JP2011061129A - Method of processing wafer - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of processing a wafer in which reformed layers can be formed in a substrate along streets without damaging a device layer formed on a surface of the substrate. <P>SOLUTION: The method of processing the wafer in which the reformed layers are formed in the wafer having the device layer laminated on the substrate surface and also having a device formed in a region sectioned by a plurality of streets along the streets includes a process of forming a first reformed layer along the streets by irradiating the substrate with a laser light beam having a wavelength at which the laser light beam is transmitted through the substrate from a reverse surface side while positioning its condensing point in the substrate, and a second reformed layer forming process of laminating and forming a second reformed layer over the first reformed layer along the streets by irradiating the substrate with a laser light beam from the reverse surface side while positioning its condensing point above the first reformed layer, and the energy density of the laser light beam in the first reformed layer forming process is lower than energy density in the second reformed layer forming process, and set substantially to a lower limit at which the reformed layers can be processed. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、サファイア基板の表面に窒化物半導体からなる発光層が積層され所定の方向に延びる複数の第１のストリートと該複数の第１のストリートと交差して形成された複数の第２のストリートによって区画された複数の領域に光デバイスが形成されたウエーハの内部に、第１のストリートおよび第２のストリートに沿って変質層を形成するウエーハの加工方法に関する。   In the present invention, a light emitting layer made of a nitride semiconductor is stacked on the surface of a sapphire substrate, and a plurality of first streets extending in a predetermined direction and a plurality of second streets formed to intersect the plurality of first streets. The present invention relates to a wafer processing method in which an altered layer is formed along a first street and a second street inside a wafer in which optical devices are formed in a plurality of regions partitioned by the street.

光デバイスの製造工程においては、サファイア基板の表面に窒化物半導体からなる発光層（エピ層）が積層され所定の方向に延びる複数の第１のストリートと該複数の第１のストリートと交差して形成された複数の第２のストリートによって区画された複数の領域に光デバイスが形成される。この複数の光デバイスが形成されたウエーハは、第１のストリートおよび第２のストリートに沿って切断することにより個々の発光ダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。   In the manufacturing process of an optical device, a light emitting layer (epilayer) made of a nitride semiconductor is stacked on the surface of a sapphire substrate, and a plurality of first streets extending in a predetermined direction intersect with the plurality of first streets. An optical device is formed in a plurality of regions partitioned by the plurality of formed second streets. The wafer on which the plurality of optical devices are formed is divided into optical devices such as individual light-emitting diodes by cutting along the first street and the second street, and is widely used in electrical equipment.

このようなウエーハのストリートに沿った切断は、通常、環状の切削ブレードを高速回転して切削する切削装置によって行われている。しかしながら、サファイア基板はモース硬度が高く難削材であるため、加工速度を遅くする必要があり、生産性が悪いという問題がある。   Such cutting along the street of the wafer is usually performed by a cutting device that rotates an annular cutting blade while rotating at high speed. However, since the sapphire substrate has a high Mohs hardness and is a difficult-to-cut material, there is a problem that it is necessary to slow the processing speed and productivity is poor.

近年、ウエーハをストリートに沿って分割する方法として、ウエーハに対して吸収性を有するパルスレーザー光線をストリートに沿って照射することによりレーザー加工溝を形成し、このレーザー加工溝に沿って外力を付与することにより割断する方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）   In recent years, as a method of dividing a wafer along a street, a laser processing groove is formed by irradiating the wafer with a pulsed laser beam having an absorptivity to the wafer, and an external force is applied along the laser processing groove. A method of cleaving by this has been proposed. (For example, refer to Patent Document 1.)

しかるに、サファイア基板の表面に形成されたストリートに沿ってレーザー光線を照射してレーザー加工溝を形成すると、発光ダイオード等の光デバイスの外周がアブレーションされて輝度が低下し、光デバイスの品質が低下するという問題がある。   However, when a laser beam is formed by irradiating a laser beam along the street formed on the surface of the sapphire substrate, the outer periphery of the optical device such as a light emitting diode is ablated and the brightness is lowered, and the quality of the optical device is lowered. There is a problem.

このような問題を解消するために、窒化物半導体からなる発光層（エピ層）が形成されていないサファイア基板の裏面側からサファイア基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線を集光点を内部に位置付けてストリートに沿って照射し、サファイア基板の内部にストリートに沿って変質層を形成することにより、サファイア基板を変質層が形成されたストリートに沿って分割するサファイア基板の加工方法が下記特許文献２に開示されている。   In order to solve such a problem, a laser beam having a wavelength that is transparent to the sapphire substrate from the back side of the sapphire substrate on which the light emitting layer (epi layer) made of a nitride semiconductor is not formed The method of processing a sapphire substrate that irradiates along the street and forms an altered layer along the street inside the sapphire substrate to divide the sapphire substrate along the street where the altered layer is formed is as follows. It is disclosed in Document 2.

特開平１０−３０５４２０号公報JP-A-10-305420 特開２００８−６４９２号公報JP 2008-6492 A

上記特許文献２に開示されたサファイア基板の加工方法においては、光デバイスの輝度の低下はある程度改善されるものの、サファイア基板の裏面側からサファイア基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線を集光点を内部に位置付けてストリートに沿って照射すると、窒化物半導体からなる発光層（エピ層）に抜けるレーザー光線によって発光層がダメージを受け光デバイスの発光機能を低下させるという問題がある。
また、シリコン基板の表面にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが積層して形成された半導体ウエーハの裏面側からシリコン基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線を集光点を内部に位置付けてストリートに沿って照射し、シリコン基板の内部にストリートに沿って変質層を形成する場合にも、デバイス層に抜けるレーザー光線によってデバイスがダメージを受けるという問題がある。 In the method for processing a sapphire substrate disclosed in Patent Document 2, although a decrease in luminance of the optical device is improved to some extent, a laser beam having a wavelength having transparency to the sapphire substrate is collected from the back side of the sapphire substrate. When a point is positioned inside and irradiation is performed along the street, there is a problem that the light emitting layer is damaged by the laser beam that passes through the light emitting layer (epi layer) made of a nitride semiconductor and the light emitting function of the optical device is lowered.
In addition, a laser beam having a wavelength that is transparent to the silicon substrate from the back side of the semiconductor wafer formed by stacking devices such as IC and LSI on the surface of the silicon substrate is positioned along the street with the condensing point positioned inside. Even when an altered layer is formed along the street inside the silicon substrate, there is a problem that the device is damaged by the laser beam that passes through the device layer.

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、基板の表面に形成されたデバイス層にダメージを与えることなく基板の内部にストリートに沿って変質層を形成することができるウエーハの加工方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned facts, and its main technical problem is to form an altered layer along the street inside the substrate without damaging the device layer formed on the surface of the substrate. It is an object of the present invention to provide a method for processing a wafer.

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、基板の表面にデバイス層が積層され格子状に形成された複数のストリートによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハの内部に、ストリートに沿って変質層を形成するウエーハの加工方法であって、
基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線を基板の裏面側から集光点を基板の内部に位置付けてストリートに沿って照射し、基板の内部にストリートに沿って第１の変質層を形成する第１の変質層形成工程と、
該第１の変質層形成工程を実施した後に、基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線を基板の裏面側から集光点を該第１の変質層の上側に位置付けてストリートに沿って照射し、基板の内部にストリートに沿って第２の変質層を該第１の変質層に積層して形成する第２の変質層形成工程と、を含み、
該第１の変質層形成工程において照射されるレーザー光線のエネルギー密度は、該第２の変質層形成工程において照射されるレーザー光線のエネルギー密度より低く基板に変質層を加工することができる下限付近に設定されている、
ことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。 In order to solve the above-mentioned main technical problem, according to the present invention, a device layer is laminated on the surface of a substrate, and a device is formed in a plurality of regions partitioned by a plurality of streets formed in a lattice shape. , A wafer processing method for forming an altered layer along a street,
A laser beam having a wavelength that is transmissive to the substrate is irradiated from the back side of the substrate with the condensing point positioned inside the substrate along the street, and a first deteriorated layer is formed along the street inside the substrate. A first deteriorated layer forming step;
After carrying out the first deteriorated layer forming step, a laser beam having a wavelength that is transmissive to the substrate is irradiated from the back side of the substrate along the street with the focal point positioned above the first deteriorated layer. And a second deteriorated layer forming step of forming a second deteriorated layer on the first deteriorated layer along the street inside the substrate,
The energy density of the laser beam irradiated in the first deteriorated layer forming step is set lower than the energy density of the laser beam irradiated in the second deteriorated layer forming step and near the lower limit at which the deteriorated layer can be processed on the substrate. Being
A method for processing a wafer is provided.

基板がサファイア基板の場合には、上記第１の変質層形成工程において照射されるレーザー光線のエネルギー密度は３〜１２J／cm2に設定され、上記第２の変質層形成工程において照射されるレーザー光線のエネルギー密度は１００〜４００J／cm2に設定されている。
また、基板がシリコン基板の場合には、上記第１の変質層形成工程において照射されるレーザー光線のエネルギー密度は１５〜６０J／cm2に設定され、上記第２の変質層形成工程において照射されるレーザー光線のエネルギー密度は４００〜１５００J／cm2に設定されている。 When the substrate is a sapphire substrate, the energy density of the laser beam irradiated in the first deteriorated layer forming step is set to 3 to 12 J / cm2, and the laser beam irradiated in the second deteriorated layer forming step is The energy density is set to 100 to 400 J / cm 2 .
When the substrate is a silicon substrate, the energy density of the laser beam irradiated in the first deteriorated layer forming step is set to 15 to 60 J / cm 2 and is irradiated in the second deteriorated layer forming step. The energy density of the laser beam is set to 400-1500 J / cm 2 .

本発明によるウエーハの加工方法においては、基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線を基板の裏面側から集光点を基板の内部に位置付けてストリートに沿って照射し基板の内部にストリートに沿って第１の変質層を形成する第１の変質層形成工程と、基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線を基板の裏面側から集光点を第１の変質層の上側に位置付けてストリートに沿って照射し基板の内部にストリートに沿って第２の変質層を第１の変質層に積層して形成する第２の変質層形成工程とを含み、第１の変質層形成工程において照射されるレーザー光線のエネルギー密度が第２の変質層形成工程において照射されるレーザー光線のエネルギー密度より低く基板に変質層を加工することができる下限付近に設定されているので、第１の変質層形成工程においてデバイス層に抜けるパルスレーザー光線のエネルギーが極めて小さいため、デバイス層がダメージを受けることはない。また、第２の変質層形成工程においては、第１の変質層形成工程において照射されるレーザー光線のエネルギー密度より高いエネルギー密度のパルスレーザー光線が照射されるが、デバイス層側に抜けるパルスレーザー光線は第１の変質層によって吸収されるとともに散乱して減衰するので、デバイス層にダメージを与えることなく、効果的に第２の変質層を形成することができる。   In the wafer processing method according to the present invention, a laser beam having a wavelength that is transmissive to the substrate is irradiated from the back side of the substrate along the street with the focal point positioned inside the substrate and irradiated along the street. A first deteriorated layer forming step of forming a first deteriorated layer, and a laser beam having a wavelength that is transmissive to the substrate is positioned from the back side of the substrate with the focusing point positioned above the first deteriorated layer. And a second deteriorated layer forming step in which a second deteriorated layer is formed by laminating the first deteriorated layer along the street inside the substrate, and irradiation is performed in the first deteriorated layer forming step. Since the energy density of the laser beam applied is lower than the energy density of the laser beam irradiated in the second deteriorated layer forming step, it is set near the lower limit at which the deteriorated layer can be processed on the substrate Because there is very small energy of the pulsed laser beam passing in the device layer in the first deteriorated layer forming step, not the device layer is damaged. In the second deteriorated layer forming step, a pulse laser beam having an energy density higher than the energy density of the laser beam irradiated in the first deteriorated layer forming step is irradiated. Therefore, the second deteriorated layer can be effectively formed without damaging the device layer.

本発明によるウエーハの加工方法によって加工されるウエーハの斜視図および要部を拡大して示す断面図。The perspective view of the wafer processed by the processing method of the wafer by this invention, and sectional drawing which expands and shows the principal part. 図１に示すウエーハを環状のフレームに装着された保護テープの表面に貼着した状態を示す斜視図。The perspective view which shows the state which affixed the wafer shown in FIG. 1 on the surface of the protective tape with which the cyclic | annular flame | frame was mounted | worn. 本発明によるウエーハの加工方法における第１の変質層形成工程および第２の変質層形成工程を実施するためのレーザー加工装置の要部斜視図。The principal part perspective view of the laser processing apparatus for implementing the 1st deteriorated layer formation process and the 2nd deteriorated layer formation process in the processing method of the wafer by this invention. 本発明によるウエーハの加工方法における第１の変質層形成行程の説明図。Explanatory drawing of the 1st deteriorated layer formation process in the processing method of the wafer by this invention. 本発明によるウエーハの加工方法における第２の変質層形成行程の説明図。Explanatory drawing of the 2nd deteriorated layer formation process in the processing method of the wafer by this invention.

以下、本発明によるウエーハの加工方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a wafer processing method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図１の(a)および(b)には、本発明によるウエーハの加工方法に従って加工されるウエーハの斜視図が示されている。図１の(a)および(b)に示すウエーハ２は、例えば厚さが１００μmのサファイア基板２０の表面２０aに窒化物半導体からなるデバイス層としての発光層（エピ層）２１が積層されている。そして、発光層（エピ層）２１が格子状に形成された複数のストリート２２によって区画された複数の領域に光デバイス２３が形成されている。   1A and 1B are perspective views of a wafer to be processed according to the wafer processing method of the present invention. In a wafer 2 shown in FIGS. 1A and 1B, a light emitting layer (epi layer) 21 as a device layer made of a nitride semiconductor is laminated on a surface 20a of a sapphire substrate 20 having a thickness of 100 μm, for example. . And the optical device 23 is formed in the some area | region divided by the some street 22 in which the light emitting layer (epilayer) 21 was formed in the grid | lattice form.

上記図１に示すウエーハ２は、図２に示すように環状のフレーム３に装着されたポリオレフィン等の合成樹脂シートからなる保護テープ４に発光層（エピ層）２１の表面側を貼着する（保護テープ貼着工程）。従って、ウエーハ２は、サファイア基板２０の裏面２０bが上側となる。   The wafer 2 shown in FIG. 1 is attached to the protective tape 4 made of a synthetic resin sheet such as polyolefin and attached to the annular frame 3 as shown in FIG. Protective tape application process). Accordingly, in the wafer 2, the back surface 20b of the sapphire substrate 20 is on the upper side.

上述した保護テープ貼着工程を実施したならば、サファイア基板２０に対して透過性を有する波長のレーザー光線をサファイア基板２０の裏面側から集光点をサファイア基板２０の内部に位置付けて所定方向に形成されたストリート２２に沿って照射し、サファイア基板２０の内部にストリート２２に沿って第１の変質層を形成する第１の変質層形成工程を実施する。この第１の変質層形成工程は、図３に示すレーザー加工装置５を用いて実施する。図３に示すレーザー加工装置５は、被加工物を保持するチャックテーブル５１と、該チャックテーブル５１上に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段５２と、チャックテーブル５１上に保持された被加工物を撮像する撮像手段５３を具備している。チャックテーブル５１は、被加工物を吸引保持するように構成されており、図示しない加工送り手段によって図３において矢印Ｘで示す加工送り方向に移動せしめられるとともに、図示しない割り出し送り手段によって図３において矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられるようになっている。   If the above-described protective tape attaching step is performed, a laser beam having a wavelength that is transmissive to the sapphire substrate 20 is formed from a back surface side of the sapphire substrate 20 with a condensing point inside the sapphire substrate 20 in a predetermined direction. A first deteriorated layer forming step is performed in which irradiation is performed along the streets 22 and a first deteriorated layer is formed along the streets 22 inside the sapphire substrate 20. This first deteriorated layer forming step is performed using the laser processing apparatus 5 shown in FIG. A laser processing apparatus 5 shown in FIG. 3 has a chuck table 51 that holds a workpiece, a laser beam irradiation means 52 that irradiates a workpiece held on the chuck table 51 with a laser beam, and a chuck table 51 that holds the workpiece. An image pickup means 53 for picking up an image of the processed workpiece is provided. The chuck table 51 is configured to suck and hold a workpiece. The chuck table 51 is moved in a processing feed direction indicated by an arrow X in FIG. 3 by a processing feed means (not shown) and is also shown in FIG. 3 by an index feed means (not shown). It can be moved in the index feed direction indicated by the arrow Y.

上記レーザー光線照射手段５２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング５２１を含んでいる。ケーシング５２１内には図示しないパルスレーザー光線発振器や繰り返し周波数設定手段を備えたパルスレーザー光線発振手段が配設されている。上記ケーシング５２１の先端部には、パルスレーザー光線発振手段から発振されたパルスレーザー光線を集光するための集光器５２２が装着されている。   The laser beam irradiation means 52 includes a cylindrical casing 521 disposed substantially horizontally. In the casing 521, a pulse laser beam oscillation means having a pulse laser beam oscillator and a repetition frequency setting means (not shown) are arranged. A condenser 522 for condensing the pulse laser beam oscillated from the pulse laser beam oscillating means is attached to the tip of the casing 521.

上記レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の先端部に装着された撮像手段５３は、図示の実施形態においては可視光線によって撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）の外に、被加工物に赤外線を照射する赤外線照明手段と、該赤外線照明手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成されており、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。   In the illustrated embodiment, the image pickup means 53 mounted on the tip of the casing 521 constituting the laser beam irradiation means 52 emits infrared rays to the workpiece in addition to a normal image pickup device (CCD) that picks up an image with visible light. Infrared illumination means for irradiating, an optical system for capturing infrared light emitted by the infrared illumination means, an image pickup device (infrared CCD) for outputting an electrical signal corresponding to the infrared light captured by the optical system, and the like Then, the captured image signal is sent to a control means (not shown).

上述したレーザー加工装置５を用いて、上記ウエーハ２を構成するサファイア基板２０に対して透過性を有する波長のレーザー光線をサファイア基板２０の裏面側から集光点をサファイア基板２０の内部に位置付けてストリート２２に沿って照射し、サファイア基板２０の内部にストリート２２に沿って第１の変質層を形成する第１の変質層形成工程について、図３および図４を参照して説明する。
先ず、上述した図３に示すレーザー加工装置５のチャックテーブル５１上にウエーハ２が貼着された保護テープ４を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、保護テープ４を介してウエーハ２をチャックテーブル５１上に保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル５１に保持されたウエーハ２は、サファイア基板２０の裏面２０bが上側となる。なお、図３においては、保護テープ４が装着された環状のフレーム３を省いて示しているが、環状のフレーム３はチャックテーブル５１に配設された適宜のフレーム保持手段に保持されている。このようにして、ウエーハ２を吸引保持したチャックテーブル５１は、図示しない加工送り手段によって撮像手段５３の直下に位置付けられる。 Using the laser processing apparatus 5 described above, a laser beam having a wavelength that is transmissive to the sapphire substrate 20 constituting the wafer 2 is positioned from the back surface side of the sapphire substrate 20 at a condensing point inside the sapphire substrate 20. A first deteriorated layer forming step of forming the first deteriorated layer along the street 22 inside the sapphire substrate 20 by irradiating along the sapphire substrate 20 will be described with reference to FIGS.
First, the protective tape 4 on which the wafer 2 is adhered is placed on the chuck table 51 of the laser processing apparatus 5 shown in FIG. Then, the wafer 2 is held on the chuck table 51 via the protective tape 4 by operating a suction means (not shown) (wafer holding step). Accordingly, the wafer 2 held on the chuck table 51 has the back surface 20b of the sapphire substrate 20 on the upper side. In FIG. 3, the annular frame 3 to which the protective tape 4 is attached is omitted, but the annular frame 3 is held by appropriate frame holding means provided on the chuck table 51. In this way, the chuck table 51 that sucks and holds the wafer 2 is positioned directly below the image pickup means 53 by a processing feed means (not shown).

チャックテーブル５１が撮像手段５３の直下に位置付けられると、撮像手段５３および図示しない制御手段によってウエーハ２のレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。即ち、撮像手段５３および図示しない制御手段は、ウエーハ２の所定方向に形成されているストリート２２と、該ストリート２２に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段５２の集光器５２２との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、レーザー光線照射位置のアライメントを遂行する（アライメント工程）。また、ウエーハ２に上記所定方向と直交する方向に形成されたストリート２２に対しても、同様にレーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。このとき、ウエーハ２におけるストリート２２が形成されている発光層（エピ層）２１の表面は下側に位置しているが、ウエーハ２を構成するサファイア基板２０は透明体であるため、サファイア基板２０の裏面側からストリート２２を撮像することができる。なお、ウエーハがシリコン基板のように透明体でない材料によって構成されている場合には、撮像手段５３は赤外線照明手段から赤外線を照射して、シリコン基板の裏面から透かしてストリートを撮像する。   When the chuck table 51 is positioned directly below the image pickup means 53, an alignment operation for detecting a processing region to be laser processed on the wafer 2 is executed by the image pickup means 53 and a control means (not shown). That is, the imaging unit 53 and the control unit (not shown) align the street 22 formed in a predetermined direction of the wafer 2 and the condenser 522 of the laser beam irradiation unit 52 that irradiates the laser beam along the street 22. Image processing such as pattern matching is performed to perform alignment of the laser beam irradiation position (alignment process). Similarly, the alignment of the laser beam irradiation position is performed on the street 22 formed on the wafer 2 in a direction orthogonal to the predetermined direction. At this time, the surface of the light emitting layer (epi layer) 21 on which the streets 22 are formed in the wafer 2 is located on the lower side, but the sapphire substrate 20 constituting the wafer 2 is a transparent body, and thus the sapphire substrate 20 The street 22 can be imaged from the back side. When the wafer is made of a material that is not transparent, such as a silicon substrate, the imaging means 53 irradiates infrared rays from the infrared illumination means and images the street through the back surface of the silicon substrate.

以上のようにしてチャックテーブル５１上に保持されたウエーハ２を構成する発光層（エピ層）２１の表面に形成されているストリート２２を検出し、レーザー光線照射位置のアライメントが行われたならば、図４の（ａ）で示すようにチャックテーブル５１をレーザー光線照射手段５２の集光器５２２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定のストリート２２の一端（図４の（ａ）において左端）をレーザー光線照射手段５２の集光器５２２の直下に位置付ける。そして、集光器５２２からサファイア基板２０に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル５１を図４の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。そして、図４の（ｂ）で示すようにレーザー光線照射手段５２の集光器５２２の照射位置がストリート２２の他端（図４の（b）において右端）の位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル５１の移動を停止する。この第１の変質層形成工程においては、パルスレーザー光線の集光点Ｐをウエーハ２を構成するサファイア基板２０の表面（下面）から例えば１０〜２０μm上側の位置に合わせる。この結果、ウエーハ２を構成するサファイア基板２０には、内部にストリート２２に沿って連続した第１の変質層２１０が形成される。この第１の変質層形成工程においては、レーザー光線照射手段５２から照射するパルスレーザー光線のエネルギー密度を、サファイア基板２０に変質層を加工することができる下限付近に設定することが重要である。このようにパルスレーザー光線のエネルギー密度をサファイア基板２０に変質層を加工することができる下限付近（例えば３〜１２J／cm2）に設定することにより、発光層（エピ層）２１に抜けるパルスレーザー光線のエネルギーが極めて小さいため、発光層（エピ層）２１がダメージを受けることはない。 If the street 22 formed on the surface of the light emitting layer (epi layer) 21 constituting the wafer 2 held on the chuck table 51 as described above is detected and the laser beam irradiation position is aligned, As shown in FIG. 4A, the chuck table 51 is moved to the laser beam irradiation area where the condenser 522 of the laser beam irradiation means 52 is located, and one end of the predetermined street 22 (the left end in FIG. 4A) is moved. It is positioned directly below the light collector 522 of the laser beam irradiation means 52. Then, the chuck table 51 is moved at a predetermined processing feed rate in the direction indicated by the arrow X1 in FIG. 4A while irradiating a pulsed laser beam having a wavelength that is transmissive to the sapphire substrate 20 from the condenser 522. . When the irradiation position of the condenser 522 of the laser beam irradiation means 52 reaches the position of the other end of the street 22 (right end in FIG. 4B) as shown in FIG. And the movement of the chuck table 51 is stopped. In the first deteriorated layer forming step, the condensing point P of the pulse laser beam is adjusted to a position 10 to 20 μm above the surface (lower surface) of the sapphire substrate 20 constituting the wafer 2, for example. As a result, on the sapphire substrate 20 constituting the wafer 2, the first deteriorated layer 210 continuous along the street 22 is formed. In this first deteriorated layer forming step, it is important to set the energy density of the pulsed laser beam irradiated from the laser beam irradiation means 52 to the vicinity of the lower limit at which the deteriorated layer can be processed on the sapphire substrate 20. Thus, by setting the energy density of the pulsed laser beam to the lower limit (for example, 3 to 12 J / cm 2 ) near which the altered layer can be processed on the sapphire substrate 20, the pulsed laser beam passing through the light emitting layer (epilayer) 21 can be obtained. Since the energy is extremely small, the light emitting layer (epi layer) 21 is not damaged.

上記第１の変質層形成工程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
光源 ：Ybレーザー：イッテリビウムドープトファイバーレーザー
波長 ：１０４５ｎｍのパルスレーザー
繰り返し周波数 ：１００ｋＨｚ
平均出力 ：０．０１W
集光スポット径 ：φ１〜２μｍ
エネルギー密度 ：３〜１２J／cm2
加工送り速度 ：４００ｍｍ／秒 The processing conditions in the first deteriorated layer forming step are set as follows, for example.
Light source: Yb laser: Ytterbium doped fiber laser Wavelength: 1045 nm pulse laser Repetition frequency: 100 kHz
Average output: 0.01W
Condensed spot diameter: φ1 to 2 μm
Energy density: 3-12 J / cm 2
Processing feed rate: 400 mm / sec

上述したように第１の変質層形成工程を実施したならば、サファイア基板２０に対して透過性を有する波長のレーザー光線をサファイア基板２０の裏面側から集光点を第１の変質層２１０の上側に位置付けてストリート２２に沿って照射し、サファイア基板２０の内部にストリート２２に沿って第２の変質層を第１の変質層２１０に積層して形成する第２の変質層形成工程を実施する。この第２の変質層形成工程は、図５の（ａ）で示すように上記第１の変質層形成工程を実施した状態でレーザー光線照射手段５２の集光器５２２から照射するパルスレーザー光線の集光点Ｐを第１の変質層２１０の上側に位置付ける。次に、集光器５２２からサファイア基板２０に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル５１を図５の（ａ）において矢印Ｘ２で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。そして、図５の（ｂ）で示すようにレーザー光線照射手段５２の集光器５２２の照射位置がストリート２２の一端（図５の（b）において左端）の位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル５１の移動を停止する。この結果、ウエーハ２を構成するサファイア基板２０には、内部にストリート２２に沿って第２の変質層２２０が第１の変質層２１０に積層して形成される。この第２の変質層形成工程においては、レーザー光線照射手段５２から照射するパルスレーザー光線のエネルギー密度が、上記第１の変質層形成工程において照射されるレーザー光線のエネルギー密度より高くサファイア基板２０に効果的に変質層を加工することができる値（例えば１００〜４００J／cm2）に設定されている。このように第２の変質層形成工程においては、エネルギー密度が比較的高いパルスレーザー光線が照射されるが、発光層（エピ層）２１側に抜けるパルスレーザー光線は第１の変質層２１０によって吸収されるとともに散乱して減衰するので、発光層（エピ層）２１にダメージを与えることなく、効果的に第２の変質層２２０を形成することができる。 When the first deteriorated layer forming step is performed as described above, a laser beam having a wavelength that is transmissive to the sapphire substrate 20 is focused from the back surface side of the sapphire substrate 20 to the upper side of the first deteriorated layer 210. And irradiating along the street 22, and performing a second deteriorated layer forming step of forming a second deteriorated layer on the first deteriorated layer 210 along the street 22 inside the sapphire substrate 20. . In the second deteriorated layer forming step, as shown in FIG. 5A, the pulsed laser beam focused from the condenser 522 of the laser beam irradiation means 52 in the state where the first deteriorated layer forming step is performed. The point P is positioned on the upper side of the first deteriorated layer 210. Next, the chuck table 51 is moved at a predetermined processing feed rate in the direction indicated by the arrow X2 in FIG. 5A while irradiating a pulsed laser beam having a wavelength transmissive to the sapphire substrate 20 from the condenser 522. Let me. 5B, when the irradiation position of the condenser 522 of the laser beam irradiation means 52 reaches the position of one end of the street 22 (the left end in FIG. 5B), the pulse laser beam is irradiated. At the same time, the movement of the chuck table 51 is stopped. As a result, the sapphire substrate 20 constituting the wafer 2 is formed by laminating the second deteriorated layer 220 on the first deteriorated layer 210 along the street 22 inside. In the second deteriorated layer forming step, the energy density of the pulsed laser beam irradiated from the laser beam irradiation means 52 is higher than the energy density of the laser beam irradiated in the first deteriorated layer forming step, and effectively applied to the sapphire substrate 20. The value (for example, 100-400 J / cm < 2 >) which can process a deteriorated layer is set. As described above, in the second deteriorated layer forming step, the pulse laser beam having a relatively high energy density is irradiated, but the pulse laser beam passing through the light emitting layer (epilayer) 21 side is absorbed by the first deteriorated layer 210. Accordingly, the second deteriorated layer 220 can be effectively formed without damaging the light emitting layer (epi layer) 21.

上記第２の変質層形成工程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
光源 ：Ybレーザー：イッテリビウムドープトファイバーレーザー
波長 ：１０４５ｎｍのパルスレーザー
繰り返し周波数 ：１００ｋＨｚ
平均出力 ：０．３W
集光スポット径 ：φ１〜２μｍ
エネルギー密度 ：１００〜４００J／cm2
加工送り速度 ：４００ｍｍ／秒 The processing conditions in the second deteriorated layer forming step are set as follows, for example.
Light source: Yb laser: Ytterbium doped fiber laser Wavelength: 1045 nm pulse laser Repetition frequency: 100 kHz
Average output: 0.3W
Condensed spot diameter: φ1 to 2 μm
Energy density: 100 to 400 J / cm 2
Processing feed rate: 400 mm / sec

上述したように、ウエーハ２の所定方向に形成された全てのストリート２２に沿って上記第１の変質層形成工程および第２の変質層形成工程を実施したならば、ウエーハ２を保持したチャックテーブル５１を９０度回動した位置に位置付ける。そして、ウエーハ２の上記所定方向と直交する方向に形成された全てのストリート２２に沿って上記第１の変質層形成工程および第２の変質層形成工程を実施する。   As described above, if the first deteriorated layer forming step and the second deteriorated layer forming step are performed along all the streets 22 formed in a predetermined direction of the wafer 2, the chuck table holding the wafer 2. 51 is positioned 90 degrees rotated. Then, the first deteriorated layer forming step and the second deteriorated layer forming step are performed along all the streets 22 formed in the direction orthogonal to the predetermined direction of the wafer 2.

以上のようにして、第１の変質層形成工程および第２の変質層形成工程が全てのストリート２２に沿って実施されたウエーハ２は、ストリート２２に沿って外力を付与し、第１の変質層２１０および第２の変質層２２０が形成されたストリート２２に沿って破断するウエーハ分割工程に搬送される。   As described above, the wafer 2 in which the first deteriorated layer forming step and the second deteriorated layer forming step are performed along all the streets 22 applies an external force along the streets 22, and the first deteriorated layer forming step is performed. The layer 210 and the second deteriorated layer 220 are conveyed to a wafer dividing step that breaks along the street 22 where the layer is formed.

次に、シリコン基板からなるウエーハに本発明による加工方法を適用する場合の加工条件について説明する。
シリコン基板からなるウエーハに上述した第１の変質層２１０および第２の変質層２２０が形成するには、上述した第１の変質層形成工程における加工条件を例えば次のように設定する。
光源 ：YVO４レーザー
波長 ：１３４２ｎｍのパルスレーザー
繰り返し周波数 ：１００ｋＨｚ
平均出力 ：０．０５W
集光スポット径 ：φ１〜２μｍ
エネルギー密度 ：１５〜６０J／cm2
加工送り速度 ：３００ｍｍ／秒 Next, processing conditions when the processing method according to the present invention is applied to a wafer made of a silicon substrate will be described.
In order to form the above-mentioned first deteriorated layer 210 and the second deteriorated layer 220 on a wafer made of a silicon substrate, the processing conditions in the above-described first deteriorated layer forming step are set as follows, for example.
Light source: YVO4 laser Wavelength: 1342 nm pulse laser Repeat frequency: 100 kHz
Average output: 0.05W
Condensed spot diameter: φ1 to 2 μm
Energy density: 15-60J / cm 2
Processing feed rate: 300 mm / sec

また、上述した第２の変質層形成工程における加工条件を例えば次のように設定する。
光源 ：YVO４レーザー
波長 ：１３４２ｎｍのパルスレーザー
繰り返し周波数 ：１００ｋＨｚ
平均出力 ：１．２W
集光スポット径 ：φ１〜２μｍ
エネルギー密度 ：４００〜１５００J／cm2
加工送り速度 ：３００ｍｍ／秒 Further, the processing conditions in the above-described second deteriorated layer forming step are set as follows, for example.
Light source: YVO4 laser Wavelength: 1342 nm pulse laser Repeat frequency: 100 kHz
Average output: 1.2W
Condensed spot diameter: φ1 to 2 μm
Energy density: 400-1500 J / cm 2
Processing feed rate: 300 mm / sec

２：ウエーハ
２０：サファイア基板
２１：発光層（エピ層）
２２：第１の分割予定ライン
２３：第２の分割予定ライン
２４：デバイス
２１０：第１の変質層
２２０：第２の変質層
３：環状のフレーム
４：保護テープ
５：レーザー加工装置
５１：レーザー加工装置のチャックテーブル
５２：レーザー光線照射手段
５３：撮像手段 2: Wafer 20: Sapphire substrate 21: Light emitting layer (epi layer)
22: First division line 23: Second division line 24: Device
210: first altered layer 220: second altered layer 3: annular frame 4: protective tape 5: laser processing device 51: chuck table of laser processing device 52: laser beam irradiation means 53: imaging means

Claims (3)

基板の表面にデバイス層が積層され格子状に形成された複数のストリートによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハの内部に、ストリートに沿って変質層を形成するウエーハの加工方法であって、
基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線を基板の裏面側から集光点を基板の内部に位置付けてストリートに沿って照射し、基板の内部にストリートに沿って第１の変質層を形成する第１の変質層形成工程と、
該第１の変質層形成工程を実施した後に、基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線を基板の裏面側から集光点を該第１の変質層の上側に位置付けてストリートに沿って照射し、基板の内部にストリートに沿って第２の変質層を該第１の変質層に積層して形成する第２の変質層形成工程と、を含み、
該第１の変質層形成工程において照射されるレーザー光線のエネルギー密度は、該第２の変質層形成工程において照射されるレーザー光線のエネルギー密度より低く基板に変質層を加工することができる下限付近に設定されている、
ことを特徴とするウエーハの加工方法。 A wafer processing method in which a degenerated layer is formed along a street inside a wafer in which devices are formed in a plurality of regions partitioned by a plurality of streets formed by laminating device layers on the surface of the substrate. There,
A laser beam having a wavelength that is transmissive to the substrate is irradiated from the back side of the substrate with the condensing point positioned inside the substrate along the street, and a first deteriorated layer is formed along the street inside the substrate. A first deteriorated layer forming step;
After carrying out the first deteriorated layer forming step, a laser beam having a wavelength that is transmissive to the substrate is irradiated from the back side of the substrate along the street with the focal point positioned above the first deteriorated layer. And a second deteriorated layer forming step of forming a second deteriorated layer on the first deteriorated layer along the street inside the substrate,
The energy density of the laser beam irradiated in the first deteriorated layer forming step is set lower than the energy density of the laser beam irradiated in the second deteriorated layer forming step and near the lower limit at which the deteriorated layer can be processed on the substrate. Being
A method for processing a wafer. 基板がサファイア基板の場合には、該第１の変質層形成工程において照射されるレーザー光線のエネルギー密度は３〜１２J／cm2に設定され、該第２の変質層形成工程において照射されるレーザー光線のエネルギー密度は１００〜４００J／cm2に設定されている、請求項１記載のウエーハの加工方法。 When the substrate is a sapphire substrate, the energy density of the laser beam irradiated in the first deteriorated layer forming step is set to 3 to 12 J / cm 2 , and the laser beam irradiated in the second deteriorated layer forming step is The wafer processing method according to claim 1, wherein the energy density is set to 100 to 400 J / cm 2 . 基板がシリコン基板の場合には、該第１の変質層形成工程において照射されるレーザー光線のエネルギー密度は１５〜６０J／cm2に設定され、該第２の変質層形成工程において照射されるレーザー光線のエネルギー密度は４００〜１５００J／cm2に設定されている、請求項１記載のウエーハの加工方法。 When the substrate is a silicon substrate, the energy density of the laser beam irradiated in the first deteriorated layer forming step is set to 15 to 60 J / cm 2 , and the laser beam irradiated in the second deteriorated layer forming step is The wafer processing method according to claim 1, wherein the energy density is set to 400 to 1500 J / cm 2 .
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