JP5899513B2 - Substrate manufacturing method and modified layer forming apparatus - Google Patents
Substrate manufacturing method and modified layer forming apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP5899513B2 JP5899513B2 JP2012004311A JP2012004311A JP5899513B2 JP 5899513 B2 JP5899513 B2 JP 5899513B2 JP 2012004311 A JP2012004311 A JP 2012004311A JP 2012004311 A JP2012004311 A JP 2012004311A JP 5899513 B2 JP5899513 B2 JP 5899513B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- workpiece
- lens
- modified layer
- modified
- substrate manufacturing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Description
本発明は、たとえば、レーザー光エネルギーの多光子吸収にともなう非線形吸収効果を利用して固着力の弱い改質層を形成し被加工物の一部を剥離する、基板製造方法、および改質層形成装置に関する。 The present invention provides, for example, a substrate manufacturing method and a modified layer in which a modified layer having a low adhesion force is formed using a nonlinear absorption effect accompanying multiphoton absorption of laser light energy and a part of a workpiece is peeled off. The present invention relates to a forming apparatus.
たとえば、シリコン(Si)またはガリウム砒素(GaAs)などの結晶からなる円柱状または角柱状の柱状インゴットである被加工物から半導体デバイスの製造に用いられる基板を製造することができる。 For example, a substrate used for manufacturing a semiconductor device can be manufactured from a workpiece which is a columnar or prismatic columnar ingot made of a crystal such as silicon (Si) or gallium arsenide (GaAs).
被加工物から基板を分離する方法として、ワイヤーソーまたはダイヤモンドブレードソーを使って被加工物を物理的に切削加工する方法が、知られている。 As a method of separating a substrate from a workpiece, a method of physically cutting the workpiece using a wire saw or a diamond blade saw is known.
現在では、ダイヤモンドブレードソーを使ってウエハーを1枚ずつ切断する方法は時間がかかるので、複数のワイヤーソーを使って同時に複数のウエハーを切断する方法が主流になっている。 At present, since it takes time to cut wafers one by one using a diamond blade saw, a method of cutting a plurality of wafers simultaneously using a plurality of wire saws has become the mainstream.
しかしながら、このような被加工物を物理的に切削加工する方法においては、厚さが100μm以下である薄いウエハーを得ることがそもそも困難である。 However, in the method of physically cutting such a workpiece, it is difficult to obtain a thin wafer having a thickness of 100 μm or less.
また、当該方法においては、切り屑として粉末化してしまう無駄な切代が多くなりやすい。 Moreover, in the said method, it is easy to increase the waste cutting allowance which will be pulverized as a chip.
これに対し、被加工物から基板を分離する別の方法として、レーザー光エネルギーの多光子吸収にともなう非線形吸収効果を利用して固着力の弱い改質層を形成し被加工物の一部を剥離する方法が、知られている。 On the other hand, as another method for separating the substrate from the work piece, a modified layer having a low adhesion force is formed by using a nonlinear absorption effect accompanying multiphoton absorption of laser light energy, and a part of the work piece is formed. A method of peeling is known.
そこで、図7および8を主として参照しながら、そのような従来の基板製造方法について具体的に説明する(たとえば、特許文献1参照)。 Therefore, such a conventional substrate manufacturing method will be specifically described with reference mainly to FIGS. 7 and 8 (see, for example, Patent Document 1).
なお、図7は、従来の基板製造方法の、改質層120の形成を説明するための模式的な斜視図である。
FIG. 7 is a schematic perspective view for explaining the formation of the modified
また、図8は、従来の基板製造方法の、改質層120の形成を説明するための模式的な部分断面図である。
FIG. 8 is a schematic partial cross-sectional view for explaining the formation of the modified
まず、被加工物110の側表面に垂直な方向からのレーザー光141が、胴巻き状の切り欠き110aが形成されるように、被加工物110の側表面に照射される。
First, a
つぎに、被加工物110の上表面に垂直な方向からのレーザー光140が、集光レンズ160を通過したレーザー光140の集光点が切り欠き110aによって決定される分離予定面130に合わせられ、改質層120が切り欠き110aから被加工物110の内部に向かって延在する平面状の加工領域として形成されるように、被加工物110の上表面に照射される。
Next, the
かくして、改質層120より上表面側にある被加工物110の一部を剥離して薄いウエハーを得ることができる。
Thus, a thin wafer can be obtained by peeling a part of the
しかしながら、上述された従来の基板製造方法においては、より高い製造効率を得るためには不都合があることが判明した。 However, it has been found that the above-described conventional substrate manufacturing method has a disadvantage in order to obtain higher manufacturing efficiency.
より具体的に説明すると、改質層120はラグビーボールのようなほぼ回転楕円体状の多数の改質部で構成される。
More specifically, the reforming
そのような改質部120aは、レーザー光140のエネルギーの多光子吸収にともなう多結晶化によって生成されるので、矢印X1で示される方向に長く伸びる。すなわち、上記の回転楕円体の長軸の方向は矢印X1で示される方向であり、回転楕円体の短軸の方向は矢印X1で示される方向に垂直な方向である。
Such a modified
ここに、矢印X1で示される方向は、レーザー光140が集光レンズに入射される方向であるが、被加工物110の上表面に垂直な方向であり、集光レンズ160の光軸150の方向と実質的に一致する。
Here, the direction indicated by the arrow X1 is a direction in which the
レーザー光140は、改質層120が被加工物110の上表面に平行な平面内に延在するように、パルスレーザーを走査することによって照射される。
The
そして、レーザー光140を照射する走査方向の加工ピッチp1は、改質部120aの走査方向についての径に若干のスペースが加えられた大きさを持っている。
The processing pitch p1 in the scanning direction for irradiating the
このため、当該走査方向が上記の回転楕円体の短軸の方向であるので、加工ピッチp1を十分に広げることが困難であった。 For this reason, since the scanning direction is the direction of the short axis of the spheroid, it is difficult to sufficiently widen the processing pitch p1.
さらに、被加工物110の上表面に垂直な方向が回転楕円体の長軸の方向であるので、基板を分離するための切代が大きくなる恐れがあった。
Furthermore, since the direction perpendicular to the upper surface of the
なお、レーザー光140を利用せずにレーザー光141のみを利用することによって改質層120を形成するとすると、結晶中での伝達距離が長くなって被加工物110の中心部付近でのレーザー透過率が低下するので、大きい径を持った被加工物から大きい面積を持った基板を製造することは困難である。
Note that when the modified
本発明は、上述された従来の課題を考慮し、より高い製造効率を得ることが可能な、基板製造方法、および改質層形成装置を提供することを目的とする。 In view of the above-described conventional problems, an object of the present invention is to provide a substrate manufacturing method and a modified layer forming apparatus capable of obtaining higher manufacturing efficiency.
第1の本発明は、被加工物の表面に平行な分離予定面に改質層を形成し、前記改質層を境界として前記被加工物から基板を分離する基板製造方法であって、
集光レンズの光軸が前記分離予定面に含まれるように前記集光レンズを配置し、前記集光レンズにレーザー光を入射させ、前記集光レンズを透過した前記レーザー光を前記被加工物の前記表面に入射させることによって、前記分離予定面に改質部を形成する改質部形成ステップと、
前記被加工物と前記集光レンズとの相対的な位置関係を変化させながら前記改質部形成ステップを繰り返すことによって、複数の前記改質部から構成される前記改質層を形成する改質層形成ステップと、
前記改質層を境界として前記被加工物から前記基板を分離する基板分離ステップと、
を備えた基板製造方法である。
The first aspect of the present invention is a substrate manufacturing method in which a modified layer is formed on a separation plane parallel to the surface of a workpiece, and the substrate is separated from the workpiece with the modified layer as a boundary,
The condensing lens is arranged so that the optical axis of the condensing lens is included in the planned separation surface, laser light is incident on the condensing lens, and the laser light transmitted through the condensing lens is used as the workpiece. A reforming part forming step for forming a reforming part on the planned separation surface by being incident on the surface of
Reforming to form the modified layer composed of a plurality of the modified parts by repeating the modified part forming step while changing the relative positional relationship between the workpiece and the condenser lens. A layer forming step;
A substrate separating step for separating the substrate from the workpiece with the modified layer as a boundary;
Is a substrate manufacturing method.
第2の本発明は、前記改質部形成ステップおよび前記改質層形成ステップにおいて、複数本のレーザービームを利用する多分岐同時レーザー加工を行う、第1の本発明の基板製造方法である。 The second aspect of the present invention is the substrate manufacturing method according to the first aspect of the present invention, wherein in the modified portion forming step and the modified layer forming step, multi-branch simultaneous laser processing using a plurality of laser beams is performed.
第3の本発明は、前記集光レンズは、配置されたときに前記被加工物と物理的に干渉すべき部分を凸レンズから除去することによって得られるレンズである、第1の本発明の基板製造方法である。 The third aspect of the present invention is the substrate according to the first aspect of the present invention, wherein the condensing lens is a lens obtained by removing a portion that should physically interfere with the workpiece from the convex lens when it is disposed. It is a manufacturing method.
第4の本発明は、前記集光レンズは、前記光軸に平行な平面状のレンズ切断面で前記凸レンズを切断し、前記光軸を含む部分を前記凸レンズから除去することによって得られるレンズである、第3の本発明の基板製造方法である。 According to a fourth aspect of the present invention, the condensing lens is a lens obtained by cutting the convex lens with a planar lens cutting surface parallel to the optical axis and removing a portion including the optical axis from the convex lens. It is a substrate manufacturing method according to a third aspect of the present invention.
第5の本発明は、前記改質部形成ステップおよび前記改質層形成ステップにおいて、前記レンズ切断面が前記被加工物の前記表面に近接するように前記集光レンズを配置し、前記集光レンズの入射面の形状に整形された前記レーザー光を前記光軸に平行に前記集光レンズに入射させる、第4の本発明の基板製造方法である。 According to a fifth aspect of the present invention, in the modified portion forming step and the modified layer forming step, the condensing lens is disposed so that the lens cutting surface is close to the surface of the workpiece, and the condensing In the substrate manufacturing method according to the fourth aspect of the present invention, the laser light shaped into the shape of the incident surface of the lens is incident on the condenser lens in parallel to the optical axis.
第6の本発明は、前記改質層形成ステップにおいて、前記集光レンズに前記レーザー光を入射させる方向に関して、前記集光レンズと前記改質部とが互いに遠ざかるように、前記被加工物と前記集光レンズとの相対的な位置関係を変化させる、第1の本発明の基板製造方法である。 According to a sixth aspect of the present invention, in the modified layer forming step, the workpiece and the workpiece are arranged so that the condenser lens and the modified portion are separated from each other with respect to a direction in which the laser beam is incident on the condenser lens. It is the board | substrate manufacturing method of 1st this invention which changes the relative positional relationship with the said condensing lens.
第7の本発明は、前記被加工物はシリコンインゴットである、第1の本発明の基板製造方法である。 The seventh aspect of the present invention is the substrate manufacturing method according to the first aspect of the present invention, wherein the workpiece is a silicon ingot.
第8の本発明は、被加工物の表面に平行な分離予定面に改質層を形成する改質層形成装置であって、
レーザー光を出射するレーザー光源と、
光軸が前記分離予定面に含まれるように配置され、前記レーザー光を前記被加工物の前記表面に入射させることによって、前記分離予定面に改質部を形成する集光レンズと、
前記被加工物と前記集光レンズとの相対的な位置関係を変化させる位置関係変化ユニットと、
を備え、
複数の前記改質部から構成される前記改質層は、前記被加工物と前記集光レンズとの相対的な位置関係が変化させられることによって形成される改質層形成装置である。
The eighth aspect of the present invention is a modified layer forming apparatus for forming a modified layer on a separation scheduled plane parallel to the surface of a workpiece,
A laser light source that emits laser light;
A condensing lens which is arranged so that an optical axis is included in the planned separation surface, and forms a modified portion on the planned separation surface by causing the laser light to enter the surface of the workpiece;
A positional relationship changing unit that changes a relative positional relationship between the workpiece and the condenser lens;
With
The modified layer including a plurality of the modified portions is a modified layer forming apparatus formed by changing a relative positional relationship between the workpiece and the condenser lens.
本発明により、より高い製造効率を得ることが可能な、基板製造方法、および改質層形成装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a substrate manufacturing method and a modified layer forming apparatus capable of obtaining higher manufacturing efficiency.
以下、図面を参照しながら、本発明における実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
はじめに、図1(A)〜(C)を主として参照しながら、本実施の形態の基板製造方法について説明する。 First, the substrate manufacturing method of the present embodiment will be described with reference mainly to FIGS.
なお、図1(A)は本発明における実施の形態の基板製造方法の、改質層20の形成を説明するための模式的な部分平面図であり、図1(B)は本発明における実施の形態の基板製造方法の、改質層20の形成を説明するための模式的な部分A−A断面図であり、図1(C)は本発明における実施の形態の基板製造方法の、改質層20の形成を説明するための模式的な部分右側面図である。
1A is a schematic partial plan view for explaining the formation of the modified
本実施の形態の基板製造方法は、被加工物10の表面に平行な分離予定面30に改質層20を形成し、改質層20を境界として被加工物10から基板を分離する基板製造方法であって、改質部形成ステップと、改質層形成ステップと、基板分離ステップと、を備えている。
In the substrate manufacturing method according to the present embodiment, a modified
改質部形成ステップにおいて、集光レンズ60aの光軸50aが分離予定面30に含まれるように集光レンズ60aを配置し、集光レンズ60aにレーザー光40aを入射させ、集光レンズ60aを透過したレーザー光40aを被加工物10の表面に入射させることによって、分離予定面30に改質部20aを形成する。
In the modified portion forming step, the
改質層形成ステップにおいて、被加工物10と集光レンズ60aとの相対的な位置関係を変化させながら改質部形成ステップを繰り返すことによって、複数の改質部20aから構成される改質層20を形成する。
In the modified layer forming step, the modified layer formed of a plurality of modified
基板分離ステップにおいて、改質層20を境界として被加工物10から基板を分離する。
In the substrate separation step, the substrate is separated from the
なお、集光レンズ60aは、配置されたときに被加工物10と物理的に干渉すべき部分を凸レンズから除去することによって得られるレンズである。
The condensing
より具体的には、集光レンズ60aは、光軸50aに平行な平面状のレンズ切断面で凸レンズを切断し、光軸50aを含む部分を凸レンズから除去することによって得られるレンズである。
More specifically, the condensing
また、改質部形成ステップおよび改質層形成ステップにおいて、レンズ切断面が被加工物10の表面に近接するように集光レンズ60aを配置し、集光レンズ60aの入射面の形状に整形されたレーザー光40aを光軸50aに平行に集光レンズ60aに入射させる。
Further, in the modified portion forming step and the modified layer forming step, the
また、被加工物10はシリコンインゴットである。
The
つぎに、本実施の形態の基板製造方法についてより具体的に説明する。 Next, the substrate manufacturing method of the present embodiment will be described more specifically.
柱状インゴットなどの被加工物10からの基板の分離は、被加工物10の内部の分離予定面30の近傍に形成された改質層20を境界として行われる。
Separation of the substrate from the
改質層20は、ラグビーボールのようなほぼ回転楕円体状の多数の改質部で構成される。
The reforming
そのような改質部20aは、レーザー光40aのエネルギーの多光子吸収にともなう多結晶化によって生成されるので、矢印Xaで示される方向に長く伸びる。すなわち、上記の回転楕円体の長軸の方向は矢印Xaで示される方向であり、回転楕円体の短軸の方向は矢印Xaで示される方向に垂直な方向である。
Such a modified
ここに、矢印Xaで示される方向は、レーザー光40aが集光レンズ60aに入射される方向であるが、被加工物110の上表面に平行な方向であり、集光レンズ60aの光軸50aの方向と実質的に一致する。
Here, the direction indicated by the arrow Xa is a direction in which the
レーザー光40aは被加工物10の上表面に対して斜めに入射されるが、光軸50aは被加工物10の上表面に平行な分離予定面30内に配置されるので、レーザー光40aは被加工物10の上表面に対しての入射角度が小さい多くの成分を持っている。
The
したがって、レーザー光がつぎに説明されるように被加工物10の上表面に対して単純に斜めに入射される場合(図3参照)と比較して、改質部20aが被加工物10の上表面に平行な上記の回転楕円体の長軸の方向にかなり長く伸びる。
Therefore, as compared with the case where the laser beam is simply incident on the upper surface of the
レーザー光40aは、改質層20が被加工物10の上表面に平行な平面内に延在するように、パルスレーザーを走査することによって照射される。
The
そして、レーザー光40aを照射する走査方向の加工ピッチpaは、改質部20aの走査方向についての径に若干のスペースが加えられた大きさを持っている。
The processing pitch pa in the scanning direction for irradiating the
このため、当該走査方向が上記の回転楕円体の長軸の方向であるので、加工ピッチpaを十分に広げることができる。 For this reason, since the scanning direction is the direction of the long axis of the spheroid, the processing pitch pa can be sufficiently widened.
さらに、被加工物10の上表面に垂直な方向が回転楕円体の短軸の方向であるので、基板を分離するための切代が大きくなる恐れがかなり少ない。
Furthermore, since the direction perpendicular to the upper surface of the
つぎに、本実施の形態の基板製造方法についてさらにより具体的に説明する。 Next, the substrate manufacturing method of the present embodiment will be described more specifically.
集光レンズ60aは、半径rの円板状の底面を持っている丸い凸レンズを、当該底面の中心に向かっての外周側の最外点からの高さhの光軸50aに平行な平面状のレンズ切断面で切断することによって得られる。
The condensing
ここに、高さhは半径rよりも大きいので、レンズ切断面は光軸50aを越えた位置にあり、光軸50aを含む部分(点線で図示されている)が除去される。
Here, since the height h is larger than the radius r, the lens cut surface is located beyond the
すなわち、集光レンズ60aは、光軸50aが被加工物10の内部の分離予定面30内に配置されるように、被加工物10と物理的に干渉する部分が除去されたカットレンズとしてのレンズ片である。
That is, the condensing
集光レンズ60aは、レンズ切断面が被加工物10の上表面に平行であるように、被加工物10に近接して配置される。
The condensing
レーザー光40aは、集光レンズ60aの入射開口に応じて整形されたレーザー平行光として集光レンズ60aに入射される。
The
もちろん、整形される前のレーザー光40aはレーザー光140と同等であるので、両者のエネルギーはレーザー光40aを整形する際に発生する微小なロスを無視すれば変わらない。
Of course, since the
被加工物10がシリコンの単結晶からなるシリコンブロック、すなわちシリコンインゴットであるならば、レーザー光40aの波長はレーザー光40aがシリコンに対して透過性を持っているように選択される。
If the
シリコンの屈折率は空気のそれよりも高いので、被加工物10の上表面に対して斜めに入射されたレーザー光40aは屈折して被加工物10に進入する。
Since the refractive index of silicon is higher than that of air, the
そして、レーザー光40aは、被加工物10内部の分離予定面30内に焦点を結ぶように集光レンズ60aによって集光される。
Then, the
レーザー光40aのエネルギーは、分離予定面30内の集光点付近において時間的および空間的に圧縮される。
The energy of the
そのため、集光点付近においては、局所的に非常に高いエネルギー密度状態を持った光軸50aに沿って伸びる領域が形成され、局所的に非常に高い吸収特性がレーザー光40aのエネルギーの多光子吸収にともなう非線形吸収効果により得られる。
Therefore, in the vicinity of the condensing point, a region extending along the
集光点付近においては、シリコンの結晶格子が乱され、多結晶化が高密度転位により発生するので、ほぼ回転楕円体状の多数の改質部で構成される改質層20が形成される。
In the vicinity of the condensing point, the crystal lattice of silicon is disturbed, and polycrystallization occurs due to high-density dislocations, so that a modified
そのような改質部20aに関しては、シリコンの体積が局所的に膨張するので、水平クラックが回転楕円体の長軸の方向についての両端に発生する。
Regarding such a modified
したがって、被加工物10の側表面から被加工物10の内部に向かって延在する平面状の加工領域として形成される改質層20においては、水平クラックが順次に発生させられ、割断の起点が形成される。
Therefore, in the modified
かくして、固着力の弱い改質層20より上表面側にある被加工物10の一部を外部応力または熱応力による割断によって剥離してウエハーを得ることができる。
Thus, a wafer can be obtained by peeling off a part of the
本実施の形態によれば、厚さがほぼ100μmである薄いウエハーを得ることができる。 According to the present embodiment, a thin wafer having a thickness of approximately 100 μm can be obtained.
たとえば、集光レンズ60aは、半径rが5mmである円板状の底面を持っている丸い凸レンズを、当該底面の中心に向かっての外周側の最外点からの高さhが5.5mmである光軸50aに平行な平面状のレンズ切断面で切断することによって得られればよい。
For example, the condensing
このとき、集光レンズ60aの高さHは4.5mmであり、レンズ切断面と被加工物10の上表面との間の空隙gは0.4mmであり、改質層20の深さdは切代が無視されたウエハーの厚さとほぼ等しい100μmである(図面においては、容易な理解のために、図示されている寸法の比率が実際のそれとは異なっている)。
At this time, the height H of the
さらに、たとえば、本発明における実施の形態の基板製造方法の、改質層20の形成を説明するための模式的な部分拡大平面図である図2に示されているように、改質層20は長軸の方向の径δaが30μmであり短軸の方向の径δbが5μmであるほぼ回転楕円体状の多数の改質部で構成されており、長軸の方向の加工ピッチpaが50μmであり、短軸の方向の加工ピッチpbが10μmであればよい。
Furthermore, for example, as shown in FIG. 2 which is a schematic partial enlarged plan view for explaining the formation of the modified
このとき、長軸の方向の隣接する改質部同士のスペースσa(=pa−δa)は20μmであり、短軸の方向の隣接する改質部同士のスペースσb(=pb−δb)は5μmである。 At this time, the space σa (= pa−δa) between adjacent reforming portions in the long axis direction is 20 μm, and the space σb (= pb−δb) between adjacent reforming portions in the short axis direction is 5 μm. It is.
もちろん、隣接する改質部同士のスペースがより小さいほど、割断による剥離をより容易に行うことができる。 Of course, the smaller the space between adjacent modified portions, the easier it is to peel off by cleaving.
しかしながら、このようなスペースは、必ずしもゼロでなければならないということはない。 However, such a space does not necessarily have to be zero.
これは、上記の大きさ程度のスペースがあっても、剥離は容易に行うことができ、何らの問題なく加工ピッチを十分に広げることができるからである。 This is because even if there is a space of the above size, peeling can be easily performed and the processing pitch can be sufficiently widened without any problems.
すなわち、本実施の形態においては、前述されたように、改質部20aが長軸の方向にかなり長く伸びる。
That is, in the present embodiment, as described above, the reforming
したがって、径δaは十分に大きく、加工ピッチpaが広げられても、スペースσaはあまり大きくならないから、剥離は容易に行うことができる。 Accordingly, the diameter δa is sufficiently large, and even if the processing pitch pa is widened, the space σa does not become so large, so that the peeling can be easily performed.
いうまでもないが、改質層20が形成される分離予定面30は二次元的に広がっているので、ある一方向についての加工がその一方向に垂直な方向について移動しながら交互に繰り返される。
Needless to say, the
たとえば、分離予定面30は、矢印Xaで示される方向と、矢印Xaで示される方向に垂直な矢印Xbで示される方向と、に広がっている。
For example, the scheduled
そして、複数の矢印Yで示されるように、分離予定面30においては、一列の加工が矢印Xbで示される方向に被加工物10の一方の端から他方の端まで行われ、矢印Xaで示される方向とは反対の方向にずれたつぎの一列の加工が矢印Xbで示される方向とは反対の方向に被加工物10の他方の端から一方の端まで行われ、このような加工は繰り返される。
Then, as indicated by a plurality of arrows Y, on the planned
ところで、本発明における比較例の基板製造方法の、改質層220の形成を説明するための模式的な部分A−A断面図である図3(A)、および本発明における比較例の基板製造方法の、改質層220の形成を説明するための模式的な部分右側面図である図3(B)に示されているように、レーザー光240が集光レンズ260に入射される方向である、集光レンズ260の光軸250の方向と実質的に一致する矢印X2で示される方向が単純に被加工物210の上表面に対して斜めに傾けられた角度であるとすると、改質部220aはただ矢印X2で示される方向に長く伸びるだけである。
By the way, FIG. 3A which is a schematic partial cross-sectional view taken along the line AA for explaining the formation of the modified
これは、局所的に非常に高いエネルギー密度状態を持った領域は、光軸250に沿って伸びるからである。
This is because a region having a very high energy density state locally extends along the
したがって、被加工物210からの基板の分離が分離予定面230の近傍に形成された改質層220を境界として行われるとすると、加工ピッチp2を十分に広げることはできず、基板を分離するための切代が大きくなる恐れも残ってしまう。
Therefore, if the substrate is separated from the
なお、本発明における実施の形態の基板製造方法の、多分岐同時レーザー加工を説明するための模式的な部分平面図である図4に示されているように、改質部形成ステップおよび改質層形成ステップにおいて、複数本のレーザービームを利用する多分岐同時レーザー加工を行うことが望ましい。 In addition, as shown in FIG. 4 which is a schematic partial plan view for explaining the multi-branch simultaneous laser processing of the substrate manufacturing method according to the embodiment of the present invention, the reforming portion forming step and the reforming are performed. In the layer formation step, it is desirable to perform multi-branch simultaneous laser processing using a plurality of laser beams.
矢印Xで示される方向から入射されたレーザー光40は、それぞれ、ハーフミラー80a、80b、…、80nによって分岐され、矢印Xaで示される方向に反射され、集光レンズ60a、60b、…、60nに入射される。
光軸50、50a、50b、…、50nは、それぞれレーザー光40、40a、40b、…、40nの光軸である。
The
光軸50の方向は矢印Xで示される方向であり、光軸50a、50b、…、50nの方向は矢印Xaで示される方向である。
The direction of the
レーザー光40a、40b、…、40nは、それぞれ、集光レンズ60a、60b、…、60nの手前に挿入された回折光学素子70a、70b、…、70nによってさらに分岐されてもよい。
The
一本のレーザービームを利用する連続的なレーザー加工が行われてももちろんよいが、複数本のレーザービームを利用する多分岐同時レーザー加工が行われれば、ある一方向についての加工が一度に行われるので、加工のバラツキがより小さくなり、加工時間が短縮され、加工コストが低減され、品質の均一性が向上される。 Of course, continuous laser processing using one laser beam may be performed, but if multi-branch simultaneous laser processing using multiple laser beams is performed, processing in one direction can be performed at a time. Therefore, the variation in processing becomes smaller, the processing time is shortened, the processing cost is reduced, and the quality uniformity is improved.
多分岐の程度を増やせば、その一方向についての加工が同時により多く行われるので、上記の効果はより顕著である。 If the degree of multi-branching is increased, the processing in one direction is more performed simultaneously, so the above effect is more remarkable.
たとえば、レーザー光40のパルス周波数が1kHzであり、矢印Xaで示される一方向についての加工ピッチpaが0.1mmであるならば、当該方向についての走査速度は100mm/秒である。
For example, if the pulse frequency of the
太陽電池などの用途に一般的に用いられる上表面が一辺の長さ160mmの四角形の形状を持った被加工物10に関しては、当該方向についての走査は1.6秒で完了される。
With respect to the
このような場合において、ピコ秒クラスのパルス幅が短いレーザー光が利用されるならば、10μJ程度の加工エネルギーが必要であるので、加工ピッチpaが8μmであるとすれば、分岐数は20000であり、必要な平均出力は200Wである。 In such a case, if a laser beam having a short picosecond class pulse width is used, processing energy of about 10 μJ is required. Therefore, if the processing pitch pa is 8 μm, the number of branches is 20000. Yes, the required average power is 200W.
間引きが可能であり、加工ピッチpaが80μmであるとすれば、分岐数は2000であり、必要な平均出力は20Wである。 If thinning is possible and the processing pitch pa is 80 μm, the number of branches is 2000, and the required average output is 20 W.
また、本発明における実施の形態の基板製造方法の、被加工物10と集光レンズ60aとの相対的な位置関係の変化を説明するための模式的な部分断面図である図5に示されているように、改質層形成ステップにおいて、集光レンズ60aにレーザー光40aを入射させる方向に関して、集光レンズ60aと改質部20aとが互いに遠ざかるように、被加工物10と集光レンズ60aとの相対的な位置関係を変化させることが望ましい。
5 is a schematic partial sectional view for explaining a change in the relative positional relationship between the workpiece 10 and the
これは、加工が矢印Xaで示される方向とは反対の方向である後退方向に行われる場合においては、レーザー光40aは改質部が以前に形成される時にレーザー光40aが通過した、温度が上昇している可能性がある部分10aを通過しないからである。
This is because in the case where the processing is performed in the backward direction, which is the direction opposite to the direction indicated by the arrow Xa, the
もしも集光レンズ60aにレーザー光40aを入射させる方向に関して、集光レンズ60aと改質部20aとが互いに近づくように、被加工物10と集光レンズ60aとの相対的な位置関係を変化させるならば、集光されるレーザー光40aの特性が変化する恐れがある。
If the
これは、加工が矢印Xaで示される方向である前進方向に行われるそのような場合においては、レーザー光40aは改質部が以前に形成される時にレーザー光40aが通過した部分を通過し、そのような部分においては従って温度がかなり上昇している可能性があるからである。
This is because in such a case where the processing is performed in the forward direction, which is the direction indicated by the arrow Xa, the
もちろん、このような温度が上昇する可能性は、矢印Xaで示される方向に垂直な矢印Xbで示される方向についてはほとんどなく、何らの問題なく上述の多分岐同時レーザー加工を行うことができる。 Of course, there is almost no possibility of such a temperature rise in the direction indicated by the arrow Xb perpendicular to the direction indicated by the arrow Xa, and the above-described multi-branch simultaneous laser processing can be performed without any problem.
また、本発明における実施の形態の改質層形成装置の模式的な部分断面図である図6に示されているような、被加工物10の表面に平行な分離予定面30に改質層20を形成する改質層形成装置は、本発明に含まれる。
Further, as shown in FIG. 6 which is a schematic partial sectional view of the modified layer forming apparatus according to the embodiment of the present invention, the modified layer is formed on the planned
このような改質層形成装置は、レーザー光源91と、集光レンズ60aと、位置関係変化ユニット92と、を備えている。
Such a modified layer forming apparatus includes a
レーザー光源91は、レーザー光40aを出射する手段である。
The
集光レンズ60aは、光軸50aが分離予定面30に含まれるように配置され、レーザー光40aを被加工物10の表面に入射させることによって、分離予定面30に改質部20aを形成する手段である。
The condensing
位置関係変化ユニット92は、被加工物10と集光レンズ60aとの相対的な位置関係を変化させる手段である。
The positional
複数の改質部20aから構成される改質層20は、被加工物10と集光レンズ60aとの相対的な位置関係が変化させられることによって形成される。
The modified
したがって、本発明によれば、加工時間を短縮し加工コストを低減すると同時に、安定して安価にデバイスを製造することが可能となる。 Therefore, according to the present invention, the processing time can be shortened and the processing cost can be reduced, and at the same time, the device can be manufactured stably and inexpensively.
本発明における基板製造方法、および改質層形成装置は、より高い製造効率を得ることが可能であり、たとえば、レーザー光エネルギーの多光子吸収にともなう非線形吸収効果を利用して固着力の弱い改質層を形成し被加工物の一部を剥離するために有用である。 The substrate manufacturing method and the modified layer forming apparatus of the present invention can obtain higher manufacturing efficiency. For example, the substrate manufacturing method and the modified layer forming apparatus can improve the weakness of fixing by using the non-linear absorption effect accompanying multiphoton absorption of laser light energy. It is useful for forming a quality layer and exfoliating part of the workpiece.
10 被加工物
20 改質層
20a 改質部
30 分離予定面
40a レーザー光
50a 光軸
60a 集光レンズ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
集光レンズの光軸が前記分離予定面に含まれるように前記集光レンズを配置し、前記集光レンズにレーザー光を入射させ、前記集光レンズを透過した前記レーザー光を前記被加工物の前記表面に入射させることによって、前記分離予定面に改質部を形成する改質部形成ステップと、
前記被加工物と前記集光レンズとの相対的な位置関係を変化させながら前記改質部形成ステップを繰り返すことによって、複数の前記改質部から構成される前記改質層を形成する改質層形成ステップと、
前記改質層を境界として前記被加工物から前記基板を分離する基板分離ステップと、
を備えた基板製造方法。 A substrate manufacturing method for forming a modified layer on a planned separation plane parallel to a surface of a workpiece, and separating the substrate from the workpiece with the modified layer as a boundary,
The condensing lens is arranged so that the optical axis of the condensing lens is included in the planned separation surface, laser light is incident on the condensing lens, and the laser light transmitted through the condensing lens is used as the workpiece. A reforming part forming step for forming a reforming part on the planned separation surface by being incident on the surface of
Reforming to form the modified layer composed of a plurality of the modified parts by repeating the modified part forming step while changing the relative positional relationship between the workpiece and the condenser lens. A layer forming step;
A substrate separating step for separating the substrate from the workpiece with the modified layer as a boundary;
A substrate manufacturing method comprising:
レーザー光を出射するレーザー光源と、
光軸が前記分離予定面に含まれるように配置され、前記レーザー光を前記被加工物の前記表面に入射させることによって、前記分離予定面に改質部を形成する集光レンズと、
前記被加工物と前記集光レンズとの相対的な位置関係を変化させる位置関係変化ユニットと、
を備え、
複数の前記改質部から構成される前記改質層は、前記被加工物と前記集光レンズとの相対的な位置関係が変化させられることによって形成される改質層形成装置。 A modified layer forming apparatus for forming a modified layer on a planned separation surface parallel to the surface of a workpiece,
A laser light source that emits laser light;
A condensing lens which is arranged so that an optical axis is included in the planned separation surface, and forms a modified portion on the planned separation surface by causing the laser light to enter the surface of the workpiece;
A positional relationship changing unit that changes a relative positional relationship between the workpiece and the condenser lens;
With
The modified layer forming apparatus is formed by changing a relative positional relationship between the workpiece and the condenser lens, the modified layer including a plurality of the modified portions.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012004311A JP5899513B2 (en) | 2012-01-12 | 2012-01-12 | Substrate manufacturing method and modified layer forming apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012004311A JP5899513B2 (en) | 2012-01-12 | 2012-01-12 | Substrate manufacturing method and modified layer forming apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013141701A JP2013141701A (en) | 2013-07-22 |
JP5899513B2 true JP5899513B2 (en) | 2016-04-06 |
Family
ID=49038554
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012004311A Active JP5899513B2 (en) | 2012-01-12 | 2012-01-12 | Substrate manufacturing method and modified layer forming apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5899513B2 (en) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6531885B2 (en) * | 2013-10-07 | 2019-06-19 | 信越ポリマー株式会社 | Internally processed layer forming single crystal member and method of manufacturing the same |
JP2015074002A (en) * | 2013-10-07 | 2015-04-20 | 信越ポリマー株式会社 | Internal processing layer-forming single crystal member, and manufacturing method for the same |
JP2015074003A (en) * | 2013-10-07 | 2015-04-20 | 信越ポリマー株式会社 | Internal processing layer-forming single crystal member, and manufacturing method for the same |
JP2016015447A (en) * | 2014-07-03 | 2016-01-28 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Wafer manufacturing method and apparatus |
CN107107260B (en) * | 2014-11-27 | 2022-02-11 | 西尔特克特拉有限责任公司 | Solid separation by means of material transformation |
US10226838B2 (en) | 2015-04-03 | 2019-03-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Laser light irradiation apparatus and laser peening treatment method |
JP6549878B2 (en) * | 2015-04-03 | 2019-07-24 | 株式会社東芝 | Laser light irradiation apparatus and laser peening method |
JP6516184B2 (en) * | 2015-05-19 | 2019-05-22 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Apparatus and method for slicing brittle substrate |
JP6843347B2 (en) * | 2016-08-09 | 2021-03-17 | 学校法人 名古屋電気学園 | Surface microstructure formation method, structure manufacturing method |
KR102565071B1 (en) * | 2017-09-04 | 2023-08-08 | 린텍 가부시키가이샤 | Manufacturing method of thinning plate-like member, and manufacturing apparatus of thinning plate-like member |
JP7120904B2 (en) | 2018-10-30 | 2022-08-17 | 浜松ホトニクス株式会社 | LASER PROCESSING APPARATUS AND LASER PROCESSING METHOD |
CN113056346B (en) * | 2018-10-30 | 2023-12-15 | 浜松光子学株式会社 | Laser processing device and laser processing method |
CN117020449A (en) * | 2018-10-30 | 2023-11-10 | 浜松光子学株式会社 | Laser processing device and laser processing method |
WO2020090894A1 (en) | 2018-10-30 | 2020-05-07 | 浜松ホトニクス株式会社 | Laser processing device and laser processing method |
CN115515746A (en) * | 2020-04-28 | 2022-12-23 | 浜松光子学株式会社 | Laser processing apparatus |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5948717B2 (en) * | 1977-11-25 | 1984-11-28 | 株式会社東芝 | Laser welding method |
JP3667079B2 (en) * | 1997-03-26 | 2005-07-06 | キヤノン株式会社 | Thin film formation method |
JP2000280080A (en) * | 1999-03-30 | 2000-10-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Method and device for laser welding |
JP3595511B2 (en) * | 2001-04-13 | 2004-12-02 | 三菱重工業株式会社 | Laser processing head and laser processing apparatus provided with the same |
JP2006142556A (en) * | 2004-11-17 | 2006-06-08 | Sharp Corp | Substrate manufacturing apparatus and substrate manufacturing method |
JP2006248885A (en) * | 2005-02-08 | 2006-09-21 | Takeji Arai | Cutting method of quartz by ultrashort pulse laser |
JP2010153590A (en) * | 2008-12-25 | 2010-07-08 | Hamamatsu Photonics Kk | Processing method for cutting |
-
2012
- 2012-01-12 JP JP2012004311A patent/JP5899513B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2013141701A (en) | 2013-07-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5899513B2 (en) | Substrate manufacturing method and modified layer forming apparatus | |
JP6602207B2 (en) | Method for generating SiC wafer | |
JP6482389B2 (en) | Wafer generation method | |
JP6395633B2 (en) | Wafer generation method | |
JP5545777B2 (en) | Laser processing equipment | |
JP4908652B2 (en) | Substrate on which cutting start region is formed | |
JP5476063B2 (en) | Processing object cutting method | |
US20070298529A1 (en) | Semiconductor light-emitting device and method for separating semiconductor light-emitting devices | |
TWI524960B (en) | Substrate and substrate processing method | |
WO2013176089A1 (en) | Cutting method for item to be processed, item to be processed and semiconductor element | |
JP2016197700A (en) | Wafer producing method | |
TW201631228A (en) | Wafer producing method | |
CN105665948A (en) | Wafer producing method | |
TW201635364A (en) | Wafer producing method | |
US20150217399A1 (en) | Workpiece cutting method | |
JP2007175961A (en) | Laser processing method and semiconductor chip | |
WO2012108054A1 (en) | Production method for monocrystalline substrate and production method for monocrystalline member with modified layer formed therein | |
JP6366485B2 (en) | Wafer generation method | |
JP2006245043A (en) | Method of manufacturing group iii nitride-based compound semiconductor element, and light emitting element | |
JP2014019120A (en) | Method of manufacturing single crystal member for forming internal processing layer | |
JP2005294325A (en) | Method and apparatus for manufacturing substrate | |
JP2008087026A (en) | Laser beam machining method and laser beam machining apparatus | |
JP2006245062A (en) | Method of manufacturing group iii nitride-based compound semiconductor element, and light emitting element | |
JP6531885B2 (en) | Internally processed layer forming single crystal member and method of manufacturing the same | |
JP2016111149A (en) | Generation method of wafer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20141226 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20150123 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20150127 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20151215 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20151217 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20151218 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5899513 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |