專利名稱：激光加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在半導(dǎo)體晶片或光器件晶片等晶片的內(nèi)部形成變質(zhì)層的激光加工方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件制造工序中，利用呈網(wǎng)格狀排列的被稱為間隔道的分割預(yù)定線，在大致圓板形狀的半導(dǎo)體晶片的表面上劃分多個(gè)區(qū)域，在該劃分后的區(qū)域中形成IC、LSI等器件。并且，通過(guò)沿著間隔道將半導(dǎo)體晶片切斷而分割形成有器件的區(qū)域，由此制得各個(gè)半導(dǎo)體器件。并且，在藍(lán)寶石基板的表面層疊了氮化鎵系化合物半導(dǎo)體等的光器件晶片也沿著間隔道切斷，由此分割成為各個(gè)發(fā)光二極管、激光二極管等光器件，并被廣泛應(yīng)用于電氣設(shè)備中。關(guān)于上述的沿著間隔道分割半導(dǎo)體晶片等晶片的方法曾嘗試過(guò)激光加工方法，該方法利用對(duì)晶片具有透射性波長(zhǎng)的脈沖激光光線，使會(huì)聚點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)應(yīng)分割的區(qū)域的內(nèi)部來(lái)照射脈沖激光光線。利用這種激光加工方法的分割方法，使會(huì)聚點(diǎn)從晶片的一面?zhèn)葘?duì)準(zhǔn)內(nèi)部， 并照射對(duì)晶片具有透射性的例如波長(zhǎng)1064nm的脈沖激光光線，在晶片的內(nèi)部沿著間隔道連續(xù)形成變質(zhì)層，沿著強(qiáng)度由于形成該變質(zhì)層而下降的間隔道施加外力，由此分割被加工物(例如參照專利文獻(xiàn)1)。在這樣沿著形成于晶片的間隔道在內(nèi)部形成變質(zhì)層的情況下， 使激光光線的會(huì)聚點(diǎn)位于距晶片的上表面為預(yù)定深度的位置進(jìn)行照射。可是，由于晶片具有起伏、厚度存在偏差，所以很難實(shí)施均勻的激光加工。S卩，當(dāng)在晶片的內(nèi)部沿著間隔道形成變質(zhì)層的情況下，如果晶片的厚度存在偏差，則在照射激光光線時(shí)，由于折射率的關(guān)系，不能在距照射激光光線的照射面為預(yù)定深度的位置形成均勻的變質(zhì)層。為了解決上述問(wèn)題，下述專利文獻(xiàn)2公開(kāi)了一種激光加工裝置，檢測(cè)被保持在卡盤工作臺(tái)上的晶片的上表面高度位置，根據(jù)檢測(cè)到的晶片的上表面高度位置，控制照射激光光線的聚光器的會(huì)聚點(diǎn)位置。專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1日本專利第3408805號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本特開(kāi)2005-313182號(hào)公報(bào)然而，如果照射對(duì)晶片具有透射性的波長(zhǎng)的激光光線并使其會(huì)聚點(diǎn)位于距晶片的背面為預(yù)定深度的位置，來(lái)形成變質(zhì)層，在基板的厚度較薄的部位，則有時(shí)變質(zhì)層將到達(dá)在基板的正面上層疊形成的功能層。這樣，如果通過(guò)照射激光光線而形成于基板上的變質(zhì)層到達(dá)功能層或者極其近距離地接近變質(zhì)層，則將存在功能層受到由于照射激光光線而產(chǎn)生的能量的影響而發(fā)生損傷的問(wèn)題。這種問(wèn)題尤其在下述情況時(shí)產(chǎn)生得比較多，從光器件晶片的背面?zhèn)日丈鋵?duì)藍(lán)寶石基板具有透射性的波長(zhǎng)的激光光線，在藍(lán)寶石基板的內(nèi)部沿著間隔道形成變質(zhì)層，該光器件晶片形成有在藍(lán)寶石基板的表面上層疊η型氮化物半導(dǎo)體層及 P型氮化物半導(dǎo)體層而形成的光器件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述情況而提出的，其主要技術(shù)課題是提供一種激光加工方法， 能夠于在基板的表面形成有功能層的晶片的內(nèi)部沿著間隔道形成變質(zhì)層，而不會(huì)損傷功能層。為了解決上述主要技術(shù)課題，根據(jù)本發(fā)明提供一種激光加工方法，從晶片中的基板的背面?zhèn)认蚧鍍?nèi)部照射對(duì)基板具有透射性波長(zhǎng)的激光光線，在基板內(nèi)部沿著間隔道形成變質(zhì)層，所述晶片在基板正面層疊有功能層，在利用形成為網(wǎng)格狀的多個(gè)間隔道劃分而得到的多個(gè)區(qū)域中形成有器件，所述激光加工方法的特征在于，其包括晶片保持工序， 在保持激光加工裝置的被加工物的卡盤工作臺(tái)上以使基板的背面在上側(cè)的方式來(lái)保持晶片；高度位置計(jì)測(cè)工序，從基板的背面?zhèn)妊刂g隔道照射檢測(cè)光，根據(jù)在基板背面以及基板正面反射的反射光，沿著間隔道計(jì)測(cè)從卡盤工作臺(tái)的上表面到基板背面的第一高度位置 (hi)、以及從卡盤工作臺(tái)的上表面到基板正面的第二高度位置(h2)，其中，該檢測(cè)光是對(duì)被保持在卡盤工作臺(tái)上的晶片的基板具有透射性的波長(zhǎng)的光；以及變質(zhì)層形成工序，使激光光線的會(huì)聚點(diǎn)位于在該高度位置計(jì)測(cè)工序中計(jì)測(cè)出的該第一高度位置(hi)與該第二高度位置(h2)的中間部，并沿著間隔道進(jìn)行照射，由此在基板內(nèi)部沿著間隔道形成不會(huì)到達(dá)功能層的變質(zhì)層。在上述高度位置計(jì)測(cè)工序中，使用計(jì)測(cè)單元并根據(jù)在基板背面反射的第一光程差 (dl)和在基板正面反射的第二光程差(d2)，計(jì)測(cè)從卡盤工作臺(tái)的上表面到基板背面的第一高度位置(hi)、以及從卡盤工作臺(tái)的上表面到基板正面的第二高度位置(h2)，其中，所述計(jì)測(cè)單元具有發(fā)光源，其發(fā)出具有預(yù)定的波長(zhǎng)區(qū)域的光；第一光分支單元，其將來(lái)自該發(fā)光源的光引導(dǎo)向第一路徑，并且將在該第一路徑中逆行的反射光引導(dǎo)向第二路徑；準(zhǔn)直透鏡，其使引導(dǎo)至該第一路徑的光形成為平行光；第二光分支單元，其將被該準(zhǔn)直透鏡形成為平行光的光分離為第三路徑和第四路徑；物鏡，其設(shè)置在該第三路徑中，將引導(dǎo)至該第三路徑的光引導(dǎo)向被保持在該卡盤工作臺(tái)上的晶片；會(huì)聚透鏡，其設(shè)置在該第二光分支單元和該物鏡之間，使引導(dǎo)至該第三路徑的平行光會(huì)聚，并使會(huì)聚點(diǎn)位于該物鏡上，使來(lái)自該物鏡的光形成為準(zhǔn)平行光；反射鏡，其設(shè)置在該第四路徑中，對(duì)引導(dǎo)至該第四路徑的平行光進(jìn)行反射，使反射光沿該第四路徑逆行；衍射光柵，其對(duì)下述兩種反射光的干涉進(jìn)行衍射，其中一種反射光是被該反射鏡反射，而在該第四路徑、該第二光分支單元、該準(zhǔn)直透鏡以及該第一路徑中逆行，被從該第一光分支單元引導(dǎo)至該第二路徑中的反射光，另一種反射光是被由該卡盤工作臺(tái)保持的晶片反射，而在該物鏡、該會(huì)聚透鏡、該第二光分支單元、該準(zhǔn)直透鏡以及該第一路徑中逆行，被從該第一光分支單元引導(dǎo)至該第二路徑中的反射光；圖像傳感器，其檢測(cè)被該衍射光柵衍射的反射光在預(yù)定波長(zhǎng)區(qū)域的光強(qiáng)度；以及控制單元，其根據(jù)來(lái)自該圖像傳感器的檢測(cè)信號(hào)求出分光干涉波形，并根據(jù)該分光干涉波形和理論上的波形函數(shù)執(zhí)行波形分析，求出該第四路徑中的截止到該反射鏡的光程、與該第三路徑中的截止到被保持在該卡盤工作臺(tái)上的晶片的光程之間的光程差(d)，根據(jù)該光程差(d)，求出從該卡盤工作臺(tái)的表面到被保持在該卡盤工作臺(tái)上的晶片的基板的背面以及從該卡盤工作臺(tái)的表面到該基板的正面的距離。在上述變質(zhì)層形成工序中，根據(jù)該第一高度位置(hi)和該第二高度位置(h2)，使激光光線的會(huì)聚點(diǎn)位于{h2+(hl_h2)/2}的位置來(lái)實(shí)施激光光線照射。在上述變質(zhì)層形成工序中，根據(jù)該第一高度位置(hi)和該第二高度位置(h2)，在基板的厚度為設(shè)定值以上的部位，使激光光線的會(huì)聚點(diǎn)位于{h2+(hl-h2)/2}的位置來(lái)實(shí)施激光光線照射，在基板的厚度小于設(shè)定值厚度的部位，停止激光光線的照射。本發(fā)明的激光加工方法包括高度位置計(jì)測(cè)工序，從基板的背面?zhèn)妊刂g隔道照射檢測(cè)光，根據(jù)在基板背面以及基板正面反射的反射光，沿著間隔道計(jì)測(cè)從卡盤工作臺(tái)的上表面到基板背面的第一高度位置(hi)、以及從卡盤工作臺(tái)的上表面到基板正面的第二高度位置(h2)，其中，該檢測(cè)光是對(duì)被保持在卡盤工作臺(tái)上的晶片的基板具有透射性波長(zhǎng)的光；變質(zhì)層形成工序，使激光光線的會(huì)聚點(diǎn)位于在高度位置計(jì)測(cè)工序計(jì)測(cè)的第一高度位置 (hi)與第二高度位置(h2)的中間部，并沿著間隔道進(jìn)行照射，由此在基板的內(nèi)部沿著間隔道形成不會(huì)到達(dá)功能層的變質(zhì)層，因此即使是基板具有起伏、基板的厚度較薄的部位，也能夠形成變質(zhì)層，并且不會(huì)損傷在基板的正面層疊形成的功能層。


圖1是利用本發(fā)明的激光加工方法加工的作為晶片的光器件晶片的立體圖及主要部分放大剖面圖。圖2是用于實(shí)施本發(fā)明的激光加工方法的激光加工裝置的立體圖。圖3是構(gòu)成在圖2所示的激光加工裝置中配置的位置計(jì)測(cè)兼激光照射單元的位置計(jì)測(cè)裝置及激光光線照射單元結(jié)構(gòu)框圖。圖4是表示利用構(gòu)成圖3所示的位置計(jì)測(cè)裝置的控制單元求出的分光干涉波形的說(shuō)明圖。圖5是表示利用構(gòu)成圖3所示的位置計(jì)測(cè)裝置的控制單元求出的到被加工物背面的光程差、到被加工物正面的光程差、以及表示被加工物厚度的光程差的說(shuō)明圖。圖6是表示圖1所示的光器件晶片被保持在圖2所示的激光加工裝置的卡盤工作臺(tái)的預(yù)定位置上的狀態(tài)下的坐標(biāo)位置的關(guān)系的說(shuō)明圖。圖7是表示利用計(jì)測(cè)裝置實(shí)施的被保持在卡盤工作臺(tái)上的被加工物的高度位置檢測(cè)工序的說(shuō)明圖，該卡盤工作臺(tái)被配置在圖2所示的激光加工裝置中。圖8是表示由圖2所示的激光加工裝置在圖1所示的光器件晶片上形成變質(zhì)層的變質(zhì)層形成工序的第1實(shí)施方式的說(shuō)明圖。圖9是表示由圖2所示的激光加工裝置在圖1所示的光器件晶片上形成變質(zhì)層的變質(zhì)層形成工序的第2實(shí)施方式的說(shuō)明圖。標(biāo)號(hào)說(shuō)明2固定基座；3卡盤工作臺(tái)機(jī)構(gòu)；36卡盤工作臺(tái)；37加工進(jìn)給單元；374加工進(jìn)給量檢測(cè)單元；38第一分度進(jìn)給單元；4激光光線照射單元支撐機(jī)構(gòu)；42可動(dòng)支撐基座；43第 2分度進(jìn)給單元；5高度計(jì)測(cè)兼激光照射單元；53會(huì)聚點(diǎn)位置調(diào)整單元；6位置計(jì)測(cè)裝置；61 發(fā)光源；62第一光分支單元；63準(zhǔn)直透鏡；64第二光分支單元；65物鏡；66會(huì)聚透鏡；67反射鏡；68準(zhǔn)直透鏡；69衍射光柵；70會(huì)聚透鏡；71線圖像傳感器；80控制單元；9激光光線照射單元；91脈沖激光光線激發(fā)單元；92分色鏡；10光器件晶片。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的激光加工方法的優(yōu)選實(shí)施方式。圖1(a)及圖1(b)是利用本發(fā)明的激光加工方法加工的光器件晶片的立體圖、以及將主要部分放大表示的剖面圖。圖1(a)及圖1(b)所示的光器件晶片10，例如在厚度為 120 μ m的藍(lán)寶石基板11的正面Ila上層疊了例如厚度為10 μ m的、由η型氮化物半導(dǎo)體層及P型氮化物半導(dǎo)體層構(gòu)成的光器件層(外延層)12(功能層)。并且，在光器件層(外延層)12被形成為網(wǎng)格狀的多個(gè)間隔道121劃分形成的多個(gè)區(qū)域中，形成有發(fā)光二極管、激光二極管等光器件122。另外，如果構(gòu)成光器件晶片10的藍(lán)寶石基板11具有起伏，則如圖 1(b)所示，藍(lán)寶石基板11及光器件層(外延層)12的厚度產(chǎn)生偏差。下面，說(shuō)明從藍(lán)寶石基板11及光器件層(外延層)12的厚度具有偏差的光器件晶片10的基板11的背面?zhèn)日丈鋵?duì)基板11具有透射性的波長(zhǎng)的激光光線，在基板11的內(nèi)部沿著間隔道121形成變質(zhì)層的激 光加工方法。圖2表示用于實(shí)施本發(fā)明的激光加工方法的激光加工裝置的立體圖。圖2所示的激光加工裝置1具有固定基座2 ；卡盤工作臺(tái)機(jī)構(gòu)3，其被配置在該固定基座2上并能夠沿著箭頭X表示的加工進(jìn)給方向(X軸方向)移動(dòng)，用于保持被加工物；激光光線照射單元支撐機(jī)構(gòu)4，其被設(shè)置在固定基座2上，并能夠沿著與上述X軸方向正交的箭頭Y表示的分度進(jìn)給方向(Y軸方向)移動(dòng)；以及位置計(jì)測(cè)兼激光照射單元5，其被配置在該激光光線照射單元支撐機(jī)構(gòu)4上，并能夠沿著箭頭Z表示的會(huì)聚點(diǎn)位置調(diào)整方向(Z軸方向)移動(dòng)。所述卡盤工作臺(tái)機(jī)構(gòu)3具有一對(duì)導(dǎo)軌31、31，它們?cè)诠潭ɑ?上沿著X軸方向平行設(shè)置；第一滑動(dòng)塊32，其被設(shè)置在該導(dǎo)軌31、31上并能夠沿X軸方向移動(dòng)；第二滑動(dòng)塊 33，其被設(shè)置在該第一滑動(dòng)塊32上并能夠沿Y軸方向移動(dòng)；支撐盤35，其被圓筒部件34支撐在該第二滑動(dòng)塊33上；以及作為被加工物保持單元的卡盤工作臺(tái)36。該卡盤工作臺(tái)36 具有由多孔性材料形成的吸附卡盤361，通過(guò)未圖示的吸引單元將被加工物保持在吸附卡盤361的上表面即保持面上。這樣構(gòu)成的卡盤工作臺(tái)36通過(guò)設(shè)于圓筒部件34內(nèi)的未圖示的脈沖電機(jī)而旋轉(zhuǎn)。另外，在卡盤工作臺(tái)36設(shè)有用于固定環(huán)狀框架的卡子362，該框架借助保護(hù)帶來(lái)支撐被加工物。所述第一滑動(dòng)塊32在其下表面設(shè)有與所述一對(duì)導(dǎo)軌31、31嵌合的一對(duì)被引導(dǎo)槽 321,321,同時(shí)在其上表面設(shè)有沿著X軸方向平行形成的一對(duì)導(dǎo)軌322、322。這樣構(gòu)成的第一滑動(dòng)塊32在被引導(dǎo)槽321、321嵌合在一對(duì)導(dǎo)軌31、31中時(shí)，第一滑動(dòng)塊32能夠沿著一對(duì)引導(dǎo)導(dǎo)軌31、31在X軸方向移動(dòng)。圖示的實(shí)施方式中的卡盤工作臺(tái)機(jī)構(gòu)3具有加工進(jìn)給單元37，用于使第一滑動(dòng)塊32沿著一對(duì)引導(dǎo)導(dǎo)軌31、31在X軸方向移動(dòng)。加工進(jìn)給單元37 包括在所述一對(duì)導(dǎo)軌31和31之間平行設(shè)置的外螺紋絲杠371，和用于驅(qū)動(dòng)該外螺紋絲杠 371旋轉(zhuǎn)的脈沖電機(jī)372等驅(qū)動(dòng)源。外螺紋絲杠371的一端旋轉(zhuǎn)自如地支撐在軸承塊373 上，另一端與所述脈沖電機(jī)372的輸出軸傳動(dòng)連接，其中，該軸承塊373被固定在所述固定基座2上。另外，外螺紋絲杠371被旋合在內(nèi)螺紋通孔中，該內(nèi)螺紋通孔形成于未圖示的內(nèi)螺紋塊上，該內(nèi)螺紋塊在第一滑動(dòng)塊32的中央部下表面突出設(shè)置。因此，通過(guò)利用脈沖電機(jī)372驅(qū)動(dòng)外螺紋絲杠371正轉(zhuǎn)及逆轉(zhuǎn)，使第一滑動(dòng)塊32沿著導(dǎo)軌31、31在X軸方向移動(dòng)。圖示的實(shí)施方式中的激光加工裝置1具有用于檢測(cè)所述卡盤工作臺(tái)36的加工進(jìn)給量的加工進(jìn)給量檢測(cè)單元374。加工進(jìn)給量檢測(cè)單元374包括直尺374a，其沿著引導(dǎo)導(dǎo)軌31設(shè)置；讀取頭374b，其被設(shè)置在第一滑動(dòng)塊32上，與第一滑動(dòng)塊32 —起沿著直尺 374a移動(dòng)。在圖示的實(shí)施方式中，該進(jìn)給量檢測(cè)單元374的讀取頭374b每隔1 μ m向后面敘述的控制單元發(fā)送1脈沖的脈沖信號(hào)。并且，后面敘述的控制單元通過(guò)對(duì)所輸入的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，來(lái)檢測(cè)卡盤工作臺(tái)36的加工進(jìn)給量。另外，在所述加工進(jìn)給單元37的驅(qū)動(dòng)源采用脈沖電機(jī)372的情況下，通過(guò)計(jì)數(shù)向脈沖電機(jī)372輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)的后面敘述的控制單元的驅(qū)動(dòng)脈沖，也能夠檢測(cè)卡盤工作臺(tái)36的加工進(jìn)給量。并且，在所述加工進(jìn)給單元37 的驅(qū)動(dòng)源采用伺服電機(jī)的情況下，通過(guò)向后面敘述的控制單元發(fā)送由檢測(cè)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖信號(hào)，并由控制單元對(duì)所輸入的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，也能夠檢測(cè)卡盤工作臺(tái)36的加工進(jìn)給量。所述第二滑動(dòng)塊33在其下表面設(shè)有一對(duì)被引導(dǎo)槽331、331，它們與所述設(shè)于第一滑動(dòng)塊32的上表面的一對(duì)導(dǎo)軌322、322嵌合，通過(guò)使該被引導(dǎo)槽331、331嵌合在一對(duì)導(dǎo)軌 322、322中，第二滑動(dòng)塊33能夠沿著Y軸方向移動(dòng)。圖示的實(shí)施方式中的卡盤工作臺(tái)機(jī)構(gòu)3 具有第一分度進(jìn)給單元38，用于使第二滑動(dòng)塊33沿著設(shè)于第一滑動(dòng)塊32的一對(duì)導(dǎo)軌322、 322在Y軸方向移動(dòng)。第一分度進(jìn)給單元38包括在所述一對(duì)導(dǎo)軌322和322之間平行設(shè)置的外螺紋絲杠381，和用于驅(qū)動(dòng)該外螺紋絲杠381旋轉(zhuǎn)的脈沖電機(jī)382等驅(qū)動(dòng)源。外螺紋絲杠381的一端旋轉(zhuǎn)自如地支撐在軸承塊383上，另一端與所述脈沖電機(jī)382的輸出軸傳動(dòng)連接，其中，該軸承塊383被固定在所述第一滑動(dòng)塊32的上表面上。另外，外螺紋絲杠 381被旋合在內(nèi)螺紋通孔中，該內(nèi)螺紋通孔形成于未圖示的內(nèi)螺紋塊上，該內(nèi)螺紋塊在第二滑動(dòng)塊33的中央部下表面突出設(shè)置。因此，通過(guò)利用脈沖電機(jī)382驅(qū)動(dòng)外螺紋絲杠381正轉(zhuǎn)及逆轉(zhuǎn)，使第二滑動(dòng)塊33沿著導(dǎo)軌322、322在Y軸方向移動(dòng)。圖示的實(shí)施方式中的激光加工裝置1具有用于檢測(cè)所述第二滑動(dòng)塊33的分度加工進(jìn)給量的分度進(jìn)給量檢測(cè)單元384。分度進(jìn)給量檢測(cè)單元384包括直尺38 ，其沿著導(dǎo)軌322設(shè)置；以及讀取頭384b，其被設(shè)置在第二滑動(dòng)塊33上，與第二滑動(dòng)塊33 —起沿著直尺38 移動(dòng)。在圖示的實(shí)施方式中，該進(jìn)給量檢測(cè)單元384的讀取頭384b每隔Iym向后面敘述的控制單元發(fā)送1脈沖的脈沖信號(hào)。并且，后面敘述的控制單元通過(guò)對(duì)所輸入的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，檢測(cè)卡盤工作臺(tái)36的分度進(jìn)給量。另外，在所述第一分度進(jìn)給單元38的驅(qū)動(dòng)源采用脈沖電機(jī)382的情況下，通過(guò)計(jì)數(shù)向脈沖電機(jī)382輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)的后面敘述的控制單元的驅(qū)動(dòng)脈沖，也能夠檢測(cè)卡盤工作臺(tái)36的分度進(jìn)給量。另外，在所述加工進(jìn)給單元37的驅(qū)動(dòng)源采用伺服電機(jī)的情況下，通過(guò)向后面敘述的控制單元發(fā)送由檢測(cè)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖信號(hào)，并由控制單元對(duì)所輸入的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，也能夠檢測(cè)卡盤36的分度進(jìn)給量。所述激光光線照射單元支撐機(jī)構(gòu)4具有一對(duì)導(dǎo)軌41、41，它們?cè)诠潭ɑ?上沿著Y軸方向平行設(shè)置；以及可動(dòng)支撐基座42，其被設(shè)置在該導(dǎo)軌41、41上而能夠沿著箭頭Y 表示的方向移動(dòng)。該可動(dòng)支撐基座42包括移動(dòng)支撐部421，其被設(shè)置在導(dǎo)軌41、41上并能夠移動(dòng)；和安裝部422，其被安裝在該移動(dòng)支撐部421上。安裝部422在一個(gè)側(cè)面上平行設(shè)置沿Z軸方向延伸的一對(duì)導(dǎo)軌423、423。圖示的實(shí)施方式中的激光光線照射單元支撐機(jī)構(gòu)4具有第二分度進(jìn)給單元43，用于使可動(dòng)支撐基座42沿著一對(duì)導(dǎo)軌41、41在Y軸方向移動(dòng)。第二分度進(jìn)給單元43包括在所述一對(duì)導(dǎo)軌41、41之間平行設(shè)置的外螺紋絲杠431， 和用于驅(qū)動(dòng)該外螺紋絲杠431旋轉(zhuǎn)的脈沖電機(jī)432等驅(qū)動(dòng)源。外螺紋絲杠431的一端旋轉(zhuǎn)
8自如地支撐在未圖示的軸承塊上，另一端與所述脈沖電機(jī)432的輸出軸傳動(dòng)連接，其中，該軸承塊被固定在所述固定基座2上。另外，外螺紋絲杠431被旋合在內(nèi)螺紋孔中，該內(nèi)螺紋孔形成于未圖示的內(nèi)螺紋塊上，該內(nèi)螺紋塊在構(gòu)成可動(dòng)支撐基座42的移動(dòng)支撐部421的中央部下表面突出設(shè)置。因此，通過(guò)利用脈沖電機(jī)432驅(qū)動(dòng)外螺紋絲杠431正轉(zhuǎn)及逆轉(zhuǎn)，使可動(dòng)支撐基座42沿著導(dǎo)軌41、41在Y軸方向移動(dòng)。圖示的實(shí)施方式中的位置計(jì)測(cè)兼激光照射單元5具有單元支架51、和安裝在該單元支架51上的圓筒形狀的單元?dú)んw52，單元支架51被設(shè)置在所述可動(dòng)支撐基座42的安裝部422上，并能夠沿著一對(duì)導(dǎo)軌423、423移動(dòng)。在被安裝于單元支架51上的單元?dú)んw52 設(shè)有位置計(jì)測(cè)裝置，其檢測(cè)被保持在所述卡盤工作臺(tái)36上的被加工物即所述光器件晶片 10的高度位置；激光光線照射單元，其向被保持在卡盤工作臺(tái)36上的被加工物照射激光光線。參照?qǐng)D3說(shuō)明該位置計(jì)測(cè)裝置及激光光線照射單元。圖示的實(shí)施方式中的位置計(jì)測(cè)裝置6具有發(fā)光源61，其發(fā)出具有預(yù)定的波長(zhǎng)區(qū)域的光；第一光分支單元62，其向第一路徑6a引導(dǎo)來(lái)自該發(fā)光源61的光，同時(shí)向第二路徑 6b引導(dǎo)在該第一路徑6a中逆行的反射光；準(zhǔn)直透鏡63，其使引導(dǎo)向第一路徑6a的光形成為平行光；以及第二光分支單元64，其將被該準(zhǔn)直透鏡63形成為平行光的光分離為第三路徑6c和第四路徑6d。發(fā)光源61能夠利用發(fā)出例如波長(zhǎng)為820 870nm區(qū)域的光的LED、SLD、LD、鹵素光源、ASE(放大自發(fā)輻射)光源、超連續(xù)譜(Supercontirumm)光源。所述第一光分支單元 62能夠利用偏振波保持光纖耦合器、偏振波保持光纖環(huán)行器、單模光纖耦合器、單模光纖耦合器環(huán)行器等。在圖示的實(shí)施方式中，所述第二光分支單元64由光束分離器641和方向轉(zhuǎn)換鏡642構(gòu)成。另外，從所述發(fā)光源61到第一光分支單元62的路徑以及第一路徑6a由光纖構(gòu)成。在所述第三路徑6c中設(shè)有物鏡65，其將向第三路徑6c引導(dǎo)的光引導(dǎo)到被保持在卡盤工作臺(tái)36上的作為被加工物的所述光器件晶片10上；以及會(huì)聚透鏡66，其設(shè)置在該物鏡65和所述第二光分支單元64之間。該會(huì)聚透鏡66將從第二光分支單元64向第三路徑6c引導(dǎo)的平行光會(huì)聚，并使會(huì)聚點(diǎn)位于物鏡65內(nèi)，使來(lái)自物鏡65的光形成為準(zhǔn)平行光。這樣，通過(guò)在物鏡65和第二光分支單元64之間設(shè)置會(huì)聚透鏡66，而使來(lái)自物鏡65的光形成為準(zhǔn)平行光，由此能夠使在被保持在卡盤工作臺(tái)36上的光器件晶片10反射的反射光，在通過(guò)物鏡65、會(huì)聚透鏡66、第二光分支單元64及準(zhǔn)直透鏡63逆行時(shí)收斂于構(gòu)成第一路徑6a的光纖上。另外，光器件晶片10的光器件層(外延層)12側(cè)被放置在卡盤工作臺(tái) 36上。因此，被保持在卡盤工作臺(tái)36上的光器件晶片10的藍(lán)寶石基板11的背面lib成為上側(cè)(晶片保持工序)。所述物鏡65被安裝在透鏡殼651上，通過(guò)由音圈電機(jī)或線性電機(jī)等構(gòu)成的第一會(huì)聚點(diǎn)位置調(diào)整單元650，使該透鏡殼651沿圖3中的上下方向、即與卡盤工作臺(tái)36的保持面垂直的會(huì)聚點(diǎn)位置調(diào)整方向(Z軸方向)移動(dòng)。該第一會(huì)聚點(diǎn)位置調(diào)整單元650由后面敘述的控制單元控制。在所述第四路徑6d中設(shè)有反射鏡67，其反射引導(dǎo)向第四路徑6d的平行光，而使反射光沿第四路徑6d逆行。在圖示的實(shí)施方式中，該反射鏡67被安裝在所述物鏡65的透鏡殼651上。在所述第二路徑6b中設(shè)有準(zhǔn)直透鏡68、衍射光柵69、會(huì)聚透鏡70以及線圖像傳感器71。準(zhǔn)直透鏡68使下述兩種反射光形成為平行光，一種反射光被反射鏡67反射，并在第四路徑6d、第二光分支單元64、準(zhǔn)直透鏡63以及第一路徑6a中逆行，被從第一光分支單元62引導(dǎo)到第二路徑6b中，另一種反射光被由卡盤工作臺(tái)36保持的光器件晶片10反射，并在物鏡65、會(huì)聚透鏡66、第二光分支單元64、準(zhǔn)直透鏡63以及第一路徑6a中逆行， 被從第一光分支單元62引導(dǎo)到第二路徑6b中。所述衍射光柵69對(duì)通過(guò)準(zhǔn)直透鏡68形成為平行光的上述兩種反射光的干涉進(jìn)行衍射，將與各個(gè)波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的衍射信號(hào)通過(guò)會(huì)聚透鏡 70發(fā)送到線圖像傳感器71。所述線圖像傳感器71檢測(cè)由衍射光柵69進(jìn)行衍射后的反射光的各個(gè)波長(zhǎng)時(shí)的光強(qiáng)度，并向控制單元80發(fā)送檢測(cè)信號(hào)。控制單元80根據(jù)圖像傳感器71的檢測(cè)信號(hào)求出分光干涉波形，并根據(jù)該分光干涉波形和理論上的波形函數(shù)執(zhí)行波形分析，求出第四路徑6d中截止到反射鏡67的光程、與第三路徑6c中截止到構(gòu)成被保持在卡盤工作臺(tái)36上的光器件晶片10的藍(lán)寶石基板11的背面lib (上表面)的光程之間的第一光程差(dl)，同時(shí)求出第四路徑6d中截止到反射鏡的光程、與第三路徑6c中截止到構(gòu)成被保持在卡盤工作臺(tái)36上的光器件晶片10的藍(lán)寶石基板11的正面Ila(與光器件層12的界面)的光程之間的第二光程差(業(yè))。S卩，控制單元80根據(jù)來(lái)自圖像傳感器71的檢測(cè)信號(hào)求出如圖4所示的分光干涉波形。在圖4中，橫軸表示反射光的波長(zhǎng)，縱軸表示光強(qiáng)度。下面，說(shuō)明控制單元80根據(jù)所述分光干涉波形和理論上的波形函數(shù)執(zhí)行的波形分析的一例。把所述第三路徑6c中從第二光分支單元64的光束分離器641到卡盤工作臺(tái)36 的上表面(保持面)的光程設(shè)為(LO)，把所述第四路徑6d中從第二光分支單元64的光束分離器641到反射鏡67的光程設(shè)為(Li)，把光程(Li)與光程(LO)之差設(shè)為光程差(d = L1-L0)。另外，在圖示的實(shí)施方式中，光程差(d = Ll-LO)例如被設(shè)定為500 μ m。另外，把所述第四路徑6d中從第二光分支單元64的光束分離器641到反射鏡67的光程設(shè)為(Li)， 把所述第三路徑6c中從第二光分支單元64的光束分離器641、到構(gòu)成被保持在卡盤工作臺(tái) 36上的光器件晶片10的藍(lán)寶石基板11的背面llb(上表面)的光程設(shè)為(L2)，把所述第三路徑6c中從第二光分支單元64的光束分離器641、到構(gòu)成被保持在卡盤工作臺(tái)36上的光器件晶片10的藍(lán)寶石基板11的正面Ila(與光器件層12的界面)的光程設(shè)為(L3)，把光程(Li)與光程(L2)之差設(shè)為第一光程差(dl = L1-L2)，把光程(Li)與光程(L3)之差設(shè)為第二光程差(d2 = L1-L3)。然后，控制單元80根據(jù)所述分光干涉波形和理論上的波形函數(shù)執(zhí)行波形分析。該波形分析例如能夠根據(jù)傅立葉變換理論和小波變換理論來(lái)執(zhí)行，但在下面敘述的實(shí)施方式中，說(shuō)明利用下述的式1、式2、式3所示的傅立葉變換式的示例。式 權(quán)利要求
1.一種激光加工方法，從晶片中的基板的背面?zhèn)认蚧鍍?nèi)部照射對(duì)基板具有透射性的波長(zhǎng)的激光光線，在基板內(nèi)部沿著間隔道形成變質(zhì)層，所述晶片在基板的正面層疊有功能層，在利用形成為網(wǎng)格狀的多個(gè)間隔道劃分而得到的多個(gè)區(qū)域中形成有器件，所述激光加工方法的特征在于，其包括晶片保持工序，在保持激光加工裝置的被加工物的卡盤工作臺(tái)上以使基板的背面在上側(cè)的方式來(lái)保持晶片；高度位置計(jì)測(cè)工序，從基板的背面?zhèn)妊刂g隔道照射檢測(cè)光，根據(jù)在基板背面以及基板正面反射的反射光，沿著間隔道計(jì)測(cè)從卡盤工作臺(tái)的上表面到基板背面的第一高度位置 (hi)、以及從卡盤工作臺(tái)的上表面到基板正面的第二高度位置(h2)，其中，該檢測(cè)光是對(duì)被保持在卡盤工作臺(tái)上的晶片的基板具有透射性的波長(zhǎng)的光；以及變質(zhì)層形成工序，使激光光線的會(huì)聚點(diǎn)位于在該高度位置計(jì)測(cè)工序中計(jì)測(cè)出的該第一高度位置(hi)與該第二高度位置(M)的中間部，并沿著間隔道進(jìn)行照射，由此在基板內(nèi)部沿著間隔道形成未到達(dá)功能層的變質(zhì)層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光加工方法，其中，在該高度位置計(jì)測(cè)工序中，使用計(jì)測(cè)單元，根據(jù)在基板背面反射的第一光程差(dl)和在基板正面反射的第二光程差(d2)，計(jì)測(cè)從卡盤工作臺(tái)的上表面到基板背面的第一高度位置(hi)、以及從卡盤工作臺(tái)的上表面到基板正面的第二高度位置(h2)，其中，所述計(jì)測(cè)單元具有發(fā)光源，其發(fā)出具有預(yù)定的波長(zhǎng)區(qū)域的光；第一光分支單元，其將來(lái)自該發(fā)光源的光引導(dǎo)向第一路徑，并且將在該第一路徑中逆行的反射光引導(dǎo)向第二路徑；準(zhǔn)直透鏡，其使引導(dǎo)至該第一路徑的光形成為平行光；第二光分支單元，其將被該準(zhǔn)直透鏡形成為平行光的光分離為第三路徑和第四路徑；物鏡，其設(shè)置在該第三路徑中，將引導(dǎo)至該第三路徑的光引導(dǎo)向被保持在該卡盤工作臺(tái)上的晶片；會(huì)聚透鏡，其設(shè)置在該第二光分支單元和該物鏡之間，使引導(dǎo)至該第三路徑的平行光會(huì)聚，并使會(huì)聚點(diǎn)位于該物鏡上，使來(lái)自該物鏡的光形成為準(zhǔn)平行光；反射鏡，其設(shè)置在該第四路徑中，對(duì)引導(dǎo)至該第四路徑的平行光進(jìn)行反射， 使反射光沿該第四路徑逆行；衍射光柵，其對(duì)下述兩種反射光的干涉進(jìn)行衍射，其中一種反射光是被該反射鏡反射，而在該第四路徑、該第二光分支單元、該準(zhǔn)直透鏡以及該第一路徑中逆行，被從該第一光分支單元引導(dǎo)至該第二路徑中的反射光，另一種反射光是被由該卡盤工作臺(tái)保持的晶片反射，而在該物鏡、該會(huì)聚透鏡、該第二光分支單元、該準(zhǔn)直透鏡以及該第一路徑中逆行，被從該第一光分支單元引導(dǎo)至該第二路徑中的反射光；圖像傳感器，其檢測(cè)被該衍射光柵衍射的反射光在預(yù)定波長(zhǎng)區(qū)域的光強(qiáng)度；以及控制單元，其根據(jù)來(lái)自該圖像傳感器的檢測(cè)信號(hào)求出分光干涉波形，并根據(jù)該分光干涉波形和理論上的波形函數(shù)執(zhí)行波形分析，求出該第四路徑中的截止到該反射鏡的光程、與該第三路徑中的截止到被保持在該卡盤工作臺(tái)上的晶片的光程之間的光程差(d)，根據(jù)該光程差(d)，求出從該卡盤工作臺(tái)的表面到被保持在該卡盤工作臺(tái)上的晶片的基板的背面以及從該卡盤工作臺(tái)的表面到該基板的正面的距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的激光加工方法，其中，在該變質(zhì)層形成工序中，根據(jù)該第一高度位置(hi)和該第二高度位置(h2)，使激光光線的會(huì)聚點(diǎn)位于{h2+(hl-h2)/2}的位置來(lái)實(shí)施激光光線照射。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光加工方法，其中，在該變質(zhì)層形成工序中，根據(jù)該第一高度位置(hi)和該第二高度位置(h2)，在基板的厚度為設(shè)定值以上的部位，使激光光線的會(huì)聚點(diǎn)位于{h2+(hl-h2)/2}的位置來(lái)實(shí)施激光光線照射，在基板的厚度小于設(shè)定值厚度的部位，停止激光光線的照射。
全文摘要
一種激光加工方法，能夠在晶片內(nèi)部沿間隔道形成變質(zhì)層，而不會(huì)損傷形成于基板正面的功能層。該激光加工方法包括晶片保持工序，在保持被加工物的卡盤工作臺(tái)上以使基板背面在上側(cè)的方式保持晶片；高度位置計(jì)測(cè)工序，從被保持在卡盤工作臺(tái)上的晶片的基板的背面?zhèn)妊刂g隔道進(jìn)行照射，根據(jù)在基板背面以及正面反射的反射光，沿著間隔道計(jì)測(cè)從卡盤工作臺(tái)的上表面到基板背面的第一高度位置、以及從卡盤工作臺(tái)的上表面到基板正面的第二高度位置；變質(zhì)層形成工序，使激光光線的會(huì)聚點(diǎn)位于在高度位置計(jì)測(cè)工序計(jì)測(cè)的第一高度位置與第二高度位置的中間部，并沿著間隔道進(jìn)行照射，由此在基板內(nèi)部沿著間隔道形成不會(huì)到達(dá)功能層的變質(zhì)層。
文檔編號(hào)B23K26/08GK102151985SQ20111002698
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月25日
發(fā)明者星野仁志, 沢邊大樹, 能丸圭司 申請(qǐng)人:株式會(huì)社迪思科