(57)【要約】  積層体のサイズやワークの厚みと関係なく均一なレーザ光の照射を行ってワークから支持体を容易に剥離する。  回路基板を含むワークと、レーザ光を透過する支持体とが、少なくともレーザ光の吸収で剥離可能に変質する分離層を介して積層される積層体において、ワークを着脱自在に保持する保持部材と、保持部材に保持された積層体の支持体を透して分離層に向けレーザ光を照射する光照射部と、保持部材に保持された積層体の支持体及び分離層に対する光照射部からの光照射位置を、少なくとも光照射部からの光照射方向と交差する方向へ相対的に移動させる駆動部と、光照射部及び駆動部を作動制御する制御部と、を備え、光照射部が、レーザ発振器からなる光源で発生されたスポット状のレーザ光の光軸を動かすレーザスキャナを有し、積層体に対して掃引するように構成され、光照射部による分離層の照射面全体が複数の照射領域に分割され、制御部は、複数の照射領域のうち一つの照射領域に対する光照射部からのレーザ光の照射を、少なくともレーザスキャナの作動により、光照射方向と交差する二方向へ並べて、複数の照射領域のうち一つの照射領域の全体が多数のレーザ光で隙間なく埋め尽くされた後に、次の照射領域に対するレーザ光の照射を同様に繰り返して、最終的に複数の照射領域のすべてが照射されるように制御することを特徴とするワーク分離装置。
2019221285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板を含むワークと、レーザ光を透過する支持体とが、少なくとも前記レーザ光の吸収で剥離可能に変質する分離層を介して積層される積層体において、前記ワークを着脱自在に保持する保持部材と、
前記保持部材に保持された前記積層体の前記支持体を透して前記分離層に向け前記レーザ光を照射する光照射部と、
前記保持部材に保持された前記積層体の前記支持体及び前記分離層に対する前記光照射部からの光照射位置を、少なくとも前記光照射部からの光照射方向と交差する方向へ相対的に移動させる駆動部と、
前記光照射部及び前記駆動部を作動制御する制御部と、を備え、
前記光照射部が、レーザ発振器からなる光源で発生されたスポット状の前記レーザ光の光軸を動かすレーザスキャナを有し、前記積層体に対して掃引するように構成され、
前記光照射部による前記分離層の照射面全体が複数の照射領域に分割され、
前記制御部は、前記複数の照射領域のうち一つの照射領域に対する前記光照射部からの前記レーザ光の照射を、少なくとも前記レーザスキャナの作動により、前記光照射方向と交差する二方向へ並べて、前記複数の照射領域のうち一つの前記照射領域の全体が多数の前記レーザ光で隙間なく埋め尽くされた後に、次の照射領域に対する前記レーザ光の照射を同様に繰り返して、最終的に前記複数の照射領域のすべてが照射されるように制御することを特徴とするワーク分離装置。
【請求項２】
前記光照射部は、前記レーザスキャナからの前記レーザ光を前記分離層に向けて導くレンズを有し、
前記レンズは、前記レンズの光軸に対して主光線が平行に配置されるテレセントリック系レンズか、又は前記光軸に対して前記主光線が所定角度に配置される非テレセントリック系レンズであることを特徴とする請求項１記載のワーク分離装置。
【請求項３】
前記駆動部が、前記光照射部に対して前記保持部材を前記光照射部からの光照射方向と交差する二方向へ相対的に動かすＸ軸移動機構及びＹ軸移動機構を有することを特徴とする請求項１又は２記載のワーク分離装置。
【請求項４】
前記複数の照射領域の境目を挟んで照射される前記レーザ光の間隔は、前記レーザ光のビーム径よりも小さく設定されることを特徴とする請求項１、２又は３記載のワーク分離装置。
【請求項５】
前記制御部が、前記光照射部から前記複数の照射領域への前記レーザ光の照射順序として、先に照射した前記照射領域と前記次の照射領域とが離隔する順番で照射されるように制御することを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のワーク分離装置。
【請求項６】
前記光照射部から前記支持体及び前記分離層の照射面までの照射距離を測定する測長部を備え、
前記駆動部が、前記光照射部に対して前記保持部材を前記光照射部からの光照射方向へ相対的に動かすＺ軸移動機構を有し、
前記制御部は、前記光照射部から前記レーザ光を前記複数の照射領域毎に照射する際に、前記光照射部から前記複数の照射領域までの照射距離が略一定となるように、前記測長部による測定値に基づいて前記Ｚ軸移動機構を作動制御することを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載のワーク分離装置。
【請求項７】
回路基板を含むワークと、レーザ光を透過する支持体とが、少なくとも前記レーザ光の吸収で剥離可能に変質する分離層を介して積層される積層体において、前記ワークを保持部材に着脱自在に保持する保持工程と、
前記保持部材に保持された前記積層体の前記支持体を透して前記分離層に向け光照射部から前記レーザ光を照射する光照射工程と、
前記保持部材に保持された前記積層体の前記支持体及び前記分離層に対する前記光照射部からの光照射位置を、少なくとも前記光照射部からの光照射方向と交差する方向へ駆動部により相対的に移動させる相対移動工程と、を含み、
前記光照射部が、レーザ発振器からなる光源で発生されたスポット状の前記レーザ光の光軸を動かすレーザスキャナを有し、前記積層体に対して掃引するように構成され、
前記相対移動工程では、前記光照射部による前記分離層の照射面全体が複数の照射領域に分割され、前記複数の照射領域のうち一つの照射領域に対する前記光照射部からの前記レーザ光の照射を、少なくとも前記レーザスキャナの作動により、前記光照射方向と交差する二方向へ並べて、前記複数の照射領域のうち一つの前記照射領域の全体が多数の前記レーザ光で隙間なく埋め尽くされた後に、次の照射領域に対する前記レーザ光の照射を同様に繰り返して、最終的に前記複数の照射領域のすべてが照射されることを特徴とするワーク分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＷＬＰ（wafer level packaging）やＰＬＰ（panel level packaging）、又は厚さが極めて薄い（極薄）半導体ウエハの処理工程などのような、製品となるワークの製造過程において、支持体に仮止め保持されたワークを支持体から剥離するために用いられるワーク分離装置、及び、ワーク分離装置を用いたワーク分離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のワーク分離装置及びワーク分離方法として、基板と、光を透過する支持体とを、光が吸収されることで変質する分離層を介して積層してなる積層体に対し、光が保持部の光通過部を通過して照射されることにより、積層体から支持体を分離させる支持体分離装置、及び支持体分離方法がある（例えば、特許文献１参照）。
支持体分離装置は、積層体における支持体とは反対側の面を固定する固定部（ステージ）と、支持体を介して分離層に光（レーザ光）を照射する光照射部（レーザ照射部）と、支持体を保持する保持部と、を備え、保持部は、ステージとレーザ照射部との間に配置され、レーザ照射部が照射するレーザ光が通過する光通過部を有している。
保持部は、フレームによって骨格を構成し、フレーム上に吸着パッドが設けられ、フレームによって囲まれた内側の開口部が光通過部として利用される。
ステージは、積層体を吸着するための吸着固定部を備えた固定面と、固定面に向かって積層体を押圧するための押圧部としての一対のクランプと、を有している。
分離層に対する光照射工程では、クランプによる積層体の押圧状態が解除された後に、レーザ照射部とステージを相対的に移動させることにより、レーザ照射部からのレーザ光が、保持部のフレームで囲まれた内側の光通過部を通過して分離層に照射される。分離層においてレーザ光が照射された部位を変質させている。
反りのある積層体では、ステージの固定面に吸着保持して、積層体が平坦になるように反りを較正することにより、分離層とレーザ光の焦点を位置合わせしている。
また、その他のワーク分離方法としては、基板上に結晶層が形成されてなるワークに対し、基板を通してパルスレーザ光を照射して、ワークへのパルスレーザ光の照射領域を刻々と変えながら、照射領域の移動方向に互いに隣接する照射領域の端部が重畳するように、かつ、移動方向に直交する方向で互いに隣接する照射領域の端部が重畳するように照射し、基板と結晶層との界面で結晶層を基板から剥離するレーザリフトオフ方法がある（例えば、特許文献２参照）。
ワークは、パルスレーザ光の１ショット（１パルス）に相当するサイズの照射領域に分割され、各照射領域に対するレーザ光学系からワークへのパルスレーザ光の照射方法は、ワークの搬送により各照射領域に対して、照射領域の端部（エッジ部)を重畳させながら、それぞれ１回ずつパルスレーザ光を照射している。
レーザ源で発生したパルスレーザ光は、レーザ光学系を通過してワーク上に投影され、基板を通じて基板と結晶層（ＧａＮ系化合物の材料層）の界面に照射される。基板と材料層の界面では、パルスレーザ光が照射されることにより、材料層の基板との界面付近のＧａＮが分解されて材料層が基板から剥離される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−００６４８８号公報
【特許文献２】特開２０１２−０２４７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、光照射部から積層体に照射される光としてレーザ光を用いた場合には、反りなどで変形した積層体の分離層に対してレーザ光の焦点位置を合わせる調整が容易ではなく、分離層の全面に対してレーザ光を均一に照射して分離（剥離）させることが非常に困難であった。
しかし乍ら、特許文献１に記載のものでは、レーザ照射部から保持部の光通過部を通過したレーザ光のみが分離層に照射されるため、分離層において光通過部を囲むフレームや吸着パッドに対向する部位にはレーザ光が照射されない。
つまり、フレームや吸着パッドを避けてレーザ光が照射される構造になっており、分離層の一部にはフレームや吸着パッドと同形状の未照射部位が生じてしまう。
特許文献２に記載のものでは、パルスレーザ光の１ショットに相当する各照射領域のサイズが大きいため、レーザ光学系から各照射領域に照射されるパルスレーザ光を十分に集中させることができない。これにより、各照射領域に照射したパルスレーザ光のエネルギー量（エネルギー密度）が、結晶層（ＧａＮ系化合物の材料層）の全面を均一に分解させるレベルまで達しないことがあった。
このため、積層体の分離層に対するレーザ光の照射ムラが部分的に発生し易くなって、分離層においてレーザ出力の不足した部位や未照射部位が部分的に剥離不良を起こすことや、逆にレーザ出力の強過ぎた部位は基板に搭載されたチップの回路基板に形成されているデバイスにダメージを起こすことや、レーザ光の過照射による煤の発生を起こすなどの問題があった。
特に積層体が僅かでも反りのある場合には、積層体の端から連続的にレーザ光を照射して順次剥離させると、連続した広範囲な領域では反りによる内部の応力が局部的に解放されるため、未だ照射されない領域との界面でクラックが入ることや、基板に搭載されたチップの回路基板に形成されているデバイスにダメージを与えることや、最悪の場合には積層体が割れる可能性もあるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような課題を解決するために本発明に係るワーク分離装置は、回路基板を含むワークと、レーザ光を透過する支持体とが、少なくとも前記レーザ光の吸収で剥離可能に変質する分離層を介して積層される積層体において、前記ワークを着脱自在に保持する保持部材と、前記保持部材に保持された前記積層体の前記支持体を透して前記分離層に向け前記レーザ光を照射する光照射部と、前記保持部材に保持された前記積層体の前記支持体及び前記分離層に対する前記光照射部からの光照射位置を、少なくとも前記光照射部からの光照射方向と交差する方向へ相対的に移動させる駆動部と、前記光照射部及び前記駆動部を作動制御する制御部と、を備え、前記光照射部が、レーザ発振器からなる光源で発生されたスポット状の前記レーザ光の光軸を動かすレーザスキャナを有し、前記積層体に対して掃引するように構成され、前記光照射部による前記分離層の照射面全体が複数の照射領域に分割され、前記制御部は、前記複数の照射領域のうち一つの照射領域に対する前記光照射部からの前記レーザ光の照射を、少なくとも前記レーザスキャナの作動により、前記光照射方向と交差する二方向へ並べて、前記複数の照射領域のうち一つの前記照射領域の全体が多数の前記レーザ光で隙間なく埋め尽くされた後に、次の照射領域に対する前記レーザ光の照射を同様に繰り返して、最終的に前記複数の照射領域のすべてが照射されるように制御することを特徴とする。
また、このような課題を解決するために本発明に係るワーク分離方法は、回路基板を含むワークと、レーザ光を透過する支持体とが、少なくとも前記レーザ光の吸収で剥離可能に変質する分離層を介して積層される積層体において、前記ワークを保持部材に着脱自在に保持する保持工程と、前記保持部材に保持された前記積層体の前記支持体を透して前記分離層に向け光照射部から前記レーザ光を照射する光照射工程と、前記保持部材に保持された前記積層体の前記支持体及び前記分離層に対する前記光照射部からの光照射位置を、少なくとも前記光照射部からの光照射方向と交差する方向へ駆動部により相対的に移動させる相対移動工程と、を含み、前記光照射部が、レーザ発振器からなる光源で発生されたスポット状の前記レーザ光の光軸を動かすレーザスキャナを有し、前記積層体に対して掃引するように構成され、前記相対移動工程では、前記光照射部による前記分離層の照射面全体が複数の照射領域に分割され、前記複数の照射領域のうち一つの照射領域に対する前記光照射部からの前記レーザ光の照射を、少なくとも前記レーザスキャナの作動により、前記光照射方向と交差する二方向へ並べて、前記複数の照射領域のうち一つの前記照射領域の全体が多数の前記レーザ光で隙間なく埋め尽くされた後に、次の照射領域に対する前記レーザ光の照射を同様に繰り返して、最終的に前記複数の照射領域のすべてが照射されることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の実施形態に係るワーク分離装置の全体構成を示す説明図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が同横断平面図である。
【図２】分離層の照射領域を示す説明図であり、（ａ）（ｂ）が複数の照射領域のサイズ違いを示す斜視図であり、（ｃ）（ｄ）が複数の照射領域に対する照射順序の違いを示す斜視図である。
【図３】ワーク分離方法を示す説明図であり、（ａ）〜（ｄ）が光照射部からの光照射過程を示す一部切欠斜視図である。
【図４】積層体の変形例を示す説明図であり、（ａ）〜（ｄ）が光照射部からの光照射過程を示す一部切欠斜視図である。
【図５】光照射部の変形例を示す説明図であり、スキャナからの光照射過程を示す一部切欠拡大斜視図である。
【図６】光照射部の変形例を示す説明図であり、スキャナからの光照射過程を示す一部切欠拡大斜視図である。
【図７】複数の照射領域の境目を部分拡大した平面図である。
【図８】反りがある積層体を保持した場合の作動状態を示す説明図であり、（ａ）（ｂ）が複数の照射領域に対する光照射部からの光照射過程を示す拡大正面図である。
【図９】本発明の実施形態に係るワーク分離装置の変形例を示す説明図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が同横断平面図である。
【図１０】反りがある積層体を保持した場合の作動状態を示す説明図であり、（ａ）（ｂ）が複数の照射領域に対する光照射部からの光照射過程を示す拡大正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の実施形態に係るワーク分離装置Ａ及びワーク分離方法は、図１〜図１０に示すように、回路基板（図示しない）を含むワーク１と、レーザ光Ｌを透過する支持体２とが、少なくともレーザ光Ｌの吸収で剥離可能に変質する分離層３を介して積層されてなる積層体Ｓに対し、支持体２を透した分離層３へのレーザ光Ｌの照射によりワーク１から支持体２を剥離させる装置と方法である。ＷＬＰ（wafer level packaging）やＰＬＰ（panel level packaging）のような半導体パッケージなどを製造することや、厚さが極めて薄い半導体ウエハ（以下「極薄ウエハ」という）の処理工程のために用いられる。
詳しく説明すると、本発明の実施形態に係るワーク分離装置Ａは、積層体Ｓのワーク１を着脱自在に保持するように設けられる保持部材１０と、支持体２を透して分離層３に向け光源２１からのレーザ光Ｌを照射するように設けられる光学系２０の光照射部２２と、支持体２及び分離層３に対する光照射部２２からの光照射位置Ｐを相対的に移動させるように設けられる駆動部３０と、を主要な構成要素として備えている。さらに、光照射部２２から支持体２及び分離層３の照射面までの間隔を測定するように設けられる測長部４０と、光照射部２２及び駆動部３０や測長部４０などを作動制御するように設けられる制御部５０と、を備えることが好ましい。
なお、図１〜図１０に示されるように、保持部材１０に対して積層体Ｓは通常、上下方向へ載置され、保持部材１０上の積層体Ｓに向けて光照射部２２からレーザ光Ｌが下方向へ照射される。保持部材１０に対する積層体Ｓの保持方向や、光照射部２２から積層体Ｓに向かうレーザ光Ｌの照射方向を以下「Ｚ方向」という。駆動部３０による相対的な移動方向であるレーザ光Ｌの照射方向（Ｚ方向）と交差する二方向を以下「ＸＹ方向」という。
【０００８】
ワーク１は、後述する支持体２に貼り合わされた積層状態で、回路形成処理や薄化処理などの半導体プロセスが供された回路基板を含むとともに搬送される矩形（パネル形状）の基板や円形のウエハなどであり、シリコンなどの材料で薄板状に形成される。ワーク１の具体例としては、例えば１５〜３，０００μｍの厚さに薄化された基板やウエハが用いられる。特に極薄ウエハなどのようにワーク１の厚みが数十μｍ程度の場合には、ダイシングテープなどのようなテープ状の保持用粘着シートにワーク１の全面を貼り付けてサポートすることや、ダイシングフレームなどのようなリング状の保持フレームで外周部が補強されたテープ状の保持用粘着シートに対しワーク１を貼り付けることでサポートすることも可能である。
支持体２は、ワーク１の薄化工程や各種処理工程や搬送工程などでワーク１を支持することにより、ワーク１の破損や変形などが防止されるように必要な強度を有するサポート基板やキャリア基板と呼ばれるものである。支持体２は、特定の波長のレーザ光Ｌが透過するガラスや合成樹脂などの透明又は半透明な剛性材料で形成される。支持体２の具体例としては、厚みが例えば３００〜３，０００μｍの透明又は半透明のガラス板やセラミック板やアクリル系樹脂製の板などが用いられる。
分離層３は、支持体２を介して照射されたレーザ光Ｌを吸収することにより、接着力を低下させるように変質して、僅かな外力を受けると接着性を失い剥離するか、又は破壊し得るように変質する層である。
分離層３の材料としては、例えばポリイミド樹脂などのような接着性を有しており、ワーク１と支持体２とが接着剤からなる接着層を介装することなく貼り合わせ可能な材料を用いることが好ましい。さらにワーク１と支持体２の剥離後において、容易に洗浄除去できる別の層を積層することも可能である。また分離層３が接着性を有していない材料からなる場合には、分離層３とワーク１の間に接着剤からなる接着層（図示しない）を設けて、接着層により分離層３とワーク１を接着する必要がある。
【０００９】
積層体Ｓは、ＸＹ方向のサイズが大型であるもののＺ方向の厚みが薄い矩形（長方形及び正方形を含む角が直角の四辺形）のパネル形状や円形状に形成される。
図１〜図３や図８〜図１０に示される例では、ワーク１として矩形の基板と、支持体２として矩形のサポート基板（キャリア基板）を分離層３で貼り合わせたパネル形状の積層体Ｓの場合を示している。
図４や図５や図６に示される例では、ワーク１として円形のウエハと、支持体２として円形のサポート基板（キャリア基板）を分離層３で貼り合わせた円形状の積層体Ｓの場合を示している。
また、その他の例として図示しないが、特に極薄ウエハなどのようにワーク１の厚みが数十μｍ程度の場合には、リング状の保持フレーム（ダイシングフレーム）で外周部を補強したテープ状の保持用粘着シート（ダイシングテープ）に対しワーク１が貼り付けられた形態になった積層体Ｓも含まれる。
積層体Ｓの具体例としては、図８（ａ）（ｂ）や図１０（ａ）（ｂ）に示されるように、ファンアウト型ＰＬＰ技術で製造される、ワーク１に複数の半導体素子Ｓｃが搭載され樹脂などの封止材Ｓｒで封止した封止体と、パネル形状の支持体２とが分離層３を介して積層されるパネル型積層体などが含まれる。複数の半導体素子Ｓｃを備えた封止体は、最終的にダイシングなどでＸＹ方向へ切断した後に、再配線層などを介して電極取り出し部を取り付けるなどの最終工程を経ることにより、最終製品である複数の電子部品が製造される。
【００１０】
保持部材１０は、金属などの剛体で歪み（撓み）変形しない厚さの定盤などからなり、積層体Ｓの外形寸法よりも大きくて肉厚な略矩形又は円形などの平板状に形成され、積層体ＳとＺ方向へ対向する保持面には、ワーク１の保持チャック１１が設けられる。
保持チャック１１は、ワーク１と接触によりワーク１を移動不能で且つ着脱自在に保持するものであり、積層体ＳとＺ方向へ対向する保持面の全体又は一部に形成される。
保持チャック１１の具体例としては、吸引による差圧でワーク１が吸着保持される吸着チャックを用いることが好ましい。特に吸着チャックの中でも、多孔質材からなる吸着面によってワーク１が差圧吸着されるポーラスチャックを用いることが好ましい。ポーラスチャックの場合には、ワーク１の全体が部分的に撓むことなく差圧吸着可能となるため、均一な保持状態を維持することができる。
また、保持チャック１１の他の例としては、吸着チャックに代えて粘着チャックや静電チャックを用いることや、吸着チャック，粘着チャック，静電チャックの中から複数を組み合わせて用いることも可能である。
なお、保持部材１０の他の例として図示しないが、平板状の保持面に代えて複数の支持ピンによりワーク１を介して積層体Ｓの全体が固定（移動不能で且つ着脱自在に保持）される構造や、ハニカムによる定盤構造も含まれる。ピンによりワーク１が固定される構造の場合には、複数の支持ピンの一部又は全部の先端でワーク１を吸着固定できるように構成することが好ましい。
【００１１】
光照射部２２は、レーザ発振器などのレーザ光源２１からレーザ光Ｌを目標となる光照射位置Ｐに向けて導く光学系２０の一部として設けられ、保持部材１０に保持された積層体ＳとＺ方向へ対向するように配置している。光照射部２２は、光学系２０で導かれたレーザ光Ｌを積層体Ｓに沿って移動させる走査（掃引）機能を有する。これにより、光学系２０で導かれたレーザ光Ｌが積層体Ｓの支持体２を透過して分離層３の全面に照射される。
光照射部２２から積層体Ｓに向け照射するレーザ光Ｌとしては、支持体２を透過し且つ分離層３が吸収可能な波長のレーザを用いることが好ましい。
詳しく説明するとレーザ光Ｌの中でも、投影形状がライン（スリット）状のレーザ光Ｌよりは、高出力なレーザが容易に得られるスポット（点）状のレーザ光Ｌが好ましい。連続発振されるレーザ（連続波レーザ）よりは、分離層３内に吸収されたレーザエネルギーによる熱の影響を抑えられ、且つ高エネルギーを分離層３内に与えるため、パルス発振されるレーザ光（パルスレーザ光）Ｌが好ましい。
すなわち、光照射部２２には、レーザ光源２１で発生されたスポット状などのレーザ光Ｌの光軸（主軸）Ｌ１を動かすためのレーザ掃引手段（レーザスキャナ）２２ａが設けられ、レーザスキャナ２２ａにより積層体Ｓに対してレーザ光Ｌを走査（掃引）させるように構成することが好ましい。
【００１２】
光照射部２２としては、図１や図３〜図１０に示されるように、レーザ光源２１で発生されたスポット状のレーザ光Ｌの光軸Ｌ１を動かすレーザスキャナ２２ａと、レーザスキャナ２２ａからのレーザ光Ｌを分離層３に向けて導くレンズ２２ｂと、を有することが好ましい。
レーザスキャナ２２ａとしては、回転自在に設けられるポリゴンスキャナ２２ａ１やガルバノスキャナ２２ａ２などが用いられ、レーザスキャナ２２ａから分離層３へ向かう光照射方向（Ｚ方向）と交差するＸＹ方向のいずれか一方、又はＸＹ方向の両方へ掃引させることが好ましい。
レンズ２２ｂは、レーザスキャナ２２ａからのレーザ光Ｌを集光する機能を有しており、ポリゴンスキャナ２２ａ１やガルバノスキャナ２２ａ２などと組み合わせて使用されるｆθレンズを用いることが好ましい。ｆθレンズは、レンズの中心部やその周辺部で走査速度を一定にし、且つ一つの平面上に焦点を置くことが可能になる。
さらにレンズ２２ｂとしては、レンズ中心を通りレンズ面に垂直な光軸Ｌ１に対して主光線Ｌ２が平行に配置可能なテレセントリック系レンズ２２ｂ１や、光軸Ｌ１に対して主光線Ｌ２が様々な角度に配置可能な非テレセントリック系レンズ２２ｂ２を用いることが好ましい。
特に非テレセントリック系レンズ２２ｂ２の場合には、レーザ光Ｌの照射が安定するレンズ中心部（レンズ中央とその周辺部分）を主に使用し、レーザ光Ｌの照射が不安定なレンズ外周端部は使用しないことが好ましい。
【００１３】
光学系２０及び光照射部２２の具体例として図１（ａ）や図９（ａ）などに示される場合には、先ずレーザ光源２１となるレーザ発振器で発生されたレーザ光Ｌを、ビームエキスパンダ２３に通すことでビーム径が調整される。これに続きステアリングミラーなどの反射鏡２４，２５でレーザ光Ｌの向きを変えて、光照射部２２となるレーザスキャナ２２ａに導かれる。最後にレーザスキャナ２２ａから超短パルスのレーザ光Ｌがレンズ２２ｂを通して、保持部材１０に保持した積層体Ｓの目標位置に対し照射されて掃引する。
レーザスキャナ２２ａ及びレンズ２２ｂの一例として図１（ａ），図３（ａ）〜（ｄ），図４（ａ）〜（ｄ）及び図８（ａ）（ｂ）に示される場合には、レーザスキャナ２２ａとしてポリゴンスキャナ２２ａ１を用い、ポリゴンスキャナ２２ａ１は回転駆動する筒体の周囲に正Ｎ角形に配置されたミラー部を有している。レンズ２２ｂとしては、テレセントリック系レンズ（テレセントリック系ｆθレンズ）２２ｂ１を用いている。
ポリゴンスキャナ２２ａ１に向けて入射したレーザ光Ｌは、ミラー部に当たって反射し、レンズ２２ｂを通って積層体Ｓに向け略垂直又は所定角度の光路に変換される。ポリゴンスキャナ２２ａ１のミラー部の回転駆動による掃引方向は、ＸＹ方向のいずれか一方のみである。図示例では、正Ｎ角形のミラー部に対するレーザ入射方向（Ｘ方向）と平行な直線方向へ所定幅だけレーザ光Ｌを移動させている。
レーザスキャナ２２ａの他の例として図５に示される場合には、ポリゴンスキャナ２２ａ１とガルバノスキャナ２２ａ２の組み合わせであり、ガルバノスキャナ２２ａ２は回転駆動する反射鏡（ガルバノミラー）を有している。ポリゴンスキャナ２２ａ１のミラー部の回転駆動と、ガルバノスキャナ２２ａ２の反射鏡の回転駆動による掃引方向は、ＸＹ方向の両方である。
さらにレーザスキャナ２２ａの他の例として図６に示される場合には、複数のガルバノスキャナ２２ａ２である。複数のガルバノスキャナ２２ａ２の反射鏡の回転駆動による掃引方向は、ＸＹ方向の両方である。
またレーザスキャナ２２ａ及びレンズ２２ｂの他の例として図９（ａ）及び図１０（ａ）（ｂ）に示される場合には、レーザスキャナ２２ａとしてポリゴンスキャナ２２ａ１を用い、レンズ２２ｂとして非テレセントリック系レンズ（非テレセントリック系ｆθレンズ）２２ｂ２を用いている。
なお、それ以外の変形例として図示しないが、レーザスキャナ２２ａとしてポリゴンスキャナ２２ａ１やガルバノスキャナ２２ａ２とは別な構造のものを用いて、ＸＹ方向のいずれか一方又はＸＹ方向の両方へ掃引するなどの変更も可能である。
【００１４】
ところで、積層体Ｓに対してレーザ光Ｌが照射可能な範囲には限界があり、比較的に大きな面積の積層体Ｓでは、分離層３の全体に亘って光照射部２２からのレーザ光Ｌを一度に照射することが困難である。
またワーク１から支持体２を確実に剥離するには、光照射部２２から分離層３に照射したレーザ光Ｌのエネルギー量（エネルギー密度）により、分離層３の全面を均一に分解して剥離可能な程度まで変質させる必要がある。分離層３の材質によっても分解変質に必要なエネルギー量が異なる。
このような状況下で例えば特開２０１２−０２４７８３号公報に記載されるように、分離層３の全体を複数の領域に分割して、これら分割領域に対し光照射部２２からレーザ光Ｌを１回（１ショット）ずつ照射することが考えられる。
しかし、分離層３の全体を複数の照射領域に分割した程度では、各照射領域のサイズが大き過ぎて、各照射領域に対してレーザ光Ｌを十分に集中させることができず、各照射領域に照射したレーザ光Ｌのエネルギー量（エネルギー密度）が、分離層３の全面を均一に分解させるレベルまで達しないことがあった。分離層３の材質によっては、各照射領域の全面を均一に分解して剥離可能な程度まで変質できず、剥離ムラが発生した。
そこで、このような課題を解決するために本発明の実施形態に係るワーク分離装置Ａ及びワーク分離方法では、図１〜図１０に示されるように、分離層３の全体を複数の照射領域に分割するとともに、複数の照射領域に対して光照射部２２からスポット状のレーザ光Ｌを整列照射している。
すなわち、保持部材１０に保持された積層体Ｓの支持体２及び分離層３に向けて光照射部２２から照射されるレーザ光Ｌの領域は、図２（ａ）（ｂ）などに示されるように、分離層３の照射面全体を複数の照射領域Ｒに分割し、複数の照射領域Ｒに対して光照射部２２からスポット状のレーザ光Ｌを各照射領域Ｒ毎（単位照射領域毎）にそれぞれ整列照射する。
詳しく説明すると、複数の照射領域Ｒは、支持体２及び分離層３の全体面積よりも小さい面積となるように分割され、分割された各照射領域Ｒの形状を矩形（正方形及び長方形を含む角が直角の四辺形）形状とすることが好ましい。複数の照射領域Ｒの分割方向（配列方向）は、後述する駆動部３０による相対的な移動方向と同じＸ方向やＹ方向に配列し、複数の照射領域Ｒのサイズは、後述する制御部５０によって調整可能に設定することが好ましい。図示例では、複数の照射領域Ｒとして正方形に分割しているが、長方形に分割することも可能である。
【００１５】
複数の照射領域Ｒに対して光照射部２２からレーザ光Ｌを光照射する順序についても、後述する制御部５０によって調整可能に設定し、図２（ｃ）（ｄ）に示されるように、任意に設定された順序で光照射部２２からレーザ光Ｌを各照射領域Ｒの全面にそれぞれ照射することが好ましい。
さらに、光照射部２２から積層体Ｓに向けて照射されるレーザ光Ｌの照射角度は、図１（ａ），図３（ａ）〜（ｄ）又は図４（ａ）〜（ｄ），図８（ａ）（ｂ）に示されるように、保持部材１０に保持された積層体Ｓの支持体２や分離層３に対して略垂直に設定することが好ましい。
ここでいう「略垂直」とは、支持体２や分離層３の表面に対して９０度のみに限らず、これに加えて９０度から数度増減するものも含まれる。
また、その他の例として図９（ａ），図１０（ａ）（ｂ）に示されるように、保持部材１０に保持された積層体Ｓの支持体２や分離層３に対して、レーザ光Ｌの照射角度を所定角度に設定することも可能である。
【００１６】
積層体Ｓの分離層３における複数の照射領域Ｒに対して光照射部２２のレーザスキャナ２２ａからスポット状のレーザ光Ｌが照射される場合には、図３（ａ）〜（ｄ）又は図４（ａ）〜（ｄ）や図７に示されるように、各照射領域Ｒ毎に対してビーム形状が円形や略円形などのレーザ光Ｌを、各レーザ光Ｌの一部が互いに重なり合うように後述する駆動部３０でＸ方向及びＹ方向へ並べて順次それぞれ整列照射させる。これにより、複数の照射領域Ｒのうち一つの照射領域Ｒの全体が、多数のスポット状のレーザ光Ｌで隙間なく埋め尽くされる。一つの照射領域Ｒの全体が多数のスポット状のレーザ光Ｌで埋め尽くされた後は、次の照射領域Ｒに対するスポット状のレーザ光Ｌの整列照射が同様に繰り返し行われる。最終的には複数の照射領域Ｒのすべてが整列照射される。
加えて、図７に示されるように、複数の照射領域Ｒの境目Ｒａを挟んで整列照射されるスポット状のレーザ光Ｌの間隔Ｒｂは、レーザ光Ｌのビーム径ｄよりも小さく設定され、境目Ｒａの反対側に配置されるスポット状のレーザ光Ｌをそれぞれの端部同士が互いに接するように整列照射させることが好ましい。
複数の照射領域Ｒの境目Ｒａとは、Ｘ方向及びＹ方向へ配列された隣り合う照射領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の間に形成される境界線である。境目Ｒａの間隔Ｒｂとは、境目Ｒａを挟んで整列照射されるスポット状のレーザ光Ｌにおいてビーム中心Ｒｏの間に亘る距離をいう。これにより、照射領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の全体がすべて多数のスポット状のレーザ光Ｌで埋め尽くされるとともに、照射領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の境目Ｒａにおいても、多数のスポット状のレーザ光Ｌで埋め尽くされる。
図示例の場合には、境目Ｒａを挟んで整列照射されるスポット状のレーザ光Ｌの間隔Ｒｂを、照射領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４に整列照射されるスポット状のレーザ光Ｌの間隔と、Ｘ方向やＹ方向でそれぞれ同寸法で、各レーザ光Ｌの一部が同様に重なり合うように設定している。
また、その他の例として図示しないが、境目Ｒａを挟んで整列照射されるスポット状のレーザ光Ｌの間隔Ｒｂを、照射領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４に整列照射されるスポット状のレーザ光Ｌの間隔と異なるように設定するなど、図示例以外の設定に変更することも可能である。
【００１７】
さらに、光照射部２２のレーザスキャナ２２ａから積層体Ｓに向けスポット状のレーザ光Ｌを照射する場合には、積層体Ｓに対するレーザ光Ｌの照射角度に応じて各レーザ光Ｌのビーム形状（断面形状）が円形や楕円形となる。
つまり、レーザスキャナ２２ａからレンズ２２ｂを通してレーザ光Ｌが積層体Ｓに照射される状態において、積層体Ｓに対するスポット状のレーザ光Ｌの照射角度が略垂直（約９０度）の場合には、図７に示されるように、各レーザ光Ｌのビーム形状が円形となると同時に、各レーザ光Ｌのビーム径ｄがすべて等しくなる。
これに対し、レーザスキャナ２２ａからレンズ２２ｂを通して積層体Ｓに照射したスポット状のレーザ光Ｌが傾斜すると、積層体Ｓに対する照射角度が略垂直（約９０度）未満になり、レーザスキャナ２２ａから積層体Ｓまでレーザ照射拒離が変化する。この傾斜した場合には、各レーザ光Ｌのビーム形状が楕円形となると同時に、各レーザ光Ｌのビーム径ｄが変化する。スポット状のレーザ光Ｌのビーム形状は、ビーム形状が不安定な楕円形よりも円形が好ましい。
その理由は、レーザスキャナ２２ａからの積層体Ｓに対する照射角度が傾斜して略垂直（約９０度）未満となった場合や、反りがある積層体Ｓの場合には、レーザスキャナ２２ａから積層体Ｓまでレーザ照射拒離が変化により、レーザ光Ｌのビーム径ｄが変化してしまう。レーザスキャナ２２ａから積層体Ｓへの照射エネルギー自体は変わらないため、ビーム径ｄが変化すると、ビーム径ｄの２乗に反比例して、レーザ光Ｌのエネルギー密度も変化する。
つまり、例えば特開２０１２−０２４７８３号公報に記載されるように、分割サイズが比較的に大きな照射領域の全体に向けて、レーザスキャナ２２ａからレーザ光Ｌを掃引させると、掃引に伴うレーザスキャナ２２ａの振り角度が広くなって、照射領域の中央と端部とでは照射エネルギー密度が変わり、剥離ムラを発生する可能性がある。
これに対して、分割サイズが比較的に小さな照射領域に向けてレーザスキャナ２２ａの掃引に伴う振る角度をコンパクトに制限することで、照射エネルギー密度が均一になって剥離ムラの発生防止が可能になる。
【００１８】
駆動部３０は、保持部材１０又は光照射部２２のいずれか一方か若しくは保持部材１０及び光照射部２２の両方を移動することにより、光照射部２２から照射したレーザ光Ｌが、保持部材１０に保持した積層体Ｓの支持体２及び分離層３に対して、少なくとも光照射部２２からのレーザ光Ｌの照射方向（Ｚ方向）と交差する二方向（ＸＹ方向）へ相対的に移動するように構成した光軸相対移動機構である。
駆動部３０による相対的な移動方向は、ＸＹ方向のみに限られず、必要に応じてＺ方向も含まれる。
駆動部３０となる光軸相対移動機構には、主に保持部材１０及び積層体Ｓを動かすワーク側移動タイプと、光照射部２２を動かす光軸側移動タイプがある。
ワーク側移動タイプの場合は、図１（ａ）（ｂ）及び図８（ａ）（ｂ）や図９（ａ）（ｂ）及び図１０（ａ）（ｂ）に示されるように、保持部材１０に駆動部３０が設けられ、駆動部３０で保持部材１０をＸ方向及びＹ方向やＺ方向へ動かすことにより、光照射部２２からの光照射位置ＰをＸＹ方向やＺ方向へ移動させる。この場合の駆動部３０としては、ＸＹステージやＸＹテーブルなどが用いられ、モータ軸などからなるＸ軸移動機構３１及びＹ軸移動機構３２を有している。さらに必要に応じて保持部材１０をＺ方向へ動かすＺ軸移動機構３３を設けることが好ましい。
駆動部３０の具体例として図１（ａ）（ｂ）及び図８（ａ）（ｂ）や図９（ａ）（ｂ）及び図１０（ａ）（ｂ）に示される場合には、レーザスキャナ（ポリゴンスキャナ）２２ａの回転駆動によるレーザ光ＬのＸ方向への走査（掃引）に加えて、保持部材１０をＸＹ方向やＺ方向へ動かしている。
また光軸側移動タイプの場合は、図５や図６に示されるように、光学系２０の一部のみに駆動部３０を設けて、保持部材１０が動かずに光照射部２２からの光照射位置ＰをＸＹ方向やＺ方向へ移動させるように構成される。この場合の駆動部３０としては、ポリゴンスキャナ２２ａ１やガルバノスキャナ２２ａ２などからなるＸＹ軸移動機構３４を有している。さらに必要に応じてＺ方向へ相対移動させる場合には、図示しないが保持部材１０にＺ軸移動機構３３を設けるか、或いは光照射部（レーザスキャナ）２２を駆動部３０によってＺ方向へ動かす。
【００１９】
測長部４０は、光照射部２２から保持部材１０に保持された積層体Ｓの支持体２や分離層３の照射面までの照射距離を測定する非接触式の変位計や変位センサなどからなり、保持部材１０に保持された積層体ＳとＺ方向へ対向するように配置される。
測長部４０の具体例として図１（ａ）（ｂ）及び図８（ａ）（ｂ）や図９（ａ）（ｂ）及び図１０（ａ）（ｂ）に示される場合には、光照射部（レーザスキャナ）２２に測長部４０となるレーザ変位計を設け、光照射部（レーザスキャナ）２２から分離層３の照射面までＺ方向への長さを測定し、この測定値を後述する制御部５０へ出力している。
また、その他の例として図示しないが、測長部４０としてレーザ変位計以外の変位計や変位センサを用いることも可能である。
【００２０】
制御部５０は、保持部材１０の保持チャック１１の駆動源と、光学系２０，光源２１及び光照射部２２と、駆動部３０となる光軸移動機構と、測長部４０にそれぞれ電気的に接続するコントローラーである。
さらに制御部５０は、それ以外にも分離前の積層体Ｓを保持部材１０に向けて搬送するための搬入機構（図示しない），光照射後の積層体Ｓから支持体２のみを保持して引き離す剥離機構（図示しない），剥離後の積層体Ｓ（ワーク１）を保持部材１０から搬送するための搬出機構（図示しない）などにも電気的に接続するコントローラーでもある。
制御部５０となるコントローラーは、その制御回路（図示しない）に予め設定されたプログラムに従って、予め設定されたタイミングで順次それぞれ作動制御している。すなわち制御部５０は、光源２１から光照射位置Ｐに照射されるレーザ光ＬのＯＮ／ＯＦＦ制御を始めとするワーク分離装置Ａの全体的な作動制御を行うだけでなく、これに加えてレーザ光Ｌの各種パラメーターの設定などの各種設定も行っている。
制御部５０によって光学系２０の光照射部２２や駆動部３０は、保持部材１０に保持された積層体Ｓの支持体２及び分離層３を分割した複数の照射領域Ｒに対して、光照射部２２からのレーザ光Ｌの照射を各照射領域Ｒ毎に行い、且つレーザ光Ｌの照射角度が支持体２や分離層３の表面と略垂直又は所定角度になるように制御している。
これに加えて制御部５０となるコントローラーは、タッチパネルなどの入力手段５１や表示部（図示しない）などを有し、入力手段５１の操作により光照射部２２の走査距離や、複数の照射領域Ｒのサイズや、複数の照射領域Ｒに対する光照射部２２からのレーザ光Ｌの照射順序などが設定可能に構成されている。
【００２１】
制御部５０に設定される光照射部２２から複数の照射領域Ｒへのレーザ光Ｌの照射順序は、図２（ａ）（ｂ）に示されるように、Ｘ方向及びＹ方向に配列した複数の照射領域Ｒに対し、駆動部３０によるＸＹ方向への相対的な移動と連係して、「連続的な照射」又は「不連続的な照射」を行い、最終的には複数の照射領域Ｒのすべてを照射する。なお、図面において照射の有無が濃淡で示され、照射前の照射領域Ｒを淡く表示し、照射後の照射領域Ｒを濃く表示している。
「連続的な照射」として図２（ｃ）示される場合には、積層体Ｓの端に相当する角部位に配置された照射領域ＲからＸ方向又はＹ方向のいずれか一方に並んだ一列分を、先（直前）に照射した照射領域Ｒと次に照射される照射領域Ｒとが連続する順番で照射し、一列分の照射が終了した後に他の列も同様に連続照射している。図示例では、複数の照射領域ＲにおいてＸ方向へ並んだ一列分を順次連続照射した後に、駆動部３０で保持部材１０に保持された積層体ＳをＹ方向へ一列分だけ動かして、他の列も同様に連続照射している。
「不連続的な照射」として図２（ｄ）示される場合には、Ｘ方向又はＹ方向のいずれか一方に並んだ一列分を先（直前）に照射した照射領域Ｒと次に照射される照射領域Ｒとが離隔する順番で照射し、一列分の照射が終了した後に他の列も同様に連続照射する以外は「連続的な照射」と同じように照射している。図示例では、Ｘ方向及びＹ方向へ一つ飛び毎に千鳥模様となるように照射して、照射済みの照射領域Ｒ同士がＸ方向及びＹ方向へ隣り合わないように制御している。
また、その他の例として図示しないが、複数の照射領域ＲにおいてＹ方向へ並んだ一列分に「連続的な照射」又は「不連続的な照射」を行うことや、「不連続的な照射」において複数（二つ）飛び毎に照射するなどの図示例以外に照射順序を変更することが可能である。
【００２２】
そして、制御部５０の制御回路に設定されたプログラムを、ワーク分離装置Ａによるワーク分離方法として説明する。
本発明の実施形態に係るワーク分離装置Ａを用いたワーク分離方法は、保持部材１０に積層体Ｓのワーク１を着脱自在に保持する保持工程と、保持部材１０に保持された積層体Ｓの支持体２を透して分離層３に向け光照射部２２からレーザ光Ｌを照射する光照射工程と、保持部材１０に保持された積層体Ｓの支持体２及び分離層３に対する光照射部２２からの光照射位置Ｐを相対的に移動させる相対移動工程と、積層体Ｓのワーク１から支持体２を剥離する分離工程と、を主要な工程として含んでいる。
さらに、分離工程の後工程として、分離層３から分離したワーク１に残留している分離層３の残渣を洗浄液で除去する洗浄工程と、洗浄工程後のワーク１をダイシングなどで切断する切り離し工程と、を含むことが好ましい。
【００２３】
保持工程では、搬送ロボットなどからなる搬入機構（図示しない）の作動により、分離前の積層体Ｓを保持部材１０へ向けて搬入し、保持部材１０の保持面において所定位置に分離前の積層体Ｓが保持チャック１１で移動不能に保持される。
光照射工程では、光学系２０及び光照射部２２の作動により、保持部材１０に保持された積層体Ｓに向けレーザ光Ｌが、支持体２を透して分離層３に照射される。
相対移動工程では、駆動部３０や光照射部（レーザスキャナ）２２の作動により、保持部材１０に保持した積層体Ｓと光照射部２２とがＸＹ方向やＺ方向へ相対的に移動される。
図１〜図４及び図９に示される場合には、駆動部３０の作動により、光照射部２２となるレーザスキャナ２２ａに対して、保持部材１０に保持された積層体Ｓの支持体２及び分離層３をＸＹ方向へ相対的に移動させている。また図５や図６に示される場合には、駆動部３０の作動により、保持部材１０に保持された積層体Ｓの支持体２及び分離層３に対して、光照射部２２となるレーザスキャナ２２ａをＸＹ方向へ相対的に移動させている。これにより、支持体２及び分離層３の照射面全体よりも小さく分割された複数の照射領域Ｒに対し、光照射部２２のレーザスキャナ２２ａからスポット状のレーザ光Ｌを各照射領域Ｒ毎に整列照射している。これと同時に、光照射部２２のレーザスキャナ２２ａから各照射領域Ｒ毎に整列照射されるスポット状のレーザ光Ｌの照射角度は、略垂直又は所定角度になるように保持されている。最終的には複数の照射領域Ｒのすべてにレーザ光Ｌが照射される。
これによって、レーザ光Ｌが単位照射領域Ｒ毎に満遍なく均一に照射される。このため、最終的には分離層３の全面に亘ってレーザ光Ｌが照射ムラを生じることなく照射され、分離層３の全面がワーク１と支持体２を剥離可能に変質する。
分離工程では、光照射後の積層体Ｓに対し支持体２を保持して引き離す剥離機構（図示しない）の作動により、保持部材１０に保持された積層体Ｓのワーク１から支持体２を剥離して分離される。
分離工程の後は、搬送ロボットなどからなる搬入機構（図示しない）の作動により、分離後のワーク１が保持部材１０の保持面から取り外されて搬出される。
それ以降は上述した工程が繰り返される。
【００２４】
また図８（ａ）（ｂ）や図１０（ａ）（ｂ）に示されるように、反りがある積層体Ｓの場合には、光照射部２２のレーザスキャナ２２ａからスポット状のレーザ光Ｌを複数の照射領域Ｒ毎に整列照射する際に、光照射部２２から複数の照射領域Ｒまでの照射距離が略一定となるように、測長部４０による測定値に基づいてＺ軸移動機構３３を作動制御する。
具体的に制御例としては、光照射部２２から光照射前の時点で、光照射部２２とＺ方向へ対向する各照射領域Ｒの代表点を測長部４０により測定して測定値を検出し、この測定値に基づいて各照射領域Ｒの光照射を行うタイミングと合うようにＺ軸移動機構３３が作動制御される。つまり、Ｚ軸移動機構３３の作動制御により、保持部材１０をＺ方向へ移動させて、光照射部２２のレーザスキャナ２２ａから複数の照射領域Ｒまでの照射距離が調整される。
また、その他の例として、測長部４０で測定した測定値をフィードバックしながら、Ｚ軸移動機構３３の作動制御することにより、保持部材１０をＺ方向へ移動させることも可能である。
これにより、保持部材１０に保持した反りがある積層体Ｓの分離層３と光照射部２２のレーザスキャナ２２ａとの照射距離が略一定となるように調整可能となる。
【００２５】
このような本発明の実施形態に係るワーク分離装置Ａ及びワーク分離方法によると、保持部材１０に保持した積層体Ｓに向け光照射部２２からスポット状のレーザ光Ｌが積層体Ｓの支持体２を透して分離層３に照射される。
駆動部３０による保持部材１０と光照射部２２との相対的な二方向（ＸＹ方向）の移動に伴い、分離層３の照射面全体を分割した複数の照射領域Ｒに対して、光照射部２２のレーザスキャナ２２ａからスポット状のレーザ光Ｌが各照射領域Ｒ毎（単位照射領域毎）にそれぞれ整列照射される。
これにより、レーザ光Ｌが単位照射領域Ｒ毎に満遍なく照射される。最終的には複数の照射領域Ｒのすべてにレーザ光Ｌが照射ムラを生じることなく照射され、分離層３の全面がワーク１と支持体２を剥離可能に変質する。
したがって、積層体Ｓのサイズやワーク１の厚みと関係なく均一なレーザ光Ｌの照射を行ってワーク１から支持体２を容易に剥離することができる。
その結果、積層体の分離層に対してレーザ光の照射ムラが部分的に発生し易い従来のものに比べ、ワーク１が薄く大型（大面積）になっても支持体２を透して分離層３の大面積な全体にレーザ光Ｌを均一に照射できて、部分的な剥離不良が発生しないとともに、レーザ光Ｌの出力が強くなり過ぎず、ワーク１の回路基板に形成されているデバイスにダメージを起こすことや、部分的な過照射により煤の発生を起こすこともない。
また分離層３の材質によっては、各照射領域の全面を均一に分解して剥離可能な程度まで変質できない従来のものに比べ、分離層３の材質と関係なくワーク１から支持体２を確実に剥離することができる。
さらに反りがある積層体Ｓであっても均一な剥離が実現できる。
このため、ワーク１からの支持体２の高精度な分離が実現できて、高性能で且つクリーンな製品の製造が図れる。
【００２６】
特に、光照射部２２は、レーザスキャナ２２ａからのレーザ光Ｌを分離層３に向けて導くレンズ２２ｂを有し、レンズ２２ｂは、レンズ２２ｂの光軸Ｌ１に対して主光線Ｌ２が平行に配置されるテレセントリック系レンズ２２ｂ１か、又は光軸Ｌ１に対して主光線Ｌ２が所定角度に配置される非テレセントリック系レンズ２２ｂ２であることが好ましい。
図１（ａ）や図８（ａ）（ｂ）に示されるテレセントリック系レンズ２２ｂ１の場合には、積層体Ｓに対する照射角度が略垂直になるため、レーザ光Ｌのビーム形状（断面形状）が楕円形にならず、分離層３の全面に亘ってレーザ光Ｌとして円形のビーム形状を並べることが可能になる。
したがって、レーザ光Ｌによる分離層３のより均一な剥離を行うことができる。
その結果、ワーク１が大型（大面積）であっても、より品質の高いレーザ剥離が行える。
さらに、分離層３が、レーザ光Ｌの入射角度によりレーザ光Ｌの吸収率が大きく異なる角度依存性のある構成材料である場合には有効である。
また図９（ａ）や図１０（ａ）（ｂ）に示される非テレセントリック系レンズ２２ｂ２の場合には、レーザスキャナ２２ａから分離層３までの照射距離が多少変化しても略円形のビーム形状が得られ、反りのために分離層３の位置がレーザ光Ｌの照射方向へ変化してもレーザ光Ｌのビーム形状（断面形状）が変化し難い。特に複数の照射領域Ｒのサイズが比較的に小さい時には、レーザ光Ｌのビーム形状が楕円にならず、安定した剥離が可能となる。
したがって、反りのある分離層３であってもレーザ光Ｌを均一に照射してワーク１から支持体２を確実に剥離することができる。
このため、反りのあるワーク１からの支持体２の高精度な分離が実現できて、高性能で且つクリーンな製品の製造が図れる。
【００２７】
さらに、図１（ａ）（ｂ）や図９（ａ）（ｂ）などに示されるように駆動部３０が、光照射部２２に対して保持部材１０を光照射部２２からの光照射方向（Ｚ方向）と交差する二方向（ＸＹ方向）へ相対的に動かすＸ軸移動機構３１及びＹ軸移動機構３２を有することが好ましい。
この場合には、Ｘ軸移動機構３１及びＹ軸移動機構３２の作動により、保持部材１０に保持した積層体Ｓが、光照射方向（Ｚ方向）と交差する二方向（ＸＹ方向）へ動いて、光照射部２２を含む光学系２０が動かなくても、分離層３の全面に亘ってレーザ光Ｌが照射可能になる。
したがって、簡単な構造で積層体Ｓの分離層３に均一なレーザ光Ｌの照射を行ってワーク１から支持体２を容易に剥離することができる。
その結果、装置全体の構造を簡素化できて製造コストの低減化が図れる。
【００２８】
また、図７に示されるように、複数の照射領域Ｒの境目Ｒａを挟んで照射されるレーザ光Ｌの間隔Ｒｂは、レーザ光Ｌのビーム径ｄよりも小さく設定することが好ましい。
この場合には、境目Ｒａの反対側のレーザ光Ｌがそれぞれの端部同士を互いに接するように照射される。このため、レーザ光Ｌの部分的な照射不足が発生しない。
したがって、複数の照射領域Ｒの境目Ｒａでも部分的な剥離不良の発生を防止することができる。
その結果、複数の照射領域Ｒの全体に亘って均一に剥離できて、高性能な製品の製造が図れる。
【００２９】
また、図２（ｄ）に示されるように制御部５０が、光照射部２２から複数の照射領域Ｒへのレーザ光Ｌの照射順序として、先に照射した照射領域Ｒと次の照射領域Ｒとが離隔する順番で照射されるように制御することが好ましい。
この場合には、先に照射した照射領域Ｒと次の照射領域Ｒとを離隔する順番で照射することにより、隣り合う照射領域Ｒにおいて個々に応力が解放されるものの、それぞれの応力は微小であるために影響が小さい。
したがって、照射途中において反りによる内部の応力が局部的に解放されずに全面剥離することができる。
その結果、未だ照射されない照射領域Ｒとの界面でクラックが入ることや、ワーク１の回路基板に形成されているデバイスにダメージを与えることを防止でき、積層体Ｓの割れも完全に防止できて、歩留まりの向上が図れる。
特に分離層３の積層面全体が複数の照射領域Ｒとして分離層３の両端に亘り連続する長方形に分割された場合には、正方形に比べてタクトタイムを短縮化できるともに、レーザ光Ｌの照射部位と未照射部位の間に発生する応力を容易に開放できる。このため、レーザ光Ｌの照射条件や、ワーク１と分離層３の接着部位などに使用される材料の条件によって生じる剥がれ方向に働く応力によるワーク１の亀裂、及び、レーザ光Ｌにより反応するワーク１と分離層３の接着部位に、レーザ光Ｌの照射条件や接着材料の条件によってもし煤が発生した場合でも、煤が既に剥離した箇所に流れることで発生するワーク１の亀裂を確実に防止できる。さらに、長方形に分割された複数の照射領域Ｒを幅狭い帯状にすることで、より応力の発生を微小なものに抑えて、ワーク１の亀裂発生をより防止できる。
【００３０】
またさらに、図８（ａ）（ｂ）や図１０（ａ）（ｂ）に示されるように制御部５０が、光照射部２２からレーザ光Ｌを複数の照射領域Ｒ毎に照射する際に、光照射部２２から複数の照射領域Ｒまでの照射距離が略一定となるように、測長部４０による測定値に基づいてＺ軸移動機構３３を作動制御することが好ましい。
この場合には、保持部材１０に保持した反りがある積層体Ｓの分離層３と光照射部２２との照射距離が略一定となるように調整可能となる。
したがって、反りのある積層体Ｓであっても均一なレーザ光Ｌの照射を行ってワーク１から支持体２を容易に剥離することができる。
その結果、反りのある積層体Ｓであっても支持体２を透して分離層３の全面にレーザ光Ｌが均一に当たるため、部分的な剥離不良が発生しないとともに、レーザ光Ｌの出力が強くなり過ぎず、ワーク１の回路基板に形成されているデバイスにダメージを起こすことや、部分的な過照射により煤の発生を起こすこともない。
このため、反りのあるワーク１からの支持体２の高精度な分離が実現できて、高性能で且つクリーンな製品の製造が図れる。
【００３１】
なお、前示の実施形態では、ワーク１と支持体２とが接着性を有する材料からなる分離層３で貼り合わせているが、これに限定されず、接着性を有していない材料からなる分離層３を用いた場合には、分離層３とワーク１の間に接着剤からなる接着層（図示しない）を設けて、接着層により分離層３とワーク１を接着してもよい。
さらに図示例では、駆動部３０となる光軸相対移動機構により主に積層体Ｓ側を移動させるワーク側移動タイプを示したが、これに限定されず、光学系２０の一部のみに設けた駆動部３０により光照射部２２が動く光軸側移動タイプを採用してもよい。
その具体例としては、光学系２０の一部として光照射部２２のレーザスキャナ２２ａ（ポリゴンスキャナ２２ａ１やガルバノスキャナ２２ａ２）などをＺ方向へ動かすことにより、同一の照射領域Ｒ内での照射においては、保持部材１０が動かずにレーザスキャナ２２ａからの光照射位置ＰをＺ方向へ移動させることも可能である。
【符号の説明】
【００３２】
Ａ  ワーク分離装置                    Ｓ  積層体
１  ワーク                            ２  支持体
３  分離層                            １０  保持部材
２０  光学系                          ２１  レーザ光源
２２  光照射部                        ２２ａ  レーザスキャナ
２２ｂ  レンズ                        ２２ｂ１  テレセントリック系レンズ
２２ｂ２  非テレセントリック系レンズ  ３０  駆動部
３１  Ｘ軸移動機構                    ３２  Ｙ軸移動機構
３３  Ｚ軸移動機構                    ４０  測長部
５０  制御部                          Ｌ  レーザ光
Ｌ１  光軸                            Ｌ２  主光線
ｄ  ビーム径                          Ｐ  光照射位置
Ｒ  照射領域                          Ｒａ  境目
Ｒｂ  間隔
【図１】
2019221285.tif 000003
【図２】
2019221285.tif 000004
【図３】
2019221285.tif 000005
【図４】
2019221285.tif 000006
【図５】
2019221285.tif 000007
【図６】
2019221285.tif 000008
【図７】
2019221285.tif 000009
【図８】
2019221285.tif 000010
【図９】
2019221285.tif 000011
【図１０】
2019221285.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】令和2年7月29日(2020.7.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板を含むワークと、レーザ光を透過する支持体とが、少なくとも前記レーザ光の吸収で剥離可能に変質する分離層を介して積層される積層体において、前記ワークを着脱自在に保持する保持部材と、
前記保持部材に保持された前記積層体の前記支持体を透して前記分離層の全面に向け前記レーザ光を照射する光照射部と、
前記保持部材に保持された前記積層体の前記支持体及び前記分離層に対する前記光照射部からの光照射位置を、少なくとも前記光照射部からの光照射方向と交差する方向へ相対的に移動させる駆動部と、
前記光照射部及び前記駆動部を作動制御する制御部と、を備え、
前記光照射部は、レーザ光源からパルス発振されたスポット状の前記レーザ光の光軸を動かすレーザスキャナを有し、前記積層体に対して掃引するように構成され、
前記積層体に向けて前記レーザスキャナから照射する前記レーザ光の領域は、前記分離層の照射面全体が複数の照射領域に分割されるとともに、この分割した各照射領域に対する前記レーザスキャナからの照射が、前記光照射方向と交差する平面上で前記スポット状の前記レーザ光の一部が重なり合うように並んだ整列照射であり、
前記制御部は、前記複数の照射領域のうち一つの照射領域に対して、少なくとも前記レーザスキャナの作動により前記整列照射が行われ、前記複数の照射領域のうち一つの前記照射領域の全体が前記整列照射で隙間なく埋め尽くされた後に、次の照射領域に対する前記整列照射が行われ、それ以降は前記各照射領域毎にそれぞれ前記整列照射を同様に繰り返して、最終的に前記複数の照射領域のすべてが整列照射されるように制御することを特徴とするワーク分離装置。
【請求項２】
前記光照射部は、前記レーザスキャナからの前記レーザ光を前記分離層に向けて導くレンズを有し、
前記レンズは、前記レンズの光軸に対して主光線が平行に配置されるテレセントリック系レンズか、又は前記光軸に対して前記主光線が所定角度に配置される非テレセントリック系レンズであることを特徴とする請求項１記載のワーク分離装置。
【請求項３】
前記駆動部が、前記光照射部に対して前記保持部材を前記光照射部からの光照射方向と交差する二方向へ相対的に動かすＸ軸移動機構及びＹ軸移動機構を有することを特徴とする請求項１又は２記載のワーク分離装置。
【請求項４】
前記複数の照射領域の境目を挟んで照射される前記レーザ光の間隔は、前記レーザ光のビーム径よりも小さく設定されることを特徴とする請求項１、２又は３記載のワーク分離装置。
【請求項５】
前記制御部が、前記光照射部から前記複数の照射領域への前記レーザ光の照射順序として、先に照射した前記照射領域と前記次の照射領域とが離隔する順番で照射されるように制御することを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のワーク分離装置。
【請求項６】
前記光照射部から前記支持体及び前記分離層の照射面までの照射距離を測定する測長部を備え、
前記駆動部が、前記光照射部に対して前記保持部材を前記光照射部からの光照射方向へ相対的に動かすＺ軸移動機構を有し、
前記制御部は、前記光照射部から前記レーザ光を前記複数の照射領域毎に照射する際に、前記光照射部から前記複数の照射領域までの照射距離が略一定となるように、前記測長部による測定値に基づいて前記Ｚ軸移動機構を作動制御することを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載のワーク分離装置。
【請求項７】
回路基板を含むワークと、レーザ光を透過する支持体とが、少なくとも前記レーザ光の吸収で剥離可能に変質する分離層を介して積層される積層体において、前記ワークを保持部材に着脱自在に保持する保持工程と、
前記保持部材に保持された前記積層体の前記支持体を透して前記分離層の全面に向け光照射部から前記レーザ光を照射する光照射工程と、
前記保持部材に保持された前記積層体の前記支持体及び前記分離層に対する前記光照射部からの光照射位置を、少なくとも前記光照射部からの光照射方向と交差する方向へ駆動部により相対的に移動させる相対移動工程と、を含み、
前記光照射部は、レーザ光源からパルス発振されたスポット状の前記レーザ光の光軸を動かすレーザスキャナを有し、前記積層体に対して掃引するように構成され、
前記光照射工程では、前記積層体に向けて前記レーザスキャナから照射される前記レーザ光の領域は、前記分離層の照射面全体が複数の照射領域に分割されるとともに、この分割した各照射領域に対する前記レーザスキャナからの照射が、前記光照射方向と交差する平面上で前記スポット状の前記レーザ光の一部が重なり合うように並んだ整列照射であり、
前記相対移動工程では、前記複数の照射領域のうち一つの照射領域に対して、少なくとも前記レーザスキャナの作動により前記整列照射が行われ、前記複数の照射領域のうち一つの前記照射領域の全体が前記整列照射で隙間なく埋め尽くされた後に、次の照射領域に対する前記整列照射が行われ、それ以降は前記各照射領域毎にそれぞれ前記整列照射を同様に繰り返して、最終的に前記複数の照射領域のすべてが整列照射されることを特徴とするワーク分離方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＷＬＰ（wafer level packaging）やＰＬＰ（panel level packaging）、又は厚さが極めて薄い（極薄）半導体ウエハの処理工程などのような、製品となるワークの製造過程において、支持体に仮止め保持されたワークを支持体から剥離するために用いられるワーク分離装置、及び、ワーク分離装置を用いたワーク分離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のワーク分離装置及びワーク分離方法として、基板と、光を透過する支持体とを、光が吸収されることで変質する分離層を介して積層してなる積層体に対し、光が保持部の光通過部を通過して照射されることにより、積層体から支持体を分離させる支持体分離装置、及び支持体分離方法がある（例えば、特許文献１参照）。
支持体分離装置は、積層体における支持体とは反対側の面を固定する固定部（ステージ）と、支持体を介して分離層に光（レーザ光）を照射する光照射部（レーザ照射部）と、支持体を保持する保持部と、を備え、保持部は、ステージとレーザ照射部との間に配置され、レーザ照射部が照射するレーザ光が通過する光通過部を有している。
保持部は、フレームによって骨格を構成し、フレーム上に吸着パッドが設けられ、フレームによって囲まれた内側の開口部が光通過部として利用される。
ステージは、積層体を吸着するための吸着固定部を備えた固定面と、固定面に向かって積層体を押圧するための押圧部としての一対のクランプと、を有している。
分離層に対する光照射工程では、クランプによる積層体の押圧状態が解除された後に、レーザ照射部とステージを相対的に移動させることにより、レーザ照射部からのレーザ光が、保持部のフレームで囲まれた内側の光通過部を通過して分離層に照射される。分離層においてレーザ光が照射された部位を変質させている。
反りのある積層体では、ステージの固定面に吸着保持して、積層体が平坦になるように反りを較正することにより、分離層とレーザ光の焦点を位置合わせしている。
また、その他のワーク分離方法としては、基板上に結晶層が形成されてなるワークに対し、基板を通してパルスレーザ光を照射して、ワークへのパルスレーザ光の照射領域を刻々と変えながら、照射領域の移動方向に互いに隣接する照射領域の端部が重畳するように、かつ、移動方向に直交する方向で互いに隣接する照射領域の端部が重畳するように照射し、基板と結晶層との界面で結晶層を基板から剥離するレーザリフトオフ方法がある（例えば、特許文献２参照）。
ワークは、パルスレーザ光の１ショット（１パルス）に相当するサイズの照射領域に分割され、各照射領域に対するレーザ光学系からワークへのパルスレーザ光の照射方法は、ワークの搬送により各照射領域に対して、照射領域の端部（エッジ部)を重畳させながら、それぞれ１回ずつパルスレーザ光を照射している。
レーザ源で発生したパルスレーザ光は、レーザ光学系を通過してワーク上に投影され、基板を通じて基板と結晶層（ＧａＮ系化合物の材料層）の界面に照射される。基板と材料層の界面では、パルスレーザ光が照射されることにより、材料層の基板との界面付近のＧａＮが分解されて材料層が基板から剥離される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−００６４８８号公報
【特許文献２】特開２０１２−０２４７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、光照射部から積層体に照射される光としてレーザ光を用いた場合には、反りなどで変形した積層体の分離層に対してレーザ光の焦点位置を合わせる調整が容易ではなく、分離層の全面に対してレーザ光を均一に照射して分離（剥離）させることが非常に困難であった。
しかし乍ら、特許文献１に記載のものでは、レーザ照射部から保持部の光通過部を通過したレーザ光のみが分離層に照射されるため、分離層において光通過部を囲むフレームや吸着パッドに対向する部位にはレーザ光が照射されない。
つまり、フレームや吸着パッドを避けてレーザ光が照射される構造になっており、分離層の一部にはフレームや吸着パッドと同形状の未照射部位が生じてしまう。
特許文献２に記載のものでは、パルスレーザ光の１ショットに相当する各照射領域のサイズが大きいため、レーザ光学系から各照射領域に照射されるパルスレーザ光を十分に集中させることができない。これにより、各照射領域に照射したパルスレーザ光のエネルギー量（エネルギー密度）が、結晶層（ＧａＮ系化合物の材料層）の全面を均一に分解させるレベルまで達しないことがあった。
このため、積層体の分離層に対するレーザ光の照射ムラが部分的に発生し易くなって、分離層においてレーザ出力の不足した部位や未照射部位が部分的に剥離不良を起こすことや、逆にレーザ出力の強過ぎた部位は基板に搭載されたチップの回路基板に形成されているデバイスにダメージを起こすことや、レーザ光の過照射による煤の発生を起こすなどの問題があった。
特に積層体が僅かでも反りのある場合には、積層体の端から連続的にレーザ光を照射して順次剥離させると、連続した広範囲な領域では反りによる内部の応力が局部的に解放されるため、未だ照射されない領域との界面でクラックが入ることや、基板に搭載されたチップの回路基板に形成されているデバイスにダメージを与えることや、最悪の場合には積層体が割れる可能性もあるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような課題を解決するために本発明に係るワーク分離装置は、回路基板を含むワークと、レーザ光を透過する支持体とが、少なくとも前記レーザ光の吸収で剥離可能に変質する分離層を介して積層される積層体において、前記ワークを着脱自在に保持する保持部材と、前記保持部材に保持された前記積層体の前記支持体を透して前記分離層の全面に向け前記レーザ光を照射する光照射部と、前記保持部材に保持された前記積層体の前記支持体及び前記分離層に対する前記光照射部からの光照射位置を、少なくとも前記光照射部からの光照射方向と交差する方向へ相対的に移動させる駆動部と、前記光照射部及び前記駆動部を作動制御する制御部と、を備え、前記光照射部は、レーザ光源からパルス発振されたスポット状の前記レーザ光の光軸を動かすレーザスキャナを有し、前記積層体に対して掃引するように構成され、前記積層体に向けて前記レーザスキャナから照射する前記レーザ光の領域は、前記分離層の照射面全体が複数の照射領域に分割されるとともに、この分割した各照射領域に対する前記レーザスキャナからの照射が、前記光照射方向と交差する平面上で前記スポット状の前記レーザ光の一部が重なり合うように並んだ整列照射であり、前記制御部は、前記複数の照射領域のうち一つの照射領域に対して、少なくとも前記レーザスキャナの作動により前記整列照射が行われ、前記複数の照射領域のうち一つの前記照射領域の全体が前記整列照射で隙間なく埋め尽くされた後に、次の照射領域に対する前記整列照射が行われ、それ以降は前記各照射領域毎にそれぞれ前記整列照射を同様に繰り返して、最終的に前記複数の照射領域のすべてが整列照射されるように制御することを特徴とする。
また、このような課題を解決するために本発明に係るワーク分離方法は、回路基板を含むワークと、レーザ光を透過する支持体とが、少なくとも前記レーザ光の吸収で剥離可能に変質する分離層を介して積層される積層体において、前記ワークを保持部材に着脱自在に保持する保持工程と、前記保持部材に保持された前記積層体の前記支持体を透して前記分離層の全面に向け光照射部から前記レーザ光を照射する光照射工程と、前記保持部材に保持された前記積層体の前記支持体及び前記分離層に対する前記光照射部からの光照射位置を、少なくとも前記光照射部からの光照射方向と交差する方向へ駆動部により相対的に移動させる相対移動工程と、を含み、前記光照射部は、レーザ光源からパルス発振されたスポット状の前記レーザ光の光軸を動かすレーザスキャナを有し、前記積層体に対して掃引するように構成され、前記光照射工程では、前記積層体に向けて前記レーザスキャナから照射される前記レーザ光の領域は、前記分離層の照射面全体が複数の照射領域に分割されるとともに、この分割した各照射領域に対する前記レーザスキャナからの照射が、前記光照射方向と交差する平面上で前記スポット状の前記レーザ光の一部が重なり合うように並んだ整列照射であり、前記相対移動工程では、前記複数の照射領域のうち一つの照射領域に対して、少なくとも前記レーザスキャナの作動により前記整列照射が行われ、前記複数の照射領域のうち一つの前記照射領域の全体が前記整列照射で隙間なく埋め尽くされた後に、次の照射領域に対する前記整列照射が行われ、それ以降は前記各照射領域毎にそれぞれ前記整列照射を同様に繰り返して、最終的に前記複数の照射領域のすべてが整列照射されることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の実施形態に係るワーク分離装置の全体構成を示す説明図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が同横断平面図である。
【図２】分離層の照射領域を示す説明図であり、（ａ）（ｂ）が複数の照射領域のサイズ違いを示す斜視図であり、（ｃ）（ｄ）が複数の照射領域に対する照射順序の違いを示す斜視図である。
【図３】ワーク分離方法を示す説明図であり、（ａ）〜（ｄ）が光照射部からの光照射過程を示す一部切欠斜視図である。
【図４】積層体の変形例を示す説明図であり、（ａ）〜（ｄ）が光照射部からの光照射過程を示す一部切欠斜視図である。
【図５】光照射部の変形例を示す説明図であり、スキャナからの光照射過程を示す一部切欠拡大斜視図である。
【図６】光照射部の変形例を示す説明図であり、スキャナからの光照射過程を示す一部切欠拡大斜視図である。
【図７】複数の照射領域の境目を部分拡大した平面図である。
【図８】反りがある積層体を保持した場合の作動状態を示す説明図であり、（ａ）（ｂ）が複数の照射領域に対する光照射部からの光照射過程を示す拡大正面図である。
【図９】本発明の実施形態に係るワーク分離装置の変形例を示す説明図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が同横断平面図である。
【図１０】反りがある積層体を保持した場合の作動状態を示す説明図であり、（ａ）（ｂ）が複数の照射領域に対する光照射部からの光照射過程を示す拡大正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の実施形態に係るワーク分離装置Ａ及びワーク分離方法は、図１〜図１０に示すように、回路基板（図示しない）を含むワーク１と、レーザ光Ｌを透過する支持体２とが、少なくともレーザ光Ｌの吸収で剥離可能に変質する分離層３を介して積層されてなる積層体Ｓに対し、支持体２を透した分離層３へのレーザ光Ｌの照射によりワーク１から支持体２を剥離させる装置と方法である。ＷＬＰ（wafer level packaging）やＰＬＰ（panel level packaging）のような半導体パッケージなどを製造することや、厚さが極めて薄い半導体ウエハ（以下「極薄ウエハ」という）の処理工程のために用いられる。
詳しく説明すると、本発明の実施形態に係るワーク分離装置Ａは、積層体Ｓのワーク１を着脱自在に保持するように設けられる保持部材１０と、支持体２を透して分離層３に向け光源２１からのレーザ光Ｌを照射するように設けられる光学系２０の光照射部２２と、支持体２及び分離層３に対する光照射部２２からの光照射位置Ｐを相対的に移動させるように設けられる駆動部３０と、を主要な構成要素として備えている。さらに、光照射部２２から支持体２及び分離層３の照射面までの間隔を測定するように設けられる測長部４０と、光照射部２２及び駆動部３０や測長部４０などを作動制御するように設けられる制御部５０と、を備えることが好ましい。
なお、図１〜図１０に示されるように、保持部材１０に対して積層体Ｓは通常、上下方向へ載置され、保持部材１０上の積層体Ｓに向けて光照射部２２からレーザ光Ｌが下方向へ照射される。保持部材１０に対する積層体Ｓの保持方向や、光照射部２２から積層体Ｓに向かうレーザ光Ｌの照射方向を以下「Ｚ方向」という。駆動部３０による相対的な移動方向であるレーザ光Ｌの照射方向（Ｚ方向）と交差する二方向を以下「ＸＹ方向」という。
【０００８】
ワーク１は、後述する支持体２に貼り合わされた積層状態で、回路形成処理や薄化処理などの半導体プロセスが供された回路基板を含むとともに搬送される矩形（パネル形状）の基板や円形のウエハなどであり、シリコンなどの材料で薄板状に形成される。ワーク１の具体例としては、例えば１５〜３，０００μｍの厚さに薄化された基板やウエハが用いられる。特に極薄ウエハなどのようにワーク１の厚みが数十μｍ程度の場合には、ダイシングテープなどのようなテープ状の保持用粘着シートにワーク１の全面を貼り付けてサポートすることや、ダイシングフレームなどのようなリング状の保持フレームで外周部が補強されたテープ状の保持用粘着シートに対しワーク１を貼り付けることでサポートすることも可能である。
支持体２は、ワーク１の薄化工程や各種処理工程や搬送工程などでワーク１を支持することにより、ワーク１の破損や変形などが防止されるように必要な強度を有するサポート基板やキャリア基板と呼ばれるものである。支持体２は、特定の波長のレーザ光Ｌが透過するガラスや合成樹脂などの透明又は半透明な剛性材料で形成される。支持体２の具体例としては、厚みが例えば３００〜３，０００μｍの透明又は半透明のガラス板やセラミック板やアクリル系樹脂製の板などが用いられる。
分離層３は、支持体２を介して照射されたレーザ光Ｌを吸収することにより、接着力を低下させるように変質して、僅かな外力を受けると接着性を失い剥離するか、又は破壊し得るように変質する層である。
分離層３の材料としては、例えばポリイミド樹脂などのような接着性を有しており、ワーク１と支持体２とが接着剤からなる接着層を介装することなく貼り合わせ可能な材料を用いることが好ましい。さらにワーク１と支持体２の剥離後において、容易に洗浄除去できる別の層を積層することも可能である。また分離層３が接着性を有していない材料からなる場合には、分離層３とワーク１の間に接着剤からなる接着層（図示しない）を設けて、接着層により分離層３とワーク１を接着する必要がある。
【０００９】
積層体Ｓは、ＸＹ方向のサイズが大型であるもののＺ方向の厚みが薄い矩形（長方形及び正方形を含む角が直角の四辺形）のパネル形状や円形状に形成される。
図１〜図３や図８〜図１０に示される例では、ワーク１として矩形の基板と、支持体２として矩形のサポート基板（キャリア基板）を分離層３で貼り合わせたパネル形状の積層体Ｓの場合を示している。
図４や図５や図６に示される例では、ワーク１として円形のウエハと、支持体２として円形のサポート基板（キャリア基板）を分離層３で貼り合わせた円形状の積層体Ｓの場合を示している。
また、その他の例として図示しないが、特に極薄ウエハなどのようにワーク１の厚みが数十μｍ程度の場合には、リング状の保持フレーム（ダイシングフレーム）で外周部を補強したテープ状の保持用粘着シート（ダイシングテープ）に対しワーク１が貼り付けられた形態になった積層体Ｓも含まれる。
積層体Ｓの具体例としては、図８（ａ）（ｂ）や図１０（ａ）（ｂ）に示されるように、ファンアウト型ＰＬＰ技術で製造される、ワーク１に複数の半導体素子Ｓｃが搭載され樹脂などの封止材Ｓｒで封止した封止体と、パネル形状の支持体２とが分離層３を介して積層されるパネル型積層体などが含まれる。複数の半導体素子Ｓｃを備えた封止体は、最終的にダイシングなどでＸＹ方向へ切断した後に、再配線層などを介して電極取り出し部を取り付けるなどの最終工程を経ることにより、最終製品である複数の電子部品が製造される。
【００１０】
保持部材１０は、金属などの剛体で歪み（撓み）変形しない厚さの定盤などからなり、積層体Ｓの外形寸法よりも大きくて肉厚な略矩形又は円形などの平板状に形成され、積層体ＳとＺ方向へ対向する保持面には、ワーク１の保持チャック１１が設けられる。
保持チャック１１は、ワーク１と接触によりワーク１を移動不能で且つ着脱自在に保持するものであり、積層体ＳとＺ方向へ対向する保持面の全体又は一部に形成される。
保持チャック１１の具体例としては、吸引による差圧でワーク１が吸着保持される吸着チャックを用いることが好ましい。特に吸着チャックの中でも、多孔質材からなる吸着面によってワーク１が差圧吸着されるポーラスチャックを用いることが好ましい。ポーラスチャックの場合には、ワーク１の全体が部分的に撓むことなく差圧吸着可能となるため、均一な保持状態を維持することができる。
また、保持チャック１１の他の例としては、吸着チャックに代えて粘着チャックや静電チャックを用いることや、吸着チャック，粘着チャック，静電チャックの中から複数を組み合わせて用いることも可能である。
なお、保持部材１０の他の例として図示しないが、平板状の保持面に代えて複数の支持ピンによりワーク１を介して積層体Ｓの全体が固定（移動不能で且つ着脱自在に保持）される構造や、ハニカムによる定盤構造も含まれる。ピンによりワーク１が固定される構造の場合には、複数の支持ピンの一部又は全部の先端でワーク１を吸着固定できるように構成することが好ましい。
【００１１】
光照射部２２は、レーザ発振器などのレーザ光源２１からレーザ光Ｌを目標となる光照射位置Ｐに向けて導く光学系２０の一部として設けられ、保持部材１０に保持された積層体ＳとＺ方向へ対向するように配置している。光照射部２２は、光学系２０で導かれたレーザ光Ｌを積層体Ｓに沿って移動させる走査（掃引）機能を有する。これにより、光学系２０で導かれたレーザ光Ｌが積層体Ｓの支持体２を透過して分離層３の全面に照射される。
光照射部２２から積層体Ｓに向け照射するレーザ光Ｌとしては、支持体２を透過し且つ分離層３が吸収可能な波長のレーザを用いることが好ましい。
詳しく説明するとレーザ光Ｌの中でも、投影形状がライン（スリット）状のレーザ光Ｌよりは、高出力なレーザが容易に得られるスポット（点）状のレーザ光Ｌが好ましい。連続発振されるレーザ（連続波レーザ）よりは、分離層３内に吸収されたレーザエネルギーによる熱の影響を抑えられ、且つ高エネルギーを分離層３内に与えるため、パルス発振されるレーザ光（パルスレーザ光）Ｌが好ましい。
すなわち、光照射部２２には、レーザ光源２１で発生されたスポット状などのレーザ光Ｌの光軸（主軸）Ｌ１を動かすためのレーザ掃引手段（レーザスキャナ）２２ａが設けられ、レーザスキャナ２２ａにより積層体Ｓに対してレーザ光Ｌを走査（掃引）させるように構成することが好ましい。
【００１２】
光照射部２２としては、図１や図３〜図１０に示されるように、レーザ光源２１で発生されたスポット状のレーザ光Ｌの光軸Ｌ１を動かすレーザスキャナ２２ａと、レーザスキャナ２２ａからのレーザ光Ｌを分離層３に向けて導くレンズ２２ｂと、を有することが好ましい。
レーザスキャナ２２ａとしては、回転自在に設けられるポリゴンスキャナ２２ａ１やガルバノスキャナ２２ａ２などが用いられ、レーザスキャナ２２ａから分離層３へ向かう光照射方向（Ｚ方向）と交差するＸＹ方向のいずれか一方、又はＸＹ方向の両方へ掃引させることが好ましい。
レンズ２２ｂは、レーザスキャナ２２ａからのレーザ光Ｌを集光する機能を有しており、ポリゴンスキャナ２２ａ１やガルバノスキャナ２２ａ２などと組み合わせて使用されるｆθレンズを用いることが好ましい。ｆθレンズは、レンズの中心部やその周辺部で走査速度を一定にし、且つ一つの平面上に焦点を置くことが可能になる。
さらにレンズ２２ｂとしては、レンズ中心を通りレンズ面に垂直な光軸Ｌ１に対して主光線Ｌ２が平行に配置可能なテレセントリック系レンズ２２ｂ１や、光軸Ｌ１に対して主光線Ｌ２が様々な角度に配置可能な非テレセントリック系レンズ２２ｂ２を用いることが好ましい。
特に非テレセントリック系レンズ２２ｂ２の場合には、レーザ光Ｌの照射が安定するレンズ中心部（レンズ中央とその周辺部分）を主に使用し、レーザ光Ｌの照射が不安定なレンズ外周端部は使用しないことが好ましい。
【００１３】
光学系２０及び光照射部２２の具体例として図１（ａ）や図９（ａ）などに示される場合には、先ずレーザ光源２１となるレーザ発振器で発生されたレーザ光Ｌを、ビームエキスパンダ２３に通すことでビーム径が調整される。これに続きステアリングミラーなどの反射鏡２４，２５でレーザ光Ｌの向きを変えて、光照射部２２となるレーザスキャナ２２ａに導かれる。最後にレーザスキャナ２２ａから超短パルスのレーザ光Ｌがレンズ２２ｂを通して、保持部材１０に保持した積層体Ｓの目標位置に対し照射されて掃引する。
レーザスキャナ２２ａ及びレンズ２２ｂの一例として図１（ａ），図３（ａ）〜（ｄ），図４（ａ）〜（ｄ）及び図８（ａ）（ｂ）に示される場合には、レーザスキャナ２２ａとしてポリゴンスキャナ２２ａ１を用い、ポリゴンスキャナ２２ａ１は回転駆動する筒体の周囲に正Ｎ角形に配置されたミラー部を有している。レンズ２２ｂとしては、テレセントリック系レンズ（テレセントリック系ｆθレンズ）２２ｂ１を用いている。
ポリゴンスキャナ２２ａ１に向けて入射したレーザ光Ｌは、ミラー部に当たって反射し、レンズ２２ｂを通って積層体Ｓに向け略垂直又は所定角度の光路に変換される。ポリゴンスキャナ２２ａ１のミラー部の回転駆動による掃引方向は、ＸＹ方向のいずれか一方のみである。図示例では、正Ｎ角形のミラー部に対するレーザ入射方向（Ｘ方向）と平行な直線方向へ所定幅だけレーザ光Ｌを移動させている。
レーザスキャナ２２ａの他の例として図５に示される場合には、ポリゴンスキャナ２２ａ１とガルバノスキャナ２２ａ２の組み合わせであり、ガルバノスキャナ２２ａ２は回転駆動する反射鏡（ガルバノミラー）を有している。ポリゴンスキャナ２２ａ１のミラー部の回転駆動と、ガルバノスキャナ２２ａ２の反射鏡の回転駆動による掃引方向は、ＸＹ方向の両方である。
さらにレーザスキャナ２２ａの他の例として図６に示される場合には、複数のガルバノスキャナ２２ａ２である。複数のガルバノスキャナ２２ａ２の反射鏡の回転駆動による掃引方向は、ＸＹ方向の両方である。
またレーザスキャナ２２ａ及びレンズ２２ｂの他の例として図９（ａ）及び図１０（ａ）（ｂ）に示される場合には、レーザスキャナ２２ａとしてポリゴンスキャナ２２ａ１を用い、レンズ２２ｂとして非テレセントリック系レンズ（非テレセントリック系ｆθレンズ）２２ｂ２を用いている。
なお、それ以外の変形例として図示しないが、レーザスキャナ２２ａとしてポリゴンスキャナ２２ａ１やガルバノスキャナ２２ａ２とは別な構造のものを用いて、ＸＹ方向のいずれか一方又はＸＹ方向の両方へ掃引するなどの変更も可能である。
【００１４】
ところで、積層体Ｓに対してレーザ光Ｌが照射可能な範囲には限界があり、比較的に大きな面積の積層体Ｓでは、分離層３の全体に亘って光照射部２２からのレーザ光Ｌを一度に照射することが困難である。
またワーク１から支持体２を確実に剥離するには、光照射部２２から分離層３に照射したレーザ光Ｌのエネルギー量（エネルギー密度）により、分離層３の全面を均一に分解して剥離可能な程度まで変質させる必要がある。分離層３の材質によっても分解変質に必要なエネルギー量が異なる。
このような状況下で例えば特開２０１２−０２４７８３号公報に記載されるように、分離層３の全体を複数の領域に分割して、これら分割領域に対し光照射部２２からレーザ光Ｌを１回（１ショット）ずつ照射することが考えられる。
しかし、分離層３の全体を複数の照射領域に分割した程度では、各照射領域のサイズが大き過ぎて、各照射領域に対してレーザ光Ｌを十分に集中させることができず、各照射領域に照射したレーザ光Ｌのエネルギー量（エネルギー密度）が、分離層３の全面を均一に分解させるレベルまで達しないことがあった。分離層３の材質によっては、各照射領域の全面を均一に分解して剥離可能な程度まで変質できず、剥離ムラが発生した。
そこで、このような課題を解決するために本発明の実施形態に係るワーク分離装置Ａ及びワーク分離方法では、図１〜図１０に示されるように、分離層３の全体を複数の照射領域に分割するとともに、複数の照射領域に対して光照射部２２からスポット状のレーザ光Ｌを整列照射している。
すなわち、保持部材１０に保持された積層体Ｓの支持体２及び分離層３に向けて光照射部２２から照射されるレーザ光Ｌの領域は、図２（ａ）（ｂ）などに示されるように、分離層３の照射面全体を複数の照射領域Ｒに分割し、複数の照射領域Ｒに対して光照射部２２からスポット状のレーザ光Ｌを各照射領域Ｒ毎（単位照射領域毎）にそれぞれ整列照射する。
詳しく説明すると、複数の照射領域Ｒは、支持体２及び分離層３の全体面積よりも小さい面積となるように分割され、分割された各照射領域Ｒの形状を矩形（正方形及び長方形を含む角が直角の四辺形）形状とすることが好ましい。複数の照射領域Ｒの分割方向（配列方向）は、後述する駆動部３０による相対的な移動方向と同じＸ方向やＹ方向に配列し、複数の照射領域Ｒのサイズは、後述する制御部５０によって調整可能に設定することが好ましい。図示例では、複数の照射領域Ｒとして正方形に分割しているが、長方形に分割することも可能である。
【００１５】
複数の照射領域Ｒに対して光照射部２２からレーザ光Ｌを光照射する順序についても、後述する制御部５０によって調整可能に設定し、図２（ｃ）（ｄ）に示されるように、任意に設定された順序で光照射部２２からレーザ光Ｌを各照射領域Ｒの全面にそれぞれ照射することが好ましい。
さらに、光照射部２２から積層体Ｓに向けて照射されるレーザ光Ｌの照射角度は、図１（ａ），図３（ａ）〜（ｄ）又は図４（ａ）〜（ｄ），図８（ａ）（ｂ）に示されるように、保持部材１０に保持された積層体Ｓの支持体２や分離層３に対して略垂直に設定することが好ましい。
ここでいう「略垂直」とは、支持体２や分離層３の表面に対して９０度のみに限らず、これに加えて９０度から数度増減するものも含まれる。
また、その他の例として図９（ａ），図１０（ａ）（ｂ）に示されるように、保持部材１０に保持された積層体Ｓの支持体２や分離層３に対して、レーザ光Ｌの照射角度を所定角度に設定することも可能である。
【００１６】
積層体Ｓの分離層３における複数の照射領域Ｒに対して光照射部２２のレーザスキャナ２２ａからスポット状のレーザ光Ｌが照射される場合には、図３（ａ）〜（ｄ）又は図４（ａ）〜（ｄ）や図７に示されるように、各照射領域Ｒ毎に対してビーム形状が円形や略円形などのレーザ光Ｌを、各レーザ光Ｌの一部が互いに重なり合うように後述する駆動部３０でＸ方向及びＹ方向へ並べて順次それぞれ整列照射させる。これにより、複数の照射領域Ｒのうち一つの照射領域Ｒの全体が、多数のスポット状のレーザ光Ｌで隙間なく埋め尽くされる。一つの照射領域Ｒの全体が多数のスポット状のレーザ光Ｌで埋め尽くされた後は、次の照射領域Ｒに対するスポット状のレーザ光Ｌの整列照射が同様に繰り返し行われる。最終的には複数の照射領域Ｒのすべてが整列照射される。
加えて、図７に示されるように、複数の照射領域Ｒの境目Ｒａを挟んで整列照射されるスポット状のレーザ光Ｌの間隔Ｒｂは、レーザ光Ｌのビーム径ｄよりも小さく設定され、境目Ｒａの反対側に配置されるスポット状のレーザ光Ｌをそれぞれの端部同士が互いに接するように整列照射させることが好ましい。
複数の照射領域Ｒの境目Ｒａとは、Ｘ方向及びＹ方向へ配列された隣り合う照射領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の間に形成される境界線である。境目Ｒａの間隔Ｒｂとは、境目Ｒａを挟んで整列照射されるスポット状のレーザ光Ｌにおいてビーム中心Ｒｏの間に亘る距離をいう。これにより、照射領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の全体がすべて多数のスポット状のレーザ光Ｌで埋め尽くされるとともに、照射領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の境目Ｒａにおいても、多数のスポット状のレーザ光Ｌで埋め尽くされる。
図示例の場合には、境目Ｒａを挟んで整列照射されるスポット状のレーザ光Ｌの間隔Ｒｂを、照射領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４に整列照射されるスポット状のレーザ光Ｌの間隔と、Ｘ方向やＹ方向でそれぞれ同寸法で、各レーザ光Ｌの一部が同様に重なり合うように設定している。
また、その他の例として図示しないが、境目Ｒａを挟んで整列照射されるスポット状のレーザ光Ｌの間隔Ｒｂを、照射領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４に整列照射されるスポット状のレーザ光Ｌの間隔と異なるように設定するなど、図示例以外の設定に変更することも可能である。
【００１７】
さらに、光照射部２２のレーザスキャナ２２ａから積層体Ｓに向けスポット状のレーザ光Ｌを照射する場合には、積層体Ｓに対するレーザ光Ｌの照射角度に応じて各レーザ光Ｌのビーム形状（断面形状）が円形や楕円形となる。
つまり、レーザスキャナ２２ａからレンズ２２ｂを通してレーザ光Ｌが積層体Ｓに照射される状態において、積層体Ｓに対するスポット状のレーザ光Ｌの照射角度が略垂直（約９０度）の場合には、図７に示されるように、各レーザ光Ｌのビーム形状が円形となると同時に、各レーザ光Ｌのビーム径ｄがすべて等しくなる。
これに対し、レーザスキャナ２２ａからレンズ２２ｂを通して積層体Ｓに照射したスポット状のレーザ光Ｌが傾斜すると、積層体Ｓに対する照射角度が略垂直（約９０度）未満になり、レーザスキャナ２２ａから積層体Ｓまでレーザ照射拒離が変化する。この傾斜した場合には、各レーザ光Ｌのビーム形状が楕円形となると同時に、各レーザ光Ｌのビーム径ｄが変化する。スポット状のレーザ光Ｌのビーム形状は、ビーム形状が不安定な楕円形よりも円形が好ましい。
その理由は、レーザスキャナ２２ａからの積層体Ｓに対する照射角度が傾斜して略垂直（約９０度）未満となった場合や、反りがある積層体Ｓの場合には、レーザスキャナ２２ａから積層体Ｓまでレーザ照射拒離が変化により、レーザ光Ｌのビーム径ｄが変化してしまう。レーザスキャナ２２ａから積層体Ｓへの照射エネルギー自体は変わらないため、ビーム径ｄが変化すると、ビーム径ｄの２乗に反比例して、レーザ光Ｌのエネルギー密度も変化する。
つまり、例えば特開２０１２−０２４７８３号公報に記載されるように、分割サイズが比較的に大きな照射領域の全体に向けて、レーザスキャナ２２ａからレーザ光Ｌを掃引させると、掃引に伴うレーザスキャナ２２ａの振り角度が広くなって、照射領域の中央と端部とでは照射エネルギー密度が変わり、剥離ムラを発生する可能性がある。
これに対して、分割サイズが比較的に小さな照射領域に向けてレーザスキャナ２２ａの掃引に伴う振る角度をコンパクトに制限することで、照射エネルギー密度が均一になって剥離ムラの発生防止が可能になる。
【００１８】
駆動部３０は、保持部材１０又は光照射部２２のいずれか一方か若しくは保持部材１０及び光照射部２２の両方を移動することにより、光照射部２２から照射したレーザ光Ｌが、保持部材１０に保持した積層体Ｓの支持体２及び分離層３に対して、少なくとも光照射部２２からのレーザ光Ｌの照射方向（Ｚ方向）と交差する二方向（ＸＹ方向）へ相対的に移動するように構成した光軸相対移動機構である。
駆動部３０による相対的な移動方向は、ＸＹ方向のみに限られず、必要に応じてＺ方向も含まれる。
駆動部３０となる光軸相対移動機構には、主に保持部材１０及び積層体Ｓを動かすワーク側移動タイプと、光照射部２２を動かす光軸側移動タイプがある。
ワーク側移動タイプの場合は、図１（ａ）（ｂ）及び図８（ａ）（ｂ）や図９（ａ）（ｂ）及び図１０（ａ）（ｂ）に示されるように、保持部材１０に駆動部３０が設けられ、駆動部３０で保持部材１０をＸ方向及びＹ方向やＺ方向へ動かすことにより、光照射部２２からの光照射位置ＰをＸＹ方向やＺ方向へ移動させる。この場合の駆動部３０としては、ＸＹステージやＸＹテーブルなどが用いられ、モータ軸などからなるＸ軸移動機構３１及びＹ軸移動機構３２を有している。さらに必要に応じて保持部材１０をＺ方向へ動かすＺ軸移動機構３３を設けることが好ましい。
駆動部３０の具体例として図１（ａ）（ｂ）及び図８（ａ）（ｂ）や図９（ａ）（ｂ）及び図１０（ａ）（ｂ）に示される場合には、レーザスキャナ（ポリゴンスキャナ）２２ａの回転駆動によるレーザ光ＬのＸ方向への走査（掃引）に加えて、保持部材１０をＸＹ方向やＺ方向へ動かしている。
また光軸側移動タイプの場合は、図５や図６に示されるように、光学系２０の一部のみに駆動部３０を設けて、保持部材１０が動かずに光照射部２２からの光照射位置ＰをＸＹ方向やＺ方向へ移動させるように構成される。この場合の駆動部３０としては、ポリゴンスキャナ２２ａ１やガルバノスキャナ２２ａ２などからなるＸＹ軸移動機構３４を有している。さらに必要に応じてＺ方向へ相対移動させる場合には、図示しないが保持部材１０にＺ軸移動機構３３を設けるか、或いは光照射部（レーザスキャナ）２２を駆動部３０によってＺ方向へ動かす。
【００１９】
測長部４０は、光照射部２２から保持部材１０に保持された積層体Ｓの支持体２や分離層３の照射面までの照射距離を測定する非接触式の変位計や変位センサなどからなり、保持部材１０に保持された積層体ＳとＺ方向へ対向するように配置される。
測長部４０の具体例として図１（ａ）（ｂ）及び図８（ａ）（ｂ）や図９（ａ）（ｂ）及び図１０（ａ）（ｂ）に示される場合には、光照射部（レーザスキャナ）２２に測長部４０となるレーザ変位計を設け、光照射部（レーザスキャナ）２２から分離層３の照射面までＺ方向への長さを測定し、この測定値を後述する制御部５０へ出力している。
また、その他の例として図示しないが、測長部４０としてレーザ変位計以外の変位計や変位センサを用いることも可能である。
【００２０】
制御部５０は、保持部材１０の保持チャック１１の駆動源と、光学系２０，光源２１及び光照射部２２と、駆動部３０となる光軸移動機構と、測長部４０にそれぞれ電気的に接続するコントローラーである。
さらに制御部５０は、それ以外にも分離前の積層体Ｓを保持部材１０に向けて搬送するための搬入機構（図示しない），光照射後の積層体Ｓから支持体２のみを保持して引き離す剥離機構（図示しない），剥離後の積層体Ｓ（ワーク１）を保持部材１０から搬送するための搬出機構（図示しない）などにも電気的に接続するコントローラーでもある。
制御部５０となるコントローラーは、その制御回路（図示しない）に予め設定されたプログラムに従って、予め設定されたタイミングで順次それぞれ作動制御している。すなわち制御部５０は、光源２１から光照射位置Ｐに照射されるレーザ光ＬのＯＮ／ＯＦＦ制御を始めとするワーク分離装置Ａの全体的な作動制御を行うだけでなく、これに加えてレーザ光Ｌの各種パラメーターの設定などの各種設定も行っている。
制御部５０によって光学系２０の光照射部２２や駆動部３０は、保持部材１０に保持された積層体Ｓの支持体２及び分離層３を分割した複数の照射領域Ｒに対して、光照射部２２からのレーザ光Ｌの照射を各照射領域Ｒ毎に行い、且つレーザ光Ｌの照射角度が支持体２や分離層３の表面と略垂直又は所定角度になるように制御している。
これに加えて制御部５０となるコントローラーは、タッチパネルなどの入力手段５１や表示部（図示しない）などを有し、入力手段５１の操作により光照射部２２の走査距離や、複数の照射領域Ｒのサイズや、複数の照射領域Ｒに対する光照射部２２からのレーザ光Ｌの照射順序などが設定可能に構成されている。
【００２１】
制御部５０に設定される光照射部２２から複数の照射領域Ｒへのレーザ光Ｌの照射順序は、図２（ａ）（ｂ）に示されるように、Ｘ方向及びＹ方向に配列した複数の照射領域Ｒに対し、駆動部３０によるＸＹ方向への相対的な移動と連係して、「連続的な照射」又は「不連続的な照射」を行い、最終的には複数の照射領域Ｒのすべてを照射する。なお、図面において照射の有無が濃淡で示され、照射前の照射領域Ｒを淡く表示し、照射後の照射領域Ｒを濃く表示している。
「連続的な照射」として図２（ｃ）示される場合には、積層体Ｓの端に相当する角部位に配置された照射領域ＲからＸ方向又はＹ方向のいずれか一方に並んだ一列分を、先（直前）に照射した照射領域Ｒと次に照射される照射領域Ｒとが連続する順番で照射し、一列分の照射が終了した後に他の列も同様に連続照射している。図示例では、複数の照射領域ＲにおいてＸ方向へ並んだ一列分を順次連続照射した後に、駆動部３０で保持部材１０に保持された積層体ＳをＹ方向へ一列分だけ動かして、他の列も同様に連続照射している。
「不連続的な照射」として図２（ｄ）示される場合には、Ｘ方向又はＹ方向のいずれか一方に並んだ一列分を先（直前）に照射した照射領域Ｒと次に照射される照射領域Ｒとが離隔する順番で照射し、一列分の照射が終了した後に他の列も同様に連続照射する以外は「連続的な照射」と同じように照射している。図示例では、Ｘ方向及びＹ方向へ一つ飛び毎に千鳥模様となるように照射して、照射済みの照射領域Ｒ同士がＸ方向及びＹ方向へ隣り合わないように制御している。
また、その他の例として図示しないが、複数の照射領域ＲにおいてＹ方向へ並んだ一列分に「連続的な照射」又は「不連続的な照射」を行うことや、「不連続的な照射」において複数（二つ）飛び毎に照射するなどの図示例以外に照射順序を変更することが可能である。
【００２２】
そして、制御部５０の制御回路に設定されたプログラムを、ワーク分離装置Ａによるワーク分離方法として説明する。
本発明の実施形態に係るワーク分離装置Ａを用いたワーク分離方法は、保持部材１０に積層体Ｓのワーク１を着脱自在に保持する保持工程と、保持部材１０に保持された積層体Ｓの支持体２を透して分離層３に向け光照射部２２からレーザ光Ｌを照射する光照射工程と、保持部材１０に保持された積層体Ｓの支持体２及び分離層３に対する光照射部２２からの光照射位置Ｐを相対的に移動させる相対移動工程と、積層体Ｓのワーク１から支持体２を剥離する分離工程と、を主要な工程として含んでいる。
さらに、分離工程の後工程として、分離層３から分離したワーク１に残留している分離層３の残渣を洗浄液で除去する洗浄工程と、洗浄工程後のワーク１をダイシングなどで切断する切り離し工程と、を含むことが好ましい。
【００２３】
保持工程では、搬送ロボットなどからなる搬入機構（図示しない）の作動により、分離前の積層体Ｓを保持部材１０へ向けて搬入し、保持部材１０の保持面において所定位置に分離前の積層体Ｓが保持チャック１１で移動不能に保持される。
光照射工程では、光学系２０及び光照射部２２の作動により、保持部材１０に保持された積層体Ｓに向けレーザ光Ｌが、支持体２を透して分離層３に照射される。
相対移動工程では、駆動部３０や光照射部（レーザスキャナ）２２の作動により、保持部材１０に保持した積層体Ｓと光照射部２２とがＸＹ方向やＺ方向へ相対的に移動される。
図１〜図４及び図９に示される場合には、駆動部３０の作動により、光照射部２２となるレーザスキャナ２２ａに対して、保持部材１０に保持された積層体Ｓの支持体２及び分離層３をＸＹ方向へ相対的に移動させている。また図５や図６に示される場合には、駆動部３０の作動により、保持部材１０に保持された積層体Ｓの支持体２及び分離層３に対して、光照射部２２となるレーザスキャナ２２ａをＸＹ方向へ相対的に移動させている。これにより、支持体２及び分離層３の照射面全体よりも小さく分割された複数の照射領域Ｒに対し、光照射部２２のレーザスキャナ２２ａからスポット状のレーザ光Ｌを各照射領域Ｒ毎に整列照射している。これと同時に、光照射部２２のレーザスキャナ２２ａから各照射領域Ｒ毎に整列照射されるスポット状のレーザ光Ｌの照射角度は、略垂直又は所定角度になるように保持されている。最終的には複数の照射領域Ｒのすべてにレーザ光Ｌが照射される。
これによって、レーザ光Ｌが単位照射領域Ｒ毎に満遍なく均一に照射される。このため、最終的には分離層３の全面に亘ってレーザ光Ｌが照射ムラを生じることなく照射され、分離層３の全面がワーク１と支持体２を剥離可能に変質する。
分離工程では、光照射後の積層体Ｓに対し支持体２を保持して引き離す剥離機構（図示しない）の作動により、保持部材１０に保持された積層体Ｓのワーク１から支持体２を剥離して分離される。
分離工程の後は、搬送ロボットなどからなる搬入機構（図示しない）の作動により、分離後のワーク１が保持部材１０の保持面から取り外されて搬出される。
それ以降は上述した工程が繰り返される。
【００２４】
また図８（ａ）（ｂ）や図１０（ａ）（ｂ）に示されるように、反りがある積層体Ｓの場合には、光照射部２２のレーザスキャナ２２ａからスポット状のレーザ光Ｌを複数の照射領域Ｒ毎に整列照射する際に、光照射部２２から複数の照射領域Ｒまでの照射距離が略一定となるように、測長部４０による測定値に基づいてＺ軸移動機構３３を作動制御する。
具体的に制御例としては、光照射部２２から光照射前の時点で、光照射部２２とＺ方向へ対向する各照射領域Ｒの代表点を測長部４０により測定して測定値を検出し、この測定値に基づいて各照射領域Ｒの光照射を行うタイミングと合うようにＺ軸移動機構３３が作動制御される。つまり、Ｚ軸移動機構３３の作動制御により、保持部材１０をＺ方向へ移動させて、光照射部２２のレーザスキャナ２２ａから複数の照射領域Ｒまでの照射距離が調整される。
また、その他の例として、測長部４０で測定した測定値をフィードバックしながら、Ｚ軸移動機構３３の作動制御することにより、保持部材１０をＺ方向へ移動させることも可能である。
これにより、保持部材１０に保持した反りがある積層体Ｓの分離層３と光照射部２２のレーザスキャナ２２ａとの照射距離が略一定となるように調整可能となる。
【００２５】
このような本発明の実施形態に係るワーク分離装置Ａ及びワーク分離方法によると、保持部材１０に保持した積層体Ｓに向け光照射部２２からスポット状のレーザ光Ｌが積層体Ｓの支持体２を透して分離層３に照射される。
駆動部３０による保持部材１０と光照射部２２との相対的な二方向（ＸＹ方向）の移動に伴い、分離層３の照射面全体を分割した複数の照射領域Ｒに対して、光照射部２２のレーザスキャナ２２ａからスポット状のレーザ光Ｌが各照射領域Ｒ毎（単位照射領域毎）にそれぞれ整列照射される。
これにより、レーザ光Ｌが単位照射領域Ｒ毎に満遍なく照射される。最終的には複数の照射領域Ｒのすべてにレーザ光Ｌが照射ムラを生じることなく照射され、分離層３の全面がワーク１と支持体２を剥離可能に変質する。
したがって、積層体Ｓのサイズやワーク１の厚みと関係なく均一なレーザ光Ｌの照射を行ってワーク１から支持体２を容易に剥離することができる。
その結果、積層体の分離層に対してレーザ光の照射ムラが部分的に発生し易い従来のものに比べ、ワーク１が薄く大型（大面積）になっても支持体２を透して分離層３の大面積な全体にレーザ光Ｌを均一に照射できて、部分的な剥離不良が発生しないとともに、レーザ光Ｌの出力が強くなり過ぎず、ワーク１の回路基板に形成されているデバイスにダメージを起こすことや、部分的な過照射により煤の発生を起こすこともない。
また分離層３の材質によっては、各照射領域の全面を均一に分解して剥離可能な程度まで変質できない従来のものに比べ、分離層３の材質と関係なくワーク１から支持体２を確実に剥離することができる。
さらに反りがある積層体Ｓであっても均一な剥離が実現できる。
このため、ワーク１からの支持体２の高精度な分離が実現できて、高性能で且つクリーンな製品の製造が図れる。
【００２６】
特に、光照射部２２は、レーザスキャナ２２ａからのレーザ光Ｌを分離層３に向けて導くレンズ２２ｂを有し、レンズ２２ｂは、レンズ２２ｂの光軸Ｌ１に対して主光線Ｌ２が平行に配置されるテレセントリック系レンズ２２ｂ１か、又は光軸Ｌ１に対して主光線Ｌ２が所定角度に配置される非テレセントリック系レンズ２２ｂ２であることが好ましい。
図１（ａ）や図８（ａ）（ｂ）に示されるテレセントリック系レンズ２２ｂ１の場合には、積層体Ｓに対する照射角度が略垂直になるため、レーザ光Ｌのビーム形状（断面形状）が楕円形にならず、分離層３の全面に亘ってレーザ光Ｌとして円形のビーム形状を並べることが可能になる。
したがって、レーザ光Ｌによる分離層３のより均一な剥離を行うことができる。
その結果、ワーク１が大型（大面積）であっても、より品質の高いレーザ剥離が行える。
さらに、分離層３が、レーザ光Ｌの入射角度によりレーザ光Ｌの吸収率が大きく異なる角度依存性のある構成材料である場合には有効である。
また図９（ａ）や図１０（ａ）（ｂ）に示される非テレセントリック系レンズ２２ｂ２の場合には、レーザスキャナ２２ａから分離層３までの照射距離が多少変化しても略円形のビーム形状が得られ、反りのために分離層３の位置がレーザ光Ｌの照射方向へ変化してもレーザ光Ｌのビーム形状（断面形状）が変化し難い。特に複数の照射領域Ｒのサイズが比較的に小さい時には、レーザ光Ｌのビーム形状が楕円にならず、安定した剥離が可能となる。
したがって、反りのある分離層３であってもレーザ光Ｌを均一に照射してワーク１から支持体２を確実に剥離することができる。
このため、反りのあるワーク１からの支持体２の高精度な分離が実現できて、高性能で且つクリーンな製品の製造が図れる。
【００２７】
さらに、図１（ａ）（ｂ）や図９（ａ）（ｂ）などに示されるように駆動部３０が、光照射部２２に対して保持部材１０を光照射部２２からの光照射方向（Ｚ方向）と交差する二方向（ＸＹ方向）へ相対的に動かすＸ軸移動機構３１及びＹ軸移動機構３２を有することが好ましい。
この場合には、Ｘ軸移動機構３１及びＹ軸移動機構３２の作動により、保持部材１０に保持した積層体Ｓが、光照射方向（Ｚ方向）と交差する二方向（ＸＹ方向）へ動いて、光照射部２２を含む光学系２０が動かなくても、分離層３の全面に亘ってレーザ光Ｌが照射可能になる。
したがって、簡単な構造で積層体Ｓの分離層３に均一なレーザ光Ｌの照射を行ってワーク１から支持体２を容易に剥離することができる。
その結果、装置全体の構造を簡素化できて製造コストの低減化が図れる。
【００２８】
また、図７に示されるように、複数の照射領域Ｒの境目Ｒａを挟んで照射されるレーザ光Ｌの間隔Ｒｂは、レーザ光Ｌのビーム径ｄよりも小さく設定することが好ましい。
この場合には、境目Ｒａの反対側のレーザ光Ｌがそれぞれの端部同士を互いに接するように照射される。このため、レーザ光Ｌの部分的な照射不足が発生しない。
したがって、複数の照射領域Ｒの境目Ｒａでも部分的な剥離不良の発生を防止することができる。
その結果、複数の照射領域Ｒの全体に亘って均一に剥離できて、高性能な製品の製造が図れる。
【００２９】
また、図２（ｄ）に示されるように制御部５０が、光照射部２２から複数の照射領域Ｒへのレーザ光Ｌの照射順序として、先に照射した照射領域Ｒと次の照射領域Ｒとが離隔する順番で照射されるように制御することが好ましい。
この場合には、先に照射した照射領域Ｒと次の照射領域Ｒとを離隔する順番で照射することにより、隣り合う照射領域Ｒにおいて個々に応力が解放されるものの、それぞれの応力は微小であるために影響が小さい。
したがって、照射途中において反りによる内部の応力が局部的に解放されずに全面剥離することができる。
その結果、未だ照射されない照射領域Ｒとの界面でクラックが入ることや、ワーク１の回路基板に形成されているデバイスにダメージを与えることを防止でき、積層体Ｓの割れも完全に防止できて、歩留まりの向上が図れる。
特に分離層３の積層面全体が複数の照射領域Ｒとして分離層３の両端に亘り連続する長方形に分割された場合には、正方形に比べてタクトタイムを短縮化できるともに、レーザ光Ｌの照射部位と未照射部位の間に発生する応力を容易に開放できる。このため、レーザ光Ｌの照射条件や、ワーク１と分離層３の接着部位などに使用される材料の条件によって生じる剥がれ方向に働く応力によるワーク１の亀裂、及び、レーザ光Ｌにより反応するワーク１と分離層３の接着部位に、レーザ光Ｌの照射条件や接着材料の条件によってもし煤が発生した場合でも、煤が既に剥離した箇所に流れることで発生するワーク１の亀裂を確実に防止できる。さらに、長方形に分割された複数の照射領域Ｒを幅狭い帯状にすることで、より応力の発生を微小なものに抑えて、ワーク１の亀裂発生をより防止できる。
【００３０】
またさらに、図８（ａ）（ｂ）や図１０（ａ）（ｂ）に示されるように制御部５０が、光照射部２２からレーザ光Ｌを複数の照射領域Ｒ毎に照射する際に、光照射部２２から複数の照射領域Ｒまでの照射距離が略一定となるように、測長部４０による測定値に基づいてＺ軸移動機構３３を作動制御することが好ましい。
この場合には、保持部材１０に保持した反りがある積層体Ｓの分離層３と光照射部２２との照射距離が略一定となるように調整可能となる。
したがって、反りのある積層体Ｓであっても均一なレーザ光Ｌの照射を行ってワーク１から支持体２を容易に剥離することができる。
その結果、反りのある積層体Ｓであっても支持体２を透して分離層３の全面にレーザ光Ｌが均一に当たるため、部分的な剥離不良が発生しないとともに、レーザ光Ｌの出力が強くなり過ぎず、ワーク１の回路基板に形成されているデバイスにダメージを起こすことや、部分的な過照射により煤の発生を起こすこともない。
このため、反りのあるワーク１からの支持体２の高精度な分離が実現できて、高性能で且つクリーンな製品の製造が図れる。
【００３１】
なお、前示の実施形態では、ワーク１と支持体２とが接着性を有する材料からなる分離層３で貼り合わせているが、これに限定されず、接着性を有していない材料からなる分離層３を用いた場合には、分離層３とワーク１の間に接着剤からなる接着層（図示しない）を設けて、接着層により分離層３とワーク１を接着してもよい。
さらに図示例では、駆動部３０となる光軸相対移動機構により主に積層体Ｓ側を移動させるワーク側移動タイプを示したが、これに限定されず、光学系２０の一部のみに設けた駆動部３０により光照射部２２が動く光軸側移動タイプを採用してもよい。
その具体例としては、光学系２０の一部として光照射部２２のレーザスキャナ２２ａ（ポリゴンスキャナ２２ａ１やガルバノスキャナ２２ａ２）などをＺ方向へ動かすことにより、同一の照射領域Ｒ内での照射においては、保持部材１０が動かずにレーザスキャナ２２ａからの光照射位置ＰをＺ方向へ移動させることも可能である。
【符号の説明】
【００３２】
Ａ  ワーク分離装置                    Ｓ  積層体
１  ワーク                            ２  支持体
３  分離層                            １０  保持部材
２０  光学系                          ２１  レーザ光源
２２  光照射部                        ２２ａ  レーザスキャナ
２２ｂ  レンズ                        ２２ｂ１  テレセントリック系レンズ
２２ｂ２  非テレセントリック系レンズ  ３０  駆動部
３１  Ｘ軸移動機構                    ３２  Ｙ軸移動機構
３３  Ｚ軸移動機構                    ４０  測長部
５０  制御部                          Ｌ  レーザ光
Ｌ１  光軸                            Ｌ２  主光線
ｄ  ビーム径                          Ｐ  光照射位置
Ｒ  照射領域                          Ｒａ  境目
Ｒｂ  間隔
【国際調査報告】
2019221285.tif 000013
2019221285.tif 000014
2019221285.tif 000015
2019221285.tif 000016