JP2006140355A - レーザ加工方法及び半導体チップ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 積層部16の表面16aに保護テープ22を貼り付けた状態で、基板4の裏面4bをレーザ光入射面としてレーザ光Lを照射することにより、切断予定ラインに沿って改質領域7を基板4の内部に形成し、改質領域7の表面側端部7aから基板4の表面4aに達する亀裂24を生じさせる。そして、このような亀裂24が生じている状態で、エキスパンドテープを基板4の裏面4bに貼り付けて拡張させると、基板4だけでなく、切断予定ライン上の積層部16、すなわち層間絶縁膜17a,17bを切断予定ラインに沿って精度良く切断することができる。
【選択図】 図19
Description
加工対象物(例えばガラスや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加工対象物の表面に余計なダメージを与えずに、加工対象物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、加工対象物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加工対象物の内部に熱ひずみが誘起され、これにより加工対象物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1×1012(W/cm2)である。パルス幅は例えば1ns〜200nsが好ましい。なお、多光子吸収によるクラック領域の形成は、例えば、第45回レーザ熱加工研究会論文集(1998年.12月)の第23頁〜第28頁の「固体レーザー高調波によるガラス基板の内部マーキング」に記載されている。
(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)加工対象物が載置される載置台の移動速度:100mm/秒
加工対象物(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。これにより加工対象物の内部は多光子吸収によって局所的に加熱される。この加熱により加工対象物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。加工対象物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。
(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)加工対象物が載置される載置台の移動速度:100mm/秒
加工対象物(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、加工対象物の内部には溶融処理領域と微小空洞とが形成される場合がある。なお、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。
(B)レーザ
光源:半導体レーザ励起Nd:YAGレーザ
波長:1064nm
繰り返し周波数:40kHz
パルス幅:30ns
パルスピッチ:7μm
加工深さ:8μm
パルスエネルギー:50μJ/パルス
(C)集光用レンズ
NA:0.55
(D)加工対象物が載置される載置台の移動速度:280mm/秒
加工対象物(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、多光子吸収を加工対象物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、加工対象物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。多光子吸収による屈折率変化領域の形成は、例えば、第42回レーザ熱加工研究会論文集(1997年.11月)の第105頁〜第111頁の「フェムト秒レーザー照射によるガラス内部への光誘起構造形成」に記載されている。
図24は、改質領域7の表面側端部7aから基板4の表面4aに達する亀裂24を生じさせた場合に低誘電率膜26を高精度に切断することができる第1の理由を説明するための加工対象物1の部分断面図である。
図26は、改質領域7の表面側端部7aから低誘電率膜26の表面26aに達する亀裂24を生じさせた場合に低誘電率膜26を高精度に切断することができる理由を説明するための加工対象物1の部分断面図である。同図に示すように、この場合、切断予定ライン5に沿って改質領域7を基板4の内部に形成した時点で、低誘電率膜26が切断されていることになる。従って、引き千切れや膜剥がれを防止して、低誘電率膜26を高精度に切断することができると考えられる。
繰り返し周波数:80kHz
パルス幅:150ns
パルスエネルギー:15μJ
加工速度(基板4に対する集光点Pの移動速度):300mm/秒
Claims (12)
- 複数の機能素子を含む積層部が表面に形成された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、前記基板の切断予定ラインに沿って、切断の起点となる改質領域を前記基板の内部に形成するレーザ加工方法であって、
前記改質領域の表面側端部から少なくとも前記基板の表面に達する亀裂が生じるように前記改質領域を形成することを特徴とするレーザ加工方法。 - 前記改質領域の表面側端部から前記積層部の内部に達する前記亀裂が生じるように前記改質領域を形成することを特徴とする請求項1記載のレーザ加工方法。
- 前記改質領域の表面側端部から前記積層部の表面に達する前記亀裂が生じるように前記改質領域を形成することを特徴とする請求項1記載のレーザ加工方法。
- 複数の機能素子を含む積層部が表面に形成された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、前記基板の切断予定ラインに沿って、切断の起点となる改質領域を前記基板の内部に形成するレーザ加工方法であって、
前記改質領域の表面側端部が前記基板の表面に筋状に延びるように前記改質領域を形成することを特徴とするレーザ加工方法。 - 前記基板は半導体基板であり、前記改質領域は溶融処理領域を含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載のレーザ加工方法。
- 前記基板は半導体基板であり、前記改質領域は、溶融処理領域と、その溶融処理領域に対して前記基板の表面側に位置する微小空洞とを含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載のレーザ加工方法。
- 前記基板の厚さは30μm〜150μmであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項記載のレーザ加工方法。
- 前記改質領域を形成した後に、前記基板及び前記積層部を前記切断予定ラインに沿って切断することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項記載のレーザ加工方法。
- 複数の機能素子を含む積層部が表面に形成された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、前記基板の切断予定ラインに沿って、切断の起点となる改質領域を前記基板の内部に形成するレーザ加工方法であって、
前記改質領域の表面側端部の位置と前記基板の表面との距離が3μm〜40μmとなるように前記改質領域を形成することを特徴とするレーザ加工方法。 - 前記切断予定ラインに沿った前記レーザ光の照射が1回の場合には、前記改質領域の表面側端部の位置と前記基板の表面との距離が3μm〜35μmとなるように前記改質領域を形成することを特徴とする請求項9記載のレーザ加工方法。
- 前記切断予定ラインに沿った前記レーザ光の照射が複数回の場合には、前記改質領域の表面側端部の位置と前記基板の表面との距離が3μm〜40μmとなるように前記改質領域を形成することを特徴とする請求項9記載のレーザ加工方法。
- 基板と、機能素子を含んで前記基板の表面に形成された積層部とを備え、前記基板の側面に改質領域が形成された半導体チップであって、
前記改質領域の表面側端部の位置と前記基板の表面との距離が3μm〜40μmとなるように前記改質領域が形成されていることを特徴とする半導体チップ。
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