激光加工系统的制作方法

专利名称：激光加工系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于在加工对象物形成改质区域的激光加工系统。
背景技术：
作为以往的激光加工装置，在专利文献I中记载有，通过激光发散点移动单元使得从激光光源所射出的激光发散，将发散后的激光通过聚光光学系统聚光于加工对象物内部的规定位置。根据该激光加工装置，可降低加工对象物内部的规定位置所产生激光的像差。再者，专利文献2记载有通过由空间光调制器对激光进行调制、从而进行激光的波阵面补偿的波阵面补偿装置。另外，在专利文献3中，记载有由空间光调制器对激光进行调制、从而将激光聚光于加工对象物内部的多个位置的激光加工装置。 现有技术文献专利文献专利文献I :国际公开第2005/106564号小册子专利文献2 日本特开2005-292662号公报专利文献3 日本特开2006-68762号公报

发明内容
发明所要解决的课题但是，对加工对象物照射激光，由此在加工对象物形成多种的改质区域的情况下，对应改质区域的种类使得形成条件(例如，从加工对象物的激光入射面到激光的聚光点为止的距离等)不同，针对所有种类形成所期望的改质区域较为困难。因此，本发明的课题是提供可效率良好形成所期望的改质区域的激光加工系统。解决课题的手段为解决上述课题，本发明所涉及的激光加工系统，其特征为，具备激光加工装置，将由空间光调制器调制的激光照射在加工对象物，由此在加工对象物形成改质区域；图案储存单元，储存成为调制图案的要素的多种要素图案，该调制图案的要素用于对空间光调制器中的激光实施规定的调制；及图案作成单元，根据对于加工对象物的改质区域的形成条件，对于改质区域从图案储存单元取得的一种或多种要素图案，在取得一种要素图案的情况下，为了所对应的改质区域的形成以该一种要素图案作为调制图案赋予激光加工装置，在取得多种要素图案的情况下，为了所对应的改质区域的形成，以合成该多种要素图案的合成图案作为调制图案赋予激光加工装置。该激光加工系统中，准备多种用于作成调制图案的要素图案，根据对于加工对象物的改质区域的形成条件，为了所对应的改质区域的形成而从要素图案作成调制图案。并且，根据所作成的调制图案来调制激光，并通过已调制激光的照射在加工对象物形成有改质区域。由此，根据对于加工对象物的改质区域的形成条件，从预先所准备的要素图案作成调制图案。因此，根据该激光加工系统，可效率良好地形成所期望的改质区域。此外，优选为，在加工对象物形成多种改质区域的情况下，图案作成单元以针对所有种类的改质区域在各改质区域作成调制图案之后，将该调制图案赋予激光加工装置。根据此结构，由于预先针对所有种类的改质区域准备调制图案，在激光加工装置中，可更为有效形成多种的改质区域。另外，优选为进一步具备图案指定单元，其在对加工对象物赋予改质区域的形成条件时，对应于该形成条件，对改质区域选定一种或多种的要素图案，将此要素图案向图案作成单元指定。根据该结构，图案作成单元可容易并切实地取得适当的要素图案。在此，优选为，图案储存单元储存作为要素图案的个体差修正图案，该个体差修正图案用于修正激光加工装置所产生个体差。通过使用这样的个体差修正图案来调制激光，可抑制由激光加工装置的个体差引起的改质区域的形成状态的偏差。另外，优选为，图案储存单元储存作为要素图案的球面像差修正图案，该球面像差 修正图案用于修正对应于加工对象物的材料及从加工对象物的激光入射面到激光的聚光点的距离所产生球面像差。通过使用这样的球面像差修正图案来调制激光，可抑制由球面像差引起的改质区域的形成状态的偏差。此外，优选为，以板状的加工对象物的一个主面作为激光入射面而使激光的聚光点沿着加工对象物的切断预定线相对地移动，在加工对象物的另一个主面侧的位置、一个主面侧的位置及另一个主面侧的位置与一个主面侧的位置之间的中间位置，形成成为切断起点的改质区域的情况下，在另一个主面侧的位置形成改质区域之后，并在一个主面侧的位置形成改质区域之前，为了在中间位置形成改质区域时，图案储存单元储存作为要素图案的品质图案，该品质图案具有沿着与切断预定线交叉的方向延伸的第I亮度区域，及在切断预定线的延伸方向上位于第I亮度区域两侧的第2亮度区域。通过使用这样的品质图案来调制激光，在中间位置形成改质区域，可防止在加工对象物的厚度方向形成多列改质区域时，龟裂朝着加工对象物的厚度方向连续地行进。并且，例如使加工对象物产生应力的话，与中间位置未产生改质区域的情况相比，以改质区域为起点所产生的龟裂会容易地在加工对象物的厚度方向上伸展，因此可以使加工对象物沿着切断预定线精度良好地加以切断。再者，在另一个主面侧的位置形成改质区域是指，在加工对象物的厚度方向上，以改质区域的中心位置从加工对象物的中心位置偏向加工对象物的另一个主面侧的方式形成改质区域。而在一个主面侧的位置形成改质区域则是指，在加工对象物的厚度方向上，以改质区域的中心位置从加工对象物的中心位置偏向加工对象物的一个主面侧的方式形成改质区域。并且，在另一个主面侧的位置与一个主面侧的位置之间的中间位置形成改质区域则是指，在形成于另一个主面侧的位置的改质区域与形成于一个主面侧位置的改质区域之间形成改质区域(即，并非是指，在加工对象物的厚度方向上，以改质区域的中心位置与加工对象物的中心位置一致的方式形成改质区域)。发明效果根据本发明，可效率良好地形成所期望的改质区域。


图I为改质区域的形成所使用的激光加工装置的构成图。图2是成为改质区域的形成对象的加工对象物的平面图。图3是沿着图2的III - III线的截面图。图4为改质区域的形成后的加工对象物的平面图。
图5是沿着图4的V - V线的截面图。图6是沿着图4的VI-VI线的截面图。图7为本发明所涉及的激光加工系统的一实施方式的加工对象物的平面图。图8为本发明所涉及的激光加工系统的一实施方式的激光加工装置的构成图。图9为图8的反射型空间光调制器的部分截面图。图10为具备图8的激光加工装置的激光加工系统的构成图。图11是表示图10的激光加工系统中所使用的品质图案的图。图12是表示图10的激光加工系统中所实施的激光加工方法的一例的流程图。图13是表示图10的激光加工系统中所实施激光加工方法的其它例的流程图。图14是表示以改质区域为起点切断加工对象物时的切断面的第I图。图15是表示以改质区域为起点切断加工对象物时的切断面的第2图。图16是表示以改质区域为起点切断加工对象物时的切断面的第3图。图17是表示以改质区域为起点切断加工对象物时的切断面的第4图。图18是表示以改质区域为起点切断加工对象物时的切断面的第5图。图19为形成改质区域用的激光的聚光点的模式图。图20是表示以改质区域为起点切断加工对象物时的切断面的第6图。符号说明I :加工对象物3 :表面5 :切断预定线7 :改质区域21 :背面203 :反射型空间光调制器300 :激光加工装置402 :PC (图案作成单元)402a:储存部(图案储存单元)403 :控制器(图案指定单元)Rl :第I亮度区域R2 :第2亮度区域L :激光P :聚光点
具体实施例方式以下，针对本发明的适当的实施方式，参照附图详细加以说明。并且，各图中，对于相同或相当组件赋予相同符号，并省略重复的说明。
在本发明所涉及的激光加工系统的实施方式的说明之前，针对加工对象物的改质区域的形成，参照图I飞加以说明。如图I表示，激光加工装置100，具备使激光L脉冲振荡的激光光源101 ;配置使激光L的光轴(光路)方向改变90°的分色镜103 ;及激光L聚光用的聚光用透镜105。另外，激光加工装置100，具备以聚光用透镜105所聚光的激光L照射的加工对象物I支撑用的支撑台107 ;使支撑台107移动用的载台111 ;用于调节激光L的输出与脉冲宽度等而控制激光光源101的激光光源控制部102 ;及控制载台111的移动的载台控制部115。该激光加工装置100中，从激光光源101所射出的激光L是由分色镜103使其光轴方向改变90°，由聚光用透镜105聚光于载放在支撑台107上的加工对象物I的内部。与此同时，移动载台111，使加工对象物I相对于激光L沿着切断预定线5相对移动。由此，可使沿着切断预定线5的改质区域形成于加工对象物I。加工对象物I的材料是使用半导体材料或压电材料等，如图2所示，在加工对象物I设定有用于切断加工对象物I的切断预定线5。切断预定线5为直线形延伸的虚拟线。加工对象物I的内部形成改质区域的情况下，如图3所示，将聚光点(聚光位置)P对准加工对象物I的内部的状态下，使激光L沿着切断预定线5 (S卩，图2的箭头A方向)相对移动。由此，如图4飞所示，改质区域7是沿着切断预定线5形成于加工对象物I的内部，沿着切断预定线5形成的改质区域7成为切断起点区域8。此外，聚光点P为激光L的聚光处。另外，切断预定线5不限于直线形也可以是曲线形，不限于虚拟线也可以是在加工对象物I的表面3实际描绘的线。并且，改质区域7有连续形成的情况，也有断续形成的情况。而且，改质区域7可以是列状或点状，改质区域7也可以是至少形成在加工对象物I的内部。另外，有改质区域7在起点形成龟裂的情况，龟裂及改质区域7也可露出于加工对象物I的外表面(表面、背面或外围面)。在此，激光L透过加工对象I并特别在加工对象物I内部的聚光点附近被吸收，由此,在加工对象物I形成有改质区域7 (S卩，内部吸收型激光加工)。因此,加工对象物I的表面3几乎不会吸收激光L，因此不会使加工对象物I的表面3熔融。一般，从表面3熔融并去除而形成孔或沟槽等去除部(表面吸收型激光加工)的情况下，加工区域从表面3侧缓缓朝内面侧行进。但是，改质区域为密度、折射率、机械强度或其它物理特性与周围成不同状态的区域。改质区域例如有熔融处理区域、龟裂区域、绝缘破坏区域、折射率变化区域等，也有这些混合的区域。此外，作为改质区域有加工对象物的材料中改质区域的密度与非改质区域的密度比较发生变化的区域，及形成有晶格缺陷的区域(这些可统称为高密度转移区域)。另外，熔融处理区域或折射率变化区域、改质区域的密度与非改质区域的密度比较发生变化的区域、形成晶格缺陷的区域，有进一步在这些区域的内部或改质区域和非改质区域的界面内含有龟裂(破裂、微裂缝)的情况。内含的龟裂有遍及改质区域全体的情况及仅一部分或多部分形成的情况。作为加工对象物I可举例如含硅、玻璃、LiTaO3或蓝宝石(Al2O3)的材料或由这些构成的材料。另外，在此，沿着切断预定线5形成多个改质点(加工痕)，由此形成改质区域7。改质点是以脉冲激光的I脉冲的发射(即I脉冲的激光照射激光发射)所形成的改质部份，改质点聚集而成为改质区域7。作为改质点可举例如龟裂点、熔融处理点或折射率变化点或至、少混合这些中的一种的点等。优选为，关于该改质点，以考虑所要求的切断精度、所要求切断面的平坦性、加工对象物的厚度、种类、结晶方位等，适当控制其大小与产生龟裂的长度。接着，针对本发明所涉及的激光加工系统的实施方式说明如下。图7为本发明所涉及的激光加工系统的一实施方式的加工对象物的平面图。如图7表示，板状的加工对象物1，具备硅基板11，及形成在硅基板11的表面Ila上的功能元件层16。功能元件层16包含在与硅基板11的定向平面6平行的方向及垂直方向形成的多个呈矩阵状的功能元件15。功能元件15是例如作为由结晶生长所形成的半导体工作层、光电二极管等的受光元件、激光二极管等的发光元件或作为电路而形成的电路元件等。在加工对象物I设定有通过相邻功能元件15、15间的格子状的切断预定线5。力口工对象物I被沿着切断预定线5切断，将切断后的各个芯片，形成具有I个功能元件15的半导体装置。图8为本发明所涉及的激光加工系统的一实施方式的激光加工装置的构成图。如图8表示，激光加工装置300具备激光光源202、反射型空间光调制器203、4f光学系统241及聚光光学系统204。反射型空间光调制器203、4f光学系统241及聚光光学系统204被收容在框体234内，激光光源202被收容于含框体234的框体231内。激光光源202是例如射出波长1080nm以上的脉冲激光即激光L，例如使用光纤激光。在此的激光光源202以激光L在水平方向出射的方式通过螺丝等固定在框体234的顶板236上。反射型空间光调制器203调制从激光光源202所射出的激光L，例如使用反身寸型液晶(LCOS :Liquid Crystal on Silicon)的空间光调制器(SLM :Spatial LightModulator)。在此的反射型空间光调制器203 —边将水平方向所射入的激光L相对于水平方向朝斜向上方反射一边调制。图9为图8的反射型空间光调制器的部分截面图。如图9表示，反射型空间光调制器203，具备硅基板213、驱动电路层914、多个像素电极214、电介质多层膜镜等的反射膜215、定向膜999a、液晶层216、定向膜999b、透明导电膜217及玻璃基板等的透明基板218， 将这些依此顺序加以层迭。透明基板218具有沿着XY平面的表面218a，该表面218a构成反射型空间光调制器203的表面。透明基板218主要是包含例如玻璃等的光透过性材料，使从反射型空间光调制器203的表面218a射入的规定波长的激光L透过反射型空间光调制器203的内部。透明导电膜217形成于透明基板218的背面218b上，被构成为主要包含使激光L透过的导电性材料(例如IT0)。多个像素电极214是根据多个像素的排列而成二维状排列，沿着透明导电膜217排列在硅基板213上。各像素电极214例如由铝等的金属材料构成，这些表面214a被加工成平坦且平滑。多个像素电极214由设置在驱动电路层914的有源矩阵电路来驱动。有源矩阵电路是设置在多个像素电极214与硅基板213之间，对应于从反射型空间光调制器203将要输出的光像控制对各像素电极214的外加电压。上述的有源矩阵电路，具有例如控制排列于未图示的X轴方向的各像素列的外加电压的第I驱动电路，及控制排列于Y轴方向的各像素列的外加电压的第2驱动电路，该有源矩阵电路被构成为，由控制部250将规定电压施加于两者的驱动电路所指定的像素的像素电极214。
再者，定向膜999a、999b是配置在液晶层216的两端面，将液晶分子群排列于一定方向。定向膜999a、999b例如由聚酰亚胺等的高分子材料所构成，可适用在与液晶层216的接触面上实施了抛光处理等的膜。液晶层216被配置在多个像素电极214与透明导电膜217之间，对应各像素电极214与透明导电膜217所形成的电场来调制激光L。S卩，由有源矩阵电路对某像素电极214施加电压时，在透明导电膜217与该像素电极214之间形成电场。该电场是分别对反射膜215及液晶层216，以对应各厚度的比例施加。而且,对应施加于液晶层216的电场大小使液晶分子216a的排列方向变化。激光L透过透明基板218及透明导电膜217而射入到液晶层216时，该激光L在通过液晶层216的期间由液晶分子216a来调制，在反射I吴215中反射之后，再次由液晶层216调制后取出。由此，射入至调制图案(调制用图像)后透过的激光L，调整其波阵面，使在构成该激光L的各光线中的与行进方向正交的规定方向的成分相位产生偏移。
回到图8，4f光学系统241是作为调整由反射型空间光调制器203所调制的激光L的波阵面形状的光学系统。该4f光学系统241具有第I透镜241a及第2透镜241b。透镜241a、241b配置在反射型空间光调制器203与聚光光学系统204之间，使得反射型空间光调制器203与第I透镜241a的距离(光路长)成为第I透镜241a的焦点距离H，聚光光学系统204与透镜241b的距离(光路长)成为透镜241b的焦点距离f2，第I透镜241a与第2透镜241b的距离(光路长)成为f l+f2，且第I透镜241a与第2透镜241b成为两侧远心光学系统。根据该4f光学系统241，能够抑制反射型空间光调制器203所调制的激光L的波阵面形状因空间传播而变化而增大像差。聚光光学系统204将4f光学系统241所调制的激光L聚光于加工对象物I的内部。该聚光光学系统204被构成为包含多个透镜，经由被构成为包含压电元件等的驱动单元232而设置在框体234的底板233上。另外，激光加工装置300，在框体231内具备用于观察加工对象物I的表面3的表面观察单元211，及用于微调整聚光光学系统204与加工对象物I的距离的AF(AutoFocus)单元212。表面观察单元211，具有射出可视光VLl的观察用光源211a，及接收加工对象物I的表面3所反射的可视光VLl的反射光VL2并进行检测的检测器211b。表面观察单元211中，使得从观察用光源211a所射出的可视光VLl由镜子208及分色镜209、210、238反射 透过,并由聚光光学系统204聚光于加工对象物。并且，以加工对象物I的表面3所反射的反射光VL2，由聚光光学系统204聚光并由分色镜238、210透过 反射之后，透过分色镜209而由检测器211b受光。AF单元212射出AF用激光LB1，接收由加工对象物I的表面3所反射的AF用激光LBl的反射光LB2并检测，从而取得沿着切断预定线5的表面3的位移数据(加工对象物I的厚度方向的表面3的位置(高度)数据)。并且，AF单元212在形成改质区域7时，使驱动单元232根据已取得的位移数据进行驱动，以沿着加工对象物I的表面3的起伏的方式，使聚光光学系统204在其光轴方向往返移动。此外，激光加工装置300中，作为用于控制该激光加工装置300的部件，具备由CPU、ROM、RAM等构成的控制部250。该控制部250控制激光光源202，调节从激光光源202所射出的激光L的输出或脉冲宽度等。另外，控制部250在形成改质区域7时，控制框体231或载台111的位置及驱动单元232的驱动，使得激光L的同时聚光位置位于与加工对象物I的表面3相距规定距离的位置，并沿着切断预定线5相对地移动。另外，控制部250在形成改质区域7时，在反射型空间光调制器203的各像素电极214与透明导电膜217之间施加规定电压，在液晶层216显示规定的调制图案。由此，可以由反射型空间光调制器203对激光L进行所期望的调制。在此，使用激光加工装置300针对加工对象物I加工的情况予以说明。作为一例，将聚光点P对准板状的加工对象物I的内部而进行激光L的照射，由此针对沿着切断预定线5，在加工对象物I的内部形成成为切断起点的改质区域7的情况说明如下。首先，在加工对象物I的背面21贴付伸缩带，将该加工对象物I载放于载台111上。接着，以加工对象物I的表面3为激光照射面对加工对象物I一边进行激光L的脉冲 照射，一边使加工对象物I与激光L沿着切断预定线5相对移动(扫描)，从而形成改质区域7。S卩，激光加工装置300中，从激光光源202所射出的激光L在框体231内朝水平方向行进之后，利用镜子205a向下方反射，由衰减器207来调整光强度。该激光L由镜子205b被朝着水平方向反射，由光束均勻器(beam homogenizer)260使强度分布均一化并射入至反射型空间光调制器203。射入至反射型空间光调制器203的激光L在透过显示于液晶层216的调制图案并对应该调制图案调制之后，朝相对于水平方向的斜向上方射出。接着，激光L由镜子206a向上方反射之后，由X /2波长板228使偏振光方向变更为沿着切断预定线5的方向，并由镜子206b朝着水平方向反射而射入至4f光学系统241。其次，调整波阵面形状使射入至聚光光学系统204的激光L成为平行光。具体而言，激光L透过第I透镜241a而聚光，由镜子219朝向下方反射，经共聚焦点0而发散。发散后的激光L透过第2透镜241b，以成为平行光的方式再次聚光。接着，激光L依次透过分色镜210、218而射入到聚光光学系统204，由聚光光学系统204聚光于载放在载台111上的加工对象物I的内部。其结果，在加工对象物I内的厚度方向的规定深度形成有改质点。而且，使激光L的聚光点P沿着切断预定线5相对移动，由多个改质点形成改质区域7。之后，扩张伸缩带，以改质区域7为切断的起点而沿着切断预定线5切断加工对象物1，获得切断后的多个芯片以作为半导体装置(例如储存体、1C、发光元件、受光元件等)。接着，针对具备上述激光加工装置300的激光加工系统400说明如下。如图10所示，激光加工系统400，具备个人计算机(以下，称「PC」)401、402、控制器403及激光加工装置300。激光加工装置300是如上述，通过将反射型空间光调制器203所调制的激光L照射于加工对象物1，由此在加工对象物I形成改质区域7的加工装置。将对加工对象物I的改质区域7的形成条件作为数据库储存在PC401的储存部(储存体或硬盘等)401a。使用者操作PC401输入所期望的形成条件时，该形成条件经由LAN(Local Area Network)而输入至控制器 403。控制器(图案指定单元)403在输入对加工对象物I的改质区域7的形成条件时，对应于该形成条件，对改质区域7选定一种或多种要素图案，经由LAN将该要素图案向PC402指定。在此，要素图案是在激光加工装置300的反射型空间光调制器203中对激光L施以规定调制用的成为调制图案的要素的图案，将多种的要素图案作为数据库储存于PC402的储存部(储存体或硬盘等)402a。储存部(图案储存单元)402a储存作为要素图案的个体差修正图案(D-01)，该个体差修正图案(D-Ol)用于修正激光加工装置300所产生的个体差(例如，反射型空间光调制器203的液晶层216产生的应变)。并且储存部402a储存作为要素图案的球面像差修正图案(S-OOOf S-1000)，该球面像差修正图案(S-OOOfS-IOOO)用于修正激光L的聚光点P所产生的球面像差。激光L的聚光点P产生的球面像差对应于加工对象物I的材料、或从加工对象物I的激光入射面到激光L的聚光点P的距离而变化，因此球面像差修正图案是以这些材料与这些距离作为参数而设定，并储存于储存部402a。另外，储存部402a储存作为要素图案的品质图案(J-Of J-10)。如图11所示，品质图案，具有朝着与切断预定线5大致正交的方向延伸的第I亮度区域R1，及在切断预定线5的延伸方向上位于第I亮度区域Rl两侧的第2亮度区域R2。
品质图案是在加工对象物I的背面21侧的位置、加工对象物I的表面3侧的位置及背面21侧的位置与表面3侧的位置之间的中间位置，以背面21侧的位置、中间位置、表面3侧的位置的顺序(或表面3侧的位置、中间位置、背面21侧的位置的顺序)形成改质区域7的情况下，在中间位置形成改质区域7时使用。也就是说，品质图案是在背面21侧的位置形成改质区域7之后，并在表面3侧的位置形成改质区域7之前(或是在表面3侧的位置形成改质区域7之后，并在背面21侧的位置形成改质区域7之前)，在中间位置形成改质区域7时使用。回到图10，PC (图案作成单元)402根据由控制器403进行的要素图案的指定，对改质区域7从储存部402a读取一种或多种要素图案。即，PC402是根据对加工对象物I的改质区域7的形成条件，对改质区域7从储存部402a读取一种或多种要素图案。而且，PC402在取得一种要素图案的情况下，为了所对应的改质区域7的形成而以该一种要素图案作为调制图案。并且，PC402在取得多种要素图案的情况下，为了所对应的改质区域7的形成，以合成该多种要素图案的合成图案作为调制图案。PC402作成这样的调制图案之后，经由DVI (Digital Visual Interface)使该调制图案对应改质区域7而输出至激光加工装置300。再者，在加工对象物I形成多种改质区域7的情况(例如，相对于I条切断预定线5，形成排列于加工对象物I厚度方向的多列改质区域7的情况)，PC402是针对所有种类的改质区域7对各改质区域7作成调制图案之后，将这些调制图案对应各改质区域7输出至激光加工装置300。在此，针对上述的品质图案，进一步详细说明如下。如图11所示，在切断预定线5的延伸方向中，第I亮度区域Rl的宽度，相对于在调制图案中的用于调制激光L的有效区域R的宽度为209^50%的比例。但是，切断预定线5的延伸方向上，第I亮度区域Rl的宽度也可以比第2亮度区域R2的各个宽度窄(例如，参照图10的J-Ol )，也可以比第2亮度区域R2的各个宽度宽(例如，参照图10的J-10)。再者，品质图案的有效区域R相当于激光L中的射入到聚光光学系统204的量(射入至聚光光学系统204的入瞳的量)的区域。并且，第I亮度区域Rl的平均亮度与第2亮度区域R2的平均亮度也可以彼此不同，其中任一方较亮皆可。但是，从增加第I亮度区域Rl与第2亮度区域R2的亮度差的观点来看，以256色调表示构成品质图案的各像素亮度的情况，优选第I亮度区域Rl的平均亮度与第2亮度区域R2的平均亮度相差128色调。接着，针对上述激光加工系统400中所实施的激光加工方法的一例，参阅图12说明如下。首先，使用者操作PC401，输入对于加工对象物I的改质区域7的形成条件(步骤S01)。在此，将加工对象物I的厚度设定成200 iim，将加工对象物I的材料设定为硅。并对I条的切断预定线5设定2列的改质区域SD1、SD2，作为以在加工对象物I厚度方向上排列的方式形成的多列改质区域7。并且，对于改质区域SDl的形成，从加工对象物I的激光入射面到激光L的聚光点P的距离(深度)设定为180iim，激光L的输出设定为0.6W。另外，关于改质区域SD2的形成，该距离设定为70 u m,而该输出则是设定为0. 6W。其次，将对于加工对象物I的改质区域7的形成条件输入控制器403时，控制器403对应该形成条件对各改质区域SD1、SD2选定一种或多种要素图案，使该要素图案对应各改质区域SD1、SD2并向PC402指定(步骤S02)。由此，在PC402可容易且切实地取得适 当的要素图案。接着，对于各改质区域SD1、SD2指定要素图案时，PC402对应各改质区域SD1、SD2从储存部402a选择该要素图案(步骤S03)。在此，对应改质区域SD2选择个体差修正图案D-Ol及球面像差修正图案S-0025作为要素图案，对应改质区域SDl选择个体差修正图案D-Ol及球面像差修正图案S-0060作为要素图案。接着，PC402为了改质区域SD1、SD2的形成，合成对应各改质区域SD1、SD2的多种要素图案，以其合成图案作为调制图案(步骤S04)。在此，为了改质区域SD2的形成而合成个体差修正图案D-Ol与球面像差修正图案S-0025，作成调制图案SD-002，并为了改质区域SDl的形成而合成个体差修正图案D-Ol与球面像差修正图案S-0060，作成调制图案SD-OOI。接着，PC402将作成后的调制图案SD-OOI、SD-002对应各改质区域SDl、SD2输出至激光加工装置300 (步骤S05)。并对应各改质区域SD1、SD2输入调制图案SD-001、SD-002时，使激光加工装置300实施激光加工(步骤S06)。更具体而言，在激光加工装置300形成改质区域SDl时，经由控制部250将调制图案SD-001显示在反射型空间光调制器203的液晶层216。由调制图案SD-001来调制激光L0其次，在形成改质区域SD2时，经由控制部250将调制图案SD-002显示在反射型空间光调制器203的液晶层216，由调制图案SD-002来调制激光L。如上述，在形成改质区域SD1、SD2时，调制图案包含个体差修正图案及球面像差修正图案，因此可抑制起因于激光加工装置300所产生的个体差或激光L的聚光点P所产生球面像差的改质区域的形成状态的偏差。再者，优选在形成远离加工对象物I的激光入射面的位置的改质区域SDl之后，形成接近加工对象物I的激光入射面的位置的改质区域SD2。接着，针对上述激光加工系统400中所实施激光加工方法的其它例，参照图13说明如下。首先，使用者操作PC401，输入对于加工对象物I的改质区域7的形成条件(步骤SI I)。在此，将加工对象物I的厚度设定成300 iim，将加工对象物I的材料设定为硅。并对I条切断预定线5设定3列改质区域SD1、SD2、SD3，作为形成排列于加工对象物I厚度方向的多列改质区域7。并且，对于改质区域SDl的形成，从加工对象物I的激光入射面到激光L的聚光点P的距离(深度)设定为260 u m,激光L的输出设定为0. 6W。此外，针对改质区域SD2的形成，该距离设定为18011111，而该输出设定为0.61。另外，针对改质区域SD3的形成，该距离设定为70 ii m，而该输出设定为0. 6W。再者，针对改质区域SD2的形成，将品质图案设定为「有」。
其次，将对于加工对象物I的改质区域7的形成条件输入控制器403时，控制器403对应该形成条件对各改质区域SD1、SD2、SD3选定一种或多种要素图案，使该要素图案对应各改质区域SD1、SD2、SD3向PC402指定(步骤S12)。由此，在PC402可容易且切实地取得适当的要素图案。接着，对于各改质区域SD1、SD2、SD3指定要素图案时，PC402对应各改质区域SD1、SD2、SD3从储存部402a选择该要素图案(步骤S13)。在此，对应改质区域SD3选择个体差修正图案D-Ol及球面像差修正图案S-0025作为要素图案。并对应改质区域SD2选择个体差修正图案D-Ol及球面像差修正图案S-0060及品质图案J-03作为要素图案。另外，对应改质区域SDl选择个体差修正图案D-Ol及球面像差修正图案S-0100作为要素图案。接着，PC402为了改质区域SDI、SD2、SD3的形成，合成对应各改质区域SDI、SD2、SD3的多种要素图案，以其合成图案作为调制图案(步骤S 14)。在此，为了改质区域SD3的形成而合成个体差修正图案D-Ol与球面像差修正图案S-0025，作成调制图案SD-003。并为了改质区域SD2的形成而合成个体差修正图案D-Ol与球面像差修正图案S-0060与品质图案J-03，作成调制图案SD-002。另外，为了改质区域SDl的形成而合成个体差修正图案D-Ol与球面像差修正图案S-0100，作成调制图案SD-001。接着，PC402将作成后的调制图案SD-001、SD-002、SD-003对应各改质区域SD1、SD2、SD3输出至激光加工装置300 (步骤S15)。并对应各改质区域SD1、SD2、SD3输入调制图案SD-001、SD-002、SD-003时，使激光加工装置300实施激光加工(步骤S16)。更具体而言，在激光加工装置300形成改质区域SDl时，经由控制部250将调制图案SD-001显示在反射型空间光调制器203的液晶层216，由调制图案SD-001来调制激光L。其次，在形成改质区域SD2时，经由控制部250将调制图案SD-002显示在反射型空间光调制器203的液晶层216，由调制图案SD-002来调制激光L。接着，在形成改质区域SD3时，经由控制部250将调制图案SD-003显示在反射型空间光调制器203的液晶层216，由调制图案SD-003来调制激光L。如上述，在形成改质区域SDl、SD2、SD3时，调制图案包含个体差修正图案及球面像差修正图案，因此可抑制起因于激光加工装置300所产生的个体差或激光L的聚光点P所产生球面像差的改质区域的形成状态的偏差。再者，优选为依序形成远离加工对象物I的激光入射面的位置的改质区域SD1、位于中间位置的改质区域SD2、接近加工对象物I的激光入射面的位置的改质区域SD3。接着，以改质区域SD1、改质区域SD2、改质区域SD3的顺序形成改质区域的情况下，在中间位置形成改质区域SD2时，调制图案除了个体差修正图案及球面像差修正图案外还包含品质图案。这样，使用品质图案进行激光L的调制，在中间位置形成改质区域SD2，可防止在加工对象物I的厚度方向上形成改质区域SD1、SD2、SD3时，加工对象物I的厚度方向上龟裂连续地行进。并且，在加工对象物I产生应力时，与在中间位置未形成改质区域SD2的情况比较，以改质区域为起点所产生的龟裂容易在加工对象物I的厚度方向上伸展，因此可沿着切断预定线5精度良好地切断加工对象物I。另外，也可依序形成接近加工对象I的激光入射面的位置的改质区域SD3、位于中间的改质区域SD2、远离加工对象物I的激光入射面的位置的改质区域SDl。接着，针对调制图案(个体差修正图案、球面像差修正图案及品质图案)说明如下。图14是表示以改质区域为起点切断加工对象物时的切断面的第I图。在此，由硅构成的厚度625 ii m的加工对象物I的表面3作为激光入射面，依远离表面3的顺序，形成改质区域SDf SD7。在各改质区域SDf SD7的形成时，在形成最接近激光入射面的表面3的改质区域SD7时使用可以在激光L的聚光点P修正球面像差的球面像差修正图案，以除个体差修正图案外还包含该球面像差修正图案的调制图案进行激光L的调制。其结果，如图14中右侧的箭头表示，在形成各改质区域SDf SD7的时间点产生的龟裂，尤其针对改质区域SDf SD5，可得知在加工对象物I的厚度方向上的伸展困难。图15是表示以改质区域为起点切断加工对象物时的切断面的第2图。在此，由硅 构成的厚度625 u m的加工对象物I的表面3作为激光入射面，依远离表面3的顺序，形成改质区域SDfSD7。在各改质区域SDf SD7的形成时，在形成最远离作为激光入射面的表面3的改质区域SDl时使用可以在激光L的聚光点P修正球面像差的球面像差修正图案，以除个体差修正图案外还包含该球面像差修正图案的调制图案进行激光L的调制。其结果，如图15中右侧的箭头表示，在形成各改质区域SDf SD7的时间点产生的龟裂，尤其针对改质区域SD3 SD7，可得知在加工对象物I的厚度方向上的伸展困难。由图14、图15的结果，形成各个改质区域时使用可以在激光L的聚光点P修正球面像差的球面像差修正图案(即，对应各个改质区域使球面像差修正图案变化)。图16是表示以改质区域为起点切断加工对象物时的切断面的第3图。在此，由硅构成的厚度400 iim的加工对象物I的表面3作为激光入射面，依远离表面3的顺序，形成改质区域SDf SD4。在各改质区域SDf SD4的形成时，分别使用可以在激光L的聚光点P修正球面像差的球面像差修正图案，以除个体差修正图案外还包含该球面像差修正图案的调制图案进行激光L的调制。其结果，如图16中右侧的箭头表示，在形成各改质区域SDf SD4的时间点产生的龟裂，在各改质区域SDf SD4中形成相同的长度，与图14、图15的情况比较即可得知在加工对象物I的厚度方向上的伸展容易。但是，切断面的一部份会有发生以下问题的情况。图17是表示以改质区域为起点切断加工对象物时的切断面的第4图。在此，虽是以和图16的情况相同的形成条件形成改质区域SDf SD4，但是如图17中右侧的箭头表示，在依序形成改质区域SDf SD4的过程中，在加工对象物I的厚度方向是会导致龟裂连续地行进。其结果，在加工对象物I的切断面产生扭梳纹(twist hackle)T等,尤其在表面3侧中会导致切断面的蛇行。因此，在中间位置形成改质区域时，除个体差修正图案及球面像差修正图案外还使用品质图案。图18是表示以改质区域为起点切断加工对象物时的切断面的第5图。在此，由硅构成的厚度400 u m的加工对象物I的表面3作为激光入射面，依远离表面3的顺序，形成改质区域SDf SD5。表面21侧的位置的各改质区域SD1、SD2的形成及表面3侧的位置的各改质区域SD4、SD5的形成时，分别使用可以在激光L的聚光点P修正球面像差的球面像差修正图案S，以除个体差修正图案D外还包含该球面像差修正图案S的调制图案进行激光L的调制。而且，在背面21侧的位置与表面3侧的位置之间的中间位置的改质区域SD3的形成时，以除个体差修正图案D及球面像差修正图案S外还包含品质图案J的调制图案来调制激光L。其结果，在形成改质区域SD1、SD2的时间点产生的龟裂会到达加工对象物I的背面21，但是与形成改质区域SD3的时间点产生的龟裂不连续。并且，在形成改质区域SD4、SD5的时间点产生的龟裂会到达加工对象物I的表面3，但与形成改质区域SD3的时间点产生的龟裂不连续。由此，可一边防止加工对象物I切断精度的降低，并可减少沿着切断预定线5在加工对象物I厚度方向上形成的改质区域7的列数。图19为形成改质区域用的激光的聚光点的模式图。以含个体差修正图案及球面像差图案的调制图案调制激光L时，如图19 (a)表示，激光L的聚光点CSl是成为圆形的区域。另一方面，以除个体差修正图案及球面像差图案外还包含品质图案的调制图案调制激光L时，如图19 (b)所示，激光L的聚光点CS2是成为多个点状区域沿着切断预定线5的延伸方向(即，激光L的相对移动方向)A排列设置的形状。再者，相邻的点状区域存在一部份成重叠的情况以及隔着间隙分离的情况。 这是假设由于通过具有在与切断预定线5大致正交的方向上延伸的第I亮度区域Rl，及切断预定线5的延伸方向上位于第I亮度区域Rl两侧的第2亮度区域R2的品质图案，在反射型空间光调制器203中使激光L衍射所造成。如果照射具有以上聚光点CS2的激光L，可在加工对象物I形成改质区域7，该改质区域可防止在加工对象物I的厚度方向上形成多列改质区域7时在加工对象物I厚度方向上龟裂连续地行进。如以上说明，激光加工系统400中，准备用于作成调制图案的多种要素图案，对应于加工对象物I的改质区域7的形成条件，为了对应的改质区域7的形成从要素图案作成调制图案。而且，根据所作成的调制图案来调制激光L，由调制后的激光L的照射在加工对象物I形成改质区域7。这样，对于加工对象物I的改质区域7的形成条件，从预先所准备的要素图案作成调制图案。因此，根据激光加工系统400，可有效形成所希望的改质区域7。并且，在加工对象物I形成多种改质区域7的情况下，PC402针对所有种类的改质区域7对各改质区域7作成调制图案之后，将这些调制图案赋予激光加工装置300。由此，可预先针对所有种类的改质区域7准备调制图案，因此在激光加工装置300中，可更有效地形成多种改质区域7。此外，优选激光L的波长为1080nm以上。此时，会提高激光L相对于加工对象物I的的透过率，使形成在中间位置、背面21侧的位置及表面3侧的位置的改质区域7容易产生龟裂，因此可更为切实地减少沿着切断预定线5形成在加工对象物I厚度方向的改质区域7的列数。而且，以上述的改质区域7为起点沿着切断预定线5切断加工对象物1，可以沿着切断预定线5精度良好地切断加工对象物I。并且，通过切断加工对象物I来制造半导体装置，可获得可靠性高的半导体装置。以上，虽针对本发明的实施方式已作说明，但本发明不限于以上的实施方式。例如，如图20所示，加工对象物I中，形成于背面21侧的位置的改质区域7的列数、形成在表面3侧的位置的改质区域7的列数及形成在中间位置的改质区域7的列数可对应加工对象物I的厚度及材料而变化。形成在背面21侧的位置的改质区域7的列数，可以以从该改质区域7朝着背面21产生龟裂的方式决定，形成在表面3侧的位置的改质区域7的列数，则可以以从该改质区域7朝着表面3产生龟裂的方式决定。此外，形成在中间位置的改质区域7的列数，可以以在加工对象物I的厚度方向上形成多列改质区域7时，能够防止在加工对象I厚度方向上的龟裂的连续行进的方式决定。另外，作为成为调制图案的要素的要素图案，除了品质图案、个体差修正图案及球面像差修正图案的外，也可使用在激光L的聚光点P的非点像差修正用的非点像差修正图案等。另外，空间光调制器不限于LC0S-SLM，也可以是MEMS (微机电系统)-SLM或DMD(可变形镜装置)等。而且，空间光调制器不限于反射型，也可以是透过型。作为空间调制器，可举例如液晶单元(cell)型或IXD型等。并在反射型空间光调制器203中，也可利用硅基板的像素电极的反射来代替电介质多层膜镜。 产业上的可利用性根据本发明，可效率良好地形成所期望的改质区域。
权利要求
1.一种激光加工系统,其特征在于， 具备 激光加工装置，将由空间光调制器调制的激光照射于加工对象物，由此在所述加工对象物形成改质区域； 图案储存单元，储存成为调制图案的要素的多种要素图案，该调制图案的要素用于对所述空间光调制器中的所述激光实施规定的调制；及 图案作成单元，根据对于所述加工对象物的所述改质区域的形成条件，从所述图案储存单元取得对所述改质区域的一种或多种所述要素图案，在取得一种所述要素图案的情况下，为了所对应的所述改质区域的形成以该一种所述要素图案作为所述调制图案赋予所述激光加工装置，在取得多种所述要素图案的情况下，为了所对应的所述改质区域的形成，以合成该多种所述要素图案的合成图案作为所述调制图案赋予所述激光加工装置。
2.如权利要求I所记载的激光加工系统，其特征在于， 在所述加工对象物形成多种所述改质区域的情况下， 所述图案作成单元在针对所有种类的所述改质区域对每个所述改质区域作成所述调制图案之后，将该调制图案赋予所述激光加工装置。
3.如权利要求I所记载的激光加工系统，其特征在于， 进一步具备图案指定单元，其在对所述加工对象物赋予所述改质区域的所述形成条件时，对应于该形成条件，对所述改质区域选定一种或多种所述要素图案，将该要素图案向所述图案作成单元指定。
4.如权利要求I所记载的激光加工系统，其特征在于， 所述图案储存单元储存作为所述要素图案的个体差修正图案，该个体差修正图案用于修正所述激光加工装置所产生个体差。
5.如权利要求I所记载的激光加工系统，其特征在于， 所述图案储存单元储存作为所述要素图案的球面像差修正图案，该球面像差修正图案用于修正对应于所述加工对象物的材料及从所述加工对象物的激光入射面到所述激光的聚光点的距离所产生球面像差。
6.如权利要求I所记载的激光加工系统，其特征在于， 以板状的所述加工对象物的一个主面作为激光入射面而使所述激光的聚光点沿着所述加工对象物的切断预定线相对地移动，在所述加工对象物的另一个主面侧的位置、所述一个主面侧的位置及所述另一个主面侧的位置与所述一个主面侧的位置之间的中间位置，形成成为切断起点的所述改质区域的情况下，在所述另一个主面侧的位置形成所述改质区域之后且在所述一个主面侧的位置形成所述改质区域之前，为了在所述中间位置形成所述改质区域时， 所述图案储存单元储存作为所述要素图案的品质图案，该品质图案具有沿着与所述切断预定线交叉的方向延伸的第I亮度区域、及在所述切断预定线的延伸方向上位于所述第I亮度区域的两侧的第2亮度区域。
全文摘要
本发明的激光加工系统(400)中，准备多种用于作成调制图案的要素图案，对应于加工对象物的改质区域的形成条件，为了所对应的改质区域的形成从要素图案作成调制图案。而且，根据所作成的调制图案来调制激光，由所调制的激光的照射而在对象加工物形成改质区域。这样，对应于加工对象物的改质区域的形成条件，从预先准备的要素图案作成调制图案。
文档编号B23K26/38GK102741011SQ20118000758
公开日2012年10月17日 申请日期2011年1月5日 优先权日2010年1月27日
发明者坂本刚志, 荻原孝文 申请人:浜松光子学株式会社