JP2003334812A

JP2003334812A - レーザ加工方法

Info

Publication number: JP2003334812A
Application number: JP2003067281A
Authority: JP
Inventors: Fumitsugu Fukuyo; 文嗣福世; Kenji Fukumitsu; 憲志福満; Naoki Uchiyama; 直己内山
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2002-03-12
Filing date: 2003-03-12
Publication date: 2003-11-25
Anticipated expiration: 2023-03-12
Also published as: JP3670267B2

Abstract

(57)【要約】【課題】加工対象物が種々の積層構造を有する場合に
おいても加工対象物を高精度に切断することのできるレ
ーザ加工方法を提供する。【解決手段】基板１５を含む平板状のウェハ１ａの裏
面２１に伸張性のエキスパンドテープ２３を装着し、ウ
ェハ１ａの表面３をレーザ光入射面として基板１５の内
部に集光点Ｐを合わせてレーザ光Ｌを照射することによ
り多光子吸収による溶融処理領域１３を形成し、この溶
融処理領域１３によって、ウェハ１ａの切断予定ライン
５に沿ってレーザ光入射面から所定距離内側に切断起点
領域８を形成し、エキスパンドテープ２３を伸張させる
ことにより、切断起点領域８を起点としてウェハ１ａを
複数の部分に、互いに間隔があくように切断する工程を
備えることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【従来の技術】近年、半導体デバイス用としてＡｌ₂Ｏ₃
基板上にＧａＮ等の半導体動作層を結晶成長させたもの
や、液晶表示装置用としてガラス基板上に他のガラス基
板を貼り合わせたもの等、種々の積層構造を有する加工
対象物を高精度に切断する技術が求められている。

【０００２】従来、これらの積層構造を有する加工対象
物の切断には、ブレードダイシング法やダイヤモンドス
クライブ法が使用されるのが一般的である。

【０００３】ブレードダイシング法とは、ダイヤモンド
ブレード等により加工対象物を切削して切断する方法で
ある。一方、ダイヤモンドスクライブ法とは、ダイヤモ
ンドポイントツールにより加工対象物の表面にスクライ
ブラインを設け、このスクライブラインに沿うよう加工
対象物の裏面にナイフエッジを押し当てて、加工対象物
を割って切断する方法である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ブレー
ドダイシング法にあっては、例えば、加工対象物が上述
した液晶表示装置用のものである場合、ガラス基板と他
のガラス基板との間に間隙が設けられているため、この
間隙に削り屑や潤滑洗浄水が入り込んでしまうおそれが
ある。

【０００５】また、ダイヤモンドスクライブ法にあって
は、加工対象物がＡｌ₂Ｏ₃基板等の硬度の高い基板を有
している場合や、或いは、加工対象物がガラス基板同士
を貼り合わせたものである場合等に、加工対象物の表面
だけでなく裏面にもスクライブラインを設けなければな
らず、この表面と裏面とに設けられたスクライブライン
の位置ずれによって切断不良が生じるおそれがある。

【０００６】そこで、本発明は、このような事情に鑑み
てなされたものであり、上述したような問題を解決し、
加工対象物が種々の積層構造を有する場合においても加
工対象物を高精度に切断することのできるレーザ加工方
法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るレーザ加工方法は、基板を含む平板状
の加工対象物の一方の面に伸張性のフィルムを装着し、
加工対象物の他方の面をレーザ光入射面として基板の内
部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより多
光子吸収による改質領域を形成し、この改質領域によっ
て、加工対象物の切断予定ラインに沿ってレーザ光入射
面から所定距離内側に切断起点領域を形成し、フィルム
を伸張させることにより、切断起点領域を起点として加
工対象物を複数の部分に、互いに間隔があくように切断
する工程を備えることを特徴とする。

【０００８】また、本発明に係るレーザ加工方法は、半
導体基板を含む平板状の加工対象物の一方の面に伸張性
のフィルムを装着し、加工対象物の他方の面をレーザ光
入射面として基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を
照射することにより溶融処理領域を形成し、この溶融処
理領域によって、加工対象物の切断予定ラインに沿って
レーザ光入射面から所定距離内側に切断起点領域を形成
し、フィルムを伸張させることにより、切断起点領域を
起点として加工対象物を複数の部分に、互いに間隔があ
くように切断する工程を備えることを特徴とする。

【０００９】また、本発明に係るレーザ加工方法は、基
板を含む平板状の加工対象物の基板の内部に集光点を合
わせてレーザ光を照射することにより多光子吸収による
改質領域を形成し、この改質領域によって、加工対象物
の切断予定ラインに沿ってレーザ光入射面から所定距離
内側に切断起点領域を形成する工程と、内部に改質領域
を形成した加工対象物に伸張性のフィルムを装着する工
程と、フィルムを伸張させることにより、切断起点領域
を起点として加工対象物を複数の部分に、互いに間隔が
あくように切断する工程とを備えることを特徴とする。

【００１０】また、本発明に係るレーザ加工方法は、半
導体基板を含む平板状の加工対象物の基板の内部に集光
点を合わせてレーザ光を照射することにより溶融処理領
域を形成し、この溶融処理領域によって、加工対象物の
切断予定ラインに沿ってレーザ光入射面から所定距離内
側に切断起点領域を形成する工程と、内部に溶融処理領
域を形成した加工対象物に伸張性のフィルムを装着する
工程と、フィルムを伸張させることにより、切断起点領
域を起点として加工対象物を複数の部分に、互いに間隔
があくように切断する工程とを備えることを特徴とす
る。

【００１１】これらのレーザ加工方法によれば、加工対
象物が有する基板の内部に、多光子吸収という現象によ
り形成される改質領域（溶融処理領域）でもって、加工
対象物を切断すべき所望の切断予定ラインに沿った切断
起点領域を形成することができる。そして、加工対象物
に装着されたフィルムを伸張させることにより、基板の
内部に形成された切断起点領域に引張応力を好適に印加
することができる。これにより、切断起点領域を起点と
して、基板を比較的小さな力で精度良く割って切断する
ことができるので、加工対象物が基板上に種々の積層構
造を有する場合においても、この積層構造を基板ととも
に精度良く割って切断することができる。従って、この
レーザ加工方法によれば、加工対象物を高精度に切断す
ることができる。

【００１２】ここで、基板の内部とは、積層部が設けら
れている基板の面上をも含む意味である。さらに、集光
点とは、レーザ光が集光した箇所のことである。そし
て、切断起点領域は、改質領域が連続的に形成されるこ
とで形成される場合もあるし、改質領域が断続的に形成
されることで形成される場合もある。

【００１３】上述した本発明に係るレーザ加工方法にお
いては、基板の厚さ方向において、少なくとも１つの切
断起点領域の中心が基板の中心よりも一方の面側に位置
するように切断起点領域を形成し、伸張性のフィルムを
一方の面側に装着することが好ましい。これによって、
少なくとも１つの切断起点領域が加工対象物の裏面側に
偏るため、一方の面に装着されたフィルムを伸張させる
ことによる引張応力をこの切断起点領域に対してより好
適に印加することができる。従って、より小さな力でよ
り精度良く基板を切断することができる。また、このと
き、１つの切断起点領域が基板の中心を含むように切断
起点領域を形成することが好ましい。これによって、加
工対象物の他方の面側をより精度よく切断することがで
きる。

【００１４】また、上述した本発明に係るレーザ加工方
法においては、切断起点領域を形成する際に、切断起点
領域から一方の面に達する亀裂を発生させることが好ま
しい。このレーザ加工方法によれば、一方の面に装着さ
れたフィルムを伸張させることによる引張応力によって
亀裂が加工対象物の他方の面に向かって拡がるので、よ
り小さな力でより精度良く基板を切断することができ
る。

【００１５】また、上述した本発明に係るレーザ加工方
法においては、加工対象物が、他方の面側からみて切断
予定ラインと重なる積層部を他方の面側の基板上に有し
てもよい。このレーザ加工方法では、基板内に形成され
た切断起点領域を起点として、基板を比較的小さな力で
精度良く割って切断することができるので、加工対象物
が基板上に切断予定ラインと重なる積層部を有する場合
においても、この積層部を基板とともに精度良く割って
切断することができる。

【００１６】ここで、基板上の積層部とは、基板の表面
に堆積されたもの、基板の表面に貼り合わされたもの、
或いは基板の表面に取り付けられたもの等をいい、基板
に対し異種材料であるか同種材料であるかは問わない。
そして、積層部には、基板に密着して設けられるもの
や、基板と間隙を取って設けられるもの等がある。例と
しては、基板上に結晶成長により形成された半導体動作
層や、ガラス基板上に貼り合わされた他のガラス基板等
があり、積層部は異種材料を複数層形成したものも含
む。

【００１７】また、上述した本発明に係るレーザ加工方
法においては、積層部の切断予定ラインと重なる部分が
絶縁性材料からなることが好ましい。これによって、加
工対象物を切断する際に導電性の切片等が生じないの
で、該導電性の切片が切断後の複数の部分のいずれかに
付着することによる電気的接続不良を防止することがで
きる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明の好適な
実施形態について詳細に説明する。本実施形態に係るレ
ーザ加工方法では、加工対象物の内部に多光子吸収によ
る改質領域を形成する。そこで、このレーザ加工方法、
特に多光子吸収について最初に説明する。

【００１９】材料の吸収のバンドギャップＥ_Gよりも光
子のエネルギーｈνが小さいと光学的に透明となる。よ
って、材料に吸収が生じる条件はｈν＞Ｅ_Gである。し
かし、光学的に透明でも、レーザ光の強度を非常に大き
くするとｎｈν＞Ｅ_Gの条件（ｎ＝２，３，４，・・
・）で材料に吸収が生じる。この現象を多光子吸収とい
う。パルス波の場合、レーザ光の強度はレーザ光の集光
点のピークパワー密度（Ｗ／ｃｍ²）で決まり、例えば
ピークパワー密度が１×１０⁸（Ｗ／ｃｍ²）以上の条件
で多光子吸収が生じる。ピークパワー密度は、（集光点
におけるレーザ光の１パルス当たりのエネルギー）÷
（レーザ光のビームスポット断面積×パルス幅）により
求められる。また、連続波の場合、レーザ光の強度はレ
ーザ光の集光点の電界強度（Ｗ／ｃｍ²）で決まる。

【００２０】このような多光子吸収を利用する本実施形
態に係るレーザ加工の原理について、図１〜図６を参照
して説明する。図１はレーザ加工中の加工対象物１の平
面図であり、図２は図１に示す加工対象物１のII−II線
に沿った断面図であり、図３はレーザ加工後の加工対象
物１の平面図であり、図４は図３に示す加工対象物１の
IV−IV線に沿った断面図であり、図５は図３に示す加工
対象物１のV−V線に沿った断面図であり、図６は切断さ
れた加工対象物１の平面図である。

【００２１】図１及び図２に示すように、加工対象物１
の表面３には、加工対象物１を切断すべき所望の切断予
定ライン５がある。切断予定ライン５は直線状に延びた
仮想線である（加工対象物１に実際に線を引いて切断予
定ライン５としてもよい）。本実施形態に係るレーザ加
工は、多光子吸収が生じる条件で加工対象物１の内部に
集光点Ｐを合わせてレーザ光Ｌを加工対象物１に照射し
て改質領域７を形成する。なお、集光点とはレーザ光Ｌ
が集光した箇所のことである。また、加工対象物１の表
面３は、該表面３においてレーザ光Ｌが散乱することを
防ぐため、平坦かつ滑面であることが好ましい。

【００２２】レーザ光Ｌを切断予定ライン５に沿って
（すなわち矢印Ａ方向に沿って）相対的に移動させるこ
とにより、集光点Ｐを切断予定ライン５に沿って移動さ
せる。これにより、図３〜図５に示すように改質領域７
が切断予定ライン５に沿って加工対象物１の内部にのみ
形成され、この改質領域７でもって切断起点領域８が形
成される。本実施形態に係るレーザ加工方法は、加工対
象物１がレーザ光Ｌを吸収することにより加工対象物１
を発熱させて改質領域７を形成するのではない。加工対
象物１にレーザ光Ｌを透過させ加工対象物１の内部に多
光子吸収を発生させて改質領域７を形成している。よっ
て、加工対象物１の表面３ではレーザ光Ｌがほとんど吸
収されないので、加工対象物１の表面３が溶融すること
はない。

【００２３】加工対象物１の切断において、切断する箇
所に起点があると加工対象物１はその起点から割れるの
で、図６に示すように比較的小さな力で加工対象物１を
切断することができる。よって、加工対象物１の表面３
に不必要な割れを発生させることなく加工対象物１の切
断が可能となる。

【００２４】なお、切断起点領域を起点とした基板の切
断は、切断起点領域形成後、基板に人為的な力が印加さ
れることにより完了される。すなわち、基板の切断起点
領域と交差する方向に引張応力を加えることにより、切
断起点領域を起点として基板が割れ、基板が切断され
る。

【００２５】さて、本実施形態において多光子吸収によ
り形成される改質領域としては、次の（１）〜（３）が
ある。

【００２６】（１）改質領域が１つ又は複数のクラック
を含むクラック領域の場合基板（例えばサファイア、ガラス、またはＬｉＴａＯ₃
からなる圧電材料）の内部に集光点を合わせて、集光点
における電界強度が１×１０⁸（Ｗ／ｃｍ²）以上で且つ
パルス幅が１μｓ以下の条件でレーザ光を照射する。こ
のパルス幅の大きさは、多光子吸収を生じさせつつ基板
の表面に余計なダメージを与えずに、基板の内部にのみ
クラック領域を形成できる条件である。これにより、基
板の内部には多光子吸収による光学的損傷という現象が
発生する。この光学的損傷により基板の内部に熱ひずみ
が誘起され、これにより基板の内部にクラック領域が形
成される。電界強度の上限値としては、例えば１×１０
¹²（Ｗ／ｃｍ²）である。パルス幅は例えば１ｎｓ〜２
００ｎｓが好ましい。

【００２７】本発明者は、電界強度とクラックの大きさ
との関係を実験により求めた。実験条件は次ぎの通りで
ある。（Ａ）基板：パイレックス（登録商標）ガラス（厚さ７
００μｍ）（Ｂ）レーザ光源：半導体レーザ励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザ波長：１０６４ｎｍレーザ光スポット断面積：３．１４×１０^-8ｃｍ² 発振形態：Ｑスイッチパルス繰り返し周波数：１００ｋＨｚパルス幅：３０ｎｓ出力：出力＜１ｍＪ／パルスレーザ光品質：ＴＥＭ₀₀ 偏光特性：直線偏光（Ｃ）集光用レンズレーザ光波長に対する透過率：６０パーセント（Ｄ）基板が載置される載置台の移動速度：１００ｍｍ
／秒

【００２８】なお、レーザ光品質がＴＥＭ₀₀とは、集光
性が高くレーザ光の波長程度まで集光可能を意味する。

【００２９】図７は上記実験の結果を示すグラフであ
る。横軸はピークパワー密度であり、レーザ光がパルス
レーザ光なので電界強度はピークパワー密度で表され
る。縦軸は１パルスのレーザ光により基板の内部に形成
されたクラック部分（クラックスポット）の大きさを示
している。クラックスポットが集まりクラック領域とな
る。クラックスポットの大きさは、クラックスポットの
形状のうち最大の長さとなる部分の大きさである。グラ
フ中の黒丸で示すデータは集光用レンズ（Ｃ）の倍率が
１００倍、開口数（ＮＡ）が０．８０の場合である。一
方、グラフ中の白丸で示すデータは集光用レンズ（Ｃ）
の倍率が５０倍、開口数（ＮＡ）が０．５５の場合であ
る。ピークパワー密度が１０¹¹（Ｗ／ｃｍ²）程度から
基板の内部にクラックスポットが発生し、ピークパワー
密度が大きくなるに従いクラックスポットも大きくなる
ことが分かる。

【００３０】次に、本実施形態に係るレーザ加工におい
て、クラック領域形成による基板の切断のメカニズムに
ついて図８〜図１１を用いて説明する。図８に示すよう
に、多光子吸収が生じる条件で加工対象物１の内部に集
光点Ｐを合わせてレーザ光Ｌを加工対象物１に照射して
切断予定ラインに沿って内部にクラック領域９を形成す
る。クラック領域９は１つ又は複数のクラックを含む領
域である。このクラック領域９でもって切断起点領域が
形成される。図９に示すように、人為的な力（例えば引
張応力）を加工対象物１に印加することにより、クラッ
ク領域９を起点として（すなわち、切断起点領域を起点
として）クラックがさらに成長し、図１０に示すように
クラックが加工対象物１の表面３と裏面２１に到達し、
図１１に示すように加工対象物１が割れることにより加
工対象物１が切断される。

【００３１】（２）改質領域が溶融処理領域の場合基板（例えばシリコンのような半導体材料）の内部に集
光点を合わせて、集光点における電界強度が１×１０⁸
（Ｗ／ｃｍ²）以上で且つパルス幅が１μｓ以下の条件
でレーザ光を照射する。これにより基板の内部は多光子
吸収によって局所的に加熱される。この加熱により基板
の内部に溶融処理領域が形成される。溶融処理領域とは
一旦溶融後再固化した領域や、まさに溶融状態の領域
や、溶融状態から再固化する状態の領域であり、相変化
した領域や結晶構造が変化した領域ということもでき
る。また、溶融処理領域とは単結晶構造、非晶質構造、
多結晶構造において、ある構造が別の構造に変化した領
域ということもできる。つまり、例えば、単結晶構造か
ら非晶質構造に変化した領域、単結晶構造から多結晶構
造に変化した領域、単結晶構造から非晶質構造及び多結
晶構造を含む構造に変化した領域を意味する。基板がシ
リコン単結晶構造の場合、溶融処理領域は例えば非晶質
シリコン構造である。電界強度の上限値としては、例え
ば１×１０¹²（Ｗ／ｃｍ²）である。パルス幅は例えば
１ｎｓ〜２００ｎｓが好ましい。

【００３２】本発明者は、シリコンウェハの内部で溶融
処理領域が形成されることを実験により確認した。実験
条件は次の通りである。（Ａ）基板：シリコンウェハ（厚さ３５０μｍ、外径４
インチ）（Ｂ）レーザ光源：半導体レーザ励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザ波長：１０６４ｎｍレーザ光スポット断面積：３．１４×１０^-8ｃｍ² 発振形態：Ｑスイッチパルス繰り返し周波数：１００ｋＨｚパルス幅：３０ｎｓ出力：２０μＪ／パルスレーザ光品質：ＴＥＭ₀₀ 偏光特性：直線偏光（Ｃ）集光用レンズ倍率：５０倍Ｎ．Ａ．：０．５５レーザ光波長に対する透過率：６０パーセント（Ｄ）基板が載置される載置台の移動速度：１００ｍｍ
／秒

【００３３】図１２は、上記条件でのレーザ加工により
切断されたシリコンウェハの一部における断面の写真を
表した図である。シリコンウェハ１１の内部に溶融処理
領域１３が形成されている。なお、上記条件により形成
された溶融処理領域１３の厚さ方向の大きさは１００μ
ｍ程度である。

【００３４】溶融処理領域１３が多光子吸収により形成
されたことを説明する。図１３は、レーザ光の波長とシ
リコン基板の内部の透過率との関係を示すグラフであ
る。ただし、シリコン基板の表面側と裏面側それぞれの
反射成分を除去し、内部のみの透過率を示している。シ
リコン基板の厚さｔが５０μｍ、１００μｍ、２００μ
ｍ、５００μｍ、１０００μｍの各々について上記関係
を示した。

【００３５】例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの波長である
１０６４ｎｍにおいて、シリコン基板の厚さが５００μ
ｍ以下の場合、シリコン基板の内部ではレーザ光が８０
％以上透過することが分かる。図１２に示すシリコンウ
ェハ１１の厚さは３５０μｍなので、多光子吸収による
溶融処理領域１３をシリコンウェハ１１の中心付近に形
成すると、シリコンウェハ１１の表面から１７５μｍの
部分に形成される。この場合の透過率は、厚さ２００μ
ｍのシリコンウェハを参考にすると、９０％以上なの
で、レーザ光がシリコンウェハ１１の内部で吸収される
のは僅かであり、ほとんどが透過する。このことは、シ
リコンウェハ１１の内部でレーザ光が吸収されて、溶融
処理領域１３がシリコンウェハ１１の内部に形成（つま
りレーザ光による通常の加熱で溶融処理領域が形成）さ
れたものではなく、溶融処理領域１３が多光子吸収によ
り形成されたことを意味する。

【００３６】なお、シリコンウェハは、引張応力などの
人為的な力が印加されることにより、溶融処理領域でも
って形成される切断起点領域を起点として断面方向に向
かって割れを発生させ、その割れがシリコンウェハの表
面と裏面とに到達することにより、結果的に切断され
る。また、溶融処理領域はシリコンウェハの内部のみに
形成され、切断後の切断面には、図１２のように内部に
のみ溶融処理領域が形成されている。基板の内部に溶融
処理領域でもって切断起点領域を形成すると、切断時、
切断起点領域ラインから外れた不必要な割れが生じにく
いので、切断制御が容易となる。

【００３７】（３）改質領域が屈折率変化領域の場合基板（例えばガラス）の内部に集光点を合わせて、集光
点における電界強度が１×１０⁸（Ｗ／ｃｍ²）以上で且
つパルス幅が１ｎｓ以下の条件でレーザ光を照射する。
パルス幅を極めて短くして、多光子吸収を基板の内部に
起こさせると、多光子吸収によるエネルギーが熱エネル
ギーに転化せずに、基板の内部にはイオン価数変化、結
晶化又は分極配向等の永続的な構造変化が誘起されて屈
折率変化領域が形成される。電界強度の上限値として
は、例えば１×１０¹²（Ｗ／ｃｍ²）である。パルス幅
は例えば１ｎｓ以下が好ましく、１ｐｓ以下がさらに好
ましい。

【００３８】以上、多光子吸収により形成される改質領
域として（１）〜（３）の場合を説明したが、基板の結
晶構造やその劈開性などを考慮して切断起点領域を次の
ように形成すれば、その切断起点領域を起点として、よ
り一層小さな力で、しかも精度良く基板を切断すること
が可能になる。

【００３９】すなわち、シリコンなどのダイヤモンド構
造の単結晶半導体からなる基板の場合は、（１１１）面
（第１劈開面）や（１１０）面（第２劈開面）に沿った
方向に切断起点領域を形成するのが好ましい。また、Ｇ
ａＡｓなどの閃亜鉛鉱型構造のIII−V族化合物半導体か
らなる基板の場合は、（１１０）面に沿った方向に切断
起点領域を形成するのが好ましい。さらに、サファイア
（Ａｌ₂Ｏ₃）などの六方晶系の結晶構造を有する基板の
場合は、（０００１）面（Ｃ面）を主面として（１１２
０）面（Ａ面）或いは（１１００）面（Ｍ面）に沿った
方向に切断起点領域を形成するのが好ましい。

【００４０】なお、基板として例えば円盤状のウェハを
切断する場合、上述した切断起点領域を形成すべき方向
（例えば、単結晶シリコン基板における（１１１）面に
沿った方向）、或いは切断起点領域を形成すべき方向に
直交する方向に沿ってウェハにオリエンテーションフラ
ットを形成すれば、そのオリエンテーションフラットを
基準とすることで、切断起点領域を形成すべき方向に沿
った切断起点領域を容易且つ正確にウェハに形成するこ
とが可能になる。

【００４１】次に、上述したレーザ加工方法に使用され
るレーザ加工装置について、図１４を参照して説明す
る。図１４はレーザ加工装置１００の概略構成図であ
る。

【００４２】レーザ加工装置１００は、レーザ光Ｌを発
生するレーザ光源１０１と、レーザ光Ｌの出力やパルス
幅等を調節するためにレーザ光源１０１を制御するレー
ザ光源制御部１０２と、レーザ光Ｌの反射機能を有しか
つレーザ光Ｌの光軸の向きを９０°変えるように配置さ
れたダイクロイックミラー１０３と、ダイクロイックミ
ラー１０３で反射されたレーザ光Ｌを集光する集光用レ
ンズ１０５と、集光用レンズ１０５で集光されたレーザ
光Ｌが照射される加工対象物１が載置される載置台１０
７と、載置台１０７をＸ軸方向に移動させるためのＸ軸
ステージ１０９と、載置台１０７をＸ軸方向に直交する
Ｙ軸方向に移動させるためのＹ軸ステージ１１１と、載
置台１０７をＸ軸及びＹ軸方向に直交するＺ軸方向に移
動させるためのＺ軸ステージ１１３と、これら３つのス
テージ１０９，１１１，１１３の移動を制御するステー
ジ制御部１１５とを備える。

【００４３】この集光点ＰのＸ（Ｙ）軸方向の移動は、
加工対象物１をＸ（Ｙ）軸ステージ１０９（１１１）に
よりＸ（Ｙ）軸方向に移動させることにより行う。Ｚ軸
方向は、加工対象物１の表面３と直交する方向なので、
加工対象物１に入射するレーザ光Ｌの焦点深度の方向と
なる。よって、Ｚ軸ステージ１１３をＺ軸方向に移動さ
せることにより、加工対象物１の内部にレーザ光Ｌの集
光点Ｐを合わせることができる。これにより、例えば、
加工対象物１上に積層構造が設けられているような場合
に、加工対象物１内部の所望の位置に集光点Ｐを合わせ
ることができる。

【００４４】レーザ光源１０１はパルスレーザ光を発生
するＮｄ：ＹＡＧレーザである。レーザ光源１０１に用
いることができるレーザとして、この他、Ｎｄ：ＹＶＯ
₄レーザ、Ｎｄ：ＹＬＦレーザやチタンサファイアレー
ザがある。本実施形態では、加工対象物１の加工にパル
スレーザ光を用いているが、多光子吸収を起こさせるこ
とができるなら連続波レーザ光でもよい。

【００４５】レーザ加工装置１００はさらに、載置台１
０７に載置された加工対象物１を可視光線により照明す
るために可視光線を発生する観察用光源１１７と、ダイ
クロイックミラー１０３及び集光用レンズ１０５と同じ
光軸上に配置された可視光用のビームスプリッタ１１９
とを備える。ビームスプリッタ１１９と集光用レンズ１
０５との間にダイクロイックミラー１０３が配置されて
いる。ビームスプリッタ１１９は、可視光線の約半分を
反射し残りの半分を透過する機能を有しかつ可視光線の
光軸の向きを９０°変えるように配置されている。観察
用光源１１７から発生した可視光線はビームスプリッタ
１１９で約半分が反射され、この反射された可視光線が
ダイクロイックミラー１０３及び集光用レンズ１０５を
透過し、加工対象物１の切断予定ライン５等を含む表面
３を照明する。

【００４６】レーザ加工装置１００はさらに、ビームス
プリッタ１１９、ダイクロイックミラー１０３及び集光
用レンズ１０５と同じ光軸上に配置された撮像素子１２
１及び結像レンズ１２３を備える。撮像素子１２１とし
ては例えばＣＣＤカメラがある。切断予定ライン５等を
含む表面３を照明した可視光線の反射光は、集光用レン
ズ１０５、ダイクロイックミラー１０３、ビームスプリ
ッタ１１９を透過し、結像レンズ１２３で結像されて撮
像素子１２１で撮像され、撮像データとなる。

【００４７】レーザ加工装置１００はさらに、撮像素子
１２１から出力された撮像データが入力される撮像デー
タ処理部１２５と、レーザ加工装置１００全体を制御す
る全体制御部１２７と、モニタ１２９とを備える。撮像
データ処理部１２５は、撮像データを基にして観察用光
源１１７で発生した可視光の焦点を加工対象物１の表面
３上に合わせるための焦点データを演算する。この焦点
データを基にしてステージ制御部１１５がＺ軸ステージ
１１３を移動制御することにより、可視光の焦点が加工
対象物１の表面３に合うようにする。よって、撮像デー
タ処理部１２５はオートフォーカスユニットとして機能
する。また、撮像データ処理部１２５は、撮像データを
基にして表面３の拡大画像等の画像データを演算する。
この画像データは全体制御部１２７に送られ、全体制御
部で各種処理がなされ、モニタ１２９に送られる。これ
により、モニタ１２９に拡大画像等が表示される。

【００４８】全体制御部１２７には、ステージ制御部１
１５からのデータ、撮像データ処理部１２５からの画像
データ等が入力し、これらのデータも基にしてレーザ光
源制御部１０２、観察用光源１１７及びステージ制御部
１１５を制御することにより、レーザ加工装置１００全
体を制御する。よって、全体制御部１２７はコンピュー
タユニットとして機能する。

【００４９】次に、上述したレーザ加工装置１００を用
いた、本実施形態に係るレーザ加工方法について説明す
る。図１５は、本実施形態に係るレーザ加工方法におけ
る加工対象物であるウェハ１ａを示す斜視図である。ま
た、図１６は、図１５に示されたウェハ１ａの平面図で
ある。また、図１７は、図１６に示されたウェハ１ａの
VI−VI断面及びVII−VII断面を示す拡大図である。

【００５０】図１５〜図１７を参照すると、ウェハ１ａ
は、平板状であり略円盤状を呈している。図１６を参照
すると、ウェハ１ａの表面３には縦横に交差する複数の
切断予定ライン５が設定されている。切断予定ライン５
は、ウェハ１ａを複数のチップ状部分に切断するために
想定される仮想線である。この切断予定ライン５は、例
えばウェハ１ａの劈開面に沿って想定されるとよい。

【００５１】また、ウェハ１ａは、オリエンテーション
フラット（以下「ＯＦ」という）１９を有している。本
実施形態では、ＯＦ１９は縦横に交差する切断予定ライ
ン５のうちの一方向と平行な方向を長手方向として形成
されている。ＯＦ１９は、ウェハ１ａを切断予定ライン
５に沿って切断する際に、切断方向を容易に判別する目
的で設けられている。

【００５２】また、図１７を参照すると、ウェハ１ａ
は、半導体（Ｓｉ）からなる基板１５と、基板１５の表
面６上に積層された積層部４を備えている。積層部４
は、絶縁性材料（ＳｉＯ₂）からなる層間絶縁膜１７ａ
及び１７ｂ、並びに金属（Ｗ）からなる第１の配線層１
９ａ及び第２の配線層１９ｂを有している。層間絶縁層
１７ａは基板１５の表面６上に積層されており、表面６
上に複数互いに分割されて設定された素子形成領域上に
第１の配線層１９ａが積層されている。第１の配線層１
９ａ及び基板１５は、層間絶縁層１７ａを貫通するよう
に設けられたプラグ２０ａによって互いに電気的に接続
されている。層間絶縁層１７ｂは層間絶縁層１７ａ及び
第１の配線層１９ａ上に積層されており、層間絶縁層１
７ｂ上であって第１の配線層１９ａに対応する領域に第
２の配線層１９ｂが積層されている。第２の配線層１９
ｂ及び第１の配線層１９ａは、層間絶縁層１７ｂを貫通
するように設けられたプラグ２０ｂによって互いに電気
的に接続されている。

【００５３】層間絶縁層１７ｂ上であって第２の配線層
１９ｂ同士の隙間にある領域には、切断予定ライン５が
想定される。すなわち、表面３側からウェハ１ａを見た
ときに、積層部４のうち層間絶縁層１７ａ及び１７ｂが
切断予定ライン５と重なっている。この切断予定ライン
５においては、層間絶縁層１７ｂの表面（すなわち、ウ
ェハ１ａの表面３）が平坦かつ滑面となっている。

【００５４】図１８及び図１９は、本実施形態に係るレ
ーザ加工方法を説明するためのフローチャートである。
また、図２０〜図２２は、レーザ加工方法を説明するた
めのウェハ１ａの断面図である。

【００５５】図１８を参照すると、まず、ウェハ１ａの
一方の面である裏面２１に伸張性のフィルムであるエキ
スパンドテープ２３を装着する（Ｓ１、図２０）。エキ
スパンドテープ２３は、例えば加熱により伸びる材料か
らなり、後の工程において、ウェハ１ａをチップ状に分
離させるために用いられる。エキスパンドテープ２３と
しては、加熱により伸びるもの以外にも例えば伸張方向
に力を加えることによって伸びるものでもよい。

【００５６】続いて、ウェハ１ａの基板１５の内部に、
切断予定ライン５に沿って切断起点領域８を形成する
（Ｓ３、図２１（ａ）及び（ｂ））。ここで、図２１
（ｂ）は、図２１（ａ）に示されるウェハ１ａのVIII−
VIII断面を示す断面図である。すなわち、ウェハ１ａの
他方の面である表面３における切断予定ライン５に対応
する領域をレーザ光入射面として基板１５の内部の集光
点Ｐへレーザ光Ｌを照射することにより、基板１５の内
部に改質領域として溶融処理領域１３を形成する。この
溶融処理領域１３が、ウェハ１ａを切断する際の切断起
点領域８となる。

【００５７】ここで、図１９は、図１４に示されたレー
ザ加工装置１００を用いてウェハ１ａに切断起点領域８
を形成する方法を示すフローチャートである。なお、本
実施形態において、ウェハ１ａは、レーザ加工装置１０
０の載置台１０７に、表面３が集光用レンズ１０５と対
向するように配置される。すなわち、レーザ光Ｌは、ウ
ェハ１ａの表面３から入射される。

【００５８】図１４及び図１９を参照すると、まず、基
板１５、層間絶縁層１７ａ及び１７ｂの光吸収特性を図
示しない分光光度計等により測定する。この測定結果に
基づいて、基板１５、層間絶縁層１７ａ及び１７ｂに対
して透明な波長又は吸収の少ない波長のレーザ光Ｌを発
生するレーザ光源１０１を選定する（Ｓ１０１）。

【００５９】続いて、基板１５、層間絶縁層１７ａ及び
１７ｂの厚さ、材質、及び屈折率等を考慮して、ウェハ
１ａのＺ軸方向の移動量を決定する（Ｓ１０３）。これ
は、ウェハ１ａの表面３から所定距離内側の所望の位置
にレーザ光Ｌの集光点Ｐを合わせるために、ウェハ１ａ
の表面３に位置するレーザ光Ｌの集光点Ｐを基準とした
ウェハ１ａのＺ軸方向の移動量である。この移動量は全
体制御部１２７に入力される。

【００６０】ウェハ１ａをレーザ加工装置１００の載置
台１０７にウェハ１ａの表面３が集光用レンズ１０５側
と対向するよう載置する。そして、観察用光源１１７か
ら可視光を発生させてウェハ１ａの表面３を照明する
（Ｓ１０５）。照明されたウェハ１ａの表面３を撮像素
子１２１により撮像する。撮像素子１２１により撮像さ
れた撮像データは撮像データ処理部１２５に送られる。
この撮像データに基づいて撮像データ処理部１２５は、
観察用光源１１７の可視光の焦点がウェハ１ａの表面３
に位置するような焦点データを演算する（Ｓ１０７）。

【００６１】この焦点データはステージ制御部１１５に
送られる。ステージ制御部１１５は、この焦点データを
基にしてＺ軸ステージ１１３をＺ軸方向の移動させる
（Ｓ１０９）。これにより、観察用光源１１７の可視光
の焦点がウェハ１ａの表面３に位置する。なお、撮像デ
ータ処理部１２５は撮像データに基づいて、切断予定ラ
イン５を含む表面３の拡大画像データを演算する。この
拡大画像データは全体制御部１２７を介してモニタ１２
９に送られ、これによりモニタ１２９に切断予定ライン
５付近の拡大画像が表示される。

【００６２】全体制御部１２７には予めステップＳ１０
３で決定された移動量データが入力されており、この移
動量データがステージ制御部１１５に送られる。ステー
ジ制御部１１５はこの移動量データに基づいて、レーザ
光Ｌの集光点Ｐの位置がウェハ１ａの表面３から所定距
離内側となるように、Ｚ軸ステージ１１３によりウェハ
１ａをＺ軸方向に移動させる（Ｓ１１１）。

【００６３】続いて、レーザ光源１０１からレーザ光Ｌ
を発生させて、レーザ光Ｌをウェハ１ａの表面３に照射
する。レーザ光Ｌの集光点Ｐは基板１５の内部に位置し
ているので、溶融処理領域１３は基板１５の内部にのみ
形成される。そして、切断予定ライン５に沿うようにＸ
軸ステージ１０９やＹ軸ステージ１１１を移動させて溶
融処理領域１３を複数形成するか、あるいは切断予定ラ
イン５に沿って連続して溶融処理領域１３を形成するこ
とにより、切断予定ライン５に沿う切断起点領域８を基
板１５の内部に形成する（Ｓ１１３）。

【００６４】このステップＳ１１３においては、図２１
（ｂ）に示されるように、切断起点領域８を、基板１５
の厚さ方向における切断起点領域８の中心が基板１５の
該方向の中心１６よりも裏面２１側に位置するように形
成する。換言すれば、切断起点領域８を基板１５の中心
より裏面２１側に偏って形成する。また、このとき、切
断起点領域８が基板１５の中心１６を含むように切断起
点領域８を形成する。この切断起点領域８の寸法例とし
ては、基板１５の厚さを１００μｍとした場合、切断起
点領域８の中心を裏面２１から例えば４０μｍ程度、切
断起点領域８の幅を例えば４０μｍ程度とするとよい。

【００６５】再び図１８を参照すると、ウェハ１ａの基
板１５内部に切断起点領域８を形成したのち、切断起点
領域８に沿ってウェハ１ａを複数のチップ状部分２４に
切断する（Ｓ５、図２２）。すなわち、エキスパンドテ
ープ２３を伸張させることにより切断起点領域８に引張
応力を印加して、切断起点領域８を起点としてウェハ１
ａを複数のチップ状部分２４に切断する。そして、エキ
スパンドテープ２３をそのまま伸張させることにより複
数のチップ状部分２４の間に間隔２６をあける。このと
き、基板１５が切断されると同時に、切断予定ライン５
と重なる層間絶縁層１７ａ及び１７ｂも同時に切断され
る。

【００６６】以上説明したように、本実施形態に係るレ
ーザ加工方法では、ウェハ１ａが有する基板１５の内部
に、多光子吸収という現象により形成される改質領域７
でもって、ウェハ１ａを切断すべき所望の切断予定ライ
ン５に沿った切断起点領域８を形成することができる。
そして、ウェハ１ａの裏面２１に装着されたエキスパン
ドテープ２３を伸張させることにより、基板１５の内部
に形成された切断起点領域８に引張応力を好適に印加す
ることができる。これにより、切断起点領域８を起点と
して、基板１５を比較的小さな力で精度良く割って切断
することができるので、例えばウェハ１ａが基板１５上
に積層部４を有する場合においても、この積層部４を基
板１５とともに精度良く割って切断することができる。
従って、このレーザ加工方法によれば、ウェハ１ａを高
精度に切断することができる。

【００６７】また、本実施形態に係るレーザ加工方法に
おいては、基板１５の厚さ方向において、切断起点領域
８の中心が基板１５の中心１６よりも裏面２１側に位置
するように切断起点領域８を形成している。これによっ
て、切断起点領域８がウェハ１ａの裏面２１側に偏るた
め、裏面２１に装着されたエキスパンドテープ２３を伸
張させることによる引張応力をこの切断起点領域８に対
してより好適に印加することができる。従って、より小
さな力でより精度良く基板１５を切断することができ
る。また、このとき、切断起点領域８が基板１５の中心
１６を含むように切断起点領域８を形成している。これ
によって、ウェハ１ａの表面３側をより精度よく切断す
ることができる。

【００６８】また、本実施形態に係るレーザ加工方法に
おいては、ウェハ１ａが、表面３側からみて切断予定ラ
イン５と重なる積層部４を基板１５の表面６上に有して
いる。このレーザ加工方法では、基板１５内に形成され
た切断起点領域８を起点として、基板１５を比較的小さ
な力で精度良く割って切断することができるので、ウェ
ハ１ａが基板１５上に切断予定ライン５と重なる積層部
４を有する場合においても、この積層部４を基板１５と
ともに精度良く割って切断することができる。

【００６９】また、本実施形態に係るレーザ加工方法に
おいては、積層部４の切断予定ライン５と重なる部分が
絶縁性材料からなっている。これによって、ウェハ１ａ
を切断する際に導電性の切片等が生じないので、該導電
性の切片が複数のチップ状部分２４のいずれかに付着す
ることによる電気的接続不良を防止することができる。

【００７０】図２３（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態によ
るレーザ加工方法の第１の変形例ないし第３の変形例を
説明するための断面図である。これらの変形例では、基
板１５の厚さを２００μｍ（上述の実施形態では１００
μｍ）と厚くなっている。まず図２３（ａ）を参照する
と、第１の変形例では、切断起点領域８を、基板１５の
厚さ方向において切断起点領域８の中心が基板１５の中
心１６よりも裏面２１側に位置するように、且つ、切断
起点領域８が基板１５の中心１６を含まないように形成
している。なお、この切断起点領域８は、裏面２１から
の寸法が上述した実施形態における切断起点領域の寸法
と同じとする。このように、基板１５が厚く、切断起点
領域８が基板１５の中心１６を含んでいなくとも、エキ
スパンドテープ２３を伸張させることによって切断起点
領域８に引張応力を好適に印加することができ、ウェハ
１ａをより小さな力で精度良く切断することが可能であ
る。ただし、ウェハ１ａの表面３側における切断精度を
考慮すれば、図２１（ｂ）に示された実施形態のように
切断起点領域８が基板１５の中心１６を含むように切断
起点領域８を形成するほうがより好ましい。

【００７１】また、図２３（ｂ）を参照すると、第２の
変形例では、切断起点領域を基板１５の厚さ方向に複数
本形成している。そして、一方の切断起点領域８ａを第
１の変形例における切断起点領域８と同じ位置に形成し
ている。また、他方の切断起点領域８ｂを、切断起点領
域８ｂの中心が基板１５の中心１６付近に位置するよう
に、且つ、切断起点領域８ｂが基板１５の中心１６を含
むように形成している。なお、この例における他方の切
断起点領域８ｂの寸法例としては、その中心位置を例え
ば裏面２１から１００μｍ（すなわち基板１５の中心位
置）程度、その幅を例えば４０μｍ程度とするとよい。

【００７２】また、図２３（ｃ）を参照すると、第３の
変形例では、一方の切断起点領域８ａを、第１の変形例
における切断起点領域８と同じ位置に形成している。ま
た、他方の切断起点領域８ｂを、切断起点領域８ｂの中
心が基板１５の中心１６よりも表面３側に位置するよう
に、且つ、切断起点領域８ｂが基板１５の中心１６を含
まないように形成している。なお、この例における他方
の切断起点領域８ｂの寸法例としては、その中心位置を
例えば裏面２１から１６０μｍ程度、その幅を例えば４
０μｍ程度とするとよい。

【００７３】上記した第２の変形例及び第３の変形例で
は、基板１５の裏面２１側へ偏った切断起点領域８ａに
加えて、切断起点領域８ａと基板１５の表面６との間に
位置する切断起点領域８ｂを形成している。これによっ
て、ウェハ１ａをより小さな力で切断することができる
とともに、ウェハ１ａの表面３側をより精度よく切断す
ることができる。一般には、少なくとも１つの切断起点
領域の中心が基板１５の中心１６よりも裏面２１側に位
置していれば、ウェハ１ａをより小さな力で切断するこ
とができる。また、基板１５の中心１６を含む切断起点
領域と裏面２１側に偏った切断起点領域とは、図２１
（ｂ）に示したように同じ領域であってもよいし、図２
３（ｂ）に示したように異なる領域であってもよい。

【００７４】図２４（ａ）は、本実施形態によるレーザ
加工方法の第４の変形例を説明するための断面図であ
る。また、図２４（ｂ）は、図２４（ａ）に示されたウ
ェハ１ａのIV−IV断面を示す断面図である。本変形例と
上述した実施形態との相違は、溶融処理領域１３（切断
起点領域８）から裏面２１に達する亀裂１８を基板１５
に発生させている点である。この亀裂１８は、図２４
（ｂ）に示されるように切断起点領域８に沿って連続し
て発生させても良いし、切断起点領域８に沿って断続的
に発生させても良い。これによって、裏面２１に装着さ
れたエキスパンドテープ２３を伸張させることによる引
張応力により亀裂１８がウェハ１ａの表面３に向かって
拡がるので、より小さな力でより精度良く基板を切断す
ることができる。

【００７５】図２５（ａ）は、本実施形態によるレーザ
加工方法の第５の変形例を説明するための断面図であ
る。また、図２５（ｂ）は、図２５（ａ）に示されたウ
ェハ１ｂのX−X断面を示す断面図である。本変形例で
は、上述した実施形態とは異なる積層部を有するウェハ
を切断する場合について説明する。ここで用いられるウ
ェハ１ｂは、上述したウェハ１ａとは異なり、ｎ型半導
体からなる基板５５を備えている。そして、ウェハ１ｂ
は、積層部４４として、基板５５上に積層されたｎ型ク
ラッド層５７ａと、ｎ型クラッド層５７ａ上に積層され
た活性層５７ｂと、活性層５７ｂ上に積層されたｐ型ク
ラッド層５７ｃと、ｐ型クラッド層５７ｃ上に積層され
たキャップ層５７ｄとを備えている。キャップ層５７ｄ
上には複数に分割されたアノード電極５９ａが、基板５
５の裏面６１上にはアノード電極５９ａに対応するカソ
ード電極５９ｂが、それぞれ設けられている。

【００７６】このウェハ１ｂに対し、基板５５内部を集
光点Ｐとして、アノード電極５９ａ間に想定された切断
予定ライン５からレーザ光Ｌを入射する。そして、基板
１５内部に、溶融処理領域１３による切断起点領域８を
形成する。このとき、基板５５の厚さ方向における切断
起点領域８の中心位置が、基板１５の中心４６よりも裏
面６１側になるように切断起点領域８を形成する。そし
て、裏面６１に装着されたエキスパンドテープ２３を伸
張することによってウェハ１ｂを切断し、複数の半導体
レーザ素子を切り出す。

【００７７】本レーザ加工方法は、上述した実施形態に
おける積層部４以外にも、例えば本実施例における積層
部４４のように様々な積層構造を備えるウェハに対して
適用することができる。

【００７８】図２６は、本実施形態によるレーザ加工方
法の第６の変形例を示すフローチャートである。また、
図２７は、本変形例を説明するためのウェハ１ａの断面
図である。本変形例では、ウェハ１ａの裏面２１からレ
ーザ光Ｌを入射する場合を説明する。

【００７９】図２６を参照すると、まず、ウェハ１ａの
基板１５の内部に、切断予定ライン５に沿って切断起点
領域８を形成する（Ｓ１１、図２７）。すなわち、ウェ
ハ１ａの裏面２１における切断予定ライン５に対応する
領域をレーザ光入射面として基板１５の内部の集光点Ｐ
へレーザ光Ｌを照射することにより、基板１５の内部に
改質領域として溶融処理領域１３を形成する。この溶融
処理領域１３が、ウェハ１ａを切断する際の切断起点領
域８となる。

【００８０】続いて、ウェハ１ａの裏面２１に伸張性の
フィルムであるエキスパンドテープ２３を装着し（Ｓ１
３）、切断起点領域８に沿ってウェハ１ａを複数のチッ
プ状部分２４に切断する（Ｓ１５）。これらの工程は、
上述した実施形態と同様なので、詳細な説明を省略す
る。

【００８１】本変形例に示したように、本実施形態によ
るレーザ加工方法においては、ウェハ１ａの裏面２１を
レーザ光入射面として切断起点領域を形成することも可
能である。また、エキスパンドテープ２３を装着するタ
イミングは、本変形例のように切断起点領域を形成した
後でもよい。

【００８２】以上、本発明の実施形態及び変形例につい
て詳細に説明したが、本発明は上記実施形態及び変形例
に限定されないことはいうまでもない。

【００８３】例えば、上記した実施形態及び変形例にお
いては基板として半導体基板を用いているが、本発明は
半導体基板に限らず、導電性基板や絶縁性基板を有する
ウェハに対しても好適に適用することができる。

【００８４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るレー
ザ加工方法によれば、加工対象物が有する基板の内部
に、多光子吸収という現象により形成される改質領域
（溶融処理領域）でもって、加工対象物を切断すべき所
望の切断予定ラインに沿った切断起点領域を形成するこ
とができる。そして、加工対象物の一方の面に装着され
たフィルムを伸張させることにより、基板の内部に形成
された切断起点領域に引張応力を好適に印加することが
できる。これにより、切断起点領域を起点として、基板
を比較的小さな力で精度良く割って切断することができ
るので、加工対象物が基板上に種々の積層構造を有する
場合においても、この積層構造を基板とともに精度良く
割って切断することができる。従って、このレーザ加工
方法によれば、加工対象物を高精度に切断することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係るレーザ加工方法によるレーザ
加工中の加工対象物の平面図である。

【図２】図１に示す加工対象物のII−II線に沿った断面
図である。

【図３】本実施形態に係るレーザ加工方法によるレーザ
加工後の加工対象物の平面図である。

【図４】図３に示す加工対象物のIV−IV線に沿った断面
図である。

【図５】図３に示す加工対象物のV−V線に沿った断面図
である。

【図６】本実施形態に係るレーザ加工方法により切断さ
れた加工対象物の平面図である。

【図７】本実施形態に係るレーザ加工方法における電界
強度とクラックスポットの大きさとの関係を示すグラフ
である。

【図８】本実施形態に係るレーザ加工方法の第１工程に
おける加工対象物の断面図である。

【図９】本実施形態に係るレーザ加工方法の第２工程に
おける加工対象物の断面図である。

【図１０】本実施形態に係るレーザ加工方法の第３工程
における加工対象物の断面図である。

【図１１】本実施形態に係るレーザ加工方法の第４工程
における加工対象物の断面図である。

【図１２】本実施形態に係るレーザ加工方法により切断
されたシリコンウェハの一部における断面の写真を表し
た図である。

【図１３】本実施形態に係るレーザ加工方法におけるレ
ーザ光の波長とシリコン基板の内部の透過率との関係を
示すグラフである。

【図１４】本実施形態に係るレーザ加工装置の概略構成
図である。

【図１５】本実施形態に係るレーザ加工方法において用
いられるウェハを示す斜視図である。

【図１６】図１５に示されたウェハの平面図である。

【図１７】図１６に示されたウェハのVI−VI断面及びVI
I−VII断面を示す拡大図である。

【図１８】本実施形態に係るレーザ加工方法を説明する
ためのフローチャートである。

【図１９】図１４に示されたレーザ加工装置を用いてウ
ェハに切断起点領域を形成する方法を示すフローチャー
トである。

【図２０】レーザ加工方法を説明するためのウェハの断
面図である。

【図２１】（ａ）レーザ加工方法を説明するためのウェ
ハの断面図である。（ｂ）図２１（ａ）に示されたウェ
ハのVIII−VIII断面を示す断面図である。

【図２２】レーザ加工方法を説明するためのウェハの断
面図である。

【図２３】（ａ）本実施形態によるレーザ加工方法の第
１の変形例を説明するための断面図である。（ｂ）本実
施形態によるレーザ加工方法の第２の変形例を説明する
ための断面図である。（ｃ）本実施形態によるレーザ加
工方法の第３の変形例を説明するための断面図である。

【図２４】（ａ）本実施形態によるレーザ加工方法の第
４の変形例を説明するための断面図である。（ｂ）図２
４（ａ）に示されたウェハのIV−IV断面を示す断面図で
ある。

【図２５】（ａ）本実施形態によるレーザ加工方法の第
５の変形例を説明するための断面図である。（ｂ）図２
５（ａ）に示されたウェハのX−X断面を示す断面図であ
る。

【図２６】本実施形態によるレーザ加工方法の第６の変
形例を示すフローチャートである。

【図２７】第６の変形例を説明するためのウェハの断面
図である。

【符号の説明】

１…加工対象物、１ａ、１ｂ…ウェハ、３…表面、４…
積層部、５…切断予定ライン、６…表面、７…改質領
域、８、８ａ、８ｂ…切断起点領域、９…クラック領
域、１１…シリコンウェハ、１３…溶融処理領域、１５
…基板、１６…中心、１７ａ、１７ｂ…層間絶縁層、１
８…亀裂、１９ａ、１９ｂ…配線層、２０ａ、２０ｂ…
プラグ、２１…裏面、２３…エキスパンドテープ、２４
…チップ状部分、２６…間隔、１００…レーザ加工装
置、１０１…レーザ光源、１０２…レーザ光源制御部、
１０３…ダイクロイックミラー、１０５…集光用レン
ズ、１０７…載置台、１０９…Ｘ軸ステージ、１１１…
Ｙ軸ステージ、１１３…Ｚ軸ステージ、１１５…ステー
ジ制御部、１１７…観察用光源、１１９…ビームスプリ
ッタ、１２１…撮像素子、１２３…結像レンズ、１２５
…撮像データ処理部、１２７…全体制御部、１２９…モ
ニタ、Ｌ…レーザ光、Ｐ…集光点。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｂ２３Ｋ 101:36 Ｈ０１Ｌ 21/78 Ｂ (72)発明者内山直己静岡県浜松市市野町1126番地の１浜松ホトニクス株式会社内Ｆターム(参考） 3C069 AA02 AA03 BA08 CA05 CA11 EA01 4E068 AD01 AE01 DA09 DA11 4G015 FA06 FB01 FC10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板を含む平板状の加工対象物の一方の
面に伸張性のフィルムを装着し、前記加工対象物の他方
の面をレーザ光入射面として前記基板の内部に集光点を
合わせてレーザ光を照射することにより多光子吸収によ
る改質領域を形成し、この改質領域によって、前記加工
対象物の切断予定ラインに沿って前記レーザ光入射面か
ら所定距離内側に切断起点領域を形成し、前記フィルム
を伸張させることにより、前記切断起点領域を起点とし
て前記加工対象物を複数の部分に、互いに間隔があくよ
うに切断する工程を備える、レーザ加工方法。
【請求項２】半導体基板を含む平板状の加工対象物の
一方の面に伸張性のフィルムを装着し、前記加工対象物
の他方の面をレーザ光入射面として前記基板の内部に集
光点を合わせてレーザ光を照射することにより溶融処理
領域を形成し、この溶融処理領域によって、前記加工対
象物の切断予定ラインに沿って前記レーザ光入射面から
所定距離内側に切断起点領域を形成し、前記フィルムを
伸張させることにより、前記切断起点領域を起点として
前記加工対象物を複数の部分に、互いに間隔があくよう
に切断する工程を備える、レーザ加工方法。
【請求項３】前記基板の厚さ方向において、少なくと
も１つの前記切断起点領域の中心が前記基板の中心より
も前記一方の面側に位置するように前記切断起点領域を
形成する、請求項１または２に記載のレーザ加工方法。
【請求項４】１つの前記切断起点領域が前記基板の中
心を含むように前記切断起点領域を形成する、請求項３
に記載のレーザ加工方法。
【請求項５】前記切断起点領域を形成する際に、前記
切断起点領域から前記一方の面に達する亀裂を発生させ
る、請求項１〜４のいずれか一項に記載のレーザ加工方
法。
【請求項６】前記加工対象物が、前記他方の面側から
みて前記切断予定ラインと重なる積層部を前記他方の面
側の前記基板上に有する、請求項１〜５のいずれか一項
に記載のレーザ加工方法。
【請求項７】前記積層部の前記切断予定ラインと重な
る部分が絶縁性材料からなる、請求項５に記載のレーザ
加工方法。
【請求項８】基板を含む平板状の加工対象物の前記基
板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することに
より多光子吸収による改質領域を形成し、この改質領域
によって、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前
記レーザ光入射面から所定距離内側に切断起点領域を形
成する工程と、内部に前記改質領域を形成した前記加工対象物に伸張性
のフィルムを装着する工程と、前記フィルムを伸張させることにより、前記切断起点領
域を起点として前記加工対象物を複数の部分に、互いに
間隔があくように切断する工程とを備える、レーザ加工
方法。
【請求項９】半導体基板を含む平板状の加工対象物の
前記基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射する
ことにより溶融処理領域を形成し、この溶融処理領域に
よって、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記
レーザ光入射面から所定距離内側に切断起点領域を形成
する工程と、内部に前記溶融処理領域を形成した前記加工対象物に伸
張性のフィルムを装着する工程と、前記フィルムを伸張させることにより、前記切断起点領
域を起点として前記加工対象物を複数の部分に、互いに
間隔があくように切断する工程とを備える、レーザ加工
方法。
【請求項１０】前記基板の厚さ方向において、少なく
とも１つの前記切断起点領域の中心が前記基板の中心よ
りも一方の面側に位置するように前記切断起点領域を形
成し、前記伸張性のフィルムを前記一方の面側に装着す
る、請求項８または９に記載のレーザ加工方法。
【請求項１１】１つの前記切断起点領域が前記基板の
中心を含むように前記切断起点領域を形成する、請求項
１０に記載のレーザ加工方法。
【請求項１２】前記加工対象物が、前記切断予定ライ
ンと重なる積層部を他方の面側の前記基板上に有する、
請求項８〜１１のいずれか一項に記載のレーザ加工方
法。
【請求項１３】前記積層部の前記切断予定ラインと重
なる部分が絶縁性材料からなる、請求項１２に記載のレ
ーザ加工方法。