CN112166495A - 工件分离装置及工件分离方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种与层叠体的尺寸或工件的厚度无关地进行均匀的激光照射而容易从工件剥离支承体的工件分离装置及工件分离方法。该工件分离装置的特征在于，具备：保持部件，其在将包括电路基板的工件及透过激光的支承体至少介隔因吸收激光而变质为可剥离的分离层层叠的层叠体中，装卸自如地保持工件；光照射部，其穿过被保持部件保持的层叠体的支承体而朝向分离层照射激光；驱动部，其使自光照射部对被保持部件保持的层叠体的支承体及分离层的光照射位置至少朝与来自光照射部的光照射方向交叉的方向相对移动；及控制部，其操作控制光照射部及驱动部；且光照射部具有使由激光振荡器构成的光源所产生的点状激光的光轴移动的激光扫描器，以对层叠体进行扫描的方式构成，将光照射部对分离层的整个照射面分割为多个照射区域，控制部以如下方式进行控制，即，至少通过激光扫描器的操作，将自光照射部对多个照射区域中的一个照射区域的激光照射，沿与光照射方向交叉的两个方向排列而将多个照射区域中的一个照射区域整体以多数的激光无间隙地填满之后，以相同的方式重复进行针对下一个照射区域的激光的照射，最终照射所有的多个照射区域。

Description

工件分离装置及工件分离方法
技术领域
本发明涉及一种在如WLP(wafer level packaging(晶片级封装))和PLP(panellevel packaging(面板级封装))或厚度非常薄的(极薄)半导体晶片的处理工序等、成为产品的工件的制造过程中，用于从支承体剥离被临时固定保持于支承体的工件的工件分离装置及使用工件分离装置的工件分离方法。
背景技术
以往，作为这种工件分离装置及工件分离方法，存在一种光贯穿保持部的光贯穿部照射到介隔通过吸收光而变质的分离层层叠基板及透过光的支承体而成的层叠体，由此使支承体从层叠体分离的支承体分离装置及支承体分离方法(例如参考专利文献1)。
支承体分离装置具备：固定部(载台)，固定层叠体中与支承体相反的一侧的面；光照射部(激光照射部)，隔着支承体向分离层照射光(激光)；及保持部，保持支承体，保持部配置在载台与激光照射部之间，且具有激光照射部所照射的激光贯穿的光贯穿部。
保持部由框架构成骨架，在框架上设有吸盘，作为光贯穿部利用被框架包围的内侧的开口部。
载台具有：固定面，具备用于吸附层叠体的吸附固定部；及一对夹具，作为用于朝向固定面按压层叠体的按压部。
在针对分离层的光照射工序中，解除夹具按压层叠体的按压状态之后，使激光照射部与载台相对移动，由此来自激光照射部的激光贯穿被保持部的框架包围的内侧的光贯穿部照射到分离层。使分离层中被照射到激光的部位变质。
在翘曲的层叠体中，吸附保持在载台的固定面而校正翘曲以使层叠体平坦化，由此对准分离层与激光的焦点。
并且，作为其他的工件分离方法，具有激光剥离方法(例如，参考专利文献2)，该激光剥离方法为如下：通过基板对在基板上形成结晶层而成的工件照射脉冲激光，并且一边时刻改变对工件照射的脉冲激光的照射区域，一边进行照射，以使沿照射区域的移动方向彼此相邻的照射区域的端部重叠，并且以使在与移动方向正交的方向上彼此相邻的照射区域的端部重叠，在基板与结晶层的界面上从基板剥离结晶层。
工件被分割为相当于脉冲激光的1次照射(1脉冲)的尺寸的照射区域，针对各照射区域的从激光学***对工件的脉冲激光的照射方法通过工件的输送对各照射区域一边重叠照射区域的端部(边缘部)，一边分别照射各1次脉冲激光。
激光源所产生的脉冲激光贯穿激光学***投影至工件上，并通过基板照射到基板与结晶层(GaN系化合物的材料层)的界面上。在基板与材料层的界面上，通过照射脉冲激光，材料层的与基板之间的界面附近的GaN被分解而材料层从基板被剥离。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018-006488号公报
专利文献2：日本特开2012-024783号公报
发明内容
发明要解决的问题
作为从光照射部照射到层叠体的光使用激光的情况下，不易进行对因翘曲等变形的层叠体的分离层对准激光的焦点位置的调整，从而很难对分离层的整个面均匀地照射激光而进行分离(剥离)。
然而，在专利文献1中记载的技术中，只有从激光照射部贯穿保持部的光贯穿部的激光照射到分离层，因此在分离层中，激光不会照射到与包围光贯穿部的框架和吸盘相对的部位。
即，成为避开框架和吸盘而照射激光的结构，导致在分离层的一部分产生与框架和吸盘相同形状的未照射部位。
在专利文献2中记载的技术中，相当于脉冲激光的1次照射的各照射区域的尺寸大，因此无法使从激光学***向各照射区域照射的脉冲激光充分地集中。由此，存在照射到各照射区域的脉冲激光的能量(能量密度)未达到使结晶层(GaN系化合物的材料层)的整个面均匀地分解的水准的情况。
因此，容易局部地产生激光对层叠体的分离层的照射不均，从而存在如下等问题：在分离层中激光输出不足的部位或未照射部位局部地引起剥离不良、相反地激光输出过强的部位对形成在搭载于基板上的芯片的电路基板的器件造成损伤、或因激光的过量照射产生煤烟。
尤其在只要层叠体稍有翘曲的情况下，若从层叠体的端部持续照射激光而依次剥离，则在连续的宽广区域内由于翘曲引起的内部应力会被局部释放，因此存在如下问题：在与未被照射的区域之间的界面上产生裂纹、对形成在搭载于基板上的芯片的电路基板的器件造成损伤、或在最糟的情况下层叠体也有可能会破裂。
用于解决问题的方案
为了解决这种课题，本发明所涉及的工件分离装置的特征在于，具备：保持部件，其在将包括电路基板的工件及透过激光的支承体至少介隔因吸收所述激光而变质为可剥离的分离层层叠的层叠体中，装卸自如地保持所述工件；光照射部，其穿过被所述保持部件保持的所述层叠体的所述支承体而朝向所述分离层照射所述激光；驱动部，其使自所述光照射部对被所述保持部件保持的所述层叠体的所述支承体及所述分离层的光照射位置至少朝与来自所述光照射部的光照射方向交叉的方向相对移动；及控制部，其操作控制所述光照射部及所述驱动部；且所述光照射部具有使由激光振荡器构成的光源所产生的点状的所述激光的光轴移动的激光扫描器，以对所述层叠体进行扫描的方式构成，将所述光照射部对所述分离层的整个照射面分割为多个照射区域，所述控制部以如下方式进行控制，即，至少通过所述激光扫描器的操作，将自所述光照射部对所述多个照射区域中的一个照射区域的所述激光照射，沿与所述光照射方向交叉的两个方向排列而将所述多个照射区域中的一个所述照射区域整体以多数的所述激光无间隙地填满之后，以相同的方式重复进行针对下一个照射区域的所述激光的照射，最终照射所有的所述多个照射区域。
并且，为了解决这种课题，本发明所涉及的工件分离方法的特征在于，包括：保持工序，其在将包括电路基板的工件及透过激光的支承体至少介隔因吸收所述激光而变质为可剥离的分离层层叠的层叠体中，将所述工件装卸自如地保持于保持部件；光照射工序，其穿过被所述保持部件保持的所述层叠体的所述支承体而自光照射部朝向所述分离层照射所述激光；及相对移动工序，其通过驱动部使自所述光照射部对被所述保持部件保持的所述层叠体的所述支承体及所述分离层的光照射位置至少朝与来自所述光照射部的光照射方向交叉的方向相对移动；且所述光照射部具有使由激光振荡器构成的光源所产生的点状的所述激光的光轴移动的激光扫描器，以对所述层叠体进行扫描的方式构成，在所述相对移动工序中，将所述光照射部对所述分离层的整个照射面分割为多个照射区域，至少通过所述激光扫描器的操作，将自所述光照射部对所述多个照射区域中的一个照射区域的所述激光照射，沿与所述光照射方向交叉的两个方向排列而将所述多个照射区域中的一个所述照射区域整体以多数的所述激光无间隙地填满之后，以相同的方式重复进行针对下一个照射区域的所述激光的照射，最终照射所有的所述多个照射区域。
附图说明
图1是说明本发明的实施方式所涉及的工件分离装置的整体结构的说明图，图1的(a)是主视图，图1的(b)是其横剖俯视图。
图2是表示分离层的照射区域的说明图，图2的(a)、图2的(b)是表示多个照射区域的尺寸差异的立体图，图2的(c)、图2的(d)是表示对多个照射区域的照射顺序的差异的立体图。
图3是表示工件分离方法的说明图，图3的(a)～图3的(d)是表示来自光照射部的光照射过程的局部切口立体图。
图4是表示层叠体的变形例的说明图，图4的(a)～图4的(d)是表示来自光照射部的光照射过程的局部切口立体图。
图5是表示光照射部的变形例的说明图，且是表示来自扫描器的光照射过程的局部切口放大立体图。
图6是表示光照射部的变形例的说明图，且是表示来自扫描器的光照射过程的局部切口放大立体图。
图7是局部放大多个照射区域的边界的俯视图。
图8是表示保持翘曲的层叠体时的操作状态的说明图，图8的(a)、图8的(b)是表示针对多个照射区域的来自光照射部的光照射过程的放大主视图。
图9是表示本发明的实施方式所涉及的工件分离装置的变形例的说明图，图9的(a)是主视图，图9的(b)是其横剖俯视图。
图10是表示保持翘曲的层叠体时的操作状态的说明图，图10的(a)、图10的(b)是表示针对多个照射区域的来自光照射部的光照射过程的放大主视图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的实施方式进行详细说明。
如图1～图10所示，本发明的实施方式所涉及的工件分离装置A及工件分离方法为对包括电路基板(未图示)的工件1及透过激光L的支承体2至少介隔因吸收激光L而变质为可剥离的分离层3层叠而成的层叠体S，通过穿过支承体2的朝向分离层3的激光L的照射使支承体2从工件1剥离的装置及方法。用于制造如WLP(wafer level packaging)和PLP(panel level packaging)的半导体封装等或厚度非常薄的半导体晶片(以下称作“极薄晶片”)的处理工序中。
详细而言，本发明的实施方式所涉及的工件分离装置A作为主要构成要件具备：保持部件10，以装卸自如地保持层叠体S的工件1的方式设置；光学***20的光照射部22，设置成穿过支承体2而朝向分离层3照射来自光源21的激光L；及驱动部30，设置成使自光照射部22对支承体2及分离层3的光照射位置P相对移动。优选进一步具备：测长部40，设置成测定从光照射部22至支承体2及分离层3的照射面的间隔；及控制部50，设置成操作控制光照射部22及驱动部30和测长部40等。
另外，如图1～图10所示，通常层叠体S在上下方向上载置于保持部件10，朝向保持部件10上的层叠体S从光照射部22向下照射激光L。以下将层叠体S相对于保持部件10的保持方向和从光照射部22朝向层叠体S的激光L的照射方向称作“Z方向”。以下将基于驱动部30的相对移动方向即与激光L的照射方向(Z方向)交叉的两个方向称作“XY方向”。
工件1为包括经电路形成处理或薄型化处理等半导体工艺的电路基板并且在贴合于后述的支承体2的层叠状态下输送的矩形(面板形状)的基板或圆形晶片等，且由硅等材料形成为薄板状。作为工件1的具体例，使用例如薄型化成15～3,000μm厚度的基板或晶片。尤其，当如极薄晶片等那样工件1的厚度为数十μm左右时，也能够通过在如切割胶带(Dicing tape)等带状保持用粘合片粘贴工件1的整个面而进行支撑、或对利用如切割框架(Dicing frame)等环状保持框架加固外周部的带状保持用粘合片粘贴工件1而进行支撑。
支承体2被称作支撑基板或载体基板，其具有通过在工件1的薄型化工序、各种处理工序或输送工序等中支承工件1来防止工件1的破损或变形等所需的强度。支承体2由特定波长的激光L所透过的玻璃或合成树脂等透明或半透明的刚性材料形成。作为支承体2的具体例，使用厚度例如为300～3,000μm的透明或半透明的玻璃板、陶瓷板或丙烯酸系树脂制板等。
分离层3是如下的层：通过吸收隔着支承体2照射的激光L，变质为使粘接力下降，从而变质成受到些许外力便会失去粘接性而剥离或者可破坏粘接性。
作为分离层3的材料，例如优选使用如聚酰亚胺树脂等具有粘接性而无需在工件1与支承体2之间夹入由粘接剂构成的粘接层便能够贴合的材料。进而，在剥离工件1与支承体2之后，也能够层叠能够容易清洗去除的其他层。并且，分离层3由不具有粘接性的材料构成时，需要在分离层3与工件1之间设置由粘接剂构成的粘接层(未图示)，并通过粘接层粘接分离层3和工件1。
层叠体S形成为XY方向的尺寸大但Z方向的厚度薄的矩形(包括长方形及正方形的角为直角的四边形)的面板形状或圆形状。
在图1～图3和图8～图10所示的例子中，示出了通过分离层3贴合作为工件1的矩形的基板和作为支承体2的矩形的支撑基板(载体基板)而成的面板形状的层叠体S的情况。
在图4和图5和图6所示的例子中，示出了通过分离层3贴合作为工件1的圆形晶片和作为支承体2的圆形支撑基板(载体基板)而成的圆形状的层叠体S的情况。
并且，作为其他例子虽未图示，但尤其当如极薄晶片等那样工件1的厚度为数十μm左右时，也包括成为对利用环状的保持框架(切割框架)加固外周部的带状保持用粘合片(切割胶带)粘贴工件1而成的形态的层叠体S。
作为层叠体S的具体例，如图8的(a)、图8的(b)和图10的(a)、图10的(b)所示，包括利用扇出型PLP技术制造的面板型层叠体等，该层叠体是在工件1上搭载多个半导体元件Sc并由树脂等密封材料Sr密封的密封体和面板形状的支承体2介隔分离层3层叠而成。具备多个半导体元件Sc的密封体最终利用切割方式(Dicing)等沿XY方向切割之后，经过经由再配线层等安装电极取出部等最终工序，由此制造出作为最终产品的多个电子零件。
保持部件10由不会因金属等刚体而发生应变(挠曲)变形的厚度的定盘等构成，并形成为大于层叠体S的外形尺寸且壁厚的大致矩形或圆形等平板状，在Z方向上与层叠体S相对的保持面设有工件1的保持卡盘11。
保持卡盘11通过与工件1接触而将工件1保持成无法移动且装卸自如，并形成于在Z方向上与层叠体S相对的保持面的整体或一部分上。
作为保持卡盘11的具体例，优选使用通过抽吸所引起的差压吸附保持工件1的吸附卡盘。尤其在吸附卡盘中，优选使用通过由多孔材料构成的吸附面差压吸附工件1的多孔卡盘。在多孔卡盘的情况下，能够差压吸附整个工件1而不会局部地挠曲，因此能够维持均匀的保持状态。
并且，作为保持卡盘11的其他例子，也能够代替吸附卡盘使用粘合卡盘或静电卡盘，或从吸附卡盘、粘合卡盘、静电卡盘中组合多个来使用。
另外，作为保持部件10的其他例子虽未图示，但也包括代替平板状的保持面通过多个支承销经由工件1将层叠体S整体进行固定(保持成无法移动且装卸自如)的结构或蜂窝定盘结构。在通过销固定工件1的结构的情况下，优选构成为能够利用多个支承销的一部分或整个前端吸附固定工件1。
光照射部22是作为光学***20的一部分而设置的，该光学***20从激光振荡器等激光光源21朝向作为目标的光照射位置P引导激光L，且配置成在Z方向上与被保持部件10保持的层叠体S相对。光照射部22具有使由光学***20所引导的激光L沿着层叠体S移动的扫描(扫描)功能。由此，由光学***20所引导的激光L透过层叠体S的支承体2而照射到分离层3的整个面。
作为从光照射部22朝向层叠体S照射的激光L，优选使用能够透过支承体2且能够由分离层3吸收的波长的激光。
详细而言，在激光L中，与投影形状为线(狭缝)状的激光L相比，优选容易获得高输出激光的点(spot)状激光L。与连续振荡的激光(连续波激光)相比，由于能够抑制由吸收到分离层3内的激光能量所产生的热的影响，且向分离层3内提供高能量，因此优选脉冲振荡的激光(脉冲激光)L。
即，优选光照射部22中设置有用于使激光光源21所产生的点状等激光L的光轴(主轴)L1移动的激光扫描机构(激光扫描器)22a，且以通过激光扫描器22a使激光L对层叠体S进行扫描(扫描)的方式构成。
如图1和图3～图10所示，作为光照射部22，优选具有使激光光源21所产生的点状激光L的光轴L1移动的激光扫描器22a及将来自激光扫描器22a的激光L朝向分离层3引导的透镜22b。
作为激光扫描器22a，使用设置成旋转自如的多边形扫描器22a1和电流扫描器22a2等，且优选沿与从激光扫描器22a朝向分离层3的光照射方向(Z方向)交叉的XY方向中的任一方向，或沿XY方向这两个方向扫描。
透镜22b具有对来自激光扫描器22a的激光L进行聚光的功能，优选利用与多边形扫描器22a1和电流扫描器22a2等组合使用的fθ透镜。fθ透镜能够在透镜的中心部和其周边部将扫描速度设为恒定且将焦点放在一个平面上。
进而，作为透镜22b，优选使用能够将主光线L2配置成与通过透镜中心且与透镜面垂直的光轴L1平行的远心***透镜22b1或能够将主光线L2相对于光轴L1配置成各种角度的非远心***透镜22b2。
尤其在非远心***透镜22b2的情况下，优选主要使用激光L的照射稳定的透镜中心部(透镜中央与其周边部分)，而不使用激光L的照射不稳定的透镜外周端部。
作为光学***20及光照射部22的具体例示于图1的(a)和图9的(a)等时，首先通过使成为激光光源21的激光振荡器所产生的激光L通过光束扩展器23，可调整光束直径。接着，利用转向镜等反射镜24、25改变激光L的方向，并引导至成为光照射部22的激光扫描器22a。最后，超短脉冲的激光L从激光扫描器22a通过透镜22b对被保持部件10保持的层叠体S的目标位置进行照射并扫描。
作为激光扫描器22a及透镜22b的一例，示于图1的(a)，图3的(a)～图3的(d)、图4的(a)～图4的(d)及图8的(a)图8的(b)时，作为激光扫描器22a使用多边形扫描器22a1，多边形扫描器22a1具有以正N角形配置于旋转驱动的筒体的周围的镜部。作为透镜22b使用远心***透镜(远心***fθ透镜)22b1。
朝向多边形扫描器22a1所入射的激光L接触到镜部而进行反射，并通过透镜22b朝向层叠体S变换为大致垂直或规定角度的光路。基于多边形扫描器22a1的镜部的旋转驱动的扫描方向仅为XY方向中的任一方向。在图示例中，使激光L沿与针对正N角形的镜部的激光入射方向(X方向)平行的直线方向移动规定宽度。
作为激光扫描器22a的其他的例子示于图5时，为多边形扫描器22a1和电流扫描器22a2的组合，电流扫描器22a2具有旋转驱动的反射镜(电流镜)。基于多边形扫描器22a1的镜部的旋转驱动与电流扫描器22a2的反射镜的旋转驱动的扫描方向为XY方向这两个方向。
进而，作为激光扫描器22a的其他的例子示于图6时，为多个电流扫描器22a2。基于多个电流扫描器22a2的反射镜的旋转驱动的扫描方向为XY方向这两个方向。
并且，作为激光扫描器22a及透镜22b的其他例子示于图9的(a)及图10的(a)、图10的(b)时，作为激光扫描器22a使用多边形扫描器22a1，作为透镜22b使用非远心***透镜(非远心***fθ透镜)22b2。
另外，作为除上述以外的变形例虽未图示，但也能够进行如下变更：作为激光扫描器22a，使用与多边形扫描器22a1和电流扫描器22a2不同结构的激光扫描器，沿XY方向中的任一方向或沿XY方向这两个方向进行扫描等。
激光L可照射层叠体S的范围是有限的，在面积较大的层叠体S中，难以将来自光照射部22的激光L一次性照射到整个分离层3。
并且，为了可靠地从工件1剥离支承体2，需要根据从光照射部22照射到分离层3的激光L的能量(能量密度)，使分离层3的整个面均匀地分解而变质至能够剥离的程度。根据分离层3的材质不同，分解变质所需的能量也不同。
在这种状况下，例如，如日本特开2012-024783号公报中所记载，可考虑到将整个分离层3分割为多个区域，从光照射部22对这些分割区域照射各1次(1次照射)激光L。
但是，在将整个分离层3分割为多个照射区域的程度时，存在各照射区域的尺寸过大而无法充分地将激光L集中到各照射区域，照射到各照射区域的激光L的能量(能量密度)未达到使分离层3的整个面均匀地分解的水准的情况。根据分离层3的材质，无法变质至均匀地分解各照射区域的整个面而能够剥离的程度，产生剥离不均。
因此，为了解决这种课题，本发明的实施方式所涉及的工件分离装置A及工件分离方法中，如图1～图10所示，将整个分离层3分割为多个照射区域，并且从光照射部22对多个照射区域对齐照射点状激光L。
即，关于从光照射部22朝向被保持部件10保持的层叠体S的支承体2及分离层3照射的激光L的区域，如图2的(a)、图2的(b)等所示，将分离层3的整个照射面分割为多个照射区域R，对于多个照射区域R，从光照射部22分别对各照射区域R的每一个区域(每个单位照射区域)对齐照射点状激光L。
详细而言，优选多个照射区域R被分割为小于支承体2及分离层3的整体面积的面积，将被分割的各照射区域R的形状设为矩形(包括正方形及长方形的角为直角的四边形)形状。优选多个照射区域R的分割方向(排列方向)沿与基于后述的驱动部30的相对移动方向相同的X方向或Y方向排列，多个照射区域R的尺寸由后述的控制部50以可调整的方式设定。在图示例中，作为多个照射区域R被分割为正方形，但也能够分割为长方形。
关于从光照射部22对多个照射区域R进行激光L的光照射的顺序，也由后述的控制部50以可调整的方式设定，如图2的(c)、图2的(d)所示，优选以任意设定的顺序从光照射部22分别对各照射区域R的整个面照射激光L。
进而，如图1的(a)、图3的(a)～图3的(d)或图4的(a)～图4的(d)、图8的(a)、图8的(b)所示，从光照射部22朝向层叠体S照射的激光L的照射角度优选设定成相对于被保持部件10保持的层叠体S的支承体2和分离层3大致垂直。
在此所述的“大致垂直”，并不仅限定于相对于支承体2和分离层3的表面呈90度，除此之外，也包括从90度增减几度。
并且，如作为其他例子示于图9的(a)，图10的(a)、图10的(b)，也能够将激光L相对于被保持部件10保持的层叠体S的支承体2和分离层3的照射角度设定为规定角度。
如图3的(a)～图3的(d)或图4的(a)～图4的(d)和图7所示，从光照射部22的激光扫描机构22a对层叠体S的分离层3中的多个照射区域R照射点状激光L时，对于各照射区域R的每一个区域，以各激光L的一部分相互重叠的方式利用后述的驱动部30沿X方向及Y方向排列并依次分别对齐照射光束形状为圆形或大致圆形等的激光L。由此，多个照射区域R中的一个照射区域R的整体被多数的点状激光L无间隙地填满。一个照射区域R整体被多数的点状激光L填满之后，以相同的方式重复进行针对下一个照射区域R的点状激光L的对齐照射。最终对所有的多个照射区域R进行对齐照射。
此外，如图7所示，优选隔着多个照射区域R的边界Ra对齐照射的点状激光L的间隔Rb设定为小于激光L的光束直径d，且使配置在边界Ra的相反侧的点状激光L以各自的端部彼此相互接触的方式对齐照射。
多个照射区域R的边界Ra是指形成在沿X方向及Y方向排列的相邻的照射区域R1、R2、R3、R4之间的边界线。边界Ra的间隔Rb是指在隔着边界Ra对齐照射的点状激光L中光束中心Ro之间的距离。由此，照射区域R1、R2、R3、R4的整体均被多数的点状激光L填满，并且照射区域R1、R2、R3、R4的边界Ra，也被多数的点状激光L填满。
图示例的情况下，将隔着边界Ra对齐照射的点状激光L的间隔Rb设定为在X方向或Y方向上分别与对齐照射到照射区域R1、R2、R3、R4的点状激光L的间隔尺寸相同，且各激光L的一部分以相同的方式重叠。
并且，作为其他例子虽未图示，但也能够变更为图示例以外的设定，例如将隔着边界Ra对齐照射的点状激光L的间隔Rb设定为与对齐照射到照射区域R1、R2、R3、R4的点状激光L的间隔不同。
进而，从光照射部22的激光扫描器22a朝向层叠体S照射点状激光L时，根据激光L相对于层叠体S的照射角度而各激光L的光束形状(截面形状)成为圆形或椭圆形。
即，激光L从激光扫描器22a通过透镜22b照射到层叠体S的状态中，针对层叠体S的点状激光L的照射角度大致垂直(约90度)时，如图7所示，各激光L的光束形状成为圆形的同时，各激光L的光束直径d均变得相等。
相对于此，若从激光扫描器22a通过透镜22b照射到层叠体S的点状激光L倾斜，则针对层叠体S的照射角度小于大致垂直(约90度)，从激光扫描器22a至层叠体S的激光照射距离发生变化。在这样倾斜的情况下，各激光L的光束形状成为椭圆形的同时，各激光L的光束直径d发生变化。就点状激光L的光束形状而言，与光束形状不稳定的椭圆形相比，优选为圆形。
其理由为，在相对于层叠体S的来自激光扫描器22a的照射角度倾斜而成为小于大致垂直(约90度)的情况下，或在翘曲的层叠体S的情况下，由于从激光扫描器22a至层叠体S的激光照射距离的变化，导致激光L的光束直径d发生变化。从激光扫描器22a向层叠体S的照射能量本身不会改变，因此若光束直径d发生变化，则与光束直径d的平方成反比而激光L的能量密度也发生变化。
即，例如，如日本特开2012-024783号公报所记载，若使激光L从激光扫描器22a朝向分割尺寸较大的照射区域整体进行扫描，则由扫描所引起的激光扫描器22a的摆动角度变大，照射区域的中央和端部中的照射能量密度发生变化，有可能产生剥离不均。
相对于此，将由朝向分割尺寸较小的照射区域的激光扫描器22a的扫描所引起的摆动角度限制为紧凑，照射能量密度变得均匀而能够防止剥离不均的产生。
驱动部30是以如下方式构成的光轴相对移动机构：通过移动保持部件10或光照射部22中的任一个或保持部件10及光照射部22这两者，从光照射部22照射的激光L相对于被保持部件10保持的层叠体S的支承体2及分离层3至少朝与来自光照射部22的激光L的照射方向(Z方向)交叉的两个方向(XY方向)相对移动。
基于驱动部30的相对移动方向并不仅限定于XY方向，根据需要也可包括Z方向。
成为驱动部30的光轴相对移动机构主要有使保持部件10及层叠体S移动的工件侧移动类型和使光照射部22移动的光轴侧移动类型。
如图1的(a)、图1的(b)及图8的(a)、图8的(b)和图9的(a)、图9的(b)及图10的(a)、图10的(b)所示，为工件侧移动类型时，在保持部件10设置驱动部30，利用驱动部30使保持部件10沿X方向及Y方向或Z方向移动，由此使自光照射部22的光照射位置P朝XY方向或Z方向移动。作为此时的驱动部30，使用XY载台或XY工作台等，且具有由马达轴等构成的X轴移动机构31及Y轴移动机构32。进而，根据需要，优选设置使保持部件10朝Z方向移动的Z轴移动机构33。
作为驱动部30的具体例示于图1的(a)、图1的(b)及图8的(a)、图8的(b)和图9的(a)、图9的(b)及图10的(a)、图10的(b)时，除了基于激光扫描器(多边形扫描器)22a的旋转驱动的激光L的沿X方向的扫描(扫描)以外，还使保持部件10朝XY方向或Z方向移动。
并且，在为光轴侧移动类型的情况下，如图5和图6所示，构成为仅在光学***20的一部分设置驱动部30，并在不移动保持部件10的情况下使自光照射部22的光照射位置P朝XY方向或Z方向移动。作为该情况下的驱动部30，具有由多边形扫描器22a1或电流扫描器22a2等构成的XY轴移动机构34。进而，根据需要朝Z方向相对移动时，虽未图示，但将Z轴移动机构33设置于保持部件10，或者通过驱动部30使光照射部(激光扫描器)22朝Z方向移动。
测长部40由测定从光照射部22至被保持部件10保持的层叠体S的支承体2和分离层3的照射面的照射距离的非接触式位移计或位移传感器等构成，且配置成与被保持部件10保持的层叠体S在Z方向上相对。
作为测长部40的具体例示于图1的(a)、图1的(b)及图8的(a)、图8的(b)和图9的(a)、图9的(b)及图10的(a)、图10的(b)时，在光照射部(激光扫描器)22设置成为测长部40的激光位移计，测定从光照射部(激光扫描器)22至分离层3的照射面的Z方向上的长度，并向后述的控制部50输出该测定值。
并且，作为其他例子虽未图示，但作为测长部40也能够使用除激光位移计以外的位移计或位移传感器。
控制部50是分别与保持部件10的保持卡盘11的驱动源、光学***20、光源21及光照射部22、成为驱动部30的光轴移动机构、及测长部40电连接的控制器。
进而，控制部50也是除上述以外也与用于朝向保持部件10输送分离前的层叠体S的搬入机构(未图示)、从光照射后的层叠体S仅保持并剥离支承体2的剥离机构(未图示)、及用于从保持部件10输送剥离后的层叠体S(工件1)的搬出机构(未图示)等电连接的控制器。
成为控制部50的控制器按照预先设定在其控制电路(未图示)的程序，以预先设定的定时依次分别进行操作控制。即，控制部50不仅进行以从光源21照射到光照射位置P的激光L的开/关控制为首的工件分离装置A整体的操作控制，除此之外，还进行激光L的各种参数的设定等各种设定。
通过控制部50控制成对于分割被保持部件10保持的层叠体S的支承体2及分离层3而成的多个照射区域R，光学***20的光照射部22或驱动部30对各照射区域R的每一个区域进行来自光照射部22的激光L的照射，且激光L的照射角度与支承体2和分离层3的表面大致垂直或成为规定角度。
除此之外，成为控制部50的控制器构成为具有触摸面板等输入机构51和显示部(未图示)等，且通过输入机构51的操作能够设定光照射部22的扫描距离、多个照射区域R的尺寸和针对多个照射区域R的来自光照射部22的激光L的照射顺序等。
如图2的(a)、图2的(b)所示，就从设定在控制部50的光照射部22向多个照射区域R照射激光L的顺序而言，对于排列在X方向及Y方向上的多个照射区域R，与基于驱动部30的朝XY方向的相对移动结合，进行“连续的照射”或“不连续的照射”，最终照射所有的多个照射区域R。另外，在附图中，由浓淡表示有无照射，较淡地示出照射前的照射区域R，且较浓地示出照射后的照射区域R。
作为“连续的照射”示于图2的(c)时，对从配置在相当于层叠体S的端部的角部位的照射区域R沿X方向或Y方向中的任一方向排列的1列，以之前(刚刚)照射的照射区域R与下一个照射的照射区域R连续的顺序进行照射，结束1列的照射之后，其他列也同样地进行连续照射。在图示例中，在多个照射区域R中，依次连续照射沿X方向排列的1列之后，利用驱动部30将被保持部件10保持的层叠体S向Y方向移动1列，其他列也同样地进行连续照射。
作为“不连续的照射”示于图2的(d)时，对沿X方向或Y方向中的任一方向排列的1列，以将之前(刚刚)照射的照射区域R与下一个照射的照射区域R隔开的顺序进行照射，除了结束1列的照射之后其他例子也同样地进行连续照射之外，与“连续的照射”相同地进行照射。在图示例中，控制成以沿X方向及Y方向每隔一个飞出时成为千鸟格纹的方式进行照射，从而使已照射的照射区域R彼此不在X方向及Y方向上彼此相邻。
并且，作为其他例子虽未图示，但能够对在多个照射区域R中沿Y方向排列的1列进行“连续的照射”或“不连续的照射”，或者在“不连续的照射”中每隔多个(2个)飞出时进行照射等变更图示例以外的照射顺序。
然后，将设定在控制部50的控制电路的程序作为基于工件分离装置A的工件分离方法进行说明。
使用本发明的实施方式所涉及的工件分离装置A的工件分离方法作为主要工序包括：保持工序，将层叠体S的工件1装卸自如地保持于保持部件10；光照射工序，从光照射部22穿过被保持部件10保持的层叠体S的支承体2而朝向分离层3照射激光L；相对移动工序，使自光照射部22对被保持部件10保持的层叠体S的支承体2及分离层3的光照射位置P相对移动；及分离工序，从层叠体S的工件1剥离支承体2。
进而，作为分离工序的后工序优选包括如下工序：清洗工序，利用清洗液去除残留于从分离层3分离的工件1上的分离层3的残渣；及断开工序，利用切割方式等切割清洗工序后的工件1。
在保持工序中，通过由输送机械臂等构成的搬入机构(未图示)的操作朝向保持部件10搬入分离前的层叠体S，在保持部件10的保持面上的规定位置，分离前的层叠体S被保持卡盘11保持成无法移动。
在光照射工序中，通过光学***20及光照射部22的操作，激光L朝向被保持部件10保持的层叠体S穿过支承体2而照射到分离层3。
在相对移动工序中，通过驱动部30或光照射部(激光扫描器)22的操作，使被保持部件10保持的层叠体S与光照射部22朝XY方向或Z方向相对移动。
示于图1～图4及图9时，通过驱动部30的操作，相对于成为光照射部22的激光扫描器22a，使被保持部件10保持的层叠体S的支承体2及分离层3朝XY方向相对移动。并且，示于图5和图6时，通过驱动部30的操作，相对于被保持部件10保持的层叠体S的支承体2及分离层3，使成为光照射部22的激光扫描器22a朝XY方向相对移动。由此，对于被分割成比支承体2及分离层3的照射面整体小的多个照射区域R，将点状激光L从光照射部22的激光扫描器22a对齐照射到各照射区域R的每一个区域。与此同时，从光照射部22的激光扫描器22a对各照射区域R的每一个区域进行对齐照射的点状激光L的照射角度被保持为大致垂直或成为规定角度。最终激光L照射到所有的多个照射区域R。
由此，激光L充分均匀地照射到单位照射区域R的每一个区域。因此，最终激光L的照射遍及分离层3的整个面而不产生照射不均，分离层3的整个面变质成能够剥离工件1与支承体2。
在分离工序中，通过相对于光照射后的层叠体S保持并剥离支承体2的剥离机构(未图示)的操作，从被保持部件10保持的层叠体S的工件1剥离支承体2而进行分离。
分离工序之后，通过由输送机械臂等构成的搬入机构(未图示)的操作，将分离后的工件1从保持部件10的保持面卸下并搬出。
之后重复上述的工序。
并且，如图8的(a)、图8的(b)和图10的(a)、图10的(b)所示，在翘曲的层叠体S的情况下，从光照射部22的激光扫描器22a将点状激光L对齐照射到多个照射区域R的每一个区域时，根据测长部40的测定值对Z轴移动机构33进行操作控制，以使从光照射部22至多个照射区域R的照射距离成为大致恒定。
具体而言，作为控制例，在从光照射部22进行光照射之前的时刻，通过测长部40测定与光照射部22在Z方向上相对的各照射区域R的代表点并检测出测定值，并根据该测定值操作控制Z轴移动机构33以使与进行各照射区域R的光照射的定时一致。即，通过Z轴移动机构33的操作控制，使保持部件10朝Z方向移动，调整从光照射部22的激光扫描器22a至多个照射区域R的照射距离。
并且，作为其他例子，也能够一边反馈由测长部40测定的测定值，一边进行Z轴移动机构33的操作控制，由此使保持部件10朝Z方向移动。
由此，被保持部件10保持的翘曲的层叠体S的分离层3与光照射部22的激光扫描器22a的照射距离能够调整为大致恒定。
根据这种本发明的实施方式所涉及的工件分离装置A及工件分离方法，点状激光L从光照射部22朝向被保持部件10保持的层叠体S穿过层叠体S的支承体2照射到分离层3。
随着基于驱动部30的保持部件10与光照射部22的相对两个方向(XY方向)的移动，对于分割了分离层3的整个照射面而得的多个照射区域R，点状激光L从光照射部22的激光扫描器22a分别对各照射区域R的每一个区域(每个单位照射区域)进行对齐照射。
由此，激光L均匀地照射到单位照射区域R的每一个区域。最终激光L照射到所有的多个照射区域R而不产生照射均匀，分离层3的整个面变质为能够剥离工件1与支承体2。
因此，能够与层叠体S的尺寸或工件1的厚度无关地进行均匀的激光L的照射，容易从工件1剥离支承体2。
其结果，与容易局部地产生激光对层叠体的分离层的照射不均的以往的技术相比，即使工件1薄而大(大面积)也能够穿过支承体2对大面积的分离层3整体均匀地照射激光L，使得不会发生局部的剥离不良，并且激光L的输出不会变得过强，从而不会对形成于工件1的电路基板上的器件造成损伤或因局部的过量照射产生煤烟。
并且，与根据分离层3的材质，无法变质至均匀地分解各照射区域的整个面而能够剥离的程度的以往的技术相比，与分离层3的材质无关地能够从工件1可靠地剥离支承体2。
进而，即使为翘曲的层叠体S也能够实现均匀地剥离。
因此，能够实现支承体2从工件1的高精度的分离，从而实现高性能且洁净的产品的制造。
尤其，优选为光照射部22具有将来自激光扫描器22a的激光L引向分离层3的透镜22b，透镜22b是主光线L2相对于透镜22b的光轴L1平行配置的远心***透镜22b1，或者是主光线L2相对于光轴L1配置成规定角度的非远心***透镜22b2。
在示于图1的(a)和图8的(a)、图8的(b)的远心***透镜22b1的情况下，相对于层叠体S的照射角度成为大致垂直，因此激光L的光束形状(截面形状)未成为椭圆形而变得能够遍及分离层3的整个面排列圆形的光束形状作为激光L。
因此，能够通过激光L进行分离层3的更均匀的剥离。
其结果，即使工件1大(大面积)，也可进行更高品质的激光剥离。
进而，在分离层3为激光L的吸收率因激光L的入射角度明显不同的具有角度依赖性的构成材料时有效。
并且，在示于图9的(a)和图10的(a)、图10的(b)的非远心***透镜22b2的情况下，即使从激光扫描器22a至分离层3的照射距离稍微发生变化，也可获得大致圆形的光束形状，即使由于翘曲而分离层3的位置沿激光L的照射方向发生变化，激光L的光束形状(截面形状)也不易发生变化。尤其，在多个照射区域R的尺寸较小时，激光L的光束形状不会成为椭圆，从而能够进行稳定的剥离。
因此，即使为翘曲的分离层3，也能够均匀地照射激光L而从工件1可靠地剥离支承体2。
因此，能够实现支承体2从翘曲的工件1的高精度的分离，从而实现高性能且洁净的产品的制造。
进而，如图1的(a)、图1的(b)和图9的(a)、图9的(b)等所示，驱动部30优选具有使保持部件10相对于光照射部22朝与来自光照射部22的光照射方向(Z方向)交叉的两个方向(XY方向)相对移动的X轴移动机构31及Y轴移动机构32。
此时，通过X轴移动机构31及Y轴移动机构32的操作，被保持部件10保持的层叠体S朝与光照射方向(Z方向)交叉的两个方向(XY方向)移动，即使包括光照射部22的光学***20不移动，也能够遍及分离层3的整个面照射激光L。
因此，能够利用简单的结构对层叠体S的分离层3进行均匀的激光L的照射而容易从工件1剥离支承体2。
其结果，能够简化整个装置的结构而实现制造成本的降低。
并且，如图7所示，隔着多个照射区域R的边界Ra照射的激光L的间隔Rb优选设定为小于激光L的光束直径d。
此时，边界Ra的相反侧的激光L以使各自的端部彼此相互接触的方式照射。因此，不会发生激光L的局部照射不充分。
因此，即使在多个照射区域R的边界Ra也能够防止发生局部的剥离不良。
其结果，能够遍及多个照射区域R的整体而均匀地进行剥离，从而实现高性能产品的制造。
并且，如图2的(d)所示，作为从光照射部22向多个照射区域R照射激光L的顺序，控制部50优选控制成以将之前照射的照射区域R与下一个照射区域R隔开的顺序进行照射。
此时，以将之前照射的照射区域R与下一个照射区域R隔开的顺序进行照射，由此在相邻的照射区域R中应力分别得到释放，但由于各个应力微小，因此影响小。
因此，在照射过程中，由于翘曲引起的内部应力不会被局部释放而能够进行整个面剥离。
其结果，能够防止在与尚未照射的照射区域R之间的界面上产生裂纹或对形成于工件1的电路基板的器件造成损伤，也能够完全防止层叠体S的破裂，从而实现产率的提高。
尤其，分离层3的整个层叠面作为多个照射区域R被分割成遍及分离层3的两端而连续的长方形时，能够比正方形缩短生产节拍时间，并且能够容易释放在激光L的照射部位与未照射部位之间产生的应力。因此，能够可靠地防止由于因激光L的照射条件或在工件1与分离层3的粘接部位等使用的材料的条件产生的作用于剥落方向的应力所引起的工件1的龟裂、以及即使在通过激光L反应的工件1与分离层3的粘接部位因激光L的照射条件或粘接材料的条件产生煤烟的情况下，也能够可靠地防止因煤烟流到已剥离的部位而产生的工件1的龟裂。进而，通过将被分割成长方形的多个照射区域R设为宽度窄的带状，能够将应力的产生抑制得更小，从而进一步防止产生工件1的龟裂。
并且，进而如图8的(a)、图8的(b)和图10的(a)、图10的(b)所示，从光照射部22对多个照射区域R的每一个区域照射激光L时，控制部50优选以从光照射部22至多个照射区域R的照射距离成为大致恒定的方式，根据测长部40的测定值对Z轴移动机构33进行操作控制。
此时，被保持部件10保持的翘曲的层叠体S的分离层3与光照射部22的照射距离能够调整为大致恒定。
因此，即使在翘曲的层叠体S的情况下，也能够均匀地照射激光L而容易从工件1剥离支承体2。
其结果，即使在翘曲的层叠体S的情况下，激光L也穿过支承体2而均匀地照射到分离层3的整个面，因此不会产生局部的剥离不良，并且激光L的输出不会变得过强，从而也不会对形成于工件1的电路基板上的器件造成损伤或因局部的过量照射产生煤烟。
因此，能够实现支承体2从翘曲的工件1的高精度的分离，从而实现高性能且洁净的产品的制造。
另外，在上述的实施方式中，利用由具有粘接性的材料构成的分离层3贴合了工件1与支承体2，但并不限定于此，使用由不具有粘接性的材料构成的分离层3时，也可以在分离层3与工件1之间设置由粘接剂构成的粘接层(未图示)，并通过粘接层粘接分离层3与工件1。
进而，在图示例中，示出了通过成为驱动部30的光轴相对移动机构主要移动层叠体S侧的工件侧移动类型，但并不限定于此，也可以采用光照射部22通过仅设置在光学***20的一部分的驱动部30移动的光轴侧移动类型。
作为其具体例，使光照射部22的激光扫描器22a(多边形扫描器22a1或电流扫描器22a2)等作为光学***20的一部分朝Z方向移动，由此在同一个照射区域R内的照射中，也能够在不移动保持部件10的情况下使自激光扫描器22a的光照射位置P朝Z方向移动。
附图标记说明
A-工件分离装置，S-层叠体，1-工件，2-支承体，3-分离层，10-保持部件，20-光学***，21-激光光源，22-光照射部，22a-激光扫描器，22b-透镜，22b1-远心***透镜，22b2-非远心***透镜，30-驱动部，31-X轴移动机构，32-Y轴移动机构，33-Z轴移动机构，40-测长部，50-控制部，L-激光，L1-光轴，L2-主光线，d-光束直径，P-光照射位置，R-照射区域，Ra-边界，Rb-间隔。

Claims (7)

1.一种工件分离装置，其特征在于，具备：
保持部件，其在将包括电路基板的工件及透过激光的支承体至少介隔因吸收所述激光而变质为可剥离的分离层层叠的层叠体中，装卸自如地保持所述工件；
光照射部，其穿过被所述保持部件保持的所述层叠体的所述支承体而朝向所述分离层照射所述激光；
驱动部，其使自所述光照射部对被所述保持部件保持的所述层叠体的所述支承体及所述分离层的光照射位置至少朝与来自所述光照射部的光照射方向交叉的方向相对移动；及
控制部，其操作控制所述光照射部及所述驱动部；且
所述光照射部具有使由激光振荡器构成的光源所产生的点状的所述激光的光轴移动的激光扫描器，以对所述层叠体进行扫描的方式构成，
将所述光照射部对所述分离层的整个照射面分割为多个照射区域，
所述控制部以如下方式进行控制，即，至少通过所述激光扫描器的操作，将自所述光照射部对所述多个照射区域中的一个照射区域的所述激光的照射，沿与所述光照射方向交叉的两个方向排列而将所述多个照射区域中的一个所述照射区域整体以多数的所述激光无间隙地填满之后，以相同的方式重复进行针对下一个照射区域的所述激光的照射，最终照射所有的所述多个照射区域。
2.根据权利要求1所述的工件分离装置，其中，
所述光照射部具有将来自所述激光扫描器的所述激光朝向所述分离层引导的透镜，
所述透镜是其主光线相对于所述透镜的光轴平行配置的远心***透镜，或者是所述主光线相对于所述光轴配置成规定角度的非远心***透镜。
3.根据权利要求1或2所述的工件分离装置，其中，
所述驱动部具有使所述保持部件相对于所述光照射部朝与来自所述光照射部的光照射方向交叉的两个方向相对移动的X轴移动机构及Y轴移动机构。
4.根据权利要求1、2或3所述的工件分离装置，其中，
将隔着所述多个照射区域的边界照射的所述激光的间隔设定为小于所述激光的光束直径。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的工件分离装置，其中，
所述控制部以如下方式进行控制，即，作为自所述光照射部向所述多个照射区域照射所述激光的顺序，以将之前照射的所述照射区域与所述下一个照射区域隔开的顺序进行照射。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的工件分离装置，其具备测定所述光照射部至所述支承体及所述分离层的照射面的照射距离的测长部，
所述驱动部具有相对于所述光照射部将所述保持部件朝来自所述光照射部的光照射方向相对移动的Z轴移动机构，
从所述光照射部对所述多个照射区域的每一个区域照射所述激光时，所述控制部以所述光照射部至所述多个照射区域的照射距离成为大致恒定的方式，根据所述测长部的测定值对所述Z轴移动机构进行操作控制。
7.一种工件分离方法，其特征在于，包括：
保持工序，其在将包括电路基板的工件及透过激光的支承体至少介隔因吸收所述激光而变质为可剥离的分离层层叠的层叠体中，将所述工件装卸自如地保持于保持部件；
光照射工序，其穿过被所述保持部件保持的所述层叠体的所述支承体而自光照射部朝向所述分离层照射所述激光；及
相对移动工序，其通过驱动部使自所述光照射部对被所述保持部件保持的所述层叠体的所述支承体及所述分离层的光照射位置至少朝与来自所述光照射部的光照射方向交叉的方向相对移动；且
所述光照射部具有使由激光振荡器构成的光源所产生的点状的所述激光的光轴移动的激光扫描器，以对所述层叠体进行扫描的方式构成，
在所述相对移动工序中，将所述光照射部对所述分离层的整个照射面分割为多个照射区域，至少通过所述激光扫描器的操作，将自所述光照射部对所述多个照射区域中的一个照射区域的所述激光的照射，沿与所述光照射方向交叉的两个方向排列而将所述多个照射区域中的一个所述照射区域整体以多数的所述激光无间隙地填满之后，以相同的方式重复进行针对下一个照射区域的所述激光的照射，最终照射所有的所述多个照射区域。
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