2019 Fiscal Year Annual Research Report
System of laser claeving process for substrate of brittle materials for electric devices
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17K06081
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
山田 啓司 広島大学, 工学研究科, 教授 (50242532)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | レーザ加工 / 熱応力 / 割断 / 半導体基板 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，レーザを熱源として脆性材料基板を切り分ける熱応力割断加工において，加工中の応力分布状態をリアルタイムに観測するシステムを構築し，より高速で高精度な加工を実現することを目的としている．レーザ割断加工法は非接触加工法であるため加工力による基盤材料の損傷は起きず，き裂進展による材料分断は加工くずを発生しないために基板汚損の問題も生じない．また，き裂進展速度は材料中を伝播する音速に等しく，熱源を適切に制御・移動させれば高いスループットを達成できる．このためには，広い加工条件下で熱応力分布状態を制御することが必要不可欠であり，さらにはFEM等の従来行われてきた理論的熱応力解析では対応できない外乱による分布への影響を監視することも視野に入れ，実験的な応力分布観察法を開発し，この効果を確認した．
シリコンなどの半導体基板の多くが単結晶材料であり，結晶方位によってレーザ割断加工品位に差異が出ることは従前の研究によって確認されているが，考案の熱応力分布観察方法における結晶方位の影響については未調査である．そこで，サファイア単結晶基板を対象として割断方位を変化させて応力分布観察を実施した．まず，提案観察手法は光弾性を応用しているので，結晶方位による主応力と複屈折の方向ずれを明らかとするための引張試験法を提唱した．さらに，実験から明らかとなった結晶方位の影響から単結晶材料基板をレーザ割断した場合の応力分布を補正して正しい応力方向分布を得る手法を提案し，サファイア基板のレーザ割断実験結果に適用した．
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