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JP5598801B2 - Laser dicing method, chip manufacturing method, and laser processing apparatus - Google Patents

Laser dicing method, chip manufacturing method, and laser processing apparatus Download PDF

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JP5598801B2
JP5598801B2 JP2012275712A JP2012275712A JP5598801B2 JP 5598801 B2 JP5598801 B2 JP 5598801B2 JP 2012275712 A JP2012275712 A JP 2012275712A JP 2012275712 A JP2012275712 A JP 2012275712A JP 5598801 B2 JP5598801 B2 JP 5598801B2
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JP
Japan
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crystal substrate
damage
along
division line
laser
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洪春 劉
創 丸山
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Laser Systems Inc Japan
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Laser Systems Inc Japan
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Description

本発明は、レーザー光を照射して結晶基板を分割するレーザーダイシング方法およびチップの製造方法に関する。また、本発明は、結晶基板を分割するための損傷を、結晶基板にレーザー光を照射することで形成するレーザー加工装置に関する。   The present invention relates to a laser dicing method and a chip manufacturing method for dividing a crystal substrate by irradiating a laser beam. The present invention also relates to a laser processing apparatus for forming damage for dividing a crystal substrate by irradiating the crystal substrate with laser light.

近年、基板を分割する新たな技術として、レーザーダイシング方法が提案されている。レーザーダイシング方法では、基板にレーザー光を照射して損傷を形成することで、基板を分割する。基板上において2つの分割予定ラインが交差している場合、加工精度向上などを目的として所定の手順で加工を行うことが提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。   In recent years, a laser dicing method has been proposed as a new technique for dividing a substrate. In the laser dicing method, the substrate is divided by irradiating the substrate with laser light to form damage. When two scheduled division lines intersect on a substrate, it has been proposed to perform processing in a predetermined procedure for the purpose of improving processing accuracy (see, for example, Patent Documents 1 to 3).

特許文献1には、スクライブ領域の両側に予備残留応力線を形成した後、レーザー光を脆性基板に照射して亀裂を形成することで、脆性基板を分割するレーザーダイシング方法が開示されている。この技術では、レーザー光を基板に照射する前に予備残留応力線を形成しておくことで、スクライブ領域の終端においてはねが生じること、および分割後にスクライブ領域が残ることを防止している。予備残留応力線としては、加圧端子ボールによる加圧により形成された微小変形と、レーザー光の照射により形成された微小変質と、エッチングにより形成された微小溝とが挙げられている。   Patent Document 1 discloses a laser dicing method in which a brittle substrate is divided by forming preliminary residual stress lines on both sides of a scribe region and then irradiating the brittle substrate with laser light to form a crack. In this technique, a preliminary residual stress line is formed before the substrate is irradiated with laser light, thereby preventing splashing at the end of the scribe area and leaving the scribe area after division. Examples of the preliminary residual stress line include a minute deformation formed by pressing with a pressure terminal ball, a minute alteration formed by laser light irradiation, and a minute groove formed by etching.

特許文献2には、第1分割予定ラインに沿ってレーザー光を照射し、さらに冷却媒体を吹き付けることで垂直クラックからなる第1スクライブラインを脆性基板に形成する第1工程と、第1分割予定ラインと交差する第2分割予定ラインに沿ってレーザー光を照射し、さらに冷却媒体を吹き付けることで脆性基板を割断する第2工程と、第1スクライブラインに沿ってレーザー光を再度照射し、垂直クラックを伸展させて脆性基板を割断する第3工程と、を含むレーザーダイシング方法が開示されている。この技術では、クラックを進展させるために、ガラス基板などの脆性基板を加工対象物としている。また、第3工程におけるレーザー光の照射幅を1.0mm以下とすることで、第2工程で形成される第2方向に延びるクラックと、第3工程で形成される第1方向に延びるクラックとの交点近傍に欠けが生じるのを抑制している。   Patent Document 2 discloses a first step of forming a first scribe line composed of vertical cracks on a brittle substrate by irradiating a laser beam along a first division planned line and further spraying a cooling medium, and a first division schedule. A second step of irradiating the brittle substrate by irradiating a laser beam along the second division line intersecting the line and further blowing a cooling medium, and again irradiating the laser beam along the first scribe line A laser dicing method is disclosed that includes a third step of cleaving a brittle substrate by extending a crack. In this technique, a brittle substrate such as a glass substrate is used as an object to be processed in order to develop a crack. Moreover, the crack extended in the 2nd direction formed in the 2nd process, and the crack extended in the 1st direction formed in the 3rd process by making the irradiation width of the laser beam in the 3rd process 1.0 mm or less The occurrence of chipping near the intersection is suppressed.

特許文献3には、第1分割予定ラインに沿ってレーザー光を照射し、さらに冷却媒体を吹き付けることでハーフカットの第1クラックを脆性基板に形成する第1工程と、第1分割予定ラインと交差する第2分割予定ラインに沿ってレーザー光を照射し、さらに冷却媒体を吹き付けることでフルカットの第2クラックを脆性基板に形成する第2工程と、ハーフカットの第1クラックに沿ってレーザー光を再度照射してフルカットにする第3工程と、を含むレーザーダイシング方法が開示されている。この技術では、クラックを進展させるために、ガラス基板などの脆性基板を加工対象物としている。   Patent Document 3 discloses a first step of forming a half-cut first crack on a brittle substrate by irradiating a laser beam along a first division planned line and further spraying a cooling medium; A second step of forming a full-cut second crack on the brittle substrate by irradiating a laser beam along the intersecting second division planned line and spraying a cooling medium, and a laser along the half-cut first crack A laser dicing method including a third step of irradiating light again to make a full cut is disclosed. In this technique, a brittle substrate such as a glass substrate is used as an object to be processed in order to develop a crack.

なお、特許文献2,3に記載の技術では、第1工程において第1分割予定ラインに沿って脆性基板を完全に分割してしまうと、以後の工程において分割箇所を超えてクラックを伝播させることができず、第2分割予定ラインに沿って脆性基板を分割することができなくなる。このため、第1工程では、ハーフカットのクラックを形成することが必須である。   In the techniques described in Patent Documents 2 and 3, if the brittle substrate is completely divided along the first division planned line in the first step, the crack is propagated beyond the division point in the subsequent steps. The brittle substrate cannot be divided along the second scheduled division line. For this reason, it is essential to form a half-cut crack in the first step.

特開平9−260310号公報JP-A-9-260310 特開2010−184457号公報JP 2010-184457 A 特開2007−301806号公報JP 2007-301806 A

特許文献1に記載の技術では、1本の分割予定ラインに対して少なくとも2本の予備残留応力線を形成しなければならない。このため、特許文献1に記載の技術には、加工工程数が少なくとも3倍に増大するという問題がある。また、特許文献2,3の技術では、第1分割予定ラインに沿って加工、第2分割予定ラインに沿って加工、再度第1分割予定ラインに沿って加工、の順で加工を行うため、ステージを少なくとも2回回転させなければならない。このため、特許文献2,3の技術には、工程が煩雑であり、かつ加工ラインがずれやすいため、加工精度を確保しにくいという問題がある。   In the technique described in Patent Document 1, it is necessary to form at least two preliminary residual stress lines for one division planned line. For this reason, the technique described in Patent Document 1 has a problem that the number of processing steps increases at least three times. Further, in the techniques of Patent Documents 2 and 3, in order of processing along the first division planned line, processing along the second division planned line, and processing along the first division planned line again, The stage must be rotated at least twice. For this reason, the techniques disclosed in Patent Documents 2 and 3 have a problem that the process is complicated and the processing line is easily shifted, so that it is difficult to ensure the processing accuracy.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、分割予定ラインに沿ってレーザー光を照射して結晶基板を分割するレーザーダイシング方法であって、従来の技術よりも簡便に分割予定ラインの近傍におけるクラックの発生を抑制することができ、かつ高精度に分割することができるレーザーダイシング方法を提供することを目的とする。また、本発明は、前記レーザーダイシング方法を用いるチップの製造方法、および前記レーザーダイシング方法に用いられるレーザー加工装置を提供することも目的とする。   The present invention has been made in view of the above point, and is a laser dicing method for dividing a crystal substrate by irradiating a laser beam along a planned division line, which is more easily performed than a conventional technique. It is an object of the present invention to provide a laser dicing method that can suppress the occurrence of cracks in the vicinity and that can be divided with high accuracy. Another object of the present invention is to provide a chip manufacturing method using the laser dicing method and a laser processing apparatus used in the laser dicing method.

本発明者は、互いに交差する分割予定ラインに沿って結晶基板にレーザー光を照射する場合に、所定の順序でレーザー光を照射することで上記課題を解決できることを見出し、さらに検討を加えて本発明を完成させた。   The present inventor has found that the above problem can be solved by irradiating laser light in a predetermined order when irradiating the crystal substrate with the laser beam along the division lines intersecting each other. Completed the invention.

すなわち、本発明は、以下のレーザーダイシング方法およびチップの製造方法に関する。
[1]互いに交差する第1分割予定ラインおよび第2分割予定ラインに沿って結晶基板にレーザー光を照射して、前記第1分割予定ラインおよび前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板に損傷を形成する損傷形成工程と、前記レーザー光を照射された前記結晶基板に引張力を加えるエキスパンド工程と、を含み、前記損傷形成工程は、前記第1分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第1分割予定ラインに沿って前記結晶基板に損傷を形成する第1工程と、前記第1工程の後に前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板に損傷を形成する第2工程と、前記第2工程の後に前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を再度照射して、前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板に再度損傷を形成する第3工程と、を含み、前記第2工程で形成する損傷の深さは、前記第1工程および前記第3工程で形成する損傷の深さよりも浅く、前記結晶基板は、前記損傷形成工程または前記エキスパンド工程において分割される、レーザーダイシング方法。
[2]前記第2工程で形成する損傷の深さは、前記結晶基板の厚みの5〜50%の範囲内であり、前記第1工程および前記第3工程で形成する損傷の深さは、前記結晶基板の厚みの70%以上である、[1]に記載のレーザーダイシング方法。
[3]前記結晶基板は、前記損傷形成工程において分割される、[1]または[2]に記載のレーザーダイシング方法。
[4]前記結晶基板は、前記エキスパンド工程において分割される、[1]または[2]に記載のレーザーダイシング方法。
[5]前記損傷形成工程と前記エキスパンド工程との間に、前記結晶基板に折曲力を加えて前記結晶基板を分割するブレーク工程を含まない、[1]〜[4]のいずれか一項に記載のレーザーダイシング方法。
[6]互いに交差する第1分割予定ラインおよび第2分割予定ラインに沿って結晶基板にレーザー光を照射して、前記第1分割予定ラインおよび前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板に損傷を形成する損傷形成工程と、前記レーザー光を照射された前記結晶基板に引張力を加えるエキスパンド工程と、を含み、前記損傷形成工程は、前記第1分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第1分割予定ラインに沿って前記結晶基板に損傷を形成する第1工程と、前記第1工程の後に前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板に損傷を形成する第2工程と、前記第2工程の後に前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を再度照射して、前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板に再度損傷を形成する第3工程と、を含み、前記第2工程において、前記レーザー光の集光点は、前記結晶基板の表面〜前記結晶基板の表面から上方100μmの範囲内に位置し、前記第1工程および前記第3工程において、前記レーザー光の集光点は、前記結晶基板の表面よりも下方に位置し、前記結晶基板は、前記損傷形成工程または前記エキスパンド工程において分割される、レーザーダイシング方法。
[7]前記レーザー光は、パルスレーザー光であり、前記第2工程における前記レーザー光のピークパワー密度は、1.6×10〜1.6×10W/cmの範囲内であり、前記第1工程および前記第3工程における前記レーザー光のピークパワー密度は、2.0×10W/cm以上である、[6]に記載のレーザーダイシング方法。
[8]前記結晶基板は、前記損傷形成工程において分割される、[6]または[7]に記載のレーザーダイシング方法。
[9]前記結晶基板は、前記エキスパンド工程において分割される、[6]または[7]に記載のレーザーダイシング方法。
[10]前記損傷形成工程と前記エキスパンド工程との間に、前記結晶基板に折曲力を加えて前記結晶基板を分割するブレーク工程を含まない、[6]〜[9]のいずれか一項に記載のレーザーダイシング方法。
[11][1]〜[10]のいずれか一項に記載のレーザーダイシング方法を用いて結晶基板を分割してチップを製造する、チップの製造方法。
That is, the present invention relates to the following laser dicing method and chip manufacturing method.
[1] A crystal substrate is irradiated with laser light along a first division planned line and a second division planned line that intersect each other, and the crystal substrate is applied along the first division planned line and the second planned division line. A damage forming step for forming damage, and an expanding step for applying a tensile force to the crystal substrate irradiated with the laser beam, wherein the damage forming step is applied to the crystal substrate along the first division line. A first step of irradiating laser light to form damage on the crystal substrate along the first planned division line, and laser light on the crystal substrate along the second planned division line after the first step. A second step of forming damage on the crystal substrate along the second division line, and a laser on the crystal substrate along the second division line after the second step. , And a third step of forming again damage to the crystal substrate along the second scheduled division line, and the depth of damage formed in the second step is the first step and The laser dicing method, wherein the crystal substrate is divided in the damage forming step or the expanding step, which is shallower than the depth of damage formed in the third step.
[2] The depth of damage formed in the second step is in the range of 5 to 50% of the thickness of the crystal substrate, and the depth of damage formed in the first step and the third step is: The laser dicing method according to [1], which is 70% or more of the thickness of the crystal substrate.
[3] The laser dicing method according to [1] or [2], wherein the crystal substrate is divided in the damage forming step.
[4] The laser dicing method according to [1] or [2], wherein the crystal substrate is divided in the expanding step.
[5] Any one of [1] to [4], which does not include a break step for dividing the crystal substrate by applying a bending force to the crystal substrate between the damage forming step and the expanding step. The laser dicing method described in 1.
[6] The crystal substrate is irradiated with a laser beam along the first scheduled division line and the second scheduled division line that intersect each other, and the crystal substrate is applied along the first scheduled division line and the second scheduled line. A damage forming step for forming damage, and an expanding step for applying a tensile force to the crystal substrate irradiated with the laser beam, wherein the damage forming step is applied to the crystal substrate along the first division line. A first step of irradiating laser light to form damage on the crystal substrate along the first planned division line, and laser light on the crystal substrate along the second planned division line after the first step. A second step of forming damage on the crystal substrate along the second division line, and a laser on the crystal substrate along the second division line after the second step. A third step of again damaging the crystal substrate along the second scheduled division line, and in the second step, the condensing point of the laser beam is the crystal substrate In the range of 100 μm above the surface of the crystal substrate, and in the first step and the third step, the condensing point of the laser light is located below the surface of the crystal substrate, The laser dicing method, wherein the crystal substrate is divided in the damage forming step or the expanding step.
[7] The laser beam is a pulsed laser beam, and the peak power density of the laser beam in the second step is in the range of 1.6 × 10 8 to 1.6 × 10 9 W / cm 2 . The laser dicing method according to [6], wherein the peak power density of the laser light in the first step and the third step is 2.0 × 10 9 W / cm 2 or more.
[8] The laser dicing method according to [6] or [7], wherein the crystal substrate is divided in the damage formation step.
[9] The laser dicing method according to [6] or [7], wherein the crystal substrate is divided in the expanding step.
[10] Any one of [6] to [9], which does not include a break step for dividing the crystal substrate by applying a bending force to the crystal substrate between the damage forming step and the expanding step. The laser dicing method described in 1.
[11] A chip manufacturing method in which a chip is manufactured by dividing a crystal substrate using the laser dicing method according to any one of [1] to [10].

また、本発明は、以下のレーザー加工装置に関する。
[12]レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光を結晶基板に照射する光学系と、前記光学系および前記結晶基板の少なくとも一方を移動させて、前記光学系と前記結晶基板とを相対的に移動させる駆動部と、を有し、互いに交差する第1分割予定ラインおよび第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第1分割予定ラインおよび前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板に損傷を形成する、レーザー加工装置であって、前記第1分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第1分割予定ラインに沿って前記結晶基板に損傷を形成する第1工程と、前記第1工程の後に前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板に損傷を形成する第2工程と、前記第2工程の後に前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を再度照射して、前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板に再度損傷を形成する第3工程と、を含む損傷形成工程により前記結晶基板に損傷を形成し、前記第2工程で形成する損傷の深さは、前記第1工程および前記第3工程で形成する損傷の深さよりも浅い、レーザー加工装置。
[13]レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光を結晶基板に照射する光学系と、前記光学系および前記結晶基板の少なくとも一方を移動させて、前記光学系と前記結晶基板とを相対的に移動させる駆動部と、を有し、互いに交差する第1分割予定ラインおよび第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第1分割予定ラインおよび前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板に損傷を形成する、レーザー加工装置であって、前記第1分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第1分割予定ラインに沿って前記結晶基板に損傷を形成する第1工程と、前記第1工程の後に前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板に損傷を形成する第2工程と、前記第2工程の後に前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を再度照射して、前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板に再度損傷を形成する第3工程と、を含む損傷形成工程により前記結晶基板に損傷を形成し、前記第2工程において、前記レーザー光の集光点は、前記結晶基板の表面〜前記結晶基板の表面から上方100μmの範囲内に位置し、前記第1工程および前記第3工程において、前記レーザー光の集光点は、前記結晶基板の表面よりも下方に位置する、レーザー加工装置。
The present invention also relates to the following laser processing apparatus.
[12] A laser light source that emits laser light, an optical system that irradiates the crystal substrate with the laser light, and at least one of the optical system and the crystal substrate is moved so that the optical system and the crystal substrate are relatively And moving the laser beam to the crystal substrate along a first division planned line and a second division planned line intersecting each other, and driving the first division planned line and the second division line. A laser processing apparatus for forming damage on the crystal substrate along a planned division line, wherein the crystal substrate is irradiated with laser light along the first planned division line, and then along the first planned division line. A first step of forming damage to the crystal substrate, and irradiating the crystal substrate with laser light along the second division line after the first step, and along the second division line. A second step of forming damage to the crystal substrate; and after the second step, irradiating the crystal substrate again with the laser beam along the second division line, and along the second division line. And a third step of forming damage again in the crystal substrate. The damage is formed in the crystal substrate by a damage forming step, and the depth of damage formed in the second step is the first step and the third step. Laser processing equipment, shallower than the depth of damage to be formed in.
[13] A laser light source that emits laser light, an optical system that irradiates the crystal substrate with the laser light, and at least one of the optical system and the crystal substrate is moved so that the optical system and the crystal substrate are relatively And moving the laser beam to the crystal substrate along a first division planned line and a second division planned line intersecting each other, and driving the first division planned line and the second division line. A laser processing apparatus for forming damage on the crystal substrate along a planned division line, wherein the crystal substrate is irradiated with laser light along the first planned division line, and then along the first planned division line. A first step of forming damage to the crystal substrate, and irradiating the crystal substrate with laser light along the second division line after the first step, and along the second division line. A second step of forming damage to the crystal substrate; and after the second step, irradiating the crystal substrate again with the laser beam along the second division line, and along the second division line. A damage forming step including a third step of forming damage again on the crystal substrate, and in the second step, the condensing point of the laser beam is from the surface of the crystal substrate to the surface of the crystal substrate. A laser processing apparatus, which is located within a range of 100 μm above the surface of the crystal substrate, and in the first step and the third step, the condensing point of the laser light is located below the surface of the crystal substrate.

本発明によれば、従来の技術よりも少ない工程で、クラックの発生を抑制しつつ結晶基板を高精度に分割することができる。したがって、本発明によれば、結晶基板から高い歩留りでチップを得ることができる。   According to the present invention, it is possible to divide a crystal substrate with high accuracy while suppressing generation of cracks with fewer steps than in the prior art. Therefore, according to the present invention, chips can be obtained from the crystal substrate with a high yield.

図1A〜Cは、本発明に係るレーザーダイシング方法を用いた結晶基板の分割工程を示す模式図である。1A to 1C are schematic views showing a crystal substrate dividing step using a laser dicing method according to the present invention. 図2A〜Dは、本発明に係るレーザーダイシング方法におけるレーザー光の照射手順を説明するための模式図である。2A to 2D are schematic views for explaining a laser beam irradiation procedure in the laser dicing method according to the present invention. クラックの発生が抑制されるメカニズムを説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the mechanism in which generation | occurrence | production of a crack is suppressed. 本発明の一実施の形態に係るレーザー加工装置の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the laser processing apparatus which concerns on one embodiment of this invention. 図5A〜Cは、加工例1,3,5,6の手順を説明するための模式図である。FIGS. 5A to 5C are schematic views for explaining the procedures of processing examples 1, 3, 5, and 6. FIG. 図6A,Bは、加工例2,4の手順を説明するための模式図である。6A and 6B are schematic diagrams for explaining the procedures of processing examples 2 and 4. FIG. 図7Aは、加工条件の加工で形成された損傷を示すSiC基板断面の写真である。図7Bは、加工条件の加工で形成された損傷を示すSiC基板断面の写真である。FIG. 7A is a photograph of a cross section of the SiC substrate showing damage formed by the processing under processing condition 2 . FIG. 7B is a photograph of a cross section of the SiC substrate showing damage formed by the processing under processing condition 1 . 図8Aは、加工例1の手順で分割されたSiC基板の写真である。図8Bは、加工例2の手順で分割されたSiC基板の写真である。FIG. 8A is a photograph of the SiC substrate divided by the procedure of Processing Example 1. FIG. 8B is a photograph of the SiC substrate divided by the procedure of Processing Example 2. 図9Aは、加工例1の手順で分割されたSiC基板の分割予定ラインの交点付近の拡大写真である。図9B,Cは、加工例2の手順で分割されたSiC基板の分割予定ラインの交点付近の拡大写真である。FIG. 9A is an enlarged photograph in the vicinity of the intersection of the planned division lines of the SiC substrate divided in the procedure of Processing Example 1. 9B and 9C are enlarged photographs of the vicinity of the intersection of the planned dividing lines of the SiC substrate divided by the procedure of Processing Example 2. FIG. 図10Aは、加工条件の加工で形成された損傷を示すサファイア基板断面の写真である。図10Bは、加工条件の加工で形成された損傷を示すサファイア基板断面の写真である。FIG. 10A is a photograph of a cross-section of the sapphire substrate showing damage formed by processing under processing condition 4 . FIG. 10B is a photograph of a cross section of the sapphire substrate showing the damage formed by the processing under the processing condition 3 . 図11Aは、加工例3の手順で分割されたサファイア基板の写真である。図11Bは、加工例4の手順で分割されたサファイア基板の写真である。FIG. 11A is a photograph of the sapphire substrate divided by the procedure of Processing Example 3. FIG. 11B is a photograph of the sapphire substrate divided by the procedure of Processing Example 4. 図12Aは、加工例3の手順で分割されたサファイア基板の分割予定ラインの交点付近の拡大写真である。図12Bは、加工例2の手順で分割されたサファイア基板の分割予定ラインの交点付近の拡大写真である。FIG. 12A is an enlarged photograph of the vicinity of the intersection of the planned division lines of the sapphire substrate divided by the procedure of Processing Example 3. FIG. 12B is an enlarged photograph near the intersection of the planned division lines of the sapphire substrate divided by the procedure of Processing Example 2. 図13Aは、パルスエネルギー5μJのパルスレーザー光を照射して、加工例5の手順で分割されたSiC基板の写真である。図13Bは、パルスエネルギー10μJのパルスレーザー光を照射して、加工例5の手順で分割されたSiC基板の写真である。図13Cは、パルスエネルギー100μJのパルスレーザー光を照射して、加工例5の手順で分割されたSiC基板の写真である。FIG. 13A is a photograph of a SiC substrate divided by the procedure of Processing Example 5 by irradiating a pulse laser beam with a pulse energy of 5 μJ. FIG. 13B is a photograph of the SiC substrate divided by the procedure of Processing Example 5 by irradiating a pulse laser beam with a pulse energy of 10 μJ. FIG. 13C is a photograph of the SiC substrate divided by the procedure of Processing Example 5 by irradiating a pulse laser beam having a pulse energy of 100 μJ. 図14Aは、パルスエネルギー5μJのパルスレーザー光を照射して、加工例5の手順で分割されたSiC基板の分割予定ラインの交点付近の拡大写真である。図14Bは、パルスエネルギー10μJのパルスレーザー光を照射して、加工例5の手順で分割されたSiC基板の分割予定ラインの交点付近の拡大写真である。図14Cは、パルスエネルギー100μJのパルスレーザー光を照射して、加工例5の手順で分割されたSiC基板の分割予定ラインの交点付近の拡大写真である。FIG. 14A is an enlarged photograph of the vicinity of the intersection of the planned dividing lines of the SiC substrate divided by the procedure of Processing Example 5 by irradiating a pulse laser beam having a pulse energy of 5 μJ. FIG. 14B is an enlarged photograph of the vicinity of the intersection of the planned dividing lines of the SiC substrate divided by the procedure of Processing Example 5 by irradiating a pulse laser beam having a pulse energy of 10 μJ. FIG. 14C is an enlarged photograph of the vicinity of the intersection of the planned division lines of the SiC substrate divided by the procedure of Processing Example 5 by irradiating a pulse laser beam with a pulse energy of 100 μJ.

1.レーザーダイシング方法およびチップの製造方法
本発明に係るレーザーダイシング方法は、互いに交差する分割予定ラインに沿って結晶基板にレーザー光を照射して結晶基板に損傷を形成する損傷形成工程と、レーザー光を照射された結晶基板に引張力を加えるエキスパンド工程とを含む。結晶基板は、損傷形成工程またはエキスパンド工程のいずれかにおいて分割される。後述するように、本発明に係るレーザーダイシング方法は、損傷形成工程において、所定の順序でレーザー光を照射することを特徴とする。
1. Laser dicing method and chip manufacturing method A laser dicing method according to the present invention includes a damage forming step of irradiating a crystal substrate with laser light along division lines that intersect each other to form damage on the crystal substrate, And an expanding step of applying a tensile force to the irradiated crystal substrate. The crystal substrate is divided in either the damage forming process or the expanding process. As will be described later, the laser dicing method according to the present invention is characterized in that laser light is irradiated in a predetermined order in the damage forming step.

加工対象の基板の種類は、結晶性の基板であれば特に限定されず、単結晶基板であってもよいし、多結晶基板であってもよい。結晶基板の例には、シリコンカーバイド(SiC)基板やサファイア(Al)基板、シリコン(Si)基板、窒化ガリウム(GaN)基板、酸化亜鉛(ZnO)基板、酸化ガリウム(Ga)基板、ダイヤモンド基板などが含まれる。結晶基板の表面には、エピタキシャル層などの薄膜などが形成されていてもよい。 The type of the substrate to be processed is not particularly limited as long as it is a crystalline substrate, and may be a single crystal substrate or a polycrystalline substrate. Examples of the crystal substrate include a silicon carbide (SiC) substrate, a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate, a silicon (Si) substrate, a gallium nitride (GaN) substrate, a zinc oxide (ZnO) substrate, and a gallium oxide (Ga 2 O 3). ) Substrate, diamond substrate and the like. A thin film such as an epitaxial layer may be formed on the surface of the crystal substrate.

図1は、本発明に係るレーザーダイシング方法を用いて結晶基板を分割する例を示す模式図である。図1Aに示されるように、レーザー光100を結晶基板110に照射しながら、レーザー光100と結晶基板110との相対的な位置を変える。このとき、レーザー光100の集光点は、結晶基板110の外部、表面または内部に位置し、結晶基板110の分割予定ライン120に沿って移動する。このようにレーザー光100を1回または2回(後述)走査することで、図1Bに示されるように、分割予定ライン120に沿って結晶基板110の厚みの70%以上の深さの損傷130を形成することができる(損傷形成工程)。このとき、損傷130は、結晶基板110がレーザー光100を吸収(1光子吸収または多光子吸収)することで生じる熱膨張や溶融、分解、体積爆発などの現象により形成されると考えられる。この後、図1Cに示されるように、損傷130を形成された結晶基板110に引張力を加える(エキスパンド工程)。以上の手順により、結晶基板110を分割予定ライン120に沿って容易に分割することができる。   FIG. 1 is a schematic view showing an example of dividing a crystal substrate using the laser dicing method according to the present invention. As shown in FIG. 1A, the relative position between the laser beam 100 and the crystal substrate 110 is changed while the crystal substrate 110 is irradiated with the laser beam 100. At this time, the condensing point of the laser beam 100 is located outside, on the surface, or inside the crystal substrate 110 and moves along the division line 120 of the crystal substrate 110. By scanning the laser beam 100 once or twice (described later) in this way, as shown in FIG. 1B, the damage 130 having a depth of 70% or more of the thickness of the crystal substrate 110 along the planned dividing line 120. Can be formed (damage formation step). At this time, the damage 130 is considered to be formed by a phenomenon such as thermal expansion, melting, decomposition, or volume explosion caused by the crystal substrate 110 absorbing the laser light 100 (one-photon absorption or multiphoton absorption). Thereafter, as shown in FIG. 1C, a tensile force is applied to the crystal substrate 110 on which the damage 130 is formed (expanding process). With the above procedure, the crystal substrate 110 can be easily divided along the division line 120.

本発明に係るレーザーダイシング方法では、損傷形成工程(図1Aおよび図1B参照)の後、すぐにエキスパンド工程(図1C参照)に移ることができる。すなわち、本発明に係るレーザーダイシング方法では、損傷形成工程とエキスパンド工程との間に、ブレーク工程を行う必要はない。ここで、「ブレーク工程」とは、基板面に対して略垂直方向の力(折曲力)を基板に加え、基板の表面に形成された損傷を基板の裏面まで到達させることで、基板を分割する工程を意味する。一方、「エキスパンド工程」とは、基板面に対して略平行方向の力(引張力)を基板に加えることで、基板に形成された損傷を起点として基板を分割する工程を意味する(図1C参照)。   In the laser dicing method according to the present invention, it is possible to immediately move to the expanding step (see FIG. 1C) after the damage forming step (see FIGS. 1A and 1B). That is, in the laser dicing method according to the present invention, it is not necessary to perform a break process between the damage forming process and the expanding process. Here, the “break process” means that a force (bending force) in a direction substantially perpendicular to the substrate surface is applied to the substrate to cause damage formed on the surface of the substrate to reach the back surface of the substrate. It means the process of dividing. On the other hand, the “expanding process” means a process of dividing the substrate starting from damage formed on the substrate by applying a force (tensile force) in a direction substantially parallel to the substrate surface to the substrate (FIG. 1C). reference).

以下、損傷形成工程およびエキスパンド工程について説明する。   Hereinafter, the damage forming process and the expanding process will be described.

[損傷形成工程]
損傷形成工程では、互いに交差する第1分割予定ラインおよび第2分割予定ラインに沿って結晶基板にレーザー光を照射して、第1分割予定ラインおよび第2分割予定ラインに沿って結晶基板に損傷を形成する(図1Aおよび図1B参照)。
[Damage formation process]
In the damage formation step, the crystal substrate is irradiated with laser light along the first division planned line and the second division planned line intersecting each other, and the crystal substrate is damaged along the first division planned line and the second division planned line. (See FIG. 1A and FIG. 1B).

図2Aは、結晶基板110に設定された分割予定ラインの例を示す図である。図2Aに示される例では、X軸方向に延びる複数の第1分割予定ライン120aと、Y軸方向に延びる複数の第2分割予定ライン120bとが設定されている。この例では、第1分割予定ライン120aおよび第2分割予定ライン120bが互いに直角に交差しているが、第1分割予定ライン120aおよび第2分割予定ライン120bが交わる角度は特に限定されない。また、この例では、第1分割予定ライン120aのピッチおよび第2分割予定ライン120bのピッチがすべて同じであるが、これらのピッチは一定でなくてもよい。   FIG. 2A is a diagram illustrating an example of division planned lines set on the crystal substrate 110. In the example shown in FIG. 2A, a plurality of first division planned lines 120a extending in the X-axis direction and a plurality of second division planned lines 120b extending in the Y-axis direction are set. In this example, the first scheduled division line 120a and the second scheduled division line 120b intersect each other at a right angle, but the angle at which the first scheduled division line 120a and the second scheduled division line 120b intersect is not particularly limited. Further, in this example, the pitch of the first scheduled division line 120a and the pitch of the second scheduled division line 120b are all the same, but these pitches may not be constant.

本発明に係るレーザーダイシング方法では、所定の順序で第1分割予定ラインおよび第2分割予定ラインに沿ってレーザー光を照射する。すなわち、まず、図2Bに示されるように、第1分割予定ライン120aに沿って結晶基板110にレーザー光を照射して、第1分割予定ライン120aに沿って結晶基板110に深い損傷130a(後述)を形成する(第1工程)。次いで、図2Cに示されるように、第2分割予定ライン120bに沿って結晶基板110にレーザー光を照射して、第2分割予定ライン120bに沿って結晶基板110に浅い損傷130b(後述)を形成する(第2工程)。最後に、図2Dに示されるように、第2分割予定ライン120bに沿って結晶基板110にレーザー光を再度照射して、第2分割予定ライン120bに沿って結晶基板110に深い損傷130c(後述)を形成する(第3工程)。   In the laser dicing method according to the present invention, the laser beam is irradiated along the first division planned line and the second division planned line in a predetermined order. That is, first, as shown in FIG. 2B, the crystal substrate 110 is irradiated with laser light along the first planned division line 120a, and the crystal substrate 110 is deeply damaged 130a (described later) along the first planned division line 120a. ) Is formed (first step). Next, as shown in FIG. 2C, the crystal substrate 110 is irradiated with laser light along the second scheduled division line 120b, and shallow damage 130b (described later) is applied to the crystalline substrate 110 along the second scheduled division line 120b. Form (second step). Finally, as shown in FIG. 2D, the crystal substrate 110 is again irradiated with the laser light along the second scheduled division line 120b, and the crystal substrate 110 is deeply damaged 130c (described later) along the second scheduled division line 120b. ) Is formed (third step).

このように、本発明に係るレーザーダイシング方法では、(1)第1分割予定ライン120aに沿う深い損傷130a、(2)第2分割予定ライン120bに沿う浅い損傷130b、(3)第2分割予定ライン120bに沿う浅い損傷130b、の順で損傷130を形成する。ここで「深い損傷」および「浅い損傷」とは、深さを相対的に表現したものである。すなわち、第2工程で形成する損傷130bの深さは、第1工程で形成する損傷130aおよび第3工程で形成する損傷130cの深さよりも浅い。第1工程で形成する損傷130aおよび第3工程で形成する損傷130cの深さは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。   Thus, in the laser dicing method according to the present invention, (1) deep damage 130a along the first division planned line 120a, (2) shallow damage 130b along the second division planned line 120b, and (3) second division planned. Damage 130 is formed in the order of shallow damage 130b along line 120b. Here, “deep damage” and “shallow damage” are relative expressions of depth. That is, the depth of the damage 130b formed in the second step is shallower than the depth of the damage 130a formed in the first step and the damage 130c formed in the third step. The depth of the damage 130a formed in the first step and the depth of the damage 130c formed in the third step may be the same or different.

第1分割予定ライン120aおよび第2分割予定ライン120bの交点近傍におけるクラックの発生を抑制する観点からは、第2工程で形成する浅い損傷130bの深さは、結晶基板110の厚みの5〜50%の範囲内であることが好ましい。また、結晶基板110を確実に分割する観点からは、第1工程で形成する深い損傷130aおよび第3工程で形成する深い損傷130cの深さは、結晶基板110の厚みの70%以上であることが好ましい。この後説明するように、損傷の深さは、レーザー光の集光点の位置(Z軸方向の位置)やレーザー光のピークパワー密度などを調整することで制御されうる。   From the viewpoint of suppressing the occurrence of cracks in the vicinity of the intersection of the first planned dividing line 120a and the second planned divided line 120b, the depth of the shallow damage 130b formed in the second step is 5 to 50 of the thickness of the crystal substrate 110. % Is preferable. From the viewpoint of reliably dividing the crystal substrate 110, the depth of the deep damage 130a formed in the first step and the deep damage 130c formed in the third step is 70% or more of the thickness of the crystal substrate 110. Is preferred. As will be described later, the depth of damage can be controlled by adjusting the position of the laser beam condensing point (position in the Z-axis direction), the peak power density of the laser beam, and the like.

このように、本発明に係るレーザーダイシング方法では、第1分割予定ライン120aに沿って深い損傷130aを形成した後(第1工程の後)、かつ第2分割予定ライン120bに沿って深い損傷130cを形成する前(第3工程の前)に、第2分割予定ライン120bに沿って浅い損傷130bを形成することで、第1分割予定ライン120aおよび第2分割予定ライン120bの交点近傍におけるクラックの発生を抑制する。ここで、第1分割予定ライン120aおよび第2分割予定ライン120bの交点近傍におけるクラックの発生が抑制される点について、推察されるメカニズムを説明するが、クラックの発生が抑制されるメカニズムは、これに限定されない。   As described above, in the laser dicing method according to the present invention, after the deep damage 130a is formed along the first division planned line 120a (after the first step), the deep damage 130c along the second division planned line 120b is formed. Before forming (before the third step), a shallow damage 130b is formed along the second division planned line 120b, so that cracks in the vicinity of the intersection of the first division planned line 120a and the second planned division line 120b are formed. Suppresses the occurrence. Here, the inferred mechanism will be described with respect to the point at which the occurrence of cracks in the vicinity of the intersection of the first scheduled division line 120a and the second scheduled division line 120b is suppressed. It is not limited to.

図3は、クラックの発生が抑制されるメカニズムを説明するための模式図である。図3A,Bは、従来の一般的なレーザーダイシング方法の手順を示す図であり、図3C〜Eは、本発明に係るレーザーダイシング方法の手順を示す図である。損傷130a,130b,130cに付与された矢尻は、レーザー光の走査方向を示している。   FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a mechanism in which the occurrence of cracks is suppressed. 3A and 3B are diagrams showing a procedure of a conventional general laser dicing method, and FIGS. 3C to 3E are diagrams showing a procedure of a laser dicing method according to the present invention. Arrowheads attached to the damages 130a, 130b, and 130c indicate the scanning direction of the laser light.

従来の一般的なレーザーダイシング方法では、図3Aに示されるように、第1分割予定ライン120aに沿って深い損傷130aを形成した後、図3Bに示されるように、第2分割予定ライン120bに沿って深い損傷130cを形成する。このように、第1分割予定ライン120aに沿って深い損傷130aが形成されている状態で、第2分割予定ライン120bに沿って深い損傷130cを形成しようとすると、図3Bにおいて矢印で示されるレーザー照射により発生する熱応力が、損傷130aに向かって集中し、各チップの終端にクラック140が発生してしまう。   In the conventional general laser dicing method, as shown in FIG. 3A, after deep damage 130a is formed along the first division planned line 120a, the second division planned line 120b is formed as shown in FIG. 3B. A deep damage 130c is formed along. In this way, when the deep damage 130a is formed along the second division planned line 120b in the state where the deep damage 130a is formed along the first division planned line 120a, the laser indicated by the arrow in FIG. 3B. Thermal stress generated by irradiation concentrates toward the damage 130a, and a crack 140 is generated at the end of each chip.

これに対し、本発明に係るレーザーダイシング方法では、図3Cに示されるように、第1分割予定ライン120aに沿って深い損傷130aを形成した後、図3Dに示されるように、第2分割予定ライン120bに沿って浅い損傷130bを形成する。その後、図3Eに示されるように、第2分割予定ライン120bに沿って深い損傷130cを形成する。このように、第2分割予定ライン120bに沿って浅い損傷130bが形成されている状態で、第2分割予定ライン120bに沿ってさらに深い損傷130cを形成しようとすると、レーザー照射により発生する熱応力を浅い損傷130bにより生じた空間に逃がすことが可能となるため、熱応力の集中によるクラックの発生は抑制される。   On the other hand, in the laser dicing method according to the present invention, as shown in FIG. 3C, after deep damage 130a is formed along the first division planned line 120a, the second division is scheduled as shown in FIG. 3D. Shallow damage 130b is formed along line 120b. Thereafter, as shown in FIG. 3E, a deep damage 130c is formed along the second division planned line 120b. As described above, when a deeper damage 130c is formed along the second division planned line 120b in a state where the shallow damage 130b is formed along the second divided division line 120b, thermal stress generated by laser irradiation is generated. Can be released to the space caused by the shallow damage 130b, and the occurrence of cracks due to the concentration of thermal stress is suppressed.

レーザー光の波長は、結晶基板に損傷を形成することができれば特に限定されない。レーザー光の波長は、結晶基板の種類に応じて適宜選択される。たとえば、SiC基板を加工する場合は、波長500nm以上のレーザー光を照射することが好ましい。また、サファイア基板を加工する場合は、波長300〜600nmのレーザー光を照射することが好ましい。   The wavelength of the laser light is not particularly limited as long as damage can be formed on the crystal substrate. The wavelength of the laser light is appropriately selected according to the type of crystal substrate. For example, when processing a SiC substrate, it is preferable to irradiate a laser beam having a wavelength of 500 nm or more. Moreover, when processing a sapphire board | substrate, it is preferable to irradiate the laser beam with a wavelength of 300-600 nm.

本発明に係るレーザーダイシング方法において、レーザー光源として用いるレーザーの種類は、特に限定されず、結晶基板の種類に応じて適宜選択される。レーザーの例には、HoレーザーやErレーザー、Ybレーザー、各種半導体レーザーなどが含まれる。また、発振するレーザー光は、パルスレーザー光であってもよいし、連続発振(CW)レーザー光であってもよい。   In the laser dicing method according to the present invention, the type of laser used as the laser light source is not particularly limited, and is appropriately selected according to the type of crystal substrate. Examples of the laser include Ho laser, Er laser, Yb laser, various semiconductor lasers, and the like. The oscillating laser beam may be a pulsed laser beam or a continuous wave (CW) laser beam.

浅い損傷を形成する第2工程においては、レーザー光の集光点は、結晶基板の表面〜表面から上方100μmの範囲内に位置することが好ましい。このようにすることで、第2工程で形成する浅い損傷130bの深さを、結晶基板110の厚みの5〜50%の範囲内にすることができる。ここで「レーザー光の集光点の位置」とは、結晶基板の屈折率が空気と同じであると仮定した場合の集光点の位置(レンズオフセット)を意味する。また「表面から上方」とは、基板表面に対して垂直かつ外部に向かう方向を意味する。一方、深い損傷を形成する第1工程および第3工程においては、レーザー光の集光点は、結晶基板の表面よりも下方に位置することが好ましい。このようにすることで、第1工程および第3工程で形成する深い損傷130a,130cの深さを、結晶基板110の厚みの70%以上にすることができる。   In the second step of forming shallow damage, it is preferable that the condensing point of the laser light is located within a range of 100 μm from the surface to the upper side of the crystal substrate. By doing so, the depth of the shallow damage 130b formed in the second step can be within a range of 5 to 50% of the thickness of the crystal substrate 110. Here, “the position of the laser beam condensing point” means the position of the condensing point (lens offset) when it is assumed that the refractive index of the crystal substrate is the same as that of air. Further, “above the surface” means a direction perpendicular to the substrate surface and toward the outside. On the other hand, in the first step and the third step for forming deep damage, it is preferable that the condensing point of the laser light is located below the surface of the crystal substrate. By doing in this way, the depth of the deep damage 130a, 130c formed in the first step and the third step can be 70% or more of the thickness of the crystal substrate 110.

レーザー光がパルスレーザー光の場合、浅い損傷を形成する第2工程においては、パルスレーザー光のピークパワー密度は、1.6×10〜1.6×10W/cmの範囲内であることが好ましい。このようにすることで、第2工程で形成する浅い損傷130bの深さを、結晶基板110の厚みの5〜50%の範囲内にすることができる。一方、深い損傷を形成する第1工程および第3工程においては、パルスレーザー光のピークパワー密度は、2.0×10W/cm以上であることが好ましい。このようにすることで、第1工程および第3工程で形成する深い損傷130a,130cの深さを、結晶基板110の厚みの70%以上にすることができる。 When the laser beam is a pulsed laser beam, the peak power density of the pulsed laser beam is within the range of 1.6 × 10 8 to 1.6 × 10 9 W / cm 2 in the second step of forming shallow damage. Preferably there is. By doing so, the depth of the shallow damage 130b formed in the second step can be within a range of 5 to 50% of the thickness of the crystal substrate 110. On the other hand, in the first step and the third step for forming deep damage, the peak power density of the pulse laser beam is preferably 2.0 × 10 9 W / cm 2 or more. By doing in this way, the depth of the deep damage 130a, 130c formed in the first step and the third step can be 70% or more of the thickness of the crystal substrate 110.

前述のとおり、本発明に係るレーザーダイシング方法では、結晶基板は、損傷形成工程またはエキスパンド工程のいずれかにおいて分割される。前者の場合、レーザー光照射により損傷が形成されることをきっかけとして、結晶基板の表面から裏面に到達する分割面が自然に形成されることで、結晶基板が分割される。結晶基板が損傷形成工程で分割されているかどうかは、結晶基板の裏面側から光を当てた状態で、表面側から顕微鏡を用いて分割予定ラインの近傍を観察することで確認することができる。すなわち、結晶基板が分割されている場合は、分割予定ラインに沿って光が抜けてくるので、結晶基板が分割されていることを確認することができる。   As described above, in the laser dicing method according to the present invention, the crystal substrate is divided in either the damage forming step or the expanding step. In the former case, the crystal substrate is divided by spontaneously forming a dividing surface that reaches the back surface from the surface of the crystal substrate, triggered by the formation of damage by laser light irradiation. Whether or not the crystal substrate is divided in the damage formation step can be confirmed by observing the vicinity of the division planned line from the front surface side using a microscope with light applied from the back surface side of the crystal substrate. That is, when the crystal substrate is divided, light passes along the planned division line, so that it can be confirmed that the crystal substrate is divided.

[エキスパンド工程]
エキスパンド工程では、損傷形成工程において損傷を形成された結晶基板に引張力を加える(図1C参照)。前述のとおり、「引張力を加える」とは、基板面に対して略平行方向の力を加えることを意味する。結晶基板が損傷形成工程で分割されている場合は、エキスパンド工程により、分割されたチップ間の間隔が拡げられる。一方、結晶基板が損傷形成工程で分割されていない場合は、エキスパンド工程により、損傷を起点として結晶基板が分割され、同時に分割されたチップ間の間隔が拡げられる。
[Expanding process]
In the expanding process, a tensile force is applied to the crystal substrate that has been damaged in the damage forming process (see FIG. 1C). As described above, “applying a tensile force” means applying a force in a direction substantially parallel to the substrate surface. When the crystal substrate is divided in the damage forming process, the space between the divided chips is expanded by the expanding process. On the other hand, when the crystal substrate is not divided in the damage forming step, the crystal substrate is divided from the damage by the expanding step, and at the same time, the interval between the divided chips is expanded.

結晶基板に引張力を加える方法は、特に限定されない。たとえば、結晶基板の裏面にダイシングテープを貼付して、このダイシングテープを引き伸ばせばよい。この場合、損傷形成工程の前にダイシングテープを貼付してもよいし、損傷形成工程の後にダイシングテープを貼付してもよい。   The method for applying a tensile force to the crystal substrate is not particularly limited. For example, a dicing tape may be attached to the back surface of the crystal substrate and the dicing tape may be stretched. In this case, a dicing tape may be affixed before the damage formation step, or a dicing tape may be affixed after the damage formation step.

以上のとおり、本発明に係るレーザーダイシング方法は、互いに交差する分割予定ラインに沿って結晶基板にレーザー光を照射する場合に、所定の順序でレーザー光を照射することで、クラックの発生を抑制しつつ、結晶基板の表面に高アスペクト比(結晶基板の厚みの70%以上の深さ)の損傷を高精度かつ高速に形成することができる。したがって、本発明に係るレーザーダイシング方法は、ブレーク工程を行うことなくエキスパンド工程のみで、クラックの発生を抑制しつつ結晶基板を高精度かつ高速に分割することができる。   As described above, the laser dicing method according to the present invention suppresses the generation of cracks by irradiating the laser light in a predetermined order when irradiating the crystal substrate with the laser light along the division lines that intersect each other. However, damage with a high aspect ratio (a depth of 70% or more of the thickness of the crystal substrate) can be formed on the surface of the crystal substrate with high accuracy and high speed. Therefore, the laser dicing method according to the present invention can divide the crystal substrate with high accuracy and at high speed while suppressing the generation of cracks only by the expanding process without performing the breaking process.

本発明に係るレーザーダイシング方法を用いることで、例えば、結晶基板を分割してチップや電子デバイスなどを製造することができる。   By using the laser dicing method according to the present invention, for example, a crystal substrate can be divided to manufacture a chip or an electronic device.

本発明に係るレーザーダイシング方法を実施する手段は、特に限定されない。たとえば、本発明に係るレーザーダイシング方法は、次に説明する本発明に係るレーザー加工装置を用いて実施されうる。   Means for carrying out the laser dicing method according to the present invention is not particularly limited. For example, the laser dicing method according to the present invention can be implemented using a laser processing apparatus according to the present invention described below.

2.レーザー加工装置
本発明に係るレーザー加工装置は、本発明に係るレーザーダイシング方法の損傷形成工程に用いられる装置である。すなわち、本発明に係るレーザー加工装置は、互いに交差する第1分割予定ラインおよび第2分割予定ラインに沿って結晶基板にレーザー光を照射して、第1分割予定ラインおよび第2分割予定ラインに沿って結晶基板に損傷を形成する装置である。
2. Laser processing apparatus The laser processing apparatus according to the present invention is an apparatus used in the damage forming step of the laser dicing method according to the present invention. That is, the laser processing apparatus according to the present invention irradiates the crystal substrate with laser light along the first scheduled division line and the second scheduled division line that intersect each other, and the first divided planned line and the second scheduled division line are irradiated. A device that forms damage to the crystal substrate along the line.

本発明に係るレーザー加工装置は、少なくとも、レーザー光を出射するレーザー光源と、レーザー光源から出射されたレーザー光を結晶基板に照射する光学系と、光学系(レーザー光)と結晶基板とを相対的に移動させる駆動部とを有する。以下、各構成要素について説明する。   A laser processing apparatus according to the present invention includes at least a laser light source that emits laser light, an optical system that irradiates the crystal substrate with laser light emitted from the laser light source, and an optical system (laser light) and the crystal substrate that are relatively And a drive unit that is moved automatically. Hereinafter, each component will be described.

レーザー光源は、結晶基板に照射するレーザー光を出射する。前述の通り、レーザー光源として用いるレーザーの種類は、特に限定されず、結晶基板の種類に応じて適宜選択される。レーザーの例には、HoレーザーやErレーザー、Ybレーザー、各種半導体レーザーなどが含まれる。また、発振するレーザー光は、パルスレーザー光であってもよいし、連続発振(CW)レーザー光であってもよい。   The laser light source emits laser light that irradiates the crystal substrate. As described above, the type of laser used as the laser light source is not particularly limited, and is appropriately selected according to the type of crystal substrate. Examples of the laser include Ho laser, Er laser, Yb laser, various semiconductor lasers, and the like. The oscillating laser beam may be a pulsed laser beam or a continuous wave (CW) laser beam.

光学系は、所望の位置に集光点が位置するように、レーザー光源から出射されたレーザー光を結晶基板に照射する。通常、光学系は、レーザー光のビーム径を最適化するテレスコープ光学系や、レーザー光を所望の位置に集光させる集光レンズなどを含む。   The optical system irradiates the crystal substrate with laser light emitted from the laser light source so that the focal point is located at a desired position. Usually, the optical system includes a telescope optical system that optimizes the beam diameter of laser light, a condensing lens that condenses the laser light at a desired position, and the like.

駆動部は、光学系(レーザー光)および結晶基板の少なくとも一方を移動させて、光学系と結晶基板とを相対的に移動させる。これにより、レーザー光を結晶基板の分割予定ラインに沿うように照射することができる。その結果、結晶基板の分割予定ラインに沿ってアスペクト比の高い損傷を形成することができる。駆動部は、結晶基板を載置するステージを移動させてもよいし、光学系を移動させてもよいし、ステージおよび光学系の両方を移動させてもよい。   The drive unit moves at least one of the optical system (laser light) and the crystal substrate to relatively move the optical system and the crystal substrate. Thereby, a laser beam can be irradiated along the division | segmentation scheduled line of a crystal substrate. As a result, damage with a high aspect ratio can be formed along the planned dividing line of the crystal substrate. The drive unit may move the stage on which the crystal substrate is placed, may move the optical system, or may move both the stage and the optical system.

本発明に係るレーザー加工装置は、互いに交差する第1分割予定ラインおよび第2分割予定ラインに沿って結晶基板にレーザー光を照射して、第1分割予定ラインおよび第2分割予定ラインに沿って結晶基板に損傷を形成する。このとき、本発明に係るレーザー加工装置は、第1分割予定ラインに沿って結晶基板にレーザー光を照射して、第1分割予定ラインに沿って結晶基板に損傷を形成する(第1工程)。次いで、本発明に係るレーザー加工装置は、第2分割予定ラインに沿って結晶基板にレーザー光を照射して、第2分割予定ラインに沿って結晶基板に損傷を形成する(第2工程)。最後に、本発明に係るレーザー加工装置は、第2分割予定ラインに沿って結晶基板にレーザー光を再度照射して、第2分割予定ラインに沿って結晶基板に再度損傷を形成する(第3工程)。前述のとおり、第2工程で形成する損傷の深さは、第1工程および第3工程で形成する損傷の深さよりも浅い。   The laser processing apparatus according to the present invention irradiates a crystal substrate with laser light along a first division planned line and a second division planned line that intersect each other, and along the first division planned line and the second division planned line. Damage is formed in the crystal substrate. At this time, the laser processing apparatus according to the present invention irradiates the crystal substrate with laser light along the first division line, and forms damage on the crystal substrate along the first division line (first step). . Next, the laser processing apparatus according to the present invention irradiates the crystal substrate with laser light along the second division planned line, and forms damage on the crystal substrate along the second division planned line (second step). Finally, the laser processing apparatus according to the present invention irradiates the crystal substrate again with the laser beam along the second scheduled division line, and forms damage again on the crystal substrate along the second scheduled line (third). Process). As described above, the depth of damage formed in the second step is shallower than the depth of damage formed in the first step and the third step.

その他、レーザー加工装置は、加工対象の結晶基板を載置するステージや、所望の位置に集光点を位置させるための自動照準システムなどを有していてもよい。   In addition, the laser processing apparatus may include a stage on which a crystal substrate to be processed is placed, an automatic aiming system for positioning a condensing point at a desired position, and the like.

図4は、本発明の一実施の形態に係るレーザー加工装置を示す模式図である。図4に示されるように、レーザー加工装置200は、レーザー光源210、テレスコープ光学系220、集光レンズ230、ステージ240、AFカメラ250、XYステージコントローラー260、Zコントローラー270およびコンピューター280を有する。   FIG. 4 is a schematic diagram showing a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the laser processing apparatus 200 includes a laser light source 210, a telescope optical system 220, a condenser lens 230, a stage 240, an AF camera 250, an XY stage controller 260, a Z controller 270, and a computer 280.

レーザー光源210は、所定の波長のレーザー光を出射する。前述のとおり、レーザー光源として用いるレーザーの種類は、加工対象の結晶基板の種類などに応じて適宜選択される。   The laser light source 210 emits laser light having a predetermined wavelength. As described above, the type of laser used as the laser light source is appropriately selected according to the type of crystal substrate to be processed.

テレスコープ光学系220は、好ましい加工形状を得るために、レーザー光源210から出射されたレーザー光のビーム径を最適化する。   The telescope optical system 220 optimizes the beam diameter of the laser light emitted from the laser light source 210 in order to obtain a preferable processing shape.

集光レンズ230は、テレスコープ光学系220を透過したレーザー光を集光する。たとえば、集光レンズ230は、顕微鏡用の対物レンズである。   The condensing lens 230 condenses the laser light that has passed through the telescope optical system 220. For example, the condensing lens 230 is an objective lens for a microscope.

ステージ240は、加工対象の結晶基板110が載置される載置台と、この載置台を移動させることができる駆動機構とを有する。駆動機構は、載置台をX軸またはY軸方向に移動させたり、X軸またはY軸を中心として回転させたりすることができる。ステージ240上の結晶基板110は、この駆動機構によって分割予定ラインに沿ってXY軸方向に移動される。   The stage 240 includes a mounting table on which the crystal substrate 110 to be processed is mounted, and a drive mechanism that can move the mounting table. The drive mechanism can move the mounting table in the X-axis or Y-axis direction or rotate the X-axis or Y-axis as a center. The crystal substrate 110 on the stage 240 is moved in the XY axis direction along the planned division line by this drive mechanism.

AFカメラ250は、結晶基板110の加工部位の表面プロファイルを取得するためのカメラである。取得されたプロファイルは、コンピューター280に出力される。   The AF camera 250 is a camera for acquiring a surface profile of a processed part of the crystal substrate 110. The acquired profile is output to the computer 280.

XYステージコントローラー260は、コンピューター280の指示に基づいて、レーザー光の集光位置が結晶基板110の分割予定ラインに沿うように、ステージ240をXY軸方向に移動させる。   Based on an instruction from the computer 280, the XY stage controller 260 moves the stage 240 in the XY axis direction so that the condensing position of the laser light is along the planned division line of the crystal substrate 110.

Zコントローラー270は、コンピューター280の指示に基づいて、レーザー光の集光位置が所望の位置に合うように、集光レンズ230をZ軸方向に移動させる。   Based on an instruction from the computer 280, the Z controller 270 moves the condensing lens 230 in the Z-axis direction so that the condensing position of the laser light matches a desired position.

コンピューター280は、レーザー光源210、AFカメラ250、XYステージコントローラー260およびZコントローラー270に接続されており、これら各部を総合的に制御する。たとえば、コンピューター280は、AFカメラ250およびXYステージコントローラー260を制御して、結晶基板110の表面プロファイルを取得する。また、コンピューター280は、XYステージコントローラー260およびZコントローラー270を制御して、結晶基板110の分割予定ラインに沿ってレーザー光を走査する。   The computer 280 is connected to the laser light source 210, the AF camera 250, the XY stage controller 260, and the Z controller 270, and comprehensively controls these units. For example, the computer 280 controls the AF camera 250 and the XY stage controller 260 to acquire the surface profile of the crystal substrate 110. In addition, the computer 280 controls the XY stage controller 260 and the Z controller 270 to scan the laser light along the planned division line of the crystal substrate 110.

次に、レーザー加工装置200を用いて結晶基板110を分割する手順を説明する。   Next, a procedure for dividing the crystal substrate 110 using the laser processing apparatus 200 will be described.

まず、図4に示されるレーザー加工装置200により、結晶基板110に表面から内部に向かう損傷を形成する(損傷形成工程)。具体的には、まず、裏面にダイシングテープ150が貼付された結晶基板110をステージ240の載置台に載置して、AFカメラ250およびXYステージコントローラー260により結晶基板110の表面プロファイルを取得する。次いで、レーザー光源210からレーザー光を出射して、レーザー光を結晶基板110に照射する。このとき、予め取得した表面プロファイルに基づき、ステージ240をXY軸方向(水平方向)に移動することで、レーザー光で分割予定ラインを走査する(図1A参照)。また、第1分割予定ライン120aに沿って深い損傷130aを形成し(第1工程)、次いで第2分割予定ライン120bに沿って浅い損傷130bを形成し(第2工程)、最後に第2分割予定ライン120bに沿って深い損傷130cを形成する(第3工程)ように、レーザー光を走査する(図2参照)。このとき、レーザー光の集光点を、第2工程では結晶基板110の表面〜結晶基板110の表面から上方100μmの範囲内に位置させ、第1工程および前記第3工程では結晶基板110の表面よりも下方に位置させることが好ましい。これにより、結晶基板110の分割予定ラインに沿って、クラックの発生を抑制しつつ、結晶基板110の厚みの70%以上の深さの損傷を形成することができる(図1B参照)。   First, damage from the surface to the inside is formed in the crystal substrate 110 by the laser processing apparatus 200 shown in FIG. 4 (damage formation step). Specifically, first, the crystal substrate 110 with the dicing tape 150 attached to the back surface is placed on the stage 240 and the surface profile of the crystal substrate 110 is acquired by the AF camera 250 and the XY stage controller 260. Next, laser light is emitted from the laser light source 210 to irradiate the crystal substrate 110 with the laser light. At this time, based on the surface profile acquired in advance, the stage 240 is moved in the XY axis direction (horizontal direction) to scan the division planned line with the laser light (see FIG. 1A). Further, deep damage 130a is formed along the first planned division line 120a (first step), then shallow damage 130b is formed along the second planned division line 120b (second step), and finally the second division is performed. Laser light is scanned so as to form deep damage 130c along the planned line 120b (third step) (see FIG. 2). At this time, the condensing point of the laser beam is positioned within the range of 100 μm above the surface of the crystal substrate 110 to the surface of the crystal substrate 110 in the second step, and the surface of the crystal substrate 110 in the first step and the third step. It is preferable to position it below. As a result, it is possible to form a damage having a depth of 70% or more of the thickness of the crystal substrate 110 while suppressing the generation of cracks along the division line of the crystal substrate 110 (see FIG. 1B).

本発明に係るレーザーダイシング方法では、第1分割予定ライン120aに沿って深い損傷130aを形成した後(第1工程)、第2分割予定ライン120bに沿って浅い損傷130bおよび深い損傷130cを形成する(第2工程および第3工程)。したがって、ステージの回転は、第1工程と第2工程の間に一度行えばよい。このように第2工程と第3工程の間にステージを回転させないため、第2工程で形成される浅い損傷130bと、第3工程で形成される深い損傷130cとがずれることを防ぐことができる。   In the laser dicing method according to the present invention, after forming the deep damage 130a along the first division planned line 120a (first step), the shallow damage 130b and the deep damage 130c are formed along the second planned division line 120b. (Second step and third step). Therefore, the stage may be rotated once between the first process and the second process. Thus, since the stage is not rotated between the second step and the third step, it is possible to prevent the shallow damage 130b formed in the second step from being shifted from the deep damage 130c formed in the third step. .

次いで、図示しないエキスパンド装置により、ダイシングテープ150を引き伸ばして、損傷を形成された結晶基板110に引張力を加える(エキスパンド工程)。結晶基板110が損傷形成工程で分割されている場合は、エキスパンド工程により、分割されたチップ間の間隔が拡げられる。一方、結晶基板110が損傷形成工程で分割されていない場合は、エキスパンド工程により、損傷を起点として結晶基板110が分割され、同時に分割されたチップ間の間隔が拡げられる(図1C参照)。   Next, the dicing tape 150 is stretched by an expanding device (not shown), and a tensile force is applied to the damaged crystal substrate 110 (expanding process). When the crystal substrate 110 is divided in the damage forming process, the space between the divided chips is expanded by the expanding process. On the other hand, when the crystal substrate 110 is not divided in the damage formation process, the expansion process divides the crystal substrate 110 starting from the damage, and widens the interval between the divided chips simultaneously (see FIG. 1C).

以上の手順により、ブレーク工程を挟むことなく、損傷形成工程およびエキスパンド工程のみで結晶基板を分割(ダイシング)することができる。   By the above procedure, the crystal substrate can be divided (diced) only by the damage forming step and the expanding step without interposing the break step.

なお、図4では、ステージ240の載置台を移動させることで、分割予定ラインに沿ってレーザー光を照射する例を示したが、分割予定ラインに沿ってレーザー光を照射する手段は、レーザー光の集光点と結晶基板とを相対的に移動させることができれば特に限定されない。たとえば、ステージ240の代わりに光学系(テレスコープ光学系220および集光レンズ230)を移動させてもよいし、ステージ240および光学系の両方を移動させてもよい。   FIG. 4 shows an example in which the stage 240 is moved to irradiate the laser beam along the planned division line. However, the means for irradiating the laser beam along the planned division line is a laser beam. If the condensing point of this and a crystal substrate can be moved relatively, it will not specifically limit. For example, instead of the stage 240, the optical system (the telescope optical system 220 and the condenser lens 230) may be moved, or both the stage 240 and the optical system may be moved.

以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail with reference to an Example, this invention is not limited by these Examples.

[実施例1]
実施例1では、本発明に係るレーザーダイシング方法により、クラックの発生を抑制しつつ、損傷形成工程およびエキスパンド工程のみでSiC基板を分割できることを示す。
[Example 1]
In Example 1, it is shown that the SiC substrate can be divided only by the damage forming step and the expanding step while suppressing the generation of cracks by the laser dicing method according to the present invention.

加工対象物として、正方形状のSiC単結晶基板(縦10mm×横10mm×厚さ150μm)を準備した。本実施例では、このSiC基板を、縦横それぞれ2mm間隔で直線状に分割して、25個の正方形状のチップ(縦2mm×横2mm×厚さ150μm)を得ることを目的とする。以下の説明では、横方向(X軸方向)の分割予定ラインを第1分割予定ラインとし、縦方向(Y軸方向)の分割予定ラインを第2分割予定ラインとする。   A square SiC single crystal substrate (length 10 mm × width 10 mm × thickness 150 μm) was prepared as a workpiece. In the present embodiment, this SiC substrate is divided into 2 mm vertical and horizontal lines to obtain 25 square chips (vertical 2 mm × width 2 mm × thickness 150 μm). In the following description, the planned division line in the horizontal direction (X-axis direction) is defined as a first planned division line, and the planned division line in the vertical direction (Y-axis direction) is defined as a second scheduled division line.

裏面にダイシングテープを貼付したSiC基板をステージに載せ、SiC基板の表面側からSiC基板にパルスレーザー光(波長1064nm、パルス幅200ナノ秒、集光点でのスポット径6.2μm)を照射して、SiC基板に表面から内部に向かう損傷を形成した(損傷形成工程)。このとき、ステージをXY軸方向(水平方向)に移動させて、SiC基板の分割予定ラインに沿って損傷を形成した。次いで、SiC基板の裏面に貼付されたダイシングテープを均等に引き伸ばして、SiC基板を分割予定ラインに沿って分割(チップ化)した(エキスパンド工程)。   A SiC substrate with a dicing tape attached to the back surface is placed on the stage, and a pulse laser beam (wavelength 1064 nm, pulse width 200 nanoseconds, spot diameter 6.2 μm at the focal point) is irradiated onto the SiC substrate from the front side of the SiC substrate. Thus, damage from the surface toward the inside was formed in the SiC substrate (damage formation step). At this time, the stage was moved in the XY axis direction (horizontal direction), and damage was formed along the planned dividing line of the SiC substrate. Next, the dicing tape affixed to the back surface of the SiC substrate was evenly stretched to divide (chip) the SiC substrate along the planned division line (expanding process).

損傷形成工程における加工条件は、加工工程に応じて表1に示される加工条件1および加工条件2の2つから選択した。加工条件1は、加工条件2よりも浅い損傷を形成することを意図している。   The processing conditions in the damage formation process were selected from two processing conditions 1 and 2 shown in Table 1 according to the processing process. The processing condition 1 is intended to form a shallower damage than the processing condition 2.

(加工例1)
加工例1では、図5に示される手順でSiC基板を分割した。まず、互いに平行な4本の第1分割予定ラインに沿って加工条件2でパルスレーザー光を照射した(図5A参照)。これにより、第1分割予定ラインに沿って外見上の幅45μm、深さ150μm(基板厚みに対して100%)の深い損傷が形成された(図7A参照)。次に、第1分割予定ラインに直交する、互いに平行な4本の第2分割予定ラインに沿って加工条件1でパルスレーザー光を照射した(図5B参照)。これにより、第2分割予定ラインに沿って外見上の幅15μm、深さ60μm(基板厚みに対して40%)の浅い損傷が形成された(図7B参照)。次に、第2分割予定ラインに沿って加工条件2で再度パルスレーザー光を照射した(図5C参照)。これにより、第2分割予定ラインに沿って外見上の幅45μm、深さ150μm(基板厚みに対して100%)の深い損傷が形成された(図7A参照)。最後に、SiC基板の裏面に貼付されたダイシングテープを均等に引き伸ばして、SiC基板を分割予定ラインに沿って分割(チップ化)した。なお、上記の説明における「外見上の幅」とは、加工後の基板を平面視したときに黒く見えるライン(損傷と損傷周囲のデブリを含む)の幅を意味する。したがって、上記「外見上の幅」の数値と、図7A,Bに示される写真における損傷の幅とは、一致しない。
(Processing example 1)
In Processing Example 1, the SiC substrate was divided by the procedure shown in FIG. First, pulse laser light was irradiated under the processing condition 2 along four first division planned lines parallel to each other (see FIG. 5A). As a result, deep damage having an apparent width of 45 μm and a depth of 150 μm (100% with respect to the substrate thickness) was formed along the first division line (see FIG. 7A). Next, pulsed laser light was irradiated under the processing condition 1 along four second planned division lines that are orthogonal to the first planned division line and parallel to each other (see FIG. 5B). As a result, shallow damage having an apparent width of 15 μm and a depth of 60 μm (40% with respect to the substrate thickness) was formed along the second division line (see FIG. 7B). Next, the pulse laser beam was irradiated again along the second division planned line under the processing condition 2 (see FIG. 5C). As a result, deep damage having an apparent width of 45 μm and a depth of 150 μm (100% with respect to the substrate thickness) was formed along the second division line (see FIG. 7A). Finally, the dicing tape affixed to the back surface of the SiC substrate was evenly stretched, and the SiC substrate was divided (made into chips) along the planned division line. The “appearance width” in the above description means the width of a line (including damage and debris around the damage) that appears black when the processed substrate is viewed in plan. Therefore, the numerical value of the “appearance width” does not coincide with the damage width in the photographs shown in FIGS. 7A and 7B.

(加工例2)
加工例2では、図6に示される手順でSiC基板を分割した。まず、互いに平行な4本の第1分割予定ラインに沿って加工条件2でパルスレーザー光を照射した(図6A参照)。これにより、第1分割予定ラインに沿って外見上の幅45μm、深さ150μm(基板厚みに対して100%)の深い損傷が形成された(図7A参照)。次に、第1分割予定ラインに直交する、互いに平行な4本の第2分割予定ラインに沿って加工条件2でパルスレーザー光を照射した(図6B参照)。これにより、第2分割予定ラインに沿って外見上の幅45μm、深さ150μm(基板厚みに対して100%)の深い損傷が形成された(図7A参照)。最後に、SiC基板の裏面に貼付されたダイシングテープを均等に引き伸ばして、SiC基板を分割予定ラインに沿って分割(チップ化)した。
(Processing example 2)
In Processing Example 2, the SiC substrate was divided by the procedure shown in FIG. First, pulsed laser light was irradiated under the processing condition 2 along four first division planned lines parallel to each other (see FIG. 6A). As a result, deep damage having an apparent width of 45 μm and a depth of 150 μm (100% with respect to the substrate thickness) was formed along the first division line (see FIG. 7A). Next, pulsed laser light was irradiated under the processing condition 2 along the four second division lines parallel to each other perpendicular to the first division line (see FIG. 6B). As a result, deep damage having an apparent width of 45 μm and a depth of 150 μm (100% with respect to the substrate thickness) was formed along the second division line (see FIG. 7A). Finally, the dicing tape affixed to the back surface of the SiC substrate was evenly stretched, and the SiC substrate was divided (made into chips) along the planned division line.

図8Aは、加工例1におけるエキスパンド工程後のSiC基板の写真である。図8Bは、加工例2におけるエキスパンド工程後のSiC基板の写真である。これらの写真に示されるように、いずれの加工例においても、25個の正方形状のチップを得られた(エキスパンド成功率100%)。   8A is a photograph of the SiC substrate after the expanding step in Processing Example 1. FIG. FIG. 8B is a photograph of the SiC substrate after the expanding step in Processing Example 2. As shown in these photographs, 25 square chips were obtained (expand success rate 100%) in any of the processing examples.

また、加工例1により得られた25個のチップおよび加工例2により得られた25個のチップについて、クラックの発生の有無を調べた。図9Aは、加工例1の手順で分割されたSiC基板の分割予定ラインの交点付近の拡大写真である。図9B,Cは、加工例2の手順で分割されたSiC基板の分割予定ラインの交点付近の拡大写真である。図9Aに示されるように、加工例1により得られた25個のチップでは、クラックは認められなかった。一方、図9B,Cに示されるように、加工例2により得られた25個のうち6個のチップでは、分割予定ラインの交点付近にクラックが認められた(クラック不良率:24%、分割予定ラインからのクラックの最大到達距離:第2分割予定ラインからX軸方向に100μm×第1分割予定ラインからY軸方向に400μm)。   Further, the presence or absence of cracks in the 25 chips obtained in Processing Example 1 and the 25 chips obtained in Processing Example 2 were examined. FIG. 9A is an enlarged photograph in the vicinity of the intersection of the planned division lines of the SiC substrate divided in the procedure of Processing Example 1. 9B and 9C are enlarged photographs of the vicinity of the intersection of the planned dividing lines of the SiC substrate divided by the procedure of Processing Example 2. FIG. As shown in FIG. 9A, no cracks were observed in the 25 chips obtained in Processing Example 1. On the other hand, as shown in FIGS. 9B and 9C, in 6 chips out of 25 obtained in Processing Example 2, cracks were recognized near the intersections of the planned dividing lines (crack defect rate: 24%, divided). (Maximum reach distance of cracks from the planned line: 100 μm from the second scheduled line in the X-axis direction × 400 μm from the first scheduled line in the Y-axis direction).

以上の結果から、本発明に係るレーザーダイシング方法により、クラックの発生を抑制しつつ、損傷形成工程およびエキスパンド工程のみでSiC基板を分割できることがわかる。なお、SiC単結晶基板の代わりに、SiC多結晶基板を用いても同様の結果が得られる。   From the above results, it can be seen that by the laser dicing method according to the present invention, the SiC substrate can be divided only by the damage forming step and the expanding step while suppressing the generation of cracks. Similar results can be obtained by using a SiC polycrystalline substrate instead of the SiC single crystal substrate.

[実施例2]
実施例2では、本発明に係るレーザーダイシング方法により、クラックの発生を抑制しつつ、損傷形成工程およびエキスパンド工程のみでサファイア基板を分割できることを示す。
[Example 2]
In Example 2, the laser dicing method according to the present invention shows that the sapphire substrate can be divided only by the damage forming step and the expanding step while suppressing the generation of cracks.

加工対象物として、正方形状のサファイア単結晶基板(縦10mm×横10mm×厚さ85μm)を準備した。本実施例では、このサファイア基板を、縦横それぞれ2mm間隔で直線状に分割して、25個の正方形状のチップ(縦2mm×横2mm×厚さ85μm)を得ることを目的とする。以下の説明では、横方向(X軸方向)の分割予定ラインを第1分割予定ラインとし、縦方向(Y軸方向)の分割予定ラインを第2分割予定ラインとする。   A square sapphire single crystal substrate (length 10 mm × width 10 mm × thickness 85 μm) was prepared as a processing object. In this embodiment, this sapphire substrate is divided into 2 mm intervals in the vertical and horizontal directions to obtain 25 square chips (vertical 2 mm × horizontal 2 mm × thickness 85 μm). In the following description, the planned division line in the horizontal direction (X-axis direction) is defined as a first planned division line, and the planned division line in the vertical direction (Y-axis direction) is defined as a second scheduled division line.

裏面にダイシングテープを貼付したサファイア基板をステージに載せ、サファイア基板の表面側からサファイア基板にパルスレーザー光(波長355nm、パルス幅20ナノ秒、集光点でのスポット径2.2μm)を照射して、サファイア基板に表面から内部に向かう損傷を形成した(損傷形成工程)。このとき、ステージをXY軸方向(水平方向)に移動させて、サファイア基板の分割予定ラインに沿って損傷を形成した。次いで、サファイア基板の裏面に貼付されたダイシングテープを均等に引き伸ばして、サファイア基板を分割予定ラインに沿って分割(チップ化)した(エキスパンド工程)。   A sapphire substrate with a dicing tape attached to the back surface is placed on the stage, and a sapphire substrate is irradiated with pulsed laser light (wavelength 355 nm, pulse width 20 nanoseconds, spot diameter 2.2 μm at the focal point) from the surface side of the sapphire substrate. Then, damage from the surface toward the inside was formed in the sapphire substrate (damage formation step). At this time, the stage was moved in the XY axis direction (horizontal direction), and damage was formed along the planned division line of the sapphire substrate. Next, the dicing tape affixed to the back surface of the sapphire substrate was evenly stretched to divide (chip) the sapphire substrate along the planned division line (expanding process).

損傷形成工程における加工条件は、加工工程に応じて表2に示される加工条件3および加工条件4の2つから選択した。加工条件3は、加工条件4よりも浅い損傷を形成することを意図している。   The processing conditions in the damage formation process were selected from two processing conditions 3 and 4 shown in Table 2 according to the processing process. Processing condition 3 is intended to form a shallower damage than processing condition 4.

(加工例3)
加工例3では、図5に示される手順でサファイア基板を分割した。まず、互いに平行な4本の第1分割予定ラインに沿って加工条件4でパルスレーザー光を照射した(図5A参照)。これにより、第1分割予定ラインに沿って外見上の幅12μm、深さ85μm(基板厚みに対して100%)の深い損傷が形成された(図10A参照)。次に、第1分割予定ラインに直交する、互いに平行な4本の第2分割予定ラインに沿って加工条件3でパルスレーザー光を照射した(図5B参照)。これにより、第2分割予定ラインに沿って外見上の幅10μm、深さ20μm(基板厚みに対して24%)の浅い損傷が形成された(図10B参照)。次に、第2分割予定ラインに沿って加工条件4で再度パルスレーザー光を照射した(図5C参照)。これにより、第2分割予定ラインに沿って外見上の幅12μm、深さ85μm(基板厚みに対して100%)の深い損傷が形成された(図10A参照)。最後に、サファイア基板の裏面に貼付されたダイシングテープを均等に引き伸ばして、サファイア基板を分割予定ラインに沿って分割(チップ化)した。
(Processing example 3)
In Processing Example 3, the sapphire substrate was divided by the procedure shown in FIG. First, pulse laser light was irradiated under the processing condition 4 along four first division planned lines parallel to each other (see FIG. 5A). As a result, deep damage having an apparent width of 12 μm and a depth of 85 μm (100% with respect to the substrate thickness) was formed along the first division line (see FIG. 10A). Next, the pulse laser beam was irradiated under the processing condition 3 along the four second division lines parallel to each other perpendicular to the first division line (see FIG. 5B). As a result, shallow damage having an apparent width of 10 μm and a depth of 20 μm (24% with respect to the substrate thickness) was formed along the second division line (see FIG. 10B). Next, the pulse laser beam was irradiated again along the second division planned line under the processing condition 4 (see FIG. 5C). As a result, deep damage having an apparent width of 12 μm and a depth of 85 μm (100% with respect to the substrate thickness) was formed along the second division line (see FIG. 10A). Finally, the dicing tape affixed to the back surface of the sapphire substrate was evenly stretched, and the sapphire substrate was divided (made into chips) along the planned division line.

(加工例4)
加工例4では、図6に示される手順でサファイア基板を分割した。まず、互いに平行な4本の第1分割予定ラインに沿って加工条件4でパルスレーザー光を照射した(図6A参照)。これにより、第1分割予定ラインに沿って外見上の幅12μm、深さ85μm(基板厚みに対して100%)の深い損傷が形成された(図10A参照)。次に、第1分割予定ラインに直交する、互いに平行な4本の第2分割予定ラインに沿って加工条件4でパルスレーザー光を照射した(図6A参照)。これにより、第2分割予定ラインに沿って外見上の幅12μm、深さ85μm(基板厚みに対して100%)の深い損傷が形成された(図10A参照)。最後に、サファイア基板の裏面に貼付されたダイシングテープを均等に引き伸ばして、サファイア基板を分割予定ラインに沿って分割(チップ化)した。
(Processing example 4)
In Processing Example 4, the sapphire substrate was divided by the procedure shown in FIG. First, pulse laser light was irradiated under the processing condition 4 along four first division planned lines parallel to each other (see FIG. 6A). As a result, deep damage having an apparent width of 12 μm and a depth of 85 μm (100% with respect to the substrate thickness) was formed along the first division line (see FIG. 10A). Next, pulsed laser light was irradiated under the processing condition 4 along four second scheduled division lines that are orthogonal to the first scheduled division line and parallel to each other (see FIG. 6A). As a result, deep damage having an apparent width of 12 μm and a depth of 85 μm (100% with respect to the substrate thickness) was formed along the second division line (see FIG. 10A). Finally, the dicing tape affixed to the back surface of the sapphire substrate was evenly stretched, and the sapphire substrate was divided (made into chips) along the planned division line.

図11Aは、加工例3におけるエキスパンド工程後のサファイア基板の写真である。図11Bは、加工例4におけるエキスパンド工程後のサファイア基板の写真である。これらの写真に示されるように、いずれの加工例においても、25個の正方形状のチップを得られた(エキスパンド成功率100%)。   FIG. 11A is a photograph of the sapphire substrate after the expanding step in Processing Example 3. FIG. 11B is a photograph of the sapphire substrate after the expanding step in Processing Example 4. As shown in these photographs, 25 square chips were obtained (expand success rate 100%) in any of the processing examples.

また、加工例3により得られた25個のチップおよび加工例4により得られた25個のチップについて、クラックの発生の有無を調べた。図12Aは、加工例3の手順で分割されたサファイア基板の分割予定ラインの交点付近の拡大写真である。図12Bは、加工例4の手順で分割されたサファイア基板の分割予定ラインの交点付近の拡大写真である。図12Aに示されるように、加工例3により得られた25個のチップでは、クラックは認められなかった。一方、図12Bに示されるように、加工例4により得られた25個のうち9個のチップでは、クラックが認められた(クラック不良率:36%、分割予定ラインからのクラックの最大到達距離:第2分割予定ラインからX軸方向に60μm×第1分割予定ラインからY軸方向に400μm)。   Further, the presence or absence of cracks in the 25 chips obtained in Processing Example 3 and the 25 chips obtained in Processing Example 4 were examined. FIG. 12A is an enlarged photograph of the vicinity of the intersection of the planned division lines of the sapphire substrate divided by the procedure of Processing Example 3. FIG. 12B is an enlarged photograph of the vicinity of the intersection of the planned division lines of the sapphire substrate divided by the procedure of Processing Example 4. As shown in FIG. 12A, no cracks were observed in the 25 chips obtained in Processing Example 3. On the other hand, as shown in FIG. 12B, cracks were observed in 9 chips out of 25 chips obtained in Processing Example 4 (crack defect rate: 36%, maximum reach distance of cracks from the division planned line) : 60 μm from the second planned division line in the X-axis direction × 400 μm from the first planned division line in the Y-axis direction).

以上の結果から、本発明に係るレーザーダイシング方法により、クラックの発生を抑制しつつ、損傷形成工程およびエキスパンド工程のみでサファイア基板を分割できることがわかる。なお、サファイア単結晶基板の代わりに、サファイア多結晶基板を用いても同様の結果が得られる。   From the above results, it can be seen that by the laser dicing method according to the present invention, the sapphire substrate can be divided only by the damage forming step and the expanding step while suppressing the generation of cracks. Similar results can be obtained by using a sapphire polycrystalline substrate instead of the sapphire single crystal substrate.

[実施例3]
実施例3では、本発明に係るレーザーダイシング方法における、浅い加工の損傷の深さとクラック発生率との関係を調べた結果を示す。
[Example 3]
Example 3 shows the results of examining the relationship between the depth of damage in shallow processing and the crack generation rate in the laser dicing method according to the present invention.

加工対象物として、実施例1と同じ正方形状のSiC単結晶基板(縦10mm×横10mm×厚さ150μm)を準備した。本実施例でも、このSiC基板を、縦横それぞれ2mm間隔で直線状に分割して、25個の正方形状のチップを得ることを目的とする。   The same square SiC single crystal substrate (length 10 mm × width 10 mm × thickness 150 μm) as in Example 1 was prepared as a processing object. This embodiment also aims to obtain 25 square chips by dividing the SiC substrate into a straight line at intervals of 2 mm in each of the vertical and horizontal directions.

(加工例5)
実施例1の加工例1(図5参照)と同様の手順で、SiC基板にパルスレーザー光(波長1064nm、パルス幅200ナノ秒、集光点でのスポット径6.2μm)を照射して、SiC基板に表面から内部に向かう損傷を形成した(損傷形成工程)。すなわち、第1分割予定ラインに沿って表3に示される加工条件6(深い加工)でパルスレーザー光を照射した(図5A参照)。次に、第2分割予定ラインに沿って加工条件5(浅い加工)でパルスレーザー光を照射した(図5B参照)。加工条件5では、パルスエネルギーを5段階に変化させることで、形成する損傷の深さを変化させている。次に、第2分割予定ラインに沿って加工条件6(深い加工)で再度パルスレーザー光を照射した(図5C参照)。最後に、SiC基板の裏面に貼付されたダイシングテープを均等に引き伸ばして、SiC基板を分割予定ラインに沿って分割(チップ化)した(エキスパンド工程)。
(Processing example 5)
By irradiating the SiC substrate with pulsed laser light (wavelength 1064 nm, pulse width 200 nanoseconds, spot diameter 6.2 μm at the focal point) in the same procedure as in Working Example 1 (see FIG. 5) of Example 1, Damage from the surface toward the inside was formed on the SiC substrate (damage formation step). That is, the pulse laser beam was irradiated along the first division planned line under the processing condition 6 (deep processing) shown in Table 3 (see FIG. 5A). Next, pulsed laser light was irradiated along the second division planned line under the processing condition 5 (shallow processing) (see FIG. 5B). In the processing condition 5, the depth of damage to be formed is changed by changing the pulse energy in five stages. Next, the pulse laser beam was irradiated again along the second division line under the processing condition 6 (deep processing) (see FIG. 5C). Finally, the dicing tape affixed to the back surface of the SiC substrate was evenly stretched to divide (chip) the SiC substrate along the planned division line (expanding process).

図13Aは、加工条件5(浅い加工)においてパルスエネルギー5μJのパルスレーザー光を照射したSiC基板(エキスパンド工程後)の写真である。図13Bは、パルスエネルギー10μJのパルスレーザー光を照射したSiC基板(エキスパンド工程後)の写真である。図13Cは、パルスエネルギー100μJのパルスレーザー光を照射したSiC基板(エキスパンド工程後)の写真である。これらの写真に示されるように、いずれの加工例においても、25個の正方形状のチップを得られた(エキスパンド成功率100%)。   FIG. 13A is a photograph of a SiC substrate (after the expanding process) irradiated with pulsed laser light having a pulse energy of 5 μJ under processing condition 5 (shallow processing). FIG. 13B is a photograph of the SiC substrate (after the expansion process) irradiated with a pulse laser beam having a pulse energy of 10 μJ. FIG. 13C is a photograph of the SiC substrate (after the expansion process) irradiated with a pulse laser beam with a pulse energy of 100 μJ. As shown in these photographs, 25 square chips were obtained (expand success rate 100%) in any of the processing examples.

また、各加工例で得られた25個のチップについて、クラックの発生の有無を調べた。図14Aは、加工条件5(浅い加工)においてパルスエネルギー5μJのパルスレーザー光を照射したSiC基板の分割予定ラインの交点付近の拡大写真である。図14Bは、パルスエネルギー10μJのパルスレーザー光を照射したSiC基板の分割予定ラインの交点付近の拡大写真である。図14Cは、パルスエネルギー100μJのパルスレーザー光を照射したSiC基板の分割予定ラインの交点付近の拡大写真である。図14B,Cに示されるように、加工条件5(浅い加工)においてパルスエネルギー10〜100μJのパルスレーザー光を照射した場合は、クラックは認められなかった。一方、図14Aに示されるように、加工条件5においてパルスエネルギー5μJのパルスレーザー光を照射した場合は、分割予定ラインの交点付近に少数の小さなクラックが認められた(クラック不良率:8%)。   Moreover, the presence or absence of the generation | occurrence | production of a crack was investigated about 25 chips | tips obtained by each processing example. FIG. 14A is an enlarged photograph of the vicinity of the intersection of the planned division lines of the SiC substrate irradiated with a pulse laser beam having a pulse energy of 5 μJ under the processing condition 5 (shallow processing). FIG. 14B is an enlarged photograph of the vicinity of the intersection of the planned division lines of the SiC substrate irradiated with a pulse laser beam having a pulse energy of 10 μJ. FIG. 14C is an enlarged photograph of the vicinity of the intersection of the lines to be divided of the SiC substrate irradiated with a pulse laser beam having a pulse energy of 100 μJ. As shown in FIGS. 14B and 14C, no cracks were observed when pulsed laser light having a pulse energy of 10 to 100 μJ was applied under the processing condition 5 (shallow processing). On the other hand, as shown in FIG. 14A, when a pulse laser beam with a pulse energy of 5 μJ was irradiated under the processing condition 5, a small number of small cracks were observed near the intersection of the planned division lines (crack defect rate: 8%). .

加工条件5(浅い加工)において照射したパルスレーザー光のパルスエネルギーと、形成された溝のサイズ、エキスパンド成功率およびクラック不良率との関係を表4に示す。   Table 4 shows the relationship between the pulse energy of the pulse laser beam irradiated under the processing condition 5 (shallow processing), the size of the formed groove, the expansion success rate, and the crack failure rate.

以上の結果から、本発明に係るレーザーダイシング方法では、浅い加工において形成する損傷の深さを、基板の厚みに対して5〜50%の範囲内とすることで、クラックの発生をより確実に抑制できることがわかる。また、浅い加工において、パルスレーザー光のピークパワー密度を1.6×10〜1.6×10W/cmの範囲内とすることで、クラックの発生をより確実に抑制できることもわかる。 From the above results, in the laser dicing method according to the present invention, the depth of damage formed in shallow processing is within a range of 5 to 50% with respect to the thickness of the substrate, thereby more reliably generating cracks. It turns out that it can suppress. Further, it can be seen that in shallow processing, the generation of cracks can be more reliably suppressed by setting the peak power density of the pulsed laser light within the range of 1.6 × 10 8 to 1.6 × 10 9 W / cm 2. .

[実施例4]
実施例4では、本発明に係るレーザーダイシング方法における、深い加工の損傷の深さとエキスパンド成功率との関係を調べた結果を示す。
[Example 4]
Example 4 shows the result of examining the relationship between the depth of damage in deep processing and the expansion success rate in the laser dicing method according to the present invention.

加工対象物として、実施例1と同じ正方形状のSiC単結晶基板(縦10mm×横10mm×厚さ150μm)を準備した。本実施例でも、このSiC基板を、縦横それぞれ2mm間隔で直線状に分割して、25個の正方形状のチップを得ることを目的とする。   The same square SiC single crystal substrate (length 10 mm × width 10 mm × thickness 150 μm) as in Example 1 was prepared as a processing object. This embodiment also aims to obtain 25 square chips by dividing the SiC substrate into a straight line at intervals of 2 mm in each of the vertical and horizontal directions.

(加工例6)
実施例1の加工例1(図5参照)と同様の手順で、SiC基板にパルスレーザー光(波長1064nm、パルス幅200ナノ秒、集光点でのスポット径6.2μm)を照射して、SiC基板に表面から内部に向かう損傷を形成した(損傷形成工程)。すなわち、第1分割予定ラインに沿って表5に示される加工条件8(深い加工)でパルスレーザー光を照射した(図5A参照)。加工条件8では、パルスエネルギーを5段階に変化させることで、形成する損傷の深さを変化させている。次に、第2分割予定ラインに沿って加工条件7(浅い加工)でパルスレーザー光を照射した(図5B参照)。次に、第2分割予定ラインに沿って加工条件8(深い加工)で再度パルスレーザー光を照射した(図5C参照)。前述のとおり、加工条件8では、パルスエネルギーを5段階に変化させることで、形成する損傷の深さを変化させている。最後に、SiC基板の裏面に貼付されたダイシングテープを均等に引き伸ばして、SiC基板を分割予定ラインに沿って分割(チップ化)した(エキスパンド工程)。
(Processing example 6)
By irradiating the SiC substrate with pulsed laser light (wavelength 1064 nm, pulse width 200 nanoseconds, spot diameter 6.2 μm at the focal point) in the same procedure as in Working Example 1 (see FIG. 5) of Example 1, Damage from the surface toward the inside was formed on the SiC substrate (damage formation step). That is, the pulse laser beam was irradiated along the first division planned line under the processing condition 8 (deep processing) shown in Table 5 (see FIG. 5A). In the processing condition 8, the depth of damage to be formed is changed by changing the pulse energy in five stages. Next, pulsed laser light was irradiated along the second scheduled division line under the processing condition 7 (shallow processing) (see FIG. 5B). Next, the pulse laser beam was irradiated again along the second division planned line under the processing condition 8 (deep processing) (see FIG. 5C). As described above, in the processing condition 8, the depth of damage to be formed is changed by changing the pulse energy in five stages. Finally, the dicing tape affixed to the back surface of the SiC substrate was evenly stretched to divide (chip) the SiC substrate along the planned division line (expanding process).

加工条件8(深い加工)において照射したパルスレーザー光のパルスエネルギーと、形成された溝のサイズ、エキスパンド成功率およびクラック不良率との関係を表6に示す。   Table 6 shows the relationship between the pulse energy of the pulse laser beam irradiated under the processing condition 8 (deep processing), the size of the formed groove, the expansion success rate, and the crack failure rate.

以上の結果から、本発明に係るレーザーダイシング方法では、深い加工において形成する損傷の深さを、基板の厚みに対して70%以上とすることで、エキスパンド成功率をより確実に向上させうることがわかる。また、浅い加工において、パルスレーザー光のピークパワー密度を2.0×10W/cm以上とすることで、エキスパンド成功率をより確実に向上させうることもわかる。なお、本実施例では、浅い加工で形成する損傷の深さを10〜60μmの範囲内で変化させても、表6に示される結果は変わらなかった。 From the above results, in the laser dicing method according to the present invention, the expansion success rate can be improved more reliably by setting the depth of damage formed in deep processing to 70% or more with respect to the thickness of the substrate. I understand. It can also be seen that the expansion success rate can be improved more reliably by setting the peak power density of the pulse laser beam to 2.0 × 10 9 W / cm 2 or more in shallow processing. In this example, even if the depth of damage formed by shallow processing was changed within a range of 10 to 60 μm, the results shown in Table 6 were not changed.

本発明に係るレーザーダイシング方法は、クラックの発生を抑制しつつ、ブレーク工程を行わずに結晶基板を分割することができる。たとえば、本発明に係るレーザーダイシング方法を利用すれば、半導体素子の製造工程の簡略化や、半導体素子の製造コストの低減などを実現することができる。   The laser dicing method according to the present invention can divide a crystal substrate without performing a break process while suppressing the generation of cracks. For example, by using the laser dicing method according to the present invention, it is possible to simplify the manufacturing process of the semiconductor element, reduce the manufacturing cost of the semiconductor element, and the like.

100 レーザー光
110 結晶基板
120 分割予定ライン(第1分割予定ラインまたは第2分割予定ライン)
120a 第1分割予定ライン
120b 第2分割予定ライン
130 損傷
130a 第1分割予定ラインに沿って形成された深い損傷
130b 第2分割予定ラインに沿って形成された浅い損傷
130c 第2分割予定ラインに沿って形成された深い損傷
140 クラック
150 ダイシングテープ
200 レーザー加工装置
210 レーザー光源
220 テレスコープ光学系
230 集光レンズ
240 ステージ
250 AFカメラ
260 XYステージコントローラー
270 Zコントローラー
280 コンピューター
100 Laser beam 110 Crystal substrate 120 Scheduled division line (first division planned line or second planned division line)
120a First scheduled division line 120b Second divided division line 130 Damage 130a Deep damage formed along the first divided division line 130b Shallow damage formed along the second divided division line 130c Along the second divided division line 140 Deep crack 140 Dicing tape 200 Laser processing device 210 Laser light source 220 Telescope optical system 230 Condensing lens 240 Stage 250 AF camera 260 XY stage controller 270 Z controller 280 Computer

Claims (13)

互いに交差する第1分割予定ラインおよび第2分割予定ラインに沿って結晶基板にレーザー光を照射して、前記第1分割予定ラインおよび前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板に表面から内部に伸びる損傷を形成する損傷形成工程と、
前記レーザー光を照射された前記結晶基板に引張力を加えるエキスパンド工程と、
を含み、
前記損傷形成工程は、前記第1分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第1分割予定ラインに沿って前記結晶基板に表面から内部に伸びる損傷を形成する第1工程と、前記第1工程の後に前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板に表面から内部に伸びる損傷を形成する第2工程と、前記第2工程の後に前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を再度照射して、前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板に再度表面から内部に伸びる損傷を形成する第3工程と、を含み、
前記第2工程で形成する損傷の深さは、前記第1工程および前記第3工程で形成する損傷の深さよりも浅く、
前記結晶基板は、前記損傷形成工程または前記エキスパンド工程において分割される、
レーザーダイシング方法。
The crystal substrate is irradiated with laser light along a first planned division line and a second planned division line that intersect each other, and the crystal substrate is internally exposed from the surface along the first planned division line and the second planned division line. A damage formation process for forming damage extending to
An expanding step of applying a tensile force to the crystal substrate irradiated with the laser beam;
Including
The damage forming step irradiates the crystal substrate with a laser beam along the first planned division line to form a damage extending from the surface to the inside along the first planned division line. And irradiating the crystal substrate with the laser beam along the second planned division line after the first step, and forming damage extending from the surface to the inside along the second planned division line A second step, and after the second step, the laser beam is again irradiated to the crystal substrate along the second scheduled division line, and the crystal substrate is re- introduced from the surface along the second planned division line. A third step of forming damage extending to
The depth of damage formed in the second step is shallower than the depth of damage formed in the first step and the third step.
The crystal substrate is divided in the damage forming step or the expanding step.
Laser dicing method.
前記第2工程で形成する損傷の深さは、前記結晶基板の厚みの5〜50%の範囲内であり、
前記第1工程および前記第3工程で形成する損傷の深さは、前記結晶基板の厚みの70%以上である、
請求項1に記載のレーザーダイシング方法。
The depth of damage formed in the second step is in the range of 5 to 50% of the thickness of the crystal substrate,
The depth of damage formed in the first step and the third step is 70% or more of the thickness of the crystal substrate.
The laser dicing method according to claim 1.
前記結晶基板は、前記損傷形成工程において分割される、請求項1または請求項2に記載のレーザーダイシング方法。   The laser dicing method according to claim 1, wherein the crystal substrate is divided in the damage forming step. 前記結晶基板は、前記エキスパンド工程において分割される、請求項1または請求項2に記載のレーザーダイシング方法。   The laser dicing method according to claim 1, wherein the crystal substrate is divided in the expanding step. 前記損傷形成工程と前記エキスパンド工程との間に、前記結晶基板に折曲力を加えて前記結晶基板を分割するブレーク工程を含まない、請求項1〜4のいずれか一項に記載のレーザーダイシング方法。   The laser dicing as described in any one of Claims 1-4 which does not include the break process which applies a bending force to the said crystal substrate and divides | segments the said crystal substrate between the said damage formation process and the said expand process. Method. 互いに交差する第1分割予定ラインおよび第2分割予定ラインに沿って結晶基板にレーザー光を照射して、前記第1分割予定ラインおよび前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板に表面から内部に伸びる損傷を形成する損傷形成工程と、
前記レーザー光を照射された前記結晶基板に引張力を加えるエキスパンド工程と、
を含み、
前記損傷形成工程は、前記第1分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第1分割予定ラインに沿って前記結晶基板に表面から内部に伸びる損傷を形成する第1工程と、前記第1工程の後に前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板に表面から内部に伸びる損傷を形成する第2工程と、前記第2工程の後に前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を再度照射して、前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板に再度表面から内部に伸びる損傷を形成する第3工程と、を含み、
前記第2工程において、前記レーザー光の集光点は、前記結晶基板の表面〜前記結晶基板の表面から上方100μmの範囲内に位置し、
前記第1工程および前記第3工程において、前記レーザー光の集光点は、前記結晶基板の表面よりも下方に位置し、
前記結晶基板は、前記損傷形成工程または前記エキスパンド工程において分割される、
レーザーダイシング方法。
The crystal substrate is irradiated with laser light along a first planned division line and a second planned division line that intersect each other, and the crystal substrate is internally exposed from the surface along the first planned division line and the second planned division line. A damage formation process for forming damage extending to
An expanding step of applying a tensile force to the crystal substrate irradiated with the laser beam;
Including
The damage forming step irradiates the crystal substrate with a laser beam along the first planned division line to form a damage extending from the surface to the inside along the first planned division line. And irradiating the crystal substrate with the laser beam along the second planned division line after the first step, and forming damage extending from the surface to the inside along the second planned division line A second step, and after the second step, the laser beam is again irradiated to the crystal substrate along the second scheduled division line, and the crystal substrate is re- introduced from the surface along the second planned division line. A third step of forming damage extending to
In the second step, the condensing point of the laser light is located within a range of 100 μm above the surface of the crystal substrate to the surface of the crystal substrate,
In the first step and the third step, the condensing point of the laser light is located below the surface of the crystal substrate,
The crystal substrate is divided in the damage forming step or the expanding step.
Laser dicing method.
前記レーザー光は、パルスレーザー光であり、
前記第2工程における前記レーザー光のピークパワー密度は、1.6×10〜1.6×10W/cmの範囲内であり、
前記第1工程および前記第3工程における前記レーザー光のピークパワー密度は、2.0×10W/cm以上である、
請求項6に記載のレーザーダイシング方法。
The laser beam is a pulsed laser beam,
The peak power density of the laser beam in the second step is in the range of 1.6 × 10 8 to 1.6 × 10 9 W / cm 2 ,
The peak power density of the laser beam in the first step and the third step is 2.0 × 10 9 W / cm 2 or more.
The laser dicing method according to claim 6.
前記結晶基板は、前記損傷形成工程において分割される、請求項6または請求項7に記載のレーザーダイシング方法。   The laser dicing method according to claim 6, wherein the crystal substrate is divided in the damage forming step. 前記結晶基板は、前記エキスパンド工程において分割される、請求項6または請求項7に記載のレーザーダイシング方法。   The laser dicing method according to claim 6 or 7, wherein the crystal substrate is divided in the expanding step. 前記損傷形成工程と前記エキスパンド工程との間に、前記結晶基板に折曲力を加えて前記結晶基板を分割するブレーク工程を含まない、請求項6〜9のいずれか一項に記載のレーザーダイシング方法。   The laser dicing according to any one of claims 6 to 9, which does not include a break step of dividing the crystal substrate by applying a bending force to the crystal substrate between the damage forming step and the expanding step. Method. 請求項1〜10のいずれか一項に記載のレーザーダイシング方法を用いて結晶基板を分割してチップを製造する、チップの製造方法。   A chip manufacturing method in which a chip is manufactured by dividing a crystal substrate using the laser dicing method according to claim 1. レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光を結晶基板に照射する光学系と、
前記光学系および前記結晶基板の少なくとも一方を移動させて、前記光学系と前記結晶基板とを相対的に移動させる駆動部と、を有し、
互いに交差する第1分割予定ラインおよび第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第1分割予定ラインおよび前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板に表面から内部に伸びる損傷を形成する、レーザー加工装置であって、
前記第1分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第1分割予定ラインに沿って前記結晶基板に表面から内部に伸びる損傷を形成する第1工程と、前記第1工程の後に前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板に表面から内部に伸びる損傷を形成する第2工程と、前記第2工程の後に前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を再度照射して、前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板に再度表面から内部に伸びる損傷を形成する第3工程と、を含む損傷形成工程により前記結晶基板に表面から内部に伸びる損傷を形成し、
前記第2工程で形成する損傷の深さは、前記第1工程および前記第3工程で形成する損傷の深さよりも浅い、
レーザー加工装置。
A laser light source for emitting laser light;
An optical system for irradiating the crystal substrate with the laser beam;
A drive unit that moves at least one of the optical system and the crystal substrate to relatively move the optical system and the crystal substrate;
The crystal substrate is irradiated with a laser beam along a first division planned line and a second division planned line intersecting each other, and the crystal substrate is projected from the surface along the first division planned line and the second planned division line. A laser processing device that forms damage that extends inside ,
A first step of irradiating the crystal substrate along the first planned division line with laser light to form damage extending from the surface to the inside of the crystal substrate along the first planned division line; A second step of irradiating the crystal substrate with laser light along the second scheduled division line after the step to form damage extending from the surface to the inside along the second scheduled division line; After the second step, the crystal substrate is again irradiated with laser light along the second division line, and damage extending from the surface to the inside is formed again on the crystal substrate along the second division line. Forming a damage extending from the surface to the inside of the crystal substrate by a damage forming step including a third step;
The depth of damage formed in the second step is shallower than the depth of damage formed in the first step and the third step.
Laser processing equipment.
レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光を結晶基板に照射する光学系と、
前記光学系および前記結晶基板の少なくとも一方を移動させて、前記光学系と前記結晶基板とを相対的に移動させる駆動部と、を有し、
互いに交差する第1分割予定ラインおよび第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第1分割予定ラインおよび前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板に表面から内部に伸びる損傷を形成する、レーザー加工装置であって、
前記第1分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第1分割予定ラインに沿って前記結晶基板に表面から内部に伸びる損傷を形成する第1工程と、前記第1工程の後に前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板に表面から内部に伸びる損傷を形成する第2工程と、前記第2工程の後に前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を再度照射して、前記第2分割予定ラインに沿って前記結晶基板に再度表面から内部に伸びる損傷を形成する第3工程と、を含む損傷形成工程により前記結晶基板に表面から内部に伸びる損傷を形成し、
前記第2工程において、前記レーザー光の集光点は、前記結晶基板の表面〜前記結晶基板の表面から上方100μmの範囲内に位置し、
前記第1工程および前記第3工程において、前記レーザー光の集光点は、前記結晶基板の表面よりも下方に位置する、
レーザー加工装置。
A laser light source for emitting laser light;
An optical system for irradiating the crystal substrate with the laser beam;
A drive unit that moves at least one of the optical system and the crystal substrate to relatively move the optical system and the crystal substrate;
The crystal substrate is irradiated with a laser beam along a first division planned line and a second division planned line intersecting each other, and the crystal substrate is projected from the surface along the first division planned line and the second planned division line. A laser processing device that forms damage that extends inside ,
A first step of irradiating the crystal substrate along the first planned division line with laser light to form damage extending from the surface to the inside of the crystal substrate along the first planned division line; A second step of irradiating the crystal substrate with laser light along the second scheduled division line after the step to form damage extending from the surface to the inside along the second scheduled division line; After the second step, the crystal substrate is again irradiated with laser light along the second division line, and damage extending from the surface to the inside is formed again on the crystal substrate along the second division line. Forming a damage extending from the surface to the inside of the crystal substrate by a damage forming step including a third step;
In the second step, the condensing point of the laser light is located within a range of 100 μm above the surface of the crystal substrate to the surface of the crystal substrate,
In the first step and the third step, the condensing point of the laser light is located below the surface of the crystal substrate,
Laser processing equipment.
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