CN114952025A - 激光加工装置和激光加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供激光加工装置和激光加工方法,能够降低从锭切出晶片时的切削损耗。根据对锭的上表面所包含的多个区域中的各个区域照射激励光时产生的荧光的光子数,设定对该多个区域中的各个区域的激光束的照射条件。这里,荧光的光子数依赖于锭中掺杂的杂质的浓度。因此,即使在锭中包含杂质浓度不同的区域的情况下,也能够在距离锭的上表面均匀的深度形成剥离层。由此,能够降低在从锭切出晶片时的切削损耗。
Description
技术领域
本发明涉及为了切出晶片而在锭中形成剥离层的激光加工装置和激光加工方法。
背景技术
半导体器件的芯片通常使用圆盘状的晶片而制造。该晶片例如通过使用线切割机从圆柱状的半导体锭切出而生成。不过,当这样生成晶片时,存在锭的大部分作为切削损耗(切削量)而损失因而不经济的问题。
另外,作为功率器件用的材料使用的SiC(碳化硅)单晶硬度高。因此,在使用线切割机从SiC单晶锭切出晶片的情况下,切出花费时间,生产率差。
鉴于这些方面,提出了不使用线切割机而是使用激光束从锭切出晶片的方法(例如参照专利文献1)。在该方法中,按照将透过锭的波长的激光束的聚光点定位于锭的内部的方式向锭照射激光束。
由此,在锭的内部形成包含改质层和从改质层伸展的裂纹的剥离层。然后,当通过超声波振动等对形成有剥离层的锭施加外力时,锭在剥离层发生分离,晶片被切出。
另外,在SiC单晶锭中,通常为了赋予导电性而掺杂有氮等杂质。不过,在SiC单晶锭中,有时未均匀地掺杂这样的杂质而包含杂质浓度不同的多个区域。
例如,在SiC单晶的生长过程中形成的被称为小面(facet)区域的原子水平上平坦的区域的杂质浓度比其他区域(非小面区域)高。而且,像小面区域那样杂质浓度高的区域与非小面区域相比折射率高并且能量的吸收率高。
因此,在通过上述方法对包含小面区域的SiC单晶锭形成剥离层的情况下,存在形成剥离层的位置(高度)变得不均匀、切削损耗变大的问题。
鉴于这一点,提出了用于确定SiC锭的小面区域和非小面区域并按照不同的照射条件对两区域照射激光束的激光加工装置(例如参照专利文献2)。
专利文献1:日本特开2016-111143号公报
专利文献2:日本特开2020-77783号公报
有时小面区域中的杂质浓度不均匀,在中心部和外周部不同。在这样的情况下,即使按照与非小面区域不同的照射条件向小面区域照射激光束,在小面区域内形成剥离层的位置(高度)也可能产生偏差。
另外,有时在非小面区域中也包含杂质浓度不同的区域。因此,即使按照不同的照射条件向小面区域和非小面区域照射激光束,也可能无法充分降低切削损耗。
发明内容
鉴于这一点,本发明的目的在于提供能够降低从锭切出晶片时的切削损耗的激光加工装置和激光加工方法。
本发明人发现,锭中掺杂的杂质的浓度越高,因向锭照射激励光而产生的荧光的光子数越少,从而完成了本发明。
例如,根据本发明的一个方式,提供激光加工装置,其为了切出晶片而在锭中形成剥离层,其中,该激光加工装置包含:保持单元,其具有对锭进行保持的保持面;荧光检测单元,其从该锭的上方对该锭照射规定的波长的激励光并检测从该锭产生的荧光;激光束照射单元,其将透过该锭的波长的激光束的聚光点定位于距离该锭的上表面相当于要从该锭切出的晶片的厚度的深度而进行照射,形成剥离层;水平移动机构,其使该保持单元和该激光束照射单元在与该保持面平行的方向上相对地移动;以及控制单元,该控制单元具有:存储部,其将与该保持面平行的坐标平面上的表示该锭的上表面所包含的多个区域的多个坐标中的各个坐标与对该多个区域中的各个区域分别照射了该激励光时该荧光检测单元所检测的荧光的光子数关联起来而进行存储;以及照射条件设定部,其根据与该多个坐标中的各个坐标关联地存储的该荧光的光子数而设定对该多个坐标所表示的该多个区域中的各个区域的激光束的照射条件。
另外,在本发明的激光加工装置中,优选该存储部预先存储有根据该荧光检测单元所检测的该荧光的光子数而对该多个坐标所表示的该多个区域中的各个区域设定的该激光束的照射条件,该照射条件设定部参照存储于该存储部的与该荧光的光子数对应的该激光束的照射条件而设定对该多个坐标所表示的该多个区域中的各个区域的该激光束的照射条件。
另外,在本发明的激光加工装置中,优选该照射条件设定部根据与该多个坐标中的各个坐标关联地存储的该荧光的光子数,按照变更激光束的输出、会聚激光束的聚光透镜的高度以及激光束的重叠率中的至少一个的方式来设定该激光束的照射条件。
根据本发明的另一方式,提供激光加工方法,为了切出晶片而在锭中形成剥离层,其中,该激光加工方法包含如下的步骤:保持步骤,对锭进行保持;荧光检测步骤,在该保持步骤之后,从该锭的上方照射规定的波长的激励光并检测从该锭产生的荧光;存储步骤,将表示该锭的上表面所包含的多个区域的多个坐标中的各个坐标与在该荧光检测步骤中对该多个区域中的各个区域分别照射了该规定的波长的激励光时所检测的荧光的光子数关联起来而存储;以及激光束照射步骤,在将透过该锭的波长的激光束的聚光点定位于距离该锭的上表面相当于要从该锭切出的晶片的厚度的深度而进行了照射的状态下,通过使该聚光点与该锭相对地移动而在该锭中形成剥离层,在该激光束照射步骤中,根据在该存储步骤中与该多个坐标中的各个坐标关联地存储的该荧光的光子数,一边变更对该多个坐标所表示的该多个区域中的各个区域的激光束的照射条件一边在该锭中形成该剥离层。
另外,在本发明的激光加工方法中,优选该激光加工方法还包含如下的照射条件存储步骤:预先存储根据通过对该锭照射该规定的波长的激励光而从该锭产生的该荧光的光子数而对该多个坐标所表示的该多个区域中的各个区域分别设定的该激光束的照射条件,在该激光束照射步骤中,参照在该照射条件存储步骤中存储的与该荧光的光子数对应的该激光束的照射条件,设定对该多个坐标所表示的该多个区域中的各个区域的该激光束的照射条件。
另外,在本发明的激光加工方法中,优选作为该激光束的照射条件,根据与该多个坐标中的各个坐标关联地存储的该荧光的光子数而设定激光束的输出、会聚激光束的聚光透镜的高度以及激光束的重叠率中的至少一个。
在本发明中,根据对锭的上表面所包含的多个区域分别照射激励光时产生的荧光的光子数,设定对该多个区域中的各个区域的激光束的照射条件。这里,荧光的光子数依赖于锭中掺杂的杂质的浓度。
因此,在本发明中,即使在锭中包含杂质浓度不同的区域的情况下,也能够在距离锭的上表面均匀的深度形成剥离层。由此,能够降低从锭切出晶片时的切削损耗。
附图说明
图1的(A)是示意性地示出锭的一例的主视图,图1的(B)是示意性地示出锭的一例的俯视图。
图2是示意性地示出激光加工装置的一例的立体图。
图3是示意性地示出激光束在激光加工装置的内部行进的情况的图。
图4是示意性地示出荧光检测单元的一例的图。
图5是示意性地示出控制单元的一例的功能框图。
图6是示意性地示出存储部中存储的多个坐标的一例的图。
图7的(A)和图7的(B)分别是示意性地示出存储部中存储的荧光的光子数与激光束的输出的对应关系的图表,图7的(C)和图7的(D)分别是示意性地示出存储部中存储的荧光的光子数与聚光透镜的高度的对应关系的图表,图7的(E)和图7的(F)分别是示意性地示出存储部中存储的荧光的光子数与激光束的重叠率的对应关系的图表。
图8是示意性地示出激光加工方法的一例的流程图。
图9是示意性地示出荧光检测步骤的一例的立体图。
图10是示意性地示出激光束照射步骤的一例的立体图。
图11是示意性地示出激光加工方法的变形例的流程图。
标号说明
11:锭(11a:上表面(正面),11b:下表面(背面),11c:c轴)(11d:垂线,11e:c面)(11f:小面区域,11g:非小面区域);13:一次定向平面;15:二次定向平面;2:激光加工装置;4:基台;6:水平移动机构;8:Y轴导轨;10:Y轴移动板;12:丝杠轴;14:电动机;16:X轴导轨;18:X轴移动板;20:丝杠轴;22:电动机;24:工作台基台;26:卡盘工作台(保持单元)(26a:保持面);30:支承构造;32:铅垂移动机构;34:Z轴导轨;36:Z轴移动板;38:电动机;40:支承件;42:激光束照射单元;44:激光振荡器;46:壳体(46a、46b:反射镜);48:照射头(48a:反射镜,48b:聚光透镜);50:荧光检测单元;52:激励光源;54:反射镜;56:聚光透镜;58:椭圆镜(58a:反射面,58b:椭圆);60:受光部(60a:受光面);62:滤光器;64:触摸面板;66:控制单元;68:处理部;70:存储部;72:照射条件设定部。
具体实施方式
参照附图,对本发明的实施方式进行说明。图1的(A)是示意性地示出使用激光加工装置切出晶片的锭的一例的主视图,图1的(B)是该锭的俯视图。
图1的(A)和图1的(B)所示的锭11例如由圆柱状的SiC单晶构成,其具有大致平行的上表面(正面)11a和下表面(背面)11b。该锭11是以SiC单晶的c轴11c相对于正面11a和背面11b的垂线11d稍微倾斜的方式利用外延生长而生成的。
例如,c轴11c与垂线11d所成的角(偏离角)α为1°~6°(代表地为4°)。另外,在锭11的侧面形成有示出SiC单晶的晶体取向的两个平面部、即一次定向平面13和二次定向平面15。
一次定向平面13比二次定向平面15长。另外,二次定向平面15形成为与平行于SiC单晶的c面11e的面和正面11a或背面11b相交叉的交叉线平行。
另外,在锭11中,为了赋予导电性而掺杂有氮等杂质。另外,锭11包含原子水平上平坦的区域即小面区域11f和除了小面区域11f以外的区域即非小面区域11g。
并且,小面区域11f的杂质浓度比非小面区域11g的杂质浓度高。另外,在图1的(B)中,用虚线示出小面区域11f与非小面区域11g的边界,但该边界线是假想线,在实际的锭11中不存在。
另外,锭11的材料不限于SiC,也可以是LiTaO3(钽酸锂:LT)或GaN(氮化镓)。另外,可以不在锭11的侧面设置一次定向平面13和二次定向平面15中的一方或双方。
图2是示意性地示出激光加工装置的一例的立体图。另外,图2所示的X轴方向和Y轴方向是在水平面上相互垂直的方向,另外,Z轴方向是与X轴方向和Y轴方向垂直的方向(铅垂方向)。
图2所示的激光加工装置2具有支承各构成要素的基台4。在基台4的上表面上配置有水平移动机构6。水平移动机构6具有固定于基台4的上表面且沿着Y轴方向延伸的一对Y轴导轨8。
在一对Y轴导轨8的上部以能够沿着一对Y轴导轨8滑动的方式连结有Y轴移动板10。另外,在一对Y轴导轨8之间配置有沿着Y轴方向延伸的丝杠轴12。在丝杠轴12的一个端部连结有用于使丝杠轴12旋转的电动机14。
在丝杠轴12的形成有螺旋状的槽的表面上设置有螺母部(未图示)而构成滚珠丝杠,该螺母部中收纳有在旋转的丝杠轴12的表面上滚动的滚珠。即,当丝杠轴12进行旋转时,滚珠在螺母部内循环,螺母部沿着Y轴方向移动。
另外,该螺母部固定于Y轴移动板10的下表面侧。因此,若利用电动机14使丝杠轴12旋转,则Y轴移动板10与螺母部一起沿着Y轴方向移动。
在Y轴移动板10的上表面上固定有沿着X轴方向延伸的一对X轴导轨16。在一对X轴导轨16的上部以能够沿着一对X轴导轨16滑动的方式连结有X轴移动板18。
另外,在一对X轴导轨16之间配置有沿着X轴方向延伸的丝杠轴20。在丝杠轴20的一个端部连结有用于使丝杠轴20旋转的电动机22。
在丝杠轴20的形成有螺旋状的槽的表面上设置有螺母部(未图示)而构成滚珠丝杠,该螺母部收纳有在旋转的丝杠轴20的表面上滚动的滚珠。即,当丝杠轴20进行旋转时,滚珠在螺母部内循环,螺母部沿着X轴方向移动。
另外,该螺母部固定于X轴移动板18的下表面侧。因此,若利用电动机22使丝杠轴20旋转,则X轴移动板18与螺母部一起沿着X轴方向移动。
在X轴移动板18的上表面侧配置有圆柱状的工作台基台24。另外,在工作台基台24的上部配置有对锭11进行保持的卡盘工作台(保持单元)26。
在工作台基台24的下部连结有电动机等旋转驱动源(未图示)。通过从该旋转驱动源产生的力,卡盘工作台26绕与Z轴方向大致平行的旋转轴旋转。
另外,工作台基台24和卡盘工作台26通过上述的水平移动机构6而在X轴方向和Y轴方向上移动。卡盘工作台26的上表面的一部分例如由多孔质材料形成,作为对锭11进行保持的保持面26a发挥功能。
该保持面26a与X轴方向和Y轴方向大致平行。另外,保持面26a经由设置于卡盘工作台26的内部的流路(未图示)等而与真空泵等吸引源(未图示)连接。当该吸引源进行动作时,在保持面26a上产生负压。由此,例如对背面11b侧载置于保持面26a的锭11进行吸引保持。
在基台4的Y轴方向的一侧的区域上设置有具有与Y轴方向大致平行的侧面的支承构造30。在该支承构造30的侧面上配置有铅垂移动机构32。铅垂移动机构32具有固定于支承构造30的侧面且沿着Z轴方向延伸的一对Z轴导轨34。
在一对Z轴导轨34的远离支承构造30的那侧的侧部以能够沿着一对Z轴导轨34滑动的方式连结有Z轴移动板36。另外,在一对Z轴导轨34之间配置有沿着Z轴方向延伸的丝杠轴(未图示)。在该丝杠轴的一个端部连结有用于使丝杠轴旋转的电动机38。
在该丝杠轴的形成有螺旋状的槽的表面上设置有螺母部(未图示)而构成滚珠丝杠,该螺母部中收纳有在旋转的丝杠轴的表面上滚动的滚珠。即,当该丝杠轴进行旋转时,滚珠在螺母部内循环,螺母部沿着Z轴方向移动。
另外,该螺母部固定于Z轴移动板36的靠近支承构造30的那侧的侧面上。因此,若利用电动机38使丝杠轴旋转,则Z轴移动板36与螺母部一起沿着Z轴方向移动。
在Z轴移动板36的远离支承构造30的那侧的侧面上固定有支承件40。支承件40对激光束照射单元42的一部分进行支承。图3是示意性地示出激光束L在激光加工装置2的内部行进的情况的图。另外,在图3中,用功能框示出激光束照射单元42的构成要素的一部分。
如图2和图3所示,激光束照射单元42例如包含:激光振荡器44,其固定于基台4;筒状的壳体46,其支承于支承件40且在Y轴方向上较长;以及照射头48,其设置于壳体46的端部(Y轴方向的另一侧的端部)。
激光振荡器44例如具有适合激光振荡的Nd:YAG等激光介质,生成透过锭11的波长(例如为1064nm)的激光束L而向壳体46侧射出。另外,在激光振荡器44中进行的激光振荡的方式可以是连续波(CW)振荡和脉冲振荡中的任意方式。
壳体46将构成激光束照射单元42的光学系统的一部分例如图3所示的反射镜46a、46b收纳,将从激光振荡器44射出的激光束L向照射头48引导。
在照射头48中收纳有构成激光束照射单元42的光学系统的另外一部分例如反射镜48a和聚光透镜48b。并且,从壳体46引导的激光束L通过反射镜48a而使前进路径变更为朝下,并且通过聚光透镜48b会聚于卡盘工作台26侧的规定的高度。
如图2所示,在X轴方向上与照射头48相邻的位置配置有荧光检测单元50。图4是示意性地示出荧光检测单元50的一例的图。另外,在图4中,用功能框示出荧光检测单元50的构成要素的一部分。
荧光检测单元50具有激励光源52。激励光源52例如具有GaN系发光元件,朝向侧方的反射镜54照射被锭11吸收的波长(例如为365nm)的激励光A。并且,反射镜54所反射的激励光A通过下方的聚光透镜56进行会聚。
另外,荧光检测单元50具有圆环状的椭圆镜58,该椭圆镜58在内侧具有反射面58a。另外,在图4中,示出椭圆镜58的截面。该反射面58a相当于使具有沿铅垂方向延伸的长轴和沿水平方向延伸的短轴的椭圆58b以该长轴为中心进行旋转而得的旋转椭圆体的曲面的一部分。
椭圆镜58具有两个焦点F1、F2,将从其中一方(例如焦点F1)产生的光会聚于另一方(例如焦点F2)。另外,聚光透镜56按照焦点与焦点F1大致一致的方式进行设计。即,激励光A在焦点F1会聚。
另外,荧光检测单元50具有受光部60。受光部60例如具有当接受波长为900nm以下的光时输出示出该光的光子数的电信号的光电倍增管等。或者,受光部60可以具有当接受波长为1200nm或1500nm以下的光时输出示出该光的光子数的电信号的光电倍增管等。另外,将受光部60按照受光面60a的中心与椭圆镜58的焦点F2一致的方式进行设计。
另外,在荧光检测单元50中,在焦点F1产生且被椭圆镜58反射的光通过滤光器62而朝向焦点F2。即,滤光器62设置在椭圆镜58的焦点F1与焦点F2之间的光路上。滤光器62例如具有使750nm以上的波长的光透过且阻断不足750nm的波长的光的IR滤光器。
另外,荧光检测单元50固定于激光束照射单元42的壳体46。因此,当铅垂移动机构32进行动作时,激光束照射单元42的壳体46和照射头48以及荧光检测单元50在Z轴方向上移动。
另外,基台4的上部被收纳各构成要素的罩(未图示)覆盖。在该罩的一个面上如图2所示配置有触摸面板64。触摸面板64例如由静电容量方式的触摸传感器或电阻膜方式的触摸传感器等输入装置和液晶显示器或有机EL(Electro Luminescence,电致发光)显示器等显示装置构成。
上述的激光加工装置2的构成要素各自的动作通过内置于激光加工装置2的控制单元进行控制。图5是示意性地示出这样的控制单元的一例的功能框图。图5所示的控制单元66例如具有:处理部68,其生成用于使各构成要素进行动作的各种信号;以及存储部70,其存储处理部中所使用的各种信息(数据和程序等)。
处理部68的功能通过读出并执行存储部70中存储的程序的CPU(CentralProcessing Unit,中央处理器)等而具体实现。另外,存储部70的功能通过DRAM(DynamicRandom Access Memory,动态随机存取存储器)、SRAM(Static Random Access Memory,静态随机存取存储器)和NAND型闪存等半导体存储器以及HDD(Hard Disk Drive,硬盘驱动器)等磁存储装置中的至少一个而具体实现。
处理部68具有照射条件设定部72,照射条件设定部72对背面11b侧被吸引保持于卡盘工作台26的保持面26a的锭11设定从激光束照射单元42照射的激光束L的照射条件。例如,照射条件设定部72在焦点F1与平行于保持面26a的坐标平面上的表示锭11的正面11a所包含的多个区域的多个坐标中的任意坐标一致的状态下从激励光源52照射激励光A。
此时,荧光检测单元50的受光部60接受在焦点F1处产生的荧光B并生成示出荧光B的光子数的电信号。并且,照射条件设定部72将与焦点F1一致的坐标和向该坐标所表示的锭11的正面11a的区域照射激励光A时荧光检测单元50所检测的荧光B的光子数关联起来而存储于存储部70。
同样地,照射条件设定部72在使焦点F1与多个坐标中的其余的各个坐标一致的状态下从激励光源52照射激励光A。其结果是,按照与多个坐标的残余数量相同的数量生成示出荧光B的光子数的电信号。并且,照射条件设定部72将多个坐标中的其余的各个坐标和对多个坐标所表示的锭11的正面11a的多个区域中的其余的各个区域照射激励光A时荧光检测单元50所检测的荧光B的光子数关联起来而存储于存储部70。
图6是示意性地示出存储部70中存储的多个坐标的一例的图。另外,表1是示意性地示出对该多个坐标所表示的锭11的正面11a的多个区域分别照射激励光A时荧光检测单元50所检测的荧光B的光子数(count per second:每秒的计数(cps))的一例的表。
【表1】
坐标 | 光子数(cps) |
x1,y1 | 5000 |
x2,y1 | 5000 |
x3,y1 | 4000 |
x4,y1 | 2500 |
x5,y1 | 1000 |
x6,y1 | 3000 |
即,在存储部70中,例如将6个坐标(x1,y1)、(x2,y1)、(x3,y1)、(x4,y1)、(x5,y1)、(x6,y1)与6个光子数(5000cps)、(5000cps)、(4000cps)、(2500cps)、(1000cps)、(3000cps)分别关联起来而存储。
另外,在存储部70中预先存储有根据荧光检测单元50所检测的荧光B的光子数而对多个坐标所表示的锭11的正面11a的多个区域分别设定的激光束的照射条件。并且,照射条件设定部72根据存储部70参照与荧光B的光子数对应的激光束L的照射条件而设定对多个坐标所表示的锭11的正面11a的多个区域中的各个区域的激光束L的照射条件。
这里,对根据存储部70中存储的荧光B的光子数而对多个坐标所表示的锭11的正面11a的多个区域分别设定的激光束L的照射条件进行说明。首先,关于通过对锭11照射激励光A而产生的荧光B的光子数,掺杂于锭11的杂质(氮等)的浓度越高则荧光B的光子数越少。并且,越是锭11的杂质浓度高的区域,折射率越高并且能量的吸收率越高。
因此,当按照相同的照射条件从正面11a侧对存在杂质浓度不同的区域的锭11照射透过锭11的波长的激光束L时,越是杂质浓度高的区域,越在距离正面11a深的位置形成剥离层。换言之,越是杂质浓度高的区域,激光束L的聚光点距离正面11a越深。
因此,为了在存在杂质浓度不同的区域的锭11中形成距离正面11a的深度均匀的剥离层,需要根据杂质浓度设定激光束L的照射条件。
作为这样设定的激光束L的照射条件,可以举出激光束L的输出和会聚激光束L的聚光透镜48b的高度等。另外,在激光束L为脉冲激光束的情况(激光振荡器44进行脉冲振荡的情况)下,激光束L的重叠率也可以包含在激光束L的照射条件中。
例如照射条件设定部72按照荧光B的光子数越多则激光束L的输出越呈线性(参照图7的(A))或阶梯性(参照图7的(B))降低的方式设定激光束L的照射条件。另外,图7的(A)和图7的(B)分别是示意性地示出存储部70中存储的荧光B的光子数与激光束L的输出的对应关系的图表。在该情况下,能够降低存在杂质浓度不同的区域的锭11中形成的剥离层距离正面11a的深度的偏差。
另外,照射条件设定部72也可以按照荧光检测单元50所检测的荧光B的光子数越多则会聚激光束L的聚光透镜48b的位置(高度)越呈线性(参照图7的(C))或阶梯性(参照图7的(D))增高的方式设定激光束L的照射条件。另外,图7的(C)和图7的(D)分别是示意性地示出存储部70中存储的荧光B的光子数与聚光透镜48b的高度的对应关系的图表。在该情况下,能够降低存在杂质浓度不同的区域的锭11中形成的剥离层距离正面11a的深度的偏差。
另外,照射条件设定部72也可以按照荧光检测单元50所检测的荧光B的光子数越多则作为脉冲激光束的激光束L的重叠率越呈线性(参照图7的(E))或阶梯性(参照图7的(F))降低的方式设定激光束L的照射条件。另外,图7的(E)和图7的(F)分别是示意性地示出存储部70中存储的荧光B的光子数与激光束L的重叠率的对应关系的图表。在该情况下,能够降低存在杂质浓度不同的区域的锭11中形成的剥离层距离正面11a的深度的偏差。
在激光加工装置2中,能够根据对锭11的上表面(正面)11a所包含的多个区域分别照射激励光A时产生的荧光B的光子数而设定对该多个区域中的各个区域的激光束L的照射条件。这里,荧光B的光子数依赖于锭11中掺杂的杂质的浓度。
因此,在激光加工装置2中,即使在锭11中包含杂质浓度不同的区域的情况下,也能够在距离锭11的上表面(正面)11a均匀的深度形成剥离层。由此,能够降低从锭11切出晶片时的切削损耗。
图8是示意性地示出为了切出晶片而在锭11中形成剥离层的激光加工方法的一例的流程图。在该方法中,首先对锭11进行保持(保持步骤:S1)。
例如按照锭11的正面11a朝上的方式将锭11载置于卡盘工作台26的保持面26a上。并且,使与保持面26a连接的吸引源进行动作。由此,对在保持面26a上载置背面11b侧的锭11进行吸引保持。
接着,从锭11的上方照射规定的波长(例如365nm)的激励光A并对从锭11产生的荧光B进行检测(荧光检测步骤:S2)。图9是示意性地示出荧光检测步骤(S2)的一例的立体图。
在荧光检测步骤(S2)中,在使荧光检测单元50的椭圆镜58的焦点F1、即激励光A的聚光点的高度对焦于锭11的正面11a的状态下对锭11照射激励光A。此时,按照对与保持面26a平行的坐标平面上的多个坐标所表示的锭11的正面11a的多个区域照射激励光A的方式使激励光A的聚光点和锭11在水平方向上相对地移动。
例如首先对锭11的正面11a的外周附近的坐标所表示的区域照射激励光A。并且,一边对锭11照射激励光A一边按照使卡盘工作台26旋转的方式使旋转驱动源进行动作且按照保持面26a的中心慢慢靠近激励光A的聚光点的方式使与沿Y轴方向延伸的丝杠轴12连结的电动机14进行动作。
由此,按照图9中虚线所示的螺旋状的轨迹从荧光检测单元50对锭11照射激励光A。并且,荧光检测单元50的受光部60对从锭11的正面11a所包含的多个区域分别生成的荧光B进行检测。另外,激励光A的照射可以一边按照使卡盘工作台26旋转的方式使旋转驱动源进行动作且使与沿着X轴方向延伸的丝杠轴20连结的电动机22进行动作一边进行。
接着,将多个坐标和荧光B的光子数关联起来而存储(存储步骤:S3)。具体而言,控制单元66的存储部70将表示锭11的正面11a所包含的多个区域的多个坐标中的各个坐标与在荧光检测步骤(S2)中对多个区域分别照射激励光A时所检测的荧光B的光子数关联起来而存储。
接着,一边根据荧光B的光子数变更对多个坐标所表示的锭11的正面11a的多个区域的激光束L的照射条件一边对锭11照射激光束L而形成剥离层(激光束照射步骤:S4)。图10是示意性地示出激光束照射步骤(S4)的一例的立体图。
在激光束照射步骤(S4)中,将透过锭11的波长(例如1064nm)的激光束L的聚光点定位于距离锭11的正面11a相当于要切出的晶片的厚度的深度而进行照射。
例如,首先对锭11的正面11a的X轴方向的一端照射激光束L。并且,一边对锭11照射激光束L一边使卡盘工作台26沿着X轴方向移动,使水平移动机构6所包含的电动机22进行动作,直至激光束L的聚光点到达锭11的正面11a的X轴方向的另一端为止。
另外,按照使卡盘工作台26沿着Y轴方向移动的方式使水平移动机构6所包含的电动机14进行动作,然后重复同样的操作。由此,按照图10中虚线所示的多个直线状的轨迹从照射头48对锭11照射激光束L。其结果是,在锭11中形成剥离层。
这里,激光束L的照射按照通过在荧光检测步骤(S2)中存储于存储部70的多个坐标所表示的锭11的正面11a的多个区域的方式进行。另外,对该多个区域中的各个区域的激光束L的照射条件根据与该多个坐标中的各个坐标关联起来而存储的荧光B的光子数而设定。即,激光束L的照射一边根据在存储步骤(S3)中与多个坐标中的各个坐标关联起来而存储的荧光B的光子数而变更条件一边实施。
在图8所示的激光加工方法中,根据对锭11的上表面(正面)11a所包含的多个区域分别照射激励光A时产生的荧光B的光子数,设定对该多个区域中的各个区域的激光束L的照射条件。这里,荧光B的光子数依赖于锭11中掺杂的杂质的浓度。
因此,在该方法中,即使在锭11中包含杂质浓度不同的区域的情况下,也能够在距离锭11的上表面(正面)11a均匀的深度形成剥离层。由此,能够降低从锭11切出晶片时的切削损耗。
另外,图8所示的激光加工方法是本发明的一个方式,本发明的激光加工方法不限于图8所示的方法。例如在本发明的激光加工方法中,可以在保持步骤(S1)之前将根据荧光B的光子数而对多个坐标所表示的锭11的正面11a的多个区域分别设定的激光束L的照射条件预先存储于存储部70(参照图11)。
换言之,本发明的激光加工方法还可以包含照射条件存储步骤(S5),预先存储根据荧光B的光子数而对多个坐标所表示的锭11的正面11a的多个区域分别设定的激光束L的照射条件。在该情况下,在激光束照射步骤(S4)中,参照在照射条件存储步骤(S5)中存储的与荧光B的光子数对应的激光束L的照射条件而设定对多个坐标所表示的锭11的正面11a的多个区域中的各个区域的激光束L的照射条件。
除此以外,上述的实施方式的构造和方法等只要不脱离本发明的目的的范围,则可以适当地变更并实施。
Claims (6)
1.一种激光加工装置,其为了切出晶片而在锭中形成剥离层,其特征在于,
该激光加工装置包含:
保持单元,其具有对锭进行保持的保持面;
荧光检测单元,其从该锭的上方对该锭照射规定的波长的激励光并检测从该锭产生的荧光;
激光束照射单元,其将透过该锭的波长的激光束的聚光点定位于距离该锭的上表面相当于要从该锭切出的晶片的厚度的深度而进行照射,形成剥离层;
水平移动机构,其使该保持单元和该激光束照射单元在与该保持面平行的方向上相对地移动;以及
控制单元,
该控制单元具有:
存储部,其将与该保持面平行的坐标平面上的表示该锭的上表面所包含的多个区域的多个坐标中的各个坐标与对该多个区域中的各个区域分别照射了该激励光时该荧光检测单元所检测的荧光的光子数关联起来而进行存储;以及
照射条件设定部,其根据与该多个坐标中的各个坐标关联地存储的该荧光的光子数而设定对该多个坐标所表示的该多个区域中的各个区域的激光束的照射条件。
2.根据权利要求1所述的激光加工装置,其特征在于,
该存储部预先存储有根据该荧光检测单元所检测的该荧光的光子数而对该多个坐标所表示的该多个区域中的各个区域设定的该激光束的照射条件,
该照射条件设定部参照存储于该存储部的与该荧光的光子数对应的该激光束的照射条件而设定对该多个坐标所表示的该多个区域中的各个区域的该激光束的照射条件。
3.根据权利要求1或2所述的激光加工装置,其特征在于,
该照射条件设定部根据与该多个坐标中的各个坐标关联地存储的该荧光的光子数,按照变更激光束的输出、会聚激光束的聚光透镜的高度以及激光束的重叠率中的至少一个的方式来设定该激光束的照射条件。
4.一种激光加工方法,为了切出晶片而在锭中形成剥离层,其特征在于,
该激光加工方法包含如下的步骤:
保持步骤,对锭进行保持;
荧光检测步骤,在该保持步骤之后,从该锭的上方照射规定的波长的激励光并检测从该锭产生的荧光;
存储步骤,将表示该锭的上表面所包含的多个区域的多个坐标中的各个坐标与在该荧光检测步骤中对该多个区域中的各个区域分别照射了该规定的波长的激励光时所检测的荧光的光子数关联起来而存储;以及
激光束照射步骤,在将透过该锭的波长的激光束的聚光点定位于距离该锭的上表面相当于要从该锭切出的晶片的厚度的深度而进行了照射的状态下,通过使该聚光点与该锭相对地移动而在该锭中形成剥离层,
在该激光束照射步骤中,
根据在该存储步骤中与该多个坐标中的各个坐标关联地存储的该荧光的光子数,一边变更对该多个坐标所表示的该多个区域中的各个区域的激光束的照射条件一边在该锭中形成该剥离层。
5.根据权利要求4所述的激光加工方法,其特征在于,
该激光加工方法还包含如下的照射条件存储步骤:预先存储根据通过对该锭照射该规定的波长的激励光而从该锭产生的该荧光的光子数而对该多个坐标所表示的该多个区域中的各个区域分别设定的该激光束的照射条件,
在该激光束照射步骤中,参照在该照射条件存储步骤中存储的与该荧光的光子数对应的该激光束的照射条件,设定对该多个坐标所表示的该多个区域中的各个区域的该激光束的照射条件。
6.根据权利要求4或5所述的激光加工方法,其特征在于,
作为该激光束的照射条件,根据与该多个坐标中的各个坐标关联地存储的该荧光的光子数而设定激光束的输出、会聚激光束的聚光透镜的高度以及激光束的重叠率中的至少一个。
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