JP2006203256A - Laser processing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser processing method for precisely cutting a processing object having a variety of stacked layers. <P>SOLUTION: The laser processing method has a step of forming a reformed region 7 at least in the inside of the substrate 15 by focusing and irradiating a laser beam at least in the substrate 15 to form a line for planned cutting with the reformed region 7 in a predetermined distance from the laser beam incident plane 3 of the processing object 1 along the cutting line thereof, wherein the processing object 1 includes a substrate 15 and a stacked part 17b formed on the substrate 15 through an oxidation film 17a. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、基板の表面に積層部が設けられて構成された加工対象物の切断に使用されるレーザ加工方法に関する。   The present invention relates to a laser processing method used for cutting an object to be processed having a laminated portion provided on a surface of a substrate.

近年、半導体デバイス用としてAl基板上にGaN等の半導体動作層を結晶成長させたものや、液晶表示装置用としてガラス基板上に他のガラス基板を貼り合わせたもの等、種々の積層構造を有する加工対象物を高精度に切断する技術が求められている。 In recent years, various laminated layers such as those obtained by crystal growth of a semiconductor operation layer such as GaN on an Al 2 O 3 substrate for semiconductor devices, and those obtained by bonding another glass substrate on a glass substrate for liquid crystal display devices, etc. There is a demand for a technique for cutting a workpiece having a structure with high accuracy.

従来、これらの積層構造を有する加工対象物の切断には、ブレードダイシング法やダイヤモンドスクライブ法が使用されるのが一般的である。   Conventionally, a blade dicing method or a diamond scribe method is generally used to cut a workpiece having such a laminated structure.

ブレードダイシング法とは、ダイヤモンドブレード等により加工対象物を切削して切断する方法である(例えば、特許文献1参照)。一方、ダイヤモンドスクライブ法とは、ダイヤモンドポイントツールにより加工対象物の表面にスクライブラインを設け、このスクライブラインに沿うよう加工対象物の裏面にナイフエッジを押し当てて、加工対象物を割って切断する方法である(例えば、特許文献2参照)。
特開2003−197561号公報 特開昭62−296579号公報
The blade dicing method is a method of cutting and cutting a workpiece with a diamond blade or the like (see, for example, Patent Document 1). On the other hand, with the diamond scribe method, a diamond point tool is used to provide a scribe line on the surface of the object to be processed, and a knife edge is pressed against the back surface of the object to be processed along the scribe line to divide and cut the object to be processed. It is a method (for example, refer patent document 2).
JP 2003-197561 A Japanese Patent Laid-Open No. 62-296579

しかしながら、ブレードダイシング法にあっては、例えば、加工対象物が上述した液晶表示装置用のものである場合、ガラス基板と他のガラス基板との間に間隙が設けられているため、この間隙に削り屑や潤滑洗浄水が入り込んでしまうおそれがある。   However, in the blade dicing method, for example, when the object to be processed is for the above-described liquid crystal display device, a gap is provided between the glass substrate and another glass substrate. There is a risk that shavings and lubricating cleaning water may get in.

また、ダイヤモンドスクライブ法にあっては、加工対象物がAl基板等の硬度の高い基板を有している場合や、或いは、加工対象物がガラス基板同士を貼り合わせたものである場合等に、加工対象物の表面だけでなく裏面にもスクライブラインを設けなければならず、この表面と裏面とに設けられたスクライブラインの位置ずれによって切断不良が生じるおそれがある。 Further, in the diamond scribe method, when the processing object has a high hardness substrate such as an Al 2 O 3 substrate, or when the processing object is a glass substrate bonded together. In addition, scribe lines must be provided not only on the front surface but also on the back surface of the workpiece, and there is a risk that cutting defects may occur due to misalignment of the scribe lines provided on the front and back surfaces.

そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、上述したような問題を解決し、種々の積層構造を有する加工対象物を高精度に切断することのできるレーザ加工方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of such circumstances, and a laser processing method capable of solving the above-described problems and cutting a workpiece having various laminated structures with high accuracy. The purpose is to provide.

上記目的を達成するために、本発明に係るレーザ加工方法は、基板と、基板上に酸化膜を介して形成された積層部とを有する加工対象物において、少なくとも基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより少なくとも基板の内部に改質領域を形成し、この改質領域によって、加工対象物の切断予定ラインに沿って加工対象物のレーザ光入射面から所定距離内側に切断起点領域を形成する工程を備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a laser processing method according to the present invention provides a processing object having a substrate and a laminated portion formed on the substrate via an oxide film, and at least a condensing point in the substrate. In addition, a modified region is formed at least inside the substrate by irradiating the laser beam together, and this modified region causes a predetermined distance inside the laser beam incident surface of the workpiece along the planned cutting line of the workpiece. The method includes a step of forming a cutting start region.

このレーザ加工方法によれば、基板と、基板上に酸化膜を介して形成された積層部とを有する加工対象物において、少なくとも基板の内部に形成される改質領域によって、加工対象物を切断すべき所望の切断予定ラインに沿った切断起点領域を形成することができる。したがって、切断起点領域を切断の起点として、基板と、基板上に酸化膜を介して形成された積層部とを有する加工対象物を比較的小さな力で割って切断することができ、種々の積層構造を有する加工対象物を高精度に切断することが可能となる。   According to this laser processing method, in a processing target having a substrate and a laminated portion formed on the substrate via an oxide film, the processing target is cut at least by a modified region formed inside the substrate. It is possible to form a cutting starting point region along a desired cutting line to be cut. Therefore, with the cutting start region as the starting point of cutting, a workpiece having a substrate and a laminated portion formed on the substrate via an oxide film can be divided and cut by a relatively small force. A workpiece having a structure can be cut with high accuracy.

なお、基板の表面に設けられた積層部とは、基板の表面に堆積されたもの、基板の表面に貼り合わされたもの、或いは基板の表面に取り付けられたもの等をいい、基板に対し異種材料であるか同種材料であるかは問わない。そして、基板の表面に設けられた積層部には、基板に密着して設けられるものや、基板と間隙を取って設けられるもの等がある。例としては、基板上に結晶成長により形成された半導体動作層や、ガラス基板上に貼り合わされた他のガラス基板等があり、積層部は異種材料を複数層形成したものも含む。また、基板の内部とは、積層部が設けられている基板の表面上をも含む意味である。また、集光点とは、レーザ光が集光した箇所のことである。さらに、切断起点領域とは、加工対象物が切断される際に切断の起点となる領域を意味する。したがって、切断起点領域は、加工対象物において切断が予定される切断予定部である。そして、切断起点領域は、改質領域が連続的に形成されることで形成される場合もあるし、改質領域が断続的に形成されることで形成される場合もある。   The laminated portion provided on the surface of the substrate refers to a material deposited on the surface of the substrate, a material bonded to the surface of the substrate, or a material attached to the surface of the substrate. It does not matter whether the material is the same or similar. The laminated portion provided on the surface of the substrate includes those provided in close contact with the substrate and those provided with a gap from the substrate. Examples include a semiconductor operation layer formed by crystal growth on a substrate, another glass substrate bonded to a glass substrate, and the like, and the laminated portion includes a plurality of layers made of different materials. Moreover, the inside of a board | substrate is the meaning also including on the surface of the board | substrate with which the laminated part is provided. Moreover, a condensing point is a location which the laser beam condensed. Further, the cutting start region means a region that becomes a starting point of cutting when the workpiece is cut. Therefore, the cutting start region is a planned cutting portion where cutting is planned for the workpiece. The cutting start region may be formed by continuously forming the modified region, or may be formed by intermittently forming the modified region.

本発明に係るレーザ加工方法によれば、種々の積層構造を有する加工対象物を高精度に切断することが可能となる。   According to the laser processing method according to the present invention, it is possible to cut a processing object having various laminated structures with high accuracy.

以下、図面と共に本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。本実施形態に係るレーザ加工方法では、加工対象物の内部に多光子吸収による改質領域を形成する。そこで、このレーザ加工方法、特に多光子吸収について最初に説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the laser processing method according to the present embodiment, a modified region by multiphoton absorption is formed inside a workpiece. This laser processing method, particularly multiphoton absorption, will be described first.

材料の吸収のバンドギャップEよりも光子のエネルギーhνが小さいと光学的に透明となる。よって、材料に吸収が生じる条件はhν>Eである。しかし、光学的に透明でも、レーザ光の強度を非常に大きくするとnhν>Eの条件(n=2,3,4,・・・)で材料に吸収が生じる。この現象を多光子吸収という。パルス波の場合、レーザ光の強度はレーザ光の集光点のピークパワー密度(W/cm)で決まり、例えばピークパワー密度が1×10(W/cm)以上の条件で多光子吸収が生じる。ピークパワー密度は、(集光点におけるレーザ光の1パルス当たりのエネルギー)÷(レーザ光のビームスポット断面積×パルス幅)により求められる。また、連続波の場合、レーザ光の強度はレーザ光の集光点の電界強度(W/cm)で決まる。 Photon energy hν is smaller than the band gap E G of absorption of the material becomes transparent. Therefore, a condition under which absorption occurs in the material is hv> E G. However, even when optically transparent, increasing the intensity of the laser beam very Nhnyu> of E G condition (n = 2,3,4, ···) the intensity of laser light becomes very high. This phenomenon is called multiphoton absorption. In the case of a pulse wave, the intensity of the laser beam is determined by the peak power density (W / cm 2 ) at the condensing point of the laser beam. For example, the multiphoton is obtained under conditions where the peak power density is 1 × 10 8 (W / cm 2 ) or more. Absorption occurs. The peak power density is determined by (energy per pulse of laser light at the condensing point) / (laser beam cross-sectional area of laser light × pulse width). In the case of a continuous wave, the intensity of the laser beam is determined by the electric field intensity (W / cm 2 ) at the condensing point of the laser beam.

このような多光子吸収を利用する本実施形態に係るレーザ加工の原理について、図1〜図6を参照して説明する。図1はレーザ加工中の加工対象物1の平面図であり、図2は図1に示す加工対象物1のII−II線に沿った断面図であり、図3はレーザ加工後の加工対象物1の平面図であり、図4は図3に示す加工対象物1のIV−IV線に沿った断面図であり、図5は図3に示す加工対象物1のV−V線に沿った断面図であり、図6は切断された加工対象物1の平面図である。   The principle of laser processing according to this embodiment using such multiphoton absorption will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a plan view of a workpiece 1 during laser processing, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of the workpiece 1 shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a workpiece after laser processing. 4 is a plan view of the workpiece 1, FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV of the workpiece 1 shown in FIG. 3, and FIG. 5 is taken along line V-V of the workpiece 1 shown in FIG. FIG. 6 is a plan view of the cut workpiece 1.

図1及び図2に示すように、加工対象物1の表面3には、加工対象物1を切断すべき所望の切断予定ライン5がある。切断予定ライン5は直線状に延びた仮想線である(加工対象物1に実際に線を引いて切断予定ライン5としてもよい)。本実施形態に係るレーザ加工は、多光子吸収が生じる条件で加工対象物1の内部に集光点Pを合わせてレーザ光Lを加工対象物1に照射して改質領域7を形成する。なお、集光点とはレーザ光Lが集光した箇所のことである。   As shown in FIGS. 1 and 2, the surface 3 of the workpiece 1 has a desired scheduled cutting line 5 on which the workpiece 1 is to be cut. The planned cutting line 5 is a virtual line extending in a straight line (the cutting target line 5 may be actually drawn by drawing a line on the workpiece 1). In the laser processing according to the present embodiment, the modified region 7 is formed by irradiating the processing object 1 with the laser beam L by aligning the condensing point P inside the processing object 1 under the condition that multiphoton absorption occurs. In addition, a condensing point is a location where the laser beam L is condensed.

レーザ光Lを切断予定ライン5に沿って(すなわち矢印A方向に沿って)相対的に移動させることにより、集光点Pを切断予定ライン5に沿って移動させる。これにより、図3〜図5に示すように改質領域7が切断予定ライン5に沿って加工対象物1の内部にのみ形成され、この改質領域7によって切断起点領域(切断予定部)8が形成される。本実施形態に係るレーザ加工方法は、加工対象物1がレーザ光Lを吸収することにより加工対象物1を発熱させて改質領域7を形成するのではない。加工対象物1にレーザ光Lを透過させ加工対象物1の内部に多光子吸収を発生させて改質領域7を形成している。よって、加工対象物1の表面3ではレーザ光Lがほとんど吸収されないので、加工対象物1の表面3が溶融することはない。   The condensing point P is moved along the planned cutting line 5 by relatively moving the laser light L along the planned cutting line 5 (that is, along the direction of the arrow A). Thereby, as shown in FIGS. 3 to 5, the modified region 7 is formed only inside the workpiece 1 along the planned cutting line 5, and the modified starting region (scheduled portion) 8 is formed by the modified region 7. Is formed. The laser processing method according to the present embodiment does not form the modified region 7 by causing the workpiece 1 to generate heat by causing the workpiece 1 to absorb the laser light L. The modified region 7 is formed by transmitting the laser beam L to the workpiece 1 and generating multiphoton absorption inside the workpiece 1. Therefore, since the laser beam L is hardly absorbed by the surface 3 of the workpiece 1, the surface 3 of the workpiece 1 is not melted.

加工対象物1の切断において、切断する箇所に起点があると加工対象物1はその起点から割れるので、図6に示すように比較的小さな力で加工対象物1を切断することができる。よって、加工対象物1の表面3に不必要な割れを発生させることなく加工対象物1の切断が可能となる。   In the cutting of the workpiece 1, if there is a starting point at the location to be cut, the workpiece 1 is broken from the starting point, so that the workpiece 1 can be cut with a relatively small force as shown in FIG. 6. Therefore, the processing object 1 can be cut without causing unnecessary cracks on the surface 3 of the processing object 1.

なお、切断起点領域を起点とした加工対象物の切断には、次の2通りが考えられる。1つは、切断起点領域形成後、加工対象物に人為的な力が印加されることにより、切断起点領域を起点として加工対象物が割れ、加工対象物が切断される場合である。これは、例えば加工対象物の厚さが大きい場合の切断である。人為的な力が印加されるとは、例えば、加工対象物の切断起点領域に沿って加工対象物に曲げ応力やせん断応力を加えたり、加工対象物に温度差を与えることにより熱応力を発生させたりすることである。他の1つは、切断起点領域を形成することにより、切断起点領域を起点として加工対象物の断面方向(厚さ方向)に向かって自然に割れ、結果的に加工対象物が切断される場合である。これは、例えば加工対象物の厚さが小さい場合には、1列の改質領域により切断起点領域が形成されることで可能となり、加工対象物の厚さが大きい場合には、厚さ方向に複数列形成された改質領域により切断起点領域が形成されることで可能となる。なお、この自然に割れる場合も、切断する箇所において、切断起点領域が形成されていない部位に対応する部分の表面上にまで割れが先走ることがなく、切断起点領域を形成した部位に対応する部分のみを割断することができるので、割断を制御よくすることができる。近年、シリコンウェハ等の加工対象物の厚さは薄くなる傾向にあるので、このような制御性のよい割断方法は大変有効である。   It should be noted that the following two methods are conceivable for cutting the object to be processed starting from the cutting start region. One is a case where an artificial force is applied to the workpiece after the cutting start region is formed, so that the workpiece is broken starting from the cutting start region and the workpiece is cut. This is, for example, cutting when the thickness of the workpiece is large. An artificial force is applied when, for example, bending stress or shear stress is applied to the workpiece along the cutting start region of the workpiece, or thermal stress is generated by giving a temperature difference to the workpiece. It is to let you. The other is that when the cutting start region is formed, the cutting start region is used as a starting point, and the workpiece is naturally cracked in the cross-sectional direction (thickness direction) of the processing target, resulting in the processing target being cut. It is. For example, when the thickness of the workpiece is small, the cutting start region is formed by one row of modified regions, and when the thickness of the workpiece is large, the thickness direction This is made possible by forming the cutting start region by the modified regions formed in a plurality of rows. In addition, even when this breaks naturally, in the part to be cut, the part corresponding to the part where the cutting starting point region is formed without cracking ahead on the surface of the part corresponding to the part where the cutting starting point region is not formed Since it is possible to cleave only, the cleaving can be controlled well. In recent years, since the thickness of workpieces such as silicon wafers tends to be thin, such a cleaving method with good controllability is very effective.

さて、本実施形態において多光子吸収により形成される改質領域としては、次の(1)〜(3)がある。   In the present embodiment, the modified regions formed by multiphoton absorption include the following (1) to (3).

(1)改質領域が1つ又は複数のクラックを含むクラック領域の場合
加工対象物(例えばガラスやLiTaOからなる圧電材料)の内部に集光点を合わせて、集光点における電界強度が1×10(W/cm)以上で且つパルス幅が1μs以下の条件でレーザ光を照射する。このパルス幅の大きさは、多光子吸収を生じさせつつ加工対象物の表面に余計なダメージを与えずに、加工対象物の内部にのみクラック領域を形成できる条件である。これにより、加工対象物の内部には多光子吸収による光学的損傷という現象が発生する。この光学的損傷により加工対象物の内部に熱ひずみが誘起され、これにより加工対象物の内部にクラック領域が形成される。電界強度の上限値としては、例えば1×1012(W/cm)である。パルス幅は例えば1ns〜200nsが好ましい。なお、多光子吸収によるクラック領域の形成は、例えば、第45回レーザ熱加工研究会論文集(1998年.12月)の第23頁〜第28頁の「固体レーザー高調波によるガラス基板の内部マーキング」に記載されている。
(1) In the case where the modified region is a crack region including one or a plurality of cracks, the focusing point is set inside the object to be processed (for example, a piezoelectric material made of glass or LiTaO 3 ), and the electric field strength at the focusing point is Irradiation with laser light is performed under conditions of 1 × 10 8 (W / cm 2 ) or more and a pulse width of 1 μs or less. The magnitude of this pulse width is a condition that allows a crack region to be formed only inside the workpiece without causing extra damage to the surface of the workpiece while causing multiphoton absorption. As a result, a phenomenon of optical damage due to multiphoton absorption occurs inside the workpiece. This optical damage induces thermal strain inside the workpiece, thereby forming a crack region inside the workpiece. The upper limit value of the electric field strength is, for example, 1 × 10 12 (W / cm 2 ). The pulse width is preferably 1 ns to 200 ns, for example. The formation of the crack region by multiphoton absorption is described in, for example, “Inside of glass substrate by solid-state laser harmonics” on pages 23-28 of the 45th Laser Thermal Processing Research Papers (December 1998). It is described in “Marking”.

本発明者は、電界強度とクラックの大きさとの関係を実験により求めた。実験条件は次ぎの通りである。   The inventor obtained the relationship between the electric field strength and the size of the cracks by experiment. The experimental conditions are as follows.

(A)加工対象物:パイレックス(登録商標)ガラス(厚さ700μm)
(B)レーザ
光源:半導体レーザ励起Nd:YAGレーザ
波長:1064nm
レーザ光スポット断面積:3.14×10−8cm
発振形態:Qスイッチパルス
繰り返し周波数:100kHz
パルス幅:30ns
出力:出力<1mJ/パルス
レーザ光品質:TEM00
偏光特性:直線偏光
(C)集光用レンズ
レーザ光波長に対する透過率:60パーセント
(D)加工対象物が載置される載置台の移動速度:100mm/秒
(A) Workpiece: Pyrex (registered trademark) glass (thickness 700 μm)
(B) Laser
Light source: Semiconductor laser pumped Nd: YAG laser
Wavelength: 1064nm
Laser light spot cross-sectional area: 3.14 × 10 −8 cm 2
Oscillation form: Q switch pulse
Repeat frequency: 100 kHz
Pulse width: 30ns
Output: Output <1mJ / pulse
Laser light quality: TEM 00
Polarization characteristics: Linearly polarized light (C) Condensing lens
Transmittance with respect to laser beam wavelength: 60% (D) Moving speed of mounting table on which workpiece is mounted: 100 mm / second

なお、レーザ光品質がTEM00とは、集光性が高くレーザ光の波長程度まで集光可能を意味する。 Note that the laser light quality TEM 00 means that the light condensing performance is high and the light can be condensed up to the wavelength of the laser light.

図7は上記実験の結果を示すグラフである。横軸はピークパワー密度であり、レーザ光がパルスレーザ光なので電界強度はピークパワー密度で表される。縦軸は1パルスのレーザ光により加工対象物の内部に形成されたクラック部分(クラックスポット)の大きさを示している。クラックスポットが集まりクラック領域となる。クラックスポットの大きさは、クラックスポットの形状のうち最大の長さとなる部分の大きさである。グラフ中の黒丸で示すデータは集光用レンズ(C)の倍率が100倍、開口数(NA)が0.80の場合である。一方、グラフ中の白丸で示すデータは集光用レンズ(C)の倍率が50倍、開口数(NA)が0.55の場合である。ピークパワー密度が1011(W/cm)程度から加工対象物の内部にクラックスポットが発生し、ピークパワー密度が大きくなるに従いクラックスポットも大きくなることが分かる。 FIG. 7 is a graph showing the results of the experiment. The horizontal axis represents the peak power density. Since the laser beam is a pulsed laser beam, the electric field strength is represented by the peak power density. The vertical axis represents the size of a crack portion (crack spot) formed inside the workpiece by one pulse of laser light. Crack spots gather to form a crack region. The size of the crack spot is the size of the portion having the maximum length in the shape of the crack spot. Data indicated by black circles in the graph is for the case where the magnification of the condenser lens (C) is 100 times and the numerical aperture (NA) is 0.80. On the other hand, the data indicated by the white circles in the graph is when the magnification of the condenser lens (C) is 50 times and the numerical aperture (NA) is 0.55. From the peak power density of about 10 11 (W / cm 2 ), it can be seen that a crack spot is generated inside the workpiece, and the crack spot increases as the peak power density increases.

次に、本実施形態に係るレーザ加工において、クラック領域形成による加工対象物の切断のメカニズムについて図8〜図11を用いて説明する。図8に示すように、多光子吸収が生じる条件で加工対象物1の内部に集光点Pを合わせてレーザ光Lを加工対象物1に照射して切断予定ラインに沿って内部にクラック領域9を形成する。クラック領域9は1つ又は複数のクラックを含む領域である。このクラック領域9によって切断起点領域が形成される。図9に示すようにクラック領域9を起点として(すなわち、切断起点領域を起点として)クラックがさらに成長し、図10に示すようにクラックが加工対象物1の表面3と裏面21に到達し、図11に示すように加工対象物1が割れることにより加工対象物1が切断される。加工対象物の表面と裏面に到達するクラックは自然に成長する場合もあるし、加工対象物に力が印加されることにより成長する場合もある。   Next, in the laser processing according to the present embodiment, a mechanism for cutting a workpiece by forming a crack region will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 8, the laser beam L is irradiated to the workpiece 1 by aligning the condensing point P inside the workpiece 1 under the condition that multiphoton absorption occurs, and a crack region is formed along the planned cutting line. 9 is formed. The crack region 9 is a region including one or more cracks. This crack region 9 forms a cutting start region. As shown in FIG. 9, the crack further grows starting from the crack region 9 (that is, starting from the cutting start region), and the crack reaches the front surface 3 and the back surface 21 of the workpiece 1 as shown in FIG. 10, As shown in FIG. 11, the workpiece 1 is cut when the workpiece 1 is broken. Cracks that reach the front and back surfaces of the workpiece may grow naturally or may grow when a force is applied to the workpiece.

(2)改質領域が溶融処理領域の場合
加工対象物(例えばシリコンのような半導体材料)の内部に集光点を合わせて、集光点における電界強度が1×10(W/cm)以上で且つパルス幅が1μs以下の条件でレーザ光を照射する。これにより加工対象物の内部は多光子吸収によって局所的に加熱される。この加熱により加工対象物の内部に溶融処理領域が形成される。溶融処理領域とは一旦溶融後再固化した領域や、まさに溶融状態の領域や、溶融状態から再固化する状態の領域であり、相変化した領域や結晶構造が変化した領域ということもできる。また、溶融処理領域とは単結晶構造、非晶質構造、多結晶構造において、ある構造が別の構造に変化した領域ということもできる。つまり、例えば、単結晶構造から非晶質構造に変化した領域、単結晶構造から多結晶構造に変化した領域、単結晶構造から非晶質構造及び多結晶構造を含む構造に変化した領域を意味する。加工対象物がシリコン単結晶構造の場合、溶融処理領域は例えば非晶質シリコン構造である。電界強度の上限値としては、例えば1×1012(W/cm)である。パルス幅は例えば1ns〜200nsが好ましい。
(2) When the reforming region is a melt processing region The focusing point is set inside the object to be processed (for example, a semiconductor material such as silicon), and the electric field strength at the focusing point is 1 × 10 8 (W / cm 2). ) Irradiation with laser light is performed under the above conditions with a pulse width of 1 μs or less. As a result, the inside of the workpiece is locally heated by multiphoton absorption. By this heating, a melt processing region is formed inside the workpiece. The melt treatment region is a region once solidified after melting, a region in a molten state, or a region re-solidified from a molten state, and can also be referred to as a phase-changed region or a region in which the crystal structure has changed. The melt treatment region can also be said to be a region in which one structure is changed to another structure in a single crystal structure, an amorphous structure, or a polycrystalline structure. In other words, for example, a region changed from a single crystal structure to an amorphous structure, a region changed from a single crystal structure to a polycrystalline structure, or a region changed from a single crystal structure to a structure including an amorphous structure and a polycrystalline structure. To do. When the object to be processed has a silicon single crystal structure, the melt processing region has, for example, an amorphous silicon structure. The upper limit value of the electric field strength is, for example, 1 × 10 12 (W / cm 2 ). The pulse width is preferably 1 ns to 200 ns, for example.

本発明者は、シリコンウェハの内部で溶融処理領域が形成されることを実験により確認した。実験条件は次の通りである。   The inventor has confirmed through experiments that a melt-processed region is formed inside a silicon wafer. The experimental conditions are as follows.

(A)加工対象物:シリコンウェハ(厚さ350μm、外径4インチ)
(B)レーザ
光源:半導体レーザ励起Nd:YAGレーザ
波長:1064nm
レーザ光スポット断面積:3.14×10−8cm
発振形態:Qスイッチパルス
繰り返し周波数:100kHz
パルス幅:30ns
出力:20μJ/パルス
レーザ光品質:TEM00
偏光特性:直線偏光
(C)集光用レンズ
倍率:50倍
N.A.:0.55
レーザ光波長に対する透過率:60パーセント
(D)加工対象物が載置される載置台の移動速度:100mm/秒
(A) Workpiece: silicon wafer (thickness 350 μm, outer diameter 4 inches)
(B) Laser
Light source: Semiconductor laser pumped Nd: YAG laser
Wavelength: 1064nm
Laser light spot cross-sectional area: 3.14 × 10 −8 cm 2
Oscillation form: Q switch pulse
Repeat frequency: 100 kHz
Pulse width: 30ns
Output: 20μJ / pulse
Laser light quality: TEM 00
Polarization characteristics: Linearly polarized light (C) Condensing lens
Magnification: 50 times
N. A. : 0.55
Transmittance with respect to laser beam wavelength: 60% (D) Moving speed of mounting table on which workpiece is mounted: 100 mm / second

図12は、上記条件でのレーザ加工により切断されたシリコンウェハの一部における断面の写真を表した図である。シリコンウェハ11の内部に溶融処理領域13が形成されている。なお、上記条件により形成された溶融処理領域13の厚さ方向の大きさは100μm程度である。   FIG. 12 is a view showing a photograph of a cross section of a part of a silicon wafer cut by laser processing under the above conditions. A melt processing region 13 is formed inside the silicon wafer 11. The size in the thickness direction of the melt processing region 13 formed under the above conditions is about 100 μm.

溶融処理領域13が多光子吸収により形成されたことを説明する。図13は、レーザ光の波長とシリコン基板の内部の透過率との関係を示すグラフである。ただし、シリコン基板の表面側と裏面側それぞれの反射成分を除去し、内部のみの透過率を示している。シリコン基板の厚さtが50μm、100μm、200μm、500μm、1000μmの各々について上記関係を示した。   The fact that the melt processing region 13 is formed by multiphoton absorption will be described. FIG. 13 is a graph showing the relationship between the wavelength of the laser beam and the transmittance inside the silicon substrate. However, the reflection components on the front side and the back side of the silicon substrate are removed to show the transmittance only inside. The above relationship was shown for each of the thickness t of the silicon substrate of 50 μm, 100 μm, 200 μm, 500 μm, and 1000 μm.

例えば、Nd:YAGレーザの波長である1064nmにおいて、シリコン基板の厚さが500μm以下の場合、シリコン基板の内部ではレーザ光が80%以上透過することが分かる。図12に示すシリコンウェハ11の厚さは350μmであるので、多光子吸収による溶融処理領域13はシリコンウェハの中心付近、つまり表面から175μmの部分に形成される。この場合の透過率は、厚さ200μmのシリコンウェハを参考にすると、90%以上なので、レーザ光がシリコンウェハ11の内部で吸収されるのは僅かであり、ほとんどが透過する。このことは、シリコンウェハ11の内部でレーザ光が吸収されて、溶融処理領域13がシリコンウェハ11の内部に形成(つまりレーザ光による通常の加熱で溶融処理領域が形成)されたものではなく、溶融処理領域13が多光子吸収により形成されたことを意味する。多光子吸収による溶融処理領域の形成は、例えば、溶接学会全国大会講演概要第66集(2000年4月)の第72頁〜第73頁の「ピコ秒パルスレーザによるシリコンの加工特性評価」に記載されている。   For example, when the thickness of the silicon substrate is 500 μm or less at the wavelength of the Nd: YAG laser of 1064 nm, it can be seen that the laser light is transmitted by 80% or more inside the silicon substrate. Since the thickness of the silicon wafer 11 shown in FIG. 12 is 350 μm, the melt processing region 13 by multiphoton absorption is formed near the center of the silicon wafer, that is, at a portion of 175 μm from the surface. In this case, the transmittance is 90% or more with reference to a silicon wafer having a thickness of 200 μm. Therefore, the laser beam is hardly absorbed inside the silicon wafer 11 and almost all is transmitted. This is not because the laser beam is absorbed inside the silicon wafer 11 and the melt processing region 13 is formed inside the silicon wafer 11 (that is, the melt processing region is formed by normal heating with laser light) It means that the melt processing region 13 is formed by multiphoton absorption. The formation of the melt processing region by multiphoton absorption is described in, for example, “Evaluation of processing characteristics of silicon by picosecond pulse laser” on pages 72 to 73 of the 66th Annual Meeting of the Japan Welding Society (April 2000). Are listed.

なお、シリコンウェハは、溶融処理領域によって形成される切断起点領域を起点として断面方向に向かって割れを発生させ、その割れがシリコンウェハの表面と裏面とに到達することにより、結果的に切断される。シリコンウェハの表面と裏面に到達するこの割れは自然に成長する場合もあるし、シリコンウェハに力が印加されることにより成長する場合もある。なお、切断起点領域からシリコンウェハの表面と裏面とに割れが自然に成長する場合には、切断起点領域を形成する溶融処理領域が溶融している状態から割れが成長する場合と、切断起点領域を形成する溶融処理領域が溶融している状態から再固化する際に割れが成長する場合とのいずれもある。ただし、どちらの場合も溶融処理領域はシリコンウェハの内部のみに形成され、切断後の切断面には、図12のように内部にのみ溶融処理領域が形成されている。加工対象物の内部に溶融処理領域によって切断起点領域を形成すると、割断時、切断起点領域ラインから外れた不必要な割れが生じにくいので、割断制御が容易となる。   Note that a silicon wafer is cracked as a result of generating cracks in the cross-sectional direction starting from the cutting start region formed by the melt processing region and reaching the front and back surfaces of the silicon wafer. The The cracks that reach the front and back surfaces of the silicon wafer may grow naturally or may grow by applying force to the silicon wafer. In addition, when a crack naturally grows from the cutting start region to the front and back surfaces of the silicon wafer, the case where the crack grows from a state where the melt treatment region forming the cutting starting region is melted, and the cutting starting region There are both cases where cracks grow when the solidified region is melted from the molten state. However, in either case, the melt processing region is formed only inside the silicon wafer, and the melt processing region is formed only inside the cut surface after cutting as shown in FIG. When the cutting start region is formed in the workpiece by the melt processing region, unnecessary cracks that are off the cutting start region line are unlikely to occur during cleaving, so that cleaving control is facilitated.

(3)改質領域が屈折率変化領域の場合
加工対象物(例えばガラス)の内部に集光点を合わせて、集光点における電界強度が1×10(W/cm)以上で且つパルス幅が1ns以下の条件でレーザ光を照射する。パルス幅を極めて短くして、多光子吸収を加工対象物の内部に起こさせると、多光子吸収によるエネルギーが熱エネルギーに転化せずに、加工対象物の内部にはイオン価数変化、結晶化又は分極配向等の永続的な構造変化が誘起されて屈折率変化領域が形成される。電界強度の上限値としては、例えば1×1012(W/cm)である。パルス幅は例えば1ns以下が好ましく、1ps以下がさらに好ましい。多光子吸収による屈折率変化領域の形成は、例えば、第42回レーザ熱加工研究会論文集(1997年.11月)の第105頁〜第111頁の「フェムト秒レーザー照射によるガラス内部への光誘起構造形成」に記載されている。
(3) When the modified region is a refractive index changing region The focusing point is set inside the object to be processed (for example, glass), and the electric field intensity at the focusing point is 1 × 10 8 (W / cm 2 ) or more. Laser light is irradiated under the condition that the pulse width is 1 ns or less. When the pulse width is made extremely short and multiphoton absorption occurs inside the workpiece, the energy due to the multiphoton absorption is not converted into thermal energy, and the ion valence change and crystallization occur inside the workpiece. Alternatively, a permanent structural change such as polarization orientation is induced to form a refractive index change region. The upper limit value of the electric field strength is, for example, 1 × 10 12 (W / cm 2 ). For example, the pulse width is preferably 1 ns or less, and more preferably 1 ps or less. The formation of the refractive index changing region by multiphoton absorption is described in, for example, “The Femtosecond Laser Irradiation to the Inside of Glass” on pages 105 to 111 of the 42nd Laser Thermal Processing Research Institute Proceedings (November 1997). Photo-induced structure formation ”.

以上、多光子吸収により形成される改質領域として(1)〜(3)の場合を説明したが、ウェハ状の加工対象物の結晶構造やその劈開性などを考慮して切断起点領域を次のように形成すれば、その切断起点領域を起点として、より一層小さな力で、しかも精度良く加工対象物を切断することが可能になる。   As described above, the cases of (1) to (3) have been described as the modified regions formed by multiphoton absorption. However, considering the crystal structure of the wafer-like workpiece and its cleavage property, the cutting origin region is described below. If it forms in this way, it will become possible to cut | disconnect a process target object with much smaller force from the cutting | disconnection starting point area | region as a starting point with still smaller force.

すなわち、シリコンなどのダイヤモンド構造の単結晶半導体からなる基板の場合は、(111)面(第1劈開面)や(110)面(第2劈開面)に沿った方向に切断起点領域を形成するのが好ましい。また、GaAsなどの閃亜鉛鉱型構造のIII−V族化合物半導体からなる基板の場合は、(110)面に沿った方向に切断起点領域を形成するのが好ましい。さらに、サファイア(Al)などの六方晶系の結晶構造を有する基板の場合は、(0001)面(C面)を主面として(1120)面(A面)或いは(1100)面(M面)に沿った方向に切断起点領域を形成するのが好ましい。 That is, in the case of a substrate made of a single crystal semiconductor having a diamond structure such as silicon, the cutting start region is formed in a direction along the (111) plane (first cleavage plane) or the (110) plane (second cleavage plane). Is preferred. In the case of a substrate made of a zinc-blende-type III-V group compound semiconductor such as GaAs, it is preferable to form the cutting start region in the direction along the (110) plane. Further, in the case of a substrate having a hexagonal crystal structure such as sapphire (Al 2 O 3 ), the (1120) plane (A plane) or (1100) plane ( It is preferable to form the cutting start region in a direction along the (M plane).

なお、上述した切断起点領域を形成すべき方向(例えば、単結晶シリコン基板における(111)面に沿った方向)、或いは切断起点領域を形成すべき方向に直交する方向に沿って基板にオリエンテーションフラットを形成すれば、そのオリエンテーションフラットを基準とすることで、切断起点領域を形成すべき方向に沿った切断起点領域を容易且つ正確に基板に形成することが可能になる。   Note that the orientation flat is formed on the substrate along the direction in which the above-described cutting start region is to be formed (for example, the direction along the (111) plane in the single crystal silicon substrate) or the direction perpendicular to the direction in which the cutting start region is to be formed. By using the orientation flat as a reference, it is possible to easily and accurately form the cutting start area along the direction in which the cutting start area is to be formed on the substrate.

次に、上述したレーザ加工方法に使用されるレーザ加工装置について、図14を参照して説明する。図14はレーザ加工装置100の概略構成図である。   Next, a laser processing apparatus used in the laser processing method described above will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a schematic configuration diagram of the laser processing apparatus 100.

レーザ加工装置100は、レーザ光Lを発生するレーザ光源101と、レーザ光Lの出力やパルス幅等を調節するためにレーザ光源101を制御するレーザ光源制御部102と、レーザ光Lの反射機能を有しかつレーザ光Lの光軸の向きを90°変えるように配置されたダイクロイックミラー103と、ダイクロイックミラー103で反射されたレーザ光Lを集光する集光用レンズ105と、集光用レンズ105で集光されたレーザ光Lが照射される加工対象物1が載置される載置台107と、載置台107をX軸方向に移動させるためのX軸ステージ109と、載置台107をX軸方向に直交するY軸方向に移動させるためのY軸ステージ111と、載置台107をX軸及びY軸方向に直交するZ軸方向に移動させるためのZ軸ステージ113と、これら3つのステージ109,111,113の移動を制御するステージ制御部115とを備える。   The laser processing apparatus 100 includes a laser light source 101 that generates laser light L, a laser light source control unit 102 that controls the laser light source 101 to adjust the output and pulse width of the laser light L, and the reflection function of the laser light L. And a dichroic mirror 103 arranged to change the direction of the optical axis of the laser light L by 90 °, a condensing lens 105 for condensing the laser light L reflected by the dichroic mirror 103, and a condensing lens A mounting table 107 on which the workpiece 1 to be irradiated with the laser beam L condensed by the lens 105 is mounted; an X-axis stage 109 for moving the mounting table 107 in the X-axis direction; A Y-axis stage 111 for moving in the Y-axis direction orthogonal to the X-axis direction, and a Z-axis stage 1 for moving the mounting table 107 in the Z-axis direction orthogonal to the X-axis and Y-axis directions 3, and a stage controller 115 for controlling the movement of these three stages 109, 111 and 113.

この集光点PのX(Y)軸方向の移動は、加工対象物1をX(Y)軸ステージ109(111)によりX(Y)軸方向に移動させることにより行う。Z軸方向は、加工対象物1の表面3と直交する方向なので、加工対象物1に入射するレーザ光Lの焦点深度の方向となる。よって、Z軸ステージ113をZ軸方向に移動させることにより、加工対象物1の内部にレーザ光Lの集光点Pを合わせることができる。これにより、例えば、加工対象物1が多層構造を有しているような場合に、加工対象物1の基板や或いは当該基板上の積層部等、所望の位置に集光点Pを合わせることができる。   The converging point P is moved in the X (Y) axis direction by moving the workpiece 1 in the X (Y) axis direction by the X (Y) axis stage 109 (111). Since the Z-axis direction is a direction orthogonal to the surface 3 of the workpiece 1, the Z-axis direction is the direction of the focal depth of the laser light L incident on the workpiece 1. Therefore, by moving the Z-axis stage 113 in the Z-axis direction, the condensing point P of the laser light L can be adjusted inside the workpiece 1. Thereby, for example, when the processing object 1 has a multilayer structure, the condensing point P can be adjusted to a desired position such as a substrate of the processing object 1 or a laminated portion on the substrate. it can.

レーザ光源101はパルスレーザ光を発生するNd:YAGレーザである。レーザ光源101に用いることができるレーザとして、この他、Nd:YVOレーザ、Nd:YLFレーザやチタンサファイアレーザがある。本実施形態では、加工対象物1の加工にパルスレーザ光を用いているが、多光子吸収を起こさせることができるなら連続波レーザ光でもよい。 The laser light source 101 is an Nd: YAG laser that generates pulsed laser light. Other lasers that can be used for the laser light source 101 include an Nd: YVO 4 laser, an Nd: YLF laser, and a titanium sapphire laser. In this embodiment, pulsed laser light is used for processing the workpiece 1, but continuous wave laser light may be used as long as multiphoton absorption can be caused.

レーザ加工装置100はさらに、載置台107に載置された加工対象物1を可視光線により照明するために可視光線を発生する観察用光源117と、ダイクロイックミラー103及び集光用レンズ105と同じ光軸上に配置された可視光用のビームスプリッタ119とを備える。ビームスプリッタ119と集光用レンズ105との間にダイクロイックミラー103が配置されている。ビームスプリッタ119は、可視光線の約半分を反射し残りの半分を透過する機能を有しかつ可視光線の光軸の向きを90°変えるように配置されている。観察用光源117から発生した可視光線はビームスプリッタ119で約半分が反射され、この反射された可視光線がダイクロイックミラー103及び集光用レンズ105を透過し、加工対象物1の切断予定ライン5等を含む表面3を照明する。なお、加工対象物1の裏面が集光用レンズ105側となるよう加工対象物1が載置台107に載置された場合は、ここでいう「表面」が「裏面」となるのは勿論である。   The laser processing apparatus 100 further includes an observation light source 117 that generates visible light to illuminate the workpiece 1 placed on the mounting table 107 with visible light, and the same light as the dichroic mirror 103 and the condensing lens 105. A beam splitter 119 for visible light disposed on the axis. A dichroic mirror 103 is disposed between the beam splitter 119 and the condensing lens 105. The beam splitter 119 has a function of reflecting about half of visible light and transmitting the other half, and is arranged so as to change the direction of the optical axis of visible light by 90 °. About half of the visible light generated from the observation light source 117 is reflected by the beam splitter 119, and the reflected visible light passes through the dichroic mirror 103 and the condensing lens 105, and the line 5 to be cut of the workpiece 1 or the like. Illuminate the surface 3 containing In addition, when the processing object 1 is placed on the mounting table 107 so that the back surface of the processing object 1 is on the condensing lens 105 side, the “front surface” here is the “back surface”. is there.

レーザ加工装置100はさらに、ビームスプリッタ119、ダイクロイックミラー103及び集光用レンズ105と同じ光軸上に配置された撮像素子121及び結像レンズ123を備える。撮像素子121としては例えばCCDカメラがある。切断予定ライン5等を含む表面3を照明した可視光線の反射光は、集光用レンズ105、ダイクロイックミラー103、ビームスプリッタ119を透過し、結像レンズ123で結像されて撮像素子121で撮像され、撮像データとなる。   The laser processing apparatus 100 further includes an imaging element 121 and an imaging lens 123 disposed on the same optical axis as the beam splitter 119, the dichroic mirror 103, and the condensing lens 105. An example of the image sensor 121 is a CCD camera. The reflected light of the visible light that illuminates the surface 3 including the planned cutting line 5 passes through the condensing lens 105, the dichroic mirror 103, and the beam splitter 119, is imaged by the imaging lens 123, and is imaged by the imaging device 121. And becomes imaging data.

レーザ加工装置100はさらに、撮像素子121から出力された撮像データが入力される撮像データ処理部125と、レーザ加工装置100全体を制御する全体制御部127と、モニタ129とを備える。撮像データ処理部125は、撮像データを基にして観察用光源117で発生した可視光の焦点を加工対象物1の表面3上に合わせるための焦点データを演算する。この焦点データを基にしてステージ制御部115がZ軸ステージ113を移動制御することにより、可視光の焦点が加工対象物の表面3に合うようにする。よって、撮像データ処理部125はオートフォーカスユニットとして機能する。また、撮像データ処理部125は、撮像データを基にして表面3の拡大画像等の画像データを演算する。この画像データは全体制御部127に送られ、全体制御部で各種処理がなされ、モニタ129に送られる。これにより、モニタ129に拡大画像等が表示される。   The laser processing apparatus 100 further includes an imaging data processing unit 125 to which imaging data output from the imaging element 121 is input, an overall control unit 127 that controls the entire laser processing apparatus 100, and a monitor 129. The imaging data processing unit 125 calculates focus data for focusing the visible light generated by the observation light source 117 on the surface 3 of the workpiece 1 based on the imaging data. The stage control unit 115 controls the movement of the Z-axis stage 113 based on the focus data, so that the visible light is focused on the surface 3 of the workpiece. Therefore, the imaging data processing unit 125 functions as an autofocus unit. The imaging data processing unit 125 calculates image data such as an enlarged image of the surface 3 based on the imaging data. This image data is sent to the overall control unit 127, where various processes are performed by the overall control unit, and sent to the monitor 129. Thereby, an enlarged image or the like is displayed on the monitor 129.

全体制御部127には、ステージ制御部115からのデータ、撮像データ処理部125からの画像データ等が入力し、これらのデータも基にしてレーザ光源制御部102、観察用光源117及びステージ制御部115を制御することにより、レーザ加工装置100全体を制御する。よって、全体制御部127はコンピュータユニットとして機能する。   Data from the stage controller 115, image data from the imaging data processor 125, and the like are input to the overall controller 127. Based on these data, the laser light source controller 102, the observation light source 117, and the stage controller By controlling 115, the entire laser processing apparatus 100 is controlled. Therefore, the overall control unit 127 functions as a computer unit.

次に、本実施形態に係るレーザ加工方法について、図14及び図15を参照して説明する。図15は、本実施形態に係るレーザ加工方法を説明するためのフローチャートである。なお、本実施形態において、加工対象物1は、基板と当該基板の表面に設けられた積層部とを有している。また、加工対象物1は、図14に示すレーザ加工装置100の載置台107に、基板の裏面が集光用レンズ105側となるよう載置される。すなわち、レーザ光Lは、加工対象物1が有している基板の裏面側から照射される。   Next, the laser processing method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 15 is a flowchart for explaining the laser processing method according to the present embodiment. In the present embodiment, the workpiece 1 includes a substrate and a stacked portion provided on the surface of the substrate. Further, the workpiece 1 is placed on the mounting table 107 of the laser processing apparatus 100 shown in FIG. 14 so that the back surface of the substrate is on the condensing lens 105 side. That is, the laser beam L is irradiated from the back side of the substrate that the workpiece 1 has.

まず、加工対象物1の基板の光吸収特性を図示しない分光光度計等により測定する。この測定結果に基づいて、加工対象物1の基板に対して透明な波長又は吸収の少ない波長のレーザ光Lを発生するレーザ光源101を選定する(S101)。なお、このレーザ光Lは基板の裏面側から照射されることとなるため、基板の表面に設けられた積層部がこのレーザ光に対し遮光性や吸収性を有している場合であっても、レーザ加工の妨げとなるようなことはない。   First, the light absorption characteristics of the substrate of the workpiece 1 are measured with a spectrophotometer or the like (not shown). Based on the measurement result, the laser light source 101 that generates the laser light L having a wavelength transparent to the substrate of the workpiece 1 or a wavelength with little absorption is selected (S101). Since this laser light L is irradiated from the back side of the substrate, even if the laminated portion provided on the surface of the substrate has light shielding or absorbing properties for this laser light. There is no obstacle to laser processing.

続いて、加工対象物1の基板の厚さや屈折率、及び基板の表面に形成されている積層部の厚さや材質等を考慮して、加工対象物1のZ軸方向の移動量を決定する(S103)。これは、加工対象物1が有している基板内部の所望の位置にレーザ光Lの集光点Pを合わせるために、加工対象物1の基板の裏面に位置するレーザ光Lの集光点Pを基準とした加工対象物1のZ軸方向の移動量である。この移動量は全体制御部127に入力される。   Subsequently, the amount of movement of the workpiece 1 in the Z-axis direction is determined in consideration of the thickness and refractive index of the substrate of the workpiece 1 and the thickness and material of the stacked portion formed on the surface of the substrate. (S103). This is because the condensing point of the laser light L located on the back surface of the substrate of the processing object 1 is set in order to align the condensing point P of the laser light L with a desired position inside the substrate of the processing object 1. This is the amount of movement of the workpiece 1 in the Z-axis direction with respect to P. This movement amount is input to the overall control unit 127.

加工対象物1をレーザ加工装置100の載置台107に基板の裏面が集光用レンズ105側となるよう載置する。そして、観察用光源117から可視光を発生させて加工対象物1の基板の裏面を照明する(S105)。照明された切断予定ライン5を含む裏面を撮像素子121により撮像する。切断予定ライン5は、加工対象物1を切断すべき所望の仮想線である。撮像素子121により撮像された撮像データは撮像データ処理部125に送られる。この撮像データに基づいて撮像データ処理部125は、観察用光源117の可視光の焦点が加工対象物1の基板の裏面に位置するような焦点データを演算する(S107)。   The workpiece 1 is placed on the mounting table 107 of the laser processing apparatus 100 so that the back surface of the substrate is on the condensing lens 105 side. Then, visible light is generated from the observation light source 117 to illuminate the back surface of the substrate of the workpiece 1 (S105). The imaging device 121 images the back surface including the illuminated planned cutting line 5. The planned cutting line 5 is a desired virtual line for cutting the workpiece 1. Imaging data captured by the imaging element 121 is sent to the imaging data processing unit 125. Based on this imaging data, the imaging data processing unit 125 calculates focus data such that the visible light focus of the observation light source 117 is located on the back surface of the substrate of the processing object 1 (S107).

この焦点データはステージ制御部115に送られる。ステージ制御部115は、この焦点データを基にしてZ軸ステージ113をZ軸方向の移動させる(S109)。これにより、観察用光源117の可視光の焦点が加工対象物1の基板の裏面に位置する。なお、撮像データ処理部125は撮像データに基づいて、切断予定ライン5を含む加工対象物1の基板裏面の拡大画像データを演算する。この拡大画像データは全体制御部127を介してモニタ129に送られ、これによりモニタ129に切断予定ライン5付近の拡大画像が表示される。   This focus data is sent to the stage controller 115. The stage controller 115 moves the Z-axis stage 113 in the Z-axis direction based on the focus data (S109). Thereby, the focus of the visible light of the observation light source 117 is located on the back surface of the substrate of the workpiece 1. The imaging data processing unit 125 calculates enlarged image data of the back surface of the substrate of the processing target 1 including the scheduled cutting line 5 based on the imaging data. This enlarged image data is sent to the monitor 129 via the overall control unit 127, whereby an enlarged image near the planned cutting line 5 is displayed on the monitor 129.

全体制御部127には予めステップS103で決定された移動量データが入力されており、この移動量データがステージ制御部115に送られる。ステージ制御部115はこの移動量データに基づいて、レーザ光Lの集光点Pが加工対象物1の基板の内部となる位置に、Z軸ステージ113により加工対象物1をZ軸方向に移動させる(S111)。   The movement amount data determined in advance in step S <b> 103 is input to the overall control unit 127, and this movement amount data is sent to the stage control unit 115. The stage control unit 115 moves the workpiece 1 in the Z-axis direction by the Z-axis stage 113 to a position where the condensing point P of the laser beam L is inside the substrate of the workpiece 1 based on the movement amount data. (S111).

続いて、レーザ光源101からレーザ光Lを発生させて、レーザ光Lを加工対象物1の基板裏面の切断予定ライン5に照射する。レーザ光Lの集光点Pは加工対象物1の基板の内部に位置しているので、改質領域は加工対象物1の基板の内部にのみ形成される。そして、切断予定ライン5に沿うようにX軸ステージ109やY軸ステージ111を移動させて、切断予定ライン5に沿うよう形成された改質領域によって切断予定ライン5に沿う切断起点領域を加工対象物1の内部に形成する(S113)。   Subsequently, the laser light L is generated from the laser light source 101, and the laser light L is irradiated onto the planned cutting line 5 on the back surface of the substrate of the workpiece 1. Since the condensing point P of the laser beam L is located inside the substrate of the workpiece 1, the modified region is formed only inside the substrate of the workpiece 1. Then, the X-axis stage 109 and the Y-axis stage 111 are moved along the planned cutting line 5, and the cutting start area along the planned cutting line 5 is processed by the modified region formed along the planned cutting line 5. It forms in the inside of the thing 1 (S113).

以上説明したように、本実施形態に係るレーザ加工方法によれば、加工対象物1が有する基板の裏面側からレーザ光Lを照射し、当該基板の内部に、多光子吸収により形成される改質領域によって、加工対象物1を切断すべき所望の切断予定ライン5に沿った切断起点領域を形成することができる。そして、基板の内部に形成された改質領域の位置は、基板の表面に設けられている積層部の厚さや材質等を考慮して、レーザ光Lの集光点Pを合わせる位置を調節することにより制御されている。したがって、基板の内部に形成された切断起点領域を起点として、基板の表面に積層部が設けられて構成された加工対象物1を比較的小さな力で割って切断することができる。   As described above, according to the laser processing method according to the present embodiment, the laser beam L is irradiated from the back side of the substrate included in the workpiece 1, and the modification formed by multiphoton absorption inside the substrate is performed. By the quality region, it is possible to form a cutting starting point region along a desired planned cutting line 5 where the workpiece 1 is to be cut. Then, the position of the modified region formed inside the substrate is adjusted in consideration of the thickness, material, etc. of the laminated portion provided on the surface of the substrate. Is controlled by Therefore, it is possible to divide and cut the workpiece 1 formed by providing the laminated portion on the surface of the substrate with a relatively small force, starting from the cutting start region formed inside the substrate.

なお、加工対象物1の積層部に対して透明な波長又は吸収の少ない波長のレーザ光Lにより、積層部の内部に集光点Pを合わせてレーザ光Lを照射し、積層部の内部にも切断予定ライン5に沿った切断起点領域を形成してもよく、この場合、加工対象物1をより小さな力で割って切断することができる。   In addition, the laser beam L is irradiated with the laser beam L with the condensing point P inside the laminated portion by the laser light L having a wavelength that is transparent to the laminated portion of the processing object 1 or a wavelength with little absorption, and the inside of the laminated portion is irradiated. Alternatively, a cutting starting point region along the planned cutting line 5 may be formed, and in this case, the workpiece 1 can be cut with a smaller force.

本実施形態に係るレーザ加工方法の実施例について、図16〜図21を参照して説明する。   Examples of the laser processing method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

[実施例1]
図16(a)は、実施例1に係る加工対象物1において基板15の裏面近傍に改質領域7を形成した場合を示す図であり、図16(b)は、実施例1に係る加工対象物1において基板15の表面近傍に改質領域7を形成した場合を示す図である。図16(a)及び図16(b)に示す加工対象物1としては、次世代高速・低消費電力デバイス用のものや次世代デバイス用のものがある。
[Example 1]
FIG. 16A is a diagram illustrating a case where the modified region 7 is formed near the back surface of the substrate 15 in the workpiece 1 according to the first embodiment, and FIG. 16B is a diagram illustrating the processing according to the first embodiment. FIG. 6 is a diagram showing a case where a modified region 7 is formed in the vicinity of the surface of a substrate 15 in the object 1. The workpiece 1 shown in FIGS. 16A and 16B includes a next-generation high-speed / low-power consumption device and a next-generation device.

次世代高速・低消費電力デバイス用における基板15/第1の積層部17a/第2の積層部17bは、それぞれSi(500μm)/SiO(1μm)/Si(3μm)である。一方、次世代デバイス用における基板15/第1の積層部17a/第2の積層部17bは、それぞれSi(500μm)/SrTiO(数100nm)/GaAs(数100nm)である(括弧内の数値は厚さを示す)。 The substrate 15 / first stacked unit 17a / second stacked unit 17b for next-generation high-speed / low-power-consumption devices are respectively Si (500 μm) / SiO 2 (1 μm) / Si (3 μm). On the other hand, the substrate 15 / first stacked portion 17a / second stacked portion 17b for next-generation devices are respectively Si (500 μm) / SrTiO 3 (several 100 nm) / GaAs (several 100 nm) (numerals in parentheses). Indicates thickness).

図16(a)に示すように、改質領域7が加工対象物1の裏面21近傍に位置する場合には、改質領域7でもって形成された切断起点領域に沿うよう加工対象物1の表面3にナイフエッジ23を押し当てて、加工対象物1を割って切断する。これは、ナイフエッジ23の押し当てにより生じる曲げ応力のうち大きな引張応力が改質領域7に作用するため、比較的小さな力で加工対象物1を切断することができるからである。一方、図16(b)に示すように、改質領域7が加工対象物1の表面3近傍に位置する場合には、同様の理由から、加工対象物1の裏面3にナイフエッジ23を押し当てて加工対象物1を割って切断する。   As shown in FIG. 16A, when the modified region 7 is located in the vicinity of the back surface 21 of the workpiece 1, the workpiece 1 is aligned along the cutting start region formed by the modified region 7. The knife edge 23 is pressed against the surface 3 and the workpiece 1 is broken and cut. This is because the workpiece 1 can be cut with a relatively small force because a large tensile stress of the bending stress generated by the pressing of the knife edge 23 acts on the modified region 7. On the other hand, as shown in FIG. 16B, when the modified region 7 is located near the front surface 3 of the workpiece 1, the knife edge 23 is pressed against the back surface 3 of the workpiece 1 for the same reason. The workpiece 1 is cut by hitting.

なお、「改質領域7が加工対象物1の裏面21近傍に位置する」とは、切断起点領域を構成する改質領域7が、加工対象物1の厚さ方向における中心位置(厚さの半分の位置)から裏面21側に偏倚して形成されていることを意味する。つまり、加工対象物1の厚さ方向における改質領域7の幅の中心位置が、加工対象物1の厚さ方向における中心位置から裏面21側に偏倚して位置している場合を意味し、改質領域7の全ての部分が加工対象物1の厚さ方向における中心位置に対して裏面21側に位置している場合のみに限る意味ではない。同様に、「改質領域7が加工対象物1の表面3近傍に位置する」とは、切断起点領域を構成する改質領域7が、加工対象物1の厚さ方向における中心位置から表面3側に偏倚して形成されていることを意味する。以上のことは、基板15に対する改質領域7の形成位置についても同様である。   Note that “the modified region 7 is located in the vicinity of the back surface 21 of the workpiece 1” means that the modified region 7 constituting the cutting start region is the center position (thickness of the workpiece 1 in the thickness direction). It means that it is deviated from the half position) toward the back surface 21 side. In other words, it means a case where the center position of the width of the modified region 7 in the thickness direction of the workpiece 1 is shifted from the center position in the thickness direction of the workpiece 1 to the back surface 21 side, The meaning is not limited to the case where all the portions of the modified region 7 are located on the back surface 21 side with respect to the center position in the thickness direction of the workpiece 1. Similarly, “the modified region 7 is located in the vicinity of the surface 3 of the workpiece 1” means that the modified region 7 constituting the cutting start region is the surface 3 from the center position in the thickness direction of the workpiece 1. It means that it is biased to the side. The same applies to the formation position of the modified region 7 with respect to the substrate 15.

[実施例2]
図17(a)は、実施例2に係る加工対象物1において基板15の裏面近傍に改質領域7を形成した場合を示す図であり、図17(b)は、実施例2に係る加工対象物1において基板15の表面近傍に改質領域7を形成した場合を示す図である。図17(a)及び図17(b)に示す加工対象物1は青色LD・LED用のものであり、基板15/積層部17としては、Al(500μm)/GaN等の半導体結晶を複数層形成した積層機能膜(数100nm)や、Al(500μm)/ZnO等の層を複数層形成した積層機能膜(数100nm)の場合がある(括弧内の数値は厚さを示す)。
[Example 2]
FIG. 17A is a diagram illustrating a case where the modified region 7 is formed in the vicinity of the back surface of the substrate 15 in the workpiece 1 according to the second embodiment, and FIG. 17B is a diagram illustrating the processing according to the second embodiment. FIG. 5 is a diagram showing a case where a modified region 7 is formed in the vicinity of the surface of a substrate 15 in the object 1. The processed object 1 shown in FIGS. 17A and 17B is for a blue LD / LED, and the substrate 15 / laminated portion 17 is a semiconductor crystal such as Al 2 O 3 (500 μm) / GaN. May be a multilayer functional film (several 100 nm) in which a plurality of layers are formed, or a multilayer functional film (several hundred nm) in which a plurality of layers such as Al 2 O 3 (500 μm) / ZnO are formed. Showing).

実施例1に係る加工対象物1の場合と同様の理由から、図17(a)に示すように、改質領域7が加工対象物1の裏面21近傍に位置する場合には、加工対象物1の表面3にナイフエッジ23を押し当てて加工対象物1を割って切断する。一方、図17(b)に示すように、改質領域7が加工対象物1の表面3近傍に位置する場合には、加工対象物1の裏面21にナイフエッジ23を押し当てて加工対象物1を割って切断する。   For the same reason as in the case of the workpiece 1 according to the first embodiment, when the modified region 7 is located in the vicinity of the back surface 21 of the workpiece 1 as shown in FIG. A knife edge 23 is pressed against the surface 3 of 1 and the workpiece 1 is split and cut. On the other hand, as shown in FIG. 17B, when the modified region 7 is located in the vicinity of the front surface 3 of the workpiece 1, the knife edge 23 is pressed against the back surface 21 of the workpiece 1 to process the workpiece. Divide 1 and cut.

[実施例3]
図18(a)は、実施例3に係る加工対象物1において基板15の表面近傍と積層部17とに改質領域7を形成した場合を示す図であり、図18(b)は、実施例3に係る加工対象物1において基板15の裏面近傍に改質領域7を形成した場合を示す図であり、図18(c)は、実施例3に係る加工対象物1において基板15の表面近傍に改質領域7を形成した場合を示す図である。図18(a)〜図18(c)に示す加工対象物1は赤外光検出デバイス用のものであり、基板15/積層部17としては、Al(500μm)/PbSe(10μm)や、Al(500μm)/HgCdTe(10μm)の場合がある(括弧内の数値は厚さを示す)。
[Example 3]
FIG. 18A is a diagram illustrating a case where the modified region 7 is formed in the vicinity of the surface of the substrate 15 and the stacked portion 17 in the workpiece 1 according to the third embodiment, and FIG. FIG. 18C is a diagram illustrating a case where the modified region 7 is formed in the vicinity of the back surface of the substrate 15 in the workpiece 1 according to Example 3, and FIG. It is a figure which shows the case where the modification | reformation area | region 7 is formed in the vicinity. The workpiece 1 shown in FIGS. 18A to 18C is for an infrared light detection device, and the substrate 15 / laminated portion 17 is Al 2 O 3 (500 μm) / PbSe (10 μm). Alternatively, there is a case of Al 2 O 3 (500 μm) / HgCdTe (10 μm) (the value in parentheses indicates the thickness).

実施例1に係る加工対象物1の場合と同様の理由から、図18(a)及び図18(c)に示すように、改質領域7が加工対象物1の表面3近傍に位置する場合には、加工対象物1の裏面21にナイフエッジ23を押し当てて加工対象物1を割って切断する。一方、図18(b)に示すように、改質領域7が加工対象物1の裏面21近傍に位置する場合には、加工対象物1の表面3にナイフエッジ23を押し当てて加工対象物1を割って切断する。   For the same reason as in the case of the workpiece 1 according to the first embodiment, the modified region 7 is located in the vicinity of the surface 3 of the workpiece 1 as shown in FIGS. 18 (a) and 18 (c). For this, the knife edge 23 is pressed against the back surface 21 of the workpiece 1 to divide and cut the workpiece 1. On the other hand, as shown in FIG. 18B, when the modified region 7 is located in the vicinity of the back surface 21 of the workpiece 1, the knife edge 23 is pressed against the front surface 3 of the workpiece 1 to process the workpiece. Divide 1 and cut.

[実施例4]
図19は、実施例4に係る加工対象物1を示す図である。図19に示す加工対象物1は多層ガラスであり、基板15としてのガラス基板上に第1の積層部17a及び第2の積層部17bとしてのガラス基板2枚を貼り合わせて積層させたものである。各ガラス基板における改質領域7は、加工対象物1の裏面21側に形成されている。この場合も、実施例1に係る加工対象物1の場合と同様の理由から、加工対象物1の表面3にナイフエッジ23を押し当てて加工対象物1を割って切断する。このように積層部の厚さが厚い場合や積層部の硬度が高い場合には、積層部の内部にも切断起点領域を形成すれば、加工対象物1をより小さな力で割って切断することができる。
[Example 4]
FIG. 19 is a diagram illustrating the workpiece 1 according to the fourth embodiment. The processing object 1 shown in FIG. 19 is a multi-layer glass, in which two glass substrates as a first laminated portion 17a and a second laminated portion 17b are bonded and laminated on a glass substrate as a substrate 15. is there. The modified region 7 in each glass substrate is formed on the back surface 21 side of the workpiece 1. Also in this case, for the same reason as the case of the workpiece 1 according to the first embodiment, the knife edge 23 is pressed against the surface 3 of the workpiece 1 to divide and cut the workpiece 1. As described above, when the thickness of the laminated portion is thick or the hardness of the laminated portion is high, if the cutting start region is also formed inside the laminated portion, the workpiece 1 is divided and cut by a smaller force. Can do.

[実施例5]
図20(a)〜図21(b)は、実施例5に係る加工対象物1を示す図である。図20(a)は、実施例5に係る加工対象物1において基板15の表面近傍と積層部17の表面近傍とに改質領域7を形成した場合を示す図であり、図20(b)は、実施例5に係る加工対象物1において基板15の裏面近傍と積層部17の裏面近傍とに改質領域7を形成した場合を示す図である。また、図21(a)は、実施例5に係る加工対象物1において基板15の表面近傍と積層部17の裏面近傍とに改質領域7を形成した場合を示す図であり、図21(b)は、実施例5に係る加工対象物1において基板15の裏面近傍と積層部17の表面近傍とに改質領域7を形成した場合を示す図である。
[Example 5]
FIG. 20A to FIG. 21B are diagrams illustrating the workpiece 1 according to the fifth embodiment. FIG. 20A is a diagram illustrating a case where the modified region 7 is formed in the vicinity of the surface of the substrate 15 and in the vicinity of the surface of the stacked portion 17 in the workpiece 1 according to the fifth embodiment, and FIG. These are figures which show the case where the modification area | region 7 is formed in the workpiece 1 which concerns on Example 5 in the back surface vicinity of the board | substrate 15, and the back surface vicinity of the laminated part 17. FIG. FIG. 21A is a diagram illustrating a case where the modified region 7 is formed in the vicinity of the front surface of the substrate 15 and in the vicinity of the back surface of the stacked portion 17 in the workpiece 1 according to the fifth embodiment. FIG. 7B is a diagram illustrating a case where the modified region 7 is formed in the vicinity of the back surface of the substrate 15 and in the vicinity of the front surface of the stacked portion 17 in the workpiece 1 according to the fifth embodiment.

図20(a)〜図21(b)に示す加工対象物1は反射型の液晶表示装置用のものである。基板15は、共通電極が形成されたガラス基板(厚さ1.8mm、外径8インチ)であり、積層部17は、TFTが形成されたSi基板(厚さ500μm、外径8インチ)である。基板15と積層部17とは、液晶が入る間隙を設けて接着剤25により互いに貼り付けられている。   A workpiece 1 shown in FIGS. 20A to 21B is for a reflective liquid crystal display device. The substrate 15 is a glass substrate (thickness 1.8 mm, outer diameter 8 inches) on which a common electrode is formed, and the laminated portion 17 is an Si substrate (thickness 500 μm, outer diameter 8 inches) on which TFTs are formed. is there. The substrate 15 and the laminated portion 17 are attached to each other with an adhesive 25 with a gap for liquid crystal.

図20(a)及び図20(b)の場合は、加工対象物1の裏面21側からレーザ光を照射して、積層部17の内部に改質領域7を形成し、その後、加工対象物1の裏面21側からレーザ光を照射して、基板15の内部に改質領域7を形成している。これは、レーザ光が基板15及び積層部17の両者に対して透明な波長又は吸収の少ない波長を有しているからである。そして、実施例1に係る加工対象物1の場合と同様の理由から、図20(a)の場合には、加工対象物1の裏面21にナイフエッジ23を押し当てて加工対象物1を割って切断する。一方、図20(b)の場合には、加工対象物1の表面3にナイフエッジ23を押し当てて加工対象物1を割って切断する。   In the case of FIG. 20A and FIG. 20B, the modified region 7 is formed inside the stacked portion 17 by irradiating laser light from the back surface 21 side of the workpiece 1, and then the workpiece. The modified region 7 is formed inside the substrate 15 by irradiating laser light from the back surface 21 side of the substrate 1. This is because the laser light has a wavelength that is transparent to the substrate 15 and the laminated portion 17 or a wavelength with little absorption. For the same reason as in the case of the workpiece 1 according to the first embodiment, in the case of FIG. 20A, the knife edge 23 is pressed against the back surface 21 of the workpiece 1 to break the workpiece 1. And cut. On the other hand, in the case of FIG. 20B, the knife edge 23 is pressed against the surface 3 of the workpiece 1 to divide and cut the workpiece 1.

このように、基板15及び積層部17の両者に対して透明な波長又は吸収の少ない波長を有するレーザ光を用いて基板15と積層部17とに切断起点領域を形成すれば、従来のダイヤモンドスクライブ法で行われる加工対象物1の反転作業を省くことができ、反転作業時の加工対象物1の破壊等を防止することができる。また、基板15と積層部17とに形成される切断起点領域に位置ずれが生じることも防止することができ、これにより精度の高い加工対象物1の切断が可能となる。さらに、従来のブレードダイシング法では必須である潤滑洗浄水が不要であるため、基板15と積層部17と間の間隙に潤滑洗浄水が入り込んでしまうというような問題もない。   As described above, if the cutting start region is formed in the substrate 15 and the laminated portion 17 using a laser beam having a wavelength that is transparent to the substrate 15 and the laminated portion 17 or a wavelength with little absorption, the conventional diamond scriber is used. The reversing operation of the workpiece 1 performed by the law can be omitted, and the destruction of the workpiece 1 during the reversing operation can be prevented. In addition, it is possible to prevent a positional deviation from occurring in the cutting start region formed on the substrate 15 and the laminated portion 17, thereby enabling the workpiece 1 to be cut with high accuracy. Further, since the lubricating cleaning water that is essential in the conventional blade dicing method is not necessary, there is no problem that the lubricating cleaning water enters the gap between the substrate 15 and the laminated portion 17.

図21(a)及び図21(b)の場合は、加工対象物1の裏面21側からレーザ光を照射して、基板15の内部に改質領域7を形成し、その後、加工対象物1の表面3側からレーザ光を照射して、積層部17の内部に改質領域7を形成している。そして、実施例1に係る加工対象物1の場合と同様の理由から、図21(a)の場合には、最初に加工対象物1の裏面21にナイフエッジ23を押し当てて基板15を割って切断し、次に加工対象物1の表面3にナイフエッジ23を押し当てて積層部17を割って切断する。一方、図21(b)の場合には、最初に加工対象物1の表面3にナイフエッジ23を押し当てて基板15を割って切断し、次に加工対象物1の裏面21にナイフエッジ23を押し当てて積層部17を割って切断する。   In the case of FIG. 21A and FIG. 21B, the modified region 7 is formed inside the substrate 15 by irradiating laser light from the back surface 21 side of the workpiece 1, and then the workpiece 1. The modified region 7 is formed inside the laminated portion 17 by irradiating laser light from the front surface 3 side. Then, for the same reason as in the case of the workpiece 1 according to the first embodiment, in the case of FIG. 21A, the substrate 15 is first cracked by pressing the knife edge 23 against the back surface 21 of the workpiece 1 first. Then, the knife edge 23 is pressed against the surface 3 of the workpiece 1 to break the laminated portion 17 and cut. On the other hand, in the case of FIG. 21B, the knife edge 23 is first pressed against the surface 3 of the workpiece 1 to divide and cut the substrate 15, and then the knife edge 23 is cut against the back surface 21 of the workpiece 1. Is pressed and the laminated portion 17 is broken and cut.

[実施例6]
図22は、実施例6に係る加工対象物1の要部を示す拡大断面図である。この加工対象物1は、シリコンウェハである基板15上に多数のチップ形成領域Fを設け、隣り合うチップ形成領域F,F間をダイシングライン領域Dとしたものであり、図22は、チップ形成領域Fとダイシングライン領域Dとが連続する部分の断面を示している。なお、切断予定ラインは、このダイシングライン領域Dに沿って設定される。
[Example 6]
FIG. 22 is an enlarged cross-sectional view illustrating a main part of the workpiece 1 according to the sixth embodiment. This processing object 1 has a large number of chip formation regions F provided on a substrate 15 which is a silicon wafer, and a dicing line region D between adjacent chip formation regions F and F. FIG. The cross section of the part which the area | region F and the dicing line area | region D continue is shown. Note that the planned cutting line is set along the dicing line region D.

同図に示すように、基板15上には層間絶縁膜(積層部)31が形成されており、基板15のチップ形成領域Fにおいては、層間絶縁膜31上に金属配線層32が設けられている。さらに、基板15上には、層間絶縁膜31及び金属配線層32を覆うように層間絶縁膜(積層部)33が形成され、基板15のチップ形成領域Fにおいては、層間絶縁膜33上に金属配線層34が設けられている。そして、基板15と金属配線層32とは、層間絶縁膜31を貫通するプラグ35により電気的に接続されている。また、金属配線層32と金属配線層34とは、層間絶縁膜33を貫通するプラグ36により電気的に接続されている。   As shown in the figure, an interlayer insulating film (laminated portion) 31 is formed on the substrate 15, and a metal wiring layer 32 is provided on the interlayer insulating film 31 in the chip formation region F of the substrate 15. Yes. Further, an interlayer insulating film (laminated portion) 33 is formed on the substrate 15 so as to cover the interlayer insulating film 31 and the metal wiring layer 32. In the chip formation region F of the substrate 15, a metal is formed on the interlayer insulating film 33. A wiring layer 34 is provided. The substrate 15 and the metal wiring layer 32 are electrically connected by a plug 35 that penetrates the interlayer insulating film 31. Further, the metal wiring layer 32 and the metal wiring layer 34 are electrically connected by a plug 36 that penetrates the interlayer insulating film 33.

このように構成された加工対象物1に対して基板15の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射し、ダイシングライン領域D沿って(すなわち、切断予定ラインに沿って)基板15の内部に改質領域7を形成し、この改質領域7によって切断起点領域を形成する。そして、切断起点領域に沿って加工対象物1の表面3又は裏面21にナイフエッジ23を押し当てることで、加工対象物1を高精度に切断することができる。   The processing target 1 configured in this way is irradiated with laser light with the focusing point aligned inside the substrate 15, and along the dicing line region D (that is, along the planned cutting line). Then, the modified region 7 is formed, and the modified region 7 forms a cutting start region. And the workpiece 1 can be cut | disconnected with high precision by pressing the knife edge 23 against the surface 3 or the back surface 21 of the workpiece 1 along the cutting start region.

以上の実施例6に係る加工対象物1のように、基板15の切断予定ライン上に、SiOやSiN等からなる絶縁膜31,32が積層部として形成されている場合にも、加工対象物1を高精度に切断することが可能である。 Even when the insulating films 31 and 32 made of SiO 2 , SiN, or the like are formed on the line to be cut of the substrate 15 as a stacked portion like the workpiece 1 according to the sixth embodiment described above, the workpiece is also processed. The object 1 can be cut with high accuracy.

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことはいうまでもない。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the said embodiment.

上記実施形態では、基板と当該基板の表面に設けられた積層部とを有する加工対象物に対してレーザ光を照射し切断起点領域を形成する場合について説明したが、本発明では、基板に対してレーザ光を照射し切断起点領域を形成した後に、基板の表面に積層部を設けて加工対象物を形成してもよい。   In the above-described embodiment, a case has been described in which a processing target having a substrate and a laminated portion provided on the surface of the substrate is irradiated with laser light to form a cutting start region. Then, after forming the cutting start region by irradiating the laser beam, a laminate may be provided on the surface of the substrate to form the workpiece.

このレーザ加工方法によれば、基板の表面に積層部を設ける前に、基板の内部に切断起点領域を形成するが、多光子吸収による改質領域の形成は局所的なものであって、基板の表面ではレーザ光がほとんど吸収されないため、基板の表面が溶融するようなことはない。よって、基板の内部に改質領域が形成されていない場合と同様に、基板の表面に積層部を設けて加工対象物を形成することができる。このようにして形成された加工対象物は、上記実施形態と同様の理由により、基板の内部に形成された切断起点領域を起点として比較的小さな力で割って切断することができる。   According to this laser processing method, the cutting origin region is formed inside the substrate before providing the laminated portion on the surface of the substrate, but the formation of the modified region by multiphoton absorption is local, and the substrate Since the laser beam is hardly absorbed on the surface of the substrate, the surface of the substrate does not melt. Therefore, similarly to the case where the modified region is not formed inside the substrate, the processing object can be formed by providing the laminated portion on the surface of the substrate. The workpiece formed in this manner can be cut by being divided by a relatively small force starting from the cutting start region formed inside the substrate for the same reason as in the above embodiment.

本実施形態に係るレーザ加工方法によるレーザ加工中の加工対象物の平面図である。It is a top view of the processing target object during laser processing by the laser processing method concerning this embodiment. 図1に示す加工対象物のII−II線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the II-II line of the workpiece shown in FIG. 本実施形態に係るレーザ加工方法によるレーザ加工後の加工対象物の平面図である。It is a top view of the processing target after laser processing by the laser processing method concerning this embodiment. 図3に示す加工対象物のIV−IV線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the IV-IV line of the workpiece shown in FIG. 図3に示す加工対象物のV−V線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the VV line of the workpiece shown in FIG. 本実施形態に係るレーザ加工方法により切断された加工対象物の平面図である。It is a top view of the processed object cut | disconnected by the laser processing method which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るレーザ加工方法における電界強度とクラックスポットの大きさとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the electric field strength and the magnitude | size of a crack spot in the laser processing method which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るレーザ加工方法の第1工程における加工対象物の断面図である。It is sectional drawing of the process target object in the 1st process of the laser processing method which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るレーザ加工方法の第2工程における加工対象物の断面図である。It is sectional drawing of the process target object in the 2nd process of the laser processing method which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るレーザ加工方法の第3工程における加工対象物の断面図である。It is sectional drawing of the process target object in the 3rd process of the laser processing method which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るレーザ加工方法の第4工程における加工対象物の断面図である。It is sectional drawing of the process target object in the 4th process of the laser processing method which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るレーザ加工方法により切断されたシリコンウェハの一部における断面の写真を表した図である。It is a figure showing the photograph of the section in the part of silicon wafer cut by the laser processing method concerning this embodiment. 本実施形態に係るレーザ加工方法におけるレーザ光の波長とシリコン基板の内部の透過率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the wavelength of the laser beam and the transmittance | permeability inside a silicon substrate in the laser processing method which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るレーザ加工装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the laser processing apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るレーザ加工方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the laser processing method which concerns on this embodiment. 第1の実施例に係る加工対象物を示す図であり、(a)に、基板の裏面近傍に改質領域を形成した場合を示し、(b)に、基板の表面近傍に改質領域を形成した場合を示す。It is a figure which shows the processed object which concerns on a 1st Example, (a) shows the case where a modification area | region is formed in the back surface vicinity of a board | substrate, (b) shows a modification area | region in the surface vicinity of a board | substrate. The case where it formed is shown. 第2の実施例に係る加工対象物を示す図であり、(a)に、基板の裏面近傍に改質領域を形成した場合を示し、(b)に、基板の表面近傍に改質領域を形成した場合を示す。It is a figure which shows the processed object which concerns on a 2nd Example, (a) shows the case where a modification area | region is formed in the back surface vicinity of a board | substrate, (b) shows a modification area | region in the surface vicinity of a board | substrate. The case where it formed is shown. 第3の実施例に係る加工対象物を示す図であり、(a)に、基板の表面近傍と積層部とに改質領域を形成した場合を示し、(b)に、基板の裏面近傍に改質領域を形成した場合を示し、(c)に、基板の表面近傍に改質領域を形成した場合を示す。It is a figure which shows the processed object which concerns on a 3rd Example, (a) shows the case where the modification area | region is formed in the surface vicinity of a board | substrate, and a lamination | stacking part, (b) shows the back surface vicinity of a board | substrate. The case where the modified region is formed is shown, and FIG. 9C shows the case where the modified region is formed near the surface of the substrate. 第4の実施例に係る加工対象物を示す図である。It is a figure which shows the processing target object which concerns on a 4th Example. 第5の実施例に係る加工対象物を示す図であり、(a)に、基板の表面近傍と積層部の表面近傍とに改質領域を形成した場合を示し、(b)に、基板の裏面近傍と積層部の裏面近傍とに改質領域を形成した場合を示す。It is a figure which shows the processed object which concerns on a 5th Example, (a) shows the case where a modification area | region is formed in the surface vicinity of a board | substrate and the surface vicinity of a laminated part, (b) A case where a modified region is formed in the vicinity of the back surface and in the vicinity of the back surface of the laminated portion is shown. 第5の実施例に係る加工対象物を示す図であり、(a)に、基板の表面近傍と積層部の裏面近傍とに改質領域を形成した場合を示し、(b)に、基板の裏面近傍と積層部の表面近傍とに改質領域を形成した場合を示す。It is a figure which shows the processed object which concerns on a 5th Example, (a) shows the case where a modified area | region is formed in the surface vicinity of a board | substrate, and the back surface vicinity of a laminated part, (b) A case where a modified region is formed in the vicinity of the back surface and in the vicinity of the surface of the laminated portion is shown. 実施例6に係る加工対象物の要部を示す拡大断面図である。FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view illustrating a main part of a processing object according to a sixth embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…加工対象物、3…表面、5…切断予定ライン、7…改質領域、15…基板、21…裏面、L…レーザ光、P…集光点。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Processing target object, 3 ... Front surface, 5 ... Planned cutting line, 7 ... Modified area | region, 15 ... Board | substrate, 21 ... Back surface, L ... Laser beam, P ... Condensing point.

Claims (6)

基板と、前記基板上に酸化膜を介して形成された積層部とを有する加工対象物において、少なくとも前記基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより少なくとも前記基板の内部に改質領域を形成し、この改質領域によって、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記加工対象物のレーザ光入射面から所定距離内側に切断起点領域を形成する工程を備えることを特徴とするレーザ加工方法。   In a workpiece having a substrate and a laminated portion formed on the substrate via an oxide film, at least the inside of the substrate is irradiated with a laser beam with a condensing point aligned at least inside the substrate. Forming a modified region, and forming a cutting start region by a predetermined distance inside a laser beam incident surface of the workpiece along the planned cutting line of the workpiece by the modified region. A laser processing method. 前記切断起点領域を形成する工程では、前記積層部の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより前記積層部の内部に改質領域を形成することを特徴とする請求項1記載のレーザ加工方法。   2. The step of forming the cutting start region includes forming a modified region in the stacked unit by irradiating a laser beam with a focusing point in the stacked unit. Laser processing method. 前記切断起点領域を切断の起点として前記切断予定ラインに沿って前記加工対象物を切断する工程を備えることを特徴とする請求項1又は2記載のレーザ加工方法   3. The laser processing method according to claim 1, further comprising a step of cutting the object to be processed along the scheduled cutting line using the cutting start region as a starting point of cutting. 4. 前記加工対象物を切断する工程では、前記加工対象物の表面又は裏面にナイフエッジを押し当てて前記加工対象物に対して応力を印加することを特徴とする請求項3記載のレーザ加工方法。   The laser processing method according to claim 3, wherein, in the step of cutting the workpiece, a stress is applied to the workpiece by pressing a knife edge against a front surface or a back surface of the workpiece. 基板と、前記基板上に酸化膜を介して形成された積層部とを有する加工対象物において、少なくとも前記基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより少なくとも前記基板の内部に前記加工対象物の切断予定ラインに沿って改質領域を形成し、この改質領域を切断の起点として前記切断予定ラインに沿って前記加工対象物を切断する工程を備えることを特徴とするレーザ加工方法。   In a workpiece having a substrate and a laminated portion formed on the substrate via an oxide film, at least the inside of the substrate is irradiated with a laser beam with a condensing point aligned at least inside the substrate. Forming a modified region along a scheduled cutting line of the workpiece, and cutting the workpiece along the scheduled cutting line using the modified region as a starting point for cutting; Processing method. 前記基板は、シリコン基板であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項記載のレーザ加工方法。
The laser processing method according to claim 1, wherein the substrate is a silicon substrate.
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