[发明专利]激光切片装置及激光切片方法

说明书

本发明提供一种激光切片装置及激光切片方法，该激光切片装置及激光切片方法能够不使裂纹或裂缝产生而分离加工对象物。该激光切片装置利用激光将加工对象物分离，该激光切片装置具备：遮光区域检测部，其检测存在于所述加工对象物的第一表面侧的遮光区域；以及控制部，其以对所述加工对象物的所述第一表面的整个面进行扫描的方式从所述第一表面侧照射第一激光，从而在所述加工对象物的内部的预定切片面上形成第一改质层，并且从所述第一表面的背面侧的第二表面，对所述加工对象物的所述遮光区域照射第二激光，从而在所述预定切片面上与所述第一改质层连续地形成第二改质层。

技术领域

本发明涉及激光切片装置及激光切片方法。

背景技术

以往，已知有以硅晶片为代表的由脆性材料构成的基板(以下，也称为“晶片”)。

通常，在制造这种晶片时，在进行了以下步骤以后，用线锯将块状化了的晶锭切片来制造晶片(基板)：使硅从在石英坩埚内熔融的硅熔液中结晶并生长从而生成凝固了的圆柱形的晶锭的步骤；将晶锭切成适当的长度的晶块的步骤；以及磨削晶块的周缘部使晶块成为目标直径的步骤。

但是，此时，需要线锯的粗细尺寸以上的切削余量，因此制造厚度0.1mm以下的较薄的晶片非常困难，存在合格率无法提高的问题。

因此，作为能够消除上述问题的方法，存在激光切片方法。激光切片方法是如下的方法：通过聚光透镜，使激光的聚光点对准脆性材料(例如，块状化了的晶锭)的内部，利用该激光对脆性材料的内部进行扫描，从而在脆性材料的内部形成由多光子吸收而成的面状的改质区域，以该改质区域为剥离面将脆性材料的一部分作为晶片剥离。这种激光切片方法不仅应用于硅(Si)，还应用于碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)等各种材料。

然而，例如，在将激光切片方法应用于氮化镓(GaN)等的情况下，在晶锭内，在结晶生长时产生被称为凹坑(pit)的缺陷，存在这样的缺陷有时导致问题的发生。作为代表性的缺陷，存在起因于晶体结构而产生的六角锥状的孔，该孔多为黑色，在作为晶体生长面的被称为N面的极性面上存在很多。

图8A、图8B、图8C是用于说明常规的激光切片方法中的脆性材料中的缺陷部(瑕疵、凹坑)的问题的图。

图8A示出激光照射前的脆性材料的状态，图8B示出通过激光照射形成了改质区域后的脆性材料的状态。并且，图8C示出在通过激光照射形成了改质区域后，欲分离脆性材料时的脆性材料的状态。

在图8A、图8B、图8C中，脆性材料1例如是由GaN等晶体材料构成厚膜的基板。激光3是从激光振荡器照射的光束，通过使用聚光透镜，能够对材料内部进行聚光照射。改质层是通过聚光透镜将激光3聚光照射于脆性材料内部时形成的改质区域。聚光点Q是激光3的聚光点。缺陷部P是脆性材料所具有的缺陷，例如若是GaN，则是被称为凹坑的缺陷。

未改质区域R是在使用聚光透镜聚光照射激光3时，由于在缺陷部P的下方，激光3被缺陷部P遮挡而无法进行加工，因而未形成改质层的区域。为了分离脆性材料1，需要整个面被改质，在存在未改质区域R的情况下，夹着改质层的、上面的和下面的脆性材料1在未改质区域R相连，因此在使脆性材料以改质层为起点分离时，以未改质区域R为起点在脆性材料1产生裂缝或裂纹。

另外，在图8C中示出在存在未改质区域R的情况下，在欲以改质层为起点剥离脆性材料1时，产生裂缝W的状态。

在专利文献1中，记载了在上述使用激光的激光切片方法中，为了防止在脆性材料1内产生未改质区域而使用具有圆环状的强度分布的激光的方法。

在专利文献1中，脆性材料例如是由切片前的晶体材料构成的板状体。改质层例如是使用XY平台，使脉冲激光的位置相对于脆性材料相对地移动，从而使改质区域在线上延伸而形成的层。在该改质层内，存在裂纹、熔融处理、或折射率变化等状况中的至少一种状况混合存在的情况。遮光区域是以在与预定切断线交叉的方向上延伸的方式设置的条纹状的高密度缺陷区域。