JPWO2023032037A5 - - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエハの処理工程などのような、製品となるワークの製造過程において、ワークを剥離するために用いられるワーク分離装置、及び、ワーク分離装置を用いたワーク分離方法に関する。

従来、この種のワーク分離装置及びワーク分離方法として、基板上に結晶層が形成されてなるワークに対し、基板を通してパルスレーザ光が照射されることにより、基板と結晶層との界面で結晶層を基板から剥離するレーザリフトオフ方法及びレーザリフトオフ装置がある（例えば、特許文献１参照）。
レーザリフトオフ装置は、パルスレーザ光を発生するレーザ源と、レーザ光を所定の形状に成形するためのレーザ光学系と、ワークが載置されるワークステージと、ワークステージを搬送するコンベヤのような搬送機構と、レーザ源で発生するレーザ光の照射間隔及び搬送機構などの動作を制御する制御部を備えている。
レーザ光学系は、シリンドリカルレンズと、レーザ光をワークの方向へ反射するミラーと、レーザ光を所定の形状に成形するためのマスクと、マスクを通過したレーザ光の像をワーク上に投影する投影レンズと、を備えている。
レーザ源で発生したパルスレーザ光は、基板を通じて基板と材料層の界面に照射されることにより、材料層の基板との界面付近のＧａＮが分解されて、材料層が基板から剥離される。

特開２０１２－０２４７８３号公報

しかし、特許文献１では、レーザ光の照射による材料層（分離層）の変性に伴い、基板と材料層の界面付近においてＧａＮの結合が分解するため、煙状やスス状の分解生成物が発生して、ワークの端面から大気空間に放出される。その中でも軽い煙状やスス状の分解生成物は、上昇してレーザ光学系に接近し、投影レンズに付着してしまう。
投影レンズに付着した煙状やスス状の分解生成物は、レーザ照射の妨げとなるため、分離層で必要とするエネルギーに到達せず、安定した分離層の変性が得られなくなる。これにより、分離層を均一に剥離可能な程度まで変性できず、剥離ムラが発生して、その後の生産過程において異常を起こすという問題があった。
さらに、投影レンズに付着した煙状やスス状の分解生成物でエネルギーの吸収が発生し、レーザ光学系の熱量が上がり続けることで、レーザ光学系の劣化や破損の原因になるという問題もあった。

このような課題を解決するために本発明に係るワーク分離装置は、分離層を含むワークに対するレーザ光の照射により、前記分離層が変性されるワーク分離装置であって、密閉装置内の光学系配置空間に配置されて前記レーザ光を前記分離層に向けて照射する光学系と、前記光学系から前記密閉装置内の変性空間部に配置された前記ワークに向かう前記レーザ光の光路と、前記光路の途中に設けられる仕切部と、を備え、前記仕切部は、前記光学系の照射口と前記変性空間部との間に形成される気流層を有し、前記気流層は、前記光路と交差する平面上に形成されて、前記光学系配置空間を前記変性空間部と遮断することを特徴とする。
また、このような課題を解決するために本発明に係るワーク分離方法は、分離層を含むワークに対するレーザ光の照射により、前記分離層が変性されるワーク分離方法であって、密閉装置内の光学系配置空間に配置された光学系から、前記密閉装置内の変性空間部に配置された前記ワークに向かう前記レーザ光の光路の途中に仕切部を設ける仕切工程と、光学系から前記レーザ光を前記ワークの前記分離層に向けて照射するレーザ照射工程と、を含み、前記仕切工程では、レーザ照射部の照射口と前記変性空間部との間に、前記仕切部の気流層を前記光路と交差する平面上に形成して、前記気流層により前記光学系配置空間が前記変性空間部と遮断されることを特徴とする。

本発明の実施形態に係るワーク分離装置及びワーク分離方法の全体構成を示す説明図であり、仕切工程及びレーザ照射工程の縦断正面図である。 図１の（２）－（２）線に沿える横断平面図である。 図１の（３）－（３）線に沿える部分拡大横断底面図である。 仕切部の変形例を示す部分拡大横断底面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の実施形態に係るワーク分離装置Ａ及びワーク分離方法は、図１～図４に示すように、ワークＷに対してレーザ光Ｌを照射することにより、ワークＷに含まれる分離層Ｗｂがレーザ光Ｌの吸収で剥離可能に変性（変質）されて、ワークＷの分離層Ｗｂを基板Ｗａから剥離するレーザリフトオフ装置とレーザリフトオフ方法である。
ＷＬＰ（wafer level packaging）やＰＬＰ（panel level packaging）のような半導体パッケージなどを製造することや、厚さが極めて薄い半導体ウエハ（以下「極薄ウエハ」という）の処理工程のために用いられる。

ワークＷは、搬送可能な基板Ｗａと、基板Ｗａの一面に設けられる分離層Ｗｂと、分離層Ｗｂを介して基板Ｗａに接合される支持体Ｗｃと、を有する積層体である。さらに、ワークＷは、基板Ｗａ，分離層Ｗｂ及び支持体Ｗｃに加え、基板Ｗａを覆うように封止層（図示しない）が積層形成されて基板Ｗａを気密状に保護したものであってもよい。
基板Ｗａは、シリコンなどの材料で薄板状に形成され、回路形成処理や薄化処理などの半導体プロセスが供された回路基板を有している。
基板Ｗａの全体形状は、矩形（長方形及び正方形を含む角が直角の四辺形）のパネル形状や、円形のウエハ形状などが含まれる。基板Ｗａのサイズとしては、矩形の場合に一辺が５００ｍｍ以上、円形の場合に直径が２００ｍｍや３００ｍｍ以上など、ＸＹ方向の全体サイズが大型であるものの、Ｚ方向の厚みを薄化したものが好ましい。
基板Ｗａの厚みは、例えば１５～３，０００μｍとなどに薄化された矩形や円形の基板も含まれる。特に基板Ｗａの厚みが数十μｍ程度などのように極めて薄い（以下「極薄」という）パネル形状やウエハ形状の場合には、ダイシングテープなどのようなテープ状の保持用粘着シートに基板Ｗａの全面を貼り付けてサポートすることや、ダイシングフレームなどのような四角枠状や円形枠状（リング状）の保持フレームで外周部が補強されたテープ状の保持用粘着シートに対し、基板Ｗａを貼り付けることでサポートすることも可能である。

分離層Ｗｂは、適度な接着力を有し且つその接着力が制御可能に変性又は変質或いは改質する材料で、基板Ｗａと後述する支持体Ｗｃとの間に挟み込むように積層形成される。
分離層Ｗｂの接着力を制御する方法としては、基板Ｗａ又は支持体Ｗｃを介して照射されたレーザ光Ｌを吸収することにより、接着力を低下させるように変性（変質，改質）して、僅かな外力を受けると接着性を失い剥離するか、又は破壊し得るように変性する層である。さらに分離層Ｗｂは、基板Ｗａと支持体Ｗｃの剥離後において、容易に洗浄除去できるものを用いることが好ましい。
分離層Ｗｂの具体例として図１に示される場合には、例えばポリイミド樹脂などのような十分な接着性を有する材料からなり、分離層Ｗｂのみで基板Ｗａと支持体Ｗｃとを着脱自在に接合させている。
また、分離層Ｗｂの他の例として図示しないが、分離層Ｗｂが必要な接着力を有していない材料からなる場合には、分離層Ｗｂの補助材として接着層が介装され、接着層で基板Ｗａと分離層Ｗｂとを着脱自在に接合させるように変更可能である。

支持体Ｗｃは、基板Ｗａの薄化工程や各種処理工程や搬送工程などで基板Ｗａを支持することにより、基板Ｗａの破損や変形などが防止されるように必要な強度を有するサポート基板やキャリア基板と呼ばれるものである。このため、支持体Ｗｃは、硬質な剛性材料で、基板Ｗａに対応したサイズの矩形や円形に形成される。
基板Ｗａ又は支持体Ｗｃのいずれか一方若しくは両方は、特定の波長のレーザ光Ｌが透過可能な透明又は半透明な剛性材料で形成される。
支持体Ｗｃの具体例として図示例の場合には、特定波長のレーザ光Ｌが透過する透明又は半透明のガラス板やセラミック板やアクリル系樹脂製の板などが用いられ、厚みを例えば３００～３，０００μｍに設定している。

詳しく説明すると、本発明の実施形態に係るワーク分離装置Ａは、レーザ光ＬをワークＷの分離層Ｗｂに向けて照射するように設けられる光学系１と、光学系１からワークＷに向かって設けられるレーザ光Ｌの光路２と、光路２の途中に設けられる仕切部３と、を主要な構成要素として備えている。
さらに、ワークＷの基板Ｗａ又は支持体Ｗｃのいずれか一方側を着脱自在に保持する保持部材４と、保持部材４の近傍に設けられる吸引機構５と、光学系１からのレーザ照射位置ＰをワークＷの分離層Ｗｂに対して相対的に移動させるように設けられる駆動部６と、光学系１，仕切部３，保持部材４，吸引機構５及び駆動部６などを作動制御するように設けられる制御部７と、を備えることが好ましい。
なお、レーザ光Ｌは、図１に示されるように通常、光学系１からワークＷに対して上下方向に照射され、レーザ光Ｌの照射方向（光照射方向）を以下「Ｚ方向」という。レーザ光Ｌの照射方向（Ｚ方向）と交差する二方向を以下「ＸＹ方向」という。

光学系１は、レーザ発振器などのレーザ光源１１と、レーザ光源１１からレーザ光ＬをワークＷに対して厚み方向（Ｚ方向）へ向けて導くレーザ照射部１２を有する。
レーザ照射部１２は、光学系１で導かれたレーザ光ＬをワークＷに沿ってＸＹ方向へ移動させる走査（掃引）機能を有する。これにより、光学系１で導かれたレーザ光ＬがワークＷの基板Ｗａ又は支持体Ｗｃを透過して分離層Ｗｂの全面に照射される。
レーザ照射部１２からワークＷに向け照射するレーザ光Ｌとしては、基板Ｗａ又は支持体Ｗｃを透過し且つ分離層Ｗｂが吸収可能な波長のレーザを用いることが好ましい。特にレーザ光Ｌの中でも、投影形状がライン（スリット）状のレーザ光Ｌよりは、高出力なレーザが容易に得られるスポット（点）状のレーザ光Ｌが好ましい。連続発振されるレーザ（連続波レーザ）よりは、分離層Ｗｂ内に吸収されたレーザエネルギーによる熱の影響を抑えられ、且つ高エネルギーを分離層Ｗｂ内に与えるため、パルス発振されるレーザ光（パルスレーザ光）Ｌが好ましい。
すなわち、レーザ照射部１２には、レーザ光源１１で発生されたスポット状などのレーザ光Ｌの光軸（主軸）Ｌ１を動かすためのレーザ掃引手段（レーザスキャナ）１２ａが設けられ、レーザスキャナ１２ａの照射口１２ｂからレーザ光ＬをワークＷに対してＸＹ方向へ走査（掃引）させるように構成することが好ましい。このため、レーザスキャナ１２ａのみでも、ワークＷの分離層Ｗｂに対してレーザ光Ｌを相対的に移動させることが可能になる。

レーザ照射部１２としては、図１及び図２に示されるように、レーザ光源１１で発生されたスポット状のレーザ光Ｌの光軸Ｌ１を、ワークＷに沿って動かすレーザスキャナ１２ａと、レーザスキャナ１２ａからのレーザ光Ｌを分離層Ｗｂに向け導く照射口１２ｂと、を有することが好ましい。
レーザスキャナ１２ａとしては、ガルバノスキャナやポリゴンスキャナなどが用いられ、レーザスキャナ１２ａから分離層Ｗｂへ向かうレーザ照射方向（Ｚ方向）と交差するＸＹ方向のいずれか一方、又はＸＹ方向の両方へ掃引させることが好ましい。
照射口１２ｂは、レーザスキャナ１２ａからのレーザ光Ｌを集光するレンズなどからなり、ガルバノスキャナやポリゴンスキャナなどと組み合わせて使用されるｆθレンズを用いることが好ましい。ｆθレンズは、レンズの中心部やその周辺部で走査速度を一定にし、且つ一つの平面上に焦点を置くことが可能になる。
さらに、照射口１２ｂのレンズとしては、レンズ中心を通りレンズ面に垂直な光軸Ｌ１に対して主光線Ｌ２が様々な角度に配置可能な非テレセントリック系レンズや、光軸Ｌ１に対して主光線Ｌ２が平行に配置可能なテレセントリック系レンズを用いることが好ましい。
特に非テレセントリック系レンズの場合には、レーザ光Ｌの照射が安定するレンズ中心部（レンズ中央とその周辺部分）を主に使用し、レーザ光Ｌの照射が不安定なレンズ外周端部は使用しないことが好ましい。
また、ワークＷ（基板Ｗａ）の全体サイズが大型の場合には、ワークＷ（分離層Ｗｂ）の全体を複数の照射領域Ｒに分割するとともに、複数の照射領域Ｒに対してレーザスキャナ１２ａからスポット状のレーザ光Ｌを整列照射することが好ましい。

光学系１の具体例として図１及び図２に示される場合には、先ずレーザ光源１１となるレーザ発振器で発生されたレーザ光Ｌを、ビームエキスパンダ１３に通すことでビーム径が調整される。これに続きステアリングミラーなどの反射鏡１４，１５でレーザ光Ｌの向きを変えて、レーザ照射部１２となるレーザスキャナ１２ａに導かれる。最後にレーザスキャナ１２ａから超短パルスのレーザ光Ｌが照射口（レンズ）１２ｂを通して、保持部材４に保持したワークＷの目標位置に対し、順次照射されて掃引する。
レーザスキャナ１２ａ及び照射口（レンズ）１２ｂの一例として図示例の場合には、レーザスキャナ１２ａとしてガルバノスキャナが用いられ、レーザ光ＬをＹ方向に掃引して往復移動させている。照射口１２ｂのレンズとしては、非テレセントリック系レンズを用いている。
また、その他の例として図示せぬが、レーザスキャナ１２ａとしてポリゴンスキャナを用いることや、ガルバノスキャナ及びポリゴンスキャナの組み合わせ又は複数のガルバノスキャナ若しくはそれ以外の構造のものを用いて、ＸＹ方向の両方へ掃引するなどの変更も可能である。照射口１２ｂのレンズとしてはテレセントリック系レンズや、それ以外の構造のものを用いることも可能である。

一方、少なくともワークＷ，後述する保持部材４や駆動部６などは、図１に示されるように、変性空間部Ｓ１に配備される。
変性空間部Ｓ１は、チャンバーなどからなる密閉装置Ｂの内部空間Ｓｉに密閉して形成され、搬送ロボットなどからなる搬送手段（図示しない）によって、外部空間ＳоからワークＷを変性空間部Ｓ１に搬入することが好ましい。
この場合には、搬入されたワークＷにおいて基板Ｗａ又は支持体Ｗｃのいずれか一方側を、保持部材４の所定位置に保持して、レーザ光Ｌの照射による分離層Ｗｂの変性作業が行われる。その後に分離層Ｗｂの変性で支持体Ｗｃから剥離された基板Ｗａは、搬送手段によって変性空間部Ｓ１から外部空間Ｓоに搬出される。
さらに、密閉装置Ｂの内部空間Ｓｉは、少なくとも変性空間部Ｓ１を外部空間Ｓоよりも陰圧に設定することが好ましい。これにより、陰圧雰囲気でレーザ光Ｌの照射に伴う分離層Ｗｂの変性作業を行うことが可能になる。

ところで、ワークＷの分離層Ｗｂは、照射口（レンズ）１２ｂからのレーザ光Ｌの照射による分離層Ｗｂの変性に伴い、基板Ｗａと分離層Ｗｂとの界面付近において原子・分子の結合が分解するため、煙状やスス状の分解生成物Ｄが発生して、ワークＷ（基板Ｗａ，分離層Ｗｂ）の端面Ｗｄから変性空間部Ｓ１に放出される。
その中でも比較的に軽い煙状やスス状の分解生成物Ｄは、変性空間部Ｓ１を上昇して光学系１に接近し、露出した照射口（レンズ）１２ｂなどに付着する虞がある。
照射口（レンズ）１２ｂに付着した煙状やスス状の分解生成物Ｄは、分離層Ｗｂに対するレーザ照射の妨げとなるため、分離層Ｗｂのレーザ照射位置Ｐで必要とするエネルギーに到達し難くなって、安定した分離層Ｗｂの変性が得られなくなる。

そこで、このような問題点を解決するため、図１～図４に示されるように、レーザ照射部１２からワークＷに至るレーザ光の光路２の途中には、仕切部３が設けられる。
仕切部３は、レーザ照射部１２の照射口（レンズ）１２ｂと、ワークＷの分離層Ｗｂが配置される変性空間部Ｓ１との間に形成される気流層３ａを有する。
気流層３ａは、光路２と交差する平面上に形成されて、レーザ照射部１２からワークＷへ向け照射されるレーザ光を透過するものの、レーザ照射部１２の照射口（レンズ）１２ｂが気流層３ａで覆われて、変性空間部Ｓ１と遮断するように構成される。
これに加えて、仕切部３は、光路２においてレーザ照射部１２の照射口（レンズ）１２ｂの近傍位置に、少なくとも照射口１２ｂを覆うように配設されて、照射口１２ｂと気流層３ａをＺ方向に接近させることが好ましい。
詳しくは、仕切部３の配設位置の具体例として、照射口１２ｂからワークＷに至る光路２の全長の１／３以内に配置することが好ましい。これにより、気流層３ａの範囲が狭くても照射口１２ｂを確実に覆うことが可能になる。

また、仕切部３として密閉装置Ｂの内部空間Ｓｉには、図１に二点鎖線で示されるように、ワークＷの分離層Ｗｂが配置される変性空間部Ｓ１と、光学系１のレーザ光源１１やレーザ照射部１２などが配置される光学系配置空間Ｓ２と、に分離するための隔離部材３ｂを設けている。この場合には、少なくとも隔離部材３ｂで仕切られた変性空間部Ｓ１のみを外部空間Ｓоよりも陰圧に設定することが好ましい。
隔離部材３ｂは、レーザ照射部１２の照射口（レンズ）１２ｂからワークＷに至るレーザ光の光路２を除いて密閉装置Ｂの内部空間Ｓｉが、変性空間部Ｓ１と光学系配置空間Ｓ２を分割させるように横設される。
図示例では、隔離部材３ｂを板状に構成している。

さらに、仕切部３は、図１～図３に示されるように、光路２が形成される光路空間部Ｓ３に向けて気体を吹き出す吹出口３１と、吹出口３１から光路空間部Ｓ３に向けて吹き出された気体を吸い込む吸込口３２と、を有し、吹出口３１及び吸込口３２が光路２と交差する方向（ＸＹ方向）に対向して設けることが好ましい。
吹出口３１は、圧縮空気やガスなどの気体を吸込口３２に向けて吹き出すコンプレッサーや送風機や圧縮ポンプなどの外部空間Ｓоに配備された給気用駆動源（図示しない）と給気ダクト３１ａを介して連通している。これにより、ワークＷ（基板Ｗａ，分離層Ｗｂ）の端面Ｗｄから変性空間部Ｓ１に放出されて上昇する軽い煙状やスス状の分解生成物Ｄは、照射口（レンズ）１２ｂに到達する前に光路２（光路空間部Ｓ３）から吹き飛ばされる。しかし、吹出口３１のみでは、煙状やスス状の分解生成物Ｄを光路２から吹き飛ばす機能しか無く、吹き飛ばされた煙状やスス状の分解生成物Ｄが壁面などに突き当たって照射口（レンズ）１２ｂに向け戻る可能性があるため、吸込口３２を追加する。
吸込口３２は、真空ポンプやバキュームポンプなどの外部空間Ｓоに配備された排気用駆動源（図示しない）と排気ダクト３２ａを介して連通している。このため、吹出口３１から噴出された気体を吸込口３２で吸引することにより、光路２と交差する気流層３ａが形成される。
吹出口３１及び吸込口３２のサイズは、照射口（レンズ）１２ｂのＸＹ方向サイズよりも大きく設定され、少なくとも吹出口３１の形状を光路２と交差する平面上で直線方向（図示例ではＸ方向）に幅広く形成することで、吸込口３２から気体が直線方向（図示例ではＹ方向）に勢いよく噴出されるように構成している。

仕切部３の一例として図３に実線で示される場合には、一組（一つずつ）の吹出口３１と吸込口３２が、光路２を挟んでＹ方向へ対向するように配置され、Ｙ方向へ流動する気流層３ａを形成している。
吹出口３１及び吸込口３２のＸ方向サイズは、照射口（レンズ）１２ｂのＸ方向サイズよりも若干大きく形成されている。
なお、その他の例として図示しないが、吹出口３１と吸込口３２をＸ方向などＹ方向以外の方向へ対向して一つずつ配置することが可能である。
さらに、仕切部３の他の例として図３に二点鎖線で示されるように、複数組（図示例では二つずつ合計四つ）の吹出口３１，３１′と吸込口３２，３２′が、Ｚ方向に異なる複数の平面上でそれぞれ対向するように配置され、各々に形成される気流層３ａの流動方向をＸＹ方向に交差させることも可能である。
図示例では、給気ダクト３１ａと排気ダクト３２ａを仕切部３の隔離部材３ｂに沿って配置しているが、給気ダクト３１ａと排気ダクト３２ａの配置を図示例以外の箇所に変更することも可能である。

また、仕切部３は、図４に示されるように、光路２に形成される光路空間部Ｓ３から気体が吸気される吸気口３３のみを有することも可能である。吸気口３３は、光路２を中心として光路２と交差する方向（ＸＹ方向）へ挟み込むように複数設けることが好ましい。
吸気口３３は、真空ポンプやバキュームポンプなどの外部空間Ｓоに配備された吸気用駆動源（図示しない）と吸気ダクト３３ａを介して連通している。このため、光路空間部Ｓ３から圧縮空気やガスなどの気体を吸気口３３で吸気することにより、光路２と交差する気流層３ａが形成される。
吸気口３３のサイズは、照射口（レンズ）１２ｂのＸＹ方向サイズよりも大きく設定され、少なくとも吸気口３３の形状を光路２と交差する平面上で直線方向（図示例ではＸ方向）に幅広く形成することで、吸気口３３から気体が直線方向（図示例ではＹ方向）に勢いよく吸気されるように構成している。
仕切部３の変形例として図４に実線で示される場合には、一組（二つ）の吸気口３３が、光路２及び光路空間部Ｓ３を挟んでＹ方向へ対向するように配置され、光路空間部Ｓ３からの吸気によりＹ方向へ流動する気流層３ａを形成している。
なお、その他の例として図示しないが、吸気口３３をＸ方向などＹ方向以外の方向へ対向して一組（二つ）配置することが可能である。
さらに、仕切部３の他の例として図４に二点鎖線で示されるように、複数組（図示例では二つずつ合計四つ）の吸気口３３，３３′が、Ｚ方向に同一平面上又はＺ方向に異なる複数の平面上でそれぞれ対向するように配置され、光路空間部Ｓ３からの吸気によりＸＹ方向へ流動する気流層３ａを形成することも可能である。
なお、その他の例として図示しないが、光路２を中心として吸気口３３が環状に配置され、光路空間部Ｓ３からの吸気により、光路２を中心とした放射線状へ流動する気流層３ａを形成することも可能である。
図示例では、吸気ダクト３３ａや吸気ダクト３３ａ′を仕切部３の隔離部材３ｂに沿って配置しているが、吸気ダクト３３ａや吸気ダクト３３ａ′の配置を図示例以外の箇所に変更することも可能である。

保持部材４は、金属などの剛体で歪み変形しない厚さで、ワークＷ（基板Ｗａ，分離層Ｗｂ，支持体Ｗｃ）の外形寸法よりも大きい矩形又は円形の定盤などで構成される。
保持部材４においてワークＷと厚み方向（Ｚ方向）へ対向する平滑な保持面４ａには、ワークＷの基板Ｗａ又は支持体Ｗｃのいずれか一方側を着脱自在に保持する保持チャック４ｂが設けられる。
なお、保持部材４の他の例として図示しないが、平滑な保持面４ａに代えて複数の支持ピンによりワークＷの全体が固定（移動不能で且つ着脱自在に保持）される構造や、ハニカムによる定盤構造も含まれる。ピンによりワークＷが固定される構造の場合には、複数の支持ピンの一部又は全部の先端でワークＷを吸着固定できるように構成することが好ましい。
さらに、保持部材４の保持チャック４ｂで保持された保持部材４の近傍には、吸引機構５を設けることが好ましい。
吸引機構５は、ワークＷの端面ＷｄとＸＹ方向に対向して開口される吸引口５１を有する。吸引口５１は、真空ポンプやバキュームポンプなどの外部空間Ｓоに配備された吸気用駆動源（図示しない）と吸気ダクト５２を介して連通している。これにより、ワークＷ（基板Ｗａ，分離層Ｗｂ）の端面Ｗｄから変性空間部Ｓ１に放出される煙状やスス状の分解生成物Ｄのうち、主に重い煙状やスス状の分解生成物Ｄなどを吸引口５１で吸引して外部空間Ｓоに排出することが可能になる。

駆動部６は、保持部材４又はレーザ照射部１２（レーザスキャナ１２ａ）のいずれか一方か若しくは保持部材４及びレーザ照射部１２（レーザスキャナ１２ａ）の両方を移動することにより、レーザスキャナ１２ａから照射したレーザ光Ｌが、保持部材４に保持したワークＷに対して、少なくともレーザスキャナ１２ａからのレーザ光Ｌの照射方向（Ｚ方向）と交差する二方向（ＸＹ方向）へ相対的に移動するように構成した光軸相対移動機構である。
駆動部６による相対的な移動方向は、ＸＹ方向のみに限られず、必要に応じてＺ方向も含まれる。
駆動部６となる光軸相対移動機構には、主に保持部材４及びワークＷを動かすワーク側移動タイプと、レーザスキャナ１２ａを動かす光軸側移動タイプがある。
駆動部６の具体例として図１及び図２に示されるワーク側移動タイプの場合は、保持部材４に駆動部６が設けられ、駆動部６で保持部材４をＸ方向及びＹ方向やＺ方向へ動かすことにより、レーザスキャナ１２ａからのレーザ照射位置ＰをＸＹ方向やＺ方向へ移動させる。この場合の駆動部６としては、ＸＹステージやＸＹテーブルなどが用いられ、モータ軸などからなるＸ軸移動機構６１及びＹ軸移動機構６２を有している。さらに必要に応じて保持部材４をＺ方向へ動かすＺ軸移動機構（図示しない）を設けることが好ましい。
なお、ワーク側移動タイプの他の例として図示せぬが、駆動部６としてＸＹステージやＸＹテーブルなどに代えて、コンベアなどの搬送機構を用いることも可能である。
さらに、図１及び図２に示される場合には、レーザスキャナ１２ａの作動によって、分離層Ｗｂの照射面全体よりも小さく分割された複数の照射領域Ｒのうち一つの照射領域Ｒ（図示例では第一照射領域Ｒ１）の全体が、多数のスポット状のレーザ光Ｌによる照射痕で隙間なく埋め尽くされる。その後は、駆動部６（光軸側移動タイプ）が連動して、次の照射領域Ｒ（図示例では第二照射領域Ｒ２）に対するスポット状のレーザ光Ｌの整列照射が同様に繰り返し行われる。最終的には複数の照射領域Ｒのすべてを整列照射している。
また、光軸側移動タイプの場合は、図示しないが光学系１の一部のみに駆動部６を設けて、保持部材４が動かずレーザスキャナ１２ａからのレーザ照射位置ＰをＸＹ方向やＺ方向へ移動させるように構成される。この場合の駆動部６としては、ガルバノスキャナやポリゴンスキャナなどからなるＸＹ軸移動機構を有している。さらに必要に応じてＺ方向へ相対移動させる場合には、保持部材４にＺ軸移動機構を設けるか、或いはレーザスキャナ１２ａを駆動部６によってＺ方向へ動かす。

制御部７は、光学系１のレーザ光源１１やレーザ照射部１２など，仕切部３の給気用駆動源や排気用駆動源又は吸気用駆動源，保持部材４の保持チャック４ｂの駆動源，吸引機構５の吸気用駆動源，駆動部６による光軸相対移動機構などに対して、それぞれ電気的に接続するコントローラーである。
さらに制御部７は、それ以外にもワークＷを保持部材４に向けて搬入するとともに剥離後の基板Ｗａを搬出する搬送手段，レーザ照射後の支持体Ｗｃから剥離後の基板Ｗａを引き離す剥離機構（図示しない），密閉装置Ｂの減圧用駆動源などにも電気的に接続するコントローラーでもある。
制御部７となるコントローラーは、その制御回路（図示しない）に予め設定されたプログラムに従って、予め設定されたタイミングで順次それぞれ作動制御している。すなわち制御部７は、レーザ光源１１からレーザ照射位置Ｐに照射されるレーザ光ＬのＯＮ／ＯＦＦ制御を始めとするワーク分離装置Ａの全体的な作動制御を行うだけでなく、これに加えてレーザ光Ｌの各種パラメーターの設定などの各種設定も行っている。
制御部７によって光学系１のレーザ照射部１２（レーザスキャナ１２ａ）や駆動部６は、保持部材４に保持されたワークＷの分離層Ｗｂを分割した複数の照射領域Ｒに対して、レーザスキャナ１２ａからのレーザ光Ｌの照射を各照射領域Ｒ毎に行い、且つレーザ光Ｌの照射角度が支持体Ｗｃや分離層Ｗｂの表面と略垂直又は所定角度になるように制御している。
これに加えて制御部７となるコントローラーは、タッチパネルなどの入力手段（図示しない）や表示部（図示しない）などを有し、入力手段の操作によりレーザスキャナ１２ａの走査距離や、複数の照射領域Ｒのサイズや、複数の照射領域Ｒに対するレーザスキャナ１２ａからのレーザ光Ｌの照射順序などが設定可能に構成されている。

そして、制御部７の制御回路に設定されたプログラムを、ワーク分離装置Ａによるワーク分離方法として説明する。
本発明の実施形態に係るワーク分離装置Ａを用いたワーク分離方法は、保持部材４にワークＷの基板Ｗａ又は支持体Ｗｃのいずれか一方側を着脱自在に保持する保持工程と、レーザ光Ｌの光路２の途中に仕切部３を設ける仕切工程と、保持部材４に保持されたワークＷの基板Ｗａ又は支持体Ｗｃの他方側を透して分離層Ｗｂに向けレーザ照射部１２からレーザ光Ｌを照射するレーザ照射工程と、を主要な工程として含んでいる。
さらに、レーザ照射工程の後工程として、保持部材４に保持されたワークＷの分離層Ｗｂに対するレーザ照射部１２からのレーザ照射位置Ｐを相対的に移動させる相対移動工程と、保持部材４に保持されたワークＷの基板Ｗａ又は支持体Ｗｃのいずれか一方から他方を剥離する分離工程と、を含むことが好ましい。
また、分離工程の後工程として、分離層Ｗｂから分離した基板Ｗａに残留している分離層Ｗｂの残渣を洗浄液で除去する洗浄工程と、洗浄工程後の基板Ｗａをダイシングなどで切断する切り離し工程と、を含むことが好ましい。

保持工程では、搬送ロボットなどの搬送手段の作動により、分離前のワークＷを保持部材４へ向けて搬入し、保持部材４の保持面４ａの所定位置に対して、分離前のワークＷにおいて基板Ｗａ又は支持体Ｗｃのいずれか一方側（図示例では基板Ｗａ）が保持チャック４ｂで移動不能に保持される。
仕切工程では、仕切部３の給気用駆動源や排気用駆動源の作動により、レーザ照射部１２からワークＷに至るレーザ光の光路２の途中に、仕切部３の気流層３ａが形成されて、照射口１２ｂ（レンズ）が変性空間部Ｓ１と遮断して保護される。
さらに、仕切工程では、気流層３ａの形成と略同時に、吸気用駆動源が作動して、ワークＷ（基板Ｗａ，分離層Ｗｂ）の端面Ｗｄから変性空間部Ｓ１に放出される煙状やスス状の分解生成物Ｄのうち、主に重い煙状やスス状の分解生成物Ｄを、吸引口５１から吸引して外部空間Ｓоに排出する。これに加えて、上昇する軽い煙状やスス状の分解生成物Ｄの一部までもが共に吸引口５１から引き込まれることで、軽い煙状やスス状の分解生成物Ｄの全体量が減少する。
また、レーザ照射部１２の照射口１２ｂ（レンズ）を除いた部分は、隔離部材３ｂによって、密閉装置Ｂの内部空間Ｓｉが変性空間部Ｓ１と光学系配置空間Ｓ２に分離されている。
レーザ照射工程では、気流層３ａの形成状態において、光学系１のレーザ光源１１及びレーザ照射部１２などの作動により、レーザ光源１１で発生されたレーザ光Ｌがレーザスキャナ１２ａから、保持部材４に保持されたワークＷの基板Ｗａ又は支持体Ｗｃの他方側（図示例では支持体Ｗｃ）を透して分離層Ｗｂに照射される。
相対移動工程では、レーザ照射部１２（レーザスキャナ１２ａ）や駆動部６の作動により、保持部材４に保持したワークＷとレーザスキャナ１２ａとがＸＹ方向やＺ方向へ相対的に移動される。図示例では、レーザスキャナ１２ａや駆動部６の作動により整列照射が行われて、分離層Ｗｂの全体が整列照射で隙間なく埋め尽くされる。

このような本発明の実施形態に係るワーク分離装置Ａ及びワーク分離方法によると、光学系１（レーザ照射部１２）からワークＷに向かう光路２の途中に、仕切部３の気流層３ａを設けることにより、光学系１（レーザ照射部１２）の照射口１２ｂが変性空間部Ｓ１と遮断される。
このため、分離層Ｗｂが配置される変性空間部Ｓ１において、照射口１２ｂから照射されたレーザ光Ｌによる分離層Ｗｂの変性で煙状やスス状の分解生成物Ｄを発生しても、変性空間部Ｓ１から照射口１２ｂに煙状やスス状の分解生成物Ｄが到達しない。
したがって、レーザ照射に伴う分離層Ｗｂの変性で発生した煙状やスス状の分解生成物Ｄが照射口１２ｂに付着することを防止することができる。
その結果、レーザ光の照射による剥離時に煙やススが投影レンズに付着する従来のものに比べ、照射口１２ｂが気流層３ａで煙状やスス状の分解生成物Ｄから遮断されて保護され、煙状やスス状の分解生成物Ｄがレーザ照射の妨げとならず、安定した分離層Ｗｂの変性が得られる。これにより、ワークＷの分離層Ｗｂを基板Ｗａからより安定して剥離でき、ワークＷの生産過程における加工性の向上や歩留まりの向上が図れる。
さらに、投影レンズに付着した煙やススでエネルギーの吸収が発生する従来のものに比べ、照射口１２ｂに煙状やスス状の分解生成物Ｄが付着しないため、光学系１の熱量が異常に上がらず、光学系１の劣化や破損を防止できる。
これに加えて、ワークＷの分離層Ｗｂが配置される変性空間部Ｓ１と、光学系１のレーザ光源１１やレーザ照射部１２などが配置される光学系配置空間Ｓ２と、を仕切部３の隔離部材３ｂで分離した場合には、変性空間部Ｓ１で発生した煙状やスス状の分解生成物Ｄが、レーザ照射部１２などの光学系配置空間Ｓ２に入ることが無いので、レンズや光学部材の劣化を防止することができる。

特に、仕切部３は、気体を吹き出す吹出口３１と、吹出口３１から吹き出された気体を吸い込む吸込口３２と、を有し、吹出口３１及び吸込口３２を光路２と交差して対向するように設けることが好ましい。
この場合には、吹出口３１から吹き出された気体を吸込口３２で吸い込むことにより、光路２と交差する気流層３ａが形成される。
このため、レーザ光Ｌの照射に伴う分離層Ｗｂの変性で発生した軽い煙状やスス状の分解生成物Ｄが、照射口１２ｂに向けて移動（上昇）しても、気流層３ａの流れに沿って吸込口３２に向け誘導される。
これにより、軽い煙状やスス状の分解生成物Ｄの全部又は一部は、吸込口３２に吸い込まれて、照射口１２ｂに煙状やスス状の分解生成物Ｄが到達しない。
したがって、照射口１２ｂに対する煙状やスス状の分解生成物Ｄの付着を簡単な構造で確実に防止することができる。
その結果、照射口１２ｂが煙状やスス状の分解生成物Ｄから高精度に遮断されて、ワークＷの分離層Ｗｂを基板Ｗａからより安定して分離でき、ワークＷの生産過程における加工性の更なる向上や歩留まりの更なる向上が図れる。
さらに、煙状やスス状の分解生成物Ｄの付着に伴う光学系１の劣化や破損をより確実に防止できる。

また、仕切部３は、光路２が形成される光路空間部Ｓ３から気体が吸気される吸気口３３を有し、吸気口３３が光路２を挟んで光路２と交差する方向（ＸＹ方向）へ挟み込むように複数設けられることが好ましい。
この場合には、光路空間部Ｓ３から気体を吸気口３３で吸気することにより、光路２と交差する気流層３ａが形成される。
このため、レーザ光Ｌの照射に伴う分離層Ｗｂの変性で発生した軽い煙状やスス状の分解生成物Ｄが、照射口１２ｂに向けて移動（上昇）しても、気流層３ａの流れに沿って吸気口３３に向け誘導される。
これにより、軽い煙状やスス状の分解生成物Ｄの全部又は一部は、吸気口３３に吸い込まれて、照射口１２ｂに煙状やスス状の分解生成物Ｄが到達しない。
したがって、照射口１２ｂに対する煙状やスス状の分解生成物Ｄの付着を簡単な構造で確実に防止することができる。
その結果、照射口１２ｂが煙状やスス状の分解生成物Ｄから高精度に遮断されて、ワークＷの分離層Ｗｂを基板Ｗａからより安定して分離でき、ワークＷの生産過程における加工性の更なる向上や歩留まりの更なる向上が図れる。
さらに、煙状やスス状の分解生成物Ｄの付着に伴う光学系１の劣化や破損をより確実に防止できる。

さらに、仕切部３は、光路２において照射口１２ｂの近傍位置に、少なくとも照射口１２ｂを覆うように配置されることが好ましい。
この場合には、光路２において照射口１２ｂの近傍位置（詳しくは照射口１２ｂからワークＷに至る光路２の全長の１／３以内）に、仕切部３の気流層３ａを配置することにより、気流層３ａの範囲が狭くても照射口１２ｂを気流層３ａで覆うことが可能になる。
したがって、仕切部３（吹出口３１，吸込口３２）の構成サイズを抑えられることができる。
その結果、装置全体をコンパクト化できて、軽量化やコストの低減が図れる。

また、ワークＷの近傍に、ワークＷの端面Ｗｄと対向して開口する吸引口５１を有することが好ましい。
この場合には、ワークＷ（基板Ｗａ，分離層Ｗｂ）の端面Ｗｄから変性空間部Ｓ１に放出される煙状やスス状の分解生成物Ｄのうち、主に重い煙状やスス状の分解生成物Ｄが吸引口５１で吸い取られる。これに加えて、端面Ｗｄからの放出後に上昇する軽い煙状やスス状の分解生成物Ｄの一部が共に吸引口５１から吸い取られる。
したがって、照射口１２ｂに向けて上昇する軽い煙状やスス状の分解生成物Ｄの全体量を減少させることができる。
その結果、照射口１２ｂが煙状やスス状の分解生成物Ｄからより高精度で且つ確実に遮断される。

またさらに、少なくとも変性空間部Ｓ１を外部空間Ｓоよりも陰圧に設定することが好ましい。
この場合には、少なくとも分離層Ｗｂが配置される変性空間部Ｓ１を外部空間Ｓоよりも陰圧に設定することで、レーザ光Ｌの照射に伴う分離層Ｗｂの変性で発生した煙状やスス状の分解生成物Ｄが変性空間部Ｓ１に滞留する。
したがって、分離層Ｗｂの変性で発生した煙状やスス状の分解生成物Ｄが変性空間部Ｓ１から外部空間Ｓоへ漏れ出ることを防止することができる。
その結果、レーザ照射に伴う分離層Ｗｂの変性で発生した煙状やスス状の分解生成物Ｄが、外部空間Ｓоに配備される装置に悪影響を与えることがなく防止できる。

なお、前示の実施形態では、仕切部３が吹出口３１と吸込口３２を有し、吹出口３１及び吸込口３２が光路２と交差する方向（ＸＹ方向）に対向して設けられる場合を示したが、これに限定されず、仕切部３を図示例以外の構造で構成してもよい。この場合においても、前述した実施形態と同様な作用と利点が得られる。
さらに、前示の実施形態において図示例では、ワークＷとしてパネル形状（正方形）のみを示したが、これに限定されず、パネル形状（正方形）のワークＷに代えて、パネル形状（長方形）のワークＷや、ウエハ形状（円形）のワークＷに変更することも可能である。
また図示例では、駆動部６となる光軸相対移動機構により主にワークＷ側を移動させるワーク側移動タイプを示したが、これに限定されず、光学系１の一部のみに設けた駆動部６によりレーザ照射部１２が動く光軸側移動タイプを採用してもよい。
その具体例としては、光学系１の一部としてレーザ照射部１２のレーザスキャナ１２ａ（ポリゴンスキャナやガルバノスキャナ）などをＺ方向へ動かすことにより、同一の照射領域Ｒ内での照射においては、保持部材４が動かずにレーザスキャナ１２ａからのレーザ照射位置ＰをＺ方向へ移動させることも可能である。
さらに、図示例では、仕切部３として密閉装置Ｂの内部空間Ｓｉに、ワークＷの分離層Ｗｂが配置される変性空間部Ｓ１と光学系配置空間Ｓ２とに分離する隔離部材３ｂを設けたが、これに限定されず、隔離部材３ｂを設けなくてもよい。

Ａ ワーク分離装置 １ 光学系
１１ レーザ光源 １２ レーザ照射部
１２ｂ 照射口（レンズ） １２ａ レーザスキャナ
２ 光路 ３ 仕切部
３ａ 気流層 ３１ 吹出口
３２ 吸込口 ３３ 吸気口
５１ 吸引口 Ｌ レーザ光
Ｓ１ 変性空間部 Ｓ３ 光路空間部
Ｓо 外部空間 Ｗ ワーク
Ｗａ 基板 Ｗｂ 分離層
Ｗｃ 支持体 Ｗｄ 端面

Claims (7)

1. 分離層を含むワークに対するレーザ光の照射により、前記分離層が変性されるワーク分離装置であって、
   密閉装置内の光学系配置空間に配置されて前記レーザ光を前記分離層に向けて照射する光学系と、
   前記光学系から前記密閉装置内の変性空間部に配置された前記ワークに向かう前記レーザ光の光路と、
   前記光路の途中に設けられる仕切部と、を備え、
   前記仕切部は、前記光学系の照射口と前記変性空間部との間に形成される気流層を有し、
   前記気流層は、前記光路と交差する平面上に形成されて、前記光学系配置空間を前記変性空間部と遮断することを特徴とするワーク分離装置。
2. 前記仕切部は、気体を吹き出す吹出口と、前記吹出口から吹き出された前記気体を吸い込む吸込口と、を有し、前記吹出口及び前記吸込口が前記光路と交差して対向するように設けられることを特徴とする請求項１記載のワーク分離装置。
3. 前記仕切部は、前記光路に形成される光路空間部から気体が吸気される吸気口を有し、前記吸気口が前記光路を挟んで前記光路と交差する方向へ挟み込むように複数設けられることを特徴とする請求項１記載のワーク分離装置。
4. 前記仕切部は、前記光路において前記照射口の近傍位置に、少なくとも前記照射口を覆うように配置されることを特徴とする請求項１、２又は３記載のワーク分離装置。
5. 前記変性空間部は、前記ワークの近傍に前記ワークの端面と対向して開口する吸引口を有することを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のワーク分離装置。
6. 少なくとも前記変性空間部が外部空間よりも陰圧に設定されることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載のワーク分離装置。
7. 分離層を含むワークに対するレーザ光の照射により、前記分離層が変性されるワーク分離方法であって、
   密閉装置内の光学系配置空間に配置された光学系から、前記密閉装置内の変性空間部に配置された前記ワークに向かう前記レーザ光の光路の途中に仕切部を設ける仕切工程と、
   光学系から前記レーザ光を前記ワークの前記分離層に向けて照射するレーザ照射工程と、を含み、
   前記仕切工程では、レーザ照射部の照射口と前記変性空間部との間に、前記仕切部の気流層を前記光路と交差する平面上に形成して、前記気流層により前記光学系配置空間が前記変性空間部と遮断されることを特徴とするワーク分離方法。