KR20140096237A - 레이저 가공 방법 - Google Patents

레이저 가공 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20140096237A
KR20140096237A KR1020130159350A KR20130159350A KR20140096237A KR 20140096237 A KR20140096237 A KR 20140096237A KR 1020130159350 A KR1020130159350 A KR 1020130159350A KR 20130159350 A KR20130159350 A KR 20130159350A KR 20140096237 A KR20140096237 A KR 20140096237A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
laser beam
workpiece
filament
pulsed laser
processing
Prior art date
Application number
KR1020130159350A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102316372B1 (ko
Inventor
히로시 모리카즈
노보루 다케다
Original Assignee
가부시기가이샤 디스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시기가이샤 디스코 filed Critical 가부시기가이샤 디스코
Publication of KR20140096237A publication Critical patent/KR20140096237A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102316372B1 publication Critical patent/KR102316372B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0622—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
    • B23K26/042—Automatically aligning the laser beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/40—Removing material taking account of the properties of the material involved
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Dicing (AREA)

Abstract

피가공물의 가공 라인을 따라서 펄스 레이저 광선을 2회 조사함으로써, 피가공물을 가공 라인을 따라서 파단 가능한 상태로 가공할 수 있는 레이저 가공 방법을 제공한다.
피가공물에 레이저 광선을 조사하여 레이저 가공을 하는 레이저 가공 방법으로서, 피가공물에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 조사하여, 피가공물의 굴절률보다 높은 굴절률의 필라멘트를 광전송로로서 피가공물의 펄스 레이저 광선의 조사되는 면으로부터 내부에 형성하는 필라멘트 형성 공정과, 필라멘트 형성 공정이 실시된 피가공물에 가공을 하는 펄스 레이저 광선을 필라멘트에 조사하여 필라멘트를 따라서 전송함으로써 가공을 하는 레이저 가공 공정을 포함한다.

Description

레이저 가공 방법{LASER MACHINING METHOD}
본 발명은, 반도체 웨이퍼나 광 디바이스 웨이퍼 등의 피가공물의 내부에 가공 라인을 따라서 레이저 가공을 하는 레이저 가공 방법에 관한 것이다.
당업자에게는 주지된 바와 같이, 반도체 디바이스 제조 프로세스에 있어서는, 실리콘 등의 기판의 표면에 절연막과 기능막이 적층된 기능층에 의해서 복수의 IC, LSI 등의 디바이스를 매트릭스형으로 형성한 반도체 웨이퍼가 형성된다. 이와 같이 형성된 반도체 웨이퍼는, 상기 디바이스가 스트리트로 지칭되는 가공 라인에 의해서 구획되어 있고, 이 스트리트를 따라서 분할함으로써 개개의 반도체 디바이스를 제조하고 있다.
또한, 광 디바이스 제조 공정에서는, 사파이어 기판이나 탄화규소 기판의 표면에 n형 질화물 반도체층 및 p형 질화물 반도체층으로 이루어지는 광 디바이스층이 적층되어 격자형으로 형성된 복수의 스트리트에 의해서 구획된 복수 개의 영역에 발광 다이오드, 레이저 다이오드 등의 광 디바이스를 형성하여 광 디바이스 웨이퍼를 구성한다. 그리고 광 디바이스 웨이퍼를 스트리트를 따라서 절단함으로써 광 디바이스가 형성된 영역을 분할하여 개개의 광 디바이스를 제조하고 있다.
전술한 반도체 웨이퍼나 광 디바이스 웨이퍼 등의 피가공물을 분할하는 방법으로서, 그 피가공물에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 이용하여, 분할할 영역의 내부에 집광점을 맞추고 펄스 레이저 광선을 조사하는 레이저 가공 방법도 시도되고 있다. 이 레이저 가공 방법을 이용한 분할 방법은, 피가공물의 한쪽의 면측으로부터 내부에 집광점을 맞추고 피가공물에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 조사하여, 피가공물의 내부에 스트리트를 따라서 개질층을 연속적으로 형성하고, 이 개질층이 형성됨에 따라 강도가 저하된 스트리트를 따라서 외력을 가하여, 피가공물을 분할하는 기술이다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
또한, 반도체 웨이퍼나 광 디바이스 웨이퍼 등의 피가공물을 스트리트를 따라서 분할하는 방법으로서, 그 피가공물에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 스트리트를 따라서 조사함으로써 어블레이션 가공을 행하여 레이저 가공홈을 형성하고, 파단 기점으로 되는 이러한 레이저 가공홈이 형성된 스트리트를 따라서 외력을 부여함으로써 할단하는 기술이 실용화되어 있다(예컨대, 특허문헌 2 참조).
[특허문헌 1] 일본 특허 제3408805호 공보 [특허문헌 2] 일본 특허 공개 평10-305420호 공보
이와 같이 하여, 웨이퍼의 내부에 레이저 광선의 집광점을 위치시켜 개질층을 형성하기 위해서는 개구수(NA)가 0.8 전후인 집광 렌즈를 이용할 필요가 있으며, 예컨대 두께가 300 ㎛인 웨이퍼를 개개의 디바이스로 분할하기 위해서는 개질층을 여러단 겹쳐서 형성하지 않으면 안 되어, 생산성이 나쁘다고 하는 문제가 있다.
또한, 웨이퍼에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 조사하면, 레이저 광선이 조사되는 웨이퍼의 조사면 근방에서 어블레이션 가공이 실시되어 에너지가 웨이퍼의 내부까지 침투하지 않기 때문에, 스트리트를 따라서 펄스 레이저 광선을 복수회 조사하지 않으면 안 되어, 생산성이 나쁘다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 상기 사실을 감안하여 이루어진 것으로, 그 주된 기술적 과제는, 피가공물의 가공 라인을 따라서 펄스 레이저 광선을 2회 조사함으로써, 피가공물을 가공 라인을 따라서 파단할 수 있는 상태로 가공할 수 있는 레이저 가공 방법을 제공하는 것이다.
상기 주된 기술적 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따르면, 피가공물에 레이저 광선을 조사하여 레이저 가공을 행하는 레이저 가공 방법으로서,
피가공물에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 조사하여, 피가공물의 굴절률보다 높은 굴절률의 필라멘트를 광전송로로서 피가공물의 펄스 레이저 광선이 조사되는 면으로부터 내부에 형성하는 필라멘트 형성 공정과,
상기 필라멘트 형성 공정이 실시된 피가공물에 가공을 하는 펄스 레이저 광선을 상기 필라멘트에 조사하여 상기 필라멘트를 따라서 전송함으로써 가공을 하는 레이저 가공 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법이 제공된다.
상기 필라멘트 형성 공정에서 조사되는 펄스 레이저 광선의 집광점은, 펄스 레이저 광선이 조사되는 피가공물의 면으로부터 약간 내부에 위치되어 있다.
또한, 상기 필라멘트 형성 공정에서 조사되는 펄스 레이저 광선을 집광하는 집광 렌즈의 개구수(NA)는, 0.2∼0.3으로 설정되어 있다.
또한, 상기 필라멘트 형성 공정은, 가공 라인을 따라서 정해진 간격으로 펄스 레이저 광선을 조사하여, 가공 라인을 따라서 복수의 필라멘트를 형성한다.
또한, 상기 레이저 가공 공정에서 조사되는 펄스 레이저 광선은, 필라멘트를 따라서 내부로 유도되는 파괴층을 형성한다.
본 발명에 따른 레이저 가공 방법은, 피가공물에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 조사하여, 피가공물의 굴절률보다 높은 굴절률의 필라멘트를 광전송로로서 피가공물의 펄스 레이저 광선이 조사되는 면(상면)으로부터 내부에 형성하는 필라멘트 형성 공정과, 상기 필라멘트 형성 공정이 실시된 피가공물에 가공을 하는 펄스 레이저 광선을 상기 필라멘트에 조사하여 상기 필라멘트를 따라서 전송함으로써 가공을 하는 레이저 가공 공정을 포함하고 있기 때문에, 레이저 가공 공정에서 조사되는 펄스 레이저 광선은, 필라멘트 형성 공정에서 형성된 피가공물의 굴절률보다 높은 굴절률의 필라멘트를 광전송로로 하여 유도되기 때문에, 피가공물의 상면으로부터 하면에 걸쳐 가공할 수 있다. 따라서 피가공물의 두께가 두껍더라도 펄스 레이저 광선을 필라멘트 형성 공정과 레이저 가공 공정에서 2회 조사하면 되기 때문에 생산성이 매우 양호하게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 레이저 가공 방법에 의해서 가공되는 피가공물로서의 광 디바이스 웨이퍼의 사시도.
도 2는 도 1에 도시하는 광 디바이스 웨이퍼를 환상의 프레임에 장착된 다이싱 테이프의 표면에 점착한 상태를 도시하는 사시도.
도 3은 필라멘트 형성 공정을 실시하기 위한 레이저 가공 장치의 주요부 사시도.
도 4는 필라멘트 형성 공정의 설명도.
도 5는 웨이퍼 분할 공정을 실시하기 위한 레이저 가공 장치의 주요부 사시도.
도 6은 웨이퍼 분할 공정의 설명도.
이하, 본 발명에 따른 레이저 가공 방법에 관해서 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1에는, 본 발명에 따른 레이저 가공 방법에 의해서 가공되는 피가공물로서의 광 디바이스 웨이퍼의 사시도가 도시되어 있다. 도 1에 도시하는 광 디바이스 웨이퍼(2)는, 두께가 300 ㎛인 사파이어 기판의 표면(2a)에 발광 다이오드, 레이저 다이오드 등의 광 디바이스(21)가 매트릭스형으로 형성되어 있다. 그리고 각 광 디바이스(21)는, 격자형으로 형성된 스트리트로 지칭되는 가공 라인(22)에 의해서 구획되어 있다.
전술한 광 디바이스 웨이퍼(2)를 가공 라인(22)을 따라서 분할하기 위해서, 가공 라인(22)을 따라서 레이저 가공을 하는 레이저 가공 방법에 관해서 설명한다.
우선, 광 디바이스 웨이퍼(2)를 환상의 프레임에 장착된 다이싱 테이프의 표면에 점착하는 웨이퍼 지지 공정을 실시한다. 즉, 도 2에 도시한 바와 같이, 환상의 프레임(3)의 내측 개구부를 덮도록 외주부가 장착된 다이싱 테이프(30)의 표면에 광 디바이스 웨이퍼(2)의 이면(2b)을 점착한다.
전술한 웨이퍼 지지 공정을 실시했으면, 피가공물인 광 디바이스 웨이퍼(2)를 구성하는 사파이어 기판에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 가공 라인(22)을 따라서 조사하여, 사파이어 기판의 굴절률보다 높은 굴절률의 필라멘트를 광전송로로서 사파이어 기판의 펄스 레이저 광선의 조사면으로부터 내부에 형성하는 필라멘트 형성 공정을 실시한다. 이 필라멘트 형성 공정은, 도 3에 도시하는 레이저 가공 장치(4)를 이용하여 실시한다. 도 3에 도시하는 레이저 가공 장치(4)는, 피가공물을 유지하는 척 테이블(41)과, 이 척 테이블(41) 상에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(42)과, 척 테이블(41) 상에 유지된 피가공물을 촬상하는 촬상 수단(43)을 구비하고 있다. 척 테이블(41)은, 피가공물을 흡인 유지하도록 구성되어 있고, 도시하지 않는 가공 이송 수단에 의해서 도 3에 있어서 화살표 X로 도시하는 가공 이송 방향으로 이동하고, 도시하지 않는 인덱싱 이송 수단에 의해서 도 3에 있어서 화살표 Y로 도시하는 인덱싱 이송 방향으로 이동하도록 되어 있다.
상기 레이저 광선 조사 수단(42)은, 실질적으로 수평으로 배치된 원통형의 케이싱(421)을 포함하고 있다. 케이싱(421) 내에는 도시하지 않는 펄스 레이저 광선 발진기나 반복 주파수 설정 수단을 갖춘 펄스 레이저 광선 발생 수단이 배치되어 있다. 상기 케이싱(421)의 선단부에는, 펄스 레이저 광선 발생 수단으로부터 발생된 펄스 레이저 광선을 집광하기 위한 집광 렌즈(422a)를 갖춘 집광기(422)가 장착되어 있다. 이 집광기(422)의 집광 렌즈(422a)는, 개구수(NA)가 0.2∼0.3의 범위로 설정되는 것이 중요하다. 본 실시형태에 있어서는 개구수(NA)가 0.25로 설정되어 있다. 또, 레이저 광선 조사 수단(42)은, 집광기(422)에 의해서 집광되는 펄스 레이저 광선의 집광점 위치를 조정하기 위한 집광점 위치 조정 수단(도시하지 않음)을 구비하고 있다.
상기 레이저 광선 조사 수단(42)을 구성하는 케이싱(421)의 선단부에 장착된 촬상 수단(43)은, 피가공물을 조명하는 조명 수단과, 이 조명 수단에 의해서 조명된 영역을 캡쳐하는 광학계와, 이 광학계에 의해서 캡쳐된 상을 촬상하는 촬상 소자(CCD) 등을 구비하고, 촬상한 화상 신호를 도시하지 않는 제어 수단에 보낸다.
전술한 레이저 가공 장치(4)를 이용하여, 광 디바이스 웨이퍼(2)를 구성하는 사파이어 기판에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 가공 라인(22)을 따라서 조사하여, 사파이어 기판의 굴절률보다 높은 굴절률의 필라멘트를 광전송로로서 사파이어 기판의 펄스 레이저 광선의 조사면으로부터 내부에 형성하는 필라멘트 형성 공정에 관해서, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.
우선, 전술한 도 3에 도시하는 레이저 가공 장치(4)의 척 테이블(41) 상에 광 디바이스 웨이퍼(2)가 점착된 다이싱 테이프(30)측을 배치한다. 그리고 도시하지 않는 흡인 수단을 작동함으로써, 다이싱 테이프(30)를 통해 광 디바이스 웨이퍼(2)를 척 테이블(41) 상에 유지한다(웨이퍼 유지 공정). 따라서 척 테이블(41)에 유지된 광 디바이스 웨이퍼(2)는, 표면(2a)이 상측으로 된다. 도 3에 있어서는 다이싱 테이프(30)가 장착된 환상의 프레임(3)을 생략하여 나타내고 있지만, 환상의 프레임(3)은 척 테이블(41)에 배치된 적절한 프레임 유지 수단에 유지된다. 이와 같이 하여, 광 디바이스 웨이퍼(2)를 흡인 유지한 척 테이블(41)은, 도시하지 않는 가공 이송 수단에 의해서 촬상 수단(43)의 바로 아래에 위치된다.
척 테이블(41)이 촬상 수단(43)의 바로 아래에 위치하면, 촬상 수단(43) 및 도시하지 않는 제어 수단에 의해서 레이저 가공할 광 디바이스 웨이퍼(2)의 가공 영역을 검출하는 얼라인먼트 작업을 실행한다. 즉, 촬상 수단(43) 및 도시하지 않는 제어 수단은, 광 디바이스 웨이퍼(2)의 제1 방향으로 형성되어 있는 가공 라인(22)과, 이 가공 라인(22)을 따라서 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(42)의 집광기(422)를 정렬하기 위한 패턴 매칭 등의 화상 처리를 실행하여, 레이저 광선 조사 위치의 얼라인먼트를 수행한다(얼라인먼트 공정). 또한, 광 디바이스 웨이퍼(2)에 상기 제1 방향과 직교하는 방향으로 형성된 가공 라인(22)에 대하여도, 마찬가지로 레이저 광선 조사 위치의 얼라인먼트가 수행된다.
전술한 얼라인먼트 공정을 실시했으면, 도 4에 도시한 바와 같이 척 테이블(41)을 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(42)의 집광기(422)가 위치하는 레이저 광선 조사 영역으로 이동시키고, 소정의 가공 라인(22)을 집광기(422)의 바로 아래에 위치시킨다. 이 때, 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이 광 디바이스 웨이퍼(2)는, 가공 라인(22)의 일단[도 4의 (a)에 있어서 좌단]이 집광기(422)의 바로 아래에 위치하도록 위치 결정된다. 다음으로, 집광기(422)로부터 조사되는 펄스 레이저 광선 LB1의 집광점 P1을 광 디바이스 웨이퍼(2)의 펄스 레이저 광선의 조사면인 표면(2a)(상면)으로부터 약간 내부에 위치시킨다. 이 펄스 레이저 광선의 집광점(P1)은, 본 실시형태에 있어서는 도 4의 (c)에 도시한 바와 같이 광 디바이스 웨이퍼(2)의 표면(2a)(상면)으로부터 160 ㎛ 하측 위치에 설정되어 있다. 그리고 집광기(422)로부터 사파이어 기판에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 조사하면서 척 테이블(41)을 도 4의 (a)에 있어서 화살표 X1로 도시하는 방향으로 소정의 이송 속도로 이동시킨다(필라멘트 형성 공정). 그리고, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이 레이저 광선 조사 수단(42)의 집광기(422)의 조사 위치에 가공 라인(22)의 타단[도 4의 (b)에 있어서 우단]이 이르면, 펄스 레이저 광선의 조사를 정지함과 함께 척 테이블(41)의 이동을 정지한다.
상기 필라멘트 형성 공정에서의 가공 조건은, 예컨대 다음과 같이 설정되어 있다.
파장 : 1030 nm의 펄스 레이저
반복 주파수 : 50 kHz
펄스폭 : 10 ps
평균 출력 : 3 W
집광 렌즈의 개구수(NA) : 0.25
집광 스폿 직경 : φ 10 ㎛
포커스 : -160 ㎛(조사면으로부터 디포커스)
가공 이송 속도 : 800 mm/초
전술한 가공 조건에 의해서 필라멘트 형성 공정을 실시함으로써, 광 디바이스 웨이퍼(2)의 내부에는, 표면(2a)(상면)으로부터 이면(2b)(하면)에 걸쳐 가공 라인(22)을 따라서 소정의 간격(본 실시형태에 있어서는 16 ㎛의 간격[(가공 이송 속도: 800 mm/초)/(반복 주파수: 50 kHz)]으로 사파이어 기판의 굴절률보다 높은 굴절률의 필라멘트(23)가 형성된다. 이 필라멘트(23)는, 후술하는 레이저 가공 공정에서의 광전송로로서 기능한다.
전술한 바와 같이 소정의 가공 라인(22)을 따라서 상기 필라멘트 형성 공정을 실시하였으면, 척 테이블(41)을 도 3에 화살표 Y로 도시하는 방향으로 광 디바이스 웨이퍼(2)에 형성된 가공 라인(22)의 간격만큼만 인덱싱 이동시켜(인덱싱 공정), 상기 필라멘트 형성 공정을 수행한다. 이와 같이 하여 제1 방향으로 형성된 모든 가공 라인(22)을 따라서 상기 필라멘트 형성 공정을 실시했으면, 척 테이블(41)을 90도 회동시켜, 상기 제1 방향으로 형성된 가공 라인(22)에 대하여 직교하는 방향으로 연장되는 가공 라인(22)을 따라서 상기 필라멘트 형성 공정을 실행한다.
전술한 필라멘트 형성 공정을 실시했으면, 필라멘트 형성 공정이 실시된 피가공물에 가공을 하는 펄스 레이저 광선을 필라멘트(23)에 조사하여 필라멘트(23)를 따라서 전송함으로써 가공을 하는 레이저 가공 공정을 실시한다. 이 레이저 가공 공정은, 상기 도 3에 도시하는 레이저 가공 장치(4)와 같은 레이저 가공 장치를 이용하여 실시할 수 있다. 즉, 레이저 가공 공정을 실시하기 위해서는, 도 5에 도시한 바와 같이 레이저 가공 장치(4)의 척 테이블(41) 상에 광 디바이스 웨이퍼(2)가 점착된 다이싱 테이프(30)측을 배치한다. 그리고 도시하지 않는 흡인 수단을 작동함으로써, 다이싱 테이프(30)를 통해 광 디바이스 웨이퍼(2)를 척 테이블(41) 상에 유지한다(웨이퍼 유지 공정). 따라서 척 테이블(41)에 유지된 광 디바이스 웨이퍼(2)는, 표면(2a)이 상측으로 된다. 또, 도 5에 있어서는 다이싱 테이프(30)가 장착된 환상의 프레임(3)을 생략하여 나타내고 있지만, 환상의 프레임(3)은 척 테이블(41)에 배치된 적절한 프레임 유지 수단에 유지된다. 이와 같이 하여, 광 디바이스 웨이퍼(2)를 흡인 유지한 척 테이블(41)은, 도시하지 않는 가공 이송 수단에 의해서 촬상 수단(43)의 바로 아래에 위치된다. 그리고 전술한 얼라인먼트 공정이 실시된다.
다음으로, 척 테이블(41)을 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(42)의 집광기(422)가 위치하는 레이저 광선 조사 영역으로 이동시키고, 소정의 가공 라인(22)을 집광기(422)의 바로 아래에 위치시킨다. 이 때, 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이 광 디바이스 웨이퍼(2)는, 가공 라인(22)의 일단[도 6의 (a)에 있어서 좌단]이 집광기(422)의 바로 아래에 위치하도록 위치 결정된다. 다음에, 집광기(422)로부터 조사되는 펄스 레이저 광선(LB2)의 집광점(P2)을 광 디바이스 웨이퍼(2)의 표면(2a)(상면)에 위치 결정한다. 그리고 집광기(422)로부터 사파이어 기판에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 조사하면서 척 테이블(41)을 도 6의 (a)에 있어서 화살표 X1로 도시하는 방향으로 소정의 이송 속도로 이동시킨다(레이저 가공 공정). 그리고 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이 레이저 광선 조사 수단(42)의 집광기(422)의 조사 위치에 가공 라인(22)의 타단[도 6의 (b)에 있어서 우단]이 이르면, 펄스 레이저 광선의 조사를 정지함과 함께 척 테이블(41)의 이동을 정지한다.
상기 레이저 가공 공정에서의 가공 조건은, 예컨대 다음과 같이 설정되어 있다.
파장 : 355 nm의 펄스 레이저
반복 주파수 : 10 kHz
펄스폭 : 10 ps
평균 출력 : 7 W
집광 렌즈의 개구수(NA) : 0.25
집광 스폿 직경 : φ 10 ㎛
포커스 : 0 ㎛(입사면에서 저스트 포커스)
가공 이송 속도 : 100 mm/초
전술한 가공 조건에 있어서는, 집광 스폿 직경이 φ 10 ㎛인 펄스 레이저 광선은 가공 라인(22)을 따라서 10 ㎛의 간격[(가공 이송 속도: 100 mm/초)/(반복 주파수: 10 kHz)]으로 조사되기 때문에, 전술한 바와 같이 16 ㎛의 간격으로 형성된 필라멘트(23)에 조사할 수 있다. 이와 같이 하여 광 디바이스 웨이퍼(2)의 표면(2a)(상면)에 가공 라인(22)을 따라서 조사된 펄스 레이저 광선은, 필라멘트(23)에 조사되면, 필라멘트(23)가 사파이어 기판의 굴절률보다 높은 굴절률로 형성되어 있기 때문에, 도 6의 (c)에 도시한 바와 같이 필라멘트(23)를 따라서 내부로 유도되는 파괴층(24)을 형성한다. 이와 같이, 레이저 가공 공정에서 조사되는 펄스 레이저 광선은, 사파이어 기판의 굴절률보다 높은 굴절률로 형성된 필라멘트(23)를 광전주로로 하여 유도되기 때문에, 광 디바이스 웨이퍼(2)의 표면(2a)(상면)으로부터 이면(2b)(하면)에 걸쳐 파괴층(24)을 형성할 수 있다. 따라서 생산성이 매우 양호하게 된다. 이와 같이 하여 형성된 파괴층(24)은, 강도가 저하된 상태로 된다.
전술한 바와 같이 소정의 가공 라인(22)을 따라서 상기 레이저 가공 공정을 실시하였으면, 척 테이블(41)을 화살표 Y로 도시하는 방향으로 광 디바이스 웨이퍼(2)에 형성된 가공 라인(22)의 간격만큼만 인덱싱 이동하여(인덱싱 공정), 상기 레이저 가공 공정을 수행한다. 이와 같이 하여 제1 방향으로 형성된 모든 가공 라인(22)을 따라서 상기 레이저 가공 공정을 실시했으면, 척 테이블(41)을 90도 회동시켜, 상기 제1 방향으로 형성된 가공 라인(22)에 대하여 직교하는 방향으로 연장되는 가공 라인(22)을 따라서 상기 레이저 가공 공정을 실행한다.
이상과 같이 하여 필라멘트 형성 공정 및 레이저 가공 공정이 실시된 광 디바이스 웨이퍼(2)는, 파괴층(24)이 형성된 가공 라인(22)을 따라서 파단되는 웨이퍼 분할 공정에 반송된다. 그리고 웨이퍼 분할 공정에서는, 파괴층(24)이 형성된 가공 라인(22)을 따라서 외력을 부여함으로써, 광 디바이스 웨이퍼(2)는 강도가 저하되어 있는 파괴층(24)을 따라서 용이하게 파단되어, 개개의 광 디바이스로 분할된다.
이상, 본 발명을 도시의 실시형태에 기초하여 설명했지만, 본 발명은 실시형태에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지의 범위에서 여러 가지의 변형이 가능하다. 예컨대, 전술한 실시형태에 있어서는 광 디바이스 웨이퍼를 구성하는 사파이어 기판의 표면에서 레이저 광선을 입사시키고 있지만, 이면에서 입사시킬 수도 있다.
또한, 전술한 실시형태에 있어서는 광 디바이스 웨이퍼를 개개의 광 디바이스로 분할하는 예를 도시했지만, 본 발명은 유리판에 세공(細孔)을 형성하는 경우에도 적용할 수 있다.
2 : 광 디바이스 웨이퍼
21 : 광 디바이스
22 : 가공 라인
23 : 필라멘트
24 : 파괴층
3 : 환상의 프레임
30 : 다이싱 테이프
4 : 레이저 가공 장치
41 : 레이저 가공 장치의 척 테이블
42 : 레이저 광선 조사 수단
422 : 집광기

Claims (5)

  1. 피가공물에 레이저 광선을 조사하여 레이저 가공을 하는 레이저 가공 방법으로서,
    피가공물에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 조사하고, 피가공물의 굴절률보다 높은 굴절률의 필라멘트를 광전송로로서 피가공물의 펄스 레이저 광선의 조사되는 면으로부터 내부에 형성하는 필라멘트 형성 공정과,
    상기 필라멘트 형성 공정이 실시된 피가공물에 가공을 하는 펄스 레이저 광선을 상기 필라멘트에 조사하여 상기 필라멘트를 따라서 전송함으로써 가공을 하는 레이저 가공 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 필라멘트 형성 공정에서 조사되는 펄스 레이저 광선의 집광점은, 펄스 레이저 광선이 조사되는 피가공물의 면으로부터 약간 내부에 위치하는 것인 레이저 가공 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 필라멘트 형성 공정에서 조사되는 펄스 레이저 광선을 집광하는 집광 렌즈의 개구수(NA)는, 0.2∼0.3으로 설정되는 것인 레이저 가공 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 필라멘트 형성 공정은, 가공 라인을 따라서 정해진 간격으로 펄스 레이저 광선을 조사하여, 가공 라인을 따라서 복수의 상기 필라멘트를 형성하는 것인 레이저 가공 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 레이저 가공 공정에서 조사되는 펄스 레이저 광선은, 상기 필라멘트를 따라서 내부로 유도되는 파괴층을 형성하는 것인 레이저 가공 방법.
KR1020130159350A 2013-01-25 2013-12-19 레이저 가공 방법 KR102316372B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013012209A JP6208430B2 (ja) 2013-01-25 2013-01-25 レーザー加工方法
JPJP-P-2013-012209 2013-01-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140096237A true KR20140096237A (ko) 2014-08-05
KR102316372B1 KR102316372B1 (ko) 2021-10-21

Family

ID=51163718

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130159350A KR102316372B1 (ko) 2013-01-25 2013-12-19 레이저 가공 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9117895B2 (ko)
JP (1) JP6208430B2 (ko)
KR (1) KR102316372B1 (ko)
CN (1) CN103962728B (ko)
DE (1) DE102014201193A1 (ko)
TW (1) TWI579088B (ko)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9296066B2 (en) 2010-07-12 2016-03-29 Rofin-Sinar Technologies Inc. Method of material processing by laser filamentation
US9102011B2 (en) 2013-08-02 2015-08-11 Rofin-Sinar Technologies Inc. Method and apparatus for non-ablative, photoacoustic compression machining in transparent materials using filamentation by burst ultrafast laser pulses
US10017410B2 (en) 2013-10-25 2018-07-10 Rofin-Sinar Technologies Llc Method of fabricating a glass magnetic hard drive disk platter using filamentation by burst ultrafast laser pulses
US11053156B2 (en) 2013-11-19 2021-07-06 Rofin-Sinar Technologies Llc Method of closed form release for brittle materials using burst ultrafast laser pulses
US10252507B2 (en) 2013-11-19 2019-04-09 Rofin-Sinar Technologies Llc Method and apparatus for forward deposition of material onto a substrate using burst ultrafast laser pulse energy
US9517929B2 (en) 2013-11-19 2016-12-13 Rofin-Sinar Technologies Inc. Method of fabricating electromechanical microchips with a burst ultrafast laser pulses
US10005152B2 (en) 2013-11-19 2018-06-26 Rofin-Sinar Technologies Llc Method and apparatus for spiral cutting a glass tube using filamentation by burst ultrafast laser pulses
US10144088B2 (en) 2013-12-03 2018-12-04 Rofin-Sinar Technologies Llc Method and apparatus for laser processing of silicon by filamentation of burst ultrafast laser pulses
US9938187B2 (en) 2014-02-28 2018-04-10 Rofin-Sinar Technologies Llc Method and apparatus for material processing using multiple filamentation of burst ultrafast laser pulses
US9757815B2 (en) 2014-07-21 2017-09-12 Rofin-Sinar Technologies Inc. Method and apparatus for performing laser curved filamentation within transparent materials
JP6356560B2 (ja) * 2014-09-26 2018-07-11 株式会社ディスコ 透明板の加工方法
JP6466692B2 (ja) * 2014-11-05 2019-02-06 株式会社ディスコ ウエーハの加工方法
WO2016114934A1 (en) 2015-01-13 2016-07-21 Rofin-Sinar Technologies Inc. Method and system for scribing brittle material followed by chemical etching
JP2016143766A (ja) * 2015-02-02 2016-08-08 株式会社ディスコ 単結晶部材の加工方法
JP6495056B2 (ja) * 2015-03-06 2019-04-03 株式会社ディスコ 単結晶基板の加工方法
JP6625854B2 (ja) * 2015-10-06 2019-12-25 株式会社ディスコ 光デバイスウエーハの加工方法
JP6549014B2 (ja) * 2015-10-13 2019-07-24 株式会社ディスコ 光デバイスウエーハの加工方法
JP6576782B2 (ja) * 2015-10-15 2019-09-18 株式会社ディスコ ウエーハの加工方法
JP6870974B2 (ja) * 2016-12-08 2021-05-12 株式会社ディスコ 被加工物の分割方法
JP6837905B2 (ja) * 2017-04-25 2021-03-03 株式会社ディスコ ウエーハの加工方法
JP6938212B2 (ja) 2017-05-11 2021-09-22 株式会社ディスコ 加工方法
JP6925745B2 (ja) * 2017-11-30 2021-08-25 株式会社ディスコ ウェーハのレーザー加工方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10305420A (ja) 1997-03-04 1998-11-17 Ngk Insulators Ltd 酸化物単結晶からなる母材の加工方法、機能性デバイスの製造方法
JP2002116336A (ja) * 2000-10-05 2002-04-19 Japan Science & Technology Corp 光学的異方性光導波路の作製方法
JP3408805B2 (ja) 2000-09-13 2003-05-19 浜松ホトニクス株式会社 切断起点領域形成方法及び加工対象物切断方法
JP2005142303A (ja) * 2003-11-05 2005-06-02 Disco Abrasive Syst Ltd シリコンウエーハの分割方法および分割装置
JP2006035710A (ja) * 2004-07-28 2006-02-09 Cyber Laser Kk レーザによるガラス加工方法ならびに装置
JP2008098465A (ja) * 2006-10-13 2008-04-24 Aisin Seiki Co Ltd 半導体発光素子の分離方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4659300B2 (ja) * 2000-09-13 2011-03-30 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法及び半導体チップの製造方法
JP3873098B2 (ja) * 2004-03-31 2007-01-24 国立大学法人 北海道大学 レーザ加工方法および装置
JP4607537B2 (ja) * 2004-10-15 2011-01-05 株式会社レーザーシステム レーザ加工方法
JP4599243B2 (ja) * 2005-07-12 2010-12-15 株式会社ディスコ レーザー加工装置
JP5639997B2 (ja) * 2009-04-07 2014-12-10 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工装置
JP5340806B2 (ja) * 2009-05-21 2013-11-13 株式会社ディスコ 半導体ウエーハのレーザ加工方法
US8593727B2 (en) * 2011-04-25 2013-11-26 Vladimir G. Kozlov Single-shot laser ablation of a metal film on a polymer membrane
CN102699526A (zh) * 2012-06-01 2012-10-03 苏州德龙激光有限公司 利用激光切割加工对象物的方法和装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10305420A (ja) 1997-03-04 1998-11-17 Ngk Insulators Ltd 酸化物単結晶からなる母材の加工方法、機能性デバイスの製造方法
JP3408805B2 (ja) 2000-09-13 2003-05-19 浜松ホトニクス株式会社 切断起点領域形成方法及び加工対象物切断方法
JP2002116336A (ja) * 2000-10-05 2002-04-19 Japan Science & Technology Corp 光学的異方性光導波路の作製方法
JP2005142303A (ja) * 2003-11-05 2005-06-02 Disco Abrasive Syst Ltd シリコンウエーハの分割方法および分割装置
JP2006035710A (ja) * 2004-07-28 2006-02-09 Cyber Laser Kk レーザによるガラス加工方法ならびに装置
JP2008098465A (ja) * 2006-10-13 2008-04-24 Aisin Seiki Co Ltd 半導体発光素子の分離方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR102316372B1 (ko) 2021-10-21
CN103962728B (zh) 2017-06-27
TWI579088B (zh) 2017-04-21
CN103962728A (zh) 2014-08-06
TW201433395A (zh) 2014-09-01
US9117895B2 (en) 2015-08-25
JP2014143354A (ja) 2014-08-07
DE102014201193A1 (de) 2014-07-31
JP6208430B2 (ja) 2017-10-04
US20140213040A1 (en) 2014-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102316372B1 (ko) 레이저 가공 방법
KR102096674B1 (ko) 웨이퍼 가공 방법
JP6151557B2 (ja) レーザー加工方法
US8497189B1 (en) Processing method for wafer
JP5443104B2 (ja) ウエーハの加工方法
KR102096675B1 (ko) 웨이퍼 가공 방법
CN108231658A (zh) 基板处理方法
KR20110093614A (ko) 레이저 가공 장치
JP2014104484A (ja) レーザー加工装置
KR20140126247A (ko) 웨이퍼 가공 방법
KR102102485B1 (ko) 웨이퍼 가공 방법
JP2011035253A (ja) ウエーハの加工方法
KR20160053783A (ko) 웨이퍼의 가공 방법
KR20170126407A (ko) 레이저 가공 장치
CN106463372B (zh) 切割形成有金属层的半导体晶片的激光加工方法和激光加工装置
KR20170043443A (ko) 광 디바이스 웨이퍼의 가공 방법
JP7214308B2 (ja) ウェーハの加工方法
JP6113477B2 (ja) ウエーハのレーザー加工方法およびレーザー加工装置
JP5010832B2 (ja) レーザー加工装置
JP2014096526A (ja) ウエーハの加工方法
JP6068882B2 (ja) レーザー加工装置
JP2013252526A (ja) レーザー加工装置
JP2013152984A (ja) ウエーハの加工方法
JP2007194515A (ja) ウエーハの分割方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application
J201 Request for trial against refusal decision
J301 Trial decision

Free format text: TRIAL NUMBER: 2020101000551; TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20200220

Effective date: 20210628

GRNO Decision to grant (after opposition)
GRNT Written decision to grant