WO2004082006A1 - レーザ加工方法 - Google Patents

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WO2004082006A1 PCT/JP2003/011626 JP0311626W WO2004082006A1 WO 2004082006 A1 WO2004082006 A1 WO 2004082006A1 JP 0311626 W JP0311626 W JP 0311626W WO 2004082006 A1 WO2004082006 A1 WO 2004082006A1
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laser
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processed
region
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Kenshi Fukumitsu
Fumitsugu Fukuyo
Naoki Uchiyama
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Hamamatsu Photonics KK
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Definitions

  • the present invention relates to a processing method, particularly to a processing method using a laser.
  • a plate dicing method and a diamond scribe method are generally used for cutting a processing object having such a laminated structure.
  • the blade dicing method is a method of cutting an object by cutting with a diamond blade or the like.
  • a scribe line is provided on the surface of the object using a diamond point tool, and a knife edge is pressed against the back surface of the object along the scribe line to break the object. It is a method of cutting.
  • An object of the present invention is to provide a laser processing method capable of cutting an object with high precision.
  • a laser processing method is directed to a laser processing method for cutting a flat processing object including a substrate and a laminated portion provided on the substrate.
  • a multi-photon laser is applied by attaching a protective film to the surface of the object to be processed on the layered portion side, irradiating the laser light with the back surface of the object being used as the laser light incident surface, and focusing the laser beam inside the substrate.
  • a modified area is formed by absorption, and the modified area forms a cutting starting area within a predetermined distance from the laser beam incident surface along the line to cut the workpiece, and the extensibility is formed on the back of the workpiece.
  • a laser processing method is a laser processing method for cutting a flat processing object including a semiconductor substrate and a laminated portion provided on the semiconductor substrate, A protective film is mounted on the surface of the processing object on the layered part side, and the laser light is irradiated by aligning the focal point inside the semiconductor substrate with the back surface of the processing object as the laser light incidence surface and irradiating the melt processing area.
  • This melting process area forms a cutting starting point area within a predetermined distance from the laser beam incident surface along the line to cut the object to be processed, and attaches an extensible film to the back of the object to be cut.
  • the method includes a step of separating a plurality of portions generated by cutting the object to be processed with the starting region as a starting point by stretching an extensible film.
  • the processing object by mounting the protective film on the front surface of the processing object, the processing object can be placed on the table with the back side up.
  • Laser light can be suitably applied to the inside of the (semiconductor) substrate from the back surface of the object to be processed.
  • the modified region formed by the phenomenon called multiphoton absorption It is possible to form a cutting start area along the desired cutting line to cut the processing object in the substrate in the substrate (melting processing area), and to cut the processing object starting from the cutting starting area. it can. Then, by attaching an extensible film to the back surface of the object to be processed and stretching the film, a plurality of cut portions of the object to be processed can be easily separated.
  • the cutting start region can be formed without directly irradiating the laminated portion on the surface of the object to be processed with laser light, and the substrate can be formed with a relatively small force from the cutting start region. It is possible to cut the workpieces with high precision by cutting with ease, and easily separate the cut workpieces. Therefore, according to this laser processing method, the processing object can be cut with high accuracy even when the processing object has various laminated structures.
  • the laminated portion on the substrate refers to a layer deposited on the surface of the substrate, a layer attached to the surface of the substrate, a layer attached to the surface of the substrate, or the like. It does not matter whether the substrate is made of a different material or a similar material.
  • the laminated portion includes a portion provided in close contact with the substrate and a portion provided with a gap from the substrate. Examples include a semiconductor operation layer formed by crystal growth on a substrate, another glass substrate bonded to a glass substrate, and the like, and the laminated portion also includes one in which a plurality of layers of different materials are formed.
  • the term “inside the substrate” also includes the surface of the substrate on which the laminated portion is provided. Further, the focal point is a place where the laser light is focused.
  • the cutting starting point region may be formed by forming the modified region continuously, or may be formed by forming the modified region intermittently.
  • a laser processing method is a laser processing method for cutting a flat processing object including a substrate and a laminated portion provided on the substrate, the laser processing method comprising: A protective film is attached to the surface of the object on the layered part side, and the laser light is irradiated by aligning the focal point inside the substrate with the back surface of the object as the laser light incident surface, thereby modifying the region by multiphoton absorption.
  • This modified region forms a cutting starting region within a predetermined distance from the laser beam incident surface along the cutting line of the object to be processed.
  • An extensible film is attached to the back side of an object, and an external force is applied to the object to cut the object into a plurality of portions starting from the cutting start area, thereby extending the extensible film. And a step of separating a plurality of portions of the object to be processed.
  • a laser processing method is a laser processing method for cutting a flat plate-shaped processing object including a substrate and a laminated portion provided on the substrate, A protective film is attached to the surface of the object on the layered part side, and the laser light is irradiated by aligning the focal point inside the substrate with the back surface of the object as the laser light incident surface, thereby modifying the region by multiphoton absorption.
  • This modified area forms a cutting starting point area within a predetermined distance from the laser beam incident surface along the cutting line of the object to be processed, and an extensible film is attached to the back of the object to be processed.
  • the processing target can be cut with high precision. can do.
  • the processing object can be easily cut starting from the cutting start area.
  • a laser processing method is a laser processing method for cutting a flat processing object including a substrate and a laminated portion provided on the substrate, the laser processing method comprising: A protective film is attached to the surface of the object on the layered part side, and the laser light is irradiated by aligning the focal point inside the substrate with the back surface of the object as the laser light incident surface, thereby modifying the region by multiphoton absorption. A cutting starting point region is formed by the modified region along the cutting line of the object to be processed and within a predetermined distance from the laser beam incident surface, and an extensible film is formed on the ridge surface of the object to be processed. Attach and stretch the stretchable film. And the step of cutting the object to be processed into a plurality of portions from the cutting start point region as a starting point, and separating the plurality of portions of the object to be processed.
  • the laser processing method is a laser processing method for cutting a flat processing object including a semiconductor substrate and a laminated portion provided on the semiconductor substrate, A protective film is mounted on the surface of the processing object on the layered part side, and the laser light is irradiated by aligning the focal point inside the semiconductor substrate with the back surface of the processing object as the laser light incidence surface and irradiating the melt processing area.
  • the melt processing area is used to form a cutting starting point area within a predetermined distance from the laser light incident surface along the line to cut the object to be processed, and an extensible film is attached to the back surface of the object to be stretched.
  • the object to be processed is cut with high accuracy. can do.
  • a tensile stress is applied to the cutting starting area of the workpiece, so that the step of cutting the workpiece and the step of separating a plurality of portions can be performed simultaneously. The manufacturing process can be reduced.
  • the back surface of the object to be processed is formed such that the substrate of the object to be processed becomes thin before forming the cutting starting point region in the object to be processed. Is preferably ground.
  • the object to be processed can be accurately cut with a smaller force starting from the cutting start point region or without requiring any special force.
  • the protective film after attaching the extensible film to the object to be processed.
  • the workpiece on which the cutting start area is formed can be held without being separated.
  • the object to be processed by stretching the stretchable film After separating a plurality of parts of the object, it is preferable to remove the protective film.
  • the plurality of parts can be protected from the time when the processing target is cut until the plurality of parts are taken out.
  • 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 of the object illustrated in FIG. 1 along the line II-II.
  • FIG. 3 is a plan view of a processing target after laser processing by the laser processing method according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of the object shown in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the object illustrated in FIG. 3 along the line VV.
  • FIG. 6 is a plan view of a processing object cut by the laser processing method according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the electric field intensity and the size of the crack spot in the laser processing method according to the present embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a processing target in a first step of the laser processing method according to the present embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of a processing target in a second step of the laser processing method according to the present embodiment.
  • FIG. 10 is a 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 a processing target in a fourth step of the laser processing method according to the present embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram showing a photograph of a cross section of a part of the silicon wafer cut by the laser processing method according to the present embodiment.
  • FIG. 13 shows the laser beam wavelength and the laser beam in the laser processing method according to the present embodiment. It is a graph which shows the relationship with the transmittance
  • FIG. 14 is a schematic configuration diagram of a laser processing apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 15 is a perspective view showing a wafer used in the laser processing method according to the present embodiment.
  • FIG. 16 is a plan view of the wafer shown in FIG.
  • FIG. 17 is an enlarged view showing a VI-VI section and a VII-VII section of the wafer shown in FIG.
  • FIG. 18 is a flowchart for explaining a first example of the laser processing method according to the present embodiment.
  • FIG. 19 is a flowchart showing a method of forming a cutting starting area on a wafer using the laser processing apparatus shown in FIG.
  • 2OA-2OC is a cross-sectional view of the wafer for explaining the laser processing method according to the first embodiment.
  • FIG. 21A_21C is a cross-sectional view of the wafer for explaining the laser processing method according to the first embodiment.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view of a wafer for explaining the laser processing method according to the first embodiment.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view for explaining a modification of the laser processing method according to the first embodiment.
  • FIG. 24 is a flowchart for explaining a second example of the laser processing method according to the present embodiment.
  • FIGS. 25A to 25C are cross-sectional views of a wafer for explaining the laser processing method according to the second embodiment.
  • FIGS. 26A to 26C are cross-sectional views of a wafer for explaining the laser processing method according to the second embodiment.
  • FIG. 27 is a cross-sectional view of a wafer for explaining the laser processing method according to the second embodiment.
  • FIG. 28 is a flowchart for explaining a third example of the laser processing method according to the present embodiment.
  • FIG. 29 is a flowchart for explaining a fourth example of the laser processing method according to the present embodiment.
  • the peak power density is obtained by (energy per pulse of laser light at the focal point) ⁇ (beam spot cross-sectional area of laser light X pulse width).
  • the intensity of the laser beam is determined by the electric field intensity (WZcm 2 ) at the focal point of the laser beam.
  • FIG. 1 is a plan view of the processing target 1 during laser processing
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the processing target 1 shown in FIG. 1 along the line II
  • FIG. 3 is a processing target after laser processing.
  • Fig. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of the workpiece 1 shown in Fig. 3
  • Fig. 5 is a sectional view taken along the line V-V of the workpiece 1 shown in Fig. 3.
  • FIG. 6 is a plan view of the cut workpiece 1. It is.
  • the planned cutting line 5 is a virtual line that extends in a straight line (the cutting target line 5 may be formed by actually drawing a line on the workpiece 1).
  • the laser beam L is applied to the processing target 1 with the focal point P being adjusted inside the processing target 1 under the condition where multiphoton absorption occurs, and the modified area 7 is formed. I do.
  • the focal point is a point where the laser beam L is focused.
  • the surface 10 of the object 1 is a laser light incident surface on which laser light is incident. In order to prevent the laser light L from being scattered on the surface 10, the surface 10 should be flat and smooth. preferable.
  • the laser beam L is relatively moved along the line 5 to be cut (that is, along the direction of arrow A), so that the focal point P is moved along the line 5 to be cut.
  • the modified region 7 is formed only inside the workpiece 1 along the line 5 to be cut, and the modified region 7 forms the cutting starting region 8.
  • the laser processing method according to the present embodiment does not form the modified region 7 by causing the processing target 1 to generate heat by absorbing the laser light L by the processing target 1.
  • the modified region 7 is formed by transmitting the laser beam L to the object 1 to generate multiphoton absorption inside the object 1. Therefore, since the laser beam L is hardly absorbed on the surface 10 of the object 1, the surface 10 of the object 1 is not melted.
  • the modified regions formed by multiphoton absorption in the present embodiment include the following (1) to (3).
  • the magnitude of this pulse width is a condition under which a crack region can be formed only inside the substrate without causing unnecessary damage to the substrate surface while causing multiphoton absorption.
  • the upper limit of the electric field strength is, for example, IX1012 (W / cm 2 ).
  • the pulse width is preferably, for example, Ins to 200 ns.
  • the present inventor obtained an experiment to determine the relationship between the electric field strength and the crack size.
  • the experimental conditions are as follows.
  • Light source semiconductor laser pumped Nd: YAG laser
  • T EMoo Moving speed of the mounting table on which the substrate is mounted: 10 Omm / sec
  • FIG. 7 is a graph showing the results of the above experiment.
  • the horizontal axis represents the peak power density. Since the laser light is pulsed laser light, the electric field strength is represented by the peak power density.
  • the vertical axis indicates the size of a crack (crack spot) formed inside the substrate by one pulse of laser light. Crack spots gather to form a crack area. The size of the crack spot is the size of the portion having the maximum length in the shape of the crack spot.
  • the data indicated by the black circles in the graph are for the case where the magnification of the focusing lens (C) is 100 times and the numerical aperture (NA) is 0.80.
  • the data shown by the white circles in the graph are for the case where the magnification of the condenser lens (C) is 50 times and the numerical aperture (NA) is 0.55. From the peak power density of about 1 O 11 (W / cm 2 ), it can be seen that crack spots occur inside the substrate, and the crack spots increase as the peak power density increases.
  • the laser beam L is irradiated on the processing target 1 with the focusing point P inside the processing target 1 under the condition that multiphoton absorption occurs and the processing target 1 is cracked inside along the line to be cut.
  • the crack area 9 is an area including one or more cracks.
  • the crack starting area is formed by the crack area 9.
  • an artificial force for example, tensile stress
  • the crack further grows from the crack region 9 (that is, from the cutting starting region).
  • cracks reach both surfaces of the processing target 1, and as shown in FIG. 11, the processing target 1 is broken and the processing target 1 is cut. [0 0 3 1 ⁇ (2)
  • the reforming area is a melt processing area
  • the electric field strength at the focal point should be 1 x 108 (W / cm 2 ) or more and the pulse width should be less than Ins. Irradiate the laser light under the conditions. As a result, the inside of the substrate is locally heated by multiphoton absorption. This heating forms a melt processing region inside the substrate.
  • the melt-processed region is a region that has once been melted and then re-solidified, a region that has just been melted, or a region that has been re-solidified from a molten state, and may be a region that has undergone phase change or a region in which the crystal structure has changed. it can.
  • a melt-processed region can be said to be a territory where one structure is changed to another structure in a single crystal structure, an amorphous structure, or a polycrystalline structure. That is, for example, a region changed from a single crystal structure to an amorphous structure, a region changed from a single crystal structure to a polycrystalline structure, and a region changed from a single crystal structure to a structure including an amorphous structure and a polycrystalline structure. means.
  • the melt processing region has, for example, an amorphous silicon structure.
  • the upper limit value of the electric field strength is, for example, lxl 012 (w / cm 2 ).
  • the pulse width is preferably, for example, 1 ns to 200 ns.
  • the inventor has confirmed through experiments that a melt processing region is formed inside a silicon wafer.
  • the experimental conditions are as follows.
  • Light source semiconductor laser pumped N d: Y AG laser
  • FIG. 12 is a diagram 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 area 13 is formed inside the silicon wafer 11.
  • the size in the thickness direction of the melted region 13 formed under the above conditions is about 1 ⁇ .
  • 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 components on the front and back sides of the silicon substrate are removed, and the transmittance is shown only inside.
  • the thickness t of the silicon substrate is 5 ⁇ ⁇ , 10 ⁇ ⁇ ,
  • the laser light is 80% or more inside the silicon substrate. It can be seen that the light is transmitted.
  • the thickness of the silicon wafer 11 shown in Fig. 12 is
  • the melt processing region 13 due to multiphoton absorption is formed near the center of the silicon wafer 11, it is formed at a portion of 17.5 ⁇ from the surface of the silicon wafer 11.
  • the transmittance in this case is 90% or more with reference to a silicon wafer having a thickness of 20 ⁇ , so that the laser light is slightly absorbed inside the silicon wafer 11 and almost all is transmitted. .
  • the melt processing area 13 is formed inside the silicon wafer 11 (that is, the melt processing area is formed by normal heating by the laser light).
  • the melt processing region 13 was formed by multiphoton absorption.
  • the silicon wafer generates cracks in the cross-sectional direction starting from the cutting starting point region formed in the melt processing region, and the cracks reach both surfaces of the silicon wafer. Is cut off.
  • cracks originating from the melt-processed area are caused by differences in physical properties between the melt-processed area and the area outside of it! It is considered that distortion is likely to occur inside the silicon wafer due to /.
  • pointed melting marks are present above and below the melt processing area 13. It is considered that the cracks originating from the melt processing area accurately reach both sides of the silicon wafer due to the melting marks.
  • the melt processing region is formed only inside the silicon wafer, and the cut surface after cutting has a melt processing region formed only inside as shown in FIG.
  • a cutting starting region is formed inside the substrate in the melt processing region, unnecessary cutting that deviates from the cutting starting region line during cutting is less likely to occur, thereby facilitating cutting control.
  • the combined inside the focal point of the substrate e.g., glass
  • the pulse width field intensity in the focal point 1 X 1 0 8 (WZ c m2) or higher to morphism irradiation with a laser beam under the following conditions 1 ns .
  • the pulse width is extremely short and multiphoton absorption occurs inside the substrate, the energy due to the multiphoton absorption does not convert to thermal energy, but the ion valence change, crystallization or polarization occurs inside the substrate.
  • a permanent structural change such as orientation is induced to form a refractive index change region.
  • the upper limit of the electric field strength is, for example, lxl CM 2 (W / cm2).
  • the pulse width is preferably, for example, 1 ns or less, more preferably 1 ps or less.
  • the modified regions formed by multiphoton absorption have been described in the cases of (1) to (3) above, the cutting origin is taken into consideration in consideration of the crystal structure of the object to be processed and its cleavage properties. If the region is formed as follows, it becomes possible to cut the object to be processed with even smaller force and with high accuracy, starting from the cutting start region.
  • sapphire In the case of a substrate having a hexagonal crystal structure such as 2 o 3 ), the (01 0 0) plane (C plane) is used as the principal plane, and the (1 1 2 0) plane ( ⁇ plane) or (1 1 0 It is preferable to form the cutting origin region in the direction along the 0) plane ( ⁇ plane).
  • the direction in which the above-mentioned cutting start region should be formed for example, the direction along the (111) plane in a single-crystal silicon substrate
  • the cutting starting point along the direction in which the cutting starting area is to be formed based on the orientation flat. The region can be easily and accurately formed on the wafer.
  • FIG. 14 is a schematic configuration diagram of the laser processing apparatus 100.
  • the laser processing apparatus 100 is composed of a laser light source 101 for generating the laser light L, and a laser for controlling the laser light source 101 for adjusting the output and pulse width of the laser light L.
  • the light source control unit 102 has a function of reflecting the laser light L, and the direction of the optical axis of the laser light L is 90.
  • the dichroic mirror 103 arranged so as to be changed, the condensing lens 105 for condensing the laser beam L reflected by the dichroic mirror 103, and the condensing lens 105
  • the work 1 is moved in the X ( ⁇ ) axis direction by the X ( ⁇ ) axis stage 1 09 (1 1 1). This is done by causing ⁇ Since the axial direction is a direction orthogonal to the face 10 of the workpiece 1, the workpiece This is the direction of the depth of focus of the laser light L incident on 1. Therefore, by moving the Z-axis stage 113 in the Z-axis direction, the focal point P of the laser beam L can be adjusted inside the object 1 to be processed.
  • the laser light source 101 is an Nd: YAG laser that generates pulsed laser light.
  • Other lasers that can be used for the laser light source 101 include an Nd: YVO-1 laser, an Nd: YLF laser, and a titanium sapphire laser.
  • pulse laser light is used for processing the processing target 1, but continuous wave laser light may be used as long as multiphoton absorption can be caused.
  • the laser processing apparatus 100 further includes an observation light source 1 17 for generating visible light to illuminate the processing target 1 mounted on the mounting table 107 with visible light,
  • a visible light beam splitter 119 disposed on the same optical axis as the dichroic mirror 103 and the condenser lens 105 is provided.
  • a dichroic mirror 103 is arranged between the beam splitter 1 19 and the condenser lens 105.
  • the beam splitter 119 has a function of reflecting about half of visible light and transmitting the other half, and is arranged so as to change the direction of the optical axis of visible light by 90 °.
  • the laser processing apparatus 100 further includes an image sensor 1 2 1 arranged on the same optical axis as the beam splitter 1 19, the dichroic mirror 103, and the condenser lens 105. And an imaging lens 1 2 3.
  • An example of the imaging device 121 is a CCD camera. The reflected visible light illuminating the surface 10 including the line 5 to be cut, etc., passes through the condenser lens 105, the dichroic mirror 103, and the beam splitter 119, and passes through the imaging lens 123. The image is formed and imaged by the image sensor 122 to become image data.
  • the laser processing apparatus 100 further outputs the image data from the image sensor 1 2 1
  • An imaging data processing unit 125 to which imaging data is input, an overall control unit 127 that controls the entire laser processing apparatus 100, and a monitor 127 are provided.
  • the imaging data processing unit 125 calculates focus data for focusing the visible light generated by the observation light source 117 on the surface 10 of the processing target 1 based on the imaging data.
  • the stage control unit 115 controls the movement of the Z-axis stage 113 based on the focus data, so that the visible light is focused on the surface 10 of the workpiece 1. Therefore, the imaging data processing section 125 functions as an autofocus unit. Further, the imaging data processing section 125 calculates image data such as an enlarged image of the surface 10 based on the imaging data.
  • This image data is sent to the overall control unit 127, where various processes are performed and sent to the monitor 127. As a result, an enlarged image or the like is displayed on the monitor 129.
  • the overall control unit 127 receives data from the stage control unit 115, image data from the image data processing unit 125, and the like. By controlling the light source control unit 102, the observation light source 1 17 and the stage control unit 115, the entire laser processing apparatus 100 is controlled. Therefore, the overall control unit 127 functions as a computer unit.
  • FIG. 15 is a perspective view showing a wafer 1a to be processed in the laser processing method according to the present embodiment.
  • FIG. 16 is a bottom view of the wafer 1a shown in FIG.
  • FIG. 17 is an enlarged view showing a VI_VI cross section and a VII-VII cross section of the wafer 1a shown in FIG.
  • the wafer 1a has a flat plate shape and a substantially disk shape.
  • a plurality of lines to be cut 5 that intersect vertically and horizontally are set on the back surface 21 of the wafer 1a.
  • the planned cutting line 5 is a virtual line assumed to cut the ueno 1a into a plurality of chip-shaped portions. This cutting schedule line 5 may be assumed, for example, along the cleavage plane of the wafer 1a.
  • the wafer 1 a is a tangent orientation flat (hereinafter referred to as “0 F ”).
  • the OF 19 is formed such that a direction parallel to one direction of the planned cutting lines 5 crossing vertically and horizontally is a longitudinal direction.
  • the OF 19 is provided for the purpose of easily determining the cutting direction when cutting the wafer 1a along the line 5 to be cut.
  • the wafer 1 a includes a substrate 15 made of a semiconductor (S i) and a laminated portion 4 laminated on the surface 6 of the substrate 15.
  • the laminated portion 4 includes an interlayer insulating layer 17 a and 17 b made of an insulating material (S i 0 2 ), and a first wiring layer 19 a and a second wiring layer made of metal (W). It has 1 9b.
  • the interlayer insulating layer 17 a is laminated on the surface 6 of the substrate 15, and the first wiring layer 19 a is laminated on the element forming region divided and set on the surface 6. I have.
  • the first wiring layer 19a and the substrate 15 are electrically connected to each other by a plug 20a provided to penetrate the interlayer insulating layer 17a.
  • the interlayer insulating layer 17b is laminated on the interlayer insulating layer 17a and the first wiring layer 19a, and is on the interlayer insulating layer 17b and corresponds to the first wiring layer 19a.
  • the second wiring layer 19b is laminated in the region.
  • the second wiring layer 19b and the first wiring layer 19a are electrically connected to each other by a plug 20b provided to penetrate the interlayer insulating layer 17b.
  • FIG. 18 and FIG. 19 are flowcharts for describing a first embodiment of the laser processing method according to the present embodiment.
  • 20 to 22 are cross-sectional views of the wafer 1a for explaining the laser processing method according to the present embodiment.
  • a protective tape 25 is attached to the surface 3 of the wafer 1a as a protective film for protecting the laminated portion 4 (S1, FIG. 2OA).
  • the material of the protective tape 25 various materials can be used as long as they have a buffering effect for protecting the laminated portion 4 and do not affect the operation characteristics of the laminated portion 4.
  • a material that can absorb impact and can be removed by irradiating ultraviolet rays is selected.
  • a cutting start area 8 is formed inside the substrate 15 of the wafer 1a along the line 5 to be cut (S3, FIG. 2OB).
  • the wafer la shown in FIG. 20B is drawn such that the front surface 3 is below the figure. That is, by irradiating the laser beam L to the focal point P inside the substrate 15 with the area corresponding to the cut line 5 on the back surface 21 of the wafer 1a as the laser light incidence surface, A melt processing region 13 is formed inside 5 as a modified region. The melt processing area 13 becomes a cutting starting area 8 when cutting the wafer 1a.
  • FIG 1 9 is a flowchart illustrating a method of forming a cutting start region 8 in the wafer 1 a to have use of the laser processing apparatus 1 0 0 shown in FIG 4.
  • the wafer 1a is placed on the mounting table 107 of the laser beam machining apparatus 10 ° so that the back surface 21 faces the condenser lens 105. That is, the laser light L is incident from the back surface 21 of the wafer 1a.
  • the light absorption characteristics of the substrate 15 are measured by a spectrophotometer (not shown) or the like. Based on this measurement result, a laser light source 101 that generates a laser beam L having a wavelength that is transparent to the substrate 15 or has a wavelength with little absorption is selected (S101).
  • the amount of movement of the wafer 1a in the Z-axis direction is determined in consideration of the thickness, material, refractive index, and the like of the substrate 15 (S103). This is because the focal point P of the laser beam L located on the rear surface 21 of the Ueno 1a is adjusted in order to adjust the focal point P of the laser beam L to a desired position within a predetermined distance from the rear surface 21 of the wafer la. Is the amount of movement of the wafer 1a in the Z-axis direction with respect to. This movement amount is input to the overall control unit 127.
  • Wafer 1 a is placed on the mounting table 1 0 7 of the laser processing apparatus 100. Is placed so that the back surface 21 of the light-emitting device faces the condenser lens 105 side. At this time, since the protective tape 25 is attached to the surface 3 of the wafer 1 a on which the laminated portion 4 is provided, the wafer 1 a is placed on the mounting table 107 with the surface 3 side down. There is no problem at all. Then, visible light is generated from the observation light source 1 17 to illuminate the back surface 21 of the wafer 1 a (S 105). The back surface 21 of the illuminated wafer 1a is imaged by the image sensor 122. The image data captured by the image sensor 122 is sent to the image data processing unit 125. Based on this imaging data, the imaging data processing unit 125 calculates focus data such that the focus of the visible light of the observation light source 111 is located on the back surface 21 of the wafer 1a (S107) ).
  • the focus data is sent to the stage control unit 115.
  • the stage control section 115 moves the Z-axis stage 113 in the Z-axis direction based on the focus data (S109).
  • the focal point of the visible light of the observation light source 1 17 is located on the back surface 21 of the wafer 1a.
  • the imaging data processing unit 125 calculates the enlarged image data of the back surface 21 including the planned cutting line 5 based on the imaging data. This enlarged image data is sent to the monitor 1 29 via the overall control unit 127, and the enlarged image near the cut line 5 is displayed on the monitor 1 29.
  • the movement amount data determined in step S103 in advance is input to the overall control unit 127, and the movement amount data is sent to the stage control unit 115. Based on the movement amount data, the stage control unit 115 controls the wafer by the Z-axis stage 113 so that the position of the focal point P of the laser beam L is located within a predetermined distance from the back surface 21 of the wafer 1a. 1a is moved in the Z-axis direction (S111).
  • laser light L is generated from the laser light source 101, and the laser light L is applied to the back surface 21 of the wafer 1a. Since the focal point P of the laser beam L is located inside the substrate 15, the melting region 13, which is a modified region, is formed only inside the substrate 15. Then, the X-axis stage 109 and the Y-axis stage 111 are moved along the line 5 to be cut to form a plurality of melt processing areas 13 or cut. By forming the melt processing region 13 continuously along the planned cutting line 5, a cutting starting region 8 along the planned cutting line 5 is formed inside the substrate 15 (S113).
  • the expandable tape 23 which is an extensible film, is attached to the back 21 of the ueno 1 a (S 5, FIG. 20 C).
  • the expand tape 23 is made of a material that expands by applying a force in the extension direction, for example, and is used to separate the wafer 1a into chips in a later step.
  • the expanded tape 23 may be expanded by applying a force in the direction of expansion, or may be expanded by heating, for example.
  • the wafer 1a is cut into a plurality of chip-shaped portions 24 along the cutting start point region 8 (S7, FIG. 21A). That is, the nifegge 33 is applied from the top of the expanding tape 23 attached to the back surface 21 of the wafer: La in accordance with the cutting origin region 8, and the bending origin region 8 is applied by applying a bending stress to the wafer 1 a. Break (break) the wafer la as the starting point. At this time, a crack 18 is formed inside the wafer la from the cutting starting area 8 to the front surface 3 and the back surface 21, and the substrate 15 is cut, and at the same time, the interlayer insulating layers 17 a and 17 b are also cut. Is done.
  • Means for applying a stress to the wafer la include, for example, a braking device and a roller device in addition to the knife edge 33. Also, so that cracks starting from the cutting start region 8 with a laser beam having absorptivity to the wafer 1 a in energy that surface on the surface 3 and back surface 2 1 of the wafer 1 a is not melted by the child irradiation Cutting may be performed by generating an excessive thermal stress. Further, bending stress may be applied by applying a knife edge 33 or the like from above the protective tape 25 attached to the surface 3 of the wafer 1a.
  • the protective tape 25 attached to the front surface 3 of the wafer 1a is irradiated with ultraviolet rays V (S9, FIG. 2 IB).
  • the protection tape 25 is made removable.
  • the protective tape 25 is peeled off from the surface 3 of the wafer 1a (S11, FIG. 21C)).
  • the peeling of the protective tape 25 may be performed before the step of cutting the wafer 1a (S7).
  • the wafer 1 a is separated into individual chip-shaped portions 24 (S 13, FIG. 22). That is, a plurality of chip-shaped portions 24 are expanded by expanding the expanding tape 23. Leave a space between two and six. This makes it easier to pick up each of the plurality of chip-shaped portions 24.
  • the laser beam L can be preferably applied to the inside of the substrate 15 from the back surface 21 of the ueno 1a because the laser beam L can be mounted on the mounting table 107 with 1 facing upward.
  • the cutting starting region 8 along the desired cutting line 5 where the wafer 1a is to be cut is placed inside the substrate 15
  • the wafer 1a can be cut using the cutting starting point region 8 as a starting point. Then, by attaching the expanding tape 23 to the back surface 21 of the wafer 1a and expanding it, the plurality of chip-like portions 24 of the cut wafer 1a can be easily separated.
  • the cutting start region 8 is formed without directly irradiating the laser beam L to the lamination portion 4 on the surface 3 of the ueno 1 a. Therefore, it is possible to prevent the laminated portion 4 from being damaged by the laser beam L.
  • the wafer 1 a is cut with a relatively small force from the cutting starting area 8 as a starting point with high accuracy, and the cut wafer 1 a is easily cut. Can be separated. Therefore, according to this laser processing method, the wafer 1a can be cut with high accuracy even when the wafer 1a has the laminated portion 4.
  • the dicing width between the chip-shaped portions 24 can be significantly reduced as compared with the conventional blade dicing method or the like.
  • the dicing width is reduced in such a manner, the interval between the individual chip-shaped portions 24 is reduced, and more chip-shaped portions 24 are taken out. It becomes possible.
  • the laser light L is not irradiated to the element forming region of the stacked unit 4. .
  • the laser light L is sharply narrowed down in order to utilize the multiphoton absorption phenomenon, so that the laser light L is irradiated from the surface 3 while preventing the laser light L from being irradiated to the element forming region of the stacked section 4. Can be difficult to do.
  • semiconductor layers stacked for devices often exist between device formation regions of a wafer.
  • a functional element such as a TEG (Test Element Group) may be formed between element forming regions.
  • TEG Transmission Element Group
  • the laser beam L is irradiated from the back surface 21 where the laminated portion 4 is not provided, and the cutting start region 8 is preferably formed inside the substrate 15. Can be formed.
  • the external force such as the knife edge 33 is applied to the wafer 1a to cut the wafer 1a into the plurality of chips starting from the cutting starting area 8. Cut into 24 parts.
  • the wafer 1a can be easily cut from the cutting start area 8 as a starting point.
  • the protective tape 25 is removed after the expand tape 23 is mounted on the wafer 1a.
  • the wafer 1a on which the cutting starting area 8 is formed can be held without being separated into the individual chip-shaped portions 24.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view for explaining a modified example of the laser processing method according to the present embodiment.
  • a plurality of melt processing regions 13 are formed in the substrate 15 in the thickness direction of the substrate 15.
  • steps S111 moving the wafer in the Z-axis direction
  • step S113 shown the modified region in the flowchart shown in FIG.
  • the melt processing region 13 may be formed continuously in the thickness direction of the substrate 15.
  • the cutting start region 8 extending in the thickness direction of the substrate 15 can be formed. Therefore, the wafer 1a can be cut with a smaller force. Furthermore, if a crack is formed by the melt processing region 13 in the thickness direction of the substrate 15, the wafer 1a can be separated without requiring external force.
  • FIG. 24 is a flowchart illustrating a second example of the laser processing method according to the present embodiment.
  • FIGS. 25 to 27 are cross-sectional views of the wafer 1a for explaining the present embodiment. The difference between this embodiment and the first embodiment described above is that (1) the substrate 15 is ground so as to be thin, (2) the breaking using the knife edge 33 is not performed, (3) The protective tape 25 is peeled off after the wafer 1 a is separated into a plurality of chip-shaped portions 24.
  • the protective tape 25 is attached to the surface 3 of the wafer 1a (S21, FIG. 25A). This step is the same as the step in the first embodiment.
  • the back surface 21 of the wafer 1a is ground (S23, FIG. 25B).
  • the thickness of the substrate 15 is set to, for example, 3 ⁇ ⁇ ! Grind to a thickness of ⁇ 5 ⁇ ⁇ .
  • the back surface 21 may be polished so that the back surface 21 after grinding is flat and smooth so that the laser beam L is suitably incident from the back surface 21.
  • a cutting start area 8 is formed inside the substrate 15 of the wafer 1a along the line 5 to be cut (S25, Fig. 25C).
  • an expanded tape 23 is attached to the back surface 21 of the wafer 1a after the polishing (S27, FIG. 26A). These steps are the same as steps S3 and S5 in the first embodiment, respectively, and therefore, detailed description is omitted.
  • the wafer 1a is cut into a plurality of chip-shaped portions 24 starting from the cutting start point region 8, and the individual chip-shaped portions 24 Are separated from each other (S29, Fig. 26B).
  • the wafer 1a starting from the cutting start region 8 was formed only by the tensile stress caused by expanding the expandable tape 23. Be cut off. Then, by expanding the expanded tape 23 as it is, a space 26 is provided between the plurality of chip-shaped portions 24.
  • the protection tape 25 is irradiated with ultraviolet rays (S31, FIG. 26C), and the protection tape 25 is peeled off from the surface 3 of the wafer 1a (S33, FIG. 2). 7). These steps are the same as steps S9 and S11 in the first embodiment described above, respectively, and detailed description will be omitted.
  • the peeling of the protective tape 25 may be performed before the step of expanding the expanded tape 23 and cutting the wafer 1a (S29).
  • cutting is performed without directly irradiating the laser beam L to the laminated portion 4 on the surface 3 of the wafer 1a. Since the starting region 8 can be formed, the laser beam L can prevent the laminated portion 4 from being damaged.
  • the wafer 1 a is cut with a relatively small force with a relatively small force with the cutting starting area 8 as a starting point, and the cut wafer 1 a is easily separated. can do. Therefore, according to this laser processing method, the wafer 1a can be cut with high accuracy even when the wafer 1a has the laminated portion 4.
  • the back surface 21 of the wafer 1a is ground so that the substrate 15 of the wafer 1a becomes thin.
  • the wafer 1a can be cut with a smaller force starting from the cutting start area 8 or without requiring a special force. Further, the wafer 1a can be cut with higher accuracy than when the substrate 15 is relatively thick.
  • the expanding tape 23 attached to the back surface 21 of the wafer 1a is stretched so that the wafer 1a starts from the cutting starting area 8 as a starting point. It is cut into a plurality of chip-shaped portions 24 and separated from each other.
  • the step of cutting the wafer 1a and the step of separating the plurality of chip-shaped portions 24 from each other can be performed simultaneously, thereby reducing the number of manufacturing steps. .
  • the laser light L is irradiated using the back surface 21 of the wafer 1a as a laser light incident surface.
  • the modified regions such as the melt-processed region 13 tend to be formed in the substrate 15 so as to be biased toward the laser beam incident surface side. Therefore, in the present laser processing method, there is a tendency that the cutting start region 13 is formed biased toward the back surface 21 on which the expand tape 25 is mounted.
  • the expanding tape 23 is expanded, a larger tensile stress is applied to the vicinity of the back surface 21 of the substrate 15 than to the vicinity of the front surface 6 of the substrate 15.
  • the tensile stress caused by expanding the expand tape 25 can be applied to the cutting starting region 8 more effectively. From the above, according to the laser processing method according to the present embodiment, it is possible to more effectively apply the tensile stress to the cutting start region 8 and cut the wafer 1a with a smaller force.
  • FIG. 28 is a flowchart illustrating a third example of the laser processing method according to the present embodiment. This embodiment is different from the above-described first embodiment in the following point: (1) No peaking / i-king using the live edge 33 or the like is performed. This modification will be described with reference to FIGS. 20 to 22 shown in the first embodiment.
  • protective tape 2 is applied to surface 3 of wafer 1a.
  • step S is attached (S41, Fig. 2 OA). Subsequently, a cutting starting area 8 is formed inside the substrate 15 of the wafer 1a along the line 5 to be cut (S43, FIG. 20B). Subsequently, expand tape 23 is attached to back surface 21 of wafer 1a (S45, FIG. 20C). These steps are respectively performed in step S in the first embodiment described above.
  • the protective tape 25 is irradiated with ultraviolet rays (S47, Fig. 2 IB), and the protective tape 25 is peeled off from the surface 3 of the wafer 1a (S49, Fig. 21). C).
  • the stress is not applied by the knife edge 33, the crack 18 shown in FIGS. 21B and 21C does not occur.
  • the wafer 1a is cut into a plurality of chip-shaped portions 24 starting from the cutting start point region 8, and the individual chip-shaped portions 24 are cut. Are separated from each other (S51, Fig. 22).
  • the tensile stress caused by expanding the expandable tape 23 is made larger than that in the second embodiment.
  • the wafer 1 a is cut starting from the cutting start area 8. Then, by expanding the expanding tape 23 as it is, a space 26 is provided between the plurality of chip-shaped portions 24.
  • the first embodiment described above is used.
  • the wafer 1a can be cut with high accuracy.
  • the wafer starting from the cutting starting area 8 is used as a starting point. 1a is cut into a plurality of chip portions 24 and the plurality of chip portions 24 are separated from each other.
  • the step of cutting the wafer la and the step of separating the plurality of chip-shaped portions 24 from each other can be performed simultaneously, so that the number of manufacturing steps can be reduced.
  • Fig. 29 is a flowchart illustrating a fourth example of the laser processing method according to the present embodiment. This embodiment is different from the above-described first embodiment in that (1) the substrate 15 is ground so as to be thin. This modification will be described with reference to FIGS. 20 to 22 shown in the first embodiment and FIG. 25 shown in the second embodiment.
  • the protective tape 25 is attached to the front surface 3 of the wafer 1a (S61, FIG. 2OA). Since this step is the same as step S1 in the first embodiment, a detailed description will be omitted. Subsequently, the back surface 21 of the wafer 1a is polished (S63, Fig. 25B). Since this step is the same as step S23 in the second embodiment, detailed description will be omitted. Subsequently, a cutting start area 8 is formed along the planned cutting line 5 inside the substrate 15 of the wafer 1a (S65, FIG. 25C). Since this step is the same as step S3 in the first embodiment, detailed description will be omitted.
  • expand tape 23 is attached to the back surface 21 of wafer 1a (S67, FIG. 20C), and the cutting starting point region is applied by applying an external force to wafer 1a.
  • the wafer 1a is cut into a plurality of chip-shaped portions 24 (S69, FIG. 21A), and the protective tape 25 is irradiated with ultraviolet rays (S71, FIG. 2IB) to protect.
  • Tape 2 5 Is separated from the surface 3 of the wafer 1a (S73, FIG. 21C), and the individual chip-shaped portions 24 of the wafer 1a are separated from each other by extending the expanding tape 23 (S75, FIG. 22).
  • steps S5 to S13 in the first embodiment are the same as steps S5 to S13 in the first embodiment, respectively, and thus detailed description is omitted.
  • the thickness of the substrate 15 is determined by the thickness of the substrate 1 shown in FIG. 2OC, FIGS. 21A-21C, and FIG. It is thinner than 5.
  • the peeling of the protective tape 25 may be performed before the step of cutting the wafer 1a (S69).
  • the wafer 1a can be cut with high accuracy.
  • the back surface 21 of the wafer 1a is ground so that the substrate 15 of the wafer 1a becomes thin.
  • the wafer 1a can be cut more accurately with a smaller force starting from the cutting start point area 8 or without any special power.
  • the wafer 1a is divided into a plurality of chips starting from the cutting start area 8. It is cut into the shape 24. Thereby, the wafer 1a can be easily cut from the cutting start area 8 as a starting point.
  • a semiconductor substrate is used as a substrate.
  • the present invention is not limited to a semiconductor substrate, and is suitable for a wafer having a conductive substrate or an insulating substrate. Can be applied to
  • the object to be processed By attaching a protective film to the surface of the object, the object to be processed can be placed on a table with the back side up, so that the laser light from the back side of the object to the inside of the substrate is suitable. Can be irradiated. Then, by using the modified region formed by the phenomenon of multiphoton absorption, a cutting starting region along a desired line to cut the object to be processed is formed inside the substrate, and the cutting starting region is set as a starting point. As a result, the object to be processed can be cut. Then, by attaching an extensible film to the back surface of the object to be processed and extending the film, a plurality of cut portions of the object to be processed can be easily separated.
  • a cutting starting region can be formed without directly irradiating a laser beam to a slightly layer portion on the surface of the object to be processed, and the substrate can be formed with the cutting starting region as a starting point. Can be cut with relatively small force with high precision, and the cut workpiece can be easily separated. Therefore, according to this laser processing method, even when the object to be processed has various laminated structures, the object to be processed can be cut with high accuracy.

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Abstract

本発明は、ウェハ１ａの表面３に保護テープ２５を装着し、ウェハ１ａの裏面２１をレーザ光入射面として基板１５の内部に集光点Ｐを合わせてレーザ光Ｌを照射することにより多光子吸収による溶融処理領域１３を形成し、この溶融処理領域１３によって、ウェハ１ａの切断予定ライン５に沿ってレーザ光入射面から所定距離内側に切断起点領域８を形成し、ウェハ１ａの裏面２１にエキスパンドテープ２３を装着し、切断起点領域８を起点としてウェハ１ａが切断されることにより生じた複数のチップ状部分２４を、エキスパンドテープ２３を伸張させることにより互いに分離する工程を備えることを特徴とするレーザー加工方法を提供する。

Description

明細書
レーザ加工方法
技術分野
【0 0 0 1〗 本発明は、 加工方法、 特にレーザを用いた加工方法に関する。 背景技術
【0 0 0 2】 近年、 半導体デバイス用として A 1 2 O 3基板上に G a N等の半導 体動作層を結晶成長させたものや、 液晶表示装置用としてガラス基板上に他のガ ラス基板を貼り合わせたもの等、 種々の積層構造を有する加工対象物を高精度に 切断する技術が求められている。
【0 0 0 3】 従来、 これらの積層構造を有する加工対象物の切断には、 プレー ドダイシング法ゃダイヤモンドスクライブ法が使用されるのが一般的である。
[ 0 0 0 4 ] ブレードダイシング法とは、 ダイャモンドブレード等により加工 対象物を切削して切断する方法である。 一方、 ダイャモンドスクライブ法とは、 ダイヤモンドボイントツールにより加工対象物の表面にスクライブラインを設け、 このスクライブラインに沿うよう加工対象物の裏面にナイフエッジを押し当てて、 加工対象物を割って切断する方法である。
【0 0 0 5】 しかしながら、 ブレードダイシング法にあっては、 例えば、 加工 対象物が上述した液晶表示装置用のものである場合、 ガラス基板と他のガラス基 板との間に間隙が設けられているため、 この間隙に削り屑や潤滑洗浄水が入り込 んでしまうおそれがある。
【0 0 0 6】 また、 ダイヤモンドスクライプ法にあっては、 加工対象物が A 1 2o3基板等の硬度の高い基板を有している場合や、 或いは、 加工対象物がガラス 基板同士を貼り合わせたものである場合等に、 加工対象物の表面だけでなく裏面 にもスクライブラインを設けなければならず、 この表面と裏面とに設けられたス クライブラインの位置ずれによって切断不良が生じるおそれがある。
発明の開示 【0 0 0 7】 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、 上述したような問題を解決し、 加工対象物が種々の積層構造を有する場合におい ても加工対象物を高精度に切断することのできるレ一ザ加工方法を提供すること を目的とする。
〖 0 0 0 8〗 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、 基 板と、 基板上に設けられた積層部とを含む平板状の加工対象物を切断するレーザ 加工方法であって、 加工対象物の積層部側の表面に保護フィルムを装着し、 加工 対象物の裏面をレーザ光入射面として基板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多光子吸収による改質領域を形成し、 この改質領域によって、 加工対象物の切断予定ラインに沿ってレーザ光入射面から所定距離内側に切断起 点領域を形成し、 加工対象物の裏面に伸張性のフィルムを装着し、 切断起点領域 を起点として加工対象物が切断されることにより生じた複数の部分を、 伸張性の フィルムを伸張させることにより互いに分離する工程を備えることを特徴とする。
【0 0 0 9】 また、 本発明に係るレーザ加工方法は、 半導体基板と、 半導体基 板上に設けられた積層部とを含む平板状の加工対象物を切断するレーザ加工方法 であって、 加工対象物の積層部側の表面に保護フィルムを装着し、 加工対象物の 裏面をレーザ光入射面として半導体基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照 射することにより溶融処理領域を形成し、 この溶融処理領域によって、 加工対象 物の切断予定ラインに沿ってレーザ光入射面から所定距離内側に切断起点領域を 形成し、 加工対象物の裏面に伸張性のフィルムを装着し、 切断起点領域を起点と して加工対象物が切断されることにより生じた複数の部分を、 伸張性のフィルム を伸張させることにより互いに分離する工程を備えることを特徴とする。
【0 0 1 0】 これらのレーザ加工方法によれば、 加工対象物の表面に保護フィ ルムを装着することによって、 加工対象物を裏面を上にして台上に載置すること ができるので、 加工対象物の裏面から （半導体） 基板の内部にレーザ光を好適に 照射することができる。 そして、 多光子吸収という現象により形成される改質領 域 （溶融処理領域） でもって、 加工対象物を切断すべき所望の切断予定ラインに 沿った切断起点領域を基板の内部に形成し、 この切断起点領域を起点として加工 対象物を切断することができる。 そして、 加工対象物の裏面に伸張性のフィルム を装着してこれを伸張させることにより、 切断された加工対象物の複数の部分を 容易に分離することができる。 すなわち、 本レーザ加工方法によれば、 加工対象 物の表面にある積層部にレーザ光を直接照射せずに切断起点領域を形成できると ともに、 切断起点領城を起点として基板を比較的小さな力で精度良く割って切断 し、 切断された加工対象物を容易に分離することができる。 従って、 このレーザ 加工方法によれば、 加工対象物が種々の積層構造を有する場合においても該加工 対象物を高精度に切断することができる。
【0 0 1 1】 ここで、 基板上の積層部とは、 基板の表面に堆積されたもの、 基 板の表面に貼り合わされたもの、 或いは基板の表面に取り付けられたもの等をい い、 基板に対し異種材料であるか同種材料であるかは問わない。 そして、 積層部 には、 基板に密着して設けられるものや、 基板と間隙を取って設けられるもの等 がある。 例としては、 基板上に結晶成長により形成された半導体動作層や、 ガラ ス基板上に貼り合わされた他のガラス基板等があり、 積層部は異種材料を複数層 形成したものも含む。 また、 基板の内部とは、 積層部が設けられている基板の表 面上をも含む意味である。 さらに、 集光点とは、 レーザ光が集光した箇所のこと である。 そして、 切断起点領域は、 改質領域が連続的に形成されることで形成さ れる場合もあるし、 改質領域が断続的に形成されることで形成される場合もある。 【0 0 1 2】 また、 本発明に係るレーザ加工方法は、 基板と、 基板上に設けら れた積層部とを含む平板状の加工対象物を切断するレーザ加工方法であって、 加 ェ対象物の積層部側の表面に保護フィルムを装着し、 加工対象物の裏面をレーザ 光入射面として基板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多 光子吸収による改質領域を形成し、 この改質領域によって、 加工対象物の切断予 定ラインに沿ってレーザ光入射面から所定距離内側に切断起点領域を形成し、 加 ェ対象物の裏面に伸張性のフィルムを装着し、 加工対象物に外力を印加すること により切断起点領域を起点として加工対象物を複数の部分に切断し、 伸張性のフ ィルムを伸張させることにより加工対象物の複数の部分を分離する工程を備える ことを特徴とする。
〖0 0 1 3〗 また、 本発明に係るレーザ加工方法は、 基板と、 基板上に設けら れた積層部とを含む平板状の加工対象物を切断するレーザ加工方法であって、 加 ェ対象物の積層部側の表面に保護フィルムを装着し、 加工対象物の裏面をレーザ 光入射面として基板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多 光子吸収による改質領域を形成し、 この改質領域によって、 加工対象物の切断予 定ラインに沿ってレーザ光入射面から所定距離内側に切断起点領域を形成し、 加 ェ対象物の裏面に伸張性のフィルムを装着し、 加工対象物に外力を印加すること により切断起点領域を起点として加工対象物を複数の部分に切断し、 伸張性のフ イルムを伸張させることにより加工対象物の複数の部分を分離する工程を備える ことを特 ί敷とする。
【0 0 1 4】 これらのレーザ加工方法によれば、 上述したレーザ加工方法と同 様の理由により、 加工対象物が種々の積層構造を有する場合においても該加工対 象物を高精度に切断することができる。 また、 加工対象物を複数の部分に切断す る際に加工対象物に外力を印加することによって、 切断起点領域を起点として加 ェ対象物を容易に切断することができる。
【0 0 1 5】 また、 本発明に係るレーザ加工方法は、 基板と、 基板上に設けら れた積層部とを含む平板状の加工対象物を切断するレーザ加工方法であって、 加 ェ対象物の積層部側の表面に保護フィルムを装着し、 加工対象物の裏面をレーザ 光入射面として基板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多 光子吸収による改質領域を形成し、 この改質領域によって、 加工対象物の切断予 定ラインに沿ってレーザ光入射面から所定距離内側に切断起点領域を形成し、 加 工対象物の裹面に伸張性のフィルムを装着し、 伸張性のフィルムを伸張させるこ とにより切断起点領域を起点として加工対象物を複数の部分に切断するとともに 加工対象物の複数の部分を分離する工程を備えることを特徴とする。
【0 0 1 6〗 また、 本発明に係るレーザ加工方法は、 半導体基板と、 半導体基 板上に設けられた積層部とを含む平板状の加工対象物を切断するレーザ加工方法 であって、 加工対象物の積層部側の表面に保護フィルムを装着し、 加工対象物の 裏面をレーザ光入射面として半導体基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照 射することにより溶融処理領域を形成し、 この溶融処理領域によって、 加工対象 物の切断予定ラインに沿ってレーザ光入射面から所定距離内側に切断起点領域を 形成し、 加工対象物の裏面に伸張性のフィルムを装着し、 伸張性のフィルムを伸 張させることにより切断起点領域を起点として加工対象物を複数の部分に切断す るとともに加工対象物の複数の部分を分離する工程を備えることを特徴とする。 【0 0 1 7】 これらのレーザ加工方法によれば、 上述したレーザ加工方法と同 様の理由により、 加工対象 ¾1が種々の積層構造を有する場合においても該加工対 象物を高精度に切断することができる。 また、 伸張性のフィルムを伸張させるこ とにより、 加工対象物の切断起点領域に引張応力が印加されるので、 加工対象物 を切断する工程と複数の部分を分離する工程とを同時に行うことができ、 製造ェ 程を削減することができる。
【0 0 1 8】 また、 上述した本発明に係るレーザ加工方法においては、 加工対 象物に切断起点領域を形成する前に、 加工対象物の基板が薄くなるように加工対 象物の裏面を研削することが好ましい。 これによつて、 切断起点領域を起点とし てより小さな力で、 或いは特別な力を必要とせずに加工対象物を精度良く切断す ることができる。
【0 0 1 9】 また、 上述した本発明に係るレーザ加工方法においては、 伸張性 のフィルムを加工対象物に装着した後、 保護フィルムを除去することが好ましい。 これによつて、 切断起点領域が形成された加工対象物を離散させることなく保持 することができる。 或いは、 伸張性のフィルムを伸張させることにより加工対象 物の複数の部分を分離した後、 保護フィルムを除去することが好ましい。 これに よって、 加工対象物を切断してから複数の部分を取り出すまでの間、 該複数の部 分を保護することができる。
図面の簡単な説明
図 1は、 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は、 図 1に示す加工対象物の II—II線に沿った断面図である。
図 3は、 本実施形態に係るレーザ加工方法によるレーザ加工後の加工対象物 の平面図である。
図 4は、 図 3に示す加工対象物の IV— IV線に沿った断面図である。
図 5が、 図 3に示す加工対象物の V— V線に沿った断面図である。
図 6は、 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は、 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は、 本実施形態に係るレーザ加工方法の第 1工程における加工対象物の 断面図である。
図 9は、 本実施形態に係るレーザ加工方法の第 2工程における加工対象物の 断面図である。
図 1 0は、 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 1 1は、 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 1 2は、 本実施形態に係るレーザ加工方法により切断されたシリコンゥェ ハの一部における断面の写真を表した図である。
図 1 3は、 本実施形態に係るレ一ザ加工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 1 4は、 本実施形態に係るレーザ加工装置の概略構成図である。
図 1 5は、 本実施形態に係るレーザ加工方法において用いられるウェハを示 す斜視図である。
図 1 6は、 図 1 5に示されたウェハの平面図である。
図 1 7は、 図 1 6に示されたウェハの VI— VI断面及ぴ VII— VII断面を示す 拡大図である。
図 1 8は、 本実施形態に係るレーザ加工方法の第 1実施例を説明するための フローチヤ一トである。
図 1 9は、 図 1 4に示されたレーザ加工装置を用いてウェハに切断起点領域 を形成する方法を示すフローチャートである。
図 2 O A- 2 0 Cは、 第 1実施例に係るレーザ加工方法を説明するためのゥェ ハの断面図である。
図 2 1 A_ 2 1 Cは、 第 1実施例に係るレーザ加工方法を説明するためのゥェ ハの断面図である。
図 2 2は、 第 1実施例に係るレーザ加工方法を説明するためのウェハの断面 図である。
図 2 3は、 第 1実施例に係るレーザ加工方法の変形例を説明するための断面 図である。
図 2 4は、 本実施形態に係るレーザ加工方法の第 2実施例を説明するための フローチヤ一トである。
図 2 5 A— 2 5 Cは、 第 2実施例に係るレーザ加工方法を説明するためのゥェ ハの断面図である。
図 2 6 A— 2 6 Cは、 第 2実施例に係るレーザ加工方法を説明するためのゥェ ハの断面図である。
図 2 7は、 第 2実施例に係るレーザ加工方法を説明するためのウェハの断面 図である。
図 28は、 本実施形態に係るレーザ加工方法の第 3実施例を説明するための フローチヤ一トである。
図 29は、 本実施形態に係るレーザ加工方法の第 4実施例を説明するための フローチャートである。
発明を実施するための最良の形態
[0020] 以下、 図面と共に本発明の好適な実施形態について詳細に説明す る。 本実施形態に係るレーザ加工方法では、 加工対象物の内部に多光子吸収によ る改質領域を形成する。 そこで、 このレーザ加工方法、 特に多光子吸収について 最初に説明する。
[0021 ] 材料の吸収のバンドギャップ EGよりも光子のエネルギー hv が 小さいと光学的に透明となる。 よって、 材料に吸収が生じる条件は hv>EGで ある。 し力、し、 光学的に透明でも、 レーザ光の強度を非常に大きくすると n hv > EGの条件 （n=2， 3， 4， · · ·） で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、 例えばピークパワー密度が lxl 08 (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 —ザ光の集光点の電界強度 （WZcm2) で決まる。
【0022】 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の 原理について、 図 1〜図 6を参照して説明する。 図 1はレーザ加工中の加工対象 物 1の平面図であり、 図 2は図 1に示す加工対象物 1の Π— II線に沿った断面 図であり、 図 3はレーザ加工後の加工対象物 1の平面図であり、 図 4は図 3に示 す加工対象物 1の IV— IV線に沿った断面図であり、 図 5は図 3に示す加工対象 物 1の V— V線に沿った断面図であり、 図 6は切断された加工対象物 1の平面図 である。
【0 0 2 3】 図 1及び図 2に示すように、 加工対象物 1の面 1 0には、 加工対 象物 1を切断すべき所望の切断予定ライン 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 （加工対象物 1に実際に線を引いて切断予定ライン 5とし てもよい） 。 本実施形態に係るレーザ加工は、 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を加工対象物 1に照射して改質領 域 7を形成する。 なお、 集光点とはレーザ光 Lが集光した箇所のことである。 ま た、 加工対象物 1の面 1 0はレーザ光が入射されるレーザ光入射面となっており 該面 1 0においてレーザ光 Lが散乱することを防ぐため、 平坦かつ滑面であるこ とが好ましい。
[ 0 0 2 4 ] レーザ光 Lを切断予定ライン 5に沿って (すなわち矢印 A方向に 沿って） 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に沿つて加工対象物 1の内部にのみ形成され、 この改質領域 7でもって切断起 点領域 8が形成される。 本実施形態に係るレーザ加工方法は、 加工対象物 1がレ 一ザ光 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 のではない。 加工対象物 1にレーザ光 Lを透過させ加工対象物 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の面 1 0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の面 1 0が溶融するこ とはない。
【0 0 2 5】 加工対象物 1の切断において、 切断する箇所に起点があると加工 対象物 1はその起点から割れるので、 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の面 1 0に不必要な割れ を発生させることなく加工対象物 1の切断が可能となる。
[ 0 0 2 6 ] さて、 本実施形態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 ) 〜 ( 3 ) がある。 ( 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 基板 (例えばサファイア、 ガラス、 または L i T a 03からなる圧電材料） の内 部に集光点を合わせて、 集光点における電界強度が 1x1 08 (W/ c m2) 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基板の面に余計なダメージを与えずに、 基板の 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、 基板の内部には 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基板 の内部に熱ひずみが誘起され、 これにより基板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 IX 1 012 (W/ c m2) である。 パルス 幅は例えば I n s〜 200 n sが好ましい。
【0027】 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。
(A) 基板：パイレックス （登録商標） ガラス （厚さ 700μπι)
(Β) レーザ
光源：半導体レーザ励起 Nd ： YAGレーザ
波長： 1064 nm
レーザ光スポット断面積： 3. 14 X 10 -8 c m2
発振形態： Qスィツチパルス
繰り返し周波数： 100 kH Z
ノ、 レス I隔： 30 n s
出力：出力く 1 m J Zパルス
レーザ光品質： TEMoo
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) 基板が载置される載置台の移動速度： 10 Omm/秒 【0 0 2 8】 なお、 レーザ光品質が T EMooとは、 集光性が高くレーザ光の波 長度まで集光可能を意味する。
【0 0 2 9〗 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、 レーザ光が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パルスのレーザ光により基板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。 クラックスポットが集まりクラッ 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 1 0 0倍、 開口数 (N A) が 0 . 8 0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 5 0倍、 開口数 （N A) が 0 . 5 5の場合である。 ピークパワー密度が 1 O 11 (W/ c m2) 程度か ら基板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 いクラックスポットも大きくなることが分かる。
【0 0 3 0】 次に、 本実施形態に係るレーザ加工において、 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を用いて説明する。 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を加工対象物 1に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。 このクラック領域 9でもって切断起点領域が形成される。 図 9に示すよ うに、 人為的な力 （例えば引張応力） を加工対象物 1に印加することにより、 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） クラックが さらに成長し、 図 1 0に示すようにクラックが加工対象物 1の両面に到達し、 図 1 1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。 【0 0 3 1〗 （ 2 ) 改質領域が溶融処理領域の場合
基板 （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 1 08 (W/ c m2) 以上で且つパルス幅が I n s以下の 条件でレーザ光を照射する。 これにより基板の内部は多光子吸収によって局所的 に加熱される。 この加熱により基板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城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、 単結晶構造から多結晶構造に 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。 基板がシリ 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 lxl 012 (w/c m2) である。 パルス幅は例えば 1 n s〜 200 n sが好ましい。
【0032】 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。
(A) 基板：シリコンウェハ （厚さ 35 Ομπι、 外径 4インチ）
(Β) レーザ
光源：半導体レーザ励起 N d ： Y AGレーザ
波長： 1064 nm
レーザ光スポット断面積： 3. 14x10 c m2
発振形態： Qスィツチパルス
繰り返し周波数： 100 kH z
パルス幅： 30 n s
出力： 2 Ομ JZパルス
レーザ光品質： ΤΕΜοο
偏光特性：直線偏光
C) 集光用レンズ
倍率： 50倍 N . A. : 0 . 5 5
レーザ光波長に対する透過率： 6 0パーセント
(D) 基板が載置される載置台の移動速度： 1 0 O mmZ秒
【0 0 3 3〗 図 1 2は、 上記条件でのレーザ加工により切断されたシリコンゥ 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 1 1の内部に 溶融処理領域 1 3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 1 3の厚さ方向の大きさは 1 Ο Ομηι程度である。
【0 0 3 4〗 溶融処理領域 1 3が多光子吸収により形成されたことを説明する。 図 1 3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いる。 シリコン基板の厚さ tが 5 Ο μιη、 1 0 Ο μιη、
2 0 Ομιη、 5 0 Ομπι、 1 0 0 Opmの各々について上記関係を示した。
【0 0 3 5】 例えば、 N d ： Y A Gレーザの波長である 1 0 6 4 n mにおいて、 シリコン基板の厚さが 5 0 Ο μιη以下の場合、 シリコン基板の内部ではレーザ光 が 8 0 %以上透過することが分かる。 図 1 2に示すシリコンウェハ 1 1の厚さは
3 5 Ο μιηなので、 多光子吸収による溶融処理領域 1 3をシリ コンウェハ 1 1の 中心付近に形成すると、 シリ コンウェハ 1 1の表面から 1 7 5 μπιの部分に形成 される。 この場合の透過率は、 厚さ 2 0 Ο μιτιのシリコンウェハを参考にすると、 9 0 %以上なので、 レーザ光がシリコンウェハ 1 1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 1 1の内部でレーザ 光が吸収されて、 溶融処理領域 1 3がシリコンウェハ 1 1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） されたものではなく、 溶融処 理領域 1 3が多光子吸収により形成されたことを意味する。
【0 0 3 6〗 なお、 シリコンウェハは、 溶融処理領域でも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し、 その割れがシリコンゥ ハの両面に到達することにより、 結果的に切断される。 発明者らの考察によれ ば、 溶融処理領域を起点とした亀裂が生じるのは、 溶融処理領域とそれ m外の領 域との物性的な違！/、によってシリコンウェハの内部に歪みが生じ易くなる為だと 考えられる。 また、 図 1 2に示された写真からも判るように、 溶融処理領域 1 3 の上下には尖頭状の溶融痕が存在する。 この溶融痕によって、 溶融処理領域を起 点とした亀裂が精度良くシリコンウェハの両面に到達するものと考えられる。 ま た、 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 1 2のように内部にのみ溶融処理領域が形成されている。 基板の内部に溶融処 理領域でもつて切断起点領域を形成すると、 切断時、 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、 切断制御が容易となる。
【0 0 3 7】 （ 3 ) 改質領域が屈折率変化領域の場合
基板 （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 1 0 8 (WZ c m2) 以上で且つパルス幅が 1 n s以下の条件でレーザ光を照 射する。 パルス幅を極めて短くして、 多光子吸収を基板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、 基板の内部にはィォ 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 l x l CM2 (W/ c m2) である。 パルス幅は例えば 1 n s以下が好ましく、 1 p s以下がさらに好ましい。 【 0 0 3 8】 以上、 多光子吸収により形成される改質領域として （1 ) 〜 ( 3 ) の場合を説明したが、 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、 しかも精度良く加工対象物を切断することが可能になる。
【0 0 3 9】 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、 （1 1 1 ) 面 （第 1劈開面） や （1 1 0 ) 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、 G a A sなどの閃 亜鉛鉱型構造の III一 V族化合物半導体からなる基板の場合は、 （1 1 0 ) 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。 さらに、 サファイア (A 1 2o3) などの六方晶系の結晶構造を有する基板の場合は、 （0 0 0 1 ) 面 （C 面） を主面として （1 1 2 0 ) 面 （Α面） 或いは （1 1 0 0 ) 面 （Μ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。
【0 0 4 0】 なお、 基板として例えば円盤状のウェハを切断する場合、 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 ( 1 1 1 ) 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 沿ってウェハにオリエンテーションフラットを形成すれば、 そのオリェンテーシ ヨ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つた切断 起点領域を容易且つ正確にウェハに形成することが可能になる。
【0 0 4 1】 次に、 上述したレーザ加工方法に使用されるレーザ加工装置につ いて、 図 1 4を参照して説明する。 図 1 4はレーザ加工装置 1 0 0の概略構成図 である。
【0 0 4 2】 レーザ加工装置 1 0 0は、 レーザ光 Lを発生するレーザ光源 1 0 1と、 レーザ光 Lの出力やパルス幅等を調節するためにレーザ光源 1 0 1を制御 するレーザ光源制御部 1 0 2と、 レーザ光 Lの反射機能を有しかつレーザ光 Lの 光軸の向きを 9 0。変えるように配置されたダイクロイックミラー 1 0 3と、 ダ ィクロイツクミラー 1 0 3で反射されたレーザ光 Lを集光する集光用レンズ 1 0 5と、 集光用レンズ 1 0 5で集光されたレーザ光 Lが照射される加工対象物 1が 載置される截置台 1 0 7と、 載置台 1 0 7を X軸方向に移動させるための X軸ス テージ 1 0 9と、 載置台 1 0 7を X軸方向に直交する Υ軸方向に移動させるため の Υ軸ステージ 1 1 1と、 載置台 1 0 7を X軸及び Υ軸方向に直交する Ζ軸方向 に移動させるための Ζ軸ステージ 1 1 3と、 これら 3つのステージ 1 0 9， 1 1 1， 1 1 3の移動を制御するステージ制御部 1 1 5とを備える。
【0 0 4 3】 この集光点 Ρの X ( Υ ) 軸方向の移動は、 加工対象物 1を X (Υ) 軸ステージ 1 0 9 ( 1 1 1 ) により X ( Υ) 軸方向に移動させることによ り行う。 Ζ軸方向は、 加工対象物 1の面 1 0と直交する方向なので、 加工対象物 1に入射するレーザ光 Lの焦点深度の方向となる。 よって、 Z軸ステージ 1 1 3 を Z軸方向に移動させることにより、 加工対象物 1の内部にレーザ光 Lの集光点 Pを合わせることができる。
【0 0 4 4〗 レーザ光源 1 0 1はパルスレーザ光を発生する N d ： YA Gレー ザである。 レーザ光源 1 0 1に用いることができるレーザとして、 この他、 N d ： Y V O-1 レーザ、 N d ： Y L Fレーザやチタンサファイアレーザがある。 本 実施形態では、 加工対象物 1の加工にパルスレーザ光を用いているが、 多光子吸 収を起こさせることができるなら連続波レーザ光でもよレ、。
【0 0 4 5】 レーザ加工装置 1 0 0はさらに、 載置台 1 0 7に載置された加工 対象物 1を可視光線により照明するために可視光線を発生する観察用光源 1 1 7 と、 ダイクロイックミラー 1 0 3及び集光用レンズ 1 0 5と同じ光軸上に配置さ れた可視光用のビームスプリッタ 1 1 9とを備える。 ビームスプリッタ 1 1 9と 集光用レンズ 1 0 5との間にダイクロイツクミラー 1 0 3が配置されている。 ビ 一ムスプリ ッタ 1 1 9は、 可視光線の約半分を反射し残りの半分を透過する機能 を有しかつ可視光線の光軸の向きを 9 0 °変えるように配置されている。 観察用 光源 1 1 7から発生した可視光線はビームスプリッタ 1 1 9で約半分が反射され、 この反射された可視光線がダイクロイツクミラー 1 0 3及び集光用レンズ 1 0 5 を透過し、 加工対象物 1の切断予定ライン 5等を含む面 1 0を照明する。
【0 0 4 6】 レーザ加工装置 1 0 0はさらに、 ビームスプリッタ 1 1 9、 ダイ クロイツクミラー 1 0 3及び集光用レンズ 1 0 5と同じ光軸上に配置された撮像 素子 1 2 1及び結像レンズ 1 2 3を備える。 撮像素子 1 2 1としては例えば C C Dカメラがある。 切断予定ライン 5等を含む面 1 0を照明した可視光線の反射光 は、 集光用レンズ 1 0 5、 ダイクロイックミラー 1 0 3、 ビームスプリッタ 1 1 9を透過し、 結像レンズ 1 2 3で結像されて撮像素子 1 2 1で撮像され、 撮像デ —タとなる。
【0 0 4 7〗 レーザ加工装置 1 0 0はさらに、 撮像素子 1 2 1から出力された 撮像データが入力される撮像データ処理部 1 2 5と、 レーザ加工装置 1 0 0全体 を制御する全体制御部 1 2 7と、 モニタ 1 2 9とを備える。 撮像データ処理部 1 2 5は、 撮像データを基にして観察用光源 1 1 7で発生した可視光の焦点を加工 対象物 1の面 1 0上に合わせるための焦点データを演算する。 この焦点データを 基にしてステージ制御部 1 1 5が Z軸ステージ 1 1 3を移動制御することにより、 可視光の焦点が加工対象物 1の面 1 0に合うようにする。 よって、 撮像データ処 理部 1 2 5はオートフォーカスユニットとして機能する。 また、 撮像データ処理 部 1 2 5は、 撮像データを基にして面 1 0の拡大画像等の画像データを演算する。 この画像データは全体制御部 1 2 7に送られ、 全体制御部で各種処理がなされ、 モニタ 1 2 9に送られる。 これにより、 モニタ 1 2 9に拡大画像等が表示される。 【0 0 4 8】 全体制御部 1 2 7には、 ステージ制御部 1 1 5からのデータ、 撮 像データ処理部 1 2 5からの画像データ等が入力し、 これらのデータも基にして レーザ光源制御部 1 0 2、 観察用光源 1 1 7及びステージ制御部 1 1 5を制御す ることにより、 レーザ加工装置 1 0 0全体を制御する。 よって、 全体制御部 1 2 7はコンピュータユニッ トとして機能する。
【0 0 4 9】 次に、 上述したレーザ加工装置 1 0 0を用いた、 本実施形態に係 るレーザ加工方法について説明する。 図 1 5は、 本実施形態に係るレーザ加工方 法における加工対象物であるウェハ 1 aを示す斜視図である。 また、 図 1 6は、 図 1 5に示されたウェハ 1 aの底面図である。 また、 図 1 7は、 図 1 6に示され たウェハ 1 aの VI_VI断面及び VII— VII断面を示す拡大図である。
【0 0 5 0】 図 1 5〜図 1 7を参照すると、 ウェハ 1 aは、 平板状であり略円 盤状を呈している。 図 1 6を参照すると、 ウェハ 1 aの裏面 2 1には縦横に交差 する複数の切断予定ライン 5が設定されている。 切断予定ライン 5は、 ウエノ、 1 aを複数のチップ状部分に切断するために想定される仮想線である。 この切断予 定ライン 5は、 例えばウェハ 1 aの劈開面に沿って想定されるとよい。
[ 0 0 5 1 ] また、 ウェハ 1 aは、 才リエンテーションフラット （以下 「0 F」 という） 1 9を有している。 本実施形態では、 OF 1 9は縦横に交差する切 断予定ライン 5のうちの一方向と平行な方向を長手方向として形成されている。
OF 1 9は、 ウェハ 1 aを切断予定ライン 5に沿って切断する際に、 切断方向を 容易に判別する目的で設けられている。
【00 5 2】 また、 図 1 7を参照すると、 ウェハ 1 aは、 半導体 （S i ) から なる基板 1 5と、 基板 1 5の表面 6上に積層された積層部 4を備えている。 積層 部 4は、 絶縁性材料 （S i 02) からなる層間絶縁層 1 7 a及び 1 7 b、 並びに 金属 （W) からなる第 1の配,線層 1 9 a及び第 2の配線層 1 9 bを有している。 層間絶縁層 1 7 aは基板 1 5の表面 6上に積層されており、 表面 6上に複数互い に分割されて設定された素子形成領域上に第 1の配線層 1 9 aが積層されている。 第 1の配線層 1 9 a及び基板 1 5は、 層間絶縁層 1 7 aを貫通するように設けら れたプラグ 20 aによって互いに電気的に接続されている。 層間絶縁層 1 7 bは 層間絶縁層 1 7 a及び第 1の配線層 1 9 a上に積層されており、 層間絶縁層 1 7 b上であって第 1の配線層 1 9 aに対応する領域に第 2の配線層 1 9 bが積層さ れている。 第 2の配線層 1 9 b及び第 1の配線層 1 9 aは、 層間絶縁層 1 7 bを 貫通するように設けられたプラグ 20 bによって互いに電気的に接続されている。 【00 5 3】 層間絶縁層 1 7 b上であって第 2の配線層 1 9 b同士の隙間にあ る領域には、 切断予定ライン 5が想定される。 この切断予定ライン 5においては、 層間絶縁層 1 7 bの表面 （すなわち、 ウェハ l aの表面 3) が平坦かつ滑面とな つている。
【00 54】 （第 1の実施例）
[00 5 5 ] 図 1 8及び図 1 9は、 本実施形態に係るレーザ加工方法の第 1実 施例を説明するためのフローチャートである。 また、 図 20〜図 22は、 本実施 例に係るレーザ加工方法を説明するためのウェハ 1 aの断面図である。
【00 5 6】 図 1 8を参照すると、 まず、 ウェハ 1 aの表面 3に積層部 4を保 護するための保護フィルムとして保護テープ 2 5を装着する (S 1、 図 2 OA) 。 保護テープ 2 5の材料としては、 積層部 4を保護する緩衝効果を有しており積層 部 4の動作特性に影響がなければ様々な材料を用いることができる。 本実施形態 では、 保護テープ 2 5の材料として、 衝撃を吸収するとともに紫外線を照射する ことにより除去することが可能な材料を選択する。
【0 0 5 7】 続いて、 ウェハ 1 aの基板 1 5の内部に、 切断予定ライン 5に沿 つて切断起点領域 8を形成する （S 3、 図 2 O B) 。 ここで、 図 2 0 B に示され るウェハ l aは、 表面 3が図の下方になるように描かれている。 すなわち、 ゥェ ハ 1 aの裏面 2 1における切断予定ライン 5に対応する領域をレーザ光入射面と して基板 1 5の内部の集光点 Pへレーザ光 Lを照射することにより、 基板 1 5の 内部に改質領域として溶融処理領域 1 3を形成する。 この溶融処理領域 1 3が、 ウェハ 1 aを切断する際の切断起点領域 8となる。
【0 0 5 8】 ここで、 図 1 9は、 図 1 4に示されたレーザ加工装置 1 0 0を用 いてウェハ 1 aに切断起点領域 8を形成する方法を示すフローチャートである。 なお、 本実施形態において、 ウェハ 1 aは、 レーザ加工装置 1 0◦の載置台 1 0 7に、 裏面 2 1が集光用レンズ 1 0 5と対向するように配置される。 すなわち、 レーザ光 Lは、 ウェハ 1 aの裏面 2 1から入射される。
【0 0 5 9】 図 1 4及び図 1 9を参照すると、 まず、 基板 1 5の光吸収特性を 図示しない分光光度計等により測定する。 この測定結果に基づいて、 基板 1 5に 対して透明な波長又は吸収の少ない波長のレーザ光 Lを発生するレーザ光源 1 0 1を選定する （S 1 0 1 ) 。
【0 0 6 0】 続いて、 基板 1 5の厚さ、 材質、 及ぴ屈折率等を考慮して、 ゥェ ハ 1 aの Z軸方向の移動量を決定する （S 1 0 3 ) 。 これは、 ウェハ l aの裏面 2 1から所定距離内側の所望の位置にレーザ光 Lの集光点 Pを合わせるために、 ウエノ、 1 aの裏面 2 1に位置するレーザ光 Lの集光点 Pを基準としたウェハ 1 a の Z軸方向の移動量である。 この移動量は全体制御部 1 2 7に入力される。
【0 0 6 1】 ウェハ 1 aをレーザ加工装置 1 0 0の載置台 1 0 7にウェハ 1 a の裏面 2 1が集光用レンズ 1 0 5側と対向するよう載置する。 このとき、 積層部 4が設けられているウェハ 1 aの表面 3には保護テープ 2 5が装着されているの で、 ウェハ 1 aの表面 3側を下にして載置台 1 0 7に載置しても何ら問題ない。 そして、 観察用光源 1 1 7から可視光を発生させてウェハ 1 aの裏面 2 1を照明 する （S 1 0 5 ) 。 照明されたウェハ 1 aの裏面 2 1を撮像素子 1 2 1により撮 像する。 撮像素子 1 2 1により撮像された撮像データは撮像データ処理部 1 2 5 に送られる。 この撮像データに基づいて撮像データ処理部 1 2 5は、 観察用光源 1 1 7の可視光の焦点がウェハ 1 aの裏面 2 1に位置するような焦点データを演 算する （S 1 0 7 ) 。
【0 0 6 2】 この焦点データはステージ制御部 1 1 5に送られる。 ステージ制 御部 1 1 5は、 この焦点データを基にして Z軸ステージ 1 1 3を Z軸方向の移動 させる （S 1 0 9 ) 。 これにより、 観察用光源 1 1 7の可視光の焦点がウェハ 1 aの裏面 2 1に位置する。 なお、 撮像データ処理部 1 2 5は撮像データに基づい て、 切断予定ライン 5を含む裏面 2 1の拡大画像データを演算する。 この拡大画 像データは全体制御部 1 2 7を介してモニタ 1 2 9に送られ、 これによりモニタ 1 2 9に切断予定ライン 5付近の拡大画像が表示される。
【0 0 6 3】 全体制御部 1 2 7には予めステップ S 1 0 3で決定された移動量 データが入力されており、 この移動量データがステージ制御部 1 1 5に送られる。 ステージ制御部 1 1 5はこの移動量データに基づいて、 レーザ光 Lの集光点 Pの 位置がウェハ 1 aの裏面 2 1から所定距離内側となるように、 Z軸ステージ 1 1 3によりウェハ 1 aを Z軸方向に移動させる （S 1 1 1 ) 。
[ 0 0 6 4 ] 続いて、 レーザ光源 1 0 1からレーザ光 Lを発生させて、 レーザ 光 Lをウェハ 1 aの裏面 2 1に照射する。 レーザ光 Lの集光点 Pは基板 1 5の内 部に位置しているので、 改質領域である溶融処理領域 1 3は基板 1 5の内部にの み形成される。 そして、 切断予定ラィン 5に沿うように X軸ステージ 1 0 9や Y 軸ステージ 1 1 1を移動させて溶融処理領域 1 3を複数形成するか、 あるいは切 断予定ライン 5に沿って連続して溶融処理領域 1 3を形成することにより、 切断 予定ライン 5に沿う切断起点領域 8を基板 1 5の内部に形成する （S 1 1 3 ) 。
[ 0 0 6 5 ] 再び図 1 8を参照すると、 ウエノ、 1 aの裏面 2 1に伸張性のフィ ルムであるエキスパンドテープ 2 3を装着する （S 5、 図 2 0 C) 。 エキスパン ドテープ 2 3は、 例えば伸張方向に力を加えることによって伸びる材料からなり、 後の工程において、 ウェハ 1 aをチップ状に分離させるために用いられる。 ェキ スパンドテープ 2 3としては、 伸張方向に力を加えることによって伸びるもの以 外にも例えば加熱により伸びるものでもよい。
[ 0 0 6 6 ] 続いて、 切断起点領域 8に沿ってウェハ 1 aを複数のチップ状部 分 2 4に切断する （S 7、 図 2 1 A) 。 すなわち、 ウェハ: L aの裏面 2 1に装着 されたエキスパンドテープ 2 3の上から切断起点領域 8にあわせてナイフェッジ 3 3を当て、 ウェハ 1 aに曲げ応力を印加することにより切断起点領域 8を起点 としてウェハ l aを割断 （ブレーキング） する。 このとき、 ウェハ l a内部には 切断起点領域 8から表面 3及び裏面 2 1へ達する亀裂 1 8が生じ、 基板 1 5が切 断されると同時に、 層間絶縁層 1 7 a及び 1 7 bも切断される。 ウェハ l aに応 力を印加する手段としては、 ナイフエッジ 3 3以外にも例えばブレーキング装置、 ローラー装置などがある。 また、 ウェハ 1 aの表面 3や裏面 2 1にその面が溶融 しないエネルギーにてウェハ 1 aに対して吸収性を有するレーザ光を照射するこ とで切断起点領域 8を起点として亀裂が生じるような熱応力を発生させて切断し てもよい。 また、 ウェハ 1 aの表面 3に装着された保護テープ 2 5の上からナイ フエッジ 3 3等を当てて曲げ応力を印加してもよい。
【0 0 6 7】 続いて、 ウェハ 1 aの表面 3に装着された保護テープ 2 5に紫外 線 Vを照射する （S 9、 図 2 I B) 。 保護テープ 2 5に紫外線 Vを照射すること によって、 保護テープ 2 5を除去可能な状態とする。 そして、 保護テープ 2 5を ウェハ 1 aの表面 3から剥離する （S 1 1、 図 2 1 C) ) 。 なお、 保護テープ 2 5の剥離はウェハ 1 aを切断する工程 （S 7 ) の前に行っても良い。 【0 0 6 8】 続いて、 ウェハ 1 aを個々のチップ状部分 2 4に分離する （S 1 3、 図 2 2 ) すなわち、 エキスパンドテープ 2 3を伸張させることにより複数の チップ状部分 2 4の間に間隔 2 6をあける。 こうすることにより、 複数のチップ 状部分 2 4のそれぞれをピックアップし易くなる。
〖0 0 6 9〗 以上説明したように、 本実施例に係るレ一ザ加工方法においては、 ウェハ 1 aの表面 3に保護テープ 2 5を装着することによって、 ウエノ、 1 aを裏 面 2 1を上にして載置台 1 0 7上に載置することができるので、 ウエノ、 1 aの裏 面 2 1から基板 1 5の内部にレーザ光 Lを好適に照射することができる。
[ 0 0 7 0 ] そして、 多光子吸収という現象により形成される改質領域でもつ て、 ウェハ 1 aを切断すべき所望の切断予定ライン 5に沿った切断起点領域 8を 基板 1 5の内部に形成し、 この切断起点領域 8を起点としてウェハ 1 aを切断す ることができる。 そして、 ウェハ 1 aの裏面 2 1にエキスパンドテープ 2 3を装 着してこれを伸張させることにより、 切断されたウェハ 1 aの複数のチップ状部 分 2 4を容易に分離することができる。
[ 0 0 7 1 ] すなわち、 本実施例に係るレ一ザ加工方法によれば、 ウエノ、 1 a の表面 3にある積層部 4にレーザ光 Lを直接照射せずに切断起点領域 8を形成で きるので、 レーザ光 Lによる積層部 4の損傷を防止することができる。 また、 基 板 1 5内部に切断起点領域 8を形成することにより、 切断起点領域 8を起点とし てウェハ 1 aを比較的小さな力で精度良く割って切断し、 切断されたウェハ 1 a を容易に分離することができる。 従って、 このレーザ加工方法によれば、 ウェハ 1 aが積層部 4を有する場合においてもウェハ 1 aを高精度に切断することがで さる。
[ 0 0 7 2 ] また、 本実施例に係るレーザ加工方法によれば、 従来のプレード ダイシング法などと比べてチップ状部分 2 4の間のダイシング幅を格段に小さく することができる。 そして、 そのようにダイシング幅を小さくした場合、 個々の チップ状部分 2 4同士の間隔を小さくし、 より多くのチップ状部分 2 4を取り出 すことが可能になる。
【0 0 7 3】 また、 積層部 4の構成材料やレーザ光 Lの照射条件などによって は、 積層部 4の素子形成領域にレーザ光 Lが照射されないように考盧する必要が 生じる場合がある。 特に本方法では多光子吸収現象を利用するためにレーザ光 L を急激に絞り込んでいるので、 積層部 4の素子形成領域にレーザ光 Lが照射され ないようにしつつ表面 3からレーザ光 Lを照射することが困難な場合がある。 ま た、 一般的に、 ウェハの素子形成領域間には素子用に積層された半導体層が存在 することが多い。 或いは、 メモリや集積回路素子などにおいては素子形成領域間 に T E G (Test Element Group) 等の機能素子が形成されている場合もある。 これらのような場合に、 本実施例に係るレーザ加工方法を用いれば、 積層部 4が 設けられていない裏面 2 1からレーザ光 Lを照射して基板 1 5の内部に切断起点 領域 8を好適に形成することができる。
【0 0 7 4】 また、 本実施例に係るレーザ加工方法では、 ウェハ 1 aにナイフ エッジ 3 3等による外力を印加することにより切断起点領域 8を起点としてゥュ ハ 1 aを複数のチップ状部分 2 4に切断している。 これによつて、 切断起点領域 8を起点としてウェハ 1 aを容易に切断することができる。
【0 0 7 5】 また、 本実施例に係るレーザ加工方法では、 エキスパンドテープ 2 3をウェハ 1 aに装着した後に、 保護テープ 2 5を除去している。 これによつ て、 切断起点領域 8が形成されたウェハ 1 aを個々のチップ状部分 2 4に離散さ せることなく保持することができる。
【0 0 7 6】 図 2 3は、 本実施例に係るレーザ加工方法の変形例を説明するた めの断面図である。 本変形例では、 基板 1 5の内部において、 基板 1 5の厚さ方 向に複数の溶融処理領域 1 3を形成する。 溶融処理領域 1 3をこのように形成す るには、 図 1 9に示されたフローチャートのステップ S 1 1 1 (ウェハを Z軸方 向に移動） とステップ S 1 1 3 (改質領域の形成） とを交互に複数回行うとよい。 また、 ウェハ 1 aを Z軸方向に移動するのと改質領域の形成とを同時に行うこと により、 基板 1 5の厚さ方向に連続して溶融処理領域 1 3を形成してもよい。 本変形例のように溶融処理領域 1 3を形成することにより、 基板 1 5の厚さ 方向に延びた切断起点領域 8を形成することができる。 従って、 ウェハ 1 aをよ り小さな力で割って切断することができる。 さらに、 基板 1 5の厚さ方向に溶融 処理領域 1 3による亀裂を成長させれば、 外部からの力を必要とせずウェハ 1 a を分離することもできる。
(第 2の実施例)
[ 0 0 7 7 ] 図 2 4は、 本実施形態によるレーザ加工方法の第 2実施例を示す フローチャートである。 また、 図 2 5〜図 2 7は、 本実施例を説明するためのゥ ュハ 1 aの断面図である。 本実施例と上述した第 1実施例との相違点は、 （1 ) 基板 1 5が薄くなるように研削する点、 （2 ) ナイフエッジ 3 3等を用いたブレ 一キングを行わない点、 （3 ) ウェハ 1 aを複数のチップ状部分 2 4に分離した 後に保護テープ 2 5を剥離する点、 の 3点である。
【0 0 7 8】 図 2 4を参照すると、 まず、 ウェハ 1 aの表面 3に保護テープ 2 5を装着する （S 2 1、 図 2 5 A) 。 この工程は、 第 1実施例におけるステップ
S 1と同様なので、 詳細な説明を省略する。
【0 0 7 9】 続いて、 ウェハ 1 aの裏面 2 1を研削する （S 2 3、 図 2 5 B) 。 このとき、 基板 1 5の厚さを例えば 3 Ο μη！〜 5 Ο μπιまで薄くなるように研削 (グラインド） する。 また、 次の工程においてレーザ光 Lを裏面 2 1から好適に 入射させるために、 研削後の裏面 2 1が平坦かつ滑面となるように裏面 2 1を研 削するとよい。
[ 0 0 8 0 ] 続いて、 ウェハ 1 aの基板 1 5の内部に、 切断予定ライン 5に沿 つて切断起点領域 8を形成する ( S 2 5、 図 2 5 C) 。 続いて、 ウェハ 1 aの研 削後の裏面 2 1に、 エキスパンドテープ 2 3を装着する ( S 2 7、 図 2 6 A) 。 これらの工程は、 それぞれ上述した第 1実施例におけるステップ S 3及び S 5と 同様なので、 詳細な説明を省略する。 【0 0 8 1】 続いて、 エキスパンドテープ 2 3を伸張させることにより、 切断 起点領域 8を起点としてウェハ 1 aを複数のチップ状部分 2 4に切断するととも に、 個々のチップ状部分 2 4を互いに分離させる ( S 2 9、 図 2 6 B) 。 このと き、 前述したステップ S 2 3において基板 1 5が充分に薄くなるように研削した ので、 エキスパンドテープ 2 3を伸張させることによる引張応力のみによって、 切断起点領域 8を起点としてウェハ 1 aが切断される。 そして、 エキスパンドテ ープ 2 3をそのまま伸張させることにより複数のチップ状部分 2 4の間に間隔 2 6をあける。
【0 0 8 2】 続いて、 保護テープ 2 5に紫外線を照射し ( S 3 1、 図 2 6 C) 、 保護テープ 2 5をウェハ 1 aの表面 3から剥離する （S 3 3、 図 2 7 ) 。 これら の工程は、 それぞれ上述した第 1実施例におけるステップ S 9及び S 1 1と同様 なので、 詳細な説明を省略する。 なお、 保護テープ 2 5の剥離はエキスパンドテ ープ 2 3を伸張させウェハ 1 aを切断する工程 （S 2 9 ) の前に行っても良い。 【0 0 8 3】 本実施例に係るレーザ加工方法においては、 上述した第 1実施例 と同様に、 ウェハ 1 aの表面 3にある積層部 4にレーザ光 Lを直接照射せずに切 断起点領域 8を形成できるので、 レーザ光 Lによる積層部 4の損傷を防止するこ とができる。 また、 基板 1 5内部に切断起点領域 8を形成することにより、 切断 起点領域 8を起点としてウェハ 1 aを比較的小さな力で精度良く割つて切断し、 切断されたウェハ 1 aを容易に分離することができる。 従って、 このレーザ加工 方法によれば、 ウェハ 1 aが積層部 4を有する場合においてもウェハ 1 aを高精 度に切断することができる。
[ 0 0 8 4 ] また、 本実施例に係るレ一ザ加ェ方法においては、 ウエノ、 1 aの 基板 1 5が薄くなるようにウェハ 1 aの裏面 2 1を研削している。 これによつて、 切断起点領域 8を起点としてより小さな力で、 或いは特別な力を必要とせずにゥ ェハ 1 aを切断することができる。 また、 基板 1 5が比較的厚い場合に比べてよ り精度良くウェハ 1 aを切断することができる。 【0 0 8 5】 また、 本実施例に係るレーザ加工方法においては、 ウェハ 1 aの 裏面 2 1に装着したエキスパンドテープ 2 3を伸張させることにより、 切断起点 領域 8を起点としてウェハ 1 aを複数のチップ状部分 2 4に切断するとともに複 数のチップ状部分 2 4を互いに分離している。 エキスパンドテープ 2 3を伸張さ せる際には、 ウェハ 1 aの切断起点領域 8に引張応力が印加されるので、 切断起 点領域 8を起点としてウェハ 1 aを好適に切断することができる。 従って、 本実 施形態によれば、 ウェハ 1 aを切断する工程と、 複数のチップ状部分 2 4を互い に分離する工程とを同時に行うことができるので、 製造工程を削減することがで さる。
【0 0 8 6】 また、 本実施例に係るレーザ加工方法においては、 ウェハ 1 aの 裏面 2 1をレーザ光入射面としてレーザ光 Lを照射している。 発明者らの実験に よれば、 溶融処理領域 1 3などの改質領域は、 基板 1 5内部のうちレーザ光入射 面側に偏って形成される傾向がある。 従って、 本レーザ加工方法では、 エキスパ ンドテープ 2 5が装着される裏面 2 1側に偏って切断起点領域 1 3が形成される 傾向がある。 一方、 エキスパンドテープ 2 3を伸張させると、 基板 1 5の裏面 2 1付近のほうが表面 6付近に比べてより大きな引張応力を印加される。 従って、 基板 1 5内部において切断起点領域 8が裏面 2 1側に偏っていれば、 エキスパン ドテープ 2 5を伸張させることによる引張応力をより効果的に切断起点領域 8に 作用させることができる。 以上のことから、 本実施例に係るレーザ加工方法によ れば、 切断起点領域 8に引張応力をより効果的に作用させ、 より小さな力でゥ ハ 1 aを切断することができる。
[ 0 0 8 7 ] また、 本実施例に係るレ一ザ加ェ方法においては、 エキスパンド テープ 2 3を伸張させることによりウェハ 1 aの複数のチップ状部分 2 4を分離 した後に、 保護テープ 2 5を除去している。 これによつて、 ウェハ l aを切断し てから複数のチップ状部分 2 4を取り出すまでの間、 該複数のチップ状部分 2 4 を保護することができる。 【0 0 8 8】 （第 3の実施例）
【0 0 8 9】 図 2 8は、 本実施形態によるレーザ加工方法の第 3実施例を示す フローチャートである。 本実施例と上述した第 1実施例との相違点は、 ( 1 ) ナ イブエッジ 3 3等を用いたプ I /一キングを行わない点、 の 1点である。 本変形例 では、 第 1実施例にて示した図 2 0〜図 2 2を参照しながら説明する。
[ 0 0 9 0 ] 図 2 8を参照すると、 まず、 ウェハ 1 aの表面 3に保護テープ 2
5を装着する ( S 4 1、 図 2 O A) 。 続いて、 ウェハ 1 aの基板 1 5の内部に、 切断予定ライン 5に沿って切断起点領域 8を形成する ( S 4 3、 図 2 0 B) 。 続 いて、 ウェハ 1 aの裏面 2 1に、 エキスパンドテープ 2 3を装着する （S 4 5、 図 2 0 C) 。 これらの工程は、 それぞれ上述した第 1実施例におけるステップ S
1〜S 5と同様なので、 詳細な説明を省略する。
【0 0 9 1】 続いて、 保護テープ 2 5に紫外線を照射し （S 4 7、 図 2 I B) 、 保護テープ 2 5をウェハ 1 aの表面 3から剥離する （S 4 9、 図 2 1 C) 。 これ らの工程は、 それぞれ上述した第 1実施例におけるステップ S 9及び S 1 1と同 様なので、 詳細な説明を省略する。 ただし、 本変形例ではナイフエッジ 3 3によ る応力の印加を行わないので、 図 2 1 B及び図 2 1 Cに示されている亀裂 1 8は 生じない。
【0 0 9 2】 続いて、 エキスパンドテープ 2 3を伸張させることにより、 切断 起点領域 8を起点としてウェハ 1 aを複数のチップ状部分 2 4に切断するととも に、 個々のチップ状部分 2 4を互いに分離させる （S 5 1、 図 2 2 ) 。 このとき、 本実施例では前述した第 2実施例のように基板 1 5を薄く研削していないので、 エキスパンドテープ 2 3を伸張させることによる引張応力を第 2実施例よりも大 きくすることにより、 切断起点領域 8を起点としてウェハ 1 aが切断される。 そ して、 エキスパンドテープ 2 3をそのまま伸張させることにより複数のチップ状 部分 2 4の間に間隔 2 6をあける。
【0 0 9 3〗 本実施例に係るレーザ加工方法においては、 上述した第 1実施例 と同様の理由により、 ウェハ 1 aが積層部 4を有する場合においてもウェハ 1 a を高精度に切断することができる。
[ 0 0 9 4 ] また、 本実施例に係るレ一ザ加工方法においては、 上述した第 2 実施例と同様に、 エキスパンドテープ 2 3を伸張させることにより、 切断起点領 域 8を起点としてウェハ 1 aを複数のチップ状部分 2 4に切断するとともに複数 のチップ状部分 2 4を互いに分離している。 これによつて、 ウェハ l aを切断す る工程と、 複数のチップ状部分 2 4を互いに分離する工程とを同時に行うこと できるので、 製造工程を削減することができる。
[ 0 0 9 5 ] (第 4の実施例)
【0 0 9 6】 図 2 9は、 本実施形態によるレーザ加工方法の第 4実施例を示す フローチャートである。 本実施例と上述した第 1実施例との相違点は、 （1 ) 基 板 1 5が薄くなるように研削する点、 の 1点である。 本変形例では、 第 1実施例 にて示した図 2 0〜図 2 2と、 第 2実施例にて示した図 2 5とを参照しながら説 明する。
【0 0 9 7】 図 2 9を参照すると、 まず、 ウェハ 1 aの表面 3に保護テープ 2 5を装着する ( S 6 1、 図 2 O A) 。 この工程は、 第 1実施例におけるステップ S 1と同様なので、 詳細な説明を省略する。 続いて、 ウェハ 1 aの裏面 2 1を研 削する （S 6 3、 図 2 5 B) 。 この工程は、 第 2実施例におけるステップ S 2 3 と同様なので、 詳細な説明を省略する。 続いて、 ウェハ 1 aの基板 1 5の内部に、 切断予定ライン 5に沿って切断起点領域 8を形成する ( S 6 5、 図 2 5 C) 。 こ の工程は、 第 1実施例におけるステップ S 3と同様なので、 詳細な説明を省略す る。
【0 0 9 8】 続いて、 ウェハ 1 aの裏面 2 1に、 エキスパンドテープ 2 3を装 着し （S 6 7、 図 2 0 C) 、 ウェハ 1 aに外力を印加することにより切断起点領 域 8に沿ってウェハ 1 aを複数のチップ状部分 2 4に切断し （ S 6 9、 図 2 1 A) 、 保護テープ 2 5に紫外線を照射し ( S 7 1、 図 2 I B) 、 保護テープ 2 5 をウェハ 1 aの表面 3から剥離し （S 73、 図 21C) 、 エキスパンドテープ 2 3を伸張させることにより、 ウェハ 1 aの個々のチップ状部分 24を互いに分離 させる (S 75、 図 22) 。 これらの工程は、 それぞれ上述した第 1実施例にお けるステップ S 5〜S 1 3と同様なので、 詳細な説明を省略する。 ただし、 本実 施例ではステップ S 63においてウェハ 1 aの裏面 21を研削しているので、 基 板 1 5の厚さは図 2 OC、 図 21A— 21C、 及び図 22に示された基板 1 5よ りも薄くなつている。 なお、 保護テープ 25の剥離はウェハ 1 aを切断する工程 (S 69) の前に行っても良い。
[0099] 本実施例に係るレーザ加工方法においては、 上述した第 1実施例 と同様の理由により、 ウェハ 1 aが積層部 4を有する場合においてもウェハ 1 a を高精度に切断することができる。
また、 本実施例に係るレーザ加工方法においては、 第 2実施例と同様に、 ゥ ェハ 1 aの基板 15が薄くなるようにウェハ 1 aの裏面 21を研削している。 こ れによって、 切断起点領域 8を起点としてより小さな力で、 或いは特別なカを必 要とせずにウェハ 1 aをより精度良く切断することができる。
【0100】 また、 本実施例に係る I /一ザ加工方法では、 第 1実施例と同様に、 ウェハ 1 aに外力を印加することにより切断起点領域 8を起点としてウェハ 1 a を複数のチップ状部分 24に切断している。 これによつて、 切断起点領域 8を起 点としてウェハ 1 aを容易に切断することができる。
【0101】 以上、 本発明の実施形態及び実施例について詳細に説明したが、 本発明は上記実施形態及び実施例に限定されないことはいうまでもない。
【0102】 例えば、 上記した実施形態及び実施例においては基板として半導 体基板を用いているが、 本発明は半導体基板に限らず、 導電性基板や絶縁性基板 を有するウェハに対しても好適に適用することができる。
産業上の利用可能性
[0103] 以上説明したように、 本発明に係るレーザ加工方法によれば、 カロ ェ対象物の表面に保護フィルムを装着することによって、 加工対象物を裏面を上 にして台上に載置することができるので、 加工対象物の裏面から基板の内部にレ 一ザ光を好適に照射することができる。 そして、 多光子吸収という現象により形 成される改質領域でもって、 加工対象物を切断すべき所望の切断予定ラインに沿 つた切断起点領域を基板の内部に形成し、 この切断起点領域を起点として加工対 象物を切断することができる。 そして、 加工対象物の裏面に伸張性のフィルムを 装着してこれを伸張させることにより、 切断された加工対象物の複数の部分を容 易に分離することができる。 すなわち、 本レ一ザ加ェ方法によれば、 加工対象物 の表面にある稍層部にレーザ光を直接照射せずに切断起点領域を形成できるとと もに、 切断起点領域を起点として基板を比較的小さな力で精度良く割って切断し、 切断された加工対象物を容易に分離することができる。 従って、 このレーザ加工 方法によれば、 加工対象物が種々の積層構造を有する場合においても該加工対象 物を高精度に切断することができる。

Claims

請求の範囲
1 . 基板と、 前記基板上に設けられた積層部とを含む平板状の加工対象物を切 断するレーザ加工方法であって、
前記加工対象物の前記穑屑部側の表面に保護フィルムを装着し、 前記加工対象 物の裏面をレーザ光入射面として前記基板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多光子吸収による改質領域を形成し、 この改質領域によって、 前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記レーザ光入射面から所定距離内側 に切断起点領域を形成し、 前記加工対象物の裏面に伸張性のフィルムを装着し、 前記切断起点領域を起点として前記加工対象物が切断されることにより生じた複 数の部分を、 前記伸張性のフィルムを伸張させることにより互いに分離する工程 を備える、 レーザ加工方法。
2 . 基板と、 前記基板上に設けられた積層部とを含む平板状の加工対象物を切 断するレーザ加工方法であって、
前記加工対象物の前記積層部側の表面に保護フィルムを装着し、 前記加工対象 物の裏面をレーザ光入射面として前記基板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多光子吸収による改質領域を形成し、 この改質領域によって、 前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記レーザ光入射面から所定距離内側 に切断起点領域を形成し、 前記加工対象物の裏面に伸張性のフィルムを装着し、 前記加工対象物に外力を印加することにより前記切断起点領域を起点として前記 加工対象物を複数の部分に切断し、 前記伸張性のフィルムを伸張させることによ り前記加工対象物の前記複数の部分を分離する工程を備える、 レーザ加工方法。
3 . 基板と、 前記基板上に設けられた積層部とを含む平板状の加工対象物を切 断するレーザ加工方法であって、
前記加工対象物の前記積層部側の表面に保護フィルムを装着し、 前記加工対象 物の前記裏面をレーザ光入射面として前記基板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多光子吸収による改質領域を形成し、 この改質領域によ つて、 前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記レーザ光入射面から所定距 離内側に切断起点領域を形成し、 前記加工対象物の裏面に伸張性のフィルムを装 着し、 前記伸張性のフィルムを伸張させることにより前記切断起点領域を起点と して前記加工対象物を複数の部分に切断するとともに前記加工対象物の前記複数 の部分を分離する工程を備える、 レーザ加工方法。
4 . 半導体基板と、 前記半導体基板上に設けられた積層部とを含む平板状の加 ェ対象物を切断するレ一ザ加ェ方法であって、
前記加工対象物の前記積層部側の表面に保護フィルムを装着し、 前記加工対象 物の裏面をレーザ光入射面として前記半導体基板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溶融処理領域を形成し、 この溶融処理領域によって、 前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記レーザ光入射面から所定距離内側 に切断起点領域を形成し、 前記加工対象物の裏面に伸張性のフィルムを装着し、 前記切断起点領域を起点として前記加工対象物が切断されることにより生じた複 数の部分を、 前記伸張性のフィルムを伸張させることにより互いに分離する工程 を備える、 レーザ加工方法。
5 . 半導体基板と、 前記半導体基板上に設けられた積層部とを含む平板状の加 ェ対象物を切断するレーザ加工方法であって、
前記加工対象物の前記積層部側の表面に保護フィルムを装着し、 前記加工対象 物の裏面をレーザ光入射面として前記半導体基板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溶融処理領域を形成し、 この溶融処理領域によって、 前記加工対象物の切断予定ラィンに沿って前記レーザ光入射面から所定距離内側 に切断起点領域を形成し、 前記加工対象物の裏面に伸張性のフィルムを装着し、 前記加工対象物に外力を印加することにより前記切断起点領域を起点として前記 加工対象物を複数の部分に切断し、 前記伸張性のフィルムを伸張させることによ り前記加工対象物の前記複数の部分を分離する工程を備える、 レーザ加工方法。
6 . 半導体基板と、 前記半導体基板上に設けられた積層部とを含む平板状の加 ェ対象物を切断するレーザ加工方法であって、
前記加工対象物の前記積層部側の表面に保護フィルムを装着し、 前記加工対象 物の前記裏面をレーザ光入射面として前記半導体基板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溶融処理領域を形成し、 この溶融処理領域によつ て、 前記加工対象物の切断予定ラィンに沿って前記レーザ光入射面から所定距離 内側に切断起点領域を形成し、 前記加工対象物の裏面に伸張性のフィルムを装着 し、 前記伸張性のフィルムを伸張させることにより前記切断起点領域を起点とし て前記加工対象物を複数の部分に切断するとともに前記加工対象物の前記複数の 部分を分離する工程を備える、 レーザ加工方法。
7 . 前記加工対象物に前記切断起点領域を形成する前に、 前記加工対象物の前 記基板が薄くなるように前記加工対象物の前記裏面を研削する、 請求項 1〜 6の いずれか一項に記載のレーザ加工方法。
8 . 前記伸張性のフィルムを前記加工対象物に装着した後、 前記保護フィルム を除去する、 請求項 1〜 7のいずれか一項に記載のレーザ加工方法。
9 . 前記伸張性のフィルムを伸張させることにより前記加工対象物の前記複数 の部分に分離した後、 前記保護フィルムを除去する、 請求項 1〜 7のいずれか一 項に記載のレーザ加工方法。
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