TWI386271B - Laser processing method - Google Patents

Description

雷射加工方法

本發明是有關沿著矽晶圓的切斷預定線，在矽晶圓的內部形成，切斷之起點的複數列改性區域的雷射加工方法。

習知之該種技術，是一種對著半導體基板照射雷射光，沿著半導體基板的切割道，在半導體基板的內部，形成複數列變質部，沿著其切割道，切斷半導體基板的方法(例如參照專利文獻1)。

〔專利文獻1〕日本特開2005－19667號公報

但是，如果以上述的方法，來切斷半導體基板，會由其切斷面產生顆粒，切斷所得到的半導體晶片有被污染之虞。

於是，本發明是有鑑於此種事情的發明，其目的在於提供一種用以防止從切斷矽晶圓所得到的晶片的切斷面，產生顆粒的雷射加工方法。

本發明人等為了達成上述目的，重新刻意檢討的結果，查明從切斷矽晶圓所得到的晶片的切斷面產生顆粒的起因在於，出現於形成在矽晶圓之特定區域的改性區域的扭梳紋(twist hackle)。

就是，利用聚光用透鏡使雷射光，聚光在厚度t(500μm<t)的矽晶圓的內部，如果沿著矽晶圓的切斷預定線，在矽晶圓的內部，形成複數列改性區域予以切斷，至少在自矽晶圓之雷射光射入面起的深度350μm~500μm的區域，在切斷面明顯出現扭梳紋。因此，扭梳紋間的微小部分會剝離，產生矽顆粒。

第18圖是表示利用習知的雷射加工方法，在厚度625μm的矽晶圓的內部，對一條切斷預定線，形成十九列的改性區域之際的矽晶圓的切斷面照片的圖。各改性區域7₁ ~7_{1 9} 是以矽晶圓11的表面3作為雷射光射入面，以下述表1所示的條件，由背面21側依序形成。再者，於下述表1中，聚光點位置意思是，自對準雷射光之聚光點的位置之表面3起的距離(以下相同)。又，出口輸出是指從聚光用透鏡被射出的雷射光的輸出，廣角是指射入到聚光用透鏡之雷射光的廣角(以下相同)。

如第18圖所示，在該例中，在自矽晶圓11之表面3起的深度310μm~540μm的區域，明顯出現扭梳紋(較濃的黑色部分)51。像這樣，如果明顯出現扭梳紋51，如第19圖所示，由於扭梳紋51間的微小部分52易剝離，因此認為在深度310μm~540μm的區域，易產生顆粒。再者，認為在自矽晶圓11之表面3起的深度超過540μm的區域，雖出現扭梳紋51，但如第20圖所示，由於出現不明顯，因此難以產生顆粒。

而且，本發明人等，至少在自矽晶圓之雷射光射入面起的深度350μm~500μm的區域，發現在切斷面明顯出現扭梳紋的起因在於，在深度350μm~500μm的區域，雷射光之球面像差增大。

就是，如第21圖所示，在雷射光L射入到矽晶圓11之際，雷射光L是根據司乃耳定律(Snell's law)被折射行進。因而，為了使雷射光L聚光於，自晶圓11之表面3起的深度較深的區域，聚光用透鏡53愈靠近晶圓11附近，中心光線L1的聚光位置P1與周邊光線L2的聚光位置P2，愈偏離矽晶圓11的厚度方向。因此，雷射光L的聚光點，朝晶圓11的厚度方向擴大，雷射光L的聚光程度惡化，形成朝晶圓11之厚度方向延伸，且質差不均勻(也不限於雷射光L的1射束，在晶圓11之厚度方向不連續，分斷成複數的改性區域)的改性區域。其結果，在分斷時，質差的改性區域，不連續，產生扭梳紋，並且起因於不均勻的改性區域，也會產生不均勻的龜裂，認為在該龜裂與扭梳紋之間，易產生自晶圓11之切斷面剝離的顆粒。再者，於上述的例中，在自矽晶圓11之表面3起的深度超過540μm的區域，不會出現明顯扭梳紋51的是因如下的理由。即，在深度超過540μm的區域，由於在聚光點P的雷射光L之能量密度更小，因此，認為形成在晶圓11之厚度方向的改性區域的寬幅變小(認為該理由是雷射光L之聚光程度差的部分，能量過小，不超過加工臨限值的緣故)，不均勻的改性區域減少，並且分斷時，不均勻的龜裂也減少的緣故，抑制扭梳紋的產生，並且在扭梳紋與龜裂之間所產生的顆粒減少。

本發明人等，是基於以上的見解，進一步重新檢討，直至完成本發明。

即，有關本發明的雷射加工方法，是利用聚光用透鏡使雷射光，聚光在厚度t(500μm<t)的矽晶圓的內部，沿著矽晶圓的切斷預定線，在矽晶圓的內部，形成切斷之起點的複數列的改性區域的雷射加工方法，具備：在自矽晶圓的雷射光射入面起的深度350μm~500μm的第1區域，沿著切斷預定線，形成第1改性區域的工程；和在自雷射光射入面起的深度0μm~250μm的第2區域，沿著切斷預定線，形成第2改性區域的工程，形成第1改性區域之際的雷射光的照射條件，是以補正在第1區域的雷射光之球面像差，對形成第2改性區域之際的雷射光之照射條件而變化為其特徵。

又，有關本發明的雷射加工方法，是利用聚光用透鏡使雷射光，聚光在厚度t(350μm<t≦500μm)的矽晶圓的內部，沿著矽晶圓的切斷預定線，在矽晶圓的內部形成切斷之起點的複數列的改性區域的雷射加工方法，具備：在自矽晶圓的雷射光射入面起的深度350μm~tμm的第1區域，沿著切斷預定線，形成第1改性區域的工程；和在自雷射光射入面起的深度0μm~250μm的第2區域，沿著切斷預定線，形成第2改性區域的工程，形成第1改性區域之際的雷射光的照射條件，是以補正在第1區域的雷射光的球面像差，對形成第2改性區域之際的雷射光的照射條件而變化為其特徵。

在利用該些的雷射加工方法，對厚度t(500μm<t)的矽晶圓，在自其雷射光射入面起的深度350μm~500μm的第1區域，形成第1改性區域之際，又，在對厚度t(350μm<t≦500μm)的矽晶圓，在自其雷射光射入面起的深度350μm~tμm的第1區域，形成第1改性區域之際，以補正在第1區域的雷射光的球面像差，使雷射光的照射條件變化。因此，以第1及第2改性區域作為切斷的起點，即使將矽晶圓切斷成晶片，在第1區域還是未明顯出現扭梳紋，變得難以產生顆粒。因而，藉由該些的雷射加工方法，就能在切斷時及切斷後，防止從晶片的切斷面，產生顆粒。再者，在第1區域形成第1改性區域的工程與在第2區域形成第2改性區域的工程，順序不同。

在有關本發明的雷射加工方法中，第1及第2改性區域是藉由利用聚光用透鏡使雷射光，聚光在矽晶圓的內部，在矽晶圓的內部產生多光子吸收、其他光吸收，藉此所形成。又，當作形成在矽晶圓之內部的第1及第2改性區域是融解處理區域。

在有關本發明的雷射加工方法中，在形成第1改性區域之際，射入到聚光用透鏡的雷射光的廣角，比在形成第2改性區域之際，射入到聚光用透鏡的雷射光的廣角還大為佳。又，形成第1改性區域之際的聚光用透鏡的射出NA，比形成第2改性區域之際的聚光用透鏡的射出NA還大為佳。又，在形成第1改性區域之際，在聚光用透鏡與矽晶圓之間，配置球面像差補正構件為佳。藉此，就能以補正在第1區域的雷射光的球面像差，使形成第1改性區域之際的雷射光的照射條件，對形成第2改性區域之際的雷射光的照射條件而變化。

藉由本發明，即使將矽晶圓切斷成晶片，還是可在切斷時及切斷後，防止從晶片的切斷面，產生顆粒。

〔用以實施發明的最佳形態〕

以下針對本發明的最佳實施形態，參照圖面做詳細說明。在本實施形態的雷射加工方法，為了在加工對象物的內部形成改性區域，利用所謂的多光子吸收的現象。於是，首先，針對為了藉由多光子吸收，來形成改性區域的雷射加工方法做說明。

如果光子的能量h ν比材料之吸收的頻帶間隙E_G 還小，光學上為透明。因而，材料產生吸收的條件為h ν>E_G 。可是，就算光學上是透明，但雷射光的強度還是非常大的話，在nh ν>E_G 的條件(n＝2，3，4，．．．)，材料產生吸收。此現象稱為多光子吸收。脈衝波的情形，雷射光的強度是以雷射光之聚光點的峰值功率密度(W/cm² )所決定，例如在峰值功率密度為1×10⁸ (W/cm² )以上的條件下，產生多光子吸收。峰值功率密度是根據(相當聚光點之雷射光的1脈衝的能量)÷(雷射光的射束點斷面積×脈衝寬)所求得。又，連續波的情形，雷射光的強度是以雷射光之聚光點的電場強度(W/cm² )所決定。

針對有關利用此種多光子吸收的本實施形態的雷射加工方法之原理，參照第1圖~第6圖做說明。如第1圖所示，在晶圓狀(平板狀)的加工對象物1的表面3，具有為了切斷加工對象物1的切斷預定線5。切斷預定線5是直線狀延伸的假想線。在有關本實施形態的雷射加工方法，是如第2圖所示，在產生多光子吸收的條件下，使聚光點P對準加工對象物1的內部，照射雷射光L，形成改性區域7。再者，聚光點P是指雷射光L聚光之處。又，切斷預定線5不限於直線狀，也可為曲線狀，不限於假想線，也可為實際拉在加工對象物1的線。

而且，藉由讓雷射光L，沿著切斷預定線5(即，第1圖的箭頭A方向)，相對性的移動，使聚光點P沿著切斷預定線5移動。藉此，如第3圖~第5圖所示，改性區域7會沿著切斷預定線5，形成加工對象物1的內部，該改性區域7會成為切斷起點區域8。在此，切斷起點區域8意思是加工對象物1被切斷之際，成為切斷(裂縫)之起點的區域。該切斷起點區域8有連續性形成改性區域7所形成的情形，也有斷續性形成改性區域7所形成的情形。

有關本實施形態的雷射加工方法，是藉由加工對象物1吸收雷射光L，不使加工對象物1發熱，來形成改性區域7。讓雷射光L穿透加工對象物1，使加工對象物1的內部發生多光子吸收，形成改性區域7。因而，因雷射光L幾乎不會被加工對象物1的表面3吸收，故加工對象物1的表面3不會融解。

如果在加工對象物1的內部，形成切斷起點區域8，以該切斷起點區域8作為起點，由於易發生裂縫，如第6圖所示，故能以比較小的力來切斷加工對象物1。因而，加工對象物1的表面3，不會發生不必要的裂縫，就能高精度切斷加工對象物1。

以該切斷起點區域8為起點的加工對象物1的切斷，是考慮以下兩點。一為，切斷起點區域8形成後，人為的力施加於加工對象物1，藉此加工對象物1會因以切斷起點區域8為起點而產生裂縫，故會有加工對象物1被切斷的情形。這是例如加工對象物1之厚度較大時的切斷。如果施加人為上的力，例如沿著加工對象物1的切斷起點區域8，在加工對象物1加上彎曲應力和剪應力，或者使加工對象物1賦予溫度差，藉此發生熱應力。另一為，藉由形成切斷起點區域8，以切斷起點區域8為起點，向著加工對象物1的斷面方向(厚度方向)，自然裂縫，結果會有加工對象物1被切斷的情形。這是例如加工對象物1之厚度較小時，可藉由一列改性區域7，形成有切斷起點區域8，加工對象物1之厚度較大時，可藉由複數列形成在厚度方向的改性區域7，形成有切斷起點區域8。再者，該自然裂縫的情形，也是在切斷之處，裂縫不搶先到對應於未形成切斷起點區域8之部位的部分的表面3上，因只能割斷對應於形成切斷起點區域8之部位的部分，故可控制佳的進行割斷。近年來因矽晶圓等之加工對象物1的厚度有變薄的傾向，故此種控制性佳的割斷方法非常有效。

那麼，針對有關本實施形態的雷射加工方法，藉由多光子吸收所形成的改性區域，是屬於融解處理區域。

使聚光點對準加工對象物(例如像是矽的半導體材料)的內部，聚光點的電場強度為1×10⁸ (W/cm² )以上，且脈衝寬為1μs以下的條件下，照射雷射光。藉此，加工對象物的內部會因多光子吸收，局部性加熱。藉由該加熱，在加工對象物的內部形成有融解處理區域。融解處理區域是指暫時融解後再固化的區域，或正好為融解狀態的區域、由融解狀態進行再固化之狀態的區域，也可稱為相變化的區域或結晶構造變化的區域。又，融解處理區域是指於單結晶構造、非晶質構造、多結晶構造，也可稱為某一構造變成別的構造的區域。就是，例如由單結晶構造變為非晶質構造的區域、由單結晶構造變為多結晶構造的區域、由單結晶構造變為包含非晶質構造及多結晶構造的構造的區域。加工對象物為矽單結晶構造時，融解處理區域是例如非晶質矽構造。電場強度的上限值，例如為1×10^{1 2} (W/cm² )。脈衝寬例如1ns~200ns為佳。

本發明人是根據實驗確認在矽晶圓的內部，形成有融解處理區域。實驗條件如下。

(A)加工對象物：矽晶圓(厚度350μm、外徑4吋)(B)雷射光源：半導體雷射激勵Nd：YAG雷射波長：1064nm雷射光點斷面積：3.14×10^{－ 8} cm² 振盪形態：Q開關脈衝重複頻率：100kHz脈衝寬：30ns輸出：20μJ/脈衝雷射光品質：TEM_{0 0} 偏光特性：直線偏光(C)聚光用透鏡倍率：50倍N.A.：0.55對雷射光波長的穿透率：60%(D)載置有加工對象物之載置台的移動速度：100mm/秒

第7圖是表示在上述條件藉由雷射加工所切斷的矽晶圓的一部分的斷面照片的圖。在矽晶圓11的內部，形成有融解處理區域13。再者，藉由上述條件所形成的融解處理區域13的厚度方向之大小為100μm左右。

說明融解處理區域13為藉由多光子吸收所形成。第8圖是表示雷射光之波長與矽基板的內部之穿透率的關係的座標圖。但分別除去矽基板之表面側與背面側的反射成分，只表示內部的穿透率。針對矽基板的厚度t分別為50μm、100μm、200μm、500μm、1000μm，來表示上述關係。

例如，Nd：YAG雷射之波長於1064nm，矽基板之厚度為500μm以下時，得知在矽基板的內部，雷射光會穿透80%以上。因第7圖所示的矽晶圓11之厚度為350μm，利用多光子吸收的融解處理區域13，是形成在矽晶圓11的中心附近，就是自表面起175μm的部分。若此時的穿透率，以厚度200μm的矽晶圓為參考，在90%以上，雷射光在矽晶圓11的內部稍微被吸收，幾乎是穿透。這是雷射光在矽晶圓11的內部被吸收，並未在矽晶圓11的內部形成融解處理區域13(就是利用雷射光以普通的加熱，形成融解處理區域)，藉由多光子吸收形成融解處理區域13。利用多光子吸收形成融解處理區域，是記載在例如日本焊接學會全國大會講演概要第66集(2000年4月)的第72頁~第73頁之「藉由微秒脈衝雷射之矽的加工特性評估」。

再者，矽晶圓是以藉由融解處理區域所形成的切斷起點區域為起點，向著斷面方向產生裂縫，其裂縫會到達矽晶圓的表面與背面，結果就會被切斷。到達矽晶圓的表面與背面的該裂縫，有自然產生的情形，也有藉由對矽晶圓施加力所產生的情形。而且，由切斷起點區域，在矽晶圓的表面與背面，自然產生裂縫的情形，也有由形成切斷起點區域的融解處理區域開始融解的狀態，產生裂縫的情形；和由形成切斷起點區域的融解處理區域開始融解的狀態，予以再固化之際，產生裂縫的情形之任一種情形。但，無論哪種情形，融解處理區域都只是形成在矽晶圓的內部，在切斷後的切斷面，如第7圖，只有內部形成融解處理區域。這樣，如果在加工對象物的內部，藉由融解處理區域來形成切斷起點區域，因割斷時難以產生偏離切斷起點區域線之不必要的裂縫，故割斷控制變很容易。

以上，雖是藉由多光子吸收所形成的改性區域，針對融解處理區域做說明，但考慮到晶圓狀之加工對象物的結晶構造或其劈開性等，只要如以下形成切斷起點區域，以其切斷起點區域為起點，就能更進一步以較小的力，且精度良好的來切斷加工對象物。

即，由矽等之鑽石構造的單結晶半導體所形成的基板之情形，最好是在沿著(111)面(第1劈開面)或(110)面(第2劈開面)的方向，形成切斷起點區域。又，由GaAs等之閃鋅礦型構造的III－V族化合物半導體所形成的基板之情形，最好是在沿著(110)面的方向，形成切斷起點區域。進而，具有藍寶石(Al₂ O₃ )等之六方晶系的結晶構造的基板之情形，最好是以(0001)面(C面)為主面，在沿著(1120)面(A面)或(1100)面(M面)的方向，形成切斷起點區域。

再者，只要沿著為了形成上述的切斷起點區域的方向(例如，沿著單結晶矽基板的(111)面的方向)、或正交於為了形成切斷起點區域之方向的方向，在基板形成定向平面，就能以該定向平面為基準，容易且正確的沿著為了形成切斷起點區域的方向，在基板形成切斷起點區域。

其次，針對本發明之最佳實施形態做說明。第9圖是本實施形態之雷射加工方法的加工對象物的平面圖，第10圖是沿著第9圖所示的加工對象物之X－X線的部分剖面圖。

如第9圖及第10圖所示，加工對象物1是具備：厚度625μm的矽晶圓11；和包含複數個機能元件15，形成在矽晶圓11之表面3的機能元件層16。機能元件15是例如藉由結晶成長所形成的半導體動作層、光二極體等的受光元件、雷射二極體等的發光元件，或作為電路所形成的電路元件等，多數矩陣狀形成在平行及垂直於矽晶圓11之定向平面6之方向的方向。

如以上所構成的加工對象物1，是如以下切斷成每個機能元件15。首先，如第11圖(a)所示，在矽晶圓11的背面21張貼擴張膠帶(expanded tape)23。接著，如第11圖(b)所示，以機能元件層16為上側，將加工對象物1固定在雷射加工裝置的載置台(圖未表示)上。

而且，以矽晶圓11的表面3為雷射光射入面，讓聚光點P對準矽晶圓11的內部，以產生多光子吸收的條件來照射雷射光L，藉由載置台的移動，通過相鄰接的機能元件15，15間，讓聚光點P沿著設定成格子狀的切斷預定線5(參照第9圖的虛線)進行掃瞄。

雖是沿著該切斷預定線5之聚光點P的掃瞄，對一條切斷預定線5進行十九次，但每次改變自對準聚光點P之位置之表面3起的距離，從背面21側依序，以標示在下述表2的條件，將十九列的改性區域7₁ ~7_{1 9} ，沿著切斷預定線5，在矽晶圓11的內部形成一列列。再者，各改性區域7₁ ~7_{1 9} 雖是融解處理區域，但也有混合裂痕的情形。

由上述表2即可明，在形成位於自矽晶圓11之表面3起的深度335μm~525μm之區域的改性區域7₇ ~7_{1 2} 之際，射入到雷射加工裝置的聚光用透鏡的雷射光L之廣角為0.4°。另一方面，在形成位在自矽晶圓11之表面3起的深度超過525μm之區域的改性區域7₁ ~7₆ 之際，以及形成位在於自深度不滿335μm之區域的改性區域7_{1 3} ~7_{1 9} 之際，射入到雷射加工裝置的聚光用透鏡的雷射光L之廣角為0.2°。再者，為了加大射入到聚光用透鏡的雷射光L之廣角，如第12圖(a)，(b)所示，針對擴束器54，只要凸透鏡55在凹透鏡56附近即可。

形成各改性區域7_{1 3} ~7_{1 9} 之後，如第13圖所示，讓擴張膠帶23擴張開，以各改性區域7_{1 3} ~7_{1 9} 為起點，產生裂縫，將矽晶圓11及機能元件層16沿著切斷預定線5切斷，並且使得被切斷所得到的各半導體晶片25互相分離。

如以上說明，針對上述雷射加工方法，在形成改性區域7₇ ~7_{1 2} 之際，射入到聚光用透鏡的雷射光L之廣角(0.4°)，比在形成改性區域7_{1 3} ~7_{1 9} 之際，射入到聚光用透鏡的雷射光L之廣角(0.2°)還大。藉此，形成改性區域7₇ ~7_{1 2} 之際的雷射光L之照射條件，是以在自矽晶圓11之表面3起的深度335μm~525μm的區域，補正雷射光L的球面像差，對形成改性區域7_{1 3} ~7_{1 9} 之際的雷射光L之照射條件而變化。因此，以改性區域7₁ ~7_{1 9} 為切斷的起點，即使將矽晶圓11及機能元件層16切斷成半導體晶片25，在深度335μm~525μm的區域，並不會明顯出現扭梳紋，難以產生顆粒。因而，藉由上述雷射加工方法，就能防止從半導體晶片25的切斷面產生顆粒。

第14圖是表示藉由本實施形態的雷射加工方法，在厚度625μm的矽晶圓的內部，對一條切斷預定線，形成十九列的改性區域之際的矽晶圓的切斷面照片的圖。如同圖所示，於此例中，不光是自矽晶圓11的表面3起的深度超過525μm的區域，以及深度不滿335μm的區域，連深度335μm~525μm的區域，都未明顯出現扭梳紋。因而，認為矽晶圓11的切斷面，為難以產生顆粒的狀態。

可是，在自矽晶圓11之表面3起的深度超過525μm的區域，與深度335μm~525μm的區域相同，如果射入到雷射加工裝置的聚光用透鏡的雷射光L之廣角為0.4°，就會發生改性區域7₁ ~7₆ 因雷射光L的能量不足，無法連繫的問題。為了解決此問題，也可以不讓射入到聚光用透鏡的雷射光L之廣角為0.2°，加大雷射光L的能量。

又，在自矽晶圓11之表面3起的深度不滿335μm的區域，與深度335μm~525μm的區域相同，如果射入到雷射加工裝置的聚光用透鏡的雷射光L之廣角為0.4°，就會發生扭梳紋增加等的問題。為了解決此間題，射入到聚光用透鏡的雷射光L之廣角為0.2°，會很有效果。

本發明並不限於上述的實施形態。

例如，不光是在形成改性區域7₇ ~7_{1 2} 之際，射入到聚光用透鏡的雷射光L之廣角，比在形成改性區域7_{1 3} ~7_{1 9} 之際，射入到聚光用透鏡的雷射光L之廣角還大，也可如下所形成，補正雷射光L的球面像差，使形成改性區域7₇ ~7₁₂ 之際的雷射光L的照射條件，對形成改性區域7₁₃ ~7₁₉ 之際的雷射光的照射條件而變化。

即，也可讓形成改性區域7₇ ~7₁₂ 之際的聚光用透鏡53的射出NA(數值孔徑)(參照第12圖(b))，比形成改性區域7₁₃ ~7₁₉ 之際的聚光用透鏡53的射出NA(數值孔徑)(參照第12圖(a))還大。

又，亦可在形成改性區域7₁₃ ~7₁₉ 之際，不配置球面像差補正構件57(參照第13圖(a))，在形成改性區域7₇ ~7₁₂ 之際，在聚光用透鏡53與矽晶圓之間配置球面像差補正構件57(參照第13圖(b))。球面像差補正構件57是以例如厚度0.5mm的石英玻璃板等，在對應於自矽晶圓之雷射光射入面起的深度取消球面像差的方向，產生球面像差的構件。

又，其他也以刪除對應於自矽晶圓之雷射光射入面起的深度的球面像差之方式，準備殘存原球面像差的聚光用透鏡，也可以對應於自矽晶圓之雷射光射入面起的深度，切換聚光用透鏡。進而也可藉由聚光用透鏡內部之可動的補正管等，以刪除對應於自矽晶圓之雷射光射入面起的深度的球面像差之方式，準備可變更透鏡性能的聚光用透鏡，且對應於自矽晶圓之雷射光射入面起的深度，變更聚光用透鏡的透鏡性能。

再者，也能不補正球面像差，減少球面像差的影響，抑制扭梳紋的出現。

就是，為了讓雷射光聚光在自矽晶圓之雷射光射入面起的深度較深的區域，由於聚光用透鏡愈靠近矽晶圓附近，雷射光之中心光線的聚光位置與雷射光之周邊光線的聚光位置愈偏離矽晶圓的厚度方，能量分布較廣，在形成切斷面之際，會出現扭梳紋。於是，只要周圍光線的能量比加工臨限值還低，就能減少周圍光線的影響，抑制扭梳紋的出現。

其中一例，在形成質區域7_{1 3} ~7_{1 9} 之際，如第17圖(a)所示，藉由擴束器54，加大雷射光L的廣角，讓射入到聚光用透鏡之入射光瞳(瞳徑d)的周圍光線之能量，比加工臨限值還高。另一方面，在形成改性區域7₇ ~7_{1 2} 之際，如第17圖(b)所示，藉由擴束器54，縮小雷射光L的廣角，讓射入到聚光用透鏡之入射光瞳(瞳徑d)的周圍光線之能量，比加工臨限值還低。

又，上述實施形態雖是在厚度t(500μm<t)之矽晶圓的內部，沿著切斷預定線，形成複數列改性區域的情形，但在厚度t(350μm<t≦500μm)之矽晶圓的內部，沿著切斷預定線，形成複數列改性區域的情形，只要如下所形成，就能防止從切斷矽晶圓所得到的晶片之切斷面，產生顆粒。即，在自矽晶圓之雷射光射入面起的深度350μm~tμm的區域，補正雷射光的球面像差，讓在深度350μm~tμm的區域，形成改性區域之際的雷射光的照射條件，對在深度0μm~250μm的區域，形成改性區域之際的雷射光的照射條件而變化即可。

又，上述實施形態雖是以矽晶圓的表面為雷射光射入面的情形，但也可為以矽晶圓的背面為雷射光射入面。進而，上述實施形態雖是在切斷預定線上存在著機能元件層的情形，但也可為在切斷預定線上不存在機能元件層，在露出矽晶圓之表面的狀態下，以矽晶圓的表面為雷射光射入面。

又，對一條切斷預定線，形成在矽晶圓之內部的改性區域之列數，是因應於矽晶圓之厚度等而變化，不限於十九列。

〔產業上的可利用性〕

藉由本發明，即使將矽晶圓切斷成晶片，還是可在切斷時及切斷後，防止從晶片的切斷面，產生顆粒。

3．．．表面(雷射光射入面)

5．．．切斷預定線

7．．．改性區域

11．．．矽晶圓

13．．．融解處理區域

53．．．聚光用透鏡

57．．．球面像差補正構件

L．．．雷射光

〔第1圖〕利用有關本實施形態的雷射加工方法的雷射加工中的加工對象物的平面圖。

〔第2圖〕沿著第1圖所示的加工對象物的II－II線的剖面圖。

〔第3圖〕利用有關本實施形態的雷射加工方法的雷射加工後的加工對象物的平面圖。

〔第4圖〕沿著第3圖所示的加工對象物的IV－IV線的剖面圖。

〔第5圖〕沿著第3圖所示的加工對象物的V－V線的剖面圖。

〔第6圖〕利用有關本實施形態的雷射加工方法所切斷的加工對象物的平面圖。

〔第7圖〕表示有關本實施形態的雷射加工方法所切斷的矽晶圓的一部分的斷面照片的圖。

〔第8圖〕表示有關本實施形態的雷射加工方法的雷射光之波長與矽基板的內部之穿透率的關係的座標圖。

〔第9圖〕本實施形態之雷射加工方法的加工對象物的平面圖。

〔第10圖〕沿著第9圖所示的加工對象物的X－X線的部分剖面圖。

〔第11圖〕說明本實施形態的雷射加工方法的圖，(a)是在加工對象物張貼擴張膠帶的狀態，(b)是將雷射光照射到加工對象物的狀態。

〔第12圖〕表示為了改射入到聚光用透鏡的雷射光之廣角的擴束器的圖。

〔第13圖〕說明本實施形態之雷射加工方法的圖，使擴張膠帶擴張的狀態。

〔第14圖〕表示藉由本實施形態的雷射加工方法，在厚度625μm的矽晶圓的內部，對一條切斷預定線，形成十九列的改性區域之際的矽晶圓的切斷面照片的圖。

〔第15圖〕表示為了改變射出NA之聚光用透鏡的圖。

〔第16圖〕表示為了改變球面像差之聚光用透鏡及球面像差補正構件的圖。

〔第17圖〕表示為了改變射入到聚光用透鏡的雷射光之廣角的擴束器、及射入到聚光用透鏡的雷射光之高斯分布與聚光用透鏡之入射光瞳的瞳徑之關係圖。

〔第18圖〕表示利用習知的雷射加工方法，在厚度625μm的矽晶圓的內部，對一條切斷預定線，形成十九列的改性區域之際的矽晶圓的切斷面照片的圖。

〔第19圖〕自矽晶圓之表面起的深度310μm~540μm的區域的切斷面的模式圖。

〔第20圖〕自矽晶圓之表面起的深度超過540μm的區域的切斷面的模式圖。

〔第21圖〕表示射入到矽晶圓的雷射光之行進狀態的模式圖。

1．．．加工對象物

3．．．表面

5．．．切斷預定線

7₁ ~7_{1 9} ．．．改性區域

11．．．矽晶圓

15．．．機能元件

16．．．機能元件層

21．．．背面

23．．．擴張膠帶

L．．．雷射光

P．．．聚光點

Claims (10)

1. 一種雷射加工方法，是利用聚光用透鏡使雷射光，聚光在厚度t(500μm<t)的矽晶圓的內部，沿著前述矽晶圓的切斷預定線，在前述矽晶圓的內部，形成切斷之起點的複數列改性區域的雷射加工方法，其特徵為：具備：在自前述矽晶圓的雷射光射入面起的深度350μm~500μm的第1區域，沿著前述切斷預定線，形成第1改性區域的工程；和在自前述雷射光射入面起的深度0μm~250μm的第2區域，沿著前述切斷預定線，形成第2改性區域的工程，形成前述第1改性區域之際的雷射光的照射條件，是以補正在前述第1區域的雷射光的球面像差，對形成前述第2改性區域之際的雷射光的照射條件而變化。
2. 一種雷射加工方法，是利用聚光用透鏡使雷射光，聚光在厚度t(350μm<t≦500μm)的矽晶圓的內部，沿著前述矽晶圓的切斷預定線，在前述矽晶圓的內部形成切斷之起點的複數列的改性區域的雷射加工方法，其特徵為：具備：在自前述矽晶圓的雷射光射入面起的深度350μm~tμm的第1區域，沿著前述切斷預定線，形成第1改性區域的工程；和在自前述雷射光射入面起的深度0μm~250μm的第2區域，沿著前述切斷預定線，形成第2改性區域的工程，形成前述第1改性區域之際的雷射光的照射條件，是以補正在前述第1區域的雷射光的球面像差，對形成前述第2改性區域之際的雷射光的照射條件而變化。
3. 如申請專利範圍第1項所記載的雷射加工方法，其中，前述第1及前述第2改性區域是融解處理區域。
4. 如申請專利範圍第1項所記載的雷射加工方法，其中，在形成前述第1改性區域之際，射入到前述聚光用透鏡的雷射光的廣角，比在形成前述第2改性區域之際，射入到前述聚光用透鏡的雷射光的廣角還大。
5. 如申請專利範圍第1項所記載的雷射加工方法，其中，形成前述第1改性區域之際的前述聚光用透鏡的射出NA，比形成前述第2改性區域之際的前述聚光用透鏡的射出NA還大。
6. 如申請專利範圍第1項所記載的雷射加工方法，其中，在形成前述第1改性區域之際，在前述聚光用透鏡與前述矽晶圓之間，配置球面像差補正構件。
7. 如申請專利範圍第2項所記載的雷射加工方法，其中，前述第1及前述第2改性區域是融解處理區域。
8. 如申請專利範圍第2項所記載的雷射加工方法，其中，在形成前述第1改性區域之際，射入到前述聚光用透鏡的雷射光的廣角，比在形成前述第2改性區域之際，射入到前述聚光用透鏡的雷射光的廣角還大。
9. 如申請專利範圍第2項所記載的雷射加工方法，其中，形成前述第1改性區域之際的前述聚光用透鏡的射出NA，比形成前述第2改性區域之際的前述聚光用透鏡的射出NA還大。
10. 如申請專利範圍第2項所記載的雷射加工方法，其中，在形成前述第1改性區域之際，在前述聚光用透鏡與前述矽晶圓之間，配置球面像差補正構件。