JP2009135342A - 加工対象物切断方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】加工対象物を精度よく切断することができる加工対象物切断方法を提供する。
【解決手段】加工対象物１に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、加工対象物１の外縁Ｅから所定の距離内側に外縁に沿って設定された改質領域形成ライン１５に沿って、加工対象物１に改質領域を形成し、切断予定ライン５に沿って加工対象物１に切断用改質領域を形成し、切断用改質領域を起点として、切断予定ライン５に沿って加工対象物１を切断する。このように、加工対象物１の外縁Ｅから所定の距離内側に設定された改質領域形成ライン１５に沿って、加工対象物１に改質領域を形成することで、加工対象物１を切断するに際して加工対象物１に切断応力が加えられても、形成された改質領域又は改質領域から延びる亀裂によって、加工対象物１の外縁部２５で生じた亀裂が内側に伸展するのを抑制することができる。
【選択図】図１０

Description

本発明は、加工対象物を切断予定ラインに沿って切断するための加工対象物切断方法に関する。
従来の加工対象物切断方法としては、切断予定ラインに沿って加工対象物に切断起点領域を形成する工程と、切断起点領域を起点として、切断予定ラインに沿って加工対象物を切断する工程と、を含むものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−２３５０６９号公報
しかしながら、上述したような加工対象物切断方法では、加工対象物を切断する際、切断のために加えられる応力（以下、「切断応力」という）によって、加工対象物の外縁部で生じた割れが内側に伸展してしまうという問題がある。加工対象物の厚さが薄い場合には、加工対象物の外縁部にチッピング（欠け）が生じ易いことから、かかる問題は顕著となる。
そこで、本発明は、加工対象物を精度よく切断することができる加工対象物切断方法を提供することを課題とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る加工対象物切断方法は、板状の加工対象物を切断予定ラインに沿って切断するための加工対象物切断方法であって、加工対象物に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、加工対象物の外縁から所定の距離内側に外縁に沿って設定された改質領域形成ラインに沿って、加工対象物に改質領域を形成する工程と、切断予定ラインに沿って加工対象物に切断起点領域を形成する工程と、切断起点領域を起点として、切断予定ラインに沿って加工対象物を切断する工程と、を含むことを特徴とする。
この加工対象物切断方法によれば、加工対象物の外縁から所定の距離内側に外縁に沿って設定された改質領域形成ラインに沿って、加工対象物に改質領域が形成されている。そのため、加工対象物を切断するに際して加工対象物に切断応力が加えられても、形成された改質領域又は改質領域から延びる割れによって、加工対象物の外縁部で生じた割れが内側に伸展するのを抑制することができる。その結果、加工対象物を精度よく切断することが可能となる。なお、この「割れ」には、亀裂、切れ目及び裂け目等を含んでいる。
また、切断起点領域の端部は、加工対象物において改質領域の外側に位置していることが好ましい。この場合、加工対象物を切断する際、切断応力を加工対象物に均等に加えることができ、加工対象物を容易に切断することができる。
また、切断起点領域の端部は、加工対象物において改質領域上又は改質領域の内側に位置していることが好ましい。この場合、必要とされる切断応力が大きくなるため、例えば改質領域及び切断起点領域が形成された切断前の加工対象物を搬送するとき、加工対象物が意図せずに切断されるのを防止することができる。つまり、加工対象物のハンドリング性を向上させることが可能となる。
また、加工対象物は、外縁部と該外縁部の内側の有効領域とを有しており、改質領域は、加工対象物において外縁部と有効領域との境界の外側に形成されていることが好ましい。この場合、有効領域を十分に活用することができる。なお、有効領域とは、例えば回路や受光素子等の機能素子を形成するための領域を意味する。
また、加工対象物は、外縁部と該外縁部の内側の有効領域とを有しており、改質領域は、加工対象物において外縁部と有効領域との境界又は該境界の内側に形成されていることが好ましい。ここで、加工対象物においては、通常、外縁部の厚さが有効領域の厚さよりも薄くなっていることから、研削工程時に外縁部にチッピングや欠け、割れが生じ易い。よって、加工対象物において外縁部と有効領域との境界又は該境界の内側に改質領域を形成することで、割れが内側に伸展するのを確実に抑制することができる。
また、切断起点領域は、具体的には、加工対象物に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより形成された切断用改質領域である場合が挙げられる。このとき、切断用改質領域は、加工対象物の表面及び裏面に露出していないことが好ましく、これにより、切断用改質領域からの発塵を抑制することができる。
本発明によれば、加工対象物を精度よく切断することができる。
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
本実施形態に係る加工対象物切断方法においては、板状の加工対象物に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、改質領域形成ライン及び切断予定ラインに沿って、加工対象物に改質領域及び切断用改質領域を形成する。そこで、まず、切断予定ラインに沿った改質領域（切断用改質領域）を形成する場合を例示して、改質領域について説明する。
図１に示すように、レーザ加工装置１００は、レーザ光（第１のレーザ光）Ｌをパルス発振等するレーザ光源１０１と、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、レーザ光Ｌを集光するための集光用レンズ１０５と、を備えている。また、レーザ加工装置１００は、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を支持するための支持台１０７と、支持台１０７をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向及びＺ軸回りθ方向（以下、単に「θ方向」という）に移動させるためのステージ１１１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、ステージ１１１の移動を制御するステージ制御部１１５と、を備えている。
このレーザ加工装置１００においては、レーザ光源１０１から出射されたレーザ光Ｌは、ダイクロイックミラー１０３によってその光軸の向きを９０°変えられ、支持台１０７上に載置された加工対象物１の内部に集光用レンズ１０５によって集光される。これと共に、ステージ１１１が移動させられ、加工対象物１がレーザ光Ｌに対して切断予定ライン５に沿って相対移動させられる。これにより、切断予定ライン５に沿って、切断の起点となる改質領域が加工対象物１に形成されることとなる。以下、この改質領域について詳細に説明する。
図２に示すように、板状の加工対象物１には、加工対象物１を切断するための切断予定ライン５が設定されている。切断予定ライン５は、直線状に延びた仮想線である。加工対象物１の内部に改質領域を形成する場合、図３に示すように、加工対象物１の内部に集光点Ｐを合わせた状態で、レーザ光Ｌを切断予定ライン５に沿って（すなわち、図２の矢印Ａ方向に）相対的に移動させる。これにより、図４〜図６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の内部に形成され、切断予定ライン５に沿って形成された改質領域７が切断起点領域８となる。
なお、集光点Ｐとは、レーザ光Ｌが集光する箇所のことである。また、切断予定ライン５は、直線状に限らず曲線状であってもよいし、仮想線に限らず加工対象物１の表面３に実際に引かれた線であってもよい。これについては、改質領域形成ラインも同様である。また、改質領域７は、連続的に形成される場合もあるし、断続的に形成される場合もある。また、改質領域７は少なくとも加工対象物１の内部に形成されていればよい。また、改質領域７を起点に亀裂が形成される場合があり、亀裂及び改質領域７は、加工対象物１の外表面（表面、裏面、若しくは外周面）に露出していてもよい。
ここでは、レーザ光Ｌが、加工対象物１を透過すると共に加工対象物１の内部の集光点近傍にて特に吸収され、これにより、加工対象物１に改質領域７が形成される（すなわち、内部吸収型レーザ加工）。よって、加工対象物１の表面３ではレーザ光Ｌが殆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。一般的に、表面３から溶融され除去されて穴や溝等の除去部が形成される（表面吸収型レーザ加工）場合、加工領域は表面３側から徐々に裏面側に進行する。
ところで、本実施形態で形成される改質領域は、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲とは異なる状態になった領域をいう。例えば、（１）溶融処理領域、（２）クラック領域、絶縁破壊領域、（３）屈折率変化領域等があり、これらが混在した領域もある。
本実施形態での改質領域は、レーザ光の局所的な吸収や多光子吸収という現象により形成される。多光子吸収とは、材料の吸収のバンドギャップＥＧ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ため、材料に吸収が生じる条件はｈν＞ＥＧであるが、光学的に透明でも、レーザ光Ｌの強度を非常に大きくするとｎｈν＞ＥＧの条件（ｎ＝２，３，４，・・・）で材料に吸収が生じる現象をいう。多光子吸収による溶融処理領域の形成は、例えば、溶接学会全国大会講演概要第６６集（２０００年４月）の第７２頁〜第７３頁の「ピコ秒パルスレーザによるシリコンの加工特性評価」に記載されている。
また、D.Du,X.Liu,G.Korn,J.Squier,and G.Mourou,”Laser Induced Breakdown by Impact Ionization in SiO2 with Pulse Widths from 7ns to 150fs”,Appl Phys Lett64(23),Jun.6,1994に記載されているようにパルス幅が数ピコ秒からフェムト秒の超短パルスレーザ光を利用することにより形成される改質領域を利用してもよい。
（１）改質領域が溶融処理領域を含む場合
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Ｌを照射する。これにより、集光点近傍にてレーザ光Ｌが吸収されて加工対象物の内部が局所的に加熱され、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。
図７は、レーザ光が照射されたシリコンウェハ（半導体基板）の一部における断面の写真を表した図である。図７に示すように、半導体基板１１の内部に溶融処理領域１３が形成されている。
入射するレーザ光の波長に対して透過性の材料の内部に溶融処理領域１３が形成されたことを説明する。図８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線図である。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、２００μｍ、５００μｍ、１０００μｍの各々について上記関係を示した。
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５００μｍ以下の場合、シリコン基板の内部ではレーザ光Ｌが８０％以上透過することが分かる。図７に示す半導体基板１１の厚さは３５０μｍであるので、溶融処理領域１３は半導体基板１１の中心付近、つまり表面から１７５μｍの部分に形成される。この場合の透過率は、厚さ２００μｍ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Ｌが半導体基板１１の内部で吸収されるのは僅かであり、殆どが透過する。しかし、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Ｌをシリコンウェハ内部に集光することで集光点とその近傍で局所的にレーザ光が吸収され溶融処理領域１３が半導体基板１１の内部に形成される。
なお、シリコンウェハには、溶融処理領域を起点として亀裂が発生する場合がある。また、溶融処理領域に亀裂が内包されて形成される場合があり、この場合には、その亀裂が、溶融処理領域においての全面に渡って形成されていたり、一部分のみや複数部分に形成されていたりすることがある。更に、この亀裂は、自然に成長する場合もあるし、シリコンウェハに力が印加されることにより成長する場合もある。溶融処理領域から亀裂が自然に成長する場合には、溶融処理領域が溶融している状態から成長する場合と、溶融処理領域が溶融している状態から再固化する際に成長する場合とのいずれもある。ただし、どちらの場合も溶融処理領域はシリコンウェハの内部に形成され、切断面においては、図７に示すように、内部に溶融処理領域が形成されている。
（２）改質領域がクラック領域を含む場合
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Ｌを照射する。このパルス幅の大きさは、加工対象物の内部にレーザ光Ｌが吸収されてクラック領域が形成される条件である。これにより、加工対象物の内部には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、１つ又は複数のクラックを含むクラック領域が形成される。クラック領域は絶縁破壊領域とも言える。
図９は電界強度とクラックの大きさとの関係の実験結果を示す線図である。横軸はピークパワー密度であり、レーザ光Ｌ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Ｌにより加工対象物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）程度から加工対象物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。
（３）改質領域が屈折率変化領域を含む場合
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Ｌを照射する。このように、パルス幅が極めて短い状態で加工対象物の内部にレーザ光Ｌが吸収されると、そのエネルギーが熱エネルギーに転化せず、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、屈折率変化領域が形成される。
なお、改質領域とは、溶融処理領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等やそれらが混在した領域を含めて、その材料において改質領域の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域であったり、格子欠陥が形成された領域であったりする。これらをまとめて高密転移領域と言うこともできる。
また、溶融処理領域や屈折率変化領域、改質領域の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域、格子欠陥が形成された領域は、更にそれら領域の内部や改質領域と非改質領域との界面に亀裂（割れ、マイクロクラック）を内包している場合がある。内包される亀裂は改質領域の全面に渡る場合や一部分のみや複数部分に形成される場合がある。
ちなみに、加工対象物の結晶構造やその劈開性等を考慮して、改質領域を次のように形成すれば、精度よく加工対象物を切断することが可能になる。
すなわち、シリコン等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）に沿った方向に改質領域を形成するのが好ましい。また、ＧａＡｓ等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）面に沿った方向に改質領域を形成するのが好ましい。更に、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）等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（１１２０）面（Ａ面）或いは（１１００）面（Ｍ面）に沿った方向に改質領域を形成するのが好ましい。
また、上述した改質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）、或いは改質領域を形成すべき方向に直交する方向に沿って基板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、改質領域を容易且つ正確に基板に形成することが可能になる。
次に、本発明の第１実施形態に係る加工対象物切断方法について説明する。
本実施形態の加工対象物切断方法は、例えば厚さが１５μｍ〜２５μｍの極薄の半導体基板を切断して、極薄の半導体チップを形成するものである。図１０（ａ）は本実施形態に係る加工対象物切断方法の対象となる加工対象物の平面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のXb−Xb線に沿った断面図である。図１０に示すように、本実施形態の対象となる加工対象物１は、例えばシリコンからなる円板状を呈している。ここでは、円筒状のシリコンインゴットを輪切り状に切断し、その裏面２１を研削して薄化することで、加工対象物１を形成している。なお、この加工対象物１では、説明の便宜上オリエンテーションフラットを省略する。
この加工対象物１は、外縁部２５と該外縁部２５の内側の有効領域２６とを有している。外縁部２５は、加工対象物１における曲面状に突出する側面を含んで構成された部分である。この外縁部２５は、側方視において断面が半弓形状を呈しており、その厚さが外側に行くに従って薄くなっている。有効領域２６は、回路や受光素子等の機能素子を形成するための領域である。なお、この外縁部２５は、その厚さが外側に行くに従って薄くなるストレートなテーパ状の場合もある。
また、加工対象物１の表面３の有効領域２６上には、複数の機能素子２２が形成されている。機能素子２２は、例えば、結晶成長により形成された半導体動作層、フォトダイオード等の受光素子、レーザダイオード等の発光素子、又は回路として形成された回路素子等であり、一の方向及び該一の方向と垂直な他の方向にマトリックス状に多数形成されている。
また、加工対象物１にあっては、その外縁Ｅから所定の距離内側に、改質領域１７（図１１（ｂ）参照）を形成するための改質領域形成ライン１５が設定されている。ここでの改質領域形成ライン１５は、加工対象物１の外縁Ｅに沿って環状を呈しており、加工対象物１において外縁部２５と有効領域２６との境界３５の外側に設定されている。
この加工対象物１には、隣り合う機能素子間を通るように、複数の切断予定ライン５が格子状に設定されている。切断予定ライン５の端部３６は、加工対象物１において改質領域形成ライン１５の外側に位置している。換言すると、切断予定ライン５は、改質領域形成ライン１５を通過するように改質領域形成ライン１５と交差している。
以上に説明した加工対象物１を切断する場合、まず、図１１（ａ）に示すように、加工対象物１の裏面２１にテープ３１を貼り付けてステージ（不図示）上に載置する。この状態で、図１１（ｂ）に示すように、加工対象物１に集光点を合わせて加工対象物１の表面３側からレーザ光Ｌを照射しながら、レーザ光Ｌに対しステージをθ方向（図中の矢印Ｒ方向）に相対回転させる。これにより、図１１（ｃ）に示すように、外周縁の改質領域形成ライン１５に沿って、加工対象物１の内部に改質領域１７を形成し、改質領域１７の上端部及び下端部から、厚さ方向に沿って延びる亀裂（割れ）Ｃを生じさせる。なお、亀裂Ｃは生じさせなくてもよいが、亀裂Ｃがあることによりテープ３１を拡張する際に加工対象物１に応力を加えやすくなり、加工対象物１の切断が容易になると共に、外縁部２５の切断も容易となる。
続いて、図１２（ａ）に示すように、加工対象物１に集光点を合わせて加工対象物１の表面３側からレーザ光Ｌを照射しながら、レーザ光Ｌに対しステージを切断予定ライン５に沿って相対移動させる。これにより、図１２（ｂ）に示すように、切断予定ライン５に沿って、切断の起点となる切断起点領域としての切断用改質領域７を加工対象物１に形成する。この切断用改質領域７は、加工対象物１の側面に到達すると共に、表面３及び裏面２１に露出しないようになっている。なお、改質領域７，１７には、その内部に亀裂が含まれてもよい。
そして、図１２（ｃ）に示すように、テープ３１を拡張することで加工対象物１に引張りの切断応力を加え、切断用改質領域７を起点として加工対象物１が切断予定ライン５に沿って切断（分断）する。ちなみに、ここでの加工対象物１においては、テープ３１拡張のとき又は自然に、改質領域１７を起点として改質領域形成ライン１５に沿って分断される。
ここで、加工対象物１を切断する際、加工対象物１の外縁部２５で生じた亀裂２８が切断応力によって内側に伸展してしまうことがある。この点、本実施形態では、上述したように、加工対象物１の外縁Ｅから所定の距離内側に設定された改質領域形成ライン１５に沿って改質領域１７が形成されている。そのため、加工対象物１を切断するに際して加工対象物１に切断応力が加えられても、改質領域１７又は改質領域１７から延びる亀裂Ｃによって、外縁部２５で生じた亀裂２８が内側に伸展するのを抑制することができる。従って、本実施形態によれば、加工対象物１を精度よく切断することが可能となる。加工対象物１の厚さが極薄の本実施形態では、外縁部２５にチッピング（欠け）が特に生じ易いことから、かかる効果は顕著となる。
図１３（ａ）は、本実施形態の加工対象物切断方法による切断後の加工対象物を示す平面図、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のXIIIｂ−XIIIｂ線に沿う断面拡大図である。図１３（ｂ）に示すように、加工対象物１の外縁部２５では、チッピング２７が生じている。また、チッピング２７及び外縁部２５からは亀裂２８が延びている。ここで、改質領域１７及び亀裂Ｃにより切断された切断部１７ａで、亀裂２８の内側への伸展が留まっていることがわかる。つまり、改質領域１７及び亀裂Ｃが、亀裂２８を内側に伸展させないストッパとして機能し、亀裂２８が外縁部２５から有効領域２６へ延びるのを防ぐ予防線となっている。また、図１３（ａ）に示すように、表面３から見て、切断部１７ａが延在する円周方向に亀裂２８が延び易くなっていることがわかる。つまり、改質領域１７及び亀裂Ｃは、その円周方向に亀裂２８を積極的に伸展させている。
また、本実施形態では、上述したように、切断予定ライン５の端部３６が改質領域形成ライン１５の外側に位置され、よって、切断用改質領域７の端部が改質領域１７の外側に位置されている。そのため、加工対象物１を切断する際、切断応力が加工対象物１に均等に加わり易くなり、加工対象物１を容易に切断することができる。
また、本実施形態では、上述したように、改質領域形成ライン１５が外縁部２５と有効領域２６との境界の外側に設定され、よって、改質領域１７が外縁部２５と有効領域２６との境界の外側に形成されている。これにより、有効領域２６を十分に活用することが可能となる。
また、本実施形態では、上述したように、切断用改質領域７が加工対象物１の表面３及び裏面２１に露出していないため、切断用改質領域７からの発塵を抑制することができる。
なお、本実施形態では、外縁部２５の断面が半弓形状の加工対象物１に、切断用改質領域７を側面に到達するように形成したが、これに限定されるものではない。例えば、図１４（ａ）に示すように、外縁部２５の断面が矩形状の加工対象物１ｂに、切断用改質領域７を側面に到達するように形成してもよい。このとき、外縁部２５の角部は、面取りされたようにテーパ状を呈している場合がある。また、図１４（ｂ）に示すように、外縁部２５の断面が弓形状の加工対象物１ｃに、切断用改質領域７を側面に到達するように形成してもよい。さらに、切断用改質領域７を側面に到達するように形成しなくとも、図１５（ａ）に示すように、加工対象物１の側面に到達しないように切断用改質領域７を形成してもよい。また、図１５（ｂ）に示すように、加工対象物１ｂの側面に到達しないように切断用改質領域７を形成したり、図１５（ｃ）に示すように、加工対象物１ｃの側面に到達しないように切断用改質領域７を形成したりしてもよい。さらにまた、加工対象物１の表面３側からレーザ光Ｌを照射したが、裏面２１側からレーザ光Ｌを照射してもよい。これらについては、以下の実施形態においても同様である。
次に、本発明の第２実施形態に係る加工対象物切断方法について説明する。
本実施形態の加工対象物切断方法が上記第１実施形態と異なる点は、複数の切断予定ライン５（図１０参照）に代えて、図１６に示すように、複数の切断予定ライン５ｄを加工対象物１に設定した点である。切断予定ライン５ｄの端部３６ｄは、加工対象物１において改質領域形成ライン上に位置している。換言すると、切断予定ライン５ｄは、改質領域形成ライン１５を通過しないように改質領域形成ライン１５と交差している。
本実施形態においても、上記効果と同様な効果、すなわち、加工対象物１を精度よく切断するという効果を奏する。
また、本実施形態では、上述したように、切断予定ライン５ｄの端部３６ｄが改質領域形成ライン１５上に位置され、よって、切断用改質領域７の端部が改質領域１７上に位置されている。そのため、必要とされる切断応力が大きくなり、例えば改質領域１７及び切断用改質領域７が形成された切断前の加工対象物１を搬送する際、加工対象物１が意図せずに分断されるのを防止することができる。従って、切断された加工対象物１が互いに接触してチッピングが生じることを防止できると共に、加工対象物１のハンドリング性を向上させることが可能となる。
次に、本発明の第３実施形態に係る加工対象物切断方法について説明する。
本実施形態の加工対象物切断方法が上記第１実施形態と異なる点は、複数の切断予定ライン５（図１０参照）に代えて、図１７に示すように、複数の切断予定ライン５ｅを加工対象物１に設定した点である。切断予定ライン５ｅの端部３６ｅは、加工対象物１において改質領域形成ライン１５の内側に位置している。換言すると、切断予定ライン５ｅは、改質領域形成ライン１５と交差しないように設定されている。
本実施形態においても、上記効果と同様な効果、すなわち、加工対象物１を精度よく切断するという効果を奏する。
また、本実施形態では、上述したように、切断予定ライン５ｅの端部３６ｅが改質領域形成ライン１５の内側に位置され、よって、切断用改質領域７の端部が改質領域１７の内側に位置されている。そのため、必要とされる切断応力が大きくなり、上記第２実施形態と同様に、加工対象物１が意図せずに切断されるのを防止することができる。従って、切断された加工対象物１が互いに接触してチッピングが生じることを防止できると共に、加工対象物１のハンドリング性を向上させることが可能となる。
次に、本発明の第４実施形態に係る加工対象物切断方法について説明する。
本実施形態の加工対象物切断方法が上記第１実施形態と異なる点は、複数の切断予定ライン５（図１０参照）に代えて、図１８に示すように、複数の切断予定ライン５ｆを加工対象物１に設定した点である。切断予定ライン５ｆのうちの一部の切断予定ライン５ｆａは、その端部３６ｆａが、加工対象物１において改質領域形成ライン１５の外側に位置している。この切断予定ライン５ｆａは、加工対象物１の表面３から見て、改質領域形成ライン１５を等分割（ここでは、４分割）するように延在している。他方、切断予定ライン５ｆのうちの他の切断予定ライン５ｆｂは、その端部３６ｆｂが、加工対象物１において改質領域形成ライン１５上に位置している。
本実施形態においても、上記効果と同様な効果、すなわち、加工対象物１を精度よく切断するという効果を奏する。
また、本実施形態では、上述したように、切断予定ライン５ｆａの端部３６ｆａが、改質領域形成ライン１５の外側に位置され、よって、この切断予定ライン５ｆａに沿った切断用改質領域７の端部が、改質領域１７の外側にされている。そのため、加工対象物１を切断する際、切断応力が加工対象物１に均等に加わり易くなり、加工対象物を容易に切断することができる。
一方、切断予定ライン５ｆｂの端部３６ｆｂが、改質領域形成ライン１５上に位置され、よって、この切断予定ライン５ｆｂに沿った切断用改質領域７の端部が、改質領域１７上に位置されている。そのため、必要とされる切断応力が大きくなり、加工対象物１が意図せずに切断されるのを防止することができ、切断された加工対象物１が互いに接触してチッピングが生じることを防止できると共に、加工対象物１のハンドリング性を向上させることが可能となる。
次に、本発明の第５実施形態に係る加工対象物切断方法について説明する。
本実施形態の加工対象物切断方法が上記第１実施形態と異なる点は、複数の切断予定ライン５（図１０参照）に代えて、図１９に示すように、複数の切断予定ライン５ｇを加工対象物１に設定した点である。
切断予定ライン５ｇのうちの一部の切断予定ライン５ｇａは、その端部３６ｇａが、加工対象物１において改質領域形成ライン１５の外側に位置している。この切断予定ライン５ｇａは、改質領域形成ライン１５を等分割（ここでは、４分割）するように延在している。他方、切断予定ライン５ｇのうちの他の切断予定ライン５ｇｂは、その端部３６ｇｂが、加工対象物１において改質領域形成ライン１５の内側に位置している。
本実施形態においても、上記効果と同様な効果、すなわち、加工対象物１を精度よく切断するという効果を奏する。
また、本実施形態では、上述したように、切断予定ライン５ｇａの端部３６ｇａが、改質領域形成ライン１５の外側に位置され、よって、この切断予定ライン５ｇａに沿った切断用改質領域７の端部が、改質領域１７の外側に位置されている。そのため、加工対象物１を切断する際、切断応力が加工対象物１に均等に加わり易くなり、加工対象物１を容易に切断することができる。
一方、切断予定ライン５ｇｂの端部３６ｆｂが、改質領域形成ライン１５の内側に位置され、よって、この切断予定ライン５ｇｂに沿った切断用改質領域７の端部が、改質領域１７の内側に位置されている。そのため、必要とされる切断応力が大きくなり、加工対象物１が意図せずに切断されるのを防止することができ、切断された加工対象物１が互いに接触してチッピングが生じることを防止できると共に、加工対象物１のハンドリング性を向上させることが可能となる。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、加工対象物１において外縁部２５と有効領域２６との境界３５の外側に改質領域１７を形成したが、境界３５上又は境界３５の内側に改質領域１７を形成してもよい。ここで、外縁部２５の厚さが有効領域２６の厚さよりも薄くなっていることから、外縁部２５から亀裂が生じ易い。そのため、上記のように境界３５上又は境界３５の内側に改質領域１７を形成すると、外縁部２５で生じた亀裂２８が内側に伸展するのを確実に抑制することができる。
また、上記実施形態では、改質領域１７を形成した後に切断用改質領域７を形成したが、切断用改質領域７を形成した後に改質領域１７を形成してもよい。また、上記実施形態では、機能素子２２が形成された加工対象物１に改質領域１７を形成したが、改質領域７を形成した後に機能素子２２を形成してもよい。また、加工対象物１を薄化する前に改質領域１７を形成してもよい。
また、上記実施形態では、切断起点領域として切断用改質領域７を形成したが、レーザアブレーション、スクライブ若しくはブレードダイシング等で形成された溝等であってもよい。また、上記実施形態の切断用改質領域７は、加工対象物１の表面３及び裏面２１に露出していないが、少なくとも一方に露出していてもよい。
また、上記実施形態は、半導体材料からなる加工対象物１に溶融処理領域を含む改質領域７を形成したが、ガラスや圧電材料等、他の材料からなる加工対象物の内部に、クラック領域や屈折率変化領域等、他の改質領域を形成してもよい。また、上記実施形態での亀裂は、切れ目及び裂け目等の割れであってもよい。
改質領域の形成に用いられるレーザ加工装置の概略構成図である。 改質領域の形成の対象となる加工対象物の平面図である。 図２の加工対象物のIII−III線に沿っての断面図である。 レーザ加工後の加工対象物の平面図である。 図４の加工対象物のV−V線に沿っての断面図である。 図４の加工対象物のVI−VI線に沿っての断面図である。 レーザ加工後のシリコンウェハの切断面の写真を表した図である。 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。 レーザ光のピークパワー密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。 第１実施形態に係る加工対象物切断方法の対象となる加工対象物を示す図である。 第１実施形態に係る加工対象物切断方法を説明するための図１０のXb−Xb線に沿う概略断面図である。 図１１の後続の図である。 切断後の加工対象物を示す図である。 第１実施形態に係る加工対象物切断方法の他の例を説明するための図１１に対応する概略断面図である。 第１実施形態に係る加工対象物切断方法のさらに他の例を説明するための図１１に対応する概略断面図である。 第２実施形態に係る加工対象物切断方法の対象となる加工対象物を示す平面図である。 第３実施形態に係る加工対象物切断方法の対象となる加工対象物を示す平面図である。 第４実施形態に係る加工対象物切断方法の対象となる加工対象物を示す平面図である。 第５実施形態に係る加工対象物切断方法の対象となる加工対象物を示す平面図である。
符号の説明
１，１ｂ，１ｃ…加工対象物、３…表面、５，５ｄ，５ｅ，５ｆ，５ｆａ，５ｆｂ，５ｇ，５ｇａ，５ｇｂ…切断予定ライン、７…切断用改質領域（切断起点領域）、１５…改質領域形成ライン、１７…改質領域、２１…裏面、２５…外縁部、２６…有効領域、３５…境界、Ｅ…外縁、Ｌ…レーザ光、Ｐ…集光点。

Claims (7)

  1. 板状の加工対象物を切断予定ラインに沿って切断するための加工対象物切断方法であって、
    前記加工対象物に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、前記加工対象物の外縁から所定の距離内側に前記外縁に沿って設定された改質領域形成ラインに沿って、前記加工対象物に改質領域を形成する工程と、
    前記切断予定ラインに沿って前記加工対象物に切断起点領域を形成する工程と、
    前記切断起点領域を起点として、前記切断予定ラインに沿って前記加工対象物を切断する工程と、を含むことを特徴とする加工対象物切断方法。
  2. 前記切断起点領域の端部は、前記加工対象物において前記改質領域の外側に位置していることを特徴とする請求項１記載の加工対象物切断方法。
  3. 前記切断起点領域の端部は、前記加工対象物において前記改質領域上又は前記改質領域の内側に位置していることを特徴とする請求項１記載の加工対象物切断方法。
  4. 前記加工対象物は、外縁部と該外縁部の内側の有効領域とを有しており、
    前記改質領域は、前記加工対象物において前記外縁部と前記有効領域との境界の外側に形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項記載の加工対象物切断方法。
  5. 前記加工対象物は、外縁部と該外縁部の内側の有効領域とを有しており、
    前記改質領域は、前記加工対象物において前記外縁部と前記有効領域との境界上又は該境界の内側に形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項記載の加工対象物切断方法。
  6. 前記切断起点領域は、前記加工対象物に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより形成された切断用改質領域であることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項記載の加工対象物切断方法。
  7. 前記切断用改質領域は、前記加工対象物の表面及び裏面に露出していないことを特徴とする請求項６の何れか一項記載の加工対象物切断方法。
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