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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Laserbearbeitungsverfahren zum Durchführen einer Laserbearbeitung an einem Einkristallsubstrat, wie zum Beispiel einem Silizium(Si)-Substrat, einem Saphir(Al2O3)-Substrat, einem Siliziumkarbid(SiC)-Substrat und einem Galliumnitrid(GaN)-Substrat.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Wie in der Technik allgemein bekannt ist, wird bei einem Halbleiterbauelement-Herstellverfahren eine Funktionsschicht, die aus einem isolierenden Film und einem Funktionsfilm besteht, an der Vorderseite eines Silizium(Si)-Substrats ausgebildet und werden mehrere Halbleiterbauelemente, wie zum Beispiel ICs und LSIs, wie eine Matrix aus dieser Funktionsschicht ausgebildet, wodurch ein Halbleiterwafer mit den mehreren Halbleiterbauelementen erhalten wird. Die mehreren Halbleiterbauelemente sind durch mehrere sich kreuzende Trennlinien, die an der Vorderseite des Halbleiterwafers ausgebildet sind, abgeteilt. Der Halbleiterwafer wird entlang dieser Trennlinien geteilt, um die einzelnen Halbleiterbauelemente als Chips zu erhalten.
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Ferner wird bei einem Optikbauelement-Herstellverfahren ein Optikbauelementwafer bereitgestellt, indem eine Optikbauelementschicht, die aus einer n-leitenden Nitridhalbleiterschicht und einer p-leitenden Nitridhalbleiterschicht besteht, an der Vorderseite eines Saphir(Al2O3)-Substrats, eines Siliziumkarbid(SiC)-Substrats oder eines Galliumnitrid(GaN)-Substrats ausgebildet wird. Die Optikbauelementschicht wird durch mehrere sich kreuzende Trennlinien abgeteilt, um mehrere Bereiche zu definieren, in denen jeweils mehrere optische Bauelemente, wie zum Beispiel Leuchtdioden und Laserdioden, ausgebildet werden. Der Optikbauelementwafer wird entlang der Trennlinien geschnitten, um dadurch die Bereiche, in denen die optischen Bauelemente ausgebildet sind, voneinander zu trennen, wodurch die einzelnen optischen Bauelemente als Chips erhalten werden.
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Als ein Verfahren zum Teilen eines Wafers, wie zum Beispiel eines Halbleiterwafers und eines Optikbauelementwafers, entlang der Trennlinien wurde ein Laserbearbeitungsverfahren zum Aufbringen eines gepulsten Laserstrahls mit einer Transmissionswellenlänge für den Wafer entlang der Trennlinien in dem Zustand, in dem der Brennpunkt des gepulsten Laserstrahls in einem zu teilenden Zielbereich innerhalb des Wafers angeordnet ist, versucht. Spezieller beinhaltet dieses Waferteilungsverfahren unter Verwendung einer Laserbearbeitung die Schritte des Aufbringens eines gepulsten Laserstrahls mit einer Transmissionswellenlänge für den Wafer von einer Seite des Wafers entlang der Trennlinien in dem Zustand, in dem der Brennpunkt des gepulsten Laserstrahls innerhalb des Lasers angeordnet ist, um dadurch durchgehend eine modifizierte Schicht innerhalb des Wafers entlang jeder Trennlinie auszubilden, und des anschließenden Aufbringens einer äußeren Kraft auf den Wafer entlang jeder Trennlinie, an der die modifizierte Schicht ausgebildet ist, so dass deren Festigkeit verringert ist, wodurch der Wafer in die einzelnen Bauelemente geteilt wird (siehe zum Beispiel das
japanische Patent Nr. 3408805 ).
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Als ein weiteres Verfahren zum Teilen eines Wafers, wie zum Beispiel eines Halbleiterwafers und eines Optikbauelementwafers, entlang der Trennlinien wurde ein Verfahren zur praktischen Verwendung gebracht, das die Schritte des Aufbringens eines gepulsten Laserstrahls mit einer Absorptionswellenlänge für den Wafer entlang der Trennlinien, um dadurch entlang jeder Trennlinie eine laserbearbeitete Nut durch Ablation auszubilden, und des anschließenden Aufbringens einer äußeren Kraft auf den Wafer entlang jeder Trennlinie, an der die laserbearbeitete Nut als ein Bruchausgangspunkt ausgebildet ist, wodurch der Wafer entlang jeder Trennlinie gebrochen wird, beinhaltet (siehe zum Beispiel das offengelegte
japanische Patent Nr. Hei 10-305420 ).
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Beim Ausbilden einer modifizierten Schicht innerhalb eines Wafers in dem Zustand, in dem der Brennpunkt eines Laserstrahls innerhalb des Wafers angeordnet ist, ist es erforderlich, eine Fokussierlinse mit einer numerischen Apertur (NA) von annähernd 0,8 zu verwenden. Dementsprechend müssen mehrere geschichtete modifizierte Schichten entlang jeder Trennlinie ausgebildet werden, um einen Wafer mit einer Dicke von zum Beispiel 300 μm in einzelne Bauelemente zu teilen, wodurch eine Verringerung der Produktivität hervorgerufen wird.
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Ferner tritt, falls ein gepulster Laserstrahl mit einer Absorptionswellenlänge für einen Wafer aufgebracht wird, Ablation nahe zu der mit dem gepulsten Laserstrahl bestrahlten Oberfläche des Wafers auf, so dass die Energie des gepulsten Laserstrahls nicht in das Innere des Wafers eindringt. Dementsprechend muss der gepulste Laserstrahl wiederholt entlang jeder Trennlinie aufgebracht werden, wodurch eine Verringerung der Produktivität hervorgerufen wird. Zusätzlich können bei der Durchführung der Ablation Schmutzpartikel verteilt werden, wodurch eine Verschlechterung der Qualität jedes Chips hervorgerufen wird.
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Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Laserbearbeitungsverfahren bereitzustellen, das ein Einkristallsubstrat effektiv entlang von Trennlinien in einzelne Chips teilen und außerdem eine Verschlechterung der Qualität jedes Chips verhindern kann.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Laserbearbeitungsverfahren zum Aufbringen eines gepulsten Laserstrahls auf ein Einkristallsubstrat, um dadurch das Einkristallsubstrat zu bearbeiten, bereitgestellt, wobei das Laserbearbeitungsverfahren beinhaltet: einen Numerische-Apertur-Einstellschritt zum Einstellen der numerischen Apertur (NA) einer Fokussierlinse zum Fokussieren des gepulsten Laserstrahls, so dass der Wert, der durch Teilen der numerischen Apertur (NA) der Fokussierlinse durch den Brechungsindex (N) des Einkristallsubstrats erhalten wird, innerhalb des Bereichs von 0,05 bis 0,2 liegt; einen Positionierschritt zum relativen Positionieren der Fokussierlinse und des Einkristallsubstrats in der Richtung entlang der optischen Achse der Fokussierlinse, so dass der Brennpunkt des gepulsten Laserstrahls an einer gewünschten Position in der Richtung entlang der Dicke des Einkristallsubstrats angeordnet wird; und einen Abschirmtunnelausbildeschritt zum Aufbringen des gepulsten Laserstrahls auf das Einkristallsubstrat, so dass der gepulste Laserstrahl an dem Brennpunkt fokussiert wird, der durch den Positionierschritt in dem Einkristallsubstrat angeordnet wurde, wodurch ein Abschirmtunnel ausgebildet wird, der sich zwischen dem Brennpunkt und einer Strahleneinfallsoberfläche, auf die der gepulste Laserstrahl aufgebracht wird, erstreckt, wobei der Abschirmtunnel aus einer feinen Öffnung und einem um die feine Öffnung herum ausgebildeten amorphen Bereich zum Abschirmen der feinen Öffnung besteht.
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Vorzugsweise beinhaltet der Positionierschritt den Schritt des Anordnens des Brennpunkts des gepulsten Laserstrahls innerhalb des Einkristallsubstrats an einer Position nahe zu der anderen Oberfläche, die der Strahleneinfallsoberfläche gegenüberliegt.
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Vorzugsweise beinhaltet der Abschirmtunnelausbildeschritt den Schritt des Ausbildens mehrerer Abschirmtunnel entlang einer an dem Einkristallsubstrat angeordneten Trennlinie, wobei jeder Abschirmtunnel aus der feinen Öffnung und dem amorphen Bereich besteht. Bei dieser Ausführung sind die amorphen Bereiche derjenigen der mehrere Abschirmtunnel, die nebeneinander liegen, miteinander verbunden.
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Vorzugsweise wird die Energie des gepulsten Laserstrahls so eingestellt, dass die Länge des Abschirmtunnels gleich groß wie die Dicke des Einkristallsubstrats ist.
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Vorzugsweise wird die Korrelation zwischen der Energie des gepulsten Laserstrahls und der Länge des Abschirmtunnels erstellt und die Energie des gepulsten Laserstrahls, die der Länge des Abschirmtunnels, der ausgebildet werden soll, entspricht, gemäß der Korrelation eingestellt. Bei dieser Ausführung beträgt die Energie des gepulsten Laserstrahls 5 μJ/Puls oder mehr und wird die Korrelation als Y = (3,0 bis 4,0 μm/μJ)X + 50 μm ausgedrückt, wobei X und Y jeweils die Energie (μJ/Puls) des gepulsten Laserstrahls und die Länge (μm) des Abschirmtunnels bezeichnen.
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Vorzugsweise wird die Wellenlänge des gepulsten Laserstrahls auf einen Wert eingestellt, der zweimal oder mehr als zweimal so groß wie die Wellenlänge ist, die einer Bandlücke des Einkristallsubstrats entspricht.
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Vorzugsweise beinhaltet der Numerische-Apertur-Einstellschritt den Schritt des Einstellens der numerischen Apertur (NA) der Fokussierlinse auf 0,1 bis 0,35, falls das Einkristallsubstrat ein Saphir(Al2O3)-Substrat ist, des Einstellens der numerischen Apertur (NA) der Fokussierlinse auf 0,15 bis 0,55, falls das Einkristallsubstrat ein Siliziumkarbid(SiC)-Substrat ist, oder des Einstellens der numerischen Apertur (NA) der Fokussierlinse auf 0,1 bis 0,5, falls das Einkristallsubstrat ein Galliumnitrid(GaN)-Substrat ist.
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Bei dem Laserbearbeitungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird die numerische Apertur (NA) der Fokussierlinse zum Fokussieren des gepulsten Laserstrahls so eingestellt, dass der Wert, der durch Teilen der numerischen Apertur (NA) der Fokussierlinse durch den Brechungsindex (N) des Einkristallsubstrats erhalten wird, innerhalb des Bereichs von 0,05 bis 0,2 liegt. Danach wird der gepulste Laserstrahl so auf das Einkristallsubstrat aufgebracht, dass dieser an dem in dem Einkristallsubstrat angeordneten Brennpunkt fokussiert wird, wodurch ein Abschirmtunnel ausgebildet wird, der sich zwischen dem Brennpunk und einer Strahleneinfallsoberfläche, auf die der gepulste Laserstrahl aufgebracht wird, erstreckt, wobei der Abschirmtunnel aus einer feinen Öffnung und einem um die feine Öffnung herum ausgebildeten amorphen Bereich zum Abschirmen der feinen Öffnung besteht. Dementsprechend kann, sogar wenn das Einkristallsubstrat eine Dicke von zum Beispiel 300 μm aufweist, der Abschirmtunnel so ausgebildet werden, dass er sich von der Strahleneinfallsoberfläche (obere Oberfläche) zu der unteren Oberfläche des Einkristallsubstrats erstreckt. Das heißt, sogar wenn die Dicke des Einkristallsubstrats groß ist, ist es ausreichend, den gepulsten Laserstrahl einmal entlang jeder Trennlinie aufzubringen, so dass die Produktivität erheblich verbessert werden kann. Ferner werden bei dem Abschirmtunnelausbildeschritt keine Schmutzpartikel verteilt, so dass es möglich ist, das Problem, dass die Qualität der Bauelemente verschlechtert werden kann, zu lösen.
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Die obigen und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Art und Weise, diese zu verwirklichen, werden offenkundiger werden und die Erfindung selbst wird am besten verstanden werden, indem die folgende Beschreibung und die angefügten Ansprüche mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen, studiert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine perspektivische Ansicht eines Optikbauelementwafers als eines zu bearbeitenden Einkristallsubstrats;
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2 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem der in 1 gezeigte Optikbauelementwafer an einem Zerteilungsband angebracht ist, das an einem ringförmigen Rahmen gehalten wird;
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3 ist eine perspektivische Ansicht eines wesentlichen Teils einer Laserbearbeitungsvorrichtung zum Durchführen eines Abschirmtunnelausbildeschritts;
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4A bis 4E sind Darstellungen zum Veranschaulichen des Abschirmtunnelausbildeschritts;
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5 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der numerischen Apertur (NA) einer Fokussierlinse, dem Brechungsindex (N) des Optikbauelementwafers und dem Wert, der durch Teilen der numerischen Apertur (NA) durch den Brechungsindex (N) erhalten wird, zeigt;
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6 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Energie eines gepulsten Laserstrahls und der Länge eines Abschirmtunnels in dem Zustand zeigt, in dem der Abschirmtunnel in einem Saphir(Al2O3)-Substrat, einem Siliziumkarbid(SiC)-Substrat und einem Galliumnitrid(GaN)-Substrat ausgebildet wird;
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7 ist eine perspektivische Ansicht einer Teilungsvorrichtung zum Teilen des Optikbauelementwafers in einzelne optische Bauelemente nach dem Durchführen des Abschirmtunnelausbildeschritts; und
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8A bis 8C sind Seitenschnittdarstellungen zum Veranschaulichen eines Waferteilungsschritts, der durch die in 7 gezeigte Teilungsvorrichtung durchzuführen ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Das Laserbearbeitungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend ausführlicher mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Optikbauelementwafers 2 als eines durch das Laserbearbeitungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zu bearbeitenden Einkristallsubstrats. Der in 1 gezeigte Optikbauelementwafer 2 besteht aus einem Saphirsubstrat mit einer Dicke von zum Beispiel 300 μm und mehreren optischen Bauelementen 21, wie zum Beispiel Leuchtdioden und Laserdioden, die so an der Vorderseite 2a des Saphirsubstrats ausgebildet sind, dass sie wie eine Matrix angeordnet sind. Diese optischen Bauelemente 21 sind durch mehrere sich kreuzende Trennlinien 22 abgeteilt, die an der Vorderseite 2a des Saphirsubstrats, das heißt an der Vorderseite des Optikbauelementwafers 2, ausgebildet sind.
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Nachfolgend wird ein Laserbearbeitungsverfahren zum Durchführen einer Laserbearbeitung an dem Optikbauelementwafer 2 entlang der Trennlinien 22, um den Wafer 2 entlang der Trennlinien 22 zu teilen, beschrieben. Zunächst wird ein Waferhalteschritt auf eine solche Weise durchgeführt, dass der Optikbauelementwafer 2 an einem Zerteilungsband angebracht wird, das an einem ringförmigen Rahmen gehalten wird. Spezieller wird, wie in 2 gezeigt ist, ein Zerteilungsband 30 an dessen Umfangsabschnitt an einem ringförmigen Rahmen 3 gehalten, so dass die innere Öffnung des ringförmigen Rahmens 3 geschlossen wird, und die Vorderseite 2a des Optikbauelementwafers 2 an dem Zerteilungsband 30, das an dem ringförmigen Rahmen 3 gehalten wird, angebracht. Dementsprechend ist die Rückseite 2b des an dem Zerteilungsband 30 angebrachten Optikbauelementwafer 2 nach oben gerichtet.
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3 zeigt einen wesentlichen Teil einer Laserbearbeitungsvorrichtung 4 zum Durchführen der Laserbearbeitung entlang der Trennlinien 22 an dem Optikbauelementwafer 2 nachdem der oben beschriebene Waferhalteschritt durchgeführt wurde. Wie in 3 gezeigt ist, beinhaltet die Laserbearbeitungsvorrichtung 4 einen Einspanntisch 41 zum Halten eines Werkstücks, ein Laserstrahlaufbringmittel 42 zum Aufbringen eines Laserstrahls auf das an dem Einspanntisch 41 gehaltene Werkstück und ein Abbildemittel 43 zum Abbilden des an dem Einspanntisch 41 gehaltenen Werkstücks. Der Einspanntisch 41 weist eine obere Oberfläche als eine Halteoberfläche zum Halten des Werkstücks daran unter Ansaugen auf. Der Einspanntisch 41 ist sowohl in der in 3 durch einen Pfeil X gezeigten Zuführrichtung durch ein Zuführmittel (nicht gezeigt) bewegbar als auch in der in 3 durch einen Pfeil Y gezeigten Einteilungsrichtung durch ein Einteilungsmittel (nicht gezeigt) bewegbar.
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Das Laserstrahlaufbringmittel 42 beinhaltet ein zylindrisches Gehäuse 421, das sich in einer im Wesentlichen horizontalen Richtung erstreckt. Obwohl dies nicht gezeigt ist, enthält das Gehäuse 421 ein Pulslaserstrahloszillationsmittel, das einen Pulslaserstrahloszillator und ein Wiederholungsfrequenzeinstellmittel beinhaltet. Das Laserstrahlaufbringmittel 42 beinhaltet ferner ein Fokussiermittel 422, das an dem vorderen Ende des Gehäuses 421 angebracht ist. Das Fokussiermittel 422 weist eine Fokussierlinse 422a zum Fokussieren eines durch das Pulslaserstrahloszillationsmittel oszillierten, gepulsten Laserstrahls auf. Die numerische Apertur (NA) der Fokussierlinse 422a des Fokussiermittels 422 wird auf die folgende Weise eingestellt. Das heißt, die numerische Apertur (NA) der Fokussierlinse 422a wird so eingestellt, dass der Wert, der durch Teilen der numerischen Apertur (NA) der Fokussierlinse 422a durch den Brechungsindex (N) des Einkristallsubstrats erhalten wird, innerhalb des Bereichs von 0,05 bis 0,2 liegt (Numerische-Apertur-Einstellschritt). Das Laserstrahlaufbringmittel 42 beinhaltet ferner ein Fokuspositionseinstellmittel (nicht gezeigt) zum Einstellen der Fokusposition des durch die Fokussierlinse 422a des Fokussiermittels 422 zu fokussierenden, gepulsten Laserstrahls.
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Das Abbildemittel 43 ist an einem vorderen Endabschnitt des Gehäuses 421, welches das Laserstrahlaufbringmittel 42 bildet, angebracht. Das Abbildemittel 43 beinhaltet eine gewöhnliche Abbildeeinrichtung (CCD) zum Abbilden des Werkstücks unter Verwendung sichtbaren Lichts, ein Infrarotlichtaufbringmittel zum Aufbringen infraroten Lichts auf das Werkstück, ein optisches System zum Einfangen des durch das Infrarotlichtaufbringmittel auf das Werkstück aufgebrachten infraroten Lichts und eine Abbildeeinrichtung (Infrarot-CCD) zum Ausgeben eines elektrischen Signals, das dem durch das optische System eingefangenen infraroten Licht entspricht. Ein von dem Abbildemittel 43 ausgegebenes Bildsignal wird zu einem Steuermittel (nicht gezeigt) übertragen.
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Beim Durchführen der Laserbearbeitung entlang der Trennlinien 22 an dem Optikbauelementwafer 2 durch Verwendung der Laserbearbeitungsvorrichtung 4 nach dem Halteschritt wird ein Positionierschritt auf eine solche Weise durchgeführt, dass die Fokussierlinse und das Einkristallsubstrat in der Richtung entlang der optischen Achse der Fokussierlinse so relativ positioniert werden, dass der Brennpunkt des gepulsten Laserstrahls an einer gewünschten Position in der Richtung entlang der Dicke des Optikbauelementwafers 2 als das Einkristallsubstrat angeordnet wird.
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Zunächst wird der an dem Zerteilungsband 30 angebrachte Optikbauelementwafer 2 an dem Einspanntisch 41 der in 3 gezeigten Laserbearbeitungsvorrichtung 4 in dem Zustand angeordnet, in dem das Zerteilungsband 30 mit der oberen Oberfläche des Einspanntischs 41 in Kontakt steht. Danach wird ein Ansaugmittel (nicht gezeigt) betätigt, um den Optikbauelementwafer 2 durch das Zerteilungsband 30 unter Ansaugen an dem Einspanntisch 41 zu halten (Waferhalteschritt). Dementsprechend ist die Rückseite 2b des an dem Einspanntisch 41 gehaltenen Optikbauelementwafers 2 nach oben gerichtet. Obwohl der ringförmige Rahmen 3, der das Zerteilungsband 30 hält, in 3 nicht gezeigt ist, wird der ringförmige Rahmen 3 durch ein an dem Einspanntisch 41 vorgesehenes, geeignetes Rahmenhaltemittel gehalten. Danach wird der Einspanntisch 41, der den Optikbauelementwafer 2 hält, zu einer Position unmittelbar unterhalb des Abbildemittels 43 bewegt, indem das Zuführmittel (nicht gezeigt) betätigt wird.
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In dem Zustand, in dem der Einspanntisch 41 unmittelbar unterhalb des Abbildemittels 43 positioniert ist, wird ein Ausrichtungsvorgang durch das Abbildemittel 43 und das Steuermittel (nicht gezeigt) durchgeführt, um einen Zielbereich des Optikbauelementwafers 2, der laserbearbeitet werden soll, zu erfassen. Spezieller führen das Abbildemittel 43 und das Steuermittel eine Bildbearbeitung, wie zum Beispiel einen Musterabgleich, durch, um die Ausrichtung der Trennlinien 22, die sich in einer ersten Richtung an dem Optikbauelementwafer 2 erstrecken, und des Fokussiermittels 422 des Laserstrahlaufbringmittels 42 zum Aufbringen des Laserstrahls auf den Wafer 2 entlang der Trennlinien 22 herzustellen, wodurch die Ausrichtung einer Laserstrahlaufbringposition durchgeführt wird (Ausrichtungsschritt). In ähnlicher Weise wird dieser Ausrichtungsschritt für die anderen Trennlinien 22 durchgeführt, die sich in einer zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung an dem Optikbauelementwafer 2 erstrecken. Obwohl die Vorderseite 2a des Optikbauelementwafers 2, an der die Trennlinien 22 ausgebildet sind, nach unten gerichtet ist, können die Trennlinien 22 durch den Wafer 2 von dessen Rückseite 2b aus abgebildet werden, da das Abbildemittel 43 das Infrarotlichtaufbringmittel zum Aufbringen infraroten Lichts auf den Wafer 2, das optische System zum Einfangen des auf den Wafer 2 aufgebrachten infraroten Lichts und die Abbildeeinrichtung (Infrarot-CCD) zum Ausgeben eines elektrischen Signals, das dem durch das optische System eingefangenen infraroten Licht entspricht, beinhaltet, wie oben beschrieben wurde.
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Nachdem der oben beschriebene Ausrichtungsschritt für alle Trennlinien 22 durchgeführt wurde, wird der Einspanntisch 41 zu einem Laserstrahlaufbringbereich bewegt, in dem das Fokussiermittel 422 des Laserstrahlaufbringmittels 42 angeordnet ist, wie in 4A gezeigt ist, wodurch ein Ende (das linke Ende in der Betrachtung der 4A) einer vorgegebenen der Trennlinien 22, die sich in der ersten Richtung erstrecken, unmittelbar unterhalb des Fokussiermittels 422 positioniert wird. Ferner wird das Fokuspositionseinstellmittel (nicht gezeigt) betätigt, um das Fokussiermittel 422 in der Richtung entlang der optischen Achse der Fokussierlinse 422a zu bewegen, so dass der Brennpunkt P eines durch die Fokussierlinse 422a zu fokussierenden, gepulsten Laserstrahls LB an einer gewünschten Position in der Richtung entlang der Dicke des Optikbauelementwafers 2 als das Einkristallsubstrat angeordnet wird (Positionierschritt). Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird der Brennpunkt P des gepulsten Laserstrahls LB innerhalb des Optikbauelementwafers 2 an einer Position nahe zu der unteren Oberfläche (Vorderseite 2a) gegenüber der oberen Oberfläche (Rückseite 2b) als der Strahleneinfallsoberfläche, auf die der gepulste Laserstrahl LB aufgebracht wird, angeordnet.
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Nachdem der oben beschriebene Positionierschritt durchgeführt wurde, wird ein Abschirmtunnelausbildeschritt auf eine solche Weise durchgeführt, dass das Laserstrahlaufbringmittel 42 betätigt wird, um den gepulsten Laserstrahl LB von dem Fokussiermittel 422 auf den Optikbauelementwafer 2 aufzubringen, wodurch ein Abschirmtunnel ausgebildet wird, der sich zwischen dem Brennpunkt P und der Strahleneinfallsoberfläche (Rückseite 2b) erstreckt, wobei der Abschirmtunnel aus einer feinen Öffnung und einem um die feine Öffnung herum ausgebildeten amorphen Bereich zum Abschirmen der feinen Öffnung besteht. Spezieller wird der gepulste Laserstrahl LB, der eine Transmissionswellenlänge für das Saphirsubstrat, das den Optikbauelementwafer 2 bildet, aufweist, von dem Fokussiermittel 422 auf den Wafer 2 aufgebracht und der Einspanntisch 41 in der in 4A durch einen Pfeil X1 gezeigten Richtung mit einer vorgegebenen Zuführgeschwindigkeit bewegt (Abschirmtunnelausbildeschritt). Wenn das andere Ende (das rechte Ende in der Betrachtung der 4B) der vorgegebenen Trennlinie 22 die Position unmittelbar unterhalb des Fokussiermittels 422 erreicht, wie in 4B gezeigt ist, wird das Aufbringen des gepulsten Laserstrahls LB angehalten und die Bewegung des Einspanntischs 41 auch angehalten.
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Durch Durchführen des oben beschriebenen Abschirmtunnelausbildeschritts entlang der vorgegebenen Trennlinie 22 werden mehrere feine Öffnungen 231 und mehrere amorphe Bereiche 232 von der Vorderseite 2a (untere Oberfläche), an der der Brennpunkt P des gepulsten Laserstrahls LB angeordnet ist, zu der Rückseite 2b (obere Oberfläche) als der Strahleneinfallsoberfläche ausgebildet, wie in 4C und 4D gezeigt ist, wobei die amorphen Bereiche 232 jeweils um die feinen Öffnungen 231 herum ausgebildet sind. Als Folge dessen werden mehrere amorphe Abschirmtunnel 23 entlang der vorgegebenen Trennlinie 22 mit vorgegebenen Abständen, wie zum Beispiel 10-μm-Abständen (= (Arbeitszuführgeschwindigkeit: 500 mm/s)/(Wiederholungsfrequenz: 50 kHz)) bei dieser bevorzugten Ausführungsform, ausgebildet, wie in 4C gezeigt ist. Wie in 4D und 4E gezeigt ist, besteht jeder Abschirmtunnel 23 aus der mittleren feinen Öffnung 231, die einen Durchmesser von annähernd 1 μm aufweist, und dem amorphen Bereich 232, der um die mittlere feine Öffnung 231 ausgebildet ist und einen Durchmesser von 10 μm aufweist. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform sind die amorphen Bereiche 232 derjenigen der mehreren Abschirmtunnel 23, die nebeneinander liegen, miteinander verbunden. Jeder amorphe Abschirmtunnel 23, der durch den oben beschriebenen Abschirmtunnelausbildeschritt ausgebildet wurde, erstreckt sich von der Vorderseite 2a (untere Oberfläche) des Optikbauelementwafers 2 zu dessen Rückseite 2b (obere Oberfläche) als der Strahleneinfallsoberfläche. Dementsprechend ist es, sogar wenn die Dicke des Wafers 2 groß ist, ausreichend, den gepulsten Laserstrahl LB einmal entlang jeder Trennlinie 22 aufzubringen, so dass die Produktivität erheblich verbessert werden kann. Ferner werden bei dem Abschirmtunnelausbildeschritt keine Schmutzpartikel verteilt, so dass es möglich ist, das Problem, dass die Qualität der Bauelemente verschlechtert werden kann, zu lösen.
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Nachdem der Abschirmtunnelausbildeschritt entlang der vorgegebenen Trennlinie 22 wie oben beschrieben durchgeführt wurde, wird der Einspanntisch 41 in der in 3 durch den Pfeil Y gezeigten Einteilungsrichtung um den Abstand der an dem Optikbauelementwafer 2 ausgebildeten Trennlinien 22 bewegt (Einteilungsschritt) und der Abschirmtunnelausbildeschritt in ähnlicher Weise entlang der nächsten Trennlinie 22, die sich in der ersten Richtung erstreckt, durchgeführt. Auf diese Weise wird der Abschirmtunnelausbildeschritt entlang aller Trennlinien 22, die sich in der ersten Richtung erstrecken, durchgeführt. Danach wird der Einspanntisch 41 um 90 Grad gedreht, um in ähnlicher Weise den Abschirmtunnelausbildeschritt entlang aller anderen Trennlinien 22, die sich in der zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung erstrecken, durchzuführen. Um in dem Abschirmtunnelausbildeschritt einen guten Abschirmtunnel 23 auszubilden, ist es wichtig, dass der Wert (S), der durch Teilen der numerischen Apertur (NA) der Fokussierlinse 422a durch den Brechungsindex (N) des Einkristallsubstrats erhalten wird, innerhalb des Bereichs von 0,05 bis 0,2 liegt, wie oben beschrieben wurde.
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Nachfolgend wird die Beziehung zwischen der numerischen Apertur (NA), dem Brechungsindex (N) und dem Wert (S = NA/N), der durch Teilen der numerischen Apertur (NA) durch den Brechungsindex (N) erhalten wird, mit Bezug auf 5 beschrieben. Wie in 5 gezeigt ist, wird der gepulste Laserstrahl LB, der in die Fokussierlinse 422a eintritt, mit einem Winkel θ mit Bezug auf die optische Achse der Fokussierlinse 422a fokussiert. In diesem Fall wird die numerische Apertur (NA) der Fokussierlinse 422a als sin θ ausgedrückt (das heißt NA = sin θ). Wenn der durch die Fokussierlinse 422a fokussierte, gepulste Laserstrahl LB auf den Optikbauelementwafer 2 als das Einkristallsubstrat aufgebracht wird, wird der gepulste Laserstrahl LB mit einem Winkel α mit Bezug auf die optische Achse gebrochen, da die Dichte des Einkristallsubstrats, das den Optikbauelementwafer 2 bildet, höher als die von Luft ist, und dann an dem Brennpunkt P fokussiert. Dieser Winkel α mit Bezug auf die optische Achse ist entsprechend dem Brechungsindex (N) des Einkristallsubstrats, das den Optikbauelementwafer 2 bildet, unterschiedlich. Da der Brechungsindex (N) als N = sin θ/sin α ausgedrückt wird, ist der Wert (S = NA/N), der durch Teilen der numerischen Apertur (NA) durch den Brechungsindex (N) des Einkristallsubstrats erhalten wird, durch sin α gegeben. Dementsprechend ist es wichtig, dass sin α in dem Bereich von 0,05 bis 0,2 eingestellt wird (das heißt 0,05 ≤ sin α 0,2).
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Nachfolgend wird der Grund beschrieben, aus dem der Wert (S = NA/N), der durch Teilen der numerischen Apertur (NA) der Fokussierlinse 422a durch den Brechungsindex (N) des Einkristallsubstrats erhalten wird, in dem Bereich von 0,05 bis 0,2 eingestellt wird.
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[Beispiel 1-1]
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Unter Verwendung eines Saphir(Al
2O
3)-Substrats (Brechungsindex: 1,7) mit einer Dicke von 1000 μm wurde der Abschirmtunnelausbildeschritt unter den folgenden Bearbeitungsbedingungen durchgeführt, um einen Abschirmtunnel auszubilden, und wurde bestimmt, ob der Abschirmtunnel gut oder nicht gut ist.
| Bearbeitungsbedingungen | | |
| Wellenlänge: | 1030 nm | |
| Wiederholungsfrequenz: | 50 kHz | |
| Pulsbreite: | 10 ps | |
| Durchschnittliche Leistung: | 3 W | |
| Fokussierter Fleckdurchmesser: | 10 μm | |
| Arbeitszuführgeschwindigkeit: | 500 mm/s | |
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| Numerische Apertur (NA) der Fokussierlinse | Guter/schlechter Zustand des Abschirmtunnels | S = NA/N |
| 0,05 | Nicht ausgebildet | |
| 0,1 | Geringfügig gut | 0,058 |
| 0,15 | Gut | 0,088 |
| 0,2 | Gut | 0,117 |
| 0,25 | Gut | 0,147 |
| 0,3 | Gut | 0,176 |
| 0,35 | Geringfügig gut | 0,205 |
| 0,4 | Schlecht | |
| 0,45 | Schlecht: Hohlräume erzeugt | |
| 0,5 | Schlecht: Hohlräume erzeugt | |
| 0,55 | Schlecht: Hohlräume erzeugt | |
| 0,6 | Schlecht: Hohlräume erzeugt | |
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Aus den obigen Ergebnissen ist ersichtlich, dass, falls ein Saphir(Al2O3)-Substrat (Brechungsindex: 1,7) als das Einkristallsubstrat verwendet wird, ein im Wesentlichen guter Abschirmtunnel ausgebildet werden kann, indem die numerische Apertur (NA) der Fokussierlinse 422a zum Fokussieren des gepulsten Laserstrahls so eingestellt wird, dass der Wert (S = NA/N), der durch Teilen der numerischen Apertur (NA) durch den Brechungsindex (N) des Einkristallsubstrats erhalten wird, innerhalb des Bereichs von 0,05 bis 0,2 liegt. Dementsprechend ist es wichtig, dass die numerische Apertur (NA) der Fokussierlinse 422a zum Fokussieren des gepulsten Laserstrahls in dem Bereich von 0,1 bis 0,35 eingestellt wird, falls ein Saphir(Al2O3)-Substrat (Brechungsindex: 1,7) als das Einkristallsubstrat verwendet wird.
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[Beispiel 1–2]
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Unter Verwendung eines Siliziumkarbid(SiC)-Substrats (Brechungsindex: 2,63) mit einer Dicke von 1000 μm wurde der Abschirmtunnelausbildeschritt unter den folgenden Bearbeitungsbedingungen durchgeführt, um einen Abschirmtunnel auszubilden, und wurde bestimmt, ob der Abschirmtunnel gut oder nicht gut ist.
| Bearbeitungsbedingungen | | |
| Wellenlänge: | 1030 nm | |
| Wiederholungsfrequenz: | 50 kHz | |
| Pulsbreite: | 10 ps | |
| Durchschnittliche Leistung: | 3 W | |
| Fokussierter Fleckdurchmesser: | 10 μm | |
| Arbeitszuführgeschwindigkeit: | 500 mm/s | |
| | | |
| Numerische Apertur (NA) der Fokussierlinse | Guter/schlechter Zustand des Abschirmtunnels | S = NA/N |
| 0,05 | Nicht ausgebildet | |
| 0,1 | Nicht ausgebildet | |
| 0,15 | Geringfügig gut | 0,057 |
| 0,2 | Gut | 0,076 |
| 0,25 | Gut | 0,095 |
| 0,3 | Gut | 0,114 |
| 0,35 | Gut | 0,133 |
| 0,4 | Gut | 0,153 |
| 0,45 | Gut | 0,171 |
| 0,5 | Gut | 0,19 |
| 0,55 | Geringfügig gut | 0,209 |
| 0,6 | Schlecht: Hohlräume erzeugt | |
-
Aus den obigen Ergebnissen ist ersichtlich, dass, falls ein Siliziumkarbid(SiC)-Substrat (Brechungsindex: 2,63) als das Einkristallsubstrat verwendet wird, ein im Wesentlichen guter Abschirmtunnel ausgebildet werden kann, indem die numerische Apertur (NA) der Fokussierlinse 422a zum Fokussieren des gepulsten Laserstrahls so eingestellt wird, dass der Wert (S = NA/N), der durch Teilen der numerischen Apertur (NA) durch den Brechungsindex (N) des Einkristallsubstrats erhalten wird, innerhalb des Bereichs von 0,05 bis 0,2 liegt. Dementsprechend ist es wichtig, dass die numerische Apertur (NA) der Fokussierlinse 422a zum Fokussieren des gepulsten Laserstrahls in dem Bereich von 0,15 bis 0,55 eingestellt wird, falls ein Siliziumkarbid(SiC)-Substrat (Brechungsindex: 2,63) als das Einkristallsubstrat verwendet wird.
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[Beispiel 1–3]
-
Unter Verwendung eines Galliumnitrid(GaN)-Substrats (Brechungsindex: 2,3) mit einer Dicke von 1000 μm wurde der Abschirmtunnelausbildeschritt unter den folgenden Bearbeitungsbedingungen durchgeführt, um einen Abschirmtunnel auszubilden, und wurde bestimmt, ob der Abschirmtunnel gut oder nicht gut ist.
| Bearbeitungsbedingungen | | |
| Wellenlänge: | 1030 nm | |
| Wiederholungsfrequenz: | 50 kHz | |
| Pulsbreite: | 10 ps | |
| Durchschnittliche Leistung: | 3 W | |
| Fokussierter Fleckdurchmesser: | 10 μm | |
| Arbeitszuführgeschwindigkeit: | 500 mm/s | |
| | | |
| Numerische Apertur (NA) der Fokussierlinse | Guter/schlechter Zustand des Abschirmtunnels | S = NA/N |
| 0,05 | Nicht ausgebildet | |
| 0,1 | Geringfügig gut | 0,043 |
| 0,15 | Gut | 0,065 |
| 0,2 | Gut | 0,086 |
| 0,25 | Gut | 0,108 |
| 0,3 | Gut | 0,130 |
| 0,35 | Gut | 0,152 |
| 0,4 | Gut | 0,173 |
| 0,45 | Gut | 0,195 |
| 0,5 | Geringfügig gut | 0,217 |
| 0,55 | Schlecht: Hohlräume erzeugt | |
| 0,6 | Schlecht: Hohlräume erzeugt | |
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Aus den obigen Ergebnissen ist ersichtlich, dass, falls ein Galliumnitrid(GaN)-Substrat (Brechungsindex: 2,3) als das Einkristallsubstrat verwendet wird, ein im Wesentlichen guter Abschirmtunnel ausgebildet werden kann, indem die numerische Apertur (NA) der Fokussierlinse 422a zum Fokussieren des gepulsten Laserstrahls so eingestellt wird, dass der Wert (S = NA/N), der durch Teilen der numerischen Apertur (NA) durch den Brechungsindex (N) des Einkristallsubstrats erhalten wird, innerhalb des Bereichs von 0,05 bis 0,2 liegt. Dementsprechend ist es wichtig, dass die numerische Apertur (NA) der Fokussierlinse 422a zum Fokussieren des gepulsten Laserstrahls in dem Bereich von 0,1 bis 0,5 eingestellt wird, falls ein Galliumnitrid(GaN)-Substrat (Brechungsindex: 2,3) als das Einkristallsubstrat verwendet wird.
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Der Abschirmtunnel wird so ausgebildet, dass er sich von dem Brennpunkt P zu der Strahleneinfallsoberfläche, auf die der gepulste Laserstrahl aufgebracht wird, erstreckt. Dementsprechend ist es erforderlich, den Brennpunkt P des gepulsten Laserstrahls innerhalb des Optikbauelementwafers 2 an einer Position nahe zu der anderen Oberfläche gegenüber der Strahleneinfallsoberfläche anzuordnen.
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Durch die Beispiele 1-1, 1-2 und 1-3 wurde bestätigt, dass ein im Wesentlichen guter Abschirmtunnel ausgebildet werden kann, indem die numerische Apertur (NA) der Fokussierlinse 422a zum Fokussieren des gepulsten Laserstrahls so eingestellt wird, dass der Wert (S = NA/N), der durch Teilen der numerischen Apertur (NA) durch den Brechungsindex (N) des Einkristallsubstrats erhalten wird, innerhalb des Bereichs von 0,05 bis 0,2 liegt.
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Nachfolgend wird die Korrelation zwischen der Energie des gepulsten Laserstrahls und der Länge des Abschirmtunnels untersucht.
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[Beispiel 2]
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Der gepulste Laserstrahl wurde auf ein Saphir(Al
2O
3)-Substrat, ein Siliziumkarbid(SiC)-Substrat und ein Galliumnitrid(GaN)-Substrat, die jeweils eine Dicke von 1000 μm aufwiesen, unter den folgenden Bearbeitungsbedingungen aufgebracht, um die Beziehung zwischen der Energie (μJ/Puls) des gepulsten Laserstrahls und der Länge (μm) des Abschirmtunnels zu bestimmen.
| Bearbeitungsbedingungen | |
| Wellenlänge: | 1030 nm |
| Wiederholungsfrequenz: | 50 kHz |
| Pulsbreite: | 10 ps |
| Fokussierter Fleckdurchmesser: | 10 μm |
| Arbeitszuführgeschwindigkeit: | 500 mm/s |
-
Die durchschnittliche Leistung des gepulsten Laserstrahls wurde mit Abständen von 0,05 W (1 μJ/Puls) erhöht, bis der Abschirmtunnel ausgebildet wurde. Nachdem der Abschirmtunnel ausgebildet wurde, wurde die durchschnittliche Leistung des gepulsten Laserstrahls mit Abständen von 0,5 W (10 μJ/Puls) bis auf 10 W (200 μJ/Puls) erhöht. Dann wurde die Länge (μm) des Abschirmtunnels jedes Mal gemessen, wenn die durchschnittliche Leistung erhöht wurde.
| Pulsenergie |
| | Länge (μm) des Abschirmtunnels |
| (μJ/Puls) | | | |
| | Saphir | Siliziumkarbid | Galliumnitrid |
| 1 | Nicht ausgebildet | Nicht ausgebildet | Nicht ausgebildet |
| 2 | Nicht ausgebildet | Nicht ausgebildet | Nicht ausgebildet |
| 3 | Nicht ausgebildet | Nicht ausgebildet | Nicht ausgebildet |
| 4 | Nicht ausgebildet | Nicht ausgebildet | Nicht ausgebildet |
| 5 | 65 | 65 | 70 |
| 10 | 75 | 85 | 85 |
| 20 | 125 | 115 | 125 |
| 30 | 150 | 155 | 170 |
| 40 | 175 | 185 | 205 |
| 50 | 190 | 230 | 250 |
| 60 | 210 | 265 | 295 |
| 70 | 245 | 290 | 330 |
| 80 | 260 | 330 | 365 |
| 90 | 315 | 370 | 415 |
| 100 | 340 | 395 | 450 |
| 110 | 365 | 430 | 485 |
| 120 | 400 | 470 | 530 |
| 130 | 425 | 500 | 565 |
| 140 | 455 | 535 | 610 |
| 150 | 490 | 570 | 650 |
| 160 | 525 | 610 | 685 |
| 170 | 550 | 640 | 735 |
| 180 | 575 | 675 | 770 |
| 190 | 610 | 715 | 815 |
| 200 | 640 | 740 | 850 |
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In dem Zustand, in dem der Abschirmtunnel in dem Saphir(Al2O3)-Substrat, dem Siliziumkarbid(SiC)-Substrat und dem Galliumnitrid(GaN)-Substrat ausgebildet wurde, ist die Beziehung zwischen der Energie (μJ/Puls) des gepulsten Laserstrahls und der Länge (μm) des Abschirmtunnels durch den Graph in 6 gezeigt. Wie aus dem in 6 gezeigten Graph ersichtlich ist, ist der Minimalwert für die Energie des gepulsten Laserstrahls zum Ausbilden des Abschirmtunnels 5 μJ/Puls. Ferner wird, wenn X und Y jeweils die Energie (μJ/Puls) des gepulsten Laserstrahls und die Länge (μm) des Abschirmtunnels bezeichnen, die Korrelation zwischen X und Y als Y = (3,0 bis 4,0 μm/μJ)X + 50 μm ausgedrückt. Dementsprechend wird, falls ein Saphir(Al2O3)-Substrat mit einer Dicke von 500 μm als das Einkristallsubstrat verwendet wird, die Energie des gepulsten Laserstrahls auf 160 μJ/Puls oder mehr eingestellt, so dass die Länge des Abschirmtunnels gleich groß wie die Dicke des Einkristallsubstrats wird.
-
Nachfolgend wird die Beziehung zwischen der Wellenlänge des gepulsten Laserstrahls und der Ausbildung des Abschirmtunnels untersucht.
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[Beispiel 3-1]
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Der gepulste Laserstrahl wurde unter den folgenden Bearbeitungsbedingungen auf ein Saphir(Al
2O
3)-Substrat mit einer Dicke von 1000 μm aufgebracht. Für den Fall, dass die Wellenlänge des gepulsten Laserstrahls von 2940 nm über 1550 nm, 1030 nm, 515 nm, 343 nm und 257 nm auf 151 nm verringert wurde, wurde bestimmt, ob der Abschirmtunnel in dem Saphir(Al
2O
3)-Substrat mit einer Bandlücke von 8,0 eV (verringerte Wellenlänge: 155 nm) ausgebildet oder nicht ausgebildet wird.
| Bearbeitungsbedingungen | |
| Wellenlänge: | 1030 nm |
| Wiederholungsfrequenz: | 50 kHz |
| Pulsbreite: | 10 ps |
| Durchschnittliche Leistung: | 3 W |
| Fokussierter Fleckdurchmesser: | 10 μm |
| Arbeitszuführgeschwindigkeit: | 500 mm/s |
| | |
| Wellenlänge (nm) | Guter/schlechter Zustand des Abschirmtunnels |
| 2940 | Gut |
| 1550 | Gut |
| 1030 | Gut |
| 515 | Gut |
| 343 | Gut |
| 257 | Schlecht |
| 151 | Schlechte Ablation an der Strahleneinfallsoberfläche |
-
Aus den obigen Ergebnissen ist ersichtlich, dass, falls ein Saphir(Al2O3)-Substrat als das Einkristallsubstrat verwendet wird, ein guter Abschirmtunnel ausgebildet werden kann, indem die Wellenlänge des gepulsten Laserstrahls auf einen Wert eingestellt wird, der zweimal oder mehr als zweimal so groß wie die Wellenlänge (verringerte Wellenlänge: 155 nm) ist, die einer Bandlücke von 8,0 eV entspricht.
-
[Beispiel 3-2]
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Der gepulste Laserstrahl wurde unter den folgenden Bearbeitungsbedingungen auf ein Siliziumkarbid(SiC)-Substrat mit einer Dicke von 1000 μm aufgebracht. Für den Fall, dass die Wellenlänge des gepulsten Laserstrahls von 2940 nm über 1550 nm, 1030 nm und 515 nm auf 257 nm verringert wurde, wurde bestimmt, ob der Abschirmtunnel in dem Siliziumkarbid(SiC)-Substrat mit einer Bandlücke von 2,9 eV (verringerte Wellenlänge: 425 nm) ausgebildet oder nicht ausgebildet wird.
| Bearbeitungsbedingungen | |
| Wellenlänge: | 1030 nm |
| Wiederholungsfrequenz: | 50 kHz |
| Pulsbreite: | 10 ps |
| Durchschnittliche Leistung: | 3 W |
| Fokussierter Fleckdurchmesser: | 10 μm |
| Arbeitszuführgeschwindigkeit: | 500 mm/s |
| | |
| Wellenlänge (nm) | Guter/schlechter Zustand des Abschirmtunnels |
| 2940 | Gut |
| 1550 | Gut |
| 1030 | Gut |
| 515 | Schlechte Ablation an der Strahleneinfallsoberfläche |
| 257 | Schlechte Ablation an der Strahleneinfallsoberfläche |
-
Aus den obigen Ergebnissen ist ersichtlich, dass, falls ein Siliziumkarbid(SiC)-Substrat als das Einkristallsubstrat verwendet wird, ein guter Abschirmtunnel ausgebildet werden kann, indem die Wellenlänge des gepulsten Laserstrahls auf einen Wert eingestellt wird, der zweimal oder mehr als zweimal so groß wie die Wellenlänge (verringerte Wellenlänge: 425 nm) ist, die einer Bandlücke von 2,9 eV entspricht.
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[Beispiel 3-3]
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Der gepulste Laserstrahl wurde unter den folgenden Bearbeitungsbedingungen auf ein Galliumnitrid(GaN)-Substrat mit einer Dicke von 1000 μm aufgebracht. Für den Fall, dass die Wellenlänge des gepulsten Laserstrahls von 2940 nm über 1550 nm, 1030 nm und 515 nm auf 257 nm verringert wurde, wurde bestimmt, ob der Abschirmtunnel in dem Galliumnitrid(GaN)-Substrat mit einer Bandlücke von 3,4 eV (verringerte Wellenlänge: 365 nm) ausgebildet oder nicht ausgebildet wird.
| Bearbeitungsbedingungen | |
| Wellenlänge: | 1030 nm |
| Wiederholungsfrequenz: | 50 kHz |
| Pulsbreite: | 10 ps |
| Durchschnittliche Leistung: | 3 W |
| Fokussierter Fleckdurchmesser: | 10 μm |
| Arbeitszuführgeschwindigkeit: | 500 mm/s |
| | |
| Wellenlänge (nm) | Guter/schlechter Zustand des Abschirmtunnels |
| 2940 | Gut |
| 1550 | Gut |
| 1030 | Gut |
| 515 | Schlecht |
| 257 | Schlechte Ablation an der Strahleneinfallsoberfläche |
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Aus den obigen Ergebnissen ist ersichtlich, dass, falls ein Galliumnitrid(GaN)-Substrat als das Einkristallsubstrat verwendet wird, ein guter Abschirmtunnel ausgebildet werden kann, indem die Wellenlänge des gepulsten Laserstrahls auf einen Wert eingestellt wird, der zweimal oder mehr als zweimal so groß wie die Wellenlänge (verringerte Wellenlänge: 365 nm) ist, die einer Bandlücke von 3,4 eV entspricht.
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Durch die Beispiele 3-1, 3-2 und 3-3 wurde bestätigt, dass ein guter Abschirmtunnel ausgebildet werden kann, indem die Wellenlänge des gepulsten Laserstrahls auf einen Wert eingestellt wird, der zweimal oder mehr als zweimal so groß wie die Wellenlänge ist, die der Bandlücke des Einkristallsubstrats entspricht.
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Nachdem der oben beschriebene Abschirmtunnelausbildeschritt durchgeführt wurde, wird ein Waferteilungsschritt in einer solchen Weise durchgeführt, dass eine äußere Kraft auf den Optikbauelementwafer 2 aufgebracht wird, um den Wafer 2 entlang jeder Trennlinie 22, an der die mehreren Abschirmtunnel 23 durchgehend ausgebildet sind, zu teilen, wobei jeder Abschirmtunnel aus der feinen Öffnung 231 und dem um die feine Öffnung 231 herum ausgebildeten amorphen Bereich 232 besteht, wodurch die einzelnen optischen Bauelemente 21 erhalten werden. Dieser Waferteilungsschritt wird unter Verwendung einer in 7 gezeigten Teilungsvorrichtung 6 durchgeführt. Die in 7 gezeigte Teilungsvorrichtung 6 beinhaltet ein Rahmenhaltemittel 61 zum Halten des ringförmigen Rahmens 3, ein Bandaufweitungsmittel 62 zum Aufweiten des Zerteilungsbands 30, das an dem durch das Rahmenhaltemittel 61 gehaltenen ringförmigen Rahmen 3 gehalten wird, und einen Aufnehmkopf 63. Das Rahmenhaltemittel 61 beinhaltet ein ringförmiges Rahmenhalteelement 611 und mehrere Klemmen 612 als Befestigungsmittel, die an dem äußeren Umfang des Rahmenhalteelements 611 vorgesehen sind. Die obere Oberfläche des Rahmenhalteelements 611 wirkt als eine Anbringoberfläche 611a zum Anbringen des ringförmigen Rahmens 3 daran. Der an der Anbringoberfläche 611a angebrachte ringförmige Rahmen 3 wird durch die Klemmen 612 an dem Rahmenhalteelement 611 befestigt. Das Rahmenhaltemittel 61 wird so durch das Bandaufweitungsmittel 62 gehalten, dass es vertikal bewegbar ist.
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Das Bandaufweitungsmittel 62 beinhaltet eine Aufweitungstrommel 621, die innerhalb des ringförmigen Rahmenhalteelements 611 vorgesehen ist. Die Aufweitungstrommel 621 weist einen äußeren Durchmesser, der kleiner als der innere Durchmesser des ringförmigen Rahmens 3 ist, und einen inneren Durchmesser auf, der größer als der äußere Durchmesser des Optikbauelementwafers 2 ist, der an dem an dem ringförmigen Rahmen 3 gehaltenen Zerteilungsband 30 angebracht ist. Die Aufweitungstrommel 621 weist einen Halteflansch 622 an dem unteren Ende der Trommel 621 auf. Das Bandaufweitungsmittel 62 beinhaltet ferner ein Haltemittel 623 zum Halten des ringförmigen Rahmenhalteelements 611 in vertikal bewegbarer Weise. Das Haltemittel 623 besteht aus mehreren Luftzylindern 623a, die an dem Halteflansch 622 vorgesehen sind. Jeder Luftzylinder 623a ist mit einer Kolbenstange 623b versehen, die mit der unteren Oberfläche des ringförmigen Rahmenhalteelements 611 verbunden ist. Das aus diesen mehreren Luftzylindern 623a bestehende Haltemittel 623 wirkt so, dass es das ringförmige Rahmenhalteelement 611 vertikal bewegt, um so wahlweise eine Referenzposition, in der die Anbringoberfläche 611a im Wesentlichen auf gleicher Höhe wie das obere Ende der Aufweitungstrommel 621 liegt, wie in 8A gezeigt ist, und eine Aufweitungsposition, in der die Anbringoberfläche 611a auf einer um einen vorgegebenen Betrag geringeren Höhe als das obere Ende der Aufweitungstrommel 621 liegt, wie in 8B gezeigt ist, einzunehmen.
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Der Waferteilungsschritt unter Verwendung der Teilungsvorrichtung 6 wird nachfolgend mit Bezug auf 8A bis 8C beschrieben. Wie in 8A gezeigt ist, wird der ringförmige Rahmen 3, der den Optikbauelementwafer 2 durch das Zerteilungsband 30 hält, an der Halteoberfläche 611a des Rahmenhalteelements 611 des Rahmenhaltemittels 61 angebracht. Danach wird der ringförmige Rahmen 3 durch die Klemmen 612 an dem Rahmenhalteelement 611 befestigt (Rahmenhalteschritt). Zu diesem Zeitpunkt ist das Rahmenhalteelement 611 in der in 8A gezeigten Referenzposition angeordnet. Danach werden die Luftzylinder 623a als das Haltemittel 623 des Bandaufweitungsmittels 62 betätigt, um das Rahmenhalteelement 611 in die in 8B gezeigte Aufweitungsposition abzusenken. Dementsprechend wird der an der Anbringoberfläche 611a des Rahmenhalteelements 611 befestigte ringförmige Rahmen 3 auch abgesenkt, so dass das an dem ringförmigen Rahmen 3 gehaltene Zerteilungsband 30 an dem oberen Ende der Aufweitungstrommel 621 zum Anliegen kommt und aufgeweitet wird, wie in 8B gezeigt ist (Bandaufweitungsschritt). Als Folge dessen wirkt eine Zugkraft radial auf den an dem Zerteilungsband 30 angebrachten Optikbauelementwafer 2. Dementsprechend wird der Optikbauelementwafer 2 entlang jeder Trennlinie 22, an der die mehreren Abschirmtunnel 23 durchgehend ausgebildet sind, so dass deren Festigkeit verringert ist, in die einzelnen optischen Bauelemente 21 geteilt. Gleichzeitig wird ein Abstand S zwischen denjenigen der einzelnen optischen Bauelemente 21, die nebeneinander liegen, ausgebildet.
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Danach wird der Aufnehmkopf 63 betätigt, um jedes optische Bauelement 21 unter Ansaugen zu halten und dieses von dem Zerteilungsband 30 abzuziehen, wodurch die optischen Bauelemente 21 einzeln aufgenommen werden, wie in 8C gezeigt ist (Aufnehmschritt). Jedes optische Bauelement 21 wird anschließend zu einer Ablage (nicht gezeigt) oder einer Vorrichtung zum Durchführen eines Chipbondschritts überführt. Bei dem Aufnehmschritt kann jedes optische Bauelement 21 in einfacher Weise ohne Kontakt zu dessen daneben liegendem optischen Bauelement 21 aufgenommen werden, da der Abstand S zwischen denjenigen der an dem Zerteilungsband 30 angebrachten einzelnen optischen Bauelemente 21 ausgebildet ist, die nebeneinander liegen.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Einzelheiten der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform beschränkt. Der Umfang der Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert und alle Änderungen und Abwandlungen, die innerhalb der Äquivalenz des Umfangs der Ansprüche liegen, werden deshalb durch die Erfindung umfasst.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 3408805 [0004]
- JP 10-305420 [0005]
