CN103846560A - 具有图案的基板的分割方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是有关于一种能够对具有作为反射膜的金属膜的具有图案的基板良好地进行分割的方法。对由在与单位元件图案的形成面为相反侧的主面反复交互地积层相异的2个氧化膜而成的多层膜、与金属膜所积层而成的具有图案的基板进行分割的方法,具备:金属膜去除步骤,是在使前端具备刀前端的工具的前端位于多层膜与金属膜的界面的高度的状态下,使工具对该具有图案的基板相对地移动,借此在具有图案的基板沿着预先决定的加工预定线仅去除金属膜而形成加工沟槽;龟裂伸展加工步骤,是沿着加工预定线,借由各个单位脉冲光以在具有图案的基板形成的加工痕离散地位于加工沟槽的方式照射激光,使龟裂从各个加工痕伸展;以及裂断步骤,是对龟裂伸展后的具有图案的基板,沿着加工预定线进行裂断。
Description
技术领域
本发明涉及对在基板上二维地反复配置多个单位图案而构成的具有图案的基板进行分割的加工方法,特别是涉及关于对具备由多层膜与由金属膜所构成的反射防止膜的具有图案的基板进行分割的方法。
背景技术
LED元件,例如是以对由在蓝宝石单结晶等的基板(晶圆、母基板)上二维地反复形成LED元件的单位图案而构成的具有图案的基板(具有LED图案的基板)、在呈格子状地设置的称为路径(street)的分割预定区域进行分割、单片化(芯片化)的程序而制造。此处,路径是借由分割而构成LED元件的2个的部分的间隙部分即宽度狭窄的区域。
作为用于该分割的手段,已知有如下的手段:将脉冲宽度为psec(皮秒,picosecond)等级的超短脉冲光即激光,以各个单位脉冲光的被照射区域沿着加工预定线离散地设置的条件进行照射,借此沿着加工预定线(一般为路径中心位置)形成用于分割的起点(例如,参照专利文献1)。在专利文献1所揭示的手段中,在各个单位脉冲光的被照射区域中形成的加工痕的间,产生劈开或裂开的龟裂伸展(裂纹伸展),沿着该龟裂对基板进行分割,借此实现单片化。
专利文献1:日本特开2011—131256号公报
有鉴于上述现有的基板的分割方法存在的缺陷,本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识,并配合学理的运用,积极加以研究创新,以期创设一种新的具有图案的基板的分割方法,能够改进一般现有的基板的分割方法,使其更具有实用性。经过不断的研究、设计,并经过反复试作样品及改进后,终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
在如上述般的具有图案的基板之中,存在有在借由分割而获得的LED元件的成为端面的面,设置有使在元件内部发光的激光反射的反射膜。该反射膜一般设在与设有单位图案的面为相反侧的面。作为反射膜,一般是例如TiO2的薄膜层与SiO2的薄膜层反复交互地积层的称为DBR的多层膜、或Al、Ag、Au等的金属膜、或者用以更提高反射效率的在DBR上设置有金属膜的复合构成等。
对如此般的具备有反射膜的具有图案的基板,欲借由上述的激光的照射而进行分割的情形,一般存在有欲将用以避免激光的对单位图案的照射的反射膜的侧设成激光的被照射面的要求。然而,在反射膜包含金属膜而构成的情形,将该金属膜作为被照射面而导致在金属膜吸收激光而难以进行良好的分割。
本发明是有鉴于上述的课题而完成,其目的在于提供一种能够对具有作为反射膜的金属膜的具有图案的基板良好地进行分割的方法。
为了解决上述课题,本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种具有图案的基板的分割方法,是对在单结晶基板上二维地反复配置多个单位元件图案而构成的具有图案的基板进行分割并单片化的方法,其中,该具有图案的基板,是由在该单结晶基板中与该单位元件图案的形成面为相反侧的主面反复交互地积层相异的2个氧化膜而构成的多层膜、与金属膜积层而成;具备:金属膜去除步骤,是在使前端具备刀前端的工具的该前端位于该多层膜与该金属膜的界面高度的状态下,使该工具对该具有图案的基板相对地移动,借此在该具有图案的基板沿着预先决定的加工预定线仅去除该金属膜而形成加工沟槽;龟裂伸展加工步骤,是对已去除该金属膜后的该具有图案的基板,沿着该加工预定线,借由各个单位脉冲光以在该具有图案的基板形成的加工痕离散地位于该加工沟槽的方式照射激光,使龟裂于该具有图案的基板从各个该加工痕伸展;以及裂断步骤,是对经该龟裂伸展加工步骤的该具有图案的基板,沿着该加工预定线进行裂断。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的具有图案的基板的分割方法,其中,在该龟裂伸展加工步骤中,使该激光的焦点位于形成有该加工沟槽的部位的紧邻下方、且在该单结晶基板的内部在其厚度方向与该多层膜的界面位置距离数μm的范围内。
前述的具有图案的基板的分割方法,其中,在该金属膜去除步骤中,一边从该工具对该具有图案的基板赋予0.5N以上、1.0N以下的负载,一边使该工具移动,而对该金属膜进行去除。
前述的具有图案的基板的分割方法,其中,该工具具备于该前端是平坦的矩形状的微小面即刀背缘(land);在该金属膜去除步骤中,以该刀背缘成为该工具的最下端部、且其长边方向与该工具的相对移动方向一致的方式,使该工具移动。
前述的具有图案的基板的分割方法,其中,在将该刀背缘与该金属膜去除步骤中的该工具的该相对移动方向前面所形成的角作为安装角、且将该刀背缘与与其连续的该工具的长边方向最下端面所形成的角作为刀背缘角时,该相对移动方向中的刀背缘长度是1μm以上、15μm以下,该安装角是50°~80°,刀背缘角是10°~20°。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案,本发明具有图案的基板的分割方法可达到相当的技术进步性及实用性,并具有产业上的广泛利用价值,其至少具有下列优点:
借由利用激光的龟裂伸展加工进行用以对在单结晶基板的紧邻上方具备多层膜与由金属膜构成的反射膜的具有图案的基板进行单面化的分割加工的情形,借由先于该龟裂伸展加工预先去除仅位于加工预定线的位置的金属膜并使多层膜露出,可实现良好的单片化。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举较佳实施例,并配合附图,详细说明如下。
附图说明
图1是具有图案的基板W的示意俯视图及部分放大图。
图2是具有图案的基板W的与Y方向垂直的剖面图。
图3(a)~图3(f)是示意地表示具有图案的基板W的分割加工的程序图式。
图4是进行至龟裂伸展加工后的具有图案的基板W的光学显微镜像。
图5是关于对图4所示的具有图案的基板W提供裂断加工后的剖面的光学显微镜像。
图6(a)和图6(b)是表示使用于金属膜F2的剥离去除的沟槽加工工具TL的概略图及放大其前端部TL1的图式。
图7(a)和图7(b)是将具有图案的基板W的金属膜F2剥离时的对剥离后的基板上面拍摄的光学显微镜像。
图8是例示沟槽加工装置100的图式。
图9是用以说明龟裂伸展加工中的激光LB的照射结构的图式。
图10是概略性地表示激光加工装置200的构成的模式图。
【主要元件符号说明】
100:沟槽加工装置 101:平台
102:夹头 104:导引杆
104g:导件 105:桥架
106:头 106s:支持体
107:保持具 108:马达
200:激光加工装置 201:控制器
202:控制部 203:储存部
204:载台 204m:移动机构
205:照射光学系统 206:上部观察光学系统
206a:摄影机 206b:显示器
207:上部照明系统 208:下部照明系统
216:下部观察光学系统 216a:摄影机
216b:显示器 252:聚光透镜
282:聚光透镜 CP:元件芯片
CR、CR1、CR2:龟裂 Dd:光束径
F:反射膜 F1:多层膜
F2:金属膜 G:加工沟槽
L1:上部照明光 L2:下部照明光
LB:激光 LF:焦点
M:加工痕 OF:定向平面
P1:加工预定面 PL:加工预定线
S1:上部照明光源 S2:下部照明光源
SL:激光源 ST:路径
TL:沟槽加工工具 TL1:前端部
TL2:刀背缘 UP:单位图案
W:基板 W1:单结晶基板
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明提出的具有图案的基板的分割方法其具体实施方式、分割方法、步骤、特征及其功效,详细说明如后。
<具有图案的基板>首先,针对本实施例中的分割对象即具有图案的基板W进行说明。图1,是具有图案的基板W的示意俯视图及部分放大图。图2,是具有图案的基板W的与Y方向垂直的剖面图。
所谓的具有图案的基板W,例如是在蓝宝石等的单结晶基板(晶圆、母基板)W1的一主面上,积层形成既定的元件图案而构成。元件图案,在单片化后,各个具有二维地反复配置有成为一个元件芯片的多个单位图案UP的构成。例如,将成为LED元件等的光学元件或电子元件的单位图案UP二维地重复。
此外,具有图案的基板W以俯视观察成为大致圆形状,但在外周的一部分具备有直线状的定向平面(Orientation Flat)OF。在本实施例中,设定为在具有图案的基板W的面内将定向平面OF的延伸方向称为X方向,将与X方向正交的方向称为Y方向。
作为单结晶基板W1,是使用具有70μm~200μm的厚度。使用100μm厚的蓝宝石单结晶为较佳的一例。此外,元件图案一般形成为具有数μm左右的厚度。此外,元件图案亦可具有凹凸。
例如,若为LED芯片制造用的具有图案的基板W,是将由以GaN(氮化镓)为代表的III族氮化物半导体所构成的发光层、其他的多个薄膜层磊晶(epitaxial)形成于蓝宝石单结晶之上,进一步地,借由在该薄膜层之上,形成于LED元件(LED芯片)中构成通电电极的电极图案而构成。
另外,在具有图案的基板W的形成时,作为单结晶基板W1,亦可为使用以在主面内与定向平面垂直的Y方向作为轴而使c面或a面等的结晶面的面方位相对于主面法线方向倾斜数度左右的所谓的赋予斜角(off-angle)的基板(亦称斜基板)的结构。
将各个单位图案UP的边界部分即宽度狭窄的区域称为路径ST(street)。路径ST,是具有图案的基板W的分割预定位置,并以下述的结构而将激光沿着路径ST照射,借此将具有图案的基板W分割成各个的元件芯片。路径ST,一般是以数十μm左右的宽度,以在俯视观察元件图案的情形成为格子状的方式设定。然而,亦可在路径ST的部分单结晶基板W1不需要露出,而亦在路径ST的位置连续地形成成为元件图案的薄膜层。
另一方面,如图2所示,在单结晶基板W1的未形成有单位图案UP的侧的主面,存在有形成反射膜F的至少一方的情况。在本实施例中,反射膜F是成为由设置于单结晶基板W1的紧邻上方的多层膜F1、与设置于该多层膜F1之上的金属膜F2所构成。
多层膜F1,亦称为DBR,例如是分别以数十层左右反复交互地积层数十nm~数百nm左右的厚度的TiO2的薄膜层与SiO2的薄膜层而构成的具有数μm左右的厚度的部位。
此外,金属膜F2,是由Al、Ag、Au等构成,且具有数十nm~数百nm左右的厚度。
<具有图案的基板的分割加工的概略>接着,针对对上述的构成的具有图案的基板W以沿着路径ST进行分割的处理流程进行说明。所述的分割,一般是以沿着通过各个路径ST的中心位置且沿着具有图案的基板W的厚度方向设定而成的加工预定面P1而进行。另外,将加工预定面P1的厚度方向中的端部称作加工预定线PL,但在以下的说明,为方便起见,存在有不区分两者而使用的情况。
此外,在本实施例中,是在具有图案的基板W设有上述的多层膜F1与由金属膜F2所构成的反射膜F。在未设有所述反射膜F的情形,例如可以如专利文献1所揭示的手法进行激光加工,以分割具有图案的基板W。然而,在设有反射膜F的情形,由于金属膜F2会吸收激光,即使以上述的手法进行激光加工,亦难以良好地分割具有图案的基板W。
有鉴于此,在本实施例中,是在将位于加工预定线PL的部位的金属膜F2预先去除下,借由进行激光加工及接续于其的裂断加工,而分断具有图案的基板W。
图3(a)~图3(f),是示意地表示本实施例的具有图案的基板W的分割加工程序的图式。另外,在图3(a)~图3(f)中,虽针对于Y方向延伸的加工预定线PL成为分割对象的情形进行说明,但于沿着X方向的加工预定线PL成为对象的情形,其处理内容亦相同。
如图3(a)所示,在本实施例中,使用前端部TL1成为超硬合金或由类钻碳膜(DLC:Diamond Like Carbon)等硬质材料所构成的刀前端的沟槽加工工具TL,进行位于加工预定线PL的部位的金属膜F2的去除。更具体而言,是在将具有图案的基板W,在以金属膜F2成为上面的方式水平地配置的状态下,如以箭头AR1所示般,使沟槽加工工具TL的前端部TL1接近于较具有图案的基板W的外缘更外侧并为加工预定线PL的延长线上的位置。
然后,如图3(b)所示,在将前端部TL1的高度位置设定于金属膜F2与多层膜F1的界面附近的状态下,使沟槽加工工具TL沿着被设定成加工预定线PL的Y方向(图3(a)~图3(f)中与图面垂直的方向)对着具有图案的基板W相对地移动。借此,如图3(c)所示,前端部TL1通过的部分的金属膜F2借由沟槽加工工具TL而剥离去除,形成加工沟槽G。换言的,实现在加工预定面P1的部位多层膜F1露出的状态。另外,在图3(c)中,加工沟槽G的宽度虽较路径ST的宽度为小,但此并非为必要的结构,若可确保于接下来进行激光加工时只要激光不会照射于金属膜F2的宽度即可。
使利用如此的沟槽加工工具TL的金属膜F2的去除,沿着所有的加工预定线PL(加工预定面P1)进行。
一旦对所有的加工预定线PL完成金属膜F2的去除,接着进行激光加工。所述的激光加工,是在例如下述的激光加工装置中,借由使激光LB沿着加工预定线PL(加工预定面P1)扫描而进行。更详细而言,所述的激光加工,是作为龟裂伸展加工而进行。关于龟裂伸展加工的细节将在以下进行说明。在所述的龟裂伸展加工中,如图3(d)所示,使激光LB的焦点LF,位于单结晶基板W1的内部、在其厚度方向与多层膜F1的界面位置距离数μm的范围内。
一旦以所述的结构进行龟裂伸展加工,在激光LB的扫描方向中,在单结晶基板W1的焦点LF的深度位置,离散地形成借由激光LB的照射所产生的变质区域即微小的加工痕M,且在各个的加工痕M的间、或具有图案的基板W的厚度方向,龟裂进行伸展。在图3(e)中,例示有龟裂CR从加工痕M往具有图案的基板W的厚度方向伸展的结构。
使借由如此的激光LB的照射的龟裂伸展加工,沿着所有的加工预定面P1进行。
另外,在借由龟裂伸展加工而在厚度方向产生的龟裂CR之中,从加工痕M往具有图案的基板W的上方进行伸展的龟裂CR1,由于从加工痕M至单结晶基板W1的上面的距离较短,因此在几乎所有的情形,将抵达至该上面。而且,在存在于其上方的多层膜F1中,同样地龟裂进行伸展、或产生因照射激光LB而导致的熔融、蒸发等。另一方面,关于从加工痕M往具有图案的基板W的下方进行伸展的龟裂CR2,虽亦是其前端将抵达至相反面,但亦存在有留在单结晶基板W1内的情况。因此,在进行了激光加工的时点,具有图案的基板W并非一定完全地被分割。
因此,例如使用众知的裂断装置,进行使借由龟裂伸展加工所形成的龟裂伸展至具有图案的基板W的相反面的裂断加工。借此,可将具有图案的基板W完全地进行分割且单片化(芯片化)。另外,在借由龟裂的伸展将具有图案的基板W在厚度方向完全地分断的情形,虽不需要上述的裂断加工,但即使一部分的龟裂已抵达至相反面,借由龟裂伸展加工而将具有图案的基板W完全地二分的情况是极为少数,因此一般均伴随有裂断加工。
借由进行裂断加工,如图3(f)所示,可分别地获得形成有单位图案UP及反射膜F的多数个元件芯片CP。在裂断加工中,可应用众知的3点支持的手法等。
图4,是以如上述般的顺序进行至龟裂伸展加工后的具有图案的基板W的光学显微镜像,图5,是关于对图4所示的具有图案的基板W提供裂断加工后的剖面的光学显微镜像。
由图4确认在加工痕M的间龟裂伸展的样子、或龟裂抵达单结晶基板W1的表面的样子、或进一步地确认多层膜F1沿着加工痕M的配列方向部分熔融、蒸发的样子等。
此外,由图5确认在反射膜F的附近存在有微小的凹凸,但若观察关于具有图案的基板W的厚度方向则此只不过为极少的一部分,以及,在占据具有图案的基板W的大部分的单结晶基板W1,大致形成有不具凹凸的极为平坦的分割面。所述的结果,表示本实施例的加工手法是能够适当地分割具有图案的基板W。
<沟槽加工工具及沟槽加工装置>接着,针对上述的沟槽加工工具TL的详细构造及具备有所述的沟槽加工工具TL的沟槽加工装置的一构成结构进行说明。
图6(a)和图6(b),是表示用于金属膜F2的剥离去除的沟槽加工工具TL的概略图及放大其前端部TL1的图式。
沟槽加工工具TL,如图6(a)所示,是概略棒状(在图6(a)和图6(b)所示的情形为角棒状)的构件,但至少在其长边方向一前端部具备刀前端部分即前端部TL1,包含加工时的进行方向(相对于具有图案的基板W的沟槽加工工具TL的相对移动方向)的垂直剖面成为多角形状(例如矩形状),并且与加工时的进行方向垂直的剖面成为相对于该进行方向对称的等角梯形状。
但是,更详细而言,如图6(b)所示,前端部TL1的进行方向前侧的最下端部呈角面状地成为倒角(chamfer),借此形成称作刀背缘TL2的矩形状的微小面而构成。
具有所述构造的沟槽加工工具TL,在加工时,如图6(b)所示,刀背缘TL2成为最下端部且其长边方向以保持成为与进行方向平行的姿势的方式使用。换言的,沟槽加工工具TL,是以使其长边方向从垂直方向以既定角度往进行方向前侧倾斜的姿势使用。
此处,在以刀背缘TL2成为在加工时与进行方向平行时的沿进行方向的长度作为刀背缘长度D、以刀背缘TL2与前端部TL1的进行方向前面所形成的角作为安装角α、以刀背缘TL2与前端部TL1的长边方向最下端面所形成的角作为刀背缘角β时,从良好地去除金属膜F2的观点来看,刀背缘长度D较佳为1μm~15μm左右,安装角α较佳为50°~80°,刀背缘角β较佳为10°~20°。另外,刀背缘TL2的与进行方向正交的方向的厚度(刀背缘宽度),若可适当地对应欲去除的金属膜F2的宽度而设定即可。
此外,如上述般在以沟槽加工工具TL对金属膜F2进行去除的情形,沟槽加工工具TL赋予具有图案的基板W的负载(剥离力),较佳为0.5N~1.0N。在所述的情形,能够沿着对应路径ST而设定的加工预定线PL适当地仅对金属膜F2进行去除。在赋予较1.0N更大的负载的情形,则由于不仅去除金属膜F2亦会去除到多层膜F1,此外,亦使得剥离产生至前端部TL1通过的侧方的部分等而在加工后的形状产生杂乱不整的情形,因此不理想。另一方面,在负载设定成未满0.5N的情形,则由于无法将金属膜F2稳定地剥离,因此亦不理想。
假设,在赋予较1.0N更大的负载的情形,在例如沿着于X方向延伸的加工预定线PL去除金属膜F2之后,沿着于与其正交的Y方向延伸的加工预定线PL对金属膜进行去除时,对于既已沿着X方向的加工的差异,是在金属膜F2被去除的加工预定线PL彼此的正交部位,由于沟槽加工工具TL剥离了多层膜F1,而无法进行良好的剥离,因此不理想。
图7(a)和图7(b),是作为表示所述负载与剥离的良劣关是的一例的已剥离具有图案的基板W的金属膜F2时对剥离后的基板上面拍摄的光学显微镜像。具体而言,是针对单结晶基板W1为蓝宝石,且多层膜F1由TiO2与SiO2的薄膜层构成、金属膜F2由约0.65μm的厚度的Au构成的具有图案的基板W,在将此金属膜F2沿着正交的二方向依X方向→Y方向的顺序剥离后,对基板上面拍摄而获得的影像。此处,沟槽加工工具TL的规格,是刀背缘长度D为8μm,安装角度α为70°,刀背缘角β为20°。图7(a),是将沟槽加工工具TL赋予具有图案的基板W的负载设定成0.53N时的光学显微镜像,图7(b),是将该负载设定成1.2N时的光学显微镜像。
在图7(a)所示的摄影影像中,都在两方向仅金属膜F2以一样的宽度良好地剥离,但在图7(b)所示的摄影影像中,在Y方向的加工中,在一部分中多层膜F1剥离并且单结晶基板W1露出,此外,亦在加工形状产生杂乱不整。亦即,表示了加工后的状态不均匀且无法进行较佳的剥离的样子。
图8,是例示利用上述般的沟槽加工工具TL进行加工的沟槽加工装置100的图式。沟槽加工装置100,可在水平面内的一方向(y轴方向)移动,且具备有可保持载置于上面的具有图案的基板W的平台101。更具体而言,在平台101,具备有例如由玻璃等的透明的构件所构成、且在水平面内旋转自如的夹头102,而成为可借由该夹头102固定具有图案的基板W。
另外,在图8中虽省略图示,但在平台101的透明夹头102的下方,具备可对固定于夹头102的具有图案的基板W,透过夹头102从下方观察的观察光学系统。
此外,在沟槽加工工具100,构成有桥架105,该桥架105是借由在水平面内与y轴方向正交的x轴方向以夹着平台101而设置的2个支柱103、及具备所述2个支柱103支持并且在x轴方向延伸的导件104g的导引杆104,而横跨平台101上。
在导件104g,将安装沟槽加工工具TL的头106安装成可在x轴方向移动。更详细而言,在头106,安装保持有沟槽加工工具TL的保持具107,并且附设有借由在一方的支柱103所设置的马达108的旋转而沿着导件104g移动于x轴方向的支持体106s。借此,在沟槽加工装置100中,成为可在x轴方向、在图6(a)和图6(b)中所称的进行方向,进行加工。
头106,成为可调整安装保持具107时的保持具107的相对于x轴方向的姿势。也就是,构成为可调整沟槽加工工具TL的姿势。在将保持有沟槽加工工具TL的保持具安装于头106时,借由调整保持具107的姿势,而可调整对上述的金属膜F2进行剥离时的安装角度α。
此外,头106,亦成为可适当地调整已安装的沟槽加工工具TL的高度位置。借由适当地设定保持具107的高度位置与头106的移动速度,而可调整沟槽加工工具TL对金属膜F2所赋予的负载。
在具有如以上般的构成的沟槽加工工具100中,在借由沟槽加工工具TL,进行如上述般的金属膜F2的加工的情形时,将具有图案的基板W以金属膜F2成为上面侧的方式固定于夹头102,以X方向或Y方向的加工预定线PL成为与x轴方向平行的方式进行具有图案的基板W的对准(alignment),并且以安装角度α成为既定的值的方式,以适当的姿势安装保持有沟槽加工工具TL的保持具107。另外,关于具有图案的基板W的对准,可适当地应用型样匹配处理(pattern matching method)、或使用调正标示(alignment mark)的处理等的各种众知的手法。
而且,对沟槽加工工具TL的前端部TL1,就x轴方向使其位于较具有图案的基板W的端部更外侧的位置,并且就y轴方向使其位于最初作为加工对象的加工预定线PL的位置。在该位置中,使沟槽加工工具TL以对应金属膜F2的厚度的既定距离下降之后,借由使头106在x轴方向移动,实现在该加工预定线PL位置的金属膜F2的剥离。
一旦完成在一加工预定线PL的位置的剥离,则以对应加工预定线PL的间距的距离将平台在y轴方向移送,同样地进行在下一加工预定线PL的位置的剥离。一旦在X方向或Y方向中所有的加工预定线PL的位置完成剥离,若使夹头102旋转90°并以Y方向或X方向与x轴方向一致的方式进行对准之后,进行同样的处理即可。借此,可适当地进行沿着所有的加工预定线PL的金属膜F2的去除。
<龟裂伸展加工的原理及裂断加工>接着,针对龟裂伸展加工及裂断加工进行说明。图9,是用以说明龟裂伸展加工中的激光LB的照射结构的图式。更详细而言,图9,是表示龟裂伸展加工时的激光LB的重复频率R(kHz)、激光LB的照射时载置具有图案的基板W的平台的移动速度V(mm/sec)、与激光LB的光束点(beam spot)中心间隔Δ(μm)的关是。另外,在以下的说明中,虽激光LB的射出源固定,且借由使载置有具有图案的基板W的平台移动,而实现激光LB的相对于具有图案的基板W的相对的扫描,但即使是在使具有图案的基板W静止的状态下,使激光LB的射出源移动的结构,亦同样地可实现龟裂伸展加工。
如在图9所示般,在激光LB的重复频率是R(kHz)的情形,成为于每1/R(msec)从激光源发出一激光脉冲(亦称单位脉冲光)。在载置有具有图案的基板W的平台以速度V(mm/sec)进行移动的情形,成为在从某一激光脉冲光发出到下一激光脉冲光发出的间,具有图案的基板W以V×(1/R)=V/R(μm)进行移动,因此,某一激光脉冲光的光束中心位置与接着发出的激光脉冲光的光束中心位置的间隔,也就是光束点中心间隔Δ(μm),定为Δ=V/R。
由此,在满足具有图案的基板W表面的激光LB的光束径(亦称光束量测径、光点大小)Dd与光束点中心间隔Δ为
Δ>Dd……(式1)
的情形时,使得在激光的扫描时各个激光脉冲不重叠。
此外,一旦将单位脉冲光的照射时间亦即脉冲宽度(pulse width)设定成极短,则在各个单位脉冲光的被照射位置中,较激光LB的光点大小更窄的存在于被照射位置的大致中央区域的物质,借由从所照射的激光获得运动能量,往与被照射面垂直的方向飞散、或变质等,另一方面,产生以伴随所述的飞散而产生的反力为代表的由单位脉冲光的照射所产生的冲击或应力作用于该被照射位置的周围的现象。
利用上述情况,从激光源逐一发出的激光脉冲(单位脉冲光),一旦沿着加工预定线依序且离散地照射,则沿着加工预定线的在各个单位脉冲光的被照射位置依序地形成微小的加工痕,并且在各个加工痕彼此的间连续地形成龟裂,进一步地,亦使龟裂于被加工物的厚度方向进行伸展。如此,借由龟裂伸展加工而形成的龟裂,成为对具有图案的基板W进行分割时的分割起点。另外,在激光LB为既定的(非零的)失焦(defocus)值之下,以失焦状态照射的情形,在焦点位置的附近产生变质,且所述的变质产生的区域成为上述的加工痕。
另一方面,裂断步骤,可以如下的方式进行:例如,将具有图案的基板W设成形成有加工痕的侧的主面成为下侧的姿势,在将分割预定线的两侧以2个下侧裂断杆支持的状态下,在另一主面使上侧裂断杆朝向分割预定线的紧邻上方的裂断位置下降。
另外,一旦相当于加工痕的间距的光束点中心间隔Δ过于大时,将使得裂断特性不佳而无法实现沿着加工预定线的裂断。在龟裂伸展加工时,必须考量此点而决定加工条件。
有鉴于以上的问题点,在进行用以在具有图案的基板W形成成为分割起点的龟裂的龟裂伸展加工时较佳的条件,大致如以下。具体的条件,可根据具有图案的基板W的材质或厚度等而适当地进行选择。
脉冲宽度τ:1psec以上、50psec以下;
光束径Dd:约1μm~10μm左右;
平台移动速度V:50mm/sec以上、3000mm/sec以下;
脉冲的重复频率R:10kHz以上、200kHz以下;
脉冲能量E:0.1μJ~50μJ。
<激光加工装置>最后,针对使用于龟裂伸展加工的激光加工装置200进行说明。图10,是概略地表示本发明的实施例中可应用于龟裂伸展加工的激光加工装置200的构成的模式图。激光加工装置200,主要具备:控制器201,是进行装置内的各种动作(观察动作、对准动作、加工动作等)的控制;载台204,是将具有图案的基板W载置于其上;及照射光学系统205,是将由激光源SL射出的激光LB照射于具有图案的基板W。
载台204,主要是由石英等光学上透明的构件构成。载台204,成为可借由例如吸引泵等的吸引手段211吸引固定载置于其上面的具有图案的基板W。此外,载台204,成为可借由移动机构204m而在水平方向移动。另外,在图10中,在将具有粘着性的保持片材210a贴附于具有图案的基板W之后,虽以该保持片材210a的侧作为被载置面而将具有图案的基板W载置于载台204,但使用保持片材210a的结构并非为必需。
移动机构204m,借由未图示的驱动手段的作用,使载台204在水平面内移动于既定的XY两轴方向。借此,实现观察位置的移动或激光照射位置的移动。另外,关于移动机构204m,在进行对准等方面,更佳为:亦可与水平驱动独立地进行以既定的旋转轴为中心的在水平面内的旋转(θ旋转)动作。
照射光学系统205,具备激光源SL、在省略图示的镜筒内具备的半反射镜(half-mirror)251、以及聚光透镜252。
在激光加工装置200中,概略地,是在使从激光源SL发出的激光LB借由半反射镜251反射之后,使该激光LB以借由聚光透镜252聚焦于载置在载台204的具有图案的基板W的被加工部位的方式聚光,并对具有图案的基板W进行照射。而且,借由一边以所述的结构照射激光LB、一边使载台204移动,成为可对具有图案的基板W进行沿着既定的加工预定线的加工。亦即,激光加工装置200,是借由使激光LB对具有图案的基板W相对地进行扫描而进行加工的装置。
作为激光源SL,较佳的结构是使用Nd:YAG激光。作为激光源SL,使用波长为500nm~1600nm。此外,为了实现上述的在加工图案的加工,激光LB的脉冲宽度必须为1psec~50psec左右。此外,较佳为:重复频率R是10kHz~200kHz左右,激光的照射能量(脉冲能量)是0.1μJ~50μJ左右。
另外,在激光加工装置200中,在加工处理时,亦可根据需要而以刻意地将聚焦位置偏移具有图案的基板W的表面的失焦状态照射激光LB。在本实施例中,较佳为:将失焦值(聚焦位置往从具有图案的基板W表面朝向内部的方向的偏移量)设定成0μm以上、30μm以下的范围。
此外,在激光加工装置200中,在载台204的上方,具备有用以从上方对具有图案的基板W进行观察、拍摄的上部观察光学系统206、以及从载台204的上方对具有图案的基板W照射照明光的上部照明系统207。此外,在载台204的下方,具备有从载台204的下方对具有图案的基板W照射照明光的下部照明系统208。
上部观察光学系统206,具备设置于半反射镜251的上方(镜筒的上方)的CCD摄影机206a、及与该CCD摄影机206a连接的显示器206b。此外,上部照明系统207,具备上部照明光源S1、及半反射镜271。
上述上部观察光学系统206与上部照明系统207,与照射光学系统205同轴地构成。若更详细而言,照射光学系统205的半反射镜251与聚光透镜252,成为与上部观察光学系统206及上部照明系统207共用。借此,从上部照明光源S1发出的上部照明光L1,在借由设置于未图示的镜筒内的半反射镜271而反射,且进一步地穿透构成照射光学系统205的半反射镜251之后,借由聚光透镜252聚光而照射具有图案的基板W。此外,在上部观察光学系统206中,在照射上部照明光L1的状态下,可进行穿透聚光透镜252、半反射镜251及半反射镜271的具有图案的基板W的明亮的视野像的观察。
此外,下部照明系统208,具备下部照明光源S2、半反射镜281、及聚光透镜282。亦即,在激光加工装置200中,能够使在从下部照明光源S2射出、且借由半反射镜281反射之后借由聚光透镜282聚光的下部照明光L2,透过载台204对具有图案的基板W照射。例如,当使用下部照明系统208时,在使下部照明光L2照射于具有图案的基板W的状态下,可在上部观察光学系统206中进行该穿透光的观察。
进一步地,如图10所示,在激光加工装置200中,亦可具备用于从下方对具有图案的基板W进行观察、拍摄的下部观察光学系统216。下部观察光学系统216,具备设置于半反射镜281的下方的CCD摄影机216a、及与该CCD摄影机216a连接的显示器216b。在所述的下部观察光学系统216中,例如,可在上部照明光L1照射具有图案的基板W的状态下进行该穿透光的观察。
控制器201,进一步具备:控制部202,是控制装置各部的动作,使其实现以下述结构的具有图案的基板W的加工处理;及储存部203,是储存控制激光加工装置200的动作的程序203p或在加工处理时所参照的各种数据。
控制部202,例如是借由个人计算机或微计算机等的泛用的计算机而实现,借由由该计算机读取、执行储存于储存部203的程序203p,将各种的构成元件作为控制部202的功能性构成元件而加以实现。
储存部203,借由ROM或RAM及硬碟等的储存媒介实现。另外,储存部203,亦可是借由实现控制部202的计算机的构成元件而实现的结构,且硬碟的情形等,亦可设在与该计算机为不同体的结构。
在储存部203,除了程序203p的外、除了被作为加工对象的具有图案的基板W的个体信息(例如,材质、结晶方位、形状(尺寸、厚度)等)的外,亦储存记述有加工位置(或路径位置)的被加工物数据D1,并且储存加工模式设定数据D2,该加工模式设定数据D2是记述有对应各个加工模式的激光加工结构的关于激光的各个参数的条件或载台204的驱动条件(或所述可设定范围)等。
控制部202,主要具备:驱动控制部221,是控制移动机构204m的载台204的驱动、或聚光透镜252的聚焦动作等的与加工处理有关的各种驱动部分的动作;摄影控制部222,是控制上部观察光学系统206或下部观察光学系统216的具有图案的基板W的观察、拍摄;照射控制部223,是控制来自激光源SL的激光LB的照射;吸附控制部224,是控制吸引手段211进行的具有图案的基板W往载台204的吸附固定动作;以及加工处理部225,是根据所赋予的被加工物数据D1及加工模式设定数据D2而执行往加工对象位置的加工处理。
在具备如以上的构成的控制器201的激光加工装置200中,一旦由操作者赋予将记述于被加工物数据D1的加工位置作为对象的既定的加工模式的加工执行指示,则加工处理部225,取得被加工物数据D1、并且从加工模式设定数据D2中取得对应所选择的加工模式的条件,以执行对应该条件的动作的方式,对通过驱动控制部221或照射控制部223等而对应的各部的动作进行控制。例如,从激光源SL发出的激光LB的波长或功率、脉冲的重复频率、脉冲宽度的调整等,借由照射控制部223实现。借此,在成为对象的加工位置,以所指定的加工模式实现加工。
此外,较佳为,激光加工装置200,以如下方式构成:借由加工处理部225的作用而在控制器201中对操作者提供可利用的加工处理选单,借此可选择对应各种的加工内容的加工模式。在所述情形中,加工处理选单较佳为以GUI提供者。
借由如以上的构成,激光加工装置200,成为可适当地进行以上述的龟裂伸展加工为起始的各种的激光加工。
如至此为止的说明般,根据本实施例,在借由激光的龟裂伸展加工而欲进行用以将在单结晶基板的紧邻上方具备多层膜与由金属膜构成的反射膜的具有图案的基板W进行单片化的分割加工的情形,在所述的龟裂伸展加工之前,预先仅去除位于加工预定线的部位的金属膜并使多层膜露出。借此,实现良好的单片化。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明做任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种具有图案的基板的分割方法,是对在单结晶基板上二维地反复配置多个单位元件图案而构成的具有图案的基板进行分割并单片化,其特征在于:
该具有图案的基板,是由在该单结晶基板中与该单位元件图案的形成面为相反侧的主面反复交互地积层相异的2个氧化膜而构成的多层膜、与金属膜积层而成;
具备:
金属膜去除步骤,是在使前端具备刀前端的工具的该前端位于该多层膜与该金属膜的界面高度的状态下,使该工具对该具有图案的基板相对地移动,借此在该具有图案的基板沿着预先决定的加工预定线仅去除该金属膜而形成加工沟槽;
龟裂伸展加工步骤,是对已去除该金属膜后的该具有图案的基板,沿着该加工预定线,借由各个单位脉冲光以在该具有图案的基板形成的加工痕离散地位于该加工沟槽的方式照射激光,使龟裂于该具有图案的基板从各个该加工痕伸展;以及
裂断步骤,是对经该龟裂伸展加工步骤的该具有图案的基板,沿着该加工预定线进行裂断。
2.根据权利要求1所述的具有图案的基板的分割方法,其特征在于:在该龟裂伸展加工步骤中,使该激光的焦点位于形成有该加工沟槽的部位的紧邻下方、且在该单结晶基板的内部在其厚度方向与该多层膜的界面位置距离数μm的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的具有图案的基板的分割方法,其特征在于:在该金属膜去除步骤中,一边从该工具对该具有图案的基板赋予0.5N以上、1.0N以下的负载,一边使该工具移动,而对该金属膜进行去除。
4.根据权利要求1或2所述的具有图案的基板的分割方法,其特征在于:该工具,具备于该前端是平坦的矩形状的微小面即刀背缘;
在该金属膜去除步骤中,以该刀背缘成为该工具的最下端部、且其长边方向与该工具的相对移动方向一致的方式,使该工具移动。
5.根据权利要求3所述的具有图案的基板的分割方法,其特征在于:该工具,具备于该前端是平坦的矩形状的微小面即刀背缘;
在该金属膜去除步骤中,以该刀背缘成为该工具的最下端部、且其长边方向与该工具的相对移动方向一致的方式,使该工具移动。
6.根据权利要求4所述的具有图案的基板的分割方法,其特征在于:在将该刀背缘与该金属膜去除步骤中的该工具的该相对移动方向前面所形成的角作为安装角、且将该刀背缘与与其连续的该工具的长边方向最下端面所形成的角作为刀背缘角时,
该相对移动方向中的刀背缘长度是1μm以上、15μm以下;
该安装角是50°~80°;
刀背缘角是10°~20°。
7.根据权利要求5所述的具有图案的基板的分割方法,其特征在于:在将该刀背缘与该金属膜去除步骤中的该工具的该相对移动方向前面所形成的角作为安装角、且将该刀背缘与与其连续的该工具的长边方向最下端面所形成的角作为刀背缘角时,
该相对移动方向中的刀背缘长度是1μm以上、15μm以下;
该安装角是50°~80°;
刀背缘角是10°~20°。
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