KR20150121659A - Method of machining single crystal substrate - Google Patents

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Abstract

The purpose of the present invention is to provide a method for processing a single crystal substrate wherein the thickness of the single crystal substrate can be formed efficiently as desired by grinding an upper side of the single crystal substrate, or multiple concave parts can be efficiently formed to be dotted on the surface of the single crystal substrate. The method for processing a single crystal substrate includes: an aperture number setting step of setting a predetermined value as the number of apertures (N/A) of a light focusing lens, which focuses a pulse laser beam, with respect to the single crystal substrate; a closing tunnel formation step of irradiating an upper side of the single crystal substrate with a pulse laser beam after setting a light focusing point of the pulse laser beam on a predetermined location on the upper side of the single crystal substrate, and then forming a closing tunnel by developing fine holes and an amorphous material, which closes the fine holes, on the upper side of the single crystal substrate.

Description

단결정 기판의 가공 방법{METHOD OF MACHINING SINGLE CRYSTAL SUBSTRATE}[0001] METHOD OF MACHINING SINGLE CRYSTAL SUBSTRATE [0002]

본 발명은 사파이어(Al2O3) 기판, 탄화규소(SiC) 기판, 질화갈륨(GaN) 기판 등의 단결정 기판에 가공을 하는 단결정 기판의 가공 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of processing a single crystal substrate processed into a single crystal substrate such as a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate, a silicon carbide (SiC) substrate, or a gallium nitride (GaN) substrate.

광디바이스 제조 공정에 있어서는, 사파이어(Al2O3) 기판, 탄화규소(SiC) 기판, 질화갈륨(GaN) 기판의 표면에 n형 질화물 반도체층 및 p형 질화물 반도체층으로 이루어진 광디바이스층이 적층되어 격자형으로 형성된 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획된 복수의 영역에 발광 다이오드, 레이저 다이오드 등의 광디바이스를 형성하여 광디바이스 웨이퍼를 구성한다. 그리고, 광디바이스 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라서 레이저 광선을 조사하여 절단함으로써 광디바이스가 형성된 영역을 분할하여 개개의 광디바이스를 제조하고 있다. In an optical device manufacturing process, an optical device layer composed of a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate, a silicon carbide (SiC) substrate, an n-type nitride semiconductor layer and a p-type nitride semiconductor layer on the surface of a gallium nitride And optical devices such as light emitting diodes and laser diodes are formed in a plurality of regions partitioned by a plurality of lines to be divided formed in a lattice pattern to constitute an optical device wafer. Then, the optical device wafer is irradiated with the laser beam along the line to be divided along the cut line to separate the region where the optical device is formed, thereby manufacturing individual optical devices.

전술한 광디바이스 웨이퍼 등의 웨이퍼를 분할하는 방법으로서, 피가공물에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 이용하여, 분할해야 할 영역의 내부에 집광점을 맞춰 펄스 레이저 광선을 조사하는 레이저 가공 방법도 시도되고 있다. 이 레이저 가공 방법을 이용한 분할 방법은, 웨이퍼의 한쪽 면측으로부터 내부에 집광점을 맞춰 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 조사하고, 피가공물의 내부에 분할 예정 라인을 따라서 개질층을 연속적으로 형성하고, 이 개질층이 형성됨으로써 강도가 저하된 스트리트를 따라서 외력을 가함으로써 웨이퍼를 분할하는 기술이다(예컨대 특허문헌 1 참조). As a method of dividing a wafer such as the above-described optical device wafer, there is a laser processing method in which a pulse laser beam having a transmittance to a workpiece is used to irradiate a pulse laser beam by aligning a light- Is also being tried. In this splitting method using the laser processing method, a pulsed laser beam of a wavelength having a transmittance to a wafer is irradiated from a side of the wafer to the inside of the wafer by aligning the light-converging points, and the modified layer is continuously And the wafer is divided by applying an external force along a street where the strength is lowered by forming the modified layer (see, for example, Patent Document 1).

또한, 반도체 웨이퍼나 광디바이스 웨이퍼 등의 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라서 분할하는 방법으로서, 웨이퍼에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 분할 예정 라인을 따라서 조사함으로써 어블레이션 가공을 하여 레이저 가공홈을 형성하고, 이 파단 기점이 되는 레이저 가공홈이 형성된 분할 예정 라인을 따라서 외력을 부여함으로써 분할하는 기술이 실용화되어 있다(예컨대 특허문헌 2 참조). As a method of dividing a wafer such as a semiconductor wafer or an optical device wafer along a line to be divided along a line to be divided, ablation processing is performed by irradiating the wafer with a pulsed laser beam having a wavelength that has absorbency, And a dividing line is formed by applying an external force along a line to be divided where a laser machining groove is formed as a starting point of breakage (see, for example, Patent Document 2).

특허문헌 1 : 일본 특허 제3408805호 공보Patent Document 1: Japanese Patent No. 3408805 특허문헌 2 : 일본 특허 공개 평10-305420호 공보Patent Document 2: JP-A-10-305420

그러나, 상기 가공 방법에 의해 분할된 광디바이스 모두, 외주면에 개질층 등의 슬러지 또는 파편이 잔존하여 광디바이스의 휘도를 저하시킨다고 하는 문제가 있다. However, in all the optical devices divided by the above-described processing method, sludge or debris such as a modified layer remains on the outer circumferential surface, resulting in a problem that the luminance of the optical device is lowered.

또한, 사파이어(Al2O3) 기판, 탄화규소(SiC) 기판, 질화갈륨(GaN) 기판 등의 단결정 기판은 난삭재이며, 단결정 기판의 상면을 연마하여 원하는 두께로 형성하거나, 광디바이스의 휘도를 향상시키기 위해 단결정 기판의 상면에 복수의 오목부를 점재하여 형성하는 것이 어렵다고 하는 문제가 있다. A monocrystalline substrate such as a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate, a silicon carbide (SiC) substrate, or a gallium nitride (GaN) substrate is a difficult material and may be formed by polishing the upper surface of a single crystal substrate to a desired thickness, There is a problem that it is difficult to form a plurality of recesses on the upper surface of the single crystal substrate in a dotted manner.

본 발명은 상기 사실을 감안하여 이루어진 것으로, 그 주요 기술 과제는, 단결정 기판의 상면을 연마하여 효율적으로 원하는 두께로 형성할 수 있는 단결정 기판의 가공 방법을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances and provides a method of processing a single crystal substrate,

또한, 다른 기술 과제는, 단결정 기판의 표면에 효율적으로 복수의 오목부를 점재하여 형성할 수 있는 단결정 기판의 가공 방법을 제공하는 것이다. Another technical problem is to provide a method of processing a single crystal substrate that can be formed by efficiently disposing a plurality of concave portions on the surface of a single crystal substrate.

상기 주요 기술 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 의하면, 단결정 기판의 가공 방법으로서, According to the present invention, there is provided a method of processing a single crystal substrate,

펄스 레이저 광선을 집광하는 집광 렌즈의 개구수(NA)를 단결정 기판에 대하여 미리 정해진 값으로 설정하는 개구수 설정 단계와,A numerical aperture setting step of setting the numerical aperture (NA) of the condensing lens for condensing the pulsed laser beam to a predetermined value with respect to the monocrystal substrate,

펄스 레이저 광선의 집광점을 단결정 기판의 상면에서 미리 정해진 위치에 위치 부여하여 펄스 레이저 광선을 조사하고, 단결정 기판의 상면에서 세공과 상기 세공을 차폐시키는 비정질을 성장시켜 차폐 터널을 형성하는 차폐 터널 형성 단계와,A condensing point of the pulsed laser beam is positioned at a predetermined position on the upper surface of the single crystal substrate to irradiate a pulsed laser beam to form a shielding tunnel for forming a shielding tunnel by growing pores and amorphous material that shields the pores from the upper surface of the single crystal substrate Step,

단결정 기판에 형성된 차폐 터널을 연마재로 연마하여 비정질을 제거하는 비정질 제거 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 기판의 가공 방법이 제공된다. There is provided a method of processing a monocrystalline substrate characterized in that it comprises an amorphous removal step of polishing an shielding tunnel formed on a single crystal substrate with an abrasive to remove amorphous.

상기 개구수 설정 단계에서 미리 정해진 값으로 설정되는 집광 렌즈의 개구수(NA)는 단결정 기판의 굴절률(N)로 나눈 값이 0.05∼0.2의 범위가 되도록 설정된다. The numerical aperture NA of the condenser lens set at a predetermined value in the numerical aperture setting step is set so that the value divided by the refractive index N of the single crystal substrate is in the range of 0.05 to 0.2.

상기 비정질 제거 단계에서 사용하는 연마재는 단결정 기판의 경도 이하이다. The abrasive used in the amorphous removal step is less than the hardness of the single crystal substrate.

또, 단결정 기판은 사파이어(Al2O3) 기판, 탄화규소(SiC) 기판과 질화갈륨(GaN) 기판 중 어느 하나이며, 연마재는 사파이어(Al2O3), 탄화규소(SiC), 질화갈륨(GaN), 규산염과 석영으로 이루어진 하나의 지립인 것이 바람직하다. The single crystal substrate may be a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate, a silicon carbide (SiC) substrate or a gallium nitride (GaN) substrate. The abrasive may be sapphire (Al 2 O 3 ), silicon carbide (GaN), and an abrasive composed of silicate and quartz.

상기 차폐 터널 형성 단계는 단결정 기판을 칩으로 분할하는 윤곽을 따라 차폐 터널을 연접하게 형성하고, 상기 비정질 제거 단계는 칩의 외주를 연마한다.The shielding tunnel forming step forms a shielding tunnel along the outline of dividing the single crystal substrate into chips, and the amorphous removing step polishes the periphery of the chip.

또한, 상기 차폐 터널 형성 단계는 단결정 기판의 상면에 미리 정해진 깊이로 차폐 터널을 연접하게 형성하고, 상기 비정질 제거 단계는 단결정 기판의 상면을 연마하여 단결정 기판을 미리 정해진 두께로 형성한다. The shielding tunnel forming step may include forming a shielding tunnel at a predetermined depth on the upper surface of the monocrystalline substrate. The amorphous removing step polishes the upper surface of the monocrystalline substrate to a predetermined thickness.

또한, 상기 차폐 터널 형성 단계는 단결정 기판의 상면에 차폐 터널을 원하는 위치에 점재하여 형성하고, 상기 비정질 제거 단계는 단결정 기판을 연마하여 단결정 기판 상면에 오목부를 형성한다. The shielding tunnel forming step may include forming a shielding tunnel at a desired position on the upper surface of the monocrystalline substrate. The amorphous removing step polishes the monocrystalline substrate to form a concave portion on the upper surface of the monocrystalline substrate.

본 발명에 의한 단결정 기판의 가공 방법에 있어서는, 펄스 레이저 광선을 집광하는 집광 렌즈의 개구수(NA)를 단결정 기판에 대하여 미리 정해진 값으로 설정하는 개구수 설정 단계와, 펄스 레이저 광선의 집광점을 단결정 기판의 상면에서 미리 정해진 위치에 위치 부여하여 펄스 레이저 광선을 조사하고, 단결정 기판의 상면에서 세공과 상기 세공을 차폐시키는 비정질을 성장시켜 차폐 터널을 형성하는 차폐 터널 형성 단계와, 단결정 기판에 형성된 차폐 터널을 연마재로 연마하여 비정질을 제거하는 비정질 제거 단계를 포함하고 있기 때문에, 차폐 터널 형성 단계에서 단결정 기판에 형성된 차폐 터널을 구성하는 비정질은 취약하므로, 비정질 제거 단계에서 사용하는 연마재는 단결정 기판의 경도 이하의 재료로 이루어진 지립을 이용하여 연마함으로써, 비정질만을 용이하게 제거할 수 있다. 따라서, 단결정 기판에 형성된 차폐 터널을 따라 분할된 칩에서의 분할면의 연마나, 단결정 기판을 미리 정해진 두께로 형성하기 위해 단결정 기판의 상면측에 형성된 차폐 터널층의 연마, 및 단결정 기판의 상면측에 점재하여 형성된 차폐 터널의 연마를 효율적으로 실시할 수 있다. In the method of processing a single crystal substrate according to the present invention, a numerical aperture setting step of setting a numerical aperture (NA) of a converging lens for converging a pulsed laser beam to a predetermined value with respect to a monocrystal substrate, A step of forming a shielding tunnel by forming a shielding tunnel by locating a predetermined position on the upper surface of the single crystal substrate and irradiating a pulsed laser beam to grow an amorphous layer that shields the pores and the pores from the upper surface of the single crystal substrate, Since the amorphous material constituting the shielding tunnel formed on the single crystal substrate during the formation of the shielding tunnel is fragile since the amorphous material removing step of polishing the shielding tunnel with the abrasive material removes the amorphous material, Abrasive using abrasive made of material less than hardness As it can be easily removed only amorphous. Therefore, in order to polish the divided surface of the chip divided along the shielding tunnel formed on the single crystal substrate, to polish the shielding tunnel layer formed on the upper surface side of the single crystal substrate to form the single crystal substrate to a predetermined thickness, So that the shielding tunnel can be efficiently polished.

도 1은 본 발명에 의한 단결정 기판의 가공 방법에 의해 가공되는 단결정 기판으로서의 광디바이스 웨이퍼의 사시도.
도 2는 도 1에 나타내는 광디바이스 웨이퍼를 고리형의 프레임에 장착한 다이싱 테이프에 접착한 상태를 나타내는 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 단결정 기판의 가공 방법에서의 차폐 터널 형성 공정을 실시하기 위한 레이저 가공 장치의 주요부 사시도.
도 4는 본 발명에 의한 단결정 기판의 가공 방법에서의 차폐 터널 형성 공정의 제1 실시형태를 나타내는 설명도.
도 5는 집광 렌즈의 개구수(NA)와 광디바이스 웨이퍼의 굴절률(N)과 개구수(NA)를 굴절률(N)로 나눈 값(S=NA/N)의 관계를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명에 의한 단결정 기판의 가공 방법에 의해 차폐 터널이 형성된 광디바이스 웨이퍼를 개개의 광디바이스로 분할하기 위한 분할 장치의 사시도.
도 7은 도 6에 나타내는 분할 장치에 의해 실시하는 웨이퍼 분할 공정의 설명도.
도 8은 도 7에 나타내는 웨이퍼 분할 공정에 의해 개개로 분할된 광디바이스의 사시도.
도 9는 본 발명에 의한 단결정 기판의 가공 방법에서의 비정질 제거 공정의 제1 실시형태를 나타내는 설명도.
도 10은 본 발명에 의한 단결정 기판의 가공 방법에 의해 가공되는 단결정 기판으로서의 사파이어 기판의 사시도.
도 11은 본 발명에 의한 단결정 기판의 가공 방법에서의 차폐 터널 형성 공정의 제2 실시형태를 나타내는 설명도.
도 12는 본 발명에 의한 단결정 기판의 가공 방법에서의 비정질 제거 공정의 제2 실시형태를 나타내는 설명도.
도 13은 본 발명에 의한 단결정 기판의 가공 방법에서의 차폐 터널 형성 공정의 제3 실시형태를 나타내는 설명도. 1 is a perspective view of an optical device wafer as a single crystal substrate processed by a method for processing a single crystal substrate according to the present invention.
Fig. 2 is a perspective view showing a state in which the optical device wafer shown in Fig. 1 is adhered to a dicing tape mounted on an annular frame; Fig.
3 is a perspective view of a main portion of a laser processing apparatus for performing a shielding tunnel forming process in a method of processing a single crystal substrate according to the present invention.
Fig. 4 is an explanatory view showing a first embodiment of a shield tunnel forming step in a method of processing a single crystal substrate according to the present invention; Fig.
5 is a diagram showing the relationship between the numerical aperture NA of the condenser lens and the refractive index N of the optical device wafer and the numerical aperture NA divided by the refractive index N (S = NA / N).
6 is a perspective view of a dividing device for dividing an optical device wafer in which a shielding tunnel is formed by a method of processing a monocrystalline substrate according to the present invention into individual optical devices.
Fig. 7 is an explanatory diagram of a wafer dividing step performed by the dividing device shown in Fig. 6; Fig.
FIG. 8 is a perspective view of an optical device that is individually divided by the wafer dividing step shown in FIG. 7; FIG.
9 is an explanatory view showing a first embodiment of an amorphous removal step in a method of processing a single crystal substrate according to the present invention.
10 is a perspective view of a sapphire substrate as a single crystal substrate processed by the method for processing a single crystal substrate according to the present invention.
11 is an explanatory view showing a second embodiment of the shielding tunnel forming step in the method of processing a single crystal substrate according to the present invention.
12 is an explanatory view showing a second embodiment of the amorphous removal step in the method for processing a single crystal substrate according to the present invention.
13 is an explanatory view showing a third embodiment of the shielding tunnel forming step in the method of processing a single crystal substrate according to the present invention.

이하, 본 발명에 의한 단결정 기판의 가공 방법에 관해 첨부 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, a method for processing a single crystal substrate according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1에는, 본 발명에 의한 레이저 가공 방법에 의해 가공되는 단결정 기판으로서의 광디바이스 웨이퍼의 사시도가 나타나 있다. 도 1에 나타내는 광디바이스 웨이퍼(2)는, 두께가 300 ㎛인 사파이어 기판의 표면(2a)에 발광 다이오드, 레이저 다이오드 등의 광디바이스(21)가 매트릭스형으로 형성되어 있다. 그리고, 각 광디바이스(21)는, 격자형으로 형성된 분할 예정 라인(22)에 의해 구획되어 있다. Fig. 1 shows a perspective view of an optical device wafer as a single crystal substrate processed by the laser processing method according to the present invention. The optical device wafer 2 shown in Fig. 1 has optical devices 21 such as light emitting diodes and laser diodes formed in a matrix shape on a surface 2a of a sapphire substrate having a thickness of 300 占 퐉. Each optical device 21 is partitioned by a line to be divided 22 formed in a lattice pattern.

전술한 단결정 기판으로서의 광디바이스 웨이퍼(2)를 가공하는 단결정 기판의 가공 방법의 제1 실시형태에 관해, 도 3 내지 도 9를 참조하여 설명한다. A first embodiment of a method of processing a single crystal substrate for processing an optical device wafer 2 as the above-described single crystal substrate will be described with reference to Figs. 3 to 9. Fig.

우선, 광디바이스 웨이퍼(2)를 고리형의 프레임에 장착된 다이싱 테이프의 표면에 접착하는 웨이퍼 지지 공정을 실시한다. 즉, 도 2에 나타낸 바와 같이, 고리형의 프레임(3)의 내측 개구부를 덮도록 외주부가 장착된 다이싱 테이프(30)의 표면에 광디바이스 웨이퍼(2)의 이면(2b)을 접착한다. 따라서, 다이싱 테이프(30)의 표면에 접착된 광디바이스 웨이퍼(2)는, 표면(2a)이 상측이 된다. First, a wafer supporting step for bonding the optical device wafer 2 to the surface of the dicing tape mounted on the annular frame is performed. 2, the back surface 2b of the optical device wafer 2 is bonded to the surface of the dicing tape 30 on which the outer peripheral portion is mounted so as to cover the inner opening of the annular frame 3. [ Therefore, in the optical device wafer 2 bonded to the surface of the dicing tape 30, the surface 2a becomes the upper side.

도 3에는, 전술한 웨이퍼 지지 공정이 실시된 광디바이스 웨이퍼(2)의 분할 예정 라인(22)을 따라서 레이저 가공을 하는 레이저 가공 장치가 나타나 있다. 도 3에 나타내는 레이저 가공 장치(4)는, 피가공물을 유지하는 척테이블(41)과, 그 척테이블(41) 상에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(42)과, 척테이블(41) 상에 유지된 피가공물을 촬상하는 촬상 수단(43)을 구비하고 있다. 척테이블(41)은, 피가공물을 흡인 유지하도록 구성되어 있고, 도시하지 않은 가공 이송 수단에 의해 도 3에 있어서 화살표 X로 나타내는 가공 이송 방향으로 이동됨과 함께, 도시하지 않은 인덱싱 이송 수단에 의해 도 3에 있어서 화살표 Y로 나타내는 인덱싱 이송 방향으로 이동되도록 되어 있다. Fig. 3 shows a laser processing apparatus for laser processing along the line to be divided 22 of the optical device wafer 2 on which the above-described wafer supporting process is performed. The laser machining apparatus 4 shown in Fig. 3 includes a chuck table 41 for holding a workpiece, a laser beam irradiating means 42 for irradiating the workpiece held on the chuck table 41 with a laser beam, And imaging means (43) for imaging the workpiece held on the chuck table (41). The chuck table 41 is configured to suck and hold the workpiece. The chuck table 41 is moved in the workpiece conveying direction shown by an arrow X in Fig. 3 by the not-shown processing and conveying means, 3 in the indexing feed direction indicated by the arrow Y.

상기 레이저 광선 조사 수단(42)은, 실질적으로 수평으로 배치된 원통형상의 케이싱(421)을 포함하고 있다. 케이싱(421) 내에는 도시하지 않은 펄스 레이저 광선 발진기나 반복 주파수 설정 수단을 구비한 펄스 레이저 광선 발진 수단이 배치되어 있다. 상기 케이싱(421)의 선단부에는, 펄스 레이저 광선 발진 수단으로부터 발진된 펄스 레이저 광선을 집광하기 위한 집광 렌즈(422a)를 구비한 집광기(422)가 장착되어 있다. 이 집광기(422)의 집광 렌즈(422a)는, 개구수(NA)가 다음과 같이 설정되어 있다. 즉, 집광 렌즈(422a)의 개구수(NA)는, 개구수(NA)를 단결정 기판의 굴절률(N)로 나눈 값이 0.05∼0.2의 범위로 설정된다(개구수 설정 공정). 또, 레이저 광선 조사 수단(42)은, 집광기(422)의 집광 렌즈(422a)에 의해 집광되는 펄스 레이저 광선의 집광점 위치를 조정하기 위한 집광점 위치 조정 수단(도시하지 않음)을 구비하고 있다. The laser beam irradiating means 42 includes a cylindrical casing 421 arranged substantially horizontally. In the casing 421, pulse laser beam oscillation means including a pulse laser beam oscillator (not shown) and a repetition frequency setting means are disposed. A condenser 422 having a condenser lens 422a for condensing the pulsed laser beam emitted from the pulsed laser beam oscillation means is mounted on the distal end of the casing 421. [ The numerical aperture NA of the condenser lens 422a of the condenser 422 is set as follows. That is, the numerical aperture NA of the condenser lens 422a is set to a value in the range of 0.05 to 0.2, which is obtained by dividing the numerical aperture NA by the refractive index N of the single crystal substrate (numerical aperture setting step). The laser beam irradiating means 42 is provided with a light-converging point position adjusting means (not shown) for adjusting the position of the light-converging point of the pulsed laser beam condensed by the condenser lens 422a of the condenser 422 .

상기 레이저 광선 조사 수단(42)을 구성하는 케이싱(421)의 선단부에 장착된 촬상 수단(43)은, 가시광선에 의해 촬상하는 통상의 촬상 소자(CCD) 외에, 피가공물에 적외선을 조사하는 적외선 조명 수단과, 그 적외선 조명 수단에 의해 조사된 적외선을 포착하는 광학계와, 그 광학계에 의해 포착된 적외선에 대응한 전기 신호를 출력하는 촬상 소자(적외선 CCD) 등으로 구성되어 있고, 촬상한 화상 신호를 도시하지 않은 제어 수단에 보낸다. The imaging means 43 mounted on the distal end portion of the casing 421 constituting the laser beam irradiating means 42 includes an image pickup device CCD for picking up images by visible light and infrared rays for irradiating the workpiece with infrared rays An optical system for capturing infrared rays irradiated by the infrared illuminating means, and an image pickup element (infrared ray CCD) for outputting an electric signal corresponding to the infrared ray captured by the optical system. To control means not shown.

전술한 레이저 가공 장치(4)를 이용하여, 전술한 웨이퍼 지지 공정이 실시된 광디바이스 웨이퍼(2)의 분할 예정 라인(22)을 따라서 레이저 가공을 하기 위해서는, 펄스 레이저 광선의 집광점이 단결정 기판으로서의 광디바이스 웨이퍼(2)의 두께 방향의 원하는 위치에 위치 부여되도록 집광 렌즈와 단결정 기판을 상대적으로 광축 방향으로 위치 부여하는 위치 부여 공정을 실시한다. In order to perform laser processing along the line to be divided 22 of the optical device wafer 2 on which the above-described wafer supporting process is performed by using the above-described laser processing apparatus 4, the light converging point of the pulsed laser beam is used as a single crystal substrate A positioning process for relatively positioning the condenser lens and the single crystal substrate in the optical axis direction is performed so as to be positioned at a desired position in the thickness direction of the optical device wafer 2. [

우선, 전술한 도 3에 나타내는 레이저 가공 장치(4)의 척테이블(41) 상에 광디바이스 웨이퍼(2)가 접착된 다이싱 테이프(30)측을 놓는다. 그리고, 도시하지 않은 흡인 수단을 작동함으로써, 다이싱 테이프(30)를 통해 광디바이스 웨이퍼(2)를 척테이블(41) 상에 유지한다(웨이퍼 유지 공정). 따라서, 척테이블(41)에 유지된 광디바이스 웨이퍼(2)는, 표면(2a)이 상측이 된다. 또, 도 3에 있어서는 다이싱 테이프(30)가 장착된 고리형의 프레임(3)을 생략하여 나타내고 있지만, 고리형의 프레임(3)은 척테이블(41)에 배치된 적절한 프레임 유지 수단에 유지된다. 이와 같이 하여, 광디바이스 웨이퍼(2)를 흡인 유지한 척테이블(41)은, 도시하지 않은 가공 이송 수단에 의해 촬상 수단(43)의 바로 아래에 위치 부여된다. First, the dicing tape 30 side to which the optical device wafer 2 is adhered is placed on the chuck table 41 of the laser machining apparatus 4 shown in Fig. Then, the optical device wafer 2 is held on the chuck table 41 through the dicing tape 30 (wafer holding step) by operating the suction means not shown. Therefore, in the optical device wafer 2 held on the chuck table 41, the surface 2a becomes the upper side. 3, the annular frame 3 on which the dicing tape 30 is mounted is omitted, but the annular frame 3 is held by a suitable frame holding means disposed on the chuck table 41 do. Thus, the chuck table 41 with the optical device wafer 2 sucked and held is positioned directly under the image pickup means 43 by a not-shown processing transfer means.

척테이블(41)이 촬상 수단(43)의 바로 아래에 위치 부여되면, 촬상 수단(43) 및 도시하지 않은 제어 수단에 의해 광디바이스 웨이퍼(2)의 레이저 가공해야 할 가공 영역을 검출하는 얼라이먼트 작업을 실행한다. 즉, 촬상 수단(43) 및 도시하지 않은 제어 수단은, 광디바이스 웨이퍼(2)의 미리 정해진 방향으로 형성되어 있는 분할 예정 라인(22)과, 분할 예정 라인(22)을 따라서 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(42)의 집광기(422)의 위치 맞춤을 행하기 위한 패턴 매칭 등의 화상 처리를 실행하여, 레이저 광선 조사 위치의 얼라이먼트를 수행한다(얼라이먼트 공정). 또한, 광디바이스 웨이퍼(2)에 상기 미리 정해진 방향과 직교하는 방향으로 형성된 분할 예정 라인(22)에 대해서도, 마찬가지로 레이저 광선 조사 위치의 얼라이먼트가 수행된다. When the chuck table 41 is positioned directly below the imaging means 43, the imaging device 43 and the control means (not shown) perform an alignment operation for detecting the machining area of the optical device wafer 2 to be laser- . That is, the imaging means 43 and the control means (not shown) irradiate a laser beam along the expected dividing line 22 and the dividing line 22 formed in the predetermined direction of the optical device wafer 2 Image processing such as pattern matching for aligning the condenser 422 of the laser beam irradiating means 42 is performed to perform alignment of the laser beam irradiation position (alignment step). In addition, alignment of the laser beam irradiation position is similarly performed for the line to be divided 22 formed on the optical device wafer 2 in a direction orthogonal to the predetermined direction.

전술한 얼라이먼트 공정을 실시했다면, 도 4에 나타낸 바와 같이 척테이블(41)을 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(42)의 집광기(422)가 위치하는 레이저 광선 조사 영역으로 이동시키고, 미리 정해진 분할 예정 라인(22)을 집광기(422)의 바로 아래에 위치 부여한다. 이 때, 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이 광디바이스 웨이퍼(2)는, 분할 예정 라인(22)의 일단(도 4의 (a)에 있어서 좌단)이 집광기(422)의 바로 아래에 위치하도록 위치 부여된다. 그리고, 집광기(422)의 집광 렌즈(422a)에 의해 집광되는 펄스 레이저 광선(LB)의 집광점(P)이 단결정 기판으로서의 광디바이스 웨이퍼(2)의 두께 방향의 원하는 위치에 위치 부여되도록 도시하지 않은 집광점 위치 조정 수단을 작동하여 집광기(422)를 광축 방향으로 이동시킨다(위치 부여 공정). 또, 도시한 실시형태에 있어서는, 펄스 레이저 광선의 집광점(P)은, 광디바이스 웨이퍼(2)에서의 펄스 레이저 광선이 입사되는 상면(표면(2a)측)으로부터 원하는 위치(예컨대 표면(2a)으로부터 5∼10 ㎛ 이면(2b)측의 위치)에 설정되어 있다. 4, the chuck table 41 is moved to the laser beam irradiation area where the condenser 422 of the laser beam irradiating means 42 for irradiating the laser beam is located, and the predetermined The line to be divided 22 is positioned just below the condenser 422. [ 4A, the optical device wafer 2 is positioned such that one end (left end in FIG. 4A) of the line to be divided 22 is located immediately below the condenser 422 . It is preferable that the light condensing point P of the pulsed laser beam LB condensed by the condenser lens 422a of the condenser 422 be positioned at a desired position in the thickness direction of the optical device wafer 2 as a single crystal substrate And the condenser 422 is moved in the direction of the optical axis by operating the light-converging point position adjusting means (position giving step). In the illustrated embodiment, the light-converging point P of the pulsed laser beam is located at a desired position (for example, at the surface 2a) from the top surface (the surface 2a side) from which the pulsed laser beam is incident on the optical device wafer 2 (2b) side when it is 5 to 10 [micro] m from the side (2b) side.

전술한 바와 같이 위치 부여 공정을 실시했다면, 레이저 광선 조사 수단(42)을 작동하여 집광기(422)로부터 펄스 레이저 광선(LB)을 조사하여 광디바이스 웨이퍼(2)에 위치 부여된 집광점(P) 부근(상면(표면(2a)))으로부터 하면(이면(2b))을 향해서 세공과 그 세공을 차폐시키는 비정질을 형성시켜 차폐 터널을 형성하는 차폐 터널 형성 공정을 실시한다. 즉, 집광기(422)로부터 광디바이스 웨이퍼(2)를 구성하는 사파이어 기판에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선(LB)을 조사하면서 척테이블(41)을 도 4의 (a)에 있어서 화살표 X1로 나타내는 방향으로 미리 정해진 이송 속도로 이동시킨다(차폐 터널 형성 공정). 그리고, 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이 레이저 광선 조사 수단(42)의 집광기(422)의 조사 위치에 분할 예정 라인(22)의 타단(도 4의 (a)에 있어서 우단)이 도달하면, 펄스 레이저 광선의 조사를 정지함과 함께 척테이블(41)의 이동을 정지한다. The laser beam irradiating means 42 is operated to irradiate the pulsed laser beam LB from the condenser 422 and the condensing point P positioned on the optical device wafer 2 is irradiated with the pulsed laser beam LB, A shielding tunnel forming step of forming a shielding tunnel by forming amorphous material that shields the pores and the pores from the upper surface (the surface 2a) toward the lower surface (the back surface 2b) is performed. That is, the chuck table 41 is moved from the condenser 422 to the sapphire substrate constituting the optical device wafer 2 with the pulsed laser beam LB of the wavelength having the transmittance, (Shielding tunnel forming step). 4 (b), when the other end of the line to be divided 22 (the right end in Fig. 4 (a)) reaches the irradiation position of the condenser 422 of the laser beam irradiating means 42 , The irradiation of the pulsed laser beam is stopped and the movement of the chuck table 41 is stopped.

전술한 차폐 터널 형성 공정을 실시함으로써, 광디바이스 웨이퍼(2)의 내부에는, 도 4의 (c)에 나타낸 바와 같이 펄스 레이저 광선(LB)의 집광점(P) 부근(상면(표면(2a)))으로부터 하면(이면(2b))을 향해서 세공(231)과 그 세공(231)의 주위에 형성된 비정질(232)이 성장하고, 분할 예정 라인(22)을 따라서 미리 정해진 간격(도시한 실시형태에 있어서는 16 ㎛의 간격(가공 이송 속도 : 800 mm/초)/(반복 주파수 : 50 kHz))으로 비정질의 차폐 터널(23)이 형성된다. 이 차폐 터널(23)은, 도 4의 (d) 및 (e)에 나타낸 바와 같이 중심에 형성된 직경이 φ1 ㎛ 정도인 세공(231)과 그 세공(231)의 주위에 형성된 직경이 φ16 ㎛인 비정질(232)로 이루어지며, 도시한 실시형태에 있어서는 서로 인접하는 비정질(232)끼리 이어지도록 형성되는 형태로 되어 있다. 또, 전술한 차폐 터널 형성 공정에 있어서 형성되는 비정질의 차폐 터널(23)은, 광디바이스 웨이퍼(2)의 상면(표면(2a))으로부터 하면(이면(2b))에 걸쳐 형성할 수 있기 때문에, 웨이퍼의 두께가 두껍더라도 펄스 레이저 광선을 1회 조사하면 되므로, 생산성이 매우 양호해진다. 또한, 차폐 터널 형성 공정에 있어서는 파편이 날리지 않기 때문에, 디바이스의 품질을 저하시킨다고 하는 문제도 해소된다. 4 (c), the vicinity of the light-converging point P of the pulsed laser light LB (upper surface (surface 2a)) is formed inside the optical device wafer 2 by performing the shielding tunnel forming process described above, The amorphous material 232 formed around the pores 231 and the pores 231 grows toward the lower surface (back surface 2b) from the lower surface (rear surface 2b) The amorphous shielding tunnel 23 is formed at an interval of 16 占 퐉 (processing feed rate: 800 mm / second) / (repetition frequency: 50 kHz)). 4 (d) and 4 (e), the shielding tunnel 23 has pores 231 having a diameter of about 1 占 퐉 formed at the center and diameters formed around the pores 231 of? 16 占 퐉 And an amorphous layer 232. In the illustrated embodiment, the amorphous layers 232 are formed so as to be connected to each other. Since the amorphous shielding tunnel 23 formed in the shielding tunnel forming step described above can be formed from the upper surface (surface 2a) to the lower surface (back surface 2b) of the optical device wafer 2 , The pulse laser beam can be irradiated once even if the thickness of the wafer is thick, so that the productivity is very good. Further, in the shielding tunnel forming process, since fragments are not blown, the problem of deteriorating the quality of the device is also solved.

전술한 바와 같이 미리 정해진 분할 예정 라인(22)을 따라서 상기 차폐 터널 형성 공정을 실시했다면, 척테이블(41)을 화살표 Y로 나타내는 방향으로 광디바이스 웨이퍼(2)에 형성된 분할 예정 라인(22)의 간격만큼 인덱싱 이동시키고(인덱싱 공정), 상기 차폐 터널 형성 공정을 수행한다. 이와 같이 하여 미리 정해진 방향으로 형성된 모든 분할 예정 라인(22)을 따라서 상기 차폐 터널 형성 공정을 실시했다면, 척테이블(41)을 90도 회동시켜, 상기 미리 정해진 방향으로 형성된 분할 예정 라인(22)에 대하여 직교하는 방향으로 연장되는 분할 예정 라인(22)을 따라서 상기 차폐 터널 형성 공정을 실행한다. If the shielding tunnel forming step is performed along the predetermined dividing line 22 as described above, the chuck table 41 is moved in the direction indicated by the arrow Y to the side of the dividing line 22 formed on the optical device wafer 2 (Indexing process), and performs the shielding tunnel forming process. If the shielding tunnel forming step is performed along all the lines to be divided 22 formed in a predetermined direction in this way, the chuck table 41 is rotated 90 degrees and the line to be divided 22 formed in the predetermined direction The shielding tunnel forming step is carried out along a line to be divided 22 extending in a direction orthogonal to the above-mentioned direction.

또, 전술한 실시형태에 있어서는 광디바이스 웨이퍼(2)의 표면(2a)을 상측으로 하여 척테이블(41)에 유지하고, 광디바이스 웨이퍼(2)의 표면(2a)측으로부터 분할 예정 라인(22)을 따라서 펄스 레이저 광선을 조사하여 차폐 터널(23)을 형성하는 예를 나타냈지만, 광디바이스 웨이퍼(2)의 이면을 상측으로 하여 척테이블(41)에 유지하고, 광디바이스 웨이퍼(2)의 이면측으로부터 분할 예정 라인(22)을 따라서 펄스 레이저 광선을 조사하여 차폐 터널(23)을 형성해도 좋다. In the above-described embodiment, the surface 2a of the optical device wafer 2 is held on the chuck table 41 from the side of the surface 2a of the optical device wafer 2, The optical device wafer 2 is held on the chuck table 41 with the back surface of the optical device wafer 2 facing upward and the optical device wafer 2 is held on the chuck table 41. However, A shielding tunnel 23 may be formed by irradiating a pulse laser beam along the line to be divided 22 from the back side.

전술한 차폐 터널 형성 공정에 있어서, 양호한 차폐 터널(23)을 형성하기 위해서는, 전술한 바와 같이 집광 렌즈(422a)의 개구수(NA)는, 개구수(NA)를 단결정 기판의 굴절률(N)로 나눈 값(S)이 0.05∼0.2의 범위로 설정되어 있는 것이 중요하다. The numerical aperture NA of the condenser lens 422a is set such that the numerical aperture NA is smaller than the refractive index N of the monocrystalline substrate in order to form a good shielding tunnel 23 in the above- (S) is set in the range of 0.05 to 0.2.

여기서, 개구수(NA)와 굴절률(N)과 개구수(NA)를 굴절률(N)로 나눈 값(S=NA/N)의 관계에 관해, 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5에 있어서 집광 렌즈(422a)에 입광한 펄스 레이저 광선(LB)은 광축에 대하여 각도(α)를 갖고 집광된다. 이 때, sinα가 집광 렌즈(422a)의 개구수(NA)이다(NA=sinθ). 집광 렌즈(422a)에 의해 집광된 펄스 레이저 광선(LB)이 단결정 기판으로 이루어진 광디바이스 웨이퍼(2)에 조사되면, 광디바이스 웨이퍼(2)를 구성하는 단결정 기판은 공기보다 밀도가 높기 때문에 펄스 레이저 광선(LB)은 각도(α)로부터 각도(β)로 굴절된다. 이 때, 광축에 대한 각도(β)는, 광디바이스 웨이퍼(2)를 구성하는 단결정 기판의 굴절률(N)에 따라 상이하다. 굴절률(N)은 (N=sinα/sinβ)이기 때문에, 개구수(NA)를 단결정 기판의 굴절률(N)로 나눈 값(S=NA/N)은 sinβ가 된다. 따라서, sinβ를 0.05∼0.2의 범위(0.05≤sinβ≤0.2)로 설정하는 것이 중요하다. Here, the relationship between the numerical aperture NA, the refractive index N and the numerical aperture NA divided by the refractive index N (S = NA / N) will be described with reference to Fig. In FIG. 5, the pulsed laser beam LB incident on the condenser lens 422a is condensed at an angle? With respect to the optical axis. At this time, sin? Is the numerical aperture NA of the condenser lens 422a (NA = sin?). When the pulsed laser beam LB condensed by the condenser lens 422a is irradiated on the optical device wafer 2 made of a single crystal substrate, since the single crystal substrate constituting the optical device wafer 2 has higher density than air, The light ray LB is refracted from the angle alpha to the angle beta. At this time, the angle? With respect to the optical axis differs depending on the refractive index N of the single crystal substrate constituting the optical device wafer 2. Since the refractive index N is (N = sin? / Sin?), The value (S = NA / N) obtained by dividing the numerical aperture NA by the refractive index N of the single crystal substrate is sin?. Therefore, it is important to set sin? In the range of 0.05 to 0.2 (0.05? Sin?? 0.2).

이하, 집광 렌즈(422a)의 개구수(NA)를 단결정 기판의 굴절률(N)로 나눈 값(S=NA/N)이 0.05∼0.2의 범위로 설정된 이유에 관해 설명한다. The reason why the value (S = NA / N) obtained by dividing the numerical aperture NA of the condenser lens 422a by the refractive index N of the monocrystal substrate is set in the range of 0.05 to 0.2 will be described.

[실험 1-1][Experiment 1-1]

두께가 1000 ㎛인 사파이어(Al2O3) 기판(굴절률 : 1.7)을 다음 가공 조건으로 차폐 터널을 형성하여, 차폐 터널의 불량 여부를 판정했다. A shielding tunnel was formed on a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate (refractive index: 1.7) having a thickness of 1000 μm under the following processing conditions to determine whether or not the shielding tunnel was defective.

가공 조건Processing conditions

파장 : 1030 nmWavelength: 1030 nm

반복 주파수 : 50 kHz Repetition frequency: 50 kHz

펄스폭 : 10 ps Pulse width: 10 ps

평균 출력 : 3 W Average power: 3 W

가공 이송 속도 : 800 mm/초Feeding speed: 800 mm / sec

집광 렌즈의 개구수(NA) 차폐 터널의 불량 여부 S=NA/N NA (numerical aperture) of condensing lens Bad tunnel defect S = NA / N

0.05 없음 0.05 none

0.1 약간 양호 0.0580.1 Slightly good 0.058

0.15 양호 0.0880.15 Good 0.088

0.2 양호 0.1170.2 Good 0.117

0.25 양호 0.1470.25 Good 0.147

0.3 양호 0.1760.3 Good 0.176

0.35 약간 양호 0.2050.35 Slightly good 0.205

0.4 불량0.4 Bad

0.45 불량 : 보이드가 생긴다0.45 Bad: We have voids.

0.5 불량 : 보이드가 생긴다0.5 Bad: We have voids.

0.55 불량 : 보이드가 생긴다0.55 Bad: We have voids.

0.6 불량 : 보이드가 생긴다0.6 Bad: We have voids.

이상과 같이 사파이어 기판(굴절률 : 1.7)에 있어서는, 펄스 레이저 광선을 집광하는 집광 렌즈(422a)의 개구수(NA)가, 개구수(NA)를 단결정 기판의 굴절률(N)로 나눈 값(S=NA/N)이 0.05∼0.2의 범위로 설정됨으로써, 차폐 터널이 형성된다. 따라서, 사파이어 기판(굴절률 : 1.7)에 있어서는, 펄스 레이저 광선을 집광하는 집광 렌즈(422a)의 개구수(NA)는 0.1∼0.35로 설정하는 것이 중요하다. As described above, in the case of the sapphire substrate (refractive index: 1.7), the numerical aperture NA of the condenser lens 422a for condensing the pulsed laser beam differs from the refractive index N of the monocrystal substrate = NA / N) is set in the range of 0.05 to 0.2, whereby a shielding tunnel is formed. Therefore, in the sapphire substrate (refractive index: 1.7), it is important to set the numerical aperture NA of the condenser lens 422a for condensing the pulsed laser beam to 0.1 to 0.35.

[실험 1-2][Experiment 1-2]

두께가 1000 ㎛인 탄화규소(SiC) 기판(굴절률 : 2.63)을 다음 가공 조건으로 차폐 터널을 형성하여, 차폐 터널의 불량 여부를 판정했다. A silicon carbide (SiC) substrate (refractive index: 2.63) having a thickness of 1000 mu m was formed with a shielding tunnel under the following processing conditions to determine whether or not the shielding tunnel was defective.

가공 조건Processing conditions

파장 : 1030 nmWavelength: 1030 nm

반복 주파수 : 50 kHz Repetition frequency: 50 kHz

펄스폭 : 10 ps Pulse width: 10 ps

평균 출력 : 3 W Average power: 3 W

가공 이송 속도 : 800 mm/초Feeding speed: 800 mm / sec

집광 렌즈의 개구수(NA) 차폐 터널의 불량 여부 S=NA/N NA (numerical aperture) of condensing lens Bad tunnel defect S = NA / N

0.05 없음 0.05 none

0.1 없음0.1 none

0.15 약간 양호 0.0570.15 Slightly good 0.057

0.2 양호 0.0760.2 Good 0.076

0.25 양호 0.0950.25 Good 0.095

0.3 양호 0.1140.3 Good 0.114

0.35 양호 0.1330.35 Good 0.133

0.4 양호 0.1530.4 Good 0.153

0.45 양호 0.1710.45 Good 0.171

0.5 양호 0.190.5 Good 0.19

0.55 약간 양호 0.2090.55 Slightly good 0.209

0.6 불량 : 보이드가 생긴다0.6 Bad: We have voids.

이상과 같이 탄화규소(SiC) 기판(굴절률 : 2.63)에 있어서는, 펄스 레이저 광선을 집광하는 집광 렌즈(422a)의 개구수(NA)를 단결정 기판의 굴절률(N)로 나눈 값(S=NA/N)이 0.05∼0.2의 범위로 설정됨으로써, 차폐 터널이 형성된다. 따라서, 탄화규소(SiC) 기판에 있어서는, 펄스 레이저 광선을 집광하는 집광 렌즈(422a)의 개구수(NA)는 0.15∼0.55로 설정하는 것이 중요하다. (S = NA / NA) obtained by dividing the numerical aperture NA of the condenser lens 422a for condensing the pulsed laser beam by the refractive index N of the monocrystal substrate in the silicon carbide (SiC) substrate (refractive index: N) is set in the range of 0.05 to 0.2, whereby a shielding tunnel is formed. Therefore, in the silicon carbide (SiC) substrate, it is important to set the numerical aperture (NA) of the condenser lens 422a for condensing the pulsed laser beam to 0.15 to 0.55.

[실험 1-3][Experiment 1-3]

두께가 1000 ㎛인 질화갈륨(GaN) 기판(굴절률 : 2.3)을 다음 가공 조건으로 차폐 터널을 형성하여, 차폐 터널의 불량 여부를 판정했다. A shielding tunnel was formed on a gallium nitride (GaN) substrate (refractive index: 2.3) having a thickness of 1000 占 퐉 under the following processing conditions to determine whether or not the shielding tunnel was defective.

가공 조건Processing conditions

파장 : 1030 nmWavelength: 1030 nm

반복 주파수 : 50 kHz Repetition frequency: 50 kHz

펄스폭 : 10 ps Pulse width: 10 ps

평균 출력 : 3 W Average power: 3 W

가공 이송 속도 : 800 mm/초Feeding speed: 800 mm / sec

집광 렌즈의 개구수(NA) 차폐 터널의 불량 여부 S=NA/N NA (numerical aperture) of condensing lens Bad tunnel defect S = NA / N

0.05 없음 0.05 none

0.1 약간 양호 0.0430.1 Slightly good 0.043

0.15 양호 0.0650.15 Good 0.065

0.2 양호 0.0860.2 Good 0.086

0.25 양호 0.1080.25 Good 0.108

0.3 양호 0.1300.3 Good 0.130

0.35 양호 0.1520.35 Good 0.152

0.4 양호 0.1730.4 Good 0.173

0.45 양호 0.1950.45 Good 0.195

0.5 약간 양호 0.2170.5 Slightly good 0.217

0.55 불량 : 보이드가 생긴다 0.55 Bad: We have voids.

0.6 불량 : 보이드가 생긴다 0.6 Bad: We have voids.

이상과 같이 질화갈륨(GaN) 기판에 있어서는, 펄스 레이저 광선을 집광하는 집광 렌즈(422a)의 개구수(NA)를 단결정 기판의 굴절률(N)로 나눈 값(S=NA/N)이 0.05∼0.2의 범위로 설정됨으로써, 차폐 터널이 형성된다. 따라서, 질화갈륨(GaN) 기판에 있어서는, 펄스 레이저 광선을 집광하는 집광 렌즈(422a)의 개구수(NA)는 0.1∼0.5로 설정하는 것이 중요하다. As described above, in the GaN substrate, the value (S = NA / N) obtained by dividing the numerical aperture NA of the condenser lens 422a for condensing the pulsed laser beam by the refractive index N of the single- 0.2, whereby a shielding tunnel is formed. Therefore, in the gallium nitride (GaN) substrate, it is important to set the numerical aperture (NA) of the condenser lens 422a for condensing the pulsed laser beam to 0.1 to 0.5.

또, 차폐 터널은 집광점(P)으로부터 레이저 광선이 조사된 측에 형성되기 때문에, 펄스 레이저 광선의 집광점은 펄스 레이저 광선이 입사되는 측과 반대측의 면에 인접하는 내측에 위치 부여될 필요가 있다. Since the shielding tunnel is formed on the side irradiated with the laser beam from the light-converging point P, the light-converging point of the pulsed laser beam needs to be positioned inside the side adjacent to the side opposite to the side on which the pulsed laser beam is incident have.

전술한 실험 1-1, 실험 1-2, 실험 1-3으로부터, 펄스 레이저 광선을 집광하는 집광 렌즈(422a)의 개구수(NA)를 단결정 기판의 굴절률(N)로 나눈 값(S=NA/N)이 0.05∼0.2의 범위로 설정됨으로써, 차폐 터널이 형성되는 것이 확인되었다. (S = NA) obtained by dividing the numerical aperture NA of the condenser lens 422a for condensing the pulsed laser beam by the refractive index N of the monocrystal substrate from Experiments 1-1, 1-2, and 1-3 described above, / N) is set in the range of 0.05 to 0.2, it is confirmed that a shielding tunnel is formed.

다음으로, 펄스 레이저 광선의 에너지와 차폐 터널의 길이의 상관관계에 관해 검토한다. Next, the correlation between the energy of the pulsed laser beam and the length of the shielding tunnel will be examined.

[실험 2][Experiment 2]

두께가 1000 ㎛인 사파이어(Al2O3) 기판, 탄화규소(SiC) 기판, 질화갈륨(GaN) 기판에 다음 가공 조건으로 펄스 레이저 광선을 조사하여, 펄스 레이저 광선의 에너지(μJ/1 펄스)와 차폐 터널의 길이(㎛)의 관계를 구했다. A pulse laser beam is irradiated to a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate, a silicon carbide (SiC) substrate and a gallium nitride (GaN) substrate having a thickness of 1000 μm under the following processing conditions, And the length (mu m) of the shielding tunnel.

가공 조건Processing conditions

파장 : 1030 nmWavelength: 1030 nm

반복 주파수 : 50 kHz Repetition frequency: 50 kHz

펄스폭 : 10 ps Pulse width: 10 ps

가공 이송 속도 : 800 mm/초 Feeding speed: 800 mm / sec

평균 출력을 0.05 W(1 μJ/1 펄스) 간격으로 차폐 터널이 형성될 때까지 평균 출력을 상승시키고, 차폐 터널이 형성된 후에는 0.5 W(10 μJ/1 펄스) 간격으로 10 W(200 μJ/1 펄스)까지 평균 출력을 상승시켜, 차폐 터널의 길이(㎛)를 계측했다. The mean power was increased by 0.05 W (1 μJ / 1 pulse) until the shield tunnels were formed. After the shield tunnels were formed, 10 W (200 μJ / 1 pulse), and the length (mu m) of the shielding tunnel was measured.

펄스 에너지(μJ/1 펄스) 차폐 터널의 길이(㎛) Pulse energy (μJ / 1 pulse) Length of shielding tunnel (㎛)

사파이어 탄화규소 질화갈륨 Sapphire Silicon carbide Gallium nitride

1 없음 없음 없음One none none none

2 없음 없음 없음2 none none none

3 없음 없음 없음3 none none none

4 없음 없음 없음4 none none none

5 65 65 705 65 65 70

10 75 85 8510 75 85 85

20 125 115 12520 125 115 125

30 150 155 17030 150 155 170

40 175 185 20540 175 185 205

50 190 230 25050 190 230 250

60 210 265 29560 210 265 295

70 245 290 33070 245 290 330

80 260 330 36580 260 330 365

90 315 370 41590 315 370 415

100 340 395 450100 340 395 450

110 365 430 485110 365 430 485

120 400 470 530120 400 470 530

130 425 500 565130 425 500 565

140 455 535 610140 455 535 610

150 490 570 650150 490 570 650

160 525 610 685160 525 610 685

170 550 640 735170 550 640 735

180 575 675 770180 575 675 770

190 610 715 815190 610 715 815

200 640 740 850200 640 740 850

상기 실험 2로부터 상기 가공 조건에 있어서 두께가 300 ㎛인 사파이어(Al2O3) 기판으로 이루어진 광디바이스 웨이퍼(2)의 (상면(표면(2a)))으로부터 하면(이면(2b))에 걸쳐 차폐 터널을 형성하기 위해서는, 펄스 레이저 광선의 펄스 에너지를 90 μJ/1 펄스로 설정하면 된다. 또, 두께가 300 ㎛인 탄화규소(SiC) 기판의 경우는 펄스 레이저 광선의 펄스 에너지를 80 μJ/1 펄스로 설정하면 되고, 두께가 300 ㎛인 질화갈륨(GaN) 기판의 경우는 펄스 레이저 광선의 펄스 에너지를 70 μJ/1 펄스로 설정하면 된다. From Experiment 2, it can be seen that from the top surface (surface 2a) to the bottom surface (back surface 2b) of the optical device wafer 2 made of a sapphire (Al 2 O 3 ) In order to form a shielding tunnel, the pulse energy of the pulsed laser beam may be set to 90 μJ / 1 pulse. In the case of a silicon carbide (SiC) substrate having a thickness of 300 占 퐉, the pulse energy of a pulsed laser beam may be set to 80 占 / / 1 pulse. In the case of a gallium nitride (GaN) substrate having a thickness of 300 占 퐉, Pulse energy of 70 占 / / 1 pulse may be set.

다음으로, 펄스 레이저 광선의 파장과 차폐 터널의 형성 상황에 관해 검토한다. Next, the wavelength of the pulsed laser beam and the formation condition of the shielding tunnel will be examined.

[실험 3-1][Experiment 3-1]

두께가 1000 ㎛인 사파이어 기판을 다음 가공 조건으로 펄스 레이저 광선의 파장을 2940 nm, 1550 nm, 1030 nm, 515 nm, 343 nm, 257 nm, 151 nm로 낮춰 가고, 밴드갭 8.0 eV(파장 환산 : 155 nm)의 사파이어 기판에 차폐 터널을 형성할 수 있는지의 여부를 검증했다. A sapphire substrate having a thickness of 1000 占 퐉 was lowered to wavelengths of 2940 nm, 1550 nm, 1030 nm, 515 nm, 343 nm, 257 nm and 151 nm under the following processing conditions and a band gap of 8.0 eV (wavelength conversion: 155 nm) can be formed on the sapphire substrate.

가공 조건Processing conditions

파장 : 1030 nmWavelength: 1030 nm

반복 주파수 : 50 kHz Repetition frequency: 50 kHz

펄스폭 : 10 ps Pulse width: 10 ps

평균 출력 : 3 W Average power: 3 W

가공 이송 속도 : 800 mm/초Feeding speed: 800 mm / sec

파장(nm)Wavelength (nm) 차폐 터널 불량 여부Shield Tunnel Bad

2940 양호2940 Good

1550 양호1550 Good

1030 양호1030 Good

515 양호515 Good

343 양호343 Good

257 불량257 Bad

151 입사면에서 어블레이션 불량151 Ablation in the incidence plane

이상과 같이 사파이어 기판에 있어서는, 펄스 레이저 광선의 파장은 밴드갭 8.0 eV에 대응하는 파장(파장 환산 : 155 nm)의 2배 이상으로 설정하면 차폐 터널이 형성되는 것이 확인되었다.As described above, in the sapphire substrate, it was confirmed that a shielding tunnel was formed when the wavelength of the pulsed laser beam was set to twice or more the wavelength (wavelength conversion: 155 nm) corresponding to the band gap of 8.0 eV.

[실험 3-2][Experiment 3-2]

두께가 1000 ㎛인 탄화규소(SiC) 기판을 다음 가공 조건으로 펄스 레이저 광선의 파장을 2940 nm, 1550 nm, 1030 nm, 515 nm, 257 nm로 낮춰 가고, 밴드갭 2.9 eV(파장 환산 : 425 nm)의 탄화규소(SiC) 기판에 차폐 터널을 형성할 수 있는지의 여부를 검증했다. The silicon carbide (SiC) substrate having a thickness of 1000 탆 was lowered to 2940 nm, 1550 nm, 1030 nm, 515 nm and 257 nm under the following processing conditions, and the band gap was 2.9 eV (wavelength conversion: 425 nm ) Silicon carbide (SiC) substrate as a shielding tunnel.

가공 조건Processing conditions

파장 : 1030 nmWavelength: 1030 nm

반복 주파수 : 50 kHz Repetition frequency: 50 kHz

펄스폭 : 10 ps Pulse width: 10 ps

평균 출력 : 3 W Average power: 3 W

가공 이송 속도 : 800 mm/초Feeding speed: 800 mm / sec

파장(nm)Wavelength (nm) 차폐 터널 불량 여부Shield Tunnel Bad

2940 양호2940 Good

1550 양호1550 Good

1030 양호1030 Good

515 입사면에서 어블레이션 불량515 Ablation in the incidence plane

257 입사면에서 어블레이션 불량257 Ablation in the incidence plane

이상과 같이 탄화규소(SiC) 기판에 있어서는, 펄스 레이저 광선의 파장은 밴드갭 2.9 eV에 대응하는 파장(파장 환산 : 425 nm)의 2배 이상으로 설정하면 차폐 터널이 형성되는 것이 확인되었다. As described above, in the silicon carbide (SiC) substrate, it was confirmed that shielding tunnels were formed when the wavelength of the pulsed laser beam was set to twice or more the wavelength (converted to wavelength: 425 nm) corresponding to the band gap of 2.9 eV.

[실험 3-3][Experiment 3-3]

두께가 1000 ㎛인 질화갈륨(GaN) 기판을 다음 가공 조건으로 펄스 레이저 광선의 파장을 2940 nm, 1550 nm, 1030 nm, 515 nm, 257 nm로 낮춰 가고, 밴드갭 3.4 eV(파장 환산 : 365 nm)의 질화갈륨(GaN) 기판에 차폐 터널을 형성할 수 있는지의 여부를 검증했다. The wavelength of the pulsed laser beam was lowered to 2940 nm, 1550 nm, 1030 nm, 515 nm, and 257 nm under a processing condition of a gallium nitride (GaN) substrate having a thickness of 1000 μm and a band gap of 3.4 eV (wavelength conversion: 365 nm ) Shielding tunnel on the gallium nitride (GaN) substrate.

가공 조건Processing conditions

파장 : 1030 nmWavelength: 1030 nm

반복 주파수 : 50 kHz Repetition frequency: 50 kHz

펄스폭 : 10 ps Pulse width: 10 ps

평균 출력 : 3 W Average power: 3 W

집광 스폿 직경 : φ10 ㎛ Condensing spot diameter:? 10 m

가공 이송 속도 : 500 mm/초Feeding speed: 500 mm / sec

파장(nm)Wavelength (nm) 차폐 터널 불량 여부Shield Tunnel Bad

2940 양호2940 Good

1550 양호1550 Good

1030 양호1030 Good

515 불량515 Bad

257 입사면에서 어블레이션 불량257 Ablation in the incidence plane

이상과 같이 질화갈륨(GaN) 기판에 있어서는, 펄스 레이저 광선의 파장은 밴드갭 3.4 eV에 대응하는 파장(파장 환산 : 365 nm)의 2배 이상으로 설정하면 차폐 터널이 형성되는 것이 확인되었다. As described above, it was confirmed that a shielding tunnel was formed in a gallium nitride (GaN) substrate when the wavelength of the pulsed laser beam was set to twice or more the wavelength corresponding to the band gap of 3.4 eV (wavelength conversion: 365 nm).

전술한 실험 3-1, 실험 3-2, 실험 3-3으로부터, 펄스 레이저 광선의 파장은 단결정 기판의 밴드갭에 대응하는 파장의 2배 이상으로 설정하면 차폐 터널이 형성되는 것이 확인되었다. It was confirmed from Experiments 3-1, 3-2, and 3-3 that shielding tunnels were formed when the wavelength of the pulsed laser beam was set to twice or more the wavelength corresponding to the bandgap of the single crystal substrate.

이상, 사파이어(Al2O3) 기판, 탄화규소(SiC) 기판, 질화갈륨(GaN) 기판에 관해 설명했지만, 본 발명은 석영(SiO2) 기판, 리튬탄탈레이트(LT) 기판, 리튬나이오베이트(LN) 기판, 란가사이트(La3Ga5SiO14) 기판 등의 단결정 기판에도 적용할 수 있다. Although the present invention has been described with respect to a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate, a silicon carbide (SiC) substrate and a gallium nitride (GaN) substrate, the present invention is applicable to a quartz (SiO 2 ) substrate, a lithium tantalate A single crystal substrate such as a BaTi (LN) substrate or a langasite (La 3 Ga 5 SiO 14 ) substrate.

전술한 차폐 터널 형성 공정을 실시했다면, 광디바이스 웨이퍼(2)에 외력을 부여하여 세공(231)과 그 세공(231)의 주위에 형성된 비정질(232)로 이루어진 차폐 터널(23)이 연속하여 형성된 분할 예정 라인(22)을 따라서 광디바이스 웨이퍼(2)를 개개의 광디바이스(21)로 분할하는 웨이퍼 분할 공정을 실시한다. 웨이퍼 분할 공정은, 도 6에 나타내는 분할 장치(5)를 이용하여 실시한다. 도 6에 나타내는 분할 장치(5)는, 상기 고리형의 프레임(3)을 유지하는 프레임 유지 수단(51)과, 그 프레임 유지 수단(51)에 유지된 고리형의 프레임(3)에 장착된 광디바이스 웨이퍼(2)를 확장하는 테이프 확장 수단(52)과, 픽업 콜릿(53)을 구비하고 있다. 프레임 유지 수단(51)은, 고리형의 프레임 유지 부재(511)와, 그 프레임 유지 부재(511)의 외주에 배치된 고정 수단으로서의 복수의 클램프(512)를 포함하고 있다. 프레임 유지 부재(511)의 상면은 고리형의 프레임(3)을 놓는 배치면(511a)을 형성하고 있고, 이 배치면(511a) 상에 고리형의 프레임(3)이 놓인다. 그리고, 배치면(511a) 상에 놓인 고리형의 프레임(3)은, 클램프(512)에 의해 프레임 유지 부재(511)에 고정된다. 이와 같이 구성된 프레임 유지 수단(51)은, 테이프 확장 수단(52)에 의해 상하 방향으로 진퇴 가능하게 지지되어 있다. An external force is applied to the optical device wafer 2 to form a shielding tunnel 23 consisting of pores 231 and an amorphous material 232 formed around the pores 231, The wafer dividing step of dividing the optical device wafer 2 into the individual optical devices 21 along the line to be divided 22 is performed. The wafer dividing step is performed using the dividing device 5 shown in Fig. The dividing device 5 shown in Fig. 6 comprises a frame holding means 51 for holding the annular frame 3 and a frame holding means 51 for holding the annular frame 3 mounted on the annular frame 3 held by the frame holding means 51 A tape expanding means 52 for expanding the optical device wafer 2, and a pick-up collet 53. The frame holding means 51 includes an annular frame holding member 511 and a plurality of clamps 512 as fixing means disposed on the outer periphery of the frame holding member 511. [ An upper surface of the frame holding member 511 forms a placing surface 511a on which the annular frame 3 is placed and an annular frame 3 is placed on the placing surface 511a. Then, the annular frame 3 placed on the placement surface 511a is fixed to the frame holding member 511 by the clamp 512. The frame holding means 51 constructed in this manner is supported by the tape extending means 52 so as to be movable up and down.

테이프 확장 수단(52)은, 상기 고리형의 프레임 유지 부재(511)의 내측에 배치되는 확장 드럼(521)을 구비하고 있다. 이 확장 드럼(521)은, 고리형의 프레임(3)의 내경보다 작고 그 고리형의 프레임(3)에 장착된 다이싱 테이프(30)에 접착되는 광디바이스 웨이퍼(2)의 외경보다 큰 내경 및 외경을 갖고 있다. 또한, 확장 드럼(521)은, 하단에 지지 플랜지(522)를 구비하고 있다. 도시한 실시형태에서의 테이프 확장 수단(52)은, 상기 고리형의 프레임 유지 부재(511)를 상하 방향으로 진퇴 가능한 지지 수단(523)을 구비하고 있다. 이 지지 수단(523)은, 상기 지지 플랜지(522) 상에 배치된 복수의 에어 실린더(523a)로 이루어져 있고, 그 피스톤 로드(523b)가 상기 고리형의 프레임 유지 부재(511)의 하면에 연결된다. 이와 같이 복수의 에어 실린더(523a)로 이루어진 지지 수단(523)은, 도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이 고리형의 프레임 유지 부재(511)를 배치면(511a)이 확장 드럼(521)의 상단과 대략 동일 높이가 되는 기준 위치와, 도 7의 (b)에 나타낸 바와 같이 확장 드럼(521)의 상단보다 소정량 하측의 확장 위치의 사이를 상하 방향으로 이동시킨다.The tape expanding means 52 is provided with an extension drum 521 disposed inside the annular frame holding member 511. The extension drum 521 has an inner diameter larger than the inner diameter of the annular frame 3 and larger than the outer diameter of the optical device wafer 2 bonded to the dicing tape 30 mounted on the annular frame 3, And an outer diameter. The extension drum 521 is provided with a support flange 522 at the lower end thereof. The tape expanding means 52 in the illustrated embodiment is provided with a support means 523 that allows the annular frame holding member 511 to be moved up and down in the vertical direction. The support means 523 is composed of a plurality of air cylinders 523a disposed on the support flange 522 and the piston rod 523b is connected to the lower surface of the annular frame holding member 511 do. 7 (a), the supporting means 523 composed of a plurality of air cylinders 523a is arranged such that the arrangement surface 511a of the annular frame holding member 511 is positioned on the side of the extension drum 521 A reference position at which the upper end of the extension drum 521 is substantially flush with the upper end and an extended position below the upper end of the expansion drum 521 by a predetermined amount as shown in Fig.

이상과 같이 구성된 분할 장치(5)를 이용하여 실시하는 웨이퍼 분할 공정에 관해 도 7을 참조하여 설명한다. 즉, 광디바이스 웨이퍼(2)가 접착되어 있는 다이싱 테이프(30)가 장착된 고리형의 프레임(3)을, 도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이 프레임 유지 수단(51)을 구성하는 프레임 유지 부재(511)의 배치면(511a) 상에 놓고, 클램프(512)에 의해 프레임 유지 부재(511)에 고정한다(프레임 유지 공정). 이 때, 프레임 유지 부재(511)는 도 7의 (a)에 나타내는 기준 위치에 위치 부여되어 있다. 다음으로, 테이프 확장 수단(52)을 구성하는 지지 수단(523)으로서의 복수의 에어 실린더(523a)를 작동하여, 고리형의 프레임 유지 부재(511)를 도 7의 (b)에 나타내는 확장 위치로 하강시킨다. 따라서, 프레임 유지 부재(511)의 배치면(511a) 상에 고정되어 있는 고리형의 프레임(3)도 하강하기 때문에, 도 7의 (b)에 나타낸 바와 같이 고리형의 프레임(3)에 장착된 다이싱 테이프(30)는 확장 드럼(521)의 상단 가장자리에 접하여 확장된다(테이프 확장 공정). 그 결과, 다이싱 테이프(30)에 접착되어 있는 광디바이스 웨이퍼(2)에는 방사형으로 인장력이 작용하기 때문에, 전술한 차폐 터널(23)이 연속하여 형성되어 강도가 저하된 분할 예정 라인(22)을 따라서 개개의 광디바이스(21)로 분리됨과 함께 광디바이스(21) 사이에 간격(S)이 형성된다. The wafer dividing step using the dividing apparatus 5 configured as described above will be described with reference to Fig. That is to say, the annular frame 3 on which the dicing tape 30 with the optical device wafer 2 adhered is mounted is fixed to the frame constituting the frame holding means 51 Is placed on the placement surface 511a of the holding member 511 and fixed to the frame holding member 511 by the clamp 512 (frame holding step). At this time, the frame holding member 511 is positioned at the reference position shown in Fig. 7 (a). Next, a plurality of air cylinders 523a as supporting means 523 constituting the tape expanding means 52 are operated so that the annular frame holding member 511 is moved to the extended position shown in FIG. 7 (b) Descend. Therefore, the annular frame 3 fixed on the placing surface 511a of the frame holding member 511 is also lowered, so that it can be mounted on the annular frame 3 as shown in Fig. 7 (b) The dicing tape 30 is extended in contact with the upper edge of the extension drum 521 (tape expanding step). As a result, since the tensile force acts radially on the optical device wafer 2 bonded to the dicing tape 30, the above-described shielding tunnel 23 is continuously formed, And the space S is formed between the optical devices 21, as shown in Fig.

다음으로, 도 7의 (c)에 나타낸 바와 같이 픽업 콜릿(53)을 작동하여 광디바이스(21)를 흡착하고, 다이싱 테이프(30)로부터 박리하여 픽업하고, 도시하지 않은 트레이 또는 다이본딩 공정에 반송한다. 또, 픽업 공정에 있어서는, 전술한 바와 같이 다이싱 테이프(30)에 접착되어 있는 개개의 광디바이스(21) 사이의 간극(S)이 넓어져 있기 때문에, 인접하는 광디바이스(21)와 접촉하지 않고 용이하게 픽업할 수 있다. 7 (c), the pick-up collet 53 is operated to pick up the optical device 21, peel it off from the dicing tape 30, pick up it, . In the pick-up process, since the gap S between the individual optical devices 21 bonded to the dicing tape 30 is widened as described above, the optical device 21 does not come into contact with the adjacent optical device 21 And can be easily picked up.

이와 같이 하여, 픽업된 광디바이스(21)는, 도 8에 나타낸 바와 같이 외주면에 비정질(232)이 잔존한다. 8, the amorphous film 232 remains on the outer peripheral surface of the optical device 21 picked up.

전술한 픽업 공정을 실시했다면, 광디바이스(21)의 외주면에 잔존하고 있는 비정질(232)을 연마재로 연마하여 비정질을 제거하는 비정질 제거 공정을 실시한다. If the above-described pickup process is performed, the amorphous material 232 remaining on the outer circumferential surface of the optical device 21 is polished with an abrasive to perform an amorphous removal process for removing the amorphous material.

이 비정질 제거 공정은, 도 9의 (a)에 나타낸 바와 같이 샌드페이퍼(6)를 이용하여 광디바이스(21)의 외주면을 연마함으로써, 광디바이스(21)의 외주면에 잔존하고 있는 비정질(232)을 제거한다. 그 결과, 도 9의 (b)에 나타낸 바와 같이 광디바이스(21)의 외주면은 비정질이 제거되어 사파이어(Al2O3) 기판이 노출된다. 따라서, 광디바이스(21)의 휘도를 향상시킬 수 있다. 9A, the amorphous material 232 remaining on the outer circumferential surface of the optical device 21 is polished by the sandpaper 6 to polish the outer circumferential surface of the optical device 21 Remove. As a result, as shown in Fig. 9 (b), the outer circumferential surface of the optical device 21 is removed from the amorphous state, and the sapphire (Al 2 O 3 ) substrate is exposed. Therefore, the brightness of the optical device 21 can be improved.

또, 상기 차폐 터널 형성 공정에 있어서 단결정 기판으로서의 사파이어(Al2O3) 기판으로 이루어진 광디바이스 웨이퍼(2)에 형성된 차폐 터널(23)을 구성하는 비정질(232)은 취약하므로, 비정질 제거 공정에 있어서 사용하는 연마재는 단결정 기판의 경도 이하의 재료로 이루어진 지립을 이용하여 연마함으로써, 비정질(232)만을 용이하게 제거할 수 있다. 전술한 실시형태에 있어서는, 광디바이스 웨이퍼(2)를 구성하는 단결정 기판은 사파이어(Al2O3) 기판으로 이루어져 있기 때문에, 연마재로서 사파이어(Al2O3)의 경도(신모스 경도 No.12) 이하의 재료로 이루어진 지립을 이용한다. 따라서, 탄화규소(SiC) 기판에 차폐 터널(23)을 형성한 경우에는 연마재로서 탄화규소(SiC) 기판의 경도(신모스 경도 No.13) 이하의 재료, 예컨대 탄화규소(SiC), 질화갈륨(GaN), 규산염, 석영으로 이루어진 지립을 이용한다.Since the amorphous material 232 constituting the shielding tunnel 23 formed on the optical device wafer 2 made of a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate as a single crystal substrate in the shielding tunnel forming step is fragile, Only the amorphous material 232 can be easily removed by abrading the abrasive using an abrasive made of a material harder than the hardness of the single crystal substrate. In the embodiment described above, since the single crystal substrate constituting the optical device wafer 2 is made of a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate, the hardness of the sapphire (Al 2 O 3 ) ) Or less is used. Therefore, when the shielding tunnel 23 is formed on the silicon carbide (SiC) substrate, a material having a hardness (new Mohs Hardness No. 13) or less such as silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN), silicate, and quartz.

다음으로, 본 발명에 의한 단결정 기판의 가공 방법의 제2 실시형태에 관해 도 10 내지 도 12를 참조하여 설명한다. Next, a second embodiment of a method for processing a single crystal substrate according to the present invention will be described with reference to Figs. 10 to 12. Fig.

도 10에는, 단결정 기판으로서의 두께가 예컨대 300 ㎛인 사파이어 기판(10)이 나타나 있다. 이 사파이어 기판(10)의 두께를 150 ㎛로 형성하는 가공 방법에 관해 설명한다. 10 shows a sapphire substrate 10 having a thickness of, for example, 300 mu m as a single crystal substrate. A method of forming the sapphire substrate 10 to have a thickness of 150 mu m will be described.

두께가 300 ㎛인 사파이어 기판(10)을 150 ㎛의 두께로 형성하기 위해서는, 우선 전술한 바와 같이 펄스 레이저 광선을 집광하는 집광 렌즈의 개구수(NA)를 단결정 기판인 사파이어 기판(10)에 대하여 미리 정해진 값으로 설정하는 개구수 설정 공정을 실시한다. In order to form the sapphire substrate 10 having a thickness of 300 占 퐉 to a thickness of 150 占 퐉, the numerical aperture (NA) of the condensing lens for condensing the pulsed laser beam is set to be, on the sapphire substrate 10 as a single crystal substrate A numerical aperture setting process is performed to set a predetermined value.

그리고, 도 11에 나타낸 바와 같이 펄스 레이저 광선의 집광점을 단결정 기판의 상면으로부터 원하는 위치에 위치 부여하여 펄스 레이저 광선을 조사하고, 단결정 기판인 사파이어 기판(10)의 상면으로부터 세공과 그 세공을 차폐시키는 비정질을 성장시켜 사파이어 기판(10)의 상면으로부터 150 ㎛의 깊이로 차폐 터널(23)을 연접하여 형성하는 차폐 터널 형성 공정을 실시한다. 이 차폐 터널 형성 공정은, 상기 도 3에 나타내는 레이저 가공 장치(3)를 이용하여, 전술한 가공 조건에 기초하여 사파이어 기판(10)의 전면(全面)에 실시함으로써, 상면으로부터 150 ㎛의 깊이로 차폐 터널(23)층이 형성된다. 이 때, 사파이어 기판(10)의 상면으로부터 150 ㎛의 깊이로 차폐 터널(23)을 형성하기 위해, 펄스 레이저 광선의 펄스 에너지를, 상기 실험 2의 결과에 기초하여 30 μJ/1 펄스로 설정한다. 11, the light-converging point of the pulsed laser beam is positioned at a desired position from the upper surface of the monocrystal substrate to irradiate the pulsed laser beam, and the pores and the pores thereof are shielded from the upper surface of the sapphire substrate 10, And a shield tunnel 23 is formed by connecting the shield tunnel 23 to a depth of 150 탆 from the upper surface of the sapphire substrate 10. This shield tunnel formation process is performed on the entire surface of the sapphire substrate 10 based on the above-described processing conditions by using the laser processing apparatus 3 shown in Fig. 3, A shielding tunnel 23 layer is formed. At this time, in order to form the shielding tunnel 23 at a depth of 150 mu m from the upper surface of the sapphire substrate 10, the pulse energy of the pulsed laser beam is set to 30 mu J / 1 pulse based on the result of Experiment 2 .

다음으로, 상기 차폐 터널 형성 공정이 실시된 단결정 기판으로서의 사파이어 기판(10)의 상면을 연마하여 사파이어 기판(10)을 미리 정해진 두께(예컨대 150 ㎛)로 형성하는 비정질 제거 공정을 실시한다. 이 비정질 제거 공정은, 도 12의 (a)에 나타내는 연마 장치(6)를 이용하여 실시한다. 도 12의 (a)에 나타내는 연마 장치(6)는, 피가공물을 유지하는 척테이블(61)과, 그 척테이블(61)에 유지된 피가공물을 연삭하는 연마 수단(62)을 구비하고 있다. 척테이블(61)은, 상면에 피가공물을 흡인 유지하도록 구성되어 있고, 도시하지 않은 회전 구동 기구에 의해 도 12의 (a)에 있어서 화살표 61a로 나타내는 방향으로 회전된다. 연마 수단(62)은, 스핀들 하우징(621)과, 그 스핀들 하우징(621)에 회전 가능하게 지지되며 도시하지 않은 회전 구동 기구에 의해 회전되는 회전 스핀들(622)과, 그 회전 스핀들(622)의 하단에 장착된 마운터(623)와, 그 마운터(623)의 하면에 부착된 연마 공구(624)를 구비하고 있다. 이 연마 공구(624)는, 원형상의 베이스(625)와, 그 베이스(625)의 하면에 장착된 연마 패드(626)를 포함하고 있고, 베이스(625)가 마운터(623)의 하면에 체결 볼트(627)에 의해 부착되어 있다. 또, 연마 패드(626)는, 도시한 실시형태에 있어서는, 펠트에 연마재로서 실리카로 이루어진 지립이 혼입되어 있다. Next, the upper surface of the sapphire substrate 10 as the monocrystalline substrate on which the shielding tunnel forming process is performed is polished to perform an amorphous removal process in which the sapphire substrate 10 is formed to have a predetermined thickness (e.g., 150 占 퐉). This amorphous removal process is carried out using the polishing apparatus 6 shown in Fig. 12 (a). The polishing apparatus 6 shown in Fig. 12A includes a chuck table 61 for holding a workpiece and a polishing means 62 for grinding the workpiece held in the chuck table 61 . The chuck table 61 is configured to suck and hold the workpiece on its upper surface, and is rotated in the direction indicated by an arrow 61a in Fig. 12 (a) by a rotation drive mechanism (not shown). The grinding means 62 includes a spindle housing 621, a rotary spindle 622 rotatably supported by the spindle housing 621 and rotated by a rotation drive mechanism (not shown) And a polishing tool 624 attached to the lower surface of the mounter 623. The polishing tool 624 is mounted on the lower surface of the mount 623, The abrasive tool 624 includes a circular base 625 and a polishing pad 626 mounted on the lower surface of the base 625. The base 625 is fixed to the lower surface of the mount 623 by a fastening bolt (Not shown). In the illustrated embodiment, the abrasive pad 626 is mixed with abrasive grains made of silica as an abrasive material in the felt.

전술한 연마 장치(6)를 이용하여 상기 비정질 제거 공정을 실시하기 위해서는, 도 12의 (a)에 나타낸 바와 같이 척테이블(61)의 상면(유지면)에 상기 차폐 터널 형성 공정이 실시된 사파이어 기판(10)에서의 차폐 터널(23)층이 형성된 면측과 반대측의 면을 놓는다. 그리고, 도시하지 않은 흡인 수단에 의해 척테이블(61) 상에 사파이어 기판(10)을 흡착 유지한다(웨이퍼 유지 공정). 따라서, 척테이블(61) 상에 유지된 사파이어 기판(10)은, 차폐 터널(23)층이 형성된 면이 상측이 된다. 이와 같이 척테이블(61) 상에 사파이어 기판(10)을 흡인 유지했다면, 척테이블(61)을 도 12의 (a)에 있어서 화살표 61a로 나타내는 방향으로 미리 정해진 회전 속도로 회전시키면서, 연마 수단(62)의 연마 공구(624)를 도 12의 (a)에 있어서 화살표 624a로 나타내는 방향으로 미리 정해진 회전 속도로 회전시키고, 도 12의 (b)에 나타낸 바와 같이 연마 패드(626)를 피가공면인 사파이어 기판(10)의 상면에 접촉시키고, 연마 공구(624)를 도 12의 (a) 및 도 12의 (b)에 있어서 화살표 624b로 나타낸 바와 같이 미리 정해진 연삭 이송 속도로 하측(척테이블(61)의 유지면에 대하여 수직인 방향)으로 소정량 연삭 이송한다. 그 결과, 도 12의 (c)에 나타낸 바와 같이 사파이어 기판(10)의 상면측에 형성된 차폐 터널(23)층이 제거되어 사파이어(Al2O3) 기판이 노출된다. 또, 상기 차폐 터널 형성 공정에 있어서 단결정 기판으로서의 사파이어 기판(10)에 형성된 차폐 터널(23)층을 구성하는 비정질(232)은 전술한 바와 같이 취약하므로, 비정질 제거 공정에 있어서 사용하는 연마재는 단결정 기판의 경도 이하의 실리카로 이루어진 지립을 이용하여 연마함으로써, 차폐 터널(23)층만을 용이하게 제거할 수 있다. 전술한 실시형태에 있어서는, 단결정 기판은 사파이어 기판으로 이루어져 있기 때문에, 연마재로서 사파이어(Al2O3)의 경도(신모스 경도 No.12) 이하의 재료로 이루어진 지립, 예컨대 사파이어(Al2O3), 질화갈륨(GaN), 규산염으로 이루어진 지립을 이용할 수 있다. In order to perform the amorphous removal process using the above-described polishing apparatus 6, as shown in Fig. 12A, the upper surface (holding surface) of the chuck table 61 is covered with the sapphire The surface of the substrate 10 opposite to the side on which the shielding tunnel layer 23 is formed is placed. Then, the sapphire substrate 10 is sucked and held on the chuck table 61 by suction means (not shown) (wafer holding step). Therefore, in the sapphire substrate 10 held on the chuck table 61, the surface on which the shielding tunnel layer 23 is formed is the upper side. When the sapphire substrate 10 is sucked and held on the chuck table 61 as described above, the chuck table 61 is rotated by a predetermined rotational speed in the direction indicated by the arrow 61a in Fig. 12 (a) The polishing pad 624 is rotated at a predetermined rotational speed in the direction indicated by an arrow 624a in Fig. 12A and the polishing pad 626 is rotated at a predetermined rotational speed as shown in Fig. 12B, The grinding tool 624 is brought into contact with the upper surface of the sapphire substrate 10 at a predetermined grinding feed rate as indicated by an arrow 624b in Figures 12 (a) and 12 (b) 61) perpendicular to the holding surface). As a result, as shown in Fig. 12C, the shield tunnel 23 layer formed on the upper surface side of the sapphire substrate 10 is removed, and the sapphire (Al 2 O 3 ) substrate is exposed. Since the amorphous material 232 constituting the shielding tunneling layer 23 formed on the sapphire substrate 10 as the single crystal substrate in the shielding tunnel forming step is weak as described above and the abrasive used in the amorphous removal step is a single crystal It is possible to easily remove only the shielding tunnel 23 layer by polishing using abrasive grains made of silica harder than the hardness of the substrate. In the embodiment described above, since the single crystal substrate is made of a sapphire substrate, abrasives made of sapphire (Al 2 O 3 ) hardness (new Mohs Hardness No. 12) or less, for example sapphire (Al 2 O 3 ), Gallium nitride (GaN), and silicate.

이와 같이, 차폐 터널 형성 공정에 있어서 단결정 기판으로서의 사파이어 기판(10)에 형성된 차폐 터널(23)층을 구성하는 비정질(232)은 전술한 바와 같이 취약하므로, 비정질 제거 공정에 있어서 사파이어(Al2O3)의 경도 이하의 실리카 등으로 이루어진 지립을 이용하여 연마함으로써, 차폐 터널(23)층만을 용이하게 제거할 수 있기 때문에, 단결정 기판으로서의 사파이어 기판(10)을 효율적으로 미리 정해진 두께로 형성할 수 있다. As described above, since the amorphous material 232 constituting the shielding tunnel layer 23 formed on the sapphire substrate 10 as the single crystal substrate in the shielding tunnel forming step is weak as described above, the sapphire (Al 2 O 3 ), it is possible to easily remove only the shielding tunnel 23 layer, so that the sapphire substrate 10 as a single crystal substrate can be efficiently formed with a predetermined thickness have.

다음으로, 본 발명에 의한 단결정 기판의 가공 방법의 제3 실시형태에 관해 도 13을 참조하여 설명한다. 또, 제3 실시형태에 있어서는 도 10에 나타내는 단결정 기판으로서의 두께가 예컨대 300 ㎛인 사파이어 기판(10)의 표면에 오목부를 점재하여 형성하는 방법에 관해 설명한다. Next, a third embodiment of a method of processing a single crystal substrate according to the present invention will be described with reference to Fig. In the third embodiment, a method of forming the recessed portions on the surface of the sapphire substrate 10 having a thickness of, for example, 300 mu m as the single crystal substrate shown in Fig. 10 is described.

두께가 300 ㎛인 사파이어 기판(10)의 표면에 예컨대 깊이가 75 ㎛인 오목부를 점재하여 형성하기 위해서는, 우선 전술한 바와 같이 펄스 레이저 광선을 집광하는 집광 렌즈의 개구수(NA)를 단결정 기판인 사파이어 기판(10)에 대하여 미리 정해진 값으로 설정하는 개구수 설정 공정을 실시한다. In order to form the concave portions having a depth of, for example, 75 占 퐉 on the surface of the sapphire substrate 10 having a thickness of 300 占 퐉, the numerical aperture (NA) of the condensing lens for condensing the pulsed laser beam, The numerical aperture setting step for setting the sapphire substrate 10 to a predetermined value is performed.

그리고, 도 13에 나타낸 바와 같이 펄스 레이저 광선의 집광점을 단결정 기판의 상면으로부터 원하는 위치에 위치 부여하여 펄스 레이저 광선을 조사하고, 단결정 기판인 사파이어 기판(10)의 상면으로부터 세공과 그 세공을 차폐시키는 비정질을 성장시켜 사파이어 기판(10)의 상면으로부터 75 ㎛의 깊이로 차폐 터널(23)을 점재하여 형성하는 차폐 터널 형성 공정을 실시한다. 이 차폐 터널 형성 공정은, 상기 도 3에 나타내는 레이저 가공 장치(3)를 이용하여, 전술한 가공 조건에 기초하여 사파이어 기판(10)의 전면(全面)에 실시함으로써, 상면으로부터 150 ㎛의 깊이로 차폐 터널(23)층이 형성된다. 이 때, 사파이어 기판(10)의 상면으로부터 75 ㎛의 깊이로 차폐 터널(23)을 형성하기 위해, 펄스 레이저 광선의 펄스 에너지를, 상기 실험 2의 결과에 기초하여 10 μJ/1 펄스로 설정한다. 13, the light-converging point of the pulsed laser beam is positioned at a desired position from the upper surface of the monocrystal substrate to irradiate pulsed laser light, and the pores and the pores thereof are shielded from the upper surface of the sapphire substrate 10, A shielding tunnel forming step of forming a shielding tunnel 23 at a depth of 75 탆 from the upper surface of the sapphire substrate 10 is carried out. This shield tunnel formation process is performed on the entire surface of the sapphire substrate 10 based on the above-described processing conditions by using the laser processing apparatus 3 shown in Fig. 3, A shielding tunnel 23 layer is formed. At this time, in order to form the shielding tunnel 23 at a depth of 75 탆 from the upper surface of the sapphire substrate 10, the pulse energy of the pulse laser beam is set to 10 μJ / 1 pulse based on the result of Experiment 2 .

다음으로, 상기 차폐 터널 형성 공정이 실시된 단결정 기판으로서의 사파이어 기판(10)의 상면을 연마하여 사파이어 기판(10)의 상면에 오목부를 점재하여 형성하는 비정질 제거 공정을 실시한다. 이 비정질 제거 공정은, 상기 도 12의 (a)에 나타내는 연마 장치(6)를 이용하여, 상기 도 12의 (a) 및 도 12의 (b)에 나타내는 비정질 제거 공정과 동일하게 실시한다. 그 결과, 사파이어 기판(10)의 상면에 차폐 터널(23)이 점재하여 형성된 영역은 전술한 바와 같이 취약하므로, 사파이어(Al2O3) 경도 이하의 실리카 등으로 이루어진 지립을 이용하여 연마함으로써, 차폐 터널(23)이 형성된 영역만을 용이하게 제거할 수 있기 때문에, 도 13의 (b)에 나타내는 단결정 기판으로서의 사파이어 기판(10)의 표면에 미리 정해진 깊이(도시한 실시형태에 있어서는 깊이 75 ㎛)의 오목부(101)를 효율적으로 미리 정해진 두께로 형성할 수 있다. Next, the upper surface of the sapphire substrate 10 as the monocrystalline substrate on which the shielding tunnel forming process is performed is polished, and an amorphous removal step is performed by forming recesses on the upper surface of the sapphire substrate 10 by dotted lines. This amorphous removal step is carried out in the same manner as the amorphous removal step shown in FIGS. 12A and 12B using the polishing apparatus 6 shown in FIG. 12A. As a result, since the area where the shielding tunnel 23 is dotted on the upper surface of the sapphire substrate 10 is fragile as described above, it is polished by using an abrasive made of silica or the like having a sapphire (Al 2 O 3 ) Only a region where the shielding tunnel 23 is formed can be easily removed so that a predetermined depth (75 탆 in the illustrated embodiment) is formed on the surface of the sapphire substrate 10 as the single crystal substrate shown in Fig. 13 (b) It is possible to efficiently form the concave portion 101 of the predetermined thickness.

이상, 전술한 실시형태에 있어서는 주로 사파이어(Al2O3) 기판의 가공과, 사파이어(Al2O3) 기판, 탄화규소(SiC) 기판, 질화갈륨(GaN) 기판의 실험예에 관해 설명했지만, 본 발명은 석영(SiO2) 기판, 리튬탄탈레이트(LT) 기판, 리튬나이오베이트(LN) 기판, 란가사이트(La3Ga5SiO14) 기판 등의 단결정 기판에도 적용할 수 있다.Or more, the processing of In sapphire (Al 2 O 3) substrate, mainly to the above-described embodiment, a sapphire (Al 2 O 3) substrate, silicon carbide (SiC) substrate, a gallium nitride (GaN) has been described with respect to experimental examples of the substrate , The present invention can be applied to a single crystal substrate such as a quartz (SiO 2 ) substrate, a lithium tantalate (LT) substrate, a lithium niobate (LN) substrate, and a langasite (La 3 Ga 5 SiO 14 ) substrate.

2 : 광디바이스 웨이퍼 21 : 광디바이스
22 : 분할 예정 라인 23 : 차폐 터널
3 : 고리형의 프레임 30 : 다이싱 테이프
4 : 레이저 가공 장치 41 : 레이저 가공 장치의 척테이블
42 : 레이저 광선 조사 수단 422 : 집광기
5 : 분할 장치 10 : 사파이어 기판 2: optical device wafer 21: optical device
22: line to be divided line 23: shielding tunnel
3: annular frame 30: dicing tape
4: laser processing device 41: chuck table of laser processing device
42: laser beam irradiation means 422: condenser
5: Division device 10: Sapphire substrate

Claims (7)

단결정 기판의 가공 방법으로서,
펄스 레이저 광선을 집광하는 집광 렌즈의 개구수(NA)를 단결정 기판에 대하여 미리 정해진 값으로 설정하는 개구수 설정 단계와,
펄스 레이저 광선의 집광점을 단결정 기판의 상면에서 원하는 위치에 위치 부여하여 펄스 레이저 광선을 조사하고, 단결정 기판의 상면에서 세공과 상기 세공을 차폐시키는 비정질을 성장시켜 차폐 터널을 형성하는 차폐 터널 형성 단계와,
단결정 기판에 형성된 차폐 터널을 연마재로 연마하여 비정질을 제거하는 비정질 제거 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 기판의 가공 방법. As a method of processing a single crystal substrate,
A numerical aperture setting step of setting the numerical aperture (NA) of the condensing lens for condensing the pulsed laser beam to a predetermined value with respect to the monocrystal substrate,
Forming a shielding tunnel by forming a shielding tunnel by locating the light-converging point of the pulsed laser beam at a desired position on the upper surface of the single crystal substrate and irradiating the pulsed laser beam, and growing an amorphous layer on the upper surface of the single crystal substrate, Wow,
And an amorphous removal step of removing the amorphous state by polishing the shielding tunnel formed on the single crystal substrate with an abrasive material. 제1항에 있어서, 상기 개구수 설정 단계에서 미리 정해진 값으로 설정되는 집광 렌즈의 개구수(NA)는 단결정 기판의 굴절률(N)로 나눈 값이 0.05 내지 0.2의 범위가 되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 단결정 기판의 가공 방법. 2. The objective lens of claim 1, wherein a numerical aperture (NA) of the converging lens, which is set to a predetermined value in the numerical aperture setting step, is set so that the value divided by the refractive index (N) Wherein the single crystal substrate is a single crystal substrate. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 비정질 제거 단계에서 사용하는 연마재는 단결정 기판의 경도 이하인 것을 특징으로 하는 단결정 기판의 가공 방법. 3. The method of processing a single crystal substrate according to claim 1 or 2, wherein the abrasive used in the amorphous removal step is less than or equal to the hardness of the single crystal substrate. 제1항 또는 제2항에 있어서, 단결정 기판은 사파이어(Al2O3) 기판, 탄화규소(SiC) 기판과 질화갈륨(GaN) 기판 중 어느 하나이며,
연마재는 사파이어(Al2O3), 탄화규소(SiC), 질화갈륨(GaN), 규산염과 석영으로 이루어진 하나의 지립인 것을 특징으로 하는 단결정 기판의 가공 방법. The single crystal substrate according to claim 1 or 2, wherein the single crystal substrate is one of a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate, a silicon carbide (SiC) substrate and a gallium nitride (GaN)
Wherein the abrasive is an abrasive consisting of sapphire (Al 2 O 3 ), silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN), silicate and quartz. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 차폐 터널 형성 단계는 단결정 기판을 칩으로 분할하는 윤곽을 따라 차폐 터널을 연접하게 형성하며,
상기 비정질 제거 단계는 칩의 외주를 연마하는 것을 특징으로 하는 단결정 기판의 가공 방법. The method according to claim 1 or 2, wherein the shielding tunnel forming step forms a shielding tunnel along the outline of dividing the single crystal substrate into chips,
Wherein the amorphous removal step polishes the periphery of the chip. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 차폐 터널 형성 단계는 단결정 기판의 상면에 미리 정해진 깊이로 차폐 터널을 연접하게 형성하며,
상기 비정질 제거 단계는 단결정 기판의 상면을 연마하여 단결정 기판을 미리 정해진 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 단결정 기판의 가공 방법. The method of claim 1 or 2, wherein the shielding tunnel forming step forms a shielding tunnel at a predetermined depth on the upper surface of the single crystal substrate,
Wherein the step of removing the amorphous phase comprises polishing the upper surface of the single crystal substrate to form the single crystal substrate to a predetermined thickness. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 차폐 터널 형성 단계는 단결정 기판의 상면에 차폐 터널을 원하는 위치에 점재하여 형성하며,
상기 비정질 제거 단계는 단결정 기판을 연마하여 단결정 기판 상면에 오목부를 형성하는 것을 특징으로 하는 단결정 기판의 가공 방법. The method of claim 1 or 2, wherein the shielding tunnel forming step comprises forming a shielding tunnel on a top surface of the single crystal substrate at a desired position,
Wherein the step of removing the amorphous phase comprises polishing a single crystal substrate to form a concave portion on an upper surface of the single crystal substrate.
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