TW202130442A - 雷射加工裝置及雷射加工方法 - Google Patents

雷射加工裝置及雷射加工方法 Download PDF

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和仁陽太郎
伊崎泰則
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日商濱松赫德尼古斯股份有限公司
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Abstract

雷射加工裝置，係將由雙折射材料所構成的對象物進行雷射加工之雷射加工裝置，其係具備：輸出雷射光之光源、將光源所輸出的雷射光進行調變之空間光調變器、將雷射光朝向對象物進行聚光之聚光透鏡、以及以聚光於對象物中之Z方向(光軸方向)之一點的方式控制雷射光的偏光成分且作為空間光調變器所具有的功能之偏光成分控制部。

Description

雷射加工裝置及雷射加工方法
本發明的一態樣是關於雷射加工裝置及雷射加工方法。
藉由對半導體晶錠(ingot)等的半導體對象物照射雷射光，而在半導體對象物的內部形成改質區域，讓從改質區域延伸之龜裂進展，藉此從半導體對象物將半導體晶圓等的半導體構件切出，這樣的加工方法是已知的(例如，參照專利文獻1,2)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開2017-183600號公報 [專利文獻2] 日本特開2017-057103號公報
[發明所欲解決之問題]
在此，例如在氮化鎵(GaN)晶錠等之由雙折射材料所構成之半導體對象物讓雷射光聚光的情況，入射光的P偏光成分和S偏光成分之折射率彼此不同。又其等的入射光分離成尋常光和非尋常光，其中的非尋常光不依循司乃耳定律(Snell’s law)而以與尋常光不同的折射角傳播光。因為這些原因，在半導體對象物的深度方向上，在彼此不同的位置讓P偏光成分及S偏光成分聚光。如此般讓聚光點在深度方向分歧，會在半導體對象物無意間形成複數個打痕，而讓不適切的龜裂產生。因為這樣，有例如切片(slicing)等的加工品質降低的疑慮。
本發明的一態樣是有鑑於上述實情而開發完成的，其目的是為了提高對於雙折射材料所構成的半導體對象物之雷射加工的品質。 [解決問題之技術手段]
本發明的一態樣之雷射加工裝置，係對由雙折射材料所構成之半導體對象物照射雷射光來進行半導體對象物的雷射加工之雷射加工裝置，其係具備：輸出雷射光的雷射輸出部、將雷射輸出部所輸出的雷射光進行調變之空間光調變器、將雷射光朝向半導體對象物進行聚光之聚光透鏡、以及以聚光於半導體對象物中之光軸方向之一點的方式控制雷射光的偏光成分之偏光成分控制部。
在本發明的一態樣之雷射加工裝置，雷射輸出部所輸出之雷射光是藉由空間光調變器進行調變，並藉由聚光透鏡在半導體對象物進行聚光。而且，在本雷射加工裝置，是藉由偏光成分控制部以聚光於半導體對象物之一點的方式控制雷射光的偏光成分。通常，在由雙折射材料所構成的半導體對象物讓雷射光聚光的情況，入射光之P偏光成分和S偏光成分的折射率彼此不同。又其等的入射光分離成尋常光和非尋常光，其中的非尋常光不依循司乃耳定律而以與尋常光不同的折射角傳播光。因為這些原因，在半導體對象物的深度方向上，在彼此不同的位置讓P偏光成分及S偏光成分聚光(聚光點成為二點)。如此會在半導體對象物無意間形成複數個打痕，而在半導體對象物中讓不適切的龜裂產生，會有切片等的加工品質降低的疑慮。針對這點，像本發明的一態樣之雷射加工裝置那樣，藉由偏光成分控制部以聚光於半導體對象物之一點的方式控制雷射光的偏光成分，使聚光點成為僅只一點，而在半導體對象物中僅形成一個打痕，因此可抑制在半導體對象物中之出乎意外的(不適切的)龜裂產生。如此，可抑制切片等的加工之品質降低。如以上般，依據本發明的一態樣之雷射加工裝置，能提高對於雙折射材料所構成之半導體對象物之雷射加工的品質。
上述雷射加工裝置可構成為，雷射輸出部是輸出直線偏光的雷射光，偏光成分控制部是將藉由透鏡會聚而照射於對象物之雷射光的偏光成分統一成P偏光或S偏光之任一方。如上述般，在入射光包含P偏光成分及S偏光成分的情況，當在彼此不同的位置讓P偏光成分及S偏光成分聚光時，藉由偏光成分控制部將雷射光的偏光成分統一成P偏光或S偏光之任一方，可使聚光點適切地成為一點。
上述雷射加工裝置可構成為，偏光成分控制部具有：將直線偏光轉換成徑向偏光或角向偏光之轉換元件。徑向偏光(放射狀偏光)，是用P偏光入射半導體對象物。又角向偏光，是用S偏光入射半導體對象物。因此，藉由將直線偏光轉換成徑向偏光或角向偏光，可將雷射光的偏光成分適切地統一成P偏光或S偏光之任一方，而能使聚光點適切地成為一點。
上述雷射加工裝置可構成為，偏光成分控制部具有：將雷射光之P偏光或S偏光遮斷之狹縫部。藉由將P偏光或S偏光遮斷，可將雷射光的偏光成分適切地統一成P偏光或S偏光之任一方，而能使聚光點適切地成為一點。
上述雷射加工裝置可構成為，狹縫部是作為空間光調變器的調變圖案而設定之狹縫圖案。作為空間光調變器的調變圖案而設定狹縫圖案，不須設置物理上的狹縫，利用簡單的構造就能使聚光點適切地成為一點。
上述雷射加工裝置可構成為，雙折射材料是面方位001之單軸性結晶材料。藉此，當將雷射光的偏光成分統一成P偏光或S偏光之任一方的情況，可有效提高雷射加工的品質。
本發明的一態樣之雷射加工方法，係對由雙折射材料所構成之半導體對象物照射雷射光而進行半導體對象物的雷射加工之雷射加工方法，其係包含：在載台載置半導體對象物之工序，設定偏光成分控制部之工序，前述偏光成分控制部是以聚光於半導體對象物中之光軸方向之一點的方式控制雷射光的偏光成分，以及輸出雷射光之工序。
上述雷射加工方法可為，在輸出雷射光之工序，是輸出直線偏光的雷射光，在設定偏光成分控制部之工序，是安裝用於將直線偏光轉換成徑向偏光或角向偏光之轉換元件。
上述雷射加工方法可為，在設定偏光成分控制部之工序，是設定遮斷雷射光的P偏光或S偏光之狹縫圖案來作為調變雷射光之空間光調變器的調變圖案。 [發明之效果]
依據本發明的一態樣，可提高對於由雙折射材料所構成之半導體對象物之雷射加工的品質。
以下，針對本發明的實施形態，參照圖式詳細地說明。又在各圖中，對相同或相當的部分賦予同一符號而將重複的說明省略。 [第1實施形態] [雷射加工裝置的基本構成]
如圖1所示般，第1實施形態的雷射加工裝置1係具備：載台2、光源3、空間光調變器4、聚光透鏡5以及控制部6。雷射加工裝置1，係對由雙折射材料所構成之半導體對象物、即對象物11照雷射光L而進行該對象物11的雷射加工。雙折射材料，例如是具有異向性之面方位(001)單軸性結晶材料。雙折射材料亦可為雙軸性結晶材料。雷射加工裝置1是藉由照射雷射光L而在對象物11形成改質區域12。雷射加工裝置1，可以是在本實施形態主要說明的雷射切片裝置，也可以是雷射切割(dicing)裝置、內部雷射標記(marking)裝置、雷射成型(Structuring)裝置。以下，將第1水平方向稱為X方向，將與第1水平方向垂直的第2水平方向稱為Y方向。又將鉛直方向稱為Z方向。
載台2，是例如將貼附於對象物11的薄膜進行吸附，藉此支承對象物11。在本實施形態，載台2可沿著X方向及Y方向移動。又載台2能以與Z方向平行的軸線為中心線而進行旋轉。
光源3，例如是藉由脈衝振盪方式來輸出對於對象物11具有穿透性的雷射光L之雷射輸出部。光源3是輸出例如直線偏光的雷射光L。光源3所輸出的雷射光L，例如是藉由衰減器(未圖示)來調整輸出，並藉由一或複數個透鏡系統(未圖示)來將光束直徑擴大。空間光調變器4是將光源3所輸出的雷射光L進行調變。空間光調變器4是例如反射型液晶(LCOS:Liquid Crystal on Silicon)的空間光調變器(SLM:Spatial Light Modulator)。在本實施形態，空間光調變器4還作為控制雷射光L的偏光成分之偏光成分控制部(詳如後述)發揮作用。聚光透鏡5是將藉由空間光調變器4調變後的雷射光L朝向對象物11聚光。在本實施形態，空間光調變器4及聚光透鏡5可沿著Z方向移動。
若讓雷射光L聚光於藉由載台2支承之對象物11的內部，在與雷射光L之聚光點C對應的部分，雷射光L特別被吸收，而在對象物11的內部形成改質區域12。改質區域12，是密度、折射率、機械強度、其他的物理特性與周圍之非改質區域不同的區域。作為改質區域12，例如可舉：熔融處理區域、裂痕區域、介電質破壞區域、折射率變化區域等。
作為一例，若讓載台2沿著X方向移動，而對於對象物11讓聚光點C沿著X方向相對移動，會以沿著X方向排成1列的方式形成複數個改質點13。1個改質點13，是藉由1個脈衝之雷射光L的照射所形成的。1列的改質區域12是排成1列之複數個改質點13的集合。相鄰的改質點13，依對於對象物11之聚光點C的相對移動速度及雷射光L的重複頻率，會有彼此相連的情況，也會有彼此分離的情況。
控制部6是控制載台2、光源3、空間光調變器4及聚光透鏡5。控制部6是以包含處理器、記憶體、儲存設備及通訊設備等之電腦裝置的形式來構成。在控制部6，載入記憶體等的軟體(程式)是藉由處理器執行，記憶體及儲存設備中之資料的讀取及寫入、以及通訊設備之通訊，是藉由處理器控制。藉此，控制部6可實現各種功能。 [使用雷射加工裝置之半導體構件製造方法的一例]
接下來，作為使用雷射加工裝置1之半導體構件製造方法的一例，是說明從作為對象物11之GaN晶錠20(參照圖2及圖3)將複數個GaN晶圓30(參照圖2及圖3)切片並取得的工序。在實施形態，對象物11如圖2及圖3所示般，是藉由氮化鎵(GaN)形成為例如圓板狀之GaN晶錠(半導體晶錠、半導體對象物)20。作為一例，GaN晶錠20的直徑為2吋，GaN晶錠20的厚度為2mm。作為一例，GaN晶圓30的直徑為2吋，GaN晶圓30的厚度為100μm。
首先，上述雷射加工裝置1，是沿著複數個假想面15分別形成複數個改質點13。複數個假想面15各個，是在GaN晶錠20的內部與GaN晶錠20的表面20a相對向之面，且設定成在與表面20a相對向的方向排列。在本實施形態，複數個假想面15分別是與表面20a平行的面，例如呈圓形狀。複數個假想面15各個，設定成在從表面20a側觀察的情況是互相重疊。在GaN晶錠20，以包圍複數個假想面15各個的方式設定複數個周緣區域16。亦即，複數個假想面15各個未到達GaN晶錠20的側面20b。作為一例，相鄰的假想面15間的距離為100μm，周緣區域16的寬度(在本實施形態，假想面15的外緣和側面20b之距離)為30μm以上。
複數個改質點13的形成，是藉由照射具有例如532nm的波長之雷射光L，而從與表面20a相反的一側在每1個假想面15依序實施。複數個改質點13的形成，因為在複數個假想面15各個是相同的，以下針對沿著離表面20a最近的假想面15之複數個改質點13的形成，參照圖4及圖5做說明。又在圖5中，箭頭表示雷射光L的聚光點C之軌跡。
首先，雷射加工裝置1，如圖4及圖5所示般，藉由從表面20a朝GaN晶錠20的內部讓雷射光L入射，沿著假想面15(例如，以沿著假想面15全體呈2維排列的方式)形成複數個改質點13。這時，雷射加工裝置1可構成為，以使分別從複數個改質點13延伸之複數個龜裂14彼此不相連的方式形成複數個改質點13，亦可構成為以使分別從複數個改質點13延伸之複數個龜裂14彼此相連的方式形成複數個改質點13。又雷射加工裝置1，藉由讓被脈衝振盪之雷射光L的聚光點C沿著假想面15移動，來形成複數列的改質點13。又在圖4及圖5，改質點13用留白(無影線)表示，龜裂14延伸的範圍用虛線表示。
在本實施形態，被脈衝振盪的雷射光L，是以聚光於在Y方向排列之複數個聚光點C的方式藉由空間光調變器4進行調變。而且，讓複數個聚光點C沿著X方向而在假想面15上相對移動。作為一例，雷射光L的脈衝節距(亦即，複數個聚光點C之相對移動速度除以雷射光L的重複頻率而得的值)為10μm。又每1個聚光點C的雷射光L之脈衝能量(以下簡稱為「雷射光L的脈衝能量」)為0.33μJ。
接著，具備加熱器等的加熱裝置將GaN晶錠20加熱，在複數個假想面15各個，使從複數個改質點13分別延伸之複數個龜裂14彼此相連，藉此如圖6所示般，在複數個假想面15各個，形成橫跨假想面15之龜裂17(以下簡稱為「龜裂17」)。在圖6，複數個改質點13及複數個龜裂14、以及形成有龜裂17的範圍是用虛線表示。又亦可藉由加熱以外的方法，即讓某種力作用於GaN晶錠20，使複數個龜裂14彼此相連而形成龜裂17。又亦可藉由沿著假想面15形成複數個改質點13，使複數個龜裂14彼此相連來形成龜裂17。
在此，在GaN晶錠20中，是在分別從複數個改質點13延伸之複數個龜裂14內產生氮氣。因此，藉由將GaN晶錠20加熱而使氮氣膨脹，可利用氮氣的壓力(內壓)來形成龜裂17。而且，利用周緣區域16來阻礙朝向該周緣區域16所包圍之假想面15的外部(例如，朝向GaN晶錠20的側面20b)之複數個龜裂14的進展，因此可抑制在複數個龜裂14內產生的氮氣洩到假想面15的外部。亦即，周緣區域16，是不包含改質點13之非改質區域，且在該周緣區域16所包圍之假想面15上讓龜裂17形成時，是阻礙複數個龜裂14朝向該周緣區域16所包圍之假想面15的外部進展的區域。因此，可將周緣區域16的寬度設為30μm以上。
接著，磨削裝置將GaN晶錠20中之與複數個周緣區域16及複數個假想面15各個對應的部分磨削(研磨)，如圖7所示般，以複數個龜裂17各個為邊界而從GaN晶錠20取得複數個GaN晶圓30。如此般，GaN晶錠20沿著複數個假想面15各個被切斷。又在此工序，亦可藉由磨削以外的機械加工、雷射加工等來將GaN晶錠20中之與複數個周緣區域16對應的部分除去。 [偏光成分控制之雷射加工裝置的構成]
空間光調變器4，是作為偏光成分控制部發揮作用，該偏光成分控制部，是以在對象物11中聚光於光軸方向(Z方向，對象物11的深度方向)之一點的方式控制雷射光L的偏光成分。通常，在GaN晶錠20等之雙折射材料所構成的對象物11讓雷射光聚光的情況，因為入射光之P偏光(非尋常光)成分和S偏光(尋常光)成分的折射率彼此不同，又尋常光和非尋常光會以不同的折射角來傳播光，在對象物11的Z方向上，會在彼此不同的位置讓P偏光成分及S偏光成分聚光，而使聚光點FP成為二點(參照圖11(a))。因為這個原因，在對象物11中會形成複數個打痕而產生不適切的龜裂，有上述GaN晶圓30之切片等的加工品質降低的疑慮。在本實施形態，空間光調變器4是作為偏光成分控制部而發揮作用，以在對象物11的Z方向上僅形成一點的聚光點FP(參照圖11(b))的方式控制雷射光L的偏光成分。
空間光調變器4，是作為將雷射光L之P偏光或S偏光遮斷的狹縫部發揮作用，藉此將雷射光L的偏光成分統一成P偏光或S偏光之任一方，而使聚光點FP成為一點。又「將雷射光L的偏光成分統一成P偏光或S偏光的任一方」，不僅是將雷射光L的偏光成分完全限制成P偏光或S偏光的任一方，還包含：在使聚光點FP不致成為二點以上的範圍內在雷射光L的偏光成分含有遮斷對象的偏光成分的情形。作為空間光調變器4所具有的功能之狹縫部，是作為空間光調變器4的調變圖案而設定之狹縫圖案。在空間光調變器4，藉由將在液晶層顯示的調變圖案適宜地設定，可將雷射光L進行調變(例如，調變雷射光L的強度、振幅、相位、偏光等)。調變圖案是賦予調變之全像(hologram)圖案，係包含狹縫圖案。
圖8顯示在空間光調變器4的液晶層顯示之調變圖案(包含狹縫圖案)。圖8所示之「光的遮斷區域」，是藉由後述的狹縫圖案SP1或狹縫圖案SP2遮光之區域。又圖8所示之直線偏光的箭頭表示直線偏光方向。圖8(a)所示的調變圖案MP1包含狹縫圖案SP1及像差校正圖案CP。像差校正圖案是指球面像差、像散、畸變(distortion)、彗形像差等的校正圖案。在圖8(a)所示的例子，是以在直線偏光方向所形成的狹縫部分以外的光被遮斷的方式設定狹縫圖案SP1。在此情況，雷射光L之S偏光被遮斷，雷射光L的偏光成分統一(限制)成P偏光。又圖8(b)所示的調變圖案MP2包含狹縫圖案SP2及像差校正圖案CP。在圖8(b)所示的例子，是以在與直線偏光方向正交的方向所形成之狹縫部分以外的光被遮斷的方式設定狹縫圖案SP2。在此情況，雷射光之P偏光被遮斷，雷射光L的偏光成分統一(限制)成S偏光。
圖9(a)顯示使用狹縫圖案SP1的情況之聚光點FP。圖9(b)顯示使用狹縫圖案SP2的情況之聚光點FP。在圖9(a)及圖9(b)各個中，左圖是XZ平面，右圖是YZ平面。如圖9(a)所示般，在使用狹縫圖案SP1的情況，不管是參照XZ平面及YZ平面的哪個都能確認聚光點FP在Z方向(光軸方向)成為僅只一點。同樣的，如圖9(b)所示般，在使用狹縫圖案SP2的情況，不管是參照XZ平面及YZ平面的哪個都能確認聚光點FP在Z方向(光軸方向)成為僅只一點。又在使用狹縫圖案SP2的情況，P偏光被遮斷而統一成S偏光成分，因為在S偏光，不論入射角為何折射率都相同，可使聚光性更為良好。 [雷射加工方法之一例]
接下來，針對雷射加工方法的一例，參照圖10做說明。圖10顯示第1實施形態的雷射加工方法之各工序。本雷射加工方法，係對雙折射材料所構成的對象物11(例如GaN晶錠20)照射雷射光L而對於對象物11進行雷射加工。
如圖10所示般，在第1實施形態的雷射加工方法，首先，在載台2設置(載置) 對象物11(步驟S1，載置半導體對象物之工序)。
接著，在空間光調變器4，設定在液晶層顯示的調變圖案(包含狹縫圖案)(步驟S2，設定偏光成分控制部之工序)。在此的調變圖案是例如圖8(a)所示的調變圖案MP1，其係包含：將雷射光L的S偏光遮斷而將偏光成分統一(限制)成P偏光之狹縫圖案SP1。或是，調變圖案是例如圖8(b)所示的調變圖案MP2，其係包含：將雷射光L的P偏光遮斷而將偏光成分統一(限制)成S偏光之狹縫圖案SP2。如此般，在步驟S2(設定偏光成分控制部之工序)，設定將雷射光L的P偏光或S偏光遮斷之狹縫圖案SP1或狹縫圖案SP2作為空間光調變器4的調變圖案。又亦可在空間光調變器4的液晶層顯示狹縫圖案及像差校正圖案。
接著，輸入並設定雷射加工條件(步驟S3)。雷射加工條件是例如雷射光L的能量、脈衝節距等的條件。最後，藉由雷射加工裝置1沿著複數個假想面15各個形成複數個改質點13，而實施雷射加工(步驟S4，輸出雷射光之工序)。 [作用效果]
接下來，針對本實施形態的雷射加工裝置1之作用效果做說明。
本實施形態的雷射加工裝置1，係進行雙折射材料所構成的對象物11的雷射加工之雷射加工裝置，其係具備：輸出雷射光L之光源3、將光源3所輸出的雷射光L進行調變之空間光調變器4、將雷射光L朝向對象物11聚光之聚光透鏡5、以及以在對象物11中聚光於Z方向(光軸方向)之一點的方式控制雷射光L的偏光成分且是作為空間光調變器4所具有的功能之偏光成分控制部。
在本實施形態的雷射加工裝置1，光源3所輸出之雷射光是藉由空間光調變器4進行調變，並藉由聚光透鏡5聚光於對象物11。而且，在本雷射加工裝置1，是藉由作為空間光調變器4所具有的功能之偏光成分控制部，以聚光於對象物11之一點的方式控制雷射光L的偏光成分。通常，在由雙折射材料所構成的半導體對象物讓雷射光聚光的情況，因為入射光之P偏光成分和S偏光成分的折射率彼此不同，如圖11(a)所示般，在半導體對象物的深度方向上，在彼此不同的位置讓P偏光成分及S偏光成分聚光(聚光點FP成為二點)。如此會在半導體對象物無意間形成複數個打痕，而在半導體對象物中讓不適切的龜裂產生，會有切片等的加工品質降低的疑慮。針對這點，像本實施形態的雷射加工裝置1那樣，藉由作為空間光調變器4所具有的功能之偏光成分控制部，以讓聚光點FP(參照圖11(b))形成於對象物11之一點的方式控制雷射光的偏光成分，而在對象物11中僅形成一個打痕，因此可抑制在對象物11中之出乎意外的(不適切的)龜裂產生。如此，可抑制切片等的加工之品質降低。如以上般，依據本實施形態的雷射加工裝置1，能提高對於雙折射材料所構成之半導體對象物之雷射加工的品質。
在雷射加工裝置1中，光源3輸出直線偏光的雷射光L，作為空間光調變器4所具有的功能之偏光成分控制部，將雷射光L的偏光成分統一成P偏光或S偏光之任一方。如上述般，當入射光包含P偏光成分及S偏光成分的情況，會在彼此不同的位置讓P偏光成分及S偏光成分聚光，藉由偏光成分控制部將雷射光L的偏光成分統一成P偏光或S偏光之任一方，藉此能使聚光點FP適切地成為一點。
在雷射加工裝置1中，作為空間光調變器4所具有的功能之偏光成分控制部，可具有將雷射光的P偏光或S偏光遮斷之狹縫部。藉由將P偏光或S偏光遮斷，可將雷射光的偏光成分統一成P偏光或S偏光之任一方，可使聚光點適切地成為一點。
在雷射加工裝置1中，上述狹縫部亦可以是作為空間光調變器4的調變圖案而設定之狹縫圖案SP1或狹縫圖案SP2(參照圖8)。藉由設定狹縫圖案作為空間光調變器4的調變圖案，不須設置物理上的狹縫，利用所需最低限度之簡易構造，就能讓聚光點適切地成為一點。又在雷射加工裝置1中，不設置空間光調變器4的狹縫圖案，而是設置物理上的狹縫來將雷射光之P偏光或S偏光遮斷亦可。 [第2實施形態]
以下，參照圖12~圖14，針對本發明的第2實施形態之雷射加工裝置100及雷射加工方法做說明。又在以下，主要是說明與第1實施形態的差異點，而省略與第1實施形態重複的說明。
圖12係第2實施形態的雷射加工裝置100之構成圖。雷射加工裝置100，其基本構成是與第1實施形態的雷射加工裝置1大致相同，除了雷射加工裝置1的構成以外，還具備軸對稱偏光元件150(轉換元件)。
軸對稱偏光元件150，如圖12所示般，是配置在光路上，詳細的說，是配置在空間光調變器4的下游且聚光透鏡5的上游。因為必須將直線偏光輸入空間光調變器4，軸對稱偏光元件150必須配置在比空間光調變器4更下游。軸對稱偏光元件150，是作為偏光成分控制部而發揮作用，係將雷射光L的直線偏光轉換成徑向偏光(放射狀偏光)或角向偏光(同心圓狀偏光)之轉換元件(偏光轉換器)。
圖13係基於軸對稱偏光元件150之偏光分布的調變之說明圖。在圖13，作為軸對稱偏光元件150的例子，係顯示軸對稱偏光元件150a及軸對稱偏光元件150b。軸對稱偏光元件150a，係將雷射光L的直線偏光(圖13所示的輸入)轉換成徑向偏光(圖13所示的輸出之上圖)之轉換元件。軸對稱偏光元件150b，係將雷射光L的直線偏光(圖13所示的輸入)轉換成角向偏光(圖13所示的輸出之下圖)之轉換元件。作為軸對稱偏光元件150，可採用以往周知的構成，例如可使用：將軸方位相隔15度之1/2波長板設置在1片石英板上而成的構件。藉由讓軸對稱偏光元件150進行90度旋轉，可在轉換成徑向偏光和轉換成角向偏光之間進行切換。
針對使用上述雷射加工裝置100之雷射加工方法的一例，參照圖14做說明。圖14係顯示第2實施形態的雷射加工方法之各工序。
圖14所示般，第2實施形態的雷射加工方法，首先是在載台2設置(載置)對象物11(步驟S11，載置半導體對象物之工序)。
接著，在光路上的既定位置(空間光調變器4的下游且聚光透鏡5的上游)，安裝將直線偏光轉換成徑向偏光或角向偏光之軸對稱偏光元件150(步驟S12，設定偏光成分控制部之工序)。
接著，在空間光調變器4的液晶層顯示像差校正圖案，輸入並設定雷射加工條件(步驟S13)。最後，藉由雷射加工裝置1，沿著複數個假想面15各個形成複數個改質點13，而實施雷射加工(步驟S14，輸出雷射光之工序)。
依據上述雷射加工裝置100，藉由軸對稱偏光元件150將雷射光L的直線偏光轉換成徑向偏光或角向偏光。徑向偏光是用P偏光入射對象物11。又角向偏光是用S偏光入射對象物11。因此，藉由將直線偏光轉換成徑向偏光或角向偏光，可將雷射光L的偏光成分適切地統一成P偏光或S偏光，而能使聚光點適切地成為一點。
以上是說明本發明的實施形態，但本發明並不限定於上述實施形態。例如，偏光成分控制部只要是以聚光於光軸方向之一點的方式控制雷射光的偏光成分者即可，並不一定要將雷射光的偏光成分統一成P偏光或S偏光之任一方。
1,100:雷射加工裝置 2:載台 3:光源(雷射輸出部) 4:空間光調變器 5:聚光透鏡 6:控制部 11:對象物(半導體對象物) 12:改質區域 13:改質點 150:軸對稱偏光元件(轉換元件) C:聚光點 L:雷射光 SP1,SP2:狹縫圖案
[圖1]係本發明的第1實施形態之雷射加工裝置的構成圖。 [圖2]係第1實施形態的雷射加工方法及半導體構件製造方法之對象物、即GaN晶錠的側視圖。 [圖3]係圖2所示的GaN晶錠之俯視圖。 [圖4]係在使用雷射加工裝置之半導體構件製造方法的一工序之GaN晶錠的一部分之縱剖面圖。 [圖5]係在使用雷射加工裝置之半導體構件製造方法的一工序之GaN晶錠的一部分之橫剖面圖。 [圖6]係在使用雷射加工裝置之半導體構件製造方法的一工序之GaN晶錠的側視圖。 [圖7]係在使用雷射加工裝置之半導體構件製造方法的一工序之GaN晶錠的側視圖。 [圖8(a),(b)]係顯示空間光調變器的調變圖案(包含狹縫圖案)。 [圖9(a),(b)]係顯示使用狹縫圖案的情況之聚光點。 [圖10]係顯示第1實施形態的雷射加工方法之各工序的流程圖。 [圖11(a),(b)]係顯示比較例和本實施形態之聚光點的差異。 [圖12]係本發明的第2實施形態之雷射加工裝置的構成圖。 [圖13]係說明基於軸對稱偏光元件之偏光分布的調變。 [圖14]係顯示第2實施形態的雷射加工方法之各工序的流程圖。
1:雷射加工裝置
2:載台
3:光源(雷射輸出部)
4:空間光調變器
5:聚光透鏡
6:控制部
11:對象物(半導體對象物)
12:改質區域
13:改質點
C:聚光點
L:雷射光

Claims (9)

  1. 一種雷射加工裝置，係對由雙折射材料所構成之半導體對象物照射雷射光來進行前述半導體對象物的雷射加工之雷射加工裝置， 其係具備： 輸出前述雷射光的雷射輸出部、 將前述雷射輸出部所輸出的前述雷射光進行調變之空間光調變器、 將前述雷射光朝向前述半導體對象物進行聚光之聚光透鏡、以及 以聚光於前述半導體對象物中之光軸方向之一點的方式控制前述雷射光的偏光成分之偏光成分控制部。
  2. 如請求項1所述之雷射加工裝置，其中， 前述雷射輸出部，是輸出直線偏光的前述雷射光， 前述偏光成分控制部，是將前述雷射光的偏光成分統一成P偏光或S偏光之任一方。
  3. 如請求項2所述之雷射加工裝置，其中， 前述偏光成分控制部，是具有將直線偏光轉換成徑向偏光或角向偏光之轉換元件。
  4. 如請求項2所述之雷射加工裝置，其中， 前述偏光成分控制部，是具有將前述雷射光之P偏光或S偏光遮斷之狹縫部。
  5. 如請求項4所述之雷射加工裝置，其中， 前述狹縫部，是作為前述空間光調變器的調變圖案而設定之狹縫圖案。
  6. 如請求項1至5之任一項所述之雷射加工裝置，其中， 前述雙折射材料是面方位001的單軸性結晶材料。
  7. 一種雷射加工方法，係對由雙折射材料所構成之半導體對象物照射雷射光而進行前述半導體對象物的雷射加工之雷射加工方法， 其係包含： 在載台載置前述半導體對象物之工序， 設定偏光成分控制部之工序，前述偏光成分控制部是以聚光於前述半導體對象物中之光軸方向之一點的方式控制前述雷射光的偏光成分，以及 輸出前述雷射光之工序。
  8. 如請求項7所述之雷射加工方法，其中， 在輸出前述雷射光之工序，是輸出直線偏光的前述雷射光， 在設定前述偏光成分控制部之工序，是在光路上配置將直線偏光轉換成徑向偏光或角向偏光之轉換元件。
  9. 如請求項7所述之雷射加工方法，其中， 在設定前述偏光成分控制部之工序，是設定將前述雷射光之P偏光或S偏光遮斷的狹縫圖案作為將前述雷射光調變之空間光調變器的調變圖案。
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