JP2009023194A

JP2009023194A - 基板分割方法およびレーザ照射装置

Info

Publication number: JP2009023194A
Application number: JP2007187945A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Yamazaki; 豊山崎
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-07-19
Filing date: 2007-07-19
Publication date: 2009-02-05

Abstract

【課題】分割予定線に沿う方向に長い改質領域を形成すること。
【解決手段】パルスレーザ光の長軸方向を石英基板Ｗの分割予定線に沿う方向に一致させるようにした。そのため、例えば、楕円形状のパルスレーザ光の短軸方向を石英基板Ｗの分割予定線に沿う方向に一致させる方法に比べ、パルスレーザ光の照射領域を分割予定線に沿う方向に拡大でき、分割予定線に沿う方向に長い改質領域を形成できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、レーザ光を基板に照射することで、当該基板の分割予定線に沿って改質領域を形成する基板分割方法およびレーザ照射装置に関する。

従来、この種の技術としては、例えば、レーザ光を集光して基板に照射することで、基板の分割予定線に沿って改質領域を形成し、基板を改質領域部分で容易に分割できるようにするものがある。
また、例えば、照射光の偏光方向に沿って改質領域が形成されるというシリコンの性質を利用し、加工対象物としてシリコン基板が用いられる場合に、レーザ光の偏光方向をシリコン基板の分割予定線に沿う方向に一致させることで、分割予定線に沿う方向に長い改質領域を形成し、レーザ光の照射位置間の距離を長くとって、加工効率を向上できるようにするものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−１９２３６７号公報

しかしながら、例えば、石英のように、照射光の偏光方向に沿って改質領域が形成されるという性質がない加工対象物の場合には、上記従来技術のうち後者のように、レーザ光の偏光方向を分割予定線に沿う方向に一致させても、分割予定線に沿う方向に長い改質領域が形成されず、加工効率を適切に向上できない。
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであって、基板の分割予定線に沿う方向に長い改質領域を形成可能な基板分割方法およびレーザ照射装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る基板分割方法は、光軸直交断面が楕円形状のレーザ光を基板に照射することで、基板の分割予定線に沿って当該基板に改質領域を形成し、その後、外力を加えて改質領域部分で基板を分割する基板分割方法であって、楕円形状のレーザ光の長軸方向を基板の分割予定線に沿う方向に一致またはほぼ一致させることを特徴とする。
この発明によれば、レーザ光の照射領域を分割予定線に沿う方向に拡大することができ、分割予定線に沿う方向に長い改質領域を形成することができる。

また、本発明に係る基板分割方法は、基板は、石英または硼珪酸ガラスであることを特徴とする。
さらに、本発明に係る基板分割方法は、楕円形状のレーザ光は、フェムト秒レーザ、ピコ秒パルスレーザ、又はＹＡＧレーザのいずれかであることを特徴とする。
この発明によれば、基板の分割に適したレーザを用いて基板を分割することができる。
また、本発明に係る基板分割方法は、楕円形状のレーザ光は、レーザ光源から出射されたレーザ光を、収束手段を用いて楕円形状に収束させたものであることを特徴とする。

さらに、本発明に係るレーザ照射装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光源から出射されたレーザ光を光軸直交断面が楕円形状となるように収束させる収束手段と、楕円形状に収束されたレーザ光を集光する集光手段と、集光手段で集光されたレーザ光が基板の分割予定線に沿って当該基板に改質領域を形成するように、集光手段と基板との相対位置を制御する位置制御手段と、を備え、収束手段は、レーザ光の長軸方向が基板の
分割予定線に沿う方向に一致またはほぼ一致する楕円形状に収束させることを特徴とする。
この発明によれば、レーザ光の照射領域を分割予定線に沿う方向に拡大することができ、分割予定線に沿う方向に長い改質領域を形成することができる。

以下、本発明の実施形態を説明する。
＜構成＞
本実施形態のレーザ照射装置の構成について説明する。
図１は、レーザ照射装置１００の構成を示す概略図である。
レーザ照射装置１００は、図１に示すように、パルスレーザ光を出射するレーザ光源１０１と、出射されたパルスレーザ光を反射するダイクロイックミラー１０２と、図２に示すように、反射したパルスレーザ光を光軸直交断面が楕円形状となるように収束させるシリンドリカルレンズ１０３と、楕円形状に収束されたパルスレーザ光を集光する集光レンズ１０４と、を備えている。また、加工対象物である石英基板Ｗを載置するステージ１０５と、ステージ１０５を集光レンズ１０４に対して水平面直交２軸方向、すなわち図１に記載のＸ軸およびＹ軸方向に移動させるＸ軸スライド部１０６およびＹ軸スライド部１０７と、を備えている。また、ステージ１０５上に載置された石英基板Ｗに対して集光レンズ１０４の高さ方向、すなわち図１に記載のＺ軸方向の位置を変えてパルスレーザ光の集光点の位置を調整するＺ軸スライド機構１０８を備えている。

また、レーザ照射装置１００は、前記各構成を制御するメインコンピュータ１０９を備えており、メインコンピュータ１０９は、レーザ光源１０１の出力パワーやパルス幅、パルス周期を制御し、Ｚ軸スライド機構１０８を駆動して集光レンズ１０４のＺ軸方向の位置を制御する。さらに、Ｘ軸スライド部１０６とＹ軸スライド部１０７をそれぞれレールに沿って移動させるモータ（図示省略）を駆動する。また、シリンドリカルレンズ１０３を制御し、収束されるパルスレーザ光の楕円形状の長軸方向を調整する。

レーザ光源１０１としては、例えば、チタンサファイアを固体光源とするレーザ光をフェムト秒のパルス幅で出射する、いわゆるフェムト秒レーザが用いられる。この場合、パルスレーザ光は、波長分散特性を有しており、中心波長が８００ｎｍ、パルス幅は約３００ｆｓ（フェムト秒）、パルス周期は５ｋＨｚ、出力は約１０００ｍＷである。
なお、レーザ光源１０１には、フェムト秒レーザに代えて、ピコ秒パルスレーザ（中心波長：８００ｎｍ、パルス幅：３ｐｓ、平均出力：１Ｗ）やＹＡＧレーザ（波長：３５５ｎｍ、パルス幅：３５ｎｓ、平均出力：１０Ｗ）を用いることも可能である。

このレーザ照射装置１００では、メインコンピュータ１０９によって、レーザ照射装置１００の各構成を制御し、石英基板Ｗの分割予定線に沿って改質領域を形成する。
その際、メインコンピュータ１０９は、シリンドリカルレンズ１０３を制御し、石英基板Ｗを平面視した図３に示すように、パルスレーザ光を、長軸方向が石英基板Ｗの分割予定線に沿う方向に一致する楕円形状に収束させる。

そして、石英基板Ｗの分割予定線に沿って改質領域を形成し、その後、外力を加えて改質領域で分割する。
すなわち、本発明者らは、レーザ光を用いた基板分割の加工効率を向上すべく鋭意検討した結果、石英基板Ｗの場合、レーザ光の偏光方向を分割予定線に沿うように設定しても改質領域を分割予定線方向に長くできないことを見いだした。

これに対し、光軸直交断面が楕円形状のレーザ光を用い、当該楕円形状の長軸方向を分割予定線に沿う方向に一致させることで改質領域を分割予定線方向に長くすることができ
、レーザ光の照射回数を低減することができる。
以上、本実施形態では、図１のレーザ光源１０１が特許請求の範囲に記載のレーザ光源を構成し、以下同様に、図１のシリンドリカルレンズ１０３が収束手段を構成し、図１の集光レンズ１０４が集光手段を構成し、図１のＺ軸スライド機構１０８、メインコンピュータ１０９が位置制御手段を構成する。

＜作用・効果＞
（１）このように、本実施形態では、パルスレーザ光の長軸方向を石英基板Ｗの分割予定線に沿う方向に一致させるようにした。そのため、パルスレーザ光の照射領域を分割予定線に沿う方向に拡大することができ、分割予定線に沿う方向に長い改質領域を形成することができる。その結果、パルスレーザ光の照射位置間の距離を長くすることができ、パルスレーザ光の照射回数を低減することで、加工効率を向上することができる。

なお、パルスレーザ光の長軸方向と石英基板Ｗの分割予定線の方向とを一致させる例を示したが、例えば、それらをほぼ一致させるようにするだけでもよい。
ちなみに、楕円形状のパルスレーザ光の短軸方向を石英基板Ｗの分割予定線に沿う方向に一致させる方法にあっては、石英基板Ｗを平面視した図４に示すように、分割予定線に沿う方向へのパルスレーザ光の照射領域が狭いので、本実施形態のように長軸方向を分割予定線に沿う方向に一致させた場合と同一の間隔でパルスレーザ光を照射すると、照射されたパルスレーザ光による改質領域間が離れてしまう。

（２）また、本実施形態では、加工対象物として、石英基板Ｗを用いる例を示したが、例えば、硼珪酸ガラスによる基板を用いることもできる。
さらに、パルスレーザ光として、フェムト秒レーザを用いる例を示したが、例えば、ピコ秒パルスレーザまたはＹＡＧレーザを用いることもできる。そのようにすれば、基板の分割に適したレーザを用いて基板を分割することができる。

（３）また、シリンドリカルレンズ１０３を用いて楕円形状に収束させたパルスレーザ光を用いる例を示したが、例えば、レーザ光源１０１から出射されるパルスレーザ光の光軸直交断面が楕円形状である場合には当該パルスレーザ光をそのまま用い、パルスレーザ光の長軸方向が石英基板Ｗの分割予定線に沿う方向に一致するように、レーザ光源１０１の配置を設定するようにしてもよい。

レーザ照射装置１００の構成を示す概略図である。楕円形状のパルスレーザ光の光軸直交断面形状を示す図である。パルスレーザ光の照射状態を示す平面図である。比較例におけるパルスレーザ光の照射状態を示す平面図である。

符号の説明

１００レーザ照射装置、１０１レーザ光源、１０２ダイクロイックミラー、１０３
シリンドリカルレンズ、１０４集光レンズ、１０５ステージ、１０６Ｘ軸スライド部、１０７Ｙ軸スライド部、１０８Ｚ軸スライド機構、１０９メインコンピュータ。

Claims

光軸直交断面が楕円形状のレーザ光を基板に照射することで、前記基板の分割予定線に沿って当該基板に改質領域を形成し、その後、外力を加えて前記改質領域部分で前記基板を分割する基板分割方法であって、
前記楕円形状のレーザ光の長軸方向を前記基板の分割予定線に沿う方向に一致またはほぼ一致させることを特徴とする基板分割方法。
前記基板は、石英または硼珪酸ガラスであることを特徴とする請求項１に記載の基板分割方法。
前記楕円形状のレーザ光は、フェムト秒レーザ、ピコ秒パルスレーザ、又はＹＡＧレーザのいずれかであることを特徴とする請求項１または２に記載の基板分割方法。
前記楕円形状のレーザ光は、レーザ光源から出射されたレーザ光を、収束手段を用いて楕円形状に収束させたものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の基板分割方法。
レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を光軸直交断面が楕円形状となるように収束させる収束手段と、前記楕円形状に収束されたレーザ光を集光する集光手段と、前記集光手段で集光されたレーザ光が基板の分割予定線に沿って当該基板に改質領域を形成するように、前記集光手段と前記基板との相対位置を制御する位置制御手段と、を備え、
前記収束手段は、前記レーザ光の長軸方向が前記基板の分割予定線に沿う方向に一致またはほぼ一致する楕円形状に収束させることを特徴とするレーザ照射装置。