JPWO2017126506A1 - Processing object cutting method - Google Patents

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Abstract

加工対象物切断方法は、集光レンズにレーザ光を入射させる第1の工程と、集光レンズによってレーザ光を加工対象物の内部に集光させながら、集光点を切断予定ラインに沿って相対移動させることにより、切断予定ラインに沿って加工対象物の内部に改質領域を形成する第2の工程と、を備え、光遮蔽領域は、切断予定ラインの一部に重複しており、第1の工程においては、レーザ光の強度プロファイルを円環状としてレーザ光を集光レンズに入射させ、第2の工程においては、主面をレーザ光の入射面とすると共に光遮蔽領域を通過するように切断予定ラインに沿って集光点を相対移動させる。
The processing object cutting method includes a first step of causing laser light to enter the condensing lens and a condensing point along a planned cutting line while condensing the laser light inside the processing object by the condensing lens. A second step of forming a modified region inside the workpiece along the planned cutting line by relative movement, and the light shielding region overlaps with a part of the planned cutting line, In the first step, the intensity profile of the laser beam is made into an annular shape, and the laser beam is incident on the condenser lens. In the second step, the main surface is used as the laser beam incident surface and passes through the light shielding region. In this way, the condensing point is relatively moved along the planned cutting line.

Description

本発明の一側面は、加工対象物切断方法に関する。   One aspect of the present invention relates to a workpiece cutting method.
特許文献1には、半導体チップ製造方法が記載されている。この方法では、n型窒化ガリウム系半導体層(n型層)とp型窒化ガリウム系半導体層(p型層)とをサファイア基板上に積層して形成された半導体ウエハを複数の半導体チップに分割する。この方法では、まず、所望のチップ形状により素子分離溝を形成する。素子分離溝は、p型層をエッチングすることにより形成される。続いて、サファイア基板の内部に改質領域を形成する。改質領域は、サファイア基板の内部に集光点を合せてレーザ光を照射することにより形成される。改質領域は、基板(ウエハ)の分断に利用される。その後、ブレーキング装置を用いて、基板(ウエハ)をチップ状に分割する。   Patent Document 1 describes a semiconductor chip manufacturing method. In this method, a semiconductor wafer formed by laminating an n-type gallium nitride semiconductor layer (n-type layer) and a p-type gallium nitride semiconductor layer (p-type layer) on a sapphire substrate is divided into a plurality of semiconductor chips. To do. In this method, first, an element isolation groove is formed with a desired chip shape. The element isolation trench is formed by etching the p-type layer. Subsequently, a modified region is formed inside the sapphire substrate. The modified region is formed by irradiating a laser beam with the focusing point inside the sapphire substrate. The modified region is used for dividing the substrate (wafer). Thereafter, the substrate (wafer) is divided into chips using a braking device.
特開2011−181909号公報JP 2011-181909 A
上記の基板(ウエハ)といった加工対象物の表面には、レーザ光を遮蔽する光遮蔽領域が設けられる場合がある。その場合には、当該表面をレーザ光の入射面とすると共に、入射面に交差する方向からみて光遮蔽領域を通過するようにレーザ光の集光点を移動させながら加工対象物にレーザ光を照射すると、光遮蔽領域に対応する位置において改質領域が欠落した部分が発生するおそれがある。改質領域が欠落した部分では、切断の精度が低下する。その結果、加工対象物の切断面に段差が生じる等、切断面が劣化するおそれがある。   A light shielding region that shields laser light may be provided on the surface of a workpiece such as the substrate (wafer). In that case, the surface is used as a laser light incident surface, and the laser light is irradiated onto the workpiece while moving the condensing point of the laser light so as to pass through the light shielding region as seen from the direction intersecting the incident surface. When irradiated, there is a possibility that a portion lacking the modified region may occur at a position corresponding to the light shielding region. In the portion where the modified region is missing, the cutting accuracy decreases. As a result, the cut surface may be deteriorated, for example, a step is generated on the cut surface of the workpiece.
本発明の一側面は、切断面の劣化を抑制可能な加工対象物切断方法を提供することを目的とする。   An object of one aspect of the present invention is to provide a workpiece cutting method that can suppress degradation of a cut surface.
本発明の一側面に係る加工対象物切断方法は、レーザ光を遮蔽する光遮蔽領域を含む主面を有する加工対象物を切断予定ラインに沿って切断するための加工対象物切断方法であって、レーザ光を加工対象物に集光するための集光レンズに対してレーザ光を入射させる第1の工程と、集光レンズによってレーザ光を加工対象物の内部に集光させながら、レーザ光の集光点を切断予定ラインに沿って相対移動させることにより、切断予定ラインに沿って加工対象物の内部に改質領域を形成する第2の工程と、を備え、光遮蔽領域は、主面に交差する方向からみて、切断予定ラインの一部に重複しており、第1の工程においては、レーザ光の強度プロファイルを円環状とした状態においてレーザ光を集光レンズに入射させ、第2の工程においては、主面をレーザ光の入射面とすると共に、主面に交差する方向からみて光遮蔽領域を通過するように切断予定ラインに沿って集光点を相対移動させる。   A processing object cutting method according to one aspect of the present invention is a processing object cutting method for cutting a processing object having a main surface including a light shielding region that shields laser light along a cutting scheduled line. The first step of making the laser beam incident on a condensing lens for condensing the laser beam on the workpiece, and the laser beam while condensing the laser beam inside the workpiece by the condenser lens And a second step of forming a modified region inside the workpiece along the planned cutting line by relatively moving the condensing point along the planned cutting line. In the first step, the laser beam is incident on the condensing lens in a state where the intensity profile of the laser beam is annulus. In step 2, A surface with a plane of incidence of the laser light along the line to cut so as to pass through the light shielding region when viewed from a direction intersecting the principal surface relatively moving the converging point.
この方法においては、第1の工程において集光レンズにレーザ光を入射させる。その後、第2の工程において、集光レンズによりレーザ光を加工対象物の内部に集光させながら、その集光点を切断予定ラインに沿って相対移動させることにより、切断予定ラインに沿って加工対象物の内部に改質領域を形成する。ここで、加工対象物は、レーザ光を遮蔽する光遮蔽領域を含む主面を有する。そして、第2の工程においては、その主面をレーザ光の入射面とすると共に、光遮蔽領域を通過するように切断予定ラインに沿って集光点を相対移動させる。このため、従来の方法によれば、加工対象物の内部における光遮蔽領域に対応する位置において、改質領域が欠落した部分が生じるおそれがある。   In this method, laser light is incident on the condenser lens in the first step. After that, in the second step, the laser beam is condensed inside the object to be processed by the condenser lens, and the focusing point is moved along the planned cutting line, thereby processing along the planned cutting line. A modified region is formed inside the object. Here, the workpiece has a main surface including a light shielding region that shields laser light. In the second step, the main surface is used as the laser light incident surface, and the condensing point is relatively moved along the planned cutting line so as to pass through the light shielding region. For this reason, according to the conventional method, there is a possibility that a portion lacking the modified region may occur at a position corresponding to the light shielding region inside the workpiece.
これに対して、本発明者らは、円環状の強度プロファイルを有するレーザ光を集光して加工対象物に照射することにより、光遮蔽領域に対応する位置において改質領域が欠落した部分が発生することを抑制可能であることを見出した。そして、この方法にあっては、第1の工程において、強度プロファイルが円環状とされたレーザ光を集光レンズに入射させる。よって、この方法によれば、光遮蔽領域に対応する位置に改質領域が欠落した部分が発生することが抑制される。その結果、切断面に段差が生じる等の切断面の劣化を抑制可能である。   On the other hand, the present inventors collect a laser beam having an annular intensity profile and irradiate the object to be processed, so that there is a portion where the modified region is missing at a position corresponding to the light shielding region. It was found that it is possible to suppress the occurrence. In this method, in the first step, laser light having an annular intensity profile is incident on the condenser lens. Therefore, according to this method, generation | occurrence | production of the part which the modification | reformation area | region missing in the position corresponding to a light shielding area | region is suppressed. As a result, it is possible to suppress degradation of the cut surface such as a step formed on the cut surface.
本発明の一側面に係る加工対象物切断方法においては、加工対象物は、窒化ガリウムを含む半導体レーザのための半導体層を有し、半導体層は、主面を含み、光遮蔽領域は、切断予定ラインに交差する方向に延びるように半導体層に設けられたストライプ状の高密度欠陥領域であり、切断予定ラインは、半導体層の劈開面に沿って設定されてもよい。ここで、劈開により半導体レーザの共振器を形成する場合には、劈開面の鏡面化が要求される。したがって、切断面(劈開面)の劣化の抑制が特に重要となる。これに対して、この方法によれば、半導体レーザのための半導体層の劈開面に沿って設定された切断予定ラインに沿って、上述したように欠落部分が発生しないように改質領域を形成可能である。このため、切断面(劈開面)の劣化を抑制し、切断面の鏡面化を実現可能である。   In the workpiece cutting method according to one aspect of the present invention, the workpiece has a semiconductor layer for a semiconductor laser containing gallium nitride, the semiconductor layer includes a main surface, and the light shielding region is cut. The stripe-shaped high-density defect region provided in the semiconductor layer so as to extend in a direction crossing the planned line, and the planned cutting line may be set along the cleavage plane of the semiconductor layer. Here, when forming a resonator of a semiconductor laser by cleavage, it is required to make the cleavage plane into a mirror surface. Therefore, suppression of deterioration of the cut surface (cleavage surface) is particularly important. On the other hand, according to this method, the modified region is formed along the planned cutting line set along the cleavage plane of the semiconductor layer for the semiconductor laser so as not to cause a missing portion as described above. Is possible. For this reason, it is possible to suppress the degradation of the cut surface (cleavage surface) and realize the mirror surface of the cut surface.
本発明の一側面に係る加工対象物切断方法においては、第1の工程において、所定の変調パターンを呈示した空間光変調器により強度プロファイルを円環状としてもよい。この場合、空間光変調器の所定の変調パターンを制御することにより、レーザ光の強度プロファイルの円環形状を動的に変化させることができる。よって、加工対象物の材料や要求される切断精度等に応じて、適切な改質領域の形成を行うことが可能となる。   In the workpiece cutting method according to one aspect of the present invention, in the first step, the intensity profile may be formed in an annular shape by a spatial light modulator exhibiting a predetermined modulation pattern. In this case, the annular shape of the intensity profile of the laser light can be dynamically changed by controlling a predetermined modulation pattern of the spatial light modulator. Therefore, it is possible to form an appropriate modified region according to the material of the workpiece, the required cutting accuracy, and the like.
本発明の一側面によれば、切断面の劣化を抑制可能な加工対象物切断方法を提供することができる。   According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a workpiece cutting method that can suppress degradation of a cut surface.
改質領域の形成に用いられるレーザ加工装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the laser processing apparatus used for formation of a modification area | region. 改質領域の形成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 object used as the object of formation of a modification field. 図2の加工対象物の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 processing target object of FIG. 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. 図4の加工対象物の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 of FIG. 図4の加工対象物のVI−VI線に沿っての断面図である。It is sectional drawing along the VI-VI line of the processing target object of FIG. 本実施形態に係る加工対象物切断方法を用いて製造されたチップを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the chip | tip manufactured using the workpiece cutting method which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る加工対象物切断方法の加工対象物を示す図である。It is a figure which shows the process target object of the process target cutting method which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る加工対象物切断方法の加工対象物を示す図である。It is a figure which shows the process target object of the process target cutting method which concerns on this embodiment. 図1に示された光学系の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical system shown by FIG. レーザ光の強度プロファイルを示す図である。It is a figure which shows the intensity profile of a laser beam. 本実施形態に係る加工対象物切断方法の主要な工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the main processes of the workpiece cutting method which concerns on this embodiment. 加工対象物の切断面を示す図である。It is a figure which shows the cut surface of a workpiece. ビーム中心と光遮蔽領域とのオフセット量と透過率との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the offset amount of a beam center and a light shielding area | region, and the transmittance | permeability. レーザ光の光軸上の強度と入射面からの距離との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the intensity | strength on the optical axis of a laser beam, and the distance from an incident surface. 円環状の強度プロファイルの変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of an annular | circular shaped intensity profile. 円環状の強度プロファイルの別の変形例を示す図である。It is a figure which shows another modification of an annular | circular shaped intensity profile. 円環状の強度プロファイルの別の変形例を示す図である。It is a figure which shows another modification of an annular | circular shaped intensity profile. 円環状の強度プロファイルの別の変形例を示す図である。It is a figure which shows another modification of an annular | circular shaped intensity profile.
以下、本発明の一側面の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。   Hereinafter, an embodiment of one aspect of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same or equivalent part, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
本実施形態に係る加工対象物切断方法は、切断予定ラインに沿って加工対象物にレーザ光を照射することにより、切断予定ラインに沿って加工対象物の少なくとも内部に切断の起点となる改質領域を形成する。そこで、まず、改質領域の形成について、図1〜図6を参照して説明する。   The processing object cutting method according to the present embodiment irradiates the processing object with laser light along the planned cutting line, thereby improving the cutting starting point at least inside the processing target along the planned cutting line. Form a region. First, the formation of the modified region will be described with reference to FIGS.
図1に示されるように、レーザ加工装置100は、レーザ光Lをパルス発振するレーザ光源101と、レーザ光Lの光軸(光路)の向きを90°変えるように配置されたダイクロイックミラー103と、レーザ光Lを加工対象物1に集光するための集光レンズ105と、を備えている。また、レーザ加工装置100は、集光レンズ105で集光されたレーザ光Lが照射される加工対象物1を支持するための支持台107と、支持台107を移動させるためのステージ111と、レーザ光Lの出力やパルス幅、パルス波形等を調節するためにレーザ光源101を制御するレーザ光源制御部102と、ステージ111の移動を制御するステージ制御部115と、を備えている。   As shown in FIG. 1, a laser processing apparatus 100 includes a laser light source 101 that oscillates a laser beam L, a dichroic mirror 103 that is arranged to change the direction of the optical axis (optical path) of the laser beam L by 90 °, and , And a condensing lens 105 for condensing the laser light L on the workpiece 1. Further, the laser processing apparatus 100 includes a support base 107 for supporting the workpiece 1 irradiated with the laser light L condensed by the condenser lens 105, a stage 111 for moving the support base 107, A laser light source control unit 102 that controls the laser light source 101 in order to adjust the output, pulse width, pulse waveform, and the like of the laser light L, and a stage control unit 115 that controls the movement of the stage 111 are provided.
レーザ加工装置100においては、レーザ光源101から出射されたレーザ光Lは、ダイクロイックミラー103によってその光軸の向きを90°変えられ、支持台107上に載置された加工対象物1の内部に集光レンズ105によって集光される。これと共に、ステージ111が移動させられ、加工対象物1がレーザ光Lに対して切断予定ライン5に沿って相対移動させられる。これにより、切断予定ライン5に沿った改質領域が加工対象物1に形成される。なお、ここでは、レーザ光Lを相対的に移動させるためにステージ111を移動させたが、集光レンズ105を移動させてもよいし、或いはこれらの両方を移動させてもよい。また、後述するように、レーザ加工装置100においては、レーザ光Lを、光学系113を介して集光レンズ105に入射する場合がある。   In the laser processing apparatus 100, the laser light L emitted from the laser light source 101 is changed in the direction of its optical axis by 90 ° by the dichroic mirror 103 and is placed inside the processing object 1 placed on the support base 107. The light is collected by the condenser lens 105. At the same time, the stage 111 is moved, and the workpiece 1 is moved relative to the laser beam L along the planned cutting line 5. Thereby, a modified region along the planned cutting line 5 is formed on the workpiece 1. Here, the stage 111 is moved in order to move the laser light L relatively, but the condenser lens 105 may be moved, or both of them may be moved. As will be described later, in the laser processing apparatus 100, the laser light L may be incident on the condenser lens 105 via the optical system 113.
加工対象物1としては、半導体材料で形成された半導体基板や圧電材料で形成された圧電基板等を含む板状の部材(例えば、基板、ウェハ等)が用いられる。図2に示されるように、加工対象物1には、切断予定ライン5が設定されている。切断予定ライン5は、直線状に延びた仮想線である。加工対象物1の内部に改質領域を形成する場合、図3に示されるように、加工対象物1の内部に集光点(集光位置)Pを合わせた状態で、レーザ光Lを切断予定ライン5に沿って(すなわち、図2の矢印A方向に)相対的に移動させる。これにより、図4、図5及び図6に示されるように、改質領域7が切断予定ライン5に沿って加工対象物1に形成される。切断予定ライン5に沿って形成された改質領域7が切断起点領域8となる。   As the processing object 1, a plate-like member (for example, a substrate, a wafer, or the like) including a semiconductor substrate formed of a semiconductor material, a piezoelectric substrate formed of a piezoelectric material, or the like is used. As shown in FIG. 2, a scheduled cutting line 5 is set on the workpiece 1. The planned cutting line 5 is a virtual line extending linearly. When the modified region is formed inside the workpiece 1, the laser beam L is cut in a state where the condensing point (condensing position) P is aligned with the inside of the workpiece 1 as shown in FIG. 3. It moves relatively along the planned line 5 (that is, in the direction of arrow A in FIG. 2). As a result, as shown in FIGS. 4, 5, and 6, the modified region 7 is formed on the workpiece 1 along the planned cutting line 5. The modified region 7 formed along the planned cutting line 5 becomes the cutting start region 8.
集光点Pとは、レーザ光Lが集光する箇所のことである。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、これらが組み合わされた3次元状であってもよいし、座標指定されたものであってもよい。切断予定ライン5は、仮想線に限らず加工対象物1の表面3に実際に引かれた線であってもよい。改質領域7は、連続的に形成される場合もあるし、断続的に形成される場合もある。改質領域7は列状でも点状でもよく、要は、改質領域7は少なくとも加工対象物1の内部に形成されていればよい。また、改質領域7を起点に亀裂が形成される場合があり、亀裂及び改質領域7は、加工対象物1の外表面(表面3、裏面、若しくは外周面)に露出していてもよい。改質領域7を形成する際のレーザ光入射面は、加工対象物1の表面3に限定されるものではなく、加工対象物1の裏面であってもよい。   The condensing point P is a part where the laser light L is condensed. The planned cutting line 5 is not limited to a straight line, but may be a curved line, a three-dimensional shape in which these lines are combined, or a coordinate designated. The planned cutting line 5 is not limited to a virtual line but may be a line actually drawn on the surface 3 of the workpiece 1. The modified region 7 may be formed continuously or intermittently. The modified region 7 may be in the form of a line or a dot. In short, the modified region 7 only needs to be formed at least inside the workpiece 1. In addition, a crack may be formed starting from the modified region 7, and the crack and the modified region 7 may be exposed on the outer surface (front surface 3, back surface, or outer peripheral surface) of the workpiece 1. . The laser light incident surface when forming the modified region 7 is not limited to the front surface 3 of the workpiece 1 and may be the back surface of the workpiece 1.
ちなみに、加工対象物1の内部に改質領域7を形成する場合には、レーザ光Lは、加工対象物1を透過すると共に、加工対象物1の内部に位置する集光点P近傍にて特に吸収される。これにより、加工対象物1に改質領域7が形成される(すなわち、内部吸収型レーザ加工)。この場合、加工対象物1の表面3ではレーザ光Lが殆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。一方、加工対象物1の表面3に改質領域7を形成する場合には、レーザ光Lは、表面3に位置する集光点P近傍にて特に吸収され、表面3から溶融され除去されて、穴や溝等の除去部が形成される(表面吸収型レーザ加工)。   Incidentally, when the modified region 7 is formed inside the workpiece 1, the laser light L passes through the workpiece 1 and is near the condensing point P located inside the workpiece 1. Especially absorbed. Thereby, the modified region 7 is formed in the workpiece 1 (that is, internal absorption laser processing). In this case, since the laser beam L is hardly absorbed by the surface 3 of the workpiece 1, the surface 3 of the workpiece 1 is not melted. On the other hand, when the modified region 7 is formed on the surface 3 of the workpiece 1, the laser light L is absorbed particularly near the condensing point P located on the surface 3 and melted and removed from the surface 3. Then, removal portions such as holes and grooves are formed (surface absorption laser processing).
改質領域7は、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲とは異なる状態になった領域をいう。改質領域7としては、例えば、溶融処理領域(一旦溶融後再固化した領域、溶融状態中の領域及び溶融から再固化する状態中の領域のうち少なくとも何れか一つを意味する)、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等があり、これらが混在した領域もある。更に、改質領域7としては、加工対象物1の材料において改質領域7の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域や、格子欠陥が形成された領域がある(これらをまとめて高転位密度領域ともいう)。   The modified region 7 is a region where the density, refractive index, mechanical strength, and other physical characteristics are different from the surroundings. Examples of the modified region 7 include a melt treatment region (meaning at least one of a region once solidified after melting, a region in a molten state, and a region in a state of being resolidified from melting), a crack region, and the like. In addition, there are a dielectric breakdown region, a refractive index change region, etc., and there is a region where these are mixed. Furthermore, the modified region 7 includes a region in which the density of the modified region 7 is changed in comparison with the density of the non-modified region in the material of the workpiece 1 and a region in which lattice defects are formed (these are Collectively called high dislocation density region).
溶融処理領域、屈折率変化領域、改質領域7の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域、及び、格子欠陥が形成された領域は、更に、それら領域の内部や改質領域7と非改質領域との界面に亀裂(割れ、マイクロクラック)を内包している場合がある。内包される亀裂は、改質領域7の全面に渡る場合や一部分のみや複数部分に形成される場合がある。加工対象物1は、結晶構造を有する結晶材料からなる基板を含む。例えば加工対象物1は、窒化ガリウム(GaN)、シリコン(Si)、シリコンカーバイド(SiC)、LiTaO、及び、サファイア(Al)の少なくとも何れかで形成された基板を含む。換言すると、加工対象物1は、例えば、窒化ガリウム基板、シリコン基板、SiC基板、LiTaO基板、又はサファイア基板を含む。結晶材料は、異方性結晶及び等方性結晶の何れであってもよい。The area where the density of the melt processing area, the refractive index changing area, the density of the modified area 7 is changed as compared with the density of the non-modified area, and the area where lattice defects are formed are further included in the interior of these areas or the modified areas In some cases, cracks (cracks, microcracks) are included in the interface between the region 7 and the non-modified region. The included crack may be formed over the entire surface of the modified region 7, or may be formed in only a part or a plurality of parts. The workpiece 1 includes a substrate made of a crystal material having a crystal structure. For example, the workpiece 1 includes a substrate formed of at least one of gallium nitride (GaN), silicon (Si), silicon carbide (SiC), LiTaO 3 , and sapphire (Al 2 O 3 ). In other words, the workpiece 1 includes, for example, a gallium nitride substrate, a silicon substrate, a SiC substrate, a LiTaO 3 substrate, or a sapphire substrate. The crystal material may be either an anisotropic crystal or an isotropic crystal.
本実施形態では、切断予定ライン5に沿って改質スポット(加工痕)を複数形成することにより、改質領域7を形成することができる。この場合、複数の改質スポットが集まることによって改質領域7となる。改質スポットとは、パルスレーザ光の1パルスのショット(つまり1パルスのレーザ照射:レーザショット)で形成される改質部分である。改質スポットとしては、クラックスポット、溶融処理スポット若しくは屈折率変化スポット、又はこれらの少なくとも1つが混在するもの等が挙げられる。改質スポットについては、要求される切断精度、要求される切断面の平坦性、加工対象物1の厚さ、種類、結晶方位等を考慮して、その大きさや発生する亀裂の長さを適宜制御することができる。   In the present embodiment, the modified region 7 can be formed by forming a plurality of modified spots (processing marks) along the planned cutting line 5. In this case, the modified region 7 is formed by collecting a plurality of modified spots. The modified spot is a modified portion formed by one pulse shot of pulsed laser light (that is, one pulse of laser irradiation: laser shot). Examples of the modified spot include a crack spot, a melting treatment spot, a refractive index change spot, or a mixture of at least one of these. For the modified spot, the size and length of cracks to be generated are appropriately determined in consideration of the required cutting accuracy, required flatness of the cut surface, thickness, type, crystal orientation, etc. of the workpiece 1. Can be controlled.
引き続いて、本実施形態に係る加工対象物切断方法について説明する。図7は、本実施形態に係る加工対象物切断方法を用いて製造されたチップを示す斜視図である。チップ10は、例えば、窒化ガリウムを含む半導体レーザである。チップ10は、劈開面である切断面(例えば窒化ガリウム結晶におけるm面)10aと、切断面10aに交差する別の切断面(例えば窒化ガリウム結晶におけるa面)10bと、を含む。チップ10は、基板11と、基板11上に形成された半導体層12と、基板11及び半導体層12上に形成された電極13と、を有する。   Subsequently, the processing object cutting method according to the present embodiment will be described. FIG. 7 is a perspective view showing a chip manufactured using the workpiece cutting method according to the present embodiment. The chip 10 is a semiconductor laser containing gallium nitride, for example. The chip 10 includes a cut surface (for example, an m-plane in a gallium nitride crystal) 10a that is a cleavage plane, and another cut surface (for example, an a-plane in a gallium nitride crystal) 10b that intersects the cut surface 10a. The chip 10 includes a substrate 11, a semiconductor layer 12 formed on the substrate 11, and an electrode 13 formed on the substrate 11 and the semiconductor layer 12.
基板11は、例えば窒化ガリウムを含む半導体基板である。基板11は、例えばGaN基板である。半導体層12は、例えばエピタキシャル成長により形成される半導体積層部である。半導体層12は、例えば窒化ガリウムを含む。半導体層12は、例えば半導体レーザのための発光層(活性層)14を含む。発光層14は、半導体層12に埋め込まれている。発光層14の端面14sは、切断面10aに含まれている。端面14sは、レーザ共振器を形成する鏡面となっている。電極13は、半導体層12に電圧を印可するために用いられる。   The substrate 11 is a semiconductor substrate containing, for example, gallium nitride. The substrate 11 is a GaN substrate, for example. The semiconductor layer 12 is a semiconductor stacked portion formed by, for example, epitaxial growth. The semiconductor layer 12 includes, for example, gallium nitride. The semiconductor layer 12 includes a light emitting layer (active layer) 14 for a semiconductor laser, for example. The light emitting layer 14 is embedded in the semiconductor layer 12. The end surface 14s of the light emitting layer 14 is included in the cut surface 10a. The end face 14s is a mirror surface that forms a laser resonator. The electrode 13 is used for applying a voltage to the semiconductor layer 12.
チップ10は、一対のストライプコア15を含む。ストライプコア15は、チップ10の切断面10aに交差する方向に延びるように半導体層12に設けられている。ストライプコア15は、例えば窒化ガリウムを含む。ストライプコア15は、高密度欠陥領域である。ストライプコア15は、例えば散乱等により、レーザ光Lを遮蔽する。   The chip 10 includes a pair of stripe cores 15. The stripe core 15 is provided in the semiconductor layer 12 so as to extend in a direction crossing the cut surface 10 a of the chip 10. The stripe core 15 includes, for example, gallium nitride. The stripe core 15 is a high density defect region. The stripe core 15 shields the laser light L by, for example, scattering.
図8及び図9は、本実施形態に係る加工対象物切断方法の加工対象物を示す図である。図8は平面図であり、図9の(a)は図8の一部拡大図である。図9の(b)は、図9の(a)のIX−IX線に沿っての断面図である。本実施形態に係る加工対象物切断方法においては、図8及び図9に示されるように、まず、加工対象物1を用意する。加工対象物1は、チップ10のための複数のチップ部20を有する。チップ部20は、加工対象物1のオリエンテーションフラット6に平行な方向(以下、「第1の方向」という場合がある)、及び、オリエンテーションフラット6に直交する方向(以下、「第2の方向」という場合がある)に沿って、二次元状に配列されている。   FIG.8 and FIG.9 is a figure which shows the processing target object of the processing target cutting method which concerns on this embodiment. FIG. 8 is a plan view, and FIG. 9A is a partially enlarged view of FIG. FIG. 9B is a cross-sectional view taken along line IX-IX in FIG. In the processing object cutting method according to the present embodiment, first, the processing object 1 is prepared as shown in FIGS. The workpiece 1 has a plurality of chip portions 20 for the chips 10. The tip portion 20 has a direction parallel to the orientation flat 6 of the workpiece 1 (hereinafter sometimes referred to as “first direction”) and a direction orthogonal to the orientation flat 6 (hereinafter referred to as “second direction”). Are arranged in two dimensions.
加工対象物1は、複数のチップ部20にわたって設けられた基板11のための基板21を有する。また、加工対象物1は、複数のチップ部20にわたって設けられた半導体層12のための半導体層22を有する。半導体層22は、上述したように、例えば窒化ガリウムを含む半導体レーザのための半導体層である。半導体層22は、基板21上に設けられている。半導体層22は、基板21と反対側の表面である主面22sを含む。   The workpiece 1 has a substrate 21 for the substrate 11 provided over a plurality of chip portions 20. Further, the workpiece 1 has a semiconductor layer 22 for the semiconductor layer 12 provided over the plurality of chip portions 20. As described above, the semiconductor layer 22 is a semiconductor layer for a semiconductor laser containing, for example, gallium nitride. The semiconductor layer 22 is provided on the substrate 21. The semiconductor layer 22 includes a main surface 22 s that is a surface opposite to the substrate 21.
加工対象物1には、第1の方向に沿った複数の切断予定ライン5aと、第2の方向に沿った複数の切断予定ライン5bと、が設定されている。切断予定ライン5aと切断予定ライン5bとは、互いに交差(例えば直交)している。チップ10は、切断予定ライン5a及び切断予定ライン5bに沿って加工対象物1が切断され、チップ部20が切り出されることにより得られる。すなわち、互いに隣り合う一対の切断予定ライン5aと、互いに隣り合う一対の切断予定ライン5bとよって囲まれる領域が、単一のチップ部20を規定する。   A plurality of scheduled cutting lines 5a along the first direction and a plurality of scheduled cutting lines 5b along the second direction are set in the workpiece 1. The planned cutting line 5a and the planned cutting line 5b cross each other (for example, orthogonal). The chip 10 is obtained by cutting the workpiece 1 along the planned cutting line 5a and the planned cutting line 5b and cutting out the chip part 20. That is, a single chip portion 20 is defined by a region surrounded by a pair of cutting planned lines 5a adjacent to each other and a pair of cutting planned lines 5b adjacent to each other.
切断予定ライン5aは、それぞれ、基板21及び半導体層22の劈開面(例えば窒化ガリウム結晶のm面)に沿って設定されている。したがって、互いに隣り合う一対の切断予定ライン5aは、第2の方向におけるチップ部20の長さ(半導体レーザの共振器長)を規定する。切断予定ライン5bは、例えば、窒化ガリウム結晶のa面に沿って設定される。互いに隣り合う一対の切断予定ライン5bは、第1の方向におけるチップ部20の長さを規定する。   The planned cutting lines 5a are set along the cleavage planes of the substrate 21 and the semiconductor layer 22 (for example, the m-plane of gallium nitride crystal). Therefore, a pair of cutting lines 5a adjacent to each other defines the length of the chip portion 20 in the second direction (the resonator length of the semiconductor laser). The planned cutting line 5b is set, for example, along the a-plane of the gallium nitride crystal. A pair of cutting planned lines 5b adjacent to each other defines the length of the chip portion 20 in the first direction.
半導体層22には、第2の方向に沿って延びる複数のストライプコア15が設けられている。第1の方向に互いに隣り合うチップ部20は、ストライプコア15によって区画されている。ストライプコア15は、例えば、基板21及び半導体層22の劈開面(例えば窒化ガリウム結晶のm面)に交差(例えば直交)する方向に沿って延在している。切断予定ライン5bは、このストライプコア15に沿ってストライプコア15内に設定されている。また、切断予定ライン5aは、このストライプコア15に交差(例えば直交)するように、複数のストライプコア15を跨いで設定されている。   The semiconductor layer 22 is provided with a plurality of stripe cores 15 extending along the second direction. The chip portions 20 adjacent to each other in the first direction are partitioned by the stripe core 15. For example, the stripe core 15 extends along a direction intersecting (for example, orthogonal to) the cleavage plane (for example, m-plane of gallium nitride crystal) of the substrate 21 and the semiconductor layer 22. The planned cutting line 5 b is set in the stripe core 15 along the stripe core 15. Further, the planned cutting line 5 a is set across a plurality of stripe cores 15 so as to intersect (for example, orthogonally) the stripe cores 15.
ストライプコア15は、半導体層22の主面22sの一部を構成する。主面22sのうちのストライプコア15に対応する領域は、レーザ光Lを遮蔽する光遮蔽領域SAである。したがって、光遮蔽領域SAは、切断予定ライン5aに交差(例えば直交)する方向に延びるように半導体層22に設けられたストライプ状の高密度欠陥領域である。そして、光遮蔽領域SAは、主面22sに交差する方向からみて、切断予定ライン5aの一部に重複している。また、切断予定ライン5bは、光遮蔽領域SA内に位置することになる。   The stripe core 15 constitutes a part of the main surface 22 s of the semiconductor layer 22. A region corresponding to the stripe core 15 in the main surface 22s is a light shielding region SA that shields the laser light L. Therefore, the light shielding area SA is a stripe-shaped high-density defect area provided in the semiconductor layer 22 so as to extend in a direction intersecting (for example, orthogonal to) the planned cutting line 5a. The light shielding area SA overlaps a part of the planned cutting line 5a when viewed from the direction intersecting the main surface 22s. Further, the planned cutting line 5b is located in the light shielding area SA.
なお、各チップ部20は、電極13及び発光層14を含む。電極13は、主面22s上に設けられている。発光層14は、互いに隣り合うストライプコア15の間において、半導体層22に設けられている(埋め込まれている)。   Each chip unit 20 includes an electrode 13 and a light emitting layer 14. The electrode 13 is provided on the main surface 22s. The light emitting layer 14 is provided (embedded) in the semiconductor layer 22 between the stripe cores 15 adjacent to each other.
続く工程では、加工対象物1にレーザ光Lを照射することにより、改質領域7を形成する。より具体的には、まず、図1及び図10に示されるように、主面22s(表面3)が集光レンズ105側に位置するように、加工対象物1を支持台107に載置する。ここでは、集光レンズ105は、レーザ加工装置100のレンズのうち最も主面22s側に配置される対物レンズである。したがって、集光レンズ105と主面22sとの間には、他のレンズ等の光学素子が介在していない。   In the subsequent process, the modified region 7 is formed by irradiating the workpiece 1 with the laser beam L. More specifically, first, as shown in FIGS. 1 and 10, the workpiece 1 is placed on the support base 107 so that the main surface 22 s (surface 3) is positioned on the condenser lens 105 side. . Here, the condensing lens 105 is an objective lens arranged closest to the main surface 22 s among the lenses of the laser processing apparatus 100. Therefore, no optical element such as another lens is interposed between the condenser lens 105 and the main surface 22s.
続いて、レーザ光Lを加工対象物1に集光するための集光レンズ105に対して、レーザ光Lを入射させる(第1の工程)。この第1の工程においては、レーザ光Lの強度プロファイルを円環状とした状態において、レーザ光Lを集光レンズ105に入射させる。ここでの強度プロファイルとは、レーザ光Lの光軸Axに直交する面内でのレーザ光Lの強度分布である。第1の工程においては、集光レンズ105に入射するときのレーザ光Lの強度プロファイルを円環状とするために、光学系113を用いる。   Subsequently, the laser light L is incident on the condenser lens 105 for condensing the laser light L onto the workpiece 1 (first step). In the first step, the laser light L is incident on the condenser lens 105 in a state where the intensity profile of the laser light L is annular. The intensity profile here is an intensity distribution of the laser light L in a plane orthogonal to the optical axis Ax of the laser light L. In the first step, the optical system 113 is used to make the intensity profile of the laser light L when entering the condenser lens 105 into an annular shape.
光学系113は、レーザ光Lの光路上において、レーザ光源101(ここではダイクロイックミラー103)と集光レンズ105との間に設けられている。光学系113は、レーザ光Lの強度プロファイルを円環状にするための機能を有している。ここでは、一例として、光学系113は、一対のミラー121,123と、空間光変調器122と、を含む。ミラー121は、レーザ光源101(ダイクロイックミラー103)からのレーザ光Lを、空間光変調器122の変調面122sに向けて偏向する。ミラー123は、空間光変調器122の変調面122sからのレーザ光Lを、集光レンズ105に向けて偏向する。   The optical system 113 is provided between the laser light source 101 (here, the dichroic mirror 103) and the condenser lens 105 on the optical path of the laser light L. The optical system 113 has a function for making the intensity profile of the laser light L into an annular shape. Here, as an example, the optical system 113 includes a pair of mirrors 121 and 123 and a spatial light modulator 122. The mirror 121 deflects the laser light L from the laser light source 101 (dichroic mirror 103) toward the modulation surface 122s of the spatial light modulator 122. The mirror 123 deflects the laser light L from the modulation surface 122 s of the spatial light modulator 122 toward the condenser lens 105.
空間光変調器122は、例えばLCOS−SLM(Liquid Crystal On Silicon Spatial Light Modulator)である。空間光変調器122は、液晶層等を含む変調面122sを有する。空間光変調器122は、例えば変調面122sに所定の変調パターンを呈示する。これにより、空間光変調器122は、変調面122sに入射した光を変調し、その強度プロファイルを変化させて出射する。したがって、この第1の工程においては、所定の変調パターンを呈示した空間光変調器122により、レーザ光Lの強度プロファイルを円環状とする。   The spatial light modulator 122 is, for example, an LCOS-SLM (Liquid Crystal On Silicon Spatial Light Modulator). The spatial light modulator 122 has a modulation surface 122s including a liquid crystal layer and the like. For example, the spatial light modulator 122 presents a predetermined modulation pattern on the modulation surface 122s. Thereby, the spatial light modulator 122 modulates the light incident on the modulation surface 122s, changes the intensity profile, and emits the light. Therefore, in the first step, the intensity profile of the laser beam L is made annular by the spatial light modulator 122 presenting a predetermined modulation pattern.
図11は、レーザ光の強度プロファイルを示す図である。図11の(a)は、変調されていない状態の通常のレーザ光Lの強度プロファイルPbを示す。図11の(b)は、空間光変調器122を用いて変調された状態のレーザ光Lの強度プロファイルPaを示す。図11に示されるように、光学系113は、空間光変調器122を用いて、中実円状の強度プロファイルを有するガウシアンビームを、円環状の強度プロファイルを有するビームに変換する。ここでは、強度が相対的に高い中心の円状の領域がカットされる。なお、いずれの強度プロファイルを有する場合も、集光点Pでは中実の円状とされる。なお、円環状(後述するように、環を規定する外縁と内縁とが共に真円(円形)である場合)の強度プロファイルの外径Doと内径Diとの比(内径Di/外径Do)は、所望する切断面の精度や加工対象物1の材料・構造等に応じて適宜設定することができるが、50%以上85%未満が好ましい。なお、85%を超えると、改質スポットのサイズが切断予定ラインに対して一定とならず、不安定となる。一例として、対物レンズに入射する有効ビーム径が2.90mmの場合、最小の内径は1.50mm、最大の内径は2.40mmとすることができる。   FIG. 11 is a diagram showing the intensity profile of the laser beam. FIG. 11A shows an intensity profile Pb of normal laser light L in a state where it is not modulated. FIG. 11B shows an intensity profile Pa of the laser light L that is modulated using the spatial light modulator 122. As shown in FIG. 11, the optical system 113 uses a spatial light modulator 122 to convert a Gaussian beam having a solid circular intensity profile into a beam having an annular intensity profile. Here, a central circular region having a relatively high strength is cut. In addition, even if it has any intensity profile, it is set as the solid circle shape in the condensing point P. FIG. The ratio between the outer diameter Do and the inner diameter Di (inner diameter Di / outer diameter Do) of the strength profile of an annular shape (when the outer edge and inner edge defining the ring are both true circles (circular) as will be described later). Can be set as appropriate according to the accuracy of the desired cut surface and the material / structure of the workpiece 1, but is preferably 50% or more and less than 85%. In addition, if it exceeds 85%, the size of the modified spot is not constant with respect to the line to be cut and becomes unstable. As an example, when the effective beam diameter incident on the objective lens is 2.90 mm, the minimum inner diameter can be 1.50 mm and the maximum inner diameter can be 2.40 mm.
続く工程においては、図12に示されるように、集光レンズ105によってレーザ光Lを加工対象物1の内部に集光させながら、レーザ光Lの集光点Pを切断予定ライン5aに沿って相対移動させることにより、切断予定ライン5aに沿って加工対象物1の内部に改質領域7を形成する(第2の工程)。より具体的には、この第2の工程においては、まず、加工対象物1の表面(半導体層22の主面22s)をレーザ光Lの入射面として、レーザ光Lの集光点Pを基板21の内部に合わせた状態とする。すなわち、レーザ光Lは、半導体層22を介して基板21の内部に集光される。   In the subsequent process, as shown in FIG. 12, the condensing point 105 of the laser light L is focused on the cutting line 5a while condensing the laser light L inside the workpiece 1 by the condensing lens 105. By the relative movement, the modified region 7 is formed in the workpiece 1 along the planned cutting line 5a (second step). More specifically, in the second step, first, the surface of the workpiece 1 (the main surface 22s of the semiconductor layer 22) is the incident surface of the laser light L, and the condensing point P of the laser light L is the substrate. 21 is in a state matched to the inside. That is, the laser light L is condensed inside the substrate 21 through the semiconductor layer 22.
その状態において、レーザ光Lに対して加工対象物1を相対的に移動させることにより、切断予定ライン5aに沿って(図中の矢印方向に)加工対象物1にレーザ光Lを照射(走査)する。このとき、レーザ光Lの集光点Pは、加工対象物1の一端から他端にわたって相対移動させられる。すなわち、この第2の工程においては、主面22sに交差する方向からみて、複数の光遮蔽領域SAを通過するように、切断予定ライン5aに沿って集光点Pを相対移動させる。   In this state, by moving the workpiece 1 relative to the laser beam L, the workpiece 1 is irradiated (scanned) along the planned cutting line 5a (in the direction of the arrow in the figure). ) At this time, the condensing point P of the laser beam L is relatively moved from one end to the other end of the workpiece 1. In other words, in this second step, the condensing point P is relatively moved along the planned cutting line 5a so as to pass through the plurality of light shielding regions SA when viewed from the direction intersecting the main surface 22s.
これにより、例えばレーザ光Lのパルスピッチ((レーザ光Lに対する加工対象物1の相対移動速度)/(レーザ光Lのパルス発振の周波数))に応じた間隔で、切断予定ライン5aに沿って基板21の内部に複数の改質スポット7sが形成される。改質領域7は、この改質スポット7sの集合として形成される。ここでは、後述するように、主面22sに交差する方向からみて光遮蔽領域SAの直下に位置する部分(光遮蔽領域SAに対応する部分)についても、改質スポット7sが形成される。したがって、ここでは、光遮蔽領域SAに対応する部分において改質領域7が欠落する(途切れる)ことがない。また、ここでは、レーザ光Lの強度プロファイルは、主面22sに入射する際にも円環状が維持されている。   Thereby, for example, along the planned cutting line 5a at intervals according to the pulse pitch of the laser light L ((relative movement speed of the workpiece 1 with respect to the laser light L) / (pulse oscillation frequency of the laser light L)). A plurality of modified spots 7 s are formed inside the substrate 21. The modified region 7 is formed as a set of modified spots 7s. Here, as will be described later, the modified spot 7s is also formed in a portion (a portion corresponding to the light shielding region SA) located immediately below the light shielding region SA when viewed from the direction intersecting the main surface 22s. Therefore, here, the modified region 7 is not lost (interrupted) in the portion corresponding to the light shielding region SA. Here, the intensity profile of the laser beam L is maintained in an annular shape even when entering the main surface 22s.
また、この第2の工程においては、レーザ光Lの照射条件を調節することにより、基板21の内部のみならず、例えば基板21における半導体層22と反対側の表面(加工対象物1の裏面)に至るように亀裂を生じさせることができる。また、互いに隣り合う改質スポット7sからのびる亀裂が互いに繋がるようにすることができる。   In this second step, by adjusting the irradiation condition of the laser beam L, not only the inside of the substrate 21 but also the surface of the substrate 21 opposite to the semiconductor layer 22 (the back surface of the workpiece 1), for example. It is possible to cause cracks to reach. Further, the cracks extending from the adjacent modified spots 7s can be connected to each other.
そして、この第2の工程を、全ての切断予定ライン5aに対して順次行うことにより、全ての切断予定ライン5aに沿った改質領域7が、加工対象物1の内部に形成される。切断予定ライン5aは、上述したように、基板21及び半導体層22の劈開面に沿って設定されている。したがって、この第2の工程においては、基板21及び半導体層22の劈開面に沿って改質領域7が形成される。   Then, the modified region 7 along all the planned cutting lines 5a is formed inside the workpiece 1 by sequentially performing this second step on all the planned cutting lines 5a. As described above, the planned cutting line 5 a is set along the cleavage planes of the substrate 21 and the semiconductor layer 22. Therefore, in the second step, the modified region 7 is formed along the cleavage planes of the substrate 21 and the semiconductor layer 22.
このため、後の工程において、切断予定ライン5aに沿って、改質領域7を起点として劈開により加工対象物1を切断可能である。この切断予定ライン5aに沿った加工対象物1の切断は、改質領域7から延びる亀裂を開く方向に加工対象物1に力を付与することにより行うことができる。切断予定ライン5aに沿って加工対象物1を切断することにより、切断予定ライン5aに沿って配列された複数のチップ10(チップ部20)を含む複数のバー状の加工対象物が得られる。その後、複数のバー状の加工対象物を切断予定ライン5bに沿って切断することにより、基板21から基板11が形成される共に半導体層22から半導体層12が形成され、それぞれのチップ10が得られる。   For this reason, in the subsequent process, the workpiece 1 can be cut by cleaving along the scheduled cutting line 5a from the modified region 7 as a starting point. Cutting of the workpiece 1 along the planned cutting line 5a can be performed by applying a force to the workpiece 1 in the direction of opening a crack extending from the modified region 7. By cutting the workpiece 1 along the scheduled cutting line 5a, a plurality of bar-shaped processed objects including the plurality of chips 10 (chip portions 20) arranged along the scheduled cutting line 5a are obtained. After that, by cutting a plurality of bar-shaped workpieces along the planned cutting line 5b, the substrate 11 is formed from the substrate 21 and the semiconductor layer 12 is formed from the semiconductor layer 22, and each chip 10 is obtained. It is done.
なお、切断予定ライン5bは、全体にわたって光遮蔽領域SA内に位置する。したがって、切断予定ライン5bに沿った切断は、主面22sからのレーザ光Lの入射により基板21の内部に改質領域7を形成する方法ではなく、例えばレーザアブレーション等の方法を用いることができる。   Note that the planned cutting line 5b is located in the light shielding area SA throughout. Therefore, the cutting along the planned cutting line 5b is not a method of forming the modified region 7 inside the substrate 21 by the incidence of the laser light L from the main surface 22s, but a method such as laser ablation can be used. .
以上説明したように、本実施形態に係る加工対象物切断方法においては、第1の工程において集光レンズ105にレーザ光Lを入射させる。その後、第2の工程において、集光レンズ105によりレーザ光Lを加工対象物1の内部に集光させながら、その集光点Pを切断予定ライン5aに沿って相対移動させることにより、切断予定ライン5aに沿って加工対象物1の内部に改質領域7を形成する。ここで、加工対象物1は、レーザ光Lを遮蔽する光遮蔽領域SAを含む主面22sを有する。そして、第2の工程においては、その主面22sをレーザ光Lの入射面とすると共に、光遮蔽領域SAを通過するように切断予定ライン5aに沿って集光点Pを相対移動させる。   As described above, in the processing object cutting method according to the present embodiment, the laser light L is incident on the condenser lens 105 in the first step. Thereafter, in the second step, the laser beam L is condensed inside the workpiece 1 by the condensing lens 105, and the condensing point P is moved relative to the cutting target line 5a, so that the cutting is scheduled. A modified region 7 is formed inside the workpiece 1 along the line 5a. Here, the workpiece 1 has a main surface 22s including a light shielding area SA that shields the laser light L. In the second step, the main surface 22s is used as the incident surface of the laser light L, and the condensing point P is relatively moved along the planned cutting line 5a so as to pass through the light shielding area SA.
このため、例えば図13の(b)に示されるように、従来の方法によれば、加工対象物1の内部における光遮蔽領域SAに対応する位置において、改質領域7の欠落部分(途切れた部分)Mが生じるおそれがある。改質領域7の欠落部分Mにおいては、互いに隣り合う改質スポット7sから延びる亀裂が互いに連続しない。このため、改質領域7に沿って加工対象物1を切断(劈開)したときに、その切断面10aが蛇行する等して切断面10aに段差Gが生じる場合がある。なお、ここでの従来の方法とは、第1の工程において、図14の(a)のようにレーザ光Lの強度プロファイルを円環状とせずに、図14の(b)のように円状の強度プロファイルのままの状態でレーザ光Lを集光レンズ105に入射させるものである。   For this reason, for example, as shown in FIG. 13B, according to the conventional method, at the position corresponding to the light shielding area SA inside the workpiece 1, the missing part (disrupted) of the modified area 7 (Part) M may occur. In the missing portion M of the modified region 7, cracks extending from the modified spots 7s adjacent to each other do not continue to each other. For this reason, when the workpiece 1 is cut (cleaved) along the modified region 7, the cut surface 10a may meander, and a step G may occur in the cut surface 10a. Note that the conventional method here means that in the first step, the intensity profile of the laser light L is not circular as shown in FIG. 14A, but is circular as shown in FIG. In this state, the laser beam L is made incident on the condenser lens 105 in the state where the intensity profile is maintained.
これに対して、本発明者らは、円環状の強度プロファイルを有するレーザ光Lを集光して加工対象物1に照射することにより、光遮蔽領域SAに対応する位置において改質領域7の欠落部分Mが発生することを抑制可能であることを見出した。そして、本実施形態に係る加工対象物切断方法にあっては、第1の工程において、強度プロファイルが円環状とされたレーザ光Lを集光レンズ105に入射させる。よって、この加工対象物切断方法によれば、図13の(a)に示されるように、光遮蔽領域SAに対応する位置に改質領域7の欠落部分Mが発生することが抑制される。その結果、切断面10aに段差Gが生じる等の切断面10aの劣化を抑制可能である。   On the other hand, the present inventors collect the laser beam L having an annular intensity profile and irradiate the workpiece 1 with the laser beam L in the position corresponding to the light shielding region SA. It has been found that the occurrence of the missing portion M can be suppressed. In the workpiece cutting method according to the present embodiment, the laser beam L having an annular intensity profile is incident on the condenser lens 105 in the first step. Therefore, according to this processing object cutting method, as shown in FIG. 13A, the occurrence of the missing portion M of the modified region 7 at the position corresponding to the light shielding region SA is suppressed. As a result, it is possible to suppress degradation of the cut surface 10a such as a step G formed on the cut surface 10a.
ここで、上記のような効果が奏される一因に関する本発明者の知見について説明する。図14の(c)に示されるように、円環状の強度プロファイルを有するレーザ光Lと、中実円状の通常の(従来の)強度プロファイルを有するレーザ光Lnとでは、光遮蔽領域SAとの位置関係に応じて、加工対象物1に対する透過率が異なる。この点についてより詳細に説明する。まず、図14の(a),(b)に示されるように、レーザ光L,Lnのビーム中心と、光遮蔽領域SAの中心とのオフセット量をLoとする。ここでは、レーザ光L,Lnのビーム中心と光遮蔽領域SAの中心とが一致しているときに、オフセット量Loが0となる。   Here, the inventor's knowledge regarding one cause of the above effects will be described. As shown in FIG. 14 (c), the laser light L having an annular intensity profile and the laser light Ln having a normal (conventional) intensity profile having a solid circular shape, Depending on the positional relationship, the transmittance with respect to the workpiece 1 is different. This point will be described in more detail. First, as shown in FIGS. 14A and 14B, the offset amount between the beam centers of the laser beams L and Ln and the center of the light shielding area SA is Lo. Here, the offset amount Lo becomes 0 when the beam centers of the laser beams L and Ln coincide with the center of the light shielding area SA.
上述したように、レーザ光L,Lnに対して加工対象物1を相対移動していくと、このオフセット量Loが負側から0を越えて正側に変位する。このとき、図14の(c)の一点鎖線のグラフに示されるように、通常の強度プロファイルを有するレーザ光Lnの透過率は、オフセット量Loが0に近づくにつれて小さくなる。そして、レーザ光Lnの透過率は、オフセット量Loが0のときに最小となり、例えば65%程度のロスとなる。   As described above, when the workpiece 1 is relatively moved with respect to the laser beams L and Ln, the offset Lo is displaced from the negative side to the positive side beyond 0. At this time, as shown in the one-dot chain line graph of FIG. 14C, the transmittance of the laser light Ln having a normal intensity profile decreases as the offset amount Lo approaches zero. Then, the transmittance of the laser beam Ln is minimized when the offset amount Lo is 0, for example, a loss of about 65%.
これに対して、図14の(c)の実線のグラフに示されるように、円環状の強度プロファイルを有するレーザ光Lの透過率は、オフセット量Loが0に近づくにつれて小さくなるものの、オフセット量Loが−1から1の間において平坦となる。このときの透過率は、通常のレーザ光Lの透過率よりも大きく、例えば40%程度のロスにとどまる。このことは、図15からも理解される。すなわち、図15に示されるように、円環状のレーザ光Lの光軸上の強度は、通常のレーザ光Lnの光軸上の強度に比べて、レーザ光の入射面からの距離(図中「z」)が大きくなっても減衰しにくい。   On the other hand, as shown in the solid line graph of FIG. 14C, the transmittance of the laser light L having an annular intensity profile decreases as the offset amount Lo approaches 0, but the offset amount. It becomes flat when Lo is between −1 and 1. The transmittance at this time is larger than the transmittance of the normal laser light L, and is only about 40% loss, for example. This can also be understood from FIG. That is, as shown in FIG. 15, the intensity on the optical axis of the annular laser beam L is larger than the intensity on the optical axis of the normal laser beam Ln from the incident surface of the laser beam (in the drawing). Even if “z”) becomes large, it is difficult to attenuate.
すなわち、レーザ光Lは、レーザ光Lnに比べて、光遮蔽領域SAを通過する際のエネルギーの損失が少ない。このため、光遮蔽領域SAの直下において、レーザ光Lの集光点Pでのエネルギーが、レーザ光Lnに比べて大きくなる。この結果、レーザ光Lを用いた場合には、光遮蔽領域SAの直下においても、十分に改質領域7が形成され、改質領域7の欠落部分Mが生じにくい。このことが、上記の効果が奏される一因と考えられる。なお、以上の考察のための実験の条件は、一例として次の通りである。   That is, the laser beam L has less energy loss when passing through the light shielding area SA than the laser beam Ln. For this reason, the energy at the condensing point P of the laser beam L is greater than that of the laser beam Ln immediately below the light shielding area SA. As a result, when the laser beam L is used, the modified region 7 is sufficiently formed even immediately below the light shielding region SA, and the missing portion M of the modified region 7 is unlikely to occur. This is considered to be a cause of the above effect. In addition, the conditions of the experiment for the above consideration are as follows as an example.
対物レンズのレーザ光Lの入射面におけるレーザ光Lの強度プロファイルの外径(ビーム外径)Do:2.88mm。
対物レンズのレーザ光Lの入射面におけるレーザ光Lの強度プロファイルの内径(ビーム内径)Di:2.0mm。
対物レンズのレーザ光Lnの入射面におけるレーザ光Lnのビーム外径:2.88mm。光遮蔽領域SAの幅:1.0mm。
The outer diameter (beam outer diameter) Do of the intensity profile of the laser beam L on the incident surface of the laser beam L of the objective lens is 2.88 mm.
Inner diameter (beam inner diameter) Di of the intensity profile of the laser beam L on the incident surface of the laser beam L of the objective lens: 2.0 mm.
The outer diameter of the laser beam Ln on the incident surface of the laser beam Ln of the objective lens: 2.88 mm. The width of the light shielding area SA: 1.0 mm.
ただし、上記の考察のための実験は、加工対象物1における透過率及びビーム径を測定したものではなく、対物レンズ上での実験である。これは、加工対象物1での透過率の計測が困難であるためである。当該実験においては、対物レンズに入射するレーザ光Lのビーム径を5.0mmとし、対物レンズの瞳径を2.88mmとした。対物レンズに入射するレーザ光Lのビーム外形Dоは対物レンズの瞳径で決まるので、この場合には上記の通り2.88mmであり、内径Diは2.0mmである。一方、当該実験においては、光遮蔽領域SAを対物レンズ上に形成した。このため、上記の光遮蔽領域SAの幅は、対物レンズの入射面での幅に換算したものである。   However, the experiment for the above consideration is not a measurement of the transmittance and the beam diameter in the workpiece 1 but an experiment on the objective lens. This is because it is difficult to measure the transmittance of the workpiece 1. In the experiment, the beam diameter of the laser light L incident on the objective lens was 5.0 mm, and the pupil diameter of the objective lens was 2.88 mm. Since the beam outer shape Do of the laser light L incident on the objective lens is determined by the pupil diameter of the objective lens, in this case, it is 2.88 mm as described above, and the inner diameter Di is 2.0 mm. On the other hand, in the experiment, the light shielding area SA was formed on the objective lens. For this reason, the width of the light shielding area SA is converted to the width at the entrance surface of the objective lens.
このような条件下の実験は、次の理由から、加工対象物1での実際の状況での実験と等価である。すなわち、まず、ビーム外径Doとして、レーザ光Lのビーム径とレンズアパーチャとのうちの小さい方を採用する。また、加工対象物1におけるレーザ光Lの入射面に交差する方向について、集光点Pから十分に離れた位置では、幾何的な相似関係が成り立つと仮定する。そして、加工対象物1におけるレーザ光Lの入射面でのレーザ光Lのビーム外径及び内径をそれぞれDso及びDsiとし、それらの比率をγとする。このとき、次の関係が成り立つ。
γ=Dsi/Dso=Di/Do・・・(1)
The experiment under such conditions is equivalent to the experiment in the actual situation with the workpiece 1 for the following reason. That is, first, the smaller one of the beam diameter of the laser beam L and the lens aperture is adopted as the beam outer diameter Do. Further, it is assumed that a geometric similarity relationship is established at a position sufficiently away from the condensing point P in the direction intersecting the incident surface of the laser beam L in the workpiece 1. Then, the outer diameter and the inner diameter of the laser beam L on the surface of the workpiece 1 where the laser beam L is incident are Dso and Dsi, respectively, and the ratio thereof is γ. At this time, the following relationship holds.
γ = Dsi / Dso = Di / Do (1)
さらに、加工対象物1における実際の光遮蔽領域SAの幅をWsとし、上記の通り対物レンズの入射面の位置に換算した光遮蔽領域SAの幅をWとすると、次の関係がさらに成り立つ。
γо=Ws/Dso=W/Do・・・(2)
γi=Ws/Dsi=W/Di・・・(3)
γ=γо/γi・・・(4)
Further, when the width of the actual light shielding area SA in the workpiece 1 is Ws and the width of the light shielding area SA converted to the position of the incident surface of the objective lens is W as described above, the following relationship is further established.
γо = Ws / Dso = W / Do (2)
γi = Ws / Dsi = W / Di (3)
γ = γо / γi (4)
つまり、レーザ光Lのビーム外径とビーム内径との比(γ)、レーザ光Lのビーム外径と光遮蔽領域SAの幅との比(γо)、及び、レーザ光Lのビーム内径と光遮蔽領域SAの幅との比(γi)は、当該実験と加工対象物1での実験の値との間で同等である。このことから、当該実験は、少なくとも上記の考察に際して、加工対象物1での実際の状況下の実験と等価であるといえる。   That is, the ratio (γ) between the beam outer diameter and the beam inner diameter of the laser light L, the ratio (γо) between the beam outer diameter of the laser light L and the width of the light shielding area SA, and the beam inner diameter and light of the laser light L. The ratio (γi) to the width of the shielding area SA is equal between the experiment and the value of the experiment on the workpiece 1. From this, it can be said that the experiment is equivalent to the experiment under the actual condition with the workpiece 1 at least in the above consideration.
さらに、上記の効果が示される別の一因に関する本発明者の知見を説明する。本発明者によれば、円環状の強度プロファイルを有するレーザ光Lを最大限に集光したときの集光点は、通常の強度プロファイルを有するレーザ光Lnの同様の集光点に比べて、レーザ光Lの光軸に沿って長細くなり、且つ、光軸に沿った断面積が大きくなることが確認されている。   Furthermore, the inventor's findings regarding another cause of the above effect will be described. According to the present inventors, the condensing point when the laser beam L having an annular intensity profile is condensed to the maximum is compared with the similar condensing point of the laser beam Ln having a normal intensity profile, It has been confirmed that the laser beam L is elongated along the optical axis, and the cross-sectional area along the optical axis is increased.
このことから、レーザ光Lの集光点においては、レーザ光Lnの集光点に比べて、加工対象物1に入力するエネルギーを大きくすることができる。その結果、レーザ光Lを用いた場合には、光遮蔽領域SAの直下においても、改質領域7を形成するのに十分なエネルギーを入力することができ、改質領域7の欠落部分Mが生じにくい。このことが、上記の効果が奏される別の一因と考えられる。   From this, at the condensing point of the laser beam L, the energy input to the workpiece 1 can be increased compared to the condensing point of the laser beam Ln. As a result, when the laser beam L is used, sufficient energy can be input to form the modified region 7 even immediately below the light shielding region SA, and the missing portion M of the modified region 7 can be reduced. Hard to occur. This is considered to be another cause of the above effect.
ここで、本実施形態に係る加工対象物切断方法においては、加工対象物1は、窒化ガリウムを含む半導体レーザのための半導体層22を有している。半導体層22は、主面22sを含む。また、光遮蔽領域SAは、切断予定ライン5aに交差する方向に延びるように半導体層22に設けられたストライプ状の高密度欠陥領域である。そして、切断予定ライン5aは、基板21及び半導体層22の劈開面に沿って設定されている。   Here, in the processing object cutting method according to the present embodiment, the processing object 1 has a semiconductor layer 22 for a semiconductor laser containing gallium nitride. The semiconductor layer 22 includes a main surface 22s. Further, the light shielding area SA is a stripe-shaped high-density defect area provided in the semiconductor layer 22 so as to extend in a direction intersecting the planned cutting line 5a. Further, the planned cutting line 5 a is set along the cleavage planes of the substrate 21 and the semiconductor layer 22.
劈開により半導体レーザの共振器を形成する場合には、劈開面の鏡面化が要求される。したがって、切断面(劈開面)の劣化の抑制が特に重要となる。これに対して、本実施形態に係る加工対象物切断方法によれば、半導体レーザのための半導体層22及び基板21の劈開面に沿って設定された切断予定ライン5aに沿って、上述したように欠落部分Mが発生しないように改質領域7を形成可能である。このため、切断面(劈開面)の劣化を抑制し、切断面の鏡面化を確実に実現可能である。   In the case of forming a semiconductor laser resonator by cleavage, it is necessary to make the cleavage plane into a mirror surface. Therefore, suppression of deterioration of the cut surface (cleavage surface) is particularly important. On the other hand, according to the workpiece cutting method according to the present embodiment, as described above, the semiconductor layer 22 for the semiconductor laser and the cutting scheduled line 5a set along the cleavage plane of the substrate 21 are as described above. It is possible to form the modified region 7 so that the missing portion M does not occur. For this reason, it is possible to suppress the deterioration of the cut surface (cleavage surface) and to reliably realize the mirror surface of the cut surface.
さらに、本実施形態に係る加工対象物切断方法においては、第1の工程において、所定の変調パターンを呈示した空間光変調器122により、レーザ光Lの強度プロファイルを円環状とする。このため、空間光変調器122の所定の変調パターンを制御することにより、レーザ光Lの強度プロファイルの円環形状を動的に変化させることができる。よって、加工対象物1の材料や要求される切断精度等に応じて、適切な改質領域7の形成を行うことが可能となる。   Furthermore, in the processing object cutting method according to the present embodiment, in the first step, the intensity profile of the laser beam L is formed into an annular shape by the spatial light modulator 122 presenting a predetermined modulation pattern. For this reason, by controlling a predetermined modulation pattern of the spatial light modulator 122, the annular shape of the intensity profile of the laser light L can be dynamically changed. Therefore, it is possible to form an appropriate modified region 7 according to the material of the workpiece 1 and the required cutting accuracy.
以上の実施形態は、本発明の一側面に係る加工対象物切断方法の一実施形態いついて説明したものである。したがって、本発明の一側面に係る加工対象物切断方法は、上記の形態に限定されない。本発明の一側面に係る加工対象物切断方法は、各請求項の要旨を変更しない範囲において、上記の形態を任意に変更することができる。   The above embodiment has been described as an embodiment of the workpiece cutting method according to one aspect of the present invention. Therefore, the workpiece cutting method according to one aspect of the present invention is not limited to the above embodiment. The processing object cutting method according to one aspect of the present invention can arbitrarily change the above-described form without changing the gist of each claim.
例えば、本発明の一側面に係る加工対象物切断方法における加工対象物は、上記の加工対象物1に限定されない。すなわち、加工対象物は、窒化ガリウムを含む半導体レーザのための半導体層22(半導体層12)備えるものでなく、例えばTEG等であってもよい。また、光遮蔽領域SAとしては、高密度欠陥領域に限らず、配線等であってもよい。すなわち、加工対象物は、レーザ光の入射面に対して任意の遮蔽領域が設けられた任意のものとすることができる。   For example, the processing target in the processing target cutting method according to one aspect of the present invention is not limited to the processing target 1 described above. That is, the object to be processed does not include the semiconductor layer 22 (semiconductor layer 12) for the semiconductor laser containing gallium nitride, and may be, for example, TEG. Further, the light shielding area SA is not limited to the high density defect area but may be a wiring or the like. That is, the object to be processed can be an arbitrary object provided with an arbitrary shielding region with respect to the incident surface of the laser beam.
また、光学系113は、レーザ光Lの強度プロファイルを円環状にするための機能を有するものであればよく、空間光変調器122を利用するものに限定されない。例えば、光学系113は、アキシコンレンズペアを利用するものであってもよい。或いは、光学系113は、集光レンズ105に対して設けられ、レーザ光Lのビームスポットの中心部分を円形状に遮蔽するマスク部材を利用するものであってもよい。この場合、マスク部材は、集光レンズ105のレーザ光Lの入射面上に直接的に設けられてもよいし、当該入射面から離間して保持されていてもよい。   The optical system 113 only needs to have a function for making the intensity profile of the laser light L into an annular shape, and is not limited to the one using the spatial light modulator 122. For example, the optical system 113 may use an axicon lens pair. Alternatively, the optical system 113 may use a mask member that is provided for the condenser lens 105 and shields the central portion of the beam spot of the laser light L in a circular shape. In this case, the mask member may be provided directly on the incident surface of the laser beam L of the condensing lens 105, or may be held away from the incident surface.
なお、本実施形態に係る加工対象物切断方法は、以上のように入射面に光遮蔽領域を有する加工対象物のみにかぎらず、光遮蔽領域を有していない加工対象物に対しても有効であることが確認されている。すなわち、光遮蔽領域を有していない加工対象物であっても、通常の強度プロファイルを有するレーザ光を集光して照射した場合には、突発的に改質領域の欠落部分が生じる場合がある。これに対して、本実施形態に係る加工対象物切断方法によれば、そのような突発的な改質領域の欠落部分の発生を低減させ、切断面の劣化を抑制可能である。   The processing object cutting method according to the present embodiment is effective not only for a processing object having a light shielding area on the incident surface as described above but also for a processing object having no light shielding area. It has been confirmed that. That is, even if the workpiece does not have a light shielding area, if a laser beam having a normal intensity profile is collected and irradiated, a missing part of the modified area may suddenly occur. is there. On the other hand, according to the workpiece cutting method according to the present embodiment, it is possible to reduce the occurrence of such a sudden missing portion of the modified region and suppress the deterioration of the cut surface.
さらに、上記実施形態においては、レーザ光Lの強度プロファイルPaを円環状とした。そして、円環状の強度プロファイルPaの1つとして、図11に示されるように、環を規定する外縁と内縁とが共に真円である場合について例示した。しかしながら、強度プロファイルPaは、あくまで円環状であればよく、外縁と内縁とが共に真円である場合に限定されない。円環状の強度プロファイルPaの別例について説明する。   Further, in the above embodiment, the intensity profile Pa of the laser beam L is an annular shape. Then, as one of the annular intensity profiles Pa, as shown in FIG. 11, the case where both the outer edge and the inner edge defining the ring are perfect circles has been illustrated. However, the intensity profile Pa may be an annular shape to the last, and is not limited to the case where both the outer edge and the inner edge are perfect circles. Another example of the annular intensity profile Pa will be described.
図16は、円環状の強度プロファイルの変形例を示す図である。図16の(a)は、上述したように、強度プロファイルPaの外縁Coと内縁Ciとが共に真円である場合を示す。これに対して、図16の(b)〜(d)は、外縁Coが真円であると共に、内縁Ciが楕円である例を示す。特に、図16の(b)と図16の(c)とでは、内縁Ciの楕円の長軸が互いに交差(直交)するように配置されている。また、図16の(d)では、内縁Ciの楕円の長軸が傾斜している。   FIG. 16 is a diagram showing a modification of the annular intensity profile. FIG. 16A shows a case where the outer edge Co and the inner edge Ci of the intensity profile Pa are both perfect circles as described above. On the other hand, FIGS. 16B to 16D show examples in which the outer edge Co is a perfect circle and the inner edge Ci is an ellipse. In particular, in FIG. 16B and FIG. 16C, the major axes of the ellipses of the inner edge Ci are arranged so as to intersect (orthogonal) each other. In FIG. 16D, the major axis of the ellipse of the inner edge Ci is inclined.
図17は、円環状の強度プロファイルの別の変形例を示す図である。図17に示される例では、強度プロファイルPaの外縁Coが楕円とされている。特に、図17の(a)では、内縁Ciが真円とされている。また、図17の(b)〜(d)では、外縁Coと内縁Ciとが共に楕円とされている。図17の(b)と図17の(c)とでは、内縁Ciの楕円の長軸が互いに交差(直交)するように配置されている。また、図17の(d)では、内縁Ciの楕円の長軸が傾斜している。   FIG. 17 is a diagram showing another modification of the annular intensity profile. In the example shown in FIG. 17, the outer edge Co of the intensity profile Pa is an ellipse. In particular, in FIG. 17A, the inner edge Ci is a perfect circle. In FIGS. 17B to 17D, the outer edge Co and the inner edge Ci are both elliptical. In FIG. 17B and FIG. 17C, the major axes of the ellipses of the inner edge Ci are arranged so as to intersect (orthogonal) each other. In FIG. 17D, the major axis of the ellipse of the inner edge Ci is inclined.
図18は、円環状の強度プロファイルの別の変形例を示す図である。図18に示される例では、強度プロファイルPaの外縁Coが楕円とされている。特に、図18の例では、外縁Coの楕円が傾斜している。図18の(a)では、内縁Ciが真円とされている。また、図18の(b)〜(d)では、外縁Coと内縁Ciとが共に楕円とされている。図18の(b)と図18の(c)とでは、内縁Ciの楕円の長軸が互いに交差(直交)するように配置されている。また、図18の(d)では、内縁Ciの楕円の長軸が傾斜している。   FIG. 18 is a diagram showing another modification of the annular intensity profile. In the example shown in FIG. 18, the outer edge Co of the intensity profile Pa is an ellipse. In particular, in the example of FIG. 18, the ellipse of the outer edge Co is inclined. In FIG. 18A, the inner edge Ci is a perfect circle. In FIGS. 18B to 18D, the outer edge Co and the inner edge Ci are both elliptical. In FIG. 18B and FIG. 18C, the major axes of the ellipses of the inner edge Ci are arranged so as to intersect (orthogonal) each other. In FIG. 18D, the major axis of the ellipse of the inner edge Ci is inclined.
図19は、円環状の強度プロファイルの別の変形例を示す図である。図19の(a)の例では、外縁Coと内縁Ciとが共に楕円とされており、且つ、それぞれの中心(軸)が一致していない。図19の(b)の例では、外縁Coが真円であり、且つ、内縁Ciが楕円とされている。特に、図19の(b)の例では、内縁Ciの楕円の長軸が、外縁Coの真円の直径よりも大きくされている。さらに、図19の(c)の例では、単一の外縁Coに対して、複数(ここでは2つ)の楕円の内縁Ciが含まれている。   FIG. 19 is a diagram showing another modification of the annular intensity profile. In the example of FIG. 19A, the outer edge Co and the inner edge Ci are both elliptical, and their centers (axes) do not coincide. In the example of FIG. 19B, the outer edge Co is a perfect circle and the inner edge Ci is an ellipse. In particular, in the example of FIG. 19B, the major axis of the ellipse of the inner edge Ci is made larger than the diameter of the perfect circle of the outer edge Co. Furthermore, in the example of FIG. 19C, a plurality of (here, two) elliptical inner edges Ci are included for a single outer edge Co.
以上のように、レーザ光Lの円環状の強度プロファイルPaは、真円及び楕円を含む円状の外縁及び内縁によって、環又は部分的な環を含む環状に形成されていればよい。いずれの場合であっても、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。   As described above, the annular intensity profile Pa of the laser beam L only needs to be formed into a ring including a ring or a partial ring by a circular outer edge and inner edge including a perfect circle and an ellipse. In either case, the same effects as in the above embodiment can be obtained.
切断面の劣化を抑制可能な加工対象物切断方法を提供することができる。   It is possible to provide a workpiece cutting method that can suppress degradation of the cut surface.
1…加工対象物、5a…切断予定ライン、7…改質領域、22…半導体層、22s…主面、105…集光レンズ、122…空間光変調器、L…レーザ光、SA…光遮蔽領域、P…集光点。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Processing object, 5a ... Planned cutting line, 7 ... Modified area | region, 22 ... Semiconductor layer, 22s ... Main surface, 105 ... Condensing lens, 122 ... Spatial light modulator, L ... Laser beam, SA ... Light shielding Area, P ... Condensing point.

Claims (4)

  1. レーザ光を遮蔽する光遮蔽領域を含む主面を有する加工対象物を切断予定ラインに沿って切断するための加工対象物切断方法であって、
    前記レーザ光を前記加工対象物に集光するための集光レンズに対して前記レーザ光を入射させる第1の工程と、
    前記集光レンズによって前記レーザ光を前記加工対象物の内部に集光させながら、前記レーザ光の集光点を前記切断予定ラインに沿って相対移動させることにより、前記切断予定ラインに沿って前記加工対象物の内部に改質領域を形成する第2の工程と、
    を備え、
    前記光遮蔽領域は、前記主面に交差する方向からみて、前記切断予定ラインの一部に重複しており、
    前記第1の工程においては、前記レーザ光の強度プロファイルを円環状とした状態において前記レーザ光を前記集光レンズに入射させ、
    前記第2の工程においては、前記主面を前記レーザ光の入射面とすると共に、前記主面に交差する方向からみて前記光遮蔽領域を通過するように前記切断予定ラインに沿って前記集光点を相対移動させる、
    加工対象物切断方法。
    A workpiece cutting method for cutting a workpiece having a main surface including a light shielding region that shields laser light along a cutting scheduled line,
    A first step of causing the laser light to enter a condensing lens for condensing the laser light on the workpiece;
    While condensing the laser beam inside the object to be processed by the condensing lens, the laser beam condensing point is relatively moved along the planned cutting line, thereby moving the laser beam along the planned cutting line. A second step of forming a modified region inside the workpiece;
    With
    The light shielding region overlaps with a part of the planned cutting line as seen from the direction intersecting the main surface,
    In the first step, the laser light is incident on the condenser lens in a state where the intensity profile of the laser light is in an annular shape,
    In the second step, the main surface is used as the laser light incident surface, and the light is condensed along the planned cutting line so as to pass through the light shielding region as viewed from the direction intersecting the main surface. Move the point relative,
    Processing object cutting method.
  2. 前記加工対象物は、窒化ガリウムを含む半導体レーザのための半導体層を有し、
    前記半導体層は、前記主面を含み、
    前記光遮蔽領域は、前記切断予定ラインに交差する方向に延びるように前記半導体層に設けられたストライプ状の高密度欠陥領域であり、
    前記切断予定ラインは、前記半導体層の劈開面に沿って設定される、
    請求項1に記載の加工対象物切断方法。
    The workpiece has a semiconductor layer for a semiconductor laser containing gallium nitride,
    The semiconductor layer includes the main surface,
    The light shielding region is a stripe-shaped high-density defect region provided in the semiconductor layer so as to extend in a direction intersecting the planned cutting line,
    The cutting planned line is set along the cleavage plane of the semiconductor layer,
    The processing object cutting method according to claim 1.
  3. 前記第1の工程においては、所定の変調パターンを呈示した空間光変調器により前記強度プロファイルを円環状とする、
    請求項1又は2に記載の加工対象物切断方法。
    In the first step, the intensity profile is formed into an annular shape by a spatial light modulator that exhibits a predetermined modulation pattern.
    The processing object cutting method of Claim 1 or 2.
  4. 前記強度プロファイルの外径と内径との比は、50%以上85%未満である、
    請求項1〜3のいずれか一項に記載の加工対象物切断方法。
    The ratio between the outer diameter and inner diameter of the strength profile is 50% or more and less than 85%
    The processing object cutting method as described in any one of Claims 1-3.
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