JP5887929B2 - Method for dividing workpiece and method for dividing substrate with optical element pattern - Google Patents
Method for dividing workpiece and method for dividing substrate with optical element pattern Download PDFInfo
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Description
本発明は、レーザ光を照射することによって被加工物を分断する方法に関する。 The present invention relates to a method for dividing a workpiece by irradiating a laser beam.
ガラス板やサファイア基板などの硬くて脆い材料（脆性材料）を切り出す加工方法として、種々の手法が公知である。例えば、ガラス板の加工として、切り分けたい材料の端部から線状にダイヤモンドの結晶などで浅い傷（初期亀裂）を設けるいわゆる罫書きを行い、形成された初期亀裂の両側に力をかけて該初期亀裂を厚み方向に進展させて分断する方法が広く知られている。 Various methods are known as processing methods for cutting out hard and brittle materials (brittle materials) such as glass plates and sapphire substrates. For example, as processing of a glass plate, so-called scoring is performed in which shallow scratches (initial cracks) are formed with diamond crystals or the like linearly from the edge of the material to be cut, and force is applied to both sides of the formed initial cracks to A method of dividing an initial crack in the thickness direction is widely known.
しかしながら、係る手法の場合、分断作業に際して、罫書きの深さや力の与え方などによっては、分断面に傾きが生じたり、予想外の方向へ割れてしまったりするなどして、所望の分断精度が出ず、最悪の場合、材料全体の破損の危険性もある。 However, in the case of such a method, the desired cutting accuracy may occur during the cutting operation, depending on the depth of the scribing and how to apply the force, and the dividing surface may be inclined or cracked in an unexpected direction. In the worst case, there is a risk of damage to the entire material.
また、被加工物の端部に初期亀裂を与えておき、該端部からレーザ光による加熱走査を行うことより、亀裂を進展させて被加工物を分断する手法も広く知られている（例えば、特許文献１参照）。 In addition, a method is also widely known in which an initial crack is given to an end portion of a workpiece, and the workpiece is divided by advancing the crack by performing heating scanning with a laser beam from the end portion (for example, And Patent Document 1).
係る手法の場合、分断対象たる脆性材料が均質であって発生する応力場が理想的なものであるならば、亀裂進展の位置や方向などを高精度に制御できる可能性はあるが、現実には、材料の不均質性や、加熱エネルギー分布の不均一性や、加熱点の高精度な位置制御の困難さなどの点から、高精度で亀裂進展を制御することは難しい。ここでいう高精度とは、μｍオーダーの精度での位置制御を想定している。 In the case of such a method, if the brittle material to be divided is homogeneous and the stress field generated is ideal, the position and direction of crack propagation may be controlled with high precision, but in reality, However, it is difficult to control the crack growth with high accuracy in view of the non-uniformity of the material, the non-uniformity of the heating energy distribution, and the difficulty of high-precision position control of the heating point. Here, high accuracy is assumed to be position control with accuracy on the order of μm.
しかも、被加工物の端部では、応力分散が生じ、応力分布が均等でなくなるなどの理由から、亀裂進展制御においては、加工手順の制限や敢えて加熱点をずらす処理などが必要となる（例えば、特許文献２参照）。 Moreover, at the end of the work piece, stress dispersion occurs and the stress distribution is not uniform. For crack growth control, it is necessary to limit the processing procedure or to deliberately shift the heating point (for example, , See Patent Document 2).
また、表面に単位パターンが２次元的に配列された脆性材料を単位パターン毎の個片に（チップ単位に）切り出す場合など、互いに直交する２方向での切り出しを、レーザ割断によって行おうとする場合、ある一方向に切り出した後にそれに直交する方向に切り出しを行うことになるが、大量のチップ加工のような場合には初期亀裂の与え方などがより煩雑になる。 Also, when cutting a brittle material in which unit patterns are two-dimensionally arranged on the surface into pieces (in chip units) for each unit pattern, cutting in two directions orthogonal to each other by laser cleaving After cutting in one direction, cutting is performed in a direction perpendicular thereto, but in the case of a large amount of chip processing, how to give an initial crack becomes more complicated.
以上の手法の組合せとして、ダイヤモンドやビッカース圧子などによって微小な傷（初期亀裂）を硬脆性材料基板（例えばガラス、シリコン、セラミックス、サファイアなど）の端部に設けたうえで、基板裏面側にレーザ光吸収材を配置し、基板裏面に焦点を合わせたレーザ照射による局所加熱を行い、これによって生じる応力集中によって亀裂を進展させてガラスを分断する手法も知られている（例えば、特許文献３参照）。 As a combination of the above methods, a minute scratch (initial crack) is provided on the edge of a hard and brittle material substrate (eg glass, silicon, ceramics, sapphire, etc.) with diamond or Vickers indenter, and then laser is applied to the back side of the substrate. A technique is also known in which a light absorbing material is arranged, local heating is performed by laser irradiation focused on the back surface of the substrate, and cracks are developed by stress concentration caused thereby, thereby dividing the glass (see, for example, Patent Document 3). ).
あるいは、あらかじめ被加工物の表面に、機械的にあるいはレーザ光の照射によって罫書き線やスクライブラインと称される線状の加工痕を施した後、係る加工痕に沿ってレーザ光による照射加熱を行い、該加工痕からのクラック進展を生じさせることで被加工物を分断する手法も公知である（例えば、特許文献４および特許文献５参照）。 Alternatively, a linear processing mark called a scribe line or scribe line is mechanically or laser beam irradiated on the surface of the workpiece in advance, and then irradiation heating with laser light is performed along the processing mark. And a method of dividing the workpiece by causing the crack to progress from the processing trace is also known (see, for example, Patent Document 4 and Patent Document 5).
なお、特許文献３には、罫書き線と反対側の面からレーザを照射して分断を行う態様も開示されている。 Note that Patent Document 3 also discloses an aspect in which a laser is irradiated from a surface opposite to the ruled line to perform division.
さらには、発光素子の側面にドライエッチングにより凹凸を設けることで発光効率を向上させる手法も既に公知である（例えば特許文献６参照）。 Furthermore, a method for improving luminous efficiency by providing irregularities on the side surface of the light emitting element by dry etching is already known (see, for example, Patent Document 6).
特許文献３に開示された手法の場合、レーザ光によって直接に加熱されるのはあくまでレーザ光吸収材であり、硬脆性材料基板はあくまで、レーザ光吸収材からの熱伝導によって間接的に加熱されるのみである。それゆえ、熱伝導の均一性の確保が難しく、引張応力が意図した方向に作用するとは限らない。また、特許文献１に開示されているような従来のレーザ割断と同じく、亀裂の進展方向を制御することは難しい。従って、係る手法によって精度の良い分断を行うことは難しい。 In the case of the method disclosed in Patent Document 3, it is only the laser light absorber that is directly heated by the laser light, and the hard and brittle material substrate is indirectly heated by the heat conduction from the laser light absorber. Only. Therefore, it is difficult to ensure the uniformity of heat conduction, and the tensile stress does not always act in the intended direction. Further, like the conventional laser cleaving disclosed in Patent Document 1, it is difficult to control the direction of crack propagation. Therefore, it is difficult to perform accurate division by such a method.
また、特許文献４および特許文献５に開示されているのはせいぜい、機械的にあるいはレーザ光により形成した加工痕に沿ってレーザ光を照射することにより被加工物を分断する基本的な原理に過ぎず、係る分断を効率的に生じさせる手法について、何らの開示も示唆もなされてはいない。 In addition, Patent Document 4 and Patent Document 5 disclose, at best, the basic principle of dividing a workpiece by irradiating laser light mechanically or along a processing mark formed by laser light. However, there is no disclosure or suggestion about a method for efficiently generating such division.
また、特許文献６には、発光素子の半導体膜の側面に凹凸加工を施すことによる光取り出し効率の向上については開示があるものの、その基材であるサファイアウェハに対する加工については開示がない。仮に、特許文献６に開示された手法でサファイア基板に凹凸加工を施すとなると、改めてレジスト塗布処理が必要であるとともに、エッチング自体に時間を要し、生産性が低いという問題がある。 Further, Patent Document 6 discloses the improvement of the light extraction efficiency by performing uneven processing on the side surface of the semiconductor film of the light emitting element, but does not disclose the processing for the sapphire wafer as the base material. If the sapphire substrate is subjected to uneven processing by the method disclosed in Patent Document 6, there is a problem that a resist coating process is required again, and the etching itself takes time, resulting in low productivity.
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、脆性材料からなる被加工物を高精度かつ効率的に分断することができる技術を提供することを目的とする。また、特に、表面に発光素子パターンが２次元的に形成されたパターン付き基板が被加工物である場合において、これら高精度かつ効率的な加工に加えて、発光素子の発光効率の向上をも併せて実現する技術を提供する。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a technique capable of dividing a workpiece made of a brittle material with high accuracy and efficiency. In particular, in the case where a substrate with a pattern having a light emitting element pattern two-dimensionally formed on the surface is a workpiece, in addition to these highly accurate and efficient processing, the light emitting efficiency of the light emitting element is improved. Provide technologies that can be realized together.
上記課題を解決するため、本発明は、被加工物を分断する方法であって、第１の出射源から第１のレーザ光を出射させ、前記第１のレーザ光を前記被加工物のスクライブ面に対して照射することにより、前記スクライブ面にスクライブラインを形成するスクライブ加工工程と、第２の出射源から第２のレーザ光を出射させ、前記第２のレーザ光を前記スクライブ面の側から前記スクライブラインに沿って照射することによって前記被加工物を前記スクライブラインに沿って加熱する照射加熱工程と、を備え、前記スクライブ加工工程による前記スクライブラインの形成と前記照射加熱工程による前記スクライブラインに沿った照射加熱とを、前記第１の出射源と前記第２の出射源とをステージに載置された前記被加工物に対して同時に相対移動させることによって行い、前記照射加熱工程においては、前記被加工物において前記第２のレーザ光の照射により照射加熱領域の周囲に形成される引張応力場に前記スクライブラインが位置することで生じる、前記スクライブラインから前記非スクライブ面へのクラックを、前記スクライブラインに沿って順次に進展させることにより、前記被加工物を分断する、ことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention is a method of dividing a workpiece, wherein a first laser beam is emitted from a first emission source, and the first laser beam is scribed on the workpiece. By irradiating the surface, a scribing process for forming a scribe line on the scribe surface, a second laser beam is emitted from a second emission source, and the second laser beam is emitted to the side of the scribe surface. An irradiation heating step of heating the workpiece along the scribe line by irradiating along the scribe line, and forming the scribe line by the scribe processing step and the scribe by the irradiation heating step. Irradiation heating along the line is performed simultaneously with relative movement of the first emission source and the second emission source with respect to the workpiece placed on the stage. In the irradiation heating step, the scribe line is located in a tensile stress field formed around the irradiation heating region by irradiation of the second laser beam in the workpiece. It is characterized in that the work piece is divided by advancing cracks from the scribe line to the non-scribe surface sequentially along the scribe line.
前記第１の出射源と前記第２の出射源とを前記被加工物の同一直線上において同時に相対移動させることで、一の相対移動によって前記第１のレーザ光により形成される一の前記スクライブラインに対し、同じ相対移動の間に前記第２のレーザ光による照射加熱を行う、こともできる。 By causing the front Symbol first emission source and the second emission source are relatively moved at the same time on the same straight line of the workpiece, the one formed by the first laser beam by movement one relative to the scribe line as the radiation heating by the second laser beam during the same relative movement, Ru can also.
第１の方向においてそれぞれ所定のピッチにて前記第１のレーザ光の照射による複数の前記スクライブラインの形成と当該スクライブラインに沿った前記第２のレーザ光の照射加熱を行った後、前記第１の方向に直交する第２の方向においてそれぞれ所定のピッチにて前記第１のレーザ光の照射による複数の前記スクライブラインの形成と当該スクライブラインに沿った前記第２のレーザ光の照射加熱を行う、こともできる。 After forming the plurality of scribe lines by irradiating the first laser beam at a predetermined pitch in the first direction and irradiating and heating the second laser beam along the scribe lines, Forming a plurality of the scribe lines by irradiating the first laser beam at a predetermined pitch in a second direction orthogonal to the first direction and irradiating and heating the second laser beam along the scribe line. do, Ru can also.
前記照射加熱工程においては、前記第２のレーザ光の照射ビーム径を、前記スクライブラインを形成する際のピッチ以下とする、こともできる。 In prior Symbol irradiation heating step, the irradiation beam diameter of the second laser beam, the following pitch when forming the scribe line, Ru can also.
前記照射加熱工程においては、前記第２の出射源から出射された前記第２のレーザ光の照射範囲を調整機構によって調整したうえで前記第２のレーザ光を前記スクライブ面に照射する、こともできる。 In prior Symbol irradiation heating step, irradiating the second laser light to the scribing surface irradiation range of the second laser beam emitted from the second emission source in terms of adjusted by the adjustment mechanism, it Ru can also.
前記第２のレーザ光がＣＯ2レーザである、こともできる。 Before Stories second laser beam is a CO2 laser, Ru can also.
本発明は、前記分断方法であって、前記照射加熱工程においては、記第２のレーザ光をパルス発振モードにて照射し、前記被加工物が分断されることで形成される個片の分断面に、パルス発振周期に応じた周期を有する全反射率低減用のうねりを生じさせる、ことを特徴とする。 The present invention provides the cutting method, in the irradiation heating step, serial the second laser beam is emitted during the pulse oscillation mode, the minute pieces that are formed by the workpiece is cut It is characterized in that a swell for reducing the total reflectance having a period corresponding to the pulse oscillation period is generated in the cross section.
前記照射加熱工程を、前記引張応力場を冷却しつつ行うこともできる。 The irradiation heating step, Ru can also be carried out while cooling the tensile stress field.
前記照射加熱工程を、冷却流体の噴射によって前記引張応力場を冷却しつつ行うこともできる。 The pre-Symbol irradiation heating step, Ru can also be carried out while cooling the tensile stress field due to the injection of the cooling fluid.
前記第１のレーザ光がＹＡＧレーザの３倍高調波である、こともできる。 Before SL first laser light is the third harmonic of a YAG laser, Ru can also.
前記被加工物の水平面内における姿勢を補正するアライメント処理工程、をさらに備え、前記アライメント処理工程を行った前記被加工物に対して、前記スクライブ加工工程と前記照射加熱工程とを行う、こともできる。 Alignment process step of correcting the orientation in the horizontal plane before Symbol workpiece, further comprising a relative said workpiece subjected to alignment processing step, and said irradiation heating step and the scribing step, Ru can also.
前記スクライブ加工工程においては、前記第１のレーザ光の被照射位置において溶融および再固化を生じさせ、前記被照射位置を変質領域とすることによって前記スクライブラインを形成する、こともできる。 In prior Symbol scribing process, cause melting and resolidification at the irradiation position of the first laser beam, the formation of the scribe line by a target irradiation position of the affected region, Ru can also.
前記スクライブ加工工程においては、前記第１のレーザ光の被照射位置においてアブレーションを生じさせ、前記被照射位置に溝部を形成することによって前記スクライブラインを形成する、こともできる。 In prior Symbol scribing process, cause ablation in the irradiated position of the first laser beam, the formation of the scribe line by forming a groove on the irradiated position, Ru can also.
本発明によれば、表面に光学素子パターンが２次元的に形成された光学素子パターン付き基板を分断する方法において、第１の出射源から第１のレーザ光を出射させ、前記第１のレーザ光を前記光学素子パターン付き基板のスクライブ面に対して照射することにより、前記スクライブ面にスクライブラインを形成するスクライブ加工工程と、第２の出射源からＣＯ2レーザである第２のレーザ光を出射させ、前記第２のレーザ光を前記スクライブ面の側から前記スクライブラインに沿って照射することによって前記光学素子パターン付き基板を前記スクライブラインに沿って加熱する照射加熱工程と、を備え、前記スクライブ加工工程による前記スクライブラインの形成と前記照射加熱工程による前記スクライブラインに沿った照射加熱とを、前記第１の出射源と前記第２の出射源とをステージに載置された前記被加工物に対して同時に相対移動させることによって行い、前記照射加熱工程においては、前記被加工物において前記第２のレーザ光の照射により照射加熱領域の周囲に形成される引張応力場に前記スクライブラインが位置することで生じる、前記スクライブラインから前記非スクライブ面へのクラックを、前記スクライブラインに沿って順次に進展させることにより、前記被加工物を分断するとともに、前記第２のレーザ光をパルス発振モードで出射させることにより、前記被加工物が分断されることで形成される光学素子個片の分断面に、パルス発振周期に応じた周期を有する全反射率低減用のうねりを生じさせる、こともできる。 According to the present invention, Te method smell of dividing the optical element patterned substrate optical element patterns are formed two-dimensionally on the surface, to emit a first laser beam from the first light exit sources, the first A scribe processing step of forming a scribe line on the scribe surface by irradiating the scribe surface of the substrate with the optical element pattern with a laser beam, and a second laser beam that is a CO2 laser from the second emission source. And an irradiation heating step of heating the substrate with an optical element pattern along the scribe line by irradiating and irradiating the second laser light along the scribe line from the scribe surface side, and Formation of the scribe line by a scribe processing step and irradiation heating along the scribe line by the irradiation heating step, The first emission source and the second emission source are simultaneously moved relative to the workpiece placed on a stage. In the irradiation heating step, the first emission source and the second emission source are Cracks from the scribe line to the non-scribe surface, which are generated when the scribe line is located in a tensile stress field formed around the irradiation heating region by the irradiation of the laser beam of 2, sequentially along the scribe line The workpiece is divided, and the second laser beam is emitted in a pulse oscillation mode to divide the optical element piece formed by dividing the workpiece. in cross section, causing waviness for reducing total reflectance having a period corresponding to the pulse oscillation period, Ru can also.
本発明によれば、第１のレーザ光を照射することによって被加工物の分断予定位置に形成したスクライブラインに沿って第２のレーザ光を照射し、被加工物を加熱することで、スクライブラインに対し引張応力を作用させ、スクライブラインから非スクライブ面へのクラックの進展をスクライブラインの延在方向に沿って順次に生じさせることで、被加工物を精度よく分断することができる。しかも、第１のレーザ光の照射によるスクライブラインの形成と第２のレーザ光による照射加熱とを並行して行えるので、高精度な分断加工を高い生産性で行うことが可能となる。 According to the present invention, the second laser beam is irradiated along the scribe line formed at the planned cutting position of the workpiece by irradiating the first laser beam, and the workpiece is heated, thereby scribing. By applying tensile stress to the line and causing the progress of cracks from the scribe line to the non-scribe surface sequentially along the extending direction of the scribe line, the workpiece can be divided with high accuracy. Moreover, since the formation of the scribe line by the irradiation with the first laser beam and the irradiation heating with the second laser beam can be performed in parallel, it is possible to perform highly accurate cutting with high productivity.
特に、本発明によれば、分断対象物の分断面に意図的にうねりを生じさせることができる。これにより、例えば、表面にＬＥＤパターンが２次元的に形成されたサファイア基板であるＬＥＤ製造用基板が分断対象物であり、これをＬＥＤチップ単位の個片に分断するような場合において、ＬＥＤチップの分断面における全反射を抑制し、ＬＥＤチップの発光効率を向上させることができる。 In particular, according to the present invention, it is possible to intentionally generate undulations in the section of the object to be cut. Thereby, for example, in the case where an LED manufacturing substrate, which is a sapphire substrate having an LED pattern two-dimensionally formed on the surface, is an object to be divided, and this is divided into individual pieces of LED chips, the LED chip Thus, total reflection in the cross section can be suppressed, and the luminous efficiency of the LED chip can be improved.
＜加工の基本原理＞
まず、本実施の形態に係る加工（分断加工）を説明するに先立ち、その基本原理について説明する。本実施の形態において行う分断加工は、概略、被加工物（分断対象物）Ｗの分断予定位置に対して第１のレーザ光（スクライブ用レーザ光）を照射することによってスクライブラインＳＬを形成した後、第２のレーザ光（加熱用レーザ光）の照射による加熱（レーザ加熱）を行うことで該スクライブラインＳＬ近傍に応力場を生じさせ、これによって初期亀裂であるスクライブラインＳＬから亀裂（クラック）を進展させることで、被加工物を分断するというものである。
<Basic principles of processing>
First, before explaining the processing (parting processing) according to the present embodiment, the basic principle thereof will be described. In the cutting process performed in the present embodiment, the scribe line SL is formed by irradiating the first laser beam (scribing laser beam) to the scheduled cutting position of the workpiece (dividing object) W. After that, a stress field is generated in the vicinity of the scribe line SL by performing heating (laser heating) by irradiation with a second laser beam (heating laser beam), thereby causing a crack (crack from the scribe line SL as an initial crack). ) To divide the work piece.
被加工物Ｗとしては、例えば、ガラス板やサファイア基板などの脆性材料、あるいはそれら脆性材料からなる基板の表面に薄膜層などによって単位パターンが２次元的に形成されたもの（以下、パターン付き基板）などが該当する。 As the workpiece W, for example, a brittle material such as a glass plate or a sapphire substrate, or a unit pattern two-dimensionally formed by a thin film layer on the surface of a substrate made of such a brittle material (hereinafter referred to as a patterned substrate). ).
図１は、分断加工の途中の様子を模式的に示す図である。より具体的には、図１は、被加工物Ｗにあらかじめ形成されたスクライブラインＳＬに沿って加熱用レーザ光ＬＢｈを照射することにより、被加工物Ｗのレーザ加熱を行う様子を示している。 FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a state in the middle of the cutting process. More specifically, FIG. 1 shows a state in which the workpiece W is heated by irradiating the workpiece W with a laser beam LBh for heating along a scribe line SL formed in advance. .
なお、以降の説明においては、被加工物ＷにおいてスクライブラインＳＬが形成されている面、もしくはスクライブラインＳＬの形成が予定される面をスクライブ面Ｗ１と称し、該スクライブ面Ｗ１の反対面を非スクライブ面Ｗ２と称する。また、図１においては、加熱用レーザ光ＬＢｈが矢印ＡＲ１にて示す走査方向（当然ながらスクライブラインＳＬの延在方向でもある）を移動することによりスクライブ面Ｗ１を走査する様子を示しているが、これに代わり、加熱用レーザ光ＬＢｈがある照射位置にて固定的に照射される一方で、被加工物Ｗが図示しない移動手段にて移動させられることによって、加熱用レーザ光ＬＢｈによる矢印ＡＲ１方向への相対的な走査が実現される態様であってもよい。 In the following description, the surface of the workpiece W on which the scribe line SL is formed or the surface on which the scribe line SL is scheduled to be formed is referred to as a scribe surface W1, and the surface opposite to the scribe surface W1 is defined as a non-surface. This is referred to as a scribe surface W2. Further, FIG. 1 shows a state where the laser beam LBh for heating scans the scribe surface W1 by moving in the scanning direction indicated by the arrow AR1 (which is of course also the extending direction of the scribe line SL). Instead, while the heating laser beam LBh is fixedly irradiated at a certain irradiation position, the workpiece W is moved by a moving means (not shown), whereby the arrow AR1 by the heating laser beam LBh. A mode in which relative scanning in the direction is realized may be employed.
加熱用レーザ光ＬＢｈが照射されると、被加工物Ｗのスクライブ面Ｗ１における加熱用レーザ光ＬＢｈの照射領域は加熱されて膨張し、図１に示すように圧縮応力場ＳＦ１となる。一方で、該圧縮応力場ＳＦ１の外周領域は収縮し、引張応力場ＳＦ２となる。スクライブラインＳＬがこの引張応力場ＳＦ２に含まれると、被加工物Ｗにおいては、該スクライブラインＳＬの側方において引張応力ＴＳが作用する。係る引張応力ＴＳの作用により、スクライブラインＳＬから非スクライブ面Ｗ２側の分断予定位置Ｌ０に向けてクラックＣＲが進展する。加えて、上述のように、加熱用レーザ光ＬＢｈはスクライブラインＳＬに沿って相対的に走査されるので、これに伴い、引張応力場ＳＦ２もスクライブラインＳＬに沿って移動する。すると、非スクライブ面Ｗ２側へとクラックＣＲが進展する箇所が、スクライブラインＳＬの延在方向、つまりは加熱用レーザ光ＬＢｈの走査方向に沿って遷移していくこととなる。それゆえ、加熱用レーザ光ＬＢｈを、スクライブ面Ｗ１側の分断予定位置に設けられたスクライブラインＳＬの一方端から他方端に至るまで照射すれば、スクライブラインＳＬの形成位置全体で、分断予定位置Ｌ０へのクラックＣＲの進展を順次に生じさせることができるので、結果として、被加工物Ｗを分断することができる。これが、本実施の形態に係る分断加工の基本原理である。 When the heating laser beam LBh is irradiated, the irradiation region of the heating laser beam LBh on the scribe surface W1 of the workpiece W is heated and expands to become a compressive stress field SF1 as shown in FIG. On the other hand, the outer peripheral region of the compressive stress field SF1 contracts to become a tensile stress field SF2. When the scribe line SL is included in the tensile stress field SF2, the tensile stress TS acts on the workpiece W on the side of the scribe line SL. Due to the action of the tensile stress TS, the crack CR advances from the scribe line SL toward the scheduled cutting position L0 on the non-scribe surface W2. In addition, since the heating laser beam LBh is relatively scanned along the scribe line SL as described above, the tensile stress field SF2 also moves along the scribe line SL. Then, the portion where the crack CR progresses toward the non-scribe surface W2 side transitions along the extending direction of the scribe line SL, that is, the scanning direction of the heating laser beam LBh. Therefore, if the heating laser beam LBh is irradiated from one end to the other end of the scribe line SL provided at the planned slicing position on the scribe surface W1 side, the planned slicing position at the entire scribe line SL formation position. Since the progress of the crack CR to L0 can be sequentially generated, the workpiece W can be divided as a result. This is the basic principle of the dividing process according to the present embodiment.
係る態様にて被加工物Ｗを分断する場合、被加工物Ｗを正確に位置決めした上でスクライブ面Ｗ１上の所定の位置に精度良く形成されてなるスクライブラインＳＬを初期亀裂として、非スクライブ面Ｗ２側へとクラックＣＲを進展させることになる。通常、スクライブラインＳＬの長さに比べて被加工物Ｗの厚みは十分に小さく、また、加熱用レーザ光ＬＢｈによって形成される引張応力場ＳＦ２は比較的均一であるので、分断位置のずれは生じにくい。すなわち、本実施の形態においては、精度の優れた分断が可能となる。結果として、μｍオーダーの精度での分断が可能となる。 In the case of dividing the workpiece W in such a manner, the non-scribe surface is obtained by using the scribe line SL accurately formed at a predetermined position on the scribe surface W1 as the initial crack after accurately positioning the workpiece W. The crack CR will be advanced to the W2 side. Usually, the thickness of the workpiece W is sufficiently small compared to the length of the scribe line SL, and the tensile stress field SF2 formed by the heating laser beam LBh is relatively uniform. Hard to occur. That is, in this embodiment, it is possible to perform division with excellent accuracy. As a result, it is possible to divide with an accuracy of μm order.
なお、表面にＬＥＤパターンが２次元的に形成されたサファイア基板であるＬＥＤ製造用基板などのパターン付き基板を、単位パターン毎の個片に（チップ単位に）分断する場合など、分断予定位置が格子状に設定されている場合、互いに直交する第１の方向と第２の方向とにおいてそれぞれ複数のスクライブラインＳＬが順次に形成されたうえで、それぞれの方向について、順次に加熱用レーザ光ＬＢｈによる加熱が行われる。係る場合、加熱用レーザ光ＬＢｈによってある第１の方向に延在するスクライブラインＳＬ（第１のスクライブライン）に沿ったレーザ加熱を行うと、これに直交する他のスクライブラインＳＬ（第２のスクライブライン）との格子点近傍では、部分的に、第２の方向に延在する第２のスクライブラインにおいてもわずかに非スクライブ面Ｗ２へのクラックＣＲの進展は生じる。しかしながら、係る場合においても、後で第２のスクライブラインに沿ったレーザ加熱を行うことで、精度には問題のない分断が行える。 In addition, when a substrate with a pattern, such as an LED manufacturing substrate, which is a sapphire substrate having an LED pattern two-dimensionally formed on the surface, is divided into individual pieces for each unit pattern (on a chip basis), When set in a lattice shape, a plurality of scribe lines SL are sequentially formed in the first direction and the second direction orthogonal to each other, and then the laser beam LBh for heating is sequentially applied in each direction. Is heated. In this case, when laser heating is performed along the scribe line SL (first scribe line) extending in a first direction by the heating laser beam LBh, another scribe line SL (second In the vicinity of the lattice point with the scribe line), the crack CR slightly progresses to the non-scribe surface W2 even in the second scribe line extending in the second direction. However, even in such a case, by performing laser heating along the second scribe line later, it is possible to perform division without any problem in accuracy.
スクライブ用レーザ光には、被加工物Ｗの材質等に応じて適宜のパルスレーザ光を選択して用いればよい。例えば、サファイア基板や、サファイア基板を用いて作製されたパターン付き基板であるＬＥＤ製造用基板が被加工物Ｗである場合であれば、ＹＡＧレーザの３倍高調波（波長３５５ｎｍ）を用いるのが好適な一例である。また、分断予定位置での分断の精度および確実性を高めるためには、スクライブラインＳＬはできるだけ細く形成されることが望ましいことから、スクライブ用レーザ光は数μｍ〜十数μｍ程度の照射範囲（照射ビーム径）で照射されるようにする。また、加工効率（エネルギーの利用効率）の観点から、スクライブ用レーザ光は、被加工物Ｗのスクライブ面Ｗ１あるいは内部のスクライブ面Ｗ１近傍（スクライブ面Ｗ１から数十μｍ程度までの範囲）で合焦するように照射される。なお、本実施の形態において、照射ビーム径とは、照射するレーザビームの断面のエネルギー分布がガウス分布形状であると仮定した場合に、そのエネルギー値が中心の最高値の１／ｅ2以上である領域の直径をいう。 As the scribing laser beam, an appropriate pulse laser beam may be selected and used according to the material of the workpiece W or the like. For example, if the LED manufacturing substrate, which is a patterned substrate manufactured using a sapphire substrate or a sapphire substrate, is the workpiece W, the third harmonic (wavelength 355 nm) of the YAG laser is used. This is a preferred example. Further, in order to improve the accuracy and certainty of the division at the planned division position, it is desirable that the scribe line SL be formed as thin as possible. Therefore, the scribe laser beam has an irradiation range of about several μm to several tens of μm ( (Irradiation beam diameter). In addition, from the viewpoint of processing efficiency (energy utilization efficiency), the scribing laser light is combined on the scribe surface W1 of the workpiece W or in the vicinity of the internal scribe surface W1 (range from the scribe surface W1 to about several tens of μm). Irradiated in a sharp manner. In the present embodiment, the irradiation beam diameter is an energy value of 1 / e 2 or more of the center maximum value assuming that the energy distribution of the cross section of the laser beam to be irradiated is a Gaussian distribution shape. The diameter of a certain area.
また、スクライブラインＳＬについては、スクライブ用レーザ光の被照射位置において物質を蒸発させることによって形成される断面視三角形状もしくはくさび形状の溝部がスクライブラインＳＬとされる態様であってもよいし、当該被照射位置において物質を溶融・再固化させる（融解改質させる）ことによって形成される断面視三角形状もしくはくさび形状の変質領域がスクライブラインＳＬとされる態様であってもよい。いずれの態様を取るかに応じて、スクライブ用レーザ光の照射条件（パルス幅、繰り返し周波数、ピークパワー密度、走査速度など）が定められる。また、図１ではスクライブラインＳＬが連続的に形成されている場合を例示しているが、スクライブラインＳＬの形成態様はこれに限られない。例えば、分断予定位置に沿って点線状もしくは破線状にスクライブラインＳＬが形成される態様であってもよい。 In addition, the scribe line SL may be in a form in which a triangular or wedge-shaped groove portion formed by evaporating a substance at the irradiation position of the scribe laser beam is the scribe line SL, A mode in which the altered region having a triangular shape or a wedge shape in sectional view formed by melting and re-solidifying (melt-modifying) a substance at the irradiated position may be a scribe line SL. Irradiation conditions (pulse width, repetition frequency, peak power density, scanning speed, etc.) of the scribing laser beam are determined depending on which mode is used. Moreover, although the case where the scribe line SL is continuously formed is illustrated in FIG. 1, the form of the scribe line SL is not limited to this. For example, the aspect in which the scribe line SL is formed in a dotted line shape or a broken line shape along the scheduled division position may be used.
一方、加熱用レーザ光ＬＢｈとしては、長波長レーザであるＣＯ2レーザ（波長９．４μｍ〜１０．６μｍ）を用いるのが好適である。ＣＯ2レーザは、ガラスやサファイアの表面において確実に吸収されるので、スクライブラインＳＬからのクラックＣＲの進展を確実に生じさせることが出来る。なお、スクライブラインＳＬの形成という、被加工物の加工を目的として照射するスクライブ用レーザ光とは異なり、加熱用レーザ光ＬＢｈは、被加工物を加熱することによって加熱領域に形成される圧縮応力場ＳＦ１の周囲に引張応力場ＳＦ２を形成するという目的で照射されるものである。それゆえ、被加工物を破壊や変質させないようにすることや、引張応力場ＳＦ２をなるべく広く形成させるようにするうえにおいては、加熱用レーザ光ＬＢｈの照射範囲はスクライブ用レーザ光に比べて大きくてよい。例えば、被加工物の厚みが１５０μmの場合では、１００μｍ〜１０００μｍ程度であればよい。 On the other hand, as the heating laser beam LBh, it is preferable to use a CO 2 laser (wavelength: 9.4 μm to 10.6 μm) which is a long wavelength laser. Since the CO 2 laser is reliably absorbed on the surface of glass or sapphire, it is possible to reliably cause the development of the crack CR from the scribe line SL. Note that, unlike the scribe laser beam irradiated for the purpose of processing the workpiece, which is the formation of the scribe line SL, the heating laser beam LBh is a compressive stress formed in the heating region by heating the workpiece. Irradiation is performed for the purpose of forming a tensile stress field SF2 around the field SF1. Therefore, the irradiation range of the heating laser beam LBh is larger than that of the scribing laser beam in order to prevent the workpiece from being broken or altered or to form the tensile stress field SF2 as wide as possible. It's okay. For example, when the thickness of the workpiece is 150 μm, it may be about 100 μm to 1000 μm.
ただし、パターン付き基板から矩形形状のチップを切り出すような場合においては、加熱用レーザ光ＬＢｈの照射ビーム径を、分断後に得られるチップの平面サイズ（分断予定位置のピッチとほぼ同等）と同じかそれ以下に設定する。これよりも照射ビーム径を大きくした場合、分断が良好に行われず、所定の形状のチップが得られなくなることが生じ、好ましくない。 However, in the case where a rectangular chip is cut out from the substrate with a pattern, is the irradiation beam diameter of the heating laser beam LBh the same as the planar size of the chip obtained after the division (almost equal to the pitch of the planned division position)? Set it below. If the irradiation beam diameter is made larger than this, it is not preferable because the division is not performed well and a chip having a predetermined shape cannot be obtained.
＜加熱用レーザ光の発振モードと分断面の形状との関係＞
例えば加熱用レーザ光ＬＢｈとしてＣＯ2レーザを用いる場合、連続発振モードとパルス発振モードとの２通りの発振モードで加熱用レーザ光ＬＢｈを照射することができる。そして、この発振モードに応じて、被加工物Ｗの分断面の形状に違いが生じることが確認されている。具体的には、連続発振モードの場合、クラック進展によって形成される分断面は非常に滑らかな平坦面となる。一方、パルス発振モードの場合、分断面には、パルスの発振周期に応じた周期的なうねり（凹凸）が形成される。図２は、加熱用レーザ光ＬＢｈとしてＣＯ2レーザを用い、サファイア基板を分断した時の分断面のＳＥＭ（走査電子顕微鏡）像である。図中、”Fracture surface”が分断面であり、Grooveはスクライブラインであり、”Feed direction”はサファイア基板の移動方向（レーザ光の走査方向の反対方向）である。図２に示す場合においては、分断面は透明ではあるものの、数十μｍピッチでうねりが形成されてなる。一般に、被加工物Ｗの分断面は平坦面であることが好まれるため、多くの場合は、加熱用レーザ光ＬＢｈの照射は連続発振モードで行われる。
<Relationship between oscillation mode of laser beam for heating and shape of dividing plane>
For example, when a CO 2 laser is used as the heating laser beam LBh, the heating laser beam LBh can be irradiated in two oscillation modes, a continuous oscillation mode and a pulse oscillation mode. It has been confirmed that a difference occurs in the shape of the sectional surface of the workpiece W according to the oscillation mode. Specifically, in the case of the continuous oscillation mode, the sectional surface formed by the crack propagation becomes a very smooth flat surface. On the other hand, in the pulse oscillation mode, periodic waviness (unevenness) corresponding to the oscillation period of the pulse is formed on the dividing surface. FIG. 2 is a SEM (scanning electron microscope) image of a sectional surface when a sapphire substrate is cut using a CO 2 laser as the heating laser beam LBh. In the figure, “Fracture surface” is a dividing surface, Groove is a scribe line, and “Feed direction” is the moving direction of the sapphire substrate (the direction opposite to the scanning direction of the laser beam). In the case shown in FIG. 2, the dividing surface is transparent, but undulations are formed at a pitch of several tens of μm. In general, since it is preferred that the cross section of the workpiece W is a flat surface, in many cases, the irradiation with the heating laser beam LBh is performed in a continuous oscillation mode.
これに対して、分断面に意図的に（積極的に）うねりを生じさせることが好ましい場合もある。例えば、表面にＬＥＤ（発光素子）パターンが２次元的に形成されたサファイア基板（ウェハ）であるＬＥＤ製造用基板が被加工物Ｗであり、これをＬＥＤチップ単位の個片に分断する場合がこれに該当する。図３は、分断面が平坦な場合と平坦面にうねりがある場合との分断面における光の進み方の違いを示す図である。 On the other hand, it may be preferable to intentionally (positively) generate undulations in the sectional surface. For example, an LED manufacturing substrate, which is a sapphire substrate (wafer) having an LED (light emitting element) pattern two-dimensionally formed on the surface, is a workpiece W, and may be divided into individual pieces of LED chips. This is the case. FIG. 3 is a diagram illustrating a difference in how light travels in a divided cross section when the divided cross section is flat and when the flat surface has undulations.
一般に、発光素子（ＬＥＤチップ）は、基板の上に設けられた発光素子構造部分において生じる発光が出来るだけ遮られることなく外部に取り出されることが求められる。係る光の一部は、基板部分にも入射することから、発光素子の実質的な発光効率（光の取り出し効率）を高めるには、基板部分においても発光された光をできるだけ透過させることが必要となる。その一方で、屈折率の大きい媒質中から屈折率の小さい媒質中に向けて光が進む場合、その界面（入射面）に対して臨界角θc以上で入射した光は全反射されてしまうという光学的な制限（スネルの法則）がある。例えば、サファイアから空気へと光が進む場合はθc＝３４．４°である。 In general, a light emitting element (LED chip) is required to be taken out to the outside without being blocked as much as possible by the light emission generated in the light emitting element structure provided on the substrate. Since a part of the light is incident on the substrate portion, it is necessary to transmit the emitted light in the substrate portion as much as possible in order to increase the substantial light emission efficiency (light extraction efficiency) of the light emitting element. It becomes. On the other hand, when light travels from a medium having a high refractive index toward a medium having a low refractive index, light incident on the interface (incident surface) at a critical angle θ c or more is totally reflected. There are optical limitations (Snell's law). For example, if light travels from sapphire to air, θ c = 34.4 °.
仮に、分断面が平坦面であるとすると、図３（ａ）に示すように、発光素子部分で生じた光のうち、臨界角θc以上の入射角で分断面に入射した光は全て、反射されることになる。また、原理的には、発生後の進行方向によっては、全反射を受け続け、結果としてＬＥＤチップ内部に閉じこめられた状態となる光も生じ得る。上述のようにサファイアから空気へと光が進む場合であれば、３４．４°以上５５．６°以下の入射角で分断面に入射する光がこれに該当する。 All Assuming that minute section is assumed to be flat, as shown in FIG. 3 (a), of the light generated by the light emitting element portion, light incident on the divided surface at an incident angle greater than the critical angle theta c is Will be reflected. Further, in principle, depending on the traveling direction after generation, light that continues to undergo total reflection and may be confined inside the LED chip may result. In the case where light travels from sapphire to air as described above, this corresponds to light incident on the dividing plane at an incident angle of 34.4 ° or more and 55.6 ° or less.
これに対して、分断面にうねりがある場合、図３（ｂ）に示すように、図３（ａ）の場合と同じ方向から入射した光であっても、その入射位置によっては入射角が図３（ａ）を下回ることになるため、分断面を透過する成分が生じることになる。また、仮にある分断面で反射を受けたとしても、異なる分断面で透過をする確率が高くなる。すなわち、分断面に入射した光が該分断面で全反射される割合（全反射率）を低減させることが出来る。それゆえ、分断面にうねりがある場合、分断面が平坦面である場合よりも、発生した光が取り出されやすい状態が実現される。なお、実際の発光素子では、必ずしもＬＥＤチップの基板が直接に外部に露出しているわけではなく、樹脂により封止等される場合があるが、係る場合でも、上述の効果は同様に得られる。 On the other hand, when the dividing surface has waviness, as shown in FIG. 3B, even if the light is incident from the same direction as in FIG. Since it falls below FIG. 3 (a), a component that passes through the dividing plane is generated. In addition, even if a reflection is received at a certain section, the probability of transmission through a different section increases. In other words, it is possible to reduce the ratio (total reflectance) at which light incident on the split section is totally reflected on the split section. Therefore, when the dividing surface has waviness, a state in which the generated light is more easily extracted than when the dividing surface is a flat surface is realized. In an actual light-emitting element, the substrate of the LED chip is not necessarily exposed directly to the outside, and may be sealed with a resin. However, even in such a case, the above-described effects can be obtained similarly. .
以上を鑑み、被加工物ＷがＬＥＤ製造用基板であり、これをＬＥＤチップ単位に分断する場合には、加熱用レーザ光ＬＢｈをパルス発振モードで照射し、分断面にうねりを生じさせる態様にて分断を行うようにする。これにより、光取り出し効率の高いＬＥＤチップを得ることが出来る。係る手法は、被加工物Ｗの分断に併せてうねりを形成することができるので、例えば特許文献６に開示されているようなドライエッチングを用いて凹凸を形成する手法に比べて、効率的でかつ生産性が高いものである。 In view of the above, when the workpiece W is an LED manufacturing substrate and this is divided into LED chips, the heating laser beam LBh is irradiated in a pulse oscillation mode, and the undulation is generated in the divided section. To divide. Thereby, an LED chip with high light extraction efficiency can be obtained. Since this method can form a swell in conjunction with the division of the workpiece W, it is more efficient than a method of forming irregularities using dry etching as disclosed in Patent Document 6, for example. And it is highly productive.
＜分断装置と実際の加工態様＞
次に、上述した加工原理に基づいて被加工物の分断を行う分断装置と、該分断装置において行われる実際の加工態様について説明する。図４は、分断装置１００の構成を概略的に示す図である。
<Cutting device and actual machining mode>
Next, a cutting apparatus for cutting a workpiece based on the above-described processing principle and an actual processing mode performed in the cutting apparatus will be described. FIG. 4 is a diagram schematically illustrating the configuration of the cutting apparatus 100.
図４に示すように、分断装置１００は、ステージ部１０と、スクライブ用レーザ光学系２０と、加熱用レーザ光学系３０と、位置読み取り光学系４０とを主として備える。また、分断装置１００は、例えば図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなり、スクライブ用レーザ光学系２０、加熱用レーザ光学系３０、および位置読み取り光学系４０などとの間で種々の信号を授受することにより、各構成要素の動作を制御する制御系５０を備える。なお、制御系５０は他の構成要素と一体のものとして分断装置１００の本体に組み込まれる態様であってもよいし、例えばパーソナルコンピュータ等で構成されて、分断装置１００の本体とは別に設けられる態様であってもよい。 As shown in FIG. 4, the cutting apparatus 100 mainly includes a stage unit 10, a scribing laser optical system 20, a heating laser optical system 30, and a position reading optical system 40. In addition, the cutting device 100 includes, for example, a CPU, ROM, RAM, and the like (not shown), and exchanges various signals with the scribing laser optical system 20, the heating laser optical system 30, the position reading optical system 40, and the like. Thus, a control system 50 for controlling the operation of each component is provided. Note that the control system 50 may be incorporated in the main body of the cutting apparatus 100 as an integral part of other components, or may be configured by, for example, a personal computer and provided separately from the main body of the cutting apparatus 100. An aspect may be sufficient.
また、本実施の形態に係る分断装置１００においては、スクライブ用レーザ光学系２０と加熱用レーザ光学系３０とが加工用光学系群１００Ａとして一体的に設けられてなり、前者に備わる対物レンズ（スクライブ用対物レンズ）２３（図５参照）と、後者に備わる対物レンズ（加熱用対物レンズ）３４（図６参照）が近接配置されてなる。なお、本実施の形態においては、便宜上、スクライブ用対物レンズ２３と加熱用対物レンズ３４とが水平面内のＸ方向に隣り合っているものとし、両対物レンズの近接配置の態様はこれに限られるものではない。 Further, in the cutting apparatus 100 according to the present embodiment, the scribing laser optical system 20 and the heating laser optical system 30 are integrally provided as a processing optical system group 100A, and the former objective lens ( The scribing objective lens 23 (see FIG. 5) and the latter objective lens (heating objective lens) 34 (see FIG. 6) are arranged close to each other. In this embodiment, for the sake of convenience, it is assumed that the scribing objective lens 23 and the heating objective lens 34 are adjacent to each other in the X direction in the horizontal plane, and the arrangement of the two objective lenses in proximity is limited to this. It is not a thing.
ステージ部１０は、主として、ＸＹステージ１１と、該ＸＹステージ１１の上に設けられた加工用ステージ１２とから構成される。 The stage unit 10 mainly includes an XY stage 11 and a processing stage 12 provided on the XY stage 11.
ＸＹステージ１１は、制御系５０からの駆動制御信号ｓｇ１に基づいて、水平面内（ＸＹ平面内）の互いに直交する２つの方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動自在とされてなる。なお、ＸＹステージ１１の位置情報信号ｓｇ２は絶えず制御系にフィードバックされる。なお、本実施の形態においては、便宜上、ＸＹステージ１１がＸ方向を移動する際に加工を行うものとする。 The XY stage 11 is movable in two directions (X direction and Y direction) orthogonal to each other in the horizontal plane (in the XY plane) based on the drive control signal sg1 from the control system 50. The position information signal sg2 of the XY stage 11 is constantly fed back to the control system. In the present embodiment, for convenience, it is assumed that processing is performed when the XY stage 11 moves in the X direction.
加工用ステージ１２は、その上に被加工物Ｗを載置固定するための部位である。加工用ステージ１２は図示しない吸着機構を備えており、制御系５０からの吸着制御信号ｓｇ３に基づいて吸着機構を作動させることにより、加工用ステージ１２の上面１２ａに被加工物Ｗを吸着固定するように構成されている。また、加工用ステージ１２は、図示しない回転駆動機構を備えており、制御系５０からの回転制御信号ｓｇ４に基づいて水平面内で回転動作が行えるようにもなっている。 The processing stage 12 is a part for mounting and fixing the workpiece W thereon. The processing stage 12 includes a suction mechanism (not shown), and the workpiece W is suction-fixed to the upper surface 12a of the processing stage 12 by operating the suction mechanism based on the suction control signal sg3 from the control system 50. It is configured as follows. Further, the processing stage 12 is provided with a rotation drive mechanism (not shown) so that it can rotate in a horizontal plane based on a rotation control signal sg4 from the control system 50.
なお、図４においては図示を省略するが、加工用ステージ１２への固定にあたっては、被加工物Ｗの非スクライブ面Ｗ２側（載置面側）に粘着性のフィルムを貼り付け、該フィルムともども被加工物Ｗを固定する態様であってもよい。 In addition, although illustration is abbreviate | omitted in FIG. 4, when fixing to the stage 12 for a process, an adhesive film is affixed on the non-scribe surface W2 side (mounting surface side) of the to-be-processed object W, and also with this film The aspect which fixes the to-be-processed object W may be sufficient.
スクライブ用レーザ光学系２０は、制御系５０から与えられるスクライブ用レーザ制御信号ｓｇ５に基づいて、スクライブ用レーザ光を被加工物Ｗに対して照射する部位である。 The scribing laser optical system 20 is a part that irradiates the workpiece W with the scribing laser light based on the scribing laser control signal sg5 provided from the control system 50.
図５は、スクライブ用レーザ光学系２０の詳細構成を示す図である。図５に示すように、スクライブ用レーザ光学系２０は、スクライブ用レーザ光ＬＢｓの光源（出射源）であるレーザ発振器２１と、レーザ発振器２１から出射されたスクライブ用レーザ光ＬＢｓの光量調整を行うためのアッテネータ２２と、スクライブ用レーザ光ＬＢｓの焦点調整を行うための対物レンズ（スクライブ用対物レンズ）２３とを主として備える。なお、上述のように、スクライブ用レーザ光ＬＢｓとしては、被加工物Ｗの材質等に応じたパルスレーザ光が用いられるので、レーザ発振器２１は、使用するスクライブ用レーザ光ＬＢｓの種類に応じて選択されればよい。 FIG. 5 is a diagram showing a detailed configuration of the scribing laser optical system 20. As shown in FIG. 5, the scribing laser optical system 20 adjusts the light amount of the laser oscillator 21 that is a light source (emission source) of the scribing laser light LBs and the scribing laser light LBs emitted from the laser oscillator 21. And an objective lens (scribing objective lens) 23 for adjusting the focus of the scribing laser beam LBs. As described above, since the pulse laser beam corresponding to the material or the like of the workpiece W is used as the scribe laser beam LBs, the laser oscillator 21 corresponds to the type of the scribe laser beam LBs to be used. It only has to be selected.
また、スクライブ用レーザ光学系２０には、スクライブ用レーザ光ＬＢｓを反射することによってスクライブ用レーザ光ＬＢｓの光路の向きを適宜に切り替えるミラー２４も備わっている。なお、図５においてはミラー２４が１つのみ備わる場合を例示しているが、ミラー２４の数はこれには限られず、スクライブ用レーザ光学系２０内部あるいはさらに分断装置１００内部におけるレイアウト上の要請その他の理由から、さらに多くのミラー２４が設けられ、スクライブ用レーザ光ＬＢｓの光路が適宜に設定される態様であってもよい。 The scribing laser optical system 20 also includes a mirror 24 that appropriately switches the direction of the optical path of the scribing laser beam LBs by reflecting the scribing laser beam LBs. 5 illustrates the case where only one mirror 24 is provided. However, the number of mirrors 24 is not limited to this, and a layout requirement within the scribing laser optical system 20 or further inside the cutting apparatus 100 is illustrated. For other reasons, more mirrors 24 may be provided, and the optical path of the scribing laser beam LBs may be appropriately set.
より詳細には、レーザ発振器２１には、スクライブ用レーザ光ＬＢｓの出射／非出射を切り替えるためのシャッター２１ａが設けられてなる。シャッター２１ａの開閉動作は、スクライブ用レーザ制御信号ｓｇ５の一種であるＯＮ／ＯＦＦ制御信号ｓｇ５ａに基づいて制御される。また、アッテネータ２２におけるスクライブ用レーザ光ＬＢｓの光量の調整は、スクライブ用レーザ制御信号ｓｇ５の一種である出力パワー制御信号ｓｇ５ｂに基づいて制御される。 More specifically, the laser oscillator 21 is provided with a shutter 21a for switching between emission / non-emission of the scribing laser beam LBs. The opening / closing operation of the shutter 21a is controlled based on an ON / OFF control signal sg5a which is a kind of scribe laser control signal sg5. The adjustment of the amount of the scribing laser light LBs in the attenuator 22 is controlled based on an output power control signal sg5b which is a kind of the scribing laser control signal sg5.
スクライブ用レーザ光学系２０においては、レーザ発振器２１から出射され、アッテネータ２２によって光量が調整されたスクライブ用レーザ光ＬＢｓが、被加工物Ｗのスクライブ面Ｗ１あるいは内部のスクライブ面Ｗ１近傍（スクライブ面Ｗ１から数十μｍ程度までの範囲）で合焦するように、かつ、照射ビーム径が数μｍ〜十数μｍ程度となるように、対物レンズ２３の配置位置が調整される。これにより、良好なスクライブラインＳＬが形成される。 In the scribing laser optical system 20, the scribing laser beam LBs emitted from the laser oscillator 21 and adjusted in light amount by the attenuator 22 is near the scribing surface W1 of the workpiece W or the inner scribing surface W1 (the scribing surface W1). To the range of about several tens of μm), and the position of the objective lens 23 is adjusted so that the irradiation beam diameter is about several μm to several tens of μm. Thereby, a favorable scribe line SL is formed.
加熱用レーザ光学系３０は、制御系５０から与えられる加熱用レーザ制御信号ｓｇ６に基づいて、加熱用レーザ光を被加工物Ｗに対して照射する部位である。 The heating laser optical system 30 is a part that irradiates the workpiece W with the heating laser light based on the heating laser control signal sg6 provided from the control system 50.
図６は、加熱用レーザ光学系３０の詳細構成を示す図である。図６に示すように、加熱用レーザ光学系３０は、加熱用レーザ光ＬＢｈの光源（出射源）であるレーザ発振器３１と、レーザ発振器３１から出射された加熱用レーザ光ＬＢｈの光量調整を行うためのアッテネータ３２と、被加工物Ｗに対する加熱用レーザ光ＬＢｈの照射範囲を調整するためのビーム調整機構３３と、加熱用レーザ光ＬＢｈの焦点調整を行うための対物レンズ（加熱用対物レンズ）３４とを主として備える。上述のように、加熱用レーザ光ＬＢｈとしてはＣＯ2レーザを用いるので、レーザ発振器３１はＣＯ2レーザ用の発振器である。 FIG. 6 is a diagram showing a detailed configuration of the heating laser optical system 30. As shown in FIG. 6, the heating laser optical system 30 adjusts the amount of light of the laser beam LBh emitted from the laser oscillator 31, which is a light source (emission source) of the heating laser beam LBh, and the laser oscillator 31. An attenuator 32, a beam adjusting mechanism 33 for adjusting the irradiation range of the heating laser beam LBh to the workpiece W, and an objective lens (heating objective lens) for adjusting the focus of the heating laser beam LBh 34 mainly. As described above, since the CO 2 laser is used as the heating laser beam LBh, the laser oscillator 31 is an oscillator for the CO 2 laser.
また、加熱用レーザ光学系３０には、加熱用レーザ光ＬＢｈを反射することによって加熱用レーザ光ＬＢｈの光路の向きを適宜に切り替えるミラー３５も備わっている。なお、図６においてはミラー３５が１つのみ備わる場合を例示しているが、ミラー３５の数はこれには限られず、加熱用レーザ光学系３０内部あるいはさらに分断装置１００内部におけるレイアウト上の要請その他の理由から、さらに多くのミラー３５が設けられ、加熱用レーザ光ＬＢｈの光路が適宜に設定される態様であってもよい。 The heating laser optical system 30 is also provided with a mirror 35 that appropriately switches the direction of the optical path of the heating laser beam LBh by reflecting the heating laser beam LBh. Although FIG. 6 illustrates a case where only one mirror 35 is provided, the number of mirrors 35 is not limited to this, and a layout request within the heating laser optical system 30 or further inside the cutting apparatus 100 is illustrated. For other reasons, more mirrors 35 may be provided, and the optical path of the heating laser beam LBh may be appropriately set.
より詳細には、レーザ発振器３１には、加熱用レーザ光ＬＢｈの出射／非出射を切り替えるためのシャッター３１ａが設けられてなる。シャッター３１ａの開閉動作は、加熱用レーザ制御信号ｓｇ６の一種であるＯＮ／ＯＦＦ制御信号ｓｇ６ａに基づいて制御される。また、アッテネータ３２における加熱用レーザ光ＬＢｈの光量の調整は、加熱用レーザ制御信号ｓｇ６の一種である出力パワー制御信号ｓｇ６ｂに基づいて制御される。 More specifically, the laser oscillator 31 is provided with a shutter 31a for switching between emission / non-emission of the heating laser beam LBh. The opening / closing operation of the shutter 31a is controlled based on an ON / OFF control signal sg6a which is a kind of the heating laser control signal sg6. The adjustment of the amount of the heating laser beam LBh in the attenuator 32 is controlled based on an output power control signal sg6b which is a kind of the heating laser control signal sg6.
また、ビーム調整機構３３は、レーザ発振器３１から直線的に出射された加熱用レーザ光ＬＢｈの照射範囲を調整するために備わる。ビーム調整機構３３は、例えば、種々のレンズを適宜に組み合わせることによって実現され、それらのレンズの位置を調整することにより、被加工物Ｗに対して加熱用レーザ光ＬＢｈを適切な照射範囲で照射出来るようになっている。なお、図６においては、ビーム調整機構３３による調整によって、加熱用レーザ光ＬＢｈが、レーザ発振器３１から出射されたときのビーム径よりも大きな照射範囲で被加工物Ｗに照射される場合を例示している。 The beam adjusting mechanism 33 is provided for adjusting the irradiation range of the heating laser beam LBh linearly emitted from the laser oscillator 31. The beam adjusting mechanism 33 is realized by appropriately combining various lenses, for example, and adjusting the positions of these lenses to irradiate the workpiece W with the heating laser beam LBh in an appropriate irradiation range. It can be done. 6 exemplifies the case where the workpiece W is irradiated with an irradiation range larger than the beam diameter when emitted from the laser oscillator 31 by the adjustment by the beam adjustment mechanism 33. doing.
位置読み取り光学系４０は、加工用ステージ１２に吸着固定された被加工物Ｗを図示しないＣＣＤカメラなどで撮像し、得られた撮像画像のデータを画像情報信号ｓｇ７として制御系５０に与える。制御系５０は、得られた画像情報信号ｓｇ７に基づいて、ＸＹステージ１１の移動範囲や、スクライブ用レーザ光ＬＢｓや加熱用レーザ光ＬＢｈの照射位置などの設定を行う。 The position reading optical system 40 images the workpiece W attracted and fixed to the processing stage 12 with a CCD camera (not shown) or the like, and supplies the obtained captured image data to the control system 50 as an image information signal sg7. Based on the obtained image information signal sg7, the control system 50 sets the movement range of the XY stage 11, the irradiation position of the scribing laser beam LBs and the heating laser beam LBh, and the like.
以上のような構成を有する分断装置１００においては、被加工物Ｗを加工用ステージ１２に吸着固定させた状態でＸＹステージ１１を移動させることにより、被加工物Ｗを、加工用光学系群１００Ａおよび位置読み取り光学系４０のそれぞれに対して下方から対向配置できるようになっている。なお、係る場合において、被加工物Ｗは、スクライブ面Ｗ１が上面（非載置面）となるように加工用ステージ１２に固定される。 In the cutting apparatus 100 having the above-described configuration, the workpiece W is moved to the machining optical system group 100A by moving the XY stage 11 while the workpiece W is attracted and fixed to the machining stage 12. The position reading optical system 40 can be arranged so as to face each other from below. In this case, the workpiece W is fixed to the processing stage 12 so that the scribe surface W1 is the upper surface (non-mounting surface).
そして、被加工物Ｗを加工用光学系群１００Ａと対向配置させた状態で、ＸＹステージ１１の移動によってスクライブ用対物レンズ２３（第１の出射源）と加熱用対物レンズ３４（第２の出射源）とに対して加工用ステージ１２に載置された被加工物Ｗを同時に相対移動させつつ、スクライブ用レーザ光ＬＢｓの照射によるスクライブラインＳＬの形成と、加熱用レーザ光ＬＢｈによるスクライブラインＳＬに沿った照射加熱とを、同時に行えるようになっている。これらの照射を、ＸＹステージ１１をＸ方向に移動させつつ行うことで、被加工物Ｗの一の分断予定位置におけるスクライブラインＳＬの形成と該スクライブラインＳＬからのクラックＣＲの進展による当該分断予定位置での分断とを、一度のＸＹステージ１１の移動で完了できるようになっている。以下、係る態様での分断（加工）を、コンビネーション加工と称する。 Then, with the workpiece W facing the processing optical system group 100A, the XY stage 11 moves to move the scribe objective lens 23 (first emission source) and the heating objective lens 34 (second emission). The workpiece W placed on the processing stage 12 is simultaneously moved relative to the source), while forming the scribe line SL by irradiating the scribe laser beam LBs and the scribe line SL by the heating laser beam LBh. Irradiation heating along can be performed at the same time. By performing these irradiations while moving the XY stage 11 in the X direction, the division is scheduled due to the formation of the scribe line SL at one division planned position of the workpiece W and the development of the crack CR from the scribe line SL. The division at the position can be completed by moving the XY stage 11 once. Hereinafter, the division (processing) in this mode is referred to as combination processing.
図７は、コンビネーション加工の一態様を模式的に示す図である。図７に示す場合においては、スクライブ用対物レンズ２３と加熱用対物レンズ３４とを同一直線上（Ｘ方向）に配列しているので、ＸＹステージ１１が矢印ＡＲ２にて示すＸ方向に移動すると、被加工物Ｗのスクライブ面Ｗ１側の分断予定位置Ｌ１に沿って（矢印ＡＲ１にて示す走査方向に沿って）スクライブ用レーザ光ＬＢｓが照射されてスクライブラインＳＬが形成される際に、加熱用レーザ光ＬＢｈがスクライブ用レーザ光ＬＢｓの後を追うように、形成されたばかりのスクライブラインＳＬに沿って照射される。これにより、スクライブラインＳＬを形成しつつ、該スクライブラインＳＬから被加工物Ｗの非スクライブ面Ｗ２の分断予定位置Ｌ０に向けてクラックＣＲを進展させ、被加工物Ｗを分断することが出来る。すなわち、一の分断予定位置での分断を、一度のＸＹステージ１１の移動で完了できるようになっている。 FIG. 7 is a diagram schematically showing one aspect of the combination processing. In the case shown in FIG. 7, since the scribing objective lens 23 and the heating objective lens 34 are arranged on the same straight line (X direction), when the XY stage 11 moves in the X direction indicated by the arrow AR2, When the scribe line SL is formed by irradiating the scribe laser beam LBs along the planned division position L1 on the scribe surface W1 side of the workpiece W (along the scanning direction indicated by the arrow AR1), the heating is performed. The laser beam LBh is irradiated along the scribe line SL just formed so as to follow the scribe laser beam LBs. As a result, while forming the scribe line SL, the work piece W can be divided by advancing the crack CR from the scribe line SL toward the scheduled division position L0 of the non-scribe surface W2 of the work piece W. That is, the division at one scheduled division position can be completed by moving the XY stage 11 once.
なお、同一方向に複数の分断予定位置が設定されていたり、あるいは、分断予定位置が格子状に設定されていたりする場合にコンビネーション加工を適用する際の加工順序は、上述したような、スクライブラインＳＬを全て形成した後に全てのスクライブラインＳＬに沿った照射加熱によって分断を行うという原理的な手法とは異なる。すなわち、同一方向に複数の分断予定位置が設定されている場合であれば、１つ目の分断予定位置における分断が完了した後、ＸＹステージ１１を分断予定位置のピッチに相当する距離だけＹ方向に移動させて、２つ目の分断予定位置に対して同様のコンビネーション加工を行う、という処理を繰り返すようにすればよい。そして、直交する２方向について分断を行う場合は、第１の方向についてコンビネーション加工による分断を順次に行った後、第１の方向に直交する第２の方向について同様にコンビネーション加工を行うようにすればよい。 In addition, the processing order when applying the combination processing when a plurality of scheduled cutting positions are set in the same direction or when the divided cutting positions are set in a lattice shape is the scribe line as described above. This is different from the principle method in which after all the SL is formed, it is divided by irradiation heating along all the scribe lines SL. That is, if a plurality of scheduled division positions are set in the same direction, after the division at the first scheduled division position is completed, the XY stage 11 is moved in the Y direction by a distance corresponding to the pitch of the planned division position. It is only necessary to repeat the process of performing the same combination processing on the second scheduled cutting position. When dividing in two directions orthogonal to each other, the combination processing is sequentially performed in the first direction, and then the combination processing is similarly performed in the second direction orthogonal to the first direction. That's fine.
係るコンビネーション加工は、スクライブラインＳＬの形成のためのスクライブ用レーザ光ＬＢｓと、該スクライブラインＳＬに沿った分断を行うための加熱用レーザ光ＬＢｈとを、それぞれにＸＹステージ１１の移動を伴う別個の工程として行う態様よりも生産性の点で優れた手法であるといえる。また、スクライブ用対物レンズ２３と加熱用対物レンズ３４との配置関係が固定的であるので、スクライブラインＳＬの形成位置と該スクライブラインＳＬに対する照射加熱位置との関係が固定的である。従って、スクライブ用対物レンズ２３と加熱用対物レンズ３４との配置位置を好適に調整することで、安定した精度で分断を行うことが可能となる。 In such a combination process, the scribe laser beam LBs for forming the scribe line SL and the heating laser beam LBh for dividing along the scribe line SL are separately associated with the movement of the XY stage 11. It can be said that this is a technique that is superior in terms of productivity as compared to the embodiment performed as the step. Further, since the positional relationship between the scribing objective lens 23 and the heating objective lens 34 is fixed, the relationship between the formation position of the scribe line SL and the irradiation heating position with respect to the scribe line SL is fixed. Therefore, by appropriately adjusting the arrangement positions of the scribing objective lens 23 and the heating objective lens 34, it is possible to perform division with stable accuracy.
なお、同時分断加工の場合においても、加熱用レーザ光ＬＢｈをパルス発振モードにて照射することにより分断面にうねりを生じさせる態様での被加工物Ｗの分断は、問題なく行える。 Even in the case of simultaneous cutting, the workpiece W can be cut without any problem in such a manner that the laser beam LBh for heating is irradiated in the pulse oscillation mode to cause waviness in the divided section.
また、分断装置１００においては、被加工物Ｗを位置読み取り光学系４０と対向配置させた状態で位置読み取り光学系４０による被加工物Ｗの撮像を行い、得られる撮像画像データに基づいて、被加工物Ｗの水平面内における傾き（姿勢）を補正するアライメント動作を行うことが出来る。具体的には、制御系５０が、該撮像画像データの画像内容（例えば、アライメントマークの配置位置や繰り返しパターンの配置位置など）に基づいて、被加工物Ｗの水平面内における傾き（ＸＹステージ１１の移動方向からの傾き）を特定し、係る傾きがキャンセルされるように、加工用ステージ１２に対して回転制御信号ｓｇ４を与えて、該加工用ステージ１２を回転させる。被加工物Ｗの水平面内における傾きを特定する主要としては、パターンマッチング法など、公知の手法を適用することが出来る。 Further, in the cutting apparatus 100, the workpiece W is imaged by the position reading optical system 40 in a state in which the workpiece W is disposed opposite to the position reading optical system 40, and based on the obtained captured image data, An alignment operation for correcting the inclination (posture) of the workpiece W in the horizontal plane can be performed. Specifically, the control system 50 determines the inclination (XY stage 11) of the workpiece W in the horizontal plane based on the image content of the captured image data (for example, the alignment mark arrangement position and the repeated pattern arrangement position). The rotation control signal sg4 is given to the processing stage 12 so that the inclination is canceled, and the processing stage 12 is rotated. As a main for specifying the inclination of the workpiece W in the horizontal plane, a known method such as a pattern matching method can be applied.
＜引張応力場の冷却＞
引張応力場ＳＦ２におけるクラックＣＲの進展をより効果的に引き起こす手法として引張応力場ＳＦ２を冷却する手法がある。
<Cooling of tensile stress field>
There is a method of cooling the tensile stress field SF2 as a method of causing the crack CR to progress more effectively in the tensile stress field SF2.
図８および図９は、スクライブ面Ｗ１に加熱用レーザ光ＬＢｈが照射される構成において、引張応力場ＳＦ２を冷却する様子を示す模式図である。図８は、スクライブラインＳＬの延在方向に垂直な被加工物Ｗの断面図であり、図９は、被加工物Ｗの上面図である。 FIG. 8 and FIG. 9 are schematic diagrams showing how the tensile stress field SF2 is cooled in the configuration in which the laser beam LBh for heating is irradiated on the scribe surface W1. FIG. 8 is a cross-sectional view of the workpiece W perpendicular to the extending direction of the scribe line SL, and FIG. 9 is a top view of the workpiece W.
図８および図９においては、加熱用レーザ光ＬＢｈによってスクライブ面Ｗ１を矢印ＡＲ１にて示す走査方向に走査する際に、形成される引張応力場ＳＦ２のうち走査方向後方の部分に対して、冷却ガスＣＧが噴射されている。 In FIGS. 8 and 9, when the scribe surface W1 is scanned by the heating laser beam LBh in the scanning direction indicated by the arrow AR1, the portion of the tensile stress field SF2 formed in the scanning direction rearward is cooled. Gas CG is injected.
係る態様にて冷却を行うと、引張応力場ＳＦ２の冷却された箇所と、加熱用レーザ光ＬＢｈの照射によって加熱されてなる圧縮応力場ＳＦ１との温度差がより高くなり、引張応力場ＳＦ２における引張応力がより強められる。これにより、クラックＣＲの進展の確実性が高められる。結果として、被加工物Ｗをより精度よく分断することが出来るようになる。 When cooling is performed in this manner, the temperature difference between the cooled portion of the tensile stress field SF2 and the compressive stress field SF1 heated by irradiation with the heating laser beam LBh becomes higher, and the tensile stress field SF2 Tensile stress is increased. Thereby, the certainty of progress of crack CR is improved. As a result, the workpiece W can be divided more accurately.
なお、冷却ガスＣＧとしては、例えば不活性ガスなど、被加工物Ｗと反応しないガスを適宜に用いればよい。 As the cooling gas CG, a gas that does not react with the workpiece W, such as an inert gas, may be appropriately used.
図１０は、図４ないし図６に示した分断装置１００において冷却ガスＣＧの噴射を実現する構成の一例を概略的に示す図である。すなわち、図１０に示す場合においては、加熱用レーザ光学系３０に冷却ガスＣＧを噴射するためのノズル３６が付設されており、冷却ガス供給源３７から供給管３８を通じて供給される冷却ガスＣＧを、加熱用レーザ光ＬＢｈの走査（相対走査）と同期させてノズル３６から引張応力場ＳＦ２に向けて噴射することができるようになっている。 FIG. 10 is a diagram schematically illustrating an example of a configuration for realizing the injection of the cooling gas CG in the cutting apparatus 100 illustrated in FIGS. 4 to 6. That is, in the case shown in FIG. 10, the nozzle 36 for injecting the cooling gas CG is attached to the heating laser optical system 30, and the cooling gas CG supplied from the cooling gas supply source 37 through the supply pipe 38 is supplied. The nozzle 36 can be ejected toward the tensile stress field SF2 in synchronization with the scanning (relative scanning) of the heating laser beam LBh.
以上、説明したように、本実施の形態によれば、スクライブ用レーザ光を照射することによってあらかじめ被加工物の分断予定位置に形成されたスクライブラインに沿って加熱用レーザ光を照射し、被加工物を加熱することで、スクライブラインに対し引張応力を作用させ、スクライブラインから非スクライブ面へのクラックの進展をスクライブラインの延在方向に沿って順次に生じさせることで、被加工物を分断することができる。また、引張応力場を冷却することで、クラックの進展をより効率的に引き起こすことが出来る。 As described above, according to the present embodiment, the laser beam for heating is irradiated along the scribe line that is formed in advance at the planned cutting position of the workpiece by irradiating the laser beam for scribe. By heating the workpiece, a tensile stress is applied to the scribe line, and the progress of the crack from the scribe line to the non-scribe surface is sequentially generated along the extending direction of the scribe line, so that the workpiece is Can be divided. Moreover, the crack can be more efficiently caused by cooling the tensile stress field.
しかも、本実施の形態によれば、高い位置決め精度のもとでのスクライブラインの形成と該スクライブラインからのクラック進展による分断とを、一度のＸＹステージの移動で実現することが出来る。それゆえ、高精度な分断加工を高い生産性で行うことが可能となる。 In addition, according to the present embodiment, formation of the scribe line with high positioning accuracy and division by crack propagation from the scribe line can be realized by moving the XY stage once. Therefore, it is possible to perform highly accurate cutting with high productivity.
＜変形例＞
上述の実施の形態に係る分断装置１００においては、加工用光学系群１００Ａが固定される一方で、加工用ステージ１２が上に設けられたＸＹステージ１１が移動自在とされてなり、コンビネーション加工に際してのスクライブ用レーザ光ＬＢｓと加熱用レーザ光ＬＢｈによる相対走査は、ＸＹステージ１１が移動することによって実現されてなるが、コンビネーション加工を実現する分断装置の構成は、これに限られない。例えば、分断装置が、加工用光学系群１００Ａが少なくともＸ方向に移動自在とされてなる一方で、加工用ステージ１２が固定的に設けられた構成を有してなり、被加工物Ｗを加工用ステージ１２に載置した状態で、加工用光学系群１００Ａを分断予定位置に沿って移動させることによって、コンビネーション加工が実現される態様であってもよい。
<Modification>
In the cutting apparatus 100 according to the above-described embodiment, the processing optical system group 100A is fixed, while the XY stage 11 on which the processing stage 12 is provided is movable, and in combination processing. The relative scanning by the scribing laser beam LBs and the heating laser beam LBh is realized by moving the XY stage 11, but the configuration of the cutting apparatus that realizes the combination processing is not limited to this. For example, the cutting apparatus has a configuration in which the processing optical system group 100A is movable at least in the X direction, while the processing stage 12 is fixedly provided, and processes the workpiece W. A mode in which the combination processing is realized by moving the processing optical system group 100A along the planned cutting position while being placed on the stage 12 may be used.
また、上述の実施の形態に係る分断装置１００においては、スクライブ用対物レンズ２３と加熱用対物レンズ３４とがＸ方向に沿って近接配置させてなるとともに、ＸＹステージ１１をＸ方向に移動させることにより、一の分断予定位置において、加熱用レーザ光ＬＢｈにスクライブ用レーザ光ＬＢｓを後追いさせる態様にて、コンビネーション加工が実現されてなるが、コンビネーション加工を実現する態様は、これに限られない。 In the cutting apparatus 100 according to the above-described embodiment, the scribing objective lens 23 and the heating objective lens 34 are disposed close to each other along the X direction, and the XY stage 11 is moved in the X direction. Thus, the combination processing is realized in such a manner that the heating laser beam LBh is followed by the scribing laser beam LBs at one scheduled cutting position. However, the mode for realizing the combination processing is not limited thereto.
図１１は、スクライブ用対物レンズ２３と加熱用対物レンズ３４とがＹ方向に沿って近接配置された場合のコンビネーション加工の様子を示す図である。図１２は、変形例に係るコンビネーション加工におけるスクライブ用対物レンズ２３と加熱用対物レンズ３４とのピッチと分断予定位置のピッチとの関係を示す図である。 FIG. 11 is a diagram showing a state of combination processing when the scribing objective lens 23 and the heating objective lens 34 are arranged close to each other along the Y direction. FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the pitch between the scribing objective lens 23 and the heating objective lens 34 and the pitch at the scheduled cutting position in the combination processing according to the modification.
図１１の場合、スクライブ用レーザ光ＬＢｓによるスクライブラインＳＬの形成が一ラインずつ先行する態様にてコンビネーション加工が行われる。すなわち、ＸＹステージ１１が矢印ＡＲ２にて示すＸ方向に移動すると、矢印ＡＲ１にて示す走査方向に沿ってスクライブ用レーザ光ＬＢｓが照射されることでスクライブラインＳＬ２が形成されるとともに、直前に形成されたスクライブラインＳＬ１に沿って加熱用レーザ光ＬＢｈが照射される。これによって、スクライブラインＳＬ１に沿った分断が実現される。 In the case of FIG. 11, the combination processing is performed in such a manner that the formation of the scribe line SL by the scribe laser beam LBs precedes one line at a time. That is, when the XY stage 11 moves in the X direction indicated by the arrow AR2, the scribe line SL2 is formed by being irradiated with the scribe laser beam LBs along the scanning direction indicated by the arrow AR1, and is formed immediately before. The laser beam LBh for heating is irradiated along the scribe line SL1. Thereby, the division along the scribe line SL1 is realized.
ただし、図１１に示す場合、分断を行えるのは、図１２（ａ）に示すようにＹ方向におけるスクライブ用対物レンズ２３と加熱用対物レンズ３４とのピッチｐが分断予定位置のピッチｐ１と同じである場合に限られてしまう。すなわち、適用できる局面が限定的である。 However, in the case shown in FIG. 11, the division can be performed, as shown in FIG. 12A, the pitch p between the scribing objective lens 23 and the heating objective lens 34 in the Y direction is the same as the pitch p <b> 1 at the planned division position. It will be limited to the case. That is, applicable aspects are limited.
そこで、図１２（ｂ）に矢印ＡＲ３およびＡＲ４にて示すように、スクライブ用対物レンズ２３と加熱用対物レンズ３４との配置位置を調整可能とすることで、ピッチｐを可変とするのが好ましい。係る場合、ピッチｐを調整して所望する分断予定位置のピッチｐ２と一致させたうえでコンビネーション加工を行うことが可能となる。 Therefore, as indicated by arrows AR3 and AR4 in FIG. 12B, it is preferable to make the pitch p variable by adjusting the arrangement position of the scribing objective lens 23 and the heating objective lens 34. . In such a case, it is possible to perform the combination processing after adjusting the pitch p so as to coincide with the desired pitch p2 of the planned cutting position.
あるいは、図１２（ｃ）に示すように、加工用光学系群１００Ａを（あるいは少なくともスクライブ用対物レンズ２３と加熱用対物レンズ３４とを含む部分を）矢印ＡＲ５のように水平面内で回転可能とすることで、スクライブ用対物レンズ２３と加熱用対物レンズ３４とのＹ方向についてのピッチｐαを調整可能とする態様であってもよい。係る場合、加工用光学系群１００Ａの回転によってピッチｐαを調整し、所望する分断予定位置のピッチｐ３と一致させたうえでコンビネーション加工を行うことが可能となる。 Alternatively, as shown in FIG. 12 (c), the processing optical system group 100A (or at least a portion including the scribing objective lens 23 and the heating objective lens 34) can be rotated in a horizontal plane as indicated by an arrow AR5. Thus, the pitch pα in the Y direction between the scribing objective lens 23 and the heating objective lens 34 may be adjustable. In such a case, it is possible to perform the combination processing after adjusting the pitch pα by the rotation of the processing optical system group 100A and making it coincide with the desired pitch p3 of the planned cutting position.
１０ ステージ部
１１ ＸＹステージ
１２ 加工用ステージ
２０ スクライブ用レーザ光学系
２１ レーザ発振器
２１ａ シャッター
２２ アッテネータ
２３ 対物レンズ
２４ ミラー
３０ 加熱用レーザ光学系
３１ レーザ発振器
３１ａ シャッター
３２ アッテネータ
３３ ビーム調整機構
３４ 対物レンズ
３５ ミラー
３６ ノズル
３７ 冷却ガス供給源
３８ 供給管
４０ 光学系
５０ 制御系
１００ 分断装置
１００Ａ 加工用光学系群
ＣＧ 冷却ガス
ＣＲ クラック
Ｌ０ 分断予定位置
ＬＢｈ 加熱用レーザ光
ＬＢｓ スクライブ用レーザ光
ＳＦ１ 圧縮応力場
ＳＦ２ 引張応力場
ＳＬ スクライブライン
ＴＳ 引張応力
Ｗ 被加工物
Ｗ１ （被加工物の）スクライブ面
Ｗ２ （被加工物の）非スクライブ面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Stage part 11 XY stage 12 Processing stage 20 Scribing laser optical system 21 Laser oscillator 21a Shutter 22 Attenuator 23 Objective lens 24 Mirror 30 Heating laser optical system 31 Laser oscillator 31a Shutter 32 Attenuator 33 Beam adjustment mechanism 34 Objective lens 35 Mirror 36 Nozzle 37 Cooling gas supply source 38 Supply pipe 40 Optical system 50 Control system 100 Cutting device 100A Processing optical system group CG Cooling gas CR Crack L0 Scheduled cutting position LBh Heating laser beam LBs Scribing laser beam SF1 Compression stress field SF2 Tensile Stress field SL Scribe line TS Tensile stress W Workpiece W1 (Workpiece) scribe surface W2 (Workpiece) non-scribe surface
Claims (1)
第１の出射源から第１のレーザ光を出射させ、前記第１のレーザ光を前記光学素子パターン付き基板のスクライブ面に対して照射することにより、前記スクライブ面にスクライブラインを形成するスクライブ加工工程と、
第２の出射源からＣＯ2レーザである第２のレーザ光を出射させ、前記第２のレーザ光を前記スクライブ面の側から前記スクライブラインに沿って照射することによって前記光学素子パターン付き基板を前記スクライブラインに沿って加熱する照射加熱工程と、
を備え、
前記スクライブ加工工程による前記スクライブラインの形成と前記照射加熱工程による前記スクライブラインに沿った照射加熱とを、前記第１の出射源と前記第２の出射源とをステージに載置された前記被加工物に対して同時に相対移動させることによって行い、
前記照射加熱工程においては、
前記被加工物において前記第２のレーザ光の照射により照射加熱領域の周囲に形成される引張応力場に前記スクライブラインが位置することで生じる、前記スクライブラインから前記非スクライブ面へのクラックを、前記スクライブラインに沿って順次に進展させることにより、前記被加工物を分断するとともに、
前記第２のレーザ光をパルス発振モードで出射させることにより、前記被加工物が分断されることで形成される光学素子個片の分断面に、パルス発振周期に応じた周期を有する全反射率低減用のうねりを生じさせる、
ことを特徴とする光学素子パターン付き基板の分断方法。 A method of dividing a substrate with an optical element pattern in which an optical element pattern is two-dimensionally formed on a surface,
A scribe process for forming a scribe line on the scribe surface by emitting a first laser beam from a first emission source and irradiating the scribe surface of the substrate with the optical element pattern with the first laser beam. Process,
A second laser beam, which is a CO2 laser, is emitted from a second emission source, and the second laser beam is irradiated along the scribe line from the side of the scribe surface, whereby the substrate with the optical element pattern is formed on the substrate. An irradiation heating process for heating along the scribe line;
With
The formation of the scribe line by the scribe processing step and the irradiation heating along the scribe line by the irradiation heating step are performed by the first and second emission sources placed on the stage. By moving relative to the workpiece at the same time,
In the irradiation heating step,
Cracks from the scribe line to the non-scribe surface caused by the scribe line being positioned in a tensile stress field formed around an irradiation heating region by irradiation of the second laser light in the workpiece. By dividing the workpiece by progressing sequentially along the scribe line ,
The total reflectivity having a period corresponding to the pulse oscillation period on the divided section of the optical element piece formed by dividing the workpiece by emitting the second laser light in the pulse oscillation mode. Causing swell for reduction,
A method for dividing a substrate with an optical element pattern.
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