CN115346892A - 固体结构的加工装置及加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种固体结构的加工装置及加工方法用以对固体结构进行一加工程序。本发明之固体结构的加工装置系以多种电磁辐射源提供能量予上述之固体结构，借以使得固体结构产生质变或缺陷，亦即形成改质层。其中，改质层之应力和/或硬度系不同于其他非加工区域。

Description

固体结构的加工装置及加工方法
技术领域
本发明是有关于一种加工装置及加工方法，特别是有关于一种固体结构的加工装置及加工方法。
背景技术
近年来，由于半导体技术不断地蓬勃发展，使得科技类产品得以大步跃进。在半导体制程中，常使用加工元件对晶圆等材料进行切割、研磨或抛光等加工程序。半导体材料，例如碳化硅(SiC)，具有宽能带隙性质、高硬度、高导热率以及化学惰性性质等优点，因此是制备高温电子元件、高频大功率元件更为理想的材料。然而半导体材料的高硬度特性，却不易于切片、研磨或抛光等加工程序的进行，亦会对加工元件等刀具造成磨损。因此，如何透过改质来提升半导体材料的加工效率及品质，实属当前重要研发课题之一。
发明内容
有鉴于此，本发明之一或多个目的就是在提供一种固体结构的加工装置及加工方法，以解决上述习知技艺之问题。
为达前述一或多个目的，本发明提出一种固体结构的加工装置，至少包含：一雷射源，用以在该加工程序之一改质步骤中提供一雷射能量予该固体结构之一加工目标区；以及一微波或射频源，用以在该加工程序之该改质步骤中提供一微波或射频能量予该固体结构，其中该固体结构之该加工目标区在该加工程序之该改质步骤中系借由该雷射能量以及该微波或射频能量产生质变或缺陷进而形成一改质层。
其中，更包含一热源，用以在该加工程序之该改质步骤中加热该固体结构。
其中，该热源为该雷射源、该微波或射频源、一加热液体槽、一另一雷射源、一另一微波或射频源和/或一红外光源。
其中，该固体结构系浸泡于一液体中。
其中，更包含一检测及控制单元，用以在该加工程序之一检测及控制步骤中检测该固体结构之该改质层之形成状态，进而回馈控制该雷射源所提供之该雷射能量和/或回馈控制该微波或射频源所提供之该微波或射频能量。
其中，该雷射源系依据该微波或射频源所提供之该微波或射频能量对应地调整所提供之该雷射能量。
其中，该微波或射频源系依据该雷射源所提供之该雷射能量对应地调整所提供之该微波或射频能量。
其中，该雷射源系借由产生一脉冲光以提供该雷射能量，该微波或射频源系借由连续性或间歇性产生一电磁波以提供该微波或射频能量。
其中，该雷射源及该微波或射频源系依序或同时分别提供该雷射能量及该微波或射频能量，借以使得该固体结构之该加工目标区形成该改质层。
其中，该雷射源在该加工程序中系依据该固体结构之形态对应地调整该雷射源所产生之一脉冲光之一聚焦点照射该固体结构之一深度。
其中，该雷射源系以单一或复数个脉冲光形成复数个聚焦点照射该固体结构之该加工目标区。
其中，该雷射源系以不同波长之复数个脉冲光照射该固体结构之该加工目标区。
其中，该微波或射频源提供该微波或射频能量予该固体结构之方向系相同于该雷射源提供该雷射能量予该固体结构之方向。
其中，该微波或射频源提供该微波或射频能量予该固体结构之方向系不同于该雷射源提供该雷射能量予该固体结构之方向。
为达前述一或多个目的，本发明提出一种固体结构的加工方法，用以进行一加工程序，该加工程序包含下列步骤：进行一改质步骤，其中该改质步骤包含：以一雷射源提供一雷射能量予该固体结构之一加工目标区；以及以一微波或射频源提供一微波或射频能量予该固体结构，其中该固体结构之该加工目标区系借由该雷射能量以及该微波或射频能量产生质变或缺陷进而形成一改质层。
其中，在进行该改质步骤时或之后，更包含进行一加热步骤，借以利用一热源加热该固体结构。
其中，在进行该加工程序时，该固体结构之该改质层之硬度或应力系异于该固体结构之其他区域。
其中，在进行该改质步骤之后，更包含对该固体结构进行一后续步骤，该后续步骤系选自于由分割、薄化、磨抛、镀膜、气相沉积、黄光、微影、蚀刻及扩散所组成之族群。
其中，该加工目标区系位于该固体结构之一深度中或一表面上。
其中，该加工目标区系位于该固体结构之部分区域。
其中，该雷射源系依据该微波或射频源所提供之该微波或射频能量对应地调整改质该加工目标区所提供之该雷射能量，或者是该微波或射频源系依据该雷射源所提供之该雷射能量对应地调整加热该加工目标区所提供之该微波或射频能量。
承上所述，依本发明之固体结构的加工装置及加工方法，其可具有一或多个下述优点：
(1)本发明在改质步骤中利用多种电磁辐射源使得固体结构之加工目标区产生质变或缺陷，借以与其他区域间产生应力差异。
(2)本发明在改质步骤中系利用雷射源之脉冲光在固体结构之加工目标区形成热点，使得固体结构之加工目标区产生原子键结弱化、结构弱化或由单晶型态转变成多晶型态或非晶型态等质变或缺陷等改质现象。本发明在改质步骤中同时利用微波或射频源提供微波或射频能量予固体结构，固体结构之加工目标区因雷射能量之提供而产生自由电子，该自由电子的产生相对于其他区域(非加工目标区)可吸收更多的微波能量，因而升高加工目标区之温度，又因温度升高有助于加工目标区吸收更多雷射能量以产生更多的自由电子，而吸收更多微波或射频辐射源所提供之电磁能量，故而形成正向循环。
(3)本发明在改质步骤中以热源加热固体结构，可提升固体结构的温度，借由升高温度可提升辐射源能量的吸收率。
(4)本发明在检测及控制步骤中检测固体结构之改质层之形成状态，进而回馈控制雷射源所提供之雷射能量和/或回馈控制微波或射频源所提供之微波或射频能量，例如控制微波或射频源所提供之微波或射频能量之大小、频率或加工进料速度等。
兹为使钧审对本发明的技术特征及所能达到的技术功效有更进一步的了解与认识，谨佐以较佳的实施例及配合详细的说明如后。
附图说明
图1为本发明之固体结构之加工方法所执行之加工程序之示意图。
图2为本发明之固体结构之加工装置进行改质步骤之第一实施例之示意图。
图3为本发明之固体结构之加工装置进行改质步骤之第二实施例之示意图。
图4为本发明之固体结构之加工装置进行改质步骤之第三实施例之示意图。
图5为本发明中雷射能量与微波(或射频)能量的输出频率示意图。
图6为本发明中利用检测及控制单元检测改质层之形成状态之示意图。
图7为本发明之固体结构之加工装置于加热液体槽中进行加热步骤之示意图。
图8为由图4另一视角所得之示意图。
图9a及图9b分别为本发明的固体结构具有单一加工目标区位于部分区域之上视图及剖面侧视图，图9c及图9d分别为本发明的固体结构具有多个加工目标区位于部分区域之上视图及剖面侧视图。
附图标记说明：
S10：改质步骤
S40：检测及控制步骤
S50：加热步骤
S60：后续步骤
20：雷射源
22：雷射产生器
23：脉冲光
24：透镜组
30：微波或射频源
32：微波产生器
33：微波
34：同轴共振腔
35：开口
36：隔离器
38：匹配器
38a：同轴管
38b：金属板
38c：金属杆
40：吸收元件
70：热源
80：加热液体槽
82：油
90：检测及控制单元
92：温度传感器
100：固体结构
110：加工目标区
120：改质层
150：载台
X：深度
L1：横向双箭头
L2：纵向双箭头
C1：横向双箭头
C2：纵向双箭头
I-I’、II-II’：剖面线
具体实施方式
为利了解本发明之技术特征、内容与优点及其所能达成之功效，兹将本发明配合图式，并以实施例之表达形式详细说明如下，而其中所使用之图式，其主旨仅为示意及辅助说明书之用，未必为本发明实施后之真实比例与精准配置，故不应就所附之图式的比例与配置关系解读、局限本发明于实际实施上的权利范围。此外，为使便于理解，下述实施例中的相同元件系以相同的符号标示来说明。
另外，在全篇说明书与权利要求书所使用的用词，除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在此揭露的内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本发明的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本发明的描述上额外的引导。
关于本文中如使用“第一”、“第二”、“第三”等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已。
其次，在本文中如使用用词“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等，其均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
本发明系提供一种固体结构的加工装置及加工方法，此加工装置及加工方法系用以对待加工之固体结构(即待加工物)进行加工程序，且可适用于许多半导体制程，例如，但不限于，SOI(绝缘层上半导体)制程、晶锭切片(Slicing)制程、晶圆薄化(Thinning)制程或者是封装(Packaging)制程等。上述之固体结构系例如，但不限于，上述半导体制程中含有半导体材料之固态物体，例如晶圆或晶锭等晶体结构。其中，上述之半导体材料系例如，但不限于，Si、SiC、SiGe、Ge、GaAs、GaN或InP等基板材料，晶体结构系例如，但不限于，单晶、多晶或非晶结构。本发明之加工方法所进行之加工程序至少包含：进行一改质步骤，借以在上述之固体结构之一加工目标区上形成一改质层。
请参阅图1所示，在本发明之加工程序之改质步骤S10中，本发明之固体结构的加工装置系以多种电磁辐射源提供多种电磁能量予上述之固体结构之加工目标区，其中这些电磁能量系作为改质能量，借以使得固体结构之加工目标区产生质变或缺陷，亦即形成改质层。举例来说，本发明可采用两种电磁辐射源来分别提供两种电磁能量予固体结构之加工目标区，借以使得固体结构之加工目标区产生质变或缺陷进而形成一改质层。
请参阅图2至图4所示，以固体结构100为晶圆举例，晶圆系定义有一加工目标区110位于晶圆之一径向截面(Radial Section)或轴向截面(Axial Section)，且此径向截面或轴向截面可例如为位于晶圆之任一深度中或表面上。固体结构100系例如承载于载台150上，此载台150例如为，但不限于移动式载台。此外，固体结构100之加工程序不限于在加热液体槽80(如图7所示)等腔室中或非在加热液体槽(如图6)等腔室中进行。上述两种电磁辐射源中之第一种电磁辐射源系提供第一种电磁能量予固体结构100之加工目标区110，借以使得此加工目标区110之固体结构100产生质变或缺陷等改质现象，例如原子键结弱化、结构弱化或由单晶型态转变成多晶型态或非晶型态，亦即会形成改质层120。固体结构100之厚度例如，但不限于，介于约50μm至约1,800μm之范围。加工目标区110例如为位于固体结构100之一深度X中或一表面上。其中，本发明所形成之改质层120在固体结构100所占之面积、厚度、分布方向及分布方式并无特别限定，例如其可依据实际制程需求而定。若固体结构100为晶锭，则其厚度范围例如，但不限于，大于800μm。
本发明所采用之第一种电磁辐射源例如为雷射源20，其系在上述之加工程序之改质步骤S10中产生具有雷射能量之脉冲光，用以照射固体结构100之加工目标区110。以固体结构100之厚度为1,800μm为例，加工目标区110之深度X可介于约0μm至约1,800μm之间。雷射源20系借由雷射产生器22产生一脉冲光23，且此脉冲光23系经由透镜组24传递至固体结构100上。由于雷射源20之脉冲光23会在聚焦点形成非线性吸收效应及产生热效应，而形成热点(Hot Spot)，因此会造成聚焦点处之固体结构100离子化产生自由电子，并且自由电子的能量也会转移至聚焦点处之固体结构100而升高聚焦点之固体结构100的温度，亦即会增加聚焦点之吸收系数，以吸收更多雷射源20提供之雷射能量，进而提升改质效果。所以，当雷射源20所产生之脉冲光23之聚焦点聚焦在固体结构100之加工目标区110上时，就会提供雷射能量予此固体结构100之加工目标区110，使其产生原子键结弱化、结构弱化或由单晶型态转变成多晶型态或非晶型态等质变或缺陷等改质现象。
上述两种电磁辐射源中之第二种电磁辐射源系提供第二种电磁能量予固体结构100之加工目标区110，其中第一种电磁辐射源所提供之第一种电磁能量可使得固体结构100之加工目标区110产生自由电子，该自由电子的产生有助于吸收第二种电磁辐射源所提供之第二种电磁能量以升高加工目标区110之温度，而温度升高又有助于加工目标区110吸收更多第一种电磁能量以产生更多的自由电子，因而吸收更多第二种电磁辐射源所提供之第二种电磁能量，进而形成正向循环。
在本发明中，第二种电磁辐射源系例如为微波或射频源30，其系在上述之加工程序之改质步骤S10中连续性或间歇性产生一电磁波以提供微波或射频能量予固体结构100。以第二种电磁辐射源为微波源为例，微波或射频源30系借由微波产生器32(如磁控管)产生微波33，且经由同轴共振腔(Coaxial Resonator)34传递至固体结构100。其中，微波产生器32与同轴共振腔34之间较佳为设有隔离器(Isolator)36，其可提供单向传输微波的效果，且微波的传输路径(如同轴共振腔34)上较佳还设有匹配器38，其可提供降低微波反射量，使得微波能够有效进入同轴共振腔34中，借以传递至固体结构100上。匹配器38系例如由同轴管38a、金属板38b及金属杆38c组成，惟上述之微波或射频源30构造仅为较佳举例，并非用以限定本发明。相较于紫外光或红外光，本发明所采用之微波源所提供之微波可穿透晶圆/晶锭等固体结构100，且微波可使晶圆/晶锭之原子(例如硅原子)间的键结产生振动，由于键结往复运动产生内摩擦热使晶圆/晶锭之物质内外同时加热升温，产生更多自由电子。微波之波长系介于约1mm至约1m之范围，频率介于约300GHz至约0.3GHz之范围。微波之输出模式可为连续式的微波源或脉冲宽度介于约1μs至约1ms之范围的间歇性的微波源。上述之雷射源20所提供之雷射能量以及上述之微波或射频源30所提供之微波或射频能量可使得固体结构100在加工目标区110产生质变或缺陷等现象而形成改质层120。
此外，由于固体结构100之加工目标区110(即改质层120所在位置)在雷射源20之脉冲光之聚焦点处相较于固体结构100其他区域(非加工目标区)，有较多自由电子，该自由电子的产生相对于其他区域(非加工目标区)可吸收更多的微波能量，可升高加工目标区110之温度，而温度升高又有助于加工目标区110吸收更多第一种电磁能量以产生更多的自由电子，因而吸收更多第二种电磁辐射源所提供之第二种电磁能量，进而形成正向循环，因而与其他非加工目标区产生更大的热差异，因此对应有更多的应力和/或硬度等性质差异，以有效地对固体结构100之加工目标区110进行改质。其中，上述之温度可例如借由温度感测器92(如红外线温度感测器)侦测而得。其中，在进行改质步骤S10的过程中，由于固体结构100之加工目标区110可吸收雷射能量及微波能量产生热效应，因此固体结构100之加工目标区110之硬度可低于其他非加工目标区。
另外，本发明之微波或射频源30提供具有微波或射频能量之微波或射频电磁波之方向并无特别限定，其可从不同于(如图2所示之相对侧)、相同于(如图3所示之同一侧)或垂直于(如图4、图8所示)雷射源20提供雷射能量予固体结构100之方向来提供微波或射频电磁波。在本发明中，也可采用双微波或射频源来提供微波或射频能量，如图4及图8所示，两组微波或射频源30共用同一个同轴共振腔34分别设于固体结构100的左右两侧，以垂直于雷射源20提供雷射能量之方向来提供微波或射频能量。其中，图4及图8所示之同轴共振腔34更选择性具有开口35，借以使得载台150可利用此开口35将固体结构100上欲处理之区域送入同轴共振腔34中。同轴共振腔34可例如为透明或不透明材质。此外，除了前述的相对侧方向、相同侧方向、垂直方向之外，微波或射频源30提供微波或射频能量之方向与雷射源提供雷射能量之方向，也可以是呈一夹角，且此夹角系介于约0度至约180度之范围。另外，微波或射频源30提供微波或射频电能量之方向也可以是可调整的，例如依据固体结构100的表面形貌或成分来调整微波或射频源30提供微波或射频能量之方向与雷射源提供雷射能量之方向和/或前述之夹角。
此外，雷射源20所提供之脉冲光可例如沿着径向截面(Radial Section)或轴向截面(Axial Section)之方向扫描以提供能量予固体结构100，且固体结构100之质变或缺陷之形成方向系平行于径向截面或轴向截面之方向，其中脉冲光沿着径向截面或轴向截面之方向扫描时之扫描路径并无特别限定，只要能够提供雷射能量予固体结构100之加工目标区110，即可适用于本发明中。由于微波或射频电磁波可穿透晶圆/晶锭等固体结构100，因此微波或射频源30可从平行于径向截面或轴向截面之方向、垂直于径向截面或轴向截面之方向或其他方向提供微波或射频电磁波，且对于固体结构100选择性地在仅有因雷射源20提供能量产生质变或缺陷之固体结构100的加工目标区110，会吸收相较于非加工目标区110，有较多微波或射频能量。其中，不论微波或射频源30从哪个方向提供微波或射频电磁波，均可在对面侧设置吸收元件40，以避免不必要的散射，提升吸收的均匀度(如图2所示)。由于雷射源20以及微波或射频源30之设置方式及其运作原理为习知技术者所熟知，故本发明此处不再赘述。
本发明之微波或射频源30之功率例如介于约200瓦至约5,000瓦之范围，而且本发明之雷射源20所输出之雷射能量不限于高于、低于或等于微波或射频源30所输出之微波或射频能量。其中，本发明之雷射源20例如，但不限于可依据微波或射频源30所提供之微波或射频能量对应地调整改质加工目标区110所提供之雷射能量，而微波或射频源30例如，但不限于可依据雷射源20所提供之雷射能量对应地调整加热固体结构100之加工目标区110所提供之微波或射频能量，只要能够在固体结构100之加工目标区110上形成改质层120即可适用于本发明中。依据前述之正向循环效果，举例而言，当增加微波或射频源30提供微波或射频能量予固体结构100之加工目标区110时，则雷射源20可以对应地降低其所提供予固体结构100之加工目标区110之雷射能量。或，当雷射源20固定其所提供予固体结构100之加工目标区110之雷射能量，微波或射频源30降低或增加其提供微波或射频能量予固体结构100之加工目标区110，达到前述之正向循环效果。
此外，本发明之雷射源20系借由产生一脉冲光以提供雷射能量，微波或射频源30则系借由连续性或间歇性产生一电磁波以提供微波或射频能量。借此，本发明之雷射源20以及微波或射频源30可依序或同时分别输出脉冲光以及微波或射频电磁波以提供雷射能量以及微波或射频能量，使得固体结构100之加工目标区110形成改质层120。图5为本发明中雷射能量与微波(或射频)能量的输出频率示意图。如图5所示，雷射源20系以脉冲光提供雷射能量，而微波或射频源30可以连续性地产生微波或射频电磁波以提供微波或射频能量(如图5中的(a)、(b)及(c))，或者微波或射频源30也可以间歇性地产生微波或射频电磁波以提供微波或射频能量(如图5中的(d)、(e)、(f)、(g)及(h))。图5中的横坐标T表示时间，纵坐标E表示脉冲能量(Pulse Energy，E)，且用以表示输出频率，非表示实际能量大小。
续言之，以微波或射频源30间歇性产生微波或射频电磁波为例，就开启时间点而言，微波或射频源30可在雷射源20输出脉冲光前开启，于脉冲光关闭后关闭。微波或射频源30也可在雷射源20输出脉冲光后开启，于脉冲光关闭后关闭。或者是，微波或射频源30可在雷射源20输出脉冲光时同时开启，于脉冲光关闭后关闭。就输出频率而言，微波或射频源30所输出之微波或射频电磁波可例如与雷射源20所输出之脉冲光频率相同且提供时间一致。或者是，微波或射频源30所输出之微波或射频电磁波可例如与雷射源20所输出之脉冲光频率相同且提供时间比雷射之脉冲宽度长，例如长n倍，其中n可例如为正整数或一小数。除此之外，以微波或射频源30连续性产生微波或射频电磁波为例，就输出频率而言，微波或射频源30所输出之微波或射频电磁波也可例如与雷射源20所输出之脉冲光频率不相同且微波或射频电磁波之输出频率低于或者高于脉冲光输出频率。或者是，微波或射频源30所输出之微波或射频电磁波可例如与雷射源20所输出之脉冲光频率不相同且微波或射频电磁波之输出频率为雷射之脉冲光输出频率的n倍，其中n可例如为正整数或一小数。
本发明所采用之雷射源20例如为Nd:YAG脉冲雷射、Nd:YVO4脉冲雷射或Ti-Sapphire脉冲雷射。雷射源20所产生之脉冲光系扫描式照射固体结构100之加工目标区110，借以使得缺陷密度介于约100ea/mm2至约1,000,000ea/mm2之范围，其中脉冲光之移动速率介于约10mm/sec至约1,000mm/sec之范围，脉冲光波长大于约700nm，脉冲光波长较佳为介于约700nm至约1,600nm之范围，脉冲宽度小于约1,000ns，重复频率(RepetitionFrequency)介于约5KHz至约10MHz之范围，脉冲能量(Pulse Energy，E)例如介于约0.1μJ至约1,000μJ之范围，光点点径(Spot Diameter)范围例如介于约1μm～约50μm之范围。本发明可利用移动式载台水平式移动固体结构100(如图2或图3的横向双箭头C1所示)或者是雷射源20水平式移动脉冲光(如图2或图4的横向双箭头L1所示)，借以使得脉冲光水平式扫描照射固体结构100之加工目标区110。此外，本发明还可例如利用移动式载台垂直式移动固体结构100(即，雷射源纵向固定，而载台纵向可移动，如图2或图3右侧的纵向双箭头C2所示)或者是雷射源20垂直式移动脉冲光(即，雷射源20纵向可移动，而载台纵向固定，如图2或图4的纵向双箭头L2所示)，借以使得脉冲光垂直式扫描照射固体结构100之加工目标区110。换言之，本发明可选择性在加工程序中依据固体结构100之形态(例如外型)对应地上下调整雷射源20所产生之脉冲光之聚焦点照射固体结构100之深度，以达较佳改质效果。另外，若固体结构100之剖面呈翘曲形状，则本发明可透过调整聚焦点以沿着翘曲形状在固体结构100的表面或深度X中形成均匀厚度的改质层120。本发明之雷射源可例如以单一脉冲光形成单一聚焦点照射固体结构100。而且，本发明也可例如以单一脉冲光形成复数个聚焦点照射固体结构100，或者是例如以复数个脉冲光形成复数个聚焦点或单一聚焦点照射固体结构100。其中，上述之复数个脉冲光可为具有相同波长或不同波长，借以适用于不同之半导体材料。举例来说，雷射源可以包含有两种波长以上的脉冲光，因此可依据不同成分的固体结构来选择适合的雷射源波长。此外，在其他实施态样中，上述之移动式载台之移动方式也不限于垂直式移动或水平式移动固体结构100，移动式载台也可例如为转动式、倾斜式或其他方式移动固体结构100，亦即只要可调整脉冲光之聚焦点照射固体结构100之位置，均可适用于本发明中。另外，透过调整脉冲光之聚焦点照射固体结构100之位置，可使得固体结构之加工目标区110不限于全面式分布于固体结构之全部区域，例如仅分布于部份径向截面和/或纵向截面。举例来说，一个加工目标区110(见图9a及图9b)或多个加工目标区110(见图9c及图9d)可以是位于固体结构100之部分区域，且加工目标区110之剖面形状并无特别限制，可依实际需求而定，举例来说可以如图9a至图9d所示地呈U字型，其中图9b为图9a中沿剖面线I-I’所得之剖面侧视图，而图9d为图9c中沿剖面线II-II’所得之剖面侧视图。
除此之外，如图7所示，本发明之加工装置更例如包含一热源70，用以进行一加热步骤S50，借以在进行上述之加工程序之改质步骤S10时加热固体结构100。其中，热源70例如为雷射源20、微波或射频源30、加热液体槽80、另一雷射源、另一微波或射频源和/或一红外光源。图7中的加热液体槽80也可作为前述之热源，且固体结构100系以晶圆举例。另外，雷射源20、微波或射频源30亦可作为热源70。上述之加热液体槽80中系具有一液体，以使固体结构100浸泡于液体中。加热液体槽80可例如为热油槽且系具有一油82，较佳为一热油，更佳为耐高温油，例如氟素油，且在上述之加工程序之全部步骤或部分步骤中，固体结构100可浸泡于油82中，借此可减少热冲击产生不必要的裂缝或裂缝扩大，并能增加热均匀性，另，加热液体槽80中也可不限于上述之油82，也可视需求选择可加热之液体放于槽中作为热源。
除此之外，本发明之加工装置更例如包含一检测及控制单元90(见图6或图7)，用以在加工程序之检测及控制步骤S40中检测固体结构100之改质层120之形成状态，例如借由检测自由电子量得知其光电导衰减变化及缺陷生成状态，进而回馈控制雷射源20所提供之雷射能量和/或回馈控制微波或射频源30所提供之微波或射频能量，例如即时控制微波或射频源30所提供之微波或射频能量之大小、频率或加工进料速度等。其中，上述之检测及控制步骤S40例如可在进行改质步骤S10时同时进行。
本发明之加工程序甚至还可包含进行一或多个后续步骤S60，上述之后续步骤S60系例如选自于由分割(分离)、薄化、磨抛、镀膜、气相沉积、黄光、微影、蚀刻及扩散所组成之族群，但不限定于此。其中，后续步骤S60可例如是在改质步骤S10后进行，或者也可以在改质步骤S10接续进行加热步骤S50之后再进行后续步骤S60。
综上所述，承上所述，依本发明之固体结构的加工装置及加工方法，其可具有一或多个下述优点：
(1)本发明在改质步骤中利用多种电磁辐射源使得固体结构之加工目标区产生质变或缺陷，借以与其他区域间产生应力差异。
(2)本发明在改质步骤中系利用雷射源之脉冲光在固体结构之加工目标区形成热点，使得固体结构之加工目标区产生原子键结弱化、结构弱化或由单晶型态转变成多晶型态或非晶型态等质变或缺陷等改质现象。本发明在改质步骤中同时利用微波或射频源提供微波或射频能量予固体结构，固体结构之加工目标区因雷射能量之提供而产生自由电子，该自由电子的产生相对于其他区域(非加工目标区)可吸收更多的微波能量，因而升高加工目标区之温度，又因温度升高有助于加工目标区吸收更多雷射能量以产生更多的自由电子，而吸收更多微波或射频辐射源所提供之电磁能量，故而形成正向循环。
(3)本发明在改质步骤中以热源加热固体结构，可提升固体结构的温度，借由升高温度可提升辐射源能量的吸收率。
(4)本发明在检测及控制步骤中检测固体结构之改质层之形成状态，进而回馈控制雷射源所提供之雷射能量和/或回馈控制微波或射频源所提供之微波或射频能量，例如控制微波或射频源所提供之微波或射频能量之大小、频率或加工进料速度等。
以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明之精神与范畴，而对其进行之等效修改或变更，均应包含于后附之权利要求书中。

Claims (21)

1.一种固体结构的加工装置，用以进行一加工程序，其特征在于，至少包含：
一雷射源，用以在该加工程序之一改质步骤中提供一雷射能量予该固体结构之一加工目标区；以及
一微波或射频源，用以在该加工程序之该改质步骤中提供一微波或射频能量予该固体结构，其中该固体结构之该加工目标区系借由该雷射能量以及该微波或射频能量产生质变或缺陷进而形成一改质层。
2.如权利要求1所述之固体结构的加工装置，其特征在于，还包含一热源，用以在该加工程序之该改质步骤中加热该固体结构。
3.如权利要求2所述之固体结构的加工装置，其特征在于，其中该热源为该雷射源、该微波或射频源、一加热液体槽、一另一雷射源、一另一微波或射频源和/或一红外光源。
4.如权利要求1、2或3所述之固体结构的加工装置，其特征在于，其中该固体结构系浸泡于一液体中。
5.如权利要求1所述之固体结构的加工装置，其特征在于，还包含一检测及控制单元，用以在该加工程序之一检测及控制步骤中检测该固体结构之该改质层之形成状态，进而回馈控制该雷射源所提供之该雷射能量和/或回馈控制该微波或射频源所提供之该微波或射频能量。
6.如权利要求1所述之固体结构的加工装置，其特征在于，其中该雷射源系依据该微波或射频源所提供之该微波或射频能量对应地调整所提供之该雷射能量。
7.如权利要求1或6所述之固体结构的加工装置，其特征在于，其中该微波或射频源系依据该雷射源所提供之该雷射能量对应地调整所提供之该微波或射频能量。
8.如权利要求1所述之固体结构的加工装置，其特征在于，其中该雷射源系借由产生一脉冲光以提供该雷射能量，该微波或射频源系借由连续性或间歇性产生一电磁波以提供该微波或射频能量。
9.如权利要求1或8所述之固体结构的加工装置，其特征在于，其中该雷射源及该微波或射频源系依序或同时分别提供该雷射能量及该微波或射频能量，借以使得该固体结构之该加工目标区形成该改质层。
10.如权利要求1所述之固体结构的加工装置，其特征在于，其中该雷射源系依据该固体结构之形态对应地调整该雷射源所产生之一脉冲光之一聚焦点照射该固体结构之一深度。
11.如权利要求1所述之固体结构的加工装置，其特征在于，其中该雷射源系以单一或复数个脉冲光形成复数个聚焦点照射该固体结构之该加工目标区。
12.如权利要求1所述之固体结构的加工装置，其特征在于，其中该雷射源系以不同波长之复数个脉冲光照射该固体结构之该加工目标区。
13.如权利要求1所述之固体结构的加工装置，其特征在于，其中该微波或射频源提供该微波或射频能量予该固体结构之方向系相同于该雷射源提供该雷射能量予该固体结构之方向。
14.如权利要求1所述之固体结构的加工装置，其特征在于，其中该微波或射频源提供该微波或射频能量予该固体结构之方向系不同于该雷射源提供该雷射能量予该固体结构之方向。
15.一种固体结构的加工方法，用以进行一加工程序，其特征在于，该加工程序包含下列步骤：
进行一改质步骤，其中该改质步骤包含：以一雷射源提供一雷射能量予该固体结构之一加工目标区；以及以一微波或射频源提供一微波或射频能量予该固体结构，其中该固体结构之该加工目标区系借由该雷射能量以及该微波或射频能量产生质变或缺陷进而形成一改质层。
16.如权利要求15所述之固体结构的加工方法，其特征在于，其中在进行该改质步骤时或之后，更包含进行一加热步骤，借以利用一热源加热该固体结构。
17.如权利要求15所述之固体结构的加工方法，其特征在于，其中该固体结构之该改质层之硬度或应力系异于该固体结构之其他区域。
18.如权利要求15所述之固体结构的加工方法，其特征在于，其中在进行该改质步骤之后，更包含对该固体结构进行一后续步骤，该后续步骤系选自于由分割、薄化、磨抛、镀膜、气相沉积、黄光、微影、蚀刻及扩散所组成之族群。
19.如权利要求15所述之固体结构的加工方法，其特征在于，其中该加工目标区系位于该固体结构之一深度中或一表面上。
20.如权利要求19所述之固体结构的加工方法，其特征在于，其中该加工目标区系位于该固体结构之部分区域。
21.如权利要求15所述之固体结构的加工方法，其特征在于，其中该雷射源系依据该微波或射频源所提供之该微波或射频能量对应地调整改质该加工目标区所提供之该雷射能量，或者是该微波或射频源系依据该雷射源所提供之该雷射能量对应地调整加热该加工目标区所提供之该微波或射频能量。
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