JPH0437492A

JPH0437492A - 脆性材料の切断法

Info

Publication number: JPH0437492A
Application number: JP2144098A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Maekawa; 前川　俊一
Original assignee: SOUEI TSUSHO KK
Current assignee: SOUEI TSUSHO KK
Priority date: 1990-05-31
Filing date: 1990-05-31
Publication date: 1992-02-07

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、ガラス、セラミック、半導体材料等の脆性材
料を切断する方法に関する。

〈従来の技術〉ガラス、セラミックや半導体材料等の脆性材料を切断す
る方法としては、従来、研摩材を使用する研削、あるい
はレーザ光による溶断などがあるが、これらの方法によ
ると、いずれも加工点に発生する熱歪み、機械的な構造
破壊等によって加工点周辺に研削割れ、あるいはマイク
ロクラックが生じ材料の特性を劣化させる。また、これ
らの方法において切断を行う際、研削または、蒸発によ
る材料の損失が避けられない。

そこで、このような問題を解決するために、熱応力を用
いた切断方法が提案されている。この方法は、脆性材料
にレーザ光を照射し、その位置に微小亀裂（マイクロク
ロツタ）を発生させ、その亀裂をレーザ光による熱応力
によって所望の方向に誘導することによって切断を行う
方法で、レーザ光による溶断に比して極めて小さいエネ
ルギで切断を行え、しかも、溶解あるいは蒸発等による
材料の損失がないといった利点がある。

〈発明が解決しようとする課題〉ところで、上述のレーザ光による熱応力を利用した切断
法によれば、例えば、板状の脆性材料を格子状に切断す
る場合、まず１方向、Ｘ方向に必要数の亀裂を平行に入
れ、そのあと、Ｘ方向の切断を行う場合、Ｘ方向の亀裂
がＸ方向の亀裂と交差する点でそのＸ方向の亀裂は進展
が停止してしまい、Ｘ方向の亀裂を進行させることはで
きない。

その理由は、この切断法は亀裂を、その進行方向に先行
するレーザ光による熱応力によって誘導する方法でであ
り、Ｘ方向の亀裂はＸ方向の亀裂と交差した時点で消滅
し、Ｘ方向亀裂を越えてレーザ光で誘導してもＸ方向に
は進行しない。従って通常の方法では板状の材料を格子
状に切断加工することはできない。

本発明の目的は、基本的には、レーザ光による熱応力を
利用した切断法を採用し、例えば板状脆性材料を格子状
に切断することが可能な方法を提供することにある。

〈課題を解決するための手段〉上記の目的を達成するために、本発明では、−方向に沿
って所定数の亀裂を発生させた後、その方向と交差する
方向に亀裂を発生させる際に、その後者のレーザ光、が
前者の亀裂に到達した時点もしくはその亀裂を越えた直
後に、レーザ発振をパルス発振に切り換えてその位置に
新たな亀裂を発生させ、次いで、レーザ発振を連続発振
に切り換えて、上記発生した新たな亀裂を連続発振のレ
ーザ光によって誘導する。

また、同じ目的を達成するために、本発明では、交差す
る少なくとも２方向に沿って切断を行う際、一方向に亀
裂を進行させる過程で、その方向とは異なる切断方向と
の交差点に達するごとに、レーザ発振を連続発振からパ
ルス発振へと切り換えてその位置に微小亀裂を発生させ
ておく。

さらに、同じ目的を達成するため、本発明では、交差す
る少なくとも２方向に沿って切断を行う際、その切断方
向の交差点に、あらかじめパルス発振によるレーザ光を
照射して、その位置に微小亀裂を発生させておく。

ここで、本発明においては、脆性材料の切断の出発点と
なる微小亀裂は、レーザ光の物体による反射率が所定の
変化を示したときに、レーザ発振をパルス発振に切り換
えることによって発生させる。

く作用〉切断方向が交差する点、もしくはその交差点の近傍にパ
ルス発振のレーザ光照射による微小亀裂を発生させてお
くことにより、連続発振のレーザ光が交差点を越えた時
点で、そのレーザ光は交差点の微小亀裂を新たな出発点
として亀裂を所定の方向に誘導するので、亀裂は交差点
において消滅することなく、その交差点を越えて連続し
て進行する。

〈実施例〉本発明方法の実施例を、以下、図面に基づいて説明する
。

まず、第３図に示すように、ウェハＷには、複数のＬＳ
ＩＩ・・・１が行列状に形成されている。このようなウ
ェハＷからＬＳＩチップを切り出すには、ウェハＷをＸ
およびＸ方向に格子状に切断する必要があり、このよう
な切断に本発明法を適用した例について、以下に述べる
。

また、本発明実施例において使用する切断装置は、例え
ばＹＡＧレーザ発振器等、レーザ発振をパルス発振およ
び連続発振の切り換えが容易に行えるレーザ発振器と、
そのレーザ発振の切り換えを、後述するレーザ光の物体
による反射率もしくは切断時の音波検出信号に基づいて
行うための回路と、ウェハＷもしくはレーザ発振器のい
ずれか一方を、Ｘ−Ｘ方向に走査する移動装置等を備え
たものを使用する。

第１図および第２図は、本発明の第一の方法の実施例を
説明するためのタイミングチャートである。

この実施例においては、Ｘ方向の切断を先に行うわけで
あるが、このＸ方向における切断は、第２図に示すよう
に、レーザ光をＸ方向に移動させつつ、そのレーザ光の
物体による反射率をモニタしておき、その反射率がウェ
ハＷによる値に変化したとき、すなわちレーザ光がウェ
ハＷの端部に達した時点で、レーザ発振をパルス発振に
切り換えて、その位置に出発点としての微小亀裂Ｃを発
生させ、次いで連続発振に切り換えて、発生した微小亀
裂Ｃをレーザ光の熱応力によってＸ方向へと導くことに
よって、Ｘ方向に沿って亀裂を発生させる。そして、以
上の操作をＸ方向における切断線の全てについて行って
おく。

次に、Ｘ方向の切断は、第１図に示すように、まず、レ
ーザ光がウェハＷの端部に達した時点でパルス発振に切
り換えてその端部位置に微小亀裂Ｃを発生させ、次いで
連続発振に切り換えるわけであるが、このＸ方向におい
ては、レーザ光が先の工程で発生させたＸ方向の亀裂に
達するごとに、レーザ発振をパルス発振に切り換えて、
その亀裂を越えた位置に新たな微小亀裂Ｃを発生させ、
この新たな微小亀裂Ｃを連続発振によるレーザ光によっ
てＸ方向に誘導する。こうすることにより、Ｘ方向にお
ける亀裂は、Ｘ方向の亀裂と交差する点で停止すること
がなく、以降の切断の続行が可能となる。

ここで、レーザ光による熱応力を利用した切断は、材料
を構成する原子あるいは分子の相互間結合を切断するも
のであるから、切断箇所は肉眼では勿論、顕微鏡で検知
することはできない。従って、Ｘ方向亀裂とＸ方向亀裂
との交差時点でレーザ発振をパルス発振に切り換えるに
は、交差時点を検出するための何らの方法が必要となる
。そこで、この実施例においては次のような方式を採用
した。

材料に亀裂が生じると、材料によって成る特定範囲の振
動数の音波を発生し、この音波が発生している間は切断
が進行してことを示し、その進行している亀裂が、他の
亀裂と交差した時点で停止すると、音波の発生も停止す
る。そこで、この実施例においては、ウェハＷから発生
する音波をＡＥセンサ等で検出して、音波の発生が停止
した時点で、レーザ発振をパルス発振に切り換えている
。

すなわち、第１図に示すように、音波検出信号が、急激
に立ち下がった時点で、レーザ発振をパルス発振に切り
換える方式を採用する。

なお、この例においてレーザ発振をパルス発振に切り換
えるタイミングは、レーザ光が亀裂を通過した直後であ
ってもよい。

第４図は本発明の第二の方法の実施例を示すタイムチャ
ートである。

第３図に示したウェハＷを格子状に切断する場合、Ｘ方
向とＸ方向との交差点は正確な位置が予定されているこ
とが多く、従って、その各交差点の座標は切断の出発点
を原点として決定することができる。

そこで、この実施例においては、第４図に示すように、
Ｘ方向の切断過程において、Ｘ方向の切断線との交差点
に達するごとに、レーザ発振をパルス発振に切り換えて
、その位置に放射状の微小亀裂Ｃを発生させおく。そし
て、Ｘ方向の切断時には、その出発点でパルス発振を行
った以降は、レーザ発振は連続発振とする。以上のよう
に、Ｘ方向に亀裂を発生させる際に、Ｘ方向との交差点
に微小亀裂Ｃを発生させておくことにより、Ｘ方向の亀
裂がＸ方向の亀裂に達した時点で消滅しても、その交差
点の微小亀裂Ｃが新たな出発点となって、亀裂を連続発
振のレーザ光によってＸ方向に誘導することができ、以
降の切断の続行が可能となる。

第５図は本発明の第三の方法の実施例を説明するための
タイムチャートである。

この例においては、ウェハＷのＸ方向とＸ方向との各交
差点の座標を、それぞれの方向における切断出発点を原
点として決定しておき、その各交差点にパルス発振のレ
ーザ光を照射して、その各位置に微小亀裂Ｃを発生させ
る。そして、全ての交差点に微小亀裂Ｃを発生させた後
、Ｘ方向およびＸ方向にそれぞれ、連続発振によるレー
ザ光を移動させ、各交差点の微小亀裂Ｃをそれぞれの方
向に誘導することによって、ウェハＷを格子状に切断す
る。なお、この例において、微小亀裂Ｃを発生させる位
置は、交差点から例えばＸ方向に僅かにずらした位置で
もよい。

ここで、以上の本発明実施例において、亀裂の出発点お
よび交差点に発生させる放射状の微小亀裂Ｃの大きさは
、数μ乃至数十μ程度であれば充分で、このような微小
亀裂Ｃを発生させるためのレーザパルスのエネルギは、
材料を溶解あるいは蒸発させるレーザパルスのエネルギ
に比して極めて低い値で済む。

なお、以上の本発明実施例において、ＸおよびＸ方向に
それぞれの切断加工を、複数のレーザ発振器により並列
に行ってもよい。この場合、加工時間の短縮化をはかる
ことができる。

また、以上の本発明実施例において、亀裂の出発点およ
び交差点の位置を、あらかじめコンピュータにプログラ
ムしておき、そのコンピュータの指令により、レーザ発
振の切り換えを行うようにしてもよい。

さらに、本発明は、板状の脆性材料を格子状に切断する
場合のみならず、切断方向が交差する加工を行う場合に
広く利用できる。

さらにまた、本発明は、半導体材料のほか、ガラスある
いはセラミック等の他の脆性材料に適用できることは勿
論である。なお、切断材料の材質によって使用するレー
ザ発振器はＹＡＧレーザもしくはＣＯ２レーザ等を適宜
に選択する。

〈発明の効果〉以上説明したように、本発明方法によれば、脆性材料を
、交差する少なくとも二方向に沿って切断する際、その
交差点もしくはその近傍にパルス発振のレーザ光照射に
よる微小亀裂を発生させておくので、連続発振により所
定の方向に誘導した亀裂を、交差点を越えて連続して進
行させることができる。これによって、熱応力を用いた
切断法により、板状の脆性材料を格子状に切断すること
が可能となり、例えばＳｉウェハからＬＳＩチップを切
り出す工程に、本発明法を適用すると、切断後のＬＳＩ
チップの劣化等を従来に比して軽減でき、ひいては製品
の歩留りを高めることが可能となる。また、切断による
切りくずがでないことから、切断後のＬＳＩチップのク
リーニング処理が不要となる。さらに、切断の切りしる
がなく、Ｓｉウェハの面積を有効に利用することができ
る。

また、本発明方法によると、レーザ光の物体による反射
率の変化から材料の端部、すなわち亀裂の出発点を検出
してその位置にパルス発振のレーザ光照射により微小亀
裂を発生させる後、その亀裂を連続発振のレーザ光によ
り所定の方向に誘導するので、切断を行う材料が、例え
ば、ウェハ等のように端面の形状が曲面である材料であ
っても、亀裂の出発点を容易に決定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第一方法の実施例を説明
するためのタイムチャートで、第３図は本発明方法を適
用するウェハＷの正面図である。第４図および第５図は、それぞれ本発明の第二および第
三の方法の実施例を説明するためのタイムチャートであ
る。Ｃ・・・微小亀裂Ｗ・・・ウェハト・・１・・・ＬＳＩ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体材料等の脆性材料にパルス発振のレーザ光
を照射することにより熱応力による亀裂を発生させ、そ
の亀裂を連続発振のレーザ光により所定の方向に誘導す
ることによって、その材料を切断する方法において、一
方向に沿って所定数の亀裂を発生させた後、その方向と
交差する方向に亀裂を発生させる際に、その後者のレー
ザ光が、前者の亀裂に達した時点もしくはその亀裂を越
えた直後に、レーザ発振をパルス発振に切り換えてその
位置に新たな微小亀裂を発生させ、この微小亀裂を連続
発振のレーザ光によって誘導することを特徴とする、脆
性材料の切断法。
（２）半導体材料等の脆性材料にパルス発振のレーザ光
を照射することにより熱応力による亀裂を発生させ、そ
の亀裂を連続発振のレーザ光により所定の方向に誘導す
ることによって、その材料の切断を行う方法において、
交差する少なくとも２方向に沿って切断を行う際、一方
向に亀裂を進行させる過程で、その方向とは異なる切断
方向との交差点に達するごとに、レーザ発振を連続発振
からパルス発振へと切り換えて、その位置に微小亀裂を
発生させておくことを特徴とする、脆性材料の切断法。
（３）半導体材料等の脆性材料にパルス発振のレーザ光
を照射することにより熱応力による亀裂を発生させ、そ
の亀裂を連続発振のレーザ光により所定の方向に誘導す
ることによって、その材料の切断を行う方法において、
交差する少なくとも２方向に沿って切断を行う際、その
切断方向の交差点に、あらかじめパルス発振によるレー
ザ光を照射して、その位置に微小亀裂を発生させておく
ことを特徴とする、脆性材料の切断法。
（４）半導体材料等の脆性材料にパルス発振のレーザ光
を照射することにより熱応力による微小亀裂を発生させ
、その亀裂を連続発振のレーザ光により所定の方向に誘
導することによって、その材料の切断を行う方法におい
て、上記切断に用いるレーザ光の物体による反射率の変
化から、被切断材料の端部を検出し、その検出時点でレ
ーザ発振をパルス発振に切り換えて、上記微小亀裂を発
生させることを特徴とする、脆性材料の切断法。