WO2006101091A1 - レーザ加工方法 - Google Patents

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WO2006101091A1
WO2006101091A1 PCT/JP2006/305594 JP2006305594W WO2006101091A1 WO 2006101091 A1 WO2006101091 A1 WO 2006101091A1 JP 2006305594 W JP2006305594 W JP 2006305594W WO 2006101091 A1 WO2006101091 A1 WO 2006101091A1
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laser
region
laser beam
workpiece
substrate
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PCT/JP2006/305594
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Inventor
Koji Kuno
Tatsuya Suzuki
Original Assignee
Hamamatsu Photonics K.K.
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Definitions

  • the present invention relates to a laser processing method used for cutting a plate-like workpiece.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-28423
  • the deteriorated layer reaches not only the inside of the plate-like object but also the outer surface of the plate-like object (see FIG. 6 of Patent Document 1).
  • the plate-shaped object can be divided into pieces even if it is not divided into all the chips in the process of transporting to a tape expansion device that divides the plate-shaped object into chips or inversion process of the plate-shaped object. It may be done.
  • Such fragmentation of the plate-like material causes chipping due to friction between the cut surfaces, but the chip yield rate decreases, and dust generated by the chipping is generated on the surface of the plate-like material. It may cause contamination of the circuit formed in the circuit.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and a plate-like workpiece formed with a modified region is fragmented in a process other than the cutting process.
  • the laser processing method according to the present invention is intended to cut a processing object by irradiating a laser beam with a converging point inside the plate-shaped processing object.
  • laser light is pulsed at the intermediate part including the effective part, and laser light is continuously oscillated at one end and the other end of the intermediate part. It is characterized by.
  • laser light is pulse-oscillated in an intermediate portion including an effective portion in a portion along a planned cutting line in a workpiece, and one end portion and the other end portion on both sides of the intermediate portion. Then, the laser beam is continuously oscillated. Since the intensity of the laser beam in the continuous oscillation is lower than the intensity of the laser beam in the pulse oscillation, a modified region is formed in the middle part, and one end part and the other end part are formed. The modified region can be prevented from being formed.
  • the modified region does not reach the outer surface of the object to be processed, so that the object to be processed is not fragmented in processes other than the cutting process, and the occurrence of chipping due to friction between the cut surfaces of the fragmented parts is reduced. It becomes possible to do.
  • the modified region is reliably formed in the effective part surrounded by the outer edge part, it is possible to cut the effective part with high precision along the planned cutting line using the modified region as a starting point for cutting. become.
  • the modified region is formed by aligning the condensing point inside the object to be processed and irradiating a laser beam to cause multiphoton absorption or other light absorption inside the object to be processed. .
  • the functional element means, for example, a semiconductor operation layer formed by crystal growth, a light receiving element such as a photodiode, a light emitting element such as a laser diode, a circuit element formed as a circuit, and the like.
  • the line to be cut is set in a lattice shape with respect to the workpiece so as to pass between adjacent functional elements.
  • the effective portion can be cut with high precision along the planned cutting line, a plurality of chips having functional elements can be obtained in a state of being cut with high precision.
  • the effective portion and the outer edge portion are integrally formed of a semiconductor material, and the modified region may include a melt processing region.
  • the workpiece may be cut along a planned cutting line. In this case, as described above, the effective portion can be cut with high accuracy along the planned cutting line using the modified region as a starting point of cutting.
  • the chipping is performed by rubbing the cut surfaces of the small pieces. Can be reduced.
  • FIG. 1 is a plan view of an object to be processed during laser processing by the laser processing method according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line ⁇ of the cache object shown in FIG.
  • FIG. 3 is a plan view of an object to be processed after laser caking by the laser caking method according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV of the cache object shown in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line V_V of the cache object shown in FIG.
  • FIG. 6 is a plan view of a workpiece to be cut by the laser processing method according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between electric field strength and crack spot size in the laser processing method according to the present embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of an object to be processed in the first step of the laser caching method according to the present embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of an object to be processed in a second step of the laser caching method according to the present embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of an object to be processed in a third step of the laser processing method according to the present embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of an object to be processed in a fourth step of the laser processing method according to the present embodiment.
  • FIG. 12 A part of a silicon wafer cut by the laser cage method according to this embodiment.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of a silicon wafer in which a melt processing region and a microcavity are formed by the laser processing method according to the present embodiment.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of a silicon wafer for explaining the principle of forming a melt processing region and a microcavity by the laser processing method according to the present embodiment.
  • FIG. 16 is a view showing a photograph of a cut surface of a silicon wafer in which a melt processing region and a microcavity are formed by the laser processing method according to the present embodiment.
  • FIG. 17 A plan view of an object to be processed that is an object of the laser caching method of the present embodiment.
  • FIG. 18 is a partial cross-sectional view along the xvm_xvm line of the workpiece shown in FIG.
  • FIG. 19 is a partial cross-sectional view of an object to be processed for explaining the laser processing method of the present embodiment, where (a) shows a state where a protective tape is applied to the object to be processed, and (b) shows an object to be processed. It is in a state of being irradiated with laser light.
  • FIG. 20 is a partial cross-sectional view of an object to be processed for explaining the laser processing method of the present embodiment, where (a) shows a state in which an expanded tape is attached to the object to be processed, and (b) shows an ultraviolet ray on the protective tape. It is in a state of being irradiated.
  • FIG. 21 is a partial cross-sectional view of an object to be processed for explaining the laser processing method of the present embodiment, in which (a) shows a state where a protective tape is peeled off from the object to be processed, and (b) shows an expanded tape expanded. It is in the state.
  • FIG. 22 is a partial cross-sectional view along the line XXII-XXII of the cache object shown in FIG. 19 (b).
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of a portion along the planned cutting line in the cache object shown in FIG.
  • FIG. 24 is a bottom view of the cache object shown in FIG. 17.
  • the absorption band gap of the material is optically transparent when the photon energy h v force S is smaller than E.
  • the intensity of the laser beam is determined by the peak power density (W / cm 2 ) at the condensing point of the laser beam.
  • the intensity of the laser beam is high when the peak density is 1 X 10 8 (W / cm 2 ) or more.
  • the peak power density is calculated by (energy per pulse of laser beam at the focal point) ⁇ (laser beam beam cross-sectional area X pulse width).
  • the intensity of the laser beam is determined by the electric field intensity (WZcm 2 ) at the condensing point of the laser beam.
  • the surface 3 of the plate-like workpiece 1 has a planned cutting line 5 for cutting the workpiece 1.
  • the planned cutting line 5 is a virtual line extending straight.
  • modification is performed by irradiating the laser beam L with the condensing point P inside the cache object 1 under conditions where multiphoton absorption occurs. Region 7 is formed.
  • the condensing point P is a part where the laser beam L is condensed.
  • the planned cutting line 5 is not limited to a straight line but may be a curved line, or may be a line actually drawn on the cache object 1 without being limited to a virtual line.
  • the condensing point P is moved along the planned cutting line 5 by relatively moving the laser light L along the planned cutting line 5 (that is, in the direction of arrow A in FIG. 1). .
  • the modified region 7 is formed inside the workpiece 1 along the planned cutting line 5, and this modified region 7 becomes the cutting start region 8.
  • the cutting starting point region 8 means a region that becomes a starting point of cutting (cracking) when the workpiece 1 is cut.
  • This cutting starting point region 8 may be formed by continuously forming the modified region 7 or may be formed by intermittently forming the modified region 7.
  • the laser cleaning method according to the present embodiment is not such that the processing object 1 absorbs the laser light L to cause the processing object 1 to generate heat and form the modified region 7.
  • the modified region 7 is formed by allowing the laser beam L to pass through the workpiece 1 and causing multiphoton absorption inside the cathode 1. Therefore, since the laser beam L is hardly absorbed by the surface 3 of the workpiece 1, the surface 3 of the workpiece 1 is not melted.
  • the other is that by forming the cutting start region 8, it naturally cracks in the cross-sectional direction (thickness direction) of the workpiece 1 starting from the cutting start region 8, resulting in the processing target This is the case when 1 is disconnected.
  • this can be achieved by forming the cutting start region 8 by the modified region 7 in one row, and when the thickness of the workpiece 1 is large.
  • This can be achieved by forming the cutting start region 8 by the modified region 7 formed in a plurality of rows in the thickness direction. Even in this natural cracking, a cutting start region 8 is formed at the location to be cut, where the crack does not run on the surface 3 of the portion corresponding to the portion where the cutting start region 8 is not formed.
  • the cleaving can be controlled well.
  • the thickness of the workpiece 1 such as a silicon wafer tends to be thin, such a cleaving method with good controllability is very effective.
  • the modified region is a crack region including one or more cracks
  • the laser beam is irradiated under the condition that the electric field intensity at the focal point is 1 ⁇ 10 8 (W / cm 2 ) or more and the pulse width is 1 ⁇ s or less.
  • the magnitude of the pulse width is a condition that allows a crack region to be formed only inside the workpiece without causing extra damage to the surface of the workpiece while causing multiphoton absorption.
  • a phenomenon called optical damage due to multiphoton absorption occurs inside the workpiece.
  • This optical damage induces thermal strain inside the workpiece, thereby forming a crack region inside the workpiece.
  • the upper limit value of the electric field strength is, for example, 1 ⁇ 10 12 (W / cm 2 ).
  • the pulse width is preferably lns to 200 ns.
  • the formation of the crack region by multiphoton absorption is described in, for example, “Inside of glass substrate by solid-state laser harmonics” on pages 23-28 of the 45th Laser Thermal Processing Workshop Proceedings (December 1998). It is described in “Marking”.
  • the present inventor obtained the relationship between the electric field strength and the size of the crack by experiment.
  • the experimental conditions are as follows.
  • the laser beam quality is TEM.
  • FIG. 7 is a graph showing the results of the experiment.
  • the horizontal axis represents the peak power density. Since the laser light power pulsed laser light, the electric field strength is represented by the peak power density.
  • the vertical axis shows the size of the crack part (crack spot) formed inside the workpiece by a single panelless laser beam. Crack spot force S gathers to form a crack region. The size of the crack spot is the size of the maximum length of the crack spot shape.
  • the data indicated by the black circles in the graph are for the condenser lens (C) with a magnification of 100 and a numerical aperture (NA) of 0 ⁇ 80.
  • the data indicated by white circles in the graph is for the case where the magnification of the condenser lens (C) is 50 times and the numerical aperture (NA) is 0.55.
  • the peak power density is about lO ⁇ W / cm 2 ) Force A crack spot is generated inside the workpiece, and as the peak power density increases, the crack spot increases.
  • FIG. 8 Under the condition that multiphoton absorption occurs, the condensing point P is aligned inside the workpiece 1 and the laser beam L is irradiated to form a crack region 9 along the planned cutting line.
  • the crack region 9 is a region including one or more cracks.
  • the crack region 9 thus formed becomes a cutting start region.
  • the crack force S is further grown from the crack region 9 (that is, from the cutting start region), and as shown in FIG.
  • FIG. 11 the workpiece 1 is cut when the workpiece 1 is broken.
  • a crack that reaches the front surface 3 and the back surface 21 of the workpiece 1 may grow naturally, or may grow when a force is applied to the workpiece 1.
  • the reforming region is a melting region
  • the focusing point is set inside the object to be processed (for example, a semiconductor material such as silicon), and the electric field strength at the focusing point is 1 X 10 8 (W / cm 2 ) or more and the pulse width is 1 ⁇ s or less. Irradiate laser light under certain conditions. As a result, the inside of the workpiece is locally heated by multiphoton absorption. By this heating, a melt processing region is formed inside the workpiece.
  • the melt treatment region is a region once solidified after melting, a region in a molten state, or a region re-solidified from a molten state, and can also be referred to as a phase-changed region or a region where the crystal structure has changed.
  • the melt-processed region can also be referred to as a region in which one structure is changed to another in a single crystal structure, an amorphous structure, or a polycrystalline structure. That is, for example, a region where a single crystal structure is changed to an amorphous structure, a region where a single crystal structural force is changed to a polycrystalline structure, a region where a single crystal structure is changed to a structure including an amorphous structure and a polycrystalline structure are included. means.
  • the melt processing region has, for example, an amorphous silicon structure.
  • the upper limit value of the electric field strength is, for example, 1 ⁇ 10 12 (W / cm 2 ).
  • the pulse width is preferably lns to 200 ns.
  • the inventor has confirmed through experiments that a melt-processed region is formed inside a silicon wafer.
  • the experimental conditions are as follows.
  • FIG. 12 is a view showing a photograph of a cross section of a part of a silicon wafer cut by laser processing under the above conditions.
  • a melt processing region 13 is formed inside the silicon wafer 11.
  • the size in the thickness direction of the melt processing region 13 formed under the above conditions is about 100 ⁇ m.
  • FIG. 13 is a graph showing the relationship between the wavelength of the laser beam and the transmittance inside the silicon substrate. However, the reflection component on the front side and the back side of the silicon substrate is removed to show the transmittance only inside. The above relationship was shown for each of the thickness t force 0 x m, 100 ⁇ , 200 ⁇ , 500 ⁇ , and 1000 zm of the silicon substrate.
  • the thickness of the silicon substrate is 500 ⁇ m or less at 1064 nm, which is the wavelength of the Nd: YAG laser
  • the thickness of the silicon wafer 11 shown in FIG. 12 is 350 ⁇
  • the melt processing region 13 by multiphoton absorption is formed near the center of the silicon wafer 11, that is, at a portion of 175 / im from the surface.
  • the transmittance is 90% or more with reference to a silicon wafer having a thickness of 200 ⁇ . Therefore, the laser light is hardly absorbed inside the silicon wafer 11, and almost all is transmitted. .
  • melt processing region 13 is formed by multiphoton absorption.
  • the formation of the melt processing region by multiphoton absorption is, for example, “Evaluation of processing characteristics of silicon by picosecond pulse laser” on pages 72 to 73 of the 66th Annual Meeting Summary (April 2000). It is described in.
  • the silicon wafer generates a crack in the cross-sectional direction starting from the cutting start region formed by the melt processing region, and the crack reaches the front and back surfaces of the silicon wafer. As a result, it is cut.
  • the cracks that reach the front and back surfaces of the silicon wafer may grow spontaneously, or force is applied to the silicon wafer. Sometimes it grows.
  • the crack grows from a state where the melt processing region forming the cutting start region is melted, and the cutting start region In some cases, cracks grow when the solidified region is melted from the molten state.
  • the melt processing region is formed only inside the silicon wafer, and the melt processing region is formed only inside the cut surface after cutting as shown in FIG.
  • the cutting start region is formed by the melt processing region inside the workpiece, unnecessary cracking off the cutting start region line is less likely to occur at the time of cleaving, so that cleaving control is facilitated.
  • the focusing point is set inside the object to be processed (for example, a semiconductor material such as silicon), and the electric field strength at the focusing point is 1 X 10 8 (W / cm 2 ) or more and the pulse width is 1 ⁇ s or less. Irradiate laser light under certain conditions. As a result, a melt-processed region and a microcavity may be formed inside the workpiece.
  • the upper limit value of the electric field strength is, for example, 1 ⁇ 10 12 (W / cm 2 ).
  • the pulse width is preferably lns to 200 ns.
  • the microcavity 14 is formed on the back surface 21 side with respect to the melt processing region 13.
  • the melt processing region 13 and the microcavity 14 are continuously formed.
  • the microcavity 14 is formed on the opposite side of the laser light incident surface of the silicon wafer 11 with respect to the melt-processed region 13. It will be done.
  • melt processing regions 13 are formed by transmitting the laser light L to the silicon wafer 11 and generating multiphoton absorption inside the silicon wafer 11, the melt processing regions 13 correspond to each other.
  • the principle that the microcavity 14 is formed is not necessarily clear.
  • two hypotheses assumed by the present inventors regarding the principle of forming the molten processing region 13 and the microcavity 14 in a paired state will be described.
  • the first hypothesis assumed by the present inventors is as follows. That is, as shown in FIG. 15, when the laser beam L is irradiated while focusing on the condensing point P inside the silicon wafer 11, the light is collected. In the vicinity of the light spot P, a melt processing region 13 is formed. Conventionally, as the laser light L, the light at the center of the laser light L emitted from the laser light source (lights corresponding to L4 and L5 in FIG. 15) is used. This is because the central portion of the Gaussian distribution of the laser beam L is used.
  • the present inventors have decided to broaden the laser beam L in order to suppress the influence of the laser beam L on the surface 3 of the silicon wafer 11.
  • One method is to expand the base of the Gaussian distribution by expanding the laser light L emitted from the laser light source with a predetermined optical system, and to the light around the laser light L (L1 to L3 and L6 in Fig. 15).
  • the laser intensity of the portion corresponding to ⁇ L8) was relatively increased.
  • the melt processing region 13 and the microcavity 14 are formed at positions along the optical axis of the laser beam L (the chain line in FIG. 15).
  • the position where the microcavity 14 is formed corresponds to a portion where the light in the peripheral portion of the laser light L (the light corresponding to L1 to L3 and L6 to L8 in FIG. 15) is theoretically condensed.
  • the light at the center of the laser light L (light corresponding to L4 and L5 in FIG. 15) and the light at the peripheral part of the laser light L (L1 to L3 and L6 in FIG. 15) It is considered that the difference in the thickness direction of the silicon wafer 11 between the portions where the light (the portion corresponding to L8) is collected is due to the spherical aberration of the lens that collects the laser light L.
  • the first hypothesis envisaged by the present inventors is the force that the difference in the condensing position does not have any influence.
  • the second hypothesis assumed by the present inventors is that the portion where the light in the peripheral portion of the laser light L (the light corresponding to L1 to L3 and L6 to L8 in FIG. 15) is condensed is Since this is the theoretical laser condensing point, the light intensity in this part is high and the microstructural change has occurred, so the crystal structure changes substantially around it, and the microcavity 14 is formed.
  • the portion where the melt-processed region 13 is formed has a large thermal effect and is simply melted and re-solidified.
  • melt processing region 13 is as described in (2) above.
  • the surroundings are substantially unchanged in crystal structure.
  • the silicon wafer 11 has a silicon single crystal structure, there are many portions around the microcavity 14 that remain in the silicon single crystal structure.
  • the inventors have confirmed through experiments that the melt-processed region 13 and the microcavity 14 are formed inside the silicon wafer 11.
  • the experimental conditions are as follows.
  • FIG. 16 is a view showing a photograph of a cut surface of silicon wafer 11 cut by laser processing under the above conditions.
  • (a) and (b) show photographs of the same cut surface at different scales.
  • a pair of a melt processing region 13 and a microcavity 14 formed by irradiation with one pulse of laser light L is formed along a cutting plane (that is, a line to be cut). Along the same pitch).
  • the melt processing region 13 of the cut surface shown in FIG. 16 has a width in the thickness direction of the silicon wafer 11 (vertical direction in the drawing) of about 13 ⁇ m, and the direction in which the laser beam L moves (see FIG. 16).
  • the width in the horizontal direction is about.
  • the microcavity 14 has a width of about x m in the thickness direction of the silicon wafer 11 and a width in the direction of moving the laser light L of about 1.3 z m.
  • the distance between the melt processing region 13 and the microcavity 14 is about 1.2 ⁇ m.
  • the modified region is a refractive index changing region Align the focusing point inside the workpiece (eg glass), and irradiate the laser beam under the condition that the electric field strength at the focusing point is 1 X 10 8 (W / cm 2 ) or more and the pulse width is Ins or less.
  • the norm width is made extremely short and multiphoton absorption occurs inside the workpiece, the energy due to the multiphoton absorption is not converted into thermal energy, and the ionic valence change, crystal Permanent structural changes such as crystallization or polarization orientation are induced to form a refractive index changing region.
  • the upper limit value of the electric field strength is, for example, 1 ⁇ 10 12 (W / cm 2 ).
  • the pulse width is preferably less than Ins, more preferably less than lps.
  • the formation of the refractive index change region by multiphoton absorption is described in, for example, “Femtosecond Laser Irradiation in Glasses” on pages 105 to 111 of the 42nd Laser Thermal Processing Workshop Papers (November 1997). Photo-induced structure formation ”.
  • the cases of (1) to (4) have been described as the modified regions formed by multiphoton absorption.
  • the cutting origin is considered in consideration of the crystal structure of the wafer-like workpiece and its cleavage property. If the region is formed in the following manner, the workpiece can be cut with a smaller force and a higher accuracy with the cutting starting region as a starting point.
  • a cutting origin region in a direction along the (111) plane (first cleavage plane) or the (110) plane (second cleavage plane) Is preferably formed.
  • a substrate made of a phosphite-type III-V compound semiconductor such as GaAs
  • the field of a substrate having a hexagonal crystal structure such as sapphire (Al 2 O 3).
  • the cutting start region in the direction along the (1120) plane (eight plane) or the (1100) plane (M plane) with the (0001) plane (C plane) as the main plane.
  • FIG. 17 is a plan view of a workpiece to be processed by the laser caching method of the present embodiment.
  • FIG. 18 is a plan view of the machining target shown in FIG.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view of an elephant along the xvm—xvm line.
  • the workpiece 1 was formed on the surface 3 of the substrate 4 including the substrate 4 made of silicon and having a thickness of 300 ⁇ m and a plurality of functional elements 15. And a laminated portion 16.
  • the functional element 15 is stacked on the interlayer insulating film 17a so as to cover the wiring layer 19a, the interlayer insulating film 17a laminated on the surface 3 of the substrate 4, the wiring layer 19a disposed on the interlayer insulating film 17a, and the wiring layer 19a.
  • the wiring layer 19a and the substrate 4 are electrically connected by a conductive plug 20a that penetrates the interlayer insulating film 17a.
  • the wiring layer 19b and the wiring layer 19a are electrically conductive that penetrates the interlayer insulating film 17b. It is electrically connected by plug 20b.
  • the substrate 4 includes an effective portion 41 (a portion inside the alternate long and short dash line in FIG. 17) and an outer edge portion 42 (a portion outside the alternate long and short dash line in FIG. 17) surrounding the effective portion 41.
  • the effective portion 41 and the outer edge portion 42 are integrally formed of silicon (semiconductor material).
  • a large number of functional elements 15 are formed in a matrix shape on the surface 3 of the effective portion 41 in a direction parallel to and perpendicular to the orientation flat 6 of the substrate 4, but the interlayer insulating films 17 a and 17 b are formed on the surface of the substrate 4. 3 It is formed across the adjacent functional elements 15 and 15 so as to cover the whole.
  • the workpiece 1 configured as described above is cut for each functional element 15 as follows. First, as shown in FIG. 19 (a), a protective tape 22 is affixed to the workpiece 1 so as to cover the laminated portion 16. Subsequently, as shown in FIG. 19 (b), the calorie object 1 is fixed on a mounting table (not shown) of the laser processing apparatus with the back surface 21 of the substrate 4 facing upward. At this time, since the protective tape 22 prevents the laminated portion 16 from coming into direct contact with the mounting table, each functional element 15 can be protected.
  • the line 5 to be cut is set to the workpiece 1 so as to pass between the adjacent functional elements 15 and 15 (see the broken line in FIG. 17), and the back surface 21 is the laser light incident surface.
  • the condensing point P is aligned with the inside of the substrate 4 and the laser beam L is irradiated on the condition that multiphoton absorption occurs, and the condensing point P is scanned along the planned cutting line 5 by moving the mounting table.
  • the condensing point P along the planned cutting line 5 is scanned six times for one planned cutting line 5, and the distance from the rear surface 21 where the converging points P are aligned is determined each time.
  • the first row of quality reforming regions 71, the third row of divided reforming regions 72, and the second row of HC (half-cut) reforming regions 73 are cut into the interior of the substrate 4 along the line 5 to be cut. Form one row at a time. Since the substrate 4 is a semiconductor substrate made of silicon, the respective modified regions 71, 72, 73 are melt processing regions.
  • each modified region 71, 72, 73 can be accurately formed in the substrate 4 along the planned cutting line 5.
  • each modified region 71, 7 2 and 73 can be reliably formed in the substrate 4 along the line 5 to be cut.
  • the distance between the surface 3 of the substrate 4 and the surface side end 71a of the quality modified region 71 is 5 / m to 20 / m.
  • the distance between the front surface 3 of the substrate 4 and the rear end 71b of the quality-modified region 71 is [5 + (thickness of the substrate 4) X 0. 1] / m to [20 + (substrate (Thickness of 4) X 0. 1]
  • three rows of the divided modified regions 72 are formed so as to be continuous in the thickness direction of the substrate 4.
  • HC modified region 73 As shown in FIG. 19 (b), two rows of the HC modified regions 73 are formed so that the cracks 24 along the planned cutting line 5 are removed. To the back surface 21 of the substrate 4. Depending on the formation conditions, cracks 24 may also occur between the adjacent divided reforming region 72 and the HC reforming region 73.
  • the expanded tape 23 is attached to the back surface 21 of the substrate 4 of the workpiece 1.
  • the protective tape 22 is irradiated with ultraviolet rays to reduce its adhesive force, and as shown in FIG. 21 (a), it is protected from the laminated portion 16 of the workpiece 1. Remove tape 22.
  • the expanded tape 23 is expanded to cause cracks starting from the respective modified regions 71, 72, 73, and the substrate 4 and the laminate. Part 16 Is cut along the planned cutting line 5 and the semiconductor chips 25 obtained by cutting are separated from each other.
  • the quality modified region 71, the divided modified region 72, and the HC modified region 73 that are the starting points of cutting (cracking) are cut along the planned cutting line 5. It is formed inside the substrate 4. Therefore, in the laser processing method described above, even if the thickness of the substrate 4 on which the laminated portion 16 including the plurality of functional elements 15 is formed is 300 ⁇ m, even if the thickness is too large, the substrate 4 and the laminated Enables high-precision cutting of part 16.
  • the split reforming region 72 is not limited to three rows as long as the cracks can proceed smoothly from the substrate 4 to the laminated portion 16. Generally, when the substrate 4 is thinned, the number of columns of the divided modified region 72 is decreased, and when the substrate 4 is thickened, the number of columns of the divided modified region 72 is increased. Further, the split reforming regions 72 may be separated from each other as long as the cracks can proceed smoothly from the substrate 4 to the laminated portion 16. Furthermore, the HC modified region 73 may be in a single row as long as cracks 24 can be reliably generated from the HC modified region 73 to the back surface 21 of the substrate 4.
  • the distance between the surface 3 of the substrate 4 and the surface side end portion 71a of the quality modified region 71 is 5 am to 20 ⁇ m or the surface of the substrate 4 3 and the distance 71b on the back side of the quality-modified region 71 is [5 + (substrate 4 thickness) X 0.1] xm to [20+ (substrate 4 thickness) ⁇ 0.1] xm
  • a quality reforming region 71 is formed at a position where When the quality-modified region 71 is formed at such a position, the laminated portion 16 (here, the interlayer insulating films 17a and 17b) formed on the surface 3 of the substrate 4 can be cut along the planned cutting line 5 with high accuracy.
  • the substrate 4 on which the respective modified regions 71, 72, 73 are formed is cut.
  • the surface (side surface) 4a and the cut surface (side surface) 16a of the laminated portion 16 are highly accurate cut surfaces in which unevenness is suppressed.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view of a portion along the planned cutting line in the cache object shown in FIG. As shown in the figure, the boundary between the effective portion 41 and the outer edge portion 42 is defined as a boundary surface 43.
  • the laser light L is continuously oscillated, and the continuously oscillated laser light L is scanned from the outside of the substrate 4 in the direction of the arrow A along the line Z where the quality modification region 71 is to be formed.
  • the laser beam L is oscillated at a point ⁇ located between a dot (intersection of the formation line Z and the outer surface of the substrate 4) and a point ⁇ (intersection of the formation line ⁇ and the boundary surface 43).
  • the pulsed laser beam L will be formed from point ⁇
  • the laser beam L oscillation is switched from pulse oscillation to continuous oscillation.
  • the laser beam L oscillated is a point ⁇ force.
  • the oscillation of the laser beam L is continuous oscillation, and the laser beam L continuously oscillated in the direction of the arrow A along the planned line Z for forming the divided reforming region 72 on the surface 3 side from the outside of the substrate 4 Skier
  • the pulsed laser beam L is converted into a point ⁇ force type.
  • the laser beam L is continuously oscillated, and the continuously oscillated laser beam L is scanned from the outside of the substrate 4 in the direction of arrow A along the planned formation line Z of the HC modified region 73 on the surface 3 side.
  • the laser beam L oscillates at the point ⁇ located between the point and the point j3.
  • the laser beam L oscillation is switched from pulse oscillation to continuous oscillation.
  • the effective portion 41 is formed in the portion 50 along the planned cutting line 5 in the workpiece 1.
  • the laser beam L is oscillated in the intermediate portion 51 including the laser beam L, and the laser beam L is continuously oscillated in the one end portion 52 and the other end portion 53 on both sides of the intermediate portion 51. Since the intensity of the laser beam L when continuously oscillating is lower than the intensity of the laser beam L when oscillating pulsed, each modified region 71, 72, 73 is formed in the intermediate part 51, The modified regions 71, 72, 73 can be prevented from being formed in the one end portion 52 and the other end portion 53.
  • each modified region 71, 72, 73 does not reach the outer surface of the substrate 4, so that the substrate 4 is not fragmented in steps other than the cutting step, and the fragmented pieces are rubbed together. It is possible to prevent the occurrence of chipping.
  • the modified regions 71, 72, 73 are reliably formed in the effective portion 41 surrounded by the outer edge portion 42, each of the modified regions 71, 72, 73 is used as a starting point of cutting. Can be cut along the planned cutting line 5 with high accuracy.
  • the laser beam L along the scheduled cutting line 5 adjacent to the predetermined scheduled cutting line 5 is obtained.
  • the laser beam L is scanned in the scan of the laser beam L along the predetermined cutting line 5 adjacent to the predetermined cutting line 5.
  • the peripheral region around the boundary between the organic film such as the protective tape 22 and the expanded tape 23 attached to the substrate 4 and the outer edge 42 of the substrate 4 (that is, On the film to which the substrate 4 is not attached, on the boundary between the film and the outer edge 42 of the substrate 4, and on the outer periphery of the effective portion 41 of the substrate 4, the modified region is not formed as a continuous oscillation mode.
  • the step region between the substrate 4 and the film is mainly formed by forming the modified region as a pulse oscillation mode, mainly due to the followability of the position control of the laser beam focus position control (autofocus) device. It is possible to prevent dust generated by processing other than the desired part due to the change in the behavior of the laser beam due to.
  • the corners on the front surface 3 side and the corners on the back surface 21 side of the outer edge portion 42 may not be chamfered in a round shape.
  • FIG. 26 only the corner on the front surface 3 side of the outer edge portion 42 may be chamfered in a round shape, or as shown in FIG. 27, the corner portion on the back surface 21 side of the outer edge portion 42. Only the round shape may be chamfered.
  • the force ⁇ to ⁇ at which the oscillation of the laser beam L is switched from continuous oscillation to pulse oscillation coincides in the thickness direction of the substrate 4 within the outer edge portion 42 of the substrate 4.
  • the chipping is performed by rubbing the cut surfaces of the fragmented one. Can be reduced.

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Abstract

　改質領域が形成された板状の加工対象物がその分断工程以外の工程で小片化されることによってチッピングが生じるのを低減することができるレーザ加工方法を提供する。 　加工対象物１における切断予定ラインに沿った部分５０において、有効部４１を含む中間部分５１ではレーザ光をパルス発振させ、中間部分５１の両側の一端部分５２及び他端部分５３ではレーザ光を連続発振させる。連続発振させた場合のレーザ光の強度は、パルス発振させた場合のレーザ光の強度に比べ低くなるため、中間部分５１には改質領域７１，７２，７３を形成し、一端部分５２及び他端部分５３には改質領域７１，７２，７３を形成しないようにすることができる。これにより、改質領域７１，７２，７３は基板４の外面に達しないため、改質領域７１，７２，７３の形成に際してパーティクルの発生を防止することが可能になる。

Description

明 細 書
レーザ加工方法
技術分野
[0001] 本発明は、板状の加工対象物を切断するために使用されるレーザ加工方法に関 する。
背景技術
[0002] 従来におけるこの種の技術として、例えば特許文献 1に記載されたレーザカ卩ェ方法 力 sある。特許文献 1記載のレーザ加工方法は、分割予定ラインに沿って板状物にレ 一ザ光を照射することにより、板状物の内部に変質層を形成するというものである。 特許文献 1 :特開 2005— 28423号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] し力 ながら、特許文献 1記載のレーザ加工方法にあっては、変質層が板状物の内 部に留まらず板状物の外面にまで達するため（特許文献 1の図 6参照）、分断させ易 い加工条件によっては、板状物をチップ状に分断するテープ拡張装置等への搬送 過程や板状物の反転工程等において板状物が全てのチップに分断されないまでも 小片化されてしまう場合がある。このような板状物の小片化は、小片化されたものの 切断面同士の擦れ合いによりチッビングが生じて、チップの良品率が低下したり、チ ッビングにより発生した粉塵が、板状物の表面に形成された回路等を汚染したりする 原因となる。
[0004] そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、改質領域が形成さ れた板状の加工対象物がその分断工程以外の工程で小片化されることによってチッ ビングが生じるのを低減することができるレーザカ卩ェ方法を提供することを目的とする 課題を解決するための手段
[0005] 上記目的を達成するために、本発明に係るレーザ加工方法は、板状の加工対象物 の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、加工対象物の切断予定 ラインに沿って、切断の起点となる改質領域をカ卩ェ対象物の内部に形成するレーザ 加工方法であって、加工対象物は、有効部と、その有効部を包囲する外縁部とを備 え、加工対象物における切断予定ラインに沿った部分において、有効部を含む中間 部分ではレーザ光をパルス発振させ、中間部分の両側の一端部分及び他端部分で はレーザ光を連続発振させることを特徴とする。
[0006] このレーザカ卩ェ方法では、加工対象物における切断予定ラインに沿った部分にお いて、有効部を含む中間部分ではレーザ光をパルス発振させ、中間部分の両側の 一端部分及び他端部分ではレーザ光を連続発振させる。連続発振させた場合のレ 一ザ光の強度は、パルス発振させた場合のレーザ光の強度に比べ低くなるため、中 間部分には改質領域を形成し、一端部分及び他端部分には改質領域を形成しない ようにすることができる。これにより、改質領域は加工対象物の外面に達しないため、 加工対象物がその分断工程以外の工程で小片化されず、小片化されたものの切断 面同士の擦れ合いによるチッビングの発生を低減することが可能になる。その一方で 、外縁部に包囲された有効部には改質領域が確実に形成されるため、改質領域を 切断の起点として有効部を切断予定ラインに沿って高精度に切断することが可能に なる。なお、改質領域は、加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射し て、多光子吸収或いは他の光吸収をカ卩ェ対象物の内部で生じさせることにより形成 される。
[0007] また、有効部の表面には、複数の機能素子がマトリックス状に形成されている場合 力 Sある。ここで、機能素子とは、例えば、結晶成長により形成された半導体動作層、フ オトダイオード等の受光素子、レーザダイオード等の発光素子、回路として形成され た回路素子等を意味する。
[0008] また、切断予定ラインは、隣り合う機能素子間を通るように、加工対象物に対して格 子状に設定されることが好ましい。上述したように、切断予定ラインに沿って有効部を 高精度に切断することが可能であるため、機能素子を有する複数のチップを、精度 良く切断された状態で得ることができる。
[0009] また、有効部及び外縁部は、半導体材料により一体的に形成されており、改質領域 は、溶融処理領域を含む場合がある。 [0010] また、改質領域を形成した後に、加工対象物を切断予定ラインに沿って切断しても よい。この場合、上述したように、改質領域を切断の起点として有効部を切断予定ラ インに沿って高精度に切断することができる。
発明の効果
[0011] 本発明によれば、改質領域が形成された板状の加工対象物がその分断工程以外 の工程で小片化され難いため、小片化されたものの切断面同士の擦れ合いによるチ ッビングの発生を低減することができる。
図面の簡単な説明
[0012] [図 1]本実施形態に係るレーザ加工方法によるレーザ加工中の加工対象物の平面図 である。
[図 2]図 1に示すカ卩ェ対象物の Π— Π線に沿っての断面図である。
[図 3]本実施形態に係るレーザカ卩ェ方法によるレーザカ卩ェ後の加工対象物の平面図 である。
[図 4]図 3に示すカ卩ェ対象物の IV—IV線に沿っての断面図である。
[図 5]図 3に示すカ卩ェ対象物の V_V線に沿っての断面図である。
[図 6]本実施形態に係るレーザ加工方法により切断された加工対象物の平面図であ る。
[図 7]本実施形態に係るレーザ加工方法における電界強度とクラックスポットの大きさ との関係を示すグラフである。
[図 8]本実施形態に係るレーザカ卩ェ方法の第 1工程における加工対象物の断面図で ある。
[図 9]本実施形態に係るレーザカ卩ェ方法の第 2工程における加工対象物の断面図で ある。
[図 10]本実施形態に係るレーザ加工方法の第 3工程における加工対象物の断面図 である。
[図 11]本実施形態に係るレーザ加工方法の第 4工程における加工対象物の断面図 である。
[図 12]本実施形態に係るレーザカ卩ェ方法により切断されたシリコンウェハの一部にお ける断面の写真を表した図である。
園 13]本実施形態に係るレーザカ卩ェ方法におけるレーザ光の波長とシリコン基板の 内部の透過率との関係を示すグラフである。
[図 14]本実施形態に係るレーザ加工方法により溶融処理領域及び微小空洞が形成 されたシリコンウェハの断面図である。
[図 15]本実施形態に係るレーザ加工方法により溶融処理領域及び微小空洞が形成 される原理を説明するためのシリコンウェハの断面図である。
[図 16]本実施形態に係るレーザ加工方法により溶融処理領域及び微小空洞が形成 されたシリコンウェハの切断面の写真を表した図である。
園 17]本実施形態のレーザカ卩ェ方法の対象となる加工対象物の平面図である。
[図 18]図 17に示す加工対象物の xvm_xvm線に沿っての部分断面図である。
[図 19]本実施形態のレーザ加工方法を説明するための加工対象物の部分断面図で あり、（a)は加工対象物に保護テープを貼り付けた状態、 （b)は加工対象物にレーザ 光を照射してレ、る状態である。
[図 20]本実施形態のレーザ加工方法を説明するための加工対象物の部分断面図で あり、（a)は加工対象物にエキスパンドテープを貼り付けた状態、（b)は保護テープ に紫外線を照射してレ、る状態である。
[図 21]本実施形態のレーザ加工方法を説明するための加工対象物の部分断面図で あり、（a)は加工対象物から保護テープを剥がした状態、（b)はエキスパンドテープを 拡張させた状態である。
[図 22]図 19 (b)に示すカ卩ェ対象物の XXII— XXII線に沿っての部分断面図である。 園 23]図 17に示すカ卩ェ対象物における切断予定ラインに沿った部分の断面図であ る。
[図 24]図 17に示すカ卩ェ対象物の底面図である。
園 25]他の加工対象物における切断予定ラインに沿った部分の断面図である。 園 26]他の加工対象物における切断予定ラインに沿った部分の断面図である。 園 27]他の加工対象物における切断予定ラインに沿った部分の断面図である。 符号の説明 [0013] 1…加工対象物、 5…切断予定ライン、 7…改質領域、 13…溶融処理領域、 15· · · 機能素子、 41…有効部、 42…外縁部、 51…中間部分、 52…一端部分、 53…他端 部分、 71…品質改質領域、 72…分断改質領域、 73— HC改質領域、 L…レーザ光 、P…集光点。
発明を実施するための最良の形態
[0014] 以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。本実 施形態のレーザ加工方法では、加工対象物の内部に改質領域を形成するために多 光子吸収という現象を利用する。そこで、最初に、多光子吸収により改質領域を形成 するためのレーザカ卩ェ方法について説明する。
[0015] 材料の吸収のバンドギャップ Eよりも光子のエネルギー h v力 S小さいと光学的に透
G
明となる。よって、材料に吸収が生じる条件は >Eである。しかし、光学的に透明
G
でも、レーザ光の強度を非常に大きくすると nh v >E の条件 (n = 2, 3, 4, · · · )で
G
材料に吸収が生じる。この現象を多光子吸収という。パルス波の場合、レーザ光の強 度はレーザ光の集光点のピークパワー密度 (W/cm2)で決まり、例えばピークパヮ 一密度が 1 X 108 (W/cm2)以上の条件で多光子吸収が生じる。ピークパワー密度 は、（集光点におけるレーザ光の 1パルス当たりのエネルギー） ÷ (レーザ光のビーム スポット断面積 Xパルス幅）により求められる。また、連続波の場合、レーザ光の強度 はレーザ光の集光点の電界強度 (WZcm2)で決まる。
[0016] このような多光子吸収を利用する本実施形態に係るレーザ加工方法の原理につい て、図 1〜図 6を参照して説明する。図 1に示すように、板状の加工対象物 1の表面 3 には、加工対象物 1を切断するための切断予定ライン 5がある。切断予定ライン 5は 直線状に延びた仮想線である。本実施形態に係るレーザ加工方法では、図 2に示す ように、多光子吸収が生じる条件でカ卩ェ対象物 1の内部に集光点 Pを合わせてレー ザ光 Lを照射して改質領域 7を形成する。なお、集光点 Pとは、レーザ光 Lが集光する 箇所のことである。また、切断予定ライン 5は、直線状に限らず曲線状であってもよい し、仮想線に限らずカ卩ェ対象物 1に実際に引かれた線であってもよい。
[0017] そして、レーザ光 Lを切断予定ライン 5に沿って（すなわち、図 1の矢印 A方向に)相 対的に移動させることにより、集光点 Pを切断予定ライン 5に沿って移動させる。これ により、図 3〜図 5に示すように、改質領域 7が切断予定ライン 5に沿って加工対象物 1の内部に形成され、この改質領域 7が切断起点領域 8となる。ここで、切断起点領 域 8とは、加工対象物 1が切断される際に切断 (割れ)の起点となる領域を意味する。 この切断起点領域 8は、改質領域 7が連続的に形成されることで形成される場合もあ るし、改質領域 7が断続的に形成されることで形成される場合もある。
[0018] 本実施形態に係るレーザカ卩ェ方法は、加工対象物 1がレーザ光 Lを吸収することに より加工対象物 1を発熱させて改質領域 7を形成するものではなレ、。加工対象物 1に レーザ光 Lを透過させカ卩ェ対象物 1の内部に多光子吸収を発生させて改質領域 7を 形成している。よって、加工対象物 1の表面 3ではレーザ光 Lがほとんど吸収されない ので、加工対象物 1の表面 3が溶融することはない。
[0019] 加工対象物 1の内部に切断起点領域 8を形成すると、この切断起点領域 8を起点と して割れが発生し易くなるため、図 6に示すように、比較的小さな力で加工対象物 1を 切断することができる。よって、加工対象物 1の表面 3に不必要な割れを発生させるこ となぐ加工対象物 1を高精度に切断することが可能になる。
[0020] この切断起点領域 8を起点とした加工対象物 1の切断には、次の 2通りが考えられ る。 1つは、切断起点領域 8形成後、加工対象物 1に人為的な力が印加されることに より、切断起点領域 8を起点として加工対象物 1が割れ、加工対象物 1が切断される 場合である。これは、例えば加工対象物 1の厚さが大きい場合の切断である。人為的 な力が印加されるとは、例えば、加工対象物 1の切断起点領域 8に沿ってカ卩ェ対象 物 1に曲げ応力やせん断応力を加えたり、加工対象物 1に温度差を与えることにより 熱応力を発生させたりすることである。他の 1つは、切断起点領域 8を形成することに より、切断起点領域 8を起点として加工対象物 1の断面方向（厚さ方向）に向かって自 然に割れ、結果的に加工対象物 1が切断される場合である。これは、例えば加工対 象物 1の厚さが小さい場合には、 1列の改質領域 7により切断起点領域 8が形成され ることで可能となり、加工対象物 1の厚さが大きい場合には、厚さ方向に複数列形成 された改質領域 7により切断起点領域 8が形成されることで可能となる。なお、この自 然に割れる場合も、切断する箇所において、切断起点領域 8が形成されていない部 位に対応する部分の表面 3上にまで割れが先走ることがなぐ切断起点領域 8を形成 した部位に対応する部分のみを割断することができるので、割断を制御よくすること ができる。近年、シリコンウェハ等の加工対象物 1の厚さは薄くなる傾向にあるので、 このような制御性のよい割断方法は大変有効である。
[0021] さて、本実施形態に係るレーザカ卩ェ方法において、多光子吸収により形成される改 質領域としては、次の（1)〜（4)の場合がある。
[0022] (1)改質領域が 1つ又は複数のクラックを含むクラック領域の場合
加工対象物（例えばガラスや LiTaO力 なる圧電材料）の内部に集光点を合わせ
3
て、集光点における電界強度が 1 X 108 (W/cm2)以上で且つパルス幅が 1 μ s以下 の条件でレーザ光を照射する。このパルス幅の大きさは、多光子吸収を生じさせつ つ加工対象物の表面に余計なダメージを与えずに、加工対象物の内部にのみクラッ ク領域を形成できる条件である。これにより、加工対象物の内部には多光子吸収によ る光学的損傷という現象が発生する。この光学的損傷により加工対象物の内部に熱 ひずみが誘起され、これにより加工対象物の内部にクラック領域が形成される。電界 強度の上限値としては、例えば 1 X 1012 (W/cm2)である。パルス幅は例えば lns〜 200nsが好ましい。なお、多光子吸収によるクラック領域の形成は、例えば、第 45回 レーザ熱加工研究会論文集（1998年. 12月）の第 23頁〜第 28頁の「固体レーザー 高調波によるガラス基板の内部マーキング」に記載されている。
[0023] 本発明者は、電界強度とクラックの大きさとの関係を実験により求めた。実験条件は 次ぎの通りである。
[0024] (A)加工対象物：パイレックス（登録商標）ガラス (厚さ 700 μ m)
(B)レーザ
光源：半導体レーザ励起 Nd： YAGレーザ
波長： 1064nm
レーザ光スポット断面積： 3. 14 X 10_8cm2
発振形態： Qスィッチパルス
繰り返し周波数： 100kHz
パノレス幅：30ns
出力：出力く lmjZパルス レーザ光品質： TEM
oo
偏光特性:直線偏光
(C)集光用レンズ
レーザ光波長に対する透過率： 60パーセント
(D)加工対象物が載置される載置台の移動速度： 100mm/秒
[0025] なお、レーザ光品質が TEM とは、集光性が高くレーザ光の波長程度まで集光可
00
能を意味する。
[0026] 図 7は上記実験の結果を示すグラフである。横軸はピークパワー密度であり、レー ザ光力パルスレーザ光なので電界強度はピークパワー密度で表される。縦軸は 1パ ノレスのレーザ光により加工対象物の内部に形成されたクラック部分 (クラックスポット） の大きさを示している。クラックスポット力 S集まりクラック領域となる。クラックスポットの 大きさは、クラックスポットの形状のうち最大の長さとなる部分の大きさである。グラフ 中の黒丸で示すデータは集光用レンズ（C)の倍率が 100倍、開口数（NA)が 0· 80 の場合である。一方、グラフ中の白丸で示すデータは集光用レンズ (C)の倍率が 50 倍、開口数 (NA)が 0. 55の場合である。ピークパワー密度が lO^W/cm2)程度 力 加工対象物の内部にクラックスポットが発生し、ピークパワー密度が大きくなるに 従レ、クラックスポットも大きくなることが分力る。
[0027] 次に、クラック領域形成による加工対象物の切断のメカニズムについて、図 8〜図 1 1を参照して説明する。図 8に示すように、多光子吸収が生じる条件で加工対象物 1 の内部に集光点 Pを合わせてレーザ光 Lを照射して切断予定ラインに沿って内部に クラック領域 9を形成する。クラック領域 9は 1つ又は複数のクラックを含む領域である 。このように形成されたクラック領域 9が切断起点領域となる。図 9に示すように、クラッ ク領域 9を起点として（すなわち、切断起点領域を起点として）クラック力 Sさらに成長し 、図 10に示すように、クラックが加工対象物 1の表面 3と裏面 21とに到達し、図 11に 示すように、加工対象物 1が割れることにより加工対象物 1が切断される。加工対象物 1の表面 3と裏面 21とに到達するクラックは自然に成長する場合もあるし、加工対象 物 1に力が印加されることにより成長する場合もある。
[0028] (2)改質領域が溶融処理領域の場合 加工対象物（例えばシリコンのような半導体材料）の内部に集光点を合わせて、集 光点における電界強度が 1 X 108 (W/cm2)以上で且つパルス幅が 1 μ s以下の条 件でレーザ光を照射する。これにより加工対象物の内部は多光子吸収によって局所 的に加熱される。この加熱により加工対象物の内部に溶融処理領域が形成される。 溶融処理領域とは一旦溶融後再固化した領域や、まさに溶融状態の領域や、溶融 状態から再固化する状態の領域であり、相変化した領域や結晶構造が変化した領域 ということもできる。また、溶融処理領域とは単結晶構造、非晶質構造、多結晶構造 において、ある構造が別の構造に変化した領域ということもできる。つまり、例えば、 単結晶構造から非晶質構造に変化した領域、単結晶構造力 多結晶構造に変化し た領域、単結晶構造から非晶質構造及び多結晶構造を含む構造に変化した領域を 意味する。加工対象物がシリコン単結晶構造の場合、溶融処理領域は例えば非晶 質シリコン構造である。電界強度の上限値としては、例えば 1 X 1012 (W/cm2)であ る。パルス幅は例えば lns〜200nsが好ましい。
[0029] 本発明者は、シリコンウェハの内部で溶融処理領域が形成されることを実験により 確認した。実験条件は次の通りである。
[0030] (A)カ卩ェ対象物：シリコンウェハ（厚さ 350 μ ΐη、外径 4インチ）
(Β)レーザ
光源：半導体レーザ励起 Nd： YAGレーザ
波長： 1064nm
レーザ光スポット断面積： 3. 14 X 10— 8cm2
発振形態： Qスィッチパルス
繰り返し周波数： 100kHz
パノレス幅：30ns
出力： 20 μ J/パルス
レーザ光品質： TEM
00
偏光特性:直線偏光
(C)集光用レンズ
倍率： 50倍 N. A. : 0. 55
レーザ光波長に対する透過率： 60パーセント
(D)加工対象物が載置される載置台の移動速度： 100mm/秒
[0031] 図 12は、上記条件でのレーザ加工により切断されたシリコンウェハの一部における 断面の写真を表した図である。シリコンウェハ 11の内部に溶融処理領域 13が形成さ れている。なお、上記条件により形成された溶融処理領域 13の厚さ方向の大きさは 1 00 μ m程度である。
[0032] 溶融処理領域 13が多光子吸収により形成されたことを説明する。図 13は、レーザ 光の波長とシリコン基板の内部の透過率との関係を示すグラフである。ただし、シリコ ン基板の表面側と裏面側それぞれの反射成分を除去し、内部のみの透過率を示し てレヽる。シリコン基板の厚さ t力 0 x m、 100 μ πι、 200 μ πι、 500 μ πι、 1000 z mの 各々について上記関係を示した。
[0033] 例えば、 Nd:YAGレーザの波長である 1064nmにおいて、シリコン基板の厚さが 5 00 μ m以下の場合、シリコン基板の内部ではレーザ光が 80%以上透過することが分 力る。図 12に示すシリコンウェハ 11の厚さは 350 μ ΐηであるので、多光子吸収による 溶融処理領域 13はシリコンウェハ 11の中心付近、つまり表面から 175 /i mの部分に 形成される。この場合の透過率は、厚さ 200 μ ΐηのシリコンウェハを参考にすると、 90 %以上なので、レーザ光がシリコンウェハ 11の内部で吸収されるのは僅かであり、ほ とんどが透過する。このことは、シリコンウェハ 11の内部でレーザ光が吸収されて、溶 融処理領域 13がシリコンウェハ 11の内部に形成（つまりレーザ光による通常の加熱 で溶融処理領域が形成）されたものではなぐ溶融処理領域 13が多光子吸収により 形成されたことを意味する。多光子吸収による溶融処理領域の形成は、例えば、溶 接学会全国大会講演概要第 66集（2000年 4月）の第 72頁〜第 73頁の「ピコ秒パル スレーザによるシリコンの加工特性評価」に記載されている。
[0034] なお、シリコンウェハは、溶融処理領域によって形成される切断起点領域を起点と して断面方向に向かって割れを発生させ、その割れがシリコンウェハの表面と裏面と に到達することにより、結果的に切断される。シリコンウェハの表面と裏面に到達する この割れは自然に成長する場合もあるし、シリコンウェハに力が印加されることにより 成長する場合もある。そして、切断起点領域からシリコンウェハの表面と裏面とに割れ が自然に成長する場合には、切断起点領域を形成する溶融処理領域が溶融してい る状態から割れが成長する場合と、切断起点領域を形成する溶融処理領域が溶融 している状態から再固化する際に割れが成長する場合とのいずれもある。ただし、ど ちらの場合も溶融処理領域はシリコンウェハの内部のみに形成され、切断後の切断 面には、図 12のように内部にのみ溶融処理領域が形成されている。このように、加工 対象物の内部に溶融処理領域によって切断起点領域を形成すると、割断時、切断 起点領域ラインから外れた不必要な割れが生じにくいので、割断制御が容易となる。
[0035] (3)改質領域が溶融処理領域及び微小空洞の場合
加工対象物（例えばシリコンのような半導体材料）の内部に集光点を合わせて、集 光点における電界強度が 1 X 108 (W/cm2)以上で且つパルス幅が 1 μ s以下の条 件でレーザ光を照射する。これにより、加工対象物の内部には溶融処理領域と微小 空洞とが形成される場合がある。なお、電界強度の上限値としては、例えば 1 X 1012 (W/cm2)である。パルス幅は例えば lns〜200nsが好ましい。
[0036] 図 14に示すように、シリコンウェハ 11の表面 3側からレーザ光 Lを入射させた場合、 微小空洞 14は、溶融処理領域 13に対して裏面 21側に形成される。図 14では、溶融 処理領域 13と微小空洞 14とが離れて形成されている力 溶融処理領域 13と微小空 洞 14とが連続して形成される場合もある。つまり、多光子吸収によって溶融処理領域 13及び微小空洞 14が対になって形成される場合、微小空洞 14は、溶融処理領域 1 3に対してシリコンウェハ 11におけるレーザ光入射面の反対側に形成されることにな る。
[0037] このように、シリコンウェハ 11にレーザ光 Lを透過させシリコンウェハ 11の内部に多 光子吸収を発生させて溶融処理領域 13を形成した場合に、それぞれの溶融処理領 域 13に対応した微小空洞 14が形成される原理については必ずしも明らかではない 。ここでは、溶融処理領域 13及び微小空洞 14が対になった状態で形成される原理 に関して本発明者らが想定する 2つの仮説を説明する。
[0038] 本発明者らが想定する第 1の仮説は次の通りである。すなわち、図 15に示すように 、シリコンウェハ 11の内部の集光点 Pに焦点を合わせてレーザ光 Lを照射すると、集 光点 Pの近傍に溶融処理領域 13が形成される。従来は、このレーザ光 Lとして、レー ザ光源から照射されるレーザ光 Lの中心部分の光（図 15中、 L4及び L5に相当する 部分の光）を使用することとしていた。これは、レーザ光 Lのガウシアン分布の中心部 分を使用するためである。
[0039] 本発明者らはレーザ光 Lがシリコンウェハ 11の表面 3に与える影響をおさえるため にレーザ光 Lを広げることとした。その一手法として、レーザ光源から照射されるレー ザ光 Lを所定の光学系でエキスパンドしてガウシアン分布の裾野を広げて、レーザ光 Lの周辺部分の光（図 15中、 L1〜L3及び L6〜L8に相当する部分の光）のレーザ 強度を相対的に上昇させることとした。このようにエキスパンドしたレーザ光 Lをシリコ ンウェハ 11に透過させると、既に説明したように集光点 Pの近傍では溶融処理領域 1 3が形成され、その溶融処理領域 13に対応した部分に微小空洞 14が形成される。 つまり、溶融処理領域 13と微小空洞 14とはレーザ光 Lの光軸（図 15中の一点鎖線） に沿った位置に形成される。微小空洞 14が形成される位置は、レーザ光 Lの周辺部 分の光（図 15中、 L1〜L3及び L6〜L8に相当する部分の光）が理論上集光される 部分に相当する。
[0040] このようにレーザ光 Lの中心部分の光（図 15中、 L4及び L5に相当する部分の光） と、レーザ光 Lの周辺部分の光（図 15中、 L1〜L3及び L6〜L8に相当する部分の 光）とがそれぞれ集光される部分がシリコンウェハ 11の厚さ方向において異なるのは 、レーザ光 Lを集光するレンズの球面収差によるものと考えられる。本発明者らが想 定する第 1の仮説は、この集光位置の差が何らかの影響を及ぼしているのではない 力というものである。
[0041] 本発明者らが想定する第 2の仮説は、レーザ光 Lの周辺部分の光（図 15中、 Ll〜 L3及び L6〜L8に相当する部分の光）が集光される部分は理論上のレーザ集光点 であるから、この部分の光強度が高く微細構造変化が起こっているためにその周囲 が実質的に結晶構造が変化してレ、なレ、微小空洞 14が形成され、溶融処理領域 13 が形成されている部分は熱的な影響が大きく単純に溶解して再固化したというもので ある。
[0042] ここで、溶融処理領域 13は上記（2)で述べた通りのものである力 微小空洞 14は、 その周囲が実質的に結晶構造が変化していないものである。シリコンウェハ 11がシリ コン単結晶構造の場合には、微小空洞 14の周囲はシリコン単結晶構造のままの部 分が多い。
[0043] 本発明者らは、シリコンウェハ 11の内部で溶融処理領域 13及び微小空洞 14が形 成されることを実験により確認した。実験条件は次の通りである。
[0044] (A)加工対象物：シリコンウェハ（厚さ 100 μ m)
(B)レーザ
光源：半導体レーザ励起 Nd： YAGレーザ
波長： 1064nm
繰り返し周波数： 40kHz
ノ ノレス幅：30ns
ノ ノレスピッチ： 7 μ m
加工深さ： 8 μ ΐη
ノ ルスエネルギー： 50 i J/パルス
(C)集光用レンズ
NA: 0. 55
(D)加工対象物が載置される載置台の移動速度： 280mm/秒
[0045] 図 16は、上記条件でのレーザ加工により切断されたシリコンウェハ 11の切断面の 写真を表した図である。図 16において（a)と (b)とは同一の切断面の写真を異なる縮 尺で示したものである。同図に示すように、シリコンウェハ 11の内部には、 1パルスの レーザ光 Lの照射により形成された溶融処理領域 13及び微小空洞 14の対が、切断 面に沿って（すなわち、切断予定ラインに沿って)所定のピッチで形成されている。
[0046] なお、図 16に示す切断面の溶融処理領域 13は、シリコンウェハ 11の厚さ方向（図 中の上下方向）の幅が 13 μ m程度で、レーザ光 Lを移動する方向（図中の左右方向 )の幅が 程度である。また、微小空洞 14は、シリコンウェハ 11の厚さ方向の幅 カ^ x m程度で、レーザ光 Lを移動する方向の幅が 1. 3 z m程度である。溶融処理 領域 13と微小空洞 14との間隔は 1. 2 μ m程度である。
[0047] (4)改質領域が屈折率変化領域の場合 加工対象物（例えばガラス）の内部に集光点を合わせて、集光点における電界強 度が 1 X 108 (W/ cm2)以上で且つパルス幅が Ins以下の条件でレーザ光を照射す る。ノ ルス幅を極めて短くして、多光子吸収を加工対象物の内部に起こさせると、多 光子吸収によるエネルギーが熱エネルギーに転化せずに、加工対象物の内部には イオン価数変化、結晶化又は分極配向等の永続的な構造変化が誘起されて屈折率 変化領域が形成される。電界強度の上限値としては、例えば 1 X 1012 (W/cm2)で ある。パルス幅は例えば Ins以下が好ましぐ lps以下がさらに好ましい。多光子吸収 による屈折率変化領域の形成は、例えば、第 42回レーザ熱加工研究会論文集（19 97年. 11月）の第 105頁〜第 111頁の「フェムト秒レーザー照射によるガラス内部へ の光誘起構造形成」に記載されている。
[0048] 以上、多光子吸収により形成される改質領域として（1)〜（4)の場合を説明したが、 ウェハ状の加工対象物の結晶構造やその劈開性などを考慮して切断起点領域を次 のように形成すれば、その切断起点領域を起点として、より一層小さな力で、し力も精 度良く加工対象物を切断することが可能になる。
[0049] すなわち、シリコンなどのダイヤモンド構造の単結晶半導体からなる基板の場合は 、（111)面 (第 1劈開面)や（110)面 (第 2劈開面）に沿った方向に切断起点領域を 形成するのが好ましい。また、 GaAsなどの閃亜 鉱型構造の III V族化合物半導 体からなる基板の場合は、（110)面に沿った方向に切断起点領域を形成するのが 好ましレ、。さらに、サファイア (Al O )などの六方晶系の結晶構造を有する基板の場
2 3
合は、 (0001)面 (C面)を主面として（1120)面 (八面)或いは（1100)面 (M面)に沿 つた方向に切断起点領域を形成するのが好ましい。
[0050] なお、上述した切断起点領域を形成すべき方向（例えば、単結晶シリコン基板にお ける（111)面に沿った方向）、或いは切断起点領域を形成すべき方向に直交する方 向に沿って基板にオリエンテーションフラットを形成すれば、そのオリエンテーション フラットを基準とすることで、切断起点領域を形成すべき方向に沿った切断起点領域 を容易且つ正確に基板に形成することが可能になる。
[0051] 次に、本発明の好適な実施形態について説明する。図 17は、本実施形態のレー ザカ卩ェ方法の対象となる加工対象物の平面図であり、図 18は、図 17に示す加工対 象物の xvm— xvm線に沿っての部分断面図である。
[0052] 図 17及び図 18に示すように、加工対象物 1は、シリコンからなる厚さ 300 μ mの基 板 4と、複数の機能素子 15を含んで基板 4の表面 3に形成された積層部 16とを備え ている。機能素子 15は、基板 4の表面 3に積層された層間絶縁膜 17aと、層間絶縁 膜 17a上に配置された配線層 19aと、配線層 19aを覆うように層間絶縁膜 17a上に積 層された層間絶縁膜 17bと、層間絶縁膜 17b上に配置された配線層 19bとを有して いる。配線層 19aと基板 4とは、層間絶縁膜 17aを貫通する導電性プラグ 20aによつ て電気的に接続され、配線層 19bと配線層 19aとは、層間絶縁膜 17bを貫通する導 電性プラグ 20bによって電気的に接続されている。
[0053] なお、基板 4は、有効部 41 (図 17において一点鎖線の内側の部分）と、有効部 41 を包囲する外縁部 42 (図 17において一点鎖線の外側の部分）とを有しており、有効 部 41及び外縁部 42は、シリコン（半導体材料）により一体的に形成されている。機能 素子 15は、有効部 41の表面 3に、基板 4のオリエンテーションフラット 6に平行な方向 及び垂直な方向にマトリックス状に多数形成されているが、層間絶縁膜 17a， 17bは 、基板 4の表面 3全体を覆うように隣り合う機能素子 15, 15間に渡って形成されてい る。
[0054] 以上のように構成された加工対象物 1を以下のようにして機能素子 15毎に切断す る。まず、図 19 (a)に示すように、積層部 16を覆うように加工対象物 1に保護テープ 2 2を貼り付ける。続いて、図 19 (b)に示すように、基板 4の裏面 21を上方に向けてカロ ェ対象物 1をレーザ加工装置の載置台（図示せず)上に固定する。このとき、積層部 16が載置台に直接接触することが保護テープ 22によって避けられるため、各機能素 子 15を保護することができる。
[0055] そして、隣り合う機能素子 15, 15間を通るように、加工対象物 1に対して切断予定 ライン 5を格子状に設定し（図 17の破線参照）、裏面 21をレーザ光入射面として基板 4の内部に集光点 Pを合わせてレーザ光 Lを多光子吸収が生じる条件で照射しなが ら、載置台の移動により切断予定ライン 5に沿って集光点 Pをスキャンする。
[0056] この切断予定ライン 5に沿った集光点 Pのスキャンを 1本の切断予定ライン 5に対し て 6回行うが、集光点 Pを合わせる位置の裏面 21からの距離を各回毎に変えることで 、表面 3側から順に、 1列の品質改質領域 71、 3列の分断改質領域 72、及び 2列の HC (ハーフカット）改質領域 73を切断予定ライン 5に沿って基板 4の内部に 1列ずつ 形成する。なお、基板 4はシリコンからなる半導体基板であるため、各改質領域 71 , 7 2, 73は溶融処理領域である。
[0057] このように、各改質領域 71 , 72, 73を基板 4の裏面 21から遠い順に一列ずつ形成 することで、各改質領域 71， 72, 73を形成するに際し、レーザ光入射面である裏面 21とレーザ光 Lの集光点 Pとの間には改質領域が存在しないため、既に形成された 改質領域によるレーザ光 Lの散乱、吸収等が起こることはない。従って、各改質領域 71 , 72, 73を切断予定ライン 5に沿って基板 4の内部に精度良く形成することができ る。また、基板 4の裏面 21をレーザ光入射面とすることで、積層部 16の切断予定ライ ン 5上にレーザ光 Lを反射する部材 (例えば、 TEG)が存在しても、各改質領域 71， 7 2, 73を切断予定ライン 5に沿って基板 4の内部に確実に形成することができる。
[0058] ここで、品質改質領域 71の形成では、図 22に示すように、基板 4の表面 3と品質改 質領域 71の表面側端部 71aとの距離が 5 / m〜20 / mとなる位置に、或いは基板 4 の表面 3と品質改質領域 71の裏面側端部 71bとの距離が [5 + (基板 4の厚さ） X 0. 1] / m〜[20 + (基板 4の厚さ） X 0. 1] z mとなる位置に品質改質領域 71を 1列形 成する。また、分断改質領域 72の形成では、基板 4の厚さ方向において一続きとなる ように分断改質領域 72を 3列形成する。更に、 HC改質領域 73の形成では、図 19 (b )に示すように、 HC改質領域 73を 2列形成することで、切断予定ライン 5に沿った割 れ 24を HC改質領域 73から基板 4の裏面 21に生じさせる。なお、形成条件によって は、隣り合う分断改質領域 72と HC改質領域 73との間にも割れ 24が生じる場合があ る。
[0059] 各改質領域 71 , 72, 73を形成した後、図 20 (a)に示すように、加工対象物 1の基 板 4の裏面 21にエキスパンドテープ 23を貼り付ける。続いて、図 20 (b)に示すように 、保護テープ 22に紫外線を照射して、その粘着力を低下させ、図 21 (a)に示すよう に、加工対象物 1の積層部 16から保護テープ 22を剥がす。
[0060] 保護テープ 22を剥がした後、図 21 (b)に示すように、エキスパンドテープ 23を拡張 させて、各改質領域 71 , 72, 73を起点として割れを生じさせ、基板 4及び積層部 16 を切断予定ライン 5に沿って切断すると共に、切断されて得られた各半導体チップ 25 を互いに離間させる。
[0061] 以上説明したように、上記レーザカ卩ェ方法においては、切断 (割れ）の起点となる品 質改質領域 71、分断改質領域 72及び HC改質領域 73を切断予定ライン 5に沿って 基板 4の内部に形成している。従って、上記レーザ加工方法は、複数の機能素子 15 を含む積層部 16が形成された基板 4の厚さが 300 μ mとレ、うように厚レ、場合であって も、基板 4及び積層部 16の高精度な切断を可能にする。
[0062] 具体的には、上記レーザカ卩ェ方法においては、基板 4の裏面 21に最も近い分断改 質領域 72と裏面 21との間の位置に、 HC改質領域 73を 2列形成することで、切断予 定ライン 5に沿った割れ 24を HC改質領域 73から基板 4の裏面 21に生じさせている 。これにより、エキスパンドテープ 23を基板 4の裏面 21に貼り付けて拡張させると、厚 さ方向において一続きとなるように 3列形成された分断改質領域 72を介して基板 4か ら積層部 16へとスムーズに割れが進行することとなり、その結果、基板 4及び積層部 16を切断予定ライン 5に沿って精度良く切断することができる。
[0063] なお、基板 4から積層部 16へとスムーズに割れを進行させることができれば、分断 改質領域 72は 3列に限定されない。一般的には、基板 4が薄くなれば分断改質領域 72の列数を減少させ、基板 4が厚くなれば分断改質領域 72の列数を増加させること になる。また、基板 4から積層部 16へとスムーズに割れを進行させることができれば、 分断改質領域 72は互いに離間していてもよい。更に、 HC改質領域 73から基板 4の 裏面 21に割れ 24を確実に生じさせることができれば、 HC改質領域 73は 1列であつ てもよい。
[0064] また、上記レーザカ卩ェ方法においては、基板 4の表面 3と品質改質領域 71の表面 側端部 71aとの距離が 5 a m〜20 μ mとなる位置に、或いは基板 4の表面 3と品質改 質領域 71の裏面側端部 71bとの距離が [5 + (基板 4の厚さ） X 0. 1] x m〜[20+ ( 基板 4の厚さ） Χ 0. 1 ] x mとなる位置に品質改質領域 71を形成している。このような 位置に品質改質領域 71を形成すると、基板 4の表面 3に形成された積層部 16 (ここ では、層間絶縁膜 17a, 17b)も切断予定ライン 5に沿って精度良く切断することがで きる。 [0065] 以上のようなレーザカ卩ェ方法の使用により切断された半導体チップ 25においては 、図 21 (b)に示すように、各改質領域 71 , 72, 73が形成された基板 4の切断面 (側 面) 4a、及び積層部 16の切断面 (側面） 16aは、凹凸が抑制された高精度な切断面 となる。
[0066] ここで、上述した各改質領域 71 , 72, 73を形成するためのレーザ加工方法につい て、図 23を参照してより詳細に説明する。図 23は、図 17に示すカ卩ェ対象物における 切断予定ラインに沿った部分の断面図である。なお、同図に示すように、有効部 41と 外縁部 42との境界を境界面 43とする。
[0067] まず、レーザ光 Lの発振を連続発振として、連続発振させたレーザ光 Lを基板 4の 外部から品質改質領域 71の形成予定ライン Zに沿って矢印 A方向にスキャンする。 そして、点ひ （形成予定ライン Zと基板 4の外面との交点）と点 β (形成予定ライン Ζ と境界面 43との交点）との間に位置する点 γ において、レーザ光 Lの発振を連続発
1 1
振からパルス発振に切り替えて、パルス発振させたレーザ光 Lを点 γ から形成予定
1
ライン Ζに沿って矢印 Α方向にスキャンする。そして、点 （形成予定ライン Zと境界 面 43との交点）と点 σ (形成予定ライン Ζと基板 4の外面との交点）との間に位置す
1 1
る点 τ において、レーザ光 Lの発振をパルス発振から連続発振に切り替えて、連続
1
発振させたレーザ光 Lを点 τ 力 基板 4の外部まで形成予定ライン Ζに沿って矢印
1 1
Α方向にスキャンする。なお、レーザ光 Lの連続発振とパルス発振との切替えは、例 えば、レーザ光 Lを制御する電源コントローラによって容易且つ簡便に行うことができ る。
[0068] また、レーザ光 Lの発振を連続発振として、連続発振させたレーザ光 Lを基板 4の外 部から表面 3側の分断改質領域 72の形成予定ライン Zに沿って矢印 A方向にスキヤ
2
ンする。そして、点ひ と点 j3 との間に位置する点 γ において、レーザ光 Lの発振を
2 2 2
連続発振からパルス発振に切り替えて、パルス発振させたレーザ光 Lを点 γ 力 形
2 成予定ライン Ζに沿って矢印 Α方向にスキャンする。そして、点 ρ と点 σ との間に
2 2 2 位置する点 τ において、レーザ光 Lの発振をパルス発振から連続発振に切り替えて
2
、連続発振させたレーザ光 Lを点 τ 力 基板 4の外部まで形成予定ライン Ζに沿つ
2 2 て矢印 Α方向にスキャンする。中央の分断改質領域 72の形成予定ライン Z及び裏 面 21側の分断改質領域 72の形成予定ライン Zに沿っても同様にレーザ光 Lをスキ
4
ヤンする。
[0069] 更に、レーザ光 Lの発振を連続発振として、連続発振させたレーザ光 Lを基板 4の 外部から表面 3側の HC改質領域 73の形成予定ライン Zに沿って矢印 A方向にスキ
5
ヤンする。そして、点ひ と点 j3 との間に位置する点 γ において、レーザ光 Lの発振
5 5 5
を連続発振からパルス発振に切り替えて、パルス発振させたレーザ光 Lを点 γ から
5 形成予定ライン Ζに沿って矢印 Α方向にスキャンする。そして、点 ρ と点 σ との間
5 5 5 に位置する点 τ において、レーザ光 Lの発振をパルス発振から連続発振に切り替え
5
て、連続発振させたレーザ光 Lを点 τ 力 基板 4の外部まで形成予定ライン Ζに沿
5 5 つて矢印 Α方向にスキャンする。裏面 21側の HC改質領域 73の形成予定ライン Zに
6 沿っても同様にレーザ光 Lをスキャンする。
[0070] 以上説明したように、各改質領域 71 , 72, 73を形成するためのレーザカ卩ェ方法で は、加工対象物 1における切断予定ライン 5に沿った部分 50において、有効部 41を 含む中間部分 51ではレーザ光 Lをパルス発振させ、中間部分 51の両側の一端部分 52及び他端部分 53ではレーザ光 Lを連続発振させる。連続発振させた場合のレー ザ光 Lの強度は、パルス発振させた場合のレーザ光 Lの強度に比べ低くなるため、中 間部分 51には各改質領域 71 , 72, 73を形成し、一端部分 52及び他端部分 53には 各改質領域 71 , 72， 73を形成しないようにすることができる。これにより、各改質領 域 71 , 72, 73は基板 4の外面に達しないため、基板 4がその分断工程以外の工程 で小片化されず、小片化されたものの切断面同士の擦れ合いによるチッビングの発 生を防止することが可能になる。その一方で、外縁部 42に包囲された有効部 41には 各改質領域 71 , 72, 73が確実に形成されるため、各改質領域 71 , 72, 73を切断の 起点として有効部 41を切断予定ライン 5に沿って高精度に切断することが可能にな る。
[0071] なお、図 24に示すように、所定の切断予定ライン 5に沿ってのレーザ光 Lのスキャン から、その所定の切断予定ライン 5と隣り合う切断予定ライン 5に沿ってのレーザ光 L のスキャンへの移行においては、レーザ光 Lの発振を連続発振からパルス発振に一 旦切り替えた後、パルス発振から連続発振に再度切り替えることが好ましい。これに より、当該移行においてレーザ光 Lを連続発振させる時間を短くすることができるため 、その所定の切断予定ライン 5と隣り合う切断予定ライン 5に沿ってのレーザ光 Lのス キャンにおいて、レーザ光 Lの発振を連続発振からパルス発振に切り替えた際に、安 定したレーザ光 Lの強度を得ることが可能になる。
[0072] なお、本発明の更なる効果として、基板 4に貼り付けた保護テープ 22やエキスパン ドテープ 23等の有機系フィルムと基板 4の外縁部 42との境界部分周辺領域 (すなわ ち、基板 4が貼り付いていないフィルム上と、フィルムと基板 4の外縁部 42との境界部 と、基板 4の有効部 41の外周までの領域)では、連続発振モードとして改質領域を形 成せず、基板 4の有効部 41では、パルス発振モードとして改質領域を形成することで 、主にレーザ光焦点位置制御（オートフォーカス)装置の位置制御の追従性に起因し て基板 4とフィルムの段差によるレーザ光の挙動の変化による、所望部位以外の加工 により生じる粉塵を防止することができる。
[0073] 本発明は、上述した実施形態に限定されない。
[0074] 例えば、上記実施形態の加工対象物 1においては、基板 4の外縁部 42の表面 3側 の角部と裏面 21側の角部とが共にラウンド状に面取りされていた力 図 25に示すよう に、外縁部 42の表面 3側の角部と裏面 21側の角部とが共にラウンド状に面取りされ ていなくてもよい。また、図 26に示すように、外縁部 42の表面 3側の角部のみがラウ ンド状に面取りされていてもよいし、図 27に示すように、外縁部 42の裏面 21側の角 部のみがラウンド状に面取りされていてもよい。
[0075] また、上記実施形態では、レーザ光 Lの発振を連続発振からパルス発振に切り替え る点 γ 〜γ が基板 4の厚さ方向において一致していた力 基板 4の外縁部 42内で
1 6
あれば厚さ方向において一致していなくてもよレ、。このことは、レーザ光 Lの発振をパ ノレス発振から連続発振に切り替える点 τ 〜て についても同様である。
1 6
産業上の利用可能性
[0076] 本発明によれば、改質領域が形成された板状の加工対象物がその分断工程以外 の工程で小片化され難いため、小片化されたものの切断面同士の擦れ合いによるチ ッビングの発生を低減することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 板状の加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、前 記加工対象物の切断予定ラインに沿って、切断の起点となる改質領域を前記加工対 象物の内部に形成するレーザ加工方法であって、
前記加工対象物は、有効部と、その有効部を包囲する外縁部とを備え、 前記加工対象物における前記切断予定ラインに沿った部分において、前記有効部 を含む中間部分では前記レーザ光をパルス発振させ、前記中間部分の両側の一端 部分及び他端部分では前記レーザ光を連続発振させることを特徴とするレーザ加工 方法。
[2] 前記有効部の表面には、複数の機能素子がマトリックス状に形成されていることを 特徴とする請求項 1記載のレーザ加工方法。
[3] 前記切断予定ラインは、隣り合う前記機能素子間を通るように、前記加工対象物に 対して格子状に設定されることを特徴とする請求項 2記載のレーザカ卩ェ方法。
[4] 前記有効部及び前記外縁部は、半導体材料により一体的に形成されており、 前記改質領域は、溶融処理領域を含むことを特徴とする請求項 1記載のレーザカロ ェ方法。
[5] 前記改質領域を形成した後に、前記加工対象物を前記切断予定ラインに沿って切 断することを特徴とする請求項 1記載のレーザ加工方法。
[6] 前記中間部分では、前記改質領域が形成されるように前記レーザ光をパルス発振 させ、前記一端部分及び前記他端部分では、前記改質領域が形成されないように前 記レーザ光を連続発振させることを特徴とする請求項 1記載のレーザカ卩ェ方法。
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