TW202204077A - 雷射加工裝置、及雷射加工方法 - Google Patents
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Abstract
雷射加工裝置,用來對具有結晶構造的對象物照射雷射光來形成改質區域,其具備:支撐部,其用來支撐前述對象物;照射部,其用來朝向前述支撐部所支撐的前述對象物照射前述雷射光;移動部,其用來使前述雷射光的聚光區域對於前述對象物相對移動;以及控制部,其用來控制前述移動部及前述照射部,在前述對象物,從與前述雷射光的射入面交錯的Z方向來看,設定有包含圓弧狀之第1區域與圓弧狀之第2區域的圓環狀之線,前述照射部,具有用來成形前述雷射光的成形部。
Description
本發明的一側面,是關於雷射加工裝置、及雷射加工方法。
於專利文獻1,記載有雷射加工裝置,其具備:保持工件的保持機構、對保持機構所保持之工件照射雷射光的雷射照射機構。專利文獻1所記載的雷射加工裝置,是使具有聚光透鏡的雷射照射機構對基台固定,藉由保持機構來實施沿著與聚光透鏡之光軸垂直的方向之工件的移動。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1] 日本專利第5456510號公報
[專利文獻2] 日本特開2020-069530號公報
[發明所欲解決之問題]
但是,在例如半導體元件的製造工程中,有實施從半導體晶圓將其外緣部分作為不要部分來去除的修整加工的情況。亦即,為了從對象物去除該外緣部分,有著在對象物之外緣的內側沿著延伸成環狀的線,使雷射光的聚光點相對地移動,藉此沿著該線形成改質區域的情況。
另一方面,根據本發明者的見解,在修整加工之際,從對象物之雷射光的射入面側,使龜裂從改質區域伸展至其相反側之面的情況,不是使龜裂沿著對象物之厚度方向來於鉛直方向伸展,而是要求使龜裂對於厚度方向傾斜地往斜向伸展。這是因為,例如在使龜裂沿著厚度方向伸展的情況,要抑制其到達沿著厚度方向配置在對象物之正下方的其他構件(例如貼在對象物的晶圓)的情況。此時,根據本發明者的見解,對應於對象物的結晶構造,來使聚光點之相對移動的方向亦即加工行進方向的設定有著改善的餘地。
在此,本發明的一側面,是以提供雷射加工裝置、及雷射加工方法為目的,其可對應於對象物的結晶構造來適當地設定加工行進方向。
[解決問題之技術手段]
本發明者,為了解決上述課題而進行深入研究,藉此得到以下見解。亦即,在對於厚度方向傾斜地於斜向形成龜裂的情況,當對象物具有結晶構造的情況,在某區域與其他區域之間,有時適當的加工行進方向為不同。於是,不是使加工行進方向在所有的區域都成為相同方向,而是切換加工行進方向的順逆,藉此可更適當地設定加工行進方向。本發明的一側面,是基於這種見解而完成者。又,所謂切換加工行進方向的順逆,是在沿著例如圓環狀的線進行加工的情況,使加工行進方向切換成為逆時鐘(例如順方向),或是成為順時鐘(例如逆方向)。
亦即,本發明之一側面的該雷射加工裝置,是對具有結晶構造的對象物照射雷射光來形成改質區域用的雷射加工裝置,具備:支撐部,其用來支撐對象物;照射部,其用來朝向前述支撐部所支撐的對象物照射雷射光;移動部,其用來使雷射光的聚光區域對於對象物相對移動;以及控制部,其用來控制移動部及照射部,在對象物,從與雷射光的射入面交錯的Z方向來看,設定有包含圓弧狀之第1區域與圓弧狀之第2區域的圓環狀之線,照射部,具有用來成形雷射光的成形部,控制部,實行:第1加工處理,其藉由控制照射部及移動部,而沿著線之中的第1區域來使聚光區域相對移動,藉此沿著第1區域在對象物形成改質區域,並從該改質區域朝向與對象物之射入面相反之側的相反面,形成對於Z方向斜向延伸的斜向龜裂;以及,第2加工處理,其藉由控制照射部及移動部,而沿著線之中的第2區域來使聚光區域相對移動,藉此沿著第2區域在對象物形成改質區域,並形成從該改質區域朝向相反面延伸的斜向龜裂,在第1加工處理及第2加工處理,控制部,是將聚光區域的移動方向亦即加工行進方向的順逆以第1加工處理和前述第2加工處理來切換。
或是,本發明之一側面的雷射加工方法,是對具有結晶構造的對象物照射雷射光來形成改質區域用的雷射加工方法,具備:第1加工工程,其在設定於對象物的線之中沿著第1區域使雷射光的聚光區域相對移動,藉此沿著第1區域在對象物形成改質區域,並從該改質區域朝向與對象物之雷射光的射入面相反之側的相反面,形成對於與射入面交錯之Z方向斜向延伸的斜向龜裂;以及第2加工工程,其沿著線之中的第2區域使聚光區域相對移動,藉此沿著第2區域在對象物形成改質區域,並形成從該改質區域朝向相反面延伸的斜向龜裂,於對象物,設定有從Z方向觀看時,包含圓弧狀之第1區域與圓弧狀之第2區域的圓環狀之前述線,在第1加工工程及第2加工工程,是將聚光區域的移動方向亦即加工進行方的順逆以第1加工工程和第2加工工程來切換。
在該等之裝置及方法,對象物具有結晶構造。而且,在此,在使雷射光的聚光區域相對移動的線之中沿著第1區域在對象物形成改質區域的情況(第1加工處理、第1加工工程)、以及在該線之中沿著第2區域在對象物形成改質區域的情況(第2加工處理、第2加工工程),是從改質區域朝向與對象物的射入面相反之側的相反面形成對於Z方向(與射入面交錯的方向)斜向地延伸的斜向龜裂。於是,如上述見解所示般,將加工行進方向的順逆以第1加工處理(第1區域)和第2加工處理(第2區域)來切換,藉此可因應對象物的結晶構造來更適當地設定加工行進方向。
本發明之一側面的雷射加工裝置,對象物,含有沿著Z方向從相反面側依序配列的第1部分及第2部分,控制部,對於第1部分,一邊切換加工行進方向的順逆一邊實行第1加工處理及第2加工處理,並對於第2部分,實行與第1加工處理及前述第2加工處理不同的其他加工處理,在其他加工處理,控制部,控制照射部及移動部,藉此遍及線的全體使加工行進方向的順逆成為相同且沿著線來使聚光區域相對移動,藉此沿著線在對象物形成改質區域及從該改質區域沿著Z方向延伸的龜裂亦可。該情況,在沿著Z方向形成龜裂的第2部分,進行有遍及線的全體使加工行進方向的朝向成為相同的雷射加工。於是,與第2部分也在線的第1區域和第2區域來切換加工行進方向之順逆的情況相較之下,可刪減雷射光之聚光區域之相對移動的加減速所需的時間。
本發明之一側面的雷射加工裝置,在其他加工處理,控制部,控制成形部,藉此使雷射光成形為:在從Z方向觀看時,使聚光區域具有長邊方向,且,使該聚光區域的長邊方向沿著加工行進方向亦可。該情況時,在形成沿著Z方向之龜裂的第2部分,就沒有必要將雷射光成形為在線之第1區域的加工與第2區域的加工之間使聚光區域的長邊方向與加工行進方向之間的關係變化,故使控制部的處理簡略化。
本發明之一側面的雷射加工裝置,對象物,含有與其他構件接合的接合區域,在第1加工處理及第2加工處理,控制部,形成隨著從射入面朝向相反面而從接合區域之內側的位置朝向接合區域的外緣來傾斜的斜向龜裂亦可。該情況時,將以斜向龜裂為邊界之對象物的一部從對象物去除,並留下對象物之殘餘部的情況時,能避免對象物跨越與其他構件的接合區域而使對象物的殘餘部往外側延伸的情況。
在此,本發明者,是基於上述見解來進行進一步的研究,藉此得到以下見解。亦即,為了從對象物去除該外緣部分,而在對象物之外緣的內側沿著延伸成環狀的線,使雷射光的聚光點相對地移動,藉此沿著該線形成改質區域(進行修整加工)時,有著外緣部分被去除而形成之對象物的修剪面的品質因場所而降低之虞。亦即,根據本發明者的見解,要求著可一邊抑制外緣部分被去除之對象物之修剪面的品質降低,一邊形成斜向龜裂。
本發明者,對於修剪面之品質降低的抑制,得到下述般之進一步的見解。亦即,首先,對象物,是以(100)面為主面,且具有與一個(110)面正交的第1結晶方位、和另一個(110)面正交的第2結晶方位之晶圓的情況,以接近第1結晶方位及第2結晶方位之中與加工行進方向(聚光點之相對移動的方向)之間的角度較大之那方的方式,來成形對於加工行進方向傾斜的光束形狀,藉此可抑制外側面之品質的降低(例如參照上述的專利文獻2)。
更具體來說,從改質區域延伸的龜裂,被例如第1結晶方位牽引的情況,使光束形狀成為長條狀,並使其長邊方向的朝向不成為加工行進方向的朝向,而是對於加工行進方向傾斜成接近與第1結晶方位側相反之側的第2結晶方位。藉此,認為能對於結晶方位(結晶軸)所致之龜裂伸展力,使光束形狀成為長條狀來發揮抵銷龜裂伸展力的作用,而使龜裂精度良好地沿著加工行進方向來延伸。
且,從改質區域延伸的龜裂,被例如第2結晶方位牽引的情況,使光束形狀成為長條狀,並使其長邊方向的朝向不成為加工行進方向的朝向,而是對於加工行進方向傾斜成接近與第2結晶方位側相反之側的第1結晶方位。藉此,認為能對於結晶方位所致之龜裂伸展力,使光束形狀成為長條狀來發揮抵銷龜裂伸展力的作用,而使龜裂精度良好地沿著加工行進方向來延伸。該等之結果,認為能抑制修剪面的品質降低。本發明者,是基於這種見解,來完成以下的發明。
亦即,在本發明之一側面的雷射加工裝置,對象物具有結晶構造,該結晶構造含有:(100)面、一個(110)面、另一個(110)面、與一個(110)面正交的第1結晶方位、與另一個(110)面正交的第2結晶方位,並以(100)面成為射入面的方式支撐於支撐部,在第1加工處理及第2加工處理,控制部控制成形部,藉此將雷射光成形為:從Z方向觀看時聚光區域具有長邊方向,且,該聚光區域的長邊方向,是在接近第1結晶方位及第2結晶方位之中與聚光區域的移動方向亦即加工行進方向之間的角度較大之那方的朝向來對於加工行進方向傾斜亦可。該情況時,如上述見解所示般,降低修剪面的品質降低。
另一方面,本發明者,基於上述見解進行進一步的研究,而發現即使是基於加工行進方向與結晶構造來如上述般設定光束形狀之長邊方向的朝向的情況,因光束形狀之長邊方向的朝向與斜向龜裂的傾斜方向之間的關係,有進一步抑制修剪面之品質降低的餘地。亦即,光束形狀之長邊方向的朝向與斜向龜裂的傾斜方向,對於加工行進方向在同側的情況,修剪面的品質會相對良好,另一方面,光束形狀之長邊方向的朝向與斜向龜裂的傾斜方向,對於加工行進方向彼此在相反側的情況,修剪面的品質會有相對不良的情況。
為了解決該問題,對於加工行進方向的光束形狀之長邊方向的朝向,是對應於對象物的結晶構造(亦即,如上述般,藉由加工行進方向與第1結晶方位及第2結晶方位之間角度的大小關係)來決定,故變更的自由度較小。於是,為了使光束形狀之長邊方向的朝向與斜向龜裂的傾斜方向之間的關係,成為能得到相對良好之品質的組合,是將加工行進方向的順逆,因應加工之區域的結晶構造來如上述般進行切換為有效。亦即,如上述般因應對象物的結晶構造來適當地設定加工行進方向的話,即可進一步抑制修剪面的品質降低。以下的發明,是基於以上的見解而完成者。
亦即,本發明之一側面的雷射加工裝置,在第1加工處理及第2加工處理,控制部,控制移動部,藉此可將加工行進方向的順逆以第1加工處理和第2加工處理來切換成:在從Z方向觀看時,長邊方向之傾斜的朝向,是與斜向龜裂對於加工行進方向延伸的方向成為同側。該情況時,在第1區域及第2區域之雙方,對於加工行進方向的聚光區域之長邊方向之傾斜的朝向與斜向龜裂延伸之側會成為同側。因此,如上述見解所示般,聚光區域之長邊方向的朝向與斜向龜裂的傾斜方向之間的關係,成為能得到相對良好之品質的組合,而抑制品質降低。如上述般,可一邊抑制對象物之修剪面的品質降低,一邊形成斜向龜裂。
本發明之一側面的雷射加工裝置,在其他加工處理,控制部,其不進行加工行進方向的切換,就實行:第1Z加工處理,其沿著線之中的第1區域使聚光區域相對移動,藉此沿著第1區域在對象物形成改質區域,並形成從該改質區域沿著Z方向延伸的龜裂;以及第2Z加工處理,其沿著線之中的第2區域使聚光區域相對移動,藉此沿著第2區域在對象物形成改質區域,並形成從該改質區域沿著Z方向延伸的龜裂,在第1Z加工處理及第2Z加工處理,控制部,控制成形部,藉此將雷射光成形為:從Z方向觀看時聚光區域具有長邊方向,且,該長邊方向,是在接近第1結晶方位及第2結晶方位之中與聚光區域的移動方向亦即加工行進方向之間的角度較大之那方的朝向來對於加工行進方向傾斜亦可。該情況時,第2部分也是,與在第1區域和第2區域因應加工行進方向來邊設定聚光區域的長邊方向,邊在第1區域和第2區域切換加工行進方向之順逆的情況相較之下,可刪減雷射光之聚光區域之相對移動的加減速所需的時間。
另一方面,本發明者,基於上述見解進行進一步的研究,而發現即使是基於加工行進方向與結晶構造來如上述般設定光束形狀之長邊方向的朝向的情況,在結晶構造之特定區域,有進一步抑制修剪面之品質降低的餘地。亦即,對象物,是具有(100)面、一個(110)面、另一個(110)面、與一個(110)面正交的第1結晶方位、與另一個(110)面正交的第2結晶方位的結晶構造的情況,將使雷射光的聚光區域相對移動的線與第2結晶方位成為正交的點設為0°,將該線與第1結晶方位成為正交的點設為90°,將該線之0°與90°之間的點設為45°時,在該45°附近的區域,使光束形狀之長邊方向的朝向沿著加工行進方向的情況,修剪面的品質會變得更良好。以下的發明,是基於以上的見解而完成者。
亦即,在本發明之一側面的雷射加工裝置,線,將第2結晶方位與線成為正交的點設為0°,將第1結晶方位與線成為正交的點設為90°,將線之0°與90°之間的點設為45°時,含有:包含0°的第1區域、包含90°的第2區域、第1區域與前述第2區域之間的區域亦即包含45°之圓弧狀的第3區域,控制部,實行第3加工處理,其藉由控制照射部及移動部,而沿著線之中的第3區域使聚光區域相對移動,藉此沿著第3區域在對象物形成改質區域,並形成從該改質區域朝向相反面延伸的斜向龜裂,在第3加工處理,控制部,控制成形部,藉此將雷射光成形為:從Z方向觀看時聚光區域具有長邊方向,且使該聚光區域的長邊方向沿著加工行進方向亦可。該情況時,在進行包含45°之點的第3區域之加工的第3加工處理中,使雷射光之聚光區域的長邊方向沿著加工行進方向。因此,如上述見解所示般,包含45°之點的區域之修剪面的品質變得更良好。
本發明之一側面的雷射加工裝置,在第3加工處理,控制部,控制移動部,藉此使聚光區域之加工行進方向的順逆,成為與第1加工處理及第2加工處理之中連續於第3加工處理來實行之那方的加工行進方向的順逆相同亦可。該情況時,聚光區域之相對移動用的加速及減速所需時間縮短,可抑制效率降低。
本發明之一側面的雷射加工裝置,在第1加工處理及第2加工處理,控制部,控制移動部,藉此可將加工行進方向的順逆以第1加工處理和第2加工處理來切換成:在從Z方向觀看時,長邊方向之傾斜的朝向,是與斜向龜裂對於加工行進方向延伸的方向成為同側。該情況時,在第1區域及第2區域之雙方,對於加工行進方向的聚光區域之長邊方向之傾斜的朝向與斜向龜裂延伸之側會成為同側。因此,如上述見解所示般,聚光區域之長邊方向的朝向與斜向龜裂的傾斜方向之間的關係,成為能得到相對良好之品質的組合,而抑制品質降低。如上述般,可一邊抑制對象物之修剪面的品質降低,一邊形成斜向龜裂。
本發明之一側面的雷射加工裝置,在第1加工處理及第2加工處理,控制部,實行:第1形成處理,其將Z方向之聚光區域的位置邊設定為第1Z位置,而沿著線使聚光區域相對移動,藉此將作為改質區域之第1改質區域及從第1改質區域延伸的龜裂形成在對象物;以及第2形成處理,其將Z方向之聚光區域的位置邊設定為比第1Z位置還靠射入面側的第2Z位置,邊沿著線使聚光區域相對移動,藉此形成作為改質區域之第2改質區域及從第2改質區域延伸的龜裂,在第1形成處理,控制部,將與加工行進方向及Z方向交錯的Y方向之聚光區域的位置設定為第1Y位置,在第2形成處理,控制部,將Y方向之聚光區域的位置設定為從第1Y位置偏移的第2Y位置,並藉由成形部的控制,來將雷射光成形為:使包含Y方向及Z方向之YZ面內的聚光區域之形狀,成為至少在比聚光區域的中心還靠射入面側往偏移的方向來傾斜的傾斜形狀,藉此在YZ面內往偏移的方向傾斜地形成斜向龜裂亦可。如此一來,可適當形成對於Z方向傾斜的斜向龜裂。
在本發明之一側面的雷射加工裝置,成形部,含有因應調變圖形來調變雷射光,藉此成形雷射光用的空間光調變器,照射部,含有將來自空間光調變器的雷射光朝向對象物聚光用的聚光透鏡,在第2形成處理,控制部,藉由空間光調變器所顯示之調變圖形的控制,來將雷射光調變成使聚光區域的形狀成為傾斜形狀,藉此成形雷射光亦可。該情況時,可使用空間光調變器來容易地成形雷射光。
在本發明之一側面的雷射加工裝置,調變圖形,含有對於雷射光賦予彗形像差用的彗形像差圖形,在第2形成處理,控制部,控制彗形像差圖形之彗形像差的大小,藉此進行使聚光區域的形狀成為傾斜形狀用的第1圖形控制亦可。根據本發明者的見解,該情況時,YZ面內之聚光區域的形狀,形成弧狀。亦即,該情況時,聚光區域的形狀,是在比聚光區域的中心還靠射入面側往偏移的方向傾斜,並在比聚光區域的中心還靠與射入面相反之側往與偏移的方向相反之方向傾斜。即使是該情況,亦可形成往偏移方向傾斜的斜向龜裂。
在本發明之一側面的雷射加工裝置,調變圖形,含有將雷射光的球面像差予以補正用的球面像差補正圖形,在第2形成處理,控制部,進行第2圖形控制,其對於聚光透鏡之射入瞳面的中心,使球面像差補正圖形的中心往Y方向位移,藉此使聚光區域的形狀成為傾斜形狀亦可。根據本發明者的見解,在該情況也是,與利用彗形像差圖形的情況同樣地,可在YZ面內使聚光區域的形狀形成為弧狀,可形成於偏移方向傾斜的斜向龜裂。
本發明之一側面的雷射加工裝置,在第2形成處理,控制部,進行第3圖形控制,其對於沿著加工行進方向的軸線將非對稱的調變圖形顯示於空間光調變器,藉此使聚光區域的形狀成為傾斜形狀。根據本發明者的見解,該情況時,可使YZ面內之聚光區域之形狀的全體往偏移方向傾斜。即使是該情況,亦可形成往偏移方向傾斜的斜向龜裂。
在本發明之一側面的雷射加工裝置,調變圖形,含有橢圓圖形,其將含有與Y方向及Z方向交錯之X方向與Y方向的XY面內之聚光區域的形狀,設為以X方向為長邊的橢圓形狀,在第2形成處理,控制部,以橢圓圖形的強度對於沿著X方向的軸線成為非對稱的方式,將調變圖形顯示於空間光調變器,藉此進行使聚光區域的形狀成為傾斜形狀用的第4圖形控制亦可。根據本發明者的見解,在該情況也是,可在YZ面內使聚光區域的形狀形成為弧狀,可形成往偏移方向傾斜的斜向龜裂。
本發明之一側面的雷射加工裝置,在第2形成處理,控制部,將在YZ面內沿著偏移方向配列的複數個雷射光的聚光點予以形成用的調變圖形顯示於空間光調變器,藉此進行使含有複數個聚光點的聚光區域之形狀成為傾斜形狀用的第5圖形控制亦可。根據本發明者的見解,在該情況也是,可形成於偏移方向傾斜的斜向龜裂。
在本發明之一側面的雷射加工裝置,在將第2結晶方位與線成為正交的點設為0°,將第1結晶方位與線成為正交的點設為90°,將線之0°與90°之間的點設為45°時,第1區域包含0°至45°為止的區域,第2區域包含45°至90°為止的區域亦可。藉此,在對象物是以(100)面為射入面之晶圓的情況時,可確實抑制對象物之修剪面的品質因場所而降低的情況。
[發明之效果]
根據本發明的一側面,可提供雷射加工裝置、及雷射加工方法,其一邊抑制外緣部分被去除之對象物之修剪面的品質降低,一邊形成斜向龜裂。
以下,針對實施形態,參照圖式來詳細說明。又,在各圖中,有時對相同或相當的部分附上相同符號,並省略重複的說明。且,在各圖,有著圖示出以X軸、Y軸、及Z軸所規定之直角座標系統的情況。
[雷射加工裝置、及雷射加工的概要]
圖1,是表示一實施形態之雷射加工裝置之構造的示意圖。如圖1所示般,雷射加工裝置1,具備:平台(支撐部)2、照射部3、移動部4、5、控制部6。雷射加工裝置1,是將雷射光L照射於對象物11,藉此在對象物11形成改質區域12用的裝置。
平台2,例如將貼附在對象物11的薄膜予以保持,藉此支撐對象物11。平台2,以平行於Z方向的軸線為旋轉軸而可旋轉。平台2,可分別沿著X方向及Y方向來移動亦可。又,X方向及Y方向,是彼此交錯(正交)的第1水平方向及第2水平方向,Z方向是鉛直方向。
照射部3,將對於對象物11具有穿透性的雷射光L予以聚光來照射於對象物11。在被平台2支撐的對象物11之內部使雷射光L聚光的話,在雷射光L的聚光區域C(例如後述之中心Ca)所對應的部分,會特別吸收到雷射光L,而在對象物11的內部形成改質區域12。又,聚光區域C,詳細的說明待留後述,但為雷射光L之光束強度最高的位置或從光束強度之重心位置起算的既定範圍之區域。
改質區域12,是指密度、折射率、機械性強度、其他的物理特性與周圍的非改質區域不同的區域。作為改質區域12,例如有,溶融處理區域、裂紋區域、絕緣破壞區域、折射率變化區域等。改質區域12,是形成為可使龜裂從改質區域12延伸至雷射光L之射入側及其相反側。這種改質區域12及龜裂,例如利用於對象物11的切斷。
作為一例,使平台2沿著X方向移動,並對於對象物11使聚光區域C沿著X方向相對移動的話,複數個改質點12s會沿著X方向並排成一列地形成。一個改質點12s,是藉由一脈衝之雷射光L的照射而形成。一列的改質區域12,是並排成一列之複數個改質點12s的集合。相鄰的改質點12s,是因聚光區域C對於對象物11的相對移動速度及雷射光L的重複頻率,而有彼此相連的情況,也有彼此分離的情況。
移動部4,含有:第1移動部41,其使平台2往與Z方向交錯(正交)之面內的一方向移動;以及第2移動部42,其使平台2往與Z方向交錯(正交)之面內的其他方向移動。作為一例,第1移動部41,使平台2沿著X方向移動,第2移動部42,使平台2沿著Y方向移動。且,移動部4,使平台2以平行於Z方向的軸線為旋轉軸來旋轉。移動部5,支撐著照射部3。移動部5,使照射部3沿著X方向、Y方向、及Z方向來移動。在形成有雷射光L之聚光區域C的狀態下,使平台2及/或照射部3移動,藉此使聚光區域C相對於對象物11相對移動。亦即,移動部4、5,為了使雷射光L的聚光區域C對於對象物11相對移動,是使平台2及照射部3的至少一方移動。
控制部6,是控制:平台2、照射部3、及移動部4、5的動作。控制部6,具有:處理部、儲存部、及接收輸入部(未圖示)。處理部,是構成為含有處理器、記憶體、儲存部及通訊元件等的電腦裝置。在處理部,是以處理器來執行被讀取至記憶體等的軟體(程式),進行記憶體及儲存部之資料的讀取及寫入,並控制通訊元件的通訊。儲存部,例如硬碟等,記憶各種資料。接收輸入部,是顯示各種資訊,並接收來自使用者之各種資訊之輸入的界面部。接收輸入部,是構成GUI(Graphical User Interface)。
圖2,是表示圖1所示之照射部之構造的示意圖。在圖2,顯示出雷射加工之預定的虛擬的線A。如圖2所示般,照射部3,具有:光源31、空間光調變器(成形部)7、聚光透鏡33、4f透鏡單元34。光源31,例如藉由脈衝震盪方式,來輸出雷射光L。又,照射部3,不具有光源31,而是構成為從照射部3的外部來導入雷射光L亦可。空間光調變器7,是將從光源31輸出的雷射光L予以調變。聚光透鏡33,將藉由空間光調變器7調變而從空間光調變器7輸出的雷射光L,朝向對象物11來聚光。
如圖3所示般,4f透鏡單元34,具有一對透鏡34A、34B,其配列在從空間光調變器7朝向聚光透鏡33之雷射光L的光路上。一對透鏡34A、34B,是構成使空間光調變器7的調變面7a與聚光透鏡33的射入瞳面(瞳面)33a成為成像關係的兩側遠心光學系統。藉此,在空間光調變器7之調變面7a的雷射光L之像(在空間光調變器7調變過的雷射光L之像),會轉像(成像)於聚光透鏡33的射入瞳面33a。又,圖中的Fs表示傅立葉面。
如圖4所示般,空間光調變器7,是反射型液晶(LCOS:Liquid Crystal on Silicon)的空間光調變器(SLM:Spatial Light Modulator)。空間光調變器7,是在半導體基板71上,依序疊層驅動電路層72、像素電極層73、反射膜74、配向膜75、液晶層76、配向膜77、透明導電膜78及透明基板79藉此來構成。
半導體基板71,例如為矽基板。驅動電路層72,在半導體基板71上構成主動矩陣電路。像素電極層73,含有沿著半導體基板71的表面配列成矩陣狀的複數個像素電極73a。各像素電極73a,例如藉由鋁等之金屬材料來形成。在各像素電極73a,藉由驅動電路層72來施加電壓。
反射膜74,例如為介電質多層膜。配向膜75,在液晶層76設在反射膜74側的表面,配向膜77,在液晶層76設在與反射膜74相反之側的表面。各配向膜75、77,例如藉由聚醯亞胺等的高分子材料來形成,在各配向膜75、77之與液晶層76接觸的面,例如施有摩擦處理。配向膜75、77,使液晶層76所含有的液晶分子76a配列於固定方向。
透明導電膜78,在透明基板79設在配向膜77側的表面,夾著液晶層76等來與像素電極層73相對向。透明基板79,例如為玻璃基板。透明導電膜78,例如藉由ITO等之光穿透性且導電性的材料來形成。透明基板79及透明導電膜78,供雷射光L穿透。
在如上述般構成的空間光調變器7,表示調變圖形的訊號從控制部6輸入至驅動電路層72時,因應該訊號的電壓會施加於各像素電極73a,而在各像素電極73a與透明導電膜78之間形成電場。該電場形成時,在液晶層76,會在對應於各像素電極73a的各個區域使液晶分子76a的配列方向變化,而在對應於各像素電極73a的各個區域使折射率變化。該狀態,是在液晶層76顯示調變圖形的狀態。調變圖形,是用來調變雷射光L。
亦即,在液晶層76顯示有調變圖形的狀態下,雷射光L,從外部透過透明基板79及透明導電膜78而射入至液晶層76,被反射膜74給反射,而從液晶層76透過透明導電膜78及透明基板79而射出至外部的話,會因應液晶層76所顯示的調變圖形,來使雷射光L調變。如上述般,根據空間光調變器7,將顯示在液晶層76的調變圖形予以適當設定,藉此可調變雷射光L(例如雷射光L的強度、振幅、相位、偏光等之調變)。又,圖3所示的調變面7a,為例如液晶層76。
如以上所述般,從光源31輸出的雷射光L,透過空間光調變器7及4f透鏡單元34而射入至聚光透鏡33,藉由聚光透鏡33而在對象物11內聚光,藉此在該聚光區域C於對象物11形成有從改質區域12及改質區域12延伸的龜裂。此外,控制部6控制移動部4、5,藉此使聚光區域C對於對象物11相對移動,藉此沿著聚光區域C的移動方向形成改質區域12及龜裂。
[關於斜向龜裂形成之見解的說明]
在此,將此時之聚光區域C之相對移動的方向(加工行進方向)定為X方向。且,將與對象物11之雷射光L之射入面亦即第1面11a交錯(正交)的方向定為Z方向。且,將與X方向及Z方向交錯(正交)的方向定為Y方向。X方向及Y方向是沿著第1面11a的方向。又,Z方向,是規定成聚光透鏡33的光軸、透過聚光透鏡33來朝向對象物11聚光之雷射光L的光軸亦可。
如圖5所示般,在與加工行進方向亦即X方向交錯的交錯面(包含Y方向及Z方向的YZ面S)內,要求沿著對於Z方向及Y方向傾斜的線RA(此處是從Y方向傾斜既定角度θ的線RA)來斜向地形成龜裂。關於本發明者對於這種斜向龜裂形成的見解,一邊表示加工例一邊說明。
在此,作為改質區域12,形成改質區域12a、12b。藉此,將從改質區域12a延伸的龜裂13a、從改質區域12b延伸的龜裂13b予以連接,而形成沿著線RA斜向延伸的龜裂13。在此,首先,如圖6所示般,將對象物11的第1面11a作為雷射光L的射入面來形成聚光區域C1。另一方面,在比聚光區域C1還靠第1面11a側,將第1面11a作為雷射光L的射入面來形成聚光區域C2。此時,聚光區域C2,比聚光區域C1還往Z方向偏移距離Sz,且,比聚光區域C1還往Y方向偏移距離Sy。距離Sz及距離Sy,作為一例,與線RA的傾斜對應。
另一方面,如圖7所示般,使用空間光調變器7來調變雷射光L,藉此使聚光區域C(至少聚光區域C2)之YZ面S內的光束形狀,成為在至少比聚光區域C之中心Ca還靠第1面11a側,對於Z方向往偏移的方向(在此為Y方向的負側)傾斜的傾斜形狀。在圖7之例,成為弧形狀,其在比中心Ca還靠第1面11a側,對於Z方向往Y方向的負側傾斜,並在比中心Ca還靠與第1面11a相反之側,亦對於Z方向往Y方向的負側傾斜。又,所謂YZ面S內之聚光區域C的光束形狀,是YZ面S內之聚光區域C之雷射光L的強度分布。
如上述般,使至少兩個聚光區域C1、C2於Y方向偏移,並至少使聚光區域C2(在此為聚光區域C1、C2之雙方)的光束形狀成為傾斜形狀,藉此如圖9(a)所示般,可形成斜向延伸的龜裂13。又,例如藉由空間光調變器7之調變圖形的控制,來使雷射光L分岐藉此同時形成聚光區域C1、C2,而進行改質區域12及龜裂13的形成亦可(多焦點加工),在以聚光區域C1的形成來形成改質區域12a及龜裂13a之後,以聚光區域C2的形成來形成改質區域12b及龜裂13b亦可(單通道加工)。
且,在聚光區域C1與聚光區域C2之間形成其他的聚光區域,藉此如圖9(b)所示般,在改質區域12a與改質區域12b之間中介有其他的改質區域12c,而形成較長地斜向延伸的龜裂13亦可。
接著,針對使聚光區域C之YZ面S內的光束形狀成為傾斜形狀用的見解進行說明。首先,針對聚光區域C的定義進行具體說明。在此,聚光區域C,是從中心Ca起算之既定範圍(例如在Z方向從中心Ca起算±25μm的範圍)的區域。中心Ca,如上述般,是光束強度最高的位置或是光束強度的重心位置。光束強度的重心位置,例如,是在調變沒有進行的狀態,在雷射光L的光軸上,光束強度之重心所位在的位置,該調變是使分歧雷射光L用的調變圖形般的雷射光L之光軸偏移的調變圖形所致之調變。光束強度最高的位置或光束強度的重心,可如下取得。亦即,以雷射光L的輸出降低至不會在對象物11形成改質區域12的程度(比加工閾值還低)的狀態,來對對象物11照射雷射光L。與此同時,將來自與對象物11之雷射光L之射入面相反之側的面(在此為第2面11b)的雷射光L之反射光,例如在圖15所示之Z方向的複數個位置F1~F7以攝影機拍攝。藉此,基於所得到的圖像,可取得光束強度最高的位置和重心。又,改質區域12,是在該中心Ca附近形成。
為了在聚光區域C使光束形狀成為傾斜形狀,有使調變圖形位移的方法。更具體來說,在空間光調變器7,顯示有:補正波面之扭曲用的扭曲補正圖形、使雷射光分歧用的光柵圖形、狹縫圖形、非點像差圖形、彗形像差圖形、及球面像差補正圖形等之各種圖形(顯示有該等重疊的圖形)。其中,如圖8所示般,使球面像差補正圖形Ps位移,藉此可調整聚光區域C的光束形狀。
在圖8之例,針對調變面7a,使球面像差補正圖形Ps的中心Pc,對於雷射光L的(光束點的)中心Lc,往Y方向的負側以位移量Oy1來位移。如上述般,調變面7a,是藉由4f透鏡單元34,來轉像至聚光透鏡33的射入瞳面33a。於是,調變面7a的位移,在射入瞳面33a,會往Y方向的正側位移。亦即,在射入瞳面33a,球面像差補正圖形Ps的中心Pc,是從雷射光L的中心Lc、及射入瞳面33a的中心(在此,與中心Lc一致)往Y方向的正側正好以位移量Oy2來位移。
如上述般,使球面像差補正圖形Ps位移,藉此使雷射光L之聚光區域C的光束形狀,如圖7所示般變形成弧狀的傾斜形狀。如上述般,使球面像差補正圖形Ps位移,就是相當於對於雷射光L賦予彗形像差。於是,在空間光調變器7的調變圖形,含有用來對於雷射光L賦予彗形像差的彗形像差圖形,藉此使聚光區域C的光束形狀成為傾斜形狀亦可。又,作為彗形像差圖形,可使用相當於Zernike之多項式之9項(3次彗形像差的Y成分)的圖形,亦即於Y方向發生彗形像差的圖形。
接著,針對對象物11的結晶性與龜裂13之間的關係的見解進行說明。圖10,是對象物之示意的俯視圖。在此,對象物11,是矽晶圓(t775μm、<100>、1Ω・cm),形成有缺口11d。對於該對象物11,將加工行進方向亦即X方向對到0°(110)面而成的第1加工例,示於圖11(a),將X方向對到15°而成的第2加工例,示於圖11(b),將對到30°的第3加工例,示於圖12(a),將對到45°(100)面而成的第4加工例,示於圖12(b)。各加工例中,將YZ面S內之來自線RA之Y方向的角度θ設為71°。
且,在各加工例,是單通道加工,其作為第1通道使聚光區域C1於X方向相對移動來形成改質區域12a及龜裂13a之後,作為第2通道使聚光區域C2於X方向相對移動來形成改質區域12b及龜裂13b。第1通道及第2通道的加工條件如下所述。又,以下的CP是表示聚光補正的強度,格(LBA位移Y),是將球面像差補正圖形Ps之往Y方向的位移量以空間光調變器7的像素單位來表示者。
<第1通道>
Z方向位置:161μm
CP:-18
輸出:2W
速度:530mm/s
頻率:80kHz
格(LBA位移Y):-5
Y方向位置:0
<第2通道>
Z方向位置:151μm
CP:-18
輸出:2W
速度:530mm/s
頻率80kHz
格(LBA位移Y):-5
Y方向位置:0.014mm
如圖11及圖12所示般,不管是任何情況,都可沿著對於Y方向以71°來傾斜的線RA形成龜裂13。亦即,不受到對象物11之主要劈開面亦即(110)面、面(111)、及(100)面等的影響,亦即不論對象物11的結晶構造,可沿著所期望的線RA來形成斜向延伸的龜裂13。
又,形成這種斜向延伸的龜裂13用的光束形狀之控制,不限定於上述之例。接著,針對使光束形狀成為傾斜形狀用的其他例來說明。如圖13(a)所示般,藉由對於沿著加工行進方向亦即X方向的軸線Ax成為非對稱的調變圖形PG1來調變雷射光L,而使聚光區域C的光束形狀成為傾斜形狀亦可。調變圖形PG1,在比軸線Ax還靠Y方向的負側含有光柵圖形Ga,並在比軸線Ax還靠Y方向的正側含有非調變區域Ba,該軸線Ax沿著在Y方向之通過雷射光L之光束點之中心Lc的X方向。換言之,調變圖形PG1,僅在比軸線Ax還靠Y方向的正側含有光柵圖形Ga。又,圖13(b),是使圖13(a)的調變圖形PG1對應於聚光透鏡33的射入瞳面33a來反轉而成者。
圖14(a),表示聚光透鏡33之射入瞳面33a之雷射光L的強度分布。如圖14(a)所示般,藉由使用這種調變圖形PG1,藉由射入至空間光調變器7的雷射光L之中被光柵圖形Ga所調變過的部分不會射入至聚光透鏡33的射入瞳面33a。其結果,如圖14(b)及圖15所示般,在YZ面S內使聚光區域C的光束形狀,可使其全體對於Z方向成為往一方向傾斜的傾斜形狀。
亦即,該情況時,聚光區域C的光束形狀,是在比聚光區域C的中心Ca還靠第1面11a側,對於Z方向往Y方向的負側傾斜,並在比聚光區域C的中心Ca還靠與第1面11a相反之側,對於Z方向往Y方向的正側傾斜。又,圖15(b)的各圖,表示圖15(a)所示之Z方向之各位置F1~F7之雷射光L之XY面內的強度分布,是攝影機實際的觀測結果。即使是將聚光區域C的光束形狀控制成這樣的情況,亦與上述例子同樣地,可形成斜向延伸的龜裂13。
此外,作為對於軸線Ax呈非對稱的調變圖形,亦可採用圖16所示之調變圖形PG2、PG3、PG4。調變圖形PG2,在比軸線Ax還靠Y方向的負側,含有從軸線Ax往分離的方向依序配列的非調變區域Ba及光柵圖形Ga,在比軸線Ax還靠Y方向的正側含有非調變區域Ba。亦即,調變圖形PG2,在比軸線Ax還靠Y方向的負側之區域的一部分含有光柵圖形Ga。
調變圖形PG3,在比軸線AX還靠Y方向的負側,含有從軸線Ax往分離的方向依序配列的非調變區域Ba及光柵圖形Ga,並在比軸線Ax還靠Y方向的正側,含有從軸線Ax往分離的方向依序配列的非調變區域Ba及光柵圖形Ga。在調變圖形PG3,在比軸線Ax還靠Y方向的正側與Y方向的負側,使非調變區域Ba及光柵圖形Ga的比例不同(在Y方向的負側相對地使非調變區域Ba變窄),藉此對於軸線Ax成為非對稱。
調變圖形PG4,與調變圖形PG2同樣地,在比軸線Ax還靠Y方向的負側之區域的一部分含有光柵圖形Ga。在調變圖形PG4,進一步在X方向,使設有光柵圖形Ga的區域成為一部分。亦即,調變圖形PG4,在比軸線Ax還靠Y方向的負側的區域,含有於X方向依序配列的非調變區域Ba、光柵圖形Ga、及非調變區域Ba。在此,光柵圖形Ga,配置在包含軸線Ay的區域,該軸線Ay沿著在X方向之通過雷射光L之光束點之中心Lc的Y方向。
不管是藉由以上哪個調變圖形PG2~PG4,都可使聚光區域C的光束形狀,成為在至少比中心Ca還靠第1面11a側對於Z方向往Y方向的負側傾斜的傾斜形狀。亦即,為了使聚光區域C的光束形狀,控制成為在至少比中心Ca還靠第1面11a側對於Z方向往Y方向的負側傾斜,而如調變圖形PG1~PG4那般,或是不限於調變圖形PG1~PG4,使用包含光柵圖形Ga的非對稱調變圖形。
進一步,作為使聚光區域C的光束形狀成為傾斜形狀用的非對稱調變圖形,並不限定於利用光柵圖形Ga者。圖17,是表示非對稱之調變圖形之其他例的圖。如圖17(a)所示般,調變圖形PE,在比軸線Ax還靠Y方向的負側含有橢圓圖形Ew,且在比軸線Ax還靠Y方向的正側含有橢圓圖形Es。又,圖17(b),是使圖17(a)的調變圖形PE對應於聚光透鏡33的射入瞳面33a來反轉而成者。
如圖17(c)所示般,橢圓圖形Ew、Es,均為使包含X方向及Y方向的XY面之聚光區域C的光束形狀,成為使X方向成為長邊方向的橢圓形狀用的圖形。但是,在橢圓圖形Ew與橢圓圖形Es的調變強度不一樣。更具體來說,橢圓圖形Es的調變強度比橢圓圖形Ew的調變強度還大。亦即,形成有被橢圓圖形Es調變之雷射光L的聚光區域Cs,比起被橢圓圖形Ew調變過的雷射光L所形成的聚光區域Cw,是成為X方向較長的橢圓形狀。在此,在比軸線Ax還靠Y方向的負側配置有相對較強的橢圓圖形Es。
如圖18(a)所示般,使用這種調變圖形PE,藉此可使YZ面S內之聚光區域C的光束形狀,在比中心Ca還靠第1面11a側成為對於Z方向往Y方向的負側傾斜的傾斜形狀。特別是,在該情況時,YZ面S內之聚光區域C的光束形狀,亦在比中心Ca還靠與第1面11a相反之側成為對於Z方向往Y方向的負側傾斜,而使全體成為弧狀。又,圖18(b)的各圖,表示圖18(a)所示之Z方向之各位置H1~F8之雷射光L之XY面內的強度分布,是攝影機實際的觀測結果。
此外,使聚光區域C的光束形狀成為傾斜形狀用的調變圖形,不限定於以上的非對稱圖形。作為一例,作為這種調變圖形,如圖19所示般,舉例出調變雷射光L用的圖形,其在YZ面S內於複數位置形成聚光點CI,以複數個聚光點CI的全體(包含複數個聚光點CI)形成傾斜形狀的聚光區域C。作為這種調變圖形的一例,可基於軸錐透鏡圖形來形成。在使用這種調變圖形的情況時,改質區域12自身亦可在YZ面S內斜向地形成。因此,在該情況時,可因應所期望的傾斜來正確地形成斜向的龜裂13。另一方面,在使用這種調變圖形的情況時,與上述其他例相較之下,龜裂13的長度有較短的傾向。於是,因應要求來分別使用各種調變圖形,藉此可進行所期望的加工。
又,上述聚光點CI,例如,是使非調變的雷射光聚光的點。如上述般,根據本發明者的見解,在YZ面S內使至少兩個改質區域12a、12b於Y方向及Z方向偏移,且在YZ面S內使聚光區域C的光束形狀成為傾斜形狀,藉此可形成對於Z方向往Y方向傾斜地斜向延伸的龜裂13。
又,在光束形狀的控制之際,在利用球面像差補正圖形之位移的情況、利用彗形像差圖形的情況、及利用橢圓圖形的情況,與利用衍射光柵圖形來遮斷雷射光之一部分的情況相較之下,可進行高能量的加工。且,在該等情況時,是在重視龜裂之形成的情況為有效。且,在利用彗形像差圖形的情況時,在多焦點加工的情況,可僅使一部分聚光區域的光束形狀成為傾斜形狀。此外,在利用軸錐透鏡圖形的情況,其他圖形的利用,在與其他圖形相較之下,是在重視改質區域之形成的情況為有效。
[修整加工的一例]
接著,針對修整加工的一例進行說明。修整加工,是將對象物11中的不要部分予以去除的加工。修整加工,含有使聚光區域對焦於對象物11來照射雷射光L,藉此在對象物11形成改質區域12的雷射加工方法。對象物11,例如包含形成為圓板狀的半導體晶圓。作為對象物並未特別限定,以各種材料來形成亦可,呈現各種形狀亦可。於對象物11的第2面11b,形成有功能元件(未圖示)。功能元件,例如光二極體等之受光元件、雷射二極體等之發光元件、記憶體等之電路元件等。
圖20及圖21,是表示加工之對象物的圖。如圖20、21所示般,在對象物11設定有效區域R及去除區域E。有效區域R,是對應於所取得之半導體元件的部分。此處之有效區域R,是從厚度方向觀看對象物11時包含中央部分的圓板狀之部分。除去區域E,是對象物11之比有效區域R還外側的區域。去除區域E,是對象物11之有效區域R以外的外緣部分。此處之除去區域E,是包圍有效區域R的圓環狀之部分。除去區域E,包含從厚度方向觀看對象物11時的周緣部分(外緣的倒角部)。有效區域R及去除區域E的設定,可在控制部6進行。有效區域R及去除區域E,為座標指定者亦可。
平台2,是載置有對象物11的支撐部。在本實施形態的平台2,是在將對象物11之第1面11a作為雷射光射入面側亦即上側的狀態(將第2面11b作為平台2側亦即下側的狀態)下,載置有對象物11。平台2,具有設在其中心的旋轉軸Cx。旋轉軸Cx,是沿著Z方向延伸的軸。平台2,以旋轉軸Cx為中心而可旋轉。平台2,藉由馬達等之公知之驅動裝置的驅動力來旋轉驅動。
照射部3,對載置於平台2的對象物11沿著Z方向照射雷射光L,在該對象物11的內部形成改質區域。照射部3,安裝於移動部5。照射部3,藉由馬達等之公知之驅動裝置的驅動力而可沿著Z方向直線移動。照射部3,藉由馬達等之公知之驅動裝置的驅動力而可於X方向及Y方向直線移動。
照射部3,如上述般,具備空間光調變器7。空間光調變器7,構成成形部,其成形出:在與雷射光L的光軸呈垂直的面內之聚光區域C的形狀(亦即從Z方向觀看時之聚光區域C的形狀)(以下亦稱為「光束形狀」)。空間光調變器7,可成形雷射光L而使從Z方向觀看時的光束形狀具有長邊方向。例如空間光調變器7,將使光束形狀成為橢圓形狀的調變圖形予以顯示,藉此將光束形狀成形為橢圓形狀。
光束形狀,不限定於橢圓形狀,只要為長條形狀即可。光束形狀,是扁平圓形狀、長圓形狀或長方形狀亦可。光束形狀,為長條的三角形形狀,矩形形狀或多角形形狀亦可。這種實現光束形狀的空間光調變器7的調變圖形,包含狹縫圖形及散光圖形之至少任一者亦可。又,雷射光L藉由散光等而具有複數個聚光區域C的情況,複數個聚光區域C之中,雷射光L之光路之最上游側之聚光區域C的形狀,為本實施形態的光束形狀(其他雷射光亦相同)。此處的長邊方向,為光束形狀之橢圓形狀的長軸方向,亦稱為橢圓長軸方向。
光束形狀,不限定於聚光點的形狀,為聚光點附近的形狀亦可,只要是聚光區域C之一部分的形狀即可。例如,具有散光的雷射光L的情況,如圖22(a)所示般,在聚光點附近之雷射光射入面側的區域,光束形狀具有長邊方向NH。在圖22(a)之光束形狀之平面內(聚光點附近之雷射光射入面側之Z方向位置的平面內)的光束強度分布,成為在長邊方向NH具有較強的強度分布,光束強度較強的方向與長邊方向NH一致。
具有散光的雷射光L的情況,如圖22(c)所示般,在聚光點附近之雷射光射入面之相反面側的區域,光束形狀,具有對於雷射光射入面側之區域的長邊方向NH(參照圖22(a))呈垂直的長邊方向NH0。圖22(c)之光束形狀之平面內(聚光點附近之雷射光射入面側之相反面側之Z方向位置的平面內)的光束強度分布,成為在長邊方向NH0具有較強的強度分布,光束強度較強的方向與長邊方向NH0一致。具有散光的雷射光L的情況,如圖22(b)所示般,在聚光點附近之雷射光射入面側與其相反面側之間的區域,聚光區域C成為不具長邊方向的圓形。
具有這種散光之雷射光L的情況,本實施形態之成為對象的聚光區域C,包含聚光點附近之雷射光射入面側的區域,本實施形態之成為對象的光束形狀,是圖22(a)所示的光束形狀。
又,調整空間光調變器7的調變圖形,藉此可任意控制成為聚光區域C之圖22(a)所示之光束形狀的位置。例如,可控制成在聚光點附近之雷射光射入面之相反面側的區域,具有圖22(a)所示之光束形狀。且,例如,可控制成在聚光點附近之雷射光射入面側與其相反面側之間的區域,具有圖22(a)所示之光束形狀。聚光區域C之一部分的位置,並未特別限定,只要位在從對象物11之雷射光射入面到其相反面為止之間的任何位置即可。
且,例如,在使用調變圖形之控制及/或機械式機構所致之狹縫或橢圓光學系統的情況,如圖23(a)所示般,在聚光點附近之雷射光射入面側的區域,光束形狀具有長邊方向NH。在圖23(a)之光束形狀之平面內(聚光點附近之雷射光射入面側之Z方向位置的平面內)的光束強度分布,成為在長邊方向NH具有較強的強度分布,光束強度較強的方向與長邊方向NH一致。
在使用狹縫或橢圓光學系統的情況,如圖23(c)所示般,在聚光點附近之雷射光射入面之相反面側的區域,光束形狀,具有與雷射光射入面側之區域之長邊方向NH(參照圖22(a))相同的長邊方向NH。在圖23(c)之光束形狀之平面內(聚光點附近之雷射光射入面側之相反面側之Z方向位置的平面內)的光束強度分布,成為在長邊方向NH具有較強的強度分布,光束強度較強的方向與長邊方向NH一致。在使用狹縫或橢圓光學系統的情況,如圖23(b)所示般,在聚光點,光束形狀具有對於雷射光射入面側之區域之長邊方向NH(參照圖23(a))呈垂直的長邊方向NH0。圖23(b)之光束形狀之平面內(聚光點之Z方向位置的平面內)的光束強度分布,成為在長邊方向NH0具有較強的強度分布,光束強度較強的方向與長邊方向NH0一致。
使用這種狹縫或橢圓光學系統的情況時,聚光點以外的光束形狀成為具有長邊方向的形狀,聚光點以外的光束形狀,是本實施形態之成為對象的光束形狀。亦即,本實施形態之成為對象之聚光區域C的一部分,包含聚光點附近之雷射光射入面側的區域,本實施形態之成為對象的光束形狀,是圖23(a)所示的光束形狀。
在修整加工,控制部6,控制平台2的旋轉、來自照射部3之雷射光L的照射、光束形狀、以及聚光區域C的移動。控制部6,基於與平台2的旋轉量相關的旋轉資訊(以下亦稱為「θ資訊」),而可實行各種控制。θ資訊,是由使平台2旋轉的驅動裝置之驅動量來取得亦可,由其他的感測器等來取得亦可。θ資訊,可藉由公知的各種手法來取得。此處之θ資訊,包含以對象物11位在0°方向之位置時的狀態為基準的旋轉角度。
控制部6,是在一邊使平台2旋轉,一邊使聚光區域C位在對象物11之沿著線A(有效區域R之周緣)的位置的狀態下,基於θ資訊來控制照射部3之雷射光L之照射的開始及停止,藉此實行沿著有效區域R的周緣來形成改質區域的周緣處理。
控制部6,不使平台2旋轉,便對去除區域E照射雷射光L,並且使該雷射光L的聚光區域C移動,藉此實行在去除區域E形成改質區域的去除處理。
控制部6,是以改質區域所包含之複數個改質點的間距(在加工行進方向鄰接之改質點的間隔)成為固定的方式,來控制平台2的旋轉、來自照射部3之雷射光L的照射、以及聚光區域C之移動的至少任一者。
控制部6,是從對位用攝影機(未圖示)的拍攝圖像,來取得對象物11之旋轉方向的基準位置(0°方向的位置)及對象物11的直徑。控制部6,是以照射部3可沿著X方向移動至平台2的旋轉軸Cx上的方式,來控制照射部3的移動。
接著,針對修整加工的一例進行說明。首先,以第1面11a成為雷射光L之射入面的方式,將對象物11載置於平台2上。在對象物11之搭載有功能元件的第2面11b側,黏接有支撐基板乃至膠帶材來保護。
接著,實施修整加工。在修整加工,由控制部6實行周緣處理。具體來說,如圖24(a)所示般,在一邊使平台2以一定的速度旋轉,一邊使聚光區域C位在沿著對象物11之有效區域R之周緣的位置之狀態下,基於θ資訊來控制照射部3之雷射光L之照射的開始及停止。藉此,如圖24(b)及圖24(c)所示般,沿著線A(有效區域R的周緣)形成改質區域12。所形成的改質區域12,包含改質點及從改質點延伸的龜裂。
在修整加工,由控制部6實行除去處理。具體來說,如圖25(a)所示般,不使平台2旋轉地在去除區域E照射雷射光L,並使照射部3沿著X方向移動,使該雷射光L的聚光區域C對於對象物11於X方向相對移動。使平台2旋轉90°之後,在去除區域E照射雷射光L,並使照射部3沿著X方向移動,使該雷射光L的聚光區域C對於對象物11於X方向相對移動。
藉此,如圖25(b)所示般,從Z方向觀看沿著以除去區域E被4等分的方式延伸的線,來形成改質區域12。所形成的改質區域12,包含改質點及從改質點延伸的龜裂。該龜裂,到達第1面11a及第2面11b之至少任一者皆可,沒到達第1面11a及第2面11b之至少任一者亦可。之後,如圖26(a)及圖26(b)所示般,藉由例如治具或空氣,以改質區域12為邊界將去除區域E予以去除。藉此,從對象物11形成半導體元件11K。
接著,如圖26(c)所示般,對於半導體元件11K的剝離面11c,進行收尾的研削乃至礪石等之研磨材KM的研磨。以蝕刻來剝離對象物11的情況,可使該研磨簡略化。以上的結果,取得半導體元件11M。
接著,關於修整加工,做更詳細的說明。如圖27所示般,對象物11呈板狀。對象物11,具有結晶構造,其包含:(100)面、一個(110)面、另一個(110)面、與一個(110)面正交的第1結晶方位K1、與另一個(110)面正交的第2結晶方位K2。對象物11的第1面11a是(100)面。對象物11,以(100)面(亦即第1面11a)成為雷射光L之射入面的方式被支撐於平台2。對象物11,例如,是以矽形成的矽晶圓。(110)面,是劈開面。第1結晶方位K1及第2結晶方位K2,是劈開方向,亦即,對象物11中龜裂最容易延伸的方向。第1結晶方位K1與第2結晶方位K2,彼此正交。
在對象物11,設有對位對象11n。例如對位對象11n,對於對象物11之0°方向的位置在θ方向(平台2之繞旋轉軸Cx的旋轉方向)有一定的關係。0°方向的位置,是指θ方向中成為基準之對象物11的位置。例如對位對象11n,是形成在外緣部的缺口。又,對位對象11n並未特別限定,為對象物11的定向平面亦可,為功能元件的圖形亦可。在圖示之例,對位對象11n,設在對象物11之0°方向的位置。換言之,對位對象11n,設在對象物11的外緣與第2結晶方位K2成為正交的位置。
於對象物11,設定有作為修整預定線的線A。線A,是預定形成改質區域12的線。線A,是在對象物11之外緣的內側延伸成環狀。此處的線A,延伸成圓環狀。線A,設定在對象物11的有效區域R與去除區域E之間的邊界。線A的設定,可在控制部6進行。線A,雖為虛擬的線,但亦可為實際畫出的線。線A,為座標指定者亦可。
控制部6,取得關於對象物11的對象物資訊。對象物資訊,例如包含關於對象物11之結晶方位(第1結晶方位K1及第2結晶方位K2)的資訊、關於對象物11之0°方向的位置及對象物11之直徑的對位資訊。控制部6,可基於對位用攝影機的拍攝圖像、以及使用者的操作或來自外部之通訊等的輸入,來取得對象物資訊。
且,控制部6,取得關於線A的線資訊。線資訊,包含:線A的資訊、以及關於沿著線A使聚光區域C相對地移動之情況之該移動之移動方向(亦稱為「加工行進方向」)的資訊。例如加工行進方向,是通過位於線A上之聚光區域C的線A之切線方向。控制部6,可基於使用者的操作或來自外部的通訊等之輸入,來取得線資訊。
此外,控制部6,基於所取得之對象物資訊及線資訊,來決定沿著線A使聚光區域C相對移動之情況時的長邊方向之朝向,而使光束形狀的長邊方向與加工行進方向交錯。具體來說,控制部6,基於對象物資訊及線資訊,將長邊方向NH的朝向決定成第1朝向及第2朝向。第1朝向,是沿著線A的第1區域A1使聚光區域C相對移動之情況時的光束形狀之長邊方向的朝向。第2朝向,是沿著線A的第2區域A2使聚光區域C相對移動之情況時的光束形狀之長邊方向的朝向。以下,亦將「光束形狀之長邊方向的朝向」僅稱為「光束形狀的朝向」。
第1區域A1,是圓弧狀的區域,作為一例,在將第2結晶方位K2與線A成為正交的點設為0°,將第1結晶方位K1與線A成為正交的點設為90°,將線A之0°與90°之中間的點設為45°時,是包含:從0°至45°的區域、從90°至135°的區域、從180°至225°的區域、以及從270°至315°的區域,第2區域A2,是圓弧狀的區域,包含:從45°至90°的區域、從135°至180°的區域、從225°至270°的區域、以及從315°至360°的區域。又,該情況時,在45°的點及225°的點,是與(100)面正交之第3結晶方位K3與線A成為正交的點,135°的點及315°的點,是與(100)面正交之第4結晶方位K4與線A成為正交的點。
如上述般,線A,含有:每繞逆時鐘45°就交互地配列的複數個第1區域A1及複數個第2區域A2。但是,第1區域A1及第2區域A2的上述角度範圍,是看將0°點設定在何處而可任意變更。例如,將第1結晶方位K1與線A成為正交的點設為0°的情況(將上述之90°的點設為0°的情況),第1區域A1及第2區域A2,是從上述角度範圍正好旋轉90°的角度範圍。且,如上述般設定0°點的情況,亦可將從0°點順時鐘轉45°的點亦即315°的點,改稱為-45°的點。此外,第1區域A1與第2區域A2的邊界(例如45°)的點,被包含在第1區域A1與第2區域A2之任一方亦可,被包含在雙方亦可。
第1區域A1,在沿著線A使聚光區域C相對移動的情況,包含後述加工角度為0°以上45°以下,或是-90°以上-45°以下的區域。第2區域A2,在沿著線A使聚光區域C相對移動的情況時,包含後述加工角度為45°以上未達90°,或是-45°以上未達0°的區域。
如圖28(b)所示般,加工角度α,是加工行進方向ND對於第1結晶方位K1的角度。加工角度α,從與雷射光L之射入面亦即第1面11a交錯的Z方向來觀看,將朝向逆時鐘的角度作為正(+)的角度,將朝向順時鐘的角度作為負(-)的角度。加工角度α,可基於平台2的θ資訊、對象物資訊及線資訊來取得。沿著第1區域A1使聚光區域C相對移動的情況,例如,可認為是加工角度α為0°以上45°以下或是-90°以上-45°以下的情況。沿著第2區域A2使聚光區域C相對移動的情況,例如,可認為是加工角度α為45°以上90°以下或是-45°以上0°以下的情況。
第1朝向及第2朝向,是以接近第1結晶方位K1及第2結晶方位K2之中與加工行進方向ND之間的角度較大的一方(較遠的一方)的方式,來對於加工行進方向ND傾斜之方向的朝向。
第1朝向及第2朝向,在加工角度α為0°以上90°以下的情況,是成為如下。第1朝向,是使長邊方向NH對於加工行進方向ND往接近第2結晶方位K2之側來傾斜之方向的朝向。第2朝向,是使長邊方向NH對於加工行進方向ND往接近第1結晶方位K1之側來傾斜之方向的朝向。第1朝向,例如,是從加工行進方向ND往接近第2結晶方位K2之側傾斜10°至35°之方向的朝向。第2朝向,例如,是從加工行進方向ND往接近第1結晶方位K1之側傾斜10°至35°之方向的朝向。
第1朝向,是光束角度β為+10°至+35°之情況之聚光區域C的朝向。第2朝向,是光束角度β為-35°至 -10°之情況之聚光區域C的朝向。光束角度β,是加工行進方向ND與長邊方向NH之間的角度。光束角度β,從與雷射光L之射入面亦即第1面11a交錯的Z方向來觀看,將朝向逆時鐘的角度作為正(+)的角度,將朝向順時鐘的角度作為負(-)的角度。光束角度β,可基於聚光區域C的朝向與加工行進方向ND來取得。
控制部6,控制對於對象物11之雷射加工的開始及停止。控制部6,實行第1加工處理,其沿著線A的第1區域A1使聚光區域C相對移動來形成改質區域12,並在線A之第1區域A1以外的區域停止改質區域12的形成。控制部6,實行第2加工處理,其沿著線A的第2區域A2使聚光區域C相對移動來形成改質區域12,並在線A之第2區域A2以外的區域停止改質區域12的形成。
控制部6所致之改質區域12的形成及其停止的切換,可如下述般來實現。例如,在照射部3中,切換雷射光L之照射(輸出)的開始及停止(ON/OFF),藉此可切換改質區域12的形成成與停止該形成。具體來說,在雷射振盪器以固體雷射來構成的情況,使設在共振腔內的Q開關(AOM(聲波光學調變器)、EOM(電氣光學調變器)等)之ON/OFF被切換,藉此高速地切換雷射光L之照射的開始及停止。在雷射振盪器以光纖雷射來構成的情況,使構成種子雷射、放大器(激發用)雷射的半導體雷射之輸出之ON/OFF被切換,藉此高速地切換雷射光L之照射的開始及停止。在雷射振盪器使用外部調變元件的情況,是使設在共振腔外的外部調變元件(AOM、EOM等)之ON/OFF被切換,藉此高速地切換雷射光L之照射的ON/OFF。
或是,控制部6所致之改質區域12的形成及其停止的切換,可如下述般來實現。例如,控制快門等之機械式機構,藉此關閉雷射光L的光路,來切換改質區域12的形成與停止該形成亦可。將雷射光L切換成CW光(連續波),藉此停止改質區域12的形成亦可。在空間光調變器7的液晶層76,將雷射光L的聚光狀態顯示成無法改質之狀態的圖形(例如使雷射散亂之粗糙花樣的圖形),藉此停止改質區域12的形成亦可。控制衰減器等之輸出調整部,以無法形成改質區域12的方式使雷射光L的輸出降低,藉此停止改質區域12的形成亦可。藉由切換偏光方向,而停止改質區域12的形成亦可。使雷射光L在光軸以外的方向散亂(分散)截斷,藉此停止改質區域12的形成亦可。
控制部6,藉由控制空間光調變器7,來調整聚光區域C的朝向。控制部6,在實行第1加工處理的情況時,以成為第1朝向的方式來調整聚光區域C的朝向。控制部6,在實行第2加工處理的情況時,以成為第2朝向的方式來調整聚光區域C的朝向。控制部6,作為一例,以對於加工行進方向ND在±35°的範圍內變化的方式,來調整聚光區域C的長邊方向NH。
在上述雷射加工裝置1,實施以下的修整加工。
在修整加工,首先,以對位用攝影機位在對象物11之對位對象11n的正上方且使攝影機的焦點配合對位對象11n的方式,使平台2旋轉並使搭載有攝影機的照射部3沿著X方向及Y方向移動。
接著,由對位用攝影機進行拍攝。基於攝影機的拍攝圖像,來取得對象物11之0°方向的位置。藉由控制部6,基於攝影機的拍攝圖像、以及使用者的操作或來自外部之通訊等的輸入,來取得對象物資訊及線資訊。對象物資訊,含有關於對象物11之0°方向的位置及直徑的對位資訊。如上述般,對位對象11n,對於0°方向的位置在θ方向具有一定的關係,故從拍攝圖像來取得對位對象11n的位置,藉此可取得0°方向的位置。基於攝影機的拍攝圖像,可取得對象物11的直徑。又,對象物11的直徑,亦可由使用者的輸入來設定。
接著,基於所取得之對象物資訊及線資訊,藉由控制部6,來決定沿著線A使聚光區域C相對移動之情況之聚光區域C之長邊方向NH的朝向亦即第1朝向及第2朝向。
接著,使平台2旋轉,使對象物11位在0°方向的位置。在X方向中,以聚光區域C位於修整既定位置的方式,使照射部3沿著X方向及Y方向移動。修整既定位置,例如是對象物11之線A上的既定位置。
接著,開始平台2的旋轉。開始測距感測器(未圖示)之第1面11a的追隨。又,在測距感測器的追隨開始之前,事先確認聚光區域C的位置在測距感測器可檢測的範圍內。在平台2的旋轉速度成為固定(等速)的時間點,開始照射部3所致之雷射光L的照射。
一邊使平台2旋轉,一邊藉由控制部6來切換雷射光L之照射的ON/OFF,藉此如圖28(a)所示般,沿著線A之中的第1區域A1使聚光區域C相對移動來形成改質區域12,並在線A之第1區域A1以外的區域停止改質區域12的形成(第1加工工程)。如圖28(b)所示般,在實行第1加工工程的情況時,藉由控制部6來將聚光區域C的朝向調整成第1朝向。也就是說,第1加工工程之聚光區域C的朝向,是固定為第1朝向。
接著,一邊使平台2旋轉,一邊藉由控制部6來切換雷射光L之照射的ON/OFF,藉此如圖29(a)所示般,沿著線A之中的第2區域A2使聚光區域C相對移動來形成改質區域12,並在線A之第1區域A1以外的區域停止改質區域12的形成(第2加工工程)。如圖29(b)所示般,在實行第2加工工程的情況時,藉由控制部6來將聚光區域C的朝向調整成第2朝向。也就是說,第2加工工程之聚光區域C的朝向,是固定為第2朝向。
改變修整既定位置之Z方向的位置,來反覆進行上述第1加工工程及第2加工工程。如上所述,而在對象物11的內部,沿著有效區域R之周緣的線A,於Z方向形成複數列的改質區域12。
[雷射加工的第1實施形態]
以上,針對關於斜向龜裂形成的見解、以及修整加工的一例進行了說明。在此,針對在修整加工之際進行斜向龜裂之形成的雷射加工之一實施形態進行說明。圖30,是表示一實施形態之雷射加工之對象物的圖。圖30(a)為俯視圖,圖30(b)為側視圖。圖31,是圖30所示之對象物的剖面圖。
如圖30、31所示般,對象物100,含有:上述對象物11、與對象物11不同構件的對象物11R。對象物11R,例如是矽晶圓。對象物11,含有複數個功能元件,含有形成在第2面11b的元件層110。對象物11R,含有複數個功能元件,含有形成在對象物11R之第1面11Ra的元件層110R。對象物11與對象物11R,是以元件層110與元件層110R彼此對向的方式配置且互相接合藉此對貼,來構成對象物100。
在此,於對象物11形成改質區域12及從改質區域12延伸的龜裂13,以該等之改質區域12及龜裂13為邊界,進行將對象物11的去除區域E予以切除的修整加工。更具體來說,對象物11,含有:從雷射光L之射入面的第1面11a相反之側的第2面11b(相反面)側依序配列的第1部分15A及第2部分15B。而且,在第1部分15A,以形成對於Z方向斜向延伸的龜裂13(以下有稱為「斜向龜裂」的情況)的方式來進行改質區域12的形成,在第2部分15B,以形成沿著Z方向延伸的龜裂13(以下有稱為「垂直龜裂」的情況)的方式來進行改質區域12的形成。又,圖31的線R1,是表示形成斜向龜裂的預定線,線R2,是表示形成垂直龜裂的預定線。
於是,至少在第1部分15A的加工之際,將上述修整加工與產生斜向龜裂用的加工予以併用。亦即,在第1部分15A的加工之際,以接近第1結晶方位K1及第2結晶方位K2之中與加工行進方向ND之間的角度較大之那方的方式,對於加工行進方向ND使長邊方向NH傾斜地邊成形光束形狀,邊沿著線A形成改質區域12及龜裂13,並使龜裂13成為斜向龜裂。
更具體來說,進行線A之第1區域A1之加工的情況時,如圖28(b)所示般,進行雷射光L的成形來成為第1朝向之第1形狀Q1的聚光區域C,進行線A之第2區域A2之加工的情況時,如圖29(b)所示般,進行雷射光L的成形來成為第2朝向之第2形狀Q2的聚光區域C。在進行這種加工的情況,是進行下述般的加工試驗。
圖32,是圖30所示之對象物的俯視圖。如圖32所示般,在此,針對線A之中,從線A與第2結晶方位K2的交點亦即0°的點,到線A與第4結晶方位K4的交點亦即 -45°的點為止之第2區域A2,在以下情況實際進行加工來進行剖面觀察:使加工行進方向ND為順方向ND1來使聚光區域C相對移動的情況、使加工行進方向ND為逆方向ND2來使聚光區域C相對移動的情況。在此,由於進行第2區域A2的加工,故聚光區域C成為圖29(b)所示般的第2形狀Q2。且,斜向龜裂的延伸方向CD,是從對象物11的中心側朝向外側的方向(參照圖29(b))。
於是,如圖29(b)所示般,在加工行進方向ND為順方向ND1的情況時,聚光區域C的長邊方向NH對於加工行進方向ND來傾斜的朝向與斜向龜裂的延伸方向CD會成為相同側,另一方面,在加工行進方向ND為逆方向ND2的情況(使加工行進方向ND之箭頭的朝向成為相反的情況)時,長邊方向NH對於加工行進方向ND來傾斜的朝向與斜向龜裂的延伸方向CD會彼此成為相反側。又,順方向ND1是逆時鐘的方向,逆方向ND2是順時鐘的方向。
圖33及圖34,是表示加工結果的剖面照片。圖33,表示順方向ND1的加工結果,(a)~(d),分別為0°的點、-15°的點、-30°的點、及-45°的點的剖面照片。且,圖34,表示逆方向ND2的加工結果,(a)~(d),分別為0°的點、-15°的點、-30°的點、及-45°的點的剖面照片。
如圖33、34所示般,在使長邊方向NH的朝向與斜向龜裂的延伸方向CD對於加工行進方向ND成為相同側的順方向ND1之加工,從0°到-45°可得到良好的加工結果,但在使長邊方向NH的朝向與斜向龜裂的延伸方向CD對於加工行進方向ND成為相反側的逆方向ND2之加工,在-45°的點(圖34(d)),發生到達下面的凹凸FN,確認到品質降低。由此能理解到,長邊方向NH對於加工行進方向ND來傾斜的朝向與斜向龜裂對於加工行進方向ND來延伸的方向CD之間的關係,會影響到加工品質。基於此理解,進行其他的加工試驗。
圖35,是用來說明加工試驗的示意圖。圖36,是表示加工試驗之加工行進方向與光束形狀與斜向龜裂之間關係的示意圖。如圖35、36所示般,在該加工試驗,從Z方向觀看時,以對於(110)面成為45°的方向作為加工行進方向ND,針對其順方向ND1與逆方向ND2的各者,進行使斜向龜裂的延伸方向CD成為正方向CD1之情況與成為反方向CD2之情況的加工。亦即,以加工行進方向ND的順逆為一對,以斜向龜裂的延伸方向CD的正反為一對,對於共四組的組合,進一步進行使聚光區域C的光束形狀成為第1形狀Q1之情況與成為第2形狀Q2之情況的加工(共八組的加工)。
圖37,是表示圖35、36所示之加工試驗之結果的表。如圖37所示般,對於共八組的加工,在斜向龜裂的延伸方向CD為正方向CD1時,在使聚光區域C的光束形狀成為第2形狀Q2,且加工行進方向ND為順方向ND1的情況、以及在使聚光區域C的光束形狀成為第1形狀Q1,且加工行進方向ND為逆方向ND2的情況時,得到良好的加工結果(圖37的表「A」)。
且,對於共八組的加工,使斜向龜裂的延伸方向CD成為反方向CD2時,在使聚光區域C的光束形狀成為第1形狀Q1,且使加工行進方向ND為順方向ND1的情況,以及在使聚光區域C的光束形狀成為第2形狀Q2,且使加工行進方向ND為逆方向ND2的情況時,得到良好的加工結果。由此能理解到,至少在進行45°的點的加工之際,調整加工行進方向ND的順逆,而在聚光區域C的長邊方向NH對於加工行進方向ND來傾斜的朝向與斜向龜裂的延伸方向CD成為相同側的情況時,可得到良好的加工結果。
又,45°的點,在以第2結晶方位K2與線A成為正交的點為0°的情況時,是正交於(100)面的第3結晶方位K3與線A成為正交的點,同樣地,正交於(100)面的第4結晶方位K4與線A成為正交的點亦即-45°的點為同等。
基於以上的見解,進行進一步的加工試驗。圖38,是表示加工試驗之結果的表。圖38的表所示之各條件之中,在第1區域A1使光束形狀成為第1形狀Q1的條件、及在第2區域A2使光束形狀成為第2形狀Q2的條件,亦即聚光區域C的長邊方向NH對於加工行進方向ND來傾斜的朝向與斜向龜裂的延伸方向CD成為相同側的條件IR1及條件IR2,能得到良好的加工結果(圖38之表的評價「A」或評價「B」)。又,圖38所示之評價,是以評價「A」、評價「B」、評價「C」、評價「D」、及評價「E」之順序為良好(亦即,評價「A」最良好,評價「E」最不良好)。
條件IR1,是在以第1結晶方位K1與線A成為正交的點為0°的情況,對於從0°的點到-45°的點為止的第2區域A2,使加工行進方向ND為順方向ND1,且使聚光區域C的光束形狀成為第2形狀Q2。且,條件IR2,是在以第1結晶方位K1與線A成為正交的點為0°的情況,對於從-45°的點到-90°的點為止的第1區域A1,使加工行進方向ND為逆方向ND2,且使聚光區域C的光束形狀成為第1形狀Q1的條件。
另一方面,圖38的表所示之各條件之中,只要是在第1區域A1使光束形狀成為第1形狀Q1的條件、及在第2區域A2使光束形狀成為第2形狀Q2的條件的話,即使是聚光區域C的長邊方向NH對於加工行進方向ND來傾斜的朝向與斜向龜裂的延伸方向CD為不同側的條件IR3及條件IR4,雖然與條件IR1及條件IR2相較之下較差,但除了-45°的點以外依然能得到大致良好的加工結果。另一方面,圖38的表所示之各條件之中,在第1區域A1使光束形狀成為第2形狀Q2的條件IR5、及在第2區域A2使光束形狀成為第1形狀Q1的條件IR6,是不論加工行進方向ND的順逆,都無法得到整體良好的結果。
又,圖39(a)是對應於圖38之表中的評價「E」、圖39(b)是對應於圖38之表中的評價「D」、圖39(c)是對應於圖38之表中的評價「C」、圖39(d)是對應於圖38之表中的評價「B」、圖39(e)是對應於圖38之表中的評價「A」之剖面照片的一例。如圖39所示般,評價「A」及評價「B」,顯示出凹凸不會形成到下面的良好之加工結果。且,評價「C」,是顯示稍微產生到達下面的凹凸,但大致為良好的結果。另一方面,評價「D」及評價「E」,是相對地產生較多到達下面的凹凸,顯示不良好的結果。
根據圖38、39所示之加工試驗的結果,確認到由圖37所示之加工試驗的結果所得到的見解為正確。
在本實施形態,基於以上的見解來進行雷射加工。在此,首先,進行對象物11之第1部分15A(參照圖31)的加工。亦即,一邊使平台2旋轉,一邊藉由控制部6來切換雷射光L之照射的ON/OFF,藉此如圖40(a)所示般,沿著線A之中的第1區域A1使聚光區域C相對移動來形成改質區域12,並在線A之第1區域A1以外的區域(第2區域A2)停止改質區域12的形成(第1加工)。
如圖40(b)所示般,在第1加工,以控制部6之移動部4的控制下來控制平台2的旋轉方向,藉此使加工行進方向ND成為逆方向ND2。且,在第1加工,是第1區域A1的加工,故以控制部6的控制下來進行空間光調變器7所致之雷射光L的成形,藉此使聚光區域C的光束形狀成為第1形狀Q1。此外,在此,以隨著朝向第2面11b對於Z方向從對象物11的中心朝向外側的方向來傾斜的方式(參照圖31),使斜向龜裂的延伸方向CD成為正方向CD1。
在此針對斜向龜裂的形成方法進行具體說明。亦即,在第1加工,如圖41所示般,針對與對象物11之雷射光L1之射入面亦即第1面11a交錯的Z方向,將聚光區域C1的位置設定在第1Z位置Z1,並沿著線A(X方向)使聚光區域C1相對移動,藉此在對象物11形成改質區域(第1改質區域)12a及從改質區域12a延伸的龜裂(第1龜裂)13a(第1形成)。在該第1形成,針對沿著第1面11a且與X方向交錯的Y方向,將聚光區域C1的位置設定在第1Y位置Y1。
且,在第1加工,針對Z方向將雷射光L2之聚光區域C2的位置,設定在比第1形成之聚光區域C1之第1Z位置Z1還靠第1面11a(射入面)側的第2Z位置Z2,並沿著線A(X方向)使聚光區域C2相對移動,藉此形成改質區域12b(第2改質區域)及從改質區域12b延伸的龜裂(第2龜裂)13b(第2形成)。在該第2形成,針對Y方向,將聚光區域C2的位置形成在從聚光區域C1的第1Y位置Y1偏移的第2Y位置Y2。且,在第2形成,使包含Y方向及Z方向之YZ面S內的聚光區域C2之光束形狀,至少在比聚光區域C2的中心還靠第1面11a側將雷射光L2調變成往該偏移的方向傾斜的傾斜形狀(從Z方向觀看時,聚光區域C2的光束形狀是第1形狀Q1)。藉此,在YZ面S內,形成有往該偏移的方向傾斜的龜裂13。在YZ面S內之光束形狀的控制,是如同關於上述斜向龜裂之見解的說明。
又,在此,第1形成也是與第2形成同樣地,使包含Y方向及Z方向之YZ面S內的聚光區域C1之光束形狀,至少在比聚光區域C1的中心還靠第1面11a側將雷射光L1調變成往該偏移的方向傾斜的傾斜形狀(該情況也是,從Z方向觀看時,聚光區域C1的光束形狀是第1形狀Q1)。根據上述,如圖41(b)所示般,在線A的第1區域A1,龜裂13a與龜裂13b會連接,而遍及改質區域12a、12b來形成斜向地延伸的龜裂13(斜向龜裂13F)。斜向龜裂13F,到達或不到達對象物11的第2面11b皆可(可因應所要求之加工的態樣來適當設定)。
又,雷射光L1、L2,例如,可在空間光調變器7顯示出用來分歧雷射光L的圖形而調變雷射光L,藉此使雷射光L分歧成兩道來產生。該情況時,第1形成與第2形成是同時實施。但是,雷射光L1、L2,為不同的雷射光亦可,該情況時,第1形成與第2形成是在各自的時間點進行。且,聚光區域C1、C2,各自是與雷射光L之聚光區域C相當的雷射光L1、L2之聚光區域。
另一方面,在本實施形態,一邊使平台2旋轉,一邊藉由控制部6來切換雷射光L之照射的ON/OFF,藉此如圖42(a)所示般,沿著線A之中的第2區域A2使聚光區域C相對移動來形成改質區域12,並在線A之第2區域A2以外的區域(第1區域A1)停止改質區域12的形成(第2加工)。
如圖42(b)所示般,在第2加工,以控制部6之移動部4的控制來控制平台2的旋轉方向,藉此使加工行進方向ND成為順方向ND1。亦即,在第1加工與第2加工之間,切換加工行進方向ND的順逆(順方向ND1或逆方向ND2)。且,在第2加工,是第2區域A2的加工,故以控制部6的控制來進行空間光調變器7所致之雷射光L的成形,藉此使聚光區域C的光束形狀成為第2形狀Q2。此外,在此,以隨著朝向第2面11b對於Z方向從對象物11的中心朝向外側的方向來傾斜的方式(參照圖31),使斜向龜裂的延伸方向CD成為正方向CD1。
在此針對斜向龜裂的形成方法進行具體說明。亦即,在第2加工,如圖43(a)所示般,針對與對象物11之雷射光L1之射入面亦即第1面11a交錯的Z方向,將使聚光區域C1的位置設定在第1Z位置Z1,並沿著線A(X方向)使聚光區域C1相對移動,藉此在對象物11形成改質區域(第1改質區域)12a及從改質區域12a延伸的龜裂(第1龜裂)13a(第1形成)。在該第1形成,針對沿著第1面11a且與X方向交錯的Y方向,將聚光區域C1的位置設定在第1Y位置Y1。
且,在第2形成,針對Z方向將雷射光L2之聚光區域C2的位置,設定在比第1形成之聚光區域C1之第1Z位置Z1還靠第1面11a(射入面)側的第2Z位置Z2,並沿著線A(X方向)使聚光區域C2相對移動,藉此形成改質區域12b(第2改質區域)及從改質區域12b延伸的龜裂(第2龜裂)13b(第2形成)。在該第2形成,針對Y方向,將聚光區域C2的位置設定在從聚光區域C1的第1Y位置Y1偏移的第2Y位置Y2。且,在第2形成,使包含Y方向及Z方向之YZ面S內的聚光區域C2之光束形狀,至少在比聚光區域C2的中心還靠第1面11a側將雷射光L2調變成往該偏移的方向傾斜的傾斜形狀(從Z方向觀看時,聚光區域C2的光束形狀是第2形狀Q2)。藉此,在YZ面S內,形成有往該偏移的方向傾斜的龜裂13。
又,在此,第1形成也是與第2形成同樣地,使包含Y方向及Z方向之YZ面S內的聚光區域C1之光束形狀,至少在比聚光區域C1的中心還靠第1面11a側將雷射光L1調變成往該偏移的方向傾斜的傾斜形狀(該情況也是,從Z方向觀看時,聚光區域C1的光束形狀是第2形狀Q2)。根據上述,如圖43(b)所示般,在線A的第2區域A2,龜裂13a與龜裂13b會連接,而遍及改質區域12a、12b來形成斜向地延伸的龜裂13(斜向龜裂13F)。龜裂13,到達或不到達對象物11的第2面11b皆可(可因應所要求之加工的態樣來適當設定)。又,使光束形狀成為傾斜形狀用的調變圖形,是如同上述。
亦即,此處之調變圖形,含有對於雷射光L賦予彗形像差用的彗形像差圖形,至少在第2形成,控制部6,控制彗形像差圖形之彗形像差的大小,藉此進行使聚光區域C2的光束形狀成為傾斜形狀用的第1圖形控制。如上述般,對於雷射光L賦予彗形像差之事,是與球面像差補正圖形的位移相同意義。
於是,此處之調變圖形,含有將雷射光L的球面像差予以補正用的球面像差補正圖形Ps,至少在第2形成,控制部6,進行第2圖形控制,其對於聚光透鏡33之射入瞳面33a的中心,使球面像差補正圖形Ps的中心Pc往Y方向位移,藉此使聚光區域C2的光束形狀成為傾斜形狀亦可。
或者,在第2形成,控制部6,亦可進行第3圖形控制,其對於沿著X方向的軸線Ax將非對稱的調變圖形顯示於空間光調變器7,藉此使聚光區域C2的光束形狀成為傾斜形狀。作為對於軸線Ax非對稱的調變圖形,是包含光柵圖形Ga的調變圖形PG1~PG4亦可,包含橢圓圖形Es、Ew的調變圖形PE亦可(或是包含雙方亦可)。
亦即,此處之調變圖形,含有橢圓圖形Es、Ew,其用來使XY面內之聚光區域C的光束形狀,成為以X方向為長邊的橢圓形狀,在第2形成,控制部6,以橢圓圖形Es、Ew的強度對於沿著X方向的軸線Ax成為非對稱的方式,將調變圖形PE顯示於空間光調變器7,藉此進行使聚光區域C2的形狀成為傾斜形狀用的第4圖形控制亦可。
此外,控制部6,在第2形成中,將在YZ面S內沿著該偏移方向配列的複數個聚光區域C予以形成用的調變圖形(例如上述的軸錐透鏡圖形PA)顯示於空間光調變器7,藉此進行使聚光區域C的光束形狀成為傾斜形狀用的第5圖形控制亦可。上述各種圖形亦可任意組合來重疊。亦即,控制部6,可任意組合第1圖形控制~第5圖形控制來實行。
又,第1形成與第2形成,同時實施亦可(多焦點加工),依序實施亦可(單通道加工)。亦即,控制部6,對於線A的例如第1區域A1,實施第1形成之後,才實施第2形成亦可。或者,控制部6,使包含將雷射光L予以分歧成雷射光L1、L2用的分岐圖形的調變圖形顯示於空間光調變器7,藉此對於設定在對象物11的線A之例如第1區域A1,同時實施第1形成與第2形成亦可。
接著,在本實施形態,進行對象物11之第2部分15B(參照圖31)的加工。在第2部分15B,不一定要形成斜向龜裂,在此是形成垂直龜裂。於是,第2部分15B的加工,是藉由與上述修整加工同樣的加工,來形成改質區域12c、12d及從其延伸的龜裂(垂直龜裂)13c、13d(參照圖45)。該情況時,在第2部分15B,不必在第1區域A1與第2區域A2切換加工行進方向ND的順逆,就可進行與第1加工及第2加工不同的其他加工。
但是,在上述修整加工,為了抑制修剪面的品質降低,是在第1區域A1的加工之際使光束形狀成為第1形狀Q1(第1加工),在第2區域A2的加工之際使光束形狀成為第2形狀Q2(第2加工),但亦可在第2部分15B使聚光區域C的長邊方向NH沿著加工行進方向ND(不對於加工行進方向ND傾斜的方式),並在第1區域A1與第2區域A2的邊界不進行雷射光L之照射的ON、OFF就遍及線A的全體來連續地使聚光區域C相對移動而形成改質區域12c、12d及龜裂13c、13d亦可。亦即,在第2部分15B,亦可進行與第1加工及第2加工不同的其他加工。或是,在第2部分15B,亦可不進行加工行進方向ND的切換,就將第1Z加工與第2Z加工作為不同加工來進行,該第1Z加工,沿著線A之中的第1區域A1使聚光區域C相對移動,藉此沿著第1區域A1形成改質區域12c、12d,並形成從該改質區域12c、12d沿著Z方向延伸的龜裂13c、13d;該第2Z加工,沿著線A之中的第2區域A2使聚光區域C相對移動,藉此沿著第2區域A2形成改質區域12c、12d,並形成從該改質區域12c、12d沿著Z方向延伸的龜裂13c、13d。該情況時,在第1Z加工及第2Z加工,與第1加工及第2加工同樣地,可將雷射光L成形為,從Z方向觀看時聚光區域C具有長邊方向NH,且對於加工行進方向NDD使該長邊方向NH往第1結晶方位K1及第2結晶方位K2之中與加工行進方向ND之間的角度較大的那方接近的朝向來傾斜。
藉由以上的加工,而如圖44及圖45所示般,遍及線A的全體,且遍及Z方向的大致全體,在對象物11形成改質區域12及龜裂13。特別是,如圖45所示般,在第1部分15A,形成有:隨著從對象物11的第1面11a朝向第2面11b,而從對象物11的元件層110與對象物11R的元件層110R之間的接合區域之內側的位置朝向該接合區域的外緣110e來傾斜的龜裂13a、13b。且,龜裂13c、13d,是不連續而分斷亦可,為連續亦可。此外,龜裂13b與龜裂13c是不連續而分斷亦可,為連續亦可。
接著,與上述修整加工同樣地進行去除處理。具體來說,不使平台2旋轉就在去除區域E照射雷射光L,並使照射部3沿著X方向移動,使該雷射光L的聚光區域C對於對象物11於X方向相對移動。使平台2旋轉90°之後,在去除區域E照射雷射光L,並使照射部3沿著X方向於X方向移動,使該雷射光L的聚光區域C對於對象物11於X方向相對移動。
藉此,如圖46所示般,從Z方向觀看沿著以去除區域E被4等分的方式延伸的線,來形成改質區域12及從改質區域12延伸的龜裂13。之後,如圖47(a)所示般,藉由例如治具或空氣,以改質區域12為邊界將去除區域E予以去除。藉此,從對象物11形成半導體元件11K,得到含有半導體元件11K的對象物100K。
接著,從第1面11a側研削半導體元件11K。在此,去除第2部分15B並去除第1部分15A的一部分。第1部分15A之被去除的一部分,是形成有改質區域12a、12b的部分。於是,第1部分15A殘存的殘部,不包含改質區域12a、12b。以蝕刻來剝離對象物11的情況,可使該研磨簡略化。由以上結果,形成半導體元件11M,得到含有半導體元件11M的對象物100M。
將以上之本實施形態的雷射加工,以雷射加工裝置1的構造來說明。亦即,雷射加工裝置1,是用來對對象物11照射雷射光L(雷射光L1、L2)來形成改質區域12者,至少具備:支撐對象物11用的平台2、朝向平台2所支撐的對象物11照射雷射光L用的照射部3、使雷射光L的聚光區域C(聚光區域C1、C2)對於對象物11相對移動用的移動部4、5、控制移動部4、5及照射部3用的控制部6。照射部3具有空間光調變器7,其成形雷射光L而使從Z方向觀看時的聚光區域C具有長邊方向NH。
而且,控制部6,控制照射部3及移動部4、5,藉此實行第1加工處理(上述第1加工),來使聚光區域C(聚光區域C1、C2)沿著線A之中的第1區域A1相對移動,藉此沿著第1區域A1在對象物11形成改質區域12(改質區域12a、12b),並形成從該改質區域12朝向與對象物11的射入面亦即第1面11a相反之側的第2面11b對於Z方向斜向延伸的斜向龜裂13F。
此外,控制部6,控制照射部3及移動部4、5,藉此實行第2加工處理(上述第2加工),來使聚光區域C(聚光區域C1、C2)沿著線A之中的第2區域A2相對移動,藉此沿著第2區域A2在對象物11形成改質區域12(改質區域12a、12b),並形成從改質區域12朝向第2面11b延伸的斜向龜裂13F(龜裂13a、13b)。
在第1加工處理及第2加工處理,控制部6,控制空間光調變器7,藉此將雷射光L成形為:從Z方向觀看時聚光區域C具有長邊方向NH,且對於加工行進方向ND使該長邊方向NH往第1結晶方位K1及第2結晶方位K2之中與聚光區域C的移動方向亦即加工行進方向ND之間的角度較大的那方接近的朝向來傾斜。且,在第1加工處理及第2加工處理,控制部6,控制移動部4、5,藉此將加工行進方向ND的順逆以第1加工處理和第2加工處理來切換成:在從Z方向觀看時,長邊方向NH之傾斜的朝向,是與斜向龜裂13F對於加工行進方向ND延伸的方向成為同側。
接著,針對以上之本實施形態的雷射加工,以雷射加工方法的工程來說明。亦即,本實施形態的雷射加工方法,是用來將雷射光L(雷射光L1、L2)照射於對象物11來形成改質區域12者,具有第1加工工程(上述第1加工),其沿著設定在對象物11的線A之中的第1區域A1使聚光區域C(聚光區域C1、C2)相對移動,藉此沿著第1區域A1在對象物11形成改質區域12(改質區域12a、12b),並形成從該改質區域12朝向與對象物11的射入面亦即第1面11a相反之側的第2面11b對於Z方向斜向延伸的斜向龜裂13F(龜裂13a、13b)。
且,本實施形態的雷射加工方法,具有第2加工工程(上述第2加工),是使聚光區域C(聚光區域C1、C2)沿著線A之中的第2區域A2相對移動,藉此沿著第2區域A2在對象物11形成改質區域12(改質區域12a、12b),並形成從改質區域12朝向第2面11b延伸的斜向龜裂13F(龜裂13a、13b)。
在第1加工工程及第2加工工程,將雷射光L成形為:從Z方向觀看時聚光區域C具有長邊方向NH,且對於加工行進方向ND使聚光區域C的長邊方向NH往第1結晶方位K1及第2結晶方位K2之中與聚光區域C的移動方向亦即加工行進方向ND之間的角度較大的那方接近的朝向來傾斜。且,在第1加工工程及第2加工工程,加工行進方向ND的順逆是以第1加工工程和第2加工工程來切換成:在從Z方向觀看時,長邊方向NH之傾斜的朝向,是與斜向龜裂13F對於加工行進方向ND延伸的方向成為同側。
如以上說明,在本實施形態的雷射加工裝置1及雷射加工方法,對象物11具有結晶構造。而且,在此,在使雷射光L的聚光區域C相對移動的線A之中沿著第1區域A1在對象物11形成改質區域12的情況(第1加工處理、第1加工工程)、以及在該線A之中沿著第2區域A2在對象物11形成改質區域12的情況(第2加工處理、第2加工工程),是形成從改質區域12朝向與對象物11的第1面11a(射入面)相反之側的第2面11b(相反面)對於Z方向(與射入面交錯的方向)斜向地延伸的斜向龜裂13F。於是,將加工行進方向ND的順逆以第1加工處理(第1區域A1)和第2加工處理(第2區域A2)來切換,藉此可因應對象物11的結晶構造來更適當地設定加工行進方向ND。
在本實施形態的雷射加工裝置1,控制部6,對於第1部分15A,一邊切換加工行進方向ND的順逆一邊實行第1加工處理及第2加工處理,並對於第2部分15B實行與第1加工處理及第2加工處理不同的其他加工處理(其他加工)亦可。在其他加工處理,控制部6,控制照射部3及移動部4、5,藉此遍及線A的全體使加工行進方向ND的順逆成為相同且沿著線A來使聚光區域C相對移動,藉此沿著線A在對象物11形成改質區域12及從該改質區域12沿著Z方向延伸的龜裂13亦可。該情況時,與第2部分15B也在線A的第1區域A1和第2區域A2來切換加工行進方向ND之順逆的情況相較之下,可刪減雷射光L之聚光區域C之相對移動的加減速所需的時間。
且,本實施形態的雷射加工裝置1,在其他加工處理,控制部6,控制空間光調變器7,藉此亦可將雷射光L成形為:從Z方向觀看時,聚光區域C具有長邊方向NH,且該聚光區域C的長邊方向NH沿著加工行進方向ND。該情況時,在形成沿著Z方向之龜裂13的第2部分15B,與使雷射光L的聚光區域C的傾斜在線A之第1區域A1的加工與第2區域A2的加工之間變化的方式來進行雷射光L之成形的情況相較之下,使控制部6的處理簡略化。
且,在本實施形態的雷射加工裝置1,對象物11,含有與其他構件(對象物11R)接合的接合區域,在第1加工處理及第2加工處理,控制部6,形成隨著從第1面11a朝向第2面11b而從接合區域之內側的位置朝向接合區域的外緣11e來傾斜的斜向龜裂13F亦可。該情況時,將以斜向龜裂13F為邊界之對象物11的一部從對象物11去除,並留下對象物11之殘餘部分的情況時,能避免對象物11跨越與其他構件的接合區域而使對象物11的殘餘部分往外側延伸的情況。
且,在本實施形態的雷射加工裝置1,對象物11,具有結晶構造,其包含:(100)面、一個(110)面、另一個(110)面、與一個(110)面正交的第1結晶方位K1、與另一個(110)面正交的第2結晶方位K2,且在平台2支撐成使(100)面成為射入面。在第1加工處理及第2加工處理,控制部6,是控制空間光調變器7,藉此將雷射光L成形為:從Z方向觀看時聚光區域C具有長邊方向NH,且對於加工行進方向ND使該聚光區域C的長邊方向NH往第1結晶方位K1及第2結晶方位K2之中與聚光區域C的移動方向亦即加工行進方向ND之間的角度較大的那方接近的朝向來傾斜。因此,如上述見解所示般,抑制修剪面的品質降低。
且,本實施形態的雷射加工裝置1,在第1加工處理及第2加工處理,控制部6,控制移動部4、5,藉此將加工行進方向ND的順逆以第1加工處理和第2加工處理來切換成:在從Z方向觀看時,長邊方向NH之傾斜的朝向,是與斜向龜裂13F對於加工行進方向ND延伸的方向成為同側。因此,在第1區域A1及第2區域A2之雙方,聚光區域C的長邊方向NH對於加工行進方向ND傾斜的朝向與斜向龜裂13F延伸之側會成為同側。因此,如上述見解所示般,聚光區域C之長邊方向NH的朝向與斜向龜裂13F的傾斜方向之間的關係,成為能得到相對良好之品質的組合,而抑制品質降低。如上述般,在該情況時,可一邊抑制對象物11之修剪面的品質降低,一邊形成斜向龜裂13F。
且,在本實施形態的雷射加工裝置1,對象物11,含有沿著Z方向從第2面11b側依序配列的第1部分15A及第2部分15B。而且,控制部6,對於第1部分15A,一邊切換加工行進方向ND的順逆一邊實行第1加工處理及第2加工處理,並對於第2部分15B,不進行加工行進方向ND的切換,就將第1Z加工處理與第2Z加工處理作為不同加工處理來進行亦可,該第1Z加工處理(上述的第1Z加工),控制照射部3及移動部4、5,藉此沿著線A之中的第1區域A1使聚光區域C相對移動,藉此沿著第1區域A1在對象物11形成改質區域12,並形成從該改質區域12沿著Z方向延伸的龜裂13;該第2Z加工處理(上述的第2加工),控制照射部3及移動部4、5,藉此沿著線A之中的第2區域A2使聚光區域C相對移動,藉此沿著第2區域A2在對象物11形成改質區域12,並形成從該改質區域12沿著Z方向延伸的龜裂13。該情況時,亦針對第2部分15B,與在第1區域A1和第2區域A2因應加工行進方向ND來設定聚光區域C的長邊方向NH,而在第1區域A1和第2區域A2切換加工行進方向ND之順逆的情況相較之下,可刪減雷射光L之聚光區域C之相對移動的加減速所需的時間。
且,本實施形態的雷射加工裝置1,在第1加工處理及第2加工處理,控制部6,可實行第1形成處理與第2形成處理,該第1形成處理(上述的第1形成),針對Z方向將聚光區域C1的位置設定在第1Z位置Z1,並沿著線A使聚光區域C1相對移動,藉此將改質區域12a及從改質區域12a延伸的龜裂13a形成於對象物11;該第2形成處理(上述的第2形成),針對Z方向將聚光區域C2的位置設定在比第1Z位置Z1還靠第1面11a側的第2Z位置Z2,並沿著線A使聚光區域C2相對移動,藉此形成改質區域12b及從改質區域12b延伸的龜裂13b。
在第1形成處理,控制部6,將與加工行進方向ND及Z方向交錯的Y方向之聚光區域C1的位置設定為第1Y位置Y1,在第2形成處理,控制部6,將Y方向之聚光區域C2的位置設定為從第1Y位置Y1偏移的第2Y位置Y2,並藉由空間光調變器7的控制,來將雷射光L2成形為:使包含Y方向及Z方向之YZ面S內的聚光區域C2之形狀,成為至少在比聚光區域C2的中心還靠第1面11a側往偏移的方向來傾斜的傾斜形狀,藉此在YZ面S內形成往偏移的方向傾斜的龜裂13b亦可。如此一來,可適當形成對於Z方向傾斜的斜向龜裂。
且,在本實施形態的雷射加工裝置1,照射部3,含有將來自空間光調變器7的雷射光L朝向對象物11聚光用的聚光透鏡33,在第2形成處理,控制部6,藉由空間光調變器7所顯示之調變圖形的控制,來將雷射光L調變成使聚光區域C的形狀成為傾斜形狀,藉此成形雷射光L亦可。該情況時,可使用空間光調變器7來容易地成形雷射光L。
此時,在本實施形態的雷射加工裝置1,調變圖形,含有對於雷射光L賦予彗形像差用的彗形像差圖形,在第2形成處理,控制部6,控制彗形像差圖形之彗形像差的大小,藉此進行使聚光區域C的形狀成為傾斜形狀用的第1圖形控制亦可。根據本發明者的見解,該情況時,YZ面S內之聚光區域C的形狀,形成弧狀。亦即,該情況時,聚光區域C的形狀,是在比聚光區域C的中心Ca還靠第1面11a(射入面)側往偏移的方向傾斜,且在比聚光區域C的中心Ca還靠與射入面相反之側往與偏移的方向相反之方向傾斜。即使是該情況,亦可形成於偏移方向傾斜的斜向龜裂13F。
且,在本實施形態的雷射加工裝置1,調變圖形,含有將雷射光L的球面像差予以補正用的球面像差補正圖形,在第2形成處理,控制部6,進行第2圖形控制,其對於聚光透鏡33之射入瞳面33a的中心,使球面像差補正圖形Ps的中心往Y方向位移,藉此使聚光區域C的形狀成為傾斜形狀亦可。根據本發明者的見解,在該情況也是,與利用彗形像差圖形的情況同樣地,可在YZ面S內使聚光區域C的形狀形成為弧狀,可形成於偏移方向傾斜的斜向龜裂13F。
且,本實施形態的雷射加工裝置1,在第2形成處理,控制部6,進行第3圖形控制,其對於沿著加工行進方向ND的軸線將非對稱的調變圖形顯示於空間光調變器7,藉此使聚光區域C的形狀成為傾斜形狀亦可。根據本發明者的見解,該情況時,可使YZ面S內之聚光區域C之形狀的全體往偏移方向傾斜。即使是該情況,亦可形成於偏移方向傾斜的斜向龜裂13F。
且,在本實施形態的雷射加工裝置1,調變圖形,含有橢圓圖形,其將含有與Y方向及Z方向交錯之X方向與Y方向的XY面內之聚光區域C的形狀,設為以X方向為長邊的橢圓形狀,在第2形成處理,控制部6,以橢圓圖形的強度對於沿著X方向的軸線成為非對稱的方式,將調變圖形顯示於空間光調變器7,藉此進行使光束形狀成為傾斜形狀用的第4圖形控制亦可。根據本發明者的見解,在該情況也是,可在YZ面S內使聚光區域C的形狀形成為弧狀,可形成於偏移方向傾斜的斜向龜裂13F。
且,本實施形態的雷射加工裝置1,在第2形成處理,控制部6,將在YZ面S內沿著偏移方向配列的複數個雷射光L的聚光點CI予以形成用的調變圖形顯示於空間光調變器7,藉此進行使含有複數個聚光點CI的聚光區域C之形狀成為傾斜形狀用的第5圖形控制亦可。根據本發明者的見解,在該情況也是,可形成於偏移方向傾斜的斜向龜裂13F。
[雷射加工的第2實施形態]
接著,針對在修整加工之際進行斜向龜裂之形成的雷射加工之其他實施形態進行說明。圖48,是表示一實施形態之雷射加工之對象物的圖。如圖48所示般,本實施形態之雷射加工的對象物,與第1實施形態同樣地,是貼在對象物11R而構成對象物100的對象物11。但是,在本實施形態,線A之第1區域A1及第2區域A2的角度範圍與第1實施形態不同。
在第1實施形態,作為一例,第1區域A1與第2區域A2的邊界,是設定在修剪面的品質降低容易發生的45°或-45°的點。這是因為,已知在第1實施形態,即使是在品質降低容易發生的45°、-45°的點,只要調整加工行進方向ND的順逆,在45°、-45°的點的加工之際使聚光區域C的長邊方向NH對於加工行進方向ND傾斜的朝向與斜向龜裂13F延伸的方向成為同側的話,可抑制品質降低。
另一方面,如圖38之表所示般,例如,使第1區域A1及第2區域A2的加工之際之加工行進方向ND均為順方向ND1的情況(參照從上數來第1及第3的表),可知道 -45°的點,在使聚光區域C的光束形狀成為第1形狀Q1時(參照從上數來第3的表)雖然有品質降低,但成為第2形狀Q2時(參照從上數來第1的表)得到良好的品質,且,在 -50°的點依然能得到良好的品質。
於是,就算使第1區域A1及第2區域A2的加工之際之加工行進方向ND統一成順方向ND1,在從0°到 -50°左右為止的角度範圍的加工之際使聚光區域C的光束形狀成為第2形狀Q2,且,在從-50°到-90°左右為止的角度範圍的加工之際使聚光區域C的光束形狀成為第1形狀Q1的話,能在所有的角度範圍得到良好的加工品質。實際上,參照圖49的表可得知,藉由併用條件IR7與條件IR8,而在所有的角度範圍得到良好的加工品質。
此外,例如,使第1區域A1及第2區域A2的加工之際之加工行進方向ND均為逆方向ND2的情況(參照從上數來第2及第4的表),可知道-45°的點,與順方向D1之例相反地,在使聚光區域C的光束形狀成為第2形狀Q2時(參照從上數來第2的表)雖有品質降低,但成為第1形狀Q1時(參照從上數來第4的表)得到良好的品質,且,在 -40°的點依然能得到良好的品質。
於是,就算使第1區域A1及第2區域A2的加工之際之加工行進方向ND統一成逆方向ND2,在從0°到 -40°左右為止的角度範圍的加工之際使聚光區域C的光束形狀成為第2形狀Q2,且,在從-40°到-90°左右為止的角度範圍的加工之際使聚光區域C的光束形狀成為第1形狀Q1的話,能在所有的角度範圍得到良好的加工品質。實際上,參照圖50的表可得知,藉由併用條件IR9與條件IR10,而在所有的角度範圍得到良好的加工品質。
亦即,是以聚光區域C的長邊方向NH,對於加工行進方向ND往第1結晶方位K1及第2結晶方位K2之中與加工行進方向ND之間的角度較大的那方接近的朝向來傾斜地成形雷射光L為前提,在第1區域A1的加工(上述第1加工)與第2區域A2的加工(上述第2加工)使加工行進方向的順逆相同的情況時,第1區域A1及第2區域A2之中,以長邊方向NH之傾斜的朝向對於加工行進方向ND成為與斜向龜裂13F延伸之側相同側之那方包含45°的點(上述之例為-45°的點)的方式,設定第1區域A1與第2區域A2的邊界的話,可在所有角度範圍得到良好的加工品質。
本實施形態的雷射加工,是基於以上的見解來進行。亦即,在本實施形態的雷射加工,如圖48所示般,第1區域A1與第2區域A2的邊界Ks,是設定成使長邊方向NH之傾斜的朝向對於加工行進方向ND成為與斜向龜裂13F延伸之側相同側的那方包含45°的點(上述之例為-45°的點)。在圖示之例,使加工行進方向ND成為順方向ND1,以第2區域A2包含45°的點的方式來設定邊界Ks。
特別是,在此,與第1實施形態相較之下,使第1區域A1正好縮小約5°而成為從0°到40°左右之大約有40°的圓弧,使第2區域A2正好擴大約5°而成為從40°到90°左右之大約有50°的圓弧,故第2區域A2比第1區域A1更長約10°的份量。第1區域A1及第2區域A2各自的加工,除了加工行進方向ND統一為順方向ND1(或逆方向ND2)這點以外,是與上述第1加工及第2加工(甚至第1形成及第2形成)同樣地實施。
將以上之本實施形態的雷射加工,以雷射加工裝置1的構造來說明。亦即,雷射加工裝置1,是用來將雷射光L(雷射光L1、L2)照射於對象物11來形成改質區域12者,至少具備:支撐對象物11用的平台2、朝向平台2所支撐的對象物11來照射雷射光L用的照射部3、使雷射光L的聚光區域C(聚光區域C1、C2)對於對象物11相對移動用的移動部4、5、控制移動部4、5及照射部3用的控制部6。照射部3具有空間光調變器7,其成形雷射光L而使從Z方向觀看時的聚光區域C具有長邊方向NH。
而且,控制部6,控制照射部3及移動部4、5,藉此實行第1加工處理(上述第1加工),來使聚光區域C(聚光區域C1、C2)沿著線A之中的第1區域A1相對移動,藉此沿著第1區域A1在對象物11形成改質區域12(改質區域12a、12b),並形成從該改質區域12朝向與對象物11的射入面亦即第1面11a相反之側的第2面11b對於Z方向斜向延伸的斜向龜裂13F(龜裂13a、13b)。
此外,控制部6,控制照射部3及移動部4、5,藉此實行第2加工處理(上述第2加工),來使聚光區域C(聚光區域C1、C2)沿著線A之中的第2區域A2相對移動,藉此沿著第2區域A2在對象物11形成改質區域12(改質區域12a、12b),並形成從改質區域12朝向第2面11b延伸的斜向龜裂13F(龜裂13a、13b)。
在第1加工處理及第2加工處理,控制部6,是控制空間光調變器7,藉此將雷射光L成形為:對於加工行進方向ND使聚光區域C的長邊方向NH往第1結晶方位K1及第2結晶方位K2之中與聚光區域C的移動方向亦即加工行進方向ND之間的角度較大的那方接近的朝向來傾斜,且使第1加工處理與第2加工處理的加工行進方向ND之順逆為相同。
而且,使第2結晶方位K2與線A成為正交的點為0°,使第1結晶方位K1與線A成為正交的點為90°,使線A之0°與90°之中間的點為45°時,第1區域A1及第2區域A2之中,從Z方向觀看時,以長邊方向NH之傾斜的朝向對於加工行進方向ND成為與斜向龜裂13F延伸之側相同側的那方含有45°的點的方式,來設定第1區域A1與第2區域A2的邊界Ks。
接著,針對以上之本實施形態的雷射加工,以雷射加工方法的工程來說明。亦即,本實施形態的雷射加工方法,是用來將雷射光L(雷射光L1、L2)照射於對象物11來形成改質區域12者,具有第1加工工程(上述第1加工),其沿著設定在對象物11的線A之中的第1區域A1使聚光區域C(聚光區域C1、C2)相對移動,藉此沿著第1區域A1在對象物11形成改質區域12(改質區域12a、12b),並形成從該改質區域12朝向與對象物11的射入面亦即第1面11a相反之側的第2面11b對於Z方向斜向延伸的斜向龜裂13F(龜裂13a、13b)。
且,本實施形態的雷射加工方法,具有第2加工工程(上述第2加工),是使聚光區域C(聚光區域C1、C2)沿著線A之中的第2區域A2相對移動,藉此沿著第2區域A2在對象物11形成改質區域12(改質區域12a、12b),並形成從改質區域12朝向第2面11b延伸的斜向龜裂13F(龜裂13a、13b)。
在第1加工工程及第2加工工程,將雷射光L成形為:從Z方向觀看時聚光區域C具有長邊方向NH,且對於加工行進方向ND使聚光區域C的長邊方向NH往第1結晶方位K1及第2結晶方位K2之中與聚光區域C的移動方向亦即加工行進方向ND之間的角度較大的那方接近的朝向來傾斜,且使第1加工工程與第2加工工程的加工行進方向ND之順逆為相同。
而且,使第2結晶方位K2與線A成為正交的點為0°,使第1結晶方位K1與線A成為正交的點為90°,使線A之0°與90°之中間的點為45°時,第1區域A1及第2區域A2之中,從Z方向觀看時,以長邊方向NH之傾斜的朝向對於加工行進方向ND成為與斜向龜裂13F延伸之側相同側的那方含有45°的點的方式,來設定第1區域A1與第2區域A2的邊界Ks。
如以上說明般,在本實施形態的雷射加工裝置1及雷射加工方法,對象物11,具有結晶構造,其包含:(100)面、一個(110)面、另一個(110)面、與一個(110)面正交的第1結晶方位K1、與另一個(110)面正交的第2結晶方位K2。而且,在此,在使雷射光L的聚光區域C相對移動的線A之中沿著第1區域A1在對象物11形成改質區域12的情況(第1加工處理、第1加工工程)、以及在該線A之中沿著第2區域A2在對象物11形成改質區域12的情況(第2加工處理、第2加工工程)的各者,使雷射光L成形為:聚光區域C的長邊方向NH,往第1結晶方位K1及第2結晶方位K2之中與加工行進方向ND之間的角度較大的那方接近的朝向來對於加工行進方向ND傾斜。因此,如上述見解所示般,抑制修剪面的品質降低。
另一方面,在本實施形態的雷射加工裝置1及雷射加工方法,第1加工處理及第2加工處理(第1加工工程及第2加工工程亦相同(以下相同)),形成從改質區域12朝向與對象物11之第1面11a(射入面)相反之側的第2面11b(相反面)對於Z方向(與射入面交錯的方向)斜向地延伸的斜向龜裂13F。於是,有必要考慮斜向龜裂13F之延伸的方向與聚光區域C之長邊方向NH的朝向之間的關係。特別是,在45°的點的加工之際,聚光區域C之長邊方向NH的朝向與斜向龜裂13F的傾斜方向對於加工行進方向ND彼此在相反側的狀態時,容易發生修剪面的品質降低。
對此,在本實施形態的雷射加工裝置1及雷射加工方法,第1區域A1與第2區域A2之間的邊界Ks,是設定成使第1區域A1及第2區域A2之中的長邊方向NH之傾斜的朝向對於加工行進方向ND成為與斜向龜裂13F延伸之側相同側的那方包含45°的點。換言之,第1區域A1及第2區域A2之中,在聚光區域C之長邊方向NH的朝向與斜向龜裂13F的傾斜方向對於加工行進方向ND彼此在相反側的狀態進行加工的區域,不會到達線A之45°的點。於是,能抑制品質降低。如上述般,根據本實施形態的雷射加工裝置1及雷射加工方法,可一邊抑制對象物11之修剪面的品質降低,一邊形成斜向龜裂13F。
此外,在本實施形態的雷射加工裝置1及雷射加工方法,使第1加工處理與第2加工處理之加工行進方向ND的順逆為相同。於是,與在第1加工處理和第2加工處理切換加工行進方向ND之順逆的情況相較之下,可刪減雷射光L之聚光區域C之相對移動的加減速所需的時間。
且,在本實施形態的雷射加工裝置1,第1區域A1及第2區域A2之中,從Z方向觀看時,長邊方向NH之傾斜的朝向對於加工行進方向ND成為與斜向龜裂13F延伸之側相同側的那方,比另一方還長亦可。如上述般,第1區域A1與第2區域A2的長度個別設定亦可。
且,在本實施形態的雷射加工裝置1,控制部6,對於第1部分15A,一邊使加工行進方向ND的順逆成為相同一邊實行第1加工處理及第2加工處理,並對於第2部分15B實行與第1加工處理及第2加工處理不同的其他加工處理(其他加工)亦可。在其他加工處理,控制部6,控制照射部3及移動部4、5,藉此遍及線A的全體使加工行進方向ND的順逆成為相同且使聚光區域C相對移動,藉此沿著線A在對象物11形成改質區域12及從該改質區域12沿著Z方向延伸的龜裂13。該情況時,與第2部分15B也在線A的第1區域A1和第2區域A2來切換加工行進方向ND之順逆的情況相較之下,可刪減雷射光L之聚光區域C之相對移動的加減速所需的時間。
且,本實施形態的雷射加工裝置1,在其他加工處理,控制空間光調變器7,藉此將雷射光L成形為:從Z方向觀看時,聚光區域C具有長邊方向NH,且該聚光區域C的長邊方向NH沿著加工行進方向ND亦可。該情況時,在形成有沿著Z方向之龜裂13的第2部分15B,與使雷射光L的聚光區域C的傾斜在線A之第1區域A1的加工和第2區域A2的加工之間變化的方式來進行雷射光L之成形的情況相較之下,使控制部6的處理簡略化。
且,在本實施形態的雷射加工裝置1,作為其他加工處理,亦可不對第2部分15B進行加工行進方向ND的切換,就將第1Z加工處理與第2Z加工處理作為不同加工處理來進行,該第1Z加工處理(上述的第1Z加工),控制照射部3及移動部4、5,藉此沿著線A之中的第1區域A1使聚光區域C相對移動,藉此沿著第1區域A1在對象物11形成改質區域12,並形成從該改質區域12沿著Z方向延伸的龜裂13;該第2Z加工處理(上述的第2加工),控制照射部3及移動部4、5,藉此沿著線A之中的第2區域A2使聚光區域C相對移動,藉此沿著第2區域A2在對象物11形成改質區域12,並形成從該改質區域12沿著Z方向延伸的龜裂13。該情況時,亦針對第2部分15B,與在第1區域A1和第2區域A2因應加工行進方向ND來設定聚光區域C的長邊方向NH,而在第1區域A1和第2區域A2切換加工行進方向ND之順逆的情況相較之下,可刪減雷射光L之聚光區域C之相對移動的加減速所需的時間。
且,在本實施形態的雷射加工裝置1,對象物11,含有與其他構件(對象物11R)接合的接合區域,在第1加工處理及第2加工處理,控制部6,形成隨著從第1面11a朝向第2面11b而從接合區域之內側的位置朝向接合區域的外緣11e來傾斜的斜向龜裂13F亦可。該情況時,將以斜向龜裂13F為邊界之對象物11的一部從對象物11去除,並留下對象物11之殘餘部分的情況時,能避免對象物11跨越與其他構件的接合區域而使對象物11的殘餘部分往外側延伸的情況。
且,本實施形態的雷射加工裝置1,在第1加工處理及第2加工處理,控制部6,可實行第1形成處理與第2形成處理,該第1形成處理(上述的第1形成),針對Z方向將聚光區域C1的位置設定在第1Z位置Z1,並沿著線A使聚光區域C1相對移動,藉此將改質區域12a及從改質區域12a延伸的龜裂13a形成於對象物11;該第2形成處理(上述的第2形成),針對Z方向將聚光區域C2的位置設定在比第1Z位置Z1還靠第1面11a側的第2Z位置Z2,並沿著線A使聚光區域C2相對移動,藉此形成改質區域12b及從改質區域12b延伸的龜裂13b。
在第1形成處理,控制部6,將與加工行進方向ND及Z方向交錯的Y方向之聚光區域C1的位置設定為第1Y位置Y1,在第2形成處理,控制部6,將Y方向之聚光區域C2的位置設定為從第1Y位置Y1偏移的第2Y位置Y2,並藉由空間光調變器7的控制,來將雷射光L2成形為:使包含Y方向及Z方向之YZ面S內的聚光區域C2之形狀,成為至少在比聚光區域C2的中心還靠第1面11a側往偏移的方向來傾斜的傾斜形狀,藉此在YZ面S內形成往偏移的方向傾斜的斜向龜裂13F亦可。如此一來,可適當形成對於Z方向傾斜的斜向龜裂。
且,在本實施形態的雷射加工裝置1,照射部3,含有將來自空間光調變器7的雷射光L朝向對象物11聚光用的聚光透鏡33,在第2形成處理,控制部6,藉由空間光調變器7所顯示之調變圖形的控制,來將雷射光L調變成使聚光區域C的形狀成為傾斜形狀,藉此成形雷射光L亦可。該情況時,可使用空間光調變器7來容易地成形雷射光L。
此時,在本實施形態的雷射加工裝置1,調變圖形,含有對於雷射光L賦予彗形像差用的彗形像差圖形,在第2形成處理,控制部6,控制彗形像差圖形之彗形像差的大小,藉此進行使聚光區域C的形狀成為傾斜形狀用的第1圖形控制亦可。根據本發明者的見解,該情況時,YZ面S內之聚光區域C的形狀,形成弧狀。亦即,該情況時,聚光區域C的形狀,是在比聚光區域C的中心Ca還靠第1面11a(射入面)側往偏移的方向傾斜,且在比聚光區域C的中心Ca還靠與射入面相反之側往與偏移的方向相反之方向傾斜。即使是該情況,亦可形成於偏移方向傾斜的斜向龜裂13F。
且,在本實施形態的雷射加工裝置1,調變圖形,含有將雷射光L的球面像差予以補正用的球面像差補正圖形,在第2形成處理,控制部6,進行第2圖形控制,其對於聚光透鏡33之射入瞳面33a的中心,使球面像差補正圖形Ps的中心往Y方向位移,藉此使聚光區域C的形狀成為傾斜形狀亦可。根據本發明者的見解,在該情況也是,與利用彗形像差圖形的情況同樣地,可在YZ面S內使聚光區域C的形狀形成為弧狀,可形成於偏移方向傾斜的斜向龜裂13F。
且,本實施形態的雷射加工裝置1,在第2形成處理,控制部6,進行第3圖形控制,其對於沿著加工行進方向ND的軸線將非對稱的調變圖形顯示於空間光調變器7,藉此使聚光區域C的形狀成為傾斜形狀亦可。根據本發明者的見解,該情況時,可使YZ面S內之聚光區域C之形狀的全體往偏移方向傾斜。即使是該情況,亦可形成於偏移方向傾斜的斜向龜裂13F。
且,在本實施形態的雷射加工裝置1,調變圖形,含有橢圓圖形,其將含有與Y方向及Z方向交錯之X方向與Y方向的XY面內之聚光區域C的形狀,設為以X方向為長邊的橢圓形狀,在第2形成處理,控制部6,以橢圓圖形的強度對於沿著X方向的軸線成為非對稱的方式,將調變圖形顯示於空間光調變器7,藉此進行使光束形狀成為傾斜形狀用的第4圖形控制亦可。根據本發明者的見解,在該情況也是,可在YZ面S內使聚光區域C的形狀形成為弧狀,可形成於偏移方向傾斜的斜向龜裂13F。
且,本實施形態的雷射加工裝置1,在第2形成處理,控制部6,將在YZ面S內沿著偏移方向配列的複數個雷射光L的聚光點CI予以形成用的調變圖形顯示於空間光調變器7,藉此進行使含有複數個聚光點CI的聚光區域C之形狀成為傾斜形狀用的第5圖形控制亦可。根據本發明者的見解,在該情況也是,可形成於偏移方向傾斜的斜向龜裂13F。
[變形例]
以上,雖針對雷射加工裝置及雷射加工方法的一態樣進行了說明,但本發明的一側面,不限定於上述態樣,可有變形。
例如,在上述之例,雖舉出使對象物11與對象物11R貼合來構成的對象物100(貼合晶圓),但雷射加工的對象不限定於這種貼合晶圓,為單一晶圓等之對象物亦可。
且,在圖45所示之例,舉出對於第1部分15A,使用兩個聚光區域C1、C2形成兩個改質區域12a、12b的情況。該情況時,在斜向龜裂13F的形成之際,至少控制靠第1面11a側之聚光區域C2的YZ面S內的光束形狀。但是,對於第1部分15A,形成複數組的改質區域12a、12b的情況時,最靠第2面11b側(對象物11R側)之改質區域12a、12b的形成時,至少控制靠第1面11a側之聚光區域C2的YZ面S內的光束形狀即可。
且,在上述實施形態,對於對象物11的第2部分15B形成垂直龜裂。但是,在對象物11的第2部分15B,與第1部分15A同樣地形成斜向龜裂亦可。
且,在第1實施形態的雷射加工,是記載著,將線A之中之第1區域A1的加工亦即第1加工、第2區域A2的加工亦即第2加工,如0°、45°、90°般以45°的間隔來切換的方式設定在GUI上,實際之雷射的ON、OFF也是以同角度來進行之例。但是,在實際的裝置,因雷射的ON、OFF的延遲,會有著比設定還慢數百msec左右的情況。亦即,並不限定於在第1區域A1與第2區域A2的邊界嚴格地進行雷射之ON、OFF的情況。
且,藉由上述般的原因,為了減少改質區域12的形成位置誤差量,控制部6,事先補正雷射之ON、OFF的延遲時間,而具有使雷射提前ON、OFF的補正參數亦可。該情況時,改質區域12之形成位置的誤差,可抑制在1mm以內。作為一例,對象物11為12吋晶圓的情況,圓周約為942mm,每1°就是2.617mm左右,故該情況的誤差可收斂在1°以內。
又,如圖38等之結果所示般,在第1區域A1與第2區域A2的切換點,確認到有±5°左右的加工品質餘裕。因此,只要切換點的設定在°±5°、45°±5°、90°±5°之品質餘裕內的話,意圖地錯開亦可。
且,在上述實施形態,藉由例如雷射的ON、OFF,而形成從Z方向觀看時成為環狀的改質區域12,嚴格來說,ON、OFF的位置中,部分地使改質區域12(例如數百μm左右)重疊的情況,或反而是有改質區域12在一部分沒有形成的區域(例如數百μm左右)亦可。為了不被該等之影響導致品質惡化,有時以多段加工來在複數段,進行斜向龜裂的形成與具有上述之第1加工、第2加工之效果的加工。
且,在實際的加工,到聚光區域C之相對移動的速度成為一定為止需要有助跑距離,故順方向ND1與逆方向ND2的切換,包含助跑。助跑時使雷射OFF,成為等速之後在切換點使雷射ON。助跑時為幾轉,得看裝置的性能。且,關於自動對焦,是以從助跑時追隨,在改質區域形成時不發生過衝的方式來調整亦可。
此外,在第2實施形態也是,關於切換的精度,與上述之例共通,但作為45°的點、135°的點等之切換點,如圖49的表所示般,至少在-45°的點不切換,以 -50°的點為中心來切換(在圖50的表之例是以-40°的點為中心來切換)。此時,偏移的容許餘裕,作為一例是±2°左右,但因光束形狀(進一步提高橢圓率),會有可提高至例如±4°左右的情況。另一方面,0°、90°的切換點雖沒錯開的必要,但配合品質的餘裕,以例如±4°度左右的範圍來錯開亦可。
[雷射加工的第3實施形態]
接著,針對在修整加工之際進行斜向龜裂之形成的雷射加工之其他實施形態進行說明。首先,在進行例如上述第1實施形態及第2實施形態之雷射加工的情況時,針對與新的課題相關的見解來說明。亦即,本發明者,發現即使是基於加工行進方向ND與結晶構造來使光束形狀之長邊方向NH的朝向如上述般設定的情況,在使聚光區域C相對移動的線A之特定的區域,有著進一步抑制修剪面之品質降低的餘地。
亦即,對象物11,是具有(100)面、一個(110)面、另一個(110)面、與一個(110)面正交的第1結晶方位K1、與另一個(110)面正交的第2結晶方位K2的結晶構造的情況,將線A與第2結晶方位K2成為正交的點設為0°,將該線A與第1結晶方位K1成為正交的點設為90°,將該線A之0°與90°之間的點設為45°。
此時,例如圖38、49、50所示般,在線A之45°附近的區域,只要調整聚光區域C的形狀或加工行進方向ND的順逆即可得到良好的加工結果(評價「B」),但可理解成有變成更良好的加工結果(評價「A」)的改善餘地。
對此,本發明者得到以下見解:將線A之包含45°的區域,獨立於第1區域A1及第2區域A2來設定,在該區域中,若使光束形狀之長邊方向NH的朝向沿著加工行進方向ND的話,修剪面的品質會變得更良好。關於此點,更詳細地說明。
圖51,是表示本實施形態之對象物的圖。圖51所示之對象物11,與上述第1實施形態及第2實施形態相同,但線A的設定不同。亦即,在本實施形態,線A含有:包含0°的第1區域A1、包含90°的第2區域A2、在第1區域A1與第2區域A2之間的區域亦即包含45°的圓弧狀之第3區域A3。
在此,作為一例,第1區域A1,是從0°到40°為止的區域、從90°到130°為止的區域、從180°到220°為止的區域、以及從270°到310°為止的區域,第2區域A2,是從50°到90°為止的區域、從140°到180°為止的區域、從230°到270°為止的區域、以及從320°到360°為止的區域。然後,第3區域A3,是從40°到50°為止的區域、從130°到140°為止的區域、從220°到230°為止的區域、以及從310°到320°為止的區域。亦即,在此,第1區域A1與第2區域A2之間,中介有第3區域A3,其空出90°的間隔而具有10°的寬度。
又,與上述的情況同樣地,第1區域A1、第2區域A2、及第3區域A3之上述的角度範圍,會因將何處設為0°的點而可任意變更。例如,將第1結晶方位K1與線A成為正交的點設為0°的情況(將上述之90°的點設為0°的情況),第1區域A1、第2區域A2、及第3區域A3,是成正好從上述角度範圍旋轉90°的角度範圍。且,如上述般設定0°點的情況,亦可將從0°點順時鐘轉45°的點亦即正好315°的點,改稱為-45°的點。此外,第1區域A1、第2區域A2、及第3區域A3之邊界的點,被包含在第1區域A1、第2區域A2、及第3區域A3之任一方亦可,被包含在其中鄰接的兩個亦可。
針對該等之第1區域A1、及第2區域A2,進行與上述第1實施形態及第2實施形態同樣的第1加工及第2加工,針對第3區域A3,進行與該等之加工不同的第3加工。如圖52所示般,在第3加工,雖與第1加工及第2加工同樣地一邊形成斜向龜裂一邊進行修整加工,但此時,進行雷射光L的成形,使雷射光L之聚光區域C的長邊方向NH成為沿著加工行進方向ND的第3形狀Q3。
藉此,如圖53所示般,不論加工行進方向ND的順逆,在從-40°到-50°的第3區域A3中,得到更良好的加工結果(評價「A」)。又,圖53,是表示使雷射光之聚光區域的長邊方向沿著加工行進方向之狀態之實際的加工結果(修剪面的品質)的表。在本實施形態,基於以上的見解來進行雷射加工。接著,針對第3實施形態的雷射加工進行說明。
在第3實施形態,首先,進行對象物11之第1部分15A(參照圖31)的加工。亦即,實施與第1實施形態相同的第1加工。更具體來說,如圖54所示般,首先,一邊使平台2旋轉,一邊藉由控制部6來切換雷射光L之照射的ON/OFF,藉此沿著線A的第1區域A1使聚光區域C相對移動來形成改質區域12,並在線A之第1區域A1以外的區域(第2區域A2及第3區域A3)停止改質區域12的形成(第1加工)。
在第1加工,以控制部6之移動部4的控制來控制平台2的旋轉方向,藉此使加工行進方向ND成為逆方向ND2。且,在第1加工,是第1區域A1的加工,故以控制部6的控制來進行空間光調變器7所致之雷射光L的成形,藉此使聚光區域C的光束形狀成為第1形狀Q1(參照圖40的(b))。此外,在此,以隨著朝向第2面11b對於Z方向從對象物11的中心朝向外側的方向來傾斜的方式(參照圖31),使斜向龜裂的延伸方向CD成為正方向CD1。關於斜向龜裂的形成方法,是與第1實施形態相同。
接著,在第3實施形態,一邊使平台2旋轉,一邊藉由控制部6來切換雷射光L之照射的ON/OFF,藉此如圖54所示般,沿著線A之中的第2區域A2使聚光區域C相對移動來形成改質區域12,並在線A之第2區域A2以外的區域(第1區域A1及第3區域A3)停止改質區域12的形成(第2加工)。
在第2加工,以控制部6之移動部4的控制來控制平台2的旋轉方向,藉此使加工行進方向ND成為順方向ND1。亦即,在第1加工與第2加工之間,切換加工行進方向ND的順逆(順方向ND1或逆方向ND2)。且,在第2加工,是第2區域A2的加工,故以控制部6的控制來進行空間光調變器7所致之雷射光L的成形,藉此使聚光區域C的光束形狀成為第2形狀Q2(參照圖42的(b))。此外,在此,以隨著朝向第2面11b對於Z方向從對象物11的中心朝向外側的方向來傾斜的方式(參照圖31),使斜向龜裂的延伸方向CD成為正方向CD1。斜向龜裂的形成方法是與第1實施形態相同。
接著,在第3實施形態,一邊使平台2旋轉,一邊藉由控制部6來切換雷射光L之照射的ON/OFF,藉此如圖54所示般,沿著線A之中的第3區域A3使聚光區域C相對移動來形成改質區域12,並在線A之第3區域A3以外的區域(第1區域A1及第2區域A2)停止改質區域12的形成(第3加工)。
在第3加工,以控制部6之移動部4的控制來使平台2的旋轉方向從第2加工維持下去,藉此使加工行進方向ND維持順方向ND1。且,在第3加工,是第3區域A3的加工,故以控制部6的控制來進行空間光調變器7所致之雷射光L的成形,藉此使聚光區域C的光束形狀成為第3形狀Q3(參照圖52)。此外,在此,以隨著朝向第2面11b對於Z方向從對象物11的中心朝向外側的方向來傾斜的方式(參照圖31),使斜向龜裂的延伸方向CD成為正方向CD1。關於斜向龜裂的形成方法,是與第1實施形態相同。亦即,在第3加工中,亦與第1加工及第2加工同樣地,可進行形成斜向龜裂形成用的第1形成及第2形成。
又,在此,是與第2區域A2的第2加工連續地進行第3區域A3的第3加工。藉此,沒有必要暫時停止平台2的旋轉來逆轉,可謀求平台2之旋轉之加減速所需時間的縮短。又,在第3區域A3的第3加工,聚光區域C的光束形狀,是使其長邊方向NH沿著加工行進方向ND。於是,不論加工行進方向ND為順方向ND1及逆方向ND2之任一者,均可同樣地得到良好的加工結果(評價「A」)(參照圖53)。
於是,在第3加工,加工行進方向ND的順逆並無限定。但是,第3加工之加工行進方向ND的順逆,就縮短聚光區域C之相對移動相關之加減速所致之時間的觀點來看,而可與第1加工及第2加工之中連續於第3加工來進行的那方之加工行進方向ND的順逆相同。
亦即,如上述般,在第2加工之後接著進行第3加工的情況,或在第3加工之後接著進行第2加工的情況,第3加工之加工行進方向ND的順逆,可與第2加工同樣地成為順方向ND1。或是,在第1加工之後接著進行第3加工的情況,或在第3加工之後接著進行第1加工的情況,第3加工之加工行進方向的順逆,可與第1加工同樣地成為逆方向ND2。
接著,在第3實施形態,進行對象物11之第2部分15B(參照圖31)的加工。第2部分15B的加工,可與第1實施形態及第2實施形態同樣地進行。亦即,在第2部分15B的加工之際,可進行上述其他加工(例如第1Z加工及第2Z加工)。
藉由以上的加工,而遍及線A的全體,且遍及Z方向的大致全體,在對象物11形成改質區域12及龜裂13。特別是,在第1部分15A,形成有:隨著從對象物11的第1面11a朝向第2面11b,而從對象物11的元件層110與對象物11R的元件層110R之間的接合區域之內側的位置朝向該接合區域的外緣110e來傾斜的龜裂13a、13b。
接著,與第1實施形態及第2實施形態同樣地,從Z方向觀看時沿著以去除區域E被4等分的方式延伸的線,來形成改質區域12及從改質區域12延伸的龜裂13,並以改質區域12為邊界將去除區域E予以去除。藉此,從對象物11形成半導體元件11K,得到含有半導體元件11K的對象物100K。之後,從第1面11a側研削半導體元件11K,藉此形成半導體元件11M,得到含有半導體元件11M的對象物100M。
將以上之第3實施形態的雷射加工,以雷射加工裝置1的構造來說明。在此,亦針對與第1實施形態及第2實施形態重複的部分進行說明。亦即,雷射加工裝置1,是用來將雷射光L(雷射光L1、L2)照射於對象物11來形成改質區域12者,至少具備:支撐對象物11用的平台2、朝向平台2所支撐的對象物11照射雷射光L用的照射部3、使雷射光L的聚光區域C(聚光區域C1、C2)對於對象物11相對移動用的移動部4、5、控制移動部4、5及照射部3用的控制部6。照射部3具有空間光調變器7,其成形雷射光L而使從Z方向觀看時的聚光區域C具有長邊方向NH。
而且,控制部6,控制照射部3及移動部4、5,藉此實行第1加工處理(上述第1加工),來使聚光區域C(聚光區域C1、C2)沿著線A之中的第1區域A1相對移動,藉此沿著第1區域A1在對象物11形成改質區域12(改質區域12a、12b),並形成從該改質區域12朝向與對象物11的射入面亦即第1面11a相反之側的第2面11b對於Z方向斜向延伸的斜向龜裂13F。
此外,控制部6,控制照射部3及移動部4、5,藉此實行第2加工處理(上述第2加工),來使聚光區域C(聚光區域C1、C2)沿著線A之中的第2區域A2相對移動,藉此沿著第2區域A2在對象物11形成改質區域12(改質區域12a、12b),並形成從改質區域12朝向第2面11b延伸的斜向龜裂13F(龜裂13a、13b)。
在第1加工處理及第2加工處理,控制部6,控制空間光調變器7,藉此將雷射光L成形為:對於加工行進方向ND使聚光區域C的長邊方向NH往第1結晶方位K1及第2結晶方位K2之中與聚光區域C的移動方向亦即加工行進方向ND之間的角度較大的那方接近的朝向來傾斜。且,在第1加工處理及第2加工處理,控制部6,控制移動部4、5,藉此將加工行進方向ND的順逆以第1加工處理和第2加工處理來切換成:在從Z方向觀看時,長邊方向NH之傾斜的朝向,是與斜向龜裂13F對於加工行進方向ND延伸的方向成為同側。
線A,在將第2結晶方位K2與線A成為正交的點設為0°,將第1結晶方位K1與線A成為正交的點設為90°,將線A之0°與90°之間的點設為45°時,含有:包含0°的第1區域A1、包含90°的第2區域A2、在第1區域A1與第2區域A2之間的區域亦即包含45°之圓弧狀的第3區域A3。
然後,控制部6,控制照射部3及移動部4、5,藉此實行第3加工處理(上述的第3加工),來使聚光區域C沿著線A之中的第3區域A3相對移動,藉此沿著第3區域A3在對象物11形成改質區域12,並形成從該改質區域12朝向第2面11b延伸的斜向龜裂。
在該第3加工處理,控制部6,控制空間光調變器7,藉此將雷射光L成形為使聚光區域C的長邊方向NH沿著加工行進方向ND。特別是,在此,在第3加工處理,控制部6,藉由控制移動部4、5,而使聚光區域C之加工行進方向ND的順逆,成為與第1加工處理及第2加工處理之中連續於第3加工處理來實行之那方的加工行進方向ND的順逆相同。
接著,針對第3實施形態的雷射加工,以雷射加工方法的工程來說明。亦即,本實施形態的雷射加工方法,是將雷射光L(雷射光L1、L2)照射於對象物11來形成改質區域12(改質區域12a、12b)用的雷射加工方法,具有第1加工工程(上述的第1加工),其沿著設定在對象物11的線A之中的第1區域A1使雷射光L的聚光區域C(聚光區域C1、C2)相對移動,藉此沿著第1區域A1在對象物11形成改質區域12,並形成從改質區域12朝向對象物11的第2面11b對於Z方向斜向延伸的斜向龜裂13F(龜裂13a、13b)。
且,本實施形態的雷射加工方法,具備第2加工工程,其沿著線A之中的第2區域A2使聚光區域C相對移動,藉此沿著第2區域A2在對象物11形成改質區域12,並形成從改質區域12朝向第2面11b延伸的斜向龜裂13F。
在第1加工工程及第2加工工程,將聚光區域C的移動方向亦即加工行進方向ND的順逆以第1加工工程與第2加工工程來切換。
另一方面,本實施形態的雷射加工方法,具備第3加工工程(上述的第3加工),其沿著線A之中的第3區域A3使聚光區域C相對移動,藉此沿著第3區域A3在對象物11形成改質區域12,並形成從改質區域12朝向第2面11b延伸的斜向龜裂13F。
而且,在第3加工工程,將雷射光L成形為使聚光區域C的長邊方向NH沿著加工行進方向ND。
如以上說明般,根據本實施形態的雷射加工裝置1及雷射加工方法,是與第1實施形態同樣地進行第1加工及第2加工,故可發揮與第1實施形態同樣的效果。此外,根據本實施形態的雷射加工裝置1及雷射加工方法,在第3加工,將雷射光L成形為使聚光區域C的長邊方向NH沿著加工行進方向ND。因此,如上述見解所示般,包含45°之點的區域之修剪面的品質變得更良好。
且,本實施形態的雷射加工裝置1,在第3加工處理,控制部6,藉由控制移動部4、5,而可使聚光區域C之加工行進方向ND的順逆,成為與第1加工處理及第2加工處理之中連續於第3加工處理來實行之那方的加工行進方向ND的順逆相同。該情況時,聚光區域C之相對移動用的加速及減速所需時間縮短,可抑制效率降低。
又,在第3加工處理中,聚光區域C的長邊方向NH沿著加工行進方向ND,並不限定於該長邊方向NH與加工行進方向ND嚴格地一致的情況,亦包含長邊方向NH對於加工行進方向ND有著6°左右之傾斜的情況。且,第3區域A3的角度範圍並不限定於40°~50°,可從45°±10°以內之程度的範圍來任意選擇。
此外,在一個加工處理(例如第3加工處理)與其他處理(上述之例為第2加工處理)之間,使雷射光L的照射為OFF,且產生維持平台2之旋轉的時間(亦即平台2空轉的空轉時間)亦可。該情況時,在該空轉時間內,控制部6可實行以下處理:將顯示於空間光調變器7的調變圖形,予以切換成用來將聚光區域C的形狀整形成該其他處理之際之形狀(例如第3形狀Q3)的調變圖形。
其他,對於第3實施形態的雷射加工裝置1及雷射加工方法,亦可任意選擇採用上述第1實施形態及第2實施形態的各構造、以及第1實施形態及第2實施形態之變形例的各構造。
[雷射加工的第4實施形態]
接著,針對在修整加工之際進行斜向龜裂之形成的雷射加工之其他實施形態進行說明。如上述般,例如進行上述第1實施形態及第2實施形態之雷射加工的情況,在線A之45°附近的區域,有著得到更良好的加工結果(例如上述的評價「A」)的改善的餘地。特別是,將規定加工行進方向ND的線A與第2結晶方位K2成為正交的點設為0°,將線A與第1結晶方位K1成為正交的點設為90°,將線A之0°與90°之中間的點設為45°時,在45°的點的加工之際,光束形狀之長邊方向NH的朝向與斜向龜裂的傾斜方向對於加工行進方向ND彼此在相反側的狀態時,容易發生修剪面的品質降低。
對此,如上述般,將線A之包含45°的區域,獨立於第1區域A1及第2區域A2來設定,在該區域中,若使光束形狀之長邊方向NH的朝向沿著加工行進方向ND的話,修剪面的品質會變得更良好。在本實施形態,基於以上的見解來進行雷射加工。接著,針對第4實施形態的雷射加工進行說明。
在第4實施形態亦與第3實施形態同樣地,對象物11,包含:(100)面、一個(110)面、另一個(110)面、與一個(110)面正交的第1結晶方位K1、與另一個(110)面正交的第2結晶方位K2。而且,將線A與第2結晶方位K2成為正交的點設為0°,將該線A與第1結晶方位K1成為正交的點設為90°,將該線A之0°與90°之間的點設為45°。
且,在第4實施形態也是,線A含有:包含0°的第1區域A1、包含90°的第2區域A2、在第1區域A1與第2區域A2之間的區域亦即包含45°的圓弧狀之第3區域A3。
在此,作為一例,第1區域A1,是從0°到40°為止的區域、從90°到130°為止的區域、從180°到220°為止的區域、以及從270°到310°為止的區域,第2區域A2,是從50°到90°為止的區域、從140°到180°為止的區域、從230°到270°為止的區域、以及從320°到360°為止的區域。然後,第3區域A3,是從40°到50°為止的區域、從130°到140°為止的區域、從220°到230°為止的區域、以及從310°到320°為止的區域。亦即,在此,第1區域A1與第2區域A2之間,中介有第3區域A3,其空出90°的間隔而具有10°的寬度。
對於這種對象物11,在第4實施形態,首先,進行對象物11之第1部分15A(參照圖31)的加工。亦即,在第4實施形態,實施與第2實施形態相同的第1加工。更具體來說,如圖55所示般,首先,一邊使平台2旋轉,一邊藉由控制部6來切換雷射光L之照射的ON/OFF,藉此沿著線A的第1區域A1使聚光區域C相對移動來形成改質區域12,並在線A之第1區域A1以外的區域(第2區域A2及第3區域A3)停止改質區域12的形成(第1加工)。
在第1加工,以控制部6之移動部4的控制來控制平台2的旋轉方向,藉此使加工行進方向ND成為順方向ND1。且,在第1加工,是第1區域A1的加工,故以控制部6的控制來進行空間光調變器7所致之雷射光L的成形,藉此使聚光區域C的光束形狀成為第1形狀Q1。此外,在此,以隨著朝向第2面11b對於Z方向從對象物11的中心朝向外側的方向來傾斜的方式(參照圖31),使斜向龜裂的延伸方向CD成為正方向CD1。關於斜向龜裂的形成方法,是與第1實施形態相同。
接著,在第4實施形態,一邊使平台2旋轉,一邊藉由控制部6來切換雷射光L之照射的ON/OFF,藉此如圖55所示般,沿著線A之中的第2區域A2使聚光區域C相對移動來形成改質區域12,並在線A之第2區域A2以外的區域(第1區域A1及第3區域A3)停止改質區域12的形成(第2加工)。
在第2加工,以控制部6之移動部4的控制來控制平台2的旋轉方向,藉此使加工行進方向ND維持成與第1加工相同的順方向ND1。亦即,在第1加工與第2加工之間,使加工行進方向ND的順逆(順方向ND1或逆方向ND2)成為相同。且,在第2加工,是第2區域A2的加工,故以控制部6的控制來進行空間光調變器7所致之雷射光L的成形,藉此使聚光區域C的光束形狀成為第2形狀Q2。此外,在此,以隨著朝向第2面11b對於Z方向從對象物11的中心朝向外側的方向來傾斜的方式(參照圖31),使斜向龜裂的延伸方向CD成為正方向CD1。斜向龜裂的形成方法是與第1實施形態相同。又,在第1加工與第2加工使加工行進方向ND的順逆成為相同之際,並不限定於上述般之順方向ND1的情況,為逆方向ND2亦可。
接著,在第4實施形態,一邊使平台2旋轉,一邊藉由控制部6來切換雷射光L之照射的ON/OFF,藉此如圖55所示般,沿著線A之中的第3區域A3使聚光區域C相對移動來形成改質區域12,並在線A之第3區域A3以外的區域(第1區域A1及第2區域A2)停止改質區域12的形成(第3加工)。
在第3加工,以控制部6之移動部4的控制來使平台2的旋轉方向從第2加工維持下去,藉此使加工行進方向ND維持順方向ND1。且,在第3加工,是第3區域A3的加工,故以控制部6的控制來進行空間光調變器7所致之雷射光L的成形,藉此使聚光區域C的光束形狀成為第3形狀Q3(參照圖52)。此外,在此,以隨著朝向第2面11b對於Z方向從對象物11的中心朝向外側的方向來傾斜的方式(參照圖31),使斜向龜裂的延伸方向CD成為正方向CD1。關於斜向龜裂的形成方法,是與第1實施形態相同。亦即,在第3加工中,亦與第1加工及第2加工同樣地,可進行形成斜向龜裂形成用的第1形成及第2形成。
又,在第3區域A3的第3加工,聚光區域C的光束形狀,是使其長邊方向NH沿著加工行進方向ND。於是,不論加工行進方向ND為順方向ND1及逆方向ND2之任一者,均可同樣地得到良好的加工結果(評價「A」)(參照圖53)。
於是,在第3加工,加工行進方向ND的順逆並無限定。但是,第3加工之加工行進方向ND的順逆,就縮短聚光區域C之相對移動相關之加減速所致之時間的觀點來看,可使第1加工及第2加工之加工行進方向ND的順逆為相同。
接著,在第4實施形態,進行對象物11之第2部分15B(參照圖31)的加工。第2部分15B的加工,可與第1實施形態及第2實施形態同樣地進行。亦即,在第2部分15B的加工之際,可進行上述其他加工處理(例如第1Z加工及第2Z加工)。
藉由以上的加工,而遍及線A的全體,且遍及Z方向的大致全體,在對象物11形成改質區域12及龜裂13。特別是,在第1部分15A,形成有:隨著從對象物11的第1面11a朝向第2面11b,而從對象物11的元件層110與對象物11R的元件層110R之間的接合區域之內側的位置朝向該接合區域的外緣110e來傾斜的龜裂13a、13b。
接著,與第1實施形態及第2實施形態同樣地,從Z方向觀看時沿著以去除區域E被4等分的方式延伸的線,來形成改質區域12及從改質區域12延伸的龜裂13,並以改質區域12為邊界將去除區域E予以去除。藉此,從對象物11形成半導體元件11K,得到含有半導體元件11K的對象物100K。之後,從第1面11a側研削半導體元件11K,藉此形成半導體元件11M,得到含有半導體元件11M的對象物100M。
將以上之第4實施形態的雷射加工,以雷射加工裝置1的構造來說明。亦即,雷射加工裝置1,是用來將雷射光L(雷射光L1、L2)照射於對象物11來形成改質區域12者,至少具備:支撐對象物11用的平台2、朝向平台2所支撐的對象物11照射雷射光L用的照射部3、使雷射光L的聚光區域C(聚光區域C1、C2)對於對象物11相對移動用的移動部4、5、控制移動部4、5及照射部3用的控制部6。照射部3具有空間光調變器7,其成形雷射光L而使從Z方向觀看時的聚光區域C具有長邊方向NH。
而且,控制部6,控制照射部3及移動部4、5,藉此實行第1加工處理(上述第1加工),來使聚光區域C(聚光區域C1、C2)沿著線A之中的第1區域A1相對移動,藉此沿著第1區域A1在對象物11形成改質區域12(改質區域12a、12b),並形成從該改質區域12朝向與對象物11的射入面亦即第1面11a相反之側的第2面11b對於Z方向斜向延伸的斜向龜裂13F(龜裂13a、13b)。
此外,控制部6,控制照射部3及移動部4、5,藉此實行第2加工處理(上述第2加工),來使聚光區域C(聚光區域C1、C2)沿著線A之中的第2區域A2相對移動,藉此沿著第2區域A2在對象物11形成改質區域12(改質區域12a、12b),並形成從改質區域12朝向第2面11b延伸的斜向龜裂13F(龜裂13a、13b)。
在第1加工處理及第2加工處理,控制部6,控制空間光調變器7,藉此將雷射光L成形為:對於加工行進方向ND使聚光區域C的長邊方向NH往第1結晶方位K1及第2結晶方位K2之中與聚光區域C的移動方向亦即加工行進方向ND之間的角度較大的那方接近的朝向來傾斜,且使第1加工處理與第2加工處理的加工行進方向ND之順逆為相同。
另一方面,控制部6,控制照射部3及移動部4、5,藉此實行第3加工處理(上述第3加工),來使聚光區域C(聚光區域C1、C2)沿著線A之中的第3區域A3相對移動,藉此沿著第3區域A3在對象物11形成改質區域12(改質區域12a、12b),並形成從改質區域12朝向第2面11b延伸的斜向龜裂13F(龜裂13a、13b)。特別是,控制部6,在第3加工處理,控制空間光調變器7,藉此將雷射光L成形為使聚光區域C的長邊方向NH沿著加工行進方向ND。
接著,針對以上之第4實施形態的雷射加工,以雷射加工方法的工程來說明。亦即,本實施形態的雷射加工方法,是用來將雷射光L(雷射光L1、L2)照射於對象物11來形成改質區域12者,具有第1加工工程(上述第1加工),其沿著設定在對象物11的線A之中的第1區域A1使聚光區域C(聚光區域C1、C2)相對移動,藉此沿著第1區域A1在對象物11形成改質區域12(改質區域12a、12b),並形成從該改質區域12朝向與對象物11的射入面亦即第1面11a相反之側的第2面11b對於Z方向斜向延伸的斜向龜裂13F(龜裂13a、13b)。
且,本實施形態的雷射加工方法,具有第2加工工程(上述第2加工),是使聚光區域C(聚光區域C1、C2)沿著線A之中的第2區域A2相對移動,藉此沿著第2區域A2在對象物11形成改質區域12(改質區域12a、12b),並形成從改質區域12朝向第2面11b延伸的斜向龜裂13F(龜裂13a、13b)。
在第1加工工程及第2加工工程,將雷射光L成形為:從Z方向觀看時聚光區域C具有長邊方向NH,且對於加工行進方向ND使聚光區域C的長邊方向NH往第1結晶方位K1及第2結晶方位K2之中與聚光區域C的移動方向亦即加工行進方向ND之間的角度較大的那方接近的朝向來傾斜,且使第1加工工程與第2加工工程的加工行進方向ND之順逆為相同。
另一方面,本實施形態的雷射加工方法,具有第3加工工程(上述第3加工),是使聚光區域C(聚光區域C1、C2)沿著線A之中的第3區域A3相對移動,藉此沿著第3區域A3在對象物11形成改質區域12(改質區域12a、12b),並形成從改質區域12朝向第2面11b延伸的斜向龜裂13F(龜裂13a、13b)。
而且,在第3加工工程,控制空間光調變器7,藉此將雷射光L成形為使聚光區域C的長邊方向NH沿著加工行進方向ND。
如以上說明般,在本實施形態的雷射加工裝置1及雷射加工方法,是與第2實施形態同樣地進行第1加工及第2加工,故可發揮與第2實施形態同樣的效果。此外,在本實施形態的雷射加工裝置1及雷射加工方法,是在第1區域A1與第2區域A2之間中介有包含45°之點的第3區域A3。而且,在進行第3區域A3之加工的第3加工中,使雷射光L之聚光區域C的長邊方向NH沿著加工行進方向ND。因此,如上述見解所示般,包含45°之點的區域之修剪面的品質變得更良好。如上述般,根據本實施形態的雷射加工裝置1及雷射加工方法,可一邊抑制對象物11之修剪面的品質降低,一邊形成斜向龜裂。
此外,在本實施形態的雷射加工裝置1及雷射加工方法,至少使第1加工與第2加工之加工行進方向ND的順逆為相同。於是,與在第1加工與第2加工切換加工行進方向ND之順逆的情況相較之下,可刪減雷射光L之聚光區域C之相對移動的加減速所需的時間。
且,本實施形態的雷射加工裝置1,在第3加工處理,控制部6,藉由控制移動部4、5,而使聚光區域C之加工行進方向ND的順逆,成為與第1加工處理及第2加工處理之加工行進方向ND的順逆相同亦可。該情況時,第1加工處理、第2加工處理、及第3加工處理,加工行進方向ND的順逆為相同。藉此,聚光區域C之相對移動用的加速及減速所需時間縮短,可抑制效率降低。
其他,對於第4實施形態的雷射加工裝置1及雷射加工方法,亦可任意選擇來採用上述第1實施形態、第2實施形態、及第3實施形態的各構造、以及第1實施形態、第2實施形態、及第3實施形態之變形例的各構造。
又,第3實施形態及第4實施形態中,第1加工、第2加工、及第3加工的順序為任意。
[產業上的可利用性]
提供雷射加工裝置、及雷射加工方法,其可對應於對象物的結晶構造來更適當地設定加工行進方向。
1:雷射加工裝置
2:平台(支撐部)
3:照射部
4,5:移動部
6:控制部
7:空間光調變器
11:對象物
11a:第1面(射入面)
11b:第2面(相反面)
12,12a,12b:改質區域
13,13a,13b:龜裂
13F:斜向龜裂
33:聚光透鏡
A1:第1區域
A2:第2區域
A3:第3區域
K1:第1結晶方位
K2:第2結晶方位
L:雷射光
C,C1,C2:聚光區域
ND:加工行進方向
[圖1] 圖1,是表示一實施形態之雷射加工裝置之構造的示意圖。
[圖2] 圖2,是表示雷射照射部之構造的示意圖。
[圖3] 圖3,是表示圖2所示之4f透鏡單元的圖。
[圖4] 圖4,是表示圖2所示之空間光調變器的圖。
[圖5] 圖5,是用來說明斜向龜裂形成之見解的對象物之剖面圖。
[圖6] 圖6,是用來說明斜向龜裂形成之見解的對象物之剖面圖。
[圖7] 圖7,是表示雷射光之聚光區域之光束形狀的圖。
[圖8] 圖8,是表示調變圖形之位移的圖。
[圖9] 圖9,是表示斜向龜裂之形成狀態的剖面照片。
[圖10] 圖10,是對象物之示意的俯視圖。
[圖11] 圖11,是表示斜向龜裂之形成狀態的剖面照片。
[圖12] 圖12,是表示斜向龜裂之形成狀態的剖面照片。
[圖13] 圖13,是表示調變圖形之一例的圖。
[圖14] 圖14,是表示聚光透鏡之射入瞳面的強度分布、及聚光區域之光束形狀的圖。
[圖15] 圖15,是表示聚光區域的光束形狀、及聚光區域之強度分布之觀測結果的圖。
[圖16] 圖16,是表示調變圖形之一例的圖。
[圖17] 圖17,是表示非對稱之調變圖形之其他例的圖。
[圖18] 圖18,是表示聚光透鏡之射入瞳面的強度分布、及聚光區域之光束形狀的圖。
[圖19] 圖19,是表示調變圖形的一例、及聚光區域之形成的圖。
[圖20] 圖20,是表示加工之對象物的圖。
[圖21] 圖21,是表示加工之對象物的圖。
[圖22] 圖22,是表示聚光區域之光束形狀的示意圖。
[圖23] 圖23,是表示聚光區域之光束形狀的示意圖。
[圖24] 圖24,是表示修整加工之一工程的圖。
[圖25] 圖25,是表示修整加工之一工程的圖。
[圖26] 圖26,是表示修整加工之一工程的圖。
[圖27] 圖27,是表示修整加工之一工程的圖。
[圖28] 圖28,是表示修整加工之一工程的圖。
[圖29] 圖29,是表示修整加工之一工程的圖。
[圖30] 圖30,是表示一實施形態之雷射加工之對象物的圖。
[圖31] 圖31,是圖30所示之對象物的剖面圖。
[圖32] 圖32,是圖30所示之對象物的俯視圖。
[圖33] 圖33,是表示加工結果的剖面照片。
[圖34] 圖34,是表示加工結果的剖面照片。
[圖35] 圖35,是用來說明加工試驗的示意圖。
[圖36] 圖36,是表示加工試驗之加工行進方向與光束形狀與斜向龜裂之間關係的示意圖。
[圖37] 圖37,是表示圖35、36所示之加工試驗之結果的表。
[圖38] 圖38,是表示加工試驗之結果的表。
[圖39] 圖39,是表示加工試驗之結果的剖面照片。
[圖40] 圖40,是表示一實施形態之雷射加工之一工程的圖。
[圖41] 圖41,是表示一實施形態之雷射加工之一工程的圖。
[圖42] 圖42,是表示一實施形態之雷射加工之一工程的圖。
[圖43] 圖43,是表示一實施形態之雷射加工之一工程的圖。
[圖44] 圖44,是表示一實施形態之雷射加工之一工程的圖。
[圖45] 圖45,是表示一實施形態之雷射加工之一工程的圖。
[圖46] 圖46,是表示一實施形態之雷射加工之一工程的圖。
[圖47] 圖47,是表示一實施形態之雷射加工之一工程的圖。
[圖48] 圖48,是表示一實施形態之雷射加工之對象物的圖。
[圖49] 圖49,是表示加工試驗之結果的表。
[圖50] 圖50,是表示加工試驗之結果的表。
[圖51] 圖51,是表示本實施形態之對象物的圖。
[圖52] 圖52,是表示加工第3區域之際之光束形狀的圖。
[圖53] 圖53,是表示圖52所示之光束形狀之加工結果的表。
[圖54] 圖54,是用來說明第3實施形態之雷射加工的圖。
[圖55] 圖55,是用來說明第4實施形態之雷射加工的圖。
11:對象物
A:線
A1:第1區域
A2:第2區域
C:聚光區域
CD:延伸方向
CD2:反方向
E:去除區域
K1:第1結晶方位
K2:第2結晶方位
K3:第3結晶方位
K4:第4結晶方位
ND:加工行進方向
ND2:逆方向
NH:長邊方向
Q1:第1形狀
R:有效區域
Claims (19)
- 一種雷射加工裝置, 是對具有結晶構造的對象物照射雷射光來形成改質區域用的雷射加工裝置,具備: 支撐部,其用來支撐前述對象物; 照射部,其用來朝向前述支撐部所支撐的前述對象物照射前述雷射光; 移動部,其用來使前述雷射光的聚光區域對於前述對象物相對移動;以及 控制部,其用來控制前述移動部及前述照射部, 在前述對象物,從與前述雷射光的射入面交錯的Z方向來看,設定有包含圓弧狀之第1區域與圓弧狀之第2區域的圓環狀之線, 前述照射部,具有用來成形前述雷射光的成形部, 前述控制部,實行: 第1加工處理,其藉由控制前述照射部及前述移動部,而沿著前述線之中的前述第1區域來使前述聚光區域相對移動,藉此沿著前述第1區域在前述對象物形成前述改質區域,並從該改質區域朝向與前述對象物之前述射入面相反之側的相反面,形成對於前述Z方向斜向延伸的斜向龜裂;以及 第2加工處理,其藉由控制前述照射部及前述移動部,而沿著前述線之中的前述第2區域來使前述聚光區域相對移動,藉此沿著前述第2區域在前述對象物形成前述改質區域,並形成從該改質區域朝向前述相反面延伸的前述斜向龜裂, 在前述第1加工處理及前述第2加工處理,前述控制部,是將前述聚光區域的移動方向亦即加工行進方向的順逆以前述第1加工處理和前述第2加工處理來切換。
- 如請求項1所述之雷射加工裝置,其中, 前述對象物,含有沿著前述Z方向從前述相反面側依序配列的第1部分及第2部分, 前述控制部,對於前述第1部分,一邊切換前述加工行進方向的順逆一邊實行前述第1加工處理及前述第2加工處理,並對於前述第2部分,實行與前述第1加工處理及前述第2加工處理不同的其他加工處理, 在前述其他加工處理,前述控制部,控制前述照射部及前述移動部,藉此遍及前述線的全體使前述加工行進方向的順逆成為相同且沿著前述線來使前述聚光區域相對移動,藉此沿著前述線在前述對象物形成前述改質區域及從該改質區域沿著前述Z方向延伸的龜裂。
- 如請求項2所述之雷射加工裝置,其中, 在前述其他加工處理,前述控制部,控制前述成形部,藉此將前述雷射光成形為:在從前述Z方向觀看時,使前述聚光區域具有長邊方向,且,使該聚光區域的長邊方向沿著前述加工行進方向。
- 如請求項1至3中任一項所述之雷射加工裝置,其中, 前述對象物,含有與其他構件接合的接合區域, 在前述第1加工處理及前述第2加工處理,前述控制部,形成隨著從前述射入面朝向前述相反面而從前述接合區域之內側的位置朝向前述接合區域的外緣來傾斜的前述斜向龜裂。
- 如請求項1至4中任一項所述之雷射加工裝置,其中, 前述對象物具有結晶構造,該結晶構造含有:(100)面、一個(110)面、另一個(110)面、與前述一個(110)面正交的第1結晶方位、與前述另一個(110)面正交的第2結晶方位,並以前述(100)面成為前述射入面的方式支撐於前述支撐部, 在前述第1加工處理及前述第2加工處理,前述控制部, 控制前述成形部,藉此將前述雷射光成形為:從前述Z方向觀看時前述聚光區域具有長邊方向,且,該長邊方向,是在接近前述第1結晶方位及前述第2結晶方位之中與前述聚光區域的移動方向亦即加工行進方向之間的角度較大之那方的朝向來對於前述加工行進方向傾斜。
- 如請求項5所述之雷射加工裝置,其中, 在將前述第2結晶方位與前述線成為正交的點設為0°,將前述第1結晶方位與前述線成為正交的點設為90°,將前述線之前述0°與前述90°之間的點設為45°時,第1區域包含前述0°至前述45°為止的區域, 前述第2區域包含前述45°至前述90°為止的區域。
- 如請求項5或6所述之雷射加工裝置,其中, 在前述第1加工處理及前述第2加工處理,前述控制部,控制前述移動部,藉此將前述加工行進方向的順逆以前述第1加工處理和前述第2加工處理來切換成:在從前述Z方向觀看時,前述長邊方向之傾斜的朝向,是與前述斜向龜裂對於前述加工行進方向延伸的方向成為同側。
- 如請求項2或3所述之雷射加工裝置,其中, 前述對象物具有結晶構造,該結晶構造含有:(100)面、一個(110)面、另一個(110)面、與前述一個(110)面正交的第1結晶方位、與前述另一個(110)面正交的第2結晶方位,且以前述(100)面成為前述射入面的方式支撐於前述支撐部, 在前述其他加工處理,前述控制部,其不進行前述加工行進方向的切換,就實行:第1Z加工處理,其沿著前述線之中的前述第1區域使前述聚光區域相對移動,藉此沿著前述第1區域在前述對象物形成前述改質區域,並形成從該改質區域沿著前述Z方向延伸的龜裂;以及第2Z加工處理,其沿著前述線之中的前述第2區域使前述聚光區域相對移動,藉此沿著前述第2區域在前述對象物形成前述改質區域,並形成從該改質區域沿著前述Z方向延伸的龜裂, 在前述第1Z加工處理及前述第2Z加工處理,前述控制部,控制前述成形部,藉此將前述雷射光成形為:從前述Z方向觀看時前述聚光區域具有長邊方向,且,該長邊方向,是在接近前述第1結晶方位及前述第2結晶方位之中與前述加工行進方向之間的角度較大之那方的朝向來對於前述加工行進方向傾斜。
- 如請求項5或8所述之雷射加工裝置,其中, 前述線,在將前述第2結晶方位與前述線成為正交的點設為0°,將前述第1結晶方位與前述線成為正交的點設為90°,將前述線之前述0°與前述90°之間的點設為45°時,含有:包含前述0°的前述第1區域、包含前述90°的前述第2區域、在前述第1區域與前述第2區域之間的區域且包含前述45°之圓弧狀的第3區域, 前述控制部,實行第3加工處理,其藉由控制前述照射部及前述移動部,而沿著前述線之中的前述第3區域來使前述聚光區域相對移動,藉此沿著前述第3區域在前述對象物形成前述改質區域,並形成從該改質區域朝向前述相反面延伸的前述斜向龜裂, 在前述第3加工處理,前述控制部,控制前述成形部,藉此將前述雷射光成形為:在從前述Z方向觀看時,使前述聚光區域具有長邊方向,且,使該長邊方向沿著前述加工行進方向。
- 如請求項9所述之雷射加工裝置,其中, 在前述第3加工處理,前述控制部,藉由控制前述移動部,而使前述聚光區域之前述加工行進方向的順逆,成為與前述第1加工處理及前述第2加工處理之中連續於前述第3加工處理來實行之那方的前述加工行進方向的順逆相同。
- 如請求項9或10所述之雷射加工裝置,其中, 在前述第1加工處理及前述第2加工處理,前述控制部,控制前述移動部,藉此將前述加工行進方向的順逆以前述第1加工處理和前述第2加工處理來切換成:在從前述Z方向觀看時,前述長邊方向之傾斜的朝向,是與前述斜向龜裂對於前述加工行進方向延伸的方向成為同側。
- 如請求項1至11中任一項所述之雷射加工裝置,其中, 在前述第1加工處理及前述第2加工處理,前述控制部, 實行:第1形成處理,其將前述Z方向之前述聚光區域的位置設定為第1Z位置,而沿著前述線使前述聚光區域相對移動,藉此將作為前述改質區域之第1改質區域及從前述第1改質區域延伸的龜裂形成在前述對象物;以及 第2形成處理,其將前述Z方向之前述聚光區域的位置設定為比前述第1Z位置還靠前述射入面側的第2Z位置,而沿著前述線使前述聚光區域相對移動,藉此形成作為前述改質區域之第2改質區域及從前述第2改質區域延伸的龜裂, 在前述第1形成處理,前述控制部,將與前述加工行進方向及前述Z方向交錯的Y方向之前述聚光區域的位置設定為第1Y位置, 在前述第2形成處理,前述控制部,將前述Y方向之前述聚光區域的位置設定為從前述第1Y位置偏移的第2Y位置,並藉由前述成形部的控制,來將前述雷射光成形為:使包含前述Y方向及前述Z方向之YZ面內的前述聚光區域之形狀,成為至少在比前述聚光區域的中心還靠前述射入面側往前述偏移的方向來傾斜的傾斜形狀,藉此在前述YZ面內往前述偏移的方向傾斜地形成前述斜向龜裂。
- 如請求項12所述之雷射加工裝置,其中, 前述成形部,含有因應調變圖形來調變前述雷射光,藉此成形前述雷射光用的空間光調變器, 前述照射部,含有將來自前述空間光調變器的前述雷射光朝向前述對象物聚光用的聚光透鏡, 在前述第2形成處理,前述控制部,藉由前述空間光調變器所顯示之前述調變圖形的控制,來將前述雷射光調變成使前述聚光區域的形狀成為前述傾斜形狀,藉此成形前述雷射光。
- 如請求項13所述之雷射加工裝置,其中, 前述調變圖形,含有對於前述雷射光賦予彗形像差用的彗形像差圖形, 在前述第2形成處理,前述控制部,控制前述彗形像差圖形之前述彗形像差的大小,藉此進行使前述聚光區域的形狀成為前述傾斜形狀用的第1圖形控制。
- 如請求項13或14所述之雷射加工裝置,其中, 前述調變圖形,含有將前述雷射光的球面像差予以補正用的球面像差補正圖形, 在前述第2形成處理,前述控制部,進行第2圖形控制,其對於前述聚光透鏡之射入瞳面的中心,使前述球面像差補正圖形的中心往前述Y方向位移,藉此使前述聚光區域的形狀成為前述傾斜形狀。
- 如請求項13至15中任一項所述之雷射加工裝置,其中, 在前述第2形成處理,前述控制部,進行第3圖形控制,其對於沿著前述加工行進方向的軸線將非對稱的前述調變圖形顯示於前述空間光調變器,藉此使前述聚光區域的形狀成為前述傾斜形狀。
- 如請求項13至16中任一項所述之雷射加工裝置,其中, 前述調變圖形,含有橢圓圖形,其用以將含有與前述Y方向及前述Z方向交錯之前述X方向與前述Y方向的XY面內之前述聚光區域的形狀,設為以前述X方向為長邊的橢圓形狀, 在前述第2形成處理,前述控制部,以前述橢圓圖形的強度對於沿著前述X方向的軸線成為非對稱的方式,將前述調變圖形顯示於前述空間光調變器,藉此進行使前述聚光區域的形狀成為前述傾斜形狀用的第4圖形控制。
- 如請求項13至17中任一項所述之雷射加工裝置,其中, 在前述第2形成處理,前述控制部,將在前述YZ面內沿著前述偏移方向配列的複數個前述雷射光的聚光點予以形成用的前述調變圖形顯示於前述空間光調變器,藉此進行使含有複數個前述聚光點的前述聚光區域之形狀成為前述傾斜形狀用的第5圖形控制。
- 一種雷射加工方法, 是對具有結晶構造的對象物照射雷射光來形成改質區域用的雷射加工方法,具備: 第1加工工程,其在設定於前述對象物的線之中沿著第1區域使前述雷射光的聚光區域相對移動,藉此沿著前述第1區域在前述對象物形成前述改質區域,並從該改質區域朝向與前述對象物之前述雷射光的射入面相反之側的相反面,形成對於與前述射入面交錯之Z方向斜向延伸的斜向龜裂;以及 第2加工工程,其沿著前述線之中的第2區域來使前述聚光區域相對移動,藉此沿著前述第2區域在前述對象物形成前述改質區域,並形成從該改質區域朝向前述相反面延伸的前述斜向龜裂, 在前述對象物,從前述Z方向來看,設定有包含圓弧狀之前述第1區域與圓弧狀之前述第2區域的圓環狀之前述線, 在前述第1加工工程及前述第2加工工程,將前述聚光區域的移動方向亦即加工進行方的順逆以前述第1加工工程與前述第2加工工程來切換。
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