Brevet FR3010925A1 — publié le 20150327

La présente invention se rapporte à un procédé de traitement d'une pièce, dans lequel un faisceau laser est amené à converger dans l'intérieur de la pièce de façon à former des couches modifiées qui serviront de points de début de division. Afin de diviser une pièce, telle qu'une plaquette de semi-conducteur, en une pluralité de puces, on a proposé un procédé de traitement d'une pièce, selon lequel un faisceau laser absorbé dans la pièce avec difficulté est amené à converger dans l'intérieur de la pièce de façon à former une couche modifiée qui servira de point de début de division (voir, par exemple, le brevet japonais n° 3408805). Une fois que les couches modifiées qui s'étendent chacune le long de chacune des traces (lignes de division) sur la pièce sont formées à l'intérieur de la pièce par le procédé de traitement mentionné ci-dessus, la pièce est appuyé le long de chacune des traces. En variante, une bande fixée sur la pièce est amenée à se dilater (voir, par exemple, le brevet japonais soumis à l'inspection publique n° 2006-229021). Avec des forces externes qui sont appliquées sur la pièce qui a été formée avec les couches modifiées grâce à un de ces procédés, la pièce peut être divisée le long des traces. Par ailleurs, dans le procédé de pression de la pièce le long de chaque trace (rupture), une lame pour la pression (barre de rupture) est appuyée contre la trace, en exerçant ainsi une force sur la pièce. Quand le nombre de traces augmente lorsqu'une taille de puce est réduite, un temps requis pour diviser la pièce devient par conséquent plus long, ce qui conduit à une productivité abaissée. Dans le procédé de dilatation de la bande fixée sur la pièce (dilatation de bande), d'autre part, des forces externes sont simultanément exercées sur toutes les traces dans le but de la division, ce qui promet une excellente productivité. Quand le nombre de traces augmente lorsque la taille de puce est réduite, cependant, la force appliquée sur chaque trace par dilatation de la bande est réduite, ce qui rend impossible le fait de diviser de manière appropriée la pièce. Ce problème devient particulièrement sérieux dans le cas de pièces ayant une dureté de Mohs élevée, comme cela est représenté par des plaquettes de GaN et des rondelles de SiC. Par conséquent, dans le cas de l'utilisation de la dilatation de bande dans les conditions mentionnées ci-dessus, il est après tout inévitable d'utiliser conjointement la rupture ou un procédé équivalent, ce qui rend impossible le fait de maintenir une productivité suffisamment élevée. En raison de ce qui précède, c'est un but de la présente invention de procurer un procédé de traitement d'une pièce selon lequel la pièce peut être divisée de manière appropriée tout en maintenant une bonne productivité. Selon un aspect de la présente invention, on prévoit un procédé de traitement d'une pièce, comprenant : une étape de formation de couche modifiée dans laquelle on applique un faisceau laser ayant une longueur d'onde telle qu'il peut être transmis à travers la pièce, afin de former ainsi une couche modifiée à l'intérieur de la pièce ; et une étape de division dans laquelle on applique, après exécution de l'étape de formation de couche modifiée, un faisceau laser d'une longueur d'onde proche de et sur un côté d'absorption d'une limite d'absorption de la pièce, le long de la couche modifiée, afin de diviser ainsi la pièce avec la couche modifiée comme point de début de division. Dans le procédé de traitement d'une pièce selon la présente invention, l'étape de formation de couche modifiée destinée à appliquer un faisceau laser fortement transmissible à travers la pièce de façon à former des couches modifiées à l'intérieur de la pièce est mise en oeuvre, suivie de l'étape de division destinée à appliquer un faisceau laser pouvant être absorbé dans la pièce dans une certaine mesure, le long de chacune des couches modifiées. Par conséquent, de la chaleur générée par l'application du faisceau laser pouvant être absorbé amène une contrainte à être exercée sur chacune des couches modifiées, de sorte que la pièce peut être divisée de manière appropriée. De plus, dans le procédé de traitement d'une pièce selon la présente invention, il suffit que l'application du faisceau laser soit réalisée deux fois dans l'étape de formation de couche modifiée et l'étape de division. Ceci permet de maintenir une productivité suffisamment bonne. Ainsi, selon la présente invention, il est possible de procurer un procédé de traitement d'une pièce selon lequel la pièce peut être divisée de manière appropriée tout en maintenant une bonne productivité. Les buts, caractéristiques et avantages ci-dessus ainsi que d'autres de la présente invention et la manière de les réaliser deviendront évidents, et l'invention elle-même sera mieux comprise à partir d'une étude de la description qui suit et en se référant aux dessins annexés présentant une certaine forme de réalisation préférée de l'invention. La figure 1 est une vue en perspective montrant schématiquement un exemple de configuration d'une pièce ; La figure 2 est une vue de côté partiellement en coupe illustrant schématiquement une étape de formation de couche modifiée ; La figure 3 est une vue de côté partiellement en coupe illustrant schématiquement une étape de division ; et Les figures 4A et 4B sont des vues en coupe illustrant schématiquement des conditions d'une pièce sur 5 laquelle le faisceau laser est appliqué dans l'étape de division. Une forme de réalisation de la présente invention va maintenant être décrite ci-dessous, en se référant aux 10 dessins annexés. Un procédé de division selon cette forme de réalisation comprend une étape de formation de couche modifiée (voir la figure 2) et une étape de division (voir la figure 3). Dans l'étape de formation de couche modifiée, un faisceau laser fortement transmissible à travers la 15 pièce est irradié le long de chacune des traces (lignes de division) sur la pièce, de façon à y former une couche modifiée qui sert de point de début de division. Dans l'étape de division, un faisceau laser pouvant être absorbé dans la pièce dans une certaine mesure est appliqué le long 20 des couches modifiées, de façon à diviser la pièce avec les couches modifiées comme points de début de division. Le procédé de division selon cette forme de réalisation va maintenant être décrit en détail ci-dessous. La figure 1 est une vue en perspective montrant 25 schématiquement un exemple de configuration d'une pièce dans cette forme de réalisation. Comme cela est représenté dans la figure 1, une pièce 11 est une plaquette de semiconducteur circulaire en forme de disque, par exemple. Une surface du côté face lia de la pièce 11 est divisée en une 30 zone de dispositif centrale 13, et une zone de surplus périphérique 15 entourant la zone de dispositif 13. La zone de dispositif 13 est sectionnée en une pluralité de zones par des traces (lignes de division) 17 disposées dans une configuration de grille, avec un dispositif 19 tel qu'un circuit intégré qui est formé dans chacune de la pluralité de zones. Une circonférence extérieure 11c de la pièce 11 est chanfreinée, afin d'être courbe en forme en coupe. Avant de mettre en oeuvre le procédé de traitement d'une pièce selon cette forme de réalisation, une bande de protection 21 est fixée au préalable sur la pièce mentionnée ci-dessus 11, avec une surface du côté face 21a de la bande de protection 21 placée en contact avec la surface du côté face lia de la pièce 11 (voir la figure 2, etc.). De plus, un cadre annulaire 23 est fixé au préalable sur une partie circonférentielle externe de la bande de protection 21. Dans le procédé de traitement d'une pièce selon cette forme de réalisation, une étape de formation de couche modifiée est réalisée en premier, dans laquelle un faisceau laser est appliqué le long de chacune des traces 17 de la pièce mentionnée ci-dessus 11 de façon à y former une couche modifiée qui sert de point de début de division. La figure 2 est une vue de côté partiellement en coupe illustrant schématiquement l'étape de formation de couche modifiée. L'étape de formation de couche modifiée est mise en oeuvre grâce à l'utilisation d'un appareil de traitement à faisceau laser 2 représenté dans la figure 2. L'appareil de traitement à faisceau laser 2 a une table de maintien (table de serrage) 4 sur laquelle la pièce 11 est maintenue par aspiration. Des brides 6 destinées à serrer de façon fixe le cadre annulaire 23 supportant la pièce 11 sont disposées dans une périphérie de la table de maintien 4. La table de maintien 4 est reliée à un mécanisme de rotation (non représenté) tel qu'un moteur, et est entraînée en rotation autour d'un axe vertical. De plus, un mécanisme de déplacement (non représenté) est prévu sous la table de maintien 4, et la table de maintien 4 est déplacée dans des directions horizontales par le mécanisme de déplacement. Une surface de la table de maintien 4 est prévue en tant que surface de maintien 4a sur laquelle la pièce 11 est maintenue par aspiration, avec le côté de surface du côté face lia (le côté de bande de protection 21) vers le bas. Une dépression d'une source d'aspiration (non représentée) est amenée à agir sur la surface de maintien 4a par l'intermédiaire d'un canal (non représenté) formé à l'intérieur de la table de maintien 4, de sorte qu'une force d'aspiration destinée à aspirer la pièce 11 est générée. Une première tête de traitement à faisceau laser 8 est disposée au-dessus de la table de maintien 4. La première tête de traitement à faisceau laser 8 est configurée de telle sorte qu'un faisceau laser Li mis en oscillation par un premier oscillateur de faisceau laser (non représenté) est amené à converger dans l'intérieur de la pièce 11 maintenue par aspiration sur la table de maintien 4. Dans l'étape de formation de couche modifiée, tout d'abord, une surface du côté arrière 21b de la bande de protection 21 est mise en contact avec la surface de maintien 4a de la table de maintien 4, et la dépression de la source d'aspiration est amenée à agir dessus. Il en résulte que la pièce 11 est maintenue par aspiration sur la table de maintien 4 avec la bande de protection 21 entre. Dans cet état, la surface du côté arrière llb de la pièce 11 est exposée sur le côté supérieur. Ensuite, la table de maintien 4 est déplacée et tournée de façon à aligner la première tête de traitement à faisceau laser 8 sur la trace 17 de l'objet du traitement. Après l'alignement, le faisceau laser Li est émis par la première tête de traitement à faisceau laser 8 vers le côté de surface du côté arrière llb de la pièce 11, et, dans le même temps, la table de maintien 4 et la première tête de traitement à faisceau laser 8 sont mises en mouvement relatif (avance de traitement) dans une première direction parallèle à la trace 17 de l'objet du traitement. Il est à noter que, dans la figure 2, seule la table de maintien 4 est déplacée. La longueur d'onde du faisceau laser Li rayonné par la première tête de traitement à faisceau laser 8 est d'une d'onde longueur telle qu'il peut difficilement être absorbé dans (être transmissible à travers) la pièce 11. Quand le faisceau laser Li d'une telle longueur d'onde est amené à converger dans l'intérieur de la pièce 11, une zone de pièce au voisinage d'un point convergent Pl peut être modifiée par l'absorption de multiples photons. Par conséquent, quand l'application du faisceau laser Li est réalisée en même temps que le mouvement relatif mentionné ci-dessus (avance de traitement), une couche modifiée 25 est formée le long de la trace 17 de l'objet du traitement. Dans le cas où la pièce 11 est une plaquette de silicium, par exemple, un oscillateur de faisceau laser pulsé YAG ou YV04 est utilisé comme premier oscillateur de faisceau laser, un faisceau laser Li d'une longueur d'onde de 1,064 nm est amené à osciller à une puissance de 0,25 W, et le faisceau laser Li est amené à converger de façon à obtenir un diamètre de point d'application d'environ 1 'lm. Ceci permet la formation de bonnes couches modifiées 25. Dans le cas où la pièce 11 est une plaquette 4H-SiC avec une conductivité de type n appliquée dessus, par exemple, un oscillateur de faisceau laser pulsé YV04 est utilisé comme premier oscillateur de faisceau laser, un faisceau laser Li d'une longueur d'onde de 532 nm est amené à osciller à une puissance de 0,9 W, et le faisceau laser Li est amené à converger de façon à obtenir un diamètre de point d'application d'environ 1 p.m. Ceci permet la formation de bonnes couches modifiées 25. Après la formation de la couche modifiée 25 le long de la trace 17 de l'objet du traitement, le rayonnement du faisceau laser Li est arrêté, et la table de maintien 4 et la première tête de traitement à faisceau laser 8 sont mises en mouvement relatif (avance d'indexation) dans une deuxième direction perpendiculaire à la trace 17 de l'objet du traitement. Il en résulte que la première tête de traitement à faisceau laser 8 est alignée sur une trace adjacente 17. Après cet alignement, une couche modifiée 25 semblable à celle mentionnée ci-dessus est formée le long de la trace adjacente 17. Cette opération est répétée pour former les couches modifiées 25 le long de toutes les traces 17 s'étendant dans la première direction, après quoi la table de maintien 4 est tournée de 90 degrés autour de l'axe vertical, et une couche modifiée 25 est formée le long de chacune des traces 17 s'étendant dans une deuxième direction perpendiculaire à la première direction. Quand les couches modifiées 25 ont été formées de manière respective le long de toutes les traces 17, l'étape de formation de couche modifiée est terminée. Après l'étape de formation de couche modifiée, une étape de division destinée à appliquer un faisceau laser le long des couches modifiées 25 afin de diviser la pièce 11 est exécutée. La figure 3 est une vue de côté partiellement en coupe illustrant schématiquement l'étape de division. Comme cela est représenté dans la figure 3, dans l'étape de division, on utilise une deuxième tête de traitement à faisceau laser 10 différente de la première tête de traitement à faisceau laser 8. La deuxième tête de traitement à faisceau laser 10 applique un faisceau laser L2 amené à osciller par un deuxième oscillateur de faisceau laser (non représenté) sur la pièce 11, qui est maintenue par aspiration sur la table de maintien 4. Dans l'étape de division, la table de maintien 4 est tout d'abord déplacée et entraînée en rotation pour aligner la deuxième tête de traitement à faisceau laser 10 sur la couche modifiée 25 de l'objet de la division. Après l'alignement, le faisceau laser L2 est amené à rayonner par la deuxième tête de traitement à faisceau laser 10 vers le côté de surface du côté arrière llb de la pièce 11, et, dans le même temps, la table de maintien 4 et la deuxième tête de traitement à faisceau laser 10 sont mises en mouvement relatif (avance de traitement) dans une première direction parallèle à la couche modifiée 25 de l'objet de la division. Il est à noter que, dans la figure 3, seule la table de maintien 4 est déplacée. Une longueur d'onde du faisceau laser L2 rayonné par la deuxième tête de traitement à faisceau laser 10 est d'une longueur d'onde proche d'une limite d'absorption (limite d'absorption optique) de la pièce 11 et sur le côté d'absorption de la limite d'absorption sur lequel l'absorbance (ou capacité d'absorption) est plus élevée qu'au niveau de la limite d'absorption. Ici, la limite d'absorption (limite d'absorption optique) signifie une longueur d'onde (ou une énergie) à laquelle l'absorbance change brusquement dans un spectre d'absorption. Quand le faisceau laser L2 d'une telle longueur d'onde est appliqué sur la pièce 11, le faisceau laser L2 est absorbé dans la pièce 11, de sorte qu'une zone de pièce autour de chaque couche modifiée 25 est chauffée. L'application du faisceau laser L2 est réalisée en même temps que le mouvement relatif (avance de traitement), de sorte que la pièce 11 peut être divisée le long de la couche modifiée 25. Les figures 4A et 4B sont des vues en coupe illustrant schématiquement des conditions de la pièce 11 sur laquelle le faisceau laser L2 est appliqué dans l'étape de division. Il est à noter que les figures 4A et 4E montrent une section perpendiculaire à la section représentée dans la figure 3. Comme cela est représenté dans la figure 4A, quand le faisceau laser L2 est appliqué sur la pièce 11, une zone de pièce autour de la couche modifiée 25 est chauffée. La zone chauffée par le faisceau laser L2 est thermiquement dilatée, de telle sorte qu'une contrainte est générée autour de la couche modifiée 25. Il en résulte, comme cela est représenté dans la figure 4B, qu'une fissure 27 qui s'étend depuis la couche modifiée 25 vers la surface du côté face lia et la surface du côté arrière llb est formée, et la pièce 11 est ainsi divisée avec la couche modifiée 25 comme point de début de division. Dans le cas où la pièce 11 est une plaquette de silicium, par exemple, un oscillateur de faisceau laser CW est utilisé comme deuxième oscillateur de faisceau laser, et un faisceau laser L2 d'une longueur d'onde de 1,080 à 1,100 nm est amené à osciller à une puissance de 100 à 120 W. Le faisceau laser L2 est formé de telle sorte qu'un diamètre de point d'application d'environ 0,8 mm est obtenu sur la surface du côté arrière llb de la pièce 11. Ceci permet à la pièce 11 d'être divisée de manière appropriée. Dans le cas où la pièce 11 est une plaquette 4H-SiC avec une conductivité de type n appliquée dessus, un oscillateur de faisceau laser CW est utilisé comme deuxième oscillateur de faisceau laser, et un faisceau laser L2 d'une longueur d'onde de 1,080 à 1,100 nm est amené à osciller à une puissance de 130 W. Le faisceau laser L2 est formé de telle sorte qu'un diamètre de point d'application d'environ 1 mm est obtenu sur la surface du côté arrière llb de la pièce 11. Ceci active une division favorable de la pièce 11. Ici, si un faisceau laser L2 d'une longueur d'onde pour laquelle l'absorbance dans la pièce 11 est trop élevée est utilisé, la pièce 11 est chauffée seulement sur le côté de la surface du côté arrière 11b, de telle sorte qu'il est impossible de chauffer convenablement la zone autour de la couche modifiée 25. En prenant ceci en considération, dans cette forme de réalisation, un faisceau laser L2 d'une longueur d'onde proche de la limite d'absorption de la pièce 11 est utilisé. Ceci assure que la zone de pièce autour de la couche modifiée 25 est convenablement chauffée dans son ensemble, ce qui permet une division favorable de la pièce 11. Ainsi, dans cette forme de réalisation, la longueur d'onde proche de la limite d'absorption de la pièce 11 se réfère à une longueur d'onde qui assure que le faisceau laser est partiellement absorbé dans la pièce 11 (partiellement transmis à travers la pièce 11) et qui assure que la zone de pièce autour de la couche modifiée 25 est chauffée de manière appropriée dans son ensemble. Par exemple, une plaquette de silicium absorbe de la lumière d'une longueur d'onde plus courte que 1,100 nm (limite d'absorption : 1,100 nm 1,13 eV)). Par conséquent, dans le cas de l'utilisation d'une plaquette de silicium comme pièce 11, il est préférable d'utiliser un faisceau laser L2 d'une longueur d'onde d'environ 1,000 à 1,100 nm. De plus, une plaquette 4H-SiC avec une conductivité de type n appliquée dessus absorbe de la lumière d'une longueur d'onde plus grande que 1,080 nm (limite d'absorption : 1,080 nm 1,15 eV)). Par conséquent, dans le cas où une plaquette 4H-SiC avec une conductivité de type n appliquée dessus est utilisée comme pièce 11, il est préférable d'utiliser un faisceau laser L2 d'une longueur d'onde d'environ 1,080 à 1,200 nm. Par ailleurs, la pièce 11 peut avoir une pluralité de limites d'absorption. Par exemple, la plaquette 4H-SiC avec la conductivité de type n appliquée dessus a des limites d'absorption à 480 nm 2,55 eV), 440 nm 2,9 eV), et 360 nm (--k, 3,35 eV), en plus de la limite d'absorption mentionnée ci-dessus, et absorbe de la lumière d'une longueur d'onde de 440 à 480 nm et de la lumière d'une longueur d'onde égale ou inférieure à 360 nm. Dans le cas de l'utilisation d'une pièce 11 ayant une pluralité de limites d'absorption de cette manière, n'importe laquelle des limites d'absorption peut être utilisée comme référence pour déterminer la longueur d'onde du faisceau laser L2. Par exemple, pour la plaquette 4H-SiC avec la conductivité de type n appliquée dessus, un faisceau laser L2 d'une longueur d'onde d'environ 440 à 480 nm et un faisceau laser L2 d'une longueur d'onde d'environ 340 à 360 nm peuvent également être utilisés. Une fois que l'application du faisceau laser L2 le long de la couche modifiée 25 de la pièce de la division est réalisée, le rayonnement du faisceau laser L2 est arrêté, et la table de maintien 4 et la deuxième tête de traitement à faisceau laser 10 sont mises en mouvement relatif (avance d'indexation) dans une deuxième direction perpendiculaire à la couche modifiée 25. Il en résulte que la deuxième tête de traitement à faisceau laser 10 est alignée sur une couche modifiée adjacente 25. Après cet alignement, le faisceau laser L2 est appliqué le long de la couche modifiée adjacente 25. Cette opération est répétée afin d'appliquer le faisceau laser L2 le long de toutes les couches modifiées 25 s'étendant dans la première direction, après quoi la table de maintien 4 est tournée de 90 degrés autour de l'axe vertical, et le faisceau laser L2 est appliqué le long de chacune des couches modifiées 25 s'étendant dans la deuxième direction perpendiculaire à la première direction. Quand le faisceau laser L2 a été appliqué, et la pièce 11 a été ainsi divisée, le long de toutes les couches modifiées 25, l'étape de division est terminée. Comme cela a été décrit ci-dessus, dans le procédé de traitement d'une pièce selon cette forme de réalisation, l'étape de formation de couche modifiée destinée à appliquer le faisceau laser fortement transmissible Li afin de former les couches modifiées 25 à l'intérieur de la pièce 11 est exécutée, suivie de l'étape de division destinée à appliquer le faisceau laser L2 qui peut être absorbé dans une certaine mesure. Ceci assure qu'une contrainte est exercée autour de chaque couche modifiée 25 par la chaleur générée par l'application du faisceau laser pouvant être absorbé L2, de sorte que la pièce 11 peut être divisée de manière appropriée. De plus, dans le procédé de traitement de la pièce selon cette forme de réalisation, il suffit que l'application du faisceau laser Li et L2 soit réalisée dans l'étape de formation de couche modifiée et l'étape de division, et, par conséquent, une productivité suffisamment bonne peut être maintenue. Ainsi, selon la présente invention, il est possible de prévoir un procédé de traitement d'une pièce selon lequel la pièce 11 peut être divisée de manière appropriée tout en maintenant une bonne productivité. Il est à noter que la présente invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite ci-dessus, et différentes modifications sont possibles dans la mise en oeuvre de l'invention. Par exemple, dans l'étape de division décrite ci-dessus, le faisceau laser L2 est appliqué le long de toutes les couches modifiées 25 s'étendant dans la première direction, après quoi le faisceau laser L2 est appliqué le long de chacune des couches modifiées 25 s'étendant dans la deuxième direction. Ceci, cependant, n'est pas une limitation du procédé de traitement d'une pièce selon la présente invention. Par exemple, on peut adopter une configuration dans laquelle le faisceau laser L2 est appliqué le long de toutes les couches modifiées 25 s'étendant dans la deuxième direction, après quoi le faisceau laser L2 est appliqué le long de chacune des couches modifiées 25 s'étendant dans la première direction. De plus, alors que l'étape de formation de couche modifiée et l'étape de division sont mises en oeuvre en utilisant l'appareil de traitement à faisceau laser 2 ayant la première tête de traitement à faisceau laser 8 et la deuxième tête de traitement à faisceau laser 10 dans la forme de réalisation décrite ci-dessus, ceci n'est pas une limitation de l'appareil de traitement devant être utilisé dans le procédé de traitement d'une pièce selon la présente invention. Par exemple, l'étape de formation de couche modifiée et l'étape de division peuvent être mises en oeuvre de manière respective en utilisant deux appareils de traitement à faisceau laser qui ont la première tête de traitement à faisceau laser 8 et la deuxième tête de traitement à faisceau laser 10, respectivement. De plus, alors que la plaquette de silicium et la plaquette Sic (plaquette 4H-SiC) ont été mentionnées comme exemples de la pièce 11 dans la forme de réalisation ci- dessus, celles-ci ne sont pas des limitations de la pièce 11 comme objet du traitement dans la présente invention. Une plaquette GaN, une plaquette de saphir et équivalent peuvent également être utilisées comme pièce 11. La présente invention n'est pas limitée aux détails de la forme de réalisation préférée décrite ci-dessus. REVENDICATIONS1. Procédé de traitement d'une pièce (11), caractérisé en ce qu'il comporte : une étape de formation de couche modifiée dans laquelle on applique un faisceau laser ayant une longueur d'onde (L1) telle qu'il peut être transmis à travers la pièce (11), afin de former ainsi une couche modifiée (25) à l'intérieur de la pièce (11) ; et une étape de division dans laquelle on applique, après exécution de l'étape de formation de couche modifiée, un faisceau laser d'une longueur d'onde (L2) proche de et sur un côté d'absorption d'une limite d'absorption de la pièce (11), le long de la couche modifiée (25), afin de diviser ainsi la pièce (11) avec la couche modifiée (25) comme point de début de division.