JP2011155070A - Method of processing substrate - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To easily manufacture a thin semiconductor wafer in a relatively short time, prevent a crack of a substrate, and improve a production yield rate. <P>SOLUTION: A method of processing substrate includes the steps of: arranging a laser condensing unit 16 above a substrate 10 in a noncontact manner; irradiating a laser light onto a surface of the substrate 10 and condensing the laser light inside the substrate using the laser condensing unit 16; forming a two-dimensional interior reformed layer 12 inside the substrate 10 by relatively moving the laser condensing unit 16 and the substrate 10; forming at least one patterned reformed layer 36 on the side of the two-dimensional interior reformed layer 12 facing the laser condensing unit 16 or on an opposite side from the laser condensing unit 16 by relatively moving the laser condensing unit 16 and the substrate 10; exposing the patterned reformed layer 36 on the surface of the substrate 10; and etching the patterned reformed layer 36 and the two-dimensional interior reformed layer 12, wherein a relative moving direction of the laser condensing unit 16 and the substrate 10 is not same as a cleavage direction of the substrate 10. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、基板加工方法に関し、特に、半導体ウェハを薄く切り出して製造する基板加工方法に関する。   The present invention relates to a substrate processing method, and more particularly to a substrate processing method for manufacturing a semiconductor wafer by thinly cutting it.

従来、シリコン(Si)ウェハに代表される半導体ウェハを製造する場合には、図示しないが、石英るつぼ内に溶融されたシリコン融液から凝固した円柱形のインゴットを適切な長さのブロックに切断して、その周縁部を目標の直径になるよう研削し、その後、ブロック化されたインゴットをワイヤソーによりウェハ形にスライスして半導体ウェハを製造するようにしている(例えば、特許文献1および2参照。)。   Conventionally, when manufacturing a semiconductor wafer represented by a silicon (Si) wafer, although not shown, a cylindrical ingot solidified from a silicon melt melted in a quartz crucible is cut into blocks of an appropriate length. Then, the peripheral edge is ground so as to have a target diameter, and then a block-shaped ingot is sliced into a wafer shape with a wire saw to manufacture a semiconductor wafer (for example, refer to Patent Documents 1 and 2). .)

このようにして製造された半導体ウェハは、前工程で回路パターンの形成等、各種の処理が順次施されて後工程に供され、この後工程で裏面がバックグラインド処理されて薄片化が図られることにより、厚さが約750μmから100μm以下、例えば75μmや50μm程度に調整される。   The semiconductor wafer manufactured in this way is subjected to various processes such as circuit pattern formation in the previous process in order and used in the subsequent process. In this subsequent process, the back surface is back-grinded and thinned. Accordingly, the thickness is adjusted to about 750 μm to 100 μm or less, for example, about 75 μm or 50 μm.

従来における半導体ウェハは、以上のように製造され、インゴットがワイヤソーにより切断され、しかも、切断の際にワイヤソーの太さ以上の切り代が必要となるので、厚さ0.1mm以下の薄い半導体ウェハを製造することが非常に困難であり、製品率も向上しないという問題がある。   A conventional semiconductor wafer is manufactured as described above, and an ingot is cut with a wire saw, and a cutting allowance larger than the thickness of the wire saw is required for cutting, so a thin semiconductor wafer with a thickness of 0.1 mm or less It is very difficult to manufacture the product, and the product rate is not improved.

また近年、次世代の半導体として、硬度が大きく、熱伝導率も高いシリコンカーバイド(SiC)が注目されているが、SiCの場合には、Siよりも硬度が大きい関係上、インゴットをワイヤソーにより容易にスライスすることができず、また、バックグラインドによる基板の薄層化も容易ではない。   In recent years, silicon carbide (SiC), which has high hardness and high thermal conductivity, has attracted attention as a next-generation semiconductor. In the case of SiC, ingots can be easily formed with a wire saw because of its higher hardness than Si. In addition, it is not easy to slice the substrate, and it is not easy to thin the substrate by back grinding.

一方、集光レンズでレーザ光の集光点をインゴットの内部に合わせ、そのレーザ光でインゴットを相対的に走査することにより、インゴットの内部に多光子吸収による面状の改質層を形成し、この改質層を剥離面としてインゴットの一部を基板として剥離する基板製造方法および基板製造装置が開示されている(例えば、特許文献3および4参照。)。特許文献3では、同心円状または螺旋状にレーザ光を走査しており、また、特許文献4では、XYステージを利用して、XY方向にレーザ光を走査している。しかしながら、走査方向と基板の劈開方向が一致すると、特にウェハのように基板が薄い場合、ウェハが割れやすいという問題点がある。   On the other hand, the condensing point of the laser beam is aligned with the inside of the ingot with the condensing lens, and the ingot is relatively scanned with the laser beam to form a planar modified layer by multiphoton absorption inside the ingot. A substrate manufacturing method and a substrate manufacturing apparatus are disclosed in which a part of the ingot is peeled off using the modified layer as a peeling surface (see, for example, Patent Documents 3 and 4). In Patent Document 3, laser light is scanned concentrically or spirally, and in Patent Document 4, laser light is scanned in the XY directions using an XY stage. However, when the scanning direction coincides with the cleavage direction of the substrate, there is a problem that the wafer is likely to break, particularly when the substrate is thin like a wafer.

特開2008‐200772号公報JP 2008-200772 A 特開2005‐297156号公報JP 2005-297156 A 特開2005‐277136号公報JP 2005-277136 A 特開2005‐294325号公報JP 2005-294325 A

本発明の目的は、薄い半導体ウェハを比較的短時間で容易に製造することができ、しかも、レーザ集光手段と基板の相対的な移動方向は、基板の劈開方向と一致していないため、基板の割れを防止し、製品率を向上させることのできる基板加工方法を提供することにある。   The object of the present invention is that a thin semiconductor wafer can be easily manufactured in a relatively short time, and the relative movement direction of the laser focusing means and the substrate does not coincide with the cleavage direction of the substrate. An object of the present invention is to provide a substrate processing method capable of preventing the cracking of the substrate and improving the product rate.

上記目的を達成するための本発明の一態様によれば、基板上に非接触にレーザ集光手段を配置する工程と、前記レーザ集光手段により、前記基板表面にレーザ光を照射し、前記基板内部にレーザ光を集光する工程と、前記レーザ集光手段と前記基板を相対的に移動させて、前記基板内部に2次元状内部改質層を形成する工程とを有し、前記レーザ集光手段と前記基板の相対的な移動方向は、前記基板の劈開方向と一致していない基板加工方法が提供される。   According to one aspect of the present invention for achieving the above object, the step of disposing laser condensing means on a substrate in a non-contact manner, the laser condensing means irradiating the substrate surface with laser light, and A step of condensing laser light inside the substrate, and a step of relatively moving the laser condensing means and the substrate to form a two-dimensional internal modified layer inside the substrate, the laser A substrate processing method is provided in which the relative movement direction of the light collecting means and the substrate does not coincide with the cleavage direction of the substrate.

本発明の他の態様によれば、基板上に非接触にレーザ集光手段を配置する工程と、前記レーザ集光手段により、前記基板表面にレーザ光を照射し、前記基板内部にレーザ光を集光する工程と、前記レーザ集光手段と前記基板を相対的に移動させて、前記基板内部に集光するレーザ光の集光点を前記レーザ集光手段と反対側の前記基板の最深部に設定した状態から、前記レーザ集光手段側に移動させることで、一層または複数層のパターン状改質層を形成する工程とを有し、前記レーザ集光手段と前記基板の相対的な移動方向は、前記基板の劈開方向と一致していない基板加工方法が提供される。   According to another aspect of the present invention, the step of disposing laser condensing means on the substrate in a non-contact manner, the laser condensing means irradiating the surface of the substrate with laser light, and the laser light inside the substrate. The step of condensing, the laser condensing means and the substrate are moved relatively, and the condensing point of the laser light condensed inside the substrate is the deepest part of the substrate opposite to the laser condensing means And moving the laser focusing means to the laser focusing means side to form a single layer or a plurality of patterned modified layers, and the relative movement of the laser focusing means and the substrate A substrate processing method is provided in which the direction does not coincide with the cleavage direction of the substrate.

本発明によれば、薄い半導体ウェハを比較的短時間で容易に製造することができ、しかも、レーザ集光手段と基板の相対的な移動方向は、基板の劈開方向と一致していないため、基板の割れを防止し、製品率を向上させることのできる基板加工方法を提供することができる。   According to the present invention, a thin semiconductor wafer can be easily manufactured in a relatively short time, and the relative movement direction of the laser focusing means and the substrate does not coincide with the cleavage direction of the substrate. It is possible to provide a substrate processing method capable of preventing the substrate from cracking and improving the product rate.

(a)本発明の第1の実施の形態に係る基板加工方法に適用する半導体ウェハを説明する模式的平面図、(b)レーザ光のX−Y走査方向と、基板10の劈開方向Cを説明する模式的平面図。(A) Schematic plan view for explaining a semiconductor wafer applied to the substrate processing method according to the first embodiment of the present invention, (b) XY scanning direction of laser light and cleavage direction C of the substrate 10 The schematic plan view to explain. (a)本発明の第1の実施の形態に係る基板加工方法を説明する模式的断面構造図、(b)レーザ光を一回の照射で、2次元状内部改質層を相対的に厚く形成する場合の本発明の第1の実施の形態に係る基板加工方法を説明する模式的断面構造図。(A) Schematic cross-sectional structure diagram for explaining a substrate processing method according to the first embodiment of the present invention, (b) a two-dimensional internal modified layer is relatively thick by one irradiation with laser light. FIG. 3 is a schematic cross-sectional structure diagram for explaining a substrate processing method according to the first embodiment of the present invention when formed. 本発明の第1の実施の形態に係る基板加工方法を説明する模式的鳥瞰図。The typical bird's-eye view explaining the board | substrate processing method which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 比較例に係る基板加工方法を説明する模式的鳥瞰図。The typical bird's-eye view explaining the board | substrate processing method which concerns on a comparative example. 本発明の第1の実施の形態に係る基板加工方法において、2次元状内部改質層を形成する工程後のX−Y走査方向に沿う基板の模式的鳥瞰図。In the board | substrate processing method which concerns on the 1st Embodiment of this invention, the typical bird's-eye view of the board | substrate along the XY scanning direction after the process of forming a two-dimensional internal modified layer. 本発明の第1の実施の形態に係る基板加工方法において、一層目のパターン状改質層を形成する工程後の基板の模式的鳥瞰図。In the board | substrate processing method which concerns on the 1st Embodiment of this invention, the typical bird's-eye view of the board | substrate after the process of forming the 1st pattern-form modification layer. 本発明の第1の実施の形態に係る基板加工方法において、パターン状改質層を形成した側の基板表面上にp型半導体層を形成する工程後、保護層を形成した工程後のX−Y走査方向に沿う基板の模式的鳥瞰図。In the substrate processing method according to the first embodiment of the present invention, after the step of forming the p-type semiconductor layer on the substrate surface on the side where the patterned modified layer is formed, the X- after the step of forming the protective layer The typical bird's-eye view of the board | substrate along a Y scanning direction. 本発明の第1の実施の形態に係る基板加工方法において、二層目のパターン状改質層を形成する工程後のX−Y走査方向に沿う基板の模式的鳥瞰図。In the board | substrate processing method which concerns on the 1st Embodiment of this invention, the typical bird's-eye view of the board | substrate along the XY scanning direction after the process of forming the 2nd pattern modification layer. 図5のI−I線に沿う模式的断面構造図。FIG. 6 is a schematic sectional view taken along the line II of FIG. 5. 図6のII−II線に沿う模式的断面構造図。FIG. 7 is a schematic sectional view taken along line II-II in FIG. 6. 図7のIII−III線に沿う模式的断面構造図。FIG. 8 is a schematic cross-sectional structure diagram taken along line III-III in FIG. 7. 図8のIV−IV線に沿う模式的断面構造図。FIG. 10 is a schematic sectional view taken along line IV-IV in FIG. 8. 本発明の第1の実施の形態に係る基板加工方法において、三層目のパターン状改質層を形成する工程後の基板の模式的断面構造図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional structure diagram of a substrate after a step of forming a third patterned modified layer in the substrate processing method according to the first embodiment of the present invention. (a)本発明の第1の実施の形態に係る基板加工方法において、保護層およびp型半導体層をパターニング加工した工程後の基板の模式的断面構造図、(b)パターン状改質層および2次元状内部改質層をエッチングする工程後、チップ化された基板の模式的鳥瞰図。(A) In the board | substrate processing method which concerns on the 1st Embodiment of this invention, the typical cross-section figure of the board | substrate after the process which patterned the protective layer and the p-type semiconductor layer, (b) Pattern-like modified layer and The typical bird's-eye view of the board | substrate made into a chip | tip after the process of etching a two-dimensional internal modified layer. 本発明の第1の実施の形態に係る基板加工方法において、パターン状改質層および2次元状内部改質層をエッチングする工程の基板を説明する模式的断面構造図。The typical cross-section figure explaining the board | substrate of the process of etching a pattern-form modification layer and a two-dimensional internal modification layer in the board | substrate processing method which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係る基板加工方法において、一層目のパターン状改質層を形成する工程後の基板の模式的断面構造図。In the board | substrate processing method which concerns on the 2nd Embodiment of this invention, the typical cross-section figure of the board | substrate after the process of forming the 1st pattern-form modification layer. 本発明の第2の実施の形態に係る基板加工方法において、二層目および三層目のパターン状改質層を形成する工程後の基板の模式的断面構造図。In the board | substrate processing method which concerns on the 2nd Embodiment of this invention, the typical cross-section figure of the board | substrate after the process of forming the 2nd layer and the 3rd layer pattern modification layer. 本発明の第2の実施の形態に係る基板加工方法において、2次元状内部改質層を形成する工程後の基板の模式的断面構造図。The typical cross-section figure of the board | substrate after the process of forming a two-dimensional internal modification layer in the board | substrate processing method which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係る基板加工方法において、パターン状改質層および2次元状内部改質層をエッチングする工程の基板を説明する模式的断面構造図。The typical cross-section figure explaining the board | substrate of the process of etching a pattern-form modification layer and a two-dimensional internal modification layer in the board | substrate processing method which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係る基板加工方法において、口の字形状のパターン状改質層60および円形形状のパターン状改質層62を形成する工程後のX−Y走査方向に沿う基板の模式的鳥瞰図。In the substrate processing method according to the second embodiment of the present invention, along the XY scanning direction after the step of forming the square shaped patterned modified layer 60 and the circular patterned modified layer 62 The schematic bird's-eye view of a board | substrate. 本発明の第2の実施の形態に係る基板加工方法において、パターン状改質層60、62および2次元状内部改質層12をエッチングする工程後、チップ化されたX−Y走査方向に沿う半導体加工基板66を説明する模式的鳥瞰図。In the substrate processing method according to the second embodiment of the present invention, after the step of etching the pattern-like modified layers 60 and 62 and the two-dimensional internal modified layer 12, the chip-formed XY scanning direction is followed. The typical bird's-eye view explaining the semiconductor processing board 66. FIG. (a)本発明の第2の実施の形態に係る基板加工方法において、複数のチップ化された半導体加工基板66を説明する模式的平面図、(b)本発明の第3の実施の形態に係る基板加工方法において、大面積の半導体加工基板66を説明する模式的平面図、(A) In the substrate processing method according to the second embodiment of the present invention, a schematic plan view for explaining a plurality of semiconductor processed substrates 66 formed into chips, (b) in the third embodiment of the present invention. In the substrate processing method, a schematic plan view for explaining a semiconductor processing substrate 66 having a large area, 本発明の第3の実施の形態に係る基板加工方法において、4層目のパターン状改質層を形成する工程後のX−Y走査方向に沿う基板の模式的鳥瞰図。In the board | substrate processing method which concerns on the 3rd Embodiment of this invention, the typical bird's-eye view of the board | substrate along the XY scanning direction after the process of forming the 4th pattern modification layer. 劈開方向とX−Y走査方向が一致する比較例に係る基板加工方法において、口の字形状のパターン状改質層80および円形形状のパターン状改質層82を形成する工程後のX−Y走査方向に沿う基板の模式的鳥瞰図。In the substrate processing method according to the comparative example in which the cleavage direction and the XY scanning direction coincide with each other, the XY after the step of forming the square shaped patterned modified layer 80 and the circular patterned modified layer 82 The typical bird's-eye view of the board | substrate along a scanning direction. 劈開方向とX−Y走査方向が一致する比較例に係る基板加工方法において、パターン状改質層80、82および2次元状内部改質層12をエッチングする工程後、チップ化されたX−Y走査方向に沿う半導体加工基板86を説明する模式的鳥瞰図。In the substrate processing method according to the comparative example in which the cleavage direction and the XY scanning direction coincide with each other, after the step of etching the patterned modified layers 80 and 82 and the two-dimensional internal modified layer 12, the chipped XY The typical bird's-eye view explaining the semiconductor processing board | substrate 86 along a scanning direction.

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimensions, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from the actual ones. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.

又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。   Further, the embodiments described below exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the embodiments of the present invention include the material, shape, structure, The layout is not specified as follows. Various modifications can be made to the embodiment of the present invention within the scope of the claims.

以下の実施の形態の説明において、劈開方向とは、2次元状内部改質層を形成した結晶性基板において、結晶性基板が2次元状内部改質層と平行でない劈開面を有し、この劈開面と2次元状内部改質層の交差する線の方向である。   In the following description of the embodiments, the cleavage direction means a crystalline substrate in which a two-dimensional internal modified layer is formed, and the crystalline substrate has a cleavage plane that is not parallel to the two-dimensional internal modified layer. This is the direction of the line where the cleavage plane and the two-dimensional internal reforming layer intersect.

[第1の実施の形態]
本発明の第1の実施の形態に係る基板加工方法に適用する半導体ウェハ構造は、図1(a)に示すように表され、X−Y走査方向と、劈開方向Cは、図1(b)に示すように表される。図1(a)に示すように、例えば、(100)面のシリコンウェハにおいて、劈開方向Cは、オリエンテーションフラットの<110>方向および<110>方向に垂直な方向である。
[First embodiment]
The semiconductor wafer structure applied to the substrate processing method according to the first embodiment of the present invention is expressed as shown in FIG. 1A, and the XY scanning direction and the cleavage direction C are shown in FIG. ). As shown in FIG. 1A, for example, in a (100) plane silicon wafer, the cleavage direction C is a direction perpendicular to the <110> direction and the <110> direction of the orientation flat.

第1の実施の形態に係る基板加工方法を説明する模式的断面構造は、図2(a)に示すように表され、また、レーザ光を一回の照射で、2次元状内部改質層を相対的に厚く形成する場合の基板加工方法を説明する模式的断面構造は、図2(b)に示すように表される。また、第1の実施の形態に係る基板加工方法を説明する模式的鳥瞰構造は、図3に示すように表される。また、比較例に係る基板加工方法を説明する模式的鳥瞰構造は、図4に示すように表される。   A schematic cross-sectional structure for explaining the substrate processing method according to the first embodiment is expressed as shown in FIG. 2A, and the two-dimensional internal modified layer is irradiated with a single laser beam. A schematic cross-sectional structure for explaining a substrate processing method in the case of forming a relatively thick film is expressed as shown in FIG. A schematic bird's-eye view structure for explaining the substrate processing method according to the first embodiment is expressed as shown in FIG. Further, a schematic bird's-eye view structure for explaining the substrate processing method according to the comparative example is expressed as shown in FIG.

図2および図3に示すように、集光レンズ16と基板10間には、レーザ光20の収差増強材として、収差増強ガラス板18を配置しても良い。集光レンズ16と基板10間にこのような収差増強ガラス板18を配置することによって、基板10の表面にレーザスポット24を形成するレーザ光22は、基板10の表面で屈折されて、レーザ光26として基板10の内部に進入し、基板10の内部に焦点Pを結ぶ際に、所定の深さおよび幅を有する像を結ぶことになる。このことによって、基板10の内部に形成される2次元状内部改質層12を所定の深さtを有するように形成することができる。   As shown in FIGS. 2 and 3, an aberration-enhancing glass plate 18 may be disposed between the condenser lens 16 and the substrate 10 as an aberration-enhancing material for the laser light 20. By arranging such an aberration-enhancing glass plate 18 between the condenser lens 16 and the substrate 10, the laser beam 22 that forms the laser spot 24 on the surface of the substrate 10 is refracted on the surface of the substrate 10, and the laser beam When entering the inside of the substrate 10 as 26 and forming the focal point P inside the substrate 10, an image having a predetermined depth and width is formed. As a result, the two-dimensional internal modified layer 12 formed in the substrate 10 can be formed to have a predetermined depth t.

第1の実施の形態に係る基板加工方法においては、図1および図3に示すように、基板10に対して2次元状内部改質層12を形成する際のレーザ光の走査方向であるX方向およびY方向は、劈開面14a〜14dの劈開方向Cに対して、所定の角度、例えば、約5度ずらしている。このようにレーザ光のX−Y走査方向をずらすことによって、2次元状内部改質層12の形成工程における基板10の割れを防止することができる。   In the substrate processing method according to the first embodiment, as shown in FIGS. 1 and 3, X is the scanning direction of laser light when forming the two-dimensional internal modified layer 12 on the substrate 10. The direction and the Y direction are shifted from the cleavage direction C of the cleavage surfaces 14a to 14d by a predetermined angle, for example, about 5 degrees. By thus shifting the X-Y scanning direction of the laser light, it is possible to prevent the substrate 10 from cracking in the process of forming the two-dimensional internal modified layer 12.

一方、比較例に係る基板加工方法においては、図4に示すように、基板10に対して2次元状内部改質層12を形成する際のレーザ光の走査方向であるX方向およびY方向は、劈開面14a〜14dの劈開方向Cに一致している。このように、劈開面14a〜14dの劈開方向Cにレーザ光のX−Y走査方向を一致させると、2次元状内部改質層12の形成工程における基板10の割れが生じやすいという結果が得られている。したがって、劈開面14a〜14dの劈開方向Cに対して、所定の角度、レーザ光のX−Y走査方向をずらすことが、基板10の割れを防止する上で重要である。2次元状内部改質層12を形成する場合には、集光点の移動方向(X方向およびY方向)と基板10の劈開方向Cは、0.5度以上ずらすことが望ましく、2次元状内部改質層12に加えてパターン状改質層を形成する場合には、5度以上ずらすことが望ましい。   On the other hand, in the substrate processing method according to the comparative example, as shown in FIG. 4, the X direction and the Y direction which are the scanning directions of the laser light when forming the two-dimensional internal modified layer 12 on the substrate 10 are , Which coincides with the cleavage direction C of the cleavage surfaces 14a to 14d. As described above, when the XY scanning direction of the laser beam is matched with the cleavage direction C of the cleavage surfaces 14a to 14d, the result that the substrate 10 is easily cracked in the process of forming the two-dimensional internal modified layer 12 is obtained. It has been. Therefore, shifting the XY scanning direction of the laser beam by a predetermined angle with respect to the cleavage direction C of the cleavage surfaces 14a to 14d is important for preventing the substrate 10 from cracking. When the two-dimensional internal modified layer 12 is formed, it is desirable that the moving direction of the condensing point (X direction and Y direction) and the cleavage direction C of the substrate 10 are shifted by 0.5 degrees or more. When forming a patterned modified layer in addition to the internal modified layer 12, it is desirable to shift it by 5 degrees or more.

第1の実施の形態に係る基板加工方法において、2次元状内部改質層12を形成後のX−Y走査方向に沿う基板10の模式的鳥瞰構造は、図5に示すように表され、2次元状内部改質層12上に一層目のパターン状改質層36を形成する工程後のX−Y走査方向に沿う基板10の模式的鳥瞰構造は、図6に示すように表される。   In the substrate processing method according to the first embodiment, a schematic bird's-eye view structure of the substrate 10 along the XY scanning direction after forming the two-dimensional internal modified layer 12 is expressed as shown in FIG. A schematic bird's-eye view structure of the substrate 10 along the XY scanning direction after the step of forming the first patterned modified layer 36 on the two-dimensional internal modified layer 12 is expressed as shown in FIG. .

第1の実施の形態に係る基板加工方法において、パターン状改質層を形成した側の基板表面上にp型半導体層38を形成する工程後、保護層40を形成した工程後のX−Y走査方向に沿う基板10の模式的鳥瞰構造は、図7に示すように表され、二層目のパターン状改質層42を形成する工程後のX−Y走査方向に沿う基板10の模式的鳥瞰構造は、図8に示すように表される。   In the substrate processing method according to the first embodiment, after the step of forming the p-type semiconductor layer 38 on the substrate surface on the side on which the patterned modified layer is formed, the XY after the step of forming the protective layer 40 A schematic bird's-eye view structure of the substrate 10 along the scanning direction is expressed as shown in FIG. 7, and a schematic view of the substrate 10 along the XY scanning direction after the step of forming the second patterned modified layer 42 is formed. The bird's-eye view structure is represented as shown in FIG.

図5のI−I線に沿う模式的断面構造は、図9に示すように表され、図6のII−II線に沿う模式的断面構造は、図10に示すように表され、図7のIII−III線に沿う模式的断面構造は、図11に示すように表され、図8のIV−IV線に沿う模式的断面構造は、図12に示すように表される。   5 is represented as shown in FIG. 9, and the schematic cross-sectional structure taken along line II-II in FIG. 6 is represented as shown in FIG. A schematic cross-sectional structure taken along the line III-III is represented as shown in FIG. 11, and a schematic cross-sectional structure taken along the line IV-IV in FIG. 8 is represented as shown in FIG.

第1の実施の形態に係る基板加工方法において、三層目のパターン状改質層43を形成する工程後のX−Y走査方向に沿う基板10の模式的断面構造は、図13に示すように表される。   In the substrate processing method according to the first embodiment, a schematic cross-sectional structure of the substrate 10 along the XY scanning direction after the step of forming the third patterned modified layer 43 is as shown in FIG. It is expressed in

また、第1の実施の形態に係る基板加工方法において、保護層40およびp型半導体層38をパターニング加工した工程後の基板10の模式的断面構造は、図14(a)に示すように表され、パターン状改質層36,42,43および2次元状内部改質層12をエッチングする工程後のチップ化された基板の模式的鳥瞰構造は、図14(b)に示すように表される。   Further, in the substrate processing method according to the first embodiment, a schematic cross-sectional structure of the substrate 10 after the process of patterning the protective layer 40 and the p-type semiconductor layer 38 is expressed as shown in FIG. A schematic bird's-eye view structure of the chip-formed substrate after the step of etching the patterned modified layers 36, 42, 43 and the two-dimensional internal modified layer 12 is expressed as shown in FIG. The

また、第1の実施の形態に係る基板加工方法において、パターン状改質層36,42,43および2次元状内部改質層12をエッチングする工程における基板10を説明する模式的断面構造は、図15に示すように表される。   In the substrate processing method according to the first embodiment, a schematic cross-sectional structure for explaining the substrate 10 in the step of etching the patterned modified layers 36, 42, 43 and the two-dimensional internal modified layer 12 is as follows. It is expressed as shown in FIG.

第1の実施の形態に係る基板加工方法は、図2〜図3、および図5〜図15に示すように、基板10上に非接触にレーザ集光手段16を配置する工程と、レーザ集光手段16により、基板10表面にレーザ光20、22を照射し、基板10内部にレーザ光26を集光する工程と、レーザ集光手段16と基板10を相対的に移動させて、基板10内部に2次元状内部改質層12を形成する工程とを有し、レーザ集光手段16と基板10の相対的な移動方向は、基板10の劈開方向と一致していないことを特徴とする。   As shown in FIGS. 2 to 3 and FIGS. 5 to 15, the substrate processing method according to the first embodiment includes a step of disposing laser condensing means 16 on the substrate 10 in a non-contact manner, The step of irradiating the surface of the substrate 10 with the laser beams 20 and 22 by the light means 16 and condensing the laser light 26 inside the substrate 10, the relative movement of the laser condensing means 16 and the substrate 10, Forming a two-dimensional internal modified layer 12 therein, and the relative movement direction of the laser focusing means 16 and the substrate 10 does not coincide with the cleavage direction of the substrate 10. .

また、レーザ集光手段16と基板10を相対的に移動させて、2次元状内部改質層12のレーザ集光手段16側に少なくとも一層のパターン状改質層36を形成する工程と、基板10表面にパターン状改質層43を露出させる工程と、パターン状改質層36,42,43および2次元状内部改質層12をエッチングする工程とを有していても良い。   A step of relatively moving the laser condensing means 16 and the substrate 10 to form at least one patterned modified layer 36 on the laser condensing means 16 side of the two-dimensional internal modified layer 12; 10 may include a step of exposing the patterned modified layer 43 on the surface and a step of etching the patterned modified layers 36, 42, 43 and the two-dimensional internal modified layer 12.

また、レーザ集光手段16と基板10を相対的に移動させて、2次元状内部改質層12のレーザ集光手段16側と反対側に少なくとも一層のパターン状改質層36を形成する工程を有していても良い。   Also, the step of relatively moving the laser condensing means 16 and the substrate 10 to form at least one patterned modified layer 36 on the opposite side of the two-dimensional internal modified layer 12 to the laser condensing means 16 side. You may have.

また、レーザ集光手段16と基板10を相対的に移動させて、2次元状内部改質層12のレーザ集光手段16側およびまたはレーザ集光手段16と反対側に少なくとも1層のパターン状改質層36を形成する工程を有していても良い。   Further, the laser condensing means 16 and the substrate 10 are relatively moved so that at least one layer pattern is formed on the laser condensing means 16 side and / or on the opposite side of the two-dimensional internal modified layer 12. A step of forming the modified layer 36 may be included.

また、パターン状改質層36を形成する工程は、基板10内部に集光するレーザ光26の集光点をレーザ集光手段16側に移動させることで、2次元状内部改質層12上にパターニングされたパターン状改質層36,42,43を一層以上形成する工程を有していても良い。   Further, the step of forming the patterned modified layer 36 is performed on the two-dimensional internal modified layer 12 by moving the condensing point of the laser beam 26 condensed inside the substrate 10 to the laser condensing means 16 side. There may be a step of forming one or more patterned modified layers 36, 42, 43 patterned in the same manner.

また、基板10表面にパターン状改質層43を露出させる工程は、基板10内部に集光するレーザ光26の集光点をレーザ集光手段16側に移動させることで、最後に基板10表面にパターン状改質層43を形成する工程を有していても良い。   The step of exposing the patterned modified layer 43 on the surface of the substrate 10 is performed by moving the condensing point of the laser beam 26 condensing inside the substrate 10 toward the laser condensing means 16 side. The step of forming the patterned modified layer 43 may be included.

また、基板10は半導体基板であり、パターン状改質層36を形成する工程後、基板10表面にパターン状改質層43を露出させる工程前に、基板10表面に基板10と反対導電型のp型半導体層38を形成する工程を有していても良い。   The substrate 10 is a semiconductor substrate, and after the step of forming the patterned modified layer 36 and before the step of exposing the patterned modified layer 43 to the surface of the substrate 10, the substrate 10 has the opposite conductivity type to the substrate 10. A step of forming the p-type semiconductor layer 38 may be included.

基板10としては、例えば、大きさ50×50mm、厚さ約0.625mmのn型Siウェハを使用する。Siウェハの面方位は、例えば(100)面を使用する。鏡面研磨したn型Siウェハを、ウェハの劈開方向Cから、Y方向に約5度ずらした状態で、研磨面を上に、XYステージ(図示省略)上に載置する。レーザ光のX−Y走査方向、劈開方向Cおよび劈開面14a〜14dは、図3に示すように表される。   As the substrate 10, for example, an n-type Si wafer having a size of 50 × 50 mm and a thickness of about 0.625 mm is used. For example, the (100) plane is used as the plane orientation of the Si wafer. The mirror-polished n-type Si wafer is placed on an XY stage (not shown) with the polishing surface facing upward with a shift of about 5 degrees in the Y direction from the cleavage direction C of the wafer. The X-Y scanning direction, the cleavage direction C, and the cleavage surfaces 14a to 14d of the laser light are expressed as shown in FIG.

集光レンズ16と基板10を相対的に移動させて、基板10内部に2次元状内部改質層12を形成する工程は、例えば、図3に示すように、Y方向の移動速度10mm/秒で、X方向に10μmステップで送りながら、レーザ光20,22,26を基板10の内部に集光させることによって行われる。集光レンズ16の焦点距離は、例えば、約2mm、開口数は、0.8である。収差増強ガラス板18は、例えば、厚さ0.15mmのガラスで形成される。このとき、焦点は、基板表面に焦点を合わせた状態でから、下方向に70μ移動させた状態であった。結果として、基板10の表面から約250μmの深さに、深さ約80μmの幅を有する2次元状内部改質層12が形成される。レーザ光20の光源としては、例えば、波長1064μm、パルス幅約150n秒のYAGレーザ(10kHz、0.8W)を適用することができる。図3においては、例えば、レーザ光の照射領域は、11mm×11mmである。   The step of moving the condenser lens 16 and the substrate 10 relatively to form the two-dimensional internal modified layer 12 inside the substrate 10 is, for example, as shown in FIG. Thus, the laser beams 20, 22, and 26 are condensed on the inside of the substrate 10 while being sent in the X direction in steps of 10 μm. The focal length of the condenser lens 16 is, for example, about 2 mm and the numerical aperture is 0.8. The aberration enhancing glass plate 18 is made of, for example, glass having a thickness of 0.15 mm. At this time, the focal point was in a state where it was moved downward by 70 μm after being focused on the substrate surface. As a result, the two-dimensional internal modified layer 12 having a width of about 80 μm is formed at a depth of about 250 μm from the surface of the substrate 10. As a light source of the laser beam 20, for example, a YAG laser (10 kHz, 0.8 W) having a wavelength of 1064 μm and a pulse width of about 150 nsec can be applied. In FIG. 3, for example, the irradiation area of the laser beam is 11 mm × 11 mm.

基板10の模式的鳥瞰構造は、図5および図9に示すように、基板10uおよび10dによって2次元状内部改質層12が挟まれた構造を備える。ここで、図5は、X−Y方向に沿う基板10の鳥瞰構造を表す。   The schematic bird's-eye view structure of the substrate 10 has a structure in which the two-dimensional internal modified layer 12 is sandwiched between the substrates 10u and 10d, as shown in FIGS. Here, FIG. 5 shows a bird's-eye view structure of the substrate 10 along the XY direction.

次に、図6および図10に示すように、集光レンズ16を上方に20μm移動させた後、大きさ10mm×10mmの「田」の字パターンを描くことを1回以上繰り返し、内部に「田」の字型のパターン状改質層36を形成する。このとき、縦横の各線は10μmピッチで10本の線を描くことで、100μ幅のパターン状改質層36を形成している。   Next, as shown in FIG. 6 and FIG. 10, after moving the condenser lens 16 upward by 20 μm, drawing a “field” character pattern having a size of 10 mm × 10 mm is repeated one or more times. A rice field-shaped modified layer 36 is formed. At this time, each vertical and horizontal line draws 10 lines at a pitch of 10 μm, thereby forming a 100 μm-wide pattern-like modified layer 36.

次に、図7および図11に示すように、基板10をアセトンで脱脂処理を行った後、ポリエチレンジオキシチオフェン-ポリスチレンスルホン酸水分散体系インクを滴下し、乾燥処理およびUV照射処理することで硬化させ、導電性高分子層(p型半導体層)38を形成する。次いで、p型半導体層38をパラフィンワックス155(日本精蝋社製)で表面を被覆し、保護層40を形成する。   Next, as shown in FIGS. 7 and 11, the substrate 10 was degreased with acetone, and then a polyethylenedioxythiophene-polystyrenesulfonic acid aqueous dispersion system ink was dropped, followed by drying treatment and UV irradiation treatment. By curing, a conductive polymer layer (p-type semiconductor layer) 38 is formed. Next, the surface of the p-type semiconductor layer 38 is covered with paraffin wax 155 (manufactured by Nippon Seiwa Co., Ltd.) to form the protective layer 40.

次に、図8および図12に示すように、基板10をXYテーブル上に再度固定し、基板表面に焦点を合わせた状態で「田」の字形のパターン状改質層36の上に同一のパターンを描くことで、パターン状改質層42を形成する。   Next, as shown in FIG. 8 and FIG. 12, the substrate 10 is fixed again on the XY table, and the same shape is formed on the pattern-shaped modified layer 36 in the shape of a “field” with the substrate surface being focused. The patterned modified layer 42 is formed by drawing a pattern.

次に、図13に示すように、基板表面に焦点を合わせた状態で「田」の字形のパターン状改質層42の上に同一のパターンを描くことで、パターン状改質層43を形成する。   Next, as shown in FIG. 13, a patterned modified layer 43 is formed by drawing the same pattern on the “rice” shaped modified layer 42 while focusing on the substrate surface. To do.

次に、図14(a)に示すように、保護層40およびp型半導体層38をパターニング加工し、保護層40と、p型半導体層38を除去するとともに、基板10表面にパターン状改質層43を露出させる。   Next, as shown in FIG. 14A, the protective layer 40 and the p-type semiconductor layer 38 are patterned to remove the protective layer 40 and the p-type semiconductor layer 38 and to modify the pattern on the surface of the substrate 10. Layer 43 is exposed.

次に、図15に示すように、エッチング液44を満たしたエッチング槽46内に基板10を投入し、パターン状改質層36,42,43および2次元状内部改質層12をエッチングする。エッチング液44として10%の水酸化ナトリウム水溶液を適用し、60℃、3時間エッチングしたところ、2次元状内部改質層12を挟んで、基板10を上下に分離することで、5×5mmの薄層化された基板を4枚を得ることができる。チップ化された基板の模式的鳥瞰構造の例は、図14(b)に示すように表される。上記の例では、4枚の例を示したが、4枚に限定されるものではなく、パターン形状の拡張化、ウェハサイズの大型化によって、さらに多くの薄層化された基板を得ることも可能である。上記の例では、パターン状改質層36,42,43および2次元状内部改質層12をエッチングする工程は、水酸化ナトリウム水溶液からなるエッチング液を使用したが、その他のエッチング液としては、水酸化カリウム水溶液などアルカリ系のエッチング液を適用することができる。   Next, as shown in FIG. 15, the substrate 10 is put into an etching tank 46 filled with an etching solution 44, and the patterned modified layers 36, 42, 43 and the two-dimensional internal modified layer 12 are etched. A 10% aqueous sodium hydroxide solution was applied as the etching solution 44 and etched at 60 ° C. for 3 hours. When the substrate 10 was separated vertically by sandwiching the two-dimensional internal modified layer 12, a 5 × 5 mm thickness was obtained. Four thin substrates can be obtained. An example of a schematic bird's-eye view structure of a substrate formed into a chip is expressed as shown in FIG. In the above example, four examples are shown. However, the number of substrates is not limited to four, and it is possible to obtain more thin substrates by expanding the pattern shape and increasing the wafer size. Is possible. In the above example, the step of etching the pattern-like modified layers 36, 42, 43 and the two-dimensional internal modified layer 12 uses an etchant composed of an aqueous sodium hydroxide solution. An alkaline etching solution such as an aqueous potassium hydroxide solution can be applied.

尚、チップ化された基板を80℃の水で洗浄後、イソプロピルアルコール(IPA)で表面を拭き、上下面に市販の銀ペーストで電極をつけた後、蛍光灯表面から5cmの距離で光を照射したところ、約0.5Vの起電力を確認している。   After the chipped substrate was washed with water at 80 ° C., the surface was wiped with isopropyl alcohol (IPA), electrodes were attached to the upper and lower surfaces with a commercially available silver paste, and light was emitted at a distance of 5 cm from the surface of the fluorescent lamp. When irradiated, an electromotive force of about 0.5 V has been confirmed.

基板10のサイズは、特に限定されるものではないが、例えばφ300mmの厚いシリコンウェハからなり、レーザ光20の照射される表面が予め平坦化されていることが好ましい。また、基板10はSiに限定されるものではなく、サファイア基板、サファイア基板上にGaN層をエピタキシャル成長させた基板、GaN基板、AlGaN/GaN基板、SiC基板、SiC基板上にGaN層をエピタキシャル成長させた基板、GaAs基板、InP基板などを適用可能である。   The size of the substrate 10 is not particularly limited. For example, it is preferable that the substrate 10 is made of a thick silicon wafer having a diameter of 300 mm, and the surface irradiated with the laser light 20 is planarized in advance. The substrate 10 is not limited to Si, but a sapphire substrate, a substrate obtained by epitaxially growing a GaN layer on the sapphire substrate, a GaN substrate, an AlGaN / GaN substrate, an SiC substrate, and an epitaxially grown GaN layer on the SiC substrate. A substrate, a GaAs substrate, an InP substrate, or the like is applicable.

レーザ光20は、基板10の周面ではなく、表面に照射装置(図示省略)から集光レンズ16を介して照射される。このレーザ光20は、例えばパルス幅が1μs以下のパルスレーザ光からなり、900nm以上の波長、好ましくは1000nm以上の波長が選択され、YAGレーザ等が好適に使用される。   The laser beam 20 is irradiated on the surface of the substrate 10, not the peripheral surface, from the irradiation device (not shown) via the condenser lens 16. The laser beam 20 is composed of, for example, a pulse laser beam having a pulse width of 1 μs or less, and a wavelength of 900 nm or more, preferably 1000 nm or more is selected, and a YAG laser or the like is preferably used.

レーザ光20は、厚み0.625mmの基板に照射したときの光線透過率が1〜80%の波長であることが望ましい。例えば、基板10がSiの場合、波長が800nm以下のレーザ光では吸収が大きいため、表面のみが加工され、2次元状内部改質層12を形成することができないため、900nm以上の波長、好ましくは、1000nm以上の波長が選択される。また、波長10.64μmのCO2レーザでは、光線透過率が高すぎるため、基板10の加工をすることが困難なため、YAG基本波のレーザなどが好適に使用される。 The laser beam 20 preferably has a wavelength with a light transmittance of 1 to 80% when irradiated onto a substrate having a thickness of 0.625 mm. For example, when the substrate 10 is Si, a laser beam having a wavelength of 800 nm or less has a large absorption, so that only the surface cannot be processed and the two-dimensional internal modified layer 12 cannot be formed. A wavelength of 1000 nm or more is selected. In addition, a CO 2 laser having a wavelength of 10.64 μm has a light transmittance that is too high, so that it is difficult to process the substrate 10. Therefore, a YAG fundamental wave laser or the like is preferably used.

レーザ光20の波長が900nm以上が好ましい理由は、波長が900nm以上であれば、シリコンからなる基板10に対するレーザ光20の透過性を向上させ、基板10の内部に2次元状内部改質層12を確実に形成することができるからである。レーザ光20は、基板10の表面の周縁部に照射され、あるいは基板10の表面の中心部から周縁部方向に照射される。   The reason why the wavelength of the laser beam 20 is preferably 900 nm or more is that if the wavelength is 900 nm or more, the transmittance of the laser beam 20 to the substrate 10 made of silicon is improved, and the two-dimensional internal modified layer 12 is formed inside the substrate 10. It is because it can form reliably. The laser beam 20 is applied to the peripheral portion of the surface of the substrate 10 or from the center portion of the surface of the substrate 10 toward the peripheral portion.

集光レンズ16は、基板10の内部にレーザ光20のエネルギーを効率的に集中させるよう機能する。この集光レンズ16の開口数(NA)は、基板10の表面におけるアブレーション等による損失を防止する観点から、大きな数値、具体的には約0.5以上、約0.5〜約0.8が好ましい。   The condenser lens 16 functions to efficiently concentrate the energy of the laser light 20 inside the substrate 10. The numerical aperture (NA) of the condenser lens 16 is a large value, specifically about 0.5 or more, about 0.5 to about 0.8, from the viewpoint of preventing loss due to ablation or the like on the surface of the substrate 10. Is preferred.

基板10と焦点Pとは相対的に移動するが、この相対的な移動には、前述の如く、例えば、XYステージが使用される。   The substrate 10 and the focal point P move relatively. For this relative movement, for example, an XY stage is used as described above.

第1の実施の形態に係る基板加工方法によれば、インゴットをワイヤソーにより切断するのではなく、接触加工の限界を超えることのできるレーザ光20により、基板10を薄く形成して剥離するので、厚さ0.1mm以下の薄い半導体ウェハなどの基板10をも短時間で容易に製造することができ、しかも、薄い基板10を得ることができるので、無駄が少なく、製品率を著しく向上させることができる。   According to the substrate processing method according to the first embodiment, instead of cutting the ingot with a wire saw, the substrate 10 is thinly formed and peeled off by the laser beam 20 that can exceed the limit of contact processing. A substrate 10 such as a thin semiconductor wafer having a thickness of 0.1 mm or less can be easily manufactured in a short time, and since the thin substrate 10 can be obtained, there is little waste and the product rate is remarkably improved. Can do.

また、前工程の段階から薄い基板10を容易に製造することができるので、基板10にバックグラインド処理を長時間施す必要がなく、微細な研削カスが基板上の回路パターンを汚染するおそれもない。   Further, since the thin substrate 10 can be easily manufactured from the stage of the previous process, it is not necessary to subject the substrate 10 to the back grinding process for a long time, and there is no possibility that the fine grinding residue contaminates the circuit pattern on the substrate. .

また、半導体ウェハやインゴットが硬度の大きいSiCの場合にも、薄い半導体ウェハを容易に製造することが可能になる。   Further, even when the semiconductor wafer or the ingot is SiC having a high hardness, it is possible to easily manufacture a thin semiconductor wafer.

第1の実施の形態に係る基板加工方法においては、集光レンズ16を使用するが、開口数が大きい集光レンズ16を使用する場合には、レーザ光20の焦点の集光スポットが小さくなるので、基板10の内部に2次元状内部改質層12を連続形成するためには、レーザ光20の照射回数を増やす必要がある。   In the substrate processing method according to the first embodiment, the condensing lens 16 is used. However, when the condensing lens 16 having a large numerical aperture is used, the condensing spot at the focal point of the laser light 20 becomes small. Therefore, in order to continuously form the two-dimensional internal modified layer 12 inside the substrate 10, it is necessary to increase the number of times of irradiation with the laser light 20.

そこで、第1の実施の形態に係る基板加工方法においては、図2(a)に示すように、厚い基板10の表面と集光レンズ16との間に、レーザ光20用の収差増強材である収差増強ガラス板18を介在させ、この収差増強ガラス板18を介在させた状態でレーザ光20を照射することにより、レーザ光20の照射回数を減少させるようにしている。   Therefore, in the substrate processing method according to the first embodiment, as shown in FIG. 2A, an aberration enhancing material for the laser light 20 is used between the surface of the thick substrate 10 and the condenser lens 16. By irradiating the laser beam 20 with a certain aberration-enhanced glass plate 18 interposed and irradiating the aberration-enhanced glass plate 18, the number of irradiation times of the laser beam 20 is reduced.

また、通常の大気中で焦点を結ぶように設計された集光レンズ16を使用すると、図2(b)に示すように、空気よりも屈折率の大きな基板10では、集光レンズ16の内周部の光20aは、基板10の内部の表面側P1に、集光レンズ16の外周部の光20bは、基板10の内部のそれよりも深いところP2に焦点を結ぶことで、一回の照射で形成される内部改質層12,36,42,43の厚みを厚くすることができる。   Further, when the condensing lens 16 designed to focus in the normal atmosphere is used, the substrate 10 having a refractive index larger than that of air, as shown in FIG. The peripheral light 20a is focused on the front surface P1 inside the substrate 10, and the outer light 20b on the outer periphery of the condenser lens 16 is focused on the point P2 deeper than that inside the substrate 10. The thickness of the internal modified layers 12, 36, 42, 43 formed by irradiation can be increased.

特に、2次元状内部改質層12で、エッチング液の浸透を容易にし、エッチング速度を向上させることができる。   In particular, the two-dimensional internal modified layer 12 can facilitate the penetration of the etchant and improve the etching rate.

この効果は、収差増強材18を集光レンズ16と基板10の表面の間に設けることで、収差を増強することができ、さらに、収差増強材18の屈折率ならびに厚みで効果を調整することが可能になる。   This effect can be enhanced by providing the aberration enhancing material 18 between the condenser lens 16 and the surface of the substrate 10, and further adjusting the effect by the refractive index and thickness of the aberration enhancing material 18. Is possible.

収差増強ガラス板18は、特に限定されるものではないが、例えば厚いカバーガラスやスライドガラス等が使用可能である。   The aberration-enhancing glass plate 18 is not particularly limited, but for example, a thick cover glass or a slide glass can be used.

このように第1の実施の形態に係る基板加工方法によれば、レーザ光20を単に照射するのではなく、収差増強ガラス板18を介在して集光スポットを拡大し、集光スポットの間隔を大きくすることができるので、上記効果の他、レーザ光20の照射回数を削減することもできる。   As described above, according to the substrate processing method according to the first embodiment, instead of simply irradiating the laser beam 20, the condensing spot is enlarged through the aberration-enhancing glass plate 18, and the distance between the condensing spots is increased. In addition to the above effects, the number of times of irradiation with the laser light 20 can be reduced.

ここで、基板10には、少なくとも適当な長さにブロック化されたインゴットや厚い半導体ウェハが含まれる。また、レーザ集光手段には、少なくとも凹面鏡や各種レンズ等が含まれる。収差増強材として、必要数のガラス板を適宜使用することができる。   Here, the substrate 10 includes at least an ingot or a thick semiconductor wafer that is blocked to an appropriate length. The laser focusing means includes at least a concave mirror and various lenses. As the aberration enhancing material, a necessary number of glass plates can be appropriately used.

第1の実施の形態に係る基板加工方法によれば、基板10の肉厚に拘わらず、対応可能なレーザ光20を用いるので、薄い基板を比較的短時間で容易に製造することができ、しかも、製品率を向上させることができる。   According to the substrate processing method according to the first embodiment, since a compatible laser beam 20 is used regardless of the thickness of the substrate 10, a thin substrate can be easily manufactured in a relatively short time. Moreover, the product rate can be improved.

また、基板10の表面と集光レンズ16との間に、レーザ光用の収差増強ガラス板18を介在するので、集光スポットを拡大してレーザ光の照射回数を減少させることができる。   Moreover, since the aberration-enhancing glass plate 18 for laser light is interposed between the surface of the substrate 10 and the condensing lens 16, the condensing spot can be enlarged to reduce the number of times of laser light irradiation.

第1の実施の形態によれば、ダイシングとダイチップの薄層化を同時に解決する基板加工方法を提供することができる。   According to the first embodiment, it is possible to provide a substrate processing method that can simultaneously solve dicing and thinning of a die chip.

また、第1の実施の形態によれば、マルチチップパッケージ(MCP:Multi Chip Package)のような3次元実装に必要な貫通ビア用のスルーホールを同時に形成可能な基板加工方法を提供することができる。   Further, according to the first embodiment, it is possible to provide a substrate processing method capable of simultaneously forming through-holes for through vias necessary for three-dimensional mounting such as a multi-chip package (MCP). it can.

また、第1の実施の形態によれば、太陽電池のような大面積の基板においても容易に薄層基板を形成可能な基板加工方法を提供することができる。   Further, according to the first embodiment, it is possible to provide a substrate processing method capable of easily forming a thin layer substrate even on a large-area substrate such as a solar cell.

第1の実施の形態によれば、薄い半導体ウェハを比較的短時間で容易に製造することができ、しかも、レーザ集光手段と基板の相対的な移動方向は、基板の劈開方向と一致していないため、基板の割れを防止し、製品率を向上させることのできる基板加工方法を提供することができる。   According to the first embodiment, a thin semiconductor wafer can be easily manufactured in a relatively short time, and the relative movement direction of the laser focusing means and the substrate coincides with the cleavage direction of the substrate. Therefore, it is possible to provide a substrate processing method that can prevent the substrate from cracking and improve the product rate.

[第2の実施の形態]
第2の実施の形態に係る基板加工方法において、一層目のパターン状改質層50を形成する工程の基板10の模式的断面構造は、図16に示すように表され、二層目のパターン状改質層52および三層目のパターン状改質層54を形成する工程の基板10の模式的断面構造は、図17に示すように表される。
[Second Embodiment]
In the substrate processing method according to the second embodiment, the schematic cross-sectional structure of the substrate 10 in the step of forming the first patterned modified layer 50 is expressed as shown in FIG. A schematic cross-sectional structure of the substrate 10 in the step of forming the modified layer 52 and the third patterned modified layer 54 is expressed as shown in FIG.

さらに、2次元状内部改質層12を形成する工程の基板10の模式的断面構造は、図18に示すように表され、パターン状改質層50、52、54および2次元状内部改質層12をエッチングする工程の基板10を説明する模式的断面構造は、図19に示すように表される。   Further, a schematic cross-sectional structure of the substrate 10 in the process of forming the two-dimensional internal modified layer 12 is expressed as shown in FIG. 18, and the patterned modified layers 50, 52, and 54 and the two-dimensional internal modified layer are formed. A schematic cross-sectional structure for explaining the substrate 10 in the step of etching the layer 12 is expressed as shown in FIG.

第2の実施の形態に係る基板加工方法は、図16〜図19に示すように、基板10上に非接触にレーザ集光手段16を配置する工程と、レーザ集光手段16により、基板10表面にレーザ光20、22を照射し、基板10内部にレーザ光26を集光する工程と、レーザ集光手段16と基板10を相対的に移動させて、基板10内部に集光するレーザ光26の集光点Pをレーザ集光手段16と反対側の基板10の最深部に設定した状態から、レーザ集光手段16側に移動させることで、一層または複数層のパターン状改質層50、52、54を形成する工程とを有し、レーザ集光手段16と基板10の相対的な移動方向は、基板10の劈開方向と一致していないことを特徴とする。   As shown in FIGS. 16 to 19, the substrate processing method according to the second embodiment includes a step of disposing the laser condensing unit 16 on the substrate 10 in a non-contact manner, and the laser condensing unit 16. A step of irradiating the surface with the laser beams 20 and 22 and condensing the laser beam 26 inside the substrate 10, and a laser beam condensing inside the substrate 10 by relatively moving the laser condensing means 16 and the substrate 10 By moving the 26 condensing points P from the deepest part of the substrate 10 on the side opposite to the laser condensing means 16 to the laser condensing means 16 side, one or more patterned modified layers 50 are formed. , 52, and 54, and the relative movement direction of the laser focusing means 16 and the substrate 10 does not coincide with the cleavage direction of the substrate 10.

また、パターン状改質層50、52、54を形成する工程後、レーザ集光手段16と基板10を相対的に移動させて、基板10内部に2次元状内部改質層12を形成する工程と、基板10表面にパターン状改質層50を露出させる工程と、パターン状改質層50、52、54および2次元状内部改質層12をエッチングする工程とを有していても良い。   Also, after the step of forming the patterned modified layers 50, 52, 54, the step of forming the two-dimensional internal modified layer 12 inside the substrate 10 by relatively moving the laser condensing means 16 and the substrate 10. And a step of exposing the patterned modified layer 50 to the surface of the substrate 10 and a step of etching the patterned modified layers 50, 52, 54 and the two-dimensional internal modified layer 12.

また、パターン状改質層を形成する工程において、一層のパターン状改質層50により、レーザ集光手段16が配置される側と反対側の基板10表面にパターン状改質層50が露出するようになされていても良い。   Further, in the step of forming the patterned modified layer, the patterned modified layer 50 is exposed on the surface of the substrate 10 opposite to the side on which the laser condensing means 16 is disposed by one patterned modified layer 50. It may be made like this.

また、基板10は半導体基板であり、2次元状内部改質層12を形成する工程後、基板10表面にパターン状改質層50を露出させる工程前に、基板10表面に基板10と反対導電型の半導体層38を形成する工程を有していても良い。   The substrate 10 is a semiconductor substrate, and after the step of forming the two-dimensional internal modified layer 12 and before the step of exposing the patterned modified layer 50 on the surface of the substrate 10, the substrate 10 has a surface opposite to the substrate 10. A step of forming a semiconductor layer 38 of the mold may be included.

第2の実施の形態に係る基板加工方法において、口の字形状のパターン状改質層60および円形形状のパターン状改質層62を形成する工程後のX−Y走査方向に沿う基板10の模式的鳥瞰構造は、図20に示すように表わされる。すなわち、パターン状改質層60を口の字状に形成すると共に、パターン状改質層60の中心部に円形状のパターン状改質層62を形成している。図20の基板10は、図18に示す基板10の表裏(図面上の上下)面を反対にした様子を示す。図20において、パターン状改質層60、62は、基板表面10bに露出されている。パターン状改質層60および62は、図16〜図18に示された工程において順次形成されたパターン状改質層50、52、54の積層構造に相当する。なお、パターン状改質層60および62は、このような積層構造ではなく、一層のみの構造で形成することも可能である。   In the substrate processing method according to the second embodiment, the substrate 10 along the XY scanning direction after the step of forming the round shaped patterned modified layer 60 and the circular patterned modified layer 62 is formed. A schematic bird's-eye view structure is represented as shown in FIG. That is, the patterned modified layer 60 is formed in a square shape, and the circular patterned modified layer 62 is formed at the center of the patterned modified layer 60. The board | substrate 10 of FIG. 20 shows a mode that the surface of the board | substrate 10 shown in FIG. In FIG. 20, the patterned modified layers 60 and 62 are exposed on the substrate surface 10b. The patterned modified layers 60 and 62 correspond to the laminated structure of the patterned modified layers 50, 52, and 54 that are sequentially formed in the steps shown in FIGS. The patterned modified layers 60 and 62 can be formed with a single layer structure instead of such a laminated structure.

第2の実施の形態に係る基板加工方法において、図19に示すエッチング工程によって、パターン状改質層60、62および2次元状内部改質層12をエッチングする工程後、チップ化されたX−Y走査方向に沿う半導体加工基板66を説明する模式的鳥瞰構造は、図21に示すように表わされる。図21に示すように、p型半導体加工基板66が得られ、かつp型半導体加工基板66の中央部には、微細な円形の開孔部64が形成されている。   In the substrate processing method according to the second embodiment, after the step of etching the patterned modified layers 60 and 62 and the two-dimensional internal modified layer 12 by the etching step shown in FIG. A schematic bird's-eye view structure for explaining the semiconductor processing substrate 66 along the Y scanning direction is represented as shown in FIG. As shown in FIG. 21, a p-type semiconductor processed substrate 66 is obtained, and a fine circular opening 64 is formed at the center of the p-type semiconductor processed substrate 66.

第2の実施の形態に係る基板加工方法において、複数のチップ化された半導体加工基板66を説明する模式的平面構造は、図22(a)に示すように表わされ、大面積の半導体加工基板66を説明する模式的平面構造は、図22(b)に示すように表わされる。   In the substrate processing method according to the second embodiment, a schematic planar structure for explaining a plurality of chip-formed semiconductor processing substrates 66 is represented as shown in FIG. A schematic planar structure for explaining the substrate 66 is represented as shown in FIG.

第2の実施の形態に係る基板加工方法において、中央部に円形形状のパターン状改質層62を有する口の字形状のパターン状改質層60を複数形成することによって、図22(a)に示すように、複数のp型半導体加工基板66を同時に形成することができる。また、円形形状のパターン状改質層62を複数個有する、相対的に大面積の口の字形状のパターン状改質層60を形成することによって、図22(b)に示すように、相対的に大面積のp型半導体加工基板66を形成することができる。   In the substrate processing method according to the second embodiment, by forming a plurality of round-shaped patterned modified layers 60 having a circular patterned modified layer 62 in the central portion, FIG. As shown in FIG. 5, a plurality of p-type semiconductor processed substrates 66 can be formed simultaneously. Further, by forming a relatively large area shaped modified layer 60 having a plurality of circular shaped modified layers 62, as shown in FIG. In particular, the p-type semiconductor processing substrate 66 having a large area can be formed.

第2の実施の形態に係る基板加工方法においては、パターン状改質層60、62(50、52、54)を形成する工程後に、2次元状内部改質層12を形成する工程を実施している。一方、第1の実施の形態に係る基板加工方法においては、2次元状内部改質層12を形成する工程後に、パターン状改質層36、42、43を形成する工程を実施しており、工程の順番が逆になっている点が異なる。また、第1の実施の形態に係る基板加工方法においては、パターン状改質層のパターンが田の字状であるのに対して、口の字状でかつ口の字の中心部に円形形状を有する点が異なる。その他の工程は、第1の実施の形態と同様であるため、各工程の重複説明は省略する。   In the substrate processing method according to the second embodiment, the step of forming the two-dimensional internal modified layer 12 is performed after the step of forming the patterned modified layers 60, 62 (50, 52, 54). ing. On the other hand, in the substrate processing method according to the first embodiment, the step of forming the patterned modified layers 36, 42, 43 is performed after the step of forming the two-dimensional internal modified layer 12. The difference is that the order of the steps is reversed. Further, in the substrate processing method according to the first embodiment, the pattern of the pattern-modified layer is a square shape, whereas the pattern is a square shape at the center of the square shape. Is different. Other steps are the same as those in the first embodiment, and therefore, duplicate description of each step is omitted.

基板10としては、例えば、大きさ50×50mm、厚さ約0.625mmのp型Siウェハを使用する。Siウェハの面方位は、例えば(100)面を使用する。鏡面研磨したp型Siウェハを、ウェハの劈開方向Cから、Y方向に約5度ずらした状態で、研磨面を上に、XYステージ(図示省略)上に載置する。レーザ光のX−Y走査方向、劈開方向Cおよび劈開面14a〜14dは、図3に示すように表される。   As the substrate 10, for example, a p-type Si wafer having a size of 50 × 50 mm and a thickness of about 0.625 mm is used. For example, the (100) plane is used as the plane orientation of the Si wafer. The mirror-polished p-type Si wafer is placed on an XY stage (not shown) with the polishing surface up, with the wafer surface being shifted about 5 degrees in the Y direction from the cleavage direction C of the wafer. The X-Y scanning direction, the cleavage direction C, and the cleavage surfaces 14a to 14d of the laser light are expressed as shown in FIG.

集光レンズ16と基板10を相対的に移動させて、基板10内部にパターン状改質層60および62を形成する工程は、集光レンズ16を下方に210μm移動させた後、大きさ10mm×10mmの「口」の字パターンおよび円形パターンを描くことを1回以上繰り返し、パターン状改質層50を形成する。このとき、縦横の各線は10μmピッチで10本の線を描くことで、100μ幅のパターン状改質層50を形成している。「ロ」の字パターンの中央部の塗りつぶし円形パターンの直径は、約0.2mmである。この状態で、基板表面10bには、パターン状改質層50が露出した。次いで集光レンズ16を20μmステップで、上方向に移動させながら描画を行い、パターン状改質層52および54を形成した。   The process of relatively moving the condensing lens 16 and the substrate 10 to form the patterned modified layers 60 and 62 inside the substrate 10 involves moving the condensing lens 16 downward by 210 μm, and then measuring 10 mm × The pattern-like modified layer 50 is formed by repeating the drawing of the 10 mm “mouth” character pattern and the circular pattern one or more times. At this time, each vertical and horizontal line draws 10 lines at a pitch of 10 μm, thereby forming a 100 μm-wide patterned modified layer 50. The diameter of the filled circular pattern at the center of the “B” -shaped pattern is about 0.2 mm. In this state, the patterned modified layer 50 was exposed on the substrate surface 10b. Next, drawing was performed while moving the condensing lens 16 upward in 20 μm steps to form patterned modified layers 52 and 54.

集光レンズ16と基板10を相対的に移動させて、基板10内部に2次元状内部改質層12を形成する工程は、第1の実施の形態と同様であり、例えば、Y方向の移動速度10mm/秒で、X方向に10μmステップで送りながら、レーザ光20,22,26を基板10の内部に集光させることによって行われる。集光レンズ16の焦点距離は、例えば、約2mm、開口数は、0.8である。収差増強ガラス板18は、例えば、厚さ0.15mmのガラスで形成される。このとき、焦点は、基板表面に焦点を合わせた状態でから、下方向に70μ移動させた状態であった。結果として、基板10の表面から約250μmの深さに、深さ約80μmの幅を有する2次元状内部改質層12が形成される。レーザ光20の光源としては、例えば、波長1064μm、パルス幅約150n秒のYAGレーザ(10kHz、0.8W)を適用することができる。図3においては、例えば、レーザ光の照射領域は、11mm×11mmである。   The process of forming the two-dimensional internal modified layer 12 inside the substrate 10 by relatively moving the condenser lens 16 and the substrate 10 is the same as that in the first embodiment. This is performed by condensing the laser beams 20, 22, and 26 inside the substrate 10 while sending them at a speed of 10 mm / sec in steps of 10 μm in the X direction. The focal length of the condenser lens 16 is, for example, about 2 mm and the numerical aperture is 0.8. The aberration enhancing glass plate 18 is made of, for example, glass having a thickness of 0.15 mm. At this time, the focal point was in a state where it was moved downward by 70 μm after being focused on the substrate surface. As a result, the two-dimensional internal modified layer 12 having a width of about 80 μm is formed at a depth of about 250 μm from the surface of the substrate 10. As a light source of the laser beam 20, for example, a YAG laser (10 kHz, 0.8 W) having a wavelength of 1064 μm and a pulse width of about 150 nsec can be applied. In FIG. 3, for example, the irradiation area of the laser beam is 11 mm × 11 mm.

次に、図19に示すように、エッチング液44を満たしたエッチング槽46内に基板10を投入し、パターン状改質層50、52、54および2次元状内部改質層12をエッチングする。エッチング液44として10%の水酸化ナトリウム水溶液を適用し、60℃、2時間エッチングしたところ、2次元状内部改質層12を挟んで、基板10を上下に分離することで、10mm×10mmの薄層化されたp型半導体加工基板66を1枚を得ることができた。p型半導体加工基板66は、2次元状内部改質層12上に基板10dをくり貫く形で得られた。くり貫かれた基板10dには、図21に示すように、凹部68が形成される。   Next, as shown in FIG. 19, the substrate 10 is put into an etching tank 46 filled with an etching solution 44, and the patterned modified layers 50, 52, 54 and the two-dimensional internal modified layer 12 are etched. When 10% sodium hydroxide aqueous solution was applied as the etching solution 44 and etched at 60 ° C. for 2 hours, the substrate 10 was separated up and down with the two-dimensional internal modified layer 12 interposed therebetween, so that 10 mm × 10 mm One thin p-type semiconductor processed substrate 66 could be obtained. The p-type semiconductor processed substrate 66 was obtained by cutting through the substrate 10 d on the two-dimensional internal modified layer 12. As shown in FIG. 21, a recess 68 is formed in the substrate 10d that has been cut out.

第2の実施の形態によれば、ダイシングとダイチップの薄層化を同時に解決する基板加工方法を提供することができる。   According to the second embodiment, it is possible to provide a substrate processing method that can simultaneously solve dicing and thinning of the die chip.

また、第2の実施の形態によれば、MCPのような3次元実装に必要な貫通ビア用のスルーホールを同時に形成可能な基板加工方法を提供することができる。   In addition, according to the second embodiment, it is possible to provide a substrate processing method capable of simultaneously forming through-holes for through vias necessary for three-dimensional mounting such as MCP.

また、第2の実施の形態によれば、太陽電池のような大面積の基板においても容易に薄層基板を形成可能な基板加工方法を提供することができる。   Further, according to the second embodiment, it is possible to provide a substrate processing method capable of easily forming a thin layer substrate even on a large-area substrate such as a solar cell.

第2の実施の形態によれば、薄い半導体ウェハを比較的短時間で容易に製造することができ、しかも、レーザ集光手段と基板の相対的な移動方向は、基板の劈開方向と一致していないため、基板の割れを防止し、製品率を向上させることのできる基板加工方法を提供することができる。   According to the second embodiment, a thin semiconductor wafer can be easily manufactured in a relatively short time, and the relative movement direction of the laser focusing means and the substrate coincides with the cleavage direction of the substrate. Therefore, it is possible to provide a substrate processing method that can prevent the substrate from cracking and improve the product rate.

[第3の実施の形態]
第3の実施の形態に係る基板加工方法において、4層目のパターン状改質層76を形成する工程後のX−Y走査方向に沿う基板10の模式的鳥瞰構造は、図23に示すように表される。
[Third embodiment]
In the substrate processing method according to the third embodiment, a schematic bird's-eye view structure of the substrate 10 along the XY scanning direction after the step of forming the fourth patterned modified layer 76 is as shown in FIG. It is expressed in

第3の実施の形態に係る加工方法においては、製品率を高めるために、第1の実施の形態に係る加工方法における図6に示された「田」の字のパターンをさらに拡張して、格子状パターンを用いて、パターン状改質層70、72、74および76を形成している。その他の工程は、第1の実施の形態と同様であるため、各工程の重複説明は省略する。   In the processing method according to the third embodiment, in order to increase the product rate, the pattern of the “rice” shown in FIG. 6 in the processing method according to the first embodiment is further expanded, Pattern-like modified layers 70, 72, 74, and 76 are formed using a lattice pattern. Other steps are the same as those in the first embodiment, and therefore, duplicate description of each step is omitted.

第3の実施の形態によれば、薄い半導体ウェハを比較的短時間で容易に製造することができ、しかも、製品率を向上させることのできる基板加工方法を提供することができる。   According to the third embodiment, it is possible to provide a substrate processing method that can easily manufacture a thin semiconductor wafer in a relatively short time and can improve the product rate.

(比較実験例)
劈開方向とX−Y走査方向が一致する比較例に係る基板加工方法において、口の字形状のパターン状改質層80および円形形状のパターン状改質層82を形成する工程後のX−Y走査方向に沿う基板の模式的鳥瞰構造は、図24に示すように表わされ、パターン状改質層80、82および2次元状内部改質層12をエッチングする工程後、チップ化されたX−Y走査方向に沿う半導体加工基板86を説明する模式的鳥瞰構造は、図25に示すように表わされる。
(Comparative experiment example)
In the substrate processing method according to the comparative example in which the cleavage direction and the XY scanning direction coincide with each other, the XY after the step of forming the square shaped patterned modified layer 80 and the circular patterned modified layer 82 A schematic bird's-eye view structure of the substrate along the scanning direction is expressed as shown in FIG. 24, and after the step of etching the patterned modified layers 80 and 82 and the two-dimensional internal modified layer 12, the chipped X A schematic bird's-eye view structure for explaining the semiconductor processed substrate 86 along the −Y scanning direction is expressed as shown in FIG. 25.

基板10としては、例えば、大きさ50×50mm、厚さ約0.625mmのp型Siウェハを使用する。Siウェハの面方位は、例えば(100)面を使用する。鏡面研磨したp型Siウェハを、ウェハの劈開方向Cから、Y方向に約0.5度ずらした状態で、研磨面を上に、XYステージ(図示省略)上に載置する。レーザ光のX−Y走査方向、劈開方向Cおよび劈開面14a〜14dは、略一致するため、図4に示すように表されるものと考えて良い。   As the substrate 10, for example, a p-type Si wafer having a size of 50 × 50 mm and a thickness of about 0.625 mm is used. For example, the (100) plane is used as the plane orientation of the Si wafer. The mirror-polished p-type Si wafer is placed on an XY stage (not shown) with the polishing surface up, with the wafer surface being shifted about 0.5 degrees in the Y direction from the cleavage direction C of the wafer. Since the X-Y scanning direction, the cleavage direction C, and the cleavage planes 14a to 14d of the laser light substantially coincide with each other, it can be considered that they are represented as shown in FIG.

集光レンズ16と基板10を相対的に移動させて、基板10内部にパターン状改質層80および82を形成する工程は、集光レンズ16を下方に210μm移動させた後、レーザ光の出力1Wで、大きさ10mm×10mmの「口」の字パターンおよび円形パターンを描くことを1回以上繰り返し、パターン状改質層80および82を形成する。このとき、縦横の各線は10μmピッチで10本の線を描くことで、100μ幅のパターン状改質層80および82を形成し、「ロ」の字パターンの中央部の塗りつぶし円形パターンの直径は、約0.2mmである。   The step of moving the condenser lens 16 and the substrate 10 relatively to form the patterned modified layers 80 and 82 inside the substrate 10 includes moving the condenser lens 16 downward 210 μm and then outputting the laser beam. At 1 W, drawing a “mouth” shape pattern and a circular pattern having a size of 10 mm × 10 mm is repeated one or more times to form the patterned modified layers 80 and 82. At this time, each vertical and horizontal line draws 10 lines at a pitch of 10 μm to form 100 μ-width patterned modified layers 80 and 82, and the diameter of the filled circular pattern at the center of the “B” -shaped pattern is , About 0.2 mm.

集光レンズ16と基板10を相対的に移動させて、基板10内部に2次元状内部改質層12を形成する工程は、第1の実施の形態と同様である。   The process of moving the condensing lens 16 and the substrate 10 relatively to form the two-dimensional internal modified layer 12 inside the substrate 10 is the same as in the first embodiment.

しかるに、2次元状内部改質層12を形成しようとしたところ、レーザ光の照射による2次元状内部改質層12の形成途中で、基板10がY方向沿って割れた。割れた場所から、レーザ光の出力を0.7Wに落とし、さら照射を続け、11mm×11mmの2次元状内部改質層12を形成した基板10を得た。   However, when the two-dimensional internal modified layer 12 was to be formed, the substrate 10 was cracked along the Y direction during the formation of the two-dimensional internal modified layer 12 by laser light irradiation. From the cracked place, the output of the laser beam was reduced to 0.7 W, and the irradiation was continued to obtain the substrate 10 on which the two-dimensional internal modified layer 12 of 11 mm × 11 mm was formed.

この基板10の劈開面14aを開口部とする10mm×10mmの「コ」の字パターンを出力0.7Wで第1の実施の形態と同様にパターン状改質層80および82を作成したが、開口部「コ」の字の開口部方向に再度、劈開が生じた。   Pattern-modified layers 80 and 82 were created in the same manner as in the first embodiment with a 10 mm × 10 mm “U” -shaped pattern having an opening of the cleaved surface 14 a of the substrate 10 and an output of 0.7 W. Cleavage occurred again in the direction of the opening of the letter “U”.

最終的に、このウェハから10mm×10mmの側壁部に2次元状内部改質層12が露出した基板10を切り出し、実施例1と同一条件で2時間のエッチングを行い、上下2枚に剥離することができた。   Finally, the substrate 10 with the two-dimensional internal modified layer 12 exposed on the 10 mm × 10 mm side wall is cut out from this wafer, etched for 2 hours under the same conditions as in Example 1, and peeled into two upper and lower sheets. I was able to.

結果として、中央部に開孔部84を有するチップ化された半導体加工基板86が得られた。くり貫かれた基板10dには、図25に示すように、凹部88が形成される。このように、劈開方向とX−Y走査方向が一致する比較例に係る基板加工方法においては、レーザ光の出力を調整しても基板の割れが顕著に生じるため、製品率を向上させることは難しい。   As a result, a semiconductor processed substrate 86 formed into a chip having an opening 84 at the center was obtained. As shown in FIG. 25, a recess 88 is formed in the substrate 10d that has been cut out. As described above, in the substrate processing method according to the comparative example in which the cleavage direction and the XY scanning direction coincide with each other, even if the output of the laser beam is adjusted, the substrate is significantly cracked. difficult.

[その他の実施の形態]
上記のように、本発明は第1〜第3の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
[Other embodiments]
As described above, the present invention has been described according to the first to third embodiments. However, it should be understood that the descriptions and drawings constituting a part of this disclosure are exemplary and limit the present invention. should not do. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.

例えば、第1の実施の形態に係る基板加工方法においては、田の字形状のパターン状改質層を形成する例を開示したが、第2の実施の形態のように、一個もしくは複数の円形形状のパターン状改質層を有する口の字状のパターン状改質層を形成しても良い。   For example, in the substrate processing method according to the first embodiment, an example of forming a pattern-shaped modified layer having a square shape has been disclosed. However, as in the second embodiment, one or a plurality of circular shapes are disclosed. A round shaped patterned modified layer having a shaped patterned layer may be formed.

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。   As described above, the present invention includes various embodiments not described herein.

本発明の基板加工方法により基板を効率良く薄く形成することができることから、薄く切り出された半導体ウェハは、Si基板であれば、太陽電池に応用可能であり、また、GaN系半導体デバイスなどのサファイア基板などであれば、発光ダイオード、レーザダイオードなどに応用可能であり、SiCなどであれば、SiC系パワーデバイスなどに応用可能であり、透明エレクトロニクス分野、照明分野、ハイブリッド/電気自動車分野など幅広い分野において適用可能である。   Since the substrate can be efficiently thinned by the substrate processing method of the present invention, a thinly cut semiconductor wafer can be applied to a solar cell as long as it is a Si substrate, and sapphire such as a GaN-based semiconductor device. If it is a substrate, etc., it can be applied to light emitting diodes, laser diodes, etc., if it is SiC, it can be applied to SiC-based power devices, etc., and wide fields such as transparent electronics field, lighting field, hybrid / electric vehicle field, etc. Is applicable.

10、10u、10d…基板(半導体ウェハ)
10a、10b…基板表面
12…2次元状内部改質層
14a、14b、14c、14d…劈開面
16…集光レンズ(レーザ集光手段)
18…収差増強ガラス板(収差増強材)
20、20a、20b、22、26…レーザ光
24…レーザスポット
36、42、43、50、52、54、60、62、70、72、74、76、80、82…パターン状改質層
38…導電性高分子層(半導体層)
40…保護層
44…エッチング液
46…エッチング槽
64、84…開孔部
66、86…半導体加工基板
68、88…凹部
10, 10u, 10d ... substrate (semiconductor wafer)
10a, 10b ... substrate surface 12 ... two-dimensional internal modified layers 14a, 14b, 14c, 14d ... cleavage plane 16 ... condensing lens (laser condensing means)
18. Aberration-enhancing glass plate (aberration-enhancing material)
20, 20a, 20b, 22, 26 ... laser beam 24 ... laser spots 36, 42, 43, 50, 52, 54, 60, 62, 70, 72, 74, 76, 80, 82 ... patterned modified layer 38 ... Conductive polymer layer (semiconductor layer)
40 ... Protective layer 44 ... Etching solution 46 ... Etching tanks 64, 84 ... Openings 66, 86 ... Semiconductor processing substrates 68, 88 ... Recesses

Claims (9)

基板上に非接触にレーザ集光手段を配置する工程と、
前記レーザ集光手段により、前記基板表面にレーザ光を照射し、前記基板内部にレーザ光を集光する工程と、
前記レーザ集光手段と前記基板を相対的に移動させて、前記基板内部に2次元状内部改質層を形成する工程と
を有し、前記レーザ集光手段と前記基板の相対的な移動方向は、前記基板の劈開方向と一致していないことを特徴とする基板加工方法。
Arranging the laser focusing means on the substrate in a non-contact manner;
Irradiating the surface of the substrate with laser light by the laser condensing means, and condensing the laser light inside the substrate;
A step of relatively moving the laser condensing means and the substrate to form a two-dimensional internal modified layer inside the substrate, and a relative moving direction of the laser condensing means and the substrate Does not coincide with the cleavage direction of the substrate.
前記レーザ集光手段と前記基板を相対的に移動させて、前記2次元状内部改質層の前記レーザ集光手段側およびまたは前記レーザ集光手段と反対側に少なくとも1層のパターン状改質層を形成する工程と、
前記基板表面に前記パターン状改質層を露出させる工程と、
前記パターン状改質層および前記2次元状内部改質層をエッチングする工程と
を有することを特徴とする請求項1に記載の基板加工方法。
By relatively moving the laser condensing means and the substrate, at least one layer of pattern modification on the laser condensing means side and / or on the side opposite to the laser condensing means of the two-dimensional internal modification layer Forming a layer;
Exposing the patterned modified layer on the substrate surface;
The substrate processing method according to claim 1, further comprising: etching the patterned modified layer and the two-dimensional internal modified layer.
前記パターン状改質層を形成する工程は、前記基板内部に集光するレーザ光の集光点を前記レーザ集光手段側に移動させることで、前記2次元状内部改質層上にパターニングされた前記パターン状改質層を一層以上形成する工程を有することを特徴とする請求項1または2に記載の基板加工方法。   The step of forming the patterned modified layer is patterned on the two-dimensional internal modified layer by moving the condensing point of the laser beam condensed inside the substrate to the laser condensing means side. The substrate processing method according to claim 1, further comprising a step of forming one or more of the patterned modified layers. 前記基板表面に前記パターン状改質層を露出させる工程は、前記基板内部に集光するレーザ光の集光点を前記レーザ集光手段側に移動させることで、最後に前記基板表面に前記パターン状改質層を形成する工程を有することを特徴とする請求項2または3に記載の基板加工方法。   The step of exposing the patterned modified layer on the surface of the substrate is performed by moving a condensing point of laser light condensed inside the substrate to the laser condensing means side, and finally the pattern on the substrate surface. 4. The substrate processing method according to claim 2, further comprising a step of forming a modified layer. 前記基板は半導体基板であり、前記パターン状改質層を形成する工程後、前記基板表面に前記パターン状改質層を露出させる工程前に、前記基板表面に前記基板と反対導電型の半導体層を形成する工程を有することを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の基板加工方法。   The substrate is a semiconductor substrate, and after the step of forming the patterned modified layer and before the step of exposing the patterned modified layer on the substrate surface, a semiconductor layer having a conductivity type opposite to the substrate on the substrate surface The substrate processing method according to claim 2, further comprising a step of forming the substrate. 基板上に非接触にレーザ集光手段を配置する工程と、
前記レーザ集光手段により、前記基板表面にレーザ光を照射し、前記基板内部にレーザ光を集光する工程と、
前記レーザ集光手段と前記基板を相対的に移動させて、前記基板内部に集光するレーザ光の集光点を前記レーザ集光手段と反対側の前記基板の最深部に設定した状態から、前記レーザ集光手段側に移動させることで、一層または複数層のパターン状改質層を形成する工程と
を有し、前記レーザ集光手段と前記基板の相対的な移動方向は、前記基板の劈開方向と一致していないことを特徴とする基板加工方法。
Arranging the laser focusing means on the substrate in a non-contact manner;
Irradiating the surface of the substrate with laser light by the laser condensing means, and condensing the laser light inside the substrate;
From the state in which the laser condensing means and the substrate are relatively moved, and the condensing point of the laser beam condensed inside the substrate is set at the deepest portion of the substrate opposite to the laser condensing means, A step of forming one or more patterned modified layers by moving toward the laser focusing means, and the relative movement direction of the laser focusing means and the substrate is A substrate processing method characterized by not coincident with a cleavage direction.
前記パターン状改質層を形成する工程後、前記レーザ集光手段と前記基板を相対的に移動させて、前記基板内部に2次元状内部改質層を形成する工程と、
前記基板表面に前記パターン状改質層を露出させる工程と、
前記パターン状改質層および前記2次元状内部改質層をエッチングする工程と
を有することを特徴とする請求項6に記載の基板加工方法。
After the step of forming the patterned modified layer, relatively moving the laser focusing means and the substrate to form a two-dimensional internal modified layer inside the substrate;
Exposing the patterned modified layer on the substrate surface;
The substrate processing method according to claim 6, further comprising: etching the patterned modified layer and the two-dimensional internal modified layer.
前記一層の前記パターン状改質層により、前記レーザ集光手段が配置される側と反対側の前記基板表面に前記パターン状改質層が露出することを特徴とする請求項6または7に記載の基板加工方法。   8. The patterned modified layer is exposed on the surface of the substrate opposite to the side on which the laser focusing means is disposed by the one layer of the patterned modified layer. Substrate processing method. 前記基板は半導体基板であり、前記2次元状内部改質層を形成する工程後、前記基板表面に前記パターン状改質層を露出させる工程前に、前記基板表面に前記基板と反対導電型の半導体層を形成する工程を有することを特徴とする請求項7または8に記載の基板加工方法。   The substrate is a semiconductor substrate, and after the step of forming the two-dimensional internal modified layer and before the step of exposing the patterned modified layer on the substrate surface, the substrate surface has a conductivity type opposite to that of the substrate. 9. The substrate processing method according to claim 7, further comprising a step of forming a semiconductor layer.
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