KR20120041690A - 레이저 가공방법 및 칩 - Google Patents

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하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤
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Abstract

가공대상물을 확실히 절단하면서, 얻어지는 칩의 강도를 향상시킨다. 가공대상물(1)에 레이저광(L)을 조사하고, 절단예정라인(5)을 따라서 연장하며 또한 두께방향으로 늘어서는 개질영역(17, 27, 37, 47)을 가공대상물(1)에 형성한다. 여기서, 개질영역 형성부분(17a)과 개질영역 비형성부분(17b)이 절단예정라인을 따라서 교호로 소재하도록 개질영역(17)을 형성하고, 개질영역 형성부분(47a)과 개질영역 비형성부분(47b)이 절단예정라인을 따라서 교호로 소재하도록 개질영역(47)을 형성한다. 따라서, 절단하여 얻어지는 칩에서 이면(21) 측 및 표면(3) 측의 강도가, 형성된 개질영역(7)에 기인하여 저하된다고 하는 것을 억제할 수 있다. 한편, 개질영역(17, 47) 사이에 위치하는 개질영역(27, 37)을 절단예정라인(5)의 일단 측으로부터 타단 측에 걸쳐 연속 형성시키고 있기 때문에, 가공대상물(1)의 절단성을 확실히 확보할 수 있다.

Description

레이저 가공방법 및 칩 {LASER MACHINING METHOD AND CHIP}
본 발명은 가공대상물을 복수의 칩으로 절단하기 위한 레이저 가공방법 및 이 레이저 가공방법을 이용하여 얻어지는 칩에 관한 것이다.
종래의 레이저 가공방법으로서는, 가공대상물의 내부에 집광점(集光点)을 맞추어 레이저광을 조사함으로써, 절단예정라인을 따라서 절단의 기점(起点)이 되는 개질(改質)영역을 가공대상물에 형성하는 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 이와 같은 레이저 가공방법에서는, 개질영역이 형성된 후, 이 개질영역을 절단의 기점으로 하여 가공대상물이 절단예정라인을 따라서 절단되고, 복수의 칩으로 이간(離間)된다.
[특허문헌 1] 일본국 특개2003-338467호 공보
여기서, 상술한 레이저 가공방법을 이용하여 얻어지는 칩은, 예를 들면 충격이 가해질 우려가 있는 사용환경하에서 사용되는 경우가 있어, 그 항절(抗折)강도 등의 강도를 향상시키는 것이 요구되고 있다. 또, 상술한 레이저 가공방법에서는, 가공대상물을 확실히 절단할 수 있는 것이 요구되고 있다.
그래서, 본 발명은 가공대상물을 확실히 절단하면서, 얻어지는 칩의 강도를 향상시킬 수 있는 레이저 가공방법 및 이 레이저 가공방법을 이용하여 얻어지는 칩을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명자들은 예의 검토를 거듭한 결과, 얻어지는 칩에서는, 형성된 개질영역에 기인하여, 그 강도가 저하하는 경우가 있는 것을 발견했다. 또, 예를 들면 칩에서 한쪽 및 다른 쪽의 주면(主面) 측이 절손(折損, 크랙)의 기점이 되기 쉽기 때문에, 한쪽 및 다른 쪽의 주면 측에 형성된 개질영역이 강도 저하에 특히 영향을 주는 것을 더 발견했다. 따라서, 칩의 한쪽 및 다른 쪽의 주면 측의 강도가 개질영역에 기인하여 저하하는 것을 억제할 수 있으면, 칩의 강도를 효과적으로 향상할 수 있다는 것에 생각이 미쳐, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명에 관한 레이저 가공방법은, 판상(板狀)의 가공대상물의 내부에 집광점을 맞추어 레이저광을 조사함으로써, 절단예정라인을 따라서 절단의 기점이 되는 개질영역을 가공대상물에 형성하는 레이저 가공방법으로서, 절단예정라인을 따라서 가공대상물의 한쪽의 주면 측에 위치하는 제1 개질영역과, 가공대상물의 다른 쪽의 주면 측에 위치하는 제2 개질영역과, 제1 및 제2 개질영역 사이에 위치하는 제3 개질영역을 가공대상물의 두께방향으로 늘어서도록 적어도 형성하는 개질영역 형성공정을 구비하고, 개질영역 형성공정은 제1 개질영역의 형성부분과 비형성부분이 절단예정라인을 따라서 교호(交互)로 소재(所在)하도록 제1 개질영역을 형성하는 공정과, 제2 개질영역의 형성부분과 비형성부분이 절단예정라인을 따라서 교호로 소재하도록 제2 개질영역을 형성하는 공정과, 제3 개질영역의 형성부분이 가공대상물에 대해 절단예정라인에 따르는 일단 측으로부터 타단 측에 걸쳐 소재하도록 제3 개질영역을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 본 발명의 레이저 가공방법에서는, 한쪽의 주면 측의 제1 개질영역의 형성부분과 비형성부분이 절단예정라인을 따라서 교호로 소재하도록 형성됨과 아울러, 다른 쪽의 주면 측의 제2 개질영역의 형성부분과 비형성부분이 절단예정라인을 따라서 교호로 소재하도록 형성된다. 이 때문에, 얻어지는 칩에서 한쪽 및 다른 쪽의 주면 측의 강도가, 형성된 개질영역에 기인하여 저하하는 것을 억제하는 것이 가능하게 된다. 한편, 제1 및 제2 개질영역 사이에 위치하는 제3 개질영역의 형성부분이 절단예정라인의 일단 측으로부터 타단 측에 걸쳐 소재하도록 형성되기 때문에, 가공대상물의 절단성이 확실히 확보되게 된다. 따라서, 본 발명에 의하면, 가공대상물을 확실히 절단하면서, 얻어지는 칩의 강도를 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또, 제1 및 제2 개질영역의 형성부분은 절단예정라인을 따라서 연재(延在)하고 또한 가공대상물의 절단예정면을 통과하는 소정 부분에 소재하도록 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 얻어지는 칩의 엣지에 대응하는 부분에 제1 및 제2 개질영역을 형성할 수 있다. 따라서, 절단면의 직진성을 확보하는 것이 가능하게 된다.
이 때, 가공대상물의 주면상에는 복수의 기능소자가 매트릭스 모양으로 배치되며, 절단예정라인은 복수의 기능소자 사이에 격자모양으로 설정되어 있고, 가공대상물을 측방으로부터 보아, 제1 및 제2 개질영역의 형성부분은 복수의 기능소자 사이에 대응하는 부분에 소재하도록 형성됨과 아울러, 개질영역의 비형성부분은 기능소자의 중앙부에 대응하는 부분에 소재하도록 형성되는 경우가 있다.
또, 복수의 기능소자는 길이가 긴 모양을 나타내며, 그 길이방향이 동일하게 되도록 매트릭스 모양으로 배치되고, 제1 및 제2 개질영역의 형성부분과 비형성부분은 절단예정라인 중 길이방향에 따르는 절단예정라인을 따라서 교호로 소재하도록 형성되는 것이 바람직하다. 여기서, 얻어지는 칩이 길이가 긴 모양인 경우, 그 길이방향의 항절강도(즉, 칩의 길이방향 양단부를 지지하여 힘을 가했을 때가 접히기 쉬움)의 향상이 특히 요구된다. 이 점, 상술한 바와 같이, 길이방향에 따르는 절단예정라인을 따라서 제1 및 제2 개질영역의 형성부분과 비형성부분이 교호로 소재하면, 길이방향의 항절강도를 특히 높일 수 있어, 칩의 강도를 향상시킨다고 하는 상기 효과가 효과적으로 발휘된다.
또, 제1, 제2 및 제3 개질영역을 절단의 기점으로 하여 가공대상물을 절단예정라인을 따라서 절단하는 절단공정을 더 구비하는 경우가 있다.
또, 본 발명에 관한 칩은 두께방향에 대략 평행한 측면을 가지는 칩으로서, 측면 중 적어도 하나의 측면에는 두께방향으로 늘어서고 또한 이 두께방향의 교차방향에 따라서 연재하는 제1, 제2 및 제3 개질영역이 적어도 형성되어 있으며, 제1 개질영역은, 하나의 측면에서, 칩의 한쪽의 주면 측에 위치하고, 교차방향에서의 일단부 및 타단부에 형성되며, 제2 개질영역은, 하나의 측면에서, 칩의 다른 쪽의 주면 측에 위치하고, 일단부 및 타단부에 형성되며, 제3 개질영역은, 하나의 측면에서, 제1 및 제2 개질영역 사이에 위치하고, 일단부로부터 타단부에 걸쳐 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이 본 발명의 칩은 상술한 본 발명에 관한 레이저 가공방법의 사용에 의해 얻을 수 있다. 여기서, 한쪽의 주면 측의 제1 개질영역 및 다른 쪽의 주면 측의 제2 개질영역이 교차방향에서의 일단부 및 타단부에 교차방향을 따라서 형성되어 있다. 따라서, 칩에서 한쪽 및 다른 쪽의 주면 측의 강도가, 형성된 개질영역에 기인하여 저하된다고 하는 것을 억제할 수 있어, 칩의 강도를 향상하는 것이 가능하게 된다.
본 발명에 의하면, 가공대상물을 확실히 절단할 수 있음과 아울러, 얻어지는 칩의 강도를 향상시키는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 실시형태에 관한 레이저 가공방법을 실시하는 레이저 가공장치의 개략 구성도이다.
도 2는 개질영역의 형성의 대상이 되는 가공대상물의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 2의 가공대상물의 III-III선에 따른 단면도이다.
도 4는 레이저 가공 후의 가공대상물의 평면도이다.
도 5는 도 4의 가공대상물의 V-V선에 따른 단면도이다.
도 6은 도 4의 가공대상물의 VI-VI선에 따른 단면도이다.
도 7은 제1 실시형태의 레이저 가공방법의 대상이 되는 가공대상물을 나타내는 평면도이다.
도 8은 제1 실시형태의 레이저 가공방법을 설명하기 위한 도 7의 VIII-VIII선에 따른 단면 공정도이다.
도 9는 도 8에 이어서 나타내기 위한 단면 공정도이다.
도 10은 도 9에 이어서 나타내기 위한 단면 공정도이다.
도 11은 제1 실시형태의 레이저 가공방법에 의해 얻어진 칩을 나타내는 사시도이다.
도 12는 제1 실시형태의 레이저 가공방법에 의해 얻어진 칩의 측면을 나타내는 확대 사진도이다.
도 13은 도 12의 칩의 항절강도 시험결과를 나타내는 그래프이다.
도 14는 제2 실시형태의 레이저 가공방법의 대상이 되는 가공대상물을 나타내는 평면도이다.
도 15는 제2 실시형태의 레이저 가공방법을 설명하기 위한 도 14의 XV-XV선에 따른 단면 공정도이다.
도 16은 도 15에 이어서 나타내기 위한 도 14의 XVI-XVI선에 따른 단면 공정도이다.
도 17은 도 16에 이어서 나타내기 위한 단면 공정도이다.
도 18은 도 17에 이어서 나타내기 위한 단면 공정도이다.
도 19는 제2 실시형태의 레이저 가공방법에 의해 얻어진 칩을 나타내는 사시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에서 동일 또는 상당 요소에는 동일 부호를 부여하고, 중복하는 설명을 생략한다. 또, 「좌」, 「우」란 말은, 도면에 나타내는 상태에 근거하고 있으며, 편의적인 것이다.
본 실시형태에 관한 레이저 가공장치에서는, 가공대상물의 내부에 집광점을 맞추어 레이저광을 조사함으로써 가공대상물에 개질영역을 형성한다. 그래서, 우선, 레이저 가공장치에 의한 개질영역의 형성에 대해서, 도 1 ~ 도 6을 참조하여 설명한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 레이저 가공장치(100)는 레이저광(L)을 펄스발진하는 레이저광원(101)과, 레이저광(L)의 광축(광로)의 방향을 90° 바꾸도록 배치된 다이크로익 미러(dichroic mirror)(103)와, 레이저광(L)을 집광(集光)하기 위한 집광용 렌즈(105)를 구비하고 있다. 또, 레이저 가공장치(100)는 집광용 렌즈(105)에서 집광된 레이저광(L)이 조사되는 가공대상물(1)을 지지하기 위한 지지대(107)와, 지지대(107)를 X, Y, Z축방향으로 이동시키기 위한 스테이지(111)와, 레이저광(L)의 출력이나 펄스폭 등을 조절하기 위해서 레이저광원(101)을 제어하는 레이저광원 제어부(102)와, 스테이지(111)의 이동을 제어하는 스테이지 제어부(115)를 구비하고 있다.
이 레이저 가공장치(100)에서는, 레이저광원(101)으로부터 출사된 레이저광(L)은 다이크로익 미러(103)에 의해서 그 광축의 방향을 90° 바뀌고, 지지대(107)상에 놓여진 가공대상물(1)의 내부에 집광용 렌즈(105)에 의해서 집광된다. 이와 함께, 스테이지(111)가 이동하게 되어, 가공대상물(1)이 레이저광(L)에 대해서 절단예정라인(5)을 따라서 상대이동하게 된다. 이것에 의해, 절단예정라인(5)에 따르는 개질영역이 가공대상물(1)에 형성되게 된다.
가공대상물(1)은 반도체 재료나 압전 재료 등이 이용되며, 도 2에 나타내는 바와 같이, 가공대상물(1)에는 가공대상물(1)을 절단하기 위한 절단예정라인(5)이 설정되어 있다. 절단예정라인(5)은 직선 모양으로 연장한 가상선이다. 가공대상물(1)의 내부에 개질영역을 형성하는 경우, 도 3에 나타내는 바와 같이, 가공대상물(1)의 내부에 집광점(P)을 맞춘 상태에서 레이저광(L)을 절단예정라인(5)을 따라서(즉, 도 2의 화살표 A방향으로) 상대적으로 이동시킨다. 이것에 의해, 도 4 ~ 도 6에 나타내는 바와 같이, 개질영역(7)이 절단예정라인(5)을 따라서 가공대상물(1)의 내부에 형성되며, 절단예정라인(5)을 따라서 형성된 개질영역(7)이 절단기점영역(8)이 된다.
또한, 집광점(P)은 레이저광(L)이 집광하는 개소이다. 또, 절단예정라인(5)은 직선 모양에 한정하지 않고 곡선 모양이라도 되고, 가상선에 한정하지 않고 가공대상물(1)의 표면(3)에 실제로 그은 선이라도 된다. 또, 개질영역(7)은 연속적으로 형성되는 경우도 있고, 단속적으로 형성되는 경우도 있으며, 열 모양이라도 되고 점 모양이라도 된다. 요점은 개질영역(7)의 형성 및 형성부분은 절단의 기점이 되도록 가공대상물(1)의 내부에 실질적으로 형성되어 있으면 된다. 또, 개질영역(7)을 기점에 균열이 형성되는 경우가 있으며, 균열 및 개질영역(7)은 가공대상물(1)의 외표면(표면, 이면 혹은 외주면)으로 노출하고 있어도 된다.
덧붙여서, 여기에서는, 레이저광(L)이 가공대상물(1)을 투과함과 아울러 가공대상물(1)의 내부의 집광점 근방에서 특히 흡수되며, 이것에 의해, 가공대상물(1)에 개질영역(7)이 형성된다(즉, 내부흡수형 레이저가공). 따라서, 가공대상물(1)의 표면(3)에서는 레이저광(L)이 대부분 흡수되지 않기 때문에, 가공대상물(1)의 표면(3)이 용융하지 않는다. 일반적으로, 표면(3)으로부터 용융되고 제거되어 구멍이나 홈 등의 제거부가 형성되는(표면흡수형 레이저가공) 경우, 가공영역은 표면(3) 측으로부터 서서히 이면 측으로 진행한다.
그런데, 본 실시형태에 관한 레이저 가공장치로 형성되는 개질영역은 밀도, 굴절률, 기계적 강도나 그 외의 물리적 특성이 주위와는 다른 상태가 된 영역을 말한다. 개질영역으로서는, 예를 들면, 용융처리영역, 크랙영역, 절연파괴영역, 굴절률 변화영역 등이 있으며, 이들이 혼재한 영역도 있다. 또한, 개질영역으로서는 가공대상물의 재료에서 개질영역의 밀도가 비개질영역의 밀도와 비교하여 변화한 영역이나, 격자결함이 형성된 영역이 있다(이들을 합쳐서 '고밀도 전이영역'이라고도 함).
또, 용융처리영역이나 굴절률 변화영역, 개질영역의 밀도가 비개질영역의 밀도와 비교하여 변화한 영역, 격자결함이 형성된 영역은 그들 영역의 내부나 개질영역과 비개질영역과의 계면에 균열(갈라짐, 마이크로 크랙)을 더 내포하고 있는 경우가 있다. 내포되는 균열은 개질영역의 전체 면에 걸친 경우나 일부분만이나 복수 부분에 형성되는 경우가 있다. 가공대상물(1)로서는, 예를 들면 실리콘, 유리, LiTaO3 또는 사파이어(Al2O3)를 포함하거나, 또는 이들로 이루어진 것을 들 수 있다.
[제1 실시형태]
다음으로, 본 발명의 제1 실시형태의 레이저 가공방법에 대해서, 상세하게 설명한다.
본 실시형태의 레이저 가공방법의 대상이 되는 가공대상물(1)에서는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 그 표면(3)에 복수의 기능소자(15)가 형성되어 있다. 기능소자(15)는, 예를 들면, 결정 성장에 의해 형성된 반도체 동작층, 포토다이오드 등의 수광소자, 레이저 다이오드 등의 발광소자 혹은 집적회로로서 형성된 회로소자 등이다. 여기에서는, 기능소자(15)는 직사각형 모양의 드라이버 IC(Integrated Circuit)로서 형성되며, 매트릭스 모양으로 다수 배치되어 있다.
이 가공대상물(1)로서는, 예를 들면 대략 원판 모양의 실리콘 기판이 이용되며, 가공대상물(1)에는 서로 이웃하는 기능소자(15) 사이를 통과하는 격자모양의 절단예정라인(5)이 설정되어 있다. 즉, 절단예정라인(5)은 한쪽 방향을 따라서 연장하는 절단예정라인(5a)과, 이 절단예정라인(5a)과 직교(교차)하는 방향을 따라서 연장하는 절단예정라인(5b)을 포함하여 구성되어 있다.
본 실시형태의 레이저 가공방법에서는, 절단예정라인(5)을 따라서 연장하고 또한 두께방향으로 늘어서는 4열의 개질영역(17, 27, 37, 47)을 이면(21) 측으로부터 표면(3) 측을 향하여 이 순서로 형성한다. 그리고, 이들 개질영역(17, 27, 37, 47)을 절단의 기점으로 하여 가공대상물(1)을 복수의 칩으로 절단한다. 구체적으로는, 우선, 도 8의 (a)에 나타내는 바와 같이, 가공대상물(1)의 이면(21)에 익스팬드 테이프(22)를 부착하고, 이 가공대상물(1)을 지지대(107)(도 1 참조)상에 놓는다.
이어서, 가공대상물(1)의 표면(3)을 레이저광 입사면으로 하고, 가공대상물(1)에서 이면(21) 측에 집광점(P)을 맞추어 가공대상물(1)에 레이저광(L)을 조사한다. 아울러, 이 레이저광(L)을 절단예정라인(5a)을 따라서 상대이동시킨다(스캔). 이것에 의해, 도 8의 (b)에 나타내는 바와 같이, 가공대상물(1)의 이면(21) 측에 위치하는 개질영역(17)을, 절단예정라인(5a)을 따라서 가공대상물(1)의 내부에 형성한다.
이 때, 레이저광원 제어부(102)에 의해서 레이저광(L)의 출사의 ON?OFF를 제어함으로써, 개질영역(17)이 형성된 부분인 개질영역 형성부분(17a)과 개질영역(17)이 형성되지 않는 개질영역 비형성부분(17b)이 절단예정라인(5a)을 따라서 교호로 소재하도록 개질영역(17)을 형성한다. 환언하면, 절단예정라인(5a)을 따라서 개질영역 형성부분(17a)을 단속적으로 형성한다.
보다 구체적으로는, 가공대상물(1)을 측방에서 보아, 개질영역 형성부분(17a)을 복수의 기능소자(15) 사이에 대응하는 부분(구간)에 소재하도록 형성한다. 즉, 개질영역 형성부분(17a)을 절단 후의 칩의 엣지에 대응하는 부분으로 하여, 절단예정라인(5a)을 따라서 소정 길이 연재하고 또한 가공대상물(1)의 절단예정면(S)을 통과하는 소정 부분에 위치하도록 형성한다. 한편, 개질영역 비형성부분(17b)을 기능소자(15)의 중앙부에 대응하는 부분(구간)에 소재하도록 형성한다.
이어서, 가공대상물(1)에서 개질영역(17)보다도 표면(3) 측에 집광점(P)을 맞추어 레이저광(L)을 조사하면서, 레이저광(L)을 절단예정라인(5a)을 따라서 상대이동시킨다. 이것에 의해, 도 9의 (a)에 나타내는 바와 같이, 가공대상물(1)의 두께방향의 대략 중앙에 위치하는 개질영역(27)을, 절단예정라인(5a)을 따라서 가공대상물(1)의 내부에 연속적으로 형성한다. 즉, 개질영역(27)의 형성부분인 개질영역 형성부분(27a)을, 절단예정라인(5a)에 따르는 방향에서의 가공대상물(1)의 일단 측으로부터 타단 측에 걸쳐 소재하도록 연속 형성한다.
이어서, 가공대상물(1)에서 개질영역(27)보다도 표면(3) 측에 집광점(P)을 맞추어 레이저광(L)을 조사하면서, 절단예정라인(5a)을 따라서 상대이동시킨다. 이것에 의해, 가공대상물(1)의 두께방향의 대략 중앙에 위치하며 또한 개질영역(27)과 동일한 개질영역(37)을, 절단예정라인(5a)을 따라서 가공대상물(1)의 내부에 연속 형성한다.
이어서, 가공대상물(1)의 표면(3) 측에 집광점(P)을 맞추어 레이저광(L)을 조사하면서, 레이저광(L)을 상대이동시킨다. 이것에 의해, 도 9의 (b)에 나타내는 바와 같이, 가공대상물(1)의 표면(3) 측에 위치하는 개질영역(47)을 절단예정라인(5a)을 따라서 가공대상물(1)의 내부에 형성한다. 이 개질영역(47)은 상기 개질영역(17)과 동일하게 구성되고, 개질영역(47)이 형성된 부분인 개질영역 형성부분(47a)과 개질영역(47)이 형성되지 않는 개질영역 비형성부분(47b)이 절단예정라인(5a)을 따라서 교호로 소재하도록 형성된다.
그리고, 상술한 절단예정라인(5a)을 따라서 개질영역(17, 27, 37, 47)의 형성과 동일하게 하여, 절단예정라인(5b)을 따라서 개질영역(17, 27, 37, 47)을 형성한다. 마지막으로, 도 10에 나타내는 바와 같이, 익스팬드 테이프(22)를 확장시킴으로써, 개질영역(17, 27, 37, 47)을 절단의 기점으로 하여 가공대상물(1)을 절단예정라인(5)을 따라서 기능소자(15)마다 절단한다. 이것에 의해, 예를 들면 칩 사이즈가 5㎜ × 5㎜의 복수의 반도체 칩(C1)이 얻어지게 된다.
또한, 예를 들면 가공대상물(1)의 두께가 얇은 등의 경우, 개질영역(37)의 형성을 생략해도 된다. 또, 예를 들면 가공대상물(1)의 두께가 두꺼운 등의 경우, 개질영역(37, 47) 사이에 개질영역(27)과 같은 1열 또는 복수 열의 개질영역을 더 형성해도 된다. 즉, 개질영역(17, 47) 사이에는 적어도 1열의 개질영역(27)이 형성되고 있으면 되고, 가공대상물(1)의 두께에 따라 개질영역이 적절히 형성되어 있으면 된다.
도 11은 본 실시형태의 레이저 가공방법에 의해 얻어진 칩을 나타내는 사시도이다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 칩(C1)은 표면(3)에서 보아 정방형(正方形) 모양을 이루며, 이 표면(3)에 형성된 기능소자(15)를 가지고 있다. 이 칩(C1)의 측면(51)의 각각에는 두께방향으로 늘어서는 4열의 개질영역(17, 27, 37, 47)이 이면(21) 측으로부터 표면(3) 측을 향하여 이 순서로 형성되어 있다. 개질영역(17, 27, 37, 47)의 각각은 각 측면(51)에서 두께방향의 직교방향(이하, 간단히 「직교방향」이라고 함)을 따라서 연재하고 있다.
개질영역(17)은 가장 이면(21) 측에 위치하고 있고, 개질영역(47)은 가장 표면(3) 측에 위치하고 있다. 이것들 개질영역(17, 47)은 각 측면(51)에서 직교방향에서의 칩(C1)의 엣지(edge)부인 좌단부(일단부) 및 우단부(타단부)에 형성되어 있다. 여기에서의 개질영역(17, 47)은 측면(51)에서 보아 표면(3)의 기능소자(15)가 마련되지 않은 영역에 대응하는 부분에만 마련되어 있다. 즉, 표면(3)의 기능소자(15)가 마련된 영역에 대응하는 부분에는 개질영역(17, 47)이 형성되어 있지 않다. 개질영역(27, 37)은 개질영역(17, 47) 사이에 위치하고 있고, 각 측면(51)에서 직교방향에서의 칩(C1)의 좌단부로부터 우단부에 걸쳐 연속 형성되어 있다.
이상, 본 실시형태에서는, 개질영역 형성부분(17a)과 개질영역 비형성부분(17b)이 절단예정라인을 따라서 교호로 소재하도록 개질영역(17)이 형성된다. 또, 개질영역 형성부분(47a)과 개질영역 비형성부분(47b)이 절단예정라인을 따라서 교호로 소재하도록 개질영역(47)이 형성된다. 따라서, 칩(C1)에서 절손의 기점부가 되기 쉬운 이면(21) 측 및 표면(3) 측의 강도가 개질영역(7)의 형성에 기인하여 저하된다고 하는 것을 억제할 수 있다. 한편, 개질영역(17, 47) 사이에 위치하는 개질영역(27, 37)을 절단예정라인(5)의 일단 측으로부터 타단 측에 걸쳐 연속 형성시키고 있기 때문에, 가공대상물(1)의 절단성을 확실히 확보할 수 있다. 그 결과, 가공대상물(1)을 확실히 절단하면서, 절단하여 얻어지는 칩(C1)의 항절강도를 향상시키는 것이 가능하게 된다.
즉, 본 실시형태에서는, 가공대상물(1)의 표면(3) 및 이면(21)에 가장 가까운 위치에는 비형성부분이 마련되도록 개질영역(17, 47)을 단속적으로 형성하고, 이들 개질영역(17, 47) 사이에 끼워진 위치에는 비형성부분이 마련되지 않도록 개질영역(27, 37)을 연속적으로 형성하고 있다. 이것에 의해, 가공대상물(1)의 절단성을 유지하면서, 개질영역(7)의 형성부분을 저감시켜(절단에 필요 최저한인 개질영역(7)을 형성하여) 칩(C1)의 항절강도 등의 강도나 강성을 높일 수 있다.
또, 상술한 바와 같이, 개질영역 형성부분(17a, 47a)은 측방에서 보아 복수의 기능소자(15) 사이에 대응하는 부분에 위치하도록 형성되며, 가공대상물(1)의 절단예정면(S)과 교차하는 소정 부분에 소재하고 있다. 이것에 의해, 얻어지는 칩(C1)에서는 그 엣지 부분(즉, 측면(51)에 대한 좌단부 및 우단부)에 개질영역(17, 47)이 형성되게 된다. 그 결과, 절단면인 칩(C1)의 측면(51)의 직진성을 확보하는 것이 가능하게 되어, 이른바 스커트(skirt)의 발생을 억제하여 품질을 높일 수 있다.
도 12는 본 실시형태에 의해 얻어진 칩의 측면을 나타내는 확대 사진도이다. 도면 중의 칩(C1)은 그 사이즈가 5㎜ × 5㎜로 되고, 그 두께가 200㎛로 되어 있다. 도 12의 (a), (b), (c)는 칩(C1)의 표면(3)을 위로 한 상태에서의 칩(C1)의 좌단부, 중앙부 및 우단부를 각각 나타내고 있다.
이 칩(C1)을 제조할 때에는, 가공대상물(1)에 3열의 개질영역(17, 27, 47)을 형성하고 있다. 구체적으로는, 가공대상물(1)의 표면(3)으로부터 180㎛의 위치에 집광점(P)을 맞추어 레이저광(L)을 출력 0.5W로 조사하여 개질영역(17)을 형성하고, 가공대상물(1)의 표면(3)으로부터 120㎛의 위치에 집광점(P)을 맞추어 레이저광(L)을 출력 0.72W로 조사하여 개질영역(27)을 형성하며, 가공대상물(1)의 표면(3)으로부터 60㎛의 위치에 집광점(P)을 맞추어 레이저광(L)을 출력 0.5W로 조사하여 개질영역(47)을 형성하고 있다.
도 12에 나타내는 바와 같이, 칩(C1)의 측면(51)에는 이면(21) 근방에서 좌우방향으로 연재하는 개질영역(17)과, 두께방향의 중앙부에서 좌우방향으로 연재하는 개질영역(27)과, 표면(3) 근방에서 좌우방향으로 연재하는 개질영역(47)이 두께방향으로 늘어서 3열 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다. 그리고, 개질영역(17, 47)은 좌단부 및 우단부에만 형성되며, 좌우방향의 중앙부에는 형성되어 있지 않은 한편, 개질영역(17)은 좌단부로부터 우단부에 걸쳐 연속 형성되어 있는 것을 알 수 있다.
특히, 최초의 스캔에 의해 형성된 개질영역(17)은 그 후의 스캔에 의해 형성된 개질영역(47)에 대해 조밀하게(환언하면, 개질영역(47)은 개질영역(17)에 대해 성김) 되어 있다. 이것은, 개질영역(47)의 형성시, 개질영역(17)의 형성에 의해 이 개질영역(17)으로부터 생긴 균열 등이 영향을 주고 있기 때문이라고 생각된다.
도 13은 도 12의 칩의 항절강도 시험결과를 나타내는 그래프이다. 도면 중에서, 종래의 칩이란, 종래의 레이저 가공에 의해 얻어진 칩을 나타내고 있으며, 여기에서는 칩의 각 측면에서 좌단부로부터 우단부에 걸쳐 연속 형성되어 있는 개질영역이 두께방향으로 늘어서 3열 형성되어 있는 것을 나타내고 있다.
또, 이 항절강도 시험에서는 3점 굽힘방식으로의 강도, 즉, 칩(C1)을 양단 지지한 상태에서 브레이드 등을 이용하여 힘을 가했을 때의 강도를 계측하고 있다. 계측기로서는, 오토 그래프 AG-IS(시마즈(Shimadzu) 제작소제)를 이용하여 브레이드의 점간거리를 2㎜로 하고 있다. 또, 레이저광의 입사면(즉, 표면(3)) 측으로부터 힘을 가하고, 입사면과 반대 측의 입사이면(즉, 이면(21)) 측이 열릴 때의 강도를 「열림면이 입사이면」으로 하여 나타내며, 입사이면 측으로부터 힘을 가하고, 입사면측이 열릴 때의 강도를 「열림면이 입사면」으로 하여 나타내고 있다.
도 13에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 종래의 칩에 비해, 칩(C1)의 항절강도를 높이는 것이 가능하게 되는 것을 알 수 있다. 여기에서는, 열림면이 입사이면인 경우에는, 항절강도의 평균값이 3배 이상으로 높아지고, 열림면이 입사면인 경우에는, 항절강도의 평균값이 1.5배 이상으로 높아지고 있다.
또한, 열림면이 입사이면인 경우에는, 이면(21) 측의 개질영역(17)이 항절강도 향상에 효과적으로 기여하고, 열림면이 입사면인 경우에는, 표면(3) 측의 개질영역(47)이 항절강도 향상에 효과적으로 기여하고 있다고 생각된다. 덧붙여서, 두께 300㎛로 된 칩(C1)에 대해 상기 항절강도 시험을 실시한 결과에서도, 종래의 칩에 비해 항절강도가 높아지는 것을 확인할 수 있었다.
이상에서, 이면(21) 또는 표면(3) 중 어느 한쪽이 「한쪽의 주면」을 구성하고, 어느 다른 쪽이 「다른 쪽의 주면」을 구성한다. 또, 개질영역(17) 또는 개질영역(47) 중 어느 한쪽이 「제1 개질영역」을 구성하고, 어느 다른 쪽이 「제2 개질영역」을 구성한다. 또, 개질영역(27, 37)이 「제3 개질영역」을 구성한다.
[제2 실시형태]
다음으로, 본 발명의 제2 실시형태에 대해서 설명한다. 또한, 본 실시형태의 설명에서는, 상기 실시형태와 다른 점에 대해서 주로 설명한다.
본 실시형태의 레이저 가공방법의 대상이 되는 가공대상물(61)에서는, 도 14에 나타내는 바와 같이, 그 표면(3)에 복수의 기능소자(65)가 형성되어 있다. 기능소자(65)는 길이가 긴 직사각형 모양을 나타내며, 그 길이방향이 동일하게 되도록 매트릭스 모양으로 배치되어 있다.
본 실시형태의 레이저 가공방법에서는, 우선, 도 15의 (a)에 나타내는 바와 같이, 가공대상물(61)의 표면(3) 측에 BG테이프(62)를 부착하고, 이 가공대상물(1)을 지지대(107)(도 1 참조)상에 놓는다.
이어서, 가공대상물(61)의 이면(21)을 레이저광 입사면으로 하고, 가공대상물(1)에 레이저광(L)을 조사하면서, 기능소자(65)의 짧은 길이방향으로 연장하는 절단예정라인(5a)을 따라서 상대이동시킨다. 그리고, 이 공정을 집광점(P)의 위치를 바꾸어 반복하여 행한다. 이것에 의해, 도 8의 (b)에 나타내는 바와 같이, 절단예정라인(5)을 따라서 연장하고 또한 두께방향으로 늘어서는 3열의 개질영역(57(571, 572, 573))을 이면(21) 측으로부터 표면(3) 측을 향하여 이 순서로 형성한다.
개질영역(571)은 가공대상물(61)의 표면(3) 측에 위치하도록 형성되며, 개질영역(572)은 가공대상물(61)의 두께방향의 대략 중앙에 위치하도록 형성되고, 개질영역(573)은 가공대상물(61)의 이면(21) 측에 위치하도록 형성되어 있다. 이들 개질영역(571, 572, 573)은 절단예정라인(5a)에 따르는 방향에서의 가공대상물(61)의 일단 측으로부터 타단 측에 걸쳐 소재하도록 연속 형성된다.
이어서, 가공대상물(61)에서 표면(3) 측에 집광점(P)을 맞추어 레이저광(L)을 조사하면서, 기능소자(65)의 길이방향으로 연장하는 절단예정라인(5b)을 따라서 상대이동시킨다. 이것에 의해, 도 16의 (a)에 나타내는 바와 같이, 가공대상물(61)의 표면(3) 측에 위치하는 개질영역(67)을, 절단예정라인(5b)을 따라서 가공대상물(1)의 내부에 형성한다. 이 때, 레이저광원 제어부(102)에 의해서 레이저광(L)의 출사의 ON?OFF를 제어함으로써, 개질영역(67)이 형성된 부분인 개질영역 형성부분(67a)과 개질영역(67)이 형성되지 않는 개질영역 비형성부분(67b)이 절단예정라인(5b)을 따라서 교호로 소재하도록 개질영역(67)을 형성한다.
보다 구체적으로는, 가공대상물(61)을 측방으로부터 보아, 개질영역 형성부분(67a)을 복수의 기능소자(65) 사이에 대응하는 부분에 소재하도록 형성하는 한편, 개질영역 비형성부분(67b)을 기능소자(65)의 중앙부에 대응하는 부분에 소재하도록 형성한다.
이어서, 가공대상물(61)에서 두께방향의 대략 중앙에 집광점(P)을 맞추어 레이저광(L)을 조사하면서, 레이저광(L)을 절단예정라인(5b)을 따라서 상대이동시킨다. 이것에 의해, 도 16의 (b)에 나타내는 바와 같이, 가공대상물(61)의 두께방향의 대략 중앙에 위치하는 개질영역(77)(개질영역 형성부분(77a))을 절단예정라인(5b)에 따르는 방향에서의 가공대상물(61)의 일단 측으로부터 타단 측에 걸쳐 소재하도록 연속 형성한다.
이어서, 가공대상물(61)의 이면(21) 측에 집광점(P)을 맞추어 레이저광(L)을 조사하면서, 레이저광(L)을 상대이동시킨다. 이것에 의해, 도 16의 (c)에 나타내는 바와 같이, 가공대상물(61)의 표면(3) 측에 위치하는 개질영역(87)을 절단예정라인(5b)을 따라서 가공대상물(1)의 내부에 형성한다. 이 개질영역(87)은 상기 개질영역(67)과 동일하게 구성되고, 개질영역(87)이 형성된 부분인 개질영역 형성부분(87a)과 개질영역(87)이 형성되지 않는 개질영역 비형성부분(87b)이 절단예정라인(5b)을 따라서 교호로 소재하도록 형성된다.
그리고, 도 17에 나타내는 바와 같이, 가공대상물(61)의 이면(21)에 익스팬드 테이프(22)를 부착하여 전사한 후, 도 18에 나타내는 바와 같이, 익스팬드 테이프(22)를 확장시킴으로써, 개질영역(57, 67, 77, 87)을 절단의 기점으로 하여 가공대상물(61)을 절단예정라인(5)을 따라서 기능소자(65)마다 절단한다. 이것에 의해, 복수의 반도체 칩(C2)이 얻어지게 된다.
도 19는 본 실시형태의 레이저 가공방법에 의해 얻어진 칩을 나타내는 사시도이다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 칩(C2)은 표면(3)에서 보아 장방형 모양을 이루며, 표면(3)에 형성된 기능소자(65)를 가지고 있다. 이 칩(C2)에서 기능소자(65)의 짧은 길이방향에 따르는 측면(63a)에는 두께방향으로 늘어서는 3열의 개질영역(571, 572, 573)이 표면(3) 측으로부터 이면(21) 측을 향하여 이 순서로 형성되어 있다. 개질영역(571, 572, 573) 각각은 측면(63a)에서 직교방향을 따라서 연재하고 있다.
개질영역(571)은 측면(63a)의 표면(3) 측에 위치하도록 형성되고, 개질영역(572)은 측면(63a)의 두께방향의 대략 중앙에 위치하도록 형성되며, 개질영역(573)은 측면(63a)의 이면(21) 측에 위치하도록 형성되어 있다. 이들 개질영역(571, 572, 573)은 직교방향에서의 측면(63a)의 일단 측으로부터 타단 측에 걸쳐 소재하도록 연속 형성되어 있다.
또, 칩(C2)에서 기능소자(65)의 길이방향에 따르는 측면(63b)에는 두께방향으로 늘어서는 3열의 개질영역(67, 77, 87)이 표면(3) 측으로부터 이면(21) 측을 향하여 이 순서로 형성되어 있다. 개질영역(67)은 가장 표면(3) 측에 위치하고 있고, 개질영역(87)은 가장 이면(21) 측에 위치하고 있다. 이들 개질영역(67, 77)은 측면(63b)에서 직교방향에서의 칩(C1)의 엣지부인 좌단부 및 우단부에 형성되어 있다. 여기에서의 개질영역(67, 77)은 측면(63b)에서 보아 표면(3)의 기능소자(65)가 마련되지 않은 영역에 대응하는 부분에만 마련되어 있다. 즉, 표면(3)의 기능소자(15)가 마련된 영역에 대응하는 부분에는 개질영역(67, 77)이 형성되어 있지 않다. 개질영역(77)은 개질영역(67, 77) 사이에 위치하고 있으며, 측면(63b)에서 직교방향에서의 칩(C1)의 좌단부로부터 우단부에 걸쳐 연속 형성되어 있다.
이상, 본 실시형태에서도, 상기 효과와 동일한 효과, 즉, 가공대상물(1)을 확실히 절단하면서, 절단하여 얻어지는 칩(C1)의 강도를 향상시킨다고 하는 효과를 발휘한다.
또, 본 실시형태와 같이, 기능소자(65)가 길이가 긴 모양으로 되어, 절단하여 얻어지는 칩(C2)가 길이가 긴 모양인 경우, 칩(C2)의 길이방향의 항절강도의 향상이 특별히 요구된다. 이 점, 상술한 바와 같이, 길이방향에 따르는 절단예정라인(5b)을 따라서 개질영역 형성부분(67a, 87a)과 개질영역 비형성부분(67b, 87b)이 교호로 소재하면, 길이방향의 항절강도를 특별히 높일 수 있어, 칩(C2)의 강도를 향상시킨다고 하는 상기 효과가 효과적으로 발휘된다.
이상에서, 개질영역(87) 또는 개질영역(67) 중 어느 한쪽이 「제1 개질영역」을 구성하고, 어느 다른 쪽이 「제2 개질영역」을 구성한다. 또, 개질영역(77)이 「제3 개질영역」을 구성한다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 제1 실시형태에서는, 표면(3)을 레이저광 조사면으로 하여 레이저광(L)을 입사하는 표면입사로 했지만, 이면(21)을 레이저광 조사면으로 하여 레이저광(L)을 입사하는 이면입사로 하여도 된다. 또, 상기 제2 실시형태에서는, 이면입사로 했지만, 표면입사로 하여도 된다.
또, 상기 제1 실시형태에서는, 개질영역(17, 27, 37, 47)을 이 순서로 형성하고, 상기 제2 실시형태에서는, 개질영역(57, 67, 87)을 이 순서로 형성했지만, 개질영역을 형성하는 순서는 한정되는 것이 아니고, 소망의 순서로 형성할 수 있다.
또한, 개질영역 형성부분과 개질영역 비형성부분에 대해서는, 상기 실시형태와 같이 레이저광(L)의 출사의 ON?OFF를 제어하는 것 외에, 레이저광(L)의 광로상에 마련된 셔터를 개폐하거나, 가공대상물(1)의 표면(3)을 마스킹하거나 등 하여 형성해도 된다. 또한, 레이저광(L)의 강도를 개질영역이 형성되는 문턱값(가공 문턱값) 이상의 강도와 가공 문턱값 미만의 강도와의 사이에서 제어함으로써, 개질영역 비형성부분과 개질영역 비형성부분을 형성해도 된다.
<산업상의 이용 가능성>
본 발명에 의하면, 가공대상물을 확실히 절단할 수 있음과 아울러, 얻어지는 칩의 강도를 향상시키는 것이 가능하게 된다.
1, 61 … 가공대상물, 3 … 표면,
5, 5a, 5b … 절단예정라인,
7, 17, 27, 37, 47, 57, 67, 77, 87 … 개질영역,
15, 65 … 기능소자,
17a, 27a, 37a, 47a, 67a, 77a, 87a … 개질영역 형성부분,
17b, 47b, 67b, 87b … 개질영역 비형성부분,
21 … 이면, 51, 63b … 측면,
C1, C2 … 칩, L … 레이저광,
P … 집광점, S … 절단예정면.

Claims (6)

  1. 판상(板狀)의 가공대상물의 내부에 집광점(集光点)을 맞추어 레이저광을 조사함으로써, 절단예정라인을 따라서, 절단의 기점(起点)이 되는 개질영역을 상기 가공대상물에 형성하는 레이저 가공방법으로서,
    상기 절단예정라인을 따라서, 상기 가공대상물의 한쪽의 주면(主面) 측에 위치하는 제1 개질영역과, 상기 가공대상물의 다른 쪽의 주면 측에 위치하는 제2 개질영역과, 상기 제1 및 제2 개질영역 사이에 위치하는 제3 개질영역을, 상기 가공대상물의 두께방향으로 늘어서도록 적어도 형성하는 개질영역 형성공정을 구비하고,
    상기 개질영역 형성공정은,
    상기 제1 개질영역의 형성부분과 비형성부분이 상기 절단예정라인을 따라서 교호(交互)로 소재하도록 상기 제1 개질영역을 형성하는 공정과,
    상기 제2 개질영역의 형성부분과 비형성부분이 상기 절단예정라인을 따라서 교호로 소재하도록 상기 제2 개질영역을 형성하는 공정과,
    상기 제3 개질영역의 형성부분이 상기 가공대상물에서 상기 절단예정라인에 따르는 일단 측으로부터 타단 측에 걸쳐 소재하도록 상기 제3 개질영역을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2 개질영역의 형성부분은 상기 절단예정라인을 따라서 연재(延在)하고 또한 상기 가공대상물의 절단예정면을 통과하는 소정 부분에 소재하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 가공대상물의 상기 주면상에는 복수의 기능소자가 매트릭스 모양으로 배치되고,
    상기 절단예정라인은 상기 복수의 기능소자 사이에 격자모양으로 설정되어 있으며,
    상기 가공대상물을 측방으로부터 보아, 상기 제1 및 제2 개질영역의 형성부분은 상기 복수의 기능소자 사이에 대응하는 부분에 소재하도록 형성됨과 아울러, 상기 개질영역의 비형성부분은 상기 기능소자의 중앙부에 대응하는 부분에 소재하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 복수의 기능소자는 길이가 긴 모양을 나타내고, 그 길이방향이 동일하게 되도록 매트릭스 모양으로 배치되며,
    상기 제1 및 제2 개질영역의 형성부분과 비형성부분은 상기 절단예정라인 중 상기 길이방향에 따르는 절단예정라인을 따라서 교호로 소재하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 개질영역을 절단의 기점으로 하여 상기 가공대상물을 상기 절단예정라인을 따라서 절단하는 절단공정을 더 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  6. 두께방향에 대략 평행한 측면을 가지는 칩으로서,
    상기 측면 중 적어도 하나의 측면에는 상기 두께방향으로 늘어서고 또한 이 두께방향의 교차방향을 따라서 연재하는 제1, 제2 및 제3 개질영역이 적어도 형성되어 있으며,
    상기 제1 개질영역은 상기 하나의 측면에서 상기 칩의 한쪽의 주면 측에 위치하고, 상기 교차방향에서의 일단부 및 타단부에 형성되며,
    상기 제2 개질영역은 상기 하나의 측면에서 상기 칩의 다른 쪽의 주면 측에 위치하고, 상기 일단부 및 상기 타단부에 형성되며,
    상기 제3 개질영역은 상기 하나의 측면에서 상기 제1 및 제2 개질영역 사이에 위치하고, 상기 일단부로부터 상기 타단부에 걸쳐 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 칩.
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