JP6345742B2 - 基板処理方法 - Google Patents

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Description

本発明は、第１面であって、その上に少なくとも１つの分割線を有する第１面と、当該第１面とは反対の第２面と、を有する基板を処理するための方法に関する。
光学デバイスの製造工程において、光学デバイスの層、例えばｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層とから構成される層が、サファイア基板、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）基板または窒化ガリウム（ＧａＮ）基板単結晶基板の前面上に形成される。光学デバイス層は、発光ダイオード（ＬＥＤｓ）やレーザーダイオードなどの光学デバイスがそれぞれ形成される独立した領域を規定するように、交差する分割線（「ストリート」とも呼ばれる）によって区画される。単結晶基板の前面上に光学デバイス層を提供することによって、光学デバイスウェハが形成される。この光学デバイスウェハは、光学デバイスが形成される独立した領域を分割するために、分割線に沿って分離、例えば切断、されることにより、チップやダイのような個別の光学デバイスが得られる。
分割線に沿って光学デバイスウェハなどのウェハを分割する方法として、ウェハを貫通してのビームの透過を許容する波長を有するパルス状レーザービームを、当該パルス状レーザービームの焦点が分割される対象領域内のウェハの内部に位置付けられるような条件で分割線に沿って当該ウェハに適用する、というレーザー処理方法が、提案されている。この方法においては、各分割線に沿ってウェハの内部に低下した強度を有する改変層が連続的に形成される。その後、切断工具を用いて各分割線に沿って外力が適用され、これによってウェハが個別の光学デバイスに分割される。このような方法は、ＪＰ−Ａ−３４０８８０５に開示されている。
分割線に沿って光学デバイスウェハなどのウェハを分割する他の方法としては、単結晶基板内に複数の穴領域を生成するために、ビームの焦点が当該ウェハの前面からある距離で位置付けられた条件で、ウェハの背面に向かう方向において、当該ウェハにパルス状レーザービームを提供することが提案されている。各穴領域は、アモルファス領域から構成され、当該アモルファス領域内にウェハの前面に対して空間が開いている。その後、切断工具を用いて各分割線に沿って外力が適用され、これによってウェハが個別の光学デバイスへと分割される。
しかしながら、前述した分割方法において、切断工具を用いてウェハに外力を適用すると、結果物のチップないしダイに互いに対するシフトが生じ得る。このようなダイのシフトは、チップないしダイの切り出しをより複雑にするのみならず、シフトに起因してそれらの側面が互いに接触する場合には、当該チップないしダイに対する損傷のリスクを生じさせる。
更に、切断工具を用いた外力の適用によっては、チップないしダイが互いから適正に分離され得ない。１つには、２以上のチップないしダイが少なくとも部分的に、切断工程の後でも互いに依然として連結され得て、ダイの分離の後でウェハを検査する必要がある。他には、分離後の結果物のチップないしダイの外形、すなわちそれらの側面の形状、が高精度には制御され得ない。
前述の問題は、シリコン（Ｓｉ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、インジウムヒ素（ＩｎＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、タンタル酸リチウム（ＬＴ）、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）などの、処理が難しい透明な結晶材料に対して特に公表されている。
したがって、基板が正確に信頼性をもって効率的に処理されることを許容する基板処理方法に対するニーズがある。
従って、本発明の目的は、基板が正確に信頼性をもって効率的に処理されることを許容する基板処理方法を提供することである。この目標は、請求項１の技術的特徴を有する基板処理方法によって達成される。本発明の好ましい実施の形態が従属項に続いている。
本発明は、基板であって、その上に形成された少なくとも１つの分割線を有する第１面、例えば前面と、前記第１面の反対の第２面、例えば裏面と、を有している、という基板を処理する方法を提供する。本方法は、基板内に複数の穴領域を形成するために、少なくとも１つの分割線に沿って少なくとも複数の位置において、第１面の側から基板にパルス状レーザービームを適用する工程を備えている。各穴領域は、第１面から第２面に向かって延びている。各穴領域は、改変領域と、当該改変領域において第１面に空いた空間と、から構成されている。本方法は、複数の穴領域が形成された位置で、少なくとも１つの分割線に沿って基板材料を除去する工程を更に備えている。
パルス状レーザービームは、少なくとも１つの分割線に沿って、すなわち少なくとも１つの分割線の延在方向に沿って、少なくとも複数の位置において基板に適用される。
本発明による方法において、パルス状レーザービームは、少なくとも１つの分割線に沿った少なくとも複数の位置において、基板に適用される。従って、穴領域は、少なくとも１つの分割線に沿った複数の位置に形成される。
本発明による処理方法によれば、少なくとも１つの分割線に沿って複数の穴領域を形成するために、当該少なくとも１つの分割線に沿った少なくとも複数の位置において、パルス状レーザービームが第１面の側から基板に適用される。これらの穴領域を形成することにより、当該穴領域が形成された基板の領域において、基板の強度が低下される。従って、複数の穴領域が形成された少なくとも１つの分割線に沿った基板材料の除去が、大幅に促進される。
更に、複数の穴領域が形成された少なくとも１つの分割線に沿って基板材料が除去されるので、基板を分割するための、切断工具を用いることによる外力の適用が不要である。
少なくとも１つの分割線に沿った基板材料の除去によって基板が分割され得て、これにより、結果物の基板、例えばチップまたはダイ、の分割部分の互いに対するあらゆるシフトが信頼性をもって回避され、これらの部分の外形、すなわち側面、を高精度で制御することができる。更に、これらの部分の互いからの完全な分離が信頼性をもって効率的に保証され得て、その後のウェハの検査が必要とされない。
このため、本発明による処理方法は、基板が正確で信頼性をもった効率的な態様で処理されることを許容する。
複数の分割線が、基板の第１面上に形成されて良い。本方法は、パルス状レーザービームを、少なくとも、分割線の１つ以上、好ましくは全て、に沿った複数の位置において、第１面の側から基板に適用して良い。この場合、少なくとも、分割線の１つ以上、好ましくは全て、に沿った複数の位置において、複数の穴領域が基板内に形成される。その後、複数の穴領域が形成された分割線の１つ以上、好ましくは全て、に沿った複数の位置において、基板材料が除去され得る。
パルス状レーザービームは、当該レーザービームが基板を通り抜けることを許容する波長を有していて良い。
パルス状レーザービームは、少なくとも１つの分割線に沿った少なくとも複数の位置であって、隣接する当該位置が互いに重ならない、という位置に適用されて良い。
パルス状レーザービームは、少なくとも１つの分割線に沿った少なくとも複数の位置において、隣接する当該位置の間の距離、すなわち隣接する位置の中心間の距離が、３μｍから５０μｍの範囲内、好ましくは５μｍから４０μｍの範囲内、より好ましくは８μｍから３０μｍの範囲内である、というように基板に適用されて良い。複数の穴領域は、少なくとも１つの分割線の延在方向において隣接する穴領域の中心間の距離が３μｍから５０μｍ、好ましくは５μｍから４０μｍ、より好ましくは８μｍから３０μｍ、の範囲内であるように、基板内に形成されて良い。特に好ましくは、少なくとも１つの分割線の延在方向において隣接する穴領域の中心間の距離は、８μｍから１０μｍの範囲内である。
穴領域は、少なくとも１つの分割線の延在方向において等距離に間隔が空けられていて良い。あるいは、隣接する、または近傍の穴領域のいくつか、または全てが、少なくとも１つの分割線の延在方向において、互いに異なる距離を有していて良い。
穴領域の直径は、基板の第１面から第２面に向かう方向に沿って、実質的に一定であって良い。
穴領域は、１μｍから３０μｍ、好ましくは２μｍから２０μｍ、より好ましくは３μｍから１０μｍ、の範囲内の直径を有して良い。
特に好ましくは、穴領域は、２μｍから３μｍの範囲内の直径を有して良い。
複数の穴領域は、好ましくは、隣接する、または近傍の穴領域の改変領域（modified region）が互いに重なり合わないように、基板内に形成されて良い。この場合、基板が、とりわけ少なくとも１つの分割線に沿って基板材料を除去する工程において、当該基板の効率的な更なる取り扱い及び／または処理を許容するための十分な程度の強度ないし剛性を維持している、ということを特に信頼性を持って保証し得る。
好ましくは、少なくとも１つの分割線の幅方向における、及び／または、少なくとも１つの分割線の延在方向における、隣接する、または近傍の穴領域の外縁部間の距離は、少なくとも１μｍである。
複数の穴領域は、隣接する、または近傍にある穴領域の改変領域が互いに少なくとも部分的に重なり合うように、基板内に形成されて良い。いくつかの実施の形態では、隣接する、または近傍の穴領域の改変領域は、基板の厚さに沿って穴領域の延びの一部に沿ってのみ、互いに重なり合う。例えば、隣接する、または近傍の穴領域の改変領域は、基板の第１面の近位において基板の厚さに沿った穴領域の延びの一部に沿ってのみ、互いに重なり合って良い。穴領域に隣接する、または近傍の改変領域は、基板の第２面の近位において基板の厚さに沿った穴領域の延びの一部に沿っては互いに重なり合わないように、配置されて良い。
複数の穴領域は、隣接する、または近傍の穴領域の空間が互いに少なくとも部分的に重なり合うように、基板内に形成されている。幾つかの実施の形態では、隣接する、または近傍の穴領域の空間が、基板の厚さに沿った穴領域の延びの一部に沿ってのみ、重なり合っている。例えば、隣接する、または近傍の穴領域の空間が、基板の第１面の近位において、基板の厚さに沿った穴領域の延びの一部に沿って、互いに重なり合っているのみである。隣接する、または近傍の穴領域の空間は、基板の第２面の近位において、基板の厚さに沿った穴領域の延びの一部に沿っては互いに重なり合わないように、配置されても良い。
幾つかの、または全ての穴領域は、実質的に円筒形状または先細りの形状を有していて良い。
幾つかの、または全ての穴領域は、実質的に、基板の第１面から第２面に向かう方向に沿って配置された長手のシリンダ軸を有するシリンダの形状を有していて良い。この場合、穴領域の直径は、基板の第１面から第２面に向かう方向に沿って、実質的に一定である。
幾つかの、または全ての穴領域は、先細りの形状を有していて良く、穴領域は、基板の厚さ方向に沿ったそれらの延びに沿って、先細りになっている。穴領域は、基板の第１面から第２面に向かう方向に沿って、先細りになっていて良い。この場合、穴領域の直径は、基板の第２面から第１面に向かう方向において、減少する。
パルス状レーザービームは、その焦点が第１面上に位置付けられた条件で、または、第１面から第２面に向かう方向において、第１面からある距離で位置付けられた条件で、基板に適用されて良い。
基板は、パルス状レーザービームに対して透過性を有する材料から作られていて良い。この場合、複数の穴領域は、レーザービームが基板を透過することを許容する波長を有するパルス状レーザービームを適用することによって、当該基板内に形成される。
パルス状レーザービームは、その焦点が第１面上に位置付けられた条件で、または、第１面から第２面に向かう方向の反対方向において、第１面からある距離で位置付けられた条件で、基板に適用されて良い。この場合、パルス状レーザービームは、その焦点が第１面上に位置付けられた条件で、または、第１面から第２面とは離れる方向において、第１面からある距離で位置付けられた条件で、基板に適用される。
複数の穴領域は、基板材料によって吸収される波長を有するパルス状レーザービームの適用によって、当該基板内に形成されて良い。この場合、穴領域は、レーザーアブレーションによって形成される。このアプローチは、ＳｉＣウェハのようなシリコンカーバイド（ＳｉＣ）基板に対して特に有効である。
穴領域のアスペクト比は、穴領域の直径を、基板の厚さに沿った穴領域の延び、すなわち基板の厚さ方向に延在する穴領域に沿った長さで割ったものとして、規定される。穴領域は、１：５以下、好ましくは１：：１０以下、より好ましくは１：２０以下、のアスペクト比を有していて良い。約１：５のアスペクト比は、使用される処理の特に簡易なセットアップを許容する。約１：２０以下のアスペクト比については、穴領域が特に効果的な態様で形成され得る。
穴領域は１７．５μｍ以上、好ましくは３５μｍ以上、より好ましくは７０μｍ以上、の直径を有していて良い。この場合、基板の厚さに沿った穴領域の延びが３５０μｍ以上であれば、効率的に、かつ信頼性をもって、穴領域の上記で特定されたアスペクト比が達成され得る。
基板は、単結晶基板、ガラス基板、化合物半導体基板（例えばＧａＡｓ基板）などの化合物基板、または、セラミック基板などの多結晶基板、であって良い。特に好ましい実施の形態では、基板は、単結晶基板である。
改変領域は、パルス状レーザービームの適用によって改変された基板の領域である。例えば、改変領域は、基板材料の構造がパルス状レーザービームの適用によって改変された基板の領域であって良い。
改変領域は、アモルファス領域であるか、クラックが形成された領域であって良い。特に好ましい実施の形態では、改変領域は、アモルファス領域である。
改変領域が、クラックが形成された領域、すなわちクラックが形成されている領域である場合、当該クラックは、微細なクラック（マイクロクラック）であって良い。このクラックは、μｍの範囲の寸法、例えば長さ及び／または幅、を有して良い。例えば、クラックは、５μｍから１００μｍの範囲の幅、及び／または、１００μｍから１０００μｍの範囲の長さ、を有して良い。
本発明による方法の幾つかの実施の形態では、基板は単結晶基板であり、単結晶基板内に複数の穴領域を形成するために、少なくとも１つの分割線に沿った少なくとも複数の位置において、第１面の側から単結晶基板に対してパルス状レーザービームを適用する工程を、有している。各穴領域は、第１面から第２面に向かって延びている。各穴領域は、アモルファス領域と、アモルファス領域内において第１面に向かって開いた空間と、から構成されている。本実施の形態は、複数の穴領域が形成された少なくとも１つの分割線に沿って基板材料を除去する工程を、含んでいる。アモルファス領域は、複数の穴領域が形成された領域において基板をより脆くさせ、これにより基板材料を除去する工程の処理が更に促進される。パルス状レーザービームは、その焦点が第１面上に位置付けられた条件で、または、第１面から第２面に向かう方向において当該第１面からある距離をもって位置付けられた条件で、適用されて良い。
本発明による幾つかの実施の形態では、基板は化合物基板または多結晶基板である。本方法は、基板内に複数の穴領域を形成するために、少なくとも１本の分割線に沿った少なくとも複数の位置において、第１面の側から基板に対してパルス状レーザービームを適用する工程を、含む。各穴領域は、第１面から第２面に向かって延びている。各穴領域は、アモルファス領域と、アモルファス領域内において第１面に向かって開いた空間と、から構成されている。本実施の形態は、複数の穴領域が形成された少なくとも１つの分割線に沿って基板材料を除去する工程を、含んでいる。アモルファス領域は、複数の穴領域が形成された領域において基板をより脆くさせ、これにより基板材料を除去する工程の処理が更に促進される。
本発明による幾つかの実施の形態では、基板はガラス基板である。本方法は、ガラス基板内に複数の穴領域を形成するために、少なくとも１本の分割線に沿った少なくとも複数の位置において、第１面の側からガラス基板に対してパルス状レーザービームを適用する工程を、含んでいる。各穴領域は、第１面から第２面に向かって延びている。各穴領域は、クラックが形成された領域と、この領域において第１面に開いた空間と、から構成されている。本実施の形態は、複数の穴領域が形成された少なくとも１本の分割線に沿って基板材料を除去する工程を含み、これにより基板材料を除去する工程の処理を更に容易にさせる。クラックは、マイクロクラックであって良い。
基板材料は、複数の穴領域が形成された少なくとも１本の分割線に沿って切断されることによって除去されて良い。基板は、例えば、ブレードないし鋸のような機械的な切断手段を用いることによって、レーザー切断によって、プラズマ源を使用するようなプラズマ切断によって、切断されて良い。基板を切断することは、基板材料を少なくとも１本の分割線に沿って除去することにおいて、とりわけ効果的で単純で信頼性があるやり方である。
基板材料は、複数の穴領域が形成された少なくとも１本の分割線に沿って、機械的に除去されて良い。とりわけ、基板材料は、複数の穴領域が形成された少なくとも１本の分割線に沿って、機械的に切断することによって、機械的に除去されて良い。この目的のために、ブレードや鋸のような機械的な切断手段が利用されて良い。
上記に詳述されたように、少なくとも１本の分割線に沿った複数の穴領域の形成は、当該穴領域が形成された領域において、基板の強度を低減させる。それ故、少なくとも１本の分割線に沿った基板材料の機械的な除去、とりわけ、基板の機械的な切断が、より効果的な態様で、とりわけ処理速度が向上する態様で、実行され得る。例えば、ブレードないし鋸によるダイシングプロセスの場合には、ブレードないし鋸のダイシング速度が極めて向上され得る。
更に、少なくとも１本の分割線に沿った複数の穴領域の構成は、とりわけ切断ブレードないし鋸が切断工程において使用される場合に、ダイシングブレードないし鋸のいわゆるセルフシャープニング効果（自生効果）を達成することに、貢献し得る。この場合、基板材料の除去を行っている間、ブレードまたは鋸は、同時に調整され得る。このようにして、ブレードないし鋸の目詰まりが信頼性をもって回避され得る。それ故、ブレードないし鋸のダイシングがより高い処理負荷で実行され得て、処理速度が一層高められる。
穴領域のいくつかまたは全ては、基板の、第１面から第２面に向かう方向において、厚さの一部のみに沿って延在するように形成されていても良い。この場合、穴領域の改変領域内の空間は、基板の第１面に開いているが、第２面には開いていない。穴領域のいくつか、または全ては、基板の厚さの３０％以上、好ましくは４０％以上、より好ましくは５０％以上、一層好ましくは６０％以上、更に一層好ましくは７０％以上、に沿って延在していて良い。
穴領域のいくつか、または全ては、基板の厚さに沿った穴領域の延びと、基板の厚さに沿った穴領域の延在によって分割される、基板材料を除去する工程において当該基板材料が除去される深さと、の差が、−１０％から＋２０％、好ましくは０％から＋２０％、より好ましくは＋１０％から＋２０％、であるように形成されて良い。
穴領域のいくつか、または全ては、基板の全体の厚さに沿って延在するように形成されていても良い。この場合、それぞれの穴領域の改変領域内の空間は、基板の第１面及び第２面に開いている。
基板の厚さに沿って、例えばその厚さの全体に沿って延在するような大きな延びを有する穴領域を形成することは、基板材料の除去のために使用される手段、とりわけブレードないし鋸の稼動寿命を延ばすという観点から、特に好ましい。更に、この場合、先に詳述したセルフシャープニング効果が一層高められる。
基板の厚さに沿った穴領域のいくつか、または全ての延在量は、例えば、その厚さに沿って完全にまたは部分的に切断されるように意図されているか否かに依存して、適切に選択され得る。
基板の厚さに沿った穴領域の延在量は、例えば、パルス状レーザービームの焦点を、第１面から第２面に向かう方向において当該第１面から適切な距離に位置付けることにより、または、第１面から第２面に向かう方向とは逆方向において当該第１面から適切な距離で位置付けることにより、正確に制御され得る。
複数の穴領域が形成された少なくとも１本の分割線に沿って基板材料を除去する工程において、基板材料は、基板の、第１面から第２面に向かう方向において、厚さの一部のみに沿って除去されて良い。基板材料は、基板の厚さの３０％以上、好ましくは４０％以上、より好ましくは５０％以上、一層好ましくは６０％以上、さらに一層好ましくは７０％以上、に沿って除去されて良い。
基板材料は、基板の厚さに沿った穴領域の延びと、基板の厚さに沿った穴領域の延びによって、基板材料が除去され分割される深さと、の差が、−１０％から＋２０％、好ましくは０％から＋２０％、より好ましくは＋１０％から＋２０％、であるように除去されて良い。
基板材料は、基板の厚さの全体に沿って除去されて良い。この場合、基板は、基板材料の除去工程によって、少なくとも１本の分割線に沿って分割される。
少なくとも１本の分割線の延在方向と実質的に直交する方向における基板材料を除去する幅、つまり切断幅は、基板材料の除去工程において、可変であって良い。例えば、基板材料は、基板の厚さの一部に沿って、第１除去幅で除去されて良く、例えば残りの部分である、基板の厚さ方向における基板の他の部分は、第２除去幅で除去されて良い。第２除去幅は、第１除去幅よりも小さくて良い。
例えば、この目的のために、少なくとも１本の分割線の延在方向と実質的に直交する方向において異なる幅を有する２つの異なる切断手段が、使用され得る。
本発明による方法は、基板の厚さを調節するために、当該基板の第２面を研磨する工程を更に有して良い。この場合、基板の厚さ全体に沿って延在するように穴領域を形成することが、特に好ましい。このようにして、基板の第２面側の強度が低下され、このことは、研磨工程がより効率的に行われることを、とりわけより高い研磨速度で行われることを、許容する。
基板の第２面を研磨する工程は、複数の穴領域が形成された少なくとも１本の分割線に沿って基板材料が除去される前に行われて良い。
基板の第２面を研磨する工程は、複数の穴領域が形成された少なくとも１本の分割線に沿って基板材料が除去された後に行われても良い。
とりわけ、少なくとも１本の分割線に沿って基板材料を除去する工程において、基板材料は、基板の厚さの一部のみに沿って除去されて良い。次いで、基板の第２面の研磨が、少なくとも１本の分割線に沿って基板材料が除去された後で行われて良い。
研磨工程は、基板の厚さが、少なくとも１本の分割線に沿って除去される基板材料の深さに対応する厚さ、例えば切断工程の切断深さに対応する厚さ、に減少するように、実行されて良い。この場合、研磨工程によって基板が少なくとも１本の分割線に沿って分割されるように、少なくとも１本の分割線に沿った基板材料の除去工程によって及ばなかった基板材料が、当該研磨工程において除去される。
少なくとも１本の分割線に沿って基板を分割するために、基板の第２面を研磨する工程は、従って、基板材料が除去されていない基板の厚さの残り部分に沿って行われて良い。
以上に詳述されたように研磨工程において基板を分割することによって、基板は、とりわけ信頼性を持って、正確に、更には効率的に、処理され得る。詳細には、少なくとも１本の分割線に沿って基板材料を除去する工程は、基板に対して、研磨工程の前に、すなわちその厚さの減少の前に、行われる。それ故、少なくとも１本の分割線に沿った材料の除去の間、例えば切断の間、例えば反りなどの基板のあらゆる変形が、信頼性をもって回避され得る。更に、少なくとも１本の分割線に沿った基板材料の除去の間に当該基板に作用する応力が顕著に減少され、チップまたはダイの得られる強度の向上を、許容する。結果物のチップまたはダイのあらゆる損傷、例えばクラックや裏面のチッピングが、防止され得る。
更に、基板材料が、基板の厚さの一部のみに沿って、少なくとも１本の分割線に沿って除去されるため、基板材料の除去工程の効率、とりわけ処理速度が、向上される。更に、基板材料の除去工程に使用される手段、例えば切断手段、の稼動寿命が、延長される。
少なくとも１本の分割線に沿って基板を分割するために、基板の厚さの一部のみに沿って基板材料を除去し、次に、基板の第２面を前述したように研磨する場合には、穴領域を基板の厚さ全体に沿って延在するように形成することが、特に好ましい。このようにして、先に詳述されたように、少なくとも１本の分割線に沿った基板材料の除去工程及び研磨工程の効率が、顕著に向上され得る。
少なくとも１本の分割線に沿って基板材料を除去する工程において、基板材料は、基板の第１面から第２面に向かう方向において、穴領域の全体の延びに沿って、または、この延びの一部のみに沿って、除去されて良い。基板材料は、穴領域の延びの３０％以上、好ましくは４０％以上、より好ましくは５０％以上、一層好ましくは６０％以上、さらに一層好ましくは７０％以上、に沿って除去されて良い。
基板の第１面上に形成された少なくとも１本の分割線は、当該少なくとも１本の分割線の延在方向に対して実質的に直交する方向において、ある幅を有していて良い。
少なくとも１本の分割線の幅は、３０μｍから２００μｍの範囲、好ましくは３０μｍから１５０μｍの範囲、更に好ましくは３０μｍから１００μｍの範囲、であって良い。
パルス状レーザービームは、少なくとも１本の分割線の幅方向に沿った複数の位置においても、第１面の側から基板に適用されて良い。
複数の穴領域は、少なくとも１本の分割線の幅の内部に形成されて良い。
隣接する、または近傍の穴領域は、少なくとも１本の分割線の幅方向に等距離で間隔を空けられていて良い。選択的には、隣接する、または近傍の穴領域のいくつか、または全てが、少なくとも１本の分割線の幅方向において、互いに異なる距離を有して良い。穴領域は、少なくとも１本の分割線の延在方向及び／または幅方向において、実質的にランダムに配置されても良い。
少なくとも１本の分割線の幅方向において隣接する穴領域の間の距離、すなわち隣接する穴領域の中心間の距離は、３μｍから５０μｍの範囲、好ましくは５μｍから４０μｍの範囲、より好ましくは８μｍから３０μｍの範囲、であって良い。
パルス状レーザービームは、少なくとも１本の分割線の幅の内部に複数の穴領域の列を形成するように、少なくとも１本の分割線の幅方向に沿って、複数の位置において適用されても良い。各列は、少なくとも１本の分割線の延在方向に沿って、延びている。この列は、少なくとも１本の分割線の幅方向において互いに隣接して配置されて良い。この列は、少なくとも１本の分割線の幅方向において等距離で間隔を空けられて良く、あるいは、隣接する列のいくつか、または全てが、少なくとも１本の分割線の幅方向において互いに異なる距離を有しても良い。
少なくとも１本の分割線の幅方向における、隣接する穴領域の列の間の距離、つまり隣接する列の穴領域の中心間の距離は、３μｍから５０μｍの範囲、好ましくは５μｍから４０μｍの範囲、より好ましくは８μｍから３０μｍの範囲、であって良い。列の数は、２から２０、好ましくは４から１８、より好ましくは５から１５、一層好ましくは８から１２、であって良い。
選択的には、少なくとも１本の分割線の幅の内部に、単一列の穴領域が形成されていても良い。例えば、穴領域は、１７．５μｍ以上、好ましくは３５μｍ以上、より好ましくは７０μｍ以上、の直径を有していて良い。
以上に詳述されたように、分割線の幅方向において互いに隣接して配置された複数列の穴領域を、当該分割線の幅の内部に形成することによって、とりわけ切断工程、例えば機械的な切断工程、を用いた、当該分割線に沿った基板材料の除去工程が、一層効率的に行われ得る。
更に、少なくとも１本の分割線に沿って基板材料を除去するための手段の、例えば異なる切断幅を有する、幅広いバリエーション、例えばブレードや鋸などの機械的な切断手段の幅広いバリエーション、が使用され得る。更に、穴領域が形成された基板の領域における強度の低下によって、例えば、硬度や強度が低減された切断ブレードないし鋸が採用され得て、切断手段または切断装置のコストが削減されることを許容する。また、切断手段ないし切断装置の稼動寿命が延長され得る。
複数列の穴領域は、少なくとも１本の分割線の幅方向における当該少なくとも１本の分割線の中央あるいは中央の近くにて隣接する列の間の距離の方が、少なくとも１本の分割線の幅方向における当該分割線の幅方向の中央から離れた位置、例えば分割線の縁部領域または側部領域、における当該距離よりも大きいように、形成されて良い。とりわけ、複数列の穴領域は、少なくとも１本の分割線のこれらの縁部領域または側部領域にのみ存在していて良い。
分割線の中央において隣接する列の間の距離が当該分割線の中央から離れた位置における当該距離よりも大きい、というように複数列の穴領域を配置することによって、穴領域の数が減少され得るため、穴領域を形成する工程がより効率的に行われ得る。更に、複数列の穴領域が少なくとも１本の分割線の縁部領域または側部領域に存在するので、チップまたはダイなどの基板の分割部分の側面に対する、例えばチッピングまたはクラッキング等によるあらゆる損傷が、信頼性をもって回避され得る。
基板材料は、複数の穴領域が形成された少なくとも１本の分割線に沿って、切断手段を用いて基板を機械的に切断することにより、除去され得る。
少なくとも１本の分割線の延在方向に対して実質的に直交する方向における、１列または複数列の穴領域が形成された基板の領域の幅は、少なくとも１本の分割線の延在方向と実質的に直交する方向において、切断手段の幅より小さくて良い。複数列の穴領域が形成されている基板の領域とは、少なくとも１本の分割線の幅方向における穴領域の最も外側の２列の間の基板の領域である。
このようにして、基板を機械的に切断する工程において、穴領域が形成された基板の領域の全体が除去され得る、ということが信頼性をもって保証され得る。このため、チップまたはダイなどの基板部分の外面ないし側面の極めて高い品質が達成され得る。
少なくとも１本の分割線の延在方向と実質的に直交する方向における、１列または複数列の穴領域が形成されている基板の領域の幅は、少なくとも１本の分割線の延在方向と実質的に直交する方向における切断手段の幅より大きくて良い。このようにして、切断工程がとりわけ効率的で迅速な態様で行われ得る。切断工程の後で基板の分割部分上に残存している穴領域は、結果物の分割部分、例えばチップまたはダイ、の外面または側面を例えば研磨することによって、その後除去され得る。
１列または複数列の穴領域が形成された基板の領域の幅は、切断手段の幅の約８０％から１２０％、好ましくは９０％から１１０％、より好ましくは９５％から１０５％の範囲であって良い。これにより、切断工程が効率的に行われる一方、外面ないし側面が高い品質で、チップまたはダイ等の分離された基板部分が得られる、ということが保証され得る。
１列または複数列の穴領域が形成された基板の領域の幅は、少なくとも１本の分割線の幅の約８０％から１２０％、好ましくは８０％から１１０％、より好ましくは８０％から１０５％、更に好ましくは９０％から１０５％、より一層好ましくは９５％から１０５％の範囲であって良い。
少なくとも１本の分割線の幅方向において当該少なくとも１本の分割線の中央近傍に配置された１列または複数列の穴領域は、少なくとも１本の分割線の幅方向において当該少なくとも１本の分割線の中央から離れて配置された１列または複数列の穴領域を形成するために使用されるパルス状レーザービームよりも、より高い出力を有するパルス状レーザービームで形成されて良い。これにより、とりわけ切断、例えば機械的な切断、によって、少なくとも１本の分割線に沿った基板材料の除去工程の効率が、更に向上され得る。
基板は、パルス状レーザービームに対して透過性を有する材料で作られていて良い。この場合、複数の穴領域は、基板を通過しての当該レーザービームの伝達を許容する波長を有するパルス状レーザービームの適用によって、基板内に形成される。
あるいは、複数の穴領域は、基板材料によって吸収される波長を有するようなパルス状レーザービームの適用によって、当該基板内に形成されて良い。この場合、穴領域は、レーザーアブレーションによって形成される。
例えば、基板がシリコン（Ｓｉ）基板の場合、パルス状レーザービームは、１．５μｍ以上の波長を有して良い。
パルス状レーザービームは、例えば、０．５ｐｓから２０ｐｓの範囲のパルス幅を有していて良い。
基板が、例えば、半導体基板、ガラス基板、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板、アルミナセラミック基板のようなセラミック基板、水晶基板、ジルコニア基板、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）基板、ポリカーボネート基板、光学結晶材料基板等であっても良い。
とりわけ、基板は、例えば、シリコン（Ｓｉ）基板、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）基板、窒化ガリウム（ＧａＮ）基板、リン化ガリウム（ＧａＰ）基板、ヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）基板、リン化インジウム（ＩｎＰ）基板、炭化シリコン（ＳｉＣ）基板、窒化ケイ素（ＳｉＮ）基板、タンタル酸リチウム（ＬＴ）基板、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）基板、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）基板等であって良い。
基板は、単一の材料で作られていても良く、または、異なる材料、例えば２以上の上述された材料、の組み合わせで作られていても良い。
パルス状レーザービームは、フォーカシングレンズを用いて合焦させられ得る。フォーカシングレンズの開口数（ＮＡ）は、基板の屈折率（ｎ）でフォーカシングレンズの開口数を割ることによって得られる値が０．０５から０．２の範囲内であるように、設定され得る。これにより、穴領域がとりわけ信頼性をもって且つ効率的な態様で、形成され得る。
これより、図面を参照して本発明の非限定的な例が説明される。
本発明による方法によって処理される基板としての光学デバイスウェハを示している。図１（ａ）は、ウェハの斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）内の囲まれた領域の拡大図である。 図１（ａ）の光学デバイスウェハが環状のフレームによって支持された接着テープに取り付けられた状態を示す斜視図である。 図１（ａ）の光学デバイスウェハにパルス状レーザービームを提供するためのレーザー処理装置の一部を示す斜視図である。 図４（ａ）から図４（ｅ）は、本発明による方法の一実施の形態により、図１（ａ）の光学デバイスウェハ内に複数の穴領域を形成する工程を説明するための図である。 フォーカシングレンズの開口数（ＮＡ）と、光学デバイスウェハの屈折率（ｎ）と屈折率で開口数を除して得られる値（Ｓ＝ＮＡ／ｎ）と、の間の関係示す図である。 本発明の処理方法の一実施の形態による、光学デバイスウェハを切断する工程を示す図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）は、分割線に沿って基板材料を除去する工程を説明するための図であり、図６（ｃ）は、研磨工程を説明するための断面図である。 本発明の２つの異なる実施の形態における分割線に沿って基板材料を除去する工程を示す図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）は、一方の実施の形態について、基板材料を除去する工程を説明するための断面図であり、図７（ｃ）及び図７（ｄ）は、他方の実施の形態について、基板材料を除去する工程を示す断面図である。 図８（ａ）から図８（ｇ）は、本発明の更に他の実施の形態における分割線に沿って基板材料を除去する工程を示す図である。 図９（ａ）及び図９（ｂ）は、本発明による方法の他の実施の形態における複数列の穴領域の配置例を示す図である。
図面を参照して、以下、本発明の好ましい実施の形態が説明される。この好ましい実施の形態は、基板としての工学デバイスウェハを処理する方法に関する。
光学デバイスウェハは、研磨前にμｍの範囲、好ましくは２００μｍから１５００μｍの範囲の厚みを有する。
図１（ａ）は、本発明による方法によって処理される基板としての光学デバイスウェハ２の斜視図である。光学デバイスウェハ２は、単結晶基板である。
他の実施の形態においては、本発明による処理方法によって処理される基板は、化合物半導体基板、例えばＧａＡｓ基板などのガラス基板または化合物基板、または、セラミック基板等の多結晶基板、であっても良い。
図１（ａ）に示す光学デバイスウェハ２は、実質的に、例えば３００μｍの厚さを有するサファイア基板から構成されている。複数の光学デバイス２１、例えば発光ダイオード（ＬＥＤｓ）及びレーザーダイオードが、サファイア基板の前面２ａ上、すなわち第１面上、に形成されている。光学デバイス２１は、サファイア基板の前面２ａ上に格子状ないしマトリックス状の配置で、設けられている。光学デバイス２１は、サファイア基板の前面２ａ上に、すなわち光学デバイスウェハ２の前面上に形成された複数の横断する分割線２２によって、分割されている。
以下に、図２乃至図６（ｃ）を参照して、基板としての光学デバイスウェハ２を処理するための本発明による方法の好ましい実施の形態について、説明する。
まず、ウェハを支持する工程が次のようにして行われる。すなわち、光学デバイスウェハ２が、環状のフレームによって支持されたダイシングテープ等の接着テープに、取り付けられる。具体的には、図２に示すように、接着テープ３０、例えばダイシングテープ、が、当該接着テープ３０によって環状フレーム３の内側開口部が閉鎖されるように、その周縁部において環状フレーム３によって支持される。光学デバイスウェハ２の裏面２ｂ、すなわち第２面が、接着テープ３０に取り付けられる。これにより、図２に示すように、接着テープ３０に取り付けられた光学デバイスウェハ２の表面２ａが、上方に向けられる。
図３は、前述のウェハ支持工程を行った後に光学デバイスウェハ２上の分割線２２に沿ってレーザー処理を行うためのレーザー処理装置４の一部を、示している。
図３に示すように、レーザー処理装置４は、ワーク片、特には光学デバイスウェハ２、を保持するためのチャックテーブル４１と、チャックテーブル４１上に保持されたワーク片にレーザービームを適用するためのレーザービーム適用手段４２と、チャックテーブル４１上に保持されたワーク片を画像化するための画像化手段４３と、を含んでいる。チャックテーブル４１は、吸引部の下に、ワーク片を保持するための保持面としての上面を、有している。チャックテーブル４１は、図３において矢印Ｘにより示されている送り方向において、送り手段（不図示）によって移動可能である。更に、チャックテーブル４１は、図３において矢印Ｙによって示されているインデキシング方向において、インデキシング手段（不図示）によって移動可能である。
レーザービーム適用手段４２は、実質的に水平方向に延在する円筒状のケース４２１を含んでいる。このケース４２１は、パルス状レーザーの発振器と繰り返し周波数の設定手段とを含むパルス状レーザービームの発振手段（不図示）を、収容している。更に、レーザービーム適用手段４２は、ケース４２１の前端に搭載された、パルス状レーザービームの発振手段から発振されたパルス状レーザービームの焦点を合わせるためのフォーカシング手段４２２を、有している。
フォーカシング手段４２２のフォーカシングレンズ４２２ａの開口数（ＮＡ）は、フォーカシングレンズ４２２ａの開口数を単結晶基板の屈折率（ｎ）で割って得られる値が０．０５から０．２の範囲内であるように、設定されている。
レーザービーム適用手段４２は、フォーカシング手段４２２のフォーカシングレンズ４２２ａによって焦点合わせされるパルス状レーザービームの焦点位置を調節するための焦点位置調節手段（不図示）を、更に含んでいる。
画像化手段４３は、レーザービーム適用手段４２のケース４２１の前端部上に搭載されている。画像化手段４３は、可視光を用いることによってワーク片を画像化するための、ＣＣＤ等の通常の画像化手段（不図示）と、ワーク片に対して赤外光を適用するための赤外光適用手段（不図示）と、赤外光適用手段によってワーク片に適用された赤外光を捕えるための光学システム（不図示）と、光学システムによって捕えられた赤外光に対応する電気信号を出力するための、赤外線ＣＣＤ等の赤外線画像化装置（不図示）と、を含んでいる。画像化手段４３から出力される画像信号は、制御手段（不図示）に伝送される。
レーザー処理装置４を用いることによって、光学デバイスウェハ２の分割線２２に沿ってレーザー処理が行われる時、位置決め工程が以下のように実行される。すなわち、パルス状レーザービームの焦点が、光学デバイスウェハ２の厚さに沿った方向において、すなわち、前面２ａ、つまり第１面、から裏面２ｂ、つまり第２面、に向かう方向において、前面２ａから所望の距離で所望の位置に位置決めされるように、フォーカシング手段４２２のフォーカシングレンズ４２２ａ、及び、単結晶基板、すなわち光学デバイスウェハ２が、フォーカシングレンズ４２２ａの光軸に沿った方向において、互いに相対的に位置決めされる。
他の実施の形態では、パルス状レーザービームの焦点が前面２ａに、または、前面２ａから裏面２ｂに向かう方向とは反対方向において、当該前面２ａから所望の距離に、位置付けられても良い。
本発明による本実施の形態の処理方法を行う時、接着テープ３０に取り付けられた光学デバイスウェハ２は、初めに、図３に示すレーザー処理装置４のチャックテーブル４１上に、接着テープ３０が当該チャックテーブル４１の上面に接触した条件で、位置付けられる（図３参照）。そして、吸引手段（不図示）が、吸引下でチャックテーブル４１上に接着テープ３０を介して光学デバイスウェハ２を保持するように、操作される。これにより、チャックテーブル４１上に保持された光学デバイスウェハ２の前面２ａが上方に方向付けられる。良好に図示するため、接着テープ３０を支持する環状フレーム３が図３には示されていないが、当該環状フレーム３は、チャックテーブル４１上に設けられたクランプなどのフレーム保持手段によって、保持される。そして、吸引下で光学デバイスウェハ２を保持するチャックテーブル４１が、送り手段を操作することによって、画像化手段４３のすぐ下の位置に移動される。
チャックテーブル４１が画像化手段４３のすぐ下に位置付けられた状態で、光学デバイスウェハ２の、レーザー処理がなされる対象領域を検知するために、画像化手段４３及び制御手段（不図示）によって、アライメント操作が実行される。詳細には、画像化手段４３及び制御手段が、光学デバイスウェハ２上を第１方向に延在する分割線２２を、レーザービーム適用手段４２のフォーカシング手段４２２と整列させるために、パターンマッチングなどの画像処理を行う。このようにして、レーザービームを適用する位置のアライメントが行われる（アライメント工程）。このアライメント工程は、光学デバイスウェハ２上に前記第１方向と直交して第２方向に延在する他の全ての分割線２２についても、同様にして実行される。
光学デバイスウェハ２の前面２ａ上の全ての分割線について前述したアライメント工程が実行された後で、図４（ａ）に示すように、チャックテーブル４１は、レーザービーム適用手段４２のフォーカシング手段４２２が位置するレーザービーム適用領域まで、移動される。第１方向に延在する所定の分割線２２の一端（図４（ａ）における左端）が、フォーカシング手段４２２のすぐ下に位置付けられる。更に、前面２ａから背面２ｂに向かう方向において、つまり光学デバイスウェハ２の厚さ方向において、フォーカシングレンズ４２２によって焦点合わせされるパルス状レーザービームＬＢの焦点Ｐが光学デバイスウェハ２の前面２ａから所望の距離に位置付けられるようにフォーカシングレンズ４２２ａの光軸に沿ってフォーカシング手段４２２を移動させるために、焦点位置調節手段（不図示）が操作される（位置決め工程）。
この好ましい実施の形態では、パルス状レーザービームＬＢの焦点Ｐは、パルス状レーザービームＬＢが適用される光学デバイスウェハ２の前面２ａ、つまり上面、の近傍の位置で、当該光学デバイスウェハ２の内部に位置付けられる。例えば、焦点Ｐは、前面２ａから５μｍ乃至１０μｍの範囲の距離で、位置付けられて良い。
上述した位置決め工程が行われた後、レーザービーム適用手段４２がフォーカシング手段４２２から光学デバイスウェハ２へとパルス状レーザービームＬＢを適用し、これによって光学デバイスウェハ２の前面２ａから、つまりパルス状のＬＢの焦点Ｐが位置付けられた部位から、当該ウェハ２の背面２ｂへと延在する穴領域を形成するように、穴領域形成工程が行われる。穴領域は、改変領域、つまりアモルファス領域と、光学デバイスウェハ２の前面２ａ及び背面２ｂに開いた穴領域内の空間と、により構成される。
詳細には、レーザービームＬＢがサファイア基板を通過することを許容する波長を有する、というパルス状レーザービームＬＢが、フォーカシング手段４２２によって光学デバイスウェハ２に適用され、チャックテーブル４１が、図４（ａ）の矢印Ｘ１によって示されている方向において所定の送り速度で移動される（穴領域形成工程）。図４（ｂ）に示すように、所定の分割線２２の他端（図４（ｂ）の右端）がフォーカシング手段４２２のすぐ下の位置に到達した時、パルス状レーザービームＬＢの適用が停止され、チャックテーブル４１の動きもまた停止される。
所定の分割線２２に沿って上述した穴領域形成工程を行うことによって、複数の穴領域２３が分割線２２に沿って光学デバイスウェハ２内に形成される。各穴領域２３は、図４（ｃ）及び（ｄ）に示すように、改変領域、つまりアモルファス領域２３２と、光学デバイスウェハ２の前面２ａ及び背面２ｂに開いた、アモルファス領域２３２内の空間２３１と、から構成される。図４（ｃ）に示すように、穴領域２３は、分割線２２の延在方向において、所定の等間隔を空けて形成されていて良い。例えば、分割線２２の延在方向において隣接する穴領域２３の間の距離は、８μｍから３０μｍの範囲内、例えば約１６μｍ（＝（ワーク送り速度：８００ｍｍ／秒）／（繰り返し周波数：５０ｋＨｚ））であって良い。
図４（ｄ）及び図４（ｅ）に示すように、各穴領域２３は、約１μｍの直径を有する空間２３１と、当該空間２３１を囲んで形成され、約１６μｍの外径を有するアモルファス領域と、から構成されている。この好ましい実施の形態では、隣接する穴領域２３のアモルファス領域２３２は、互いに重ならないように形成されている。しかし、このことは図示されていない（この点については図９（ａ）及び（ｂ）参照）。詳細には、隣接する穴領域２３の間の距離は、アモルファス領域２３２の外径よりもわずかに大きいように選択されている。隣接する、または近傍の穴領域２３のアモルファス領域は、このようにして互いに連結されていない。
他の実施の形態では、基板は、例えばガラス基板であって良く、改変領域は、当該ガラス基板内にクラックが形成された領域であって良い。ガラス基板内に形成されたクラックは、マイクロクラックであって良い。
詳述された穴領域形成工程において形成される各穴領域２３は、光学デバイスウェハ２の前面２ａからその背面２ｂへと、延在している。従って、光学デバイスウェハ２の厚さが大きい場合でさえ、生産性が大きく増大され得るためには、各穴領域２３の形成のためにパルス状レーザービームＬＢを一度適用すれば十分である。更に、穴領域形成工程において破片がまき散らされないため、結果物のデバイスの品質の劣化が信頼性をもって回避され得る。
分割線２２は、その延在方向と直交する方向において幅ｗを有しており、そのことが図１（ｂ）に概略的に示されている。詳述された穴領域形成工程は、２回以上、所定の分割線２２に沿って実行される一方、パルス状レーザービームＬＢもまた分割線２２の幅方向に沿って複数の位置において適用されるように、インデキシングした方向（図３における矢印Ｙにより示される）において、レーザービーム適用手段４２に対して光学デバイスウェハ２のわずかなシフトが行われる。このようにして、複数の穴領域２３が分割線２２の幅方向に沿っても、形成される。図１（ｂ）に概略的に示すように、穴領域２３は、分割線２２の延在方向及び／または幅方向において、隣接する穴領域２３の間の距離が異なって配置されて良い。
複数列の穴領域２３が、分割線２２の幅ｗ内に形成されて良い。各列は、分割線２２の延在方向に沿って延び、当該列は、分割線２２の幅方向において互いに隣接して配置されている。穴領域２３の列は、図６、７及び８（ａ）から（ｄ）に概略的に示すように、分割線２２の幅方向において等間隔に配置されていて良い。選択的に、分割線２２の幅方向において穴領域２３の隣接する列の間の距離は、変化していて良い。例えば、図８（ｅ）及び（ｆ）に示すように、穴領域２３の隣接する列の間の距離は、中央から離れた位置、つまり分割線２２の幅方向における側部または縁部よりも、分割線２２の中央または中央近傍において、大きくて良い。
他の実施の形態では、単一の穴の列が分割線２２の幅ｗ内に形成されても良い。
所定の分割線２２に沿って、複数回、穴領域形成工程を行った後で、詳述したように、光学デバイスウェハ２上を第１方向に延在する分割線２２のピッチだけ、チャックテーブル４１がインデキシング方向（図３において矢印Ｙによって示されている）に移動される（インデキシング工程）。次に、第１方向に延在する次の分割線２２に沿って、上述したのと同じようにして、穴領域形成工程が複数回行われる。このようにして、穴領域形成工程が、第１方向に延在する全ての分割線２２に沿って、複数回行われる。その後、第１方向と直交する第２方向に延在する他の分割線２２の全てに沿って、上述したのと同じようにして複数回の穴領域形成工程を行うために、チャックテーブル４１が９０°回転される。
以下に、フォーカシングレンズ４２２ａの開口数（ＮＡ）と、光学デバイスウェハ２の屈折率（ｎ）と、開口数を屈折率で割ることで得られる値（Ｓ＝ＮＡ／ｎ）と、の間の関係が、図５を参照して論じられる。図５に示すように、フォーカシングレンズ４２２ａに入射したパルス状レーザービームＬＢが、当該フォーカシングレンズ４２２ａの光軸ＯＡに対して角度αで、焦点合わせがされる。フォーカシングレンズ４２２ａの開口数は、ｓｉｎα（つまり、ＮＡ＝ｓｉｎα）で表される。光学デバイスウェハ２の密度が空気の密度よりも高いため、フォーカシングレンズ４２２ａによって焦点合わせがされたパルス状レーザービームＬＢが、基板としての光学デバイスウェハ２に適用される時、パルス状レーザービームＬＢは、光軸ＯＡに対して角度βで屈折される。この光軸ＯＡに対する角度βは、光学デバイスウェハ２の屈折率により、角度αとは異なる。屈折率はＮ＝ｓｉｎα／ｓｉｎβとして表されるため、開口数を光学デバイスウェハ２の屈折率によって割った値（Ｓ＝ＮＡ／ｎ）は、ｓｉｎβによって与えられる。ｓｉｎβを０．０５から０．２の範囲内に設定することで、穴領域２３がとりわけ効率的で信頼性をもって形成されることを許容する、ということが分かる。
穴領域形成工程は、３００ｎｍから３０００ｎｍの範囲の波長で、０．５ｐｓから２０ｐｓのパルス幅で、０．２Ｗから１０．０Ｗの平均出力で、１０ｋＨｚから８０ｋＨｚの繰り返し周波数の、パルス状レーザービームを用いて、実行され得る。穴領域形成工程において光学デバイスウェハ２がレーザービーム適用手段４２に対して移動されるワーク送り速度は、５００ｍｍ／秒から１０００ｍｍ／秒の範囲内であって良い。
本発明による方法によって処理される基板として、半導体基板、例えば単結晶基板、が用いられる場合には、パルス状レーザービームＬＢの波長が当該半導体基板のバンドギャップに対応する波長（換算された波長）の２倍以上の値に設定されていれば、穴領域２３は、とりわけ効率的で信頼性がある態様で形成され得る。
上述されたようにして穴領域形成工程が行われた後で、以下に図６（ａ）から（ｃ）を参照して詳述されるように、光学デバイスウェハ２の分割工程が実行される。
図６（ａ）は、分割線２２を含む光学デバイスウェハ２の部分的な横断面を示している。既に示したように、複数列の穴領域２３、すなわち６列の穴領域２３が、分割線２２の幅内に形成されており、各列は、分割線２２の延在方向に沿って延びている。穴領域の列は、分割線２２の幅方向において互いに等間隔で隣接して配置されている。図６（ａ）には、一本の分割線２２２のみが示されているが、残りの分割線２２は、この図に示されるのと同じ態様で、複数列の穴領域２３を伴って提供されている。
光学デバイスウェハ２を分割する工程において、基板材料は、まずは、回転ブレードないし鋸などの切断手段６を用いて、分割線２２に沿って除去される。このことは、図６（ａ）及び（ｂ）に概略的に示されている。これらの図に示されているように、分割線２２の延在方向と実質的に直交する方向における、複数列の穴領域２３が形成されている光学デバイスウェハ２の領域の幅は、切断手段６の、分割線２２の延在方向と実質的に直交する方向における幅と、実質的に同じである。
切断手段６は、光学デバイスウェハ２の前面２ａに向かって移動され、複数列の穴領域２３が形成されたウェハ２の領域を切断させられる。このことは、図６（ａ）及び（ｂ）における矢印によって示されている。図６（ｃ）に示すように、切断工程において、基板材料は、光学デバイスウェハ２の前面２ａから背面２ｂに向かう方向において、厚さの一部のみに沿って除去される。例えば、基板材料は、切断工程において、光学デバイスウェハ２の厚さの約５０％に沿って除去されて良い。
切断工程は、光学デバイスウェハ２の前面２ａ上に形成された分割線２２の全てについて、上述した態様で実行される。その後、図６（ｃ）に示すように、光学デバイスウェハ２の背面２ｂが研磨装置（不図示）を用いて研磨される。
研磨装置は、ワーク片を保持するためのチャックテーブル（不図示）と、チャックテーブル上に保持されワーク片を研磨するための研磨手段（不図示）と、を含んでいて良い。チャックテーブルは、吸引下でワーク片をその上に保持するための保持表面としての上面を、有していて良い。研磨手段は、スピンドルハウジング（不図示）と、スピンドルハウジングに回転可能に支持され駆動機構（不図示）によって回転されるようになっている回転スピンドル（不図示）と、回転スピンドルの下端に固定されたマウンタ（不図示）と、マウンタの下面に装着された研磨工具８（図６（ｃ）参照）と、を有している。研磨工具８は、円形の基部８１と、円形の基部８１の下面に装着された研磨要素８２と、を有している。
光学デバイスウェハ２の背面２ｂを研磨する工程は、ウェハ２の前面２ａがチャックテーブル（不図示）の上面に接触状態にあるように当該ウェハ２を研磨装置のチャックテーブル上に保持することによって、実行される。このため、ウェハ２の背面２ｂは、上方に向けられる。次に、チャックテーブルは、その上の光学デバイスウェハ２と共に光学デバイスウェハ２の面に直交する軸線周りに回転され、更に、研磨工具８が円形の基部８１の面に直交する軸線周りに回転される。チャックテーブル及び研磨工具８をこのような態様で回転させる間、研磨工具８の研磨要素８２は、ウェハ２の背面２ｂに接触させられる。このようにして、背面２ｂが研磨される。研磨工程は、ウェハ２を分割線２２に沿って分割するために、切断工程において基板材料が除去されなかった、光学デバイスウェハ２の厚さの残りの部分に沿って、行われる。
このようにして光学デバイスウェハ２を分割する工程は、個々のチップないしダイ（不図示）が高いダイ強度及び高品質の側面をもって、とりわけ正確で信頼性をもって効率的な態様で得られる、ということを許容する。
次に、図７及び図８を参照して、本発明による更に好ましい実施の形態を説明する。
これらの実施の形態は、穴領域２３の配置と分割線に沿った基板材料の除去工程の細部とにおいて、図１乃至図６を参照して詳述された実施の形態とは異なっている。
図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す基板材料の除去工程、すなわち切断工程は、主として、複数列の穴領域２３が形成された光学デバイスウェハ２の領域の幅が、図７（ａ）に示すように、切断手段６の幅よりも小さいという点で、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す基板材料の除去工程とは異なっている。更に、図７（ｂ）に示すように、基板材料は、光学デバイスウェハ２の厚さ全体に沿って除去される、すなわちウェハ２はその厚さ全体に沿って切断手段６によって切断される。
基板材料の除去工程をこのような態様で行うことは、とりわけ信頼性のある態様で結果物のチップないしダイの側面２ｃ上に穴領域２３が残存することを回避し得る、という利益を与える（図７（ｂ）参照）。このため、簡単に高品質のチップないしダイが獲得され得る。
図７（ｃ）及び図７（ｄ）に示す基板材料の除去工程、すなわち、切断工程は、主として、複数列の穴領域２３が形成された光学デバイスウェハ２の領域の幅が、図７（ｃ）に示すように切断手段６の幅よりも大きいという点で、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す基板材料の除去工程とは異なっている。更に、図７（ｄ）に示すように、基板材料は、光学デバイスウェハ２の厚さ全体に沿って除去される、すなわちウェハ２はその厚さ全体に沿って切断手段６によって切断される。
このようにして、切断手段６が光学デバイスウェハ２と接触することになる切断領域の実質的に全部が、穴領域２３の形成によって強度が低下される、ということが信頼性を持って保証され得るため、基板材料の除去工程は、とりわけ効率的に実行され得る。
結果物のチップないしダイの側面上に残存した穴領域２３（図７（ｄ）参照）は、望ましい場合には、追加の研磨工程において除去され得る。
図６（ａ）、図７（ａ）、図７（ｃ）、図８（ａ）及び図８（ｃ）に概略的に示されているが、穴領域は、光学デバイスウェハ２の厚さ全体に沿って延在するように、形成されて良い。この場合、穴領域２３のアモルファス領域２３２内の空間２３１が、光学デバイスウェハ２の前面２ａ及び背面２ｂに開く。詳述されたように、このアプローチは、基板材料の除去工程と研磨工程とを促進させる。
選択的に、図８（ｂ）及び図８（ｆ）に概略的に示されているように、穴領域２３は、光学デバイスウェハ２の厚さの一部のみに沿って延在するように形成されても良い。この場合、穴領域２３の形成は、とりわけ効率的な態様で実行され得る。
図６（ｂ）及び図８（ｃ）に示すように、基板材料は、光学デバイスウェハ２の厚さの一部のみに沿って除去されても良い。例えば、光学デバイスウェハ２は、その厚さの一部のみに沿って切断されて良い。この場合、光学デバイスウェハ２は、例えば、先に詳述された態様でその背面２ｂを研磨することによって、分割されて良い。
選択的に、図７（ｂ）、図７（ｄ）及び図８（ｄ）に概略的に示すように、基板材料は、光学デバイスウェハ２の厚さの全体に沿って除去されても良い。例えば、ウェハ２は、その厚さ全体に沿って切断されて良い。
図８（ｅ）及び図８（ｆ）に示すように、穴領域２３の隣接する列の間の距離は、分割線２２の中央に近接して配置される穴領域２３の列の方が、分割線２２の中央から離れて配置される穴領域２３の列よりも、大きくて良い。この場合、列の穴領域２３がより少ない列で形成され、このことは、穴領域形成工程の効率を向上させる。更に、分割線２２の中央から離れた穴領域２３の隣接する列の間のより小さい距離は、切断工程における結果物のチップないしダイの側面に対する損傷、例えばチッピングやクラッキング、が回避されることを、保証する。
穴領域２３は、光学デバイスウェハ２の厚さ全体に沿って延在するように（図８（ｅ）参照）、あるいは、光学デバイスウェハ２の厚さの一部のみに沿って延在するように（図８（ｆ））、形成されて良い。
分割線２２に沿った基板材料の除去工程は、異なる材料除去幅で実行されて良い。例えば、第１の材料除去工程では、基板材料は、第１の幅で除去されて良く、第２の材料除去工程では、基板材料は、第２の幅で除去されて良い。第２の除去幅は、第１の除去幅よりも小さくて良い。
特には、図８（ｇ）に示すように、基板材料除去工程において、光学デバイスウェハ２は、その厚さの一部に沿って第１の切断手段６によって、最初に切断されて良い。第１切断手段６の幅は、複数列の穴領域２３が形成された光学デバイスウェハ２の領域の幅と、実質的に同じでよい。次に、複数列の穴領域２３が形成された残りの部分が、第１の切断手段６の幅よりも小さい幅を有する第２の切断手段６’（図８（ｇ）において破線によって示されている）を用いて切断されて良い。
分割線２２の幅方向において、当該分割線２２の中央に近接して配置された１列または複数列の穴領域（例えば図６（ａ）、図６（ｂ）、図７（ａ）、図７（ｃ）及び図８（ａ）乃至図８（ｇ）参照）は、分割線２２の幅方向において、当該分割線２２の中央から離れて配置された１列または複数列の穴領域２３を形成するために使用されるパルス状レーザービームＬＢよりも高い出力を有するパルス状レーザービームＬＢで、形成され得る。
図９（ａ）及び図９（ｂ）は、本発明による方法の異なる実施の形態についての複数列の穴領域の配置の例を示している。これらの図に示すように、穴領域２３は、互いに重なり合っていない。
図９（ａ）は、分割線２２の幅方向に沿って互いに隣り合って配置された７列の穴領域２３の例を、示している。分割線２２は、約１００μｍの幅ｗ１を有している。分割線２２の延在方向と実質的に直交する方向における、複数列の穴領域２３が形成された基板２の領域の幅ｗ２は、約４８μｍである。
分割線２２の延在方向における、隣接する穴領域２３の中心の間の距離ｗ３は、８μｍから１０μｍの範囲内である。分割線２２の幅方向における、穴領域２３の隣接する列の間、すなわち隣接する列の穴領域２３の中心の間、の距離ｗ４は、８μｍから１０μｍの範囲内である。穴領域２３は、２μｍから３μｍの範囲内の直径ｄを有している。
分割線２２の幅方向において隣接する穴領域２３の外縁部の間の距離ｗ５は、１μｍ以上である。分割線２２の延在方向において隣接する穴領域２３の外縁部の間の距離ｗ６は、１μｍ以上である。
基板材料は、例えば、ブレードないし鋸などの切断手段（不図示）を用いて、穴領域２３が形成された分割線２２に沿って、除去されて良い。特に好ましくは、切断手段は、分割線２２の延在方向と実質的に直交する方向において、穴領域２３が形成された基板の領域の幅ｗ２よりもわずかに大きい幅を、有していて良い。例えば、切断手段は、約５０μｍの幅を有していて良い。
図９（ｂ）に示す穴領域２３の列の配置は、複数列の穴領域２３が形成された、基板２の領域の分割線２２の延在方向と実質的に直交する方向における、穴領域２３の列の数、分割線２２の幅ｗ１及び幅ｗ２のみにおいて、異なっている。
具体的には、図９（ｂ）は、分割線２２の幅方向に沿って３列の穴領域２３が互いに隣り合って配置された例を、示している。図９（ｂ）に示される分割線２２は、約５０μｍの幅ｗ１を有している。複数列の穴領域２３が形成された基板２の領域の幅ｗ２は、約２２μｍである。
基板材料は、穴領域２３が形成された図９（ｂ）に示す分割線２２に沿って、例えばブレードないし鋸などの切断手段（不図示）を用いて、除去されて良い。特に好ましくは、切断手段は、分割線２２の延在方向と実質的に直交する方向において、複数列の穴領域２３が形成された基板２の領域の幅ｗ２よりもわずかに大きい幅を、有していて良い。例えば、切断手段は、約２５μｍの幅を有していて良い。
他の実施の形態では、分割線２２の幅内に、単一の列の穴領域２３が形成されても良い。

Claims (16)

  1. 基板（２）を処理する方法であって、当該基板（２）は、その上に形成された少なくとも１つの分割線（２２）を有する第１面（２ａ）と、前記第１面（２ａ）の反対の第２面（２ｂ）と、を有し、
    当該方法は、前記基板（２）内に複数の穴領域（２３）を形成するために、前記少なくとも１つの分割線（２２）に沿った少なくとも複数の位置において、前記第１面（２ａ）の側から前記基板（２）にパルス状レーザービーム（ＬＢ）を適用する工程と、
    前記複数の穴領域（２３）が形成された前記少なくとも１つの分割線（２２）に沿って、基板材料を除去する工程と、
    を備え、
    各穴領域（２３）は、前記第１面（２ａ）から前記第２面（２ｂ）に向かって延在し、 各穴領域（２３）は、改変領域（２３２）と、当該改変領域（２３２）において前記第１面（２ａ）に開いた空間（２３１）と、から構成される
    ことを特徴とする方法。
  2. 前記パルス状レーザービーム（ＬＢ）は、当該パルス状レーザービーム（ＬＢ）の焦点（Ｐ）が前記第１面（２ａ）上に位置付けられているという条件で、または、前記第１面（２ａ）から前記第２面（２ｂ）に向かう方向において、当該第１面（２ａ）からある距離で位置付けられているという条件で、前記基板（２）に対して適用される
    ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 前記パルス状レーザービーム（ＬＢ）は、当該パルス状レーザービーム（ＬＢ）の焦点（Ｐ）が前記第１面（２ａ）上に位置付けられているという条件で、または、前記第１面（２ａ）から前記第２面（２ｂ）に向かう方向とは反対方向において、当該第１面（２ａ）からある距離で位置付けられているという条件で、前記基板（２）に対して適用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  4. 前記基板（２）は、単結晶基板、ガラス基板、化合物基板または多結晶基板である
    ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記改変領域（２３２）は、アモルファス領域、または、クラックが形成された領域である
    ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記基板材料は、前記複数の穴領域（２３）が形成された前記少なくとも１つの分割線（２２）に沿って、前記基板（２）を切断することによって、除去される
    ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記基板材料は、前記複数の穴領域（２３）が形成された前記少なくとも１つの分割線（２２）に沿って、機械的に除去される
    ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記基板の厚さを調節するために、前記基板（２）の前記第２面（２ｂ）を研磨する工程を更に備えた
    ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記基板（２）の前記第２面（２ｂ）を研磨する工程は、前記複数の穴領域（２３）が形成された前記少なくとも１つの分割線（２２）に沿って前記基板材料を除去する工程の後で、行われる
    ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
  10. 前記基板材料は、前記第１面（２ａ）から前記第２面（２ｂ）に向かう方向において、前記基板（２）の前記厚さの一部のみに沿って除去され、
    前記基板（２）の前記第２面（２ｂ）を研磨する工程は、前記少なくとも１つの分割線（２２）に沿って前記基板（２）を分割するために、基板材料が除去されていない前記基板（２）の前記厚さの残りの部分に沿って、行われる
    ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
  11. 前記穴領域（２３）は、前記第１面（２ａ）から前記第２面（２ｂ）に向かう方向において、前記基板（２）の前記厚さの一部のみに沿って延在するように、あるいは、前記第１面（２ａ）から前記第２面（２ｂ）に向かう方向において、前記基板（２）の前記厚さ全体に沿って延在するように、形成される
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
  12. 前記基板材料は、前記第１面（２ａ）から前記第２面（２ｂ）に向かう方向において、前記穴領域（２３）の延び全体に沿って、除去される
    ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の方法。
  13. 前記少なくとも１つの分割線（２２）は、当該少なくとも１つの分割線（２２）の延在方向と実質的に直交する方向において、ある幅（ｗ）を有し、
    前記方法は、前記分割線（２２）の前記幅（ｗ）内に複数列の穴領域（２３）を形成するために、前記少なくとも１つの分割線（２２）の幅方向に沿った複数の位置においても、前記パルス状レーザービーム（ＬＢ）を適用する工程を更に備え、
    各列は、前記少なくとも１つの分割線（２２）の延在方向に沿って延び、前記列は、前記少なくとも１つの分割線（２２）の幅方向において互いに隣接して配置される
    ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の方法。
  14. 前記基板材料は、前記複数の穴領域（２３）が形成された前記少なくとも１つの分割線（２２）に沿って、切断手段（６、６’）を用いて前記基板（２）を機械的に切断することによって、除去され、
    前記少なくとも１つの分割線（２２）の延在方向と実質的に直交する方向において、前記複数列の穴領域（２３）が形成された前記基板（２）の領域の幅が、前記少なくとも１つの分割線（２２）の延在方向と実質的に直交する方向において、前記切断手段（６、６’）の幅の９０％から１１０％の範囲内である
    ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
  15. 前記少なくとも１つの分割線（２２）の前記幅方向において、当該少なくとも１つの分割線（２２）の中央の近位に配置された１列または複数列の穴領域（２３）が、前記少なくとも１つの分割線（２２）の前記幅方向において、当該少なくとも１つの分割線（２２）の中央から更に離れて配置された１列または複数列の穴領域（２３）を形成するために使用されるパルス状レーザービーム（ＬＢ）よりも、高い出力を有するパルス状レーザービーム（ＬＢ）を用いて、形成される
    ことを特徴とする請求項１３または１４に記載の方法。
  16. 前記基板（２）は、前記パルス状レーザービーム（ＬＢ）を透過させる材料で作られることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の方法。
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