■■■■■■さ長展進裂きのらか端始■■隔間裂き■■■シリコンとガラス■■■■■■積層ウエハレーザ出力■■■■■■レーザ走査速度■■ ■■■■■図■■始端からの距離とき裂間隔の関係■■■■■■積層ウエハの割断メカニズム■■試料始端から半導体レーザのスポット位置までの距離と，進展したき裂間隔との関係を調べた結果を図■に示す．スポット位置が■■■■■■までは，シリコンのみがき裂進展した領域である．この領域では，レーザ走査にしたがってき裂間隔が次第に大きくなった．これはガラス内部でき裂が進展せず，ガラスがシリコン内部のき裂進展に対する抵抗として作用したためである．レーザ走査によってシリコン内部のき裂が進展するにつれて，割断されていないガラスの領域は大きくなる．したがって，シリコン内部でき裂が進展するために必要な応力場を形成するため，よりレーザ照射にともなう入熱が必要となり，その結果き裂間隔が大きくなったと考えられる．しかしながら，き裂間隔が大きくなると先端に生じる応力も併せて増加するため，ガラスにき裂が伝ぱする臨界値を超えガラス内部にもき裂が進展した■■．スポット位置が■■■■■■のとき，き裂間隔が急激に減少しているが，これはガラスにき裂が進展したことでき裂進展に対する抵抗が無くなったためである．■■スポット位置が■■■■■■から■■■■■■までは，積層ウエハ全体にき裂が進展した領域である．この領域では，増減を繰り返しながらき裂間隔が次第に小さくなった．前述したように，き裂が進展するためには臨界応力値を超える応力場が必要となる．き裂間隔が大きくなると生じる応力も大きくなるため，き裂が進展する距離が長くなる．そして，一旦き裂が進展すると，次のき裂が進展するための臨界応力値に到達するための入熱が必要となる．き裂が進展するためには，き裂先端に生じる応力と臨界応力値に到達するための入熱時間が密接に関連しており，き裂間隔の増減はこれらの作用が交互に生じたためと考えられる．一方，次第にき裂間隔が小さくなったのは，レーザ照射にしたがって熱が試料内部に蓄積され，応力拡大係数が大きくなったためと考えられる■■．■■スポット位置が■■■■■■以降は，再びシリコンのみでき裂が進展した領域である．この領域では，レーザ走査にしたがってき裂間隔が次第に大きくなった．これは，ビーム形状に起因してレーザ照射にともなう入熱量が次第に減少すること，および終端部のエッジ効果によりレーザ照射部とその周辺に形成される温度差が小さくなり，き裂が進展できる応力場が形成されにくくなったことが原因であシリコン ■■■■■■始端からの距離■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ると考えられる．■■これらの結果から，積層ウエハの割断は，レーザ照射にしたがって各試料内部に形成される応力場と，各試料の機械的物性および熱的物性とが密接に関連しながら行われることが明らかとなった．また，シリコンに対して吸収特性が優れた半導体レーザを用いることで，レーザ照射による直接的なシリコンの加熱と，シリコンの加熱に伴うガラスへの熱伝導により，各試料に対して同時にき裂を進展させることが可能であることがわかった． ■■■■■■■■ レーザの併用による終端部割断品質の改善■■各レーザのスポット位置のずれ量■と始端からき裂が進展した距離との関係を調べた結果を図■に示す．半導体レーザのみの割断では，前述したように始端から■■■■■■の位置でき裂が停止したが，■■ レーザを併用することでガラス内部のき裂進展距離が長くなった．■■ レーザがガラス表面で吸収されることで終端部近傍の入熱量が増加し，ガラス内部でき裂が進展できる応力場が形成されたためである．また，レーザ走査方向に対して■■ レーザが前方にある方ff■■■■がき裂進展距離は長くなった．■■ レーザを前方で照射することで，あらかじめガラス内部が温度上昇して応力場が形成され，半導体レーザで形成される応力場と相まってき裂の進展性が向上したためである．また，■■■■■■■■のときき裂進展距離が最大値となった．これらの結果から，半導体レーザと■■ レーザを併用することで割断距離が伸び，割断品質が改善できることがわかった．■ ４．結言 ■本研究では，シリコンウエハ上にホウケイ酸ガラスが陽極接合された積層ウエハに対して，半導体レーザを用いた高精度な熱応力割断技術を確立することを目的として，き裂進展時の■■波を測定すると共に，■■出力から割断中のき裂先端の位置とレーザ照射位置との関係を求め，積層ウエハの割断メカニズムを詳細に検討した．また，積層ウエハ終端部のき裂進展を改善することを目的として，■■■ レーザを併用しながらレーザ照射を行い，き裂進展に必要な入熱を補うことで割断品質の改善を試みた．得られた結果を以下に示す．■■■ レーザ■■ ■■半導体レーザ■■■■■■レーザ走査速度■■ ■■■■■■■■■■■■■ ■■■■ レーザのスポット位置ずれ量■■■■■■図■■■■ レーザ照射位置とき裂進展長さ■■■■■■■ ■■- 97 -
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