KR101326569B1 - Laser scribe method and laser processing apparatus - Google Patents

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KR101326569B1 KR1020120001871A KR20120001871A KR101326569B1 KR 101326569 B1 KR101326569 B1 KR 101326569B1 KR 1020120001871 A KR1020120001871 A KR 1020120001871A KR 20120001871 A KR20120001871 A KR 20120001871A KR 101326569 B1 KR101326569 B1 KR 101326569B1
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케이스케 야하타
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미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤
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Abstract

<과제> 사파이어 기판 등을 레이저광에 의하여 스크라이브(scribe)할 때에, 간단한 장치 구성으로, 적절한 넓이의 개질(改質) 영역을 형성할 수 있도록 하고, 또한, 기판에 형성된 소자로의 데미지를 억제한다.
<해결 수단> 이 방법은, 펄스 레이저광을 취성(脆性) 재료 기판에 조사(照射)하여 분단 예정 라인을 따라 스크라이브하는 방법이고, 제1 공정과 제2 공정을 구비하고 있다. 제1 공정은, 펄스 레이저광을 기판에 조사하는 것과 함께, 분단 예정 라인을 따라 주사(走査)하여, 기판의 표면 및 이면으로부터 떨어진 내부에, 분단 예정 라인을 따른 개질층을 형성하는 공정이다. 제2 공정은, 빔 강도의 조정된 펄스 레이저광을 기판에 조사하는 것과 함께, 펄스 레이저광의 초점 위치를 고정하고 분단 예정 라인을 따라 주사하여, 개질층을 기점(起点)으로 하여 기판의 표면에 도달하지 않는 깊이까지 진행하는 복수의 선상(線狀) 가공흔(加工痕)을 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성하는 공정이다.
<Problem> When scribing a sapphire board | substrate etc. with a laser beam, a simple apparatus structure can make it possible to form a modified area of suitable width | variety, and also suppresses the damage to the element formed in the board | substrate. do.
<Method of solving> This method is a method of irradiating a pulsed laser beam to a brittle material board | substrate, and scribing along a dividing scheduled line, Comprising: A 1st process and a 2nd process are provided. A 1st process is a process of irradiating a pulse laser beam to a board | substrate, and scanning along a dividing scheduled line, and forming the modified layer along a dividing scheduled line in the inside separated from the front surface and the back surface of a board | substrate. The second step is to irradiate the substrate with the adjusted pulse laser light of beam intensity, fix the focal position of the pulse laser light and scan it along the division scheduled line, and make the modified layer the starting point on the surface of the substrate. It is a process of forming a plurality of linear process traces which progress to the depth which does not reach | perform periodically along the division planned line.

Description

레이저 스크라이브 방법 및 레이저 가공 장치{LASER SCRIBE METHOD AND LASER PROCESSING APPARATUS}LASER SCRIBE METHOD AND LASER PROCESSING APPARATUS}

본 발명은, 레이저 스크라이브(scribe) 방법, 특히, 펄스 레이저광을 취성(脆性) 재료 기판에 조사(照射)하여 스크라이브하는 레이저 스크라이브 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 레이저 가공 장치, 특히, 펄스 레이저광을 취성 재료 기판에 조사하여, 취성 재료 기판을 분단 예정 라인을 따라 스크라이브하는 레이저 가공 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser scribe method, and more particularly, to a laser scribe method in which a pulsed laser beam is irradiated onto a brittle material substrate. Moreover, this invention relates to the laser processing apparatus, especially the laser processing apparatus which irradiates a brittle material board | substrate to a brittle material board | substrate, and scribes a brittle material board | substrate along the dividing line.

발광 다이오드(發光 diode) 등의 발광 소자(素子)는, 사파이어 기판 상에 질화물 반도체를 적층하는 것에 의하여 형성되어 있다. 이와 같은 사파이어 기판 등으로 구성되는 반도체 장치에는, 복수의 발광 다이오드 등의 소자가, 분단 예정 라인에 의하여 구획되어 형성되어 있다. 그리고, 반도체 장치를 분단 예정 라인을 따라 분단하기 위하여, 레이저 스크라이브 방법이 이용되고 있다.Light emitting elements such as light emitting diodes are formed by laminating nitride semiconductors on a sapphire substrate. In a semiconductor device composed of such a sapphire substrate or the like, a plurality of elements such as light emitting diodes are divided and formed by a division scheduled line. And a laser scribe method is used in order to divide a semiconductor device along the division schedule line.

레이저 스크라이브 방법은, 기판 등의 워크(work)에 레이저광을 조사하여 스크라이브하는 방법이며, 예를 들어 특허 문헌 1에 나타나 있다. 이 특허 문헌 1에 나타난 방법에서는, 레이저광의 집광점(集光点)의 위치가 기판 이면으로 조정되어, 레이저광이 분단 예정 라인을 따라 주사(走査)된다. 그 후, 레이저광의 집광점을 기판의 두께 방향으로 이동시키고, 마찬가지로 분단 예정 라인을 따라 레이저광이 주사된다.The laser scribing method is a method of irradiating a laser beam to a work such as a substrate and scribing, and is shown in Patent Document 1, for example. In the method shown in this patent document 1, the position of the converging point of a laser beam is adjusted to the back surface of a board | substrate, and a laser beam is scanned along the dividing scheduled line. Thereafter, the light converging point of the laser beam is moved in the thickness direction of the substrate, and the laser beam is similarly scanned along the division scheduled line.

또한, 특허 문헌 2에는, 실리콘 기판이나 유리 기판 등에 펄스 레이저광을 조사하여 기판 내부에 개질(改質) 영역을 형성하여, 스크라이브하는 방법이 나타나 있다. 이 특허 문헌 2에 나타난 방법에서는, 펄스 레이저광의 집광점이 기판 내부에 위치하도록 조정된다. 그리고, 펄스 레이저광이 기판에 조사된 후, 집광점의 위치를 바꾸는 것 없이 횡 방향으로 주사되고, 다음의 펄스 레이저광이 조사된다. 이와 같은 레이저 조사를 반복하는 것에 의하여, 기판의 이면 측으로부터 표면 측을 향하여 비스듬히 연장되는 복수의 개질 영역이, 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성된다.In addition, Patent Document 2 discloses a method of scribing a modified region by irradiating a pulsed laser light to a silicon substrate or a glass substrate to form the inside of the substrate. In the method shown in this patent document 2, the condensing point of a pulsed laser beam is adjusted so that it may be located in a board | substrate. Then, after the pulsed laser light is irradiated onto the substrate, it is scanned in the lateral direction without changing the position of the light collecting point, and the next pulsed laser light is irradiated. By repeating such laser irradiation, a plurality of modified regions extending obliquely from the back surface side of the substrate toward the surface side are periodically formed along the division scheduled line.

특허 문헌 1 : 일본국 공개특허공보 특개2007-21557호Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-21557 특허 문헌 2 : 일본국 공개특허공보 특개2007-167875호Patent Document 2: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-167875

여기서, 특히 사파이어 기판 상에 반도체를 적층하여 발광 다이오드를 형성하는 경우, 최종 제품으로서의 발광 다이오드의 품질을 열화(劣化)시키지 않기 위해서는, 레이저 조사에 의한 개질 영역(이하, 레이저 가공흔(加工痕), 혹은 단순히 가공흔이라고 적는다)은 극력 적은 쪽이 바람직하다. 또한, 단면 강도 등의 강도를 해치지 않기 위해서라도, 개질 영역은 적은 쪽이 바람직하다. 한편, 개질 영역이 적은 경우에는, 스크라이브 후의 분단 공정에 있어서, 보다 큰 분단력이 필요하게 되고, 경우에 따라서는 분단할 수 없는 경우가 생긴다.Here, especially in the case of forming a light emitting diode by laminating semiconductors on a sapphire substrate, in order not to deteriorate the quality of the light emitting diode as a final product, a modified region by laser irradiation (hereinafter referred to as laser processing trace) (Or simply write a processing mark) is preferably less. Moreover, in order not to impair the intensity | strength, such as cross-sectional strength, it is preferable that the modified area | region is few. On the other hand, when there are few modified regions, larger division force is needed in the division | segmentation process after scribing, and in some cases, division | segmentation may not be possible.

그래서, 레이저 스크라이브에 있어서는, 후공정에서 분단이 용이하고, 게다가 적은(좁은) 개질 영역을 형성하는 것에 의하여 스크라이브할 필요가 있다. 이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 기판의 두께 방향으로 연장되는 선상(線狀)의 복수의 개질 영역(이하, 선상 가공흔이라고 적는다)을, 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성하는 것을 생각할 수 있다. 이와 같은 선상 가공흔은, 특허 문헌 1 및 2에 나타난 방법으로 형성할 수 있다.Therefore, in laser scribing, it is necessary to scribe by forming a small (narrow) modified region easily in the subsequent step, and furthermore. In order to attain such an object, it is conceivable to periodically form a plurality of linearly modified regions (hereinafter referred to as linearly processed traces) extending in the thickness direction of the substrate along the scheduled division lines. Such linearly processed traces can be formed by the methods shown in Patent Documents 1 and 2.

그러나, 특허 문헌 1에 나타난 레이저 스크라이브 방법으로 선상 가공흔을 형성하는 경우, 레이저광의 집광점을 복수의 위치에 세트하고, 그 복수의 위치마다 분단 라인을 따라 레이저광을 주사할 필요가 있다. 이와 같은 방법에서는, 처리가 번잡하게 되는 것과 함께, 장치 구성이 복잡하고 또한 고가(高價)가 된다.However, when forming a linear processing mark by the laser scribing method shown in patent document 1, it is necessary to set the condensing point of a laser beam in a some position, and to scan a laser beam along a dividing line for every said some position. In such a method, the processing becomes complicated and the device configuration is complicated and expensive.

또한, 특허 문헌 2에 나타난 방법에서는, 집광점의 위치를 변경할 필요는 없지만, 빔 강도 등의 레이저 조사 조건이 전혀 나타나 있지 않다. 따라서, 당 업자여도, 이 특허 문헌 2를 참조하여 선상 가공흔을 안정하게 형성할 수는 없다. 이 때문에, 기판의 표면이나 이면에, 선상이 아니라 넓은 면적의 면상(面狀)의 개질 영역이 형성되거나, 또한, 반대로 선상 가공흔이 적어져, 분단 공정에서 큰 분단력이 필요하게 되거나 하는 경우가 있다. 나아가, 이 특허 문헌 2에서는, 1 펄스로 300μm의 가공흔이 형성되기 때문에, 두께가 100μm 정도의 기판에는 선상 가공흔을 형성할 수 없다.In addition, in the method shown in patent document 2, although it is not necessary to change the position of a light converging point, laser irradiation conditions, such as a beam intensity, do not appear at all. Therefore, even a person skilled in the art cannot refer to this patent document 2, and can stably form a linear process trace. For this reason, when the surface modification surface of a large area rather than linear shape is formed in the surface or back surface of a board | substrate, On the contrary, linear process traces become small, and a large division force is needed in a dividing process. There is. Furthermore, in this patent document 2, since 300 micrometers of processing traces are formed by 1 pulse, linear processing marks cannot be formed in the board | substrate about 100 micrometers in thickness.

본 발명의 과제는, 사파이어 기판 등의 취성 재료 기판을 레이저광에 의하여 스크라이브 할 때에, 간단한 장치 구성으로, 적절한 넓이의 개질 영역을 형성할 수 있도록 하는 것에 있다.An object of the present invention is to make it possible to form a modified region having an appropriate width with a simple device configuration when scribing a brittle material substrate such as a sapphire substrate with a laser beam.

제1 발명에 관련되는 레이저 스크라이브 방법은, 펄스 레이저광을 취성 재료 기판에 조사하여 분단 예정 라인을 따라 스크라이브하는 방법이고, 제1 공정과 제2 공정을 구비하고 있다. 제1 공정은, 펄스 레이저광을 취성 재료 기판에 조사하는 것과 함께, 분단 예정 라인을 따라 주사하여, 취성 재료 기판의 표면 및 이면으로부터 떨어진 내부에, 분단 예정 라인을 따른 개질층을 형성하는 공정이다. 제2 공정은, 빔 강도가 조정된 펄스 레이저광을 취성 재료 기판의 표면 측으로부터 조사하는 것과 함께, 펄스 레이저광의 초점 위치의 높이를 고정하고 분단 예정 라인을 따라 주사하여, 먼저 조사된 펄스 레이저광에 의하여 형성된 가공흔에 겹치는 위치에 다음의 펄스 레이저광을 반복 조사하는 것에 의하여, 개질층을 기점(起点)으로 하여 취성 재료 기판의 표면을 향하여, 취성 재료 기판의 표면에 도달하지 않는 깊이까지 진행하는 복수의 선상 가공흔을 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성하는 공정이다.The laser scribing method according to the first aspect of the invention is a method of irradiating a brittle material substrate with a pulsed laser beam and scribing along a division scheduled line, and includes a first step and a second step. A 1st process is a process of irradiating a pulsed laser beam to a brittle material board | substrate, and scanning along a division | segmentation scheduled line, and forming the modified layer along a division | segmentation scheduled line inside the surface and back surface of a brittle material substrate. . In the second step, the pulse laser light with the adjusted beam intensity is irradiated from the surface side of the brittle material substrate, the height of the focal position of the pulse laser light is fixed and scanned along the scheduled division line, and the first pulse laser light is irradiated. By repeatedly irradiating the next pulsed laser light at a position overlapped with the processing trace formed by the above, it proceeds toward the surface of the brittle material substrate with the modified layer as a starting point and does not reach the surface of the brittle material substrate. It is a process of forming a plurality of linear process traces periodically along the scheduled division line.

여기서, 본원 발명자는, 간단한 장치 구성으로, 적절한 넓이의 개질 영역을 형성할 수 있는 레이저 스크라이브 방법을 개발하여, 이미 출원하고 있다(일본국 특허출원 특원2010-193220). 이 레이저 스크라이브 방법에서는, 취성 재료 기판의 이면으로부터 표면을 향하여 소정 길이의 선상 가공흔이 형성되고, 나아가, 이 선상 가공흔이 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성된다.Here, the inventor of the present application has developed a laser scribing method capable of forming a modified region having an appropriate width with a simple device configuration and has already filed a patent application (Japanese Patent Application No. 2010-193220). In this laser scribing method, linearly processed traces of a predetermined length are formed from the rear surface of the brittle material substrate toward the surface, and furthermore, the linearly processed traces are periodically formed along the predetermined line to be divided.

그런데, 예를 들어 발광 다이오드에 있어서는, 사파이어 기판 상에 반도체가 적층되어 소자가 형성되어 있다. 그리고, 이와 같은 발광 다이오드에 대하여 선원(先願)의 레이저 스크라이브 방법을 적용하는 경우는, 소자에 데미지를 주지 않기 위하여, 소자가 형성되어 있지 않은 면(표면)으로부터 레이저광이 조사되게 된다. 그러면, 선원의 방법에서는, 소자가 형성된 면(이면)에, 선상 가공흔의 기점(起点)으로 되는 개질 영역이 형성되게 된다. 이 경우, 기판의 일면(이면)에 형성된 소자가, 데미지를 받을 가능성이 있다.By the way, for example, in a light emitting diode, a semiconductor is laminated | stacked on the sapphire substrate and the element is formed. And when applying the laser scribe method of a source to such a light emitting diode, in order not to damage an element, a laser beam is irradiated from the surface (surface) in which the element is not formed. Then, in the method of a source, the modified area | region which becomes a starting point of a linear process trace is formed in the surface (back surface) in which the element was formed. In this case, the element formed in the one surface (rear surface) of a board | substrate may receive damage.

그래서, 본 발명에서는, 취성 재료 기판의 표면 및 이면으로부터 떨어진 내부에 개질층을 형성하여, 이 기판 내부의 개질층을 기점(起点)으로 하여 선상 가공흔을 형성하도록 하고 있다.Therefore, in the present invention, a modified layer is formed inside the front and back surfaces of the brittle material substrate, and the linearly processed traces are formed using the modified layer inside the substrate as a starting point.

여기에서는, 적은 개질 영역에서 스크라이브 라인을 형성할 수 있기 때문에, 최종적인 제품의 품질 및 강도 열화를 억제할 수 있다. 또한, 후공정에서의 분단에 있어서 비교적 용이하게 분단할 수 있다. 또한, 개질층은 기판 내부에 형성되어, 선상 가공흔은 이 개질층을 기점(基点)으로 하여 진전(進展)하기 때문에, 기판의 일면에 소자가 형성되어 있는 경우에서도, 소자에게 주는 데미지를 억제할 수 있다.Here, since a scribe line can be formed in a small modification area, deterioration of quality and strength of the final product can be suppressed. In addition, it can segment relatively easily in the division | segmentation in a post process. In addition, since the modified layer is formed inside the substrate, and the linearly processed trace moves forward with the modified layer as a starting point, the damage to the device is suppressed even when the element is formed on one surface of the substrate. can do.

제2 발명에 관련되는 레이저 스크라이브 방법은, 제1 발명의 레이저 스크라이브 방법에 있어서, 제2 공정에서는, 펄스 레이저광의 빔 강도가, 개질층에서 8.8 × 1012W/m2를 넘어, 표면까지의 기판 내부에 있어서 8.8 × 1012W/m2를 하회(下廻)하도록 조절된다.In the laser scribing method according to the second invention, in the laser scribing method of the first invention, in the second step, the beam intensity of the pulsed laser light exceeds 8.8 × 10 12 W / m 2 in the modified layer to the surface. In the board | substrate, it adjusts to be less than 8.8 * 10 <12> W / m <2> .

여기에서는, 기판 내부의 개질층에 있어서 펄스 레이저광의 빔 강도가 역치(

Figure 112012001595917-pat00001
)(8.8 × 1012W/m2)를 넘기 때문에, 펄스 레이저광을 주사하면, 레이저 가공흔은 개질층을 기점(起点)으로 하여 표면을 향하여 비스듬히 상방(上方)으로 진행한다. 그리고, 표면까지의 기판 내부에 있어서, 빔 강도는 역치(8.8 × 1012W/m2)를 하회하기 때문에, 역치를 하회한 시점에서 선상 가공흔의 상방으로의 진행은 멈추고, 다시 개질층에 레이저 가공흔이 형성된다. 이상의 반복에 의하여, 개질층으로부터 표면에 도달하지 않는 깊이까지 연장되는 선상 가공흔이 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성된다.Here, the beam intensity of the pulsed laser light in the modified layer inside the substrate is a threshold value (
Figure 112012001595917-pat00001
(8.8 × 10 12 W / m 2 ), when the pulsed laser beam is scanned, the laser processing trace proceeds upward obliquely toward the surface with the modified layer as the starting point. In the substrate to the surface, the beam intensity is lower than the threshold (8.8 × 10 12 W / m 2 ), and therefore, the progression above the linear processing marks stops at the time when the threshold is lowered, and then is applied to the modified layer. Laser processing marks are formed. By the above repetition, linear processing traces extending from the modified layer to a depth not reaching the surface are periodically formed along the division scheduled line.

제3 발명에 관련되는 레이저 스크라이브 방법은, 제2 발명의 레이저 스크라이브 방법에 있어서, 제2 공정에서는, 취성 재료 기판에 있어서, 단위 체적당 흡수되는 에너지가 2.0 × 1010J/m3 이하가 되도록 레이저 조사 및 주사 조건이 조절된다.In the laser scribing method according to the third invention, in the laser scribing method of the second invention, in the second step, in the brittle material substrate, the energy absorbed per unit volume is 2.0 × 10 10 J / m 3 or less. Laser irradiation and scanning conditions are controlled.

레이저 조사 및 주사에 있어서, 제2 발명의 조건이고 또한 단위 체적당 흡수되는 에너지가 2.0 × 1010J/m3를 넘으면, 인접하는 선상 가공흔이 이어진 것과 같은 면상의 가공흔이 형성되어, 개질 영역을 작게 할 수 없다. 그래서, 여기에서는, 레이저 조사 및 주사 조건이, 단위 체적당 흡수되는 에너지가 2.0 × 1010J/m3 이하가 되도록 조절된다.In laser irradiation and scanning, if the energy of the second invention and the energy absorbed per unit volume exceeds 2.0 × 10 10 J / m 3 , planar processing traces such as adjacent linear processing traces are formed and are modified. The area cannot be made small. Therefore, here, laser irradiation and scanning conditions are adjusted so that the energy absorbed per unit volume may be 2.0 * 10 <10> J / m <3> or less.

제4 발명에 관련되는 레이저 스크라이브 방법은, 제1 내지 제3 발명 중 어느 하나의 레이저 스크라이브 방법에 있어서, 취성 재료는 사파이어이다.The laser scribing method according to the fourth invention is the laser scribing method according to any one of the first to third inventions, wherein the brittle material is sapphire.

제5 발명에 관련되는 레이저 스크라이브 방법은, 펄스 레이저광을 취성 재료 기판에 조사하여 스크라이브하는 방법이며, 이하의 공정을 포함하고 있다.The laser scribing method which concerns on 5th invention is a method of irradiating a pulverizing material substrate to a brittle material board | substrate, and includes the following processes.

제1 공정:빔 강도가 조정된 펄스 레이저광을, 취성 재료 기판에 조사하는 것과 함께 초점 위치의 높이를 고정하고 분단 예정 라인을 따라 주사하는 것에 의하여, 먼저 조사된 펄스 레이저광에 의하여 형성된 가공흔에 겹치는 위치에 다음의 펄스 레이저광을 반복 조사하는 것에 의하여 취성 재료 기판의 두께 방향으로 진전하는 선상의 레이저 가공흔을 형성한다.1st process: The process mark formed by the pulse laser beam irradiated previously by irradiating the pulse laser beam with the adjusted beam intensity to a brittle material board | substrate, and fixing the height of a focal position, and scanning along a division planned line. By repeatedly irradiating the next pulsed laser light at a position overlapping with each other, a linear laser processing trace that advances in the thickness direction of the brittle material substrate is formed.

제2 공정:선상의 레이저 가공흔이 기판 두께 방향에 있어서 소정의 위치까지 진전하였을 때, 펄스 레이저광의 취성 재료 기판으로의 반복 조사를 정지한다.2nd process: When a linear laser processing trace progresses to a predetermined position in the substrate thickness direction, repeated irradiation of a pulsed laser beam to the brittle material substrate is stopped.

제3 공정:펄스 레이저광의 취성 재료 기판으로의 조사가 정지된 상태에서, 주사에 의하여 펄스 레이저광의 조사 위치가 주사 방향으로 소정 거리 이동되었을 때, 펄스 레이저광의 취성 재료 기판으로의 조사를 재개한다.3rd process: In the state in which irradiation of the pulse laser beam to the brittle material board | substrate was stopped, when irradiation position of a pulse laser beam moves a predetermined distance in a scanning direction by scanning, irradiation of a pulse laser beam to a brittle material board | substrate is restarted.

반복 공정:레이저광의 취성 재료 기판으로의 조사 및 주사, 조사의 정지, 조사의 재개의 각 처리를 반복하여 실행하는 것에 의하여, 복수의 선상의 레이저 가공흔을 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성한다.Repetition process: A plurality of linear laser processing traces are periodically formed along the division scheduled line by repeatedly performing irradiation and scanning of a laser beam to a brittle material board | substrate, stopping of irradiation, and restarting of irradiation.

이 레이저 스크라이브 방법에서는, 펄스 레이저광이, 취성 재료 기판에 조사되는 것과 함께, 분단 예정 라인을 따라 주사된다. 이것에 의하여, 기판 두께 방향으로 연장되는 선상 가공흔이 형성된다. 그리고, 선상 가공흔이 기판 두께 방향에 있어서 소정의 위치까지 진전하였을 때, 레이저광의 기판으로의 조사가 정지된다. 이 때문에, 선상 가공흔의 진전도 정지한다. 덧붙여, 주사는 계속된다. 그리고, 레이저광의 조사가 일시적으로 정지된 후, 레이저광의 조사 위치가 주사 방향으로 소정 거리만큼 이동된 타이밍에서, 레이저광의 기판으로의 조사가 재개되어, 다시 선상의 레이저 가공흔이 형성된다. 이상의 레이저광의 기판으로의 조사, 정지가 반복되는 것에 의하여, 복수의 선상 가공흔이 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성된다.In this laser scribing method, pulsed laser light is irradiated onto a brittle material substrate and scanned along a division scheduled line. Thereby, the linear processing trace extended in the board | substrate thickness direction is formed. And when the linear process trace progresses to a predetermined position in the substrate thickness direction, irradiation of the laser beam to the substrate is stopped. For this reason, the progress of the linear processing trace is also stopped. In addition, the injection continues. After the irradiation of the laser light is temporarily stopped, the irradiation of the laser light onto the substrate is resumed at a timing at which the irradiation position of the laser light is moved by a predetermined distance in the scanning direction, whereby a linear laser processing mark is formed again. By repeating irradiation and stop of the above laser beam to a board | substrate, several linear process traces are formed periodically along a division planned line.

전술과 같이, 예를 들어 발광 다이오드에 있어서는, 사파이어 기판의 이면에 반도체가 적층되어 소자가 형성되어 있다. 따라서, 기판 이면에 개질 영역이 형성되는 것은 바람직하지 않다. 한편, 기판의 표면에 소자가 형성되어 있지 않은 경우는, 선상 가공흔은 표면 근방에까지 형성되어 있는 쪽이, 후공정에서의 분단 시에, 적은 힘으로 용이하게 기판을 분단할 수 있다.As described above, for example, in a light emitting diode, semiconductors are stacked on the back surface of a sapphire substrate to form an element. Therefore, it is not desirable to form a modified region on the back surface of the substrate. On the other hand, when the element is not formed in the surface of the board | substrate, the one where the linear process trace is formed even in the vicinity of a surface can divide a board | substrate easily with little force at the time of the division | segmentation in a post process.

그러나, 본원 발명자에 의한 선원(일본국 특허출원 특원2010-193220)에 의한 레이저 스크라이브 방법에서는, 선상 가공흔의 진전의 정도(길이)를 레이저 조사 조건에 의하여 결정하고 있기 때문에, 선상 가공흔의 길이를 정도(精度) 좋게 관리하여 선상 가공흔을 표면 근방에까지 도달시키는 것은 곤란하다.However, in the laser scribing method by the source (Japanese Patent Application No. 2010-193220) by the inventor of the present invention, since the degree (length) of the progress of the linear processing trace is determined by the laser irradiation conditions, the length of the linear processing trace It is difficult to manage the traces accurately to reach the near-surface processing traces.

그래서, 본 발명에서는, 선상 가공흔이 소정의 위치까지 진전한 시점에서 레이저광의 기판으로의 조사를 일시적으로 정지시켜, 선상 가공흔의 진전을 정지시키고 있다. 이 때문에, 선상 가공흔을 소망의 위치까지 진전시켜 정지시키는 것이 용이하게 되어, 레이저 조사 조건을 엄격하게 관리하는 일 없이, 취성 재료 기판의 표면 근방에까지 선상 가공흔을 형성할 수 있다.Therefore, in this invention, irradiation of a laser beam to a board | substrate is temporarily stopped when the linear processing trace progresses to a predetermined position, and the progress of the linear processing trace is stopped. For this reason, it becomes easy to advance and stop a linear processing trace to a desired position, and can form a linear processing trace to the surface vicinity of a brittle material board | substrate without strictly managing a laser irradiation condition.

제6 발명에 관련되는 레이저 스크라이브 방법은, 제5 발명의 레이저 스크라이브 방법에 있어서, 제3 공정은, 레이저광의 조사 위치가, 이미 형성된 레이저 가공흔과 겹치지 않는 위치까지 이동되었을 때에 실행된다.The laser scribing method according to the sixth invention is the laser scribing method according to the fifth invention, wherein the third step is performed when the irradiation position of the laser light is moved to a position which does not overlap with the laser processing trace already formed.

레이저광을 정지한 후에 조사를 재개할 때, 이미 형성된 레이저 가공흔과 새롭게 조사하는 레이저광이 겹치면, 이미 형성된 선상 가공흔이 한층 더 진전하여 기판 표면에까지 도달하고, 선상이 아니라 면상의 가공흔이 형성되는 경우가 있다. 이와 같은 면상의 가공흔은, 개질 영역이 매우 넓어지기 때문에 바람직하지 않다.When resuming the irradiation after stopping the laser light, if the already formed laser processing trace overlaps with the newly irradiated laser light, the already formed linear processing trace is further advanced to reach the surface of the substrate, and the surface processing trace is not linear. It may be formed. Such planar processing marks are not preferable because the modified region becomes very wide.

그래서 이 제6 발명에서는, 이미 형성된 레이저 가공흔과 겹쳐지지 않는 위치에 레이저 조사 위치가 이동된 타이밍에서 레이저광의 기판으로의 조사를 재개하도록 하고 있다. 이것에 의하여, 면상의 가공흔이 형성되는 것을 방지하고, 확실히 선상의 레이저 가공흔을 형성할 수 있다.Therefore, in this sixth invention, the irradiation of the laser beam onto the substrate is resumed at the timing at which the laser irradiation position is moved to a position which does not overlap with the already formed laser processing trace. As a result, the surface processing traces can be prevented from forming and the linear laser processing traces can be formed surely.

제7 발명에 관련되는 레이저 스크라이브 방법은, 제5 또는 제6 발명의 레이저 스크라이브 방법에 있어서, 펄스 레이저광은, 선상의 레이저 가공흔의 기점(起点)이 취성 재료 기판의 이면으로 되도록 조사 조건이 설정된다.In the laser scribing method according to the seventh invention, in the laser scribing method according to the fifth or sixth invention, the irradiation conditions of the pulsed laser light are such that the starting point of the linear laser processing trace is the back surface of the brittle material substrate. Is set.

여기에서는, 취성 재료 기판의 이면으로부터 표면 근방에까지 연장되는 선상 가공흔을 용이하게 형성할 수 있어, 후공정에 있어서, 기판을 보다 용이하게 분단 하는 것이 가능하게 된다.Here, the linear processing trace extending from the back surface of the brittle material substrate to the vicinity of the surface can be easily formed, and the substrate can be more easily divided in the later step.

제8 발명에 관련되는 레이저 스크라이브 방법은, 제5 또는 제6 발명의 레이저 스크라이브 방법에 있어서, 레이저광은, 선상의 레이저 가공흔의 기점(起点)이 취성 재료 기판의 이면 및 표면으로부터 떨어진 기판 내부로 되도록 레이저 조사 조건이 설정된다.The laser scribing method according to the eighth invention is the laser scribing method according to the fifth or sixth invention, wherein the laser beam has a starting point of a linear laser processing mark in which the substrate is separated from the back surface and the surface of the brittle material substrate. The laser irradiation condition is set so as to be.

여기에서는, 취성 재료 기판의 표면 및 이면으로부터 떨어진 내부를 기점(起点)으로 하여 선상 가공흔을 형성하도록 하고 있기 때문에, 선상 가공흔은 기판 이면으로부터 떨어진 내부로부터 표면 측으로 연장되어 형성된다. 이 때문에, 기판 이면에 소자가 형성되어 있는 경우에, 소자로 주는 데미지를 억제할 수 있다.In this case, since the linearly processed traces are formed from the inside of the brittle material substrate and the back surface as a starting point, the linearly processed traces extend from the interior away from the back surface of the substrate to the surface side. For this reason, when an element is formed in the back surface of a board | substrate, the damage to an element can be suppressed.

제9 발명에 관련되는 레이저 스크라이브 방법은, 제5 또는 제6 발명의 레이저 스크라이브 방법에 있어서, 레이저광은, 빔 강도가, 취성 재료 기판에 있어서의 선상 가공흔 형성 예정 영역에서 8.8 × 1012W/m2를 넘도록 조절된다.In the laser scribing method according to the ninth invention, in the laser scribing method according to the fifth or sixth invention, the laser beam has a beam intensity of 8.8 × 10 12 W in a region where linear processing marks are to be formed on a brittle material substrate. It is adjusted to exceed / m 2 .

여기에서는, 선상 가공흔의 기점(起点)으로 되는 위치에 있어서, 레이저광의 빔 강도가 역치(8.8 × 1012W/m2)를 넘기 때문에, 레이저광을 주사하면, 레이저 가공흔은 기점(起点)으로부터 표면을 향하여 진행한다. 그리고, 소정의 타이밍에서 레이저광의 기판으로의 조사가 일시적으로 정지되기 때문에, 선상 가공흔의 진전은 소망의 위치에서 멈춘다. 그 후, 레이저광의 조사가 재개되고, 다시 기점(起点)으로부터 선상 가공흔이 형성된다. 이상의 반복에 의하여, 복수의 선상 가공흔이 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성된다.In this case, since the beam intensity of the laser beam exceeds the threshold (8.8 × 10 12 W / m 2 ) at the position where it becomes the starting point of the linear processing trace, the laser processing trace is the starting point when the laser beam is scanned. To the surface. And since irradiation of a laser beam to a board | substrate is temporarily stopped at the predetermined timing, progress of a linear process trace stops at a desired position. Then, irradiation of a laser beam is restarted and a linear process mark is again formed from a starting point. By the above repetition, a plurality of linearly processed traces are periodically formed along the division scheduled line.

제10 발명에 관련되는 레이저 스크라이브 방법은, 제9 발명의 레이저 스크라이브 방법에 있어서, 레이저광은, 취성 재료 기판에 있어서, 단위 체적당 흡수되는 에너지가 2.0 × 1010J/m3 이하가 되도록 조사 및 주사 조건이 조절된다.The laser scribing method according to the tenth invention is the laser scribing method according to the ninth invention, wherein the laser beam is irradiated so that the energy absorbed per unit volume is 2.0 × 10 10 J / m 3 or less in the brittle material substrate. And injection conditions are controlled.

레이저 조사 및 주사에 있어서, 제8 발명의 조건이고 또한 단위 체적당 흡수되는 에너지가 2.0 × 1010J/m3를 넘으면, 인접하는 선상 가공흔이 이어진 것 같은 면상의 가공흔이 형성되어, 개질 영역을 작게 할 수 없다. 그래서, 여기에서는, 레이저 조사 및 주사 조건이, 단위 체적당 흡수되는 에너지가 2.0 × 1010J/m3 이하가 되도록 조절된다.In laser irradiation and scanning, when the conditions of the eighth invention and the energy absorbed per unit volume exceed 2.0 x 10 10 J / m 3 , planar processing marks, such as adjacent linear processing marks, are formed and modified. The area cannot be made small. Therefore, here, laser irradiation and scanning conditions are adjusted so that the energy absorbed per unit volume may be 2.0 * 10 <10> J / m <3> or less.

제11 발명에 관련되는 레이저 스크라이브 방법은, 제5 또는 제6 발명의 레이저 스크라이브 방법에 있어서, 취성 재료는 사파이어이다.In the laser scribing method according to the eleventh invention, in the laser scribing method according to the fifth or sixth invention, the brittle material is sapphire.

제12 발명과 관련되는 레이저 가공 장치는, 레이저광을 취성 재료 기판에 조사하여, 취성 재료 기판을 분단 예정 라인을 따라 스크라이브하는 장치이고, 레이저 광선 발진 유닛과, 전송 광학계와, 집광 렌즈와, 테이블과, 이동 제어부와, 가공 제어부를 구비하고 있다. 레이저 광선 발진 유닛은, 레이저 광선 발진기와, 레이저 광선의 빔 강도를 조정하는 레이저 제어부를 포함하며, 레이저광을 출사(出射)한다. 전송 광학계는 레이저 광선 발진 유닛으로부터 출사되는 레이저광을 소정의 방향으로 유도한다. 집광 렌즈는 전송 광학계로부터의 레이저광을 집광시키기 위한 렌즈이다. 테이블은, 집광 렌즈로부터의 레이저 광선에 대하여 수직인 면 내에서 상대 이동이 가능하고, 집광 렌즈로부터의 레이저광이 조사되는 취성 재료 기판을 재치(載置, 물건의 위에 다른 것을 올리는 것)한다. 이동 제어부는 집광 렌즈로부터의 레이저 광선과 테이블을 상대 이동시킨다. 가공 제어부는, 레이저 제어부 및 이동 제어부를 제어하여, 테이블에 재치된 취성 재료 기판의 두께 방향으로 연장되는 복수의 선상의 레이저 가공흔을 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성한다. 또한, 가공 제어부는, 제1 기능, 제2 기능, 및 제3 기능을 구비하고 있다. 제1 기능은, 빔 강도가 조정된 펄스 레이저광을, 취성 재료 기판에 조사하는 것과 함께 초점 위치를 고정하고 분단 예정 라인을 따라 주사하는 것에 의하여, 먼저 조사된 펄스 레이저광에 의하여 형성된 가공흔에 겹치는 위치에 다음의 펄스 레이저광을 반복 조사하는 것에 의하여 취성 재료 기판의 두께 방향으로 진전하는 선상의 레이저 가공흔을 형성한다. 제2 기능은, 선상의 레이저 가공흔이 기판 두께 방향에 있어서 소정의 위치까지 진전하였을 때, 펄스 레이저광의 취성 재료 기판으로의 조사를 정지한다. 제3 기능은, 레이저광의 취성 재료 기판으로의 조사가 정지된 상태에서, 주사에 의하여 펄스 레이저광의 주사 방향의 조사 위치가 소정 거리 이동되었을 때, 펄스 레이저광의 취성 재료 기판으로의 조사를 재개한다. 그리고, 가공 제어부는, 이상의 각 기능을 반복하여 실행하는 것에 의하여, 복수의 선상의 레이저 가공흔을 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성한다.A laser processing apparatus according to a twelfth invention is a device for irradiating a brittle material substrate with a laser beam and scribing the brittle material substrate along a segmented scheduled line, the laser beam oscillating unit, a transmission optical system, a condenser lens, and a table And a moving control unit and a processing control unit. The laser beam oscillation unit includes a laser beam oscillator and a laser controller for adjusting the beam intensity of the laser beam, and emits laser light. The transmission optical system guides the laser light emitted from the laser beam oscillation unit in a predetermined direction. The condenser lens is a lens for condensing laser light from the transmission optical system. The table allows relative movement within a plane perpendicular to the laser beam from the condenser lens, and mounts a brittle material substrate to which the laser beam from the condenser lens is irradiated (raising another on the object). The movement control unit relatively moves the laser beam from the condenser lens and the table. The processing control unit controls the laser control unit and the movement control unit to periodically form a plurality of linear laser processing traces extending in the thickness direction of the brittle material substrate placed on the table along the division scheduled line. Moreover, the process control part is equipped with the 1st function, the 2nd function, and the 3rd function. The first function is applied to the processing traces formed by the pulse laser light irradiated by the irradiation of the pulse laser beam with the adjusted beam intensity by scanning the brittle material substrate together with fixing the focus position and scanning along the division scheduled line. By repeatedly irradiating the next pulsed laser light at the overlapping position, a linear laser processing trace that advances in the thickness direction of the brittle material substrate is formed. A 2nd function stops irradiation of a pulsed laser beam to a brittle material board | substrate when a linear laser processing trace progresses to a predetermined position in a board | substrate thickness direction. The third function resumes the irradiation of the pulsed laser light to the brittle material substrate when the irradiation position of the pulsed laser light in the scanning direction is moved by a predetermined distance while the irradiation of the laser beam to the brittle material substrate is stopped. And the process control part forms a plurality of linear laser processing traces along a predetermined division line periodically by repeatedly performing each function mentioned above.

이 레이저 가공 장치에 의하여, 상기 마찬가지로, 선상 가공흔을 소망의 위치까지 진전시켜 정지시키는 것이 용이하게 되고, 레이저 조사 조건을 엄격하게 관리하는 것 없이, 취성 재료 기판의 표면 근방에까지 선상 가공흔을 형성할 수 있다.By this laser processing apparatus, it is easy to advance and stop the linear processing trace to a desired position similarly to the above, and form the linear processing trace near the surface of the brittle material substrate without strictly managing the laser irradiation conditions. can do.

이상과 같은 본 발명에서는, 사파이어 기판 등의 취성 재료 기판을 스크라이브할 때에, 간단한 장치 구성으로, 적절한 넓이의 개질 영역을 형성할 수 있다. 또한, 기판에 소자가 형성되어 있는 경우에, 소자에의 데미지를 억제할 수 있다. 나아가, 선상의 레이저 가공흔의 진전 길이를 용이하게 관리할 수 있다.In the present invention as described above, when scribing brittle material substrates such as sapphire substrates, a modified region having an appropriate width can be formed with a simple device configuration. Moreover, when an element is formed in a board | substrate, the damage to an element can be suppressed. Furthermore, the progress length of the linear laser processing trace can be managed easily.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 가공 방법에 의하여 분단되는 웨이퍼의 외관 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 가공 방법을 실시하기 위한 레이저 가공 장치의 개략 구성도.
도 3a는 기판 내부에 형성된 개질층의 현미경 사진을 도시하는 도면.
도 3b는 기판 내부에 형성된 개질층의 현미경 사진을 도시하는 도면.
도 4는 기판 내부에 형성된 선상 가공흔의 현미경 사진을 도시하는 도면.
도 5는 선상 가공흔의 형성 메카니즘을 설명하기 위한 도면.
도 6은 선상 가공흔이 형성되는 역치를 검토하기 위한 장치 구성도.
도 7은 두께가 150μm의 사파이어 기판에 있어서의 빔 반경과 초점 위치의 관계를 도시하는 도면.
도 8은 표면에만 가공흔이 형성된 기판 내부의 현미경 사진을 도시하는 도면.
도 9는 도 7의 시뮬레이션 결과로부터 예측되는 결과와 실험 결과의 비교를 도시하는 도면.
도 10은 두께가 200μm의 사파이어 기판에 있어서의 빔 반경과 초점 위치의 관계를 도시하는 도면.
도 11은 이면에 가공흔이 형성된 기판 내부의 현미경 사진을 도시하는 도면.
도 12는 도 10의 시뮬레이션 결과로부터 예측되는 결과와 실험 결과의 비교를 도시하는 도면.
도 13은 이면 가공과 선상 가공의 경계를 설명하기 위한 기판 내부의 현미경 사진을 도시하는 도면.
도 14는 단위 체적당 흡수되는 에너지와 가공 상태의 관계를 도시하는 도면.
도 15a는 선상 가공흔의 형성 메카니즘을 설명하기 위한 도면.
도 15b는 선상 가공흔의 형성 메카니즘을 설명하기 위한 도면.
도 16a는 레이저 발진의 온, 오프 거리와 선상 가공흔의 관계를 설명하기 위한 도면.
도 16b는 레이저 발진의 온, 오프 거리와 선상 가공흔의 관계를 설명하기 위한 도면.
도 16c는 레이저 발진의 온, 오프 거리와 선상 가공흔의 관계를 설명하기 위한 도면.
도 17은 레이저 발진을 일시적으로 정지하여 소망의 길이의 선상 가공흔을 형성하는 구체 예 1을 설명하기 위한 도면.
도 18은 도 17의 예에 있어서의 기판 내부의 빔 반경을 도시하는 도면.
도 19는 레이저 발진을 일시적으로 정지하여 소망의 길이의 선상 가공흔을 형성하는 구체 예 2를 설명하기 위한 도면.
도 20은 도 19의 예에 있어서의 기판 내부의 빔 반경을 도시하는 도면.
도 21a는 레이저 발진의 온, 오프 거리의 조정과 조정에 의하여 형성되는 선상 가공흔의 관계를 설명하기 위한 도면.
도 21b는 레이저 발진의 온, 오프 거리의 조정과 조정에 의하여 형성되는 선상 가공흔의 관계를 설명하기 위한 도면.
도 21c는 레이저 발진의 온, 오프 거리의 조정과 조정에 의하여 형성되는 선상 가공흔의 관계를 설명하기 위한 도면.
도 22는 기판 내부의 개질층을 기점으로 하여 형성된 선상 가공흔의 모식도.
1 is an external perspective view of a wafer segmented by a processing method according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic configuration diagram of a laser processing apparatus for performing a processing method according to an embodiment of the present invention.
3A shows a micrograph of a modified layer formed inside a substrate.
3B shows a micrograph of a modified layer formed inside a substrate.
4 is a diagram showing a micrograph of a linear processing mark formed inside a substrate.
5 is a view for explaining a mechanism for forming a linear processing mark.
6 is a device configuration diagram for examining a threshold value at which linear processing marks are formed.
FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between a beam radius and a focal position in a sapphire substrate having a thickness of 150 μm. FIG.
FIG. 8 is a diagram showing a micrograph of the inside of a substrate in which a processing mark is formed only on the surface thereof.
FIG. 9 is a diagram showing a comparison between an experimental result and a result predicted from the simulation result of FIG. 7. FIG.
10 is a diagram showing a relationship between a beam radius and a focal position in a sapphire substrate having a thickness of 200 μm.
It is a figure which shows the microscope picture in the inside of a board | substrate with a process trace formed on the back surface.
FIG. 12 is a diagram showing a comparison between an experimental result and a result predicted from the simulation result of FIG. 10. FIG.
It is a figure which shows the microscope picture inside a board | substrate for demonstrating the boundary of a back surface process and a linear process.
14 is a diagram showing a relationship between energy absorbed per unit volume and a processing state;
15A is a diagram for explaining a mechanism for forming a linear processing mark;
15B is an explanatory diagram illustrating the formation mechanism of the linear processing mark.
Fig. 16A is a diagram for explaining the relationship between on and off distances of laser oscillation and linear processing marks.
It is a figure for demonstrating the relationship between the on-off distance of a laser oscillation, and a linear processing trace.
Fig. 16C is a diagram for explaining the relationship between the on and off distances of laser oscillation and linear processing marks.
FIG. 17 is a view for explaining a specific example 1 in which laser oscillation is temporarily stopped to form a linearly processed trace of a desired length; FIG.
FIG. 18 is a diagram showing a beam radius inside the substrate in the example of FIG. 17. FIG.
FIG. 19 is a view for explaining a specific example 2 in which laser oscillation is temporarily stopped to form a linearly processed trace of a desired length; FIG.
20 is a diagram showing a beam radius in the substrate in the example of FIG. 19;
Fig. 21A is a diagram for explaining the relationship between linear processing marks formed by adjusting and adjusting the on and off distance of laser oscillation.
Fig. 21B is a diagram for explaining the relationship between linear processing marks formed by adjusting and adjusting the on and off distance of laser oscillation;
Fig. 21C is a diagram for explaining the relationship between linear processing marks formed by adjusting and adjusting the on and off distance of laser oscillation.
The schematic diagram of the linear processing trace formed from the modified layer inside a board | substrate as a starting point.

I:가공 대상I: Processing object

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 스크라이브 방법이 적용되는 웨이퍼의 일례이다. 이 도 1에 도시하는 웨이퍼(1)는, 사파이어 기판(2) 상에 질화물 반도체가 적층되어 형성된 것이고, 복수의 발광 다이오드 등의 발광 소자(3)가 분단 예정 라인(4)에 의하여 구획되어 형성되어 있다.1 is an example of a wafer to which a laser scribing method according to an embodiment of the present invention is applied. The wafer 1 shown in FIG. 1 is formed by stacking nitride semiconductors on a sapphire substrate 2, and is formed by partitioning a light emitting element 3 such as a plurality of light emitting diodes by a division scheduled line 4. It is.

II:레이저 가공 장치II: Laser processing device

도 2는, 본 발명의 일 실시예에 의한 가공 방법을 실시하기 위한 레이저 가공 장치(5)의 개략 구성을 도시한 것이다. 레이저 가공 장치(5)는, 레이저 광선 발진기(6a)나 레이저 제어부(6b)를 포함하는 펄스 레이저 광선 발진 유닛(6)과, 레이저광을 소정의 방향으로 유도하기 위한 복수의 미러를 포함하는 전송 광학계(7)와, 전송 광학계(7)로부터의 레이저광을 집광시키기 위한 집광 렌즈(8)를 가지고 있다. 펄스 레이저 광선 발진 유닛(6)으로부터는, 빔 강도 등의 조사 조건이 제어된 펄스 레이저광(이하, 단순히 레이저광이라고 적는다)이 출사된다. 웨이퍼(1)는 테이블(9)에 재치된다. 테이블(9)은, 구동 제어부(20)에 의하여 구동 제어되어, 수평면 내에서 이동이 가능하다. 즉, 테이블(9)에 재치된 웨이퍼(1)와 집광 렌즈(8)로부터 조사되는 레이저 광선은 수평면 내에서 상대 이동이 가능하다. 또한, 집광 렌즈(8)와, 웨이퍼(1)가 재치되는 테이블(9)은, 상대적으로 상하 방향으로 이동이 가능하다. 레이저 제어부(6b) 및 구동 제어부(20)는, 가공 제어부(21)에 의하여 제어되도록 되어 있다.2 shows a schematic configuration of a laser processing apparatus 5 for performing a processing method according to an embodiment of the present invention. The laser processing apparatus 5 is a transmission including a pulsed laser beam oscillation unit 6 including a laser beam oscillator 6a and a laser controller 6b and a plurality of mirrors for guiding the laser beam in a predetermined direction. The optical system 7 and the condenser lens 8 for condensing laser light from the transmission optical system 7 are included. The pulse laser beam oscillation unit 6 emits pulse laser light (hereinafter simply referred to as laser light) whose irradiation conditions such as beam intensity are controlled. The wafer 1 is placed on the table 9. The table 9 is drive-controlled by the drive control part 20, and can move in a horizontal plane. That is, the laser beam irradiated from the wafer 1 and the condenser lens 8 placed on the table 9 can be relatively moved in the horizontal plane. In addition, the condenser lens 8 and the table 9 on which the wafer 1 is placed can be moved in the vertical direction relatively. The laser control unit 6b and the drive control unit 20 are controlled by the machining control unit 21. [

가공 제어부(21)는, 마이크로 컴퓨터로 구성되어 있고, 레이저 제어부(6b) 및 구동 제어부(20)를 제어한다.The processing control part 21 is comprised with the microcomputer, and controls the laser control part 6b and the drive control part 20. FIG.

III:레이저 스크라이브 방법 (1)III : Laser scribe method (1)

이상과 같은 레이저 가공 장치(5)를 이용한 제1 레이저 스크라이브 방법은 이하와 같다.The 1st laser scribe method using the above laser processing apparatus 5 is as follows.

[제1 공정][First process]

우선, 펄스 레이저 광선 발진 유닛(6)에 있어서, 레이저광의 출력 파워 등의 가공 조건을 제어한다. 그리고, 이 레이저광을 사파이어 기판(2)에 조사하여, 사파이어 기판(2)의 표면 및 이면으로부터 떨어진 내부에, 개질 영역을 형성한다. 덧붙여, 레이저광은 기판을 투과하는 투과형의 레이저이다. 나아가 이 레이저광을 분단 예정 라인을 따라 주사한다. 이것에 의하여, 기판 내부에, 분단 예정 라인을 따른 개질층이 형성된다.First, in the pulse laser beam oscillation unit 6, processing conditions, such as the output power of a laser beam, are controlled. This laser light is irradiated onto the sapphire substrate 2 to form a modified region inside the sapphire substrate 2 away from the front and back surfaces thereof. In addition, a laser beam is a transmission laser which permeate | transmits a board | substrate. Furthermore, this laser beam is scanned along the line to be divided. As a result, a modified layer along the division scheduled line is formed inside the substrate.

도 3a 및 도 3b에, 기판 내부에 형성된 개질층의 구체 예를 도시하고 있다. 어느 예도, 시료로서 두께가 330μm의 사파이어 기판을 이용하고 있다.3A and 3B show specific examples of the modified layer formed inside the substrate. In either case, a sapphire substrate having a thickness of 330 µm is used as the sample.

-예 1--Example 1-

도 3a의 레이저 조사 조건은, 이하와 같다.The laser irradiation conditions of FIG. 3A are as follows.

파장 : 1064nmWavelength: 1064 nm

펄스 폭 : 20psPulse Width: 20ps

펄스 에너지 : 1.4μJPulse Energy: 1.4μJ

주사 속도 : 500mm/sScan Speed: 500mm / s

레이저 조사 방향 : 표면으로부터Laser irradiation direction: from the surface

초점 위치 : z = -100μmFocal Position: z = -100μm

이 예 1에서는, 기판의 두께 방향의 거의 중간부에 개질층 M1이 형성되어 있다.In this example 1, the modification layer M1 is formed in the substantially middle part of the thickness direction of a board | substrate.

-예 2--Example 2-

도 3b의 레이저 조사 조건은, 이하와 같다.The laser irradiation condition of FIG. 3B is as follows.

파장 : 1064nmWavelength: 1064 nm

펄스 폭 : 20psPulse Width: 20ps

펄스 에너지 : 1.0μJPulse energy: 1.0μJ

주사 속도 : 50mm/sScan Speed: 50mm / s

레이저 조사 방향 : 표면으로부터Laser irradiation direction: from the surface

초점 위치 : z = -140μmFocus position: z = -140μm

이 예 2에서는, 기판 내부에서 이면에 가까운 영역에 개질층 M2가 형성되어 있다.In this example 2, the modified layer M2 is formed in the area | region near the back surface inside a board | substrate.

덧붙여, 예 1 및 2에서는, 초점 위치 이외에, 반복 주파수, 출력, 및 주사 속도를 변경하고 있지만, 초점 위치만을 변경하는 것에 의하여 개질층이 형성되는 위치(깊이)를 변경하는 것이 가능하다.In addition, although the repetition frequency, the output, and the scanning speed are changed in addition to the focus position in Examples 1 and 2, it is possible to change the position (depth) at which the modified layer is formed by changing only the focus position.

[제2 공정][The second process]

다음으로, 레이저광의 출력 파워 등의 가공 조건을 제어하여(상세한 것은 후술), 이 레이저광을 사파이어 기판(2)에 조사한다. 그 후, 레이저광의 초점(여기에서는 「집광점」과 마찬가지)의 위치를 고정한 채로, 레이저광을 분단 예정 라인을 따라 상대적으로 이동시켜 주사한다. 이것에 의하여, 기판 내부의 현미경 사진인 도 4에 도시하는 바와 같이, 개질 영역으로서의 복수의 선상의 레이저 가공흔(10)이 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성된다. 이와 같이 하여, 웨이퍼(1)는 분단 예정 라인을 따라 스크라이브된다. 덧붙여, 도 4에서는 기판 이면을 기점(起点)으로 하여 선상 가공흔이 형성된 예를 도시하고 있지만, 본 발명에서는, 기판 이면이 아니라, 제1 공정에서 형성된 개질층을 기점(起点)으로 하여 선상 가공흔이 형성된다.Next, processing conditions, such as the output power of a laser beam, are controlled (it mentions later), and this laser beam is irradiated to the sapphire substrate 2. Thereafter, the laser beam is relatively moved along the divisional scheduled line and scanned while the position of the focus of the laser beam (here, the same as the "condensing point") is fixed. Thereby, as shown in FIG. 4 which is the microscope picture of the inside of a board | substrate, several linear laser processing traces 10 as a modified area | region are periodically formed along a dividing scheduled line. In this way, the wafer 1 is scribed along the dividing line. In addition, in FIG. 4, although the linear process trace was formed on the back surface of a board | substrate as a starting point, in this invention, linear processing is carried out using the modified layer formed in the 1st process as a starting point instead of the back surface of a board | substrate. A scar is formed.

이상과 같이 하여, 기판 내부에 주기적인 선상 가공흔(10)이 형성된 후는, 이 선상 가공흔(10)이 형성된 부분에 휨 응력을 더하는 것에 의하여, 스크라이브 라인을 따라 용이하게 웨이퍼(1)를 분단할 수 있다.After the periodic linear processing marks 10 are formed in the substrate as described above, the wafer 1 is easily moved along the scribe line by adding a bending stress to the portion where the linear processing marks 10 are formed. It can be divided.

[선상 가공흔의 형성 메카니즘][Formation mechanism of linear processing trace]

제2 공정에 있어서의 선상 가공흔의 형성 메카니즘을, 도 5를 이용하여 설명한다. 도 5의 (a)에서 도시하는 바와 같이, 초점 위치가 기판 내부의 개질층 M 부근이 되도록 레이저 조사 조건을 설정하여, 레이저광을 조사한다. 덧붙여, 레이저광의 조건에 관해서는, 후술한다. 레이저광이 조사되면, 동 도면 (b)에서 도시하는 바와 같이, 어떤 레이저 펄스(이하, 단순히 「펄스」라고 기재하기도 한다)에 의하여 개질층 M에 가공흔(10a)이 형성된다.The formation mechanism of the linear processing trace in a 2nd process is demonstrated using FIG. As shown in Fig. 5A, the laser irradiation conditions are set so that the focal position is near the modified layer M inside the substrate, and the laser beam is irradiated. In addition, the conditions of a laser beam are mentioned later. When the laser beam is irradiated, the processed trace 10a is formed in the modified layer M by a certain laser pulse (hereinafter, simply referred to as "pulse") as shown in the same figure (b).

초점 위치도 포함하여 레이저 조사 조건을 같은 조건으로 유지한 채로, 레이저광을 주사한다(동 도면 (c)). 그러면, 레이저 펄스가 오버랩하여, 앞의 가공흔(10a) 상에 다음의 펄스가 조사되고, 이것에 의하여, 동 도면 (d)에서 도시하는 바와 같이, 앞의 가공흔(10a)에 접하여 새로운 가공흔(10b)이 형성된다. 이상의 가공이 반복되는 것에 의하여, 동 도면 (e) ~ (g)에서 도시하는 바와 같이, 선상의 가공흔(10)이 형성된다.The laser beam is scanned while maintaining the laser irradiation conditions under the same conditions including the focal position (Fig. 5 (c)). Then, the laser pulses overlap, and the next pulse is irradiated onto the previous processing trace 10a, whereby the new processing is in contact with the previous processing trace 10a as shown in the drawing (d). A scar 10b is formed. By repeating the above process, as shown to the same figure (e)-(g), the linear process trace 10 is formed.

레이저광은, 항상 초점 위치가 기판 내부의 개질층 M 부근에 설정되어 있기 때문에, 기판 내부에 있어서, 레이저 빔의 직경은 상방으로 감에 따라 넓어지고, 이 때문에 단위 면적당의 빔 강도는 약해진다. 그리고, 차례로 형성되는 가공흔(10)이 기판 표면에 도달하기 전에, 소정의 깊이 위치에서 빔 강도가 어떤 값을 하회하면, 그 이상 가공흔(10)은 상승하지 않게 되고, 다시 개질층 M에 가공흔(10c)이 형성된다. 이 모습을, 도 5의 (h)(i)에 도시하고 있다.Since the laser beam always has its focal point set near the modified layer M inside the substrate, the diameter of the laser beam is widened as the laser beam is moved upward in the substrate, whereby the beam intensity per unit area is weakened. And before the process trace 10 formed in order reaches the board | substrate surface, if the beam intensity falls below a certain value at a predetermined depth position, the process trace 10 will not rise any further, and the modified layer M will again rise. The processing mark 10c is formed. This state is shown in FIG. 5 (h) (i).

이상과 같은 가공의 반복에 의하여, 도 5의 (j)에 도시하는 바와 같이, 복수의 선상 가공흔(10)이 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성된다.By repeating the above processing, as shown in FIG. 5 (j), a plurality of linear processing marks 10 are periodically formed along the division scheduled line.

[선상 가공흔이 형성되는 역치][Threshold value where linear processing trace is formed]

다음으로, 전술과 같은 선상 가공흔이 형성되는 빔 강도의 역치에 관하여 설명한다. 여기서, 이하와 같은 계산 조건으로, 사파이어 기판의 내부에 있어서의 빔 직경을 계산한 결과를, 도 7 이후에 도시하고 있다. 덧붙여, 기판 내부에 있어서의 빔 직경은, 도 6에 도시하는 d이며, 도 7 이후에서는, 기판 내부에 있어서의 빔 반경을 도시하고 있다. 또한, 도 7 이후에서는, 설명의 편의상, 선상 가공흔의 기점(起点)을 기판 이면으로 하고 있지만, 본 발명에서는, 선상 가공흔의 기점(起点)은, 기판 이면이 아니라, 제1 공정에서 기판 내부에 형성된 개질층 M이다. 이 때문에, 이하의 설명에 있어서의 「기판 이면」은, 본건 발명의 「기판 내부의 개질층」에 대응하는 것이다.Next, the threshold value of the beam intensity at which the linear processing marks as described above are formed will be described. Here, the result of having calculated the beam diameter in the inside of a sapphire substrate on the following calculation conditions is shown after FIG. In addition, the beam diameter in the inside of a board | substrate is d shown in FIG. 6, and after FIG. 7, the beam radius in the inside of a board | substrate is shown. In addition, since the starting point of the linear processing trace is made into the back surface of a board | substrate for convenience of description after FIG. It is a modified layer M formed inside. For this reason, the "substrate back surface" in the following description corresponds to the "modified layer in a board | substrate" of this invention.

<계산 조건><Calculation condition>

레이저 파장 : 355nmLaser Wavelength: 355nm

입사(入射) 빔 직경(도 6의 Do) : 5mmIncident beam diameter (Do in FIG. 6): 5 mm

M 스퀘어:1.2M square: 1.2

집광 렌즈(8)의 초점 : 20mmFocus of the condenser lens 8: 20 mm

사파이어 굴절률 : 1.76Sapphire Refractive Index: 1.76

<계산 결과 1 : 기판 두께 150μm><Calculation Result 1: Substrate Thickness 150 μm>

도 7에, 두께가 150μm의 시료(사파이어 기판)에 있어서, 초점 위치를, 기판 표면 위치를 「0」으로 하고, +50μm로부터 -250μm까지 7 단계로 변화시킨 경우의 빔 반경과 높이(기판 표면을 「0」으로 하였다)의 계산 결과를 도시하고 있다. 덧붙여, 도 7은 빔의 편측(片側)만을 도시하고 있어, 실제의 레이저광의 빔 형상은, 빔 반경 「0」을 사이에 두고 대칭으로 된다. 또한, 예를 들어 초점 위치 「-50μm」에서는, -100μm의 위치에서 빔이 집광하고 있지만, 이것은, 레이저광이 사파이어 기판 내부에서는 굴절하기 때문이며, 각 초점 위치는 레이저광이 공기 중을 진행한 경우의 값을 도시하는 것이다.In FIG. 7, the beam radius and the height (substrate surface is shown) when the focal position is changed to 7 steps from +50 μm to -250 μm with the focal position as "0" in a sample (sapphire substrate) having a thickness of 150 μm. The calculation result of "it was set to" 0 "is shown. In addition, FIG. 7 shows only one side of a beam, and the beam shape of an actual laser beam becomes symmetrical across beam radius "0". For example, in the focal position "-50 µm", the beam is focused at a position of -100 µm, but this is because the laser beam is refracted inside the sapphire substrate, and the focal position is that the laser beam has advanced in the air. To show the value of.

이 도 7의 조건에 있어서, 이하의 것을 가정한다.In the condition of FIG. 7, the following is assumed.

가정 1 : 빔 반경 8μm 이하에서의 빔 강도로 가공흔의 형성이 가능하다.Assumption 1: The formation of processing traces is possible with the beam intensity at the beam radius of 8 m or less.

가정 2 : 기판 내부나 표면의 가공흔 미형성 영역에서는, 역치 이상의 강도에서도 가공흔은 형성되지 않는다. 빔 반경 8μm 이하에서의 빔 강도여도 기판 내부로부터는 선상 가공흔이 형성되지 않지만, 기판의 이면(「기판 내부의 개질층」에 상당)으로부터는 선상 가공흔이 형성된다.Assumption 2: In the region where the processed traces of the substrate and the surface are not formed, the processed traces are not formed even at strengths above the threshold. Even if the beam intensity is 8 μm or less, the linearly processed traces are not formed from the inside of the substrate, but linearly processed traces are formed from the rear surface of the substrate (corresponding to the “modified layer inside the substrate”).

이상과 같은 가정 하에서는, 도 7의 기판 내부의 빔 반경으로부터, 초점 위치와 가공흔의 관계는 이하와 같이 된다고 추측된다(계산 결과로부터 예측되는 상태).Under the above assumptions, it is assumed that the relationship between the focal position and the processing trace is as follows from the beam radius inside the substrate of FIG. 7 (state predicted from the calculation result).

+50μm : ×(가공 불가)+ 50μm: × (non-processable)

0 : ×(가공 불가) 0: × (non-processable)

-50μm : ○(표면 가공)-50μm: ○ (surface processing)

-100μm : ◎(선상 가공)-100μm: ◎ (Linear processing)

-150μm : ×(가공 불가)-150μm: × (non-processable)

-200μm : ×(가공 불가)-200μm: × (processing impossible)

-250μm --250μm-

여기서, 「표면 가공」이란, 도 5에 도시한 가공흔의 형성 메카니즘에 있어서, 레이저의 빔 강도가 기판 내부의 전역(전 두께)에 있어서 강하여, 가공흔이 기판 표면에까지 도달하는 가공이다. 구체적으로는, 도 7의 초점 위치 「-50μm」의 빔 형상을 보면, 시료(기판) 내부의 전 두께에 있어서 빔 반경 8μm 이하이다. 이 때문에, 기판 내부의 전역에 있어서 빔 강도는 높아, 가공흔은 표면까지 도달한다.Here, "surface processing" is the processing in which the beam intensity of a laser is strong in the whole area | region (full thickness) inside a board | substrate in the formation mechanism of the process mark shown in FIG. 5, and a process trace reaches a board | substrate surface. Specifically, when looking at the beam shape of the focal position "-50 micrometers" of FIG. 7, the beam radius is 8 micrometers or less in the whole thickness inside a sample (substrate). For this reason, beam intensity | strength is high in the whole area | region inside a board | substrate, and a process trace reaches to the surface.

이와 같이, 가공흔이 기판 표면까지 이르는 표면 가공에서는, 기판 표면의 얕은 범위에서 모든 에너지가 흡수된다. 그리고, 단위 체적당 흡수되는 에너지가, 어떤 역치를 넘으면, 도 8에 도시되는 바와 같이, 기판 표면에 있어서 균일한 깊이의 개질 영역의 층(12)이 형성된다. 이와 같은 표면 가공에서는, 목적으로 하는 선상 가공흔은 형성되지 않는다.In this manner, in the surface processing in which the processing trace reaches the substrate surface, all energy is absorbed in the shallow range of the substrate surface. When the energy absorbed per unit volume exceeds a certain threshold, as shown in FIG. 8, a layer 12 of a modified region having a uniform depth is formed on the substrate surface. In such surface processing, the target linear process trace is not formed.

또한, 「가공 불가」란, 기판 내부의 전역(전 두께)에 있어서 레이저의 빔 강도가 낮아, 선상 가공흔은 형성되지 않고, 표면이나 이면 등에 불균일하게 가공흔이 형성되는 것과 같은 가공이다.In addition, "impossible to process" is a process in which the beam intensity of a laser is low in the whole area | region (full thickness) inside a board | substrate, and a process trace is formed nonuniformly on a surface, a back surface, etc. without forming a linear process trace.

그리고, 도 7의 초점 위치 「-100μm」에서는, 기판 이면으로부터 거의 기판 두께의 중간 위치(약 -75μm)까지 빔 반경이 8μm 이하이다. 따라서, 기판 이면으로부터 거의 반분의 깊이까지 선상 가공흔이 형성된다고 추측된다.And in the focal position "-100 micrometers" of FIG. 7, a beam radius is 8 micrometers or less from the back surface of a board | substrate to the intermediate position (about -75 micrometers) of substantially substrate thickness. Therefore, it is estimated that the linear process trace is formed from the back surface of a board | substrate to almost half depth.

 도 9에, 이상과 같은 시뮬레이션으로부터 추측되는 결과와 실험 결과(레이저 출력 3.2W)를 도시한다. 이 도 9에서 명백한 바와 같이, 초점 위치 「-100μm」에 있어서는, 주사 속도를 바꾸어도 선상 가공흔(표에 있어서, 「◎」은 선상 가공흔이 형성된 것을 나타내고 있다)이 형성되고 있다. 따라서, 전술과 같은 레이저 조사 조건에서 「빔 반경 8μm」을 역치로 한 가정이 옳았던 것을 알 수 있다.In FIG. 9, the result estimated by the above simulation and an experiment result (laser output 3.2W) are shown. As apparent from this Fig. 9, in the focal position "-100 µm", even if the scanning speed is changed, a linear processing mark (in the table, "◎" indicates that a linear processing mark is formed) is formed. Therefore, it turns out that the assumption which made "beam radius 8 micrometer" threshold value was correct under the laser irradiation conditions mentioned above.

<계산 결과 2:기판 두께 200μm><Calculation result 2: board thickness 200μm>

도 10에, 두께가 200μm의 사파이어 기판에 있어서, 초점 위치를, 기판 표면 위치를 「0」으로 하고, +50μm로부터 -250μm까지 7 단계로 변화시킨 경우의 빔 반경과 높이(기판 표면을 「0」으로 하였다)의 계산 결과를 도시하고 있다. 덧붙여, 이 도 10의 조건에 있어서도, 전술과 마찬가지로, 가정 1 및 2를 가정한다.In FIG. 10, in the 200-micrometer-thick sapphire board | substrate, the beam radius and height (when the board | substrate surface is "0") when the focal position is changed in seven steps from +50 µm to -250 µm with the substrate surface position as "0". The calculation result of FIG. In addition, also in the conditions of FIG. 10, hypotheses 1 and 2 are assumed in the same manner as described above.

이 경우는, 도 10의 기판 내부의 빔 반경으로부터, 초점 위치와 가공흔의 관계는 이하와 같이 된다고 추측된다(계산 결과로부터 예측되는 상태).In this case, it is estimated from the beam radius inside the board | substrate of FIG. 10 that the relationship of a focal position and a processing trace becomes as follows (state predicted from a calculation result).

+50μm : ×(가공 불가)+ 50μm: × (non-processable)

0 : ×(가공 불가)0: × (non-processable)

-50μm : ○(표면 가공)-50μm: ○ (surface processing)

-100μm : ◎(선상 가공)-100μm: ◎ (Linear processing)

-150μm : △(이면 가공)-150μm: △ (backside processing)

-200μm : ×(가공 불가)-200μm: × (processing impossible)

-250μm --250μm-

여기서, 「이면 가공」이란, 도 5에 도시한 가공흔의 형성 메카니즘에 있어서, 가공흔이 상승하는 높이가 낮고, 이면의 좁은 범위에서 모든 에너지가 흡수되어, 기판 이면(「기판 내부의 개질층」에 상당) 근방에 균일한 깊이의 개질 영역의 층이 형성되는 가공이다. 덧붙여, 전술과 같이, 본 발명에서는, 선상 가공흔의 기점(起点)을, 기판 이면이 아니라, 기판 내부에 형성된 개질층 M으로 하고 있다. 이 때문에, 「이면 가공」이란, 정확하게는, 제1 공정에서 형성된 개질층의 근방에 면상으로 가공흔이 형성되는 가공이다.Here, the "back surface processing" is a mechanism in which the processing traces shown in FIG. 5 have a low height at which the processing traces are raised, and all energy is absorbed in a narrow range on the back surface, so that the back surface of the substrate ("modified layer inside the substrate"). It is the process of forming the layer of the modified region of uniform depth in the vicinity. In addition, in the present invention, as described above, the starting point of the linear processing marks is not the back surface of the substrate, but the modified layer M formed inside the substrate. For this reason, "back surface processing" is processing by which the process trace is formed in planar vicinity in the vicinity of the modified layer formed in the 1st process.

구체적으로는, 도 10의 초점 위치 「-150μm」의 빔 형상을 보면, 시료(기판) 내부의 이면 근방만이 빔 반경 8μm 이하이다. 이 때문에, 가공흔은 선상 가공과 같이 상승하지 않고, 도 11에 도시하는 바와 같이, 기판 이면에 있어서 균일한 깊이(두께)의 개질 영역의 층(면상의 가공흔)(13)이 형성된다. 이 경우도, 목적으로 하는 선상 가공흔은 형성되지 않는다.Specifically, when looking at the beam shape of the focal position "-150 micrometer" of FIG. 10, only the vicinity of the back surface inside a sample (substrate) is a beam radius of 8 micrometers or less. For this reason, the processing trace does not rise like linear processing, and as shown in FIG. 11, the layer (surface processing trace) 13 of the modified area | region of uniform depth (thickness) is formed in the back surface of a board | substrate. Also in this case, the target linear processing trace is not formed.

그리고, 도 10의 초점 위치 「-100μm」에서는, 기판 이면으로부터 약 -75μm의 높이까지 빔 반경이 8μm 이하이며, 이 범위에 걸쳐 선상 가공흔이 형성된다고 추측된다.And in the focal position "-100 micrometers" of FIG. 10, a beam radius is 8 micrometers or less from a board | substrate back surface to a height of about -75 micrometers, and it is estimated that a linear process trace is formed over this range.

도 12에, 이상과 같은 시뮬레이션으로부터 추측되는 결과와 실험 결과(레이저 출력 3.2W)를 도시한다. 이 도 12로부터 명백한 바와 같이, 초점 위치 「-100μm」에 있어서는, 주사 속도를 바꾸어도 선상 가공흔이 형성되어 있다. 따라서, 전술과 같은 레이저 빔 조건에서 「빔 반경 8μm」를 역치로 한 가정이 옳았던 것을 알 수 있다.In Fig. 12, the results estimated from the above simulation and the experimental results (laser output 3.2W) are shown. As is apparent from this FIG. 12, in the focal position “-100 μm”, a linear processing mark is formed even if the scanning speed is changed. Therefore, it can be seen that the assumption that the threshold value of "beam radius of 8 m" is set under the same laser beam conditions is correct.

<정리><Cleanup>

이상으로부터, 가공흔에 레이저 펄스가 오버랩하여 조사되었을 때, 앞의 가공흔에 접하여 새로운 가공흔이 형성되는 레이저광의 빔 강도는, 출력 3.2W, 주파수 120MHz, 펄스폭 15ps, 빔 반경 8μm인 것으로부터, 8.8 × 1012W/m2인 것을 알 수 있다.From the above, when the laser traces are irradiated with overlapping processing traces, the beam intensity of the laser beam in which new processing traces are formed in contact with the previous processing traces has an output of 3.2 W, a frequency of 120 MHz, a pulse width of 15 ps, and a beam radius of 8 μm. , 8.8 × 10 12 W / m 2 .

즉, 빔 강도가, 선상 가공흔의 기점(起点)으로 되는 개질층 M의 부분에서 역치를 넘으면, 가공흔이 상승한다. 그리고, 선상 가공흔이 기판 표면에 도달할 때까지 빔 강도가 역치를 하회하면, 그 위치에서 가공흔의 상승이 멈추고, 다시 개질층 M으로부터 가공흔이 형성되어, 결과적으로, 주기적인 선상 가공흔이, 개질층 M을 기점(起点)으로 하여 형성되게 된다.That is, when the beam intensity exceeds the threshold at the portion of the modified layer M which becomes the starting point of the linear processing marks, the processing marks rise. Then, if the beam intensity falls below the threshold until the linearly processed trace reaches the substrate surface, the rise of the processed trace is stopped at that position, and the processed trace is formed again from the modified layer M. As a result, the periodic linearly processed trace The modified layer M is formed as a starting point.

[선상 가공흔과 면상 가공흔 사이의 역치][Threshold between linear processing trace and surface processing trace]

여기서, 전술과 같이, 「이면 가공」에서는, 선상 가공흔이 주기적으로 형성되는 것이 아니라, 기판 내부의 개질층의 근방에 있어서, 주사 방향에 인접하는 선상 가공흔이 이어진 것과 같은 면상의 가공흔이 형성된다. 이와 같은 면상의 가공흔이 형성되는 「면상 가공」과, 선상 가공흔이 형성되는 「선상 가공」의 경계에 관하여 이하에 검토한다.Here, as described above, in the "rear processing", the linear processing traces are not formed periodically, but in the vicinity of the modified layer inside the substrate, planar processing traces such as linear processing traces adjacent to the scanning direction are formed. Is formed. The boundary between the "planar processing" in which such planar processing traces are formed and the "linear processing" in which the linear processing traces are formed are examined below.

도 13은, 두께 200μm의 사파이어 기판에 대하여, 집광점의 위치를 -150μm로 설정하고, 주사 속도를 200mm/s로 레이저를 조사하여, 주사한 경우의 기판 내부의 현미경 사진이다. 덧붙여, 다른 레이저 조사 조건은 전술의 조건과 마찬가지이다.FIG. 13 is a micrograph of the inside of a substrate when a sapphire substrate having a thickness of 200 μm is set to a position of a light converging point at −150 μm, and the laser beam is scanned at a scanning speed of 200 mm / s. In addition, other laser irradiation conditions are the same as the above-mentioned conditions.

이 도 13에서는, 이면 가공(면상 가공)흔 중에, 부분적으로 선상 가공흔이 형성되어 있는 것이 관찰된다. 즉, 이 도 13에 도시된 가공에 있어서의 조건이, 면상 가공과 선상 가공의 경계의 조건이라고 추측된다. 도 13에 있어서의 가공의, 단위 체적당 흡수되는 에너지는, 이하의 식으로 구할 수 있다.In this FIG. 13, it is observed that the linear processing trace is formed partially during the back surface processing (planar processing) trace. That is, it is estimated that the conditions in the process shown by this FIG. 13 are conditions of the boundary of surface processing and linear processing. The energy absorbed per unit volume of the processing in FIG. 13 can be obtained by the following equation.

출력(J/s) ÷ (주사 속도(m/s) × 개질층 사이즈(m) × 빔 직경(m))Output (J / s) ÷ (Scanning Speed (m / s) × Modified Layer Size (m) × Beam Diameter (m))

구체적으로는, 도 12의 예에서는, 단위 체적당 흡수되는 에너지는,Specifically, in the example of FIG. 12, the energy absorbed per unit volume is

3.2(J/s) / (200(mm/s) × 72(μm) × 14.6(μm)) = 1.5 × 1010(J/m3)3.2 (J / s) / (200 (mm / s) × 72 (μm) × 14.6 (μm)) = 1.5 × 10 10 (J / m 3 )

로 된다. 도 14에, 여러 가지 가공 결과에 관하여, 단위 체적당 흡수되는 에너지를 계산한 결과를 도시한다. 이 도 14로부터, 면상 가공이 되는 경우는, 단위 체적당 흡수되는 에너지가 2.0 × 1010(J/m3) 이상인 것을 알 수 있다. 이상으로부터, 단위 체적당 흡수되는 에너지 2.0 × 1010(J/m3)을 역치로서 가공 상태가 변화하며, 역치 이하에서는 선상 가공흔이 형성되고, 역치를 넘으면 인접하는 선상 가공흔이 이어진 것과 같은 면상의 가공흔이 형성된다고 생각할 수 있다.. 14 shows the results of calculating the energy absorbed per unit volume with respect to various processing results. From this FIG. 14, when surface processing is performed, it turns out that the energy absorbed per unit volume is 2.0 * 10 <10> (J / m <3> ) or more. From the above, the processing state changes with the energy absorbed per unit volume of 2.0 × 10 10 (J / m 3 ) as the threshold value, and linear processing marks are formed below the threshold value. It can be considered that planar processing marks are formed.

[정리][theorem]

이상을 정리하면, 사파이어 기판의 내부에, 주기적인 선상 가공흔을 형성하기 위해서는, 이하의 조건에서 가공하는 것이 필요하다.Summarizing the above, in order to form a periodic linear process trace inside the sapphire substrate, it is necessary to process on the following conditions.

(1) 투과성의 펄스 레이저를 기판에 조사하는 것.(1) Irradiate a transparent pulsed laser beam to a board | substrate.

(2) 레이저 펄스를 주사 방향에 있어서 오버랩시킬 것.(2) The laser pulses should overlap in the scanning direction.

(3) 기판 내부의 개질층에서, 빔 강도가 8.8 × 1012W/m2 이상일 것.(3) In the modified layer inside the substrate, the beam intensity should be 8.8 × 10 12 W / m 2 or more.

(4) 기판 표면까지의 사이에, 빔 강도가 8.8 × 1012W/m2를 하회할 것.(4) The beam intensity should be less than 8.8 × 10 12 W / m 2 between substrate surfaces.

(5) 단위 체적당 흡수되는 에너지가, 2.0 × 1010(J/m3) 이하일 것.(5) The energy absorbed per unit volume should be 2.0 × 10 10 (J / m 3 ) or less.

이상과 같은 조건에서 사파이어 기판을 가공하는 것에 의하여, 분단 예정 라인을 따라 주기적인 선상 가공흔을 형성할 수 있다. 그리고, 이와 같은 선상 가공흔을 형성하는 것에 의하여, 기판의 강도를 현저히 열화시키는 일 없이, 후공정에서의 분단을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 사파이어 기판의 품질의 열화를 억제할 수 있어 가공흔 면적을 작게 억제할 수 있고, 최종 제품으로서 예를 들어 발광 다이오드를 형성한 경우에는, 발광 효율이 좋은 소자를 형성할 수 있다.By processing a sapphire substrate on the conditions mentioned above, a periodic linear process trace can be formed along a division planned line. And by forming such a linear process trace, the division | segmentation in a post process can be performed easily, without remarkably degrading the intensity | strength of a board | substrate. In addition, deterioration of the quality of the sapphire substrate can be suppressed, and the processing trace area can be reduced to a small size, and when a light emitting diode is formed as a final product, for example, an element having good luminous efficiency can be formed.

특히, 기판 내부에 개질층을 형성하여, 이 개질층을 기점(起点)으로 하여 선상 가공흔을 형성하고 있기 때문에, 기판의 표면 또는 이면에 형성된 소자에의 데미지를 억제할 수 있다.In particular, since a modified layer is formed inside the substrate and the linearly processed trace is formed using the modified layer as a starting point, damage to the element formed on the surface or the rear surface of the substrate can be suppressed.

IV:레이저 스크라이브 방법 (2)IV : Laser scribe method (2)

다음으로, 제2의 레이저 스크라이브 방법에 관하여 설명한다. 이 방법에서는, 가공 제어부(21)는 이하와 같은 처리를 실행한다.Next, a second laser scribe method will be described. In this method, the processing control unit 21 executes the following processing.

(1) 빔 강도의 조정된 레이저광을 기판(2)에 조사하는 것과 함께, 레이저광의 초점 위치를 고정하고 분단 예정 라인(4)을 따라 주사하여, 기판(2)의 두께 방향으로 진전하는 개질 영역으로서의 선상의 레이저 가공흔을 형성한다.(1) Modification of irradiating the adjusted laser beam of beam intensity to the substrate 2, fixing the focal position of the laser beam and scanning along the division scheduled line 4, and advancing in the thickness direction of the substrate 2 The linear laser processing trace as a region is formed.

(2) 선상의 레이저 가공흔이 기판 두께 방향에 있어서 소정의 위치까지 진전하였을 때, 레이저광의 기판(2)으로의 조사를 정지한다. 덧붙여, 주사(테이블(9)의 이동)는 계속한다.(2) When the linear laser processing trace progresses to a predetermined position in the substrate thickness direction, irradiation of the laser beam to the substrate 2 is stopped. In addition, scanning (moving of the table 9) continues.

(3) 테이블(9)이 이동되어, 레이저광의 조사 위치가, 이미 형성된 선상 가공흔과 겹치지 않는 위치까지 이동된 타이밍에서, 레이저광의 기판(2)으로의 조사를 재개한다.(3) The table 9 is moved, and the irradiation of the laser beam to the substrate 2 is resumed at the timing at which the irradiation position of the laser beam is moved to a position which does not overlap with the already formed linear processing trace.

(4) 이상의 각 처리를 반복하여 실행하는 것에 의하여, 복수의 선상의 레이저 가공흔을 분단 예정 라인(4)을 따라 주기적으로 형성한다.(4) By repeating each of the above processes, a plurality of linear laser processing traces are periodically formed along the division scheduled line 4.

덧붙여, 레이저광의 기판(2)으로의 조사 및 조사의 정지는, 레이저 발진의 온, 오프에 의하여 행하여진다.In addition, irradiation of the laser beam to the board | substrate 2 and stop of irradiation are performed by turning on and off of laser oscillation.

이상과 같은 가공 제어부(21)에 의하여 각 부가 제어되며, 이하와 같은 방법으로 레이저 스크라이브가 실행된다.Each part is controlled by the processing control part 21 as mentioned above, and a laser scribe is performed in the following method.

우선, 레이저 광선 발진 유닛(6)에 있어서, 레이저광의 출력 파워 등의 가공 조건을 제어한다. 그리고, 이 레이저광을 기판(2)에 조사하여, 기판(2)의 이면에 개질 영역을 형성한다. 덧붙여, 레이저광은, 소자(3)가 형성되어 있지 않은 기판(2)의 표면으로부터 조사된다. 또한, 레이저광은 기판(2)을 투과하는 투과형의 레이저이다.First, in the laser beam oscillation unit 6, processing conditions, such as the output power of a laser beam, are controlled. The laser beam is then irradiated onto the substrate 2 to form a modified region on the back surface of the substrate 2. In addition, the laser beam is irradiated from the surface of the board | substrate 2 in which the element 3 is not formed. The laser beam is a transmission laser that transmits the substrate 2.

그 후, 레이저광의 초점(여기에서는 「집광점」과 마찬가지)의 위치를 고정한 채로, 레이저광을 분단 예정 라인을 따라 상대적으로 이동시켜 주사한다. 이것에 의하여, 기판 내부의 현미경 사진인 도 4에 도시하는 바와 같이, 개질 영역으로서의 선상의 레이저 가공흔(10)이 기판 이면을 기점(起点)으로 하여 표면 측으로 진전한다.Thereafter, the laser beam is relatively moved along the divisional scheduled line and scanned while the position of the focus of the laser beam (here, the same as the "condensing point") is fixed. Thereby, as shown in FIG. 4 which is the micrograph of the inside of a board | substrate, the linear laser processing trace 10 as a modified area | region moves to the surface side by making the back surface of a board | substrate into a starting point.

다음으로, 선상 레이저 가공흔(10)이 기판 두께 방향에 있어서 소망의 위치까지 진전하였을 때, 레이저 발진을 정지하여, 레이저광의 기판(2)으로의 조사를 정지한다. 이것에 의하여, 선상 가공흔(10)의 상승도 정지한다.Next, when the linear laser processing mark 10 advances to a desired position in the substrate thickness direction, laser oscillation is stopped and irradiation of the laser beam to the substrate 2 is stopped. Thereby, the rise of the linear processing trace 10 also stops.

레이저광의 조사 위치가, 이미 형성된 선상 가공흔(10)과 겹치지 않는 위치까지 이동되었을 때, 레이저 발진을 개시하여, 레이저광의 기판(2)으로의 조사를 재개한다. 이것에 의하여, 다시 기판 이면을 기점(起点)으로 하여 다른 선상 가공흔(10)이 형성된다.When the irradiation position of a laser beam is moved to the position which does not overlap with the already formed linear processing trace 10, laser oscillation is started and irradiation of a laser beam to the board | substrate 2 is resumed. As a result, another linear processing mark 10 is formed with the substrate back surface as a starting point.

이상의 처리를 반복하여 실행하는 것에 의하여, 도 4에 도시하는 바와 같은 복수의 선상 가공흔(10)이 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성된다.By repeating the above process, a plurality of linear processing marks 10 as shown in FIG. 4 are periodically formed along the division scheduled line.

이상과 같이 하여, 기판 내부에 복수의 선상 가공흔(10)이 형성된 후는, 이 선상 가공흔(10)이 형성된 부분에 휨 응력을 더하는 것에 의하여, 스크라이브 라인을 따라 용이하게 웨이퍼(1)를 분단할 수 있다.After the plurality of linear processing marks 10 are formed in the substrate as described above, the wafer 1 is easily moved along the scribe line by adding a bending stress to the portion where the linear processing marks 10 are formed. It can be divided.

[선상 가공흔의 형성 메카니즘][Formation mechanism of linear processing trace]

이 제2 방법에 의한 선상 가공흔의 형성 메카니즘을, 도 15a 및 도 15b를 이용하여 설명한다. 도 15a의 (a)에서 도시하는 바와 같이, 초점 위치가 기판 이면 부근이 되도록 레이저 조사 조건을 설정하여, 레이저광을 조사한다. 레이저광이 조사되면, 동 도면 (b)에서 도시하는 바와 같이, 어떤 레이저 펄스에 의하여 기판의 이면에 가공흔(10a)이 형성된다.The formation mechanism of the linear processing trace by this 2nd method is demonstrated using FIG. 15A and FIG. 15B. As shown in Fig. 15A, laser irradiation conditions are set so that the focal position is near the substrate back surface, and the laser beam is irradiated. When the laser beam is irradiated, as shown in the same figure (b), the process mark 10a is formed in the back surface of a board | substrate by a certain laser pulse.

초점 위치도 포함하여 레이저 조사 조건을 같은 조건으로 유지한 채로, 레이저광을 주사한다(동 도면 (c)). 그러면, 레이저 펄스가 오버랩하여, 앞의 가공흔(10a) 상에 다음의 레이저 펄스가 조사되고, 이것에 의하여, 동 도면 (d)에서 도시하는 바와 같이, 앞의 가공흔(10a)에 접하여 새로운 가공흔(10b)이 형성된다. 이상의 가공이 반복되는 것에 의하여, 동 도면 (e) ~ (g)에서 도시하는 바와 같이, 선상의 가공흔(10)이 형성된다.The laser beam is scanned while maintaining the laser irradiation conditions under the same conditions including the focal position (Fig. 5 (c)). Then, the laser pulses overlap, and the next laser pulse is irradiated onto the previous processing trace 10a, thereby contacting the previous processing trace 10a as shown in the drawing (d). The processing mark 10b is formed. By repeating the above process, as shown to the same figure (e)-(g), the linear process trace 10 is formed.

그리고, 도 15b에 도시하는 바와 같이, 선상 가공흔(10)이 소망의 높이까지 진전한 타이밍에서 레이저 발진을 정지한다. 레이저 발진이 정지되는 것에 의하여, 선상 가공흔(10)의 상승도 정지한다.As shown in FIG. 15B, the laser oscillation is stopped at the timing at which the linear processing trace 10 has advanced to a desired height. When the laser oscillation is stopped, the rise of the linear processing mark 10 also stops.

다음으로, 레이저광의 조사 위치가 주사 방향으로 일정 거리 진행된 후에, 레이저 발진을 재개한다. 이것에 의하여, 다시 기판의 이면을 기점(起点)으로 하여 가공흔이 형성되는 것과 함께, 선상 가공흔(10)이 상승한다.Next, after the laser beam irradiation position advances a predetermined distance in the scanning direction, laser oscillation is resumed. As a result, the processing marks are formed with the back surface of the substrate as the starting point, and the linear processing marks 10 are raised.

이상의 반복에 의하여, 도 15b에 도시하는 바와 같이, 복수의 선상 가공흔(10)이 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성된다.As described above, as shown in FIG. 15B, a plurality of linearly processed traces 10 are periodically formed along the division scheduled line.

[선상 가공흔이 형성되는 역치][Threshold value where linear processing trace is formed]

제2 방법에 의하여 선상 가공흔이 형성되는 역치에 관해서는, 제1 방법에 있어서의 역치와 마찬가지이다.The threshold value at which the linear processing marks are formed by the second method is the same as the threshold value in the first method.

즉, 가공흔에 레이저 펄스가 오버랩하여 조사되었을 때, 앞의 가공흔에 접하여 새로운 가공흔이 형성되는 레이저광의 빔 강도는, 8.8 × 1012W/m2이다. 여기에서는, 빔 강도가, 기판 이면에서 역치를 넘으면, 가공흔이 상승한다. 그리고, 선상 가공흔이 소정 위치까지 상승하였을 때에, 레이저 발진을 오프로 하여 레이저광의 기판으로의 조사를 멈추고, 빔 강도가 8.8 × 1012W/m2를 하회하도록 하면, 선상 가공흔의 상승은 정지한다. 그리고 나아가, 레이저광의 조사 위치가 소정 거리 이동한 후에 레이저 발진을 온으로 하여 기판으로의 레이저광의 조사를 재개하면, 다시 기판 이면을 기점(起点)으로 하여 선상 가공흔이 형성된다. 이상의 처리를 반복하는 것에 의하여, 분단 예정 라인을 따라 복수의 선상 가공흔이 주기적으로 형성되게 된다.That is, when the laser trace overlaps the processed trace, the beam intensity of the laser beam in which a new processed trace is formed in contact with the previous processed trace is 8.8 × 10 12 W / m 2 . Here, when the beam intensity exceeds the threshold value on the back surface of the substrate, the processing mark rises. And when the linear processing mark rises to a predetermined position, when laser oscillation is turned off and irradiation of a laser beam to a board | substrate is stopped and a beam intensity will be less than 8.8 * 10 <12> W / m <2> , the rise of linear processing mark will become Stop. Further, when the laser oscillation is turned on after the irradiation position of the laser beam is shifted by a predetermined distance, the irradiation of the laser beam onto the substrate is resumed, and linearly processed traces are formed with the back surface of the substrate as a starting point. By repeating the above process, a plurality of linearly processed traces are periodically formed along the division scheduled line.

[선상 가공과 면상 가공(이면 가공) 사이의 역치][Threshold between line processing and surface processing (backside processing)]

이 제2 스크라이브 방법에 있어서의 면상 가공(이면 가공)과 선상 가공의 경계에 관해서는, 제1 스크라이브 방법에서 검토한 결과와 마찬가지이다.The boundary between the planar processing (back surface processing) and the linear processing in the second scribing method is the same as the result examined in the first scribing method.

즉, 도 13 및 도 14로부터, 표면 가공 또는 이면 가공이 되는 경우는, 단위 체적당 흡수되는 에너지가 2.0 × 1010(J/m3) 이상이다. 따라서, 단위 체적당 흡수되는 에너지 2.0×1010(J/m3)을 역치로서 가공 상태가 변화하며, 역치 이하에서는 선상 가공흔이 형성되고, 역치를 넘으면 인접하는 선상 가공흔이 이어진 것과 같은 면상의 가공흔이 형성된다고 생각할 수 있다.That is, from FIG. 13 and FIG. 14, when surface processing or back surface processing is performed, the energy absorbed per unit volume is 2.0x10 <10> (J / m <3> ) or more. Therefore, the processing state changes with the energy absorbed per unit volume of 2.0 × 10 10 (J / m 3 ) as the threshold value, and linear processing marks are formed below the threshold value, and when the threshold value is exceeded, the surface is the same as that of adjacent linear processing marks. It can be considered that the processing marks of.

[레이저 발진을 정지하는 거리][Distance to stop laser oscillation]

다음으로, 도 16a, 도 16b 및 도 16c를 이용하여, 레이저 발진을 정지하는 거리, 즉 도 15b에 있어서의 「레이저 발진 off」의 시간에 관하여 검토한다. 덧붙여, 도 16a는 레이저 발진을 정지하는 거리가 충분히 긴 경우를 도시하고, 도 16b 및 도 16c는 레이저 발진을 정지하는 거리가 비교적 짧은 경우를 도시하고 있다.Next, using FIG. 16A, FIG. 16B, and FIG. 16C, the distance which stops laser oscillation, ie, the time of "laser oscillation off" in FIG. 15B, is examined. In addition, FIG. 16A shows the case where the distance to stop laser oscillation is long enough, and FIG. 16B and FIG. 16C show the case where the distance to stop laser oscillation is relatively short.

도 16a에 도시하는 바와 같이, 레이저 발진을 재개하였을 때, 이미 형성되어 있는 선상 가공흔(10)과 레이저광(Lb)이 겹치지 않는 경우는, 이면을 기점(起点)으로 하여 가공흔이 형성되어, 다시 선상 가공흔을 형성할 수 있다.As shown in Fig. 16A, when the laser oscillation is resumed, when the already formed linear processing trace 10 and the laser beam Lb do not overlap, the processing trace is formed with the back surface as a starting point. In addition, linear process traces can be formed again.

한편, 도 16b에 도시하는 바와 같이, 레이저 발진을 재개하였을 때, 이미 형성되어 있는 레이저 가공흔(10)과 레이저광(Lb)이 겹치면, 이미 형성되어 있는 선상 가공흔(10)이 한층 더 상승할 가능성이 있다. 선상 가공흔(10)이 상승하여 기판 표면에 이르면, 표면 근방에 면상의 가공흔이 형성되는 표면 가공으로 되어, 복수의 선상 가공흔을 주기적으로 형성할 수 없다.On the other hand, as shown in FIG. 16B, when laser oscillation is resumed, if the laser processing trace 10 already formed and the laser beam Lb overlap, the linear processing trace 10 already formed will rise further. There is a possibility. When the linear processing trace 10 rises and reaches the substrate surface, surface processing is formed in which planar processing traces are formed in the vicinity of the surface, and a plurality of linear processing traces cannot be formed periodically.

덧붙여, 도 16c에 도시하는 예는, 도 16b의 예와 비교하여 레이저 발진을 정지하는 거리가 길고, 또한 도 16b의 예와 비교하여 레이저의 출력이 낮기 때문에, 이미 형성된 선상 가공흔(10)과 레이저광(Lb)의 일부가 겹치고 있지만, 이미 형성되어 있는 가공흔에서 흡수되는 레이저의 에너지가, 선상 가공흔을 형성할 수 있는 크기에 미치지 않는 경우의 예이다. 이 경우는, 이미 형성되어 있는 선상 가공흔(10)이 한층 더 상승할 일은 없다. 이 때문에, 복수의 선상 가공흔을 주기적으로 형성하기 위한 조건으로서, 이미 형성된 가공흔과 발진을 재개한 레이저광이 겹치지 않는 것이 필수의 조건은 아니다. 그리고, 레이저 발진을 재개한 후에, 이미 형성된 가공흔에 의하여 차폐(遮蔽)되지 않고 기판 이면에 이르는 레이저광이 소정의 값을 넘으면, 이미 형성된 선상 가공흔과 레이저광의 일부가 겹치고 있어도, 이면을 기점(基点)으로 하여 가공흔이 형성되어 다시 선상 가공흔이 형성된다.In addition, the example shown in FIG. 16C has a long distance for stopping laser oscillation compared with the example of FIG. 16B, and the output of the laser is low compared with the example of FIG. 16B. Although a part of laser beam Lb overlaps, it is an example in which the energy of the laser absorbed by the process mark already formed does not reach the magnitude | size which can form a linear process trace. In this case, the linear processing trace 10 already formed does not rise further. For this reason, as a condition for forming a plurality of linearly processed traces periodically, it is not an essential condition that already formed processing traces do not overlap with the laser beam which resumed oscillation. After the laser oscillation is resumed, if the laser light reaching the back surface of the substrate exceeds a predetermined value without being shielded by the already formed work mark, even if a part of the already formed linearly processed trace and the laser light overlap, the starting point is the back surface. As a base material, a process mark is formed and a linear process mark is formed again.

[진전 길이를 관리하여 선상 가공흔을 형성하는 구체 예][Specific example of managing progress length to form linear processing trace]

<예 1><Example 1>

도 17에 도시하는 바와 같은, 기판 이면으로부터 150μm, 폭 25μm의 선상 가공흔을 형성하는 경우의 가공 조건을 이하에 나타낸다.The processing conditions at the time of forming the linear process trace of 150 micrometers and width 25 micrometers from the back surface of a board | substrate as shown in FIG. 17 are shown below.

레이저 발진하는 거리 lon :25μmLaser oscillation distance l on : 25μm

레이저 발진을 정지하는 거리 loffDistance to stop laser oscillation l off

loff ≥ L/2+rtop이면, 레이저 발진을 재개하였을 때에 레이저광과 가공흔이 겹치지 않는다.When off ≥ L / 2 + r top , the laser light and the processing trace do not overlap when the laser oscillation is resumed.

L:가공흔 사이즈L : Processing mark size

rtop:가공흔 상승 정지 위치에서의 빔 반경r top : Beam radius at machining stop

도 18에서, 이면으로부터의 높이 150μm의 위치에서의 빔 반경은 4μm이기 때문에, L = 10μm의 경우, loff ≥ 9μm로 하는 것에 의하여, 복수의 선상 가공흔이 형성 가능하다.In Fig. 18, since the beam radius at the position of 150 mu m in height from the rear surface is 4 mu m, a plurality of linear processing marks can be formed by setting l off ? 9 mu m in the case of L = 10 mu m.

<예 2><Example 2>

도 19에 도시하는 바와 같은, 기판 이면으로부터 100μm, 폭 20μm의 선상 가공흔을 형성하는 경우의 가공 조건을 이하에 나타낸다.The processing conditions in the case of forming the linear processing trace of 100 micrometers and width 20 micrometers from the back surface of a board | substrate as shown in FIG. 19 are shown below.

레이저 발진하는 거리 lon :20μmLaser oscillation distance l on : 20μm

레이저 발진을 정지하는 거리 loffDistance to stop laser oscillation l off

loff ≥ L/2+rtop이면, 레이저 발진을 재개하였을 때에 레이저광과 가공흔이 겹치지 않는다.When off ≥ L / 2 + r top , the laser light and the processing trace do not overlap when the laser oscillation is resumed.

도 20으로부터, 기판 이면으로부터의 높이 100μm의 위치에서의 빔 반경은 2μm이기 때문에, L = 10μm의 경우, loff ≥ 7μm로 하는 것에 의하여, 복수의 선상 가공흔이 형성 가능하다.From FIG. 20, since the beam radius at the position of 100 micrometers in height from the back surface of a board | substrate is 2 micrometers, in case of L = 10 micrometers, several off- line process traces can be formed by setting l off more than 7 micrometers.

덧붙여, loff < L/2+rtop여도, 가공흔과 레이저광의 겹침이 충분히 작으면, 도 16c에서 도시한 바와 같이, 선상 가공흔을 형성하는 것이 가능하다.In addition, even if l < off <L / 2 + r top, if the overlap of a process trace and a laser beam is small enough, as shown in FIG. 16C, it is possible to form a linear process trace.

또한, 레이저광의 반복 주파수와 주사 속도의 비에 의하여 선상 가공흔의 기울기 θ가 변화하기 때문에, 이들 조건도 적절히 설정할 필요가 있다. 나아가, 레이저 발진을 정지하는 loff가 작을수록 단위 체적당 흡수되는 에너지가 커지기 때문에, 면상의 가공흔이 형성되지 않도록 하기 위하여, 전술의 에너지 역치를 넘지 않도록 설정할 필요가 있다.In addition, since the inclination θ of the linear processing trace changes due to the ratio of the repetition frequency of the laser beam and the scanning speed, these conditions need to be appropriately set. Furthermore, the smaller the l off for stopping the laser oscillation, the larger the absorbed energy per unit volume. Therefore, it is necessary to set it so as not to exceed the above-described energy threshold in order to prevent the surface processing traces from forming.

[레이저 발진 온, 오프의 조정에 의한 가공흔의 변화][Change of processing trace by adjustment of laser oscillation on, off]

도 21a, 도 21b 및 도 21c에, 레이저 발진 온의 거리(lon)와, 레이저 발진 오프의 거리(loff)를 여러 가지 변화시킨 경우의 선상 가공흔의 변화를 모식적으로 도시하고 있다.Figure 21a, is shown in Figure 21b and Figure 21c, the laser oscillation on the distance (l on), and a laser oscillation-off distance (l off) the change in the processing marks the line of the case where a number of changes in the Fig.

도 21a는 레이저 발진 온의 거리와 레이저 발진 오프의 거리를 함께 25μm로 한 경우에 형성되는 선상 가공흔의 모식도이다.21A is a schematic diagram of linear processing marks formed when the distance of laser oscillation on and the distance of laser oscillation off are set together to 25 µm.

도 21b는, 레이저 발진 온의 거리를 25μm로 하고, 레이저 발진 오프의 거리를 50μm로 한 경우에 형성되는 선상 가공흔의 모식도이다. 이 예에서는, 선상 가공흔의 길이는 도 21a의 경우와 마찬가지이지만, 서로 이웃하는 선상 가공흔의 간격이 넓어지고 있다. 이 때문에, 도 21a의 경우와 비교하여 기판 전체로서의 개질 영역은 좁고, 분단 공정에 있어서, 도 21a의 경우에 비교하여 큰 힘이 필요하게 된다.21B is a schematic diagram of linear processing marks formed when the distance of laser oscillation on is 25 µm and the distance of laser oscillation off is 50 µm. In this example, the length of the linearly processed traces is the same as in the case of Fig. 21A, but the interval between the linearly processed traces adjacent to each other is widened. For this reason, compared with the case of FIG. 21A, the modified area | region as a whole board | substrate is narrow, and a big force is needed in a division process compared with the case of FIG. 21A.

도 21c는, 레이저 발진 온의 거리를 12.5μm로 하고, 레이저 발진 오프의 거리를 25μm로 한 경우에 형성되는 선상 가공흔의 모식도이다. 이 예에서는, 선상 가공흔의 길이가 도 21a의 경우에 비교하여 짧아져 있다. 또한, 서로 이웃하는 선상 가공흔의 간격은 도 21a의 경우와 마찬가지이다. 이 예에 있어서는, 도 21b와 마찬가지로, 도 21a의 경우에 비교하여 기판 전체로서의 개질 영역은 좁고, 분단 공정에 있어서, 도 21a의 경우에 비교하여 큰 힘이 필요하게 된다.21C is a schematic diagram of linear processing marks formed when the distance of laser oscillation on is 12.5 µm and the distance of laser oscillation off is 25 µm. In this example, the length of the linear processing marks is shorter than in the case of FIG. 21A. In addition, the space | interval of the linear processing trace adjacent to each other is the same as that of the case of FIG. In this example, similarly to Fig. 21B, the modified region as the whole substrate is narrower than in the case of Fig. 21A, and a large force is required in the dividing step as compared with the case of Fig. 21A.

[정리][theorem]

이상을 정리하면, 제2 레이저 스크라이브 방법에 있어서, 사파이어 기판의 내부에, 주기적인 선상 가공흔을 형성하기 위해서는, 이하의 조건에서 가공하는 것이 필요하다.In summary, in the second laser scribing method, in order to form a periodic linear processing mark inside the sapphire substrate, it is necessary to process under the following conditions.

(1) 투과성의 펄스 레이저를 기판에 조사할 것.(1) Irradiate the substrate with a transmissive pulsed laser.

(2) 레이저 펄스를 주사 방향에 있어서 오버랩시킬 것.(2) The laser pulses should overlap in the scanning direction.

(3) 선상 가공흔의 기점(起点)에서, 단위 시간당의 빔 강도가 8.8 × 1012W/m2 이상일 것.(3) The beam intensity per unit time should be 8.8 × 10 12 W / m 2 or more at the starting point of the linear processing mark.

(4) 선상 가공흔이 기판 표면에 도달할 때까지, 레이저 발진을 정지시키고, 빔 강도가 8.8 × 1012W/m2를 하회하도록 할 것.(4) Stop the laser oscillation until the linear processing trace reaches the substrate surface so that the beam intensity is less than 8.8 × 10 12 W / m 2 .

(5) 단위시간에 있어서 단위 체적당 흡수되는 에너지가, 2.0 × 1010(J/m3) 이하일 것.(5) The energy absorbed per unit volume in unit time should be 2.0 × 10 10 (J / m 3 ) or less.

이상과 같은 조건에서 사파이어 기판을 가공하는 것에 의하여, 분단 예정 라인을 따라 주기적인 선상 가공흔을 형성할 수 있다. 특히, 선상 가공흔이 소망의 위치까지 진전하였을 때에 레이저 발진을 정지하여 선상 가공흔의 진전을 정지시키기 때문에, 면상의 가공흔이 형성되는 것을 방지하고, 확실히 복수의 선상 가공흔을 형성할 수 있다. 또한, 선상 가공흔의 진전 위치를 임의로 제어할 수 있다.By processing a sapphire substrate on the conditions mentioned above, a periodic linear process trace can be formed along a division planned line. In particular, since the laser oscillation is stopped and the progress of the linear processing trace is stopped when the linear processing trace advances to a desired position, the formation of a planar processing trace can be prevented, and a plurality of linear processing traces can be surely formed. . Moreover, the advance position of a linear process trace can be arbitrarily controlled.

그리고, 이상과 같은 선상 가공흔을 형성하는 것에 의하여, 기판의 강도를 현저하게 열화시키는 일 없이, 후공정에서의 분단을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 가공흔 면적을 작게 억제할 수 있기 때문에, 사파이어 기판의 품질의 열화를 억제할 수 있어, 최종 제품으로서 예를 들어 발광 다이오드를 형성한 경우에는, 발광 효율이 좋은 소자를 형성할 수 있다.And by forming the above-mentioned linear process trace, the division | segmentation in a post process can be performed easily, without remarkably degrading the intensity | strength of a board | substrate. In addition, since the processing trace area can be reduced to a small extent, deterioration of the quality of the sapphire substrate can be suppressed, and when a light emitting diode is formed as a final product, for example, an element having good luminous efficiency can be formed.

V:레이저 스크라이브 방법 (3)V : Laser scribe method (3)

예를 들어 발광 다이오드에 있어서는, 사파이어 기판 상에 반도체가 적층되어 소자가 형성되어 있다. 이와 같은 발광 다이오드에 대하여, 제2 레이저 스크라이브 방법을 적용하는 경우, 소자에 데미지를 주지 않기 위하여, 소자가 형성되어 있지 않은 표면으로부터 레이저광이 조사되게 된다. 그러면, 제2 방법에서는, 소자가 형성된 이면에, 선상 가공흔의 기점(起点)으로 되는 개질 영역이 형성되게 된다. 이 경우, 기판의 이면에 형성된 소자가, 데미지를 입을 가능성이 있다.For example, in a light emitting diode, a semiconductor is laminated on a sapphire substrate to form an element. When the second laser scribing method is applied to such a light emitting diode, laser light is irradiated from the surface where the device is not formed so as not to damage the device. Then, in the second method, a modified region serving as a starting point of the linear processing trace is formed on the back surface on which the element is formed. In this case, the element formed on the back surface of the substrate may be damaged.

그래서, 제3 레이저 스크라이브 방법에서는, 기판의 표면 및 이면으로부터 떨어진 내부에 개질층을 형성하여, 이 기판 내부의 개질층을 기점(起点)으로 하여 선상 가공흔을 형성하도록 하고 있다.Therefore, in the third laser scribing method, a modified layer is formed inside the substrate and separated from the front and rear surfaces thereof, and the linearly processed traces are formed using the modified layer inside the substrate as a starting point.

이 레이저 스크라이브 방법은 이하와 같다. 덧붙여, 레이저 가공 장치의 구성은 제2 레이저 스크라이브 방법의 경우와 마찬가지이다.This laser scribe method is as follows. In addition, the structure of a laser processing apparatus is the same as that of the 2nd laser scribe method.

우선, 레이저 광선 발진 유닛(6)에 있어서, 레이저광의 출력 파워 등의 가공 조건을 제어한다. 그리고, 이 레이저광을 기판(2)에 조사하여, 기판(2)의 표면 및 이면으로부터 떨어진 내부에, 개질 영역을 형성한다. 덧붙여, 레이저광은 기판을 투과하는 투과형의 레이저이다. 나아가, 이 레이저광을 분단 예정 라인을 따라 주사한다. 이것에 의하여, 기판 내부에, 분단 예정 라인을 따른 개질층이 형성된다.First, in the laser beam oscillation unit 6, processing conditions, such as the output power of a laser beam, are controlled. The laser beam is then irradiated onto the substrate 2 to form a modified region in the interior away from the front surface and the rear surface of the substrate 2. In addition, a laser beam is a transmission laser which permeate | transmits a board | substrate. Furthermore, this laser beam is scanned along the line to be divided. As a result, a modified layer along the division scheduled line is formed inside the substrate.

기판 내부에 형성된 개질층의 구체 예는, 도 3a 및 도 3b와 마찬가지이다.The specific example of the modified layer formed in the inside of a board | substrate is the same as that of FIG. 3A and 3B.

이상과 같이 하여 기판 내부에 개질층이 형성된 이후의 처리는, 제2 레이저 스크라이브 방법과 마찬가지이다. 즉, 기판 내부에 형성된 개질층을 기점(起点)으로 하여, 복수의 선상 가공흔이 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성된다. 도 22에 이 제3 방법에 의하여 형성된 개질층 M과, 복수의 선상 가공흔(10)을 모식적으로 도시하고 있다. 덧붙여, 도 22에 있어서, 「on」은 레이저 발진 온의 거리(시간)를, 「off」는 레이저 발진 오프의 거리(시간)를 도시하고 있다.The processing after the modified layer is formed in the substrate as described above is the same as in the second laser scribe method. That is, a plurality of linearly processed traces are periodically formed along the division scheduled line with the modified layer formed inside the substrate as a starting point. In FIG. 22, the modified layer M formed by this 3rd method, and several linear process trace 10 are shown typically. In addition, in FIG. 22, "on" shows the distance (time) of laser oscillation on, and "off" shows the distance (time) of laser oscillation off.

이상과 같이 하여, 기판 내부에 복수의 선상 가공흔(10)이 형성된 후는, 이 선상 가공흔(10)이 형성된 부분에 휨 응력을 더하는 것에 의하여, 스크라이브 라인을 따라 용이하게 웨이퍼(1)를 분단할 수 있다.After the plurality of linear processing marks 10 are formed in the substrate as described above, the wafer 1 is easily moved along the scribe line by adding a bending stress to the portion where the linear processing marks 10 are formed. It can be divided.

이 제3 방법에서는, 적은 개질 영역에서 스크라이브 라인을 형성할 수 있기 때문에, 최종적인 제품의 품질 및 강도 열화를 억제할 수 있다. 또한, 후공정에서의 분단에 있어서 비교적 용이하게 분단할 수 있다. 또한, 개질층은 기판 내부에 형성되어, 선상 가공흔은 이 개질층을 기점(基点)으로 하여 진전하기 때문에, 기판의 이면에 소자가 형성되어 있는 경우에, 소자에 주는 데미지를 억제할 수 있다.In this third method, since a scribe line can be formed in a small modification area, deterioration in quality and strength of the final product can be suppressed. In addition, it can segment relatively easily in the division | segmentation in a post process. In addition, since the modified layer is formed inside the substrate, and the linearly processed traces are advanced from the modified layer as a starting point, damage to the element can be suppressed when the element is formed on the back surface of the substrate. .

[다른 실시예][Other Embodiments]

본 발명은 이상과 같은 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 범위를 일탈하는 것 없이 여러 가지의 변형 또는 수정이 가능하다.The present invention is not limited to the above embodiments, and various variations or modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

상기의 제1 공정 및 제2 공정의 구체 예에서는, 각 공정에서 레이저광의 파장을 바꾸고 있지만, 양 공정에서 같은 파장으로 하는 것이 바람직한 것은 물론이다.Although the wavelength of a laser beam is changed in each process in the specific example of said 1st process and 2nd process, it is a matter of course that it is preferable to set it as the same wavelength in both processes.

상기 실시예에서는, 웨이퍼를 구성하는 기판으로서, 사파이어 기판을 예로 들어 설명하였지만, 다른 취성 재료 기판에 있어서도 본 발명을 마찬가지로 적용할 수 있다. 다만, 역치는 기판 재질에 따라서 다르다.In the above embodiment, the sapphire substrate has been described as an example of the substrate constituting the wafer, but the present invention can be similarly applied to other brittle material substrates. However, the threshold varies depending on the substrate material.

2 : 사파이어 기판
4 : 분단 예정 라인
10 : 레이저 가공흔
M, M1~M3 : 개질층
2: sapphire substrate
4: line to be divided
10: laser processing mark
M, M1 ~ M3: modified layer

Claims (12)

펄스 레이저광을 취성(脆性) 재료 기판에 조사(照射)하여 분단 예정 라인을 따라 스크라이브(scribe)하는 레이저 스크라이브 방법이고,
펄스 레이저광을 취성 재료 기판에 조사하는 것과 함께, 상기 분단 예정 라인을 따라 주사(走査)하고, 상기 취성 재료 기판의 표면 및 이면으로부터 떨어진 내부에, 상기 분단 예정 라인을 따른 개질층을 형성하는 제1 공정과,
빔 강도가 조정된 펄스 레이저광을 상기 취성 재료 기판의 표면 측으로부터 조사하는 것과 함께, 상기 펄스 레이저광의 초점 위치의 높이를 고정하고 분단 예정 라인을 따라 주사하여, 먼저 조사된 펄스 레이저광에 의하여 형성된 가공흔에 겹치는 위치에 다음의 펄스 레이저광을 반복 조사하는 것에 의하여, 상기 개질층을 기점(起点)으로 하여 상기 취성 재료 기판의 표면을 향하여, 상기 취성 재료 기판의 표면에 도달하지 않는 깊이까지 진행하는 복수의 선상(線狀) 가공흔(加工痕)을 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성하는 제2 공정
을 구비한 레이저 스크라이브 방법.
A laser scribing method of irradiating a pulsed laser light to a brittle material substrate and scribing along a scheduled line for dividing,
And irradiating a pulsed laser beam to the brittle material substrate, and scanning along the division scheduled line, and forming a modified layer along the division scheduled line in the interior away from the front and back surfaces of the brittle material substrate. 1 process,
In addition to irradiating the pulsed laser light whose beam intensity is adjusted from the surface side of the brittle material substrate, the height of the focal position of the pulsed laser light is fixed and scanned along the predetermined division line, thereby formed by the previously irradiated pulsed laser light. By repeatedly irradiating the next pulsed laser light at a position overlapping the processing mark, the modified layer is set as a starting point toward the surface of the brittle material substrate and proceeds to a depth not reaching the surface of the brittle material substrate. A second step of periodically forming a plurality of linear processing traces to be formed along a scheduled line for dividing
Laser scribe method having a.
제1항에 있어서,
상기 제 2 공정에서는, 레이저광의 빔 강도가, 상기 개질층에서 8.8 × 1012W/m2를 넘고, 표면까지의 기판 내부에 있어서 8.8 × 1012W/m2를 하회(下廻)하도록 조절되는, 레이저 스크라이브 방법.
The method of claim 1,
In the second step, control of the laser light beam intensity, exceeds 8.8 × 10 12 W / m 2 in the modified layer, to 8.8 × 10 12 W / m 2 to fall below (下廻) in the substrate to the surface Laser scribe method.
제2항에 있어서,
상기 제2 공정에서는, 취성 재료 기판에 있어서, 단위 체적당 흡수되는 에너지가 2.0 × 1010J/m3 이하가 되도록 레이저 조사 및 주사 조건이 조절되는, 레이저 스크라이브 방법.
3. The method of claim 2,
In the second step, in the brittle material substrate, laser irradiation and scanning conditions are adjusted so that the energy absorbed per unit volume is 2.0 × 10 10 J / m 3 or less.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 취성 재료는 사파이어인, 레이저 스크라이브 방법.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
And the brittle material is sapphire.
펄스 레이저광을 취성 재료 기판에 조사하여 스크라이브하는 레이저 스크라이브 방법이고,
빔 강도가 조정된 펄스 레이저광을, 취성 재료 기판에 조사하는 것과 함께 초점 위치의 높이를 고정하고 분단 예정 라인을 따라 주사하는 것에 의하여, 먼저 조사된 펄스 레이저광에 의하여 형성된 가공흔에 겹치는 위치에 다음의 펄스 레이저광을 반복 조사하는 것에 의하여 취성 재료 기판의 두께 방향으로 진전하는 선상의 레이저 가공흔을 형성하는 제1 공정과,
상기 선상의 레이저 가공흔이 기판 두께 방향에 있어서 소정의 위치까지 진전하였을 때, 상기 펄스 레이저광의 취성 재료 기판으로의 반복 조사를 정지하는 제2 공정과,
상기 펄스 레이저광의 취성 재료 기판으로의 조사가 정지된 상태에서, 상기 주사에 의하여 상기 펄스 레이저광의 조사 위치가 주사 방향으로 소정 거리 이동되었을 때, 상기 펄스 레이저광의 취성 재료 기판으로의 조사를 재개하는 제3 공정과,
상기 제1 공정, 상기 제2 공정, 및 상기 제3 공정을 반복하여 실행하는 것에 의하여, 복수의 선상의 레이저 가공흔을 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성하는,
레이저 스크라이브 방법.
A laser scribing method of irradiating a pulsed laser light to a brittle material substrate and scribing,
By irradiating the pulsed laser light whose beam intensity is adjusted to the brittle material substrate, and fixing the height of the focus position and scanning along the line to be divided, the position overlapped with the processing trace formed by the first irradiated pulsed laser light. A first step of forming a linear laser processed trace that advances in the thickness direction of the brittle material substrate by repeatedly irradiating the next pulsed laser light,
A second step of stopping the repeated irradiation of the pulsed laser beam onto the brittle material substrate when the linear laser processing trace has advanced to a predetermined position in the substrate thickness direction;
A method for resuming the irradiation of the pulsed laser beam to the brittle material substrate when the irradiation position of the pulsed laser beam is moved a predetermined distance in the scanning direction by the scanning while the irradiation of the pulsed laser beam to the brittle material substrate is stopped; With 3 processes,
By repeatedly performing the said 1st process, the said 2nd process, and the said 3rd process, a plurality of linear laser processing traces are formed periodically along a division scheduled line,
Laser scribe method.
제5항에 있어서,
상기 제3 공정은, 상기 펄스 레이저광의 조사 위치가, 이미 형성된 레이저 가공흔과 겹치지 않는 위치까지 이동되었을 때에 실행되는, 레이저 스크라이브 방법.
The method of claim 5,
The said 3rd process is a laser scribe method performed when the irradiation position of the said pulsed laser beam is moved to the position which does not overlap with the laser processing trace already formed.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 레이저광은, 선상의 레이저 가공흔의 기점(起点)이 취성 재료 기판의 이면으로 되도록 조사 조건이 설정되는, 레이저 스크라이브 방법.
The method according to claim 5 or 6,
The said laser beam is a laser scribe method in which irradiation conditions are set so that the origin of a linear laser processing trace may become the back surface of a brittle material substrate.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 레이저광은, 선상의 레이저 가공흔의 기점(起点)이 취성 재료 기판의 이면 및 표면으로부터 떨어진 기판 내부로 되도록 조사 조건이 설정되는, 레이저 스크라이브 방법.
The method according to claim 5 or 6,
Irradiation conditions are set so that the said laser beam may be set so that the origin of a linear laser processing trace may become inside the board | substrate which is separated from the back surface and the surface of a brittle material substrate.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 레이저광은, 빔 강도가, 취성 재료 기판에 있어서의 선상 가공흔 형성 예정 영역에서 8.8 × 1012W/m2를 넘도록 조절되는, 레이저 스크라이브 방법.
The method according to claim 5 or 6,
The said laser beam is a laser scribing method in which the beam intensity is adjusted so that it may exceed 8.8 * 10 <12> W / m <2> in the planar process trace formation area | region in a brittle material board | substrate.
제9항에 있어서,
상기 레이저광은, 취성 재료 기판에 있어서, 단위 체적당 흡수되는 에너지가 2.0 × 1010J/m3 이하가 되도록 조사 및 주사 조건이 조절되는, 레이저 스크라이브 방법.
10. The method of claim 9,
The laser scribing method of the said laser beam is irradiated and a scanning condition adjusted so that the energy absorbed per unit volume may be 2.0 * 10 <10> J / m <3> or less in a brittle material substrate.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 취성 재료는 사파이어인, 레이저 스크라이브 방법.
The method according to claim 5 or 6,
And the brittle material is sapphire.
펄스 레이저광을 취성 재료 기판에 조사하여, 취성 재료 기판을 분단 예정 라인을 따라 스크라이브하는 레이저 가공 장치이고,
레이저 광선 발진기와, 레이저 광선의 빔 강도를 조정하는 레이저 제어부를 포함하며, 펄스 레이저광을 출사(出射)하는 레이저 광선 발진 유닛과,
상기 레이저 광선 발진 유닛으로부터 출사되는 레이저광을 소정의 방향으로 유도하기 위한 전송 광학계와,
상기 전송 광학계로부터의 레이저광을 집광시키기 위한 집광 렌즈와,
상기 집광 렌즈로부터의 레이저 광선에 대하여 수직인 면 내에서 상대 이동이 가능하고, 상기 집광 렌즈로부터의 레이저광이 조사되는 취성 재료 기판을 재치(載置)하기 위한 테이블과,
상기 집광 렌즈로부터의 레이저 광선과 상기 테이블을 상대 이동시키는 이동 제어부와,
상기 레이저 제어부 및 상기 이동 제어부를 제어하여, 상기 테이블에 재치된 취성 재료 기판의 두께 방향으로 연장되는 복수의 선상의 레이저 가공흔을 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성하는 가공 제어부
를 구비하고,
상기 가공 제어부는,
빔 강도가 조정된 펄스 레이저광을, 취성 재료 기판에 조사하는 것과 함께 초점 위치의 높이를 고정하고 분단 예정 라인을 따라 주사하는 것에 의하여, 먼저 조사된 펄스 레이저광에 의하여 형성된 가공흔에 겹치는 위치에 다음의 펄스 레이저광을 반복 조사하는 것에 의하여 취성 재료 기판의 두께 방향으로 진전하는 선상의 레이저 가공흔을 형성하는 제1 기능과,
상기 선상의 레이저 가공흔이 기판 두께 방향에 있어서 소정의 위치까지 진전하였을 때, 상기 펄스 레이저광의 취성 재료 기판으로의 반복 조사를 정지하는 제2 기능과,
상기 펄스 레이저광의 취성 재료 기판으로의 조사가 정지된 상태에서, 상기 주사에 의하여 상기 펄스 레이저광의 조사 위치가 주사 방향으로 소정 거리 이동되었을 때, 상기 펄스 레이저광의 취성 재료 기판에의 조사를 재개하는 제3 기능
을 구비하고,
상기 각 기능을 반복하여 실행하는 것에 의하여, 복수의 선상의 레이저 가공흔을 분단 예정 라인을 따라 주기적으로 형성하는,
레이저 가공 장치.
It is a laser processing apparatus which irradiates a brittle material board | substrate to a brittle material board | substrate, and scribes a brittle material board | substrate along the dividing line.
A laser beam oscillator comprising a laser beam oscillator, a laser controller for adjusting the beam intensity of the laser beam, and emitting a pulsed laser light;
A transmission optical system for guiding the laser light emitted from the laser beam oscillation unit in a predetermined direction;
A condenser lens for condensing laser light from the transmission optical system;
A table for mounting relative to a brittle material substrate to which relative movement is possible in a plane perpendicular to the laser beam from the condensing lens and to which the laser light from the condensing lens is irradiated;
A movement control unit for relatively moving the laser beam from the condensing lens and the table;
The processing control part which controls the said laser control part and the said moving control part, and periodically forms along the division | segmentation line the several linear laser processing trace extended in the thickness direction of the brittle material board | substrate mounted on the said table.
And,
Wherein the machining control unit comprises:
By irradiating the pulsed laser light whose beam intensity is adjusted to the brittle material substrate, and fixing the height of the focus position and scanning along the line to be divided, the position overlapped with the processing trace formed by the first irradiated pulsed laser light. 1st function which forms the linear laser processing trace which advances in the thickness direction of a brittle material board | substrate by repeatedly irradiating the following pulse laser beam,
A second function of stopping the repeated irradiation of the pulsed laser beam onto the brittle material substrate when the linear laser processing trace has advanced to a predetermined position in the substrate thickness direction;
An irradiating of the pulsed laser light to the brittle material substrate when the irradiation position of the pulsed laser light is moved a predetermined distance in the scanning direction by the scanning while the irradiation of the pulsed laser light to the brittle material substrate is stopped; 3 functions
And,
By repeatedly performing the above functions, a plurality of linear laser processing traces are periodically formed along the division scheduled line,
Laser processing apparatus.
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