JP2015179756A - Processing method of brittle substrate - Google Patents

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力 相川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a processing method of a brittle substrate capable of efficiently performing laser processing on the brittle substrate along a processing line and separating the brittle substrate along the processing line.SOLUTION: The processing method of the brittle substrate for rupturing the brittle substrate along the processing line includes: a modified layer forming step of forming a modified layer that becomes a rupture starting point, along the processing line within the brittle substrate by converging a pulse laser beam of a wavelength having transmissivity with respect to the brittle substrate by means of a condenser and irradiating the substrate with the pulse laser beam along the processing line while positioning a convergence point within the brittle substrate; and a rupture step of rupturing the brittle substrate along the processing line with which the modified layer is formed, by applying an external force to the brittle substrate on which the modified layer forming step has been implemented. The pulse laser beam to be radiated in the modified layer forming step is set to a middle-wavelength long infrared light beam (wavelength band of 3 to 8 μm) or a long-wavelength long infrared light beam (wavelength of 8 to 15 μm).

Description

本発明は、Si基板、SiC基板、GaN基板等の脆性基板を設定された分割予定ラインに沿って分割する脆性基板の加工方法に関する。   The present invention relates to a method for processing a brittle substrate in which a brittle substrate such as a Si substrate, a SiC substrate, or a GaN substrate is divided along a predetermined division line.

半導体デバイス製造工程においては、Si基板、SiC基板、GaN基板等の脆性基板の表面に格子状に形成された複数の分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にLSI、LED等の複数のデバイスを形成したウエーハを構成する。そして、ウエーハを分割予定ラインに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々のデバイスを製造している。   In the semiconductor device manufacturing process, a plurality of regions are defined by a plurality of division lines formed in a lattice pattern on the surface of a brittle substrate such as a Si substrate, a SiC substrate, or a GaN substrate. A wafer in which a plurality of devices are formed is formed. Then, by cutting the wafer along the planned dividing line, the region where the device is formed is divided to manufacture individual devices.

上述したウエーハを分割予定ラインに沿って分割する方法として、脆性基板に対して透過性を有する波長(1064nm)のパルスレーザー光線を内部に集光点を合わせストリートに沿って照射し、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿って破断の起点となる改質層を連続的に形成し、この破断起点となる改質層が形成され強度が低下せしめられた分割予定ラインに沿って外力を加えることにより、ウエーハを分割予定ラインに沿って分割する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   As a method of dividing the wafer along the planned dividing line, a pulsed laser beam having a wavelength (1064 nm) that is transmissive to the brittle substrate is radiated along the street with the focusing point inside. By continuously forming a modified layer as a starting point of break along the planned dividing line, and applying an external force along the planned dividing line where the modified layer as the starting point of breakage is formed and the strength is reduced, A method of dividing a wafer along a planned division line has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特許第3408805号公報Japanese Patent No. 3408805

而して、分割予定ラインに沿って内部に集光点を位置付けて改質層を形成するには開口数(NA)が0.8以上の集光レンズを用いる必要があり、例えば厚みが300μmのウエーハを個々のデバイスに分割するためにはパルスレーザー光線を分割予定ラインに沿って複数回重ねて照射し、複数の改質層を形成しなければならず、生産性が悪いという問題がある。
また、ウエーハを構成する脆性基板の表面には複数のデバイスが形成されているために開口数(NA)が0.8以上ある集光レンズでレーザー光線を絞って深い位置に集光点を位置付けると、レーザー光線がデバイスによって遮断されるとともにデバイスが破損することから、レーザー光線はウエーハの裏面から照射しなければならず、生産性が悪いという問題がある。
Thus, it is necessary to use a condensing lens having a numerical aperture (NA) of 0.8 or more in order to form a modified layer by positioning a condensing point inside along the planned dividing line, for example, a thickness of 300 μm. In order to divide the wafer into individual devices, it is necessary to irradiate a pulse laser beam a plurality of times along the scheduled division line to form a plurality of modified layers, and there is a problem that productivity is poor.
In addition, since a plurality of devices are formed on the surface of the brittle substrate that constitutes the wafer, if the condensing lens with a numerical aperture (NA) of 0.8 or more is used to focus the laser beam and position the condensing point at a deep position, Since the laser beam is blocked by the device and the device is damaged, the laser beam has to be irradiated from the back surface of the wafer, and there is a problem that productivity is poor.

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、脆性基板を加工ラインに沿って効率よくレーザー加工できるとともに加工ラインに沿って分離することができる脆性基板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 a main technical problem thereof is a method for processing a brittle substrate that can efficiently laser process a brittle substrate along a processing line and can be separated along the processing line. Is to provide.

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、脆性基板を加工ラインに沿って破断する脆性基板の加工方法であって、
脆性基板に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を集光器によって集光し、脆性基板の内部に集光点を位置付けて加工ラインに沿って照射せしめ、脆性基板の内部に加工ラインに沿って破断起点となる改質層を形成する改質層形成工程と、
該改質層形成工程が実施された脆性基板に外力を付与し、脆性基板を改質層が形成された加工ラインに沿って破断する破断工程と、を含み、
該改質層形成工程において照射するパルスレーザー光線は、中波長赤外光線(波長帯3〜8μm)または長波長赤外光線(波長帯8〜15μm)に設定されている、
ことを特徴とする脆性基板の加工方法が提供される。
In order to solve the main technical problem, according to the present invention, a brittle substrate processing method for breaking a brittle substrate along a processing line,
A pulsed laser beam having a wavelength that is transmissive to the brittle substrate is condensed by a condenser, and a condensing point is positioned inside the brittle substrate and irradiated along the processing line, and along the processing line inside the brittle substrate. A modified layer forming step of forming a modified layer to be a starting point of breakage,
Including a breaking step of applying an external force to the brittle substrate on which the modified layer forming step has been performed, and breaking the brittle substrate along a processing line on which the modified layer is formed,
The pulse laser beam irradiated in the modified layer forming step is set to medium wavelength infrared light (wavelength band 3 to 8 μm) or long wavelength infrared light (wavelength band 8 to 15 μm).
A method for processing a brittle substrate is provided.

上記パルスレーザー光線を発振する発振器はCOレーザー発振器またはCO2レーザー発振器であり、パルスレーザー光線の波長帯は5.3〜10.8μmである。
また、上記集光器の開口数(NA)は0.2〜0.8に設定されている。
また、脆性基板は、Si基板、SiC基板、GaN基板のいずれかである。
The oscillator that oscillates the pulse laser beam is a CO laser oscillator or a CO2 laser oscillator, and the wavelength band of the pulse laser beam is 5.3 to 10.8 μm.
The numerical aperture (NA) of the condenser is set to 0.2 to 0.8.
The brittle substrate is any one of a Si substrate, a SiC substrate, and a GaN substrate.

本発明による脆性基板の加工方法においては、脆性基板に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を集光器によって集光し、脆性基板の内部に集光点を位置付けて加工ラインに沿って照射せしめ、脆性基板の内部に加工ラインに沿って破断起点となる改質層を形成する改質層形成工程において照射するパルスレーザー光線は、中波長赤外光線(波長帯3〜8μm)または長波長赤外光線(波長帯8〜15μm)に設定されているので、集光器の開口数(NA)に制約されることなく脆性基板の内部に改質層を形成することができるとともに、平均出力を調整して改質層の深さを適宜調整でき脆性基板の厚みに対応して改質層を形成することができる。また、波長が長いパルスレーザー光線を照射するので、集光器の開口数(NA)を小さくでき、脆性基板の表面に複数のデバイスが形成されたウエーハの加工ラインに沿ってパルスレーザー光線を照射してもデバイスに遮断されることがないため、ウエーハの表面からパルスレーザー光線を照射することが可能となり、生産性を向上させることができる。   In the method for processing a brittle substrate according to the present invention, a pulsed laser beam having a wavelength that is transmissive to the brittle substrate is condensed by a condenser, and a condensing point is positioned inside the brittle substrate and irradiated along the processing line. The pulse laser beam irradiated in the modified layer forming step for forming a modified layer that becomes a fracture starting point along the processing line inside the brittle substrate is a medium wavelength infrared ray (wavelength band: 3 to 8 μm) or a long wavelength red Since it is set to outside light (wavelength band: 8 to 15 μm), it is possible to form a modified layer inside the brittle substrate without being restricted by the numerical aperture (NA) of the collector, and to obtain an average output. By adjusting, the depth of the modified layer can be adjusted as appropriate, and the modified layer can be formed corresponding to the thickness of the brittle substrate. In addition, since the pulsed laser beam with a long wavelength is irradiated, the numerical aperture (NA) of the condenser can be reduced, and the pulsed laser beam is irradiated along the wafer processing line in which multiple devices are formed on the surface of the brittle substrate. Since the device is not blocked by the device, it is possible to irradiate a pulse laser beam from the surface of the wafer, and the productivity can be improved.

本発明による脆性基板の加工方法によって加工される脆性基板としてのウエーハの斜視図。The perspective view of the wafer as a brittle board | substrate processed by the processing method of a brittle board | substrate by this invention. 本発明による脆性基板の加工方法おけるウエーハ支持工程の説明図。Explanatory drawing of the wafer support process in the processing method of a brittle board | substrate by this invention. 本発明による脆性基板の加工方法における改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 modified layer formation process in the processing method of a brittle board | substrate by this invention. 図3に示すレーザー加工装置に装備されるレーザー光線照射手段のブロック構成図。The block block diagram of the laser beam irradiation means with which the laser processing apparatus shown in FIG. 3 is equipped. 本発明による脆性基板の加工方法における改質層形成工程の説明図。Explanatory drawing of the modified layer formation process in the processing method of a brittle board | substrate by this invention. 本発明による脆性基板の加工方法における破断工程を実施するためのテープ拡張装置の斜視図。The perspective view of the tape expansion apparatus for implementing the fracture | rupture process in the processing method of a brittle board | substrate by this invention. 本発明による脆性基板の加工方法におけるウエーハ破断工程の説明図。Explanatory drawing of the wafer fracture | rupture process in the processing method of a brittle board | substrate by this invention.

以下、本発明によるウエーハの分割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。   Preferred embodiments of a wafer dividing method according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

図1には、本発明による脆性基板の加工方法によって加工される脆性基板としてのウエーハの斜視図が示されている。図1に示すウエーハ2は、厚みが例えば300μmのSi基板またはSiC基板またはGaN基板からなっており、表面2aに格子状に形成された複数の加工ライン21によって複数の領域が区画されるとともに該区画された領域にLSI、LED等のデバイス22形成されている。このように形成されたウエーハ2は、図2に示すように環状のフレームFに装着されたダイシングテープTの表面に裏面2bを貼着する(ウエーハ支持工程)。   FIG. 1 shows a perspective view of a wafer as a brittle substrate processed by the method for processing a brittle substrate according to the present invention. The wafer 2 shown in FIG. 1 is made of, for example, a 300 μm thick Si substrate, SiC substrate, or GaN substrate, and a plurality of regions are defined by a plurality of processing lines 21 formed in a lattice pattern on the surface 2a. Devices 22 such as LSI and LED are formed in the partitioned area. As shown in FIG. 2, the wafer 2 thus formed has a back surface 2b attached to the front surface of the dicing tape T mounted on the annular frame F (wafer support step).

以下、上述したウエーハ2を複数の加工ライン21に沿って個々のデバイス22に分割する方法について説明する。
先ず、脆性基板からなるウエーハ2に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を集光器によって集光し、ウエーハ2の内部に集光点を位置付けて加工ライン21に沿って照射せしめ、ウエーハ2の内部に加工ライン21に沿って破断起点となる改質層を形成する改質層形成工程を実施する。この改質層形成工程は、図3に示すレーザー加工装置3を用いて実施する。図3に示すレーザー加工装置3は、被加工物を保持する保持手段としてのチャックテーブル31と、該チャックテーブル31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32と、チャックテーブル31上に保持された被加工物を撮像する撮像手段33を具備している。チャックテーブル31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。
Hereinafter, a method of dividing the wafer 2 described above into individual devices 22 along a plurality of processing lines 21 will be described.
First, a pulsed laser beam having a wavelength that is transparent to the wafer 2 made of a brittle substrate is condensed by a condenser, and a condensing point is positioned inside the wafer 2 and irradiated along the processing line 21. A modified layer forming step is performed in which a modified layer serving as a breakage starting point is formed along the processing line 21. This modified layer forming step is performed using a laser processing apparatus 3 shown in FIG. A laser processing apparatus 3 shown in FIG. 3 includes a chuck table 31 as a holding unit for holding a workpiece, a laser beam irradiation unit 32 for irradiating a workpiece held on the chuck table 31 with a laser beam, and a chuck table. An image pickup means 33 is provided for picking up an image of a workpiece held on the work piece 31. The chuck table 31 is configured to suck and hold the workpiece. The chuck table 31 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32は、実質上水平に延出する円筒形状のケーシング321を含んでいる。このレーザー光線照射手段32について、図4を参照して説明する。
図示のレーザー光線照射手段32は、上記ケーシング321内に配設されたパルスレーザー光線発振手段322と、該パルスレーザー光線発振手段322によって発振されたパルスレーザー光線LBの出力を調整する出力調整手段323と、該出力調整手段323によって出力が調整されたパルスレーザー光線を上記チャックテーブル31の保持面に保持された被加工物Wに照射する集光器324を具備している。
The laser beam application means 32 includes a cylindrical casing 321 extending substantially horizontally. The laser beam irradiation means 32 will be described with reference to FIG.
The illustrated laser beam irradiation means 32 includes a pulse laser beam oscillation means 322 disposed in the casing 321, an output adjustment means 323 for adjusting the output of the pulse laser beam LB oscillated by the pulse laser beam oscillation means 322, and the output A condenser 324 for irradiating the workpiece W held on the holding surface of the chuck table 31 with the pulse laser beam whose output is adjusted by the adjusting means 323 is provided.

上記パルスレーザー光線発振手段322は、パルスレーザー光線を発振するパルスレーザー光線発振器322aと、パルスレーザー光線発振器322aが発振するパルスレーザー光線の繰り返し周波数を設定する繰り返し周波数設定手段322bとから構成されている。なお、パルスレーザー光線発振器322aは、図示の実施形態においてはCOレーザー発振器またはCO2レーザー発振器からなっている。COレーザー発振器は5.3〜5.9μmの波長帯のパルスレーザー光線を発振し、CO2レーザー発振器は9.2〜10.8μmの波長帯のパルスレーザー光線を発振する。   The pulse laser beam oscillation means 322 includes a pulse laser beam oscillator 322a that oscillates a pulse laser beam, and a repetition frequency setting means 322b that sets a repetition frequency of the pulse laser beam oscillated by the pulse laser beam oscillator 322a. The pulse laser beam oscillator 322a is a CO laser oscillator or a CO2 laser oscillator in the illustrated embodiment. The CO laser oscillator oscillates a pulsed laser beam having a wavelength band of 5.3 to 5.9 μm, and the CO2 laser oscillator oscillates a pulsed laser beam having a wavelength band of 9.2 to 10.8 μm.

上記出力調整手段323は、パルスレーザー光線発振手段322から発振されたパルスレーザー光線の出力を所定の出力に調整する。これらパルスレーザー光線発振手段322のパルスレーザー光線発振器322a、繰り返し周波数設定手段322bおよび出力調整手段323は、図示しない制御手段によって制御される。   The output adjustment unit 323 adjusts the output of the pulse laser beam oscillated from the pulse laser beam oscillation unit 322 to a predetermined output. The pulse laser beam oscillator 322a, the repetition frequency setting unit 322b, and the output adjustment unit 323 of the pulse laser beam oscillation unit 322 are controlled by a control unit (not shown).

上記集光器324は、パルスレーザー光線発振手段322から発振され出力調整手段323によって出力が調整されたパルスレーザー光線をチャックテーブル31の保持面に向けて方向変換する方向変換ミラー324aと、該方向変換ミラー324aによって方向変換されたパルスレーザー光線を集光してチャックテーブル31に保持された被加工物Wに照射する集光レンズ324bを具備している。このように構成された集光器324は、図3に示すようにケーシング321の先端に装着される。なお、上記集光器324を構成する集光レンズ324bは、開口数(NA)が0.2〜0.8に設定されている。   The condenser 324 includes a direction changing mirror 324a for changing the direction of the pulse laser beam oscillated from the pulse laser beam oscillating means 322 and having the output adjusted by the output adjusting means 323 toward the holding surface of the chuck table 31, and the direction changing mirror. A condensing lens 324 b that condenses the pulse laser beam whose direction has been changed by 324 a and irradiates the workpiece W held on the chuck table 31 is provided. The concentrator 324 thus configured is attached to the tip of the casing 321 as shown in FIG. The condenser lens 324b constituting the condenser 324 has a numerical aperture (NA) set to 0.2 to 0.8.

図3に戻って説明を続けると、上記撮像手段33はレーザー光線照射手段32を構成するケーシング321の先端部に装着されている。この撮像手段33は、顕微鏡等の光学系と撮像素子(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。   Returning to FIG. 3 and continuing the description, the imaging means 33 is attached to the tip of the casing 321 constituting the laser beam irradiation means 32. The imaging means 33 is composed of an optical system such as a microscope and an imaging element (CCD), and sends the captured image signal to a control means (not shown).

上述したレーザー加工装置3を用いて実施する改質層形成工程について、図3および図5を参照して説明する。
改質層形成工程を実施するには、先ず上述した図3に示すレーザー加工装置3のチャックテーブル31上にウエーハ2の裏面2bが貼着されたダイシングテープT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、ダイシングテープTを介してウエーハ2をチャックテーブル31上に吸引保持する(ウエーハ保持工程)。従って、チャックテーブル31に保持されたウエーハ2は、表面2aが上側となる。なお、図3においては、ダイシングテープTが装着された環状のフレームFを省いて示しているが、環状のフレームFはチャックテーブル31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31は、図示しない加工送り手段によって撮像手段33の直下に位置付けられる。
The modified layer forming process performed using the laser processing apparatus 3 described above will be described with reference to FIGS.
In order to perform the modified layer forming step, first, the dicing tape T on which the back surface 2b of the wafer 2 is bonded is placed on the chuck table 31 of the laser processing apparatus 3 shown in FIG. Then, the wafer 2 is sucked and held on the chuck table 31 via the dicing tape T by operating a suction means (not shown) (wafer holding step). Therefore, the surface 2a of the wafer 2 held on the chuck table 31 is on the upper side. In FIG. 3, the annular frame F to which the dicing tape T is attached is not shown, but the annular frame F is held by appropriate frame holding means disposed on the chuck table 31. In this way, the chuck table 31 that sucks and holds the wafer 2 is positioned directly below the image pickup means 33 by a processing feed means (not shown).

チャックテーブル31が撮像手段33の直下に位置付けられると、撮像手段33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33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加工ライン21と、該加工ライン21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32の集光器324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加工ライン21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。   When the chuck table 31 is positioned immediately below the image pickup means 33, an alignment operation for detecting a processing region to be laser processed on the wafer 2 is executed by the image pickup means 33 and a control means (not shown). That is, the image pickup means 33 and the control means (not shown) are arranged such that the processing line 21 formed in a predetermined direction of the wafer 2 and the position of the condenser 324 of the laser beam irradiation means 32 that irradiates the laser beam along the processing line 21. Image processing such as pattern matching for alignment is executed, and alignment of the laser beam irradiation position is performed (alignment process). Similarly, alignment of the laser beam irradiation position is performed on the processing line 21 formed on the wafer 2 in a direction orthogonal to the predetermined direction.

以上のようにしてチャックテーブル31上に保持されたウエーハ2に形成されている加工ライン21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5の(a)で示すようにチャックテーブル31をレーザー光線照射手段32の集光器324が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の加工ライン21の一端(図5の(a)において左端)をレーザー光線照射手段32の集光器324の直下に位置付ける。そして、ウエーハ2の厚みが300μmの場合はパルスレーザー光線の集光点Pをウエーハ2の表面2a(上面)から例えば200μmの位置に合わせる。次に、集光器324から5.3、5.9μmの波長帯のCOレーザーまたは9.2、10.8μmの波長帯のCO2レーザーを照射しつつチャックテーブル31を図5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(改質層形成工程)。そして、図5の(b)で示すようにレーザー光線照射手段32の集光器324の照射位置に加工ライン21の他端(図5の(b)において右端)が達したら、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31の移動を停止する。この結果、ウエーハ2の内部には、加工ライン21に沿って改質層24が形成される。このように改質層形成工程は、中波長赤外光線(波長帯3〜8μm)または長波長赤外光線(波長帯8〜15μm)の波長が長いパルスレーザー光線を照射するので、集光器の開口数(NA)に制約されることなく脆性基板であるウエーハ2の内部に改質層24を形成することができるとともに、平均出力を調整して改質層の深さを適宜調整でき脆性基板であるウエーハ2の厚みに対応して改質層を形成することができる。また、波長が長いパルスレーザー光線を照射するので、集光器の開口数(NA)を小さくでき、複数のデバイスが形成された加工ラインに沿ってウエーハの表面からパルスレーザー光線を照射してもデバイスに遮断されることがないため、ウエーハの表面からパルスレーザー光線を照射することが可能となり、生産性を向上させることができる。   When the processing line 21 formed on the wafer 2 held on the chuck table 31 is detected as described above and alignment of the laser beam irradiation position is performed, the chuck as shown in FIG. The table 31 is moved to the laser beam irradiation region where the condenser 324 of the laser beam irradiation means 32 is located, and one end (the left end in FIG. 5A) of the predetermined processing line 21 is connected to the condenser 324 of the laser beam irradiation means 32. Position directly below. When the thickness of the wafer 2 is 300 μm, the condensing point P of the pulse laser beam is adjusted to a position of, for example, 200 μm from the surface 2 a (upper surface) of the wafer 2. Next, the chuck table 31 is irradiated with a CO laser having a wavelength band of 5.3 or 5.9 μm or a CO2 laser having a wavelength band of 9.2 or 10.8 μm from the condenser 324 in FIG. Move in the direction indicated by arrow X1 at a predetermined processing feed rate (modified layer forming step). When the other end of the processing line 21 (the right end in FIG. 5B) reaches the irradiation position of the condenser 324 of the laser beam irradiation means 32 as shown in FIG. The movement of the chuck table 31 is stopped while stopping. As a result, a modified layer 24 is formed along the processing line 21 inside the wafer 2. In this way, the modified layer forming step irradiates a pulsed laser beam having a long wavelength of medium wavelength infrared light (wavelength band 3 to 8 μm) or long wavelength infrared light (wavelength band 8 to 15 μm). The modified layer 24 can be formed inside the wafer 2 which is a brittle substrate without being restricted by the numerical aperture (NA) and the depth of the modified layer can be appropriately adjusted by adjusting the average output. The modified layer can be formed corresponding to the thickness of the wafer 2. In addition, since the pulsed laser beam with a long wavelength is irradiated, the numerical aperture (NA) of the condenser can be reduced, and even if the pulsed laser beam is irradiated from the wafer surface along the processing line on which a plurality of devices are formed, Since it is not blocked, it becomes possible to irradiate a pulse laser beam from the surface of the wafer, and productivity can be improved.

上記改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。
平均出力 :10〜50W
波長帯 :5.3〜10.8μm
COレーザー:5.3、5.9μm
CO2レーザー:9.2、10.8μm
パルス幅 :20μs
加工送り速度 :100〜1000mm/秒
The processing conditions in the modified layer forming step are set as follows, for example.
Average output: 10-50W
Wavelength band: 5.3 to 10.8 μm
CO laser: 5.3, 5.9 μm
CO2 laser: 9.2, 10.8μm
Pulse width: 20 μs
Processing feed rate: 100 to 1000 mm / sec

このようにして、ウエーハ2の所定方向に延在する全ての加工ライン21に沿って上記改質層形成工程を実行したならば、チャックテーブル31を90度回動せしめて、上記所定方向に対して直交する方向に延びる各加工ライン21に沿って上記改質層形成工程を実行する。   When the modified layer forming step is executed along all the processing lines 21 extending in the predetermined direction of the wafer 2 in this way, the chuck table 31 is rotated by 90 degrees so as to be in the predetermined direction. The modified layer forming step is executed along each processing line 21 extending in a direction orthogonal to the above.

上述した改質層形成工程を実施したならば、ウエーハ2に外力を付与し、脆性基板であるウエーハ2を改質層24が形成された加工ライン21に沿って破断する破断工程を実施する。この破断工程は、図6に示すテープ拡張装置4を用いて実施する。図6に示すテープ拡張装置4は、上記環状のフレームFを保持するフレーム保持手段41と、該フレーム保持手段41に保持された環状のフレームFに装着されたダイシングテープTを拡張するテープ拡張手段42と、ピックアップコレット43を具備している。フレーム保持手段41は、環状のフレーム保持部材411と、該フレーム保持部材411の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ412とからなっている。フレーム保持部材411の上面は環状のフレームFを載置する載置面411aを形成しており、この載置面411a上に環状のフレームFが載置される。そして、載置面411a上に載置された環状のフレームFは、クランプ412によってフレーム保持部材411に固定される。このように構成されたフレーム保持手段41は、テープ拡張手段42によって上下方向に進退可能に支持されている。   When the modified layer forming process described above is performed, an external force is applied to the wafer 2 and a breaking process is performed in which the wafer 2 that is a brittle substrate is broken along the processing line 21 on which the modified layer 24 is formed. This breaking process is performed using the tape expansion device 4 shown in FIG. 6 includes a frame holding means 41 for holding the annular frame F and a tape extending means for extending the dicing tape T attached to the annular frame F held by the frame holding means 41. 42 and a pickup collet 43. The frame holding means 41 includes an annular frame holding member 411 and a plurality of clamps 412 as fixing means arranged on the outer periphery of the frame holding member 411. An upper surface of the frame holding member 411 forms a mounting surface 411a on which the annular frame F is placed, and the annular frame F is placed on the mounting surface 411a. The annular frame F placed on the placement surface 411 a is fixed to the frame holding member 411 by the clamp 412. The frame holding means 41 configured in this manner is supported by the tape expanding means 42 so as to be able to advance and retract in the vertical direction.

テープ拡張手段42は、上記環状のフレーム保持部材411の内側に配設される拡張ドラム421を具備している。この拡張ドラム421は、環状のフレームFの内径より小さく該環状のフレームFに装着されたダイシングテープTに貼着されるウエーハ2の外径より大きい内径および外径を有している。また、拡張ドラム421は、下端に支持フランジ422を備えている。図示の実施形態におけるテープ拡張手段42は、上記環状のフレーム保持部材411を上下方向に進退可能な支持手段423を具備している。この支持手段423は、上記支持フランジ422上に配設された複数のエアシリンダ423aからなっており、そのピストンロッド423bが上記環状のフレーム保持部材411の下面に連結される。このように複数のエアシリンダ423aからなる支持手段423は、図7の(a)に示すように環状のフレーム保持部材411を載置面411aが拡張ドラム421の上端と略同一高さとなる基準位置と、図7の(b)に示すように拡張ドラム421の上端より所定量下方の拡張位置の間を上下方向に移動せしめる。   The tape expansion means 42 includes an expansion drum 421 disposed inside the annular frame holding member 411. The expansion drum 421 has an inner diameter and an outer diameter that are smaller than the inner diameter of the annular frame F and larger than the outer diameter of the wafer 2 attached to the dicing tape T attached to the annular frame F. Further, the expansion drum 421 includes a support flange 422 at the lower end. The tape expansion means 42 in the illustrated embodiment includes support means 423 that can advance and retract the annular frame holding member 411 in the vertical direction. The support means 423 includes a plurality of air cylinders 423 a arranged on the support flange 422, and the piston rod 423 b is connected to the lower surface of the annular frame holding member 411. As described above, the support means 423 including the plurality of air cylinders 423a has the reference position where the mounting surface 411a is substantially flush with the upper end of the expansion drum 421 as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 7 (b), it is moved in the vertical direction between the extended positions below the upper end of the expansion drum 421 by a predetermined amount.

以上のように構成されたテープ拡張装置4を用いて実施するウエーハは破断工程について図7を参照して説明する。即ち、ウエーハ2が貼着されているダイシングテープTが装着された環状のフレームFを、図7の(a)に示すようにフレーム保持手段41を構成するフレーム保持部材411の載置面411a上に載置し、クランプ412によってフレーム保持部材411に固定する(フレーム保持工程)。このとき、フレーム保持部材411は図7の(a)に示す基準位置に位置付けられている。   The wafer implemented using the tape expansion apparatus 4 configured as described above will be described with reference to FIG. That is, the annular frame F to which the dicing tape T to which the wafer 2 is attached is attached on the mounting surface 411a of the frame holding member 411 constituting the frame holding means 41 as shown in FIG. And fixed to the frame holding member 411 by the clamp 412 (frame holding step). At this time, the frame holding member 411 is positioned at the reference position shown in FIG.

上述したフレーム保持工程を実施したならば、図7の(b)に示すようにテープ拡張手段42を構成する支持手段423としての複数のエアシリンダ423aを作動して、環状のフレーム保持部材411を拡張位置に下降せしめる。従って、フレーム保持部材411の載置面411a上に固定されている環状のフレームFも下降するため、図7の(b)に示すように環状のフレームFに装着されたダイシングテープTは拡張ドラム421の上端縁に接して拡張せしめられる(テープ拡張工程)。この結果、ダイシングテープTに貼着されているウエーハ2は放射状に引張力が作用する。このようにウエーハ2に放射状に引張力が作用すると、加工ライン21に沿って形成された改質層24は強度が低下せしめられているので、ウエーハ2は強度が低下せしめられている改質層24が破断起点となってストリート21に沿って破断され個々のデバイス22に分割される。   When the above-described frame holding step is performed, the plurality of air cylinders 423a as the supporting means 423 constituting the tape expanding means 42 are operated as shown in FIG. Lower to the extended position. Accordingly, since the annular frame F fixed on the mounting surface 411a of the frame holding member 411 is also lowered, the dicing tape T attached to the annular frame F is an expansion drum as shown in FIG. The tape is expanded in contact with the upper edge of 421 (tape expansion process). As a result, the tensile force acts radially on the wafer 2 adhered to the dicing tape T. Thus, when a tensile force is applied to the wafer 2 in a radial manner, the strength of the modified layer 24 formed along the processing line 21 is lowered. Therefore, the strength of the wafer 2 is lowered. 24 is a break starting point and is broken along the street 21 to be divided into individual devices 22.

上述したウエーハ破断工程を実施することにより、ウエーハ2を改質層24が形成された加工ライン21に沿って破断し個々のデバイス22に分割したならば、図8に示すようにピックアップコレット43を作動してデバイス22を吸着し、ダイシングテープTから剥離してピックアップする。なお、ピックアップ工程においては、個々のデバイス22間の隙間Sが広げられているので、隣接するデバイス22と接触することなく容易にピックアップすることができる。   If the wafer 2 is broken along the processing line 21 in which the modified layer 24 is formed and divided into individual devices 22 by performing the above-described wafer breaking step, a pickup collet 43 is formed as shown in FIG. The device 22 operates to adsorb the device 22, peels off the dicing tape T, and picks up. In the pickup process, since the gap S between the individual devices 22 is widened, the pickup can be easily performed without contact with the adjacent devices 22.

なお、上述した実施形態においてはウエーハ2の表面側からレーザー光線を照射する例について説明したが、本発明はウエーハの裏面側からレーザー光線を照射してもよい。   In the above-described embodiment, the example in which the laser beam is irradiated from the front surface side of the wafer 2 has been described. However, in the present invention, the laser beam may be irradiated from the rear surface side of the wafer.

2:ウエーハ
21:加工ライン
22:デバイス
3:レーザー加工装置
31:レーザー加工装置のチャックテーブル
32:レーザー光線照射手段
322:パルスレーザー光線発振手段
324:集光器
33:撮像手段
4:テープ拡張装置
41:フレーム保持手段
42:テープ拡張手段
43:ピックアップコレット
F:環状のフレーム
T:ダイシングテープ
2: Wafer 21: Processing line 22: Device 3: Laser processing apparatus 31: Chuck table 32 of laser processing apparatus: Laser beam irradiation means 322: Pulsed laser beam oscillation means 324: Condenser 33: Imaging means 4: Tape expansion apparatus 41: Frame holding means 42: Tape expanding means 43: Pickup collet F: Annular frame T: Dicing tape

本発明による脆性基板の加工方法によって加工される脆性基板としてのウエーハの斜視図。The perspective view of the wafer as a brittle board | substrate processed by the processing method of a brittle board | substrate by this invention. 本発明による脆性基板の加工方法おけるウエーハ支持工程の説明図。Explanatory drawing of the wafer support process in the processing method of a brittle board | substrate by this invention. 本発明による脆性基板の加工方法における改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 modified layer formation process in the processing method of a brittle board | substrate by this invention. 図3に示すレーザー加工装置に装備されるレーザー光線照射手段のブロック構成図。The block block diagram of the laser beam irradiation means with which the laser processing apparatus shown in FIG. 3 is equipped. 本発明による脆性基板の加工方法における改質層形成工程の説明図。Explanatory drawing of the modified layer formation process in the processing method of a brittle board | substrate by this invention. 本発明による脆性基板の加工方法における破断工程を実施するためのテープ拡張装置の斜視図。The perspective view of the tape expansion apparatus for implementing the fracture | rupture process in the processing method of a brittle board | substrate by this invention. 本発明による脆性基板の加工方法におけるウエーハ破断工程の説明図。Explanatory drawing of the wafer fracture | rupture process in the processing method of a brittle board | substrate by this invention. 本発明による脆性基板の加工方法におけるピックアップ工程の説明図。Explanatory drawing of the pick-up process in the processing method of a brittle board | substrate by this invention.

Claims (4)

脆性基板を加工ラインに沿って破断する脆性基板の加工方法であって、
脆性基板に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を集光器によって集光し、脆性基板の内部に集光点を位置付けて加工ラインに沿って照射せしめ、脆性基板の内部に加工ラインに沿って破断起点となる改質層を形成する改質層形成工程と、
該改質層形成工程が実施された脆性基板に外力を付与し、脆性基板を改質層が形成された加工ラインに沿って破断する破断工程と、を含み、
該改質層形成工程において照射するパルスレーザー光線は、中波長赤外光線(波長帯3〜8μm)または長波長赤外光線(波長帯8〜15μm)に設定されている、
ことを特徴とする脆性基板の加工方法。
A brittle substrate processing method for breaking a brittle substrate along a processing line,
A pulsed laser beam having a wavelength that is transmissive to the brittle substrate is condensed by a condenser, and a condensing point is positioned inside the brittle substrate and irradiated along the processing line, and along the processing line inside the brittle substrate. A modified layer forming step of forming a modified layer to be a starting point of breakage,
Including a breaking step of applying an external force to the brittle substrate on which the modified layer forming step has been performed, and breaking the brittle substrate along a processing line on which the modified layer is formed,
The pulse laser beam irradiated in the modified layer forming step is set to medium wavelength infrared light (wavelength band 3 to 8 μm) or long wavelength infrared light (wavelength band 8 to 15 μm).
A method for processing a brittle substrate.
該パルスレーザー光線を発振する発振器はCOレーザー発振器またはCO2レーザー発振器であり、パルスレーザー光線の波長帯は5.3〜10.8μmである、請求項1記載の脆性基板の加工方法。   The brittle substrate processing method according to claim 1, wherein the oscillator that oscillates the pulsed laser beam is a CO laser oscillator or a CO2 laser oscillator, and the wavelength band of the pulsed laser beam is 5.3 to 10.8 µm. 該集光器の開口数(NA)は0.2〜0.8に設定されている、請求項1又は2記載の脆性基板の加工方法。   The method for processing a brittle substrate according to claim 1 or 2, wherein the concentrator has a numerical aperture (NA) of 0.2 to 0.8. 該脆性基板は、Si基板、SiC基板、GaN基板のいずれかである、請求項1から3のいずれかに記載の脆性基板の加工方法。   The method for processing a brittle substrate according to any one of claims 1 to 3, wherein the brittle substrate is any one of a Si substrate, a SiC substrate, and a GaN substrate.
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