KR20070098854A

KR20070098854A - 피분할체에 있어서의 분할 기점 형성 방법, 피분할체의 분할 방법, 및 펄스 레이저광에 의한 피가공물의 가공방법

Info

Publication number: KR20070098854A
Application number: KR1020077015600A
Authority: KR
Inventors: 쇼헤이 나가토모; 노리유키 구리야마; 주니치 마수오
Original assignee: 가부시키가이샤 레이져 솔루션즈
Priority date: 2004-12-08
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2007-10-05
Also published as: US20090224432A1; JP2011005553A; JP4750720B2; JPWO2006062017A1; WO2006062017A1; TWI316884B; JP5439331B2; TW200631718A; KR100906543B1

Abstract

레이저광을 피분할체에 조사함에 의한, 해당 피분할체의 분할에 적합한 기점의 형성 방법을 제공한다. 피분할체(M)가 분할하고자 하는 개소에 대해, 마모에 의해서 스크라이브 홈이 형성될 정도의 강한 에너지를 가지지 않는 레이저광을, 초점을 피분할체(M)의 상면으로부터 내부에 20㎛∼30㎛만큼 디포커스한 상태로 조사한다. 흡수에 의한 급속 가열과 그 후의 급속 냉각에 의해, 가늘고 긴 단면 형상을 갖는 변질 영역(T)이 형성된다. 브레이크 처리에 있어서는, 상기 변질 영역(T)의 최하단부가 기점이 된, 양호한 브레이크가 실현된다. 또한, 사용하는 레이저광의 파장 범위에 있어서 피분할체(M)보다도 레이저광의 흡수율이 높은 물질을 분할하고자 하는 개소에 미리 부여해 두면, 레이저광의 흡수 효율이 해당 개소만 높이므로, 본래라면 흡수가 생기지 않는 약한 펄스 에너지의 레이저광의 조사에 의해서도, 분할 기점이 되는 변질 영역의 형성을 확실하게 행할 수 있게 된다.

Description

피분할체에 있어서의 분할 기점 형성 방법, 피분할체의 분할 방법, 및 펄스 레이저광에 의한 피가공물의 가공방법{DIVISION STARTING POIN FORMING METHOD IN BODY TO BE DIVIDED, DIVIDING METHOD FOR BODY TO BE DIVIDED, AND METHOD OF PROCESSING WORK BY PULSE LASER BEAM}

본 발명은, 레이저광을 이용한 미세 가공 방법, 특히 피가공물의 분할에 있어 적합한 가공 처리 방법에 관한 것이다.

YAG 레이저 등의 레이저광을 이용한 용접이나 절단, 구멍 뚫기 등의 가공은, 종래부터 폭넓게 이용되고 있다. 최근에는, 예를 들면 YAG의 3배 고조파를 이용한 펄스 레이저에 의해서, 사파이어 등 경도가 높고, 또한 취성(脆性)을 갖는 기판 재료나, 상기 기판 재료 상에 GaN 등과 마찬가지로 경도가 높고 취성을 가지는 와이드 밴드 갭 화합물 반도체 박막에 의해 단파장 LD(레이저 다이오드), LED(발광 다이오드) 등의 디바이스를 형성한 것에 대해 스크라이브 가공 등을 실시하는 것을 목적으로 하는 장치도 공지로 되어 있다(예를 들면, 일본 특허공개 2004-114075호 공보 및 일본 특허공개 2004-9139호 공보 참조). 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 있어서는, 레이저광을 조사하여 해당 조사 위치(피가공 부위)에 마모(abrasion)를 발생시킴으로써, 피가공물의 절삭, 절단을 행할 수 있는 장치가 개시되어 있다.

상기와 같은 기판 재료 등을 대상으로 하여, 이를 다수의 칩이나 다이 등으로 분할하는 경우(소위 브레이크(break)를 행하는 경우), 우선 분할 대상(피분할체)의 표면에 브레이크의 기점이 되는 브레이크 홈(스크라이브 홈)을 형성하고, 그 후에 상기 브레이크 홈에 따른 브레이크 처리를 하여 칩 등을 얻는 것이, 종래부터 일반적이다. 그러므로, 예를 들면 일본국 특허공개 2004-114075호 공보나 일본 특허공개 2004-9139호 공보에 개시되어 있는 것과 같은 레이저광을 이용하는 경우라도, 레이저광에 의한 마모에 의해서 브레이크 홈이 형성되는 것을 필수적인 요건으로서 조사(照射) 조건이 정해졌다. 피분할체가 사파이어나 SiC 혹은 이들을 기재로 하는 적층 구조체(에피텍셜 기판이나 디바이스) 등과 같이 경도가 높고 취성인 재료에서는, 홈 형성에 요하는 에너지가 크기 때문에, 고 출력의 레이저가 필요로 되었다.

그러나, 본 발명의 발명자는, 예의 실험·관찰 등을 반복함으로써, 분할의 기점을 레이저광을 조사하여 형성하는데 있어서는, 피분할체의 상기 조사 위치의 물질을 마모에 의해서 소실시켜 「스크라이브 홈」을 형성하는 것이, 필수적인 요건은 아닌 것을 발견했다.

본 발명은, 레이저광을 이용해 피분할체에 분할을 위한 기점을 형성하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 의하면, 피분할체에 분할을 위한 기점을 형성하는 방법은, 펄스 레이저광을 소정의 주사(走査) 방향으로 주사하면서 상기 피분할체의 피조사면에 조사함으로써, 상기 피분할체에 융해 개질된 변질 영역을 형성하는 변질 영역 형성 공정을 구비한다.

이에 따라, 피분할체를 분할할 때는, 융해 개질에 의해서 형성된 변질 영역의 최하단부가 분할 기점이 된다. 이에 따라, 피분할체를 양호하게 분할할 수 있다.

바람직하게, 상기 방법에 있어서는, 상기 피분할체 중 상기 펄스 레이저광을 조사한 부분이 소실하지 않는 조사 조건으로 상기 펄스 레이저광을 조사한다.

이에 따라, 융해 개질에 의해서 변질 영역을 형성하기만 하면, 스크라이브 홈을 형성하지 않아도, 피분할체를 양호하게 분할할 수 있으므로, 펄스 레이저광의 조사에 있어서의 에너지 소비를 억제할 수 있다.

또한, 바람직하게는, 상기 방법은 상기 기점의 형성 예정 개소의 적어도 일부에서 상기 펄스 레이저광의 흡수를 발생시키기 위한 소정의 준비 처리를 행하는 준비 공정을 더 구비하고, 상기 변질 영역 형성 공정이, 상기 준비 처리가 실시된 상기 형성 예정 개소에 상기 펄스 레이저광을 조사함으로써 상기 기점이 되는 상기 변질 영역을 형성하는 기점 형성 공정이고, 상기 기점 형성 공정에서는, 상기 준비 공정을 행하지 않은 경우에는 상기 기점이 형성되지 않는 강도의 에너지로 펄스 레이저광을 조사한다.

이에 따라, 통상이라면 충분히 흡수가 생기지 않는 약한 에너지의 레이저광을 조사하는 경우라도 준비 처리가 실시된 개소에서는 확실하게 흡수가 발생해, 주사를 행할 때는 흡수 상태가 유지되므로, 분할의 기점이 되는 변질 영역을 그러한 약한 에너지 레이저광의 조사에 의한 융해 개질에 의해서 형성할 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 레이저광을 고출력으로 조사하지 않아도 피분할체에 확실하게 분할을 위한 기점을 형성할 수 있는 방법을 제공하는 것에 있다.

도 1은 본 발명을 실현하는 장치의 일례로서의 레이저 가공 장치(100)의 구성을 도시하는 도면이다.

도 2는 스테이지(5)의 상면측의 구조를 예시적으로 도시하는 도면이다.

도 3은 집진 헤드(11)를 도시하는 도면이다.

도 4는 디포커스 상태에 대해 모식적으로 도시하는 도면이다.

도 5는 디포커스치(DF)를 대신해 레이저광을 조사한 경우의 피분할체(M) 표면을 광학 현미경으로 본 도면이다.

도 6은 디포커스치(DF)를 대신해 레이저광을 조사한 경우의 주사 방향에 수직인 단면을 광학 현미경으로 본 도면이다.

도 7은 도 6의 일부의 확대상의 도면이다.

도 8은 디포커스치(DF)를 -20㎛으로 한 경우의 단면 근방의 SEM상의 도면이다.

도 9는 디포커스치(DF)를 대신해 레이저광을 조사한 경우의 브레이크면을 광학 현미경으로 본 도면이다.

도 10은 디포커스치(DF)를 대신해 레이저광을 조사한 경우의 브레이크면을 광학 현미경으로 본 도면이다.

도 11은 디포커스치(DF)와 변질 영역(T)의 깊이와의 관계를 도시하는 도면이다.

도 12는 디포커스 시의 레이저광(LB)의 실제의 조사 상태에 대해서 모식적으로 도시하는 도면이다.

도 13은 펄스폭이 다른 경우에 대해 피분할체의 주사 방향에 수직인 단면을 광학 현미경으로 본 도면이다.

도 14는 감쇠기(attenuator)(20)의 구성 및 작용에 대해서 모식적으로 도시하는 도면이다.

도 15는 조사 에너지를 대신해 레이저광(LB)을 피분할체(M”)에 조사한 경우의 피분할체(M”)의 단면을 광학 현미경상으로 본 도면이다.

도 16은 조사 에너지를 대신해 레이저광(LB)을 피분할체(M”)에 조사한 경우의 피분할체(M”)의 단면을 광학 현미경상으로 본 도면이다.

도 17은 조사 에너지를 대신해 레이저광(LB)을 피분할체(M”)에 조사한 경우의 조사 에너지와 변질 영역(T”)의 관계를 도시한 도면이다.

도 18은 제2의 실시의 형태에 관한 레이저광의 흡수의 확실화를 실현하는 처리의 일례에 대해서 설명하기 위한 도면이다.

도 19는 제2의 실시의 형태에 관한 레이저광의 흡수의 확실화를 실현하는 처리를 이용한 구체예를 도시하는 도면이다.

도 20은 제3의 실시의 형태에 관한 레이저광의 흡수의 확실화를 실현하는 처리의 일례에 대해서 설명하기 위한 도면이다.

도 21은 가공선(L1)을 통과하는 면에 있어서의 피분할체(M)의 단면도이다.

도 22는 제3의 실시의 형태에 관한 레이저광의 흡수의 확실화를 실현하는 처리를 이용한 구체예를 도시하는 도면이다.

도 23은 제4의 실시의 형태에 관한, 어떠한 피분할체에 대해 분할 기점이 되는 변질 영역을 형성할 때의 레이저광의 펄스 에너지의 피크치의 시간 변화를 예시하는 도면이다.

도 24는 변형예에 관한, 어떠한 피분할체에 대해 분할 기점이 되는 변질 영역을 형성할 때의 레이저광의 반복 주파수의 시간 변화를 예시하는 도면이다.

도 25는 변형예에 관한, 어떠한 피분할체에 대해 분할 기점이 되는 변질 영역을 형성할 때의 레이저광의 주사 속도의 시간 변화를 예시하는 도면이다.

<제1의 실시의 형태>

<레이저 가공 장치의 개요>

도 1은 본 발명을 실현하는 장치의 일례로서의 레이저 가공 장치(100)의 구성을 도시하는 도면이다. 레이저 가공 장치(100)는, 레이저 광원(1)으로부터 레이저광(LB)을 발하고, 경통(2) 내에 구비되는 하프 미러(3)로 반사시킨 후, 상기 레이저광을 스테이지(5)에 적재된 피가공물(S)의 피가공 부위에서 초점이 맞도록 집광 렌즈(4)로 집광하고, 피가공 부위에 조사함으로써, 상기 피가공 부위의 가공, 보다 구체적으로는 변질 영역의 형성이나 마모 등을 실현하는 장치이다. 레이저 가공 장치(100)의 동작은, 컴퓨터(6)의 기억 수단(6m)에 기억되어 있는 프로그 램(10)이 해당 컴퓨터에 의해서 실행됨으로써, 프로그램(10)에 따라서 후술하는 각 부의 동작이 제어되어 실현된다. 컴퓨터(6)에는, 범용의 퍼스널 컴퓨터(PC)를 이용할 수 있다. 또한, 기억 수단(6m)은, 예를 들면 메모리나 소정 스토리지 디바이스 등으로 구성되어, 레이저 가공 장치를 동작시키기 위해서 필요한 다양한 데이터를, 기억하는 역할을 가진다.

레이저 광원(1)으로는, Nd : YAG 레이저를 이용하는 것이 적합한 양태인데, Nd : YVO₄ 레이저나 그 외의 다른 고체 레이저를 이용하는 양태여도 된다. 나아가, 레이저 광원(1)은, Q 스위치 부착인 것이 바람직하다. 또한, 레이저 광원(1)으로부터 발생하는 레이저광(LB)의 파장이나 출력, 펄스의 반복 주파수, 펄스폭의 조정 등은, 컴퓨터(6)에 접속된 컨트롤러(7)에 의해 실현된다. 컴퓨터(6)로부터 소정의 설정 신호가 컨트롤러(7)에 대해 발해지면, 컨트롤러(7)는, 해당 설정 신호에 따라서, 레이저광(LB)의 조사 조건을 설정한다. 본 실시의 형태에 관한 방법을 실현하기 위해서는, 레이저광(LB)의 파장은 150㎚∼563㎚의 파장 범위에 속하는 것이 바람직하고, 그 중에서도 Nd : YAG 레이저를 레이저 광원(1)으로 하는 경우는, 그 3배 고조파(파장 약 355㎚)를 이용하는 것이 적합한 양태이다. 또한, 펄스의 반복 주파수는 10kHz∼200kHz인 것이 바람직하고, 펄스폭은, 50nsec 이상인 것이 적합하다. 즉, 본 실시의 형태에 관한 레이저 가공 장치(100)는, 자외선 반복 펄스 레이저를 이용해 가공을 행하는 것이다. 레이저광(LB)은 집광 렌즈(4)에 의해서 1∼10㎛ 정도의 빔 직경으로 좁혀져 조사되는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 레이저 광(LB)의 조사에 있어서의 피크 파워 밀도는 대략 1GW/㎠ 이하로 된다.

또한, 레이저 광원(1)으로부터 출사되는 레이저광의 편광 상태는, 원편광이거나 직선 편광이어도 된다. 단, 직선 편광인 경우, 결정성 피가공 재료 중에서의 가공 단면의 휘어짐과 에너지 흡수율의 관점에서, 편광 방향이 주사 방향과 대략 평행하도록, 예를 들면 양자가 이루는 각이 ±1° 이내에 있도록 되는 것이 바람직하다.

또한, 출사광이 직선 편광인 경우, 레이저 가공 장치(100)는 감쇠기(20)를 구비하는 것이 바람직하다. 감쇠기(20)는, 도 1에서는 도시를 생략하지만, 레이저광(LB)의 광로 상의 적절한 위치에 배치되고, 출사된 레이저광(LB)의 강도를 조정하는 역할을 가진다. 도 14는, 감쇠기(20)의 구성 및 작용에 대해서 모식적으로 도시하는 도면이다. 감쇠기(20)는, 1/2 파장판(21)과 편광 빔 분할기(22)를 구비한다. 레이저 광원(1)으로부터 출사된 소정의 진폭(A)을 가지는 직선 편광의 레이저광(LB)이, 어떠한 방위각θ을 이루어 1/2 파장판(21)에 입사하면, 레이저광(LB)은 진폭(A)을 유지한 채로 원래의 진동 방향에 대해 2θ의 각을 이루어 1/2 파장판(21)으로부터 출사되고, 계속해서 편광 빔 분할기(22)에 입사한다. 편광 빔 분할기(22)는, 레이저광(LB)의 원래의 진동 방향과 이에 직교하는 진동 방향으로 레이저광(LB)을 분리하고, 또한 전자만이 피가공물(S)을 향해 출사되도록 배치되어 이루어진다. 이 때의 출사광의 진폭은 Acos2θ이다. 1/2파장판(21)이 방위각θ을 가변할수 있도록 설치됨으로써, 방위각θ을 대신해, 피가공물(S)에 조사되는 레이저광(LB)의 강도의 조정이 실현된다. 또한, 편광 빔 분할기(22)의 앞에 1/4파장판 을 설치함으로써, 직선 편광으로부터 원편광으로 변환할 수 있으므로, 원편광의 레이저광을 조사하는 경우라도, 감쇠기(20)에 의한 에너지의 조정은 가능하다.

레이저 가공 장치(100)에 있어서의 레이저의 초점 맞춤은 피가공물(S)을 스테이지(5)에 고정하고, 경통(2)을 높이 방향(z축 방향)으로 이동시킴으로써 실현된다. 경통(2)의 이동(높이 조정)은, 수직 이동 기구(Mv)와, 상기 수직 이동 기구(Mv)에 승강 가능하게 설치된 경통(2)을 컴퓨터(6)에 접속된 구동 수단(8)에 의해서 구동함으로써 실현된다. 이에 따라, 수직 이동 기구(Mv)를 구동함에 의한 조동(粗動) 동작과, 수직 이동 기구(Mv)에 대해 경통(2)을 승강시키는 것에 의한 미동(微動) 동작의 2단계 동작이 가능하고, 구동 수단(8)이 컴퓨터(6)로부터의 구동 신호에 응답함으로써, 빠르고 또한 고정밀도의 초점 맞춤 동작이 실현된다.

단, 레이저 가공 장치(100)는, 필요에 따라, 초점 맞춤 위치를 피가공물(S)의 표면에서 의도적으로 벗어나게 한 디포커스 상태에서, 레이저광(LB)을 조사하는 것이 가능하다. 도 4는, 이러한 디포커스 상태에 대해서 모식적으로 도시한 도면이다. 또한, 실제로 레이저광(LB)은 초점 맞춤 위치인 소정의 빔 직경을 취하도록 조사되는데, 도시의 간단함을 위해, 도 4에 있어서는, 초점(F)는 점으로서 설명한다.

우선, 도 4(a)는 피가공물(S)의 표면에 레이저광(LB)의 초점(F)이 일치하는 경우를 도시한다. 디포커스는, 우선 도 4(a)와 같이 피가공물(S)의 표면에 초점(F)을 일치시킨 후, 다시 수직 이동 기구(Mv)의 구동 혹은 경통(2)의 승강을 행함으로써, 초점(F)을 소정 거리만큼 상하로 하여 실현된다. 도 4(b)(c)는 각각, 초점(F)이 피가공물(S)의 표면보다 윗쪽, 아래쪽으로 벗어난 상태, 즉 디포커스의 상태를 도시한다. 이 때의, 초점(F)의 피가공물(S)의 표면부터의 오프셋값을 디포커스치(DF)로 칭하기로 한다. 디포커스치(DF)는, 도 4(b)와 같이 피가공물(S)보다도 윗쪽에 초점(F)이 있는 경우에 정(正)의 값을 취하고, 도 4(c)와 같이 피가공물(S)보다도 아래쪽에 초점(F)이 있는 경우에 부(負)의 값을 취하는 것으로 한다.

도 2는, 스테이지(5)의 상면측의 구조를 예시적으로 도시하는 도면이다. 도 2에 도시하는 스테이지(5)의 상면에는, 동심원상으로 복수의 흡인홈(51)이 설치되고, 이 흡인홈(51)의 바닥부에는, 흡인 구멍(52)이 방사상으로 형성된다. 피가공물(S)을 스테이지(5)의 상면에 적재한 상태에서, 흡인 구멍(52)과 배관(PL1 및 PL2)으로 접속된 예를 들면 흡인 펌프 등의 흡인 수단(9)을 동작시킴으로써, 피가공물(S)에 대해 흡인홈(51)에 따라 흡인력이 작용하고, 피가공물(S)이 스테이지(5)에 고정된다. 또한, 피가공물(S)이 반도체 기판 등과 같이 가공후에 분할되는 것인 경우, 소정의 확장 테이프를 통해 고정된다. 이에 따라, 화합물 반도체를 사파이어 기판에 에피텍셜 성장시킨 피가공물 등, 휘어짐이 있는 피가공물이라도, 휘어짐에 의한 요철차이가 레이저광(LB)의 초점 위치 허용 범위내인 수㎛에서 수십㎛ 정도이면, 가공이 가능하다.

또한, 스테이지(5)는, 예를 들면 석영, 사파이어, 수정 등, 레이저광(LB)의 파장에 대해 실질적으로 투명한 재료로 형성된다. 이에 따라, 피가공물을 투과한 레이저광(LB)이나 피가공물을 벗어나 조사된 레이저광(이들을「잉여 레이저광」이 라고 칭한다)이 스테이지(5)의 표면에서 흡수되지 않으므로, 상기 잉여 레이저광에 의해서 스테이지(5)가 손상을 받는 일은 없다.

또한, 스테이지(5)는, 수평 이동 기구(Mh) 상에 설치된다. 수평 이동 기구(Mh)는, 구동 수단(8)의 작용에 의해 XY 2 축방향에 수평으로 구동된다. 또한, 본 실시의 형태에 있어서는, 이들 X축 및 Y축은 어떠한 기계 원점 위치를 원점으로 하는 기준 좌표로서 정해지는 좌표축이고, 이들 2축으로 규정되는 면을 기준 좌표면으로 칭하기로 한다.

또한, 스테이지(5)에 대해서는, 소정의 회전축을 중심으로 한, 수평면내에서의 회전(θ회전) 동작도, 수평 구동과 독립으로 실현된다. 또한, 본 실시의 형태에 있어서는, 기준 좌표면에 있어서의 어떠한 특정한 위치를 원점으로 하여 xy 좌표축을 부여하는 동시에, x축 정방향을 0°의 위치로 하여 시계 회전 방향을 각도θ의 정의 방향으로 하기로 한다. 또한, 상기의 회전축 방향을 z축으로 한다. 즉, xyz 좌표계는, 기준 좌표에 대해 상대적으로 고정된 직교 좌표계로서 정해진다.

컴퓨터(6)로부터의 구동 신호에 응답하여 구동 수단(8)이 수평 이동 기구(Mh)를 구동함으로써, 피가공물(S)의 얼라인먼트를 실현할 수 있고, 소정의 피가공 부위를 레이저광(LB)의 조사 위치까지 이동시킬 수 있다. 가공시에는, 레이저광(LB)을 피가공물(S)에 대해 상대적으로 주사할 수 있다.

한편, 가공을 행할 때, 피가공 부위의 물질이 융해 혹은 증발한 후에 재고화하거나, 혹은 고체인 그대로 비산함으로써 발생하는, 파티클 등의 가공 부산물은, 피가공물(S)의 표면이나 집광 렌즈 등을 오염시키는 요인이 된다. 그래서, 본 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치(100)에는, 이러한 가공 부산물을 제거하는 것을 목적으로 하는 집진 헤드(11)가, 지지체(111)에 의해 지지되어 수직 이동 기구(Mv)의 최하부에 부착 설치된다.

도 3은 집진 헤드(11)를 도시하는 도면이다. 도 3(a)는 집진 헤드(11) 및 지지체(111)의 상면도, 도 3(b) 및 (c)는 집진 헤드(11)의 측면도이다. 집진 헤드(11)는, 평판상이면서 중공의 구조를 갖는 집진부(112)와, 각각이 상기 집진부(112)의 단부 또한 상부에 설치되고, 집진부(112)의 내부와 통한 흡기구(113)와 배기구(114)로 이루어진다.

집진부(112)는, 피가공물(S)과 경통(2)의 최하부에 구비되는 집광 렌즈(4)와의 사이에 위치하도록 설치된다. 그리고 집진부(112)에는, 상면으로부터 본 경우에 중앙부가 되는 위치의 상하에 각각 상부 개구(115) 및 하부 개구(116)가 형성된다(도 3(b)). 이들 상부 개구(115) 및 하부 개구(116)는, 그 중심이 레이저광(LB)의 광축과 딱 일치하도록 설치되므로, 집진 헤드(11)에 의해서 레이저광(LB)의 진로가 가려지지 않는다. 또한, 집진 헤드(11)는, 수직 이동 기구(Mv)에 부착 설치되어 있으므로, 수직 이동 기구(Mv)가 상하로 되는 동시에, 집진 헤드(11), 결국은 집진부(112)도 상하로 되는데, 상술한 바와 같이 경통(2)은 단독으로 상하 운동하는 것도 가능하므로, 집진부(112)의 배치에 의해, 레이저광(LB)의 초점 맞춤 위치가 제한되는 일도 없다.

흡기구(113)는, 예를 들면 레이저 가공 장치(100)가 설치되는 공장 등의 유 틸리티로서 구비되는 불활성 가스 공급 수단(12)과, 배관(PL3)에 의해 접속되어 있다. 배기구(114)는 예를 들면 배기 펌프 등에 의해 실현되는 배기 수단(13)과, 배관(PL4)에 의해 접속되어 있다. 배관(PL3 및 PL4)의 도중에는 각각 필터(121 및 131)가 설치된다.

불활성 가스 공급 수단(12)은, 불활성 가스(예를 들면 질소 가스)를 연속적으로 공급할 수 있는 것이다. 화살표 AR1(도 1)과 같이, 불활성 가스 공급 수단(12)으로부터 공급되는 불활성 가스는, 집진 헤드(11)에 있어서 흡기구(113)로부터 화살표 AR3과 같이 집진부(112)로 공급되고, 배기 수단(13)의 배기 동작에 의해서, 화살표 AR2(도 1) 및 AR4로 표시하는 바와같이, 배기구(114)를 거쳐 배기된다. 따라서 집진부(112)의 내부에는, 화살표 AR5와 같이 흡기구(113)로부터 배기구(114)로 향한 불활성 가스의 흐름이 발생하게 되는데, 이에 따라, 예를 들면 상부 개구(115)나 하부 개구(116)의 근방에 인장 압력이 발생하므로, 부근에 존재하는 파티클(117)이, 집진부(112)로 밀어 넣어져, 화살표 AR6과 같이 불활성 가스와 다 같이 배기구(114)로부터 배출되게 된다. 이러한 양태에 의해서, 레이저 가공에 의해 발생한 파티클 등의 가공 부산물이, 피가공물(S)의 표면이나, 혹은 집광 렌즈(4)에 부착하는 것이 방지되어, 가공 효율의 저하가 방지된다. 말하자면, 불활성 가스는, 가공 시의 어시스트 가스로서 작용하게 된다.

혹은, 도 3(c)에 도시하는 바와같이, 예를 들면 석영 등, 레이저광(LB)에 대해 투명한 물질을 재질로 하는 덮개체 판재(118)에 의해서, 상부 개구(115)를 탈착 가능하게 덮는 양태를 취함으로써, 집광 렌즈(4)에 대한 파티클의 부착을 방지하는 양태를 취해도 된다.

도 1로 되돌아가, 레이저 가공 장치(100)에 구비되는, 피가공물(S)의 얼라인먼트나 피가공 부위의 위치 결정을 행하거나 가공 중의 상황을 알기위한 구성 요소에 대해서 설명한다. 레이저 가공 장치(100)에는, 이들 목적을 위해, 조명 광원(14)과, 상기 조명 광원(14)으로부터 발해진 조명광(IL)을 반사하여 피가공물(S)에 조사하기 위해서 경통(2) 내에 설치된 하프 미러(15)와, 경통(2)의 윗쪽에 설치되어 피가공물(S)의 표면을 촬상하는 CCD 카메라(16)와, CCD 카메라(16)로 얻어지는 리얼 타임의 관찰 화상(모니터 화상)이나 기억 수단(6m)에 화상 데이터로서 기록된 화상(기록 화상), 나아가 다양한 처리 메뉴 등을 표시하기 위한 모니터(17)가 구비되어 있다. CCD 카메라(16)와 모니터(17)는, 컴퓨터(6)에 접속되고, 상기 컴퓨터(6)에 의해서 제어된다. 이들을 구비함으로써, 피가공물(S)의 표면 상태를 모니터(17)로 확인하면서, 피가공물(S)의 얼라인먼트나 피가공 부위의 위치 결정을 행하거나, 혹은 가공 중의 피가공물 표면의 상황을 아는 것이 가능하게 되어 있다.

<융해 개질법에 의한 분할 기점의 형성>

다음에, 레이저 가공 장치(100)에 의해서, 피분할체에 브레이크의 기점(분할 기점)을 형성하는 처리에 대해서 설명한다. 또한, 본 실시의 형태에서는, 후단의 브레이크 공정에 의한 분할에 제공되는 피가공물을, 특히「피분할체」로 칭하는 것으로 한다. 이하, Nd : YAG 레이저의 3배 고조파(파장 약 355㎚)를 레이저 광원(1)으로서 이용해, 100㎛ 두께의 단결정 사파이어를 피분할체(M)로 하는 경우를 예로 설명한다. 단, 피분할체(M)는 이에 한정되지 않고, 단결정 SiC이어도 되고, 이들 단결정 또는 다른 종류의 단결정 기재상에 Ⅲ-V 질화물 반도체 또는 단결정이 형성된 적층체여도 되고, 다결정을 포함해 고취성인 물질 및 이를 이용한 적층체여도 된다.

우선, 레이저광(LB)의 반복 주파수를 50kHz, 펄스폭을 75nsec, 조사 에너지를 0.9W, 주사 속도를 20㎜/sec, 초점(F)에 있어서의 빔 직경을 2㎛로 하여, 각 주사 라인이 평행하게 되도록 상기 레이저광(LB)을 피분할체(M)의 상면에 대해 수직으로 복수회 주사함으로써, 피분할체(M)에 대해 소정의 배치 간격으로 복수회, 레이저광(LB)을 라인상으로 조사한 경우에 대해서 설명한다. 이러한 경우의 레이저광(LB)의 조사 조건을「제1 조사 조건」으로 칭하기로 한다. 이러한 제1 조사 조건 하에서는, 단위 펄스 마다 조사 위치가 오버랩되도록 레이저광의 조사가 행해진다. 이하, 특별히 언급은 하지 않지만, 레이저광의 조사는, 이러한 오버랩 상태 하에서 행해진다. 각각의 조사 시에는, 20㎛에서 -50㎛의 범위에서 다른 디포커스치를 설정했다.

도 5에는, 이러한 경우의, 몇개의 디포커스치(DF)의 경우에 대한 피분할체(M) 표면의 광학 현미경상을 도시한다. 도 6에는, 주사 방향에 수직인 단면에 대한 광학 현미경상을 도시한다. 도 7에는, 그 중의 몇개의 디포커스치(DF)의 경우에 대한 확대상을 도시한다. 또한, 도 8에는, 디포커스치(DF)를 -20㎛로 한 경우의 단면 근방의 SEM상을 도시한다.

도 5 및 도 6을 보면, 피분할체(M)는 대체로 담백색으로서 관찰되는데 대해, 레이저광(LB)의 조사 위치(P)는 흑색이고, 이러한 조사 위치(P)에 있어서는 홈이 형성되어 있는 것처럼 보인다. 그러나, 도 7 및 도 8에 도시하는 상(像)에 의하면, 조사 위치(P)에서 홈은 형성되어 있지 않고, 대신에 레이저광(LB)의 조사에 의해서 주위와는 결정 상태가 다른 변질 영역(T)이 존재하는 것이 확인된다. 특히 도 8에 있어서는, 이러한 변질 영역(T)에는 표면측으로의 융기가 생기는 것도 명료하게 확인된다. 도시는 생략하지만, 다른 디포커스치(DF)의 경우에도, 도 7 및 도 8과 동일한 상황이 확인된다. 또한, 피분할체(M) 중, 변질 영역(T) 이외의 영역을 정상 영역(N)으로 칭하는 것으로 한다. 또한, 변질 영역(T)은, 피분할체(M)의 상하면과 대략 수직으로 형성되어 이루어지고, 변질 영역(T)의 최하단부(B)는, 조사 위치(P)의 바로 아래에 있는 것이 확인된다.

또한, 레이저광을 조사하고 있음에도 불구하고 물질의 소실에 의한 홈의 형성은 일어나지 않는 다는 것은, 제1 조사 조건에 의한 레이저광(LB)의 조사에 있어서는, 마모가 생기는 것보다 낮은 에너지 밀도의 레이저광이 조사되는 것을 의미한다. 따라서, 제1 조사 조건은, 이러한 약한 에너지의 레이저광을 조사하는 조건의 일례가 된다.

다음에, 이 피분할체(M)에 대해서, 각 주사 라인마다, 공지의 방법에 의해 순차로 브레이크(분할 처리)를 행했다. 이러한 브레이크는 예를 들면, 피분할체(M)의 상면으로부터 주사 라인을 끼고(즉 변질 영역(T)을 끼고) 상반되는 측에 각각 주사 라인을 축으로서 상반되는 방향의 힘을 작용시키면 실현가능하다. 도 9 및 도 10에는, 몇개의 디포커스치(DF)에 관한 주사 라인에 있어서의 브레이크면에 대한 광학 현미경상을 도시한다.

도 9 및 도 10을 보면, 어떠한 개소나, 브레이크면은 변질 영역(T)의 브레이크면(T1)과 정상 영역(N)의 브레이크면(N1)의 2층으로 이루어지고, 양자의 계면은 피분할체(M)의 상하면과 대략 평행하다. 이로부터, 정상 영역(N)의 분할에 대해서는, 변질 영역(T)의 최하단부(B)가 기점이 되어, 아래쪽으로 분할이 진행되는 것으로 판단된다. 그리고, 도 9 및 도 10을 보는한 정상 영역(N)은 대략 평평하므로, 정상 영역(N)의 브레이크면(N1)은 변질 영역(T)의 최하단부(B)의 바로 아래를 향해 피분할체(M)의 상하면과 대략 수직으로 형성되는 것으로 보여진다.

이러한 브레이크가 실현되는 과정에 대해서 고찰하면, 우선, 변질 영역(T)은, 레이저광(LB)이 조사됨으로써 조사 위치(P) 및 그 아래쪽에서 흡수에 의한 급속 가열과 급속 냉각이 일어남으로써, 원래 단결정이던 조사 부분이 일단 융해하여 다결정화함으로써 형성된 것으로 생각된다. 즉, 변질 영역(T)은, 융해에 의해 개질된 영역이고, 단결정 상태를 유지하는 정상 영역(N)보다도 강도가 약한 영역으로 생각된다. 그러므로, 이러한 변질 영역(T)에 따라 브레이크를 행하면, 우선 강도가 약한 변질 영역(T)에서 우선적으로 파단이 생기지만, 결과적으로는 변질 영역(T)의 최하단부(B)에 응력이 집중하게 되므로, 상기 최하단부(B)를 기점으로 하여 정상 영역(N)의 파단이 진행되는 것으로 보여진다. 또한, 변질 영역(T)은 피분할체(M)의 상하면과 대략 수직으로 형성되어 이루어지므로, 브레이크 시, 변질 영역(T)에서 상면과 수직인 방향으로 최하단부(B)로 진행된 파단은, 정상 영역(N)에서도 그대로 그 방향으로 진행되고, 그 결과로서, 도 9 및 도 10에 도시하는 것과 같은 대략 평평한 브레이크면(N1)이 얻어지는 것으로 생각된다.

따라서, 피분할체(M)에 스크라이브 홈이 형성되는 강한 에너지를 가지고 레이저광을 조사하지 않아도, 예를 들면 제1 조사 조건과 같은 레이저광을 조사하여 융해 개질시킴으로써, 상기와 같은 변질 영역을 원하는 분할 위치에 형성하기만 하면, 변질 영역의 최하단부가 브레이크 시의 기점이 되므로, 피분할체(M)를 브레이크하는 것이 가능하다고 할 수 있다. 또한, 상술과 같은 레이저광을 조사함으로써 조사 부분을 융해 개질시키는 수법을, 융해 개질법(Laser Melting Alteration)으로 칭하기로 한다.

<디포커스와 변질 영역의 관계>

브레이크에 의해서 얻어지는 브레이크면(N1)은, 피분할체(M)의 상하면에 대해 완전히 수직인 것이 이상적인데, 분할후의 사이즈 및 형상에 차이가 있어도 요구되는 치수 정밀도의 범위에 있으면, 반드시 이러한 이상적 상태가 실현되지 않아도 실용상 문제는 없다.

예를 들면, 도 9의 디포커스치(DF)가 20㎛인 경우 등은, 정상 영역(N)의 브레이크면(N1) 중, 피분할체(M)의 하면측 근방의 상이 조금 희미해져 있다. 이 부근에서는, 브레이크면(N1)에(도면에 평행한 면에 대해) 다소 경사가 생기는 것으로 추찰된다. 또한, 도 9에 도시하는 각각의 디포커스치(DF)의 경우 및 도 10에 도시하는 디포커스치(DF)가 -40㎛인 경우, 정상 영역(N)의 상단부에 세로 방향으로 선이 관찰된다. 이는 브레이크면(N1)에 있어서 도면에 수직인 방향으로 다소의 단차가 생기는 것에 의한 것으로 추찰된다. 한편, 도 10에 도시하는 디포커스치(DF)를 -20㎛ 및 -30㎛으로 한 경우에, 콘트라스트가 일정하고 또한 선도 보이지 않는 양호한 브레이크면(N1)이 얻어진다. 상기와 같은 경사나 단차가 허용되는지 여부는 요구되는 브레이크 정밀도에 따라 다르다.

그렇다고는 해도, 디포커스치(DF)의 차이와, 브레이크의 좋고 나쁨의 사이에는, 어떠한 인과 관계가 있다고 볼 수 있다. 수율이나 재현성이라는 관점에서는, 치수 정밀도가 양호한 브레이크가 실현되는 것이 바람직하다. 그래서, 양호한 브레이크가 실현될 때의 디포커스치(DF)와, 변질 영역(T)의 상태의 관계에 대해서 고찰한다.

우선, 브레이크 시에는 변질 영역(T)의 최하단부가 기점이 되므로, 양호한 브레이크를 위해서는, 상기 최하단부와 브레이크의 종점인 하면측과의 거리가 짧은, 즉 변질 영역(T)이 보다 깊은 것이 바람직하다고 생각된다. 도 11에는, 디포커스치(DF)에 대한 변질 영역(T)의 깊이(최하단부의 상면으로부터의 거리)와의 관계를 실선으로 표시한다. 도 11에 의하면, 디포커스치(DF)가 20㎛로부터 작아질수록 변질 영역(T)은 깊어지고, -20㎛의 근방에서 최대가 된다. 또한, -30㎛까지는, 변질 영역의 깊이쪽이, 디포커스치(DF)의 절대치보다도 대폭 커진다고 하면, 도 6 및 도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 변질 영역(T)에 대해서는, 디포커스치(DF)가 변화함으로써, 깊이뿐만 아니라 형상에도 변화가 생긴다. 구체적으로는, 디포커스치(DF)가 -10㎛에서 -30㎛인 경우, 변질 영역(T)의 상면에 있어서의 주사 방향과 수직인 방향의 폭은, 20㎛ 이하로 들어간다. 또한, 변질 영역(T)의 단면은, 디포커스치(DF)가 20㎛에서 부의 값으로 작아질수록 상단부측의 폭이 작아지는 동시에 가늘고 길어진다. 즉, 최하단부가 보다 아래쪽까지 이르도록, 또한 변질 영역(T)과 정상 영역(N)의 계면의 곡율이 작아지도록 변화하는 것이 확인된다. 또한, 여기서는 디포커스치(DF)가 20㎛일 때의 계면의 형상이 정의 곡율을 가지는 것으로 한다. 디포커스치(DF)가 -20㎛이나 -30㎛인 경우를 비롯해, 상부를 제외하고 계면은 대략 직선상으로 되어 있다. 혹은, 단면 형상이 대략 쐐기 형상, 나아가 대략 이등변 삼각형상으로 되어 있다. 그러나, -30㎛을 넘으면, 대략 직선상의 계면 형상은 유지되면서도, 상단부측이 폭넓게 되고, 또한 깊이가 작아지는 변화가 확인된다.

도 12는, 디포커스 시의 레이저광(LB)의 실제 조사 상태에 대해서 모식적으로 도시한 도면이다. 디포커스치(DF)가 부의 경우라고 하는 것은, 도 4(c)에 도시하는 바와같이, 디포커스치(DF)에 상당하는 거리만큼 초점(F)이 오프셋되는 것을 의도하여 레이저광(LB)을 조사하는 경우인데, 실제로는, 조사된 레이저광(LB)은 피분할체(M)의 상면(Ms)에서 굴절을 받으므로, 피분할체(M)의 내부에서는 보다 가늘어져, 오프셋치로부터 상정되는 위치(가령 초점(F’)로서 표시한다)보다도 더욱 깊은 장소에 초점(F)이 도달하도록 조사되게 된다. 이와 같이 레이저광(LB)이 국소적으로 보다 내부로 침입함으로써, 상면(Ms)뿐만 아니라 초점(F)을 정점으로 하는 단면 삼각형상의 전 조사 영역에서 에너지 흡수가 생기고, 특히, 내부 집광점인 초점(F)에서 현저한 흡수가 생기게 된다. 그 결과로서, 레이저광(LB)의 에너지가 효율적으로 변질 영역의 생성에 기여하고, 생성되는 변질 영역(T)은, 표면으로부터 점점 가늘고 길어져, 최하단부가 보다 깊게 도달하는 단면 형상을 가지게 된다. 별도의 표현을 하면, 변질 영역(T)은, 그 단면이, 보다 저변이 작고 또한 높이(깊이)가 큰 이등변 삼각 형상(곡율=0)으로, 혹은 그로부터 곡율이 더 부인 계면을 가지도록 형성된다. 디포커스치가 -30㎛ 정도까지는, 이러한 상황이 실현되어 이루어지는 것으로 생각된다. 또한, 투과율이 높은 피분할체쪽이, 이러한 에너지의 동시 흡수의 효과가 보다 현저하게 나타난다.

그러나, 디포커스치를 너무 크게 하면, 초점(F)이 피분할체(M)의 상면(Ms)과 떨어지게 된다. 이 경우, 레이저광(LB)이 피분할체(M)의 상면(Ms)에 있어서는 충분히 집광되지 않게 되어, 에너지 밀도가 작은 상태에서 조사되게 된다. 이 때문에, 깊이가 있는 변질 영역(T)의 형성이 곤란해진다고 할 수 있다. 디포커스치(DF)가 -40㎛을 넘으면, 이러한 상황이 실현되는 것으로 생각된다.

이상을 감안하면, 디포커스치(DF)를 대략 -10㎛에서 -30㎛로 하여 레이저광(LB)을 조사함으로써, 보다 바람직하게는 디포커스치(DF)를 대략 -20㎛에서 -30㎛로 함으로써, 정상 영역과의 계면에 있어서의 곡율이 0에 가까운, 혹은 부의 가늘고 긴 단면 형상을 갖는 변질 영역을 형성하는 것이, 양호한 브레이크를 실현하는데에 있어서 적합하다고 할 수 있다. 또한, 이러한 경우, 피분할체(M)의 상하면에서 브레이크를 위해 필요한 영역폭(스트리트폭)은, 기껏해야 20㎛만 확보하면 충분하므로, 다수의 칩이나 다이를 잘라내는 경우의 취하는 개수를 보다 많이 할 수 있다.

또한, 가령, 본 실시의 형태와 같이 융해 개질법에 의해서 변질 영역을 형성하는 것이 아니라, 피분할체(M)에 대해 상술의 바람직한 디포커스치(DF)를 이용해 형성되는 변질 영역과 동일한 가늘고 긴 단면 형상을 가지도록 「스크라이브 홈」을 형성하고자 하면, 20㎛ 이하의 폭의 국소 영역에만 마모를 생기게하는 조건으로 레이저광을 조사할 필요가 있다. 즉, 본 실시의 형태에 관한 경우보다도 큰 에너지밀도를 갖는 레이저광을, 피분할체 내부에서 확대하지 않고 조사하는 것이 필요해진다. 이러한 레이저의 조사는, 본 실시의 형태에 비해 쓸데없이 많은 에너지를 소비하게 되는 동시에, 조사 영역의 제어도 곤란하다. 또한, 조사면의 반대측에 에피텍셜층 등이 형성되어 이루어지는 경우에는, 해당 층에 손상을 발생시킬 위험성도 높아진다. 즉, 분할 기점의 형성 수법으로는, 융해 개질법을 이용한 본 실시의 형태에 관한 방법쪽이 우수하다고 할 수 있다.

<펄스폭과 변질 영역의 관계>

다음에, 펄스폭의 대소와, 형성되는 변질 영역의 형상의 관계에 대해서 생각한다. 도 13에는, 펄스폭을 13.5nsec로 한 이외는, 상술의 경우와 동일하게 레이저광(LB)을 피분할체(M’)에 조사한 경우의 피분할체(M’)의 단면의 광학 현미경상을 도시한다. 이러한 경우의 레이저광(LB)의 조사 조건을 「제2 조사 조건」으로 칭하는 것으로 한다.

여기서, 펄스폭만이 다르다는 것은, 반복 조사되는 레이저광의 각 펄스(단위 펄스)에 대해서, 전체 에너지는 동일하지만 피크치가 다르다는 것이다. 보다 상세히 말하면, 시간축에 대한 조사 에너지의 변화 파형이 동일한 함수로 표시되는데, 그 높이와 폭이 다르다는 것이다. 펄스폭을 작게한 쪽이 단위 펄스에 있어서보다 큰 에너지 피크를 얻을 수 있으므로, 일반적으로, 마모 가공에 있어서, 펄스폭은 될 수 있는한 작게 한 쪽이 좋다고 생각된다. 따라서, 이하에 표시하는 제2 조사 조건으로 레이저광(LB)을 조사하는 경우라는 것은, 이러한 마모 가공을 행하는 경우의 조건으로 가공을 행하는 것에 상당한다.

도 13에 도시하는 바와같이, 제2 조사 조건의 경우도, 디포커스치(DF)에 상관없이 변질 영역(T’)이 형성되는 것이 확인된다. 그러나, 변질 영역(T’)의 단면은, 디포커스치(DF)가 -20㎛ 혹은 -30㎛라도, 제1 조사 조건의 경우만큼은 깊게 되어 있지는 않다. 도 11에, 이러한 경우의 변질 영역(T’)의 깊이의 변화를 점선으로 표시하는데, 디포커스치(DF)를 부로 해도, 깊이 방향으로의 변화는 그다지 볼 수 없고, 제1 조사 조건시 보다도 값은 작고, 변질 영역(T’)의 깊이가 디포커스치(DF)의 절대치를 대폭 상회하는 일도 없다. 이는 변질 영역의 형성이 피분할체 표면에서의 에너지 흡수에 지배되어, 디포커스에 의한 전 조사 영역에서의 동시 흡수에 의한 효과가 얻어지지 않는 것을 의미한다. 또한, 디포커스치가 정인 경우도 포함해, 제1 조사 조건쪽이 조사 영역의 깊이가 크기 때문에, 마모를 생기게 하는 펄스폭에서의 레이저광의 조사는, 브레이크의 기점을 얻기 위한 변질 영역의 형성에 있어서는 바람직하지 않다고 할 수 있다.

또한, 정상 영역(N’)으로서 변질 영역(T’)의 최하단부 근방의 영역(R)에 있어서는, 어느것이나 크랙이 확인된다. 이러한 크랙이 존재하면, 브레이크 그 자체는 가능하다고 해도, 브레이크 시에 정상 영역(N’)에 있어서의 파단의 기점이 장소에 따라 동일하지 않게 되므로, 평평한 브레이크면을 얻을 수 없게될 가능성이 높아져, 바람직하지 않다.

이들로부터, 마모가 생기지 않는 큰 펄스폭의 레이저광을 조사함으로써, 분할에 적합한 단면 형상을 갖는 변질 영역을 형성하는데에 있어서 보다 적합한 펄스 파형으로 펄스 레이저광을 조사할 수 있다. 이러한 레이저광의 조사에 의한 융해 개질에 의해서 변질 영역을 형성함으로써, 보다 양호한 브레이크를 실현할 수 있다. 구체적으로는, 50nsec 이상의 펄스폭으로 레이저광이 조사되는 것이 바람직하다.

<조사 에너지와 변질 영역의 관계>

다음에, 피분할체에의 조사 에너지의 대소와, 형성되는 변질 영역의 형상의 관계에 대해서 생각한다. 도 15 및 도 16에는, 반복 주파수를 40kHz, 펄스폭을 75nsec, 초점(F)에서의 빔 직경을 2㎛, 디포커스치를 -20㎛로 하고, 조사 에너지를 4.0W에서 0.5W의 범위에서 0.5W 단위로 바꾸면서 레이저광(LB)을 피분할체(M”)에 조사한 경우의 각 조사 에너지마다의 피분할체(M”)의 단면의 광학 현미경상을 도시한다. 또한, 도 17은 이러한 경우의 조사 에너지와 변질 영역(T”)의 관계를 도시하는 도면이다.

도 15 및 도 16을 보면, 조사 에너지가 2.0W 이하인 경우, 변질 영역(T”)과 정상 영역(N”)의 계면은, 상부를 제외하고 개략 직선상으로 되어 있다. 혹은, 단면 형상이 개략 쐐기 형상, 나아가 개략 이등변 삼각형상으로 되어 있다. 이에 대해, 조사 에너지가 2.5W 이상인 경우는, 변질 영역(T”)의 폭이 보다 커지고, 계면의 곡율도 커진다. 또한, 도 17에서는, 변질 영역(T”)의 깊이는 조사 에너지가 커짐에 따라 대강 증가하는데, 1.5W를 넘으면 그 증가 정도는 급격히 둔해지는 것 을 알 수 있다. 도시는 생략하지만, 반복 주파수나 펄스폭 등의 조건을 바꾸어도, 동일한 경향이 있는 것이 확인된다.

이들로부터, 어떠한 값(도 17에서는 1.5W) 이상의 조사 에너지를 부여하는 것은, 변질 영역의 수평 방향으로의 확대를 야기할 뿐이고, 융해 개질법에 의한 양호한 분할 기점이 되는 변질 영역의 형성에는, 오히려 조사 에너지를 어느정도 억제한 쪽이 좋다고 할 수 있다. 조사 에너지의 구체적인 최적치는, 반복 주파수, 펄스폭, 빔 직경, 디포커스치 등에 따라서 정해지게 되는데, 도 17의 경우이면, 1.0W∼1.5W의 범위에 있는 것이 바람직하다고 할 수 있다. 즉, 조사 에너지를 억제하면서, 피분할체에 양호한 분할 기점을 형성할 수 있다.

이상, 설명한 바와 같이, 본 실시의 형태에 있어서는, 피분할체(M)에 스크라이브 홈이 형성되는 경우보다 약한 에너지 및 큰 펄스폭으로, 또한 디포커스치(DF)를 개략 -10㎛에서 -30㎛로 하여 레이저광(LB)을 조사함으로써, 보다 바람직하게는 디포커스치(DF)를 개략 -20㎛에서 -30㎛으로 함으로써, 조사 부분에 있어서 융해 개질을 발생시키고, 정상 영역과의 계면에 있어서의 곡율이 0에 가까운, 혹은 부의 가늘고 긴 단면 형상을 갖는 변질 영역을, 피분할체에 형성한다. 이에 따라, 브레이크 처리에 있어서는, 상기 변질 영역의 최하단부가 기점이 되어, 브레이크면이 피분할체의 상하면에 대해 개략 수직이고, 또한 브레이크면에 단차가 없는, 양호한 브레이크가 실현된다. 또한, 브레이크에 필요한 스트리트폭을 20㎛ 이하로 할 수 있다.

나아가, 스크라이브 홈의 형성이 불필요하므로, 에너지 소비가 억제되는 동 시에, 레이저광의 조사 제어도 용이해진다.

<제2의 실시의 형태>

<분할 기점 형성의 확실화>

상술한 바와같이, 융해 개질법에 의해서 분할의 기점이 되는 변질 영역을 형성하면, 반드시 홈을 형성하지 않아도 피분할체의 분할을 행하는 것이 가능하다. 그러나, 이러한 수법의 경우, 분할에 의해서 얻어지는 칩이나 다이라는 분할편에 있어서, 그 브레이크면 근방에 상기 변질 영역이 잔존하는 경우가 있다. 예를 들면, 도 9나 도 10에 있어서의 브레이크면(T1)은 이러한 잔존 변질 영역의 표면에 상당한다고 할 수 있다. 이러한 잔존 변질 영역의 존재는, 분할편이 디바이스로서 이용되는 경우에 그 기능의 충분한 발현을 저해하는 요인이 될 수 있다. 예를 들면, 상기 분할편이 LED에 이용되는 경우이면, 광투과율이 정상 영역에 비해 작은 변질 잔존 영역의 존재에 의해, LED 전체의 취득 광량이 억제되어 버린다는 문제가 일어날 수 있다.

따라서, 변질 영역은, 분할을 행하는 것이 가능한 범위로 최소화되는 것이 바람직하다. 이를 위해서는, 융해 개질법에 있어서 조사하는 레이저광의 에너지를 억제하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 반복 주파수를 고정하는 경우이면, 조사할 레이저광의 펄스 에너지(레이저광의 1펄스마다의 에너지)를 가능한한 억제함으로써 이는 가능하지만, 한편, 이러한 펄스 에너지의 억제는, 기점 형성의 불확실함, 구체적으로는 레이저광의 흡수의 불확실함을 초래하지 않을 수 없다. 따라서, 펄스 에너지가 작은 레이저광을 이용해 안정되게 분할 기점을 형성하기 위해서는, 분할 기점을 형성하고자 하는 개소에 있어서, 흡수 효율을 높이는 등, 레이저광이 확실하게 흡수되도록 해 두는 것이 유효하다.

또한, 가공에 이용되는 레이저광의 파장 범위에 있어서 높은 투과율이나 반사율을 갖는 피분할체로 분할 기점을 형성하고자 하는 경우도, 동일한 조치를 미리 실시함으로써, 필요 이상의 펄스 에너지를 부여하지 않고 확실하게 분할 기점이 되는 변질 영역을 형성하는 것이 가능해진다. 본 실시의 형태에 있어서는, 이들 양태에 대해서 설명한다.

도 18은 이러한 레이저광 흡수의 확실화를 실현하는 처리의 일례에 대해서 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 18에 있어서는, 피분할체(M)가 사파이어 기판인 경우를 예시한다. 도 18(a)는, 피분할체(M)의 표면에, 상기 피분할체(M)보다도 레이저광의 흡수율이 높은 물질(A)을 부여한 상태에서, 레이저광을 조사한 경우의 조사 결과를 나타내는 광학 현미경상이다. 또한, 도 18(b)는, 도 18(a)의 조사 결과가 어떻게 하여 얻어진 것인지를 설명하기 위한 도면이다. 도 18(a)에 도시하는 것과 같은 조사 결과는, 피분할체가 사파이어 기판이고, Nd : YAG 레이저의 3배 고조파(파장 약 355㎚)를 이용하는 경우이면, 펄스 에너지가 2∼5μJ, 주사 속도가 100㎜/sec 이상이라는 조건으로 실현 가능하다. 도 18(a)에 도시하는 조사 결과를 얻었을 때의 레이저광의 구체적인 조사 조건은, 주사 속도가 200㎜/sec, 펄스 에너지가 3μJ 이다. 이러한 레이저광의 조사 조건을 「제3 조사 조건」이라고 칭하기로 한다.

또한, 물질(A)는, 사용하는 레이저광의 파장 범위에 있어서 피분할체(M)보다 도 레이저광의 흡수율이 높은 물질이다. 도 18의 예에서는, 펠트 펜 등에 이용되는 유성 잉크를 직접 도포함으로써, 물질(A)의 부여를 실현하고 있다. 단, 이에 대신할 다른 유기물질 혹은 무기물질을 이용해도 된다. 또한, 부여의 양태는 도포에는 한정되지 않고, 접착이나 점착, 혹은 증착 등의 박막 형성 수법, 인쇄 등의 후막 형성 수법 외, 물질(A)의 종류에 따른 양태가 적절히 채용되어도 된다.

도 18(a)의 피분할체(M)에 대해서는, 도 18(b)에 화살표 AR11 및 AR12로 표시하도록 도면 좌측에서 우측을 향해, 도시하지 않은 영역도 포함해 레이저광이 주사되면서 연속적으로 또한 등간격으로 조사되어 있다. 그러나, 도 18(a)에 의하면, 변질 영역(T)이 형성되는 것은, 대부분 물질(A)가 도포된 영역만이고, 물질(A)가 도포되지 않은 영역에서 레이저광은 조사되어 있음에도 불구하고, 변질이 생기지 않는다. 구체적으로는, 도 18(b)에 도시하는 미변질 영역(U)이 이에 해당한다. 환언하면, 물질(A)가 부여되는 영역에서는 확실하게 변질 영역(T)이 형성되는데 대해, 물질(A)이 부여되지 않는 영역에서는 거의 변질 영역은 형성되지 않게 된다.

이는 사용할 레이저광의 파장 범위에 있어서 피분할체(M)보다도 레이저광의 흡수율이 높은 물질을 분할하고자 하는 개소에 부여하는 준비 처리를 행함으로써, 이러한 부여가 없으면 변질 영역이 형성되지 않을 정도의 약한 에너지의 조사 조건으로 조사를 행해도, 융해 개질을 생기게하여 분할 기점이 될 수 있는 변질 영역을 안정되게 형성할 수 있는 것을 의미한다. 즉, 물질(A)는 피분할체(M)에 있어서의 레이저광의 흡수 효율을 높이는 흡수 조제로서 작용되게 된다.

따라서, 이와 같이 흡수 조제로서 작용하는 물질을 피분할체(M)의 분할 대상 개소에 미리 부여함으로서, 레이저광의 흡수 효율을 상기 개소만 높여 둠으로써, 제3 조사 조건으로서 나타낸, 본래라면 충분히 흡수가 생기지 않고 융해 개질조차 생기지 않는 약한 에너지의 레이저광의 조사에 의해서도, 분할 기점의 형성을 확실하게 행할 수 있게 된다. 예를 들면, 본 실시의 형태에 관한 분할 기점의 형성 방법이, 어떠한 디바이스의 제조 공정에 있어서 상기 디바이스를 브레이크할 때에 이용되면, 사용하는 레이저광의 에너지가 억제되게 되므로, 본 방법은 제조 비용의 저감에 기여한다고 할 수 있다.

도 19는, 본 실시의 형태에 관한 방법의 사용을 구체적으로 예시하는 도면이다. 도 19에 도시하는 피분할체(M)를 분할하여 칩(tp)을 얻고자 하는 경우, 실선으로 표시하는 라인(La)의 부분에 흡수 조제로서 작용하는 물질(A)을 부여해 놓으면, 예를 들면 화살표 AR13으로 표시하는 컷 라인에 의한 컷에 대해 말하면, 파선으로 표시하는 라인(Lu)에서는 흡수는 생기지 않고, 라인(La)의 부분에만 흡수가 생겨 융해 개질에 의한 변질 영역이 형성되는 조건으로, 레이저광을 조사할 수 있다. 구체적인 조사 조건은, 피분할체(M)의 종류나 표면 상태, 레이저의 종류, 흡수 조제로서 이용하는 물질의 종류 등에 따라 적합하게 정해진다. 또한, 부여될 때의 흡수 조제에 관한 사이즈(두께나 폭 등)에 대해서도 동일하다. 이에 따라, 상기 부분에 있어서 확실하게 분할 기점을 형성할 수 있다.

예를 들면, 피분할체가 사파이어 기판이고, Nd : YAG 레이저의 3배 고조파(파장 약 355㎚)를 이용하는 경우이면, 펄스 에너지가 2∼5μJ, 주사 속도가 100㎜/sec 이상이라는 조건으로 실현 가능하다.

<제3의 실시의 형태>

본 실시의 형태에 있어서는, 레이저광의 흡수의 확실화, 즉 융해 개질의 확실화를 실현하는 처리에 대한 별도의 양태를 설명한다. 도 20은 이러한 처리에 대한 일례를 도시하는 도면이다. 또한, 도 20에 있어서는, 피분할체(M)가 사파이어 기판인 경우를 예시한다.

도 20(a)는, 피분할체(M)에 레이저광을 조사한 경우의 조사 결과를 나타내는 광학 현미경상이다. 이러한 조사 결과는, 미리, 도 20(b)에 화살표 AR14로 표시하는 바와같이 피분할체(M)의 표면에 도면 상측으로부터 점 Z를 향해 레이저광을 소정의 조사 조건으로 조사하고, 가공선(Lt)로 표시되는 변질 영역을 일단 형성한 후에, 마찬가지로 도 20(b)에 화살표 AR15 및 AR16으로 표시하는 바와같이 도면 좌측에서 우측을 향해, 즉 가공선(Lt)과 직교하도록, 도시하지 않은 영역도 포함해 레이저광을 주사하면서 연속적으로 또한 등간격으로 조사함으로써 실현된다.

여기서, 전단의 조사를 예비 조사라 칭하고, 후단의 조사를 본 조사라 칭하기로 한다. 도 20(a)에 도시하는 조사 결과를 얻었을 때의 구체적인 레이저광의 조사 조건은, 펄스 에너지가 3μJ, 주사 속도가 100㎜/sec이다. 이 본 조사에 있어서의 조사 조건을「제4 조사 조건」으로 칭하기로 한다. 예비 조사는, 이 제4 조사 조건보다도 강한 에너지를 부여하도록 행해지면 그 조건은 특별히 한정되지 않는다.

도 20(a)을 보면, 피분할체(M)에는, 본 조사에 의해서 가공선(L1, L2 및 L3)로 표시되는 변질 영역이 형성되어 있다. 이 중 가공선(L1)은, 가공선(Lt)이 존재 하는 개소를 시점으로 하여, 상기 가공선(Lt)보다도 우측에만 형성되어 있다. 즉, 상기 가공선(Lt)보다도 좌측에서는, 도 20(b)에 도시하는 바와같이, 레이저광은 조사되어 있음에도 불구하고, 변질이 생기지 않는 미변질 영역(U)이 된다. 도 21은 가공선(L1)을 통과하는 면에 있어서의 피분할체(M)의 단면도인데, 도 21로부터도, 이것이 확인된다. 한편, 가공선(L3)은, 가공선(L1)보다도 우측에 존재하는 시점(始點)에서 우측에만 형성되어 있고, 또한, 그 시점의 위치는 일정하지 않다. 또한, 가공선(L2)은, 가공선(Lt)의 위치보다도 좌측의 도시하지 않은 위치를 시점으로 하여 형성되어 있다.

이 조사 결과에 대해서 고찰하면, 우선, 가공선(L1)은 예비 조사에 의해서 의도적으로 형성된 가공선(Lt)을 소위 시초로 형성되고, 그러므로 그 시점이 일정하다고 할 수 있다. 또한, 가공선(L1)은 시점이 되는 가공선(Lt)의 위치로부터 도중에 끊기지 않고 연속적으로 형성되어 있다. 환언하면, 제4 조사 조건에 의해 조사된 레이저광은, 가공선(Lt)에 이르기까지는 흡수되지 않음에도 불구하고, 가공선(Lt)으로 표시되는 변질 영역에서 확실하게 흡수되고, 그 후도 흡수가 계속된다고 할 수 있다.

이에 대해, 가공선(L3)의 형성은, 이러한 시초가 되는 장소가 의도적으로는 형성되지 않은 영역에서 행해지므로, 그 시점이 일정하지 않다고 할 수 있다.

이들 대비에서, 적어도 제4 조사 조건에 의한 레이저광의 조사에 있어서는, 가공선(Lt)으로서 주어지는 변질 영역이, 레이저광의 흡수를 확실하게 일으키도록 작용한다고 할 수 있다. 상술한 바와같이, 변질 영역이 흡수에 의한 급속 가열과 급속 냉각에 의해서 다결정화된 영역으로서, 변질하지 않는 주위의 영역보다도 레이저광을 흡수하기 쉬운, 흡수 효율이 높은 영역이므로, 가공선(Lt)에 이르기까지 흡수가 생기지 않는 약한 펄스 에너지의 레이저광이라도, 상기 위치에서는 흡수가 되는 것으로 생각된다. 또한, 레이저광은 주사되면서 조사되고, 1펄스당 조사 영역은 오버랩되면서 조금씩 어긋나므로, 일단 이와 같이 흡수가 생기면, 이러한 흡수 상태를 유지하면서 레이저광은 이동하게 된다. 즉, 그러한 약한 펄스 에너지의 레이저광이라도, 계속하여 융해 개질을 발생시켜 변질 영역을 형성할 수 있게 된다. 도 21을 보면, 가공선(Lt)에 의한 변질 영역에 비해 가공선(L1)에 의한 변질 영역이 얕아지는데, 이는 본 조사에 있어서의 레이저광의 에너지는, 적어도 예비 조사에 있어서의 에너지보다 작아도 된다는 것을 의미한다.

또한, 가공선(L3)은, 가공선(Lt)과 같은 흡수의 시초가 되는 것을 설치하지 않음에도 불구하고 형성되어 있다. 피분할체(M)의 표면에 레이저광이 흡수될 수 있는 어떠한 상황이 의도적이 아니라도 발생하면, 레이저광의 흡수는 일어날 수 있으므로, 예를 들면 파티클의 부착이나 표면 결함의 존재 등에 따라, 통상이라면 흡수가 생기지 않는 펄스 에너지에 의한 조사라도, 흡수가 생기는 경우가 일어날 수 있다. 환언하면, 가공선(L3)의 형성은, 시점 위치에 있어서 우발적으로 레이저광의 흡수가 생긴 것에 의한 것이라고도 할 수 있다. 이들 결함 등은, 의도적으로 도입한 것은 아니지만, 역시 레이저광의 흡수 효율을 높이도록 작용하게 된다. 단, 약한 펄스 에너지의 레이저광을 조사하는 것만으로는, 이와 같이 불확실한 흡수가 일어날 뿐인 것을 의미한다.

덧붙여, 가공선(L2)은, 가공선(Lt)이 형성되어 있는 위치를 통과함에도 불구하고 가공선(Lt)에 이르기까지 형성이 개시되는데, 이도, 레이저광이 가공선(Lt)에 이르기까지 우발적으로 흡수가 일어난 것에 의한 것으로 생각된다.

이상을 감안하면, 가공선(Lt)으로 표시되는 변질 영역과 같은, 레이저광의 흡수 효율이 높은 영역을 미리 형성하는 준비 처리(시점 변질화 처리)를 행하고, 해당 영역을 통과하도록 레이저광을 주사하면서 조사하도록 함으로써, 본래라면 충분히 흡수가 생기지 않는 약한 에너지의 레이저광을 이용하는 경우라도, 해당 영역에서 레이저광의 흡수를 확실하게 생기게 할 수 있다. 그 후는 레이저광의 주사에 따라 연속적으로 흡수가 계속되므로, 융해 개질을 생기게 하여 비분할체에 대한 분할 기점의 형성을 확실하게 행할 수 있게 된다. 구체적인 조사 조건은, 피분할체(M)의 종류나 표면 상태, 레이저의 종류 등에 따라 적합하게 정해진다. 이에 따라, 해당 부분에 있어서 확실하게 분할 기점을 형성할 수 있다. 또한, 본 실시의 형태에 관한 분할 기점의 형성 방법도, 어떠한 디바이스의 제조 공정에 있어서 해당 디바이스를 브레이크하는데 이용되는 경우에는 제조 비용의 저감에 기여한다고 할 수 있다.

도 22는, 본 실시의 형태에 관한 방법을 구체적으로 예시하는 도면이다. 도 22에 도시하는 피분할체(M)를 분할하여 칩(tp)을 얻고자 하는 경우, 미리 피분할체(M)의 외측 가장자리 부분의 외주선(C)으로 표시되는 개소에 레이저광을 조사하여 변질 영역을 형성해 두면, 예를 들면 화살표 AR16으로 표시하는 커트 라인에 의한 커트에 대해서 말하면, 레이저광이 시점(始點)(Q)에 달한 시점에서 흡수가 생기 고, 이후, 점선으로 표시되는 개소에 분할 기점이 형성되는 조건으로, 레이저광을 조사할 수 있다.

예를 들면, 피분할체가 사파이어 기판이고, Nd : YAG 레이저의 3배 고조파(파장 약 355㎚)을 이용하는 경우이면, 펄스 에너지가 2∼5μJ, 주사 속도가 100㎜/sec 이상이라는 조건으로 분할 기점이 되는 변질 영역의 형성이 실현 가능하다.

<제4의 실시의 형태>

제3의 실시의 형태에서 나타낸 바와같이, 레이저광을 주사하면서 조사함으로써 피분할체에 분할 기점이 될 수 있는 변질 영역을 형성하는데 있어서는, 그 시점의 위치에 있어서의 흡수 효율을 높임으로써 확실하게 흡수를 생기게만 하면, 통상이라면 흡수가 생기지 않는 작은 에너지의 레이저광을 조사하는 경우라도, 흡수 상태를 유지할 수 있어, 융해 개질을 발생시킴에 의한 변질 영역의 형성이 가능해진다. 본 실시의 형태에 있어서는, 이 시점에 있어서의 흡수의 확실화에 대한 별도의 양태에 대해서 설명한다. 도 23은 이러한 처리에 대한 일례를 도시하는 도면이다.

도 23은 본 실시의 형태에 관한 양태에 의해서 융해 개질법에 의해 어느 피분할체에 대해 분할 기점이 되는 변질 영역을 형성할 때의, 이용하는 레이저광의 펄스 에너지의 피크값의 시간 변화를 예시하는 도면이다. 본 실시의 형태에 있어서도, 예를 들면 레이저 가공 장치(100)를 이용해 펄스 레이저광을 조사함으로써 피분할체에 분할 기점을 형성한다. 따라서, 레이저광은 소정의 반복 주파수로 조사되므로, 분할 기점이 되는 변질 영역의 형성에 있어서는, 도 23에 도시하는 바와 같이 펄스 에너지가 단속적으로 피크치를 나타내는 레이저광이 피분할체에 조사되게 된다. 또한, 도 23에 있어서는, 설명의 편의상, 펄스 에너지를 이산치로서 표시하는데, 실제로는, 연속적으로 변화하는 값으로서 취급하는 것이 가능하다.

본 실시의 형태에 있어서는, 도 23에 도시하는 바와같이, 조사 개시 당초부터 얼마간의 시간(t1)이 경과하기까지는, 정상 상태의 펄스 에너지치(E1)보다도 큰 펄스 에너지치(E2)로 레이저광을 조사하고, 시간(t1)의 경과후는, 조사를 계속하면서 정상 상태가 되기까지 에너지를 점차 낮추도록 한다. 그리고, 늦어도 시간(t1)이 경과한 이후에 있어서는, 레이저광을 주사시키도록 한다. 여기서, 펄스 에너지치(E1)는, 통상이라면 피분할체에 있어서 충분한 흡수가 생기지 않을 정도의 값이다. 한편, 펄스 에너지치(E2)는, 통상이라면 피분할체에 있어서 거의 확실하게 흡수가 생기는 정도의 값이다.

즉, 본 실시의 형태에 관한 분할 기점이 되는 변질 영역의 형성은, 그 시점이 되는 위치에 있어서 일단 큰 펄스 에너지로 레이저광을 조사한다고 하는 준비 처리를 함으로써 확실하게 흡수를 생기게 하고, 그 후는, 통상이라면 피분할체에 있어서 흡수가 생기지 않을 정도의 약한 레이저광을 주사시키면서 조사함으로써 흡수를 계속하게 하여 융해 개질을 발생시킨다는 양태에 의해서 실현되는 것이다. 즉, 흡수를 생기게 하기 위한 조사 조건을, 그 후의 분할 기점 형성 시의 조사 조건과는 다르게 함으로써, 분할 기점의 형성을 실현하는 양태이다. 또한, 본 실시의 형태에 관한 분할 기점의 형성 방법도, 어떠한 디바이스의 제조 공정에 있어서 해당 디바이스를 브레이크하는데 이용되는 경우에는 제조 비용의 저감에 기여한다 고 할 수 있다.

또한, 펄스 에너지치(E1, E2), 시간(t1)의 값이나 그 외의 구체적인 조사 조건은 피분할체(M)의 종류나 표면 상태, 레이저의 종류 등에 따라 적합하게 정해진다. 또한, 시간(t1)을 고정치로 하는 대신에, 피분할체에 있어서 레이저광의 흡수가 생긴 것을 소정의 수법으로 검지한 시점에서, 펄스 에너지의 저감과 주사를 개시하도록 해도 된다.

이상에 설명한 것과 같은 양태에 의해서도, 제3의 실시 형태와 마찬가지로, 분할 기점의 형성을 확실하게 행할 수 있다.

<변형예>

피분할체 표면의 분할 기점을 형성하고자 하는 영역에, 또는 그 시점이 되는 위치에 대해, 공지의 블라스트(blast) 장치를 이용해 블라스트 처리를 행하고, 해당 영역 또는 시점 위치에 있어서 조면화 상태를 만들어냄으로써, 상기 영역 혹은 시점 위치에 있어서의 레이저광의 흡수 효율을 높이도록 해도 된다. 이러한 양태라도, 상술의 제2 또는 제3의 실시의 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 제4의 실시의 형태에 있어서는, 흡수를 발생시키기 위한 조사 조건을, 그 후의 분할 기점 형성 시의 조사 조건과는 다르게 함으로써, 분할 기점의 형성을 실현하는 양태로서, 펄스 에너지를 다르게 하는 경우를 나타내는데, 조사 조건을 바꿈으로써 흡수를 확실화하는 양태는 이에 한정되지 않는다.

예를 들면, 도 24는, 레이저광의 반복 주파수를 다르게 하는 양태에 대해서 도시하는 도면이다. 구체적으로는, 정상 상태에 있어서의 값(f)보다도 충분히 작 은 반복 주파수로 레이저광의 조사를 개시하고, 어떤 시간(t2)이 경과한 시점에서 주파수치가 f가 되도록, 반복 주파수를 점차 크게 하도록 한다. 그리고, 늦어도 시간(t2)이 경과한 이후에 있어서, 레이저광을 주사시키도록 한다. 이 때, 펄스 에너지치는 반복 주파수가 f인 경우에는 피분할체에 있어서 흡수가 생기지 않는 정도의 값이다. 평균 조사 파워가 일정하면, 반복 주파수가 작은 쪽이, 펄스 에너지가 커지고, 레이저광의 흡수가 생기기 쉬워진다. 따라서, 도 24에 도시하는 바와같이, 조사 당초의 단계에서 작은 반복 주파수로 조사를 행한다는 것은, 분할 기점이 되는 변질 영역을 형성하는데 있어, 그 시점이 되는 위치에서 확실하게 흡수를 생기게 하는 것에 상당한다. 따라서, 일단 이렇게 하여 레이저광을 피분할체에 확실하게 흡수시키면, 그 후는 상술한 실시의 형태와 마찬가지로, 통상이라면 피분할체에 있어서 흡수가 생기지 않는 정도의 약한 레이저광을 주사하면서 조사해도 흡수가 계속되게 된다.

또한, 도 25는, 레이저광의 주사 속도를 다르게 한 양태에 대해서 도시한 도면이다. 구체적으로는, 피분할체의 불필요한 부분을 스타트 위치로 하여, 정상 상태에 있어서의 값(v)보다도 충분히 작은 주사 속도로 레이저광을 주사시키면서 조사를 개시하고, 어떤 시간(t3)이 경과한 시점에서 속도치가 v가 되도록, 주사 속도를 점차 크게 하도록 한다. 그리고, 늦어도 시간(t3)이 경과한 이후에 있어서, 분할 기점을 형성하는 위치에서 레이저광을 주사시키도록 한다. 이 때, 펄스 에너지치는, 주사 속도가 v인 경우에는 피분할체에 있어서 흡수가 생기지 않는 정도의 값이다. 조사 에너지가 일정하면, 주사 속도가 작은 쪽이, 동일 개소에서 조사되는 레이저광의 에너지가 커지고, 레이저광의 흡수가 생기기 쉬워진다. 따라서, 도 25에 도시하는 바와같이, 조사 당초의 단계에서 작은 주사 속도로 조사를 행한다는 것은, 분할 기점이 되는 변질 영역을 형성하는데 있어, 그 시점이 되는 위치에 레이저광이 달할 때까지 확실하게 흡수를 발생시키는 것에 상당한다. 따라서, 일단 이와같이 하여 레이저광을 피분할체에 확실하게 흡수시키면, 그 후는 상술의 실시의 형태와 마찬가지로, 통상이라면 피분할체에 있어서 흡수가 생기지 않는 정도의 약한 레이저광을 주사하면서 조사해도 흡수가 계속되게 된다.

따라서, 도 24 및 도 25에 도시하는 양태를 취하는 경우도, 분할 기점이 되는 변질 영역의 형성을 행할 수 있게 된다. 또한, 정상 상태의 주파수치(f), 정상 상태의 주사 속도(v), 시간(t2, t3)의 값이나 그 외의 구체적인 조사 조건은, 피분할체의 종류나 표면 상태, 레이저의 종류 등에 따라 적합하게 정해진다. 또한, 도 24 및 도 25에 있어서는, 설명의 편의 상, 반복 주파수 및 주사 속도를 이산치로서 표시하는데, 실제로는, 연속적으로 변화하는 값으로서 취급하는 것이 가능하다.

상술한 각 수법은, 단독으로 이용되어도 되고, 적절히 조합되어도 된다. 예를 들면, 제3의 실시의 형태와 같이 외주부에 가공선을 형성하면서, 커트 라인이 되는 개소에는, 제2의 실시의 형태와 같이, 흡수 조제를 부여하도록 해도 된다. 이에 따라, 더욱 약한 펄스 에너지의 레이저광이라고 해도, 확실하게 분할 기점이 되는 변질 영역을 형성할 수 있게 된다. 어떠한 수법을 채용할지는 피분할체의 종류, 레이저의 종류 등에 따라 적절히 정해진다.

혹은, 이러한 수법의 조합의 응용으로서, 일단 어떠한 수법에 의해서 소정 위치에 레이저광을 조사한 후, 동일 위치에, 다른 수법을 이용해 레이저광을 조사하도록 해도 된다. 이에 따라, 한번의 조사만에 의해서는 이룰 수 없는 형상으로 변질 영역을 형성하거나, 조사 조건의 허용 범위를 확대하는 것이 가능해진다.

또한, 제3의 실시의 형태에 있어서는, 미리 가공선(Lt)으로 표시되는 변질 영역을 형성함으로써, 레이저광의 흡수가 확실하게 행해지는 개소를 만들었는데, 이에 대신해, 시점이 되는 위치에 흡수 조제를 부여하는 양태여도 된다.

제2의 실시의 형태에 관한 흡수 조제가 되는 물질의 부여는, 그 기능을 구비하는 레이저 가공 장치에 의해서 행해져도 되고, 별도의 수법·수단으로 실현되어도 된다.

Claims

피분할체에 분할을 위한 기점을 형성하는 방법으로서,

펄스 레이저광을 소정의 주사 방향으로 주사하면서 상기 피분할체의 피조사면에 조사함으로써, 상기 피분할체에 융해 개질된 변질 영역을 형성하는 변질 영역 형성 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 피분할체에 있어서의 분할 기점 형성 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 피분할체 중 상기 펄스 레이저광을 조사한 부분이 소실하지 않는 조사 조건으로 상기 펄스 레이저광을 조사하는 것을 특징으로 하는 피분할체에 있어서의 분할 기점 형성 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 펄스 레이저광의 펄스폭이 50nsec 이상인 것을 특징으로 하는 피분할체에 있어서의 분할 기점 형성 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 기점의 형성 예정 개소의 적어도 일부에서 상기 펄스 레이저광의 흡수를 발생시키기 위한 소정의 준비 처리를 행하는 준비 공정을 더 구비하고,

상기 변질 영역 형성 공정이, 상기 준비 처리가 실시된 상기 형성 예정 개소에 상기 펄스 레이저광을 조사함으로써 상기 기점이 되는 상기 변질 영역을 형성하는 기점 형성 공정이고,

상기 기점 형성 공정에 있어서는, 상기 준비 공정을 행하지 않은 경우에 상기 기점이 형성되지 않는 강도의 에너지로 펄스 레이저광을 조사하는 것을 특징으로 하는 피분할체에 있어서의 분할 기점 형성 방법.
청구항 4에 있어서,

상기 준비 공정이, 상기 기점 형성 공정에서 조사되는 레이저광을 흡수하는 흡수 조제를 적어도 상기 형성 예정 개소의 시점(始點) 위치에 부여하는 흡수 조제 부여 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 피분할체에 있어서의 분할 기점 형성 방법.
청구항 5에 있어서,

상기 흡수 조제 부여 공정이,

상기 흡수 조제를 도포하는 도포막 형성 공정인 것을 특징으로 하는 피분할체에 있어서의 분할 기점 형성 방법.
청구항 4에 있어서,

상기 준비 공정이, 상기 형성 예정 개소의 시점 위치에 변질 영역을 형성하 는 시점 변질화 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 피분할체에 있어서의 분할 기점 형성 방법.
청구항 7에 있어서,

상기 시점 변질화 공정이, 상기 펄스 레이저광을 조사함으로써 상기 변질 영역을 형성하는 공정인 것을 특징으로 하는 피분할체에 있어서의 분할 기점 형성 방법.
청구항 7에 있어서,

상기 시점 위치가 복수 존재하는 경우, 상기 시점 변질화 공정에서는 복수의 상기 시점 위치를 포함하여 상기 변질 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 피분할체에 있어서의 분할 기점 형성 방법.
청구항 4에 있어서,

상기 준비 공정이, 상기 형성 예정 개소의 시점 위치에 있어서 상기 기점 형성 공정과는 다른 조사 조건에 의해서 상기 펄스 레이저광의 조사를 개시하는 공정이고,

상기 펄스 레이저광의 조사 조건을 점차 변화시키면서 상기 레이저광의 주사를 개시함으로써, 상기 준비 공정에서 상기 기점 형성 공정으로 이행하는 것을 특징으로 하는 피분할체에 있어서의 분할 기점 형성 방법.
청구항 10에 있어서,

상기 준비 공정에서는, 상기 기점 형성 공정보다도 큰 에너지로 상기 펄스 레이저광의 조사를 개시하는 것을 특징으로 하는 피분할체에 있어서의 분할 기점 형성 방법.
청구항 10에 있어서,

상기 준비 공정에서는, 상기 기점 형성 공정보다도 작은 반복 주파수로 상기 펄스 레이저광의 조사를 개시하는 것을 특징으로 하는 피분할체에 있어서의 분할 기점 형성 방법.
청구항 10에 있어서,

상기 준비 공정에 있어서는, 상기 기점 형성 공정보다도 작은 주사 속도로 상기 펄스 레이저광의 조사를 개시하는 것을 특징으로 하는 피분할체에 있어서의 분할 기점 형성 방법.
청구항 4에 있어서,

상기 준비 공정이, 적어도 상기 형성 예정 개소의 시점 위치에 블라스트 처리를 행하는 블라스트 처리 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 피분할체에 있어서의 분할 기점 형성 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 변질 영역 형성 공정에 있어서는, 초점 위치를 상기 피분할체의 내부에 위치시키면서 상기 펄스 레이저광을 조사하는 것을 특징으로 하는 피분할체에 있어서의 분할 기점 형성 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 변질 영역 형성 공정에 있어서는, 상기 주사 방향에 수직인 단면이 개략 쐐기 형상이 되도록 상기 변질 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 피분할체에 있어서의 분할 기점 형성 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 변질 영역 형성 공정에 있어서는, 상기 주사 방향에 수직인 단면이 대략 이등변 삼각형상이 되도록 상기 변질 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 피분할체에 있어서의 분할 기점 형성 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 변질 영역 형성 공정에 있어서는, 상기 주사 방향에 수직인 단면에 있어서의 계면의 곡율이 0 또는 부(負)가 되도록 상기 변질 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 피분할체에 있어서의 분할 기점 형성 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 변질 영역 형성 공정에 있어서는, 상기 변질 영역이 상기 펄스 레이저광의 조사전과는 다른 결정 상태를 갖는 구조적 변질 영역으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 피분할체에 있어서의 분할 기점 형성 방법.
청구항 19에 있어서,

상기 피분할체가 단층 또는 다층 구조의 단결정 물체이고, 상기 변질 영역이 다결정 영역으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 피분할체에 있어서의 분할 기점 형성 방법.
청구항 20에 있어서,

상기 피분할체가 사파이어 혹은 SiC 또는 이들중 어떠한 기재로 하는 적층 구조체인 것을 특징으로 하는 피분할체에 있어서의 분할 기점 형성 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 변질 영역 형성 공정에 있어서는, 상기 변질 영역이 주위보다도 역학적 강도가 작은 약강도 영역으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 피분할체에 있어서의 분할 기점 형성 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 펄스 레이저광으로 원편광을 이용하는 것을 특징으로 하는 피분할체에 있어서의 분할 기점 형성 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 펄스 레이저광으로 직선 편광을 이용해, 상기 직선 편광의 편광면이 펄스 레이저광의 조사 방향과 상기 주사 방향으로 이루어지는 면에 대략 평행인 것을 특징으로 하는 피분할체에 있어서의 분할 기점 형성 방법.
피분할체를 분할하는 방법으로서,

펄스 레이저광을 소정의 주사 방향으로 주사하면서 상기 피분할체의 피조사면에 조사함으로써, 상기 피분할체에 융해 개질된 변질 영역을 형성하는 변질 영역 형성 공정과,

상기 피분할체를 상기 변질 영역에 따라 분할하는 분할 공정을 구비하는 피분할체의 분할 방법.
펄스 레이저광을 피가공물의 피조사면에 조사함으로써 피가공물을 가공하는 방법으로서,

피가공물의 조사 예정 개소의 시점 위치에 있어서 펄스 레이저광의 흡수를 발생시키기 위한 소정의 준비 처리를 행하는 준비 공정과,

단위 펄스마다의 조사 위치가 오버랩되도록 주사하면서 상기 펄스 레이저광을 상기 시점 위치로부터 조사하는 조사 공정을 구비하고,

상기 조사 공정에 있어서는, 상기 준비 공정을 행하지 않은 경우에는 융해 개질에 의한 변질이 생기지 않는 강도의 에너지 펄스 레이저광을 조사하는 것을 특징으로 하는 펄스 레이저광에 의한 피가공물의 가공 방법.