CN102307699A - 加工对象物的切断方法 - Google Patents

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Abstract

在非改质区域(2)介于中间的状态下，使龟裂(17a)从改质区域(7a)朝加工对象物(1)的表面(12a)产生，并且使龟裂(17b)从改质区域(7b)朝加工对象物(1)的背面(12b)产生。由此，在形成多列改质区域(7)时，能够防止龟裂在硅基板(12)的厚度方向上连续地进行。然后，在加工对象物(1)上使应力产生，从而在非改质区域(2)中使龟裂(17a)与龟裂(17b)连接，并且切断加工对象物(1)。由此，防止在加工对象物(1)的背面(12b)上的龟裂的蛇行等，从而能够沿着切断预定线(5)精度良好地切断加工对象物(1)。

Description

加工对象物的切断方法
技术领域
本发明涉及一种加工对象物的切断方法，其用于沿着切断预定线切断具备硅基板的板状加工对象物。
背景技术
作为现有技术中的上述技术领域的加工对象物的切断方法，已知如下方法：通过对具备硅基板的板状加工对象物照射例如波长为1300nm的激光，沿着加工对象物的切断预定线在硅基板中形成将成为切断的起点的改质区域(例如，参照专利文献1)。
[专利文献]
(专利文献1)日本特开2006-108459号公报
发明内容
(发明所要解决的课题)
波长为1300nm的激光在硅基板中的透过率比例如波长为1064nm的激光高，所以当使用波长为1300nm的激光时，即使位于距离硅基板的激光入射面较深的位置，仍可形成较大的改质区域。因此，在沿着切断预定线而在硅基板的厚度方向上形成多列改质区域以切断加工对象物时，可以减少该改质区域的列数，从而能够实现作业时间(tacttime)的缩短化。
但是，当使用波长为1300nm的激光时，一方面能够形成较大的改质区域，而另一方面，当在硅基板的厚度方向上形成多列改质区域时，会有龟裂在硅基板的厚度方向连续地进行，并且会有龟裂在加工对象物的主面上蛇行等现象，从而有可能降低加工对象物的切断精度。
本发明是鉴于上述情况而开发完成的，其目的在于提供一种加工对象物的切断方法，其能够减少沿着切断预定线而形成于硅基板的厚度方向的改质区域的列数，并且能够沿着切断预定线精度良好地切断具备硅基板的板状加工对象物。
(解决问题的手段)
为了达到上述目的，本发明的加工对象物的切断方法是，通过对具备硅基板的板状加工对象物照射激光，从而沿着加工对象物的切断预定线，在硅基板中形成改质区域，并且以改质区域为切断起点，沿着切断预定线切断加工对象物，其特征在于，包含：通过形成第1改质区域作为改质区域，使第1龟裂沿着切断预定线从第1改质区域朝加工对象物的一个主面产生，并且，相对于第1改质区域在加工对象物的另一个主面侧，以与第1改质区域之间存在非改质区域的方式形成第2改质区域作为改质区域，从而以在非改质区域中不与第1龟裂连接的方式，使第2龟裂沿着切断预定线从第2改质区域朝另一个主面产生的工序；以及，在加工对象物上使应力产生，从而连接第1龟裂与第2龟裂，并沿着切断预定线切断加工对象物的工序。
在该加工对象物的切断方法中，在第1改质区域与第2改质区域之间存在非改质区域的状态下，使第1龟裂从第1改质区域朝加工对象物的一个主面产生，并且使第2龟裂从第2改质区域朝加工对象物的另一个主面产生。由此，在硅基板的厚度方向上形成多列改质区域时，即使为了减少该改质区域的列数而使用波长比1064nm还长的激光，也能够防止龟裂在硅基板的厚度方向上连续地进行。并且，在该加工对象物的切断方法中，通过在加工对象物上使应力产生，从而连接第1龟裂与第2龟裂并切断加工对象物。由此，能够防止加工对象物的主面上的龟裂蛇行等，并且能够沿着切断预定线精度良好地切断加工对象物。如上所述，根据该加工对象物的切断方法，能够减少沿着切断预定线在硅基板的厚度方向上形成的改质区域的列数，并且能够沿着切断预定线精度良好地切断具备硅基板的板状加工对象物。
另外，优选，以如下方式形成第1改质区域及第2改质区域：在沿着切断预定线切断的加工对象物的一对切断面中，在其中个切断面的非改质区域形成在与硅基板的厚度方向交叉的方向上延伸的凸部，并且在另一个切断面的非改质区域形成对应于凸部的凹部。当如此地形成第1改质区域及第2改质区域时，能够更加可靠地防止龟裂在硅基板的厚度方向上连续地进行，并且能够连接第1龟裂与第2龟裂，从而沿着切断预定线精度良好地切断加工对象物。
此时，优选，以如下方式形成第1改质区域及第2改质区域：将硅基板的主面当作(100)面，切断面成为(110)面，形成凸部及凹部的面成为(111)面。通过如此地形成第1改质区域及第2改质区域，从而在沿着切断预定线切断加工对象物时，能够抑制凸部的高度及凹部的深度，由此获得更平滑的切断面。
进一步，优选，以如下方式形成第1改质区域及第2改质区域：凸部的高度成为2μm～6μm，硅基板的厚度方向上的凸部的宽度成为6μm～17μm。通过如此地形成第1改质区域及第2改质区域，从而在沿着切断预定线切断加工对象物时，不仅能够防止加工对象物的主面上的龟裂蛇行等，还能够防止破裂残留。
另外，优选，沿着切断预定线在硅基板的厚度方向上形成多列第1改质区域，或沿着切断预定线在硅基板的厚度方向上形成多列第2改质区域。由此，能够相应于硅基板的厚度而调整硅基板的厚度方向上的第1龟裂、第2龟裂及非改质区域的宽度。
另外，优选，改质区域包含熔融处理区域，该熔融处理区域为从单晶结构变化至非晶质结构的区域、从单晶结构变化至多晶结构的区域、或从单晶结构变化至包含非晶质结构及多晶结构的结构的区域，而非改质区域为单晶结构的区域。
另外，优选，激光的波长为1080nm以上。此情况下，由于在硅基板中的透过率变高，所以能够加大通过激光照射而形成的第1改质区域或第2改质区域，从而能够更加可靠地减少形成在硅基板的厚度方向上的改质区域的列数。
另外，优选，以硅基板的厚度方向上的非改质区域的宽度成为硅基板的厚度的10％～30％的方式，形成第1改质区域及第2改质区域。通过如此地形成第1改质区域及第2改质区域，从而在沿着切断预定线切断加工对象物时，能够防止加工对象物的主面上的龟裂蛇行或破裂残留，由此能够沿着切断预定线精度良好且可靠地切断加工对象物。
另外，优选，在形成第1改质区域之后且形成第2改质区域之前，在第1改质区域与第2改质区域之间存在的非改质区域，形成第3改质区域作为改质区域，此时，基于包含品质图案的调制图案，用空间光调制器调制激光，该品质图案具有：在与切断预定线交叉的方向上延伸的第1亮度区域；以及在切断预定线的延伸方向上与第1亮度区域的两侧邻接的第2亮度区域。通过如此地形成第3改质区域，即使为了减少改质区域的列数而使用波长比1064nm还长的激光，也能够防止在加工对象物的厚度方向上形成多列改质区域时龟裂在加工对象物的厚度方向上连续地进行。而且，当在加工对象物上使应力产生时，相比于没有形成有第3改质区域的情况，由于以改质区域为起点而产生的龟裂容易在加工对象物的厚度方向上伸展，所以能够沿着切断预定线精度良好地切断加工对象物。
另外，优选，在形成第3改质区域时，调制图案包含：品质图案；个体差校正图案，用以校正在激光加工装置产生的个体差；以及球面像差校正图案，用以校正相应于加工对象物的材料以及从加工对象物的激光入射面至激光的聚光点为止的距离而产生的球面像差，在形成第1改质区域及第2改质区域时，基于包含个体差校正图案及球面像差校正图案的调制图案，用空间光调制器来调制激光。此情况下，由于第1改质区域、第2改质区域及第3改质区域的各个区域均容易产生龟裂，所以能够更加可靠地减少沿着切断预定线在加工对象物的厚度方向上形成的改质区域的列数。
(发明效果)
依据本发明，能够减少沿着切断预定线在加工对象物的厚度方向上形成的改质区域的列数，并且能够沿着切断预定线精度良好地切断具备硅基板的板状加工对象物。
附图说明
图1是用于改质区域的形成的激光加工装置的概略构成图。
图2是成为改质区域的形成对象的加工对象物的俯视图。
图3是沿着图2的加工对象物的Ⅲ-Ⅲ线的剖视图。
图4是激光加工后的加工对象物的俯视图。
图5是沿着图4的加工对象物的V-V线的剖视图。
图6是沿着图4的加工对象物的Ⅵ-Ⅵ线的剖视图。
图7是表示激光加工后的硅晶圆的切断面照片的图。
图8是表示激光的波长与硅基板的内部透过率之间的关系的曲线图。
图9是表示激光的峰值功率密度与裂痕点的大小之间的关系的图。
图10是采用第1实施方式涉及的加工对象物的切断方法的加工对象物的俯视图。
图11是沿着图10的加工对象物的切断预定线的局部剖视图。
图12是用于说明第1实施方式的加工对象物的切断方法的加工对象物的局部剖视图。
图13是用于说明第1实施方式的加工对象物的切断方法的加工对象物的局部剖视图。
图14是表示以6列改质区域为起点在切断厚度为625μm的硅基板时的硅基板的切断面照片的图。
图15是表示从背面侧观察图14的硅基板的切断面时的照片的图。
图16是表示按照比较例切断的硅基板的切断面照片的图。
图17是表示在与图14的切断面大致垂直的切断面的非改质区域中形成的凸部及凹部的照片的图。
图18是表示图17的凸部的图。
图19是表示以3列改质区域为起点而切断厚度为300μm的硅基板时的硅基板的切断面照片的图。
图20是表示以3列改质区域为起点而切断厚度为200μm的硅基板时的硅基板的切断面照片的图。
图21是采用第2实施方式涉及的加工对象物的切断方法的加工对象物的俯视图。
图22是用于实施第2实施方式的加工对象物的切断方法的激光加工装置的构成图。
图23是图22的反射型空间光调制器的部分剖视图。
图24是具备图22的激光加工装置的激光加工系统的构成图。
图25是表示在图24的激光加工系统中使用的品质图案的示意图。
图26是表示在图24的激光加工系统中所实施的激光加工方法的一例的流程图。
图27是表示以改质区域为起点切断加工对象物时的切断面的第1图。
图28是用于形成改质区域的激光的聚光点的示意图。
图29是表示以改质区域为起点切断加工对象物时的切断面的第2图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的较佳实施方式进行详细说明。另外，各图中在相同或相当部分标记相同符号，且省略重复说明。
在本实施方式的加工对象物的切断方法中，将聚光点对准于板状加工对象物上进行激光照射，从而沿着切断预定线在加工对象物中形成改质区域。因此，首先对本实施方式涉及的加工对象物的切断方法中的改质区域的形成，参照图1至图9加以说明。
如图1所示，激光加工装置100具备：激光光源101，其对激光(加工用激光)L进行脉冲振荡；分光镜(dichroic mirror)103，其以将激光L的光轴方向改变90度的方式配置；聚光镜105，其用以对激光L进行聚光。另外，激光加工装置100还具备：支撑台107，其用以支撑照射有经聚光镜105所聚光的激光L的加工对象物1；载物台(stage)111，其用以使支撑台107朝X、Y、Z轴方向移动；激光光源控制部102，其为了调节激光L的输出或脉冲宽度等而控制激光光源101；载物台控制部115，其控制载物台111的移动。
在该激光加工装置100中，从激光光源101射出的激光L，通过分光镜103使其光轴的方向改变90度，且通过聚光镜105聚光至被载置于支撑台107上的加工对象物1的内部。与此同时，载物台111进行移动，加工对象物1相对于激光L沿着切断预定线5进行相对移动。由此，成为切断起点的改质区域会沿着切断预定线5而形成在加工对象物1上。以下，针对该改质区域加以详细说明。
如图2所示，在板状的加工对象物1上设定有用以切断加工对象物1的切断预定线5。切断预定线5为延伸成直线状的假想线。在加工对象物1的内部形成改质区域时，如图3所示，在将聚光点P聚光于加工对象物1的内部的状态下，使激光L沿着切断预定线5(即，图2的箭头A方向)相对地移动。由此，如图4至图6所示，改质区域7会沿着切断预定线5而形成于加工对象物1的内部，且沿着切断预定线5而形成的改质区域7会成为切断起点区域8。
另外，所谓聚光点P是指激光L聚光之处。另外，切断预定线5并不限于直线状也可为曲线状，且不限于假想线，也可以是实际上画在加工对象物1的表面3上的线。另外，对于改质区域7而言，有连续形成的情况，也有断断续续形成的情况。另外，改质区域7只要至少形成于加工对象物1的内部即可。另外，有将改质区域7当作起点而形成龟裂的情况，而龟裂及改质区域7也可露出于加工对象物1的外表面(表面、背面、或是外周面)。
在此，激光L在透过加工对象物1的同时会在加工对象物1的内部的聚光点附近特别地被吸收，由此，在加工对象物1形成改质区域7(内部吸收型激光加工)。因而，由于激光L在加工对象物1的表面3几乎不被吸收，所以加工对象物1的表面3不会发生熔融。一般而言，在从表面3被熔融且被去除而形成孔或沟槽等的去除部时，加工区域从表面3侧慢慢地朝背面侧进行(表面吸收型激光加工)。
然而，按照本实施方式涉及的加工对象物的切断方法所形成的改质区域是指，密度、折射率、机械强度或其他的物理特性成为与周围不同的状态的区域。例如，有(1)熔融处理区域、(2)裂痕(crack)区域、绝缘破坏区域、(3)折射率变化区域等，且也有这些区域混合而成的区域。
本实施方式的加工对象物的切断方法中的改质区域，通过激光的局部的吸收或多光子吸收的现象而形成。所谓多光子吸收是指，由于当光子能量hν比材料吸收的能带间隙EG还小时在光学上变成透明，所以在材料上发生吸收的条件为hν＞EG，但是即使在光学上是透明的，而当激光L的强度非常大时，也会在nhν＞EG的条件(n＝2、3、4、...)下在材料上发生吸收的现象。通过多光子吸收而进行的熔融处理区域的形成，例如已经记载在日本焊接学会全国大会演讲概要第66集(2000年4月)之第72页至第73页的“皮秒(picosecond)脉冲激光对硅进行加工的特性评估”。
另外，如D.Du，X.Liu，G.Korn，J.Squier，and G.Mourou，在“激光以脉冲宽度7纳秒至150飞秒冲击离子化二氧化硅来诱发破坏”Appl Phys Lett64(23)，Jun.6，1994中所记载，也可利用通过利用脉冲宽度从数皮秒至飞秒(femtosecond)的超短脉冲激光而形成的改质区域。
(1)改质区域包含熔融处理区域的情况
将聚光点聚光于加工对象物(例如硅那样的半导体材料)的内部，并以聚光点中的电场强度为1×108(W/cm2)以上且脉冲宽度为1μs以下的条件照射激光L。由此，在聚光点附近吸收激光L并局部加热加工对象物的内部，且通过该加热在加工对象物的内部形成熔融处理区域。
所谓熔融处理区域是指，暂且熔融后再固化的区域、处于熔融状态的区域、或处于从熔融状态再固化的状态的区域，也可以指相变化的区域或结晶结构发生变化的区域。另外，所谓熔融处理区域也可以指，在单晶结构、非晶质结构以及多晶结构中，从某一结构变化至其他结构的区域。换句话说，例如，指从单晶结构变化至非晶质结构的区域、从单晶结构变化至多晶结构的区域、从单晶结构变化至包含非晶质结构和多晶结构的结构的区域。在加工对象物为单晶硅结构的情况下，熔融处理区域例如是非晶硅结构。
图7是表示照射过激光的硅晶圆(半导体基板)的局部剖面照片的图。如图7所示，在半导体基板11的内部形成有熔融处理区域13。
这说明在对所入射的激光的波长具有透过性的材料的内部形成有熔融处理区域13。图8是表示激光的波长与硅基板的内部透过率之间的关系的曲线图。但是，去除硅基板的表面侧与背面侧各自的反射成分，而只显示内部的透过率。针对硅基板的厚度t为50μm、100μm、200μm、500μm、1000μm的各个情况而表示上述关系。
例如，在Nd:YAG激光的波长1064nm的情况下，当硅基板的厚度为500μm以下时，可知在硅基板的内部激光L透过80％以上。由于图7所示的半导体基板11的厚度为350μm，所以熔融处理区域13形成在半导体基板11的中心附近，即形成在距离表面175μm的部分。当以厚度为200μm的硅晶圆为参考时，由于此时的透过率为90％以上，所以激光L在半导体基板11的内部只有很少的一部分被吸收，而大部分则会透过。但是，通过以1×108(W/cm2)以上且脉冲宽度为1μs以下的条件将激光L聚光在硅晶圆内部，从而在聚光点和其附近局部地发生激光吸收且熔融处理区域13形成于半导体基板11的内部。
另外，在硅晶圆上，有以熔融处理区域为起点而发生龟裂的情况。另外，有在熔融处理区域中以内含形式形成龟裂的情况，在此情况下，该龟裂有时形成于整体熔融处理区域，或只形成于熔融处理区域的一部分或形成于熔融处理区域的多个部分。并且，该龟裂也有自然成长的情况，也有通过在硅晶圆上施力而成长的情况。在龟裂从熔融处理区域自然成长的情况中包括如下任意一种情况：从熔融处理区域处于熔融的状态开始进行成长的情况，以及从熔融处理区域在从熔融的状态再固化时才进行成长的情况。但是，无论是哪一种情况，熔融处理区域均形成于硅晶圆的内部，并且在切断面中，如图7所示，在内部形成有熔融处理区域。
(2)改质区域包含裂痕区域的情况
将聚光点聚光于加工对象物(例如由玻璃或LiTaO3所构成的压电材料)的内部，以聚光点的电场强度为1×108(W/cm2)以上且脉冲宽度为1μs以下的条件照射激光L。该脉冲宽度的大小是在加工对象物的内部吸收激光L而形成裂痕区域的条件。由此，在加工对象物的内部发生所谓光学损伤的现象。因该光学损伤而会在加工对象物的内部引发热应变，且因此而在加工对象物的内部形成包含1个或多个裂痕的裂痕区域。裂痕区域也可称为绝缘破坏区域。
图9是电场强度与裂痕大小之间的关系的实验结果的图。横轴为峰值功率密度，由于激光L为脉冲激光，所以电场强度可以用峰值功率密度来表示。纵轴表示由1个脉冲激光L而形成于加工对象物的内部的裂痕部分(裂痕点)的大小。裂痕点集中而成为裂痕区域。裂痕点的大小是裂痕点的形状中成为最大长度的部分的大小。图中用黑圆点所示的数据是聚光镜(C)的倍率为100倍、数值孔径(NA)为0.80的情况。另一方面，图中用白圆点所示的数据是聚光镜(C)的倍率为50倍、数值孔径(NA)为0.55的情况。可知，从峰值功率密度为1011(W/cm2)程度开始在加工对象物的内部发生裂痕点，且随着峰值功率密度变大裂痕点也会变大。
(3)改质区域包含折射率变化区域的情况
将聚光点聚光于加工对象物(例如玻璃)的内部，以聚光点的电场强度为1×108(W/cm2)以上且脉冲宽度为1ns以下的条件照射激光L。如此，当在脉冲宽度极短的状态下在加工对象物的内部吸收有激光L时，该能量就不会转化成热能量，而会在加工对象物的内部引发离子价数变化、结晶化或定向极化等的永久性的结构变化，从而形成折射率变化区域。
另外，所谓改质区域包括熔融处理区域、绝缘破坏区域、折射率变化区域或这些区域混合而成的区域，是指在该材料中改质区域的密度相比于非改质区域的密度而发生变化的区域，或形成有晶格缺陷的区域。也可以将这些统称为高密度转移区域。
另外，对于熔融处理区域、折射率变化区域、改质区域的密度相比于非改质区域的密度而发生变化的区域、以及形成有晶格缺陷的区域而言，存在在这些区域的内部或改质区域与非改质区域的界面上包含龟裂(破裂、微裂痕)的情况。所包含的龟裂有遍及整个改质区域的情况或只形成于改质区域的一部分或形成于改质区域的多个部分的情况。
另外，考虑到加工对象物的结晶结构或其劈开性等，只要将改质区域以如下方式形成，就能够精度良好地切断加工对象物。
另外，只要沿着上述应形成改质区域的方向(例如，沿着单晶硅基板的(111)面的方向)、或是沿着垂直于应形成改质区域的方向的方向而在基板形成定向平面(orientation flat)，则通过以该定向平面为基准，就能够将改质区域既容易又正确地形成于基板上。
下面，对本实施方式的加工对象物的切断方法加以说明。
[第1实施方式]
图10是采用第1实施方式涉及的加工对象物的切断方法的加工对象物的俯视图；图11是沿着图10的加工对象物的切断预定线的局部剖视图。如图10及图11所示，板状的加工对象物1具备硅基板12。在加工对象物1的表面(即硅基板12的表面)12a包含多个功能元件而形成有功能元件层(未图示)。
硅基板12采用单晶结构，且以表面12a当作(100)面，而与定向平面6平行的面则成为(110)面。功能元件例如为通过结晶成长而形成的半导体动作层、光电二极管等的受光元件、激光二极管等的发光元件、或是作为电路而形成的电路元件等，且在与硅基板12的定向平面6平行的方向上及垂直的方向上以矩阵状形成有多个。
对于以上述方式构成的加工对象物1，可采用第1实施方式的加工对象物的切断方法。
首先，如图11所示，在加工对象物1的表面12a上贴附扩张胶带(expanded tape)23。接着，将加工对象物1的背面(即硅基板12的背面)12b当作上侧，将加工对象物1固定于激光加工装置的支撑台(未图示)上。然后，如图10所示，将经过相邻的功能元件之间的切断预定线5以格子形状设定于与定向平面6垂直的方向上及平行的方向上。
接着，如图12所示，将加工对象物1的背面12b当作激光入射面并将聚光点P聚光于硅基板12的内部而照射激光L，且通过支撑台的移动，沿着以格子状设定于与定向平面6垂直的方向上及平行的方向上的各切断预定线5使聚光点P相对地移动。虽然将沿着该各切断预定线5进行的聚光点P的相对移动对1条切断预定线5进行多次，但是每次通过改变聚光点P聚光的位置离背面12b的距离，从而从表面12a侧依序对1条切断预定线5将多列的改质区域7逐列形成于硅基板12的内部。
另外，激光L的波长优选1080nm以上。当使用波长为1080nm以上的激光L时，由于硅基板12的透过率变高，所以会增大通过激光L的照射而形成的改质区域7，从而能够减少形成于硅基板12的厚度方向上的改质区域7的列数，并且能够实现作业时间的缩短化。
优选，激光L的波长是，相对于硅基板12的厚度已去除硅基板12的表面12a及背面12b的各个反射成分后的内部的透过率成为90％以上的波长。在切割装置中搭载多台相应于晶圆的厚度的激光光源是不现实的，并且也不存在既能够进行如本发明那样的精密加工又能够按照晶圆的厚度而改变波长的激光光源。另外，在切割装置中，要求能够切断从较薄的晶圆至较厚的晶圆的所有厚度的晶圆。因而，优选以较厚的晶圆为基准且透过率成为90％以上的波长的激光光源。作为假定的较厚的晶圆，可以考虑300μm以上的厚度，所以优选将对于300μm厚度的硅晶圆的透过率约为90％且波长为1080nm以上的激光应用于切割装置，若晶圆的厚度为500μm则优选将波长为1100nm以上的激光应用于切割装置。
在此，针对沿着与定向平面6平行的切断预定线5形成改质区域7的方式进行更详细的说明。如图12所示，首先，从表面12a侧依次对1条切断预定线5将多列(在此为4列)的改质区域(第1改质区域)7a逐列形成于硅基板12的内部，由此，使龟裂(第1龟裂)17a沿着切断预定线5从改质区域7a朝加工对象物1的表面12a产生。接着，相对于改质区域7a而在加工对象物1的背面12b侧，以与改质区域7a之间存在非改质区域2的方式，对1条切断预定线5将多列(在此为2列)的改质区域(第2改质区域)7b逐列形成于硅基板12的内部，由此，以不与非改质区域2中的龟裂17a相连接的方式，使龟裂(第2龟裂)17b沿着切断预定线5从改质区域7b朝加工对象物1的背面12b产生。此时，龟裂17a与龟裂17b在非改质区域2中不连接。即，切断并未完成，加工对象物1并没有沿着切断预定线5而被完全切断。
另外，非改质区域2为单晶结构的区域。相对于此，改质区域7a、7b是熔融处理区域，其包含从单晶结构变化至非晶质结构的区域、从单晶结构变化至多晶结构的区域、或从单晶结构变化至包含非晶质结构及多晶结构的结构的区域。
在改质区域7的形成之后，接着，如图13所示，使扩张胶带23扩展。随着扩张胶带的扩展，对加工对象物1发生在扩展方向上的作用力，且以改质区域7为起点加工对象物1被切断成晶片状，得到多个具有1个功能元件的半导体晶片25。此时，由于扩张胶带23处于被扩展的状态，所以各半导体晶片25之间会彼此隔开。
在此，在与定向平面6平行的切断预定线5中，如图13所示，通过使扩张胶带23扩展而对加工对象物1产生应力，从而连接非改质区域22中的龟裂17a与龟裂17b，并沿着切断预定线5将加工对象物1切断成半导体晶片25。此时，在沿着切断预定线5而被切断的加工对象物1的一对切断面12c、12c中，在一个切断面12c的非改质区域2形成有在与硅基板12的厚度方向大致垂直的方向上延伸的凸部18，而在另一个切断面12c的非改质区域2形成有与凸部18具有互补关系的凹部19。
另外，如上所述，由于硅基板12的表面12a为(100)面，而与定向平面6平行的面为(110)面，所以在与定向平面6平行的切断预定线5中，切断面12c成为(110)面。此时，凸部18及凹部19分别形成为剖面是V字的形状，而形成凸部18及凹部19的斜面成为(111)面。另外，形成于改质区域7与表面12a(或是背面12b)之间的龟裂形成于与结晶面不同的方向，且通过在改质区域7与改质区域7之间的非改质区域2的一部分上在沿着结晶面的方向发生破裂(劈开)而切断晶圆。
如上所述，在第1实施方式的加工对象物的切断方法中，在改质区域7a与改质区域7b之间存在非改质区域2的状态下，使龟裂17a从改质区域7a朝加工对象物1的表面12a产生，且使龟裂17b从改质区域7b朝加工对象物1的背面12b产生。由此，当在硅基板12的厚度方向形成多列改质区域7时，即使为了减少该改质区域7的列数而使用波长为1064nm以上的激光L，也能够防止龟裂在硅基板12的厚度方向上连续地进行。然后，在第1实施方式的加工对象物的切断方法中，通过在加工对象物1上产生应力，从而在非改质区域2中使龟裂17a与龟裂17b连接，由此切断加工对象物1。由此，能够防止加工对象物1的背面12b上的龟裂蛇行等，并能够沿着切断预定线5精度良好地切断加工对象物1。如上所述，依据第1实施方式的加工对象物的切断方法，能够减少沿着切断预定线5而形成在硅基板12的厚度方向上的改质区域7的列数，并且能够沿着切断预定线5精度良好地切断具备硅基板12的板状的加工对象物1。
另外，在第1实施方式的加工对象物的切断方法中，以如下所述的方式形成改质区域7a、7b，即，在沿着切断预定线5而切断的加工对象物1的一对切断面12c、12c中，在一个切断面12c的非改质区域2形成有在与硅基板12的厚度方向大致垂直的方向上延伸的凸部18，而在另一个切断面12c的非改质区域2形成有对应于凸部18的凹部19。同时，在第1实施方式的加工对象物的切断方法中，以如下所述的方式形成改质区域7a、7b，即，将硅基板12的表面12a当作(100)面，并以切断面12c成为(110)面，且形成凸部18及凹部19的面成为(111)面。通过以这样的方式形成改质区域7a、7b，不仅能够沿着切断预定线5精度良好地切断加工对象物1，还能够在沿着切断预定线5切断加工对象物1时，抑制凸部18的高度及凹部19的深度，从而获得平滑的切断面12b。
另外，优选凸部18及凹部19只形成在存在于切断面12c中的改质区域7a与改质区域7b之间的非改质区域2。例如，在硅基板12的厚度方向上相邻的改质区域7a、7a之间或相邻的改质区域7b、7b之间形成凸部18或凹部19时，由于会降低切断精度所以不优选。另外，在加工对象物1的表面12a与改质区域7a之间或加工对象物1的背面12b与改质区域7b之间形成凸部18或凹部19时，由于会发生碎屑(chipping)或裂开(cracking)所以不优选。
下面，针对本发明的加工对象物的切断方法的实施例加以说明。
图14是表示以6列改质区域作为起点切断厚度为625μm的硅基板时的硅基板的切断面照片的图。如图14所示，在硅基板12的切断面12c上，以沿着切断预定线在硅基板12的厚度方向上并排的方式，形成有使龟裂在硅基板12的表面12a产生的改质区域7a1～7a4、以及使龟裂在硅基板12的背面12b产生的改质区域7b5、7b6。另外，在切断面12c中的改质区域7a4与改质区域7b5之间的非改质区域2中，形成有凸部18。另外，表面12a为(100)面，且切断面12c为(110)面，此时，形成凸部18的面便成为(111)面。
在形成各改质区域7a1～7a4、7b5、7b6时，将硅基板12的背面12b当作激光入射面，使波长为1342nm的激光L以脉冲宽度90ns、频率90kHz进行脉冲振荡，且相对于硅基板12使激光L的聚光点P沿着切断预定线以加工速度340mm/s相对地移动。由此，由1个脉冲激光L的照射而形成的改质点间之距离(加工间距)成为3.78μm。其他条件如表1所示。另外，表1中，聚光点位置是，从作为激光入射面的硅基板12的背面12b至激光L的聚光点P进行聚光的位置为止的距离；而改质区域的宽度是硅基板12的厚度方向上的改质区域的宽度的平均值(在后述的表3及4中也相同)。
[表1]
Figure BPA00001417840300151
依据此实施例，如图15所示，在相对的一对切断面12c、12c上产生的蛇行在背面12b中收纳于最大3μm程度，可维持硅基板12的切断精度。另外，通过在切断面12c的非改质区域2形成凸部18(或是凹部19)，提高了通过切断硅基板12而得到的晶片的抗弯强度。
相对于此，如图16(a)所示，当沿着切断预定线在硅基板12的厚度方向上形成7列改质区域7时，如图16(b)所示，在相对的一对切断面12c、12c上产生的蛇行在背面12b成为最大20μm程度，且硅基板12的切断精度降低。
这是因为，通过使用波长为1342nm的激光L，改质区域7变大，另一方面，在硅基板12的厚度方向上形成7列改质区域7时，龟裂会从硅基板12的表面12a朝背面12b连续地进行(即，因为不会如上述的实施例那样在非改质区域2中龟裂17a与龟裂17b的连接被切断)。并且，当龟裂从硅基板12的表面12a朝背面12b连续地进行时，如图16(a)所示，在形成最接近于背面12b的最后的改质区域7时，会发生难以控制方向性的破裂即扭曲锯齿形(twist hackle)TH，且该扭曲锯齿形TH到达背面12b，使在背面12b的切断面12c的蛇行变大。另外，当在背面12b的切断面12c的蛇行变大时，会发生来自切断面12c的微粒子的产生量变多的问题。
图17是表示在与图14的切断面大致垂直的切断面的非改质区域形成的凸部及凹部的照片的图。如图17所示，在硅基板12的一对切断面12c、12c中，在一个切断面12c的非改质区域2形成有在与硅基板12的厚度方向大致垂直的方向上延伸的剖面为V字状的凸部18，而在另一个切断面12c的非改质区域形成有与凸部18具有互补关系的剖面为V字状的凹部19。
图18是表示图17的凸部的示意图。如图18所示，当将凸部18的高度设为X，将硅基板12的厚度方向上的凸部18的宽度设为Y时，可获得表2所示的结果。另外，形成凸部18的斜面((111)面)相对于切断面12c((110)面)而成的角度为35.3度。
[表2]
  X(μm)   Y(μm)   切断精度   破裂残留
  #1   0   0   不良   无
  #2   2   6   良好   无
  #3   4   11   良好   无
  #4   6   17   良好   无
  #5   8   23   不良   无
  #6   10   28   不良   有
如表2所示，在#1的情况时，在切断面12c上产生的蛇行在背面12b成为最大20μm程度，得到切断精度不良的结果。另外，在#5及#6的情况时，由于切断面12c上的凹凸超过8μm，所以得到切断精度不良的结果。并且，在#6的情况时，发生了破裂残留(硅基板12没有完全沿着设定成格子形状的所有的切断预定线而切断的现象)。
相对于此，在#2～#4的情况时，得到了切断精度良好的结果，并且也没有发生破裂残留。因而，优选以如下方式形成改质区域7a、7b，即，凸部18的高度成为2μm～6μm，硅基板12的厚度方向上的凸部18的宽度成为6μm～17μm。通过以这样的方式形成改质区域7a、7b，当沿着切断预定线切断硅基板12时，不仅能够防止硅基板12的背面12b上的龟裂蛇行等，还能够防止破裂残留。
图19是表示以3列改质区域为起点而切断厚度为300μm的硅基板时的硅基板的切断面照片的图。如图19所示，在硅基板12的切断面12c上，以沿着切断预定线在硅基板12的厚度方向上并排的方式，形成有使龟裂在硅基板12的表面12a产生的改质区域7a1、以及使龟裂在硅基板12的背面12b产生的改质区域7b2、7b3。另外，在切断面12c中的改质区域7a1与改质区域7b2之间的非改质区域2形成有凸部18。另外，表面12a为(100)面，切断面12c为(110)面，此时，形成凸部18的面成为(111)面。
在形成各改质区域7a1、7b2、7b3时，将硅基板12的背面12b当作激光入射面，使波长1342nm的激光L以脉冲宽度90ns、频率90kHz进行脉冲振荡，且相对于硅基板12使激光L的聚光点P沿着切断预定线以加工速度340mm/s相对地移动。由此，由1个脉冲激光L的照射而形成的改质点之间的距离(加工间距)成为3.78μm。其他条件如表3所示。
[表3]
Figure BPA00001417840300171
另外，图20是表示以3列改质区域为起点而切断厚度为200μm的硅基板时的硅基板的切断面照片的图。如图20所示，在硅基板12的切断面12c上，以沿着切断预定线在硅基板12的厚度方向上并排的方式，形成有使龟裂在硅基板12的表面12a上产生的改质区域7a1、以及使龟裂在硅基板12的背面12b上产生的改质区域7b2、7b3。另外，在切断面12c中的改质区域7a1与改质区域7b2之间的非改质区域2形成有凸部18。另外，表面12a为(100)面，切断面12c为(110)面，此时，形成凸部18的面成为(111)面。
在形成各改质区域7a1、7b2、7b3时，将硅基板12的背面12b当作激光入射面，使波长1342nm的激光L以脉冲宽度90ns、频率90kHz进行脉冲振荡，且相对于硅基板12使激光L的聚光点P沿着切断预定线以加工速度340mm/s相对地移动。由此，由1个脉冲激光L的照射而形成的改质点之间的距离(加工间距)成为3.78μm。其他条件如表4所示。
[表4]
Figure BPA00001417840300181
根据这些实施例，切断了非改质区域2中的龟裂17a与龟裂17b的连接，能够沿着切断预定线切断性良好地切断硅基板12。
如上述实施例中所述，在为了减少形成于硅基板12的厚度方向上的改质区域7的列数而使用波长为1064nm以上的激光L时，为了沿着切断预定线切断性良好地切断硅基板12，重要的是要切断非改质区域2中的龟裂17a与龟裂17b的连接。将用以形成这样的非改质区域2的条件表示于表5中。另外，表5中，非改质区域的宽度是，硅基板12的厚度方向上的非改质区域2的宽度(即，在使龟裂在硅基板12的表面12a上产生的改质区域7a中、位于最靠近背面12b侧的改质区域7a(但是，在改质区域7a为1列的情况下是该改质区域7a)上的背面12b侧的端部与，在使龟裂在硅基板12的背面12b上产生的改质区域7b中、位于最靠近表面12a侧的改质区域7b(但是，在改质区域7b为1列的情况下是该改质区域7b)上的表面12a侧的端部之间的距离)的平均值。
[表5]
Figure BPA00001417840300182
如表5所示，优选，以硅基板12的厚度方向上的非改质区域2的宽度成为硅基板12的厚度的10％～30％的方式，形成改质区域7a、7b。如果以这样的方式形成改质区域7a、7b，则在沿着切断预定线切断硅基板12时，能够防止在硅基板12的背面12b上的龟裂的蛇行或破裂残留，从而能够沿着切断预定线精度良好且可靠地切断硅基板12。
本发明并不限定于上述第1实施方式。例如，虽然在上述第1实施方式中将加工对象物1的背面12b当作激光入射面，但是也可以将加工对象物1的表面12a当作激光入射面。
[第2实施方式]
图21是采用第2实施方式的加工对象物的切断方法的加工对象物的俯视图。如图21所示，板状加工对象物1具备硅基板11以及形成于硅基板11的表面11a上的功能元件层16。
功能元件层16包含在与硅基板11的定向平面6平行的方向上及垂直的方向上以矩阵状形成的多个功能元件15。功能元件15例如为通过结晶成长而形成的半导体动作层、光电二极管等的受光元件、激光二极管等的发光元件或是作为电路形成的电路元件等。
在加工对象物1上设定有以经过相邻的功能元件15、15之间的方式形成为格子形状的切断预定线5。加工对象物1沿着切断预定线5而被切断，而切断的各个晶片成为具有1个功能元件15的半导体装置。
图22是用于实施第2实施方式的加工对象物的切断方法的激光加工装置的构成图。如图22所示，激光加工装置300具备激光光源202、反射型空间光调制器203、4f光学系统241以及聚光光学系统204。反射型空间光调制器203、4f光学系统241以及聚光光学系统204被收容于框体234内，而激光光源202被收容于包含框体234的框体231内。
从激光光源202射出激光L，该激光例如为波长1080nm以上的脉冲激光，作为该激光例如可使用光纤激光。在此的激光光源202为了朝水平方向射出激光L而以螺丝等固定于框体234的顶板236上。
反射型空间光调制器203是用以调制从激光光源202射出的激光L的器件，例如可使用反射型液晶(LCOS：Liquid Crystal on Silicon)的空间光调制器(SLM：Spatial Light Modulator)。在此的反射型空间光调制器203将从水平方向入射的激光L朝相对于水平方向为斜上方的方向反射并调制。
图23是图22的反射型空间光调制器的局部剖视图。如图23所示，反射型空间光调制器203具备硅基板213、驱动电路层914、多个像素电极214、介质多层膜镜片等的反射膜215、取向膜999a、液晶层216、取向膜999b、透明导电膜217及玻璃基板等的透明基板218，这些按照该顺序层叠。
透明基板218具有沿着XY平面的表面218a，该表面218a构成反射型空间光调制器203的表面。透明基板218主要包含例如玻璃等的透光性材料，并且将从反射型空间光调制器203的表面218a入射的规定波长的激光L向反射型空间光调制器203的内部透过。透明导电膜217形成在透明基板218的背面218b上，且主要包含透过激光L的导电性材料(例如ITO)而构成。
多个像素电极214按照多个像素的排列而排列成二维形状，且沿着透明导电膜217而排列在硅基板213上。各像素电极214由例如铝等的金属材料所构成，且它们的表面214a被加工成既平坦又光滑。多个像素电极214通过设置在驱动电路层914上的主动矩阵电路而驱动。
主动矩阵电路设置于多个像素电极214与硅基板213之间，且相应于欲从反射型空间光调制器203输出的光学影像(以下本文中简称为光像)来控制对各像素电极214的施加电压。这样的主动矩阵电路具有第1驱动电路以及第2驱动电路，其中，第1驱动电路控制例如在未图示的X轴方向上排列的各像素列的施加电压，第2驱动电路控制在Y轴方向上排列的各像素列的施加电压，并且，该主动矩阵电路被构成为，通过控制部250向由双方的驱动电路所指定的像素的像素电极214施加规定电压。
另外，取向膜999a、999b配置于液晶层216的两端面上，并且使液晶分子群排列于固定方向上。取向膜999a、999b由例如称作聚酰亚胺的高分子材料所构成，且采用对与液晶层216的接触面实施了摩擦处理等的膜。
液晶层216配置于多个像素电极214与透明导电膜217之间，且相应于通过各像素电极214和透明导电膜217而形成的电场来调制激光L。即，当通过主动矩阵电路对某一像素电极214施加电压时，在透明导电膜217与该像素电极214之间形成电场。
该电场对反射膜215及液晶层216的各个以相应于各自厚度的比例来施加。然后，相应于施加至液晶层216的电场的大小，液晶分子216a的排列方向会发生变化。当激光L透过透明基板218及透明导电膜217而入射至液晶层216时，该激光L在通过液晶层216的期间被液晶分子216a进行调制，并且在反射膜215进行反射后，再次经过液晶层216的调制之后取出。
由此，对于入射并透过调制图案(调制用图像)的激光L而言，其波阵面受到调整，在构成该激光L的各光线中的与行进方向垂直的规定方向的成分的相位发生偏移。
回到图22，4f光学系统241是用以调整经反射型空间光调制器203进行调制的激光L的波阵面形状的器件。该4f光学系统241具有第1透镜241a及第2透镜241b。
透镜241a、241b以反射型空间光调制器203与第1透镜241a之间的距离(光路长度)成为第1透镜241a的焦距f1、聚光光学系统204与透镜241b之间的距离(光路长度)成为透镜241b的焦距f2、第1透镜241a与第2透镜241b之间距离(光路长度)成为f1+f2、且第1透镜241a与第2透镜241b成为两侧远心光学系统(telecentric opticalsystem)的方式，配置于反射型空间光调制器203与聚光光学系统204之间。跟据该4f光学系统241能够抑制经反射型空间光调制器203进行调制的激光L的波阵面形状由于空间传播而发生变化从而使像差增大的现象。
聚光光学系统204是将通过4f光学系统241进行调制的激光L聚光于加工对象物1的内部的器件。该聚光光学系统204包含多个透镜而构成，且经由包含压电元件等而构成的驱动单元232而设置于框体234的底板233上。
另外，激光加工装置300在框体231内具备：用以观察加工对象物1的表面3的表面观察单元211；以及用以微调聚光光学系统204与加工对象物1之间的距离的AF(AutoFocus：自动聚焦)单元212。
表面观察单元211具有：观察用光源211a，其射出可见光VL1；以及检测器211b，其接受并检测在加工对象物1的表面3反射的可见光VL1的反射光VL2。在表面观察单元211中，从观察用光源211a射出的可见光VL1在镜片208及分光镜209、210、238上发生反射和透过，并且在聚光光学系统204中以朝向加工对象物的方式聚光。然后，在加工对象物1的表面3反射的反射光VL2经聚光光学系统204聚光，并在分光镜238、210上进行透过和反射之后，透过分光镜209，被检测器211b接受。
AF单元212射出AF用激光LB1，并且通过接受并检测在加工对象物1的表面3反射的AF用激光LB1的反射光LB2，取得沿着切断预定线5的表面3的位移数据(加工对象物1的厚度方向上的表面3的位置(高度)数据)。然后，AF单元212在形成改质区域7时，根据所取得的位移信息使驱动单元232驱动，且以沿着加工对象物1的表面3的起伏的方式使聚光光学系统204在其光轴方向上进行往复移动。
进一步，激光加工装置300具备由CPU、ROM、RAM等所构成的控制部250，用其控制该激光加工装置300。该控制部250控制激光光源202，且调节从激光光源202射出的激光L的输出或脉冲宽度等。另外，控制部250在形成改质区域7时，以激光L的同时聚光位置位于离加工对象物1的表面3规定距离且沿着切断预定线5进行相对移动的方式，控制框体231或载物台111的位置、以及驱动单元232的驱动。
另外，控制部250在形成改质区域7时，在反射型空间光调制器203中的各像素电极214与透明导电膜217之间施加规定电压，使预定的调制图案显示于液晶层216。由此，可利用反射型空间光调制器203将激光L按照所希望的方式进行调制。
在此，针对使用激光加工装置300对加工对象物1进行加工的情况加以说明。作为一例，针对如下的情况加以说明，即，以使聚光点P聚光于板状加工对象物1的内部的方式进行激光L的照射，由此，沿着切断预定线5将成为切断起点的改质区域7形成于加工对象物1的内部。
首先，在加工对象物1的背面21贴附扩张胶带，且将该加工对象物1载置于载物台111上。接着，将加工对象物1的表面3当作激光照射面对加工对象物1进行脉冲照射，同时使加工对象物1与激光L沿着切断预定线5进行相对移动(扫描)，从而形成改质区域7。
即，在激光加工装置300中，从激光光源202射出的激光L在框体231内朝水平方向行进之后，通过镜片205a朝下方反射，且通过衰减器(attenuator)207来调整光强度。该激光L通过镜片205b朝水平方向反射，且通过光束均匀器(beam homogenizer)260使强度分布均匀化而入射至反射型空间光调制器203。
入射至反射型空间光调制器203的激光L在透过显示于液晶层216的调制图案且按照该调制图案经调制之后，在相对于水平方向朝斜上方的方向上射出。接着，激光L在通过镜片206a朝上方反射之后，通过λ/2波长板228将偏光方向变成沿着切断预定方向5的方向，且通过镜片206b朝水平方向反射，从而入射至4f光学系统241。
接着，以入射至聚光光学系统204的激光L成为平行光的方式调整波面形状。具体而言，激光L透过第1透镜241a而收敛，且通过镜片219朝下方反射，并经由共焦点O而发散。经发散的激光L透过第2透镜241b，且以成为平行光的方式再次收敛。
接着，激光L依次透过分光镜210、218而入射至聚光光学系统204，且通过聚光光学系统204聚光于载物台111上所载置的加工对象物1的内部。结果，在加工对象物1内的厚度方向的规定深度形成改质点。
然后，使激光L的聚光点P沿着切断预定线5相对移动，且通过多个改质点形成改质区域7。之后，通过扩展扩张胶带，以改质区域7作为切断起点而沿着切断预定线5切断加工对象物1，从而得到切断的多个晶片即半导体装置(例如存储器、IC、发光元件、受光元件等)。
其次，针对具备上述激光加工装置300的激光加工系统400加以说明。如图24所示，激光加工系统400具备个人电脑(以下称为“PC”)401、个人电脑402、控制器403及激光加工装置300。如上所述，激光加工装置300通过将利用反射型空间光调制器203进行调制的激光L照射在加工对象物1上，从而在加工对象物1中形成改质区域7。
在PC401的存储部(存储器或硬盘等)401a中作为数据库储存有对加工对象物1的改质区域7的形成条件。当使用者操作PC401而输入所期望的形成条件时，该形成条件经由LAN(Local Area Network：局域网)输入至控制器403。
控制器(图案指定手段)403在被输入对加工对象物1的改质区域7的形成条件时，按照该形成条件对改质区域7选定一种或多种的要素图案，且经由LAN指定该要素图案给PC402。在此，所谓要素图案是指，成为调制图案的要素的图案，该调制图案在激光加工装置300的反射型空间光调制器203中对激光L实施规定的调制时用到的图案，而多种要素图案在PC402的存储部(存储器或硬盘等)402a中作为数据库而被存储。
存储部(图案存储手段)402a储存用以校正在激光加工装置300产生的个体差(例如，在反射型空间光调制器203的液晶层216产生的畸变)的个体差校正图案(D-01)作为要素图案。另外，存储部402a储存用以校正在激光L的聚光点P产生的球面像差的球面像差校正图案(S-0001～S-1000)作为要素图案。在激光L的聚光点P产生的球面像差根据加工对象物1的材料或从加工对象物1的激光入射面至激光L的聚光点P的距离而变化，所以球面像差校正图案将该材料或该距离作为参数设定，且储存于存储部402a。
进一步，存储部402a中储存品质图案(J-01～J-10)作为要素图案。如图25所示，品质图案具有：在与切断预定线5大致垂直的方向上延伸的第1亮度区域R1；以及在切断预定线5的延伸方向上位于第1亮度区域R1的两侧第2亮度区域R2。
在加工对象物1的背面21侧的位置、加工对象物1的表面3侧的位置、以及背面21侧的位置与表面3侧的位置之间的中间位置中，以背面21侧的位置、中间位置、表面3侧的位置的顺序(或者是，以表面3侧的位置、中间位置、背面21侧的位置的顺序)形成改质区域7的情况下，当在中间位置形成改质区域7时采用品质图案。换句话说，在背面21侧的位置形成改质区域7之后且在表面3侧的位置形成改质区域7之前(或者是，在表面3侧的位置形成改质区域7之后且在背面21侧的位置形成改质区域7之前)，当在中间位置形成改质区域7时采用品质图案。
另外，所谓“在背面21侧的位置形成改质区域7”是指，在加工对象物1的厚度方向上，以改质区域7的中心位置从加工对象物1的中心位置偏倚至加工对象物1的背面21侧的方式，形成改质区域7；而所谓“在表面3侧的位置形成改质区域7”是指，在加工对象物1的厚度方向上，以改质区域7的中心位置从加工对象物1的中心位置偏倚至加工对象物1的表面3侧的方式，形成改质区域7。此外，所谓“在背面21侧的位置与表面3侧的位置之间的中间位置形成改质区域7”是指，在背面21侧的位置形成的改质区域7与在表面3侧的位置形成的改质区域7之间，形成改质区域(即，并不是指，在加工对象物1的厚度方向上，以改质区域7的中心位置与加工对象物1的中心位置一致的方式，形成改质区域7)。
回到图24，PC(图案制作手段)402根据控制器403的要素图案的指定，对改质区域7从存储部402a读出一种或多种的要素图案。换句话说，PC402按照对加工对象物1的改质区域7的形成条件，对改质区域7从存储部402a读出一种或多种的要素图案。
然后，PC402在取得一种要素图案的情况下，为了形成所对应的改质区域7而将该一种要素图案当作调制图案。另外，PC402在取得多种要素图案的情况下，为了形成所对应的改质区域7，将合成该多种要素图案所得到的合成图案当作调制图案。PC402在如此地制作调制图案之后，经由DVI(Digital Visual Interface：数字视频接口)将该调制图案对应于改质区域7而输出至激光加工区域300。
另外，在加工对象物1中形成多种改质区域7时(例如，对1条切断预定线5，以在加工对象物1的厚度方向上并排的方式形成多列改质区域7时)，PC402在全部种类的改质区域7针对每一改质区域7制作调制图案之后，将该调制图案对应于每一改质区域7而输出至激光加工装置300。
在此，针对上述的品质图案作更详细的说明。如图25所示，在切断预定线5的延伸方向上，第1亮度区域R1的宽度相对于调制图案之中用以调制激光L的有效区域R的宽度成为20％～50％的比例。但是，在切断预定线5的延伸方向上，第1亮度区域R1的宽度也可以比第2亮度区域R2的各自的宽度窄(例如，参照图24的J-01)，或者，第1亮度区域R1的宽度也可以比第2亮度区域R2的各自的宽度宽(例如，参照图24的J-10)。另外，品质图案的有效区域R是相当于激光L之中入射至聚光光学系统204的部分(入射至聚光光学系统204的入射光瞳(entrance pupil)的部分)的区域。
此外，至于第1亮度区域R1的平均亮度与第2亮度区域R2的平均亮度，若彼此不同，则哪个较亮均可。但是，从加大第1亮度区域R1与第2亮度区域R2的亮度差的观点来看，在以256灰阶表示构成品质图案的各像素的亮度时，优选，第1亮度区域R1的平均亮度与第2亮度区域R2的平均亮度偏移128灰阶。
其次，针对在上述的激光加工系统400中所实施的激光加工方法的一例，参照图26加以说明。首先，使用者操作PC401，并输入对加工对象物1的改质区域7的形成条件(步骤S11)。在此，加工对象物1的厚度被设定为300μm，而加工对象物1的材料被设定为硅。另外，对于1条切断预定线5，作为在加工对象物1的厚度方向上以并排方式形成的多列改质区域7，设定有3列改质区域SD1、SD2、SD3。然后，针对改质区域SD1的形成，从加工对象物1的激光入射面至激光L的聚光点P为止的距离(深度)被设定为260μm，而激光L的输出功率被设定为0.6W。另外，针对改质区域SD2的形成，该距离被设定为180μm，而该输出功率被设定为0.6W。进一步，针对改质区域SD3的形成，该距离被设定为70μm，而该输出功率被设定为0.6W。另外，针对改质区域SD2的形成，品质图案被设定为“有”。
在此，改质区域SD1相当于在形成改质区域的时刻使龟裂17b从该改质区域朝加工对象物1的背面21产生的改质区域7b；而改质区域SD3相当于在形成改质区域的时刻使龟裂17a从该改质区域朝加工对象物1的表面3产生的改质区域7a。因此，第2实施方式的本具体例与上述的第2实施方式不同点在于，在改质区域SD1与改质区域SD3之间存在的非改质区域2形成改质区域SD2。
接着，当对加工对象物1的改质区域7的形成条件输入至控制器403时，控制器403按照该形成条件针对每一改质区域SD1、SD2、SD3选定一种或多种的要素图案，且对应于每一改质区域SD1、SD2、SD3将该要素图案指定给PC402(步骤S12)。由此，使PC402既容易又可靠地取得适当的要素图案。
接着，当针对每一改质区域SD1、SD2、SD3指定要素图案时，PC402会对应于每一改质区域SD1、SD2、SD3从存储部402a选择该要素图案(步骤S13)。在此，对应于改质区域SD3选择个体差校正图案D-01及球面像差校正图案S-0025作为要素图案。另外，对应于改质区域SD2选择个体差校正图案D-01、球面像差校正图案S-0060及品质图案J-03作为要素图案。进一步，对应于改质区域SD1选择个体差校正图案D-01及球面像差校正图案S-0100作为要素图案。
接着，PC402为了形成改质区域SD1、SD2、SD3，而合成对应于每一改质区域SD1、SD2、SD3的多种要素图案，且将该合成图案当作调制图案(步骤S14)。在此，为了形成改质区域SD3，而将个体差校正图案D-01与球面像差校正图案S-0025进行合成，以制作调制图案SD-003。另外，为了形成改质区域SD2，而将个体差校正图案D-01与球面像差校正图案S-0060以及品质图案J-03进行合成，以制作调制图案SD-002。进一步，为了形成改质区域SD1，而将个体差校正图案D-01与球面像差校正图案S-0100进行合成，以制作调制图案SD-001。
接着，PC402将制作好的调制图案SD-001、SD-002、SD-003对应于每一改质区域SD1、SD2、SD3而输出至激光加工装置300(步骤S15)。然后，当对应于每一改质区域SD1、SD2、SD3而被输入调制图案SD-001、SD-002、SD-003时，激光加工装置300实施激光加工(步骤S16)。
更具体而言，在激光加工装置300中，在形成改质区域SD1时，经由控制部250使调制图案SD-001显示于反射型空间光调制器203的液晶层216，且通过调制图案SD-001来调制激光L。接着，在形成改质区域SD2时，经由控制部250使调制图案SD-002显示于反射型空间光调制器203的液晶层216，且通过调制图案SD-002来调制激光L。接着，在形成改质区域SD3时，经由控制部250使调制图案SD-003显示于反射型空间光调制器203的液晶层216，且通过调制图案SD-003来调制激光L。
如此，在形成改质区域SD1、SD2、SD3时，由于调制图案包含有个体差校正图案及球面像差校正图案，所以能够抑制因在激光加工装置300所产生的个体差或在激光L的聚光点P所产生的球面像差而引起的改质区域的形成状态的不均。另外，优选依次形成离加工对象物1的激光入射面较远位置的改质区域SD1、位于中间的改质区域SD2、离加工对象物1的激光入射面较近位置的改质区域SD3。
另外，在以改质区域SD1、改质区域SD2、改质区域SD3的顺序形成改质区域的情况中，当在中间位置形成改质区域SD2时，调制图案除了包含个体差校正图案及球面像差校正图案以外，还包含品质图案。如此，使用品质图案来调制激光L，且在中间位置形成改质区域SD2，从而能够防止在加工对象物1的厚度方向上形成改质区域SD1、SD2、SD3时龟裂在加工对象物1的厚度方向上连续地进行。然后，当在加工对象物1上使应力产生时，与在中间位置没有形成有改质区域SD2的情况相较，由于以改质区域为起点而发生的龟裂容易在加工对象物1的厚度方向上伸展，所以能够沿着切断预定线5精度良好地切断加工对象物1。另外，也可以依次形成离加工对象物1的激光入射面较近位置的改质区域SD3、位于中间的改质区域SD2、离加工对象物1的激光入射面较远位置的改质区域SD1。
其次，针对调制图案(个体差校正图案、球面像差校正图案及品质图案)加以说明。图27是表示以改质区域为起点切断加工对象物时的切断面的第1图。在此，将由硅所构成的厚度为400μm的加工对象物1的表面3当作激光入射面，并以离表面3较远的顺序，形成改质区域SD1～SD5。在形成背面21侧的位置的各改质区域SD1、SD2、以及形成表面3侧的位置的各改质区域SD4、SD5时，分别使用可在激光L的聚光点P校正球面像差的球面像差校正图案S，并且采用除了含有个体差校正图案D以外还包含该球面像差校正图案S的调制图案来调制激光L。进一步，在形成背面21侧之位置与表面3侧之位置之间的中间位置的改质区域SD3时，以除了个体差校正图案D及球面像差校正图案S以外还包含品质图案J的调制图案来调制激光L。
在此，改质区域SD1、SD2相当于在形成改质区域的时间点使龟裂17b从该改质区域朝加工对象物1的背面21产生的改质区域7b；而改质区域SD4、SD5相当于在形成改质区域的时间点使龟裂17a从该改质区域朝加工对象物1的表面3产生的改质区域7a。因此，第2实施方式的本具体例与上述的第2实施方式的不同点在于，在改质区域SD1、SD2与改质区域SD4、SD5之间存在的非改质区域2形成改质区域SD3。
结果，在形成改质区域SD1、SD2的时间点所产生的龟裂到达加工对象物1的背面21，并且，其并未与在形成改质区域SD3的时间点产生的龟裂连接。另外，在形成改质区域SD4、SD5的时间点所产生的龟裂到达加工对象物1的表面3，并且，其并未与在形成改质区域SD3的时间点产生的龟裂连接。由此，能够防止加工对象物1的切断精度的降低，并且还能够减少沿着切断预定线5在加工对象物1的厚度方向上形成的改质区域7的列数。
图28是用于形成改质区域的激光的聚光点的示意图。当以包含个体差校正图案及球面像差校正图案的调制图案来调制激光L时，如图28(a)所示，激光L的聚光点CS1变成圆形形状的区域。另一方面，在用包含除了个体差校正图案及球面像差校正图案以外还包含品质图案的调制图案来调制激光L时，如图28(b)所示，激光L的聚光点CS2变成多个点状的区域沿着切断预定线5的延伸方向(即激光L的相对移动方向)A并排的形状。另外，相邻的点状的区域有一部分重叠的情况以及以具有间隙的方式隔开的情况。
这被认为是因为通过品质图案在反射型空间光调制器203中激光L发生衍射的缘故，该品质图案具有：在与切断预定线5大致垂直的方向上延伸的第1亮度区域R1；以及在切断预定线5的延伸方向上位于第1亮度区域R1的两侧的第2亮度区域R2。若照射具有这种聚光点CS2的激光L，则能够将在加工对象物1的厚度方向上形成多列改质区域7时能够防止龟裂在加工对象物1的厚度方向上连续地进行的改质区域7形成在加工对象物1上。
如上所述，在利用激光加工系统400实施的加工对象物的切断方法中，在调制激光L时使用品质图案，其中，激光L将用来在加工对象物1的背面21侧的位置与表面3侧的位置之间的中间位置形成改质区域7，品质图案具有：在与切断预定线5大致垂直的方向上延伸的第1亮度区域R1；以及在切断预定线5的延伸方向上位于第1亮度区域R1的两侧的第2亮度区域R2。即，在将表面3当作激光入射面，并在背面21侧的位置形成改质区域7之后且在表面3侧的位置形成改质区域7之前(或是，在将背面21当作激光入射面，并在表面3侧的位置形成改质区域7之后且在背面21侧的位置形成改质区域7之前)，通过照射基于包含品质图案的调制图案经反射型空间光调制器203进行调制的激光L，在中间位置形成改质区域7。通过以这样的方式在中间位置形成改质区域7，即使为了减少改质区域7的列数而使用波长比1064nm还长的激光L，也能够防止在加工对象物1的厚度方向上形成多列改质区域7时龟裂在加工对象物1的厚度方向上连续地进行。而且，当在加工对象物1上使应力产生时，与在中间位置没有形成有改质区域7的情况相比，由于以改质区域7为起点而产生的龟裂容易在加工对象物1的厚度方向上伸展，所以能够沿着切断预定线5精度良好地切断加工对象物1。因而，根据该加工对象物的切断方法，能够防止加工对象物1的切断精度的降低，并且能够减少沿着切断预定线5在加工对象物1的厚度方向上形成的改质区域7的列数，从而能够实现作业时间的缩短化。
在此，对于品质图案而言，优选，在切断预定线5的延伸方向上，第1亮度区域R1的宽度相对于调制图案中用于调制激光L的有效区域R的宽度成为20％～50％的比例。在此情况下，能够在中间位置形成，在加工对象物1的厚度方向上形成多列的改质区域7时能够可靠地防止龟裂在加工对象物1的厚度方向上连续地进行的改质区域7。另外，在切断预定线5的延伸方向上，第1亮度区域R1的宽度可以比第2亮度区域R2的各个宽度还窄，或是也可以比第2亮度区域R2的各个宽度还宽。
另外，优选，当在中间位置形成改质区域7时，基于包含品质图案、个体差校正图案及球面像差校正图案的调制图案，用反射型空间光调制器203调制激光L；而当在背面21侧的位置及表面3侧的位置形成改质区域7时，基于包含个体差校正图案及球面像差校正图案的调制图案，用反射型空间光调制器203来调制激光L。在此情况下，由于形成在中间位置、背面21侧的位置及表面3侧的位置的改质区域7容易使龟裂产生，所以能够更加可靠地减少沿着切断预定线5在加工对象物1的厚度方向上形成的改质区域7的列数。
另外，激光L的波长优选1080nm以上。在此情况下，由于激光L对加工对象物1的透过率变高，并且形成在中间位置、背面21侧的位置及表面3侧的位置的改质区域7容易使龟裂产生，所以能够更加可靠地减少沿着切断预定线5在加工对象物1的厚度方向上形成的改质区域7的列数。
进一步，通过以上述的改质区域7为起点而沿着切断预定线5切断加工对象物1，从而能够沿着切断预定线5精度良好地切断加工对象物1。然后，通过切断加工对象物1来制造半导体装置，从而能够得到可靠度高的半导体装置。
以上，针对本发明的第2实施方式进行了说明，但是本发明并不限定于以上的第2实施方式。
例如，如图29所示，在加工对象物1中，在背面21侧的位置形成的改质区域7(相当于第1实施方式的改质区域7b)的列数、在表面3侧的位置形成的改质区域7(相当于第1实施方式的改质区域7a)的列数、以及在中间位置形成的改质区域7(在第1实施方式的非改质区域2形成的改质区域)的列数，可根据加工对象物1的厚度或材料而改变。在背面21侧的位置形成的改质区域7的列数被设定为，能够从该改质区域7朝背面21产生龟裂；在表面3侧的位置形成的改质区域7的列数被设定为，能够从该改质区域7朝表面3产生龟裂。另外，在中间位置形成的改质区域7的列数被设定为，当在加工对象物1的厚度方向上形成多列改质区域7时能够防止龟裂在加工对象物1的厚度方向上连续地进行。
另外，作为成为调制图案的要素的要素图案，除了品质图案、个体差校正图案及球面像差校正图案以外，还可使用用于校正激光L的聚光点P的像散(astigmatism)的像散校正图案等。
另外，空间光调制器并不限定于LCOS-SLM，也可为MEMS(微机电系统)-SLM或DMD(可变形镜面装置)等。进一步，空间光调制器并不限定于反射型，也可为透过型。作为空间光调制器，可列举液晶单元型或LCD型等。另外，在反射型空间光调制器203中，也可利用硅基板的像素电极的反射来代替介质多层膜镜片。
(产业上利用的可能性)
本发明能够减少沿着切断预定线在硅基板的厚度方向上形成的改质区域的列数，并且能够沿着切断预定线精度良好地切断具备硅基板的板状加工对象物。
符号说明
1：加工对象物
5：切断预定线
7：改质区域
12：硅基板
12a：表面
12b：背面
12c：切断面
L：激光
P：聚光点

Claims (13)

1.一种加工对象物的切断方法，通过对具备硅基板的板状加工对象物照射激光，从而沿着所述加工对象物的切断预定线，在所述硅基板中形成改质区域，并且以所述改质区域为切断起点，沿着所述切断预定线切断所述加工对象物，其特征在于，包含：
通过形成第1改质区域作为所述改质区域，使第1龟裂沿着所述切断预定线从所述第1改质区域朝所述加工对象物的一个主面产生，并且，相对于所述第1改质区域在所述加工对象物的另一个主面侧，以与所述第1改质区域之间存在非改质区域的方式形成第2改质区域作为所述改质区域，从而以在所述非改质区域中不与所述第1龟裂连接的方式，使第2龟裂沿着所述切断预定线从所述第2改质区域朝所述另一个主面产生的工序；以及
在所述加工对象物上使应力产生，从而连接所述第1龟裂与所述第2龟裂，沿着所述切断预定线切断所述加工对象物的工序。
2.如权利要求1所述的加工对象物的切断方法，其特征在于，
以如下方式形成所述第1改质区域及所述第2改质区域：在沿着所述切断预定线切断的所述加工对象物的一对切断面中，在其中一个切断面的所述非改质区域形成在与所述硅基板的厚度方向交叉的方向上延伸的凸部，并且在另一个切断面的所述非改质区域形成对应于所述凸部的凹部。
3.如权利要求2所述的加工对象物的切断方法，其特征在于，
以如下方式形成所述第1改质区域及所述第2改质区域：将所述硅基板的主面当作(100)面，所述切断面成为(110)面，形成所述凸部及所述凹部的面成为(111)面。
4.如权利要求2所述的加工对象物的切断方法，其特征在于，
以如下方式形成所述第1改质区域及所述第2改质区域：所述凸部的高度成为2μm～6μm，所述硅基板的厚度方向上的所述凸部的宽度成为6μm～17μm。
5.如权利要求1所述的加工对象物的切断方法，其特征在于，
沿着所述切断预定线在所述硅基板的厚度方向上形成多列所述第1改质区域。
6.如权利要求1所述的加工对象物的切断方法，其特征在于，
沿着所述切断预定线在所述硅基板的厚度方向上形成多列所述第2改质区域。
7.如权利要求1所述的加工对象物的切断方法，其特征在于，
所述改质区域包含熔融处理区域，该熔融处理区域为从单晶结构变化至非晶质结构的区域、从单晶结构变化至多晶结构的区域、或从单晶结构变化至包含非晶质结构及多晶结构的结构的区域，而所述非改质区域为单晶结构的区域。
8.如权利要求1所述的加工对象物的切断方法，其特征在于，
所述激光的波长为1080nm以上。
9.如权利要求1所述的加工对象物的切断方法，其特征在于，
以所述硅基板的厚度方向上的所述非改质区域的宽度成为所述硅基板的厚度的10％～30％的方式，形成所述第1改质区域及所述第2改质区域。
10.如权利要求1所述的加工对象物的切断方法，其特征在于，
在形成所述第1改质区域之后且形成所述第2改质区域之前，在所述第1改质区域与所述第2改质区域之间存在的所述非改质区域，形成第3改质区域作为所述改质区域，此时，
基于包含品质图案的调制图案，用空间光调制器调制所述激光，该品质图案具有：在与所述切断预定线交叉的方向上延伸的第1亮度区域；以及在所述切断预定线的延伸方向上与所述第1亮度区域的两侧邻接的第2亮度区域。
11.如权利要求10所述的加工对象物的切断方法，其特征在于，
在形成所述第3改质区域时，所述调制图案包含：所述品质图案；个体差校正图案，用以校正在激光加工装置产生的个体差；球面像差校正图案，用以校正相应于所述加工对象物的材料以及从所述加工对象物的激光入射面至所述激光的聚光点为止的距离而产生的球面像差，
在形成所述第1改质区域及所述第2改质区域时，基于包含所述个体差校正图案及所述球面像差校正图案的调制图案，用空间光调制器调制所述激光。
12.如权利要求10或11所述的加工对象物的切断方法，其特征在于，
形成所述第3改质区域时的所述激光的聚光点成为多个点状的区域沿着所述切断预定线的延伸方向并排设置的形状。
13.如权利要求1～12中任一项所述的加工对象物的切断方法，其特征在于，
通过切断所述加工对象物来制造半导体装置。
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