JP2010093244A - 割断用スクライブ線の形成方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 エネルギ吸収効率の低い比較的透明な基板であっても、それに作り込まれたデバイス回路に熱的損傷を与えることなく、これに割断に必要な十分な深さのスクライブ線を形成すること。
【解決手段】 レーザ発振器をＱスイッチ駆動して得られるパルス状レーザビームを、前記基板と前記ビームとを相対的に移動させることにより、前記基板上の割断予定線上の基板端縁を一端とする所定微少区間に限って照射する第１のステップと、レーザ発振器を連続駆動して得られるＣＷレーザビームを、前記基板と前記ビームとを相対的に移動させることにより、前記基板上に設定される割断予定線上の一方の基板端縁から他方の基板端縁に至る全区間に亘って照射する第２のステップとを含んで構成される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、デバイス回路が作り込まれた透明な基板に、レーザ発振器から生成される所定波長のレーザビームを照射しつつ、基板とビームとを相対的に移動させることにより、基板上に基板割断用のスクライブ線を形成する方法及び装置に関する。

従来、多数のデバイス回路が縦横に作り込まれた基板（ウエハ）を個々の回路チップに分断するためには、基板上の分断予定線に沿って予めスクライブ線を形成した後、エキスパンダなどの割断装置を用いて、スクライブ線に沿って基板を割断するといった方法が採用されている。

このとき、スクライブ線の形成にカッタなどを用いた機械的加工方法を採用すると、パーティクルが発生して後工程に支障を来すため、昨今、レーザ発振器から生成される所定波長のＣＷレーザビームを照射しつつ、基板とビームとを相対的に移動することにより、基板上に基板割断用のスクライブ線を形成する方法が採用されている。

このようなＣＷレーザビームを使用した割断用スクライブ線の形成方法にあっては、基板内部に作り込まれたデバイス回路に対する熱的影響をできる限り抑制しつつ、割断に必要とされる所定深さのスクライブ線を確実に形成せねばならない。

対象となる基板が、シリコンウエアなどのような不透明な基板の場合、ＣＷレーザビームに対するエネルギ吸収効率は比較的高いため、さほどレーザビームのパワーを上げずとも、割断に必要な所定深さのスクライブ線を容易に形成することができる。

しかし、対象となる基板が、例えばサファイア基板などのような透明度の高い基板の場合、ＣＷレーザビームに対するエネルギ吸収効率が低いため、レーザビームのパワーを相当に高めないと、割断に必要な所定深さのスクライブ線を形成することができない。ところが、このようにレーザビームのパワーを高めると、基板内部に作り込まれたデバイス回路が熱的影響を受けて損傷する虞れがある。

一方、透明度の比較的高い基板であっても、レーザ発振器をＱスイッチ駆動して得られるパルス状レーザビームを使用すれば、レーザビーム照射点の周囲に与える熱的影響を極力抑制しつつ、スクライブ線を形成できることが知られている（特許文献１参照）。

特開２００４−１１４０７５号公報

しかしながら、上述のパルス状レーザビームを使用する割断用スクライブ線の形成方法にあっても、熱的影響は極小化できるものの、その反面十分な深さのスクライブ線を形成するためには、やはりレーザビームのパワーを相当に上げねばならず、デバイス回路に対する熱的影響を考慮すると、結局、十分な深さを確保することが困難となるといった問題点があった。

この発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、比較的透明度の高い基板であっても、それに作り込まれたデバイス回路に対する熱的影響を最小に留めつつ、割断に必要な所定深さのスクライブ線を確実に形成することが可能な割断用スクライブ線の形成方法及び装置を提供することにある。

また、この発明の他の目的とするところは、レーザビームを用いた従前のスクライブ線形成システムに大幅な変更を与えることなく、低コストに実現することが可能な割断用スクライブ線の形成方法及び装置を提供することにある。

この発明のさらに他の目的並びに作用効果については、明細書の以下の記述を参照することにより、当業者であれば容易に理解される筈である。

上述の「発明が解決しようとする課題」は、以下の構成を有する割断用スクライブ線の形成方法により解決することができるものと考えられる。

すなわち、この割断用スクライブ線の形成方法は、デバイス回路が作り込まれた透明な基板に、レーザ発振器から生成される所定波長のレーザビームを照射しつつ、基板とビームとを相対的に移動させることにより、基板上に基板割断用のスクライブ線を形成するものであって、第１のステップと第２のステップとを包含するものである。

第１のステップは、レーザ発振器をＱスイッチ駆動して得られるパルス状レーザビームを、基板とビームとを相対的に移動させることにより、前記基板上に設定された割断予定線上の基板端縁から所定微少区間に限って照射するものである。

第２のステップは、レーザ発振器を連続駆動して得られるＣＷレーザビームを、基板とビームとを相対的に移動させることにより、前記基板上に設定された割断予定線上の基板端縁に相当する一端から基板端縁に相当する他端に至る全区間に亘って照射するものである。

ここで、『デバイス回路』とは、当該基板に組み込まれたデバイスを構成する回路であって、一般には集積回路により構成される。また、液晶ディスプレイ上のガラス基板などの場合には、液晶デバイス回路の電極を含む各回路パターンがこれに相当する。すなわち、この発明は、サファイア基板などの比較的透明度の高い基板上に作り込まれた多数のデバイス回路を個々のチップに分断するといった用途に限らず、ガラス基板上に携帯電話用の液晶ディスプレイパターンを多数作り込んだ後、これを個々のディスプレイパターンに分割するといった用途にも応用することが可能である。

また、『基板とビームとを相対的に移動』とあるのは、ビーム自体を首振り走査する場合と、ＸＹステージを介して基板側を移動させる場合の双方及びそれらの組み合わせを含むことを意味している。

このような割断用スクライブ線の形成方法によれば、第１のステップを実行することによって、基板上に設定された割断予定線上の基板端縁から所定微少区間は、瞬間的な高い尖頭値エネルギを有するパルス状レーザビームを受けて、その表面が瞬間的に破壊され、粗面化されて、比較的浅い一定の領域は多重反射によるエネルギ吸収が生じやすい変性領域とされる。続いて、第２のステップが実行されると、上述の変性領域の上に、ＣＷレーザビームが照射されることによって、そのＣＷレーザビームのエネルギは基板へと効率よく吸収されて高温化することで、レーザビームの移動と共に、上述の微少区間は基板材料の溶融化が進む。続いて、上述の微少区間から変性化されていない基板領域にさしかかると、微少区間に隣接する変性化されていない基板材料部分についても、隣接領域から伝達される熱によって高温化及び溶融化が引き起こされ、以後順次隣接する領域が雪崩れをうつように溶融化されて、比較的に低パワーのＣＷレーザビームであっても、割断予定線の全区間に亘ってこれを溶融化させ、スクライブ線を構成する十分な深さの溝を形成することができる。

そのため、パルス状レーザビームそれ自体は基板内部に作り込まれたデバイス回路に熱的影響を与えにくいことに加え、ＣＷレーザビームについても比較的低エネルギのものを使用することができるため、対象となる基板が比較的に透明度の高いものであっても、内部に作り込まれたデバイス回路に対する熱的影響を最小に留めつつ、割断に必要な所定深さのスクライブ線を確実に形成することができる。

加えて、この割断用スクライブ線の形成方法によれば、２種類の照射態様を有するレーザビームを使用しつつも、各態様のレーザビームは単に駆動方法が異なるだけであって、発振器それ自体の基本的構造は同一であるから、従前のシステム構成を大幅に変更することなくこれを低コストに実現することが可能となる。

上述の割断用スクライブ線の形成方法において、第１のステップの処理が、基板上に設定された縦横の割断予定線に沿って、レーザビームの光軸を縦断走査または横断走査させながら、基板外領域から基板内領域へと進入直後の所定微少区間に限りパルス状レーザビームを基板に照射する処理を包含し、かつ第２のステップの処理が、基板上に設定された縦横の割断予定線に沿って、レーザビームの光軸を縦断走査または横断走査させながら、基板外領域から基板内領域へと進入してから基板内領域から基板外領域へと退出するに至る全区間に亘ってＣＷレーザビームを基板に照射する処理を包含するものであれば、比較的透明度の高いウエハ上に縦横に作り込まれた多数のデバイス回路を、個々の回路チップに分断するといった用途において、ビームとＸＹステージとの走査を組み合わせて、効率よくスクライブ線を形成することができる。

また、上述の回路チップ分割に際して、本発明者等の実験によれば、透明基板が縦横に区画された各矩形領域内にデバイス回路が作り込まれたサファイア基板のとき、レーザ発振器がＹＶＯレーザ発振器であると、内部に作り込まれたデバイス回路に対する熱的影響を全く与えることなく、割断に必要な深さのスクライブ線を確実に形成できることが確認された。

上述の「発明が解決しようとする課題」は、以下の構成を有する割断用スクライブ線の形成装置により解決することができるものと考えられる。

すなわち、この割断用スクライブ線の形成装置は、デバイス回路が作り込まれた透明な基板を載置固定するためのＸＹステージと、レーザ発振器をパルス駆動又は連続駆動することにより、パルス状レーザビームとＣＷレーザビームとのいずれかを択一的に出射可能なレーザビーム発生手段と、前記レーザビーム発生手段から発生するレーザビームを前記ＸＹステージに載置固定された基板に対して所定の光軸をもって照射するためのビーム導入光学系と、前記ＸＹステージと前記光軸とを相対的に移動させることにより、前記基板上の割断予定線に沿うように光軸を前記ＸＹステージ上で移動させる際の光軸の移動経路を設定するための経路設定手段と、前記基板上に設定される割断予定線に沿って、基板端縁に相当する一端から基板端縁に相当する他端に向けて計測されるべき所定の微少距離を設定するための微少距離設定手段と、前記経路設定手段にて設定された光軸の移動経路に沿って、前記光軸が移動するように、前記ＸＹステージの動きを制御するビーム移動制御手段と、前記ビーム移動制御手段により前記光軸を前記設定経路に沿って移動させている１回目の走査において、前記レーザビーム発生手段から適宜のタイミングでパルス状レーザビームを出射させることにより、前記基板上に設定された割断予定線上の基板端縁に相当する一端から、前記微少距離設定手段にて設定された微少距離区間に限って、前記基板上にパルス状レーザビームを照射する第１のビーム照射制御手段と、前記ビーム移動制御手段により前記光軸を前記設定経路に沿って移動させている２回目の走査において、前記レーザビーム発生手段から適宜のタイミングでＣＷレーザビームを出射させることにより、前記基板上に設定された割断予定線上の基板端縁に相当する一端から基板端縁に相当する他端に至る全区間に限って、前記基板上にパルス状レーザビームを照射する第２のビーム照射制御手段と、を含んで構成される。

このような構成によれば、光軸の移動経路及び基板端縁からの微少距離さえ設定しておけば、ビーム移動制御手段、第１のビーム照射制御手段、及び第２のビーム照射制御手段の作用によって、割断に必要な所定深さのスクライブ線を基板上に自動的に形成することができる。

上述の割断用スクライブ線の形成装置において、前記第１のビーム照射制御手段は、前記光軸が基板外領域から基板内領域へと移行する直前において、前記パルス状レーザビームを照射開始すると共に、前記光軸が前記微少区間を通過するのを待って、前記パルス状レーザビームを照射停止するものであり、かつ前記第２のビーム照射制御手段は、前記光軸が基板外領域から基板内領域へと移行する直前において、前記ＣＷレーザビームを照射開始すると共に、前記光軸が基板内領域から基板外領域へと移行する直後において、前記ＣＷレーザビームを照射停止するものであってもよい。

このような構成によれば、パルス状レーザビーム及びＣＷレーザビームは、割断用スクライブ線の形成に必要とされる期間以外は照射停止に維持されているため、最小のエネルギー消費で、必要な割断用スクライブ線を生成することができる。

また、上述の回路チップ分割に際して、本発明者等の実験によれば、透明基板が縦横に区画された各矩形領域内にデバイス回路が作り込まれたサファイア基板のとき、レーザ発振器がＹＶＯレーザ発振器であると、内部に作り込まれたデバイス回路に対する熱的影響を全く与えることなく、割断に必要な深さのスクライブ線を確実に形成できることが確認された。

本発明の割断用スクライブ線の形成方法及び装置によれば、対象となる基板が比較的に透明度の高い基板であったとしても、これに作り込まれたデバイス回路に対する熱的影響を最小に留めつつ、割断に必要な深さを有するスクライブ線を確実に形成することができ、しかも従来システムに対して軽微な変更を加えるだけで、これを低コストに実現することができる。

本発明方法を実施するためのシステム全体を光学系を中心として示す構成図である。 Ｑスイッチ発振パルスレーザの走査軌跡の説明図である。 ＣＷレーザの走査軌跡の説明図である。 本発明方法を説明するための工程図である。 本発明方法を実施するためのシステム全体を電気系を中心として示す構成図である。 制御用ＰＣにおける設定用画面の説明図である。 本発明に係る装置の基板１個あたりの一巡動作を示すフローチャートである。 加工プロセスにおける制御用ＰＣの処理内容を示すフローチャートである。

以下に、この発明に係る割断用スクライブ線の形成方法の好適な実施の一形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、言うまでもないことであるが、以下に説明する一実施形態は、本発明に含まれる実施形態の一例を示すものに過ぎず、本発明の及ぶ範囲は特許請求の範囲の構成によって特定される。

本発明方法を実施するためのシステム全体を光学系を中心として示す構成図が図１に示されている。同図に示されるように、このシステムは、ＸＹステージ機構１と、載物台２と、導入光学系３と、アッテネータ４と、レーザ発振器５と、パルス発生器６と、発振器制御ユニット７とを含んで構成される。

ＸＹステージ１は、図では模式化して示されているが、当業者にはよく知られているように、Ｘ方向駆動機構１ａとＹ方向駆動機構１ｂとを有するもので、それらの駆動機構によって載物台２をＸＹ方向の任意の位置へと移動可能に構成されている。なお、この例では、載物台２上の所定位置には、スクライブ線形成の対象となるサファイア基板８が搭載固定されている。当業者にはよく知られているように、基板の固定には真空吸着装置等を利用することができる。

レーザ発振器５は、この例にあっては、不可視赤外光（波長１．０６４μｍ）を発するＹＶＯレーザが採用されている。このレーザ発振器５は、パルス発生器６から与えられるパルス列の態様に応じて、第１のモードと第２のモードとからなる２つの駆動モードでレーザ発振を行うように構成されている。パルス発生器６からのパルス発生態様の切り替えは、発振器制御ユニット７からの制御で行われる。

すなわち、発振器制御ユニット７からの制御で、パルス発生器６から第１の態様のパルス列信号がレーザ発振器５へと送られると、レーザ発振器５からは、Ｑスイッチ駆動して得られるパルス状レーザビームが出射される。このパルス状レーザビームのパルス間隔は、パルス発生器６から与えられるパルス列によって制御される。一方、発振器制御ユニット７からの制御によって、パルス発生器６から、第２の態様のパルス列がレーザ発振器５に与えられると、レーザ発振器５からは、連続駆動により得られたＣＷレーザビームが出射される。

なお、Ｑスイッチ駆動により得られるパルス状レーザビーム及び連続駆動により得られるＣＷレーザビームについては、この種の技術分野における当業者において周知であるから、その詳細については各種公知文献に委ねることとする。

レーザ発振器５から出射されるパルス状レーザビームまたはＣＷレーザビームは、アッテネータ４によって強度調整された後、ミラーやレンズなどの各種光学要素で構成された導入光学系３を経て、サファイア基板８上へパルス状レーザビーム３１またはＣＷレーザビーム３２として照射される。

Ｑスイッチ発振パルスレーザの走査軌跡の説明図が図２に、ＣＷレーザの走査軌跡の説明図が図３にそれぞれ示されている。

図２に示されるように、導入光学系３から出射されるパルス状レーザビーム３１は、図中破線で示される縦方向及び横方向の光軸移動経路９に沿って走査される。なお、図中破線で示される光軸移動経路９は、あくまでも、光軸の移動経路を示すものであって、レーザビームそれ自体が出射されているか否かを示すものではない。後述するように、レーザビームの出射している領域は、光軸移動経路９を示す破線上に太い実線または細い実線によって図示される。

サファイア基板８は、オリフラ部分１２を除いて真円形輪郭を有する。その内部領域８ａは割断予定線（図３中、基板内の細い実線９ａ，９ｂにより示される）により縦横に区画され、各矩形領域（区画領域）８ｃには目的とするデバイス回路（図示せず）が作り込まれている。すなわち、図示の例にあっては、例えば、サファイア基板８は外径６インチ（１５０ｍｍ）とされ、その内部には、９本の縦方向割断予定線９ａと９本の横方向の割断予定線９ｂとによって多数の矩形領域８ｃが区画され、それらの区画内に目的とするデバイス回路が作り込まれているのである。もっとも、隣接するデバイス回路とデバイス回路との間には、割断用の割断代（図示せず）が設けられており、後述するスクライブ線の形成はこの割断代の中心線に沿って行われることとなる。

そして、この発明の第１のステップにおいては、図中破線で示される光軸移動経路９に沿って、左右端部で方向を転じながら、横方向の割断用予定線９ｂに沿って光軸を移動させつつ、基板内領域８ｂから基板内領域８ａに進入した直後の所定微少区間Ｌに限って、図中太い実線で示されるパルスレーザ照射線１０のごとく、パルス状レーザ３１ｂの照射を行うのである。

横方向の割断予定線９ｂの全てについて、パルス状レーザビーム３１の限定的照射が完了したならば、横方向から縦方向へと方向を転じ、縦方向の割断予定線９ａに沿って、光軸を移動させながら、基板外領域８ｂから基板内領域８ａへと進入した直後の所定微少区間Ｌに限って、パルス状レーザビーム３１を照射することによって、図中太い実線で示されるパルスレーザ照射線１０を形成するのである。

すると、図４（ａ）に示されるように、サファイア基板８上において、パルス状レーザビーム３１が照射された微少区間Ｌについては、パルスオン時の急加熱による溶融とパルスオフ時の急冷却による固化とで、表面が破壊されて粗面化すると共に、その比較的表層についても、レーザビームの多重反射の生じやすい変性領域８１とされる。なお、図において、Ｐ１は基板外領域８ｂにある光軸位置、Ｐ２は基板内領域８ａにある光軸位置である。

再び、図３に戻って、第２のステップにおいては、図中破線で示す予定される光軸移動経路９に沿って、第１のステップと同様に横方向及び縦方向へと光軸を移動させつつ、基板外領域８ｂから基板内領域８ａへと進入した後、再び基板外領域８ｂへと脱出するに至る、横方向の割断予定線９ｂ及び縦方向の割断予定線９ａの全区間に亘って、図中細線実線で示されるように、ＣＷレーザビーム３２の照射を行う。

このとき、ＣＷレーザビーム３２の強度は、仮にパルスレーザ照射線１０が存在しない場合、単独照射によっては、サファイア基板８の透明度が高いことから、十分にエネルギが吸収されず、そのため、割断に必要な十分な深さのスクライブ線が形成できない程度の比較的低強度のものとされる。

すなわち、従前にあっては、このような低強度のパワーのＣＷレーザビームによっては、内部に作り込まれたデバイス回路への影響は回避できるものの、スクライブ線については割断に必要な十分な深さのものが得られないのであるが、この第２のステップにおいては、基板外領域８ｂから基板内領域８ａへと進入した直後、そのような比較的低強度のＣＷレーザビームは、パルスレーザ照射線１０の上に照射されるため、レーザビームのエネルギは効率よく基板に吸収されて、その部分を溶融に必要な高温にまで昇温させる。

すると、図４（ｂ）に示されるように、微少区間Ｌに存在する変性領域８１は十分な高温にまで昇温されると共に、その下層に位置する変性化されていない領域と共に溶融及び収縮して、割断用のスクライブ線となる溝領域８２が形成される。

加えて、この変性領域８１のみならず、これに隣接するサファイア基板８は、変性領域８１が高温化されることによって、その熱が伝達されて雪崩れをうつように溶融化が進み、結果として、変性領域８１が存在しないサファイア基板８の表面についても、割断予定線に沿って、溝領域８２が進行する結果となる。

そして、基板外領域８ｂから基板内領域８ａへと光軸が進入するたびに、変性領域８１を基点として溝領域８２が連続的に形成されることで、基板上に設けられた縦方向の割断予定線９ａ及び横方向の割断予定線９ｂの全域に亘って、割断に必要な十分な深さを有するスクライブ線が、基板８に作り込まれたデバイス回路に熱的損傷を与えることなく確実に形成されることとなるのである。

このように、この実施形態によれば、基板８上に設定された縦横の割断予定線９ａ，９ｂに沿って、レーザビームの光軸を縦断または横断させながら、基板外領域８ｂから基板内領域８ａへと進入直後の所定微少区間Ｌに限りパルス状レーザビーム３１を基板８に照射すると共に、同割断予定線に沿って、レーザビームの光軸を縦断または横断させながら、基板外領域８ｂから基板内領域８ａへと進入してから基板外領域８ｂへと退出するに至る縦方向の割断予定線９ａまたは横方向の割断予定線９ｂの全区間に亘ってＣＷレーザビームを基板に照射するものであるから、縦横に区画された各矩形領域８ｃ内にデバイス回路が作り込まれたサファイア基板８に対して、割断用のスクライブ線をＹＶＯレーザ発振器を用いて形成するような場合、これを比較的短時間でかつ低コストに実現することができる。

次に、本発明方法を実施するための装置の一例について、図５〜図８を参照しながら説明する。
本発明方法を実施するためのシステム全体を電気系を中心として示す構成図が図５に示されている。同図に示されるように、このシステムは、ＸＹステージ機構（図１のＸＹステージ機構１に相当する）１０１と、導入光学系（図１の導入光学系３に相当する）１０３と、アッテネータ（図１のアッテネータ４に相当する）１０４と、レーザ発振器（図１のレーザ発振器５に相当する）１０５と、パルス発振器（図１のパルス発振器６に相当する）１０６と、制御ユニット１０７と、サーボユニット１１２と、制御用ＰＣ１１１とを含んで構成されている。

ＸＹステージ機構１０１は、図１のＸＹステージ機構１と同様に、図示しないが、Ｘ方向駆動機構、Ｙ方向駆動機構、及び載物台（θ駆動機構を含む）を含んでおり、それぞれの機構は、モータやシリンダ等で構成されるＸ軸アクチュエータ１０１ａ、Ｙ軸アクチュエータ１０１ｂ、及びθ軸アクチュエータ１０１ｃを介して駆動される。

システムの全体は、制御用パーソナルコンピュータ（ＰＣ）１１１によって統括制御される。すなわち、ＸＹステージのＸ方向移動、Ｙ方向移動をそれぞれ可能とするＸ軸アクチュエータ１０１ａ、Ｙ軸アクチュエータ１０１ｂの動作は、サーボドライブユニット１１２を介して制御用ＰＣ１１１によって制御される。

レーザ発振器１０５の駆動モード（パルス駆動又は連続駆動）を決めるパルス発振器１０６の動作は、制御ユニット１０７及び制御用ＰＣサポート１１０を介して制御用ＰＣ１１１により制御される。同様にして、パルス発振器１０６の電源となるレーザ電源１０９は、制御ユニット１０７及び制御用ＰＣサポート１１０を介して制御用ＰＣ１１１により制御される。

ＸＹステージのＸ方向、Ｙ方向、及びθ方向の移動は、第１操作卓１０７ａに設けられた操作ボタン（「ＣＥＮＴＥＲ」、「ＡＬＩＧＮ」等）の操作により、手動にても制御可能とされている。また、載物台を覆う保護カバー（図示せず）の開閉動作を管理するカバー開閉駆動機構１１３は、後述するように、第２操作卓１０７ｂに設けられた操作ボタン（「ＣＬＯＳＥ」）の操作により、手動にても開閉制御可能とされている。なお、第１操作卓１０７ａには、後述するように、加工プロセスの起動を指示するための操作ボタン（「ＳＴＡＲＴ」）が設けられている。

システムの運転開始に先立つ準備段階において、制御用ＰＣ１１１に表示される設定用画面の説明図が図６に示されている。同図に示されるように、運転準備として設定される情報としては、この例にあっては、加工対象となる基板の形状やサイズに関する情報（「ウェハの直径 Ｘ軸」、「ウェハの直径 Ｙ軸」、「オリフラ長さ」）、光軸の移動経路や速度に関する情報（「チップサイズ（加工ピッチ） Ｘ軸」、「チップサイズ（加工ピッチ） Ｙ軸」、「加工速度（Ｑ−ＳＷパルス）」、「加工速度（ＣＷパルス）」、「ウェハ加工原点 Ｘ軸」、「ウェハ加工原点 Ｙ軸」、「加工オーバーラン量 Ｘ軸」、「加工オーバーラン量 Ｙ軸」）、及び基板上に設定される割断予定線に沿って、基板端縁に相当する一端から基板端縁に相当する他端に向けて計測されるべき所定の微少距離に関する情報（「切込量」）が含まれている。

次に、本発明に係る装置の基板１個あたりの一巡動作を示すフローチャートが図７に示されている。
同図に示されるように、１個の基板に関して、所定の割断用のスクライブ線加工を行う場合には、先ず、ワーク（基板）１０８を載物台にセットしたのち（ステップ２０１）、第２操作卓１０７ｂの「ＣＬＯＳＥ」ボタンを押すことで、カバー開閉駆動機構１１３の作用を介して、載物台を覆う保護カバーを閉じる（ステップ２０２）。

続いて、第１操作卓１０７ａの「ＣＥＮＴＥＲ」ボタンを押すことで、Ｘ軸アクチュエータ１０１ａ、Ｙ軸アクチュエータ１０１ｂ、及びサーボドライブユニット１１２の作用を介して、ワークセンタにステージを移動させる（ステップ２０３）。ワークセンタへのステージ移動に際しては、予め設定された情報（「ウェハ加工原点 Ｘ軸」、「ウェハ加工原点 Ｙ軸」）が参照される。

続いて、第１操作卓１０７ａの「ＡＬＩＧＮ」ボタンを押すことで、Ｘ軸アクチュエータ１０１ａの作用を介して、ステージをＸ方向へと数回往復させながら（ステップ２０４）、スクライブラインの上下動がなくなるよう、第１操作卓１０７ａのスイッチの操作で、θ軸アクチュエータ１０１ｃの作用を介して、θ軸角度を調製することで、アライメント作業を行う（ステップ２０５）。

このようにして、アライメント（調整）作業が完了したならば、第１操作卓１０７ａにある「ＳＴＡＲＴ」ボタンを押すことで、割断用スクライブ線の加工プロセスへと移行する（ステップ２０６）。この加工プロセスは、本発明の要部であって、後述するように、１回目の加工として行われるＱ−ＳＷレーザによる切欠加工（基板端縁における微少距離加工）と２回目の加工として行われるＣＷレーザによるスクライブ加工（一方の基板端縁から他方の基板端縁に至る全長加工）とを含んでいる。

ここで、本発明の要部である加工プロセスについて詳細に説明する。加工プロセスにおける制御用ＰＣ１１１の処理内容を示すフローチャートが図８に示されている。
同図に示されるように、「ＳＴＡＲＴ」ボタンを押すことで、加工開始指令がＯＮされたものと判定されると（ステップ３０１、３０２ＹＥＳ）、設定経路への光軸追従走査処理、すなわち、先に制御用ＰＣ１１１に設定された加工対象となる基板の形状やサイズに関する情報（「ウェハの直径 Ｘ軸」、「ウェハの直径 Ｙ軸」、「オリフラ長さ」）、及び光軸の移動経路や速度に関する情報（「チップサイズ（加工ピッチ） Ｘ軸」、「チップサイズ（加工ピッチ） Ｙ軸」、「加工速度（Ｑ−ＳＷパルス）」、「加工速度（ＣＷパルス）」、「ウェハ加工原点 Ｘ軸」、「ウェハ加工原点 Ｙ軸」、「加工オーバーラン量 Ｘ軸」、「加工オーバーラン量 Ｙ軸」）にて特定された光軸の移動経路（例えば、図２に波線で示す光軸移動経路９）に沿って、光軸が移動するように、ＸＹステージの動きを、Ｘ軸アクチュエータ１０１ａ、Ｙ軸アクチュエータ１０１ｂ、及びサーボドライブユニット１１２を介して制御するビーム移動制御手段に相当する処理、が実行される（ステップ３０３）。

同時に、上述の設定経路への光軸追従走査処理（ステップ３０３）をサイクリックに実行しつつ、その間に、光軸位置が基板外領域８ｂから基板内領域８ａへの移行直前に達したか否か（ステップ３０４）、光軸位置が先に設定された情報（「切込量」）で特定される微少区間を通過したか否か（ステップ３０８）、光軸位置が基板内領域８ａから基板外領域８ｂへの移行直後に達したか否か（ステップ３１１）、及び光軸位置が経路９の全体を通過したか否か（ステップ３１４）が判定される。

なお、以上の判定処理は、先に制御用ＰＣ１１１に設定された加工対象となる基板の形状やサイズに関する情報（「ウェハの直径 Ｘ軸」、「ウェハの直径 Ｙ軸」、「オリフラ長さ」）、光軸の移動経路や速度に関する情報（「チップサイズ（加工ピッチ） Ｘ軸」、「チップサイズ（加工ピッチ） Ｙ軸」、「加工速度（Ｑ−ＳＷパルス）」、「加工速度（ＣＷパルス）」、「ウェハ加工原点 Ｘ軸」、「ウェハ加工原点 Ｙ軸」、「加工オーバーラン量 Ｘ軸」、「加工オーバーラン量 Ｙ軸」）、及び基板上に設定される割断予定線に沿って、基板端縁に相当する一端から基板端縁に相当する他端に向けて計測されるべき所定の微少距離に関する情報（「切込量」）に基づいて、現在の光軸位置と基板位置とを比較することにより行われる。

この状態において、光軸位置が基板外領域８ｂから基板内領域８ａへの移行直前に達したと判定されると（ステップ３０４ＹＥＳ）、そのときの経路走査回数が１回目であることを条件として（ステップ３０５、１回目）、パルスレーザの照射が開始される（ステップ３０６）。既に述べたように、このパルスレーザの照射開始は、制御用ＰＣ１１１の制御下にあって、制御ユニット１０７を介して、レーザ電源１０９及びパルス発生器１０６を所定のモードで動作させることにより行われる。

続いて、光軸位置が先に設定された情報（「切込量」）で特定される微少区間を通過したと判定されると（ステップ３０８ＹＥＳ）、そのときの経路走査回数が１回目であることを条件として（ステップ３０９、１回目）、パルスレーザの照射が停止される（ステップ３１０）。これにより、先に図２を参照して説明したように、基板８上に設定される割断予定線９上の基板端縁８ｄの近傍には、微少距離Ｌからなるパルス状レーザ照射線（切込線）１０が形成される。

以後、光軸位置が基板外領域８ｂから基板内領域８ａへの移行直前に達したと判定される毎に（ステップ３０４ＹＥＳ）、そのときの経路走査回数が１回目であることを条件として（ステップ３０５、１回目）、パルスレーザの照射が開始される（ステップ３０６）と共に、光軸位置が先に設定された情報（「切込量」）で特定される微少区間を通過したと判定される毎に（ステップ３０８ＹＥＳ）、パルスレーザの照射が停止される（ステップ３１０）結果、図２に太い実線で示されるように、加工対象となる基板８上には、微少距離Ｌを有するパルス状レーザ照射線（切込線）１０が基板端縁８ｄに隣接して形成される。

以上を繰り返す間に、予定された移動経路９の全てを通過したと判定されると（ステップ３１４ＹＥＳ）、移動経路の走査回数が１回目であることを条件として（ステップ３１５、１回目）、走査回数を１回目から２回目に切り替えたのち、（ステップ３０３）へと戻って、２回目の光軸追従走査が開始される。

２回目の光軸追従走査においても、光軸位置が基板外領域８ｂから基板内領域８ａへの移行直前に達したか否か（ステップ３０４）、光軸位置が先に設定された情報（「切込量」）で特定される微少区間を通過したか否か（ステップ３０８）、光軸位置が基板内領域８ａから基板外領域８ｂへの移行直後に達したか否か（ステップ３１１）、及び光軸位置が経路９の全体を通過したか否か（ステップ３１４）が１回目と同様に判定される。

この状態において、光軸位置が基板外領域８ｂから基板内領域８ａへの移行直前に達したと判定されると（ステップ３０４ＹＥＳ）、そのときの経路走査回数が２回目であることを条件として（ステップ３０５、２回目）、ＣＷレーザの照射が開始される（ステップ３０７）。既に述べたように、このＣＷレーザの照射開始は、制御用ＰＣ１１１の制御下にあって、制御ユニット１０７を介して、レーザ電源１０９及びパルス発生器１０６を所定のモードで動作させることにより行われる。

この２回目の光軸追従走査においては、光軸が微少区間を通過しても（ステップ３０９ＹＥＳ）、ＣＷレーザの照射は継続されるのに対して（ステップ３０９、２回目）、光軸位置が基板内領域８ａから基板外領域８ｂへの移行直後に達したと判定されると（ステップ３１１ＹＥＳ）、そのときの経路走査回数が２回目であることを条件として（ステップ３０５、２回目）、ＣＷレーザの照射は停止される（ステップ３１３）。

以後、光軸位置が基板外領域８ｂから基板内領域８ａへの移行直前に達したと判定される毎に（ステップ３０４ＹＥＳ）、そのときの経路走査回数が２回目であることを条件として（ステップ３０５、２回目）、ＣＷレーザの照射が開始される（ステップ３０７）と共に、光軸位置が基板内領域８ａから基板外領域８ｂへの移行直後に達したと判定されると（ステップ３１１ＹＥＳ）、そのときの経路走査回数が２回目であることを条件として（ステップ３１２、２回目）、ＣＷレーザの照射は停止される（ステップ３１３）結果、図２に細い実線で示されるように、加工対象となる基板８上には、ＣＷレーザ照射線１１が、一方の基板端縁８ｄと他方の基板端縁８ｄとの間の全長に亘って形成される。

以上を繰り返す間に、予定された移動経路９の全てを通過したと判定されると（ステップ３１４ＹＥＳ）、移動経路の走査回数が２回目であることを条件として（ステップ３１５、２回目）、走査回数を２回目から１回目に切り替えたのち、処理は終了する。その後、再び、図７に戻って、加工プロセス（ステップ２０６）が終了すると、ステージは原点位置に復帰され（ステップ２０７）、その後、保護カバーが自動的に開いて（ステップ２０８）、ワークの取り出しが行われ（ステップ２０９）、これにより基板１個あたりの一巡動作が完了することになる。

以上の通り、本発明方法を実施するための装置は、デバイス回路が作り込まれた透明な基板を載置固定するためのＸＹステージ（ＸＹステージ機構１０１、Ｘ軸アクチュエータ１０１ａ、Ｙ軸アクチュエータ１０１ｂ等で構成）と、レーザ発振器をパルス駆動又は連続駆動することにより、パルス状レーザビームとＣＷレーザビームとのいずれかを択一的に出射可能なレーザビーム発生手段（アッテネータ１０４、レーザ発振器１０５、パルス発振器１０６、制御ユニット１０７、レーザ電源１０９等で構成）と、前記レーザビーム発生手段から発生するレーザビームを前記ＸＹステージに載置固定された基板に対して所定の光軸をもって照射するためのビーム導入光学系（導入光学系１０３等で構成）と、前記ＸＹステージと前記光軸とを相対的に移動させることにより、前記基板上の割断予定線に沿うように光軸を前記ＸＹステージ上で移動させる際の光軸の移動経路を設定するための経路設定手段（制御用ＰＣ１１１等で構成）と、前記基板上に設定される割断予定線に沿って、基板端縁に相当する一端から基板端縁に相当する他端に向けて計測されるべき所定の微少距離を設定するための微少距離設定手段（制御用ＰＣ１１１等で構成）と、前記経路設定手段にて設定された光軸の移動経路に沿って、前記光軸が移動するように、前記ＸＹステージの動きを制御するビーム移動制御手段（ステップ３０３、Ｘ軸アクチュエータ１０１ａ、Ｙ軸アクチュエータ１０１ｂ等で構成）と、前記ビーム移動制御手段により前記光軸を前記設定経路に沿って移動させている１回目の走査において、前記レーザビーム発生手段から適宜のタイミングでパルス状レーザビームを出射させることにより、前記基板上に設定された割断予定線上の基板端縁に相当する一端から、前記微少距離設定手段にて設定された微少距離区間に限って、前記基板上にパルス状レーザビームを照射する第１のビーム照射制御手段（ステップ３０４〜３０６、ステップ３０８〜３１０等で構成）と、前記ビーム移動制御手段により前記光軸を前記設定経路に沿って移動させている２回目の走査において、前記レーザビーム発生手段から適宜のタイミングでＣＷレーザビームを出射させることにより、前記基板上に設定された割断予定線上の基板端縁に相当する一端から基板端縁に相当する他端に至る全区間に限って、前記基板上にＣＷレーザビームを照射する第２のビーム照射制御手段（ステップ３０４、３０５、３０７、ステップ３１１〜３１３等で構成）と、を具備するものである。

そして、このような構成によれば、光軸の移動経路及び基板端縁からの微少距離さえ設定しておけば、ビーム移動制御手段、第１のビーム照射制御手段、及び第２のビーム照射制御手段の作用によって、割断に必要な所定深さのスクライブ線を基板上に自動的に形成することができる。

しかも、上述の割断用スクライブ線の形成装置においては、前記第１のビーム照射制御手段は、前記光軸が基板外領域から基板内領域へと移行する直前において、前記パルス状レーザビームを照射開始すると共に、前記光軸が前記微少区間を通過するのを待って、前記パルス状レーザビームを照射停止するものであり、かつ前記第２のビーム照射制御手段は、前記光軸が基板外領域から基板内領域へと移行する直前において、前記ＣＷレーザビームを照射開始すると共に、前記光軸が基板内領域から基板外領域へと移行する直後において、前記ＣＷレーザビームを照射停止するものであるから、パルス状レーザビーム及びＣＷレーザビームは、割断用スクライブ線の形成に必要とされる期間以外は照射停止に維持されているため、最小のエネルギー消費で、必要な割断用スクライブ線を生成することができる利点もある。

本発明者等の実験によれば、第１のステップ（パルス状レーザ照射線１０の形成）におけるＸＹステージ機構による光軸の移動速度を１００ｍｍ／ｓ、パルス状レーザビーム３１の出力を２０Ｗ（繰り返し周波数５０ｋＨｚ）、第２のステップ（ＣＷレーザ照射線１１の形成）におけるＸＹステージ機構による光軸の移動速度を４０ｍｍ／ｓ、ＣＷレーザの出力を２０Ｗとしたとき、２４０〜２６０μｍの深さを有するスクライブ線を得ることができた。従来の単一発振方法のレーザ（ＣＷレーザ）のみを用いた方法により得られたスクライブ線の深さが５０μｍ前後であったことを考慮すると、本発明においては、従前のものに比べ４〜５倍程度のスクライブ線深さを獲得できることが確認された。

本発明に係る割断用スクライブ線の形成方法によれば、デバイス回路が作り込まれた透明な基板（例えば、サファイア基板、液晶ガラス基板）などに対して、それらのデバイス回路に対する熱的影響を最小に留めつつ、これに割断に必要な十分な深さを有するスクライブ線を形成することができ、しかも従前のシステムを大幅に変更することなくこれを低コストに実現することができる。

１ ＸＹステージ機構
２ 載物台
３ 導入光学系
４ アッテネータ
５ レーザ発振器
６ パルス発生器
７ 発振器制御ユニット
８ サファイア基板
８ａ 基板内領域
８ｂ 基板外領域
８ｃ 矩形領域
８ｄ 基板端縁
９ 光軸移動経路
９ａ 縦方向の割断予定線
９ｂ 横方向の割断予定線
１０ パルスレーザ照射線
１１ ＣＷレーザ照射線
１２ オリフラ部分
３１ パルス状レーザビーム
３２ ＣＷレーザビーム
８１ 変性領域
８２ 溝領域
１０１ ＸＹステージ機構
１０１ａ Ｘ軸アクチュエータ
１０１ｂ Ｙ軸アクチュエータ
１０１ｃ θ軸アクチュエータ
１０３ 導入光学系
１０４ アッテネータ
１０５ レーザ発振器
１０６ パルス発振器
１０７ 制御ユニット
１０８ 基板
１０９ レーザ電源
１１０ 制御用ＰＣサポート
１１１ 制御用ＰＣ
１１２ サーボドライブユニット
１１３ カバー開閉駆動機構
Ｌ 微少区間

Claims (6)

1. デバイス回路が作り込まれた透明な基板に、レーザ発振器から生成される所定波長のレーザビームを照射しつつ、前記基板と前記ビームとを相対的に移動させることにより、前記基板上に基板割断用のスクライブ線を形成する方法であって、
   前記レーザ発振器をＱスイッチ駆動して得られるパルス状レーザビームを、前記基板と前記ビームとを相対的に移動させることにより、前記基板上に設定された割断予定線上の基板端縁から所定微少区間に限って照射する第１のステップと、
   前記レーザ発振器を連続駆動して得られるＣＷレーザビームを、前記基板と前記ビームとを相対的に移動させることにより、前記基板上に設定された割断予定線上の一方の基板端縁から他方の基板端縁に至る全区間に亘って照射する第２のステップとを包含する、ことを特徴とする割断用スクライブ線の形成方法。
2. 前記第１のステップの処理が、前記基板上に設定された縦横の割断予定線に沿って、レーザビームの光軸を縦断走査又は横断走査させながら、基板外領域から基板内領域へと進入直後の所定微少区間に限りパルス状レーザビームを基板に照射する処理を包含し、かつ
   前記第２のステップの処理が、前記基板上に設定された縦横の割断予定線に沿って、レーザビームの光軸を縦断走査又は横断走査させながら、基板外領域から基板内領域へと進入してから基板内領域から基板外領域へと退出するに至る全区間に亘ってＣＷレーザビームを基板に照射する処理を包含する、ことを特徴とする請求項１に記載の割断用スクライブ線の形成方法。
3. 前記透明基板が、縦横の割断予定線により区画されてなる各矩形領域内にデバイス回路が作り込まれたサファイア基板であり、かつ前記レーザ発振器がＹＶＯレーザ発振器である、ことを特徴とする請求項２に記載の割断用スクライブ線の形成方法。
4. デバイス回路が作り込まれた透明な基板を載置固定するためのＸＹステージと、
   レーザ発振器をパルス駆動又は連続駆動することにより、パルス状レーザビームとＣＷレーザビームとのいずれかを択一的に出射可能なレーザビーム発生手段と、
   前記レーザビーム発生手段から発生するレーザビームを前記ＸＹステージに載置固定された基板に対して所定の光軸をもって照射するためのビーム導入光学系と、
   前記ＸＹステージと前記光軸とを相対的に移動させることにより、前記基板上の割断予定線に沿うように光軸を前記ＸＹステージ上で移動させる際の光軸の移動経路を設定するための経路設定手段と、
   前記基板上に設定される割断予定線に沿って、基板端縁に相当する一端から基板端縁に相当する他端に向けて計測されるべき所定の微少距離を設定するための微少距離設定手段と、
   前記経路設定手段にて設定された光軸の移動経路に沿って、前記光軸が移動するように、前記ＸＹステージの動きを制御するビーム移動制御手段と、
   前記ビーム移動制御手段により前記光軸を前記設定経路に沿って移動させている１回目の走査において、前記レーザビーム発生手段から適宜のタイミングでパルス状レーザビームを出射させることにより、前記基板上に設定された割断予定線上の基板端縁に相当する一端から、前記微少距離設定手段にて設定された微少距離区間に限って、前記基板上にパルス状レーザビームを照射する第１のビーム照射制御手段と、
   前記ビーム移動制御手段により前記光軸を前記設定経路に沿って移動させている２回目の走査において、前記レーザビーム発生手段から適宜のタイミングでＣＷレーザビームを出射させることにより、前記基板上に設定された割断予定線上の基板端縁に相当する一端から基板端縁に相当する他端に至る全区間に限って、前記基板上にＣＷレーザビームを照射する第２のビーム照射制御手段と、
   を具備する、ことを特徴とする割断用スクライブ線の形成装置。
5. 前記第１のビーム照射制御手段は、前記光軸が基板外領域から基板内領域へと移行する直前において、前記パルス状レーザビームを照射開始すると共に、前記光軸が前記微少区間を通過するのを待って、前記パルス状レーザビームを照射停止するものであり、かつ
   前記第２のビーム照射制御手段は、前記光軸が基板外領域から基板内領域へと移行する直前において、前記ＣＷレーザビームを照射開始すると共に、前記光軸が基板内領域から基板外領域へと移行する直後において、前記ＣＷレーザビームを照射停止するものである、ことを特徴とする請求項４に記載の割断用スクライブ線の形成装置。
6. 前記透明基板が、縦横の割断予定線により区画されてなる各矩形領域内にデバイス回路が作り込まれたサファイア基板であり、かつ前記レーザ発振器がＹＶＯレーザ発振器である、ことを特徴とする請求項５に記載の割断用スクライブ線の形成装置。

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