JP7283886B2 - Slicing method and slicing apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、スライス方法およびスライス装置に関する。 The present invention relates to a slicing method and a slicing apparatus.

例えばシリコン(Si)、窒化ガリウム(GaN)、シリコンカーバイド(SiC)、サファイア、ダイヤモンドといった硬脆性材料から基板(ウエハ)を製造する方法の一つとして、レーザを用いて硬脆性材料の内部に改質層を形成し、その改質層を境界としてウエハ状に分離する方法がある。 For example, as one method of manufacturing a substrate (wafer) from hard and brittle materials such as silicon (Si), gallium nitride (GaN), silicon carbide (SiC), sapphire, and diamond, a laser is used to modify the interior of the hard and brittle materials. There is a method of forming a modified layer and separating into wafers using the modified layer as a boundary.

例えば特許文献1には、シリコンウエハのスライス工程において、集光レンズでレーザ光の集光点を被加工材の内部に合わせ、そのレーザ光で被加工材を相対的に走査することにより面状の加工領域を形成し、被加工材の内部で発生した熱による膨張・収縮を利用して、加工領域を境界として被加工材の一部を基板として分離する方法が開示されている。 For example, in Patent Document 1, in the process of slicing a silicon wafer, a condensing point of a laser beam is aligned with the inside of a workpiece with a condenser lens, and the workpiece is relatively scanned with the laser beam to form a planar shape. is formed, and expansion/contraction due to heat generated inside the workpiece is used to separate a part of the workpiece as a substrate with the machining area as a boundary.

特開2011-60860号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-60860

しかしながら、上述した従来の方法では、被加工材として硬脆性材料を用いると、楔状の圧入材が圧入された部分の近傍にチッピングを生じさせたり、ウエハが反る方向にモーメントが作用するため、ウエハ自体が割れたりするおそれがある。 However, in the conventional method described above, if a hard and brittle material is used as the workpiece, chipping may occur in the vicinity of the portion where the wedge-shaped press-fitting material is press-fitted, or a moment may act in the direction in which the wafer warps. The wafer itself may crack.

本発明の目的は、被加工材の内部に改質層を形成した後、改質層を境界として被加工材分離する際に生じる不具合を抑制できるスライス方法およびスライス装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a slicing method and a slicing apparatus capable of suppressing problems that occur when a modified layer is formed inside the workpiece and then the workpiece is separated using the modified layer as a boundary.

本発明の一態様に係るスライス方法は、レーザ発振器からZ方向に出射されたレーザ光をウエハ内部に集光させながらX方向およびY方向に走査して、前記ウエハ内部に複数の改質部が前記X方向および前記Y方向に連なった改質層を形成する改質層形成工程と、熱源により、前記改質層を前記ウエハの融点未満かつ前記改質層の融点以上の温度で加熱することで、前記改質層を溶融し、液状層を形成する改質層溶融工程と、前記液状層を境界として、前記ウエハを分離する分離工程と、を含み、前記改質層は、前記複数の改質部のそれぞれが、前記Z方向において異なる長さおよび位置のばらつきを有することにより凹凸形状を有し、前記改質層を構成する前記改質部それぞれの、前記Z方向における厚みは、前記ウエハの未改質層において、前記改質部の前記Z方向の長さや位置の違いに対応して形成される凹凸形状の、前記Z方向における最高位置と最低位置との高低差よりも大きい In a slicing method according to an aspect of the present invention, a laser beam emitted from a laser oscillator in the Z direction is scanned in the X direction and the Y direction while condensing the inside of the wafer to form a plurality of modified portions inside the wafer. a modified layer forming step of forming modified layers continuous in the X direction and the Y direction; and heating the modified layer with a heat source to a temperature lower than the melting point of the wafer and equal to or higher than the melting point of the modified layer. a modified layer melting step of melting the modified layer to form a liquid layer; and a separating step of separating the wafer with the liquid layer as a boundary, wherein the modified layer is formed from the plurality of Each of the modified portions has an uneven shape due to variations in length and position in the Z direction, and the thickness in the Z direction of each of the modified portions constituting the modified layer is In the unmodified layer of the wafer, the height difference between the highest position and the lowest position in the Z direction of the uneven shape formed corresponding to the difference in length and position of the modified portion in the Z direction is larger.

本発明の一態様に係るスライス装置は、Z方向にレーザ光を出射し、ウエハ内部に集光させながらX方向およびY方向に走査して、前記ウエハ内部に複数の改質部が前記X方向および前記Y方向に連なった改質層を形成するレーザ発振器と、前記改質層を前記ウエハの融点未満かつ前記改質層の融点以上の温度で加熱することで、前記改質層を溶融し、液状層を形成する熱源と、前記液状層を境界として、前記ウエハを分離する分離部と、を含み、前記改質層は、前記複数の改質部のそれぞれが、前記Z方向において異なる長さおよび位置のばらつきを有することにより凹凸形状を有し、前記改質層を構成する前記改質部それぞれの、前記Z方向における厚みは、前記ウエハの未改質層において、前記改質部の前記Z方向の長さや位置の違いに対応して形成される凹凸形状の、前記Z方向における最高位置と最低位置との高低差よりも大きい A slicing apparatus according to an aspect of the present invention emits a laser beam in the Z direction and scans in the X direction and the Y direction while concentrating the laser beam inside the wafer to form a plurality of modified portions inside the wafer in the X direction. and a laser oscillator for forming a modified layer continuous in the Y direction; a heat source for forming a liquid layer; and a separating section for separating the wafer with the liquid layer as a boundary, wherein the modified layer has a plurality of modified sections each having a different length in the Z direction. The thickness in the Z direction of each of the modified portions constituting the modified layer has an uneven shape due to variations in thickness and position, and the thickness in the Z direction is the same as that of the modified portion in the unmodified layer of the wafer. It is larger than the height difference between the highest position and the lowest position in the Z direction of the uneven shape formed corresponding to the difference in length and position in the Z direction.

本発明によれば、被加工材の内部に改質層を形成した後、改質層を境界として被加工材を分離する際に生じる不具合を抑制することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, after forming a modified layer in the inside of a to-be-processed material, the trouble which arises when separating a to-be-processed material using a modified layer as a boundary can be suppressed.

本発明の実施の形態に係るレーザ加工装置の一例を示す模式図BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic diagram which shows an example of the laser processing apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る改質層形成動作時の被加工材の移動方向の一例を示す模式図Schematic diagram showing an example of the moving direction of the workpiece during the modified layer forming operation according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る改質層形成動作時の被加工材の移動方向の一例を示す模式図Schematic diagram showing an example of the moving direction of the workpiece during the modified layer forming operation according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係るレーザ照射パルス間隔の一例を示す図FIG. 4 is a diagram showing an example of laser irradiation pulse intervals according to an embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態に係る改質層形成動作時の被加工材の断面を示す模式図Schematic diagram showing a cross section of a work material during a modified layer forming operation according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る改質層形成動作時の被加工材の断面を示す模式図Schematic diagram showing a cross section of a work material during a modified layer forming operation according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る改質層形成動作時の被加工材の断面を示す模式図Schematic diagram showing a cross section of a work material during a modified layer forming operation according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る改質層の形成後の被加工材の断面を示す模式図Schematic diagram showing a cross section of a workpiece after formation of a modified layer according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る改質層の形成後の被加工材の断面を示す模式図Schematic diagram showing a cross section of a workpiece after formation of a modified layer according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る分離装置の模式図Schematic diagram of a separation device according to an embodiment of the present invention 本発明の実施の形態に係る被加工材分離動作時の被加工材の断面を示す模式図Schematic diagram showing a cross section of a workpiece during the workpiece separation operation according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る被加工材分離動作時の被加工材の断面を示す模式図Schematic diagram showing a cross section of a workpiece during the workpiece separation operation according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る改質層の厚みの例を示す模式図Schematic diagram showing an example of the thickness of the modified layer according to the embodiment of the present invention 本発明の実施の形態に係る複数の改質層が形成された被加工材の断面を示す模式図Schematic diagram showing a cross section of a work material on which a plurality of modified layers are formed according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る改質層を形成した被加工材を示す斜視図1 is a perspective view showing a workpiece having a modified layer formed thereon according to an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施の形態に係る被加工材の上部および下部が水平方向に回転した状態を真上から見た模式図FIG. 2 is a schematic diagram showing a state in which the upper and lower parts of the workpiece according to the embodiment of the present invention are rotated horizontally, as seen from directly above; 本発明の実施の形態に係る被加工材のXZ平面における端面が回転する前の状態を示す模式図Schematic diagram showing a state before rotation of an end face in an XZ plane of a workpiece according to an embodiment of the present invention. 図10Bに示した端面が回転した後の状態を示す模式図Schematic diagram showing a state after the end face shown in FIG. 10B is rotated 本発明の実施の形態に係る被加工材の上部および下部がZ方向に傾いた状態を示す模式図Schematic diagram showing a state in which the upper and lower parts of the workpiece according to the embodiment of the present invention are tilted in the Z direction. 本発明の実施の形態に係る被加工材のYZ平面における端面が傾く前の状態を示す模式図Schematic diagram showing a state before the end surface of the workpiece in the YZ plane is inclined according to the embodiment of the present invention. 図11Bに示した端面が傾いた後の状態を示す模式図The schematic diagram which shows the state after the end surface shown in FIG. 11B inclines.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図において、共通する構成要素については同一符号を付し、それらの構成要素については適宜説明を省略する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code|symbol is attached|subjected about a common component, and description is abbreviate|omitted suitably about those components.

本発明の実施の形態に係るレーザ加工装置(改質層形成装置)100の構成について説明する。図1は、本実施の形態に係るスライス装置100の模式図である。 A configuration of a laser processing apparatus (modified layer forming apparatus) 100 according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic diagram of a slicing apparatus 100 according to this embodiment.

レーザ加工装置100は、固定テーブル2、駆動ステージ3、レーザ発振器4、ミラー6、およびレンズ7を有する。 A laser processing apparatus 100 has a fixed table 2 , a driving stage 3 , a laser oscillator 4 , a mirror 6 and a lens 7 .

被加工材1は、例えば窒化ガリウム(硬脆性材料の一例。以下、GaNともいう)で構成され、内部に、後述の改質層8が形成される加工対象の部材である。被加工材1としては、例えば、直径が2インチ、厚みが400μmであるものが好ましいが、直径および厚みは上記値に限定されるものではなく、400μmより厚いインゴット材を用いてもよいし、2インチより大きい直径のインゴット材を用いてもよい。 The workpiece 1 is made of, for example, gallium nitride (an example of a hard brittle material, hereinafter also referred to as GaN), and is a member to be processed in which a modified layer 8 to be described later is formed. The work material 1 preferably has a diameter of 2 inches and a thickness of 400 μm, for example, but the diameter and thickness are not limited to the above values, and an ingot material thicker than 400 μm may be used. Ingot material with a diameter greater than 2 inches may also be used.

固定テーブル2は、例えば真空吸着により被加工材1を固定する。なお、固定テーブル2としては、後述する駆動ステージ3の駆動による被加工材1の位置ズレが生じないものを用いる。 The fixed table 2 fixes the workpiece 1 by vacuum suction, for example. As the fixed table 2, a table is used which does not cause displacement of the workpiece 1 due to driving of the driving stage 3, which will be described later.

駆動ステージ3は、X軸、Y軸、Z軸の各方向への駆動、およびθ方向に回転可能である。また、駆動ステージ3は、被加工材1に対するレーザ光5の相対位置を制御することができる。 The drive stage 3 can be driven in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, and can rotate in the θ direction. Further, the drive stage 3 can control the relative position of the laser beam 5 with respect to the workpiece 1 .

レーザ発振器4は、被加工材1に対して、例えば直径約4mmの直線偏光であるレーザ光5を出射する。例えば、レーザ光5は、50%以上の透過率を有する波長(例えば、波長532nm)であり、パルス幅が0.2ピコ秒以上かつ100ピコ秒以下(例えば、15ピコ秒)であり、最大出力50Wのピコ秒レーザである。また、レーザ光5の最大繰返し周波数は1MHzである。 A laser oscillator 4 emits linearly polarized laser light 5 having a diameter of about 4 mm, for example, to the workpiece 1 . For example, the laser light 5 has a wavelength with a transmittance of 50% or more (e.g., a wavelength of 532 nm), a pulse width of 0.2 picoseconds or more and 100 picoseconds or less (e.g., 15 picoseconds), and a maximum It is a picosecond laser with an output of 50W. Also, the maximum repetition frequency of the laser light 5 is 1 MHz.

また、レーザ発振器4は、駆動ステージ3との制御信号(図1に示す破線の両矢印)のやりとりにより、レーザ光5のON/OFFを制御することができる。 In addition, the laser oscillator 4 can control ON/OFF of the laser beam 5 by exchanging a control signal (double arrow of broken line shown in FIG. 1) with the drive stage 3 .

なお、透過率の測定には、例えば、積分球付き分光光度計(日本分光株式会社製、V7100。図示略)を用いる。透過率とは、レーザ発振器4から出射された全光量に対する、被加工材1を透過した光の光量(光度計で受光された光量)の比である。 For the transmittance measurement, for example, a spectrophotometer with an integrating sphere (V7100 manufactured by JASCO Corporation; not shown) is used. The transmittance is the ratio of the amount of light transmitted through the workpiece 1 (the amount of light received by the photometer) to the total amount of light emitted from the laser oscillator 4 .

ミラー6は、レーザ発振器4から出射されたレーザ光5を90%以上反射させ、レンズ7へ送ることができる。ミラー6としては、例えば、波長532nmのレーザ光5を高い反射率で反射する誘電多層膜ミラーを用いることができる。 The mirror 6 can reflect 90% or more of the laser beam 5 emitted from the laser oscillator 4 and send it to the lens 7 . As the mirror 6, for example, a dielectric multilayer mirror that reflects the laser light 5 with a wavelength of 532 nm with high reflectance can be used.

レンズ7は、レーザ光5を集光する際(レーザ光5が被加工材1を透過するとき)に生じる収差を加工深さに応じて最適な収差量に補正することが可能なレンズである。 The lens 7 is a lens capable of correcting the aberration that occurs when the laser beam 5 is condensed (when the laser beam 5 passes through the workpiece 1) to an optimum amount of aberration according to the depth of machining. .

レンズ7を透過したレーザ光5aの集光点A(レーザ光5aの先端部分)は、被加工材1の内部において、被加工材1の表面(図中の上面)から距離B離れた位置に調整されている。 A focal point A (tip of the laser beam 5a) of the laser beam 5a transmitted through the lens 7 is located inside the workpiece 1 at a distance B from the surface of the workpiece 1 (upper surface in the figure). adjusted.

レンズ7としては、例えば、波長532nmのレーザ光5を透過させる顕微鏡用の収差補正環付きであって、開口数(Numerical Aperture:NA)が0.7であり、焦点距離が4mmのレンズを用いることができる。 As the lens 7, for example, a lens with an aberration correction ring for a microscope that transmits the laser light 5 with a wavelength of 532 nm, a numerical aperture (NA) of 0.7, and a focal length of 4 mm is used. be able to.

また、レンズ7のうち少なくともレーザ光5を入射させる面は、レーザ光5が被加工材1に対して少なくとも50%以上の透過率を有するように、鏡面加工が施されている。 At least the surface of the lens 7 on which the laser beam 5 is incident is mirror-finished so that the laser beam 5 has a transmittance of at least 50% or more with respect to the workpiece 1 .

改質層8は、集光点Aの近傍において窒化ガリウムの改質成分で形成され、主にGaNが分解されて生成されたガリウム(Ga)、ガリウムの二量体およびGaクラスタにより形成される。改質層8を形成するにあたっては改質層8の厚みが20μm以下となるように調整されるが、駆動ステージ3の精度および固定テーブル2(被加工材1)の面精度等により、改質層8は、凹凸を有した形状となる。 The modified layer 8 is formed of modified components of gallium nitride in the vicinity of the focal point A, and is mainly composed of gallium (Ga), gallium dimers, and Ga x N y clusters generated by decomposition of GaN. It is formed. In forming the modified layer 8, the thickness of the modified layer 8 is adjusted to 20 μm or less. The layer 8 has an uneven shape.

次に、図1に示したレーザ加工装置100の動作について、図2A、図2B、図3A、図3B、および図3Cを用いて説明する。図2A、図2B、図3A、図3B、および図3Cは、レーザ加工装置100による改質層形成動作を説明する模式図である。 Next, operations of the laser processing apparatus 100 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 2A, 2B, 3A, 3B, and 3C. 2A, 2B, 3A, 3B, and 3C are schematic diagrams for explaining the modified layer forming operation by the laser processing apparatus 100. FIG.

レーザ光5aは、上述したように、被加工材1に対する50%以上の透過率を有するため、集光点Aの近傍に減衰の小さい状態で集光される。ここでは例として、集光点Aと被加工材1の表面との間の距離Bを、被加工材1の厚み400μmの1/2、すなわち200μmに設定する。 Since the laser beam 5a has a transmittance of 50% or more with respect to the workpiece 1, as described above, the laser beam 5a is condensed in the vicinity of the condensing point A with small attenuation. Here, as an example, the distance B between the focal point A and the surface of the workpiece 1 is set to 1/2 of the thickness of the workpiece 1, 400 μm, ie, 200 μm.

レンズ7の収差補正環は、被加工材1の厚みに応じて調整されるため、レーザ光5aは、集光点Aにおいて最も絞られた状態となる。上述したとおりレーザ光5はピコ秒レーザであるため、多光子吸収加工により、集光点Aにおいて主に下記式(1)の反応が生じ、改質層8が形成される。
2GaN→2Ga+N・・・(1)
Since the aberration correction ring of the lens 7 is adjusted according to the thickness of the workpiece 1, the laser beam 5a is condensed at the focal point A most. As described above, since the laser beam 5 is a picosecond laser, multiphoton absorption processing mainly causes the reaction represented by the following formula (1) at the condensing point A to form the modified layer 8 .
2GaN→2Ga+N 2 (1)

材料分析結果によれば、改質層8においては、主にGaが生成され、Ga以外にもGa二量体、Gaクラスタが形成されることが分かっている。Gaは融点Tm=29.8℃の液体金属と呼ばれるものである。 According to the material analysis results, it is known that Ga is mainly generated in the modified layer 8, and Ga dimers and Ga x N y clusters are formed in addition to Ga. Ga is called a liquid metal with a melting point Tm of 29.8°C.

固定テーブル2に固定された被加工材1は、駆動ステージ3の駆動によりレーザ光5aに対して相対的に移動する。これにより、面状の改質層8が形成される。 A workpiece 1 fixed to a fixed table 2 is driven by a drive stage 3 to move relative to a laser beam 5a. Thereby, a planar modified layer 8 is formed.

図2Aおよび図2Bは、それぞれ、改質層形成動作における被加工材1の移動方向(レーザ光5aの走査方向と言ってもよい)の一例を示している。矢印E1、E2はレーザパルスを照射しながら走査する方向を示しており、実際には図2Cに示すようになる。 FIGS. 2A and 2B each show an example of the moving direction of the workpiece 1 (which may also be called the scanning direction of the laser beam 5a) in the modified layer forming operation. Arrows E1 and E2 indicate scanning directions while irradiating laser pulses, and are actually as shown in FIG. 2C.

図2Aの各矢印E1に示すように、被加工材1を、X軸方向においてライン間隔D1の分だけずらしながら、Y軸方向において所定の向きへの移動と逆向きへの移動とを交互に繰り返すことにより、改質層8を形成してもよい。 As indicated by each arrow E1 in FIG. 2A, the workpiece 1 is alternately moved in a predetermined direction and in the opposite direction in the Y-axis direction while being shifted by the line spacing D1 in the X-axis direction. You may form the modified layer 8 by repeating.

または、図2Bの各矢印E2に示すように、被加工材1を、X軸方向においてライン間隔D1の分だけずらしながら、Y軸方向において同じ向きに移動させることを繰り返すことにより、改質層8を形成してもよい。 Alternatively, as shown by arrows E2 in FIG. 2B, the material to be processed 1 is moved in the same direction in the Y-axis direction while being shifted by the line spacing D1 in the X-axis direction. 8 may be formed.

また、Y軸方向におけるレーザ照射パルス間隔D2は、図2Cに示した走査方向に隣あうレーザパルスの間隔を示し、レーザ発振器4の繰り返し周波数Fおよび駆動ステージ3の走査速度Vにより決まる。例えば、レーザ照射パルス間隔D2は、以下の式(2)で算出される値となる。
D2=V/F・・・(2)
A laser irradiation pulse interval D2 in the Y-axis direction indicates an interval between adjacent laser pulses in the scanning direction shown in FIG. For example, the laser irradiation pulse interval D2 is a value calculated by the following formula (2).
D2=V/F (2)

例えば、繰り返し周波数が1000kHzであり、走査速度が1000mm/sである場合、1μmごとに、集光点A近傍に改質層8が形成される。ライン間隔D1およびレーザ照射パルス間隔D2はともに、レーザ光5の集光スポット径以下(例えば、1μm以下)であることが好ましいが、集光スポット径は光学系によって異なるため、集光スポット径以下に限定されない。 For example, when the repetition frequency is 1000 kHz and the scanning speed is 1000 mm/s, the modified layer 8 is formed near the condensing point A every 1 μm. Both the line interval D1 and the laser irradiation pulse interval D2 are preferably equal to or less than the focused spot diameter of the laser beam 5 (for example, 1 μm or less). is not limited to

図3A~図3Cは、それぞれ、改質層形成動作時の被加工材1の断面を示している。 3A to 3C each show a cross section of the workpiece 1 during the modified layer forming operation.

図3Aは、被加工材1の端部における改質層8の形成状態を示している。9xは、X方向のエネルギ密度プロファイルを示し、9zは、Z(深さ)方向のエネルギ密度プロファイルを示す。 FIG. 3A shows the formation state of the modified layer 8 at the end of the workpiece 1. FIG. 9x indicates the energy density profile in the X direction and 9z indicates the energy density profile in the Z (depth) direction.

X方向およびZ方向のどちらに関しても、レーザ光5aの集光点近傍において急激にエネルギ密度が上昇することにより、多光子吸収と呼ばれる現象が発生する。このため、集光点以外ではレーザ光5aは透過するのに対し、エネルギ密度が高い集光点でのみレーザ光が吸収されることで、被加工材1の内部に改質部8aが形成される。改質部8aは、Y軸方向にレーザ光5aが走査され、線状に形成される。 In both the X direction and the Z direction, a phenomenon called multiphoton absorption occurs due to the sudden increase in energy density in the vicinity of the focal point of the laser beam 5a. Therefore, the laser beam 5a is transmitted through areas other than the condensing point, whereas the laser beam is absorbed only at the condensing point where the energy density is high. be. The modified portion 8a is formed linearly by scanning the laser beam 5a in the Y-axis direction.

図3Aに示した改質部8aの形成の後、図3Bに示すように、X軸方向にライン間隔D1の分ずれた位置においてY軸方向にレーザ光5aを複数回走査することで、連続した改質部8bが形成される。そして、最終的には、図3Cに示すように、被加工材1の全面にわたって面状の改質層8が形成される。 After forming the modified portion 8a shown in FIG. 3A, as shown in FIG. 3B, by scanning the laser beam 5a a plurality of times in the Y-axis direction at positions shifted by the line interval D1 in the X-axis direction, continuous A reformed portion 8b is formed. Finally, as shown in FIG. 3C, a planar modified layer 8 is formed over the entire surface of the workpiece 1 .

このようにして形成された改質層8は、駆動ステージ3の駆動精度や固定テーブル2(被加工材1)の面精度の影響を受けるため、Z方向に集光点がばらつきながら形成された形状となる。 The modified layer 8 formed in this manner is affected by the driving accuracy of the driving stage 3 and the surface accuracy of the fixed table 2 (workpiece 1). shape.

図3Cでは例として、改質層8を、楕円状の改質部8a、8bが連なった形状として図示しているが、実際に形成される改質層8では、レーザ光5aの入射側が、レーザ光5aの出射側よりも、平坦な形状となる。これは、レーザ光5aの入射側の形状が、上下動が少ない集光点の位置によって決まる一方で、レーザ光5aの出射側では、集光点で加工に用いられなかった漏れ光が加工閾値を超える範囲で改質が進むため、改質範囲を規定することが困難であるためである。 As an example in FIG. 3C, the modified layer 8 is illustrated as a shape in which elliptical modified portions 8a and 8b are connected. It becomes flatter than the exit side of the laser beam 5a. This is because the shape of the incident side of the laser beam 5a is determined by the position of the focal point with little vertical movement, while on the outgoing side of the laser beam 5a, the leakage light not used for processing at the focal point is the processing threshold value. This is because it is difficult to define the modification range because the modification progresses in a range exceeding .

図4Aおよび図4Bは、改質層8が形成された被加工材1の断面を示す模式図である。図4Aは、レーザ走査方向(主走査方向と言ってもよい。例えば、Y軸方向)に対して垂直な副走査方向(例えば、X軸方向)の断面を示している。図4Bは、レーザ走査方向に平行なY軸方向の断面を示している。 4A and 4B are schematic diagrams showing cross sections of the workpiece 1 on which the modified layer 8 is formed. FIG. 4A shows a cross section in a sub-scanning direction (for example, X-axis direction) perpendicular to the laser scanning direction (which may also be called a main scanning direction; for example, Y-axis direction). FIG. 4B shows a cross section in the Y-axis direction parallel to the laser scanning direction.

改質層8は、線状の改質部8a、8b(図3A、図3B参照)が連なって形成されるため、図4Aに示すように、レーザ走査方向と垂直なX軸方向では、Z方向のばらつきの有無や程度に関わらず、凹凸の大きい形状が得られる。また、図4Bに示すように、レーザ走査方向と平行なY軸方向では、駆動ステージ3の精度や固定テーブル2の面精度の影響が支配的な凹凸の小さい形状が得られる。 Since the modified layer 8 is formed by connecting linear modified portions 8a and 8b (see FIGS. 3A and 3B), as shown in FIG. 4A, in the X-axis direction perpendicular to the laser scanning direction, Z Regardless of the presence or absence and degree of variation in direction, a shape with large irregularities can be obtained. In addition, as shown in FIG. 4B, in the Y-axis direction parallel to the laser scanning direction, a shape with small unevenness is obtained, which is dominated by the accuracy of the drive stage 3 and the surface accuracy of the fixed table 2 .

次に、改質層8を形成した被加工材1を分離する分離装置200(本発明のスライス装置の一例)について、図5を用いて説明する。図5は、本実施の形態に係る分離装置200の模式図である。 Next, a separating apparatus 200 (an example of the slicing apparatus of the present invention) for separating the workpiece 1 on which the modified layer 8 is formed will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic diagram of the separation device 200 according to this embodiment.

分離装置200は、分離治具11(分離部の一例)および加熱装置12(加熱部の一例)を有する。 The separation device 200 has a separation jig 11 (an example of a separation section) and a heating device 12 (an example of a heating section).

粘着シート10は、両面に粘着力を有する。この粘着力は、120℃(熱剥離温度To)以上に加熱された場合に失われる。粘着シート10としては、例えば、ダイシングテープを用いることができる。 The adhesive sheet 10 has adhesive strength on both sides. This adhesive strength is lost when heated above 120° C. (thermal peeling temperature To). As the adhesive sheet 10, for example, a dicing tape can be used.

分離治具11は、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向に水平移動でき、θ方向(図1参照)に回転できる。また、分離治具11は、温度測定機能を有し、測定した温度を後述の加熱装置12にフィードバックすることができる。 The separation jig 11 can move horizontally in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, and can rotate in the θ direction (see FIG. 1). Moreover, the separation jig 11 has a temperature measurement function, and can feed back the measured temperature to the heating device 12, which will be described later.

加熱装置12は、被加工材1を加熱する接触式の熱源(例えば、ホットプレートなど)である。加熱装置12は、分離治具11に測定された温度に基づいて、改質層8の融点Tn以上、粘着シート10の熱剥離温度To未満になるように、加熱温度を制御する。なお、改質層8の主成分はガリウム(Ga)であることから、改質層8の融点Tn=Gaの融点Tmとみなしてよい。 The heating device 12 is a contact-type heat source (such as a hot plate) that heats the workpiece 1 . The heating device 12 controls the heating temperature based on the temperature measured by the separation jig 11 so as to be equal to or higher than the melting point Tn of the modified layer 8 and lower than the thermal peeling temperature To of the adhesive sheet 10 . Since the main component of the modified layer 8 is gallium (Ga), the melting point Tn of the modified layer 8 can be regarded as the melting point Tm of Ga.

次に、図5に示した分離装置の動作について、図6A、図6Bを用いて説明する。図6Aおよび図6Bは、分離装置による被加工材分離動作を説明する模式図である。 Next, the operation of the separation device shown in FIG. 5 will be described with reference to FIGS. 6A and 6B. 6A and 6B are schematic diagrams for explaining the separation operation of the workpiece by the separation device.

改質層8は、加熱装置12により融点Tn以上に加熱されると、溶融する。このときに、分離治具11を用いて、改質層8が形成されたXY面と略平行な方向へ荷重を作用させ、改質層8を境界として、被加工材1の上部ウエハ(以下、単に、上部という)1aと被加工材1の下部ウエハ(以下、単に、下部という)1bとを、XY面と略平行な方向にずらす。これにより、被加工材1は、上部1aと下部1bとに分離する。 When the modified layer 8 is heated to the melting point Tn or higher by the heating device 12, the modified layer 8 melts. At this time, using the separation jig 11, a load is applied in a direction substantially parallel to the XY plane on which the modified layer 8 is formed, and the upper wafer (hereinafter referred to as the upper wafer) of the workpiece 1 with the modified layer 8 as a boundary , simply referred to as the upper portion) 1a and the lower wafer (hereinafter simply referred to as the lower portion) 1b of the workpiece 1 are shifted in a direction substantially parallel to the XY plane. As a result, the workpiece 1 is separated into an upper portion 1a and a lower portion 1b.

また、加熱装置12により熱剥離温度To以上に加熱されることで、粘着シート10の粘着力は失われる。これにより、分離後の上部1aおよび下部1bは、分離治具11から剥離することができる。 Moreover, the adhesive force of the adhesive sheet 10 is lost by being heated to the thermal peeling temperature To or higher by the heating device 12 . Thereby, the upper part 1 a and the lower part 1 b after separation can be separated from the separation jig 11 .

図6Aは、上部1aと下部1bとをC1方向(レーザ走査方向に垂直なX軸方向)にずらした場合を示している。上述したとおり、加熱装置12の加熱により改質層8は溶融するが、改質層8周縁の未改質部(GaN部と言ってもよい)には、C1方向に対して垂直な方向(Z方向)に凹凸部分が残存する。よって、図6Aに示すように、上部1aと下部1bとをC1方向にずらす場合、上部1aの凹凸部分と下部1bの凹凸部分とが干渉する。したがって、上部1aと下部1bとを十分にずらすことができず、被加工材1を上部1aと下部1aとに分離することができない。 FIG. 6A shows the case where the upper portion 1a and the lower portion 1b are shifted in the C1 direction (X-axis direction perpendicular to the laser scanning direction). As described above, the modified layer 8 is melted by the heating of the heating device 12, but the unmodified portion (which may be referred to as the GaN portion) around the modified layer 8 has a direction perpendicular to the C1 direction ( Z direction) remains uneven. Therefore, as shown in FIG. 6A, when the upper portion 1a and the lower portion 1b are shifted in the C1 direction, the uneven portion of the upper portion 1a and the uneven portion of the lower portion 1b interfere with each other. Therefore, the upper portion 1a and the lower portion 1b cannot be sufficiently displaced, and the workpiece 1 cannot be separated into the upper portion 1a and the lower portion 1a.

一方、図6Bは、上部1aと下部1bとをC2方向(レーザ走査方向と平行なY軸方向)にずらした場合を示している。レーザ走査方向には凹凸部分が少なく、凹凸部分があったとしても、駆動ステージ3の精度や固定テーブル2の面精度に起因する緩やかな凹凸形状である。よって、図6Bに示すように、上部1aと下部1bとをC2方向にずらす場合、上部1aの凹凸部分と下部1bの凹凸部分との干渉は生じにくい。すたがって、被加工材1を上部1aと下部1bとに分離することができる。 On the other hand, FIG. 6B shows the case where the upper portion 1a and the lower portion 1b are shifted in the C2 direction (Y-axis direction parallel to the laser scanning direction). There are few uneven portions in the laser scanning direction. Therefore, as shown in FIG. 6B, when the upper portion 1a and the lower portion 1b are shifted in the C2 direction, interference between the uneven portions of the upper portion 1a and the uneven portions of the lower portion 1b is less likely to occur. Thus, the workpiece 1 can be separated into an upper portion 1a and a lower portion 1b.

また、図7に示すように、上部1aの未改質層の表面粗さ(Z方向の長さ)をRza、下部1bの未改質層の表面粗さ(Z方向の長さ)をRzb、改質層8の厚み(Z方向の長さ)をFとした場合、F>RzaかつF>Rzbを満たすように改質層8を形成する。さらには、表面粗さRza、Rzbに比べて、厚みFが10%以上大きい改質層8を形成することが好ましい。これにより、上述した凹凸部分による干渉の影響を低減することができ、より安定した分離を実現できる。 Further, as shown in FIG. 7, Rza is the surface roughness (length in the Z direction) of the unmodified layer of the upper portion 1a, and Rzb is the surface roughness (length in the Z direction) of the unmodified layer of the lower portion 1b. , where F is the thickness (length in the Z direction) of the modified layer 8, the modified layer 8 is formed so as to satisfy F>Rza and F>Rzb. Furthermore, it is preferable to form the modified layer 8 having a thickness F that is 10% or more larger than the surface roughnesses Rza and Rzb. As a result, it is possible to reduce the influence of the interference due to the uneven portions described above, and to realize more stable separation.

例えば、厚みFが約10μmであり、表面粗さRza、Rzbがそれぞれ約20μm程度である場合、上部1aと下部1bとを分離することは困難となる。よって、その場合、厚みFが20μmよりも大きくなるように改質層8を形成することが好ましい。このような厚みFを得るためには、集光点近傍でエネルギ密度が加工閾値を超える領域を広げる必要がある。よって、レーザ光5aのパワーを大きくしたり、NA(開口数)が少し小さいレンズを用いたりすればよい。 For example, when the thickness F is approximately 10 μm and the surface roughnesses Rza and Rzb are each approximately 20 μm, it becomes difficult to separate the upper portion 1a and the lower portion 1b. Therefore, in that case, it is preferable to form the modified layer 8 so that the thickness F is larger than 20 μm. In order to obtain such a thickness F, it is necessary to widen the region where the energy density exceeds the processing threshold in the vicinity of the focal point. Therefore, it is sufficient to increase the power of the laser light 5a or use a lens with a slightly smaller NA (numerical aperture).

次に、分離時の傾きについて説明する。 Next, the inclination at the time of separation will be explained.

図9に改質層を形成した被加工材1の斜視図を示す。改質層厚みFにおいて、XZ平面において隣り合うレーザ走査間が接続されている部分の厚みをGxとし、YZ平面において隣り合うレーザ走査間が接続されている部分の厚みをGyとする。また、X方向の被加工材1のサイズをW1、Y方向の被加工材1のサイズをW2とする。 FIG. 9 shows a perspective view of the workpiece 1 on which the modified layer is formed. In the modified layer thickness F, the thickness of the portion where adjacent laser scans are connected on the XZ plane is Gx, and the thickness of the portion where adjacent laser scans are connected on the YZ plane is Gy. The size of the work piece 1 in the X direction is W1, and the size of the work piece 1 in the Y direction is W2.

図10Aは、被加工材1の上部1aおよび下部1bが水平方向に回転した状態を真上から見た模式図である。図10Bは、被加工材1のXZ平面における端面が回転する前の状態を示す模式図である。図10Cは、図10Bに示した端面が回転した後の状態を示す模式図である。 FIG. 10A is a schematic diagram showing a state in which the upper portion 1a and the lower portion 1b of the workpiece 1 are rotated in the horizontal direction, viewed from directly above. FIG. 10B is a schematic diagram showing the state before the end face of the workpiece 1 on the XZ plane rotates. FIG. 10C is a schematic diagram showing a state after the end surface shown in FIG. 10B has been rotated.

図10Cに示すように上部1aに対して下部1bが距離Hずれることにより、図10Aに示すように上部1aおよび下部1bが角度θ1回転する。これにより、図10Cに示す衝突点15が生じ、これ以上回転できない状態となる。角度θ1は、以下の式(3)で表すことができる。
θ1=tan-1(H/W2)≒H/W2[rad]・・・(3)
As shown in FIG. 10C, the displacement of the lower portion 1b with respect to the upper portion 1a by a distance H causes the upper portion 1a and the lower portion 1b to rotate by an angle θ1 as shown in FIG. 10A. As a result, a collision point 15 shown in FIG. 10C occurs, and no further rotation is possible. The angle θ1 can be expressed by Equation (3) below.
θ1=tan −1 (H/W2)≈H/W2 [rad] (3)

図11Aは、上部1aおよび下部1bがZ方向に傾いた状態を示す模式図である。図11Bは、被加工材1のYZ平面における端面が傾く前の状態を示す模式図である。図11Cは、図11Bに示した端面が傾いた後の状態を示す模式図である。 FIG. 11A is a schematic diagram showing a state in which the upper portion 1a and the lower portion 1b are tilted in the Z direction. FIG. 11B is a schematic diagram showing a state before the end surface of the workpiece 1 on the YZ plane is inclined. FIG. 11C is a schematic diagram showing a state after the end surface shown in FIG. 11B is tilted.

図11Aに示すように上部1aに対して下部1bが図11Cに示す角度θ2傾くことにより、図11Cに示す衝突点16が生じ、これ以上傾くことができない状態となる。角度θ2は、以下の式(4)で表すことができる。
θ2=tan-1(Gy/W2)≒Gy/W2[rad]・・・(4)
As shown in FIG. 11A, the lower portion 1b is inclined with respect to the upper portion 1a by an angle .theta.2 shown in FIG. 11C. The angle θ2 can be expressed by Equation (4) below.
θ2=tan −1 (Gy/W2)≈Gy/W2 [rad] (4)

例えば、厚みGx=Gy=5μm、H=10μm、W1=W2=50mmである場合、 θ1=H/W2=10/(50×1000)=0.2mrad
θ2=Gy/W2=5/(50×1000)=0.1mrad
となる。
For example, when thickness Gx=Gy=5 μm, H=10 μm, W1=W2=50 mm, θ1=H/W2=10/(50×1000)=0.2 mrad
θ2=Gy/W2=5/(50×1000)=0.1 mrad
becomes.

つまり、図10Bに示す状態と図10Cに示す状態との間の状態、または、図11Bに示す状態と図11Cに示す状態との間の状態であれば、上部1aと下部1bの相対位置を変更することは可能であり、ウエハを分離することができる。よって、この状態を略平行と定義することができる。 10B and 10C, or between the state shown in FIG. 11B and the state shown in FIG. 11C, the relative positions of the upper portion 1a and the lower portion 1b Modifications are possible and the wafers can be separated. Therefore, this state can be defined as substantially parallel.

上記説明では、改質層8が1つである場合を例に挙げて説明したが、改質層8は複数あってもよい。以下、この場合について、図8を用いて説明する。図8は、複数の改質層8が形成された被加工材1の断面を示す模式図である。 In the above description, the case where there is one modified layer 8 is described as an example, but there may be a plurality of modified layers 8 . This case will be described below with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic diagram showing a cross section of the workpiece 1 on which a plurality of modified layers 8 are formed.

図8において、押さえ部13は、被加工材1をスライスした後のウエハ1c、1d、1e、1f、1gのどの高さにも合わせることができ、C方向の分離荷重に負けない強度を有する。 In FIG. 8, the pressing portion 13 can be adjusted to any height of the wafers 1c, 1d, 1e, 1f, and 1g after slicing the workpiece 1, and has a strength that can withstand the separation load in the C direction. .

図8では、例として、ウエハ1cを分離するために、押さえ部13をウエハ1dの高さに調整した場合を示している。C方向に荷重を作用させる際に、ウエハ1より下方のウエハ1d~1gのズレを抑制することにより、C方向への荷重がウエハ1cとウエハ1dとの間の改質層の分離に作用するため、ウエハ1cのみを分離することができる。 FIG. 8 shows, as an example, the case where the holding portion 13 is adjusted to the height of the wafer 1d in order to separate the wafer 1c. When the load is applied in the C direction, by suppressing the displacement of the wafers 1d to 1g below the wafer 1, the load in the C direction acts on the separation of the modified layer between the wafer 1c and the wafer 1d. Therefore, only the wafer 1c can be separated.

ウエハ1cを分離した後、ウエハ1dの表面を研磨する。その後、再度粘着シート10により、残りの被加工材1を固定し、押さえ部13の位置をウエハ1eの高さに変更する。これにより、ウエハ1dを分離することができる。 After separating the wafer 1c, the surface of the wafer 1d is polished. After that, the remaining work piece 1 is fixed by the adhesive sheet 10 again, and the position of the pressing portion 13 is changed to the height of the wafer 1e. Thereby, the wafer 1d can be separated.

なお、ウエハ1e~1gに対しても上述した動作を繰り返すことにより、ウエハ1e~1gを分離することができる。分離後のウエハ1c~1gは、後工程で研磨され、改質層8が除去される。これにより、GaNウエハとして用いることができるようになる。 By repeating the above operation for the wafers 1e to 1g, the wafers 1e to 1g can be separated. The separated wafers 1c to 1g are polished in a post-process to remove the modified layer 8. FIG. As a result, it can be used as a GaN wafer.

以上説明したように、本実施の形態は、レーザ光5aの集光により形成された被加工材1の改質層8を、被加工材1の融点未満かつ改質層8の融点以上の温度で加熱することにより、改質層8を溶融させ、溶融した改質層8を境界として、被加工材1を分離することを特徴とする。 As described above, according to the present embodiment, the modified layer 8 of the material to be processed 1 formed by condensing the laser beam 5a is heated to a temperature lower than the melting point of the material to be processed 1 and equal to or higher than the melting point of the modified layer 8. By heating at , the modified layer 8 is melted, and the workpiece 1 is separated with the melted modified layer 8 as a boundary.

これにより、本実施の形態では、被加工材の内部に改質層を形成した後、改質層を境界として被加工材を分離する際に生じる不具合(例えば、チッピング、クラック、割れなど)を抑制できる。したがって、分離時の歩留りを向上させることができる。また、後工程において研磨量を低減できるので、材料ロスの低減も期待できる。 As a result, in the present embodiment, after the modified layer is formed inside the work material, problems (for example, chipping, cracking, cracking, etc.) that occur when the work material is separated with the modified layer as a boundary are eliminated. can be suppressed. Therefore, the yield at the time of separation can be improved. In addition, since the polishing amount can be reduced in the post-process, reduction of material loss can be expected.

なお、本発明は、上記実施の形態の説明に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。以下、各変形例について説明する。 The present invention is not limited to the description of the above embodiments, and various modifications are possible without departing from the spirit of the present invention. Each modification will be described below.

[変形例1]
実施の形態では、Y軸方向の直線走査を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、X軸方向の直線走査、θ軸回りの回転走査、θ軸の回転中心から偏芯させた位置に被加工材1を設置した円弧走査などを用いてもよい。なお、X軸走査を用いる場合、上記実施の形態と同様に被加工材1の分離が可能であるが、回転走査または円弧走査を用いる場合では、被加工材1を分離させる際に、回転方向または円弧方向に分離荷重を作用させる必要がある。
[Modification 1]
Although linear scanning in the Y-axis direction has been described as an example in the embodiments, the present invention is not limited to this. For example, linear scanning in the X-axis direction, rotational scanning around the .theta.-axis, arc scanning in which the workpiece 1 is placed at a position eccentric from the rotation center of the .theta.-axis, or the like may be used. When X-axis scanning is used, the work piece 1 can be separated in the same manner as in the above-described embodiment. Alternatively, it is necessary to apply a separation load in the arc direction.

[変形例2]
実施の形態では、加熱装置12として、接触式の熱源を用いる場合を例に挙げて説明した、加熱装置12は非接触式の熱源であってもよい。例えば、非接触式の熱源として、被加工材1に対して80%以上の透過率を有し、改質層8が50%以上の吸収性を示す光を発する光源(例えば、IRヒータ、ハロゲンランプなど)を用いてもよい。この場合も、実施の形態と同様に、改質部に析出したGaを加熱しながらの分離が可能となる。
[Modification 2]
In the embodiment, the case where a contact heat source is used as the heating device 12 is described as an example, but the heating device 12 may be a non-contact heat source. For example, as a non-contact heat source, a light source that emits light that has a transmittance of 80% or more with respect to the material to be processed 1 and that the modified layer 8 exhibits an absorption of 50% or more (for example, IR heater, halogen lamps, etc.) may be used. Also in this case, as in the embodiment, it is possible to separate Ga deposited in the reformed portion while heating.

[変形例3]
実施の形態では、加熱装置12の加熱温度が、改質層8の融点Tn以上、かつ、粘着シート10の熱剥離温度To未満である場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、粘着シート10を用いない場合(例えば、支持基板上に固定して剥離させない場合や、真空吸着などにより固定する場合など)には、加熱温度を、改質層8の融点Tn以上、かつ、被加工材1(GaN基板)の融点未満に設定すればよい。
[Modification 3]
In the embodiment, the case where the heating temperature of the heating device 12 is equal to or higher than the melting point Tn of the modified layer 8 and lower than the thermal peeling temperature To of the adhesive sheet 10 has been described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, when the adhesive sheet 10 is not used (for example, when fixed on a support substrate and not peeled off, or when fixed by vacuum adsorption, etc.), the heating temperature is set to the melting point Tn or higher of the modified layer 8, and , may be set below the melting point of the workpiece 1 (GaN substrate).

[変形例4]
実施の形態では、被加工材1として、直径が2インチであり、厚みが400μmであり、材質が窒化ガリウムである材料を用いる場合を例に挙げて説明したが、直径、厚み、および材質は、これに限定されない。被加工材1の材質は、例えば、シリコン基板、サファイア基板、サファイア基板上にGaN層をエピタキシャル成長させた基板、ヒ化ガリウム(GaAs)基板、リン化インジウム(InP)基板、窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)/GaN基板、SiC基板、SiC基板上にGaN層をエピタキシャル成長させた基板、ダイヤモンドなどであってもよい。すなわち、レーザ光が透過し、改質層を形成可能な材料であれば適用可能である。ただし、改質層の融点が低い材質(例えば、GaN)が好適である。
[Modification 4]
In the embodiment, a case where a material having a diameter of 2 inches, a thickness of 400 μm, and a material made of gallium nitride is used as the workpiece 1 has been described as an example. , but not limited to. The material of the workpiece 1 is, for example, a silicon substrate, a sapphire substrate, a substrate obtained by epitaxially growing a GaN layer on a sapphire substrate, a gallium arsenide (GaAs) substrate, an indium phosphide (InP) substrate, or an aluminum gallium nitride (AlGaN). A /GaN substrate, a SiC substrate, a substrate obtained by epitaxially growing a GaN layer on a SiC substrate, diamond, or the like may be used. That is, any material can be used as long as it allows laser light to pass therethrough and can form a modified layer. However, a material with a low melting point (for example, GaN) is suitable for the modified layer.

[変形例5]
実施の形態では、レーザ発振器4から発振されるレーザ光5の波長が532nmである場合を例に挙げて説明したが、レーザ光5の波長は、これに限定されず、被加工材1に対して透過率を有する波長であればよい。ただし、短い波長の方が、被加工材1内部の集光点Aの厚み方向および水平方向の寸法が小さくなり、加工性が向上するため、好適である。
[Modification 5]
In the embodiment, the case where the wavelength of the laser light 5 emitted from the laser oscillator 4 is 532 nm has been described as an example, but the wavelength of the laser light 5 is not limited to this. Any wavelength can be used as long as the wavelength has a transmittance. However, shorter wavelengths are preferable because the dimensions in the thickness direction and horizontal direction of the condensing point A inside the workpiece 1 are smaller, and workability is improved.

[変形例6]
実施の形態では、レーザ光5のパルス幅が0.2ピコ秒以上かつ100ピコ秒以下であり、レーザ光5の最大繰返し周波数が1MHzである場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、レーザ光5のパルス幅は、1フェムト秒(fs)以上かつ1ナノ秒(ns)以下の範囲であって、多光子吸収による内部加工が可能となるものであればよい。レーザ光5の繰り返し周波数は、被加工材1とレーザ光5との相互作用に起因する加工性と、生産性との関係から、レーザ発振器4が発振可能な10MHz以下の範囲から選択されればよい。
[Modification 6]
In the embodiment, the pulse width of the laser light 5 is 0.2 picoseconds or more and 100 picoseconds or less, and the maximum repetition frequency of the laser light 5 is 1 MHz. not. For example, the pulse width of the laser light 5 may be in the range of 1 femtosecond (fs) or more and 1 nanosecond (ns) or less, as long as it enables internal processing by multiphoton absorption. The repetition frequency of the laser beam 5 should be selected from the range of 10 MHz or less in which the laser oscillator 4 can oscillate, from the relationship between the workability resulting from the interaction between the workpiece 1 and the laser beam 5 and the productivity. good.

[変形例7]
実施の形態では、レンズ7の開口数が0.7である場合を例に挙げて説明したが、これに限定されず、0.4以上かつ0.95以下であればよい。ただし、集光点Aの径を小さくするために、レンズ7の開口数は大きい方が好ましい。レンズ7としては、集光点Aのエネルギ密度を高くできるため、収差補正機能付レンズを用いることが望ましいが、これに限定されず、例えば位相変調素子やレンズなどにより、予め収差補正を加えてもよい。
[Modification 7]
In the embodiment, the case where the numerical aperture of the lens 7 is 0.7 has been described as an example, but the numerical aperture is not limited to this, and may be 0.4 or more and 0.95 or less. However, in order to reduce the diameter of the condensing point A, it is preferable that the numerical aperture of the lens 7 is large. As the lens 7, it is desirable to use a lens with an aberration correction function because the energy density of the condensing point A can be increased. good too.

[変形例8]
また、実施の形態で説明した改質層形成動作および被加工材分離動作は、例えばミラー、回折光学素子または位相変調素子を用いて、レーザ光5を被加工材1の複数部分に同時に照射し、被加工材1を加工する場合にも適用できる。その場合、加工時間を短縮できるので、より生産性が向上する。
[Modification 8]
Further, the modified layer forming operation and the work material separation operation described in the embodiment are performed by simultaneously irradiating a plurality of portions of the work material 1 with the laser light 5 using, for example, a mirror, a diffractive optical element, or a phase modulation element. , can also be applied to machining the workpiece 1. In that case, the processing time can be shortened, so the productivity is further improved.

本発明は、レーザを用いて硬脆性材料の内部に改質層を形成し、その改質層を境界としてウエハ状に分離する技術全般に適用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to general techniques for forming a modified layer inside a hard and brittle material using a laser and separating the material into wafers with the modified layer as a boundary.

1 被加工材
1a 被加工材1の上部ウエハ
1b 被加工材1の下部ウエハ
1c、1d、1e、1f、1g ウエハ
2 固定テーブル
3 駆動ステージ
4 レーザ発振器
5、5a レーザ光
6 ミラー
7 レンズ
8 改質層
8a、8b 改質部
10 粘着シート
11 分離治具
12 加熱装置
13 押さえ部
15、16 衝突点
100 レーザ加工装置
200 分離装置
REFERENCE SIGNS LIST 1 workpiece 1a upper wafer 1b lower wafer of workpiece 1 1c, 1d, 1e, 1f, 1g wafer 2 fixed table 3 drive stage 4 laser oscillator 5, 5a laser light 6 mirror 7 lens 8 modification Quality layer 8a, 8b Modification unit 10 Adhesive sheet 11 Separation jig 12 Heating device 13 Pressing unit 15, 16 Collision point 100 Laser processing device 200 Separation device

Claims (5)

パルスレーザ発振器からZ方向に出射されたレーザ光をウエハ内部に集光させて照射することで改質部を生成し、レーザ光をX方向およびY方向に走査して、前記ウエハ内部に複数の改質部が前記X方向および前記Y方向に連なった改質層を形成する改質層形成工程と、
熱源により、前記改質層を前記ウエハの融点未満かつ前記改質層の融点以上の温度で加熱することで、前記改質層を溶融し、液状層を形成する改質層溶融工程と、
前記液状層を境界として、前記ウエハを分離する分離工程と、を含み、
前記改質層は、前記複数の改質部のそれぞれが、前記Z方向において異なる長さおよび位置のばらつきを有することにより凹凸形状を有し、
前記改質層を構成する前記改質部それぞれの、前記Z方向における厚みは、前記ウエハの未改質層において、前記改質部の前記Z方向の長さや位置の違いに対応して形成される凹凸形状の、前記Z方向における最高位置と最低位置との高低差よりも大きい、
スライス方法。
A laser beam emitted in the Z direction from a pulse laser oscillator is condensed and irradiated inside the wafer to generate a modified portion, and the laser beam is scanned in the X and Y directions to form a plurality of laser beams inside the wafer. a modified layer forming step of forming a modified layer in which modified portions are continuous in the X direction and the Y direction;
A modified layer melting step of heating the modified layer to a temperature lower than the melting point of the wafer and equal to or higher than the melting point of the modified layer by a heat source to melt the modified layer to form a liquid layer;
a separation step of separating the wafer with the liquid layer as a boundary;
The modified layer has an uneven shape in which each of the plurality of modified portions has different lengths and positional variations in the Z direction,
The thickness in the Z direction of each of the modified portions constituting the modified layer is formed corresponding to the difference in the length and position of the modified portion in the Z direction in the unmodified layer of the wafer. larger than the height difference between the highest position and the lowest position in the Z direction of the uneven shape
slicing method.
前記分離工程では、前記レーザ光の走査方向と平行な方向に前記ウエハを分離する、
請求項1に記載のスライス方法。
In the separation step, the wafer is separated in a direction parallel to the scanning direction of the laser beam.
The slicing method according to claim 1.
前記レーザ光のパルス幅は、0.2ピコ秒以上かつ100ピコ秒以下である、
請求項1または2に記載のスライス方法。
The pulse width of the laser light is 0.2 picoseconds or more and 100 picoseconds or less.
The slicing method according to claim 1 or 2.
前記レーザ光は、前記ウエハの透過率50%以上の波長を有する、
請求項1から3のいずれか1項に記載のスライス方法。
The laser light has a wavelength at which the transmittance of the wafer is 50% or more,
The slicing method according to any one of claims 1 to 3.
Z方向にパルスレーザ光を出射し、ウエハ内部に集光させて照射することで改質部を生成し、レーザ光をX方向およびY方向に走査して、前記ウエハ内部に複数の改質部が前記X方向および前記Y方向に連なった改質層を形成するレーザ発振器と、
前記改質層を前記ウエハの融点未満かつ前記改質層の融点以上の温度で加熱することで、前記改質層を溶融し、液状層を形成する熱源と、
前記液状層を境界として、前記ウエハを分離する分離部と、を含み、
前記改質層は、前記複数の改質部のそれぞれが、前記Z方向において異なる長さおよび位置のばらつきを有することにより凹凸形状を有し、
前記改質層を構成する前記改質部それぞれの、前記Z方向における厚みは、前記ウエハの未改質層において、前記改質部の前記Z方向の長さや位置の違いに対応して形成される凹凸形状の、前記Z方向における最高位置と最低位置との高低差よりも大きい、
スライス装置。
A pulsed laser beam is emitted in the Z direction, and the inside of the wafer is focused and irradiated to generate a modified portion, and the laser beam is scanned in the X and Y directions to form a plurality of modified portions inside the wafer. a laser oscillator that forms a modified layer that is continuous in the X direction and the Y direction;
a heat source that melts the modified layer by heating the modified layer to a temperature lower than the melting point of the wafer and higher than or equal to the melting point of the modified layer to form a liquid layer;
a separating unit that separates the wafer with the liquid layer as a boundary;
The modified layer has an uneven shape in which each of the plurality of modified portions has different lengths and positional variations in the Z direction,
The thickness in the Z direction of each of the modified portions constituting the modified layer is formed corresponding to the difference in the length and position of the modified portion in the Z direction in the unmodified layer of the wafer. larger than the height difference between the highest position and the lowest position in the Z direction of the uneven shape
slicing device.
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