KR101283228B1 - 레이저 가공 방법 및 가공 대상물 - Google Patents
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Abstract
복수의 기능 소자(機能素子)를 포함한 적층부가 형성된 기판(基板)을, 기능 소자를 가지는 복수의 칩(chip)으로 절단할 때, 기판과 함께 적층부의 고정밀 절단을 가능하게 하는 레이저 가공 방법을 제공한다.
이 레이저 가공 방법에서는, 기판(4)에 대한 분열의 발생시키기 용이함이 서로 다른 개질 영역을 각 절단 예정 라인(5a ~ 5d)에 따라서 형성하고 있다. 그 때문에, 확장 테이프를 기판(4)의 이면(裏面)에 붙여 확장시키면, 가공 대상물(1)은 복수의 반도체 칩으로 단계적으로 절단되게 된다. 이와 같은 단계적인 절단은, 각 절단 예정 라인(5a ~ 5d)에 따른 부분에 균등한 인장 응력을 작용시켜, 그 결과, 기판(4)과 함께 절단 예정 라인(5a ~ 5d) 위의 층간 절연막이 정밀도 좋게 절단되게 된다.
Description
본 발명은, 복수의 기능 소자(素子)를 포함한 적층부가 형성된 기판을 절단하기 위해서 사용되는 레이저 가공 방법, 및 가공 대상물에 관한 것이다.
종래에 있어서의 이러한 종류의 기술로서, 하기(下記)와 같은 특허문헌 1에는 다음과 같은 레이저 가공 방법이 기재되어 있다. 즉, 평판 모양의 가공 대상물에 그 표면을 보호하는 부재를 장착하고, 가공 대상물의 이면(裏面)을 레이저광 입사면(入射面)으로서 레이저광을 조사함으로써, 절단 예정 라인(line)에 따라서 가공 대상물의 내부에 개질(改質) 영역에 의한 절단 기점(起点) 영역을 형성한다. 이어서, 가공 대상물의 이면에 신장성(伸張性)의 필름을 장착하고, 그 신장성의 필름을 신장시킴으로써, 절단 기점 영역을 기점으로 하여 가공 대상물이 절단되어 생긴 복수의 부분을 서로 분리한다.
특허문헌 1 : 특개2004-1076호 공보
<발명이 해결하려고 하는 과제>
그런데, 상술한 바와 같은 레이저 가공 방법에 의해 절단해야 할 가공 대상물로서, 기판(基板)(예를 들면, 실리콘 기판)과, 복수의 기능 소자를 포함하여 기판의 표면에 형성된 적층부(積層部)(예를 들면, low-K막 등의 절연막(絶緣膜), TEG, 혹은 금속재료 등으로 이루어지는 도전막(導電膜))를 구비하는 것이 있다. 이와 같은 가공 대상물을, 기능 소자를 가지는 복수의 칩(chip)으로 절단하려고 하는 경우에는, 기판의 내부에 개질 영역을 형성하고, 그 개질 영역을 절단 기점 영역으로 하여, 기판과 함께 적층부를 절단하는 것이 바람직하다. 그것은, 적층부의 내부에 개질 영역을 형성하면, 적층부에 포함되는 기능 소자에 오염이나 열 영향 등의 악영향을 미칠 우려가 있기 때문이다.
최근, 복수의 기능 소자를 포함한 적층부가 형성된 기판을, 기능 소자를 가지는 복수의 칩으로 절단하는 기술이 중요시되고 있고, 기판의 내부에 형성된 개질 영역을 절단 기점 영역으로 하여, 기판과 함께 적층부를 보다 고정밀도에 절단하는 기술이 바람직해져 있다.
그래서, 본 발명은, 이와 같은 사정에 감안하여 이루어진 것으로, 복수의 기능 소자를 포함한 적층부가 형성된 기판을, 기능 소자를 가지는 복수의 칩으로 절단할 때, 기판과 함께 적층부의 고정밀 절단을 가능하게 하는 레이저 가공 방법, 및 가공 대상물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
<과제를 해결하기 위한 수단>
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 관한 레이저 가공 방법은, 복수의 기능 소자를 포함한 적층부가 표면에 형성된 기판의 내부에 집광점을 맞추어 레이저광을 조사함으로써, 기판의 절단 예정 라인에 따라서, 절단의 기점이 되는 개질 영역을 기판의 내부에 형성하는 레이저 가공 방법으로서, 기판 및 적층부를 복수의 블록(block)으로 절단하기 위한 제 1 절단 예정 라인에 따라서 제 1 개질 영역을 형성하는 공정과, 블록을, 기능 소자를 가지는 복수의 칩으로 절단하기 위한 제 2 절단 예정 라인에 따라서 제 2 개질 영역을 형성하는 공정을 포함하고, 제 1 개질 영역은, 제 2 개질 영역에 비하여 기판에 분열을 발생시키기 쉬운 것인 것을 특징으로 한다.
이 레이저 가공 방법에 있어서는, 제 1 개질 영역이 제 2 개질 영역보다 기판에 분열을 발생시키기 쉬운 것이기 때문에, 예를 들면, 확장 테이프(확장 가능 필름)를 기판의 이면에 붙여 확장시키면, 제 1 개질 영역을 기점으로 하여 기판 및 적층부로부터 블록으로의 절단이 개시된 후에, 제 2 개질 영역을 기점으로 하여 블록으로부터 칩으로의 절단이 개시된다. 이와 같이, 큰 블록으로부터 작은 칩으로 단계적으로 절단이 개시되면, 제 1 및 제 2 절단 예정 라인에 따른 부분(즉, 칩의 절단면이 되는 부분)에 균등한 인장 응력이 작용하게 되고, 그 결과, 기판과 함께 적층부를 제 1 및 제 2 절단 예정 라인에 따라서 정밀도 좋게 절단할 수 있다. 따라서, 이 레이저 가공 방법은, 복수의 기능 소자를 포함한 적층부가 형성된 기판을, 기능 소자를 가지는 복수의 칩으로 절단할 때, 기판과 함께 적층부의 고정밀 절단을 가능하게 한다. 또한, 제 1 개질 영역을 형성하는 공정과 제 2 개질 영역을 형성하는 공정은 순서가 없다. 또, 제 1 개질 영역 및 제 2 개질 영역은, 기판의 내부에 집광점을 맞추어 레이저광을 조사함으로써, 다광자(多光子) 흡수 혹은 그것과 동등한 광 흡수를 기판의 내부에서 생기게 하는 것에 의해 형성된다.
여기서, 기능 소자란, 예를 들면, 결정 성장에 의해 형성된 반도체 동작층(動作層), 포토 다이오드(photo diode) 등의 수광(受光) 소자, 레이저 다이오드 등의 발광(發光) 소자, 회로로서 형성된 회로 소자 등을 의미한다.
또, 상기 레이저 가공 방법은, 제 1 개질 영역 및 제 2 개질 영역이 형성된 기판의 이면에 확장 가능 필름을 부착하는 공정과, 확장 가능 필름을 확장시킴으로써, 제 1 개질 영역을 기점으로 하여 기판 및 적층부로부터 블록으로의 절단을 개시시킨 후, 제 2 개질 영역을 기점으로 하여 블록으로부터 칩으로의 절단을 개시시키는 공정을 더 포함하는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이, 큰 블록으로부터 작은 칩으로 단계적으로 절단이 개시되면, 제 1 및 제 2 절단 예정 라인에 따른 부분에 균등한 인장 응력이 작용하게 되기 때문에, 기판과 함께 적층부를 제 1 및 제 2 절단 예정 라인에 따라서 정밀도 좋게 절단할 수 있다.
또, 상기 레이저 가공 방법에 있어서는, 제 2 절단 예정 라인은 서로 이웃하는 제 1 절단 예정 라인의 사이를 지나고 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 서로 이웃하는 제 1 절단 예정 라인에 끼워진 블록으로의 절단을 개시시킨 후에, 제 2 절단 예정 라인에 따라서 이 블록으로부터 칩으로의 절단을 개시시킬 수 있다.
또한, 상기 레이저 가공 방법에 있어서는, 제 1 절단 예정 라인과 제 2 절단 예정 라인과는 대략 평행이어도 좋고, 제 1 절단 예정 라인과 제 2 절단 예정 라인과는 교차하고 있어도 좋다.
또, 상기 레이저 가공 방법에 있어서는, 기판은 반도체 기판으로서, 제 1 개질 영역 및 제 2 개질 영역은 용융 처리 영역을 포함한 경우가 있다. 기판이 반도체 기판으로 있으면, 제 1 개질 영역 및 제 2 개질 영역으로서, 용융 처리 영역을 포함한 개질 영역이 형성되는 경우가 있다.
또, 상기 레이저 가공 방법에 있어서는, 기판의 제 1 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 제 1 개질 영역의 형성 밀도와, 기판의 제 2 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 제 2 개질 영역의 형성 밀도를 다르게 함으로써, 제 1 개질 영역을, 제 2 개질 영역에 비하여 기판에 분열을 발생시키기 쉽게 할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 절단 예정 라인에 따라서 개질 영역을 형성할 때의 레이저광이 펄스(pulse)파(波)의 경우, 1펄스의 레이저광의 조사(照射)에 의해 형성되는 개질 영역의 형성 간격을, 제 1 절단 예정 라인에 따른 부분과 제 2 절단 예정 라인에 따른 부분으로 다르게 하면 좋다. 혹은, 1 펄스의 레이저광의 조사에 의해 형성되는 개질 영역의 형성 간격을 동등하게 한 경우에서도, 제 1 절단 예정 라인에 따른 부분에서는 제 1 개질 영역을 연속적으로 형성하는 것에 대하여, 제 2 절단 예정 라인에 따른 부분에서는 제 2 개질 영역을 단속적으로 형성하면 좋다. 혹은, 제 1 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 제 1 개질 영역의 열수(列數)를, 제 2 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 제 2 개질 영역의 열수보다 많이 하면 좋다.
여기서, 기판의 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 개질 영역의 형성 밀도란, 기판의 절단 예정 라인에 따른 부분에 대하여 개질 영역이 차지하는 비율을 의미한다.
또, 상기 레이저 가공 방법에 있어서는, 기판의 제 1 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 제 1 개질 영역의 크기와, 기판의 제 2 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 제 2 개질 영역의 크기를 다르게 함으로써, 제 1 개질 영역을, 제 2 개질 영역에 비하여 기판에 분열을 발생시키기 쉬운 것으로 할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 제 1 절단 예정 라인에 따라서 제 1 개질 영역을 형성할 때에는 레이저광의 에너지를 크게 하여, 주로 기판의 두께 방향에 있어서의 제 1 개질 영역의 크기를 크게 하는 것에 대하여, 제 2 절단 예정 라인에 따라서 제 2 개질 영역을 형성할 때는 레이저광의 에너지를 작게 하여, 주로 기판의 두께 방향에 있어서의 제 2 개질 영역의 크기를 작게 하면 좋다.
또, 상기 레이저 가공 방법에 있어서는, 기판의 제 1 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 제 1 개질 영역의 형성 위치와, 기판의 제 2 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 제 2 개질 영역의 형성 위치를 다르게 함으로써, 제 1 개질 영역을, 제 2 개질 영역에 비하여 기판에 분열을 발생시키기 쉬운 것으로 할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 기판의 레이저광 입사면으로부터, 절단 예정 라인에 따른 개질 영역까지의 거리를, 제 1 절단 예정 라인에 따른 부분과 제 2 절단 예정 라인에 따른 부분으로 다르게 하면 좋다.
또한, 본 발명에 관한 가공 대상물은, 기판과, 복수의 기능 소자를 포함하여 기판의 표면에 형성된 적층부를 구비하는 가공 대상물로서, 기판 및 적층부를 복수의 블록으로 절단하기 위한 제 1 절단 예정 라인에 따라 기판의 내부에 형성된 제 1 개질 영역과, 블록을, 기능 소자를 가지는 복수의 칩으로 절단하기 위한 제 2 절단 예정 라인에 따라서 기판의 내부에 형성된 제 2 개질 영역을 구비하고, 제 1 개질 영역은, 제 2 개질 영역에 비하여 기판에 분열을 발생시키기 쉬운 것을 특징으로 한다.
이 가공 대상물에 있어서는, 제 1 개질 영역이 제 2 개질 영역보다 기판에 분열을 발생시키기 쉬운 것이기 때문에, 예를 들면, 확장 테이프를 기판의 이면에 붙여 확장시키면, 제 1 개질 영역을 기점으로 하여 기판 및 적층부로부터 블록으로의 절단이 개시된 후에, 제 2 개질 영역을 기점으로 하여 블록으로부터 칩으로의 절단이 개시된다. 이와 같이, 큰 블록으로부터 작은 칩으로 단계적으로 절단이 개시되면, 제 1 및 제 2 절단 예정 라인에 따른 부분에 균등한 인장 응력이 작용하게 되기 때문에, 기판과 함께 적층부를 제 1 및 제 2 절단 예정 라인에 따라서 정밀도 좋게 절단할 수 있다.
<발명의 효과>
본 발명은, 복수의 기능 소자를 포함한 적층부가 형성된 기판을, 기능 소자를 가지는 복수의 칩으로 절단할 때, 기판과 함께 적층부의 고정밀 절단을 가능하게 한다.
도 1은 본 실시 형태에 관한 레이저 가공 방법에 의한 레이저 가공 중의 가공 대상물의 평면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 가공 대상물의 II-II선에 따른 단면도이다.
도 3은 본 실시 형태에 관한 레이저 가공 방법에 의한 레이저 가공 후의 가공 대상물의 평면도이다.
도 4는 도 3에 나타내는 가공 대상물의 IV-IV선에 따른 단면도이다.
도 5는 도 3에 나타내는 가공 대상물의 V-V선에 따른 단면도이다.
도 6은 본 실시 형태에 관한 레이저 가공 방법에 의해 절단된 가공 대상물의 평면도이다.
도 7은 본 실시 형태에 관한 레이저 가공 방법에 있어서의 전기장 강도와 크랙 스폿(crack spot)의 크기와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 실시 형태에 관한 레이저 가공 방법의 제 1 공정에 있어서의 가공 대상물의 단면도이다.
도 9는 본 실시 형태에 관한 레이저 가공 방법의 제 2 공정에 있어서의 가공 대상물의 단면도이다.
도 10은 본 실시 형태에 관한 레이저 가공 방법의 제 3 공정에 있어서의 가공 대상물의 단면도이다.
도 11은 본 실시 형태에 관한 레이저 가공 방법의 제 4 공정에 있어서의 가공 대상물의 단면도이다.
도 12는 본 실시 형태에 관한 레이저 가공 방법에 의해 절단된 실리콘 웨이퍼(wafer)의 일부에 있어서의 단면의 사진을 나타낸 도이다.
도 13은 본 실시 형태에 관한 레이저 가공 방법에 있어서의 레이저광의 파장과 실리콘 기판의 내부의 투과율과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 14는 제 1 실시 형태의 레이저 가공 방법에 있어서의 가공 대상물의 평면도이다.
도 15는 도 14에 나타내는 가공 대상물의 XV-XV선에 따른 부분 단면도이다.
도 16은 제 1 실시 형태의 레이저 가공 방법을 설명하기 위한 도로서, (a)는, 가공 대상물에 보호 테이프를 붙인 상태, (b)는, 가공 대상물에 레이저광을 조사하고 있는 상태이다.
도 17은 제 1 실시 형태의 레이저 가공 방법을 설명하기 위한 도로서, (a)는, 가공 대상물에 확장 테이프를 붙인 상태, (b)는, 보호 테이프에 자외선을 조사하고 있는 상태이다.
도 18은 제 1 실시 형태의 레이저 가공 방법을 설명하기 위한 도로서, (a)는, 가공 대상물로부터 보호 테이프를 벗긴 상태, (b)는, 확장 테이프를 확장시킨 상태이다.
도 19는 제 1 실시 형태의 레이저 가공 방법에 있어서 절단 예정 라인에 따라 개질 영역을 형성한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 20은 제 1 실시 형태의 레이저 가공 방법에 있어서의 확장 테이프의 확장 공정을 설명하기 위한 제 1 평면도이다.
도 21은 제 1 실시 형태의 레이저 가공 방법에 있어서의 확장 테이프의 확장 공정을 설명하기 위한 제 2 평면도이다.
도 22는 제 1 실시 형태의 레이저 가공 방법에 있어서의 확장 테이프의 확장 공정을 설명하기 위한 제 3 평면도이다.
도 23은 가공 대상물의 절단 상태의 사진을 나타낸 도로서, (a)는, 가공 대상물을 복수의 반도체 칩으로 단계적으로 절단하지 않았던 경우, (b)는, 가공 대상 물을 복수의 반도체 칩으로 단계적으로 절단한 경우이다.
도 24는 반도체 칩의 절단 상태의 사진을 나타낸 도로서, (a)는, 가공 대상물을 복수의 반도체 칩으로 단계적으로 절단하지 않았던 경우, (b)는, 가공 대상물을 복수의 반도체 칩으로 단계적으로 절단한 경우이다.
도 25는 제 2 실시 형태의 레이저 가공 방법에 있어서의 가공 대상물의 평면도이다.
도 26은 제 2 실시 형태의 레이저 가공 방법에 있어서의 확장 테이프의 확장 공정을 설명하기 위한 제 1 평면도이다.
도 27은 제 2 실시 형태의 레이저 가공 방법에 있어서의 확장 테이프의 확장 공정을 설명하기 위한 제 2 평면도이다.
도 28은 제 3 실시 형태의 레이저 가공 방법에 있어서의 가공 대상물의 평면도이다.
도 29는 제 3 실시 형태의 레이저 가공 방법에 있어서의 확장 테이프의 확장 공정을 설명하기 위한 제 1 평면도이다.
도 30은 제 3 실시 형태의 레이저 가공 방법에 있어서의 확장 테이프의 확장 공정을 설명하기 위한 제 2 평면도이다.
도 31은 제 3 실시 형태의 레이저 가공 방법에 있어서의 확장 테이프의 확장 공정을 설명하기 위한 제 3 평면도이다.
도 32는 제 4 실시 형태의 레이저 가공 방법에 있어서의 가공 대상물의 평면도이다.
도 33은 제 4 실시 형태의 레이저 가공 방법에 있어서의 확장 테이프의 확장 공정을 설명하기 위한 제 1 평면도이다.
도 34는 제 4 실시 형태의 레이저 가공 방법에 있어서의 확장 테이프의 확장 공정을 설명하기 위한 제 2 평면도이다.
도 35는 제 4 실시 형태의 레이저 가공 방법에 있어서의 확장 테이프의 확장 공정을 설명하기 위한 제 3 평면도이다.
도 36은 제 1 실시 형태의 레이저 가공 방법의 제 1 변형예에 있어서 절단 예정 라인에 따라 개질 영역을 형성한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 37은 제 1 실시 형태의 레이저 가공 방법의 제 2 변형예에 있어서 절단 예정 라인에 따라 개질 영역을 형성한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 38은 기판에 대한 분열의 발생시키기 용이함을 절단 예정 라인에 따라 다르게 하기 위한 개질 영역의 형성 조건을 나타내는 제 1 표이다.
도 39는기판에 대한 분열의 발생시키기 용이함을 절단 예정 라인에 따라 다르게 하기 위한 개질 영역의 형성 조건을 나타내는 제 2 표이다.
<부호의 설명>
1 … 가공 대상물, 1a, 1b, 1c … 블록, 3 … 표면, 4 … 기판, 5, 5a, 5b, 5c, 5d … 절단 예정 라인, 7, 7a, 7b, 7c, 7d … 개질 영역, 8 … 절단 기점 영역, 13 … 용융 처리 영역, 15 … 기능 소자, 16 … 적층부, 21 … 이면, 23 … 확장 테이프(확장 가능 필름), 25 … 반도체 칩, L … 레이저광, P … 집광점.
<발명을 실시하기 위한 바람직한 형태>
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 실시 형태의 레이저 가공 방법에서는, 가공 대상물의 내부에 개질 영역을 형성하기 위해서 다광자 흡수라고 하는 현상을 이용한다. 거기서, 최초로, 다광자 흡수에 의해 개질 영역을 형성하기 위한 레이저 가공 방법에 대하여 설명한다.
재료의 흡수의 밴드 갭(EG)보다 광자의 에너지(hυ)가 작으면 광학적으로 투명하게 된다. 따라서, 재료에 흡수가 생기는 조건은 hυ > EG이다. 그러나, 광학적으로 투명하여도, 레이저광의 강도를 매우 크게 하면 nhυ > EG의 조건(n = 2, 3, 4,…)에서 재료에 흡수가 생긴다. 이 현상을 다광자 흡수라고 한다. 펄스파의 경우, 레이저광의 강도는 레이저광의 집광점의 피크 파워(peak power) 밀도(W/cm2)로 결정되고, 예를 들면 피크 파워 밀도가 1 × 108(W/cm2) 이상의 조건에서 다광자 흡수가 생긴다. 피크 파워 밀도는, (집광점에 있어서의 레이저광의 1 펄스 당의 에너지) ÷ (레이저광의 빔 스폿(beam spot) 단면적 × 펄스 폭)에 의해 구해진다. 또, 연속파의 경우, 레이저광의 강도는 레이저광의 집광점의 전기장 강도(W/cm2)로 결정된다.
이와 같은 다광자 흡수를 이용하는 본 실시 형태에 관한 레이저 가공 방법의 원리에 대하여, 도 1 ~ 도 6을 참조하여 설명한다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 웨 이퍼 모양(평판 모양)의 가공 대상물(1)의 표면(3)에는, 가공 대상물(1)을 절단하기 위한 절단 예정 라인(5)이 있다. 절단 예정 라인(5)는 직선 모양으로 연장된 가상선이다. 본 실시 형태에 관한 레이저 가공 방법에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 다광자 흡수가 생기는 조건에서 가공 대상물(1) 내부에 집광점(P)을 맞추어 레이저광(L)을 조사(照射)하여 개질 영역(7)을 형성한다. 또한, 집광점(P)은, 레이저광(L)이 집광하는 개소이다. 또, 절단 예정 라인(5)는, 직선 모양으로 한정하지 않고 곡선 모양이어도 좋고, 가상선으로 한정하지 않고 가공 대상물(1)에 실제로 이끌린 선이어도 좋다.
그리고, 레이저광(L)을 절단 예정 라인(5)에 따라서(즉, 도 1 화살표 A방향으로) 상대적으로 이동시키는 것에 의해, 집광점(P)을 절단 예정 라인(5)에 따라 이동시킨다. 이것에 의해, 도 3 ~ 도 5에 나타내는 바와 같이, 개질 영역(7)이 절단 예정 라인(5)에 따라서 가공 대상물(1) 내부에 형성되고, 이 개질 영역(7)이 절단 기점 영역(8)이 된다. 여기서, 절단 기점 영역(8)은, 가공 대상물(1)이 절단될 때에 절단의 기점이 되는 영역을 의미한다. 이 절단 기점 영역(8)은, 개질 영역(7)이 연속적으로 형성됨으로써 형성되는 경우도 있고, 개질 영역(7)이 단속적으로 형성됨으로써 형성되는 경우도 있다.
본 실시 형태에 관한 레이저 가공 방법은, 가공 대상물(1)이 레이저광(L)을 흡수하는 것에 의해 가공 대상물(1)을 발열시켜 개질 영역(7)을 형성하는 것은 아니다. 가공 대상물(1)에 레이저광(L)을 투과시켜 가공 대상물(1) 내부에 다광자 흡수를 발생시켜 개질 영역(7)을 형성하고 있다. 따라서, 가공 대상물(1)의 표면(3) 에서는 레이저광(L)이 거의 흡수되지 않기 때문에, 가공 대상물(1)의 표면(3)이 용융하지 않는다.
가공 대상물(1)의 내부에 절단 기점 영역(8)을 형성하면, 이 절단 기점 영역(8)을 기점으로 하여 분열이 발생하기 쉽게 되기 때문에, 도 6에 나타내는 바와 같이, 비교적 작은 힘으로 가공 대상물(1)을 절단할 수 있다. 따라서, 가공 대상물(1)의 표면(3)에 불필요한 분열을 발생시키지 않고 가공 대상물(1)을 고정밀도로 절단하는 것이 가능하게 된다.
이 절단 기점 영역(8)을 기점으로 한 가공 대상물(1)의 절단에는, 다음의 2방법이 고려된다. 하나는, 절단 기점 영역(8) 형성 후, 가공 대상물(1)에 인위적인 힘이 인가되는 것에 의해, 절단 기점 영역(8)을 기점으로 하여 가공 대상물(1)이 갈라져, 가공 대상물(1)이 절단되는 경우이다. 이것은, 예를 들면 가공 대상물(1)의 두께가 큰 경우의 절단이다. 인위적인 힘이 인가된다는 것은, 예를 들면, 가공 대상물(1)의 절단 기점 영역(8)에 따라서 가공 대상물(1)에 굽힘 응력이나 전단 응력을 가하거나, 가공 대상물(1)에 온도차를 주는 것에 의해 열 응력을 발생시키거나 하는 것이다. 다른 하나는, 절단 기점 영역(8)을 형성하는 것에 의해, 절단 기점 영역(8)을 기점으로 하여 가공 대상물(1)의 단면 방향(두께 방향)으로 향하여 자연스럽게 갈라져, 결과적으로 가공 대상물(1)이 절단되는 경우이다. 이것은, 예를 들면 가공 대상물(1)의 두께가 작은 경우에는, 1열(列)의 개질 영역(7)에 의해 절단 기점 영역(8)이 형성되는 것으로 가능하게 되고, 가공 대상물(1)의 두께가 큰 경우에는, 두께 방향으로 복수 열 형성된 개질 영역(7)에 의해 절단 기점 영역(8) 이 형성되는 것으로 가능하게 된다. 또한, 이렇게 자연스럽게 갈라지는 경우도, 절단하는 개소에 있어서, 절단 기점 영역(8)이 형성되어 있지 않은 부위에 대응하는 부분의 표면(3) 위에까지 분열이 앞지르지 않고, 절단 기점 영역(8)을 형성한 부위에 대응하는 부분만을 할단(割斷)할 수 있으므로, 할단을 잘 제어할 수 있다. 최근, 실리콘 웨이퍼 등의 가공 대상물(1)의 두께는 얇아지는 경향이므로, 이와 같은 제어성이 좋은 할단 방법은 매우 효과적이다.
그런데, 본 실시 형태에 관한 레이저 가공 방법에 있어서, 다광자 흡수에 의해 형성되는 개질 영역으로서는, 다음의 (1) ~ (3)의 경우가 있다.
(1) 개질 영역이 1개 또는 복수의 크랙을 포함한 크랙 영역의 경우
가공 대상물(예를 들면 유리나 LiTaO3로 이루어지는 압전 재료)의 내부에 집광점을 맞추고, 집광점에 있어서의 전기장 강도가 1 × 108(W/cm2) 이상으로 하고 또한 펄스 폭이 1㎲ 이하인 조건으로 레이저광을 조사한다. 이 펄스 폭의 크기는, 다광자 흡수를 일으키게 하면서 가공 대상물의 표면에 불필요한 데미지(damage)를 주지 않고, 가공 대상물의 내부에만 크랙 영역을 형성할 수 있는 조건이다. 이것에 의해, 가공 대상물의 내부에는 다광자 흡수에 의한 광학적 손상이라고 하는 현상이 발생한다. 이 광학적 손상에 의해 가공 대상물의 내부에 열 폐해가 야기되고, 이것에 의해 가공 대상물의 내부에 크랙 영역이 형성된다. 전기장 강도의 상한값로서는, 예를 들면 1 × 1012(W/cm2)이다. 펄스 폭은 예를 들면 1ns ~ 200ns가 바람직하다. 또한, 다광자 흡수에 의한 크랙 영역의 형성은, 예를 들면, 제 45회 레이저 열 가공 연구회 논문집(1998년. 12월)의 제 23 페이지 ~ 제 28 페이지의 「고체 레이저 고조파(高調波)에 의한 유리 기판의 내부 마킹」에 기재되어 있다.
본 발명자는, 전기장 강도와 크랙의 크기와의 관계를 실험에 의해 구했다. 실험 조건은 다음과 같다.
(A) 가공 대상물 : 파이렉스(등록상표) 유리(두께 700㎛)
(B) 레이저
광원 : 반도체 레이저 여기(勵起) Nd:YAG 레이저
파장 : 1064nm
레이저광 스폿 단면적 : 3.14 × 10-8cm2
발진(發振) 형태 : Q스위치 펄스
반복 주파수 : 100kHz
펄스 폭 : 30ns
출력 : 출력 < 1mJ / 펄스
레이저광 품질 : TEM00
편광(偏光) 특성 : 직선 편광
(C) 집광용 렌즈
레이저광 파장에 대한 투과율 : 60퍼센트
(D) 가공 대상물이 실어 놓인 실어 놓음 대(臺)의 이동 속도 : 100mm/초
또한, 레이저광 품질이 TEM00란, 집광성이 높고 레이저광의 파장 정도까지 집광 가능함을 의미한다.
도 7은 상기 실험의 결과를 나타내는 그래프이다. 가로 축은 피크 파워 밀도로서, 레이저광이 펄스 레이저광이므로 전기장 강도는 피크 파워 밀도로 나타낸다. 세로 축은 1 펄스의 레이저광에 의해 가공 대상물의 내부에 형성된 크랙 부분(크랙 스폿)의 크기를 나타내고 있다. 크랙 스폿이 모여 크랙 영역이 된다. 크랙 스폿의 크기는, 크랙 스폿의 형상 중 최대의 길이가 되는 부분의 크기이다. 그래프 중의 검은 동그라미로 나타내는 데이터는 집광용 렌즈(C)의 배율이 100배, 개구(開口) 수(NA)가 0.80인 경우이다. 한편, 그래프 중의 흰 동그라미로 나타내는 데이터는 집광용 렌즈(C)의 배율이 50배, 개구 수(NA)가 0.55인 경우이다. 피크 파워 밀도가 1011(W/cm2) 정도에서 가공 대상물의 내부에 크랙 스폿이 발생하고, 피크 파워 밀도가 커짐에 따라 크랙 스폿도 커지는 것을 안다.
다음으로, 크랙 영역 형성에 의한 가공 대상물의 절단의 메카니즘(mechanism)에 대하여, 도 8 ~ 도 11을 참조하여 설명한다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 다광자 흡수가 생기는 조건에서 가공 대상물(1) 내부에 집광점(P)을 맞추어 레이저광(L)을 조사하여 절단 예정 라인에 따라서 내부에 크랙 영역(9)을 형성한다. 크랙 영역(9)은 1개 또는 복수의 크랙을 포함한 영역이다. 이와 같이 형성된 크랙 영역(9)이 절단 기점 영역이 된다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 크랙 영역(9)을 기점으로 하여(즉, 절단 기점 영역을 기점으로 하여) 크랙이 더욱 성장하고, 도 10에 나타내는 바와 같이, 크랙이 가공 대상물(1)의 표면(3)과 이면(裏面)(21)에 도달하여, 도 11에 나타내는 바와 같이, 가공 대상물(1)이 갈라지는 것에 의해 가공 대상물(1)이 절단된다. 가공 대상물(1)의 표면(3)과 이면(21)에 도달하는 크랙은 자연스럽게 성장하는 경우도 있고, 가공 대상물(1)에 힘이 인가되는 것에 의해 성장하는 경우도 있다.
(2) 개질 영역이 용융 처리 영역인 경우
가공 대상물(예를 들면 실리콘과 같은 반도체 재료)의 내부에 집광점을 맞추고, 집광점에 있어서의 전기장 강도가 1 × 108(W/cm2) 이상으로 하고 또한 펄스 폭이 1㎲ 이하인 조건으로 레이저광을 조사한다. 이것에 의해 가공 대상물의 내부는 다광자 흡수에 의해서 국소적으로 가열된다. 이 가열에 의해 가공 대상물의 내부에 용융 처리 영역이 형성된다. 용융 처리 영역은, 일단 용융 후 재고화(再固化)한 영역이나, 확실히 용융 상태의 영역이나, 용융 상태로부터 재고화하는 상태의 영역으로서, 상변화(相變化)한 영역이나 결정 구조가 변화한 영역이라고 하는 것도 할 수 있다. 또, 용융 처리 영역은 단결정 구조, 비정질(非晶質) 구조, 다결정 구조에 있어서, 어느 구조가 다른 구조로 변화한 영역이라고 하는 것도 할 수 있다. 즉, 예를 들면, 단결정 구조로부터 비정질 구조로 변화한 영역, 단결정 구조로부터 다결정 구조로 변화한 영역, 단결정 구조로부터 비정질 구조 및 다결정 구조를 포함한 구조로 변화한 영역을 의미한다. 가공 대상물이 실리콘 단결정 구조의 경우, 용융 처리 영역은 예를 들면 비정질 실리콘 구조이다. 전기장 강도의 상한값으로서는, 예를 들면 1 × 108(W/cm2)이다. 펄스 폭은 예를 들면 1 ns ~ 200 ns가 바람직하다.
본 발명자는, 실리콘 웨이퍼의 내부에서 용융 처리 영역이 형성되는 것을 실험에 의해 확인했다. 실험 조건은 다음과 같다.
(A) 가공 대상물 : 실리콘 웨이퍼(두께 350㎛, 외경 4 인치)
(B) 레이저
광원 : 반도체 레이저 여기 Nd : YAG 레이저
파장 : 1064nm
레이저광 스폿 단면적 : 3.14 × 10-8cm2
발진 형태 : Q스위치 펄스
반복 주파수 : 100kHz
펄스 폭 : 30ns
출력 : 20nJ / 펄스
레이저광 품질 : TEM00
편광 특성 : 직선 편광
(C) 집광용 렌즈
배율 : 50배
N.A. : 0.55
레이저광 파장에 대한 투과율 : 60퍼센트
(D) 가공 대상물이 실어 놓인 실어 놓음 대의 이동 속도 : 100mm / 초
도 12는, 상기 조건으로의 레이저 가공에 의해 절단된 실리콘 웨이퍼의 일부 에 있어서의 단면의 사진을 나타낸 도이다. 실리콘 웨이퍼(11)의 내부에 용융 처리 영역(13)이 형성되어 있다. 또한, 상기 조건에 의해 형성된 용융 처리 영역(13)의 두께 방향의 크기는 100㎛ 정도이다.
용융 처리 영역(13)이 다광자 흡수에 의해 형성된 것을 설명한다. 도 13은, 레이저광의 파장과 실리콘 기판의 내부의 투과율과의 관계를 나타내는 그래프이다. 다만, 실리콘 기판의 표면 측과 이면 측 각각의 반사 성분을 제거하고, 내부만의 투과율을 나타내고 있다. 실리콘 기판의 두께(t)가 50㎛, 100㎛, 200㎛, 500㎛, 1000㎛의 각각에 대하여 상기 관계를 나타냈다.
예를 들면, Nd : YAG 레이저의 파장인 1064nm에 있어서, 실리콘 기판의 두께가 500㎛ 이하인 경우, 실리콘 기판의 내부에서는 레이저광이 80％이상 투과하는 것을 안다. 도 12에 나타내는 실리콘 웨이퍼(11)의 두께는 350㎛이므로, 다광자 흡수에 의한 용융 처리 영역(13)은 실리콘 웨이퍼(11)의 중심 부근, 즉 표면으로부터 175㎛의 부분에 형성된다. 이 경우의 투과율은, 두께 200㎛의 실리콘 웨이퍼를 참고로 하면, 90％이상이므로, 레이저광이 실리콘 웨이퍼(11)의 내부에서 흡수되는 것은 적고, 대부분이 투과한다. 이것은, 실리콘 웨이퍼(11)의 내부에서 레이저광이 흡수되어, 용융 처리 영역(13)이 실리콘 웨이퍼(11)의 내부에 형성(즉 레이저광에 의한 통상의 가열로 용융 처리 영역이 형성)된 것이 아니고, 용융 처리 영역(13)이 다광자 흡수에 의해 형성된 것을 의미한다. 다광자 흡수에 의한 용융 처리 영역의 형성은, 예를 들면, 용접학회 전국 대회 강연 개요 제 66집(2000년 4월)의 제 72 페이지 ~ 제 73 페이지의 「피코(pico)초 펄스 레이저에 의한 실리콘의 가공 특성 평가」에 기재되어 있다.
또한, 실리콘 웨이퍼는, 용융 처리 영역에 의해서 형성되는 절단 기점 영역을 기점으로 하여 단면 방향으로 향하여 분열을 발생시키고, 그 분열이 실리콘 웨이퍼의 표면과 이면에 도달하는 것에 의해, 결과적으로 절단된다. 실리콘 웨이퍼의 표면과 이면에 도달하는 이 분열은 자연스럽게 성장하는 경우도 있고, 실리콘 웨이퍼에 힘이 인가되는 것에 의해 성장하는 경우도 있다. 그리고, 절단 기점 영역으로부터 실리콘 웨이퍼의 표면과 이면에 분열이 자연스럽게 성장하는 경우에는, 절단 기점 영역을 형성하는 용융 처리 영역이 용융하고 있는 상태로부터 분열이 성장하는 경우와, 절단 기점 영역을 형성하는 용융 처리 영역이 용융하고 있는 상태로부터 재고화할 때에 분열이 성장하는 경우 중 어느 것이나 모두 있다. 다만, 어느 쪽의 경우도 용융 처리 영역은 실리콘 웨이퍼의 내부에만 형성되고, 절단 후의 절단면에는, 도 12와 같이 내부에만 용융 처리 영역이 형성되어 있다. 이와 같이, 가공 대상물의 내부에 용융 처리 영역에 의해서 절단 기점 영역을 형성하면, 할단시, 절단 기점 영역 라인으로부터 벗어난 불필요한 분열이 생기기 어렵기 때문에, 할단 제어가 용이하게 된다.
(3) 개질 영역이 굴절 비율 변화 영역인 경우
가공 대상물(예를 들면 유리)의 내부에 집광점을 맞추고, 집광점에 있어서의 전기장 강도가 1 × 108(W/cm2) 이상으로 하고 또한 펄스 폭이 1ns 이하인 조건으로 레이저광을 조사한다. 펄스 폭을 지극히 짧게 하여, 다광자 흡수를 가공 대상물의 내부에 일으키게 하면, 다광자 흡수에 의한 에너지가 열에너지로 전화(轉化)되지 않고, 가공 대상물의 내부에는 이온(ion) 가수(價數) 변화, 결정화 또는 분극 배향 등의 영속(永續)적인 구조 변화가 야기되어 굴절 비율 변화 영역이 형성된다. 전기장 강도의 상한값으로서는, 예를 들면 1 × 1012(W/cm2)이다. 펄스 폭은 예를 들면 1ns 이하가 바람직하고, 1ps 이하가 더욱 바람직하다. 다광자 흡수에 의한 굴절 비율 변화 영역의 형성은, 예를 들면, 제 42회 레이저 열 가공 연구회 논문집(1997년.11월)의 제 105 페이지 ~ 제 111 페이지의 「펨트(femto)초 레이저 조사에 의한 유리 내부로의 광 야기 구조 형성」에 기재되어 있다.
이상, 다광자 흡수에 의해 형성되는 개질 영역으로서 (1) ~ (3)의 경우를 설명했지만, 웨이퍼 모양의 가공 대상물의 결정 구조나 그 벽개성(劈開性) 등을 고려해 절단 기점 영역을 다음과 같이 형성하면, 그 절단 기점 영역을 기점으로 하여, 보다 한층 작은 힘으로, 게다가 정밀도 좋게 가공 대상물을 절단하는 것이 가능하게 된다.
즉, 실리콘 등의 다이아몬드 구조의 단결정 반도체로 이루어지는 기판의 경우는, (111)면(제 1 벽개면)이나 (110)면(제 2 벽개면)에 따른 방향으로 절단 기점 영역을 형성하는 것이 바람직하다. 또, GaAs 등의 섬아연(閃亞鉛)광형 구조의 III-V족 화합물 반도체로 이루어지는 기판의 경우는, (110)면에 따른 방향으로 절단 기점 영역을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 사파이어(A1203) 등의 육방정계의 결정 구조를 가지는 기판의 경우는, (0001)면(C면)을 주면으로 하여 (1120)면(A면) 혹은 (1100)면(M면)에 따른 방향으로 절단 기점 영역을 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 절단 기점 영역을 형성해야 할 방향(예를 들면, 단결정 실리콘 기판에 있어서의 (111)면에 따른 방향), 혹은 절단 기점 영역을 형성해야 할 방향으로 직교하는 방향에 따라서 기판에 오리엔테이션 플랫(orientaion flat)을 형성하면, 그 오리엔테이션 플랫을 기준으로 함으로써, 절단 기점 영역을 형성해야 할 방향에 따른 절단 기점 영역을 용이하게 또한 정확하게 기판에 형성하는 것이 가능하게 된다.
[제 1 실시 형태]
다음으로, 본 발명의 제 1 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 14는, 제 1 실시 형태의 레이저 가공 방법에 있어서의 가공 대상물의 평면도이고, 도 15는, 도 14에 나타내는 가공 대상물의 XV-XV선에 따른 부분 단면도이다.
도 14 및 도 15에 나타내는 바와 같이, 가공 대상물(1)은, 실리콘으로 이루어지는 기판(4)과, 복수의 기능 소자(15)를 포함해 기판(4)의 표면(3)에 형성된 적층부(16)를 구비하고 있다. 기능 소자(15)는, 기판(4)의 표면(3)에 적층된 층간 절연막 17a와, 층간 절연막 17a 위에 배치된 배선층 19a와, 배선층 19a를 가리도록 층간 절연막 17a 위에 적층된 층간 절연막 17b와, 층간 절연막 17b 위에 배치된 배선층 19b를 가지고 있다. 배선층 19a와 기판(4)은, 층간 절연막 17a를 관통하는 도전성(導電性) 플러그(plug) 20a에 의해서 전기적으로 접속되고 배선층 19b와 배선층 19a는, 층간 절연막 17b을 관통하는 도전성 플러그 20b에 의해서 전기적으로 접속되어 있다.
또한, 기능 소자(15)는, 기판(4)의 오리엔테이션 플랫(6)에 평행한 방향 및 수직인 방향으로 매트릭스 모양으로 다수 형성되어 있지만, 층간 절연막(17a, 17b)은, 기판(4)의 표면(3)의 전체를 가리도록 서로 이웃하는 기능 소자(15, 15) 사이에 걸쳐 형성되어 있다.
이상과 같이 구성된 가공 대상물(1)을 이하와 같이 하여 기능 소자(15) 마다 절단한다. 우선, 도 16(a)에 나타내는 바와 같이, 적층부(16)를 가리도록 가공 대상물(1)에 보호 테이프(22)를 붙인다. 이어서, 도 16(b)에 나타내는 바와 같이, 기판(4)의 이면(21)을 위쪽으로 향하여 가공 대상물(1)을 레이저 가공 장치(60)의 실어 놓음 대(61) 위에 고정한다. 이 때, 적층부(16)가 실어 놓음 대(61)에 직접 접촉하는 것이 보호 테이프(22)에 의해서 피해지기 때문에, 각 기능 소자(15)를 보호할 수 있다.
그리고, 서로 이웃하는 기능 소자(15, 15) 사이를 통과하도록 절단 예정 라인(5a, 5b, 5c, 5d)을 격자 모양으로 설정한다. 더욱 상세하게는, 도 14에 나타내는 바와 같이, 기능 소자 복수 열 만큼의 간격을 취하여 기능 소자(15, 15) 사이를 통과하도록 오리엔테이션 플랫(6)과 수직인 방향으로 연장하여 있는 절단 예정 라인 5a를 복수 개 설정하고, 기능 소자 복수 열 만큼의 간격을 취해 기능 소자(15, 15) 사이를 통과하도록 오리엔테이션 플랫(6)과 평행한 방향으로 연장해 있는 절단 예정 라인 5b를 복수 개 설정한다. 또한, 절단 예정 라인 5a가 설정되어 있지 않은 기능 소자(15, 15) 사이를 통과하도록 오리엔테이션 플랫(6)과 수직인 방향으로 연장해 있는 절단 예정 라인 5c를 복수 개 설정하고, 절단 예정 라인 5b가 설정되어 있지 않은 기능 소자(15, 15) 사이를 통과하도록 오리엔테이션 플랫(6)과 평행한 방향으로 연장해 있는 절단 예정 라인 5d를 복수 개 설정한다.
이와 같이 절단 예정 라인(5a ~ 5d)을 설정한 후, 도 16(b)에 나타내는 바와 같이, 기판(4)의 이면(21)을 레이저광 입사면으로 하여 기판(4)의 내부에 집광점(P)을 맞추고, 펄스파인 레이저광(L)을 다광자 흡수가 생기는 조건으로 조사하면서, 실어 놓음 대(61)의 이동에 의해 각 절단 예정 라인(5a ~ 5d)에 따라서 집광점(P)을 스캔한다. 또한, 절단 예정 라인 5a에 따라서 집광점(P)의 스캔은, 집광점(P)을 맞추는 위치의 이면(21)에서부터의 거리를 바꾸어 3회 실시하고, 절단 예정 라인 5b에 따른 집광점(P)의 스캔은, 집광점(P)을 맞추는 위치의 이면(21)으로부터의 거리를 바꾸어 2회 실시한다(절단 예정 라인(5c, 5d)에 따른 집광점(P)의 스캔은 1회만 실시한다).
이것에 의해, 절단 예정 라인 5a에 따라서는, 도 19(a)에 나타내는 바와 같이 개질 영역 7a가 기판(4)의 내부에 3열 형성되고, 절단 예정 라인 5b에 따라서는, 도 19(b)에 나타내는 바와 같이 개질 영역 7b가 기판(4)의 내부에 2열 형성된다. 또한, 절단 예정 라인 5c에 따라서는, 도 19(c)에 나타내는 바와 같이 개질 영역 7c가 기판(4)의 내부에 1열 형성되고, 절단 예정 라인 5d에 따라서는, 도 19(d)에 나타내는 바와 같이 개질 영역 7d이 기판(4)의 내부에 1열 형성된다. 또한, 기판(4)은 실리콘으로 이루어지는 반도체 기판이기 때문에, 각 개질 영역(7a ~ 7d)은 용융 처리 영역이다.
그런데, 개질 영역(7a ~ 7c)은, 1 펄스의 레이저광의 조사에 의해 형성되는 개질 영역의 형성 간격이 4㎛ ~ 7㎛로서, 기판(4)에 분열을 발생시키기 쉬운 것으로 되고 있는데 대하여, 개질 영역 7d는, 이 형성 간격이 1㎛ 이하로서, 기판(4)에 분열을 발생시키기 어려운 것으로 되어 있다. 또, 개질 영역(7a ~ 7c)에 있어서는, 1 펄스의 레이저광의 조사에 의해 형성되는 개질 영역의 형성 간격, 및 개질 영역의 크기는 같은 것의, 개질 영역 7c, 개질 영역 7b, 개질 영역 7a의 순서로 개질 영역의 열수가 증가하기 때문에, 개질 영역 7c, 개질 영역 7b, 개질 영역 7a의 순서로 기판(4)에 분열을 발생시키기 쉬운 것으로 되어 간다. 이상에 의해, 개질 영역 7d보다 개질 영역 7c가, 개질 영역 7c보다 개질 영역 7b가, 개질 영역 7b보다 개질 영역 7a가 기판(4)에 분열을 발생시키기 쉬운 개질 영역으로 되어 있다.
각 개질 영역(7a ~ 7d)을 형성한 후, 도 17(a)에 나타내는 바와 같이, 가공 대상물(1)의 기판(4)의 이면(21)에, 테이프 부착기(도시하지 않음)를 이용하여, 원형 모양의 확장 테이프(확장 가능 필름)(23)를 붙인다. 이 확장 테이프(23)는, 그 외주부분이 링 모양의 테이프 고정틀(24)에 부착되어, 이 테이프 고정틀(24)에 고정되어 있다.
이어서, 도 17(b)에 나타내는 바와 같이, 기판(4)의 이면(21)에 확장 테이프(23)가 부착된 가공 대상물(1)을 필름 확장 장치(70)에 반송하고, 테이프 고정틀(24)을 링 모양의 받이 부재(71)와 링 모양의 누름 부재(72)로 끼워 지지함으로써, 가공 대상물(1)을 필름 확장 장치(70)에 장착한다. 이 상태로 보호 테이프(22)에 자외선을 조사하여, 그 점착력을 저하시켜, 도 18(a)에 나타내는 바와 같이, 가공 대상물(1)의 적층부(16)로부터 보호 테이프(22)를 벗긴다.
그리고, 도 18(b)에 나타내는 바와 같이, 받이 부재(71)의 안쪽에 배치된 원주 모양의 누름 부재(73)를 확장 테이프(23)의 아래쪽에서부터 상승시키고, 확장 테이프(23)를 확장시켜 간다. 이것에 의해, 개질 영역(7a ~ 7d)을 기점으로 하여 분열을 일으켜, 기판(4) 및 적층부(16)를 절단 예정 라인(5a ~ 5d)에 따라서 절단 하고, 기능 소자(15)를 가지는 복수의 반도체 칩(25)을 얻음과 동시에, 절단에 의해 얻어진 각 반도체 칩(25)을 서로 이간(離間)시킨다.
여기서, 확장 테이프(23)의 확장 공정에 대해서보다 상세하게 설명한다. 도 20에 나타내는 바와 같이, 확장 테이프(23)가 부착된 가공 대상물(1)을 필름 확장 장치(70)(도시하지 않음)에 장착하고, 누름 부재(73)(도시하지 않음)를 상승시켜서, 확장 테이프(23)를 그 지름 방향으로 균등하게 확장시켜 간다.
그러면, 도 21(a)에 나타내는 바와 같이, 절단 예정 라인 5a에 따라서(즉, 개질 영역 7a를 기점으로 하여 분열이 발생하는 것으로) 가공 대상물(1)이 복수의 블록 1a로 절단되고, 이어서, 도 21(b)에 나타내는 바와 같이, 절단 예정 라인 5b에 따라서(즉, 개질 영역 7b를 기점으로 하여 분열이 발생하는 것으로) 각 블록 1a가 복수의 블록 1b로 절단된다. 또한, 도 22(a)에 나타내는 바와 같이, 절단 예정 라인 5c에 따라서(즉, 개질 영역 7c를 기점으로 하여 분열이 발생하는 것으로) 각 블록 1b가 복수의 블록 1c로 절단되고, 이어서, 도 22(b)에 나타내는 바와 같이, 절단 예정 라인 5d에 따라서(즉, 개질 영역 7d를 기점으로 하여 분열이 발생하는 것으로) 각 블록 1c이 복수의 반도체 칩(25)으로 절단된다.
이와 같이 가공 대상물(1)이 복수의 반도체 칩(25)으로 단계적으로 절단되는 것은, 개질 영역 7d보다 개질 영역 7c가, 개질 영역 7c보다 개질 영역 7b가, 개질 영역 7b보다 개질 영역 7a가 기판(4)에 분열을 발생시키기 쉬운 개질 영역으로 되어 있기 때문이다. 또한, 절단 예정 라인 5b에 따라서 블록 1a로부터 블록 1b로의 절단은, 절단 예정 라인 5a에 따른 가공 대상물(1)에서부터 블록 1a로의 절단이 완전하게 종료하기 전에 개시되는 경우도 있다. 이것은, 다른 절단 예정 라인(5c, 5d)에 따른 절단에 대해서도 마찬가지이다.
이상 설명한 바와 같이, 제 1 실시 형태의 레이저 가공 방법에 있어서는, 기판(4)에 대한 분열의 발생시키기 용이함이 서로 다른 개질 영역(7a ~ 7d)을 각 절단 예정 라인(5a ~ 5d)에 따라서 형성하고 있다. 그 때문에, 확장 테이프(23)를 기판(4)의 이면(21)에 붙여 확장시키면, 가공 대상물(1)은 복수의 반도체 칩(25)으로 단계적으로 절단되게 된다. 이와 같은 단계적인 절단은, 각 절단 예정 라인(5a ~ 5d)에 따른 부분(즉, 반도체 칩(25)의 절단면이 되는 부분)에 균등한 인장 응력을 작용시켜, 그 결과, 기판(4)과 함께 절단 예정 라인(5a ~ 5d) 위의 층간 절연막(17a, 17b)이 절단 예정 라인(5a ~ 5d)에 따라서 정밀도 좋게 절단되게 된다. 따라서, 제 1 실시 형태의 레이저 가공 방법은, 복수의 기능 소자(15)를 포함한 적층부(16)가 형성된 기판(4)을, 기능 소자(15)를 가지는 복수의 반도체 칩(25)으로 절단할 때, 기판(4)과 함께 적층부(16)의 고정밀 절단을 가능하게 한다.
또, 절단 예정 라인(5a ~ 5d) 위의 적층부(16)의 종류나 적층수에 따라서는, 절단 예정 라인(5a ~ 5d)에 따른 부분에 큰 인장 응력을 작용시키지 않으면, 이 적층부(16)를 정밀도 좋게 절단할 수 없는 경우가 있다. 이것은, 확장 테이프(23)의 확장시에, 절단 예정 라인(5a ~ 5d)에 따른 부분에 큰 인장 응력을 작용시킬 수 있는 개질 영역(7a ~ 7d)(즉, 기판(4)에 분열을 발생시키기 어려운 개질 영역(7a ~ 7d))을 형성해야 하는 것을 의미한다.
그런데, 동등한 형성 조건으로 개질 영역(7a ~ 7d)을 형성했을 경우, 아무리 기판(4)에 분열을 발생시키기 어려운 개질 영역(7a ~ 7d)을 형성했다고 하여도, 기판(4)과 함께 적층부(16)를 절단 예정 라인(5a ~ 5d)에 따라서 정밀도 좋게 절단하는 것은 곤란하다. 이것은, 절단 예정 라인(5a ~ 5d)에 따른 부분 전부에 대해서 균등한 인장 응력을 작용시키는 것은 대부분 불가능하기 때문이다. 따라서, 기판(4)과 함께 적층부(16)를 절단 예정 라인(5a ~ 5d)에 따라서 정밀도 좋게 절단하는 것은 곤란하고, 게다가, 기판(4)에 대한 반도체 칩(25)의 상대적인 크기가 작아지게 됨에 따라, 확장 테이프(23)의 확장에 의한 기판(4) 및 적층부(16)의 절단 및 분리가 곤란하게 되고, 절단되지 않는 부분이 생기는 경우도 있다.
그렇지만, 제 1 실시 형태의 레이저 가공 방법의 사용에 의해서 가공 대상물(1)을 복수의 반도체 칩(25)으로 단계적으로 절단하면, 상술한 문제를 해결할 수 있다.
즉, 가공 대상물(1)이나 블록 1a라고 하는 비교적 큰 것을 절단하는 경우에는, 기판(4)에 분열을 발생시키기 쉬운 개질 영역(7a, 7b)을 형성했다고 하여도 절단 예정 라인(5a, 5b) 위의 적층부(16)를 정밀도 좋게 절단할 수 있다. 이것은, 절단 예정 라인(5a, 5b)에 따른 부분의 단면적이 비교적 큰 만큼, 절단에 필요로 하는 인장 응력이 증가하기 때문이라고 생각된다. 또, 절단해야 할 가공 대상물(1)이 나 블록 1a가 비교적 큰 만큼, 확장 테이프(23)에 부착하는 면적도 커져, 그 결과, 인장 응력이 강하게 작용한 상태로 가공 대상물(1)로부터 복수의 블록 1a로의 절단, 및 각 블록 1a로부터 복수의 블록 1b로의 절단을 하기 때문이라고도 생각된다.
그리고, 절단하기 어려운 적층부(16)가 기판(4) 위에 형성되어 있는 경우에, 이 적층부(16)를 정밀도 좋게 절단하기 위하여, 기판(4)에 분열을 발생시키기 어려운 개질 영역(7c, 7d)을 형성했다고 하여도, 각 블록 1b로부터 복수의 블록 1c로의 절단, 및 각 블록 1c로부터 복수의 반도체 칩(25)으로의 절단은 정밀도 좋게 행해지게 된다. 이것은, 블록 1b에 대해서는 블록 1c의 상대적인 크기가 커지고, 블록 1c에 대해서는 반도체 칩(25)의 상대적인 크기가 커지기 때문에, 절단 예정 라인(5c, 5d)에 따른 부분에 균등한 인장 응력이 작용하기 쉽기 때문이다.
여기서, 가공 대상물(1)을 복수의 반도체 칩(25)으로 단계적으로 절단하지 않았던 경우와, 단계적으로 절단했을 경우(제 1 실시 형태의 레이저 가공 방법)에 있어서의 가공 대상물(1) 및 반도체 칩(25)의 절단 상태에 대해 본다. 또한, 단계적으로 절단하지 않았던 경우는, 절단 예정 라인(5a ~ 5d)에 따라서 동등한 형성 조건으로 개질 영역(7)을 형성했을 경우이다.
우선, 가공 대상물(1)의 절단 상태에 대하여 보면, 단계적으로 절단하지 않았던 경우에는, 도 23(a)에 나타내는 바와 같이, 가공 대상물(1)이 반도체 칩(25)으로 절단되지 않는 부분이 생기는 경우가 있었다. 한편, 단계적으로 절단했을 경우에는, 도 23(b)에 나타내는 바와 같이, 가공 대상물(1)의 전체가 반도체 칩(25)으로 확실히 절단되었다.
다음으로, 반도체 칩(25)의 절단 상태에 대하여 보면, 단계적으로 절단하지 않았던 경우에는, 도 24(a)에 나타내는 바와 같이, 반도체 칩(25)에 있어서, 막 벗겨짐이 생기는 등, 층간 절연막(17a, 17b)이 정밀도 좋게 절단되지 않는 경우가 있었다. 한편, 단계적으로 절단했을 경우에는, 도 24(b)에 나타내는 바와 같이, 반도체 칩(25)에 있어서, 층간 절연막(17a, 17b)이 정밀도 좋게 절단되었다.
[제 2 실시 형태]
다음으로, 본 발명의 제 2 실시 형태에 대하여 설명한다. 제 2 실시 형태의 레이저 가공 방법은, 가공 대상물(1)의 기판(4)에 대한 개질 영역의 형성의 방법에 있어서, 제 1 실시 형태의 레이저 가공 방법과 다르다.
즉, 도 25에 나타내는 바와 같이, 기능 소자 복수 열 만큼의 간격을 취하여 기능 소자(15, 15) 사이를 통과하도록 오리엔테이션 플랫(6)과 수직인 방향 및 평행한 방향으로 연장해 있는 절단 예정 라인 5a를 복수 개 설정한다. 또한, 절단 예정 라인 5a가 설정되어 있지 않은 기능 소자(15, 15) 사이를 통과하도록 오리엔테이션 플랫(6)과 수직인 방향으로 연장해 있는 절단 예정 라인 5b를 복수 개 설정하고, 절단 예정 라인 5a가 설정되어 있지 않은 기능 소자(15, 15) 사이를 통과하도록 오리엔테이션 플랫(6)과 평행한 방향으로 연장해 있는 절단 예정 라인 5c를 복수 개 설정한다.
그리고, 절단 예정 라인 5a에 따라서는, 도 19(a)에 나타내는 개질 영역 7a를 기판(4)의 내부에 형성한다. 또한, 절단 예정 라인 5b에 따라서는, 도 19(b)에 나타내는 개질 영역 7b를 기판(4)의 내부에 형성하고, 절단 예정 라인 5c에 따라서 는, 도 19(c)에 나타내는 개질 영역 7c를 기판(4)의 내부에 형성한다.
각 개질 영역(7a ~ 7c)을 형성한 후, 도 26(a)에 나타내는 바와 같이, 확장 테이프(23)이 부착된 가공 대상물(1)을 필름 확장 장치(70)(도시하지 않음)에 장착하고, 누름 부재(73)(도시하지 않음)를 상승시켜서, 확장 테이프(23)를 그 지름 방향으로 균등하게 확장시켜 간다.
그러면, 도 26(b)에 나타내는 바와 같이, 절단 예정 라인 5a에 따라서(즉, 개질 영역 7a를 기점으로 하여 분열이 발생하는 것으로) 가공 대상물(1)이 복수의 블록 1a로 절단된다. 또한, 도 27(a)에 나타내는 바와 같이, 절단 예정 라인 5b에 따라서(즉, 개질 영역 7b를 기점으로 하여 분열이 발생하는 것으로) 각 블록 1a가 복수의 블록 1b로 절단되고, 이어서, 도 27(b)에 나타내는 바와 같이, 절단 예정 라인 5c에 따라서(즉, 개질 영역 7c를 기점으로 하여 분열이 발생하는 것으로) 각 블록 1b가 복수의 반도체 칩(25)으로 절단된다.
이와 같이 가공 대상물(1)이 복수의 반도체 칩(25)으로 단계적으로 절단되는 것은, 개질 영역 7c보다 개질 영역 7b가, 개질 영역 7b보다 개질 영역 7a가 기판(4)에 분열을 발생시키기 쉬운 개질 영역으로 되어 있기 때문이다. 또한, 절단 예정 라인 5b에 따라서 블록 1a로부터 블록 1b로의 절단은, 절단 예정 라인 5a에 따라서 가공 대상물(1)로부터 블록 1a로의 절단이 완전하게 종료하기 전에 개시되는 경우도 있다. 이것은, 절단 예정 라인 5c에 따라서 절단에 대해서도 마찬가지이다.
이상 설명한 바와 같이, 제 2 실시 형태의 레이저 가공 방법에 있어서도, 제 1 실시 형태의 레이저 가공 방법과 마찬가지로, 가공 대상물(1)은 복수의 반도체 칩(25)으로 단계적으로 절단되게 된다. 이것에 의해, 각 절단 예정 라인(5a ~ 5c)에 따른 부분(즉, 반도체 칩(25)의 절단면이 되는 부분)에는 균등한 인장 응력이 작용하게 되기 때문에, 기판(4)과 함께 절단 예정 라인(5a ~ 5c) 위의 층간 절연막(17a, 17b)을 절단 예정 라인(5a ~ 5c)에 따라서 정밀도 좋게 절단할 수 있다. 따라서, 제 2 실시 형태의 레이저 가공 방법도, 복수의 기능 소자(15)를 포함한 적층부(16)가 형성된 기판(4)을, 기능 소자(15)를 가지는 복수의 반도체 칩(25)으로 절단할 때, 기판(4)과 함께 적층부(16)의 고정밀 절단을 가능하게 한다.
[제 3 실시 형태]
다음으로, 본 발명의 제 3 실시 형태에 대하여 설명한다. 제 3 실시 형태의 레이저 가공 방법은, 확장 테이프(23)의 확장 방법에 있어서, 제 1 실시 형태의 레이저 가공 방법과 다르다.
즉, 도 28에 나타내는 바와 같이, 기능 소자 복수 열 만큼의 간격을 취하여 기능 소자(15, 15) 사이를 통과하도록 오리엔테이션 플랫(6)과 수직인 방향으로 연장해 있는 절단 예정 라인 5a를 복수 개 설정하고, 기능 소자 복수 열 만큼의 간격을 취하여 기능 소자(15, 15) 사이를 통과하도록 오리엔테이션 플랫(6)과 평행한 방향으로 연장해 있는 절단 예정 라인 5b를 복수 개 설정한다. 또한, 절단 예정 라인 5a가 설정되어 있지 않은 기능 소자(15, 15) 사이를 통과하도록 오리엔테이션 플랫(6)과 수직인 방향으로 연장해 있는 절단 예정 라인 5c를 복수 개 설정하고, 절단 예정 라인 5b가 설정되어 있지 않은 기능 소자(15, 15) 사이를 통과하도록 오 리엔테이션 플랫(6)과 평행한 방향으로 연장해 있는 절단 예정 라인 5d를 복수 개 설정한다.
그리고, 절단 예정 라인 5a에 따라서, 도 19(a)에 나타내는 개질 영역 7a를 기판(4)의 내부에 형성하고, 절단 예정 라인 5b에 따라서, 도 19(b)에 나타내는 개질 영역 7b를 기판(4)의 내부에 형성한다. 또한, 절단 예정 라인 5c에 따라서, 도 19(c)에 나타내는 개질 영역 7c를 기판(4)의 내부에 형성하고, 절단 예정 라인 5d에 따라서, 도 19(d)에 나타내는 개질 영역 7d를 기판(4)의 내부에 형성한다.
각 개질 영역(7a ~ 7d)을 형성한 후, 도 29에 나타내는 바와 같이, 가공 대상물(1)의 기판(4)의 이면(21)에 직사각형의 확장 테이프(23)를 붙인다. 그리고, 우선, 도 30(a)에 나타내는 바와 같이, 확장 테이프(23)를 오리엔테이션 플랫(6)과 평행한 방향으로 확장시키고, 절단 예정 라인 5a에 따라서(즉, 개질 영역 7a를 기점으로 하여 분열을 발생시키는 것으로) 가공 대상물(1)을 복수의 블록 1a로 절단하고, 이어서, 도 30(b)에 나타내는 바와 같이, 확장 테이프(23)를 오리엔테이션 플랫(6)과 수직인 방향으로 확장시키고, 절단 예정 라인 5b에 따라서(즉, 개질 영역 7b를 기점으로 하여 분열을 발생시키는 것으로) 각 블록 1a를 복수의 블록 1b로 절단한다.
또한, 도 31(a)에 나타내는 바와 같이, 확장 테이프(23)를 오리엔테이션 플랫(6)과 평행한 방향으로 확장시켜서, 절단 예정 라인 5c에 따라서(즉, 개질 영역 7c를 기점으로 하여 분열을 발생시키는 것으로) 각 블록 1b를 복수의 블록 1c로 절단하고, 이어서, 도 31(b)에 나타내는 바와 같이, 확장 테이프(23)를 오리엔테이션 플랫(6)과 수직인 방향으로 확장시켜서, 절단 예정 라인 5d에 따라서(즉, 개질 영역 7d를 기점으로 하여 분열을 발생시키는 것으로) 각 블록 1c를 복수의 반도체 칩(25)으로 절단한다.
또한, 확장 테이프(23)의 오리엔테이션 플랫(6)과 평행한 방향으로의 2번째의 확장에 있어서는, 오리엔테이션 플랫(6)과 수직인 방향을 중심으로 하여 만곡한 표면을 가지는 누름 부재를 상승시켜서, 각 블록 1b에 굽힘 응력을 작용시켜도 좋다. 또, 확장 테이프(23) 오리엔테이션 플랫(6)과 수직인 방향으로의 2번째의 확장에 있어서는, 오리엔테이션 플랫(6)과 평행한 방향을 중심으로 하여 만곡한 표면을 가지는 누름 부재를 상승시켜서, 각 블록 1c에 굽힘 응력을 작용시켜도 좋다. 이와 같은 누름 부재에 대해서는, 예를 들면, 특개2002-184723호 공보의 도 1이 참조된다.
이상 설명한 바와 같이, 제 3 실시 형태의 레이저 가공 방법에 있어서도, 제 1 실시 형태의 레이저 가공 방법과 마찬가지로, 가공 대상물(1)은 복수의 반도체 칩(25)으로 단계적으로 절단되게 된다. 이것에 의해, 각 절단 예정 라인(5a ~ 5d)에 따른 부분(즉, 반도체 칩(25)의 절단면이 되는 부분)에는 균등한 인장 응력이 작용하게 되기 때문에, 기판(4)과 함께 절단 예정 라인(5a ~ 5d) 위의 층간 절연막(17a, 17b)을 절단 예정 라인(5a ~ 5d)에 따라서 정밀도 좋게 절단할 수 있다. 따라서, 제 3 실시 형태의 레이저 가공 방법도, 복수의 기능 소자(15)를 포함한 적층부(16)가 형성된 기판(4)을, 기능 소자(15)를 가지는 복수의 반도체 칩(25)으로 절단할 때, 기판(4)과 함께 적층부(16)의 고정밀 절단을 가능하게 한다.
[제 4 실시 형태]
다음으로, 본 발명의 제 4 실시 형태에 대하여 설명한다. 제 4 실시 형태의 레이저 가공 방법은, 가공 대상물(1)의 기판(4)에 대한 개질 영역의 형성의 방법, 및 확장 테이프(23)의 확장 방법에 있어서, 제 1 실시 형태의 레이저 가공 방법과 다르다.
즉, 도 32에 나타내는 바와 같이, 기능 소자 복수 열 만큼의 간격을 취하여 기능 소자(15, 15) 사이를 통과하도록 오리엔테이션 플랫(6)과 수직인 방향으로 연장해 있는 절단 예정 라인 5a를 복수 개 설정하고, 기능 소자 복수 열 만큼의 간격을 취하여 기능 소자(15, 15) 사이를 통과하도록 오리엔테이션 플랫(6)과 평행한 방향으로 연장해 있는 절단 예정 라인 5c를 복수 개 설정한다. 또한, 절단 예정 라인 5a가 설정되어 있지 않은 기능 소자(15, 15) 사이를 통과하도록 오리엔테이션 플랫(6)과 수직인 방향으로 연장해 있는 절단 예정 라인 5b를 복수 개 설정하고, 절단 예정 라인 5c가 설정되어 있지 않은 기능 소자(15, 15) 사이를 통과하도록 오리엔테이션 플랫(6)과 평행한 방향으로 연장해 있는 절단 예정 라인 5d를 복수 개 설정한다.
그리고, 절단 예정 라인 5a에 따라서, 도 19(a)에 나타내는 개질 영역 7a를 기판(4)의 내부에 형성하고, 절단 예정 라인 5b에 따라서, 도 19(b)에 나타내는 개질 영역 7b을 기판(4)의 내부에 형성한다. 또한, 절단 예정 라인 5c에 따라서, 도 19(c)에 나타내는 개질 영역 7c를 기판(4)의 내부에 형성하고, 절단 예정 라인 5d에 따라서, 도 19(d)에 나타내는 개질 영역 7d를 기판(4)의 내부에 형성한다.
각 개질 영역(7a ~ 7d)을 형성한 후, 도 33에 나타내는 바와 같이, 가공 대상물(1)의 기판(4)의 이면(21)에 직사각형의 확장 테이프(23)를 붙이고, 이 확장 테이프(23)를 오리엔테이션 플랫(6)과 평행한 방향으로 확장시킨다. 그러면, 도 34(a)에 나타내는 바와 같이, 절단 예정 라인 5a에 따라서(즉, 개질 영역 7a를 기점으로 하여 분열이 발생하는 것으로) 가공 대상물(1)이 복수의 블록 1a로 절단되고, 이어서, 도 34(b)에 나타내는 바와 같이, 절단 예정 라인 5b에 따라서(즉, 개질 영역 7b를 기점으로 하여 분열이 발생하는 것으로) 각 블록 1a가 복수의 블록 1b로 절단된다.
이와 같이 가공 대상물(1)이 복수의 블록 1b로 단계적으로 절단되는 것은, 개질 영역 7b보다 개질 영역 7a가 기판(4)에 분열을 발생시키기 쉬운 개질 영역이 되어 있기 때문이다. 또한, 절단 예정 라인 5b에 따라서 블록 1a로부터 블록 1b로의 절단은, 절단 예정 라인 5a에 따라서 가공 대상물(1)으로부터 블록 1a로의 절단이 완전하게 종료하기 전에 개시되는 경우도 있다.
다음으로, 확장 테이프(23)를 오리엔테이션 플랫(6)과 수직인 방향으로 확장시킨다. 그러면, 도 35(a)에 나타내는 바와 같이, 절단 예정 라인 5c에 따라서(즉, 개질 영역 7c를 기점으로 하여 분열이 발생하는 것으로) 각 블록 1b가 복수의 블록 1c로 절단되고, 이어서, 도 35(b)에 나타내는 바와 같이, 절단 예정 라인 5d에 따라서(즉, 개질 영역 7d를 기점으로 하여 분열이 발생하는 것으로) 각 블록 1c가 복수의 반도체 칩(25)으로 절단된다.
이와 같이 각 블록 1b가 복수의 반도체 칩(25)으로 단계적으로 절단되는 것 은, 개질 영역 7d보다 개질 영역 7c가 기판(4)에 분열을 발생시키기 쉬운 개질 영역으로 되어 있기 때문이다. 또한, 절단 예정 라인 5d에 따라서 블록 1c로부터 반도체 칩(25)으로의 절단은, 절단 예정 라인 5c에 따라서 블록 1b로부터 블록 1c로의 절단이 완전하게 종료하기 전에 개시되는 경우도 있다.
이상 설명한 바와 같이, 제 4 실시 형태의 레이저 가공 방법에 있어서도, 제 1 실시 형태의 레이저 가공 방법과 마찬가지로, 가공 대상물(1)은 복수의 반도체 칩(25)으로 단계적으로 절단되게 된다. 이것에 의해, 각 절단 예정 라인(5a ~ 5d)에 따른 부분(즉, 반도체 칩(25)의 절단면이 되는 부분)에는 균등한 인장 응력이 작용하게 되기 때문에, 기판(4)과 함께 절단 예정 라인(5a ~ 5d) 위의 층간 절연막(17a, 17b)을 절단 예정 라인(5a ~ 5d)에 따라서 정밀도 좋게 절단할 수 있다. 따라서, 제 4 실시 형태의 레이저 가공 방법도, 복수의 기능 소자(15)를 포함한 적층부(16)가 형성된 기판(4)을, 기능 소자(15)를 가지는 복수의 반도체 칩(25)으로 절단할 때, 기판(4)과 함께 적층부(16)의 고정밀 절단을 가능하게 한다.
본 발명은, 상술한 제 1 실시 형태 ~ 제 4 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 각 실시 형태는, 기판(4)의 내부에서 다광자 흡수를 일으켜서 각 개질 영역(7a ~ 7d)을 형성하는 경우였지만, 기판(4)의 내부에서 다광자 흡수와 동등의 광 흡수를 일으키게 하여 각 개질 영역(7a ~ 7d)을 형성할 수 있는 경우도 있다.
또, 상기 각 실시 형태는, 기판(4)의 이면(21)을 레이저광 입사면으로 하여 각 개질 영역(7a ~ 7d)을 기판(4)의 내부에 형성하는 경우였지만, 기판(4)의 표 면(3)을 레이저광 입사면으로 하여 각 개질 영역(7a ~ 7d)을 기판(4)의 내부에 형성하여도 좋다. 기판(4)의 이면(21)을 레이저광 입사면으로 하는 것은, 적층부(16)의 절단 예정 라인(5) 위에 레이저광(L)을 반사하는 부재(예를 들면, TEG)가 존재하는 경우에 특히 효과가 있다. 그렇지만, 적층부(16)의 절단 예정 라인(5) 위에 레이저광(L)을 반사하는 부재가 존재하지 않고, 레이저광(L)이 적층부(16)를 투과하는 경우에는, 기판(4)의 표면(3)을 레이저광 입사면으로 하여 각 개질 영역(7a ~ 7d)을 기판(4)의 내부에 형성하여도 좋다.
또, 예를 들면 제 1 실시 형태에 있어서, 기판(4)에 대한 분열의 발생시키기 용이함이 서로 다른 개질 영역(7a ~ 7d)을 각 절단 예정 라인(5a ~ 5d)에 따라서 형성하기 위해서, 다음과 같이 각 개질 영역(7a ~ 7d)을 형성하여도 좋다.
즉, 절단 예정 라인 5a에 따라서는, 도 36(a)에 나타내는 바와 같이 개질 영역 7a를 기판(4)의 내부에 2열 형성하고, 절단 예정 라인 5b에 따라서, 도 36(b)에 나타내는 바와 같이 개질 영역 7b를 기판(4)의 내부에 2열 형성한다. 다만, 개질 영역 7a는, 그 형성시의 레이저광(L)의 에너지가 크기 때문에, 주로 기판(4)의 두께 방향에 있어서의 크기가 크고, 기판(4)에 분열을 발생시키기 쉬운 것으로 되어 있는 것에 대하여, 개질 영역 7b는, 그 형성시의 레이저광(L)의 에너지가 작기 때문에, 주로 기판(4)의 두께 방향에 있어서의 크기가 작고, 기판(4)에 분열을 발생시키기 어려운 것으로 되어 있다.
그리고, 절단 예정 라인 5c에 따라서, 도 36(c)에 나타내는 바와 같이 개질 영역 7c를 기판(4)의 내부에 1열 형성하고, 절단 예정 라인 5d에 따라서, 도 36(d) 에 나타내는 바와 같이 개질 영역 7d를 기판(4)의 내부에 1열 형성한다. 다만, 개질 영역(7a ~ 7c)은, 1 펄스의 레이저광의 조사에 의해 형성되는 개질 영역의 형성 간격이 4㎛ ~ 7㎛로서, 기판(4)에 분열을 발생시키기 쉬운 것으로 되어 있는 것에 대하여, 개질 영역 7d는, 이 형성 간격이 1㎛ 이하로서, 기판(4)에 분열을 발생시키기 어려운 것으로 되어 있다. 또한, 개질 영역 7b와 개질 영역 7c에 대해서는, 그러한 형성시의 레이저광(L)의 에너지가 동등하기 때문에, 주로 기판(4)의 두께 방향에 있어서의 크기는 동등하게 되어 있다.
이상에 의해, 개질 영역 7d보다 개질 영역 7c가, 개질 영역 7c보다 개질 영역 7b가, 개질 영역 7b보다 개질 영역 7a가 기판(4)에 분열을 발생시키기 쉬운 개질 영역이 된다.
또, 절단 예정 라인 5a에 따라서, 도 37(a)에 나타내는 바와 같이 기판(4)의 내부에 있어서 이면(21)에 가까운 위치에(이면(21)에 분열이 이를 것 같은 위치에) 개질 영역 7a를 1열 형성하고, 절단 예정 라인 5b에 따라서, 도 37(b)에 나타내는 바와 같이 기판(4)의 내부에 있어서 개질 영역 7a에 비하여 이면(21)으로부터 멀어진 위치에 개질 영역 7b를 1열 형성한다. 그리고, 절단 예정 라인 5c에 따라서, 도 37(c)에 나타내는 바와 같이 기판(4)의 내부에 있어서 개질 영역 7b에 비하여 이면(21)으로부터 멀어진 위치에 개질 영역 7c를 1열 형성하고, 절단 예정 라인 5d에 따라서, 도 37(d)에 나타내는 바와 같이 기판(4)의 내부에 있어서 개질 영역 7c에 비하여 이면(21)으로부터 멀어진 위치에(기판(4)의 두께 방향에 있어서의 중앙 부분에) 개질 영역 7d를 1열 형성한다.
이것에 의해, 개질 영역 7d보다 개질 영역 7c가, 개질 영역 7c보다 개질 영역 7b가, 개질 영역 7b보다 개질 영역 7a가 기판(4)에 분열을 발생시키기 쉬운 개질 영역이 된다. 이와 같이, 기판(4)의 두께 방향에 있어서의 1열의 개질 영역(7a ~ 7d)의 형성 위치를 바꾸고, 기판(4)에 대한 분열의 발생시키기 용이함이 서로 다르게 하는 것은, 기판(4)의 두께가 얇은 경우(예를 들면, 100㎛ 이하인 경우)에 특히 효과가 있다.
또, 도 38 및 도 39에 나타내는 형성 조건 (1) ~ (7) 중 어느 하나를 적당히 선택하고, 절단 예정 라인(5)에 따라 다른 형성 조건으로 개질 영역(7)을 형성하면, 기판(4)에 대한 분열의 발생시키기 용이함을 절단 예정 라인(5)에 따라 다르게 할 수 있다. 또한, 형성 조건 (1) ~ (7)은, 기판(4)이 실리콘으로 이루어지고, 그 두께가 300㎛일 때의 조건이다.
도 38 및 도 39에 있어서의 각 개질 영역의 작용은 이하와 같다.
HC(하프 컷(half cut)) 개질 영역 : 기판(4)의 이면(21) 측에 형성되고, 그 형성에 의해 이면(21)에 절단 예정 라인(5)에 따른 분열을 발생시킨다.
분단 개질 영역 : 확장 테이프(23)의 확장에 의해 기판(4)에 절단 예정 라인(5)에 따른 분열이 메인이 되어 발생시킨다.
품질 개질 영역 : 기판(4)의 표면(3) 측에 형성되고, 확장 테이프(23)의 확장에 의해 적층부(16)에 절단 예정 라인(5)에 따른 분열을 발생시킨다.
시간차 개질 영역 : 분단 개질 영역과 품질 개질 영역과의 사이에 형성되고, 확장 테이프(23)의 확장이 개시되고 나서 절단 예정 라인(5)에 따라서 가공 대상 물(1)이 절단될 때까지 필요로 하는 시간을 조정한다.
또한, 도 38 및 도 39에 있어서, 집광점 위치는, 레이저광(L)의 집광점(P)을 맞추는 위치의 이면(21)으로부터의 거리를 의미하고, 에너지는, 각 개질 영역을 형성할 때의 레이저광(L)의 에너지를 의미한다.
또한, 나머지 폭은, 대향하는 품질 개질 영역의 이면 측 단부와 시간차 개질 영역의 표면 측 단부와의 거리(기판(4)의 두께 방향에 따른 거리)를 의미한다. 여기서, 품질 개질 영역의 이면 측 단부는, 절단 예정 라인(5)에 따라서 형성된 품질 개질 영역의 이면(21) 측의 단부의 「기판(4)의 두께 방향에 있어서의 평균적 위치」를 의미하고, 시간차 개질 영역의 표면 측 단부는, 절단 예정 라인(5)에 따라서 형성된 시간차 개질 영역의 표면(3) 측의 단부의 「기판(4)의 두께 방향에 있어서의 평균적 위치」를 의미한다. 또한, 형성 조건 (1), (7)에서는, 시간차 개질 영역이 형성되지 않기 때문에, 나머지 폭은, 대향하는 품질 개질 영역의 이면 측 단부와 분단 개질 영역의 표면 측 단부와의 거리이다.
또, 절단 시간은, 확장 테이프(23)의 확장이 개시되고 나서 절단 예정 라인(5)에 따라서 가공 대상물(1)이 절단될 때까지 필요로 하는 시간을 의미한다. 여기서는, 5mm/s의 속도로 확장 테이프(23)를 지름 방향으로 확장시켰다.
본 발명은, 복수의 기능 소자를 포함한 적층부가 형성된 기판을, 기능 소자를 가지는 복수의 칩으로 절단할 때, 기판과 함께 적층부의 고정밀 절단을 가능하게 한다.
Claims (35)
- 복수의 기능 소자(機能素子)를 포함한 적층부가 표면에 형성된 기판(基板)의 내부에 집광점을 맞추어 레이저광을 조사함으로써, 상기 기판의 절단 예정 라인에 따라서, 절단의 기점이 되는 개질(改質) 영역을 상기 기판의 내부에 형성하는 레이저 가공 방법으로서,상기 기판 및 상기 적층부를 복수의 블록으로 절단하기 위한 제 1 절단 예정 라인에 따라서 제 1 개질 영역을 형성하는 공정과,상기 블록을, 상기 기능 소자를 가지는 복수의 칩(chip)으로 절단하기 위한 제 2 절단 예정 라인에 따라서 제 2 개질 영역을 형성하는 공정을 포함하고,상기 제 1 개질 영역은, 상기 제 2 개질 영역에 비하여 상기 기판에 분열을 발생시키기 용이한 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1 개질 영역 및 상기 제 2 개질 영역이 형성된 상기 기판의 이면에 확장 가능 필름을 부착하는 공정과,상기 확장 가능 필름을 확장시킴으로써, 상기 제 1 개질 영역을 기점으로 하여 상기 기판 및 상기 적층부로부터 상기 블록으로의 절단을 개시시킨 후, 상기 제 2 개질 영역을 기점으로 하여 상기 블록으로부터 상기 칩으로의 절단을 개시시키는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 제 2 절단 예정 라인은 서로 이웃하는 상기 제 1 절단 예정 라인의 사이를 통과하고 있는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 제 1 절단 예정 라인과 상기 제 2 절단 예정 라인은 평행인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 제 1 절단 예정 라인과 상기 제 2 절단 예정 라인과는 교차하고 있는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 기판은 반도체 기판으로서, 상기 제 1 개질 영역 및 상기 제 2 개질 영역은 용융 처리 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 기판의 상기 제 1 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 1 개질 영역의 형성 밀도와, 상기 기판의 상기 제 2 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 2 개질 영역의 형성 밀도를 다르게 함으로써, 상기 제 1 개질 영역을, 상기 제 2 개질 영역에 비하여 상기 기판에 분열을 발생시키기 용이한 것으로 하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 기판의 상기 제 1 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 1 개질 영역의 크기와, 상기 기판의 상기 제 2 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 2 개질 영역의 크기를 다르게 함으로써, 상기 제 1 개질 영역을, 상기 제 2 개질 영역에 비하여 상기 기판에 분열을 발생시키기 용이한 것으로 하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 기판의 상기 제 1 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 1 개질 영역의 형성 위치와, 상기 기판의 상기 제 2 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 2 개질 영역의 형성 위치를 다르게 함으로써, 상기 제 1 개질 영역을, 상기 제 2 개질 영역에 비하여 상기 기판에 분열을 발생시키기 용이한 것으로 하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
- 기판과, 복수의 기능 소자를 포함하여 상기 기판의 표면에 형성된 적층부를 구비하는 가공 대상물로서,상기 기판 및 상기 적층부를 복수의 블록으로 절단하기 위한 제 1 절단 예정 라인에 따라서 상기 기판의 내부에 형성된 제 1 개질 영역과,상기 블록을, 상기 기능 소자를 가지는 복수의 칩으로 절단하기 위한 제 2 절단 예정 라인에 따라서 상기 기판의 내부에 형성된 제 2 개질 영역을 구비하고,상기 제 1 개질 영역은, 상기 제 2 개질 영역에 비하여 상기 기판에 분열을 발생시키기 용이한 것인 것을 특징으로 하는 가공 대상물.
- 제 3항에 있어서,상기 기판의 상기 제 1 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 1 개질 영역의 형성 밀도와, 상기 기판의 상기 제 2 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 2 개질 영역의 형성 밀도를 다르게 함으로써, 상기 제 1 개질 영역을, 상기 제 2 개질 영역에 비하여 상기 기판에 분열을 발생시키기 용이한 것으로 하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
- 제 5항에 있어서,상기 기판의 상기 제 1 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 1 개질 영역의 형성 밀도와, 상기 기판의 상기 제 2 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 2 개질 영역의 형성 밀도를 다르게 함으로써, 상기 제 1 개질 영역을, 상기 제 2 개질 영역에 비하여 상기 기판에 분열을 발생시키기 용이한 것으로 하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
- 제 3항에 있어서,상기 기판의 상기 제 1 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 1 개질 영역의 크기와, 상기 기판의 상기 제 2 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 2 개질 영역의 크기를 다르게 함으로써, 상기 제 1 개질 영역을, 상기 제 2 개질 영역에 비하여 상기 기판에 분열을 발생시키기 용이한 것으로 하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
- 제 5항에 있어서,상기 기판의 상기 제 1 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 1 개질 영역의 크기와, 상기 기판의 상기 제 2 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 2 개질 영역의 크기를 다르게 함으로써, 상기 제 1 개질 영역을, 상기 제 2 개질 영역에 비하여 상기 기판에 분열을 발생시키기 용이한 것으로 하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
- 제 3항에 있어서,상기 기판의 상기 제 1 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 1 개질 영역의 형성 위치와, 상기 기판의 상기 제 2 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 2 개질 영역의 형성 위치를 다르게 함으로써, 상기 제 1 개질 영역을, 상기 제 2 개질 영역에 비하여 상기 기판에 분열을 발생시키기 용이한 것으로 하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
- 제 5항에 있어서,상기 기판의 상기 제 1 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 1 개질 영역의 형성 위치와, 상기 기판의 상기 제 2 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 2 개질 영역의 형성 위치를 다르게 함으로써, 상기 제 1 개질 영역을, 상기 제 2 개질 영역에 비하여 상기 기판에 분열을 발생시키기 용이한 것으로 하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
- 제 4항에 있어서,상기 기판의 상기 제 1 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 1 개질 영역의 형성 밀도와, 상기 기판의 상기 제 2 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 2 개질 영역의 형성 밀도를 다르게 함으로써, 상기 제 1 개질 영역을, 상기 제 2 개질 영역에 비하여 상기 기판에 분열을 발생시키기 용이한 것으로 하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
- 제 4항에 있어서,상기 기판의 상기 제 1 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 1 개질 영역의 크기와, 상기 기판의 상기 제 2 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 2 개질 영역의 크기를 다르게 함으로써, 상기 제 1 개질 영역을, 상기 제 2 개질 영역에 비하여 상기 기판에 분열을 발생시키기 용이한 것으로 하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
- 제 4항에 있어서,상기 기판의 상기 제 1 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 1 개질 영역의 형성 위치와, 상기 기판의 상기 제 2 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 2 개질 영역의 형성 위치를 다르게 함으로써, 상기 제 1 개질 영역을, 상기 제 2 개질 영역에 비하여 상기 기판에 분열을 발생시키기 용이한 것으로 하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
- 제 3항에 있어서,상기 제 1 절단 예정 라인과 상기 제 2 절단 예정 라인은 평행인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
- 제 3항에 있어서,상기 제 1 절단 예정 라인과 상기 제 2 절단 예정 라인과는 교차하고 있는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
- 제 4항에 있어서,상기 제 1 절단 예정 라인과 상기 제 2 절단 예정 라인과는 교차하고 있는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
- 제 20항에 있어서,상기 제 1 절단 예정 라인과 상기 제 2 절단 예정 라인과는 교차하고 있는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
- 제 20항에 있어서,상기 기판의 상기 제 1 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 1 개질 영역의 형성 밀도와, 상기 기판의 상기 제 2 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 2 개질 영역의 형성 밀도를 다르게 함으로써, 상기 제 1 개질 영역을, 상기 제 2 개질 영역에 비하여 상기 기판에 분열을 발생시키기 용이한 것으로 하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
- 제 20항에 있어서,상기 기판의 상기 제 1 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 1 개질 영역의 크기와, 상기 기판의 상기 제 2 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 2 개질 영역의 크기를 다르게 함으로써, 상기 제 1 개질 영역을, 상기 제 2 개질 영역에 비하여 상기 기판에 분열을 발생시키기 용이한 것으로 하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
- 제 20항에 있어서,상기 기판의 상기 제 1 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 1 개질 영역의 형성 위치와, 상기 기판의 상기 제 2 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 2 개질 영역의 형성 위치를 다르게 함으로써, 상기 제 1 개질 영역을, 상기 제 2 개질 영역에 비하여 상기 기판에 분열을 발생시키기 용이한 것으로 하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
- 제 21항에 있어서,상기 기판의 상기 제 1 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 1 개질 영역의 형성 밀도와, 상기 기판의 상기 제 2 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 2 개질 영역의 형성 밀도를 다르게 함으로써, 상기 제 1 개질 영역을, 상기 제 2 개질 영역에 비하여 상기 기판에 분열을 발생시키기 용이한 것으로 하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
- 제 21항에 있어서,상기 기판의 상기 제 1 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 1 개질 영역의 크기와, 상기 기판의 상기 제 2 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 2 개질 영역의 크기를 다르게 함으로써, 상기 제 1 개질 영역을, 상기 제 2 개질 영역에 비하여 상기 기판에 분열을 발생시키기 용이한 것으로 하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
- 제 21항에 있어서,상기 기판의 상기 제 1 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 1 개질 영역의 형성 위치와, 상기 기판의 상기 제 2 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 2 개질 영역의 형성 위치를 다르게 함으로써, 상기 제 1 개질 영역을, 상기 제 2 개질 영역에 비하여 상기 기판에 분열을 발생시키기 용이한 것으로 하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
- 제 22항에 있어서,상기 기판의 상기 제 1 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 1 개질 영역의 형성 밀도와, 상기 기판의 상기 제 2 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 2 개질 영역의 형성 밀도를 다르게 함으로써, 상기 제 1 개질 영역을, 상기 제 2 개질 영역에 비하여 상기 기판에 분열을 발생시키기 용이한 것으로 하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
- 제 22항에 있어서,상기 기판의 상기 제 1 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 1 개질 영역의 크기와, 상기 기판의 상기 제 2 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 2 개질 영역의 크기를 다르게 함으로써, 상기 제 1 개질 영역을, 상기 제 2 개질 영역에 비하여 상기 기판에 분열을 발생시키기 용이한 것으로 하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
- 제 22항에 있어서,상기 기판의 상기 제 1 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 1 개질 영역의 형성 위치와, 상기 기판의 상기 제 2 절단 예정 라인에 따른 부분에 있어서의 상기 제 2 개질 영역의 형성 위치를 다르게 함으로써, 상기 제 1 개질 영역을, 상기 제 2 개질 영역에 비하여 상기 기판에 분열을 발생시키기 용이한 것으로 하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
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