JP2010153590A - Processing method for cutting - Google Patents

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直己 内山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of cutting an ingot, which reduces a cutting allowance in an ingot. <P>SOLUTION: In this method of cutting an ingot, a light condensing point P is focused on an ingot 1 and then a laser light L is cast with a direction along an expected cut plane 5 as a laser light incident direction to form reformed regions 7 inside the ingot 1 along the expected cut plane 5. Thereafter, by performing etching in such a manner that etching may progress along the reformed regions 7, the ingot is cut along the expected cut plane 5. By making the laser light incident in a direction along the expected cut plane 5, the extension of the reformed regions 7 in a direction perpendicular to the expected cut plane is suppressed. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、インゴットを切断予定面に沿って切断して基板を形成するインゴット切断方法に関する。   The present invention relates to an ingot cutting method for forming a substrate by cutting an ingot along a planned cutting surface.

従来のインゴット切断方法としては、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。このようなインゴット切断方法では、インゴットに集光点を合わせてインゴットの上面からレーザ光を照射することで、インゴット内部において上面と平行な切断予定面に沿って改質領域を形成する。そして、この改質領域を溶解等することで、インゴットの一部を切断予定面に沿って剥離して基板を形成する。
特開２００５−２９４３２５号公報 As a conventional ingot cutting method, for example, a method described in Patent Document 1 is known. In such an ingot cutting method, a modified region is formed along a planned cutting plane parallel to the upper surface inside the ingot by irradiating a laser beam from the upper surface of the ingot with the focusing point aligned with the ingot. Then, by dissolving this modified region, a part of the ingot is peeled along the planned cutting surface to form a substrate.
JP 2005-294325 A

ここで、一般的に、インゴット内部に形成される改質領域は、レーザ光照射方向に沿う方向に広がって分布し易いという特徴を有している。この点、上記のインゴット切断方法では、切断予定面に垂直な方向がレーザ光入射方向となるようにレーザ光がインゴットに照射されることから、切断予定面に垂直な方向に改質領域が広がって分布し易い。よって、インゴットの切断代（つまり、切断時に除去される部分）が大きいという問題がある。   Here, generally, the modified region formed inside the ingot has a feature that it is easily distributed in a direction along the laser beam irradiation direction. In this regard, in the above ingot cutting method, the laser beam is irradiated to the ingot so that the direction perpendicular to the planned cutting surface is the laser light incident direction, so that the modified region is expanded in the direction perpendicular to the planned cutting surface. Easy to distribute. Therefore, there is a problem that the cutting allowance of the ingot (that is, the portion removed at the time of cutting) is large.

そこで、本発明は、インゴットの切断代を縮小することができるインゴット切断方法を提供することを課題とする。   Then, this invention makes it a subject to provide the ingot cutting method which can reduce the cutting allowance of an ingot.

上記課題を解決するために、本発明に係るインゴット切断方法は、インゴットを切断予定面に沿って切断して基板を形成するインゴット切断方法であって、インゴットに集光点を合わせ、切断予定面に沿う方向をレーザ光入射方向としてレーザ光を照射することで、インゴット内部に改質領域を切断予定面に沿って形成する第１工程と、第１工程の後、エッチング処理を施してエッチングを改質領域に沿って進行させることで、インゴットを切断予定面に沿って切断する第２工程と、を含むことを特徴とする。   In order to solve the above problems, an ingot cutting method according to the present invention is an ingot cutting method in which a substrate is formed by cutting an ingot along a planned cutting surface, the focusing point is aligned with the ingot, and the planned cutting surface The first step of forming the modified region along the planned cutting surface within the ingot by irradiating the laser beam with the direction along the direction of the laser beam incident, and etching after the first step And a second step of cutting the ingot along the planned cutting surface by proceeding along the modified region.

このインゴット切断方法では、切断予定面に沿う方向をレーザ光入射方向とするため、切断予定面に垂直な方向に改質領域が広がるのを抑制することができ、インゴットの切断代を縮小することが可能となる。   In this ingot cutting method, since the direction along the planned cutting surface is the laser light incident direction, the modified region can be prevented from spreading in the direction perpendicular to the planned cutting surface, and the cutting allowance of the ingot can be reduced. Is possible.

また、インゴットは半導体材料で形成された円柱状の単結晶インゴット又は多結晶インゴットであり、基板は半導体ウエハである場合がある。このとき、切断予定面は、インゴットの軸線方向と交差する面であって、第１工程では、インゴットの外周面からレーザ光を照射することで、切断予定面に沿う方向をレーザ光入射方向とする場合がある。   Further, the ingot is a columnar single crystal ingot or polycrystalline ingot formed of a semiconductor material, and the substrate may be a semiconductor wafer. At this time, the planned cutting surface is a surface that intersects the axial direction of the ingot, and in the first step, the laser light is irradiated from the outer peripheral surface of the ingot so that the direction along the planned cutting surface is the laser light incident direction. There is a case.

また、第１工程では、レーザ光を照射しながらインゴットの軸線回り回転方向にインゴットを相対回転させることで、改質領域を切断予定面に沿う２次元状に形成することが好ましい。この場合、改質領域が切断予定面に沿って好適に形成されることとなる。   In the first step, it is preferable to form the modified region in a two-dimensional shape along the planned cutting surface by relatively rotating the ingot in the direction of rotation around the axis of the ingot while irradiating the laser beam. In this case, the modified region is suitably formed along the planned cutting surface.

また、第１工程では、インゴット内部において中心側領域から外縁側領域の順に改質領域を形成することが好ましい。この場合、既成の改質領域をレーザ光が通過するのを抑制することができ、既成の改質領域によるレーザ光の散乱や吸収等を抑制することが可能となる。   In the first step, it is preferable to form the modified regions in the order from the center region to the outer edge region in the ingot. In this case, it is possible to suppress the laser beam from passing through the existing modified region, and it is possible to suppress scattering, absorption, and the like of the laser beam by the existing modified region.

また、第１工程では、改質領域からレーザ光入射方向に沿って亀裂が発生するように改質領域を形成することが好ましい。この場合、第２工程にて、エッチング液が亀裂を経由して切断予定面に沿って広く行き渡り易くなるため、エッチングを効率的に行うことができる。   In the first step, it is preferable to form the modified region so that a crack is generated along the laser beam incident direction from the modified region. In this case, in the second step, the etching solution can easily spread widely along the planned cutting surface via the crack, so that the etching can be performed efficiently.

本発明によれば、インゴットの切断代を縮小することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to reduce an ingot cutting allowance.

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、「上」「下」「左」「右」の語は、図面に示される状態に基づいており便宜的なものである。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or equivalent element in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted. Further, the terms “upper”, “lower”, “left”, and “right” are based on the state shown in the drawings for convenience.

図１は、本発明の一実施形態に係るインゴット切断方法を実施するためのレーザ加工装置を示す概略構成図である。図１に示すように、レーザ加工装置１００は、所定厚さの半導体ウエハ１０（図４（ｂ）参照：基板）をインゴット１から切り出す（スライス）ためのものであり、インゴット１内部の切断予定面５に沿って改質領域７を形成する。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a laser processing apparatus for carrying out an ingot cutting method according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a laser processing apparatus 100 is for cutting (slicing) a semiconductor wafer 10 (see FIG. 4B: substrate) having a predetermined thickness from an ingot 1 and is scheduled to cut inside the ingot 1. A modified region 7 is formed along the surface 5.

インゴット１は、半導体材料や圧電材料等で形成されたものが用いられ、ここでのインゴット１は、シリコンカーバイドで形成された単結晶インゴットである。なお、インゴット１としては、ガラス又はサファイア等で形成された単結晶インゴットとしてもよく、ガラス、サファイア及びシリコンカーバイド等の少なくとも１つを含む多結晶インゴットであってもよい。   The ingot 1 is made of a semiconductor material, a piezoelectric material, or the like, and the ingot 1 here is a single crystal ingot formed of silicon carbide. The ingot 1 may be a single crystal ingot formed of glass, sapphire, or the like, or may be a polycrystalline ingot including at least one of glass, sapphire, silicon carbide, and the like.

このインゴット１は、円柱状を呈しており、直径が例えば２００ｍｍとされている。インゴット１には、インゴット１を切断するための切断予定面５が設定されている。切断予定面５は、後述のエッチングによって切断面１１（図４（ｂ）参照）となるものであって、平面状に延びる仮想面である。ここでの切断予定面５は、インゴット１の軸線Ｇと交差（直交）するものであり、インゴット１において形成する半導体ウエハ１０の厚さに対応する所定間隔で軸線Ｇ方向に沿って並設されている、   The ingot 1 has a cylindrical shape and has a diameter of, for example, 200 mm. The ingot 1 is provided with a planned cutting surface 5 for cutting the ingot 1. The planned cutting surface 5 becomes a cutting surface 11 (see FIG. 4B) by etching, which will be described later, and is a virtual surface extending in a planar shape. Here, the planned cutting surface 5 intersects (orthogonally) the axis G of the ingot 1 and is arranged in parallel along the direction of the axis G at a predetermined interval corresponding to the thickness of the semiconductor wafer 10 formed in the ingot 1. ing,

このレーザ加工装置１００は、レーザ光Ｌをパルス発振するレーザ光源１０１と、レーザ光Ｌの光軸の向きを９０°変えるように配置されたダイクロイックミラー１０３と、レーザ光Ｌを集光するための集光用レンズ１０５と、を備えている。また、レーザ加工装置１００は、レーザ光Ｌの出力やパルス幅等を調節するためにレーザ光源１０１を制御するレーザ光源制御部１０２と、インゴット１を軸線Ｇ回りに回転させるための回転手段である回転ユニット１１５と、を備えている。   This laser processing apparatus 100 includes a laser light source 101 that oscillates a laser beam L, a dichroic mirror 103 that is arranged so as to change the direction of the optical axis of the laser beam L, and a laser beam L for condensing the laser beam L. A condensing lens 105. The laser processing apparatus 100 is a laser light source control unit 102 that controls the laser light source 101 in order to adjust the output, pulse width, and the like of the laser light L, and a rotating unit that rotates the ingot 1 about the axis G. And a rotation unit 115.

このレーザ加工装置１００においては、レーザ光源１０１から出射されたレーザ光Ｌは、ダイクロイックミラー１０３によってその光軸の向きを９０°変えられ、支持台（不図示）上に載置されたインゴット１の外周面（側面）３から当該インゴット１に入射される。そして、このレーザ光Ｌは、インゴット１内部の切断予定面５上に集光用レンズ１０５によって集光される。これと共に、回転ユニット１１１によってインゴット１がその軸線Ｇ回りに回転され、レーザ光Ｌに対してインゴット１が軸線Ｇ回りに相対回転（相対移動）される。これにより、切断予定面５に沿った改質領域７がインゴット１に形成されることとなる。   In this laser processing apparatus 100, the laser light L emitted from the laser light source 101 is changed in direction of the optical axis by 90 ° by the dichroic mirror 103, and the ingot 1 placed on a support base (not shown) is used. The light enters the ingot 1 from the outer peripheral surface (side surface) 3. The laser light L is condensed by the condensing lens 105 on the planned cutting surface 5 inside the ingot 1. At the same time, the rotating unit 111 rotates the ingot 1 about its axis G, and the ingot 1 is rotated relative to the laser beam L about the axis G (relative movement). Thereby, the modified region 7 along the planned cutting surface 5 is formed in the ingot 1.

なお、集光点Ｐとは、レーザ光Ｌが集光する箇所のことである。また、切断予定面５は、平面状に限らず曲面状であってもよい。また、改質領域７は、連続的に形成される場合もあるし、断続的に形成される場合もある。また、改質領域７は、列状でも点状でもよく、要は、少なくともインゴット１内部の切断予定面５に沿って形成されていればよい。また、改質領域７を起点に亀裂が形成される場合があり、亀裂及び改質領域７は、インゴット１の外周面３に露出していてもよい。   In addition, the condensing point P is a location where the laser light L is condensed. Further, the planned cutting surface 5 is not limited to a flat shape but may be a curved surface. In addition, the modified region 7 may be formed continuously or intermittently. Further, the reformed region 7 may be in a line shape or a dot shape, and in short, it may be formed at least along the planned cutting surface 5 inside the ingot 1. Further, a crack may be formed starting from the modified region 7, and the crack and modified region 7 may be exposed on the outer peripheral surface 3 of the ingot 1.

ちなみに、ここでは、レーザ光Ｌが、インゴット１を透過すると共にインゴット１内部の集光点近傍にて特に吸収され、これにより、インゴット１に改質領域７が形成される（すなわち、内部吸収型レーザ加工）。よって、インゴット１の外周面３ではレーザ光Ｌが殆ど吸収されないので、インゴット１の外周面３が溶融することはない。一般的に、外表面から溶融・除去されて穴や溝等の除去部が形成される場合（表面吸収型レーザ加工の場合）、除去部の近傍にはエッチングレートを急伸させる改質領域が形成されない。   Incidentally, here, the laser beam L passes through the ingot 1 and is particularly absorbed in the vicinity of the condensing point inside the ingot 1, thereby forming the modified region 7 in the ingot 1 (that is, the internal absorption type). Laser processing). Therefore, since the outer circumferential surface 3 of the ingot 1 hardly absorbs the laser beam L, the outer circumferential surface 3 of the ingot 1 does not melt. In general, when a removed part such as a hole or groove is formed by melting and removing from the outer surface (in the case of surface absorption laser processing), a modified region that rapidly increases the etching rate is formed in the vicinity of the removed part. Not.

ところで、レーザ加工装置１００で形成される改質領域７は、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲とは異なる状態になった領域をいい、インゴット１において改質領域７以外の領域よりもエッチングレートが高い（エッチングレートを急伸させる）特徴を有している。例えば、インゴット１がシリコンで形成されている場合、改質領域７は３００μｍ／分以上のエッチングレート（単結晶Ｓｉ領域の約１０倍）を有するという特徴がある。   By the way, the modified region 7 formed by the laser processing apparatus 100 is a region in which density, refractive index, mechanical strength, and other physical characteristics are different from the surroundings, and the modified region 7 in the ingot 1. The etching rate is higher than other regions (the etching rate is rapidly increased). For example, when the ingot 1 is formed of silicon, the modified region 7 has a feature that it has an etching rate of about 300 μm / min or more (about 10 times that of the single crystal Si region).

この改質領域７としては、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等があり、これらが混在した領域もある。さらに、改質領域７としては、その密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域や、格子欠陥が形成された領域がある（これらをまとめて高密転移領域ともいう）。   Examples of the modified region 7 include a melt processing region, a crack region, a dielectric breakdown region, a refractive index change region, and the like. Further, the modified region 7 includes a region where the density has changed compared to the density of the non-modified region and a region where lattice defects are formed (these are collectively referred to as a high-density transition region).

また、溶融処理領域や屈折率変化領域、改質領域の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域、格子欠陥が形成された領域は、更にそれら領域の内部や改質領域と非改質領域との界面に亀裂（割れ、マイクロクラック）を内包している場合がある。内包される亀裂は改質領域７の全面に渡る場合や一部分のみや複数部分に形成される場合がある。   In addition, the area where the density of the melt-processed area, the refractive index changing area, the modified area is changed compared to the density of the non-modified area, and the area where lattice defects are formed are further divided into these areas and the modified area. In some cases, cracks (cracks, microcracks) are included in the interface with the non-modified region. The cracks included may be formed over the entire surface of the modified region 7, or may be formed in only a part or a plurality of parts.

次に、上述したレーザ加工装置１００を用いて実施されるインゴット切断方法について、図２〜４に示す工程図を参照しつつ説明する。   Next, the ingot cutting method implemented using the laser processing apparatus 100 described above will be described with reference to the process diagrams shown in FIGS.

まず、図２（ａ）に示すように、インゴット１に設定された複数の切断予定面５のうちの一の切断予定面５ａ上において中心側領域に集光点を合わせ、切断予定面５ａに沿う方向がレーザ光入射方向となるようにインゴット１の外周面３からレーザ光Ｌを照射する。これと共に、回転ユニット１１５によってインゴット１を相対回転する。これにより、インゴット１内部の中心側領域に、切断予定面５ａに沿う（レーザ光入射方向に沿う）と共に軸線Ｇ回りに延びる環状（２次元状：ここではリング状）の改質領域Ｍ１を形成する。これに加え、形成した改質領域Ｍ１から、切断予定面５ａに沿って（レーザ光入射方向に沿って）径方向に延びる亀裂を発生させる。つまり、改質領域Ｍ１から亀裂が発生するように改質領域Ｍ１を形成する。   First, as shown in FIG. 2 (a), a condensing point is aligned with the central region on one of the plurality of scheduled cutting surfaces 5a set in the ingot 1 and the planned cutting surface 5a. The laser beam L is irradiated from the outer peripheral surface 3 of the ingot 1 so that the direction along the laser beam is incident. At the same time, the rotating unit 115 relatively rotates the ingot 1. As a result, an annular (two-dimensional: here ring-shaped) modified region M1 is formed in the central region inside the ingot 1 along the planned cutting surface 5a (along the laser beam incident direction) and extending around the axis G. To do. In addition, a crack extending in the radial direction along the planned cutting surface 5a (along the laser light incident direction) is generated from the formed modified region M1. That is, the modified region M1 is formed so that a crack is generated from the modified region M1.

続いて、図２（ｂ）に示すように、インゴット１内部の切断予定面５ａ上において改質領域Ｍ１を形成した中心側領域よりも外側領域に集光点を合わせ、切断予定面５ａに沿う方向がレーザ光入射方向となるようにインゴット１の外周面３からレーザ光Ｌを照射する。これと共に、回転ユニット１１５によってインゴット１を相対回転する。これにより、インゴット１内部における改質領域Ｍ１の外側領域に、切断予定面５ａに沿うと共に軸線Ｇ回りに延びる環状の改質領域Ｍ２を形成する。これに加え、形成した改質領域Ｍ２から、切断予定面５ａに沿って径方向に延びる亀裂を発生させる。なお、改質領域Ｍ２から亀裂が発生する亀裂は、改質領域Ｍ１及び該改質領域Ｍ１から発生する亀裂と連続するように発生させてもよいし、連続しないように発生させてもよい。   Subsequently, as shown in FIG. 2 (b), on the planned cutting surface 5a inside the ingot 1, the focusing point is aligned with the outer region of the central region where the modified region M1 is formed, and along the planned cutting surface 5a. Laser light L is irradiated from the outer peripheral surface 3 of the ingot 1 so that the direction is the laser light incident direction. At the same time, the rotating unit 115 relatively rotates the ingot 1. As a result, an annular reformed region M2 extending along the planned cutting surface 5a and extending around the axis G is formed in the outer region of the modified region M1 inside the ingot 1. In addition, a crack extending in the radial direction along the planned cutting surface 5a is generated from the formed modified region M2. In addition, the crack which a crack generate | occur | produces from the modification | reformation area | region M2 may be generated so that it may continue with the modification | reformation area | region M1 and the crack generate | occur | produced from this modification | reformation area | region M1, and may be generated not continuously.

続いて、図３に示すように、上述した改質領域Ｍ２の形成工程と同様にして、インゴット１内部の切断予定面５ａに沿って、複数の環状の改質領域Ｍ１〜Ｍｎ（ｎは２以上の整数）を同軸にこの順で形成すると共に、改質領域Ｍ１〜Ｍｎから亀裂を発生させる。そして、図４（ａ）に示すように、上述した改質領域Ｍ１〜Ｍｎの形成工程と同様にして、インゴット１内部の複数の切断予定面５ｂに沿って、改質領域Ｍ１〜Ｍｎを同軸にこの順で形成すると共に改質領域Ｍ１〜Ｍｎから亀裂を発生させる。   Subsequently, as shown in FIG. 3, a plurality of annular modified regions M <b> 1 to Mn (n is 2) along the planned cutting surface 5 a inside the ingot 1, in the same manner as in the process of forming the modified region M <b> 2 described above. The above integers) are formed coaxially in this order, and cracks are generated from the modified regions M1 to Mn. Then, as shown in FIG. 4A, the reformed regions M1 to Mn are coaxially formed along the plurality of scheduled cutting surfaces 5b in the ingot 1 in the same manner as the above-described process of forming the modified regions M1 to Mn. In this order, cracks are generated from the modified regions M1 to Mn.

続いて、エッチング処理を施してエッチングを改質領域７に沿って進行させ、インゴット１を切断予定面５に沿って切断する。ここでは、エッチング処理としてディッピング方式を採用している。具体的には、例えばＫＯＨ溶液等のエッチング液を貯留し、このエッチング液にインゴット１を浸漬する。これにより、図４（ｂ）に示すように、改質領域７が選択的にエッチングされて、インゴット１が複数の半導体ウエハ１０に分断（切断）されることとなる。   Subsequently, an etching process is performed so that the etching proceeds along the modified region 7, and the ingot 1 is cut along the planned cutting surface 5. Here, a dipping method is adopted as the etching process. Specifically, for example, an etching solution such as a KOH solution is stored, and the ingot 1 is immersed in the etching solution. Thereby, as shown in FIG. 4B, the modified region 7 is selectively etched, and the ingot 1 is divided (cut) into a plurality of semiconductor wafers 10.

このとき、上述したように改質領域７から亀裂が延びていることから、毛細管現象によって、インゴット１の亀裂を介して改質領域７へエッチング液が積極的に浸潤し、エッチング速度の速い改質領域７のエッチングが亀裂面に沿って積極的に進む。よって、本実施形態では、エッチング速度は一層速くなっている。   At this time, since the crack extends from the modified region 7 as described above, the etching solution actively infiltrates into the modified region 7 through the crack of the ingot 1 due to the capillary phenomenon, and the high etching rate is improved. Etching of the quality region 7 proceeds positively along the crack surface. Therefore, in this embodiment, the etching rate is further increased.

なお、エッチング処理としては、インゴット１を回転させつつエッチング液を外周面３に塗布するスピンエッチング方式を採用してもよい。また、エッチング液は、常温〜１００℃前後の温度で用いられ、必要とされるエッチングレート等に応じて適宜の温度に設定されている。ちなみに、図示する例では、切断予定面５上で所定間隔だけ離間するように改質領域Ｍ１〜Ｍｎが設けられているが、互いに重なるように改質領域Ｍ１〜Ｍｎが設けられていてもよい。   In addition, as an etching process, you may employ | adopt the spin etching system which apply | coats etching liquid to the outer peripheral surface 3, rotating the ingot 1. FIG. In addition, the etching solution is used at a temperature from room temperature to around 100 ° C., and is set to an appropriate temperature according to the required etching rate and the like. Incidentally, in the illustrated example, the modified regions M1 to Mn are provided so as to be separated by a predetermined interval on the planned cutting surface 5, but the modified regions M1 to Mn may be provided so as to overlap each other. .

ところで、一般的に、インゴット１内部に形成される改質領域７は、エネルギ密度の高い領域であり、レーザ光照射方向に沿う方向に広がって分布し易いという光学的特徴を有している。この点、図６に示すように、切断予定面５に垂直な方向（半導体ウエハ１０の厚さ方向）をレーザ光入射方向とする従来のインゴット切断方法（以下、単に「従来方法」という）では、切断予定面５に垂直な方向に改質領域７が広がって分布し易い。よって、エッチングで除去される領域である改質領域の軸線Ｇ方向の長さ、すなわち、インゴット１の切断代Ｈ０が大きくなってしまう。   By the way, in general, the modified region 7 formed in the ingot 1 is a region having a high energy density, and has an optical feature that it is easy to spread and distribute in the direction along the laser beam irradiation direction. In this regard, as shown in FIG. 6, in a conventional ingot cutting method (hereinafter simply referred to as “conventional method”) in which the direction perpendicular to the planned cutting surface 5 (the thickness direction of the semiconductor wafer 10) is the laser beam incident direction. The modified region 7 is likely to spread and be distributed in the direction perpendicular to the planned cutting surface 5. Therefore, the length in the axis G direction of the modified region, which is a region removed by etching, that is, the cutting allowance H0 of the ingot 1 is increased.

また、近年の大径化が進むインゴット１では、その内部にレーザ光Ｌの集光点を合わせると、集光点付近の収差が特に大きくなる傾向にあるため、レーザ光入射方向に改質領域７が一層広がって分布してしまう。よって、この点においても、従来方法ではインゴット１の切断代Ｈ０が一層大きくなる。   In addition, in the ingot 1 whose diameter has been increasing in recent years, when the condensing point of the laser beam L is set in the ingot 1, the aberration near the condensing point tends to be particularly large. 7 is further spread and distributed. Therefore, also in this respect, the cutting cost H0 of the ingot 1 is further increased in the conventional method.

これに対し、図５に示すように、本実施形態では、切断予定面５に沿う方向をレーザ光入射方向とすることから、切断予定面５に垂直な方向に改質領域７が広がるのを抑制することができ、インゴット１の切断代Ｈを縮小することが可能となる。むしろ、本実施形態では、上記光学的特徴を利用し、改質領域７がレーザ光照射方向に沿う方向に積極的に広げることで、単位時間当たりの切断予定面５に沿った改質領域７の形成面積を増大させることができる。その結果、スループットを向上することが可能となる。   On the other hand, as shown in FIG. 5, in this embodiment, the direction along the planned cutting surface 5 is the laser light incident direction, so that the modified region 7 extends in a direction perpendicular to the planned cutting surface 5. Therefore, the cutting allowance H of the ingot 1 can be reduced. Rather, in the present embodiment, the modified region 7 along the scheduled cutting surface 5 per unit time is obtained by actively expanding the modified region 7 in the direction along the laser beam irradiation direction by using the optical feature. The formation area of can be increased. As a result, throughput can be improved.

なお、通常、集光点位置においてのレーザ光Ｌのエネルギ分布は、ガウシアン形状になっている。そのため、従来方法においては、例えばレーザ光Ｌを重畳させながら２次元的な改質領域７を形成すると、かかる重畳領域でのエネルギ密度を均一化することが困難となり、凹凸状の改質面（軸線Ｇ方向における改質領域７の端面）が形成されるおそれがある。この点、本実施形態では、レーザ光入射方向が切断予定面５に沿うため、レーザ光Ｌを重畳させる必要性（要求）がなく、よって、平滑な改質面の改質領域７を形成することができ、平滑な切断面１１を得ることが可能となる。   Normally, the energy distribution of the laser light L at the condensing point position has a Gaussian shape. Therefore, in the conventional method, for example, when the two-dimensional modified region 7 is formed while the laser beam L is superimposed, it is difficult to make the energy density uniform in the superimposed region, and the modified surface of the uneven shape ( There is a possibility that an end face of the modified region 7 in the direction of the axis G is formed. In this respect, in the present embodiment, since the laser light incident direction is along the planned cutting surface 5, there is no need (request) to superimpose the laser light L, and thus the modified region 7 having a smooth modified surface is formed. And a smooth cut surface 11 can be obtained.

また、本実施形態では、上述したように、インゴット1内部において改質領域Ｍ１〜Ｍｎがこの順に形成されている。つまり、インゴット１内部において、中心側領域から外縁側領域の順に改質領域７が形成されている。よって、既成の改質領域７をレーザ光Ｌが通過するのを抑制することができ、既成の改質領域７によるレーザ光Ｌの散乱や吸収等を抑制することが可能となる。   In the present embodiment, as described above, the reformed regions M1 to Mn are formed in this order in the ingot 1. That is, in the ingot 1, the modified region 7 is formed in the order from the center region to the outer edge region. Therefore, it is possible to suppress the laser beam L from passing through the existing modified region 7, and it is possible to suppress scattering, absorption, and the like of the laser beam L by the existing modified region 7.

また、本実施形態では、上述したように、レーザ光入射方向に沿って亀裂が発生するように改質領域７が形成されているため、エッチング処理を施す際、亀裂を利用してエッチングの進行を促進することができ、エッチング速度を速めることが可能となる。つまり、エッチング液が亀裂を経由して切断予定面５に沿って広く行き渡り易くなっており、エッチングを効率的に行うことができる。また、本実施形態では、改質領域７もレーザ光入射方向に沿って縦長方向に主に延びていることから、同様に、エッチング液が切断予定面５に沿って広く行き渡り易くなっている。   In the present embodiment, as described above, since the modified region 7 is formed so that a crack is generated along the laser beam incident direction, the etching progresses using the crack when performing the etching process. Can be promoted, and the etching rate can be increased. That is, the etching solution can easily spread widely along the planned cutting surface 5 via the crack, and the etching can be performed efficiently. Further, in the present embodiment, the modified region 7 also mainly extends in the longitudinal direction along the laser light incident direction. Similarly, the etching solution easily spreads widely along the planned cutting surface 5.

ちなみに、本実施形態では、改質領域７が亀裂を内包することから、亀裂を通じて改質領域７全域にエッチング液が充分且つ迅速に浸潤する。そのため、本実施形態では、従来のエッチングに比べ、改質領域７内においてのエッチングの進行が促されており、エッチング速度をより高めるという効果が顕著となっている。なお、改質領域７にはレーザ光入射方向に沿って亀裂が内包していることが好ましく、この場合、エッチング液が、内包する亀裂を経由して切断予定面５の沿って一層広く行き渡り易くなる。   Incidentally, in the present embodiment, since the modified region 7 includes a crack, the etching solution infiltrates the modified region 7 through the crack sufficiently and quickly. Therefore, in this embodiment, the progress of etching in the modified region 7 is promoted compared to the conventional etching, and the effect of increasing the etching rate is remarkable. The modified region 7 preferably contains cracks along the laser beam incident direction, and in this case, the etching solution is likely to spread more widely along the planned cutting surface 5 via the contained cracks. Become.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。   The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment.

例えば、上記実施形態では、円柱形状のインゴット１を切断したが、多角形柱形状や直方体／立方体形状のインゴットを切断してもよい。また、上記実施形態では、切断予定面５に沿う環状の改質領域７を形成したが、切断予定面５に沿った改質領域であれば種々の形状の改質領域を形成してもよい。   For example, in the above-described embodiment, the cylindrical ingot 1 is cut, but a polygonal columnar shape or a rectangular parallelepiped / cubic shape ingot may be cut. Moreover, in the said embodiment, although the cyclic | annular modification | reformation area | region 7 along the scheduled cutting surface 5 was formed, if it is a modified area | region along the scheduled cutting surface 5, the modified area | region of various shapes may be formed. .

また、上記実施形態では、エッチングの進行を促進すべく亀裂が発生するように改質領域７をしたが、亀裂が発生しないように改質領域を形成してもよい。また、インゴット１内部において、中心側領域から外縁側領域の順に改質領域７を形成したが、外縁側領域から中心側領域でもよく、改質領域を形成する領域の順序は、限定されるものではない。   Moreover, in the said embodiment, although the modified area | region 7 was formed so that a crack might generate | occur | produce to accelerate | stimulate progress of an etching, you may form a modified area | region so that a crack may not generate | occur | produce. In the ingot 1, the modified region 7 is formed in the order from the center side region to the outer edge side region. However, the modified region 7 may be formed from the outer edge side region to the center side region, and the order of the regions forming the modified region is limited. is not.

また、上記実施形態では、回転ユニット１１５でインゴット１を移動（回転）させてインゴット１とレーザ光Ｌを相対移動させたが、レーザ光Ｌを移動させてインゴット１とレーザ光Ｌを相対移動させてもよい。   In the above embodiment, the ingot 1 is moved (rotated) by the rotating unit 115 to move the ingot 1 and the laser beam L relative to each other. However, the laser beam L is moved to move the ingot 1 and the laser beam L relative to each other. May be.

なお、レーザ加工装置１００に空間光変調器（SLM：Spatial Light Modulator）を含んで構成された多焦点光学系を搭載することで、切断予定面５に沿った複数位置に複数の改質領域７を同時に形成することが可能となる。   In addition, by mounting a multifocal optical system including a spatial light modulator (SLM) on the laser processing apparatus 100, a plurality of modified regions 7 are provided at a plurality of positions along the planned cutting surface 5. Can be formed simultaneously.

本実施形態のインゴット切断方法を実施するためのレーザ加工装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the laser processing apparatus for enforcing the ingot cutting method of this embodiment. 本実施形態のインゴット切断方法の工程図である。It is process drawing of the ingot cutting method of this embodiment. 図２の続きを示す工程図である。FIG. 3 is a process diagram showing a continuation of FIG. 2. 図３の続きを示す工程図である。FIG. 4 is a process diagram showing a continuation of FIG. 3. 本実施形態のインゴット切断方法の説明図である。It is explanatory drawing of the ingot cutting method of this embodiment. 従来のインゴット切断方法の説明図である。It is explanatory drawing of the conventional ingot cutting method.

符号の説明Explanation of symbols

１…インゴット、３…外周面、５…切断予定面、７，Ｍ１〜Ｍｎ…改質領域、１０…半導体ウエハ（基板）、Ｌ…レーザ光、Ｐ…集光点。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ingot, 3 ... Outer peripheral surface, 5 ... Planned cutting surface, 7, M1-Mn ... Modified region, 10 ... Semiconductor wafer (substrate), L ... Laser beam, P ... Condensing point.

Claims (6)

インゴットを切断予定面に沿って切断して基板を形成するインゴット切断方法であって、
前記インゴットに集光点を合わせ、前記切断予定面に沿う方向をレーザ光入射方向としてレーザ光を照射することで、前記インゴット内部に改質領域を前記切断予定面に沿って形成する第１工程と、
前記第１工程の後、エッチング処理を施してエッチングを前記改質領域に沿って進行させることで、前記インゴットを前記切断予定面に沿って切断する第２工程と、を含むことを特徴とするインゴット切断方法。 An ingot cutting method for forming a substrate by cutting an ingot along a planned cutting surface,
A first step of forming a modified region along the planned cutting surface inside the ingot by aligning a condensing point with the ingot and irradiating a laser beam with a direction along the planned cutting surface as a laser beam incident direction. When,
And a second step of cutting the ingot along the planned cutting surface by performing an etching process after the first step and causing the etching to proceed along the modified region. Ingot cutting method. 前記インゴットは半導体材料で形成された円柱状の単結晶インゴット又は多結晶インゴットであり、前記基板は半導体ウエハであることを特徴とする請求項１記載のインゴット切断方法。   2. The ingot cutting method according to claim 1, wherein the ingot is a cylindrical single crystal ingot or a polycrystalline ingot formed of a semiconductor material, and the substrate is a semiconductor wafer. 前記切断予定面は、前記インゴットの軸線方向と交差する面であって、
前記第１工程では、前記インゴットの外周面から前記レーザ光を照射することで、前記切断予定面に沿う方向を前記レーザ光入射方向とすることを特徴とする請求項２記載のインゴット切断方法。 The planned cutting surface is a surface that intersects the axial direction of the ingot,
3. The ingot cutting method according to claim 2, wherein in the first step, the laser light is irradiated from an outer peripheral surface of the ingot so that a direction along the planned cutting surface is the laser light incident direction. 前記第１工程では、前記レーザ光を照射しながら前記インゴットの軸線回り回転方向に前記インゴットを相対回転させることで、前記改質領域を前記切断予定面に沿う２次元状に形成することを特徴とする請求項２又は３記載のインゴット切断方法。   In the first step, the modified region is formed in a two-dimensional shape along the planned cutting surface by relatively rotating the ingot in the direction of rotation around the axis of the ingot while irradiating the laser beam. The ingot cutting method according to claim 2 or 3. 前記第１工程では、前記インゴット内部において中心側領域から外縁側領域の順に前記改質領域を形成することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項記載のインゴット切断方法。   5. The ingot cutting method according to claim 1, wherein, in the first step, the modified region is formed in the order of an outer edge side region from a center side region inside the ingot. 前記第１工程では、前記改質領域から前記レーザ光入射方向に沿って亀裂が発生するように前記改質領域を形成することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項記載のインゴット切断方法。   6. The ingot according to claim 1, wherein, in the first step, the modified region is formed so that a crack is generated from the modified region along the laser beam incident direction. Cutting method.
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