TWI819132B - 雷射加工裝置及雷射加工方法 - Google Patents

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Abstract

雷射加工裝置係具備：支承部、照射部、移動機構、控制部及攝像部。控制部係實行第1前處理，該第1前處理是沿著具有並排配置的複數條並行線之加工用線將雷射光照射於對象物，而在對象物形成改質區域。攝像部係取得第1圖像，該第1圖像呈現藉由第1前處理而沿著具有複數條並行線之加工用線形成了改質區域的情況之加工狀態。

Description

雷射加工裝置及雷射加工方法
本發明的一態樣是關於雷射加工裝置及雷射加工方法。
在專利文獻1記載一種雷射加工裝置，其係具備：保持工件之保持機構、及對藉由保持機構所保持的工件照射雷射光之雷射照射機構。在專利文獻1所記載的雷射加工裝置，具有聚光透鏡之雷射照射機構相對於基台是固定的，沿著與聚光透鏡之光軸垂直的方向之工件的移動是藉由保持機構來實施。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特許第5456510號公報
[發明所欲解決之問題]
然而，在上述般的雷射加工裝置，會有藉由對對象物照射雷射光而在對象物的內部沿著假想面形成改質區域的情況。在此情況，是以遍及假想面之改質區域為邊界，而讓對象物的一部分剝離。在這樣的剝離加工，按照例如對對象物照射雷射光時的加工條件，會有要將對象物剝離變得困難的疑慮。
於是，本發明的一態樣，是為了提供能將對象物確實地剝離之雷射加工裝置及雷射加工方法。 [解決問題之技術手段]
本發明的一態樣之雷射加工裝置，係藉由對對象物照射雷射光，而在對象物的內部沿著假想面形成改質區域，該雷射加工裝置係具備：支承對象物之支承部、對藉由支承部所支承的對象物照射雷射光之照射部、以使雷射光之聚光點的位置沿著假想面移動的方式讓支承部及照射部的至少一方移動之移動機構、控制支承部、照射部及移動機構之控制部、以及從沿著雷射光的入射方向之方向拍攝對象物之攝像部，控制部係實行第1前處理，該第1前處理，是沿著具有並排配置的複數條並行線之加工用線將雷射光照射於對象物，而在對象物形成改質區域，攝像部係取得第1圖像，該第1圖像呈現藉由第1前處理而沿著具有複數條並行線之加工用線形成了改質區域的情況之加工狀態。
本發明人等反覆苦心鑽研的結果發現到，對象物的剝離、與沿著具有複數條並行線之加工用線形成了改質區域的情況的加工狀態，兩者間具有相關性。於是，在本發明的一態樣之雷射加工裝置，是取得第1圖像，該第1圖像呈現沿著具有複數條並行線的加工用線形成了改質區域的情況之加工狀態。根據該第1圖像，能以可將對象物剝離的方式決定加工條件。因此，能將對象物確實地剝離。
本發明的一態樣之雷射加工裝置可為，控制部係實行第2前處理，該第2前處理是沿著一條加工用線將雷射光照射於對象物，而在對象物形成改質區域，攝像部係取得第2圖像，該第2圖像呈現藉由第2前處理而沿著一條加工用線形成了改質區域的情況之加工狀態。
本發明人等進一步反覆苦心鑽研的結果發現到，對象物的剝離與沿著一條加工用線形成了改質區域的情況的加工狀態，兩者之間具有相關性。於是，本發明的一態樣之雷射加工裝置，是取得第2圖像，該第2圖像呈現沿著一條加工用線形成了改質區域的情況之加工狀態。根據該第2圖像，能以可將對象物剝離的方式決定加工條件。因此，能將對象物確實地剝離。
本發明的一態樣之雷射加工裝置可為，控制部係判定在第2圖像所呈現的加工狀態，按照該判定結果來變更第2前處理的加工條件。在此情況，可將第2前處理的加工條件按照第2圖像而自動變更。
本發明的一態樣之雷射加工裝置可為，控制部係判定在第2圖像所呈現的加工狀態是否為第1切割(slicing)狀態，當並非第1切割狀態的情況是變更第2前處理的加工條件，第1切割狀態，是讓從改質區域所含的複數個改質點延伸之龜裂朝沿著一條加工用線的方向伸展的狀態。發現到，若沿著一條加工用線形成了改質區域的情況之加工狀態並非第1切割狀態，會使對象物的剝離變得困難。於是，在本發明的一態樣，當在第2圖像所呈現的加工狀態並非第1切割狀態的情況，是變更第2前處理的加工條件。如此，能以可將對象物剝離的方式決定加工條件。
本發明的一態樣之雷射加工裝置可為，控制部係判定在第1圖像所呈現的加工狀態，按照該判定結果來變更第1前處理的加工條件。在此情況，可將第1前處理的加工條件按照第1圖像而自動變更。
本發明的一態樣之雷射加工裝置可為，在第1前處理，是沿著具有並排配置的複數條並行線之加工用線，以第1加工條件將雷射光照射於對象物而在對象物形成改質區域，攝像部，作為第1圖像，是取得呈現第1規定量之雷射加工後的加工狀態之圖像，控制部，是根據第1圖像，判定第1前處理所進行之第1規定量的雷射加工後之加工狀態是否為第2切割狀態，當並非第2切割狀態的情況是變更第1加工條件，第2切割狀態，是讓從改質區域所含之複數個改質點延伸之龜裂朝沿著並行線的方向及與並行線交叉的方向伸展而相連的狀態。
發現到，在沿著具有複數條並行線之加工用線來形成改質區域時，若以第1規定量之雷射加工後的加工狀態成為第2切割狀態的方式進行雷射加工，能將對象物確實地剝離。於是，在本發明的一態樣，是根據第1圖像判定第1規定量的雷射加工後之加工狀態是否為第2切割狀態，當並非第2切割狀態的情況是變更第1加工條件。如此，能決定可將對象物確實地剝離之第1加工條件。
本發明的一態樣之雷射加工裝置可為，在第1前處理，是沿著具有並排配置的複數條並行線之加工用線，以第2加工條件將雷射光照射於對象物而在對象物形成改質區域，攝像部，作為第1圖像，是取得：呈現第1規定量的雷射加工後之加工狀態的圖像、及呈現比第1規定量更多的第2規定量的雷射加工後之加工狀態的圖像，控制部，是根據作為呈現第1規定量的雷射加工後之加工狀態的圖像之第1圖像，判定第1前處理所進行之第1規定量的雷射加工後之加工狀態是否為第2切割狀態，當第1規定量的雷射加工後之加工狀態為第2切割狀態的情況是變更第2加工條件，當第1規定量的雷射加工後之加工狀態並非第2切割狀態的情況，是根據作為呈現第2規定量的雷射加工後之加工狀態的圖像之第1圖像，判定第1前處理所進行之第2規定量的雷射加工後之加工狀態是否為第2切割狀態，當第2規定量的雷射加工後之加工狀態並非第2切割狀態的情況是變更第2加工條件，第2切割狀態，是讓從改質區域所含之複數個改質點延伸之龜裂朝沿著並行線的方向及與並行線交叉的方向伸展而相連的狀態。
發現到，在沿著具有複數條並行線之加工用線來形成改質區域時，若以第2規定量之雷射加工後的加工狀態成為第2切割狀態的方式進行雷射加工，可抑制產距時間的增加而將對象物剝離。於是，在本發明的一態樣，是根據第1圖像判定第1規定量的雷射加工後之加工狀態是否為第2切割狀態，當是第2切割狀態的情況是變更第2加工條件。根據第1圖像判定第2規定量的雷射加工後之加工狀態是否為第2切割狀態，當並非第2切割狀態的情況是變更第2加工條件。如此，能決定可抑制產距時間的增加而將對象物剝離之第2加工條件。
本發明的一態樣之雷射加工裝置，對象物可為條件決定用的晶圓，亦可為半導體元件用的晶圓。當對象物為條件決定用的晶圓的情況，可在晶圓全體區域的任一處設定加工用線，而決定加工條件。當對象物為半導體元件用的晶圓的情況，可在晶圓中之對剝離品質造成的影響較少之外緣區域設定加工用線，而決定加工條件。條件決定用的晶圓，例如是最終不會成為半導體元件(製品)之操作(practice)用的晶圓。半導體元件用的晶圓，例如是最終成為半導體元件之生產(production)用的晶圓。
本發明的一態樣之雷射加工方法，係藉由對對象物照射雷射光，而在對象物的內部沿著假想面形成改質區域，該雷射加工方法係具備第1前工序及第1攝像工序，該第1前工序，是沿著具有並排配置的複數條並行線之加工用線將雷射光照射於對象物而在對象物形成改質區域，該第1攝像工序，是取得第1圖像，該第1圖像是呈現藉由第1前工序而沿著具有複數條並行線之加工用線形成了改質區域的情況之加工狀態。
在該雷射加工方法，是取得第1圖像，該第1圖像是呈現藉由第1前工序而沿著具有複數條並行線之加工用線形成了改質區域的情況之加工狀態。根據所取得的第1圖像，能以成為可將對象物剝離的加工狀態的方式決定加工條件。因此，能將對象物確實地剝離。 [發明之效果]
依據本發明的一態樣，能夠提供可將對象物確實地剝離之雷射加工裝置及雷射加工方法。
以下，針對實施形態，參照圖式詳細地說明。又在各圖中，對相同或相當部分賦予同一符號而省略重複的說明。
首先說明雷射加工裝置之基本結構、作用、效果及變形例。
[雷射加工裝置的結構] 如圖1所示般，雷射加工裝置1係具備：複數個移動機構5,6、支承部7、1對的雷射加工頭10A,10B、光源單元8、控制部9。以下，將第1方向稱為X方向，將與第1方向垂直的第2方向稱為Y方向，將與第1方向及第2方向垂直的第3方向稱為Z方向。在本實施形態，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係具有：固定部51、移動部53、安裝部55。固定部51安裝於裝置框架1a。移動部53安裝於設置在固定部51之軌道，而可沿著Y方向移動。安裝部55安裝於設置在移動部53之軌道，而可沿著X方向移動。
移動機構6係具有：固定部61、1對的移動部63,64、1對的安裝部65,66。固定部61安裝於裝置框架1a。1對的移動部63,64分別安裝於設置在固定部61的軌道，而能分別獨立地沿著Y方向移動。安裝部65安裝於設置在移動部63之軌道，而可沿著Z方向移動。安裝部66安裝於設置在移動部64之軌道，而可沿著Z方向移動。亦即，相對於裝置框架1a，1對的安裝部65,66分別可沿著Y方向及Z方向的各個方向移動。移動部63,64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分別構成第1及第2鉛直移動機構(鉛直移動機構)。
支承部7安裝於設置在移動機構5的安裝部55之旋轉軸，而能以與Z方向平行的軸線為中心線進行旋轉。亦即，支承部7可沿著X方向及Y方向的各個方向移動，且能以與Z方向平行的軸線為中心線而進行旋轉。支承部7是支承對象物100。對象物100是例如晶圓。
如圖1及圖2所示般，雷射加工頭10A安裝於移動機構6的安裝部65。雷射加工頭10A，在Z方向上與支承部7相對向的狀態下，對藉由支承部7所支承的對象物100照射雷射光L1(也稱為「第1雷射光L1」)。雷射加工頭10B安裝於移動機構6之安裝部66。雷射加工頭10B，在Z方向上與支承部7相對向的狀態下，對藉由支承部7所支承之對象物100照射雷射光L2(也稱為「第2雷射光L2」)。雷射加工頭10A,10B是構成照射部。
光源單元8具有1對的光源81,82。光源81輸出雷射光L1。雷射光L1是從光源81的出射部81a出射，利用光纖2往雷射加工頭10A導光。光源82輸出雷射光L2。雷射光L2是從光源82之出射部82a出射，而利用另外的光纖2往雷射加工頭10B導光。
控制部9是控制雷射加工裝置1之各部(支承部7、複數個移動機構5,6、1對的雷射加工頭10A,10B、及光源單元8等)。控制部9，是以包含處理器、記憶體、儲存器及通訊元件等之電腦裝置的形式來構成。在控制部9，被記憶體等讀取的軟體(程式)是藉由處理器執行，記憶體及儲存器內之資料的讀取及寫入、以及通訊元件的通訊，則是藉由處理器來控制。藉此，控制部9可實現各種功能。
接著說明，使用如以上般構成之雷射加工裝置1進行加工的一例。該加工的一例，是為了將對象物100(晶圓)切斷成複數個晶片(chip)，而沿著設定為格子狀的複數條線(line)在對象物100的內部形成改質區域。
首先，為了使支承對象物100之支承部7在Z方向上與1對的雷射加工頭10A,10B相對向，移動機構5沿著X方向及Y方向的各個方向讓支承部7移動。接下來，為了使對象物100中之朝一方向延伸之複數條線沿著X方向，移動機構5以與Z方向平行的軸線為中心線讓支承部7旋轉。
接下來，為了使雷射光L1的聚光點(聚光區域的一部分)位於朝一方向延伸之一條線上，移動機構6沿著Y方向讓雷射加工頭10A移動。另一方面，為了使雷射光L2的聚光點位於朝一方向延伸之另一條線上，移動機構6沿著Y方向讓雷射加工頭10B移動。接下來，以使雷射光L1的聚光點位於對象物100的內部的方式，移動機構6沿著Z方向讓雷射加工頭10A移動。另一方面，以使雷射光L2的聚光點位於對象物100的內部的方式，移動機構6沿著Z方向讓雷射加工頭10B移動。
接下來，讓光源81輸出雷射光L1並讓雷射加工頭10A對對象物100照射雷射光L1，且讓光源82輸出雷射光L2並讓雷射加工頭10B對對象物100照射雷射光L2。在此同時，為了沿著朝一方向延伸之一條線讓雷射光L1的聚光點相對移動且沿著朝一方向延伸之另一條線讓雷射光L2的聚光點相對移動，移動機構5是沿著X方向讓支承部7移動。如此，雷射加工裝置1沿著對象物100中之朝一方向延伸之複數條線的各個，在對象物100的內部形成改質區域。
接下來，為了使對象物100中之朝與一方向正交的另一方向延伸之複數條線沿著X方向，移動機構5是以與Z方向平行的軸線為中心線而讓支承部7旋轉。
接下來，為了使雷射光L1的聚光點位於朝另一方向延伸之一條線上，移動機構6沿著Y方向讓雷射加工頭10A移動。另一方面，為了使雷射光L2的聚光點位於朝另一方向延伸之另一條線上，移動機構6沿著Y方向讓雷射加工頭10B移動。接下來，以使雷射光L1的聚光點位於對象物100的內部的方式，移動機構6沿著Z方向讓雷射加工頭10A移動。另一方面，以使雷射光L2的聚光點位於對象物100的內部的方式，移動機構6沿著Z方向讓雷射加工頭10B移動。
接下來，讓光源81輸出雷射光L1並讓雷射加工頭10A對對象物100照射雷射光L1，且讓光源82輸出雷射光L2並讓雷射加工頭10B對對象物100照射雷射光L2。在此同時，為了沿著朝另一方向延伸之一條線讓雷射光L1的聚光點相對移動且沿著朝另一方向延伸之另一條線讓雷射光L2的聚光點相對移動，移動機構5是沿著X方向讓支承部7移動。如此，雷射加工裝置1沿著對象物100中之朝與一方向正交之另一方向延伸之複數條線的各個，在對象物100的內部形成改質區域。
又在上述加工的一例，光源81，是利用例如脈衝振盪方式，輸出對對象物100具有穿透性的雷射光L1，光源82是利用例如脈衝振盪方式，輸出對對象物100具有穿透性的雷射光L2。若這樣的雷射光在對象物100的內部聚光，在與雷射光之聚光點對應的部分雷射光特別被吸收，而在對象物100的內部形成改質區域。改質區域，是密度、折射率、機械強度等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，例如包含：熔融處理區域、裂痕區域、絕緣破壞區域、折射率變化區域等。
若利用脈衝振盪方式所輸出的雷射光照射於對象物100，且沿著設定於對象物100之線讓雷射光的聚光點相對移動，會以沿著線排成1列的方式形成複數個改質點。1個改質點是藉由1脈衝的雷射光照射所形成的。1列的改質區域是排成1列之複數個改質點的集合。相鄰的改質點，依據對於對象物100之雷射光聚光點的相對移動速度及雷射光之重複頻率，會有彼此相連的情況，也會有彼此分離的情況。所設定之線的形狀並不限定於格子狀，可為環狀、直線狀、曲線狀及將其中之至少任一個組合而成的形狀。 [雷射加工頭的結構]
如圖3及圖4所示般，雷射加工頭10A係具備：殼體11、入射部12、調整部13、聚光部14。
殼體11係具有：第1壁部21及第2壁部22、第3壁部23及第4壁部24、以及第5壁部25及第6壁部26。第1壁部21及第2壁部22是在X方向上相對向。第3壁部23及第4壁部24是在Y方向上相對向。第5壁部25及第6壁部26是在Z方向上相對向。
第3壁部23和第4壁部24的距離是比第1壁部21和第2壁部22的距離小。第1壁部21和第2壁部22的距離是比第5壁部25和第6壁部26的距離小。又第1壁部21和第2壁部22的距離，亦可與第5壁部25和第6壁部26的距離相等，或亦可比第5壁部25和第6壁部26的距離大。
在雷射加工頭10A，第1壁部21是位於與移動機構6的固定部61相反側，第2壁部22是位於固定部61側。第3壁部23是位於移動機構6之安裝部65側，第4壁部24是位於與安裝部65為相反側、即雷射加工頭10B側(參照圖2)。第5壁部25是位於與支承部7為相反側，第6壁部26是位於支承部7側。
殼體11構成為，以第3壁部23配置於移動機構6之安裝部65側的狀態將殼體11安裝於安裝部65。具體而言如下所述。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之軌道(參照圖2)。安裝板65b豎設於底板65a之雷射加工頭10B側的端部(參照圖2)。在第3壁部23與安裝板65b接觸的狀態下，透過台座27將螺栓28螺合於安裝板65b，藉此將殼體11安裝於安裝部65。台座27設置在第1壁部21及第2壁部22的各個。殼體11相對於安裝部65成為可裝卸自如。
入射部12安裝於第5壁部25。入射部12是讓雷射光L1入射殼體11內。入射部12，在X方向上是靠第2壁部22側(一方的壁部側)，在Y方向上是靠第4壁部24側。亦即，X方向上之入射部12和第2壁部22的距離，是比X方向上之入射部12和第1壁部21的距離小；Y方向上之入射部12和第4壁部24的距離，是比X方向上之入射部12和第3壁部23的距離小。
入射部12構成為，使光纖2的連接端部2a成為可連接。在光纖2的連接端部2a，設置用於使從光纖的出射端出射之雷射光L1準直之準直透鏡，但未設置用於抑制返回光之隔離器。該隔離器是設置在比連接端部2a更靠光源81側之光纖的途中。如此，可謀求連接端部2a的小型化，進而謀求入射部12的小型化。又在光纖2的連接端部2a設置隔離器亦可。
調整部13配置於殼體11內。調整部13是用於調整從入射部12入射的雷射光L1。調整部13所具有的各結構，是安裝於設置在殼體11內之光學座29。光學座29，是以將殼體11內的區域區隔成第3壁部23側的區域和第4壁部24側的區域的方式安裝於殼體11。光學座29是與殼體11成為一體。調整部13所具有的各結構，是在第4壁部24側安裝於光學座29。關於調整部13所具有的各結構，隨後詳述。
聚光部14配置於第6壁部26。具體而言，聚光部14是以插穿在形成於第6壁部26之孔26a的狀態(參照圖5)配置於第6壁部26。聚光部14，是將藉由調整部13調整後的雷射光L1聚光並往殼體11外出射。聚光部14，在X方向上是靠第2壁部22側(一方的壁部側)，在Y方向上是靠第4壁部24側。亦即，X方向上之聚光部14和第2壁部22的距離，是比X方向上之聚光部14和第1壁部21的距離小，Y方向上之聚光部14和第4壁部24的距離，是比X方向上之聚光部14和第3壁部23的距離小。
如圖5所示般，調整部13係具有：衰減器31、擴束器32、反射鏡33。入射部12、調整部13的衰減器31、擴束器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及擴束器32，在直線A1上，是配置在入射部12和反射鏡33之間。衰減器31是用於調整從入射部12入射的雷射光L1之功率。擴束器32，是將藉由衰減器31調整功率後之雷射光L1的口徑擴大。反射鏡33，是將藉由擴束器32擴大直徑後的雷射光L1反射。
調整部13進一步具有：反射型空間光調變器34、成像光學系統35。調整部13的反射型空間光調變器34及成像光學系統35、以及聚光部14，是配置在沿著Z方向延伸的直線(第2直線)A2上。反射型空間光調變器34，是將被反射鏡33反射後的雷射光L1調變。反射型空間光調變器34是例如反射型液晶(LCOS:Liquid Crystal on Silicon)的空間光調變器(SLM:Spatial Light Modulator)。成像光學系統35是構成：使反射型空間光調變器34的反射面34a和聚光部14的入瞳面14a處於成像關係之雙側遠心光學系統。成像光學系統35是由3個以上的透鏡所構成。
直線A1及直線A2是位於與Y方向垂直的平面上。直線A1，相對於直線A2是位於第2壁部22側(一方的壁部側)。在雷射加工頭10A，雷射光L1是從入射部12入射殼體11內而在直線A1上行進，依序被反射鏡33及反射型空間光調變器34反射後，在直線A2上行進而從聚光部14往殼體11外出射。又衰減器31及擴束器32的排列順序是相反亦可。此外，衰減器31亦可配置在反射鏡33和反射型空間光調變器34之間。此外，調整部13亦可具有其他光學零件(例如配置在擴束器32前之偏轉鏡(steering mirror)等)。
雷射加工頭10A進一步具備：雙色鏡15、測定部16、觀察部17、驅動部18、電路部19。
雙色鏡15，在直線A2上，是配置於成像光學系統35和聚光部14之間。亦即，雙色鏡15，是在殼體11內，配置於調整部13和聚光部14之間。雙色鏡15，是在第4壁部24側安裝於光學座29。雙色鏡15是讓雷射光L1穿透。雙色鏡15，基於抑制像散的觀點，是例如立方體型，或配置成具有歪斜的關係之2片板型。
測定部16，在殼體11內，相對於調整部13是配置在第1壁部21側(與一方的壁部側為相反側)。測定部16，是在第4壁部24側安裝於光學座29。測定部16，是輸出用於測定對象物100的表面(例如，雷射光L1入射側的表面)和聚光部14的距離之測定光L10，並檢測透過聚光部14而被對象物100的表面反射後之測定光L10。亦即，從測定部16輸出的測定光L10，透過聚光部14照射於對象物100的表面，被對象物100的表面反射後的測定光L10，是透過聚光部14而由測定部16檢測。
更具體的說，從測定部16輸出的測定光L10，依序被在第4壁部24側安裝於光學座29之光束分離器20及雙色鏡15反射，而從聚光部14往殼體11外出射。被對象物100的表面反射後的測定光L10，從聚光部14往殼體11內入射而依序被雙色鏡15及光束分離器20反射，往測定部16入射而由測定部16檢測。
觀察部17，在殼體11內，相對於調整部13是配置在第1壁部21側(與一方的壁部側為相反側)。觀察部17，是在第4壁部24側安裝於光學座29。觀察部17，是輸出用於觀察對象物100的表面(例如，雷射光L1入射側的表面)之觀察光L20，並檢測透過聚光部14而被對象物100的表面反射後之觀察光L20。亦即，從觀察部17輸出的觀察光L20，是透過聚光部14照射於對象物100的表面，被對象物100的表面反射後的觀察光L20，是透過聚光部14而由觀察部17檢測。
更具體的說，從觀察部17輸出的觀察光L20，是透過光束分離器20而被雙色鏡15反射，並從聚光部14往殼體11外出射。被對象物100的表面反射後的觀察光L20，是從聚光部14往殼體11內入射而被雙色鏡15反射，透過光束分離器20而往觀察部17入射，由觀察部17檢測。又雷射光L1、測定光L10及觀察光L20各個的波長彼此不同(至少各個的中心波長互相錯開)。
驅動部18，是在第4壁部24側安裝於光學座29。驅動部18，是藉由例如壓電元件的驅動力，而讓配置於第6壁部26之聚光部14沿著Z方向移動。
電路部19，在殼體11內，相對於光學座29是配置在第3壁部23側。亦即，電路部19，在殼體11內，相對於調整部13、測定部16及觀察部17是配置在第3壁部23側。電路部19是例如複數個電路基板。電路部19是用於處理從測定部16輸出的信號、及輸入反射型空間光調變器34的信號。電路部19，是根據從測定部16輸出的信號來控制驅動部18。作為一例，電路部19是根據從測定部16輸出的信號，以使對象物100的表面和聚光部14的距離維持一定的方式(亦即，對象物100的表面和雷射光L1之聚光點的距離維持一定的方式)控制驅動部18。又在殼體11設有連接器(圖示省略)，連接器是供用於將電路部19電氣連接於控制部9(參照圖1)等之配線連接。
雷射加工頭10B是與雷射加工頭10A同樣地具備：殼體11、入射部12、調整部13、聚光部14、雙色鏡15、測定部16、觀察部17、驅動部18、電路部19。但雷射加工頭10B的各結構是如圖2所示般配置成，關於通過1對的安裝部65,66間之中點且與Y方向垂直的假想平面，與雷射加工頭10A的各結構具有面對稱的關係。
例如，雷射加工頭10A的殼體(第1殼體)11，是以第4壁部24相對於第3壁部23位於雷射加工頭10B側且第6壁部26相對於第5壁部25位於支承部7側的方式安裝於安裝部65。相對於此，雷射加工頭10B的殼體(第2殼體)11，是以第4壁部24相對於第3壁部23位於雷射加工頭10A側且第6壁部26相對於第5壁部25位於支承部7側的方式安裝於安裝部66。
雷射加工頭10B的殼體11構成為，以第3壁部23配置於安裝部66側的狀態將殼體11安裝於安裝部66。具體而言如下所述。安裝部66係具有：底板66a、安裝板66b。底板66a安裝於設置在移動部63之軌道。安裝板66b豎設於底板66a之雷射加工頭10A側的端部。雷射加工頭10B的殼體11，是以第3壁部23與安裝板66b接觸的狀態安裝於安裝部66。雷射加工頭10B的殼體11，相對於安裝部66成為可裝卸自如。 [作用及效果]
在雷射加工頭10A，因為輸出雷射光L1的光源不是設置在殼體11內，可謀求殼體11的小型化。再者，在殼體11內，第3壁部23和第4壁部24的距離比第1壁部21和第2壁部22的距離小，使配置在第6壁部26之聚光部14在Y方向上靠第4壁部24側。如此，當沿著與聚光部14的光軸垂直的方向讓殼體11移動的情況，例如縱使在第4壁部24側有其他結構(例如雷射加工頭10B)存在，仍可讓聚光部14靠近該其他結構。如此，雷射加工頭10A適用於讓聚光部14沿著與其光軸垂直的方向移動。
此外，在雷射加工頭10A，入射部12設置於第5壁部25，在Y方向上是靠第4壁部24側。如此，可在殼體11內的區域中之相對於調整部13為第3壁部23側的區域配置其他結構(例如，電路部19)等，而能有效地利用該區域。
此外，在雷射加工頭10A，聚光部14在X方向上是靠第2壁部22側。如此，當沿著與聚光部14的光軸垂直的方向讓殼體11移動的情況，例如縱使在第2壁部22側有其他結構存在，仍可讓聚光部14靠近該其他結構。
此外，在雷射加工頭10A，入射部12設置於第5壁部25，在X方向上是靠第2壁部22側。如此，可在殼體11內的區域中之相對於調整部13為第1壁部21側的區域配置其他結構(例如，測定部16及觀察部17)等，而能有效地利用該區域。
此外，在雷射加工頭10A，測定部16及觀察部17，在殼體11內的區域中是配置在相對於調整部13為第1壁部21側的區域；電路部19，在殼體11內的區域中是配置在相對於調整部13為第3壁部23側；雙色鏡15。在殼體11內是配置在調整部13和聚光部14之間。如此，可有效地利用殼體11內的區域。再者，在雷射加工裝置1中，可進行根據對象物100的表面和聚光部14的距離之測定結果之加工。此外，在雷射加工裝置1中，可進行根據對象物100的表面的觀察結果之加工。
此外，在雷射加工頭10A，電路部19是根據從測定部16輸出的信號來控制驅動部18。如此，可根據對象物100的表面和聚光部14的距離之測定結果來調整雷射光L1的聚光點的位置。
此外，在雷射加工頭10A，入射部12、以及調整部13之衰減器31、擴束器32及反射鏡33，是配置在沿著Z方向延伸的直線A1上，調整部13之反射型空間光調變器34、成像光學系統35及聚光部14、以及聚光部14，是配置在沿著Z方向延伸的直線A2上。如此，可將具有衰減器31、擴束器32、反射型空間光調變器34及成像光學系統35之調整部13構成為緊湊(compact)。
此外，在雷射加工頭10A，直線A1是相對於直線A2位於第2壁部22側。如此，在殼體11內的區域中之相對於調整部13為第1壁部21側的區域，構成使用聚光部14之其他光學系統(例如，測定部16及觀察部17)的情況，可讓該其他光學系統的構成自由度提高。
以上的作用及效果，在雷射加工頭10B也能同樣地發揮。
此外，在雷射加工裝置1，雷射加工頭10A的聚光部14，在雷射加工頭10A的殼體11內是靠雷射加工頭10B側，雷射加工頭10B的聚光部14，在雷射加工頭10B的殼體11內是靠雷射加工頭10A側。如此，當讓1對的雷射加工頭10A,10B分別沿著Y方向移動的情況，能使雷射加工頭10A的聚光部14和雷射加工頭10B的聚光部14互相靠近。如此，依據雷射加工裝置1，可將對象物100效率良好地加工。
此外，在雷射加工裝置1，1對的安裝部65,66分別沿著Y方向及Z方向的各個方向移動。如此，可將對象物100效率更良好地加工。
此外，在雷射加工裝置1，支承部7是沿著X方向及Y方向的各個方向移動，且以與Z方向平行的軸線為中心線而進行旋轉。如此，可將對象物100效率更良好地加工。 [變形例]
例如，如圖6所示般，入射部12、調整部13及聚光部14是配置在沿著Z方向延伸的直線A上亦可。如此，可將調整部13構成為緊湊。在此情況，調整部13亦可不具備反射型空間光調變器34及成像光學系統35。此外，調整部13亦可具有衰減器31及擴束器32。如此，可將具有衰減器31及擴束器32之調整部13構成為緊湊。又衰減器31及擴束器32的排列順序是相反亦可。
此外，殼體11只要構成為，以使第1壁部21、第2壁部22、第3壁部23及第5壁部25之至少1者配置於雷射加工裝置1的安裝部65(或安裝部66)側的狀態將殼體11安裝於安裝部65(或安裝部66)即可。此外，聚光部14只要至少在Y方向上靠第4壁部24側即可。如此，當沿著Y方向讓殼體11移動的情況，例如縱使在第4壁部24側有其他結構存在，仍可讓聚光部14靠近該其他結構。此外，當沿著Z方向讓殼體11移動的情況，例如可讓聚光部14靠近對象物100。
此外，聚光部14，在X方向上是靠第1壁部21側亦可。如此，當沿著與聚光部14之光軸垂直的方向讓殼體11移動的情況，縱使例如在第1壁部21側有其他結構存在，仍可讓聚光部14靠近該其他結構。在此情況，入射部12是在X方向上靠第1壁部21側亦可。如此，可在殼體11內的區域中之相對於調整部13之第2壁部22側的區域配置其他結構(例如，測定部16及觀察部17)等，而能夠有效地利用該區域。
此外，從光源單元8之出射部81a往雷射加工頭10A之入射部12之雷射光L1的導光、及從光源單元8之出射部82a往雷射加工頭10B之入射部12之雷射光L2的導光之至少1者，是藉由反射鏡來實施亦可。圖7係雷射光L1藉由反射鏡導光之雷射加工裝置1的一部分之前視圖。在圖7所示的結構，用於反射雷射光L1之反射鏡3，是以在Y方向上與光源單元8之出射部81a相對向且在Z方向上與雷射加工頭10A之入射部12相對向的方式安裝於移動機構6之移動部63。
在圖7所示的結構，縱使讓移動機構6之移動部63沿著Y方向移動，仍可維持在Y方向上使反射鏡3與光源單元8之出射部81a相對向的狀態。此外，縱使讓移動機構6之安裝部65沿著Z方向移動，仍可維持在Z方向上使反射鏡3與雷射加工頭10A之入射部12相對向的狀態。因此，能夠與雷射加工頭10A的位置無關地，讓從光源單元8之出射部81a出射的雷射光L1確實地入射雷射加工頭10A的入射部12。而且，還能利用藉由光纖2難以導光之高功率長短脈衝雷射等的光源。
此外，在圖7所示的結構，反射鏡3以可進行角度調整及位置調整之至少1者的方式安裝於移動機構6之移動部63亦可。如此，能讓從光源單元8之出射部81a出射的雷射光L1更確實地入射雷射加工頭10A之入射部12。
此外，光源單元8亦可為具有1個光源者。在此情況，光源單元8只要構成為：讓從1個光源輸出之雷射光的一部分從出射部81a出射且讓該雷射光的其他部分從出射部82b出射即可。
此外，雷射加工裝置1亦可具備1個雷射加工頭10A。縱使是具備1個雷射加工頭10A之雷射加工裝置1，當沿著與聚光部14之光軸垂直的Y方向讓殼體11移動的情況，縱使例如在第4壁部24側有其他結構存在，仍可讓聚光部14靠近該其他結構。如此，依據具備1個雷射加工頭10A之雷射加工裝置1，也能將對象物100效率良好地加工。此外，在具備1個雷射加工頭10A之雷射加工裝置1，如果使安裝部65沿著Z方向移動，可將對象物100效率更良好加工。此外，在具備1個雷射加工頭10A之雷射加工裝置1，如果使支承部7沿著X方向移動，且以與Z方向平行的軸線為中心線而進行旋轉，可將對象物100效率更良好地加工。
此外，雷射加工裝置1亦可具備3個以上的雷射加工頭。圖8係具備2對的雷射加工頭之雷射加工裝置1的立體圖。圖8所示的雷射加工裝置1係具備：複數個移動機構200,300,400、支承部7、1對的雷射加工頭10A,10B、1對的雷射加工頭10C,10D、光源單元(圖示省略)。
移動機構200，是沿著X方向、Y方向及Z方向的各個方向讓支承部7移動，且以與Z方向平行的軸線為中心線而讓支承部7旋轉。
移動機構300具有：固定部301、1對的安裝部(第1安裝部、第2安裝部)305,306。固定部301安裝於裝置框架(圖示省略)。1對的安裝部305,306分別安裝於設置在固定部301之軌道，而能分別獨立地沿著Y方向移動。
移動機構400具有：固定部401、1對的安裝部(第1安裝部、第2安裝部)405,406。固定部401安裝於裝置框架(圖示省略)。1對的安裝部405,406分別安裝於設置在固定部401之軌道，而能分別獨立地沿著X方向移動。又固定部401的軌道配置成，與固定部301的軌道立體地交叉。
雷射加工頭10A安裝於移動機構300之安裝部305。雷射加工頭10A，以在Z方向上與支承部7相對向的狀態，對藉由支承部7所支承之對象物100照射雷射光。從雷射加工頭10A出射的雷射光，是從光源單元(圖示省略)藉由光纖2導光。雷射加工頭10B安裝於移動機構300之安裝部306。雷射加工頭10B，以在Z方向上與支承部7相對向的狀態，對藉由支承部7所支承之對象物100照射雷射光。從雷射加工頭10B出射的雷射光，是從光源單元(圖示省略)藉由光纖2導光。
雷射加工頭10C安裝於移動機構400之安裝部405。雷射加工頭10C，以在Z方向上與支承部7相對向的狀態，對藉由支承部7所支承之對象物100照射雷射光。從雷射加工頭10C的出射的雷射光，是從光源單元(圖示省略)藉由光纖2導光。雷射加工頭10D安裝於移動機構400之安裝部406。雷射加工頭10D，以在Z方向上與支承部7相對向的狀態，對藉由支承部7所支承之對象物100照射雷射光。從雷射加工頭10D出射的雷射光，是從光源單元(圖示省略)藉由光纖2導光。
圖8所示的雷射加工裝置1之1對的雷射加工頭10A,10B的構成，是與圖1所示的雷射加工裝置1之1對的雷射加工頭10A,10B的構成相同。圖8所示的雷射加工裝置1之1對的雷射加工頭10C,10D的構成，是與將圖1所示的雷射加工裝置1之1對的雷射加工頭10A,10B以與Z方向平行的軸線為中心線旋轉90°的情況之1對的雷射加工頭10A,10B的構成相同。
例如，雷射加工頭10C之殼體(第1殼體)11，是以第4壁部24相對於第3壁部23位於雷射加工頭10D側且第6壁部26相對於第5壁部25位於支承部7側的方式安裝於安裝部65。雷射加工頭10C之聚光部14，在Y方向上是靠第4壁部24側(亦即，雷射加工頭10D側)。
雷射加工頭10D之殼體(第2殼體)11，是以第4壁部24相對於第3壁部23位於雷射加工頭10C側且第6壁部26相對於第5壁部25位於支承部7側的方式安裝於安裝部66。雷射加工頭10D之聚光部14，在Y方向上是靠第4壁部24側(亦即，雷射加工頭10C側)。
依據以上的結構，圖8所示的雷射加工裝置1，當讓1對的雷射加工頭10A,10B分別沿著Y方向移動的情況，能讓雷射加工頭10A之聚光部14和雷射加工頭10B的聚光部14互相靠近。此外，當讓1對的雷射加工頭10C,10D分別沿著X方向移動的情況，能讓雷射加工頭10C之聚光部14和雷射加工頭10D之聚光部14互相靠近。
此外，雷射加工頭及雷射加工裝置，並不限定於用於在對象物100的內部形成改質區域者，亦可為用於實施其他雷射加工者。
接下來說明各實施形態。以下，將與上述實施形態重複的說明予以省略。第1~第3實施形態是參考實施形態。
[第1實施形態] 圖9所示的雷射加工裝置101，對對象物100以讓聚光點(至少聚光區域的一部分)對準的方式照射雷射光，藉此在對象物100形成改質區域。雷射加工裝置101，是對對象物100實施修整加工及剝離加工而取得(製造)半導體元件。修整加工，是用於將對象物100中之不需要部分除去之加工。剝離加工，是用於將對象物100的一部分剝離之加工。
對象物100，是包含例如形成為圓板狀之半導體晶圓。作為對象物沒有特別的限定，可由各種材料來形成，可呈各種形狀。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：光電二極體等的受光元件、雷射二極體等的發光元件、記憶體等的電路元件等。
如圖10(a)及圖10(b)所示般，在對象物100設定了有效區域R及除去區域E。有效區域R，是與要取得的半導體元件對應的部分。例如有效區域R，是從厚度方向觀察對象物100時包含中央部分之圓板狀的部分。除去區域E，是對象物100中之比有效區域R更外側的區域。除去區域E，是對象物100中之有效區域R以外的外緣部分。例如除去區域E，是包圍有效區域R之圓環狀的部分。除去區域E，從厚度方向觀察對象物100時是包含周緣部分(外緣之斜面部)。
在對象物100設定了作為剝離預定面之假想面M1。假想面M1是預定形成改質區域之面。假想面M1，是與對象物100之雷射光入射面、即背面100b相對向的面。假想面M1，是與背面100b平行的面，例如呈圓形。假想面M1是假想的區域，並不限定為平面，亦可為曲面或3維狀的面。有效區域R、除去區域E及假想面M1之設定，可在控制部9中進行。有效區域R、除去區域E及假想面M1亦可為被指定座標者。
在對象物100設定了作為修整預定線之線M3。線M3是預定形成改質區域之線。線M3，是在對象物100之外緣的內側呈環狀地延伸。在此的線M3是呈圓環狀地延伸。線M3，是在對象物100的內部之比假想面M1更靠雷射光入射面之相反側的部分，設定在有效區域R和除去區域E的邊界。線M3的設定，可在控制部9中進行。線M3雖是假想的線，但亦可為實際劃設的線。線M3亦可為被指定座標者。
如圖9所示般，雷射加工裝置101係具備：載台(stage)107、雷射加工頭10A、第1Z軸軌道106A、Y軸軌道108、攝像部110、GUI(圖形化使用者介面，Graphical User Interface)111、及控制部9。載台107，是用於載置對象物100之支承部。載台107構成為與上述支承部7(參照圖1)相同。在本實施形態的載台107，是以對象物100之背面100b成為雷射光入射面側、即上側的狀態(使表面100a成為載台107側、即下側的狀態)來載置對象物100。載台107具有：設置於其中心之旋轉軸C。旋轉軸C是沿著Z方向延伸的軸。載台107能以旋轉軸C為中心進行旋轉。載台107，是藉由馬達等之公知驅動裝置的驅動力而被旋轉驅動。
雷射加工頭10A，是對載台107上所載置之對象物100沿著Z方向照射第1雷射光L1(參照圖11(a))，而在該對象物100的內部形成改質區域。雷射加工頭10A是安裝於第1Z軸軌道106A及Y軸軌道108。雷射加工頭10A，是藉由馬達等之公知驅動裝置的驅動力，而可沿著第1Z軸軌道106A在Z方向直線地移動。雷射加工頭10A，是藉由馬達等之公知驅動裝置的驅動力，而可沿著Y軸軌道108在Y方向直線地移動。雷射加工頭10A是構成照射部。
雷射加工頭10A係具備上述般之反射型空間光調變器34。雷射加工頭10A係具備測距感測器36。測距感測器36，是對對象物100之雷射光入射面將測距用雷射光出射，檢測被該雷射光入射面反射之測距用的光，藉此取得對象物100之雷射光入射面的位移資料。作為測距感測器36，當其為與第1雷射光L1為不同軸之感測器的情況，可利用三角測距方式、雷射共焦方式、白色共焦方式、分光干涉方式、像散方式等之感測器。作為測距感測器36，當其為與第1雷射光L1為同軸之感測器的情況，可利用像散方式等的感測器。雷射加工頭10A之電路部19(參照圖3)，根據由測距感測器36所取得之位移資料，以使聚光部14追蹤雷射光入射面的方式驅動驅動部18(參照圖5)。藉此，以使對象物100的雷射光入射面和第1雷射光L1的聚光點、即第1聚光點之距離維持一定的方式，根據該位移資料讓聚光部14沿著Z方向移動。
第1Z軸軌道106A是沿著Z方向延伸之軌道。第1Z軸軌道106A是透過安裝部65來安裝於雷射加工頭10A。第1Z軸軌道106A，是為了使第1雷射光L1之第1聚光點沿著Z方向(與假想面M1交叉的方向)移動，而讓雷射加工頭10A沿著Z方向移動。第1Z軸軌道106A，是對應於上述移動機構6(參照圖1)或上述移動機構300(參照圖8)之軌道。
Y軸軌道108是沿著Y方向延伸的軌道。Y軸軌道108是安裝於第1Z軸軌道106A。Y軸軌道108，是為了使第1雷射光L1之第1聚光點沿著Y方向(沿著假想面M1的方向)移動，而讓雷射加工頭10A沿著Y方向移動。Y軸軌道108是對應於上述移動機構6(參照圖1)或上述移動機構300(參照圖8)之軌道。
攝像部110，是從沿著第1雷射光L1的入射方向之方向拍攝對象物100。攝像部110包含對準攝像機AC及攝像單元IR。對準攝像機AC及攝像單元IR，是和雷射加工頭10A一起安裝於安裝部65。對準攝像機AC，是例如使用穿透對象物100的光拍攝元件圖案等。藉此取得的圖像，是供作對對象物100之第1雷射光L1的照射位置之對準。
攝像單元IR，是藉由穿透對象物100的光拍攝對象物100。例如，當對象物100為含有矽之晶圓的情況，在攝像單元IR是使用近紅外區的光。攝像單元IR係具有：光源、物鏡、光檢測部。光源是輸出對對象物100具有穿透性的光。光源，是例如由鹵素燈及濾波器所構成，例如輸出近紅外區的光。從光源輸出之光，藉由反射鏡等的光學系統導光而通過物鏡，照射於對象物100。
物鏡，是讓被對象物100之雷射光入射面相反側的面反射後的光通過。亦即，物鏡，是讓在對象物100傳播(穿透)後的光通過。物鏡之數值孔徑(NA)是例如0.45以上。物鏡具有校正環。校正環，例如藉由調整構成物鏡之複數個透鏡彼此間的距離，來校正在對象物100內之光所產生之像差。光檢測部是檢測通過物鏡後的光。光檢測部，是例如由InGaAs攝像機所構成，用於檢測近紅外區的光。攝像單元IR可攝像：在對象物100的內部所形成之改質區域、及從改質區域延伸的龜裂之至少任一者。亦即，在雷射加工裝置101中，使用攝像單元IR，可非破壞地確認雷射加工的加工狀態。攝像單元IR是構成：將對象物100的內部之雷射加工的加工狀態進行監視(內部監視)之加工狀態監視部。
GUI111顯示各種的資訊。GUI111是包含例如觸控面板顯示器。藉由使用者的觸控等之操作，來對GUI111輸入關於加工條件之各種設定。GUI111是構成接收來自使用者的輸入之輸入部。
控制部9，是以包含處理器、記憶體、儲存器及通訊元件等之電腦裝置的形式來構成。在控制部9，被記憶體等讀取的軟體(程式)是藉由處理器執行，記憶體及儲存器內之資料的讀取及寫入、以及通訊元件的通訊，則是藉由處理器來控制。控制部9，是控制雷射加工裝置101之各部，藉此實現各種功能。
控制部9係至少控制載台107、雷射加工頭10A、上述移動機構6(參照圖1)或上述移動機構300(參照圖1)。控制部9係控制：載台107的旋轉、來自雷射加工頭10A之第1雷射光L1的照射、及第1雷射光L1之第1聚光點的移動。控制部9，可根據關於載台107之旋轉量之旋轉資訊(以下也稱為「θ資訊」)來實行各種控制。θ資訊，可根據讓載台107旋轉之驅動裝置的驅動量來取得，亦可藉由另外的感測器等來取得。θ資訊可藉由公知之各種手法來取得。在此的θ資訊包含：以對象物100位於0°方向的位置時的狀態為基準之旋轉角度。
控制部9，一邊讓載台107旋轉，一邊在讓第1聚光點位於沿著對象物100之線M3(有效區域R的周緣)的位置之狀態下，根據θ資訊控制雷射加工頭10A之第1雷射光L1的照射之開始及停止，藉此實行沿著有效區域R的周緣讓改質區域形成之修整處理。修整處理是實現修整加工之控制部9的處理。本實施形態的修整處理，是在剝離處理(後述的第1加工處理)之前，沿著線M3，在對象物100的內部之比假想面M1更靠雷射光入射面之相反側的部分，照射第1雷射光L1而形成改質區域。
控制部9，一邊讓載台107旋轉，一邊從雷射加工頭10A照射第1雷射光L1，並控制第1聚光點在Y方向上的移動，藉此實行在對象物100的內部沿著假想面M1讓改質區域形成之剝離處理。剝離處理，是實現剝離加工之控制部9的處理。控制部9是控制GUI111的顯示。根據從GUI111輸入之各種設定來實行修整處理及剝離處理。
改質區域之形成及其停止的切換，可如以下所示般實現。例如，在雷射加工頭10A中，藉由將第1雷射光L1的照射(輸出)之開始及停止(ON/OFF)進行切換，可切換改質區域的形成和該形成的停止。具體而言，當雷射振盪器是由固體雷射所構成的情況，藉由將設置於共振器內之Q開關(AOM(聲光調變器)、EOM(電光調變器)等)的ON/OFF進行切換，可將第1雷射光L1的照射之開始及停止高速地切換。當雷射振盪器是由光纖雷射所構成的情況，藉由將構成種光源雷射(seed laser)、放大器(激發用)雷射之半導體雷射的輸出之ON/OFF進行切換，可將第1雷射光L1的照射之開始及停止高速地切換。當雷射振盪器是使用外部變調元件的情況，藉由將設置於共振器外之外部變調元件(AOM、EOM等)的ON/OFF進行切換，可將第1雷射光L1之照射的ON/OFF高速地切換。
或者，改質區域的形成及其停止之切換亦可如下述般實現。例如，藉由控制快門(shutter)等之機械式機構來將第1雷射光L1的光程進行開閉，藉此切換改質區域的形成和該形成的停止。亦可將第1雷射光L1切換成CW光(連續波)，藉此讓改質區域的形成停止。亦可在反射型空間光調變器34之液晶層顯示：使第1雷射光L1的聚光狀態成為無法改質狀態的圖案(例如，讓雷射散射之梨皮狀的圖案)，藉此讓改質區域的形成停止。亦可控制衰減器等之功率調整部，以無法形成改質區域的方式讓第1雷射光L1的功率降低，藉此讓改質區域的形成停止。亦可將偏光方向切換，藉此讓改質區域的形成停止。亦可使第1雷射光L1朝光軸以外的方向散射(散開)而將其截斷(cut)，藉此讓改質區域的形成停止。
接下來說明，使用雷射加工裝置101，對對象物100實施修整加工及剝離加工，而製造(取得)半導體元件的方法之一例。以下所說明之製造方法，關於藉由修整加工及剝離加工而從對象物100除去之除去部分(對象物100中，不是作為半導體元件來使用的部分)，是可再利用的(reuse)。
首先，以背面100b成為雷射光入射面側的狀態在載台107上載置對象物100。對象物100中之搭載有功能元件的表面100a側，是黏著支承基板或帶狀材(tape material)而被保護。
接下來實施修整加工。具體而言，如圖11(a)所示般，一邊讓載台107以一定的旋轉速度旋轉，一邊在讓第1聚光點P1位於對象物100之線M3上的狀態下，照射雷射加工頭10A之第1雷射光L1。改變第1聚光點P1之Z方向的位置而反覆進行該第1雷射光L1的照射。亦即，如圖10(b)及圖11(b)所示般，在剝離處理之前，沿著線M3，在對象物100的內部之比假想面M1更靠雷射光入射面之相反側的部分形成改質區域43。
接下來實施剝離加工。具體而言，如圖12(a)所示般，一邊讓載台107以一定的旋轉速度旋轉，一邊從雷射加工頭10A照射第1雷射光L1，並以使第1聚光點P1從假想面M1的外緣側往內側沿著Y方向移動的方式，將雷射加工頭10A沿著Y軸軌道108移動。如此，如圖12(b)及圖12(c)所示般，在對象物100的內部沿著假想面M1，形成呈以旋轉軸C(參照圖9)的位置為中心之渦卷狀(漸開線(involute curve))延伸之改質區域4。所形成的改質區域4包含複數個改質點。如此，如圖13(a)所示般，以遍及假想面M1之改質區域4及從改質區域4的改質點延伸之龜裂為邊界而將對象物100的一部分剝離。在此同時，以沿著線M3之改質區域43及從改質區域43的改質點延伸之龜裂為邊界而將除去區域E除去。
又對象物100的剝離及除去區域E的除去，例如使用吸附治具來進行亦可。對象物100的剝離，可在載台107上實施，亦可讓其移動到剝離專用區而實施。對象物100的剝離，可利用送風(air blow)或帶狀材來進行剝離。當僅靠外部應力無法將對象物100剝離的情況，可利用與對象物100反應之蝕刻液(KOH或TMAH等)來將改質區域4,43選擇性地蝕刻。如此，可將對象物100輕易地剝離。雖是讓載台107以一定的旋轉速度旋轉，但將該旋轉速度改變亦可。例如載台107的旋轉速度，是以使改質區域4所含之改質點的節距成為一定間隔的方式改變亦可。
接下來，如圖13(b)所示般，對於對象物100之剝離面100h，進行精加工之磨削，或使用磨石等的研磨材進行研磨。當藉由蝕刻將對象物100剝離的情況，可將該研磨簡化。以上的結果，取得半導體元件100k。
接下來，關於本實施形態的剝離加工做更詳細地說明。
如圖14(a)所示般，在作為剝離加工的對象之對象物100上設定了線(加工用線)M11。線M11是預定形成改質區域4之線。線M11是在對象物100中從周緣側朝向內側呈渦卷狀。換言之，線M11是呈以載台107的旋轉軸C(參照圖9)之位置為中心之渦卷狀(漸開線)延伸。線M11，係具有並排配置的複數條並行線M11a之加工用線。例如渦卷狀之一周部分是構成1個並行線M11a。線M11雖是假想的線，但亦可為實際劃設的線。線M11亦可為被指定座標者。
如圖14(a)及圖14(b)所示般，對象物100係具有斜面部(周緣部分)BB，斜面部BB具有與雷射光入射面、即背面100b交叉之側面。斜面部BB是例如用於提高強度之倒角面。斜面部BB，是使對象物100之周緣的角形成為曲面(R面)而成。斜面部BB，是例如對象物100中之從周緣到200~300μm內側之間的部分。
在對象物100設有對準對象100n。例如對準對象100n，相對於對象物100之0°方向的位置，在θ方向(載台107繞旋轉軸C之旋轉方向)上具有一定的關係。0°方向的位置，是在θ方向上成為基準之對象物100的位置。例如對準對象100n是形成於對象物100的周緣側之缺口(notch)。對準對象100n沒有特別的限定，可為對象物100之定向平面(orientation flat)，亦可為功能元件的圖案。
控制部9，是對包含斜面部BB之斜面周邊部(第1部分)100X，實行以第1加工條件照射第1雷射光L1之第1加工處理。控制部9，在第1加工處理之後，是對對象物100中之比斜面周邊部100X更內側的內周部(第2部分)100Y，實行以與第1加工條件不同的第2加工條件照射第1雷射光L1之第2加工處理。第1加工處理及第2加工處理是包含於剝離處理。對象物之斜面周邊部100X及內周部100Y的大小可透過GUI111輸入。
在第1加工處理及第2加工處理，如圖15所示般，以使沿著相對於與線M11的延伸方向C1(加工進行方向)正交之正交方向呈傾斜之傾斜方向C2排成一列之複數個改質點SA形成在假想面M1上的方式，讓第1雷射光L1分支。第1雷射光L1的分支，例如可利用反射型空間光調變器34(參照圖5)來實現。
在圖示的例子，第1雷射光L1被4分支而形成4個改質點SA。關於分支後之4個改質點SA當中之鄰接的一對改質點SA，線M11之延伸方向C1上的間隔為分支節距BPx，延伸方向C1之正交方向上的間隔為分支節距BPy。關於藉由連續的2個脈衝之第1雷射光L1的照射所形成之一對的改質點SA，延伸方向C1上的間隔為脈衝節距PP。延伸方向C1和傾斜方向C2間的角度為分支角度α。
在第1加工處理及第2加工處理，讓第1雷射光L1照射於對象物100，從周緣朝向內側沿著渦卷狀的線M11讓第1聚光點P1的位置相對於對象物100移動，藉此沿著該線M11形成改質區域4。亦即，在第1及第2加工處理，讓在對象物100中之形成改質區域4之區域沿著從周緣朝向內側之第1方向變遷。
第1加工條件及第2加工條件，當沿著一條加工用線照射第1雷射光L1來形成改質區域4的情況，是使對象物100之內部的加工狀態(以下也簡稱為「加工狀態」)成為後述的切割半切斷狀態(第1切割狀態)之條件。第1加工條件及第2加工條件，當沿著具有並排配置之複數條並行線之加工用線、即線M11照射第1雷射光L1來形成改質區域4的情況，是使加工狀態成為後述的切割完全切斷狀態(第2切割狀態)之條件。
第1加工條件，是使第1規定量之雷射加工後的加工狀態成為切割完全切斷狀態之條件。第2加工條件，是使比第1規定量更多的第2規定量之雷射加工後的加工狀態成為切割完全切斷狀態之條件。作為第1加工條件及第2加工條件之具體的參數可列舉：第1雷射光L1的分支數、分支節距BPy,BPx、脈衝能、脈衝節距及脈衝寬度、加工速度等。使加工狀態成為切割半切斷狀態之加工條件，是以使加工狀態成為切割半切斷狀態的方式根據公知技術而將參數適宜設定後的加工條件。使加工狀態成為切割完全切斷狀態之加工條件，是以使加工狀態成為切割完全切斷狀態的方式根據公知技術而將參數適宜設定後的加工條件。例如在第1加工條件，分支數為4，分支節距BPy為20μm，分支節距BPx為30μm，脈衝能為16.73μJ，加工速度為800mm/s，脈衝節距為10μm，脈衝寬度為700ns。例如在第2加工條件，除分支節距BPy為30μm以外，是與第1加工條件相同。
在此，關於在剝離加工中發現的加工狀態，在以下做說明。
圖16(a)及圖17(a)係顯示切割隱密狀態的圖像。圖16(b)及圖17(b)係顯示切割半切斷狀態的圖像。圖18(a)係顯示第1規定量之雷射加工後的加工狀態、即切割完全切斷狀態的圖像。圖18(b)係顯示第2規定量之雷射加工後的加工狀態、即切割完全切斷狀態的圖像。
圖16(a)~圖18(b)，是從雷射光入射面由攝像單元IR所拍攝之假想面M1的位置的圖像。圖16(a)及圖16(b)係沿著一條加工用線(並行線)照射第1雷射光L1來形成改質區域4的情況之加工狀態。圖17(a)~圖18(b)，係沿著複數條加工用線照射第1雷射光L1來形成改質區域4的情況之加工狀態。加工用線設定成，在圖示中往左右呈直線狀延伸。如圖16(a)~圖18(b)所示般可知，加工狀態是依脈衝能及分支節距等而進行3階段變化。
如圖16(a)及圖17(a)所示般，切割隱密(SST)狀態是指：從改質區域4所含的複數個改質點(打痕)SA龜裂未伸展、或該龜裂不相連的狀態。切割隱密狀態，是僅能觀察到改質點SA的狀態。在切割隱密狀態，因為龜裂未伸展，縱使將加工用線的數量增加，也無法使其狀態改變成切割完全切斷狀態。
如圖16(b)及圖17(b)所示般，切割半切斷(SHC)狀態是指：從改質區域4所含之複數個改質點SA延伸的龜裂朝沿著加工用線的方向伸展的狀態。在圖像中，在切割半切斷狀態，可確認改質點SA和沿著加工用線之斑點(stain)。藉由以使加工狀態成為切割半切斷狀態的方式讓加工用線的數量增加，可變化成切割完全切斷狀態，但依加工條件，變化成切割完全切斷狀態之該加工用線的數量會改變。此外，為了讓切割完全切斷狀態產生，作為沿著一條加工用線照射第1雷射光L1來形成改質區域4的情況之加工狀態，切割半切斷狀態是不可或缺的。
切割完全切斷(SFC)狀態是指：從改質區域4所含之複數個改質點SA延伸之龜裂朝沿著複數條加工用線的方向及與加工用線交叉的方向伸展而相連的狀態。切割完全切斷狀態是指：從改質點SA延伸的龜裂在圖像上朝左右上下伸展，橫跨複數條加工用線而相連的狀態。如圖18(a)及圖18(b)所示般，切割完全切斷狀態乃是圖像上的改質點SA無法確認的狀態(藉由該龜裂所形成之空間或間隙被確認的狀態)。切割完全切斷狀態，因為是橫跨複數條加工用線間之龜裂相連所產生的狀態，當沿著一條加工用線照射第1雷射光L1來形成改質區域4的情況不可能發生。
切割完全切斷狀態包含：第1切割完全切斷狀態、第2切割完全切斷狀態。第1切割完全切斷狀態，是在第1規定量的雷射加工後所產生之切割完全切斷狀態(參照圖18(a))。第2切割完全切斷狀態，是在比第1規定量更多的第2規定量之雷射加工後所產生之切割完全切斷狀態(參照圖18(a))。
第1規定量的雷射加工，例如是沿著未達100條之複數條並行線照射第1雷射光L1來形成改質區域4的情況。第1規定量的雷射加工，例如是對象物100中之形成改質區域4的區域之指標(index)方向的寬度未達12mm的情況。指標方向，從雷射光入射面觀察時是與加工用線的延伸方向正交的方向。第2規定量的雷射加工，例如是沿著100條以上之複數條加工用線照射第1雷射光L1來形成改質區域4的情況。第2規定量的雷射加工，例如是對象物100中之形成改質區域4的區域之指標方向的寬度為12mm以上的情況。第1規定量及第2規定量沒有特別的限定，可為各種的參數量。第1規定量及第2規定量，例如是加工時間亦可。第1規定量及第2規定量，亦可為複數個參數量的組合。
又圖16(a)~圖18(b)雖是攝像單元IR所拍攝的圖像，但用通常的IR攝像機拍攝的情況也能獲得與圖16(a)~圖18(b)同樣的圖像。圖16(a)~圖18(b)的結果，對象物100之形狀及大小等沒有特別的限定，縱使對象物100為孔晶圓(hole wafer)或小片晶圓，仍可獲得與圖16(a)~圖18(b)同樣的結果。圖16(a)~圖18(b)的結果，是僅實行雷射加工的結果(以不施加應力為前提而實施的結果)。縱使是沿著未達100條之複數條加工用線照射第1雷射光L1來形成改質區域4的情況，仍會有藉由在對象物100施加應力而成為切割完全切斷狀態的情況。
控制部9，是根據透過GUI111之來自使用者的輸入，來設定第1加工條件及第2加工條件。關於GUI111的顯示及輸入，隨後敘述。控制部9，是將攝像單元IR之攝像結果、亦即對象物100的內部之加工狀態，在GUI111顯示。
攝像單元IR是監視：沿著渦卷狀的線M11形成改質區域4的情況之加工狀態是否為切割半切斷狀態。攝像單元IR，在第1加工處理中，是監視第1規定量的雷射加工後之加工狀態是否為切割完全切斷狀態(亦即，是否為第1切割完全切斷狀態)。攝像單元IR，在第2加工處理中，是監視第2規定量之雷射加工後的加工狀態是否為切割完全切斷狀態(亦即，是否為第2切割完全切斷狀態)。狀態之監視包含：實現監視該狀態的作用及/或取得可判別該狀態的資訊(例如取得圖像)。
控制部9，是根據攝像單元IR的監視結果來判定：在第1加工處理之第1規定量的雷射加工後之加工狀態是否為第2切割完全切斷狀態、以及在第2加工處理之第2規定量的雷射加工後之加工狀態是否為第2切割完全切斷狀態。加工狀態的判定，可使用公知之各種圖像處理手法來進行。加工狀態的判定，亦可利用藉由深度學習(deep learning)所獲得的事先訓練好的模式(AI，人工智慧)來進行。關於這些，控制部9之其他判定是相同的。
接下來，針對上述剝離加工，參照圖19的流程圖詳細地說明。
本實施形態的剝離加工，是利用第1加工處理讓龜裂到達斜面部BB之後，進行第2加工處理，藉此實現對象物100的剝離。具體而言，藉由控制部9控制雷射加工裝置101的各部，而實行以下的各處理。
首先，以使對準攝像機AC位於對象物100之對準對象100n的正上方且使對準攝像機AC聚焦於對準對象100n的方式，讓載台107旋轉並讓雷射加工頭10A沿著Y軸軌道108及第1Z軸軌道106A移動。藉由對準攝像機AC進行拍攝。根據對準攝像機AC之拍攝圖像，取得對象物100之0度方向的位置。此外，根據對準攝像機AC之拍攝圖像，取得對象物100的直徑。又對象物100的直徑亦可藉由來自使用者的輸入而設定。
接下來，如圖9及圖20(a)所示般，讓載台107旋轉，使對象物100位於0度方向的位置。以在Y方向上使第1聚光點P1位於剝離開始既定位置的方式，讓雷射加工頭10A沿著Y軸軌道108移動。以在Z方向上使第1聚光點P1位於假想面M1的方式，讓雷射加工頭10A沿著第1Z軸軌道106A移動。例如剝離開始既定位置，是比對象物100更遠之既定位置。
接下來，開始進行載台107的旋轉。開始進行利用測距感測器之背面100b的追蹤。又在測距感測器的追蹤開始之前，事先確認第1聚光點P1的位置是在測距感測器之測距範圍內。在載台107的旋轉速度成為一定(等速)的時點，開始進行利用雷射加工頭10A之第1雷射光L1的照射。
一邊對斜面周邊部100X以第1加工條件照射第1雷射光L1，一邊以使第1聚光點P1沿著Y方向往內周側移動的方式讓雷射加工頭10A沿著Y軸軌道108移動(步驟S1，第1加工工序)。在上述步驟S1，讓對象物100中之形成改質區域4的區域沿著從周緣朝向內側之第1方向E1變遷。在上述步驟S1，將指標方向設定為第1方向E1而進行雷射加工。在上述步驟S1，是沿著渦卷狀的線M11，以從周緣朝向內側的方式讓第1聚光點P1移動而形成改質區域4。在上述步驟S1，開始進行第1雷射光L1的照射之時點，可為第1雷射光L1之光軸仍位在對象物100外時，亦可為其位在斜面周邊部100X時。
在第1規定量的第1加工工序之加工後，將載台107的旋轉及第1雷射光L1的照射等停止，將第1加工工序停止。根據攝像單元IR之攝像結果，判定第1規定量的加工後之加工狀態是否為切割完全切斷狀態(步驟S2)。當在上述步驟S2為是(Yes)的情況，再度開始進行載台107的旋轉及第1雷射光L1的照射等，而再度開始進行第1加工工序(步驟S3)。如此，在斜面周邊部100X，使改質區域4沿著渦卷狀的線M11而形成，使加工狀態成為切割完全切斷狀態(參照圖20(b))。
接下來，如圖9及圖21(a)所示般，在讓載台107旋轉的狀態下，一邊對內周部100Y以第2加工條件照射第1雷射光L1，一邊以使第1聚光點P1沿著Y方向往內周側移動的方式讓雷射加工頭10A沿著Y軸軌道108移動(步驟S4，第2加工工序)。在上述步驟S4，將指標方向設定為第1方向E1而進行雷射加工。在上述步驟S4，是沿著渦卷狀的線M11，以從周緣朝向內側的方式讓第1聚光點P1移動而形成改質區域4。
在第2規定量的第2加工工序之加工後，將載台107的旋轉及第1雷射光L1的照射等停止，將第2加工工序停止。根據攝像單元IR之攝像結果，判定第2規定量的加工後之加工狀態是否為切割完全切斷狀態(步驟S5)。在上述步驟S5為是的情況，再度開始進行載台107的旋轉及第1雷射光L1的照射等，而再度開始進行第2加工工序(步驟S6)。如此，在內周部100Y，使改質區域4沿著渦卷狀的線M11而形成，使加工狀態成為切割完全切斷狀態(參照圖21(b))。
經由以上動作，在假想面M1的整個區域使改質區域4沿著線M11形成，而完成加工(步驟S7)。根據攝像單元IR之攝像結果，判定加工完成後的加工狀態在假想面M1的整個區域是否為切割完全切斷狀態(步驟S8)。當上述步驟S8為是的情況，當作剝離加工已正常完成，將處理正常結束。另一方面，當上述步驟S2為否(No)、上述步驟S5為否、或上述步驟S8為否的情況，判定為加工狀態出現錯誤(error)，例如將加工狀態的錯誤透過GUI111進行通報(步驟S9)。例如在上述步驟S9之後，藉由另外的工序(例如後述之第4實施形態的處理)，將第1加工條件及第2加工條件重新設定。
又當斜面周邊部100X的指標方向之寬度為35mm以下的情況，會有在第2加工處理時發生斜面部BB之翹曲(warp)的情況。當斜面周邊部100X之指標方向的寬度大於35mm的情況，會有在第1加工處理時發生斜面部BB之翹曲的情況。
圖22係用於說明從沿著假想面M1所形成的改質區域4延伸之龜裂之對象物100的俯視圖。圖23係顯示圖22的對象物100的龜裂之觀察結果。圖22顯示從雷射光入射面觀察對象物100的狀態。在此的實驗，在對象物100中，在外周部100G和其內周側的內周部100F中，沿著並排設置之複數條直線狀的加工用線形成改質區域4。而且，針對內周部100F的指標方向後側(外周部100G側)之龜裂、內周部100F的指標方向前側之龜裂、外周部100G的指標方向前側之龜裂，改變所設定的加工用線數量、即加工線數而進行觀察。
圖中，左右方向為掃描方向(加工用線的延伸方向)，上下方向為指標方向。第1雷射光L1的分支數為4，分支節距BPy為20μm，分支節距BPx為30μm，脈衝能為16.73μJ，加工速度為800mm/s，脈衝節距為10μm，脈衝寬度為700ns。對象物100是以(100)面作為主面之矽晶圓。對象物100的厚度為775μm。
如圖22及圖23所示般，在指標方向前側，龜裂伸展量變動很大，並不取決於加工線數。在指標方向後側，隨著加工線數的增加，龜裂伸展量變大。可知龜裂是朝與指標方向相反的方向(指標方向後側)伸展。可知該龜裂之龜裂伸展量取決於加工線數。亦即發現到，當沿著假想面M1形成改質區域4的情況，關於從該改質區域4沿著假想面M1延伸之龜裂的伸展方向，對象物100中之形成改質區域4的區域之變遷方向(指標方向)有很大的貢獻。具體而言是發現到，沿著與該變遷方向相反的方向容易穩定地使龜裂伸展。
此外，使用加工條件I，以加工狀態成為切割完全切斷狀態的方式對具有斜面部BB之晶圓進行雷射加工。實驗結果是如以下所示般。改質區之寬度，是其指標方向上的寬度。「×」代表不良(No Good)，「△」代表良好(Good)，「○」代表很好(Very Good)。 ＜加工條件I＞ 分支數4、分支節距BPy20μm、分支節距BPx30μm、加工速度800mm、頻率80kHz ＜實驗結果＞ 改質區的寬度10mm(加工線數500條):龜裂到達斜面部BB× 改質區的寬度20mm(加工線數1000條):龜裂到達斜面部BB× 改質區的寬度25mm(加工線數1252條):龜裂到達斜面部BB× 改質區的寬度30mm(加工線數1500條):龜裂到達斜面部BB△ 改質區的寬度35mm(加工線數1752條):龜裂到達斜面部BB○(翹曲量0.3mm)
此外，使用加工條件II，以使加工狀態成為切割半切斷狀態的方式對具有斜面部BB之晶圓進行雷射加工。實驗結果是如以下所示般。改質區的寬度是其指標方向上的寬度。「×」代表不良(No Good)，「△」代表良好(Good)，「○」代表很好(Very Good)。 ＜加工條件II＞ 分支數4、分支節距BPy30μm、分支節距BPx30μm、加工速度800mm、頻率80kHz ＜實驗結果＞ 改質區的寬度10mm(加工線數333條):龜裂到達斜面部BB× 改質區的寬度20mm(加工線數666條):龜裂到達斜面部BB× 改質區的寬度25mm(加工線數833條):龜裂到達斜面部BB× 改質區的寬度30mm(加工線數1000條):龜裂到達斜面部BB× 改質區的寬度100mm(加工線數3333條):龜裂到達斜面部BB×
根據該等的實驗結果可知，當改質區的加工狀態為切割完全切斷狀態時，龜裂可到達斜面部BB。當改質區的加工狀態為切割半切斷狀態時，龜裂難以到達斜面部BB。亦即，為了在斜面部BB讓龜裂伸展，是要求至少改質區的加工狀態為切割完全切斷狀態。
以上，在雷射加工裝置101及雷射加工方法，是讓斜面周邊部100X中之形成改質區域4的區域沿著從周緣朝向內側之第1方向E1變遷。亦即，將第1雷射光L1的指標方向設定為第1方向E1。如此，沿著與第1方向E1相反的方向、即從內側朝向周緣的方向使該龜裂穩定地伸展變容易。沿著改質區域4之與第1方向E1相反的方向、即從內側朝向周緣的方向使該龜裂穩定地伸展變容易。結果，縱使是在加工困難的斜面部BB仍可形成該龜裂，而能將對象物100確實地剝離。此外，在比斜面周邊部100X更內側的內周部100Y，可進行將所期望的加工條件設定為第2加工條件之雷射加工，而能實現因應產距時間縮短等的各種需求之雷射加工。
在雷射加工裝置101之第1加工處理及雷射加工方法之第1加工工序，沿著對象物100中之從周緣朝向內側呈渦卷狀延伸之線M11，從周緣朝向內側形成改質區域4，或沿著對象物100中之在從周緣朝向內側的方向上排列之直線狀的複數條並行線，從周緣到內側依序形成複數個改質區域4。如此可具體地實現：在包含斜面部BB之斜面周邊部100X中讓形成改質區域4的區域沿著從周緣朝向內側之第1方向E1變遷。
在雷射加工裝置101及雷射加工方法之第1加工條件及第2加工條件，當沿著一條加工用線照射雷射光來形成改質區域的情況，是使加工狀態成為切割半切斷狀態。依據這樣的加工條件，可將對象物100確實地剝離。
在雷射加工裝置101及雷射加工方法之第1加工條件及第2加工條件，當沿著具有複數條並行線之加工用線(渦卷狀的線M11及複數條直線狀的線)照射第1雷射光L1來形成改質區域4的情況，是使加工狀態成為切割完全切斷狀態的條件。依據這樣的加工條件，可將對象物100確實地剝離。
在雷射加工裝置101及雷射加工方法之第1加工條件，是使第1規定量的雷射加工後之加工狀態成為切割完全切斷狀態的條件。第2加工條件，是使比第1規定量更多的第2規定量之雷射加工後的加工狀態成為切割完全切斷狀態的條件。在此情況，依據第2加工條件，比起第1加工條件，使所形成的改質區域4所含之複數個改質點SA變得粗大而能效率良好地進行雷射加工。如此，可實現產距時間縮短的雷射加工。
在雷射加工裝置101及雷射加工方法，在剝離加工(剝離處理)之前進行修整加工(修整處理)，該修整加工，是沿著在對象物100之周緣的內側呈環狀地延伸之線M3，在對象物100的內部之比假想面M1更靠表面100a側的部分形成改質區域43。如此可現將線M3之周緣側的部分除去之修整加工。因為能在將對象物100剝離之前進行修整加工，比起在剝離後進行修整加工的情況，可避免以通過經由剝離所產生的龜裂之方式照射第1雷射光L1。此外，關於藉由修整加工及剝離加工而從對象物100除去之除去部分，是可再利用的。
在雷射加工裝置101之第2加工處理及雷射加工方法之第2加工工序，是讓對象物100中之形成改質區域4的區域沿著第1方向E1變遷。亦即，將第2加工處理或第2加工工序之第1雷射光L1的指標方向設定為第1方向E1。如此，可將對象物100確實地剝離。
如上述般是發現到，若沿著具有複數條並行線之加工用線來形成改質區域4的情況之加工狀態不是切割完全切斷狀態，要將對象物100剝離是困難的。於是，在雷射加工裝置101及雷射加工方法，是監視沿著線M11來形成改質區域4的情況之加工狀態是否為切割完全切斷狀態。依據該監視結果，可輕易地掌握是否可將對象物100剝離。
在雷射加工裝置101及雷射加工方法，在第1加工處理(第1加工工序)中，監視第1規定量的雷射加工後之加工狀態是否為切割完全切斷狀態。在第2加工處理(第2加工工序)中，監視第2規定量的雷射加工後之加工狀態是否為切割完全切斷狀態。如此，可輕易地掌握藉由第1加工處理(第1加工工序)是否可將對象物100剝離。可輕易地掌握藉由第2加工處理(第2加工工序) 是否可將對象物100剝離。
在雷射加工裝置101，控制部9是根據攝像單元IR的監視結果來判定：第1加工處理之第1規定量的雷射加工後之加工狀態是否為切割完全切斷狀態、及第2加工處理之第2規定量的雷射加工後之加工狀態是否為切割完全切斷狀態。在此情況，藉由控制部9，可根據監視結果而自動判定加工狀態是否為切割完全切斷狀態。
在雷射加工裝置101及雷射加工方法，進一步監視加工完成後的加工狀態是否為切割完全切斷狀態。如此，能掌握在加工完成後可將對象物100剝離。又在加工完成後判定加工狀態是否為切割完全切斷狀態之上述步驟S8及與其相關的各處理，將其省略也是可以的。
附帶一提的，在本實施形態，攝像單元IR亦可監視：沿著一條加工用線來形成改質區域4的情況之加工狀態是否為切割半切斷狀態。例如，當加工用線包含複數條線的情況，可監視沿著其中任一條線來形成改質區域4的情況之加工狀態。又例如，加工用線為渦卷狀的線M11的情況，可監視沿著其中之一周部分的線來形成改質區域4的情況之加工狀態。
在此情況，控制部9是根據攝像單元IR的監視結果，來判定沿著一條加工用線來形成改質區域4的情況之加工狀態是否為切割半切斷狀態亦可。如此，可根據監視結果而自動判定加工狀態是否為切割半切斷狀態。當沿著一條加工用線來形成改質區域4的情況之加工狀態不是切割半切斷狀態(而是切割隱密狀態)的情況，判定為加工狀態出現錯誤，例如將加工狀態的錯誤透過GUI111進行通報，並另外將加工條件重新設定。
在本實施形態，是對斜面周邊部100X進行第1加工處理(第1加工方法)，並對內周部100Y進行第2加工處理(第2加工處理)，但不進行第2加工處理(第2加工處理)而是對對象物100的整個區域進行第1加工處理(第1加工處理)亦可。
在本實施形態的第2加工處理(第2加工工序)，如圖24(a)及圖24(b)所示般，將形成改質區域4的區域沿著第2方向E2變遷亦可。具體而言，將指標方向設定為第1方向E1而對斜面周邊部100X實施雷射加工，在斜面周邊部100X，以從渦卷狀的外緣朝向內周的方式沿著線M11形成改質區域4。然後，將指標方向設定為第2方向E2而對內周部100Y實施雷射加工，在內周部100Y，以從渦卷狀的內周朝向外緣的方式沿著線M11形成改質區域4。
如此般，縱使在將第2加工處理(第2加工工序)之第1雷射光L1的指標方向設定為第2方向E2的情況，仍可將對象物100確實地剝離。又在此情況，指標方向上之斜面周邊部100X的距離，亦可為事先設定之既定距離以下。既定距離以下，是例如35mm以下的距離，具體的是20mm。如此，能以不在對象物100產生裂痕的方式讓其剝離。
在本實施形態，亦可將第1加工處理(第1加工工序)和第2加工處理(第2加工工序)的順序交換，而在第2加工處理之後進行第1加工處理。在此情況，雖在斜面周邊部100X的加工中容易產生裂痕，但至少斜面周邊部100X是可剝離的。在本實施形態，只要第1加工處理的指標方向為第1方向E1，其他加工條件(第1及第2加工處理的順序、以及第1及第2加工處理的加工狀態等)並沒有特別的限定，只要是以上所說明的加工條件，就能確實讓對象物100剝離。
在雷射加工裝置101及雷射加工方法，可將來自使用者的輸入由GUI111接收，根據GUI111的輸入而控制部9設定第1加工條件及第2加工條件的至少任一者。可將第1加工條件及第2加工條件做所期望地設定。以下例示在GUI111顯示之設定畫面。
圖25顯示GUI111之設定畫面的例子。圖25所示的設定畫面是使用於量產時或使用者進行加工條件的決定時。圖25所示的設定畫面包含：從複數個加工方法中選擇哪個之加工方法選擇按鈕201、設定斜面周邊部100X的大小之輸入欄202、設定內周部100Y的大小之輸入欄203、轉移到詳細設定之詳細按鈕204。複數個加工方法，關於第1加工處理的指標方向、第2加工處理的指標方向、及第2加工處理的有無是不同的。無第2加工處理的情況(亦即，在利用第1加工處理進行全面加工的情況)之輸入欄202a，包含全面的選項。
圖26顯示GUI111的設定畫面之其他例。圖26所示的設定畫面，是例如使用者觸碰詳細按鈕204(參照圖25)的情況之詳細設定時的畫面。圖26所示的設定畫面包含：選擇加工條件之加工條件選擇按鈕211、輸入或選擇第1雷射光L1的分支數之分支數欄212、輸入沿著1條加工用線進行雷射加工後到下一條加工用線之移動距離、即指標(index)的指標欄213、進行分支數及指標的輸入或顯示之示意圖214、輸入Z方向上之改質點SA的位置之加工Z高度欄215、輸入加工速度之加工速度欄216、選擇加工條件的切換方法之條件切換方法按鈕217。
在加工條件選擇按鈕211，可選擇是設定第1加工條件及第2加工條件之哪個。依據指標欄213，當分支數為1的情況，自動朝指標方向讓雷射加工頭10A移動與其輸入值對應的量。當分支數比1大的情況，朝指標方向讓雷射加工頭10A自動移動根據以下計算式的指標。 指標=(分支數)×指標輸入值
示意圖214包含：指標輸入值的顯示部214a、輸入各改質點SA的功率之功率輸入欄214b。加工速度欄216，因為實際上載台107進行旋轉，可為轉速。在加工速度欄216，亦可從被輸入的加工速度自動換成轉速來表示。在條件切替方法按鈕217是選擇：在第1加工處理完成時自動繼續進行第2加工處理，或在第1加工處理完成時，一度將裝置停止而實施狀態監視之後，再繼續進行第1加工處理。
圖27顯示GUI111的設定畫面之管理者模式的例子。圖27所示的設定畫面包含：選擇第1雷射光L1的分支方向之分支方向選擇按鈕221、輸入或選擇第1雷射光L1的分支數之分支數欄222、輸入分支節距BPx之分支節距輸入欄223、輸入分支節距BPx的列數之分支節距列數輸入欄224、輸入分支節距BPy之分支節距輸入欄225、輸入指標之指標欄226、根據分支數之光軸示意圖227、選擇第1雷射光L1的掃描方向為一方向(去程)或另一方向(回程)之去程回程選擇按鈕228、將各種數值的平衡自動調整之平衡調整開始按鈕229。
在分支數及分支節距BPx,BPy被輸入的時點，自動計算光軸的距離，當計算值基於成像光學系統35(參照圖5)的關係成為錯誤的距離的情況，讓GUI111顯示該主旨。為了進行該計算，可輸入與成像光學系統35有關的資訊。在分支方向選擇按鈕221，作為分支方向是選擇垂直的情況，在光軸示意圖227，複數個分支節距227a可設定成不顯示。依分支數的大小，讓光軸示意圖227之分支節距227a,227b的方格增減亦可。在光軸示意圖227，雖是運用分支節距列數輸入欄224及分支節距輸入欄225的輸入值，若在各勾選欄CK進行勾選，則可改變與被勾選的勾選欄CK對應之分支節距227a,227b的距離。
圖28顯示剝離加工之最佳脈衝能的調查例。在圖28顯示，沿著一條加工用線進行雷射加工的情況之加工狀態、沿著複數條加工用線(並行線)進行雷射加工後之剝離的可否。第1雷射光L1之分支數為4，分支節距BPx,BPy都是30μm，加工速度為800mm/s，脈衝節距為10μm，脈衝寬度為700ns。圖中的「SST」表示切割隱密狀態。圖中的「SHC」表示切割半切斷狀態。如圖28所示般可知，產生切割半切斷狀態之最佳脈衝能在9.08~56μJ的範圍。又可知，特別在脈衝能為12.97~25μJ的範圍，可毫無問題地進行剝離。又當脈衝節距大於10μm的情況，最佳脈衝能有比圖中之該實驗結果變得更高的傾向。當脈衝節距小於10μm的情況，最佳脈衝能有比圖中之該實驗結果變得更小的傾向。
在本實施形態，雖是藉由控制部9自動判定加工狀態，但根據攝像單元IR的監視結果而讓使用者判定加工狀態亦可。加工狀態處於切割完全切斷狀態之判定，是相當於加工狀態並非切割半切斷狀態及切割隱密狀態之判定。
在一般的剝離加工，會有將要形成的改質區域4所含之複數個改質點SA之節距縮窄，在作為剝離預定面之假想面M1上將改質點SA排滿，而將對象物100剝離的情況。在此情況，作為加工條件，是選擇從改質點SA龜裂比較不會伸展的條件(例如，雷射光的波長為短波長(1028nm)，脈衝寬度為50nsec，脈衝節距為1~10μm(特別是1.5~3.5μm))。相對於此，在本實施形態，作為加工條件，是選擇沿著假想面M1讓龜裂伸展的條件。例如，作為用於沿著假想面M1形成改質區域4之第1雷射光L1的加工條件是選擇：第1雷射光L1的波長為長波長(例如1099nm)，脈衝寬度為700nsec。結果，發現出新的加工狀態(切割半切斷狀態及切割完全切斷等)。
在本實施形態中，控制部9亦可在第1加工處理的途中實行第3加工處理，第3加工處理是對斜面周邊部100X以與第1加工條件不同的其他加工條件照射第1雷射光L1。換言之，亦可在第1加工工序的途中實行第3加工工序，第3加工工序是對斜面周邊部100X以與第1加工條件不同的其他加工條件照射第1雷射光L1。該其他加工條件，沒有特別的限定，可為種種的條件。該其他加工條件，例如是使對象物100之內部的加工狀態成為切割隱密狀態、切割半切斷狀態或切割完全切斷狀態時之加工條件。在此情況也是，可將對象物100確實地剝離。第3加工處理(第3加工工序)中之加工用線的指標方向之間隔，可比第1加工處理(第1加工工序)中之加工用線的指標方向之間隔更廣。
在本實施形態，在將第1加工處理(第1加工工序)和第2加工處理(第2加工工序)切換時，可將加工一度停止再切換，亦可將加工不停止地切換。在本實施形態，在將第1加工處理(第1加工工序)和第3加工處理(第3加工工序)切換時，可將加工一度停止再切換，亦可將加工不停止地切換。當不停止加工地切換加工處理(加工工序)的情況，可將加工條件平緩地切換。例如，當第1加工條件和第2加工條件之差異僅在分支節距BPy的情況，在分支節距BPy從20μm往30μm變更時，不是將加工停止後進行切換，可將分支節距BPy逐漸(依20μm、21μm、22μm、23μm…30μm的順序)且不將載台107的旋轉停止地變更。
[第2實施形態] 接下來說明第2實施形態。在第2實施形態的說明，是說明與第1實施形態之差異點，而將與第1實施形態重複的說明予以省略。
在上述第1實施形態，是利用第1及第2加工處理來實現剝離加工，相對於此，在本實施形態，是利用1個加工處理來實現剝離加工。亦即，如圖29(a)及圖29(b)所示般，在本實施形態，與上述第1實施形態之差異點在於：以1個加工條件將包含斜面周邊部100X及內周部100Y之對象物100的整個區域進行雷射加工。
控制部9，是對對象物100的整個區域實行以第2加工條件照射第1雷射光L1之加工處理。具體而言，以第2加工條件讓第1雷射光L1照射於對象物100，且從周緣朝向內側沿著渦卷狀的線M11讓第1聚光點P1的位置相對於對象物100移動，藉此沿著該線M11形成改質區域4。亦即，讓對象物100中之形成改質區域4的區域沿著從周緣朝向內側之第1方向E1變遷。
控制部9，是讓用於吸附雷射加工後的對象物100之吸附治具以繞Z方向扭轉的方式動作。如此，可對對象物100以將其剝離的方式施加外部應力。
接下來，針對本實施形態的剝離加工，參照圖30的流程圖詳細地說明。
本實施形態的剝離加工，是藉由控制部9來控制雷射加工裝置101的各部，而實行以下的各處理。亦即，開始進行載台107的旋轉。一邊以第2加工條件將第1雷射光L1照射於對象物100，一邊以使第1聚光點P1沿著Y方向往內周側移動的方式讓雷射加工頭10A沿著Y軸軌道108移動(步驟S11，加工工序)。
在上述步驟S11，將指標方向設定為第1方向E1而進行雷射加工。在上述步驟S11，沿著渦卷狀的線M11，以從周緣朝向內側的方式讓第1聚光點P1移動而形成改質區域4。在上述步驟S11中，開始進行第1雷射光L1的照射之時點，可為第1雷射光L1的光軸仍位在對象物100外時，亦可為其位在斜面周邊部100X時。
第2規定量的加工工序之加工後，將載台107之旋轉及第1雷射光L1之照射等停止，將該加工工序停止。根據攝像單元IR之攝像結果，判定第2規定量的加工後之加工狀態是否為切割完全切斷狀態(亦即，是否為第2切割完全切斷狀態)(步驟S12)。當在上述步驟S12為是(Yes)的情況，再度開始進行載台107之旋轉及第1雷射光L1之照射等，而再度開始進行該加工工序(步驟S13)。如此，在對象物100，使改質區域4沿著渦卷狀的線M11來形成，使加工狀態成為切割完全切斷狀態(參照圖29(b))。經由以上的動作，在假想面M1的整個區域使改質區域4沿著線M11形成，而完成加工(步驟S14)。
根據攝像單元IR之攝像結果，判定加工完成後的加工狀態在假想面M1的整個區域是否為切割完全切斷狀態(步驟S15)。當在上述步驟S15為是的情況，以使對象物100之一部分剝離的方式施加應力(步驟S16)。在上述步驟S16，例如讓用於吸附對象物100之吸附治具繞Z方向扭轉，藉此對該對象物100施加外部應力。然後，當作剝離加工已正常完成，將處理正常地結束。另一方面，當上述步驟S12為否(No)、或上述步驟S15為否的情況，判定為加工狀態出現錯誤，例如將加工狀態的錯誤透過GUI111進行通報(步驟S17)。例如在上述步驟S17之後，藉由另外的工序(例如後述之第4實施形態的處理)，將第2加工條件重新設定。
以上，在本實施形態的雷射加工裝置101及雷射加工方法中，也能發揮與上述第1實施形態同樣的效果。本實施形態的雷射加工裝置101及雷射加工方法，僅藉由雷射加工使加工狀態成為切割完全切斷狀態，而能利用施加應力讓對象物100剝離。
又在本實施形態，亦可將使加工狀態成為切割半切斷狀態的條件設定為加工條件。此外，亦可將使加工狀態成為第1切割完全切斷狀態的條件設定為加工條件。在使加工狀態成為第1切割完全切斷狀態的加工條件，將施加應力之上述步驟S16省略亦可。
在本實施形態，施加應力的手法及構成沒有特別的限定。例如，可藉由物理性的施加應力(吸附、加壓或水壓等)，讓龜裂伸展而進行剝離。又例如，可藉由雷射預備加熱及超音波等來施加應力，讓龜裂伸展而進行剝離。
圖31係顯示第2實施形態的變形例之剝離加工的流程圖。在變形例，是藉由雷射加工及施加應力使加工狀態成為切割完全切斷狀態而進行剝離。在變形例，是取代圖30所示的處理，而實施圖31所示之以下的各處理。亦即，開始進行載台107的旋轉，一邊以第3加工條件將第1雷射光L1照射於對象物100，一邊以使第1聚光點P1沿著Y方向往內周側移動的方式讓雷射加工頭10A沿著Y軸軌道108移動(步驟S21)。第3加工條件，在沿著一條加工用線照射第1雷射光L1來形成改質區域4的情況是使加工狀態成為切割半切斷狀態的條件，在沿著具有並排配置之複數條並行線的加工用線照射第1雷射光L1來形成改質區域4的情況是使加工狀態不致成為切割完全切斷狀態的條件。這樣的第3加工條件，是以使加工狀態成為切割半切斷狀態且不致成為切割完全切斷狀態的方式根據公知技術來適當地設定各種參數而構成。如此，在假想面M1的整個區域使改質區域4沿著線M11形成，而完成加工(步驟S22)。以使加工狀態成為切割完全切斷狀態的方式對對象物100施加應力(步驟S23)。
根據攝像單元IR之攝像結果，判定加工完成後的加工狀態在假想面M1的整個區域是否為切割完全切斷狀態(步驟S24)。當在上述步驟S24為是的情況，當作剝離加工已正常完成，將處理正常地結束。另一方面，當在上述步驟S24為否的情況，判定為加工狀態出現錯誤，例如將加工狀態的錯誤透過GUI111進行通報(步驟S25)。在這樣的變形例之雷射加工裝置及雷射加工方法，也能發揮與上述同樣的效果。
[第3實施形態] 接下來說明第3實施形態。在第3實施形態的說明，是說明與第1實施形態之差異點，而將與第1實施形態重複的說明予以省略。
在本實施形態的剝離加工，雷射加工頭10A之測距感測器36(參照圖9)，藉由檢測斜面部BB的高度(位移)，來監視斜面部BB的翹曲。在本實施形態的剝離加工，是藉由控制部9控制雷射加工裝置101之各部，而實行圖32所示之以下的各處理。
開始進行載台107的旋轉。一邊以第1加工條件將第1雷射光L1照射於斜面周邊部100X，一邊以使第1聚光點P1沿著Y方向往內周側移動的方式讓雷射加工頭10A沿著Y軸軌道108移動(步驟S31)。一邊以第1加工條件或第2加工條件將第1雷射光L1照射於內周部100Y，一邊以使第1聚光點P1沿著Y方向往內周側移動的方式讓雷射加工頭10A沿著Y軸軌道108移動(步驟S32)。在上述步驟S31,S32，是沿著渦卷狀的線M11，以從周緣朝向內側的方式讓第1聚光點P1移動來形成改質區域4。
將載台107之旋轉及第1雷射光L1之照射等停止，將對於內周部100Y的雷射加工停止。根據測距感測器36之檢測結果，判定在斜面部BB是否有翹曲產生(步驟S33)。在上述步驟S33，當測距感測器36所檢測之斜面部BB的高度為事先設定之既定高度以上的情況，判定為在斜面部BB有翹曲產生。
當在上述步驟S33為是的情況，再度開始進行載台107之旋轉及第1雷射光L1之照射等，而再度開始進行對內周部100Y之雷射加工(步驟S34)。然後，在假想面M1的整個區域使改質區域4沿著線M11形成，而完成加工(步驟S35)。另一方面，當在上述步驟S33為否的情況，判定為加工狀態出現錯誤，例如將加工狀態的錯誤透過GUI111進行通報(步驟S36)。例如在上述步驟S36之後，藉由另外的工序(例如後述的第4實施形態之處理)，將第1加工條件及第2加工條件重新設定。
以上，在本實施形態的雷射加工裝置及雷射加工方法，也能發揮與上述第1實施形態同樣的效果。此外發現到，若龜裂沿著假想面M1伸展而到達斜面部BB的內部，在斜面部BB會產生翹曲。基於此，本實施形態的雷射加工裝置101及雷射加工方法，藉由監視(外觀監視)斜面部BB的翹曲，可掌握龜裂到達斜面部BB。
又若斜面部BB的翹曲變顯著，可能會使雷射加工裝置1和斜面部BB接觸。因此，在本實施形態，當在上述步驟S33為是的情況，根據測距感測器36的檢測結果算出斜面部BB之翹曲的大小，如果斜面部BB之翹曲的大小為事先設定之規定值以上，則轉移到將錯誤進行通報之上述步驟S36的處理。
然而，在對象物100中之從周緣到一定距離(例如35mm)以上內側的位置之部分，若以使加工狀態成為第1切割完全切斷狀態實施雷射加工，有使斜面部BB翹曲的傾向。在該雷射加工之後，若以從對象物100的內周朝向周緣之第2方向E2作為指標方向而進一步實施雷射加工，對象物100起因於該翹曲的應力會有裂開的疑慮。於是，在此情況，藉由監視在以第2方向E2作為指標方向而實施雷射加工之前未產生翹曲，可事前防止對象物100的裂開。
在本實施形態，作為監視斜面部BB的翹曲之周緣監視部，雖是使用測距感測器36，但並不限定於此。只要能監視斜面部BB的外觀，作為周緣監視部可採用各種裝置，例如觀察攝像機、非接觸感測器。當使用非接觸感測器來監視斜面部BB之翹曲的情況，不須讓雷射加工停止而能即時(realtime)監視斜面部BB的翹曲之有無及翹曲量。在本實施形態，雖是藉由控制部9來判定斜面部BB的翹曲，但根據測距感測器36的檢測結果而讓使用者判定斜面部BB的翹曲亦可。本實施形態，不僅第1實施形態，還能適用於第2實施形態。
[第4實施形態] 接下來說明第4實施形態。在第4實施形態的說明，是說明與第1實施形態之差異點，而將與第1實施形態重複的說明予以省略。
在本實施形態，針對使對象物100的內部之加工狀態成為切割半切斷狀態時之加工條件、即半切斷加工條件，是在實際對對象物100實施雷射加工之前事前決定(認清)。
亦即，控制部9是實行1線加工(第2前處理)，該1線加工，是沿著一條加工用線，以半切斷加工條件將第1雷射光L1照射於對象物100，藉此在對象物100形成改質區域4。攝像單元IR取得1線圖像(第2圖像)，該1線圖像，是呈現藉由1線加工沿著一條加工用線來形成改質區域4的情況之加工狀態。控制部9判定在1線圖像所呈現之加工狀態，按照該判定結果而改變半切斷加工條件。具體而言，控制部9是判定在1線圖像所呈現的加工狀態是否為切割半切斷狀態，當不是切割半切斷狀態的情況則將半切斷加工條件改變。半切斷加工條件，是成為上述第1及第2加工條件的前提之條件。控制部9，根據GUI111的輸入來設定半切斷加工條件(第2前處理的加工條件)。
圖33係顯示決定半切斷加工條件的情況的處理例之流程圖。在決定半切斷加工條件的情況，是藉由控制部9控制雷射加工裝置101之各部，而實行圖33所例示之以下的各處理。
首先，沿著一條加工用線，以所設定的半切斷加工條件將第1雷射光L1照射於對象物100，藉此在對象物100形成改質區域4(步驟S41，1線加工)。利用攝像單元IR取得呈現在上述步驟S41形成改質區域4的情況的加工狀態之1線圖像(步驟S42)。根據1線圖像，判定加工狀態是否為切割半切斷狀態(步驟S43)。
當在上述步驟S43為是的情況，決定現在所設定的半切斷加工條件就是最終加工條件(步驟S44)。當在上述步驟S43為否的情況，調整半切斷加工條件(步驟S45)。在上述步驟S45，例如，將第1雷射光L1的脈衝能最佳化(參照圖28)及/或將分支節距BPy,BPx或脈衝節距縮窄。在上述步驟S45之後，返回上述步驟S41。又上述步驟S41之半切斷加工條件的初始值，可透過GUI111而由使用者設定。
此外，在本實施形態，針對使對象物100的內部之加工狀態成為第1切割完全切斷狀態時之加工條件、即第1加工條件，是在實際對對象物100實施雷射加工之前事前決定(認清)。
亦即，控制部9實行複數線加工(第1前處理)，該複數線加工，是沿著具有並排配置之複數條線(並行線)的加工用線，以第1加工條件將第1雷射光L1照射於對象物100，藉此在對象物100形成改質區域4。攝像單元IR取得複數線圖像(第1圖像)，該複數線圖像是呈現藉由複數線加工來形成改質區域4的情況之加工狀態。控制部9判定在複數線圖像所呈現的加工狀態，並按照該判定結果而將第1加工條件改變。控制部9是根據GUI111的輸入來設定第1加工條件。
攝像單元IR取得作為複數線圖像之呈現第1規定量的雷射加工後之加工狀態的第1複數線圖像。控制部9，根據第1複數線圖像，判定第1規定量的雷射加工後之加工狀態是否為切割完全切斷狀態(亦即，是否為第1切割完全切斷狀態)。控制部9，當加工狀態不是第1切割完全切斷狀態的情況，是將第1加工條件改變。
圖34係顯示決定第1加工條件的情況的處理例之流程圖。在決定第1加工條件的情況，是藉由控制部9控制雷射加工裝置101之各部，而實行圖34所例示之以下的各處理。
首先，沿著並排配置之複數條並行線，以所設定的第1加工條件將第1雷射光L1照射於對象物100，藉此在對象物100形成改質區域4 (步驟S51，複數線加工)。藉由攝像單元IR取得第1複數線圖像，在該第1複數線圖像呈現在上述步驟S51形成改質區域4的情況之加工狀態、即第1規定量的雷射加工後之加工狀態(步驟S52)。根據第1複數線圖像，判定第1規定量的雷射加工後之加工狀態是否為切割完全切斷狀態(第1切割完全切斷狀態)(步驟S53)。
當在上述步驟S53為是的情況，決定現在所設定的第1加工條件就是最終加工條件(步驟S54)。當在上述步驟S52為否的情況，調整第1加工條件(步驟S55)。在上述步驟S55，例如，將第1雷射光L1的脈衝能最佳化(參照圖28)及/或將分支節距BPy,BPx或脈衝節距縮窄。在上述步驟S55之後，返回上述步驟S51。又上述步驟S51之第1加工條件的初始值，可透過GUI111而由使用者設定。
此外，在本實施形態，針對使對象物100的內部之加工狀態成為第2切割完全切斷狀態時之加工條件、即第2加工條件，是在實際對對象物100實施雷射加工之前事前決定(認清)。
亦即，控制部9實行複數線加工(第1前處理)，該複數線加工，是沿著具有並排配置之複數條線(並行線)的加工用線，以第2加工條件將第1雷射光L1照射於對象物100，藉此在對象物100形成改質區域4。攝像單元IR取得複數線圖像(第1圖像)，該複數線圖像是呈現藉由複數線加工來形成改質區域4的情況之加工狀態。控制部9判定在複數線圖像所呈現的加工狀態，並按照該判定結果而將第2加工條件改變。控制部9是根據GUI111的輸入來設定第2加工條件。
攝像單元IR取得作為複數線圖像之呈現第2規定量的雷射加工後且施加應力後的加工狀態之第2複數線圖像。施加應力，例如以與上述步驟S16(參照圖30)的施加應力同樣的方式來實現。控制部9，根據第2複數線圖像，判定第2規定量的雷射加工後之加工狀態是否為切割完全切斷狀態(亦即，是否為第2切割完全切斷狀態)。控制部9，當加工狀態不是第2切割完全切斷狀態的情況，是將第2加工條件改變。
或者，攝像單元IR取得作為複數線圖像之呈現第1規定量的雷射加工後的加工狀態之第1複數線圖像。控制部9，根據第1複數線圖像，判定加工狀態是否為第1切割完全切斷狀態。當加工狀態為第1切割完全切斷狀態的情況，控制部9將第2加工條件改變。當加工狀態不是第1切割完全切斷狀態的情況，攝像單元IR取得作為複數線圖像之呈現第2規定量的雷射加工後的加工狀態之第2複數線圖像。控制部9，根據第2複數線圖像，判定加工狀態是否為第2切割完全切斷狀態。控制部9，當加工狀態不是第2切割完全切斷狀態的情況，將第2加工條件改變。
圖35係顯示決定第2加工條件的情況的處理例之流程圖。在決定第2加工條件的情況，是藉由控制部9控制雷射加工裝置101之各部，而實行圖35所例示之以下的各處理。
首先，沿著並排配置之複數條並行線，以所設定的第2加工條件將第1雷射光L1照射於對象物100，藉此在對象物100形成改質區域4 (步驟S61，複數線加工)。藉由攝像單元IR取得呈現第1規定量的雷射加工後之加工狀態之第1複數線圖像(步驟S62)。根據第1複數線圖像，判定第1規定量的雷射加工後之加工狀態是否為切割完全切斷狀態(第1切割完全切斷狀態)(步驟S63)。
當在上述步驟S63為否的情況，亦即，加工狀態為切割隱密狀態或切割半切斷狀態的情況，繼續實施複數線加工(步驟S64)。藉由攝像單元IR取得呈現第2規定量的雷射加工後的加工狀態之第2複數線圖像(步驟S65)。根據第2複數線圖像，判定第2規定量的雷射加工後的加工狀態是否為切割完全切斷狀態(第2切割完全切斷狀態)(步驟S66)。
當在上述步驟S66為是的情況，決定現在所設定的第2加工條件就是最終加工條件(步驟S67)。當在上述步驟S63為是的情況，調整第2加工條件(步驟S68)。在上述步驟S68，例如將分支節距BPy,BPx或脈衝節距擴大。
當在上述步驟S66為否的情況，調整第2加工條件(步驟S69)。在上述步驟S69，例如將第1雷射光L1的脈衝能最佳化(參照圖28)及/或將分支節距BPy,BPx或脈衝節距縮窄。在上述步驟S68或上述步驟S69之後，返回上述步驟S61。又上述步驟S61之第2加工條件的初始值，可透過GUI111而由使用者設定。
以上，在本實施形態的雷射加工裝置101及雷射加工方法，也能發揮與上述第1實施形態同樣的效果。此外發現到，在對象物100的剝離、和沿著具有複數條並行線之加工用線形成改質區域4的情況的加工狀態之間有相關性。於是，本實施形態的雷射加工裝置101及雷射加工方法，是取得呈現沿著具有複數條並行線之加工用線來形成改質區域4的情況的加工狀態之複數線圖像。根據該複數線圖像，能以可將對象物100剝離的方式決定加工條件。因此，可將對象物100確實地剝離。
發現到：在對象物100的剝離、和沿著一條加工用線來形成改質區域4的情況的加工狀態之間具有相關性。於是，本實施形態的雷射加工裝置101及雷射加工方法，是取得呈現沿著一條加工用線來形成改質區域4的情況的加工狀態之1線圖像。根據該1線圖像，能以可將對象物100剝離的方式決定加工條件。因此可將對象物100確實地剝離。
本實施形態的雷射加工裝置101及雷射加工方法，是判定在1線圖像所呈現的加工狀態。按照該判定結果來將半切斷加工條件變更。在此情況，半切斷加工條件可按照1線圖像而自動變更。
發現到：若沿著一條加工用線來形成改質區域4的情況的加工狀態不是切割半切斷狀態，對象物100的剝離變得困難。於是，本實施形態的雷射加工裝置101及雷射加工方法，當在1線圖像所呈現的加工狀態不是切割半切斷狀態的情況，是將半切斷加工條件改變。如此，能以可將對象物100剝離的方式決定半切斷加工條件。
本實施形態的雷射加工裝置101及雷射加工方法，是判定在複數線圖像所呈現的加工狀態。按照該判定結果，來將第1及第2加工條件改變。在此情況，第1及第2加工條件可按照第1圖像而自動變更。
發現到：在沿著具有複數條並行線之加工用線來形成改質區域4時，若以使第1規定量的雷射加工後之加工狀態成為切割完全切斷狀態的方式進行雷射加工，可將對象物100確實地剝離。於是，在本實施形態的雷射加工裝置及雷射加工方法，是根據第1複數線圖像來判定第1規定量的雷射加工後之加工狀態是否為切割完全切斷狀態，當不是切割完全切斷狀態的情況，是將第1加工條件改變。如此，能決定可將對象物100確實地剝離之第1加工條件。
發現到：在沿著具有複數條並行線之加工用線來形成改質區域4時，若以使第2規定量的雷射加工後之加工狀態成為切割完全切斷狀態的方式進行，可抑制產距時間的增加而將對象物100剝離。於是，在本實施形態的雷射加工裝置101及雷射加工方法，是根據第2複數線圖像來判定第2規定量的雷射加工後之加工狀態是否為切割完全切斷狀態，當不是切割完全切斷狀態的情況，是將第2加工條件改變。如此，能決定可抑制產距時間的增加而將對象物100剝離之第2加工條件。
在本實施形態，雖是決定半切斷加工條件、第1加工條件及第2加工條件，但只要決定其等之至少任一者即可。例如利用攝像單元IR無法確認切割半切斷狀態的情況，僅決定第1加工條件及第2加工條件之至少任一者即可。在本實施形態，雖是藉由控制部9來自動判定加工狀態，但根據攝像單元IR的攝像結果而讓使用者判定加工狀態亦可。上述步驟S51,S61是構成第1前工序，上述步驟S52,S62是構成第1攝像工序。本實施形態，不僅是第1實施形態，也能適用於第2實施形態或第3實施形態。
作為本實施形態中決定加工條件時所使用的對象物100可列舉：例如不是藉由剝離加工等而最終成為半導體元件(製品)之操作(practice)用的晶圓(條件決定用的晶圓)、藉由剝離加工等而最終成為半導體元件之生產(production)用的晶圓(半導體元件用的晶圓)。在前者的情況，可在晶圓的全體區域之任一處設定加工用線，而決定加工條件。在後者的情況，可在晶圓中之對剝離品質造成的影響較少之外緣區域設定加工用線來決定加工條件，而連續地以所決定的該加工條件實施剝離加工。例如在因為晶圓之背面膜不均一等而必須對每1片調整加工條件的情況，可採用後者。
[變形例] 以上是本發明的一態樣，並不限定於上述實施形態。
在上述實施形態，是在藉由剝離加工將對象物100剝離之前，進行形成改質區域43的修整加工，但如圖36(a)及圖36(b)所示般，亦可在藉由剝離加工將對象物100剝離之後，藉由修整加工將除去區域E除去。在此情況也是，關於藉由剝離加工而從對象物100除去之除去部分，是可再利用的。
此外，如圖37(a)及圖37(b)所示般，在藉由剝離加工於對象物100之有效區域R的內部沿著假想面M1形成改質區域4之後，藉由修整加工將除去區域E除去亦可。此外，如圖38(a)及圖38(b)所示般，在藉由修整加工將除去區域E除去之後，藉由剝離加工將對象物100剝離亦可。
在上述實施形態，加工用線並不限定於渦卷狀的線M11，可將各種形狀的加工用線設定於對象物100。例如如圖39所示般，可將直線狀的複數條線(並行線)M12，以沿既定方向排列的方式設定於對象物100。該等的複數條線M12是包含於線(加工用線)M20。線M12，雖是假想的線，但亦可為實際劃設的線。線M12亦可為被指定座標者。並排配置之複數條線M12，其一部分或全部可相連，亦可不相連。
上述實施形態，可具備作為照射部之複數個雷射加工頭。具備作為照射部之複數個雷射加工頭的情況，在上述的第1加工處理(第1加工工序)、第2加工處理(第2加工工序)、第1前處理(第1前工序)及第2前處理(第2前工序)之各個處理中，可使用複數個雷射加工頭實施雷射加工。
在上述實施形態，雖是採用反射型空間光調變器34，但空間光調變器並不限定於反射型者，亦可採用透射型的空間光調變器。在上述實施形態，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所具有之結晶方位的數量及方向、以及對象物100的主面之面方位沒有特別的限定。
在上述實施形態，雖是將對象物100的背面100b設定為雷射光入射面，但將對象物100的表面100a設定為雷射光入射面亦可。在上述實施形態，改質區域，例如可為形成於對象物100的內部之結晶區域、再結晶區域、或吸除(gettering)區域。結晶區域，是維持對象物100之加工前的構造之區域。再結晶區域，是一度蒸發、電漿化或熔融後，於再凝固時成為單結晶或多結晶而凝固後的區域。吸除區域，是將重金屬等的雜質聚集捕獲而發揮吸除效果的區域，可連續地形成，亦可斷續地形成。上述實施形態也能適用於剝蝕(ablation)等的加工。
上述實施形態的雷射加工中，在第2加工處理，若到達裝置的極限(載台107之旋轉速度為最大旋轉速度)，改質區域4所含的改質點SA之節距可能會縮窄。在此情況，能以使該節距成為一定間隔的方式將其他加工條件變更。
針對另外的變形例，在以下做說明。
如圖40所示般，雷射加工裝置1A與上述雷射加工裝置1之主要差異點在於：具備有對準攝像機AC及攝像單元IR、雷射加工頭(第1照射部)10B透過迴旋機構67安裝於安裝部66。在本實施形態，雷射加工裝置1A，是對具有表面100a(以下也稱為「第1主面100a」)及表面100b(以下也稱為「第2主面100b」)之對象物100實施修整加工及剝離加工，而取得(製造)半導體元件。修整加工，是用於將對象物100中之不需要部分除去之加工。剝離加工，是用於將對象物100的一部分剝離之加工。首先，針對雷射加工裝置1A的構造，以與上述雷射加工裝置1之差異點為中心做說明。又在圖40中，是省略裝置框架1a、光源單元8等的圖示。
如圖40所示般，對準攝像機AC及攝像單元IR，是和雷射加工頭(第2照射部)10A一起安裝於安裝部65。對準攝像機AC，例如是使用穿透對象物100之光拍攝元件圖案等。根據藉由對準攝像機AC所獲得的圖像，實施對於對象物100之雷射光L1的照射位置之對準等。攝像單元IR，是藉由穿透對象物100的光拍攝對象物100。例如，當對象物100為含有矽之晶圓的情況，在攝像單元IR中是使用近紅外區的光。根據藉由攝像單元IR所獲得的圖像，實施形成於對象物100的內部之改質區域及從該改質區域延伸之龜裂的狀態之確認等。
雷射加工頭10B，是透過迴旋機構67安裝於安裝部66。迴旋機構67，是能以與X方向平行的軸線為中心線進行迴旋地安裝於安裝部66。如此，移動機構6可改變雷射加工頭10B所朝的方向，而使雷射加工頭10B之聚光部(第1聚光部)14的光軸成為沿著與對象物100之第2主面100b平行的Y方向(與垂直於對象物的表面之方向交叉的第1方向)之狀態，或使雷射加工頭10B之聚光部14的光軸成為沿著與第2主面100b垂直的Z方向(第2方向)之狀態。又在雷射加工裝置1A中，聚光部14的光軸沿著第1方向之狀態，是指該光軸相對於第1方向形成10°以下的角度之狀態；聚光部14的光軸沿著第2方向之狀態，是指該光軸相對於第2方向形成10°以下的角度之狀態。
接下來，針對雷射加工裝置1A的加工對象之對象物100做說明。對象物100例如包含形成為圓板狀之半導體晶圓。對象物100可由各種材料所形成，可呈各種形狀。在對象物100之第1主面100a形成有功能元件(圖示省略)。功能元件，例如為光電二極體等的受光元件、雷射二極體等的發光元件、記憶體等的電路元件等。
如圖41(a)及(b)所示般，在對象物100設定了有效部分RR及周緣部分EE。有效部分RR，是與要取得的半導體元件對應的部分。有效部分RR，例如，是從厚度方向觀察對象物100時包含中央部分之圓板狀的部分。周緣部分EE，是對象物100中之比有效部分RR更外側的區域。周緣部分EE，是對象物100中之有效部分RR以外的外緣部分。周緣部分EE，例如是包圍有效部分RR之圓環狀的斜面部分(斜面部)。
在對象物100，設定了作為剝離預定面之假想面M1。假想面M1，是預定形成改質區域之面。假想面M1，是面對對象物100之雷射光入射面、即第2主面100b的面(亦即，與第2主面100b相對向的面)。假想面M1是包含第1區域M1a及第2區域M1b。第1區域M1a，是假想面M1當中之位於有效部分RR的區域。第2區域M1b，是假想面M1當中之位於周緣部分EE的區域。假想面M1，是與第2主面100b平行的面，例如呈圓形。假想面M1，是假想的區域，並不限定為平面，可為曲面或3維狀的面。有效部分RR、周緣部分EE及假想面M1之設定，可在控制部9中進行。有效部分RR、周緣部分EE及假想面M1，亦可為被指定座標者。
在對象物100設定了作為修整預定線之線M3。線M3是預定形成改質區域的線。線M3，是在對象物100之外緣的內側呈環狀地延伸。線M3，例如呈圓環狀地延伸。線M3，是在對象物100的內部之比假想面M1更靠雷射光入射面之相反側的部分，設定在有效部分RR和周緣部分EE的邊界。線M3的設定，可在控制部9中進行。線M3亦可為被指定座標者。
接下來說明，使用雷射加工裝置1A，對對象物100實施修整加工及剝離加工而製造(取得)半導體元件的方法之一例。以下所說明的製造方法，關於藉由修整加工及剝離加工而從對象物100除去之除去部分(對象物100中，不是作為半導體元件來使用的部分)，是可再利用的。
首先，如圖40所示般，以第2主面100b成為雷射光入射面側的狀態，藉由支承部7支承對象物100。在對象物100中之形成有功能元件之第1主面100a側，接合支承基板等的基板，或是貼合帶狀材。
接下來，如圖42及圖43(a)所示般，對對象物100實施修整加工。具體而言，以使雷射加工頭10A之聚光部(第2聚光部)14位於線M3的上方且使雷射光L1之第1聚光點P1(以下也簡稱為「聚光點P1」)位於線M3上的位置的方式，藉由移動機構5讓支承部7移動且藉由移動機構6讓雷射加工頭10A移動。而且，移動機構5一邊以旋轉軸C(以下也稱為「軸線C」)為中心線而讓支承部7以一定的旋轉速度旋轉，一邊在讓雷射光L1的聚光點P1位於線M3上的位置的狀態下，從雷射加工頭10A讓雷射光L1出射。改變聚光點P1之Z方向的位置而反覆進行如此般之雷射光L1的照射。藉此，如圖43(b)所示般，在剝離處理之前，在對象物100的內部之比假想面M1(參照圖41)更靠雷射光入射面之相反側的部分，沿著線M3(參照圖41)形成改質區域43。又在對於對象物100之修整加工，雷射加工頭10A之聚光部14的光軸是沿著Z方向，對象物100之第2主面100b為雷射光L1入射面。
接下來，如圖42及圖44(a)所示般，對對象物100之有效部分RR實施剝離加工。具體而言，一邊藉由移動機構5以軸線C為中心線而讓支承部7以一定的旋轉速度旋轉，並從雷射加工頭10A讓雷射光L1出射，一邊以在假想面M1之第1區域M1a(參照圖41)使聚光點P1從外側往內側而沿著Y方向移動的方式，藉由移動機構6讓雷射加工頭10A移動。如此，如圖44(b)及(c)所示般，在對象物100的內部，沿著第1區域M1a(參照圖41)形成呈渦卷狀(漸開線)延伸之改質區域4。在對於對象物100的有效部分RR之剝離加工，雷射加工頭10A之聚光部14的光軸是沿著Z方向，對象物100之第2主面100b為雷射光L1入射面。如此般，在對於對象物100的有效部分RR之剝離加工，在雷射加工頭10A之聚光部14的光軸沿著Z方向的狀態下，以在有效部分RR的內部沿著第1區域M1a形成改質區域4的方式，藉由控制部9控制支承部7、雷射加工頭10A、及複數個移動機構5,6。
接下來，如圖45及圖46所示般，對對象物100之周緣部分EE實施剝離加工。具體而言，以使雷射加工頭10B之聚光部14的光軸成為沿著Y方向的狀態的方式，藉由移動機構6改變雷射加工頭10B所朝的方向，如圖41及圖47所示般，以使雷射光L2之聚光點P2位於假想面M1之第2區域M1b上的位置的方式，藉由移動機構5讓支承部7移動且藉由移動機構6讓雷射加工頭10B移動。而且，一邊藉由移動機構5以軸線C為中心線讓支承部7以一定的旋轉速度旋轉，一邊在讓雷射光L2之聚光點P2位於第2區域M1b上的位置的狀態下，從雷射加工頭10B讓雷射光L2出射。如此，在周緣部分EE的內部，沿著第2區域M1b形成改質區域4a。從該改質區域4a，朝內側(亦即，沿著第1區域M1a之改質區域4側)及外側(亦即，對象物100之側面EE1側)讓龜裂4b延伸。
在對於對象物100的周緣部分EE之剝離加工，雷射加工頭10B之聚光部14的光軸是沿著Y方向，對象物100之側面EE1是雷射光L2入射面。如圖46及圖47所示般，側面EE1，是在與第1主面100a及第2主面100b交叉的側面當中，與第1主面100a及第2主面100b垂直的面(從與第1主面100a及第2主面100b平行的方向觀察時之垂直面)。側面EE2，是在與第1主面100a及第2主面100b交叉的側面當中，在第1主面100a和側面EE1之間及第2主面100b和側面EE1之間所形成的倒角面，例如呈往外側凸的圓弧狀。側面EE1,側面EE2是包含於周緣部分EE。在本實施形態，側面EE1,EE2是構成斜面部分。
如以上所述般，在對於對象物100的周緣部分EE之剝離加工，在雷射加工頭10B之聚光部14的光軸沿著Y方向的狀態下，以在周緣部分EE的內部形成改質區域4a的方式，藉由控制部9控制支承部7、雷射加工頭10B及複數個移動機構5,6。此外，在雷射加工頭10B之聚光部14的光軸沿著Y方向的狀態下，以與對象物100之第2主面100b垂直的軸線C為中心線讓支承部7旋轉的方式，藉由控制部9控制移動機構5。又在雷射加工頭10B之聚光部14的光軸沿著Y方向的狀態下，從雷射加工頭10B之聚光部14出射之雷射光L2的偏光方向，是沿著雷射光L2的聚光點P2相對於對象物100移動的方向。
接下來，如圖48(a)所示般，以遍及假想面M1(參照圖41)之改質區域及從改質區域延伸之龜裂為邊界而將對象物100的一部分剝離。在此同時，以沿著線M3(參照圖41)之改質區域及從改質區域延伸之龜裂為邊界而將周緣部分EE除去。又對象物100之一部分的剝離及周緣部分EE的除去，例如可使用吸附治具來實施。對象物100的一部分之剝離，可在支承部7上實施，亦可讓其移動到剝離專用區而實施。對象物100的一部分之剝離，可利用送風(air blow)或帶狀材來實施。當僅靠外部應力無法將對象物100剝離的情況，可利用與對象物100反應之蝕刻液(KOH或TMAH等)來將改質區域4,43選擇性地蝕刻。如此，可將對象物100輕易地剝離。雖是讓支承部7以一定的旋轉速度旋轉，但將該旋轉速度改變亦可。例如支承部7的旋轉速度，是以使改質區域4所含之改質點的節距成為一定間隔的方式改變亦可。
接下來，如圖48(b)所示般，對於對象物100之剝離面100h，進行精加工之磨削，或使用磨石等的研磨材進行研磨。當藉由蝕刻將對象物100剝離的情況，可將該研磨簡化。以上的結果，取得半導體元件100k。
又在一般的剝離加工，會有將要形成的改質區域4所含之複數個改質點SA之節距縮窄，在作為剝離預定面之假想面M1上將改質點SA排滿，而將對象物100剝離的情況。在此情況，作為加工條件，是選擇從改質點SA龜裂比較不會伸展的條件(例如，雷射光的波長為短波長(1028nm)，脈衝寬度為50nsec，脈衝節距為1~10μm(特別是1.5~3.5μm))。相對於此，在本實施形態，作為加工條件，是選擇沿著假想面M1讓龜裂伸展的條件。例如，作為用於沿著假想面M1的第1區域M1a形成改質區域4之第1雷射光L1的加工條件是選擇：第1雷射光L1的波長為長波長(例如1099nm)，脈衝寬度為700nsec。 [作用及效果]
在雷射加工裝置1A，在使雷射加工頭10B之聚光部14的光軸沿著與垂直於對象物100之第2主面100b的方向交叉之Y方向的狀態下，從雷射加工頭10B之聚光部14一邊讓雷射光L2聚光一邊出射，藉此在對象物100之周緣部分EE的內部形成改質區域4a。如此，例如縱使為了提高強度而在對象物100之側面EE1,EE2包含倒角面的情況，仍能在對象物100當中之包含該側面EE1,EE2之周緣部分EE的內部讓雷射光L2適切地聚光。如此，依據雷射加工裝置1A，能在對象物100之周緣部分EE的內部精度良好地形成改質區域4a。
圖49(a)係顯示對象物之周緣部分的剖面照片，圖49(b)係顯示將圖49(a)的一部分放大後之剖面照片。在圖49(a)及(b)所示的例子，對象物為矽晶圓，周緣部分為斜面部分。該斜面部分之水平方向(與矽晶圓之主面平行的方向)之寬度為200~300μm左右，構成該斜面部分之側面當中之與矽晶圓之主面垂直的面之垂直方向(與矽晶圓之主面垂直的方向)之寬度為100μm左右。在圖49(a)及(b)所示的例子，將構成斜面部分之側面當中之與矽晶圓之主面垂直的面設為雷射光入射面，從斜面部分之外側朝斜面部分之內部沿著水平方向讓雷射光聚光。結果，在周緣部分之內部形成改質區域、以及從該改質區域朝內側及外側沿著水平方向延伸之龜裂。該龜裂的延伸量為120μm左右。
此外，在雷射加工裝置1A，在使雷射加工頭10A之聚光部14的光軸沿著與對象物100之第2主面100b垂直的Z方向之狀態下，從雷射加工頭10A之聚光部14一邊讓雷射光L1聚光一邊出射，藉此在對象物100之有效部分RR的內部沿著假想面M1形成改質區域4。如此，在對象物100之有效部分RR的內部，可沿著假想面M1而精度良好地形成改質區域4。
此外，在雷射加工裝置1A，在使雷射加工頭10B之聚光部14的光軸沿著Y方向的狀態下，以與第2主面100b垂直的軸線C為中心線而讓支承部7旋轉，藉此在對象物100之周緣部分EE的內部形成改質區域4a。如此，在對象物100之周緣部分EE的內部可效率良好地形成改質區域4a。
此外，在雷射加工裝置1A，在使雷射加工頭10B之聚光部14的光軸沿著Y方向的狀態下，從雷射加工頭10B之聚光部14出射之雷射光L2的偏光方向，是沿著雷射光L2之聚光點P2相對於對象物100移動的方向。如此，在對象物100之周緣部分EE的內部，從改質區域4a朝向與對象物100之第2主面100b平行的方向延伸之龜裂4b的延伸量可增大。
又在以上所說明的變形例，例如，移動機構5,6只要構成為讓支承部7及雷射加工頭10A之至少1者移動即可。同樣的，移動機構5,6只要構成為讓支承部7及雷射加工頭10B之至少1者移動即可。
此外，在使雷射加工頭10B之聚光部14的光軸沿著Z方向的狀態下，以在對象物100之有效部分RR的內部沿著假想面M1形成改質區域4的方式，藉由控制部9來控制支承部7、雷射加工頭10B及移動機構5,6亦可。如此，可和雷射加工頭10A一起或是取代雷射加工頭10A，而在對象物100之有效部分RR的內部沿著假想面M1精度良好地形成改質區域4。
此外，雷射加工頭10B，是在其聚光部14之光軸沿著Z方向狀態且其聚光部14的光軸沿著Y方向的狀態下，在對象物100形成改質區域4的情況，雷射加工裝置1A是不具備雷射加工頭10A亦可。
此外，雷射加工頭10B亦可專用於實施：在其聚光部14之光軸沿著Y方向的狀態下，於對象物100的周緣部分EE形成改質區域4a。在此情況也是，當雷射加工裝置1A是專用於實施在對象物100的周緣部分EE形成改質區域4a時，雷射加工裝置1A是不具備雷射加工頭10A亦可。
此外，在雷射加工裝置1A，如圖50所示般，在使雷射加工頭10B之聚光部14的光軸沿著與垂直於對象物100之第2主面100b的方向(亦即Z方向)交叉的方向當中之Y方向以外的方向之狀態下，以在對象物100之周緣部分EE的內部形成改質區域4a的方式，從雷射加工頭10B之聚光部14一邊讓雷射光L2聚光一邊出射亦可。如此，可按照構成周緣部分EE之側面EE1,EE2的形狀等，以使雷射光L2在周緣部分EE之內部適切地聚光的方式，將雷射加工頭10B之聚光部14的光軸角度進行調整。又雷射加工頭10B之聚光部14的光軸與垂直於對象物100之第2主面100b的方向交叉之方向(與垂直於對象物的表面之方向交叉的第1方向)，例如相對於與對象物100之第2主面100b垂直的方向形成10~90°的角度之方向，或相對於與對象物100之第2主面100b垂直的方向形成30~90°的角度之方向。
此外，在上述實施形態，雖是在對象物100之有效部分RR實施剝離加工之後，再在對象物100之周緣部分EE實施剝離加工，但在對象物100之周緣部分EE實施剝離加工之後，再在對象物100之有效部分RR實施剝離加工亦可。此外，在上述實施形態，雖是將對象物100之第2主面100b設為雷射光入射面，但將對象物100之第1主面100a設為雷射光入射面亦可。此外，雷射加工裝置1A也能適用於剝蝕等的加工。
此外，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所具有之結晶方位的數量及方向、以及對象物100的主面之面方位沒有特別的限定。此外，改質區域，亦可為形成於對象物100的內部之結晶區域、再結晶區域或吸除區域等。結晶區域，是維持對象物100之加工前的構造之區域。再結晶區域，是蒸發、電漿化或熔融後，於再凝固時成為單結晶或多結晶而凝固後的區域。吸除區域，是將重金屬等的雜質聚集捕獲而發揮吸除效果的區域。
上述實施形態及變形例中的各構成，並不限定於上述材料及形狀，可運用各樣材料及形狀。此外，上述實施形態或變形例中的各構成，可任意地運用於其他實施形態或變形例中的各構成。
1,101:雷射加工裝置 4,43:改質區域 6,300:移動機構 9:控制部 10A,10B:雷射加工頭(照射部) 36:測距感測器(周緣監視部) 100:對象物 100a:表面 100b:背面(雷射光入射面) 100X:斜面周邊部(第1部分) 100Y:內周部(第2部分) 107:載台(支承部) 111:GUI(輸入部) BB:斜面部(周緣部分) E1:第1方向 E2:第2方向 IR:攝像單元(攝像部,加工狀態監視部) L1:第1雷射光(雷射光) L2:第2雷射光(雷射光) M1:假想面 M11:線(加工用線) M11a:並行線 M12:線(並行線,加工用線) M20:線(加工用線) P1:第1聚光點(聚光點) SA:改質點
[圖1]係實施形態的雷射加工裝置之立體圖。 [圖2]係圖1所示的雷射加工裝置的一部分之前視圖。 [圖3]係圖1所示的雷射加工裝置之雷射加工頭之前視圖。 [圖4]係圖3所示的雷射加工頭之側視圖。 [圖5]係圖3所示的雷射加工頭的光學系統之結構圖。 [圖6]係變形例的雷射加工頭之光學系統之結構圖。 [圖7]係變形例的雷射加工裝置之一部分之前視圖。 [圖8]係變形例的雷射加工裝置之立體圖。 [圖9]係顯示第1實施形態的雷射加工裝置之概略結構之俯視圖。 [圖10(a)]係顯示對象物的例子之俯視圖，[圖10(b)]係圖10(a)所示的對象物之側視圖。 [圖11(a)]係用於說明使用第1實施形態的雷射加工裝置來製造半導體元件的方法之對象物的側視圖，[圖11(b)]係顯示圖11(a)的後續之對象物的側視圖。 [圖12(a)]係顯示圖11(b)的後續之對象物的側視圖，[圖12(b)]係顯示圖12(a)的後續之對象物的俯視圖，[圖12(c)]係圖12(b)所示的對象物之側視圖。 [圖13(a)]係顯示圖12(b)的後續之對象物的側視圖，[圖13(b)]係顯示圖13(a)的後續之對象物的側視圖。 [圖14(a)]係顯示第1實施形態之成為剝離加工對象之對象物的俯視圖，[圖14(b)]係將圖14(a)的虛線框內的部位放大顯示之側視圖。 [圖15]係用於說明在第1實施形態的剝離加工所形成之複數個改質點之俯視圖。 [圖16(a)]係顯示切割隱密(stealth)狀態的圖像，[圖16(b)]係顯示切割半切斷(half-cut)狀態的圖像。 [圖17(a)]係顯示切割隱密狀態的其他圖像，[圖17(b)]係顯示切割半切斷狀態的其他圖像。 [圖18(a)]係顯示第1規定量的雷射加工後之加工狀態、即切割完全切斷(full-cut)狀態的圖像，[圖18(b)]係顯示第2規定量的雷射加工後之加工狀態、即切割完全切斷狀態的圖像。 [圖19]係顯示第1實施形態的剝離加工之流程圖。 [圖20(a)]係第1實施形態的剝離加工之對象物的俯視圖，[圖20(b)]係顯示圖20(a)的後續之對象物的俯視圖。 [圖21(a)]係顯示圖20(b)的後續之對象物的俯視圖，[圖21(b)]係顯示圖21(a)的後續之對象物的俯視圖。 [圖22]係用於說明從改質區域延伸之龜裂之對象物的俯視圖。 [圖23]係顯示圖22的對象物之龜裂的觀察結果之圖。 [圖24(a)]係用於說明第1實施形態的變形例之剝離加工之對象物的俯視圖，[圖24(b)]係顯示圖24(a)的後續之對象物的俯視圖。 [圖25]係顯示GUI的設定畫面的例子之圖。 [圖26]係顯示GUI的設定畫面的其他例子之圖。 [圖27]係顯示GUI的設定畫面之管理者模式的例子之圖。 [圖28]係顯示調查剝離加工的最佳脈衝能之實驗結果的圖。 [圖29(a) ]係用於說明第2實施形態的剝離加工之對象物的俯視圖，圖[29(b)]係顯示圖29(a)的後續之對象物的俯視圖。 [圖30]係顯示第2實施形態的剝離加工之流程圖。 [圖31]係顯示第2實施形態的變形例的剝離加工之流程圖。 [圖32]係顯示第3實施形態的剝離加工之流程圖。 [圖33]係顯示第4實施形態的剝離加工中，決定半切斷加工條件的情況的處理例之流程圖。 [圖34]係顯示第4實施形態的剝離加工中，決定第1加工條件的情況的處理例之流程圖。 [圖35]係顯示第4實施形態的剝離加工中，決定第2加工條件的情況的處理例之流程圖。 [圖36(a)]係用於說明變形例的半導體元件之製造方法之對象物的側視圖，[圖36(b)]係顯示圖36(a)的後續之對象物的側視圖。 [圖37(a)]係用於說明其他變形例的半導體元件之製造方法之對象物的側視圖，[圖37(b)]係顯示圖37(a)的後續之對象物的側視圖。 [圖38(a)]係用於說明另一其他變形例的半導體元件之製造方法之對象物的側視圖，[圖38(b)]係顯示圖38(a)的後續之對象物的側視圖。 [圖39]係成為變形例的剝離加工對象之對象物的俯視圖。 [圖40]係變形例的雷射加工裝置之俯視圖。 [圖41]係顯示對象物的例子之俯視圖，[圖41(b)]係圖41(a)所示的對象物之側視圖。 [圖42]係用於說明使用變形例的雷射加工裝置來製造半導體元件的方法之雷射加工裝置的俯視圖。 [圖43(a)]係用於說明使用變形例的雷射加工裝置來製造半導體元件的方法之對象物的側視圖，[圖43(b)]係顯示圖43(a)的後續之對象物的側視圖。 [圖44(a)]係顯示圖43(b)的後續之對象物的側視圖，[圖44(b)]係顯示圖44(a)的後續之對象物的俯視圖，[圖44(c)]係顯示圖44(b)所示之對象物的側視圖。 [圖45]係用於說明使用變形例的雷射加工裝置來製造半導體元件的方法之雷射加工裝置的俯視圖。 [圖46]係用於說明使用變形例的雷射加工裝置來製造半導體元件的方法之雷射加工裝置的一部分之側視圖。 [圖47]係顯示圖44(b)及(c)的後續之對象物的周緣部分之側視圖。 [圖48(a)]係顯示圖47的後續之對象物的側視圖，[圖48(b)]係顯示圖48(a)的後續之對象物的側視圖。 [圖49(a)]係顯示對象物的周緣部分之剖面照片，[圖49(b)]係顯示將圖49(a)的一部分放大後之剖面照片。 [圖50]係用於說明使用變形例的雷射加工裝置來製造半導體元件的方法之雷射加工裝置的一部分之側視圖。

Claims (17)

  1. 一種雷射加工裝置，係藉由對對象物照射雷射光而在前述對象物的內部沿著假想面形成改質區域，該雷射加工裝置係具備：支承前述對象物之支承部、對藉由前述支承部所支承的前述對象物照射前述雷射光之照射部、以使前述雷射光之聚光點的位置沿著前述假想面移動的方式讓前述支承部及前述照射部的至少一方移動之移動機構、控制前述支承部、前述照射部及前述移動機構之控制部、以及從沿著前述雷射光的入射方向之方向拍攝前述對象物之攝像部，前述控制部係實行第1前處理，該第1前處理是沿著具有並排配置的複數條並行線之加工用線將前述雷射光照射於前述對象物，而在前述對象物形成前述改質區域，前述攝像部係取得第1圖像，該第1圖像呈現藉由前述第1前處理而沿著具有複數條前述並行線之加工用線形成了前述改質區域的情況之加工狀態，前述控制部係實行第2前處理，該第2前處理是沿著一條加工用線將前述雷射光照射於前述對象物，而在前述對象物形成前述改質區域， 前述攝像部係取得第2圖像，該第2圖像呈現藉由前述第2前處理而沿著前述一條加工用線形成了前述改質區域的情況之加工狀態。
  2. 如請求項1所述之雷射加工裝置，其中，前述控制部係判定在前述第2圖像所呈現的加工狀態，按照該判定結果來變更前述第2前處理的加工條件。
  3. 如請求項2所述之雷射加工裝置，其中，前述控制部係判定在前述第2圖像所呈現的加工狀態是否為第1切割狀態，當並非前述第1切割狀態的情況，變更前述第2前處理的加工條件，前述第1切割狀態，是讓從前述改質區域所含的複數個改質點延伸之龜裂朝沿著前述一條加工用線的方向伸展的狀態。
  4. 如請求項1至3中任一項所述之雷射加工裝置，其中，前述控制部係判定在前述第1圖像所呈現的加工狀態，按照該判定結果來變更前述第1前處理的加工條件。
  5. 如請求項4所述之雷射加工裝置，其中，在前述第1前處理，係沿著具有並排配置的複數條並行線之加工用線，以第1加工條件將前述雷射光照射於前述對象物，而在前述對象物形成前述改質區域，前述攝像部，作為前述第1圖像，係取得呈現第1規定量之雷射加工後的加工狀態之圖像，前述控制部，係根據前述第1圖像，判定前述第1前處 理所進行之前述第1規定量的雷射加工後之加工狀態是否為第2切割狀態，當並非前述第2切割狀態的情況，變更前述第1加工條件，前述第2切割狀態，是讓從前述改質區域所含之複數個改質點延伸之龜裂朝沿著前述並行線的方向及與前述並行線交叉的方向伸展而相連的狀態。
  6. 如請求項4所述之雷射加工裝置，其中，在前述第1前處理，係沿著具有並排配置的複數條並行線之加工用線，以第2加工條件將前述雷射光照射於前述對象物，而在前述對象物形成改質區域，前述攝像部，作為前述第1圖像，係取得：呈現第1規定量的雷射加工後之加工狀態的圖像、及呈現比前述第1規定量更多的第2規定量的雷射加工後之加工狀態的圖像，前述控制部，係根據作為呈現前述第1規定量的雷射加工後之加工狀態的圖像之前述第1圖像，判定前述第1前處理所進行之前述第1規定量的雷射加工後之加工狀態是否為第2切割狀態，當前述第1規定量的雷射加工後之加工狀態為第2切割狀態的情況，變更前述第2加工條件，當前述第1規定量的雷射加工後之加工狀態並非第2切割狀態的情況，是根據作為呈現前述第2規定量的雷射加工後之加工狀態的圖像之前述第1圖像，判定前述第1前處理所進行之前述第2規定量的雷射加工後之加工狀態是否 為第2切割狀態，當前述第2規定量的雷射加工後之加工狀態並非前述第2切割狀態的情況，變更前述第2加工條件，前述第2切割狀態，是讓從前述改質區域所含之複數個改質點延伸之龜裂朝沿著前述並行線的方向及與前述並行線交叉的方向伸展而相連的狀態。
  7. 如請求項1至3中任一項所述之雷射加工裝置，其中，前述對象物是條件決定用的晶圓。
  8. 如請求項4所述之雷射加工裝置，其中，前述對象物是條件決定用的晶圓。
  9. 如請求項5所述之雷射加工裝置，其中，前述對象物是條件決定用的晶圓。
  10. 如請求項6所述之雷射加工裝置，其中，前述對象物是條件決定用的晶圓。
  11. 如請求項1至3中任一項所述之雷射加工裝置，其中，前述對象物是半導體元件用的晶圓。
  12. 如請求項4所述之雷射加工裝置，其中，前述對象物是半導體元件用的晶圓。
  13. 如請求項5所述之雷射加工裝置，其中， 前述對象物是半導體元件用的晶圓。
  14. 如請求項6所述之雷射加工裝置，其中，前述對象物是半導體元件用的晶圓。
  15. 一種雷射加工裝置，係藉由對對象物照射雷射光而在前述對象物的內部沿著假想面形成改質區域，該雷射加工裝置係具備：支承前述對象物之支承部、對藉由前述支承部所支承的前述對象物照射前述雷射光之照射部、以使前述雷射光之聚光點的位置沿著前述假想面移動的方式讓前述支承部及前述照射部的至少一方移動之移動機構、控制前述支承部、前述照射部及前述移動機構之控制部、以及從沿著前述雷射光的入射方向之方向拍攝前述對象物之攝像部，前述控制部係實行第1前處理，該第1前處理是沿著具有並排配置的複數條並行線之加工用線將前述雷射光照射於前述對象物，而在前述對象物形成前述改質區域，前述攝像部係取得第1圖像，該第1圖像呈現藉由前述第1前處理而沿著具有複數條前述並行線之加工用線形成了前述改質區域的情況之加工狀態， 在前述第1前處理，係沿著具有並排配置的複數條並行線之加工用線，以第1加工條件將前述雷射光照射於前述對象物，而在前述對象物形成前述改質區域，前述攝像部，作為前述第1圖像，係取得呈現第1規定量之雷射加工後的加工狀態之圖像，前述控制部，係根據前述第1圖像，判定前述第1前處理所進行之前述第1規定量的雷射加工後之加工狀態是否為第2切割狀態，當並非前述第2切割狀態的情況，變更前述第1加工條件，前述第2切割狀態，是讓從前述改質區域所含之複數個改質點延伸之龜裂朝沿著前述並行線的方向及與前述並行線交叉的方向伸展而相連的狀態。
  16. 一種雷射加工裝置，係藉由對對象物照射雷射光而在前述對象物的內部沿著假想面形成改質區域，該雷射加工裝置係具備：支承前述對象物之支承部、對藉由前述支承部所支承的前述對象物照射前述雷射光之照射部、以使前述雷射光之聚光點的位置沿著前述假想面移動的方式讓前述支承部及前述照射部的至少一方移動之移動機構、控制前述支承部、前述照射部及前述移動機構之控制部、以及 從沿著前述雷射光的入射方向之方向拍攝前述對象物之攝像部，前述控制部係實行第1前處理，該第1前處理是沿著具有並排配置的複數條並行線之加工用線將前述雷射光照射於前述對象物，而在前述對象物形成前述改質區域，前述攝像部係取得第1圖像，該第1圖像呈現藉由前述第1前處理而沿著具有複數條前述並行線之加工用線形成了前述改質區域的情況之加工狀態，在前述第1前處理，係沿著具有並排配置的複數條並行線之加工用線，以第2加工條件將前述雷射光照射於前述對象物，而在前述對象物形成改質區域，前述攝像部，作為前述第1圖像，係取得：呈現第1規定量的雷射加工後之加工狀態的圖像、及呈現比前述第1規定量更多的第2規定量的雷射加工後之加工狀態的圖像，前述控制部，係根據作為呈現前述第1規定量的雷射加工後之加工狀態的圖像之前述第1圖像，判定前述第1前處理所進行之前述第1規定量的雷射加工後之加工狀態是否為第2切割狀態，當前述第1規定量的雷射加工後之加工狀態為第2切割狀態的情況，變更前述第2加工條件，當前述第1規定量的雷射加工後之加工狀態並非第2切割狀態的情況，是根據作為呈現前述第2規定量的雷射加工後之加工狀態的圖像之前述第1圖像，判定前述第1前處 理所進行之前述第2規定量的雷射加工後之加工狀態是否為第2切割狀態，當前述第2規定量的雷射加工後之加工狀態並非前述第2切割狀態的情況，變更前述第2加工條件，前述第2切割狀態，是讓從前述改質區域所含之複數個改質點延伸之龜裂朝沿著前述並行線的方向及與前述並行線交叉的方向伸展而相連的狀態。
  17. 一種雷射加工方法，係藉由對對象物照射雷射光而在前述對象物的內部沿著假想面形成改質區域，該雷射加工方法係具備第1前工序、第1攝像工序、第2前工序及第2攝像工序，該第1前工序，係沿著具有並排配置的複數條並行線之加工用線將前述雷射光照射於前述對象物，而在前述對象物形成前述改質區域，該第1攝像工序，係取得第1圖像，該第1圖像呈現藉由前述第1前工序而沿著具有複數條前述並行線之加工用線形成了前述改質區域的情況之加工狀態，該第2前工序，係沿著一條加工用線將前述雷射光照射於前述對象物，而在前述對象物形成前述改質區域，該第2攝像工序，係取得第2圖像，該第2圖像呈現藉由前述第2前工序而沿著前述一條加工用線形成了前述改質區域的情況之加工狀態。
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