JP4146863B2 - Semiconductor substrate cutting method - Google Patents
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Description
本発明は、レーザ加工による半導体基板の切断方法に関するものである。 The present invention relates to a method for cutting a semiconductor substrate by laser processing.
近年、半導体デバイス用としてAl2O3基板上にGaN等の半導体動作層を結晶成長させたものや、液晶表示装置用としてガラス基板上に他のガラス基板を貼り合わせたもの等、種々の積層構造を有する加工対象物を高精度に切断する技術が求められている。
従来、これらの積層構造を有する加工対象物の切断には、ブレードダイシング法やダイヤモンドスクライブ法が使用されるのが一般的である。
In recent years, various layers such as those obtained by crystal growth of a semiconductor operation layer such as GaN on an Al 2 O 3 substrate for semiconductor devices, and those obtained by bonding another glass substrate on a glass substrate for liquid crystal display devices, etc. There is a demand for a technique for cutting a workpiece having a structure with high accuracy.
Conventionally, a blade dicing method or a diamond scribe method is generally used to cut a workpiece having such a laminated structure.
ブレードダイシング法とは、ダイヤモンドブレード等により加工対象物を切削して切断する方法である。一方、ダイヤモンドスクライブ法とは、ダイヤモンドポイントツールにより加工対象物の表面にスクライブラインを設け、このスクライブラインに沿うよう加工対象物の裏面にナイフエッジを押し当てて、加工対象物を割って切断する方法である。 The blade dicing method is a method of cutting and cutting a workpiece with a diamond blade or the like. On the other hand, with the diamond scribe method, a diamond point tool is used to provide a scribe line on the surface of the object to be processed, and a knife edge is pressed against the back surface of the object to be processed along the scribe line to divide and cut the object to be processed. Is the method.
しかしながら、ブレードダイシング法にあっては、例えば、加工対象物が上述した液晶表示装置用のものである場合、ガラス基板と他のガラス基板との間に間隙が設けられているため、この間隙に削り屑や潤滑洗浄水が入り込んでしまうおそれがある。また、ダイヤモンドスクライブ法にあっては、加工対象物がAl2O3基板等の硬度の高い基板を有している場合や、或いは、加工対象物がガラス基板同士を貼り合わせたものである場合等に、加工対象物の表面だけでなく裏面にもスクライブラインを設けなければならず、この表面と裏面とに設けられたスクライブラインの位置ずれによって切断不良が生じるおそれがある。表面に積層部を積層した半導体基板においても、良好な切断が困難である。 However, in the blade dicing method, for example, when the object to be processed is for the above-described liquid crystal display device, a gap is provided between the glass substrate and another glass substrate. There is a risk that shavings and lubricating cleaning water may get in. Also, in the diamond scribe method, when the object to be processed has a high hardness substrate such as an Al 2 O 3 substrate, or when the object to be processed is a glass substrate bonded together. In addition, scribe lines must be provided not only on the front surface but also on the back surface of the workpiece, and there is a risk that cutting defects may occur due to misalignment of the scribe lines provided on the front and back surfaces. Even a semiconductor substrate having a laminated portion on the surface is difficult to cut well.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、上述したような問題を解決し、半導体基板を高精度に切断することのできるレーザ加工による半導体基板の切断方法を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a situation, solves the above problems, and provides the cutting method of the semiconductor substrate by the laser processing which can cut | disconnect a semiconductor substrate with high precision. Objective.
上記目的を達成するために、本発明に係る半導体基板の切断方法は、表面に積層部が形成された半導体基板の切断方法であって、半導体基板の裏面をレーザ光入射面としてレーザ光をエキスパンドテープを介することなく照射することにより、半導体基板の内部に一旦溶融後再固化した領域である溶融処理領域を形成し、この溶融処理領域によって、半導体基板の切断予定ラインに沿って切断起点領域を形成する工程と、切断起点領域を起点として半導体基板を複数の部分に切断する工程を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a method for cutting a semiconductor substrate according to the present invention is a method for cutting a semiconductor substrate having a laminated portion formed on a front surface, and expands a laser beam with a back surface of the semiconductor substrate as a laser beam incident surface. By irradiating without passing through the tape , a melt-processed region that is once melted and re-solidified is formed inside the semiconductor substrate, and this melt-processed region forms a cutting start region along the planned cutting line of the semiconductor substrate. And a step of cutting the semiconductor substrate into a plurality of portions starting from the cutting start region.
本発明によれば、半導体基板に対して半導体基板の裏面側からレーザ光を照射して、半導体内部に切断すべき所望の切断予定ラインに沿った溶融処理領域を形成することができる。そして、この溶融処理領域を切断起点領域として、これを起点に半導体基板を複数の部分に切断すると、切断時、切断起点領域から外れた不必要な割れが生じにくい。 According to the present invention, the semiconductor substrate can be irradiated with laser light from the back side of the semiconductor substrate to form a melt processing region along a desired cutting line to be cut inside the semiconductor. If the semiconductor substrate is cut into a plurality of portions using this melting processing region as a cutting starting region, the unnecessary cracks that are out of the cutting starting region are unlikely to occur during cutting.
また、本発明に係る半導体基板の切断方法は、表面に積層部が形成された半導体基板の切断方法であって、半導体基板の裏面をレーザ光入射面としてレーザ光をエキスパンドテープを介することなく照射することにより、半導体基板の厚さ方向において表面側に偏って、半導体基板の内部に一旦溶融後再固化した領域である溶融処理領域を形成し、この溶融処理領域によって、半導体基板の切断予定ラインに沿って半導体基板の厚さ方向において表面側に偏った切断起点領域を形成する工程と、切断起点領域を起点として半導体基板を複数の部分に切断する工程を有することを特徴とする。 The method for cutting a semiconductor substrate according to the present invention is a method for cutting a semiconductor substrate having a laminated portion formed on the front surface, and the back surface of the semiconductor substrate is used as a laser light incident surface, and laser light is irradiated without passing through an expanding tape. As a result, a melt-processed region that is once melted and re-solidified inside the semiconductor substrate is formed in the thickness direction of the semiconductor substrate, and the semiconductor substrate is scheduled to be cut by this melt-processed region. And a step of forming a cutting starting region that is biased toward the surface side in the thickness direction of the semiconductor substrate, and a step of cutting the semiconductor substrate into a plurality of portions starting from the cutting starting region.
本発明によれば、半導体基板に対して半導体基板の裏面側からレーザ光を照射して、半導体内部に切断すべき所望の切断予定ラインに沿った溶融処理領域を表面側に偏って形成することができる。そして、この溶融処理領域を切断起点領域として、半導体基板を複数の部分に切断すると、切断時、切断起点領域から外れた不必要な割れが生じにくい。特に、溶融処理領域が基板の表面側に偏っていることにより、表面側をより精度よく切断できる。 According to the present invention, the semiconductor substrate is irradiated with laser light from the back surface side of the semiconductor substrate to form a melt treatment region along the desired cutting line to be cut inside the semiconductor so as to be biased toward the front surface side. Can do. Then, when the semiconductor substrate is cut into a plurality of portions using the melting processing region as a cutting start region, unnecessary cracks that are out of the cutting starting region are unlikely to occur during cutting. In particular, since the melt processing region is biased toward the surface side of the substrate, the surface side can be cut more accurately.
また、本発明においては、切断起点領域が半導体基板の厚さ方向の中心を含むようにすることができる。 In the present invention, the cutting start region can include the center in the thickness direction of the semiconductor substrate.
また、本発明においては、切断起点領域を形成する工程において、切断予定ラインを含む面を撮像することを伴う場合は、その撮像データによって、切断起点領域の形成を制御することができる。 Further, in the present invention, in the step of forming the cutting start region, when imaging a surface including the planned cutting line, the formation of the cutting start region can be controlled by the imaging data.
本発明に係る半導体基板の切断方法によれば、半導体基板の表面側に種々の積層部を有する場合でも、半導体基板の裏面側からレーザ光を照射することで、半導体基板の内部に溶融処理領域を形成し、切断すべき所望の切断予定ラインに沿った切断起点領域を形成することができる。そして、切断起点領域を起点として、基板を比較的小さな力で精度良く割って切断することができる。従って、この半導体基板の切断方法によれば、高精度に半導体基板を切断することができる。 According to the method for cutting a semiconductor substrate according to the present invention, even when there are various laminated portions on the front surface side of the semiconductor substrate, a laser beam is irradiated from the back surface side of the semiconductor substrate, so that the melt processing region is formed inside the semiconductor substrate. And a cutting start region along a desired cutting line to be cut can be formed. Then, it is possible to cut the substrate with a relatively small force with high accuracy, starting from the cutting start region. Therefore, according to this semiconductor substrate cutting method, the semiconductor substrate can be cut with high accuracy.
以下、図面と共に本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。本実施形態に係るレーザ加工による切断方法では、加工対象物の内部に多光子吸収による改質領域を形成する。そこで、このレーザ加工方法、特に多光子吸収について最初に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the cutting method by laser processing according to the present embodiment, a modified region by multiphoton absorption is formed inside a workpiece. This laser processing method, particularly multiphoton absorption, will be described first.
材料の吸収のバンドギャップEGよりも光子のエネルギーhνが小さいと光学的に透明となる。よって、材料に吸収が生じる条件はhν>EGである。しかし、光学的に透明でも、レーザ光の強度を非常に大きくするとnhν>EGの条件(n=2,3,4,・・・)で材料に吸収が生じる。この現象を多光子吸収という。パルス波の場合、レーザ光の強度はレーザ光の集光点のピークパワー密度(W/cm2)で決まり、例えばピークパワー密度が1×108(W/cm2)以上の条件で多光子吸収が生じる。ピークパワー密度は、(集光点におけるレーザ光の1パルス当たりのエネルギー)÷(レーザ光のビームスポット断面積×パルス幅)により求められる。また、連続波の場合、レーザ光の強度はレーザ光の集光点の電界強度(W/cm2)で決まる。 If the photon energy hν is smaller than the absorption band gap E G of the material, the material becomes optically transparent. Therefore, a condition under which absorption occurs in the material is hv> E G. However, even when optically transparent, increasing the intensity of the laser beam very Nhnyu> of E G condition (n = 2,3,4, ···) the intensity of laser light becomes very high. This phenomenon is called multiphoton absorption. In the case of a pulse wave, the intensity of the laser beam is determined by the peak power density (W / cm 2 ) at the condensing point of the laser beam. For example, the multiphoton is obtained under the condition that the peak power density is 1 × 10 8 (W / cm 2 ) or more. Absorption occurs. The peak power density is determined by (energy per pulse of laser light at the condensing point) / (laser beam cross-sectional area of laser light × pulse width). In the case of a continuous wave, the intensity of the laser beam is determined by the electric field intensity (W / cm 2 ) at the condensing point of the laser beam.
このような多光子吸収を利用する本実施形態に係るレーザ加工の原理について、図1〜図6を参照して説明する。図1はレーザ加工中の加工対象物1の平面図であり、図2は図1に示す加工対象物1のII−II線に沿った断面図であり、図3はレーザ加工後の加工対象物1の平面図であり、図4は図3に示す加工対象物1のIV−IV線に沿った断面図であり、図5は図3に示す加工対象物1のV−V線に沿った断面図であり、図6は切断された加工対象物1の平面図である。
The principle of laser processing according to this embodiment using such multiphoton absorption will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a plan view of a
図1及び図2に示すように、加工対象物1の表面3には、加工対象物1を切断すべき所望の切断予定ライン5がある。切断予定ライン5は直線状に延びた仮想線である(加工対象物1に実際に線を引いて切断予定ライン5としてもよい)。本実施形態に係るレーザ加工は、多光子吸収が生じる条件で加工対象物1の内部に集光点Pを合わせてレーザ光Lを加工対象物1に照射して改質領域7を形成する。なお、集光点とはレーザ光Lが集光した箇所のことである。また、加工対象物1の表面3は、該表面3においてレーザ光Lが散乱することを防ぐため、平坦かつ滑面であることが好ましい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
レーザ光Lを切断予定ライン5に沿って(すなわち矢印A方向に沿って)相対的に移動させることにより、集光点Pを切断予定ライン5に沿って移動させる。これにより、図3〜図5に示すように改質領域7が切断予定ライン5に沿って加工対象物1の内部にのみ形成され、この改質領域7でもって切断起点領域8が形成される。本実施形態に係るレーザ加工方法は、加工対象物1がレーザ光Lを吸収することにより加工対象物1を発熱させて改質領域7を形成するのではない。加工対象物1にレーザ光Lを透過させ加工対象物1の内部に多光子吸収を発生させて改質領域7を形成している。よって、加工対象物1の表面3ではレーザ光Lがほとんど吸収されないので、加工対象物1の表面3が溶融することはない。
The condensing point P is moved along the planned
加工対象物1の切断において、切断する箇所に起点があると加工対象物1はその起点から割れるので、図6に示すように比較的小さな力で加工対象物1を切断することができる。よって、加工対象物1の表面3に不必要な割れを発生させることなく加工対象物1の切断が可能となる。
In the cutting of the
なお、切断起点領域を起点とした基板の切断は、切断起点領域形成後、基板に人為的な力が印加されることにより完了される。すなわち、基板の切断起点領域と交差する方向に引張応力を加えることにより、切断起点領域を起点として基板が割れ、基板が切断される。 The cutting of the substrate starting from the cutting start region is completed by applying an artificial force to the substrate after forming the cutting start region. That is, by applying a tensile stress in a direction crossing the cutting start region of the substrate, the substrate is cracked from the cutting start region and the substrate is cut.
さて、本実施形態において多光子吸収により形成される改質領域としては、次の(1)〜(3)がある。
(1)改質領域が1つ又は複数のクラックを含むクラック領域の場合
基板(例えばサファイア、ガラス、またはLiTaO3からなる圧電材料)の内部に集光点を合わせて、集光点における電界強度が1×108(W/cm2)以上で且つパルス幅が1μs以下の条件でレーザ光を照射する。このパルス幅の大きさは、多光子吸収を生じさせつつ基板の表面に余計なダメージを与えずに、基板の内部にのみクラック領域を形成できる条件である。これにより、基板の内部には多光子吸収による光学的損傷という現象が発生する。この光学的損傷により基板の内部に熱ひずみが誘起され、これにより基板の内部にクラック領域が形成される。電界強度の上限値としては、例えば1×1012(W/cm2)である。パルス幅は例えば1ns〜200nsが好ましい。
In the present embodiment, the modified regions formed by multiphoton absorption include the following (1) to (3).
(1) When the modified region is a crack region including one or a plurality of cracks, the focusing point is set inside the substrate (for example, a piezoelectric material made of sapphire, glass, or LiTaO 3 ), and the electric field intensity at the focusing point. Is 1 × 10 8 (W / cm 2 ) or more and the pulse width is 1 μs or less. The magnitude of this pulse width is a condition under which a crack region can be formed only inside the substrate without causing extra damage to the surface of the substrate while causing multiphoton absorption. As a result, a phenomenon of optical damage due to multiphoton absorption occurs inside the substrate. This optical damage induces thermal strain inside the substrate, thereby forming a crack region inside the substrate. The upper limit value of the electric field strength is, for example, 1 × 10 12 (W / cm 2 ). The pulse width is preferably 1 ns to 200 ns, for example.
本発明者は、電界強度とクラックの大きさとの関係を実験により求めた。実験条件は次ぎの通りである。
(A)基板:パイレックス(登録商標)ガラス(厚さ700μm)
(B)レーザ
光源:半導体レーザ励起Nd:YAGレーザ
波長:1064nm
レーザ光スポット断面積:3.14×10-8cm2
発振形態:Qスイッチパルス
繰り返し周波数:100kHz
パルス幅:30ns
出力:出力<1mJ/パルス
レーザ光品質:TEM00
偏光特性:直線偏光
(C)集光用レンズ
レーザ光波長に対する透過率:60パーセント
(D)基板が載置される載置台の移動速度:100mm/秒
なお、レーザ光品質がTEM00とは、集光性が高くレーザ光の波長程度まで集光可能を意味する。
The inventor obtained the relationship between the electric field strength and the size of the cracks by experiment. The experimental conditions are as follows.
(A) Substrate: Pyrex (registered trademark) glass (thickness 700 μm)
(B) Laser light source: semiconductor laser excitation Nd: YAG laser wavelength: 1064 nm
Laser beam spot cross-sectional area: 3.14 × 10 −8 cm 2
Oscillation form: Q switch pulse repetition frequency: 100 kHz
Pulse width: 30ns
Output: Output <1 mJ / pulse laser light quality: TEM 00
Polarization characteristics: Linearly polarized light (C) Condensation lens Transmittance with respect to laser beam wavelength: 60% (D) Moving speed of mounting table on which substrate is mounted: 100 mm / sec Note that the laser beam quality is TEM 00 . It means that the light can be condensed up to the wavelength of the laser beam with high light condensing property.
図7は上記実験の結果を示すグラフである。横軸はピークパワー密度であり、レーザ光がパルスレーザ光なので電界強度はピークパワー密度で表される。縦軸は1パルスのレーザ光により基板の内部に形成されたクラック部分(クラックスポット)の大きさを示している。クラックスポットが集まりクラック領域となる。クラックスポットの大きさは、クラックスポットの形状のうち最大の長さとなる部分の大きさである。グラフ中の黒丸で示すデータは集光用レンズ(C)の倍率が100倍、開口数(NA)が0.80の場合である。一方、グラフ中の白丸で示すデータは集光用レンズ(C)の倍率が50倍、開口数(NA)が0.55の場合である。ピークパワー密度が1011(W/cm2)程度から基板の内部にクラックスポットが発生し、ピークパワー密度が大きくなるに従いクラックスポットも大きくなることが分かる。 FIG. 7 is a graph showing the results of the experiment. The horizontal axis represents the peak power density. Since the laser beam is a pulsed laser beam, the electric field strength is represented by the peak power density. The vertical axis indicates the size of a crack portion (crack spot) formed inside the substrate by one pulse of laser light. Crack spots gather to form a crack region. The size of the crack spot is the size of the portion having the maximum length in the shape of the crack spot. Data indicated by black circles in the graph is for the case where the magnification of the condenser lens (C) is 100 times and the numerical aperture (NA) is 0.80. On the other hand, the data indicated by the white circles in the graph is when the magnification of the condenser lens (C) is 50 times and the numerical aperture (NA) is 0.55. It can be seen that crack spots are generated inside the substrate from the peak power density of about 10 11 (W / cm 2 ), and the crack spots increase as the peak power density increases.
次に、本実施形態に係るレーザ加工において、クラック領域形成による基板の切断のメカニズムについて図8〜図11を用いて説明する。図8に示すように、多光子吸収が生じる条件で加工対象物1の内部に集光点Pを合わせてレーザ光Lを加工対象物1に照射して切断予定ラインに沿って内部にクラック領域9を形成する。クラック領域9は1つ又は複数のクラックを含む領域である。このクラック領域9でもって切断起点領域が形成される。図9に示すように、人為的な力(例えば引張応力)を加工対象物1に印加することにより、クラック領域9を起点として(すなわち、切断起点領域を起点として)クラックがさらに成長し、図10に示すようにクラックが加工対象物1の表面3と裏面21に到達し、図11に示すように加工対象物1が割れることにより加工対象物1が切断される。
Next, in the laser processing according to the present embodiment, a mechanism for cutting the substrate by forming a crack region will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 8, the laser beam L is irradiated to the
(2)改質領域が溶融処理領域の場合
基板(例えばシリコンのような半導体材料)の内部に集光点を合わせて、集光点における電界強度が1×108(W/cm2)以上で且つパルス幅が1μs以下の条件でレーザ光を照射する。これにより基板の内部は多光子吸収によって局所的に加熱される。この加熱により基板の内部に溶融処理領域が形成される。溶融処理領域とは一旦溶融後再固化した領域や、まさに溶融状態の領域や、溶融状態から再固化する状態の領域であり、相変化した領域や結晶構造が変化した領域ということもできる。また、溶融処理領域とは単結晶構造、非晶質構造、多結晶構造において、ある構造が別の構造に変化した領域ということもできる。つまり、例えば、単結晶構造から非晶質構造に変化した領域、単結晶構造から多結晶構造に変化した領域、単結晶構造から非晶質構造及び多結晶構造を含む構造に変化した領域を意味する。基板がシリコン単結晶構造の場合、溶融処理領域は例えば非晶質シリコン構造である。電界強度の上限値としては、例えば1×1012(W/cm2)である。
パルス幅は例えば1ns〜200nsが好ましい。
(2) When the modified region is a melted region, the focusing point is aligned with the inside of the substrate (for example, a semiconductor material such as silicon), and the electric field strength at the focusing point is 1 × 10 8 (W / cm 2 ) or more. In addition, the laser beam is irradiated under the condition that the pulse width is 1 μs or less. As a result, the inside of the substrate is locally heated by multiphoton absorption. By this heating, a melt processing region is formed inside the substrate. The melt treatment region is a region once solidified after melting, a region in a molten state, or a region re-solidified from a molten state, and can also be referred to as a phase-changed region or a region in which the crystal structure has changed. The melt treatment region can also be said to be a region in which one structure is changed to another structure in a single crystal structure, an amorphous structure, or a polycrystalline structure. In other words, for example, a region changed from a single crystal structure to an amorphous structure, a region changed from a single crystal structure to a polycrystalline structure, or a region changed from a single crystal structure to a structure including an amorphous structure and a polycrystalline structure. To do. When the substrate has a silicon single crystal structure, the melt processing region has, for example, an amorphous silicon structure. The upper limit value of the electric field strength is, for example, 1 × 10 12 (W / cm 2 ).
The pulse width is preferably 1 ns to 200 ns, for example.
本発明者は、シリコンウェハの内部で溶融処理領域が形成されることを実験により確認した。実験条件は次の通りである。
(A)基板:シリコンウェハ(厚さ350μm、外径4インチ)
(B)レーザ
光源:半導体レーザ励起Nd:YAGレーザ
波長:1064nm
レーザ光スポット断面積:3.14×10-8cm2
発振形態:Qスイッチパルス
繰り返し周波数:100kHz
パルス幅:30ns
出力:20μJ/パルス
レーザ光品質:TEM00
偏光特性:直線偏光
(C)集光用レンズ
倍率:50倍
N.A.:0.55
レーザ光波長に対する透過率:60パーセント
(D)基板が載置される載置台の移動速度:100mm/秒
The inventor has confirmed through experiments that a melt-processed region is formed inside a silicon wafer. The experimental conditions are as follows.
(A) Substrate: Silicon wafer (thickness 350 μm,
(B) Laser light source: semiconductor laser excitation Nd: YAG laser wavelength: 1064 nm
Laser beam spot cross-sectional area: 3.14 × 10 −8 cm 2
Oscillation form: Q switch pulse repetition frequency: 100 kHz
Pulse width: 30ns
Output: 20 μJ / pulse laser light Quality: TEM 00
Polarization characteristics: Linearly polarized light (C) Condensing lens magnification: 50 × N. A. : 0.55
Transmittance with respect to laser beam wavelength: 60% (D) Moving speed of mounting table on which substrate is mounted: 100 mm / second
図12は、上記条件でのレーザ加工により切断されたシリコンウェハの一部における断面の写真を表した図である。シリコンウェハ11の内部に溶融処理領域13が形成されている。なお、上記条件により形成された溶融処理領域13の厚さ方向の大きさは100μm程度である。
FIG. 12 is a view showing a photograph of a cross section of a part of a silicon wafer cut by laser processing under the above conditions. A
溶融処理領域13が多光子吸収により形成されたことを説明する。図13は、レーザ光の波長とシリコン基板の内部の透過率との関係を示すグラフである。ただし、シリコン基板の表面側と裏面側それぞれの反射成分を除去し、内部のみの透過率を示している。シリコン基板の厚さtが50μm、100μm、200μm、500μm、1000μmの各々について上記関係を示した。
The fact that the
例えば、Nd:YAGレーザの波長である1064nmにおいて、シリコン基板の厚さが500μm以下の場合、シリコン基板の内部ではレーザ光が80%以上透過することが分かる。図12に示すシリコンウェハ11の厚さは350μmなので、多光子吸収による溶融処理領域13をシリコンウェハ11の中心付近に形成すると、シリコンウェハ11の表面から175μmの部分に形成される。この場合の透過率は、厚さ200μmのシリコンウェハを参考にすると、90%以上なので、レーザ光がシリコンウェハ11の内部で吸収されるのは僅かであり、ほとんどが透過する。このことは、シリコンウェハ11の内部でレーザ光が吸収されて、溶融処理領域13がシリコンウェハ11の内部に形成(つまりレーザ光による通常の加熱で溶融処理領域が形成)されたものではなく、溶融処理領域13が多光子吸収により形成されたことを意味する。
For example, when the thickness of the silicon substrate is 500 μm or less at the wavelength of the Nd: YAG laser of 1064 nm, it can be seen that the laser light is transmitted by 80% or more inside the silicon substrate. Since the thickness of the
なお、シリコンウェハは、引張応力などの人為的な力が印加されることにより、溶融処理領域でもって形成される切断起点領域を起点として断面方向に向かって割れを発生させ、その割れがシリコンウェハの表面と裏面とに到達することにより、結果的に切断される。また、溶融処理領域はシリコンウェハの内部のみに形成され、切断後の切断面には、図12のように内部にのみ溶融処理領域が形成されている。基板の内部に溶融処理領域でもって切断起点領域を形成すると、切断時、切断起点領域ラインから外れた不必要な割れが生じにくいので、切断制御が容易となる。 In addition, when an artificial force such as tensile stress is applied to a silicon wafer, a crack is generated in the cross-sectional direction starting from a cutting start region formed in the melt processing region, and the crack is generated in the silicon wafer. As a result, it is cut by reaching the front and back surfaces. Further, the melt processing region is formed only inside the silicon wafer, and the melt processing region is formed only inside the cut surface after cutting as shown in FIG. When the cutting start region is formed in the substrate with the melt processing region, unnecessary cracks that are out of the cutting start region line are less likely to occur during cutting, and cutting control is facilitated.
(3)改質領域が屈折率変化領域の場合
基板(例えばガラス)の内部に集光点を合わせて、集光点における電界強度が1×108(W/cm2)以上で且つパルス幅が1ns以下の条件でレーザ光を照射する。パルス幅を極めて短くして、多光子吸収を基板の内部に起こさせると、多光子吸収によるエネルギーが熱エネルギーに転化せずに、基板の内部にはイオン価数変化、結晶化又は分極配向等の永続的な構造変化が誘起されて屈折率変化領域が形成される。電界強度の上限値としては、例えば1×1012(W/cm2)である。パルス幅は例えば1ns以下が好ましく、1ps以下がさらに好ましい。
(3) When the modified region is a refractive index changing region, the focusing point is set inside the substrate (for example, glass), the electric field intensity at the focusing point is 1 × 10 8 (W / cm 2 ) or more, and the pulse width Is irradiated with laser light under the condition of 1 ns or less. When the pulse width is made extremely short and multiphoton absorption occurs inside the substrate, the energy due to the multiphoton absorption is not converted into thermal energy, and the ionic valence change, crystallization, polarization orientation, etc. are inside the substrate. A permanent structural change is induced to form a refractive index changing region. The upper limit value of the electric field strength is, for example, 1 × 10 12 (W / cm 2 ). For example, the pulse width is preferably 1 ns or less, and more preferably 1 ps or less.
以上、多光子吸収により形成される改質領域として(1)〜(3)の場合を説明したが、基板の結晶構造やその劈開性などを考慮して切断起点領域を次のように形成すれば、その切断起点領域を起点として、より一層小さな力で、しかも精度良く基板を切断することが可能になる。 As described above, the cases of (1) to (3) have been described as the modified regions formed by multiphoton absorption. However, the cutting starting region is formed as follows in consideration of the crystal structure of the substrate and its cleavage property. For example, the substrate can be cut with a smaller force and with higher accuracy from the cutting start region.
すなわち、シリコンなどのダイヤモンド構造の単結晶半導体からなる基板の場合は、(111)面(第1劈開面)や(110)面(第2劈開面)に沿った方向に切断起点領域を形成するのが好ましい。また、GaAsなどの閃亜鉛鉱型構造のIII−V族化合物半導体からなる基板の場合は、(110)面に沿った方向に切断起点領域を形成するのが好ましい。さらに、サファイア(Al2O3)などの六方晶系の結晶構造を有する基板の場合は、(0001)面(C面)を主面として(1120)面(A面)或いは(1100)面(M面)に沿った方向に切断起点領域を形成するのが好ましい。 That is, in the case of a substrate made of a single crystal semiconductor having a diamond structure such as silicon, the cutting start region is formed in a direction along the (111) plane (first cleavage plane) or the (110) plane (second cleavage plane). Is preferred. In the case of a substrate made of a zinc-blende-type III-V group compound semiconductor such as GaAs, it is preferable to form the cutting start region in the direction along the (110) plane. Furthermore, in the case of a substrate having a hexagonal crystal structure such as sapphire (Al 2 O 3 ), the (1120) plane (A plane) or (1100) plane ( It is preferable to form the cutting start region in a direction along the (M plane).
なお、基板として例えば円盤状のウェハを切断する場合、上述した切断起点領域を形成すべき方向(例えば、単結晶シリコン基板における(111)面に沿った方向)、或いは切断起点領域を形成すべき方向に直交する方向に沿ってウェハにオリエンテーションフラットを形成すれば、そのオリエンテーションフラットを基準とすることで、切断起点領域を形成すべき方向に沿った切断起点領域を容易且つ正確にウェハに形成することが可能になる。 Note that, for example, when a disc-shaped wafer is cut as a substrate, the above-described cutting start region should be formed (for example, the direction along the (111) plane in the single crystal silicon substrate) or the cutting start region should be formed. If the orientation flat is formed on the wafer along the direction orthogonal to the direction, the cutting start region along the direction in which the cutting start region should be formed can be easily and accurately formed on the wafer by using the orientation flat as a reference. It becomes possible.
次に、上述したレーザ加工方法に使用されるレーザ加工装置について、図14を参照して説明する。図14はレーザ加工装置100の概略構成図である。
Next, a laser processing apparatus used in the laser processing method described above will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a schematic configuration diagram of the
レーザ加工装置100は、レーザ光Lを発生するレーザ光源101と、レーザ光Lの出力やパルス幅等を調節するためにレーザ光源101を制御するレーザ光源制御部102と、レーザ光Lの反射機能を有しかつレーザ光Lの光軸の向きを90°変えるように配置されたダイクロイックミラー103と、ダイクロイックミラー103で反射されたレーザ光Lを集光する集光用レンズ105と、集光用レンズ105で集光されたレーザ光Lが照射される加工対象物1が載置される載置台107と、載置台107をX軸方向に移動させるためのX軸ステージ109と、載置台107をX軸方向に直交するY軸方向に移動させるためのY軸ステージ111と、載置台107をX軸及びY軸方向に直交するZ軸方向に移動させるためのZ軸ステージ113と、これら3つのステージ109,111,113の移動を制御するステージ制御部115とを備える。
The
この集光点PのX(Y)軸方向の移動は、加工対象物1をX(Y)軸ステージ109(111)によりX(Y)軸方向に移動させることにより行う。Z軸方向は、加工対象物1の表面3と直交する方向なので、加工対象物1に入射するレーザ光Lの焦点深度の方向となる。よって、Z軸ステージ113をZ軸方向に移動させることにより、加工対象物1の内部にレーザ光Lの集光点Pを合わせることができる。これにより、例えば、加工対象物1上に積層構造が設けられているような場合に、加工対象物1内部の所望の位置に集光点Pを合わせることができる。
The converging point P is moved in the X (Y) axis direction by moving the
レーザ光源101はパルスレーザ光を発生するNd:YAGレーザである。レーザ光源101に用いることができるレーザとして、この他、Nd:YVO4レーザ、Nd:YL
Fレーザやチタンサファイアレーザがある。本実施形態では、加工対象物1の加工にパルスレーザ光を用いているが、多光子吸収を起こさせることができるなら連続波レーザ光でもよい。
The
There are F laser and titanium sapphire laser. In this embodiment, pulsed laser light is used for processing the
レーザ加工装置100はさらに、載置台107に載置された加工対象物1を可視光線により照明するために可視光線を発生する観察用光源117と、ダイクロイックミラー103及び集光用レンズ105と同じ光軸上に配置された可視光用のビームスプリッタ119とを備える。ビームスプリッタ119と集光用レンズ105との間にダイクロイックミラー103が配置されている。ビームスプリッタ119は、可視光線の約半分を反射し残りの半分を透過する機能を有しかつ可視光線の光軸の向きを90°変えるように配置されている。観察用光源117から発生した可視光線はビームスプリッタ119で約半分が反射され、この反射された可視光線がダイクロイックミラー103及び集光用レンズ105を透過し、加工対象物1の切断予定ライン5等を含む表面3を照明する。
The
レーザ加工装置100はさらに、ビームスプリッタ119、ダイクロイックミラー103及び集光用レンズ105と同じ光軸上に配置された撮像素子121及び結像レンズ123を備える。撮像素子121としては例えばCCDカメラがある。切断予定ライン5等を含む表面3を照明した可視光線の反射光は、集光用レンズ105、ダイクロイックミラー103、ビームスプリッタ119を透過し、結像レンズ123で結像されて撮像素子121で撮像され、撮像データとなる。
The
レーザ加工装置100はさらに、撮像素子121から出力された撮像データが入力される撮像データ処理部125と、レーザ加工装置100全体を制御する全体制御部127と、モニタ129とを備える。撮像データ処理部125は、撮像データを基にして観察用光源117で発生した可視光の焦点を加工対象物1の表面3上に合わせるための焦点データを演算する。この焦点データを基にしてステージ制御部115がZ軸ステージ113を移動制御することにより、可視光の焦点が加工対象物1の表面3に合うようにする。よって、撮像データ処理部125はオートフォーカスユニットとして機能する。また、撮像データ処理部125は、撮像データを基にして表面3の拡大画像等の画像データを演算する。この画像データは全体制御部127に送られ、全体制御部で各種処理がなされ、モニタ129に送られる。これにより、モニタ129に拡大画像等が表示される。
The
全体制御部127には、ステージ制御部115からのデータ、撮像データ処理部125からの画像データ等が入力し、これらのデータも基にしてレーザ光源制御部102、観察用光源117及びステージ制御部115を制御することにより、レーザ加工装置100全体を制御する。よって、全体制御部127はコンピュータユニットとして機能する。
Data from the
次に、上述したレーザ加工装置100を用いた、本実施形態に係るレーザ加工方法について説明する。図15は、本実施形態に係るレーザ加工方法における加工対象物であるウェハ1aを示す斜視図である。また、図16は、図15に示されたウェハ1aの平面図である。また、図17は、図16に示されたウェハ1aのVI−VI断面及びVII−VII断面を示す拡大図である。
Next, a laser processing method according to this embodiment using the
図15〜図17を参照すると、ウェハ1aは、平板状であり略円盤状を呈している。図16を参照すると、ウェハ1aの表面3には縦横に交差する複数の切断予定ライン5が設定されている。切断予定ライン5は、ウェハ1aを複数のチップ状部分に切断するために想定される仮想線である。この切断予定ライン5は、例えばウェハ1aの劈開面に沿って想定されるとよい。
Referring to FIGS. 15 to 17, the
また、ウェハ1aは、オリエンテーションフラット(以下「OF」という)19を有している。本実施形態では、OF19は縦横に交差する切断予定ライン5のうちの一方向と平行な方向を長手方向として形成されている。OF19は、ウェハ1aを切断予定ライン5に沿って切断する際に、切断方向を容易に判別する目的で設けられている。
The
また、図17を参照すると、ウェハ1aは、半導体(Si)からなる基板15と、基板15の表面6上に積層された積層部4を備えている。積層部4は、絶縁性材料(SiO2)からなる層間絶縁膜17a及び17b、並びに金属(W)からなる第1の配線層19a及び第2の配線層19bを有している。層間絶縁層17aは基板15の表面6上に積層されており、表面6上に複数互いに分割されて設定された素子形成領域上に第1の配線層19aが積層されている。第1の配線層19a及び基板15は、層間絶縁層17aを貫通するように設けられたプラグ20aによって互いに電気的に接続されている。層間絶縁層17bは層間絶縁層17a及び第1の配線層19a上に積層されており、層間絶縁層17b上であって第1の配線層19aに対応する領域に第2の配線層19bが積層されている。第2の配線層19b及び第1の配線層19aは、層間絶縁層17bを貫通するように設けられたプラグ20bによって互いに電気的に接続されている。
Referring to FIG. 17, the
層間絶縁層17b上であって第2の配線層19b同士の隙間にある領域には、切断予定ライン5が想定される。すなわち、表面3側からウェハ1aを見たときに、積層部4のうち層間絶縁層17a及び17bが切断予定ライン5と重なっている。この切断予定ライン5においては、層間絶縁層17bの表面(すなわち、ウェハ1aの表面3)が平坦かつ滑面となっている。
In the region on the
図18及び図19は、本実施形態に係るレーザ加工方法を説明するためのフローチャートである。また、図20〜図22は、レーザ加工方法を説明するためのウェハ1aの断面図である。
18 and 19 are flowcharts for explaining the laser processing method according to the present embodiment. 20 to 22 are cross-sectional views of the
図18を参照すると、まず、ウェハ1aの一方の面である裏面21に伸張性のフィルムであるエキスパンドテープ23を装着する(S1、図20)。エキスパンドテープ23は、例えば加熱により伸びる材料からなり、後の工程において、ウェハ1aをチップ状に分離させるために用いられる。エキスパンドテープ23としては、加熱により伸びるもの以外にも例えば伸張方向に力を加えることによって伸びるものでもよい。
Referring to FIG. 18, first, an
続いて、ウェハ1aの基板15の内部に、切断予定ライン5に沿って切断起点領域8を形成する(S3、図21(a)及び(b))。ここで、図21(b)は、図21(a)に示されるウェハ1aのVIII−VIII断面を示す断面図である。すなわち、ウェハ1aの他方の面である表面3における切断予定ライン5に対応する領域をレーザ光入射面として基板15の内部の集光点Pへレーザ光Lを照射することにより、基板15の内部に改質領域として溶融処理領域13を形成する。この溶融処理領域13が、ウェハ1aを切断する際の切断起点領域8となる。
Subsequently, a cutting
ここで、図19は、図14に示されたレーザ加工装置100を用いてウェハ1aに切断起点領域8を形成する方法を示すフローチャートである。なお、本実施形態において、ウェハ1aは、レーザ加工装置100の載置台107に、表面3が集光用レンズ105と対向するように配置される。すなわち、レーザ光Lは、ウェハ1aの表面3から入射される。
Here, FIG. 19 is a flowchart showing a method of forming the cutting
図14及び図19を参照すると、まず、基板15、層間絶縁層17a及び17bの光吸収特性を図示しない分光光度計等により測定する。この測定結果に基づいて、基板15、層間絶縁層17a及び17bに対して透明な波長又は吸収の少ない波長のレーザ光Lを発生するレーザ光源101を選定する(S101)。
14 and 19, first, the light absorption characteristics of the
続いて、基板15、層間絶縁層17a及び17bの厚さ、材質、及び屈折率等を考慮して、ウェハ1aのZ軸方向の移動量を決定する(S103)。これは、ウェハ1aの表面3から所定距離内側の所望の位置にレーザ光Lの集光点Pを合わせるために、ウェハ1aの表面3に位置するレーザ光Lの集光点Pを基準としたウェハ1aのZ軸方向の移動量である。この移動量は全体制御部127に入力される。
Subsequently, the amount of movement of the
ウェハ1aをレーザ加工装置100の載置台107にウェハ1aの表面3が集光用レンズ105側と対向するよう載置する。そして、観察用光源117から可視光を発生させてウェハ1aの表面3を照明する(S105)。照明されたウェハ1aの表面3を撮像素子121により撮像する。撮像素子121により撮像された撮像データは撮像データ処理部125に送られる。この撮像データに基づいて撮像データ処理部125は、観察用光源117の可視光の焦点がウェハ1aの表面3に位置するような焦点データを演算する(S107)。
The
この焦点データはステージ制御部115に送られる。ステージ制御部115は、この焦点データを基にしてZ軸ステージ113をZ軸方向の移動させる(S109)。これにより、観察用光源117の可視光の焦点がウェハ1aの表面3に位置する。なお、撮像データ処理部125は撮像データに基づいて、切断予定ライン5を含む表面3の拡大画像データを演算する。この拡大画像データは全体制御部127を介してモニタ129に送られ、これによりモニタ129に切断予定ライン5付近の拡大画像が表示される。
This focus data is sent to the
全体制御部127には予めステップS103で決定された移動量データが入力されており、この移動量データがステージ制御部115に送られる。ステージ制御部115はこの移動量データに基づいて、レーザ光Lの集光点Pの位置がウェハ1aの表面3から所定距離内側となるように、Z軸ステージ113によりウェハ1aをZ軸方向に移動させる(S111)。
The movement amount data determined in advance in step S <b> 103 is input to the
続いて、レーザ光源101からレーザ光Lを発生させて、レーザ光Lをウェハ1aの表面3に照射する。レーザ光Lの集光点Pは基板15の内部に位置しているので、溶融処理領域13は基板15の内部にのみ形成される。そして、切断予定ライン5に沿うようにX軸ステージ109やY軸ステージ111を移動させて溶融処理領域13を複数形成するか、あるいは切断予定ライン5に沿って連続して溶融処理領域13を形成することにより、切断予定ライン5に沿う切断起点領域8を基板15の内部に形成する(S113)。
Subsequently, the laser light L is generated from the
このステップS113においては、図21(b)に示されるように、切断起点領域8を、基板15の厚さ方向における切断起点領域8の中心が基板15の該方向の中心16よりも裏面21側に位置するように形成する。換言すれば、切断起点領域8を基板15の中心より裏面21側に偏って形成する。また、このとき、切断起点領域8が基板15の中心16を含むように切断起点領域8を形成する。この切断起点領域8の寸法例としては、基板15の厚さを100μmとした場合、切断起点領域8の中心を裏面21から例えば40μm程度、切断起点領域8の幅を例えば40μm程度とするとよい。
In this step S113, as shown in FIG. 21B, the cutting
再び図18を参照すると、ウェハ1aの基板15内部に切断起点領域8を形成したのち、切断起点領域8に沿ってウェハ1aを複数のチップ状部分24に切断する(S5、図22)。すなわち、エキスパンドテープ23を伸張させることにより切断起点領域8に引張応力を印加して、切断起点領域8を起点としてウェハ1aを複数のチップ状部分24に切断する。そして、エキスパンドテープ23をそのまま伸張させることにより複数のチップ状部分24の間に間隔26をあける。このとき、基板15が切断されると同時に、切断予定ライン5と重なる層間絶縁層17a及び17bも同時に切断される。
Referring to FIG. 18 again, after the cutting
以上説明したように、本実施形態に係るレーザ加工方法では、ウェハ1aが有する基板15の内部に、多光子吸収という現象により形成される改質領域7でもって、ウェハ1aを切断すべき所望の切断予定ライン5に沿った切断起点領域8を形成することができる。そして、ウェハ1aの裏面21に装着されたエキスパンドテープ23を伸張させることにより、基板15の内部に形成された切断起点領域8に引張応力を好適に印加することができる。これにより、切断起点領域8を起点として、基板15を比較的小さな力で精度良く割って切断することができるので、例えばウェハ1aが基板15上に積層部4を有する場合においても、この積層部4を基板15とともに精度良く割って切断することができる。従って、このレーザ加工方法によれば、ウェハ1aを高精度に切断することができる。
As described above, in the laser processing method according to the present embodiment, the
また、本実施形態に係るレーザ加工方法においては、基板15の厚さ方向において、切断起点領域8の中心が基板15の中心16よりも裏面21側に位置するように切断起点領域8を形成している。これによって、切断起点領域8がウェハ1aの裏面21側に偏るため、裏面21に装着されたエキスパンドテープ23を伸張させることによる引張応力をこの切断起点領域8に対してより好適に印加することができる。従って、より小さな力でより精度良く基板15を切断することができる。また、このとき、切断起点領域8が基板15の中心16を含むように切断起点領域8を形成している。これによって、ウェハ1aの表面3側をより精度よく切断することができる。
In the laser processing method according to the present embodiment, the cutting
また、本実施形態に係るレーザ加工方法においては、ウェハ1aが、表面3側からみて切断予定ライン5と重なる積層部4を基板15の表面6上に有している。このレーザ加工方法では、基板15内に形成された切断起点領域8を起点として、基板15を比較的小さな力で精度良く割って切断することができるので、ウェハ1aが基板15上に切断予定ライン5と重なる積層部4を有する場合においても、この積層部4を基板15とともに精度良く割って切断することができる。
Further, in the laser processing method according to the present embodiment, the
また、本実施形態に係るレーザ加工方法においては、積層部4の切断予定ライン5と重なる部分が絶縁性材料からなっている。これによって、ウェハ1aを切断する際に導電性の切片等が生じないので、該導電性の切片が複数のチップ状部分24のいずれかに付着することによる電気的接続不良を防止することができる。
In the laser processing method according to the present embodiment, the portion of the
図23(a)〜(c)は、本実施形態によるレーザ加工方法の第1の変形例ないし第3の変形例を説明するための断面図である。これらの変形例では、基板15の厚さを200μm(上述の実施形態では100μm)と厚くなっている。まず図23(a)を参照すると、第1の変形例では、切断起点領域8を、基板15の厚さ方向において切断起点領域8の中心が基板15の中心16よりも裏面21側に位置するように、且つ、切断起点領域8が基板15の中心16を含まないように形成している。なお、この切断起点領域8は、裏面21からの寸法が上述した実施形態における切断起点領域の寸法と同じとする。このように、基板15が厚く、切断起点領域8が基板15の中心16を含んでいなくとも、エキスパンドテープ23を伸張させることによって切断起点領域8に引張応力を好適に印加することができ、ウェハ1aをより小さな力で精度良く切断することが可能である。ただし、ウェハ1aの表面3側における切断精度を考慮すれば、図21(b)に示された実施形態のように切断起点領域8が基板15の中心16を含むように切断起点領域8を形成するほうがより好ましい。
23A to 23C are cross-sectional views for explaining the first to third modifications of the laser processing method according to the present embodiment. In these modified examples, the thickness of the
また、図23(b)を参照すると、第2の変形例では、切断起点領域を基板15の厚さ方向に複数本形成している。そして、一方の切断起点領域8aを第1の変形例における切断起点領域8と同じ位置に形成している。また、他方の切断起点領域8bを、切断起点領域8bの中心が基板15の中心16付近に位置するように、且つ、切断起点領域8bが基板15の中心16を含むように形成している。なお、この例における他方の切断起点領域8bの寸法例としては、その中心位置を例えば裏面21から100μm(すなわち基板15の中心位置)程度、その幅を例えば40μm程度とするとよい。
Further, referring to FIG. 23B, in the second modification, a plurality of cutting starting point regions are formed in the thickness direction of the
また、図23(c)を参照すると、第3の変形例では、一方の切断起点領域8aを、第1の変形例における切断起点領域8と同じ位置に形成している。また、他方の切断起点領域8bを、切断起点領域8bの中心が基板15の中心16よりも表面3側に位置するように、且つ、切断起点領域8bが基板15の中心16を含まないように形成している。なお、この例における他方の切断起点領域8bの寸法例としては、その中心位置を例えば裏面21から160μm程度、その幅を例えば40μm程度とするとよい。
Referring to FIG. 23 (c), in the third modification, one cutting
上記した第2の変形例及び第3の変形例では、基板15の裏面21側へ偏った切断起点領域8aに加えて、切断起点領域8aと基板15の表面6との間に位置する切断起点領域8bを形成している。これによって、ウェハ1aをより小さな力で切断することができるとともに、ウェハ1aの表面3側をより精度よく切断することができる。一般には、少なくとも1つの切断起点領域の中心が基板15の中心16よりも裏面21側に位置していれば、ウェハ1aをより小さな力で切断することができる。また、基板15の中心16を含む切断起点領域と裏面21側に偏った切断起点領域とは、図21(b)に示したように同じ領域であってもよいし、図23(b)に示したように異なる領域であってもよい。
In the second modification and the third modification described above, in addition to the cutting
図24(a)は、本実施形態によるレーザ加工方法の第4の変形例を説明するための断面図である。また、図24(b)は、図24(a)に示されたウェハ1aのIV−IV断面を示す断面図である。本変形例と上述した実施形態との相違は、溶融処理領域13(切断起点領域8)から裏面21に達する亀裂18を基板15に発生させている点である。この亀裂18は、図24(b)に示されるように切断起点領域8に沿って連続して発生させても良いし、切断起点領域8に沿って断続的に発生させても良い。これによって、裏面21に装着されたエキスパンドテープ23を伸張させることによる引張応力により亀裂18がウェハ1aの表面3に向かって拡がるので、より小さな力でより精度良く基板を切断することができる。
FIG. 24A is a cross-sectional view for explaining a fourth modification of the laser processing method according to the present embodiment. FIG. 24B is a cross-sectional view showing the IV-IV cross section of the
図25(a)は、本実施形態によるレーザ加工方法の第5の変形例を説明するための断面図である。また、図25(b)は、図25(a)に示されたウェハ1bのX−X断面を示す断面図である。本変形例では、上述した実施形態とは異なる積層部を有するウェハを切断する場合について説明する。ここで用いられるウェハ1bは、上述したウェハ1aとは異なり、n型半導体からなる基板55を備えている。そして、ウェハ1bは、積層部44として、基板55上に積層されたn型クラッド層57aと、n型クラッド層57a上に積層された活性層57bと、活性層57b上に積層されたp型クラッド層57cと、p型クラッド層57c上に積層されたキャップ層57dとを備えている。キャップ層57d上には複数に分割されたアノード電極59aが、基板55の裏面61上にはアノード電極59aに対応するカソード電極59bが、それぞれ設けられている。
FIG. 25A is a cross-sectional view for explaining a fifth modification of the laser processing method according to the present embodiment. FIG. 25B is a cross-sectional view showing an XX cross section of the
このウェハ1bに対し、基板55内部を集光点Pとして、アノード電極59a間に想定された切断予定ライン5からレーザ光Lを入射する。そして、基板15内部に、溶融処理領域13による切断起点領域8を形成する。このとき、基板55の厚さ方向における切断起点領域8の中心位置が、基板15の中心46よりも裏面61側になるように切断起点領域8を形成する。そして、裏面61に装着されたエキスパンドテープ23を伸張することによってウェハ1bを切断し、複数の半導体レーザ素子を切り出す。
The laser beam L is incident on the
本レーザ加工方法は、上述した実施形態における積層部4以外にも、例えば本実施例における積層部44のように様々な積層構造を備えるウェハに対して適用することができる。
This laser processing method can be applied to wafers having various laminated structures, such as the
図26は、本実施形態によるレーザ加工方法の第6の変形例を示すフローチャートである。また、図27は、本変形例を説明するためのウェハ1aの断面図である。本変形例では、ウェハ1aの裏面21からレーザ光Lを入射する場合を説明する。
FIG. 26 is a flowchart showing a sixth modification of the laser processing method according to the present embodiment. FIG. 27 is a cross-sectional view of the
図26を参照すると、まず、ウェハ1aの基板15の内部に、切断予定ライン5に沿って切断起点領域8を形成する(S11、図27)。すなわち、ウェハ1aの裏面21における切断予定ライン5に対応する領域をレーザ光入射面として基板15の内部の集光点Pへレーザ光Lを照射することにより、基板15の内部に改質領域として溶融処理領域13を形成する。この溶融処理領域13が、ウェハ1aを切断する際の切断起点領域8となる。
Referring to FIG. 26, first, the cutting
続いて、ウェハ1aの裏面21に伸張性のフィルムであるエキスパンドテープ23を装着し(S13)、切断起点領域8に沿ってウェハ1aを複数のチップ状部分24に切断する(S15)。これらの工程は、上述した実施形態と同様なので、詳細な説明を省略する。
Subsequently, an
本変形例に示したように、本実施形態によるレーザ加工方法においては、ウェハ1aの裏面21をレーザ光入射面として切断起点領域を形成することも可能である。また、エキスパンドテープ23を装着するタイミングは、本変形例のように切断起点領域を形成した後でもよい。
As shown in the present modification, in the laser processing method according to the present embodiment, it is possible to form the cutting start region using the
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことはいうまでもない。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the said embodiment.
1…加工対象物、1a、1b…ウェハ、3…表面、4…積層部、5…切断予定ライン、6…表面、7…改質領域、8、8a、8b…切断起点領域、9…クラック領域、11…シリコンウェハ、13…溶融処理領域、15…基板、16…中心、17a、17b…層間絶縁層、18…亀裂、19a、19b…配線層、20a、20b…プラグ、21…裏面、23…エキスパンドテープ、24…チップ状部分、26…間隔、100…レーザ加工装置、101…レーザ光源、102…レーザ光源制御部、103…ダイクロイックミラー、105…集光用レンズ、107…載置台、109…X軸ステージ、111…Y軸ステージ、113…Z軸ステージ、115…ステージ制御部、117…観察用光源、119…ビームスプリッタ、121…撮像素子、123…結像レンズ、125…撮像データ処理部、127…全体制御部、129…モニタ、L…レーザ光、P…集光点。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
The method for cutting a semiconductor substrate according to claim 1, wherein in the step of forming the cutting start region, imaging a surface including the planned cutting line is performed.
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