JP2008012542A - Laser beam machining method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、板状の加工対象物を切断予定ラインに沿って切断するためのレーザ加工方法に関する。 The present invention relates to a laser processing method for cutting a plate-like workpiece along a planned cutting line.
従来のレーザ加工方法として、板状の加工対象物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、加工対象物の切断予定ラインに沿って、切断の起点となる改質領域を加工対象物の厚さ方向に複数列形成する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。このようなレーザ加工方法では、加工対象物においてレーザ光が入射する第1の面の位置を検出し、この検出信号に応じてレーザ光の集光点の位置を制御することにより、加工対象物の内部において第1の面から所定の距離の位置に各改質領域を形成することが一般的である。
ところで、改質領域を加工対象物の暑さ方向に複数列形成して加工対象物を切断する場合、第1の面に最も近い改質領域、及び第1の面に対向する第2の面に最も近い改質領域の形成位置には、切断面の品質上、特に高い精度が要求される。なぜならば、これらの改質領域が第1の面及び第2の面から所定の距離の位置にそれぞれ精度良く形成されていないと、切断した際、例えば加工対象物の厚さ方向における切断面の端部が切断予定ラインから大きく外れるいわゆるスカート現象が発生することがあるためである。 By the way, when a plurality of modified regions are formed in the heat direction of the workpiece and the workpieces are cut, the modified region closest to the first surface and the second surface facing the first surface In particular, a high precision is required in terms of the quality of the cut surface at the formation position of the modified region closest to. This is because, if these modified regions are not accurately formed at predetermined distances from the first surface and the second surface, respectively, for example, when the cut surface is cut in the thickness direction of the workpiece. This is because a so-called skirt phenomenon may occur in which the end portion is greatly deviated from the planned cutting line.
しかしながら、上述したようなレーザ加工方法では、第1の面の位置のみを基準として、改質領域を加工対象物の厚さ方向に複数列形成するため、加工対象物の厚さが例えば研削ロットの違いにより複数の加工対象物間でばらついたり、1つの加工対象物においてその一部分が厚く若しくは薄くなったりする場合(すなわち、加工対象物の厚さが変化する場合)には、第2の面に最も近い改質領域を第2の面から所定の距離の位置に精度良く形成することができないおそれがある。 However, in the laser processing method as described above, since the modified region is formed in a plurality of rows in the thickness direction of the processing object based only on the position of the first surface, the thickness of the processing object is, for example, a grinding lot. The second surface when there is a variation between a plurality of workpieces due to the difference between them or when a part of the workpiece is thick or thin (that is, when the thickness of the workpiece changes). There is a possibility that the modified region closest to the position cannot be accurately formed at a predetermined distance from the second surface.
そこで、本発明は、切断予定ラインに沿って改質領域を加工対象物の厚さ方向に複数列形成する場合において、第1の面に最も近い第1の改質領域、及び第2の面に最も近い第2の改質領域を精度良く形成することができるレーザ加工方法を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention provides a first modified region closest to the first surface and a second surface when the modified regions are formed in a plurality of rows in the thickness direction of the workpiece along the cutting line. It is an object of the present invention to provide a laser processing method capable of accurately forming the second modified region closest to.
上記課題を達成するために、本発明に係るレーザ加工方法は、板状の加工対象物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、加工対象物の切断予定ラインに沿って、切断の起点となる改質領域を厚さ方向に複数列形成するレーザ加工方法であって、加工対象物においてレーザ光が入射する第1の面の位置を基準として、改質領域のうち第1の面に最も近い第1の改質領域を形成する工程と、加工対象物において第1の面に対向する第2の面の位置を基準として、改質領域のうち第2の面に最も近い第2の改質領域を形成する工程と、を含むことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a laser processing method according to the present invention irradiates a laser beam with a condensing point inside a plate-like processing object, thereby along the planned cutting line of the processing object. A laser processing method for forming a plurality of modified regions as starting points for cutting in the thickness direction, wherein the first region of the modified regions is based on the position of the first surface on which laser light is incident on the workpiece. Forming the first modified region closest to the first surface and the position of the second surface facing the first surface in the object to be processed as a reference, the second surface of the modified region being the closest to the second surface Forming a near second modified region.
このレーザ加工方法によれば、改質領域のうち第1の面に最も近い第1の改質領域が第1の面の位置を基準として形成され、改質領域のうち第2の面に最も近い第2の改質領域が第2の面の位置を基準として形成される。このように、第1の面及び第2の面の双方の位置が基準とされるため、たとえ加工対象物の厚さが変化する場合であっても、改質領域のうち第1の面に最も近い第1の改質領域の位置及び第2の面に最も近い第2の改質領域の位置が加工対象物の厚さの変化に起因してずれるのを抑制することができる。すなわち、切断予定ラインに沿って改質領域を加工対象物の厚さ方向に複数列形成する場合において、第1の面に最も近い第1の改質領域、及び第2の面に最も近い第2の改質領域を精度良く形成することが可能となる。その結果、切断面の高い品質を保持することができる。なお、各改質領域は、加工対象物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、加工対象物の内部において多光子吸収その他の光吸収を生じさせることで形成される。 According to this laser processing method, the first modified region closest to the first surface in the modified region is formed on the basis of the position of the first surface, and the second modified surface is the most in the modified surface. A near second modified region is formed with reference to the position of the second surface. As described above, since the positions of both the first surface and the second surface are used as a reference, even if the thickness of the workpiece is changed, the first surface of the modified region is changed to the first surface. The position of the first modified region closest to the position of the second modified region closest to the second surface can be prevented from shifting due to the change in the thickness of the workpiece. That is, when a plurality of modified regions are formed in the thickness direction of the workpiece along the planned cutting line, the first modified region closest to the first surface and the first closest to the second surface It becomes possible to form the two modified regions with high accuracy. As a result, the high quality of the cut surface can be maintained. Each modified region is formed by causing multi-photon absorption or other light absorption inside the processing object by irradiating the processing object with a laser beam with the focusing point aligned.
ここで、第1の改質領域を形成する工程においては、第1の面で反射された反射光を検出することにより第1の面の位置に関する第1の位置情報を取得し、当該第1の位置情報に基づいて、第1の面から所定の距離だけ内側に第1の改質領域を形成し、第2の改質領域を形成する工程においては、第2の面で反射された反射光を検出することにより第2の面の位置に関する第2の位置情報を取得し、当該第2の位置情報に基づいて、第2の面から所定の距離だけ内側に第2の改質領域を形成する場合がある。 Here, in the step of forming the first modified region, the first position information regarding the position of the first surface is acquired by detecting the reflected light reflected by the first surface, and the first In the step of forming the first modified region on the inner side by a predetermined distance from the first surface and forming the second modified region based on the positional information, the reflection reflected by the second surface By detecting light, second position information related to the position of the second surface is obtained, and based on the second position information, the second modified region is located on the inner side by a predetermined distance from the second surface. May form.
また、第1の改質領域を形成する工程においては、第1の面で反射された反射光を検出することにより第1の面の位置に関する第1の位置情報を取得し、当該第1の位置情報に基づいて、第1の面から所定の距離だけ内側に第1の改質領域を形成し、第2の改質領域を形成する工程においては、第1の位置情報と加工対象物の厚さに関する厚さ情報とに基づいて、第2の面から所定の距離だけ内側に第2の改質領域を形成する場合がある。 Further, in the step of forming the first modified region, the first position information relating to the position of the first surface is obtained by detecting the reflected light reflected by the first surface, and the first modified region is obtained. In the step of forming the first modified region on the inner side by a predetermined distance from the first surface and forming the second modified region based on the position information, the first position information and the workpiece to be processed are formed. In some cases, the second modified region is formed on the inner side by a predetermined distance from the second surface based on the thickness information regarding the thickness.
また、第2の改質領域を形成する工程においては、第2の面で反射された反射光を検出することにより第2の面の位置に関する第2の位置情報を取得し、当該第2の位置情報に基づいて、第2の面から所定の距離だけ内側に第2の改質領域を形成し、第1の改質領域を形成する工程においては、第2の位置情報と加工対象物の厚さに関する厚さ情報とに基づいて、第1の面から所定の距離だけ内側に第1の改質領域を形成する場合がある。 Further, in the step of forming the second modified region, second position information relating to the position of the second surface is obtained by detecting reflected light reflected by the second surface, and the second modified region is obtained. In the step of forming the second modified region on the inner side by a predetermined distance from the second surface based on the position information, and forming the first modified region, the second position information and the processing object The first modified region may be formed on the inner side by a predetermined distance from the first surface based on the thickness information regarding the thickness.
また、加工対象物が半導体基板を備え、改質領域が溶融処理領域を含む場合がある。 In some cases, the object to be processed includes a semiconductor substrate, and the modified region includes a melt processing region.
また、改質領域を切断の起点として切断予定ラインに沿って加工対象物を切断する工程を含むことが好ましい。これにより、加工対象物を切断予定ラインに沿って精度良く切断することができる。 Moreover, it is preferable to include the process of cut | disconnecting a process target object along a scheduled cutting line by making a modification | reformation area | region into the starting point of cutting | disconnection. As a result, the workpiece can be accurately cut along the scheduled cutting line.
本発明によれば、切断予定ラインに沿って改質領域を加工対象物の厚さ方向に複数列形成する場合において、第1の面に最も近い第1の改質領域、及び第2の面に最も近い第2の改質領域を精度良く形成することができる。 According to the present invention, when a plurality of modified regions are formed in the thickness direction of the object to be processed along the planned cutting line, the first modified region closest to the first surface and the second surface It is possible to accurately form the second modified region closest to.
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。本実施形態のレーザ加工方法では、加工対象物の内部に改質領域を形成するために多光子吸収という現象を利用する。そこで、最初に、多光子吸収により改質領域を形成するためのレーザ加工方法について説明する。 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 of the present embodiment, a phenomenon called multiphoton absorption is used in order to form a modified region inside the workpiece. Therefore, first, a laser processing method for forming a modified region by multiphoton absorption will be described.
材料の吸収のバンドギャップEG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>EG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>EG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/cm2)で決まり、例えばピークパワー密度が1×108(W/cm2)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/cm2)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 pulsed waves, the intensity of laser light is determined by the peak power density of the focus point of the laser beam (W / cm 2), for example, the peak power density multiphoton at 1 × 10 8 (W / cm 2) or more conditions Absorption occurs. The peak power density is obtained by (energy per one pulse of laser light at a 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方法の原理について、図1〜図6を参照して説明する。図1に示すように、ウェハ状(板状)の加工対象物1の表面3には、加工対象物1を切断するための切断予定ライン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。本実施形態に係るレーザ加工方法では、図2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を照射して改質領域7を形成する。なお、集光点Pとは、レーザ光Lが集光する箇所のことである。また、切断予定ライン5は、直線状に限らず曲線状であってもよいし、仮想線に限らず加工対象物1に実際に引かれた線であってもよい。
The principle of the laser processing method according to this embodiment using such multiphoton absorption will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, there is a planned
そして、レーザ光Lを切断予定ライン5に沿って(すなわち、図1の矢印A方向に)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の内部に形成され、この改質領域7が切断起点領域8となる。ここで、切断起点領域8とは、加工対象物1が切断される際に切断(割れ)の起点となる領域を意味する。この切断起点領域8は、改質領域7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7が断続的に形成されることで形成される場合もある。
Then, the condensing point P is moved along the planned
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を形成するものではない。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 laser processing method according to the present embodiment does not form the modified
加工対象物1の内部に切断起点領域8を形成すると、この切断起点領域8を起点として割れが発生し易くなるため、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を高精度に切断することが可能になる。
If the
この切断起点領域8を起点とした加工対象物1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8形成後、加工対象物1に人為的な力が印加されることにより、切断起点領域8を起点として加工対象物1が割れ、加工対象物1が切断される場合である。これは、例えば加工対象物1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1の切断起点領域8に沿って加工対象物1に曲げ応力やせん断応力を加えたり、加工対象物1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8を形成することにより、切断起点領域8を起点として加工対象物1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1が切断される場合である。これは、例えば加工対象物1の厚さが小さい場合には、1列の改質領域7により切断起点領域8が形成されることで可能となり、加工対象物1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7により切断起点領域8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8が形成されていない部位に対応する部分の表面3上にまで割れが先走ることがなく、切断起点領域8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1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。
The following two types of cutting of the
さて、本実施形態に係るレーザ加工方法において、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)の場合がある。 In the laser processing method according to the present embodiment, the modified regions formed by multiphoton absorption include the following cases (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LiTaO3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1×108(W/cm2)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/cm2)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:3.14×10−8cm2
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/cm2)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、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を参照して説明する。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。このように形成されたクラック領域9が切断起点領域となる。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とに到達し、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1の表面3と裏面21と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1に力が印加されることにより成長する場合もある。
Next, the mechanism of cutting the workpiece by forming the crack region will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 8, the laser beam L is irradiated with the focusing point P inside the
(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1×108(W/cm2)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/cm2)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 processing region is a region once solidified after melting, a region in a molten state, a region in which the material is 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 referred to as 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, and 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(半導体基板)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 (semiconductor substrate). 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:3.14×10−8cm2
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
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
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11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
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。そして、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。このように、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。ちなみに、溶融処理領域は多光子吸収のみでなく、他の吸収作用を含む場合もある。 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. And 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. In this way, when the cutting start region is formed by the melt processing region inside the workpiece, unnecessary cracking off the cutting start region line is unlikely to occur during cleaving, so that cleaving control is facilitated. Incidentally, the melt processing region may include not only multiphoton absorption but also other absorption effects.
(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1×108(W/cm2)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/cm2)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, and still more accurately.
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(Al2O3)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、本発明の好適な実施形態について説明する。
〔第1実施形態〕
Next, a preferred embodiment of the present invention will be described.
[First Embodiment]
図14及び図15に示すように、加工対象物1は、シリコンウェハ11と、複数の機能素子15を含んでシリコンウェハ11の表面(以下、単に「表面」ともいう。)11aに形成された機能素子層16とを備え、その厚さが約300μmとなっている。機能素子15は、例えば、結晶成長により形成された半導体動作層、フォトダイオード等の受光素子、レーザダイオード等の発光素子、又は回路として形成された回路素子等であり、シリコンウェハ11のオリエンテーションフラット6に平行な方向及び垂直な方向にマトリックス状に多数形成されている。このような加工対象物1は、隣り合う機能素子15間を通るように格子状に設定された切断予定ライン5(図14の破線参照)に沿って切断され、微小チップであるディスクリートデバイス等となるものである。
As shown in FIGS. 14 and 15, the
この加工対象物1を切断する場合、まず、機能素子層16の表面に保護テープを貼り付け、保護テープにより機能素子層16を保護した状態で、レーザ加工装置のステージに、加工対象物1を保持した保護テープを固定する。続いて、加工対象物1の裏面(以下、単に「裏面」ともいう。)21からシリコンウェハ11の内部に集光点を合わせて多光子吸収が生じる条件でレーザ光を照射し、各切断予定ライン5に沿って、切断の起点となる改質領域を形成する(裏面入射加工)。ここでは、各切断予定ライン5に沿って加工対象物1の厚さ方向に改質領域を6列形成する。続いて、ステージに固定された保護テープを加工対象物1と共に離隔させる。そして、シリコンウェハ11の裏面21にエキスパンドテープを貼り付け、機能素子層16の表面から保護テープを剥がした後、エキスパンドテープを拡張させる。これにより、改質領域を切断の起点として、加工対象物1が切断予定ライン5に沿って機能素子15毎に精度良く切断され、複数の半導体チップが互いに離間することになる。なお、改質領域は、溶融処理領域の他に、クラック領域等を含む場合がある。
When the
ところで、加工対象物1は、その厚さが例えば研削ロットの違いにより複数の加工対象物1間でばらついたり、1つの加工対象物1において研削時のムラ等によりその一部分が厚く若しくは薄くなったりする場合(加工対象物1の厚さが変化する場合)がある。具体的には、厚さ300μmの加工対象物1では、複数の加工対象物1間で厚さが±10μm以上ばらつくことがあり、また、1つの加工対象物1中でその一部分の厚さが±5μm以上ばらつくことがある。
By the way, the thickness of the
しかし、一般的なオートフォーカス機能では、加工対象物1の厚さを一定とみなし、レーザ光入射面である裏面21の変位量のみを測定する事により、レーザ光の集光点位置を裏面21から所定の位置に制御する。そのため、従来、図20に示すように、形成された改質領域Mのうち表面11aに最も近い改質領域は、加工対象物1が厚い部分では当該加工対象物1から飛び出るように形成されたり、加工対象物1が薄い部分では加工対象物1の深い位置まで届かずに裏面21寄りに形成されたりしてしまうことがある。
However, in a general autofocus function, the thickness of the
そこで、本実施形態のレーザ加工方法では、加工対象物1の切断予定ライン5に沿って、厚さ方向に複数列形成された改質領域のうち、裏面(第1の面)21に最も近い第1の改質領域が裏面21の位置を基準として形成され、表面(第2の面)11aに最も近い第2の改質領域が表面11aの位置を基準として形成される。以下、この改質領域の形成についてより詳細に説明する。
Therefore, in the laser processing method of the present embodiment, the modified region formed in a plurality of rows in the thickness direction along the
[ハイトセット]
まず、加工対象物1の裏面21に投影した例えばレクチル画像のピントを合わせた状態で、測距用レーザ光を照射し、裏面21で反射した測距用レーザ光の反射光を電圧値として検出し、検出された電圧値をメモリーする(図16中のS1)。
[Height set]
First, in a state where, for example, a reticle image projected onto the
[トレース]
続いて、測距用レーザ光を照射し裏面21で反射する測距用レーザ光の反射光を電圧値として検出しつつ、この電圧値がハイトセットによる電圧値を維持するように切断予定ライン5に沿ってスキャンして、切断予定ライン5に沿う裏面21の変位を取得し、当該裏面21の変位を裏面位置情報(第1の位置情報)としてメモリーする。すなわち、裏面位置情報が、裏面21からハイトセットした裏面21位置までの厚さ方向の相対距離として求められる。
裏面位置情報=裏面21の変位
=裏面21からハイトセットした裏面21位置までの厚さ方向の相対距離
[trace]
Subsequently, while the reflected light of the distance measuring laser light irradiated with the distance measuring laser light and reflected by the
Back surface position information = displacement of the
= Relative distance in the thickness direction from the
このとき、測距用レーザ光をスキャンすると同時に、切断予定ライン5に沿って、厚さ測定器により光学的に加工対象物1の厚さ(厚さ情報)を測定し演算する。具体的には、図17(a)に示すように、切断予定ライン5に沿って、裏面21からの反射光L1及び加工対象物1の内部に透過して表面11aで反射する反射光L2をラインセンサ50で受光する。そして、ラインセンサ50におけるこれらの反射光L1,L2の受光位置と予め求められた加工対象物1の屈折率とにより、表面11aから裏面21までの距離、すなわち加工対象物1の厚さを演算する。
At this time, the distance measuring laser beam is scanned, and at the same time, the thickness (thickness information) of the
そして、この演算された加工対象物1の厚さに上述の裏面位置情報を加算し、切断予定ライン5に沿う表面位置情報(第2の位置情報)としてメモリーする。すなわち、表面位置情報が、表面11aからハイトセットした裏面21位置までの厚さ方向の相対距離として求められる(図16中のS2)。
表面位置情報=裏面位置情報+加工対象物1の厚さ
=表面11aからハイトセットした裏面21位置までの厚さ方向の相対距離
Then, the above-described back surface position information is added to the calculated thickness of the
Front surface position information = Back surface position information + Thickness of
= Relative distance in the thickness direction from the
なお、ここでは、裏面21の測定系と加工対象物1の厚さの測定系とが2軸で構成されている。また、裏面21の変位及び加工対象物1の厚さが、切断予定ライン5に沿った方向の座標と関連付けされて取得されている。従って、裏面21の測定系と加工対象物1の厚さ測定系とを2軸で構成され、各測定系の間の距離D1から裏面位置情報及び表面位置情報を座標上で合成され、裏面位置情報及び表面位置情報が精度良く求められている。
Here, the measurement system for the
或いは、図17(b)に示すように、裏面21からの反射光L3と表面11aからの反射光L4とを干渉させることにより、加工対象物1の厚さを測定することもある。この場合でも、裏面21の測定系と加工対象物1の厚さ測定系とが2軸で構成されており、また、裏面21の変位及び加工対象物1の厚さが、切断予定ライン5に沿った方向の座標と関連付けされて取得されている。よって、各測定系の間の距離D2から裏面位置情報及び表面位置情報が座標上で合成され、裏面位置情報及び表面位置情報が精度良く求められている。
Or as shown in FIG.17 (b), the thickness of the
[改質領域の形成]
続いて、図18(a)に示すように、加工対象物1の内部において、表面11aから10μmだけ内側(図示上側)に集光点を合わせてレーザ光を照射し、切断予定ライン5に沿ってスキャンする。具体的には、加工対象物1の内部において、表面位置情報から10μmだけ裏面21側の位置に集光点を移動させてレーザ光を出力0.72Wで照射し、メモリーされた表面位置情報を位置調整素子(本実施形態ではピエゾ素子を用いたアクチュエーター)により再生して集光点位置を制御しつつ切断予定ライン5に沿ってスキャンする。これにより、これにより、表面11aを基準にして当該表面11aから10μmだけ内側に改質領域(第2の改質層)M1が切断予定ライン5に沿って形成される(図16中のS3)。具体的には、表面位置情報から10μmだけ裏面21側の位置に、切断予定ライン5に沿った改質領域M1が形成される。
[Formation of modified region]
Subsequently, as shown in FIG. 18A, inside the
続いて、図18(b)に示すように、加工対象物1の内部において、表面11aから25μmだけ内側(図示上側)に集光点を合わせてレーザ光を照射し、切断予定ライン5に沿ってスキャンする。具体的には、加工対象物1の内部において、表面位置情報から25μmだけ裏面21側の位置に集光点を移動させてレーザ光を出力1.20Wで照射し、メモリーされた表面位置情報をピエゾ素子により再生して集光点位置を制御しつつ切断予定ライン5に沿ってスキャンする。これにより、表面11aを基準にして当該表面11aから25μmだけ内側に、改質領域M2が切断予定ライン5に沿って形成される(図16中のS4)。具体的には、表面位置情報から25μmだけ裏面21側の位置に、切断予定ライン5に沿った改質領域M2が形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 18 (b), within the
続いて、加工対象物1の内部において、表面11aから35μmだけ内側(図示上側)に集光点を合わせてレーザ光を照射し、切断予定ライン5に沿ってスキャンする。具体的には、加工対象物1の内部において、表面位置情報から35μmだけ裏面21側の位置に集光点を移動させてレーザ光を出力1.20Wで照射し、メモリーされた表面位置情報をピエゾ素子により再生して集光点位置を制御しつつ切断予定ライン5に沿ってスキャンする。これにより、表面11aを基準にして当該表面11aから35μmだけ内側に、改質領域M3が切断予定ライン5に沿って形成される(図16中のS5)。具体的には、表面位置情報から35μmだけ裏面21側の位置に、切断予定ライン5に沿った改質領域M3が形成される。
Subsequently, inside the
続いて、加工対象物1の内部において、表面11aから45μmだけ内側(図示上側)に集光点を合わせてレーザ光を照射し、切断予定ライン5に沿ってスキャンする。具体的には、加工対象物1の内部において、表面位置情報から45μmだけ裏面21側の位置に集光点を移動させてレーザ光を出力1.20Wで照射し、メモリーされた表面位置情報をピエゾ素子により再生して集光点位置を制御しつつ切断予定ライン5に沿ってスキャンする。これにより、表面11aを基準にして当該表面11aから45μmだけ内側に、改質領域M4が切断予定ライン5に沿って形成される(図16中のS6)。具体的には、表面位置情報から45μmだけ裏面21側の位置に、切断予定ライン5に沿った改質領域M4が形成される。
Subsequently, inside the
続いて、図18(c)に示すように、加工対象物1の内部において、裏面21から25μmだけ内側(図示下側)に集光点を合わせてレーザ光を照射し、切断予定ライン5に沿ってスキャンする。具体的には、加工対象物1の内部において、裏面位置情報から25μmだけ表面11a側の位置に集光点を移動させてレーザ光を出力1.20Wで照射し、メモリーされた裏面位置情報をピエゾ素子により再生して集光点位置を制御しつつ切断予定ライン5に沿ってスキャンする。これにより、裏面21を基準として当該裏面21から25μmだけ内側に、改質領域M5が切断予定ライン5に沿って形成される(図16中のS7)。具体的には、裏面位置情報から25μmだけ表面11a側の位置に、切断予定ライン5に沿った改質領域M5が形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 18 (c), within the
最後に、加工対象物1の内部において、裏面21から15μmだけ内側(図示下側)に集光点を合わせてレーザ光を照射し、切断予定ライン5に沿ってスキャンする。具体的には、加工対象物1の内部において、裏面位置情報から10μmだけ表面11a側の位置に集光点を移動させてレーザ光を出力0.68Wで照射し、メモリーされた裏面位置情報をピエゾ素子により再生して集光点位置を制御しつつ切断予定ライン5に沿ってスキャンする。これにより、裏面21を基準として当該裏面21から15μmだけ内側に、改質領域(第2の改質層)M6が切断予定ライン5に沿って形成される(図16中のS8)。具体的には、裏面位置情報から15μmだけ表面11a側の位置に、切断予定ライン5に沿った改質領域M6が形成される。
Finally, within the
ここで、加工対象物1の内部において厚さ方向に複数列形成された改質領域M1〜M6のうち、改質領域M5,M6は、上面にハーフカットを形成するための改質領域であり、いわゆるハーフカットSDと称される。このハーフカットは、エキスパンドテープを拡張させることによる分離を確実にするものであり、よって、ハーフカットSDは、大変重要な要素である。また、複数列形成された改質領域M1〜M6のうち、表面11aに最も近い改質領域M1は、切断後の切断面の品質に特に影響する改質領域であり、いわゆる品質SDと称される。品質SDは、機能素子層16を精度良く切断するためのものであり、加工対象物1を切断する際の品質を維持させるため、大変重要な要素である。
Here, among the modified regions M1 to M6 formed in a plurality of rows in the thickness direction inside the
そこで、本実施形態では、上述のように、加工対象物1の内部において、裏面21を基準として当該裏面21から所定の距離だけ内側に、改質領域M5,M6を切断予定ライン5に沿って形成すると共に、表面11aを基準として当該表面11aから所定の距離だけ内側に、改質領域M1を切断予定ライン5に沿って形成する。このように、裏面21及び表面11aの双方の位置が基準とされるため、たとえ加工対象物1の厚さがばらついて変化しても、改質領域M5,M6の位置及び改質領域M6の位置が加工対象物1の厚さの変化に起因してずれてしまうのを抑制することができる。従って、本実施形態によれば、切断予定ライン5に沿って改質領域を加工対象物1の厚さ方向に複数列形成する場合において、裏面21に最も近い改質領域M6、改質領域M6に隣接する改質領域M5、及び表面11aに最も近い改質領域M1を精度良く形成することができる。
Therefore, in the present embodiment, as described above, inside the
さらに、このように本実施形態では、改質領域M5,M6が精度良く形成されるため、以下の効果を奏する。すなわち、改質領域M5,M6が裏面21に近すぎることからハーフカットが蛇行し品質が劣化することを抑制する。さらに、改質領域M5,M6が裏面21から離れすぎることから当該改質領域M5,M6から発生する亀裂の伸びが不十分になり、ハーフカットがうまく形成されないことも防止する。
Furthermore, in this embodiment, since the modified regions M5 and M6 are formed with high accuracy, the following effects can be obtained. That is, since the modified regions M5 and M6 are too close to the
また、上述のように、改質領域M1が精度良く形成されるため、以下の効果を奏する。すなわち、改質領域M1が表面11aに近すぎることから照射されるレーザ光が加工対象物1から突出してしまい表面11aに孔が穿かれ、加工対象物1の抗折強度が弱まってしまうことを抑制する。さらに、改質領域M1が表面11aから離れすぎることから切断面において表面11a側の端部が切断予定ライン5から大きく外れるいわゆるスカート現象が発生することを防止する。なお、本実施形態では、裏面入射加工のためにレーザ光が入射する面と反対側の面である表面11aに機能素子15が形成されており、よって、スカート現象の発生を防止するという上記効果は特に顕著である。
Moreover, since the modified region M1 is formed with high accuracy as described above, the following effects are obtained. That is, since the modified region M1 is too close to the
また、本実施形態によれば、加工対象物1に厚さのばらつきやムラが存在することによる改質領域の位置のずれを補正でき、また、表面11aとの距離及び裏面21との距離に依存する改質領域の品質を最良にして、切断後の切断面品質を最良とする多段加工を行うことが可能となる。
Further, according to the present embodiment, it is possible to correct the shift of the position of the modified region due to the thickness variation or unevenness of the
なお、加工対象物1の厚さは、接触型の厚さ測定器で測定することも考えられるが、この場合には、加工対象物1とステージとの間に異物があったり、エキスパンドテープに貼り付けた際にエキスパンドテープと加工対象物1との間に空気が混入したりすることがあり、接触した加工対象物1の位置が必ずしも加工対象物1の厚さを示す位置とはならない。そこで、本実施形態では、透過型のレーザを使用する測定器を用いており、加工対象物1の厚さが精度良く測定されている。
The thickness of the
ちなみに、本実施形態では、上述のように、改質領域M2,M3,M4は、表面11aを基準として形成されているが、本実施形態に限定されるものではなく、改質領域M2,M3,M4は、裏面21を基準として形成されていてもよい。
〔第2実施形態〕
Incidentally, in the present embodiment, as described above, the modified regions M2, M3, and M4 are formed on the basis of the
[Second Embodiment]
次に、本発明の第2実施形態に係るレーザ加工方法について説明する。この第2実施形態に係るレーザ加工方法が、第1実施形態に係るレーザ加工方法と違う点は、加工対象物1の厚さを測定せずに、図19に示すように、オートフォーカス機能における光学系を利用して裏面21での反射光L5及び表面11aでの反射光L6をそれぞれ検出した点である。
Next, a laser processing method according to the second embodiment of the present invention will be described. The laser processing method according to the second embodiment is different from the laser processing method according to the first embodiment in that an autofocus function is used as shown in FIG. This is a point where the reflected light L5 on the
具体的には、本実施形態に係るレーザ加工方法では、裏面21で反射した反射光L5及び加工対象物1を透過し表面11aで反射した反射光L6をそれぞれ検出し、表面11aの変位と裏面21の変位とをそれぞれ直接に取得することで、裏面位置情報及び表面位置情報が直接に求められる。
裏面位置情報=裏面21の変位
=裏面21からハイトセットした裏面21位置までの厚さ方向の相対距離
表面位置情報=表面11aの変位
=表面11aからハイトセットした裏面21位置までの厚さ方向の相対距離
Specifically, in the laser processing method according to the present embodiment, the reflected light L5 reflected by the
Back surface position information = displacement of the
= Relative distance in the thickness direction from the
= Relative distance in the thickness direction from the
このように、本実施形態のレーザ加工方法であっても、上記実施形態と同様な効果、すなわち、たとえ加工対象物1の厚さがばらついて変化しても、改質領域M5,M6の位置及び改質領域M6の位置が加工対象物1の厚さの変化に起因してずれてしまうのを抑制するという効果を奏する。これにより、切断予定ライン5に沿って改質領域を加工対象物1の厚さ方向に複数列形成する場合において、裏面21に最も近い改質領域M6、改質領域M6に隣接する改質領域M5、及び表面11aに最も近い改質領域M1を精度良く形成することができる。
As described above, even in the laser processing method of the present embodiment, the same effects as those of the above-described embodiment, that is, the positions of the modified regions M5 and M6 even if the thickness of the
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。 The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment.
例えば、上記実施形態では、加工対象物1の表面11aの変位等を測定した後にレーザ光をスキャンして改質領域を形成するいわゆるトレース加工であるが、表面11aの変位等を測定すると同時に改質領域を形成するいわゆるリヤルタイム加工でもよい。
For example, in the above-described embodiment, the so-called trace processing is performed in which the modified region is formed by scanning the laser beam after measuring the displacement or the like of the
また、加工対象物を透過する測距用レーザ光及び透過せずに反射される測距用レーザ光の照射に際しては、複数のレーザ光源を用いてもよく、1つのレーザ光源から波長を変えて照射してもよい。 Further, when irradiating the distance measuring laser light that passes through the object to be processed and the distance measuring laser light that is reflected without being transmitted, a plurality of laser light sources may be used, and the wavelength is changed from one laser light source. It may be irradiated.
また、上記実施形態では、機能素子15が形成された表面11aに対向する裏面21側からレーザ光を入射する裏面入射加工としているが、表面11a側からレーザ光を入射する加工であっても勿論良い。
Moreover, in the said embodiment, although it is set as the back surface incident process which injects a laser beam from the
また、加工対象物として、シリコンウェハ11を備えた加工対象物1を用いているが、シリコンウェハ11でなくとも、例えば、ガリウム砒素等の半導体化合物材料、圧電材料、サファイヤ等の結晶性を有する材料でもよい。
Moreover, although the
1…加工対象物、5…切断予定ライン、11a…表面(第2の面)、21…裏面(第1の面)、L…レーザ光、L1,L3,L5…反射光(第1の面で反射された反射光)、L2,L4,L6…反射光(第2の面で反射された反射光)、M1,M2,M3,M4,M5,M6…改質領域、P…集光点。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記加工対象物においてレーザ光が入射する第1の面の位置を基準として、前記改質領域のうち前記第1の面に最も近い第1の改質領域を形成する工程と、
前記加工対象物において前記第1の面に対向する第2の面の位置を基準として、前記改質領域のうち前記第2の面に最も近い第2の改質領域を形成する工程と、を含むことを特徴とするレーザ加工方法。 By aligning a condensing point inside the plate-like workpiece and irradiating the laser beam, a modified region serving as a starting point of cutting along the planned cutting line of the workpiece is set to the thickness of the workpiece. A laser processing method for forming a plurality of rows in the vertical direction,
Forming a first modified region closest to the first surface among the modified regions with reference to a position of a first surface on which laser light is incident on the workpiece;
Forming a second modified region closest to the second surface among the modified regions, based on the position of the second surface facing the first surface in the workpiece. A laser processing method comprising:
前記第2の改質領域を形成する工程においては、前記第2の面で反射された反射光を検出することにより前記第2の面の位置に関する第2の位置情報を取得し、当該第2の位置情報に基づいて、前記第2の面から所定の距離だけ内側に前記第2の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。 In the step of forming the first modified region, first position information relating to the position of the first surface is acquired by detecting reflected light reflected by the first surface, and the first Based on the positional information, the first modified region is formed on the inner side by a predetermined distance from the first surface,
In the step of forming the second modified region, second position information regarding the position of the second surface is obtained by detecting reflected light reflected by the second surface, and the second 2. The laser processing method according to claim 1, wherein the second modified region is formed on the inner side by a predetermined distance from the second surface based on the position information.
前記第2の改質領域を形成する工程においては、前記第1の位置情報と前記加工対象物の厚さに関する厚さ情報とに基づいて、前記第2の面から所定の距離だけ内側に前記第2の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。 In the step of forming the first modified region, first position information relating to the position of the first surface is acquired by detecting reflected light reflected by the first surface, and the first Based on the positional information, the first modified region is formed on the inner side by a predetermined distance from the first surface,
In the step of forming the second modified region, on the basis of the first position information and the thickness information related to the thickness of the workpiece, the inner side is a predetermined distance from the second surface. The laser processing method according to claim 1, wherein a second modified region is formed.
前記第1の改質領域を形成する工程においては、前記第2の位置情報と前記加工対象物の厚さに関する厚さ情報とに基づいて、前記第1の面から所定の距離だけ内側に前記第1の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。 In the step of forming the second modified region, second position information regarding the position of the second surface is obtained by detecting reflected light reflected by the second surface, and the second Based on the positional information, the second modified region is formed on the inner side by a predetermined distance from the second surface,
In the step of forming the first modified region, on the basis of the second position information and the thickness information related to the thickness of the workpiece, the inner side is a predetermined distance from the first surface. The laser processing method according to claim 1, wherein the first modified region is formed.
The laser processing method according to any one of claims 1 to 5, further comprising a step of cutting the object to be processed along the scheduled cutting line with the modified region as a starting point for cutting.
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