JP4856931B2 - Laser cleaving method and laser cleaving apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、被割断部材内部にレーザ光を集光させて、被割断部材表面が複数の領域に分離されるように被割断部材を割断するレーザ割断方法およびレーザ割断装置に関するものである。 The present invention relates to a laser cleaving method and a laser cleaving apparatus for concentrating a laser beam inside a cleaved member and cleaving the cleaved member so that the surface of the cleaved member is separated into a plurality of regions.
従来より、被割断部材内部にレーザ光を集光させて割断することで被割断部材の表面を複数の領域に分離する技術がある。例えば、シリコンウエハ等の半導体基板をチップ状に精密切断する等の場合に、従来、幅数十〜数百μmの円周形状のブレードを高速回転させ、ブレード表面の研磨材が基板を研削することによって切断するブレードダイシング法が知られている。この方法では、切断に伴う発熱や磨耗を低減させるために、切断面には冷却水を噴射する。このとき、切断に伴って発生する基板自体の切屑や研磨材の微粒子、基板と加工テーブルを固定する粘着テープの粘着剤粒子等のゴミが冷却水に混ざって広範囲に飛散する。特に、基板が半導体基板の場合には、その基板表面には微細な機能素子が多数形成されているので、機能素子そのものの信頼性に重大な影響を及ぼすおそれがある。 Conventionally, there is a technique for separating the surface of a member to be cut into a plurality of regions by condensing the laser beam inside the member to be cut. For example, when a semiconductor substrate such as a silicon wafer is precisely cut into chips, conventionally, a circumferential blade with a width of several tens to several hundreds of μm is rotated at high speed, and the abrasive on the blade surface grinds the substrate. There is known a blade dicing method that cuts by cutting. In this method, cooling water is sprayed onto the cut surface in order to reduce heat generation and wear associated with cutting. At this time, debris such as chips of the substrate itself, fine particles of the abrasive, and adhesive particles of the adhesive tape that fixes the substrate and the processing table are mixed with the cooling water and scattered over a wide range. In particular, when the substrate is a semiconductor substrate, a large number of fine functional elements are formed on the surface of the substrate, which may seriously affect the reliability of the functional elements themselves.
この問題を解決するためには、切断に冷却水を用いず、ドライな環境で実施できることが望ましい。そこで、基板に吸収性の高い波長のレーザ光を基板表面に集光させて、基板を切断する加工方法が用いられる。しかしこの方法では、基板表面で、切断部の周辺も熱溶融してしまうという問題がある。特に、基板が半導体基板の場合には基板上に設けられたロジック回路等を損傷させる問題がある。また、レーザ加工はレーザ入射側から出射側へ基板を溶融して進行するため、基板表面には溶融物の再凝固物が付着してゴミとなってしまう。従って、ブレードダイシングと同様、ゴミに起因する問題が発生する。 In order to solve this problem, it is desirable that the cutting can be performed in a dry environment without using cooling water. Therefore, a processing method is used in which a laser beam having a high absorption wavelength is focused on the substrate surface and the substrate is cut. However, this method has a problem that the periphery of the cut portion is also melted on the substrate surface. In particular, when the substrate is a semiconductor substrate, there is a problem of damaging a logic circuit or the like provided on the substrate. Further, since laser processing proceeds by melting the substrate from the laser incident side to the emission side, a re-solidified product of the melt adheres to the substrate surface and becomes dust. Therefore, similarly to blade dicing, a problem caused by dust occurs.
また、基板内部に吸収性の高いレーザ光を集光することによって基板を切断する加工方法として、例えば特許文献1および特許文献2に開示された方法がある。これは、被加工材料である基板に対して透過性の高い特定波長のレーザ光を、基板の内部に集光して形成した内部加工領域を切断の起点とするもので、基板表面に溶融領域を形成しないため、ゴミの少ない切断を可能とするものである。
しかし、上記の方法では、切断の起点は被割断部材内部の内部加工領域のみに限定されるため、切断の起点から被割断部材表面に到達する亀裂の方向や位置を精密に制御するのは困難である。 However, in the above method, since the starting point of cutting is limited only to the internal processing region inside the member to be cut, it is difficult to precisely control the direction and position of the crack reaching the surface of the member to be cut from the starting point of cutting. It is.
また、被割断部材内部に形成された内部加工領域の深さ方向の長さが長過ぎて表面に亀裂が届いてしまった場合には、表面に現れた亀裂により、塵の噴出、あるいは表面に機能素子が形成されている場合にはその機能素子がダメージを受けることになる。 In addition, if the internal processing region formed inside the member to be cut has a length in the depth direction that is too long and cracks have reached the surface, the cracks appearing on the surface may cause dust to be ejected or When a functional element is formed, the functional element is damaged.
特に、被割断部材がシリコンウエハの場合では、亀裂の進展が結晶方位に影響され易い。そのため、シリコン基板および素子形成の際の工業的誤差等により、割断予定線と結晶方位との間にズレが存在する場合は、上記のレーザ加工方法では、表面に進行する過程で割断予定線を逸脱した亀裂が素子部のロジック回路等を破壊することもあり得る。 In particular, when the member to be cut is a silicon wafer, the progress of cracks is easily influenced by the crystal orientation. Therefore, due to industrial errors in the formation of the silicon substrate and elements, etc., if there is a gap between the planned cutting line and the crystal orientation, the laser processing method described above will cause the cutting planned line in the process of proceeding to the surface. The deviated crack may destroy the logic circuit or the like of the element portion.
これを図15を用いて説明する。表面が(100)面の単結晶シリコンからなるシリコン基板101の内部の所定の深度に特定波長のレーザ光を集光させて改質層102を形成した場合、表面近傍の改質層102の先端102aを起点とする亀裂103aが表面まで達することがある。この場合、レーザ加工による改質層102の先端部102aには高次結晶方位面が形成されているため、実際の亀裂103aは、理想的な亀裂103とはならずに単結晶シリコンのへき開面である(110)面や(111)面に沿った方向に傾いてしまう。図15は、表面が(100)面でへき開面が(111)面である場合を模式的に示したものである。その結果、シリコン基板101の表面における割断予定線Cから大きくずれた位置で基板表面が分断されることになる。また、改質層102が基板内部深く形成された場合には、先端102aと基板表面との距離が長すぎて、基板の割断・分離ができない場合もある。
This will be described with reference to FIG. When the modified
特に、インクジェットノズル等の吐出口が形成された液体吐出ヘッドの素子基板では、吐出口の下にインク等液体を供給するための開口構造が存在するため、亀裂がそれらに進展し、基板を破壊するという問題がある。そしてこの傾向は、内部の改質層に対して基板の厚さが大きい場合に、より顕著となる。 In particular, in an element substrate of a liquid discharge head in which an ejection port such as an ink jet nozzle is formed, an opening structure for supplying liquid such as ink exists under the ejection port, so that a crack develops in them and destroys the substrate. There is a problem of doing. This tendency becomes more conspicuous when the thickness of the substrate is larger than the internal modified layer.
本発明は、上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、レーザ光を基板内部に集光させて内部加工領域を形成しながらも、その内部加工領域(特に内部加工領域として亀裂や加工痕)が基板表面に達することのないレーザ割断方法およびレーザ割断装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned unsolved problems of the prior art. While forming the internal processing region by condensing the laser beam inside the substrate, the internal processing region (particularly the internal processing region) An object of the present invention is to provide a laser cleaving method and a laser cleaving apparatus in which a crack or a processing mark) does not reach the substrate surface as a region.
上記目的を達成するため、本発明のレーザ割断方法は、被割断部材の表面から被割断部材内部の所定の深度の集光点にレーザ光を集光させて内部加工領域を形成し、前記被割断部材が複数の領域に分離されるように当該被割断部材を割断するレーザ割断方法であって、
光源から照射されたレーザ光をビームスプリッタで分割し、分割された一方のレーザ光を前記被割断部材に照射し、
分割された他方のレーザ光を、光路の一部に設けられ、互いの相対位置が可変の光学素子を有するアフォーカル光学系を備えたループ光学系に案内してさらに前記ビームスプリッタへ導くとともに、導かれた前記レーザ光の一部を前記被割断部材に照射し、一部を前記ループ光学系へ再案内することで、前記被割断部材に所望の大きさの前記内部加工領域を形成することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the laser cleaving method according to the present invention condenses laser light from a surface of a member to be cut to a condensing point at a predetermined depth inside the member to be cut to form an internal processing region, and A laser cleaving method for cleaving the cleaved member so that the cleaving member is separated into a plurality of regions,
Dividing the laser light emitted from the light source with a beam splitter, irradiating the split member with one of the divided laser lights,
The other divided laser beam is guided to a loop optical system including an afocal optical system that is provided in a part of the optical path and has an optical element whose relative position is variable, and further guided to the beam splitter. A part of the guided laser beam is irradiated onto the member to be cut, and a part of the laser beam is re-guided to the loop optical system, thereby forming the internal processing region of a desired size on the member to be cut. It is characterized by.
また、本発明のレーザ割断装置は、被割断部材の表面から所定の深さの集光点にレーザ光を集光させて内部加工領域を形成することで、前記被割断部材をレーザ光によって複数の領域に分離するためのレーザ割断装置であって、
前記被割断部材が載置されるステージと、
レーザ光を照射する光源と、
ビームスプリッタを有するループ光学系と、
前記ループ光学系の光路に設けられ、互いの相対位置が可変の光学素子を有するアフォーカル光学系と、
を有し、
前記光源から照射されたレーザ光は前記ビームスプリッタによって分割され、分割された一方のレーザ光は前記被割断部材に照射され、分割された他方のレーザ光は前記ループ光学系に案内されてさらに前記ビームスプリッタに入射するとともに、入射した分割された他方のレーザ光の一部は前記被割断部材に照射され、一部は前記ループ光学系に再案内されることを特徴とする。
Further, the laser cleaving apparatus of the present invention forms an internal processing region by condensing a laser beam from a surface of the cleaved member to a condensing point having a predetermined depth, so that a plurality of cleaved members are formed by the laser beam. A laser cleaving device for separating the region
A stage on which the cleaved member is placed;
A light source that emits laser light;
A loop optical system having a beam splitter;
An afocal optical system having an optical element provided in the optical path of the loop optical system, the relative position of which is variable;
Have
The laser light emitted from the light source is divided by the beam splitter, one of the divided laser lights is applied to the member to be cut, and the other divided laser light is guided to the loop optical system and further In addition to being incident on the beam splitter, a part of the other split laser beam that has been incident is irradiated on the member to be cut, and a part thereof is re-guided to the loop optical system.
本発明によれば、レーザ光を被割断部材内部に集光させて内部加工領域(例えば亀裂)を形成する際に、被割断部材の表面からの深さ方向の位置に応じて内部加工領域の大きさを変化させることができるので、表面に達するような内部加工領域を形成することを避けることができる。そのため、ブレードダイシングや従来の基板表面から切り込むレーザ加工のように非割断部材表面を汚染するおそれがない。 According to the present invention, when forming an internal processing region (for example, a crack) by condensing a laser beam inside the member to be cut, the internal processing region is formed according to the position in the depth direction from the surface of the member to be cut. Since the size can be changed, it is possible to avoid forming an internal processing region that reaches the surface. Therefore, there is no possibility that the surface of the non-cleavable member is contaminated unlike blade dicing or conventional laser processing for cutting from the substrate surface.
また、表面近傍では小さい内部加工領域を形成することができ、このような小さい内部加工領域を多数形成することで割断時の亀裂の連結が確実となり、割断予定線からはずれた亀裂伝搬の形成を避けることができる。 In addition, a small internal machining area can be formed in the vicinity of the surface, and by forming a large number of such small internal machining areas, the connection of cracks at the time of cleaving is ensured, and the formation of crack propagation deviating from the planned fracture line is formed. Can be avoided.
図1(a)に示すように、被割断部材としての実施例として、表面に複数の半導体素子部であるロジック素子部10aが形成されたシリコン基板10を用い、そのロジック素子10aを個々の素子チップに分離する割断方法について説明する。
As shown in FIG. 1 (a), as an example of a member to be cut, a
図2に示すようにシリコン基板10の内部の所定の深度の集光点にレーザ光を集光させ、シリコン基板10のロジック回路等が形成された基板表面11に到達しない内部加工領域(例えば、溶融、亀裂、結晶構造が変化した状態等をいう。)を形成する。シリコン基板10を用いた場合には、内部加工領域として視認できるとして代表的な現象は亀裂である。このようにして、シリコン基板10の内部に内部亀裂12(12a〜12c)を形成し、各集光点を割断予定線Cに沿って走査(相対移動)させることで、割断予定線Cに沿ってバンド状の亀裂群を形成する。
As shown in FIG. 2, an internal processing region (for example, a laser beam is focused on a focusing point at a predetermined depth inside the
このような亀裂群の形成後またはその前に、割断予定線C(C1、C2)に沿って基板表面11に凹部を形成する。具体的には、ケガキ等による線状加工部である表面加工痕11aを形成する表面加工を行う。
After or before the formation of such a crack group, a recess is formed on the
表面加工痕11aの形成とレーザ光による亀裂群の内部加工後に、割断のための外力を作用させると、表面加工痕11aに応力が集中して内部亀裂12cと連結するため、基板表面11に発生する実際の割断線が割断予定線Cからずれることがない。
When an external force for cleaving is applied after the formation of the
図1(a)、(b)に示す厚さ625μmのシリコン基板10は、図1(c)に示すように、表面が(100)面に形成されたシリコンウエハ1の表面に、厚さ1μm程度の酸化膜2が形成されている。その上には、インク等液体吐出用の構造、およびそれらを駆動するロジック素子、配線等を内蔵したエポキシ樹脂製の構造物であるノズル層3が配置され、それらは、各ロジック素子部10aを構成している。
The
このように液体吐出用の構造等を内蔵したノズル層3の直下に、開口部である液体供給口(インク供給口)4をシリコンウエハ1の異方性エッチングにより形成する。ノズル層3は、製造工程の終盤でシリコンウエハ1を各素子チップに割断できるように、互いに割断予定線Cを挟んで配置される。割断予定線Cはシリコンウエハ1の結晶方位に沿って形成され、隣接するノズル層3の間隔Sは最小で400μm程度である。
In this way, a liquid supply port (ink supply port) 4 as an opening is formed by anisotropic etching of the
図3ははシリコン基板10を個々の素子チップとなるロジック素子部10aに分離する割断プロセスを説明するフローチャートである。このフローチャートに示されたプロセスは、順にテープマウント工程、ウエハ補正工程、表面線状加工工程(表面加工工程)、内部亀裂形成工程(内部加工領域形成工程)、割断工程、リペア工程、ピックアップ工程の7工程からなる。
FIG. 3 is a flowchart for explaining a cleaving process for separating the
以下に各工程を順に説明する。 Each step will be described below in order.
〔テープマウント工程〕
図4に示すように、シリコン基板10は、まず、割断までの工程で素子が分離するのを防止するためのテープマウントを行う。テープマウントは、ダイシングフレームMが貼り付けられた、粘着性を有するダイシングテープTをシリコン基板10の裏面に貼り付けることによりなる。
[Tape mounting process]
As shown in FIG. 4, the
ダイシングテープとしては、紫外線硬化型あるいは感圧型粘着剤が塗工された粘着テープや、自己粘着層を有する粘着テープを用いる。 As the dicing tape, an adhesive tape coated with an ultraviolet curable or pressure sensitive adhesive or an adhesive tape having a self-adhesive layer is used.
〔ウエハ補正(ソリ矯正)工程〕
上述のようにシリコン基板10の表面に形成される樹脂層であるノズル層3は硬化時に熱収縮を起こすため、シリコン基板10の全体が図5(a)に示すように変形している。このように変形した状態で、後述のレーザ照射を行うと基板表面11で局部的に入射角度が異なり、精度よく加工することができない。従って、予めこの変形を矯正しておく必要がある。そこで、図5(b)に示すように、ダイシングテープTの側からシリコン基板10を吸着ステージDにて吸引することで、シリコン基板10を平坦化し変形を矯正する。
[Wafer correction (warp correction) process]
As described above, the
〔表面凹部加工工程〕
続いてシリコン基板10の各ロジック素子部10aの割断を精度よく行うために、割断予定線Cに亀裂の伝播を誘導する凹部である表面加工痕11aを基板表面11に形成する。すなわち、割断予定線Cに沿って表面加工痕11aを形成することで、後の工程で外力により割断を行なう際に、表面加工痕11aに応力集中が起こり、割れが表面加工痕11aへ誘導される。または表面加工痕11aが起点となり、割れが内部に進行する。従って、ロジック回路等を破壊するような不必要な割れを生じることがない。
[Surface recess processing step]
Subsequently, in order to cleave each
表面加工痕11aの形成は図6に示すように、割断予定線Cに沿って超硬刃、ダイヤモンド刃等の工具40を用いたスクライバーにてケガキを入れればよい。表面加工痕11aは、幅2μm以上、深さ1μm以上が好ましい。ただし、内部亀裂12を加工するレーザ光Lの光路を妨げない大きさにする必要がある。加工深さは、割断時に表面加工痕11aと亀裂12間において応力集中を起こす深さが適している。その加工深さであれば、図6に示すようにシリコン基板10の表面層である酸化膜2の厚さより小さくてもよいし、酸化膜2の厚さと同じか若しくはそれ以上の深さとなっても問題はない。
As shown in FIG. 6, the
また、表面加工痕11aは少なくともロジック素子部10aを有する基板表面11に対しては必須であるが、シリコン基板10の表側表面と裏側表面の双方に形成してもよい。
Further, the
また、工具40を用いたケガキ加工にて表面加工痕11aを形成する場合、本実施例のように後述の内部亀裂形成前に表面加工痕を形成することで、加工負荷による不必要な割れを回避することができる。逆に、表面加工痕を先に形成する場合には、加工痕自体が後工程でのレーザ照射時の加工位置を示す基準(線)とすることができ、レーザ照射の作業効率を向上することができる。
Moreover, when forming the
なお、表面加工痕11aは、レーザ光Lによる内部亀裂形成工程の後に形成してもよい。この場合は内部亀裂形成時にレーザ光のケラレの影響(表面加工痕ができた表面の凹部斜面が照射されたレーザ光を反射して基板内部へ到達するレーザ光量が減少する現象)が無いため、より効率良く内部亀裂形成を行うことができる。
In addition, you may form the
〔内部亀裂形成工程〕
図7(a)に示す加工装置50を用いて図2に示した内部亀裂12を形成する。この加工装置50は、光源光学系と、集光光学系52と、自動ステージ機構53と、を備えている。ここで、光源光学系は、光源51、ビーム拡大系51a、ミラー51b等を有する。また、集光光学系52は、顕微鏡対物レンズ52a、ミラー52b、自動焦点機構52c等を有する。また、自動ステージ機構53は、Xステージ53a、Yステージ53b、微動調整ステージ53c等を有する。その他、ワークWであるシリコン基板10のオリエンテーションフラット10b(図1(a)参照)によるアライメントを行う図示しないアライメント光学系も備えている。
[Internal crack formation process]
The
光源51としては、パルスYAGレーザの基本波(1064nm)を使用する。パルス幅は15ns〜1000ns前後で、周波数は10KHz〜100KHzである。このレーザの励起源は半導体レーザであり、レーザのパワーは半導体レーザへの注入電流で変化させることができる。この注入電流の電流量、周波数を変化させることでパルス幅を変えることが可能である。 As the light source 51, a fundamental wave (1064 nm) of a pulse YAG laser is used. The pulse width is around 15 ns to 1000 ns, and the frequency is 10 KHz to 100 KHz. The laser excitation source is a semiconductor laser, and the power of the laser can be changed by an injection current to the semiconductor laser. The pulse width can be changed by changing the amount and frequency of the injected current.
レーザ光の選定は、シリコン基板の分光透過率より決定される。そのため、集光点にて強電界が形成可能でシリコン透過性がある波長域の光であれば、いずれでもかまわない。 The selection of the laser light is determined by the spectral transmittance of the silicon substrate. Therefore, any light can be used as long as it can form a strong electric field at the condensing point and has a wavelength in which the silicon is transmissive.
光源51から出射したレーザ光Lはビーム拡大系51a等を経て集光光学系52に入射する。集光光学系52の顕微鏡対物レンズ52aは、例えば倍率20 NA(numerical aperture)0.42あるいは倍率50 NA0.55のものを用いる。また、シリコンの屈折率を考慮し、顕微鏡観察にも適用可能なシリコン内部加工に最適な集光レンズを用いることもできる。集光光学系52によってワークWに集光されたレーザ光Lは、図7(b)に示すように、自動ステージ53上のワークWであるシリコン基板10のロジック素子部10aを有する基板表面11から入射する。
The laser light L emitted from the light source 51 enters the condensing
このときの光学条件は、基板表面11に表面加工痕11aが存在してもかまわないように設定される。すなわち、表面加工痕11aによるエネルギー損失を考慮してパワーを上げるか、表面加工痕11aを避けて入射するように光束を選定する等の方策をとる。基板表面11から入射した光束はシリコン基板10内を屈折して、内部の所定の深度(a)の集光点Aに集光して内部亀裂12を生じる。この内部亀裂12は、レーザ光の集光点から基板表面に近づく方向及び離れる方向に延在する亀裂であって、集光点の材料を改質(溶解、結晶構造の変化、亀裂を含む。)した内部加工領域に形成されたものである。
The optical conditions at this time are set so that the
実験によれば、図2に示す最上端の内部亀裂12cの亀裂先端は基板表面11より10μm以上離れるように、集光位置や酸化膜2の膜構成、使用するレーザ波長等に応じて加工条件を設定することが望ましい。加工中に不用意に内部亀裂12cと基板表面11との連結が生じたり、レーザ照射条件によっては基板表面11が損傷してしまうことがあるので、これらの発生を防ぐためである。
According to the experiment, the processing conditions according to the condensing position, the film configuration of the oxide film 2, the laser wavelength to be used, etc., so that the crack tip of the
集光点Aの深さ(a)はシリコン基板10であるワークWあるいは集光光学系52のいずれかを光軸方向に移動させ、集光位置をずらすことで制御できる。シリコン基板10の、波長1064nmに対する、屈折率をnとし、機械的な移動量(シリコン基板10あるいは集光光学系52のいずれかを光軸方向に移動させた時の移動量)をdとした時、集光点Aの光学的な移動量はndである。シリコン基板10の屈折率は波長1.1μm〜1.5μmで3.5近傍であり、実際に実験で測定した屈折率の値とも比較すると、nは3.5に近いものであった。つまり、機械的な移動量が100μmであると、レーザ光Lの集光点は表面より350μmの位置に形成される。
The depth (a) of the condensing point A can be controlled by moving either the workpiece W, which is the
また、屈折率が3.5近傍であるということは反射率が大きいことを示している。一般に垂直入射での反射は((n−1)/(n+1))2であるからシリコン基板では30%程度となる。残りのエネルギーが内部に到達するが、シリコン基板の光吸収も存在するので、集光点での最終的なエネルギーはさらに小さくなる。厚さ625μmのシリコン基板にて実測したところ、20%程度の透過率であった。 In addition, the fact that the refractive index is in the vicinity of 3.5 indicates that the reflectance is large. In general, the reflection at normal incidence is ((n−1) / (n + 1)) 2 , and is about 30% in the silicon substrate. Although the remaining energy reaches the inside, the final energy at the condensing point is further reduced because there is also light absorption of the silicon substrate. When measured on a 625 μm thick silicon substrate, the transmittance was about 20%.
集光点Aにレーザ光Lが集光すると、部分的にシリコンの結晶状態が変化し、その結果、内部亀裂12が走ることになる。実験結果では、その亀裂長さ(b)(図7B)は2μm〜100μm程度であった。ここで、レーザ光による基板内部の内部加工領域の大きさ、例えば、亀裂長さ(b)は、レーザ光の発振パルス幅を変化させることで、変えることができる。半導体レーザ励起YAGレーザでは、半導体レーザへの注入電流および発振周波数を変化させることで、亀裂長さ(b)を変えることができる。実験結果より、レーザのパルスエネルギーを2μJ〜100μJ、パルス幅を15nsec〜1000nsecの範囲内で変化させたとき、2μm〜100μmの範囲内でその長さを変えた亀裂を形成することが可能である。
When the laser beam L is condensed at the condensing point A, the crystalline state of silicon partially changes, and as a result, the
ここで、亀裂の長さは、レーザ光の集光点付近の部位の昇温に伴う圧縮応力と、その部位のアモルファス化による体積膨張に伴う引っ張り応力とのバランスで決まるものと考えられる。そこで、亀裂の長さを拡大するためには、圧縮応力を小さくするとともに、体積膨張を拡大することが望ましい。これは、エネルギー一定でパルス幅を長くすることでも実現可能である。しかしながら、単にパルス幅の長いレーザ光を照射しても、パルス幅が長くなれば、それに応じてピークパルスの尖頭値も小さくなってしまう。この場合には、アモルファスへの相転移に必要な一定の閾値以上の電解強度が得られない。そのため、レーザ光の集光点でのアモルファスへの相転移が発生しないので、亀裂の形成ができないことになる。例えば、パルス幅17nsec〜1100nsecの範囲での閾値は2μJ〜5μJである。他方、亀裂の形成に必要なピークパルスの尖頭値を確保するとパルス幅の方が短くなり、所望の長さの亀裂を得ることができないことになる。 Here, the length of the crack is considered to be determined by the balance between the compressive stress accompanying the temperature rise near the condensing point of the laser beam and the tensile stress accompanying the volume expansion due to the amorphization of the part. Therefore, in order to increase the crack length, it is desirable to reduce the compressive stress and increase the volume expansion. This can also be realized by increasing the pulse width with constant energy. However, even if laser light having a long pulse width is simply irradiated, if the pulse width increases, the peak value of the peak pulse also decreases accordingly. In this case, an electrolytic strength exceeding a certain threshold necessary for the phase transition to amorphous cannot be obtained. For this reason, no phase transition to amorphous occurs at the condensing point of the laser beam, so that a crack cannot be formed. For example, the threshold value in the range of the pulse width of 17 nsec to 1100 nsec is 2 μJ to 5 μJ. On the other hand, if the peak value of the peak pulse necessary for the formation of the crack is secured, the pulse width becomes shorter, and a crack having a desired length cannot be obtained.
そこで、亀裂の形成に必要なピークパルスの尖頭値を得ながら、実質的に単一のパルスの幅の長さを選択することができれば、そのパルス長に応じた長さの亀裂を形成することが可能となる。本実施例の擬似パルス法は、上述のように、亀裂の形成に必要なピークパルスの尖頭値を確保したパルスを、その一部が重なるように連続して照射するものである。これにより、短パルスが重畳して、実質的に短パルスのパルス幅より長いパルス幅の単一パルスを得ることができ、この擬似パルスのパルス長を短パルスの数により調整する等により所望の長さの亀裂を形成するものである。 Therefore, if the peak pulse peak value necessary for crack formation can be obtained and the length of the width of a single pulse can be selected, a crack having a length corresponding to the pulse length is formed. It becomes possible. As described above, the pseudo pulse method of the present embodiment continuously irradiates the pulse having the peak value of the peak pulse necessary for the formation of the crack so that a part thereof overlaps. As a result, a short pulse can be superimposed to obtain a single pulse having a pulse width substantially longer than the short pulse width, and the desired pulse length can be adjusted by adjusting the number of short pulses. It forms a crack of length.
図8(a)に、集光光学系52(図7(a))に入射した1つのレーザ光束を用いて、長短異なるパルス幅を生成したり、集光位置を変化させることの可能な光学系56を示す。この光学系56では、同一パルスのレーザ光束を振幅分割して、複数のパルスを形成することで擬似合成パルスを形成することも可能である。
FIG. 8A shows an optical system that can generate different pulse widths and change the condensing position by using one laser beam incident on the condensing optical system 52 (FIG. 7A).
ビームエクスパンダー51aから出射光束をビーム分割系52eへ入射させる。ビーム分割系52eでは、レーザ光Lは、ビームスプリッターBSで振幅分割され、2つの光束に分岐される。このとき、ビームスプリッターBSは、偏光ビームスプリッターでもかまわない。透過した光束は、そのまま集光光学系52の対物レンズ52aにより集光される。
An emitted light beam is incident on the
ビームスプリッターBSで反射した光束は、ミラーM1〜M4介して再度ビームスプリッターBSへ戻されるループ光学系56により、ビームスプリッターBSに至る。ループ光学系56の光路内には、レンズLE1、LE2を配置する。レンズLE1、LE2はアフォーカル光学系57を構成し、レンズLE1へ平行光束を入射すると、レンズLE2から平行光束を出射する。対物レンズ52aとレンズLE1、LE2との関係は、レンズLE1の集光点がレンズLE2と対物レンズ52aとで形成される光学系の物体面位置に対応する。そのため、レンズLE2から射出される光束は、レンズLE1の集光点の空間的な位置に依らず、開口効率が100%となるように配置される。ビームスプリッターBSが偏光ビームスプリッターであれば、ループ光学系56の光路内に波長板を入れて、円偏光にしておく必要がある。
The light beam reflected by the beam splitter BS reaches the beam splitter BS by the loop
ビームスプリッターBSに戻された光束は、先と同様に振幅分割され、今度は反射光が対物レンズ52aの方へ向かう光路を辿り、他方、透過光は再度ループ光学系56内の光路を辿り、再々度、ビームスプリッターBSに戻って来る。そして、光学系を通過する間の損失などから、ループ光学系56を循環する回数が決定される。
The light beam returned to the beam splitter BS is amplitude-divided in the same manner as before, and this time the reflected light follows the optical path toward the
この結果、対物レンズ52aで形成される集光位置は、空間的には一致して例えばP1となるが、時間的にはループ光学系56を通過した回数に応じて遅延して集光位置P1に到達する。この時間的に遅延するパルスを図8(b)に模式的に示す。もともと1つのパルスレーザ光束Lから時間的にずれて集光位置P1に至る複数のパルスからなるパルス列は遅延時間相当のパルス幅を有する合成パルス化された1つの擬似パルスとみなせる。光速度は3×108m/secであるから1mの光路が長くなると、3nsec程度の遅れが生じる。適当な長さの光路を形成することにより、所望のパルス幅の擬似パルスが得られる。
As a result, the condensing position formed by the
また、アフォーカル光学系57のレンズLE1を光軸方向であるX方向、あるいは光軸とは交差する方向であるY方向へ微動させると、光路内のアフォーカル光学系57の状態が変化する。この変化による対物レンズ52aによる各光束の集光位置は、P1からは空間的にずれた位置であるP2、P3となる。空間的なずれの大きさは、アフォーカル光学系57を通過する回数に応じて増大する。図8(c)に示す亀裂C1〜C3は、レーザ光束がアフォーカル光学系57を通過した回数に応じたものを示している。C1がアフォーカル系57を通過しなかった時の亀裂、C2、C3と順にアフォーカル光学系57を通過した回数の多いレーザ光束の集光によって形成した亀裂をそれぞれ表している。
Further, when the lens LE1 of the afocal
レンズLE1をX方向に動かしたときの亀裂C1〜C3を表したものが図8(c)の上2つの図であり、同じくY方向に動かしたときの亀裂C1〜C3を表したものが図8(c)の下2つの図である。 The upper two views of FIG. 8C show the cracks C1 to C3 when the lens LE1 is moved in the X direction, and the cracks C1 to C3 are also shown when the lens LE1 is moved in the Y direction. It is the lower two figures of 8 (c).
図8(d)には、レンズLE1を、X方向とY方向とを同時に組み合わせて動かしたときの亀裂C1〜C3の様子を示す。例えば、図8(c)の上から下へ順にX1、X2、Y1、Y2と表記する。すると、図8(d)の上から下へ順にX1の変位とY2の変位の合成変位、X2の変位とY2の変位の合成変位、X2の変位とY1の変位の合成変位、X1の変位とY1の変位の合成変位の様子を示す。 FIG. 8D shows a state of the cracks C1 to C3 when the lens LE1 is moved in combination with the X direction and the Y direction at the same time. For example, X1, X2, Y1, and Y2 are written in order from the top to the bottom of FIG. Then, the combined displacement of the displacement of X1 and the displacement of Y2, the combined displacement of the displacement of X2 and the displacement of Y2, the combined displacement of the displacement of X2 and the displacement of Y1, and the displacement of X1 in order from the top to the bottom of FIG. The state of the combined displacement of the displacement of Y1 is shown.
これらの集光点列は、形成される亀裂長さを実験で確認し、基板の割断に最適な大きさと位置の亀裂を形成するように空間的、時間的なずれを生じさせるように、ループ光学系56を設計することで得ることができる。また、基板の端部のように、割断場所に応じて1つのシリコン基板の中で亀裂の状態を変えることは、基板表面の割断予定線からはずれない、あるいはゴミ等を生じない、より好ましい割断を行うことができる。
These condensing point sequences are used to confirm the length of cracks to be formed by experiment, and to create a spatial and temporal shift so as to form a crack of the optimum size and position for cleaving the substrate. It can be obtained by designing the
なお、パルス幅を拡大するために、複数のレーザ光源を用いて擬似的に長いパルス幅のレーザ光束を生成したものを用いてもよい。また、1つのレーザを光学素子にて分割することで複数生成してもよい。また、時間的、空間的に集光点をずらすことができる光学系を用いてもよい。 In order to enlarge the pulse width, a laser beam having a pseudo long pulse width generated by using a plurality of laser light sources may be used. A plurality of lasers may be generated by dividing one laser with an optical element. Moreover, you may use the optical system which can shift a condensing point temporally and spatially.
次に内部加工領域を形成するレーザ光の基板表面への照射位置を基板表面に沿って相対移動させ、内部加工領域を基板表面に沿った方向に形成する。具体的には、シリコン基板10の内部の一点から内部亀裂12を形成し、集光点Aを割断予定線Cに沿って相対移動させることで割断予定線Cの直下の内部加工を行う。なお、図1(a)に示すように、シリコン基板10の割断予定線Cには、オリエンテーションフラット10bを基準にして互いに直交する2方向の割断予定線C1、C2がある。
Next, the irradiation position on the substrate surface of the laser beam forming the internal processing region is relatively moved along the substrate surface, and the internal processing region is formed in a direction along the substrate surface. Specifically, an
シリコン基板10であるワークWは、XY方向に移動可能な自動ステージ53に載置され、ワークWを乗せた自動ステージ側または集光光学系側に光軸方向(深さ方向)に移動可能なZステージ(自動焦点機構)52cを設け、集光光学系52とワークWの間隔を可変とする。
The workpiece W, which is the
XY方向の移動速度はレーザ発振周波数と亀裂形状などを考えて決定され、通常周波数10KHz〜100KHzでは移動速度は10mm/sec〜100mm/secが目安となっている。移動速度が100mm/sec以上であると、内部加工は移動方向に対してとびとびになり、同じ割断予定線上の隣接する亀裂の間隔が著しく広くなる等、後の割断に影響を与える。 The moving speed in the XY directions is determined in consideration of the laser oscillation frequency, crack shape, and the like, and the moving speed is generally 10 mm / sec to 100 mm / sec at a normal frequency of 10 KHz to 100 KHz. When the moving speed is 100 mm / sec or more, the internal processing is stepped in the moving direction, and the subsequent cleaving is affected, for example, the interval between adjacent cracks on the same cleaving line is significantly widened.
また、集光光学系52は、ワーク照射点と共役になるように観察用カメラ52fを有し、一方シリコン基板10の反射率は30%程度あるため、これを無視しては観察用カメラ52fの素子が損傷してしまう。そのため、レーザの出力に応じたフィルターを配置している。観察用の照明は、ケーラー照明が形成できるように集光に使用している顕微鏡対物レンズ52aの入射瞳の位置に光源を形成できるようにリレーレンズを用いる。また、照明もフィルターを通して行い、照明用光学素子の損傷を極力排除するものである。
Further, the condensing
上記の観察光学系以外にもAF光学系(不図示)を導入し、ワークWとの間隔を測定する。AF光学系は、観察用カメラ52fで得られた画像のコントラストを求めその値から、ピントや傾きを計測するものである。実際にはこのコントラストを測定するためにワークWまでの距離を微小送りしながら計測し、最良位置を決定する。なお、AF動作はシリコン基板10であるワークWの平行度など見て動作するか否かを判定する。このAF動作に関する情報は、上述のレーザの発振条件を設定変更する際のデータとなる。
In addition to the above observation optical system, an AF optical system (not shown) is introduced to measure the distance from the workpiece W. The AF optical system obtains the contrast of the image obtained by the observation camera 52f, and measures the focus and tilt from the obtained value. Actually, in order to measure this contrast, the distance to the workpiece W is measured while being finely fed to determine the best position. Note that it is determined whether or not the AF operation is performed in view of the parallelism of the workpiece W that is the
なお、1つの集光点で形成される亀裂長さは2μm〜100μmであり、対象となるシリコン基板の厚みは625μmであるので、このシリコン基板を割断するためには複数回の内部加工を行うことが必要となる。また、1つのポイントでの内部加工の順番は基板表面から遠い側(奥側)よりはじめて、表面に近づけてゆく。その際、図9に示すように、加工位置情報を用いてレーザの発振条件を設定し、表面近傍は形成される亀裂長さを短くするとともにその密度を上げて加工するとよい。これにより、基板を割断するときに表面近傍の亀裂が容易に相互連絡するので、より精密な割断を行うことが可能となる。さらに、基板近傍を除く内部の亀裂長さ(内部加工領域の大きさ)は、厚さ方向(深さ方向)に長い(大きい)単一の亀裂を形成するように形成することで、より効率のよい割断を行うことも可能となる。 In addition, since the crack length formed at one condensing point is 2 μm to 100 μm and the thickness of the target silicon substrate is 625 μm, in order to cleave the silicon substrate, a plurality of internal processes are performed. It will be necessary. Also, the order of internal processing at one point starts from the far side (back side) from the substrate surface and approaches the surface. At this time, as shown in FIG. 9, it is preferable to set the laser oscillation condition using the processing position information, and to process the vicinity of the surface by shortening the crack length to be formed and increasing its density. Thereby, since cracks near the surface easily communicate with each other when cleaving the substrate, it becomes possible to perform more precise cleaving. Furthermore, the internal crack length excluding the vicinity of the substrate (the size of the internal processing region) is more efficient by forming a single crack that is long (large) in the thickness direction (depth direction). It is also possible to perform good cleaving.
内部亀裂を形成する内部加工時には、基板表面の近傍で形成される内部亀裂が表面加工痕を有する基板表面へ到達するような加工は行わないものとする。また、集光点近くの既存の内部亀裂が、レーザ照射による熱などの影響で成長し、基板表面へ到達するような加工条件は選択しないものとする。そのために、表面近傍での亀裂形成ではパルス幅を長くし、同時にパルスエネルギーを亀裂形成閾値に近い大きさに下げて設定にする。光学系としては、表面近傍での加工はNAの大きなものが好ましく、表面より50μmまではNAを0.55以上に上げる。 At the time of internal processing for forming internal cracks, processing is not performed in which internal cracks formed in the vicinity of the substrate surface reach the substrate surface having surface processing marks. In addition, it is assumed that a processing condition in which an existing internal crack near the condensing point grows due to the influence of heat or the like by laser irradiation and reaches the substrate surface is not selected. Therefore, in the crack formation near the surface, the pulse width is increased, and at the same time, the pulse energy is set to a value close to the crack formation threshold. As the optical system, processing near the surface preferably has a large NA, and the NA is increased to 0.55 or more up to 50 μm from the surface.
しかし、基板内部においてはその限りではなく、図2(図9)に示すように、内部亀裂12a〜12cが深さ方向(基板の厚み方向或いは基板の表面に交差する方向)に分断されていてもよいし、あるいは連結していてもよい。
However, this is not the case inside the substrate, and as shown in FIG. 2 (FIG. 9), the
また、基板表面11に最も近い内部亀裂12cは、シリコン基板の基板表面11から10μm〜100μmの深さで、しかも表面加工痕11aと連通しない位置に設けられる。
The
次に、各亀裂群の加工順序を説明する。 Next, the processing order of each crack group will be described.
第1の方法は、図10(a)、(b)、(c)に示すように、複数あるいは全ての割断予定線Cに対して、表面よりある高さの亀裂群、例えば実質的に同じ深度の内部亀裂12aの亀裂群の形成を終了した後、深度の異なる内部亀裂12bの亀裂群を加工する。各深度ごとの亀裂群の形成がシリコン基板10の内部で段階的に行われるため、隣接する割断予定線Cによる影響を低減できる。
As shown in FIGS. 10 (a), (b), and (c), the first method is a group of cracks having a height higher than the surface, for example, substantially the same for a plurality or all of the planned cutting lines C. After the formation of the crack group of the deep
第2の方法は、図10(d)に示すように、1つの割断予定線Cの直下において、深度の異なる内部亀裂12a、12b、12cの亀裂群をそれぞれ形成した後、他の割断予定線Cの同様の亀裂群を加工する。この方法は、シリコン基板10の平面性に対する焦点位置の補正が必要な場合、加工開始点におけるAF動作回数を減らすことができる。
In the second method, as shown in FIG. 10 (d), the crack groups of the
また、第1の方法には、図10(a)に示すように、集光点を割断予定線に沿って片方向に移動させる場合と、図10(c)に示すように集光点を割断予定線に沿って往復移動させる場合とがある。後者は、移動距離の全長が短くなるため、加工時間を短縮することができる。 Further, in the first method, as shown in FIG. 10 (a), the condensing point is moved in one direction along the planned cutting line, and the condensing point is shown in FIG. 10 (c). There is a case of reciprocating movement along the planned cutting line. The latter can shorten the processing time because the total length of the movement distance is shortened.
本実施例では後者の方を選択しているが、対象物の状態(シリコン基板の平行度、うねり)などから総合的に判断して決定するものである。 In the present embodiment, the latter is selected, but the determination is made comprehensively based on the state of the object (parallelism or swell of the silicon substrate).
〔割断工程〕
各割断予定線Cごとに表面加工痕11aおよび複数の内部亀裂12a、12b、12cを形成したシリコン基板10は、少なくとも表面加工痕11aと表面直下の内部亀裂12cとは連結していない。従って、レーザ加工後のシリコン基板10の個々のロジック素子部10aは割断されていない。この状態のシリコン基板10を素子チップに割断する手順は以下のように行う。
[Cleaving process]
In the
図11(a)に示すように、表面加工痕11aと内部亀裂12(12a、12b、12c)とを形成した後のシリコン基板10を、ダイシングテープTにマウントしたまま、シリコン基板10の裏面が上となるように、割断装置のゴムシート60上に置く。このゴムシート60は、シリコーンゴムあるいはフッ素ゴムなどの弾力性のある材料でできている。なお、シリコン基板10の基板表面11がゴムシート60に接することで表面側に汚れが付着することを避けるために、内部亀裂形成後のシリコン基板10の表面側にバックグラインドなどに用いられる市販の保護テープRを貼付してもよい。
As shown in FIG. 11A, the back surface of the
割断は、ステンレスのローラー61でダイシングテープTを介してシリコン基板10を圧迫することでなされる。まず、シリコン基板10の割断予定線Cの1つ、好ましくは第一割断方向がローラー軸と略平行になるようにシリコン基板10をゴムシート60上に置く。ローラー61を転がしながらシリコン基板10を圧迫すると、ローラー61の直下のゴムシート60は沈み込むように変形する。シリコン基板10は、ゴムシート60側すなわち表面側に伸び方向の応力が作用する。この応力は、基板表面11の最も弱い個所、すなわち割断予定線C1上の表面加工痕11aを広げるように作用する。
The cleaving is performed by pressing the
この結果、図11(b)に示すように、表面加工痕11aを起点として亀裂が発生する。この亀裂は基板内部のレーザ照射による内部亀裂12a、12b、12cを連結することで基板裏面へ進行して、基板裏面に至り、割断予定線C1に沿ってシリコン基板10が割断される。亀裂の進行はシリコン基板10の結晶方位に沿って起こるが、割断は表面加工痕11aとの連結により行われるため、基板表面11上の割断予定線C1から大きくずれることはない。ローラー61の進行に伴い、第一割断方向の割断予定線C1に沿ってシリコン基板10は順次割断が終了する。ローラー61の進行は、シリコン基板10の端部から他方の端部へ向けて行う方法や、シリコン基板10の中央付近をローラー61の圧迫の開始点としてシリコン基板10の端部へ向けて行う方法などいずれでもよい。
As a result, as shown in FIG. 11B, a crack is generated starting from the
次に、シリコン基板10を90°回転し、第二割断方向の割断予定線C2とローラー61の軸とが略平行となるようにする。第1割断方向と同様にローラー61でシリコン基板10を圧迫し、第二割断方向にて表面加工痕11aを起点とする亀裂を生じさせ、裏面へ到達させる。
Next, the
以上の工程により、シリコン基板10は個々の素子チップに分離される。
Through the above steps, the
図11(a)、(b)に示した割断工程は、硬質のローラーによるゴムシートの変形に伴う応力をシリコン基板の表面に作用させるものであるが、ロジック素子やノズル層が破壊されてはいけない。そのため、ローラーによるシリコン基板の圧迫荷重やゴムシートの厚み、ゴム硬度を選ぶことが必要である。また、併せて適切なダイシングテープや表面の保護テープの材質、厚さを選定することも必要である。 The cleaving process shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b) is to apply the stress accompanying the deformation of the rubber sheet by the hard roller to the surface of the silicon substrate, but the logic element and the nozzle layer are not destroyed. should not. Therefore, it is necessary to select the pressing load of the silicon substrate by the roller, the thickness of the rubber sheet, and the rubber hardness. In addition, it is also necessary to select an appropriate dicing tape and surface protective tape material and thickness.
割断予定線に沿って作用する外力により、表面加工痕と内部亀裂を有するシリコン基板を割断する方法は以下の2つの方法のいずれかでもよい。 Either of the following two methods may be used as a method of cleaving a silicon substrate having surface processing marks and internal cracks by an external force acting along the planned cutting line.
第1の方法は、図12に示すように、シリコン基板10のロジック素子部10a間の割断予定線Cに曲げ応力を与え、割断予定線Cに沿って素子を分離する。割断されるロジック素子部10aの表面側をコレット62aで、裏面側をピン63で挟持した状態で、1〜10μm程度、上方に押し上げる。このとき、隣接するロジック素子部10aが上方に押し上げられないように、他のコレット62bにより隣接するロジック素子部10aの一部が抑えられる。この結果、割断予定線C上の表面加工痕11aが広がるような応力が作用し、表面加工痕11aを起点とする亀裂が生じ、内部亀裂12と連結して、シリコン基板10の裏面まで到達する。
In the first method, as shown in FIG. 12, bending stress is applied to the planned cutting line C between the
第2の方法は、図13に示すように、割断予定線Cに沿って、シリコン基板10の表面側に直接機械的な衝撃を与える方法である。表面加工痕11aと内部亀裂12の形成後のシリコン基板10はシングルポイントボンダーに搬送され、基板表面11、好ましくは表面加工痕11aの近傍を微小で硬い工具64で連続的な打撃を与えることで、表面加工痕11aを起点に割れを形成する。
The second method is a method in which a mechanical impact is directly applied to the surface side of the
また、レーザ加工後の基板へ新たに熱衝撃を与えて割断することも考えられる。 Further, it is conceivable to cleave by applying a new thermal shock to the substrate after laser processing.
〔リペア工程〕
割断工程にて表面加工痕11aと内部亀裂12による亀裂が新たな亀裂で連結されるとともに、更に亀裂は裏面側へも到達し、シリコン基板10は各素子チップに分離される。
[Repair process]
In the cleaving step, the
しかし、偶発的に完全分離が成されていない場合は再割断する必要がある。再割断の方法としては例えば図14(a)、(b)に示した機構を用いて割断が成されていないロジック素子部10aのみ個別に応力を加え完全に割断する。
However, if there is no accidental complete separation, re-cleaving is necessary. As a re-cleaving method, for example, only the
〔ピックアップ工程〕
割断工程およびリペア工程にて分離された素子チップ10aであるロジック素子部は、図14(a)、(b)に示すように吸着コレット65およびピックアップピン66によって搬出され、個別に収納される。この際,エキスパンダーなどにより素子の間隙を広げてピックアップすることは、ピックアップの作業をより容易に行うことができる。また、ピックアップの際に発生する微小な粉塵を吸引除去することは素子チップ10aの信頼性向上にとって有効である。
[Pickup process]
The logic element portion, which is the
なお、上述の実施例においては、空間的に異なる亀裂長さを形成するために、レーザはシリコン基板に対して透過である波長をもつパルス幅の異なる複数のレーザを用いることができる。あるいは、シリコン基板に対して透過である波長をもつパルス列の中の少なくとも1つが同じようにシリコン基板を透過する波長を持った連続発振レーザを組み合わせたレーザシステムを用いることができる。また、1つのレーザを用いて複数の光束を生成するため、分割手段として振幅、波面および偏光などを利用することもできる。 In the above-described embodiment, in order to form spatially different crack lengths, a plurality of lasers having different pulse widths having wavelengths that are transmitted to the silicon substrate can be used. Alternatively, a laser system in which at least one of the pulse trains having a wavelength that is transparent to the silicon substrate is combined with a continuous wave laser having a wavelength that transmits the silicon substrate in the same manner can be used. In addition, since a plurality of light fluxes are generated using one laser, amplitude, wavefront, polarization, and the like can be used as the dividing means.
以上のような本実施例によれば、レーザ光を被割断部材内部に集光させて内部加工領域(例えば亀裂)を形成する際に、被割断部材の表面からの深さ方向の位置に応じて内部加工領域の大きさを変化させることができる。そのため、表面に達するような内部加工領域を形成することを避けることができ、ブレードダイシングや従来の基板表面から切り込むレーザ加工のように非割断部材表面を汚染するおそれがない。 According to the present embodiment as described above, when the laser beam is condensed inside the member to be cut to form an internal processing region (for example, a crack), the depth direction from the surface of the member to be cut depends on the position. Thus, the size of the internal machining area can be changed. Therefore, it is possible to avoid the formation of an internal processing region that reaches the surface, and there is no possibility that the surface of the non-cleaving member is contaminated as in the case of blade dicing or laser processing for cutting from the conventional substrate surface.
また、表面近傍では小さい内部加工領域を形成することができ、このような小さい内部加工領域を多数形成することで割断時の亀裂の連結が確実となり、割断予定線からはずれた亀裂伝搬の形成を避けることができる。 In addition, a small internal machining area can be formed in the vicinity of the surface, and by forming a large number of such small internal machining areas, the connection of cracks at the time of cleaving is ensured, and the formation of crack propagation deviating from the planned fracture line is formed. Can be avoided.
1 シリコンウエハ
2 酸化膜
2a 溝
3 ノズル層
4 液体供給口
10 シリコン基板
10a ロジック素子部
11 基板表面
11a 表面加工痕
12、12a、12b、12c 内部亀裂
DESCRIPTION OF
Claims (7)
光源から照射されたレーザ光をビームスプリッタで分割し、分割された一方のレーザ光を前記被割断部材に照射し、
分割された他方のレーザ光を、光路の一部に設けられ、互いの相対位置が可変の光学素子を有するアフォーカル光学系を備えたループ光学系に案内してさらに前記ビームスプリッタへ導くとともに、導かれた前記レーザ光の一部を前記被割断部材に照射し、一部を前記ループ光学系へ再案内することで、前記被割断部材に所望の大きさの前記内部加工領域を形成することを特徴とするレーザ割断方法。 A laser beam is condensed from a surface of the member to be cut to a condensing point at a predetermined depth inside the member to be cut to form an internal processing region, and the member to be cut is separated so that the member to be cut is separated into a plurality of regions. A laser cleaving method for cleaving a member,
Dividing the laser light emitted from the light source with a beam splitter, irradiating the split member with one of the divided laser lights,
The other divided laser beam is guided to a loop optical system including an afocal optical system that is provided in a part of the optical path and has an optical element whose relative position is variable, and further guided to the beam splitter. A part of the guided laser beam is irradiated onto the member to be cut, and a part of the laser beam is re-guided to the loop optical system, thereby forming the internal processing region of a desired size on the member to be cut. A laser cleaving method characterized by the above.
前記被割断部材が載置されるステージと、
レーザ光を照射する光源と、
ビームスプリッタを有するループ光学系と、
前記ループ光学系の光路に設けられ、互いの相対位置が可変の光学素子を有するアフォーカル光学系と、
を有し、
前記光源から照射されたレーザ光は前記ビームスプリッタによって分割され、分割された一方のレーザ光は前記被割断部材に照射され、分割された他方のレーザ光は前記ループ光学系に案内されてさらに前記ビームスプリッタに入射するとともに、入射した分割された他方のレーザ光の一部は前記被割断部材に照射され、一部は前記ループ光学系に再案内されることを特徴とするレーザ割断装置。 A laser cleaving device for separating the member to be cut into a plurality of regions by laser light by condensing laser light from a surface of the member to be cut to a condensing point having a predetermined depth to form an internal processing region. Because
A stage on which the cleaved member is placed;
A light source that emits laser light;
A loop optical system having a beam splitter;
An afocal optical system having an optical element provided in the optical path of the loop optical system, the relative position of which is variable;
Have
The laser light emitted from the light source is divided by the beam splitter, one of the divided laser lights is applied to the member to be cut, and the other divided laser light is guided to the loop optical system and further A laser cleaving apparatus characterized in that a part of the other divided laser beam incident on the beam splitter is irradiated onto the member to be cleaved and a part is re-guided to the loop optical system.
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