JP4086796B2 - Substrate cutting method - Google Patents

Description

本発明は、シリコンウエハに複数の半導体素子部が配列された半導体基板等をレーザ加工によって個別の素子チップに分離する基板割断方法に関するものである。   The present invention relates to a substrate cleaving method for separating a semiconductor substrate or the like in which a plurality of semiconductor element portions are arranged on a silicon wafer into individual element chips by laser processing.

シリコンウエハ等の半導体基板をチップ状に精密切断する場合、従来、幅数十〜数百μｍの円周形状のブレードを高速回転させ、ブレード表面の研磨材が半導体基板を研削する事によって切断するブレードダイシング法が知られている。この際、切断に伴う発熱や磨耗を低減させるために、切断面には冷却水を噴射するが、切断に伴って発生する半導体基板や研磨材の微粒子、半導体基板と加工テーブルを固定する粘着テープの粘着剤粒子等が冷却水に混ざって広範囲に飛散する。特に、インクジェットノズル等の吐出手段が形成された半導体基板では、ノズル内部等に上記微粒子がゴミとして混入すると、インク等液体の吐出に重大な影響を及ぼすおそれがある。   When a semiconductor substrate such as a silicon wafer is precisely cut into chips, conventionally, a circumferential blade having a width of several tens to several hundreds of μm is rotated at a high speed, and the blade surface abrasive is cut by grinding the semiconductor substrate. A blade dicing method is known. At this time, in order to reduce heat generation and wear due to cutting, cooling water is sprayed on the cut surface, but the semiconductor substrate and abrasive particles generated by cutting, an adhesive tape that fixes the semiconductor substrate and the processing table The pressure-sensitive adhesive particles and the like are mixed in the cooling water and scattered widely. In particular, in a semiconductor substrate on which ejection means such as inkjet nozzles are formed, if the fine particles are mixed as dust inside the nozzles or the like, there is a possibility that the ejection of liquid such as ink may be seriously affected.

この問題を解決するためには、切断に冷却水を用いず、ドライな環境で実施できる事が望ましい。そこで、半導体基板に吸収性の高い波長のレーザ光を基板表面に集光させて、基板を切断する加工方法が用いられる。しかしこの方法では、基板表面で、切断部の周辺も熱溶融してしまうため、半導体基板上に設けられたロジック回路等を損傷させる問題があり、また、レーザ加工はレーザ入射側から出射側へ基板を溶融して進行するため、基板表面には溶融物の再凝固物が付着してゴミとなってしまう。従って、ブレードダイシングと同様、ゴミの問題が発生する。   In order to solve this problem, it is desirable that the cutting can be performed in a dry environment without using cooling water. Therefore, a processing method is used in which a laser beam having a high absorption wavelength is focused on the surface of the semiconductor substrate and the substrate is cut. However, in this method, since the periphery of the cut portion is also melted on the substrate surface, there is a problem of damaging a logic circuit or the like provided on the semiconductor substrate, and laser processing is performed from the laser incident side to the emission side. Since the substrate is melted and proceeds, the re-solidified product of the melt adheres to the substrate surface and becomes dust. Therefore, a dust problem occurs as in the case of blade dicing.

また、基板内部に吸収性の高いレーザ光を集光する事によって基板を切断する加工方法として、例えば特許文献１および特許文献２に開示された方法は、被加工材料である基板に対して透過性の高い特定波長のレーザ光を、基板の内部に集光して形成した変質層を切断の起点とするもので、基板表面に溶融領域を形成しないため、ゴミの少ない切断を可能とするものである。   Further, as a processing method for cutting a substrate by condensing a highly absorbing laser beam inside the substrate, for example, the methods disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 are transmitted through a substrate that is a material to be processed. A denatured layer formed by condensing a highly specific laser beam with a specific wavelength inside the substrate is used as the starting point for cutting, and because it does not form a molten region on the substrate surface, it enables cutting with less dust It is.

しかし、上記の方法では、切断の起点は基板内部の変質層のみに限定されるため、切断の起点から基板表面に到達する亀裂の方向や位置を精密に制御するのは困難である。   However, in the above method, since the starting point of cutting is limited to the deteriorated layer inside the substrate, it is difficult to precisely control the direction and position of the crack reaching the substrate surface from the starting point of cutting.

特に、シリコン基板の場合、亀裂の進展は結晶方位に影響されるため、シリコン基板および素子形成の際の工業的誤差等により、割断予定線と結晶方位との小さなずれが存在すると、上記のレーザ加工方法では亀裂が基板の表面に進行する過程で割断予定線を逸脱し、素子部のロジック回路等を破壊する可能性が高い。   In particular, in the case of a silicon substrate, since the growth of cracks is affected by the crystal orientation, if there is a small deviation between the planned cutting line and the crystal orientation due to industrial errors in the formation of the silicon substrate and elements, the above laser In the processing method, there is a high possibility of deviating from the planned cutting line in the process of the crack progressing to the surface of the substrate and destroying the logic circuit or the like of the element portion.

詳しく説明すると、図２４の（ａ）に示すように、表面の結晶方位（１００）の単結晶シリコンからなるシリコン基板１０１の内部の所定の深度において、特定波長のレーザ光Ｌを集光させて変質層１０２を形成し、同図の（ｂ）に示すように、割断予定線Ｃに外力Ｆを加えて前記変質層１０２から基板表面に向かって割れ目１０３を発生させてシリコン基板１０１を分断する場合に、前記レーザ加工による変質層１０２の先端部１０２ａには高次の結晶方位面が形成されているため、外力Ｆによる実際の割れ目１０３ａは、単結晶シリコンのへき開方向（１１０）に傾いてしまう。その結果、シリコン基板１０１の表面における割断予定線Ｃから大きくずれた位置で基板表面が分断されることになる。   More specifically, as shown in FIG. 24A, a laser beam L having a specific wavelength is condensed at a predetermined depth inside a silicon substrate 101 made of single crystal silicon having a crystal orientation (100) on the surface. The altered layer 102 is formed, and as shown in FIG. 5B, an external force F is applied to the planned cutting line C to generate a crack 103 from the altered layer 102 toward the substrate surface, thereby dividing the silicon substrate 101. In this case, since a high-order crystal orientation plane is formed at the tip 102a of the altered layer 102 by the laser processing, the actual crack 103a due to the external force F is inclined in the cleavage direction (110) of the single crystal silicon. End up. As a result, the substrate surface is divided at a position greatly deviated from the planned cutting line C on the surface of the silicon substrate 101.

特に、インクジェットノズル等の吐出口が形成された液体吐出ヘッドの素子基板では、吐出口の下にインク等液体を供給するための開口構造が存在するため、亀裂がそれらに進展し、基板を破壊するという問題がある。   In particular, in an element substrate of a liquid discharge head in which an ejection port such as an ink jet nozzle is formed, an opening structure for supplying liquid such as ink exists under the ejection port, so that a crack develops in them and destroys the substrate. There is a problem of doing.

上記の問題は、２方向の割断予定線が交差する個所を割断する際により顕著となる。   The above problem becomes more conspicuous when cleaving a portion where two-way cleaving lines intersect.

また、上記交差部においては、シリコン基板の同じ深度で互いに直交する２方向の割断予定線に沿った内部加工を重畳して行うため、新たな問題も生じる。   In addition, in the crossing portion, since internal processing is performed in a superimposed manner along two planned cutting lines orthogonal to each other at the same depth of the silicon substrate, a new problem arises.

この対策として、特許文献３には、交差部において２方向の改質層をねじれの位置関係にすることが開示されている。
特開２００２−１９２３７０号公報（特許第３４０８８０５号公報） 特開２００２−２５１８０号公報 特開２００２−１９２３７１号公報 特開２０００−１５４６７号公報 As a countermeasure against this, Patent Document 3 discloses that the two-direction modified layers have a twisted positional relationship at the intersection.
JP 2002-192370 A (Patent No. 3408805) JP 2002-25180 A JP 2002-192371 A JP 2000-15467 A

しかし、特許文献３に開示された方法は、一方の割断予定線については、表面から比較的遠い改質層を形成してしまう。前述のように、特に結晶方位に影響されるシリコン基板等の場合は、改質層と基板表面との距離が離れるほど、基板表面の破損の危険が高まり、適正な割断が困難である。この遠い方の改質層を基板表面に近い位置に設けると、表面に近い方の改質層はさらに基板表面に近づけねばならず、レーザ光による内部加工時に、改質層が基板表面に至り、基板表面を汚染する問題がある。   However, the method disclosed in Patent Document 3 forms a modified layer that is relatively far from the surface for one of the split lines. As described above, particularly in the case of a silicon substrate or the like that is affected by the crystal orientation, as the distance between the modified layer and the substrate surface increases, the risk of damage to the substrate surface increases, and proper cleaving is difficult. If this far modified layer is provided close to the substrate surface, the modified layer closer to the surface must be closer to the substrate surface, and the modified layer reaches the substrate surface during internal processing with laser light. There is a problem of contaminating the substrate surface.

また、基板表面の割断予定線上に基板製造の際に使用されるダミー検査パターンなど、レーザ光の光路を遮る遮蔽物が配置されていると、基板表面に略垂直方向からレーザ光を入射するような特許文献１等に開示された方法では、遮蔽物の直下の改質層が不完全になったり、あるいは全く形成されず、その部分では、外力による割断の際に好ましくない割れを生じてしまう。   In addition, if a shielding object that blocks the optical path of the laser beam, such as a dummy inspection pattern used in manufacturing the substrate, is arranged on the planned cutting line on the substrate surface, the laser beam may be incident on the substrate surface from a substantially vertical direction. In the method disclosed in Patent Document 1 or the like, the modified layer directly under the shielding is incomplete or not formed at all, and an undesired crack is generated at the portion when cleaving by an external force. .

また、基板表面に、外力による割断時に割断予定線に沿って正確な割れが生じるように応力を集中させるための線状の表面加工痕が形成されている場合は、その部分で光が散乱してしまう。さらに、２つの割断予定線の交差点で表面加工痕が交差する部分においては、同時に２つの表面加工痕によって光束がさえぎられることになる。このように割断予定線上の遮蔽物や異形部の影響により内部の集光点へ到達するエネルギーが大幅に減少すると、内部亀裂を安定して発生させることが難しくなる。   In addition, when a linear surface processing trace is formed on the substrate surface to concentrate stress so that an accurate crack is generated along the planned cutting line when cleaved by external force, light is scattered at that part. End up. Further, at a portion where the surface processing traces intersect at the intersection of the two splitting lines, the light flux is blocked by the two surface processing marks at the same time. Thus, if the energy which reaches | attains an internal condensing point reduces significantly by the influence of the obstruction | occlusion on a planned cutting line and a deformed part, it will become difficult to generate an internal crack stably.

本発明は上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、基板表面に光を散乱させる遮蔽物や割断予定線に応力を集中させるための線状加工部等があっても、あるいは先に内部加工によって形成された亀裂群と交差する位置においても、基板内部の集光点に充分なレーザエネルギーを到達させることを可能とし、レーザ光による内部加工を安定して行うことのできる基板割断方法を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above-mentioned unsolved problems of the prior art, and includes a shielding object that scatters light on a substrate surface, a linear processed part for concentrating stress on a planned cutting line, and the like. In addition, it is possible to allow sufficient laser energy to reach the condensing point inside the substrate even at a position where it intersects with a group of cracks previously formed by internal processing, and to stably perform internal processing with laser light. An object of the present invention is to provide a substrate cleaving method that can be used.

上記目的を達成するため、本発明の基板割断方法は、基板を複数の素子チップに分離するための基板割断方法であって、前記基板の割断予定線に沿って、基板表面に複数の線状加工部を、当該線状加工部が相互に交差する交差点を有するように形成する工程と、光源から出射したレーザ光を、光束分割系により、それぞれレーザエネルギーが均等である４本のレーザビームに分割し、前記交差点において２本の前記線状加工部が前記基板表面に形成する４つの象限のそれぞれに１本のレーザビームが配分されるように前記線状加工部の両側に２本づつ分かれて前記基板表面の異なる位置に入射させて基板内部の集光点に各レーザビームを個別に集光することで内部亀裂を発生させ、前記集光点を前記線状加工部に沿って相対移動させるように前記レーザビームを相対移動させる工程と、前記基板に外力を与えることによって、前記基板の前記内部亀裂と前記基板表面の前記線状加工部とを連結させる工程と、を有し、前記集光点が前記交差点に近づく際に、前記光束分割系に入射する前記レーザ光を、ビームシフト系によりシフトさせることで、進行方向後方の２つのレーザビームのビーム径を大きく、進行方向前方の２つのレーザビームのビーム径を小さくし、前記集光点が前記交差点から遠ざかる際に、前記光束分割系に入射する前記レーザ光を、ビームシフト系によりシフトさせることで、進行方向前方の２つのレーザビームのビーム径を大きく、進行方向後方の２つのレーザビームのビーム径を小さくすることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a substrate cleaving method of the present invention is a substrate cleaving method for separating a substrate into a plurality of element chips, and a plurality of linear shapes are formed on the substrate surface along the planned cutting line of the substrate. the processing unit, the steps of the linear processing unit is formed to have an intersection which intersect each other, the laser light emitted from the light source, the light flux splitting system, the four laser beams of laser energy respectively are equal Divide and split into two on both sides of the linear processed portion so that one laser beam is distributed to each of the four quadrants formed on the substrate surface by the two linear processed portions at the intersection. The laser beam is incident on different positions on the surface of the substrate and each laser beam is individually focused on a focusing point inside the substrate to generate an internal crack, and the focusing point is relatively moved along the linear processed portion. To let A step of relatively moving the laser beam, and a step of connecting the internal crack of the substrate and the linear processed portion of the substrate surface by applying an external force to the substrate, and the condensing point When the laser beam approaches the intersection, the laser light incident on the light beam splitting system is shifted by a beam shift system, so that the beam diameters of the two laser beams behind the traveling direction are increased, and the two lasers ahead of the traveling direction are When the beam diameter of the beam is reduced and the condensing point moves away from the intersection, the laser light incident on the light beam splitting system is shifted by a beam shift system, so that The present invention is characterized in that the beam diameter is increased and the beam diameters of the two laser beams behind the traveling direction are decreased.

少なくとも４本のレーザビームを基板内部に個別に集光させて内部亀裂の亀裂群を効率よく形成し、外力によって亀裂群を基板の厚み方向である深度方向に進展させて基板の割断を行うものであるため、ブレードダイシングや従来の基板表面から切り込むレーザ加工のように基板表面を汚染するおそれがない。   At least four laser beams are individually focused inside the substrate to efficiently form a crack group of internal cracks, and the substrate is cleaved by extending the crack group in the depth direction, which is the thickness direction of the substrate, by an external force. Therefore, there is no possibility of contaminating the substrate surface like blade dicing or conventional laser processing for cutting from the substrate surface.

また、基板表面に割断予定線に沿った線状加工部を形成しておくことで、外力による割れを線状加工部に誘導し、内部亀裂の進展方向を極めて精密に制御することができる。従って、外力による割断工程において割れが割断予定線からずれて基板の素子部を損傷したり、基板に形成された開口部等の影響で基板自体が破壊したりするのを防ぎ、安全性と信頼性の高い割断を行うことができる。   In addition, by forming a linear processed portion along the planned cutting line on the surface of the substrate, it is possible to induce cracks due to external forces to the linear processed portion, and to control the progress direction of the internal cracks very precisely. Therefore, in the cleaving process by external force, it prevents the cracks from deviating from the planned cutting line and damages the element part of the board, or the board itself is destroyed due to the influence of the opening formed in the board, etc. Highly cleaving can be performed.

そして、基板表面の異なる位置に入射する少なくとも４本のレーザビームからなるビーム群によって内部亀裂を形成するものであるため、基板表面の線状加工部や遮蔽物を避けるように各レーザビームの入射位置を選定することで、エネルギーの損失を回避することが可能である。   Since the internal cracks are formed by a group of at least four laser beams incident on different positions on the substrate surface, each laser beam is incident so as to avoid a linearly processed portion or a shield on the substrate surface. By selecting the position, energy loss can be avoided.

また、先に内部加工によって形成された亀裂群と交差する場合、あるいは２つの線状加工部が交差する位置では、各レーザビームのエネルギーの配分を調整することで、エネルギーの損失を低減できる。   In addition, energy loss can be reduced by adjusting the energy distribution of each laser beam when intersecting with a crack group previously formed by internal processing or at a position where two linear processed portions intersect.

図１に示すように、複数の半導体素子部であるロジック素子部１０ａが形成されたシリコン基板１０を基板表面１１上の割断予定線Ｃに沿って割断し、個々の素子チップに分離する割断方法において、図２に示すようにシリコン基板１０の内部に基板表面１１に達しない亀裂である内部亀裂１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）を発生させる内部加工を行うに当り、所定の深度の同一集光点に、図７ないし図１３に示すように、少なくとも４本、好ましくは４の整数倍の本数のレーザビームであるビームＬｅを個別に集光させて内部亀裂１２を形成し、前記集光点を割断予定線Ｃに沿って走査（相対移動）させることで、割断予定線Ｃに沿ってバンド状の亀裂群を形成する。   As shown in FIG. 1, a cleaving method for cleaving a silicon substrate 10 on which a logic element portion 10a, which is a plurality of semiconductor element portions, is formed along a cleaving line C on a substrate surface 11 and separating it into individual element chips. 2, when performing internal processing for generating internal cracks 12 (12 a, 12 b, 12 c) that are cracks that do not reach the substrate surface 11 in the silicon substrate 10, the same light concentration at a predetermined depth is obtained. As shown in FIGS. 7 to 13, at least four, preferably a beam Le, which is an integer multiple of 4, is individually condensed to form an internal crack 12, and the condensing point is formed. Is scanned (relatively moved) along the planned cutting line C to form a band-shaped crack group along the planned cutting line C.

このような亀裂群の形成後またはその前に、割断予定線Ｃに沿って基板表面１１に線状加工部である表面加工痕１１ａを形成する表面加工が行われる。   After or before the formation of such a crack group, surface processing for forming a surface processing mark 11a, which is a linear processing portion, is performed on the substrate surface 11 along the planned cutting line C.

内部亀裂１２を形成する内部加工において、各ビームＬｅが基板表面１１に対する入射位置を割断予定線Ｃの両側に選定することで、表面加工痕１１ａや先に形成された内部亀裂１２によってレーザ光がケラレるのを防ぎ、加工効率の低下を回避できる。   In the internal processing for forming the internal crack 12, each beam Le selects the incident position with respect to the substrate surface 11 on both sides of the planned cutting line C, so that the laser beam is emitted by the surface processing mark 11 a and the internal crack 12 formed earlier. It is possible to prevent vignetting and avoid a reduction in processing efficiency.

表面加工痕１１ａの表面加工とビーム群による亀裂群の形成後に、割断のための外力を作用させると、まず、表面加工痕１１ａと内部亀裂１２が連結するため、基板表面１１に発生する実際の割断線が割断予定線Ｃからずれることがない。   If an external force for cleaving is applied after the surface processing of the surface processing mark 11a and the formation of the crack group by the beam group, first, the surface processing mark 11a and the internal crack 12 are connected to each other. The breaking line does not deviate from the breaking planned line C.

図１の（ａ）、（ｂ）に示すシリコン基板１０は、同図の（ｃ）に示すように、（１００）方位に形成された、厚み６２５μｍのシリコンウエハ１を基体とし、シリコンウエハ１の表面には、厚さ１μｍ程度の酸化膜２が形成され、その上には、インク等液体吐出用の機構、およびそれらを駆動するロジック素子、配線等を内蔵したエポキシ樹脂製の構造物であるノズル層３が配置され、各ロジック素子部１０ａを構成している。   As shown in FIG. 1C, the silicon substrate 10 shown in FIGS. 1A and 1B has a silicon wafer 1 formed in the (100) orientation and having a thickness of 625 μm as a base. An oxide film 2 having a thickness of about 1 μm is formed on the surface of the substrate, and a structure for discharging liquid such as ink, a logic element for driving them, and a structure made of epoxy resin containing wiring and the like are formed thereon. A certain nozzle layer 3 is arranged to constitute each logic element portion 10a.

このように液体吐出用の機構等を内蔵したノズル層３の直下に、開口部である液体供給口（インク供給口）４をシリコンウエハ１の異方性エッチングにより形成する。ノズル層３は、製造工程の最終段階でシリコンウエハ１を各素子チップに割断できるように、互いに割断予定線Ｃを挟んで配置される。割断予定線Ｃはシリコンウエハ１の結晶方位に沿って形成され、隣接するノズル層３の間隔Ｓは最小で４００μｍ程度である。   In this manner, a liquid supply port (ink supply port) 4 as an opening is formed by anisotropic etching of the silicon wafer 1 immediately below the nozzle layer 3 incorporating a liquid discharge mechanism and the like. The nozzle layer 3 is disposed with a cleaving line C between each other so that the silicon wafer 1 can be cleaved into element chips at the final stage of the manufacturing process. The cleavage line C is formed along the crystal orientation of the silicon wafer 1, and the interval S between the adjacent nozzle layers 3 is about 400 μm at the minimum.

図３はシリコン基板１０を個々の素子チップとなるロジック素子部１０ａに分離する割断プロセスを説明するフローチャートであり、このプロセスは、ステップ１のテープマウント工程、ステップ２のウエハ補正工程、ステップ３の表面線状加工工程（表面加工工程）、ステップ４の内部亀裂形成工程、ステップ５の割断工程、ステップ６のリペア工程、ステップ７のピックアップ工程の７工程からなる。以下に各工程を順に説明する。   FIG. 3 is a flowchart for explaining a cleaving process for separating the silicon substrate 10 into the logic element portions 10a to be individual element chips. This process includes a tape mounting process in Step 1, a wafer correction process in Step 2, and a process in Step 3. The process consists of a surface linear processing process (surface processing process), an internal crack forming process in step 4, a cleaving process in step 5, a repair process in step 6, and a pick-up process in step 7. Each step will be described below in order.

「テープマウント工程」
図４に示すように、シリコン基板１０はまず、割断までの工程で素子が分離するのを防止するためのテープマウントを行う。テープマウントは、ダイシングフレームＭが貼り付けられた、粘着性を有するダイシングテープＴをシリコン基板１０の裏面に貼り付けることによりなる。 "Tape mounting process"
As shown in FIG. 4, the silicon substrate 10 is first tape-mounted to prevent the elements from being separated in the process up to cleaving. The tape mount is formed by attaching an adhesive dicing tape T to which the dicing frame M is attached to the back surface of the silicon substrate 10.

ダイシングテープとしては、紫外線硬化型あるいは感圧型粘着剤が塗工された粘着テープや、自己粘着層を有する粘着テープを用いる。   As the dicing tape, an adhesive tape coated with an ultraviolet curable or pressure sensitive adhesive or an adhesive tape having a self-adhesive layer is used.

「ウエハ補正(ソリ矯正)工程」
前述のようにシリコン基板１０の表面に形成される樹脂層であるノズル層３は硬化時に熱収縮を起こすため、シリコン基板１０の全体が図５の（ａ）に示すように変形している。このように変形した状態で、後述のレーザ照射を行うと基板表面１１で局部的に入射角度が異なり、精度よく加工することが出来ない。したがって予めこの変形を矯正しておく必要がある。そこで、図５の（ｂ）に示すように、ダイシングテープＴの側からシリコン基板１０を吸着ステージＤにて吸引することで、シリコン基板１０を平坦化し変形を矯正する。 "Wafer correction (warp correction) process"
As described above, the nozzle layer 3, which is a resin layer formed on the surface of the silicon substrate 10, undergoes thermal shrinkage during curing, and thus the entire silicon substrate 10 is deformed as shown in FIG. When laser irradiation to be described later is performed in such a deformed state, the incident angle is locally different on the substrate surface 11 and processing cannot be performed with high accuracy. Therefore, it is necessary to correct this deformation in advance. Therefore, as shown in FIG. 5B, the silicon substrate 10 is sucked by the suction stage D from the dicing tape T side, thereby flattening the silicon substrate 10 and correcting the deformation.

「表面線状加工工程」
続いてシリコン基板１０の各ロジック素子部１０ａの割断を精度よく行うために、基板表面１１において割断予定線Ｃに亀裂の伝播を誘導する表面加工痕１１ａを形成する。すなわち、割断予定線Ｃに沿って表面加工痕１１ａを形成することで、外力による割断の際に応力集中が起こり、割れが表面加工痕１１ａへ誘導される。または表面加工痕１１ａが起点となり割れが内部に進行する。従って、ロジック回路等を破壊するような不必要な割れを生じることがない。 "Surface linear processing process"
Subsequently, in order to cleave each logic element portion 10a of the silicon substrate 10 with high accuracy, a surface processing mark 11a that induces propagation of a crack to the cleaving line C is formed on the substrate surface 11. That is, by forming the surface processing mark 11a along the planned cutting line C, stress concentration occurs at the time of cutting by an external force, and a crack is induced to the surface processing mark 11a. Or the surface processing trace 11a becomes a starting point, and a crack progresses inside. Therefore, unnecessary cracks that destroy logic circuits and the like do not occur.

表面加工痕１１ａの形成は図６に示すように、割断予定線Ｃに沿って超硬、ダイヤモンド等の工具４０を用いたスクライバーにてケガキを入れればよい。表面加工痕１１ａは、幅２μｍ以上、深さ１μｍ以上が好ましい。ただし、内部亀裂１２をレーザ加工する各ビームＬｅの光路を妨げない大きさにする必要がある。加工深さは、割断時に表面加工痕１１ａと亀裂間において応力集中を起こす深さが適しており、これが、図６の（ａ）に示すようにシリコン基板１０の表面層である酸化膜２の厚さより小さくてもよいし、同図の（ｂ）に示すように酸化膜２の厚さと同じかそれ以上の深さとなっても問題はない。   As shown in FIG. 6, the surface processing mark 11 a may be formed by marking with a scriber using a tool 40 such as cemented carbide or diamond along the planned cutting line C. The surface processing mark 11a preferably has a width of 2 μm or more and a depth of 1 μm or more. However, it is necessary to make the internal crack 12 large enough not to obstruct the optical path of each beam Le for laser processing. As the processing depth, a depth that causes stress concentration between the surface processing mark 11a and the crack at the time of cleaving is suitable, and this is the depth of the oxide film 2 that is the surface layer of the silicon substrate 10 as shown in FIG. The thickness may be smaller than the thickness, and even if the depth is equal to or greater than the thickness of the oxide film 2 as shown in FIG.

また、表面加工痕１１ａは少なくともロジック素子部１０ａを有する基板表面１１に対しては必須であるが、シリコン基板１０の表面側と裏面側の双方に形成してもよい。   Further, the surface processing mark 11a is essential for at least the substrate surface 11 having the logic element portion 10a, but may be formed on both the front surface side and the back surface side of the silicon substrate 10.

表面加工痕１１ａは、４本のビームＬｅからなるビーム群による内部亀裂形成工程の後に形成してもよい。   The surface processing mark 11a may be formed after an internal crack forming step using a beam group including four beams Le.

「内部亀裂形成工程」
図７の（ａ）に示す加工装置５０を用いて図２に示した各内部亀裂１２を形成する。この加工装置５０は、光源５１と、光源光学系５１ａと、顕微鏡対物レンズ５２ａ、ミラー５２ｂ等を有する集光光学系５２と、Ｘステージ５３ａ、Ｙステージ５３ｂ、微動調整ステージ５３ｃ等を有する自動ステージ５３と、ＡＦ光学系５４と、ワークＷであるシリコン基板１０のオリエンテーションフラット１０ｂ（図１参照）によるアライメントを行う図示しないアライメント光学系とを備えており、光源５１としてはパルスＹＡＧレーザの基本波（１０６４ｎｍ）を用いる。パルス幅は４０ｎｓ前後で、１０〜１００ＫＨｚの周波数である。 "Internal crack formation process"
Each internal crack 12 shown in FIG. 2 is formed using the processing apparatus 50 shown in FIG. This processing apparatus 50 includes an automatic stage having a light source 51, a light source optical system 51a, a condensing optical system 52 having a microscope objective lens 52a, a mirror 52b, and the like, an X stage 53a, a Y stage 53b, a fine adjustment stage 53c, and the like. 53, an AF optical system 54, and an alignment optical system (not shown) that performs alignment by the orientation flat 10b (see FIG. 1) of the silicon substrate 10 that is the workpiece W. The light source 51 has a fundamental wave of a pulsed YAG laser. (1064 nm) is used. The pulse width is around 40 ns and a frequency of 10 to 100 KHz.

レーザ光の選定はシリコン基板の分光透過率より決定される。そのため、集光点にて強電界が形成可能でシリコン透過性がある波長域の光であれば、どれでもかまわない。例えば、超短パルスと波長変換手段を組み合わせて生成される１．３〜１．５μｍのレーザ光である。   The selection of the laser light is determined by the spectral transmittance of the silicon substrate. Therefore, any light in a wavelength range in which a strong electric field can be formed at the condensing point and silicon transmission is possible may be used. For example, it is a 1.3 to 1.5 μm laser beam generated by combining an ultrashort pulse and a wavelength converting means.

光源５１から出射したレーザ光Ｌは、光源光学系５１ａにおいて、図７の（ｂ）に示すように、４本のレーザビームであるビームＬｅに分割され、基板表面１１の表面加工痕１１ａの両側に２本づつ分かれて入射し、各ビームＬｅが個別に所定の深度（ａ）における集光点Ａに集光し、亀裂長さ（ｂ）の内部亀裂１２を発生させる。   The laser light L emitted from the light source 51 is divided into four beams Le, which are four laser beams, in the light source optical system 51a as shown in FIG. The beams Le are separately incident on each of the two beams, and each beam Le is individually focused at a condensing point A at a predetermined depth (a) to generate an internal crack 12 having a crack length (b).

図８に示すように、光源光学系５１ａは、ビーム拡大系５５と、ビームシフト系５６と、光束分割系５７と、ビーム整形系５８とを有し、ビームシフト系５６は、光源５１から出射したレーザ光Ｌを割断方向に平行移動する機能をもち、これは、平行平板ガラスを後述するように傾けることで実現される。   As shown in FIG. 8, the light source optical system 51 a includes a beam expansion system 55, a beam shift system 56, a light beam splitting system 57, and a beam shaping system 58, and the beam shift system 56 emits from the light source 51. The laser beam L has a function of translating in the cleaving direction, and this is realized by tilting the parallel flat glass as described later.

光束分割系５７は一対の四角錐５７ａ、５７ｂを用いて、平行に入射するレーザ光Ｌを入射側の第一四角錐５７ａにより４分割して４本のビームＬｅとし、それぞれを第二四角錐５７ｂにより光軸に平行にして出射する。なお、第一、第二四角錐５７ａ、５７ｂの稜線方向は一致しているものとする。   The beam splitting system 57 uses a pair of quadrangular pyramids 57a and 57b to divide the parallel incident laser light L into four beams Le by the first quadrangular pyramid 57a on the incident side, and each of them is a second quadrangular pyramid. The light is emitted parallel to the optical axis by 57b. It is assumed that the ridge line directions of the first and second square pyramids 57a and 57b are the same.

光束分割系５７で分割するビームＬｅの個数（本数）は、表面加工痕１１ａが交差する部分において、基板表面１１が４つの象限に分割されるため、４の整数倍が望ましい。分割された各ビームＬｅは第二四角錐５７ｂに入射して、光軸と平行な分割光束として出射される。出射された各ビームＬｅの大きさおよびその間隔については、ビーム拡大系５５の倍率にて各ビームＬｅのビーム径を決定し、１対の四角錐５７ａ、５７ｂの離間距離でビーム間隔を決定することになる。各ビームＬｅの大きさや間隔は、基板表面１１の表面加工痕１１ａあるいは先に形成された内部亀裂１２との干渉によるエネルギー損失が最小となるように所定の範囲で可変調整する。   The number (number) of beams Le to be split by the light beam splitting system 57 is preferably an integer multiple of 4 because the substrate surface 11 is divided into four quadrants at the portion where the surface processing marks 11a intersect. Each divided beam Le enters the second quadrangular pyramid 57b and is emitted as a divided light beam parallel to the optical axis. Regarding the size and interval of each emitted beam Le, the beam diameter of each beam Le is determined by the magnification of the beam expanding system 55, and the beam interval is determined by the separation distance between the pair of square pyramids 57a and 57b. It will be. The size and interval of each beam Le are variably adjusted within a predetermined range so that energy loss due to interference with the surface processing mark 11a of the substrate surface 11 or the previously formed internal crack 12 is minimized.

このとき、注意すべき要件は以下のとおりである。   At this time, the requirements to be noted are as follows.

（１）各ビームＬｅの大きさ、間隔の可変範囲は内部亀裂が発生する条件以内であること。
（２）各ビームＬｅの大きさ、間隔の可変範囲は基板表面１１にダメージを与えない範囲であること。 (1) The variable range of the size and interval of each beam Le should be within the conditions for generating internal cracks.
(2) The variable range of the size and interval of each beam Le is a range that does not damage the substrate surface 11.

図９の（ａ）に示すようにビームシフト系５６の平行平板ガラスが光軸に垂直な状態では、４本のビームＬｅの大きさは同じであり、（ｂ）に示すように破線で示す四角錐５７ａ、５７ｂの稜線を挟んでレーザエネルギーが均等であるが、ビームシフト系５６を傾けてレーザ光Ｌを平行移動させると、光束分割系５７への入射状態が変わる。例えば、図９の（ｃ）に矢印で示すようにレーザ光Ｌが移動すると、（ｄ）に示すように図示下方のビームＬｅのビーム径が大きくなり、上方のビーム径が小さくなる。このようにして集光光学系５２に入る各ビームＬｅのビーム径を自在に制御することが可能である。 As shown in FIG. 9A, when the parallel flat glass of the beam shift system 56 is perpendicular to the optical axis, the four beams Le have the same size, and are shown by broken lines as shown in FIG. 9B. Although the laser energy is uniform across the ridgelines of the quadrangular pyramids 57a and 57b, when the laser beam L is translated by tilting the beam shift system 56, the state of incidence on the beam splitting system 57 changes. For example, the laser beam L is moved as shown by an arrow in FIG. 9 (c), the beam diameter of the beam Le shown below side as shown in (d) becomes large, the beam diameter of the upper side is reduced. In this way, the beam diameter of each beam Le entering the condensing optical system 52 can be freely controlled.

ビームシフト系５６は、図１０に示すようにビーム群による内部加工位置が割断予定線Ｃ₁ 、Ｃ₂ の交差点Ｃ₁₂付近に達したときに稼動するもので、ビーム径の制御は以下のように行われる。図１０の（ａ）に示すように、割断予定線Ｃ₁ に沿って走査される４本のビームＬｅは表面加工痕１１ａの両側を移動するため表面加工痕１１ａによって影響されることはないが、交差点Ｃ₁₂の付近では、割断予定線Ｃ₂ に沿った表面加工痕１１ａによって前方の２つのビームＬｅはさえぎられてしまうため、そのままでは、図１１の（ｂ）に示すように後方の２つのビームＬｅのみによる内部亀裂形成となり、加工エネルギーは不充分となる。そこで、加工点が交差点Ｃ₁₂に近づくにつれて、図１０の（ｂ）に示すように、前方側の２つのビームＬｅのビーム径が小さくなるようにビームシフト系５６の平行平板ガラスを傾斜させてレーザ光Ｌを上方へシフトする。図１０の（ｃ）に示すように加工点が交差点Ｃ₁₂の直下になれば平行平板ガラスを戻して前記シフト量を０に戻し、（ｄ）に示すように加工点が交差点Ｃ₁₂から遠ざかる過程では、ビームシフト系５６を逆に傾けて、後方の２つのビームＬｅのビーム径を小さくする。 As shown in FIG. 10, the beam shift system 56 operates when the internal machining position by the beam group reaches the vicinity of the intersection C ₁₂ between the cutting lines C ₁ and C ₂ , and the beam diameter is controlled as follows. To be done. As shown in (a) of FIG. 10, but are not affected by surface processing traces 11a for four beams Le scanned along the expected splitting line C ₁ is to be moved on both sides of the surface processing traces 11a In the vicinity of the intersection C ₁₂ , the two front beams Le are interrupted by the surface processing marks 11 a along the planned cutting line C ₂ , and as such, as shown in FIG. Internal cracks are formed by only one beam Le, and the processing energy is insufficient. Therefore, as the working point approaches the intersection C _12, as shown in FIG. 10 (b), by tilting a parallel plate glass beam shift system 56 so that the beam diameter of the two beams Le of the front side is reduced The laser beam L is shifted upward. Machining point as shown in (c) of FIG. 10 is the shift amount to return the parallel flat glass if immediately below the intersection C ₁₂ back to 0, away from the processing point is an intersection C ₁₂ as shown in (d) In the process, the beam shift system 56 is tilted in the opposite direction to reduce the beam diameter of the two rear beams Le.

ビームシフト系５６を作動させない場合は、図１１の（ｂ）および（ｄ）に示すように、交差点Ｃ₁₂を通過する前後で、２つのビームＬｅが表面加工痕１１ａによってケラレる現象が生じて充分な内部亀裂形成を行うことができず、未加工領域を生じる。 Beam if the shift system 56 is not operated, as shown in (b) and (d) of FIG. 11, before and after passing through the intersection C _12, 2 two beams Le is occurred eclipsed phenomenon by surface processing traces 11a Sufficient internal crack formation cannot be performed, resulting in unprocessed areas.

なお、図７の集光光学系５２の顕微鏡対物レンズ５２ａは、例えば倍率２０ＮＡ０．４２あるいは倍率５０ＮＡ０．５５のものを用いる。また、シリコンの屈折率を考慮し、顕微鏡観察にも適用可能なシリコン内部加工に最適な集光レンズを用いることもできる。   Note that the microscope objective lens 52a of the condensing optical system 52 in FIG. 7 is, for example, one having a magnification of 20NA0.42 or a magnification of 50NA0.55. In addition, in consideration of the refractive index of silicon, it is possible to use a condensing lens optimal for silicon internal processing that can be applied to microscopic observation.

図１２は、光束分割系５７として１対のフライアイレンズ５７ｃ、５７ｄを用いたものである。ビーム整形系５８は、図１２の（ｂ）に示す１対のフライアイレンズ５７ｃ、５７ｄから出射される光軸に平行な４本のビームＬｅを、同図の（ｃ）に示すように集光光学系５２の瞳径に合わせるように整形する。レーザ光Ｌは４個のレンズで構成される第一フライアイレンズ５７ｃに入射し、４つのビームＬｅに分割され、それぞれに対応した４個のレンズで構成される第二フライアイレンズ５７ｄを通して、各ビームＬｅが光軸と平行になるように出射される。これは第一フライアイレンズ５７ｃを構成する各レンズの焦点距離をｆ１、第二フライアイレンズ５７ｄを構成する各レンズの焦点距離をｆ２としたとき、第一、第二フライアイレンズ５７ｃ、５７ｄの主平面間隔をｆ１＋ｆ２とすることで実現できる。また、各ビームＬｅの大きさは光束分割系５７のｆ２／ｆ１等によって制御可能である。また、４個のビームＬｅの外接円の大きさは、光束分割系５７の後側のビーム整形系５８で制御するものである。   FIG. 12 uses a pair of fly-eye lenses 57 c and 57 d as the light beam splitting system 57. The beam shaping system 58 collects four beams Le parallel to the optical axis emitted from the pair of fly-eye lenses 57c and 57d shown in FIG. 12B as shown in FIG. Shaping to match the pupil diameter of the optical optical system 52. The laser light L enters a first fly-eye lens 57c composed of four lenses, is divided into four beams Le, and passes through a second fly-eye lens 57d composed of four lenses corresponding to each, Each beam Le is emitted so as to be parallel to the optical axis. This is because when the focal length of each lens constituting the first fly-eye lens 57c is f1 and the focal length of each lens constituting the second fly-eye lens 57d is f2, the first and second fly-eye lenses 57c, 57d. This can be realized by setting the main plane interval of f1 + f2. The size of each beam Le can be controlled by f2 / f1 of the light beam splitting system 57 or the like. The size of the circumscribed circle of the four beams Le is controlled by the beam shaping system 58 on the rear side of the light beam splitting system 57.

図１３はさらに別の光束分割系５７として、同図の（ｂ）に示すようにフライアイレンズ５７ｅと単レンズ５７ｆを組み合わせたもので、図１２の集光光学系５２の代わりに分割集光光学系５９を用いる。すなわち、４個のレンズ５９ｅで構成された分割集光光学系５９において、各レンズ５９ｅによって各ビームＬｅを基板内部で集光し、表面加工痕１１ａや、先に形成された亀裂群をさけながら、図１３の（ｃ）に示すように所定の深度の集光点に各ビームＬｅを集光させて内部亀裂１２を形成する。   FIG. 13 shows another light beam splitting system 57 in which a fly-eye lens 57e and a single lens 57f are combined as shown in FIG. 13B, and split condensing instead of the condensing optical system 52 of FIG. An optical system 59 is used. That is, in the split condensing optical system 59 composed of four lenses 59e, the respective beams Le are condensed inside the substrate by the respective lenses 59e, while avoiding the surface processing marks 11a and the previously formed cracks. As shown in FIG. 13C, each beam Le is condensed at a condensing point at a predetermined depth to form an internal crack 12.

複数のレンズ５９ｅのそれぞれの集光位置は同一として、図１３の（ｄ）に示すように、交差点Ｃ₁₂において割断予定線Ｃ₂ に沿った表面加工痕１１ａにかかる前方の２つのビームＬｅ以外のビームＬｅにすべてのレーザエネルギーを通すようなレンズ選択機能を持たせることも可能である。 Each of the condensing positions of the plurality of lenses 59e are as the same, as shown in FIG. 13 (d), except two beams Le forward according to surface processing traces 11a along the expected splitting line C ₂ at an intersection C ₁₂ It is also possible to provide a lens selection function that allows all laser energy to pass through the beam Le.

実験によれば、図２に示す最上端の内部亀裂１２ｃの亀裂先端は基板表面１１より最小２０μｍ以上離れるように、集光位置や酸化膜２の膜構成、使用するレーザ波長等に応じて加工条件を設定することが望ましい。加工中に不用意に内部亀裂１２ｃと基板表面１１との連結が生じたり、レーザ照射条件によっては基板表面１１が損傷してしまうことがあり、これを防ぐためである。   According to the experiment, the crack tip of the uppermost internal crack 12c shown in FIG. 2 is processed according to the condensing position, the film configuration of the oxide film 2, the laser wavelength to be used, etc. so as to be at least 20 μm away from the substrate surface 11. It is desirable to set conditions. This is to prevent the internal crack 12c and the substrate surface 11 from being inadvertently connected during processing, or the substrate surface 11 may be damaged depending on the laser irradiation conditions.

また、図７の（ｂ）に示す集光点Ａの深度（ａ）はシリコン基板１０であるワークＷあるいは集光光学系５２のいずれかを光軸方向に移動させ、集光位置をずらすことで制御できる。シリコン基板１０の波長１０６４ｎｍに対する屈折率をｎとし、機械的な移動量（シリコン基板１０あるいは集光光学系５２のいずれかを光軸方向に移動させた時の移動量）をｄとした時、集光点Ａの光学的な移動量はｎｄである。シリコン基板１０の屈折率は波長１．１〜１．５μｍで３．５近傍であり、実際に実験で予測した値とも比較するとこの３．５に近いものであった。   Further, the depth (a) of the condensing point A shown in FIG. 7B is obtained by moving either the work W, which is the silicon substrate 10, or the condensing optical system 52 in the optical axis direction, and shifting the condensing position. Can be controlled. When the refractive index with respect to the wavelength of 1064 nm of the silicon substrate 10 is n, and the mechanical movement amount (movement amount when either the silicon substrate 10 or the condensing optical system 52 is moved in the optical axis direction) is d, The optical movement amount of the condensing point A is nd. The refractive index of the silicon substrate 10 is in the vicinity of 3.5 at a wavelength of 1.1 to 1.5 μm, which is close to 3.5 when compared with the value actually predicted in the experiment.

つまり、機械的な移動量が１００μｍであると、集光点は表面より３５０μｍの位置に形成される。屈折率が３．５近傍であるということは反射率が大きいことを示している。一般に垂直入射での反射は（（ｎ−１）／（ｎ＋１））² であるからシリコン基板では３０％程度となる。残りのエネルギーが内部に到達するが、シリコン基板の光吸収も存在するので、集光点での最終的なエネルギーはさらに小さくなる。厚さ６２５μｍのシリコン基板にて実測したところ２０％程度の透過率であった。 That is, when the mechanical movement amount is 100 μm, the condensing point is formed at a position of 350 μm from the surface. The fact that the refractive index is in the vicinity of 3.5 indicates that the reflectance is large. In general, reflection at normal incidence is ((n−1) / (n + 1)) ² , and is about 30% for a silicon substrate. Although the remaining energy reaches the inside, the final energy at the condensing point is further reduced because there is also light absorption of the silicon substrate. When measured on a 625 μm thick silicon substrate, the transmittance was about 20%.

集光点Ａに各ビームＬｅが集光すると、部分的にシリコンの結晶状態が変化し、その結果、内部亀裂１２が走ることになる。実験結果では集光点Ａより下側、つまり、各ビームＬｅの入射側から遠い方に走ることを確認し、その亀裂長さ（ｂ）は５０〜１００μｍ程度であった。   When each beam Le is condensed at the condensing point A, the crystalline state of silicon partially changes, and as a result, the internal crack 12 runs. As a result of the experiment, it was confirmed that it travels below the condensing point A, that is, farther from the incident side of each beam Le, and the crack length (b) was about 50 to 100 μm.

このようにシリコン基板１０の内部の一点から内部亀裂１２を形成し、集光点Ａを割断予定線Ｃに沿って相対移動させることで割断予定線Ｃの直下の内部加工を行う。なお、図１に示すように、シリコン基板１０の割断予定線Ｃには、オリエンテーションフラット１０ｂを基準にして互いに直交する２方向の割断予定線Ｃ₁ 、Ｃ₂ がある。 In this way, the internal crack 12 is formed from one point inside the silicon substrate 10, and the condensing point A is relatively moved along the planned cutting line C to perform internal processing immediately below the planned cutting line C. As shown in FIG. 1, the planned cutting line C of the silicon substrate 10 includes two planned cutting lines C ₁ and C ₂ perpendicular to each other with respect to the orientation flat 10b.

シリコン基板１０であるワークＷは、ＸＹ方向に移動可能な自動ステージ５３に載置され、光軸方向（深さ方向）はワークＷを乗せた自動ステージ側または集光光学系側にＺステージ５２ｃを設けて、集光光学系５２とワークＷの間隔を可変とする。   The workpiece W, which is the silicon substrate 10, is placed on an automatic stage 53 that can move in the X and Y directions, and the optical axis direction (depth direction) is the Z stage 52c on the side of the automatic stage on which the workpiece W is placed or on the condensing optical system side. And the interval between the condensing optical system 52 and the workpiece W is variable.

ＸＹ方向の移動速度は周波数と亀裂形状などを考えて決定され、通常周波数１０〜１００ＫＨｚでは移動速度は１０〜１００ｍｍ／ｓｅｃが目安となっている。移動速度が１００ｍｍ／ｓｅｃ以上であると、内部加工は移動方向に対してとびとびになり、同じ割断予定線上の隣接する亀裂の間隔が著しく広くなる等、後の割断に影響を与える。   The moving speed in the XY directions is determined in consideration of the frequency and crack shape, and the moving speed is generally 10 to 100 mm / sec at a normal frequency of 10 to 100 KHz. When the moving speed is 100 mm / sec or more, the internal processing is stepped in the moving direction, and the subsequent cleaving is affected, for example, the interval between adjacent cracks on the same cleaving line is significantly widened.

また、集光光学系５２は、ワーク照射点と共役になるように観察用カメラ５２ｄを有し、一方シリコン基板１０の反射率は３０％程度あるため、これを無視しては観察用カメラ５２ｄの素子が損傷してしまう。そのため、レーザの出力に応じたフィルターを配置している。観察用の照明は、ケーラー照明が形成できるように集光に使用している顕微鏡対物レンズ５２ａの入射瞳の位置に光源を形成できるようにリレーレンズを用いる。また、照明もフィルターを通して行い、照明用光学素子の損傷を極力排除するものである。   Further, the condensing optical system 52 has an observation camera 52d so as to be conjugate with the workpiece irradiation point. On the other hand, the reflectance of the silicon substrate 10 is about 30%. Will be damaged. Therefore, a filter corresponding to the output of the laser is arranged. The illumination for observation uses a relay lens so that a light source can be formed at the position of the entrance pupil of the microscope objective lens 52a used for condensing so that Koehler illumination can be formed. In addition, illumination is also performed through a filter to eliminate damage to the illumination optical element as much as possible.

上記の観察光学系以外にもＡＦ光学系５４を導入し、ワークＷとの間隔を測定する。ＡＦ光学系５４は、観察用カメラ５２ｄで得られた画像のコントラストを求めその値から、ピントや傾きを計測するものである。実際にはこのコントラストを測定するためにワークＷまでの距離を微小送りしながら計測し、最良位置を決定する。なお、ＡＦ動作はシリコン基板１０であるワークＷの平行度など見て動作するか否かを判定する。   In addition to the above observation optical system, an AF optical system 54 is introduced to measure the distance from the workpiece W. The AF optical system 54 obtains the contrast of the image obtained by the observation camera 52d, and measures the focus and tilt from the obtained value. Actually, in order to measure this contrast, the distance to the workpiece W is measured while being finely fed to determine the best position. Note that it is determined whether or not the AF operation is performed in view of the parallelism of the workpiece W that is the silicon substrate 10.

このように内部加工を行うが、加工を開始するに当り以下の点に留意する。   Internal machining is performed in this way, but attention should be paid to the following points when starting machining.

（１）図１４に示すように、ワークＷであるシリコン基板１０の端点よりレーザ加工をはじめるが、端点付近は中央部より加工し難い状態であるため、端点近傍を加工するときは各ビームＬｅからなるビーム群のトータルエネルギーをワークＷの中央部より上げる等の加工条件の変更が必要である。
（２）図１５に示すように、長方形の形状の異形チップを加工する場合は、まずその長辺側の割断予定線Ｃ₁ を第一割断方向として内部亀裂１２を加工し、その次に第二割断方向として短辺側の割断予定線Ｃ₂ に沿った内部亀裂１２を加工する。 (1) As shown in FIG. 14, laser processing is started from the end point of the silicon substrate 10 as the workpiece W. However, since the vicinity of the end point is difficult to process from the central portion, each beam Le is processed when processing the vicinity of the end point. It is necessary to change the machining conditions such as raising the total energy of the beam group consisting of from the center of the workpiece W.
(2) As shown in FIG. 15, when processing an irregular shaped chip having a rectangular shape, first, the internal crack 12 is processed with the planned cutting line C ₁ on the long side as the first breaking direction, and then processing the internal crack 12 along a 20 percent cross direction expected splitting line C ₂ on the short side.

前述のように、１つの集光点で形成される亀裂長さは５０〜１００μｍであり、対象となるシリコン基板の厚みは６２５μｍであるので、このシリコン基板を割断するためには複数回の内部加工を行うことが必要となる。また、１つのポイントでの内部加工の順番は基板表面から遠い側（奥側）よりはじめて、表面に近づけてゆく。   As described above, the crack length formed at one condensing point is 50 to 100 μm, and the thickness of the target silicon substrate is 625 μm. It is necessary to perform processing. Also, the order of internal processing at one point starts from the far side (back side) from the substrate surface and approaches the surface.

内部亀裂を形成する内部加工時には、基板表面の近傍で形成される内部亀裂が表面加工痕を有する基板表面へ到達するような加工は行わないものとする。また、集光点近くの既存の内部亀裂が、レーザ照射による熱などの影響で成長し、基板表面へ到達するような加工条件は選択しないものとする。   At the time of internal processing for forming internal cracks, processing is not performed in which internal cracks formed in the vicinity of the substrate surface reach the substrate surface having surface processing marks. In addition, it is assumed that a processing condition in which an existing internal crack near the condensing point grows due to the influence of heat or the like by laser irradiation and reaches the substrate surface is not selected.

しかし、基板内部においてはその限りではなく、図２に示すように内部亀裂１２ａ〜１２ｃが深度方向に分断されていてもよいし、あるいは連結していてもよい。また、基板表面１１に最も近い内部亀裂１２ｃの亀裂群は、シリコン基板の基板表面１１から２０〜１００μｍの深度で、しかも表面加工痕１１ａと連通しない位置に設けられる。   However, the inside of the substrate is not limited thereto, and the internal cracks 12a to 12c may be divided in the depth direction as shown in FIG. Further, the crack group of the internal crack 12c closest to the substrate surface 11 is provided at a depth of 20 to 100 μm from the substrate surface 11 of the silicon substrate and at a position not communicating with the surface processing mark 11a.

次に、各亀裂群の加工順序を説明する。   Next, the processing order of each crack group will be described.

第１の方法は図１６の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、複数あるいは全ての割断予定線Ｃに対して、表面よりある高さの亀裂群、例えば実質的に同じ深度の内部亀裂１２ａの亀裂群の形成を終了した後、深度の異なる内部亀裂１２ｂの亀裂群を加工する。各深度ごとの亀裂群の形成がシリコン基板１０の内部で段階的に行われるため、隣接する割断予定線Ｃによる影響を低減できる。   As shown in FIGS. 16A, 16B, and 16C, the first method is a group of cracks having a height above the surface, for example, substantially the same, for a plurality or all of the planned cutting lines C. After the formation of the crack group of the deep internal crack 12a is finished, the crack group of the internal crack 12b having a different depth is processed. Since the formation of the crack group for each depth is performed stepwise inside the silicon substrate 10, the influence of the adjacent planned cutting line C can be reduced.

第２の方法は、図１６の（ｃ）に示すように、１つの割断予定線Ｃの直下において、深度の異なる内部亀裂１２ａ、１２ｂ、１２ｃの亀裂群をそれぞれ形成した後、他の割断予定線Ｃの同様の亀裂群を加工する。この方法は、シリコン基板１０の平面性に対する焦点位置の補正が必要な場合、加工開始点におけるＡＦ動作回数を減らすことが出来る。   In the second method, as shown in FIG. 16 (c), the crack groups of the internal cracks 12a, 12b, and 12c having different depths are formed immediately below one fracture line C, and then another fracture schedule is formed. A similar crack group of line C is processed. This method can reduce the number of AF operations at the processing start point when correction of the focal position with respect to the planarity of the silicon substrate 10 is necessary.

第１の方法は、図１６の（ａ）、（ｂ）に示すように、集光点を割断予定線に沿って片方向に移動させる場合と、同図の（ｃ）に示すように集光点を割断予定線に沿って往復移動させる場合がある。後者は、総動作距離が短くなるため、加工時間を短縮することが出来る。   In the first method, as shown in FIGS. 16 (a) and 16 (b), the condensing point is moved in one direction along the planned cutting line, and as shown in FIG. 16 (c). The light spot may be reciprocated along the planned cutting line. The latter can shorten the machining time because the total operating distance is shortened.

本実施例では後者の方を選択しているが、対象物の状態（シリコン基板の平行度、うねり）などから総合的に判断して決定するものである。   In the present embodiment, the latter is selected, but the determination is made comprehensively based on the state of the object (parallelism or swell of the silicon substrate).

なお、図１５に示したように、２つ割断方向を有する割断予定線Ｃ₁ 、Ｃ₂ ではそれらが交差する点（交差点Ｃ₁₂）が存在する。交差点Ｃ₁₂付近では第一割断方向に沿って形成された内部加工帯に第二割断方向での同じ深度の内部加工のためのビームＬｅがさえぎられてしまう。これは、第二割断方向の内部加工帯全体に発生するものではなく、局部的な現象であるが、前述のようにエネルギー損失を考慮して、加工条件を交差点Ｃ₁₂の近傍で変更するか、あるいは第二割断方向に移行するときに加工条件を変更し、第二割断方向全体にわたって第一割断方向とは異なる加工条件で加工するのが望ましい。 In addition, as shown in FIG. 15, in the cutting planned lines C ₁ and C ₂ having two cutting directions, there is a point where they intersect (intersection C ₁₂ ). In the vicinity of the intersection C ₁₂ would beam Le for the inside machining of the same depth in the second percent cross direction it is blocked by the internal processing zone which is formed along the first percent cross direction. This does not occur in the entire internal machining zone in the second cleaving direction, but is a local phenomenon. Whether the machining conditions are changed near the intersection C ₁₂ in consideration of energy loss as described above. Alternatively, it is desirable to change the machining conditions when shifting to the second cleaving direction, and to machine the machining conditions different from the first cleaving direction over the entire second cleaving direction.

「割断工程」
各割断予定線Ｃごとに表面加工痕１１ａおよび複数の内部亀裂１２ａ、１２ｂ、１２ｃを形成したシリコン基板１０は、少なくとも表面加工痕１１ａと表面直下の内部亀裂１２ｃとは連結しておらず、従って、レーザ加工後のシリコン基板１０の個々のロジック素子部１０ａは割断されていない。この状態のシリコン基板１０を素子に割断する手順は以下のように行う。 "Cleaving process"
The silicon substrate 10 on which the surface processing mark 11a and the plurality of internal cracks 12a, 12b, 12c are formed for each planned cutting line C is not connected to at least the surface processing mark 11a and the internal crack 12c immediately below the surface. The individual logic element portions 10a of the silicon substrate 10 after laser processing are not cleaved. The procedure for cleaving the silicon substrate 10 in this state into elements is performed as follows.

図１７に示すように、表面加工痕１１ａと内部亀裂１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）の形成後のシリコン基板１０を、ダイシングテープＴにマウントしたまま、シリコン基板１０の裏面が上となるように、割断装置のシリコーンゴムあるいはフッ素ゴムなどの弾力性のあるゴムシート６０上に置く。なお、シリコン基板１０の基板表面１１がゴムシート６０に接することで表面側に汚れが付着することを避けるために、内部亀裂形成後のシリコン基板１０の表面側にバックグラインドなどに用いられる市販の保護テープＲを貼付してもよい。   As shown in FIG. 17, the silicon substrate 10 after the formation of the surface processing marks 11a and the internal cracks 12 (12a, 12b, 12c) is mounted on the dicing tape T so that the back surface of the silicon substrate 10 faces up. Then, it is placed on a rubber sheet 60 having elasticity such as silicone rubber or fluorine rubber. In addition, in order to avoid that the substrate surface 11 of the silicon substrate 10 is in contact with the rubber sheet 60 and the dirt is attached to the surface side, a commercially available product used for back grinding or the like on the surface side of the silicon substrate 10 after the formation of internal cracks. A protective tape R may be attached.

割断は、ステンレスのローラー６１でダイシングテープＴを介してシリコン基板１０を圧迫することでなされる。まず、シリコン基板１０の割断予定線Ｃの１つ、好ましくは前述の第一割断方向がローラー軸と略平行になるようにシリコン基板１０をゴムシート６０上に置く。ローラー６１を転がしながらシリコン基板１０を圧迫すると、ローラー６１の直下のゴムシート６０は沈み込むように変形する。シリコン基板１０は、ゴムシート６０側すなわち表面側に伸び方向の応力が作用する。この応力は、基板表面１１の最も弱い個所、すなわち割断予定線Ｃ₁ 上の表面加工痕１１ａを広げるように作用する。 The cleaving is performed by pressing the silicon substrate 10 through the dicing tape T with a stainless roller 61. First, the silicon substrate 10 is placed on the rubber sheet 60 so that one of the planned cutting lines C of the silicon substrate 10, preferably the aforementioned first cutting direction, is substantially parallel to the roller axis. When the silicon substrate 10 is pressed while rolling the roller 61, the rubber sheet 60 immediately below the roller 61 is deformed so as to sink. In the silicon substrate 10, stress in the extending direction acts on the rubber sheet 60 side, that is, the surface side. This stress weakest point of the substrate surface 11, i.e. acts to widen the surface processing traces 11a on the planned cutting line C _1.

この結果、表面加工痕１１ａを起点として亀裂が発生し、亀裂は基板内部のレーザ照射による内部亀裂１２ａ、１２ｂ、１２ｃを連結することで基板裏面へ進行して、基板裏面に至り、割断予定線Ｃ₁ に沿ってシリコン基板１０が割断される。この亀裂の進行はシリコン基板１０の結晶方位に沿って起こるが、割断は表面加工痕１１ａとの連結により行われるため、基板表面１１上の割断予定線Ｃ₁ から大きくずれることはない。ローラー６１の進行に伴い、第一割断方向の割断予定線Ｃ₁ に沿ってシリコン基板１０は順次割断が終了する。ローラー６１の進行は、シリコン基板１０の端部から他方の端部へ向けて行う方法や、シリコン基板１０の中央付近をローラー６１の圧迫の開始点としてシリコン基板１０の端部へ向けて行う方法などいずれでもよい。 As a result, a crack is generated starting from the surface processing mark 11a, and the crack progresses to the back surface of the substrate by connecting the internal cracks 12a, 12b, and 12c due to laser irradiation inside the substrate, reaches the back surface of the substrate, and reaches the planned cutting line. The silicon substrate 10 is cleaved along C ₁ . Although the progress of the crack occurs along the crystal orientation of the silicon substrate 10, since the cleaving is performed by the connection with the surface processing mark 11 a, the crack does not deviate greatly from the planned cutting line C ₁ on the substrate surface 11. As the roller 61 advances, the silicon substrate 10 is sequentially cut along the cutting line C ₁ in the first cutting direction. The roller 61 is advanced from the end of the silicon substrate 10 toward the other end, or the vicinity of the center of the silicon substrate 10 is used as the starting point for pressing the roller 61 toward the end of the silicon substrate 10. Any may be sufficient.

次に、シリコン基板１０を９０°回転し、第二割断方向の割断予定線Ｃ₂ とローラー６１の軸とが略平行となるようにする。第１割断方向と同様にローラー６１でシリコン基板１０を圧迫し、第二割断方向にて表面加工痕１１ａを起点とする亀裂を生じさせ、裏面へ到達させる。 Next, the silicon substrate 10 is rotated by 90 ° so that the planned cutting line C ₂ in the second cutting direction and the axis of the roller 61 are substantially parallel. Similarly to the first cleaving direction, the silicon substrate 10 is pressed by the roller 61 to generate a crack starting from the surface processing mark 11a in the second cleaving direction and reach the back surface.

以上の工程により、シリコン基板１０は個々の素子チップに分離される。   Through the above steps, the silicon substrate 10 is separated into individual element chips.

図１７に示した割断工程は、硬質のローラーによるゴムシートの変形に伴う応力をシリコン基板の表面に作用させるものであるが、素子やノズル材の破壊が伴わないように、ローラーによるシリコン基板の圧迫荷重やゴムシートの厚み、ゴム硬度を選ぶことが必要である。また、不要な干渉層とならないように、ダイシングテープや表面の保護テープの材質、厚さを選定する。   The cleaving process shown in FIG. 17 is to apply the stress accompanying the deformation of the rubber sheet by the hard roller to the surface of the silicon substrate, but the silicon substrate by the roller is not damaged so that the element and the nozzle material are not destroyed. It is necessary to select the compression load, the thickness of the rubber sheet, and the rubber hardness. In addition, the material and thickness of the dicing tape and the surface protection tape are selected so that unnecessary interference layers are not formed.

割断予定線に沿って作用する外力により、表面加工痕と内部亀裂を有するシリコン基板を割断する方法は以下の２つの方法のいずれかでもよい。   Either of the following two methods may be used as a method of cleaving a silicon substrate having surface processing marks and internal cracks by an external force acting along the planned cutting line.

第１の方法は、図１８に示すように、シリコン基板１０のロジック素子部１０ａ間の割断予定線Ｃに曲げ応力を与え、割断予定線Ｃに沿って素子を分離する。割断されるロジック素子部１０ａの表面側をコレットＡ６２ａで、裏面側をピン６３で挟持した状態で、１〜１０μｍ程度、上方に押し上げる。このとき、隣接するロジック素子部１０ａが上方に押し上げられないように、コレットＢ６２ｂにより隣接するロジック素子部１０ａの一部が抑えられる。この結果、割断予定線Ｃ上の表面加工痕が広がるような応力が作用し、表面加工痕を起点とする亀裂が生じ、内部亀裂と連結して、シリコン基板１０の裏面まで到達する。   In the first method, as shown in FIG. 18, bending stress is applied to the planned cutting line C between the logic element parts 10 a of the silicon substrate 10, and the elements are separated along the planned cutting line C. The logic element part 10a to be cut is pushed upward by about 1 to 10 μm with the collet A 62a sandwiching the front side and the pin 63 sandwiching the back side. At this time, a part of the adjacent logic element portion 10a is suppressed by the collet B62b so that the adjacent logic element portion 10a is not pushed upward. As a result, a stress that spreads the surface processing trace on the cleaving line C acts, a crack is generated starting from the surface processing trace, and is connected to the internal crack and reaches the back surface of the silicon substrate 10.

第２の方法は、図１９に示すように、割断予定線Ｃに沿って、シリコン基板１０の表面側に直接機械的な衝撃を与える方法である。表面加工痕１１ａと内部亀裂１２の形成後のシリコン基板１０はシングルポイントボンダーに搬送され、基板表面１１、好ましくは表面加工痕１１ａの近傍をセラミックあるいはセラミックと金属の焼成材料（サーメット材）からなる微小で硬い工具６４で連続的な打撃を与えることで、表面加工痕１１ａを起点に割れを形成する。   The second method is a method in which a mechanical impact is directly applied to the surface side of the silicon substrate 10 along the planned cutting line C as shown in FIG. The silicon substrate 10 after the formation of the surface processing mark 11a and the internal crack 12 is transferred to a single point bonder, and the substrate surface 11, preferably the vicinity of the surface processing mark 11a, is made of ceramic or a ceramic and metal fired material (cermet material). By continuously hitting with a fine and hard tool 64, a crack is formed starting from the surface processing mark 11a.

また、特許文献４に開示された方法等によって、レーザ加工後の基板へ新たに熱衝撃を与えて割断することも考えられる。   Further, it is conceivable to cleave by applying a new thermal shock to the laser-processed substrate by the method disclosed in Patent Document 4.

「リペア工程」
割断工程にて表面加工痕１１ａと内部亀裂１２による亀裂が連結するとともに亀裂は裏面側へも到達し、シリコン基板１０は各素子チップに分離される。しかし、偶発的に完全分離が成されていない場合は再割断する必要がある。再割断の方法としては例えば図２０に示した機構を用いて割断が成されていないロジック素子部１０ａのみ個別に応力を加え完全に割断する。 "Repair process"
In the cleaving step, the surface processing mark 11a and the crack due to the internal crack 12 are connected, and the crack reaches the back side, so that the silicon substrate 10 is separated into each element chip. However, if there is no accidental complete separation, re-cleaving is necessary. As a re-cleaving method, for example, only the logic element part 10a that has not been cleaved is individually cleaved by using the mechanism shown in FIG.

「ピックアップ工程」
割断工程およびリペア工程にて分離された素子チップであるロジック素子部１０ａは、図２０に示すように吸着コレット６５およびピックアップピン６６によって搬出され、個別に収納される。この際エキスパンダーなどにより素子の間隙を広げてピックアップしてもよい。また、ピックアップの際に発生する微小な粉塵を吸引除去してもよい。 "Pickup process"
As shown in FIG. 20, the logic element unit 10a, which is an element chip separated in the cleaving process and the repair process, is carried out by the suction collet 65 and the pickup pin 66 and stored individually. At this time, the gap between the elements may be widened by an expander or the like. Further, fine dust generated during pick-up may be removed by suction.

基板表面１１に基板材料とは異なる膜であるシリコンの酸化膜２が存在する場合、内部亀裂を安定形成するにはエネルギー損失の原因であるレーザ光の表面反射を最小にすることが必要となる。そのために、実施例１の割断プロセスの一部を変更する。   When the silicon oxide film 2, which is a film different from the substrate material, is present on the substrate surface 11, it is necessary to minimize the surface reflection of the laser beam that causes energy loss in order to stably form the internal crack. . Therefore, a part of the cleaving process of the first embodiment is changed.

図２１は本実施例のプロセスフローを示すもので、ステップ１のテープマウント工程、ステップ２のウエハ補正工程、ステップ３の照射窓の形成工程、ステップ４の内部亀裂形成工程、ステップ５の表面線状加工工程、ステップ６の割断工程、ステップ７のリペア工程、ステップ８のピックアップ工程からなる。   FIG. 21 shows the process flow of this embodiment. Step 1 tape mounting step, step 2 wafer correction step, step 3 irradiation window forming step, step 4 internal crack forming step, step 5 surface line. The process includes a cutting process, a cleaving process at step 6, a repair process at step 7, and a pickup process at step 8.

本実施例においては、内部加工のためのレーザエネルギーをより効率よく集光させる目的で、図２２に示すように、シリコン基板２０の酸化膜２の厚みの最適化を行うための溝加工を行う。図２３はシリコンの酸化膜の厚さと反射率の関係を示すグラフであり、このグラフに基づいて、最もレーザ光の反射率が低くなるときの酸化膜２の厚みを選ぶ。   In this embodiment, for the purpose of more efficiently condensing the laser energy for internal processing, as shown in FIG. 22, groove processing for optimizing the thickness of the oxide film 2 of the silicon substrate 20 is performed. . FIG. 23 is a graph showing the relationship between the thickness of the silicon oxide film and the reflectance. Based on this graph, the thickness of the oxide film 2 when the reflectance of the laser beam is lowest is selected.

すなわち、使用する光源がＹＡＧ基本波（波長１０６４ｎｍ）ではｎｄ＝２７０ｎｍ（λ／４程度）で反射率が略４％の最低値となる（図２３参照）。そこで酸化膜２の厚さがこの値になるように、エッチング等の溝加工によって溝２ａを形成する。なお、エッチングによる溝２ａは、内部亀裂形成時のビーム群が照射される領域に形成されることは言うまでもない。   That is, when the light source to be used is a YAG fundamental wave (wavelength 1064 nm), nd = 270 nm (about λ / 4) and the reflectance becomes the lowest value of about 4% (see FIG. 23). Therefore, the groove 2a is formed by groove processing such as etching so that the thickness of the oxide film 2 becomes this value. Needless to say, the groove 2a by etching is formed in a region irradiated with a beam group at the time of forming an internal crack.

あるいは、シリコンウエハに酸化膜２を形成する際に最適な膜厚にて成膜してもよい。   Alternatively, the oxide film 2 may be formed with an optimum film thickness when the oxide film 2 is formed on the silicon wafer.

このように最適化された酸化膜領域内へレーザ照射を行い、内部亀裂を発生させる。さらに前述のように、割断予定線に沿って超硬等のスクライバーにてケガキを入れ表面加工痕を形成する。   Laser irradiation is performed in the oxide film region optimized as described above to generate an internal crack. Further, as described above, the surface processing trace is formed by marking with a scriber such as cemented carbide along the planned cutting line.

この表面加工痕の形成はレーザ照射の前に行ってもよい。これによると、レーザ照射による内部亀裂形成前に表面加工痕を形成することで、加工負荷による不必要な割れを回避することができる。また、表面加工痕を先に形成することにより、加工痕自体が後工程でのレーザ照射時の加工位置を示す基準（線）とすることで、レーザ照射の作業効率を向上することができる。   This surface processing mark may be formed before laser irradiation. According to this, unnecessary cracks due to processing loads can be avoided by forming surface processing marks before forming internal cracks by laser irradiation. In addition, by forming the surface processing mark first, the processing mark itself can be used as a reference (line) indicating a processing position at the time of laser irradiation in a subsequent process, so that the work efficiency of laser irradiation can be improved.

本実施例によれば、基板表面に酸化膜が形成されている場合の、表面反射によるレーザエネルギーの損失を最小にして、内部亀裂形成工程におけるエネルギー消費を抑制することができる。また、酸化膜の厚さムラや膜特性の不均一性等によって内部加工が不安定になるのを防ぐこともできる。   According to this embodiment, when an oxide film is formed on the substrate surface, the loss of laser energy due to the surface reflection can be minimized, and the energy consumption in the internal crack formation process can be suppressed. In addition, it is possible to prevent the internal processing from becoming unstable due to uneven thickness of the oxide film, non-uniformity in film characteristics, or the like.

一実施の形態によるシリコン基板を説明するもので、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は（ａ）の一部分を拡大して示す部分拡大斜視図、（ｃ）は（ｂ）の断面を示す部分断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 illustrates a silicon substrate according to an embodiment, in which (a) is a perspective view thereof, (b) is a partially enlarged perspective view showing an enlarged portion of (a), and (c) is a sectional view of (b). It is a fragmentary sectional view shown. 実施例１を説明する模式図である。1 is a schematic diagram illustrating Example 1. FIG. 実施例１による割断プロセスを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the cleaving process by Example 1. FIG. テープマウント工程を説明する図である。It is a figure explaining a tape mounting process. ウエハ補正工程を説明する図である。It is a figure explaining a wafer correction process. 表面加工痕を形成する表面線状加工を説明するもので、（ａ）は表面加工痕が酸化膜の厚さ以内である場合、（ｂ）は表面加工痕が酸化膜の厚さと同じである場合を示す図である。The surface linear processing for forming the surface processing trace is described. (A) is the case where the surface processing trace is within the thickness of the oxide film, and (b) is the same as the thickness of the oxide film. It is a figure which shows a case. 内部亀裂形成工程を説明するもので、（ａ）はレーザ光を照射する加工装置を示す模式図、（ｂ）は内部亀裂が発生するメカニズムを示す図である。An internal crack formation process is demonstrated, (a) is a schematic diagram which shows the processing apparatus which irradiates a laser beam, (b) is a figure which shows the mechanism in which an internal crack generate | occur | produces. 図７の装置の光源光学系を説明する図である。It is a figure explaining the light source optical system of the apparatus of FIG. 図７の装置の光源光学系によって分割されたビームのビーム径を調整する機能を説明する図である。It is a figure explaining the function to adjust the beam diameter of the beam divided | segmented by the light source optical system of the apparatus of FIG. ビーム群が交差点を通過するときのビーム径の制御を説明する図である。It is a figure explaining control of the beam diameter when a beam group passes an intersection. ビーム群が交差点を通過するときにビーム径を変化させない場合を説明する図である。It is a figure explaining the case where a beam diameter is not changed when a beam group passes an intersection. 別の光源光学系を説明する図である。It is a figure explaining another light source optical system. さらに別の光源光学系を説明する図である。It is a figure explaining another light source optical system. シリコン基板の端部における内部亀裂形成工程を説明する図である。It is a figure explaining the internal crack formation process in the edge part of a silicon substrate. 異形の素子チップを切り出す場合を説明する図である。It is a figure explaining the case where a deformed element chip is cut out. 各深度の亀裂群を形成するときのレーザ走査方法を説明する図である。It is a figure explaining the laser scanning method when forming the crack group of each depth. ローラーによる割断工程を説明する図である。It is a figure explaining the cleaving process by a roller. コレットによる割断工程を説明する図である。It is a figure explaining the cleaving process by a collet. 工具による打撃を与えることで割断する場合を説明する図である。It is a figure explaining the case where it cleaves by giving the hit | damage with a tool. リペア工程を説明する図である。It is a figure explaining a repair process. 実施例２による割断プロセスを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the cleaving process by Example 2. 酸化膜にエッチングによって形成された溝を示す図である。It is a figure which shows the groove | channel formed in the oxide film by the etching. 酸化膜の厚さと反射率の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the thickness of an oxide film, and a reflectance. 一従来例による基板割断方法を説明する図である。It is a figure explaining the board | substrate cleaving method by one prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

１ シリコンウエハ
２ 酸化膜
２ａ 溝
３ ノズル層
４ 液体供給口
１０ シリコン基板
１０ａ ロジック素子部
１１ 基板表面
１１ａ 表面加工痕
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、 内部亀裂
４０ 工具
５０ 加工装置
５１ 光源
５１ａ 光源光学系
５２ 集光光学系
５３ 自動ステージ
５４ ＡＦ光学系
５５ ビーム拡大系
５６ ビームシフト系
５７ 光束分割系
５７ａ、５７ｂ 四角錐
５７ｃ、５７ｄ、５７ｅ フライアイレンズ
５７ｆ 単レンズ
５８ ビーム整形系
５９ 分割集光光学系 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon wafer 2 Oxide film 2a Groove 3 Nozzle layer 4 Liquid supply port 10 Silicon substrate 10a Logic element part 11 Substrate surface 11a Surface processing trace 12, 12a, 12b, 12c, Internal crack 40 Tool 50 Processing apparatus 51 Light source 51a Light source optical system 52 Condensing optical system 53 Automatic stage 54 AF optical system 55 Beam expansion system 56 Beam shift system 57 Beam splitting system 57a, 57b Square pyramid 57c, 57d, 57e Fly's eye lens 57f Single lens 58 Beam shaping system 59 Dividing condensing optical system

Claims (1)

基板を複数の素子チップに分離するための基板割断方法であって、
前記基板の割断予定線に沿って、基板表面に複数の線状加工部を、当該線状加工部が相互に交差する交差点を有するように形成する工程と、
光源から出射したレーザ光を、光束分割系により、それぞれレーザエネルギーが均等である４本のレーザビームに分割し、前記交差点において２本の前記線状加工部が前記基板表面に形成する４つの象限のそれぞれに１本のレーザビームが配分されるように前記線状加工部の両側に２本づつ分かれて前記基板表面の異なる位置に入射させて基板内部の集光点に各レーザビームを個別に集光することで内部亀裂を発生させ、前記集光点を前記線状加工部に沿って相対移動させるように前記レーザビームを相対移動させる工程と、
前記基板に外力を与えることによって、前記基板の前記内部亀裂と前記基板表面の前記線状加工部とを連結させる工程と、
を有し、前記集光点が前記交差点に近づく際に、前記光束分割系に入射する前記レーザ光を、ビームシフト系によりシフトさせることで、進行方向後方の２つのレーザビームのビーム径を大きく、進行方向前方の２つのレーザビームのビーム径を小さくし、前記集光点が前記交差点から遠ざかる際に、前記光束分割系に入射する前記レーザ光を、ビームシフト系によりシフトさせることで、進行方向前方の２つのレーザビームのビーム径を大きく、進行方向後方の２つのレーザビームのビーム径を小さくすることを特徴とする基板割断方法。 A substrate cleaving method for separating a substrate into a plurality of element chips,
A step of forming a plurality of linear processed portions on the substrate surface along the planned cutting line of the substrate so as to have intersections where the linear processed portions intersect each other;
The laser light emitted from the light source, the beam splitting system, the laser energy each divided into four laser beams are equal, the four quadrants the linear processing unit of the two in the intersection is formed on the substrate surface The laser beam is divided into two on both sides of the linearly processed portion so that one laser beam is distributed to each of the laser beam, and is incident on different positions on the substrate surface, and each laser beam is individually applied to a condensing point inside the substrate. A step of generating an internal crack by condensing and relatively moving the laser beam so as to relatively move the condensing point along the linearly processed portion;
Connecting the internal crack of the substrate and the linear processed portion of the substrate surface by applying an external force to the substrate;
When the condensing point approaches the intersection, the laser light incident on the light beam splitting system is shifted by a beam shift system, so that the beam diameters of the two laser beams behind the traveling direction are increased. The laser beam incident on the beam splitting system is shifted by a beam shift system when the beam diameters of the two laser beams ahead in the traveling direction are reduced and the focusing point moves away from the intersection. A substrate cleaving method characterized by increasing the beam diameter of two laser beams in the front direction and decreasing the beam diameter of two laser beams in the rear direction of travel.

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