JP5385999B2 - Laser processing method - Google Patents
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Description
本発明は、シリコンカーバイド基板の表面に損傷を形成するレーザ加工方法に関する。 The present invention relates to a laser processing how to form lesions on the surface of the silicon carbide substrate.
シリコンカーバイド(炭化ケイ素;以下「SiC」と略記する)は、シリコン(以下「Si」と略記する)に比べて耐電圧性および耐熱性に優れている。SiCは、Siに比べてデバイスの電力損失を約1/10に低減することができるため、パワーエレクトロニクスを支える半導体デバイス向けの材料として注目されている。しかしながら、SiCはSiに比べて非常に硬いため、従来から用いられているダイヤモンドブレードなどではSiC基板を効率的に切断することはできなかった。 Silicon carbide (silicon carbide; hereinafter abbreviated as “SiC”) is superior in voltage resistance and heat resistance compared to silicon (hereinafter abbreviated as “Si”). SiC is attracting attention as a material for semiconductor devices that support power electronics because it can reduce device power loss to about 1/10 compared to Si. However, since SiC is much harder than Si, a conventionally used diamond blade or the like cannot efficiently cut the SiC substrate.
一方、近年、ガラス基板や半導体基板などを切断する新たな技術として、レーザ加工方法が提案されている。レーザ加工方法では、レーザ光を基板の表面または内部に照射することで、基板の表面または内部に分割の起点となる損傷を形成する。この後、損傷を形成した基板に機械的応力を加えることで、損傷を起点として基板を分割することができる。 On the other hand, in recent years, a laser processing method has been proposed as a new technique for cutting glass substrates and semiconductor substrates. In the laser processing method, the laser beam is irradiated on the surface or the inside of the substrate, thereby forming damage that becomes the starting point of the division on the surface or the inside of the substrate. Thereafter, by applying mechanical stress to the damaged substrate, the substrate can be divided starting from the damage.
このようなレーザ加工方法では、レーザ光を照射した際にデブリ(加工屑)が発生することがある。デブリが基板に付着してしまうと、製品の信頼性および歩留まりが低下してしまう。このため、デブリの付着を抑制する様々な方法が提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。 In such a laser processing method, debris (processing waste) may be generated when the laser beam is irradiated. If debris adheres to the substrate, the reliability and yield of the product will decrease. For this reason, various methods for suppressing adhesion of debris have been proposed (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
たとえば、特許文献1に記載の発明は、レーザ加工を行う前にSi基板の表面に保護膜を形成することで、デブリがSi基板に付着することを防いでいる。この発明では、レーザ加工後に保護膜を除去することが必要である。また、特許文献2に記載の発明は、基板に付着する前にデブリを吸引除去することで、デブリが基板に付着することを防いでいる。この発明では、レーザ加工装置に専用のノズルを設ける必要がある。また、特許文献3に記載の発明は、基板の内部に損傷を形成することで、デブリの発生を防いでいる。この発明では、基板を分割するためには、レーザ光を複数回走査して基板内に生じた亀裂を進展させる必要がある。 For example, the invention described in Patent Document 1 prevents debris from adhering to the Si substrate by forming a protective film on the surface of the Si substrate before laser processing. In the present invention, it is necessary to remove the protective film after laser processing. In addition, the invention described in Patent Document 2 prevents debris from adhering to the substrate by sucking and removing the debris before adhering to the substrate. In the present invention, it is necessary to provide a dedicated nozzle for the laser processing apparatus. Further, the invention described in Patent Document 3 prevents the occurrence of debris by forming damage inside the substrate. In the present invention, in order to divide the substrate, it is necessary to scan the laser beam a plurality of times to develop cracks generated in the substrate.
上述の通り、SiC基板は、Si基板などに比べて非常に硬いため、従来から用いられているダイヤモンドブレードなどでは高精度かつ効率的に切断することはできなかった。そこで、本発明者らは、従来の一般的なレーザ加工方法によりSiC基板を分割することを試みた。しかしながら、従来のレーザ加工方法では、大量のデブリがSiC基板に付着してしまい、高品質な加工を行うことができなかった。また、デブリの付着を抑制する方法としては、上記特許文献1〜3に記載の方法などがあるが、いずれの方法も新たな工程または設備が必要であった。 As described above, since the SiC substrate is very hard as compared with the Si substrate or the like, the diamond blade or the like conventionally used cannot be cut with high accuracy and efficiency. Therefore, the present inventors tried to divide the SiC substrate by a conventional general laser processing method. However, with the conventional laser processing method, a large amount of debris adheres to the SiC substrate, and high quality processing cannot be performed. Moreover, as a method of suppressing adhesion of debris, there are methods described in the above-mentioned Patent Documents 1 to 3, but each method requires a new process or equipment.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、レーザ光を照射するのみで、デブリの発生を抑制しつつSiC基板の表面に損傷を高精度かつ高速に形成することができるレーザ加工方法およびレーザ加工装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and a laser processing method capable of forming damage on the surface of a SiC substrate with high accuracy and high speed while suppressing generation of debris only by irradiation with laser light. And it aims at providing a laser processing apparatus.
本発明者は、レーザ加工の分野の技術常識に反し、波長500nm以上のレーザ光を使用することで上記課題を解決できることを見出した。さらに詳しくは、本発明者は、波長500nm以上、パルスエネルギー70μJ以下、繰り返し周波数80kHz以上のパルスレーザ光を、照射スポットの中心間距離が0μmを超え、かつ1.7μm未満となるようにSiC基板に照射することで上記課題を解決できることを見出し、さらに検討を加えて本発明を完成させた。 The present inventor has found that the above problem can be solved by using a laser beam having a wavelength of 500 nm or more, contrary to technical common sense in the field of laser processing. More specifically, the present inventor has determined that the SiC substrate has a pulse laser beam having a wavelength of 500 nm or more, a pulse energy of 70 μJ or less, and a repetition frequency of 80 kHz or more so that the distance between the centers of irradiation spots exceeds 0 μm and is less than 1.7 μm. The present inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by irradiating the film, and have further studied to complete the present invention.
すなわち、本発明は、以下のレーザ加工方法に関する。
[1]シリコンカーバイド基板にパルスレーザ光をレンズを通して照射して、前記シリコンカーバイド基板の表面に損傷を形成するステップを含むレーザ加工方法であって:前記パルスレーザ光の波長は、500nm以上であり;前記パルスレーザ光のパルスエネルギーは、70μJ以下であり;前記パルスレーザ光の繰り返し周波数は、80kHz以上であり;前記シリコンカーバイド基板の表面における前記パルスレーザ光の照射スポットの中心間距離は、0μmを超え、かつ1.7μm未満である、レーザ加工方法。
[2]前記パルスレーザ光は、前記シリコンカーバイド基板の分割予定ラインに沿って照射され;前記損傷は、前記分割予定ラインに沿って前記シリコンカーバイド基板の表面に形成される、[1]に記載のレーザ加工方法。
[3]前記パルスレーザ光のパルス幅は、100ナノ秒以上である、[1]または[2]に記載のレーザ加工方法。
[4]前記パルスレーザ光の波長は、10μm以下である、[1]〜[3]のいずれかに記載のレーザ加工方法。
[5]前記パルスレーザ光の集光点は、前記シリコンカーバイド基板の表面から上方100μm〜表面から内部100μmの範囲内に位置する、[1]〜[4]のいずれかに記載のレーザ加工方法。
[6]前記レンズの焦点深度をb(μm)とし、前記損傷の深さをd(μm)としたときに、0.7≦d/b≦1.6である、[1]〜[5]のいずれかに記載のレーザ加工方法。
That is, the present invention relates to the following laser processing method.
[1] A laser processing method including a step of irradiating a silicon carbide substrate with a pulsed laser beam through a lens to form damage on a surface of the silicon carbide substrate, wherein the wavelength of the pulsed laser beam is 500 nm or more The pulse energy of the pulse laser beam is 70 μJ or less; the repetition frequency of the pulse laser beam is 80 kHz or more; and the distance between centers of the irradiation spots of the pulse laser beam on the surface of the silicon carbide substrate is 0 μm And a laser processing method of less than 1.7 μm.
[2] The pulse laser beam is irradiated along a planned division line of the silicon carbide substrate; the damage is formed on the surface of the silicon carbide substrate along the planned division line. Laser processing method.
[3] The laser processing method according to [1] or [2], wherein a pulse width of the pulsed laser light is 100 nanoseconds or more.
[4] The laser processing method according to any one of [1] to [3], wherein the pulsed laser beam has a wavelength of 10 μm or less.
[5] The laser processing method according to any one of [1] to [4], wherein the condensing point of the pulse laser beam is located in a range of 100 μm above the surface of the silicon carbide substrate to 100 μm from the surface to the inside. .
[6] When the focal depth of the lens is b (μm) and the damage depth is d (μm), 0.7 ≦ d / b ≦ 1.6, [1] to [5] ] The laser processing method in any one of.
また、本発明は、以下のレーザ加工装置に関する。
[7]波長500nm以上、パルスエネルギー70μJ以下かつ繰り返し周波数80kHz以上のパルスレーザ光を出射するレーザ光源と、前記パルスレーザ光をシリコンカーバイド基板に照射する光学系と、前記光学系および前記シリコンカーバイド基板の少なくとも一方を移動させて、前記光学系と前記シリコンカーバイド基板とを相対的に移動させる駆動部と、を有し、前記シリコンカーバイド基板の表面における前記パルスレーザ光の照射スポットの中心間距離は、0μmを超え、かつ1.7μm未満である、レーザ加工装置。
[8]前記パルスレーザ光のパルス幅は、100ナノ秒以上である、[7]に記載のレーザ加工装置。
[9]前記パルスレーザ光の波長は、10μm以下である、[7]に記載のレーザ加工装置。
The present invention also relates to the following laser processing apparatus.
[7] A laser light source that emits a pulse laser beam having a wavelength of 500 nm or more, a pulse energy of 70 μJ or less, and a repetition frequency of 80 kHz or more, an optical system that irradiates the silicon carbide substrate with the pulse laser beam, the optical system, and the silicon carbide substrate A driving unit that relatively moves the optical system and the silicon carbide substrate by moving at least one of the following: a distance between centers of the irradiation spots of the pulsed laser light on the surface of the silicon carbide substrate is A laser processing apparatus that exceeds 0 μm and is less than 1.7 μm.
[8] The laser processing apparatus according to [7], wherein a pulse width of the pulsed laser light is 100 nanoseconds or more.
[9] The laser processing apparatus according to [7], wherein the pulse laser beam has a wavelength of 10 μm or less.
本発明のレーザ加工方法およびレーザ加工装置によれば、デブリの発生を抑制しつつ、SiC基板の表面に損傷を高精度かつ高速に形成することができる。たとえば、本発明のレーザ加工方法およびレーザ加工装置を利用すれば、SiC基板を高精度かつ高速に分割することができる。 According to the laser processing method and the laser processing apparatus of the present invention, it is possible to form damage on the surface of the SiC substrate with high accuracy and at high speed while suppressing the generation of debris. For example, if the laser processing method and laser processing apparatus of the present invention are used, the SiC substrate can be divided with high accuracy and at high speed.
1.本発明のレーザ加工方法
本発明のレーザ加工方法は、加工対象のシリコンカーバイド(SiC)基板にパルスレーザ光を照射して、SiC基板の表面に損傷(例えば、溝)を形成するステップを含む。後述するように、本発明のレーザ加工方法は、1)波長500nm以上、パルスエネルギー70μJ以下、かつ繰り返し周波数80kHz以上のパルスレーザ光を照射すること、および2)SiC基板の表面におけるパルスレーザ光の照射スポットの中心間距離(以下「ショットピッチ」という;図2参照)が1.7μm未満であることを特徴とする。
1. Laser processing method of the present invention The laser processing method of the present invention includes the step of irradiating a silicon carbide (SiC) substrate to be processed with pulsed laser light to form damage (for example, grooves) on the surface of the SiC substrate. As will be described later, the laser processing method of the present invention includes 1) irradiating a pulse laser beam having a wavelength of 500 nm or more, a pulse energy of 70 μJ or less, and a repetition frequency of 80 kHz or more, and 2) the pulse laser beam on the surface of the SiC substrate. The distance between the centers of the irradiation spots (hereinafter referred to as “shot pitch”; see FIG. 2) is less than 1.7 μm.
図1は、本発明のレーザ加工方法を用いてSiC基板を分割する例を示す模式図である。図1Aに示されるように、波長500nm以上、パルスエネルギー70μJ以下、かつ繰り返し周波数80kHz以上のパルスレーザ光100をSiC基板110に照射しながら、パルスレーザ光100とSiC基板110との相対的な位置を変える。このとき、パルスレーザ光100の集光点は、SiC基板110の外部、表面または内部に位置し、かつ照射スポットのショットピッチが1.7μm未満となるように、SiC基板110の分割予定ライン120に沿って移動する。このように所定のパルスレーザ光100を走査することで、図1Bに示されるように、分割予定ライン120に沿って損傷130を形成することができる(スクライブ工程)。この後、図1Cおよび図1Dに示されるように、損傷130を形成されたSiC基板110に折曲力および引張力を加えることにより、SiC基板110を分割予定ライン120に沿って容易に割断することができる(ブレーク工程およびエキスパンド工程)。 FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of dividing a SiC substrate using the laser processing method of the present invention. As shown in FIG. 1A, the relative position between the pulse laser beam 100 and the SiC substrate 110 while irradiating the SiC substrate 110 with the pulse laser beam 100 having a wavelength of 500 nm or more, a pulse energy of 70 μJ or less, and a repetition frequency of 80 kHz or more. change. At this time, the condensing point of the pulsed laser light 100 is located outside, on the surface, or inside the SiC substrate 110, and the planned dividing line 120 of the SiC substrate 110 is such that the shot pitch of the irradiation spot is less than 1.7 μm. Move along. By scanning the predetermined pulse laser beam 100 in this way, as shown in FIG. 1B, the damage 130 can be formed along the planned division line 120 (scribing process). Thereafter, as shown in FIG. 1C and FIG. 1D, the SiC substrate 110 is easily cleaved along the division line 120 by applying a bending force and a tensile force to the SiC substrate 110 on which the damage 130 is formed. (Break process and expanding process).
以下、本発明のレーザ加工方法におけるパルスレーザ光の照射条件について詳細に説明する。 Hereinafter, the irradiation conditions of the pulse laser beam in the laser processing method of the present invention will be described in detail.
[波長]
本発明のレーザ加工方法は、SiC基板に照射するレーザ光の波長が500nm以上であることを一つの特徴とする。
[wavelength]
One feature of the laser processing method of the present invention is that the wavelength of the laser light applied to the SiC substrate is 500 nm or more.
本発明のレーザ加工方法では、多光子吸収や不純物による吸収、格子欠陥による吸収などにより損傷を形成する。したがって、所望の加工を実現するためには、1光子1吸収が生じることを回避しなければならない。SiCのバンドギャップ(Eg)は約3eVであり、これを波長に換算すると413nmである。よって、1光子1吸収が生じることを回避するためには、413nmを越える波長のレーザ光を照射すればよい。吸収裾や不純物準位などを考慮すると、1光子1吸収が生じることを確実に回避するためには、500nm以上の波長のレーザ光を照射することが好ましい。 In the laser processing method of the present invention, damage is formed by multiphoton absorption, absorption by impurities, absorption by lattice defects, or the like. Therefore, in order to realize the desired processing, it is necessary to avoid the occurrence of 1-photon 1 absorption. The band gap (Eg) of SiC is about 3 eV, which is 413 nm when converted into a wavelength. Therefore, in order to avoid the occurrence of one-photon-one absorption, laser light having a wavelength exceeding 413 nm may be irradiated. In consideration of the absorption skirt, impurity level, and the like, it is preferable to irradiate a laser beam having a wavelength of 500 nm or more in order to surely avoid the occurrence of one-photon one absorption.
波長500nm以上のレーザ光をSiC基板に照射することで、電子遷移による吸収を回避することができ、加工時に発生するデブリの量を顕著に低減することができる(実施例2参照)。一方、波長500nm未満のレーザ光をSiC基板に照射すると、大量のデブリが発生するおそれがある。なお、波長10μm以上のレーザ光をSiC基板に照射すると、振動遷移による吸収が生じてしまい、所望の加工を行うことができなくなるおそれがある。したがって、SiC基板に照射するレーザ光の波長は、10μm以下であることが好ましい。 By irradiating the SiC substrate with laser light having a wavelength of 500 nm or more, absorption due to electron transition can be avoided, and the amount of debris generated during processing can be significantly reduced (see Example 2). On the other hand, when a SiC substrate is irradiated with laser light having a wavelength of less than 500 nm, a large amount of debris may be generated. If a SiC substrate is irradiated with a laser beam having a wavelength of 10 μm or more, absorption due to vibration transition occurs, and there is a possibility that desired processing cannot be performed. Therefore, it is preferable that the wavelength of the laser beam irradiated to the SiC substrate is 10 μm or less.
[パルスエネルギー]
本発明のレーザ加工方法は、SiC基板に照射するパルスレーザ光のパルスエネルギーが70μJ以下であることも一つの特徴とする。パルスエネルギーを70μJ以下とすることで、加工時に発生するデブリの量を顕著に低減することができる(実施例3参照)。一方、パルスエネルギーが70μJ超のパルスレーザ光を照射すると、大量のデブリが発生するおそれがある。
[Pulse energy]
One feature of the laser processing method of the present invention is that the pulse energy of the pulse laser beam applied to the SiC substrate is 70 μJ or less. By setting the pulse energy to 70 μJ or less, the amount of debris generated during processing can be significantly reduced (see Example 3). On the other hand, when a pulse laser beam having a pulse energy exceeding 70 μJ is irradiated, a large amount of debris may be generated.
ここで、パルスエネルギーが70μJ以下のパルスレーザ光を照射することでデブリの発生量が低減する理由について、推察されるメカニズムを説明する。表1は、SiCおよびSiの物性を示す表である。 Here, the inferred mechanism for the reason that the generation amount of debris is reduced by irradiating pulsed laser light having a pulse energy of 70 μJ or less will be described. Table 1 shows the physical properties of SiC and Si.
表1に示されるように、SiCとSiとでは、比熱はほぼ同じである。したがって、同じ条件でパルスレーザ光を照射すれば、集光点付近において同じように温度が上昇し、同じように熱応力が加わることになる。一方、SiCの破壊靭性値はSiの破壊靭性値よりも顕著に大きいため、加工に要するエネルギーは、SiよりもSiCの方が大きい。したがって、Siを加工した場合よりもSiCを加工した場合の方が、加工時の集光点付近において温度がより上昇し、熱応力がより大きくなる。 As shown in Table 1, the specific heat is almost the same between SiC and Si. Therefore, if the pulse laser beam is irradiated under the same conditions, the temperature rises similarly in the vicinity of the condensing point, and the thermal stress is similarly applied. On the other hand, since the fracture toughness value of SiC is significantly larger than the fracture toughness value of Si, the energy required for processing is larger in SiC than in Si. Therefore, in the case of processing SiC, the temperature rises in the vicinity of the condensing point at the time of processing, and the thermal stress becomes larger than when processing Si.
ところが、SiCのヤング率は、Siのヤング率よりも顕著に大きい。すなわち、SiCは、Siに比べて膨張による熱応力に対して撓みにくい。したがって、SiCは、Siのように撓むことにより熱応力を逃がすことができない。そして、SiCに過剰なエネルギーが供給されると、周辺領域に過分な応力が加わり、破砕されてしまうと考えられる。よって、パルスエネルギーが高い(70μJ超)パルスレーザ光でSiCを加工すると、SiCは容易に破砕されてしまい、大量のデブリが発生してしまうことになる。 However, the Young's modulus of SiC is significantly larger than the Young's modulus of Si. That is, SiC is less likely to be deflected by thermal stress due to expansion than Si. Therefore, SiC cannot release thermal stress by bending like Si. And if excessive energy is supplied to SiC, it will be thought that excessive stress will be added to a peripheral region and it will be crushed. Therefore, if SiC is processed with pulse laser light having a high pulse energy (over 70 μJ), SiC is easily crushed and a large amount of debris is generated.
したがって、デブリの発生量を低減させる観点からは、パルスエネルギーが70μJ以下のパルスレーザ光をSiC基板に照射することが好ましい。また、同様の理由により、パルスレーザ光のパルス幅は、100ナノ秒以上であることが好ましい。パルス幅を長くすることで、パルスレーザ光の尖頭出力を小さくすることができ、結果としてSiCの破砕を抑制することができる。 Therefore, from the viewpoint of reducing the amount of debris generated, it is preferable to irradiate the SiC substrate with pulsed laser light having a pulse energy of 70 μJ or less. For the same reason, the pulse width of the pulse laser beam is preferably 100 nanoseconds or more. By increasing the pulse width, the peak output of the pulse laser beam can be reduced, and as a result, SiC fracture can be suppressed.
[照射スポットの空間的および時間的間隔]
本発明のレーザ加工方法は、SiC基板に照射するパルスレーザ光の繰り返し周波数が80kHz以上であること、およびSiC基板表面におけるパルスレーザ光のショットピッチ(図2参照)が0μmを超え、かつ1.7μm未満であることも一つの特徴とする。繰り返し周波数およびショットピッチを上記範囲内となるように調整することで、加工時に発生するデブリの量を顕著に低減することができる(実施例1および実施例4参照)。一方、繰り返し周波数およびショットピッチが上記範囲外となると、大量のデブリが発生するおそれがある。
[Spatial and temporal intervals of irradiation spots]
In the laser processing method of the present invention, the repetition frequency of the pulsed laser light applied to the SiC substrate is 80 kHz or more, the shot pitch of the pulsed laser light on the surface of the SiC substrate (see FIG. 2) exceeds 0 μm, and 1. One feature is that it is less than 7 μm. By adjusting the repetition frequency and the shot pitch to be within the above ranges, the amount of debris generated during processing can be significantly reduced (see Example 1 and Example 4). On the other hand, if the repetition frequency and shot pitch are out of the above ranges, a large amount of debris may be generated.
前述の通り、SiC基板にパルスレーザ光を照射すると、冷熱サイクルに伴う熱応力が繰り返し発生する。このとき、急激に発生した熱応力に耐え切れないSiCが破砕し、デブリが発生してしまう。本発明者は、このようなSiCの破砕を抑制する手段を検討したところ、パルスレーザ光照射の時間間隔および照射スポットのショットピッチを短くして、急激な温度変化を抑制することでSiCの破砕を抑制できると考えた。 As described above, when the SiC substrate is irradiated with pulsed laser light, the thermal stress accompanying the cooling cycle is repeatedly generated. At this time, SiC that cannot withstand the thermal stress generated suddenly is crushed and debris is generated. The present inventor examined a means for suppressing such SiC crushing. As a result, the time interval of pulse laser light irradiation and the shot pitch of the irradiation spot were shortened to suppress a rapid temperature change, thereby crushing SiC. We thought that we can suppress.
前述の通り、パルスレーザ光のパルスエネルギーを小さくすることで、熱応力発生の速度を遅くすることができる。その結果、熱応力によるSiCの破砕が抑制されると考えられる。また、パルスレーザ光の繰り返し周波数を大きくするとともに、照射スポットのショットピッチを短くすることで、パルス間にSiCが急激に冷却されることを防ぐことができる。その結果、加熱および冷却のサイクルによるSiCの破砕が抑制されると考えられる。 As described above, by reducing the pulse energy of the pulse laser beam, the rate of thermal stress generation can be reduced. As a result, it is thought that SiC crushing due to thermal stress is suppressed. Moreover, it is possible to prevent SiC from being rapidly cooled between pulses by increasing the repetition frequency of the pulse laser beam and shortening the shot pitch of the irradiation spot. As a result, it is thought that SiC crushing by heating and cooling cycles is suppressed.
本発明者は、パルスレーザ光を照射したときのSiC基板の温度変化を、熱伝導方程式に基づきシミュレーションした。図3は、シミュレーションの条件を示す模式図(SiC基板の断面図)である。図3に示されるように、厚さ150μmのSiC基板にパルスレーザ光を照射して、光軸状の各点が2730℃(SiCの融点)に達したと仮定する。図に示されるように、SiC基板の周囲には、23℃の空気が対流しているものとする。また、SiC基板の熱伝導率は、100Wm−1K−1または350Wm−1K−1であるものとする。この状態を時刻t=0(μ秒)として、光軸状の4点(T1、T2、T3およびT4)について温度変化をシミュレーションした。 The inventor simulated the temperature change of the SiC substrate when irradiated with pulsed laser light based on the heat conduction equation. FIG. 3 is a schematic diagram (cross-sectional view of a SiC substrate) showing simulation conditions. As shown in FIG. 3, it is assumed that an SiC substrate having a thickness of 150 μm is irradiated with pulsed laser light, and each point on the optical axis reaches 2730 ° C. (melting point of SiC). As shown in the figure, it is assumed that air at 23 ° C. is convection around the SiC substrate. The thermal conductivity of the SiC substrate is assumed to be 100Wm -1 K -1 or 350Wm -1 K -1. With this state at time t = 0 (μ seconds), temperature changes were simulated at four points along the optical axis (T1, T2, T3, and T4).
図4A〜Cは、熱伝導率を100Wm−1K−1とした場合の各点の温度変化のシミュレーション結果を示すグラフである。図4Aは、パルスレーザ光照射後0〜1マイクロ秒の間の温度変化を示すグラフであり、図4Bは、パルスレーザ光照射後0〜10マイクロ秒の間の温度変化を示すグラフであり、図4Cは、パルスレーザ光照射後0〜1ミリ秒の間の温度変化を示すグラフである。図4D〜Fは、熱伝導率を350Wm−1K−1とした場合の各点の温度変化のシミュレーション結果を示すグラフである。図4Dは、パルスレーザ光照射後0〜1マイクロ秒の間の温度変化を示すグラフであり、図4Eは、パルスレーザ光照射後0〜10マイクロ秒の間の温度変化を示すグラフであり、図4Fは、パルスレーザ光照射後0〜1ミリ秒の間の温度変化を示すグラフである。各グラフにおいて、「■」はT1の温度を示し、「●」はT2の温度を示し、「▲」はT3の温度を示し、「▼」はT4の温度を示す(各プロットはほとんど同じ位置に重なっている)。 4A to 4C are graphs showing simulation results of temperature changes at respective points when the thermal conductivity is 100 Wm −1 K −1 . FIG. 4A is a graph showing a temperature change during 0 to 1 microsecond after pulse laser light irradiation, and FIG. 4B is a graph showing a temperature change between 0 and 10 microsecond after pulse laser light irradiation. FIG. 4C is a graph showing a temperature change during 0 to 1 millisecond after irradiation with the pulse laser beam. 4D to 4F are graphs showing simulation results of temperature changes at respective points when the thermal conductivity is 350 Wm −1 K −1 . FIG. 4D is a graph showing a temperature change between 0 and 1 microsecond after pulse laser light irradiation, and FIG. 4E is a graph showing a temperature change between 0 and 10 microseconds after pulse laser light irradiation. FIG. 4F is a graph showing a temperature change during 0 to 1 millisecond after irradiation with the pulse laser beam. In each graph, “■” indicates the temperature of T1, “●” indicates the temperature of T2, “▲” indicates the temperature of T3, and “▼” indicates the temperature of T4 (each plot has almost the same position). ).
図4A、図4B、図4Dおよび図4Eのグラフに示されるように、パルスレーザ光照射後10マイクロ秒までは、光軸状の各点において温度が維持されている。これは、繰り返し周波数が100kHzの場合は、パルス間で温度がほとんど低下しないことを意味する。一方、図4Cおよび図4Fのグラフに示されるように、パルスレーザ光照射後1ミリ秒の時点では、光軸状の各点において温度が約5℃低下している。これは、繰り返し周波数が1kHzの場合は、パルス間で温度が約5℃低下することを意味する。 As shown in the graphs of FIGS. 4A, 4B, 4D, and 4E, the temperature is maintained at each point along the optical axis up to 10 microseconds after irradiation with the pulse laser beam. This means that when the repetition frequency is 100 kHz, the temperature hardly decreases between pulses. On the other hand, as shown in the graphs of FIG. 4C and FIG. 4F, the temperature is reduced by about 5 ° C. at each point on the optical axis at the point of 1 millisecond after the pulse laser beam irradiation. This means that when the repetition frequency is 1 kHz, the temperature drops by about 5 ° C. between pulses.
前述の通り、デブリの発生量を低減する観点からは、冷熱サイクルを与えるのではなく、溶融状態を維持して加工することが好ましい。上記のシミュレーション結果から、パルスレーザ光の繰り返し周波数を100kHz付近以上とすることで、デブリの発生量を低減できることが示唆される。本発明者による実験によれば、パルスレーザ光の繰り返し周波数を80kHz以上とすることで、デブリの発生量を顕著に低減させられることがわかっている(実施例4参照)。したがって、パルスレーザ光の繰り返し周波数は、80kHz以上であることが好ましい。同様の理由により、パルスレーザ光のショットピッチは、0μmを超え、かつ1.7μm未満であることが好ましい。 As described above, from the viewpoint of reducing the amount of generated debris, it is preferable to perform processing while maintaining a molten state rather than providing a cooling cycle. From the above simulation results, it is suggested that the amount of debris generated can be reduced by setting the repetition frequency of the pulsed laser light to around 100 kHz or more. According to an experiment by the present inventor, it has been found that the amount of debris generated can be significantly reduced by setting the repetition frequency of the pulse laser beam to 80 kHz or more (see Example 4). Therefore, the repetition frequency of the pulse laser beam is preferably 80 kHz or more. For the same reason, it is preferable that the shot pitch of the pulse laser beam is more than 0 μm and less than 1.7 μm.
[その他]
本発明のレーザ加工方法において、レーザ光源として用いるレーザの種類は、波長500nm以上、パルスエネルギー70μJ以下、かつ繰り返し周波数80kHz以上のパルスレーザ光のレーザ光を出射することができれば特に限定されない。そのようなレーザの例には、HoレーザやErレーザ、各種半導体レーザなどが含まれる。
[Others]
In the laser processing method of the present invention, the type of laser used as a laser light source is not particularly limited as long as it can emit laser light of pulsed laser light having a wavelength of 500 nm or more, a pulse energy of 70 μJ or less, and a repetition frequency of 80 kHz or more. Examples of such lasers include Ho lasers, Er lasers, various semiconductor lasers, and the like.
レーザ光の集光点の位置は、特に限定されず、SiC基板の外部、表面または内部のいずれであってもよい。加工効率および損傷の幅の観点からは、レーザ光の集光点の位置は、SiC基板の表面から上方100μm〜表面から内部100μmの範囲内に位置することが好ましく、SiC基板の表面から上方20μm〜表面から内部80μmの範囲内に位置することがより好ましい。ここで「レーザ光の集光点の位置」とは、SiC基板の屈折率が空気と同じであると仮定した場合の集光点の位置(レンズオフセット)を意味する。 The position of the condensing point of the laser beam is not particularly limited, and may be any of the outside, the surface, or the inside of the SiC substrate. From the viewpoint of processing efficiency and the width of damage, the position of the condensing point of the laser light is preferably located within the range of 100 μm above the surface of the SiC substrate to 100 μm inside from the surface, and 20 μm above the surface of the SiC substrate. -More preferably, it is located within the range of 80 μm from the surface. Here, “the position of the laser beam condensing point” means the position of the condensing point (lens offset) when it is assumed that the refractive index of the SiC substrate is the same as that of air.
本発明のレーザ加工方法によりSiC基板に損傷を形成した後に、損傷を起点としてSiC基板を分割した場合、条件によっては割断面の凹凸の高さが大きくなることがある。このように割断面の凹凸の高さが大きくなることは、加工精度の観点から好ましくない。本発明者は、集光レンズの焦点深度(レイリー長)をb(μm)とし、SiC基板に形成される損傷の深さをd(μm)としたときに、0.7≦d/b≦1.6を満たすように加工条件を調整すると、割断面の平滑性が向上することを見出した(実施例5参照)。したがって、割断面の平滑性が要求される場合は、上記条件を満たすように各種条件を調整することが好ましい。「d/b」が0.7未満の場合、損傷が浅く、適切に分割することができないため、割断面の平滑性が低下するおそれがある。一方、「d/b」が1.6超の場合も、理由は不明であるが、割断面の平滑性が低下する傾向がある(実施例5参照)。 When the SiC substrate is divided from the damage after the damage is formed on the SiC substrate by the laser processing method of the present invention, the height of the unevenness of the fractured surface may increase depending on the conditions. Thus, it is not preferable from the viewpoint of processing accuracy that the height of the unevenness of the fractured surface is increased. The present inventor has assumed that 0.7 ≦ d / b ≦ when the focal depth (Rayleigh length) of the condenser lens is b (μm) and the depth of damage formed on the SiC substrate is d (μm). It has been found that when the processing conditions are adjusted to satisfy 1.6, the smoothness of the fractured surface is improved (see Example 5). Therefore, when smoothness of the fractured surface is required, it is preferable to adjust various conditions so as to satisfy the above conditions. When “d / b” is less than 0.7, the damage is shallow, and it is not possible to divide appropriately, and the smoothness of the fractured surface may be reduced. On the other hand, when “d / b” exceeds 1.6, the reason is unclear, but the smoothness of the fractured section tends to decrease (see Example 5).
本発明のレーザ加工方法を実施する手段は、特に限定されない。たとえば、本発明のレーザ加工方法は、次に説明する本発明のレーザ加工装置を用いて実施されうる。 Means for carrying out the laser processing method of the present invention is not particularly limited. For example, the laser processing method of the present invention can be implemented using the laser processing apparatus of the present invention described below.
2.本発明のレーザ加工装置
本発明のレーザ加工装置は、加工対象のSiC基板にパルスレーザ光を照射して、SiC基板の表面に損傷を形成する装置である。本発明のレーザ加工装置は、波長500nm以上、パルスエネルギー70μJ以下、繰り返し周波数80kHz以上のパルスレーザ光を、照射スポットのショットピッチが0μmを超え、かつ1.7μm未満となるようにSiC基板に照射することを特徴とする。
2. Laser processing apparatus of the present invention The laser processing apparatus of the present invention is an apparatus that irradiates a SiC substrate to be processed with pulsed laser light to form damage on the surface of the SiC substrate. The laser processing apparatus of the present invention irradiates a SiC substrate with a pulse laser beam having a wavelength of 500 nm or more, a pulse energy of 70 μJ or less, and a repetition frequency of 80 kHz or more so that the shot pitch of the irradiation spot exceeds 0 μm and less than 1.7 μm. It is characterized by doing.
本発明のレーザ加工装置は、少なくとも、SiC基板に照射するレーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光源から出射されたレーザ光をSiC基板に照射する光学系と、光学系(レーザ光)とSiC基板とを相対的に移動させる駆動部とを有する。以下、各構成要素について説明する。 The laser processing apparatus of the present invention includes at least a laser light source that emits laser light that irradiates a SiC substrate, an optical system that irradiates a SiC substrate with laser light emitted from the laser light source, an optical system (laser light), and SiC. And a drive unit that relatively moves the substrate. Hereinafter, each component will be described.
レーザ光源は、波長500nm以上、パルスエネルギー70μJ以下、繰り返し周波数80kHz以上のパルスレーザ光を出射する。前述の通り、レーザ光源として用いるレーザの種類は、波長500nm以上、パルスエネルギー70μJ以下、繰り返し周波数80kHz以上のパルスレーザ光を出射することができれば特に限定されない。そのようなレーザの例には、HoレーザやErレーザ、各種半導体レーザなどが含まれる。 The laser light source emits pulsed laser light having a wavelength of 500 nm or more, a pulse energy of 70 μJ or less, and a repetition frequency of 80 kHz or more. As described above, the type of laser used as the laser light source is not particularly limited as long as pulsed laser light having a wavelength of 500 nm or more, a pulse energy of 70 μJ or less, and a repetition frequency of 80 kHz or more can be emitted. Examples of such lasers include Ho lasers, Er lasers, various semiconductor lasers, and the like.
光学系は、所望の位置に集光点が位置するように、レーザ光源から出射されたレーザ光をSiC基板に照射する。通常、光学系は、レーザ光のビーム径を最適化するテレスコープ光学系や、レーザ光を所望の位置に集光させる集光レンズなどを含む。 The optical system irradiates the SiC substrate with laser light emitted from the laser light source so that the focal point is located at a desired position. Usually, the optical system includes a telescope optical system that optimizes the beam diameter of the laser light, a condensing lens that condenses the laser light at a desired position, and the like.
駆動部は、パルスレーザ光がSiC基板の分割予定ラインに沿って照射されるように、光学系(レーザ光)とSiC基板とを相対的に移動させる。また、駆動部は、パルスレーザ光のショットピッチが0μmを超え、かつ1.7μm未満となるように、光学系(レーザ光)とSiC基板とを相対的に移動させる。駆動部は、SiC基板を載置するステージを移動させてもよいし、光学系を移動させてもよいし、ステージおよび光学系の両方を移動させてもよい。 The drive unit relatively moves the optical system (laser beam) and the SiC substrate so that the pulsed laser beam is irradiated along the planned division line of the SiC substrate. Further, the drive unit relatively moves the optical system (laser light) and the SiC substrate so that the shot pitch of the pulsed laser light exceeds 0 μm and is less than 1.7 μm. The drive unit may move the stage on which the SiC substrate is placed, may move the optical system, or may move both the stage and the optical system.
その他、後述する実施の形態で説明するように、本発明のレーザ加工装置は、加工対象のSiC基板を載置するステージや、所望の位置に集光点を位置させるための自動照準システムなどを有していてもよい。 In addition, as will be described in the embodiments described later, the laser processing apparatus of the present invention includes a stage on which a SiC substrate to be processed is placed, an automatic aiming system for positioning a focusing point at a desired position, and the like. You may have.
以上の通り、本発明のレーザ加工方法およびレーザ加工装置は、波長500nm以上、パルスエネルギー70μJ以下、繰り返し周波数80kHz以上のパルスレーザ光を、照射スポットのショットピッチが0μmを超え、かつ1.7μm未満となるようにSiC基板に照射することで、SiC基板の表面にデブリをほとんど発生させることなく損傷を高精度かつ高速に形成することができる。したがって、本発明のレーザ加工方法およびレーザ加工装置を利用すれば、SiC基板を高精度かつ高速に分割することができる。 As described above, the laser processing method and the laser processing apparatus of the present invention use pulse laser light having a wavelength of 500 nm or more, a pulse energy of 70 μJ or less, and a repetition frequency of 80 kHz or more, and the shot pitch of the irradiation spot exceeds 0 μm and less than 1.7 μm. By irradiating the SiC substrate so as to be, damage can be formed with high accuracy and high speed without causing almost any debris on the surface of the SiC substrate. Therefore, if the laser processing method and laser processing apparatus of the present invention are used, the SiC substrate can be divided with high accuracy and at high speed.
なお、波長500nm以上、パルスエネルギー70μJ以下、繰り返し周波数80kHz以上のパルスレーザ光をSiC以外の物質に照射しても、SiCに照射したときのようにデブリをほとんど発生させることなく損傷を高精度かつ高速に形成することはできない。 In addition, even if a pulse laser beam having a wavelength of 500 nm or more, a pulse energy of 70 μJ or less, and a repetition frequency of 80 kHz or more is irradiated to a substance other than SiC, the damage is caused with high accuracy without causing almost any debris as when irradiated to SiC. It cannot be formed at high speed.
一例として、典型的な難加工性材料である石英やサファイアなどに、波長500nm以上のパルスレーザ光を照射した場合について説明する。この場合、これらの透明誘電体材料のバンドギャップは5〜9eVと大きいため、波長500nm以上の光では3光子吸収または4光子吸収が生じてようやく電子のバンド間遷移を誘起できる。パルス幅の長い(ナノ秒〜マイクロ秒)レーザ光で3光子吸収または4光子吸収を誘起しようとすれば、尖頭出力が非常に大きい(GW/cm2以上)パルスレーザ光を照射する必要がある。しかしながら、このような強い光を集光照射すると、3光子吸収または4光子吸収が生じる前に他の非線形過程(絶縁破壊)が必ず誘起されてしまうため、多量のデブリが発生するとともに損傷の形状が大きく乱れてしまう。したがって、石英やサファイアなどに波長500nm以上のレーザ光を照射しても、非常に乱れた形状の損傷しか形成することができない。 As an example, a case where pulsed laser light having a wavelength of 500 nm or more is irradiated onto typical difficult-to-work materials such as quartz and sapphire will be described. In this case, since the band gap of these transparent dielectric materials is as large as 5 to 9 eV, 3-photon absorption or 4-photon absorption occurs only with light having a wavelength of 500 nm or more, and an interband transition of electrons can be induced only. In order to induce three-photon absorption or four-photon absorption with laser light having a long pulse width (nanosecond to microsecond), it is necessary to irradiate pulse laser light having a very large peak output (GW / cm 2 or more). is there. However, when such intense light is condensed and irradiated, other nonlinear processes (insulation breakdown) are necessarily induced before three-photon absorption or four-photon absorption occurs, so that a large amount of debris is generated and the shape of the damage is generated. Will be greatly disturbed. Therefore, even if quartz or sapphire is irradiated with laser light having a wavelength of 500 nm or more, only a very disordered shape can be formed.
また、金属加工では、炭酸ガスレーザ(波長10μm)を照射することがあった。しかしながら、この方法でも損傷を高精度かつ高速に形成することはできない。すなわち、この方法は、金属の格子振動を直接励起して行う熱溶融加工であるため、高精度の加工(空間分解能がμmレベル)を行うことはできない。 In metal processing, a carbon dioxide laser (wavelength: 10 μm) may be irradiated. However, even with this method, damage cannot be formed with high accuracy and high speed. That is, since this method is a hot-melt process performed by directly exciting a metal lattice vibration, high-accuracy processing (spatial resolution of μm level) cannot be performed.
3.実施の形態
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されない。
3. Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the scope of the present invention is not limited thereto.
図5は、本発明の一実施の形態に係るレーザ加工装置(SiC基板のスクライビング装置)の構成を示す模式図である。 FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of a laser processing apparatus (SiC substrate scribing apparatus) according to an embodiment of the present invention.
図5に示されるように、本発明のレーザ加工装置200は、レーザ光源210、テレスコープ光学系220、集光レンズ230、ステージ240、AFカメラ250、XYステージコントローラ260、Zコントローラ270およびコンピュータ280を有する。 As shown in FIG. 5, the laser processing apparatus 200 of the present invention includes a laser light source 210, a telescope optical system 220, a condenser lens 230, a stage 240, an AF camera 250, an XY stage controller 260, a Z controller 270, and a computer 280. Have
レーザ光源210は、波長500nm以上、パルスエネルギー70μJ以下、繰り返し周波数80kHz以上のパルスレーザ光を出射する。レーザ光源は、例えば、波長500nm〜10μm、パルス幅100ナノ秒以上、繰り返し周波数80kHz〜10MHz、パルスエネルギー1〜70μJのパルスレーザ光を出射する。 The laser light source 210 emits pulsed laser light having a wavelength of 500 nm or more, a pulse energy of 70 μJ or less, and a repetition frequency of 80 kHz or more. For example, the laser light source emits pulsed laser light having a wavelength of 500 nm to 10 μm, a pulse width of 100 nanoseconds or more, a repetition frequency of 80 kHz to 10 MHz, and a pulse energy of 1 to 70 μJ.
テレスコープ光学系220は、好ましい加工形状を得るために、レーザ光源210から出射されたパルスレーザ光のビーム径を最適化する。 The telescope optical system 220 optimizes the beam diameter of the pulsed laser light emitted from the laser light source 210 in order to obtain a preferable processing shape.
集光レンズ230は、テレスコープ光学系220を透過したレーザ光を集光する。たとえば、集光レンズ230は、顕微鏡用の対物レンズである。 The condensing lens 230 condenses the laser light that has passed through the telescope optical system 220. For example, the condensing lens 230 is an objective lens for a microscope.
ステージ240は、加工対象のSiC基板110が載置される載置台と、この載置台を移動させることができる駆動機構とを有する。駆動機構は、載置台をX軸またはY軸方向に移動させたり、X軸またはY軸を中心として回転させたりすることができる。ステージ240上のSiC基板110は、この駆動機構によって分割予定ラインに沿ってXY軸方向に移動される。 Stage 240 has a mounting table on which SiC substrate 110 to be processed is mounted, and a drive mechanism that can move the mounting table. The drive mechanism can move the mounting table in the X-axis or Y-axis direction or rotate the X-axis or Y-axis as a center. The SiC substrate 110 on the stage 240 is moved in the XY-axis direction along the planned division line by this drive mechanism.
AFカメラ250は、SiC基板110の加工部位の表面プロファイルを取得するためのカメラである。取得されたプロファイルは、コンピュータ280に出力される。 AF camera 250 is a camera for acquiring a surface profile of a processed part of SiC substrate 110. The acquired profile is output to the computer 280.
XYステージコントローラ260は、コンピュータ280の指示に基づいて、レーザ光の集光位置がSiC基板110の分割予定ラインに沿うように、ステージ240をXY軸方向に移動させる。 Based on an instruction from the computer 280, the XY stage controller 260 moves the stage 240 in the XY axis direction so that the condensing position of the laser beam is along the planned division line of the SiC substrate 110.
Zコントローラ270は、コンピュータ280の指示に基づいて、レーザ光の集光位置がSiC基板110の表面近傍の所望の位置に合うように、集光レンズ230をZ軸方向に移動させる。 Based on an instruction from the computer 280, the Z controller 270 moves the condensing lens 230 in the Z-axis direction so that the condensing position of the laser light matches a desired position near the surface of the SiC substrate 110.
コンピュータ280は、レーザ光源210、AFカメラ250、XYステージコントローラ260およびZコントローラ270に接続されており、これら各部を総合的に制御する。たとえば、コンピュータ280は、AFカメラ250およびXYステージコントローラ260を制御して、SiC基板110の表面プロファイルを取得する。また、コンピュータ280は、XYステージコントローラ260およびZコントローラ270を制御して、SiC基板110の分割予定ラインに沿ってレーザ光を走査する。 The computer 280 is connected to the laser light source 210, the AF camera 250, the XY stage controller 260, and the Z controller 270, and comprehensively controls these units. For example, the computer 280 controls the AF camera 250 and the XY stage controller 260 to acquire the surface profile of the SiC substrate 110. In addition, computer 280 controls XY stage controller 260 and Z controller 270 to scan the laser beam along the planned division line of SiC substrate 110.
次に、上記構成を有するレーザ加工装置200を用いてSiC基板110を分割する手順を説明する。 Next, a procedure for dividing SiC substrate 110 using laser processing apparatus 200 having the above configuration will be described.
まず、裏面にダイシングテープ140が貼付されたSiC基板110をステージ240の載置台に載置して、AFカメラ250およびXYステージコントローラ260によりSiC基板110の表面プロファイルを取得する。次いで、レーザ光源210からパルスレーザ光を出射して、レーザ光をSiC基板110に照射する。このとき、予め取得した表面プロファイルに基づき、ステージ240をXY軸方向(水平方向)に移動することで、パルスレーザ光で分割予定ラインを走査する。これにより、SiC基板110の分割予定ラインに沿って損傷を形成することができる。 First, the SiC substrate 110 with the dicing tape 140 attached to the back surface is placed on the stage 240 and the surface profile of the SiC substrate 110 is acquired by the AF camera 250 and the XY stage controller 260. Next, pulse laser light is emitted from the laser light source 210 and the SiC substrate 110 is irradiated with the laser light. At this time, by moving the stage 240 in the XY axis direction (horizontal direction) based on the surface profile acquired in advance, the division planned line is scanned with the pulse laser beam. Thereby, damage can be formed along the planned dividing line of SiC substrate 110.
次いで、図示しないブレーク装置およびエキスパンド装置により、SiC基板110に機械的応力を加えて、損傷を起点としてSiC基板110を分割する(図1Cおよび図1D参照)。以上の手順により、SiC基板110は、微小なチップに分割される。 Next, mechanical stress is applied to SiC substrate 110 by a break device and an expand device (not shown), and SiC substrate 110 is divided starting from damage (see FIGS. 1C and 1D). By the above procedure, SiC substrate 110 is divided into minute chips.
以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail with reference to an Example, this invention is not limited by these Examples.
[実施例1]
実施例1では、パルスレーザ光を照射してSiC基板の表面に損傷を形成した場合における、パルスレーザ光のショットピッチとデブリの発生との関係を調べた実験結果を示す。
[Example 1]
Example 1 shows the experimental results of examining the relationship between the shot pitch of pulsed laser light and the occurrence of debris when the surface of the SiC substrate is damaged by irradiation with pulsed laser light.
加工対象物として、SiC単結晶基板(厚さ150μm)を準備した。パルスレーザ光(波長1064nm、パルス幅190ナノ秒)をSiC基板に照射して、SiC基板の表面に損傷を形成した。このとき、ステージをXY軸方向(水平方向)に移動させて、SiC基板の分割予定ラインに沿って損傷を形成した。集光点は、SiC基板の表面に合わせた。基板表面における照射スポット径(1/e2幅)は、4.34μmであった。パルスレーザ光のパルスエネルギーは、14μJである。エネルギー密度に換算すると94.6J/cm2であり、ピークパワー密度に換算すると4.98×108W/cm2である。ステージの移動速度は、照射スポットのショットピッチ(図2参照)が0.1〜1.7μmとなるように調整した。パルスレーザ光の繰り返し周波数は、235kHz、333kHzまたは500kHzである。 A SiC single crystal substrate (thickness 150 μm) was prepared as a processing object. The SiC substrate was irradiated with pulsed laser light (wavelength 1064 nm, pulse width 190 nanoseconds) to form damage on the surface of the SiC substrate. At this time, the stage was moved in the XY axis direction (horizontal direction), and damage was formed along the planned dividing line of the SiC substrate. The condensing point was adjusted to the surface of the SiC substrate. The irradiation spot diameter (1 / e 2 width) on the substrate surface was 4.34 μm. The pulse energy of the pulsed laser beam is 14 μJ. In terms of energy density, it is 94.6 J / cm 2 , and in terms of peak power density, it is 4.98 × 10 8 W / cm 2 . The moving speed of the stage was adjusted so that the shot pitch of the irradiation spot (see FIG. 2) was 0.1 to 1.7 μm. The repetition frequency of the pulse laser beam is 235 kHz, 333 kHz, or 500 kHz.
レーザ加工を行った後に、デブリの発生の有無を調べた。図6A〜Cは、レーザ加工した後のSiC基板の加工部周辺の例(デブリの有無の判断基準)を示す写真である。図6Aは、デブリが発生しなかったときのSiC基板の表面の写真であり、図6Bは、帯状デブリが発生したときのSiC基板の表面の写真であり、図6Cは、帯状デブリおよび散乱デブリが発生したときのSiC基板の表面の写真である。 After laser processing, the presence or absence of debris was examined. 6A to 6C are photographs showing an example of the periphery of the processed portion of the SiC substrate after laser processing (determination criteria for the presence or absence of debris). FIG. 6A is a photograph of the surface of the SiC substrate when no debris is generated, FIG. 6B is a photograph of the surface of the SiC substrate when the strip debris is generated, and FIG. 6C is a photograph of the strip debris and the scattered debris. It is a photograph of the surface of a SiC substrate when this occurs.
図7は、実際にレーザ加工を行った後のSiC基板の加工部周辺の写真である。図7Aは、ショットピッチ0.1μmで加工したSiC基板の表面の写真であり、図7Bは、ショットピッチ0.5μmで加工したSiC基板の表面の写真であり、図7Cは、ショットピッチ0.8μmで加工したSiC基板の表面の写真であり、図7Dは、ショットピッチ1.2μmで加工したSiC基板の表面の写真であり、図7Eは、ショットピッチ1.5μmで加工したSiC基板の表面の写真であり、図7Fは、ショットピッチ1.7μmで加工したSiC基板の表面の写真である。 FIG. 7 is a photograph of the periphery of the processed portion of the SiC substrate after actual laser processing. FIG. 7A is a photograph of the surface of the SiC substrate processed at a shot pitch of 0.1 μm, FIG. 7B is a photograph of the surface of the SiC substrate processed at a shot pitch of 0.5 μm, and FIG. 7D is a photograph of the surface of a SiC substrate processed at 8 μm, FIG. 7D is a photograph of the surface of a SiC substrate processed at a shot pitch of 1.2 μm, and FIG. 7E is a surface of the SiC substrate processed at a shot pitch of 1.5 μm. FIG. 7F is a photograph of the surface of the SiC substrate processed at a shot pitch of 1.7 μm.
図7A〜Eに示されるように、ショットピッチが0.1〜1.5μmとなるようにパルスレーザ光を照射した場合は、形成された損傷の周辺にデブリはほとんど観察されなかった。一方、図7Fに示されるように、ショットピッチが1.7μmとなるようにパルスレーザ光を照射した場合は、形成された損傷の周辺に大量のデブリが帯状に発生した。 As shown in FIGS. 7A to 7E, when the pulse laser beam was irradiated so that the shot pitch was 0.1 to 1.5 μm, almost no debris was observed around the formed damage. On the other hand, as shown in FIG. 7F, when the pulse laser beam was irradiated so that the shot pitch was 1.7 μm, a large amount of debris was generated in the vicinity of the formed damage.
表2は、パルスレーザ光のショットピッチとデブリの発生との関係を示す表である。表2に示されるように、波長500nm以上、パルスエネルギー70μJ以下、かつ繰り返し周波数80kHz以上のパルスレーザ光をSiC基板に照射して、SiC基板の表面に損傷を形成する場合は、パルスレーザ光のショットピッチを1.7μm未満とすることで、デブリの発生を抑制できることがわかる。 Table 2 is a table showing the relationship between the shot pitch of the pulse laser beam and the occurrence of debris. As shown in Table 2, when irradiating a SiC substrate with a pulse laser beam having a wavelength of 500 nm or more, a pulse energy of 70 μJ or less, and a repetition frequency of 80 kHz or more to form damage on the surface of the SiC substrate, It can be seen that the occurrence of debris can be suppressed by setting the shot pitch to less than 1.7 μm.
[実施例2]
実施例2では、パルスレーザ光を照射してSiC基板の表面に損傷を形成した場合における、パルスレーザ光の波長とデブリの発生との関係を調べた実験結果を示す。
[Example 2]
Example 2 shows the experimental results of examining the relationship between the wavelength of pulsed laser light and the occurrence of debris when the surface of the SiC substrate is damaged by irradiation with pulsed laser light.
加工対象物として、SiC単結晶基板(厚さ150μm)を準備した。パルスレーザ光(波長355nmまたは1064nm、繰り返し周波数100kHz)をSiC基板に照射して、SiC基板の表面に損傷を形成した。このとき、ステージをXY軸方向(水平方向)に移動させて、SiC基板の分割予定ラインに沿って損傷を形成した。集光点は、SiC基板の表面に合わせた。パルスレーザ光のパルス幅は、25ナノ秒(波長が355nmの場合)または190ナノ秒(波長が1064nmの場合)である。基板表面における照射スポット径(1/e2幅)は、6.28μm(波長が355nmの場合)または5.81μm(波長が1064nmの場合)であった。パルスレーザ光のパルスエネルギーは、10μJである。エネルギー密度に換算すると32.3J/cm2(波長が355nmの場合)または37.7J/cm2(波長が1064nmの場合)であり、ピークパワー密度に換算すると1.70×108W/cm2(波長が355nmの場合)または1.98×108W/cm2(波長が1064nmの場合)である。ステージの移動速度は、照射スポットのショットピッチが0.1μmとなるように調整した。 A SiC single crystal substrate (thickness 150 μm) was prepared as a processing object. Damage was formed on the surface of the SiC substrate by irradiating the SiC substrate with pulsed laser light (wavelength 355 nm or 1064 nm, repetition frequency 100 kHz). At this time, the stage was moved in the XY axis direction (horizontal direction), and damage was formed along the planned dividing line of the SiC substrate. The condensing point was adjusted to the surface of the SiC substrate. The pulse width of the pulsed laser light is 25 nanoseconds (when the wavelength is 355 nm) or 190 nanoseconds (when the wavelength is 1064 nm). The irradiation spot diameter (1 / e 2 width) on the substrate surface was 6.28 μm (when the wavelength was 355 nm) or 5.81 μm (when the wavelength was 1064 nm). The pulse energy of the pulse laser beam is 10 μJ. When converted to energy density, it is 32.3 J / cm 2 (when the wavelength is 355 nm) or 37.7 J / cm 2 (when wavelength is 1064 nm), and when converted to the peak power density, 1.70 × 10 8 W / cm. 2 (when the wavelength is 355 nm) or 1.98 × 10 8 W / cm 2 (when the wavelength is 1064 nm). The moving speed of the stage was adjusted so that the shot pitch of the irradiation spot was 0.1 μm.
図8は、レーザ加工を行った後のSiC基板の加工部周辺の写真である。図8Aは、波長1064nmのパルスレーザ光を照射したSiC基板の表面の写真であり、図8Bは、波長355nmのパルスレーザ光を照射したSiC基板の表面の写真である。 FIG. 8 is a photograph of the periphery of the processed portion of the SiC substrate after laser processing. FIG. 8A is a photograph of the surface of the SiC substrate irradiated with a pulsed laser beam having a wavelength of 1064 nm, and FIG. 8B is a photograph of the surface of the SiC substrate irradiated with a pulsed laser beam having a wavelength of 355 nm.
図8Aに示されるように、波長1064nmのパルスレーザ光を照射した場合は、形成された損傷の周辺にデブリはほとんど観察されなかった。一方、図8Bに示されるように、波長355nmのパルスレーザ光を照射した場合は、形成された損傷の周辺に帯状デブリおよび散乱デブリが発生した。 As shown in FIG. 8A, when the pulse laser beam having a wavelength of 1064 nm was irradiated, almost no debris was observed around the formed damage. On the other hand, as shown in FIG. 8B, when pulse laser light having a wavelength of 355 nm was irradiated, strip debris and scattered debris were generated around the formed damage.
以上の結果から、パルスエネルギーを70μJ以下とし、繰り返し周波数を80kHz以上とし、ショットピッチを1.7μm未満としても、波長が500nm未満の場合はデブリが発生してしまうことがわかる。 From the above results, it can be seen that even if the pulse energy is 70 μJ or less, the repetition frequency is 80 kHz or more, and the shot pitch is less than 1.7 μm, debris is generated when the wavelength is less than 500 nm.
[実施例3]
実施例3では、パルスレーザ光を照射してSiC基板の表面に損傷を形成した場合における、パルスレーザ光のパルスエネルギーとデブリの発生との関係を調べた実験結果を示す。
[Example 3]
Example 3 shows the experimental results of examining the relationship between the pulse energy of the pulse laser beam and the generation of debris when the surface of the SiC substrate is damaged by irradiation with the pulse laser beam.
加工対象物として、SiC単結晶基板(厚さ350μm)を準備した。パルスレーザ光(波長1064nm、パルス幅190ナノ秒)をSiC基板に照射して、SiC基板の表面に損傷を形成した。このとき、ステージをXY軸方向(水平方向)に移動させて、SiC基板の分割予定ラインに沿って損傷を形成した。集光点は、SiC基板の表面に合わせた。基板表面における照射スポット径(1/e2幅)は、4.34μmであった。パルスレーザ光のパルスエネルギーは、14〜80μJで変化させた。エネルギー密度に換算すると94.6〜540J/cm2であり、ピークパワー密度に換算すると4.98×108〜2.84×109W/cm2である。繰り返し周波数は、200〜500kHzで変化させた。ステージの移動速度は、照射スポットのショットピッチが0.1μmとなるように調整した。 A SiC single crystal substrate (thickness 350 μm) was prepared as a processing object. The SiC substrate was irradiated with pulsed laser light (wavelength 1064 nm, pulse width 190 nanoseconds) to form damage on the surface of the SiC substrate. At this time, the stage was moved in the XY axis direction (horizontal direction), and damage was formed along the planned dividing line of the SiC substrate. The condensing point was adjusted to the surface of the SiC substrate. The irradiation spot diameter (1 / e 2 width) on the substrate surface was 4.34 μm. The pulse energy of the pulsed laser beam was changed from 14 to 80 μJ. In terms of energy density, it is 94.6 to 540 J / cm 2 , and in terms of peak power density, it is 4.98 × 10 8 to 2.84 × 10 9 W / cm 2 . The repetition frequency was varied from 200 to 500 kHz. The moving speed of the stage was adjusted so that the shot pitch of the irradiation spot was 0.1 μm.
図9は、レーザ加工を行った後のSiC基板の加工部周辺の写真である。図9Aは、パルスエネルギー14μJ(繰り返し周波数500kHz)のパルスレーザ光を照射したSiC基板の表面の写真であり、図9Bは、パルスエネルギー40μJ(繰り返し周波数300kHz)のパルスレーザ光を照射したSiC基板の表面の写真であり、図9Cは、パルスエネルギー70μJ(繰り返し周波数300kHz)のパルスレーザ光を照射したSiC基板の表面の写真であり、図9Dは、パルスエネルギー80μJ(繰り返し周波数200kHz)のパルスレーザ光を照射したSiC基板の表面の写真である。図9Eは、図9Dの写真の破線の領域の部分拡大写真である。 FIG. 9 is a photograph of the periphery of the processed portion of the SiC substrate after laser processing. FIG. 9A is a photograph of the surface of a SiC substrate irradiated with pulse laser light having a pulse energy of 14 μJ (repetition frequency 500 kHz), and FIG. 9B is a photograph of the SiC substrate irradiated with pulse laser light having a pulse energy of 40 μJ (repetition frequency 300 kHz). FIG. 9C is a photograph of the surface, FIG. 9C is a photograph of the surface of the SiC substrate irradiated with pulse laser light having a pulse energy of 70 μJ (repetition frequency 300 kHz), and FIG. 9D is a pulse laser light having a pulse energy of 80 μJ (repetition frequency 200 kHz). It is the photograph of the surface of the SiC substrate which irradiated. FIG. 9E is a partially enlarged photograph of a broken line region in the photograph of FIG. 9D.
表3は、パルスレーザ光のパルスエネルギーとデブリの発生との関係を示す表である。表3に示されるように、波長500nm以上かつ繰り返し周波数80kHz以上のパルスレーザ光をショットピッチを1.7μm未満でSiC基板に照射して、SiC基板の表面に損傷を形成する場合は、パルスレーザ光のパルスエネルギーを70μJ以下とすることで、デブリの発生を抑制できることがわかる。 Table 3 is a table showing the relationship between the pulse energy of the pulse laser beam and the occurrence of debris. As shown in Table 3, a pulse laser is used in the case where damage is formed on the surface of the SiC substrate by irradiating the SiC substrate with a pulse laser beam having a wavelength of 500 nm or more and a repetition frequency of 80 kHz or more with a shot pitch of less than 1.7 μm. It turns out that generation | occurrence | production of a debris can be suppressed by making the pulse energy of light into 70 microJ or less.
[実施例4]
実施例4では、パルスレーザ光を照射してSiC基板の表面に損傷を形成した場合における、パルスレーザ光の繰り返し周波数とデブリの発生との関係を調べた実験結果を示す。
[Example 4]
Example 4 shows the experimental results of examining the relationship between the repetition frequency of pulse laser light and the occurrence of debris when damage is formed on the surface of the SiC substrate by irradiation with pulse laser light.
加工対象物として、SiC単結晶基板(厚さ150μm)を準備した。パルスレーザ光(波長1064nm、パルス幅190ナノ秒)をSiC基板に照射して、SiC基板の表面に損傷を形成した。このとき、ステージをXY軸方向(水平方向)に移動させて、SiC基板の分割予定ラインに沿って損傷を形成した。集光点は、SiC基板の表面に合わせた。基板表面における照射スポット径(1/e2幅)は、5.81μmであった。パルスレーザ光のパルスエネルギーは、14μJである。エネルギー密度に換算すると52.7J/cm2であり、ピークパワー密度に換算すると2.78×108W/cm2である。繰り返し周波数は、50〜500kHzで変化させた。ステージの移動速度は、照射スポットのショットピッチが0.1μmとなるように調整した。 A SiC single crystal substrate (thickness 150 μm) was prepared as a processing object. The SiC substrate was irradiated with pulsed laser light (wavelength 1064 nm, pulse width 190 nanoseconds) to form damage on the surface of the SiC substrate. At this time, the stage was moved in the XY axis direction (horizontal direction), and damage was formed along the planned dividing line of the SiC substrate. The condensing point was adjusted to the surface of the SiC substrate. The irradiation spot diameter (1 / e 2 width) on the substrate surface was 5.81 μm. The pulse energy of the pulsed laser beam is 14 μJ. When converted to energy density, it is 52.7 J / cm 2 , and when converted to peak power density, it is 2.78 × 10 8 W / cm 2 . The repetition frequency was varied from 50 to 500 kHz. The moving speed of the stage was adjusted so that the shot pitch of the irradiation spot was 0.1 μm.
図10は、レーザ加工を行った後のSiC基板の加工部周辺の写真である。図10Aは、繰り返し周波数500kHzのパルスレーザ光を照射したSiC基板の表面の写真であり、図10Bは、繰り返し周波数100kHzのパルスレーザ光を照射したSiC基板の表面の写真であり、図10Cは、繰り返し周波数80kHzのパルスレーザ光を照射したSiC基板の表面の写真であり、図10Dは、繰り返し周波数50kHzのパルスレーザ光を照射したSiC基板の表面の写真である。 FIG. 10 is a photograph of the periphery of the processed portion of the SiC substrate after laser processing. FIG. 10A is a photograph of the surface of the SiC substrate irradiated with pulsed laser light having a repetition frequency of 500 kHz, FIG. 10B is a photograph of the surface of the SiC substrate irradiated with pulsed laser light having a repetition frequency of 100 kHz, and FIG. FIG. 10D is a photograph of the surface of the SiC substrate irradiated with pulsed laser light having a repetition frequency of 50 kHz, and FIG. 10D is a photograph of the surface of the SiC substrate irradiated with pulsed laser light having a repetition frequency of 50 kHz.
表4は、パルスレーザ光の繰り返し周波数とデブリの発生との関係を示す表である。表4に示されるように、波長500nm以上かつパルスエネルギーを70μJ以下のパルスレーザ光をショットピッチを1.7μm未満でSiC基板に照射して、SiC基板の表面に損傷を形成する場合は、パルスレーザ光の繰り返し周波数を80kHz以上とすることで、デブリの発生を抑制できることがわかる。 Table 4 is a table showing the relationship between the repetition frequency of the pulse laser beam and the occurrence of debris. As shown in Table 4, when the SiC substrate is irradiated with a pulse laser beam having a wavelength of 500 nm or more and a pulse energy of 70 μJ or less at a shot pitch of less than 1.7 μm to form damage on the surface of the SiC substrate, It can be seen that the occurrence of debris can be suppressed by setting the repetition frequency of the laser light to 80 kHz or more.
[実施例5]
実施例5では、パルスレーザ光を照射してSiC基板を分割した場合における、レンズの焦点深度および損傷の深さと、割断面の平滑性との関係を調べた実験結果を示す。
[Example 5]
Example 5 shows the experimental results of examining the relationship between the focal depth and damage depth of the lens and the smoothness of the fractured surface when the SiC substrate is divided by irradiation with pulsed laser light.
加工対象物として、SiC単結晶基板(厚さ150μm)を準備した。パルスレーザ光(波長1064nm、繰り返し周波数500kHz、パルス幅190ナノ秒)をSiC基板に照射して、SiC基板の表面に損傷を形成した。このとき、ステージをXY軸方向(水平方向)に移動させて、SiC基板の分割予定ラインに沿って損傷を形成した。パルスレーザ光の集光には、焦点深度が15μmのレンズまたは焦点深度が26μmのレンズを使用した。集光点は、SiC基板の表面に合わせた。基板表面における照射スポット径(1/e2幅)は、4.3μm(焦点深度が15μmのレンズを使用した場合)または5.8μm(焦点深度が26μmのレンズを使用した場合)であった。パルスレーザ光のパルスエネルギーは、6〜20μJで変化させた。ステージの移動速度は、照射スポットのショットピッチが0.05〜0.30μmとなるように調整した。 A SiC single crystal substrate (thickness 150 μm) was prepared as a processing object. The SiC substrate was irradiated with pulsed laser light (wavelength 1064 nm, repetition frequency 500 kHz, pulse width 190 nanoseconds) to form damage on the surface of the SiC substrate. At this time, the stage was moved in the XY axis direction (horizontal direction), and damage was formed along the planned dividing line of the SiC substrate. For focusing the pulsed laser light, a lens having a focal depth of 15 μm or a lens having a focal depth of 26 μm was used. The condensing point was adjusted to the surface of the SiC substrate. The irradiation spot diameter (1 / e 2 width) on the substrate surface was 4.3 μm (when a lens with a focal depth of 15 μm was used) or 5.8 μm (when a lens with a focal depth of 26 μm was used). The pulse energy of the pulsed laser beam was changed from 6 to 20 μJ. The moving speed of the stage was adjusted so that the shot pitch of the irradiation spot was 0.05 to 0.30 μm.
SiC基板の表面に損傷を形成した後、ブレーク工程(図1C参照)およびエキスパンド工程(図1D参照)を行うことでSiC基板を分割予定ラインに沿って分割した。その後、各SiC基板について、レーザ加工により形成された損傷の深さを測定するとともに、割断面の平滑性を評価した。割断面の平滑性は、3D測定レーザ顕微鏡(OLS4000;オリンパス株式会社)を用いて測定した。割断面に形成された凹凸の高さが5μm以下の場合は「○」と評価し、5μm超の場合は「×」と評価した。 After forming damage on the surface of the SiC substrate, the SiC substrate was divided along the planned dividing line by performing a break process (see FIG. 1C) and an expanding process (see FIG. 1D). Then, about each SiC substrate, while measuring the depth of the damage formed by laser processing, the smoothness of the fractured surface was evaluated. The smoothness of the fractured surface was measured using a 3D measurement laser microscope (OLS4000; Olympus Corporation). When the height of the unevenness formed on the fractured surface was 5 μm or less, it was evaluated as “◯”, and when it was more than 5 μm, it was evaluated as “x”.
図11は、焦点深度が15μmのレンズを用いてレーザ加工したSiC基板の割断面の写真である。図11Aおよび図11Bは、パルスエネルギー10μJ、かつショットピッチ0.30μmで加工したSiC基板の割断面の写真であり(d/b=0.75)、図11Cおよび図11Dは、パルスエネルギー10μJ、かつショットピッチ0.05μmで加工したSiC基板の割断面の写真であり(d/b=0.95)、図11Eおよび図11Fは、パルスエネルギー14μJ、かつショットピッチ0.20μmで加工したSiC基板の割断面の写真であり(d/b=1.09)、図11Gは、パルスエネルギー18μJ、かつショットピッチ0.10μmで加工したSiC基板の割断面の写真である(d/b=1.84)。 FIG. 11 is a photograph of a fractured surface of a SiC substrate laser-processed using a lens having a focal depth of 15 μm. FIGS. 11A and 11B are photographs of a fractured surface of a SiC substrate processed with a pulse energy of 10 μJ and a shot pitch of 0.30 μm (d / b = 0.75). FIGS. 11C and 11D show a pulse energy of 10 μJ, FIG. 11E is a photograph of a section of a SiC substrate processed at a shot pitch of 0.05 μm (d / b = 0.95), and FIGS. 11E and 11F are SiC substrates processed at a pulse energy of 14 μJ and a shot pitch of 0.20 μm. FIG. 11G is a photograph of a fractured surface of a SiC substrate processed with a pulse energy of 18 μJ and a shot pitch of 0.10 μm (d / b = 1.09). 84).
図12は、焦点深度が26μmのレンズを用いてレーザ加工したSiC基板の割断面の写真である。図12Aおよび図12Bは、パルスエネルギー10μJ、かつショットピッチ0.10μmで加工したSiC基板の割断面の写真であり(d/b=0.91)、図12Cおよび図12Dは、パルスエネルギー14μJ、かつショットピッチ0.20μmで加工したSiC基板の割断面の写真であり(d/b=1.29)、図12Eおよび図12Fは、パルスエネルギー18μJ、かつショットピッチ0.10μmで加工したSiC基板の割断面の写真であり(d/b=1.60)、図12Gは、パルスエネルギー20μJ、かつショットピッチ0.10μmで加工したSiC基板の割断面の写真である(d/b=1.90)。 FIG. 12 is a photograph of a cut section of a SiC substrate laser-processed using a lens having a focal depth of 26 μm. 12A and 12B are photographs of a fractured surface of a SiC substrate processed with a pulse energy of 10 μJ and a shot pitch of 0.10 μm (d / b = 0.91), and FIGS. 12C and 12D show a pulse energy of 14 μJ, FIG. 12E is a photograph of a broken section of a SiC substrate processed with a shot pitch of 0.20 μm (d / b = 1.29), and FIGS. 12E and 12F are SiC substrates processed with a pulse energy of 18 μJ and a shot pitch of 0.10 μm. FIG. 12G is a photograph of a fractured surface of an SiC substrate processed with a pulse energy of 20 μJ and a shot pitch of 0.10 μm (d / b = 1.60). 90).
表5および表6は、レンズの焦点深度および形成された損傷の深さと、割断面の平滑性との関係を示す表である。表5は、焦点深度が15μmのレンズを用いてレーザ加工したときの結果を示し、表6は、焦点深度が26μmのレンズを用いてレーザ加工したときの結果を示す。表5および表6に示されるように、「損傷の深さd/レンズの焦点深度b」の値を0.7以上かつ1.6以下とすることで、割断面の平滑性を向上させうることがわかる。 Tables 5 and 6 are tables showing the relationship between the focal depth of the lens and the depth of damage formed, and the smoothness of the fractured surface. Table 5 shows the results when laser processing is performed using a lens having a focal depth of 15 μm, and Table 6 shows the results when laser processing is performed using a lens having a focal depth of 26 μm. As shown in Table 5 and Table 6, the smoothness of the fractured surface can be improved by setting the value of “damage depth d / lens focal depth b” to 0.7 or more and 1.6 or less. I understand that.
本発明のレーザ加工方法およびレーザ加工装置は、これまで加工が困難であったSiC基板に損傷を高精度かつ高速に形成することができる。したがって、本発明のレーザ加工方法およびレーザ加工装置は、SiC基板のスクライビング技術およびダイシング技術として有用である。 The laser processing method and laser processing apparatus of the present invention can form damage on a SiC substrate, which has been difficult to process, with high accuracy and high speed. Therefore, the laser processing method and laser processing apparatus of the present invention are useful as a SiC substrate scribing technique and dicing technique.
100 パルスレーザ光
110 シリコンカーバイド基板
120 分割予定ライン
130 損傷
200 レーザ加工装置
210 レーザ光源
220 テレスコープ光学系
230 集光レンズ
240 ステージ
250 AFカメラ
260 XYステージコントローラ
270 Zコントローラ
280 コンピュータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Pulse laser beam 110 Silicon carbide board | substrate 120 Scheduled division line 130 Damage 200 Laser processing apparatus 210 Laser light source 220 Telescope optical system 230 Condensing lens 240 Stage 250 AF camera 260 XY stage controller 270 Z controller 280 Computer
Claims (5)
前記パルスレーザ光の波長は、500nm以上であり、
前記パルスレーザ光のパルスエネルギーは、70μJ以下であり、
前記パルスレーザ光の繰り返し周波数は、80kHz以上であり、
前記シリコンカーバイド基板の表面における前記パルスレーザ光の照射スポットの中心間距離は、0μmを超え、かつ1.7μm未満であり、
前記レンズの焦点深度をb(μm)とし、前記損傷の深さをd(μm)としたときに、0.7≦d/b≦1.6である、
レーザ加工方法。 A laser processing method comprising a step of irradiating a silicon carbide substrate with a pulsed laser beam through a lens to form damage on a surface of the silicon carbide substrate,
The wavelength of the pulse laser beam is 500 nm or more,
The pulse energy of the pulse laser beam is 70 μJ or less,
The repetition frequency of the pulse laser beam is 80 kHz or more,
Distance between centers of irradiation spots of the pulsed laser light on the surface of the silicon carbide substrate is greater than 0 .mu.m, and Ri der less than 1.7 [mu] m,
When the focal depth of the lens is b (μm) and the depth of damage is d (μm), 0.7 ≦ d / b ≦ 1.6.
Laser processing method.
前記損傷は、前記分割予定ラインに沿って前記シリコンカーバイド基板の表面に形成される、
請求項1に記載のレーザ加工方法。 The pulse laser beam is irradiated along a division line of the silicon carbide substrate,
The damage is formed on the surface of the silicon carbide substrate along the division line.
The laser processing method according to claim 1.
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