KR101802527B1 - 가공 대상물 절단 방법 - Google Patents

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Abstract

실리콘 기판(12)의 주면이 (100)면으로 되어 있기 때문에, 용융 처리 영역(13)을 기점으로 하여 발생한 균열(17)은 실리콘 기판(12)의 벽개 방향(실리콘 기판(12)의 주면과 직교하는 방향)으로 신장한다. 이때, 가공 대상물(1A)의 이면(1b)과 분단용 가공 대상물(10A)의 표면(10a)이 양극 접합에 의해서 접합되어 있기 때문에, 균열(17)은 연속적으로 또한 그 방향을 거의 변화하는 일 없이, 가공 대상물(1A)의 표면(1a)에 도달한다. 또한, 분단용 가공 대상물(10A)에 응력을 발생시킬 때에는, 균열(17)이 분단용 가공 대상물(10A)의 이면(10b)에 도달하고 있기 때문에, 균열(17)은 가공 대상물(1A) 측으로 용이하게 신장한다.

Description

가공 대상물 절단 방법{METHOD FOR CUTTING OBJECT TO BE PROCESSED}
본 발명은 판(板) 모양의 가공 대상물을 절단 예정 라인을 따라서 절단하기 위한 가공 대상물 절단 방법에 관한 것이다.
종래에 있어서 상기 기술 분야의 가공 대상물 절단 방법으로서, 기판과 그 기판의 표면에 마련된 적층부를 가지는 가공 대상물에 레이저 광을 조사함으로써, 적어도 기판의 내부에 개질 영역을 형성하여, 그 개질 영역을 절단 기점으로 하여 절단 예정 라인을 따라서 가공 대상물을 절단하는 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
[특허 문헌 1] 국제 공개 제 03/076120호 팜플렛
상술한 바와 같은 가공 대상물 절단 방법에 있어서는 예를 들면, 기판이 LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics：저온 동시 소성 세라믹스) 등으로 이루어지고, 레이저 광에 대해서 산란성을 가지고 있으면, 기판 내에 레이저 광이 도 광(導光)되기 어려워지기 때문에, 절단 기점이 되는 개질 영역을 기판의 내부에 형성할 수 없는 경우가 있다.
이에, 본 발명은 절단 대상이 되는 가공 대상물의 재료에 좌우되지 않고, 그 가공 대상물을 절단 예정 라인을 따라서 좋은 정밀도로 절단할 수 있는 가공 대상물 절단 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 관한 가공 대상물 절단 방법은 주면(主面)이 (100)면이 되어 있는 실리콘 기판을 구비하는 판 모양의 제1 가공 대상물의 한쪽 단면(端面)에, 주면과 대향하도록 판 모양의 제2 가공 대상물의 다른 쪽 단면을 접합하는 공정과, 제1 가공 대상물에 레이저 광을 조사함으로써 제2 가공 대상물의 절단 예정 라인을 따라서 실리콘 기판의 내부에 용융(溶融) 처리 영역을 형성하고, 용융 처리 영역을 기점으로 하여 발생한 균열을 절단 예정 라인을 따라서 제1 가공 대상물의 다른 쪽 단면에 도달시키는 공정과, 제1 가공 대상물에 응력을 일으킴으로써 균열을 절단 예정 라인을 따라서 제2 가공 대상물의 한쪽 단면에 도달시켜 절단 예정 라인을 따라서 제2 가공 대상물을 절단하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 가공 대상물 절단 방법에서는 실리콘 기판의 주면이 (100)면이기 때문에, 용융 처리 영역을 기점으로 하여 발생한 균열은 제1 가공 대상물에 있어서, 실리콘 기판의 벽개(劈開) 방향(즉, 실리콘 기판의 주면과 직교하는 방향)으로 신장한다. 이 때, 제2 가공 대상물의 다른 쪽 단면이 제1 가공 대상물의 한쪽 단면에 접합되어 있기 때문에, 제1 가공 대상물에 있어서 실리콘 기판의 주면과 직교하는 방향으로 신장한 균열은 그 방향을 거의 변화하는 일 없이 제2 가공 대상물에 전해져, 제2 가공 대상물의 한쪽 단면에 도달한다. 또한, 제1 가공 대상물에 응력을 발생시킬 때에는 용융 처리 영역을 기점으로 하여 발생한 균열이 제1 가공 대상물의 다른 쪽 단면에 도달하고 있기 때문에, 그 균열을 제2 가공 대상물 측으로 용이하게 신장시킬 수 있다. 따라서 제2 가공 대상물의 절단 예정 라인을 따라서 제1 가공 대상물의 실리콘 기판의 내부에 용융 처리 영역을 형성하면, 제2 가공 대상물에 절단 기점을 전혀 형성하지 않더라도, 제2 가공 대상물을 절단 예정 라인을 따라서 좋은 정밀도로 절단할 수 있다.
또, 제1 가공 대상물의 한쪽 단면과 제2 가공 대상물의 다른 쪽 단면은 양극(陽極) 접합에 의해서 접합되는 것이 바람직하다. 혹은, 제1 가공 대상물의 한쪽 단면과 제2 가공 대상물의 한쪽 단면은 표면 활성화 직접 접합에 의해서 접합되는 것이 바람직하다. 이러한 접합 방법에 의하면, 제1 가공 대상물의 한쪽 단면과 제2 가공 대상물의 다른 쪽 단면이 강고(强固)하게 직접 접합된다. 이 때문에, 제1 가공 대상물에 있어서 실리콘 기판의 주면과 직교하는 방향으로 신장한 균열을, 제1 가공 대상물의 한쪽 단면과 제2 가공 대상물의 다른 쪽 단면의 계면(界面)에 있어서 연속적으로 또한 그 방향을 거의 변화하는 일 없이, 제2 가공 대상물에게 확실히 신장시킬 수 있다.
또, 레이저 광은 제1 가공 대상물의 다른 쪽 단면을 레이저 광 입사면으로 하여 제1 가공 대상물에 조사되는 것이 바람직하다. 이 경우, 절단 대상이 되는 제2 가공 대상물이 레이저 광을 도광하기 쉬운지 도광하기 어려운지에 관계없이, 제1 가공 대상물의 실리콘 기판의 내부에 용융 처리 영역을 확실히 형성할 수 있다.
또, 응력은 제1 가공 대상물의 다른 쪽 단면에 장착된 확장 가능한 유지 부재가 확장되어 짐으로써 제1 가공 대상물에 생기는 것이 바람직하다. 이 경우, 용융 처리 영역을 기점으로 하여 발생한 균열이 제1 가공 대상물의 다른 쪽 단면에 도달하고 있으므로, 제1 가공 대상물의 다른 쪽 단면에 장착된 유지 부재를 확장시키는 것만으로, 그 균열을 제2 가공 대상물 측으로 용이하게 신장시킬 수 있다.
또, 실리콘 기판의 두께는 제2 가공 대상물의 두께보다도 두꺼워져 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 제1 가공 대상물에 있어서 실리콘 기판의 주면과 직교하는 방향으로 신장한 균열의 직진성이 보다 한층 강화할 수 있다. 이 때문에, 그 균열을, 제1 가공 대상물의 한쪽 단면과 제2 가공 대상물의 다른 쪽 단면의 계면에 있어서 연속적으로 또한 그 방향을 거의 변화하는 일 없이, 제2 가공 대상물에게로 확실히 신장시킬 수 있다.
또, 제2 가공 대상물은 복수의 기능 소자를 가지고, 절단 예정 라인은 서로 이웃하는 기능 소자의 사이를 통과하도록 설정되는 것이 바람직하다. 이 경우, 기능 소자를 가지는 칩을 좋은 수율(收率)로 얻을 수 있다.
또, 제2 가공 대상물은 유리 기판을 구비하는 경우, LTCC 기판을 구비하는 경우, 사파이어 기판을 구비하는 경우가 있다. 이러한 경우, 유리 기판, LTCC 기판, 사파이어 기판에 절단 기점을 전혀 형성하지 않더라도, 제2 가공 대상물을 절단 예정 라인을 따라서 좋은 정밀도로 절단할 수 있다.
본 발명에 의하면, 절단 대상이 되는 가공 대상물의 재료에 좌우되지 않고, 그 가공 대상물을 절단 예정 라인을 따라서 좋은 정밀도로 절단할 수 있다. 또, 가공 대상물에는 직접 가공을 하는 일 없이, 가공 대상물을 갈라짐(균열)만으로 절단하고 있으므로, 그 절단면의 품질은 매우 높고(매끄럽고), 또한 그 칩의 항절(抗折) 강도도 매우 높다.
도 1은 개질 영역의 형성에 이용되는 레이저 가공 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 개질 영역의 형성 대상이 되는 가공 대상물의 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 가공 대상물의 III－III선을 따르는 단면도이다.
도 4는 레이저 가공 후의 가공 대상물의 평면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 가공 대상물의 V－V선을 따르는 단면도이다.
도 6은 도 4에 도시된 가공 대상물의 VI－VI선에 따르는 단면도이다.
도 7은 레이저 가공 후의 실리콘 웨이퍼의 절단면 사진을 제시한 도면이다.
도 8은 레이저 광의 파장과 실리콘 기판 내부의 투과율의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9는 레이저 광의 피크 파워 밀도와 크랙 스폿의 크기의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10은 제1 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법이 적용되는 가공 대상물의 평면도이다.
도 11은 도 10의 가공 대상물의 절단 예정 라인을 따르는 일부 단면도이다.
도 12는 제1 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법을 설명하기 위한 가공 대상물의 일부 단면도이다.
도 13은 제1 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법을 설명하기 위한 가공 대상물의 일부 단면도이다.
도 14는 제1 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법을 설명하기 위한 가공 대상물의 일부 단면도이다.
도 15는 제2 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법이 적용되는 가공 대상물의 절단 예정 라인을 따르는 일부 단면도이다.
도 16은 제2 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법을 설명하기 위한 가공 대상물의 일부 단면도이다.
도 17은 제2 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법을 설명하기 위한 가공 대상물의 일부 단면도이다.
도 18은 제2 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법을 설명하기 위한 가공 대상물의 일부 단면도이다.
도 19는 제3 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법이 적용되는 가공 대상물의 절단 예정 라인을 따르는 일부 단면도이다.
도 20은 제3 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법을 설명하기 위한 가공 대상물의 일부 단면도이다.
도 21은 제3 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법을 설명하기 위한 가공 대상물의 일부 단면도이다.
도 22는 제3 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법을 설명하기 위한 가공 대상물의 일부 단면도이다.
도 23은 분단(分斷)용 가공 대상물에 대한 분리용 용융 처리 영역 형성의 일례를 설명하기 위한 가공 대상물의 단면도이다.
도 24는 제4 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법이 적용되는 가공 대상물의 절단 예정 라인을 따르는 일부 단면도이다.
도 25는 제4 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법을 설명하기 위한 가공 대상물의 일부 단면도이다.
도 26은 제4 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법을 설명하기 위한 가공 대상물의 일부 단면도이다.
도 27은 제4 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법을 설명하기 위한 가공 대상물의 일부 단면도이다.
도 28은 제5 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법이 적용되는 가공 대상물의 절단 예정 라인을 따르는 일부 단면도이다.
도 29는 제5 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법을 설명하기 위한 가공 대상물의 일부 단면도이다.
도 30은 제5 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법을 설명하기 위한 가공 대상물의 일부 단면도이다.
도 31은 제5 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법을 설명하기 위한 가공 대상물의 일부 단면도이다.
도 32는 제6 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법이 적용되는 가공 대상물의 절단 예정 라인을 따르는 일부 단면도이다.
도 33은 제6 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법에 의해서 절단된 가공 대상물의 단면도이다.
도 34는 실시예에 의해서 용융 처리 영역이 형성된 실리콘 기판 및 유리 기판의 단면의 사진을 제시하는 도면이다.
도 35는 실시예에 의해서 절단된 실리콘 기판 및 유리 기판의 사진을 제시하는 도면이다.
도 36는 실시예에 의해서 절단된 실리콘 기판 및 LTCC 기판의 사진을 제시하는 도면이다.
도 37은 분리용 용융 처리 영역의 형성예를 나타내는 가공 대상물의 구성도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 부여하고, 중복하는 설명을 생략한다.
본 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법에 있어서는, 판 모양의 가공 대상물에 집광점을 맞추어 레이저 광을 조사함으로써, 절단 예정 라인을 따라서 가공 대상물에 개질 영역을 형성한다. 그러면 우선, 본 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법에 있어서 개질 영역의 형성에 대해서, 도 1 ~ 9를 참조하여 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 레이저 가공 장치(100)는 레이저 광(가공용 레이저 광) L을 펄스 발진하는 레이저 광원(101)과 레이저 광 L의 광 축의 방향을 90° 변환하도록 배치된 다이크로익 미러(103, dichroic mirror)와 레이저 광 L을 집광하기 위한 집광용 렌즈(105)를 구비하고 있다. 또, 레이저 가공 장치(100)는 집광용 렌즈(105)로 집광된 레이저 광 L이 조사되는 가공 대상물(1)을 지지하기 위한 지지대(107)와, 지지대(107)를 X, Y, Z축 방향으로 이동시키기 위한 스테이지(111)와, 레이저 광 L의 출력이나 펄스폭 등을 조절하기 위해서 레이저 광원(101)을 제어하는 레이저 광원 제어부(102)와, 스테이지(111)의 이동을 제어하는 스테이지 제어부(115)를 구비하고 있다.
이 레이저 가공 장치(100)에 있어서는, 레이저 광원(101)으로부터 출사된 레이저 광 L은 다이크로익 미러(103)에 의해서 그 광 축의 방향이 90° 변환될 수 있고, 지지대(107) 상에 재치(載置)된 가공 대상물(1)의 내부에 집광 렌즈(105)에 의해서 집광된다. 이것과 아울러, 스테이지(111)가 이동되어 가공 대상물(1)이 레이저 광 L에 대해서 절단 예정 라인(5)을 따라서 상대 이동된다. 이것에 의해, 절단 예정 라인(5)을 따라서 절단 기점이 되는 개질 영역이 가공 대상물(1)에 형성되게 된다. 이하, 이 개질 영역에 대해서 상세하게 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 판 모양의 가공 대상물(1)에는 가공 대상물(1)을 절단하기 위한 절단 예정 라인(5)이 설정되어 있다. 절단 예정 라인(5)은 직선 모양으로 연장된 가상선이다. 가공 대상물(1)의 내부에 개질 영역을 형성하는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 가공 대상물(1)의 내부에 집광점 P를 맞춘 상태에서 레이저 광 L을 절단 예정 라인(5)을 따라서(즉, 도 2의 화살표 A 방향으로) 상대적으로 이동시킨다. 이것에 의해, 도 4 ~ 6에 도시된 바와 같이, 개질 영역(7)이 절단 예정 라인(5)을 따라서 가공 대상물(1)의 내부에 형성되고, 절단 예정 라인(5)을 따라서 형성된 개질 영역(7)이 절단 기점 영역(8)이 된다.
또한, 집광점 P란 레이저 광 L이 집광하는 개소이다. 또, 절단 예정 라인(5)은 직선 모양에 한정하지 않고 곡선 모양이더라도 좋고, 가상선에 한정하지 않고 가공 대상물(1)의 표면(3)에 실제로 그려진 선이어도 좋다. 또, 개질 영역(7)은 연속적으로 형성되는 경우도 있고, 단속적으로 형성되는 경우도 있다. 또, 개질 영역(7)은 적어도 가공 대상물(1)의 내부에 형성되어 있으면 좋다. 또, 개질 영역(7)을 기점으로 균열이 형성되는 경우가 있고, 균열 및 개질 영역(7)은 가공 대상물(1)의 외표면(표면, 이면(裏面), 혹은 외주면(外周面))에 노출되어 있어도 좋다.
여기에서는, 레이저 광 L이 가공 대상물(1)을 투과함과 아울러 가공 대상물(1)의 내부의 집광점 근방에서 특히 흡수되고, 이것에 의해 가공 대상물(1)에 개질 영역(7)이 형성된다(내부 흡수형 레이저 가공). 따라서 가공 대상물(1)의 표면(3)에서는 레이저 광 L이 거의 흡수되지 않기 때문에, 가공 대상물(1)의 표면(3)이 용융할 일은 없다. 일반적으로, 표면(3)으로부터 용융되고 제거되어서 구멍이나 홈 등의 제거부가 형성되는 경우, 가공 영역은 표면(3) 측으로부터 서서히 이면 측으로 진행한다(표면 흡수형 레이저 가공).
그런데, 본 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법에서 형성되는 개질 영역은 밀도, 굴절률, 기계적 강도나 그 외의 물리적 특성이 주위와는 다른 상태가 된 영역을 말한다. 예를 들면 (1) 용융 처리 영역, (2) 크랙 영역, 절연 파괴 영역, (3) 굴절률 변화 영역 등이 있고, 이것들이 혼재된 영역도 있다.
본 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법에 있어서의 개질 영역은 레이저 광의 국소적인 흡수나 다광자(多光子) 흡수라는 현상에 의해 형성된다. 다광자 흡수란 재료의 흡수 밴드 갭 EG 보다도 광자의 에너지 hυ가 작으면 광학적으로 투명하게 되기 때문에 재료에 흡수가 발생하는 조건은 hυ>EG이지만, 광학적으로 투명하더라도 레이저 광 L의 강도를 매우 크게 하면 nhυ>EG의 조건(n=2, 3, 4, …)에서 재료에 흡수가 발생하는 현상을 말한다. 다광자 흡수에 의한 용융 처리 영역의 형성은 예를 들면, 용접 학회 전국 대회 강연 개요 제66집(2000년 4월)의 제72 페이지 ~ 제73 페이지의 「피코초펄스 레이저에 의한 실리콘의 가공 특성 평가」에 기재되어 있다.
또, D.Du, X.Liu, G.Korn, J.Squier, 및 G.Mourou의 "Laser Induced Breakdown by Impact Ionization in SiO2 with Pulse Widths from 7ns to 150fs"., Appl Phys Lett64(23), Jun.6, 1994에 기재된 바와 같이 펄스폭이 수 피코초부터 펨토초의 초단(超短) 펄스 레이저 광을 이용함으로써 형성되는 개질 영역을 이용하여도 좋다.
(1) 개질 영역이 용융 처리 영역을 포함하는 경우
가공 대상물(예를 들면 실리콘과 같은 반도체 재료)의 내부에 집광점을 맞추고, 집광점에 있어서의 전계 강도가 1×108(W/cm2) 이상이고 펄스폭이 1㎲ 이하인 조건으로 레이저 광 L을 조사한다. 이것에 의해, 집광점 근방에서 레이저 광 L이 흡수되어 가공 대상물의 내부가 국소적으로 가열되고, 이 가열에 의해 가공 대상물의 내부에 용융 처리 영역이 형성된다.
용융 처리 영역이란 일단 용융후 재고체(再固體)화 한 영역이나, 확실히 용융 상태의 영역이나, 용융 상태로부터 재고체화하는 상태의 영역이며, 상변화한 영역이나 결정 구조가 변화한 영역이라고 할 수 있다. 또, 용융 처리 영역이란 단결정 구조, 비정질(非晶質) 구조, 다결정(多結晶) 구조에 있어서, 어느 구조가 다른 구조로 변화한 영역이라고 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 포함하는 구조로 변화한 영역을 의미한다. 가공 대상물이 실리콘 단결정 구조인 경우, 용융 처리 영역은 예를 들면 비정질 실리콘 구조이다.
도 7은 레이저 광이 조사된 실리콘 웨이퍼(반도체 기판)의 일부에 있어서의 단면 사진을 제시한 도면이다. 도 7에 제시된 바와 같이, 반도체 기판(11)의 내부에 용융 처리 영역(13)이 형성되어 있다.
입사하는 레이저 광의 파장에 대해서 투과성인 재료의 내부에 용융 처리 영역(13)이 형성된 것을 설명한다. 도 8은 레이저 광의 파장과 실리콘 기판의 내부 투과율의 관계를 나타내는 그래프이다. 단, 실리콘 기판의 표면 측과 이면 측 각각의 반사 성분을 제거하고, 내부 만의 투과율을 나타내고 있다. 실리콘 기판의 두께 t가 50㎛, 100㎛, 200㎛, 500㎛, 1000㎛인 각각에 대해서 상기 관계를 나타냈다.
예를 들면, Nd：YAG 레이저의 파장인 1064nm에 있어서, 실리콘 기판의 두께가 500㎛ 이하인 경우, 실리콘 기판의 내부에서는 레이저 광 L이 80％이상 투과하는 것을 알 수 있다. 도 7에 도시된 반도체 기판(11)의 두께는 350㎛이므로, 용융 처리 영역(13)은 반도체 기판(11)의 중심 부근, 즉 표면으로부터 175㎛의 부분에 형성된다. 이 경우의 투과율은 두께 200㎛의 실리콘 웨이퍼를 참고로 하면 90％ 이상이므로, 레이저 광 L이 반도체 기판(11)의 내부에서 흡수되는 것은 적고, 대부분이 투과한다. 그러나 1×108(W/cm2) 이상이고, 펄스폭이 1㎲ 이하인 조건으로 레이저 광 L을 실리콘 웨이퍼 내부에 집광함으로써 집광점과 그 근방에서 국소적으로 레이저 광이 흡수되어 용융 처리 영역(13)이 반도체 기판(11)의 내부에 형성된다.
또한, 실리콘 웨이퍼에는 용융 처리 영역을 기점으로 하여 균열이 발생하는 경우가 있다. 또, 용융 처리 영역에 균열이 내포되어 형성되는 경우가 있고, 이 경우에는 그 균열이 용융 처리 영역에 있어서 전면에 걸쳐 형성되어 있거나, 일부분만이나 복수 부분에 형성되어 있거나 하는 일이 있다. 또한, 이 균열은 자연적으로 성장하는 경우도 있고, 실리콘 웨이퍼에 힘이 인가됨으로써 성장하는 경우도 있다. 용융 처리 영역으로부터 균열이 자연적으로 성장하는 경우에는, 용융 처리 영역이 용융하여 있는 상태로부터 성장하는 경우와 용융 처리 영역이 용융하여 있는 상태로부터 재고체화될 때 성장하는 경우인 두 경우가 있다. 단, 어느 쪽의 경우라도 용융 처리 영역은 실리콘 웨이퍼의 내부에 형성되고, 절단면에 있어서는 도 7에 도시된 바와 같이, 내부에 용융 처리 영역이 형성되어 있다.
(2) 개질 영역이 크랙 영역을 포함하는 경우
가공 대상물(예를 들면 유리나 LiTaO3로 이루어진 압전 재료)의 내부에 집광점을 맞추고, 집광점에 있어서 전계 강도가 1×108(W/cm2) 이상이고, 펄스폭이 1㎲ 이하인 조건으로 레이저 광 L을 조사한다. 이 펄스폭의 크기는 가공 대상물의 내부에 레이저 광 L이 흡수되어 크랙 영역이 형성되는 조건이다. 이것에 의해, 가공 대상물의 내부에는 광학적 손상이라는 현상이 발생한다. 이 광학적 손상에 의해 가공 대상물의 내부에 열변형이 야기되고, 이것에 의해 가공 대상물의 내부에 1개 또는 복수의 크랙을 포함하는 크랙 영역이 형성된다. 크랙 영역은 절연 파괴 영역이라고도 말할 수 있다.
도 9는 전계 강도와 크랙 크기의 관계에 대한 실험 결과를 나타내는 그래프이다. 가로축은 피크 파워 밀도이며, 레이저 광 L이 펄스 레이저 광이므로 전계 강도는 피크 파워 밀도로 제시된다. 세로축은 1 펄스의 레이저 광 L에 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 가운데, 최대의 길이가 되는 부분의 크기이다. 그래프 중 검은 점으로 도시된 데이터는 집광용 렌즈(C)의 배율이 100배, 개구수(NA)가 0.80인 경우이다. 한편, 그래프 중의 흰 점으로 도시된 데이터는 집광용 렌즈(C)의 배율이 50배, 개구수(NA)가 0.55인 경우이다. 피크 파워 밀도가 1011(W/cm2) 정도로부터 가공 대상물의 내부에 크랙 스폿이 발생하고, 피크 파워 밀도가 커짐에 따라 크랙 스폿도 커진다는 것을 알 수 있다.
(3) 개질 영역이 굴절률 변화 영역을 포함하는 경우
가공 대상물(예를 들면 유리)의 내부에 집광점을 맞추고, 집광점에 있어서 전계 강도가 1×108(W/cm2) 이상이고, 펄스폭이 1ns 이하인 조건으로 레이저 광 L을 조사한다. 이와 같이, 펄스폭이 지극히 짧은 상태에서 가공 대상물의 내부에 레이저 광 L이 흡수되면, 그 에너지가 열에너지에 바뀌지 않고, 가공 대상물의 내부에는 이온 가수(價數) 변화, 결정화, 또는 분극 배향 등의 영속적인 구조 변화가 유기되어 굴절률 변화 영역이 형성된다.
또한, 개질 영역이란 용융 처리 영역, 절연 파괴 영역, 굴절률 변화 영역 등이나 그것들이 혼재된 영역을 포함하고, 그 재료에 있어서 개질 영역의 밀도가 비개질 영역의 밀도와 비교하여 변화한 영역이거나, 격자 결함이 형성된 영역이다. 이것들을 총괄하여 고밀 전이(高密 轉移) 영역이라고도 할 수도 있다.
또, 용융 처리 영역이나 굴절률 변화 영역, 개질 영역의 밀도가 비개질 영역의 밀도와 비교하여 변화한 영역, 격자 결함이 형성된 영역은 그러한 영역의 내부나, 개질 영역과 비개질 영역의 계면에 균열(갈라짐, 마이크로 크랙)을 더 내포하고 있는 경우가 있다. 내포된 균열은 개질 영역의 전면에 도달하는 경우나 일부분만이나 복수 부분에 형성되는 경우가 있다.
이와 관련하여, 가공 대상물의 결정 구조나 그 벽개성(劈開性) 등을 고려하여, 개질 영역을 다음과 같이 형성하면, 좋은 정밀도로 가공 대상물을 절단하는 것이 가능하게 된다.
또, 상술한 개질 영역을 형성해야 할 방향(예를 들면, 단결정 실리콘 기판에 있어서의 (111)면을 따른 방향), 혹은 개질 영역을 형성해야 할 방향에 직교하는 방향을 따라서 기판에 오리엔테이션 플랫(orientation flat)을 형성하면, 그 오리엔테이션 플랫을 기준으로 함으로써, 개질 영역을 용이하고 또한 정확하게 기판에 형성하는 것이 가능하게 된다.
다음으로, 본 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법에 대해서 설명한다.
［제1 실시 형태］
도 10은 제1 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법이 적용되는 가공 대상물의 평면도이고, 도 11은 도 10에 도시된 가공 대상물의 절단 예정 라인을 따르는 일부 단면도이다. 도 10, 11에 도시된 바와 같이, 판 모양의 가공 대상물(제2 가공 대상물, 1A)은 알칼리 금속을 함유하고 있지 않은 LTCC 기판(2)과, LTCC 기판(2)의 표면(2a)에 형성된 디바이스층(4)과, LTCC 기판(2)의 이면(2b)에 형성된 유리층(6)을 구비하고 있다. 여기에서는, 디바이스층(4)의 표면(4a)이 가공 대상물(1A)의 표면(한쪽 단면, 1a)이 되고, 유리층(6)의 이면(6b)이 가공 대상물(1A)의 이면(다른 쪽 단면, 1b)이 된다.
디바이스층(4)은 실리콘을 포함하는 층이고, 매트릭스 모양으로 배열된 복수의 기능 소자(15)를 가지고 있다. 기능 소자(15)는 예를 들면, 결정 성장에 의해 형성된 반도체 동작층, 포토 다이오드 등의 수광 소자, 레이저 다이오드 등의 발광소자, 혹은 회로로서 형성된 회로 소자 등이다. 가공 대상물(1A)을 복수의 칩으로 절단하기 위한 절단 예정 라인(5)은 서로 이웃하는 기능 소자(15)의 사이를 통과하도록 격자 모양으로 설정되어 있다.
유리층(6)은 ＃7740 등, 알칼리 금속을 함유하는 유리로 이루어진 층이며 예를 들면, 스퍼터(sputter) 법에 의해서 두께 400nm 정도로 성막(成膜)되어 있다. 유리층(6)은 가공 대상물(1A)의 두께 방향에서 보았을 때 절단 예정 라인(5)을 포함하도록 격자 모양으로 패터닝되어 있다.
이상과 같이 구성된 가공 대상물(1A)에 대해서, 이하와 같이 제1 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법이 적용된다.
우선, 도 12 (a)에 도시된 바와 같이, 주면(즉, 표면(12a) 및 이면(12b))이 (100)면이 되어 있는 실리콘 기판(12)을 구비하는 판 모양의 분단용 가공 대상물(제1 가공 대상물, 10A)을 준비한다. 여기에서는, 분단용 가공 대상물(10A)이 실리콘 기판(12)만으로 이루어지기 때문에, 실리콘 기판(12)의 표면(12a)이 분단용 가공 대상물(10A)의 표면(한쪽 단면, 10a)이 되고, 실리콘 기판(12)의 이면(12b)이 분단용 가공 대상물(10A)의 이면(다른 쪽 단면, 10b)이 된다.
계속해서, 분단용 가공 대상물(10A)의 표면(10a)과 가공 대상물(1A)의 이면(1b)을 직접 접합한다. 이것에 의해, 가공 대상물(1A)의 이면(1b)이 실리콘 기판(12)의 주면과 대향하게 된다. 분단용 가공 대상물(10A)의 표면(10a)과 가공 대상물(1A)의 이면(1b)은 양극(陽極) 접합에 의해서 접합된다. 즉, 분단용 가공 대상물(10A)의 표면(10a)과 가공 대상물(1A)의 이면(1b)을 접촉시킨 상태로 300℃ 이상으로 가열하면서, 분단용 가공 대상물(10A)에, 가공 대상물(1A)에 대해서 수백 V ~수 kV의 정(正) 전압을 인가한다. 이것에 의해, 분단용 가공 대상물(10A)과 가공 대상물(1A)의 사이에 정전 인력이 발생하고, 분단용 가공 대상물(10A)의 표면(10a)과 가공 대상물(1A)의 이면(1b)이 공유 결합에 의해서 접합된다.
보다 상세하게는, 가공 대상물(1A)의 유리층(6) 중의 알칼리 금속 이온이 분단용 가공 대상물(10A) 측으로 이동하고, 유리층(6)의 이면(6b)이 부(負)로 차지(charge)된다(분극). 이때, 분단용 가공 대상물(10A) 측이 정이기 때문에, 분단용 가공 대상물(10A)과 가공 대상물(1A)의 사이에 정전 인력이 발생하고, 원자 레벨로 접촉할 때까지 서로 당기게 된다. 그리고 분단용 가공 대상물(10A)의 표면(10a)과 가공 대상물(1A)의 이면(1b)에 존재하는 여분의 산소 원자를 산소 가스로서 방출하면서, 남은 산소 원자를 실리콘 기판(12)의 실리콘 원자와 유리층(6) 중의 실리콘 원자가 공유하여, 분단용 가공 대상물(10A)의 표면(10a)과 가공 대상물(1A)의 이면(1b)이 강고하게 접합된다.
계속해서, 분단용 가공 대상물(10A)의 이면(10b)을 상측으로 하여 가공 대상물(1A, 10A)을 레이저 가공 장치의 지지대(도시하지 않음) 상에 고정한다. 그리고 도 12(b)에 도시된 바와 같이, 분단용 가공 대상물(10A)의 이면(10b)을 레이저 광 입사면으로 하여 실리콘 기판(12)의 내부에 집광점 P를 맞추어 레이저 광 L을 조사하고, 지지대의 이동에 의해서 각 절단 예정 라인(5)을 따라서 집광점 P를 상대적으로 이동시킨다. 이 각 절단 예정 라인(5)에 따른 집광점 P의 상대적인 이동을 1개의 절단 예정 라인(5)에 대해서 복수 회 실행하지만, 집광점 P를 맞추는 위치와 이면(10b)의 거리를 각 회에서 변화시킴으로써, 표면(10a) 측으로부터 순서대로, 1개의 절단 예정 라인(5)에 대해서 복수 열의 용융 처리 영역(13)을 실리콘 기판(12)의 내부에 1열씩 형성한다.
이때, 용융 처리 영역(13)을 기점으로 하여 분단용 가공 대상물(10A)의 두께 방향으로 발생한 균열(17)을 절단 예정 라인(5)을 따라서 분단용 가공 대상물(10A)의 이면(10b)에 도달시킨다. 또한, 1개의 절단 예정 라인(5)에 대해서 형성해야 할 용융 처리 영역(13)의 열수(列數)는 분단용 가공 대상물(10A)의 두께 등에 따라 변화하는 것이다. 예를 들면, 분단용 가공 대상물(10A)이 비교적 얇고, 1개의 절단 예정 라인(5)에 대해서 1열의 용융 처리 영역(13)을 형성함으로써, 균열(17)을 분단용 가공 대상물(10A)의 이면(10b)에 도달시킬 수 있으면, 1개의 절단 예정 라인(5)에 대해서 복수 열의 용융 처리 영역(13)을 형성할 필요는 없다.
계속해서, 도 13 (a)에 도시된 바와 같이, 분단용 가공 대상물(10A)의 이면(10b)에 확장 테이프(유지 부재, 21)를 부착한다. 그리고 도 13(b)에 도시된 바와 같이, 확장 테이프(21)를 확장시키고, 분단용 가공 대상물(10A)에 응력을 발생시킨다. 즉, 확장 테이프(유지 부재)를 통하여 분단용 가공 대상물에 힘을 인가한다. 이것에 의해, 격자 모양으로 패터닝된 유리층(6)을 통하여, 절단 예정 라인(5)을 따라서 균열(17)을 가공 대상물(1A)의 표면(1a)에 도달시켜, 절단 예정 라인(5)을 따라서 가공 대상물(1A)을 절단한다.
계속해서, 도 14에 도시된 바와 같이, 절단된 가공 대상물(1A)로부터, 절단된 분단용 가공 대상물(10A)을 제거함으로써, 1개의 기능 소자(15)를 가지는 칩(19)을 얻는다. 보다 상세하게는, 확장 테이프(21)가 확장되어, 절단된 가공 대상물(1A)이 서로 이간(離間)된 상태에 있어서, 모든 가공 대상물(1A)의 기능 소자(15) 측을 덮도록, 절단된 가공 대상물(1A)에 유지 테이프를 부착한다. 그 후, 절단된 분단용 가공 대상물(10A)로부터 확장 테이프(21)를 박리(剝離)한다. 즉, 절단된 모든 가공 대상물(1A, 10A)을 확장 테이프(21)로부터 유지 테이프에 전사(轉寫)한다. 그리고 유지 테이프에 부착된 상태로, 절단된 가공 대상물(1A, 10A)을 HF용액 등의 에칭액에 침지(浸漬)시킨다. 이것에 의해, 유리층(6)이 선택적으로 에칭에 의해서 제거되고, 절단된 가공 대상물(1A)로부터 절단된 분단용 가공 대상물(10A)이 박리된다. 또한, 본 실시 형태에서는 접합용 및 박리용의 유리층(6)을 격자 모양으로 패터닝하였지만, 박리가 가능하면 유리층(6)을 전면에 형성하여도 좋다. 단, 패터닝함으로써 에칭이 용이해지고, 그 처리 시간이 단축화되므로, 패터닝하는 것은 메리트가 있다.
이상 설명한 것처럼, 제1 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법에 있어서는, 실리콘 기판(12)의 주면이 (100)면이 되어 있다. 이 때문에, 용융 처리 영역(13)을 기점으로 하여 발생한 균열(17)은 분단용 가공 대상물(10A)에 있어서, 실리콘 기판(12)의 벽개 방향(즉, 실리콘 기판(12)의 주면과 직교하는 방향)으로 신장한다.
이때, 가공 대상물(1A)의 이면(1b)과 분단용 가공 대상물(10A)의 표면(10a)이 양극 접합에 의해서 접합되어 있다. 이 때문에, 분단용 가공 대상물(10A)에 있어서 실리콘 기판(12)의 주면과 직교하는 방향으로 신장한 균열(17)은 분단용 가공 대상물(10A)의 표면(10a)과 가공 대상물(1A)의 이면(1b)의 계면에 있어서 연속적으로 또한 그 방향을 거의 변화하는 일 없이, 가공 대상물(1A)에 확실히 전해져, 가공 대상물(1A)의 표면(1a)에 도달한다.
또한, 분단용 가공 대상물(10A)에 응력을 발생시킬 때, 용융 처리 영역(13)을 기점으로 하여 발생한 균열(17)이 분단용 가공 대상물(10A)의 이면(10b)에 도달하고 있다. 이 때문에, 분단용 가공 대상물(10A)의 이면(10b)에 부착된 확장 테이프(21)를 확장시키는 것만으로, 용융 처리 영역(13)을 기점으로 하여 발생한 균열(17)은 가공 대상물(1A) 측으로 용이하게 신장한다.
이상에 의해, 가공 대상물(1A)의 절단 예정 라인(5)을 따라서 분단용 가공 대상물(10A)의 실리콘 기판(12)의 내부에 용융 처리 영역(13)을 형성하면, 가공 대상물(1A)에 절단 기점을 전혀 형성하지 않더라도, 가공 대상물(1A)을 절단 예정 라인(5)을 따라서 좋은 정밀도로 절단할 수 있다. 그리고 얻어진 칩(19)의 절단면에는 용융 처리 영역(13)이 존재하지 않기 때문에, 칩(19)의 항절 강도를 향상시킬 수 있다.
또, 알칼리 금속을 함유하는 유리층(6)을 형성함으로써, 알칼리 금속을 함유 하고 있지 않은 LTCC 기판(2)을 가공 대상물(1A)에 이용하더라도, 분단용 가공 대상물(10A)의 표면(10a)과 가공 대상물(1A)의 이면(1b)을 양극 접합에 의해서 접합할 수 있다. 또한, LTCC 기판(2)의 표면(2a)에 디바이스층(4)을 형성할 때에, 디바이스층(4)이 알칼리 금속에 의해서 오염되는 것을 방지할 수 있다.
또, 레이저 광 L은 분단용 가공 대상물(10A)의 이면(10b)을 레이저 광 입사면으로 하여 분단용 가공 대상물(10A)에 조사된다. 이것에 의해, 절단 대상이 되는 가공 대상물(1A)이 레이저 광 L을 도광하기 쉬운지 도광하기 어려운 지에 관계없이, 분단용 가공 대상물(10A)의 실리콘 기판(12)의 내부에 용융 처리 영역(13)을 확실히 형성할 수 있다.
또한, 실리콘 기판(12)의 두께를 가공 대상물(1A)의 두께보다도 두껍게 하면, 분단용 가공 대상물(10A)에 있어서 실리콘 기판(12)의 주면과 직교하는 방향으로 신장한 균열(17)의 직진성을 더욱 한층 강화할 수 있다. 이 경우, 분단용 가공 대상물(10A)에 있어서 실리콘 기판(12)의 주면과 직교하는 방향으로 신장한 균열(17)은 분단용 가공 대상물(10A)의 표면(10a)과 가공 대상물(1A)의 이면(1b)의 계면에 있어서 연속적으로 또한 그 방향을 거의 변화하는 일 없이, 보다 확실히 가공 대상물(1A)에 전해지게 된다.
［제2 실시 형태］
도 15는 제2 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법이 적용되는 가공 대상물의 절단 예정 라인을 따르는 일부 단면도이다. 도 15에 도시된 바와 같이, 판 모양의 가공 대상물(제2 가공 대상물, 1B)은 알칼리 금속을 함유하고 있지 않은 LTCC 기판(2)과 LTCC 기판(2)의 표면(2a)에 형성된 디바이스층(4)을 구비하고 있다. 디바이스층(4)은 매트릭스 모양으로 배열된 복수의 기능 소자(15)를 가지고 있고, 절단 예정 라인(5)은 서로 이웃하는 기능 소자(15)의 사이를 통과하도록 격자 모양으로 설정되어 있다. 여기에서는, 디바이스층(4)의 표면(4a)이 가공 대상물(1B)의 표면(다른 쪽 단면, 1a)이 되고, LTCC 기판(2)의 이면(2b)이 가공 대상물(1B)의 이면(한쪽 단면, 1b)이 된다.
이상과 같이 구성된 가공 대상물(1A)에 대해서, 이하와 같이 제2 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법이 적용된다.
우선, 도 16 (a)에 도시된 바와 같이, 주면(즉, 표면(12a) 및 이면(12b))이 (100)면이 되어 있는 실리콘 기판(12)과, 실리콘 기판(12)의 이면(12b)에 형성된 유리층(6)을 구비하는 판 모양의 분단용 가공 대상물(제1 가공 대상물, 10B)를 준비한다. 여기에서는, 실리콘 기판(12)의 표면(12a)이 분단용 가공 대상물(10B)의 표면(다른 쪽 단면, 10a)이 되고, 유리층(6)의 이면(6b)이 분단용 가공 대상물(10B)의 이면(한쪽 단면, 10b)이 된다.
또한, 유리층(6)은 ＃7740 등, 알칼리 금속을 함유하는 유리로 이루어진 층이며 예를 들면, 스퍼터 법에 의해서 두께 400nm 정도로 성막되어 있다. 유리층(6)은 후술하는 직접 접합이 실행된 경우에 있어서 분단용 가공 대상물(10B)의 두께 방향에서 보았을 때 절단 예정 라인(5)을 포함하도록 격자 모양으로 패터닝되어 있다.
계속해서, 분단용 가공 대상물(10B)의 이면(10b)과 가공 대상물(1B)의 표면(1a)을 양극 접합에 의해서 접합한다. 이것에 의해, 가공 대상물(1B)의 표면(1a)이 실리콘 기판(12)의 주면과 대향하게 된다.
계속해서, 도 16 (b)에 도시된 바와 같이, 분단용 가공 대상물(10B)의 표면(10a)을 레이저 광 입사면으로 하여 실리콘 기판(12)의 내부에 집광점 P를 맞추어 레이저 광 L을 조사함으로써, 1개의 절단 예정 라인(5)에 대해서 복수 열의 용융 처리 영역(13)을 실리콘 기판(12)의 내부에 형성한다. 이때, 용융 처리 영역(13)을 기점으로 하여 분단용 가공 대상물(10B)의 두께 방향으로 발생한 균열(17)을 절단 예정 라인(5)을 따라서 분단용 가공 대상물(10B)의 표면(10a)에 도달시킨다.
계속해서, 도 17 (a)에 도시된 바와 같이, 분단용 가공 대상물(10B)의 표면(10a)에 확장 테이프(21)를 부착한다. 그리고 도 17 (b)에 도시된 바와 같이, 확장 테이프(21)를 확장시키고, 분단용 가공 대상물(10B)에 응력을 발생시킨다. 즉, 확장 테이프(유지 부재)를 통하여 분단용 가공 대상물에 힘을 인가한다. 이것에 의해, 격자 모양으로 패터닝된 유리층(6)을 통하여, 절단 예정 라인(5)을 따라서 균열(17)을 가공 대상물(1B)의 이면(1b)에 도달시켜, 절단 예정 라인(5)을 따라서 가공 대상물(1B)을 절단한다.
계속해서, 도 18에 도시된 바와 같이, 절단된 가공 대상물(1B)로부터 절단된 분단용 가공 대상물(10B)을 제거함으로써, 1개의 기능 소자(15)를 가지는 칩(19)을 얻는다. 보다 상세하게는, 절단된 모든 가공 대상물(1B, 10B)을 확장 테이프(21)로부터 유지 테이프에 전사한다. 그리고 유지 테이프에 부착된 상태로, 절단된 가공 대상물(1B, 10B)을 HF용액 등의 에칭액에 침지시킨다. 이것에 의해, 유리층(6)이 선택적으로 에칭에 의해서 제거되어, 절단된 가공 대상물(1B)로부터 절단된 분단용 가공 대상물(10B)이 박리된다.
이상 설명한 것처럼, 제2 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법에 있어서는, 상술한 제1 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법과 마찬가지로 가공 대상물(1B)의 절단 예정 라인(5)을 따라서 분단용 가공 대상물(10B)의 실리콘 기판(12)의 내부에 용융 처리 영역(13)을 형성하면, 가공 대상물(1B)에 절단 기점을 전혀 형성하지 않아도, 가공 대상물(1B)을 절단 예정 라인(5)을 따라서 좋은 정밀도로 절단할 수 있다.
［제3 실시 형태］
도 19는 제3 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법이 적용되는 가공 대상물의 절단 예정 라인을 따르는 일부 단면도이다. 도 19에 도시된 바와 같이, 판 모양의 가공 대상물(제2 가공 대상물, 1C)은 알칼리 금속을 함유하고 있지 않은 LTCC 기판(2)과 LTCC 기판(2)의 표면(2a)에 형성된 디바이스층(4)을 구비하고 있다. 디바이스층(4)은 매트릭스 모양으로 배열된 복수의 기능 소자(15)를 가지고 있고, 절단 예정 라인(5)은 서로 이웃하는 기능 소자(15)의 사이를 통과하도록 격자 모양으로 설정되어 있다. 여기에서는, 디바이스층(4)의 표면(4a)이 가공 대상물(1C)의 표면(한쪽 단면, 1a)이 되고, LTCC 기판(2)의 이면(2b)이 가공 대상물(1C)의 이면(다른 쪽 단면, 1b)이 된다.
이상과 같이 구성된 가공 대상물(1C)에 대해서, 이하와 같이 제3 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법이 적용된다.
우선, 도 20 (a)에 도시된 바와 같이, 주면(즉, 표면(12a) 및 이면(12b))이 (100)면이 되어 있는 실리콘 기판(12)을 구비하는 판 모양의 분단용 가공 대상물(제1 가공 대상물, 10C)을 준비한다. 여기에서는, 분단용 가공 대상물(10C)이 실리콘 기판(12)만으로 이루어지기 때문에, 실리콘 기판(12)의 표면(12a)이 분단용 가공 대상물(10C)의 표면(한쪽 단면, 10a)이 되고, 실리콘 기판(12)의 이면(12b)이 분단용 가공 대상물(10C)의 이면(한쪽 단면, 10b)이 된다.
또한, 분단용 가공 대상물(10C)의 표면(10a, 즉, 실리콘 기판(12)의 표면(12a))에는, 후술하는 직접 접합이 행해진 경우에 있어서 분단용 가공 대상물(10C)의 두께 방향에서 보았을 때 기능 소자(15)와 대향하도록 매트릭스 모양으로 배열된 오목부(14)가 형성되어 있다. 이것에 의해, 서로 이웃하는 오목부(14)를 나누는 잔존부(16)는 후술하는 직접 접합이 실행된 경우에 있어서 분단용 가공 대상물(10C)의 두께 방향에서 보았을 때 절단 예정 라인(5)을 포함하도록 격자 모양으로 패터닝되어 있다. 잔존부(16)에는 분리용(박리용) 용융 처리 영역(18)이 면(面) 모양으로 형성되어 있다.
계속해서, 분단용 가공 대상물(10C)의 표면(10a)과 가공 대상물(1C)의 이면(1b)을 직접 접합한다. 이것에 의해, 가공 대상물(1C)의 이면(1b)이 실리콘 기판(12)의 주면과 대향하게 된다. 분단용 가공 대상물(10C)의 표면(10a)과 가공 대상물(1C)의 이면(1b)은 표면 활성화 직접 접합에 의해서 접합된다.
보다 상세하게는, 진공 중에 있어서, 분단용 가공 대상물(10C)의 표면(10a) 및 가공 대상물(1C)의 이면(1b)에 불활성 가스의 이온 빔 등을 조사하여, 산화물이나 흡착 분자 등을 제거한다. 이것에 의해, 분단용 가공 대상물(10C)의 표면(10a) 및 가공 대상물(1C)의 이면(1b)에 노출된 원자는, 화학 결합을 형성하는 결합손의 일부가 결합 상대를 잃어, 다른 원자에 대한 강한 결합력을 가지는 상태가 된다. 이 상태에서, 분단용 가공 대상물(10C)의 표면(10a)과 가공 대상물(1C)의 이면(1b)을 접촉시키면, 표면(10a)과 이면(1b)이 강고하게 접합된다.
계속해서, 도 20 (b)에 도시된 바와 같이, 분단용 가공 대상물(10C)의 이면(10b)을 레이저 광 입사면으로 하여 실리콘 기판(12)의 내부에 집광점 P를 맞추어 레이저 광 L을 조사함으로써, 1개의 절단 예정 라인(5)에 대해서 복수 열의 용융 처리 영역(13)을 실리콘 기판(12)의 내부에 형성한다. 이때, 용융 처리 영역(13)을 기점으로 하여 분단용 가공 대상물(10C)의 두께 방향으로 발생한 균열(17)을 절단 예정 라인(5)을 따라서 분단용 가공 대상물(10C)의 이면(10b)에 도달시킨다.
계속해서, 도 21 (a)에 도시된 바와 같이, 분단용 가공 대상물(10C)의 이면(10b)에 확장 테이프(21)를 부착한다. 그리고 도 21 (b)에 도시된 바와 같이, 확장 테이프(21)를 확장시키고, 분단용 가공 대상물(10C)에 응력을 발생시킨다. 즉, 확장 테이프(유지 부재)를 통하여 분단용 가공 대상물에 힘을 인가한다. 이것에 의해, 격자 모양으로 패터닝된 잔존부(16)을 통하여, 절단 예정 라인(5)을 따라서 균열(17)을 가공 대상물(1C)의 표면(1a)에 도달시켜, 절단 예정 라인(5)을 따라서 가공 대상물(1C)을 절단한다.
계속해서, 도 22에 도시된 바와 같이, 절단된 가공 대상물(1C)로부터 절단된 분단용 가공 대상물(10C)을 제거함으로써, 1개의 기능 소자(15)를 가지는 칩(19)을 얻는다. 보다 상세하게는, 절단된 모든 가공 대상물(1C, 10C)을 확장 테이프(21)로부터 유지 테이프에 전사한다. 그리고 유지 테이프에 부착된 상태로, 절단된 가공 대상물(1C, 10C)을 KOH 용액 등의 에칭액에 침지시킨다. 이것에 의해, 분단용 가공 대상물(10C)에 있어서 분리용 용융 처리 영역(18)이 형성된 잔존부(16)가 상대적으로 신속하게(선택적으로) 에칭에 의해서 제거되어, 절단된 가공 대상물(1C)로부터 절단된 분단용 가공 대상물(10C)이 박리된다. 또한, 분리용 용융 처리 영역이 선택적으로 에칭되는 것은, 용융 처리 영역에는 미세한 균열이 다수 형성되어 있거나 재료의 변질 등에 의해 에칭 레이트가 비개질 영역에 비해 높아져 있기 때문이다.
이상 설명한 것처럼, 제3 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법에 있어서는, 상술한 제1 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법과 마찬가지로, 가공 대상물(1C)의 절단 예정 라인(5)을 따라서 분단용 가공 대상물(10C)의 실리콘 기판(12)의 내부에 용융 처리 영역(13)을 형성하면, 가공 대상물(1C)에 절단 기점을 전혀 형성하지 않더라도, 가공 대상물(1C)을 절단 예정 라인(5)을 따라서 좋은 정밀도로 절단할 수 있다.
또한, 분단용 가공 대상물(10C)에 대한 분리용 용융 처리 영역(18)의 형성 일례는 다음과 같다. 즉, 도 23 (a)에 도시된 바와 같이, 분단용 가공 대상물(10C)을 그 중심축선 CL 주위에 회전시킨다. 그리고 도 23 (a) ~ (d)에 도시된 바와 같이, 분단용 가공 대상물(10C)의 표면(10a)을 레이저 광 입사면으로 하여 실리콘 기판(12)의 표면(12a) 근방에 집광점 P를 맞추어 레이저 광 L을 조사하면서, 분단용 가공 대상물(10C)의 외연부(外緣部)로부터 중심부로 향해 집광점 P를 상대적으로 이동시킨다. 이것에 의해, 분단용 가공 대상물(10C)의 표면(10a, 즉, 실리콘 기판(12)의 표면(12a)) 근방에, 분리용 용융 처리 영역(18)이 면 모양으로 형성된다.
물론, 분단용 가공 대상물(10C)의 이면(10b)을 레이저 광 입사면으로 하여도 좋고, 분단용 가공 대상물(10C)의 중심부로부터 외연부로 향해 집광점 P를 상대적으로 이동시켜도 좋다. 또, 분단용 가공 대상물(10C)에 대한 오목부(14)의 형성은 분단용 가공 대상물(10C)에 대한 분리용 용융 처리 영역(18)의 형성 전이라도 좋고, 후라도 좋다. 또한, 분단용 가공 대상물(10C)의 표면(10a)과 가공 대상물(1C)의 이면(1b)을 접합한 후에, 분단용 가공 대상물(10C)에 분리용 용융 처리 영역(18)을 형성하여도 좋다.
［제4 실시 형태］
도 24는 제4 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법이 적용되는 가공 대상물의 절단 예정 라인을 따르는 일부 단면도이다. 도 24에 도시된 바와 같이, 판 모양의 가공 대상물(제2 가공 대상물, 1D)은 상술한 제3 실시 형태의 가공 대상물(1C)과 같은 구성을 가지고 있다. 여기에서는, 디바이스층(4)의 표면(4a)이 가공 대상물(1D)의 표면(다른 쪽 단면, 1a)이 되고, LTCC 기판(2)의 이면(2b)이 가공 대상물(1D)의 이면(한쪽 단면, 1b)이 된다.
이상과 같이 구성된 가공 대상물(1D)에 대해서, 이하와 같이 제4 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법이 적용된다.
우선, 도 25 (a)에 도시된 바와 같이, 주면(즉, 표면(12a) 및 이면(12b))이 (100)면이 되어 있는 실리콘 기판(12)을 구비하는 판 모양의 분단용 가공 대상물(제1 가공 대상물, 10D)을 준비한다. 여기에서는, 분단용 가공 대상물(10D)이 실리콘 기판(12)만으로 이루어지기 때문에, 실리콘 기판(12)의 표면(12a)이 분단용 가공 대상물(10D)의 표면(다른 쪽 단면, 10a)이 되고, 실리콘 기판(12)의 이면(12b)이 분단용 가공 대상물(10D)의 이면(한쪽 단면, 10b)이 된다.
또한, 분단용 가공 대상물(10D)의 이면(10b)(즉, 실리콘 기판(12)의 이면(12b))에는, 후술하는 직접 접합이 행해진 경우에 있어서 분단용 가공 대상물(10D)의 두께 방향에서 보았을 때 기능 소자(15)와 대향하도록, 매트릭스 모양으로 배열된 오목부(14)가 형성되어 있다. 이것에 의해, 서로 이웃하는 오목부(14)를 나누는 잔존부(16)는 후술하는 직접 접합이 실행된 경우에 있어서 분단용 가공 대상물(10D)의 두께 방향에서 보았을 때 절단 예정 라인(5)을 포함하도록 격자 모양으로 패터닝되어 있다. 잔존부(16)에는 분리용 용융 처리 영역(18)이 면 모양으로 형성되어 있다.
계속해서, 분단용 가공 대상물(10D)의 이면(10b)과 가공 대상물(1D)의 표면(1a)을 표면 활성화 직접 접합에 의해서 접합한다. 이것에 의해, 가공 대상물(1D)의 표면(1a)이 실리콘 기판(12)의 주면과 대향하게 된다.
계속해서, 도 25 (b)에 도시된 바와 같이, 분단용 가공 대상물(10D)의 표면(10a)을 레이저 광 입사면으로 하여 실리콘 기판(12)의 내부에 집광점 P를 맞추어 레이저 광 L을 조사함으로써, 1개의 절단 예정 라인(5)에 대해서 복수 열의 용융 처리 영역(13)을 실리콘 기판(12)의 내부에 형성한다. 이때, 용융 처리 영역(13)을 기점으로 하여 분단용 가공 대상물(10D)의 두께 방향으로 발생한 균열(17)을 절단 예정 라인(5)을 따라서 분단용 가공 대상물(10D)의 표면(10a)에 도달시킨다.
계속해서, 도 26 (a)에 도시된 바와 같이, 분단용 가공 대상물(10D)의 표면(10a)에 확장 테이프(21)를 부착한다. 그리고 도 26 (b)에 도시된 바와 같이, 확장 테이프(21)를 확장시켜, 분단용 가공 대상물(10D)에 응력을 발생시킨다. 즉, 확장 테이프(유지 부재)를 통하여 분단용 가공 대상물에 힘을 인가한다. 이것에 의해, 격자 모양으로 패터닝된 잔존부(16)를 통하여, 절단 예정 라인(5)을 따라서 균열(17)을 가공 대상물(1D)의 이면(1b)에 도달시켜, 절단 예정 라인(5)을 따라서 가공 대상물(1D)을 절단한다.
계속해서, 도 27에 도시된 바와 같이, 절단된 가공 대상물(1D)로부터 절단된 분단용 가공 대상물(10D)을 제거함으로써, 1개의 기능 소자(15)를 가지는 칩(19)을 얻는다. 보다 상세하게는, 절단된 모든 가공 대상물(1D, 10D)을 확장 테이프(21)로부터 유지 테이프에 전사한다. 그리고 유지 테이프에 부착된 상태로, 절단된 가공 대상물(1D, 10D)을 KOH 용액 등의 에칭액에 침지시킨다. 이것에 의해, 분단용 가공 대상물(10D)에 있어서 분리용 용융 처리 영역(18)이 형성된 잔존부(16)가 상대적으로 신속하게(선택적으로) 에칭에 의해서 제거되어, 절단된 가공 대상물(1D)로부터 절단된 분단용 가공 대상물(10D)이 박리된다.
이상 설명한 것처럼, 제4 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법에 대해서는 상술한 제1 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법과 마찬가지로, 가공 대상물(1D)의 절단 예정 라인(5)을 따라서 분단용 가공 대상물(10D)의 실리콘 기판(12)의 내부에 용융 처리 영역(13)을 형성하면, 가공 대상물(1D)에 절단 기점을 전혀 형성하지 않더라도, 가공 대상물(1D)을 절단 예정 라인(5)을 따라서 좋은 정밀도로 절단할 수 있다.
［제5 실시 형태］
도 28은 제5 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법이 적용되는 분단용 가공 대상물의 절단 예정 라인을 따르는 일부 단면도이다. 우선, 도 28에 도시된 바와 같이, 주면(즉, 표면(12a) 및 이면(12b))이 (100)면이 되어 있는 실리콘 기판(12)을 구비하는 판 모양의 분단용 가공 대상물(제1 가공 대상물, 10E)을 준비한다. 여기에서는, 분단용 가공 대상물(10E)이 실리콘 기판(12)만으로 이루어지기 때문에, 실리콘 기판(12)의 표면(12a)이 분단용 가공 대상물(10E)의 표면(한쪽 단면, 10a)이 되고, 실리콘 기판(12)의 이면(12b)이 분단용 가공 대상물(10E)의 이면(다른 쪽 단면, 10b)이 된다.
또한, 분단용 가공 대상물(10E)의 표면(10a, 즉, 실리콘 기판(12)의 표면(12a)) 근방에는 분리용 용융 처리 영역(18)이 면 모양으로 형성되어 있다. 분리용 용융 처리 영역(18)의 형성 위치는 적어도 실리콘 기판(12)의 두께 방향에 있어서의 중심 위치보다도 표면(12a) 측이다.
계속해서, 도 29 (a)에 도시된 바와 같이, 분단용 가공 대상물(10E)의 표면(10a)에 쉴드층(22)을 형성한다. 그리고 쉴드층(22) 상에, 복수의 절연 수지층(23)과 복수의 배선층(24)을 교대로 적층하고, 마지막으로 접속 단자층(25)을 형성한다. 이것에 의해, 매트릭스 모양으로 배열된 복수의 회로 모듈(26)을 가지는 가공 대상물(제2 가공 대상물, 1E)이 형성된다. 가공 대상물(1E)을 복수의 칩으로 절단하기 위한 절단 예정 라인(5)은 서로 이웃하는 회로 모듈(26)의 사이를 통과하도록 격자 모양으로 설정되어 있다. 여기에서는, 접속 단자층(25)의 표면(25a)이 가공 대상물(1E)의 표면(한쪽 단면, 1a)이 되고, 쉴드층(22)의 이면(22b)이 가공 대상물(1E)의 이면(다른 쪽 단면, 1b)이 된다.
또한, 이와 같이 분단용 가공 대상물(10E)의 표면(10a)에 가공 대상물(1E)을 직접 형성하는 형태도, 분단용 가공 대상물(10E)의 표면(10a)과 가공 대상물(1E)의 이면(1b)을 접합하는 것에 포함된다. 그리고 이것에 의해, 가공 대상물(1E)의 이면(1b)이 실리콘 기판(12)의 주면과 대향하게 된다.
계속해서, 도 29 (b)에 도시된 바와 같이, 분단용 가공 대상물(10E)의 이면(10b)을 레이저 광 입사면으로 하여 실리콘 기판(12)의 내부에 집광점 P를 맞추어 레이저 광 L을 조사함으로써, 1개의 절단 예정 라인(5)에 대해서 복수 열의 용융 처리 영역(13)을 실리콘 기판(12)의 내부에 형성한다. 이때, 용융 처리 영역(13)을 기점으로 하여 분단용 가공 대상물(10E)의 두께 방향으로 발생한 균열(17)을 절단 예정 라인(5)을 따라서 분단용 가공 대상물(10E)의 이면(10b)에 도달시킨다.
계속해서, 도 30 (a)에 도시된 바와 같이, 분단용 가공 대상물(10E)의 이면(10b)에 확장 테이프(21)를 부착한다. 그리고 도 30 (b)에 도시된 바와 같이, 확장 테이프(21)를 확장시키고, 분단용 가공 대상물(10E)에 응력을 발생시킨다. 즉, 확장 테이프(유지 부재)를 통하여 분단용 가공 대상물에 힘을 인가한다. 이것에 의해, 균열(17)을 절단 예정 라인(5)을 따라서 가공 대상물(1E)의 표면(1a)에 도달시켜, 절단 예정 라인(5)을 따라서 가공 대상물(1E)을 절단한다.
계속해서, 도 31에 도시된 바와 같이, 절단된 가공 대상물(1E)로부터, 절단된 분단용 가공 대상물(10E)을 제거함으로써, 1개의 회로 모듈(26)에 대응하는 칩(19)을 얻는다. 보다 상세하게는, 절단된 모든 가공 대상물(1E, 10E)을 확장 테이프(21)로부터 유지 테이프에 전사한다. 그리고 유지 테이프에 부착된 상태로, 절단된 가공 대상물(1E, 10E)을 KOH 용액 등의 에칭액에 침지시킨다. 이것에 의해, 분단용 가공 대상물(10E)에 있어서 분리용 용융 처리 영역(18)이 형성된 부분이 상대적으로 신속하게(선택적으로) 에칭에 의해서 제거되어, 절단된 가공 대상물(1E)로부터 절단된 분단용 가공 대상물(10E)이 박리된다.
이상 설명한 것처럼, 제5 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법에 있어서는, 상술한 제1 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법과 마찬가지로, 가공 대상물(1E)의 절단 예정 라인(5)을 따라서 분단용 가공 대상물(10E)의 실리콘 기판(12)의 내부에 용융 처리 영역(13)을 형성하면, 가공 대상물(1E)에 절단 기점을 전혀 형성하지 않더라도, 가공 대상물(1E)을 절단 예정 라인(5)을 따라서 좋은 정밀도로 절단할 수 있다.
［제6 실시 형태］
도 32는 제6 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법이 적용되는 가공 대상물의 절단 예정 라인을 따르는 일부 단면도이다. 도 32에 도시된 바와 같이, 판 모양의 가공 대상물(제2 가공 대상물, 1F)은 사파이어 기판(31)과 사파이어 기판(31)의 표면(31a)에 형성된 반도체층(32)을 구비하고 있다. 반도체층(32)은 매트릭스 모양으로 배열된 복수의 기능 소자(15)를 가지고 있고, 절단 예정 라인(5)은 서로 이웃하는 기능 소자(15)의 사이를 통과하도록 격자 모양으로 설정되어 있다. 여기에서는 반도체층(32)의 표면(32a)이 가공 대상물(1F)의 표면(한쪽 단면, 1a)이 되고, 사파이어 기판(31)의 이면(31b)이 가공 대상물(1F)의 이면(다른 쪽 단면, 1b)이 된다.
각 기능 소자(15)는 LED로서 기능하는 것이며, 버퍼층(33), n형 GaN 클래드층(34), InGaN/GaN 활성층(35), p형 GaN 클래드층(36), 및 p형 투광성 전극층(37)이 사파이어 기판(31)측으로부터 이 순서로 적층되어 구성되어 있다. p형 투광성 전극층(37) 상의 일부 영역에는 p형 전극(38)이 형성되어 있고, n형 GaN 클래드층(34) 상의 일부 영역에는 n형 전극(39)이 형성되어 있다.
이상과 같이 구성된 가공 대상물(1F)에 대해서, 이하와 같이 제6 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법이 적용된다.
우선, 주면(즉, 표면(12a) 및 이면(12b))이 (100)면이 되어 있는 실리콘 기판(12)을 구비하는 판 모양의 분단용 가공 대상물(제1 가공 대상물, 10F)을 준비한다. 여기에서는, 분단용 가공 대상물(10F)이 실리콘 기판(12)만으로 이루어기 때문에 실리콘 기판(12)의 표면(12a)이 분단용 가공 대상물(10F)의 표면(한쪽 단면, 10a)이 되고, 실리콘 기판(12)의 이면(12b)이 분단용 가공 대상물(10F)의 이면(다른 단면, 10b)이 된다.
또한, 분단용 가공 대상물(10F)의 표면(10a, 즉, 실리콘 기판(12)의 표면(12a)) 근방에는, 분리용 용융 처리 영역(18)이 면 모양으로 형성되어 있다. 분리용 용융 처리 영역(18)의 형성 위치는 적어도 실리콘 기판(12)의 두께 방향에 있어서의 중심 위치보다도 표면(12a) 측이다.
계속해서, 분단용 가공 대상물(10F)의 표면(10a)과 가공 대상물(1F)의 이면(1b)을 표면 활성화 직접 접합에 의해서 접합한다. 이것에 의해, 가공 대상물(1F)의 이면(1b)이 실리콘 기판(12)의 주면과 대향하게 된다.
계속해서, 분단용 가공 대상물(10F)의 이면(10b)를 레이저 광 입사면으로 하여 실리콘 기판(12)의 내부에 집광점 P를 맞추어 레이저 광 L을 조사함으로써, 1개의 절단 예정 라인(5)에 대해서 복수 열의 용융 처리 영역(13)을 실리콘 기판(12)의 내부에 형성한다. 이때, 용융 처리 영역(13)을 기점으로 하여 분단용 가공 대상물(10F)의 두께 방향으로 발생한 균열(17)을 절단 예정 라인(5)을 따라서 분단용 가공 대상물(10F)의 이면(10b)에 도달시킨다.
계속해서, 분단용 가공 대상물(10F)의 이면(10b)에 확장 테이프(21)를 부착한다. 그리고 확장 테이프(21)를 확장시켜서, 분단용 가공 대상물(10F)에 응력을 발생시킨다. 즉, 확장 테이프(유지 부재)를 통하여 분단용 가공 대상물에 힘을 인가한다. 이것에 의해, 균열(17)을 절단 예정 라인(5)을 따라서 가공 대상물(1F)의 표면(1a)에 도달시켜, 절단 예정 라인(5)을 따라서 가공 대상물(1F)을 절단한다.
계속해서, 도 33 (a)에 도시된 바와 같이, 절단된 가공 대상물(1F)로부터 절단된 분단용 가공 대상물(10F)을 제거하고, 절단된 사파이어 기판(31)의 이면(31b)에 히트 싱크(41)을 부착함으로써, 1개의 기능 소자(15)를 가지는 LED 칩(42A)을 얻는다. 보다 상세하게는, 절단된 모든 가공 대상물(1F, 10F)을 확장 테이프(21)로부터 유지 테이프에 전사한다. 그리고 유지 테이프에 부착된 상태로, 절단된 가공 대상물(1F, 10F)을 KOH 용액 등의 에칭액에 침지시킨다. 이것에 의해, 분단용 가공 대상물(10F)에 있어서 분리용 용융 처리 영역(18)이 형성된 부분이 상대적으로 신속하게(선택적으로) 에칭에 의해서 제거되어, 절단된 가공 대상물(1F)로부터 절단된 분단용 가공 대상물(10F)이 박리된다.
이상 설명한 것처럼, 제6 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법에 있어서는, 상술한 제1 실시 형태에 관한 가공 대상물 절단 방법과 마찬가지로, 가공 대상물(1F)의 절단 예정 라인(5)을 따라서 분단용 가공 대상물(10F)의 실리콘 기판(12)의 내부에 용융 처리 영역(13)을 형성하면, 가공 대상물(1F)에 절단 기점을 전혀 형성하지 않더라도, 가공 대상물(1F)을 절단 예정 라인(5)을 따라서 좋은 정밀도로 절단할 수 있다. 그리고 얻어진 LED 칩(42A)의 절단면에는 용융 처리 영역(13) 등의 요철이 존재하지 않기 때문에, LED 칩(42A)의 항절 강도를 향상시킬 수 있음과 아울러, LED 칩(42A)의 단면으로부터의 광 취출(取出) 효율을 향상시킬 수 있다.
또, 반도체층(32) 내의 GaN층의 영향에 의해서 사파이어 기판(31)을 휘게하는 응력이 발생하였지만, 분단용 가공 대상물(10F)의 표면(10a)에 가공 대상물(1F)의 이면(1b)을 접합함으로써, 사파이어 기판(31)이 휘는 것을 방지할 수 있다.
또, LED 칩(42A)을 얻을 때에는, 절단된 가공 대상물(1F)로부터 절단된 분단용 가공 대상물(10F)을 제거하고, 절단된 사파이어 기판(31)의 이면(31b)에 히트 싱크(41)를 부착한다. 이것에 의해, 절단된 분단용 가공 대상물(10F)이 제거된 만큼만 히트 싱크(41)가 활성층(35)에 가까워지게 되므로, LED 칩(42A)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 33 (b)에 도시된 바와 같이, 절단된 가공 대상물(1F)로부터 절단된 분단용 가공 대상물(10F)을 제거하지 않고, 절단된 분단용 가공 대상물(10F)의 이면(10b)에 히트 싱크(41)를 부착함으로써, 1개의 기능 소자(15)를 가지는 LED 칩(42B)을 얻어도 좋다. 이 경우, 절단된 분단용 가공 대상물(10F)이 활성층(35)에서 발생한 광의 반사층이 되므로, LED 칩(42B)의 발광 강도를 향상시킬 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다.
도 34 (a)에 도시된 바와 같이, 두께 1mm의 실리콘 기판(12)의 표면(12a)에, 두께 0.5mm의 유리 기판(9)의 이면(9b)을 양극 접합에 의해서 접합하였다. 그리고 유리 기판(9)를 2mm×2mm 각의 칩으로 절단하도록 절단 예정 라인(5)을 설정하고, 1개의 절단 예정 라인(5)에 대해서 18열의 용융 처리 영역(13)을 실리콘 기판(12)의 내부에 형성하였다. 도 34 (a)의 사진에 있어서는, 절단 예정 라인(5)을 따라서 지면(紙面)에 수직인 방향에도 용융 처리 영역(13)이 형성되어 있다. 이때, 용융 처리 영역(13)을 기점으로 하여 실리콘 기판(12)의 두께 방향으로 발생한 균열(17)은, 실리콘 기판(12)의 이면(12b)에는 도달하고 있지만, 실리콘 기판(12)의 표면(12a)에는 도달하고 있지 않다. 즉, 갈라짐(17)의 표면(12a) 측의 선단(先端, 17a)은 실리콘 기판(12)의 내부에 있어서 표면(12a)으로부터 떨어져 있다. 그리고 절단 예정 라인(5)을 따른 유리 기판(9)의 이면(9b) 측의 부분(90b)에는 인장 응력이 발생하고, 절단 예정 라인(5)을 따른 유리 기판(9)의 표면(9a) 측의 부분(90a)에는 압축 응력이 발생하고 있었다.
이 상태에서, 실리콘 기판(12)의 이면(12b)에 부착된 확장 테이프를 확장시켜서, 실리콘 기판(12)에 응력을 발생시켰다. 이것에 의해, 균열(17)은 실리콘 기판(12)의 표면(12a)과 유리 기판(9)의 이면(9b)의 계면(界面)을 통하여 유리 기판(9) 내에서 신장하여 유리 기판(9)의 표면(9a)에 도달하고, 그 결과 절단 예정 라인(5)을 따라서 유리 기판(9)이 절단되었다. 도 34 (b)는 균열(17)이 유리 기판(9) 내에 진입한 직후의 사진이지만, 이와 같이, 실리콘 기판(12)에 있어서 주면과 직교하는 방향으로 신장한 균열(17)은 실리콘 기판(12)의 표면(12a)과 유리 기판(9)의 이면(9b)의 계면에 있어서 연속적으로 또한 그 방향을 거의 변화하는 일 없이, 유리 기판(9)에 전해졌다.
도 35는 상기 실시예에 의해서 절단된 실리콘 기판 및 유리 기판의 사진을 나타낸 도면이다. 도 35 (a)에 도시된 바와 같이, 절단된 실리콘 기판(12) 및 유리 기판(9)을 유리 기판(9)의 표면(9a) 측에서 보더라도, 또 도 35(b)에 도시된 바와 같이, 절단된 실리콘 기판(12) 및 유리 기판(9)을 측면측에서 보더라도, 유리 기판(9)이 절단 예정 라인(5)을 따라서 좋은 정밀도로 절단되어 있는 것을 알 수 있다. 실리콘 기판(12)의 절단면과 유리 기판(9)의 절단면은 거의 어긋나는 일 없이 두께 방향으로 평행하게 연속하고 있다.
또, 도 36은 다른 실시예에 의해서 절단된 실리콘 기판 및 LTCC 기판의 사진을 나타낸 도면이다. 여기에서는, 25mm×25mm 크기이고, 두께 1mm의 실리콘 기판(12)의 표면(12a)에, 20mm×20mm 크기이고, 두께 0.3mm의 LTCC 기판(2)의 이면(2b)을 양극 접합에 의해서 접합하였다. 그리고 LTCC 기판(2)을 2mm×2mm 크기의 칩으로 절단하도록 절단 예정 라인(5)을 설정하고, 1개의 절단 예정 라인(5)에 대해서 18열의 용융 처리 영역(13)을 실리콘 기판(12)의 내부에 형성하였다. 이것에 의해, 용융 처리 영역(13)을 기점으로 하여 실리콘 기판(12)의 두께 방향으로 발생한 균열을 실리콘 기판(12)의 이면(12b)에 도달시켰다.
이 상태에서, 실리콘 기판(12)의 이면(12b)에 부착한 확장 테이프를 확장시켜서, 실리콘 기판(12)에 응력을 발생시켰다. 이것에 의해, 도 36 (a)에 도시된 바와 같이, 용융 처리 영역(13)을 기점으로 하여 발생한 균열을 절단 예정 라인(5)을 따라서 LTCC 기판(2)의 표면(2a)에 도달시켜, 절단 예정 라인(5)을 따라서 LTCC 기판(2)를 절단하였다. 도 36 (a)의 사진에는, 실리콘 기판(12)의 절단에 추종하여 LTCC 기판(2)이 절단되어 있는 모양이 도시되어 있다.
그리고 도 36 (b)에 도시된 바와 같이, 절단된 실리콘 기판(12) 및 LTCC 기판(2)을 LTCC 기판(2)의 표면(2a) 측에서 보더라도, 또 도 36 (c)에 도시된 바와 같이, 절단된 실리콘 기판(12) 및 LTCC 기판(2)를 측면측에서 보더라도, LTCC 기판(2)이 절단 예정 라인(5)을 따라서 좋은 정밀도로 절단되고 있는 것을 알 수 있다. 실리콘 기판(12)의 절단면과 LTCC 기판(2)의 절단면은 거의 어긋나는 일 없이 두께 방향으로 평행하게 연속하고 있다.
그런데, 주면이 (111)면이 되어 있는 실리콘 기판을 분단용 가공 대상물에 이용하면, 벽개 방향은 주면에 대해서 53.7°방향이 된다. 따라서 실리콘 기판에 있어서 용융 처리 영역을 기점으로 하여 발생한 균열을 주면에 수직인 방향으로 신장시키기 위해서는, 주면이 (100)면이 되어 있는 실리콘 기판을 분단용 가공 대상물에 이용하는 경우에 비하여, 1개의 절단 예정 라인에 대해서 형성하는 용융 처리 영역의 열수(列數)를 늘리거나, 분단용 가공 대상물과 절단 대상이 되는 가공 대상물의 계면의 보다 근방에 용융 처리 영역을 형성할 필요가 있다.
그렇지만, 용융 처리 영역의 열수를 늘리거나 계면의 보다 근방에 용융 처리 영역을 형성하면, 용융 처리 영역을 형성한 시점에서, 절단 대상이 되는 가공 대상물 내에 많은 세세한 균열이 발생해 버리는 것을 알았다. 그리고 그러한 많은 세세한 균열이 발생하면, 절단 대상이 되는 가공 대상물의 절단면이 사행(蛇行)하는 등 절단 예정 라인을 따른 가공 대상물의 절단 정밀도가 저하될 우려가 있다. 이것으로부터, 분단용 가공 대상물에는 주면이 (100)면이 되어 있는 실리콘 기판을 이용하는 것이 매우 유효하다는 것을 알 수 있다.
이상의 가공 대상물 절단 방법에서는, 표면에 구조물이나 회로나 디바이스 등의 적층물을 형성한 가공 대상물을 절단하기 위해서, 가공 대상물의 이면(구조물이나 회로나 디바이스 등의 적층물을 형성한 면과 반대면)에 분단용 가공 대상물을 접합하여 가공 대상물에는 개질 영역을 형성하지 않고, 분단용 가공 대상물에 레이저 광에 의해 개질 영역을 형성하여 개질 영역을 절단 기점으로 하여 분단용 가공 대상물에서 발생한 균열(갈라짐)을 가공 대상물에까지 신장시켜 가공 대상물을 절단하고 있다. 이 때문에, 가공 대상물의 절단면의 품질은 매우 높고(매끄럽고), 또한 그 칩의 항절 강도도 매우 높다.
본 발명은 상술한 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 분단용 가공 대상물과 절단 대상이 되는 가공 대상물의 접합은 양극 접합이나 표면 활성화 직접 접합으로 한정되지 않고, 다음과 같은 접합이더라도 좋다. 즉, 고온 가열에 의한 직접 접합이나, 액정 왁스, 접착제, 땜납 등을 이용한 접합이다. 고온 가열에 의한 직접 접합은 분단용 가공 대상물의 접합면 및 절단 대상이 되는 가공 대상물의 접합면에 산화성의 약품에 의해서 친수화(親水化)처리를 실시하고, 수세(水洗)하여 건조시킨 후, 분단용 가공 대상물의 접합면과 절단 대상이 되는 가공 대상물의 접합면을 접촉시켜, 그 상태에서 접합 강도를 높이기 위해서 열처리를 실행하는 방법이다.
액정 왁스를 이용한 접합은 예를 들면, 일본국 특개 2005－51055호 공보에 기재된 바와 같이, 분단용 가공 대상물의 접합면과 절단 대상이 되는 가공 대상물의 접합면의 사이에, 소정의 두께가 되도록 액체 모양의 액정 왁스를 개재시키고, 그 상태에서 액정 왁스를 냉각시켜 고체화시키는 방법이다. 이와 같이, 분단용 가공 대상물과 절단 대상이 되는 가공 대상물을 액정 왁스에 의해서 접합한 경우, 예를 들면, 일본국 특개 2008－153337호 공보에 기재된 바와 같이, 액정 왁스를 가열하여 용융시킴으로써, 절단된 가공 대상물로부터 절단된 분단용 가공 대상물을 제거할 수 있다.
또, 분단용 가공 대상물의 실리콘 기판과 절단 대상이 되는 가공 대상물의 사이에는 유리층(6) 외, 액정 왁스, 접착제, 땜납 등이 개재된 경우도 있고, 실리콘 기판의 산화막 등, 어떠한 층이 개재하는 경우도 있다.
또, 절단된 가공 대상물로부터 절단된 분단용 가공 대상물을 제거하는 방법은 에칭으로 한정되지 않고, 절단된 분단용 가공 대상물의 연마 등이더라도 좋다. 또한, 에칭에 의해서 제거하는 경우에는, 에칭에 의해서 제거하는 부분(유리층(6)이나 실리콘 기판(12) 잔존부(16))을, 적어도 절단 예정 라인(5)을 포함하도록 패터닝해 두면, 절단된 가공 대상물로부터 절단된 분단용 가공 대상물을 좋은 효율로 제거할 수 있다. 또, 분단용 가공 대상물에 분리용 용융 처리 영역(18)을 형성해 두면, 분단용 가공 대상물에 있어서 분리용 용융 처리 영역(18)이 형성된 부분을 상대적으로 신속하게(선택적으로) 에칭에 의해서 제거할 수 있다. 또한, 통상, 유리의 에칭에는 HF 용액이 이용되고, 실리콘의 에칭에는 KOH 용액이 이용된다.
또, 절단 대상이 되는 가공 대상물은 유리 기판, LTCC 기판, 실리콘 기판을 구바하는 것뿐만이 아니고, 절단이 어려운 SiC 기판이나 LiTaO3 등의 압전 재료 기판이나 세라믹스 기판에도 적용이 가능하다.
또, 분단용 가공 대상물(실리콘 기판)과 절단 대상이 되는 가공 대상물의 크기(면적)는 어느 쪽이 크더라도 상관없지만, 적어도 분단용 가공 대상물의 최외주(외연(外緣))가 가공 대상물의 최외(즉, 가장 외연에 가까운) 절단 예정 라인보다 외측이 되는 관계가 되도록 접합시킨다(이 경우, 단순하게 크기의 비교만을 하면, 가공 대상물의 크기는 분단용 가공 대상물보다 커진다).
또한, 분단용 가공 대상물(실리콘 기판)의 크기(면적)를 가공 대상물의 크기(면적)보다 크게 하는 것이 좋다. 분단용 가공 대상물에 접합된 확장 테이프 등의 유지 부재를 통하여 분단용 가공 대상물에 힘이 가해져, 가공 대상물의 모든 절단 예정 라인에 대해서 균열을 형성, 신장시킴으로써 가공 대상물을 절단하므로, 분단용 가공 대상물의 크기가 큰 쪽이 외연에 가까운 부분에서도 절단 예정 라인을 따라서 힘이 가해지기 쉬워진다. 이것은 특히 유지 부재의 확장을 이용하여 가공 대상물을 절단하는 경우에 유효하다. 또, 분단용 가공 대상물이 가공 대상물보다 크기 때문에 가공 대상물로부터 분단용 가공 대상물을 박리(분리) 할 때에 가공 대상물의 모든 칩의 이면이 분단용 가공 대상물에 의해 보호되는 효과도 있다.
또, 분단용 가공 대상물과 절단 대상이 되는 가공 대상물의 계면 부근에 레이저 광을 조사하거나 또는 분단용 가공 대상물에 개질 영역을 형성하는 것에 따라서, 그 계면이나 가공 대상물에 있어서의 계면 근방에 미소한 개질 영역이 형성되는 일이 있어도 좋다. 단, 절단면의 품질, 강도 등의 관점에서는, 절단 대상이 되는 가공 대상물에는 레이저 광의 조사에 수반하는 개질 영역이 형성되지 않는 것이 바람직하다.
또, 분단용 가공 대상물(10)에 분리용 용융 처리 영역(18)을 형성할 때에는, 도 37에 도시된 바와 같이, 잔존부(16)에 있어서 절단 예정 라인(5)에 대향하는 부분에는 분리용 용융 처리 영역(18)을 형성하지 않는 편이 좋다. 즉, 절단 예정 라인(5)에 대향하는 부분을 제외하고 잔존부(16)에 분리용 용융 처리 영역(18)을 형성하는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 절단 기점이 되는 용융 처리 영역(13)을 분단용 가공 대상물(10)에 형성할 때에, 분리용 용융 처리 영역(18)에 의해서 레이저 광 L의 도광이 방해되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 분리용 용융 처리 영역(18)에 의해서 용융 처리 영역(13)으로부터 신장한 균열(17)의 진행이 방해되는 것을 방지할 수 있다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명에 의하면, 절단 대상이 되는 가공 대상물의 재료에 좌우되지 않고, 그 가공 대상물을 절단 예정 라인을 따라서 좋은 정밀도로 절단할 수 있다. 또, 가공 대상물에는 직접 가공을 하는 일 없이, 가공 대상물을 갈라짐(균열)만으로 절단하고 있으므로, 그 절단면의 품질은 매우 높고(매끄럽고), 또한 그 칩의 항절 강도도 매우 높다.
1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F: 가공 대상물(제2 가공 대상물)
2: LTCC 기판 5: 절단 예정 라인
7: 개질 영역 9: 유리 기판
10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F: 분단용 가공 대상물(제1 가공 대상물)
12: 실리콘 기판 13: 용융 처리 영역
15: 기능 소자 17: 균열
19, 42A, 42B: 칩 21: 확장 테이프(유지 부재)
L: 레이저 광 P: 집광점.

Claims (10)

  1. 주면이 (100)면이 되어 있는 실리콘 기판을 구비하는 판(板) 모양의 제1 가공 대상물의 한쪽 단면(端面)에, 상기 주면과 대향하도록 판 모양의 제2 가공 대상물의 다른 쪽 단면을 접합하는 공정과,
    상기 제1 가공 대상물에 레이저 광을 조사함으로써, 상기 제2 가공 대상물의 절단 예정 라인을 따라서 상기 실리콘 기판의 내부에 용융 처리 영역을 형성하고, 상기 용융 처리 영역을 기점으로 하여 발생한 균열을 상기 절단 예정 라인을 따라서 상기 제1 가공 대상물의 다른 쪽 단면에 도달시키는 공정과,
    상기 제1 가공 대상물에 응력을 발생시킴으로써, 상기 균열을 상기 절단 예정 라인을 따라서 상기 제2 가공 대상물의 한쪽 단면에 도달시켜, 상기 절단 예정 라인을 따라서 상기 제2 가공 대상물을 절단하는 공정을 포함하고,
    상기 제1 가공 대상물의 상기 한쪽 단면과 상기 제2 가공 대상물의 상기 다른 쪽 단면은, 상기 제1 가공 대상물의 외연(外緣)이 상기 제2 가공 대상물의 외연보다도 외측이 되는 관계가 되도록 접합되는 것을 특징으로 하는 가공 대상물 절단 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 가공 대상물의 상기 한쪽 단면과 상기 제2 가공 대상물의 상기 다른 쪽 단면은 양극 접합에 의해서 접합되는 것을 특징으로 하는 가공 대상물 절단 방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 가공 대상물의 상기 한쪽 단면과 상기 제2 가공 대상물의 상기 다른 쪽 단면은 표면 활성화 직접 접합에 의해서 접합되는 것을 특징으로 하는 가공 대상물 절단 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 레이저 광은 상기 제1 가공 대상물의 상기 다른 쪽 단면을 레이저 광 입사면으로 하여 상기 제1 가공 대상물에 조사되는 것을 특징으로 하는 가공 대상물 절단 방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 응력은 상기 제1 가공 대상물의 상기 다른 쪽 단면에 장착된 확장 가능한 유지 부재가 확장됨으로써, 상기 제1 가공 대상물에 발생되는 것을 특징으로 하는 가공 대상물 절단 방법.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 실리콘 기판의 두께는 상기 제2 가공 대상물의 두께보다도 두껍게 되어 있는 것을 특징으로 하는 가공 대상물 절단 방법.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 가공 대상물은 복수의 기능 소자를 가지고, 상기 절단 예정 라인은 서로 이웃하는 기능 소자의 사이를 통과하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 가공 대상물 절단 방법.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 가공 대상물은 유리 기판을 구비하는 것을 특징으로 하는 가공 대상물 절단 방법.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 가공 대상물은 LTCC 기판을 구비하는 것을 특징으로 하는 가공 대상물 절단 방법.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 가공 대상물은 사파이어 기판을 구비하는 것을 특징으로 하는 가공 대상물 절단 방법.
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