WO2020255497A1 - レーザ加工装置および方法、チップ転写装置および方法 - Google Patents

Abstract

ワーク上に縦横所定ピッチでマトリクス状に配列された複数チップのうち、加工対象チップが多数斑らに分布していても、迅速に加工できるレーザ加工装置を提供すること。　具体的には、レーザ発振器と、相対移動部と、　ワークに対して１ショットのビーム照射で加工できるビーム照射範囲を変更するビームサイズ変更部と、　ワーク上に分布した加工対象チップの分布情報を取得する加工チップ分布情報取得部と、　加工対象チップの分布情報に基づいて、加工対象のワーク毎に加工パターンを生成する加工パターン生成部と、　加工パターンに基づいて、ワーク上に分布した複数の加工対象チップを逐次加工する加工制御部とを備え、　加工パターン生成部は、 隣接する複数の加工対象チップに対して、１ショットでまとめ加工できるエリアを探索する一括加工エリア探索部を備えたことを特徴とする。

Description

レーザ加工装置および方法、チップ転写装置および方法

　本発明は、ワーク上に縦横所定ピッチでマトリクス状に配列された複数チップのうち、斑らに多数分布した加工対象チップに対してレーザビームを照射して加工するレーザ加工装置および方法、並びに、ドナー基板の表面に配置された転写対象チップをターゲット基板に設定された転写ターゲット部位に転写するチップ転写装置および方法に関する。

　従来より、ワーク上に成膜された薄膜の除去等のために、スポット上に集光させたレーザビームを照射（いわゆる、レーザアブレーション）する装置（レーザ加工装置）が知られている。

　そして、半導体装置の回路パターンに設けられたヒューズにレーザビームを照射し、配線を切断する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。

　また、転写元基板（ワーク）上に複数配列された素子（チップ）を選択的に他の基板に転写する転写装置において、レーザビームとガルバノスキャナを使用して、ワーク上に形成されたチップを転写する技術が知られている（例えば、特許文献２）。

特開平１１－１９７８８号公報 特許第４６００１７８号公報

　従来技術では、１つのワーク上に加工対象チップが斑らに多数分布している場合、１チップ毎にレーザビームを照射して加工を行っていた。このような方式では、加工対象チップが複数まとまった状態で隣接する場合でも１チップずつ加工をしていたため、加工に多くの時間を費やし、生産性の低下を招いていた。

　そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ワーク上に縦横所定ピッチでマトリクス状に配列された複数チップのうち、斑らに多数分布した加工対象チップに対して、迅速な加工が可能なレーザ加工装置および方法を提供することを目的とする。

　以上の課題を解決するために、本発明に係る一態様は、
　ワーク上に縦横所定ピッチでマトリクス状に配列された複数チップのうち、斑らに多数分布した加工対象チップに対してレーザビームを照射して加工するレーザ加工装置において、
　レーザビームを出射するレーザ発振器と、
　ワークに対するレーザビームの照射位置を変更する相対移動部と、
　ワークに対して１ショットのビーム照射で加工できるビーム照射範囲を変更するビームサイズ変更部と、
　ワーク上に分布した加工対象チップの分布情報を取得する加工チップ分布情報取得部と、
　加工対象チップの分布情報に基づいて、加工対象のワーク毎に加工パターン情報を生成する加工パターン情報生成部と、
　加工パターン情報に基づいて、ワーク上に分布した複数の加工対象チップを逐次加工する加工制御部とを備え、
　加工パターン情報生成部は、
隣接する複数の加工対象チップに対して、１ショットでまとめ加工できるエリアを探索する一括加工エリア探索部を備えている。

　また、本発明に係る別の一態様は、
　ワーク上に縦横所定ピッチでマトリクス状に配列された複数チップのうち、斑らに多数分布した加工対象チップに対してレーザビームを照射して加工するレーザ加工方法において、
　レーザビームを出射するレーザ発振器と、
　ワークに対するレーザビームの照射位置を変更する相対移動手段と、
　ワークに対して１ショットのビーム照射で加工できるビーム照射範囲を変更するビームサイズ変更手段を用い、
　ワーク上に分布した加工対象チップの分布情報を取得するステップと、
　加工対象チップの分布情報に基づいて、加工対象のワーク毎に加工パターン情報を生成するステップと、
　加工パターン情報に基づいて、ワーク上に分布した複数の加工対象チップを逐次加工するステップとを有し、
　加工パターン情報を生成するステップでは、隣接する複数の加工対象チップに対して、１ショットでまとめ加工できるエリアを探索するステップを有する。

　これらレーザ加工装置および方法によれば、ワーク上に加工対象チップが斑らに多数分布していても、加工対象チップが密集して分布（つまり、加工対象チップが複数まとまった状態で隣接）している所をまとめ加工するので、加工時間の短縮を図ることができる。

　これらレーザ加工装置および方法によれば、ワーク上に加工対象チップが斑らに多数分布していても、迅速な加工ができ、生産性が向上する。

本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示す概略図である。 本発明を具現化する形態で扱うワークの一例を示す平面図である。 本発明を具現化する形態で扱うワークＷに対し、まとめ加工の一例を示す平面図である。 本発明を具現化する形態の一例におけるフロー図である。 本発明を具現化する形態の別の一例の全体構成を示す概略図である。 本発明を具現化する形態におけるチップ配置例とチップ転写の様子を示す断面図である。

　以下に、本発明を実施するための形態について、図を用いながら説明する。

　なお、以下の説明では、直交座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚとし、水平方向をＸ方向、Ｙ方向と表現し、ＸＹ平面に垂直な方向（つまり、重力方向）をＺ方向と表現する。また、Ｚ方向は、重力に逆らう方向を上、重力がはたらく方向を下と表現する。また、Ｚ方向を中心軸として回転する方向をθ方向と呼ぶ。また、Ｘ方向を横、Ｙ方向を縦、ＸＹ方向を縦横と表現することがある。

　図１は、本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示す概略図である。図１には、本発明に係るレーザ加工装置１の概略図が示されている。

　レーザ加工装置１は、ワークＷ上に縦横所定ピッチでマトリクス状に配列された複数チップＣｎのうち、斑らに多数分布した加工対象チップＣｋに対してレーザビームＢを照射して加工するものである。
具体的には、ワーク保持部Ｈ、レーザ加工装置１は、レーザ照射部Ｌ、相対移動部４、加工チップ分布情報取得部５、加工パターン情報生成部６、加工制御部７等を備えている。

　ワーク保持部Ｈは、ワークＷを所定の姿勢で保持するものである。
具体的には、ワーク保持部Ｈは、ワークＷを下面側から水平状態を保ちつつ支えるものである。より具体的には、ワーク保持部Ｈは、クランプ機構や負圧吸引手段、静電密着手段等を備え、ワークＷの下面や外縁部等を保持できる構成をしている。

　レーザ照射部Ｌは、詳細を後述する加工制御部７からの制御指令に基づいて、レーザビームＢを、加工対象チップＣｋの加工に足りるエネルギー密度で、所望の縦横寸法のビームスポットＰｓに適宜設定して、ワークＷに照射するものである。具体的には、レーザ照射部Ｌは、レーザ発振器２、ミラー２１、ビームエキスパンダ２２、ビームサイズ変更部３、対物レンズ２５等を備えている。そして、レーザ照射部Ｌの各部は、レーザ加工装置１のフレーム（不図示）に直接または連結金具等を介して取り付けられている。

　なお、レーザビームＢは、レーザ発振器２から出射されたレーザビームＢ１、ビームエキスパンダ２２を通過したレーザビームＢ２、アパーチャ　の開口部Ａおよび対物レンズ２５を通過したレーザビームＢ３に区別することができるが、これらを総じてレーザビームＢと呼ぶ。

　レーザ発振器２は、レーザビームＢをパルス状に出射するものである。具体的には、レーザ発振器２は、加工制御部７から出力されるトリガ信号を受けて、パルス状のレーザビームＢ１を出射する構成をしている。より具体的には、レーザビームＢは、光軸と直交する断面方向に着目すると、円形ないし楕円形状のスポット形状をしており、概ねガウス分布のエネルギー分布（ガウシアンなビームプロファイルとも言う）を有している。例えば、レーザ発振器２として、ＹＡＧレーザ（基本波長１０６４ｎｍ）の第二高調波を利用するグリーンレーザ（波長５３２ｎｍ）が例示できる。

　ミラー２１は、レーザビームＢ１の方向を変更するものである。図1の構成では、Ｘ方向に出射されたレーザビームＢ１を下向きに方向を変えて出射している。

　ビームエキスパンダ２２は、レーザ発振器２から出射されたレーザビームＢ１を、所望のスポット径のレーザビームＢ２に変換（拡大とも言う）するものである。

　ビームサイズ変更部３は、ワークＷに対して１ショットのビーム照射で加工できるビーム照射範囲Ｐｓを変更するものである。
具体的には、ビームサイズ変更部３は、レーザビームＢ２の一部のみ通過させ、それ以外を遮光することで、ワークＷに照射されるレーザビームＢ３のビーム照射範囲Ｐｓを所定の縦横寸法に変更するものである。
より具体的には、ビームサイズ変更部３は、開口部ＡのＸＹ方向の縦横寸法を変更できる遮光板と、アクチュエータ（不図示）を備えている。

　遮光板は、長方形の金属板を４枚組み合わせて矩形状の開口部Ａおよび遮光部を形成するものである。

　アクチュエータは、開口部Ａを隔てて対向配置された遮光板をＸ方向またはＹ方向に移動させて、開口部Ａを所望の縦横寸法に変更するものである。
具体的には、アクチュエータは、加工制御部７からの指令に基づいて遮光板を所望の位置に移動／静止させ、レーザビームＢ３にて１ショットでまとめ加工できるビーム照射範囲Ｐｓを変更する構成をしている。

　例えば、ビームサイズ変更部３にて設定できるビーム照射範囲Ｐｓを、加工対象チップＣｋの縦横１×１～６×６個分の範囲内とするならば、対向配置された遮光板を縦方向に６段階、横方向に６段階的に所定ピッチで移動／静止させて、開口部Ａの縦横寸法を段階的に変更する構成とする。

　対物レンズ２５は、ビームサイズ変更部３の遮光板で形成された開口部Ａを通過する光の像をワークＷ上に投影するものである。対物レンズ２５は、例えば、縮小投影倍率が１０倍、２０倍、５０倍等のレンズ群おり、ユニットで構成されており、レボルバー機構２６に取り付けられている。

　レボルバー機構２６は、複数ある対物レンズ（つまり、倍率）を切り替え、レーザビームＢ３の投影倍率およびエネルギー密度を変更するものである。具体的には、レボルバー機構２６は、加工制御部７からの指令に基づいて使用する対物レンズ２５を選択的に切り替え、レーザビームＢ３の投影倍率およびエネルギー密度を変更する構成をしている。

　なお、レーザ照射部Ｌは、必要に応じて、レーザビームＢの光路中にミラー２１やビームエキスパンダ２２、アッテネータなど（不図示）を備えた構成としても良い。

　相対移動部４は、ワークＷに対するレーザビームＢ３の照射位置を変更するものである。具体的には、ワークＷの厚み方向（Ｚ方向）に直交する方向（ＸＹ方向）に、ワークＷとレーザビームＢ３との相対位置を移動させるものであり、レーザ加工に際して、ワークＷにある１つまたは複数の加工対象チップＣｋとビーム照射範囲Ｐｓとの相対位置や角度を整合（つまり、アライメント）させるものである。より具体的には、相対移動部４は、Ｘ軸アクチュエータ４ｘ、Ｙ軸アクチュエータ４ｙ、θ軸アクチュエータ４θ等を備えている。

　Ｘ軸アクチュエータ４ｘは、ワーク保持部ＨをＸ方向に所定の速度で移動させ、所定の位置で静止させるものである。Ｙ軸アクチュエータ４ｙは、ワーク保持部ＨをＹ方向に所定の速度で移動させ、所定の位置所で静止させるものである。θ軸アクチュエータ４θは、Ｚ方向を回転軸とするθ方向に、ワーク保持部Ｈを所定の角速度で回転させ、所定の角度で静止させるものである。Ｘ軸アクチュエータ４ｘ、Ｙ軸アクチュエータ４ｙ、θ軸アクチュエータ４θは、加工制御部７から出力される制御信号に基づいて駆動制御される。

　なお、ワークＷのアライメントは、ワークＷの外周部を外側から内側に向かって狭持するメカニカルクランプ方式や、ワークＷに付与された基準マークをカメラで撮像したり、ワークＷ設けられたノッチやオリエンテーションフラットをカメラで撮像／センサで検出等したりして、位置や角度を把握し、コンピュータ等で位置決め移動の際の送りピッチや角度を補正制御するソフトアライメント方式等が例示できる。

　加工チップ分布情報取得部５は、ワークＷ上に分布した加工対象チップＣｋの分布情報Ｊを取得するものである。
具体的には、加工チップ分布情報取得部５は、ワークＷ毎に異なる加工対象チップＣｋの分布情報Ｊを、検査装置等の上流工程の装置やワーク搬送装置、ホストコンピュータ等から通信回線等を介して取得する。

　加工対象チップＣｋの分布情報Ｊは、ワークＷを予め規定された基準姿勢において、ワークＷ上に縦横所定ピッチでマトリクス状に配列された複数チップのうち、どれが加工対象チップＣｋかを示すものである。

　図２は、本発明を具現化する形態で扱うワークＷの一例を示す平面図である。図２において、ワークＷ上に縦横所定ピッチでマトリクス状に配列された複数チップのうち、白い四角が正常チップであり、黒い四角が不良（加工対象チップＣｋ）である。

　例えば、図示されているように、ワークＷの外形が円形でノッチＷｆ（オリフラの場合もある）が真下になる姿勢を基準とすると、加工対象チップＣｋの分布情報Ｊは、ワークＷの中心やノッチ位置等を基準にして、加工対象チップＣｋに該当するものがどこにあるかを判別（区別、識別とも言う）するための情報（座標データ、アドレス値、フラグ情報など）を含んで構成されている。

　加工パターン情報生成部６は、加工対象チップＣｋの分布情報Ｊに基づいて、加工対象のワークＷ毎に加工パターン情報を生成するものである。

　加工パターン情報は、レーザビームＢの出力、レーザビームＢの１ショットの出射時間、ビーム照射範囲Ｐｓ（詳しくは、開口部Ａの縦横寸法と使用する対物レンズ２５の投影倍率。加工サイズとも言う）、加工位置や順序等の加工対象チップＣｋの逐次加工に関する情報を含んで構成されている。

　加工パターン情報生成部６は、隣接する複数の加工対象チップに対して、１ショットでまとめ加工できるエリアを探索する一括加工エリア探索部を備えている。

　一括加工エリア探索部は、例えば、ビームサイズ変更部３にて設定できるビーム照射範囲Ｐｓが、加工対象チップＣｋの縦横１×１個～縦横６×６個分の範囲内であれば、一括加工エリア探索部は、以下の様にして１ショットでまとめ加工できるエリアを探索する。

　図３は、本発明を具現化する形態で扱うワークＷに対し、まとめ加工の一例を示す平面図である。図３において、図２と同様に不良チップ（加工対象チップＣｋ）が黒い四角で示され、まとめ加工するエリアが破線で示されている。

　まず、加工対象チップＣｋの縦横６×６個分でまとめ加工できるエリアを探索し、加工サイズおよび加工位置を設定する。さらに、残りの加工対象チップＣｋに対して、縦横６×６個分でまとめ加工できるエリアを探索し、加工サイズおよび加工位置を設定する。このとき、１つの加工対象チップＣｋに対して、レーザビームＢ３の照射が重複しないように、まとめ加工できるエリアを探索する。

　そして、残りの加工対象チップＣｋに対して縦６×横６でまとめ加工できるエリアが残っていなければ、次に縦横６×５個分でまとめ加工できるエリアを探索する。

　そして、同様にして、縦横６×４～６×１、５×６～５×１、４×６～４×１、３×６～３×１、２×６～２×１、１×６～１×２個分の順で、まとめ加工できるエリアを探索し、各エリアの加工サイズおよび加工位置を加工パターン情報に設定する。

　そして、残りは縦横１×１個分で加工するエリアとして加工位置を設定する。

　より具体的には、加工チップ分布情報取得部５や、加工パターン情報生成部６ないし一括加工エリア探索部は、コンピュータなど（ハードウェア）と、その実行プログラム（ソフトウェア）で構成されており、加工対象のワークＷ毎に取得した加工対象チップＣｋの分布情報Ｊに基づいて、まとめ加工できるエリアを探索し、加工サイズおよび加工位置が設定された加工パターン情報を生成するプログラムを備えている。

　加工制御部７は、加工パターン情報生成部６で生成された加工パターン情報に基づいて、ワークＷ上に分布した複数の加工対象チップＣｋを逐次加工するものである。
具体的には、加工制御部７は、ビームサイズ変更部３のアパーチャのサイズを適宜変更しつつ、レーザビームＢ３のビーム照射範囲ＰｓとワークＷ上に分布した複数の加工対象チップＣｋ（図３で黒い四角で示した不良部位）とが重なるように、相対移動部４を相対移動させ、逐次レーザビームＢを照射することで加工対象チップＣｋを逐次加工するものである。

　具体的には、加工制御部７は、以下の機能を備えている。
１）レーザ発振器２に対してレーザビームＢをパルス状に照射するためのトリガ信号を送信する機能。
２）レーザ照射部Ｌのレボルバー機構２６に制御信号を出力し、対物レンズ２５の倍率を切り替える機能。
３）ビームサイズ変更部３のアクチュエータを制御し、開口部Ａの縦横寸法（すなわち、レーザビームＢ３にて１ショットでまとめ加工できるビーム照射範囲Ｐｓ）を変更する機能。
４）Ｘ軸アクチュエータ４ｘ、Ｙ軸アクチュエータ４ｙ、θ軸アクチュエータ４θ等の現在位置情報を把握し、Ｘ軸アクチュエータ４ｘ、Ｙ軸アクチュエータ４ｙ、θ軸アクチュエータ４θ等の移動速度や位置、角度等を制御し、ワークＷをアライメントや位置・角度を補正する機能。
５）加工情報取得部６で取得した加工情報Ｊに含まれる座標データ等に基づいて、相対移動部Ｍを制御してワークＷに対する複数のビームスポットＰｓの照射位置をＸＹ方向に相対移動させたり、θ方向に回転させたりする機能。

　つまり、加工制御部７は、レーザ発振器２、ビームサイズ変更部３、相対移動部４、レボルバー機構２６等に対して制御信号やデータ等を出力し、各部を制御するものである。より具体的には、加工制御部７は、コンピュータ、プログラマブルロジックコントローラ、制御用コントローラなど（ハードウェア）と、その実行プログラム（ソフトウェア）で構成されており、信号入出力手段やデータ通信手段などを介して各部を制御することができる。

　図３は、本発明を具現化する形態の一例におけるフロー図である。図３には、本発明に係るレーザ加工装置１を用いてワークＷにレーザ加工を行うフローが示されている。

　まず、ワークＷをワーク保持部Ｈに載置し、保持する（ステップｓ１０）。
次に、ワークＷ上に分布した加工対象チップＣｋの分布情報Ｊを取得する（ステップｓ１１）。

　次に、まとめ加工できるエリアを探索し、加工パターン情報を生成する（ステップｓ１２）。具体的には、加工パターン情報生成部６ないし一括加工エリア探索部を用い、上述のようにして、まとめ加工できるエリアを探索する。

　そして、ビームサイズ変更部３の遮光板のＸＹ方向の位置を移動させ、１ショットのビーム照射でまとめ加工できるビーム照射範囲Ｐｓ（例えば、加工対象チップＣｋの縦横６×６個分）に設定する（ステップｓ１３）。

　そして、必要に応じてワークＷのアライメントを行い（ステップｓ１４）、加工パターン情報に従って、当該ビーム照射範囲Ｐｓ（例えば、加工対象チップＣｋの縦横６×６個分）でまとめ加工できる位置にワークＷを相対移動／静止させ、逐次加工を行う（ステップｓ１５）。

　次に同じビーム照射範囲Ｐｓのまま加工する場所があるかどうかを判定し（ステップｓ１６）、あればステップｓ１４～ｓ１６を繰り返して、逐次まとめ加工を行う。

　一方、同じビーム照射範囲Ｐｓのままでまとめ加工する部位が無くなれば、次のビーム照射範囲Ｐｓ（例えば、加工対象チップＣｋの縦横６×５個分）にサイズ変更して逐次加工するかどうかを判定し（ステップｓ１８）、あればビームサイズ変更部３の遮光板のＸＹ方向の位置を移動させ、逐次加工を行う。つまり、上述のステップｓ１３～ｓ１８を繰り返す。

　そして、次のビーム照射範囲Ｐｓにサイズ変更して逐次加工する部位がなくなれば（つまり、全ての加工対象チップＣｋに対する逐次加工が終了すれば）、ワーク保持部Ｈを払い出し位置へ相対移動させ、ワークＷの保持を解除し、ワークＷを外部に払い出す（ステップｓ２０）。

　この様な構成をしているので、本発明に係るレーザ加工装置１およびレーザ加工方法によれば、ワーク上に縦横所定ピッチでマトリクス状に配列された複数チップのうち、加工対象チップが斑らに多数分布していても、これら複数の加工対象チップをまとめ加工できるエリアを探索し、まとめ加工することができる。そのため、ワークＷ上に加工対象チップＣｋが斑らに多数分布していても、迅速な加工ができ、生産性が向上する。

　［変形例］
　なお上述では、ビームサイズ変更部３が、対向配置された遮光板を縦方向に６段階、横方向に６段階的に所定ピッチで移動／静止させて、開口部Ａの縦横寸法を段階的に変更し、加工対象チップＣｋの縦横１×１～縦横６×６の範囲内でビーム照射範囲Ｐｓを設定できる構成を例示した。しかし、ビームサイズ変更部３は、この様な構成に限らず、加工対象チップ１個分の加工に必要な縦横寸法を基準にして、縦ｍ個分および横ｎ個分（但し、ｍとｎは正の整数）の組合せからなる一纏めのブロック状に段階的に設定し、１ショットでまとめ加工できるビーム照射範囲Ｐｓを変更することができる構成であっても良い。

　なお上述では、ビームサイズ変更部３の遮光板として４枚の金属板を組み合わせ、矩形状の開口部Ａおよび遮光部を形成し、遮光板をＸ方向またはＹ方向に移動させて、開口部Ａを所望の縦横寸法に変更する構成を例示した。
しかし、ビームサイズ変更部３の遮光板は、この様な構成に限定されず、略Ｌ字形状の金属板を互い違いに２枚組み合わせ、これらをＸ方向またはＹ方向に移動させて、開口部Ａを所望の縦横寸法に変更する構成であっても良い。

　なお上述では、レーザ照射部Ｌに複数の対物レンズ２５がレボルバー機構２６に取り付けられており、加工制御部７から出力された制御信号に基づいて、縮小投影倍率を選択的に切り替えることができる構成を示した。
しかし、このレボルバー機構２６は、加工制御部７から出力された制御信号により切り替えられる構成に限らず、手動により切り替える構成であっても良い。さらに、レーザ照射部Ｌにおけるレボルバー機構２６は必須の構成ではなく、段取り替えにより使用する対物レンズ２５を交換する構成や、１種類の対物レンズ２５を固定して使用する構成であっても良い。或いは、レーザ照射部Ｌは、複数の対物レンズ２５とレボルバー機構２６を備えた構成に代えて、ズームレンズにより投影倍率を変更する構成であっても良い。

　なお上述では、相対移動部４として、レーザ照射部Ｌの各部がレーザ加工装置１のフレーム（不図示）に直接または連結金具等を介して取り付けられ（つまり、固定され）、ワーク保持部ＨがＸＹθ方向に移動する構成を例示した。
しかし、相対移動部４は、この様な構成に限らず、ＸＹθ方向の一部または全部において、ワーク保持部Ｈを固定しておき、レーザ照射部Ｌを移動させる構成であっても良い。

　なお上述では、加工パターン情報生成部６の一括加工エリア探索部として、加工対象チップＣｋの縦横６×６～６×１、５×６～５×１、・・・、２×６～２×１、１×６～１×２個分の順で、まとめ加工できるエリアを探索し、加工サイズおよび加工位置を設定する構成を例示した。
しかし、一括加工エリア探索部は、この様な手順に限定されず、縦横基準を逆にして、縦横６×６～１×６、６×５～１×５、・・・、６×２～１×２、６×１～２×１個分の順で、まとめ加工できるエリアを探索する構成であっても良い。或いは、複数の加工対象チップＣｋが縦同士／横同士隣接しているところを抽出し、それらがどのような組合せでまとめ加工できるかを、ビーム照射範囲Ｐｓの縦横寸法を変更しながら探索する構成であっても良い。

　なお上述では、レーザ発振器２として、ＹＡＧレーザの第二高調波を利用するグリーンレーザ（波長５３２ｎｍ）を例示した。
しかし、レーザ発振器２は、ＹＡＧレーザ以外にＹＶＯ４レーザを用いても良い。また、レーザ発振器２として、これらの第二高調波による加工に限らず、基本波（波長１０６４ｎｍ）を利用してワークＷを加工しても良いし、第三高調波を利用するＵＶレーザ（波長３５５ｎｍ）や、第四高調波を利用する深紫外レーザ（波長２６６ｎｍ）を用いてワークＷを加工しても良い。また、レーザ発振器２として、他方式のものや他の波長を出力するレーザを用いても良く、加工対象チップＣｋのエネルギー吸収特性に応じて選択すれば良い。

　［別の形態］　
　なお上述では、本発明に係るレーザ加工装置１およびレーザ加工方法として、外形が円形のワークＷ上に縦横所定ピッチでマトリクス状に複数チップＣｎのうち、斑らに多数分布した加工対象チップＣｋに対してレーザビームＢ（Ｂ３）を照射して加工する形態を例示した。

　しかし、本発明を具現化する上で、ワークＷおよび加工対象チップＣｋは、上述のような形態に限定されず、種々の形態に適応させることができる。具体的には、本発明に係るレーザ加工装置および方法は、レーザビームＢを照射してドナー基板Ｗｄからターゲット基板Ｗｔにチップ転写を行う形態にも適用することができる。

　図５は、本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示す概略図である。図２には、本発明に係るチップ転写装置１Ｂの概略図が示されている。

　チップ転写装置１Ｂは、ドナー基板Ｗｄの表面に配置された転写対象チップＣｄとターゲット基板Ｗｔの表面とを対峙させ、ドナー基板Ｗｄ越しに転写対象チップＣｄに向けてレーザビームＢ（Ｂ３）を照射して、当該転写対象チップＣｄをターゲット基板Ｗｔの表面に設定された転写ターゲット部位Ｃｘに転写するものである。

　具体的には、チップ転写装置１Ｂは、上述のレーザ加工装置１を含み、ワーク保持部Ｈに代えてドナー基板保持部Ｈｄとターゲット基板保持部Ｈｔを備え、相対移動部４に代えて相対移動部４Ｂを備えている。なお、チップ転写装置１Ｂでは、ドナー基板Ｗｄとターゲット基板Ｗｔが、レーザ加工装置１の加工対象となるワークＷに相当し、ドナー基板Ｗｄの表面に配置された転写対象チップＣｄが、レーザ加工装置１の加工対象チップＣｋに相当する。

　ターゲット基板保持部２ｔは、ターゲット基板Ｗｔを所定の姿勢で支え保持するものである。具体的には、ターゲット基板保持部２ｔは、転写ターゲット部位Ｃｘを上面側に向けてターゲット基板Ｗｔを下面側から水平状態を保ちつつ支えるものである。より具体的には、ターゲット基板保持部２ｔは、クランプ機構や負圧吸引手段、静電密着手段等を備え、ターゲット基板Ｗｔの下面や外縁部等を保持する構成をしている。

　ドナー基板保持部２ｄは、ドナー基板Ｗｄの表面に配置された転写対象チップＣｄとターゲット基板Ｗｔの表面とが対峙するように、当該ドナー基板Ｗｄの所定部位を支え保持するものである。具体的には、ドナー基板保持部２ｄは、転写対象チップＣｄを下面側に向けてドナー基板Ｗｄを水平状態に保ちつつ、搬送リングＷｃを介してドナー基板Ｗｄの外縁部Ｗｒを支え保持するものである。

　搬送リングＷｃは、ドナー基板Ｗｄの外縁部Ｗｒ（図では上面側）を支え保持し、搬送や固定を補助するための部材である。具体的には、搬送リングＷｃは、円環状の板状部材で構成されており、内縁部（図では下面側）がドナー基板Ｗｄの外縁部Ｗｒと粘着層等により密着固定されている。

　より具体的には、ドナー基板保持部２ｄは、クランプ機構や負圧吸引手段、静電密着手段等（不図示）を備え、ドナー基板Ｗｄを密着固定している搬送リングＷｃの外周側面や外縁部等を保持する構成をしている。

　図６は、本発明を具現化する形態におけるチップ配置例とチップ転写の様子を示す断面図である。図６（ａ）（ｂ）には、ドナー基板Ｗｄの表面（図では下面側）に配置された転写対象チップＣｄと、ターゲット基板Ｗｔの表面（図では上面側）に設定された転写ターゲット部位Ｃｘとが対峙するように、ドナー基板Ｗｄをターゲット基板Ｗｔと所定の間隔で対向配置させた様子が示されている。なお、ドナー基板Ｗｄは、搬送リングＷｃを介してドナー基板保持部２ｄにて保持されている。また、ターゲット基板Ｗｔは、ターゲット基板保持部２ｔにて保持されている。

　位置Ｐ１～Ｐ５には、対峙する転写対象チップＣｄと転写ターゲット部位Ｃｘとの関係が例示されている。

　位置Ｐ１では、ドナー基板Ｗｄに正常なチップＣｎが無く、ターゲット基板Ｗｔに正常なチップＣｎがある。この様な場合、ターゲット基板Ｗｔにチップ転写を行う必要が無いため、転写対象チップＣｎや転写ターゲット部位Ｃｘは設定されていない。

　位置Ｐ２，Ｐ５では、ドナー基板Ｗｄに正常なチップＣｎがあり、ターゲット基板Ｗｔには正常なチップＣｎが欠落している。この様な場合、ターゲット基板Ｗｔにチップ転写を行う必要があるため、ドナー基板Ｗｄ側の正常なチップＣｎが、転写対象チップＣｄ１，Ｃｄ２として設定されており、ターゲット基板Ｗｔに転写ターゲット部位Ｃｘ１，Ｃｘ２が設定されている。

　位置Ｐ３では、ドナー基板Ｗｄに正常なチップＣｎがあり、ターゲット基板Ｗｔにも正常なチップＣｎがある。この様な場合、ターゲット基板Ｗｔにチップ転写を行う必要が無いため、転写対象チップＣｎや転写ターゲット部位Ｃｘは設定されていない。

　位置Ｐ４では、ドナー基板Ｗｄに正常なチップＣｎが無く、ターゲット基板Ｗｔにも正常なチップＣｎが欠落している。この様な場合、ターゲット基板Ｗｔにチップ転写を行う必要はあるが、転写対象チップＣｎが無いため、転写ターゲット部位Ｃｘが設定されていない。

　さらに、図６（ａ）には、位置Ｐ２の転写ターゲット部位Ｃｘ１に転写対象チップＣｄ１を転写するため、当該チップにレーザビームＢ（Ｂ３）を照射している様子が示されている。一方、図６（ｂ）には、位置Ｐ２の転写ターゲット部位Ｃｘ１に転写対象チップＣｄ１が転写されており、次の位置Ｐ５の転写ターゲット部位Ｃｘ２に転写対象チップＣｄ２を転写するため、当該チップＣｄ２にレーザビームＢ（Ｂ３）を照射している様子が示されている。

　相対移動部４Ｂは、ターゲット基板保持部Ｈｔおよび前記ドナー基板保持部Ｈｄとレーザ照射部Ｌとを相対移動させるものである。
具体的には、相対移動部４Ｂは、ターゲット基板保持部Ｈｔとドナー基板保持部Ｈｄとでターゲット基板Ｗｔとドナー基板Ｗｄとが所定の位置関係で対峙するように対向配置させたまま、これら基板Ｗｄ，Ｗｔに対してレーザ照射部Ｌから出射されるレーザビームＢ３の照射位置を変更するものである。そして、相対移動部４Ｂは、ドナー基板Ｗｄとターゲット基板Ｗｔの厚み方向（Ｚ方向）に直交する方向（ＸＹ方向）に、これら基板Ｗｄ，ＷｔとレーザビームＢ３との相対位置を移動させ、チップ転写（レーザビームＢ３の照射）に際して、これら基板Ｗｄ，Ｗｔに設定された１つまたは複数の転写対象チップＣｄとビーム照射範囲Ｐｓとの相対位置や角度を整合（つまり、アライメント）させる構成をしている。より具体的には、相対移動部４Ｂは、第１Ｘ軸アクチュエータ４１ｘ、第１Ｙ軸アクチュエータ４１ｙ、第２Ｘ軸アクチュエータ４２ｘ、第２Ｙ軸アクチュエータ４２ｙ、θ軸アクチュエータ４θ等を備えている。

　第１Ｘ軸アクチュエータ４１ｘは、ターゲット基板保持部Ｈｔとドナー基板保持部ＨｄとをＸ１方向に所定の速度で移動させ、所定の位置で静止させるものである。
具体的には、第１Ｘ軸アクチュエータ４１ｘは、装置フレーム１０ｆに取り付けられたＸ１方向に所定の長さを有するレールと、当該レール上を所定の速度で移動したり、所定の位置で静止したりできるスライダーを含んで構成されている。そして、当該スライダーには、ベースプレート４０が取り付けられている。

　第１Ｙ軸アクチュエータ４１ｙは、ターゲット基板保持部ＨｔをＹ１方向に所定の速度で移動させ、所定の位置所で静止させるものである。
具体的には、第１Ｙ軸アクチュエータ４１ｙは、ベースプレート４０に取り付けられたＹ１方向に所定の長さを有するレールと、当該レール上を所定の速度で移動したり、所定の位置で静止したりできるスライダーを含んで構成されている。そして、当該スライダーには、θ軸アクチュエータ４θが取り付けられている。

　θ軸アクチュエータ４θは、ターゲット基板保持部Ｈｔを、Ｚ方向を回転軸とするθ方向に所定の角速度で回転させたり、所定の角度で静止させたりするものである。

　第２Ｘ軸アクチュエータ４２ｘは、ドナー基板保持部ＨｄをＸ２方向に所定の速度で移動させ、所定の位置で静止させるものである。
具体的には、第２Ｘ軸アクチュエータ４２ｘは、ベースプレート４０に取り付けられたＸ２方向に所定の長さを有するレールと、当該レール上を所定の速度で移動したり、所定の位置で静止したりできるスライダーを含んで構成されている。そして、当該スライダーには、第２Ｙ軸アクチュエータ４２ｙが取り付けられている。

　第２Ｙ軸アクチュエータ４２ｙは、ドナー基板保持部ＨｄをＹ２方向に所定の速度で移動させ、所定の位置所で静止させるものである。
具体的には、第２Ｙ軸アクチュエータ４２ｙは、Ｙ１方向に所定の長さを有するレールと、当該レール上を所定の速度で移動したり、所定の位置で静止したりできるスライダーを含んで構成されている。そして、当該スライダーには、ドナー基板保持部Ｈｄが取り付けられている。

　第１Ｘ軸アクチュエータ４１ｘ、第１Ｙ軸アクチュエータ４１ｙ、θ軸アクチュエータ４θ、第２Ｘ軸アクチュエータ４２ｘ、第２Ｙ軸アクチュエータ４２ｙは、加工制御部７から出力される制御信号に基づいて駆動制御される。なお、相対移動部４Ｂにおいて、Ｘ１方向とＸ２方向は、Ｘ方向と一致するよう構成されており、Ｙ１方向とＹ２方向は、Ｙ方向と一致するよう構成されている。

　なお、ドナー基板Ｗｄとターゲット基板Ｗｔのアライメントは、これら基板Ｗｄ，Ｗｔの外周部を外側から内側に向かって狭持するメカニカルクランプ方式や、これら基板Ｗｄ，Ｗｔに付与された基準マークをカメラで撮像したり、これら基板Ｗｄ，Ｗｔに設けられたノッチやオリエンテーションフラットをカメラで撮像／センサで検出等したりして、位置や角度を把握し、コンピュータ等で位置決め移動の際の送りピッチや角度を補正制御するソフトアライメント方式等が例示できる。

　相対移動部４Ｂは、この様な構成をしているため、ターゲット基板保持部Ｈｔおよび前記ドナー基板保持部Ｈｄとレーザ照射部Ｌとを相対移動させることができ、ひいては、ドナー基板Ｗｄとターゲット基板Ｗｔの相対移動やアライメント、これら基板Ｗｄ，Ｗｔとレーザ照射部Ｌとの相対移動を行うことができる。

　そして、チップ転写装置１Ｂにおいて加工チップ分布情報取得部５は、転写対象チップＣｄを転写させるためにドナー基板Ｗｄおよびターゲット基板Ｗｔを対向状態で保持させたとき、当該ターゲット基板Ｗｔの表面に設定された転写ターゲット部位Ｃｘに転写可能な、当該ドナー基板Ｗｄの表面に配置された当該転写対象チップＣｄの分布情報Ｊを取得する構成をしている。

　また、チップ転写装置１Ｂにおいて加工パターン情報生成部６は、加工チップ分布情報取得部５で取得した分布情報Ｊに基づいて、ターゲット基板Ｗｔ毎に加工パターン情報を生成する構成をしている。

　また、チップ転写装置１Ｂにおいて加工制御部７は、加工パターン情報生成部６で生成された加工パターン情報に基づいて、相対移動部４Ｂを制御しながら、ドナー基板Ｗｄ越しに転写対象チップＣｄに向けてレーザビームＢ３を逐次照射する構成をしている。

　この様な構成をしているので、本発明に係るチップ転写装置１Ｂおよびチップ転写方法によれば、ドナー基板Ｗｄ上に縦横所定ピッチでマトリクス状に配列された複数チップのうち、転写対象チップＣｄが斑らに多数分布していても、まとめてチップ転写できるエリアを探索し、まとめてチップ転写することができる。そのため、ドナー基板Ｗｄからターゲット基板Ｗｔに転写させる転写対象チップＣｄが斑らに多数分布していても、迅速なチップ転写ができ、生産性が向上する。

　　１　　レーザ加工装置
　　２　　レーザ発振器
　　３　　ビームサイズ変更部
　　４　　相対移動部
　　５　　加工チップ分布情報取得部
　　６　　加工パターン情報生成部
　　７　　加工制御部
　２１　　ミラー
　２２，２３　　レンズ（ビームエキスパンダ）
　２５　　対物レンズ
　２６　　レボルバー機構
　　Ｗ　　ワーク
　　Ｃｎ　チップ（正常なもの）
　　Ｃｋ　加工対象チップ（不良チップ）
　　Ｈ　　ワーク保持部
　　Ｌ　　レーザ照射部
　　Ｂ（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）　レーザビーム
　　Ｐｓ　ビーム照射範囲
　　Ａ　　開口部
　　Ｊ　　加工対象チップの分布情報
　　１Ｂ　チップ転写装置
　４０　　ベースプレート
　４１ｘ　第１Ｘ軸アクチュエータ
　４１ｙ　第１Ｙ軸アクチュエータ
　４２ｘ　第２Ｘ軸アクチュエータ
　４２ｙ　第２Ｙ軸アクチュエータ
　４θ　　θ軸アクチュエータ
　　Ｈｄ　ドナー基板保持部
　　Ｈｔ　ターゲット基板保持部
　　Ｗｄ　ドナー基板
　　Ｗｔ　ターゲット基板
　　Ｃｄ　転写対象チップ
　　Ｃｘ　転写ターゲット部位

Claims (5)

1. 　ワーク上に縦横所定ピッチでマトリクス状に配列された複数チップのうち、斑らに多数分布した加工対象チップに対してレーザビームを照射して加工するレーザ加工装置において、
   　前記レーザビームを出射するレーザ発振器と、
   　前記ワークに対する前記レーザビームの照射位置を変更する相対移動部と、
   　前記ワークに対して１ショットのビーム照射で加工できるビーム照射範囲を変更するビームサイズ変更部と、
   　前記ワーク上に分布した前記加工対象チップの分布情報を取得する加工チップ分布情報取得部と、
   　前記加工対象チップの分布情報に基づいて、加工対象のワーク毎に加工パターン情報を生成する加工パターン情報生成部と、
   　前記加工パターン情報に基づいて、前記ワーク上に分布した前記複数の加工対象チップを逐次加工する加工制御部とを備え、
   　前記加工パターン情報生成部は、
   隣接する複数の加工対象チップに対して、１ショットでまとめ加工できるエリアを探索する一括加工エリア探索部を備えた
   ことを特徴とする、レーザ加工装置。
   
2. 　前記ビームサイズ変更部では、前記ビーム照射範囲が、前記加工対象チップ１個分の加工に必要な縦横寸法を基準にして、の縦ｍ個および横ｎ個（但し、ｍとｎは正の整数）の組合せからなる一纏めのブロック状に段階的に設定され、
   　前記一括加工部位探索部は、
   前記ビームサイズ変更部で設定しうる前記縦ｍ個および横ｎ個の組合せ情報と、前記加工対象チップの分布情報に基づいて、前記１ショットでまとめ加工できるエリアを探索する
   ことを特徴とする、請求項１に記載のレーザ加工装置。
3. 　請求項１又は請求項２に記載のレーザ加工装置を含み、
   　前記ワークが、
   転写対象チップが配置されたドナー基板と、
   前記転写対象チップを転写させる転写ターゲット部位が設定されたターゲット基板とを含み、
   　前記ターゲット基板を所定の姿勢で支え保持するターゲット基板保持部と、
   　前記ドナー基板の表面に配置された前記転写対象チップと前記ターゲット基板の表面とが対峙するように、当該ドナー基板の所定部位を支え保持するドナー基板保持部とを備え、
   　前記加工対象チップが、前記レーザビームの照射により前記ドナー基板から前記ターゲット基板に転写される、前記転写対象チップであり、
   　前記ドナー基板越しに前記転写対象チップに向けて前記レーザビームを照射して、当該転写対象チップを前記ターゲット基板の表面に設定された前記転写ターゲット部位に転写することを特徴とするチップ転写装置。
4. 　ワーク上に縦横所定ピッチでマトリクス状に配列された複数チップのうち、斑らに多数分布した加工対象チップに対してレーザビームを照射して加工するレーザ加工方法において、
   　前記レーザビームを出射するレーザ発振器と、
   　前記ワークに対する前記レーザビームの照射位置を変更する相対移動手段と、
   　前記ワークに対して１ショットのビーム照射で加工できるビーム照射範囲を変更するビームサイズ変更手段を用い、
   　前記ワーク上に分布した前記加工対象チップの分布情報を取得するステップと、
   　前記加工対象チップの分布情報に基づいて、加工対象のワーク毎に加工パターン情報を生成するステップと、
   　前記加工パターン情報に基づいて、前記ワーク上に分布した前記複数の加工対象チップを逐次加工するステップとを有し、
   　前記加工パターン情報を生成するステップでは、隣接する複数の加工対象チップに対して、１ショットでまとめ加工できるエリアを探索するステップを有することを特徴とする、レーザ加工方法。
5. 　請求項４に記載のレーザ加工方法を含み、
   　前記ワークが、
   転写対象チップが配置されたドナー基板と、
   前記転写対象チップを転写させる転写ターゲット部位が設定されたターゲット基板とを含み、
   　前記ターゲット基板を所定の姿勢で支え保持するステップと、
   　前記ドナー基板の表面に配置された前記転写対象チップと前記ターゲット基板の表面とが対峙するように、当該ドナー基板の所定部位を支え保持するステップとを有し、
   　前記加工対象チップが、前記レーザビームの照射により前記ドナー基板から前記ターゲット基板に転写される、前記転写対象チップであり、
   　前記加工対象チップを逐次加工するステップでは、前記ドナー基板越しに当該転写対象チップに向けて前記レーザビームを照射して、当該転写対象チップを前記ターゲット基板の表面に設定された前記転写ターゲット部位に転写する
   ことを特徴とするチップ転写方法。

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