JP5117806B2 - Laser processing method and laser processing apparatus - Google Patents

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本発明は、板状の加工対象物を切断予定ラインに沿って切断するためのレーザ加工方法及びレーザ加工装置に関する。   The present invention relates to a laser processing method and a laser processing apparatus for cutting a plate-like processing object along a scheduled cutting line.

板状の加工対象物を切断予定ラインに沿って切断する技術として、ブレードダイシング法と称されるものがある(例えば、特許文献1参照)。ブレードダイシング法では、環状のフレームに張られた拡張可能シートに板状の加工対象物を貼り付けて、これを載置台上に固定し、高速回転する切削ブレードによって加工対象物を切断予定ラインに沿って切断する。このとき、加工対象物を包囲するフレームに損傷を与えるのを防止するために、フレームの内側の領域においてのみ、切削ブレードを加工対象物に対して相対的に移動させる。   As a technique for cutting a plate-like workpiece along a cutting scheduled line, there is a technique called a blade dicing method (see, for example, Patent Document 1). In the blade dicing method, a plate-like workpiece is pasted on an expandable sheet stretched on an annular frame, this is fixed on a mounting table, and the workpiece is placed on a planned cutting line with a cutting blade that rotates at high speed. Cut along. At this time, in order to prevent damage to the frame surrounding the workpiece, the cutting blade is moved relative to the workpiece only in the area inside the frame.

一方、板状の加工対象物を切断予定ラインに沿って切断するためのレーザ加工方法として、環状のフレームに張られた拡張可能シートに板状の加工対象物を貼り付けて、これを載置台上に固定し、加工対象物の内部に集光用レンズで集光点を合わせて加工用レーザ光を照射することにより、切断の起点となる改質領域を切断予定ラインに沿って加工対象物の内部に形成するものがある(例えば、特許文献2参照)。   On the other hand, as a laser processing method for cutting a plate-like workpiece along a scheduled cutting line, the plate-like workpiece is pasted on an expandable sheet stretched on an annular frame, and this is placed on a mounting table By fixing the focusing point with the condensing lens and irradiating the processing laser light inside the processing object, the modified region that is the starting point of cutting is cut along the planned cutting line. (See, for example, Patent Document 2).

このようなレーザ加工方法では、ブレードダイシング法と異なり、フレームの外側の領域を含めて、集光用レンズを加工対象物に対して相対的に移動させる必要性がある。その理由は、次の通りである。すなわち、加工対象物に対する集光用レンズの相対的な移動速度が等速になった状態において加工対象物に加工用レーザ光を照射するためには、加工対象物に対する集光用レンズの相対的な移動距離に、相対的な移動速度が等速になるまでの加速距離を加える必要があるからである。更に、例えば、拡張可能シートを周囲に拡張させることで、改質領域を切断の起点として加工対象物を切断予定ラインに沿って切断する場合があるが、確実な切断を実現するためには、加工対象物に対してフレームを極力小さくする必要があるからである。
特開2006−13312号公報 特開2004−273895号公報
In such a laser processing method, unlike the blade dicing method, it is necessary to move the condensing lens relative to the processing target including the region outside the frame. The reason is as follows. That is, in order to irradiate the processing object with the processing laser beam in a state where the relative moving speed of the condensing lens with respect to the processing object is constant, the relative position of the condensing lens with respect to the processing object This is because it is necessary to add an acceleration distance until the relative moving speed becomes constant speed to a long moving distance. Furthermore, for example, by extending the expandable sheet to the periphery, the modified region may be cut along the planned cutting line using the modified region as a starting point of cutting, but in order to achieve reliable cutting, This is because it is necessary to make the frame as small as possible with respect to the workpiece.
JP 2006-13312 A JP 2004-273895 A

ところで、上述したようなレーザ加工方法には、次のような問題が存在する。例えば、測定用レーザ光を集光用レンズで集光して、測定用レーザ光の反射光の光量を検出し、その光量が所定の閾値を越えている場合に、改質領域を加工対象物の内部に形成するために、加工用レーザ光を集光用レンズで集光することがある。このとき、フレームの外側の領域を含めて、集光用レンズを加工対象物に対して相対的に移動させるので、加工対象物と同様に高反射率を有するフレームを加工対象物と誤認識し、フレームに加工用レーザ光を照射してフレームに損傷を与えたり、延いては加工対象物に損傷を与えたりするおそれがある。   Incidentally, the laser processing method as described above has the following problems. For example, when the laser beam for measurement is condensed by a condensing lens, the amount of reflected light of the laser beam for measurement is detected, and when the amount of light exceeds a predetermined threshold, the modified region is processed. In some cases, the processing laser light is condensed by a condensing lens. At this time, since the condensing lens is moved relative to the object to be processed, including the region outside the frame, a frame having a high reflectance as the object to be processed is erroneously recognized as the object to be processed. The frame may be irradiated with a processing laser beam to damage the frame, and eventually the workpiece may be damaged.

そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、環状のフレームに張られた拡張可能シートに貼り付けられた板状の加工対象物の内部に改質領域を形成するに際し、フレームに加工用レーザ光を照射してフレームに損傷を与えるのを防止することができるレーザ加工方法及びレーザ加工装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of such circumstances, and in forming a modified region inside a plate-like workpiece attached to an expandable sheet stretched on an annular frame. An object of the present invention is to provide a laser processing method and a laser processing apparatus capable of preventing damage to the frame by irradiating the processing laser beam on the frame.

上記目的を達成するために、本発明に係るレーザ加工方法は、環状のフレームに張られた拡張可能シートに貼り付けられた板状の加工対象物の内部に集光用レンズで集光点を合わせて加工用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、切断の起点となる改質領域を加工対象物の内部に形成するレーザ加工方法であって、加工対象物とフレームとの間に外形を有する加工領域を設定する工程と、切断予定ラインを含むライン上に沿って集光用レンズ及び加工対象物の少なくとも一方を相対的に移動させ、集光用レンズが加工領域上に位置している際に、測定用レーザ光を集光用レンズで加工領域に向けて集光して、加工対象物のレーザ光照射面で反射された測定用レーザ光の反射光を検出することにより、加工用レーザ光の集光点がレーザ光照射面を基準として所定の位置に合うように、レーザ光照射面と集光用レンズとの距離を調整しながら、加工用レーザ光を集光用レンズで加工対象物に向けて集光して、改質領域を加工対象物の内部に形成する工程と、を含むことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the laser processing method according to the present invention provides a condensing point with a condensing lens inside a plate-like workpiece attached to an expandable sheet stretched on an annular frame. A laser processing method for forming a modified region that is a starting point of cutting inside a processing object along a planned cutting line of the processing object by irradiating a processing laser beam together. And a step of setting a processing region having an outer shape between the frame and the frame, and relatively moving at least one of the condensing lens and the object to be processed along a line including a cutting scheduled line, When the laser beam for measurement is focused on the processing region by the condensing lens and reflected from the laser light irradiation surface of the processing object when positioned on the processing region, By detecting Processing the processing laser light with the condensing lens while adjusting the distance between the laser light irradiating surface and the condensing lens so that the condensing point of the light matches a predetermined position with respect to the laser light irradiating surface And condensing toward the object to form a modified region inside the object to be processed.

また、本発明に係るレーザ加工方法は、環状のフレームに張られた拡張可能シートに貼り付けられた板状の加工対象物の内部に集光用レンズで集光点を合わせて加工用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、切断の起点となる改質領域を加工対象物の内部に形成するレーザ加工方法であって、加工対象物とフレームとの間に外形を有する加工領域を設定する工程と、切断予定ラインを含むライン上に沿って集光用レンズ及び加工対象物の少なくとも一方を相対的に移動させ、集光用レンズが加工領域上に位置している際に、測定用レーザ光を集光用レンズで加工領域に向けて集光して、加工対象物のレーザ光照射面で反射された測定用レーザ光の反射光を検出することにより、加工用レーザ光の集光点がレーザ光照射面を基準として所定の位置に合うように、レーザ光照射面と集光用レンズとの距離を調整し、その調整に関する調整情報を取得する工程と、切断予定ラインを含むライン上に沿って集光用レンズ及び加工対象物の少なくとも一方を相対的に移動させ、集光用レンズが加工領域上に位置している際に、調整情報に基づいて、レーザ光照射面と集光用レンズとの距離を調整しながら、加工用レーザ光を集光用レンズで加工対象物に向けて集光して、改質領域を加工対象物の内部に形成する工程と、を含むことを特徴とする。   The laser processing method according to the present invention also includes a processing laser beam in which a condensing point is aligned with a condensing lens inside a plate-like processing object attached to an expandable sheet stretched on an annular frame. Is a laser processing method for forming a modified region, which is a starting point of cutting, along the planned cutting line of the processing object inside the processing object, between the processing object and the frame. A step of setting a processing region having an outer shape, and relatively moving at least one of the condensing lens and the object to be processed along a line including a planned cutting line, and the condensing lens is positioned on the processing region; When the laser beam for measurement is condensed toward the processing region by the condensing lens and the reflected light of the laser beam for measurement reflected by the laser light irradiation surface of the workpiece is detected, The focusing point of the processing laser beam is Adjusting the distance between the laser light irradiation surface and the condensing lens so as to match a predetermined position with the light irradiation surface as a reference, obtaining adjustment information regarding the adjustment, and along the line including the planned cutting line When at least one of the condensing lens and the object to be processed is relatively moved, and the condensing lens is positioned on the processing area, the laser light irradiation surface and the condensing lens are adjusted based on the adjustment information. And a step of condensing the processing laser beam toward the object to be processed by the condensing lens while adjusting the distance to the object, and forming a modified region inside the object to be processed. To do.

これらのレーザ加工方法では、加工対象物の切断予定ラインを含むライン上に沿って集光用レンズ及び加工対象物の少なくとも一方を相対的に移動させ、加工対象物とフレームとの間に外形を有する加工領域上に集光用レンズが位置している際に、測定用レーザ光を集光用レンズで加工領域に向けて集光して、加工対象物のレーザ光照射面で反射された測定用レーザ光の反射光を検出する。そして、測定用レーザ光の反射光の検出結果に基づいて、加工用レーザ光の集光点がレーザ光照射面を基準として所定の位置に合うように、レーザ光照射面と集光用レンズとの距離を調整しながら、加工用レーザ光を集光用レンズで加工対象物に向けて集光して、改質領域を加工対象物の内部に形成する。以上のように、これらのレーザ加工方法では、加工対象物とフレームとの間に外形を有する加工領域上に集光用レンズが位置している際に、加工用レーザ光を集光用レンズで加工対象物に向けて集光して、改質領域を加工対象物の内部に形成する。そのため、フレームの外側の領域を含めて、集光用レンズを加工対象物に対して相対的に移動させても、フレームを加工対象物と誤認識し、フレームに加工用レーザ光を照射してフレームに損傷を与えるのを防止することができる。   In these laser processing methods, at least one of the condensing lens and the processing object is relatively moved along a line including the line to be cut of the processing object, and an outer shape is formed between the processing object and the frame. When the condensing lens is positioned on the processing area, the measurement laser light is condensed toward the processing area by the condensing lens and reflected by the laser light irradiation surface of the workpiece. The reflected light of the laser beam is detected. Then, based on the detection result of the reflected light of the measurement laser light, the laser light irradiation surface and the condensing lens so that the condensing point of the processing laser light is in a predetermined position with respect to the laser light irradiation surface While adjusting the distance, the processing laser light is condensed toward the object to be processed by the condensing lens, and the modified region is formed inside the object to be processed. As described above, in these laser processing methods, when the condensing lens is positioned on the processing region having the outer shape between the workpiece and the frame, the processing laser light is transmitted by the condensing lens. Condensing light toward the object to be processed to form a modified region inside the object to be processed. Therefore, even if the condensing lens including the region outside the frame is moved relative to the object to be processed, the frame is mistakenly recognized as the object to be processed, and the processing laser light is irradiated to the frame. It is possible to prevent the frame from being damaged.

なお、改質領域は、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、加工対象物の内部において多光子吸収その他の光吸収を生じさせることで形成される。   The modified region is formed by causing multi-photon absorption or other light absorption inside the processing object by irradiating the processing object with a laser beam with a focusing point aligned.

本発明に係るレーザ加工方法においては、集光用レンズが加工領域上に位置している際に、測定用レーザ光を集光用レンズで加工領域に向けて集光して、加工領域で反射された測定用レーザ光の反射光の光量を検出し、光量が所定の閾値を越えている場合に、加工用レーザ光の集光点がレーザ光照射面を基準として所定の位置に合うように、レーザ光照射面と集光用レンズとの距離を調整することが好ましい。これにより、レーザ光照射面を基準として所定の位置に改質領域を精度良く形成することができる。   In the laser processing method according to the present invention, when the condensing lens is positioned on the processing region, the measuring laser light is condensed toward the processing region by the condensing lens and reflected by the processing region. The amount of reflected light of the measured laser beam is detected, and when the amount of light exceeds a predetermined threshold, the focusing point of the processing laser beam is adjusted to a predetermined position with reference to the laser beam irradiation surface It is preferable to adjust the distance between the laser light irradiation surface and the condensing lens. As a result, the modified region can be accurately formed at a predetermined position with reference to the laser light irradiation surface.

本発明に係るレーザ加工方法においては、集光用レンズが加工領域上に位置している際に、測定用レーザ光を集光用レンズで加工領域に向けて集光して、加工領域で反射された測定用レーザ光の反射光の光量を検出し、光量が所定の閾値を越えている場合に、非点収差が付加された測定用レーザ光の反射光の集光像が一定となるように、レーザ光照射面と集光用レンズとの距離を調整することが好ましい。これにより、加工対象物のレーザ光照射面が面振れを有していても、レーザ光照射面から一定の距離の位置に改質領域を精度良く形成することができる。   In the laser processing method according to the present invention, when the condensing lens is positioned on the processing region, the measuring laser light is condensed toward the processing region by the condensing lens and reflected by the processing region. The amount of reflected light of the measured laser beam is detected, and when the amount of light exceeds a predetermined threshold, the condensed image of the reflected light of the measuring laser beam to which astigmatism is added is constant. In addition, it is preferable to adjust the distance between the laser light irradiation surface and the condensing lens. Thereby, even if the laser beam irradiation surface of the workpiece has surface deflection, the modified region can be accurately formed at a position at a certain distance from the laser beam irradiation surface.

本発明に係るレーザ加工方法においては、改質領域を切断の起点として、切断予定ラインに沿って加工対象物を切断することが好ましい。これにより、加工対象物を切断予定ラインに沿って精度良く切断することができる。   In the laser processing method according to the present invention, it is preferable that the object to be processed is cut along the scheduled cutting line with the modified region as the starting point of cutting. As a result, the workpiece can be accurately cut along the scheduled cutting line.

本発明に係るレーザ加工方法においては、加工対象物は半導体基板を備え、改質領域は溶融処理領域を含む場合がある。   In the laser processing method according to the present invention, the workpiece may include a semiconductor substrate, and the modified region may include a melt processing region.

本発明によれば、環状のフレームに張られた拡張可能シートに貼り付けられた板状の加工対象物の内部に改質領域を形成するに際し、フレームに加工用レーザ光を照射してフレームに損傷を与えるのを防止することができる。   According to the present invention, when the modified region is formed inside the plate-like workpiece attached to the expandable sheet stretched on the annular frame, the frame is irradiated with the processing laser light. Damage can be prevented.

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。本実施形態のレーザ加工方法では、加工対象物の内部に改質領域を形成するために多光子吸収という現象を利用する。そこで、最初に、多光子吸収により改質領域を形成するためのレーザ加工方法について説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the laser processing method of the present embodiment, a phenomenon called multiphoton absorption is used in order to form a modified region inside the workpiece. Therefore, first, a laser processing method for forming a modified region by multiphoton absorption will be described.

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。よって、材料に吸収が生じる条件はhν>Eである。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,・・・)で材料に吸収が生じる。この現象を多光子吸収という。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。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。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。 Photon energy hν is smaller than the band gap E G of absorption of the material becomes transparent. Therefore, a condition under which absorption occurs in the material is hv> E G. However, even when optically transparent, increasing the intensity of the laser beam very Nhnyu> of E G condition (n = 2,3,4, ···) the intensity of laser light becomes very high. This phenomenon is called multiphoton absorption. In the case of a pulse wave, the intensity of the laser beam is determined by the peak power density (W / cm 2 ) at the condensing point of the laser beam. For example, the multiphoton is obtained under conditions where the peak power density is 1 × 10 8 (W / cm 2 ) or more. Absorption occurs. The peak power density is determined by (energy per pulse of laser light at the condensing point) / (laser beam cross-sectional area of laser light × pulse width). In the case of a continuous wave, the intensity of the laser beam is determined by the electric field intensity (W / cm 2 ) at the condensing point of the laser beam.

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方法の原理について、図1〜図6を参照して説明する。図1に示すように、ウェハ状(板状)の加工対象物1の表面3には、加工対象物1を切断するための切断予定ライン5がある。切断予定ライン5は直線状に延びた仮想線である。本実施形態に係るレーザ加工方法では、図2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を照射して改質領域7を形成する。なお、集光点Pとは、レーザ光Lが集光する箇所のことである。また、切断予定ライン5は、直線状に限らず曲線状であってもよいし、仮想線に限らず加工対象物1に実際に引かれた線であってもよい。   The principle of the laser processing method according to this embodiment using such multiphoton absorption will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, there is a planned cutting line 5 for cutting the workpiece 1 on the surface 3 of the wafer-like (plate-like) workpiece 1. The planned cutting line 5 is a virtual line extending linearly. In the laser processing method according to the present embodiment, as shown in FIG. 2, the modified region 7 is formed by irradiating the laser beam L with the focusing point P inside the processing object 1 under the condition that multiphoton absorption occurs. Form. In addition, the condensing point P is a location where the laser light L is condensed. Further, the planned cutting line 5 is not limited to a straight line but may be a curved line, or may be a line actually drawn on the workpiece 1 without being limited to a virtual line.

そして、レーザ光Lを切断予定ライン5に沿って(すなわち、図1の矢印A方向に)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。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の内部に形成され、この改質領域7が切断起点領域8となる。ここで、切断起点領域8とは、加工対象物1が切断される際に切断(割れ)の起点となる領域を意味する。この切断起点領域8は、改質領域7が連続的に形成されることで形成される場合もあるし、改質領域7が断続的に形成されることで形成される場合もある。   Then, the condensing point P is moved along the planned cutting line 5 by relatively moving the laser light L along the planned cutting line 5 (that is, in the direction of arrow A in FIG. 1). Thereby, as shown in FIGS. 3 to 5, the modified region 7 is formed inside the workpiece 1 along the planned cutting line 5, and this modified region 7 becomes the cutting start region 8. Here, the cutting starting point region 8 means a region that becomes a starting point of cutting (cracking) when the workpiece 1 is cut. The cutting starting point region 8 may be formed by continuously forming the modified region 7 or may be formed by intermittently forming the modified region 7.

本実施形態に係るレーザ加工方法は、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。   In the laser processing method according to the present embodiment, the laser beam L is hardly absorbed by the surface 3 of the workpiece 1, so that the surface 3 of the workpiece 1 is not melted.

加工対象物1の内部に切断起点領域8を形成すると、この切断起点領域8を起点として割れが発生し易くなるため、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。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を高精度に切断することが可能になる。   If the cutting start region 8 is formed inside the processing target 1, cracks are likely to occur from the cutting start region 8, so that the processing target 1 is cut with a relatively small force as shown in FIG. 6. be able to. Therefore, the processing object 1 can be cut with high accuracy without causing unnecessary cracks on the surface 3 of the processing object 1.

この切断起点領域8を起点とした加工対象物1の切断には、次の2通りが考えられる。1つは、切断起点領域8形成後、加工対象物1に人為的な力が印加されることにより、切断起点領域8を起点として加工対象物1が割れ、加工対象物1が切断される場合である。これは、例えば加工対象物1の厚さが大きい場合の切断である。人為的な力が印加されるとは、例えば、加工対象物1の切断起点領域8に沿って加工対象物1に曲げ応力やせん断応力を加えたり、加工対象物1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。他の1つは、切断起点領域8を形成することにより、切断起点領域8を起点として加工対象物1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1が切断される場合である。これは、例えば加工対象物1の厚さが小さい場合には、1列の改質領域7により切断起点領域8が形成されることで可能となり、加工対象物1の厚さが大きい場合には、厚さ方向に複数列形成された改質領域7により切断起点領域8が形成されることで可能となる。なお、この自然に割れる場合も、切断する箇所において、切断起点領域8が形成されていない部位に対応する部分の表面3上にまで割れが先走ることがなく、切断起点領域8を形成した部位に対応する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。近年、シリコンウェハ等の加工対象物1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。   The following two types of cutting of the workpiece 1 starting from the cutting start region 8 are conceivable. First, after the cutting start region 8 is formed, when the artificial force is applied to the processing target 1, the processing target 1 is broken starting from the cutting start region 8 and the processing target 1 is cut. It is. This is, for example, cutting when the workpiece 1 is thick. The artificial force is applied by, for example, applying bending stress or shear stress to the workpiece 1 along the cutting start region 8 of the workpiece 1 or giving a temperature difference to the workpiece 1. It is to generate thermal stress. The other one forms the cutting start region 8 so that it is naturally cracked from the cutting start region 8 in the cross-sectional direction (thickness direction) of the processing target 1, and as a result, the processing target 1 is formed. This is the case when it is disconnected. This is possible, for example, when the thickness of the workpiece 1 is small, and the cutting start region 8 is formed by one row of the modified region 7, and when the thickness of the workpiece 1 is large. This is made possible by forming the cutting start region 8 by the modified region 7 formed in a plurality of rows in the thickness direction. Even in the case of natural cracking, cracks do not run on the surface 3 of the portion corresponding to the portion where the cutting start region 8 is not formed in the portion to be cut, and the portion where the cutting start region 8 is formed. Since only the corresponding part can be cleaved, the cleaving can be controlled well. In recent years, since the thickness of the workpiece 1 such as a silicon wafer tends to be thin, such a cleaving method with good controllability is very effective.

さて、本実施形態に係るレーザ加工方法において、多光子吸収により形成される改質領域としては、次の(1)〜(3)の場合がある。   In the laser processing method according to the present embodiment, there are the following cases (1) to (3) as modified regions formed by multiphoton absorption.

(1)改質領域が1つ又は複数のクラックを含むクラック領域の場合
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)以上で且つパルス幅が1μs以下の条件でレーザ光を照射する。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の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。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。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。電界強度の上限値としては、例えば1×1012(W/cm)である。パルス幅は例えば1ns〜200nsが好ましい。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。
(1) In the case where the modified region is a crack region including one or a plurality of cracks, the focusing point is set inside the object to be processed (for example, a piezoelectric material made of glass or LiTaO 3 ), and the electric field strength at the focusing point is Irradiation with laser light is performed under conditions of 1 × 10 8 (W / cm 2 ) or more and a pulse width of 1 μs or less. The magnitude of this pulse width is a condition that allows a crack region to be formed only inside the workpiece without causing extra damage to the surface of the workpiece while causing multiphoton absorption. As a result, a phenomenon of optical damage due to multiphoton absorption occurs inside the workpiece. This optical damage induces thermal strain inside the workpiece, thereby forming a crack region inside the workpiece. The upper limit value of the electric field strength is, for example, 1 × 10 12 (W / cm 2 ). The pulse width is preferably 1 ns to 200 ns, for example. The formation of the crack region by multiphoton absorption is described in, for example, “Inside of glass substrate by solid-state laser harmonics” on pages 23-28 of the 45th Laser Thermal Processing Research Papers (December 1998) It is described in “Marking”.

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。実験条件は次ぎの通りである。   The inventor obtained the relationship between the electric field strength and the size of the cracks by experiment. The 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)
(B)レーザ
光源:半導体レーザ励起Nd:YAGレーザ
波長:1064nm
レーザ光スポット断面積:3.14×10−8cm
発振形態:Qスイッチパルス
繰り返し周波数:100kHz
パルス幅:30ns
出力:出力<1mJ/パルス
レーザ光品質:TEM00
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
(A) Workpiece: Pyrex (registered trademark) glass (thickness 700 μm)
(B) Laser
Light source: Semiconductor laser pumped Nd: YAG laser
Wavelength: 1064nm
Laser light spot cross-sectional area: 3.14 × 10 −8 cm 2
Oscillation form: Q switch pulse
Repeat frequency: 100 kHz
Pulse width: 30ns
Output: Output <1mJ / pulse
Laser light quality: TEM 00
Polarization characteristics: Linearly polarized light (C) Condensing lens
Transmittance with respect to laser beam wavelength: 60% (D) Moving speed of mounting table on which workpiece is mounted: 100 mm / second

なお、レーザ光品質がTEM00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。 Note that the laser light quality TEM 00 means that the light condensing performance is high and the light can be condensed up to the wavelength of the laser light.

図7は上記実験の結果を示すグラフである。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。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。クラックスポットが集まりクラック領域となる。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。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。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。ピークパワー密度が1011(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。 FIG. 7 is a graph showing the results of the experiment. The horizontal axis represents the peak power density. Since the laser beam is a pulsed laser beam, the electric field strength is represented by the peak power density. The vertical axis represents the size of a crack portion (crack spot) formed inside the workpiece by one pulse of laser light. Crack spots gather to form a crack region. The size of the crack spot is the size of the portion having the maximum length in the shape of the crack spot. Data indicated by black circles in the graph is for the case where the magnification of the condenser lens (C) is 100 times and the numerical aperture (NA) is 0.80. On the other hand, the data indicated by the white circles in the graph is when the magnification of the condenser lens (C) is 50 times and the numerical aperture (NA) is 0.55. From the peak power density of about 10 11 (W / cm 2 ), it can be seen that a crack spot is generated inside the workpiece, and the crack spot increases as the peak power density increases.

次に、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を参照して説明する。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。クラック領域9は1つ又は複数のクラックを含む領域である。このように形成されたクラック領域9が切断起点領域となる。図9に示すように、クラック領域9を起点として(すなわち、切断起点領域を起点として)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とに到達し、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。加工対象物1の表面3と裏面21と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1に力が印加されることにより成長する場合もある。   Next, the mechanism of cutting the workpiece by forming the crack region will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 8, under the condition that multiphoton absorption occurs, the converging point P is aligned with the inside of the workpiece 1 and the laser beam L is irradiated to form a crack region 9 along the planned cutting line. The crack region 9 is a region including one or more cracks. The crack region 9 thus formed becomes a cutting start region. As shown in FIG. 9, the crack further grows from the crack region 9 (that is, from the cutting start region), and the crack is formed on the front surface 3 and the back surface 21 of the workpiece 1 as shown in FIG. 10. As shown in FIG. 11, the workpiece 1 is broken and the workpiece 1 is cut. A crack that reaches the front surface 3 and the back surface 21 of the workpiece 1 may grow naturally, or may grow when a force is applied to the workpiece 1.

(2)改質領域が溶融処理領域の場合
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)以上で且つパルス幅が1μs以下の条件でレーザ光を照射する。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。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。溶融処理領域とは一旦溶融後再固化した領域や、まさに溶融状態の領域や、溶融状態から再固化する状態の領域であり、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。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。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。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。電界強度の上限値としては、例えば1×1012(W/cm)である。パルス幅は例えば1ns〜200nsが好ましい。
(2) When the reforming region is a melt processing region The focusing point is set inside the object to be processed (for example, a semiconductor material such as silicon), and the electric field strength at the focusing point is 1 × 10 8 (W / cm 2). ) Irradiation with laser light is performed under the above conditions with a pulse width of 1 μs or less. As a result, the inside of the workpiece is locally heated by multiphoton absorption. By this heating, a melt processing region is formed inside the workpiece. The melt treatment region is a region once solidified after melting, a region in a molten state, or a region re-solidified from a molten state, and can also be referred to as a phase-changed region or a region in which the crystal structure has changed. The melt treatment region can also be said to be a region in which one structure is changed to another structure in a single crystal structure, an amorphous structure, or a polycrystalline structure. In other words, for example, a region changed from a single crystal structure to an amorphous structure, a region changed from a single crystal structure to a polycrystalline structure, or a region changed from a single crystal structure to a structure including an amorphous structure and a polycrystalline structure. To do. When the object to be processed has a silicon single crystal structure, the melt processing region has, for example, an amorphous silicon structure. The upper limit value of the electric field strength is, for example, 1 × 10 12 (W / cm 2 ). The pulse width is preferably 1 ns to 200 ns, for example.

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。実験条件は次の通りである。   The inventor has confirmed through experiments that a melt-processed region is formed inside a silicon wafer. The experimental conditions are as follows.

(A)加工対象物:シリコンウェハ(厚さ350μm、外径4インチ)
(B)レーザ
光源:半導体レーザ励起Nd:YAGレーザ
波長:1064nm
レーザ光スポット断面積:3.14×10−8cm
発振形態:Qスイッチパルス
繰り返し周波数:100kHz
パルス幅:30ns
出力:20μJ/パルス
レーザ光品質:TEM00
偏光特性:直線偏光
(C)集光用レンズ
倍率:50倍
N.A.: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
(A) Workpiece: silicon wafer (thickness 350 μm, outer diameter 4 inches)
(B) Laser
Light source: Semiconductor laser pumped Nd: YAG laser
Wavelength: 1064nm
Laser light spot cross-sectional area: 3.14 × 10 −8 cm 2
Oscillation form: Q switch pulse
Repeat frequency: 100 kHz
Pulse width: 30ns
Output: 20μJ / pulse
Laser light quality: TEM 00
Polarization characteristics: Linearly polarized light (C) Condensing lens
Magnification: 50 times
N. A. : 0.55
Transmittance with respect to laser beam wavelength: 60% (D) Moving speed of mounting table on which workpiece is mounted: 100 mm / second

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。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。なお、上記条件により形成された溶融処理領域13の厚さ方向の大きさは100μm程度である。   FIG. 12 is a view showing a photograph of a cross section of a part of a silicon wafer cut by laser processing under the above conditions. A melt processing region 13 is formed inside the silicon wafer 11. The size in the thickness direction of the melt processing region 13 formed under the above conditions is about 100 μm.

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。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。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。シリコン基板の厚さtが50μm、100μm、200μm、500μm、1000μmの各々について上記関係を示した。   The fact that the melt processing region 13 is formed by multiphoton absorption will be described. FIG. 13 is a graph showing the relationship between the wavelength of the laser beam and the transmittance inside the silicon substrate. However, the reflection components on the front side and the back side of the silicon substrate are removed to show the transmittance only inside. The above relationship was shown for each of the thickness t of the silicon substrate of 50 μm, 100 μm, 200 μm, 500 μm, and 1000 μm.

例えば、Nd:YAGレーザの波長である1064nmにおいて、シリコン基板の厚さが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。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13はシリコンウェハ11の中心付近、つまり表面から175μmの部分に形成される。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。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13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13が多光子吸収により形成されたことを意味する。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。   For example, when the thickness of the silicon substrate is 500 μm or less at the wavelength of the Nd: YAG laser of 1064 nm, it can be seen that the laser light is transmitted by 80% or more inside the silicon substrate. Since the thickness of the silicon wafer 11 shown in FIG. 12 is 350 μm, the melt processing region 13 by multiphoton absorption is formed near the center of the silicon wafer 11, that is, at a portion of 175 μm from the surface. In this case, the transmittance is 90% or more with reference to a silicon wafer having a thickness of 200 μm. Therefore, the laser beam is hardly absorbed inside the silicon wafer 11 and almost all is transmitted. This is not because the laser beam is absorbed inside the silicon wafer 11 and the melt processing region 13 is formed inside the silicon wafer 11 (that is, the melt processing region is formed by normal heating with laser light) It means that the melt processing region 13 is formed by multiphoton absorption. The formation of the melt-processed region by multiphoton absorption is described in, for example, “Evaluation of processing characteristics of silicon by picosecond pulse laser” on pages 72 to 73 of the 66th Annual Meeting of the Japan Welding Society (April 2000). Have been described.

なお、シリコンウェハは、溶融処理領域によって形成される切断起点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とに到達することにより、結果的に切断される。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、シリコンウェハに力が印加されることにより成長する場合もある。そして、切断起点領域からシリコンウェハの表面と裏面とに割れが自然に成長する場合には、切断起点領域を形成する溶融処理領域が溶融している状態から割れが成長する場合と、切断起点領域を形成する溶融処理領域が溶融している状態から再固化する際に割れが成長する場合とのいずれもある。ただし、どちらの場合も溶融処理領域はシリコンウェハの内部のみに形成され、切断後の切断面には、図12のように内部にのみ溶融処理領域が形成されている。このように、加工対象物の内部に溶融処理領域によって切断起点領域を形成すると、割断時、切断起点領域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。ちなみに、溶融処理領域の形成は多光子吸収が原因の場合のみでなく、他の吸収作用が原因の場合もある。   Note that a silicon wafer is cracked as a result of generating cracks in the cross-sectional direction starting from the cutting start region formed by the melt processing region and reaching the front and back surfaces of the silicon wafer. The The cracks that reach the front and back surfaces of the silicon wafer may grow naturally or may grow by applying force to the silicon wafer. And when a crack naturally grows from the cutting start region to the front and back surfaces of the silicon wafer, the case where the crack grows from a state where the melt treatment region forming the cutting starting region is melted, and the cutting starting region There are both cases where cracks grow when the solidified region is melted from the molten state. However, in either case, the melt processing region is formed only inside the silicon wafer, and the melt processing region is formed only inside the cut surface after cutting as shown in FIG. In this way, when the cutting start region is formed by the melt processing region inside the workpiece, unnecessary cracking off the cutting start region line is unlikely to occur during cleaving, so that cleaving control is facilitated. Incidentally, the formation of the melted region is not only caused by multiphoton absorption, but may also be caused by other absorption effects.

(3)改質領域が屈折率変化領域の場合
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)以上で且つパルス幅が1ns以下の条件でレーザ光を照射する。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。電界強度の上限値としては、例えば1×1012(W/cm)である。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。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。
(3) When the modified region is a refractive index changing region The focusing point is set inside the object to be processed (for example, glass), and the electric field intensity at the focusing point is 1 × 10 8 (W / cm 2 ) or more. Laser light is irradiated under the condition that the pulse width is 1 ns or less. When the pulse width is made extremely short and multiphoton absorption occurs inside the workpiece, the energy due to the multiphoton absorption is not converted into thermal energy, and the ion valence change and crystallization occur inside the workpiece. Alternatively, a permanent structural change such as polarization orientation is induced to form a refractive index change region. The upper limit value of the electric field strength is, for example, 1 × 10 12 (W / cm 2 ). For example, the pulse width is preferably 1 ns or less, and more preferably 1 ps or less. The formation of the refractive index changing region by multiphoton absorption is described in, for example, “The Femtosecond Laser Irradiation to the Inside of Glass” on pages 105 to 111 of the 42nd Laser Thermal Processing Research Institute Proceedings (November 1997). Photo-induced structure formation ”.

以上、多光子吸収により形成される改質領域として(1)〜(3)の場合を説明したが、ウェハ状の加工対象物の結晶構造やその劈開性などを考慮して切断起点領域を次のように形成すれば、その切断起点領域を起点として、より一層小さな力で、しかも精度良く加工対象物を切断することが可能になる。   As described above, the cases of (1) to (3) have been described as the modified regions formed by multiphoton absorption. However, considering the crystal structure of the wafer-like workpiece and its cleavage property, the cutting origin region is described below. If it forms in this way, it will become possible to cut | disconnect a process target object with much smaller force from the cutting | disconnection starting point area | region as a starting point, and still more accurately.

すなわち、シリコンなどのダイヤモンド構造の単結晶半導体からなる基板の場合は、(111)面(第1劈開面)や(110)面(第2劈開面)に沿った方向に切断起点領域を形成するのが好ましい。また、GaAsなどの閃亜鉛鉱型構造のIII−V族化合物半導体からなる基板の場合は、(110)面に沿った方向に切断起点領域を形成するのが好ましい。さらに、サファイア(Al)などの六方晶系の結晶構造を有する基板の場合は、(0001)面(C面)を主面として(1120)面(A面)或いは(1100)面(M面)に沿った方向に切断起点領域を形成するのが好ましい。 That is, in the case of a substrate made of a single crystal semiconductor having a diamond structure such as silicon, the cutting start region is formed in a direction along the (111) plane (first cleavage plane) or the (110) plane (second cleavage plane). Is preferred. In the case of a substrate made of a zinc-blende-type III-V group compound semiconductor such as GaAs, it is preferable to form the cutting start region in the direction along the (110) plane. Further, in the case of a substrate having a hexagonal crystal structure such as sapphire (Al 2 O 3 ), the (1120) plane (A plane) or (1100) plane ( It is preferable to form the cutting start region in a direction along the (M plane).

なお、上述した切断起点領域を形成すべき方向(例えば、単結晶シリコン基板における(111)面に沿った方向)、或いは切断起点領域を形成すべき方向に直交する方向に沿って基板にオリエンテーションフラットを形成すれば、そのオリエンテーションフラットを基準とすることで、切断起点領域を形成すべき方向に沿った切断起点領域を容易且つ正確に基板に形成することが可能になる。   Note that the orientation flat is formed on the substrate along the direction in which the above-described cutting start region is to be formed (for example, the direction along the (111) plane in the single crystal silicon substrate) or the direction perpendicular to the direction in which the cutting start region is to be formed. By using the orientation flat as a reference, it is possible to easily and accurately form the cutting start area along the direction in which the cutting start area is to be formed on the substrate.

次に、本発明の好適な実施形態について説明する。   Next, a preferred embodiment of the present invention will be described.

図14及び図15に示すように、加工対象物1は、厚さ100μmのシリコンウェハ(半導体基板)11と、複数の機能素子15を含んでシリコンウェハ11の表面11aに形成された機能素子層16と、を備えている。機能素子15は、例えば、結晶成長により形成された半導体動作層、フォトダイオード等の受光素子、レーザダイオード等の発光素子、或いは回路として形成された回路素子等であり、シリコンウェハ11のオリエンテーションフラット6に平行な方向及び垂直な方向にマトリックス状に多数形成されている。   As shown in FIGS. 14 and 15, a workpiece 1 includes a functional element layer formed on a surface 11 a of a silicon wafer 11 including a silicon wafer (semiconductor substrate) 11 having a thickness of 100 μm and a plurality of functional elements 15. 16. The functional element 15 is, for example, a semiconductor operation layer formed by crystal growth, a light receiving element such as a photodiode, a light emitting element such as a laser diode, or a circuit element formed as a circuit, and the orientation flat 6 of the silicon wafer 11. Are formed in a matrix form in a direction parallel to and perpendicular to.

以上のように構成された加工対象物1を次のようにして機能素子15毎に切断する。まず、図16に示すように、円環状のフレーム22に張られたエキスパンドテープ(拡張可能シート)23上に加工対象物1の裏面21を貼り付ける。そして、加工対象物1の表面3を上側に向けて、加工対象物1を保持したフレーム22及びエキスパンドテープ23をレーザ加工装置100の載置台101上に固定する。続いて、隣り合う機能素子15,15間を通るように切断予定ライン5を格子状に設定する(図14参照)。そして、加工対象物1の表面3をレーザ光入射面として、シリコンウェハ11の内部に集光点Pを合わせて加工用レーザ光L1を照射することにより、各切断予定ライン5に沿って溶融処理領域13をシリコンウェハ11の内部に形成する。続いて、加工対象物1を保持したフレーム22及びエキスパンドテープ23をエキスパンドテープ拡張装置(図示せず)に装着し、エキスパンドテープ23を周囲に拡張させることにより、溶融処理領域13を切断の起点として、切断予定ライン5に沿って加工対象物1を切断すると共に、切断により得られた多数の半導体チップを互いに離間させる。以上により、加工対象物1を切断予定ライン5に沿って精度良く切断することができる。なお、溶融処理領域13には、クラックが混在する場合もある。   The workpiece 1 configured as described above is cut for each functional element 15 as follows. First, as shown in FIG. 16, the back surface 21 of the workpiece 1 is pasted on an expanding tape (expandable sheet) 23 stretched on an annular frame 22. Then, the surface 22 of the workpiece 1 is directed upward, and the frame 22 and the expanded tape 23 holding the workpiece 1 are fixed on the mounting table 101 of the laser processing apparatus 100. Subsequently, the cutting lines 5 are set in a lattice shape so as to pass between the adjacent functional elements 15 (see FIG. 14). Then, using the surface 3 of the workpiece 1 as a laser beam incident surface, the processing laser beam L1 is irradiated with the focusing point P inside the silicon wafer 11, and the melting process is performed along each scheduled cutting line 5. Region 13 is formed inside silicon wafer 11. Subsequently, the frame 22 holding the workpiece 1 and the expanded tape 23 are attached to an expanded tape expansion device (not shown), and the expanded tape 23 is expanded to the surroundings, so that the melting region 13 is the starting point of cutting. The workpiece 1 is cut along the scheduled cutting line 5 and a large number of semiconductor chips obtained by the cutting are separated from each other. As described above, the workpiece 1 can be accurately cut along the scheduled cutting line 5. Note that cracks may be mixed in the melt processing region 13.

ここで、レーザ加工装置100について説明する。図16に示すように、レーザ加工装置100は、加工対象物1が水平に載置される載置台101と、レーザユニット102と、載置台101及びレーザユニット102のそれぞれと接続された移動制御部103と、を備えている。移動制御部103は、載置台101を水平方向(X軸方向及びY軸方向)に移動させると共に、レーザユニット102を鉛直方向(Z軸方向)に移動させる。   Here, the laser processing apparatus 100 will be described. As shown in FIG. 16, the laser processing apparatus 100 includes a mounting table 101 on which the workpiece 1 is mounted horizontally, a laser unit 102, and a movement control unit connected to each of the mounting table 101 and the laser unit 102. 103. The movement control unit 103 moves the mounting table 101 in the horizontal direction (X-axis direction and Y-axis direction) and moves the laser unit 102 in the vertical direction (Z-axis direction).

レーザユニット102は、加工用レーザ光L1をパルス発振する加工用レーザ光源104を有している。加工用レーザ光源104から出射された加工用レーザ光L1は、加工用レーザ光L1の通過及び遮断を選択的に行うシャッタ105、ビームサイズを拡大するビームエキスパンダ106を順次に通過して、ダイクロイックミラー107を透過した後、集光用レンズ108により集光されて加工対象物1に照射される。なお、集光用レンズ108には、そのZ軸方向の位置を微調整するピエゾ素子109が取り付けられている。   The laser unit 102 includes a processing laser light source 104 that pulsates the processing laser light L1. The processing laser light L1 emitted from the processing laser light source 104 sequentially passes through a shutter 105 that selectively passes and blocks the processing laser light L1 and a beam expander 106 that expands the beam size, and is then dichroic. After passing through the mirror 107, the light is condensed by the condensing lens 108 and irradiated onto the workpiece 1. Note that a piezo element 109 for finely adjusting the position in the Z-axis direction is attached to the condensing lens 108.

更に、レーザユニット102は、後述する加工領域30に照射するための測定用レーザ光L2を出射する測定用レーザ光源111を有している。測定用レーザ光源111から出射された測定用レーザ光L2は、ミラー112、ハーフミラー113、ダイクロイックミラー107で順次に反射されて、加工用レーザ光L1の光軸上を下方に向かって進行した後、集光用レンズ108により集光されて加工領域30に照射される。   Further, the laser unit 102 includes a measurement laser light source 111 that emits measurement laser light L2 for irradiating a processing region 30 described later. The measurement laser light L2 emitted from the measurement laser light source 111 is sequentially reflected by the mirror 112, the half mirror 113, and the dichroic mirror 107, and travels downward on the optical axis of the processing laser light L1. Then, the light is condensed by the condensing lens 108 and irradiated to the processing region 30.

加工領域30に照射された測定用レーザ光L2は、加工領域30で反射され、その測定用レーザ光の反射光L3は、集光用レンズ108に再入射して加工用レーザ光L1の光軸上を上方に向かって進行した後、ダイクロイックミラー107で反射されてハーフミラー113を透過する。ハーフミラー113を透過した測定用レーザ光の反射光L3は、シリンドリカルレンズ及び平凸レンズからなる整形光学系114によって、非点収差が付加されて、フォトダイオードを4等分してなる4分割フォトダイオード115の受光面に集光される。このように、4分割フォトダイオード115の受光面には、非点収差が付加された測定用レーザ光の反射光L3の集光像が形成されるので、この集光像は、加工領域30内に位置する加工対象物1の表面(レーザ光照射面)3に対する測定用レーザ光L2の集光点の位置で変化することになる。   The measurement laser light L2 irradiated to the processing region 30 is reflected by the processing region 30, and the reflected light L3 of the measurement laser light is incident again on the condensing lens 108 and the optical axis of the processing laser light L1. After traveling upward, it is reflected by the dichroic mirror 107 and passes through the half mirror 113. The reflected light L3 of the measurement laser light transmitted through the half mirror 113 is added with astigmatism by a shaping optical system 114 including a cylindrical lens and a plano-convex lens, and is divided into four equal parts. The light is condensed on the light receiving surface 115. As described above, a condensed image of the reflected light L3 of the measurement laser beam to which astigmatism is added is formed on the light receiving surface of the four-divided photodiode 115. It changes with the position of the condensing point of the laser beam L2 for measurement with respect to the surface (laser beam irradiation surface) 3 of the workpiece 1 located in the position.

4分割フォトダイオード115には、ピエゾ素子109と接続された集光用レンズ制御部116が接続されている。集光用レンズ制御部116は、加工領域30で反射された測定用レーザ光の反射光L3の光量を検出し、その光量が所定の閾値を超えている場合に、4分割フォトダイオード115の受光面に形成された集光像を電圧値として取得し、この電圧値が一定となるように(すなわち、集光像が一定となるように)、ピエゾ素子109を駆動させて、加工対象物1の表面3と集光用レンズ108との距離を略一定に調整すると共に、その際のピエゾ素子109の駆動信号を記録する機能を有している。   A condensing lens control unit 116 connected to the piezo element 109 is connected to the quadrant photodiode 115. The condensing lens control unit 116 detects the light amount of the reflected light L3 of the measurement laser light reflected by the processing region 30, and when the light amount exceeds a predetermined threshold, the light received by the quadrant photodiode 115 is received. The condensed image formed on the surface is acquired as a voltage value, and the piezo element 109 is driven so that the voltage value becomes constant (that is, the condensed image becomes constant), so that the workpiece 1 is processed. The distance between the front surface 3 and the condensing lens 108 is adjusted to be substantially constant, and the drive signal of the piezo element 109 at that time is recorded.

以上のように構成されたレーザ加工装置100による溶融処理領域13の形成について、より詳細に説明する。   The formation of the melt processing region 13 by the laser processing apparatus 100 configured as described above will be described in more detail.

まず、図17に示すように、円環状のフレーム22に張り渡されたエキスパンドテープ23上に加工対象物1の裏面21を貼り付ける。そして、加工対象物1の表面3を上側に向けて、加工対象物1を保持したフレーム22及びエキスパンドテープ23をレーザ加工装置100の載置台101上に固定する。続いて、図18に示すように、隣り合う機能素子15,15間を通るように切断予定ライン5を格子状に設定すると共に、加工対象物1及びフレーム22の少なくとも一方を基準として、加工対象物1の外径より大きく且つフレーム22の内径より小さい外径を有する加工領域30を設定する。つまり、加工領域30は、加工対象物1とフレーム22との間に外形を有することになる。   First, as shown in FIG. 17, the back surface 21 of the workpiece 1 is pasted on an expanding tape 23 stretched around an annular frame 22. Then, the surface 22 of the workpiece 1 is directed upward, and the frame 22 and the expanded tape 23 holding the workpiece 1 are fixed on the mounting table 101 of the laser processing apparatus 100. Subsequently, as shown in FIG. 18, the cutting scheduled lines 5 are set in a lattice shape so as to pass between the adjacent functional elements 15, 15, and the processing target is based on at least one of the processing target 1 and the frame 22. A machining region 30 having an outer diameter larger than the outer diameter of the object 1 and smaller than the inner diameter of the frame 22 is set. That is, the processing region 30 has an outer shape between the processing object 1 and the frame 22.

続いて、図19に示すように、オリエンテーションフラット6に平行な切断予定ライン5を含む各ライン50と加工領域30の外形との交点の座標を取得する。なお、オリエンテーションフラット6に垂直な切断予定ライン5に沿って溶融処理領域13を形成する場合は、オリエンテーションフラット6に平行な切断予定ライン5に沿って溶融処理領域13を形成する場合と同様であるため、以下、その説明を省略する。   Subsequently, as shown in FIG. 19, the coordinates of the intersection point between each line 50 including the planned cutting line 5 parallel to the orientation flat 6 and the outer shape of the processing region 30 are acquired. In addition, when forming the melting process area | region 13 along the scheduled cutting line 5 perpendicular | vertical to the orientation flat 6, it is the same as the case where the melting process area 13 is formed along the scheduled cutting line 5 parallel to the orientation flat 6. Therefore, the description thereof is omitted below.

続いて、図20に示すように、オリエンテーションフラット6に平行な切断予定ライン5が延在する方向に載置台101を移動させることにより、加工対象物1に対して集光用レンズ108を矢印B方向に相対的に移動させる。このとき、次の理由により、フレーム22の外側の領域を含めて、集光用レンズ108を加工対象物1に対して相対的に移動させる。すなわち、加工対象物1に対する集光用レンズ108の相対的な移動速度が等速になった状態において加工対象物1に加工用レーザ光L1を照射するためには、加工対象物1に対する集光用レンズ108の相対的な移動距離に、相対的な移動速度が等速になるまでの加速距離を加える必要があるからである。更に、エキスパンドテープ23を周囲に拡張させることで、溶融処理領域13を切断の起点として加工対象物1を切断予定ライン5に沿って確実に切断するためには、加工対象物1に対してフレーム22を極力小さくする必要があるからである。   Subsequently, as shown in FIG. 20, by moving the mounting table 101 in the direction in which the planned cutting line 5 parallel to the orientation flat 6 extends, the condensing lens 108 is moved to the processing object 1 by the arrow B. Move relative to the direction. At this time, the condensing lens 108 is moved relative to the workpiece 1 including the region outside the frame 22 for the following reason. That is, in order to irradiate the processing target object 1 with the processing laser beam L1 in a state where the relative moving speed of the condensing lens 108 with respect to the processing target object 1 is constant, the condensing of the processing target object 1 is focused. This is because it is necessary to add an acceleration distance until the relative moving speed becomes equal to the relative moving distance of the lens 108 for use. Further, by expanding the expanding tape 23 to the periphery, in order to reliably cut the workpiece 1 along the scheduled cutting line 5 with the melt processing region 13 as a starting point of cutting, a frame is attached to the workpiece 1. This is because it is necessary to make 22 as small as possible.

加工対象物1に対する集光用レンズ108の相対的な移動により、切断予定ライン5を含むライン50と加工領域30の外形との一方の交点α1上に集光用レンズ108が達すると、図20(a)に示すように、測定用レーザ光源111の制御信号が「OFF」から「ON」となり、測定用レーザ光源111から測定用レーザ光L2が出射されて集光用レンズ108で集光される。このとき、測定用レーザ光L2はエキスパンドテープ23で反射されるが、エキスパンドテープ23は加工対象物1の表面3に比べて低反射率であるため、図20(b)に示すように、測定用レーザ光の反射光L3の光量は閾値Tに達しない。なお、このとき、図20(c)に示すように、ピエゾ素子109の駆動信号は「OFF」であり、集光用レンズ108は所定の位置に保持されている。   When the condensing lens 108 reaches one intersection α1 between the line 50 including the planned cutting line 5 and the outer shape of the processing region 30 due to the relative movement of the condensing lens 108 with respect to the workpiece 1, FIG. As shown in (a), the control signal of the measurement laser light source 111 is changed from “OFF” to “ON”, and the measurement laser light L2 is emitted from the measurement laser light source 111 and condensed by the condensing lens 108. The At this time, the measurement laser beam L2 is reflected by the expanded tape 23. Since the expanded tape 23 has a lower reflectance than the surface 3 of the workpiece 1, the measurement laser beam L2 is measured as shown in FIG. The amount of reflected light L3 of the laser beam for use does not reach the threshold value T. At this time, as shown in FIG. 20C, the drive signal of the piezo element 109 is “OFF”, and the condensing lens 108 is held at a predetermined position.

続いて、切断予定ライン5を含むライン50と加工対象物1の外縁との一方の交点β1上に集光用レンズ108が達すると、測定用レーザ光L2が加工対象物1の表面3で反射されるため、図20(b)に示すように、測定用レーザ光の反射光L3の光量が閾値Tを越える。これにより、図20(c)に示すように、ピエゾ素子109の駆動信号が「OFF」から「ON」となり、測定用レーザ光の反射光L3が4分割フォトダイオード115の受光面に形成する集光像に基づく電圧値が一定となるように、ピエゾ素子109が駆動させられて、加工対象物1の表面3と集光用レンズ108との距離が略一定に調整される。   Subsequently, when the condensing lens 108 reaches one intersection β1 between the line 50 including the planned cutting line 5 and the outer edge of the workpiece 1, the measurement laser beam L2 is reflected by the surface 3 of the workpiece 1 Therefore, as shown in FIG. 20B, the amount of the reflected light L3 of the measurement laser light exceeds the threshold T. As a result, as shown in FIG. 20C, the driving signal of the piezo element 109 is changed from “OFF” to “ON”, and the reflected light L3 of the measurement laser beam is formed on the light receiving surface of the four-division photodiode 115. The piezo element 109 is driven so that the voltage value based on the optical image is constant, and the distance between the surface 3 of the workpiece 1 and the condensing lens 108 is adjusted to be substantially constant.

同時に、図20(d)に示すように、シャッタ105の制御信号が「OFF」から「ON」となり、加工用レーザ光源104から出射された加工用レーザ光L1がシャッタ105を通過して集光用レンズ108で集光される。これにより、加工対象物1の表面3が面振れを有していても、切断予定ライン5に沿って、加工対象物1の表面3から一定の距離の位置(シリコンウェハ11の内部)に溶融処理領域13を精度良く形成することができる。なお、シャッタ105の制御信号が「OFF」から「ON」となって加工用レーザ光L1が加工対象物1に照射されるタイミングは、ピエゾ素子109の駆動信号が「OFF」から「ON」となるタイミングと略同時でもよいし、そのタイミングより少し遅れてもよい。   At the same time, as shown in FIG. 20D, the control signal of the shutter 105 is changed from “OFF” to “ON”, and the processing laser light L 1 emitted from the processing laser light source 104 passes through the shutter 105 and is condensed. The light is collected by the lens 108 for use. As a result, even if the surface 3 of the workpiece 1 has runout, it melts along the planned cutting line 5 to a position at a certain distance from the surface 3 of the workpiece 1 (inside the silicon wafer 11). The processing region 13 can be formed with high accuracy. The timing at which the control signal of the shutter 105 is changed from “OFF” to “ON” and the processing laser beam L1 is applied to the object 1 is changed from “OFF” to “ON”. The timing may be substantially the same as or a little later than that timing.

続いて、切断予定ライン5を含むライン50と加工対象物1の外縁との他方の交点β2上に集光用レンズ108が達すると、測定用レーザ光L2がエキスパンドテープ23で反射されるため、図20(b)に示すように、測定用レーザ光の反射光L3の光量が閾値Tを下回る。これにより、図20(c)に示すように、ピエゾ素子109の駆動信号が「ON」から「OFF」となり、集光用レンズ108が所定の位置に保持される。同時に、図20(d)に示すように、シャッタ105の制御信号が「ON」から「OFF」となり、加工用レーザ光源104から出射された加工用レーザ光L1の通過が遮断される。   Subsequently, when the condensing lens 108 reaches the other intersection β2 between the line 50 including the planned cutting line 5 and the outer edge of the workpiece 1, the measurement laser beam L2 is reflected by the expanded tape 23. As shown in FIG. 20B, the amount of reflected light L3 of the measurement laser light is below the threshold T. As a result, as shown in FIG. 20C, the drive signal of the piezo element 109 is changed from “ON” to “OFF”, and the condensing lens 108 is held at a predetermined position. At the same time, as shown in FIG. 20D, the control signal of the shutter 105 is changed from “ON” to “OFF”, and the processing laser light L1 emitted from the processing laser light source 104 is blocked.

続いて、切断予定ライン5を含むライン50と加工領域30の外形との他方の交点α2上に集光用レンズ108が達すると、図20(a)に示すように、測定用レーザ光源111の制御信号が「ON」から「OFF」となり、測定用レーザ光源111からの測定用レーザ光L2の出射が停止させられる。   Subsequently, when the condensing lens 108 reaches the other intersection α2 of the line 50 including the planned cutting line 5 and the outer shape of the processing region 30, as shown in FIG. The control signal is changed from “ON” to “OFF”, and the emission of the measurement laser light L2 from the measurement laser light source 111 is stopped.

以上説明したように、本実施形態のレーザ加工方法では、加工対象物1の切断予定ライン5を含むライン50上に沿って集光用レンズ108を加工対象物1に対して相対的に移動させ、加工対象物1とフレーム22との間に外形を有する加工領域30上に集光用レンズ108が位置している際に、測定用レーザ光L2を集光用レンズ108で加工領域30に向けて集光して、加工対象物1の表面3で反射された測定用レーザ光の反射光L3を検出する。この測定用レーザ光の反射光L3の検出により、加工用レーザ光L1の集光点Pが加工対象物1の表面3から一定の距離の位置に合うように、加工対象物1の表面3と集光用レンズ108との距離を略一定に調整しながら、加工用レーザ光L1を集光用レンズ108で加工対象物1に向けて集光して、溶融処理領域13を加工対象物1の内部に形成する。このように、本実施形態のレーザ加工方法では、加工対象物1とフレーム22との間に外形を有する加工領域30上に集光用レンズ108が位置している際に、加工用レーザ光L1を集光用レンズ108で加工対象物1に向けて集光して、溶融処理領域13を加工対象物1の内部に形成する。そのため、フレーム22の外側の領域を含めて、集光用レンズ108を加工対象物1に対して相対的に移動させても、フレーム22を加工対象物と誤認識し、フレーム22に加工用レーザ光L1を照射してフレーム22に損傷を与えるのを防止することができる。   As described above, in the laser processing method of the present embodiment, the condensing lens 108 is moved relative to the processing object 1 along the line 50 including the scheduled cutting line 5 of the processing object 1. When the condensing lens 108 is positioned on the processing region 30 having an outer shape between the workpiece 1 and the frame 22, the measuring laser beam L 2 is directed to the processing region 30 by the condensing lens 108. And the reflected light L3 of the measurement laser light reflected by the surface 3 of the workpiece 1 is detected. By detecting the reflected light L3 of the laser beam for measurement, the surface 3 of the processing object 1 and the focusing point P of the processing laser light L1 are positioned at a certain distance from the surface 3 of the processing object 1. While adjusting the distance from the condensing lens 108 to be substantially constant, the processing laser light L1 is condensed toward the processing object 1 by the condensing lens 108, and the melting processing region 13 of the processing object 1 is focused. Form inside. Thus, in the laser processing method of the present embodiment, when the condensing lens 108 is positioned on the processing region 30 having the outer shape between the processing target 1 and the frame 22, the processing laser light L1. Is condensed toward the processing object 1 by the condensing lens 108, and the melting treatment region 13 is formed inside the processing object 1. Therefore, even if the condensing lens 108 is moved relative to the workpiece 1 including the region outside the frame 22, the frame 22 is erroneously recognized as the workpiece, and the processing laser is applied to the frame 22. It is possible to prevent the frame 22 from being damaged by irradiating the light L1.

本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。   The present invention is not limited to the above embodiment.

例えば、フレーム22を横切るライン50上に沿って集光用レンズ108及び加工対象物1の少なくとも一方を相対的に移動させるに際し、測定用レーザ光L2の照射を実施したままで、次のようにレーザ加工装置100における制御を実施してもよい。すなわち、一方の側からライン50と加工領域30の外形との一方の交点α1上に集光用レンズ108が達するまで、加工対象物1の表面3と集光用レンズ108との距離を調整するための測定用レーザ光の反射光L3の光量に基づく演算処理(以下、「オートフォーカス演算処理」という)を停止し、加工対象物1の厚さ方向において一定の位置に集光用レンズ108を固定し、且つ加工用レーザ光L1の照射を停止する。そして、一方の交点α1上からライン50と加工対象物1の外縁との一方の交点β1上に集光用レンズ108が達するまで、オートフォーカス演算処理を実施し、加工対象物1の厚さ方向において一定の位置に集光用レンズ108を固定し、且つ加工用レーザ光L1の照射を停止する。ここで、オートフォーカス演算処理を実施しても、加工対象物1の厚さ方向において一定の位置に集光用レンズ108が固定されるのは、測定用レーザ光の反射光L3の光量が所定の閾値を超えないからである。そして、一方の交点β1上からライン50と加工対象物1の外縁との他方の交点β2上に集光用レンズ108が達するまで、オートフォーカス演算処理を実施し、加工対象物1の表面3と集光用レンズ108との距離を調整し、且つ加工用レーザ光L1の照射を実施する。   For example, when relatively moving at least one of the condensing lens 108 and the workpiece 1 along the line 50 that crosses the frame 22, the measurement laser beam L2 is irradiated as follows. You may implement control in the laser processing apparatus 100. FIG. That is, the distance between the surface 3 of the workpiece 1 and the condensing lens 108 is adjusted until the condensing lens 108 reaches one intersection α1 between the line 50 and the outer shape of the processing region 30 from one side. Calculation processing based on the amount of reflected light L3 of the measurement laser light (hereinafter referred to as “autofocus calculation processing”) is stopped, and the condensing lens 108 is placed at a fixed position in the thickness direction of the workpiece 1. Fix and stop irradiation of the processing laser beam L1. Then, autofocus calculation processing is performed until the condensing lens 108 reaches one intersection point β1 between the line 50 and the outer edge of the workpiece 1 from above one intersection point α1, and the thickness direction of the workpiece 1 is determined. , The condenser lens 108 is fixed at a fixed position, and the irradiation of the processing laser beam L1 is stopped. Here, even when the autofocus calculation process is performed, the condensing lens 108 is fixed at a fixed position in the thickness direction of the workpiece 1 because the amount of the reflected light L3 of the measurement laser light is predetermined. This is because the threshold value is not exceeded. Then, autofocus calculation processing is performed until the condensing lens 108 reaches the other intersection β2 between the line 50 and the outer edge of the workpiece 1 from the one intersection β1, and the surface 3 of the workpiece 1 is The distance to the condensing lens 108 is adjusted, and the processing laser beam L1 is irradiated.

また、加工対象物1とフレーム22との間に外形を有する加工領域30を設定した後に、次のように、加工対象物1の内部に溶融処理領域13を形成してもよい。   In addition, after setting the processing region 30 having the outer shape between the processing object 1 and the frame 22, the melt processing region 13 may be formed inside the processing object 1 as follows.

すなわち、まず、切断予定ライン5を含むライン50上に沿って集光用レンズ108を加工対象物1に対して相対的に移動させ、集光用レンズ108が加工領域30上に位置している際に、測定用レーザ光L2を集光用レンズ108で加工領域30に向けて集光して、加工対象物1の表面3で反射された測定用レーザ光の反射光L3を検出することにより、加工用レーザ光L1の集光点Pが加工対象物1の表面3から一定の距離の位置に合うように、ピエゾ素子109を駆動させて、加工対象物1の表面3と集光用レンズ108との距離を略一定に調整すると共に、その際のピエゾ素子109の駆動信号(調整情報)を記録する。   That is, first, the condensing lens 108 is moved relative to the workpiece 1 along the line 50 including the planned cutting line 5, and the condensing lens 108 is positioned on the processing region 30. At this time, the measurement laser beam L2 is condensed toward the processing region 30 by the condensing lens 108, and the reflected light L3 of the measurement laser beam reflected by the surface 3 of the workpiece 1 is detected. The piezo element 109 is driven so that the condensing point P of the processing laser light L1 is positioned at a certain distance from the surface 3 of the processing object 1, and the surface 3 of the processing object 1 and the condensing lens are driven. The distance between the piezoelectric element 109 and the drive signal (adjustment information) of the piezo element 109 is recorded.

続いて、切断予定ライン5を含むライン50上に沿って集光用レンズ108を加工対象物1に対して相対的に移動させ、集光用レンズ108が加工領域30上に位置している際に、記録した駆動信号を再生してピエゾ素子109を駆動させ、加工対象物1の表面3と集光用レンズ108との距離を略一定に調整しながら、加工用レーザ光L1を集光用レンズ108で加工対象物1に向けて集光して、溶融処理領域13を加工対象物1の内部に形成する。なお、シャッタ105の制御信号が「OFF」から「ON」となって加工用レーザ光L1が加工対象物1に照射されるタイミングは、ピエゾ素子109の駆動信号が「OFF」から「ON」となるタイミングと略同時でもよいし、そのタイミングより少し早くてもよい。   Subsequently, when the condensing lens 108 is moved relative to the workpiece 1 along the line 50 including the planned cutting line 5, and the condensing lens 108 is positioned on the processing region 30. Then, the recorded drive signal is reproduced to drive the piezo element 109, and the processing laser beam L1 is collected while the distance between the surface 3 of the workpiece 1 and the focusing lens 108 is adjusted to be substantially constant. The lens 108 is focused toward the workpiece 1 to form the melt processing region 13 inside the workpiece 1. The timing at which the control signal of the shutter 105 is changed from “OFF” to “ON” and the processing laser beam L1 is applied to the object 1 is changed from “OFF” to “ON”. The timing may be substantially the same as or a little earlier than that timing.

以上のような溶融処理領域13の形成は、加工対象物1が比較的厚く、1本の切断予定ラインに対して複数列の溶融処理領域13を加工対象物1の厚さ方向に並ぶように形成するような場合に有効である。   The formation of the melt processing region 13 as described above is such that the workpiece 1 is relatively thick and a plurality of rows of the melt processing regions 13 are arranged in the thickness direction of the workpiece 1 with respect to one cutting scheduled line. It is effective when forming.

また、上記実施形態では、加工用レーザ光L1の集光点Pが加工対象物1の表面3から一定の距離の位置に合うように、加工対象物1の表面3と集光用レンズ108との距離を調整したが、加工用レーザ光L1の集光点Pが加工対象物1の表面3を基準として所定の位置に合うように、加工対象物1の表面3と集光用レンズ108との距離を調整してもよい。この場合、加工対象物1の表面3を基準として所定の位置に溶融処理領域13を精度良く形成することができ、加工対象物1の表面3からの距離が途中で変わる溶融処理領域13や波線状の溶融処理領域13等を切断予定ライン5に沿って形成することが可能となる。   Further, in the above embodiment, the surface 3 of the processing object 1 and the condensing lens 108 are arranged so that the condensing point P of the processing laser light L1 is at a certain distance from the surface 3 of the processing object 1. The surface 3 of the processing object 1 and the condensing lens 108 are adjusted so that the condensing point P of the processing laser light L1 matches a predetermined position with respect to the surface 3 of the processing object 1. The distance may be adjusted. In this case, it is possible to accurately form the melt processing region 13 at a predetermined position with respect to the surface 3 of the processing object 1, and the melting processing region 13 and the wavy line in which the distance from the surface 3 of the processing object 1 changes midway. It becomes possible to form the melt processing region 13 and the like in the shape of the cutting line 5.

また、上記実施形態では、加工対象物1の表面3で反射された測定用レーザ光の反射光L3を検出したが、加工対象物1の裏面21等、他のレーザ光照射面で反射された測定用レーザ光の反射光L3を検出してもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the reflected light L3 of the laser beam for a measurement reflected on the surface 3 of the process target object 1 was detected, it reflected on other laser beam irradiation surfaces, such as the back surface 21 of the process target object 1. The reflected light L3 of the measurement laser beam may be detected.

また、上記実施形態では、加工対象物1のシリコンウェハ11の内部に溶融処理領域13を形成したが、ガラスや圧電材料等、他の材料からなるウェハの内部に、クラック領域や屈折率変化領域等、他の改質領域を形成してもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the fusion | melting process area | region 13 was formed in the inside of the silicon wafer 11 of the workpiece 1, a crack area | region and a refractive index change area | region are formed in the wafer which consists of other materials, such as glass and a piezoelectric material. For example, other modified regions may be formed.

本実施形態に係るレーザ加工方法によるレーザ加工中の加工対象物の平面図である。It is a top view of the processing target object during laser processing by the laser processing method concerning this embodiment. 図1に示す加工対象物のII−II線に沿っての断面図である。It is sectional drawing along the II-II line of the workpiece shown in FIG. 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。It is a top view of the processing target after laser processing by the laser processing method concerning this embodiment. 図3に示す加工対象物のIV−IV線に沿っての断面図である。It is sectional drawing along the IV-IV line of the workpiece shown in FIG. 図3に示す加工対象物のV−V線に沿っての断面図である。It is sectional drawing along the VV line of the workpiece shown in FIG. 本実施形態に係るレーザ加工方法により切断された加工対象物の平面図である。It is a top view of the processed object cut | disconnected by the laser processing method which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るレーザ加工方法におけるピークパワー密度とクラックスポットの大きさとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the peak power density and the magnitude | size of a crack spot in the laser processing method which concerns on this embodiment. 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。It is sectional drawing of the process target object in the 1st process of the laser processing method which concerns on this embodiment. 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。It is sectional drawing of the process target object in the 2nd process of the laser processing method which concerns on this embodiment. 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 sectional drawing of the process target object in the 3rd process of the laser processing method which concerns on this embodiment. 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。It is sectional drawing of the process target object in the 4th process of the laser processing method which concerns on this embodiment. 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。It is a figure showing the photograph of the section in the part of silicon wafer cut by the laser processing method concerning this embodiment. 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透過率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the wavelength of the laser beam and the internal transmittance | permeability of a silicon substrate in the laser processing method which concerns on this embodiment. 本実施形態のレーザ加工方法の対象となる加工対象物の平面図である。It is a top view of the processing target used as the object of the laser processing method of this embodiment. 図14に示すXV−XV線に沿っての部分断面図である。It is a fragmentary sectional view along the XV-XV line shown in FIG. 本実施形態のレーザ加工方法が実施されるレーザ加工装置の構成図である。It is a block diagram of the laser processing apparatus with which the laser processing method of this embodiment is implemented. 本実施形態のレーザ加工方法の説明図である。It is explanatory drawing of the laser processing method of this embodiment. 図17に続く本実施形態のレーザ加工方法の説明図である。It is explanatory drawing of the laser processing method of this embodiment following FIG. 図18に続く本実施形態のレーザ加工方法の説明図である。It is explanatory drawing of the laser processing method of this embodiment following FIG. 図19に続く本実施形態のレーザ加工方法の説明図である。It is explanatory drawing of the laser processing method of this embodiment following FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…加工対象物、3…表面(レーザ光入射面)、5…切断予定ライン、11…シリコンウェハ(半導体基板)、13…溶融処理領域(改質領域)、22…フレーム、23…エキスパンドテープ(拡張可能シート)、50…ライン、108…集光用レンズ、L1…加工用レーザ光、L2…測定用レーザ光、L3…測定用レーザ光の反射光、P…集光点。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Processing object, 3 ... Surface (laser beam incident surface), 5 ... Planned cutting line, 11 ... Silicon wafer (semiconductor substrate), 13 ... Melting process area | region (modification area | region), 22 ... Frame, 23 ... Expanding tape (Expandable sheet), 50 ... line, 108 ... condensing lens, L1 ... processing laser beam, L2 ... measuring laser beam, L3 ... reflected light of measuring laser beam, P ... condensing point.

Claims (17)

環状のフレームに張られた拡張可能シートに貼り付けられた板状の加工対象物の内部に集光用レンズで集光点を合わせて加工用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、切断の起点となる改質領域を前記加工対象物の内部に形成するレーザ加工方法であって、
前記加工対象物と前記フレームとの間に外形を有する加工領域を設定する工程と、
前記切断予定ラインを含むライン上に沿って前記集光用レンズ及び前記加工対象物の少なくとも一方を相対的に移動させ、前記集光用レンズが前記加工領域上に位置している際に、測定用レーザ光を前記集光用レンズで前記加工領域に向けて集光して、前記加工対象物のレーザ光照射面で反射された前記測定用レーザ光の反射光を検出することにより、前記加工用レーザ光の集光点が前記レーザ光照射面を基準として所定の位置に合うように、前記レーザ光照射面と前記集光用レンズとの距離を調整しながら、前記加工用レーザ光を前記集光用レンズで前記加工対象物に向けて集光して、前記改質領域を前記加工対象物の内部に形成する工程と、を含むことを特徴とするレーザ加工方法。
By irradiating a processing laser beam with a condensing point aligned with a condensing lens inside a plate-like processing object attached to an expandable sheet stretched on an annular frame, the processing object A laser processing method for forming a modified region that is a starting point of cutting along the planned cutting line inside the workpiece,
Setting a processing region having an outer shape between the processing object and the frame;
Measurement is performed when at least one of the condensing lens and the object to be processed is relatively moved along a line including the planned cutting line, and the condensing lens is positioned on the processing region. The processing laser beam is condensed toward the processing region by the condensing lens and the reflected light of the measurement laser beam reflected by the laser light irradiation surface of the processing object is detected, thereby the processing Adjusting the distance between the laser light irradiation surface and the condensing lens so that the condensing point of the laser light is aligned with a predetermined position with respect to the laser light irradiation surface. And a step of condensing light toward the object to be processed by a condensing lens, and forming the modified region inside the object to be processed.
環状のフレームに張られた拡張可能シートに貼り付けられた板状の加工対象物の内部に集光用レンズで集光点を合わせて加工用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、切断の起点となる改質領域を前記加工対象物の内部に形成するレーザ加工方法であって、
前記加工対象物と前記フレームとの間に外形を有する加工領域を設定する工程と、
前記切断予定ラインを含むライン上に沿って前記集光用レンズ及び前記加工対象物の少なくとも一方を相対的に移動させ、前記集光用レンズが前記加工領域上に位置している際に、測定用レーザ光を前記集光用レンズで前記加工領域に向けて集光して、前記加工対象物のレーザ光照射面で反射された前記測定用レーザ光の反射光を検出することにより、前記加工用レーザ光の集光点が前記レーザ光照射面を基準として所定の位置に合うように、前記レーザ光照射面と前記集光用レンズとの距離を調整し、その調整に関する調整情報を取得する工程と、
前記切断予定ラインを含むライン上に沿って前記集光用レンズ及び前記加工対象物の少なくとも一方を相対的に移動させ、前記集光用レンズが前記加工領域上に位置している際に、前記調整情報に基づいて、前記レーザ光照射面と前記集光用レンズとの距離を調整しながら、前記加工用レーザ光を前記集光用レンズで前記加工対象物に向けて集光して、前記改質領域を前記加工対象物の内部に形成する工程と、を含むことを特徴とするレーザ加工方法。
By irradiating a processing laser beam with a condensing point aligned with a condensing lens inside a plate-like processing object attached to an expandable sheet stretched on an annular frame, the processing object A laser processing method for forming a modified region that is a starting point of cutting along the planned cutting line inside the workpiece,
Setting a processing region having an outer shape between the processing object and the frame;
Measurement is performed when at least one of the condensing lens and the object to be processed is relatively moved along a line including the planned cutting line, and the condensing lens is positioned on the processing region. The processing laser beam is condensed toward the processing region by the condensing lens and the reflected light of the measurement laser beam reflected by the laser light irradiation surface of the processing object is detected, thereby the processing The distance between the laser light irradiation surface and the condensing lens is adjusted so that the condensing point of the laser light is aligned with a predetermined position with reference to the laser light irradiation surface, and adjustment information relating to the adjustment is acquired. Process,
When at least one of the condensing lens and the object to be processed is relatively moved along a line including the planned cutting line, and when the condensing lens is positioned on the processing region, Based on the adjustment information, while adjusting the distance between the laser light irradiation surface and the condensing lens, the processing laser light is condensed toward the processing object by the condensing lens, Forming a modified region inside the object to be processed.
前記集光用レンズが前記加工領域上に位置している際に、前記測定用レーザ光を前記集光用レンズで前記加工領域に向けて集光して、前記加工領域で反射された前記測定用レーザ光の反射光の光量を検出し、前記光量が所定の閾値を越えている場合に、前記加工用レーザ光の集光点が前記レーザ光照射面を基準として所定の位置に合うように、前記レーザ光照射面と前記集光用レンズとの距離を調整することを特徴とする請求項1又は2記載のレーザ加工方法。   When the condensing lens is positioned on the processing region, the measurement laser light is condensed toward the processing region by the condensing lens and reflected by the processing region. When the amount of reflected light of the processing laser beam is detected and the amount of light exceeds a predetermined threshold, the focusing point of the processing laser beam is adjusted to a predetermined position with reference to the laser light irradiation surface The laser processing method according to claim 1, wherein a distance between the laser light irradiation surface and the condensing lens is adjusted. 前記集光用レンズが前記加工領域上に位置している際に、前記測定用レーザ光を前記集光用レンズで前記加工領域に向けて集光して、前記加工領域で反射された前記測定用レーザ光の反射光の光量を検出し、前記光量が所定の閾値を越えている場合に、非点収差が付加された前記測定用レーザ光の反射光の集光像が一定となるように、前記レーザ光照射面と前記集光用レンズとの距離を調整することを特徴とする請求項1又は2記載のレーザ加工方法。   When the condensing lens is positioned on the processing region, the measurement laser light is condensed toward the processing region by the condensing lens and reflected by the processing region. When the amount of reflected light of the measuring laser beam is detected and the amount of light exceeds a predetermined threshold value, the condensed image of the reflected light of the measuring laser beam to which astigmatism is added is constant. The laser processing method according to claim 1, wherein a distance between the laser light irradiation surface and the condensing lens is adjusted. 前記改質領域を切断の起点として、前記切断予定ラインに沿って前記加工対象物を切断することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載のレーザ加工方法。   The laser processing method according to claim 1, wherein the workpiece is cut along the scheduled cutting line with the modified region as a starting point of cutting. 前記加工対象物は半導体基板を備え、前記改質領域は溶融処理領域を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項記載のレーザ加工方法。   The laser processing method according to claim 1, wherein the object to be processed includes a semiconductor substrate, and the modified region includes a melt processing region. 前記フレームを横切る前記ライン上に沿って前記集光用レンズ及び前記加工対象物の少なくとも一方を相対的に移動させ、
一方の側から前記ラインと前記加工領域の外形との一方の交点上に前記集光用レンズが達するまで、前記レーザ光照射面と前記集光用レンズとの距離を調整するための前記測定用レーザ光の反射光の光量に基づく演算処理を停止し、前記加工対象物の厚さ方向において一定の位置に前記集光用レンズを固定し、且つ前記加工用レーザ光の照射を停止し、
前記ラインと前記加工領域の外形との一方の交点上から前記ラインと前記加工対象物の外縁との一方の交点上に前記集光用レンズが達するまで、前記測定用レーザ光の反射光の光量に基づく演算処理を実施し、前記加工対象物の厚さ方向において一定の位置に前記集光用レンズを固定し、且つ前記加工用レーザ光の照射を停止し、
前記ラインと前記加工対象物の外縁との一方の交点上から前記ラインと前記加工対象物の外縁との他方の交点上に前記集光用レンズが達するまで、前記測定用レーザ光の反射光の光量に基づく演算処理を実施し、前記レーザ光照射面と前記集光用レンズとの距離を調整し、且つ前記加工用レーザ光の照射を実施することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項記載のレーザ加工方法。
Relatively moving at least one of the condenser lens and the object to be processed along the line crossing the frame;
The measurement for adjusting the distance between the laser light irradiation surface and the condensing lens until the condensing lens reaches one intersection of the line and the outer shape of the processing region from one side Stop arithmetic processing based on the amount of reflected light of the laser light, fix the condensing lens at a fixed position in the thickness direction of the workpiece, and stop the irradiation of the processing laser light,
The amount of reflected light of the laser beam for measurement from one intersection point of the line and the outer shape of the processing area until the condensing lens reaches one intersection point of the line and the outer edge of the workpiece The calculation processing based on is performed, the condenser lens is fixed at a fixed position in the thickness direction of the workpiece, and the irradiation of the processing laser beam is stopped,
Until the condensing lens reaches the intersection of the line and the outer edge of the object to be processed from one intersection of the line and the outer edge of the object to be processed, The calculation processing based on the light quantity is performed, the distance between the laser light irradiation surface and the condensing lens is adjusted, and the processing laser light irradiation is performed. A laser processing method according to claim 1.
板状の加工対象物の内部に集光点を合わせて加工用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、切断の起点となる改質領域を前記加工対象物の内部に形成するレーザ加工装置であって、
環状のフレームに張られた拡張可能シートに貼り付けられた前記加工対象物が載置される載置台と、
前記加工用レーザ光を出射する加工用レーザ光源、及び測定用レーザ光を出射する測定用レーザ光源を有するレーザユニットと、
前記加工用レーザ光及び前記測定用レーザ光を集光する集光用レンズと、を備え、
前記加工対象物と前記フレームとの間に外形を有する加工領域を設定し、
前記切断予定ラインを含むラインと前記加工領域の前記外形との一方の交点及び他方の交点の座標を取得し、
前記ライン上に沿って前記集光用レンズ及び前記加工対象物の少なくとも一方を相対的に移動させ、前記一方の交点上に前記集光用レンズが達してから前記他方の交点上に前記集光用レンズが達するまでの間において、前記集光用レンズが前記加工領域上に位置している際に、前記測定用レーザ光を前記集光用レンズで前記加工領域に向けて集光して、前記加工対象物のレーザ光照射面で反射された前記測定用レーザ光の反射光を検出することにより、前記加工用レーザ光の集光点が前記レーザ光照射面を基準として所定の位置に合うように、前記レーザ光照射面と前記集光用レンズとの距離を調整しながら、前記加工用レーザ光を前記集光用レンズで前記加工対象物に向けて集光して、前記改質領域を前記加工対象物の内部に形成することを特徴とするレーザ加工装置。
By aligning a condensing point inside the plate-like object to be processed and irradiating a processing laser beam, a modified region that becomes a starting point of cutting along the scheduled cutting line of the object to be processed is defined as the object to be processed. A laser processing apparatus to be formed inside,
A mounting table on which the processing object pasted on an expandable sheet stretched on an annular frame is mounted;
A processing laser light source for emitting the processing laser light, and a laser unit having a measurement laser light source for emitting the measurement laser light;
A condensing lens for condensing the processing laser light and the measurement laser light,
Set a machining area having an outer shape between the workpiece and the frame;
Acquire the coordinates of one intersection and the other intersection of the line including the planned cutting line and the outer shape of the processing region,
The at least one of the condensing lens and the object to be processed is relatively moved along the line, and after the condensing lens reaches the one intersection, the condensing is performed on the other intersection. Until the lens for reaching, when the condensing lens is located on the processing region, the measurement laser light is condensed toward the processing region by the condensing lens, By detecting the reflected light of the measurement laser light reflected by the laser light irradiation surface of the workpiece, the focusing point of the processing laser light is aligned with a predetermined position with respect to the laser light irradiation surface. As described above, while adjusting the distance between the laser light irradiation surface and the condensing lens, the processing laser light is condensed toward the object to be processed by the condensing lens, and the modified region Is formed inside the workpiece. The laser processing apparatus according to claim.
前記集光用レンズが前記加工領域上に位置している際に、前記測定用レーザ光を前記集光用レンズで前記加工領域に向けて集光して、前記加工領域で反射された前記測定用レーザ光の反射光の光量を検出し、前記光量が所定の閾値を越えている場合に、前記加工用レーザ光の集光点が前記レーザ光照射面を基準として所定の位置に合うように、前記レーザ光照射面と前記集光用レンズとの距離を調整することを特徴とする請求項8記載のレーザ加工装置。   When the condensing lens is positioned on the processing region, the measurement laser light is condensed toward the processing region by the condensing lens and reflected by the processing region. When the amount of reflected light of the processing laser beam is detected and the amount of light exceeds a predetermined threshold, the focusing point of the processing laser beam is adjusted to a predetermined position with reference to the laser light irradiation surface The laser processing apparatus according to claim 8, wherein a distance between the laser light irradiation surface and the condensing lens is adjusted. 前記集光用レンズが前記加工領域上に位置している際に、前記測定用レーザ光を前記集光用レンズで前記加工領域に向けて集光して、前記加工領域で反射された前記測定用レーザ光の反射光の光量を検出し、前記光量が所定の閾値を越えている場合に、非点収差が付加された前記測定用レーザ光の反射光の集光像が一定となるように、前記レーザ光照射面と前記集光用レンズとの距離を調整することを特徴とする請求項8記載のレーザ加工装置。   When the condensing lens is positioned on the processing region, the measurement laser light is condensed toward the processing region by the condensing lens and reflected by the processing region. When the amount of reflected light of the measuring laser beam is detected and the amount of light exceeds a predetermined threshold value, the condensed image of the reflected light of the measuring laser beam to which astigmatism is added is constant. The laser processing apparatus according to claim 8, wherein a distance between the laser light irradiation surface and the condensing lens is adjusted. 前記フレームを横切る前記ライン上に沿って前記集光用レンズ及び前記加工対象物の少なくとも一方を相対的に移動させ、
一方の側から前記ラインと前記加工領域の外形との一方の交点上に前記集光用レンズが達するまで、前記レーザ光照射面と前記集光用レンズとの距離を調整するための前記測定用レーザ光の反射光の光量に基づく演算処理を停止し、前記加工対象物の厚さ方向において一定の位置に前記集光用レンズを固定し、且つ前記加工用レーザ光の照射を停止し、
前記ラインと前記加工領域の外形との一方の交点上から前記ラインと前記加工対象物の外縁との一方の交点上に前記集光用レンズが達するまで、前記測定用レーザ光の反射光の光量に基づく演算処理を実施し、前記加工対象物の厚さ方向において一定の位置に前記集光用レンズを固定し、且つ前記加工用レーザ光の照射を停止し、
前記ラインと前記加工対象物の外縁との一方の交点上に前記集光用レンズが達してから前記ラインと前記加工対象物の外縁との他方の交点上に前記集光用レンズが達するまでの間において、前記測定用レーザ光の反射光の光量に基づく演算処理を実施し、前記レーザ光照射面と前記集光用レンズとの距離を調整し、且つ前記加工用レーザ光の照射を実施することを特徴とする請求項8〜10のいずれか一項記載のレーザ加工装置。
Relatively moving at least one of the condenser lens and the object to be processed along the line crossing the frame;
The measurement for adjusting the distance between the laser light irradiation surface and the condensing lens until the condensing lens reaches one intersection of the line and the outer shape of the processing region from one side Stop arithmetic processing based on the amount of reflected light of the laser light, fix the condensing lens at a fixed position in the thickness direction of the workpiece, and stop the irradiation of the processing laser light,
The amount of reflected light of the laser beam for measurement from one intersection point of the line and the outer shape of the processing area until the condensing lens reaches one intersection point of the line and the outer edge of the workpiece The calculation processing based on is performed, the condenser lens is fixed at a fixed position in the thickness direction of the workpiece, and the irradiation of the processing laser beam is stopped,
From when the condensing lens reaches one intersection of the line and the outer edge of the object to be processed, until the condensing lens reaches the other intersection of the line and the outer edge of the object to be processed In the meantime, arithmetic processing based on the amount of reflected light of the measurement laser light is performed, the distance between the laser light irradiation surface and the condenser lens is adjusted, and the processing laser light is irradiated. The laser processing apparatus according to any one of claims 8 to 10, wherein:
前記ライン上に沿って前記集光用レンズ及び前記加工対象物の少なくとも一方を相対的に移動させるときには、前記一方の交点上に前記集光用レンズが達したときに前記測定用レーザ光の出射を開始し、前記他方の交点上に前記集光用レンズが達したときに前記測定用レーザ光の出射を停止することを特徴とする請求項8〜10のいずれか一項記載のレーザ加工装置。   When at least one of the condensing lens and the workpiece is relatively moved along the line, the measurement laser light is emitted when the condensing lens reaches the one intersection. 11. The laser processing apparatus according to claim 8, wherein when the condensing lens reaches the other intersection point, emission of the measurement laser beam is stopped. . 板状の加工対象物の内部に集光点を合わせて加工用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、切断の起点となる改質領域を前記加工対象物の内部に形成するレーザ加工装置であって、
環状のフレームに張られた拡張可能シートに貼り付けられた前記加工対象物が載置される載置台と、
前記加工用レーザ光を出射する加工用レーザ光源、及び測定用レーザ光を出射する測定用レーザ光源を有するレーザユニットと、
前記加工用レーザ光及び前記測定用レーザ光を集光する集光用レンズと、を備え、
前記加工対象物と前記フレームとの間に外形を有する加工領域を設定し、
前記切断予定ラインを含むラインと前記加工領域の前記外形との一方の交点及び他方の交点の座標を取得し、
前記ライン上に沿って前記集光用レンズ及び前記加工対象物の少なくとも一方を相対的に移動させ、前記一方の交点上に前記集光用レンズが達してから前記他方の交点上に前記集光用レンズが達するまでの間において、前記集光用レンズが前記加工領域上に位置している際に、前記測定用レーザ光を前記集光用レンズで前記加工領域に向けて集光して、前記加工対象物のレーザ光照射面で反射された前記測定用レーザ光の反射光を検出することにより、前記加工用レーザ光の集光点が前記レーザ光照射面を基準として所定の位置に合うように、前記レーザ光照射面と前記集光用レンズとの距離を調整し、その調整に関する調整情報を取得し、
前記ライン上に沿って前記集光用レンズ及び前記加工対象物の少なくとも一方を相対的に移動させ、前記集光用レンズが前記加工領域上に位置している際に、前記調整情報に基づいて、前記レーザ光照射面と前記集光用レンズとの距離を調整しながら、前記加工用レーザ光を前記集光用レンズで前記加工対象物に向けて集光して、前記改質領域を前記加工対象物の内部に形成することを特徴とするレーザ加工装置。
By aligning a condensing point inside the plate-like object to be processed and irradiating a processing laser beam, a modified region that becomes a starting point of cutting along the scheduled cutting line of the object to be processed is defined as the object to be processed. A laser processing apparatus to be formed inside,
A mounting table on which the processing object pasted on an expandable sheet stretched on an annular frame is mounted;
A processing laser light source for emitting the processing laser light, and a laser unit having a measurement laser light source for emitting the measurement laser light;
A condensing lens for condensing the processing laser light and the measurement laser light,
Set a machining area having an outer shape between the workpiece and the frame;
Acquire the coordinates of one intersection and the other intersection of the line including the planned cutting line and the outer shape of the processing region,
The at least one of the condensing lens and the object to be processed is relatively moved along the line, and after the condensing lens reaches the one intersection, the condensing is performed on the other intersection. Until the lens for reaching, when the condensing lens is located on the processing region, the measurement laser light is condensed toward the processing region by the condensing lens, By detecting the reflected light of the measurement laser light reflected by the laser light irradiation surface of the workpiece, the focusing point of the processing laser light is aligned with a predetermined position with respect to the laser light irradiation surface. So as to adjust the distance between the laser light irradiation surface and the condensing lens, and obtain adjustment information related to the adjustment,
When at least one of the condensing lens and the object to be processed is relatively moved along the line, and the condensing lens is positioned on the processing region, based on the adjustment information And adjusting the distance between the laser light irradiation surface and the condensing lens while condensing the processing laser light toward the object to be processed by the condensing lens, A laser processing apparatus, wherein the laser processing apparatus is formed inside a workpiece.
前記集光用レンズが前記加工領域上に位置している際に、前記測定用レーザ光を前記集光用レンズで前記加工領域に向けて集光して、前記加工領域で反射された前記測定用レーザ光の反射光の光量を検出し、前記光量が所定の閾値を越えている場合に、前記加工用レーザ光の集光点が前記レーザ光照射面を基準として所定の位置に合うように、前記レーザ光照射面と前記集光用レンズとの距離を調整することを特徴とする請求項13記載のレーザ加工装置。   When the condensing lens is positioned on the processing region, the measurement laser light is condensed toward the processing region by the condensing lens and reflected by the processing region. When the amount of reflected light of the processing laser beam is detected and the amount of light exceeds a predetermined threshold, the focusing point of the processing laser beam is adjusted to a predetermined position with reference to the laser light irradiation surface The laser processing apparatus according to claim 13, wherein a distance between the laser light irradiation surface and the condensing lens is adjusted. 前記集光用レンズが前記加工領域上に位置している際に、前記測定用レーザ光を前記集光用レンズで前記加工領域に向けて集光して、前記加工領域で反射された前記測定用レーザ光の反射光の光量を検出し、前記光量が所定の閾値を越えている場合に、非点収差が付加された前記測定用レーザ光の反射光の集光像が一定となるように、前記レーザ光照射面と前記集光用レンズとの距離を調整することを特徴とする請求項13記載のレーザ加工装置。   When the condensing lens is positioned on the processing region, the measurement laser light is condensed toward the processing region by the condensing lens and reflected by the processing region. When the amount of reflected light of the measuring laser beam is detected and the amount of light exceeds a predetermined threshold value, the condensed image of the reflected light of the measuring laser beam to which astigmatism is added is constant. The laser processing apparatus according to claim 13, wherein a distance between the laser light irradiation surface and the condensing lens is adjusted. 前記フレームを横切る前記ライン上に沿って前記集光用レンズ及び前記加工対象物の少なくとも一方を相対的に移動させ、
一方の側から前記ラインと前記加工領域の外形との一方の交点上に前記集光用レンズが達するまで、前記レーザ光照射面と前記集光用レンズとの距離を調整するための前記測定用レーザ光の反射光の光量に基づく演算処理を停止し、前記加工対象物の厚さ方向において一定の位置に前記集光用レンズを固定し、且つ前記加工用レーザ光の照射を停止し、
前記ラインと前記加工領域の外形との一方の交点上から前記ラインと前記加工対象物の外縁との一方の交点上に前記集光用レンズが達するまで、前記測定用レーザ光の反射光の光量に基づく演算処理を実施し、前記加工対象物の厚さ方向において一定の位置に前記集光用レンズを固定し、且つ前記加工用レーザ光の照射を停止し、
前記ラインと前記加工対象物の外縁との一方の交点上に前記集光用レンズが達してから前記ラインと前記加工対象物の外縁との他方の交点上に前記集光用レンズが達するまでの間において、前記測定用レーザ光の反射光の光量に基づく演算処理を実施し、前記レーザ光照射面と前記集光用レンズとの距離を調整し、且つ前記加工用レーザ光の照射を実施することを特徴とする請求項13〜15のいずれか一項記載のレーザ加工装置。
Relatively moving at least one of the condenser lens and the object to be processed along the line crossing the frame;
The measurement for adjusting the distance between the laser light irradiation surface and the condensing lens until the condensing lens reaches one intersection of the line and the outer shape of the processing region from one side Stop arithmetic processing based on the amount of reflected light of the laser light, fix the condensing lens at a fixed position in the thickness direction of the workpiece, and stop the irradiation of the processing laser light,
The amount of reflected light of the laser beam for measurement from one intersection point of the line and the outer shape of the processing area until the condensing lens reaches one intersection point of the line and the outer edge of the workpiece The calculation processing based on is performed, the condenser lens is fixed at a fixed position in the thickness direction of the workpiece, and the irradiation of the processing laser beam is stopped,
From when the condensing lens reaches one intersection of the line and the outer edge of the object to be processed, until the condensing lens reaches the other intersection of the line and the outer edge of the object to be processed In the meantime, arithmetic processing based on the amount of reflected light of the measurement laser light is performed, the distance between the laser light irradiation surface and the condenser lens is adjusted, and the processing laser light is irradiated. The laser processing apparatus according to any one of claims 13 to 15, wherein
前記ライン上に沿って前記集光用レンズ及び前記加工対象物の少なくとも一方を相対的に移動させるときには、前記一方の交点上に前記集光用レンズが達したときに前記測定用レーザ光の出射を開始し、前記他方の交点上に前記集光用レンズが達したときに前記測定用レーザ光の出射を停止することを特徴とする請求項13〜15のいずれか一項記載のレーザ加工装置。   When at least one of the condensing lens and the workpiece is relatively moved along the line, the measurement laser light is emitted when the condensing lens reaches the one intersection. The laser processing apparatus according to claim 13, wherein when the condensing lens reaches the other intersection, emission of the measurement laser light is stopped. .
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