JP3626442B2 - Laser processing method - Google Patents

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JP3626442B2
JP3626442B2 JP2001278663A JP2001278663A JP3626442B2 JP 3626442 B2 JP3626442 B2 JP 3626442B2 JP 2001278663 A JP2001278663 A JP 2001278663A JP 2001278663 A JP2001278663 A JP 2001278663A JP 3626442 B2 JP3626442 B2 JP 3626442B2
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直己 内山
敏光 和久田
文嗣 福世
憲志 福満
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浜松ホトニクス株式会社
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Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本発明は、半導体材料基板、圧電材料基板やガラス基板等の加工対象物の切断に使用されるレーザ加工方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor material substrate, a laser processing method used for cutting of the workpiece such as a piezoelectric material substrate or a glass substrate.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
レーザ応用の一つに切断があり、レーザによる一般的な切断は次の通りである。 There is cut into one laser applications, common cleavage by laser is as follows. 例えば半導体ウェハやガラス基板のような加工対象物の切断する箇所に、加工対象物が吸収する波長のレーザ光を照射し、レーザ光の吸収により切断する箇所において加工対象物の表面から裏面に向けて加熱溶融を進行させて加工対象物を切断する。 For example, portions of cutting of the workpiece such as a semiconductor wafer or a glass substrate, the object is irradiated with laser light of a wavelength absorbed, toward the back side from the surface of the workpiece at the location of cutting by laser light absorption allowed to proceed heating and melting Te by cutting the workpiece. しかし、この方法では加工対象物の表面のうち切断する箇所となる領域周辺も溶融される。 However, the area around the point of cutting of the surface of the workpiece in this way is also melted. よって、加工対象物が半導体ウェハの場合、半導体ウェハの表面に形成された半導体素子のうち、上記領域付近に位置する半導体素子が溶融する恐れがある。 Therefore, if the workpiece is a semiconductor wafer, in the semiconductor device formed on a surface of a semiconductor wafer, there is a possibility that the semiconductor device located near the region is melted.
【0003】 [0003]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
加工対象物の表面の溶融を防止する方法として、例えば、特開2000−219528号公報や特開2000−15467号公報に開示されたレーザによる切断方法がある。 As a method for preventing melting of the surface of the object, for example, a cutting method using laser disclosed in JP 2000-219528 and JP 2000-15467. これらの公報の切断方法では、加工対象物の切断する箇所をレーザ光により加熱し、そして加工対象物を冷却することにより、加工対象物の切断する箇所に熱衝撃を生じさせて加工対象物を切断する。 The cutting method of these publications, the part to be cut of the workpiece is heated by the laser beam, and the workpiece by cooling a workpiece by causing thermal shock to the point of cutting of the object to to cut.
【0004】 [0004]
しかし、これらの公報の切断方法では、加工対象物に生じる熱衝撃が大きいと、加工対象物の表面に、切断予定ラインから外れた割れやレーザ照射していない先の箇所までの割れ等の不必要な割れが発生することがある。 However, in the cutting method of these publications, the thermal shock generated in the object is large, the surface of the workpiece, such as cracks to the previous location that does not crack or laser irradiation deviating from the lines to cut not you may be necessary cracking occurs. よって、これらの切断方法では精密切断をすることができない。 Therefore, it is impossible to make precision cutting in these cutting methods. 特に、加工対象物が半導体ウェハ、液晶表示装置が形成されたガラス基板や電極パターンが形成されたガラス基板の場合、この不必要な割れにより半導体チップ、液晶表示装置や電極パターンが損傷することがある。 In particular, the object is a semiconductor wafer, when the glass substrate liquid crystal display device glass substrate or electrode pattern formed is formed, the semiconductor chip by the unnecessary fractures, a liquid crystal display device or electrode pattern to be damaged is there. また、これらの切断方法では平均入力エネルギーが大きいので、半導体チップ等に与える熱的ダメージも大きい。 Further, the average input energy in these cutting methods is large, even large thermal damage to the semiconductor chip or the like.
【0005】 [0005]
本発明の目的は、加工対象物の表面に不必要な割れを発生させることなくかつその表面が溶融しないレーザ加工方法を提供することである。 An object of the present invention, and its surface without generating unnecessary fractures on the surface of the workpiece is to provide a laser processing method which does not melt.
【0006】 [0006]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
本発明に係るレーザ加工方法は、ウェハ状の加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、加工対象物の切断予定ラインに沿って加工対象物の内部に多光子吸収による改質領域を形成し、かつ、加工対象物に入射するレーザ光の入射方向においてレーザ光の集光点の位置を変えることにより、改質領域を入射方向に沿って並ぶように複数形成し、複数形成された改質領域によって、加工対象物の切断予定ラインに沿って加工対象物のレーザ光入射面から所定距離内側に、切断の起点となる領域を形成する、ことを特徴とする。 Laser processing method according to the present invention, by irradiating with its focusing point laser beam inside the wafer-shaped workpiece, inside multiphoton of the object along the line to cut in the object modified region due to absorption by the formation, and, by changing the position of the focal point of the laser beam in the incident direction of the laser beam incident on the object, more formed so as to be aligned along the modified region in the direction of incidence and, a plurality formed modified region, a predetermined distance inwardly from the laser light entrance surface of the object along the line to cut the workpiece to form a region to become a cutting start point, characterized in that .
【0007】 [0007]
本発明に係るレーザ加工方法によれば、加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射しかつ多光子吸収という現象を利用することにより、加工対象物の内部に改質領域を形成している。 According to the laser processing method in accordance with the present invention, by utilizing the phenomenon inside with its focusing point by irradiating a laser beam and multiphoton absorption in the object, a modified region within the object It is formed. 加工対象物の切断する箇所に何らかの起点があると、加工対象物を比較的小さな力で割って切断することができる。 If there is any starting point position to the object to be processed is cut, it can be cut by dividing the workpiece relatively small force. 本発明に係るレーザ加工方法によれば、改質領域を起点として切断予定ラインに沿って加工対象物が割れることにより、加工対象物を切断することができる。 According to the laser processing method in accordance with the present invention, by the object along the line to cut the modified region as a starting point cracking, it is possible to cut the object. よって、比較的小さな力で加工対象物を切断することができるので、加工対象物の表面に切断予定ラインから外れた不必要な割れを発生させることなく加工対象物の切断が可能となる。 Therefore, relatively because it is a small force to cut the object, it is possible to cut the workpiece without generating unnecessary fractures deviating from the surface line to cut the workpiece. なお、集光点とはレーザ光が集光した箇所のことである。 Note that the converging point is a position at which the laser light is focused. 切断予定ラインは加工対象物の表面や内部に実際に引かれた線でもよいし、仮想の線でもよい。 It cutting line may be a line actually drawn on the surface or within the object, or a virtual line.
【0008】 [0008]
また、本発明に係るレーザ加工方法によれば、加工対象物の内部に局所的に多光子吸収を発生させて改質領域を形成している。 Further, according to the laser processing method in accordance with the present invention, to form a modified region locally generates multiphoton absorption within the object. よって、加工対象物の表面ではレーザ光がほとんど吸収されないので、加工対象物の表面が溶融することはない。 Therefore, since the surface of the object not the laser beam is hardly absorbed, the surface of the object will not be melted.
【0009】 [0009]
また、本発明に係るレーザ加工方法によれば、加工対象物に照射されるレーザ光の加工対象物への入射方向におけるレーザ光の集光点の位置を変えることにより、改質領域を入射方向に沿って並ぶように複数形成している。 Further, according to the laser processing method in accordance with the present invention, by changing the position of the focal point of the laser beam in the direction of incidence of the workpiece the laser light applied to the object, the incident direction of the modified region and forming a plurality of such line the. このため、加工対象物を切断する際に起点となる箇所を増やすことができる。 Therefore, it is possible to increase the portion which becomes a starting point when cutting the object. なお、入射方向としては、例えば加工対象物の厚み方向や厚み方向に直交する方向がある。 As the incident direction, for example, a direction orthogonal to the thickness direction and the thickness direction of the object.
【0010】 [0010]
本発明に係るレーザ加工方法は、ウェハ状の加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、加工対象物の切断予定ラインに沿って加工対象物の内部に改質領域を形成し、かつ、加工対象物に入射するレーザ光の入射方向においてレーザ光の集光点の位置を変えることにより、改質領域を入射方向に沿って並ぶように複数形成し、複数形成された改質領域によって、加工対象物の切断予定ラインに沿って加工対象物のレーザ光入射面から所定距離内側に、切断の起点となる領域を形成する、ことを特徴とする。 Laser processing method according to the present invention, reforming the inside of a converging point within the wafer-shaped workpiece by irradiating a laser beam, the object along the line to cut in the object forming a region, and by changing the position of the focal point of the laser beam in the incident direction of the laser beam incident on the object, forming a plurality so as to be aligned along the modified region in the incident direction, forming a plurality of the modified region is, in a predetermined distance inward from the laser light entrance surface of the object along the line to cut the workpiece to form a region to become a cutting start point, characterized in that. また、本発明に係るレーザ加工方法は、 ウェハ状の加工対象物の内部に集光点を合わせて、集光点におけるピークパワー密度が1×10 (W/cm )以上でかつパルス幅が1μs以下の条件でレーザ光を照射することにより、加工対象物の切断予定ラインに沿って加工対象物の内部に改質領域を形成し、かつ、加工対象物に入射するレーザ光の入射方向においてレーザ光の集光点の位置を変えることにより、改質領域を入射方向に沿って並ぶように複数形成し、複数形成された改質領域によって、加工対象物の切断予定ラインに沿って加工対象物のレーザ光入射面から所定距離内側に、切断の起点となる領域を形成する、ことを特徴とする。 Further, the laser processing method in accordance with the present invention, while locating a converging point within the wafer-shaped workpiece, the peak power density at the focal point 1 × 10 8 (W / cm 2) or more and a pulse width by but applying a laser beam under the following conditions 1 [mu] s, modified region within the object along a line to cut the object to form, and the incident direction of the laser beam incident on the object by changing the position of the focal point of the laser beam, forming a plurality so as to be aligned along the modified region in the incident direction, a plurality formed modified region along the line to cut the workpiece processed in a predetermined distance inward from the laser light entrance surface of the object, to form a region to become a cutting start point, characterized in that.
【0011】 [0011]
これらの本発明に係るレーザ加工方法は、上記本発明に係るレーザ加工方法と同様の理由により、加工対象物の表面に不必要な割れを発生させることなくかつその表面が溶融しないレーザ加工ができかつ加工対象物を切断する際に起点となる箇所を増やすことができる。 The laser processing method in accordance with those of the present invention, for the same reason as the laser processing method in accordance with the present invention, and its surface without generating unnecessary fractures on the surface of the workpiece can be laser machining which does not melt and it is possible to increase the portion which becomes a starting point when cutting the object. 但し、改質領域の形成は多光子吸収が原因の場合もあるし、他の原因の場合もある。 However, formation of the modified region to sometimes multiphoton absorption caused, in some cases of other causes.
【0012】 [0012]
本発明に係るレーザ加工方法には以下の態様がある。 The laser processing method in accordance with the present invention has the following aspects. まず、複数形成される改質領域は一列ずつ順次形成される、ようにすることができる。 First, modified region formed with a plurality can be sequentially formed, as by one row.
【0013】 [0013]
また、複数形成される改質領域は、レーザ光入射面に対して遠い方から順に形成される、ようにすることができる。 Also, modified regions are more formed can be formed in order from the farther relative to the laser light entrance surface, as. これによれば、入射面とレーザ光の集光点との間に改質領域がない状態で複数の改質領域を形成できる。 According to this, it is possible to form a plurality of modified regions with no modified region between the focal point of the incident surface and the laser beam. よって、レーザ光が既に形成された改質領域により散乱されることはないので、各改質領域を均一に形成することができる。 Therefore, since no laser light is scattered by the already formed modified region can be formed uniformly the modified area.
【0014】 [0014]
なお、改質領域は、加工対象物の内部においてクラックが発生した領域であるクラック領域、内部において溶融処理した領域である溶融処理領域及び内部において屈折率が変化した領域である屈折率変化領域のうち少なくともいずれか一つを含む。 Incidentally, the modified region is a crack region which is a region where a crack is generated in the interior of the workpiece, an area in which the refractive index changes in the molten processed region and the internal is a region obtained by melting treatment inside refractive index change region of out it includes at least one.
【0015】 [0015]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて説明する。 It will be described below with reference to the accompanying drawings preferred embodiments of the present invention. 本実施形態に係るレーザ加工方法は、多光子吸収により改質領域を形成している。 Laser processing method according to the present embodiment forms a modified region by multiphoton absorption. 多光子吸収はレーザ光の強度を非常に大きくした場合に発生する現象である。 Multiphoton absorption is a phenomenon that occurs when the intensity of the laser light is very large. まず、多光子吸収について簡単に説明する。 First, briefly described multiphoton absorption.
【0016】 [0016]
材料の吸収のバンドギャップE よりも光子のエネルギーhνが小さいと光学的に透明となる。 Photon energy hν is smaller than the band gap E G of absorption of the material becomes transparent. よって、材料に吸収が生じる条件はhν>E である。 Therefore, a condition under which absorption occurs in the material is hv> E G. しかし、光学的に透明でも、レーザ光の強度を非常に大きくするとnhν>E の条件(n=2,3,4,・・・である)で材料に吸収が生じる。 However, even when optically transparent, increasing the intensity of the laser beam very Nhnyu> of E G condition (n = 2, 3, 4, a, ...) absorbed in the material occurs. この現象を多光子吸収という。 This phenomenon is known as multiphoton absorption. パルス波の場合、レーザ光の強度はレーザ光の集光点のピークパワー密度(W/cm )で決まり、例えばピークパワー密度が1×10 (W/cm )以上の条件で多光子吸収が生じる。 In the case of pulsed waves, the intensity of laser light is determined by the peak power density of the focus point of the laser beam (W / cm 2), for example, the peak power density multiphoton at 1 × 10 8 (W / cm 2) or more conditions absorption occurs. ピークパワー密度は、(集光点におけるレーザ光の1パルス当たりのエネルギー)÷(レーザ光のビームスポット断面積×パルス幅)により求められる。 Peak power density is determined by (energy per pulse of laser light at the light-converging point) ÷ (beam spot cross-sectional area of ​​laser light × pulse width). また、連続波の場合、レーザ光の強度はレーザ光の集光点の電界強度(W/cm )で決まる。 In the case of continuous waves, the intensity of laser light is determined by the converging point of the electric field intensity of the laser beam (W / cm 2).
【0017】 [0017]
このような多光子吸収を利用する本実施形態に係るレーザ加工の原理について図1〜図6を用いて説明する。 The principle of the laser processing in accordance with the embodiment using such multiphoton absorption will be explained with reference to FIGS. 図1はレーザ加工中の加工対象物1の平面図であり、図2は図1に示す加工対象物1のII−II線に沿った断面図であり、図3はレーザ加工後の加工対象物1の平面図であり、図4は図3に示す加工対象物1のIV−IV線に沿った断面図であり、図5は図3に示す加工対象物1のV−V線に沿った断面図であり、図6は切断された加工対象物1の平面図である。 Figure 1 is a plan view of the object 1 during laser machining, FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II of the object 1 shown in FIG. 1, FIG. 3 is the processing object after the laser processing is a plan view of the object 1, FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV of the object 1 shown in FIG. 3, FIG. 5 along the line V-V of the object 1 shown in FIG. 3 and a cross-sectional view, FIG. 6 is a plan view of the object 1 cut.
【0018】 [0018]
図1及び図2に示すように、加工対象物1の表面3には切断予定ライン5がある。 As shown in FIGS. 1 and 2, the surface 3 of the object 1 is cut line 5. 切断予定ライン5は直線状に延びた仮想線である。 The line to cut 5 is a virtual line extending straight. 本実施形態に係るレーザ加工は、多光子吸収が生じる条件で加工対象物1の内部に集光点Pを合わせてレーザ光Lを加工対象物1に照射して改質領域7を形成する。 Laser processing of the present embodiment forms a modified region 7 is irradiated with a laser beam L in the object 1 in the interior of the object 1 under a condition where multiphoton absorption occurs a converging point P. なお、集光点とはレーザ光Lが集光した箇所のことである。 Note that the converging point is a position at which the laser light L is converged.
【0019】 [0019]
レーザ光Lを切断予定ライン5に沿って(すなわち矢印A方向に沿って)相対的に移動させることにより、集光点Pを切断予定ライン5に沿って移動させる。 The laser light L along the line to cut 5 (i.e., along the direction of arrow A) by relatively moving, is moved along the line to cut 5 converging point P. これにより、図3〜図5に示すように改質領域7が切断予定ライン5に沿って加工対象物1の内部にのみ形成される。 Thus, it is formed only within the object 1 along the reformed region 7 lines to cut 5 as shown in FIGS. 本実施形態に係るレーザ加工方法は、加工対象物1がレーザ光Lを吸収することにより加工対象物1を発熱させて改質領域7を形成するのではない。 Laser processing method according to the present embodiment is not to form a modified region 7 by heating the object 1 by the object 1 absorbs the laser light L. 加工対象物1にレーザ光Lを透過させ加工対象物1の内部に多光子吸収を発生させて改質領域7を形成している。 The object 1 to generate multiphoton absorption within the object 1 is transmitted through the laser light L by forming the modified region 7. よって、加工対象物1の表面3ではレーザ光Lがほとんど吸収されないので、加工対象物1の表面3が溶融することはない。 Thus, the surface 3, the laser beam L of the object 1 is hardly absorbed, the surface 3 of the object 1 does not melt.
【0020】 [0020]
加工対象物1の切断において、切断する箇所に起点があると加工対象物1はその起点から割れるので、図6に示すように比較的小さな力で加工対象物1を切断することができる。 In the cutting of the object 1, the object 1 to be the starting point in place of cutting, so break from the starting point, it is possible to cut the object 1 with a relatively small force as shown in FIG. よって、加工対象物1の表面3に不必要な割れを発生させることなく加工対象物1の切断が可能となる。 Thus, the cutting of the object 1 can be performed without generating unnecessary fractures on the front face 3 of the object 1.
【0021】 [0021]
なお、改質領域を起点とした加工対象物の切断は、次の二通りが考えられる。 Incidentally, the cutting of the workpiece which starting from the modified regions are two kinds of the following are considered. 一つは、改質領域形成後、加工対象物に人為的な力が印加されることにより、改質領域を起点として加工対象物が割れ、加工対象物が切断される場合である。 One after modified region formed, by artificial force is applied to the object, the object is cracked modified regions as a starting point, a case where the object is cut. これは、例えば加工対象物の厚みが大きい場合の切断である。 This is, for example, cleavage of the case where the thickness of the object is large. 人為的な力が印加されるとは、例えば、加工対象物の切断予定ラインに沿って加工対象物に曲げ応力やせん断応力を加えたり、加工対象物に温度差を与えることにより熱応力を発生させたりすることである。 The artificial force is applied, for example, generating a thermal stress by applying or adding a workpiece to bending stress and shearing stress along the cutting line of the object, the temperature difference in the object is that or to. 他の一つは、改質領域を形成することにより、改質領域を起点として加工対象物の断面方向(厚さ方向)に向かって自然に割れ、結果的に加工対象物が切断される場合である。 Other one, by forming the modified region, naturally crack toward the cross direction of the object the modified region as a starting point (thickness direction), if the result in the object is cut it is. これは、例えば加工対象物の厚みが小さい場合、改質領域が1つでも可能であり、加工対象物の厚みが大きい場合、厚さ方向に複数の改質領域を形成することで可能となる。 This, for example, when the thickness of the object is small, the modified region is possible in one case the thickness of the object is large, becomes possible by forming a plurality of modified regions in the thickness direction . なお、この自然に割れる場合も、切断する箇所の表面上において、改質領域が形成されていない部分まで割れが先走ることがなく、改質部を形成した部分のみを割断することができるので、割断を制御よくすることができる。 Even in this naturally fracturing case, on the surface of the portion to be cut, without fractures do not extend part modified region is not formed, it is possible to cleaving only the portion forming the modified portion, it is possible to better control the fracture. 近年、シリコンウェハ等の半導体ウェハの厚さは薄くなる傾向にあるので、このような制御性のよい割断方法は大変有効である。 Recently, since the thickness of the semiconductor wafer such as a silicon wafer it tends to be thin, a good cleaving method with such a favorable controllability is very effective.
【0022】 [0022]
さて、本実施形態において多光子吸収により形成される改質領域として、次の(1)〜(3)がある。 Now, as a modified region formed by multiphoton absorption in this embodiment, there are the following (1) to (3).
【0023】 [0023]
(1)改質領域が一つ又は複数のクラックを含むクラック領域の場合レーザ光を加工対象物(例えばガラスやLiTaO からなる圧電材料)の内部に集光点を合わせて、集光点における電界強度が1×10 (W/cm )以上でかつパルス幅が1μs以下の条件で照射する。 (1) modified region to fit inside the focal point of one or more of the object where the laser light of a crack region including a crack (for example, glass or a piezoelectric material made LiTaO 3), the focal point electric field strength and pulse width is 1 × 10 8 (W / cm 2) or more is irradiated under the following conditions 1 [mu] s. このパルス幅の大きさは、多光子吸収を生じさせつつ加工対象物表面に余計なダメージを与えずに、加工対象物の内部にのみクラック領域を形成できる条件である。 This magnitude of pulse width is, without causing unnecessary damages to the object surface while generating multiphoton absorption, a condition which a crack region can be formed only within the object. これにより、加工対象物の内部には多光子吸収による光学的損傷という現象が発生する。 Thus, within the object phenomenon of optical damage due to multiphoton absorption occurs. この光学的損傷により加工対象物の内部に熱ひずみが誘起され、これにより加工対象物の内部にクラック領域が形成される。 By this optical damage induces a thermal distortion within the object, thereby a crack region is formed within the object. 電界強度の上限値としては、例えば1×10 12 (W/cm )である。 The upper limit of field intensity, for example 1 × 10 12 (W / cm 2). パルス幅は例えば1ns〜200nsが好ましい。 Pulse width, for example 1ns~200ns are preferred. なお、多光子吸収によるクラック領域の形成は、例えば、第45回レーザ熱加工研究会論文集(1998年.12月)の第23頁〜第28頁の「固体レーザー高調波によるガラス基板の内部マーキング」に記載されている。 The formation of a crack region by multiphoton absorption is disclosed, for example, the glass substrate according to the 45th Laser Materials Processing Institute Papers (1998. 12 November) of pp. 23-28 of "solid laser harmonics It is described in the marking. "
【0024】 [0024]
本発明者は、電界強度とクラックの大きさとの関係を実験により求めた。 The present inventors have experimentally determined the relationship between field intensity and crack size. 実験条件は次ぎの通りである。 Experimental conditions are as follows.
(A)加工対象物:パイレックス(登録商標)ガラス(厚さ700μm) (A) Object to be processed: Pyrex (registered trademark) glass (with a thickness of 700 .mu.m)
(B)レーザ光源:半導体レーザ励起Nd:YAGレーザ波長:1064nm (B) Laser light source: semiconductor laser pumping Nd: YAG laser wavelength: 1064 nm
レーザ光スポット断面積:3.14×10 −8 cm 2 Laser light spot cross-sectional area: 3.14 × 10 -8 cm 2
発振形態:Qスイッチパルス繰り返し周波数:100kHz Oscillation mode: Q-switched pulse repetition frequency: 100kHz
パルス幅:30ns Pulse width: 30ns
出力:出力<1mJ/パルスレーザ光品質:TEM 00 Output: Output <1mJ / pulse laser light quality: TEM 00
偏光特性:直線偏光(C)集光用レンズレーザ光波長に対する透過率:60パーセント(D)加工対象物が載置される載置台の移動速度:100mm/秒なお、レーザ光品質がTEM 00とは、集光性が高くレーザ光の波長程度まで集光可能を意味する。 Polarization characteristics: linear polarization (C) transmittance of lens laser light wavelength: 60% (D) the moving speed of the stage the object is placed: 100 mm / ByoNao, the laser beam quality is TEM 00 means enabling the condenser to about the wavelength of light converging high laser beam.
【0025】 [0025]
図7は上記実験の結果を示すグラフである。 Figure 7 is a graph showing the results of the above experiments. 横軸はピークパワー密度であり、レーザ光がパルスレーザ光なので電界強度はピークパワー密度で表される。 The abscissa indicates the peak power density, electric field strength because the laser light is pulsed laser light is represented by the peak power density. 縦軸は1パルスのレーザ光により加工対象物の内部に形成されたクラック部分(クラックスポット)の大きさを示している。 The ordinate indicates the size of formed inside a crack part of the object by one pulse of laser light (crack spot). クラックスポットが集まりクラック領域となる。 Crack spots gather to yield a crack region. クラックスポットの大きさは、クラックスポットの形状のうち最大の長さとなる部分の大きさである。 The crack spot size is the size of a part yielding the maximum length among forms of crack spots. グラフ中の黒丸で示すデータは集光用レンズ(C)の倍率が100倍、開口数(NA)が0.80の場合である。 Magnification 100 times the data indicated by black circles condenser lens (C) in the graph, the numerical aperture (NA) is the case of 0.80. 一方、グラフ中の白丸で示すデータは集光用レンズ(C)の倍率が50倍、開口数(NA)が0.55の場合である。 On the other hand, data represented by whitened circles in the graph magnification 50 times the condenser lens (C) has a numerical aperture (NA) of 0.55. ピークパワー密度が10 11 (W/cm )程度から加工対象物の内部にクラックスポットが発生し、ピークパワー密度が大きくなるに従いクラックスポットも大きくなることが分かる。 Crack spots generated inside the peak power density of 10 11 (W / cm 2) the object from the degree crack spots become can be seen greater as the peak power density increases.
【0026】 [0026]
次に、本実施形態に係るレーザ加工において、クラック領域形成による加工対象物の切断のメカニズムについて図8〜図11を用いて説明する。 Then, in the laser processing according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 8 to 11 for the mechanism of the object to be processed is cut by a crack region formed. 図8に示すように、多光子吸収が生じる条件で加工対象物1の内部に集光点Pを合わせてレーザ光Lを加工対象物1に照射して切断予定ラインに沿って内部にクラック領域9を形成する。 As shown in FIG. 8, the crack area inside along the line to cut is irradiated with interior converging point P of the combined laser beam L of the object 1 under a condition where multiphoton absorption occurs in the object 1 9 to the formation. クラック領域9は一つ又は複数のクラックを含む領域である。 Crack region 9 is a region containing one crack or a plurality of cracks. 図9に示すようにクラック領域9を起点としてクラックがさらに成長し、図10に示すようにクラックが加工対象物1の表面3と裏面21に到達し、図11に示すように加工対象物1が割れることにより加工対象物1が切断される。 Cracks further grow the crack region 9 as a start point, as shown in FIG. 9, and reaches the front face 3 and rear face 21 of cracks the object 1 as shown in FIG. 10, the object as shown in FIG. 11 1 the object 1 is cut by the break. 加工対象物の表面と裏面に到達するクラックは自然に成長する場合もあるし、加工対象物に力が印加されることにより成長する場合もある。 11. The crack reaching the surface and rear surface of the workpiece is sometimes grow naturally in some cases be grown by a force is applied to the object.
【0027】 [0027]
(2)改質領域が溶融処理領域の場合レーザ光を加工対象物(例えばシリコンのような半導体材料)の内部に集光点を合わせて、集光点における電界強度が1×10 (W/cm )以上でかつパルス幅が1μs以下の条件で照射する。 (2) to fit inside the focal point of the modified region is the object where the laser beam of the molten processed region (for example, a semiconductor material such as silicon), the electric field intensity at the focal point 1 × 10 8 (W / cm 2) or more and a pulse width is irradiated under the following conditions 1 [mu] s. これにより加工対象物の内部は多光子吸収によって局所的に加熱される。 Consequence, the inside of the object is locally heated by multiphoton absorption. この加熱により加工対象物の内部に溶融処理領域が形成される。 Molten processed region within the object is formed by this heating. 溶融処理領域とは一旦溶融後再固化した領域、溶融状態中の領域及び溶融から再固化する状態中の領域のうち少なくともいずれか一つを意味する。 Molten processed region area once again solidified after fusion and means at least one of regions in a state of being re-solidified from the area and melting in the molten state. また、溶融処理領域は相変化した領域や結晶構造が変化した領域ということもできる。 Further, the molten processed region may also be referred to as a phase change regions and crystal structure has changed region. また、溶融処理領域とは単結晶構造、非晶質構造、多結晶構造において、ある構造が別の構造に変化した領域ということもできる。 The single crystal structure from the molten processed region, an amorphous structure, the polycrystalline structure can also be referred to as a region in which a certain structure has changed into another structure. つまり、例えば、単結晶構造から非晶質構造に変化した領域、単結晶構造から多結晶構造に変化した領域、単結晶構造から非晶質構造及び多結晶構造を含む構造に変化した領域を意味する。 That is, for example, refers to a single crystal structure from a change in the amorphous structure region, a region having changed from the monocrystal structure to the polycrystal structure, a region having changed from the monocrystal structure to a structure containing amorphous and polycrystal structures to. 加工対象物がシリコン単結晶構造の場合、溶融処理領域は例えば非晶質シリコン構造である。 If the object is a silicon monocrystal structure, the molten processed region is an amorphous silicon structure, for example. なお、電界強度の上限値としては、例えば1×10 12 (W/cm )である。 The upper limit of field intensity, for example 1 × 10 12 (W / cm 2). パルス幅は例えば1ns〜200nsが好ましい。 Pulse width, for example 1ns~200ns are preferred.
【0028】 [0028]
本発明者は、シリコンウェハの内部で溶融処理領域が形成されることを実験により確認した。 The present inventors have confirmed by experiments that the inside molten processed region of the silicon wafer is formed. 実験条件は次ぎの通りである。 Experimental conditions are as follows.
【0029】 [0029]
(A)加工対象物:シリコンウェハ(厚さ350μm、外径4インチ) (A) Object to be processed: silicon wafer (thickness 350 .mu.m, and an outer diameter of 4 inches)
(B)レーザ光源:半導体レーザ励起Nd:YAGレーザ波長:1064nm (B) Laser light source: semiconductor laser pumping Nd: YAG laser wavelength: 1064 nm
レーザ光スポット断面積:3.14×10 −8 cm Laser light spot cross-sectional area: 3.14 × 10 -8 cm 2
発振形態:Qスイッチパルス繰り返し周波数:100kHz Oscillation mode: Q-switched pulse repetition frequency: 100kHz
パルス幅:30ns Pulse width: 30ns
出力:20μJ/パルスレーザ光品質:TEM 00 Output: 20μJ / pulse laser light quality: TEM 00
偏光特性:直線偏光(C)集光用レンズ倍率:50倍NA:0.55 Polarization characteristics: linear polarization (C) Condenser lens magnification: 50 times NA: 0.55
レーザ光波長に対する透過率:60パーセント(D)加工対象物が載置される載置台の移動速度:100mm/秒【0030】 Transmittance to laser light wavelength: 60% (D) the moving speed of the stage the object is placed: 100 mm / sec [0030]
図12は上記条件でのレーザ加工により切断されたシリコンウェハの一部における断面の写真を表した図である。 Figure 12 is a view showing a photograph of a cross section in a portion of the silicon wafer cut by laser processing under the above conditions. シリコンウェハ11の内部に溶融処理領域13が形成されている。 Inside molten processed region 13 of the silicon wafer 11 is formed. なお、上記条件により形成された溶融処理領域の厚さ方向の大きさは100μm程度である。 The thickness direction of the size of the molten processed region formed under the above conditions is about 100 [mu] m.
【0031】 [0031]
溶融処理領域13が多光子吸収により形成されたことを説明する。 Explaining that the molten processed region 13 is formed by multiphoton absorption. 図13は、レーザ光の波長とシリコン基板の内部の透過率との関係を示すグラフである。 Figure 13 is a graph showing the relationship between the transmittance within a wavelength of the laser beam and the silicon substrate. ただし、シリコン基板の表面側と裏面側それぞれの反射成分を除去し、内部のみの透過率を示している。 However, to remove the front and rear sides respectively of the reflected components of the silicon substrate, so as to show the internal transmittance alone. シリコン基板の厚みtが50μm、100μm、200μm、500μm、1000μmの各々について上記関係を示した。 Silicon substrate thickness t is 50μm of, 100μm, 200μm, 500μm, for each 1000μm showing the relationship.
【0032】 [0032]
例えば、Nd:YAGレーザの波長である1064nmにおいて、シリコン基板の厚みが500μm以下の場合、シリコン基板の内部ではレーザ光が80%以上透過することが分かる。 For example, Nd: in 1064nm YAG laser wavelength of, when the thickness of the silicon substrate is 500μm or less, to be transmitted through the laser light is 80% or more in the interior of the silicon substrate. 図12に示すシリコンウェハ11の厚さは350μmであるので、多光子吸収による溶融処理領域はシリコンウェハの中心付近、つまり表面から175μmの部分に形成される。 Since the thickness of the silicon wafer 11 shown in FIG. 12 is a 350 .mu.m, a molten processed region by multiphoton absorption is near the center of the silicon wafer, i.e. are formed from the surface portion of 175 .mu.m. この場合の透過率は、厚さ200μmのシリコンウェハを参考にすると、90%以上なので、レーザ光がシリコンウェハ11の内部で吸収されるのは僅かであり、ほとんどが透過する。 The transmittance in this case is with reference to a silicon wafer having a thickness of 200 [mu] m, since more than 90%, is only the laser light is absorbed within the silicon wafer 11 but is substantially transmitted therethrough. このことは、シリコンウェハ11の内部でレーザ光が吸収されて、溶融処理領域がシリコンウェハ11の内部に形成(つまりレーザ光による通常の加熱で溶融処理領域が形成)されたものではなく、溶融処理領域が多光子吸収により形成されたことを意味する。 This is internally not by laser light absorption of the silicon wafer 11, and not the molten processed region is (molten processed region in a conventional heating by That laser beam is formed) formed within the silicon wafer 11 has been molten It means that the treated areas formed by multiphoton absorption. 多光子吸収による溶融処理領域の形成は、例えば、溶接学会全国大会講演概要第66集(2000年4月)の第72頁〜第73頁の「ピコ秒パルスレーザによるシリコンの加工特性評価」に記載されている。 The formation of multi-photon absorption by the molten processed region is, for example, in "Silicon Processing Characteristic Evaluation by Picosecond Pulse Laser" of the first 72 pages - 73 pages Welding Society national convention Abstract No. Vol. 66 (April 2000) Have been described.
【0033】 [0033]
なお、シリコンウェハは、溶融処理領域を起点として断面方向に向かって割れを発生させ、その割れがシリコンウェハの表面と裏面に到達することにより、結果的に切断される。 The silicon wafer from the cross-sectional direction starting from the molten processed region caused the cracking, by the crack reaches the front and rear surfaces of the silicon wafer, is consequently disconnected. シリコンウェハの表面と裏面に到達するこの割れは自然に成長する場合もあるし、加工対象物に力が印加されることにより成長する場合もある。 The fracture reaching the front and rear surfaces of the silicon wafer is sometimes grow naturally in some cases be grown by a force is applied to the object. なお、溶融処理領域からシリコンウェハの表面と裏面に割れが自然に成長するのは、一旦溶融後再固化した状態となった領域から割れが成長する場合、溶融状態の領域から割れが成長する場合及び溶融から再固化する状態の領域から割れが成長する場合のうち少なくともいずれか一つである。 Incidentally, the cracks on the surface and the back surface of the silicon wafer from the molten processed region grows naturally, once the crack from the region became resolidified state after melting grows, when growing cracks from the region in the molten state and a least one of when the growing cracks from the region of the state of being re-solidified from the molten. いずれの場合も切断後の切断面は図12に示すように内部にのみ溶融処理領域が形成される。 Cut surface after cutting each case molten processed region only within is formed as shown in FIG. 12. 加工対象物の内部に溶融処理領域を形成する場合、割断時、切断予定ラインから外れた不必要な割れが生じにくいので、割断制御が容易となる。 When forming a molten processed region within the object, during cleaving, unnecessary fractures is less likely to deviate from the planned cutting line, thereby facilitating the fracture control.
【0034】 [0034]
(3)改質領域が屈折率変化領域の場合レーザ光を加工対象物(例えばガラス)の内部に集光点を合わせて、集光点における電界強度が1×10 (W/cm )以上でかつパルス幅が1ns以下の条件で照射する。 (3) modified region workpiece where laser beam of the refractive index changing region (e.g. glass) to the inside of a converging point, the electric field intensity at the focal point 1 × 10 8 (W / cm 2) or more and a pulse width is irradiated under the following conditions 1 ns. パルス幅を極めて短くして、多光子吸収を加工対象物の内部に起こさせると、多光子吸収によるエネルギーが熱エネルギーに転化せずに、加工対象物の内部にはイオン価数変化、結晶化又は分極配向等の永続的な構造変化が誘起されて屈折率変化領域が形成される。 With a very short pulse width, the cause multiphoton absorption within the object, the energy due to multiphoton absorption is not converted into thermal energy, ionic valence change within the object, crystallization or permanent structural changes in the polarization orientation and the like refractive index change region is induced is formed. 電界強度の上限値としては、例えば1×10 12 (W/cm )である。 The upper limit of field intensity, for example 1 × 10 12 (W / cm 2). パルス幅は例えば1ns以下が好ましく、1ps以下がさらに好ましい。 Pulse width is preferably eg 1ns or less, more preferably 1 ps. 多光子吸収による屈折率変化領域の形成は、例えば、第42回レーザ熱加工研究会論文集(1997年.11月)の第105頁〜第111頁の「フェムト秒レーザー照射によるガラス内部への光誘起構造形成」に記載されている。 Formation of a refractive index change region by multiphoton absorption, for example, the 42nd Laser Materials Processing Institute Papers (1997. 11 November) of the 105 pages, second page 111 of the "on the glass inner Femtosecond Laser Irradiation It is described in photoinduced structure formation. "
【0035】 [0035]
以上のように本実施形態によれば、改質領域を多光子吸収により形成している。 According to this embodiment as described above, it is formed by multiphoton absorption modified region. そして、本実施形態は加工対象物に照射されるレーザ光の加工対象物への入射方向におけるレーザ光の集光点の位置を変えることにより、改質領域を入射方向に沿って並ぶように複数形成している。 Then, the present embodiment by changing the position of the focal point of the laser beam in the direction of incidence of the workpiece of the laser beam applied to the workpiece, a plurality so as to be aligned along the modified region in the direction of incidence It is formed.
【0036】 [0036]
複数の改質領域形成についてクラック領域を例に説明する。 The crack region is described as an example for a plurality of modified regions formed. 図14は、本実施形態に係るレーザ加工方法を用いて加工対象物1の内部に二つのクラック領域9が形成された加工対象物1の斜視図である。 Figure 14 is a perspective view of the object 1 in which two crack region 9 is formed within the object 1 by using the laser processing method in accordance with the present embodiment.
【0037】 [0037]
二つクラック領域9形成方法について簡単に説明する。 Briefly described two crack region 9 forming method. まず、パルスレーザ光Lの集光点を加工対象物1の内部の裏面21付近に合わし、切断予定ライン5に沿って集光点を移動させながら加工対象物1にパルスレーザ光Lを照射する。 First, Awashi converging point of pulse laser light L in the vicinity of the inside of the rear face 21 of the object 1 is irradiated with pulse laser light L in the object 1 while moving the focal point along the line to cut 5 . これにより、クラック領域9(9A)が切断予定ライン5に沿って加工対象物1の内部の裏面21付近に形成される。 Thus, the crack region 9 (9A) is formed in the vicinity of the inside of the rear face 21 of the object 1 along the line to cut 5. 次に、パルスレーザ光Lの集光点を加工対象物1の内部の表面3付近に合わし、切断予定ライン5に沿って集光点を移動させながら加工対象物1にパルスレーザ光Lを照射する。 Next, Awashi converging point of pulse laser light L in the vicinity of the internal surface 3 of the object 1, the pulsed laser light L in the object 1 while moving the focal point along the line to cut 5 irradiated to. この照射により、クラック領域9(9B)が切断予定ライン5に沿って加工対象物1の内部の表面3付近に形成される。 The irradiation, crack region 9 (9B) is formed around the inner surface 3 of the object 1 along the line to cut 5.
【0038】 [0038]
そして、図15に示すように、クラック領域9A,9Bからクラック91が自然に成長する。 Then, as shown in FIG. 15, a crack 91 grows naturally crack region 9A, from 9B. 詳しくはクラック91が、クラック領域9Aから裏面21方向、クラック領域9A(9B)からクラック領域9B(9A)方向、クラック領域9Bから表面3方向にそれぞれ自然に成長する。 For more cracks 91, the back surface 21 direction from the crack region 9A, respectively grow naturally from the crack region 9A (9B) crack region 9B (9A) direction, to the surface in three directions from the crack region 9B. これにより、切断予定ライン5に沿った加工対象物1の面、すなわち切断面となる面において、加工対象物1の厚み方向に長く延びたクラック9を形成することができる。 Thus, the surface of the object 1 along the line to cut 5, i.e. the surface to be the cut surfaces, it is possible to form a crack 9 elongated in the thickness direction of the object 1. よって、比較的小さな力を人為的に印加するだけ又は印加することなく自然に加工対象物1を切断予定ライン5に沿って切断することができる。 Therefore, it is possible to cut the naturally object 1 along the line to cut 5 without or only applies to artificially apply a relatively small force.
【0039】 [0039]
以上のように本実施形態によれば複数のクラック領域9を形成することにより加工対象物1を切断する際の起点となる箇所を増やしている。 And increasing the portion which becomes a starting point when cutting the object 1 by forming a plurality of crack regions 9 according to this embodiment as described above. 従って、本実施形態によれば加工対象物1の厚みが比較的大きい場合や加工対象物1の材質がクラック領域9形成後のクラック91が成長しにくい場合等においても、加工対象物1の切断が可能となる。 Accordingly, even when such according to this embodiment the object 1 crack 91 material is later crack region 9 formed when the thickness is relatively large and the object 1 is hard to grow, cutting of the object 1 it is possible.
【0040】 [0040]
なお、二つのクラック領域9だけでは切断が困難な場合、三つ以上のクラック領域9を形成する。 Note that only two of the crack region 9 when the cutting is difficult to form three or more crack regions 9. 例えば、図16に示すように、クラック領域9Aとクラック領域9Bとの間にクラック領域9Cを形成する。 For example, as shown in FIG. 16, to form a crack region 9C between the crack region 9A and crack region 9B. また、レーザ光の入射方向ならば図17に示すように加工対象物1の厚み方向と直交する方向にも切断することができる。 It can also be cut in the direction perpendicular to the thickness direction of the object 1 as shown in FIG. 17, if the incident direction of the laser beam.
【0041】 [0041]
本実施形態において、複数のクラック領域9は、パルスレーザ光Lが入射する加工対象物の入射面(例えば表面3)に対して遠い方から順に形成するのが好ましい。 In the present embodiment, a plurality of crack regions 9 are preferably pulsed laser light L is formed in order from farthest to the incident surface of the object that is incident (e.g., surface 3). 例えば図14において、先にクラック領域9Aを形成し、その後にクラック領域9Bを形成する。 For example, in FIG. 14, previously to form a crack region 9A, it is subsequently formed crack region 9B. 入射面に対して近い方から順にクラック領域9を形成すると、後に形成されるクラック領域9形成時に照射されるパルスレーザ光Lが先に形成されたクラック領域9により散乱される。 When forming the crack region 9 in order from the side closer to the plane of incidence, the pulsed laser light L irradiated in the crack region 9 formed upon to be formed later is scattered by the crack region 9 formed earlier. これにより、後に形成されるクラック領域9を構成する1ショットのパルスレーザ光Lで形成されるクラック部分(クラックスポット)の寸法にばらつきが生じる。 Thus, variation in the dimensions of the crack part formed by a pulse laser beam L 1 shot constituting the crack region 9 formed (crack spot) after results. よって、後に形成されるクラック領域9を均一に形成することができない。 Therefore, it is impossible to uniformly form a crack region 9 to be formed later. これに対して、入射面に対して遠い方から順にクラック領域9を形成すると上記散乱が生じないので、後に形成されるクラック領域9を均一に形成することができる。 In contrast, since when forming the crack region 9 in order from farthest to the plane of incidence the scattering does not occur, the crack region 9 to be formed later can be formed uniformly.
【0042】 [0042]
但し、本実施形態において、複数のクラック領域9の形成順序は上記に限定されず、加工対象物の入射面に対して近い方から順に形成してもよいし、またランダムに形成してもよい。 However, in the present embodiment, the order of forming a plurality of crack regions 9 are not limited to the above, it may be formed in this order from the side closer to the incident surface of the object, or may be formed at random . ランダムに形成とは、例えば図16において、まずクラック領域9Cを形成し、次にクラック領域9Bを形成し、レーザ光の入射方向を反対にして最後にクラック領域9Aを形成するのである。 To the formation random, for example, in FIG. 16, first forming a crack region 9C, then forming a crack region 9B, it is to form the end crack region 9A and the incident direction of the laser beam in the opposite.
【0043】 [0043]
なお、複数の改質領域形成について、クラック領域の場合で説明したが、溶融処理領域や屈折率変化領域でも同様のことが言える。 Note that a plurality of modified regions formed have been described in the case of a crack region, the same is true in the molten processed region or refractive index change region. また、パルスレーザ光について説明したが、連続波レーザ光についても同様のことが言える。 Although the above described pulse laser light, the same is true for the continuous-wave laser beam.
【0044】 [0044]
次に、本実施形態に係るレーザ加工方法に使用されるレーザ加工装置の一例について説明する。 Next, an example of a laser processing apparatus used in the laser processing method in accordance with the embodiment. 図18はこのレーザ加工装置100の概略構成図である。 Figure 18 is a schematic block diagram of the laser processing apparatus 100. レーザ加工装置100は、レーザ光Lを発生するレーザ光源101と、レーザ光Lの出力やパルス幅等を調節するためにレーザ光源101を制御するレーザ光源制御部102と、レーザ光Lの反射機能を有しかつレーザ光Lの光軸の向きを90°変えるように配置されたダイクロイックミラー103と、ダイクロイックミラー103で反射されたレーザ光Lを集光する集光用レンズ105と、集光用レンズ105で集光されたレーザ光Lが照射される加工対象物1が載置される載置台107と、載置台107をX軸方向に移動させるためのX軸ステージ109と、載置台107をX軸方向に直交するY軸方向に移動させるためのY軸ステージ111と、載置台107をX軸及びY軸方向に直交するZ軸方向に移動させるためのZ軸ステージ1 The laser processing apparatus 100 comprises a laser light source 101 for generating laser light L, a laser light source controller 102 for controlling the laser light source 101 to adjust the output, pulse width of the laser beam L or the like, the reflection function of the laser beam L and a and the laser beam L of the dichroic mirror 103 that the orientation is arranged so as to change a 90 ° optical axis, a condenser lens 105 for converging the laser light L reflected by the dichroic mirror 103, a condensing a mounting table 107 for the object 1 to focused laser beam L by the lens 105 is irradiated is placed, an X-axis stage 109 for moving the mounting table 107 in the X-axis direction, a mounting table 107 Z-axis stage 1 to move the Y-axis direction Y-axis stage 111 for moving the perpendicular to the X-axis direction, the mounting table 107 in the Z-axis direction orthogonal to the X-axis and Y-axis directions 3と、これら三つのステージ109,111,113の移動を制御するステージ制御部115と、を備える。 Comprising a 3, and a stage controller 115 for controlling the movement of these three stages 109, 111 and 113, a.
【0045】 [0045]
レーザ光源101はパルスレーザ光を発生するNd:YAGレーザである。 The laser light source 101 is Nd generates a pulsed laser beam: a YAG laser. レーザ光源101に用いることができるレーザとして、この他、Nd:YVO レーザやNd:YLFレーザやチタンサファイアレーザがある。 As a laser that can be used in the laser light source 101, the other, Nd: YVO 4 laser or Nd: there is a YLF laser or a titanium sapphire laser. クラック領域や溶融処理領域を形成する場合、Nd:YAGレーザ、Nd:YVO レーザ、Nd:YLFレーザを用いるのが好適である。 When forming a crack region or molten processed region, Nd: YAG laser, Nd: YVO 4 laser, Nd: it is preferable to use a YLF laser. 屈折率変化領域を形成する場合、チタンサファイアレーザを用いるのが好適である。 When forming a refractive index change region, it is preferable to use a titanium-sapphire laser.
【0046】 [0046]
集光点PのX(Y)軸方向の移動は、加工対象物1をX(Y)軸ステージ109(111)によりX(Y)軸方向に移動させることにより行う。 The movement of the X (Y) axis direction of the focal point P, carried out by moving the object 1 in X (Y) axis direction by X (Y) axis stage 109 (111). Z軸方向は加工対象物1の表面3と直交する方向なので、加工対象物1に入射するレーザ光Lの焦点深度の方向となる。 Since Z-axis direction is a direction orthogonal to the surface 3 of the object 1, the direction of the depth of focus of the laser light L incident on the object 1. よって、Z軸ステージ113をZ軸方向に移動させることにより、加工対象物1の内部にレーザ光Lの集光点Pを合わせることができる。 Thus, by moving the Z-axis stage 113 in the Z axis direction, it is possible to adjust the focal point P of laser light L within the object 1. つまり、Z軸ステージ113により加工対象物1の厚み方向における集光点Pの位置が調節される。 That is, the position of the focal point P are adjusted in the thickness direction of the object 1 by the Z-axis stage 113. これにより、例えば、集光点Pを加工対象物1の厚み方向において厚みの半分の位置より入射面(表面3)に近い位置又は遠い位置に調節したり、厚みの略半分の位置に調節したりすることができる。 Thus, for example, to adjust the position or farther position closer to the entrance face than half the thickness (surface 3) focal point P in the thickness direction of the object 1 is adjusted to a substantially half position in thickness or can. なお、集光用レンズ105をZ軸方向に移動させることによっても、これらの調節やレーザ光の集光点を加工対象物の内部に合わせることができる。 Also by moving the converging lens 105 in the Z axis direction, it is possible to adjust the focal point of these regulation or laser light within the object.
【0047】 [0047]
ここで、Z軸ステージによる加工対象物の厚み方向における集光点Pの位置の調節について図19及び図20を用いて説明する。 Here it will be described with reference to FIGS. 19 and 20 for adjustment of the position of the focal point P in the thickness direction of the object according to the Z-axis stage. 本実施形態では加工対象物の厚み方向におけるレーザ光の集光点の位置を、加工対象物の表面(入射面)を基準として加工対象物の内部の所望の位置に調節している。 The position of the focal point of the laser beam in the thickness direction of the object in the present embodiment, it is adjusted to the desired position within the object based on the surface (entrance face) of the object. 図19はレーザ光Lの集光点Pが加工対象物1の表面3に位置している状態を示している。 Figure 19 shows a state in which the converging point P of laser light L is positioned on the front face 3 of the object 1. 図20に示すように、Z軸ステージを集光用レンズ105に向けてz移動させると、集光点Pは表面3から加工対象物1の内部に移動する。 As shown in FIG. 20, when is z moves toward the Z-axis stage condenser lens 105, the focal point P moves from the surface 3 within the object 1. 集光点Pの加工対象物1の内部における移動量はNzである(Nはレーザ光Lに対する加工対象物1の屈折率である)。 Amount of movement within the object 1 of the focal point P is Nz (N is the refractive index of the object 1 with respect to the laser beam L). よって、レーザ光Lに対する加工対象物1の屈折率を考慮してZ軸ステージを移動させることにより、加工対象物1の厚み方向における集光点Pの位置を制御することができる。 Thus, by moving the Z-axis stage in consideration of the refractive index of the object 1 with respect to the laser beam L, it is possible to control the position of the focal point P in the thickness direction of the object 1. つまり、集光点Pの加工対象物1の厚み方向における所望の位置を表面3から加工対象物1の内部までの距離(Nz)とする。 That is, the distance to a desired position in the thickness direction of the object 1 in the focal point P from the surface 3 to the inside of the object 1 (Nz). この距離(Nz)を上記屈折率(N)で除することにより得られた移動量(z)だけ、加工対象物1を厚み方向に移動させる。 The distance movement amount obtained by dividing (Nz) in the refractive index (N) (z), to move the object 1 in the thickness direction. これにより、上記所望の位置に集光点Pを合わせることができる。 This makes it possible to adjust the focal point P to the desired position.
【0048】 [0048]
レーザ加工装置100はさらに、載置台107に載置された加工対象物1を可視光線により照明するために可視光線を発生する観察用光源117と、ダイクロイックミラー103及び集光用レンズ105と同じ光軸上に配置された可視光用のビームスプリッタ119と、を備える。 The laser processing apparatus 100 further comprises an observation light source 117 for generating visible light of the object 1 mounted on the mount table 107 for illuminating with visible light, the same light as the dichroic mirror 103 and condenser lens 105 provided disposed on the axis and the beam splitter 119 for visible light. ビームスプリッタ119と集光用レンズ105との間にダイクロイックミラー103が配置されている。 The dichroic mirror 103 is disposed between the beam splitter 119 and condenser lens 105. ビームスプリッタ119は、可視光線の約半分を反射し残りの半分を透過する機能を有しかつ可視光線の光軸の向きを90°変えるように配置されている。 Beam splitter 119 is disposed has a function of transmitting the other half reflects about half of the visible light and the visible light the direction of the optical axis so as to change 90 °. 観察用光源117から発生した可視光線はビームスプリッタ119で約半分が反射され、この反射された可視光線がダイクロイックミラー103及び集光用レンズ105を透過し、加工対象物1の切断予定ライン5等を含む表面3を照明する。 Visible light generated from the observation light source 117 is approximately half of the beam splitter 119 is reflected, the reflected visible light is transmitted through the dichroic mirror 103 and condenser lens 105, the processing of the object 1 cut line 5, etc. illuminating the surface 3 including.
【0049】 [0049]
レーザ加工装置100はさらに、ビームスプリッタ119、ダイクロイックミラー103及び集光用レンズ105と同じ光軸上に配置された撮像素子121及び結像レンズ123を備える。 The laser processing apparatus 100 further comprises a beam splitter 119, dichroic mirror 103 and the image pickup device 121 and an imaging lens 123 which are arranged on the same optical axis as the condenser lens 105. 撮像素子121としては例えばCCD(charge−coupled device)カメラがある。 The image pickup element 121 is for example CCD (charge-coupled device) camera. 切断予定ライン5等を含む表面3を照明した可視光線の反射光は、集光用レンズ105、ダイクロイックミラー103、ビームスプリッタ119を透過し、結像レンズ123で結像されて撮像素子121で撮像され、撮像データとなる。 The reflected light of visible light illuminating the surface 3 including the line to cut 5 and the like, converging lens 105, dichroic mirror 103, transmitted through the beam splitter 119, the imaging is imaged by the imaging lens 123 in the imaging device 121 It is, the imaging data.
【0050】 [0050]
レーザ加工装置100はさらに、撮像素子121から出力された撮像データが入力される撮像データ処理部125と、レーザ加工装置100全体を制御する全体制御部127と、モニタ129と、を備える。 The laser processing apparatus 100 further comprises an imaging data processor 125 for capturing data outputted from the imaging element 121 is input, an overall controller 127 for controlling the whole laser processing apparatus 100, a monitor 129, a. 撮像データ処理部125は、撮像データを基にして観察用光源117で発生した可視光の焦点が表面3上に合わせるための焦点データを演算する。 Imaging data processor 125, the focal point of visible light generated by the observation light source 117 based on the imaging data for calculating the focus data to match the upper surface 3. この焦点データを基にしてステージ制御部115がZ軸ステージ113を移動制御することにより、可視光の焦点が表面3に合うようにする。 By stage controller 115 moves control Z-axis stage 113 to the focal point data based on the focus of the visible light is to fit to the surface 3. よって、撮像データ処理部125はオートフォーカスユニットとして機能する。 Thus, the imaging data processor 125 functions as an autofocus unit. 可視光の焦点が表面3に位置するZ軸ステージ113の位置において、レーザ光Lの集光点Pも表面3に位置するようにレーザ加工装置1は調整されている。 In the position of the Z-axis stage 113 the focal point of visible light is positioned on the surface 3, the laser processing apparatus 1 so as to be positioned at the focal point P is also the surface 3 of the laser beam L is adjusted. また、撮像データ処理部125は、撮像データを基にして表面3の拡大画像等の画像データを演算する。 The imaging data processor 125 calculates image data such as enlarged images of the surface 3 based on the imaging data. この画像データは全体制御部127に送られ、全体制御部で各種処理がなされ、モニタ129に送られる。 The image data is sent to the overall controller 127, various kinds of processing in the overall controller, and sent to the monitor 129. これにより、モニタ129に拡大画像等が表示される。 Thus, enlarged images and the like are displayed on the monitor 129.
【0051】 [0051]
全体制御部127には、ステージ制御部115からのデータ、撮像データ処理部125からの画像データ等が入力し、これらのデータも基にしてレーザ光源制御部102、観察用光源117及びステージ制御部115を制御することにより、レーザ加工装置100全体を制御する。 The overall controller 127, the data from the stage controller 115, image data and the like input from the imaging data processor 125, a laser light source controller 102 and also based on these data, the observation light source 117 and the stage controller by controlling the 115, it controls the entire laser machining apparatus 100. よって、全体制御部127はコンピュータユニットとして機能する。 Thus, the overall controller 127 functions as a computer unit. また、全体制御部127は、図19及び図20で説明した移動量(z)のデータが入力され、記憶される。 Further, the overall control unit 127, data of movement amount described in FIG. 19 and FIG. 20 (z) are input and stored.
【0052】 [0052]
次に、図18及び図21を用いて、本実施形態に係るレーザ加工方法を説明する。 Next, with reference to FIGS. 18 and 21, illustrating a laser processing method in accordance with the embodiment. 図21は、このレーザ加工方法を説明するためのフローチャートである。 Figure 21 is a flowchart for explaining this laser processing method. 加工対象物1はシリコンウェハである。 The object 1 is a silicon wafer.
【0053】 [0053]
まず、加工対象物1の光吸収特性を図示しない分光光度計等により測定する。 First, measured by a spectrophotometer or the like (not shown) the light absorption properties of the object 1. この測定結果に基づいて、加工対象物1に対して透明な波長又は吸収の少ない波長のレーザ光Lを発生するレーザ光源101を選定する(S101)。 Based on the measurement result, selecting a laser light source 101 for generating laser light L less wavelength transparent wavelength or absorption for the object 1 (S101). 次に、加工対象物1の厚さを測定する。 Next, to measure the thickness of the object 1. 厚さの測定結果及び加工対象物1の屈折率を基にして、加工対象物1のZ軸方向の移動量(z)を決定する(S103)。 And thickness measurements and the refractive index of the object 1 based on, for determining the movement amount in the Z-axis direction of the object 1 (z) (S103). これは、レーザ光Lの集光点Pが加工対象物1の内部に位置させるために、加工対象物1の表面3に位置するレーザ光Lの集光点を基準とした加工対象物1のZ軸方向の移動量である。 This is a laser beam L to the focal point P is to be positioned within the object 1, the object of the laser light L positioned in the first surface 3 converging point of the object 1 relative to the a movement amount in the Z-axis direction. つまり、加工対象物1の厚み方向における集光点Pの位置が決定される。 That is, the position of the focal point P is determined in the thickness direction of the object 1. 集光点Pの位置は加工対象物1の厚さ、材質等を考慮して決定する。 Position of the converging point P is the thickness of the object 1 is determined in consideration of the material and the like. 本実施形態では加工対象物1の内部の裏面付近に集光点Pを位置させるための第1移動量のデータと表面3付近に集光点Pを位置させるための第2移動量のデータが使用される。 Second movement amount data for positioning the focal point P in the vicinity of the first movement amount data and the surface 3 for positioning the focal point P on the back near the inside of the object 1 in this embodiment is used. 最初に形成する溶融処理領域は第1移動量のデータを用いて形成される。 Molten processed region formed first is formed using the data of the first moving amount. 次に形成する溶融処理領域は第2移動量のデータを用いて形成される。 Molten processed region which will be formed is formed by using the data of second movement amount. これらの移動量のデータは全体制御部127に入力される。 Data of these movement amounts are inputted to the overall controller 127.
【0054】 [0054]
加工対象物1をレーザ加工装置100の載置台107に載置する。 Placing the object 1 on the mounting table 107 of the laser processing apparatus 100. そして、観察用光源117から可視光を発生させて加工対象物1を照明する(S105)。 Then, to generate visible light from the observation light source 117 for illuminating the object 1 with (S105). 照明された切断予定ライン5を含む加工対象物1の表面3を撮像素子121により撮像する。 The surface 3 of the object 1 including the line to cut 5 illuminated imaging by the image pickup device 121. この撮像データは撮像データ処理部125に送られる。 The imaging data is sent to the imaging data processor 125. この撮像データに基づいて撮像データ処理部125は観察用光源117の可視光の焦点が表面3に位置するような焦点データを演算する(S107)。 Imaging data processor 125 on the basis of the imaging data is the focal point of visible light of the observation light source 117 calculates the focal data as to position the surface 3 (S107).
【0055】 [0055]
この焦点データはステージ制御部115に送られる。 The focal data is sent to the stage controller 115. ステージ制御部115は、この焦点データを基にしてZ軸ステージ113をZ軸方向の移動させる(S109)。 Stage controller 115, a Z-axis stage 113 is moved in the Z-axis direction by the focus data based on (S109). これにより、観察用光源117の可視光の焦点が表面3に位置する。 Accordingly, the focal point of visible light of the observation light source 117 is positioned on the surface 3. Z軸ステージ113のこの位置において、パルスレーザ光Lの集光点Pは表面3に位置することになる。 In this position of Z-axis stage 113, the focal point P of pulse laser light L is located to the surface 3. なお、撮像データ処理部125は撮像データに基づいて、切断予定ライン5を含む加工対象物1の表面3の拡大画像データを演算する。 The imaging data processor 125 based on the imaging data, calculates enlarged image data of the surface 3 of the object 1 including the line to cut 5. この拡大画像データは全体制御部127を介してモニタ129に送られ、これによりモニタ129に切断予定ライン5付近の拡大画像が表示される。 The enlarged image data is sent to the monitor 129 through the overall control unit 127, thereby expanding the image in the vicinity of the line to cut 5 on the monitor 129 is displayed.
【0056】 [0056]
全体制御部127には予めステップS103で決定された第1移動量のデータが入力されており、この移動量のデータがステージ制御部115に送られる。 The overall controller 127 is input first movement amount data determined in advance at step S103, the data of the movement amount is sent to the stage controller 115. ステージ制御部115はこの移動量のデータに基づいて、レーザ光Lの集光点Pが加工対象物1の内部となる位置に、Z軸ステージ113により加工対象物1をZ軸方向に移動させる(S111)。 The stage controller 115 on the basis of the data of the amount of movement is moved to the position where the converging point P of laser light L is within the object 1, the object 1 by the Z-axis stage 113 in the Z-axis direction (S111). この内部の位置は加工対象物1の裏面付近である。 This internal location is the vicinity of the back surface of the object 1.
【0057】 [0057]
次に、レーザ光源101からレーザ光Lを発生させて、レーザ光Lを加工対象物1の表面3の切断予定ライン5に照射する。 Then, by generating a laser beam L from the laser light source 101 irradiates the laser beam L on the line to cut 5 in the surface 3 of the object 1. レーザ光Lの集光点Pは加工対象物1の内部に位置しているので、溶融処理領域は加工対象物1の内部にのみ形成される。 Since the converging point P of laser light L is positioned within the object 1, molten processed region is formed only within the object 1. そして、切断予定ライン5に沿うようにX軸ステージ109やY軸ステージ111を移動させて、溶融処理領域を切断予定ライン5に沿うように加工対象物1の内部に形成する(S113)。 Then, by moving the X-axis stage 109 and Y-axis stage 111 along the line to cut 5 is formed within the object 1 along the molten processed region in the line to cut 5 (S113). 溶融処理領域は加工対象物1の内部のうち、裏面付近に形成される。 Molten processed region within the interior of the object 1, it is formed in the vicinity of the back surface.
【0058】 [0058]
次に、ステップS111と同様にして第2移動量のデータに基づいて、レーザ光Lの集光点Pが加工対象物1の内部の表面3付近となる位置に、Z軸ステージ113により加工対象物1をZ軸方向に移動させる(S115)。 Then, the processing object based on the second movement amount of data as in step S111, a position converging point P of laser light L is near the surface 3 within the object 1, the Z-axis stage 113 moving the object 1 in the Z-axis direction (S115). そして、ステップS113と同様にして加工対象物1の内部に溶融処理領域を形成する(S117)。 Then, a molten processed region within the object 1 in the same manner as in step S113 (S117). このステップでは溶融処理領域が加工対象物1の内部の表面3付近に形成される。 In this step molten processed region is formed near the inner surface 3 of the object 1.
【0059】 [0059]
最後に、加工対象物1を切断予定ライン5に沿って曲げることにより、加工対象物1を切断する(S119)。 Finally, by bending along the object 1 line to cut 5, for cutting the object 1 (S119). これにより、加工対象物1をシリコンチップに分割する。 Thus, dividing the object 1 on a silicon chip.
【0060】 [0060]
本実施形態の効果を説明する。 Effects of this embodiment will be explained. 本実施形態によれば多光子吸収を起こさせる条件でかつ加工対象物1の内部に集光点Pを合わせて、パルスレーザ光Lを切断予定ライン5に照射している。 And inside if conditions a and of the object 1 to cause multiphoton absorption according to the present embodiment a converging point P, is irradiated with the pulsed laser light L line to cut 5. そして、X軸ステージ109やY軸ステージ111を移動させることにより、集光点Pを切断予定ライン5に沿って移動させている。 Then, by moving the X-axis stage 109 and Y-axis stage 111, it is moved along the line to cut 5 converging point P. これにより、改質領域(例えばクラック領域、溶融処理領域、屈折率変化領域)を切断予定ライン5に沿うように加工対象物1の内部に形成している。 Thereby, the modified region (e.g. a crack region, molten processed region, a refractive index change region) is formed within the object 1 along the line to cut 5. 加工対象物の切断する箇所に何らかの起点があると、加工対象物を比較的小さな力で割って切断することができる。 If there is any starting point position to the object to be processed is cut, it can be cut by dividing the workpiece relatively small force. よって、改質領域を起点として切断予定ライン5に沿って加工対象物1を割ることにより、比較的小さな力で加工対象物1を切断することができる。 Therefore, by dividing the object 1 along the line to cut 5 the modified region as a starting point, it is possible to cut the object 1 with a relatively small force. これにより、加工対象物1の表面3に切断予定ライン5から外れた不必要な割れを発生させることなく加工対象物1を切断することができる。 This makes it possible to cut the object 1 without generating unnecessary fractures deviating from the line to cut 5 in the surface 3 of the object 1.
【0061】 [0061]
また、本実施形態によれば、加工対象物1に多光子吸収を起こさせる条件でかつ加工対象物1の内部に集光点Pを合わせて、パルスレーザ光Lを切断予定ライン5に照射している。 Further, according to this embodiment, the combined internal converging point P of the object 1 in multiphoton absorption conditions at and the object to cause 1 is irradiated with pulse laser light L line to cut 5 ing. よって、パルスレーザ光Lは加工対象物1を透過し、加工対象物1の表面3ではパルスレーザ光Lがほとんど吸収されないので、改質領域形成が原因で表面3が溶融等のダメージを受けることはない。 Therefore, pulse laser light L is transmitted through the object 1, the pulse laser light L at the front face 3 of the object 1 is hardly absorbed, the modified region formed surface 3 because damage such as melting no.
【0062】 [0062]
以上説明したように本実施形態によれば、加工対象物1の表面3に切断予定ライン5から外れた不必要な割れや溶融が生じることなく、加工対象物1を切断することができる。 According to the present embodiment as described above, the object unwanted cracking and melting without causing deviating from the line to cut 5 on the first surface 3, it is possible to cut the object 1. よって、加工対象物1が例えば半導体ウェハの場合、半導体チップに切断予定ラインから外れた不必要な割れや溶融が生じることなく、半導体チップを半導体ウェハから切り出すことができる。 Therefore, in the case of the object 1, for example a semiconductor wafer, without unnecessary cracking and melting it deviated from the planned cutting line on the semiconductor chip occurs, it is possible to cut out a semiconductor chip from a semiconductor wafer. 表面に電極パターンが形成されている加工対象物や、圧電素子ウェハや液晶等の表示装置が形成されたガラス基板のように表面に電子デバイスが形成されている加工対象物についても同様である。 And the object on which the electrode pattern is formed on the surface is the same for the object of an electronic device on a surface such as a glass substrate to which the display device is formed such as a piezoelectric element wafer or a liquid crystal is formed. よって、本実施形態によれば、加工対象物を切断することにより作製される製品(例えば半導体チップ、圧電デバイスチップ、液晶等の表示装置)の歩留まりを向上させることができる。 Therefore, according to this embodiment, it is possible to improve the yield of products to be manufactured (e.g. semiconductor chips, piezoelectric device chips, display devices such as liquid crystal) by cutting the object.
【0063】 [0063]
また、本実施形態によれば、加工対象物1の表面3の切断予定ライン5は溶融しないので、切断予定ライン5の幅(この幅は、例えば半導体ウェハの場合、半導体チップとなる領域同士の間隔である。)を小さくできる。 Further, according to this embodiment, since the line to cut 5 in the surface 3 of the object 1 does not melt, the width (the width of the line to cut 5, for example, in the case of a semiconductor wafer, between regions of the semiconductor chip an interval.) can be reduced. これにより、一枚の加工対象物1から作製される製品の数が増え、製品の生産性を向上させることができる。 This increases the number of products made from one of the object 1, it is possible to improve the product of the productivity.
【0064】 [0064]
また、本実施形態によれば、加工対象物1の切断加工にレーザ光を用いるので、ダイヤモンドカッタを用いたダイシングよりも複雑な加工が可能となる。 Further, according to this embodiment, since a laser beam to the cutting of the object 1, it is possible to more complex processing than dicing using a diamond cutter. 例えば、図23に示すように切断予定ライン5が複雑な形状であっても、本実施形態によれば切断加工が可能となる。 For example, even in complex shapes lines to cut 5 as shown in FIG. 23, cutting becomes possible according to the present embodiment.
【0065】 [0065]
また、本実施形態によれば改質領域を入射方向に沿って並ぶように複数形成することにより、加工対象物1を切断する際に起点となる箇所を増やしている。 Further, by forming a plurality so as to be aligned along the modified region according to the direction of incidence to the present embodiment, to increase the portion which becomes a starting point when cutting the object 1. 例えば、加工対象物1のレーザ光の入射方向の寸法が比較的大きい場合や、加工対象物1が改質領域からクラックが成長しにくい材質の場合、切断予定ライン5に沿った改質領域が一本だけでは加工対象物1の切断が困難である。 For example, when the dimension of the incident direction of the laser beam of the object 1 is relatively large and, if the object 1 is hardly material that cracks grown from the modified region, the modified region along the line to cut 5 only one is difficult to cut the object 1. 従って、このような場合、本実施形態のように複数の改質領域を形成することにより、加工対象物1を容易に切断することができる。 Therefore, in such a case, by forming a plurality of modified regions as in this embodiment, it is possible to easily cut the object 1.
【0066】 [0066]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
本発明に係るレーザ加工方法によれば、加工対象物の表面に溶融や切断予定ラインから外れた割れが生じることなく、加工対象物を切断することができる。 According to the laser processing method in accordance with the present invention, without cracks deviating from molten or cutting lines generated on the surface of the workpiece, it is possible to cut the object. よって、加工対象物を切断することにより作製される製品(例えば、半導体チップ、圧電デバイスチップ、液晶等の表示装置)の歩留まりや生産性を向上させることができる。 Therefore, products made by cutting the object (e.g., semiconductor chips, piezoelectric device chips, such as a liquid crystal display device) can improve the yield and productivity.
【0067】 [0067]
また、本発明に係るレーザ加工方法によれば、複数の改質領域を形成することにより加工対象物を切断する際の起点となる箇所を増やしている。 Further, according to the laser processing method in accordance with the present invention, it is increasing the portion which becomes a starting point when cutting the object by forming a plurality of modified regions. 従って、加工対象物の厚みが比較的大きい場合等においても、加工対象物の切断が可能となる。 Therefore, the thickness of the object even in a relatively large case or the like, it is possible to cut the workpiece.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】本実施形態に係るレーザ加工方法によってレーザ加工中の加工対象物の平面図である。 1 is a plan view of the object during laser processing by the laser processing method in accordance with the embodiment.
【図2】図1に示す加工対象物のII−II線に沿った断面図である。 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of the object shown in FIG.
【図3】本実施形態に係るレーザ加工方法によるレーザ加工後の加工対象物の平面図である。 3 is a plan view of the object after laser processing by the laser processing method in accordance with the embodiment.
【図4】図3に示す加工対象物のIV−IV線に沿った断面図である。 4 is a sectional view taken along the line IV-IV of the object shown in FIG.
【図5】図3に示す加工対象物のV−V線に沿った断面図である。 5 is a cross-sectional view taken along the line V-V of the object shown in FIG.
【図6】本実施形態に係るレーザ加工方法によって切断された加工対象物の平面図である。 6 is a plan view of the object cut by the laser processing method in accordance with the embodiment.
【図7】本実施形態に係るレーザ加工方法における電界強度とクラックの大きさとの関係を示すグラフである。 It is a graph showing the relationship between field intensity and crack size in the laser processing method in accordance with [7] The present embodiment.
【図8】本実施形態に係るレーザ加工方法の第1工程における加工対象物の断面図である。 8 is a cross-sectional view of the object in the first step of the laser processing method in accordance with the present embodiment.
【図9】本実施形態に係るレーザ加工方法の第2工程における加工対象物の断面図である。 9 is a cross-sectional view of the object in the second step of the laser processing method in accordance with the present embodiment.
【図10】本実施形態に係るレーザ加工方法の第3工程における加工対象物の断面図である。 It is a cross-sectional view of the object in the third step of the laser processing method in accordance with [10] the present embodiment.
【図11】本実施形態に係るレーザ加工方法の第4工程における加工対象物の断面図である。 11 is a cross-sectional view of the object in the fourth step of the laser processing method in accordance with the present embodiment.
【図12】本実施形態に係るレーザ加工方法により切断されたシリコンウェハの一部における断面の写真を表した図である。 12 is a view showing a photograph of a cross section in a portion of the silicon wafer cut by the laser processing method in accordance with the embodiment.
【図13】本実施形態に係るレーザ加工方法におけるレーザ光の波長とシリコン基板の内部の透過率との関係を示すグラフである。 13 is a graph showing the relation between the transmittance within a wavelength of the laser beam and the silicon substrate and in the laser processing method in accordance with the embodiment.
【図14】本実施形態に係るレーザ加工方法を用いて加工対象物の内部にクラック領域が形成された加工対象物の一例の斜視図である。 14 is a perspective view of an example internal in the object that crack region is formed of the object by using the laser processing method in accordance with the embodiment.
【図15】図14に示すクラック領域から延びたクラックが形成された加工対象物の斜視図である。 It is a perspective view of FIG. 15 workpiece cracks are formed extending from the crack region shown in FIG. 14.
【図16】本実施形態に係るレーザ加工方法を用いて加工対象物の内部にクラック領域が形成された加工対象物の他の例の斜視図である。 16 is a perspective view of another example of the object to crack region is formed within the object by using the laser processing method in accordance with the embodiment.
【図17】本実施形態に係るレーザ加工方法を用いて加工対象物の内部にクラック領域が形成された加工対象物のさらに他の例の斜視図である。 17 is a perspective view of still another example of the object to crack region is formed within the object by using the laser processing method in accordance with the embodiment.
【図18】本実施形態に係るレーザ加工方法に使用できるレーザ加工装置の一例の概略構成図である。 18 is a schematic diagram of an example of a laser processing apparatus usable in the laser processing method in accordance with the embodiment.
【図19】レーザ光の集光点が加工対象物の表面に位置している状態を示す図である。 [19] focal point of the laser beam is a diagram showing a state located on the surface of the object.
【図20】レーザ光の集光点が加工対象物の内部に位置している状態を示す図である。 [Figure 20] of the laser beam focal point is a diagram showing a state in which is located within the object.
【図21】本実施形態に係るレーザ加工方法を説明するためのフローチャートである。 FIG. 21 is a flowchart for explaining the laser processing method in accordance with the embodiment.
【図22】本実施形態に係るレーザ加工方法により切断可能なパターンを説明するための加工対象物の平面図である。 22 is a plan view of the object for explaining a cleavable pattern by laser processing method according to the present embodiment.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
1・・・加工対象物、3・・・表面、5・・・切断予定ライン、7・・・改質領域、9,9A,9B,9C・・・クラック領域、11・・・シリコンウェハ、13・・・溶融処理領域、100・・・レーザ加工装置、101・・・レーザ光源、105・・・集光用レンズ、109・・・X軸ステージ、111・・・Y軸ステージ、113・・・Z軸ステージ、P・・・集光点 1 ... workpiece, 3 ... surface, 5 ... line to cut 7 ... modified region, 9, 9A, 9B, 9C ... crack region, 11 ... silicon wafer, 13 ... molten processed region, 100 ... laser processing apparatus, 101 ... laser light source, 105 ... condensing lens, 109 ... X-axis stage, 111 ... Y-axis stage, 113 - ·· Z-axis stage, P ··· focal point

Claims (10)

  1. ウェハ状の加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記加工対象物の内部に多光子吸収による改質領域を形成し、かつ、 By irradiating with its focusing point laser beam inside the wafer-shaped workpiece, forming a modified region by multiphoton absorption inside the machining target along a planned cutting line of the workpiece and, and,
    前記加工対象物に入射するレーザ光の入射方向においてレーザ光の集光点の位置を変えることにより、前記改質領域を前記入射方向に沿って並ぶように複数形成し、 Wherein by changing the position of the focal point of the laser beam in the incident direction of the laser beam incident on the object, forming a plurality so as to be aligned along the modified region in the incident direction,
    複数形成された前記改質領域によって、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記加工対象物のレーザ光入射面から所定距離内側に、切断の起点となる領域を形成する、レーザ加工方法。 By forming a plurality of said modified regions, a predetermined distance inwardly from the laser light entrance surface of the workpiece along the cutting line of the workpiece to form a region to become a cutting start point, the laser processing method.
  2. ウェハ状の加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記加工対象物の内部に改質領域を形成し、かつ、 By irradiating with its focusing point laser beam inside the wafer-shaped workpiece, to form a modified region within the workpiece along the cutting line of the workpiece, and,
    前記加工対象物に入射するレーザ光の入射方向においてレーザ光の集光点の位置を変えることにより、前記改質領域を前記入射方向に沿って並ぶように複数形成し、 Wherein by changing the position of the focal point of the laser beam in the incident direction of the laser beam incident on the object, forming a plurality so as to be aligned along the modified region in the incident direction,
    複数形成された前記改質領域によって、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記加工対象物のレーザ光入射面から所定距離内側に、切断の起点となる領域を形成する、レーザ加工方法。 By forming a plurality of said modified regions, a predetermined distance inwardly from the laser light entrance surface of the workpiece along the cutting line of the workpiece to form a region to become a cutting start point, the laser processing method.
  3. ウェハ状の加工対象物の内部に集光点を合わせて、集光点におけるピークパワー密度が1×10 (W/cm )以上でかつパルス幅が1μs以下の条件でレーザ光を照射することにより、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記加工対象物の内部に改質領域を形成し、かつ、 While locating a converging point within the wafer-shaped workpiece, and the peak power density at the focal point 1 × 10 8 (W / cm 2) or more pulse width is irradiated with laser light under the following conditions 1μs it allows to form a modified region within the workpiece along the cutting line of the workpiece, and,
    前記加工対象物に入射するレーザ光の入射方向においてレーザ光の集光点の位置を変えることにより、前記改質領域を前記入射方向に沿って並ぶように複数形成し、 Wherein by changing the position of the focal point of the laser beam in the incident direction of the laser beam incident on the object, forming a plurality so as to be aligned along the modified region in the incident direction,
    複数形成された前記改質領域によって、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記加工対象物のレーザ光入射面から所定距離内側に、切断の起点となる領域を形成する、レーザ加工方法。 By forming a plurality of said modified regions, a predetermined distance inwardly from the laser light entrance surface of the workpiece along the cutting line of the workpiece to form a region to become a cutting start point, the laser processing method.
  4. 複数形成される前記改質領域は一列ずつ順次形成される、請求項1〜3のいずれかに記載のレーザ加工方法。 The modified region formed in plurality are sequentially formed one by one row, the laser processing method according to claim 1.
  5. 複数形成される前記改質領域は、前記レーザ光入射面に対して遠い方から順に形成される、請求項1〜4のいずれかに記載のレーザ加工方法。 The modified region is formed in order from farthest to the laser light entrance surface, the laser processing method according to claim 1 formed with a plurality.
  6. 前記改質領域は、前記加工対象物の前記内部においてクラックが発生した領域であるクラック領域、前記内部において溶融処理した領域である溶融処理領域及び前記内部において屈折率が変化した領域である屈折率変化領域のうち少なくともいずれか一つを含む、請求項1〜5のいずれかに記載のレーザ加工方法。 The modified region, the crack region which is a region where a crack is generated in the interior, the refractive index is a region where the refractive index changes in the molten processed region and the internal is a region melted processed in the interior of the workpiece comprising at least one of the change area, the laser processing method according to any one of claims 1 to 5.
  7. 半導体材料からなるウェハ状の加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記加工対象物の内部に溶融処理領域を形成し、かつ、 By irradiating the laser beam inside the wafer-shaped workpiece of a semiconductor material with its focusing point, forming inside molten processed region of the workpiece along the cutting line of the workpiece and, and,
    前記加工対象物に入射するレーザ光の入射方向においてレーザ光の集光点の位置を変えることにより、前記溶融処理領域を前記入射方向に沿って並ぶように複数形成し、 Wherein by changing the position of the focal point of the laser beam in the incident direction of the laser beam incident on the object, forming a plurality so as to be aligned along the molten processed region in the incident direction,
    複数形成された前記溶融処理領域によって、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記加工対象物のレーザ光入射面から所定距離内側に、切断の起点となる領域を形成する、レーザ加工方法。 Wherein the molten processed region formed in plurality at a predetermined distance inwardly from the laser light entrance surface of the workpiece along the cutting line of the workpiece to form a region to become a cutting start point, the laser processing method.
  8. 複数形成される前記溶融処理領域は一列ずつ順次形成される、請求項7に記載のレーザ加工方法。 The molten processed region which is plurally formed are sequentially formed one by one row, the laser processing method according to claim 7.
  9. 複数形成される前記溶融処理領域は、前記レーザ光入射面に対して遠い方から順に形成される、請求項7又は8に記載のレーザ加工方法。 The molten processed region which is plurally formed, is formed in order from farthest to the laser light entrance surface, the laser processing method according to claim 7 or 8.
  10. 前記切断の起点となる領域を形成した後、前記加工対象物を前記切断予定ラインに沿って切断することを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載のレーザ加工方法。 After forming the region serving as a starting point for the cutting, laser machining method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that cutting along the workpiece to the cutting lines.
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