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JP2006061954A - Substrate working device and substrate working method - Google Patents

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JP2006061954A
JP2006061954A JP2004248432A JP2004248432A JP2006061954A JP 2006061954 A JP2006061954 A JP 2006061954A JP 2004248432 A JP2004248432 A JP 2004248432A JP 2004248432 A JP2004248432 A JP 2004248432A JP 2006061954 A JP2006061954 A JP 2006061954A
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substrate
laser beam
laser light
respect
polarization direction
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JP2004248432A
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Japanese (ja)
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Shin Hotta
慎 堀田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate working device and a substrate working method for forming a scribe line to stably divide a substrate. <P>SOLUTION: Laser beams emitted from a laser beam source 2 are parallelized by a beam shaping optical system 3, and the power of the laser beams is regulated. The deflection direction is regulated by a 1/2 wavelength plate 4, and the laser beams are condensed on a substrate 7 by a condensing optical system 5. By condensing the laser beams on the substrate 7, multiple photon absorption occurs inside the substrate 7, and glass in the ionized zone formed by the multiple photon absorption is sublimed. Since the substrate 7 is relatively moved to the laser beams by an XY-stage 8, a sublimed portion forming a groove forms a scribe line. The rotation of the 1/2 wavelength plate 4 is controlled so that the deflection direction of the laser beams becomes constant in the laser beam moving direction with respect to the substrate 7. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、例えば、ガラス基板、半導体基板、圧電材料基板等の基板の切断に使用される基板加工装置および基板加工方法に関する。   The present invention relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method used for cutting a substrate such as a glass substrate, a semiconductor substrate, and a piezoelectric material substrate.

液晶表示装置や有機EL(エレクトロルミネッセンス)表示装置などは、ガラスを代表とした基板上にTFT(Thin Film Transistor:薄膜トランジスタ)を形成することにより作製されている。この生産では効率をあげるために大きなガラスで複数のパネル分の表示装置を形成し、その後分断してパネルを取り出している。例えば第4世代(730×920mm2 )のガラス基板からは、19インチパネルなら4枚、17インチパネルなら6枚を作ることが可能である。ガラス基板のサイズが増すほど1枚のガラス基板からより多くのパネルを取り出すことが可能であり、生産性が上がる一方で、分断工程の歩留まりが重要になる。 Liquid crystal display devices, organic EL (electroluminescence) display devices, and the like are manufactured by forming TFTs (Thin Film Transistors) on a substrate typified by glass. In this production, a display device for a plurality of panels is formed from a large glass in order to increase efficiency, and then the panels are divided and taken out. For example, from a fourth generation (730 × 920 mm 2 ) glass substrate, four 19-inch panels and six 17-inch panels can be produced. As the size of the glass substrate increases, more panels can be taken out from one glass substrate, and the productivity increases, while the yield of the dividing step becomes important.

ガラスを分断する工程は2段階あり、1つ目はガラスに罫書き線状の傷を形成する工程であり、この工程をスクライブと呼ぶ。また、その罫書き線をスクライブ線と呼ぶ。2つ目はスクライブ線に沿ってガラスが割れるようにガラスに力を加えて分断をする工程であり、この工程をブレイクと呼ぶ。本発明はスクライブに関する。   There are two stages of dividing the glass, and the first is a process of forming scratches on the glass, and this process is called scribing. The ruled line is called a scribe line. The second is a process of applying a force to the glass so that the glass breaks along the scribe line, and this process is called a break. The present invention relates to scribing.

スクライブでは多くの場合、ガラス基板に直接ダイヤモンド刃を押し当てる方法が用いられる。この方法ではガラス基板に無理に力を加えているため予期せぬひびや欠けが生じやすく、刃を押し付ける際の圧力や基板の送り速度の調整に経験的な勘が必要とされる。また、ダイヤモンド刃も使用するに従って刃が弱っていくため、定期的な交換が必要となる。刃ごとに上記調整具合は変わってくるために、刃の交換後はその刃に対応した調整を行わなければならず、生産性の低下を招く。   In many cases of scribing, a method of directly pressing a diamond blade against a glass substrate is used. In this method, an excessive force is applied to the glass substrate, so that unexpected cracks and chipping are likely to occur, and empirical intuition is required to adjust the pressure when pressing the blade and the feed rate of the substrate. Further, since the blade becomes weaker as the diamond blade is used, periodic replacement is necessary. Since the above-mentioned adjustment level varies from blade to blade, after blade replacement, adjustments corresponding to the blade must be performed, leading to a reduction in productivity.

上記事項を鑑みてレーザ光による非接触のスクライブ技術が開発されている。その光源の多くが1μm以上の波長である。ガラスはこの波長域の光をよく吸収するため、発生した熱による応力が生じる。この直後に水などの冷媒を吹き付けて急冷するとガラス厚み方向に割れ目(クラック)が生じる。この方法では熱応力を利用しているために位置の制御が容易ではない。さらに、クラックを発生させるための基点となる切欠や急冷の冷媒が必要であり、完全非接触工程ではないためにガラス基板の汚染が生じるという問題点がある。   In view of the above, a non-contact scribing technique using laser light has been developed. Most of the light sources have a wavelength of 1 μm or more. Since glass absorbs light in this wavelength range well, stress is generated by the generated heat. Immediately after this, when a coolant such as water is sprayed and rapidly cooled, a crack occurs in the glass thickness direction. In this method, since the thermal stress is used, the position control is not easy. Furthermore, there is a problem in that a notch or a quenching refrigerant that is a base point for generating cracks is necessary and the glass substrate is contaminated because it is not a complete non-contact process.

一方、多光子吸収を利用したスクライブ技術も提案されている(特許文献1参照)。特許文献1に依ればレーザ光を1マイクロ秒以下の長さのパルスで発振させ、照射光密度が1×108 (W/cm2 )以上となるように集光した場合、多光子吸収によるガラスのイオン化による改質が起こり、そこを基点として割断が出来るようになる。この場合は完全非接触であるために上記問題を回避できる。また、多光子吸収はガラスに対して透明な紫外領域のレーザ光でも発生し、この場合はガラスのイオン化が起こった部分のみ紫外領域の波長を吸収するようになり、その直後のレーザ照射によってガラスが昇華して溝が形成される。このような現象はガラス以外の非金属基板についても発生する。
特許第3408805号
On the other hand, a scribing technique using multiphoton absorption has also been proposed (see Patent Document 1). According to Patent Document 1, when laser light is oscillated with a pulse having a length of 1 microsecond or less and condensed so that the irradiation light density is 1 × 10 8 (W / cm 2 ) or more, multiphoton absorption is achieved. Modification of the glass by ionization takes place, and it becomes possible to cleave from that point. In this case, since the contact is completely non-contact, the above problem can be avoided. Multiphoton absorption occurs even in laser light in the ultraviolet region that is transparent to the glass. In this case, only the portion of the glass where ionization has occurred absorbs the wavelength in the ultraviolet region. Sublimates to form grooves. Such a phenomenon also occurs for non-metallic substrates other than glass.
Japanese Patent No. 3408805

多光子吸収によってイオン化される範囲の深さはできるだけ深いほうが割断にとって有利であり、ガラス基板の厚さ分イオン化できることが理想であるが、実際は100μm程度が限界である。スクライブ速度を得るためにガラス基板の走行速度を上げると、この深さは急激に浅くなってしまう。このとき、深さを得るためにレーザパワー密度を上げると、ガラス表面を急加熱させてしまい予期せぬ割れが生じ、スクライブ速度を上げる効果の薄いことが分かっており、高速で深いスクライブ線を描くことが困難であった。   The depth of the range ionized by multiphoton absorption is more advantageous for cleaving as much as possible. Ideally, ionization can be performed for the thickness of the glass substrate, but in practice, the limit is about 100 μm. When the traveling speed of the glass substrate is increased in order to obtain the scribe speed, this depth is rapidly reduced. At this time, increasing the laser power density to obtain depth is known to cause the glass surface to be heated rapidly, resulting in unexpected cracking and a low effect of increasing the scribe speed. It was difficult to draw.

また、スクライブの方向によって、スクライブ線の溝深さが変化するという現象が生じてしまい、ブレイク条件の許容範囲を狭めてしまっていた。すなわち、スクライブ線に溝深さのばらつきがあると、スクライブ線から外れた割れや、欠け等が生じやすくなる。   In addition, a phenomenon that the groove depth of the scribe line changes depending on the scribe direction has narrowed the allowable range of the break condition. That is, if the scribe line has a variation in groove depth, cracks, chips, and the like that are removed from the scribe line are likely to occur.

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、安定して基板を分断するためのスクライブ線を形成することができる基板加工装置および基板加工方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a substrate processing apparatus and a substrate processing method capable of forming a scribe line for stably dividing a substrate.

上記の目的を達成するため、本発明の基板加工装置は、基板を保持するステージと、前記ステージに保持された前記基板に対して多光子吸収を起こさせるように、前記基板に集光点を合わせてレーザ光を照射するレーザ光照射手段とを有し、前記レーザ光照射手段は、前記基板に対する前記レーザ光の移動方向に応じて、前記基板に照射するレーザ光の偏光方向を制御する光学素子を有する。   In order to achieve the above object, a substrate processing apparatus of the present invention has a stage for holding a substrate and a condensing point on the substrate so as to cause multiphoton absorption with respect to the substrate held on the stage. And laser light irradiation means for irradiating laser light, and the laser light irradiation means controls the polarization direction of the laser light applied to the substrate in accordance with the moving direction of the laser light relative to the substrate. It has an element.

上記の本発明の基板加工装置では、レーザ光照射手段により、基板に集光点が合わせられたレーザ光が、基板に照射される。これにより、基板では多光子吸収が起こり、多光子吸収が起こった領域の改質が起こる。
基板とレーザ光の相対位置を移動させることにより、改質領域の軌跡からなるスクライブ線が形成される。本発明では、この移動方向に応じて、レーザ光の偏光方向が制御される。すなわち、移動方向に対して、常にレーザ光の偏光方向が一定となるように、レーザ光の偏光方向が制御される。これにより、一定の深さの改質領域の軌跡からなるスクライブ線が形成される。
In the substrate processing apparatus of the present invention described above, the substrate is irradiated with the laser beam whose focusing point is aligned with the substrate by the laser beam irradiation means. Thereby, multiphoton absorption occurs in the substrate, and the region where the multiphoton absorption occurs is modified.
By moving the relative position of the substrate and the laser beam, a scribe line composed of the locus of the modified region is formed. In the present invention, the polarization direction of the laser light is controlled in accordance with the moving direction. That is, the polarization direction of the laser beam is controlled so that the polarization direction of the laser beam is always constant with respect to the moving direction. As a result, a scribe line composed of the locus of the modified region having a certain depth is formed.

上記の目的を達成するため、本発明の基板加工方法は、基板に集光点を合わせてレーザ光を照射して、前記基板に多光子吸収を起こさせて前記基板を加工する基板加工方法であって、前記基板に対する前記レーザ光の移動方向に応じて、偏光方向を制御した前記レーザ光を照射する。   In order to achieve the above object, the substrate processing method of the present invention is a substrate processing method for processing a substrate by aligning a condensing point on the substrate and irradiating a laser beam to cause multi-photon absorption on the substrate. Then, the laser beam having a controlled polarization direction is irradiated according to the moving direction of the laser beam with respect to the substrate.

上記の本発明の基板加工方法では、基板に集光点を合わせたレーザ光が、基板に照射される。これにより、基板では多光子吸収が起こり、多光子吸収が起こった領域の改質が起こる。
基板とレーザ光の相対位置を移動させることにより、改質領域の軌跡からなるスクライブ線が形成される。本発明では、この移動方向に応じて、偏光方向を制御したレーザ光が照射される。すなわち、移動方向に対して、常にレーザ光の偏光方向が一定となるように、レーザ光の偏光方向が制御される。これにより、一定の深さの改質領域の軌跡からなるスクライブ線が形成される。
In the substrate processing method of the present invention described above, the substrate is irradiated with laser light having a focused point on the substrate. Thereby, multiphoton absorption occurs in the substrate, and the region where the multiphoton absorption occurs is modified.
By moving the relative position of the substrate and the laser beam, a scribe line composed of the locus of the modified region is formed. In the present invention, the laser beam whose polarization direction is controlled is irradiated according to the moving direction. That is, the polarization direction of the laser beam is controlled so that the polarization direction of the laser beam is always constant with respect to the moving direction. As a result, a scribe line composed of the locus of the modified region having a certain depth is formed.

本発明によれば、安定して基板を分断するためのスクライブ線を形成することができる。   According to the present invention, it is possible to form a scribe line for stably dividing a substrate.

以下に、本発明の基板加工装置および基板加工方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of a substrate processing apparatus and a substrate processing method of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1は、本実施形態に係る基板加工装置の構成の一例を示す図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a substrate processing apparatus according to the present embodiment.

本実施形態に係る基板加工装置1は、レーザ光源2と、光成形光学系3と、1/2波長板4と、集光光学系5と、駆動手段6と、被加工対象となる基板7と、基板7を載置するXYステージ8と、装置全体を制御する制御手段10とを有する。レーザ光源2、光成形光学系3、1/2波長板4、および集光光学系5は、本発明のレーザ光照射手段に相当する。   A substrate processing apparatus 1 according to this embodiment includes a laser light source 2, a light shaping optical system 3, a half-wave plate 4, a condensing optical system 5, a driving unit 6, and a substrate 7 to be processed. And an XY stage 8 on which the substrate 7 is placed, and a control means 10 for controlling the entire apparatus. The laser light source 2, the light shaping optical system 3, the half-wave plate 4 and the condensing optical system 5 correspond to the laser light irradiation means of the present invention.

レーザ光源2は、例えば、YAGの3次高調波(波長355nm)のレーザ光をパルス発振する。パルス繰り返し周波数は、例えば、30kHzである。レーザ光源2から出射されるレーザ光は、例えば直線偏光である。なお、レーザ光源2は、基板7の材質に合わせて選択される。本実施形態では、例えば基板7がガラス基板の場合を想定したものである。ガラス基板のSi−O結合を切断するために必要なエネルギーは、355nmの波長の光の2倍程度必要であることから、多光子吸収(この場合2光子吸収)により、Si−O結合を切ることができる。そのため、基板7の材質により、レーザ光源2として、YAGの2次高調波(波長532nm)を用いることもできる。   The laser light source 2 oscillates, for example, laser light having a third harmonic of YAG (wavelength 355 nm). The pulse repetition frequency is, for example, 30 kHz. The laser light emitted from the laser light source 2 is, for example, linearly polarized light. The laser light source 2 is selected according to the material of the substrate 7. In the present embodiment, for example, it is assumed that the substrate 7 is a glass substrate. Since the energy required to cut the Si-O bond of the glass substrate is about twice that of light having a wavelength of 355 nm, the Si-O bond is cut by multiphoton absorption (in this case, two-photon absorption). be able to. Therefore, the second harmonic of YAG (wavelength 532 nm) can be used as the laser light source 2 depending on the material of the substrate 7.

光成形光学系3は、例えば、レーザ光源2から出射されたレーザ光を平行化する。また、光成形光学系3は、レーザ光のパワーを制御する光アッテネータを備える。これにより、光成形光学系3からは、例えば、レーザパワーが7Wのレーザ光が出射される。   For example, the optical shaping optical system 3 collimates laser light emitted from the laser light source 2. The optical shaping optical system 3 includes an optical attenuator that controls the power of the laser light. Thereby, for example, laser light having a laser power of 7 W is emitted from the optical shaping optical system 3.

1/2波長板4は、本発明の光学素子に相当する。光成形光学系3から出射したレーザ光の偏光方向が、1/2波長板4の光学軸に対してθの角度で入射したときに、光の偏光方向が2×θだけ回転される。したがって、1/2波長板4の光学軸を制御することにより、任意の偏光方向をもつレーザ光が得られる。   The half-wave plate 4 corresponds to the optical element of the present invention. When the polarization direction of the laser light emitted from the light shaping optical system 3 is incident at an angle θ with respect to the optical axis of the half-wave plate 4, the polarization direction of the light is rotated by 2 × θ. Accordingly, laser light having an arbitrary polarization direction can be obtained by controlling the optical axis of the half-wave plate 4.

集光光学系5は、1/2波長板4から出射されたレーザ光を基板7に集光させる。集光光学系5は、基板7の内部で多光子吸収を起こさせるために必要な程度、例えば、レーザ光のエネルギーが1kJ/cm2 となるように集光する。 The condensing optical system 5 condenses the laser light emitted from the half-wave plate 4 on the substrate 7. The condensing optical system 5 condenses the laser beam so that the energy required for causing multiphoton absorption inside the substrate 7 is, for example, 1 kJ / cm 2 .

多光子吸収とは、2個またはそれ以上の光子を同時に吸収し、合計して励起に必要なエネルギーが供給されることをいう。多光子吸収の確率を上げるため、レーザ光のパワーや、集光点におけるエネルギーが調整される。多光子吸収により、例えば、基板7に改質領域が形成される。基板7がガラス基板の場合には、改質領域は例えばイオン化領域である。このイオン化領域にさらにレーザ光が照射されると、この領域におけるガラスが昇華して溝が形成される。なお、溝が形成されなくても、後のブレイクにおいてこのイオン化領域に力を加えることにより、イオン化領域を基点として、基板7が切断される。   Multiphoton absorption means that two or more photons are absorbed simultaneously, and energy required for excitation is supplied in total. In order to increase the probability of multiphoton absorption, the power of the laser beam and the energy at the focal point are adjusted. By the multiphoton absorption, for example, a modified region is formed in the substrate 7. When the substrate 7 is a glass substrate, the modified region is, for example, an ionization region. When this ionization region is further irradiated with laser light, the glass in this region is sublimated to form grooves. Even if the groove is not formed, the substrate 7 is cut using the ionization region as a base point by applying a force to the ionization region in a subsequent break.

駆動手段6は、1/2波長板4を保持する回転ステージであり、制御手段10からの制御信号に応じて、1/2波長板4を回転させる。これにより、レーザ光の偏光方向に対する1/2波長板4の光学軸の角度が調整される。駆動手段6は、制御手段10によってその回転角度が制御される。   The drive unit 6 is a rotary stage that holds the half-wave plate 4 and rotates the half-wave plate 4 in accordance with a control signal from the control unit 10. Thereby, the angle of the optical axis of the half-wave plate 4 with respect to the polarization direction of the laser light is adjusted. The rotation angle of the driving unit 6 is controlled by the control unit 10.

基板7は、例えば、ガラス基板である。ただし、加工をするに足るだけの多光子吸収が起こる材料であれば、材料に限定はない。基板7として、その他に、半導体基板や圧電材料基板を採用することができる。   The substrate 7 is, for example, a glass substrate. However, the material is not limited as long as it is a material that can absorb multiphotons enough to be processed. In addition, a semiconductor substrate or a piezoelectric material substrate can be employed as the substrate 7.

XYステージ8は、被加工対象となる基板7を搭載し、X方向およびY方向に移動可能に構成されている。XYステージ8の動作は、制御手段10により制御される。本実施形態では、レーザ光を固定して、XYステージ8により基板7を移動させることにより、レーザ光が基板7上を移動するように構成しているが、XYステージ8を固定してレーザ光を走査するように構成してもよい。XYステージ8により基板7を移動させることにより、溝状のスクライブ線が形成される。   The XY stage 8 has a substrate 7 to be processed and is configured to be movable in the X direction and the Y direction. The operation of the XY stage 8 is controlled by the control means 10. In the present embodiment, the laser light is fixed and the substrate 7 is moved by the XY stage 8 so that the laser light moves on the substrate 7. However, the XY stage 8 is fixed and the laser light is moved. May be configured to scan. By moving the substrate 7 by the XY stage 8, a groove-like scribe line is formed.

制御手段10は、装置全体の動作を制御する。制御手段10は、XYステージ8のX方向動作およびY方向動作に応じて、駆動手段6による1/2波長板4の回転角度を制御する。例えば、XYステージ8を動作させることによる、基板7に対するレーザ光の移動方向に対して、常にレーザ光の偏光方向が一定になるように、駆動手段6を制御する。より好適には、基板7に対するレーザ光の移動方向に対して、常にレーザ光の偏光方向が平行になるように、駆動手段6を制御する。   The control means 10 controls the operation of the entire apparatus. The control unit 10 controls the rotation angle of the half-wave plate 4 by the driving unit 6 according to the X-direction operation and the Y-direction operation of the XY stage 8. For example, the driving unit 6 is controlled so that the polarization direction of the laser light is always constant with respect to the moving direction of the laser light with respect to the substrate 7 by operating the XY stage 8. More preferably, the driving means 6 is controlled so that the polarization direction of the laser light is always parallel to the moving direction of the laser light with respect to the substrate 7.

次に、上記構成の本実施形態に係る基板加工装置1の動作について説明する。   Next, the operation of the substrate processing apparatus 1 according to the present embodiment having the above configuration will be described.

レーザ光源2から出射されたレーザ光は、光成形光学系3により平行化され、かつレーザ光のパワーが調整される。そして、1/2波長板4により偏光方向が調整されて、集光光学系5により基板7に集光される。基板7にレーザ光が集光されることにより、基板7の内部において多光子吸収が起こり、多光子吸収により生じたイオン化領域におけるガラスは昇華する。   The laser light emitted from the laser light source 2 is collimated by the light shaping optical system 3 and the power of the laser light is adjusted. Then, the polarization direction is adjusted by the half-wave plate 4 and is condensed on the substrate 7 by the condensing optical system 5. When the laser beam is condensed on the substrate 7, multiphoton absorption occurs inside the substrate 7, and the glass in the ionized region generated by the multiphoton absorption sublimes.

XYステージ8により、基板7はレーザ光に対して相対移動しているので、昇華して溝となった部分がスクライブ線となる。本実施形態では、基板7に対するレーザ光の移動方向に対して、レーザ光の偏光方向が常に一定となるように、1/2波長板4の回転を制御する。   Since the substrate 7 is moved relative to the laser beam by the XY stage 8, the portion that is sublimated and becomes a groove becomes a scribe line. In the present embodiment, the rotation of the half-wave plate 4 is controlled so that the polarization direction of the laser light is always constant with respect to the moving direction of the laser light with respect to the substrate 7.

スクライブ線が形成された後には、後のブレイク工程において、スクライブ線に沿って基板7が割れるように基板7に力が加えられる。これにより、基板7は、スクライブ線によって囲まれた個々の小基板に分断される。   After the scribe line is formed, a force is applied to the substrate 7 so that the substrate 7 is broken along the scribe line in a subsequent break process. Thereby, the board | substrate 7 is divided | segmented into each small board | substrate enclosed by the scribe line.

上記構成の本実施形態に係る基板加工装置1では、基板7に対するレーザ光の移動方向に応じて、基板7に照射するレーザ光の偏光方向を制御している。この理由について説明する。   In the substrate processing apparatus 1 according to this embodiment having the above-described configuration, the polarization direction of the laser light applied to the substrate 7 is controlled in accordance with the moving direction of the laser light with respect to the substrate 7. The reason for this will be described.

基板7に対してレーザ光を移動(スクライブと称する)させた場合に、レーザ光の偏光方向とスクライブ方向のなす角度と、形成されるスクライブ線の溝の深さとの関係について調べた。図2に、当該実験結果を示す。本実験では、基板7としてガラス基板を用いた。   When the laser beam was moved (referred to as scribe) with respect to the substrate 7, the relationship between the polarization direction of the laser beam and the angle formed by the scribe direction and the depth of the groove of the scribe line formed was examined. FIG. 2 shows the experimental results. In this experiment, a glass substrate was used as the substrate 7.

図2に示すように、基板7に対してレーザ光が移動する方向に対して、レーザ光の偏光方向を回転させていくと、形成されるスクライブ線の溝深さが変化することがわかる。このとき、溝深さが極大となっているのは、偏光方向がスクライブ方向に対して平行な状態である。従って、イオン化領域の深さは、偏光方向がスクライブ方向に対して平行な状態のときに最大となるといえる。また、図2の溝深さの極小aと、極大bとの関係は、b=1.2aであることがわかった。   As shown in FIG. 2, it can be seen that the groove depth of the formed scribe line changes as the polarization direction of the laser light is rotated with respect to the direction in which the laser light moves relative to the substrate 7. At this time, the groove depth is maximum when the polarization direction is parallel to the scribe direction. Therefore, it can be said that the depth of the ionization region becomes maximum when the polarization direction is parallel to the scribe direction. Further, it was found that the relationship between the minimum a of the groove depth in FIG. 2 and the maximum b was b = 1.2a.

上記実験結果により、レーザ光の偏光方向がスクライブ方向に対して平行な状態を維持してスクライブを行えば、任意の軌跡に対してイオン化領域の深さをそのレーザ照射条件を最大限に生かしたものにすることができる。また、平行でなくとも、レーザ光の偏光方向がスクライブ方向に対して一定な状態を維持することにより、任意の軌跡に対してイオン化領域の深さを一定にすることができる。   As a result of the above experiment, if scribing was performed while maintaining the polarization direction of the laser beam parallel to the scribe direction, the laser irradiation conditions were maximized by utilizing the depth of the ionization region for an arbitrary trajectory. Can be a thing. In addition, even if not parallel, the depth of the ionization region can be made constant with respect to an arbitrary locus by maintaining the polarization direction of the laser light constant with respect to the scribe direction.

例えば、パルス繰り返し周波数が30kHzで、レーザパワーが7W、XYステージ8の移動速度を60mm/sとした場合、レーザ光の偏光方向がスクライブ方向に対して直交するように1/2波長板4の回転角を制御した場合には、スクライブ線の溝深さが約55μmとなる。これに対して、同じ条件で、レーザ光の偏光方向がスクライブ方向に対して平行となるように1/2波長板4の回転角を制御した場合には、スクライブ線の溝深さが約70μmになる。   For example, when the pulse repetition frequency is 30 kHz, the laser power is 7 W, and the moving speed of the XY stage 8 is 60 mm / s, the half-wave plate 4 is arranged so that the polarization direction of the laser light is orthogonal to the scribe direction. When the rotation angle is controlled, the groove depth of the scribe line is about 55 μm. On the other hand, when the rotation angle of the half-wave plate 4 is controlled so that the polarization direction of the laser beam is parallel to the scribe direction under the same conditions, the groove depth of the scribe line is about 70 μm. become.

以上説明したように、基板7に対するレーザ光の移動方向に対する偏光方向の角度を常に一定にすることにより、形成されるスクライブ線の深さが一定となる。このため、安定したブレイクが可能になる。   As described above, by making the angle of the polarization direction with respect to the moving direction of the laser beam with respect to the substrate 7 always constant, the depth of the formed scribe line becomes constant. For this reason, a stable break becomes possible.

さらに好適には、基板7に対するレーザ光の移動方向に対して、偏光方向の角度を平行にすることにより、レーザ照射条件を一定とした場合には、最も深いスクライブ線を形成することができる。このため、高速で深いスクライブ線の形成が可能となる。深いスクライブ線を形成することができることにより、後のブレイクが容易になる。   More preferably, by making the angle of the polarization direction parallel to the moving direction of the laser light with respect to the substrate 7, the deepest scribe line can be formed when the laser irradiation conditions are constant. This makes it possible to form deep scribe lines at high speed. The ability to form deep scribe lines facilitates subsequent breaks.

(第2実施形態)
図3は、本実施形態に係る基板加工装置の構成の一例を示す図である。なお、第1実施気形態と同じ構成要素には、同一の符号を付してあり、その重複説明は省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the configuration of the substrate processing apparatus according to the present embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as 1st Embodiment, The duplication description is abbreviate | omitted.

本実施形態では、第1実施形態に係る基板加工装置1にθステージ9が追加されている。θステージ9は、基板7を搭載したXYステージ8を回転させる。XYステージ8とθステージ9の動作により、基板7の平面内での移動および回転が制御される。θステージ9の動作は、制御手段10により制御される。   In the present embodiment, a θ stage 9 is added to the substrate processing apparatus 1 according to the first embodiment. The θ stage 9 rotates the XY stage 8 on which the substrate 7 is mounted. The movement and rotation of the substrate 7 in the plane are controlled by the operations of the XY stage 8 and the θ stage 9. The operation of the θ stage 9 is controlled by the control means 10.

制御手段10は、XYステージ8と、θステージ9の移動データを元に、実時間で基板7に対するレーザ光の進行方向を計算し、当該進行方向とレーザ光の偏光方向とが一致するような1/2波長板4の角度を算出して、その角度を満たすように駆動手段6を制御する。あるいは、レーザ光の進行方向と、レーザ光の偏光方向とのなす角度が、常に一定となるように、駆動手段6を制御する。   The control means 10 calculates the traveling direction of the laser beam with respect to the substrate 7 in real time based on the movement data of the XY stage 8 and the θ stage 9 so that the traveling direction matches the polarization direction of the laser beam. The angle of the half-wave plate 4 is calculated, and the driving means 6 is controlled so as to satisfy the angle. Alternatively, the driving unit 6 is controlled so that the angle formed by the traveling direction of the laser beam and the polarization direction of the laser beam is always constant.

本実施形態によれば、直線だけでなく、任意の曲線からなるスクライブ線を形成することができる。この場合においても、第1実施形態と同様に、スクライブ線の溝深さを一定にすることができる。   According to the present embodiment, not only a straight line but also a scribe line composed of an arbitrary curve can be formed. Even in this case, the groove depth of the scribe line can be made constant as in the first embodiment.

本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。
例えば、本実施形態では、本発明の光学素子の例として1/2波長板4を用いる例について説明したが、偏光板を採用することもできる。例えば、レーザ光源2から出射されるレーザ光が直線偏光でない場合には、偏光板を通過したレーザ光の偏光方向は、偏光板の透過軸(光学軸)に沿ったものとなる。従って、偏光板の回転を制御することにより、偏光方向が制御されたレーザ光を基板7に照射することができる。
The present invention is not limited to the description of the above embodiment.
For example, in the present embodiment, an example in which the half-wave plate 4 is used as an example of the optical element of the present invention has been described, but a polarizing plate may be employed. For example, when the laser light emitted from the laser light source 2 is not linearly polarized light, the polarization direction of the laser light that has passed through the polarizing plate is along the transmission axis (optical axis) of the polarizing plate. Therefore, by controlling the rotation of the polarizing plate, it is possible to irradiate the substrate 7 with laser light whose polarization direction is controlled.

例えば、本実施形態では、XYステージ8およびθステージ9の例について説明したが、zステージをさらに追加してもよい。これにより、レーザ光の集光点を基板7の深さ方向において制御することができる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
For example, in the present embodiment, examples of the XY stage 8 and the θ stage 9 have been described, but a z stage may be further added. Thereby, the condensing point of the laser beam can be controlled in the depth direction of the substrate 7.
In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

第1実施形態に係る基板加工装置の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the board | substrate processing apparatus which concerns on 1st Embodiment. レーザ光の偏光方向とスクライブ方向とのなす角度と、スクライブ線の深さの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the angle which the polarization direction of a laser beam and the scribe direction make, and the depth of a scribe line. 第2実施形態に係る基板加工装置の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the board | substrate processing apparatus which concerns on 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…基板加工装置、2…レーザ光源、3…光成形光学系、4…1/2波長板(光学素子)、5…集光光学系、6…駆動手段、7…基板、8…XYステージ、9…θステージ、10…制御手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate processing apparatus, 2 ... Laser light source, 3 ... Optical shaping optical system, 4 ... 1/2 wavelength plate (optical element), 5 ... Condensing optical system, 6 ... Driving means, 7 ... Substrate, 8 ... XY stage , 9 ... θ stage, 10 ... control means

Claims (7)

基板を保持するステージと、
前記ステージに保持された前記基板に対して多光子吸収を起こさせるように、前記基板に集光点を合わせてレーザ光を照射するレーザ光照射手段とを有し、
前記レーザ光照射手段は、前記基板に対する前記レーザ光の移動方向に応じて、前記基板に照射するレーザ光の偏光方向を制御する光学素子を有する
基板加工装置。
A stage for holding a substrate;
A laser beam irradiation means for irradiating the substrate with a laser beam by aligning a condensing point so as to cause multiphoton absorption with respect to the substrate held on the stage;
The said laser beam irradiation means has an optical element which controls the polarization direction of the laser beam irradiated to the said board | substrate according to the moving direction of the said laser beam with respect to the said board | substrate.
前記光学素子は、前記基板に対する前記レーザ光の移動方向に対して、偏光方向が平行になるように、前記レーザ光の偏光方向を制御する
請求項1記載の基板加工装置。
The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the optical element controls a polarization direction of the laser light so that a polarization direction is parallel to a moving direction of the laser light with respect to the substrate.
前記光学素子の光学軸を回転させる駆動手段と、
前記基板に対する前記レーザ光の移動方向に応じて、前記駆動手段の回転を制御する制御手段と
をさらに有する請求項1記載の基板加工装置。
Driving means for rotating the optical axis of the optical element;
The substrate processing apparatus according to claim 1, further comprising a control unit that controls rotation of the driving unit in accordance with a moving direction of the laser beam with respect to the substrate.
前記光学素子は、1/2波長板を含む
請求項1記載の基板加工装置。
The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the optical element includes a half-wave plate.
前記光学素子は、偏光板を含む
請求項1記載の基板加工装置。
The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the optical element includes a polarizing plate.
基板に集光点を合わせてレーザ光を照射して、前記基板に多光子吸収を起こさせて前記基板を加工する基板加工方法であって、
前記基板に対する前記レーザ光の移動方向に応じて、偏光方向を制御した前記レーザ光を照射する
基板加工方法。
A substrate processing method for processing a substrate by aligning a condensing point on a substrate and irradiating a laser beam to cause multiphoton absorption in the substrate,
A substrate processing method of irradiating the laser beam with a polarization direction controlled in accordance with a moving direction of the laser beam with respect to the substrate.
前記基板に対する前記レーザ光の移動方向に平行な前記偏光方向をもつ前記レーザ光を照射する
請求項6記載の基板加工方法。
The substrate processing method according to claim 6, wherein the laser beam having the polarization direction parallel to a moving direction of the laser beam with respect to the substrate is irradiated.
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