JP6202694B2 - 基板加工方法及び基板加工装置 - Google Patents
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Description
図1は、基板内部加工装置100の構成を示す斜視図である。基板内部加工装置100は、ステージ110と、ステージ110がXY方向に移動可能なように支持するステージ支持部120と、ステージ110上に配置され、基板10を固定する基板固定具130とを有している。
図11は、割断装置を示す正面図である。第3又は第4の実施の形態によって内部改質層14が形成された基板10は、この割断装置を用いて内部改質層14において割断される。
図12は、水中で金属板20から基板10を剥離する方法を説明する図である。水槽60に蓄えた80〜100℃の温水に、金属板20、21に接着剤25で接着された基板10を浸す。所定時間経過すると接着剤25が水と所定の反応を生じ、接着剤25から接着力が失われるので、水中で基板10から接着剤25を剥離することにより、金属板20、21から基板10を分離することができる。
図13は、レーザ集光部の具体例を示す図である。この具体例において、レーザ集光部160は、例えば高NAで作動距離の長い対物レンズ170と基板10の表面側に設けた平凸レンズ180との組み合わせによって実現している。
基板内部加工装置100において、x軸、y軸方向にそれぞれ最大速度200mm/sで移動可能なxyステージ110上に、大きさ50×50mm、厚み0.7mm、表面が鏡面仕上げ加工された単結晶シリコンからなる基板10を載置固定した。
この照射例2においては、対物レンズ200の補正環210を0.6mmに設定した。他の条件は照射例1と同様である。この照射例2では、図16に示すように、基板10における加工痕の長さは30μmに減少し、かつ隣接する加工痕同士が連結する状態が確認できた。
この照射例3においては、照射例2と同様に対物レンズ200補正環210を0.6mmに設定した。そして、基板10を載置したステージ110のy方向送りを1μmピッチで50000回とすることで、基板10の50×50mmの領域を加工したサンプルを作成した。他の条件は照射例1と同様である。
この照射例4においては、対物レンズ200の補正環210を0.6mmに設定し、ステージ110の7方向への送りを2μmピッチで25000回とした。他の条件は照射例3と同様である。この照射例4においても、内部加工領域14を境に基板10が剥離し、10mm×10mmでそれぞれ厚さ300μm、400μm厚の2枚のシリコン基板が得られた。
この照射例5においては、対物レンズ200の補正環210を0.3mmに設定した。他の条件は、照射例3と同様である。この照射例5においても、照射例3と同様の処理によって基板10を内部改質層14を境に剥離することを試みた。しかしながら、基板10と接着剤層の界面で剥離が発生し、内部改質層14を境として剥離することはできなかった。
この照射例6においては、対物レンズ200の補正環210を0.0mmにした。他の条件は、照射例5と同様である。この照射例6においても、基板10と接着剤層の界面で剥離が発生し、内部改質層14を境として剥離することはできなかった。
シリコンカーバイド(SiC)等にも同様に適用することができる。
14 内部改質層
100 基板内部加工装置
110 ステージ
120 ステージ支持部
150 レーザ光源
160 レーザ集光部
170 対物レンズ
180 平凸レンズ
190 レーザ光
Claims (16)
- 結晶基板を加工する基板加工装置であって、
レーザ光源からのレーザ光を補正環による収差補正をして基板の表面に向けて照射し、前記基板内部にレーザ光を集光するレーザ集光手段と、
前記レーザ集光手段を前記基板上に非接触に配置する位置決め手段とを有し、
前記レーザ集光手段と前記基板を相対的に移動させて、前記基板内部に改質層を形成し、
前記レーザ集光手段は、レーザ光を光軸に軸対称に集光するとともに、前記基板内部において、前記収差補正により、前記レーザ集光手段の外周部に入射したレーザ光が前記レーザ集光手段の内周部に入射した光よりも前記レーザ集光手段側で集光することで、前記改質層の厚さが小さくなるように構成されていることを特徴とする基板加工装置。 - 前記レーザ集光手段は、レーザ光の集光を調整する集光調整手段を有することを特徴とする請求項1に記載の基板加工装置。
- 前記集光調整手段は、前記基板における表面から裏面に至るまでの深さに集光位置を調整することができることを特徴とする請求項2に記載の基板加工装置。
- 前記照射されるレーザ光は、パルス状であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の基板加工装置。
- 前記改質層は、前記基板の表面と平行に形成されることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の基板加工装置。
- 前記基板の表面は、鏡面仕上げであることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の基板加工装置。
- 前記基板は、シリコン単結晶基板又はシリコンカーバイド単結晶基板である請求項1から6のいずれか一項に記載の基板加工装置。
- 前記基板を保持する基板保持手段をさらに有し、前記レーザ集光手段と前記基板保持手段に保持された前記基板を相対的に移動させることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の基板加工装置。
- 結晶基板を加工する基板加工方法であって、
レーザ光源からのレーザ光を補正環による収差補正をして基板の表面に向けて照射し、前記基板内部にレーザ光を集光するレーザ集光手段を基板上に非接触に配置する位置決め工程と、
前記レーザ集光手段と前記基板を相対的に移動させて、前記基板内部に改質層を形成する工程とを有し、
前記補正環による前記収差補正では、前記レーザ集光手段でレーザ光を光軸に軸対称に集光するとともに、前記基板内部において、前記レーザ集光手段の外周部に入射したレーザ光を、前記レーザ集光手段の内周部に入射した光よりも前記レーザ集光手段側で集光させることで前記改質層の厚さを小さくすることを特徴とする基板加工方法。 - 前記レーザ集光手段におけるレーザ光の集光を調整する集光調整工程をさらに有することを特徴とする請求項9に記載の基板加工方法。
- 前記集光調整工程は、前記基板における表面から裏面に至るまでの深さに集光位置を調整することができることを特徴とする請求項10に記載の基板加工方法。
- 前記集光調整工程は、前記レーザ光が前記基板の表面に集光するように調整することを特徴とする請求項10又は11に記載の基板加工方法。
- 前記集光調整工程は、前記レーザ光が前記基板の裏面に集光するように調整することを特徴とする請求項10又は11に記載の基板加工方法。
- 前記改質層は、前記基板の表面と平行に形成されることを特徴とする請求項10に記載の基板加工方法。
- 前記改質層を形成した後、前記集光調整工程により集光点を前記レーザ集光手段側に移動し、第2の改質層を形成することを特徴とする請求項14に記載の基板加工方法。
- 前記基板を保持する工程をさらに有することを特徴とする請求項9から15のいずれか一項に記載の基板加工方法。
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