WO2008004394A1 - Procédé de travail par laser - Google Patents

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Hamamatsu Photonics KK
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Definitions

  • the present invention relates to a laser calorie method for cutting a plate-like workpiece along a planned cutting line.
  • Patent Document 1 JP 2005-129851
  • the following problem may occur during laser processing because the modified region is formed inside the object to be processed. That is, when the modified region is formed inside the workpiece, an internal stress is generated in a direction parallel to the thickness direction of the workpiece and perpendicular to the plane including the planned cutting line.
  • the workpiece may be warped.
  • the degree of warpage of the workpiece is particularly noticeable when, for example, a very small chip such as a discrete device is manufactured or when a plurality of rows of modified regions are formed for one scheduled cutting line.
  • the displacement of the surface of the object to be processed falls outside the followable range of the autofocus function that is mounted on the laser processing device and controls the focal point position of the laser beam, or the object to be processed is not intended. May be cut off.
  • an object of the present invention is to provide a laser processing method capable of suppressing warpage of a processing object during laser processing.
  • a laser processing apparatus is a plate-like object to be processed.
  • This is a laser calorie method in which a modified region that is the starting point of cutting is formed inside the workpiece along the planned cutting line of the workpiece by irradiating the laser beam with the focusing point inside.
  • the first modified region is formed inside the workpiece, the first crack extending parallel to the thickness direction of the workpiece and extending in a direction inclined with respect to the plane including the planned cutting line is formed.
  • a laser beam is irradiated with a focused point inside the object to be processed, and a first modification that becomes a starting point of cutting along a planned cutting line of the object to be processed.
  • An area and a second modified area are formed inside the workpiece.
  • the portions on both sides of the workpiece to be cut across the line to be cut are squeezed together, and thus parallel to the thickness direction of the workpiece to be generated by forming the modified region, Also, it is possible to reduce the internal stress in the direction perpendicular to the plane including the planned cutting line. As a result, it is possible to suppress warping of the workpiece during laser processing.
  • the third modified region that is the starting point of the cutting along the planned cutting line is irradiated along with the cutting target line by irradiating a laser beam with the focusing point inside the processing target.
  • the second modified region force is also generated in the second crack so as to be connected to the third crack.
  • the third crack is a third modification that is parallel to the thickness direction of the workpiece and extends in a direction inclined with respect to the plane including the line to be cut during the laser cage.
  • region The second crack and the third crack are connected to each other. That is, at the time of laser processing, the first crack, the second crack, and the third crack squeeze the parts on both sides of the line to be cut of the workpiece, so that the modified region is It is possible to further reduce the internal stress generated in the direction parallel to the thickness direction of the workpiece and perpendicular to the plane including the planned cutting line. As a result, it is possible to further suppress the warpage of the workpiece during laser cabling.
  • the step of forming the first modified region and generating the first crack is in no particular order with the step of forming the third modified region and generating the third crack.
  • the workpiece is preferably a crystal structure having a cleavage plane parallel to the thickness direction of the workpiece and along a direction inclined with respect to the plane including the planned cutting line. That's right.
  • This workpiece is parallel to the thickness direction and is easy to crack along the direction inclined with respect to the plane including the planned cutting line. Can be generated.
  • the workpiece includes a semiconductor substrate, and the modified region includes a melt processing region.
  • the method further includes a step of cutting the workpiece along the scheduled cutting line using the modified region as a starting point of cutting. As a result, the workpiece can be accurately cut along the cutting line.
  • FIG. 1 is a plan view of an object to be processed in a laser cage by the laser carriage device according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of the cache object shown in FIG.
  • FIG. 3 is a plan view of an object to be processed after laser processing by the laser processing apparatus 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 VV of the cache object shown in FIG.
  • FIG. 6 is a plan view of a processing object cut by the laser processing apparatus 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 apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the object to be processed in the third step of the laser processing apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 11 A sectional view of the object to be processed in the fourth step of the laser processing apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 12 is a view showing a photograph of a cross section of a part of a silicon wafer cut by the laser carriage device according to the present embodiment.
  • FIG. 13 is a graph showing the relationship between the wavelength of laser light and the transmittance inside the silicon substrate in the laser processing apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 14 is a front view showing a workpiece to be processed by the laser processing method according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a partial sectional view taken along line XV—XV in FIG.
  • FIG. 16 is a view for explaining a laser processing method according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a diagram for explaining the operation of the laser caching method shown in FIG.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view showing a state of a cut surface of a carriage object cut by the laser cage method shown in FIG.
  • FIG. 19 is a diagram for explaining another example of the laser caching method shown in FIG.
  • FIG. 20 is a diagram for explaining a laser processing method according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a view for explaining a laser processing method according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a diagram for explaining the continuation of the laser caching method shown in FIG. 21. Explanation of symbols
  • [0014] 1, 50, 60 ⁇ Kaloe object, 5 ⁇ Scheduled line, al, a2, a3, a4, a5, a6, a8, a9, alO, bl, b2, b3, b4, b5 , b6, b8, b9, blO ... crack, Ml, M2, M3, M5, M6, M8, M9, M10 ... reformed region, P ... condensing point.
  • the peak power density is calculated by (energy per pulse of laser beam at the focal point) ⁇ (beam spot cross-sectional area of laser beam x pulse width).
  • ⁇ beam spot cross-sectional area of laser beam x pulse width.
  • the intensity of the laser beam is determined by the electric field strength (WZcm2) at the focal point of the laser beam.
  • a surface 3 of a wafer-like (plate-like) workpiece 1 has a scheduled cutting line 5 for cutting the workpiece 1.
  • the planned cutting line 5 is a virtual line extending straight.
  • the modified region 7 is irradiated with the laser beam L with the focusing point P aligned inside the workpiece 1 under the condition that multiphoton absorption occurs.
  • the condensing point P is a part where the laser beam 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 workpiece 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 surface 3 of the workpiece 1 is hardly absorbed by the surface 3 of the workpiece 1, so that the surface 3 of the workpiece 1 is not melted.
  • the following two methods are conceivable for cutting the cache object 1 starting from the cutting start region 8.
  • an artificial force is applied to the processing target 1, so that the processing target 1 is cracked and the processing target 1 is cut from the cutting start region 8.
  • the artificial force is applied, for example, by applying a bending stress or a shear stress to the workpiece 1 along the cutting start region 8 of the workpiece 1 or giving a temperature difference to the workpiece 1. To generate thermal stress.
  • 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 where object 1 is cut.
  • 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 the case of natural cracking, the part where the cutting start region 8 is formed so that 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 at the part to be cut.
  • the modified region may include the following cases (1) to (3).
  • the modified region is a crack region including one or more cracks
  • the focusing point is set inside the object to be processed (for example, a piezoelectric material made of glass or LiTa03), the electric field strength at the focusing point is 1 X 108 (W / cm2) or more, and the pulse width is 1 ⁇ s.
  • Laser light is irradiated under the following conditions.
  • the magnitude of this pulse width is a condition under which a crack region can 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 ⁇ 1012 (WZcm2).
  • the pulse width is preferably lns to 200 ns.
  • the present inventor obtained the relationship between the electric field strength and the crack size by experiment.
  • the experimental conditions are as follows.
  • the laser light quality TEMOO means that the light condensing property is high and the light can be condensed to about the wavelength of the laser light.
  • FIG. 7 is a graph showing the results of the experiment.
  • the horizontal axis is the peak power density. Since the laser beam is a pulsed laser beam, the electric field strength is expressed by the peak power density.
  • the vertical axis shows the size of the crack part (crack spot) formed inside the workpiece by 1 pulse of laser light. Crack spots gather 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 is when the condenser lens (C) has a magnification of 100 and the numerical aperture (NA) is 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. From the peak power density of about 1011 (WZcm2), it can be seen that crack spots are generated in the interior of the cache object, and the crack spots increase as the peak power density 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 further grows starting from the crack region 9 (that is, starting from the cutting start region), and as shown in FIG.
  • FIG. 11 when the workpiece 1 is cracked, the workpiece 1 is cut.
  • 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 focusing point is set inside the object to be processed (for example, a semiconductor material such as silicon), and the electric field intensity at the focusing point is 1 X 108 (W / cm2) or more and the pulse width is 1 ⁇ s or less. Irradiate with laser light under the conditions. As a result, the inside of the workpiece is localized by multiphoton absorption. Heated. 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.
  • a region changed to a single crystal structural force amorphous structure a region changed from a single crystal structure to a polycrystalline structure, a region changed to a structure including a single crystal structural force amorphous structure and a polycrystalline structure.
  • the melt processing region has, for example, an amorphous silicon structure.
  • the upper limit value of the electric field strength is, for example, 1 ⁇ 1012 (WZcm2).
  • 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 (semiconductor substrate).
  • 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 a laser cage 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, and the transmittance only inside is shown. The above relationship was shown for each of the silicon substrate thicknesses t of 50 ⁇ m, 100 ⁇ m, 200 ⁇ m, 500 ⁇ m, and 1000 ⁇ m.
  • the thickness of the silicon substrate is 500 m or less at the wavelength of 1064 nm of the Nd: YAG laser, it is possible that 80% or more of the laser light is transmitted inside the silicon substrate. Since the thickness of the silicon wafer 11 shown in FIG. 12 is 350 m, 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 m from the surface. In this case, the transmittance is 90% or more with reference to a silicon wafer having a thickness of 200 m. Therefore, the laser beam 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.
  • a silicon wafer generates a crack by applying a force in a cross-sectional direction starting from a cutting start region formed by the melt processing region, and the crack reaches the front and back surfaces of the silicon wafer. , Resulting in disconnection.
  • the cracks that reach the front and back surfaces of the silicon wafer may grow spontaneously, or they may grow when force is applied to the silicon wafer. Then, if the crack grows naturally on the front and back surfaces of the silicon wafer, the crack grows from the state where the melt processing area forming the cutting origin area is melted, and the cutting origin area Melt processing area to form a melt There are both cases where cracks grow when resolidifying from the state in which they are being carried out.
  • 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 formation of the melt-processed region may be caused not only by multiphoton absorption but also by other absorption effects.
  • a focusing point is set inside the object to be processed (for example, glass), and the laser beam is applied under the condition that the electric field strength at the focusing point is 1 X 108 (W / cm2) or more and the pulse width is Ins or less. Irradiate. If the pulse width is made extremely short and multiphoton absorption occurs inside the target object, the energy due to the multiphoton absorption will not be converted to thermal energy, and the ionic valence will be present inside the workpiece. Permanent structural changes such as change, crystallization or polarization orientation are induced to form a refractive index change region.
  • the upper limit value of the electric field strength is, for example, 1 ⁇ 1012 (W / cm2).
  • the Norse 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 to the Inner Glass” on pages 105 to 111 of the 42nd Laser Thermal Processing Workshop Papers (November 1997). Photo-induced structure formation ”.
  • the cutting starting region is determined as follows in consideration of the crystal structure of the wafer-like workpiece and its cleavage property. Once formed, the workpiece can be cut with a smaller force and with higher accuracy, starting from the cutting start region.
  • the cutting origin region in the direction along the (111) plane (first cleavage plane) or the (110) plane (second cleavage plane). is preferably formed.
  • the substrate having a zinc-blende structure III-V compound semiconductor force such as GaAs it is preferable to form the cutting start region in the direction along the (110) plane.
  • the (0001) plane (C plane) is the main plane and the (1120) plane (eight planes) or! (1100) plane ( M side) U, preferably to form the cutting origin area in the direction along.
  • the direction in which the above-described cutting start region is to be formed (for example, the direction along the (111) plane in the single crystal silicon substrate) or! Is orthogonal to the direction in which the cutting start region is to be formed. If an orientation flat is formed on the substrate along the direction, it is possible to easily and accurately form the cutting start area along the direction in which the cutting start area is to be formed on the basis of the orientation flat. become.
  • the workpiece 1 is formed on the surface 11a of the silicon wafer 11 including the silicon wafer 11 having a diameter of 6 inches and a thickness of 132 m and a plurality of functional elements 15.
  • Functional element layer 16 The silicon wafer 11 has a crystal orientation in which cracks tend to extend in a direction different from the thickness direction t (hereinafter simply referred to as “thickness direction”).
  • the silicon wafer 11 is a crystal structure having a cleavage plane parallel to the thickness direction and having a cleavage plane along a direction inclined with respect to the plane including the planned cutting line 5.
  • 11 surface 1 la becomes (111) face!
  • the functional element 15 is, for example, a semiconductor operating layer formed by crystal growth, a light receiving element such as a photodiode, a light emitting element such as a laser diode, or a circuit element formed as a circuit. A large number of matrixes are formed in a direction parallel to and perpendicular to the orientation flat 6.
  • Such a workpiece 1 is a microchip that is cut by a laser cage along a cutting line 5 (see a broken line in FIG. 14) set in a lattice shape so as to pass between adjacent functional elements. It becomes a discrete device.
  • an expanded tape is attached to the back surface 21 of the workpiece 1.
  • the surface 3 of the silicon wafer 11 is used as the laser beam irradiation surface, and the laser beam is irradiated with the focusing point inside the silicon wafer 11 to form a modified region along each planned cutting line 5 (laser processing).
  • the workpiece 1 is cut along the planned cutting line 5 with the modified region as the starting point of cutting, and the plurality of semiconductor chips are separated from each other. It becomes.
  • the modified region may include a crack region or the like in addition to the melt processing region.
  • the focus is set near the back surface 21 inside the silicon wafer 11, and the laser target is irradiated with the laser beam with a laser beam output of 0.92W.
  • the modified region Ml is formed at the position of 4 ⁇ to 32 / ⁇ ⁇ in the thickness direction on the back surface 21 as well.
  • the condensing point is scanned along the planned cutting line 5 at a processing speed of 300 mmZsec, and the modified region Ml is formed in a row in the silicon wafer 11.
  • cracks al and bl extending in a direction parallel to the thickness direction of the silicon wafer 11 and inclined with respect to the plane including the planned cutting line 5 are removed from the upper and lower ends of the modified region Ml. Generate each.
  • the silicon wafer 11 is a crystal structure having a cleavage plane as described above, the silicon wafer 11 is parallel to the thickness direction and inclined with respect to the plane including the planned cutting line 5. Easy to break along. Therefore, when the modified region Ml is formed, cracks al and bl are preferably generated in that direction.
  • the crack al extends in the first cleavage direction of the silicon wafer 11, and specifically extends in a direction having an angle of 54.7 °.
  • the crack bl extends in the second cleavage direction of the silicon wafer 11, and specifically extends in a direction having an angle of 19.5 °.
  • the light collecting point is aligned with the vicinity of the surface 11a inside the silicon wafer 11, and the laser light is applied to the subject 1 with a laser light output of 0.40W. Irradiated to form a modified region ⁇ 2 at a position of 16 ⁇ m to 34 ⁇ m in the thickness direction from the surface 11a of the silicon wafer 11. Then, for example, the focusing point is scanned along the planned cutting line 5 at a processing speed of 300 mmZsec, and the modified region M2 is formed in a row in the silicon wafer 11.
  • the crack a2 extending in the first cleavage direction and the crack b2 extending in the second cleavage direction of the silicon wafer 11 are also caused to generate the upper end and lower end forces of the modified region M2, respectively.
  • the crack a2 extending the upper end force of the modified region M2 reaches the surface 3 of the silicon wafer 11, in other words, the crack a2 is exposed along the planned cutting line 5 of the surface 3 (so-called half-cut).
  • the modified region M2 is formed. This allows expansion of expanded tape, for example.
  • the laser light output is set at 0.80 W by aligning the focusing point between the modified region Ml and the modified region M2 inside the silicon wafer 11.
  • the object 1 is irradiated with light, and a modified region M3 is formed at a position of 59 ⁇ m to 69 ⁇ m in the thickness direction from the surface 11a of the silicon wafer 11.
  • the condensing point is scanned along the planned cutting line 5 at a carriage speed of 300 mmZsec, and the modified region M2 is formed in a row inside the silicon wafer 11.
  • a crack a3 extending in the first cleavage direction of the silicon wafer 11 is generated at the upper end of the reforming region M3 so as to be connected to the crack b2 extending the lower end force of the reforming region M2, and further, the upper end of the reforming region Ml is generated.
  • Force The crack b3 extending in the second cleavage direction of the silicon wafer 11 is generated at the lower end of the modified region M3 so as to be connected to the extending crack al.
  • the modified region M2 exists between the surface 3 on which the laser beam is incident and the condensing point of the laser beam.
  • the modified region M3 is reliably formed inside the silicon wafer 11 along the scheduled cutting line 5 as described above.
  • the silicon wafer 11 extends in the direction of the crack that has already occurred while utilizing at least two cleavage directions of the silicon wafer 11.
  • the cracks a3 and b3 are generated from the reforming region M3 so as to be connected to the cracks al, a2, bl and b2. That is, cracks are induced in the cleavage direction of the silicon wafer 11, and these cracks form an uneven surface along the cracks.
  • the reforming region Ml When the reforming region Ml is regarded as the first reforming region, the reforming region M3 corresponds to the second reforming region, and the reforming region M2 corresponds to the third reforming region.
  • cracks al and bl correspond to the first crack
  • cracks a3 and b3 correspond to the second crack
  • cracks a2 and b2 correspond to the third crack.
  • the reforming region M2 when the reforming region M2 is regarded as the first reforming region, the reforming region M3 corresponds to the second reforming region, and the reforming region Ml corresponds to the third reforming region.
  • cracks a2 and b2 correspond to the first crack
  • cracks a3 and b3 correspond to the second crack
  • cracks al and bl correspond to the third crack.
  • the processing object 1 is irradiated with the laser beam with the focusing point inside the silicon wafer 11, and the inside thereof is modified.
  • internal stress is generated in a direction H that is parallel to the thickness direction of the silicon wafer 11 and perpendicular to the plane including the planned cutting line, and the workpiece 1 is warped.
  • FIG. 17 (b) for example, when the laser light condensing point is scanned along the planned cutting line 5, the processing object 1 is intended. On the other hand, it may be cut off.
  • the processing object 1 is irradiated with laser light with the focal point being aligned with the inner part of the silicon wafer 11, and along the line 5 to be cut. Therefore, the modified regions Ml, M2, and M3, which are the starting points for cutting, are formed inside the workpiece, and are parallel to the thickness direction of the silicon wafer 11 and inclined with respect to the plane including the planned cutting line 5 It is generated so that cracks al, a2, a3, bl, b2, b3 are connected to each other. Therefore, as shown in FIG.
  • the autofocus function that is mounted on the laser processing apparatus and controls the position of the condensing point of the laser beam can also reliably follow the surface of the processing object 1, and thus the processing object 1 can be accurately performed. It becomes possible to carry out laser caching.
  • the crystal orientation of the surface 3 of the silicon wafer 11 is the (111) plane, and cracks easily extend in a direction different from the thickness direction, that is, in a direction different from the thickness direction.
  • a crystal structure having a cleavage direction Therefore, when laser calorie is applied to such a crystal structure, the conventional laser processing method is modified along one scheduled cutting line in order to accurately cut the workpiece 1 regardless of its cleavage direction. Scanning may be performed so that the quality areas overlap in the thickness direction. However, in this case, the number of scans increases.
  • the cleavage direction and the cut surface are different, the cutting force for cutting the workpiece 1 into a plurality of semiconductor chips increases, and the chip size that can be manufactured is limited.
  • a modified region may be formed near the front surface or near the back surface of the silicon wafer and cut by applying external force.
  • the number of scans can be reduced, but since at least two cleavage directions are not used, in other words, only one cleavage direction that is different from the thickness direction is cut. Cracks grow greatly in this one cleavage direction, and the cut surface is greatly inclined with respect to the thickness direction.
  • the laser processing method of the present embodiment at least two cleavage directions of the silicon wafer 11 are used, and the modified regions Ml, M2, and M3 that are the starting points of cutting are formed inside the silicon wafer 11.
  • the cracks a1, a2, a3, bl, b2, b3 are generated in a direction that is parallel to the thickness direction and inclined with respect to the plane including the line 5 to be cut. I am letting. Therefore, it is possible to make the cut surface coincide with the cleavage direction, cut the workpiece 1 with a relatively small external force, and improve the quality of the cut surface.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view showing the state of the cut surface of the workpiece 1 cut by the laser processing method of the present embodiment.
  • the cut cross-section can be made uneven, and further, from the maximum recess depth on this cut surface to the maximum protrusion height of 12 to 13 / zm.
  • FIG. 19 is another example of scanning along any one of the planned cutting lines 5 by the laser processing method of the present embodiment.
  • the other example differs from the above example shown in FIG. 16 in that when the modified region M2 is formed, the lower edge force also generates a crack a4 extending in the first cleavage direction of the silicon wafer 11, and the modified region M2 is modified.
  • a crack b4 extending from the upper end in the second cleavage direction is generated, and the cracks al, a2, a4, bl, b2, b4 are connected.
  • the direction of cracking is the other cleavage direction of the silicon wafer 11 (that is, a direction different from the first cleavage direction and the second cleavage direction, which is parallel to the thickness direction of the silicon wafer 11 and cut). Of course, it may extend in a direction that is inclined with respect to the plane including the planned line 5. Incidentally, the direction of this crack is the same for the cracks described later.
  • the reforming region Ml When the reforming region Ml is regarded as the first reforming region, the reforming region M3 corresponds to the second reforming region, and the reforming region M2 corresponds to the third reforming region.
  • the cracks al and bl correspond to the first crack
  • the cracks b3 and b4 correspond to the second crack
  • the cracks a2 and a4 correspond to the third crack.
  • the reforming region M2 is regarded as the first reforming region
  • the reforming region M3 corresponds to the second reforming region
  • the reforming region Ml corresponds to the third reforming region.
  • cracks a2 and a4 correspond to the first crack
  • cracks b3 and b4 correspond to the second crack
  • cracks al and bl correspond to the third crack.
  • the processing object 50 includes a silicon wafer 51 in which the thickness of the silicon wafer 11 shown in FIGS. 14 and 15 is 96 ⁇ m. . Then, when the laser beam is irradiated with the focusing point inside the silicon wafer to form the modified region along the predetermined cutting line, the modified region M3 shown in FIG. This is different from the laser processing method of the first embodiment in that it is not formed between the modified region M1 and the modified region M2 in the interior of the first embodiment.
  • the modified region M5 is formed in the vicinity of the back surface 51b inside the silicon wafer 51, and the crack a5 and the second cleavage direction of the silicon wafer 51 extending in the first cleavage direction.
  • the upper and lower end forces of the reformed region M5 are generated in the crack b5 extending to
  • the crack a6 formed in the vicinity of the surface 51a and extending in the first cleavage direction of the silicon wafer 51 also generates the upper end force of the modified region M6, and the crack extending in the second cleavage direction of the silicon wafer 51 so as to be connected to the crack a5.
  • b6 generates the lower end force of the reforming region M6.
  • cracks a5, a6, b5, and b6 are connected by force, and an uneven surface along these cracks is formed.
  • the portions on both sides of the silicon wafer 51 between which the planned cutting line 5 is sandwiched are joined together to warp the workpiece 1 to be processed.
  • the same effect as described above is achieved in that it is suppressed and the workpiece 50 is prevented from being cut unintentionally.
  • the reforming region M5 corresponds to the first reforming region
  • the reforming region M6 corresponds to the second reforming region.
  • Cracks a5 and b5 correspond to the first crack
  • cracks a6 and b6 correspond to the second crack
  • the processing target 60 includes the silicon wafer 61 in which the thickness of the silicon wafer 11 shown in FIGS. 14 and 15 is 169 ⁇ m. Yes. Then, when the modified region is formed along the planned cutting line by irradiating the inside of the silicon wafer with the laser beam and irradiating the laser beam, the modified region M3 shown in FIG. In the first point, a modified region is further formed between the modified region M2 and the modified region M3 inside the silicon wafer after being formed between the modified region M1 and the modified region M2 in FIG. Unlike the laser processing method of the embodiment!
  • the modified region M7 is formed in the vicinity of the back surface 61b inside the silicon wafer 61, and the crack a7 and the second cleavage direction extending in the first cleavage direction of the silicon wafer 61.
  • the upper and lower end forces of the reformed region M7 are generated in the crack b7 extending to
  • a modified region M8 is formed in the vicinity of the front surface 61a inside the silicon wafer 61, and the crack a8 extending in the first cleavage direction of the silicon wafer 61 and the second cleavage direction are extended.
  • the crack b8 also generates the upper and lower end forces of the reforming region M8.
  • the modified region M7 inside the silicon wafer 61 and the modified region The modified region M9 is formed on the modified region M7 side between the region M8, the crack a9 extending in the first cleavage direction of the silicon wafer 61 is generated, and the upper end force of the modified region M9 is generated.
  • a crack b9 extending in the second cleavage direction of the silicon wafer 61 is generated at the lower end force of the modified region M9 so as to be connected to the crack a7 where the upper end force also extends.
  • the modified region M8 and A reforming region M10 is formed between the reforming region M9 and the crack alO extending in the first cleavage direction of the silicon wafer 61 is connected to the crack b8 extending the lower end force of the reforming region M8.
  • the crack blO extending in the second cleavage direction of the silicon wafer 61 is generated at the lower end force of the modified region M10 so as to be connected to the crack a9 extending the upper end force of the modified region M9.
  • the damage IJ a7, a8, a9, alO, b7, b8, b9, blO force S will be connected, and an uneven surface will be formed along these cracks.
  • the portions on both sides of the silicon wafer 61 with the planned cutting line 5 sandwiched are respectively combined, and the modified region M7 , M8, M9, M10 can be reduced to reduce internal stress. Furthermore, in the present embodiment, the area where the both sides of the silicon wafer sandwiching the planned cutting line is wider than in the above embodiment, and the internal stress is further reduced. As a result, it is possible to further suppress the warpage of the workpiece 60 and further prevent the workpiece 60 from being cut unintentionally during laser caking.
  • the reforming region M8 When the reforming region M8 is regarded as the first reforming region, the reforming region M10 corresponds to the second reforming region, and the reforming region M9 corresponds to the third reforming region.
  • cracks a8 and b8 correspond to the first crack
  • cracks alO and blO correspond to the second crack
  • cracks a9 and b9 correspond to the third crack.
  • the reforming region M9 when the reforming region M9 is regarded as the first reforming region, the reforming region 10 corresponds to the second reforming region, and the reforming region M8 corresponds to the third reforming region.
  • cracks a9 and b9 correspond to the first crack
  • cracks alO and blO correspond to the second crack
  • cracks a8 and b8 correspond to the third crack.
  • the present invention is not limited to the above embodiment. It is not limited.
  • a silicon wafer having a surface force S (111) plane is used as the workpiece, but any wafer having a cleavage plane in a different direction in the thickness direction may be used.
  • the silicon wafer does not have to have a cleavage plane in a different direction in the thickness direction.
  • a silicon wafer it may be a semiconductor compound material such as gallium arsenide, a crystal material such as a piezoelectric material, or a sapphire.

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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予定ラインに沿って切断するためのレーザカロ ェ方法に関する。
背景技術
[0002] 従来のレーザ加工方法として、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 る改質領域を加工対象物の内部に形成する方法が知られている（例えば、特許文献 1参照)。
特許文献 1 :特開 2005— 129851号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] し力しながら、上述したようなレーザカ卩ェ方法においては、加工対象物の内部に改 質領域が形成されることにより、以下の問題がレーザ加工時に発生し得る。すなわち 、加工対象物の内部に改質領域が形成されると、加工対象物の厚さ方向に平行であ り、且つ切断予定ラインを含む面に対して垂直な方向に内部応力が発生し、加工対 象物に反りが生じることがある。この加工対象物の反りの度合いは、例えばディスクリ ートデバイス等の極小チップを製造する場合や、 1本の切断予定ラインに対して複数 列の改質領域を形成する場合に特に顕著となる。その結果、加工対象物の表面の 変位が、レーザ加工装置に搭載されてレーザ光の集光点位置を制御するオートフォ 一カス機能の追従可能域力 外れてしまったり、加工対象物が意図に反して切断さ れてしまったりするおそれがある。
[0004] そこで、本発明は、レーザ加工時における加工対象物の反りを抑制することができ るレーザ加工方法を提供することを課題とする。
課題を解決するための手段
[0005] 上記課題を達成するために、本発明に係るレーザ加工装置は、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加工対象物の内部に形成するレーザ カロェ方法であって、第 1の改質領域を加工対象物の内部に形成し、加工対象物の厚 さ方向に平行であり、且つ切断予定ラインを含む面に対して傾斜する方向に延びる 第 1の割れを第 1の改質領域力 発生させる工程と、第 2の改質領域を加工対象物 の内部に形成し、第 1の割れと連結するように、加工対象物の厚さ方向に平行であり 、且つ切断予定ラインを含む面に対して傾斜する方向に延びる第 2の割れを第 2の 改質領域から発生させる工程と、を含むことを特徴とする。
[0006] このレーザカ卩ェ方法では、加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照 射し、加工対象物の切断予定ラインに沿って、切断の起点となる第 1の改質領域及 び第 2の改質領域を加工対象物の内部に形成する。これにより、加工対象物の厚さ 方向に平行であり、且つ切断予定ラインを含む面に対して傾斜する方向に第 1の改 質領域力 延びる第 1の割れが発生させられると共に、加工対象物の厚さ方向に平 行であり、且つ切断予定ラインを含む面に対して傾斜する方向に第 2の改質領域か ら延びる第 2の割れが発生させられ、第 1の割れと第 2の割れとが連結することになる 。すなわち、レーザ加工時に、加工対象物における切断予定ラインを挟んだ両側の 部分がそれぞれ嚙み合い、よって、改質領域が形成されることで発生する加工対象 物の厚さ方向に平行であり、且つ切断予定ラインを含む面に対して垂直な方向の内 部応力を低減させることが可能となる。その結果、レーザ加工時における加工対象物 の反りを抑制することができる。
[0007] ここで、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、切 断予定ラインに沿って、切断の起点となる第 3の改質領域を加工対象物の内部に形 成し、加工対象物の厚さ方向に平行であり、且つ切断予定ラインを含む面に対して 傾斜する方向に延びる第 3の割れを第 3の改質領域力 発生させる工程を含み、第 2 の改質領域を形成すると共に第 2の割れを発生させる工程では、第 3の割れと連結 するように、第 2の割れを第 2の改質領域力も発生させることが好ま 、。
[0008] この場合、レーザカ卩ェ時において、加工対象物の厚さ方向に平行であり、且つ切 断予定ラインを含む面に対して傾斜する方向に延びる第 3の割れが第 3の改質領域 から発生させられ、第 2の割れと第 3の割れとが連結することになる。すなわち、レー ザ加工時において、第第 1の割れ、第 2の割れ及び第 3の割れにより、加工対象物の 切断予定ラインを挟んだ両側の部分がそれぞれ嚙み合い、よって、改質領域が形成 されることで発生する加工対象物の厚さ方向に平行であり、且つ切断予定ラインを含 む面に対して垂直な方向の内部応力をより一層低減させることが可能となる。その結 果、レーザカ卩ェ時における加工対象物の反りをより一層抑制することができる。なお、 第 1改質領域を形成すると共に第 1の割れを発生させる工程と、第 3改質領域を形成 すると共に第 3の割れを発生させる工程とは順不同である。
[0009] また、加工対象物は、加工対象物の厚さ方向に平行であり、且つ切断予定ラインを 含む面に対して傾斜する方向に沿った劈開面を有する結晶構造体であることが好ま しい。この加工対象物は、その厚さ方向に平行であり、且つ切断予定ラインを含む面 に対して傾斜する方向に沿って割れ易 、ため、改質領域を形成して当該方向に割 れを確実に発生させることができる。
[0010] また、加工対象物が半導体基板を備え、改質領域が溶融処理領域を含む場合が ある。
[0011] また、改質領域を切断の起点として切断予定ラインに沿って加工対象物を切断す る工程をさらに含むことが好ましい。これにより、加工対象物を切断予定ラインに沿つ て精度良く切断することができる。
発明の効果
[0012] 本発明によれば、レーザカ卩ェ時における加工対象物の反りを抑制することができる 図面の簡単な説明
[0013] [図 1]本実施形態に係るレーザカ卩ェ装置によるレーザカ卩ェ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 II— II線に沿った断面図である。
[図 3]本実施形態に係るレーザ加工装置によるレーザ加工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線に沿った断面図である。 [図 5]図 3に示すカ卩ェ対象物の V—V線に沿った断面図である。
[図 6]本実施形態に係るレーザ加工装置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装置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。
圆 8]本実施形態に係るレーザ加工装置の第 1工程における加工対象物の断面図で ある。
圆 9]本実施形態に係るレーザ加工装置の第 2工程における加工対象物の断面図で ある。
圆 10]本実施形態に係るレーザ加工装置の第 3工程における加工対象物の断面図 である。
圆 11]本実施形態に係るレーザ加工装置の第 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装置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す図である。
[図 13]本実施形態に係るレーザ加工装置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]本発明の第 1実施形態に係るレーザ加工方法の対象となる加工対象物を示 す正面図である。
[図 15]図 14中の XV— XV線に沿っての部分断面図である。
圆 16]本発明の第 1実施形態に係るレーザ加工方法を説明するための図である。
[図 17]図 16に示すレーザカ卩ェ方法の作用を説明するための図である。
[図 18]図 16に示すレーザカ卩ェ方法により切断したカ卩ェ対象物の切断面の状態を示 す断面図である。
[図 19]図 16に示すレーザカ卩ェ方法の他の例を説明するための図である。
圆 20]本発明の第 2実施形態に係るレーザ加工方法を説明するための図である。 圆 21]本発明の第 3実施形態に係るレーザ加工方法を説明するための図である。
[図 22]図 21に示すレーザカ卩ェ方法の続きを説明するための図である。 符号の説明
[0014] 1, 50, 60· ··カロェ対象物、 5· ··切断予定ライン、 al, a2, a3, a4, a5, a6, a8, a9 , alO, bl, b2, b3, b4, b5, b6, b8, b9, blO…割れ、 Ml, M2, M3, M5, M6, M8, M9, M10…改質領域、 P…集光点。
発明を実施するための最良の形態
[0015] 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。
[0016] 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 h V力 S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 h v >EGである。しかし、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 nh v >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 (WZcm2)で決まり、例えばピークパ ヮー密度が 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。
[0017] 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、ウェハ状 (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を照射して改質領域 7を形成する。なお、集光点 Pとは、レーザ光しが 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つ てもよいし、仮想線に限らず加工対象物 1に実際に引かれた線であってもよい。
[0018] 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。
[0019] 本実施形態に係るレーザ加工方法においては、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。
[0020] 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。
[0021] この切断起点領域 8を起点としたカ卩ェ対象物 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）に向力つて自 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。 [0022] さて、本実施形態に係るレーザ加工方法において、改質領域としては、次の（1)〜 (3)の場合がある。
[0023] (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
[0024] 加工対象物（例えばガラスや LiTa03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 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 (WZcm2)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 、る。
[0025] 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。
[0026] (A)加工対象物:パイレックス (登録商標)ガラス (厚さ 700 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
パルス幅：30ns
出力：出力く lmjZ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)加工対象物が載置される載置台の移動速度： lOOmmZ秒
[0027] なお、レーザ光品質が TEMOOとは、集光性が高くレーザ光の波長程度まで集光 可能を意味する。
[0028] 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 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 1011 (WZcm2)程度 からカ卩ェ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 、クラックスポットも大きくなることが分かる。
[0029] 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)クラックがさらに成長し 、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。
[0030] (2)改質領域が溶融処理領域の場合
[0031] 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、 単結晶構造力 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、単結晶構造力 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 (WZcm2)で ある。パルス幅は例えば lns〜200nsが好ましい。
[0032] 本発明者は、シリコンウェハ（半導体基板)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。
[0033] (A)加工対象物：シリコンウェハ（厚さ 350 μ m、外径 4インチ）
(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
パルス幅：30ns
出力： 20 JZパルス
レーザ光品質： TEM00
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： lOOmmZ秒 [0034] 図 12は、上記条件でのレーザカ卩ェ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。
[0035] 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 ている。シリコン基板の厚さ tが 50 μ m、 100 μ m、 200 μ m、 500 μ m、 1000 μ mの 各々について上記関係を示した。
[0036] 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 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 m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 mの部分に 形成される。この場合の透過率は、厚さ 200 m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。
[0037] 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 して断面方向に向力つて割れを発生させ、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、切断起点領域力 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 起点領域ライン力も外れた不必要な割れが生じにく 、ので、割断制御が容易となる。 ちなみに、溶融処理領域の形成は多光子吸収が原因の場合のみでなぐ他の吸収 作用が原因の場合もある。
[0038] (3)改質領域が屈折率変化領域の場合
[0039] 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。パルス幅を極めて短くして、多光子吸収をカ卩ェ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ィ匕せずに、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。ノ 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 (1997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。
[0040] 以上、改質領域として（1)〜（3)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、しかも精度良く加工対象物を切断す ることが可能になる。
[0041] 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力 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などの閃亜鉛鉱型構造の III— V族化合物半導 体力 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 好ましい。さらに、サファイア (A1203)などの六方晶系の結晶構造を有する基板の 場合は、（0001)面（C面）を主面として（1120)面 (八面）或!、は（1100)面（M面）に 沿った方向に切断起点領域を形成するのが好ま U、。
[0042] 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!、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。
[0043] 次に、本発明の好適な実施形態について説明する。
[第 1実施形態]
[0044] 図 14及び図 15に示すように、加工対象物 1は、直径 6インチ、厚さ 132 mのシリ コンウェハ 11と、複数の機能素子 15を含んでシリコンウェハ 11の表面 11aに形成さ れた機能素子層 16とを備えている。シリコンウェハ 11は、その厚さ方向 t (以下、単に 「厚さ方向」という。）と異なる方向に割れが延び易い結晶方位を有するものである。 具体的には、シリコンウェハ 11は、その厚さ方向に平行であり、且つ切断予定ライン 5 を含む面に対して傾斜する方向に沿った劈開面を有する結晶構造体であり、例えば 、シリコンウェハ 11の表面 1 laが（111)面になって!/、る。
[0045] 機能素子 15は、例えば、結晶成長により形成された半導体動作層、フォトダイォー ド等の受光素子、レーザダイオード等の発光素子、或いは回路として形成された回 路素子等であり、シリコンウェハ 11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。このような加工対象物 1は、隣り 合う機能素子間を通るように格子状に設定された切断予定ライン 5 (図 14の破線参照 )に沿って、レーザカ卩ェにより切断され、微小チップであるディスクリートデバイス等と なるものである。
[0046] この加工対象物 1を切断する場合の一例について説明する。まず、加工対象物 1の 裏面 21に、例えばエキスパンドテープを貼り付ける。続いて、シリコンウェハ 11の表 面 3をレーザ光照射面としてシリコンウェハ 11の内部に集光点を合わせてレーザ光を 照射し、各切断予定ライン 5に沿って改質領域を形成する（レーザ加工)。そして、ェ キスパンドテープを拡張させる。これにより、改質領域を切断の起点として、加工対象 物 1が切断予定ライン 5に沿って切断され、複数の半導体チップが互いに離間するこ とになる。なお、改質領域は、溶融処理領域の他に、クラック領域等を含む場合があ る。
[0047] ここで、上述したレーザカ卩ェ方法について、切断予定ライン 5に沿ったスキャンを例 にしてより詳細に説明する。
[0048] まず、図 16 (a)に示すように、シリコンウェハ 11の内部における裏面 21近傍に集光 点を合わせて、レーザ光出力 0. 92Wでレーザ光をカ卩ェ対象物 1に照射し、裏面 21 力も厚さ方向に 4 πι〜32 /ζ πιの位置に改質領域 Mlを形成する。そして、例えば 加工速度 300mmZsecで集光点を切断予定ライン 5に沿ってスキャンして、改質領 域 Mlをシリコンウェハ 11の内部に一列形成する。これにより、シリコンウェハ 11の厚 さ方向に平行であり、且つ切断予定ライン 5を含む面に対して傾斜する方向に沿って 延びる割れ al, blを、改質領域 Mlの上端及び下端カゝらそれぞれ発生させる。
[0049] このとき、シリコンウェハ 11は、上述のような劈開面を有する結晶構造体であるため 、その厚さ方向に平行であり、且つ切断予定ライン 5を含む面に対して傾斜する方向 に沿って割れ易い。従って、改質領域 Mlを形成する際に当該方向に割れ al, blが 好適に発生される。ここでは、割れ alは、シリコンウェハ 11の第 1劈開方向に延びる ものであり、具体的には、 54. 7° の角度を有する方向に延びている。また、割れ bl は、シリコンウェハ 11の第 2劈開方向に延びるものであり、具体的には、 19. 5° の角 度を有する方向に延びて 、る。
[0050] 次に、図 16 (b)に示すように、シリコンウェハ 11の内部における表面 11a近傍に集 光点を合わせて、レーザ光出力 0. 40Wでレーザ光をカ卩ェ対象物 1に照射し、シリコ ンウェハ 11の表面 11aから厚さ方向に 16 μ m〜34 μ mの位置に改質領域 Μ2を形 成する。そして、例えば加工速度 300mmZsecで集光点を切断予定ライン 5に沿つ てスキャンして、改質領域 M2をシリコンウェハ 11の内部に一列形成する。これにより 、シリコンウェハ 11の第 1劈開方向に延びる割れ a2及び第 2劈開方向に延びる割れ b2を、改質領域 M2の上端及び下端力もそれぞれ発生させる。なお、ここでは、改質 領域 M2の上端力 延びる割れ a2がシリコンウェハ 11の表面 3にまで達するように、 換言すると割れ a2が表面 3の切断予定ライン 5に沿って露出（いわゆる、ハーフカット )するように改質領域 M2を形成している。これにより、例えばエキスパンドテープを拡 張させて加工対象物 1を複数の半導体チップに切断する際に、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。
[0051] 次に、図 16 (c)に示すように、シリコンウェハ 11の内部における改質領域 Mlと改質 領域 M2との間に集光点を合わせて、レーザ光出力 0. 80Wでレーザ光をカ卩ェ対象 物 1に照射し、シリコンウェハ 11の表面 11aから厚さ方向に 59 μ m〜69 μ mの位置 に改質領域 M3を形成する。そして、例えばカ卩ェ速度 300mmZsecで集光点を切 断予定ライン 5に沿ってスキャンして、改質領域 M2をシリコンウェハ 11の内部に一列 形成する。これにより、改質領域 M2の下端力 延びる割れ b2と連結するように、シリ コンウェハ 11の第 1劈開方向に延びる割れ a3を改質領域 M3の上端力 発生させ、 さらに、改質領域 Mlの上端力 延びる割れ alと連結するように、シリコンウェハ 11の 第 2劈開方向に延びる割れ b3を改質領域 M3の下端力 発生させる。なお、改質領 域 M3を形成する際に、レーザ光が入射する表面 3とレーザ光の集光点との間に改 質領域 M2が存在するため、既に形成された改質領域 M2によるレーザ光の散乱や 吸収等するおそれがあるが、本実施形態では上述のようにして、切断予定ライン 5に 沿ってシリコンウェハ 11の内部に確実に改質領域 M3を形成している。
[0052] 以上説明したように、改質領域 Ml, M2, M3を形成することにより、シリコンウエノ、 11が有する少なくとも 2方向の劈開方向を利用しつつ、割れが既に発生した割れの 方向に延び易いことを利用し、割れ a3, b3を割れ al, a2, bl, b2と連結するように 改質領域 M3から発生させて 、る。すなわちシリコンウェハ 11が有する劈開方向に割 れを誘導させ、これらの割れにより、当該割れに沿った凹凸状の面を形成させている
[0053] なお、改質領域 Mlを第 1の改質領域と捉えると、改質領域 M3が第 2の改質領域 に相当し、改質領域 M2が第 3の改質領域に相当する。この場合には、割れ al, bl が第 1の割れに相当し、割れ a3, b3が第 2の割れに相当し、割れ a2, b2が第 3の割 れに相当する。一方、改質領域 M2を第 1の改質領域と捉えると、改質領域 M3が第 2の改質領域に相当し、改質領域 Mlが第 3の改質領域に相当する。この場合には、 割れ a2, b2が第 1の割れに相当し、割れ a3, b3が第 2の割れに相当し、割れ al, bl が第 3の割れに相当する。 [0054] ここで、レーザカ卩ェ時においては、図 17 (a)に示すように、シリコンウェハ 11の内部 に集光点を合わせてレーザ光を加工対象物 1に照射し、その内部に改質領域を形 成することにより、シリコンウェハ 11の厚さ方向に平行であり、且つ切断予定ラインを 含む面に対して垂直な方向 Hに内部応力が発生し、加工対象物 1に反りが生じること がある。そのため、従来のレーザ加工方法では、図 17 (b)に示すように、例えばレー ザ光の集光点を切断予定ライン 5に沿ってスキャンして 、るときに、加工対象物 1が意 図に反して切断されてしまう場合がある。
[0055] そこで、本実施形態のレーザカ卩ェ方法では、上述のように、シリコンウェハ 11の内 部に集光点を合わせて加工対象物 1にレーザ光を照射し、切断予定ライン 5に沿つ て、切断の起点となる改質領域 Ml, M2, M3を加工対象物の内部に形成し、シリコ ンウェハ 11の厚さ方向に平行であり、且つ切断予定ライン 5を含む面に対して傾斜 する方向に割れ al, a2, a3, bl, b2, b3が連結するように発生させられる。従って、 図 17 (c)に示すように、レーザカ卩ェ時に、これらの割れにより、シリコンウェハ 11にお ける切断予定ライン 5を挟んだ両側の部分がそれぞれ嚙み合い、改質領域 Ml, M2 , M3が形成されることで生じる内部応力を低減させることが可能となる。換言すると、 害れ al, a2, a3, bl, b2, b3【こより害 Uれ【こ ί¾つた 凸状の面をシリ =fンクエノヽ 11【こ 形成させており、当該面に作用するせん断力でもって、内部応力を低減させることが できる。その結果、レーザカ卩ェ時において、加工対象物 1の反りを抑制すると共にカロ ェ対象物 1が意図に反して切断してしまうことを防止することが可能となる。これにより 、レーザ加工装置に搭載されて 、るレーザ光の集光点位置を制御するオートフォー カス機能も加工対象物 1の表面を確実に追従することができ、よって、精度良く加工 対象物 1をレーザカ卩ェすることが可能となる。
[0056] ところで、シリコンウェハ 11は、上述のように、その表面 3の結晶方位が（111)面で あり、その厚さ方向と異なる方向に割れが延び易い、すなわち厚さ方向と異なる方向 に劈開方向を有する結晶構造体である。従って、このような結晶構造体にレーザカロ ェを施す際、従来のレーザ加工方法では、加工対象物 1をその劈開方向によらずに 精度良く切断するために、一つの切断予定ラインに沿って改質領域が厚さ方向に重 ね合うようにスキャンする場合がある。しかし、この場合、スキャン本数が増加してしま い、また、劈開方向と切断面とが異なるために、加工対象物 1を複数の半導体チップ に切断するための切断力が大きくなつてしまい、製造できるチップサイズが限定され てしまう。
[0057] さらに、このような結晶構造体にレーザ加工を施す際、従来のレーザ加工方法では 、改質領域をシリコンウェハの表面近傍又は裏面近傍に形成し外力を加えて切断す る場合がある。この場合、スキャン回数を低減させることができるが、少なくとも 2方向 の劈開方向を利用していないため、換言すると厚さ方向と異なる 1つの劈開方向の みによって切断されてしまうため、切断したときに、割れがこの 1つの劈開方向に大き く成長し、切断面が厚さ方向に対し大きく傾斜したものになってしまう。
[0058] これに関し、本実施形態のレーザ加工方法では、シリコンウェハ 11が有する少なく とも 2方向の劈開方向を利用し、切断の起点となる改質領域 Ml, M2, M3をシリコン ウェハ 11の内部に形成する際に、その厚さ方向に平行であり、且つ切断予定ライン 5 を含む面に対して傾斜する方向に割れ a 1, a2, a3, bl, b2, b3が連結するように発 生させている。従って、切断面を劈開方向と一致させ、比較的小さい外力により加工 対象物 1を切断することができ、その切断面の品質も良好なものとすることが可能で ある。
[0059] 図 18は、本実施形態のレーザ加工方法により切断した加工対象物 1の切断面の状 態を示す断面図である。本実施形態によれば、加工対象物 1を切断したとき、その切 断面を凹凸状にすることができ、さらに、この切断面における最大凹部深さから最大 凸部高さまでは 12〜13 /z mとなり、例えば一般的なディスクリートデバイスの規格値 である 20 μ m以下を十分満足することが可能となる。
[0060] 図 19は、本実施形態のレーザ加工方法による任意の一つの切断予定ライン 5に沿 つたスキャンの他の例である。この他の例が、図 16に示した上記の例と異なる点は、 改質領域 M2を形成したときに、その下端力もシリコンウェハ 11の第 1劈開方向に延 びる割れ a4を発生させ、改質領域 M3を形成したときに、その上端から第 2劈開方向 に延びる割れ b4を発生させて、割れ al, a2, a4, bl, b2, b4が連結している点であ る。
[0061] この他の例であっても、シリコンウェハ 11の劈開方向に割れを誘導させ、これらの割 れにより割れに沿った凹凸状の面を形成しており、レーザ加工時に、シリコンウェハ 1 1における切断予定ライン 5を挟んだ両側の部分をそれぞれ嚙み合わせて、加工対 象物 1の反りを抑制すると共に加工対象物 1が意図に反して切断してしまうことを防止 するという上記と同様の効果を奏する。このように、割れの方向は、図 16に示した例 に限定されるものではなぐシリコンウェハ 11の第 1劈開方向及び第 2劈開方向のい ずれの方向に延びてもよい。さらに、割れの方向は、シリコンウェハ 11が有するその 他の劈開方向（すなわち、第 1劈開方向及び第 2劈開方向と異なる方向であって、シ リコンウェハ 11の厚さ方向に平行であり、且つ切断予定ライン 5を含む面に対して傾 斜する方向に沿った方向）に延びるものでも勿論良い。ちなみに、この割れの方向に ついては、後述の割れにおいても同様である。
[0062] なお、改質領域 Mlを第 1の改質領域と捉えると、改質領域 M3が第 2の改質領域 に相当し、改質領域 M2が第 3の改質領域に相当する。この場合には、割れ al, bl が第 1の割れに相当し、割れ b3, b4が第 2の割れに相当し、割れ a2, a4が第 3の割 れに相当する。一方、改質領域 M2を第 1の改質領域と捉えると、改質領域 M3が第 2の改質領域に相当し、改質領域 Mlが第 3の改質領域に相当する。この場合には、 割れ a2, a4が第 1の割れに相当し、割れ b3, b4が第 2の割れに相当し、割れ al, bl が第 3の割れに相当する。
[0063] [第 2実施形態]
[0064] 第 2実施形態のレーザ加工方法は、加工対象物として、図 14及び図 15に示したシ リコンウェハ 11の厚さを 96 μ mとしたシリコンウェハ 51を備えた加工対象物 50として いる。そして、シリコンウェハの内部に集光点を合わせてレーザ光を照射し、切断予 定ラインに沿って改質領域を形成する際に、図 16 (c)に示した改質領域 M3をシリコ ンウェハの内部における改質領域 M 1と改質領域 M2との間に形成しな ヽ点で、第 1 実施形態のレーザ加工方法と異なって ヽる。
[0065] すなわち、図 20 (a)に示すように、改質領域 M5をシリコンウェハ 51の内部における 裏面 51b近傍に形成し、シリコンウェハ 51の第 1劈開方向に延びる割れ a5及び第 2 劈開方向に延びる割れ b5を改質領域 M5の上端及び下端力 それぞれ発生させる 。そして、図 20 (b)に示すように、改質領域 M6をシリコンウェハ 51の内部における表 面 51a近傍に形成し、シリコンウェハ 51の第 1劈開方向に延びる割れ a6を改質領域 M6の上端力も発生させると共に、割れ a5と連結するように、シリコンウェハ 51の第 2 劈開方向に延びる割れ b6を改質領域 M6の下端力 発生させる。これにより、割れ a 5, a6, b5, b6力連結されることになり、これらの割れに沿った凹凸状の面が形成さ れる。
[0066] この第 2実施形態のレーザカ卩ェ方法によっても、レーザ加工時に、シリコンウェハ 5 1における切断予定ライン 5を挟んだ両側の部分をそれぞれ嚙み合わせて、加工対 象物 1の反りを抑制すると共に加工対象物 50が意図に反して切断してしまうことを防 止するという上記と同様の効果を奏する。
[0067] なお、改質領域 M5が第 1の改質領域に相当し、改質領域 M6が第 2の改質領域に 相当する。割れ a5, b5が第 1の割れに相当し、割れ a6, b6が第 2の割れに相当する
[0068] [第 3実施形態]
[0069] 第 3実施形態のレーザ加工方法は、加工対象物として、図 14及び図 15に示したシ リコンウェハ 11の厚さを 169 μ mとしたシリコンウェハ 61を備えた加工対象物 60とし ている。そして、シリコンウェハの内部に集光点を合わせてレーザ光を照射し、切断 予定ラインに沿って改質領域を形成する際、図 16 (c)に示した改質領域 M3をシリコ ンウェハの内部における改質領域 M 1と改質領域 M2との間に形成した後、シリコンゥ ェハの内部における改質領域 M2と改質領域 M3との間に改質領域をさらに形成した 点で、第 1実施形態のレーザ加工方法と異なって!/、る。
[0070] すなわち、図 21 (a)に示すように、シリコンウェハ 61の内部における裏面 61b近傍 に改質領域 M7を形成し、シリコンウェハ 61の第 1劈開方向に延びる割れ a7及び第 2 劈開方向に延びる割れ b7を改質領域 M7の上端及び下端力 それぞれ発生させる 。続いて、図 21 (b)に示すように、シリコンウェハ 61の内部における前面 61a近傍に 改質領域 M8を形成し、シリコンウェハ 61の第 1劈開方向に延びる割れ a8及び第 2 劈開方向に延びる割れ b8を、改質領域 M8の上端及び下端力もそれぞれ発生させ る。
[0071] 次に、図 21 (c)に示すように、シリコンウェハ 61の内部における改質領域 M7と改質 領域 M8との間の改質領域 M7側に改質領域 M9形成し、シリコンウェハ 61の第 1劈 開方向に延びる割れ a9を改質領域 M9の上端力 発生させ、さらに、改質領域 M7 の上端力も延びる割れ a7と連結するように、シリコンウェハ 61の第 2劈開方向に延び る割れ b9を改質領域 M9の下端力 発生させる。
[0072] 続いて、図 21 (d)に示すように、シリコンウェハ 61の内部における改質領域 M7と改 質領域 M8との間の改質領域 M8側に、換言すると、改質領域 M8と改質領域 M9と の間に改質領域 M10形成し、改質領域 M8の下端力 延びる割れ b8と連結するよう に、シリコンウェハ 61の第 1劈開方向に延びる割れ alOを改質領域 M10の上端から 発生させ、さらに、改質領域 M9の上端力 延びる割れ a9と連結するように、シリコン ウェハ 61の第 2劈開方向に延びる割れ blOを改質領域 M10の下端力 発生させる。 以上により、害 IJれ a7, a8, a9, alO, b7, b8, b9, blO力 S連結されることになり、これら の割れに沿った凹凸状の面が形成される。
[0073] 従って、この第 3実施形態のレーザカ卩ェ方法によれば、レーザカ卩ェ時に、シリコンゥ ェハ 61における切断予定ライン 5を挟んだ両側の部分をそれぞれ嚙み合わせて、改 質領域 M7, M8, M9, M10が形成されることで生じる内部応力を低減させることが 可能となる。さらに、本実施形態では、シリコンウェハにおける切断予定ラインを挟ん だ両側の部分が嚙み合う領域が上記実施形態よりも広いものとなり、内部応力をより 一層低減させている。その結果、レーザカ卩ェ時において、加工対象物 60の反りをよ り一層抑制すると共に加工対象物 60が意図に反して切断してしまうことをより一層防 止する。
[0074] なお、改質領域 M8を第 1の改質領域と捉えると、改質領域 M10が第 2の改質領域 に相当し、改質領域 M9が第 3の改質領域に相当する。この場合には、割れ a8, b8 が第 1の割れに相当し、割れ alO, blOが第 2の割れに相当し、割れ a9, b9が第 3の 割れに相当する。一方、改質領域 M9を第 1の改質領域と捉えると、改質領域 10が 第 2の改質領域に相当し、改質領域 M8が第 3の改質領域に相当する。この場合に は、割れ a9, b9が第 1の割れに相当し、割れ alO, blOが第 2の割れに相当し、割れ a8, b8が第 3の割れに相当する。
[0075] 以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に 限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、加工対象物として、その表面 力 S (111)面であるシリコンウェハを用いて 、るが、厚さ方向に異なる方向に劈開面を 有するウェハであればよい。さらに、厚さ方向に平行であり、且つ切断予定ラインを含 む面に対して傾斜する方向に割れを発生させる場合、厚さ方向に異なる方向に劈開 面を有するシリコンウェハでなくともよい。
[0076] また、シリコンウェハでなくとも、例えば、ガリウム砒素等の半導体ィ匕合物材料、圧電 材料、サフアイャ等の結晶性を有する材料でもよ 、。
産業上の利用可能性
[0077] 本発明によれば、レーザ加工時における加工対象物の反りを抑制することができる

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、
前記第 1の改質領域を前記加工対象物の内部に形成し、前記加工対象物の厚さ 方向に平行であり、且つ前記切断予定ラインを含む面に対して傾斜する方向に延び る第 1の割れを前記第 1の改質領域力 発生させる工程と、
前記第 2の改質領域を前記加工対象物の内部に形成し、前記第 1の割れと連結す るように、前記加工対象物の厚さ方向に平行であり、且つ前記切断予定ラインを含む 面に対して傾斜する方向に延びる第 2の割れを前記第 2の改質領域力 発生させる 工程と、を含むことを特徴とするレーザ加工方法。
[2] 前記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 切断予定ラインに沿って、切断の起点となる第 3の改質領域を前記加工対象物の内 部に形成し、前記加工対象物の厚さ方向に平行であり、且つ前記切断予定ラインを 含む面に対して傾斜する方向に延びる第 3の割れを前記第 3の改質領域力 発生さ せる工程をさらに含み、
前記第 2の改質領域を形成すると共に前記第 2の割れを発生させる工程では、前 記第 3の割れと連結するように、前記第 2の割れを前記第 2の改質領域から発生させ ることを特徴とする請求項 1記載のレーザ加工方法。
[3] 前記加工対象物は、その厚さ方向に平行であり、且つ前記切断予定ラインを含む 面に対して傾斜する方向に沿った劈開面を有する結晶構造体であることを特徴とす る請求項 1記載のレーザ加工方法。
[4] 前記加工対象物は、その厚さ方向に平行であり、且つ前記切断予定ラインを含む 面に対して傾斜する方向に沿った劈開面を有する結晶構造体であることを特徴とす る請求項 2記載のレーザ加工方法。
[5] 前記加工対象物は半導体基板を備え、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記載のレーザ加工方法。
[6] 前記改質領域を切断の起点として前記切断予定ラインに沿って前記加工対象物を 切断する工程を含むことを特徴とする請求項 1記載のレーザ加工方法。
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