CN115362532A - 激光加工装置、激光加工方法及晶圆 - Google Patents

激光加工装置、激光加工方法及晶圆 Download PDF

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CN115362532A CN202180026048.8A CN202180026048A CN115362532A CN 115362532 A CN115362532 A CN 115362532A CN 202180026048 A CN202180026048 A CN 202180026048A CN 115362532 A CN115362532 A CN 115362532A
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坂本刚志
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关本祐介
是松克洋
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Abstract

激光加工装置,具备支承部、照射部和控制部。照射部,具有成形部,其使激光成形为在与激光的光轴垂直的面内的聚光区域的一部分的形状具有长边方向。控制部具有:决定部,其将在含有III‑V族化合物半导体的对象物的外缘的内侧沿着延伸成环状的线使聚光区域的一部分相对地移动的情况下的长边方向的朝向,决定成为与聚光区域的一部分的移动方向之间的角度比45°小的角度的规定方向;加工控制部,其沿着线使聚光区域的一部分相对地移动而形成改性区域,在对象物的与激光入射面相反的侧的相反面产生具有长边方向的形状的照射痕;以及调整部,其在通过加工控制部形成改性区域的情况下,调整长边方向的朝向以成为决定部所决定的规定方向。

Description

激光加工装置、激光加工方法及晶圆
技术领域
本发明涉及一种激光加工装置、激光加工方法及晶圆。
背景技术
在专利文献1,记载有激光加工装置,其具备:保持工件的保持机构、对保持机构所保持的工件照射激光的激光照射机构。专利文献1所记载的激光加工装置,是使具有聚光透镜的激光照射机构对基台固定,通过保持机构实施沿着与聚光透镜的光轴垂直的方向的工件的移动。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第5456510号公报
发明内容
发明想要解决的问题
但是,例如在半导体器件的制造工序中,实施有将对象物的有效区域的外缘部分作为去除区域而去除的修整加工。在修整加工,为了从对象物去除该外缘部分,通过在对象物的外缘的内侧沿着延伸成环状的线,使激光的聚光区域的一部分(例如聚光点)相对地移动,由此沿着该线形成改性区域。在此,对象物包含III-V族化合物半导体的情况下,修整加工的结果,在与对象物的激光入射面相反的侧的相反面,会有沿着线产生照射痕的情况。该情况下,期望能抑制照射痕对对象物的有效区域造成的不良影响。
于是,本发明的课题在于提供一种激光加工装置、激光加工方法、及照射痕的不良影响受到抑制的晶圆,其能够在将含有III-V族化合物半导体的对象物修整加工的情况下,抑制照射痕对该对象物产生的不良影响。
解决问题的技术手段
本发明的一方式的激光加工装置,通过对含有III-V族化合物半导体的对象物至少使聚光区域的一部分对焦而照射激光,由此在对象物形成改性区域,该激光加工装置,具备:支承对象物的支承部、对被支承部所支承的对象物而照射激光的照射部、控制支承部及照射部的控制部,照射部,具有成形部,其使激光成形为在与激光的光轴垂直的面内的聚光区域的一部分的形状具有长边方向,控制部,具有:决定部,其将在对象物的外缘的内侧沿着延伸成环状的线使聚光区域的一部分相对地移动的情况下的长边方向的朝向,决定为与聚光区域的一部分的移动方向之间的角度比45°小的角度的规定方向;加工控制部,其沿着线使聚光区域的一部分相对地移动而形成改性区域,在与对象物的激光入射面相反的侧的相反面产生具有长边方向的形状的照射痕;以及调整部,其在通过加工控制部形成改性区域的情况下,调整长边方向的朝向以成为决定部所决定的规定方向。
该激光加工装置,使激光成形为在与激光的光轴垂直的面内的聚光区域的一部分的形状(以下也称为“光束形状”)具有长边方向,在与对象物的激光入射面相反的侧的相反面产生的照射痕的形状,也为具有与光束形状相同的长边方向的形状。而且,将聚光区域的一部分的移动方向(以下也称为“加工行进方向”)与光束形状的长边方向之间的角度作为比45°小的角度而使光束形状的长边方向沿着加工行进方向,照射痕的长边方向也沿着加工行进方向。由此,与照射痕的长边方向正交于加工行进方向的情况相比,可减少照射痕进入有效区域的内侧的程度。于是,在修整加工含III-V族化合物半导体的对象物的情况下,可抑制照射痕对该对象物产生不良影响的情况。
在本发明的一方式的激光加工装置,加工控制部,也可以沿着线的一部分,以从改性区域延伸的龟裂到达与对象物的激光入射面相反的侧的相反面的方式,形成该改性区域。由此,在修整加工含III-V族化合物半导体的对象物的情况下,可沿着线而精度良好地切断该对象物。
在本发明的一方式的激光加工装置,加工控制部,也可以沿着线,在对象物的厚度方向使多列改性区域形成为,该改性区域占领厚度方向上对象物的全域。由此,在修整加工含III-V族化合物半导体的对象物的情况下,可沿着线而精度良好地切断该对象物。
在本发明的一方式的激光加工装置,加工控制部,也可以以从改性区域延伸的龟裂不到达对象物的激光入射面的方式,形成该改性区域。由此,在修整加工含III-V族化合物半导体的对象物的情况下,可沿着线而精度良好地切断该对象物。
在本发明的一方式的激光加工装置,对象物,也可以含有砷化镓。对象物含有砷化镓的情况下,修整加工的结果,可在对象物的相反面产生照射痕,因此抑制照射痕对该对象物产生不良影响的上述效果有效。
在本发明的一方式的激光加工装置,成形部,也可以含有空间光调制器,调整部,通过控制空间光调制器,调整长边方向的朝向。由此,可可靠地调整光束形状的长边方向的朝向。
在本发明的一方式的激光加工方法,通过对含有III-V族化合物半导体的对象物至少使聚光区域的一部分对焦而照射激光,在对象物形成改性区域,该激光加工方法具备:成形工序,其使激光成形为在与激光的光轴垂直的面内的聚光区域的一部分的形状具有长边方向;决定工序,其将在对象物的外缘的内侧沿着延伸成环状的线使聚光区域的一部分相对地移动的情况下的长边方向的朝向,决定为与聚光区域的一部分的移动方向之间的角度比45°小的角度的规定方向;加工工序,其沿着线使聚光区域的一部分相对地移动而形成改性区域,在与对象物的激光入射面相反的侧的相反面产生具有长边方向的形状的照射痕;以及调整工序,其在通过加工工序形成改性区域的情况下,调整长边方向的朝向以成为决定部所决定的规定方向。
在该激光加工方法,以光束形状具有长边方向的方式成形激光,在与对象物的激光入射面相反的侧的相反面产生的照射痕的形状,也为具有与光束形状相同的长边方向的形状。而且,将加工行进方向与光束形状的长边方向之间的角度作为比45°小的角度而使光束形状的长边方向沿着加工行进方向,使照射痕的长边方向也沿着加工行进方向。由此,与照射痕的长边方向正交于加工行进方向的情况相比,可减少照射痕进入有效区域的内侧的程度。于是,在修整加工含III-V族化合物半导体的对象物的情况下,可抑制照射痕对该对象物产生不良影响的情况。
本发明的一方式的激光加工方法中,也可以在加工工序,沿着线的一部分,以从改性区域延伸的龟裂到达与对象物的激光入射面相反的侧的相反面的方式,形成该改性区域。由此,在修整加工含III-V族化合物半导体的对象物的情况下,可沿着线而精度良好地切断该对象物。
本发明的一方式的激光加工方法,也可以具备切断工序,其在加工工序后,以到达相反面的龟裂为边界而使对象物分开的方式在对象物施加应力,而沿着线而切断对象物。该情况下,可具体实现沿着线而切断对象物。
本发明的一方式的激光加工方法中,也可以在加工工序,沿着线,在对象物的厚度方向将多列改性区域形成为,使该改性区域占领厚度方向上对象物的全域。由此,在修整加工含III-V族化合物半导体的对象物的情况下,可沿着线而精度良好地切断该对象物。
本发明的一方式的激光加工方法中,也可以在加工工序,以从改性区域延伸的龟裂不到达对象物的激光入射面的方式,形成该改性区域。由此,在修整加工含III-V族化合物半导体的对象物的情况下,可沿着线而精度良好地切断该对象物。
本发明的一方式的激光加工方法中,对象物,也可以含有砷化镓。对象物含有砷化镓的情况下,修整加工的结果,可在对象物的相反面产生照射痕,因此抑制照射痕对该对象物产生不良影响的上述效果有效。
本发明的一方式的激光加工装置,通过对含有III-V族化合物半导体的对象物至少使聚光区域的一部分对焦而照射激光,由此在对象物形成改性区域,该激光加工装置,具备:支承对象物的支承部、对被支承部所支承的对象物照射激光的照射部、以及加工部,该加工部控制支承部及照射部,在对象物的外缘的内侧沿着延伸成环状的线使聚光区域的一部分相对地移动而形成改性区域,在与对象物的激光入射面相反的侧的相反面产生具有长边方向的形状的照射痕,加工部,将沿着线使聚光区域的一部分相对地移动的情况下的长边方向的朝向,决定为与聚光区域的一部分的移动方向之间的角度比45°小的角度的规定方向,调整长边方向的朝向以成为所决定的规定方向。
该激光加工装置中,在修整加工含III-V族化合物半导体的对象物的情况下,可抑制照射痕对该对象物产生不良影响的情况。
本发明的一方式的晶圆,是含有III-V族化合物半导体的板状的晶圆,具有:第1面、与第1面相反的侧的第2面,从厚度方向观察时,在第2面,沿着外缘形成有多个:具有长边方向的形状的一部分且与第2面的外缘重叠的形状的照射痕,从厚度方向观察时,长边方向的朝向,是与外缘的切线方向之间的角度成为比45°小的角度的规定方向。如上述那样,根据本发明的一方式,可提供照射痕的不良影响受到抑制的晶圆。
发明的效果
根据本发明,可提供一种激光加工装置、激光加工方法、及照射痕的不良影响受到抑制的晶圆,其在将含有III-V族化合物半导体的对象物修整加工的情况下,可抑制照射痕对该对象物产生的不良影响。
附图说明
[图1]图1,是实施方式的激光加工装置的立体图。
[图2]图2,是图1所示的激光加工装置的一部分的正视图。
[图3]图3,是图1所示的激光加工装置的激光加工头的正视图。
[图4]图4,是图3所示的激光加工头的侧视图。
[图5]图5,是图3所示的激光加工头的光学系统的构成图。
[图6]图6,是变形例的激光加工头的光学系统的构成图。
[图7]图7,是变形例的激光加工装置的一部分的正视图。
[图8]图8,是变形例的激光加工装置的立体图。
[图9]图9,是表示第1实施方式的激光加工装置的概略构造的俯视图。
[图10]图10(a),是表示对象物的例的俯视图。图10(b)是图10(a)所示的对象物的侧视图。
[图11]图11(a),是用于说明第1实施方式的修整加工的对象物的侧视图。图11(b),是表示图11(a)的后续的对象物的俯视图。(c)是图11(b)所示的对象物的侧视图。
[图12]图12(a)是表示图11(b)的后续的对象物的侧视图。图12(b),是表示图12(a)的后续的对象物的俯视图。
[图13]图13(a),是表示图12(b)的后续的对象物的俯视图。图13(b),是图13(a)所示的对象物的侧视图。图13(c),是用于说明第1实施方式的研磨加工的对象物的侧视图。
[图14]图14,是实施方式的成为修整加工的对象的对象物的俯视图。
[图15]图15(a),是说明以决定部决定的规定方向的图。图15(b),是说明以决定部决定的规定方向的图。图15(c),是说明以决定部决定的规定方向的图。
[图16]图16,是说明切断工序的图。
[图17]图17,是表示照射痕的形状与伤害抑制效果与可否切断之间关系的一例的图。
[图18]图18,是表示每个光束角度的照射痕及截面状态的例的图。
[图19]图19,是表示每个光束角度的照射痕及截面状态的例的图。
[图20]图20,是表示每个光束角度的照射痕及截面状态的例的图。
[图21]图21,是表示每个光束角度的照射痕及截面状态的例的图。
[图22]图22(a),是表示光束形状及全面改性与可否切断之间关系的一例的图。图22(b),是表示光束形状及全面改性与可否切断之间关系的一例的图。
[图23]图23,是表示光束形状及全面改性与可否切断之间关系的一例的图。
[图24]图23,是将实施方式的晶圆的表面扩大表示的俯视图。
具体实施方式
以下,针对实施方式,参照附图而详细说明。此外,在各图中对相同或相当的部分附上相同符号,并省略重复的说明。
首先,针对激光加工装置的基本的构造、作用、效果及变形例进行说明。
[激光加工装置的构造]
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、一对激光加工头(第1激光加工头、第2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。
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,安装于设在固定部51的轨道,可延着Y方向移动。安装部55,安装于设在移动部53的轨道,可延着X方向移动。
移动机构6,具有:固定部61、一对移动部(第1移动部、第2移动部)63、64、一对安装部(第1安装部、第2安装部)65、66。固定部61,安装于装置框架1a。一对移动部63、64中的各个,安装于设在固定部61的轨道,可各自独立地沿着Y方向移动。安装部65,安装于设在移动部63的轨道,可延着Z方向移动。安装部66,安装于设在移动部64的轨道,可延着Z方向移动。也就是说,可对装置框架1a,使一对安装部65、66中的各个分别沿着Y方向及Z方向而移动。移动部63、64中的各个,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中的各个,分别构成第1及第2铅直移动机构(铅直移动机构)。
支承部7,安装于设在移动机构5的安装部55的旋转轴,可以平行于Z方向的轴线为中心线而旋转。也就是说,支承部7,可延着X方向及Y方向中的各个而移动,可以平行于Z方向的轴线为中心线而旋转。支承部7,支承对象物100。对象物100,例如为晶圆。
如图1及图2所示那样,激光加工头10A,安装在移动机构6的安装部65。激光加工头10A,是在Z方向上与支承部7相对的状态下,对支承部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,是在Z方向上与支承部7相对的状态下,对支承部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,构成照射部。
光源单元8,具有一对光源81、82。光源81,输出激光L1。激光L1,从光源81的出射部81a出射,通过光纤2导光至激光加工头10A。光源82,输出激光L2。激光L2,从光源82的出射部82a出射,通过其他的光纤2导光至激光加工头10B。
控制部9,控制激光加工装置1的各部(支承部7、多个移动机构5、6、一对激光加工头10A、10B、及光源单元8等)。控制部9,是构成为含有处理器、内存、储存部及通信器件等的计算机装置。在控制部9,读取至内存等的软件(程序),被处理器执行,内存及储存部的数据的读取及写入,以及通信器件的通信,是由处理器所控制。由此,控制部9,实现各种功能。
针对如上述那样构成的激光加工装置1所进行的加工的一例进行说明。该加工的一例,是为了将晶圆即对象物100切断成多个芯片,沿着设定成格子状的多条线,在对象物100的内部形成改性区域的例子。
首先,移动机构5沿着X方向及Y方向中的各个使支承部7移动,而使支承着对象物100的支承部7在Z方向上与一对激光加工头10A、10B相对。接着,移动机构5以平行于Z方向的轴线为中心线使支承部7旋转,而使对象物100的向一方向延伸的多条线沿着X方向。
接着,移动机构6沿着Y方向使激光加工头10A移动,而使激光L1的聚光点(聚光区域的一部分)位于向一方向延伸的一条线上。另一方面,移动机构6沿着Y方向使激光加工头10B移动,而使激光L2的聚光点位于向一方向延伸的其他线上。接着,移动机构6沿着Z方向使激光加工头10A移动,而使激光L1的聚光点位于对象物100的内部。另一方面,移动机构6沿着Z方向使激光加工头10B移动,而使激光L2的聚光点位于对象物100的内部。
接着,光源81输出激光L1而使激光加工头10A对对象物100照射激光L1,且光源82输出激光L2而使激光加工头10B对对象物100照射激光L2。与此同时,移动机构5沿着X方向使支承部7移动,而使激光L1的聚光点沿着向一方向延伸的一条线相对地移动且使激光L2的聚光点沿着向一方向延伸的其他线相对地移动。如此,激光加工装置1,会沿着对象物100的向一方向延伸的多条线中的各个,在对象物100的内部形成改性区域。
接着,移动机构5以平行于Z方向的轴线为中心线使支承部7旋转,而使对象物100的向与一方向正交的另一方向延伸的多条线沿着X方向。
接着,移动机构6沿着Y方向使激光加工头10A移动,而使激光L1的聚光点位于向另一方向延伸的一条线上。另一方面,移动机构6沿着Y方向使激光加工头10B移动,而使激光L2的聚光点位于向另一方向延伸的其他线上。接着,移动机构6沿着Z方向使激光加工头10A移动,而使激光L1的聚光点位于对象物100的内部。另一方面,移动机构6沿着Z方向使激光加工头10B移动,而使激光L2的聚光点位于对象物100的内部。
接着,光源81输出激光L1而使激光加工头10A对对象物100照射激光L1,且光源82输出激光L2而使激光加工头10B对对象物100照射激光L2。与此同时,移动机构5沿着X方向使支承部7移动,而使激光L1的聚光点沿着向另一方向延伸的一条线相对地移动且使激光L2的聚光点沿着向另一方向延伸的其他线相对地移动。如此,激光加工装置1,会沿着对象物100的向与一方向正交的另一方向延伸的多条线中的各个,在对象物100的内部形成改性区域。
此外,在上述的加工的一例,光源81例如是通过脉冲振荡方式,对对象物100输出具有透过性的激光L1,光源82,例如是通过脉冲振荡方式,对对象物100输出具有透过性的激光L2。使这种激光在对象物100的内部聚光时,在激光的聚光点所对应的部分会特别吸收到激光,而在对象物100的内部形成改性区域。改性区域,是指密度、折射率、机械性强度、其他的物理特性与周围的非改性区域不同的区域。作为改性区域,例如有,熔融处理区域、裂纹区域、绝缘破坏区域、折射率变化区域等。
若使通过脉冲振荡方式输出的激光照射至对象物100,并沿着设定在对象物100的线使激光的聚光点相对地移动,则多个改性点会沿着线并排成一列地形成。一个改性点,是通过一脉冲的激光的照射而形成。一列改性区域,是并排成一列的多个改性点的集合。相邻的改性点,因激光的聚光点对对象物100的相对移动速度及激光的重复频率,有彼此相连的情况,也有彼此分离的情况。所设定的线的形状,不限定于格子状,也可以为环状、直线状、曲线状以及将这些中的至少任一者组合的形状。
[激光加工头的构造]
如图3及图4所示那样,激光加工头10A,具备:框体11、入射部12、调整部13、聚光部14。
框体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,在X方向互相相对。第3壁部23及第4壁部24,在Y方向互相相对。第5壁部25及第6壁部26,在Z方向互相相对。
第3壁部23与第4壁部24的距离,比第1壁部21与第2壁部22的距离小。第1壁部21与第2壁部22的距离,比第5壁部25与第6壁部26的距离小。此外,第1壁部21与第2壁部22的距离,也可以与第5壁部25与第6壁部26的距离相等,或是,也可以比第5壁部25与第6壁部26的距离大。
在激光加工头10A,第1壁部21,位于移动机构6的固定部61侧,第2壁部22,位于与固定部61相反的侧。第3壁部23,位于移动机构6的安装部65侧,第4壁部24,位于与安装部65相反的侧即激光加工头10B侧(参照图2)。第5壁部25,位于与支承部7相反的侧,第6壁部26,位于支承部7侧。
框体11,构成为:在使第3壁部23配置于移动机构6的安装部65侧的状态下使框体11安装于安装部65。具体而言如下。安装部65,具有基座板65a、安装板65b。基座板65a,安装于设在移动部63的轨道(参照图2)。安装板65b,在基座板65a竖立设置于激光加工头10B侧的端部(参照图2)。框体11,在第3壁部23接触于安装板65b的状态下,透过台座27经由螺栓28螺合于安装板65b,由此安装于安装部65。台座27,分别设在第1壁部21及第2壁部22。框体11,可对安装部65装卸。
入射部12,安装于第5壁部25。入射部12,使激光L1入射框体11内。入射部12,在X方向上偏靠第2壁部22侧(一个壁部侧),在Y方向上偏靠第4壁部24侧。也就是说,X方向的入射部12与第2壁部22的距离,比X方向的入射部12与第1壁部21的距离小,Y方向的入射部12与第4壁部24的距离,比X方向的入射部12与第3壁部23的距离小。
入射部12,构成为可供光纤2的连接端部2a连接。在光纤2的连接端部2a,设有将从光纤的出射端出射的激光L1准直的准直透镜,未设有抑制回射光的隔离器。该隔离器,是设在比连接端部2a更靠光源81侧的光纤的途中。由此,谋求连接端部2a的小型化,或入射部12的小型化。此外,也可以在光纤2的连接端部2a设有隔离器。
调整部13,配置在框体11内。调整部13,调整从入射部12入射的激光L1。调整部13所具有的各构件,安装于设在框体11内的光学基座29。光学基座29,是以将框体11内的区域分隔成第3壁部23侧的区域与第4壁部24侧的区域的方式,安装于框体11。光学基座29,与框体11成为一体。调整部13所具有的各构件,即在第4壁部24侧安装于光学基座29的调整部13所具有的各构造的详细在后描述。
聚光部14,配置在第6壁部26。具体而言,聚光部14,是在插通于形成在第6壁部26的孔26a的状态下,配置于第6壁部26。聚光部14,将被调整部13调整过的激光L1聚光并出射至框体11外。聚光部14,在X方向上偏靠第2壁部22侧(一个壁部侧),在Y方向上偏靠第4壁部24侧。也就是说,X方向的聚光部14与第2壁部22的距离,比X方向的聚光部14与第1壁部21的距离小,Y方向的聚光部14与第4壁部24的距离,比X方向的聚光部14与第3壁部23的距离小。
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、以及调整部13的衰减器31、扩束器32及反射镜33,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,配置在入射部12与反射镜33之间。衰减器31,调整从入射部12入射的激光L1的输出。扩束器32,将以衰减器31调整过输出的激光L1的径扩大。反射镜33,将以扩束器32扩大过径的激光L1反射。
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,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,将以反射镜33反射的激光L1调制。反射型空间光调制器34,例如为反射型液晶(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与聚光部14的入射瞳面14a成为成像关系的两侧远心光学系统。成像光学系统35,是由三个以上的透镜构成。
直线A1及直线A2,位于与Y方向垂直的平面上。直线A1,相对于直线A2位于第2壁部22侧(一个壁部侧)。在激光加工头10A,激光L1,从入射部12入射至框体11内而在直线A1上行进,依次由反射镜33及反射型空间光调制器34反射之后,在直线A2上行进而从聚光部14出射至框体11外。此外,衰减器31及扩束器32的配列顺序也可以颠倒。另外,衰减器31,也可以配置在反射镜33与反射型空间光调制器34之间。另外,调整部13,也可以具有其他的光学部件(例如配置在扩束器32之前的转向镜等)。
激光加工头10A,进一步具备:二向分色镜15、测定部16、观察部17、驱动部18、电路部19。
二向分色镜15,在直线A2上配置于成像光学系统35与聚光部14之间。也就是说,二向分色镜15,在框体11内配置于调整部13与聚光部14之间。二向分色镜15,在第4壁部24侧安装于光学基座29。二向分色镜15,供激光L1透过。二向分色镜15,就抑制散光的观点来看,例如为方体型,或是配置成具有扭曲关系的两片的板型均可。
测定部16,在框体11内,对调整部13配置在第1壁部21侧(与一个壁部侧相反的侧)。测定部16,在第4壁部24侧安装于光学基座29。测定部16,输出用于测定对象物100的表面(例如激光L1入射的侧的表面)与聚光部14的距离的测定光L10,透过聚光部14,检测出在对象物100的表面反射的测定光L10。也就是说,从测定部16输出的测定光L10,透过聚光部14照射至对象物100的表面,在对象物100的表面反射的测定光L10,透过聚光部14而被测定部16检测到。
更具体而言,从测定部16输出的测定光L10,是被在第4壁部24侧安装于光学基座29的分束镜20及二向分色镜15依次反射,而从聚光部14出射至框体11外。在对象物100的表面反射的测定光L10,是从聚光部14入射至框体11内而被二向分色镜15及分束镜20依次反射,并入射至测定部16,而被测定部16检测到。
观察部17,在框体11内,对调整部13配置在第1壁部21侧(与一个壁部侧相反的侧)。观察部17,在第4壁部24侧安装于光学基座29。观察部17,输出用于观察对象物100的表面(例如激光L1入射的侧的表面)的观察光L20,透过聚光部14,检测出在对象物100的表面反射的观察光L20。也就是说,从观察部17输出的观察光L20,透过聚光部14照射至对象物100的表面,在对象物100的表面反射的观察光L20,透过聚光部14而被观察部17检测到。
更具体而言,从观察部17输出的观察光L20,透过分束镜20而被二向分色镜15反射,而从聚光部14出射至框体11外。在对象物100的表面反射的观察光L20,是从聚光部14入射至框体11内而被二向分色镜15反射,并透过分束镜20入射至观察部17,而被观察部17检测到。此外,激光L1、测定光L10及观察光L20的各自的波长彼此不同(至少各自的中心波长彼此错开)。
驱动部18,在第4壁部24侧安装于光学基座29。安装在框体11的第6壁部26。驱动部18,例如通过压电元件的驱动力,使配置在第6壁部26的聚光部14沿着Z方向移动。
电路部19,在框体11内,对光学基座29配置在第3壁部23侧。也就是说,电路部19,在框体11内,对调整部13、测定部16及观察部17配置在第3壁部23侧。电路部19,例如为多片电路基板。电路部19,处理从测定部16输出的信号、以及输入至反射型空间光调制器34的信号。电路部19,基于从测定部16输出的信号来控制驱动部18。作为一例,电路部19,基于从测定部16输出的信号来控制驱动部18,使对象物100的表面与聚光部14的距离维持成一定(即,使对象物100的表面与激光L1的聚光点的距离维持成一定)。此外,在框体11,设有连接器(图示省略),其连接有用于将电路部19电连接于控制部9(参照图1)等的配线。
激光加工头10B,与激光加工头10A同样地,具备:框体11、入射部12、调整部13、聚光部14、二向分色镜15、测定部16、观察部17、驱动部18、电路部19。但是,激光加工头10B的各构件,如图2所示那样,关于通过一对安装部65、66间的中点且与Y方向垂直的虚拟平面,是配置成与激光加工头10A的各构件具有面对称的关系。
例如,激光加工头10A的框体(第1框体)11,安装于安装部65,而使第4壁部24对第3壁部23位于激光加工头10B侧且使第6壁部26对第5壁部25位于支承部7侧。相对地,激光加工头10B的框体(第2框体)11,安装于安装部66,而使第4壁部24对第3壁部23位于激光加工头10A侧且使第6壁部26对第5壁部25位于支承部7侧。
激光加工头10B的框体11,是在第3壁部23配置于安装部66侧的状态下使框体11安装于安装部66而构成。具体而言如下。安装部66,具有基座板66a、安装板66b。基座板66a,安装于设在移动部63的轨道。安装板66b,在基座板66a竖立设置于激光加工头10A侧的端部。激光加工头10B的框体11,是在第3壁部23接触于安装板66b的状态下,安装于安装部66。激光加工头10B的框体11,可对安装部66装卸。
[作用及效果]
在激光加工头10A,由于输出激光L1的光源并未设在框体11内,因此可谋求框体11的小型化。此外,框体11中,第3壁部23与第4壁部24的距离比第1壁部21与第2壁部22的距离小,配置在第6壁部26的聚光部14在Y方向上偏靠第4壁部24侧。由此,在沿着与聚光部14的光轴垂直的方向而使框体11移动的情况下,例如,即使在第4壁部24侧存在有其他的构件(例如激光加工头10B),也可以使聚光部14靠近该其他的构件。因此,激光加工头10A,可使聚光部14沿着与其光轴垂直的方向移动。
另外,在激光加工头10A,入射部12设在第5壁部25,在Y方向上偏靠第4壁部24侧。由此,可在框体11内的区域中对调整部13在第3壁部23侧的区域配置其他构件(例如电路部19)等,有效利用该区域。
另外,在激光加工头10A,聚光部14在X方向上偏靠第2壁部22侧。由此,在沿着与聚光部14的光轴垂直的方向而使框体11移动的情况下,例如,即使在第2壁部22侧存在有其他的构件,也可以使聚光部14靠近该其他的构件。
另外,在激光加工头10A,入射部12设在第5壁部25,在X方向上偏靠第2壁部22侧。由此,可在框体11内的区域中对调整部13在第1壁部21侧的区域配置其他构件(例如测定部16及观察部17)等,有效利用该区域。
另外,在激光加工头10A,测定部16及观察部17是在框体11内的区域中对调整部13配置在第1壁部21侧的区域,电路部19是在框体11内的区域中对调整部13配置在第3壁部23侧,二向分色镜15是在框体11内配置在调整部13与聚光部14之间。由此,可有效地利用框体11内的区域。此外,在激光加工装置1中,可基于对象物100的表面与聚光部14的距离的测定结果来加工。另外,在激光加工装置1中,可基于对象物100的表面的观察结果来加工。
另外,在激光加工头10A,电路部19,基于由测定部16所输出的信号来控制驱动部18。由此,可基于对象物100的表面与聚光部14的距离的测定结果,来调整激光L1的聚光点的位置。
另外,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。由此,可紧凑地构成具有衰减器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。
另外,在激光加工头10A,直线A1相对直线A2位于第2壁部22侧。由此,在框体11内的区域中相对调整部13在第1壁部21侧的区域处,构成使用聚光部14的其他的光学系统(例如测定部16及观察部17)的情况下,可提高该其他的光学系统的构成的自由度。
以上的作用及效果,也可以通过激光加工头10B同样地发挥。
另外,在激光加工装置1,激光加工头10A的聚光部14,是在激光加工头10A的框体11中偏靠激光加工头10B侧,激光加工头10B的聚光部14,是在激光加工头10B的框体11中偏靠激光加工头10A侧。由此,在一对激光加工头10A、10B各自沿着Y方向移动的情况下,激光加工头10A的聚光部14与激光加工头10B的聚光部14可互相靠近。因此,根据激光加工装置1,可效率良好地加工对象物100。
另外,在激光加工装置1,一对安装部65、66中的各个,是各自沿着Y方向及Z方向而移动。由此,可更效率良好地加工对象物100。
另外,在激光加工装置1,支承部7,沿着X方向及Y方向中的各个而移动,以平行于Z方向的轴线为中心线而旋转。由此,可更效率良好地加工对象物100。
[变形例]
例如图6所示那样,入射部12、调整部13及聚光部14,也可以配置在沿着Z方向延伸的直线A上。由此,可紧凑地构成调整部13。该情况下,调整部13,有没有反射型空间光调制器34及成像光学系统35均可。另外,调整部13,也可以具有衰减器31及扩束器32。由此,可紧凑地构成具有衰减器31及扩束器32的调整部13。此外,衰减器31及扩束器32的配列顺序也可以颠倒。
另外,框体11,只要构成为:在第1壁部21、第2壁部22、第3壁部23及第5壁部25中的至少一个配置在激光加工装置1的安装部65(或安装部66)侧的状态下,使框体11安装于安装部65(或安装部66)即可。另外,聚光部14,至少在Y方向上偏靠第4壁部24侧即可。根据这些,在使框体11沿着Y方向移动的情况下,例如,即使在第4壁部24侧存在其他的构件,也可以使聚光部14靠近该其他的构件。另外,在使框体11沿着Z方向移动的情况下,例如,可使聚光部14靠近对象物100。
另外,聚光部14,也可以在X方向上偏靠第1壁部21侧。由此,在沿着与聚光部14的光轴垂直的方向而使框体11移动的情况下,例如,即使在第1壁部21侧存在有其他的构件,也可以使聚光部14靠近该其他的构件。该情况下,入射部12,也可以在X方向上偏靠第1壁部21侧。由此,可在框体11内的区域中对调整部13在第2壁部22侧的区域配置其他构件(例如测定部16及观察部17)等,有效利用该区域。
另外,从光源单元8的出射部81a向激光加工头10A的入射部12的激光L1的导光、以及从光源单元8的出射部82a向激光加工头10B的入射部12的激光L2的导光中的至少一者,也可以是通过反射镜而实施。图7,是激光L1由反射镜导光的激光加工装置1的一部分的正视图。在图7所示的构造,反射激光L1的反射镜3,安装在移动机构6的移动部63,而在Y方向上与光源单元8的出射部81a相对且在Z方向上与激光加工头10A的入射部12相对。
在图7所示的构造,即使移动机构6的移动部63沿着Y方向移动,在Y方向上也维持着反射镜3与光源单元8的出射部81a相对的状态。另外,即使移动机构6的安装部65沿着Z方向移动,在Z方向上也维持着反射镜3与激光加工头10A的入射部12相对的状态。于是,无关激光加工头10A的位置,可将从光源单元8的出射部81a所出射的激光L1,可靠地入射至激光加工头10A的入射部12。而且,可利用难以由光纤2导光的高功率长短脉冲激光等的光源。
另外,在图7所示的构造,反射镜3也可以在移动机构6的移动部63安装成使角度调整及位置调整中的至少一个成为可能。由此,可将从光源单元8的出射部81a所出射的激光L1,更可靠地入射至激光加工头10A的入射部12。
另外,光源单元8,也可以具有一个光源。该情况下,光源单元8也可以构成为:将从一个光源输出的激光的一部分从出射部81a出射且将该激光的剩余部分从出射部82b出射。
另外,激光加工装置1,也可以具备一个激光加工头10A。即使是具备一个激光加工头10A的激光加工装置1也一样,在沿着与聚光部14的光轴垂直的Y方向而使框体11移动的情况下,例如,即使在第4壁部24侧存在有其他的构件,也可以使聚光部14靠近该其他的构件。因此,即使是具备一个激光加工头10A的激光加工装置1,也可以效率良好地加工对象物100。另外,具备一个激光加工头10A的激光加工装置1中,只要安装部65沿着Z方向移动,则可更效率良好地加工对象物100。另外,具备一个激光加工头10A的激光加工装置1中,只要支承部7沿着X方向移动,以平行于Z方向的轴线为中心线而旋转,则可更效率良好地加工对象物100。
另外,激光加工装置1,也可以具备三个以上的激光加工头。图8,是具备两对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、一对激光加工头10A、10B、一对激光加工头10C、10D、光源单元(图示省略)。
移动机构200,沿着X方向、Y方向及Z方向中的各个的方向使支承部7移动,以平行于Z方向的轴线为中心线而使支承部7旋转。
移动机构300,具有固定部301、一对安装部(第1安装部、第2安装部)305、306。固定部301,安装于装置框架(图示省略)。一对安装部305、306中的各个,安装于设在固定部301的轨道,可各自独立地沿着Y方向移动。
移动机构400,具有固定部401、一对安装部(第1安装部、第2安装部)405、406。固定部401,安装于装置框架(图示省略)。一对安装部405、406中的各个,安装于设在固定部401的轨道,可各自独立地沿着X方向移动。此外,固定部401的轨道,配置成与固定部301的轨道立体地交错。
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,是在Z方向上与支承部7相对的状态下,对支承部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(图示省略)由光纤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,是在Z方向上与支承部7相对的状态下,对支承部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(图示省略)由光纤2导光。
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,是在Z方向上与支承部7相对的状态下,对支承部7所支承的对象物100照射激光。从激光加工头10C出射的激光,是从光源单元(图示省略)由光纤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,是在Z方向上与支承部7对向的状态下,对支承部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(图示省略)由光纤2导光。
图8所示的激光加工装置1的一对激光加工头10A、10B的构造,与图1所示的激光加工装置1的一对激光加工头10A、10B的构造相同。图8所示的激光加工装置1的一对激光加工头10C、10D的构造,是与将图1所示的激光加工装置1的一对激光加工头10A、10B以平行于Z方向的轴线为中心线旋转90°的情况下的一对激光加工头10A、10B的构造相同。
例如,激光加工头10C的框体(第1框体)11,安装于安装部65,而使第4壁部24对第3壁部23位于激光加工头10D侧且使第6壁部26对第5壁部25位于支承部7侧。激光加工头10C的聚光部14,在Y方向上偏靠第4壁部24侧(即激光加工头10D侧)。
激光加工头10D的框体(第2框体)11,安装于安装部66,而使第4壁部24对第3壁部23位于激光加工头10C侧且使第6壁部26对第5壁部25位于支承部7侧。激光加工头10D的聚光部14,在Y方向上偏靠第4壁部24侧(即激光加工头10C侧)。
如上,图8所示的激光加工装置1,在一对激光加工头10A、10B各自沿着Y方向移动的情况下,激光加工头10A的聚光部14与激光加工头10B的聚光部14可互相靠近。另外,在一对激光加工头10C、10D各自沿着X方向移动的情况下,激光加工头10C的聚光部14与激光加工头10D的聚光部14可互相靠近。
另外,激光加工头及激光加工装置,并不限定于在对象物100的内部形成改性区域,也可以实施其他激光加工。
接着,说明一实施方式。以下,省略与上述实施方式重复的说明。
图9所示的实施方式的激光加工装置101,使聚光点(至少聚光区域的一部分)对焦于对象物100而照射第1激光,由此在对象物100形成改性区域。激光加工装置101,对对象物100施加修整加工,而取得(制造)半导体器件。激光加工装置101,沿着在对象物100的外缘的内侧延伸成环状的线M3,形成改性区域。激光加工装置101,具备:平台107、第1激光加工头10A、第1Z轴轨道106A、Y轴轨道108、对位摄影机110、以及控制部9。
修整加工,是将对象物100中的不要部分去除的加工。修整加工,含有使聚光点对焦于对象物100而照射第1激光,由此在对象物100形成改性区域4的激光加工方法。对象物100,例如包含形成为圆板状的半导体晶圆。作为对象物并未特别限定,也可以以各种材料而形成,也可以呈现各种形状。在对象物100的表面100a,形成有功能元件(未图示)。功能元件,例如光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。
如图10(a)及图10(b)所示那样,在对象物100设定有效区域R及去除区域E。有效区域R,是对应于所取得的半导体器件的部分。此处的有效区域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。去除区域E,是对象物100的比有效区域R更外侧的区域。去除区域E,是对象物100的有效区域R以外的外缘部分。此处的去除区域E,是包围有效区域R的圆环状的部分。去除区域E,是包含从厚度方向观察对象物100时的周缘部分(外缘的倒角部)。有效区域R及去除区域E的设定,可在控制部9进行。有效区域R及去除区域E,也可以为坐标指定。
平台107,是载置有对象物100的支承部。平台107,是与上述支承部7(参照图1)同样地构成。在本实施方式的平台107,是在将对象物100的背面100b作为激光入射面侧即上侧的状态(将表面100a作为平台107侧即下侧的状态)下,载置有对象物100。平台107,具有设在其中心的旋转轴C。旋转轴C,是沿着Z方向延伸的轴。平台107,以旋转轴C为中心而可旋转。平台107,通过马达等的公知的驱动装置的驱动力而旋转驱动。
第1激光加工头10A,对载置于平台107的对象物100沿着Z方向照射第1激光L1,在该对象物100的内部形成改性区域。第1激光加工头10A,安装于第1Z轴轨道106A及Y轴轨道108。第1激光加工头10A,通过马达等的公知的驱动装置的驱动力,而可沿着第1Z轴轨道106A在Z方向直线移动。第1激光加工头10A,通过马达等的公知的驱动装置的驱动力,而可沿着Y轴轨道108在Y方向直线移动。第1激光加工头10A,构成照射部。
第1激光加工头10A,如上述那样,具备反射型空间光调制器34。反射型空间光调制器34,构成成形部,其成形:在与第1激光L1的光轴垂直的面内的聚光点的形状(以下也称为“光束形状”)。反射型空间光调制器34,成形第1激光L1而使光束形状具有长边方向。例如反射型空间光调制器34,将使光束形状成为椭圆形状的调制图案显示于液晶层,由此将光束形状成形为椭圆形状。
光束形状,不限定于椭圆形状,只要为长条形状即可。光束形状,也可以是扁平圆形状、长圆形状或长方形状。光束形状,也可以为长条的三角形形状,矩形形状或多角形形状。这种实现光束形状的反射型空间光调制器34的调制图案,也可以包含狭缝图案及散光图案中的至少任一者。此外,第1激光L1通过散光等而具有多个聚光点的情况下,多个聚光点中,第1激光L1的光路的最上游侧的聚光点的形状,为本实施方式的光束形状(其他激光也相同)。长边方向,为光束形状的椭圆形状的长轴方向,也称为椭圆长轴方向。光束形状,不限定于聚光点的形状,也可以为聚光点附近的形状,只要是聚光区域(聚光的区域)的一部分的形状即可。
例如,具有散光的第1激光L1的情况下,在聚光点附近的激光入射面侧的区域,光束形状具有长边方向。在该光束形状的平面内(聚光点附近的激光入射面侧的Z方向位置的平面内)的光束强度分布,成为在长边方向具有较强的强度分布,光束强度较强的方向与长边方向一致。具有散光的第1激光L1的情况下,在聚光点附近的激光入射面的相反面侧的区域,光束形状,具有对激光入射面侧的区域的长边方向垂直的长边方向。在该光束形状的平面内(聚光点附近的激光入射面侧的相反面侧的Z方向位置的平面内)的光束强度分布,成为在长边方向具有较强的强度分布,光束强度较强的方向与长边方向一致。具有散光的第1激光L1的情况下,在聚光点附近的激光入射面侧与其相反面侧之间的区域,光束形状成为不具长边方向的圆形。具有这种散光的第1激光L1的情况下,本实施方式的成为对象的聚光区域的一部分,也可以包含聚光点附近的激光入射面侧的区域,本实施方式的成为对象的光束形状,也可以是聚光点附近的激光入射面侧的区域的光束形状。
此外,也可以调整反射型空间光调制器34的调制图案,由此任意控制具有长边方向的光束形状的位置。具有长边方向的光束形状的位置,并未特别限定,只要位于从对象物100的激光入射面到其相反面为止之间的任何位置即可。
另外,例如,在使用调制图案的控制及/或机械式机构所进行的狭缝或椭圆光学系统的情况下,在聚光点附近的激光入射面侧的区域,光束形状具有长边方向。在使用狭缝或椭圆光学系统的情况下,在聚光点附近的激光入射面的相反面侧的区域,光束形状,具有与激光入射面侧的区域的长边方向相同的长边方向。在使用狭缝或椭圆光学系统的情况下,在聚光点,光束形状71具有对激光入射面侧的区域的长边方向垂直的长边方向。在使用这种狭缝或椭圆光学系统的情况下,本实施方式的成为对象的聚光区域的一部分,也可以包含聚光点附近的激光入射面侧及其相反的侧的区域,本实施方式的成为对象的光束形状,也可以为聚光点附近的激光入射面侧及其相反的侧的区域的光束形状。
第1激光加工头10A,具备测距传感器36。测距传感器36,对对象物100的激光入射面出射测距用激光,检测出被该激光入射面所反射的测距用的光,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,在与第1激光L1不同轴的传感器的情况下,可利用三角测距方式、激光共焦点方式、白色共焦点方式、分光干涉方式、散光方式等的传感器。作为测距传感器36,在与第1激光L1同轴的传感器的情况下,可利用散光方式等的传感器。第1激光加工头10A的电路部19(参照图3),是基于由测距传感器36所取得的位移数据,来驱动驱动部18,使聚光部14追随激光入射面(参照图5)。由此,以对象物100的激光入射面与第1激光L1的聚光点的距离维持成一定的方式,基于该位移数据使聚光部14沿着Z方向移动。关于这种测距用传感器36及其控制(以下也称为“追随控制”),在其他的激光加工头也相同。
第1Z轴轨道106A,是沿着Z方向延伸的轨道。第1Z轴轨道106A,透过安装部65而安装有第1激光加工头10A。第1Z轴轨道106A,是以第1激光L1的聚光点沿着Z方向移动的方式,使第1激光加工头10A沿着Z方向移动。第1Z轴轨道106A,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。
Y轴轨道108,是沿着Y方向的轨道。Y轴轨道108,安装于第1及第2Z轴轨道106A、106B中的各个。Y轴轨道108,是以第1激光L1的聚光点沿着Y方向移动的方式,使第1激光加工头10A沿着Y方向移动。Y轴轨道108,是以聚光点通过旋转轴C或其附近的方式,使第1激光加工头10A移动。Y轴轨道108,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。
对位摄影机110,是取得用在各种调整的图像的摄影机。对位摄影机110,拍摄对象物100。对位摄影机110,设置在安装有第1激光加工头10A的安装部65,可与第1激光加工头10A同步移动。
控制部9,是构成为含有处理器、内存、储存部及通信器件等的计算机装置。在控制部9,读取至内存等的软件(程序),由处理器执行,内存及储存部的数据的读取及写入,以及通信器件的通信,由处理器控制。由此,控制部9,实现各种功能。
控制部9,控制平台107及第1激光加工头10A。控制部9,控制平台107的旋转、来自第1激光加工头10A的第1激光L1的照射、光束形状、以及聚光点的移动。控制部9,基于与平台107的旋转量相关的旋转信息(以下称为“θ信息”),而可实行各种控制。θ信息,也可以是由使平台107旋转的驱动装置的驱动量而取得,也可以由其他的传感器等而取得。θ信息,可通过公知的各种手法而取得。此处的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。
控制部9,是在一边使平台107旋转,一边使聚光点位于对象物100的沿着线M3(有效区域R的周缘)的位置的状态下,基于θ信息来控制第1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的周缘而形成改性区域的周缘处理。控制部9,不使平台107旋转,而对去除区域E照射第1激光L1,并且使该第1激光L1的聚光点移动,由此实行在去除区域E形成改性区域的去除处理。
控制部9,是以改性区域所包含的多个改性点的间距(在加工行进方向邻接的改性点的间隔)成为一定的方式,控制平台107的旋转、来自第1激光加工头10A的第1激光L1的照射、以及第1激光L1的聚光点的移动中的至少任一者。控制部9,是从对位摄影机110的拍摄图像,而取得对象物100的旋转方向的基准位置(0°方向的位置)及对象物100的直径。控制部9,是以第1激光加工头10A可沿着Y轴轨道108移动至平台107的旋转轴C上的方式,而控制第1激光加工头10A的移动。
接着,以下说明使用激光加工装置101,而对对象物100施加修整加工,而取得(制造)半导体器件的方法的一例。
首先,以背面100b成为激光入射面侧的状态将对象物100载置于平台107上。在对象物100的搭载有功能元件的表面100a侧,黏接有支承基板、保持材料或胶带材料。
接着,由控制部9实行周缘处理。具体而言,如图11(a)所示那样,在一边使平台107以一定的旋转速度而旋转,一边使聚光点P1位于沿着对象物100的有效区域R的周缘的位置的状态下,基于θ信息来控制第1激光加工头10A的第1激光L1的照射的开始及停止。由此,如图11(b)及11(c)所示那样,沿着线M3(有效区域R的周缘)形成改性区域4。所形成的改性区域4,包含改性点及从改性点延伸的龟裂。
接着,由控制部9实行去除处理。具体而言,如图12(a)所示那样,不使平台107旋转地在去除区域E照射第1激光L1,并使第1激光加工头10A沿着Y轴轨道108移动,使该第1激光L1的聚光点P1在Y方向移动。使平台107旋转90°之后,在去除区域E照射第1激光L1,并使第1激光加工头10A沿着Y轴轨道108移动,使该第1激光L1的聚光点P1在Y方向移动。由此,如图12(b)所示那样,从Z方向观察时沿着以去除区域E被4等分的方式延伸的线,而形成改性区域4。所形成的改性区域4,包含改性点及从改性点延伸的龟裂。该龟裂,到达表面100a及背面100b中的至少任一者均可,也可以未到达表面100a及背面100b中的至少任一者。
之后,如图13(a)及图13(b)所示那样,例如通过治具或空气,以改性区域4为边界将去除区域E去除。如图13(c)所示那样,对对象物100的剥离面100h,进行收尾的研削或砺石等的研磨材料KM的研磨。以蚀刻剥离对象物100的情况下,也可以使该研磨简略化。以上的结果,取得半导体器件100K。
接着,关于本实施方式的修整加工,做更详细的说明。
对象物100,含有III-V族化合物半导体。对象物100,含有第1激光L1可透过的III-V族化合物半导体。例如对象物100,含有砷化镓(GaAs)。如图14所示那样,对象物100,例如为厚度300μm的板状,作为其主面具有表面100a及背面100b。对象物100,是以(100)面为主面的晶圆。对象物100,具有:与一个(110)面垂直的第1结晶方位K1、与另一个(110)面垂直的第2结晶方位K2。(110)面,是裂开面。第1结晶方位K1及第2结晶方位K2,是裂开方向,即,对象物100中龟裂最容易延伸的方向。第1结晶方位K1与第2结晶方位K2,彼此正交。对象物100,也可以取代砷化镓或额外含有磷化铟(InP)。
在对象物100,设有对位对象100n。例如对位对象100n,对对象物100的0°方向的位置在θ方向(平台107的绕旋转轴C的旋转方向)具有一定的关系。0°方向的位置,是指θ方向上成为基准的对象物100的位置。对位对象100n,例如是形成在外缘部的缺口。此外,对位对象100n并未特别限定,也可以为对象物100的定向平面,也可以为功能元件的图案。
在对象物100,设定有作为修整预定线的线M3。线M3,是预定形成改性区域4的线。线M3,是在对象物100的外缘的内侧延伸成环状。此处的线M3,延伸成圆环状。线M3,设定在对象物100的有效区域R与去除区域E之间的边界。线M3的设定,可在控制部9进行。线M3,虽为虚拟的线,但也可以为实际画出的线。线M3,也可以为坐标指定。
如图9所示那样,激光加工装置101的控制部9,具有:取得部9a、决定部9b、加工控制部9c、及调整部9d。取得部9a,取得关于线M3的线信息。线信息,包含:线M3的信息、以及关于沿着线M3使聚光点(聚光区域的一部分)P1相对地移动的情况下的该移动的移动方向(也称为“加工行进方向”)的信息。例如加工行进方向,是通过位于线M3上的聚光点P1的线M3的切线方向。取得部9a,可基于使用者的操作或来自外部的通信等的输入,来取得线信息。作为线信息并未特别限定,也可以含有其他各种信息。
决定部9b,基于由取得部9a取得的线信息,将沿着线M3使聚光点P1相对地移动的情况下的光束形状的长边方向的朝向,决定成与加工行进方向之间的角度比45°小的角度的规定方向。
例如图15(a)所示那样,决定部9b所决定的光束形状71的长边方向的朝向即规定方向NH,从激光入射面来看,是从加工行进方向BD以逆时针旋转未达45°的角度的方向。例如图15(b)所示那样,规定方向NH,从激光入射面来看,是沿着加工行进方向BD的方向。例如图15(c)所示那样,规定方向NH,从激光入射面来看,是从加工行进方向BD以顺时针旋转未达45°的角度的方向。以下,将以加工行进方向BD为基准的规定方向NH的角度称为“光束角度β”。光束角度β,从激光入射面来看,从加工行进方向BD朝向逆时针的角度是正(+)的角度,从加工行进方向BD朝向顺时针的角度是负(-)的角度。此外,决定部9b,也可以不是基于取得部9a所取得的线信息,而是基于例如使用者的操作或来自外部的通信等的输入,来决定光束形状71的长边方向的朝向。
加工控制部9c,控制对对象物100的激光加工的开始及停止。加工控制部9c,一边照射第1激光L1一边沿着线M3使聚光点P1相对地移动,在对象物100的内部沿着线M3形成改性区域4。在此,加工控制部9c,是在Z方向(对象物100的厚度方向)改变聚光点P1的位置而多次反复实行聚光点P1沿着线M3的相对移动,而在Z方向沿着线M3形成多列改性区域4。
改性区域4的形成及其停止的切换,可如下述那样实现。例如,第1激光加工头10A中,切换第1激光L1的照射(输出)的开始及停止(ON/OFF),由此可切换改性区域4的形成与停止该形成。具体而言,在激光振荡器由固体激光构成的情况下,使设在共振腔内的Q开关(AOM(声波光学调制器)、EOM(电气光学调制器)等)的ON/OFF被切换,由此高速地切换第1激光L1的照射的开始及停止。在激光振荡器由光纤激光构成的情况下,使构成种子激光、放大器(激发用)激光的半导体激光的输出的ON/OFF被切换,由此高速地切换第1激光L1的照射的开始及停止。在激光振荡器使用外部调制元件的情况下,是使设在共振腔外的外部调制元件(AOM、EOM等)的ON/OFF被切换,由此高速地切换第1激光L1的照射的ON/OFF。
或是,改性区域4的形成及其停止的切换,可如下述那样实现。例如,也可以控制快门等的机械式机构,由此关闭第1激光L1的光路,而切换改性区域4的形成与停止该形成。也可以将第1激光L1切换成CW光(连续波),由此停止改性区域4的形成。也可以在反射型空间光调制器34的液晶层,将第1激光L1的聚光状态显示成无法改性的状态的图案(例如激光散乱的粗糙模样的图案),由此停止改性区域4的形成。也可以控制衰减器等的输出调整部,以无法形成改性区域的方式使第1激光L1的输出降低,由此停止改性区域4的形成。也可以通过切换偏光方向,而停止改性区域4的形成。也可以使第1激光L1在光轴以外的方向散乱(分散)截断,由此停止改性区域4的形成。
加工控制部9c,在与对象物100的激光入射面相反的侧的相反面,沿着线M3产生多个具有与光束形状71的长边方向相同的长边方向的形状的照射痕。照射痕的形状,对应于光束形状71。照射痕的朝向,与光束形状71的朝向对齐。照射痕的形状,也可以是与光束形状71相似的形状。作为这种产生照射痕的情况下的加工条件,可由公知的常识等而适当设定。例如,作为这种产生照射痕的情况下的加工条件,可举出使光束形状71的第1激光L1的输出成为一定输出以上,使该聚光点P1位于从相反面(表面100a)向内侧一定距离以下的位置(相反面的附近)的条件。
加工控制部9c,沿着线M3的一部分,以从改性区域4延伸的龟裂到达与对象物100的激光入射面相反的侧的相反面的方式,形成该改性区域4。到达与对象物100的激光入射面相反的侧的相反面的龟裂,以下也称为BHC(Bottom side half-cut)。沿着线M3的一部分产生BHC,是指包含沿着线M3断续地产生BHC,以及沿着线M3的一部分产生BHC中的至少任一者。作为沿着线M3的一部分产生BHC的情况下的激光加工条件,可由公知的常识等而适当设定。
加工控制部9c,沿着线M3,在Z方向将多列改性区域4形成为,使Z方向上对象物100的全域被改性区域4所占领。多列改性区域4形成为使Z方向上对象物100的全域被改性区域4占领的情况下,以下也简称为“全面改性”。在全面改性的情况下,邻接于Z方向的一对改性区域4会重叠,邻接于Z方向的一对改性区域4之间没有间隙,或是,即使有该间隙,间隙量也很小(一定距离以下)。在全面改性的情况下,最靠激光入射面侧的改性区域4与该激光入射面之间的间隙量很小(一定距离以下)。在全面改性的情况下,与最靠激光入射面相反的侧的相反面侧的改性区域4与该相反面之间的间隙量很小(一定距离以下)。一定距离,例如为50μm左右,作为一例是52μm。在全面改性的情况下,将对象物100切断(修整加工)之后的切截面,全面地形成有改性区域4。
全面改性的情况下,在最靠激光入射面侧形成改性区域4时,使聚光点P1位于从Z方向的对象物100的该激光入射面起算13μm以内的内部位置。全面改性的情况下,在最靠与激光入射面相反的侧的相反面侧形成改性区域4时,使聚光点P1位于Z方向的从对象物100的该相反面起算13μm以内的内部位置。全面改性的情况下,邻接于Z方向的一对改性区域4中,形成一个改性区域4时的聚光点P1的位置与形成另一个改性区域4时的聚光点P1的位置的间隔,是在Z方向为13μm以内的间隔。全面改性的情况下,关于聚光点P1的位置的该条件,无关第1激光L1的波长、脉冲宽度及输出。
加工控制部9c,以从改性区域4延伸的龟裂不会到达对象物100的激光入射面的方式,形成该改性区域4。在龟裂不会到达激光入射面的方式而形成改性区域4的情况下,例如,存在仅通过形成改性区域4,到达(露出)激光入射面的龟裂不会发生的情况。以龟裂不到达激光入射面的方式形成改性区域4的情况下,例如,也可以之后施加外部应力等,使到达激光入射面的龟裂产生。以龟裂不到达激光入射面的方式形成改性区域4的情况下的激光加工条件,可由公知的常识等而适当设定。
调整部9d,通过控制反射型空间光调制器34,调整光束形状71的朝向。调整部9d,通过加工控制部9c形成改性区域4的情况下,是调整光束形状71的长边方向的朝向,而成为决定部9b所决定的规定方向NH。换言之,调整部9d,在通过加工控制部9c形成改性区域4的情况下,是调整光束形状71的长边方向的朝向,而使光束角度β成为比-45°大且比45°小。
在本实施方式的修整加工,首先,通过取得部9a,基于使用者的操作或来自外部的通信等的输入,来取得线信息。基于所取得的线信息,通过决定部9b,将沿着线M3使聚光点P1相对地移动的情况下的光束形状71的长边方向的朝向,决定成与加工行进方向BD之间的角度比45°小的角度的规定方向NH(决定工序)。
接着,使平台107旋转,使对象物100位于0°方向的位置。以聚光点P1位于修整规定位置的方式,使第1激光加工头10A沿着Y轴轨道108及第1Z轴轨道106A而移动。修整规定位置,例如是对象物100的线M3上的规定位置。接着,开始平台107的旋转。开始测距传感器的背面100b的追随。此外,在测距传感器的追随开始之前,事先确认聚光点P1的位置在测距传感器可检测的范围内。
在平台107的旋转速度成为一定(等速)的时间点,开始第1激光加工头10A所进行的第1激光L1的照射。此时,以光束形状71具有长边方向的方式通过反射型空间光调制器34成形第1激光L1(成形工序)。一边使平台107旋转一边照射第1激光L1,而沿着线M3使聚光点P1相对地移动而来形成改性区域4(加工工序)。在加工工序,形成改性区域4,在与对象物100的激光入射面相反的侧的相反面,沿着线M3产生多个具有与光束形状71的长边方向相同的长边方向的形状的照射痕。通过加工工序形成改性区域4的情况下,是通过调整部9d调整光束形状71的长边方向的朝向,而成为在决定工序所决定的规定方向NH。也就是说,加工工序的光束角度β是以比-45°大且比45°小的角度而固定。
在加工工序,改变修整规定位置的Z方向位置,来反复进行上述沿着线M3的改性区域4的形成。由此,在Z方向沿着线M3形成多列改性区域4。在加工工序,以沿着线M3的一部分产生BHC的方式,形成多列改性区域4。在加工工序,以全面改性的方式形成多列改性区域4。在加工工序,以从改性区域4延伸的龟裂不会到达对象物100的激光入射面的方式,形成多列改性区域4。
作为加工工序的激光加工条件的例子,第1激光L1的波长为1099nm,脉冲宽度为45nsec,加工速度为700mm/sec,频率为60kHz,加工能量为10μJ,有聚光修正,脉冲间距为11.7μm,Z方向的改性区域4的列数为7列。此外,激光波长,也可以为1064nm以上。脉冲宽度也可以为60nsec以下。加工能量,也可以为5~20μJ。聚光修正,也可以是反射型空间光调制器34所进行的修正,也可以是修正环透镜所进行的修正。脉冲间距,也可以为5~15μm。
接着,不使平台107旋转而在去除区域E照射第1激光L1,并使第1激光加工头10A沿着Y轴轨道108移动。使平台107旋转一定角度之后,不使平台107旋转而在去除区域E照射第1激光L1,并使第1激光加工头10A沿着Y轴轨道108移动。反复进行该加工,沿着以从Z方向观察时区分去除区域E的方式延伸的线,而在去除区域E形成改性区域4。之后,如图16所示那样,在将对象物100配置于保持材料HJ上的状态,以沿着线M3的一部分而产生的BHC为边界,以分开对象物100的方式在对象物100施加应力,而沿着线M3切断对象物100(切断工序)。由此,形成有对象物100的去除区域E被去除而成的晶圆W1。
晶圆W1,是含有III-V族化合物半导体的板状的物体。晶圆W1,具有:与激光入射面对应的背面100b(第1面)、与其相反的侧的相反面对应的表面100a(第2面)。如图24所示那样,从厚度方向观察时,在表面100a,使具有长边方向的形状的一部分且与表面100a的外缘GE重叠的形状的照射痕SK1,沿着外缘GE而形成多个。照射痕SK1的形状,例如为椭圆形状(光束形状71及与照射痕SK对应的形状)的长边方向的一方侧的一部分的形状。照射痕SK1的形状,是通过外缘GE所画出的形状。照射痕SK1的长边方向的朝向,是与外缘GE的切线方向之间的角度成为比45°小的角度的规定方向NH。
以上,在本实施方式的激光加工装置101及激光加工方法,以光束形状71具有长边方向的方式成形第1激光L1,在与对象物100的激光入射面相反的侧的相反面产生的照射痕的形状,也为具有与光束形状71相同的长边方向的形状。然后,将加工行进方向BD与光束形状71的长边方向之间的角度(光束角度β的绝对值)设为比45°小的角度而使光束形状71的长边方向沿着加工行进方向BD,使照射痕的长边方向也沿着加工行进方向BD。
由此,在照射痕的长边方向与加工行进方向BD正交的情况(或与加工行进方向BD之间的角度为45°以上的情况)相比,可减少照射痕进入至有效区域R的内侧的程度。关于照射痕,可使与加工行进方向正交的方向的尺寸,比沿着加工行进方向的方向的尺寸小。可减少照射痕对有效区域R造成的伤害。于是,在修整加工含III-V族化合物半导体的对象物100的情况下,可抑制照射痕对该对象物100产生不良影响的情况。
在本实施方式的激光加工装置101及激光加工方法,以沿着线M3的一部分而产生BHC的方式形成改性区域4。由此,在修整加工含III-V族化合物半导体的对象物100的情况下,可沿着线M3而精度良好地切断该对象物100。
在本实施方式的激光加工装置101及激光加工方法,沿着线M3,以全面改性的方式形成多列改性区域4。由此,在修整加工含III-V族化合物半导体的对象物100的情况下,可沿着线M3而精度良好地切断该对象物100。
在本实施方式的激光加工装置101及激光加工方法,以从改性区域4延伸的龟裂不会到达对象物100的激光入射面的方式,形成该改性区域4。由此,在修整加工含III-V族化合物半导体的对象物100的情况下,可沿着线M3而精度良好地切断该对象物100。
本实施方式的激光加工装置101及激光加工方法,对象物100,含有砷化镓。对象物100含有砷化镓的情况下,修整加工的结果,可在对象物100的相反面产生照射痕,因此对抑制照射痕对该对象物100产生不良影响的上述效果有效。本实施方式的激光加工装置101及激光加工方法,对产生照射痕的含有砷化镓的对象物100的激光加工特别有效。
在本实施方式的激光加工装置101,通过控制反射型空间光调制器34,调整光束形状71的长边方向的朝向。由此,可可靠地调整光束形状71的长边方向的朝向。
在本实施方式的激光加工方法,加工工序后,以BHC为边界以分开对象物100的方式在对象物100施加应力,而沿着线M3切断对象物100。该情况下,可具体实现沿着线M3切断对象物100。
在本实施方式,可提供照射痕SK1的不良影响受到抑制的晶圆W1。
此外,在本实施方式,照射具有长边方向的形状的光束形状71的第1激光L1,且,以全面改性的方式形成改性区域4,由此可有效地实现使在激光入射面的相反面产生的照射痕的形状成为具有与光束形状71相同的长边方向的形状。
图17,是表示照射痕SK的形状与伤害抑制效果与可否切断之间关系的一例的图。图中的含有照射痕SK的照片图,是将加工工序后且切断前的对象物100的激光入射面的相反面以扩大率50倍拍摄的图(以下的照射痕SK的照片图也相同)。如图17所示那样,光束形状71是具有长边方向的形状,在光束角度β为0°的情况下,照射痕SK的长边方向沿着加工行进方向BD,照射痕SK进入有效区域R的内侧的程度较少,伤害抑制的效果较高(图中的“〇”)。另外,由于光束形状70的长边方向沿着加工行进方向BD,因此可预料龟裂容易沿着加工行进方向BD而进展,可沿着线M3切断(图中的“〇”)。
另一方面,光束形状71是具有长边方向的形状,在光束角度β为60°及-60°的情况下,照射痕SK的长边方向不沿着加工行进方向BD,而是使照射痕SK的长边方向从加工行进方向BD错开。该情况下,照射痕SK进入有效区域R的内侧的程度没有较少,结果伤害抑制的效果也无法充分获得(图中的“△”)。另外,由于光束形状71的长边方向未沿着加工行进方向BD,因此可预料沿着加工行进方向BD的龟裂的伸展不足,无法沿着线M3切断(图中的“×”)。
另外,在光束形状71为正圆形状的情况也是,照射痕SK进入有效区域R的内侧的程度没有较少,结果伤害抑制的效果也无法充分获得(图中的“△”)。另外,由于无法使光束形状71的长边方向沿着加工行进方向BD,因此可预料沿着加工行进方向BD的龟裂的伸展不足,无法沿着线M3切断(图中的“×”)。
图18、图19、图20及图21,是表示每个光束角度β的照射痕SK及截面状态的例的图。图中,截面状态,是将切断后的对象物100以0°方向的位置拍摄的照片图(以下的截面状态也一样)。如图18所示那样,光束角度β为-75、-60°及-45°的情况下,照射痕SK的长边方向未沿着加工行进方向BD,照射痕SK的长边方向从加工行进方向BD错开,照射痕SK进入有效区域R的内侧的程度没有较少。且该情况下,可得知无法沿着线M3切断(图中的“未切断”)。
如图19及图20所示那样,在光束角度β为-30、-15°、0°、15°及30°的情况下,照射痕SK的长边方向沿着加工行进方向BD,得知照射痕SK进入有效区域R的内侧的程度较少。且该情况下,可沿着线M3切断,如图中所示那样,可在切截面确认到被全面改性的多列改性区域4。
如图20及图21所示那样,在光束角度β为45°、60°、75°及90°的情况下,照射痕SK的长边方向未沿着加工行进方向BD,照射痕SK的长边方向从加工行进方向BD错开,得知照射痕SK进入有效区域R的内侧的程度没有较少。且该情况下,可得知无法沿着线M3切断(图中的“未切断”)。
图22(a)、图22(b)及图23,是表示光束形状71及全面改性与可否切断之间关系的一例的图。作为图中的激光加工的激光加工条件,第1激光L1的波长为1099nm,脉冲宽度为45nsec,加工速度为720mm/sec,频率为60kHz,脉冲间距为12μm。图中的聚光位置,是以对象物100的激光入射面为基准的聚光点P1的Z方向的位置。没有椭圆光束的情况下,光束形状71为正圆,有椭圆光束的情况下,光束形状71为椭圆。Power,是第1激光L1的输出。HC状态未发生,是指以从改性区域4延伸的龟裂不会到达对象物100的激光入射面的方式,形成该改性区域4的意思。BHC状态未发生,是指BHC未发生的意思,BHC状态发生30%,是指以沿着线M3的30%的部分(一部分)发生BHC的方式形成有改性区域4的意思。
光束形状71不为椭圆的图22(a)的激光加工条件的情况下,BHC未发生,得知无法沿着线M3切断(图中的“×”)。图22(b)的激光加工条件的情况下,BHC沿着线M3的一部发生,得知可可靠地沿着线M3切断(图中的“◎”)。未在激光入射面侧形成改性区域4的图23的激光加工条件的情况下,得知BHC虽沿着线M3的一部分发生,但沿着线M3切断并不容易(图中的“△”)。
激光加工装置101中,反射型空间光调制器(成形部)34、决定部9b、加工控制部9c及调整部9d,构成加工部。此外,加工部,并未特别限定。加工部,只要是沿着线M3使聚光点P1相对地移动而形成改性区域4,产生具有长边方向的形状的照射痕SK,并将沿着线M3使聚光点P1移动的情况下的长边方向的朝向决定为规定方向NH,以成为所决定的规定方向NH的方式调整照射痕SK的长边方向的朝向,则可用各种机器或装置等而构成。
以上,本发明的一方式,并不限定于上述的实施方式。
上述实施方式,作为照射部也可以具备多个激光加工头。在上述实施方式,虽沿着线M3的一部分产生BHC,但也可以不产生BHC,也可以沿着线M3的全部产生BHC。
在上述实施方式,作为成形部虽采用反射型空间光调制器34,但成形部并不限定于空间光调制器,也可以采用各种装置或光学系统。例如,作为成形部,也可以采用椭圆光束光学系统、狭缝光学系统或散光光学系统。另外,也可以将光栅图案等用于调制图案,使聚光点分歧而组合两点以上的聚光点,由此制作出具有长边方向的光束形状71。另外,也可以利用偏光,由此制作具有长边方向的光束形状71,使偏光方向旋转的方法,例如可使1/2λ波长板旋转由此从而实现。另外,空间光调制器并不限定于反射型,也可以采用透过型的空间光调制器。
在上述实施方式,是通过加工控制部9c控制第1激光L1或该光学系统,由此切换改性区域4的形成及其停止,但并不限定于此。也可以利用公知的各种技术,来实现改性区域4的形成及其停止的切换。例如,也可以在对象物100上直接设置屏蔽来遮蔽第1激光L1,由此切换改性区域4的形成及其停止。
在上述的实施方式,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所具有的晶体方向的数量及方向、以及对象物100的主面的面方位,并未特别限定。在上述实施方式,线M3的形状并未特别限定。在上述实施方式,对象物100,也可以含有具有结晶构造的结晶材料而形成,也可以取代此或额外含有具有非结晶构造(非晶质构造)的非结晶材料而形成。结晶材料,是各向异性结晶及各向同性结晶的任一者均可。例如对象物100,也可以是包含以氮化镓(GaN)、硅(Si)、碳化硅(SiC)、LiTaO3、钻石、GaOx、蓝宝石(Al2O3)、砷化镓、磷化铟、玻璃、及无碱玻璃中的至少任一者所形成的基板。
在上述的实施方式,虽将对象物100的背面100b作为激光入射面,但也可以将对象物100的表面100a作为激光入射面。在上述的实施方式,改性区域4,例如也可以为形成在对象物100的内部的结晶区域、再结晶区域、或是吸杂区域。结晶区域,是维持着对象物100的加工前的构造的区域。再结晶区域,是先蒸发、电浆化或融化之后,在再凝固时作为单结晶或多结晶而凝固的区域。吸杂区域,是收集重金属等的杂质而捕获的发挥出吸杂效果的区域,也可以连续地形成,也可以断续地形成。另外,加工装置,也可以例如适用于融磨等的加工。
上述实施方式的激光加工装置,也可以不具备取得部9a。上述实施方式的激光加工方法,也可以不含有取得线信息的工序(信息取得工序)。该情况下,也可以例如事先决定进行激光加工的对象物100等,而事先存储线信息。在上述实施方式,也可以在对象物100的厚度方向形成多列改性区域4的情况下,在形成多列改性区域4中的至少任一者时,是使光束形状71成为具有长边方向的形状并且使该长边方向的朝向成为规定方向NH、及/或在激光入射面的相反面形成具有长边方向的形状的照射痕SK并使该长边方向的朝向成为规定方向NH。例如,也可以在形成最靠相反面侧的改性区域4时,使光束形状71及/照射痕SK成为椭圆形状且使该长边方向的朝向成为规定方向NH。
上述的实施方式及变形例的各构造,不限定于上述的材料及形状,可适用各式各样的材料及形状。另外,上述的实施方式或变形例的各构造,可任意适用于其他实施方式或变形例的各构造。
符号说明
1、101……激光加工装置
4……改性区域
9……控制部
9a……取得部
9b……决定部
9c……加工控制部
9d……调整部
10A……第1激光加工头(照射部)
10B……第2激光加工头(照射部)
10C……第3激光加工头(照射部)
10D……第4激光加工头(照射部)
34……反射型空间光调制器(成形部)
71……光束形状(聚光区域的一部分的形状)
100……对象物
100a……表面(相反面、第2面)
100b……背面(激光入射面、第1面)
107……平台(支承部)
BD……加工行进方向(聚光区域的一部分的移动方向)
L1……第1激光(激光)
L2……第2激光(激光)
M3……线
NH……规定方向
P1……聚光点(聚光区域的一部分)
SK、SK1……照射痕
W1……晶圆。

Claims (14)

1.一种激光加工装置,其中,
是通过对含有III-V族化合物半导体的对象物至少使聚光区域的一部分对焦而照射激光,在所述对象物形成改性区域的激光加工装置,具备:
支承部,其支承所述对象物;
照射部,其对被所述支承部支承的所述对象物照射所述激光;
控制部,其控制所述支承部及所述照射部,
所述照射部具有:
成形部,其使所述激光成形为在与所述激光的光轴垂直的面内的所述聚光区域的一部分的形状具有长边方向,
所述控制部具有:
决定部,其将在所述对象物的外缘的内侧沿着延伸成环状的线使所述聚光区域的一部分相对地移动的情况下的所述长边方向的朝向,决定成为与所述聚光区域的一部分的移动方向之间的角度比45°小的角度的规定方向;
加工控制部,其沿着所述线使所述聚光区域的一部分相对地移动而形成所述改性区域,在与所述对象物的激光入射面相反的侧的相反面产生具有所述长边方向的形状的照射痕;以及
调整部,其在通过所述加工控制部形成所述改性区域的情况下,调整所述长边方向的朝向以成为所述决定部所决定的所述规定方向。
2.如权利要求1所述的激光加工装置,其中,
所述加工控制部,沿着所述线的一部分,以从所述改性区域延伸的龟裂到达与所述对象物的激光入射面相反的侧的相反面的方式,形成该改性区域。
3.如权利要求1或2所述的激光加工装置,其中,
所述加工控制部,沿着所述线,在所述对象物的厚度方向上使多列所述改性区域形成为,使该改性区域占领所述厚度方向上所述对象物的全域。
4.如权利要求1至3中任一项所述的激光加工装置,其中,
所述加工控制部,以从所述改性区域延伸的龟裂不到达所述对象物的激光入射面的方式,使该改性区域形成。
5.如权利要求1至4中任一项所述的激光加工装置,其中,
所述对象物含有砷化镓。
6.如权利要求1至5中任一项所述的激光加工装置,其中,
所述成形部含有空间光调制器,
所述调整部,通过控制所述空间光调制器,调整所述长边方向的朝向。
7.一种激光加工方法,其中,
是通过对含有III-V族化合物半导体的对象物至少使聚光区域的一部分对焦而照射激光,在所述对象物形成改性区域的激光加工方法,具备:
成形工序,其使所述激光成形为在与所述激光的光轴垂直的面内的所述聚光区域的一部分的形状具有长边方向;
决定工序,其将在所述对象物的外缘的内侧沿着延伸成环状的线使所述聚光区域的一部分相对地移动的情况下的所述长边方向的朝向,决定成为与所述聚光区域的一部分的移动方向之间的角度比45°小的角度的规定方向;
加工工序,其沿着所述线使所述聚光区域的一部分相对地移动而形成所述改性区域,在与所述对象物的激光入射面相反的侧的相反面产生具有所述长边方向的形状的照射痕;以及
调整工序,其在通过所述加工工序形成所述改性区域的情况下,调整所述长边方向的朝向以成为所述决定工序所决定的所述规定方向。
8.如权利要求7所述的激光加工方法,其中,
在所述加工工序,沿着所述线的一部分,以从所述改性区域延伸的龟裂到达与所述对象物的激光入射面相反的侧的相反面的方式,形成该改性区域。
9.如权利要求8所述的激光加工方法,其中,
具备:切断工序,其在所述加工工序后,以到达所述相反面的龟裂为边界而使所述对象物分开的方式对所述对象物施加应力,沿着所述线切断所述对象物。
10.如权利要求7至9中任一项所述的激光加工方法,其中,
在所述加工工序,沿着所述线,在所述对象物的厚度方向上将多列所述改性区域形成为,该改性区域占领所述厚度方向上所述对象物的全域。
11.如权利要求7至10中任一项所述的激光加工方法,其中,
在所述加工工序,以从所述改性区域延伸的龟裂不到达所述对象物的激光入射面的方式,形成该改性区域。
12.如权利要求7至11中任一项所述的激光加工方法,其中,
所述对象物含有GaAs。
13.一种激光加工装置,其中,
是通过对含有III-V族化合物半导体的对象物至少使聚光区域的一部分对焦而照射激光,在所述对象物形成改性区域的激光加工装置,具备:
支承部,其支承所述对象物;
照射部,其对被所述支承部支承的所述对象物照射所述激光;以及
加工部,其控制所述支承部及所述照射部,在所述对象物的外缘的内侧沿着延伸成环状的线使所述聚光区域的一部分相对地移动而形成所述改性区域,在与所述对象物的激光入射面相反的侧的相反面产生具有长边方向的形状的照射痕,
所述加工部,
将沿着所述线使所述聚光区域的一部分相对地移动的情况下的所述长边方向的朝向,决定成为与所述聚光区域的一部分的移动方向之间的角度比45°小的角度的规定方向,
调整所述长边方向的朝向以成为所决定的所述规定方向。
14.一种晶圆,其中,
是含有III-V族化合物半导体的板状的晶圆,
具有:第1面、与所述第1面相反的侧的第2面,
从厚度方向观察时,在所述第2面,使具有长边方向的形状的一部分且与所述第2面的外缘重叠的形状的照射痕,沿着所述外缘形成多个,
从厚度方向观察时,所述长边方向的朝向,是与所述外缘的切线方向之间的角度成为比45°小的角度的规定方向。
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Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5456510B2 (ja) 2010-02-23 2014-04-02 株式会社ディスコ レーザ加工装置
US9610653B2 (en) * 2012-09-21 2017-04-04 Electro Scientific Industries, Inc. Method and apparatus for separation of workpieces and articles produced thereby
DE102012110971A1 (de) * 2012-11-14 2014-05-15 Schott Ag Trennen von transparenten Werkstücken
LT2965853T (lt) * 2014-07-09 2016-11-25 High Q Laser Gmbh Medžiagos apdorojimas, naudojant pailgintuosius lazerio spindulius
JP6783509B2 (ja) * 2015-09-29 2020-11-11 株式会社東京精密 レーザー加工装置及びレーザー加工方法
WO2019208359A1 (ja) * 2018-04-27 2019-10-31 東京エレクトロン株式会社 基板処理システム及び基板処理方法
JP7193956B2 (ja) * 2018-09-03 2022-12-21 株式会社ディスコ ウェーハの加工方法

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