TW202135967A - 雷射加工裝置及雷射加工方法 - Google Patents

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坂本剛志
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Abstract

本發明的雷射加工裝置是與聚光區域的一部分對焦朝對象物照射雷射光，藉此在對象物的內部沿著假設面形成改性區域。雷射加工裝置，具備：支撐對象物的支撐部；將雷射光照射於對象物的照射部；聚光區域的一部分在對象物的內部沿著假設面移動的方式，使支撐部及照射部的至少一方移動的移動機構；及控制支撐部、照射部及移動機構的控制部，照射部以在與雷射光的光軸垂直的面內的聚光區域的一部分的形狀具有長方向的方式具有雷射光成形用的成形部。長方向是與聚光區域的一部分的移動方向交叉的方向。

Description

雷射加工裝置及雷射加工方法
本發明之一形態是關於雷射加工裝置及雷射加工方法。
專利文獻1中，記載有雷射加工裝置，具備：保持工件的保持機構，及對保持在保持機構的工件照射雷射光的雷射照射機構。專利文獻1記載的雷射加工裝置是相對於基台固定具有聚光透鏡的雷射照射機構，藉保持機構實施沿著與聚光透鏡的光軸垂直的方向的工件的移動。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特許5456510號公報
[發明所欲解決之課題]
但是，如上述的雷射加工裝置中，有藉著雷射光照射對象物，在對象物的內部沿著假設面形成改性區域的場合。此時，以跨假設面的改性區域及從改性區域延伸的龜裂為界，使得對象物的一部分剝離。近年來，在如以上的剝離加工中，例如伴隨著越發的普及擴大，期待順暢度提升(作業時間的縮短化)。
為此，本發明之一形態是以提供在對象物的內部沿著假設面形成改性區域的場合可實現順暢度提升的雷射加工裝置及雷射加工方法為課題。 [用於解決課題的手段]
本發明之一形態的雷射加工裝置，係與聚光區域的一部分對焦朝對象物照射雷射光，藉此在對象物的內部沿著假設面形成改性區域的雷射加工裝置，具備：支撐對象物的支撐部；將雷射光照射於對象物的照射部；聚光區域的一部分在對象物的內部沿著假設面移動的方式，使支撐部及照射部的至少一方移動的移動機構；及控制支撐部、照射部及移動機構的控制部，照射部是以在沿著假設面的面內的聚光區域的一部分的形狀具有長方向的方式具有雷射光成形用的成形部，長方向是與聚光區域的一部分的移動方向交叉的方向。
本發明人等在重複致力於研究，發現在沿著假設面形成改性區域的場合，在沿著假設面的面內雷射光的聚光區域的一部分的形狀具有長方向時，從其改性區域沿著假設面延伸的龜裂容易朝著該長方向延伸。為此，本發明之一形態相關的雷射加工裝置中，設與聚光區域的一部的移動方向(以下，也稱「加工進行方向」)交叉的方向為該長方向，藉此，使朝著與加工進行方向交叉的方向的龜裂容易延伸，可促使沿著假設面之龜裂的進展。因此，例如，即使與加工進行方向交叉的方向的改性區域的改性點的間隔加大，仍可沿著假設面使龜裂充分地進展。其結果，可實現順暢度提升。
本發明之一形態的雷射加工裝置中，長方向也可相對於聚光區域之一部分的移動方向呈45˚以上傾斜的方向。此時，可進一步促進沿假設面之龜裂的進展。
本發明之一形態的雷射加工裝置中，長方向也可以是沿著聚光區域的一部分的移動方向之垂直方向的方向。此時，可進一步促進沿假設面之龜裂的進展。
本發明之一形態的雷射加工裝置中，聚光區域之一部分的形狀也可以是橢圓率為0.88~0.95的形狀。此時，可進一步促進沿假設面之龜裂的進展。
本發明之一形態的雷射加工裝置中，控制部也可以是在對象物中沿著從周緣向內側呈旋渦狀延伸的加工用線，使聚光區域的一部分相對地移動，在對象物的內部形成改性區域。藉此，以跨假設面的改性區域及從改性區域延伸的龜裂為界，可精度良好地將對象物的一部分剝離。
本發明之一形態的雷射加工裝置中，具備輸入部，該輸入部係可收發：來自使用者之聚光區域的一部分的形狀相關的資訊；相對於聚光區域之一部分的移動方向傾斜相關的資訊；及成形部的設定相關的資訊之中的至少其中任一的輸入，控制部也可根據輸入部的輸入，控制支撐部、照射部及移動機構。藉此，在每沿著假設面形成改性區域時，可將聚光區域的一部分的形狀相關的資訊；相對於聚光區域之一部分的移動方向傾斜相關的資訊；及成形部的設定相關的資訊之中的至少其中任一設定成預定的資訊。
本發明之一形態的雷射加工方法，係與聚光區域的一部分對焦朝對象物照射雷射光，藉此在對象物的內部沿著假設面形成改性區域的雷射加工方法，具備：將雷射光照射於對象物的照射步驟，及聚光區域的一部分在對象物的內部沿著假設面移動的方式，使支撐對象物的支撐部及將雷射光照射於照射部的至少一方移動的移動步驟，照射步驟具有以在垂直於雷射光的光軸的面內的聚光區域的一部分的形狀具有長方向的方式進行雷射光成形的成形步驟，長方向是與聚光區域的一部分的移動方向交叉的方向。
雷射加工方法，也設與加工進行方向交叉的方向為該長方向，藉以使朝著與加工進行方向交叉的方向的龜裂容易延伸，可促使沿著假設面之龜裂的進展。其結果，可實現順暢度提升。 [發明效果]
根據本發明之一形態，可提供在對象物的內部沿著假設面形成改性區域的場合可實現順暢度提升的雷射加工裝置及雷射加工方法。
以下，針對實施形態，參閱圖示詳細說明。並且，各圖中賦予相同或相當部分相同符號，省略重複的說明。
首先，針對雷射加工的基本構成、作用、效果及變形例說明。
[雷射加工裝置的構成] 如圖1表示，雷射加工裝置1具備：複數個移動機構5、6；支撐部7；1對雷射加工頭10A、10B；光源單元8；及控制部9。以下，稱第1方向為X方向、與第1方向垂直的第2方向為Y方向、與第1方向及第2方向垂直的第3方向為Z方向。本實施形態中，X方向及Y方向為水平方向，Z方向為鉛直方向。
移動機構5具有：固定部51、移動部53及安裝部55。固定部51安裝於裝置外框1a。移動部53安裝於設置在固定部51的軌道，可沿著Y方向移動。安裝部55安裝於設置在移動部53的軌道，可沿著X方向移動。
移動機構6具有：固定部61、1對移動部63、64及1對安裝部65、66。固定部61安裝於裝置外框1a。1對移動部63、64分別安裝於設置在固定部61的軌道，分別獨立地，可沿著Y方向移動。安裝部65安裝於設置在移動部63的軌道，可沿著Z方向移動。安裝部66安裝於設置在移動部64的軌道，可沿著Z方向移動。亦即，1對安裝部65、66分別可相對於裝置外框1a，分別沿著Y方向及Z方向移動。移動部63、64是分別構成第1及第2水平移動機構(水平移動機構)。安裝部65、66是分別構成第1及第2鉛直移動機構(鉛直移動機構)。
支撐部7安裝於設置在移動機構5的安裝部55的轉軸，可以與Z方向平行的軸線為中心線旋轉。亦即，支撐部7可分別沿著X方向及Y方向移動，可以與Z方向平行的軸線為中心線旋轉。支撐部7支撐對象物100。對象物100是例如晶圓。
如圖1及圖2表示，雷射加工頭10A是安裝於移動機構6的安裝部65。雷射加工頭10A是在Z方向以與支撐部7相對的狀態，朝支撐於支撐部7的對象物100照射雷射光L1(也稱「第1雷射光L1」)。雷射加工頭10B安裝於移動機構6的安裝部66。雷射加工頭10B是在Z方向以與支撐部7相對的狀態，朝支撐於支撐部7的對象物100照射雷射光L2(也稱「第2雷射光L2」)。雷射加工頭10A、10B是構成照射部。
光源8具有1對光源81、82。光源81輸出雷射光L1。將雷射光L1從光源81的射出部81a射出，藉光纖2導光至雷射加工頭10A。光源82輸出雷射光L2。將雷射光L2從光源82的射出部82a射出，藉其他的光纖2導光至雷射加工頭10B。
控制部9控制雷射加工裝置1的各部(支撐部7、複數個移動機構5、6、1對雷射加工頭10A、10B及光源單元8)。控制部9構成為包括處理器、記憶體、存儲器及通訊裝置等的電腦裝置。控制部9是藉處理器執行讀入記憶體等的軟體(程式)，並藉處理器控制記憶體及存儲器之數據的讀出與寫入，及通訊裝置的通訊。藉此，控制部9實現各種功能。
針對如以上所構成的雷射加工裝置1的加工的一例說明。該加工之一例是為了將晶圓的對象物100切斷成複數個晶片，沿著設定成格子狀的複數條的線在對象物100的內部形成改性區域的例。
移動機構5分別沿著X方向及Y方向移動支撐部7，使得支撐對象物100的支撐部7在Z方向與1對雷射加工頭10A、10B。接著，移動機構5以平行於Z方向的軸線為中心線旋轉支撐軸7，使得在對象物100中朝一方向延伸的複數條的線沿著X方向。
接著，移動機構6沿著Y方向移動雷射加工頭10A，將雷射光L1的聚光點(聚光區域的一部分)定位在朝一方向延伸的線上。另一方面，移動機構6沿著Y方向移動雷射加工頭10B，將雷射光L2的聚光點定位在朝一方向延伸的另一線上。接著，移動機構6沿著Z方向移動雷射加工頭10A，將雷射光L1的聚光點定位於對象物100的內部。另一方面，移動機構6沿著Z方向移動雷射加工頭10B，將雷射光L2的聚光點定位於對象物100的內部。
接著，光源81輸出雷射光L1使雷射加工頭10A將雷射光L1照射於對象物100，並且光源82輸出雷射光L2使雷射加工頭10B將雷射光L2照射於對象物100。與此同時，移動機構5沿著X方向移動支撐部7，使雷射光L1的聚光點朝著一方向延伸的一條線相對地移動並使得雷射光L2的聚光點朝著一方向延伸的另一條線相對地移動。如此一來，雷射加工裝置1在對象物100中分別沿著朝一方向延伸的複數條線，在對象物100的內部形成改性區域。
接著，移動機構5以平行於Z方向的軸線為中心線旋轉支撐部7，使得在對象物100中朝著與一方向正交的另一方向延伸複數條線沿著X方向。
接著，移動機構6沿著Y方向移動雷射加工頭10A，使雷射光L1的聚光點定位在朝另一方向延伸的一條線上。另一方面，移動機構6沿著Y方向移動雷射加工頭10B，使雷射光L2的聚光點定位在朝另一方向延伸的另一條線上。接著，移動機構6沿著Z方向移動雷射加工頭10A，使雷射光L1的聚光點定位於對象物100的內部。另一方面，移動機構6沿著Z方向移動雷射加工頭10B，使雷射光L2的聚光點定位於對象物100的內部。
接著，光源81輸出雷射光L1使雷射加工頭10A將雷射光L1照射於對象物100，並且光源82輸出雷射光L2使雷射加工頭10B將雷射光L2照射於對象物100。與此同時，移動機構5沿著X方向移動支撐部7，使雷射光L1的聚光點沿著朝另一方向延伸的一條線相對地移動並使得雷射光L2的聚光點沿著朝另一方向延伸的另一條線相對地移動。如此一來，雷射加工裝置1在對象物100中分別沿朝著與一方向正交的另一方向延伸的複數條線，在對象物100的內部形成改性區域。
並且，上述加工的一例中，光源81是例如藉脈衝振盪方式，朝對象物100輸出具有穿透性的雷射光L1，光源82是例如藉脈衝振盪方式，朝對象物100輸出具有穿透性的雷射光L2。如上述的雷射光一旦聚光於對象物100的內部時，在對應雷射光的聚光點的部分中特別吸收雷射光，在對象物100的內部形成改性區域。改性區域在密度、折射率、機械強度、其他物理特性是與周圍的非改性區域不同的區域。改性區域是例如有熔融處理區域、龜裂區域、絕緣破壞區域、折射率變化區域等。
將以脈衝振盪方式輸出的雷射光照射對象物100，使雷射光的聚光點沿著設定於對象物100的線相對地移動時，形成沿著線排列成1列的複數個改性點。1個改性點是以1脈衝的雷射光的照射所形成。1列的改性區域為排列成1列的複數個改性點的集合。相鄰的改性點是藉相對於對象物100的雷射光之聚光點的相對的移動速度及雷射光的重複頻率，有彼此連續的場合，或彼此分離的場合。所設定的線的形狀是不限於格子狀，也可以是環狀、直線形、曲線形及組合該等的至少其中之一的形狀。
[雷射加工頭的構成] 如圖3及圖4表示，雷射加工頭10A具備：框體11、入射部12、調整部13及聚光部14。
框體11具有：第1壁部21與第2壁部22；第3壁部23與第4壁部24；及第5壁部25與第6壁部26。第1壁部21及第2壁部22是在X方向彼此相對。第3壁部23及第4壁部24是在Y方向彼此相對。第5壁部25及第6壁部26是在Z方向彼此相對。
第3壁部23與第4壁部24的距離比第1壁部21與第2壁部22的距離小。第1壁部21與第2壁部22的距離比第5壁部25與第6壁部26的距離小。並且，第1壁部21與第2壁部22的距離也可以和第5壁部25與第6壁部26的距離相等，或者，比第5壁部25與第6壁部26的距離大。
雷射加工頭10A中，第1壁部21是位在與移動機構6的固定部61的相反側，第2壁部22是位在固定部61側，第3壁部23是位在移動機構6的安裝部65側，第4壁部24是在安裝部65相反側且位於雷射加工頭10B側(參閱圖2)。第5壁部25是位在支撐部7的相反側，第6壁部26是位在支撐部7側。
框體11是構成以第3壁部23配置在移動機構6的安裝部65側的狀態將框體11安裝於安裝部65。具體而言，如以下說明。安裝部65具有底板65a及安裝板65b。底板65a安裝於設置在移動部63的軌道(參閱圖2)。安裝板65b豎立設置在底板65a之雷射加工頭10B側的端部(參閱圖2)。框體11是以第3壁部23接觸於安裝板65b的狀態，透過台座27將螺栓28螺合於安裝板65b，藉此安裝於安裝部65。台座27分別設置於第1壁部21及第2壁部22。框體11是可相對於安裝部65脫著。
入射部12安裝於第5壁部25。入射部12是將雷射光L1射入框體11內。入射部12是在X方向偏向第2壁部22側(一方的壁部側)，在Y方向偏向第4壁部24側。亦即，X方向的入射部12與第2壁部22的距離比X方向的入射部12與第1壁部21的距離小，Y方向的入射部12與第4壁部24的距離比X方向的入射部12與第3壁部23的距離小。
入射部12構成可連接光纖2的連接端部2a。在光纖2的連接端部2a設有使得從光纖的射出端射出的雷射光L1準直的準直儀透鏡，未設置抑制回射光的隔離器。該隔離器是設置在比連接端部2a更位於光源81側的光纖的途中。藉此，謀求連接端部2a的小型化，乃至於入射部12的小型化。並且，也可在光纖2的連接端部2a設置隔離器。
調整部13是配置在框體11內。調整部13調整從入射部12射入的雷射光L1。調整部13具有的各構成是安裝於設置在框體11內的光學底座29。光學底座29是安裝於框體11，將框體11內的區域分隔成第3壁部23側的區域及第4壁部24側的區域。光學底座29是與框體11成一體。調整部13具有的各構成是在第4壁部24側安裝於光學底座29。針對調整部13具有的各構成的詳細是如後述。
聚光部14是配置在第6壁部26。具體而言，聚光部14是以插穿形成於第6壁部26的孔26a的狀態(參閱圖5)，配置在第6壁部26。聚光部14一邊進行調整部13調整後之雷射光L1的聚光一邊朝框體11射出。聚光部14是在X方向偏向第2壁部22側(一方的壁部側)，在Y方向偏向第4壁部24側。亦即，X方向的聚光部14與第2壁部22的距離比X方向的聚光部14與第1壁部21的距離小，Y方向的聚光部14與第4壁部24的距離比X方向的聚光部14與第3壁部23的距離小。
如圖5表示，調整部13具有：衰減器31、射束擴展器32及反射鏡33。入射部12及調整部13的衰減器31、射束擴展器32及反射鏡33是配置在沿著Z方向延伸的直線(第1直線)A1上。衰減器31及射束擴展器32是在直線A1上，配置在入射部12與反射鏡33之間，衰減器31調整從入射部12射入之雷射光L1的輸出。射束擴展器32將衰減器31調整輸出後的雷射光L1的直徑放大。反射鏡33反射以射束擴展器32放大直徑後的雷射光L1。
調整部13進一步具有：反射型空間光調幅器34及光學成像系統35。調整部13的反射型空間光調幅器34與光學成像系統35，及聚光部14是配置在沿著Z方向延伸的直線(第2直線)A2上。反射型空間光調幅器34進行反射鏡33所反射之雷射光L1的調幅。反射型空間光調幅器34是例如反射型液晶(LCOS: Liquid Crystal on Silicon)的空間光調幅器(SLM: Spatial Light Modulator)。光學成像系統35是構成反射型空間光調幅器34的反射面34a與聚光部14之入射瞳面14a為成像關係之兩側的遠心光學系。光學成像系統35是以3個以上的透鏡所構成。
直線A1及直線A2是位在與Y方向垂直的平面上。直線A1是相對於直線A2位在第2壁部22側(一方的壁部側)。雷射加工頭10A中，雷射光L1是從入射部12射入框體11內在直線A1上進行，以反射鏡33及反射型空間光調幅器34依序反射之後，在直線A2進行並從聚光部14射出框體11外。並且，衰減器31及射束擴展器32的排列的順序也可以相反。又，衰減器31也可以配置在反射鏡33與反射型空間光調幅器34之間。並且，調整部13也可具有其他的光學零組件(例如，配置在射束擴展器32之前的轉向鏡等)。
雷射加工頭10A進一步具備：分色鏡15、測量部16、觀察部17、驅動部18及電路部19。
分色鏡15是在直線A2上，配設於光學成像系統35與聚光部14之間。亦即，分色鏡15在框體11內，配置在調整部13與聚光部14之間。分色鏡15是在第4壁部24側安裝於光學座29。分色鏡15使雷射光L1穿透。分色鏡15在抑制散光的觀點，例如也可以立體型，或具有漩渦的關係的方式配置的2片板型。
測量部16是在框體11內，相對於調整部13配置在第1壁部21側(與一方的壁部側的相反側)。測量部16是在第4壁部24側安裝於光學座29。測量部16輸出測量對象物100的表面(例如，雷射光L1射入側的表面)與聚光部14的距離用的測量光L10，透過聚光部14，檢測對象物100的表面所反射的測量光L10。亦即，從測量部16輸出的測量光L10是透過聚光部14照射在對象物100的表面，透過聚光部14以測量部16檢測對象物100的表面所反射的測量光L10。
更具體而言，從測量部16輸出的測量光L10是在第4壁部24側以安裝在光學座29的分光鏡20及分色鏡15依序地反射，從聚光部14射出框體11外，對象物100的表面所反射的測量光L10是從聚光部14射入框體11內並依序以分色鏡15及分光鏡20反射，射入測量部16，以測量部16進行檢測。
觀察部17是在框體11內，相對於調整部13配置在第1壁部21側(與一方的壁部側的相反側) 。觀察部17是在第4壁部24側安裝於光學座29。觀察部17輸出觀察對象物100的表面(例如，雷射光L1射入側的表面)用的觀察光L20，透過聚光部14，檢測對象物100的表面所反射的觀察光L20。亦即，從觀察部17輸出的觀察光L20是透過聚光部14照射在對象物100的表面，透過聚光部14以觀察部17檢測對象物100的表面所反射的觀察光L20。
更具體而言，從觀察部17輸出的觀察光L20穿透分光鏡20並以分色鏡15反射，從聚光部14射出框體11外，對象物100的表面所反射的觀察光L20是從聚光部14射入框體11內並以分色鏡15反射，穿透分光鏡20射入觀察部17，以觀察部17進行檢測。並且，雷射光L1、測量光L10及觀察光L20的各波長為彼此不同(至少各中心波長為彼此偏離)。
驅動部18是在第4壁部24側安裝於光學座29。驅動部18是例如藉壓電元件的的驅動力，使配置在第6壁部26的聚光部14沿著Z方向移動。
電路部19是在框體11內，相對於光學座29配置於第3壁部23側。亦即，電路部19是在框體11內，相對於調整部13、測量部16及觀察部17配置在第3壁部23側。電路部19是例如複數個電路基板。電路部19處理從測量部16所輸出的訊號，及輸入反射型空間光調幅器34的訊號。電路部19根據測量部16所輸出的訊號控制驅動部18。作為一例，電路部19根據從測量部16所輸出的訊號，控制驅動部18，使對象物100的表面與聚光部14的距離維持著一定(亦即，對象物100的表面與雷射光L1的聚光點的距離維持著一定)。並且，在框體11設置連接器(省略圖示)連接有用於將電路部19電連接於控制部9(參閱圖1)等的配線。
雷射加工頭10B與雷射加工頭10A同樣，具備：框體11、入射部12、調整部13、聚光部14、分色鏡15、測量部16、觀察部17、驅動部18及電路部19。但是，雷射加工頭10B的各構成是如圖2表示，通過1對安裝部65、66間的中點並與Y方向垂直的假設平面相關，配置具有與雷射加工頭10A的各構成呈面對稱的關係。
例如，雷射加工頭10A的框體(第1框體)11是安裝於安裝部65，使第4壁部24相對於第3壁部23位在雷射加工頭10B側並且使第6壁部26相對於第5壁部25位在支撐部7側。相對於此，雷射加工頭10B的框體(第2框體)11是安裝於安裝部66，使第4壁部24相對於第3壁部23位在雷射加工頭10A側並且使第6壁部26相對於第5壁部25位在支撐部7側。
雷射加工頭10B的框體11是構成以將第3壁部23配置在安裝部66的狀態將框體11安裝於安裝部66。具體而言，如以下說明。安裝部66具有：底板66a與安裝板66b。底板66a安裝於設置在移動部63的軌道。安裝板66b豎立設置在底板66a之雷射加工頭10A側的端部。雷射加工頭10B的框體11是以第3壁部23接觸於安裝板66b的狀態，安裝於安裝部66。雷射加工頭10B的框體11是可相對於安裝部66脫著。 [作用及效果]
雷射加工頭10A中，輸出雷射光L1的光源未設置在框體11內，因此可謀求框體11的小型化。另外，框體11中，第3壁部23與第4壁部24的距離比第1壁部21與第2壁部22的距離小，配置在第6壁部26的聚光部14在Y方向偏向第4壁部24側。藉此，在沿著與聚光部14的光軸垂直的方向移動框體11的場合，例如，即使在第4壁部24側存在有其他的構成(例如，雷射加工頭10B)，仍可以使聚光部14接近該其他的構成。因此，雷射加工頭10A也可沿著與其光軸垂直的方向移動聚光部14。
又，雷射加工頭10A中，入射部12設置於第5壁部25，在Y方向偏向第4壁部24側。藉此，在框體11內的區域之中相對於調整部13在第3壁部23側的區域配置其他的構成(例如，電路部19)等，可有效利用該區域。
又，雷射加工頭10A中，聚光部14在X方向偏向第2壁部22側。藉此，沿著與聚光部14的光軸垂直的方向移動框體11的場合，例如，即使在第2壁部22側存在有其他的構成，仍可以使聚光部14接近該其他的構成。
又，雷射加工頭10A中，入射部12設置於第5壁部25，在X方向偏向第2壁部22側。藉此，在框體11內的區域之中相對於調整部13在第1壁部21側的區域配置其他的構成(例如，測量部16及觀察部17)等，可有效利用該區域。
又，雷射加工頭10A中，測量部16及觀察部17是在框體11內的區域之中相對於調整部13配置在第1壁部21側的區域，電路部19是在框體11內的區域之中相對於調整部13配置在第3壁部23側的區域，分色鏡15是在框體11內配置在調整部13與聚光部14之間。藉此，可有效利用框體11內的區域。此外，雷射加工裝置1中，可進行根據對象物100的表面與聚光部14的距離的測量結果的加工。又，雷射加工裝置1中，可進行根據對象物100之表面的觀察結果的加工。
又，雷射加工頭10A中，電路部19可根據從測量部16輸出的訊號控制驅動部18。藉此，可根據對象物100的表面與聚光部14的距離的測量結果調整雷射光L1之聚光點的位置。
又，雷射加工頭10A是將入射部12與調整部13的衰減器31、射束擴展器32及反射鏡33配置在沿著Z方向延伸的直線A1上，調整部13的反射型空間光調幅器34、光學成像系統35及聚光部14，及將聚光部14配置在沿著Z方向延伸的直線A2上。藉此，可構成小型的具有衰減器31、射束擴展器32、反射型空間光調幅器34及光學成像系統35的調整部13。
又，雷射加工頭10A中，直線A1是相對於直線A2位在第2壁部22側。藉此，在框體11內的區域之中相對於調整部13的第1壁部21側的區域中，在構成使用聚光部14之其他光學系(例如，測量部16及觀察部17)的場合，可提升該其他光學系之構成的自由度。
以上的作用及效果也可藉雷射加工頭10B同樣加以實現。
又，雷射加工裝置1中，雷射加工頭10A的聚光部14是在雷射加工頭10A的框體11偏向雷射加工頭10B側，雷射加工頭10B的聚光部14是在雷射加工頭10B的框體11偏向雷射加工頭10A側。藉此，1對雷射加工頭10A、10B分別沿著Y方向移動的場合，可以使雷射加工頭10A的聚光部14與雷射加工頭10B的聚光部14彼此接近。因此，根據雷射加工裝置1可效率良好地進行對象物100的加工。
又，雷射加工裝置1中，1對安裝部65、66分別沿著各Y方向及Z方向移動。因此，可進一步效率良好地進行對象物100的加工。
又，雷射加工裝置1中，支撐部7分別沿著X方向及Y方向移動，並以和Z方向平行的軸線為中心線旋轉。因此，可進一步效率良好地進行對象物100的加工。 [變形例]
例如，如圖6表示，入射部12、調整部13及聚光部14也可配置在沿著Z方向延伸的直線A上。藉此，可將調整部13構成小型化。此時，調整部13也可不具有反射型空間光調幅器34及光學成像系統35。並且，調整部13也可具有衰減器31及射束擴展器32。藉此，可將具有衰減器31及射束擴展器32的調整部13構成小型化。並且，衰減器31及射束擴展器32的排列順序也可以相反。
又，框體11是以第1壁部21、第2壁部22、第3壁部23及第5壁部25的至少1個配置在雷射加工裝置1的安裝部65(或安裝部66)側的狀態將框體11安裝於安裝部65(或安裝部66)的構成即可。又，聚光部14至少在Y方向偏向第4壁部24側即可。藉著該等，框體11沿著Y方向移動的場合，例如，即使在第4壁部24側存在有其他的構成，仍可使聚光部14接近該等其他的構成。並且，框體11沿著Z方向移動的場合，例如，可以使聚光部14接近對象物100。
又，聚光部14也可在X方向偏向第1壁部21側。藉此，框體11沿著與聚光部14的光軸垂直的方向移動的場合，例如，即使在第1壁部21側存在有其他的構成，仍可使聚光部14接近該等其他的構成。此時，入射部12也可在X方向偏向第1壁部21側。藉此，框體11內的區域之中相對於調整部13在第2壁部22側的區域配置其他的構成(例如，測量部16及觀察部17)等，可提有效利用該等區域。
又，從光源單元8的射出部81a朝雷射加工頭10A的入射部12之雷射光L1的導光，及從光源單元8的射出部82a朝雷射加工頭10B的入射部12之雷射光L2的導光的至少一導光，也可藉反射鏡實施。圖7是雷射光L1藉反射鏡進行導光之雷射加工裝置1的一部分的正面圖。圖7表示的構成中，以在Y方向與光源單元8的射出部81a相對並在Z方向與雷射加工頭10A的入射部12相對的方式，將反射雷射光L1的反射鏡3安裝於移動機構6的移動部63。
圖7表示的構成中，即使移動機構6的移動部63沿著Y方向移動，仍可在Y方向將反射鏡3維持著與光源單元8的射出部81a相對的狀態。並且，即使移動機構6的安裝部65沿著Z方向移動，仍可在Z方向將反射鏡3維持著與雷射加工頭10A的入射部12相對的狀態。因此，不根據雷射加工頭10A的位置，可確實將光源單元8的射出部81a射出的雷射光L1，射入雷射加工頭10A的入射部12。並且，也可利用光纖2進行導光困難之高輸出長短脈衝雷射等的光源。
圖7表示的構成中，反射鏡3也可安裝於移動機構6的移動部63，以使得角度調整及位置調整的至少一個成為可能。藉此，可更確實地將光源單元8的射出部81a所射出的雷射光L1射入雷射加工頭10A的入射部12。
又，光源單元8也可以具有1個光源。此時，光源8只要構成將1個光源輸出的雷射光的一部分從射出部81a射出並將該雷射光的殘餘部從射出部82b射出即可。
又，雷射加工裝置1也可具備1個雷射加工頭10A。具備1個雷射加工頭10A的雷射加工裝置1，也在框體11沿著與聚光部14的光軸垂直的Y方向移動的場合，例如，即使在第4壁部24側存在有其他的構成，聚光部14仍可接近該等其他的構成。因此，根據具備1個雷射加工頭10A的雷射加工裝置1，仍可效率良好地進行對象物100的加工。並且，在具備1個雷射加工頭10A的雷射裝置1中，安裝部65沿著Z方向移動時，可進一步效率良好地進行對象物100的加工。又，在具備1個雷射加工頭10A的雷射裝置1中，支撐部7沿著X方向移動，以和Z方向平行的軸線為中心旋轉時，可進一步效率良好地進行對象物100的加工。
並且，雷射加工裝置1也可具備3個以上的雷射加工頭。圖8是表示具備2對雷射加工頭的雷射加工裝置1的透視圖。圖8表示的雷射加工裝置1具備：複數個移動機構200、300、400；支撐部7；1對雷射加工頭10A、10B；1對雷射加工頭10C、10D；及光源(省略圖示)。
移動機構200是分別沿著X方向、Y方向及Z方向移動支撐部7，以和Z平行的軸線為中心線旋轉支撐部7。
移動機構300具有：固定部301，及1對安裝部(第1安裝部、第2安裝部)305、306。固定部301安裝於裝置外框(省略圖示)。1對安裝部305、306分別安裝於設置在固定部301的軌道，各個獨力，可沿著Y方向移動。
移動機構400具有：固定部401，及1對安裝部(第1安裝部、第2安裝部)405、406。固定部401安裝於裝置外框(省略圖示)。1對安裝部405、406分別安裝於設置在固定部401的軌道，各個獨力，可沿著X方向移動。並且，固定部401的軌道是配置與固定部301的軌道成立體地交叉。
雷射加工頭10A安裝於移動機構300的安裝部305。雷射加工頭10A是以在Z方向與支撐部7相對的狀態，朝支撐部7所支撐的對象物100照射雷射光。從雷射加工頭10A射出的雷射光是從光源單元(省略圖示)藉光纖2導光。雷射加工頭10B安裝於移動機構300的安裝部306。雷射加工頭10B是以在Z方向與支撐部7相對的狀態，朝支撐部7所支撐的對象物100照射雷射光。從雷射加工頭10B射出的雷射光是從光源單元(省略圖示)藉光纖2導光。
雷射加工頭10C安裝於移動機構400的安裝部405。雷射加工頭10C是以在Z方向與支撐部7相對的狀態，朝支撐部7所支撐的對象物100照射雷射光。從雷射加工頭10C射出的雷射光是從光源單元(省略圖示)藉光纖2導光。雷射加工頭10D安裝於移動機構400的安裝部406。雷射加工頭10D是以在Z方向與支撐部7相對的狀態，朝支撐部7所支撐的對象物100照射雷射光。從雷射加工頭10D射出的雷射光是從光源單元(省略圖示)藉光纖2導光。
圖8表示的雷射加工裝置1的1對雷射加工頭10A、10B的構成是與圖1表示的雷射加工裝置1的1對雷射加工頭10A、10B的構成相同。圖8表示的雷射加工裝置1的1對雷射加工頭10C、10D的構成是與圖1表示使雷射加工裝置1的1對雷射加工頭10A、10B以和Z方向平行的軸線為中心線旋轉90˚的場合之1對雷射加工頭10A、10B的構成相同。
例如，雷射加工頭10C的框體(第1框體)11安裝在安裝部65，以使得第4壁部24相對於第3壁部23位在雷射加工頭10D側並使第6壁部26相對於第5壁部25位在支撐部7側。雷射加工頭10C的聚光部14是在Y方向偏向第4壁部24側(亦即，雷射加工頭10D側)。
雷射加工頭10D的框體(第2框體)11安裝在安裝部66，以使得第4壁部24相對於第3壁部23位在雷射加工頭10C側並使第6壁部26相對於第5壁部25位在支撐部7側。雷射加工頭10D的聚光部14是在Y方向偏向第4壁部24側(亦即，雷射加工頭10C側)。
根據以上說明，圖8表示的雷射加工裝置1中，使1對雷射加工頭10A、10B分別沿著Y方向移動的場合，可以使雷射加工頭10A的聚光部14與雷射加工頭10B的聚光部14彼此接近。並且，使1對雷射加工頭10C、10D分別沿著X方向移動的場合，可以使雷射加工頭10C的聚光部14與雷射加工頭10D的聚光部14彼此接近。
並且，雷射加工頭及雷射加工裝置不限於在對象物100的內部形成改性區域之用，也可以實施其他的雷射加工之用。
接著，說明實施形態。以下，省略與上述的實施形態重複的說明。
圖9表示的雷射加工裝置101是與聚光位置(至少聚光區域的一部分，聚光點)對焦朝對象物100照射雷射光，藉此在對象物100形成改性區域的裝置。雷射加工裝置101朝對象物100施以整邊加工、放射切削加工及剝離加工，取得(製造)半導體設備。整邊加工是用於對象物100中除去不要部分的加工。放射切削加工是用於將整邊加工除去的該等不要部分分離的加工。剝離加工是用於剝離對象物100的一部分的加工。
對象物100是例如包括形成圓板狀的半導體晶圓。作為對象物尤其不加以限定，也可以種種的材料形成，也可以呈現種種的形狀。在對象物100的表面100a形成有功能元件(未圖示)。功能元件是例如光電二極管等的受光元件、雷射二極管等的發光元件、記憶體等的電路元件等。
如圖10(a)及圖10(b)表示，在對象物100設定有效區域R及除去區域E。有效區域R是對應取得之半導體設備的部分。有效區域R為設備區域。例如有效區域R是從厚度方向看對象物100包括中央部分的圓板狀的部分。有效區域R是較除去區域E更內側的內側區域。除去區域E是在對象物100比有效區域R更外側的區域。除去區域E為對象物100中有效區域R以外的外緣部分。例如，除去區域E是圍繞有效區域R的圓環狀的部分。除去區域E是從厚度方向看對象物100包括周緣部分(外緣的傾斜部)。除去區域E是成為放射切削加工的對象的放射切削區域。
在對象物100設定有作為剝離預定面的假設面M1。假設面M1是藉剝離加工預定形成改性區域的面。假設面M1是與對象物100之雷射光入射面的內面100b相對的面。假設面M1是與內面100b平行的面，例如呈圓形狀。假設面M1為假設性區域，不限於平面，也可以是曲面乃至3維形狀的面。有效區域R、除去區域E及假設面M1的設定是可在控制部9中進行。有效區域R、除去區域E及假設面M1也可以是座標指定。
在對象物100，設定有作為整邊預定線的線(環狀線)M2。線M2是藉整邊加工預定形成改性區域的線。線M2是在對象物100的外緣的內側呈環狀延伸。在此的線M2是成圓環狀延伸。線M2是在對象物100的內部中較假設面M1更在與雷射光入射面相對側的部分，設定於有效區域R及除去區域E的邊界。線M2的設定是可在控制部9進行。線M2雖是假設的線，但也可以是實際劃出的線。線M2也可以是座標指定。線M2的設定相關的說明在後述的線M3~M4也相同。
在對象物100，設定有作為放射切削預定線的線(直線形線)M3。線M3是藉放射切削加工預定形成改性區域的線。線M3從雷射光入射面看去，沿著對象物100的徑向呈直線形(放射狀)延伸。線M3從雷射光入射面看去，將除去區域E在周圍方向設定成等分割(在此四分割)為複數個。圖示的例中，線M3從雷射光入射面看去，包括朝一方向延伸的線M3a、M3b及朝著與一方向正交之另一方向延伸的線M3c、M3d。
如圖9表示，雷射加工裝置101具備：載台107、雷射加工頭10A、第1Z軸軌道106A、Y軸軌道108、攝影部110、GUI(Graphical User Interface)111及控制部9。載台107是支撐對象物100的支撐部。載台107是與上述支撐部7(參閱圖1)同樣地構成。在載台107的支撐面107a，以對象物100的內面100b為雷射光入射面的上側的狀態(表面100a為載台107側的下側的狀態)，載放著對象物100。載台107具有設置在其中心的轉軸C。轉軸C是朝沿著聚光部14之光軸方向的Z方向延伸的軸。載台107是可以轉軸C為中心旋轉。載台107是藉馬達等習知之驅動裝置的驅動力所旋轉驅動。
雷射加工頭10A朝著載放於載台107的對象物100透過聚光部14沿著Z方向照射雷射光L1(參閱圖11(a))，在該對象物100的內部形成改性區域。雷射加工頭10A安裝於第1Z軸軌道106A及Y軸軌道108。雷射加工頭10A是可藉著馬達等習知的驅動裝置的驅動力，沿第1Z軸軌道106A朝著Z方向直線移動。雷射加工頭10A是可藉著馬達等習知的驅動裝置的驅動力，沿Y軸軌道108朝著Y方向直線移動。雷射加工頭10A構成照射部。聚光部14包括聚光透鏡。
雷射加工頭10A具備：反射型空間光調幅器34及測距感測器36。反射型空間光調幅器34構成在與雷射光L1的光軸垂直的面內進行聚光點的形狀(以下，也稱「射束形狀」）成形的成形部。反射型空間光調幅器34是以射束形狀具有長方向的方式進行雷射光L1的成形。例如反射型空間光調幅器34將以射束形狀為橢圓形狀的調幅圖案顯示於液晶層，藉此將射束形狀成形為橢圓形狀。
測距感測器36是相對於對象物100的雷射光入射面射出測距用雷射光，檢測藉著該雷射光入射面所反射之測距用的光，取得對象物100的雷射光入射面的位移數據。作為測距感測器36，在與雷射光L1不同軸的感測器的場合，可利用三角測距方式、雷射共焦點方式、白色共焦點方式、分光干涉方式、散光方式等的感測器。作為測距感測器36，在與雷射光L1同軸的感測器的場合，可利用散光方式等的感測器。雷射加工頭10A的電路部19(參閱圖3)是根據以測距感測器36取得的位移數據，驅動部18驅動使聚光部14追隨雷射光入射面。藉此，根據該位移數據沿著Z方向移動聚光部14使對象物100的雷射光入射面與雷射光L1的聚光點的距離維持著一定。針對如上述的測距感測器36及其控制(以下，也稱「追隨控制」)，在其他的雷射加工頭中也相同。
第1Z軸軌道106A是沿著Z方向延伸的軌道。第1Z軸軌道106A是透過安裝部65安裝於雷射加工頭10A。第1Z軸軌道106A是以雷射光L1的聚光位置沿著Z方向(與假設面M1交叉的方向)移動的方式，使雷射加工頭10A沿著Z方向移動。Y軸軌道108是沿著Y方向延伸的軌道。Y軸軌道108安裝於第1Z軸軌道106A。Y軸軌道108是以雷射光L1的聚光位置沿著Y方向(沿著假設面M1的方向)移動的方式，使雷射加工頭10A沿著Y方向移動。第1Z軸106A及Y軸軌道108是對應上述移動機構6(參閱圖1)或上述移動機構300(參閱圖8)的軌道。第1Z軸106A及Y軸軌道108是以藉著聚光部14進行雷射光L1之聚光位置移動的方式使載台107及雷射加工頭10A的至少一方移動。以下，聚光部14之雷射光L1的聚光位置也有僅稱為｢聚光位置｣。
攝影部110是從沿著雷射光L1的射入方向的方向進行對象物100的攝影。攝影部110包括調準攝影機AC及攝影單元IR。調準攝影機AC及攝影單元IR是與雷射加工頭10A一起安裝於安裝部65。調準攝影機AC是例如使用穿透對象物100的光進行設備圖案等的攝影。將藉此獲得的影像，提供雷射光L1朝對象物100之照射位置的調準。
攝影單元1R是藉穿透對象物100的光進行對象物100的攝影。例如，對象物100為含矽的晶圓的場合，在攝影單元1R中使用近紅外線區域的光。攝影單元1R具有光源、物鏡及光檢測部。光源是朝對象物100輸出具有穿透性的光。光源是例如藉鹵素燈及濾光器所構成，例如輸出近紅外線區域的光。從光源輸出的光是藉反射鏡等的光學系統導光並通過物鏡，照射於對象物100。物鏡是使得與對象物100之雷射光入射面相反側的面所反射的光通過。亦即，物鏡100是使傳送(穿透)對象物的光通過。物鏡具有校正環。校正環是例如藉著調整構成物鏡的複數個透鏡之彼此間的距離，校正在對象物100內光產生的像差。光檢測部是檢測通過物鏡的光。光檢測部是例如藉InGaAs攝影機所構成，檢測近紅外線區域的光。攝影單元1R是可進行形成於對象物100之內部的改性區域，及從改性區域延伸之龜裂的至少其中任一的攝影。雷射加工裝置101中，使用攝影單元IR，可以非破壞確認雷射加工的加工狀態。
GUI111表示各種的資訊。GUI111是例如包括觸控面板顯示器。對GUI111藉使用者的觸控等的操作，輸入加工條件相關的各種的設定。GUI111是構成接受來自使用者的輸入的輸入部。
控制部9是構成包括處理器、記憶體、存儲器及通訊裝置等的電腦裝置。控制部9是藉處理器執行讀入記憶體等的軟體(程式)，進行記憶體及存儲器之數據的讀出及寫入，並且，通訊裝置的通訊是藉處理器進行控制。控制部9控制雷射加工裝置101的各部，實現各種的功能。
控制部9，至少控制：載台107、雷射加工頭10A及上述移動機構6(參閱圖1)或上述移動機構300(參閱圖1)。控制部9，控制：載台107的旋轉；來自雷射加工頭10A之雷射光L1的照射；及雷射光L1之聚光位置的移動。控制部9可根據載台107之旋轉量相關的旋轉資訊(以下，也稱「θ資訊」)，執行各種的控制。θ資訊也可以從旋轉載台107之驅動裝置的驅動量來取得，也可藉另外的感測器等取得。θ資訊可藉習知的種種的手法取得。
控制部9是以在一邊旋轉載台107，一邊將聚光位置定位在對象物100之線M2(有效區域R的周緣)上的狀態，根據θ資訊控制雷射加工頭10A之雷射光L1的照射的開始及停止，藉此執行沿著有效區域R的周緣形成改性區域的整邊處理。整邊處理是實現整邊加工的控制部9的處理。
控制部9是以在未旋轉載台107，將聚光位置定位在對象物100的線M3上的狀態，藉著控制雷射加工頭10A之雷射光L1的照射的開始及停止，並沿著線M3移動該雷射光L1的聚光位置，藉此執行沿著線M3在除去區域E形成改性區域的放射切削處理。放射切削處理是實現放射切削加工的控制部9的處理。
控制部9是以在一邊旋轉載台107，一邊從雷射加工頭10A照射雷射光L1，並控制聚光位置之Y方向的移動，藉此執行在對象物100的內部沿著假設面M1形成改性區域的剝離處理。剝離處理是實現剝離加工的控制部9的處理。控制部9是控制G1111的顯示。根據從GUI111所輸入的各種的設定，執行整邊處理、放射切削處理及剝離處理。
改性區域的形成及其停止的切換是可如下述加以實現。例如，在雷射加工頭10A中，切換雷射光L1的照射(輸出)的開始及停止(ON/OFF)，可切換改性區域的形成與該形成的停止。具體而言，在雷射振盪器以固體雷射構成的場合，切換設置於諧振器內之Q開關(AOM(聲光調幅器)、EMO(光電調幅器)等)的ON/OFF，藉此高速地切換雷射光L1的照射的開使及停止。在雷射振盪器以光纖雷射構成的場合，切換構成種子源雷射、放大(激勵用)雷射之半導體雷射的輸出的ON/OFF，可高速切換雷射光L1的照射的開始及停止。在雷射振盪器使用外部調幅元件的場合，切換設置在諧振器外的外部調幅元件(AOM、EOM等)的ON/OFF，可高速切換雷射光L1之照射的ON/OFF。
或者，改性區域的形成及其停止的切換也可藉由下述實現。例如，藉著控制調節器等的機械式機構開關雷射光L1的光路，切換改性區域的形成與該形成的停止。也可將雷射光L1切換成CW光(連續波)，停止改性區域的形成。也可以在反射型空間光調幅器34的液晶層，顯示雷射光L1的聚光狀態為不能改性的狀態的圖案(例如，使雷射散射的粗皮模樣的圖案)，藉以停止改性區域的形成。也可控制衰減器等的輸出調整部，降低雷射光L1的輸出以不能形成改性區域，藉此停止改性區域的形成。也可切換偏光方向，停止改性區域的形成。也可以將雷射光L1朝光軸以外的方向散射(飛射)阻斷，藉此停止改性區域的形成。
接著，使用雷射加工裝置101，朝對象物100施以整邊加工、放射切削加工及剝離加工，針對取得(製造)半導體設備的雷射加工方法的一例，進行以下說明。
首先，以內面100b為雷射光入射面側的狀態將對象物100載放於載台107上。對象物100中搭載功能元件的表面100a側，接著支撐基板乃至帶材予以保護。
接著，實施整邊加工。整邊加工是藉控制部9執行整邊處理(第1處理)。整邊加工包括整邊步驟(第1步驟)。具體而言，整邊加工是如圖11(a)表示，一邊以一定的轉速旋轉載台107，一邊以將聚光位置P1定位在線M2上的狀態，根據θ資訊控制雷射加工頭10A之雷射光L1的照射的開始及停止。藉此，如圖11(b)及圖11(c)表示，沿著線M2形成改性區域4。形成的改性區域4包括改性點及從改性點延伸的龜裂。
接著，實施放射切削加工。放射切削加工是藉控制部9執行放射切削處理(第2處理)。放射切削加工包括放射切削步驟(第2步驟)。具體而言，放射切削加工是如圖11(b)及圖12(a)表示，不旋轉載台107，從雷射加工頭10A照射雷射光L1，並沿著Y軸軌道108移動雷射加工頭10A以使得聚光位置P1沿著線M3a、M3b移動。在載台107旋轉90度之後，不旋轉載台107，從雷射加工頭10A照射雷射光L1，並沿著Y軸軌道108移動雷射加工頭10A以使得聚光位置P1沿著線M3c、M3d移動。藉此，如圖12(b)表示，沿著線M3形成改性區域4。形成的改性區域4包括改性點及從改性點延伸的龜裂。此龜裂也可到達表面100a及內面100b的至少其中一方，也可不到達表面100a及內面100b的至少其中一方。之後，如圖13(a)及圖13(b)表示，例如以支架或空氣，以改性區域4為界，切開除去區域E予以除去(消除)。
接著，實施剝離加工。具體而言，如圖13(c)表示，一邊以一定的轉速旋轉載台107，從雷射加工頭10A照射雷射光L1，並沿著Y軸軌道108移動雷射加工頭10A，使聚光位置P1從假設面M1的外緣側朝內側沿著Y方向移動。藉此，如圖13(a)及圖13(b)表示，在對象物100的內部沿著假設面M1，形成以轉軸C(參閱圖9)的位置為中心呈漩渦狀(漸開曲線)延伸的改性區域4。形成後的改性區域4包括複數個改性點。
接著，如圖14(c)表示，例如藉吸附支架，以跨假設面M1的改性區域4為界，將對象物100的一部分剝離。對象物100的剝離也可以在載台107上實施，也可以移動至剝離專用的區域實施。對象物100的剝離也可以利用空氣噴射或帶材剝離。在僅以外部應力不能剝離對象物100的場合，也可以對象物100反應的蝕刻液(KOH或TMAH等)選擇性進行改性區域4的蝕刻。藉此，可容易將對象物100剝離。如圖14(d)表示，相對於對象物100的剝離面100h藉精加工的磨削乃至砂輪等的研磨材KM進行研磨。藉蝕刻將對象物100剝離的場合，可簡化該等研磨。以上的結果，取得半導體設備100K。
接著，針對剝離加工說明。
雷射加工裝置101及藉其實施的雷射加工方法中，將聚光區域的一部分與對象物100對焦照射雷射光，藉此在對象物100的內部沿著假設面M1形成改性區域4。雷射加工裝置101是如上述，以射束形狀具有長方向的方式具備反射型空間光調幅器34作為雷射光L1成形的成形部。
如圖15及圖16(a)表示，藉反射型空間光調幅器34成形的射束形狀71為橢圓形狀。射束形狀71是橢圓率為0.88~0.95的形狀。橢圓率為射束形狀71之長方向的長度與短方向的長度的比。並且，射束形狀71不限於橢圓形狀，只要是長形狀即可。射束形狀也可以是扁平圓形狀、長圓形狀或履帶形狀。射束形狀也可以是長三角形形狀、矩形形狀或多角形形狀。例如射束形狀71也可以是橢圓的一部分缺口的形狀(參閱16(b))。實現如此射束形狀71之反射型空間光調幅器34的調幅圖案也可以包括縫隙圖案及非點圖案的至少其中任一方。雷射光L1藉非點像差等具有複數個聚光點的場合，複數個聚光點之中，雷射光L1的光路之最上游側的聚光點的形狀也可以是本實施形態的射束形狀71。在此的長方向為射束形狀71相關之橢圓形狀的長軸方向，也稱橢圓長軸方向。
橢圓形狀的射束形狀71只要是聚光區域(聚光的區域)的一部分的形狀即可。射束形狀71的平面內的射束強度分布是在長方向具有強的強度的分布，射束強度強的方向是與長方向一致。調整反射型空間光調幅器34的調幅圖案，可控制成為預定之Z方向的射束形狀71的位置。作為成形部不限於反射型空間光調幅器34，也可以是縫隙光學系(包括機械式縫隙等)或非點像差光學系(包括圓柱形透鏡等)。
射束形狀71具有的長方向是相對於加工方向傾斜45˚以上的方向。加工進行方向是雷射光L1的聚光區域之一部分的移動方向。加工進行方向為後述之線M4的延伸方向。以下，也稱射束形狀71的長方向相對於加工進行方向傾斜的角度為｢射束旋轉角度｣。本實施形態中，射束形狀71具有的長方向是沿著加工進行方向之垂直方向的方向。亦即，射束旋轉角度為90˚。
控制部9控制反射型空間光調幅器34，將雷射光L1成形為射束形狀具有如上述的長方向。控制部9是在對象物100中沿著從周緣向內側呈漩渦狀延伸的線(加工用線)M4，使聚光點相對地移動，在對象物100的內部形成改性區域4。線M4是設定在假設面M1上的有效區域R。線M4以對象物100的中心位置為中心呈漩渦狀延伸。
GUI111係可由使用者收發：射束形狀71相關的資訊；射束旋轉角度相關的資訊；及反射型空間光調幅器34的設定相關的資訊之中的至少其中任一的輸入。控制部9根據GUI111的輸入，控制雷射加工裝置101的各種的動作。
剝離加工中，首先，以一定的轉速旋轉載台107。從雷射加工頭10A照射雷射光L1(照射步驟)。與此同時，將雷射加工頭10A沿著Y軸軌道108移動，使雷射光L1的聚光點從假設面M1的外緣側向內側沿著Y方向移動(移動步驟)。藉此，沿著線M4使雷射光L1的聚光點相對地移動。在此，照相步驟是藉控制部9控制反射型空間光調幅器34，進行雷射光L1的成形使射束形狀7具有射束1旋轉角度成為90˚的長方向(成形步驟)。藉上述，在對象物100的內部的假設面M1上，沿著線M4形成改性區域4。
圖17(a)是說明使用圓形的射束形狀之雷射光的比較例相關的剝離加工結果用的圖。圖17(b)是說明使用橢圓形且射束旋轉角度為90˚的射束形狀71的雷射光L1的本實施形態相關之剝離加工結果的圖。圖17(a)及圖17(b)是沿著假設面M1的剖面的剖面圖。加工指標方向是從雷射光入射面看去與線M4的延伸方向正交的方向。在此的加工指標方向是在Y方向從對象物100的周緣朝內側的方向。
比較例相關的剝離加工結果雖可以少的能量形成圓形的改性點S1，但是如圖17(a)表示，從改性點S1沿著假設面M1延伸的龜裂C1的連繫困難。另一方面，可發現在本實施形態中，可形成對應射束形狀71之橢圓形狀的改性點S2，且由此改性點S2沿著假設面M1延伸的龜裂C2容易朝對應射束形狀71的長方向之改性點S2的長方向延伸。由於該長方向是與加工進行方向交叉的方向，容易使龜裂C2朝著與加工進行方向交叉的方向延伸，可促進沿著假設面M1的龜裂的進展。
因此，根據本實施形態，例如即使與加工進行方向交叉的方向(在此為加工指標方向)之改性點S2的間隔(線M4的間隔)較寬，仍可以使沿著假設面M1的龜裂C2充分地進展。其結果，在對象物100的內部沿著假設面M1形成改性區域4的場合，可實現順暢度的提升。
以下的第1剝離加工結果(參閱表1)為第1比較例及第1實施例相關的剝離加工的結果。第1比較例及第1實施例是以接下來的條件為共同加工條件。亦即，將雷射光L1分支為二，設分支距離X為100μm，分支距離Y為60μm。分支距離X是將雷射光L1分支為二所成的2個射束形狀71的加工前進方向的距離，分支距離Y是針對該2個射束形狀71的加工指標方向的距離(參閱圖18)。雷射光L1的輸出為3.7W，脈衝能量(以分支設定20%損失的換算值)為18.5μJ，脈衝間距為6.25μm，頻率為80kHz，脈衝寬為700ns。對象物100是其主面的面方位為[100]的晶圓，對象物100的0˚方向對應110面。 [第1剝離加工結果]
Figure 02_image001
SFC狀態是意味切片全切削狀態。切片全切削狀態是從沿著假設面M1所形成之改性區域4包括的複數個改性點延伸的龜裂，沿著假設面M1伸展且彼此連繫的狀態。切片全切削狀態是使得從改性點延伸的龜裂在攝影部110獲得的影像上朝左右上下伸展，跨線M4連繫的狀態。切片全切削狀態是在攝影部110獲得的影像上不能確認改性點的狀態(確認藉著該龜裂所形成的空間以至於間隙的狀態)。
根據上述的第1剝離加工結果，設射束形狀71為具有長方向的形狀，並設該長方向為與加工進行方向交叉的方向(例如，設射束形狀71為橢圓形狀，射束旋轉角度為90˚)，射束形狀71與圓形的場合比較，可得知龜裂容易朝著與加工進行方向交叉的方向延伸，促進沿著假設面M1之龜裂的進展。
圖19(a)是表示橢圓率及射束形狀71的關係的圖。圖19(b)是表示橢圓率及射束旋轉角度與切片全切削狀態的產生率的圖。圖中的｢-｣是表示不能測量。如圖19(a)及圖19(b)表示，射束形狀71的橢圓率小於0.88的場合，可發現切片全切削狀態的產生率極低。例如射束形狀71的橢圓率為0.59時，可得知切片全切削狀態的產生率為0%。射束形狀71的橢圓率大於0.95的場合，可發現切片全切削狀態的產生率極低。例如射束形狀71的橢圓率為1(正圓)時，可得知切片全切削狀態的產生率為40%。
因此，本實施形態中，聚光區域的一部分的形狀是橢圓率為0.88~0.95的形狀。藉此，可進一步促進沿著假設面M1之龜裂的進展。使龜裂沿著射束形狀71具有的長方向更為容易延伸，可提升切片全切削狀態的產生率。
又，如圖19(b)表示，橢圓形狀的射束形狀71的射束旋轉角度為0˚時，可得知切片全切削狀態的產生率極低。橢圓形狀的射束形狀71的射束旋轉角度為90˚時，可得知切片全切削狀態的產生率獲得提升。並且，橢圓形狀的射束形狀71的射束旋轉角度為0˚的場合，射束形狀71的長方向是沿著加工進行方向的場合(參閱圖20)。
以下的第2剝離加工結果(參閱表2)是射束旋轉角度變化的場合的剝離加工的結果。針對第2剝離加工結果的共同加工條件是除了脈衝間距為10μm以外皆與上述第1剝離加工結果的共同加工條件相同。橢圓率為0.95。並且，第2剝離加工結果中，例如橢圓形狀的射束形狀71的射束旋轉角度為60˚的場合，相對於加工進行方向會有射束形狀71的長方向的傾斜角度為60˚的場合(參閱圖21)。 [第2剝離加工結果]
Figure 02_image003
根據上述第2剝離加工結果，設射束旋轉角度為45˚以上，可使朝著與加工進行方向交叉的方向的龜裂更容易地延伸，進一步促進沿著假設面M1的龜裂的進展。並且，設射束旋轉角度為90˚時，可得知朝著與加工進行方向交叉的方向的龜裂更為容易延伸，更進一步促進沿著假設面M1的龜裂的進展。
因此，本實施形態中，射束形狀71的長方向是相對於加工進行方向傾斜45˚以上的方向。此時，可進一步促進沿著假設面M1的龜裂的進展。本實施形態中，射束形狀71的長方向是沿著加工進行方向之垂直方向的方向。此時，可更進一步促進沿著假設面M1的龜裂的進展。
以下的第3剝離加工結果(參閱表3及表4)是脈衝間距變化的場合的剝離加工的結果。針對第3剝離加工結果的共同加工條件是除脈衝間距以外皆與上述第1剝離加工結果的共同加工條件相同。橢圓率為0.95，射束旋轉角度為90˚。 [第3剝離加工結果]
Figure 02_image005
Figure 02_image007
根據上述第3剝離加工結果，設脈衝間距為6.25μm~10μm，可得知使朝著與加工進行方向交叉的方向的龜裂更容易地延伸，進一步促進沿著假設面M1的龜裂的進展。
以下的第4剝離加工結果(參閱表5及表6)是脈衝間距變化的場合的剝離加工的結果。針對第4剝離加工結果的共同加工條件是除脈衝能量以外皆與上述第2剝離加工結果的共同加工條件相同。橢圓率為0.95。 [第4剝離加工結果]
Figure 02_image009
Figure 02_image011
根據上述第4剝離加工結果，設脈衝能量為18.5μJ(比16μJ大且比20μJ小)，可得知使朝著與加工進行方向交叉的方向的龜裂更容易地延伸，進一步促進沿著假設面M1的龜裂的進展。
本實施形態中，控制部9是在對象物100中沿著從周緣向內側呈漩渦狀延伸的線M4，使聚光區域的一部分相對地移動，在對象物100的內部形成改性區域4。藉此，以跨假設面M1的改性區域4及從改性區域4延伸的龜裂為界，可精度良好地剝離對象物100的一部分。
本實施形態中，具備GUI111，該GUI111係可由使用者收發：射束形狀71相關的資訊；射束旋轉角度相關的資訊；及反射型空間光調幅器34的設定相關的資訊之中的至少其中任一的輸入。控制部9根據GUI111的輸入，控制：載台107的旋轉；從雷射加工頭10A之雷射光L1的照射；及沿著雷射加工頭10A之Y軸軌道108的移動。藉此，在實施剝離加工時，可設定預定的射束形狀71相關的資訊；射束旋轉角度相關的資訊；及反射型空間光調幅器34的設定相關的資訊中的至少其中之一。可容易調整射束形狀71及射束旋轉角度等，以促進沿著假設面M1的龜裂的進展。
圖22是表示在GUI111的觸控面板111a顯示之設定畫面的例的圖。根據GUI111的觸控面板111a，可顯示及輸入各種的詳細設定。如圖22表示，透過GUI111顯示及輸入的設定的項目例是例如，包括：對象物100的厚度、反射型空間光調幅器34的X偏移、反射型空間光調幅器34的Y偏移、射束形狀、射束旋轉角度、加工指標。又，透過GUI111顯示及輸入的設定的項目例是例如，包括：焦點數、分支距離X、分支距離Y、雷射光L1的脈衝寬幅、頻率、加工深度、加工速度、雷射光L1的輸出、聚光校正位準。
反射型空間光調幅器34的X偏移是使得在液晶層中顯示調幅圖案時之液晶層的基準位置朝預定方向偏移的距離。反射型空間光調幅器34的Y偏移是使得在液晶層中顯示調幅圖案時之液晶層的基準位置朝預定方向的正交方向偏移的距離。加工指標是在加工指標方向鄰接的一對改性點之間的距離。聚光較正位準為加工位置的像差校正之強度的程度，數字越大像差的校正越大。各種的輸入是使用者指定值，使用者下載藉選擇，或者自動選擇加以實現。
射束形狀的輸入可以指定乃至選擇橢圓與正圓，也可以指定乃至選擇橢圓率或實現其橢圓率的調幅圖案名，也可以指定乃至選擇調幅圖案的強度。輸出也可以是雷射光L1的總輸出，也可以將雷射光L1分支而成之各射束的輸出，分支距離X及分支距離Y的輸入也可以指定值，或選擇有無。
圖23是表示在GUI111的觸控面板111a顯示之設定畫面的其他例的圖。如圖23表示，透過GUI111顯示及輸入的設定的項目例是相對於圖22表示的例，不包括射束形狀及射束旋轉角度，包括縫隙。縫隙是以射束形狀71成為具有上述長方向的形狀的方式對應雷射光L1成形之成形部的項目。縫隙的輸入是可選擇有無，也可輸入或選擇預定之應為射束形狀71的縫隙寬幅。
[變形例] 以上，本發明之一樣態不限於上述的實施形態。
上述實施形態是在藉玻璃加工剝離對象物100之前，進行形成改性區域4之整邊加工及放射切削加工，但剝離加工、整邊加工及放射切削加工的實施順序的順序不同。也可不實施整邊加工及放射切削加工的至少其中任一方。
上述實施形態雖是在剝離加工中作為形成改性區域4用的加工用線而設定成漩渦狀的線M4，但不限於此，種種形狀的加工用線也可設定於對象物100。例如，也可將直線狀的複數條線(並行線)排列於預定方向的方式射定於對象物100。
上述實施形態作為照射部也可具備複數個雷射加工頭。作為照射部具備複數個雷射加工頭的場合，也可使用複數個雷射加工頭的至少其中之一實施上述的雷射加工。
上述實施形態雖是採用反射型空間光調幅器34，但空間光調幅器不限於反射型，也可採用穿透型的空間光調幅器。上述實施形態中，對象物100的種類、對象物100的形狀、對象物100的尺寸、對象物100具有的結晶方位的數量及方向，及對象物100的主面的面方位尤其不加以限定。
上述實施形態是設對象物100的內面100b為雷射光入射面，但也可設對象物100的表面100a為雷射光入射面。上述實施形態中，改性區域4是例如也可以是形成在對象物100的內部的結晶區域、再結晶區域，或聚集區域。結晶區域是維持著對象物100的加工前之構造的區域。再結晶區域是一旦蒸發、電漿化或著熔融之後，再凝固時凝固為單晶或多晶的區域。聚集區域是聚集重金屬等的雜質發揮捕獲之聚集效果的區域，也可連續地形成，也可斷續地形成。上述實施形態也可適用於磨削等的加工。
上述實施形態中，射束旋轉角度尤其不加以限定，只要是從加工進行方向傾斜的角度即可。上述實施形態中，照射於對象物100的雷射光L1的偏光方向雖不加以限定，但例如偏光方向也可以是沿著加工進行方向的方向。雷射光L1的偏光方向是可藉種種的習知技術進行調整。
在上述的實施形態及變形例的各構成不限於上述的材料及形狀，可運用種種的材料及形狀。並且，上述的實施形態或變形例的各構成可任意運用於其他的實施形態或變形例的各構成。
1,101:雷射加工裝置 4:改性區域 6,300:移動機構 9:控制部 10A,10B:雷射加工頭(照射部) 34:反射型空間光調幅器(成形部) 71:射束形狀(聚光區域的一部分的形狀) 100:對象物 100a:表面 100b:內面(雷射光入射面) 107:載台(支撐部) 108:Y軸軌道(移動機構) 111:GUI(輸入部) L1:雷射光(雷射光) M1:假設面 M4:線(加工用線)
[圖1]為實施形態之雷射加工裝置的透視圖。 [圖2]為圖1表示之雷射加工裝置的一部分的正面圖。 [圖3]是圖1表示的雷射加工裝置之雷射加工頭的正面圖。 [圖4]為圖3表示之雷射加工頭的側面圖。 [圖5]為圖3表示之雷射加工頭的光學系的構成圖。 [圖6]為變形例之雷射加工頭的光學系的構成圖。 [圖7]為變形例之雷射加工裝置的一部分的正面圖。 [圖8]為變形例之雷射加工裝置的透視圖。 [圖9]是表示第1實施形態相關之雷射加工裝置的概略構成的平面圖。 [圖10(a)]是表示對象物的例的平面圖。[圖10(b)]為圖10(a)表示之對象物的側面圖。 [圖11(a)]是用於說明實施形態相關的雷射加工之對象物的側面圖。[圖11(b)]是接著圖11(a)表示之對象物的平面圖。[圖11(c)]為圖11(b)表示之對象物的側面圖。 [圖12(a)]是接著圖11(b)表示之對象物的側面圖。[圖12(b)]是接著圖12(a)表示之對象物的平面圖。 [圖13(a)]是接著圖12(b)表示之對象物的平面圖。[圖13(b)]為圖13(a)表示之對象物的側面圖。[圖13(c)]是接著圖13(b)表示之對象物的側面圖。 [圖14(a)]是接著圖13(c)表示之對象物的平面圖。[圖14(b)]為圖14(a)表示之對象物的側面圖。[圖14(c)]是接著圖14(a)表示之對象物的側面圖。[圖14(d)]是接著圖14(c)表示之對象物的側面圖。 [圖15]是用於說明剝離加工之對象物的平面圖。 [圖16(a)]是表示本實施形態相關之射束形狀的圖。[圖16(b)]是表示變形例相關之射束形狀的圖。 [圖17(a)]是說明使用圓形狀的射束形狀之雷射光的比較例相關的剝離加工結果用的對象物的平剖面圖。[圖17(b)]是說明使用橢圓形狀且射束旋轉角度為90˚的射束形狀的雷射光的本實施形態相關之剝離加工結果用的對象物的平剖面圖。 [圖18]是用於說明分支距離X及分支距離Y之對象物的平面圖。 [圖19(a)]是表示橢圓率及射束形狀的關係的圖。[圖19(b)]是表示橢圓率及射束旋轉角度與切片全切削狀態的產生率的圖。 [圖20]是表示橢圓形狀之射束形狀的射束旋轉角度為0˚的場合的圖。 [圖21]是表示橢圓形狀之射束形狀的射束旋轉角度為60˚的場合的圖。 [圖22]是表示在GUI的觸控面板顯示之設定畫面的例的圖。 [圖23]是表示在GUI的觸控面板顯示之設定畫面的其他例的圖。
9:控制部
10A:雷射加工頭(照射部)
14:聚光部
18:驅動部
34:反射型空間光調幅器(成形部)
36:測距感測器
65:安裝部
100a:表面
100b:內面(雷射光入射面)
100:對象物
101:雷射加工裝置
106A:第1Z軸軌道
107:載台(支撐部)
107a:支撐面
108:Y軸軌道(移動機構)
110:攝影部
111:GUI(輸入部)
AC:調準攝影機
C:轉軸
E:除去區域
IR:攝影單元
M3:線
R:有效區域

Claims (7)

  1. 一種雷射加工裝置，係與聚光區域的一部分對焦朝對象物照射雷射光，藉此在上述對象物的內部沿著假設面形成改性區域的雷射加工裝置，具備： 支撐上述對象物的支撐部； 將上述雷射光照射於上述對象物的照射部； 上述聚光區域的一部分在上述對象物的內部沿著上述假設面移動的方式，使上述支撐部及上述照射部的至少一方移動的移動機構；及 控制上述支撐部、上述照射部及上述移動機構的控制部， 上述照射部具有以垂直於上述雷射光的光軸之面內的上述聚光區域的一部分的形狀具有長方向的方式進行上述雷射光成形的成形部， 上述長方向是與上述聚光區域的一部分的移動方向交叉的方向。
  2. 如請求項1記載的雷射加工裝置，其中，上述長方向是相對於上述聚光區域之一部分的移動方向呈45˚以上傾斜的方向。
  3. 如請求項1或2記載的雷射加工裝置，其中，上述長方向是沿著上述聚光區域的一部分之移動方向的垂直方向的方向。
  4. 如請求項1至3中任一項記載的雷射加工裝置，其中，上述聚光區域之一部分的形狀是橢圓率為0.88~0.95的形狀。
  5. 如請求項1至4中任一項記載的雷射加工裝置，其中，上述控制部是在上述對象物中沿著從周緣向內側呈旋渦狀延伸的加工用線，使上述聚光區域的一部分相對地移動，在上述對象物的內部形成上述改性區域。
  6. 如請求項1至5中任一項記載的雷射加工裝置，其中，具備輸入部，該輸入部係可收發：來自使用者之上述聚光區域的一部分的形狀相關的資訊；相對於上述聚光區域之一部分的移動方向傾斜相關的資訊；及上述成形部的設定相關的資訊之中的至少其中任一的輸入， 上述控制部是根據上述輸入部的輸入，控制上述支撐部、上述照射部及上述移動機構。
  7. 一種雷射加工方法，係與聚光區域的一部分對焦朝對象物照射雷射光，藉此在上述對象物的內部沿著假設面形成改性區域的雷射加工方法，具備： 將上述雷射光照射於上述對象物的照射步驟，及 上述聚光區域的一部分在上述對象物的內部沿著上述假設面移動的方式，使支撐上述對象物的支撐部及將上述雷射光照射於上述對象物之照射部的至少一方移動的移動步驟， 上述照射步驟具有以在垂直於上述雷射光的光軸的面內的上述聚光區域的一部分的形狀具有長方向的方式進行上述雷射光成形的成形步驟， 上述長方向是與上述聚光區域的一部分的移動方向交叉的方向。
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