JP2011026177A - 加工対象物切断方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 切断対象となる加工対象物の材料に左右されず、その加工対象物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加工対象物切断方法を提供する。
【解決手段】 加工対象物１Ａの裏面１ｂと分断用加工対象物１０Ａの表面１０ａとが陽極接合によって接合されているため、溶融処理領域１３を起点として分断用加工対象物１０Ａの厚さ方向に発生した亀裂１７は、連続的に且つその方向を殆ど変えることなく、加工対象物１Ａの表面１ａに到達する。そして、加工対象物１Ａ，１０Ａが切断された後、加工対象物１Ａから加工対象物１０Ａが取り除かれて、チップ１９が得られる。
【選択図】 図１２

Description

本発明は、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に関する。
従来における上記技術分野の加工対象物切断方法として、基板とその基板の表面に設けられた積層部とを有する加工対象物にレーザ光を照射することにより、少なくとも基板の内部に改質領域を形成し、その改質領域を切断の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ものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
国際公開第０３／０７６１２０号パンフレット
上述したような加工対象物切断方法においては、例えば、基板がＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics：低温同時焼成セラミックス）等からなり、レーザ光に対して散乱性を有していると、基板内にレーザ光が導光され難くなるため、切断の起点となる改質領域を基板の内部に形成することができない場合がある。
そこで、本発明は、切断対象となる加工対象物の材料に左右されず、その加工対象物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、本発明に係る加工対象物切断方法は、板状の第１の加工対象物の一方の端面と板状の第２の加工対象物の他方の端面とが接合された状態で、第１の加工対象物にレーザ光を照射することにより、第２の加工対象物を複数のチップに切断するための切断予定ラインに沿って、第１の加工対象物に改質領域を形成する工程と、第１の加工対象物に応力を生じさせることにより、改質領域を起点として発生した亀裂を切断予定ラインに沿って第１の加工対象物の他方の端面及び第２の加工対象物の一方の端面に到達させ、切断予定ラインに沿って第２の加工対象物を切断する工程と、切断された第２の加工対象物から、切断された第１の加工対象物を取り除き、チップを得る工程と、を含むことを特徴とする。
この加工対象物切断方法では、第２の加工対象物の他方の端面が第１の加工対象物の一方の端面に接合されているため、改質領域を起点として第１の加工対象物の厚さ方向に発生した亀裂は、その方向を殆ど変えることなく第２の加工対象物に伝わり、第２の加工対象物の一方の端面に到達する。そして、第１の加工対象物及び第２の加工対象物が切断された後、第２の加工対象物から第１の加工対象物が取り除かれて、チップが得られる。従って、第２の加工対象物を複数のチップに切断するための切断予定ラインに沿って第１の加工対象物に改質領域を形成すれば、第２の加工対象物に切断の起点を何ら形成しなくても、第２の加工対象物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。
また、第１の加工対象物の一方の端面と第２の加工対象物の他方の端面とは、陽極接合によって接合されることが好ましい。或いは、第１の加工対象物の一方の端面と第２の加工対象物の他方の端面とは、表面活性化直接接合によって接合されることが好ましい。これらの接合方法によれば、第１の加工対象物の一方の端面と第２の加工対象物の他方の端面とが強固に直接接合される。そのため、第１の加工対象物においてその厚さ方向に伸展した亀裂を、第１の加工対象物の一方の端面と第２の加工対象物の他方の端面との界面において連続的に且つその方向を殆ど変えることなく、第２の加工対象物に確実に伸展させることができる。
また、レーザ光は、第１の加工対象物の他方の端面をレーザ光入射面として第１の加工対象物に照射されることが好ましい。この場合、切断対象となる第２の加工対象物がレーザ光を導光し易いか導光し難いかにかかわらず、第１の加工対象物に改質領域を確実に形成することができる。
また、応力は、第１の加工対象物の他方の端面に取り付けられた拡張可能な保持部材が拡張させられることにより第１の加工対象物に生じさせられることが好ましい。この場合、第１の加工対象物の他方の端面に取り付けられた保持部材を拡張させるだけで、第１の加工対象物において改質領域を起点として発生した亀裂を第２の加工対象物側に容易に伸展させることができる。
また、切断された第１の加工対象物は、切断された第２の加工対象物からエッチングによって取り除かれることが好ましい。この場合、第１の加工対象物及び第２の加工対象物を切断した後に、チップを得るために、第２の加工対象物から第１の加工対象物を効率良く取り除くことができる。
このとき、第１の加工対象物に分離用改質領域を形成し、分離用改質領域のエッチングレートが第１の加工対象物における非改質領域のエッチングレートよりも高いエッチング材を利用してエッチング処理を施すことにより、エッチングを行うことが好ましい。この場合、第２の加工対象物から第１の加工対象物をより効率良く取り除くことができる。
また、第２の加工対象物は、複数の機能素子を有し、切断予定ラインは、隣り合う機能素子の間を通るように設定されることが好ましい。この場合、機能素子を有するチップを歩留り良く得ることができる。
また、第２の加工対象物は、ガラス基板を備える場合、ＬＴＣＣ基板を備える場合、サファイア基板を備える場合がある。これらの場合、ガラス基板、ＬＴＣＣ基板、サファイア基板に切断の起点を何ら形成しなくても、第２の加工対象物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。
本発明によれば、切断対象となる加工対象物の材料に左右されず、その加工対象物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。また、加工対象物には直接加工を施すことなく、加工対象物を割れ（亀裂）のみで切断しているので、その切断面の品質は非常に高く（綺麗で）、且つそのチップの抗折強度も非常に高い。
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の実施形態に係る加工対象物切断方法が適用される加工対象物の平面図である。 図１０の加工対象物の切断予定ラインに沿っての一部断面図である。 第１の実施形態に係る加工対象物切断方法を説明するための加工対象物の一部断面図である。 第１の実施形態に係る加工対象物切断方法を説明するための加工対象物の一部断面図である。 第１の実施形態に係る加工対象物切断方法を説明するための加工対象物の一部断面図である。 第２の実施形態に係る加工対象物切断方法が適用される加工対象物の切断予定ラインに沿っての一部断面図である。 第２の実施形態に係る加工対象物切断方法を説明するための加工対象物の一部断面図である。 第２の実施形態に係る加工対象物切断方法を説明するための加工対象物の一部断面図である。 第２の実施形態に係る加工対象物切断方法を説明するための加工対象物の一部断面図である。 第３の実施形態に係る加工対象物切断方法が適用される加工対象物の切断予定ラインに沿っての一部断面図である。 第３の実施形態に係る加工対象物切断方法を説明するための加工対象物の一部断面図である。 第３の実施形態に係る加工対象物切断方法を説明するための加工対象物の一部断面図である。 第３の実施形態に係る加工対象物切断方法を説明するための加工対象物の一部断面図である。 分断用加工対象物に対する分離用溶融処理領域の形成の一例を説明するための加工対象物の断面図である。 第４の実施形態に係る加工対象物切断方法が適用される加工対象物の切断予定ラインに沿っての一部断面図である。 第４の実施形態に係る加工対象物切断方法を説明するための加工対象物の一部断面図である。 第４の実施形態に係る加工対象物切断方法を説明するための加工対象物の一部断面図である。 第４の実施形態に係る加工対象物切断方法を説明するための加工対象物の一部断面図である。 第５の実施形態に係る加工対象物切断方法が適用される加工対象物の切断予定ラインに沿っての一部断面図である。 第５の実施形態に係る加工対象物切断方法を説明するための加工対象物の一部断面図である。 第５の実施形態に係る加工対象物切断方法を説明するための加工対象物の一部断面図である。 第５の実施形態に係る加工対象物切断方法を説明するための加工対象物の一部断面図である。 第６の実施形態に係る加工対象物切断方法が適用される加工対象物の切断予定ラインに沿っての一部断面図である。 第６の実施形態に係る加工対象物切断方法によって切断された加工対象物の断面図である。 実施例によって溶融処理領域が形成されたシリコン基板及びガラス基板の断面の写真を表した図である。 実施例によって切断されたシリコン基板及びガラス基板の写真を表した図である。 実施例によって切断されたシリコン基板及びＬＴＣＣ基板の写真を表した図である。 分離用溶融処理領域の形成例を示す加工対象物の構成図である。
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部分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、切断予定ラインに沿って加工対象物に改質領域を形成する。そこで、まず、本実施形態に係る加工対象物切断方法における改質領域の形成について、図１〜９を参照して説明する。
図１に示すように、レーザ加工装置１００は、レーザ光（加工用レーザ光）Ｌをパルス発振するレーザ光源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４〜６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。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（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場合、加工領域は表面３側から徐々に裏面側に進行する（表面吸収型レーザ加工）。
ところで、本実施形態に係る加工対象物切断方法にて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。
本実施形態に係る加工対象物切断方法における改質領域は、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。
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、本実施形態に係る加工対象物切断方法について説明する。
［第１の実施形態］
図１０は、第１の実施形態に係る加工対象物切断方法が適用される加工対象物の平面図であり、図１１は、図１０の加工対象物の切断予定ラインに沿っての一部断面図である。図１０，１１に示すように、板状の加工対象物（第２の加工対象物）１Ａは、アルカリ金属を含有していないＬＴＣＣ基板２と、ＬＴＣＣ基板２の表面２ａに形成されたデバイス層４と、ＬＴＣＣ基板２の裏面２ｂに形成されたガラス層６と、を備えている。ここでは、デバイス層４の表面４ａが加工対象物１Ａの表面（一方の端面）１ａとなり、ガラス層６の裏面６ｂが加工対象物１Ａの裏面（他方の端面）１ｂとなる。
デバイス層４は、シリコンを含む層であり、マトリックス状に配列された複数の機能素子１５を有している。機能素子１５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、或いは回路として形成された回路素子等である。加工対象物１Ａを複数のチップに切断するための切断予定ライン５は、隣り合う機能素子１５の間を通るように格子状に設定されている。
ガラス層６は、＃７７４０等、アルカリ金属を含有するガラスからなる層であり、例えば、スパッタ法によって厚さ４００ｎｍ程度に成膜されている。ガラス層６は、加工対象物１Ａの厚さ方向から見たときに切断予定ライン５を含むように、格子状にパターニングされている。
以上のように構成された加工対象物１Ａに対して、以下のように、第１の実施形態に係る加工対象物切断方法が適用される。
まず、図１２（ａ）に示すように、主面（すなわち、表面１２ａ及び裏面１２ｂ）が（１００）面となっているシリコン基板１２を備える板状の分断用加工対象物（第１の加工対象物）１０Ａを用意する。ここでは、分断用加工対象物１０Ａがシリコン基板１２のみからなるため、シリコン基板１２の表面１２ａが分断用加工対象物１０Ａの表面（一方の端面）１０ａとなり、シリコン基板１２の裏面１２ｂが分断用加工対象物１０Ａの裏面（他方の端面）１０ｂとなる。
続いて、分断用加工対象物１０Ａの表面１０ａと加工対象物１Ａの裏面１ｂとを直接接合する。これにより、加工対象物１Ａの裏面１ｂがシリコン基板１２の主面と対向することになる。分断用加工対象物１０Ａの表面１０ａと加工対象物１Ａの裏面１ｂとは、陽極接合によって接合される。つまり、分断用加工対象物１０Ａの表面１０ａと加工対象物１Ａの裏面１ｂとを接触させた状態で、３００℃以上に加熱しながら、分断用加工対象物１０Ａに、加工対象物１Ａに対して数百Ｖ〜数ｋＶの正の電圧を印加する。これにより、分断用加工対象物１０Ａと加工対象物１Ａとの間に静電引力が生じ、分断用加工対象物１０Ａの表面１０ａと加工対象物１Ａの裏面１ｂとが共有結合によって接合される。
より詳細には、加工対象物１Ａのガラス層６中のアルカリ金属イオンが分断用加工対象物１０Ａ側に移動し、ガラス層６の裏面６ｂが負にチャージされる（分極）。このとき、分断用加工対象物１０Ａ側が正であるため、分断用加工対象物１０Ａと加工対象物１Ａとの間に静電引力が生じ、原子レベルで接触するまで引き合うことになる。そして、分断用加工対象物１０Ａの表面１０ａと加工対象物１Ａの裏面１ｂとに存在する余分な酸素原子を酸素ガスとして放出しながら、残った酸素原子をシリコン基板１２のシリコン原子とガラス層６中のシリコン原子とが共有し、分断用加工対象物１０Ａの表面１０ａと加工対象物１Ａの裏面１ｂとが強固に接合される。
続いて、分断用加工対象物１０Ａの裏面１０ｂを上側にして加工対象物１Ａ，１０Ａをレーザ加工装置の支持台（図示せず）上に固定する。そして、図１２（ｂ）に示すように、分断用加工対象物１０Ａの裏面１０ｂをレーザ光入射面としてシリコン基板１２の内部に集光点Ｐを合わせてレーザ光Ｌを照射し、支持台の移動によって、各切断予定ライン５に沿って集光点Ｐを相対的に移動させる。この各切断予定ライン５に沿った集光点Ｐの相対的な移動を１本の切断予定ライン５に対して複数回行うが、集光点Ｐを合わせる位置と裏面１０ｂとの距離を各回で変えることにより、表面１０ａ側から順に、１本の切断予定ライン５に対して複数列の溶融処理領域１３をシリコン基板１２の内部に１列ずつ形成する。
このとき、溶融処理領域１３を起点として分断用加工対象物１０Ａの厚さ方向に発生した亀裂１７を切断予定ライン５に沿って分断用加工対象物１０Ａの裏面１０ｂに到達させる。なお、１本の切断予定ライン５に対して形成すべき溶融処理領域１３の列数は、分断用加工対象物１０Ａの厚さ等に応じて変化するものである。例えば、分断用加工対象物１０Ａが比較的薄く、１本の切断予定ライン５に対して１列の溶融処理領域１３を形成することで、亀裂１７を分断用加工対象物１０Ａの裏面１０ｂに到達させることができれば、１本の切断予定ライン５に対して複数列の溶融処理領域１３を形成する必要はない。
続いて、図１３（ａ）に示すように、分断用加工対象物１０Ａの裏面１０ｂにエキスパンドテープ（保持部材）２１を貼り付ける。そして、図１３（ｂ）に示すように、エキスパンドテープ２１を拡張させて、分断用加工対象物１０Ａに応力を生じさせる。すなわち、エキスパンドテープ（保持部材）を介して分断用加工対象物に力を印加する。これにより、格子状にパターニングされたガラス層６を介して、切断予定ライン５に沿って亀裂１７を加工対象物１Ａの表面１ａに到達させ、切断予定ライン５に沿って加工対象物１Ａを切断する。
続いて、図１４に示すように、切断された加工対象物１Ａから、切断された分断用加工対象物１０Ａを取り除くことにより、１個の機能素子１５を有するチップ１９を得る。より詳細には、エキスパンドテープ２１が拡張させられて、切断された加工対象物１Ａが互いに離間した状態において、全ての加工対象物１Ａの機能素子１５側を覆うように、切断された加工対象物１Ａに保持テープを貼り付ける。その後、切断された分断用加工対象物１０Ａからエキスパンドテープ２１を剥離する。つまり、切断された全ての加工対象物１Ａ，１０Ａをエキスパンドテープ２１から保持テープに転写する。そして、保持テープに貼り付けられた状態で、切断された加工対象物１Ａ，１０ＡをＨＦ溶液等のエッチング液に浸漬させる。これにより、ガラス層６が選択的にエッチングによって除去され、切断された加工対象物１Ａから、切断された分断用加工対象物１０Ａが剥離する。なお、本実施形態では、接合用且つ剥離用のガラス層６を格子状にパターニングしたが、剥離が可能であれば、ガラス層６を全面に形成してもよい。ただし、パターニングすることでエッチングが容易となり、その処理時間が短縮化されるので、パターニングすることはメリットがある。
以上説明したように、第１の実施形態に係る加工対象物切断方法においては、加工対象物１Ａの裏面１ｂと分断用加工対象物１０Ａの表面１０ａとが陽極接合によって接合されている。そのため、溶融処理領域１３を起点として分断用加工対象物１０Ａの厚さ方向（シリコン基板１２の劈開方向、すなわち、シリコン基板１２の主面と直交する方向）に発生した亀裂１７は、分断用加工対象物１０Ａの表面１０ａと加工対象物１Ａの裏面１ｂとの界面において連続的に且つその方向を殆ど変えることなく、加工対象物１Ａに確実に伝わり、加工対象物１Ａの表面１ａに到達する。そして、加工対象物１Ａ，１０Ａが切断された後、加工対象物１Ａから加工対象物１０Ａが取り除かれて、チップ１９が得られる。従って、加工対象物１Ａの切断予定ライン５に沿って分断用加工対象物１０Ａのシリコン基板１２の内部に溶融処理領域１３を形成すれば、加工対象物１Ａに切断の起点を何ら形成しなくても、加工対象物１Ａを切断予定ライン５に沿って精度良く切断することができる。そして、得られたチップ１９の切断面には、溶融処理領域１３が存在しないため、チップ１９の抗折強度を向上させることができる。
しかも、分断用加工対象物１０Ａに応力を生じさせる際には、溶融処理領域１３を起点として発生した亀裂１７が分断用加工対象物１０Ａの裏面１０ｂに到達している。そのため、分断用加工対象物１０Ａの裏面１０ｂに貼り付けられたエキスパンドテープ２１を拡張させるだけで、溶融処理領域１３を起点として発生した亀裂１７は、加工対象物１Ａ側に容易に伸展する。
また、アルカリ金属を含有するガラス層６を形成することで、アルカリ金属を含有していないＬＴＣＣ基板２を加工対象物１Ａに用いても、分断用加工対象物１０Ａの表面１０ａと加工対象物１Ａの裏面１ｂとを陽極接合によって接合することができる。しかも、ＬＴＣＣ基板２の表面２ａにデバイス層４を形成するに際し、デバイス層４がアルカリ金属によって汚染されるのを防止することができる。
また、レーザ光Ｌは、分断用加工対象物１０Ａの裏面１０ｂをレーザ光入射面として分断用加工対象物１０Ａに照射される。これにより、切断対象となる加工対象物１Ａがレーザ光Ｌを導光し易いか導光し難いかにかかわらず、分断用加工対象物１０Ａのシリコン基板１２の内部に溶融処理領域１３を確実に形成することができる。
また、切断された分断用加工対象物１０Ａは、切断された加工対象物１Ａからエッチングによって取り除かれる。これにより、加工対象物１Ａ，１０Ａを切断した後に、チップ１９を得るために、加工対象物１Ａから分断用加工対象物１０Ａを効率良く取り除くことができる。
なお、シリコン基板１２の厚さを加工対象物１Ａの厚さよりも厚くすれば、分断用加工対象物１０Ａにおいてシリコン基板１２の主面と直交する方向に伸展した亀裂１７の直進性をより一層強めることができる。この場合、分断用加工対象物１０Ａにおいてシリコン基板１２の主面と直交する方向に伸展した亀裂１７は、分断用加工対象物１０Ａの表面１０ａと加工対象物１Ａの裏面１ｂとの界面において連続的に且つその方向を殆ど変えることなく、より確実に加工対象物１Ａに伝わることになる。
［第２の実施形態］
図１５は、第２の実施形態に係る加工対象物切断方法が適用される加工対象物の切断予定ラインに沿っての一部断面図である。図１５に示すように、板状の加工対象物（第２の加工対象物）１Ｂは、アルカリ金属を含有していないＬＴＣＣ基板２と、ＬＴＣＣ基板２の表面２ａに形成されたデバイス層４と、を備えている。デバイス層４は、マトリックス状に配列された複数の機能素子１５を有しており、切断予定ライン５は、隣り合う機能素子１５の間を通るように格子状に設定されている。ここでは、デバイス層４の表面４ａが加工対象物１Ｂの表面（他方の端面）１ａとなり、ＬＴＣＣ基板２の裏面２ｂが加工対象物１Ｂの裏面（一方の端面）１ｂとなる。
以上のように構成された加工対象物１Ａに対して、以下のように、第２の実施形態に係る加工対象物切断方法が適用される。
まず、図１６（ａ）に示すように、主面（すなわち、表面１２ａ及び裏面１２ｂ）が（１００）面となっているシリコン基板１２と、シリコン基板１２の裏面１２ｂに形成されたガラス層６と、を備える板状の分断用加工対象物（第１の加工対象物）１０Ｂを用意する。ここでは、シリコン基板１２の表面１２ａが分断用加工対象物１０Ｂの表面（他方の端面）１０ａとなり、ガラス層６の裏面６ｂが分断用加工対象物１０Ｂの裏面（一方の端面）１０ｂとなる。
なお、ガラス層６は、＃７７４０等、アルカリ金属を含有するガラスからなる層であり、例えば、スパッタ法によって厚さ４００ｎｍ程度に成膜されている。ガラス層６は、後述する直接接合が行われた場合において分断用加工対象物１０Ｂの厚さ方向から見たときに切断予定ライン５を含むように、格子状にパターニングされている。
続いて、分断用加工対象物１０Ｂの裏面１０ｂと加工対象物１Ｂの表面１ａとを陽極接合によって接合する。これにより、加工対象物１Ｂの表面１ａがシリコン基板１２の主面と対向することになる。
続いて、図１６（ｂ）に示すように、分断用加工対象物１０Ｂの表面１０ａをレーザ光入射面としてシリコン基板１２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、１本の切断予定ライン５に対して複数列の溶融処理領域１３をシリコン基板１２の内部に形成する。このとき、溶融処理領域１３を起点として分断用加工対象物１０Ｂの厚さ方向に発生した亀裂１７を切断予定ライン５に沿って分断用加工対象物１０Ｂの表面１０ａに到達させる。
続いて、図１７（ａ）に示すように、分断用加工対象物１０Ｂの表面１０ａにエキスパンドテープ２１を貼り付ける。そして、図１７（ｂ）に示すように、エキスパンドテープ２１を拡張させて、分断用加工対象物１０Ｂに応力を生じさせる。すなわち、エキスパンドテープ（保持部材）を介して分断用加工対象物に力を印加する。これにより、格子状にパターニングされたガラス層６を介して、切断予定ライン５に沿って亀裂１７を加工対象物１Ｂの裏面１ｂに到達させ、切断予定ライン５に沿って加工対象物１Ｂを切断する。
続いて、図１８に示すように、切断された加工対象物１Ｂから、切断された分断用加工対象物１０Ｂを取り除くことにより、１個の機能素子１５を有するチップ１９を得る。より詳細には、切断された全ての加工対象物１Ｂ，１０Ｂをエキスパンドテープ２１から保持テープに転写する。そして、保持テープに貼り付けられた状態で、切断された加工対象物１Ｂ，１０ＢをＨＦ溶液等のエッチング液に浸漬させる。これにより、ガラス層６が選択的にエッチングによって除去され、切断された加工対象物１Ｂから、切断された分断用加工対象物１０Ｂが剥離する。
以上説明したように、第２の実施形態に係る加工対象物切断方法においては、上述した第１の実施形態に係る加工対象物切断方法と同様に、加工対象物１Ｂの切断予定ライン５に沿って分断用加工対象物１０Ｂのシリコン基板１２の内部に溶融処理領域１３を形成すれば、加工対象物１Ｂに切断の起点を何ら形成しなくても、加工対象物１Ｂを切断予定ライン５に沿って精度良く切断することができる。
［第３の実施形態］
図１９は、第３の実施形態に係る加工対象物切断方法が適用される加工対象物の切断予定ラインに沿っての一部断面図である。図１９に示すように、板状の加工対象物（第２の加工対象物）１Ｃは、アルカリ金属を含有していないＬＴＣＣ基板２と、ＬＴＣＣ基板２の表面２ａに形成されたデバイス層４と、を備えている。デバイス層４は、マトリックス状に配列された複数の機能素子１５を有しており、切断予定ライン５は、隣り合う機能素子１５の間を通るように格子状に設定されている。ここでは、デバイス層４の表面４ａが加工対象物１Ｃの表面（一方の端面）１ａとなり、ＬＴＣＣ基板２の裏面２ｂが加工対象物１Ｃの裏面（他方の端面）１ｂとなる。
以上のように構成された加工対象物１Ｃに対して、以下のように、第３の実施形態に係る加工対象物切断方法が適用される。
まず、図２０（ａ）に示すように、主面（すなわち、表面１２ａ及び裏面１２ｂ）が（１００）面となっているシリコン基板１２を備える板状の分断用加工対象物（第１の加工対象物）１０Ｃを用意する。ここでは、分断用加工対象物１０Ｃがシリコン基板１２のみからなるため、シリコン基板１２の表面１２ａが分断用加工対象物１０Ｃの表面（一方の端面）１０ａとなり、シリコン基板１２の裏面１２ｂが分断用加工対象物１０Ｃの裏面（他方の端面）１０ｂとなる。
なお、分断用加工対象物１０Ｃの表面１０ａ（すなわち、シリコン基板１２の表面１２ａ）には、後述する直接接合が行われた場合において分断用加工対象物１０Ｃの厚さ方向から見たときに機能素子１５と対向するように、マトリックス状に配列された凹部１４が形成されている。これにより、隣り合う凹部１４を仕切る残存部１６は、後述する直接接合が行われた場合において分断用加工対象物１０Ｃの厚さ方向から見たときに切断予定ライン５を含むように、格子状にパターニングされている。残存部１６には、分離用（剥離用）溶融処理領域１８が面状に形成されている。
続いて、分断用加工対象物１０Ｃの表面１０ａと加工対象物１Ｃの裏面１ｂとを直接接合する。これにより、加工対象物１Ｃの裏面１ｂがシリコン基板１２の主面と対向することになる。分断用加工対象物１０Ｃの表面１０ａと加工対象物１Ｃの裏面１ｂとは、表面活性化直接接合によって接合される。
より詳細には、真空中において、分断用加工対象物１０Ｃの表面１０ａ及び加工対象物１Ｃの裏面１ｂに不活性ガスのイオンビーム等を照射し、酸化物や吸着分子等を除去する。これにより、分断用加工対象物１０Ｃの表面１０ａ及び加工対象物１Ｃの裏面１ｂに露出した原子は、化学結合を形成する結合手の一部が結合相手を失い、他の原子に対する強い結合力を有する状態となる。この状態で、分断用加工対象物１０Ｃの表面１０ａと加工対象物１Ｃの裏面１ｂとを接触させると、表面１０ａと裏面１ｂとが強固に接合される。
続いて、図２０（ｂ）に示すように、分断用加工対象物１０Ｃの裏面１０ｂをレーザ光入射面としてシリコン基板１２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、１本の切断予定ライン５に対して複数列の溶融処理領域１３をシリコン基板１２の内部に形成する。このとき、溶融処理領域１３を起点として分断用加工対象物１０Ｃの厚さ方向に発生した亀裂１７を切断予定ライン５に沿って分断用加工対象物１０Ｃの裏面１０ｂに到達させる。
続いて、図２１（ａ）に示すように、分断用加工対象物１０Ｃの裏面１０ｂにエキスパンドテープ２１を貼り付ける。そして、図２１（ｂ）に示すように、エキスパンドテープ２１を拡張させて、分断用加工対象物１０Ｃに応力を生じさせる。すなわち、エキスパンドテープ（保持部材）を介して分断用加工対象物に力を印加する。これにより、格子状にパターニングされた残存部１６を介して、切断予定ライン５に沿って亀裂１７を加工対象物１Ｃの表面１ａに到達させ、切断予定ライン５に沿って加工対象物１Ｃを切断する。
続いて、図２２に示すように、切断された加工対象物１Ｃから、切断された分断用加工対象物１０Ｃを取り除くことにより、１個の機能素子１５を有するチップ１９を得る。より詳細には、切断された全ての加工対象物１Ｃ，１０Ｃをエキスパンドテープ２１から保持テープに転写する。そして、保持テープに貼り付けられた状態で、切断された加工対象物１Ｃ，１０ＣをＫＯＨ溶液等のエッチング液に浸漬させる。これにより、分断用加工対象物１０Ｃにおいて分離用溶融処理領域１８が形成された残存部１６が相対的に素早く（選択的に）エッチングによって除去され、切断された加工対象物１Ｃから、切断された分断用加工対象物１０Ｃが剥離する。なお、分離用溶融処理領域が選択的にエッチングされるのは、溶融処理領域には微細な亀裂が多数形成されていることや材料の変質等によりエッチングレートが非改質領域に比べて高くなっているからである。
以上説明したように、第３の実施形態に係る加工対象物切断方法においては、上述した第１の実施形態に係る加工対象物切断方法と同様に、加工対象物１Ｃの切断予定ライン５に沿って分断用加工対象物１０Ｃのシリコン基板１２の内部に溶融処理領域１３を形成すれば、加工対象物１Ｃに切断の起点を何ら形成しなくても、加工対象物１Ｃを切断予定ライン５に沿って精度良く切断することができる。
なお、分断用加工対象物１０Ｃに対する分離用溶融処理領域１８の形成の一例は、次の通りである。すなわち、図２３（ａ）に示すように、分断用加工対象物１０Ｃをその中心軸線ＣＬ周りに回転させる。そして、図２３（ａ）〜（ｄ）に示すように、分断用加工対象物１０Ｃの表面１０ａをレーザ光入射面としてシリコン基板１２の表面１２ａ近傍に集光点Ｐを合わせてレーザ光Ｌを照射しつつ、分断用加工対象物１０Ｃの外縁部から中心部に向かって集光点Ｐを相対的に移動させる。これにより、分断用加工対象物１０Ｃの表面１０ａ（すなわち、シリコン基板１２の表面１２ａ）近傍に、分離用溶融処理領域１８が面状に形成される。
勿論、分断用加工対象物１０Ｃの裏面１０ｂをレーザ光入射面としてもよいし、分断用加工対象物１０Ｃの中心部から外縁部に向かって集光点Ｐを相対的に移動させてもよい。また、分断用加工対象物１０Ｃに対する凹部１４の形成は、分断用加工対象物１０Ｃに対する分離用溶融処理領域１８の形成の前でもよいし、後でもよい。更に、分断用加工対象物１０Ｃの表面１０ａと加工対象物１Ｃの裏面１ｂとを接合した後に、分断用加工対象物１０Ｃに分離用溶融処理領域１８を形成してもよい。
［第４の実施形態］
図２４は、第４の実施形態に係る加工対象物切断方法が適用される加工対象物の切断予定ラインに沿っての一部断面図である。図２４に示すように、板状の加工対象物（第２の加工対象物）１Ｄは、上述した第３の実施形態の加工対象物１Ｃと同様の構成を有している。ここでは、デバイス層４の表面４ａが加工対象物１Ｄの表面（他方の端面）１ａとなり、ＬＴＣＣ基板２の裏面２ｂが加工対象物１Ｄの裏面（一方の端面）１ｂとなる。
以上のように構成された加工対象物１Ｄに対して、以下のように、第４の実施形態に係る加工対象物切断方法が適用される。
まず、図２５（ａ）に示すように、主面（すなわち、表面１２ａ及び裏面１２ｂ）が（１００）面となっているシリコン基板１２を備える板状の分断用加工対象物（第１の加工対象物）１０Ｄを用意する。ここでは、分断用加工対象物１０Ｄがシリコン基板１２のみからなるため、シリコン基板１２の表面１２ａが分断用加工対象物１０Ｄの表面（他方の端面）１０ａとなり、シリコン基板１２の裏面１２ｂが分断用加工対象物１０Ｄの裏面（一方の端面）１０ｂとなる。
なお、分断用加工対象物１０Ｄの裏面１０ｂ（すなわち、シリコン基板１２の裏面１２ｂ）には、後述する直接接合が行われた場合において分断用加工対象物１０Ｄの厚さ方向から見たときに機能素子１５と対向するように、マトリックス状に配列された凹部１４が形成されている。これにより、隣り合う凹部１４を仕切る残存部１６は、後述する直接接合が行われた場合において分断用加工対象物１０Ｄの厚さ方向から見たときに切断予定ライン５を含むように、格子状にパターニングされている。残存部１６には、分離用溶融処理領域１８が面状に形成されている。
続いて、分断用加工対象物１０Ｄの裏面１０ｂと加工対象物１Ｄの表面１ａとを表面活性化直接接合によって接合する。これにより、加工対象物１Ｄの表面１ａがシリコン基板１２の主面と対向することになる。
続いて、図２５（ｂ）に示すように、分断用加工対象物１０Ｄの表面１０ａをレーザ光入射面としてシリコン基板１２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、１本の切断予定ライン５に対して複数列の溶融処理領域１３をシリコン基板１２の内部に形成する。このとき、溶融処理領域１３を起点として分断用加工対象物１０Ｄの厚さ方向に発生した亀裂１７を切断予定ライン５に沿って分断用加工対象物１０Ｄの表面１０ａに到達させる。
続いて、図２６（ａ）に示すように、分断用加工対象物１０Ｄの表面１０ａにエキスパンドテープ２１を貼り付ける。そして、図２６（ｂ）に示すように、エキスパンドテープ２１を拡張させて、分断用加工対象物１０Ｄに応力を生じさせる。すなわち、エキスパンドテープ（保持部材）を介して分断用加工対象物に力を印加する。これにより、格子状にパターニングされた残存部１６を介して、切断予定ライン５に沿って亀裂１７を加工対象物１Ｄの裏面１ｂに到達させ、切断予定ライン５に沿って加工対象物１Ｄを切断する。
続いて、図２７に示すように、切断された加工対象物１Ｄから、切断された分断用加工対象物１０Ｄを取り除くことにより、１個の機能素子１５を有するチップ１９を得る。より詳細には、切断された全ての加工対象物１Ｄ，１０Ｄをエキスパンドテープ２１から保持テープに転写する。そして、保持テープに貼り付けられた状態で、切断された加工対象物１Ｄ，１０ＤをＫＯＨ溶液等のエッチング液に浸漬させる。これにより、分断用加工対象物１０Ｄにおいて分離用溶融処理領域１８が形成された残存部１６が相対的に素早く（選択的に）エッチングによって除去され、切断された加工対象物１Ｄから、切断された分断用加工対象物１０Ｄが剥離する。
以上説明したように、第４の実施形態に係る加工対象物切断方法においては、上述した第１の実施形態に係る加工対象物切断方法と同様に、加工対象物１Ｄの切断予定ライン５に沿って分断用加工対象物１０Ｄのシリコン基板１２の内部に溶融処理領域１３を形成すれば、加工対象物１Ｄに切断の起点を何ら形成しなくても、加工対象物１Ｄを切断予定ライン５に沿って精度良く切断することができる。
［第５の実施形態］
図２８は、第５の実施形態に係る加工対象物切断方法が適用される分断用加工対象物の切断予定ラインに沿っての一部断面図である。まず、図２８に示すように、主面（すなわち、表面１２ａ及び裏面１２ｂ）が（１００）面となっているシリコン基板１２を備える板状の分断用加工対象物（第１の加工対象物）１０Ｅを用意する。ここでは、分断用加工対象物１０Ｅがシリコン基板１２のみからなるため、シリコン基板１２の表面１２ａが分断用加工対象物１０Ｅの表面（一方の端面）１０ａとなり、シリコン基板１２の裏面１２ｂが分断用加工対象物１０Ｅの裏面（他方の端面）１０ｂとなる。
なお、分断用加工対象物１０Ｅの表面１０ａ（すなわち、シリコン基板１２の表面１２ａ）近傍には、分離用溶融処理領域１８が面状に形成されている。分離用溶融処理領域１８の形成位置は、少なくとも、シリコン基板１２の厚さ方向における中心位置よりも表面１２ａ側である。
続いて、図２９（ａ）に示すように、分断用加工対象物１０Ｅの表面１０ａに、シールド層２２を形成する。そして、シールド層２２上に、複数の絶縁樹脂層２３と複数の配線層２４とを交互に積層し、最後に、接続端子層２５を形成する。これにより、マトリックス状に配列された複数の回路モジュール２６を有する加工対象物（第２の加工対象物）１Ｅが形成される。加工対象物１Ｅを複数のチップに切断するための切断予定ライン５は、隣り合う回路モジュール２６の間を通るように格子状に設定されている。ここでは、接続端子層２５の表面２５ａが加工対象物１Ｅの表面（一方の端面）１ａとなり、シールド層２２の裏面２２ｂが加工対象物１Ｅの裏面（他方の端面）１ｂとなる。
なお、このように分断用加工対象物１０Ｅの表面１０ａに加工対象物１Ｅを直接形成する形態も、分断用加工対象物１０Ｅの表面１０ａと加工対象物１Ｅの裏面１ｂとを接合するものに含まれる。そして、これにより、加工対象物１Ｅの裏面１ｂがシリコン基板１２の主面と対向することになる。
続いて、図２９（ｂ）に示すように、分断用加工対象物１０Ｅの裏面１０ｂをレーザ光入射面としてシリコン基板１２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、１本の切断予定ライン５に対して複数列の溶融処理領域１３をシリコン基板１２の内部に形成する。このとき、溶融処理領域１３を起点として分断用加工対象物１０Ｅの厚さ方向に発生した亀裂１７を切断予定ライン５に沿って分断用加工対象物１０Ｅの裏面１０ｂに到達させる。
続いて、図３０（ａ）に示すように、分断用加工対象物１０Ｅの裏面１０ｂにエキスパンドテープ２１を貼り付ける。そして、図３０（ｂ）に示すように、エキスパンドテープ２１を拡張させて、分断用加工対象物１０Ｅに応力を生じさせる。すなわち、エキスパンドテープ（保持部材）を介して分断用加工対象物に力を印加する。これにより、亀裂１７を切断予定ライン５に沿って加工対象物１Ｅの表面１ａに到達させ、切断予定ライン５に沿って加工対象物１Ｅを切断する。
続いて、図３１に示すように、切断された加工対象物１Ｅから、切断された分断用加工対象物１０Ｅを取り除くことにより、１個の回路モジュール２６に対応するチップ１９を得る。より詳細には、切断された全ての加工対象物１Ｅ，１０Ｅをエキスパンドテープ２１から保持テープに転写する。そして、保持テープに貼り付けられた状態で、切断された加工対象物１Ｅ，１０ＥをＫＯＨ溶液等のエッチング液に浸漬させる。これにより、分断用加工対象物１０Ｅにおいて分離用溶融処理領域１８が形成された部分が相対的に素早く（選択的に）エッチングによって除去され、切断された加工対象物１Ｅから、切断された分断用加工対象物１０Ｅが剥離する。
以上説明したように、第５の実施形態に係る加工対象物切断方法においては、上述した第１の実施形態に係る加工対象物切断方法と同様に、加工対象物１Ｅの切断予定ライン５に沿って分断用加工対象物１０Ｅのシリコン基板１２の内部に溶融処理領域１３を形成すれば、加工対象物１Ｅに切断の起点を何ら形成しなくても、加工対象物１Ｅを切断予定ライン５に沿って精度良く切断することができる。
［第６の実施形態］
図３２は、第６の実施形態に係る加工対象物切断方法が適用される加工対象物の切断予定ラインに沿っての一部断面図である。図３２に示すように、板状の加工対象物（第２の加工対象物）１Ｆは、サファイア基板３１と、サファイア基板３１の表面３１ａに形成された半導体層３２と、を備えている。半導体層３２は、マトリックス状に配列された複数の機能素子１５を有しており、切断予定ライン５は、隣り合う機能素子１５の間を通るように格子状に設定されている。ここでは、半導体層３２の表面３２ａが加工対象物１Ｆの表面（一方の端面）１ａとなり、サファイア基板３１の裏面３１ｂが加工対象物１Ｆの裏面（他方の端面）１ｂとなる。
各機能素子１５は、ＬＥＤとして機能するものであり、バッファ層３３、ｎ型ＧａＮクラッド層３４、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ活性層３５、ｐ型ＧａＮクラッド層３６及びｐ型透光性電極層３７がサファイア基板３１側からこの順序で積層されて構成されている。ｐ型透光性電極層３７上の一部領域にはｐ型電極３８が形成されており、ｎ型ＧａＮクラッド層３４上の一部領域にはｎ型電極３９が形成されている。
以上のように構成された加工対象物１Ｆに対して、以下のように、第６の実施形態に係る加工対象物切断方法が適用される。
まず、主面（すなわち、表面１２ａ及び裏面１２ｂ）が（１００）面となっているシリコン基板１２を備える板状の分断用加工対象物（第１の加工対象物）１０Ｆを用意する。ここでは、分断用加工対象物１０Ｆがシリコン基板１２のみからなるため、シリコン基板１２の表面１２ａが分断用加工対象物１０Ｆの表面（一方の端面）１０ａとなり、シリコン基板１２の裏面１２ｂが分断用加工対象物１０Ｆの裏面（他方の端面）１０ｂとなる。
なお、分断用加工対象物１０Ｆの表面１０ａ（すなわち、シリコン基板１２の表面１２ａ）近傍には、分離用溶融処理領域１８が面状に形成されている。分離用溶融処理領域１８の形成位置は、少なくとも、シリコン基板１２の厚さ方向における中心位置よりも表面１２ａ側である。
続いて、分断用加工対象物１０Ｆの表面１０ａと加工対象物１Ｆの裏面１ｂとを表面活性化直接接合によって接合する。これにより、加工対象物１Ｆの裏面１ｂがシリコン基板１２の主面と対向することになる。
続いて、分断用加工対象物１０Ｆの裏面１０ｂをレーザ光入射面としてシリコン基板１２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、１本の切断予定ライン５に対して複数列の溶融処理領域１３をシリコン基板１２の内部に形成する。このとき、溶融処理領域１３を起点として分断用加工対象物１０Ｆの厚さ方向に発生した亀裂１７を切断予定ライン５に沿って分断用加工対象物１０Ｆの裏面１０ｂに到達させる。
続いて、分断用加工対象物１０Ｆの裏面１０ｂにエキスパンドテープ２１を貼り付ける。そして、エキスパンドテープ２１を拡張させて、分断用加工対象物１０Ｆに応力を生じさせる。すなわち、エキスパンドテープ（保持部材）を介して分断用加工対象物に力を印加する。これにより、亀裂１７を切断予定ライン５に沿って加工対象物１Ｆの表面１ａに到達させ、切断予定ライン５に沿って加工対象物１Ｆを切断する。
続いて、図３３（ａ）に示すように、切断された加工対象物１Ｆから、切断された分断用加工対象物１０Ｆを取り除き、切断されたサファイア基板３１の裏面３１ｂにヒートシンク４１を取り付けることにより、１個の機能素子１５を有するＬＥＤチップ４２Ａを得る。より詳細には、切断された全ての加工対象物１Ｆ，１０Ｆをエキスパンドテープ２１から保持テープに転写する。そして、保持テープに貼り付けられた状態で、切断された加工対象物１Ｆ，１０ＦをＫＯＨ溶液等のエッチング液に浸漬させる。これにより、分断用加工対象物１０Ｆにおいて分離用溶融処理領域１８が形成された部分が相対的に素早く（選択的に）エッチングによって除去され、切断された加工対象物１Ｆから、切断された分断用加工対象物１０Ｆが剥離する。
以上説明したように、第６の実施形態に係る加工対象物切断方法においては、上述した第１の実施形態に係る加工対象物切断方法と同様に、加工対象物１Ｆの切断予定ライン５に沿って分断用加工対象物１０Ｆのシリコン基板１２の内部に溶融処理領域１３を形成すれば、加工対象物１Ｆに切断の起点を何ら形成しなくても、加工対象物１Ｆを切断予定ライン５に沿って精度良く切断することができる。そして、得られたＬＥＤチップ４２Ａの切断面には、溶融処理領域１３等の凹凸が存在しないため、ＬＥＤチップ４２Ａの抗折強度を向上させることができると共に、ＬＥＤチップ４２Ａの端面からの光取出し効率を向上させることができる。
また、半導体層３２内のＧａＮ層の影響によってサファイア基板３１を反らせるような応力が生じるが、分断用加工対象物１０Ｆの表面１０ａに加工対象物１Ｆの裏面１ｂを接合することで、サファイア基板３１が反るのを防止することができる。
また、ＬＥＤチップ４２Ａを得るに際しては、切断された加工対象物１Ｆから、切断された分断用加工対象物１０Ｆを取り除き、切断されたサファイア基板３１の裏面３１ｂにヒートシンク４１を取り付ける。これにより、切断された分断用加工対象物１０Ｆが取り除かれた分だけ、ヒートシンク４１が活性層３５に近付くことになるので、ＬＥＤチップ４２Ａの冷却効率を向上させることができる。
なお、図３３（ｂ）に示すように、切断された加工対象物１Ｆから、切断された分断用加工対象物１０Ｆを取り除かずに、切断された分断用加工対象物１０Ｆの裏面１０ｂにヒートシンク４１を取り付けることにより、１個の機能素子１５を有するＬＥＤチップ４２Ｂを得てもよい。この場合、切断された分断用加工対象物１０Ｆが、活性層３５で発生した光の反射層となるので、ＬＥＤチップ４２Ｂの発光強度を向上させることができる。
次に、本発明の実施例について説明する。
図３４（ａ）に示すように、厚さ１ｍｍのシリコン基板１２の表面１２ａに、厚さ０．５ｍｍのガラス基板９の裏面９ｂを陽極接合によって接合した。そして、ガラス基板９を２ｍｍ×２ｍｍ角のチップに切断するように切断予定ライン５を設定し、１本の切断予定ライン５に対して１８列の溶融処理領域１３をシリコン基板１２の内部に形成した。図３４（ａ）の写真においては、切断予定ライン５に沿って紙面に垂直な方向にも溶融処理領域１３が形成されている。このとき、溶融処理領域１３を起点としてシリコン基板１２の厚さ方向に発生した亀裂１７は、シリコン基板１２の裏面１２ｂには到達しているが、シリコン基板１２の表面１２ａには到達していない。すなわち、割れ１７の表面１２ａ側の先端１７ａは、シリコン基板１２の内部において表面１２ａから離れている。そして、切断予定ライン５に沿ったガラス基板９の裏面９ｂ側の部分９０ｂには引張応力が生じ、切断予定ライン５に沿ったガラス基板９の表面９ａ側の部分９０ａには圧縮応力が生じていた。
この状態で、シリコン基板１２の裏面１２ｂに貼り付けられたエキスパンドテープを拡張させて、シリコン基板１２に応力を生じさせた。これにより、亀裂１７は、シリコン基板１２の表面１２ａとガラス基板９の裏面９ｂとの界面を介してガラス基板９内に伸展して、ガラス基板９の表面９ａに到達し、その結果、切断予定ライン５に沿ってガラス基板９が切断された。図３４（ｂ）は、亀裂１７がガラス基板９内に進入した直後の写真であるが、このように、シリコン基板１２において主面と直交する方向に伸展した亀裂１７は、シリコン基板１２の表面１２ａとガラス基板９の裏面９ｂとの界面において連続的に且つその方向を殆ど変えることなく、ガラス基板９に伝わった。
図３５は、上記実施例によって切断されたシリコン基板及びガラス基板の写真を表した図である。図３５（ａ）に示すように、切断されたシリコン基板１２及びガラス基板９をガラス基板９の表面９ａ側から見ても、また、図３５（ｂ）に示すように、切断されたシリコン基板１２及びガラス基板９を側面側から見ても、ガラス基板９が切断予定ライン５に沿って精度良く切断されていることが分かる。シリコン基板１２の切断面とガラス基板９の切断面とは、殆どずれることなく厚さ方向に平行に連続している。
また、図３６は、他の実施例によって切断されたシリコン基板及びＬＴＣＣ基板の写真を表した図である。ここでは、２５ｍｍ×２５ｍｍ角で、厚さ１ｍｍのシリコン基板１２の表面１２ａに、２０ｍｍ×２０ｍｍ角で、厚さ０．３ｍｍのＬＴＣＣ基板２の裏面２ｂを陽極接合によって接合した。そして、ＬＴＣＣ基板２を２ｍｍ×２ｍｍ角のチップに切断するように切断予定ライン５を設定し、１本の切断予定ライン５に対して１８列の溶融処理領域１３をシリコン基板１２の内部に形成した。これにより、溶融処理領域１３を起点としてシリコン基板１２の厚さ方向に発生した亀裂をシリコン基板１２の裏面１２ｂに到達させた。
この状態で、シリコン基板１２の裏面１２ｂに貼り付けられたエキスパンドテープを拡張させて、シリコン基板１２に応力を生じさせた。これにより、図３６（ａ）に示すように、溶融処理領域１３を起点として発生した亀裂を切断予定ライン５に沿ってＬＴＣＣ基板２の表面２ａに到達させ、切断予定ライン５に沿ってＬＴＣＣ基板２を切断した。図３６（ａ）の写真には、シリコン基板１２の切断に追従してＬＴＣＣ基板２が切断されている様子が示されている。
そして、図３６（ｂ）に示すように、切断されたシリコン基板１２及びＬＴＣＣ基板２をＬＴＣＣ基板２の表面２ａ側から見ても、また、図３６（ｃ）に示すように、切断されたシリコン基板１２及びＬＴＣＣ基板２を側面側から見ても、ＬＴＣＣ基板２が切断予定ライン５に沿って精度良く切断されていることが分かる。シリコン基板１２の切断面とＬＴＣＣ基板２の切断面とは、殆どずれることなく厚さ方向に平行に連続している。
ところで、主面が（１１１）面となっているシリコン基板を分断用加工対象物に用いると、劈開方向は、主面に対して５３．７°の方向となる。従って、シリコン基板において溶融処理領域を起点として発生した亀裂を主面に垂直な方向に伸展させるためには、主面が（１００）面となっているシリコン基板を分断用加工対象物に用いる場合に比べ、１本の切断予定ラインに対して形成する溶融処理領域の列数を増やしたり、分断用加工対象物と切断対象となる加工対象物との界面のより近傍に溶融処理領域を形成したりする必要がある。
しかしながら、溶融処理領域の列数を増やしたり、界面のより近傍に溶融処理領域を形成したりすると、溶融処理領域を形成した時点で、切断対象となる加工対象物内に多くの細かい亀裂が発生してしまうことが分かった。そして、そのような多くの細かい亀裂が発生すると、切断対象となる加工対象物の切断面が蛇行するなど、切断予定ラインに沿った加工対象物の切断精度が低下するおそれがある。このことから、分断用加工対象物には、主面が（１００）面となっているシリコン基板を用いることが極めて有効であることが分かる。
以上の加工対象物切断方法では、表面に構造物や回路やデバイス等の積層物を形成した加工対象物を切断するために、加工対象物の裏面（構造物や回路やデバイス等の積層物を形成した面と反対面）に分断用加工対象物を接合し、加工対象物には改質領域を形成せず、分断用加工対象物にレーザ光により改質領域を形成し、それを切断の起点として分断用加工対象物で発生した亀裂（割れ）を加工対象物にまで伸展させて加工対象物を切断している。そのため、加工対象物の切断面の品質は非常に高く（綺麗で）、且つそのチップの抗折強度も非常に高い。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、分断用加工対象物と切断対象となる加工対象物との接合は、陽極接合や表面活性化直接接合に限定されず、次のような接合であってもよい。すなわち、高温加熱による直接接合や、液晶ワックス、接着剤、半田等を用いた接合である。高温加熱による直接接合は、分断用加工対象物の接合面、及び切断対象となる加工対象物の接合面に、酸化性の薬品によって親水化処理を施し、水洗して乾燥させた後、分断用加工対象物の接合面と、切断対象となる加工対象物の接合面とを接触させ、その状態で、接合強度を高めるために熱処理を行う方法である。
液晶ワックスを用いた接合は、例えば、特開２００５−５１０５５号公報に記載されているように、分断用加工対象物の接合面と、切断対象となる加工対象物の接合面との間に、所定の厚さとなるように液状の液晶ワックスを介在させ、その状態で、液晶ワックスを冷却して固化させる方法である。このように、分断用加工対象物と切断対象となる加工対象物とを液晶ワックスによって接合した場合、例えば、特開２００８−１５３３３７号公報に記載されているように、液晶ワックスを加熱して溶融させることにより、切断された加工対象物から、切断された分断用加工対象物を取り除くことができる。
また、分断用加工対象物のシリコン基板と切断対象となる加工対象物との間には、ガラス層６の他、液晶ワックス、接着剤、半田等が介在させられる場合もあるし、シリコン基板の酸化膜等、何らかの層が介在する場合もある。
また、切断された加工対象物から、切断された分断用加工対象物を取り除く方法は、エッチングに限定されず、切断された分断用加工対象物の研磨等であってもよい。なお、エッチングによって取り除く場合には、エッチングによって除去する部分（ガラス層６やシリコン基板１２残存部１６）を、少なくとも切断予定ライン５を含むようにパターニングしておけば、切断された加工対象物から、切断された分断用加工対象物を効率良く取り除くことができる。また、分断用加工対象物に分離用溶融処理領域１８を形成しておけば、分断用加工対象物において分離用溶融処理領域１８が形成された部分を相対的に素早く（選択的に）エッチングによって除去することができる。なお、通常、ガラスのエッチングにはＨＦ溶液が用いられ、シリコンのエッチングにはＫＯＨ溶液が用いられる。
また、切断対象となる加工対象物は、ガラス基板、ＬＴＣＣ基板、シリコン基板を備えるものだけでなく、切断が難しいＳｉＣ基板やＬｉＴａＯ３等の圧電材料基板やセラミックス基板にも適用が可能である。
また、分断用加工対象物（シリコン基板）と切断対象となる加工対象物の大きさ（面積）はどちらが大きくても構わないが、少なくとも分断用加工対象物の最外周（外縁）が加工対象物の最外の（すなわち、最も外縁に近い）切断予定ラインより外側となる関係となるように貼り合わせる（この場合、単純に大きさの比較だけをすると、加工対象物の大きさは分断用加工対象物より大きいことになる）。
なお、分断用加工対象物（シリコン基板）の大きさ（面積）を加工対象物の大きさ（面積）よりも大きくすることがよい。分断用加工対象物に貼り付けられたエキスパンドテープ等の保持部材を介して分断用加工対象物に力が加わり、加工対象物の全ての切断予定ラインに対して亀裂を形成、伸展させることで加工対象物を切断するので、分断用加工対象物の大きさが大きいほうが外縁に近い部分でも切断予定ラインに沿って力が加わり易くなる。これは特に保持部材のエキスパンドを利用して加工対象物を切断する場合に有効である。また、分断用加工対象物が加工対象物より大きいので加工対象物から分断用加工対象物を剥離（分離）する際に加工対象物の全てのチップの裏面が分断用加工対象物により保護される効果もある。
また、分断用加工対象物と切断対象となる加工対象物との界面付近にレーザ光を照射して、若しくは分断用加工対象物に改質領域を形成することに伴って、その界面や、加工対象物における界面近傍に微小な改質領域が形成されることがあってもよい。ただし、切断面の品質、強度等の観点からは、切断対象となる加工対象物には、レーザ光の照射に伴う改質領域が形成されないことが望ましい。
また、分断用加工対象物１０に分離用溶融処理領域１８を形成するに際しては、図３７に示すように、残存部１６において切断予定ライン５に対向する部分には、分離用溶融処理領域１８を形成しないほうがよい。すなわち、切断予定ライン５に対向する部分を除いて残存部１６に分離用溶融処理領域１８を形成することが好ましい。これによれば、切断の起点となる溶融処理領域１３を分断用加工対象物１０に形成するに際し、分離用溶融処理領域１８によってレーザ光Ｌの導光が妨げられるのを防止することができる。更に、分離用溶融処理領域１８によって溶融処理領域１３から伸展した亀裂１７の進行が妨げられるのを防止することができる。
また、溶融処理領域を起点として発生した亀裂は、分断用加工対象物において切断対象となる加工対象物と反対側の面（第１の加工対象物の他方の端面）に到達させなくてもよい。
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ…加工対象物（第２の加工対象物）、２…ＬＴＣＣ基板、５…切断予定ライン、７…改質領域、９…ガラス基板、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ…分断用加工対象物（第１の加工対象物）、１２…シリコン基板、１３…溶融処理領域、１５…機能素子、１７…亀裂、１９，４２Ａ，４２Ｂ…チップ、２１…エキスパンドテープ（保持部材）、Ｌ…レーザ光、Ｐ…集光点。

Claims (11)

  1. 板状の第１の加工対象物の一方の端面と板状の第２の加工対象物の他方の端面とが接合された状態で、前記第１の加工対象物にレーザ光を照射することにより、前記第２の加工対象物を複数のチップに切断するための切断予定ラインに沿って、前記第１の加工対象物に改質領域を形成する工程と、
    前記第１の加工対象物に応力を生じさせることにより、前記改質領域を起点として発生した亀裂を前記切断予定ラインに沿って前記第１の加工対象物の他方の端面及び前記第２の加工対象物の一方の端面に到達させ、前記切断予定ラインに沿って前記第２の加工対象物を切断する工程と、
    切断された前記第２の加工対象物から、切断された前記第１の加工対象物を取り除き、前記チップを得る工程と、を含むことを特徴とする加工対象物切断方法。
  2. 前記第１の加工対象物の前記一方の端面と前記第２の加工対象物の前記他方の端面とは、陽極接合によって接合され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. 前記第１の加工対象物の前記一方の端面と前記第２の加工対象物の前記他方の端面とは、表面活性化直接接合によって接合され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. 前記レーザ光は、前記第１の加工対象物の前記他方の端面をレーザ光入射面として前記第１の加工対象物に照射されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の加工対象物切断方法。
  5. 前記応力は、前記第１の加工対象物の前記他方の端面に取り付けられた拡張可能な保持部材が拡張させられることにより前記第１の加工対象物に生じさせられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の加工対象物切断方法。
  6. 切断された前記第１の加工対象物は、切断された前記第２の加工対象物からエッチングによって取り除かれることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の加工対象物切断方法。
  7. 前記第１の加工対象物に分離用改質領域を形成し、
    前記分離用改質領域のエッチングレートが前記第１の加工対象物における非改質領域のエッチングレートよりも高いエッチング材を利用してエッチング処理を施すことにより、エッチングを行うことを特徴とする請求項６記載の加工対象物切断方法。
  8. 前記第２の加工対象物は、複数の機能素子を有し、前記切断予定ラインは、隣り合う機能素子の間を通るように設定されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載の加工対象物切断方法。
  9. 前記第２の加工対象物は、ガラス基板を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項記載の加工対象物切断方法。
  10. 前記第２の加工対象物は、ＬＴＣＣ基板を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項記載の加工対象物切断方法。
  11. 前記第２の加工対象物は、サファイア基板を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項記載の加工対象物切断方法。
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