KR20140070336A - 패턴이 있는 기판의 분할 방법 - Google Patents

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KR20140070336A
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유마 이와츠보
이쿠요시 나카타니
쇼헤이 나가토모
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미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 반사막으로서 금속막을 갖는 패턴이 있는 기판을 양호하게 분할할 수 있는 방법을 제공한다.
(해결 수단)
단위 디바이스 패턴의 형성면과 반대측의 주면에, 상이한 2개의 산화막을 반복해 교대로 적층하여 이루어지는 다층막과, 금속막을 적층하여 이루어지는 패턴이 있는 기판을 분할하는 방법이, 선단(先端)에 날끝을 구비하는 툴의 선단을 다층막과 금속막과의 계면의 높이에 위치시킨 상태에서, 툴을 패턴이 있는 기판에 대하여 상대적으로 이동시킴으로써, 패턴이 있는 기판에 미리 정해진 가공 예정선을 따라 금속막만을 제거하여 가공 홈을 형성하는 금속막 제거 공정과, 가공 예정선을 따라, 개개의 단위 펄스광에 의해 패턴이 있는 기판에 형성되는 가공 흔적이 가공 홈에 있어서 이산적으로 위치하도록 레이저광을 조사하고, 각 가공 흔적으로부터 균열을 신전(伸展)시키는 균열 신전 가공 공정과, 균열 신전 후의 패턴이 있는 기판을 가공 예정선을 따라 브레이크하는 브레이크 공정을 구비하도록 했다.

Description

패턴이 있는 기판의 분할 방법{METHOD OF DIVIDING SUBSTRATE WITE PATTERN}
본 발명은, 기판 상에 복수의 단위 패턴을 2차원적으로 반복해 배치하여 이루어지는 패턴이 있는 기판을 분할하는 가공 방법에 관한 것으로, 특히, 다층막과 금속막으로 이루어지는 반사 방지막을 구비하는 패턴이 있는 기판을 분할하는 방법에 관한 것이다.
LED 소자는, 예를 들면 사파이어 단결정 등의 기판(웨이퍼, 모기판) 상에 LED 소자의 단위 패턴을 2차원적으로 반복 형성하여 이루어지는 패턴이 있는 기판(LED 패턴이 있는 기판)을, 격자 형상으로 형성된 스트리트(street)라고 칭해지는 분할 예정 영역에서 분할하여, 개편화(個片化)(칩화)하는 프로세스로 제조된다. 여기에서, 스트리트란, 분할에 의해 LED 소자가 되는 2개의 부분의 간극(gap) 부분인 협폭(狹幅)의 영역이다.
이러한 분할을 위한 수법으로서, 펄스폭이 psec 오더의 초단(超短) 펄스광인 레이저광을, 개개의 단위 펄스광의 피(被)조사 영역이 가공 예정선을 따라 이산(離散)적으로 위치하는 조건으로 조사함으로써, 가공 예정선(통상은 스트리트 중심 위치)을 따라 분할을 위한 기점을 형성하는 수법이 이미 공지(公知)되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 특허문헌 1에 개시된 수법에 있어서는, 각각의 단(單)펄스광의 피조사 영역에 있어서 형성되는 가공 흔적의 사이에 벽개(cleavage)나 열개(parting)에 의한 균열 신전(伸展)(크랙 신전)이 발생하고, 이러한 균열을 따라 기판을 분할함으로써, 개편화가 실현된다.
일본공개특허공보 2011-131256호
전술한 바와 같은 패턴이 있는 기판 중에는, 분할에 의해 얻어진 LED 소자의 단면(端面)이 되는 면에, 소자 내부에서 발광한 레이저광을 반사시키는 반사막을 형성한 것이 있다. 이러한 반사막은 통상, 단위 패턴이 형성된 면과는 반대측의 면에 형성된다. 반사막으로서는, 예를 들면 TiO2의 박막층과 SiO2의 박막층이 반복하여 교대로 적층된 DBR이라고 불리는 다층막이나, Al, Ag, Au 등의 금속막이나, 혹은, 반사 효율을 보다 높이기 위해, DBR의 위에 금속막을 형성한 복합 구성인 것 등이 일반적이다.
이러한, 반사막을 구비한 패턴이 있는 기판을, 전술한 바와 같은 레이저광의 조사에 의해 분할하고자 하는 경우, 단위 패턴에 대한 레이저광의 조사를 피하기 위해, 반사막의 측을 레이저광의 피조사면으로 하고 싶다는 요청이 일반적으로 있다. 그러나, 반사막이 금속막을 포함하여 구성되어 있는 경우, 당해 금속막을 피조사면으로 하여 금속막에 있어서 레이저광이 흡수되어 버려, 양호한 분할을 행하는 것이 곤란하다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 반사막으로서 금속막을 갖는 패턴이 있는 기판을 양호하게 분할할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1의 발명은, 단결정 기판 상에 복수의 단위 디바이스 패턴을 2차원적으로 반복해 배치하여 이루어지는 패턴이 있는 기판을 분할하여 개편화하는 방법으로서, 상기 패턴이 있는 기판이, 상기 단결정 기판에 있어서 상기 단위 디바이스 패턴의 형성면과 반대측의 주면에, 상이한 2개의 산화막을 반복해 교대로 적층하여 이루어지는 다층막과, 금속막을 적층하여 이루어지는 것이며, 선단(先端)에 날끝을 구비하는 툴의 상기 선단을 상기 다층막과 상기 금속막과의 계면의 높이에 위치시킨 상태에서, 상기 툴을 상기 패턴이 있는 기판에 대하여 상대적으로 이동시킴으로써, 상기 패턴이 있는 기판에 미리 정해진 가공 예정선을 따라 상기 금속막만을 제거하여 가공 홈을 형성하는 금속막 제거 공정과, 상기 금속막이 제거된 후의 상기 패턴이 있는 기판에 대하여, 상기 가공 예정선을 따라, 개개의 단위 펄스광에 의해 상기 패턴이 있는 기판에 형성되는 가공 흔적이 상기 가공 홈에 있어서 이산적으로 위치하도록 레이저광을 조사하여, 각각의 상기 가공 흔적으로부터 상기 패턴이 있는 기판에 균열을 신전시키는 균열 신전 가공 공정과, 상기 균열 신전 가공 공정을 거친 상기 패턴이 있는 기판을 상기 가공 예정선을 따라 브레이크하는 브레이크 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
청구항 2의 발명은, 청구항 1에 기재된 패턴이 있는 기판의 분할 방법으로서, 상기 균열 신전 가공 공정에 있어서는, 상기 가공 홈이 형성되어 있는 개소의 바로 아래 그리고 상기 단결정 기판의 내부로써 그의 두께 방향에 있어서 상기 다층막과의 계면 위치로부터 수㎛의 범위 내에, 상기 레이저광의 초점을 위치시키는 것을 특징으로 한다.
청구항 3의 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 패턴이 있는 기판의 분할 방법으로서, 상기 금속막 제거 공정에 있어서는, 상기 툴로부터 상기 패턴이 있는 기판에 대하여 0.5N 이상 1.0N 이하의 하중을 부여하면서 상기 툴을 이동시켜, 상기 금속막을 제거하는 것을 특징으로 한다.
청구항 4의 발명은, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나에 기재된 패턴이 있는 기판의 분할 방법으로서, 상기 툴이, 상기 선단에 평탄한 직사각형 형상의 미소면(微小面)인 랜드(land)를 구비하고, 상기 금속막 제거 공정에 있어서는, 상기 랜드가 상기 툴의 최하단부가 되고, 그리고, 그의 길이 방향이 상기 툴의 상대 이동 방향과 합치하도록, 상기 툴을 이동시키는 것을 특징으로 한다.
청구항 5의 발명은, 청구항 4에 기재된 패턴이 있는 기판의 분할 방법으로서, 상기 랜드와 상기 금속막 제거 공정에 있어서의 상기 툴의 상기 상대 이동 방향 전면(前面)과 이루는 각을 부착각으로 하고, 상기 랜드와 이에 연속한 상기 툴의 길이 방향 최하단면과 이루는 각을 랜드각으로 할 때, 상기 상대 이동 방향에 있어서의 랜드 길이가 1㎛ 이상 15㎛ 이하이고, 상기 부착각은 50° 이상 80°이고, 랜드각은 10° 이상 20°인 것을 특징으로 한다.
청구항 1 내지 청구항 5의 발명에 의하면, 단결정 기판의 바로 위에 다층막과 금속막으로 이루어지는 반사막을 구비하는 패턴이 있는 기판을 개편화하기 위한 분할 가공을, 레이저광에 의한 균열 신전 가공에 의해 행하고자 하는 경우에, 이러한 균열 신전 가공에 앞서, 가공 예정선이 있는 곳에 위치하는 금속막만을 미리 제거하여 다층막을 노출시켜 두도록 함으로써, 양호한 개편화가 실현된다.
도 1은 패턴이 있는 기판(W)의 개략 평면도 및 부분 확대도이다.
도 2는 패턴이 있는 기판(W)의 Y방향으로 수직인 단면도이다.
도 3은 패턴이 있는 기판(W)의 분할 가공의 프로세스를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 균열 신전 가공까지를 행한 후의 패턴이 있는 기판(W)의 광학 현미경상(像)이다.
도 5는 도 4에 나타낸 패턴이 있는 기판(W)을 브레이크 가공에 제공한 후의 단면(斷面)에 대한 광학 현미경상이다.
도 6은 금속막(F2)의 박리 제거에 이용하는 홈 가공 툴(TL)의 개략도 및 그의 선단부(TL1)를 확대하여 나타내는 도면이다.
도 7은 패턴이 있는 기판(W)의 금속막(F2)을 박리했을 때의, 박리 후의 기판 상면을 촬상한 광학 현미경상이다.
도 8은 홈 가공 장치(100)를 예시하는 도면이다.
도 9는 균열 신전 가공에 있어서의 레이저광(LB)의 조사 실시 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 레이저 가공 장치(200)의 구성을 개략적으로 나타내는 개략도이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
＜패턴이 있는 기판＞
우선, 본 실시 형태에 있어서의 분할 대상인 패턴이 있는 기판(W)에 대해서 설명한다. 도 1은, 패턴이 있는 기판(W)의 개략 평면도 및 부분 확대도이다. 도 2는, 패턴이 있는 기판(W)의 Y방향으로 수직인 단면도이다.
패턴이 있는 기판(W)이란, 예를 들면 사파이어 등의 단결정 기판(웨이퍼, 모기판)(W1)의 한쪽 주면(主面) 상에, 소정의 디바이스 패턴을 적층 형성하여 이루어지는 것이다. 디바이스 패턴은, 개편화된 후에 각각이 1개의 디바이스 칩을 이루는 복수의 단위 패턴(UP)을 2차원적으로 반복하여 배치한 구성을 갖는다. 예를 들면, LED 소자 등의 광학 디바이스나 전자 디바이스가 되는 단위 패턴(UP)이 2차원적으로 반복된다.
또한, 패턴이 있는 기판(W)은 평면에서 보아 대략 원형 형상을 이루고 있지만, 외주의 일부에는 직선 형상의 오리엔테이션 플랫(OF)이 구비되어 있다. 본 실시 형태에서는, 패턴이 있는 기판(W)의 면 내에 있어서 오리엔테이션 플랫(OF)의 연재(extending) 방향을 X방향이라고 칭하고, X방향에 직교하는 방향을 Y방향이라고 칭하는 것으로 한다.
단결정 기판(W1)으로서는, 70㎛∼200㎛의 두께를 갖는 것이 이용된다. 100㎛ 두께의 사파이어 단결정을 이용하는 것이 적합한 일 예이다. 또한, 디바이스 패턴은 통상, 수㎛ 정도의 두께를 갖도록 형성된다. 또한, 디바이스 패턴은 요철을 갖고 있어도 좋다.
예를 들면, LED칩 제조용의 패턴이 있는 기판(W)이면, GaN(질화 갈륨)를 비롯한 Ⅲ족 질화물 반도체로 이루어지는, 발광층 그 외의 복수의 박막층을, 사파이어 단결정의 위에 에피택셜 형성하고, 또한, 당해 박막층의 위에, LED 소자(LED칩)에 있어서 통전 전극을 구성하는 전극 패턴을 형성함으로써 구성되어 이루어진다.
또한, 패턴이 있는 기판(W)의 형성에 있어서, 단결정 기판(W1)으로서, 주면 내에 있어서 오리엔테이션 플랫에 수직인 Y방향을 축으로 하여 c면이나 a면 등의 결정면의 면방위를 주면 법선 방향에 대하여 몇 도 정도 경사(傾斜)시킨, 소위 오프각을 부여한 기판(오프 기판이라고도 칭함)을 이용하는 실시 형태라도 좋다.
개개의 단위 패턴(UP)의 경계 부분인 협폭의 영역은 스트리트(ST)라고 칭해진다. 스트리트(ST)는, 패턴이 있는 기판(W)의 분할 예정 위치로서, 후술하는 실시 형태에서 레이저광이 스트리트(ST)를 따라 조사됨으로써, 패턴이 있는 기판(W)은 개개의 디바이스 칩으로 분할된다. 스트리트(ST)는, 통상, 수십 ㎛ 정도의 폭으로, 디바이스 패턴을 평면에서 본 경우에 격자 형상을 이루도록 설정된다. 단, 스트리트(ST)의 부분에 있어서 단결정 기판(W1)이 노출되어 있을 필요는 없고, 스트리트(ST)의 위치에 있어서도 디바이스 패턴을 이루는 박막층이 연속하여 형성되어 있어도 좋다.
한편, 도 2에 나타내는 바와 같이, 단결정 기판(W1)의, 단위 패턴(UP)이 형성되어 있지 않은 쪽의 주면에는, 반사막(F)의 적어도 한쪽이 형성되는 경우가 있다. 본 실시 형태에 있어서, 반사막(F)은, 단결정 기판(W1)의 바로 위에 형성된 다층막(F1)과, 당해 다층막(F1)의 위에 형성된 금속막(F2)으로 이루어지는 것으로 한다.
다층막(F1)은, DBR이라고도 칭해지는, 예를 들면 각각 수십 ㎚∼수백 ㎚ 정도의 두께의 TiO2의 박막층과 SiO2의 박막층이 수십층 정도 반복해 교대로 적층되어 이루어지는, 수㎛ 정도의 두께를 갖는 부위이다.
또한, 금속막(F2)은, Al, Ag, Au 등으로 이루어지고, 수십 ㎚∼수백 ㎚ 정도의 두께를 갖는다.
＜패턴이 있는 기판의 분할 가공의 개략＞
다음으로, 전술한 구성의 패턴이 있는 기판(W)을 스트리트(ST)를 따라 분할하는 처리의 흐름에 대해서 설명한다. 이러한 분할은, 통상, 각각의 스트리트(ST)의 중심 위치를 지나고 그리고, 패턴이 있는 기판(W)의 두께 방향을 따라 설정되어 이루어지는 가공 예정면(P1)을 따라 행해진다. 또한, 가공 예정면(P1)의 두께 방향에 있어서의 단부를 가공 예정선(PL)이라고 칭하지만, 이후의 설명에 있어서는, 편의상, 양자를 구별하지 않고 이용하는 경우가 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 패턴이 있는 기판(W)에 전술한 다층막(F1)과 금속막(F2)으로 이루어지는 반사막(F)이 형성되어 있는 것으로 한다. 이러한 반사막(F)이 형성되어 있지 않은 경우, 예를 들면 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같은 수법으로 레이저 가공을 행함으로써, 패턴이 있는 기판(W)을 분할할 수 있다. 그러나, 반사막(F)이 형성되어 있는 경우, 금속막(F2)이 레이저광을 흡수해 버리기 때문에, 전술한 수법으로 레이저 가공을 행했다고 해도, 패턴이 있는 기판(W)을 양호하게 분할하는 것은 곤란하다.
이 점을 감안하여, 본 실시 형태에 있어서는, 가공 예정선(PL)이 있는 곳에 위치하는 금속막(F2)을 미리 제거한 후에, 레이저 가공 및 이에 이어지는 브레이크 가공을 행함으로써, 패턴이 있는 기판(W)을 분할하도록 한다.
도 3은, 본 실시 형태에 있어서의 패턴이 있는 기판(W)의 분할 가공의 프로세스를 개략적으로 나타내는 도면이다. 또한, 도 3에 있어서는, Y방향으로 연재되는 가공 예정선(PL)이 분할의 대상이 되는 경우에 대해서 설명하지만, X방향을 따른 가공 예정선(PL)이 대상이 되는 경우도 처리 내용은 동일하다.
도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 가공 예정선(PL)이 있는 곳에 위치하는 금속막(F2)의 제거를, 선단부(TL1)가 초경합금 또는 다이아몬드 라이크 카본(DLC) 등의 경질 재료로 이루어는 날끝이 된 홈 가공 툴(TL)을 이용하여 행한다. 보다 구체적으로는, 패턴이 있는 기판(W)을, 금속막(F2)이 상면이 되도록 수평하게 배치한 상태에서, 화살표 AR1로 나타내는 바와 같이, 홈 가공 툴(TL)의 선단부(TL1)를 패턴이 있는 기판(W)의 외연보다도 외측이며 가공 예정선(PL)의 연장선상의 위치에 접근시킨다.
그리고, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 선단부(TL1)의 높이 위치를 금속막(F2)과 다층막(F1)과의 계면 근방으로 한 상태에서, 가공 예정선(PL)이 설정되어 이루어지는 Y방향(도 3에서는 도면에 수직인 방향)을 따라 홈 가공 툴(TL)을 패턴이 있는 기판(W)에 대하여 상대적으로 이동시킨다. 이에 따라, 도 3(c)에 나타내는 바와 같이, 선단부(TL1)가 통과한 부분의 금속막(F2)이 홈 가공 툴(TL)에 의해 박리 제거되어, 가공 홈(G)이 형성된다. 바꾸어 말하면, 가공 예정면(P1)이 있는 곳에서 다층막(F1)이 노출된 상태가 실현된다. 또한, 도 3(c)에 있어서는 가공 홈(G)의 폭이 스트리트(ST)의 폭보다도 작아져 있지만, 이것은 필수의 실시 형태가 아니라, 다음에 행하는 레이저 가공시에 있어서 레이저광이 금속막(F2)에 조사되지 않는 만큼의 폭이 확보되면 좋다.
이러한 홈 가공 툴(TL)에 의한 금속막(F2)의 제거를, 모든 가공 예정선(PL)(가공 예정면(P1))을 따라 행한다.
모든 가공 예정선(PL)에 대해서 금속막(F2)의 제거가 끝나면, 이어서, 레이저 가공을 행한다. 이러한 레이저 가공은, 예를 들면 후술하는 레이저 가공 장치에 있어서, 가공 예정선(PL)(가공 예정면(P1))을 따라 레이저광(LB)을 주사함으로써 행한다. 보다 상세하게는, 이러한 레이저 가공은, 균열 신전 가공으로서 행하는 것으로 한다. 균열 신전 가공의 상세에 대해서는 후술한다. 이러한 균열 신전 가공에는, 도 3(d)에 나타내는 바와 같이, 레이저광(LB)의 초점(LF)을, 단결정 기판(W1)의 내부이며 그의 두께 방향에 있어서 다층막(F1)과의 계면 위치로부터 수㎛의 범위 내에, 위치시키도록 한다.
이러한 실시 형태로 균열 신전 가공을 행하면, 레이저광(LB)의 주사 방향에 있어서, 단결정 기판(W1)의 초점(LF)의 깊이 위치에, 레이저광(LB)의 조사에 의해 발생한 변질 영역인 미소한 가공 흔적(M)이 이산적으로 형성되고, 그리고, 각각의 가공 흔적(M)의 사이나, 패턴이 있는 기판(W)의 두께 방향으로, 균열이 신전된다. 도 3(e)에, 가공 흔적(M)으로부터 패턴이 있는 기판(W)의 두께 방향으로 균열(CR)이 신전하는 모습을 예시하고 있다.
이러한 레이저광(LB)의 조사에 의한 균열 신전 가공을, 모든 가공 예정면(P1)을 따라 행한다.
또한, 균열 신전 가공에 의해 두께 방향으로 발생하는 균열(CR) 중, 가공 흔적(M)으로부터 패턴이 있는 기판(W)의 상방으로 신전하는 균열(CR1)은, 가공 흔적(M)으로부터 단결정 기판(W1)의 상면까지의 거리가 짧기 때문에, 대부분의 경우, 당해 상면에까지 도달한다. 그리고, 그 상방에 존재하는 다층막(F1)에 있어서는, 동일하게 균열이 신전하거나, 혹은, 조사된 레이저광(LB)에 의한 용융·증발 등이 발생한다. 한편, 가공 흔적(M)으로부터 패턴이 있는 기판(W)의 하방으로 신전하는 균열(CR2)에 대해서는, 그의 선단이 반대면에까지 도달하는 것도 있기는 하지만, 단결정 기판(W1) 내에서 머무르는 경우도 있다. 따라서, 레이저 가공을 행한 시점에서는, 패턴이 있는 기판(W)은 반드시 완전하게는 분할되어 있는 것은 아니다.
그래서, 예를 들면 공지의 브레이크 장치를 이용하여, 균열 신전 가공에 의해 형성된 균열을 패턴이 있는 기판(W)의 반대면에까지 신전시키는 브레이크 가공을 행하도록 한다. 이에 따라, 패턴이 있는 기판(W)을 완전하게 분할하여 개편화(칩화)하는 것이 가능해진다. 또한, 균열의 신전에 의해 패턴이 있는 기판(W)이 두께 방향에 있어서 완전하게 분단되는 경우, 전술한 브레이크 가공은 불필요하지만, 일부의 균열이 반대면에까지 도달했다고 해도 균열 신전 가공에 의해 패턴이 있는 기판(W)은 완전하게 이분되는 것은 드물기 때문에, 브레이크 가공을 수반하는 것이 일반적이다.
브레이크 가공을 행함으로써, 도 3(f)에 나타내는 바와 같이, 각각에 단위 패턴(UP) 및 반사막(F)이 형성된 다수개의 디바이스 칩(CP)이 얻어진다. 브레이크 가공에는, 공지의 3점 지지에 의한 수법 등이 적용 가능하다.
도 4는, 전술한 바와 같은 순서로 균열 신전 가공까지를 행한 후의 패턴이 있는 기판(W)의 광학 현미경상이고, 도 5는, 도 4에 나타낸 패턴이 있는 기판(W)을 브레이크 가공에 제공한 후의 단면에 대한 광학 현미경상이다.
도 4에서는, 가공 흔적(M)의 사이에 있어서 균열이 신전하고 있는 모습이나, 단결정 기판(W1)의 표면에 균열이 도달하고 있는 모습이나, 나아가서는, 다층막(F1)이 가공 흔적(M)의 배열 방향을 따라 부분적으로 용융·증발하고 있는 모습 등이 확인된다.
또한, 도 5에서는, 반사막(F)의 근방에서는 미소한 요철이 있기는 하지만, 그것은 패턴이 있는 기판(W)의 두께 방향에 대해서 보면 극히 일부에 지나지 않는 점 및, 패턴이 있는 기판(W)의 대부분을 차지하는 단결정 기판(W1)에 있어서는, 거의, 요철이 없는 매우 평탄한 분할면이 형성되어 있는 것이 확인된다. 이러한 결과는, 본 실시 형태에 따른 가공 수법이, 패턴이 있는 기판(W)을 적합하게 분할할 수 있는 것인 것을 가리키고 있다.
＜홈 가공 툴 및 홈 가공 장치＞
이어서, 전술한 홈 가공 툴(TL)의 상세 구조 및 이러한 홈 가공 툴(TL)을 구비한 홈 가공 장치의 일 구성 형태에 대해서 설명한다.
도 6은, 금속막(F2)의 박리 제거에 이용하는 홈 가공 툴(TL)의 개략도 및 그의 선단부(TL1)를 확대하여 나타내는 도면이다.
홈 가공 툴(TL)은, 도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 개략, 봉 형상(도 6에 나타내는 경우에 있어서는 각진 봉 형상)의 부재이지만, 적어도 그의 길이 방향 일 선단부에 구비되는 날끝 부분인 선단부(TL1)는, 가공시의 진행 방향(패턴이 있는 기판(W)에 대한 툴(TL)의 상대 이동 방향)을 포함하는 연직 단면이 다각 형상(예를 들면 직사각형 형상)을 이루고 있음과 함께, 가공시의 진행 방향으로 수직인 단면이 당해 진행 방향에 대하여 대칭인 등각대(等脚臺) 형상을 이루고 있다.
단, 보다 상세하게는, 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 선단부(TL1)의 진행 방향 전측의 최하단부는 각면 형상으로 모따기가 이루어져 있고, 이에 따라 랜드(TL2)라고 칭하는 직사각형 형상의 미소면이 형성되어 이루어진다.
이러한 구조를 갖는 홈 가공 툴(TL)은, 가공시, 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 랜드(TL2)가 최하단부가 되고 그리고 그의 길이 방향이 진행 방향으로 평행이 되는 자세를 유지하여 사용된다. 바꾸어 말하면, 홈 가공 툴(TL)은, 그의 길이 방향을 연직 방향으로부터 소정 각도만큼 진행 방향 전측으로 경사시킨 자세로 사용된다.
여기에서, 랜드(TL2)가 가공시에 진행 방향과 평행이 될 때의 진행 방향을 따른 길이를 랜드 길이(D)로 하고, 랜드(TL2)와 선단부(TL1)의 진행 방향 전면과 이루는 각을 부착각(α)으로 하고, 랜드(TL2)와 선단부(TL1)의 길이 방향 최하단면과 이루는 각을 랜드각(β)으로 할 때, 금속막(F2)을 양호하게 제거하는 관점에서는, 랜드 길이(D)는, 1㎛∼15㎛ 정도인 것이 바람직하고, 부착각(α)은 50°∼80°인 것이 바람직하고, 랜드각(β)은 10°∼20°인 것이 바람직하다. 또한, 랜드(TL2)의, 진행 방향에 직교하는 방향에 있어서의 두께(랜드 폭)는, 제거하고 싶은 금속막(F2)의 폭에 따라서 적절히 정해지면 좋다.
또한, 전술한 바와 같이 금속막(F2)을 홈 가공 툴(TL)로 제거하는 경우, 홈 가공 툴(TL)이 패턴이 있는 기판(W)에 대하여 부여하는 하중(박리력)은, 0.5N∼1.0N인 것이 바람직하다. 이러한 경우, 스트리트(ST)에 대응시켜 설정된 가공 예정선(PL)을 따라 금속막(F2)만을 적합하게 제거할 수 있다. 1.0N보다 큰 하중을 부여한 경우, 금속막(F2)뿐만 아니라 다층막(F1)까지가 제거되어 버리고, 또한, 선단부(TL1)가 통과한 측방의 부분까지 박리가 발생하는 등 가공 후의 형상에 흐트러짐이 발생해 버리기 때문에, 바람직하지 않다. 한편, 하중을 0.5N 미만으로 하는 것은, 금속막(F2)을 안정적으로 박리할 수 없기 때문에 바람직하지 않다.
만일, 1.0N보다도 큰 하중을 부여한 경우, 예를 들면 X방향으로 연재되는 가공 예정선(PL)을 따라 금속막(F2)을 제거한 후, 이에 직교하는 Y방향으로 연재되는 가공 예정선(PL)을 따라 금속막을 제거할 때에, 이미 X방향에 대한 가공의 차이로 금속막(F2)이 제거되어 있는 가공 예정선(PL)끼리의 직교 개소에 있어서, 홈 가공 툴(TL)이 다층막(F1)을 박리해 버려, 양호한 박리를 행할 수 없게 되기 때문에 바람직하지 않다.
도 7은, 이러한 하중과 박리의 좋고 나쁨과의 관계를 나타내는 일 예로서의, 패턴이 있는 기판(W)의 금속막(F2)을 박리했을 때의, 박리 후의 기판 상면을 촬상한 광학 현미경상이다. 구체적으로는, 단결정 기판(W1)이 사파이어이고, 다층막(F1)이 TiO2와 SiO2의 박막층으로 이루어지고, 금속막(F2)이 약 0.65㎛의 두께의 Au로 이루어지는 패턴이 있는 기판(W)에 대해서, 그 금속막(F2)을, 직교하는 두 방향에 대해서 X방향→Y방향의 순서로 박리한 후에, 기판 상면을 촬상하여 얻어진 상이다. 여기에서, 홈 가공 툴(TL)의 재질은, 랜드 길이(D)는, 8㎛, 부착 각도(α)는, 70°, 랜드각(β)은 20°였다. 도 7(a)는, 홈 가공 툴(TL)이 패턴이 있는 기판(W)에 대하여 부여하는 하중을 0.53N으로 했을 때의 것이고, 도 7(b)는, 당해 하중을 1.2N으로 했을 때의 것이다.
도 7(a)에 나타내는 촬상 화상에서는, 양방향 모두 금속막(F2)만이 똑같은 폭으로 양호하게 박리되어 있지만, 도 7(b)에 나타내는 촬상 화상에서는, Y방향의 가공에 있어서, 일부에 있어서 다층막(F1)으로 함과 함께 단결정 기판(W1)이 노출되어 있고, 또한, 가공 형상에도 흐트러짐이 발생하고 있다. 즉, 가공 후 상태가 불균일하여 바람직한 박리가 행해지지 않았던 모습을 나타내고 있다.
도 8은, 전술한 바와 같은 홈 가공 툴(TL)에 의한 가공을 행하는 홈 가공 장치(100)를 예시하는 도면이다. 홈 가공 장치(100)는, 수평면 내의 일 방향(y축 방향)으로 이동 가능하고, 그리고, 상면에 올려놓여진 패턴이 있는 기판(W)을 지지(holding) 가능한 테이블(101)을 구비하고 있다. 보다 구체적으로는, 테이블(101)에는, 예를 들면 유리 등의 투명한 부재로 이루어지고, 수평면 내에서 회전이 자유로운 척이 구비되어 있어, 당해 척에 의해 패턴이 있는 기판(W)을 고정할 수 있게 되어 있다.
또한, 도 8에 있어서는 도시를 생략하지만, 테이블(101)의 투명한 척의 하방에는, 척에 고정된 패턴이 있는 기판(W)을, 척을 통하여 하방으로부터 관찰 가능한, 관찰 광학계가 구비된다.
또한, 홈 가공 장치(100)에는, 수평면 내에 있어서 y축 방향과 직교하는 x축 방향에 있어서 테이블(101)을 사이에 두고 설치되어 있는 2개의 지주(103)와, 이들 2개의 지주(103)에 의해 지지되어 이루어짐과 함께, x축 방향으로 연재되는 가이드(104g)가 구비되는 가이드 바(104)에 의해, 테이블(101) 상을 걸치는 브리지(105)가 구성되어 이루어진다.
가이드(104g)에는, 홈 가공 툴(TL)이 부착되는 헤드(106)가 x축 방향으로 이동 가능하게 부착되어 이루어진다. 보다 상세하게는, 헤드(106)에는, 홈 가공 툴(TL)을 지지한 홀더(107)가 부착되도록 되어 있음과 함께, 한쪽의 지주(103)에 설치된 모터(108)의 회전에 의해 가이드(104g)를 따라 x축 방향을 이동하는 지지체(106s)가 부설되어 있다. 이에 따라, 홈 가공 장치(100)에 있어서는, x축 방향을 도 6에서 말하는 곳의 진행 방향으로서, 가공을 행할 수 있게 되어 있다.
헤드(106)는, 홀더(107)를 부착할 때의 홀더(107)의 x축 방향에 대한 자세를 조정할 수 있게 되어 있다. 결국은 홈 가공 툴(TL)의 자세를 조정할 수 있도록 구성되어 있다. 홈 가공 툴(TL)을 지지한 홀더를 헤드(106)에 부착할 때에 있어서 홀더(107)의 자세를 조정함으로써, 전술한 금속막(F2)을 박리할 때의 부착 각도(α)를 조정하는 것이 가능해진다.
또한, 헤드(106)는, 부착한 홈 가공 툴(TL)의 높이 위치를 적절히 조정할 수 있도록도 되어 있다. 홀더(107)의 높이 위치와 헤드(106)의 이동 속도를 적절히 설정함으로써, 홈 가공 툴(TL)이 금속막(F2)에 대하여 부여하는 하중을 조정하는 것이 가능해진다.
이상과 같은 구성을 갖는 홈 가공 장치(100)에 있어서, 홈 가공 툴(TL)에 의해, 전술한 바와 같은 금속막(F2)의 가공을 행하는 경우는, 패턴이 있는 기판(W)을 금속막(F2)이 상면측이 되도록 척에 고정하고, X방향 또는 Y방향의 가공 예정선(PL)이 x축 방향과 평행이 되도록 패턴이 있는 기판(W)의 얼라인먼트(alignment)를 행함과 함께, 부착 각도(α)가 소정의 값이 되도록, 홈 가공 툴(TL)을 보유지지한 홀더(107)를 적절한 자세로 부착한다. 또한, 패턴이 있는 기판(W)의 얼라이먼트에 대해서는, 패턴 매칭 처리나, 얼라인먼트 마커(alignment marker)를 이용한 처리 등, 여러 가지의 공지의 수법을 적절히 적용 가능하다.
그리고, 홈 가공 툴(TL)의 선단부(TL1)를, x축 방향에 대해서는 패턴이 있는 기판(W)의 단부보다 외측의 위치에 맞춤과 함께, y축 방향에 대해서는 최초로 가공 대상으로 하는 가공 예정선(PL)의 위치에 맞춘다. 당해 위치에 있어서 홈 가공 툴(TL)을, 금속막(F2)의 두께에 따른 소정의 거리만큼 하강시킨 후에, 헤드(106)를 x축 방향으로 이동시킴으로써, 당해 가공 예정선(PL)의 위치에서의 금속막(F2)의 박리가 실현된다.
하나의 가공 예정선(PL)의 위치에 있어서의 박리가 종료되면, 가공 예정선(PL)의 피치에 따른 거리만큼 스테이지를 y축 방향으로 보내, 다음의 가공 예정선(PL)의 위치에 있어서의 박리를 동일하게 행한다. X방향 또는 Y방향에 있어서 모든 가공 예정선(PL)의 위치에서 박리가 종료되면, 척을 90° 회전시켜 Y방향 또는 X방향이 x축 방향과 합치하도록 얼라인먼트를 행한 후에, 동일한 처리를 행하면 좋다. 이에 따라, 모든 가공 예정선(PL)을 따른 금속막(F2)의 제거를 적합하게 행할 수 있다.
＜균열 신전 가공의 원리 및 브레이크 가공＞
다음으로, 균열 신전 가공과 브레이크 가공에 대해서 설명한다. 도 9는, 균열 신전 가공에 있어서의 레이저광(LB)의 조사 실시 형태를 설명하기 위한 도면이다. 보다 상세하게는, 도 9는, 균열 신전 가공시의 레이저광(LB)의 반복 주파수 R(㎑)과, 레이저광(LB)의 조사에 있어서 패턴이 있는 기판(W)을 올려놓는 스테이지의 이동 속도 V(mm/sec)와, 레이저광(LB)의 빔 스폿 중심 간격 Δ(㎛)과의 관계를 나타내고 있다. 또한, 이후의 설명에서는, 레이저광(LB)의 출사원은 고정되고, 패턴이 있는 기판(W)이 올려놓여진 스테이지를 이동시킴으로써, 패턴이 있는 기판(W)에 대한 레이저광(LB)의 상대적인 주사가 실현되는 것으로 하지만, 패턴이 있는 기판(W)은 정지(靜止)시킨 상태에서, 레이저광(LB)의 출사원을 이동시키는 실시 형태라도, 균열 신전 가공은 동일하게 실현 가능하다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 레이저광(LB)의 반복 주파수가 R(㎑)인 경우, 1/R(msec)마다 1개의 레이저 펄스(단위 펄스광이라고도 칭함)가 레이저 광원으로부터 발해지게 된다. 패턴이 있는 기판(W)이 올려놓여진 스테이지가 속도 V(mm/sec)로 이동하는 경우, 어느 레이저 펄스가 발해지고 나서 다음의 레이저 펄스가 발해지는 동안에, 패턴이 있는 기판(W)은 V×(1/R)＝V/R(㎛)만큼 이동하게 되기 때문에, 어느 레이저 펄스의 빔 중심 위치와 다음에 발해지는 레이저 펄스의 빔 중심 위치와의 간격, 즉 빔 스폿 중심 간격 Δ(㎛)는, Δ＝V/R로 정해진다.
이 점에서, 패턴이 있는 기판(W)의 표면에 있어서의 레이저광(LB)의 빔 지름(빔 웨이스트(beam waist) 지름, 스폿 사이즈라고도 칭함) Db와 빔 스폿 중심 간격 Δ가
　　　Δ＞Db·····(식 1)
을 충족시키는 경우에는, 레이저광의 주사에 있어서 개개의 레이저 펄스는 겹치지 않게 된다.
게다가, 단위 펄스광의 조사 시간, 즉 펄스폭을 매우 짧게 설정하면, 각각의 단위 펄스광의 피조사 위치에 있어서는, 레이저광(LB)의 스폿 사이즈보다 좁은, 피조사 위치의 대략 중앙 영역에 존재하는 물질이, 조사된 레이저광으로부터 운동 에너지를 얻음으로써 피조사면에 수직인 방향으로 비산하거나 변질되거나 하는 한편, 이러한 비산에 수반하여 발생하는 반력을 비롯한 단위 펄스광의 조사에 의해 발생하는 충격이나 응력이, 당해 피조사 위치의 주위에 작용한다는 현상이 발생한다.
이들의 것을 이용하여, 레이저 광원으로부터 잇달아 발해지는 레이저 펄스(단위 펄스광)가, 가공 예정선을 따라 순차로 그리고 이산적으로 조사되도록 하면, 가공 예정선을 따른, 개개의 단위 펄스광의 피조사 위치에 있어서 미소한 가공 흔적이 순차로 형성됨과 함께, 개개의 가공 흔적끼리의 사이에 있어서 균열이 연속적으로 형성되고, 나아가서는, 피가공물의 두께 방향에도 균열이 신전되게 된다. 이와 같이, 균열 신전 가공에 의해 형성된 균열이, 패턴이 있는 기판(W)을 분할할 때의 분할의 기점이 된다. 또한, 레이저광(LB)이 소정의(0이 아님) 디포커스값의 아래, 디포커스 상태에서 조사되는 경우는, 초점 위치의 근방에 있어서 변질이 발생하여, 이러한 변질이 발생한 영역이 전술한 가공 흔적이 된다.
한편, 브레이크 공정은, 예를 들면, 패턴이 있는 기판(W)을, 가공 흔적이 형성된 측의 주면이 하측이 되는 자세로 하고, 분할 예정선의 양측을 2개의 하측 브레이크 바로 지지한 상태에서, 다른 한쪽의 주면이며 분할 예정선의 바로 위의 브레이크 위치를 향하여 상측 브레이크 바를 강하시키도록 함으로써 행할 수 있다.
또한, 가공 흔적의 피치에 상당하는 빔 스폿 중심 간격 Δ가 너무 지나치게크면, 브레이크 특성이 나빠져 가공 예정선을 따른 브레이크가 실현되지 않게 된다. 균열 신전 가공시에는, 이 점을 고려하여 가공 조건을 정할 필요가 있다.
이상의 점을 감안한, 패턴이 있는 기판(W)에 분할 기점이 되는 균열을 형성하기 위한 균열 신전 가공을 행함에 있어서 적합한 조건은, 대체로 이하와 같다. 구체적인 조건은, 패턴이 있는 기판(W)의 재질이나 두께 등에 의해 적절히 선택하면 좋다.
펄스폭 τ: 1psec 이상 50psec 이하;
빔 지름 Db: 약 1㎛∼10㎛ 정도;
스테이지 이동 속도 V: 50mm/sec 이상 3000 mm/sec 이하;
펄스의 반복 주파수 R: 10㎑ 이상 200㎑ 이하;
펄스 에너지 E: 0.1μJ∼50μJ.
＜레이저 가공 장치＞
마지막으로, 균열 신전 가공에 이용하는 레이저 가공 장치(200)에 대해서 설명한다. 도 10은, 본 발명의 실시 형태에 있어서 균열 신전 가공에 적용 가능한, 레이저 가공 장치(200)의 구성을 개략적으로 나타내는 개략도이다. 레이저 가공 장치(200)는, 장치 내에 있어서의 여러 가지의 동작(관찰 동작, 얼라인먼트 동작, 가공 동작 등)의 제어를 행하는 컨트롤러(201)와, 패턴이 있는 기판(W)을 그 위에 올려놓는 스테이지(204)와, 레이저 광원(SL)으로부터 출사된 레이저광(LB)을 패턴이 있는 기판(W)에 조사하는 조사 광학계(205)를 주로 구비한다.
스테이지(204)는, 석영 등의 광학적으로 투명한 부재로 주로 구성된다. 스테이지(204)는, 그의 상면에 올려놓여진 패턴이 있는 기판(W)을, 예를 들면 흡인 펌프 등의 흡인 수단(211)에 의해 흡인 고정할 수 있게 되어 있다. 또한, 스테이지(204)는, 이동 기구(204m)에 의해 수평 방향으로 이동 가능하게 되어 이루어진다. 또한, 도 10에 있어서는, 패턴이 있는 기판(W)에 점착성을 갖는 지지 시트(210a)를 접착한 후에, 당해 지지 시트(210a)의 측을 피재치면으로 하여 패턴이 있는 기판(W)을 스테이지(204)에 올려놓고 있지만, 지지 시트(210a)를 이용하는 실시 형태는 필수의 것은 아니다.
이동 기구(204m)는, 도시하지 않는 구동 수단의 작용에 의해 수평면 내에서 소정의 XY 2축 방향으로 스테이지(204)를 이동시킨다. 이에 따라, 관찰 위치의 이동이나 레이저광 조사 위치의 이동이 실현되어 이루어진다. 또한, 이동 기구(204m)에 대해서는, 소정의 회전축을 중심으로 한, 수평면 내에 있어서의 회전(θ 회전) 동작도, 수평 구동과 독립적으로 행할 수 있는 것이, 얼라인먼트 등을 행하는 데에 있어서는 보다 바람직하다.
조사 광학계(205)는, 레이저 광원(SL)과, 도시를 생략하는 경통 내에 구비되는 하프미러(251)와, 집광 렌즈(252)를 구비한다.
레이저 가공 장치(200)에 있어서는, 개략, 레이저 광원(SL)으로부터 발해진 레이저광(LB)을, 하프미러(251)에서 반사시킨 후에, 당해 레이저광(LB)을, 집광 렌즈(252)로 스테이지(204)에 올려놓여진 패턴이 있는 기판(W)의 피가공 부위에 초점을 맞추도록 집광시켜, 패턴이 있는 기판(W)에 조사하게 되어 있다. 그리고, 이러한 실시 형태로 레이저광(LB)을 조사하면서, 스테이지(204)를 이동시킴으로써, 패턴이 있는 기판(W)에 대하여 소정의 가공 예정선을 따른 가공을 행할 수 있게 되어 있다. 즉, 레이저 가공 장치(200)는, 패턴이 있는 기판(W)에 대하여 레이저광(LB)을 상대적으로 주사함으로써, 가공을 행하는 장치이다.
레이저 광원(SL)으로서는, Nd:YAG 레이저를 이용하는 것이 적합한 실시 형태이다. 레이저 광원(SL)으로서는, 파장이 500㎚∼1600㎚인 것을 이용한다. 또한, 전술한 가공 패턴으로의 가공을 실현하기 위해, 레이저광(LB)의 펄스폭은 1psec∼50psec 정도일 필요가 있다. 또한, 반복 주파수 R은 10㎑∼200㎑ 정도, 레이저광의 조사 에너지(펄스 에너지)는 0.1μJ∼50μJ 정도인 것이 적합하다.
또한, 레이저 가공 장치(200)에 있어서는, 가공 처리시, 필요에 따라서, 초점 맞춤 위치를 패턴이 있는 기판(W)의 표면으로부터 의도적으로 어긋나게 한 디포커스 상태에서, 레이저광(LB)을 조사하는 것도 가능해지고 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 디포커스값(패턴이 있는 기판(W)의 표면으로부터 내부를 향하는 방향으로의 초점 맞춤 위치의 어긋남량)을 0㎛ 이상 30㎛ 이하의 범위로 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 레이저 가공 장치(200)에 있어서, 스테이지(204)의 상방에는, 패턴이 있는 기판(W)을 상방으로부터 관찰·촬상하기 위한 상부 관찰 광학계(206)와, 패턴이 있는 기판(W)에 대하여 스테이지(204)의 상방으로부터 조명광을 조사하는 상부 조명계(207)가 구비되어 있다. 또한, 스테이지(204)의 하방에는, 패턴이 있는 기판(W)에 대하여 스테이지(204)의 하방으로부터 조명광을 조사하는 하부 조명계(208)가 구비되어 있다.
상부 관찰 광학계(206)는, 하프미러(251)의 상방(경통의 상방)에 설치된 CCD 카메라(206a)와 당해 CCD 카메라(206a)에 접속된 모니터(206b)를 구비한다. 또한, 상부 조명계(207)는, 상부 조명 광원(S1)과, 하프미러(271)를 구비한다.
이들 상부 관찰 광학계(206)와 상부 조명계(207)는, 조사 광학계(205)와 동축(同軸)으로 구성되어 이루어진다. 보다 상세하게 말하면, 조사 광학계(205)의 하프미러(251)와 집광 렌즈(252)가, 상부 관찰 광학계(206) 및 상부 조명계(207)와 공용되게 되어 있다. 이에 따라, 상부 조명 광원(S1)으로부터 발해진 상부 조명광(L1)은, 도시하지 않는 경통 내에 설치된 하프미러(271)에서 반사되고, 또한 조사 광학계(205)를 구성하는 하프미러(251)를 투과한 후, 집광 렌즈(252)로 집광되어, 패턴이 있는 기판(W)에 조사되게 되어 있다. 또한, 상부 관찰 광학계(206)에 있어서는, 상부 조명광(L1)이 조사된 상태에서, 집광 렌즈(252), 하프미러(251) 및 하프미러(271)를 투과한 패턴이 있는 기판(W)의 명(明)시야상의 관찰을 행할 수 있게 되어 있다.
또한, 하부 조명계(208)는, 하부 조명 광원(S2)과, 하프미러(281)와, 집광 렌즈(282)를 구비한다. 즉, 레이저 가공 장치(200)에 있어서는, 하부 조명 광원(S2)으로부터 출사되고, 하프미러(281)에서 반사된 후에, 집광 렌즈(282)로 집광 된 하부 조명광(L2)을, 스테이지(204)를 통하여 패턴이 있는 기판(W)에 대하여 조사할 수 있게 되어 있다. 예를 들면, 하부 조명계(208)를 이용하면, 하부 조명광(L2)을 패턴이 있는 기판(W)에 조사한 상태에서, 상부 관찰 광학계(206)에 있어서 그 투과광의 관찰을 행하는 것 등이 가능하다.
나아가서는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 레이저 가공 장치(200)에 있어서는, 패턴이 있는 기판(W)을 하방으로부터 관찰·촬상하기 위한 하부 관찰 광학계(216)가 구비되어 있어도 좋다. 하부 관찰 광학계(216)는, 하프미러(281)의 하방에 설치된 CCD 카메라(216a)와 당해 CCD 카메라(216a)에 접속된 모니터(216b)를 구비한다. 이러한 하부 관찰 광학계(216)에 있어서는, 예를 들면, 상부 조명광(L1)이 패턴이 있는 기판(W)에 조사된 상태에서 그 투과광의 관찰을 행할 수 있다.
컨트롤러(201)는, 장치 각 부의 동작을 제어하며, 후술하는 실시 형태로의 패턴이 있는 기판(W)의 가공 처리를 실현시키는 제어부(202)와, 레이저 가공 장치(200)의 동작을 제어하는 프로그램(203p)이나 가공 처리시에 참조되는 여러 가지의 데이터를 기억하는 기억부(203)를 추가로 구비한다.
제어부(202)는, 예를 들면 퍼스널 컴퓨터나 마이크로 컴퓨터 등의 범용의 컴퓨터에 의해 실현되는 것으로, 기억부(203)에 기억되어 있는 프로그램(203p)이 당해 컴퓨터로 읽어들여 실행됨으로써, 여러 가지의 구성 요소가 제어부(202)의 기능적 구성 요소로서 실현된다.
기억부(203)는, ROM이나 RAM 및 하드 디스크 등의 기억 매체에 의해 실현된다. 또한, 기억부(203)는, 제어부(202)를 실현하는 컴퓨터의 구성 요소에 의해 실현되는 실시 형태라도 좋고, 하드 디스크의 경우 등, 당해 컴퓨터와는 별체에 설치되는 실시 형태라도 좋다.
기억부(203)에는, 프로그램(203p) 외, 가공 대상으로 여겨지는 패턴이 있는 기판(W)의 개체 정보(예를 들면, 재질, 결정 방위, 형상(사이즈, 두께) 등) 외, 가공 위치(또는 스트리트 위치)를 기술한 피가공물 데이터(D1)가 기억됨과 함께, 개개의 가공 모드에 있어서의 레이저 가공의 실시 형태에 따른, 레이저광의 개개의 파라미터에 대한 조건이나 스테이지(204)의 구동 조건(혹은 그들의 설정 가능 범위) 등이 기술된 가공 모드 설정 데이터(D2)가 기억된다.
제어부(202)는, 이동 기구(204m)에 의한 스테이지(204)의 구동이나 집광 렌즈(252)의 초점을 맞추는 동작 등, 가공 처리에 관계하는 여러 가지의 구동 부분의 동작을 제어하는 구동 제어부(221)와, 상부 관찰 광학계(206)나 하부 관찰 광학계(216)에 의한 패턴이 있는 기판(W)의 관찰·촬상을 제어하는 촬상 제어부(222)와, 레이저 광원(SL)으로부터의 레이저광(LB)의 조사를 제어하는 조사 제어부(223)와, 흡인 수단(211)에 의한 스테이지(204)로의 패턴이 있는 기판(W)의 흡착 고정 동작을 제어하는 흡착 제어부(224)와, 부여된 피가공물 데이터(D1) 및 가공 모드 설정 데이터(D2)를 따라 가공 대상 위치로의 가공 처리를 실행시키는 가공 처리부(225)를, 주로 구비한다.
이상과 같은 구성의 컨트롤러(201)를 구비하는 레이저 가공 장치(200)에 있어서는, 오퍼레이터로부터, 피가공물 데이터(D1)에 기술된 가공 위치를 대상으로 한 소정의 가공 모드에 의한 가공의 실행 지시가 부여되면, 가공 처리부(225)가, 피가공물 데이터(D1)를 취득함과 함께 선택된 가공 모드에 대응하는 조건을 가공 모드 설정 데이터(D2)로부터 취득하고, 당해 조건에 따른 동작이 실행되도록, 구동 제어부(221)나 조사 제어부(223) 그 외를 통하여 대응하는 각 부의 동작을 제어한다. 예를 들면, 레이저 광원(SL)으로부터 발해지는 레이저광(LB)의 파장이나 출력, 펄스의 반복 주파수, 펄스폭의 조정 등은, 조사 제어부(223)에 의해 실현된다. 이에 따라, 대상이 된 가공 위치에 있어서, 지정된 가공 모드에서의 가공이 실현된다.
또한, 바람직하게는, 레이저 가공 장치(200)는, 가공 처리부(225)의 작용에 의해 컨트롤러(201)에 있어서 오퍼레이터에 이용 가능하게 제공되는 가공 처리 메뉴에 따라, 여러 가지의 가공 내용에 대응하는 가공 모드를 선택할 수 있도록, 구성된다. 이러한 경우에 있어서, 가공 처리 메뉴는, GUI에서 제공되는 것이 바람직하다.
이상과 같은 구성을 가짐으로써, 레이저 가공 장치(200)는, 전술한 균열 신전 가공을 비롯한 여러 가지의 레이저 가공을 적합하게 행할 수 있게 되어 있다.
이제까지 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 단결정 기판의 바로 위에 다층막과 금속막으로 이루어지는 반사막을 구비하는 패턴이 있는 기판을 개편화하기 위한 분할 가공을, 레이저광에 의한 균열 신전 가공에 의해 행하고자 하는 경우에, 이러한 균열 신전 가공에 앞서, 가공 예정선이 있는 곳에 위치하는 금속막만을 미리 제거하여 다층막을 노출시켜 두도록 한다. 이에 따라, 양호한 개편화가 실현된다.
100 : 홈 가공 장치
101 : 테이블
102 : 척
104 : 가이드 바
104g : 가이드
105 : 브리지
106 : 헤드
106s : 지지체
107 : 홀더
108 : 모터
200 : 레이저 가공 장치
201 : 컨트롤러
202 : 제어부
203 : 기억부
204 : 스테이지
204m : 이동 기구
205 : 조사 광학계
206 : 상부 관찰 광학계
206a : 카메라
206b : 모니터
207 : 상부 조명계
208 : 하부 조명계
216 : 하부 관찰 광학계
216a : 카메라
216b : 모니터
252 : 집광 렌즈
282 : 집광 렌즈
CP : 디바이스 칩
CR, CR1, CR2 : 균열
Db : 빔 지름
F : 반사막
F1 : 다층막
F2 : 금속막
G : 가공 홈
L1 : 상부 조명광
L2 : 하부 조명광
LB : 레이저광
LF : 초점
M : 가공 흔적
OF : 오리엔테이션 플랫
P1 : 가공 예정면
PL : 가공 예정선
S1 : 상부 조명 광원
S2 : 하부 조명 광원
SL : 레이저 광원
ST : 스트리트
TL : 홈 가공 툴
TL1 : 선단부
TL2 : 랜드
UP : 단위 패턴
W : 기판
W1 : 단결정 기판

Claims (7)

  1. 단결정 기판 상에 복수의 단위 디바이스 패턴을 2차원적으로 반복해 배치하여 이루어지는 패턴이 있는 기판을 분할하여 개편화하는 방법으로서,
    상기 패턴이 있는 기판이, 상기 단결정 기판에 있어서 상기 단위 디바이스 패턴의 형성면과 반대측의 주면에, 상이한 2개의 산화막을 반복해 교대로 적층하여 이루어지는 다층막과, 금속막을 적층하여 이루어지는 것이며,
    선단(先端)에 날끝을 구비하는 툴의 상기 선단을 상기 다층막과 상기 금속막과의 계면의 높이에 위치시킨 상태에서, 상기 툴을 상기 패턴이 있는 기판에 대하여 상대적으로 이동시킴으로써, 상기 패턴이 있는 기판에 미리 정해진 가공 예정선을 따라 상기 금속막만을 제거하여 가공 홈을 형성하는 금속막 제거 공정과,
    상기 금속막이 제거된 후의 상기 패턴이 있는 기판에 대하여, 상기 가공 예정선을 따라, 개개의 단위 펄스광에 의해 상기 패턴이 있는 기판에 형성되는 가공 흔적이 상기 가공 홈에 있어서 이산적으로 위치하도록 레이저광을 조사하여, 각각의 상기 가공 흔적으로부터 상기 패턴이 있는 기판에 균열을 신전(伸展)시키는 균열 신전 가공 공정과,
    상기 균열 신전 가공 공정을 거친 상기 패턴이 있는 기판을 상기 가공 예정선을 따라 브레이크하는 브레이크 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 패턴이 있는 기판의 분할 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 균열 신전 가공 공정에 있어서는, 상기 가공 홈이 형성되어 있는 개소의 바로 아래 그리고 상기 단결정 기판의 내부로써 그의 두께 방향에 있어서 상기 다층막과의 계면 위치로부터 수㎛의 범위 내에, 상기 레이저광의 초점을 위치시키는 것을 특징으로 하는 패턴이 있는 기판의 분할 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 금속막 제거 공정에 있어서는, 상기 툴로부터 상기 패턴이 있는 기판에 대하여 0.5N 이상 1.0N 이하의 하중을 부여하면서 상기 툴을 이동시켜, 상기 금속막을 제거하는 것을 특징으로 하는 패턴이 있는 기판의 분할 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 툴이, 상기 선단에 평탄한 직사각형 형상의 미소면(微小面)인 랜드를 구비하고,
    상기 금속막 제거 공정에 있어서는, 상기 랜드가 상기 툴의 최하단부가 되고, 그리고, 그의 길이 방향이 상기 툴의 상대 이동 방향과 합치하도록, 상기 툴을 이동시키는 것을 특징으로 하는 패턴이 있는 기판의 분할 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 랜드와 상기 금속막 제거 공정에 있어서의 상기 툴의 상기 상대 이동 방향 전면(前面)과 이루는 각을 부착각으로 하고, 상기 랜드와 이에 연속한 상기 툴의 길이 방향 최하단면과 이루는 각을 랜드각으로 할 때,
    상기 상대 이동 방향에 있어서의 랜드 길이가 1㎛ 이상 15㎛ 이하이고,
    상기 부착각은 50° 이상 80° 이고,
    랜드각은 10° 이상 20°인 것을 특징으로 하는 패턴이 있는 기판의 분할 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 툴이, 상기 선단에 평탄한 직사각형 형상의 미소면(微小面)인 랜드를 구비하고,
    상기 금속막 제거 공정에 있어서는, 상기 랜드가 상기 툴의 최하단부가 되고, 그리고, 그의 길이 방향이 상기 툴의 상대 이동 방향과 합치하도록, 상기 툴을 이동시키는 것을 특징으로 하는 패턴이 있는 기판의 분할 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 랜드와 상기 금속막 제거 공정에 있어서의 상기 툴의 상기 상대 이동 방향 전면(前面)과 이루는 각을 부착각으로 하고, 상기 랜드와 이에 연속한 상기 툴의 길이 방향 최하단면과 이루는 각을 랜드각으로 할 때,
    상기 상대 이동 방향에 있어서의 랜드 길이가 1㎛ 이상 15㎛ 이하이고,
    상기 부착각은 50° 이상 80° 이고,
    랜드각은 10° 이상 20°인 것을 특징으로 하는 패턴이 있는 기판의 분할 방법.
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