激光加工装置、及激光加工方法与流程

本公开的一方面涉及激光加工装置、及激光加工方法。

背景技术：

1、在专利文献1中，记载有激光加工装置，其具备：保持工件的保持机构、对保持机构所保持的工件照射激光的激光照射机构。专利文献1所记载的激光加工装置，使具有聚光透镜的激光照射机构相对于基台固定，通过保持机构来实施沿着与聚光透镜的光轴垂直的方向的工件的移动。

2、现有技术文献

3、专利文献

4、专利文献1：日本专利第5456510号公报

5、专利文献2：日本特开2020-069530号公报

技术实现思路

1、发明想要解决的问题

2、但是，在例如半导体元件的制造工序中，有实施从半导体晶圆将其外缘部分作为不要部分来去除的修整加工的情况。即，为了从对象物去除该外缘部分，具有在对象物的外缘的内侧沿着延伸成环状的线，使激光的聚光点相对地移动，从而沿着该线形成改性区域的情况。

3、另一方面，根据本发明者的见解，在修整加工时，从对象物的激光的入射面侧，使龟裂从改性区域伸展至其相反侧的面的情况，不是使龟裂沿着对象物的厚度方向而在铅垂方向伸展，而是要求使龟裂相对于厚度方向倾斜地向斜向伸展。这是因为，例如在使龟裂沿着厚度方向伸展的情况，要抑制其到达沿着厚度方向配置在对象物的正下方的其他构件(例如贴合在对象物的晶圆)的情况。此时，根据本发明者的见解，对应于对象物的结晶结构，而使聚光点的相对移动的方向即加工行进方向的设定具有改善的余地。

4、在此，本公开的一方面，其目的在于，提供能够对应于对象物的结晶结构来适当地设定加工行进方向的激光加工装置、及激光加工方法。

5、解决问题的技术手段

6、本发明者，为了解决上述课题而进行深入研究，从而得到以下见解。即，在对于厚度方向倾斜地在斜向形成龟裂的情况，当对象物具有结晶结构的情况，在某区域与其他区域之间，有时适当的加工行进方向为不同。于是，不是使加工行进方向在所有的区域都成为相同方向，而是切换加工行进方向的顺逆，从而可更适当地设定加工行进方向。本公开的一方面，是基于这种见解而完成的。此外，所谓切换加工行进方向的顺逆，是在沿着例如圆环状的线进行加工的情况，使加工行进方向切换成为逆时针(例如顺方向)，或是成为顺时针(例如逆方向)。

7、即，本公开的一方面的该激光加工装置，是对具有结晶结构的对象物照射激光来形成改性区域用的激光加工装置，具备：支撑部，其用于支撑对象物；照射部，其用于朝向所述支撑部所支撑的对象物照射激光；移动部，其用于使激光的聚光区域相对于对象物相对移动；以及控制部，其用于控制移动部及照射部，在对象物，从与激光的入射面交叉的z方向观察，设定有包含圆弧状的第1区域与圆弧状的第2区域的圆环状的线，照射部，具有用于成形激光的成形部，控制部，实行：第1加工处理，其通过控制照射部及移动部，而沿着线中的第1区域而使聚光区域相对移动，从而沿着第1区域在对象物形成改性区域，并从该改性区域朝向与对象物的入射面为相反侧的相反面，形成相对于z方向斜向延伸的斜向龟裂；以及，第2加工处理，其通过控制照射部及移动部，而沿着线中的第2区域而使聚光区域相对移动，从而沿着第2区域在对象物形成改性区域，并形成从该改性区域朝向相反面延伸的斜向龟裂，在第1加工处理及第2加工处理中，控制部将聚光区域的移动方向即加工行进方向的顺逆在第1加工处理和所述第2加工处理中切换。

8、或者，本公开的一方面的激光加工方法，是对具有结晶结构的对象物照射激光来形成改性区域用的激光加工方法，具备：第1加工工序，其沿着设定于对象物的线中的第1区域使激光的聚光区域相对移动，从而沿着第1区域在对象物形成改性区域，并从该改性区域朝向与对象物的激光的入射面为相反侧的相反面，形成相对于与入射面交叉的z方向斜向延伸的斜向龟裂；以及第2加工工序，其沿着线中的第2区域使聚光区域相对移动，从而沿着第2区域在对象物形成改性区域，并形成从该改性区域朝向相反面延伸的斜向龟裂，在对象物，设定有从z方向观察时，包含圆弧状的第1区域与圆弧状的第2区域的圆环状的所述线，在第1加工工序及第2加工工序中，将聚光区域的移动方向即加工进行方的顺逆在第1加工工序和第2加工工序中切换。

9、在这些的装置及方法，对象物具有结晶结构。而且，在此，在沿着使激光的聚光区域相对移动的线中的第1区域在对象物形成改性区域的情况(第1加工处理、第1加工工序)、以及沿着该线中的第2区域在对象物形成改性区域的情况(第2加工处理、第2加工工序)下，从改性区域朝向与对象物的入射面为相反侧的相反面形成相对于z方向(与入射面交叉的方向)斜向地延伸的斜向龟裂。于是，如上述见解所示那样，将加工行进方向的顺逆在第1加工处理(第1区域)和第2加工处理(第2区域)中切换，从而可根据对象物的结晶结构来更适当地设定加工行进方向。

10、本公开的一方面的激光加工装置，也可以为，对象物包含：沿着z方向从相反面侧依次排列的第1部分及第2部分，控制部，对于第1部分，一边切换加工行进方向的顺逆一边实行第1加工处理及第2加工处理，并对于第2部分，实行与第1加工处理及所述第2加工处理不同的其他加工处理，在其他加工处理，控制部制照射部及移动部，从而遍及线的全体使加工行进方向的顺逆成为相同且沿着线而使聚光区域相对移动，从而沿着线在对象物形成改性区域及从该改性区域沿着z方向延伸的龟裂。该情况，在沿着z方向形成龟裂的第2部分，进行有遍及线的全体使加工行进方向的朝向成为相同的激光加工。于是，与第2部分也在线的第1区域和第2区域来切换加工行进方向的顺逆的情况相比，可减少激光的聚光区域的相对移动的加减速所需的时间。

11、本公开的一方面的激光加工装置，也可以为，在其他加工处理，控制部控制成形部，从而使激光成形为：在从z方向观察时，使聚光区域具有长边方向，并且，使该聚光区域的长边方向沿着加工行进方向。该情况下，在形成沿着z方向的龟裂的第2部分，没有必要将激光成形为在线的第1区域的加工与第2区域的加工之间使聚光区域的长边方向与加工行进方向之间的关系变化，因此使控制部的处理简略化。

12、本公开的一方面的激光加工装置，也可以为，对象物包含：与其他构件接合的接合区域，在第1加工处理及第2加工处理，控制部，形成随着从入射面朝向相反面而从接合区域的内侧的位置朝向接合区域的外缘倾斜的斜向龟裂。该情况下，将以斜向龟裂为边界的对象物的一部从对象物去除，并留下对象物的残余部的情况下，能避免对象物跨越与其他构件的接合区域而使对象物的残余部向外侧延伸的情况。

13、在此，本发明者，是基于上述见解来进行进一步的研究，从而得到以下见解。即，为了从对象物去除该外缘部分，而在对象物的外缘的内侧沿着延伸成环状的线，使激光的聚光点相对地移动，从而沿着该线形成改性区域(进行修整加工)时，具有外缘部分被去除而形成的对象物的修整面的质量因场所而降低的担忧。即，根据本发明者的见解，要求可一边抑制外缘部分被去除的对象物的修整面的质量降低，一边形成斜向龟裂。

14、本发明者，对于修整面的质量降低的抑制，得到下述那样的进一步的见解。即，首先，对象物，是以(100)面为主面，且具有与一个(110)面正交的第1结晶方位、和另一个(110)面正交的第2结晶方位的晶圆的情况，以接近第1结晶方位及第2结晶方位中与加工行进方向(聚光点的相对移动的方向)之间的角度较大的一方的方式，来成形相对于加工行进方向倾斜的光束形状，从而可抑制外侧面的质量的降低(例如参照上述的专利文献2)。

15、更具体而言，从改性区域延伸的龟裂，被例如第1结晶方位牵引的情况，使光束形状成为长条状，并使其长边方向的朝向不成为加工行进方向的朝向，而是相对于加工行进方向倾斜成接近与第1结晶方位侧为相反侧的第2结晶方位。由此，认为能对于结晶方位(结晶轴)所致的龟裂伸展力，使光束形状成为长条状来发挥抵消龟裂伸展力的作用，而使龟裂高精度地沿着加工行进方向延伸。

16、另外，从改性区域延伸的龟裂，被例如第2结晶方位牵引的情况，使光束形状成为长条状，并使其长边方向的朝向不成为加工行进方向的朝向，而是相对于加工行进方向倾斜成接近与第2结晶方位侧为相反侧的第1结晶方位。由此，认为能对于结晶方位所致的龟裂伸展力，使光束形状成为长条状来发挥抵消龟裂伸展力的作用，而使龟裂高精度地沿着加工行进方向延伸。这些的结果，认为能抑制修整面的质量降低。本发明者，基于这种见解，完成以下的发明。

17、即，在本公开的一方面的激光加工装置，也可以为，对象物具有结晶结构，该结晶结构含有：(100)面、一个(110)面、另一个(110)面、与一个(110)面正交的第1结晶方位、与另一个(110)面正交的第2结晶方位，并以(100)面成为入射面的方式支撑于支撑部，在第1加工处理及第2加工处理中，控制部控制成形部，从而将激光成形为：从z方向观察时聚光区域具有长边方向，并且，该聚光区域的长边方向，接近第1结晶方位及第2结晶方位中与聚光区域的移动方向即加工行进方向之间的角度较大的一方的朝向相对于加工行进方向倾斜。该情况下，如上述见解所示那样，降低修整面的质量降低。

18、另一方面，本发明者，基于上述见解进行进一步的研究，而发现即使是基于加工行进方向与结晶结构来如上述那样设定光束形状的长边方向的朝向的情况下，因光束形状的长边方向的朝向与斜向龟裂的倾斜方向之间的关系，有进一步抑制修整面的质量降低的余地。即，光束形状的长边方向的朝向与斜向龟裂的倾斜方向，相对于加工行进方向为同侧的情况，修整面的质量会相对良好，另一方面，光束形状的长边方向的朝向与斜向龟裂的倾斜方向，相对于加工行进方向彼此在相反侧的情况，修整面的质量会有相对不良的情况。

19、为了解决该问题，相对于加工行进方向的光束形状的长边方向的朝向，对应于对象物的结晶结构(即，如上述那样，通过加工行进方向与第1结晶方位及第2结晶方位之间角度的大小关系)来确定，因此变更的自由度较小。于是，为了使光束形状的长边方向的朝向与斜向龟裂的倾斜方向之间的关系，成为能得到相对良好的质量的组合，将加工行进方向的顺逆，根据加工的区域的结晶结构来如上述那样进行切换是有效的。即，如上述那样根据对象物的结晶结构来适当地设定加工行进方向，即可进一步抑制修整面的质量降低。以下的发明，是基于以上的见解而完成的。

20、即，本公开的一方面的激光加工装置，也可以为，在第1加工处理及第2加工处理，控制部控制移动部，从而可将加工行进方向的顺逆以第1加工处理和第2加工处理来切换成：在从z方向观察时，长边方向的倾斜的朝向，与斜向龟裂对于加工行进方向延伸的方向成为同侧。该情况下，在第1区域及第2区域的双方，相对于加工行进方向的聚光区域的长边方向的倾斜的朝向与斜向龟裂延伸的侧成为同侧。因此，如上述见解所示那样，聚光区域的长边方向的朝向与斜向龟裂的倾斜方向之间的关系，成为能得到相对良好的质量的组合，而抑制质量降低。如上述那样，可一边抑制对象物的修整面的质量降低，一边形成斜向龟裂。

21、本公开的一方面的激光加工装置，也可以为，在其他加工处理，控制部不进行加工行进方向的切换，而实行：第1z加工处理，其沿着线中的第1区域使聚光区域相对移动，从而沿着第1区域在对象物形成改性区域，并形成从该改性区域沿着z方向延伸的龟裂；以及第2z加工处理，其沿着线中的第2区域使聚光区域相对移动，从而沿着第2区域在对象物形成改性区域，并形成从该改性区域沿着z方向延伸的龟裂，在第1z加工处理及第2z加工处理中，控制部控制成形部，从而将激光成形为：从z方向观察时聚光区域具有长边方向，并且，该长边方向接近第1结晶方位及第2结晶方位中与聚光区域的移动方向即加工行进方向之间的角度较大的一方的朝向相对于加工行进方向倾斜。该情况下，第2部分也与在第1区域和第2区域根据加工行进方向来一边设定聚光区域的长边方向，一边在第1区域和第2区域切换加工行进方向的顺逆的情况相比，可减少激光的聚光区域的相对移动的加减速所需的时间。

22、另一方面，本发明者，基于上述见解进行进一步的研究，发现即使是基于加工行进方向与结晶结构来如上述那样设定光束形状的长边方向的朝向的情况下，在结晶结构的特定区域，有进一步抑制修整面的质量降低的余地。即，在对象物具有(100)面、一个(110)面、另一个(110)面、与一个(110)面正交的第1结晶方位、与另一个(110)面正交的第2结晶方位的结晶结构的情况下，将使激光的聚光区域相对移动的线与第2结晶方位正交的点设为0°，将该线与第1结晶方位正交的点设为90°，将该线的0°与90°之间的点设为45°时，在该45°附近的区域，使光束形状的长边方向的朝向沿着加工行进方向的情况，修整面的质量会变得更良好。以下的发明，是基于以上的见解而完成的。

23、即，在本公开的一方面的激光加工装置，也可以为，线将第2结晶方位与线正交的点设为0°，将第1结晶方位与线正交的点设为90°，将线的0°与90°之间的点设为45°时，含有：包含0°的第1区域、包含90°的第2区域、第1区域与所述第2区域之间的区域即包含45°的圆弧状的第3区域，控制部实行第3加工处理，其通过控制照射部及移动部，而沿着线中的第3区域使聚光区域相对移动，从而沿着第3区域在对象物形成改性区域，并形成从该改性区域朝向相反面延伸的斜向龟裂，在第3加工处理中，控制部控制成形部，从而将激光成形为：从z方向观察时聚光区域具有长边方向，且使该聚光区域的长边方向沿着加工行进方向。该情况下，在进行包含45°的点的第3区域的加工的第3加工处理中，使激光的聚光区域的长边方向沿着加工行进方向。因此，如上述见解所示那样，包含45°的点的区域的修整面的质量变得更良好。

24、在本公开的一方面的激光加工装置，也可以为，在第3加工处理中，控制部控制移动部，从而使聚光区域的加工行进方向的顺逆，成为与第1加工处理及第2加工处理中与第3加工处理连续地实行的一方的加工行进方向的顺逆相同。该情况下，聚光区域的相对移动用的加速及减速所需时间缩短，可抑制效率降低。

25、本公开的一方面的激光加工装置，在第1加工处理及第2加工处理中，控制部控制移动部，从而可将加工行进方向的顺逆以第1加工处理和第2加工处理来切换成：在从z方向观察时，长边方向的倾斜的朝向，与斜向龟裂相对于加工行进方向延伸的方向成为同侧。该情况下，在第1区域及第2区域的双方，相对于加工行进方向的聚光区域的长边方向的倾斜的朝向与斜向龟裂延伸的侧成为同侧。因此，如上述见解所示那样，聚光区域的长边方向的朝向与斜向龟裂的倾斜方向之间的关系，成为能得到相对良好的质量的组合，而抑制质量降低。如上述那样，可一边抑制对象物的修整面的质量降低，一边形成斜向龟裂。

26、在本公开的一方面的激光加工装置中，也可以为，在第1加工处理及第2加工处理中，控制部实行：第1形成处理，其将z方向的聚光区域的位置设定为第1z位置，并且沿着线使聚光区域相对移动，从而将作为改性区域的第1改性区域及从第1改性区域延伸的龟裂形成在对象物；以及第2形成处理，其将z方向的聚光区域的位置设定为比第1z位置更靠入射面侧的第2z位置，并且沿着线使聚光区域相对移动，从而形成作为改性区域的第2改性区域及从第2改性区域延伸的龟裂，在第1形成处理中，控制部，将与加工行进方向及z方向交叉的y方向的聚光区域的位置设定为第1y位置，在第2形成处理中，控制部，将y方向的聚光区域的位置设定为从第1y位置移位了的第2y位置，并通过成形部的控制，而将激光成形为：使包含y方向及z方向的yz面内的聚光区域的形状，成为至少在比聚光区域的中心更靠入射面侧向移位方向倾斜的倾斜形状，从而在yz面内向移位方向倾斜地形成斜向龟裂。如此，可适当形成相对于z方向倾斜的斜向龟裂。

27、在本公开的一方面的激光加工装置中，也可以为，成形部包含：根据调制图案调制激光，从而成形激光用的空间光调制器，照射部包含：用于将来自空间光调制器的激光朝向对象物聚光的聚光透镜，在第2形成处理，控制部，通过显示于空间光调制器的调制图案的控制，而将激光调制成使聚光区域的形状成为倾斜形状，从而成形激光。该情况下，可使用空间光调制器来容易地成形激光。

28、在本公开的一方面的激光加工装置中，也可以为，调制图案包含：用于对于激光赋予彗形像差的彗形像差图案，在第2形成处理，控制部，控制彗形像差图案的彗形像差的大小，从而进行使聚光区域的形状成为倾斜形状用的第1图案控制。根据本发明者的见解，该情况下，yz面内的聚光区域的形状，形成弧状。即，该情况下，聚光区域的形状，在比聚光区域的中心更靠入射面侧向移位方向倾斜，并在比聚光区域的中心更靠与入射面相反的侧向与移位方向相反的方向倾斜。即使是该情况，也可以形成向移位方向倾斜的斜向龟裂。

29、在本公开的一个方面的激光加工装置中，也可以为，调制图案包含：用于修正激光的球面像差的球面像差修正图案，在第2形成处理中，控制部，相对于聚光透镜的入射瞳面的中心，使球面像差修正图案的中心向y方向偏移，从而进行用于使聚光区域的形状成为倾斜形状的第2图案控制。根据本发明者的见解，在该情况也与利用彗形像差图案的情况同样地，可使yz面内的聚光区域的形状形成为弧状，可形成向移位方向倾斜的斜向龟裂。

30、在本公开的一个方面的激光加工装置中，也可以为，在第2形成处理中，控制部，将相对于沿着加工进行方向的轴线呈非对称的调制图案显示于空间光调制器，从而进行用于使聚光区域的形状成为倾斜形状的第3图案控制。根据本发明者的见解，在该情况下，可使yz面内的聚光区域的形状的整体向移位方向倾斜。在该情况下，也可以形成向偏移方向倾斜的斜向龟裂。

31、在本公开的一个方面的激光加工装置中，也可以为，调制图案，包含：椭圆图案，其用于使在y方向及包含与z方向交叉的x方向和y方向的xy面内的聚光区域的形状成为以x方向为长边的椭圆形状，在第2形成处理中，控制部，以椭圆图案的强度相对于沿着x方向的轴线成为非对称的方式，将调制图案显示于空间光调制器，从而进行用于使聚光区域的形状成为倾斜形状的第4图案控制。根据本发明者的见解，在该情况也可以将yz面内的聚光区域的形状形成为弧状，可形成向移位方向倾斜的斜向龟裂。

32、在本公开的一个方面的激光加工装置中，也可以为，在第2形成处理中，控制部将用于形成在yz面内沿着移位方向排列的多个激光的聚光点的调制图案显示于空间光调制器，从而进行用于使包含多个聚光点的聚光区域的形状成为倾斜形状的第5图案控制。根据本发明者的见解，在该情况也可以形成向移位方向倾斜的斜向龟裂。

33、在本公开的一方面的激光加工装置，也可以为，在将第2结晶方位与线正交的点设为0°，将第1结晶方位与线正交的点设为90°，将线的0°与90°之间的点设为45°时，第1区域包含0°至45°为止的区域，第2区域包含45°至90°为止的区域。由此，在对象物是以(100)面为入射面的晶圆的情况下，可以可靠地抑制对象物的修整面的质量因场所而降低的情况。

34、发明的效果

35、根据本公开的一方面，可提供激光加工装置、及激光加工方法，其抑制外缘部分被去除的对象物的修整面的质量降低，并且形成斜向龟裂。