JP6381110B2 - Substrate processing method and substrate - Google Patents

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Description

本発明は、シリコン単結晶基板を加工する基板加工方法及びシリコン単結晶基板を加工して得られた基板に関する。   The present invention relates to a substrate processing method for processing a silicon single crystal substrate and a substrate obtained by processing a silicon single crystal substrate.

従来、シリコン(Si)ウェハに代表される半導体ウェハを製造する場合には、石英るつぼ内に溶融されたシリコン融液から凝固した円柱形のインゴットを適切な長さのブロックに切断して、その周縁部を目標の直径になるよう研削し、その後、ブロック化されたインゴットをワイヤソーによりウェハ形にスライスして半導体ウェハを製造するようにしている。   Conventionally, when manufacturing a semiconductor wafer represented by a silicon (Si) wafer, a cylindrical ingot solidified from a silicon melt melted in a quartz crucible is cut into blocks of an appropriate length, A peripheral edge is ground to a target diameter, and then a block ingot is sliced into a wafer shape by a wire saw to manufacture a semiconductor wafer.

このようにして製造された半導体ウェハは、前工程で回路パターンの形成等、各種の処理が順次施されて後工程に供され、この後工程で裏面がバックグラインド処理されて薄片化が図られることにより、厚さが約750μmから100μm以下、例えば75μmや50μm程度に調整される。   The semiconductor wafer manufactured in this way is subjected to various processes such as circuit pattern formation in the previous process in order and used in the subsequent process. In this subsequent process, the back surface is back-grinded and thinned. Accordingly, the thickness is adjusted to about 750 μm to 100 μm or less, for example, about 75 μm or 50 μm.

また、前記ワイヤソーに代わり、集光レンズでレーザ光の集光点をインゴットの内部に合わせ、そのレーザ光でインゴットを相対的に走査することにより、ブロック化されたインゴットの内部に面状の加工層を形成し、この加工層を剥離面としてインゴットの一部を基板として剥離するスライシングの技術が提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。   In addition, instead of the wire saw, the focusing point of the laser beam is aligned with the inside of the ingot with a condensing lens, and the ingot is relatively scanned with the laser beam, so that the surface processing is performed inside the blocked ingot. There has been proposed a slicing technique in which a layer is formed, and a part of the ingot is peeled off using the processed layer as a peeling surface (see, for example, Patent Documents 1 to 3).

従来、このような基板の剥離のためには、インゴットのブロックを他部材に仮固定し、基板の剥離後に容易に取り外せるように、改質面内の結合よりも結合力が強いような比較的接着力の弱い接着剤が使用されていた。   Conventionally, in order to peel off such a substrate, the ingot block is temporarily fixed to another member, and can be easily removed after peeling off the substrate. An adhesive with weak adhesive strength was used.

特開2012−169361号公報JP 2012-169361 A 特開2012−169363号公報JP 2012-169363 A 特開2013−161820号公報JP 2013-161820 A

しかしながら、このようにインゴットのブロックを接着剤により他部材に仮固定すると、基板の剥離後に接着剤を剥離する工程を要し、コンタミネーションを嫌う分野への基材提供には難があり、洗浄・精製工程が別途必要であった。   However, if the block of the ingot is temporarily fixed to another member with an adhesive in this way, it requires a step of peeling the adhesive after the substrate is peeled off, and it is difficult to provide a base material in a field where contamination is not desired. -A separate purification step was required.

本発明は、上述の課題に鑑みて提案されるものであって、基板を剥離する際に接着剤により他の部材に仮固定する工程を要しないような基板加工方法及びこのような方法により加工された基板を提供することを目的とする。   The present invention is proposed in view of the above-described problems, and does not require a step of temporarily fixing to another member with an adhesive when the substrate is peeled off, and processing by such a method. It is an object to provide a finished substrate.

この出願に係る基板加工方法は、単結晶シリコン基板を加工するものであって、レーザ集光手段により前記基板の表面に向けてレーザ光を照射して前記基板の内部にレーザ光を集光しつつ、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加工層を形成する工程と、前記基板に応力を加え、前記基板の加工層から表面側の部分を剥離する工程とを含む。前記加工層は、前記基板の表面から所定深さに形成された所定厚みの多結晶構造であってもよい。   The substrate processing method according to this application is to process a single crystal silicon substrate, and the laser condensing means irradiates the surface of the substrate with laser light to condense the laser light inside the substrate. The process of forming a processing layer inside the substrate by relatively moving the laser focusing means and the substrate, and the step of applying stress to the substrate and peeling the surface side portion from the processing layer of the substrate Including. The processed layer may have a polycrystalline structure with a predetermined thickness formed at a predetermined depth from the surface of the substrate.

前記応力は、曲げ応力又は引っ張り応力であってもよい。前記応力は、前記基板を曲げること、又は前記基板の表面を引っかくことにより印加されてもよい。前記基板の表面を引っかくことは、ガラス切り又はけがきペンを用いて手動で行ってもよい。前記基板の表面は、鏡面仕上げされていてもよい。   The stress may be a bending stress or a tensile stress. The stress may be applied by bending the substrate or scratching the surface of the substrate. The surface of the substrate may be scratched manually using a glass cutter or a scribing pen. The surface of the substrate may be mirror-finished.

前記基板を切断し、切断された端面から加工層が露出するようにする工程をさらに含み、前記剥離する工程は、この切断した基板を剥離してもよい。前記基板を切断する工程は、ダイシング装置又はガラス切り若しくはけがきペンを用いて自動又は手動で行ってもよい。   The method may further include a step of cutting the substrate and exposing a processed layer from the cut end surface, and the peeling step may peel the cut substrate. The step of cutting the substrate may be performed automatically or manually using a dicing apparatus or a glass cutting or scribing pen.

この出願に係る基板は、前記単結晶シリコン基板を前記基板加工方法によって加工することによって得られたものである。   The substrate according to this application is obtained by processing the single crystal silicon substrate by the substrate processing method.

本発明によると、基板を剥離する際に基板を接着剤で仮固定する必要がなく、仮固定に使用する接着剤によるコンタミネーションが存在しない。また接着剤による仮固定の工程がなく、接着剤の剥離工程やコンタミネーションを除くための洗浄・精製工程も必要ないので工数が低減される。   According to the present invention, it is not necessary to temporarily fix the substrate with an adhesive when peeling the substrate, and there is no contamination due to the adhesive used for temporary fixing. In addition, since there is no temporary fixing step with an adhesive, and there is no need for an adhesive peeling step or a cleaning / purifying step for removing contamination, man-hours are reduced.

基板加工方法の一連の工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a series of processes of a board | substrate processing method. 基板加工装置の斜視図である。It is a perspective view of a substrate processing apparatus. レーザ光の走査による加工層の形成を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining formation of the process layer by the scan of a laser beam. レーザ光の集光による加工層の形成を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining formation of the process layer by condensing of a laser beam. 多数の変質部からなる加工層を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the processing layer which consists of many property-change parts. レーザ集光部の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of a laser condensing part. ダイシングとスライシングを説明する図である。It is a figure explaining dicing and slicing. 基板加工方法の具体例を示す写真である。It is a photograph which shows the specific example of a board | substrate processing method.

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimensions, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from the actual ones. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.

又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。   Further, the embodiments described below exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the embodiments of the present invention include the material, shape, structure, The layout is not specified as follows. Various modifications can be made to the embodiment of the present invention within the scope of the claims.

図1に示すように、本実施の形態の基板加工方法は、レーザ光による基板の内部加工の工程(S1)、ダイシングの工程(S2)及びブレーキングの工程(S3)を含む一連の工程から構成されている。以下では、これらの各工程について順に説明する。   As shown in FIG. 1, the substrate processing method of the present embodiment includes a series of steps including an internal processing step (S1) of a substrate by a laser beam, a dicing step (S2), and a braking step (S3). It is configured. Below, these each process is demonstrated in order.

(基板のレーザ加工)
最初の工程S1においては、基板の内部加工を行う。この工程は、基板加工装置によって実施される。本実施の形態では、基板加工装置が加工する基板には、シリコン単結晶の基板を使用する。この基板は、シリコン単結晶のインゴットを適切な長さに切断したブロックを使用してもよい。
(Laser processing of substrate)
In the first step S1, internal processing of the substrate is performed. This step is performed by a substrate processing apparatus. In this embodiment, a silicon single crystal substrate is used as a substrate to be processed by the substrate processing apparatus. For this substrate, a block obtained by cutting a silicon single crystal ingot to an appropriate length may be used.

図2は、基板加工装置100の構成を示す斜視図である。基板加工装置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。   FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the substrate processing apparatus 100. The substrate processing apparatus 100 includes a stage 110, a stage support 120 that supports the stage 110 so that the stage 110 can move in the XY directions, and a substrate fixture 130 that is disposed on the stage 110 and fixes the substrate 10. Yes.

また、基板加工装置100は、パルスレーザ光を発生するレーザ光源160と、集光レンズ170及び収差補正部180を含むレーザ集光部190とを有し、レーザ光源160から発したレーザ光Bをレーザ集光部190を介して基板10の鏡面仕上げされた表面に向けて照射する。   Further, the substrate processing apparatus 100 includes a laser light source 160 that generates pulsed laser light, and a laser condensing unit 190 that includes a condensing lens 170 and an aberration correction unit 180, and emits laser light B emitted from the laser light source 160. Irradiation is performed toward the mirror-finished surface of the substrate 10 through the laser condensing unit 190.

基板10に集光して照射されるレーザ光Bの集光点は、基板10内部において、表面から所定の深さの領域に所定の形状の軌跡を形成することで、表面に水平方向に2次元状の加工層を形成することができる。この加工層は、レーザ光Bが集光され溶融した部分が後に急速に冷却されてなる応力ひずみを有する多結晶構造を含み、他の単結晶の部分と比べて脆弱な構造になっている。   The condensing point of the laser beam B which is condensed and irradiated on the substrate 10 is 2 in the horizontal direction on the surface by forming a locus of a predetermined shape in a region of a predetermined depth from the surface inside the substrate 10. A dimensionally processed layer can be formed. This processed layer includes a polycrystalline structure having a stress strain in which a portion where the laser beam B is condensed and melted is rapidly cooled later, and has a weaker structure than other single crystal portions.

図3は、レーザ集光部190により基板10の表面20tからレーザ光Bを集光して内部に加工層21を形成していくことを説明する図である。基板10には、レーザ集光部190により、調整したレーザ光Bを基板10の表面20tに照射して基板10内部にレーザ光Bを集光している。   FIG. 3 is a view for explaining that the laser beam B is condensed from the surface 20t of the substrate 10 by the laser condensing unit 190 to form the processed layer 21 therein. The substrate 10 is irradiated with the adjusted laser light B on the surface 20 t of the substrate 10 by the laser condensing unit 190 to condense the laser light B inside the substrate 10.

集光されたレーザ光は、集光部分の単結晶部材を変質(改質)させつつ、レーザ集光部190と基板10とを相対的に移動させることで、基板10内部に、表面20tから任意の深さで水平方向に延在する加工層21を形成する。集光点は、基板10の表面20tから任意の深さ位置で水平方向において、走査方向Sにピッチpにて断続して照射されつつ移動し、走査端に達するとオフセット方向Fにオフセットwだけ進められて走査が折り返される。   The condensed laser light is moved (modified) from the surface 20t into the substrate 10 by relatively moving the laser condensing unit 190 and the substrate 10 while modifying (modifying) the single crystal member in the condensing portion. A processed layer 21 extending in the horizontal direction at an arbitrary depth is formed. The condensing point moves from the surface 20t of the substrate 10 in an arbitrary depth position in the horizontal direction while being intermittently irradiated with the pitch p in the scanning direction S, and when it reaches the scanning end, it is only offset w in the offset direction F. Advance and wrap the scan.

図4は、レーザ光Bの照射により基板10の内部に加工層21を形成することを説明する模式的な断面図である。本実施の形態で加工する基板10は、パルスレーザ光Bをシリコン単結晶からなる基板10の鏡面仕上げされた表面20tから集光することで、この表面20tと離間しかつこの表面20tから任意の深さで水平方向に延びる加工層21を形成する。その結果、この基板10は、加工層21と、この加工層21の両面側にそれぞれ隣接する非加工層22とからなるようになる。   FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining that the processed layer 21 is formed inside the substrate 10 by irradiation with the laser beam B. FIG. The substrate 10 to be processed in the present embodiment collects the pulse laser beam B from the mirror-finished surface 20t of the substrate 10 made of silicon single crystal, so that the substrate 10 is separated from the surface 20t and arbitrarily separated from the surface 20t. A processed layer 21 extending in the horizontal direction at a depth is formed. As a result, the substrate 10 includes a processed layer 21 and a non-processed layer 22 adjacent to both sides of the processed layer 21.

図5は、多数の変質部からなる加工層21を示す基板10の拡大断面図である。加工層21には、レーザ光Bの走査方向Sに沿って形成された多結晶構造の変質部21cが、互いにピッチpを有して配列されている。   FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the substrate 10 showing the processed layer 21 composed of a number of altered portions. In the processed layer 21, altered portions 21 c having a polycrystalline structure formed along the scanning direction S of the laser beam B are arranged with a pitch p.

図6は、レーザ集光部190の具体例を示す図である。この具体例は、オリンパス製レンズLCPLN100XIRであり、集光レンズ170及び収差補正部180、NA=0.85の補正環210を含むシリコン用赤外光の収差補正環付対物レンズ200として構成されている。この収差補正環付対物レンズ200においては、補正環210の手動回転によって収差補正部180の収差補正量を設定することができる。   FIG. 6 is a diagram illustrating a specific example of the laser condensing unit 190. A specific example of this is an Olympus lens LCPLN100XIR, which is configured as an objective lens 200 with an aberration correction ring for silicon infrared light including a condenser lens 170, an aberration correction unit 180, and a correction ring 210 with NA = 0.85. Yes. In this objective lens 200 with an aberration correction ring, the aberration correction amount of the aberration correction unit 180 can be set by manual rotation of the correction ring 210.

レーザ集光部190は、上記具体例に限定されず、本加工目的に適したものを作製しても構わない。その場合のレーザ集光部はNA=0.5〜0.9の対物レンズ及び収差補正環付き収差補正部で構成される。このような収差補正環を利用することにより、基板10内におけるレーザ光Bの集光点を所望の形状に設定することができる。   The laser condensing unit 190 is not limited to the specific example described above, and a laser condensing unit 190 suitable for this processing purpose may be manufactured. In this case, the laser condensing unit includes an objective lens with NA = 0.5 to 0.9 and an aberration correction unit with an aberration correction ring. By using such an aberration correction ring, the condensing point of the laser beam B in the substrate 10 can be set to a desired shape.

(基板のダイシング)
ステップS1で加工層21を形成した基板10は、次のステップS2においてダイシングする。図7は、ダイシングと及びスライシングが生じる際の結合力の強弱を模式化した図である。
(Substrate dicing)
The substrate 10 on which the processed layer 21 is formed in step S1 is diced in the next step S2. FIG. 7 is a diagram schematically showing the strength of the binding force when dicing and slicing occur.

図7(a)に模式的に示すように、シリコン単結晶からなる基板10は所定間隔で配列したシリコン原子31から構成されるが、レーザ内部加工条件によっては、シリコン原子31間には未反応の共有結合32とレーザ照射によって変質(改質)された結合33が存在する条件となる。このうち、未反応の共有結合32はシリコン原子31間の本来の結合であり、レーザ照射によって変質(改質)された結合33は加工層21に相当する脆弱化された部分に対応する結合である。   As schematically shown in FIG. 7 (a), the substrate 10 made of silicon single crystal is composed of silicon atoms 31 arranged at a predetermined interval. However, depending on the laser internal processing conditions, there is no reaction between the silicon atoms 31. The covalent bond 32 and the bond 33 modified (modified) by laser irradiation exist. Among these, the unreacted covalent bond 32 is an original bond between the silicon atoms 31, and the bond 33 modified (modified) by laser irradiation is a bond corresponding to a weakened portion corresponding to the processed layer 21. is there.

図中のレーザ照射によって変質(改質)された結合33は、図3〜5に示した基板10に形成された加工層21の方向に延びている。ダイシングは、加工層21の方向に延びるレーザ照射によって変質(改質)された結合に垂直な切断層35により基板10を切断するものである。このためには、シリコン原子31間の未反応の共有結合32よりも大きい応力を加えることによって、未反応の共有結合32をしたシリコン原子31間を劈開する必要がある。   The bonds 33 modified (modified) by laser irradiation in the drawing extend in the direction of the processed layer 21 formed on the substrate 10 shown in FIGS. In the dicing, the substrate 10 is cut by a cutting layer 35 perpendicular to a bond that has been altered (modified) by laser irradiation extending in the direction of the processed layer 21. For this purpose, it is necessary to cleave between the silicon atoms 31 having the unreacted covalent bond 32 by applying a larger stress than the unreacted covalent bond 32 between the silicon atoms 31.

図3に示す基板10において、表面20tに垂直な方向に基板10を切断することにより、基板10が所定寸法になるようにダイシングすることができる。ダイシングにより、基板10の加工層21は、基板10が切断層35によって切断された端面に露出される。   In the substrate 10 shown in FIG. 3, the substrate 10 can be diced so as to have a predetermined dimension by cutting the substrate 10 in a direction perpendicular to the surface 20t. By the dicing, the processed layer 21 of the substrate 10 is exposed on the end surface of the substrate 10 cut by the cutting layer 35.

ダイシングは、基板10を完全に切断することに限られない。例えば、基板10の表面20tから所定深さとなる溝状の切込みによって切断層35を形成するようなハーフカットであってもよい。この切断層35は、表面20tから加工層21の深さに到達して、加工層21を端面に露出させてもよいし、結晶の劈開により加工層21を端面に露出させてもよい。   Dicing is not limited to completely cutting the substrate 10. For example, a half cut in which the cut layer 35 is formed by a groove-like cut having a predetermined depth from the surface 20t of the substrate 10 may be used. The cutting layer 35 may reach the depth of the processed layer 21 from the surface 20t, and the processed layer 21 may be exposed to the end face, or the processed layer 21 may be exposed to the end face by cleaving the crystal.

ダイシングは、例えばダイシング装置を用いて基板10を自動的に切断又はハーフカットすることができる。また、例えばガラス切りを用いて基板10の表面20tに溝を形成したり、さらに力を加えて溝の部分から割断したりすることもできる。   In the dicing, the substrate 10 can be automatically cut or half-cut using a dicing apparatus, for example. Further, for example, it is possible to form a groove on the surface 20t of the substrate 10 by using glass cutting, or to apply a force to cleave from the groove portion.

(基板のブレーキング)
ステップS2でダイシングした基板10は、次のステップS3においてブレーキングする。図7(b)に模式的に示すシリコン原子31が所定間隔で配列してなる基板10において、前述のように、シリコン原子31間には未反応の共有結合32とレーザ照射によって変質(改質)された結合33が存在し、未反応の共有結合32はシリコン原子31間の本来の結合であり、レーザ照射によって変質(改質)された結合33は加工層21に相当する脆弱化された部分に対応する。
(Board braking)
The substrate 10 diced in step S2 is braked in the next step S3. In the substrate 10 in which silicon atoms 31 schematically shown in FIG. 7B are arranged at predetermined intervals, as described above, the silicon atoms 31 are altered (modified) by unreacted covalent bonds 32 and laser irradiation. ), And the unreacted covalent bond 32 is an original bond between the silicon atoms 31, and the bond 33 modified (modified) by laser irradiation is weakened corresponding to the processed layer 21. Corresponds to the part.

ブレーキングは、加工層21の方向に延びるレーザ照射によって変質(改質)された結合33に沿った水平な切断層35により基板10を分断するものである。このためには、シリコン原子31間のレーザ照射によって変質(改質)された結合33より大きいが、未反応の共有結合32より小さい応力を加えることにより、レーザ照射によって変質(改質)された結合33のみを分断し、未反応の共有結合32を残すことができる。   In the breaking, the substrate 10 is divided by a horizontal cutting layer 35 along the bond 33 that has been altered (modified) by laser irradiation extending in the direction of the processed layer 21. For this purpose, it is larger than the bond 33 modified (modified) by the laser irradiation between the silicon atoms 31, but is modified (modified) by the laser irradiation by applying a stress smaller than the unreacted covalent bond 32. Only the bond 33 can be broken, leaving an unreacted covalent bond 32.

ここで、未反応の共有結合32とレーザ照射によって変質(改質)された結合33は、基板10内部に加工層21を形成するレーザ照射の条件によって制御することができる。ブレーキングはレーザ照射によって変質(改質)された結合32が弱いほど容易になるが、このためにはレーザ光Bが高出力であり、変質部21cのピッチpが小さいことが有利である。   Here, the unreacted covalent bond 32 and the bond 33 altered (modified) by laser irradiation can be controlled by the laser irradiation conditions for forming the processed layer 21 inside the substrate 10. The braking becomes easier as the bond 32 that has been altered (modified) by laser irradiation becomes weaker. For this purpose, it is advantageous that the laser beam B has a high output and the pitch p of the altered portion 21c is small.

図3に示す基板10において、加工層21はレーザ照射によって変質(改質)された結合33が形成された脆弱な部分である。また、ステップS2のダイシングの工程により、基板10に所定の処理が施されている。したがって、基板10の加工層21において、加工層21から表面20tまでの非加工層22を容易に分断して剥離することができる。   In the substrate 10 shown in FIG. 3, the processed layer 21 is a fragile portion where a bond 33 that has been altered (modified) by laser irradiation is formed. In addition, the substrate 10 is subjected to a predetermined process by the dicing process in step S2. Therefore, in the processed layer 21 of the substrate 10, the non-processed layer 22 from the processed layer 21 to the surface 20 t can be easily divided and separated.

このブレーキングの工程により、基板10の表面20tから離れて水平方向に延びる加工層21を切断層35として分断し、加工層21から表面20tまでの非加工層22を剥離することができる。したがって、このブレーキングの工程により、1枚の基板10をスライシングし、加工層21から表面20tまでの剥離した非加工層22の第1の基板と、加工層21から裏側面までの非加工層22の第2の基板とからなる2枚の基板にスライシングすることができる。   By this braking process, the processed layer 21 that is separated from the surface 20t of the substrate 10 and extends in the horizontal direction can be divided as the cutting layer 35, and the non-processed layer 22 from the processed layer 21 to the surface 20t can be peeled off. Therefore, the first substrate of the non-processed layer 22 separated from the processed layer 21 to the surface 20t and the non-processed layer from the processed layer 21 to the back side surface are sliced by this braking process. Slicing can be performed on two substrates composed of 22 second substrates.

このような基板10のブレーキングは、適切な装置を用いて自動で行うことができる。例えば、適切な固定具に固定した基板10を曲げたり引っ張ったりして、基板10に印加する曲げ応力、引っ張り応力などを次第に増加させることができる。基板10の加工層21に加わる応力が増加して加工層21が耐えられる閾値を越えると、加工層21の応力歪が開放されて加工層21が自発的に破断される。   Such braking of the substrate 10 can be performed automatically using an appropriate device. For example, the bending stress or tensile stress applied to the substrate 10 can be gradually increased by bending or pulling the substrate 10 fixed to an appropriate fixture. When the stress applied to the processed layer 21 of the substrate 10 increases and exceeds a threshold that the processed layer 21 can withstand, the stress strain of the processed layer 21 is released and the processed layer 21 is spontaneously broken.

また、基板10のブレーキングは、適切な工具を用いて手動で行うこともできる。例えば、ガラス切りやけがきペンを用いてダイシングした基板10の表面を引っかくことにより、加工層21から表面20t側の非加工層21を剥離することができる。工具によって基板10の加工層21に加えられた応力が加工層21が耐えられる閾値を越えると、加工層21の応力歪が解放されて加工層21が破断される。   The braking of the substrate 10 can also be performed manually using an appropriate tool. For example, the non-processed layer 21 on the surface 20t side can be peeled from the processed layer 21 by scratching the surface of the substrate 10 diced using a glass cutting or scribing pen. When the stress applied to the processed layer 21 of the substrate 10 by the tool exceeds a threshold that the processed layer 21 can withstand, the stress strain of the processed layer 21 is released and the processed layer 21 is broken.

このように、本実施の形態では、加工層21の方向に延びるシリコン原子31間のレーザ照射によって変質(改質)された結合33が他の方向の未反応の共有結合32よりも弱いことを利用し、基板10を他部材に接着して固定する工程を必要とすることなく、基板10に応力を印加して直接スライシングして単離基材を得ることを可能としている。   Thus, in the present embodiment, the bond 33 modified (modified) by the laser irradiation between the silicon atoms 31 extending in the direction of the processed layer 21 is weaker than the unreacted covalent bond 32 in the other direction. It is possible to obtain an isolated base material by applying a stress to the substrate 10 and directly slicing it without using a step of bonding and fixing the substrate 10 to another member.

したがって、本実施の形態は、接着剤を使用することがなく、コンタミネーションが生じることがない。また、基板10を他部材に接着する工程、他部材に接着した基板10を剥離して洗浄・乾燥する工程が必要なく、工数が削減される。更にコンタミネーションを除くための精製工程も必要としない。   Therefore, this embodiment does not use an adhesive and does not cause contamination. Further, there is no need for a step of bonding the substrate 10 to another member and a step of peeling, cleaning, and drying the substrate 10 bonded to the other member, and man-hours are reduced. Furthermore, no purification step is necessary to remove contamination.

以下、本実施の形態の基板加工方法を適用した実施例を示す。表1に示す実施例1〜10において、実施例1〜4はレーザ光源160に用いるレーザ発振器として固体半導体レーザを用い、実施例5、6はQスイッチレーザを、実施例7は第1のファイバレーザ、実施例8〜10は第2のファイバレーザを用いた。発振波長は、いずれも1062±2nmであった。   Examples in which the substrate processing method of this embodiment is applied will be described below. In Examples 1 to 10 shown in Table 1, Examples 1 to 4 use a solid-state semiconductor laser as a laser oscillator used for the laser light source 160, Examples 5 and 6 are Q-switched lasers, and Example 7 is a first fiber. The laser, Examples 8-10 used a second fiber laser. The oscillation wavelength was 1062 ± 2 nm in all cases.

実施例1〜10では、ともに赤外光用の倍率100、NAが0.85の対物レンズを用いた。レーザ光のパルス周波数、出力、パルス幅、焦点位置(DF)、収差補正環、加工ピッチp、加工オフセットwは表に示すとおりである。また、基板10の厚さは725μmであった。   In each of Examples 1 to 10, an objective lens having a magnification of 100 for infrared light and an NA of 0.85 was used. The pulse frequency, output, pulse width, focal position (DF), aberration correction ring, processing pitch p, and processing offset w of the laser light are as shown in the table. The thickness of the substrate 10 was 725 μm.

これらの実施例1〜10では、表1の条件にしたがいステップS1により基板10に加工層21を形成した。その後、ステップS2の基板10の厚さ725μmに対して切り込み深さ575μmのハーフカットによるダイシングを施した後、ステップS3のブレーキングにより加工層21にて基板を分断し、加工層21から表面側の非加工層22を剥離することができた。実施例1〜4は、けがきペンを用いてウェハ表面に傷を付け、手動でも加工痕の切り出しを行い、加工層21から表面側の非加工層22を剥離することができた。   In these Examples 1 to 10, the processed layer 21 was formed on the substrate 10 in step S1 according to the conditions in Table 1. Then, after dicing by half-cutting with a cutting depth of 575 μm with respect to the thickness 725 μm of the substrate 10 in step S2, the substrate is divided by the processing layer 21 by braking in step S3. The non-processed layer 22 could be peeled off. In Examples 1 to 4, the surface of the wafer was scratched using a scribing pen, and the processing traces were cut out manually to peel off the non-processed layer 22 on the surface side from the processed layer 21.

図8は、スライシングの具体例の結果を示す写真である。この具体例では、発振波長1062±2nm、パルス幅190ns、出力0.9Wのレーザ光源160を用いた。そして、DF50μm、シリコン収差補正環0.3mm、レーザ照射の加工ピッチ2μm、加工オフセット2μmという条件で基板10をレーザ加工して加工層21を形成した。他の条件は上記の実施例と同様である   FIG. 8 is a photograph showing the result of a specific example of slicing. In this specific example, a laser light source 160 having an oscillation wavelength of 1062 ± 2 nm, a pulse width of 190 ns, and an output of 0.9 W was used. The processed layer 21 was formed by laser processing the substrate 10 under the conditions of DF 50 μm, silicon aberration correction ring 0.3 mm, laser irradiation processing pitch 2 μm, and processing offset 2 μm. Other conditions are the same as in the above embodiment.

その後、基板10を曲げることにより基板10に曲げ応力を加えたところ、表面20tにクラックが発生した。表面20tの浮いた部分をけがきペンやガラス切りなどを用いて引っかくことにより、加工層21より表面20t側の非加工層22を剥離することができた。図中には、この剥離により露出された、加工層21における剥離面10aが示されている。   Then, when the bending stress was applied to the board | substrate 10 by bending the board | substrate 10, the crack generate | occur | produced in the surface 20t. The non-processed layer 22 on the surface 20t side from the processed layer 21 could be peeled off by scratching the floating part of the surface 20t with a scribing pen or glass cutter. In the figure, the peeling surface 10a in the processed layer 21 exposed by this peeling is shown.

比較例Comparative example

実施例と比較するため、表2の条件で基板10にレーザ加工を行い、その後で基板10にダイシングを施した。他の条件は、上記の実施例と同様である。この後、基板10に曲げ応力を加えることによるブレーキングを試みたが、比較例1〜14ではいずれも失敗し、加工層21にて基板10を分断することはできなかった。比較例1〜4は、けがきペンを用いてウェハ表面に傷を付け、手動でも加工痕の切り出しを行ったが、いずれも失敗し、加工層21にて基板10を分断することはできなかった。   For comparison with the example, the substrate 10 was subjected to laser processing under the conditions shown in Table 2, and then the substrate 10 was diced. Other conditions are the same as in the above embodiment. Thereafter, braking by applying a bending stress to the substrate 10 was attempted. However, all of Comparative Examples 1 to 14 failed, and the substrate 10 could not be divided by the processed layer 21. In Comparative Examples 1 to 4, the surface of the wafer was scratched using a scribing pen, and processing marks were cut out manually, but all failed, and the substrate 10 could not be divided at the processing layer 21. It was.

10 基板
20t 表面
21 加工層
22 非加工層
100 基板加工装置
190 レーザ集光部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Substrate 20t Surface 21 Processed layer 22 Non-processed layer 100 Substrate processing apparatus 190 Laser condensing part

Claims (7)

単結晶シリコン基板を加工する基板加工方法であって、
レーザ集光手段により前記基板の表面に向けてレーザ光を照射して前記基板の内部にレーザ光を集光しつつ、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加工層を形成する工程と、
前記基板に応力を加え、前記基板の加工層から表面側の部分を剥離する工程と
を含み、前記応力は曲げ応力又は引っ張り応力であり、前記応力は前記基板を曲げること、又は前記基板の表面を引っかくことにより印加されることを特徴とする基板加工方法。
A substrate processing method for processing a single crystal silicon substrate,
While irradiating the surface of the substrate with laser light by the laser condensing means and condensing the laser light inside the substrate, the laser condensing means and the substrate are relatively moved to move inside the substrate. Forming a processed layer;
Stress was added to the substrate, seen including a step of peeling the portion of the surface side from the processing layer of the substrate, the stress is the bending stress or tensile stress, the stress to bend the substrate, or the substrate A substrate processing method, wherein the substrate is applied by scratching the surface .
前記加工層は、前記基板の表面から所定深さに形成された所定厚みの多結晶構造であることを特徴とする請求項1に記載の基板加工方法。   The substrate processing method according to claim 1, wherein the processed layer has a polycrystalline structure with a predetermined thickness formed at a predetermined depth from the surface of the substrate. 前記基板の表面を引っかくことは、ガラス切り又はけがきペンを用いて手動で行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の基板加工方法。   The substrate processing method according to claim 1, wherein the scratching of the surface of the substrate is performed manually using a glass cutter or a scribing pen. 前記基板を切断し、切断された端面から加工層が露出するようにする工程をさらに含み、前記剥離する工程は、前記切断した基板に応力を加えて剥離することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の基板加工方法。   The method further comprises a step of cutting the substrate so that a processed layer is exposed from the cut end face, and the peeling step applies a stress to the cut substrate and peels off. 4. The substrate processing method according to any one of 3 above. 前記基板を切断する工程は、ダイシング装置又はガラス切り若しくはけがきペンを用いて自動又は手動で行うことを特徴とする請求項4に記載の基板加工方法。   5. The substrate processing method according to claim 4, wherein the step of cutting the substrate is performed automatically or manually using a dicing apparatus or a glass cutting or scribing pen. 前記基板の表面は、鏡面仕上げされていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の基板加工方法。   The substrate processing method according to claim 1, wherein the surface of the substrate is mirror-finished. 前記単結晶シリコン基板を請求項1〜6のいずれか一項に記載の基板加工方法によって加工することによって得られた基板。 The board | substrate obtained by processing the said single crystal silicon substrate by the board | substrate processing method as described in any one of Claims 1-6.
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