JPH0145225B2 - - Google Patents
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- JPH0145225B2 JPH0145225B2 JP7314780A JP7314780A JPH0145225B2 JP H0145225 B2 JPH0145225 B2 JP H0145225B2 JP 7314780 A JP7314780 A JP 7314780A JP 7314780 A JP7314780 A JP 7314780A JP H0145225 B2 JPH0145225 B2 JP H0145225B2
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- laser
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
- H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/36—Removing material
- B23K26/362—Laser etching
- B23K26/364—Laser etching for making a groove or trench, e.g. for scribing a break initiation groove
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、たとえば半導体ウエハの熱影響層の
形成を抑制しながら幅の狭いかつ溝の深いスクラ
イブができるレーザスクライブ装置に関する。
形成を抑制しながら幅の狭いかつ溝の深いスクラ
イブができるレーザスクライブ装置に関する。
従来、半導体ウエハ上にチツプを形成する場
合、同ウエハ上に設けられたスクライブ線に沿つ
てレーザビームを照射して溝を形成し、この溝に
より同ウエハを分割してチツプを得ていた。この
用途に用いられるレーザとしては、YAGロツド
を連続的に励起するとともに、超音波式Ｑスイツ
チを利用してピーク出力を高めた連続励起Ｑスイ
ツチパルスYAGレーザが一般的である。
合、同ウエハ上に設けられたスクライブ線に沿つ
てレーザビームを照射して溝を形成し、この溝に
より同ウエハを分割してチツプを得ていた。この
用途に用いられるレーザとしては、YAGロツド
を連続的に励起するとともに、超音波式Ｑスイツ
チを利用してピーク出力を高めた連続励起Ｑスイ
ツチパルスYAGレーザが一般的である。
ところで、前記スクライブ線はウエハ上に高密
度で描かれているので、レーザによりスクライブ
するときは、そのスクライブ幅はできるだけ狭い
方がよい。そのため、スクライブ線に沿つて切り
溝を形成する場合は、レーザビームの集光スポツ
トの極めて小さいレーザが望まれている。
度で描かれているので、レーザによりスクライブ
するときは、そのスクライブ幅はできるだけ狭い
方がよい。そのため、スクライブ線に沿つて切り
溝を形成する場合は、レーザビームの集光スポツ
トの極めて小さいレーザが望まれている。
そこで、前記YAGレーザにおいては、連続励
起YAGロツド、超音波Ｑスイツチ、モードセレ
クタ、共振器ミラーを適切に組合わせることによ
り、発振横モードをシングルモードとし、集光ス
ポツトの小さなレーザビームを得ている。実用的
には20〜30μｍのスポツト集光し、Siウエハなど
をスクライブしている。
起YAGロツド、超音波Ｑスイツチ、モードセレ
クタ、共振器ミラーを適切に組合わせることによ
り、発振横モードをシングルモードとし、集光ス
ポツトの小さなレーザビームを得ている。実用的
には20〜30μｍのスポツト集光し、Siウエハなど
をスクライブしている。
ところで、近年、前記Siウエハ以外にサフアイ
ヤウエハも用いられ始め、このサフアイヤウエハ
のスクライブも要求されてきた。ところが、サフ
アイヤはYAGレーザ光の波長1.06μｍに対しては
吸収率が低いため、レーザのパワー密度を大きく
しないと十分な溝深さで加工できないという問題
がある。この問題を解決するために前記YAGレ
ーザにおいて、励起ランプの励起電力を増大する
ことにより、前記YAGロツドの利得を増大させ
レーザのパワー密度を大きくすることがなされて
いる。しかし、前記励起電力の増大に従つて、前
記YAGロツドの熱歪み効果が大きくなり、この
YAGロツドの熱歪みにより発振モードが多重モ
ードになり易くなるので、励起電力を増大した割
合でレーザのパワー密度の増大は図れない。そこ
で、前記YAGロツドの端面に補償用の凹面を形
成して熱歪みを補償して、低次のモードで大出力
のレーザを得るようにしている。
ヤウエハも用いられ始め、このサフアイヤウエハ
のスクライブも要求されてきた。ところが、サフ
アイヤはYAGレーザ光の波長1.06μｍに対しては
吸収率が低いため、レーザのパワー密度を大きく
しないと十分な溝深さで加工できないという問題
がある。この問題を解決するために前記YAGレ
ーザにおいて、励起ランプの励起電力を増大する
ことにより、前記YAGロツドの利得を増大させ
レーザのパワー密度を大きくすることがなされて
いる。しかし、前記励起電力の増大に従つて、前
記YAGロツドの熱歪み効果が大きくなり、この
YAGロツドの熱歪みにより発振モードが多重モ
ードになり易くなるので、励起電力を増大した割
合でレーザのパワー密度の増大は図れない。そこ
で、前記YAGロツドの端面に補償用の凹面を形
成して熱歪みを補償して、低次のモードで大出力
のレーザを得るようにしている。
しかし、YAGロツドは励起レベル毎に熱歪み
の程度が異なるので、励起レベル毎に補償用凹面
曲率の異なつたYAGロツドを用いる必要がある
という欠点がある。また、励起を強くすると前記
YAGロツドにおいて結晶の複屈折性が増大し、
これにより低次モードのレーザを得ることが困難
になる。この複屈折性の影響を軽減するために、
YAGロツドにドープするNd3+イオンの割合を低
下させることが行なわれているが、前記したSiウ
エハに用いた低次モードレーザのピーク出力値の
数倍のピーク出力値を得ることは困難である。ま
た、前記連続励起ＱスイツチパルスYAGレーザ
から出力されるレーザパルスではサフアイヤウエ
ハをスクライブ中に同サフアイヤウエハの溝内部
から溶融加工物を除去することが困難で、再凝固
物が溝周囲に熱を伝導して熱影響層を形成し同サ
フアイヤウエハ上に形成されるチツプに悪影響を
与えるという欠点がある。
の程度が異なるので、励起レベル毎に補償用凹面
曲率の異なつたYAGロツドを用いる必要がある
という欠点がある。また、励起を強くすると前記
YAGロツドにおいて結晶の複屈折性が増大し、
これにより低次モードのレーザを得ることが困難
になる。この複屈折性の影響を軽減するために、
YAGロツドにドープするNd3+イオンの割合を低
下させることが行なわれているが、前記したSiウ
エハに用いた低次モードレーザのピーク出力値の
数倍のピーク出力値を得ることは困難である。ま
た、前記連続励起ＱスイツチパルスYAGレーザ
から出力されるレーザパルスではサフアイヤウエ
ハをスクライブ中に同サフアイヤウエハの溝内部
から溶融加工物を除去することが困難で、再凝固
物が溝周囲に熱を伝導して熱影響層を形成し同サ
フアイヤウエハ上に形成されるチツプに悪影響を
与えるという欠点がある。
本発明は、以上の欠点を除去するためになされ
たものであり、レーザスクライブ加工において、
被加工物に熱影響層が形成されるのを抑制でき、
かつ狭い幅で、かつ深い溝のスクライブのできる
レーザスクライブ装置を提供することを目的とす
る。
たものであり、レーザスクライブ加工において、
被加工物に熱影響層が形成されるのを抑制でき、
かつ狭い幅で、かつ深い溝のスクライブのできる
レーザスクライブ装置を提供することを目的とす
る。
以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら
説明する。第１図は、本発明の一実施例の構成を
一部電気回路を交え模式的に示した図である。直
流電源１の両端に平滑コンデンサ２が接続され、
この平滑コンデンサ２のプラス側端にスイツチン
グ回路３としてのゲートターンオフサイリスタ
（以下サイリスタと略称する）４のアノードが接
続されている。このサイリスタ４のカソードはダ
イオード５のアノードに接続され、このダイオー
ド５のカソードは波形成形コイル６を介して励起
用フラツシユランプ７のアノードに接続されてい
る。また、このフラツシユランプ７のアノードに
は直流微小放電電流安定化用抵抗８を介して直流
高圧補助電源９のプラス側端が接続され、この電
源９のマイナス側端は同フラツシユランプ７のカ
ソードに接続されている。なお、前記直流高圧補
助電源９のマイナス側端は前記平滑コンデンサ２
のマイナス側端に接続されている。制御回路１０
は、前記サイリスタ４のゲートにデユーテイサイ
クルを決定するスイツチング信号を送出し、かつ
例えば超音波Ｑスイツチ駆動電源回路１１、テー
ブル駆動制御シーケンス信号発生回路１２へ制御
信号を送出するものである。
説明する。第１図は、本発明の一実施例の構成を
一部電気回路を交え模式的に示した図である。直
流電源１の両端に平滑コンデンサ２が接続され、
この平滑コンデンサ２のプラス側端にスイツチン
グ回路３としてのゲートターンオフサイリスタ
（以下サイリスタと略称する）４のアノードが接
続されている。このサイリスタ４のカソードはダ
イオード５のアノードに接続され、このダイオー
ド５のカソードは波形成形コイル６を介して励起
用フラツシユランプ７のアノードに接続されてい
る。また、このフラツシユランプ７のアノードに
は直流微小放電電流安定化用抵抗８を介して直流
高圧補助電源９のプラス側端が接続され、この電
源９のマイナス側端は同フラツシユランプ７のカ
ソードに接続されている。なお、前記直流高圧補
助電源９のマイナス側端は前記平滑コンデンサ２
のマイナス側端に接続されている。制御回路１０
は、前記サイリスタ４のゲートにデユーテイサイ
クルを決定するスイツチング信号を送出し、かつ
例えば超音波Ｑスイツチ駆動電源回路１１、テー
ブル駆動制御シーケンス信号発生回路１２へ制御
信号を送出するものである。
前記励起用フラツシユランプ７の近傍にレーザ
材料としてのYAGロツド１３が平行に設けられ、
このフラツシユランプ７、YAGロツド１３は同
フラツシユランプ７から照射される励起光が同
YAGロツド１３に集光するように筒状の集光器
１４内に設けられている。この集光器１４は、前
記フラツシユランプ７を放電開始させるトリガパ
ルスをトリガパルス発生回路１５から印加され
る。前記YAGロツド１３の光軸と一致させて、
反射鏡１６，１７を平行に設けて光共振器を形成
している。尚、反射鏡１６は高反射性の鏡が用い
られ、反射鏡１７は透過性の鏡が用いられてい
る。この反射鏡１６と反射鏡１７との間に生じる
定在波のモードを決定するモードセレクタ用の開
口板１８が同反射鏡１６側の光路に設けられてお
り、同反射鏡１７側の光路には光を連続的に遮る
超音波Ｑスイツチ１９が設けられている。このＱ
スイツチ１９は前記制御回路１０から送出される
制御信号により制御される超音波Ｑスイツチ駆動
電源回路１１から電源を供給される。
材料としてのYAGロツド１３が平行に設けられ、
このフラツシユランプ７、YAGロツド１３は同
フラツシユランプ７から照射される励起光が同
YAGロツド１３に集光するように筒状の集光器
１４内に設けられている。この集光器１４は、前
記フラツシユランプ７を放電開始させるトリガパ
ルスをトリガパルス発生回路１５から印加され
る。前記YAGロツド１３の光軸と一致させて、
反射鏡１６，１７を平行に設けて光共振器を形成
している。尚、反射鏡１６は高反射性の鏡が用い
られ、反射鏡１７は透過性の鏡が用いられてい
る。この反射鏡１６と反射鏡１７との間に生じる
定在波のモードを決定するモードセレクタ用の開
口板１８が同反射鏡１６側の光路に設けられてお
り、同反射鏡１７側の光路には光を連続的に遮る
超音波Ｑスイツチ１９が設けられている。このＱ
スイツチ１９は前記制御回路１０から送出される
制御信号により制御される超音波Ｑスイツチ駆動
電源回路１１から電源を供給される。
前記反射鏡１７を透過したレーザ光は光学系２
０で処理され、ウエハ２１上にレーザビームスポ
ツト２２を形成するようになつている。尚、前記
光学系２０は、ビーム広がり角度を減少させるた
めのレンズ２０ａ，２０ｂと、これらレンズ２０
ａ，２０ｂを透過した光の方向を変えるための反
射鏡２０ｃと、この反射鏡２０ｃで反射された光
を前記ウエハ２１上に小さなスポツトとして集光
させる集光レンズ２０ｄとで構成されている。前
記ウエハ２１上にはスクライブ線によりウエハパ
ターン２３が形成されている。前記したレーザビ
ームスポツト２２は、前記スクライブ線に沿つて
照射されるように設定されている。前記ウエハ２
１はウエハ載物台２４上に設置され、このウエハ
載物台２４はXYテーブル２５上に設けられてい
る。前記テーブル駆動制御シーケンス信号発生回
路１２はXYテーブル駆動部２６へ駆動信号を送
出するものであり、この駆動信号により同XYテ
ーブル駆動部２６は前記XYテーブル２５を直交
座標系においてＸ方向及びＹ方向へ移動させるも
のである。
０で処理され、ウエハ２１上にレーザビームスポ
ツト２２を形成するようになつている。尚、前記
光学系２０は、ビーム広がり角度を減少させるた
めのレンズ２０ａ，２０ｂと、これらレンズ２０
ａ，２０ｂを透過した光の方向を変えるための反
射鏡２０ｃと、この反射鏡２０ｃで反射された光
を前記ウエハ２１上に小さなスポツトとして集光
させる集光レンズ２０ｄとで構成されている。前
記ウエハ２１上にはスクライブ線によりウエハパ
ターン２３が形成されている。前記したレーザビ
ームスポツト２２は、前記スクライブ線に沿つて
照射されるように設定されている。前記ウエハ２
１はウエハ載物台２４上に設置され、このウエハ
載物台２４はXYテーブル２５上に設けられてい
る。前記テーブル駆動制御シーケンス信号発生回
路１２はXYテーブル駆動部２６へ駆動信号を送
出するものであり、この駆動信号により同XYテ
ーブル駆動部２６は前記XYテーブル２５を直交
座標系においてＸ方向及びＹ方向へ移動させるも
のである。
以上のような構成の本実施例の動作を説明す
る。予め、直流高圧補助電源９からフラツシユラ
ンプ７に直流高電圧を印加しておき、この状態で
トリガパルス発生回路１５から集光器１４にトリ
ガパルスを印加すると、同フラツシユランプ７が
直流微小放電を始め、直流微小放電電流安定化用
抵抗８を介して直流微小放電電流が流れ始める。
フラツシユランプ７として、封入ガス圧が通常直
流励起用アークランプの封入圧の数分の１以下、
たとえば450Torrで管長が３インチのフラツシユ
ランプを用いた場合、直流微小放電電流が100〜
200ｍＡのとき同ランプ７の電圧降下は約100Vで
ある。
る。予め、直流高圧補助電源９からフラツシユラ
ンプ７に直流高電圧を印加しておき、この状態で
トリガパルス発生回路１５から集光器１４にトリ
ガパルスを印加すると、同フラツシユランプ７が
直流微小放電を始め、直流微小放電電流安定化用
抵抗８を介して直流微小放電電流が流れ始める。
フラツシユランプ７として、封入ガス圧が通常直
流励起用アークランプの封入圧の数分の１以下、
たとえば450Torrで管長が３インチのフラツシユ
ランプを用いた場合、直流微小放電電流が100〜
200ｍＡのとき同ランプ７の電圧降下は約100Vで
ある。
そうして、前記フラツシユランプ７の直流微小
放電時において、制御回路１０から、サイリスタ
４のゲートをオンにする期間とオフにする期間を
有したスイツチング信号を同サイリスタ４のゲー
トに送出し、このゲートのオン・オフによつて同
ランプ７に直流電源１から新たに電圧を印加し、
前記フラツシユランプ７から強いパルス発光を得
る。すなわち、前記制御回路１０からオンのスイ
ツチング信号を前記サイリスタ４のゲートに送出
し、このサイリスタ４を導通させると、直流電源
１から前記ランプ７に直流電圧が印加され、同ラ
ンプ７は直流微小放電から直流大電流放電に移行
する。その結果、前記ランプから強い励起光が照
射され、YAGロツド１３は十分に励起される。
たとえば、前記したように、フラツシユランプ７
の電圧降下が約100Vの場合は、前記直流電源１
から100〜300Vの電圧を同ランプ７に印加する
と、立上がり時間が約0.5ｍｓで、立下がり時間
は立上がり時間より短いパルス発光が同ランプ７
から出力される。
放電時において、制御回路１０から、サイリスタ
４のゲートをオンにする期間とオフにする期間を
有したスイツチング信号を同サイリスタ４のゲー
トに送出し、このゲートのオン・オフによつて同
ランプ７に直流電源１から新たに電圧を印加し、
前記フラツシユランプ７から強いパルス発光を得
る。すなわち、前記制御回路１０からオンのスイ
ツチング信号を前記サイリスタ４のゲートに送出
し、このサイリスタ４を導通させると、直流電源
１から前記ランプ７に直流電圧が印加され、同ラ
ンプ７は直流微小放電から直流大電流放電に移行
する。その結果、前記ランプから強い励起光が照
射され、YAGロツド１３は十分に励起される。
たとえば、前記したように、フラツシユランプ７
の電圧降下が約100Vの場合は、前記直流電源１
から100〜300Vの電圧を同ランプ７に印加する
と、立上がり時間が約0.5ｍｓで、立下がり時間
は立上がり時間より短いパルス発光が同ランプ７
から出力される。
また、前記制御回路１０から、前記サイリスタ
４の導通時にＱスイツチ駆動電源回路１１へ制御
信号が送出され、超音波Ｑスイツチ１９を作動さ
せる。第２図ａは、縦軸にレーザ出力をとり、横
軸に時間をとつて示したレーザ出力波形図であ
る。
４の導通時にＱスイツチ駆動電源回路１１へ制御
信号が送出され、超音波Ｑスイツチ１９を作動さ
せる。第２図ａは、縦軸にレーザ出力をとり、横
軸に時間をとつて示したレーザ出力波形図であ
る。
前記したように、サイリスタ４の導通時間ｔに
フラツシユランプ７から照射された強いパルス励
起光により、十分に励起された状態にあるYAG
ロツド１３を利用し、超音波Ｑスイツチ１９によ
り繰返しＱスイツチ発振させると、第２図ａに示
したような大きなレーザ出力を有するパルスレー
ザ光が得られる。第２図ａに示したパルスレーザ
光は、サイリスタ４の導通時間ｔに等しい励起パ
ルス幅ｔ（YAGロツド１３がフラツシユランプ７
により励起される時間）中に超音波Ｑスイツチ１
９による一群の高速パルス列に対応して得られ
る。
フラツシユランプ７から照射された強いパルス励
起光により、十分に励起された状態にあるYAG
ロツド１３を利用し、超音波Ｑスイツチ１９によ
り繰返しＱスイツチ発振させると、第２図ａに示
したような大きなレーザ出力を有するパルスレー
ザ光が得られる。第２図ａに示したパルスレーザ
光は、サイリスタ４の導通時間ｔに等しい励起パ
ルス幅ｔ（YAGロツド１３がフラツシユランプ７
により励起される時間）中に超音波Ｑスイツチ１
９による一群の高速パルス列に対応して得られ
る。
前記したように、YAGロツド１３の強励起は
サイリスタ４のオン・オフ制御によつて行なわれ
るので、このオン・オフ動作に要する一周期時間
をT1とし、これをパルス励起周期とすると、励
起パルス幅ｔ中に出力される強力なパルスレーザ
光はパルス励起周期T1の中にＱスイツチパルス
の制御周波数の繰り返しで繰返しのパルス群とし
て得られる。尚、第２図ａにおいて、Pp・ｐは
超音波Ｑスイツチ１９により得られるパルスレー
ザ光のピーク出力値を示し、Ppavはピーク出力
値Pp・ｐを有するパルス列の平均出力値を示し、
Pavは平均出力値Ppavを全体についてさらに平
均した全体平均出力値を示している。
サイリスタ４のオン・オフ制御によつて行なわれ
るので、このオン・オフ動作に要する一周期時間
をT1とし、これをパルス励起周期とすると、励
起パルス幅ｔ中に出力される強力なパルスレーザ
光はパルス励起周期T1の中にＱスイツチパルス
の制御周波数の繰り返しで繰返しのパルス群とし
て得られる。尚、第２図ａにおいて、Pp・ｐは
超音波Ｑスイツチ１９により得られるパルスレー
ザ光のピーク出力値を示し、Ppavはピーク出力
値Pp・ｐを有するパルス列の平均出力値を示し、
Pavは平均出力値Ppavを全体についてさらに平
均した全体平均出力値を示している。
このようにして得られたパルスレーザ光は光学
系２０を介してウエハ２１上へ集光されレーザビ
ームスポツト２２として照射される。前記ウエハ
２１上に照射されるパルスレーザ光は非常に大き
なエネルギーを有しているので、第２図ｂに示し
たようにウエハ２１に深い溝加工ができるととも
に、溝内部２１ａの溶融凝固物の残留を減少でき
る。
系２０を介してウエハ２１上へ集光されレーザビ
ームスポツト２２として照射される。前記ウエハ
２１上に照射されるパルスレーザ光は非常に大き
なエネルギーを有しているので、第２図ｂに示し
たようにウエハ２１に深い溝加工ができるととも
に、溝内部２１ａの溶融凝固物の残留を減少でき
る。
以上のような強力なパルスレーザ光を得る信号
処理と平行して、前記制御回路４からテーブル駆
動制御シーケンス信号発生回路１２へ制御信号が
送出され、このシーケンス信号発生回路１２から
XYテーブル駆動部２６へウエハ２１に設けられ
たスクライブ線に対応してXYテーブル２５を移
動させ、かつこのXYテーブル２５の送り速度を
決定する制御信号を送出する。
処理と平行して、前記制御回路４からテーブル駆
動制御シーケンス信号発生回路１２へ制御信号が
送出され、このシーケンス信号発生回路１２から
XYテーブル駆動部２６へウエハ２１に設けられ
たスクライブ線に対応してXYテーブル２５を移
動させ、かつこのXYテーブル２５の送り速度を
決定する制御信号を送出する。
その結果、前記XYテーブル駆動部２６により
XYテーブル２５が移動し、その結果、このXY
テーブル２５上に設けられたウエハ２１が配置さ
れた載物台２４も移動する。そうして、前記光学
系２０からの強力なパルスレーザ光は、前記ウエ
ハ２１に設けられたスクライブ線に沿つてレーザ
ビームスポツト２２となつてレーザ加工を行な
う。尚、一群のパルスレーザ光を出力した後
（T1−ｔ）の間、パルスレーザ光は出力されない
ので、この期間に前記XYテーブル２５を駆動し
てウエハ２１を次のスクライブ位置に移動し、再
び前記ウエハ２１に切込み加工を行なつている。
XYテーブル２５が移動し、その結果、このXY
テーブル２５上に設けられたウエハ２１が配置さ
れた載物台２４も移動する。そうして、前記光学
系２０からの強力なパルスレーザ光は、前記ウエ
ハ２１に設けられたスクライブ線に沿つてレーザ
ビームスポツト２２となつてレーザ加工を行な
う。尚、一群のパルスレーザ光を出力した後
（T1−ｔ）の間、パルスレーザ光は出力されない
ので、この期間に前記XYテーブル２５を駆動し
てウエハ２１を次のスクライブ位置に移動し、再
び前記ウエハ２１に切込み加工を行なつている。
また、切込み加工の溝の深さを更に深くする場
合は、XYテーブル送り速度を低速にし、この送
り速度に合せて励起パルス幅ｔを狭くし、または
T1を大きくし低速に励起しこのパルスデユテイ
サイクル（ｔ／T1）の減少分励起パルスの振幅
を大きくしてパルスレーザ光のピーク出力値を増
大させ、同パルスレーザ光の有するエネルギーを
大きくするようにしている。
合は、XYテーブル送り速度を低速にし、この送
り速度に合せて励起パルス幅ｔを狭くし、または
T1を大きくし低速に励起しこのパルスデユテイ
サイクル（ｔ／T1）の減少分励起パルスの振幅
を大きくしてパルスレーザ光のピーク出力値を増
大させ、同パルスレーザ光の有するエネルギーを
大きくするようにしている。
これに対し、第３図ａは従来の連続励起Ｑスイ
ツチYAGレーザのパルスレーザ光の出力波形図
であり、周期T2でピーク出力がPcwpを有するパ
ルスレーザが出力され、前記ピーク出力Pcwpを
平均したものが平均出力Pavである。このよう
な、ピーク出力Pcwpを有するパルスレーザ光に
よりサフアイヤウエハをスクライブすると、前記
パルスレーザ光の有するエネルギーが十分でない
ので同ウエハを溶融飛散させることができず第３
図ｂに示したようにウエハ２１に溝２１ｂが溶融
再凝固状態で形成され望ましくない結果となる。
ツチYAGレーザのパルスレーザ光の出力波形図
であり、周期T2でピーク出力がPcwpを有するパ
ルスレーザが出力され、前記ピーク出力Pcwpを
平均したものが平均出力Pavである。このよう
な、ピーク出力Pcwpを有するパルスレーザ光に
よりサフアイヤウエハをスクライブすると、前記
パルスレーザ光の有するエネルギーが十分でない
ので同ウエハを溶融飛散させることができず第３
図ｂに示したようにウエハ２１に溝２１ｂが溶融
再凝固状態で形成され望ましくない結果となる。
前記した本実施例のパルスレーザ光は、励起パ
ルス幅ｔを１ｍｓとし、10kHzの繰り返し率で超
音波Ｑスイツチ１９を作動させた場合、同励起パ
ルス幅（ｔ＝１ｍｓ）内に10発のＱスイツチパル
スを発生できるので、前記励起パルス幅（ｔ＝１
ｍｓ）に対し10発の強力なパルスを有するものが
得られる。
ルス幅ｔを１ｍｓとし、10kHzの繰り返し率で超
音波Ｑスイツチ１９を作動させた場合、同励起パ
ルス幅（ｔ＝１ｍｓ）内に10発のＱスイツチパル
スを発生できるので、前記励起パルス幅（ｔ＝１
ｍｓ）に対し10発の強力なパルスを有するものが
得られる。
そこで、前記サイリスタ４において１つのオ
ン・オフ動作に要する時間をパルス励起周期T1
とすると、パルス励起のデユーテイサイクルは第
２図ａから明らかなように、 ｔ／T1×100（％） となる。従つて、本実施例の入力電力レベルを連
続励起ＱスイツチYAGレーザの入力電力レベル
と同一にしても、パルス励起のデユーテイサイク
ルがｔ／T1×100（％）であるので、パルスが出
力されない非励起区間分に相当する入力減少分だ
けパルスの振幅を増大させることができ、励起強
度は約T1／ｔ倍強力にすることができる。
ン・オフ動作に要する時間をパルス励起周期T1
とすると、パルス励起のデユーテイサイクルは第
２図ａから明らかなように、 ｔ／T1×100（％） となる。従つて、本実施例の入力電力レベルを連
続励起ＱスイツチYAGレーザの入力電力レベル
と同一にしても、パルス励起のデユーテイサイク
ルがｔ／T1×100（％）であるので、パルスが出
力されない非励起区間分に相当する入力減少分だ
けパルスの振幅を増大させることができ、励起強
度は約T1／ｔ倍強力にすることができる。
本実施例においては、パルス励起のデユーテイ
サイクルが10％以下では励起が充分でなくまた70
％以上では励起のピーク出力が不十分なのでデユ
ーテイサイクルを10〜70％としている。励起パル
ス幅ｔにおける一連のパルス列の後は、（T1−
ｔ）の間YAGロツド１３は強く励起されないの
で、このYAGロツド１３の熱作用による歪みは
軽減される。
サイクルが10％以下では励起が充分でなくまた70
％以上では励起のピーク出力が不十分なのでデユ
ーテイサイクルを10〜70％としている。励起パル
ス幅ｔにおける一連のパルス列の後は、（T1−
ｔ）の間YAGロツド１３は強く励起されないの
で、このYAGロツド１３の熱作用による歪みは
軽減される。
その結果、従来の連続励起ＱスイツチYAGレ
ーザにおけるYAGロツドの熱作用によるモード
の劣化と比較して、本実施例のYAGロツド１３
の熱作用によるモードの劣化を小さくでき、低次
のモードでかつパルスレーザ光のピーク出力を従
来のパルスレーザ光のピーク出力の数倍にするこ
とができる。しかも、前記したように、得られる
レーザ光は低次モードであるのでウエハ２１へ照
射されるレーザビームスポツト２２が極めて小さ
くなり、幅の狭い溝加工ができる。
ーザにおけるYAGロツドの熱作用によるモード
の劣化と比較して、本実施例のYAGロツド１３
の熱作用によるモードの劣化を小さくでき、低次
のモードでかつパルスレーザ光のピーク出力を従
来のパルスレーザ光のピーク出力の数倍にするこ
とができる。しかも、前記したように、得られる
レーザ光は低次モードであるのでウエハ２１へ照
射されるレーザビームスポツト２２が極めて小さ
くなり、幅の狭い溝加工ができる。
このように、本実施例は、直流微小放電状態に
あるフラツシユランプ７に10％〜70％のデユーテ
イサイクルを有する直流パルス電圧を印加し、
YAGロツド１３をパルス励起し、このパルス励
起期間に超音波Ｑスイツチ１９を作動させ１群の
大きなピーク出力値を有するパルスレーザ光を得
てスクライブ加工するようにしたものである。
あるフラツシユランプ７に10％〜70％のデユーテ
イサイクルを有する直流パルス電圧を印加し、
YAGロツド１３をパルス励起し、このパルス励
起期間に超音波Ｑスイツチ１９を作動させ１群の
大きなピーク出力値を有するパルスレーザ光を得
てスクライブ加工するようにしたものである。
したがつて、本実施例によれば、パルス励起の
デユーテイサイクルを調節することにより、
YAGロツド１３の励起強度レベルは十分高くし
たまま発熱量を抑制し、同ロツド１３の熱歪みを
軽減できるので、レーザ発振モードを低次モード
でピーク出力を高い出力に保つことができパルス
レーザビームスポツト２２を極めて小さく高エネ
ルギー密度の集光スポツトに形成することができ
る。また前記したようにパルス励起のデユーテイ
サイクルを調節し、かつ超音波Ｑスイツチ１９の
パルス列を最適なパルス列数とすることにより、
ウエハ２１の被加工部に熱影響層が成長するのを
抑制することができる。
デユーテイサイクルを調節することにより、
YAGロツド１３の励起強度レベルは十分高くし
たまま発熱量を抑制し、同ロツド１３の熱歪みを
軽減できるので、レーザ発振モードを低次モード
でピーク出力を高い出力に保つことができパルス
レーザビームスポツト２２を極めて小さく高エネ
ルギー密度の集光スポツトに形成することができ
る。また前記したようにパルス励起のデユーテイ
サイクルを調節し、かつ超音波Ｑスイツチ１９の
パルス列を最適なパルス列数とすることにより、
ウエハ２１の被加工部に熱影響層が成長するのを
抑制することができる。
また、本実施例によれば、サフアイヤウエハの
ような難加工材のスクライブができ、またSiウエ
ハのスクライブにおいても深くまで切り込むこと
ができ、大幅に切り溝の断面形状を改善すること
ができる。また、ウエハ口径が大きくなると平面
度を保つためにウエハの厚みを厚く成形する必要
があるが、このような大口径ウエハも本実施例の
大きなピーク出力値を有するパルスレーザ光のパ
ルス群を集光照射してスクライブすることができ
るので、生産工程において歩留りの向上、工程の
能率化などが達成できる。
ような難加工材のスクライブができ、またSiウエ
ハのスクライブにおいても深くまで切り込むこと
ができ、大幅に切り溝の断面形状を改善すること
ができる。また、ウエハ口径が大きくなると平面
度を保つためにウエハの厚みを厚く成形する必要
があるが、このような大口径ウエハも本実施例の
大きなピーク出力値を有するパルスレーザ光のパ
ルス群を集光照射してスクライブすることができ
るので、生産工程において歩留りの向上、工程の
能率化などが達成できる。
尚、本発明は前記した一実施例に限られるもの
ではない。たとえば、前記実施例においてレーザ
材料としてYAGロツド１３を用いたが、他のレ
ーザ材料、たとえばガラスなどでもよい。また、
前記実施例においてスイツチング回路３としてゲ
ートターンオフサイリスタ４を用いたが、スイツ
チング機能を有する他のものでもよい。また、前
記実施例では超音波Ｑスイツチを用いたが、他の
Ｑスイツチたとえば電気光学効果を利用したＱス
イツチでもよい。その他、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で種々変形実施できるのは勿論である。
ではない。たとえば、前記実施例においてレーザ
材料としてYAGロツド１３を用いたが、他のレ
ーザ材料、たとえばガラスなどでもよい。また、
前記実施例においてスイツチング回路３としてゲ
ートターンオフサイリスタ４を用いたが、スイツ
チング機能を有する他のものでもよい。また、前
記実施例では超音波Ｑスイツチを用いたが、他の
Ｑスイツチたとえば電気光学効果を利用したＱス
イツチでもよい。その他、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で種々変形実施できるのは勿論である。
以上、説明したように、本発明は予め直流微小
放電状態にある励起ランプに所定のデユーテイサ
イクルのパルス電圧を印加して強力な励起光を発
生し、これをレーザ材料に照射し、この十分に励
起されたレーザ材料を前記パルス幅で励起されて
いる間Ｑスイツチングパルス発振させピーク出力
値の大きなパルスレーザ光を得るようにしたもの
である。従つて、本発明によれば、レーザスクラ
イブ加工において、高エネルギ密度の微小スポツ
トを照射することで溝の中の溶融物を蒸発除去し
被加工物に熱影響層が形成されるのを抑制でき、
かつ狭い幅で、かつ深い溝のスクライブのできる
レーザスクライブ装置を提供できる。
放電状態にある励起ランプに所定のデユーテイサ
イクルのパルス電圧を印加して強力な励起光を発
生し、これをレーザ材料に照射し、この十分に励
起されたレーザ材料を前記パルス幅で励起されて
いる間Ｑスイツチングパルス発振させピーク出力
値の大きなパルスレーザ光を得るようにしたもの
である。従つて、本発明によれば、レーザスクラ
イブ加工において、高エネルギ密度の微小スポツ
トを照射することで溝の中の溶融物を蒸発除去し
被加工物に熱影響層が形成されるのを抑制でき、
かつ狭い幅で、かつ深い溝のスクライブのできる
レーザスクライブ装置を提供できる。
第１図は本発明の一実施例の構成を示した模式
図、第２図ａは同実施例のパルスレーザ光の出力
特性図、同図ｂは同実施例によるパルスレーザ光
によつてスクライブ加工されたウエハの断面図、
第３図ａは従来の連続励起Ｑスイツチパルス
YAGレーザの出力特性図、同図ｂは同YAGレー
ザのパルスレーザ光によつてスクライブ加工され
たウエハの断面図である。 ３……スイツチング回路、４……サイリスタ、
７……フラツシユランプ、９……直流高圧補助電
源、１０……制御回路、１１……Ｑスイツチ駆動
電源回路、１３……YAGロツド、２０……光学
系、１９……超音波Ｑスイツチ、２１……ウエ
ハ、２３……ウエハパターン。
図、第２図ａは同実施例のパルスレーザ光の出力
特性図、同図ｂは同実施例によるパルスレーザ光
によつてスクライブ加工されたウエハの断面図、
第３図ａは従来の連続励起Ｑスイツチパルス
YAGレーザの出力特性図、同図ｂは同YAGレー
ザのパルスレーザ光によつてスクライブ加工され
たウエハの断面図である。 ３……スイツチング回路、４……サイリスタ、
７……フラツシユランプ、９……直流高圧補助電
源、１０……制御回路、１１……Ｑスイツチ駆動
電源回路、１３……YAGロツド、２０……光学
系、１９……超音波Ｑスイツチ、２１……ウエ
ハ、２３……ウエハパターン。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 励起されたレーザ材料をＱスイツチ発振させ
て得たパルスレーザ光によりレーザスクライブ加
工を行なうレーザスクライブ装置において、直流
電源と、この直流電源から供給される直流電流を
オン・オフするスイツチング回路と、このスイツ
チング回路を所定のデユーテイサイクルでオン・
オフする制御信号を送出する制御回路と、前記ス
イツチング回路から供給されるパルス状の直流電
流により直流微小放電から直流大電流放電に移行
し所定のデイーテイサイクルを有した励起パルス
光を前記レーザ材料に照射する励起ランプと、前
記スイツチング回路のオン・オフ繰り返し速度よ
り高速のＱスイツチパルス発振制御信号を送出す
るＱスイツチ駆動電源回路と、前記励起ランプに
よる前記レーザ材料のパルス励起期間中に前記Ｑ
スイツチ駆動電源回路から送出されるＱスイツチ
発振制御信号によりＱスイツチ発振を行ない高い
ピーク出力値を有する一群のパルスレーザ光を得
るＱスイツチとを具備したことを特徴とするレー
ザスクライブ装置。 ２ 前記励起パルス光のデイーテイサイクルを10
〜70％とした特許請求の範囲第１項記載のレーザ
スクライブ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7314780A JPS56169347A (en) | 1980-05-31 | 1980-05-31 | Laser scribing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7314780A JPS56169347A (en) | 1980-05-31 | 1980-05-31 | Laser scribing device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56169347A JPS56169347A (en) | 1981-12-26 |
| JPH0145225B2 true JPH0145225B2 (ja) | 1989-10-03 |
Family
ID=13509788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7314780A Granted JPS56169347A (en) | 1980-05-31 | 1980-05-31 | Laser scribing device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56169347A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11424162B2 (en) | 2002-03-12 | 2022-08-23 | Hamamatsu Photonics K.K. | Substrate dividing method |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5637244A (en) * | 1993-05-13 | 1997-06-10 | Podarok International, Inc. | Method and apparatus for creating an image by a pulsed laser beam inside a transparent material |
| US10286487B2 (en) | 2013-02-28 | 2019-05-14 | Ipg Photonics Corporation | Laser system and method for processing sapphire |
| CN105142853B (zh) | 2013-02-28 | 2017-07-04 | Ipg光子公司 | 用于加工蓝宝石的激光系统和方法 |
| WO2016033494A1 (en) | 2014-08-28 | 2016-03-03 | Ipg Photonics Corporation | System and method for laser beveling and/or polishing |
| CN107148324A (zh) | 2014-08-28 | 2017-09-08 | Ipg光子公司 | 用于切割和切割后加工硬质电介质材料的多激光器系统和方法 |
| CN110121398B (zh) * | 2016-08-30 | 2022-02-08 | 康宁股份有限公司 | 透明材料的激光加工 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5418129U (ja) * | 1978-06-21 | 1979-02-06 |
-
1980
- 1980-05-31 JP JP7314780A patent/JPS56169347A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5418129U (ja) * | 1978-06-21 | 1979-02-06 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11424162B2 (en) | 2002-03-12 | 2022-08-23 | Hamamatsu Photonics K.K. | Substrate dividing method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56169347A (en) | 1981-12-26 |
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