TW201421554A - 具有圖案之基板之分割方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種能夠對具有作為反射膜之金屬膜的具有圖案之基板良好地進行分割之方法。對由在與單位元件圖案之形成面為相反側之主面反覆交互地積層相異之2個氧化膜而成之多層膜、與金屬膜所積層而成之具有圖案之基板進行分割之方法，具備：金屬膜去除步驟，係在使前端具備刀前端之工具之前端位於多層膜與金屬層之界面之高度的狀態下，使工具對該具有圖案之基板相對地移動，藉此於具有圖案之基板沿著預先決定之加工預定線僅去除金屬膜而形成加工溝槽；龜裂伸展加工步驟，係沿著加工預定線，藉由各個單位脈衝光以在具有圖案之基板形成之加工痕離散地位於加工溝槽之方式照射雷射光，使龜裂從各個加工痕伸展；以及裂斷步驟，係對龜裂伸展後之具有圖案之基板，沿著加工預定線進行裂斷。

Description

具有圖案之基板之分割方法
本發明係關於對在基板上二維地反覆配置多個單位圖案而構成之具有圖案之基板進行分割之加工方法，尤其是關於對具備由多層膜與由金屬膜所構成之反射防止膜之具有圖案之基板進行分割之方法。
LED元件，例如係以對由在藍寶石單結晶等之基板(晶圓、母基板)上二維地反覆形成LED元件之單位圖案而構成之具有圖案之基板(具有LED圖案之基板)、在呈格子狀地設置之稱為路徑(street)之分割預定區域進行分割、單片化(晶片化)之程序而製造。此處，路徑係藉由分割而構成LED元件之2個的部分之間隙部分即寬度狹窄之區域。
作為用於該分割之手段，已知有如下之手段：將脈衝寬度為psec(皮秒，picosecond)等級之超短脈衝光即雷射光，以各個單位脈衝光之被照射區域沿著加工預定線離散地設置之條件進行照射，藉此沿著加工預定線(一般為路徑中心位置)形成用於分割之起點(例如，參照專利文獻1)。於專利文獻1所揭示之手段中，在各個單位脈衝光之被照射區域中形成之加工痕之間，產生劈開或裂開之龜裂伸展(裂紋伸展)，沿著該龜裂對基板進行分割，藉此實現單片化。
專利文獻1：日本特開2011-131256號公報
在如上述般之具有圖案之基板之中，存在有在藉由分割而獲得之LED元件之成為端面之面，設置有使在元件內部發光之雷射光反射之反射膜者。該反射膜一般設在與設有單位圖案之面為相反側之面。作為反射膜，一般係例如TiO2之薄膜層與SiO2之薄膜層反覆交互地積層之稱為DBR之多層膜、或Al、Ag、Au等之金屬膜、或者用以更提高反射效率之在DBR上設置有金屬膜之複合構成者等。
對如此般之具備有反射膜之具有圖案之基板，欲藉由上述之雷射光之照射而進行分割之情形，一般存在有欲將用以避免雷射光之對單位圖案之照射之反射膜之側設成雷射光之被照射面之要求。然而，在反射膜包含金屬膜而構成之情形，將該金屬膜作為被照射面而導致在金屬膜吸收雷射光而難以進行良好之分割。
本發明係有鑑於上述之課題而完成者，其目的在於提供一種能夠對具有作為反射膜之金屬膜之具有圖案之基板良好地進行分割之方法。
為了解決上述課題，請求項1之發明，係對在單結晶基板上二維地反覆配置多個單位元件圖案而構成之具有圖案之基板進行分割並單片化之方法，其特徵在於：該具有圖案之基板，係由在該單結晶基板中與該單位元件圖案之形成面為相反側之主面反覆交互地積層相異之2個氧化膜而構成之多層膜、與金屬膜積層而成者；具備：金屬膜去除步驟，係在使前端具備刀前端之工具之該前端位於該多層膜與該金屬層之界面高度之狀態下，使該工具對該具有圖案之基板相對地移動，藉此於該具有圖案之基板沿著預先決定之加工預定線僅去除該金屬膜而形成加工溝槽；龜裂伸 展加工步驟，係對已去除該金屬膜後之該具有圖案之基板，沿著該加工預定線，藉由各個單位脈衝光以在該具有圖案之基板形成之加工痕離散地位於該加工溝槽之方式照射雷射光，使龜裂於該具有圖案之基板從各個該加工痕伸展；以及裂斷步驟，係對經該龜裂伸展加工步驟之該具有圖案之基板，沿著該加工預定線進行裂斷。
請求項2之發明，係請求項1記載之具有圖案之基板之分割方法，其中，在該龜裂伸展加工步驟中，使該雷射光之焦點位於形成有該加工溝槽之部位之緊鄰下方、且在該單結晶基板之內部於其厚度方向與該多層膜之界面位置距離數μm之範圍內。
請求項3之發明，係請求項1或請求項2記載之具有圖案之基板之分割方法，其中，在該金屬膜去除步驟中，一邊從該工具對該具有圖案之基板賦予0.5N以上、1.0N以下之負載，一邊使該工具移動，而對該金屬膜進行去除。
請求項4~5之發明，係請求項1至請求項3中任一項記載之具有圖案之基板之分割方法，其中，該工具具備於該前端係平坦之矩形狀之微小面即刀背緣(land)；在該金屬膜去除步驟中，以該刀背緣成為該工具之最下端部、且其長邊方向與該工具之相對移動方向一致之方式，使該工具移動。
請求項5~6之發明，係請求項4~5記載之具有圖案之基板之分割方法，其中，在將該刀背緣與該金屬膜去除步驟中之該工具之該相對移動方向前面所形成之角作為安裝角、且將該刀背緣與與其連續之該工具之長邊方向最下端面所形成之角作為刀背緣角時，該相對移動方向中之刀 背緣長度係1μm以上、15μm以下，該安裝角係50°以上、80°，刀背緣角係10°以上、20°。
根據請求項1至請求項5之發明，在欲藉由利用雷射光之龜裂伸展加工進行用以對在單結晶基板之緊鄰上方具備多層膜與由金屬膜構成之反射膜之具有圖案之基板進行單面化之分割加工之情形，藉由先於該龜裂伸展加工預先去除僅位於加工預定線之位置之金屬膜並使多層膜露出，可實現良好之單片化。
100‧‧‧溝槽加工裝置
101‧‧‧平台
102‧‧‧夾頭
104‧‧‧導引桿
104g‧‧‧導件
105‧‧‧橋架
106‧‧‧頭
106s‧‧‧支持體
107‧‧‧保持具
108‧‧‧馬達
200‧‧‧雷射加工裝置
201‧‧‧控制器
202‧‧‧控制部
203‧‧‧儲存部
204‧‧‧載台
204m‧‧‧移動機構
205‧‧‧照射光學系統
206‧‧‧上部觀察光學系統
206a‧‧‧攝影機
206b‧‧‧顯示器
207‧‧‧上部照明系統
208‧‧‧下部照明系統
216‧‧‧下部觀察光學系統
216a‧‧‧攝影機
216b‧‧‧顯示器
252‧‧‧聚光透鏡
282‧‧‧聚光透鏡
CP‧‧‧元件晶片
CR、CR1、CR2‧‧‧龜裂
Db‧‧‧光束徑
F‧‧‧反射膜
F1‧‧‧多層膜
F2‧‧‧金屬膜
G‧‧‧加工溝槽
L1‧‧‧上部照明光
L2‧‧‧下部照明光
LB‧‧‧雷射光
LF‧‧‧焦點
M‧‧‧加工痕
OF‧‧‧定向平面
P1‧‧‧加工預定面
PL‧‧‧加工預定線
S1‧‧‧上部照明光源
S2‧‧‧下部照明光源
SL‧‧‧雷射光源
ST‧‧‧路徑
TL‧‧‧溝槽加工工具
TL1‧‧‧前端部
TL2‧‧‧刀背緣
UP‧‧‧單位圖案
W‧‧‧基板
W1‧‧‧單結晶基板
圖1，係具有圖案之基板W之示意俯視圖及部分放大圖。
圖2，係具有圖案之基板W之與Y方向垂直之剖面圖。
圖3，係示意地表示具有圖案之基板W之分割加工之程序之圖式。
圖4，係進行至龜裂伸展加工後之具有圖案之基板W之光學顯微鏡像。
圖5，係關於對圖4所示之具有圖案之基板W提供裂斷加工後之剖面之光學顯微鏡像。
圖6，係表示使用於金屬膜F2之剝離去除之溝槽加工工具TL之概略圖及放大其前端部TL1之圖式。
圖7，係將具有圖案之基板W之金屬膜F2剝離時之對剝離後之基板上面拍攝之光學顯微鏡像。
圖8，係例示溝槽加工裝置100之圖式。
圖9，係用以說明龜裂伸展加工中之雷射光LB之照射態樣之圖式。
圖10，係概略性地表示雷射加工裝置200之構成之模式圖。
<具有圖案之基板>首先，針對本實施形態中之分割對象即具有圖案之基板W進行說明。圖1，係具有圖案之基板W之示意俯視圖及部分放大圖。圖2，係具有圖案之基板W之與Y方向垂直之剖面圖。
所謂的具有圖案之基板W，例如係於藍寶石等之單結晶基板(晶圓、母基板)W1之一主面上，積層形成既定之元件圖案而構成者。元件圖案，於單片化後，各個具有二維地反覆配置有成為一個元件晶片之複數個單位圖案UP之構成。例如，將成為LED元件等之光學元件或電子元件之單位圖案UP二維地重複。
此外，具有圖案之基板W以俯視觀察成為大致圓形狀，但於外周之一部分具備有直線狀之定向平面(Orientation Flat)OF。在本實施形態中，設定為於具有圖案之基板W之面內將定向平面OF之延伸方向稱為X方向，將與X方向正交之方向稱為Y方向。
作為單結晶基板W1，係使用具有70μm~200μm之厚度者。使用100μm厚之藍寶石單結晶者為較佳之一例。此外，元件圖案一般形成為具有數μm左右之厚度。此外，元件圖案亦可具有凹凸。
例如，若為LED晶片製造用之具有圖案之基板W，係將由以GaN(氮化鎵)為代表之III族氮化物半導體所構成之發光層、其他之複數個薄膜層磊晶(epitaxial)形成於藍寶石單結晶之上，進一步地，藉由於該薄膜層之上，形成於LED元件(LED晶片)中構成通電電極之電極圖案而構成。
另外，在具有圖案之基板W之形成時，作為單結晶基板W1，亦可為使用以於主面內與定向平面垂直之Y方向作為軸而使c面或a 面等之結晶面之面方位相對於主面法線方向傾斜數度左右之所謂的賦予斜角(off-angle)之基板(亦稱斜基板)之態樣。
將各個單位圖案UP之邊界部分即寬度狹窄之區域稱為路徑ST(street)。路徑ST，係具有圖案之基板W之分割預定位置，並以下述之態樣而將雷射光沿著路徑ST照射，藉此將具有圖案之基板W分割成各個之元件晶片。路徑ST，一般係以數十μm左右之寬度，以於俯視觀察元件圖案之情形成為格子狀之方式設定。然而，亦可在路徑ST之部分單結晶基板W1不需要露出，而亦於路徑ST之位置連續地形成成為元件圖案之薄膜層。
另一方面，如圖2所示，於單結晶基板W1之未形成有單位圖案UP之側之主面，存在有形成反射膜F之至少一方之情況。在本實施形態中，反射膜F係成為由設置於單結晶基板W1之緊鄰上方之多層膜F1、與設置於該多層膜F1之上之金屬膜F2所構成者。
多層膜F1，亦稱為DBR，例如係分別以數十層左右反覆交互地積層數十nm~數百nm左右之厚度之TiO2之薄膜層與SiO2之薄膜層而構成之具有數μm左右之厚度之部位。
此外，金屬膜F2，係由Al、Ag、Au等構成，且具有數十nm~數百nm左右之厚度。
<具有圖案之基板之分割加工之概略>接著，針對對上述之構成之具有圖案之基板W以沿著路徑ST進行分割之處理流程進行說明。所述之分割，一般係以沿著通過各個路徑ST之中心位置且沿著具有圖案之基板W之厚度方向設定而成之加工預定面P1而進行。另外，將加工預定面P1之厚度方向中之端部稱作加工預定線PL，但於以下之說明，為方便起見， 存在有不區分兩者而使用之情況。
此外，在本實施形態中，係於具有圖案之基板W設有上述之多層膜F1與由金屬膜F2所構成之反射膜F者。在未設有所述反射膜F之情形，例如可以如專利文獻1所揭示之手法進行雷射加工，以分割具有圖案之基板W。然而，在設有反射膜F之情形，由於金屬膜F2會吸收雷射光，即使以上述之手法進行雷射加工，亦難以良好地分割具有圖案之基板W。
有鑑於此，在本實施形態中，係在將位於加工預定線PL之部位之金屬膜F2預先去除下，藉由進行雷射加工及接續於其之裂斷加工，而分斷具有圖案之基板W。
圖3，係示意地表示本實施形態之具有圖案之基板W之分割加工程序之圖式。另外，在圖3中，雖針對於Y方向延伸之加工預定線PL成為分割對象之情形進行說明，但於沿著X方向之加工預定線PL成為對象之情形，其處理內容亦相同。
如圖3(a)所示，在本實施形態中，使用前端部TL1成為超硬合金或由類鑽碳膜(DLC：Diamond Like Carbon)等硬質材料所構成之刀前端之溝槽加工工具TL，進行位於加工預定線PL之部位之金屬膜F2之去除。更具體而言，係在將具有圖案之基板W，在以金屬膜F2成為上面之方式水平地配置之狀態下，如以箭頭AR1所示般，使溝槽加工工具TL之前端部TL1接近於較具有圖案之基板W之外緣更外側並為加工預定線PL之延長線上之位置。
然後，如圖3(b)所示，在將前端部TL1之高度位置設定於金 屬膜F2與多層膜F1之界面附近之狀態下，使溝槽加工工具TL沿著被設定成加工預定線PL之Y方向(圖3中與圖面垂直之方向)對著具有圖案之基板W相對地移動。藉此，如圖3(c)所示，前端部TL1通過之部分之金屬膜F2藉由溝槽加工工具TL而剝離去除，形成加工溝槽G。換言之，實現在加工預定面P1之部位多層膜F1露出之狀態。另外，在圖3(c)中，加工溝槽G之寬度雖較路徑ST之寬度為小，但此並非為必要之態樣，若可確保於接下來進行雷射加工時只要雷射光不會照射於金屬膜F2之寬度即可。
使利用如此之溝槽加工工具TL之金屬膜F2之去除，沿著所有之加工預定線PL(加工預定面P1)進行。
一旦對所有之加工預定線PL完成金屬膜F2之去除，接著進行雷射加工。所述之雷射加工，係在例如下述之雷射加工裝置中，藉由使雷射光LB沿著加工預定線PL(加工預定面P1)掃描而進行。更詳細而言，所述之雷射加工，係作為龜裂伸展加工而進行者。關於龜裂伸展加工之細節將於以下進行說明。在所述之龜裂伸展加工中，如圖3(d)所示，使雷射光LB之焦點LF，位於單結晶基板W1之內部、於其厚度方向與多層膜F1之界面位置距離數μm之範圍內。
一旦以所述之態樣進行龜裂伸展加工，在雷射光LB之掃描方向中，於單結晶基板W1之焦點LF之深度位置，離散地形成藉由雷射光LB之照射所產生之變質區域即微小之加工痕M，且於各個之加工痕M之間、或具有圖案之基板W之厚度方向，龜裂進行伸展。於圖3(e)中，例示有龜裂CR從加工痕M往具有圖案之基板W之厚度方向伸展之態樣。
使藉由如此之雷射光LB之照射之龜裂伸展加工，沿著所有 之加工預定面P1進行。
另外，在藉由龜裂伸展加工而於厚度方向產生之龜裂CR之中，從加工痕M往具有圖案之基板W之上方進行伸展之龜裂CR1，由於從加工痕M至單結晶基板W1之上面之距離較短，因此在幾乎所有之情形，將抵達至該上面。而且，在存在於其上方之多層膜F1中，同樣地龜裂進行伸展、或產生因照射雷射光LB而導致之熔融、蒸發等。另一方面，關於從加工痕M往具有圖案之基板W之下方進行伸展之龜裂CR2，雖亦係其前端將抵達至相反面者，但亦存在有留在單結晶基板W1內之情況。因此，在進行了雷射加工之時點，具有圖案之基板W並非一定完全地被分割。
因此，例如使用眾知之裂斷裝置，進行使藉由龜裂伸展加工所形成之龜裂伸展至具有圖案之基板W之相反面之裂斷加工。藉此，可將具有圖案之基板W完全地進行分割且單片化(晶片化)。另外，在藉由龜裂之伸展將具有圖案之基板W於厚度方向完全地分斷之情形，雖不需要上述之裂斷加工，但即使一部分之龜裂已抵達至相反面，藉由龜裂伸展加工而將具有圖案之基板W完全地二分之情況係極為少數，因此一般均伴隨有裂斷加工。
藉由進行裂斷加工，如圖3(f)所示，可分別地獲得形成有單位圖案UP及反射膜F之多數個元件晶片CP。在裂斷加工中，可應用眾知之3點支持之手法等。
圖4，係以如上述般之順序進行至龜裂伸展加工後之具有圖案之基板W之光學顯微鏡像，圖5，係關於對圖4所示之具有圖案之基板W提供裂斷加工後之剖面之光學顯微鏡像。
由圖4確認在加工痕M之間龜裂伸展之樣子、或龜裂抵達單結晶基板W1之表面之樣子、或進一步地確認多層膜F1沿著加工痕M之配列方向部分熔融、蒸發之樣子等。
此外，由圖5確認在反射膜F之附近存在有微小之凹凸，但若觀察關於具有圖案之基板W之厚度方向則此只不過為極少之一部分，以及，在佔據具有圖案之基板W之大部分之單結晶基板W1，大致形成有不具凹凸之極為平坦之分割面。所述之結果，表示本實施形態之加工手法係能夠適當地分割具有圖案之基板W者。
<溝槽加工工具及溝槽加工裝置>接著，針對上述之溝槽加工工具TL之詳細構造及具備有所述之溝槽加工工具TL之溝槽加工裝置之一構成態樣進行說明。
圖6，係表示用於金屬膜F2之剝離去除之溝槽加工工具TL之概略圖及放大其前端部TL1之圖式。
溝槽加工工具TL，如圖6(a)所示，係概略棒狀(在圖6所示之情形為角棒狀)之構件，但至少於其長邊方向一前端部具備刀前端部分即前端部TL1，包含加工時之進行方向(相對於具有圖案之基板W之工具TL之相對移動方向)之垂直剖面成為多角形狀(例如矩形狀)，並且與加工時之進行方向垂直之剖面成為相對於該進行方向對稱之等角梯形狀。
但是，更詳細而言，如圖6(b)所示，前端部TL1之進行方向前側之最下端部呈角面狀地成為倒角(chamfer)，藉此形成稱作刀背緣TL2之矩形狀之微小面而構成。
具有所述構造之溝槽加工工具TL，於加工時，如圖6(b)所 示，刀背緣TL2成為最下端部且其長邊方向以保持成為與進行方向平行之姿勢之方式使用。換言之，溝槽加工工具TL，係以使其長邊方向從垂直方向以既定角度往進行方向前側傾斜之姿勢使用。
此處，在以刀背緣TL2成為於加工時與進行方向平行時之沿進行方向之長度作為刀背緣長度D、以刀背緣TL2與前端部TL1之進行方向前面所形成之角作為安裝角α、以刀背緣TL2與前端部TL1之長邊方向最下端面所形成之角作為刀背緣角β時，從良好地去除金屬膜F2之觀點來看，刀背緣長度D較佳為1μm~15μm左右，安裝角α較佳為50°~80°，刀背緣角β較佳為10°~20°。另外，刀背緣TL2之與進行方向正交之方向之厚度(刀背緣寬度)，若可適當地對應欲去除之金屬膜F2之寬度而設定即可。
此外，如上述般在以溝槽加工工具TL對金屬膜F2進行去除之情形，溝槽加工工具TL賦予具有圖案之基板W之負載(剝離力)，較佳為0.5N~1.0N。在所述之情形，能夠沿著對應路徑ST而設定之加工預定線PL適當地僅對金屬膜F2進行去除。在賦予較1.0N更大之負載之情形，則由於不僅去除金屬膜F2亦會去除到多層膜F1，此外，亦使得剝離產生至前端部TL1通過之側方之部分等而於加工後之形狀產生雜亂不整之情形，因此不理想。另一方面，在負載設定成未滿0.5N之情形，則由於無法將金屬膜F2穩定地剝離，因此亦不理想。
假設，在賦予較1.0N更大之負載之情形，在例如沿著於X方向延伸之加工預定線PL去除金屬膜F2之後，沿著於與其正交之Y方向延伸之加工預定線PL對金屬膜進行去除時，對於既已沿著X方向之加工之差異，係在金屬膜F2被去除之加工預定線PL彼此之正交部位，由於溝槽 加工工具TL剝離了多層膜F1，而無法進行良好之剝離，因此不理想。
圖7，係作為表示所述負載與剝離之良劣關係之一例之已剝離具有圖案之基板W之金屬膜F2時對剝離後之基板上面拍攝之光學顯微鏡像。具體而言，係針對單結晶基板W1為藍寶石，且多層膜F1由TiO2與SiO2之薄膜層構成、金屬膜F2由約0.65μm之厚度之Au構成之具有圖案之基板W，在將此金屬膜F2沿著正交之二方向依X方向→Y方向之順序剝離後，對基板上面拍攝而獲得之影像。此處，溝槽加工工具TL之規格，係刀背緣長度D為8μm，安裝角度α為70°，刀背緣角β為20°。圖7(a)，係將溝槽加工工具TL賦予具有圖案之基板W之負載設定成0.53N時之光學顯微鏡像，圖7(b)，係將該負載設定成1.2N時之光學顯微鏡像。
在圖7(a)所示之攝影影像中，都於兩方向僅金屬膜F2以一樣之寬度良好地剝離，但在圖7(b)所示之攝影影像中，在Y方向之加工中，在一部分中多層膜F1剝離並且單結晶基板W1露出，此外，亦於加工形狀產生雜亂不整。亦即，表示了加工後之狀態不均勻且無法進行較佳之剝離之樣子。
圖8，係例示利用上述般之溝槽加工工具TL進行加工之溝槽加工裝置100之圖式。溝槽加工裝置100，可於水平面內之一方向(y軸方向)移動，且具備有可保持載置於上面之具有圖案之基板W之平台101。更具體而言，於平台101，具備有例如由玻璃等之透明之構件所構成、且於水平面內旋轉自如之夾頭102，而成為可藉由該夾頭102固定具有圖案之基板W。
另外，於圖8中雖省略圖示，但於平台101之透明夾頭102 之下方，具備可對固定於夾頭102之具有圖案之基板W，透過夾頭102從下方觀察之觀察光學系統。
此外，於溝槽加工工具100，構成有橋架105，該橋架105係藉由於水平面內於與y軸方向正交之x軸方向以夾著平台101而設置之2個支柱103、及具備該等2個支柱103支持並且於x軸方向延伸之導件104g之導桿104，而橫跨平台101上。
於導件104g，將安裝溝槽加工工具TL之頭106安裝成可於x軸方向移動。更詳細而言，於頭106，安裝保持有溝槽加工工具TL之保持具107，並且附設有藉由於一方之支柱103所設置之馬達108之旋轉而沿著導件104g移動於x軸方向之支持體106s。藉此，於溝槽加工裝置100中，成為可於x軸方向、於圖6中所稱之進行方向，進行加工。
頭106，成為可調整安裝保持具107時之保持具107之相對於x軸方向之姿勢。也就是，構成為可調整溝槽加工工具TL之姿勢。在將保持有溝槽加工工具TL之保持具安裝於頭106時，藉由調整保持具107之姿勢，而可調整對上述之金屬膜F2進行剝離時之安裝角度α。
此外，頭106，亦成為可適當地調整已安裝之溝槽加工工具TL之高度位置。藉由適當地設定保持具107之高度位置與頭106之移動速度，而可調整溝槽加工工具TL對金屬膜F2所賦予之負載。
在具有如以上般之構成之溝槽加工工具100中，在藉由溝槽加工工具TL，進行如上述般之金屬膜F2之加工之情形時，將具有圖案之基板W以金屬膜F2成為上面側之方式固定於夾頭102，以X方向或Y方向之加工預定線PL成為與x軸方向平行之方式進行具有圖案之基板W之對 準(alignment)，並且以安裝角度α成為既定之值之方式，以適當之姿勢安裝保持有溝槽加工工具TL之保持具107。另外，關於具有圖案之基板W之對準，可適當地應用型樣匹配處理(pattern matching method)、或使用調正標示(alignment mark)之處理等之各種眾知之手法。
而且，對溝槽加工工具TL之前端部TL1，就x軸方向使其位於較具有圖案之基板W之端部更外側之位置，並且就y軸方向使其位於最初作為加工對象之加工預定線PL之位置。在該位置中，使溝槽加工工具TL以對應金屬膜F2之厚度之既定距離下降之後，藉由使頭106於x軸方向移動，實現在該加工預定線PL位置之金屬膜F2之剝離。
一旦完成在一加工預定線PL之位置之剝離，則以對應加工預定線PL之間距之距離將平台於y軸方向移送，同樣地進行在下一加工預定線PL之位置之剝離。一旦在X方向或Y方向中所有之加工預定線PL之位置完成剝離，若使夾頭102旋轉90°並以Y方向或X方向與x軸方向一致之方式進行對準之後，進行同樣之處理即可。藉此，可適當地進行沿著所有之加工預定線PL之金屬膜F2之去除。
<龜裂伸展加工之原理及裂斷加工>接著，針對龜裂伸展加工及裂斷加工進行說明。圖9，係用以說明龜裂伸展加工中之雷射光LB之照射態樣之圖式。更詳細而言，圖9，係表示龜裂伸展加工時之雷射光LB之重複頻率R(kHz)、雷射光LB之照射時載置具有圖案之基板W之平台之移動速度V(mm/sec)、與雷射光LB之光束點(beam spot)中心間隔△(μm)之關係。另外，在以下之說明中，雖雷射光LB之射出源固定，且藉由使載置有具有圖案之基板W之平台移動，而實現雷射光LB之相對於具有圖案之 基板W之相對的掃描，但即使是在使具有圖案之基板W靜止之狀態下，使雷射光LB之射出源移動之態樣，亦同樣地可實現龜裂伸展加工。
如於圖9所示般，在雷射光LB之重複頻率係R(kHz)之情形，成為於每1/R(msec)從雷射光源發出一雷射脈衝(亦稱單位脈衝光)。在載置有具有圖案之基板W之平台以速度V(mm/sec)進行移動之情形，成為在從某一雷射脈衝光發出到下一雷射脈衝光發出之間，具有圖案之基板W以V×(1/R)=V/R(μm)進行移動，因此，某一雷射脈衝光之光束中心位置與接著發出之雷射脈衝光之光束中心位置之間隔，也就是光束點中心間隔△(μm)，定為△=V/R。
由此，在滿足具有圖案之基板W表面之雷射光LB之光束徑(亦稱光束量測徑、光點大小)Dd與光束點中心間隔△為△>Dd……(式1)之情形時，使得在雷射光之掃描時各個雷射脈衝不重疊。
此外，一旦將單位脈衝光之照射時間亦即脈衝寬度(pulse width)設定成極短，則在各個單位脈衝光之被照射位置中，較雷射光LB之光點大小更窄之存在於被照射位置之大致中央區域之物質，藉由從所照射之雷射光獲得運動能量，往與被照射面垂直之方向飛散、或變質等，另一方面，產生以伴隨所述之飛散而產生之反力為代表之由單位脈衝光之照射所產生之衝擊或應力作用於該被照射位置之周圍之現象。
利用該等之情況，從雷射光源逐一發出之雷射脈衝(單位脈衝光)，一旦沿著加工預定線依序且離散地照射，則沿著加工預定線之在各個單位脈衝光之被照射位置依序地形成微小之加工痕，並且在各個加工痕 彼此之間連續地形成龜裂，進一步地，亦使龜裂於被加工物之厚度方向進行伸展。如此，藉由龜裂伸展加工而形成之龜裂，成為對具有圖案之基板W進行分割時之分割起點。另外，在雷射光LB為既定之(非零之)失焦(defocus)值之下，以失焦狀態照射之情形，在焦點位置之附近產生變質，且所述之變質產生之區域成為上述之加工痕。
另一方面，裂斷步驟，可以如下之方式進行：例如，將具有圖案之基板W設成形成有加工痕之側之主面成為下側之姿勢，在將分割預定線之兩側以2個下側裂斷桿支持之狀態下，在另一主面使上側裂斷桿朝向分割預定線之緊鄰上方之裂斷位置下降。
另外，一旦相當於加工痕之間距之光束點中心間隔△過於大時，將使得裂斷特性不佳而無法實現沿著加工預定線之裂斷。在龜裂伸展加工時，必需考量此點而決定加工條件。
有鑑於以上之問題點，在進行用以在具有圖案之基板W形成成為分割起點之龜裂之龜裂伸展加工時較佳之條件，大致如以下。具體之條件，可根據具有圖案之基板W之材質或厚度等而適當地進行選擇。
脈衝寬度τ：1psec以上、50psec以下；光束徑Dd：約1μm~10μm左右；平台移動速度V：50mm/sec以上、3000mm/sec以下；脈衝之重複頻率R：10kHz以上、200kHz以下；脈衝能量E：0.1μJ~50μJ。
<雷射加工裝置>最後，針對使用於龜裂伸展加工之雷射加工裝置200進行說明。圖10，係概略地表示本發明之實施形態中可應用於 龜裂伸展加工之雷射加工裝置200之構成之模式圖。雷射加工裝置200，主要具備：控制器201，係進行裝置內之各種動作(觀察動作、對準動作、加工動作等)之控制；平台204，係將具有圖案之基板W載置於其上；及照射光學系統205，係將由雷射光源SL射出之雷射光LB照射於具有圖案之基板W。
載台204，主要係由石英等光學上透明之構件構成。載台204，成為可藉由例如吸引泵等之吸引手段211吸引固定載置於其上面之具有圖案之基板W。此外，載台204，成為可藉由移動機構204m而於水平方向移動。另外，在圖1中，在將具有黏著性之保持片材210a貼附於具有圖案之基板W之後，雖以該保持片材210a之側作為被載置面而將具有圖案之基板W載置於載台204，但使用保持片材210a之態樣並非為必需者。
移動機構204m，藉由未圖示之驅動手段之作用，使載台204在水平面內移動於既定之XY兩軸方向。藉此，實現觀察位置之移動或雷射光照射位置之移動。另外，關於移動機構204m，在進行對準等方面，更佳為：亦可與水平驅動獨立地進行以既定之旋轉軸為中心之在水平面內之旋轉(θ旋轉)動作。
照射光學系統205，具備雷射光源SL、於省略圖示之鏡筒內具備之半反射鏡(half-mirror)251、以及聚光透鏡252。
在雷射加工裝置200中，概略地，係在使從雷射光源SL發出之雷射光LB藉由半反射鏡251反射之後，使該雷射光LB以藉由聚光透鏡252聚焦於載置在載台204之具有圖案之基板W之被加工部位之方式聚光，並對具有圖案之基板W進行照射。而且，藉由一邊以所述之態樣照射 雷射光LB、一邊使載台204移動，成為可對具有圖案之基板W進行沿著既定之加工預定線之加工。亦即，雷射加工裝置200，係藉由使雷射光LB對具有圖案之基板W相對地進行掃描而進行加工之裝置。
作為雷射光源SL，較佳之態樣係使用Nd：YAG雷射。作為雷射光源SL，使用波長為500nm~1600nm者。此外，為了實現上述之在加工圖案之加工，雷射光LB之脈衝寬度必需為1psec~50psec左右。此外，較佳為：重複頻率R係10kHz~200kHz左右，雷射光之照射能量(脈衝能量)係0.1μJ~50μJ左右。
另外，在雷射加工裝置200中，在加工處理時，亦可根據需要而以刻意地將聚焦位置偏移具有圖案之基板W之表面之失焦狀態照射雷射光LB。在本實施形態中，較佳為：將失焦值(聚焦位置往從具有圖案之基板W表面朝向內部之方向之偏移量)設定成0μm以上、30μm以下之範圍。
此外，在雷射加工裝置200中，於載台204之上方，具備有用以從上方對具有圖案之基板W進行觀察、拍攝之上部觀察光學系統206、以及從載台204之上方對具有圖案之基板W照射照明光之上部照明系統207。此外，於載台204之下方，具備有從載台204之下方對具有圖案之基板W照射照明光之下部照明系統208。
上部觀察光學系統206，具備設置於半反射鏡251之上方(鏡筒之上方)之CCD攝影機206a、及與該CCD攝影機206a連接之顯示器206b。此外，上部照明系統207，具備上部照明光源S1、及半反射鏡271。
該等上部觀察光學系統206與上部照明系統207，與照射光學系統205同軸地構成。若更詳細而言，照射光學系統205之半反射鏡251 與聚光透鏡252，成為與上部觀察光學系統206及上部照明系統207共用。藉此，從上部照明光源S1發出之上部照明光L1，在藉由設置於未圖示之鏡筒內之半反射鏡271而反射，且進一步地穿透構成照射光學系統205之半反射鏡251之後，藉由聚光透鏡252聚光而照射具有圖案之基板W。此外，在上部觀察光學系統206中，在照射上部照明光L1之狀態下，可進行穿透聚光透鏡252、半反射鏡251及半反射鏡271之具有圖案之基板W之明亮的視野像之觀察。
此外，下部照明系統208，具備下部照明光源S2、半反射鏡281、及聚光透鏡282。亦即，在雷射加工裝置200中，能夠使在從下部照明光源S2射出、且藉由半反射鏡281反射之後藉由聚光透鏡282聚光之下部照明光L2，透過載台204對具有圖案之基板W照射。例如，當使用下部照明系統208時，在使下部照明光L2照射於具有圖案之基板W之狀態下，可在上部觀察光學系統206中進行該穿透光之觀察。
進一步地，如圖1所示，在雷射加工裝置200中，亦可具備用於從下方對具有圖案之基板W進行觀察、拍攝之下部觀察光學系統216。下部觀察光學系統216，具備設置於半反射鏡281之下方之CCD攝影機216a、及與該CCD攝影機216a連接之顯示器216b。在所述之下部觀察光學系統216中，例如，可在上部照明光L1照射具有圖案之基板W之狀態下進行該穿透光之觀察。
控制器201，進一步具備：控制部202，係控制裝置各部之動作，使其實現以下述之態樣之具有圖案之基板W之加工處理；及儲存部203，係儲存控制雷射加工裝置200之動作之程式203a或在加工處理時所參 照之各種資料。
控制部202，例如係藉由個人電腦或微電腦等之泛用之電腦而實現者，藉由由該電腦讀取、執行儲存於儲存部203之程式203p，將各種之構成元件作為控制部202之功能性構成元件而加以實現。
儲存部203，藉由ROM或RAM及硬碟等之儲存媒介實現。另外，儲存部203，亦可係藉由實現控制部202之電腦之構成元件而實現之態樣，且硬碟之情形等，亦可設於與該電腦為不同體之態樣。
於儲存部203，除了程式203p之外、除了被作為加工對象之具有圖案之基板W之個體資訊(例如，材質、結晶方位、形狀(尺寸、厚度)等)之外，亦儲存記述有加工位置(或路徑位置)之被加工物資料D1，並且儲存加工模式設定資料D2，該加工模式設定資料D2係記述有對應各個加工模式之雷射加工態樣之關於雷射光之各個參數之條件或載台204之驅動條件(或該等之可設定範圍)等。
控制部202，主要具備：驅動控制部221，係控制移動機構204m之載台204之驅動、或聚光透鏡252之聚焦動作等之與加工處理有關之各種驅動部分之動作；攝影控制部222，係控制上部觀察光學系統206或下部觀察光學系統216之具有圖案之基板W之觀察、拍攝；照射控制部223，係控制來自雷射光源SL之雷射光LB之照射；吸附控制部224，係控制吸引手段211進行之具有圖案之基板W往載台204之吸附固定動作；以及加工處理部225，係根據所賦予之被加工物資料D1及加工模式設定資料D2而執行往加工對象位置之加工處理。
在具備如以上之構成之控制器201之雷射加工裝置200中， 一旦由操作者賦予將記述於被加工物資料D1之加工位置作為對象的既定之加工模式之加工執行指示，則加工處理部225，取得被加工物資料D1、並且從加工模式設定資料D2中取得對應所選擇之加工模式之條件，以執行對應該條件之動作之方式，對通過驅動控制部221或照射控制部223等而對應之各部之動作進行控制。例如，從雷射光源SL發出之雷射光LB之波長或功率、脈衝之重複頻率、脈衝寬度之調整等，藉由照射控制部223實現。藉此，在成為對象之加工位置，以所指定之加工模式實現加工。
此外，較佳為，雷射加工裝置200，以如下方式構成：藉由加工處理部225之作用而在控制器201中對操作者提供可利用之加工處理選單，藉此可選擇對應各種之加工內容之加工模式。在所述情形中，加工處理選單較佳為以GUI提供者。
藉由如以上之構成，雷射加工裝置200，成為可適當地進行以上述之龜裂伸展加工為起始之各種之雷射加工。
如至此為止之說明般，根據本實施形態，在藉由雷射光之龜裂伸展加工而欲進行用以將在單結晶基板之緊鄰上方具備多層膜與由金屬膜構成之反射膜之具有圖案之基板W進行單片化之分割加工的情形，於所述之龜裂伸展加工之前，預先僅去除位於加工預定線之部位之金屬膜並使多層膜露出。藉此，實現良好之單片化。
AR1‧‧‧箭頭
CP‧‧‧元件晶片
CR、CR1、CR2‧‧‧龜裂
F1‧‧‧多層膜
F2‧‧‧金屬膜
G‧‧‧加工溝槽
LB‧‧‧雷射光
LF‧‧‧焦點
M‧‧‧加工痕
P1‧‧‧加工預定面
PL‧‧‧加工預定線
ST‧‧‧路徑
TL‧‧‧溝槽加工工具
TL1‧‧‧前端部
UP‧‧‧單位圖案
W‧‧‧基板
W1‧‧‧單結晶基板

Claims (7)

  1. 一種具有圖案之基板之分割方法，係對在單結晶基板上二維地反覆配置多個單位元件圖案而構成之具有圖案之基板進行分割並單片化，其特徵在於：該具有圖案之基板，係由在該單結晶基板中與該單位元件圖案之形成面為相反側之主面反覆交互地積層相異之2個氧化膜而構成之多層膜、與金屬膜積層而成者；具備：金屬膜去除步驟，係在使前端具備刀前端之工具之該前端位於該多層膜與該金屬層之界面高度之狀態下，使該工具對該具有圖案之基板相對地移動，藉此於該具有圖案之基板沿著預先決定之加工預定線僅去除該金屬膜而形成加工溝槽；龜裂伸展加工步驟，係對已去除該金屬膜後之該具有圖案之基板，沿著該加工預定線，藉由各個單位脈衝光以在該具有圖案之基板形成之加工痕離散地位於該加工溝槽之方式照射雷射光，使龜裂於該具有圖案之基板從各個該加工痕伸展；以及裂斷步驟，係對經該龜裂伸展加工步驟之該具有圖案之基板，沿著該加工預定線進行裂斷。
  2. 如申請專利範圍第1項之具有圖案之基板之分割方法，其中，在該龜裂伸展加工步驟中，使該雷射光之焦點位於形成有該加工溝槽之部位之緊鄰下方、且在該單結晶基板之內部於其厚度方向與該多層膜之界面位置距離數μm之範圍內。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之具有圖案之基板之分割方法，其中，在該金屬膜去除步驟中，一邊從該工具對該具有圖案之基板賦予0.5N以上、1.0N以下之負載，一邊使該工具移動，而對該金屬膜進行去除。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之具有圖案之基板之分割方法，其中，該工具，具備於該前端係平坦之矩形狀之微小面即刀背緣；在該金屬膜去除步驟中，以該刀背緣成為該工具之最下端部、且其長邊方向與該工具之相對移動方向一致之方式，使該工具移動。
  5. 如申請專利範圍第3項之具有圖案之基板之分割方法，其中，該工具，具備於該前端係平坦之矩形狀之微小面即刀背緣；在該金屬膜去除步驟中，以該刀背緣成為該工具之最下端部、且其長邊方向與該工具之相對移動方向一致之方式，使該工具移動。
  6. 如申請專利範圍第4項之具有圖案之基板之分割方法，其中，在將該刀背緣與該金屬膜去除步驟中之該工具之該相對移動方向前面所形成之角作為安裝角、且將該刀背緣與與其連續之該工具之長邊方向最下端面所形成之角作為刀背緣角時，該相對移動方向中之刀背緣長度係1μm以上、15μm以下；該安裝角係50°以上、80°；刀背緣角係10°以上、20°。
  7. 如申請專利範圍第5項之具有圖案之基板之分割方法，其中，在將該刀背緣與該金屬膜去除步驟中之該工具之該相對移動方向前面所形成之角作為安裝角、且將該刀背緣與與其連續之該工具之長邊方向最下端面所形成之角作為刀背緣角時， 該相對移動方向中之刀背緣長度係1μm以上、15μm以下；該安裝角係50°以上、80°；刀背緣角係10°以上、20°。
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