JP2007021557A - Laser beam irradiation apparatus and laser beam scribing method - Google Patents

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泰宣 黒木
Kazunari Umetsu
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser beam irradiation apparatus capable of scribing a work with high productivity, and a laser beam scribing method using the laser beam irradiation apparatus. <P>SOLUTION: The laser beam irradiation apparatus 100 comprises a laser beam source 101, a condensing lens 103 for condensing laser beams, a Z-axis slide mechanism 104 capable of moving the condensing lens 103 in the Z-axis direction, an X-axis slide part 108 and a Y-axis slide part 106 capable of moving a stage 105 with a substrate W placed thereon in a plane substantially orthogonal to the optical axis 101a, a lens control part 122 for controlling the Z-axis slide mechanism 104, a stage control part 123 for controlling the X-axis slide part 108 and the Y-axis slide part 106, and a main computer 120 for integrally controlling a laser beam control part 121, the lens control part 122 and the stage control part 123 with each other. By oscillating the condensing lens 103 in the Z-axis direction, the laser beam condensing area is oscillated in the thickness direction of the substrate W to irradiate laser beams. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、レーザ照射装置、およびこのレーザ照射装置を用いた半導体等の基板のレーザスクライブ方法に関する。   The present invention relates to a laser irradiation apparatus and a laser scribing method for a substrate such as a semiconductor using the laser irradiation apparatus.

半導体等の基板にレーザを照射して基板を切断あるいは分割するための分割領域を形成するレーザ照射装置としては、パルス幅が１μｓ以下のレーザ光を出射するレーザ光源と、出射されたレーザ光を集光する集光レンズとを備えたレーザ加工装置が知られている（特許文献１）。   A laser irradiation apparatus that forms a divided region for irradiating a substrate such as a semiconductor to cut or divide the substrate includes a laser light source that emits a laser beam having a pulse width of 1 μs or less, and an emitted laser beam. A laser processing apparatus provided with a condensing lens for condensing light is known (Patent Document 1).

このレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法（レーザスクライブ方法）は、加工対象物の内部に集光部を合わせてレーザ光を照射し、加工対象物の内部に多光子吸収による改質領域を形成するものである。そして、この改質領域により構成され、加工対象物のレーザ光入射面側の表面より所定距離内側に離間した領域に切断予定ラインを形成する。その後、加工対象物に外部から応力を加えると、切断予定ラインを起点にして加工対象物が割れる。また、集光点におけるピークパワー密度が１×１０8（Ｗ／ｃｍ2）以上となるようにレーザ光を集光させている。 A laser processing method (laser scribing method) using this laser processing apparatus irradiates a laser beam with a condensing part inside the object to be processed, and forms a modified region by multiphoton absorption inside the object to be processed. To do. A line to be cut is formed in a region that is constituted by the modified region and is spaced a predetermined distance inward from the surface on the laser light incident surface side of the workpiece. Thereafter, when a stress is applied to the workpiece from the outside, the workpiece is cracked starting from the planned cutting line. Further, the laser beam is condensed so that the peak power density at the condensing point is 1 × 10 8 (W / cm 2 ) or more.

このレーザ加工方法は、加工対象物の内部に集光部を合わせて改質領域を形成するため、加工対象物のレーザ光入射面側の表面に、回路を構成する配線等が存在しても、これらの配線等に熱的なダメージを与えることなく、切断予定ラインに沿って厚み方向に加工対象物を割ることができるとしている。   In this laser processing method, since the modified region is formed by aligning the light converging part inside the processing object, even if there is a wiring or the like constituting a circuit on the laser light incident surface side surface of the processing object The processing object can be divided in the thickness direction along the planned cutting line without causing thermal damage to these wirings.

また、このレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法において、加工対象物の内部に形成される改質領域あるいはこれを起点として形成されるクラック部（クラックスポット）の大きさは、集光レンズの特性と、レーザ光のピークパワー密度に依存する。例えば、上記特許文献１に示されたガラス（厚さ７００μｍ）をＹＡＧレーザを用いて切断する実施例では、集光レンズの開口数が０．５５の場合、ピークパワー密度がおよそ１×１０11（Ｗ／ｃｍ2）では、クラックスポットの大きさは、およそ１００μｍである。また、ピークパワー密度がおよそ５×１０11（Ｗ／ｃｍ2）では、およそ２５０μｍである。 Further, in the laser processing method using this laser processing apparatus, the size of the modified region formed inside the object to be processed or the crack portion (crack spot) formed from this is determined by the characteristics of the condensing lens. And depends on the peak power density of the laser beam. For example, in the embodiment in which the glass (thickness 700 μm) disclosed in Patent Document 1 is cut using a YAG laser, the peak power density is about 1 × 10 11 when the numerical aperture of the condenser lens is 0.55. In (W / cm 2 ), the size of the crack spot is approximately 100 μm. Further, when the peak power density is about 5 × 10 11 (W / cm 2 ), it is about 250 μm.

特開２００２−１９２３７０号公報JP 2002-192370 A

しかしながら、加工対象物の厚みが、クラックスポットの大きさよりも相当に厚い場合は、切断予定ラインを形成した後に、加工対象物を破断面が変形することなく割ることは困難である。外部応力を加えたときに改質領域を起点としたクラックの成長方向がずれて切断予定ラインに沿って割れず外形不良が生じるという課題がある。このような課題を改善するには、加工対象物に対応して改質領域が厚み方向に連続するように、繰り返してレーザ光を照射する方法が考えられる。しかし、レーザ光を照射する加工時間が長くなり生産性が低下するという課題を有している。   However, when the thickness of the workpiece is considerably larger than the size of the crack spot, it is difficult to break the workpiece without deforming the fracture surface after forming the line to be cut. When external stress is applied, there is a problem that the growth direction of the crack starting from the modified region is shifted and the outer shape defect is generated without cracking along the planned cutting line. In order to improve such a problem, a method of repeatedly irradiating the laser beam so that the modified region is continuous in the thickness direction corresponding to the workpiece can be considered. However, there is a problem that the processing time for irradiating the laser beam becomes long and the productivity is lowered.

本発明は、上記課題を考慮してなされたものであり、高い生産性で加工対象物のスクライブが可能なレーザ照射装置、このレーザ照射装置を用いたレーザスクライブ方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of the above problems, and an object thereof is to provide a laser irradiation apparatus capable of scribing a workpiece with high productivity and a laser scribing method using the laser irradiation apparatus. .

本発明のレーザ照射装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光を集光する集光手段と、加工対象物に対して集光手段を相対的に移動させてレーザ光の集光領域の位置を加工対象物の厚み方向で可変可能な第１の移動手段と、集光手段に対して加工対象物をレーザ光の光軸と略直交する平面内で相対的に移動可能な第２の移動手段と、レーザ光源と第１の移動手段および第２の移動手段を制御する制御部とを備え、制御部は、レーザ光の加工対象物の厚み方向における入射面または入射面に対して反対側の表面に、レーザ光の集光領域の端部が掛かるように第１の移動手段を制御して集光手段の位置を設定し、加工対象物の切断予定位置に沿ってレーザ光を照射する第１の走査と、レーザ光の集光領域が振動するように第１の移動手段を制御し、加工対象物の切断予定位置に沿ってレーザ光を照射して、切断予定位置に沿った方向から見て第１の走査によって加工対象物が多光子吸収して形成された第１の改質領域に厚み方向に連続する第２の改質領域を形成する第２の走査とを行うことを特徴とする。   The laser irradiation apparatus of the present invention includes a laser light source that emits laser light, a condensing unit that condenses the laser light, and a condensing region of the laser light by moving the condensing unit relative to the workpiece. The first moving means that can change the position of the workpiece in the thickness direction of the workpiece, and the second that can move the workpiece relative to the light collecting means in a plane substantially perpendicular to the optical axis of the laser beam. And a control unit for controlling the laser light source, the first moving unit, and the second moving unit, the control unit with respect to the incident surface or the incident surface in the thickness direction of the workpiece of the laser light The position of the condensing means is set by controlling the first moving means so that the end of the condensing region of the laser light is applied to the surface on the opposite side, and the laser light is applied along the planned cutting position of the workpiece. The first moving hand so that the first scanning to irradiate and the condensing region of the laser light vibrate. , The laser beam is irradiated along the planned cutting position of the processing object, and the processing object is formed by multiphoton absorption by the first scanning as viewed from the direction along the planned cutting position. And a second scan for forming a second modified region continuous in the thickness direction in the modified region.

この構成によれば、制御部は、第１の移動手段および第２の移動手段を制御して、加工対象物の切断予定位置に沿ってレーザ光を照射する第１の走査を行う。これにより、レーザ光の入射面または入射面に対して反対側の表面に厚み方向で連続する第１の改質領域が形成される。また、レーザ光の集光領域が振動するように第１の移動手段を制御し、加工対象物の切断予定位置に沿ってレーザ光を照射する第２の走査を行う。これにより、切断予定位置に沿った方向から見て第１の走査によって加工対象物が多光子吸収して形成された第１の改質領域に厚み方向に連続する第２の改質領域が形成される。したがって、切断予定位置に沿って加工対象物の厚み方向にレーザ光の集光領域を順次ずらしながらレーザ光を照射して、厚み方向に連続する改質領域を形成する場合に比べて、第２の改質領域は、レーザ光の集光領域が第１の移動手段によって振動することにより形成されるので、厚み方向に連続する改質領域を形成するレーザ光の走査の回数を低減することができる。そして、第１の改質領域を起点として第２の改質領域が切断されるように加工対象物に外部から応力を加えれば、加工対象物を切断予定位置で切断することができる。すなわち、加工対象物の厚みが厚くなっても、レーザ加工時間が短縮され、高い生産性で加工対象物のスクライブが可能なレーザ照射装置を提供することができる。   According to this configuration, the control unit controls the first moving unit and the second moving unit to perform the first scanning that irradiates the laser beam along the planned cutting position of the workpiece. As a result, a first modified region that is continuous in the thickness direction is formed on the incident surface of the laser beam or the surface opposite to the incident surface. Further, the first moving means is controlled so that the condensing region of the laser beam vibrates, and the second scanning is performed to irradiate the laser beam along the planned cutting position of the workpiece. As a result, a second modified region continuous in the thickness direction is formed in the first modified region formed by multiphoton absorption of the workpiece by the first scanning as viewed from the direction along the planned cutting position. Is done. Therefore, as compared with the case where the modified region continuous in the thickness direction is formed by irradiating the laser beam while sequentially shifting the condensing region of the laser beam in the thickness direction of the workpiece along the planned cutting position, the second The modified region is formed by the laser light condensing region being vibrated by the first moving means, so that it is possible to reduce the number of times the laser light is scanned to form the modified region continuous in the thickness direction. it can. Then, if stress is applied to the workpiece from the outside so that the second modified region is cut starting from the first modified region, the workpiece can be cut at the planned cutting position. That is, even when the thickness of the workpiece is increased, the laser processing time can be shortened, and a laser irradiation apparatus capable of scribing the workpiece with high productivity can be provided.

また、上記制御部は、レーザ光の加工対象物の厚み方向における入射面に対して反対側の表面に、レーザ光の集光領域の端部が掛かるように第１の移動手段を制御して集光手段の位置を設定し、加工対象物の切断予定位置に沿ってレーザ光を照射する第１の走査と、レーザ光の集光領域が振動するように第１の移動手段を制御し、加工対象物の切断予定位置に沿ってレーザ光を照射して、切断予定位置に沿った方向から見て第１の走査によって加工対象物が多光子吸収して形成された第１の改質領域に厚み方向に連続する第２の改質領域を形成する第２の走査と、レーザ光の加工対象物の厚み方向における入射面に、レーザ光の集光領域の端部が掛かるように第１の移動手段を制御して集光手段の位置を設定し、加工対象物の切断予定位置に沿ってレーザ光を照射して、切断予定位置に沿った方向から見て第２の改質領域に厚み方向に連続する第３の改質領域を形成する第３の走査とを行うことが好ましい。   Further, the control unit controls the first moving means so that the end of the laser beam condensing region is placed on the surface opposite to the incident surface in the thickness direction of the laser beam workpiece. Setting the position of the condensing means, controlling the first moving means so as to vibrate the condensing area of the laser light, and the first scanning for irradiating the laser light along the planned cutting position of the workpiece; A first modified region formed by irradiating a laser beam along the planned cutting position of the workpiece and absorbing the multiphoton by the first scan as viewed from the direction along the planned cutting position. And a second scan for forming a second modified region continuous in the thickness direction, and an end surface of the laser beam condensing region on the incident surface in the thickness direction of the workpiece of the laser beam. The position of the light collecting means is set by controlling the moving means, and the cutting target position of the workpiece is set. Thus, it is preferable to perform a third scan that irradiates the laser beam and forms a third modified region continuous in the thickness direction in the second modified region as viewed from the direction along the planned cutting position. .

この構成によれば、制御部は、レーザ光の集光領域の端部がレーザ光の入射面に掛かるように第１の移動手段を制御して集光手段の位置を設定し、加工対象物の切断予定位置に沿ってレーザ光を照射する第３の走査を行う。これにより切断予定位置に沿った方向から見て第２の改質領域に厚み方向に連続すると共にレーザ光の入射面に沿った第３の改質領域が形成される。したがって、切断予定位置に沿った方向から見ると、第１の改質領域と第２の改質領域および第３の改質領域が加工対象物の厚み方向に連続することになる。また、レーザ光の入射面に対して反対側の表面に沿って第１の改質領域が形成され、入射面に沿って第３の改質領域が形成される。すなわち加工対象物の切断予定位置の表裏面に沿って改質領域が形成され、切断後に切断予定位置からずれた外形不良が発生することを低減して加工対象物を切断することができるレーザ照射装置を提供することができる。   According to this configuration, the control unit controls the first moving unit to set the position of the condensing unit so that the end of the condensing region of the laser beam is applied to the incident surface of the laser beam, and the workpiece A third scan for irradiating the laser beam along the scheduled cutting position is performed. As a result, a third modified region is formed which is continuous with the second modified region in the thickness direction as viewed from the direction along the planned cutting position and along the laser light incident surface. Therefore, when viewed from the direction along the planned cutting position, the first modified region, the second modified region, and the third modified region are continuous in the thickness direction of the workpiece. A first modified region is formed along the surface opposite to the laser light incident surface, and a third modified region is formed along the incident surface. In other words, laser irradiation that can cut a workpiece by reducing the occurrence of a defective shape that is shifted from the planned cutting position after cutting is formed along the front and back surfaces of the cutting position of the workpiece. An apparatus can be provided.

また、上記制御部は、レーザ光の集光領域が振動するように第１の移動手段を制御し、加工対象物の切断予定位置に沿ってレーザ光を照射して、切断予定位置に沿った方向から見て少なくとも第２の改質領域に対して厚み方向に連続する第４の改質領域を形成する第４の走査をさらに行うことが好ましい。   In addition, the control unit controls the first moving unit so that the condensing region of the laser beam vibrates, irradiates the laser beam along the planned cutting position of the workpiece, and follows the planned cutting position. It is preferable to further perform a fourth scan for forming a fourth modified region continuous in the thickness direction with respect to at least the second modified region as viewed from the direction.

この構成によれば、制御部は、レーザ光の集光領域が振動するように第１の移動手段を制御し、加工対象物の切断予定位置に沿ってレーザ光を照射する第４の走査を行う。これにより、切断予定位置に沿った方向から見て少なくとも第２の改質領域に対して厚み方向に連続する第４の改質領域が形成される。したがって、レーザ加工時間は、第４の走査を行う分延びてしまうが、加工対象物を切断しようとする切断予定位置の厚み方向に第４の改質領域を形成することによって、より高密度に改質領域が形成され、外部応力を加えれば切断予定位置で容易に加工対象物を切断することができるレーザ照射装置を提供することができる。   According to this configuration, the control unit controls the first moving unit so that the condensing region of the laser beam vibrates, and performs the fourth scan for irradiating the laser beam along the planned cutting position of the workpiece. Do. As a result, a fourth modified region that is continuous in the thickness direction with respect to at least the second modified region as viewed from the direction along the planned cutting position is formed. Therefore, the laser processing time is extended by performing the fourth scan, but by forming the fourth modified region in the thickness direction of the planned cutting position where the processing target is to be cut, the laser processing time is further increased. If a modified region is formed and an external stress is applied, it is possible to provide a laser irradiation apparatus that can easily cut a workpiece at a planned cutting position.

本発明のレーザスクライブ方法は、上記発明のレーザ照射装置を用い、集光されたレーザ光を照射して、加工対象物が多光子吸収して形成される改質領域を加工対象物の切断予定位置に沿った厚み方向に形成するレーザスクライブ方法であって、レーザ光の光軸が加工対象物の切断予定位置の線上に位置するように第２の移動手段により集光手段と加工対象物とを相対的に位置決めする位置決め工程と、レーザ光の集光領域の端部が加工対象物のレーザ光の入射面に対して反対側の表面に掛かるように第１の移動手段により集光点の位置を調整する第１の調整工程と、第２の移動手段により加工対象物を相対移動させながら切断予定位置に沿ってレーザ光を照射して第１の改質領域を形成する第１の走査工程と、第２の移動手段による加工対象物の相対移動に対応して第１の移動手段によって集光領域を加工対象物の厚み方向に振動させながら、切断予定位置に沿ってレーザ光を照射して、切断予定位置に沿った方向から見て第１の走査工程で形成された第１の改質領域に厚み方向に連続するように第２の改質領域を形成する第２の走査工程とを備えることを特徴とする。   The laser scribing method of the present invention uses the laser irradiation apparatus of the present invention to irradiate a focused laser beam, and to cut the modified region formed by the multi-photon absorption of the processing object. A laser scribing method for forming in a thickness direction along the position, wherein the second moving means causes the light converging means and the processing object to be positioned so that the optical axis of the laser light is on the line of the planned cutting position of the processing object. Positioning step of relatively positioning the focusing point by the first moving means so that the end of the focusing region of the laser beam is placed on the surface opposite to the laser beam incident surface of the workpiece A first adjustment step for adjusting the position, and a first scan for forming a first modified region by irradiating a laser beam along the planned cutting position while relatively moving the workpiece by the second moving means Process and processing pair by second moving means Corresponding to the relative movement of the object, the first moving means oscillates the condensing region in the thickness direction of the object to be processed, and irradiates the laser beam along the planned cutting position, and from the direction along the planned cutting position. And a second scanning step of forming a second modified region so as to be continuous with the first modified region formed in the first scanning step in the thickness direction.

この方法によれば、位置決め工程では、第２の移動手段により集光手段に対して加工対象物を相対的に移動して、レーザ光の光軸が加工対象物の切断予定位置の線上に位置するように位置決めする。第１の調整工程では、第１の移動手段によりレーザ光の集光領域の端部が加工対象物のレーザ光の入射面に対して反対側の表面に掛かるように集光点の位置を設定する。第１の走査工程では、第２の移動手段により加工対象物を相対移動させながら切断予定位置に沿ってレーザ光を照射して第１の改質領域を形成する。これにより、レーザ光の入射面に対して反対側の表面に沿って第１の改質領域が形成される。第２の走査工程では、第１の移動手段によって集光領域を加工対象物の厚み方向に振動させながら、切断予定位置に沿ってレーザ光を照射することにより、切断予定位置に沿った方向から見て第１の改質領域に厚み方向に連続するように第２の改質領域を形成する。したがって、切断予定位置に沿って加工対象物の厚み方向にレーザ光の集光点の位置を順次ずらしながらレーザ光を照射して、厚み方向に連続する改質領域を形成する場合に比べて、第２の走査工程では、第１の改質領域に連続すると共に厚み方向に振動した状態の第２の改質領域が形成されるので、厚み方向に連続する改質領域を形成するレーザ光の走査の回数を低減することができる。そして、第１の改質領域を起点として第２の改質領域が切断されるように加工対象物に外部から応力を加えれば、加工対象物を切断予定位置で切断することができる。すなわち、レーザ加工時間が短縮され、高い生産性で加工対象物のスクライブが可能なレーザスクライブ方法を提供することができる。   According to this method, in the positioning step, the processing object is moved relative to the light collecting means by the second moving means, and the optical axis of the laser beam is positioned on the line of the planned cutting position of the processing object. Position to do. In the first adjustment step, the position of the condensing point is set by the first moving means so that the end of the condensing region of the laser light is placed on the surface opposite to the laser light incident surface of the workpiece. To do. In the first scanning step, the first modified region is formed by irradiating the laser beam along the planned cutting position while relatively moving the workpiece by the second moving means. Thus, the first modified region is formed along the surface opposite to the laser light incident surface. In the second scanning step, by irradiating the laser beam along the planned cutting position while vibrating the condensing region in the thickness direction of the object to be processed by the first moving unit, from the direction along the planned cutting position. As seen, the second modified region is formed in the first modified region so as to be continuous in the thickness direction. Therefore, compared with the case of irradiating laser light while sequentially shifting the position of the laser light condensing point in the thickness direction of the workpiece along the planned cutting position, to form a modified region continuous in the thickness direction, In the second scanning step, the second modified region that is continuous with the first modified region and oscillated in the thickness direction is formed. Therefore, the laser beam that forms the modified region continuous in the thickness direction is formed. The number of scans can be reduced. Then, if stress is applied to the workpiece from the outside so that the second modified region is cut starting from the first modified region, the workpiece can be cut at the planned cutting position. That is, it is possible to provide a laser scribing method capable of shortening the laser processing time and scribing the workpiece with high productivity.

また、上記レーザ光の集光領域の端部が加工対象物のレーザ光の入射面に掛かるように第１の移動手段により集光点の位置を調整する第２の調整工程と、第２の移動手段により加工対象物を相対移動させながら切断予定位置に沿ってレーザ光を照射して第３の改質領域を形成する第３の走査工程とをさらに備えることが好ましい。   A second adjustment step of adjusting the position of the condensing point by the first moving means so that the end of the condensing region of the laser light is placed on the laser light incident surface of the workpiece; It is preferable to further include a third scanning step of forming a third modified region by irradiating a laser beam along a planned cutting position while relatively moving the workpiece by the moving means.

この方法によれば、第２の調整工程では、第１の移動手段によりレーザ光の集光領域の端部が加工対象物のレーザ光の入射面に掛かるように集光点の位置を調整する。そして、第３の走査工程では、第２の移動手段により加工対象物を相対移動させながら切断予定位置に沿ってレーザ光を照射する。これにより、レーザ光の入射面に沿って第３の改質領域が形成される。すなわち、加工対象物の切断予定位置の表裏面に沿って改質領域が形成されるので、切断後に切断予定位置からずれた外形不良が発生することを低減して歩留まりよく且つ高い生産性で加工対象物を切断することができるレーザスクライブ方法を提供することができる。   According to this method, in the second adjustment step, the position of the condensing point is adjusted by the first moving unit so that the end of the condensing region of the laser light is applied to the laser light incident surface of the workpiece. . In the third scanning step, the laser beam is irradiated along the planned cutting position while the workpiece is relatively moved by the second moving means. As a result, a third modified region is formed along the laser light incident surface. In other words, since the modified regions are formed along the front and back surfaces of the cutting target position of the workpiece, it is possible to reduce the occurrence of an external defect that is deviated from the cutting target position after cutting, and to achieve high yield and high productivity. A laser scribing method capable of cutting an object can be provided.

また、上記第２の移動手段による加工対象物の相対移動に対応して第１の移動手段によって集光領域を厚み方向に振動させながら、切断予定位置に沿ってレーザ光を照射して、切断予定位置に沿った方向から見て少なくとも第２の改質領域に対して厚み方向に連続する第４の改質領域を形成する第４の走査工程をさらに備えることが好ましい。   Further, in response to the relative movement of the object to be processed by the second moving means, the first moving means vibrates the condensing region in the thickness direction, and irradiates the laser beam along the planned cutting position to cut. It is preferable to further include a fourth scanning step of forming a fourth modified region that is continuous in the thickness direction with respect to at least the second modified region as viewed from the direction along the planned position.

この方法によれば、第４の走査工程では、第２の走査工程と同様に第１の移動手段によって集光領域を厚み方向に振動させながらレーザ光を照射して、切断予定位置に沿った方向から見て少なくとも第２の改質領域に対して厚み方向に連続する第４の改質領域を形成する。したがって、レーザ加工時間は、第４の走査工程を行う分延びてしまうが、加工対象物を切断しようとする切断予定位置の厚み方向に第４の改質領域を形成することによって、より高密度に改質領域が形成され、外部応力を加えれば切断予定位置で容易に加工対象物を切断することができるレーザスクライブ方法を提供することができる。この場合、第４の改質領域は、加工対象物の厚み方向において第２の改質領域と重なる部分をできるだけ少なくすることが望ましいので、例えば、第２の改質領域に対して位相がずれた状態で第４の改質領域を形成してもよい。   According to this method, in the fourth scanning step, laser light is irradiated while vibrating the condensing region in the thickness direction by the first moving means in the same manner as in the second scanning step, and along the planned cutting position. A fourth modified region that is continuous in the thickness direction with respect to at least the second modified region as viewed from the direction is formed. Therefore, although the laser processing time is extended by performing the fourth scanning step, the laser processing time is increased by forming the fourth modified region in the thickness direction of the planned cutting position where the workpiece is to be cut. Thus, a laser scribing method can be provided in which a modified region is formed and an object to be cut can be easily cut at an intended cutting position by applying external stress. In this case, since it is desirable that the fourth modified region has as few portions as possible to overlap the second modified region in the thickness direction of the workpiece, for example, the phase is shifted from the second modified region. The fourth modified region may be formed in a state in which it has been removed.

本発明の実施形態は、液晶表示装置を構成する液晶表示パネルを製造する工程において、液晶表示パネルが区画形成されたマザー基板を切断する工程で用いられるレーザ照射装置と、このレーザ照射装置を用いたレーザスクライブ方法を例に説明する。   An embodiment of the present invention uses a laser irradiation device used in a step of cutting a mother substrate on which a liquid crystal display panel is partitioned in a step of manufacturing a liquid crystal display panel constituting a liquid crystal display device, and uses this laser irradiation device. The laser scribing method used will be described as an example.

（液晶表示パネル）
まず、液晶表示パネルについて説明する。図１は、液晶表示パネルの構造を示す概略図である。同図（ａ）は概略正面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線で切った概略断面図である。 (LCD panel)
First, the liquid crystal display panel will be described. FIG. 1 is a schematic view showing the structure of a liquid crystal display panel. The figure (a) is a schematic front view, The figure (b) is the schematic sectional drawing cut | disconnected by the AA line of the figure (a).

図１（ａ）および（ｂ）に示すように、液晶表示パネル１０は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子３を有する素子基板１と、対向電極６を有する対向基板２と、シール材４によって接着された両基板１，２の隙間に充填された液晶５とを備えている。素子基板１は対向基板２より一回り大きく額縁状に張り出した状態となっている。   As shown in FIGS. 1A and 1B, a liquid crystal display panel 10 is bonded to an element substrate 1 having a TFT (Thin Film Transistor) element 3, a counter substrate 2 having a counter electrode 6, and a sealing material 4. And the liquid crystal 5 filled in the gap between the two substrates 1 and 2. The element substrate 1 protrudes in a frame shape that is slightly larger than the counter substrate 2.

素子基板１は、厚みおよそ１．２ｍｍの石英ガラス基板を用いており、その表面には画素を構成する画素電極（図示省略）と、３端子のうちの一つが画素電極に接続されたＴＦＴ素子３が形成されている。ＴＦＴ素子３の残りの２端子は、画素電極を囲んで互いに絶縁状態で格子状に配置されたデータ線（図示省略）と走査線（図示省略）とに接続されている。データ線は、Ｙ軸方向に引き出されて端子部１ａにおいてデータ線駆動回路部９に接続されている。走査線は、Ｘ軸方向に引き出され、左右の額縁領域に形成された２つの走査線駆動回路部１３，１３に個々に接続されている。各データ線駆動回路部９および走査線駆動回路部１３の入力側配線は、端子部１ａに沿って配列した実装端子１１にそれぞれ接続されている。端子部１ａとは反対側の額縁領域には、２つの走査線駆動回路部１３，１３を繋ぐ配線１２が設けられている。   The element substrate 1 uses a quartz glass substrate having a thickness of about 1.2 mm, and on its surface, a pixel electrode (not shown) constituting a pixel and a TFT element in which one of three terminals is connected to the pixel electrode. 3 is formed. The remaining two terminals of the TFT element 3 are connected to a data line (not shown) and a scanning line (not shown) which are arranged in a grid pattern so as to surround the pixel electrode and are insulated from each other. The data line is drawn in the Y-axis direction and connected to the data line driving circuit unit 9 at the terminal unit 1a. The scanning lines are drawn out in the X-axis direction and are individually connected to two scanning line drive circuit units 13 and 13 formed in the left and right frame regions. The input side wirings of the data line driving circuit unit 9 and the scanning line driving circuit unit 13 are connected to the mounting terminals 11 arranged along the terminal unit 1a. In the frame region opposite to the terminal portion 1a, a wiring 12 that connects the two scanning line driving circuit portions 13 and 13 is provided.

対向基板２は、厚みおよそ１．０ｍｍの透明なガラス基板を用いており、共通電極としての対向電極６が設けられている。対向電極６は、対向基板２の四隅に設けられた上下導通部１４を介して素子基板１側に設けられた配線と導通しており、当該配線も端子部１ａに設けられた実装端子１１に接続されている。   The counter substrate 2 is a transparent glass substrate having a thickness of approximately 1.0 mm, and is provided with a counter electrode 6 as a common electrode. The counter electrode 6 is electrically connected to the wiring provided on the element substrate 1 side through the vertical conduction parts 14 provided at the four corners of the counter substrate 2, and the wiring is also connected to the mounting terminal 11 provided in the terminal part 1a. It is connected.

液晶５に面する素子基板１の表面および対向基板２の表面には、それぞれ配向膜７，８が形成されている。   Alignment films 7 and 8 are respectively formed on the surface of the element substrate 1 facing the liquid crystal 5 and the surface of the counter substrate 2.

液晶表示パネル１０は、外部駆動回路と電気的に繋がる中継基板が実装端子１１に接続される。そして、外部駆動回路からの入力信号が各データ線駆動回路部９および走査線駆動回路部１３に入力されることにより、ＴＦＴ素子３が画素電極ごとにスイッチングされ、画素電極と対向電極６との間に駆動電圧が印加されて表示が行われる。   In the liquid crystal display panel 10, a relay substrate that is electrically connected to an external drive circuit is connected to the mounting terminal 11. An input signal from the external drive circuit is input to each data line drive circuit unit 9 and the scan line drive circuit unit 13, whereby the TFT element 3 is switched for each pixel electrode, and the pixel electrode and the counter electrode 6 are switched. In the meantime, a drive voltage is applied to display.

尚、図１には図示省略したが、液晶表示パネル１０の表裏面には、それぞれ入出射する光を偏向する偏光板が設けられる。   Although not shown in FIG. 1, polarizing plates for deflecting incoming and outgoing light are provided on the front and back surfaces of the liquid crystal display panel 10, respectively.

図２は、液晶表示パネルが区画形成されたマザー基板を示す概略図である。同図（ａ）は概略平面図、同図（ｂ）は、同図（ａ）のＢ−Ｂ線で切った概略断面図である。   FIG. 2 is a schematic view showing a mother substrate on which a liquid crystal display panel is partitioned. FIG. 4A is a schematic plan view, and FIG. 4B is a schematic cross-sectional view taken along the line BB in FIG.

図２（ａ）に示すように、１つの液晶表示パネル１０に相当する素子基板１がマザー基板としてのウェハ状の基板Ｗに複数区画形成されている。そして、図２（ｂ）に示すように、対向基板２が個々に区画形成された素子基板１と接着されている。１つの液晶表示パネル１０は、区画領域Ｄｘ，Ｄｙに沿った切断予定位置を切断して、基板Ｗから取り出される。この場合、基板Ｗは、厚み１．２ｍｍ、直径１２インチの石英ガラス基板であり、２００個分の液晶表示パネル１０が区画形成されている。   As shown in FIG. 2A, a plurality of element substrates 1 corresponding to one liquid crystal display panel 10 are formed on a wafer-like substrate W as a mother substrate. Then, as shown in FIG. 2B, the counter substrate 2 is bonded to the element substrate 1 which is partitioned and formed individually. One liquid crystal display panel 10 is taken out from the substrate W by cutting the planned cutting positions along the partition regions Dx and Dy. In this case, the substrate W is a quartz glass substrate having a thickness of 1.2 mm and a diameter of 12 inches, and 200 liquid crystal display panels 10 are partitioned and formed.

尚、本実施形態では、基板Ｗに個々の対向基板２を接着した形態であるが、ウェハ状の基板内に対向基板２が複数区画形成された他のマザー基板と基板Ｗとを接着し、相方のマザー基板を切断して液晶表示パネル１０を取り出すようにしてもよい。   In this embodiment, each counter substrate 2 is bonded to the substrate W. However, another mother substrate in which a plurality of counter substrates 2 are formed in a wafer-like substrate is bonded to the substrate W. The liquid crystal display panel 10 may be taken out by cutting the opposite mother substrate.

（レーザ照射装置）
次に、本発明を適用したレーザ照射装置について説明する。図３は、レーザ照射装置の構成を示す概略図である。 (Laser irradiation device)
Next, a laser irradiation apparatus to which the present invention is applied will be described. FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the laser irradiation apparatus.

図３に示すように、レーザ照射装置１００は、レーザ光を出射するレーザ光源１０１と、出射されたレーザ光を反射するダイクロイックミラー１０２と、反射したレーザ光を集光する集光手段としての集光レンズ１０３とを備えている。また、加工対象物としての基板Ｗを載置するステージ１０５と、集光レンズ１０３に対してステージ１０５をレーザ光の光軸１０１ａと略直交する平面内で相対的に移動可能な第２の移動手段としてのＸ軸スライド部１０８およびＹ軸スライド部１０６とを備えている。また、ステージ１０５に載置された基板Ｗに対して集光レンズ１０３を相対的に移動させてレーザ光の集光領域の位置を基板Ｗの厚み方向で可変可能な第１の移動手段としてのＺ軸スライド機構１０４を備えている。さらには、ダイクロイックミラー１０２を挟んで集光レンズ１０３と反対側に位置する撮像装置１１０を備えている。   As shown in FIG. 3, the laser irradiation apparatus 100 includes a laser light source 101 that emits laser light, a dichroic mirror 102 that reflects the emitted laser light, and a collection unit that collects the reflected laser light. And an optical lens 103. Further, a stage 105 on which a substrate W as a processing target is placed, and a second movement that can move the stage 105 relative to the condensing lens 103 in a plane substantially orthogonal to the optical axis 101a of the laser beam. An X-axis slide part 108 and a Y-axis slide part 106 are provided as means. Further, as a first moving means that can move the condensing lens 103 relative to the substrate W placed on the stage 105 to change the position of the condensing region of the laser light in the thickness direction of the substrate W. A Z-axis slide mechanism 104 is provided. Furthermore, an imaging device 110 is provided that is located on the opposite side of the condenser lens 103 with the dichroic mirror 102 interposed therebetween.

レーザ照射装置１００は、上記各構成を制御する制御部としてのメインコンピュータ１２０を備えている。メインコンピュータ１２０には、ＣＰＵや各種メモリーの他に撮像装置１１０が撮像した画像情報を処理する画像処理部１２４を有している。撮像装置１１０は、同軸落射型光源とＣＣＤ（固体撮像素子）が組み込まれたものである。同軸落射型光源から出射した可視光は、集光レンズ１０３を透過して焦点を結ぶ。   The laser irradiation apparatus 100 includes a main computer 120 as a control unit that controls each of the above components. In addition to the CPU and various memories, the main computer 120 includes an image processing unit 124 that processes image information captured by the imaging device 110. The imaging device 110 incorporates a coaxial incident light source and a CCD (solid-state imaging device). Visible light emitted from the coaxial incident light source passes through the condenser lens 103 and is focused.

また、メインコンピュータ１２０には、レーザ加工の際に用いられる各種加工条件のデータを入力する入力部１２５とレーザ加工時の各種情報を表示する表示部１２６が接続されている。そして、レーザ光源１０１の出力やパルス幅、パルス周期を制御するレーザ制御部１２１と、Ｚ軸スライド機構１０４を駆動して集光レンズ１０３のＺ軸方向の位置や振動速度および振幅を制御するレンズ制御部１２２とが接続されている。さらに、Ｘ軸スライド部１０８とＹ軸スライド部１０６をそれぞれレール１０７，１０９に沿って移動させるサーボモータ（図示省略）を駆動するステージ制御部１２３が接続されている。   The main computer 120 is connected to an input unit 125 for inputting data of various processing conditions used during laser processing and a display unit 126 for displaying various information during laser processing. A laser controller 121 that controls the output, pulse width, and pulse period of the laser light source 101 and a lens that drives the Z-axis slide mechanism 104 to control the position, vibration speed, and amplitude of the condenser lens 103 in the Z-axis direction. A control unit 122 is connected. Further, a stage control unit 123 is connected to drive a servo motor (not shown) that moves the X-axis slide unit 108 and the Y-axis slide unit 106 along the rails 107 and 109, respectively.

集光レンズ１０３をＺ軸方向に移動させるＺ軸スライド機構１０４には、移動距離を検出可能な位置センサが内蔵されており、レンズ制御部１２２は、この位置センサの出力を検出して集光レンズ１０３のＺ軸方向の位置を制御可能となっている。したがって、撮像装置１１０の同軸落射型光源から出射した可視光の焦点が基板Ｗの表面と合うように集光レンズ１０３をＺ軸方向に移動させれば、基板Ｗの厚みを計測することが可能である。   The Z-axis slide mechanism 104 that moves the condensing lens 103 in the Z-axis direction has a built-in position sensor capable of detecting the moving distance, and the lens control unit 122 detects the output of the position sensor and collects the light. The position of the lens 103 in the Z-axis direction can be controlled. Therefore, the thickness of the substrate W can be measured by moving the condensing lens 103 in the Z-axis direction so that the focus of the visible light emitted from the coaxial incident light source of the imaging device 110 is aligned with the surface of the substrate W. It is.

レーザ光源１０１は、例えばチタンサファイアを固体光源とするレーザ光をフェムト秒のパルス幅で出射するいわゆるフェムト秒レーザである。この場合、レーザ光は、波長分散特性を有しており、中心波長が８００ｎｍであり、その半値幅はおよそ１０ｎｍである。またパルス幅はおよそ３００ｆｓ（フェムト秒）、パルス周期は１ｋＨｚ、出力はおよそ７００ｍＷである。   The laser light source 101 is a so-called femtosecond laser that emits laser light having, for example, titanium sapphire as a solid light source with a femtosecond pulse width. In this case, the laser beam has wavelength dispersion characteristics, the center wavelength is 800 nm, and the half width is about 10 nm. The pulse width is about 300 fs (femtosecond), the pulse period is 1 kHz, and the output is about 700 mW.

集光レンズ１０３は、この場合、倍率が１００倍、開口数（ＮＡ）が０．８、ＷＤ（Working Distance）が３ｍｍの対物レンズである。集光レンズ１０３はＺ軸スライド機構１０４から延びたスライドアーム１０４ａによって支持されている。   In this case, the condensing lens 103 is an objective lens having a magnification of 100 times, a numerical aperture (NA) of 0.8, and a WD (Working Distance) of 3 mm. The condenser lens 103 is supported by a slide arm 104 a extending from the Z-axis slide mechanism 104.

尚、本実施形態では、ステージ１０５は、Ｙ軸スライド部１０６に支持されているが、Ｘ軸スライド部１０８とＹ軸スライド部１０６との位置関係を逆転させてＸ軸スライド部１０８に支持される形態としてもよい。また、ステージ１０５をθテーブルを介してＹ軸スライド部１０６に支持することが好ましい。これによれば、基板Ｗを光軸１０１ａに対してより垂直な状態とすることが可能である。   In this embodiment, the stage 105 is supported by the Y-axis slide unit 106, but is supported by the X-axis slide unit 108 by reversing the positional relationship between the X-axis slide unit 108 and the Y-axis slide unit 106. It is good also as a form. Further, it is preferable to support the stage 105 on the Y-axis slide unit 106 via a θ table. According to this, it is possible to make the substrate W more perpendicular to the optical axis 101a.

図４は、レーザ光の集光領域の位置を加工対象物の厚み方向で可変した状態を示す概略断面図である。同図（ａ）はレーザ光の集光領域の端部がレーザ光の入射面Ｗａと反対側の表面Ｗｂに掛かるように位置決めされた状態を示す概略断面図、同図（ｂ）はレーザ光の集光領域が入射面Ｗａに徐々に近づいた状態を示す概略断面図である。   FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the position of the laser beam condensing region is varied in the thickness direction of the workpiece. FIG. 6A is a schematic cross-sectional view showing a state in which the end of the laser light condensing region is positioned so as to be on the surface Wb opposite to the laser light incident surface Wa, and FIG. It is a schematic sectional drawing which shows the state from which the condensing area | region gradually approached the entrance plane Wa.

図４（ａ）に示すように、集光レンズ１０３により集光されたレーザ光１１３は、波長分散特性を有しているため、屈折率がおよそ１．４６の基板Ｗに入射すると、短波長側のレーザ光１１４から長波長側のレーザ光１１５までその集光点が光軸１０１ａ上でずれた集光領域１１６に集光される。集光領域１１６は、いわゆる軸上色収差を有している。この場合、集光領域１１６の長波長側のレーザ光１１５の集光点が表面Ｗｂに近接しているので、短波長側のレーザ光１１４と長波長側のレーザ光１１５との光路差が最も大きくなっている。すなわち、基板Ｗの厚み方向における集光領域１１６の幅が最大となっている。   As shown in FIG. 4A, the laser beam 113 condensed by the condensing lens 103 has a wavelength dispersion characteristic. Therefore, when the laser beam 113 is incident on the substrate W having a refractive index of about 1.46, a short wavelength is obtained. The condensing points from the laser beam 114 on the side to the laser beam 115 on the long wavelength side are focused on a condensing region 116 shifted on the optical axis 101a. The condensing region 116 has a so-called axial chromatic aberration. In this case, since the condensing point of the laser light 115 on the long wavelength side of the condensing region 116 is close to the surface Wb, the optical path difference between the laser light 114 on the short wavelength side and the laser light 115 on the long wavelength side is the largest. It is getting bigger. That is, the width of the light collection region 116 in the thickness direction of the substrate W is the maximum.

図４（ｂ）に示すように、集光領域１１６の位置を入射面Ｗａ側に近づくように、Ｚ軸スライド機構１０４を駆動して集光レンズ１０３をＺ軸方向に移動させてゆくと、短波長側のレーザ光１１４と長波長側のレーザ光１１５との光路差が次第に小さくなってゆく。したがって、基板Ｗの厚み方向における幅が徐々に小さくなった集光領域１１７から集光領域１１８へと変化する。当然ながら、集光領域が入射面Ｗａの近傍から表面Ｗｂに近づくようにＺ軸スライド機構１０４を駆動して集光レンズ１０３をＺ軸方向に移動させてゆくと、集光領域１１８から集光領域１１６へと基板Ｗの厚み方向における幅が徐々に大きくなる。   As shown in FIG. 4B, when the condensing lens 103 is moved in the Z-axis direction by driving the Z-axis slide mechanism 104 so that the position of the condensing region 116 approaches the incident surface Wa side, The optical path difference between the laser light 114 on the short wavelength side and the laser light 115 on the long wavelength side is gradually reduced. Accordingly, the width of the substrate W in the thickness direction gradually changes from the condensing region 117 where the width is gradually reduced to the condensing region 118. Of course, when the Z-axis slide mechanism 104 is driven so that the condensing region approaches the surface Wb from the vicinity of the incident surface Wa and the condensing lens 103 is moved in the Z-axis direction, the condensing region 118 collects light. The width in the thickness direction of the substrate W gradually increases toward the region 116.

尚、レーザ光源１０１として波長分散特性が小さい、すなわち半値幅が非常に狭く、且つ集光レンズ１０３の色収差が小さいあるいは補正されたものを用いれば、基板Ｗの厚み方向における集光点の位置によって集光領域の幅が変化する変化量を抑えることは可能である。   If a laser light source 101 having a small wavelength dispersion characteristic, that is, a half-width is very narrow and a chromatic aberration of the condensing lens 103 is small or corrected, the position of the condensing point in the thickness direction of the substrate W is used. It is possible to suppress the amount of change in which the width of the light collection region changes.

ここで多光子吸収による改質領域の形成について説明する。加工対象物が透明な材料であっても、材料の吸収のバンドギャップＥｇよりも光子のエネルギーｈνが非常に大きいと吸収が生じる。これを多光子吸収と言い、レーザ光のパルス幅を極めて短くして、多光子吸収を加工対象物の内部に起こさせると、多光子吸収のエネルギーが熱エネルギーに転化せずに、イオン価数変化、結晶化または分極配向等の永続的な構造変化が誘起されて屈折率変化領域が形成される。本実施形態では、この屈折率変化領域を改質領域と呼ぶ。   Here, the formation of the modified region by multiphoton absorption will be described. Even if the object to be processed is a transparent material, absorption occurs when the photon energy hν is much larger than the absorption band gap Eg of the material. This is called multiphoton absorption. When the pulse width of the laser beam is made extremely short and multiphoton absorption is caused to occur inside the workpiece, the energy of the multiphoton absorption is not converted into thermal energy, and the ionic valence. Permanent structural changes such as change, crystallization or polarization orientation are induced to form a refractive index change region. In the present embodiment, this refractive index change region is called a modified region.

このようなレーザ光１１３の基板Ｗに対する照射特性を基に、レーザ照射装置１００のメインコンピュータ１２０は、レーザ光１１３の集光領域の端部が、レーザ光１１３の入射面Ｗａと反対側の表面Ｗｂに掛かるようにＺ軸スライド機構１０４により集光レンズ１０３の位置を設定して、基板Ｗの区画領域Ｄｘ，Ｄｙに沿った切断予定位置に沿ってレーザ光１１３を照射する第１の走査を行う。また、Ｚ軸スライド機構１０４によりレーザ光１１３の集光領域を振動させながら基板Ｗの切断予定位置に沿ってレーザ光１１３を照射して、切断予定位置に沿った方向から見て第１の走査によって基板Ｗが多光子吸収して形成された第１の改質領域に連続する第２の改質領域を形成する第２の走査を行う。また、レーザ光１１３の集光領域の端部が、レーザ光１１３の入射面Ｗａに掛かるようにＺ軸スライド機構１０４により集光レンズ１０３の位置を設定して、基板Ｗの区画領域Ｄｘ，Ｄｙに沿った切断予定位置に沿ってレーザ光１１３を照射して、第２の改質領域に厚み方向に連続する第３の改質領域を形成する第３の走査を行う。さらに、Ｚ軸スライド機構１０４によりレーザ光１１３の集光領域を振動させながら基板Ｗの切断予定位置に沿ってレーザ光１１３を照射して、切断予定位置に沿った方向から見て少なくとも第２の改質領域に対して厚み方向に連続する第４の改質領域を形成する第４の走査を行う。   Based on the irradiation characteristics of the laser beam 113 with respect to the substrate W, the main computer 120 of the laser irradiation apparatus 100 is configured such that the end of the condensing region of the laser beam 113 is the surface opposite to the incident surface Wa of the laser beam 113. The position of the condensing lens 103 is set by the Z-axis slide mechanism 104 so as to be applied to Wb, and the first scanning is performed to irradiate the laser beam 113 along the planned cutting positions along the partition areas Dx and Dy of the substrate W. Do. Further, the first scanning is performed by irradiating the laser beam 113 along the planned cutting position of the substrate W while vibrating the condensing region of the laser beam 113 by the Z-axis slide mechanism 104 and viewing from the direction along the planned cutting position. As a result, a second scan is performed to form a second modified region continuous with the first modified region formed by the substrate W absorbing multiphotons. Further, the position of the condensing lens 103 is set by the Z-axis slide mechanism 104 so that the end of the condensing region of the laser beam 113 is placed on the incident surface Wa of the laser beam 113, and the partitioned regions Dx and Dy of the substrate W are set. A third scan is performed to irradiate the laser beam 113 along the planned cutting position along the line to form a third modified region continuous in the thickness direction in the second modified region. Furthermore, the laser beam 113 is irradiated along the planned cutting position of the substrate W while vibrating the condensing region of the laser beam 113 by the Z-axis slide mechanism 104, and at least the second is seen from the direction along the planned cutting position. A fourth scan is performed to form a fourth modified region continuous in the thickness direction with respect to the modified region.

このようなレーザ照射装置１００によれば、基板Ｗの厚み方向にレーザ光１１３の集光点の位置を順次ずらしてレーザ光を照射して、切断予定位置に沿って厚み方向に連続する改質領域を形成する場合に比べて、レーザ光１１３の集光領域を振動させた状態で第２の改質領域を形成するので、厚み方向に連続する改質領域を形成するレーザ光１１３の走査の回数を減らすことが可能である。また、基板Ｗの切断予定位置の表裏面に沿って第１の改質領域と第３の改質領域を形成するので、外部応力を加えて基板Ｗを切断する際に、第１の改質領域あるいは第３の改質領域を起点として切断される。よって、破断面に外形不良が生じることを低減することが可能である。   According to such a laser irradiation apparatus 100, the laser beam is irradiated by sequentially shifting the position of the condensing point of the laser beam 113 in the thickness direction of the substrate W, and the modification is continuously performed in the thickness direction along the planned cutting position. Compared with the case where the region is formed, the second modified region is formed with the condensing region of the laser beam 113 being oscillated. Therefore, the scanning of the laser beam 113 that forms the modified region continuous in the thickness direction is performed. It is possible to reduce the number of times. In addition, since the first modified region and the third modified region are formed along the front and back surfaces of the planned cutting position of the substrate W, when the substrate W is cut by applying external stress, the first modified region is formed. Cutting is performed starting from the region or the third modified region. Therefore, it is possible to reduce the occurrence of external defects on the fracture surface.

尚、切断予定位置の厚み方向に改質領域が連続して形成することができれば、必ずしも第３または第４の走査、第３および第４の走査を行わなくてもよい。   If the modified region can be continuously formed in the thickness direction of the planned cutting position, the third or fourth scan, and the third and fourth scans are not necessarily performed.

（レーザスクライブ方法）
次に本発明を適用したレーザスクライブ方法について説明する。図５は、レーザスクライブ方法を示すフローチャートである。 (Laser scribing method)
Next, a laser scribing method to which the present invention is applied will be described. FIG. 5 is a flowchart showing a laser scribing method.

図５に示すように、本実施形態のレーザスクライブ方法は、レーザ照射装置１００を用い、集光レンズ１０３とステージ１０５に載置された基板Ｗとを相対的に位置決めする位置決め工程（ステップＳ１）と、Ｚ軸スライド機構１０４によりレーザ光１１３の集光点の位置を調整する第１の調整工程（ステップＳ３）とを備えている。また、Ｘ軸スライド部１０８およびＹ軸スライド部１０６により基板Ｗを相対移動させながら切断予定位置に沿ってレーザ光１１３を照射して第１の改質領域を形成する第１の走査工程としての１次レーザスキャン工程（ステップＳ４）を備えている。そして、基板Ｗを相対移動させると共にＺ軸スライド機構１０４によって集光領域を基板Ｗの厚み方向に振動させながら、切断予定位置に沿ってレーザ光１１３を照射して、切断予定位置に沿った方向から見て１次レーザスキャン工程で形成された第１の改質領域に厚み方向に連続するように第２の改質領域を形成する第２の走査工程としての２次レーザスキャン工程（ステップＳ５）を備えている。また、レーザ光１１３の集光領域の端部が基板Ｗのレーザ光１１３の入射面Ｗａに掛かるようにＺ軸スライド機構１０４により集光点の位置を調整する第２の調整工程（ステップＳ６）を備えている。そして、基板Ｗを相対移動させながら切断予定位置に沿ってレーザ光１１３を照射して第３の改質領域を形成する第３の走査工程としての３次レーザスキャン工程（ステップＳ７）を備えている。さらに、基板Ｗを相対移動させると共にＺ軸スライド機構１０４によって集光領域を基板Ｗの厚み方向に振動させながら、切断予定位置に沿ってレーザ光１１３を照射して、切断予定位置に沿った方向から見て２次レーザスキャン工程で形成された第２の改質領域に対して厚み方向に連続するように第４の改質領域を形成する第４の走査工程としての４次レーザスキャン工程（ステップＳ８）を備えている。   As shown in FIG. 5, the laser scribing method of the present embodiment uses the laser irradiation apparatus 100 to relatively position the condenser lens 103 and the substrate W placed on the stage 105 (step S1). And a first adjustment step (step S3) in which the position of the condensing point of the laser beam 113 is adjusted by the Z-axis slide mechanism 104. Further, as a first scanning process of forming a first modified region by irradiating the laser beam 113 along the planned cutting position while relatively moving the substrate W by the X-axis slide portion 108 and the Y-axis slide portion 106. A primary laser scanning process (step S4) is provided. Then, while moving the substrate W relatively and vibrating the condensing region in the thickness direction of the substrate W by the Z-axis slide mechanism 104, the laser beam 113 is irradiated along the planned cutting position, and the direction along the planned cutting position. A secondary laser scanning step (step S5) as a second scanning step for forming the second modified region so as to be continuous with the first modified region formed in the primary laser scanning step in the thickness direction as viewed from the top. ). Further, a second adjustment step of adjusting the position of the condensing point by the Z-axis slide mechanism 104 so that the end of the condensing region of the laser beam 113 is placed on the incident surface Wa of the laser beam 113 of the substrate W (step S6). It has. A third laser scanning process (step S7) is provided as a third scanning process in which the third modified region is formed by irradiating the laser beam 113 along the planned cutting position while relatively moving the substrate W. Yes. Further, the substrate W is relatively moved and the condensing region is vibrated in the thickness direction of the substrate W by the Z-axis slide mechanism 104, and the laser beam 113 is irradiated along the planned cutting position. A fourth laser scanning step (fourth scanning step) for forming the fourth modified region so as to be continuous in the thickness direction with respect to the second modified region formed in the secondary laser scanning step as viewed from (4) Step S8) is provided.

図５のステップＳ１は、基板Ｗの位置決め工程である。ステップＳ１では、図２に示した基板Ｗを対向基板２側がステージ１０５の表面に接するように載置する。そして、区画領域ＤｘがＸ軸方向に平行となるように基板Ｗを位置決めする。また、ステージ制御部１２３は、レーザ光１１３の光軸１０１ａが基板Ｗの任意の区画領域Ｄｘ，Ｄｙの切断予定位置の線上に位置するように、サーボモータを駆動しＸ軸スライド部１０８およびＹ軸スライド部１０６を移動させる。この場合、ウェハ状の基板Ｗには、位置決め用のアライメントマークが形成されており、撮像装置１１０によってこのアライメントマークを認識し、画像処理部１２４に取り込んだ画像データに基づいて座標を演算することにより、基板Ｗを位置決めする。そして、ステップＳ２へ進む。   Step S1 in FIG. 5 is a step of positioning the substrate W. In step S 1, the substrate W shown in FIG. 2 is placed so that the counter substrate 2 side is in contact with the surface of the stage 105. Then, the substrate W is positioned so that the partition region Dx is parallel to the X-axis direction. Further, the stage control unit 123 drives the servo motor so that the optical axis 101a of the laser beam 113 is positioned on the line of the planned cutting position of the arbitrary divided regions Dx and Dy of the substrate W, and the X-axis slide unit 108 and the Y-axis slide unit 108 are driven. The shaft slide part 106 is moved. In this case, an alignment mark for positioning is formed on the wafer-like substrate W, the alignment mark is recognized by the imaging device 110, and coordinates are calculated based on the image data captured by the image processing unit 124. Thus, the substrate W is positioned. Then, the process proceeds to step S2.

図５のステップＳ２は、基板Ｗの厚みを計測する工程である。ステップＳ２では、オペレータは、メインコンピュータ１２０を操作して、基板Ｗの厚み測定を実施する。撮像装置１１０が捉えた映像を表示部１２６に表示させ、基板Ｗのレーザ光の入射面Ｗａ（図４参照）と、もう一方の反対側の表面Ｗｂ（図４参照）とに撮像装置１１０から出射される可視光の焦点を合わせる動作を行わせることにより、メインコンピュータ１２０は、Ｚ軸スライド機構１０４の位置センサの出力から基板Ｗの厚みを演算する。演算結果は、メインコンピュータ１２０の記憶部にＺ軸方向の座標として記憶される。そして、ステップＳ３に進む。   Step S2 in FIG. 5 is a step of measuring the thickness of the substrate W. In step S <b> 2, the operator operates the main computer 120 to measure the thickness of the substrate W. The image captured by the imaging device 110 is displayed on the display unit 126, and the laser beam incident surface Wa (see FIG. 4) and the other surface Wb (see FIG. 4) on the other side of the substrate W from the imaging device 110. The main computer 120 calculates the thickness of the substrate W from the output of the position sensor of the Z-axis slide mechanism 104 by performing the operation of focusing the emitted visible light. The calculation result is stored in the storage unit of the main computer 120 as coordinates in the Z-axis direction. Then, the process proceeds to step S3.

図５のステップＳ３は、レーザ光１１３の集光点の位置を調整する第１の調整工程である。ステップＳ３では、撮像装置１１０が捉えた可視光の焦点と集光領域１１６とのＺ軸方向の位置関係をあらかじめレーザ照射する予備試験の結果から求めておき、データとして入力しておく。このデータとステップＳ２で求められた基板Ｗの厚みデータ（Ｚ軸方向の座標）とに基づいて、ステップＳ３では、図４（ａ）に示すように、レンズ制御部１２２は、Ｚ軸スライド機構１０４を駆動して集光領域１１６の端部が基板Ｗのレーザ光１１３の入射面Ｗａと反対側の表面Ｗｂに掛かるように集光レンズ１０３をＺ軸方向に移動させる。そして、ステップＳ４へ進む。   Step S3 in FIG. 5 is a first adjustment step of adjusting the position of the condensing point of the laser beam 113. In step S3, the positional relationship in the Z-axis direction between the focal point of the visible light captured by the imaging device 110 and the condensing region 116 is obtained in advance from the result of a preliminary test for laser irradiation and input as data. Based on this data and the thickness data (coordinates in the Z-axis direction) of the substrate W obtained in step S2, in step S3, as shown in FIG. 104 is driven, and the condensing lens 103 is moved in the Z-axis direction so that the end of the condensing region 116 is applied to the surface Wb of the substrate W opposite to the incident surface Wa of the laser light 113. Then, the process proceeds to step S4.

図５のステップＳ４は、１次レーザスキャン工程である。図６は、第１の改質領域が形成された状態を示す概略断面図である。ステップＳ４では、図６に示すように集光レンズ１０３に対して基板Ｗを相対移動させながら切断予定位置に沿ってレーザ光１１３を照射して第１の改質領域２１を形成する。この場合、図２に示すように基板Ｗには複数（２００個）の液晶表示パネル１０が区画形成されており、区画領域Ｄｘに対応してＸ軸方向に基板Ｗを横断するレーザスキャンを１９回行う。また、続いて区画領域Ｄｙに対応してＹ軸方向に基板Ｗを横断するレーザスキャンを１５回行う。当然、液晶表示パネル１０の基板Ｗにおける区画配置に対応して所定のピッチでＸ軸またはＹ軸方向にずらしながら各レーザスキャンを行う。切断予定位置は、あらかじめデータとして入力されているので、メインコンピュータ１２０は、このデータに基づいた制御信号をステージ制御部１２３に送る。ステージ制御部１２３は、制御信号に基づいてＸ軸スライド部１０８とＹ軸スライド部１０６とを移動させることにより、基板Ｗを集光レンズ１０３に対して相対移動させる。この場合、レーザ光１１３の照射に対応して基板Ｗを移動させる速度すなわちレーザースキャン速度は、およそ２０ｍｍ／秒である。したがって、Ｘ軸方向へ１９回およびＹ軸方向へ１５回のレーザスキャンに要する時間は、基板Ｗのウェハサイズが１２インチ（３００ｍｍ）のため、およそ９分である。この場合の集光領域１１６におけるピークパワー密度は、８×１０12Ｗ／ｃｍ2である。このようにして基板Ｗがレーザ光１１３を多光子吸収して形成された第１の改質領域２１の幅は、およそ２００〜３００μｍである。そして、ステップＳ５へ進む。 Step S4 in FIG. 5 is a primary laser scanning process. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the first modified region is formed. In step S4, the first modified region 21 is formed by irradiating the laser beam 113 along the planned cutting position while moving the substrate W relative to the condenser lens 103 as shown in FIG. In this case, as shown in FIG. 2, a plurality (200) of liquid crystal display panels 10 are partitioned on the substrate W, and a laser scan that crosses the substrate W in the X-axis direction corresponding to the partitioned region Dx is performed. Do it once. Subsequently, a laser scan is performed 15 times across the substrate W in the Y-axis direction corresponding to the partition region Dy. Naturally, each laser scan is performed while shifting in the X-axis or Y-axis direction at a predetermined pitch corresponding to the partition arrangement on the substrate W of the liquid crystal display panel 10. Since the scheduled cutting position is input as data in advance, the main computer 120 sends a control signal based on this data to the stage control unit 123. The stage control unit 123 moves the substrate W relative to the condenser lens 103 by moving the X-axis slide unit 108 and the Y-axis slide unit 106 based on the control signal. In this case, the speed at which the substrate W is moved corresponding to the irradiation of the laser beam 113, that is, the laser scanning speed is approximately 20 mm / second. Accordingly, the time required for the laser scanning 19 times in the X-axis direction and 15 times in the Y-axis direction is approximately 9 minutes because the wafer size of the substrate W is 12 inches (300 mm). In this case, the peak power density in the condensing region 116 is 8 × 10 12 W / cm 2 . Thus, the width of the first modified region 21 formed by the substrate W by multiphoton absorption of the laser beam 113 is approximately 200 to 300 μm. Then, the process proceeds to step S5.

図５のステップＳ５は、２次レーザスキャン工程である。図７は、第２の改質領域が形成された状態を示す概略断面図である。ステップＳ５では、先のステップＳ４と同様にして、メインコンピュータ１２０は、ステージ制御部１２３を制御してＸ軸スライド部１０８およびＹ軸スライド部１０６を駆動し区画領域Ｄｘ，Ｄｙの切断予定位置に対応してＸ軸方向へ１９回、Ｙ軸方向へ１５回のレーザスキャンを行う。また、これらのレーザスキャンに同期してＺ軸スライド機構１０４により集光レンズ１０３をＺ軸方向に振動させる。すなわち、レーザ光１１３の集光点が基板Ｗの厚み方向で振動し、集光領域１１７から集光領域１１８の間で変化する。そして、図７に示すように、切断予定位置に沿った方向（走査方向）から見て第１の改質領域２１に厚み方向で連続する第２の改質領域２２が形成される。この場合の第２の改質領域の振幅は、およそ７００〜８００μｍである。また、レンズ制御部１２２によって制御されたＺ軸スライド機構１０４の振動速度は、およそ１．５ｍｍ／秒である。したがって、ほぼ１秒間で１回の振動が行われ、レーザスキャン速度が２０ｍｍ／秒であるため、振動周期もほぼ２０ｍｍである。そして、ステップＳ６へ進む。   Step S5 in FIG. 5 is a secondary laser scanning process. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the second modified region is formed. In step S5, as in step S4, the main computer 120 controls the stage control unit 123 to drive the X-axis slide unit 108 and the Y-axis slide unit 106 so that the partition regions Dx and Dy are at the planned cutting positions. Correspondingly, laser scanning is performed 19 times in the X-axis direction and 15 times in the Y-axis direction. Further, the condenser lens 103 is vibrated in the Z-axis direction by the Z-axis slide mechanism 104 in synchronization with these laser scans. That is, the condensing point of the laser beam 113 vibrates in the thickness direction of the substrate W, and changes between the condensing region 117 and the condensing region 118. Then, as shown in FIG. 7, a second modified region 22 that is continuous in the thickness direction is formed in the first modified region 21 when viewed from the direction along the planned cutting position (scanning direction). In this case, the amplitude of the second modified region is approximately 700 to 800 μm. The vibration speed of the Z-axis slide mechanism 104 controlled by the lens control unit 122 is approximately 1.5 mm / second. Therefore, the vibration is performed once in approximately one second, and the laser scanning speed is 20 mm / second, so that the vibration period is also approximately 20 mm. Then, the process proceeds to step S6.

図５のステップＳ６は、レーザ光１１３の集光点の位置を調整する第２の調整工程である。ステップＳ６では、図４（ｂ）に示すように、レンズ制御部１２２は、Ｚ軸スライド機構１０４を駆動して集光領域１１８の端部が基板Ｗのレーザ光１１３の入射面Ｗａに掛かるように集光レンズ１０３をＺ軸方向に移動させる。そして、ステップＳ７へ進む。   Step S6 in FIG. 5 is a second adjustment process for adjusting the position of the condensing point of the laser beam 113. In step S <b> 6, as shown in FIG. 4B, the lens control unit 122 drives the Z-axis slide mechanism 104 so that the end of the condensing region 118 is applied to the incident surface Wa of the laser beam 113 of the substrate W. Then, the condenser lens 103 is moved in the Z-axis direction. Then, the process proceeds to step S7.

図５のステップＳ７は、３次レーザスキャン工程である。図８は、第３の改質領域が形成された状態を示す概略断面図である。ステップＳ７では、ステップＳ４と同様にして、メインコンピュータ１２０は、ステージ制御部１２３を制御してＸ軸スライド部１０８およびＹ軸スライド部１０６を駆動し区画領域Ｄｘ，Ｄｙの切断予定位置に対応してＸ軸方向へ１９回、Ｙ軸方向へ１５回のレーザスキャンを行う。これにより、図８に示すように基板Ｗの入射面Ｗａの切断予定位置に沿った厚み方向に、第２の改質領域２２の振幅の極大部分と重なった第３の改質領域２３が形成される。すなわち、走査方向から見て第２の改質領域２２に厚み方向で連続する第３の改質領域２３が形成される。この場合の第３の改質領域２３の幅は、集光領域が入射面Ｗａに近づくことによって小さくなるので、およそ５０μｍである。そして、ステップＳ８へ進む。   Step S7 in FIG. 5 is a tertiary laser scanning process. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the third modified region is formed. In step S7, as in step S4, the main computer 120 controls the stage control unit 123 to drive the X-axis slide unit 108 and the Y-axis slide unit 106 to correspond to the planned cutting positions of the partition areas Dx and Dy. The laser scan is performed 19 times in the X-axis direction and 15 times in the Y-axis direction. As a result, as shown in FIG. 8, the third modified region 23 that overlaps the maximum amplitude of the second modified region 22 is formed in the thickness direction along the planned cutting position of the incident surface Wa of the substrate W. Is done. That is, a third modified region 23 that is continuous in the thickness direction is formed in the second modified region 22 when viewed from the scanning direction. In this case, the width of the third modified region 23 is approximately 50 μm because the condensing region becomes smaller as it approaches the incident surface Wa. Then, the process proceeds to step S8.

図５のステップＳ８は、４次レーザスキャン工程である。図９は、第４の改質領域が形成された状態を示す概略断面図である。ステップＳ８では、ステップＳ５と同様にして、メインコンピュータ１２０は、ステージ制御部１２３を制御してＸ軸スライド部１０８およびＹ軸スライド部１０６を駆動し区画領域Ｄｘ，Ｄｙの切断予定位置に対応してＸ軸方向へ１９回、Ｙ軸方向へ１５回のレーザスキャンを行う。また、これらのレーザスキャンに同期してＺ軸スライド機構１０４により集光レンズ１０３をＺ軸方向に振動させる。この場合、先の２次レーザスキャン工程で形成された第２の改質領域２２に対して位相がずれるようにＺ軸スライド機構１０４による集光レンズ１０３の振動をレンズ制御部１２２が制御する。これにより図９にしめすように切断予定位置に沿った厚み方向において、各改質領域２１，２２，２３に一部で重なった第４の改質領域２４が形成される。尚、少なくとも第２の改質領域２２と第４の改質領域２４とが一部で重なっていれば、第１の改質領域２１と第３の改質領域２３とには、重ならなくてもよい。これによれば、第１の改質領域２１と第３の改質領域２３との間において、形成される改質領域の密度を高めることが可能である。すなわち、後のブレイク工程（ステップＳ９）での切断を容易にすることが可能となる。そして、ステップＳ９へ進む。   Step S8 in FIG. 5 is a quaternary laser scanning process. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a state where the fourth modified region is formed. In step S8, similarly to step S5, the main computer 120 controls the stage control unit 123 to drive the X-axis slide unit 108 and the Y-axis slide unit 106 to correspond to the planned cutting positions of the partition areas Dx and Dy. The laser scan is performed 19 times in the X-axis direction and 15 times in the Y-axis direction. Further, the condenser lens 103 is vibrated in the Z-axis direction by the Z-axis slide mechanism 104 in synchronization with these laser scans. In this case, the lens control unit 122 controls the vibration of the condensing lens 103 by the Z-axis slide mechanism 104 so that the phase is shifted with respect to the second modified region 22 formed in the previous secondary laser scanning process. As a result, as shown in FIG. 9, a fourth modified region 24 partially overlapping each modified region 21, 22, 23 is formed in the thickness direction along the planned cutting position. If at least the second modified region 22 and the fourth modified region 24 partially overlap, the first modified region 21 and the third modified region 23 do not overlap. May be. According to this, it is possible to increase the density of the modified region formed between the first modified region 21 and the third modified region 23. That is, it becomes possible to facilitate cutting in the subsequent break process (step S9). Then, the process proceeds to step S9.

図５のステップＳ９は、基板Ｗを切断予定位置で切断するブレイク工程である。図１０は、ブレイク方法を示す概略断面図である。同図（ａ）は外部応力の与え方を示す断面図、同図（ｂ）はブレイク後の断面図である。ステップＳ９では、例えば図１０（ａ）に示すように、ステップＳ４，ステップＳ５，ステップＳ７，ステップＳ８によって、基板Ｗの厚み方向に連続して形成された改質領域Ｒｃに対して、ＣまたはＤ方向に外部応力を加える。これにより基板Ｗは、図１０（ｂ）に示すように、改質領域Ｒｃで分断される。また、基板Ｗのレーザ光１１３の入射面Ｗａと表面Ｗｂすなわち表裏面の切断予定位置に沿った厚み方向に第１の改質領域２１、第３の改質領域２３が形成されているため、これを起点として切断が進み、破断面に外形不良が発生することを低減することができる。したがって、高い精度で切断が可能である。この場合の改質領域Ｒｃの幅（Ｚ軸方向に直交する方向の幅）は、およそ１０〜２０μｍである。   Step S9 in FIG. 5 is a breaking process for cutting the substrate W at the planned cutting position. FIG. 10 is a schematic sectional view showing a breaking method. FIG. 4A is a cross-sectional view showing how to apply external stress, and FIG. 4B is a cross-sectional view after breaking. In step S9, for example, as shown in FIG. 10A, the modified region Rc continuously formed in the thickness direction of the substrate W by step S4, step S5, step S7, and step S8 is changed to C or External stress is applied in the D direction. As a result, the substrate W is divided at the modified region Rc as shown in FIG. In addition, since the first modified region 21 and the third modified region 23 are formed in the thickness direction along the incident surface Wa and the front surface Wb of the substrate W, that is, the planned cutting positions of the front and back surfaces, It is possible to reduce the occurrence of the appearance defect on the fractured surface due to the cutting progressed from this point. Therefore, cutting with high accuracy is possible. In this case, the width of the modified region Rc (the width in the direction orthogonal to the Z-axis direction) is approximately 10 to 20 μm.

このようなレーザスクライブ方法は、基板Ｗの厚み方向にレーザ光１１３の集光点を順次ずらしてレーザ光１１３を照射し、厚み方向に連続する改質領域を形成する場合に比べて、第２の改質領域２２および第４の改質領域２４は、振動した状態で形成されるので、レーザスキャンの回数を低減することが可能である。また、基板Ｗの厚みが例えば６００μｍ程度に薄くなれば、３次レーザスキャン工程または４次レーザスキャン工程、あるいは３次および４次レーザスキャン工程を省いても、基板Ｗの切断を行うことが可能である。   Such a laser scribing method is the second method compared to the case where the condensing point of the laser beam 113 is sequentially shifted in the thickness direction of the substrate W and the laser beam 113 is irradiated to form a modified region continuous in the thickness direction. Since the modified region 22 and the fourth modified region 24 are formed in a vibrating state, the number of laser scans can be reduced. Further, if the thickness of the substrate W is reduced to, for example, about 600 μm, the substrate W can be cut even if the third laser scanning step, the fourth laser scanning step, or the third and fourth laser scanning steps are omitted. It is.

上記実施形態の効果は、以下の通りである。
（１）上記実施形態のレーザ照射装置およびレーザスクライブ方法において、メインコンピュータ１２０は、レーザ光源１０１とＺ軸スライド機構１０４およびＸ軸スライド部１０８ならびにＹ軸スライド部１０６をそれぞれ制御して、１次〜４次レーザスキャンを行う。これにより、基板Ｗの表裏面（レーザ光１１３の入射面Ｗａと反対側の表面Ｗｂ）の切断予定位置に沿った厚み方向に第１の改質領域２１と第３の改質領域２３とが形成される。また、第１の改質領域２１と第３の改質領域２３の間が走査方向から見て連続するように振動した状態の第２の改質領域２２および第４の改質領域２４が形成される。すなわち、基板Ｗの厚み方向に連続した改質領域Ｒｃが形成されるので、ブレイク工程で基板Ｗに外部応力を加えれば、切断予定位置で第１の改質領域２１または第３の改質領域２３を起点として精度よく且つ容易に基板Ｗを切断することができる。また、基板Ｗの厚み方向に連続した改質領域Ｒｃを形成するレーザスキャンの回数を減じて高い生産性で基板Ｗのスクライブが可能なレーザ照射装置１００およびレーザスクライブ方法を提供することができる。 The effect of the said embodiment is as follows.
(1) In the laser irradiation apparatus and laser scribing method of the above-described embodiment, the main computer 120 controls the laser light source 101, the Z-axis slide mechanism 104, the X-axis slide unit 108, and the Y-axis slide unit 106, respectively, to perform the primary operation. Perform quaternary laser scan. As a result, the first modified region 21 and the third modified region 23 are formed in the thickness direction along the planned cutting position of the front and back surfaces of the substrate W (the surface Wb opposite to the incident surface Wa of the laser beam 113). It is formed. Further, the second modified region 22 and the fourth modified region 24 are formed in such a state that the first modified region 21 and the third modified region 23 are vibrated so as to be continuous when viewed from the scanning direction. Is done. That is, since the modified region Rc continuous in the thickness direction of the substrate W is formed, if an external stress is applied to the substrate W in the breaking process, the first modified region 21 or the third modified region at the planned cutting position. The substrate W can be cut accurately and easily with 23 as a starting point. Further, it is possible to provide a laser irradiation apparatus 100 and a laser scribing method capable of scribing the substrate W with high productivity by reducing the number of laser scans for forming the modified region Rc continuous in the thickness direction of the substrate W.

上記実施形態以外の変形例は、以下の通りである。
（変形例１）上記実施形態のレーザ照射装置１００およびレーザスクライブ方法において、第１の移動手段としてのＺ軸スライド機構１０４により集光レンズ１０３を振動させて、蛇行した第２の改質領域２２および第４の改質領域２４を形成する方法は、これに限定されない。図１１は、変形例の改質領域の形成状態を示す概略断面図である。例えば、図１１（ａ）に示すように、三角波状に第２の改質領域２２が形成されるように、レンズ制御部１２２がＺ軸スライド機構１０４を制御してよい（第４の改質領域２４も同様である）。これによれば、Ｚ軸スライド機構１０４の振動制御が定速でよいので、複雑な制御とならずに済む。蛇行させる場合は、厚み方向に定速域と加速域とを有する制御となる。 Modifications other than the above embodiment are as follows.
(Modification 1) In the laser irradiation apparatus 100 and the laser scribing method of the above embodiment, the second modified region 22 meandered by vibrating the condenser lens 103 by the Z-axis slide mechanism 104 as the first moving means. The method of forming the fourth modified region 24 is not limited to this. FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a modified region formed in a modified example. For example, as shown in FIG. 11A, the lens controller 122 may control the Z-axis slide mechanism 104 so that the second modified region 22 is formed in a triangular wave shape (fourth modified). The same applies to the region 24). According to this, since the vibration control of the Z-axis slide mechanism 104 may be a constant speed, complicated control is not required. In the case of meandering, the control has a constant speed region and an acceleration region in the thickness direction.

（変形例２）上記実施形態のレーザ照射装置１００およびレーザスクライブ方法において、第１の改質領域２１と第３の改質領域２３との間を走査方向から見て振動した状態で厚み方向に連続する第２の改質領域２２または第４の改質領域２４の形成方法は、これに限定されない。例えば、図１１（ｂ）に示すように、基板Ｗの厚みがさらに厚くなった場合には、走査方向から見てレーザ光１１３の入射面Ｗａ側に改質領域３５を形成し、反対側の表面Ｗｂ側に改質領域３１を形成する。そして、改質領域３１に厚み方向に連続するように振動した状態の改質領域３２を形成する。同様にして改質領域３５に厚み方向に連続するように振動した状態の改質領域３４を形成する。そして、改質領域３２，３４との間を厚み方向に連続するように振動した状態の改質領域３３を形成してもよい。このようにすれば、Ｚ軸スライド機構１０４による集光レンズ１０３の振動の幅を小さくすることができる。すなわち、基板Ｗの厚みに応じて集光レンズ１０３の振動の幅を大きくする必要がなく、Ｚ軸スライド機構１０４の振動による装置の故障など耐久品質を改善することが可能となる。   (Modification 2) In the laser irradiation apparatus 100 and the laser scribing method of the above-described embodiment, the first modification region 21 and the third modification region 23 are vibrated in the thickness direction while oscillating when viewed from the scanning direction. The method for forming the continuous second modified region 22 or the fourth modified region 24 is not limited to this. For example, as shown in FIG. 11B, when the thickness of the substrate W is further increased, the modified region 35 is formed on the incident surface Wa side of the laser beam 113 when viewed from the scanning direction, and the opposite side is formed. The modified region 31 is formed on the surface Wb side. Then, a modified region 32 that is vibrated so as to be continuous in the thickness direction is formed in the modified region 31. Similarly, the modified region 34 is formed in the modified region 35 so as to vibrate continuously in the thickness direction. And you may form the modification | reformation area | region 33 of the state oscillated so that between the modification | reformation area | regions 32 and 34 may continue in the thickness direction. In this way, the width of vibration of the condenser lens 103 by the Z-axis slide mechanism 104 can be reduced. That is, it is not necessary to increase the width of vibration of the condenser lens 103 in accordance with the thickness of the substrate W, and it is possible to improve durability quality such as a failure of the apparatus due to vibration of the Z-axis slide mechanism 104.

（変形例３）上記実施形態のレーザ照射装置１００において、レーザ光源１０１は、固体光源としてチタンサファイアを用いたフェムト秒レーザとしたが、これに限定されない。例えば、加工対象物が半導体ウェハのようにシリコン等からなる基板ならばＹＡＧレーザを用いることもできる。   (Modification 3) In the laser irradiation apparatus 100 of the above embodiment, the laser light source 101 is a femtosecond laser using titanium sapphire as a solid light source, but is not limited thereto. For example, if the object to be processed is a substrate made of silicon or the like like a semiconductor wafer, a YAG laser can be used.

（変形例４）上記実施形態のレーザスクライブ方法において、加工対象物は石英ガラスからなる基板Ｗに限定されない。レーザ光に対して透明な加工対象物であれば本発明のレーザスクライブ方法を適用することが可能であり、例えば、低アルカリガラスやソーダガラス、あるいはシリコン等からなる半導体ウェハのスクライブにも用いることができる。   (Modification 4) In the laser scribing method of the above embodiment, the object to be processed is not limited to the substrate W made of quartz glass. The laser scribing method of the present invention can be applied to any object to be processed that is transparent to laser light. For example, it can be used for scribing a semiconductor wafer made of low alkali glass, soda glass, silicon, or the like. Can do.

（変形例５）上記実施形態のレーザスクライブ方法において、レーザ加工の順番および方法は、これに限定されない。例えば、１次および３次レーザスキャン工程を先に実施してから、２次および４次レーザスキャン工程を実施してもよい。また、２次レーザスキャン工程が終わったところで、基板Ｗを反転してステージ１０５に載置し、再び基板Ｗの位置決め工程と第２の調整工程で、集光点の位置を調整する。そして、３次および４次レーザスキャン工程を実施する。このようにすれば、３次レーザスキャン工程で形成される第３の改質領域２３の厚み方向における幅は、第１の改質領域２１の幅とほぼ同等となる。また、４次レーザスキャン工程で形成される第４の改質領域２４の形状は、第２の改質領域２２を反転した状態とすることができる。すなわち、基板Ｗの表裏面から内部に向けて形成される改質領域を表裏面からの距離に寄らずほぼ同等な分布で形成することができる。よって、ブレイク工程で外部応力がどの方向に加わっても容易にブレイクすることが可能となる。   (Modification 5) In the laser scribing method of the above embodiment, the order and method of laser processing are not limited to this. For example, the primary and tertiary laser scanning steps may be performed first, and then the secondary and quaternary laser scanning steps may be performed. When the secondary laser scanning process is finished, the substrate W is inverted and placed on the stage 105, and the position of the condensing point is adjusted again in the positioning process of the substrate W and the second adjustment process. Then, a tertiary and quaternary laser scanning process is performed. In this way, the width in the thickness direction of the third modified region 23 formed in the tertiary laser scanning process is substantially equal to the width of the first modified region 21. Further, the shape of the fourth modified region 24 formed in the quaternary laser scanning process can be a state in which the second modified region 22 is inverted. That is, the modified regions formed from the front and back surfaces to the inside of the substrate W can be formed with substantially the same distribution regardless of the distance from the front and back surfaces. Therefore, it becomes possible to break easily regardless of the direction of external stress applied in the breaking process.

液晶表示パネルの構造を示す概略図。Schematic which shows the structure of a liquid crystal display panel. 液晶表示パネルが区画形成されたマザー基板を示す概略図。Schematic which shows the mother board | substrate with which the liquid crystal display panel was dividedly formed. レーザ照射装置の構成を示す概略図。Schematic which shows the structure of a laser irradiation apparatus. レーザ光の集光領域の位置を加工対象物の厚み方向で可変した状態を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the state which varied the position of the condensing area | region of the laser beam in the thickness direction of the workpiece. レーザスクライブ方法を示すフローチャート。The flowchart which shows the laser scribing method. 第１の改質領域が形成された状態を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the state in which the 1st modification area | region was formed. 第２の改質領域が形成された状態を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the state in which the 2nd modification area | region was formed. 第３の改質領域が形成された状態を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the state in which the 3rd modification area | region was formed. 第４の改質領域が形成された状態を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the state in which the 4th modification area | region was formed. ブレイク方法を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the breaking method. 変形例の改質領域の形成状態を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the formation state of the modification area | region of a modification.

符号の説明Explanation of symbols

２１…第１の改質領域、２２…第２の改質領域、２３…第３の改質領域、２４…第４の改質領域、１００…レーザ照射装置、１０１…レーザ光源、１０１ａ…光軸、１０３…集光手段としての集光レンズ、１０４…第１の移動手段としてのＺ軸スライド機構、１０６…第２の移動手段としてのＹ軸スライド部、１０８…第２の移動手段としてのＸ軸スライド部、１１３…レーザ光、１１６，１１７，１１８…集光領域、１２０…制御部としてのメインコンピュータ、Ｗ…加工対象物としての基板、Ｗａ…レーザ光の入射面、Ｗｂ…入射面に対して反対側の表面。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 ... 1st modification area | region, 22 ... 2nd modification area | region, 23 ... 3rd modification area | region, 24 ... 4th modification area | region, 100 ... Laser irradiation apparatus, 101 ... Laser light source, 101a ... Light Numeral 103: Condensing lens as condensing means 104: Z-axis sliding mechanism as first moving means 106: Y-axis sliding portion as second moving means 108: As second moving means X axis slide part, 113 ... laser light, 116, 117, 118 ... condensing area, 120 ... main computer as control part, W ... substrate as workpiece, Wa ... incident surface of laser light, Wb ... incident surface Opposite surface.

Claims (6)

レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光を集光する集光手段と、
加工対象物に対して前記集光手段を相対的に移動させて前記レーザ光の集光領域の位置を前記加工対象物の厚み方向で可変可能な第１の移動手段と、
前記集光手段に対して前記加工対象物を前記レーザ光の光軸と略直交する平面内で相対的に移動可能な第２の移動手段と、
前記レーザ光源と前記第１の移動手段および第２の移動手段を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記レーザ光の前記加工対象物の厚み方向における入射面または前記入射面に対して反対側の表面に、前記レーザ光の集光領域の端部が掛かるように前記第１の移動手段を制御して前記集光手段の位置を設定し、前記加工対象物の切断予定位置に沿って前記レーザ光を照射する第１の走査と、前記レーザ光の集光領域が振動するように前記第１の移動手段を制御し、前記加工対象物の切断予定位置に沿って前記レーザ光を照射して、前記切断予定位置に沿った方向から見て前記第１の走査によって前記加工対象物が多光子吸収して形成された第１の改質領域に厚み方向に連続する第２の改質領域を形成する第２の走査とを行うことを特徴とするレーザ照射装置。 A laser light source for emitting laser light;
Condensing means for condensing the laser light;
A first moving means capable of moving the light condensing means relative to the processing object to change the position of the condensing region of the laser light in the thickness direction of the processing object;
Second moving means capable of moving the workpiece relative to the light collecting means in a plane substantially perpendicular to the optical axis of the laser beam;
A controller for controlling the laser light source and the first moving means and the second moving means;
The control unit is configured so that an end of the laser beam condensing region is applied to an incident surface of the laser beam in a thickness direction of the workpiece or a surface opposite to the incident surface. The position of the condensing means is set by controlling the moving means so that the first scanning that irradiates the laser light along the planned cutting position of the workpiece and the condensing area of the laser light vibrate. The first moving means is controlled to irradiate the laser beam along the planned cutting position of the processing object, and the processing object is processed by the first scanning as viewed from the direction along the planned cutting position. And a second scanning for forming a second modified region continuous in the thickness direction in the first modified region formed by multiphoton absorption of an object. 前記制御部は、前記レーザ光の前記加工対象物の厚み方向における入射面に対して反対側の表面に、前記レーザ光の集光領域の端部が掛かるように前記第１の移動手段を制御して前記集光手段の位置を設定し、前記加工対象物の切断予定位置に沿って前記レーザ光を照射する第１の走査と、前記レーザ光の集光領域が振動するように前記第１の移動手段を制御し、前記加工対象物の切断予定位置に沿って前記レーザ光を照射して、前記切断予定位置に沿った方向から見て前記第１の走査によって前記加工対象物が多光子吸収して形成された第１の改質領域に厚み方向に連続する第２の改質領域を形成する第２の走査と、前記レーザ光の前記加工対象物の厚み方向における入射面に、前記レーザ光の集光領域の端部が掛かるように前記第１の移動手段を制御して前記集光手段の位置を設定し、前記加工対象物の切断予定位置に沿って前記レーザ光を照射して、前記切断予定位置に沿った方向から見て前記第２の改質領域に厚み方向に連続する第３の改質領域を形成する第３の走査とを行うことを特徴とする請求項１に記載のレーザ照射装置。   The control unit controls the first moving unit so that an end portion of the laser beam condensing region is applied to a surface opposite to the incident surface of the laser beam in the thickness direction of the workpiece. Then, the position of the condensing means is set, and the first scanning for irradiating the laser light along the planned cutting position of the workpiece, and the first condensing area of the laser light vibrate. , The laser beam is irradiated along the scheduled cutting position of the workpiece, and the workpiece is multiphoton by the first scanning as viewed from the direction along the scheduled cutting position. A second scan for forming a second modified region continuous in the thickness direction in the first modified region formed by absorption; and an incident surface of the laser beam in the thickness direction of the workpiece, The first shift is performed so that the end of the laser beam condensing region is covered. The position of the condensing means is set by controlling the means, the laser beam is irradiated along the planned cutting position of the workpiece, and the second modification is seen from the direction along the planned cutting position. The laser irradiation apparatus according to claim 1, wherein a third scan for forming a third modified region continuous in the thickness direction is performed on the quality region. 前記制御部は、前記レーザ光の集光領域が振動するように前記第１の移動手段を制御し、前記加工対象物の切断予定位置に沿って前記レーザ光を照射して、前記切断予定位置に沿った方向から見て少なくとも前記第２の改質領域に対して厚み方向に連続する第４の改質領域を形成する第４の走査をさらに行うことを特徴とする請求項２に記載のレーザ照射装置。   The control unit controls the first moving unit so that a condensing region of the laser beam vibrates, irradiates the laser beam along a planned cutting position of the workpiece, and the planned cutting position 3. The fourth scan for forming a fourth modified region that is continuous in the thickness direction with respect to at least the second modified region as viewed from the direction along the line. 4. Laser irradiation device. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載のレーザ照射装置を用い、集光されたレーザ光を照射して、前記加工対象物が多光子吸収して形成される改質領域を前記加工対象物の切断予定位置に沿った厚み方向に形成するレーザスクライブ方法であって、
前記レーザ光の光軸が前記加工対象物の前記切断予定位置の線上に位置するように前記第２の移動手段により前記集光手段と前記加工対象物とを相対的に位置決めする位置決め工程と、
前記レーザ光の集光領域の端部が前記加工対象物の前記レーザ光の入射面に対して反対側の表面に掛かるように前記第１の移動手段により集光点の位置を調整する第１の調整工程と、
前記第２の移動手段により前記加工対象物を相対移動させながら前記切断予定位置に沿って前記レーザ光を照射して第１の改質領域を形成する第１の走査工程と、
前記第２の移動手段による前記加工対象物の相対移動に対応して前記第１の移動手段によって前記集光領域を前記加工対象物の厚み方向に振動させながら、前記切断予定位置に沿って前記レーザ光を照射して、前記切断予定位置に沿った方向から見て前記第１の走査工程で形成された前記第１の改質領域に前記厚み方向に連続するように第２の改質領域を形成する第２の走査工程とを備えることを特徴とするレーザスクライブ方法。 Using the laser irradiation apparatus according to any one of claims 1 to 3, irradiating a focused laser beam to form a modified region formed by multi-photon absorption of the workpiece to be processed. A laser scribing method for forming in a thickness direction along a planned cutting position of an object,
A positioning step of relatively positioning the condensing unit and the processing object by the second moving unit so that an optical axis of the laser beam is positioned on a line of the planned cutting position of the processing object;
The first moving means adjusts the position of the condensing point so that the end of the condensing region of the laser light is placed on the surface of the workpiece opposite to the laser light incident surface. The adjustment process of
A first scanning step of forming a first modified region by irradiating the laser beam along the planned cutting position while relatively moving the workpiece by the second moving means;
Corresponding to the relative movement of the object to be processed by the second moving means, the first moving means vibrates the light collecting region in the thickness direction of the object to be processed, along the planned cutting position. A second modified region is irradiated with the laser beam so as to be continuous with the first modified region formed in the first scanning step in the thickness direction when viewed from the direction along the planned cutting position. And a second scanning step for forming a laser scribing method. 前記レーザ光の集光領域の端部が前記加工対象物の前記レーザ光の入射面に掛かるように前記第１の移動手段により集光点の位置を調整する第２の調整工程と、
前記第２の移動手段により前記加工対象物を相対移動させながら、前記切断予定位置に沿って前記レーザ光を照射して第３の改質領域を形成する第３の走査工程とをさらに備えたことを特徴とする請求項４に記載のレーザスクライブ方法。 A second adjusting step of adjusting a position of a condensing point by the first moving means so that an end of the condensing region of the laser light is applied to the laser light incident surface of the workpiece;
And a third scanning step of forming a third modified region by irradiating the laser beam along the planned cutting position while relatively moving the object to be processed by the second moving means. The laser scribing method according to claim 4. 前記第２の移動手段による前記加工対象物の相対移動に対応して前記第１の移動手段によって前記集光領域を前記厚み方向に振動させながら、前記切断予定位置に沿って前記レーザ光を照射して、前記切断予定位置に沿った方向から見て少なくとも前記第２の改質領域に対して前記厚み方向に連続する第４の改質領域を形成する第４の走査工程をさらに備えたことを特徴とする請求項５に記載のレーザスクライブ方法。
Corresponding to the relative movement of the object to be processed by the second moving means, the laser light is irradiated along the scheduled cutting position while the first moving means vibrates the condensing region in the thickness direction. And a fourth scanning step of forming a fourth modified region continuous in the thickness direction with respect to at least the second modified region as viewed from the direction along the planned cutting position. The laser scribing method according to claim 5.
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