决定第1加工条件的情况的处理例的流程图。[图35]为显示第4实施方式的剥离加工中,决定第2加工条件的情况的处理例的流程图。[图36(a)]为用于说明变形例的半导体器件的制造方法的对象物的侧视图,[图36(b)]为显示图36(a)的后续的对象物的侧视图。[图37(a)]为用于说明其他变形例的半导体器件的制造方法的对象物的侧视图,[图37(b)]为显示图37(a)的后续的对象物的侧视图。[图38(a)]为用于说明另一其他变形例的半导体器件的制造方法的对象物的侧视图,[图38(b)]为显示图38(a)的后续的对象物的侧视图。[图39]为成为变形例的剥离加工对象的对象物的俯视图。[图40]为变形例的激光加工装置的俯视图。[图41]为显示对象物的例子的俯视图,图41(b)为图41(a)所示的对象物的侧视图。[图42]为用于说明使用变形例的激光加工装置来制造半导体器件的方法的激光加工装置的俯视图。[图43(a)]为用于说明使用变形例的激光加工装置来制造半导体器件的方法的对象物的侧视图,[图43(b)]为显示图43(a)的后续的对象物的侧视图。[图44(a)]为显示图43(b)的后续的对象物的侧视图,[图44(b)]为显示图44(a)的后续的对象物的俯视图,[图44(c)]为显示图44(b)所示的对象物的侧视图。[图45]为用于说明使用变形例的激光加工装置来制造半导体器件的方法的激光加工装置的俯视图。[图46]为用于说明使用变形例的激光加工装置来制造半导体器件的方法的激光加工装置的一部分的侧视图。[图47]为显示图44(b)及(c)的后续的对象物的周缘部分的侧视图。[图48(a)]为显示图47的后续的对象物的侧视图,[图48(b)]为显示图48(a)的后续的对象物的侧视图。[图49(a)]为显示对象物的周缘部分的剖面照片,[图49(b)]为显示将图49(a)的一部分放大后的剖面照片。[图50]为用于说明使用变形例的激光加工装置来制造半导体器件的方法的激光加工装置的一部分的侧视图。[图51(a)]为用于说明使用其他变形例的激光加工装置来制造半导体器件的方法的对象物的侧视图,[图51(b)]为显示图51(a)的后续的对象物的侧视图。
[图52(a)]为显示图51(b)的后续的对象物的侧视图,[图52(b)]为显示图52(a)的后续的对象物的侧视图,[图52(c)]为显示图52(b)的后续的对象物的侧视图。[图53]为显示图52(c)的后续的对象物的侧视图。[图54(a)]为显示切割半切断状态的另一其他图像,[图54(b)]为显示切割半切断状态的另一其他图像。
具体实施方式
[0026]
以下,针对实施方式,参照图式详细地说明。另外,在各图中,对相同或相当部分赋予同一符号而省略重复的说明。
[0027]
首先说明激光加工装置的基本结构、作用、效果及变形例。
[0028]
[激光加工装置的结构]如图1所示那样,激光加工装置1具备:多个移动机构5,6、支承部7、1对的激光加工头10a,10b、光源单元8、控制部9。以下,将第1方向称为x方向,将与第1方向垂直的第2方向称为y方向,将与第1方向及第2方向垂直的第3方向称为z方向。在本实施方式,x方向及y方向为水平方向,z方向为铅直方向。
[0029]
移动机构5具有:固定部51、移动部53、安装部55。固定部51安装于装置框架1a。移动部53安装于设置在固定部51的轨道,而可沿着y方向移动。安装部55安装于设置在移动部53的轨道,而可沿着x方向移动。
[0030]
移动机构6具有:固定部61、1对的移动部63,64、1对的安装部65,66。固定部61安装于装置框架1a。1对的移动部63,64分别安装于设置在固定部61的轨道,而能分别独立地沿着y方向移动。安装部65安装于设置在移动部63的轨道,而可沿着z方向移动。安装部66安装于设置在移动部64的轨道,而可沿着z方向移动。即,相对于装置框架1a,1对的安装部65,66分别可沿着y方向及z方向的各个方向移动。移动部63,64分别构成第1及第2水平移动机构(水平移动机构)。安装部65,66分别构成第1及第2铅直移动机构(铅直移动机构)。
[0031]
支承部7安装于设置在移动机构5的安装部55的旋转轴,而能以与z方向平行的轴线为中心线进行旋转。即,支承部7可沿着x方向及y方向的各个方向移动,且能以与z方向平行的轴线为中心线而进行旋转。支承部7是支承对象物100。对象物100是例如晶圆。
[0032]
如图1及图2所示那样,激光加工头10a安装于移动机构6的安装部65。激光加工头10a,在z方向上与支承部7相对向的状态下,对通过支承部7所支承的对象物100照射激光l1(也称为「第1激光l1」)。激光加工头10b安装于移动机构6的安装部66。激光加工头10b,在z方向上与支承部7相对向的状态下,对通过支承部7所支承的对象物100照射激光l2(也称为「第2激光l2」)。激光加工头10a,10b是构成照射部。
[0033]
光源单元8具有1对的光源81,82。光源81输出激光l1。激光l1是从光源81的出射部81a出射,利用光纤2往激光加工头10a导光。光源82输出激光l2。激光l2是从光源82的出射部82a出射,而利用另外的光纤2往激光加工头10b导光。
[0034]
控制部9是控制激光加工装置1的各部(支承部7、多个移动机构5,6、1对的激光加工头10a,10b、及光源单元8等)。控制部9,是以包含处理器、内存、储存器及通讯器件等的计算机装置的形式来构成。在控制部9,被内存等读取的软件(程序)是通过处理器执行,内存及储存器内的数据的读取及写入、以及通讯器件的通讯,则是通过处理器来控制。由此,控
制部9可实现各种功能。
[0035]
接着说明,使用如以上那样构成的激光加工装置1进行加工的一例。该加工的一例,是为了将对象物100(晶圆)切断成多个芯片(chip),而沿着设定为格子状的多条线(line)在对象物100的内部形成改质区域。
[0036]
首先,为了使支承对象物100的支承部7在z方向上与1对的激光加工头10a,10b相对向,移动机构5沿着x方向及y方向的各个方向使支承部7移动。接下来,为了使对象物100中的朝一方向延伸的多条线沿着x方向,移动机构5以与z方向平行的轴线为中心线使支承部7旋转。
[0037]
接下来,为了使激光l1的聚光点(聚光区域的一部分)位于朝一方向延伸的一条线,移动机构6沿着y方向使激光加工头10a移动。另一方面,为了使激光l2的聚光点位于朝一方向延伸的另一条线,移动机构6沿着y方向使激光加工头10b移动。接下来,以使激光l1的聚光点位于对象物100的内部的方式,移动机构6沿着z方向使激光加工头10a移动。另一方面,以使激光l2的聚光点位于对象物100的内部的方式,移动机构6沿着z方向使激光加工头10b移动。
[0038]
接下来,使光源81输出激光l1并使激光加工头10a对对象物100照射激光l1,且使光源82输出激光l2并使激光加工头10b对对象物100照射激光l2。在此同时,为了沿着朝一方向延伸的一条线使激光l1的聚光点相对移动且沿着朝一方向延伸的另一条线使激光l2的聚光点相对移动,移动机构5是沿着x方向使支承部7移动。如此,激光加工装置1沿着对象物100中的朝一方向延伸的多条线的各个,在对象物100的内部形成改质区域。
[0039]
接下来,为了使对象物100中的朝与一方向正交的另一方向延伸的多条线沿着x方向,移动机构5是以与z方向平行的轴线为中心线而使支承部7旋转。
[0040]
接下来,为了使激光l1的聚光点位于朝另一方向延伸的一条线,移动机构6沿着y方向使激光加工头10a移动。另一方面,为了使激光l2的聚光点位于朝另一方向延伸的另一条线,移动机构6沿着y方向使激光加工头10b移动。接下来,以使激光l1的聚光点位于对象物100的内部的方式,移动机构6沿着z方向使激光加工头10a移动。另一方面,以使激光l2的聚光点位于对象物100的内部的方式,移动机构6沿着z方向使激光加工头10b移动。
[0041]
接下来,使光源81输出激光l1并使激光加工头10a对对象物100照射激光l1,且使光源82输出激光l2并使激光加工头10b对对象物100照射激光l2。在此同时,为了沿着朝另一方向延伸的一条线使激光l1的聚光点相对移动且沿着朝另一方向延伸的另一条线使激光l2的聚光点相对移动,移动机构5是沿着x方向使支承部7移动。如此,激光加工装置1沿着对象物100中的朝与一方向正交的另一方向延伸的多条线的各个,在对象物100的内部形成改质区域。
[0042]
另外,在上述加工的一例,光源81,是利用例如脉冲振荡方式,输出对对象物100具有穿透性的激光l1,光源82是利用例如脉冲振荡方式,输出对对象物100具有穿透性的激光l2。若这样的激光在对象物100的内部聚光,在与激光的聚光点对应的部分激光特别被吸收,而在对象物100的内部形成改质区域。改质区域,是密度、折射率、机械强度等的物理特性与周围的非改质区域不同的区域。作为改质区域,例如包含:熔融处理区域、裂痕区域、绝缘破坏区域、折射率变化区域等。
[0043]
若利用脉冲振荡方式所输出的激光照射于对象物100,且沿着设定于对象物100的
线使激光的聚光点相对移动,会以沿着线排成1列的方式形成多个改质点。1个改质点是通过1脉冲的激光照射所形成的。1列的改质区域是排成1列的多个改质点的集合。相邻的改质点,依据对于对象物100的激光聚光点的相对移动速度及激光的重复频率,会有彼此相连的情况,也会有彼此分离的情况。所设定的线的形状并不限定于格子状,可为环状、直线状、曲线状及将其中的至少任一个组合而成的形状。[激光加工头的结构]
[0044]
如图3及图4所示那样,激光加工头10a具备:壳体11、入射部12、调整部13、聚光部14。
[0045]
壳体11具有:第1壁部21及第2壁部22、第3壁部23及第4壁部24、以及第5壁部25及第6壁部26。第1壁部21及第2壁部22是在x方向上相对向。第3壁部23及第4壁部24是在y方向上相对向。第5壁部25及第6壁部26是在z方向上相对向。
[0046]
第3壁部23和第4壁部24的距离是比第1壁部21和第2壁部22的距离小。第1壁部21和第2壁部22的距离是比第5壁部25和第6壁部26的距离小。另外,第1壁部21和第2壁部22的距离,也可与第5壁部25和第6壁部26的距离相等,或也可比第5壁部25和第6壁部26的距离大。
[0047]
在激光加工头10a,第1壁部21是位于与移动机构6的固定部61相反侧,第2壁部22是位于固定部61侧。第3壁部23是位于移动机构6的安装部65侧,第4壁部24是位于与安装部65为相反侧、即激光加工头10b侧(参照图2)。第5壁部25是位于与支承部7为相反侧,第6壁部26是位于支承部7侧。
[0048]
壳体11构成为,以第3壁部23配置于移动机构6的安装部65侧的状态将壳体11安装于安装部65。具体而言如下所述。安装部65具有底板65a及安装板65b。底板65a安装于设置在移动部63的轨道(参照图2)。安装板65b竖设于底板65a的激光加工头10b侧的端部(参照图2)。在第3壁部23与安装板65b接触的状态下,经由台座27将螺栓28螺合于安装板65b,由此将壳体11安装于安装部65。台座27设置在第1壁部21及第2壁部22的各个。壳体11相对于安装部65成为可装卸自如。
[0049]
入射部12安装于第5壁部25。入射部12是使激光l1入射壳体11内。入射部12,在x方向上是靠第2壁部22侧(一方的壁部侧),在y方向上是靠第4壁部24侧。即,x方向上的入射部12和第2壁部22的距离,是比x方向上的入射部12和第1壁部21的距离小;y方向上的入射部12和第4壁部24的距离,是比x方向上的入射部12和第3壁部23的距离小。
[0050]
入射部12构成为,使光纤2的连接端部2a成为可连接。在光纤2的连接端部2a,设置用于使从光纤的出射端出射的激光l1准直的准直透镜,但未设置用于抑制返回光的隔离器。该隔离器是设置在比连接端部2a更靠光源81侧的光纤的途中。如此,可谋求连接端部2a的小型化,进而谋求入射部12的小型化。另外,在光纤2的连接端部2a也可设置隔离器。
[0051]
调整部13配置于壳体11内。调整部13是用于调整从入射部12入射的激光l1。调整部13所具有的各结构,是安装于设置在壳体11内的光学座29。光学座29,是以将壳体11内的区域区隔成第3壁部23侧的区域和第4壁部24侧的区域的方式安装于壳体11。光学座29是与壳体11成为一体。调整部13所具有的各结构,是在第4壁部24侧安装于光学座29。关于调整部13所具有的各结构,随后详述。
[0052]
聚光部14配置于第6壁部26。具体而言,聚光部14是以插穿在形成于第6壁部26的
孔26a的状态(参照图5)配置于第6壁部26。聚光部14,是将通过调整部13调整后的激光l1聚光并往壳体11外出射。聚光部14,在x方向上是靠第2壁部22侧(一方的壁部侧),在y方向上是靠第4壁部24侧。即,x方向上的聚光部14和第2壁部22的距离,是比x方向上的聚光部14和第1壁部21的距离小,y方向上的聚光部14和第4壁部24的距离,是比x方向上的聚光部14和第3壁部23的距离小。
[0053]
如图5所示那样,调整部13具有:衰减器31、扩束器32、反射镜33。入射部12、调整部13的衰减器31、扩束器32及反射镜33,是配置在沿着z方向延伸的直线(第1直线)a1上。衰减器31及扩束器32,在直线a1上,是配置在入射部12和反射镜33之间。衰减器31是用于调整从入射部12入射的激光l1的功率。扩束器32,是将通过衰减器31调整功率后的激光l1的口径扩大。反射镜33,是将通过扩束器32扩大直径后的激光l1反射。
[0054]
调整部13进一步具有:反射型空间光调制器34、成像光学系统35。调整部13的反射型空间光调制器34及成像光学系统35、以及聚光部14,是配置在沿着z方向延伸的直线(第2直线)a2上。反射型空间光调制器34,是将被反射镜33反射后的激光l1调制。反射型空间光调制器34是例如反射型液晶(lcos:liquid crystal on silicon)的空间光调制器(slm:spatial light modulator)。成像光学系统35是构成:使反射型空间光调制器34的反射面34a和聚光部14的入瞳面14a处于成像关系的双侧远心光学系统。成像光学系统35是由3个以上的透镜所构成。
[0055]
直线a1及直线a2是位于与y方向垂直的平面上。直线a1,相对于直线a2是位于第2壁部22侧(一方的壁部侧)。在激光加工头10a,激光l1是从入射部12入射壳体11内而在直线a1上行进,依序被反射镜33及反射型空间光调制器34反射后,在直线a2上行进而从聚光部14往壳体11外出射。另外,衰减器31及扩束器32的排列顺序也可相反。此外,衰减器31也可配置在反射镜33和反射型空间光调制器34之间。此外,调整部13也可具有其他光学零件(例如配置在扩束器32前的偏转镜(steering mirror)等)。
[0056]
激光加工头10a进一步具备:双色镜15、测定部16、观察部17、驱动部18、电路部19。
[0057]
双色镜15,在直线a2上,是配置于成像光学系统35和聚光部14之间。即,双色镜15,是在壳体11内,配置于调整部13和聚光部14之间。双色镜15,是在第4壁部24侧安装于光学座29。双色镜15是使激光l1穿透。双色镜15,基于抑制像散的观点,是例如立方体型,或配置成具有歪斜的关系的2片板型。
[0058]
测定部16,在壳体11内,相对于调整部13是配置在第1壁部21侧(与一方的壁部侧为相反侧)。测定部16,是在第4壁部24侧安装于光学座29。测定部16,是输出用于测定对象物100的表面(例如,激光l1入射侧的表面)和聚光部14的距离的测定光l10,并检测经由聚光部14而被对象物100的表面反射后的测定光l10。即,从测定部16输出的测定光l10,经由聚光部14照射于对象物100的表面,被对象物100的表面反射后的测定光l10,是经由聚光部14而由测定部16检测。
[0059]
更具体的说,从测定部16输出的测定光l10,依序被在第4壁部24侧安装于光学座29的光束分离器20及双色镜15反射,而从聚光部14往壳体11外出射。被对象物100的表面反射后的测定光l10,从聚光部14往壳体11内入射而依序被双色镜15及光束分离器20反射,往测定部16入射而由测定部16检测。
[0060]
观察部17,在壳体11内,相对于调整部13是配置在第1壁部21侧(与一方的壁部侧
为相反侧)。观察部17,是在第4壁部24侧安装于光学座29。观察部17,是输出用于观察对象物100的表面(例如,激光l1入射侧的表面)的观察光l20,并检测经由聚光部14而被对象物100的表面反射后的观察光l20。即,从观察部17输出的观察光l20,是经由聚光部14照射于对象物100的表面,被对象物100的表面反射后的观察光l20,是经由聚光部14而由观察部17检测。
[0061]
更具体的说,从观察部17输出的观察光l20,是透过光束分离器20而被双色镜15反射,并从聚光部14往壳体11外出射。被对象物100的表面反射后的观察光l20,是从聚光部14往壳体11内入射而被双色镜15反射,透过光束分离器20而往观察部17入射,由观察部17检测。另外,激光l1、测定光l10及观察光l20各个的波长彼此不同(至少各个的中心波长互相错开)。
[0062]
驱动部18,是在第4壁部24侧安装于光学座29。驱动部18,是通过例如压电元件的驱动力,而使配置于第6壁部26的聚光部14沿着z方向移动。
[0063]
电路部19,在壳体11内,相对于光学座29是配置在第3壁部23侧。即,电路部19,在壳体11内,相对于调整部13、测定部16及观察部17是配置在第3壁部23侧。电路部19是例如多个电路基板。电路部19是用于处理从测定部16输出的信号、及输入反射型空间光调制器34的信号。电路部19,是根据从测定部16输出的信号来控制驱动部18。作为一例,电路部19是根据从测定部16输出的信号,以使对象物100的表面和聚光部14的距离维持一定的方式(即,对象物100的表面和激光l1的聚光点的距离维持一定的方式)控制驱动部18。另外,在壳体11设有连接器(图示省略),连接器是供用于将电路部19电气连接于控制部9(参照图1)等的配线连接。
[0064]
激光加工头10b是与激光加工头10a同样地具备:壳体11、入射部12、调整部13、聚光部14、双色镜15、测定部16、观察部17、驱动部18、电路部19。但激光加工头10b的各结构是如图2所示那样配置成,关于通过1对的安装部65,66间的中点且与y方向垂直的假想平面,与激光加工头10a的各结构具有面对称的关系。
[0065]
例如,激光加工头10a的壳体(第1壳体)11,是以第4壁部24相对于第3壁部23位于激光加工头10b侧且第6壁部26相对于第5壁部25位于支承部7侧的方式安装于安装部65。相对于此,激光加工头10b的壳体(第2壳体)11,是以第4壁部24相对于第3壁部23位于激光加工头10a侧且第6壁部26相对于第5壁部25位于支承部7侧的方式安装于安装部66。
[0066]
激光加工头10b的壳体11构成为,以第3壁部23配置于安装部66侧的状态将壳体11安装于安装部66。具体而言如下所述。安装部66具有:底板66a、安装板66b。底板66a安装于设置在移动部63的轨道。安装板66b竖设于底板66a的激光加工头10a侧的端部。激光加工头10b的壳体11,是以第3壁部23与安装板66b接触的状态安装于安装部66。激光加工头10b的壳体11,相对于安装部66成为可装卸自如。[作用及效果]
[0067]
在激光加工头10a,因为输出激光l1的光源不是设置在壳体11内,可谋求壳体11的小型化。再者,在壳体11内,第3壁部23和第4壁部24的距离比第1壁部21和第2壁部22的距离小,使配置在第6壁部26的聚光部14在y方向上靠第4壁部24侧。如此,当沿着与聚光部14的光轴垂直的方向使壳体11移动的情况,例如纵使在第4壁部24侧有其他结构(例如激光加工头10b)存在,仍可使聚光部14靠近该其他结构。如此,激光加工头10a适用于使聚光部14沿
着与其光轴垂直的方向移动。
[0068]
此外,在激光加工头10a,入射部12设置于第5壁部25,在y方向上是靠第4壁部24侧。如此,可在壳体11内的区域中的相对于调整部13为第3壁部23侧的区域配置其他结构(例如,电路部19)等,而能有效地利用该区域。
[0069]
此外,在激光加工头10a,聚光部14在x方向上是靠第2壁部22侧。如此,当沿着与聚光部14的光轴垂直的方向使壳体11移动的情况,例如纵使在第2壁部22侧有其他结构存在,仍可使聚光部14靠近该其他结构。
[0070]
此外,在激光加工头10a,入射部12设置于第5壁部25,在x方向上是靠第2壁部22侧。如此,可在壳体11内的区域中的相对于调整部13为第1壁部21侧的区域配置其他结构(例如,测定部16及观察部17)等,而能有效地利用该区域。
[0071]
此外,在激光加工头10a,测定部16及观察部17,在壳体11内的区域中是配置在相对于调整部13为第1壁部21侧的区域;电路部19,在壳体11内的区域中是配置在相对于调整部13为第3壁部23侧;双色镜15,在壳体11内是配置在调整部13和聚光部14之间。如此,可有效地利用壳体11内的区域。再者,在激光加工装置1中,可进行根据对象物100的表面和聚光部14的距离的测定结果的加工。此外,在激光加工装置1中,可进行根据对象物100的表面的观察结果的加工。
[0072]
此外,在激光加工头10a,电路部19是根据从测定部16输出的信号来控制驱动部18。如此,可根据对象物100的表面和聚光部14的距离的测定结果来调整激光l1的聚光点的位置。
[0073]
此外,在激光加工头10a,入射部12、以及调整部13的衰减器31、扩束器32及反射镜33,是配置在沿着z方向延伸的直线a1上,调整部13的反射型空间光调制器34、成像光学系统35及聚光部14、以及聚光部14,是配置在沿着z方向延伸的直线a2上。如此,可将具有衰减器31、扩束器32、反射型空间光调制器34及成像光学系统35的调整部13构成为紧凑(compact)。
[0074]
此外,在激光加工头10a,直线a1是相对于直线a2位于第2壁部22侧。如此,在壳体11内的区域中的相对于调整部13为第1壁部21侧的区域,构成使用聚光部14的其他光学系统(例如,测定部16及观察部17)的情况,可使该其他光学系统的构成自由度提高。
[0075]
以上的作用及效果,在激光加工头10b也能同样地发挥。
[0076]
此外,在激光加工装置1,激光加工头10a的聚光部14,在激光加工头10a的壳体11内是靠激光加工头10b侧,激光加工头10b的聚光部14,在激光加工头10b的壳体11内是靠激光加工头10a侧。如此,当使1对的激光加工头10a,10b分别沿着y方向移动的情况,能使激光加工头10a的聚光部14和激光加工头10b的聚光部14互相靠近。如此,依据激光加工装置1,可将对象物100效率良好地加工。
[0077]
此外,在激光加工装置1,1对的安装部65,66分别沿着y方向及z方向的各个方向移动。如此,可将对象物100效率更良好地加工。
[0078]
此外,在激光加工装置1,支承部7是沿着x方向及y方向的各个方向移动,且以与z方向平行的轴线为中心线而进行旋转。如此,可将对象物100效率更良好地加工。[变形例]
[0079]
例如,如图6所示那样,入射部12、调整部13及聚光部14也可配置在沿着z方向延伸
的直线a上。如此,可将调整部13构成为紧凑。在此情况,调整部13也可不具备反射型空间光调制器34及成像光学系统35。此外,调整部13也可具有衰减器31及扩束器32。如此,可将具有衰减器31及扩束器32的调整部13构成为紧凑。另外,衰减器31及扩束器32的排列顺序也可相反。
[0080]
此外,壳体11只要构成为,以使第1壁部21、第2壁部22、第3壁部23及第5壁部25的至少1者配置于激光加工装置1的安装部65(或安装部66)侧的状态将壳体11安装于安装部65(或安装部66)即可。此外,聚光部14只要至少在y方向上靠第4壁部24侧即可。如此,当沿着y方向使壳体11移动的情况,例如纵使在第4壁部24侧有其他结构存在,仍可使聚光部14靠近该其他结构。此外,当沿着z方向使壳体11移动的情况,例如可使聚光部14靠近对象物100。
[0081]
此外,聚光部14,在x方向上也可靠第1壁部21侧。如此,当沿着与聚光部14的光轴垂直的方向使壳体11移动的情况,纵使例如在第1壁部21侧有其他结构存在,仍可使聚光部14靠近该其他结构。在此情况,入射部12也可在x方向上靠第1壁部21侧。如此,可在壳体11内的区域中的相对于调整部13的第2壁部22侧的区域配置其他结构(例如,测定部16及观察部17)等,而能够有效地利用该区域。
[0082]
此外,从光源单元8的出射部81a往激光加工头10a的入射部12的激光l1的导光、及从光源单元8的出射部82a往激光加工头10b的入射部12的激光l2的导光的至少1者,也可通过反射镜来实施。图7为激光l1通过反射镜导光的激光加工装置1的一部分的前视图。在图7所示的结构,用于反射激光l1的反射镜3,是以在y方向上与光源单元8的出射部81a相对向且在z方向上与激光加工头10a的入射部12相对向的方式安装于移动机构6的移动部63。
[0083]
在图7所示的结构,纵使使移动机构6的移动部63沿着y方向移动,仍可维持在y方向上使反射镜3与光源单元8的出射部81a相对向的状态。此外,纵使使移动机构6的安装部65沿着z方向移动,仍可维持在z方向上使反射镜3与激光加工头10a的入射部12相对向的状态。因此,能够与激光加工头10a的位置无关地,使从光源单元8的出射部81a出射的激光l1确实地入射激光加工头10a的入射部12。而且,还能利用通过光纤2难以导光的高功率长短脉冲激光等的光源。
[0084]
此外,在图7所示的结构,反射镜3也可以可进行角度调整及位置调整的至少1者的方式安装于移动机构6的移动部63。如此,能使从光源单元8的出射部81a出射的激光l1更确实地入射激光加工头10a的入射部12。
[0085]
此外,光源单元8也可为具有1个光源者。在此情况,光源单元8只要构成为:使从1个光源输出的激光的一部分从出射部81a出射且使该激光的其他部分从出射部82b出射即可。
[0086]
此外,激光加工装置1也可具备1个激光加工头10a。纵使是具备1个激光加工头10a的激光加工装置1,当沿着与聚光部14的光轴垂直的y方向使壳体11移动的情况,纵使例如在第4壁部24侧有其他结构存在,仍可使聚光部14靠近该其他结构。如此,依据具备1个激光加工头10a的激光加工装置1,也能将对象物100效率良好地加工。此外,在具备1个激光加工头10a的激光加工装置1,如果使安装部65沿着z方向移动,可将对象物100效率更良好加工。此外,在具备1个激光加工头10a的激光加工装置1,如果使支承部7沿着x方向移动,且以与z方向平行的轴线为中心线而进行旋转,可将对象物100效率更良好地加工。
[0087]
此外,激光加工装置1也可具备3个以上的激光加工头。图8具备2对的激光加工头的激光加工装置1的立体图。图8所示的激光加工装置1具备:多个移动机构200,300,400、支承部7、1对的激光加工头10a,10b、1对的激光加工头10c,10d、光源单元(图标省略)。
[0088]
移动机构200,是沿着x方向、y方向及z方向的各个方向使支承部7移动,且以与z方向平行的轴线为中心线而使支承部7旋转。
[0089]
移动机构300具有:固定部301、1对的安装部(第1安装部、第2安装部)305,306。固定部301安装于装置框架(图标省略)。1对的安装部305,306分别安装于设置在固定部301的轨道,而能分别独立地沿着y方向移动。
[0090]
移动机构400具有:固定部401、1对的安装部(第1安装部、第2安装部)405,406。固定部401安装于装置框架(图标省略)。1对的安装部405,406分别安装于设置在固定部401的轨道,而能分别独立地沿着x方向移动。另外,固定部401的轨道配置成,与固定部301的轨道立体地交叉。
[0091]
激光加工头10a安装于移动机构300的安装部305。激光加工头10a,以在z方向上与支承部7相对向的状态,对通过支承部7所支承的对象物100照射激光。从激光加工头10a出射的激光,是从光源单元(图标省略)通过光纤2导光。激光加工头10b安装于移动机构300的安装部306。激光加工头10b,以在z方向上与支承部7相对向的状态,对通过支承部7所支承的对象物100照射激光。从激光加工头10b出射的激光,是从光源单元(图标省略)通过光纤2导光。
[0092]
激光加工头10c安装于移动机构400的安装部405。激光加工头10c,以在z方向上与支承部7相对向的状态,对通过支承部7所支承的对象物100照射激光。从激光加工头10c的出射的激光,是从光源单元(图标省略)通过光纤2导光。激光加工头10d安装于移动机构400的安装部406。激光加工头10d,以在z方向上与支承部7相对向的状态,对通过支承部7所支承的对象物100照射激光。从激光加工头10d出射的激光,是从光源单元(图标省略)通过光纤2导光。
[0093]
图8所示的激光加工装置1的1对的激光加工头10a,10b的构成,是与图1所示的激光加工装置1的1对的激光加工头10a,10b的构成相同。图8所示的激光加工装置1的1对的激光加工头10c,10d的构成,是与将图1所示的激光加工装置1的1对的激光加工头10a,10b以与z方向平行的轴线为中心线旋转90
°
的情况的1对的激光加工头10a,10b的构成相同。
[0094]
例如,激光加工头10c的壳体(第1壳体)11,是以第4壁部24相对于第3壁部23位于激光加工头10d侧且第6壁部26相对于第5壁部25位于支承部7侧的方式安装于安装部65。激光加工头10c的聚光部14,在y方向上是靠第4壁部24侧(即,激光加工头10d侧)。
[0095]
激光加工头10d的壳体(第2壳体)11,是以第4壁部24相对于第3壁部23位于激光加工头10c侧且第6壁部26相对于第5壁部25位于支承部7侧的方式安装于安装部66。激光加工头10d的聚光部14,在y方向上是靠第4壁部24侧(即,激光加工头10c侧)。
[0096]
依据以上的结构,图8所示的激光加工装置1,当使1对的激光加工头10a,10b分别沿着y方向移动的情况,能使激光加工头10a的聚光部14和激光加工头10b的聚光部14互相靠近。此外,当使1对的激光加工头10c,10d分别沿着x方向移动的情况,能使激光加工头10c的聚光部14和激光加工头10d的聚光部14互相靠近。
[0097]
此外,激光加工头及激光加工装置,并不限定于用于在对象物100的内部形成改质
区域,也可为用于实施其他激光加工的加工头及加工装置。
[0098]
接下来说明各实施方式。以下,将与上述实施方式重复的说明予以省略。
[0099]
[第1实施方式]图9所示的激光加工装置101,对对象物100以使聚光点(至少聚光区域的一部分)对准的方式照射激光,由此在对象物100形成改质区域。激光加工装置101,是对对象物100实施修整加工及剥离加工而取得(制造)半导体器件。修整加工,是用于将对象物100中的不需要部分除去的加工。剥离加工,是用于将对象物100的一部分剥离的加工。
[0100]
对象物100,是包含例如形成为圆板状的半导体晶圆。作为对象物没有特别的限定,可由各种材料来形成,可呈各种形状。在对象物100的表面100a形成有功能元件(未图标)。功能元件是例如:光电二极管等的受光元件、激光二极管等的发光元件、内存等的电路元件等。
[0101]
如图10(a)及图10(b)所示那样,在对象物100设定了有效区域r及除去区域e。有效区域r,是与要取得的半导体器件对应的部分。例如有效区域r,是从厚度方向观察对象物100时包含中央部分的圆板状的部分。除去区域e,是对象物100中的比有效区域r更外侧的区域。除去区域e,是对象物100中的有效区域r以外的外缘部分。例如除去区域e,是包围有效区域r的圆环状的部分。除去区域e,从厚度方向观察对象物100时是包含周缘部分(外缘的斜面部)。
[0102]
在对象物100设定了作为剥离预定面的假想面m1。假想面m1是预定形成改质区域的面。假想面m1,是与对象物100的激光入射面、即背面100b相对向的面。假想面m1,是与背面100b平行的面,例如呈圆形。假想面m1是假想的区域,并不限定为平面,也可为曲面或3维状的面。有效区域r、除去区域e及假想面m1的设定,可在控制部9中进行。有效区域r、除去区域e及假想面m1也可被指定坐标。
[0103]
在对象物100设定了作为修整预定线的线m3。线m3是预定形成改质区域的线。线m3,是在对象物100的外缘的内侧呈环状地延伸。在此的线m3是呈圆环状地延伸。线m3,是在对象物100的内部的比假想面m1更靠激光入射面的相反侧的部分,设定在有效区域r和除去区域e的边界。线m3的设定,可在控制部9中进行。线m3虽是假想的线,但也可为实际划设的线。线m3也可被指定坐标。
[0104]
如图9所示那样,激光加工装置101具备:载台(stage)107、激光加工头10a、第1z轴轨道106a、y轴轨道108、摄像部110、gui(图形用户界面,graphical user interface)111、及控制部9。载台107,是用于载置对象物100的支承部。载台107构成为与上述支承部7(参照图1)相同。在本实施方式的载台107,是以对象物100的背面100b成为激光入射面侧、即上侧的状态(使表面100a成为载台107侧、即下侧的状态)来载置对象物100。载台107具有:设置于其中心的旋转轴c。旋转轴c是沿着z方向延伸的轴。载台107能以旋转轴c为中心进行旋转。载台107,是通过马达等的公知驱动装置的驱动力而被旋转驱动。
[0105]
激光加工头10a,是对载台107上所载置的对象物100沿着z方向照射第1激光l1(参照图11(a)),而在该对象物100的内部形成改质区域。激光加工头10a是安装于第1z轴轨道106a及y轴轨道108。激光加工头10a,是通过马达等的公知驱动装置的驱动力,而可沿着第1z轴轨道106a在z方向直线地移动。激光加工头10a,是通过马达等的公知驱动装置的驱动力,而可沿着y轴轨道108在y方向直线地移动。激光加工头10a是构成照射部。
[0106]
激光加工头10a具备上述那样的反射型空间光调制器34。激光加工头10a具备测距传感器36。测距传感器36,是对对象物100的激光入射面将测距用激光出射,检测被该激光入射面反射的测距用的光,由此取得对象物100的激光入射面的位移数据。作为测距传感器36,当其为与第1激光l1为不同轴的传感器的情况,可利用三角测距方式、激光共焦方式、白色共焦方式、分光干涉方式、像散方式等的传感器。作为测距传感器36,当其为与第1激光l1为同轴的传感器的情况,可利用像散方式等的传感器。激光加工头10a的电路部19(参照图3),根据由测距传感器36所取得的位移数据,以使聚光部14追踪激光入射面的方式驱动驱动部18(参照图5)。由此,以使对象物100的激光入射面和第1激光l1的聚光点、即第1聚光点的距离维持一定的方式,根据该位移数据使聚光部14沿着z方向移动。
[0107]
第1z轴轨道106a是沿着z方向延伸的轨道。第1z轴轨道106a是经由安装部65来安装于激光加工头10a。第1z轴轨道106a,是为了使第1激光l1的第1聚光点沿着z方向(与假想面m1交叉的方向)移动,而使激光加工头10a沿着z方向移动。第1z轴轨道106a,是对应于上述移动机构6(参照图1)或上述移动机构300(参照图8)的轨道。
[0108]
y轴轨道108是沿着y方向延伸的轨道。y轴轨道108是安装于第1z轴轨道106a。y轴轨道108,是为了使第1激光l1的第1聚光点沿着y方向(沿着假想面m1的方向)移动,而使激光加工头10a沿着y方向移动。y轴轨道108是对应于上述移动机构6(参照图1)或上述移动机构300(参照图8)的轨道。
[0109]
摄像部110,是从沿着第1激光l1的入射方向的方向拍摄对象物100。摄像部110包含对准摄像机ac及摄像单元ir。对准摄像机ac及摄像单元ir,是和激光加工头10a一起安装于安装部65。对准摄像机ac,是例如使用穿透对象物100的光拍摄器件图案等。由此取得的图像,是供作对对象物100的第1激光l1的照射位置的对准。
[0110]
摄像单元ir,是通过穿透对象物100的光拍摄对象物100。例如,当对象物100为含有硅的晶圆的情况,在摄像单元ir是使用近红外区的光。摄像单元ir具有:光源、物镜、光检测部。光源是输出对对象物100具有穿透性的光。光源,是例如由卤素灯及滤波器所构成,例如输出近红外区的光。从光源输出的光,通过反射镜等的光学系统导光而通过物镜,照射于对象物100。
[0111]
物镜,是使被对象物100的激光入射面相反侧的面反射后的光通过。即,物镜,是使在对象物100传播(穿透)后的光通过。物镜的数值孔径(na)是例如0.45以上。物镜具有校正环。校正环,例如通过调整构成物镜的多个透镜彼此间的距离,来校正在对象物100内的光所产生的像差。光检测部是检测通过物镜后的光。光检测部,是例如由ingaas摄像机所构成,用于检测近红外区的光。摄像单元ir可在对象物100的内部所形成的改质区域、及从改质区域延伸的龟裂的至少任一者摄像。即,在激光加工装置101中,使用摄像单元ir,可非破坏地确认激光加工的加工状态。摄像单元ir是构成:将对象物100的内部的激光加工的加工状态进行监视(内部监视)的加工状态监视部。
[0112]
gui111显示各种的信息。gui111是包含例如触控面板显示器。通过使用者的触控等的操作,来对gui111输入关于加工条件的各种设定。gui111是构成接收来自使用者的输入的输入部。
[0113]
控制部9,是以包含处理器、内存、储存器及通讯器件等的计算机装置的形式来构成。在控制部9,被内存等读取的软件(程序)是通过处理器执行,内存及储存器内的数据的
读取及写入、以及通讯器件的通讯,则是通过处理器来控制。控制部9,是控制激光加工装置101的各部,由此实现各种功能。
[0114]
控制部9至少控制载台107、激光加工头10a、上述移动机构6(参照图1)或上述移动机构300(参照图1)。控制部9控制:载台107的旋转、来自激光加工头10a的第1激光l1的照射、及第1激光l1的第1聚光点的移动。控制部9,可根据关于载台107的旋转量的旋转信息(以下也称为「θ信息」)来实行各种控制。θ信息,可根据使载台107旋转的驱动装置的驱动量来取得,也可通过另外的传感器等来取得。θ信息可通过公知的各种手法来取得。在此的θ信息包含:以对象物100位于0
°
方向的位置时的状态为基准的旋转角度。
[0115]
控制部9,一边使载台107旋转,一边在使第1聚光点位于沿着对象物100的线m3(有效区域r的周缘)的位置的状态下,根据θ信息控制激光加工头10a的第1激光l1的照射的开始及停止,由此实行沿着有效区域r的周缘使改质区域形成的修整处理。修整处理是实现修整加工的控制部9的处理。本实施方式的修整处理,是在剥离处理(后述的第1加工处理)之前,沿着线m3,在对象物100的内部的比假想面m1更靠激光入射面的相反侧的部分,照射第1激光l1而形成改质区域。
[0116]
控制部9,一边使载台107旋转,一边从激光加工头10a照射第1激光l1,并控制第1聚光点在y方向上的移动,由此实行在对象物100的内部沿着假想面m1使改质区域形成的剥离处理。剥离处理,是实现剥离加工的控制部9的处理。控制部9是控制gui111的显示。根据从gui111输入的各种设定来实行修整处理及剥离处理。
[0117]
改质区域的形成及其停止的切换,可如以下所示那样实现。例如,在激光加工头10a中,通过将第1激光l1的照射(输出)的开始及停止(on/off)进行切换,可切换改质区域的形成和该形成的停止。具体而言,当激光振荡器是由固体激光所构成的情况,通过将设置于共振器内的q开关(aom(声光调制器)、eom(电光调制器)等)的on/off进行切换,可将第1激光l1的照射的开始及停止高速地切换。当激光振荡器是由光纤激光所构成的情况,通过将构成种光源激光(seed laser)、放大器(激发用)激光的半导体激光的输出的on/off进行切换,可将第1激光l1的照射的开始及停止高速地切换。当激光振荡器是使用外部变调元件的情况,通过将设置于共振器外的外部变调元件(aom、eom等)的on/off进行切换,可将第1激光l1的照射的on/off高速地切换。
[0118]
或者,改质区域的形成及其停止的切换也可如下述那样实现。例如,通过控制快门(shutter)等的机械式机构来将第1激光l1的光路进行开闭,由此切换改质区域的形成和该形成的停止。也可将第1激光l1切换成cw光(连续波),由此使改质区域的形成停止。也可在反射型空间光调制器34的液晶层显示:使第1激光l1的聚光状态成为无法改质状态的图案(例如,使激光散射的梨皮状的图案),由此使改质区域的形成停止。也可控制衰减器等的功率调整部,以无法形成改质区域的方式使第1激光l1的功率降低,由此使改质区域的形成停止。也可将偏光方向切换,由此使改质区域的形成停止。也可使第1激光l1朝光轴以外的方向散射(散开)而将其截断(cut),由此使改质区域的形成停止。
[0119]
接下来说明,使用激光加工装置101,对对象物100实施修整加工及剥离加工,而制造(取得)半导体器件的方法的一例。以下所说明的制造方法,关于通过修整加工及剥离加工而从对象物100除去的除去部分(对象物100中,不是作为半导体器件来使用的部分),是可再利用的(reuse)。
[0120]
首先,以背面100b成为激光入射面侧的状态在载台107上载置对象物100。对象物100中的搭载有功能元件的表面100a侧,是黏着支承基板或胶带(tape material)而被保护。
[0121]
接下来实施修整加工。具体而言,如图11(a)所示那样,一边使载台107以一定的旋转速度旋转,一边在使第1聚光点p1位于对象物100的线m3上的状态下,照射激光加工头10a的第1激光l1。改变第1聚光点p1的z方向的位置而反复进行该第1激光l1的照射。即,如图10(b)及图11(b)所示那样,在剥离处理之前,沿着线m3,在对象物100的内部的比假想面m1更靠激光入射面的相反侧的部分形成改质区域43。
[0122]
接下来实施剥离加工。具体而言,如图12(a)所示那样,一边使载台107以一定的旋转速度旋转,一边从激光加工头10a照射第1激光l1,并以使第1聚光点p1从假想面m1的外缘侧往内侧沿着y方向移动的方式,将激光加工头10a沿着y轴轨道108移动。如此,如图12(b)及图12(c)所示那样,在对象物100的内部沿着假想面m1,形成呈以旋转轴c(参照图9)的位置为中心的涡卷状(渐开线(involute curve))延伸的改质区域4。所形成的改质区域4包含多个改质点。如此,如图13(a)所示那样,以遍及假想面m1的改质区域4及从改质区域4的改质点延伸的龟裂为边界而将对象物100的一部分剥离。在此同时,以沿着线m3的改质区域43及从改质区域43的改质点延伸的龟裂为边界而将除去区域e除去。
[0123]
另外,对象物100的剥离及除去区域e的除去,也可例如使用吸附具来进行。对象物100的剥离,可在载台107上实施,也可使其移动到剥离专用区而实施。对象物100的剥离,可利用送风(air blow)或胶带来进行剥离。当仅靠外部应力无法将对象物100剥离的情况,可利用与对象物100反应的蚀刻液(koh或tmah等)来将改质区域4,43选择性地蚀刻。如此,可将对象物100轻易地剥离。虽是使载台107以一定的旋转速度旋转,但也可将该旋转速度改变。例如载台107的旋转速度,也可以使改质区域4所含的改质点的节距(pitch)成为一定间隔的方式改变。
[0124]
接下来,如图13(b)所示那样,对于对象物100的剥离面100h,进行精加工的磨削,或使用磨石等的研磨材进行研磨。当通过蚀刻将对象物100剥离的情况,可将该研磨简化。以上的结果,取得半导体器件100k。
[0125]
接下来,关于本实施方式的剥离加工做更详细地说明。
[0126]
如图14(a)所示那样,在作为剥离加工的对象的对象物100上设定了线(加工用线)m11。线m11是预定形成改质区域4的线。线m11是在对象物100中从周缘侧朝向内侧呈涡卷状延伸。换言之,线m11是呈以载台107的旋转轴c(参照图9)的位置为中心的涡卷状(渐开线)延伸。线m11,具有并排配置的多条并行线m11a的加工用线。例如涡卷状的一周部分是构成1个并行线m11a。线m11虽是假想的线,但也可为实际划设的线。线m11也可被指定坐标。
[0127]
如图14(a)及图14(b)所示那样,对象物100具有斜面部(周缘部分)bb,斜面部bb具有与激光入射面、即背面100b交叉的侧面。斜面部bb是例如用于提高强度的倒角面。斜面部bb,是使对象物100的周缘的角形成为曲面(r面)而成。斜面部bb,是例如对象物100中的从周缘到200~300μm内侧之间的部分。
[0128]
在对象物100设有对准对象100n。例如对准对象100n,相对于对象物100的0
°
方向的位置,在θ方向(载台107绕旋转轴c的旋转方向)上具有一定的关系。0
°
方向的位置,是在θ方向上成为基准的对象物100的位置。例如对准对象100n是形成于对象物100的周缘侧的缺
口(notch)。对准对象100n没有特别的限定,可为对象物100的定向平面(orientation flat),也可为功能元件的图案。
[0129]
控制部9,是对包含斜面部bb的斜面周边部(第1部分)100x,实行以第1加工条件照射第1激光l1的第1加工处理。控制部9,在第1加工处理之后,是对对象物100中的比斜面周边部100x更内侧的内周部(第2部分)100y,实行以与第1加工条件不同的第2加工条件照射第1激光l1的第2加工处理。第1加工处理及第2加工处理是包含于剥离处理。对象物的斜面周边部100x及内周部100y的大小可经由gui111输入。
[0130]
在第1加工处理及第2加工处理,如图15所示那样,以使沿着相对于与线m11的延伸方向c1(加工进行方向)正交的正交方向呈倾斜的倾斜方向c2排成一列的多个改质点sa形成在假想面m1上的方式,使第1激光l1分支。第1激光l1的分支,例如可利用反射型空间光调制器34(参照图5)来实现。
[0131]
在图示的例子,第1激光l1被4分支而形成4个改质点sa。关于分支后的4个改质点sa当中的邻接的一对改质点sa,线m11的延伸方向c1上的间隔为分支节距bpx,延伸方向c1的正交方向上的间隔为分支节距bpy。关于通过连续的2个脉冲的第1激光l1的照射所形成的一对的改质点sa,延伸方向c1上的间隔为脉冲节距pp。延伸方向c1和倾斜方向c2间的角度为分支角度α。
[0132]
在第1加工处理及第2加工处理,使第1激光l1照射于对象物100,从周缘朝向内侧沿着涡卷状的线m11使第1聚光点p1的位置相对于对象物100移动,由此沿着该线m11形成改质区域4。即,在第1及第2加工处理,使在对象物100中的形成改质区域4的区域沿着从周缘朝向内侧的第1方向迁移。
[0133]
第1加工条件及第2加工条件,当沿着一条加工用线照射第1激光l1来形成改质区域4的情况,是使对象物100的内部的加工状态(以下也简称为「加工状态」)成为后述的切割半切断状态(第1切割状态)的条件。第1加工条件及第2加工条件,当沿着具有并排配置的多条并行线的加工用线、即线m11照射第1激光l1来形成改质区域4的情况,是使加工状态成为后述的切割完全切断状态(第2切割状态)的条件。
[0134]
第1加工条件,是使第1规定量的激光加工后的加工状态成为切割完全切断状态的条件。第2加工条件,是使比第1规定量更多的第2规定量的激光加工后的加工状态成为切割完全切断状态的条件。作为第1加工条件及第2加工条件的具体的参数可列举:第1激光l1的分支数、分支节距bpy,bpx、脉冲能、脉冲节距及脉冲宽度、加工速度等。使加工状态成为切割半切断状态的加工条件,是以使加工状态成为切割半切断状态的方式根据公知技术而将参数适宜设定后的加工条件。使加工状态成为切割完全切断状态的加工条件,是以使加工状态成为切割完全切断状态的方式根据公知技术而将参数适宜设定后的加工条件。例如在第1加工条件,分支数为4,分支节距bpy为20μm,分支节距bpx为30μm,脉冲能为16.73μj,加工速度为800mm/s,脉冲节距为10μm,脉冲宽度为700ns。例如在第2加工条件,除分支节距bpy为30μm以外,是与第1加工条件相同。
[0135]
在此,关于在剥离加工中发现的加工状态,在以下做说明。
[0136]
图16(a)及图17(a)为显示切割隐密状态的图像。图16(b)及图17(b)为显示切割半切断状态的图像。图18(a)为显示第1规定量的激光加工后的加工状态、即切割完全切断状态的图像。图18(b)为显示第2规定量的激光加工后的加工状态、即切割完全切断状态的图
像。
[0137]
图16(a)~图18(b),是从激光入射面由摄像单元ir所拍摄的假想面m1的位置的图像。图16(a)及图16(b)为沿着一条加工用线(并行线)照射第1激光l1来形成改质区域4的情况的加工状态。图17(a)~图18(b),为沿着多条加工用线照射第1激光l1来形成改质区域4的情况的加工状态。加工用线设定成,在图标中往左右呈直线状延伸。如图16(a)~图18(b)所示那样可知,加工状态是依脉冲能及分支节距等而进行3阶段变化。
[0138]
如图16(a)及图17(a)所示那样,切割隐密(sst)状态是指:从改质区域4所含的多个改质点(打痕)sa龟裂未伸展、或该龟裂不相连的状态。切割隐密状态,是仅能观察到改质点sa的状态。在切割隐密状态,因为龟裂未伸展,纵使将加工用线的数量增加,也无法使其状态改变成切割完全切断状态。
[0139]
如图16(b)及图17(b)所示那样,切割半切断(shc)状态是指:从改质区域4所含的多个改质点sa延伸的龟裂朝沿着加工用线的方向伸展的状态。在图像中,在切割半切断状态,可确认改质点sa和沿着加工用线的斑点(stain)。通过以使加工状态成为切割半切断状态的方式使加工用线的数量增加,可变化成切割完全切断状态,但依加工条件,变化成切割完全切断状态的该加工用线的数量会改变。此外,为了使切割完全切断状态产生,作为沿着一条加工用线照射第1激光l1来形成改质区域4的情况的加工状态,切割半切断状态是不可或缺的。
[0140]
切割完全切断(sfc)状态是指:从改质区域4所含的多个改质点sa延伸的龟裂朝沿着多条加工用线的方向及与加工用线交叉的方向伸展而相连的状态。切割完全切断状态是指:从改质点sa延伸的龟裂在图像上朝左右上下伸展,横跨多条加工用线而相连的状态。如图18(a)及图18(b)所示那样,切割完全切断状态乃是图像上的改质点sa无法确认的状态(通过该龟裂所形成的空间或间隙被确认的状态)。切割完全切断状态,因为是横跨多条加工用线间的龟裂相连所产生的状态,当沿着一条加工用线照射第1激光l1来形成改质区域4的情况不可能发生。
[0141]
切割完全切断状态包含:第1切割完全切断状态、第2切割完全切断状态。第1切割完全切断状态,是在第1规定量的激光加工后所产生的切割完全切断状态(参照图18(a))。第2切割完全切断状态,是在比第1规定量更多的第2规定量的激光加工后所产生的切割完全切断状态(参照图18(a))。
[0142]
第1规定量的激光加工,例如是沿着未达100条的多条并行线照射第1激光l1来形成改质区域4的情况。第1规定量的激光加工,例如是对象物100中的形成改质区域4的区域的指标(index)方向的宽度未达12mm的情况。指标方向,从激光入射面观察时是与加工用线的延伸方向正交的方向。第2规定量的激光加工,例如是沿着100条以上的多条加工用线照射第1激光l1来形成改质区域4的情况。第2规定量的激光加工,例如是对象物100中的形成改质区域4的区域的指标方向的宽度为12mm以上的情况。第1规定量及第2规定量没有特别的限定,可为各种的参数量。第1规定量及第2规定量,也可例如是加工时间。第1规定量及第2规定量,也可为多个参数量的组合。
[0143]
另外,图16(a)~图18(b)虽是摄像单元ir所拍摄的图像,但用通常的ir摄像机拍摄的情况也能获得与图16(a)~图18(b)同样的图像。图16(a)~图18(b)的结果,对象物100的形状及大小等没有特别的限定,纵使对象物100为孔晶圆(hole wafer)或小片晶圆,仍可
获得与图16(a)~图18(b)同样的结果。图16(a)~图18(b)的结果,是仅实行激光加工的结果(以不施加应力为前提而实施的结果)。纵使是沿着未达100条的多条加工用线照射第1激光l1来形成改质区域4的情况,仍会有通过在对象物100施加应力而成为切割完全切断状态的情况。
[0144]
控制部9,是根据经由gui111的来自使用者的输入,来设定第1加工条件及第2加工条件。关于gui111的显示及输入,随后叙述。控制部9,是将摄像单元ir的摄像结果、即对象物100的内部的加工状态,在gui111显示。
[0145]
摄像单元ir是监视:沿着涡卷状的线m11形成改质区域4的情况的加工状态是否为切割半切断状态。摄像单元ir,在第1加工处理中,是监视第1规定量的激光加工后的加工状态是否为切割完全切断状态(即,是否为第1切割完全切断状态)。摄像单元ir,在第2加工处理中,是监视第2规定量的激光加工后的加工状态是否为切割完全切断状态(即,是否为第2切割完全切断状态)。状态的监视包含:实现监视该状态的作用及/或取得可判别该状态的信息(例如取得图像)。
[0146]
控制部9,是根据摄像单元ir的监视结果来判定:在第1加工处理的第1规定量的激光加工后的加工状态是否为第2切割完全切断状态、以及在第2加工处理的第2规定量的激光加工后的加工状态是否为第2切割完全切断状态。加工状态的判定,可使用公知的各种图像处理手法来进行。加工状态的判定,也可利用通过深度学习(deep learning)所获得的事先训练好的模式(ai,人工智能)来进行。关于这些,控制部9的其他判定是相同的。
[0147]
接下来,针对上述剥离加工,参照图19的流程图详细地说明。
[0148]
本实施方式的剥离加工,是利用第1加工处理使龟裂到达斜面部bb之后,进行第2加工处理,由此实现对象物100的剥离。具体而言,通过控制部9控制激光加工装置101的各部,而实行以下的各处理。
[0149]
首先,以使对准摄像机ac位于对象物100的对准对象100n的正上方且使对准摄像机ac聚焦于对准对象100n的方式,使载台107旋转并使激光加工头10a沿着y轴轨道108及第1z轴轨道106a移动。通过对准摄像机ac进行拍摄。根据对准摄像机ac的拍摄图像,取得对象物100的0度方向的位置。此外,根据对准摄像机ac的拍摄图像,取得对象物100的直径。另外,对象物100的直径也可通过来自使用者的输入而设定。
[0150]
接下来,如图9及图20(a)所示那样,使载台107旋转,使对象物100位于0度方向的位置。以在y方向上使第1聚光点p1位于剥离开始既定位置的方式,使激光加工头10a沿着y轴轨道108移动。以在z方向上使第1聚光点p1位于假想面m1的方式,使激光加工头10a沿着第1z轴轨道106a移动。例如剥离开始既定位置,是比对象物100更远的既定位置。
[0151]
接下来,开始进行载台107的旋转。开始进行利用测距传感器的背面100b的追踪。另外,在测距传感器的追踪开始之前,事先确认第1聚光点p1的位置是在测距传感器的测距范围内。在载台107的旋转速度成为一定(等速)的时点,开始进行利用激光加工头10a的第1激光l1的照射。
[0152]
一边对斜面周边部100x以第1加工条件照射第1激光l1,一边以使第1聚光点p1沿着y方向往内周侧移动的方式使激光加工头10a沿着y轴轨道108移动(步骤s1,第1加工工序)。在上述步骤s1,使对象物100中的形成改质区域4的区域沿着从周缘朝向内侧的第1方向e1迁移。在上述步骤s1,将指标方向设定为第1方向e1而进行激光加工。在上述步骤s1,是
沿着涡卷状的线m11,以从周缘朝向内侧的方式使第1聚光点p1移动而形成改质区域4。在上述步骤s1,开始进行第1激光l1的照射的时点,可为第1激光l1的光轴仍位于对象物100外时,也可为其位于斜面周边部100x时。
[0153]
在第1规定量的第1加工工序的加工后,将载台107的旋转及第1激光l1的照射等停止,将第1加工工序停止。根据摄像单元ir的摄像结果,判定第1规定量的加工后的加工状态是否为切割完全切断状态(步骤s2)。当在上述步骤s2为是(yes)的情况,再度开始进行载台107的旋转及第1激光l1的照射等,而再度开始进行第1加工工序(步骤s3)。如此,在斜面周边部100x,使改质区域4沿着涡卷状的线m11而形成,使加工状态成为切割完全切断状态(参照图20(b))。
[0154]
接下来,如图9及图21(a)所示那样,在使载台107旋转的状态下,一边对内周部100y以第2加工条件照射第1激光l1,一边以使第1聚光点p1沿着y方向往内周侧移动的方式使激光加工头10a沿着y轴轨道108移动(步骤s4,第2加工工序)。在上述步骤s4,将指标方向设定为第1方向e1而进行激光加工。在上述步骤s4,是沿着涡卷状的线m11,以从周缘朝向内侧的方式使第1聚光点p1移动而形成改质区域4。
[0155]
在第2规定量的第2加工工序的加工后,将载台107的旋转及第1激光l1的照射等停止,将第2加工工序停止。根据摄像单元ir的摄像结果,判定第2规定量的加工后的加工状态是否为切割完全切断状态(步骤s5)。在上述步骤s5为是的情况,再度开始进行载台107的旋转及第1激光l1的照射等,而再度开始进行第2加工工序(步骤s6)。如此,在内周部100y,使改质区域4沿着涡卷状的线m11而形成,使加工状态成为切割完全切断状态(参照图21(b))。
[0156]
经由以上动作,在假想面m1的整个区域使改质区域4沿着线m11形成,而完成加工(步骤s7)。根据摄像单元ir的摄像结果,判定加工完成后的加工状态在假想面m1的整个区域是否为切割完全切断状态(步骤s8)。当上述步骤s8为是的情况,当作剥离加工已正常完成,将处理正常结束。另一方面,当上述步骤s2为否(no)、上述步骤s5为否、或上述步骤s8为否的情况,判定为加工状态出现错误(error),例如将加工状态的错误经由gui111进行通报(步骤s9)。例如在上述步骤s9之后,通过另外的工序(例如后述的第4实施方式的处理),将第1加工条件及第2加工条件重新设定。
[0157]
另外,当斜面周边部100x的指标方向的宽度为35mm以下的情况,会有在第2加工处理时发生斜面部bb的翘曲(warp)的情况。当斜面周边部100x的指标方向的宽度大于35mm的情况,会有在第1加工处理时发生斜面部bb的翘曲的情况。
[0158]
图22为用于说明从沿着假想面m1所形成的改质区域4延伸的龟裂的对象物100的俯视图。图23显示图22的对象物100的龟裂的观察结果。图22显示从激光入射面观察对象物100的状态。在此的实验,在对象物100中,在外周部100g和其内周侧的内周部100f中,沿着并排设置的多条直线状的加工用线形成改质区域4。而且,针对内周部100f的指标方向后侧(外周部100g侧)的龟裂、内周部100f的指标方向前侧的龟裂、外周部100g的指标方向前侧的龟裂,改变所设定的加工用线数量、即加工线数而进行观察。
[0159]
图中,左右方向为扫描方向(加工用线的延伸方向),上下方向为指标方向。第1激光l1的分支数为4,分支节距bpy为20μm,分支节距bpx为30μm,脉冲能为16.73μj,加工速度为800mm/s,脉冲节距为10μm,脉冲宽度为700ns。对象物100是以(100)面作为主面的硅晶圆。对象物100的厚度为775μm。
[0160]
如图22及图23所示那样,在指标方向前侧,龟裂伸展量变动很大,并不取决于加工线数。在指标方向后侧,随着加工线数的增加,龟裂伸展量变大。可知龟裂是朝与指标方向相反的方向(指标方向后侧)伸展。可知该龟裂的龟裂伸展量取决于加工线数。即发现到,当沿着假想面m1形成改质区域4的情况,关于从该改质区域4沿着假想面m1延伸的龟裂的伸展方向,对象物100中的形成改质区域4的区域的迁移方向(指标方向)有很大的贡献。具体而言是发现到,沿着与该迁移方向相反的方向容易稳定地使龟裂伸展。
[0161]
此外,使用加工条件i,以加工状态成为切割完全切断状态的方式对具有斜面部bb的晶圆进行激光加工。实验结果是如以下所示那样。改质区的宽度,是其指标方向上的宽度。「
×
」代表不良(no good),「

」代表良好(good),「

」代表很好(very good)。<加工条件i>分支数4、分支节距bpy20μm、分支节距bpx30μm、加工速度800mm、频率80khz<实验结果>改质区的宽度10mm(加工线数500条):龟裂到达斜面部bb
×
改质区的宽度20mm(加工线数1000条):龟裂到达斜面部bb
×
改质区的宽度25mm(加工线数1252条):龟裂到达斜面部bb
×
改质区的宽度30mm(加工线数1500条):龟裂到达斜面部bb

改质区的宽度35mm(加工线数1752条):龟裂到达斜面部bb

(翘曲量0.3mm)
[0162]
此外,使用加工条件ii,以使加工状态成为切割半切断状态的方式对具有斜面部bb的晶圆进行激光加工。实验结果是如以下所示那样。改质区的宽度是其指标方向上的宽度。「
×
」代表不良(no good),「

」代表良好(good),「

」代表很好(very good)。<加工条件ii>分支数4、分支节距bpy30μm、分支节距bpx30μm、加工速度800mm、频率80khz<实验结果>改质区的宽度10mm(加工线数333条):龟裂到达斜面部bb
×
改质区的宽度20mm(加工线数666条):龟裂到达斜面部bb
×
改质区的宽度25mm(加工线数833条):龟裂到达斜面部bb
×
改质区的宽度30mm(加工线数1000条):龟裂到达斜面部bb
×
改质区的宽度100mm(加工线数3333条):龟裂到达斜面部bb
×
[0163]
根据这些的实验结果可知,当改质区的加工状态为切割完全切断状态时,龟裂可到达斜面部bb。当改质区的加工状态为切割半切断状态时,龟裂难以到达斜面部bb。即,为了在斜面部bb使龟裂伸展,是要求至少改质区的加工状态为切割完全切断状态。
[0164]
以上,在激光加工装置101及激光加工方法,是使斜面周边部100x中的形成改质区域4的区域沿着从周缘朝向内侧的第1方向e1迁移。即,将第1激光l1的指标方向设定为第1方向e1。如此,沿着与第1方向e1相反的方向、即从内侧朝向周缘的方向使该龟裂稳定地伸展变容易。沿着改质区域4的与第1方向e1相反的方向、即从内侧朝向周缘的方向使该龟裂稳定地伸展变容易。结果,纵使是在加工困难的斜面部bb仍可形成该龟裂,而能将对象物100确实地剥离。此外,在比斜面周边部100x更内侧的内周部100y,可进行将所期望的加工条件设定为第2加工条件的激光加工,而能实现对应于产距时间缩短等的各种需求的激光加工。
[0165]
在激光加工装置101的第1加工处理及激光加工方法的第1加工工序,沿着对象物100中的从周缘朝向内侧呈涡卷状延伸的线m11,从周缘朝向内侧形成改质区域4,或沿着对象物100中的在从周缘朝向内侧的方向上排列的直线状的多条并行线,从周缘到内侧依序形成多个改质区域4。如此可具体地实现:在包含斜面部bb的斜面周边部100x中使形成改质区域4的区域沿着从周缘朝向内侧的第1方向e1迁移。
[0166]
在激光加工装置101及激光加工方法的第1加工条件及第2加工条件,当沿着一条加工用线照射激光来形成改质区域的情况,是使加工状态成为切割半切断状态。依据这样的加工条件,可将对象物100确实地剥离。
[0167]
在激光加工装置101及激光加工方法的第1加工条件及第2加工条件,当沿着具有多条并行线的加工用线(涡卷状的线m11及多条直线状的线)照射第1激光l1来形成改质区域4的情况,是使加工状态成为切割完全切断状态的条件。依据这样的加工条件,可将对象物100确实地剥离。
[0168]
在激光加工装置101及激光加工方法的第1加工条件,是使第1规定量的激光加工后的加工状态成为切割完全切断状态的条件。第2加工条件,是使比第1规定量更多的第2规定量的激光加工后的加工状态成为切割完全切断状态的条件。在此情况,依据第2加工条件,比起第1加工条件,使所形成的改质区域4所含的多个改质点sa变得粗大而能效率良好地进行激光加工。如此,可实现产距时间缩短的激光加工。
[0169]
在激光加工装置101及激光加工方法,在剥离加工(剥离处理)之前进行修整加工(修整处理),该修整加工,是沿着在对象物100的周缘的内侧呈环状地延伸的线m3,在对象物100的内部的比假想面m1更靠表面100a侧的部分形成改质区域43。如此可现将线m3的周缘侧的部分除去的修整加工。因为能在将对象物100剥离之前进行修整加工,比起在剥离后进行修整加工的情况,可避免以通过经由剥离所产生的龟裂的方式照射第1激光l1。此外,关于通过修整加工及剥离加工而从对象物100除去的除去部分,是可再利用的。
[0170]
在激光加工装置101的第2加工处理及激光加工方法的第2加工工序,是使对象物100中的形成改质区域4的区域沿着第1方向e1迁移。即,将第2加工处理或第2加工工序的第1激光l1的指标方向设定为第1方向e1。如此,可将对象物100确实地剥离。
[0171]
如上述那样是发现到,若沿着具有多条并行线的加工用线来形成改质区域4的情况的加工状态不是切割完全切断状态,要将对象物100剥离是困难的。于是,在激光加工装置101及激光加工方法,是监视沿着线m11来形成改质区域4的情况的加工状态是否为切割完全切断状态。依据该监视结果,可轻易地掌握是否可将对象物100剥离。
[0172]
在激光加工装置101及激光加工方法,在第1加工处理(第1加工工序)中,监视第1规定量的激光加工后的加工状态是否为切割完全切断状态。在第2加工处理(第2加工工序)中,监视第2规定量的激光加工后的加工状态是否为切割完全切断状态。如此,可轻易地掌握通过第1加工处理(第1加工工序)是否可将对象物100剥离。可轻易地掌握通过第2加工处理(第2加工工序)是否可将对象物100剥离。
[0173]
在激光加工装置101,控制部9是根据摄像单元ir的监视结果来判定:第1加工处理的第1规定量的激光加工后的加工状态是否为切割完全切断状态、及第2加工处理的第2规定量的激光加工后的加工状态是否为切割完全切断状态。在此情况,通过控制部9,可根据监视结果而自动判定加工状态是否为切割完全切断状态。
[0174]
在激光加工装置101及激光加工方法,进一步监视加工完成后的加工状态是否为切割完全切断状态。如此,能掌握在加工完成后可将对象物100剥离。另外,在加工完成后判定加工状态是否为切割完全切断状态的上述步骤s8及与其相关的各处理,将其省略也是可以的。
[0175]
附带一提的,在本实施方式,摄像单元ir也可监视:沿着一条加工用线来形成改质区域4的情况的加工状态是否为切割半切断状态。例如,当加工用线包含多条线的情况,可监视沿着其中任一条线来形成改质区域4的情况的加工状态。另外,例如,加工用线为涡卷状的线m11的情况,可监视沿着其中的一周部分的线来形成改质区域4的情况的加工状态。
[0176]
在此情况,控制部9也可根据摄像单元ir的监视结果,来判定沿着一条加工用线来形成改质区域4的情况的加工状态是否为切割半切断状态。如此,可根据监视结果而自动判定加工状态是否为切割半切断状态。当沿着一条加工用线来形成改质区域4的情况的加工状态不是切割半切断状态(而是切割隐密状态)的情况,判定为加工状态出现错误,例如将加工状态的错误经由gui111进行通报,并另外将加工条件重新设定。
[0177]
在本实施方式,是对斜面周边部100x进行第1加工处理(第1加工方法),并对内周部100y进行第2加工处理(第2加工处理),但也可不进行第2加工处理(第2加工处理)而是对对象物100的整个区域进行第1加工处理(第1加工处理)。
[0178]
在本实施方式的第2加工处理(第2加工工序),如图24(a)及图24(b)所示那样,也可将形成改质区域4的区域沿着第2方向e2迁移。具体而言,将指标方向设定为第1方向e1而对斜面周边部100x实施激光加工,在斜面周边部100x,以从涡卷状的外缘朝向内周的方式沿着线m11形成改质区域4。然后,将指标方向设定为第2方向e2而对内周部100y实施激光加工,在内周部100y,以从涡卷状的内周朝向外缘的方式沿着线m11形成改质区域4。
[0179]
如此那样,纵使在将第2加工处理(第2加工工序)的第1激光l1的指标方向设定为第2方向e2的情况,仍可将对象物100确实地剥离。另外,在此情况,指标方向上的斜面周边部100x的距离,也可为事先设定的既定距离以下。既定距离以下,是例如35mm以下的距离,具体的是20mm。如此,能以不在对象物100产生裂痕的方式使其剥离。
[0180]
在本实施方式,也可将第1加工处理(第1加工工序)和第2加工处理(第2加工工序)的顺序交换,而在第2加工处理之后进行第1加工处理。在此情况,虽在斜面周边部100x的加工中容易产生裂痕,但至少斜面周边部100x是可剥离的。在本实施方式,只要第1加工处理的指标方向为第1方向e1,其他加工条件(第1及第2加工处理的顺序、以及第1及第2加工处理的加工状态等)并没有特别的限定,只要是以上所说明的加工条件,就能确实使对象物100剥离。
[0181]
在激光加工装置101及激光加工方法,可将来自使用者的输入由gui111接收,根据gui111的输入而控制部9设定第1加工条件及第2加工条件的至少任一者。可将第1加工条件及第2加工条件做所期望地设定。以下例示在gui111显示的设定画面。
[0182]
图25显示gui111的设定画面的例子。图25所示的设定画面是使用于量产时或使用者进行加工条件的决定时。图25所示的设定画面包含:从多个加工方法中选择哪个的加工方法选择按钮201、设定斜面周边部100x的大小的输入栏202、设定内周部100y的大小的输入栏203、转移到详细设定的详细按钮204。多个加工方法,关于第1加工处理的指标方向、第2加工处理的指标方向、及第2加工处理的有无是不同的。无第2加工处理的情况(即,在利用
第1加工处理进行全面加工的情况)的输入栏202a,包含全面的选项。
[0183]
图26显示gui111的设定画面的其他例。图26所示的设定画面,是例如用户触碰详细按钮204(参照图25)的情况的详细设定时的画面。图26所示的设定画面包含:选择加工条件的加工条件选择按钮211、输入或选择第1激光l1的分支数的分支数栏212、输入沿着1条加工用线进行激光加工后到下一条加工用线的移动距离、即指标(index)的指标栏213、进行分支数及指标的输入或显示的示意图214、输入z方向上的改质点sa的位置的加工z高度栏215、输入加工速度的加工速度栏216、选择加工条件的切换方法的条件切换方法按钮217。
[0184]
在加工条件选择按钮211,可选择是设定第1加工条件及第2加工条件的哪个。依据指标栏213,当分支数为1的情况,自动朝指标方向使激光加工头10a移动与其输入值对应的量。当分支数比1大的情况,朝指标方向使激光加工头10a自动移动根据以下计算式的指标。指标=(分支数)
×
指标输入值
[0185]
示意图214包含:指标输入值的显示部214a、输入各改质点sa的功率的功率输入栏214b。加工速度栏216,因为实际上载台107进行旋转,可为转速。在加工速度栏216,也可从被输入的加工速度自动换成转速来表示。在条件切替方法按钮217是选择:在第1加工处理完成时自动继续进行第2加工处理,或在第1加工处理完成时,一度将装置停止而实施状态监视之后,再继续进行第1加工处理。
[0186]
图27显示gui111的设定画面的管理者模式的例子。图27所示的设定画面包含:选择第1激光l1的分支方向的分支方向选择按钮221、输入或选择第1激光l1的分支数的分支数栏222、输入分支节距bpx的分支节距输入栏223、输入分支节距bpx的列数的分支节距列数输入栏224、输入分支节距bpy的分支节距输入栏225、输入指标的指标栏226、根据分支数的光轴示意图227、选择第1激光l1的扫描方向为一方向(去程)或另一方向(回程)的去程回程选择按钮228、将各种数值的平衡自动调整的平衡调整开始按钮229。
[0187]
在分支数及分支节距bpx,bpy被输入的时点,自动计算光轴的距离,当计算值基于成像光学系统35(参照图5)的关系成为错误的距离的情况,使gui111显示该主旨。为了进行该计算,可输入与成像光学系统35有关的信息。在分支方向选择按钮221,作为分支方向是选择垂直的情况,在光轴示意图227,多个分支节距227a可设定成不显示。也可依分支数的大小,使光轴示意图227的分支节距227a,227b的方格增减。在光轴示意图227,虽是运用分支节距列数输入栏224及分支节距输入栏225的输入值,若在各勾选栏ck进行勾选,则可改变与被勾选的勾选栏ck对应的分支节距227a,227b的距离。
[0188]
图28显示剥离加工的最佳脉冲能的调查例。在图28显示,沿着一条加工用线进行激光加工的情况的加工状态、沿着多条加工用线(并行线)进行激光加工后的剥离的可否。第1激光l1的分支数为4,分支节距bpx,bpy都是30μm,加工速度为800mm/s,脉冲节距为10μm,脉冲宽度为700ns。图中的「sst」表示切割隐密状态。图中的「shc」表示切割半切断状态。如图28所示那样可知,产生切割半切断状态的最佳脉冲能在9.08~56μj的范围。另外,可知,特别在脉冲能为12.97~25μj的范围,可毫无问题地进行剥离。另外,当脉冲节距大于10μm的情况,最佳脉冲能有比图中的该实验结果变得更高的倾向。当脉冲节距小于10μm的情况,最佳脉冲能有比图中的该实验结果变得更小的倾向。
[0189]
在本实施方式,虽是通过控制部9自动判定加工状态,但也可根据摄像单元ir的监
视结果而使使用者判定加工状态。加工状态处于切割完全切断状态的判定,是相当于加工状态并非切割半切断状态及切割隐密状态的判定。
[0190]
在一般的剥离加工,会有将要形成的改质区域4所含的多个改质点sa的节距缩窄,在作为剥离预定面的假想面m1上将改质点sa排满,而将对象物100剥离的情况。在此情况,作为加工条件,是选择从改质点sa龟裂比较不会伸展的条件(例如,激光的波长为短波长(1028nm),脉冲宽度为50nsec,脉冲节距为1~10μm(特别是1.5~3.5μm))。相对于此,在本实施方式,作为加工条件,是选择沿着假想面m1使龟裂伸展的条件。例如,作为用于沿着假想面m1形成改质区域4的第1激光l1的加工条件是选择:第1激光l1的波长为长波长(例如1099nm),脉冲宽度为700nsec。结果,发现出新的加工状态(切割半切断状态及切割完全切断等)。
[0191]
在本实施方式中,控制部9也可在第1加工处理的途中实行第3加工处理,第3加工处理是对斜面周边部100x以与第1加工条件不同的其他加工条件照射第1激光l1。换言之,也可在第1加工工序的途中实行第3加工工序,第3加工工序是对斜面周边部100x以与第1加工条件不同的其他加工条件照射第1激光l1。该其他加工条件,没有特别的限定,可为各种的条件。该其他加工条件,例如是使对象物100的内部的加工状态成为切割隐密状态、切割半切断状态或切割完全切断状态时的加工条件。在此情况也是,可将对象物100确实地剥离。第3加工处理(第3加工工序)中的加工用线的指标方向的间隔,可比第1加工处理(第1加工工序)中的加工用线的指标方向的间隔更广。
[0192]
在本实施方式,在将第1加工处理(第1加工工序)和第2加工处理(第2加工工序)切换时,可将加工一度停止再切换,也可将加工不停止地切换。在本实施方式,在将第1加工处理(第1加工工序)和第3加工处理(第3加工工序)切换时,可将加工一度停止再切换,也可将加工不停止地切换。当不停止加工地切换加工处理(加工工序)的情况,可将加工条件平缓地切换。例如,当第1加工条件和第2加工条件的差异仅在分支节距bpy的情况,在分支节距bpy从20μm往30μm变更时,不是将加工停止后进行切换,可将分支节距bpy逐渐(依20μm、21μm、22μm、23μm

30μm的顺序)且不将载台107的旋转停止地变更。
[0193]
[第2实施方式]接下来说明第2实施方式。在第2实施方式的说明,是说明与第1实施方式的差异点,而将与第1实施方式重复的说明予以省略。
[0194]
在上述第1实施方式,是利用第1及第2加工处理来实现剥离加工,相对于此,在本实施方式,是利用1个加工处理来实现剥离加工。即,如图29(a)及图29(b)所示那样,在本实施方式,与上述第1实施方式的差异点在于:以1个加工条件将包含斜面周边部100x及内周部100y的对象物100的整个区域进行激光加工。
[0195]
控制部9,是对对象物100的整个区域实行以第2加工条件照射第1激光l1的加工处理。具体而言,以第2加工条件使第1激光l1照射于对象物100,且从周缘朝向内侧沿着涡卷状的线m11使第1聚光点p1的位置相对于对象物100移动,由此沿着该线m11形成改质区域4。即,使对象物100中的形成改质区域4的区域沿着从周缘朝向内侧的第1方向e1迁移。
[0196]
控制部9,是使用于吸附激光加工后的对象物100的吸附具以绕z方向扭转的方式动作。如此,可对对象物100以将其剥离的方式施加外部应力。
[0197]
接下来,针对本实施方式的剥离加工,参照图30的流程图详细地说明。
[0198]
本实施方式的剥离加工,是通过控制部9来控制激光加工装置101的各部,而实行以下的各处理。即,开始进行载台107的旋转。一边以第2加工条件将第1激光l1照射于对象物100,一边以使第1聚光点p1沿着y方向往内周侧移动的方式使激光加工头10a沿着y轴轨道108移动(步骤s11,加工工序)。
[0199]
在上述步骤s11,将指标方向设定为第1方向e1而进行激光加工。在上述步骤s11,沿着涡卷状的线m11,以从周缘朝向内侧的方式使第1聚光点p1移动而形成改质区域4。在上述步骤s11中,开始进行第1激光l1的照射的时点,可为第1激光l1的光轴仍位于对象物100外时,也可为其位于斜面周边部100x时。
[0200]
第2规定量的加工工序的加工后,将载台107的旋转及第1激光l1的照射等停止,将该加工工序停止。根据摄像单元ir的摄像结果,判定第2规定量的加工后的加工状态是否为切割完全切断状态(即,是否为第2切割完全切断状态)(步骤s12)。当在上述步骤s12为是(yes)的情况,再度开始进行载台107的旋转及第1激光l1的照射等,而再度开始进行该加工工序(步骤s13)。如此,在对象物100,使改质区域4沿着涡卷状的线m11来形成,使加工状态成为切割完全切断状态(参照图29(b))。经由以上的动作,在假想面m1的整个区域使改质区域4沿着线m11形成,而完成加工(步骤s14)。
[0201]
根据摄像单元ir的摄像结果,判定加工完成后的加工状态在假想面m1的整个区域是否为切割完全切断状态(步骤s15)。当在上述步骤s15为是的情况,以使对象物100的一部分剥离的方式施加应力(步骤s16)。在上述步骤s16,例如使用于吸附对象物100的吸附具绕z方向扭转,由此对该对象物100施加外部应力。然后,当作剥离加工已正常完成,将处理正常地结束。另一方面,当上述步骤s12为否(no)、或上述步骤s15为否的情况,判定为加工状态出现错误,例如将加工状态的错误经由gui111进行通报(步骤s17)。例如在上述步骤s17之后,通过另外的工序(例如后述的第4实施方式的处理),将第2加工条件重新设定。
[0202]
以上,在本实施方式的激光加工装置101及激光加工方法中,也能发挥与上述第1实施方式同样的效果。本实施方式的激光加工装置101及激光加工方法,仅通过激光加工使加工状态成为切割完全切断状态,而能利用施加应力使对象物100剥离。
[0203]
另外,在本实施方式,也可将使加工状态成为切割半切断状态的条件设定为加工条件。此外,也可将使加工状态成为第1切割完全切断状态的条件设定为加工条件。在使加工状态成为第1切割完全切断状态的加工条件,也可将施加应力的上述步骤s16省略。
[0204]
在本实施方式,施加应力的手法及构成没有特别的限定。例如,可通过物理性的施加应力(吸附、加压或水压等),使龟裂伸展而进行剥离。另外,例如,可通过激光预备加热及超音波等来施加应力,使龟裂伸展而进行剥离。
[0205]
图31为显示第2实施方式的变形例的剥离加工的流程图。在变形例,是通过激光加工及施加应力使加工状态成为切割完全切断状态而进行剥离。在变形例,是取代图30所示的处理,而实施图31所示的以下的各处理。即,开始进行载台107的旋转,一边以第3加工条件将第1激光l1照射于对象物100,一边以使第1聚光点p1沿着y方向往内周侧移动的方式使激光加工头10a沿着y轴轨道108移动(步骤s21)。第3加工条件,在沿着一条加工用线照射第1激光l1来形成改质区域4的情况是使加工状态成为切割半切断状态的条件,在沿着具有并排配置的多条并行线的加工用线照射第1激光l1来形成改质区域4的情况是使加工状态不致成为切割完全切断状态的条件。这样的第3加工条件,是以使加工状态成为切割半切断状
态且不致成为切割完全切断状态的方式根据公知技术来适当地设定各种参数而构成。如此,在假想面m1的整个区域使改质区域4沿着线m11形成,而完成加工(步骤s22)。以使加工状态成为切割完全切断状态的方式对对象物100施加应力(步骤s23)。
[0206]
根据摄像单元ir的摄像结果,判定加工完成后的加工状态在假想面m1的整个区域是否为切割完全切断状态(步骤s24)。当在上述步骤s24为是的情况,当作剥离加工已正常完成,将处理正常地结束。另一方面,当在上述步骤s24为否的情况,判定为加工状态出现错误,例如将加工状态的错误经由gui111进行通报(步骤s25)。在这样的变形例的激光加工装置及激光加工方法,也能发挥与上述同样的效果。
[0207]
[第3实施方式]接下来说明第3实施方式。在第3实施方式的说明,是说明与第1实施方式的差异点,而将与第1实施方式重复的说明予以省略。
[0208]
在本实施方式的剥离加工,激光加工头10a的测距传感器36(参照图9),通过检测斜面部bb的高度(位移),来监视斜面部bb的翘曲。在本实施方式的剥离加工,是通过控制部9控制激光加工装置101的各部,而实行图32所示的以下的各处理。
[0209]
开始进行载台107的旋转。一边以第1加工条件将第1激光l1照射于斜面周边部100x,一边以使第1聚光点p1沿着y方向往内周侧移动的方式使激光加工头10a沿着y轴轨道108移动(步骤s31)。一边以第1加工条件或第2加工条件将第1激光l1照射于内周部100y,一边以使第1聚光点p1沿着y方向往内周侧移动的方式使激光加工头10a沿着y轴轨道108移动(步骤s32)。在上述步骤s31,s32,是沿着涡卷状的线m11,以从周缘朝向内侧的方式使第1聚光点p1移动来形成改质区域4。
[0210]
将载台107的旋转及第1激光l1的照射等停止,将对于内周部100y的激光加工停止。根据测距传感器36的检测结果,判定在斜面部bb是否有翘曲产生(步骤s33)。在上述步骤s33,当测距传感器36所检测的斜面部bb的高度为事先设定的既定高度以上的情况,判定为在斜面部bb有翘曲产生。
[0211]
当在上述步骤s33为是的情况,再度开始进行载台107的旋转及第1激光l1的照射等,而再度开始进行对内周部100y的激光加工(步骤s34)。然后,在假想面m1的整个区域使改质区域4沿着线m11形成,而完成加工(步骤s35)。另一方面,当在上述步骤s33为否的情况,判定为加工状态出现错误,例如将加工状态的错误经由gui111进行通报(步骤s36)。例如在上述步骤s36之后,通过另外的工序(例如后述的第4实施方式的处理),将第1加工条件及第2加工条件重新设定。
[0212]
以上,在本实施方式的激光加工装置及激光加工方法,也能发挥与上述第1实施方式同样的效果。此外发现到,若龟裂沿着假想面m1伸展而到达斜面部bb的内部,在斜面部bb会产生翘曲。基于此,本实施方式的激光加工装置101及激光加工方法,通过监视(外观监视)斜面部bb的翘曲,可掌握龟裂到达斜面部bb。
[0213]
另外,若斜面部bb的翘曲变显著,可能会使激光加工装置1和斜面部bb接触。因此,在本实施方式,当在上述步骤s33为是的情况,根据测距传感器36的检测结果算出斜面部bb的翘曲的大小,如果斜面部bb的翘曲的大小为事先设定的规定值以上,则转移到将错误进行通报的上述步骤s36的处理。
[0214]
然而,在对象物100中的从周缘到一定距离(例如35mm)以上内侧的位置的部分,若
以使加工状态成为第1切割完全切断状态实施激光加工,有使斜面部bb翘曲的倾向。在该激光加工之后,若以从对象物100的内周朝向周缘的第2方向e2作为指标方向而进一步实施激光加工,对象物100起因于该翘曲的应力会有裂开的疑虑。于是,在此情况,通过监视在以第2方向e2作为指标方向而实施激光加工之前未产生翘曲,可事前防止对象物100的裂开。
[0215]
在本实施方式,作为监视斜面部bb的翘曲的周缘监视部,虽是使用测距传感器36,但并不限定于此。只要能监视斜面部bb的外观,作为周缘监视部可采用各种装置,例如观察摄像机、非接触传感器。当使用非接触传感器来监视斜面部bb的翘曲的情况,不须使激光加工停止而能实时(realtime)监视斜面部bb的翘曲的有无及翘曲量。在本实施方式,虽是通过控制部9来判定斜面部bb的翘曲,但也可根据测距传感器36的检测结果而使使用者判定斜面部bb的翘曲。本实施方式,不仅第1实施方式,还能适用于第2实施方式。
[0216]
[第4实施方式]接下来说明第4实施方式。在第4实施方式的说明,是说明与第1实施方式的差异点,而将与第1实施方式重复的说明予以省略。
[0217]
在本实施方式,针对使对象物100的内部的加工状态成为切割半切断状态时的加工条件、即半切断加工条件,是在实际对对象物100实施激光加工之前事前决定(认清)。
[0218]
即,控制部9是实行1线加工(第2前处理),该1线加工,是沿着一条加工用线,以半切断加工条件将第1激光l1照射于对象物100,由此在对象物100形成改质区域4。摄像单元ir取得1线图像(第2图像),该1线图像,是呈现通过1线加工沿着一条加工用线来形成改质区域4的情况的加工状态。控制部9判定在1线图像所呈现的加工状态,按照该判定结果而改变半切断加工条件。具体而言,控制部9是判定在1线图像所呈现的加工状态是否为切割半切断状态,当不是切割半切断状态的情况则将半切断加工条件改变。半切断加工条件,是成为上述第1及第2加工条件的前提的条件。控制部9,根据gui111的输入来设定半切断加工条件(第2前处理的加工条件)。
[0219]
图33为显示决定半切断加工条件的情况的处理例的流程图。在决定半切断加工条件的情况,是通过控制部9控制激光加工装置101的各部,而实行图33所例示的以下的各处理。
[0220]
首先,沿着一条加工用线,以所设定的半切断加工条件将第1激光l1照射于对象物100,由此在对象物100形成改质区域4(步骤s41,1线加工)。利用摄像单元ir取得呈现在上述步骤s41形成改质区域4的情况的加工状态的1线图像(步骤s42)。根据1线图像,判定加工状态是否为切割半切断状态(步骤s43)。
[0221]
当在上述步骤s43为是的情况,决定现在所设定的半切断加工条件就是最终加工条件(步骤s44)。当在上述步骤s43为否的情况,调整半切断加工条件(步骤s45)。在上述步骤s45,例如,将第1激光l1的脉冲能优化(参照图28)及/或将分支节距bpy,bpx或脉冲节距缩窄。在上述步骤s45之后,返回上述步骤s41。另外,上述步骤s41的半切断加工条件的初始值,可经由gui111而由使用者设定。
[0222]
此外,在本实施方式,针对使对象物100的内部的加工状态成为第1切割完全切断状态时的加工条件、即第1加工条件,是在实际对对象物100实施激光加工之前事前决定(认清)。
[0223]
即,控制部9实行多线加工(第1前处理),该多线加工,是沿着具有并排配置的多条
线(并行线)的加工用线,以第1加工条件将第1激光l1照射于对象物100,由此在对象物100形成改质区域4。摄像单元ir取得多线图像(第1图像),该多线图像是呈现通过多线加工来形成改质区域4的情况的加工状态。控制部9判定在多线图像所呈现的加工状态,并按照该判定结果而将第1加工条件改变。控制部9是根据gui111的输入来设定第1加工条件。
[0224]
摄像单元ir取得作为多线图像的呈现第1规定量的激光加工后的加工状态的第1多线图像。控制部9,根据第1多线图像,判定第1规定量的激光加工后的加工状态是否为切割完全切断状态(即,是否为第1切割完全切断状态)。控制部9,当加工状态不是第1切割完全切断状态的情况,是将第1加工条件改变。
[0225]
图34为显示决定第1加工条件的情况的处理例的流程图。在决定第1加工条件的情况,是通过控制部9控制激光加工装置101的各部,而实行图34所例示的以下的各处理。
[0226]
首先,沿着并排配置的多条并行线,以所设定的第1加工条件将第1激光l1照射于对象物100,由此在对象物100形成改质区域4(步骤s51,多线加工)。通过摄像单元ir取得第1多线图像,在该第1多线图像呈现在上述步骤s51形成改质区域4的情况的加工状态、即第1规定量的激光加工后的加工状态(步骤s52)。根据第1多线图像,判定第1规定量的激光加工后的加工状态是否为切割完全切断状态(第1切割完全切断状态)(步骤s53)。
[0227]
当在上述步骤s53为是的情况,决定现在所设定的第1加工条件就是最终加工条件(步骤s54)。当在上述步骤s52为否的情况,调整第1加工条件(步骤s55)。在上述步骤s55,例如,将第1激光l1的脉冲能优化(参照图28)及/或将分支节距bpy,bpx或脉冲节距缩窄。在上述步骤s55之后,返回上述步骤s51。另外,上述步骤s51的第1加工条件的初始值,可经由gui111而由使用者设定。
[0228]
此外,在本实施方式,针对使对象物100的内部的加工状态成为第2切割完全切断状态时的加工条件、即第2加工条件,是在实际对对象物100实施激光加工之前事前决定(认清)。
[0229]
即,控制部9实行多线加工(第1前处理),该多线加工,是沿着具有并排配置的多条线(并行线)的加工用线,以第2加工条件将第1激光l1照射于对象物100,由此在对象物100形成改质区域4。摄像单元ir取得多线图像(第1图像),该多线图像是呈现通过多线加工来形成改质区域4的情况的加工状态。控制部9判定在多线图像所呈现的加工状态,并按照该判定结果而将第2加工条件改变。控制部9是根据gui111的输入来设定第2加工条件。
[0230]
摄像单元ir取得作为多线图像的呈现第2规定量的激光加工后且施加应力后的加工状态的第2多线图像。施加应力,例如以与上述步骤s16(参照图30)的施加应力同样的方式来实现。控制部9,根据第2多线图像,判定第2规定量的激光加工后的加工状态是否为切割完全切断状态(即,是否为第2切割完全切断状态)。控制部9,当加工状态不是第2切割完全切断状态的情况,是将第2加工条件改变。
[0231]
或者,摄像单元ir取得作为多线图像的呈现第1规定量的激光加工后的加工状态的第1多线图像。控制部9,根据第1多线图像,判定加工状态是否为第1切割完全切断状态。当加工状态为第1切割完全切断状态的情况,控制部9将第2加工条件改变。当加工状态不是第1切割完全切断状态的情况,摄像单元ir取得作为多线图像的呈现第2规定量的激光加工后的加工状态的第2多线图像。控制部9,根据第2多线图像,判定加工状态是否为第2切割完全切断状态。控制部9,当加工状态不是第2切割完全切断状态的情况,将第2加工条件改变。
[0232]
图35为显示决定第2加工条件的情况的处理例的流程图。在决定第2加工条件的情况,是通过控制部9控制激光加工装置101的各部,而实行图35所例示的以下的各处理。
[0233]
首先,沿着并排配置的多条并行线,以所设定的第2加工条件将第1激光l1照射于对象物100,由此在对象物100形成改质区域4(步骤s61,多线加工)。通过摄像单元ir取得呈现第1规定量的激光加工后的加工状态的第1多线图像(步骤s62)。根据第1多线图像,判定第1规定量的激光加工后的加工状态是否为切割完全切断状态(第1切割完全切断状态)(步骤s63)。
[0234]
当在上述步骤s63为否的情况,即,加工状态为切割隐密状态或切割半切断状态的情况,继续实施多线加工(步骤s64)。通过摄像单元ir取得呈现第2规定量的激光加工后的加工状态的第2多线图像(步骤s65)。根据第2多线图像,判定第2规定量的激光加工后的加工状态是否为切割完全切断状态(第2切割完全切断状态)(步骤s66)。
[0235]
当在上述步骤s66为是的情况,决定现在所设定的第2加工条件就是最终加工条件(步骤s67)。当在上述步骤s63为是的情况,调整第2加工条件(步骤s68)。在上述步骤s68,例如将分支节距bpy,bpx或脉冲节距扩大。
[0236]
当在上述步骤s66为否的情况,调整第2加工条件(步骤s69)。在上述步骤s69,例如将第1激光l1的脉冲能优化(参照图28)及/或将分支节距bpy,bpx或脉冲节距缩窄。在上述步骤s68或上述步骤s69之后,返回上述步骤s61。另外,上述步骤s61的第2加工条件的初始值,可经由gui111而由使用者设定。
[0237]
以上,在本实施方式的激光加工装置101及激光加工方法,也能发挥与上述第1实施方式同样的效果。此外发现到,在对象物100的剥离、和沿着具有多条并行线的加工用线形成改质区域4的情况的加工状态之间有相关性。于是,本实施方式的激光加工装置101及激光加工方法,是取得呈现沿着具有多条并行线的加工用线来形成改质区域4的情况的加工状态的多线图像。根据该多线图像,能以可将对象物100剥离的方式决定加工条件。因此,可将对象物100确实地剥离。
[0238]
发现到:在对象物100的剥离、和沿着一条加工用线来形成改质区域4的情况的加工状态之间具有相关性。于是,本实施方式的激光加工装置101及激光加工方法,是取得呈现沿着一条加工用线来形成改质区域4的情况的加工状态的1线图像。根据该1线图像,能以可将对象物100剥离的方式决定加工条件。因此可将对象物100确实地剥离。
[0239]
本实施方式的激光加工装置101及激光加工方法,是判定在1线图像所呈现的加工状态。按照该判定结果来将半切断加工条件变更。在此情况,半切断加工条件可按照1线图像而自动变更。
[0240]
发现到:若沿着一条加工用线来形成改质区域4的情况的加工状态不是切割半切断状态,对象物100的剥离变得困难。于是,本实施方式的激光加工装置101及激光加工方法,当在1线图像所呈现的加工状态不是切割半切断状态的情况,是将半切断加工条件改变。如此,能以可将对象物100剥离的方式决定半切断加工条件。
[0241]
本实施方式的激光加工装置101及激光加工方法,是判定在多线图像所呈现的加工状态。按照该判定结果,来将第1及第2加工条件改变。在此情况,第1及第2加工条件可按照第1图像而自动变更。
[0242]
发现到:在沿着具有多条并行线的加工用线来形成改质区域4时,若以使第1规定
量的激光加工后的加工状态成为切割完全切断状态的方式进行激光加工,可将对象物100确实地剥离。于是,在本实施方式的激光加工装置及激光加工方法,是根据第1多线图像来判定第1规定量的激光加工后的加工状态是否为切割完全切断状态,当不是切割完全切断状态的情况,是将第1加工条件改变。如此,能决定可将对象物100确实地剥离的第1加工条件。
[0243]
发现到:在沿着具有多条并行线的加工用线来形成改质区域4时,若以使第2规定量的激光加工后的加工状态成为切割完全切断状态的方式进行,可抑制产距时间的增加而将对象物100剥离。于是,在本实施方式的激光加工装置101及激光加工方法,是根据第2多线图像来判定第2规定量的激光加工后的加工状态是否为切割完全切断状态,当不是切割完全切断状态的情况,是将第2加工条件改变。如此,能决定可抑制产距时间的增加而将对象物100剥离的第2加工条件。
[0244]
在本实施方式,虽是决定半切断加工条件、第1加工条件及第2加工条件,但只要决定其等的至少任一者即可。例如利用摄像单元ir无法确认切割半切断状态的情况,仅决定第1加工条件及第2加工条件的至少任一者即可。在本实施方式,虽是通过控制部9来自动判定加工状态,但也可根据摄像单元ir的摄像结果而使使用者判定加工状态。上述步骤s51,s61是构成第1前工序,上述步骤s52,s62是构成第1摄像工序。本实施方式,不仅是第1实施方式,也能适用于第2实施方式或第3实施方式。
[0245]
作为本实施方式中决定加工条件时所使用的对象物100可列举:例如不是通过剥离加工等而最终成为半导体器件(制品)的操作(practice)用的晶圆(条件决定用的晶圆)、通过剥离加工等而最终成为半导体器件的生产(production)用的晶圆(半导体器件用的晶圆)。在前者的情况,可在晶圆的全体区域的任一处设定加工用线,而决定加工条件。在后者的情况,可在晶圆中的对剥离质量造成的影响较少的外缘区域设定加工用线来决定加工条件,而连续地以所决定的该加工条件实施剥离加工。例如在因为晶圆的背面膜不均一等而必须对每1片调整加工条件的情况,可采用后者。
[0246]
[变形例]以上是本发明的一形态,并不限定于上述实施方式。
[0247]
在上述实施方式,是在通过剥离加工将对象物100剥离之前,进行形成改质区域43的修整加工,但如图36(a)及图36(b)所示那样,也可在通过剥离加工将对象物100剥离之后,通过修整加工将除去区域e除去。在此情况也是,关于通过剥离加工而从对象物100除去的除去部分,是可再利用的。
[0248]
此外,如图37(a)及图37(b)所示那样,在通过剥离加工于对象物100的有效区域r的内部沿着假想面m1形成改质区域4之后,也可通过修整加工将除去区域e除去。此外,如图38(a)及图38(b)所示那样,在通过修整加工将除去区域e除去之后,也可通过剥离加工将对象物100剥离。
[0249]
在上述实施方式,加工用线并不限定于涡卷状的线m11,可将各种形状的加工用线设定于对象物100。例如如图39所示那样,可将直线状的多条线(并行线)m12,以沿既定方向排列的方式设定于对象物100。这些的多条线m12是包含于线(加工用线)m20。线m12,虽是假想的线,但也可为实际划设的线。线m12也可被指定坐标。并排配置的多条线m12,其一部分或全部可相连,也可不相连。
[0250]
上述实施方式,可具备作为照射部的多个激光加工头。具备作为照射部的多个激光加工头的情况,在上述的第1加工处理(第1加工工序)、第2加工处理(第2加工工序)、第1前处理(第1前工序)及第2前处理(第2前工序)的各个处理中,可使用多个激光加工头实施激光加工。
[0251]
在上述实施方式,虽是采用反射型空间光调制器34,但空间光调制器并不限定于反射型,也可采用透射型的空间光调制器。在上述实施方式,对象物100的种类、对象物100的形状、对象物100的尺寸、对象物100所具有的结晶方位的数量及方向、以及对象物100的主面的面方位没有特别的限定。
[0252]
在上述实施方式,虽是将对象物100的背面100b设定为激光入射面,但也可将对象物100的表面100a设定为激光入射面。在上述实施方式,改质区域,例如可为形成于对象物100的内部的结晶区域、再结晶区域、或吸除(gettering)区域。结晶区域,是维持对象物100的加工前的构造的区域。再结晶区域,是一度蒸发、等离子化或熔融后,在再凝固时成为单结晶或多结晶而凝固后的区域。吸除区域,是将重金属等的杂质聚集捕获而发挥吸除效果的区域,可连续地形成,也可断续地形成。上述实施方式也能适用于剥蚀(ablation)等的加工。
[0253]
上述实施方式的激光加工中,在第2加工处理,若到达装置的极限(载台107的旋转速度为最大旋转速度),改质区域4所含的改质点sa的节距可能会缩窄。在此情况,能以使该节距成为一定间隔的方式将其他加工条件变更。
[0254]
针对另外的变形例,在以下做说明。
[0255]
如图40所示那样,激光加工装置1a与上述激光加工装置1的主要差异点在于:具备有对准摄像机ac及摄像单元ir、激光加工头(第1照射部)10b经由回旋机构67安装于安装部66。在本实施方式,激光加工装置1a,是对具有表面100a(以下也称为「第1主面100a」)及表面100b(以下也称为「第2主面100b」)的对象物100实施修整加工及剥离加工,而取得(制造)半导体器件。修整加工,是用于将对象物100中的不需要部分除去的加工。剥离加工,是用于将对象物100的一部分剥离的加工。首先,针对激光加工装置1a的构造,以与上述激光加工装置1的差异点为中心做说明。另外,在图40中,是省略装置框架1a、光源单元8等的图标。
[0256]
如图40所示那样,对准摄像机ac及摄像单元ir,是和激光加工头(第2照射部)10a一起安装于安装部65。对准摄像机ac,例如是使用穿透对象物100的光拍摄器件图案等。根据通过对准摄像机ac所获得的图像,实施对于对象物100的激光l1的照射位置的对准等。摄像单元ir,是通过穿透对象物100的光拍摄对象物100。例如,当对象物100为含有硅的晶圆的情况,在摄像单元ir中是使用近红外区的光。根据通过摄像单元ir所获得的图像,实施形成于对象物100的内部的改质区域及从该改质区域延伸的龟裂的状态的确认等。
[0257]
激光加工头10b,是经由回旋机构67安装于安装部66。回旋机构67,是能以与x方向平行的轴线为中心线进行回旋地安装于安装部66。如此,移动机构6可改变激光加工头10b所朝的方向,而使激光加工头10b的聚光部(第1聚光部)14的光轴成为沿着与对象物100的第2主面100b平行的y方向(与垂直于对象物的表面的方向交叉的第1方向)的状态,或使激光加工头10b的聚光部14的光轴成为沿着与第2主面100b垂直的z方向(第2方向)的状态。另外,在激光加工装置1a中,聚光部14的光轴沿着第1方向的状态,是指该光轴相对于第1方向形成10
°
以下的角度的状态;聚光部14的光轴沿着第2方向的状态,是指该光轴相对于第2方
向形成10
°
以下的角度的状态。
[0258]
接下来,针对激光加工装置1a的加工对象的对象物100做说明。对象物100例如包含形成为圆板状的半导体晶圆。对象物100可由各种材料所形成,可呈各种形状。在对象物100的第1主面100a形成有功能元件(图标省略)。功能元件,例如为光电二极管等的受光元件、激光二极管等的发光元件、内存等的电路元件等。
[0259]
如图41(a)及(b)所示那样,在对象物100设定了有效部分rr及周缘部分ee。有效部分rr,是与要取得的半导体器件对应的部分。有效部分rr,例如,是从厚度方向观察对象物100时包含中央部分的圆板状的部分。周缘部分ee,是对象物100中的比有效部分rr更外侧的区域。周缘部分ee,是对象物100中的有效部分rr以外的外缘部分。周缘部分ee,例如是包围有效部分rr的圆环状的斜面部分(斜面部)。
[0260]
在对象物100,设定了作为剥离预定面的假想面m1。假想面m1,是预定形成改质区域的面。假想面m1,是面对对象物100的激光入射面、即第2主面100b的面(即,与第2主面100b相对向的面)。假想面m1是包含第1区域m1a及第2区域m1b。第1区域m1a,是假想面m1当中的位于有效部分rr的区域。第2区域m1b,是假想面m1当中的位于周缘部分ee的区域。假想面m1,是与第2主面100b平行的面,例如呈圆形。假想面m1,是假想的区域,并不限定为平面,可为曲面或3维状的面。有效部分rr、周缘部分ee及假想面m1的设定,可在控制部9中进行。有效部分rr、周缘部分ee及假想面m1,也可被指定坐标。
[0261]
在对象物100设定了作为修整预定线的线m3。线m3是预定形成改质区域的线。线m3,是在对象物100的外缘的内侧呈环状地延伸。线m3,例如呈圆环状地延伸。线m3,是在对象物100的内部的比假想面m1更靠激光入射面的相反侧的部分,设定在有效部分rr和周缘部分ee的边界。线m3的设定,可在控制部9中进行。线m3也可被指定坐标。
[0262]
接下来说明,使用激光加工装置1a,对对象物100实施修整加工及剥离加工而制造(取得)半导体器件的方法的一例。以下所说明的制造方法,关于通过修整加工及剥离加工而从对象物100除去的除去部分(对象物100中,不是作为半导体器件来使用的部分),是可再利用的。
[0263]
首先,如图40所示那样,以第2主面100b成为激光入射面侧的状态,通过支承部7支承对象物100。在对象物100中的形成有功能元件的第1主面100a侧,接合支承基板等的基板,或是贴合胶带。
[0264]
接下来,如图42及图43(a)所示那样,对对象物100实施修整加工。具体而言,以使激光加工头10a的聚光部(第2聚光部)14位于线m3的上方且使激光l1的第1聚光点p1(以下也简称为「聚光点p1」)位于线m3上的位置的方式,通过移动机构5使支承部7移动且通过移动机构6使激光加工头10a移动。而且,移动机构5一边以旋转轴c(以下也称为「轴线c」)为中心线而使支承部7以一定的旋转速度旋转,一边在使激光l1的聚光点p1位于线m3上的位置的状态下,从激光加工头10a使激光l1出射。改变聚光点p1的z方向的位置而反复进行如此那样的激光l1的照射。由此,如图43(b)所示那样,在剥离处理之前,在对象物100的内部的比假想面m1(参照图41)更靠激光入射面的相反侧的部分,沿着线m3(参照图41)形成改质区域43。另外,在对于对象物100的修整加工,激光加工头10a的聚光部14的光轴是沿着z方向,对象物100的第2主面100b为激光l1入射面。
[0265]
接下来,如图42及图44(a)所示那样,对对象物100的有效部分rr实施剥离加工。具
体而言,一边通过移动机构5以轴线c为中心线而使支承部7以一定的旋转速度旋转,并从激光加工头10a使激光l1出射,一边以在假想面m1的第1区域m1a(参照图41)使聚光点p1从外侧往内侧而沿着y方向移动的方式,通过移动机构6使激光加工头10a移动。如此,如图44(b)及(c)所示那样,在对象物100的内部,沿着第1区域m1a(参照图41)形成呈涡卷状(渐开线)延伸的改质区域4。在对于对象物100的有效部分rr的剥离加工,激光加工头10a的聚光部14的光轴是沿着z方向,对象物100的第2主面100b为激光l1入射面。如此那样,在对于对象物100的有效部分rr的剥离加工,在激光加工头10a的聚光部14的光轴沿着z方向的状态下,以在有效部分rr的内部沿着第1区域m1a形成改质区域4的方式,通过控制部9控制支承部7、激光加工头10a、及多个移动机构5,6。
[0266]
接下来,如图45及图46所示那样,对对象物100的周缘部分ee实施剥离加工。具体而言,以使激光加工头10b的聚光部14的光轴成为沿着y方向的状态的方式,通过移动机构6改变激光加工头10b所朝的方向,如图41及图47所示那样,以使激光l2的聚光点p2位于假想面m1的第2区域m1b上的位置的方式,通过移动机构5使支承部7移动且通过移动机构6使激光加工头10b移动。而且,一边通过移动机构5以轴线c为中心线使支承部7以一定的旋转速度旋转,一边在使激光l2的聚光点p2位于第2区域m1b上的位置的状态下,从激光加工头10b使激光l2出射。如此,在周缘部分ee的内部,沿着第2区域m1b形成改质区域4a。从该改质区域4a,朝内侧(即,沿着第1区域m1a的改质区域4侧)及外侧(即,对象物100的侧面ee1侧)使龟裂4b延伸。
[0267]
在对于对象物100的周缘部分ee的剥离加工,激光加工头10b的聚光部14的光轴是沿着y方向,对象物100的侧面ee1是激光l2入射面。如图46及图47所示那样,侧面ee1,是在与第1主面100a及第2主面100b交叉的侧面当中,与第1主面100a及第2主面100b垂直的面(从与第1主面100a及第2主面100b平行的方向观察时的垂直面)。侧面ee2,是在与第1主面100a及第2主面100b交叉的侧面当中,在第1主面100a和侧面ee1之间及第2主面100b和侧面ee1之间所形成的倒角面,例如呈往外侧凸的圆弧状。侧面ee1,侧面ee2是包含于周缘部分ee。在本实施方式,侧面ee1,ee2是构成斜面部分。
[0268]
如以上所述那样,在对于对象物100的周缘部分ee的剥离加工,在激光加工头10b的聚光部14的光轴沿着y方向的状态下,以在周缘部分ee的内部形成改质区域4a的方式,通过控制部9控制支承部7、激光加工头10b及多个移动机构5,6。此外,在激光加工头10b的聚光部14的光轴沿着y方向的状态下,以与对象物100的第2主面100b垂直的轴线c为中心线使支承部7旋转的方式,通过控制部9控制移动机构5。另外,在激光加工头10b的聚光部14的光轴沿着y方向的状态下,从激光加工头10b的聚光部14出射的激光l2的偏光方向,是沿着激光l2的聚光点p2相对于对象物100移动的方向。
[0269]
接下来,如图48(a)所示那样,以遍及假想面m1(参照图41)的改质区域及从改质区域延伸的龟裂为边界而将对象物100的一部分剥离。在此同时,以沿着线m3(参照图41)的改质区域及从改质区域延伸的龟裂为边界而将周缘部分ee除去。另外,对象物100的一部分的剥离及周缘部分ee的除去,例如可使用吸附具来实施。对象物100的一部分的剥离,可在支承部7上实施,也可使其移动到剥离专用区而实施。对象物100的一部分的剥离,可利用送风(air blow)或胶带来实施。当仅靠外部应力无法将对象物100剥离的情况,可利用与对象物100反应的蚀刻液(koh或tmah等)来将改质区域4,43选择性地蚀刻。如此,可将对象物100轻
易地剥离。虽是使支承部7以一定的旋转速度旋转,但也可将该旋转速度改变。例如支承部7的旋转速度,也可以使改质区域4所含的改质点的节距成为一定间隔的方式改变。
[0270]
接下来,如图48(b)所示那样,对于对象物100的剥离面100h,进行精加工的磨削,或使用磨石等的研磨材进行研磨。当通过蚀刻将对象物100剥离的情况,可将该研磨简化。以上的结果,取得半导体器件100k。
[0271]
另外,在一般的剥离加工,会有将要形成的改质区域4所含的多个改质点sa的节距缩窄,在作为剥离预定面的假想面m1上将改质点sa排满,而将对象物100剥离的情况。在此情况,作为加工条件,是选择从改质点sa龟裂比较不会伸展的条件(例如,激光的波长为短波长(1028nm),脉冲宽度为50nsec,脉冲节距为1~10μm(特别是1.5~3.5μm))。相对于此,在本实施方式,作为加工条件,是选择沿着假想面m1使龟裂伸展的条件。例如,作为用于沿着假想面m1的第1区域m1a形成改质区域4的第1激光l1的加工条件是选择:第1激光l1的波长为长波长(例如1099nm),脉冲宽度为700nsec。[作用及效果]
[0272]
在激光加工装置1a,在使激光加工头10b的聚光部14的光轴沿着与垂直于对象物100的第2主面100b的方向交叉的y方向的状态下,从激光加工头10b的聚光部14一边使激光l2聚光一边出射,由此在对象物100的周缘部分ee的内部形成改质区域4a。如此,例如纵使为了提高强度而在对象物100的侧面ee1,ee2包含倒角面的情况,仍能在对象物100当中的包含该侧面ee1,ee2的周缘部分ee的内部使激光l2适当地聚光。如此,依据激光加工装置1a,能在对象物100的周缘部分ee的内部精度良好地形成改质区域4a。
[0273]
图49(a)为显示对象物的周缘部分的剖面照片,图49(b)为显示将图49(a)的一部分放大后的剖面照片。在图49(a)及(b)所示的例子,对象物为硅晶圆,周缘部分为斜面部分。该斜面部分的水平方向(与硅晶圆的主面平行的方向)的宽度为200~300μm左右,构成该斜面部分的侧面当中的与硅晶圆的主面垂直的面的垂直方向(与硅晶圆的主面垂直的方向)的宽度为100μm左右。在图49(a)及(b)所示的例子,将构成斜面部分的侧面当中的与硅晶圆的主面垂直的面设为激光入射面,从斜面部分的外侧朝斜面部分的内部沿着水平方向使激光聚光。结果,在周缘部分的内部形成改质区域、以及从该改质区域朝内侧及外侧沿着水平方向延伸的龟裂。该龟裂的延伸量为120μm左右。
[0274]
此外,在激光加工装置1a,在使激光加工头10a的聚光部14的光轴沿着与对象物100的第2主面100b垂直的z方向的状态下,从激光加工头10a的聚光部14一边使激光l1聚光一边出射,由此在对象物100的有效部分rr的内部沿着假想面m1形成改质区域4。如此,在对象物100的有效部分rr的内部,可沿着假想面m1而精度良好地形成改质区域4。
[0275]
此外,在激光加工装置1a,在使激光加工头10b的聚光部14的光轴沿着y方向的状态下,以与第2主面100b垂直的轴线c为中心线而使支承部7旋转,由此在对象物100的周缘部分ee的内部形成改质区域4a。如此,在对象物100的周缘部分ee的内部可效率良好地形成改质区域4a。
[0276]
此外,在激光加工装置1a,在使激光加工头10b的聚光部14的光轴沿着y方向的状态下,从激光加工头10b的聚光部14出射的激光l2的偏光方向,是沿着激光l2的聚光点p2相对于对象物100移动的方向。如此,在对象物100的周缘部分ee的内部,从改质区域4a朝向与对象物100的第2主面100b平行的方向延伸的龟裂4b的延伸量可增大。
[0277]
另外,在以上所说明的变形例,例如,移动机构5,6只要构成为使支承部7及激光加工头10a的至少1者移动即可。同样的,移动机构5,6只要构成为使支承部7及激光加工头10b的至少1者移动即可。
[0278]
此外,也可在使激光加工头10b的聚光部14的光轴沿着z方向的状态下,以在对象物100的有效部分rr的内部沿着假想面m1形成改质区域4的方式,通过控制部9来控制支承部7、激光加工头10b及移动机构5,6。如此,可和激光加工头10a一起或是取代激光加工头10a,而在对象物100的有效部分rr的内部沿着假想面m1精度良好地形成改质区域4。
[0279]
此外,激光加工头10b,是在其聚光部14的光轴沿着z方向状态且其聚光部14的光轴沿着y方向的状态下,在对象物100形成改质区域4的情况,激光加工装置1a也可不具备激光加工头10a。
[0280]
此外,激光加工头10b也可专用于实施:在其聚光部14的光轴沿着y方向的状态下,在对象物100的周缘部分ee形成改质区域4a。在此情况也是,当激光加工装置1a是专用于实施在对象物100的周缘部分ee形成改质区域4a时,激光加工装置1a也可不具备激光加工头10a。
[0281]
此外,在激光加工装置1a,如图50所示那样,也可在使激光加工头10b的聚光部14的光轴沿着与垂直于对象物100的第2主面100b的方向(即z方向)交叉的方向当中的y方向以外的方向的状态下,以在对象物100的周缘部分ee的内部形成改质区域4a的方式,从激光加工头10b的聚光部14一边使激光l2聚光一边出射。如此,可按照构成周缘部分ee的侧面ee1,ee2的形状等,以使激光l2在周缘部分ee的内部适当地聚光的方式,将激光加工头10b的聚光部14的光轴角度进行调整。另外,激光加工头10b的聚光部14的光轴与垂直于对象物100的第2主面100b的方向交叉的方向(与垂直于对象物的表面的方向交叉的第1方向),例如相对于与对象物100的第2主面100b垂直的方向形成10~90
°
的角度的方向,或相对于与对象物100的第2主面100b垂直的方向形成30~90
°
的角度的方向。
[0282]
此外,在上述实施方式,虽是在对象物100的有效部分rr实施剥离加工之后,再在对象物100的周缘部分ee实施剥离加工,但也可在对象物100的周缘部分ee实施剥离加工之后,再在对象物100的有效部分rr实施剥离加工。此外,在上述实施方式,虽是将对象物100的第2主面100b设为激光入射面,但也可将对象物100的第1主面100a设为激光入射面。此外,激光加工装置1a也能适用于剥蚀等的加工。
[0283]
此外,对象物100的种类、对象物100的形状、对象物100的尺寸、对象物100所具有的结晶方位的数量及方向、以及对象物100的主面的面方位没有特别的限定。此外,改质区域,也可为形成于对象物100的内部的结晶区域、再结晶区域或吸除区域等。结晶区域,是维持对象物100的加工前的构造的区域。再结晶区域,是蒸发、等离子化或熔融后,在再凝固时成为单结晶或多结晶而凝固后的区域。吸除区域,是将重金属等的杂质聚集捕获而发挥吸除效果的区域。
[0284]
上述实施方式及变形例中的各构成,并不限定于上述材料及形状,可运用各样材料及形状。此外,上述实施方式或变形例中的各构成,可任意地运用于其他实施方式或变形例中的各构成。
[0285]
图51~图53为用于说明其他变形例的激光加工装置及使用其来制造半导体器件的方法(激光加工方法)的对象物的侧视图。本发明的一形态,可如以下所述那样进行加工。
[0286]
即,首先,在使第2主面100b成为激光入射面侧的状态下,支承对象物100。在对象物100中的形成有功能元件的第1主面100a侧,是接合支承基板等的基板,或是贴合胶带。
[0287]
接下来,如图51(a)所示那样,一边使对象物100以一定的旋转速度旋转,一边在使第1激光l1的聚光点p1位于线m3(参照图10(b))上的位置的状态下照射第1激光l1。线m3,如上述是修整预定线,且在对象物100的外缘的内侧呈环状延伸。改变聚光点p1的z方向的位置而反复进行如此那样的第1激光l1的照射。如此,如图51(b)所示那样,在对象物100的内部的比假想面m1(参照图10(b))更靠激光入射面的相反侧的部分,沿着线m3形成改质区域43。假想面m1,如上述那样是剥离预定面,且与对象物100的第2主面100b相对向。
[0288]
接下来,如图52(a)所示那样,在对象物100中的除了周缘部分(外缘的斜面部)ee以外的外周部分、即第1部分nr1,以分裂力弱条件(第1加工条件)照射第1激光l1。具体而言,一边使对象物100以一定的旋转速度旋转,一边在第1部分nr1,使聚光点p1位于假想面m1(参照图10(b))上的比线m3(参照图10(b))更内侧的位置,且以分裂力弱条件照射第1激光l1。在此同时,使该聚光点p1沿着假想面m1移动。如此,在第1部分nr1沿着假想面m1(参照图10(b))形成改质区域4a。龟裂不会从改质区域4a朝比线m3更外侧(周缘部分ee)延伸。
[0289]
分裂力弱条件,是使比第1规定量更多的第2规定量的激光加工后的加工状态成为第1切割状态的条件。另外,这时,可取代分裂力弱条件而采用分裂力中条件(第1加工条件)。分裂力中条件,是使第2规定量的激光加工后的加工状态成为第2切割状态的条件。
[0290]
第1规定量的激光加工,例如是沿着未达100条的多条并行线(并排配置的多条加工用线)照射第1激光l1来形成改质区域4的情况。第1规定量的激光加工,例如是对象物100的形成改质区域4的区域的指标方向的宽度未达12mm的情况。指标方向,从激光入射面观察时是与加工用线的延伸方向正交的方向。第2规定量的激光加工,例如是沿着100条以上的多条加工用线照射第1激光l1来形成改质区域4的情况。第2规定量的激光加工,例如是对象物100的形成改质区域4的区域的指标方向的宽度为12mm以上的情况。第1规定量及第2规定量没有特别的限定,可为各种的参数量。第1规定量及第2规定量,例如是加工时间。第1规定量及第2规定量,也可为多个参数量的组合。
[0291]
第1切割状态是切割半切断状态。切割半切断(shc)状态是指:从改质区域4所含的多个改质点延伸的龟裂朝沿着加工用线的方向(扫描方向)伸展的状态。在取得图像的情况,图像中,在切割半切断状态,可确认改质点和沿着加工用线的斑点(stain)。通过以使加工状态成为切割半切断状态的方式使加工用线的数量增加,可变化成后述的切割完全切断状态,但依加工条件,变化成切割完全切断状态的该加工用线的数量会改变。此外,为了使切割完全切断状态产生,作为沿着一条加工用线照射第1激光l1来形成改质区域4的情况的加工状态,切割半切断状态是不可或缺的。
[0292]
第2切割状态是切割完全切断状态。切割完全切断(sfc)状态是指:从改质区域4所含的多个改质点延伸的龟裂朝沿着多条加工用线的方向及与加工用线交叉的方向伸展而相连的状态。在取得图像的情况,图像中,在切割完全切断状态,从改质点延伸的龟裂朝左右上下伸展,横跨多条加工用线而相连。切割完全切断状态乃是图像上的改质点无法确认的状态(通过该龟裂所形成的空间或间隙被确认的状态)。切割完全切断状态,因为是横跨多条加工用线间的龟裂相连所产生的状态,当沿着一条加工用线照射第1激光l1来形成改质区域4的情况不可能发生。
[0293]
接下来,如图52(b)及图52(c)所示那样,在对象物100中的比第1部分nr1更内侧的第2部分nr2,以分裂力强条件(第2加工条件)照射第1激光l1。具体而言,一边使对象物100以一定的旋转速度旋转,一边在对象物100的中央部分、即第2部分nr2,使聚光点p1位于假想面m1(参照图10(b))上的位置,以分裂力强条件照射第1激光l1。在此同时,使该聚光点p1沿着假想面m1移动。如此,在第2部分nr2沿着假想面m1(参照图10(b))形成改质区域4c。从改质区域4c朝外侧(即,对象物100的侧面侧)使龟裂积极地伸展。分裂力强条件,是使第1规定量的激光加工后的加工状态成为第2切割状态的条件。
[0294]
接下来,以改质区域4及/或从改质区域4的改质点延伸的龟裂、以及改质区域43及/或从改质区域43的改质点延伸的龟裂为边界,将对象物100的一部分剥离(参照图53)。对象物100的一部分的剥离,例如可利用吸附具、送风(air blow)或胶带来实施。当仅靠外部应力无法将对象物100剥离的情况,可利用与对象物100反应的蚀刻液(koh或tmah等)来将改质区域4,43选择性地蚀刻。
[0295]
如以上所说明那样,在其他变形例是实行:在对象物100的第1部分nr1以第1加工条件进行激光加工的第1加工处理、在对象物100中的比第1部分nr1更内侧的第2部分nr2以第2加工条件进行激光加工的第2加工处理。第1加工条件,是使第2规定量的激光加工后的加工状态成为第1切割状态或第2切割状态的条件;第2加工条件,是使第1规定量的激光加工后的加工状态成为第2切割状态的条件,第1部分nr1是除了周缘部分ee以外的部分。这样的激光加工,在将对象物100的一部分如图53所示那样剥离(将对象物100中的不包含周缘部分ee的一部分剥离)的情况特别有效。即,可有效地进行不使龟裂延伸到周缘部分ee的剥离加工。在剥离后的对象物100的一部分,因为不包含周缘部分ee,对准及其他加工变容易。在剥离后的对象物100的一部分,在后段具有贴合工序的情况,该贴合工序的对准变容易。
[0296]
图54(a)及图54(b)为显示从激光入射面由摄像单元ir拍摄的假想面m1的位置上的图像。图54(a)及图54(b)显示,沿着多条加工用线照射第1激光l1来形成改质区域4的情况的加工状态。加工用线设定成,在图标中朝左右呈直线状延伸。图54(a)及图54(b)显示与图17(b)同样的切割半切断(shc)的照片。如图54(a)及图54(b)所示那样,切割半切断状态,关于从改质区域4所含的多个改质点sa延伸的龟裂,可在局部具有中断的区域。此外,切割半切断状态,关于沿着加工用线的斑点(stain),可在局部具有未产生的区域。[符号说明]
[0297]
1,101:激光加工装置4,43:改质区域6,300:移动机构9:控制部10a,10b:激光加工头(照射部)36:测距传感器(周缘监视部)100:对象物100a:表面100b:背面(激光入射面)100x:斜面周边部(第1部分)100y:内周部(第2部分)
107:载台(支承部)111:gui(输入部)bb:斜面部(周缘部分)e1:第1方向e2:第2方向ir:摄像单元(摄像部,加工状态监视部)l1:第1激光(激光)l2:第2激光(激光)m1:假想面m11:线(加工用线)m11a:并行线m12:线(并行线,加工用线)m20:线(加工用线)p1:第1聚光点(聚光点)sa:改质点。

技术特征:
1.一种激光加工装置,其中,是通过对对象物照射激光而在所述对象物的内部沿着假想面形成改质区域的激光加工装置,具备:支承所述对象物的支承部;对通过所述支承部支承的所述对象物照射所述激光的照射部;以使所述激光的聚光点的位置沿着所述假想面移动的方式使所述支承部及所述照射部的至少一方移动的移动机构;以及控制所述支承部、所述照射部及所述移动机构的控制部,所述控制部实行第1加工处理和第2加工处理,所述第1加工处理对所述对象物的第1部分以第1加工条件照射所述激光,所述第2加工处理在所述第1加工处理后,对所述对象物中的比所述第1部分更内侧的第2部分,以与所述第1加工条件不同的第2加工条件照射所述激光。2.如权利要求1所述的激光加工装置,其中,所述第1部分是所述对象物中的包含周缘部分的部分,该周缘部分具有与激光入射面交叉的侧面。3.如权利要求2所述的激光加工装置,其中,所述第1加工处理中,使所述对象物中形成所述改质区域的区域在从周缘朝向内侧的第1方向上迁移。4.如权利要求3所述的激光加工装置,其中,所述第1加工处理中,在所述周缘部分形成从改质区域沿着假想面延伸的龟裂。5.如权利要求3或4所述的激光加工装置,其中,所述第1加工处理中,沿着所述对象物中的从周缘朝向内侧呈涡卷状延伸的加工用线,从周缘朝向内侧形成所述改质区域,或者,沿着所述对象物中的从周缘朝向内侧的方向上排列的直线状的多条加工用线,从周缘到内侧依序形成多个所述改质区域。6.如权利要求3至5中任一项所述的激光加工装置,其中,所述第1加工条件及所述第2加工条件,在沿着一条加工用线照射所述激光来形成所述改质区域的情况,是使加工状态成为第1切割状态的条件,所述第1切割状态,是使从所述改质区域所含的多个改质点延伸的龟裂朝沿着所述一条加工用线的方向伸展的状态。7.如权利要求6所述的激光加工装置,其中,所述第1加工条件及所述第2加工条件,在沿着具有并排配置的多条并行线的加工用线照射所述激光来形成所述改质区域的情况,是使加工状态成为第2切割状态的条件,所述第2切割状态,是使从所述改质区域所含的多个改质点延伸的龟裂朝沿着所述并行线的方向及与所述并行线交叉的方向伸展而相连的状态。8.如权利要求7所述的激光加工装置,其中,所述第1加工条件,是使第1规定量的激光加工后的加工状态成为所述第2切割状态的
条件,所述第2加工条件,是使比所述第1规定量更多的第2规定量的激光加工后的加工状态成为所述第2切割状态的条件。9.如权利要求3至8中任一项所述的激光加工装置,其中,所述移动机构,以使所述激光的聚光点的位置沿着与所述假想面交叉的方向移动的方式使所述支承部及所述照射部的至少一方移动,所述控制部,在所述第1加工处理之前实行修整处理,该修整处理是沿着在所述对象物的周缘的内侧呈环状延伸的加工用线,在所述对象物的内部的比所述假想面更靠所述激光入射面的相反侧的部分,照射所述激光来形成所述改质区域。10.如权利要求3至9中任一项所述的激光加工装置,其中,所述第2加工处理中,使所述对象物中形成所述改质区域的区域沿着所述第1方向迁移。11.如权利要求3至9中任一项所述的激光加工装置,其中,所述第2加工处理中,使所述对象物中的形成所述改质区域的区域沿着与所述第1方向为相反方向的第2方向迁移,所述第1方向上的所述第1部分的距离为事先设定的规定距离以下。12.如权利要求1至11中任一项所述的激光加工装置,其具备:接收来自使用者的输入的输入部,所述控制部,根据所述输入部的输入来设定所述第1加工条件及所述第2加工条件的至少任一者。13.如权利要求1至12中任一项所述的激光加工装置,其中,所述控制部在所述第1加工处理的途中实行第3加工处理,所述第3加工处理对所述对象物的所述第1部分以与所述第1加工条件不同的其他加工条件照射所述激光。14.如权利要求1所述的激光加工装置,其中,所述第2加工条件,在沿着具有并排配置的多条并行线的加工用线照射所述激光来形成所述改质区域的情况,是使第1规定量的激光加工后的加工状态成为第2切割状态的条件,所述第1加工条件,在沿着具有多条所述并行线的加工用线照射所述激光来形成所述改质区域的情况,是使比所述第1规定量更多的第2规定量的激光加工后的加工状态成为第1切割状态或第2切割状态的条件,所述第1部分,是所述对象物中的除了具有与激光入射面交叉的侧面的周缘部分以外的部分,所述第1切割状态,是使从所述改质区域所含的多个改质点延伸的龟裂朝沿着一条加工用线的方向伸展的状态,所述第2切割状态,是使从所述改质区域所含的多个改质点延伸的龟裂朝沿着所述并行线的方向及与所述并行线交叉的方向伸展而相连的状态。15.一种激光加工方法,其中,是通过对对象物照射激光而在所述对象物的内部沿着假想面形成改质区域的激光加
工方法,具备第1加工工序及第2加工处理,该第1加工工序,是对所述对象物中的包含具有与激光入射面交叉的侧面的周缘部分的第1部分,以第1加工条件照射所述激光,该第2加工处理,是在所述第1加工工序后,对所述对象物中的比所述第1部分更内侧的第2部分,以与第1加工条件不同的第2加工条件照射所述激光,在所述第1加工工序,是使所述对象物中的形成所述改质区域的区域在从周缘朝向内侧的第1方向上迁移。
技术总结
激光加工装置,是通过对对象物照射激光,在对象物的内部沿着假想面形成改质区域。激光加工装置具备:支承部、照射部、移动机构、及控制部。控制部实行第1加工处理及第2加工处理。第1加工处理,是对对象物的第1部分以第1加工条件照射激光;第2加工处理,是在第1加工处理之后,对对象物中的比第1部分更内侧的第2部分,以与第1加工条件不同的第2加工条件照射激光。光。光。


技术研发人员:是松克洋 坂本刚志
受保护的技术使用者:浜松光子学株式会社
技术研发日:2019.10.30
技术公布日:2021/6/29

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