(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分割予定ラインに沿ってシリコンカーバイド基板に波長５００ｎｍ以上のレーザ光を照射して、前記分割予定ラインに沿って前記シリコンカーバイド基板に前記シリコンカーバイド基板の厚みの５０％以上の深さの損傷を形成する損傷形成工程と、
前記レーザ光を照射された前記シリコンカーバイド基板に引張力を加えるエキスパンド工程と、を含み、
前記シリコンカーバイド基板の厚みは、２００μｍ以下であり、
前記レーザ光は、繰り返し周波数が１ｋＨｚ〜１０ＭＨｚのパルスレーザ光であり、
前記シリコンカーバイド基板の表面における前記レーザ光の照射スポットの中心間距離は、０〜１０μｍであり、
前記シリコンカーバイド基板の表面における前記レーザ光の照射スポットの中心間距離をＳＰ（μｍ）とし、前記レーザ光の繰り返し周波数をＦ（ｋＨｚ）としたとき、（ＳＰ／Ｆ）＜０.００７であり、
前記シリコンカーバイド基板は、前記損傷形成工程または前記エキスパンド工程において分割される、
レーザダイシング方法。
【請求項２】
前記シリコンカーバイド基板は、前記損傷形成工程において分割される、請求項１に記載のレーザダイシング方法。
【請求項３】
前記シリコンカーバイド基板は、前記エキスパンド工程において分割される、請求項１に記載のレーザダイシング方法。
【請求項４】
前記損傷形成工程と前記エキスパンド工程との間に、前記シリコンカーバイド基板に折曲力を加えて、前記損傷を起点として前記シリコンカーバイド基板を分割するブレーク工程を含まない、請求項１に記載のレーザダイシング方法。
【請求項５】
前記レーザ光のパルス幅は、２０ナノ秒以上である、請求項１に記載のレーザダイシング方法。
【請求項６】
前記レーザ光の波長は、１０μｍ以下である、請求項１に記載のレーザダイシング方法。
【請求項７】
前記レーザ光は、前記シリコンカーバイド基板の表面側から前記シリコンカーバイド基板に照射され、
前記レーザ光の集光点は、前記シリコンカーバイド基板の表面から上方１００μｍ〜表面から内部１２０μｍの範囲内に位置する、
請求項１に記載のレーザダイシング方法。
【請求項８】
波長５００ｎｍ以上のレーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光をシリコンカーバイド基板に照射する光学系と、
前記光学系および前記シリコンカーバイド基板の少なくとも一方を移動させて、前記光学系と前記シリコンカーバイド基板とを相対的に移動させる駆動部と、を有し、
前記レーザ光を、分割予定ラインに沿って前記シリコンカーバイド基板に照射して、前記分割予定ラインに沿って前記シリコンカーバイド基板に前記シリコンカーバイド基板の厚みの５０％以上の深さの損傷を形成するレーザ加工装置であって、
前記シリコンカーバイド基板の厚みは、２００μｍ以下であり、
前記レーザ光は、繰り返し周波数が１ｋＨｚ〜１０ＭＨｚのパルスレーザ光であり、
前記シリコンカーバイド基板の表面における前記レーザ光の照射スポットの中心間距離は、０〜１０μｍであり、
前記シリコンカーバイド基板の表面における前記レーザ光の照射スポットの中心間距離をＳＰ（μｍ）とし、前記レーザ光の繰り返し周波数をＦ（ｋＨｚ）としたとき、（ＳＰ／Ｆ）＜０.００７である、
レーザ加工装置。
【請求項９】
前記レーザ光のパルス幅は、２０ナノ秒以上である、請求項８に記載のレーザ加工装置。
【請求項１０】
前記レーザ光の波長は、１０μｍ以下である、請求項８に記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンカーバイド基板をチップ化するレーザダイシング方法、および前記レーザダイシング方法に用いられるレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンカーバイド（炭化ケイ素；以下「ＳｉＣ」と略記する）は、シリコン（以下「Ｓｉ」と略記する）に比べて耐電圧性および耐熱性に優れている。ＳｉＣは、Ｓｉに比べてデバイスの電力損失を約１／１０に低減することができるため、パワーエレクトロニクスを支える半導体デバイス向けの材料として注目されている。しかしながら、ＳｉＣはＳｉに比べて非常に硬いため、従来から用いられているダイヤモンドブレードなどではＳｉＣ基板を効率的に分割（ダイシング）することはできなかった。
【０００３】
一方、近年、半導体基板を分割する新たな技術として、レーザダイシング方法が提案されている。レーザダイシング方法では、レーザ光を基板の表面または内部に照射することで、基板の表面または内部に分割の起点となる損傷を形成する。たとえば、特許文献１には、１）Ｓｉ基板にレーザ光を照射して、Ｓｉ基板の表面に損傷（ダイシング溝）を形成する損傷形成工程と、２）Ｓｉ基板に折曲力を加えて、損傷を起点としてＳｉ基板を分割するブレーク工程と、３）Ｓｉ基板に引張力を加えて、分割されたチップ間の間隔を拡げるエキスパンド工程と、を含むレーザダイシング方法が開示されている。
【０００４】
特許文献１ではＳｉ基板に損傷を形成しているが、ＳｉＣ基板に損傷を形成する技術も報告されている。たとえば、非特許文献１には、ＵＶパルスレーザ光（波長１９３ｎｍ、パルス幅２５ナノ秒、繰り返し周波数１００Ｈｚ）を照射して、ＳｉＣ基板に損傷（穴）を形成する方法が開示されている。この方法では、パルスレーザ光の１パルスあたりの光強度密度が１０Ｊ／ｃｍ２であっても、１パルス照射あたりの損傷の深さはわずか１００ｎｍ程度である。したがって、深さ１０μｍの損傷を１つ形成するためには、同一箇所にパルスレーザ光を１秒程度照射することが必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１０９０１５号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】L. Liu, C.Y. Chang, Wenhsing Wu, S.J. Pearton and F. Ren, "Circular and rectangular via holes formed in SiC via using ArF based UV excimer laser", Applied Surface Science, Vol.257, pp.2303-2307.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のレーザダイシング方法をＳｉＣ基板の分割に適用する場合、図１に示されるように、１）レーザ光１０をＳｉＣ基板１１に照射して、ＳｉＣ基板１１の表面に分割予定ライン１２に沿って損傷１３を形成し（損傷形成工程；図１Ａおよび図１Ｂ参照）、２）深さ方向の力（折曲力）をＳｉＣ基板１１に加えて、損傷１３を起点としてＳｉＣ基板１１を分割し（ブレーク工程；図１Ｃ参照）、３）面方向の力（引張力）をＳｉＣ基板１１に加えて、分割されたチップ間の間隔を拡げる（エキスパンド工程；図１Ｄ参照）ことになる。
【０００８】
このように、従来のレーザダイシング方法によりＳｉＣ基板１１を分割する場合、ある程度の時間をかけてレーザ光１０を照射しても浅い損傷１３しか形成することができない（図１Ｂ参照）。このため、深さ方向の力（折曲力）をＳｉＣ基板１１に加える「ブレーク工程」が必須である（図１Ｃ参照）。一方で、ＳｉＣ基板１１を分割する際にブレーク工程を行うことは、半導体素子の製造工程の簡略化や、半導体素子の製造コストの低減などの観点から好ましくなく、ブレーク工程を行わずにＳｉＣ基板１１を分割することができる技術の確立が要求されている。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ブレーク工程を行わずにＳｉＣ基板を分割することができるレーザダイシング方法を提供することを目的とする。また、本発明は、前記レーザダイシング方法に用いられるレーザ加工装置を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、波長５００ｎｍ以上のレーザ光を、照射スポットが空間的および時間的に密に重なり合うようにＳｉＣ基板に照射して、ＳｉＣ基板に基板の厚みの５０％以上の深さの損傷を形成することで上記課題を解決できることを見出し、さらに検討を加えて本発明を完成させた。
【００１１】
すなわち、本発明は、以下のレーザダイシング方法に関する。
［１］分割予定ラインに沿ってシリコンカーバイド基板に波長５００ｎｍ以上のレーザ光を照射して、前記分割予定ラインに沿って前記シリコンカーバイド基板に前記シリコンカーバイド基板の厚みの５０％以上の深さの損傷を形成する損傷形成工程と、前記レーザ光を照射された前記シリコンカーバイド基板に引張力を加えるエキスパンド工程と、を含み、前記レーザ光は、照射スポットが空間的および時間的に密に重なり合うように前記シリコンカーバイド基板に照射され、前記シリコンカーバイド基板は、前記損傷形成工程または前記エキスパンド工程において分割される、レーザダイシング方法。
［２］前記シリコンカーバイド基板の厚みは、２００μｍ以下であり、前記レーザ光は、パルスレーザ光であり、前記シリコンカーバイド基板の表面における前記レーザ光の照射スポットの中心間距離をＳＰ（μｍ）とし、前記レーザ光の繰り返し周波数をＦ（ｋＨｚ）としたとき、（ＳＰ／Ｆ）＜０.００７である、［１］に記載のレーザダイシング方法。
［３］前記シリコンカーバイド基板は、前記損傷形成工程において分割される、［１］または［２］に記載のレーザダイシング方法。
［４］前記シリコンカーバイド基板は、前記エキスパンド工程において分割される、［１］または［２］に記載のレーザダイシング方法。
［５］前記損傷形成工程と前記エキスパンド工程との間に、前記シリコンカーバイド基板に折曲力を加えて、前記損傷を起点として前記シリコンカーバイド基板を分割するブレーク工程を含まない、［１］〜［４］のいずれか一項に記載のレーザダイシング方法。
［６］前記レーザ光は、パルス幅が２０ナノ秒以上のパルスレーザ光または連続発振レーザ光である、［１］〜［５］のいずれか一項に記載のレーザダイシング方法。
［７］前記レーザ光の波長は、１０μｍ以下である、［１］〜［６］のいずれか一項に記載のレーザダイシング方法。
［８］前記レーザ光は、前記シリコンカーバイド基板の表面側から前記シリコンカーバイド基板に照射され、前記レーザ光の集光点は、前記シリコンカーバイド基板の表面から上方１００μｍ〜表面から内部１２０μｍの範囲内に位置する、［１］〜［７］のいずれか一項に記載のレーザダイシング方法。
【００１２】
また、本発明は、以下のレーザ加工装置に関する。
［９］波長５００ｎｍ以上のレーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光をシリコンカーバイド基板に照射する光学系と、前記光学系および前記シリコンカーバイド基板の少なくとも一方を移動させて、前記光学系と前記シリコンカーバイド基板とを相対的に移動させる駆動部と、を有し、前記レーザ光を、分割予定ラインに沿って、かつ照射スポットが空間的および時間的に密に重なり合うように、シリコンカーバイド基板に照射して、前記分割予定ラインに沿って前記シリコンカーバイド基板に前記シリコンカーバイド基板の厚みの５０％以上の深さの損傷を形成する、レーザ加工装置。
［１０］前記シリコンカーバイド基板の厚みは、２００μｍ以下であり、前記レーザ光は、パルスレーザ光であり、前記シリコンカーバイド基板の表面における前記レーザ光の照射スポットの中心間距離をＳＰ（μｍ）とし、前記レーザ光の繰り返し周波数をＦ（ｋＨｚ）としたとき、（ＳＰ／Ｆ）＜０.００７である、［９］に記載のレーザ加工装置。
［１１］前記レーザ光は、パルス幅が２０ナノ秒以上のパルスレーザ光または連続発振レーザ光である、［９］または［１０］に記載のレーザ加工装置。
［１２］前記レーザ光の波長は、１０μｍ以下である、［９］〜［１１］のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のレーザダイシング方法およびレーザ加工装置によれば、ブレーク工程を行わずにＳｉＣ基板を分割することができる。たとえば、本発明のレーザダイシング方法およびレーザ加工装置を利用すれば、半導体素子の製造工程の簡略化や、半導体素子の製造コストの低減などを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１Ａ〜Ｄは、従来のレーザダイシング方法を用いたＳｉＣ基板の分割工程を示す模式図である。
【図２】図２Ａ〜Ｃは、本発明のレーザダイシング方法を用いたＳｉＣ基板の分割工程を示す模式図である。
【図３】レーザ加工装置の構成の一例を示す模式図である。
【図４】ショットピッチを説明するための模式図である。
【図５】図５Ａ，Ｂは、１０×１０ｍｍの正方形状のＳｉＣ基板を分割した結果を示す写真である。
【図６】図６Ａ，Ｂは、２５×２５ｍｍの扇形のＳｉＣ基板を分割した結果を示す写真である。
【図７】図７Ａ，Ｂは、３８×３８ｍｍの扇形のＳｉＣ基板を分割した結果を示す写真である。
【図８】図８Ａ，Ｂは、Ｎｏ.４の条件でＳｉＣ基板に損傷を形成した結果を示す写真である。
【図９】実施例１の実験結果における「ＳＰ／Ｆ」の値とダイシング特性の関係を示すグラフである。
【図１０】実施例２の実験結果における「ＳＰ／Ｆ」の値とダイシング特性の関係を示すグラフである。
【図１１】図１１Ａ，Ｂは、ＵＶパルスレーザ光を照射してＳｉＣ基板に損傷を形成した結果を示す写真である。
【図１２】比較例の実験結果におけるパルスエネルギと損傷の深さとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
１．本発明のレーザダイシング方法
本発明のレーザダイシング方法は、ＳｉＣ基板にレーザ光を照射してＳｉＣ基板に損傷を形成する損傷形成工程と、レーザ光を照射されたＳｉＣ基板に引張力を加えるエキスパンド工程とを含む。ＳｉＣ基板は、損傷形成工程またはエキスパンド工程のいずれかにおいて分割される。後述するように、本発明のレーザダイシング方法は、ＳｉＣ基板に照射するレーザ光の波長が５００ｎｍ以上であること、および照射スポットが空間的および時間的に密に重なり合うようにレーザ光を照射すること、を特徴とする。
【００１６】
図２は、本発明のレーザダイシング方法を用いてＳｉＣ基板を分割する例を示す模式図である。図２Ａに示されるように、波長が５００ｎｍ以上のレーザ光１００をＳｉＣ基板１１０に照射しながら、レーザ光１００とＳｉＣ基板１１０との相対的な位置を変える。このとき、レーザ光１００の集光点は、ＳｉＣ基板１１０の外部、表面または内部に位置し、ＳｉＣ基板１１０の分割予定ライン１２０に沿って移動する。また、レーザ光１００は、照射スポットが空間的および時間的に密に重なり合うように走査される。ここで「照射スポット」とは、ＳｉＣ基板表面におけるレーザ光の照射領域を意味する（図４参照）。このように波長が５００ｎｍ以上のレーザ光１００を走査することで、図２Ｂに示されるように、分割予定ライン１２０に沿ってＳｉＣ基板１１０の厚みの５０％以上の深さの損傷１３０を形成することができる（損傷形成工程）。この後、図２Ｃに示されるように、損傷１３０を形成されたＳｉＣ基板１１０に引張力を加える（エキスパンド工程）。以上の手順により、ＳｉＣ基板１１０を分割予定ライン１２０に沿って容易に割断することができる。
【００１７】
本発明のレーザダイシング方法では、損傷形成工程（図２Ａおよび図２Ｂ参照）の後、すぐにエキスパンド工程（図２Ｃ参照）に移ることができる。すなわち、本発明のレーザダイシング方法では、損傷形成工程とエキスパンド工程との間に、ブレーク工程（図１Ｃ参照）を行う必要はない。ここで、「ブレーク工程」とは、基板面に対して略垂直方向の力（折曲力）を基板に加え、基板の表面に形成された損傷を基板の裏面まで到達させることで、基板を分割する工程を意味する（図１Ｃ参照）。一方、「エキスパンド工程」とは、基板面に対して略平行方向の力（引張力）を基板に加えることで、基板に形成された損傷を起点として基板を分割する工程を意味する（図２Ｃ参照）。
【００１８】
１）損傷形成工程
損傷形成工程では、ＳｉＣ基板に波長が５００ｎｍ以上のレーザ光を照射して、ＳｉＣ基板の厚みの５０％以上（好ましくは７５％以上）の深さの損傷をＳｉＣ基板に形成する（図２Ａおよび図２Ｂ参照）。以下、損傷形成工程におけるレーザ光の照射条件について説明する。
【００１９】
［波長］
本発明のレーザダイシング方法は、ＳｉＣ基板に照射するレーザ光の波長が５００ｎｍ以上であることを一つの特徴とする。
【００２０】
本発明のレーザダイシング方法では、多光子吸収を利用して損傷を形成する。これにより、ＳｉＣ基板の内部まで損傷を形成して、ＳｉＣ基板の厚みの５０％以上の深さの損傷をＳｉＣ基板に形成することができる。本発明のレーザダイシング方法の加工メカニズムは、これに限定されるわけではないが、「熱効果による加工」であると推察される。すなわち、波長５００ｎｍ以上のレーザ光をＳｉＣ基板に照射すると、多光子吸収（実質的には２光子吸収または３光子吸収）によりＳｉＣ基板の電子のバンド間遷移が生じる。この励起電子が緩和する際に放出される熱により、照射部位の温度が局所的に上昇する。その結果、照射部位においてＳｉＣの分解や溶融、体積爆発などが生じ、損傷が形成されると考えられる。
【００２１】
本発明のレーザダイシング方法において、所望の加工を実現するためには、１光子１吸収が生じることを回避しなければならない。ＳｉＣのバンドギャップ（Ｅｇ）は約３ｅＶであり、これを波長に換算すると４１３ｎｍである。よって、１光子１吸収が生じることを回避するためには、４１３ｎｍを越える波長のレーザ光を照射すればよい。吸収裾や不純物準位などを考慮すると、１光子１吸収が生じることを確実に回避するためには、５００ｎｍ以上の波長のレーザ光を照射することが好ましい。
【００２２】
波長５００ｎｍ以上のレーザ光をＳｉＣ基板に照射することで、電子遷移による吸収を回避することができる。一方、波長１０μｍ以上のレーザ光をＳｉＣ基板に照射すると、振動遷移による吸収が生じてしまい、所望の加工を行うことができなくなるおそれがある。したがって、ＳｉＣ基板に照射するレーザ光の波長は、１０μｍ以下であることが好ましい。
【００２３】
［発振方式］
ＳｉＣ基板に照射するレーザ光は、パルスレーザ光であってもよいし、連続発振（ＣＷ）レーザ光であってもよい。アスペクト比の大きい損傷（ＳｉＣ基板の厚みの５０％以上の深さの損傷）を形成する観点からは、パルス幅が２０ナノ秒以上（より好ましくは１００ナノ秒以上）のパルスレーザ光または連続発振レーザ光（パルス幅：無限大）を照射することが好ましい。このようにパルス幅が２０ナノ秒以上のパルスレーザ光または連続発振レーザ光を照射することで、形成される損傷のアスペクト比を大きくすることができる。これは、パルス幅を長くすることで、尖頭出力が小さくなり、その結果として多光子吸収が生じる確率も小さくなるためだと考えられる。したがって、パルス幅が２０ナノ秒のパルスレーザ光よりも、パルス幅が１００ナノ秒のパルスレーザ光を照射した場合の方が、より効率的にアスペクト比の大きい損傷を形成することができる。一方、パルス幅が２０ナノ秒未満のパルスレーザ光を照射すると、形成される損傷のアスペクト比が小さくなるおそれがある。
【００２４】
［照射スポットの空間的および時間的間隔］
本発明のレーザダイシング方法は、照射スポットが空間的および時間的に密に重なり合うようにレーザ光を照射することも一つの特徴とする。
【００２５】
ＳｉＣ基板に照射するレーザ光がパルスレーザ光である場合、ＳｉＣ基板表面におけるパルスレーザ光の照射スポットの中心間距離（以下「ショットピッチ」という；図４参照）は、照射スポットが空間的に密に重なり合えば特に限定されず、例えば０〜１０μｍ程度であればよい。また、パルスレーザ光の繰り返し周波数は、照射スポットが時間的に密に重なり合えば特に限定されず、例えば１ｋＨｚ〜１０ＭＨｚであればよい。このように照射スポットが空間的および時間的に密に重なり合うようにレーザ光を照射することで、ダイシングに適した損傷を形成することができる。以下、その理由を説明する。
【００２６】
レーザ光の照射により形成される損傷としては、以下の３つが考えられる。
ｉ）結合切断
ＳｉＣ分子内およびＳｉＣ分子間において化学結合が部分的に切断されている。
ii）アモルファス領域
被照射領域では結晶構造となっているのに対し、アモルファス構造である。
iii）格子欠陥
Ｓｉ原子またはＣ原子が、結晶格子から欠落されているもしくは互いに置換されている、または他の原子（Ｏ原子またはＨ原子）に置換されている。
【００２７】
ｉ）結合切断、ii）アモルファス領域およびiii）格子欠陥が生成する際には、以下のような複合過程が関与している。
【００２８】
まず、ＳｉＣの多光子吸収により、レーザ光の照射部位に局所的に熱が発生する。その熱によって、ＳｉＣ分子内およびＳｉＣ分子間の化学結合が切断するとともに（結合切断）、切断された結合の一部が再結合することによって原子配列が変化する（アモルファス領域および格子欠陥）。この場合、ｉ番目のパルスレーザ光で化学結合を切断できるまで温度が上昇した後、化学過程の進行と放冷による温度低下とが競争的に起こる。ダイシングに適した損傷を形成する観点からは、化学過程（損傷形成過程）が完了するまで照射部位の温度が低下しないことが好ましい。したがって、ｉ番目のパルスレーザ光の照射スポットとｉ＋１番目のパルスレーザ光の照射スポットとの位置間隔、およびｉ番目のパルスレーザ光とｉ＋１番目のパルスレーザ光との時間間隔が重要である。これらを規定するのは、パルスレーザ光のショットピッチＳＰおよび繰り返し周波数Ｆである。
【００２９】
また、レーザ光の照射部位に局所的に熱が発生した場合、レーザ光の照射部位が冷却する過程において応力歪が発生する。この応力歪によっても、上記３種類の損傷(特にアモルファス領域)が形成される。この場合も、これらの損傷の形成効率を規定するのは、パルスレーザ光のショットピッチＳＰおよび繰り返し周波数Ｆである。
【００３０】
また、熱を介さずに化学的な効果によっても、損傷は形成されうる。たとえば、ｉ番目のパルスレーザ光により、励起電子やイオン化電子、カチオン、光吸収点（カラーセンター）などの一定の寿命を有する反応中間体が生成される。ｉ＋１番目のパルスレーザ光により、これらの反応中間体がさらに励起された場合、これらの反応中間体は、大きな電子エネルギを獲得し、損傷の形成を促進させる。このように反応中間体を励起するためには、ｉ番目のパルスレーザ光の照射スポットとｉ＋１番目のパルスレーザ光の照射スポットとが位置的に重複しており、かつｉ番目のパルスレーザ光とｉ＋１番目のパルスレーザ光との時間間隔がこれら反応中間体の寿命より短くなくてはならない。よって、この場合も、反応中間体の励起効率を規定するのは、パルスレーザ光のショットピッチＳＰおよび繰り返し周波数Ｆである。
【００３１】
以上のように、ダイシングに適した損傷を形成する観点からは、パルスレーザ光のショットピッチはある程度短い方が好ましく、パルスレーザ光の繰り返し周波数はある程度大きい方が好ましい。具体的には、ＳｉＣ基板の厚みが２００μｍ以下である場合、ＳｉＣ基板表面におけるパルスレーザ光のショットピッチをＳＰ（μｍ）とし、パルスレーザ光の繰り返し周波数をＦ（ｋＨｚ）としたとき、０＜（ＳＰ／Ｆ）＜０.００７を満たすようにショットピッチおよび繰り返し周波数を調整することが好ましい。パルスレーザ光のショットピッチおよび繰り返し周波数をこのように調整することで、後述する実施例に示すように、損傷形成工程およびエキスパンド工程のみで確実に各チップを分割することができる。なお、ＳｉＣ基板に連続発振レーザ光を照射する場合も、ＳＰ＝０，Ｆ＝∞であることから、（ＳＰ／Ｆ）＜０.００７を満たしているといえる。
【００３２】
［その他］
本発明のレーザダイシング方法において、レーザ光源として用いるレーザの種類は、波長５００ｎｍ以上のレーザ光を出射することができれば特に限定されない。そのようなレーザの例には、ＨｏレーザやＥｒレーザ、各種半導体レーザなどが含まれる。
【００３３】
レーザ光の集光点の位置は、特に限定されず、ＳｉＣ基板の外部、表面または内部のいずれであってもよい。加工効率の向上および損傷幅の低減の観点からは、レーザ光の集光点の位置は、ＳｉＣ基板の表面から上方１００μｍ〜表面から内部１２０μｍの範囲内に位置することが好ましい。ここで「レーザ光の集光点の位置」とは、ＳｉＣ基板の屈折率が空気と同じであると仮定した場合の集光点の位置（レンズオフセット）を意味する。
【００３４】
レーザ光がパルスレーザ光の場合、パルスレーザ光の集光位置における１パルスあたりの光強度密度は１〜５０００Ｊ／ｃｍ２の範囲内であることが好ましい。１パルスあたりの光強度密度が１Ｊ／ｃｍ２未満の場合、損傷を十分に誘起できないおそれがある。一方、１パルスあたりの光強度密度が５０００Ｊ／ｃｍ２超の場合、デブリが大量に発生して加工品質が低下するおそれがある。一方、レーザ光が連続発振レーザ光の場合、レーザ光の集光位置における光強度密度は１×１０７〜５×１０９Ｗ／ｃｍ２の範囲内であることが好ましい。光強度密度が１×１０７Ｗ／ｃｍ２未満の場合、損傷を十分に誘起できないおそれがある。一方、光強度密度が５×１０９Ｗ／ｃｍ２超の場合、デブリが大量に発生して加工品質が低下するおそれがある。
【００３５】
前述の通り、本発明のレーザダイシング方法では、ＳｉＣ基板は、損傷形成工程またはエキスパンド工程のいずれかにおいて分割される。前者の場合、レーザ光照射により損傷が形成されることをきっかけとして、ＳｉＣ基板の表面から裏面に到達する分割面が自然に形成されることで、ＳｉＣ基板が分割される。ＳｉＣ基板が損傷形成工程で分割されているかどうかは、ＳｉＣ基板の裏面側から光を当てた状態で、表面側から顕微鏡を用いて分割予定ラインの近傍を観察することで確認することができる。すなわち、ＳｉＣ基板が分割されている場合は、分割予定ラインに沿って光が抜けてくるので、ＳｉＣ基板が分割されていることを確認することができる。
【００３６】
２）エキスパンド工程
エキスパンド工程では、損傷形成工程において損傷を形成されたＳｉＣ基板に引張力を加える（図２Ｃ参照）。前述の通り、「引張力を加える」とは、基板面に対して略平行方向の力を加えることを意味する。ＳｉＣ基板が損傷形成工程で分割されている場合は、エキスパンド工程により、分割されたチップ間の間隔が拡げられる。一方、ＳｉＣ基板が損傷形成工程で分割されていない場合は、エキスパンド工程により、損傷を起点としてＳｉＣ基板が分割され、同時に分割されたチップ間の間隔が拡げられる。
【００３７】
ＳｉＣ基板に引張力を加える方法は、特に限定されない。たとえば、ＳｉＣ基板の裏面にダイシングテープを貼付して、このダイシングテープを引き伸ばせばよい。この場合、損傷形成工程の前にダイシングテープを貼付してもよいし、損傷形成工程の後にダイシングテープを貼付してもよい。
【００３８】
本発明のレーザダイシング方法を実施する手段は、特に限定されない。たとえば、本発明のレーザダイシング方法は、次に説明する本発明のレーザ加工装置を用いて実施されうる。
【００３９】
２．本発明のレーザ加工装置
本発明のレーザ加工装置は、本発明のレーザダイシング方法のレーザ照射工程に用いられる装置である。すなわち、本発明のレーザ加工装置は、波長５００ｎｍ以上のレーザ光を、分割予定ラインに沿って、かつ照射スポットが空間的および時間的に密に重なり合うようにＳｉＣ基板に照射して、分割予定ラインに沿ってＳｉＣ基板にＳｉＣ基板の厚みの５０％以上の深さの損傷を形成する装置である。本発明のレーザ加工装置は、ＳｉＣ基板に照射するレーザ光の波長が５００ｎｍ以上であること、および照射スポットが空間的および時間的に密に重なり合うようにレーザ光を照射すること、を特徴とする。
【００４０】
本発明のレーザ加工装置は、少なくとも、ＳｉＣ基板に照射するレーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光源から出射されたレーザ光をＳｉＣ基板に照射する光学系と、光学系（レーザ光）とＳｉＣ基板とを相対的に移動させる駆動部とを有する。以下、各構成要素について説明する。
【００４１】
レーザ光源は、波長５００ｎｍ以上のレーザ光を出射する。前述の通り、レーザ光源として用いるレーザの種類は、波長５００ｎｍ以上のレーザ光を出射することができれば特に限定されない。そのようなレーザの例には、ＨｏレーザやＥｒレーザ、各種半導体レーザなどが含まれる。
【００４２】
光学系は、所望の位置に集光点が位置するように、レーザ光源から出射されたレーザ光をＳｉＣ基板に照射する。通常、光学系は、レーザ光のビーム径を最適化するテレスコープ光学系や、レーザ光を所望の位置に集光させる集光レンズなどを含む。
【００４３】
駆動部は、光学系（レーザ光）およびＳｉＣ基板の少なくとも一方を移動させて、光学系とＳｉＣ基板とを相対的に移動させる。これにより、レーザ光をＳｉＣ基板の分割予定ラインに沿って、かつ照射スポットが空間的および時間的に密に重なり合うように照射することができる。その結果、ＳｉＣの分割予定ラインに沿ってアスペクト比の高い損傷を形成することができる。駆動部は、ＳｉＣ基板を載置するステージを移動させてもよいし、光学系を移動させてもよいし、ステージおよび光学系の両方を移動させてもよい。
【００４４】
その他、後述する実施の形態で説明するように、レーザ加工装置は、加工対象のＳｉＣ基板を載置するステージや、所望の位置に集光点を位置させるための自動照準システムなどを有していてもよい。
【００４５】
以上の通り、本発明のレーザダイシング方法およびレーザ加工装置は、波長５００ｎｍ以上のレーザ光を、照射スポットが空間的および時間的に密に重なり合うように照射することで、ＳｉＣ基板の表面に高アスペクト比（ＳｉＣ基板の厚みの５０％以上の深さ）の損傷を高精度かつ高速に形成することができる。したがって、本発明のレーザダイシング方法およびレーザ加工装置は、ブレーク工程を行うことなくエキスパンド工程のみでＳｉＣ基板を高精度かつ高速に分割することができる。
【００４６】
３．本発明の特徴について
（１）波長
前述の通り、本発明のレーザダイシング方法は、波長５００ｎｍ以上のレーザ光をＳｉＣ基板に照射することを一つの特徴とする。一方、波長５００ｎｍ以上のレーザ光をＳｉＣ以外の物質に照射しても、ＳｉＣに照射したときのように高アスペクト比の損傷を高精度かつ高速に形成することはできない。
【００４７】
一例として、典型的な難加工性材料である石英やサファイアなどに波長５００ｎｍ以上のレーザ光を照射した場合について説明する。この場合、これらの透明誘電体材料のバンドギャップは５〜９ｅＶと大きいため、波長５００ｎｍ以上の光では３光子吸収または４光子吸収が生じてようやく電子のバンド間遷移を誘起できる。パルス幅の長い（ナノ秒〜マイクロ秒）レーザ光で３光子吸収または４光子吸収を誘起しようとすれば、尖頭出力が非常に大きい（ＧＷ／ｃｍ２以上）パルスレーザ光を照射する必要がある。しかしながら、このような強い光を集光照射すると、３光子吸収または４光子吸収が生じる前に他の非線形過程（絶縁破壊）が必ず誘起されてしまうため、損傷の形状が大きく乱れてしまう。したがって、石英やサファイアなどに波長５００ｎｍ以上のレーザ光を照射しても、非常に乱れた形状の損傷しか形成することができない。
【００４８】
また、金属加工では、炭酸ガスレーザ（無偏光でかつ波長１０μｍ）を照射することがあった。しかしながら、この方法でも高アスペクト比の損傷を高精度かつ高速に形成することはできない。すなわち、この方法は、金属の格子振動を直接励起して行う熱溶融加工であるため、高アスペクト比の損傷を形成したり、高精度の加工（空間分解能がμｍレベル）をしたりすることはできない。
【００４９】
（２）ショットピッチおよび繰り返し周波数
また、本発明のレーザダイシング方法は、照射スポットが空間的および時間的に密に重なり合うようにレーザ光を照射することも一つの特徴とする。
【００５０】
表１は、ＳｉＣ、サファイア、石英および単結晶Ｓｉの各種特性を示す表である。
【表１】
0005413861.tif 000002
【００５１】
多光子吸収を利用してＳｉ、ガラス、サファイアなどを加工する従来のレーザ加工方法では、より硬い物、より融点が高い物を加工するためにはレーザ光の強度を高めるというのが、当業者にとっての常識であった。また、加工速度を向上させる観点から、ショットピッチをある程度大きくする（例えば、１〜数μｍ）というのが、当業者にとっての常識であった。
【００５２】
表１に示されるように、ＳｉＣは非常に硬く、かつ融点が高いため、ＳｉＣに対して従来と同じようにレーザ光を照射しても、ＳｉＣを適切に加工することはできない。特に、ＳｉＣは熱伝導率が非常に高いため、従来と同じ熱量を局所的に加えても、当該地点から逃げる熱量も多いため、ＳｉＣを適切に加工することはできない。このような場合、当業者であれば、レーザ光の出力を高めるのが一般的である。しかしながら、レーザ光の出力を極端に高めてしまうと、所望の加工形状を明確に逸脱した範囲にまで及ぶＳｉＣの化学的変質（炭化物またはこげ状物質への変化）や、所望の加工形状を明確に逸脱した範囲にまで及ぶＳｉＣの破壊などが発生して、加工品質が顕著に低下してしまう。このため、従来のレーザ加工方法では、ＳｉＣに対して半導体分野で要求されるような精密加工を行うことはできない。
【００５３】
これに対し、本発明者は、熱伝導率が非常に高いことを考慮して、レーザ光の出力を過剰に高めることなく、逃げる熱量よりも供給熱量を大きくする手段を検討した。そして、本発明者は、ショットピッチおよび繰り返し周波数という独自のパラメータに着目し、加工が困難なＳｉＣを精緻に加工する方法を発明した。
【００５４】
４．実施の形態
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されない。
【００５５】
図３は、本発明の一実施の形態に係るレーザ加工装置の構成を示す模式図である。
【００５６】
図３に示されるように、レーザ加工装置２００は、レーザ光源２１０、テレスコープ光学系２２０、集光レンズ２３０、ステージ２４０、ＡＦカメラ２５０、ＸＹステージコントローラ２６０、Ｚコントローラ２７０およびコンピュータ２８０を有する。
【００５７】
レーザ光源２１０は、波長５００ｎｍ以上のレーザ光を出射する。レーザ光源は、例えば、波長５００ｎｍ〜１０μｍ、パルス幅２０ナノ秒以上、繰り返し周波数１ｋＨｚ〜１０ＭＨｚ、１パルスあたりの光強度密度１〜５０００Ｊ／ｃｍ２のパルスレーザ光、または波長５００ｎｍ〜１０μｍ、光強度密度１×１０７〜５×１０９Ｗ／ｃｍ２の連続発振レーザ光を出射する。
【００５８】
テレスコープ光学系２２０は、好ましい加工形状を得るために、レーザ光源２１０から出射されたレーザ光のビーム径を最適化する。
【００５９】
集光レンズ２３０は、テレスコープ光学系２２０を透過したレーザ光を集光する。たとえば、集光レンズ２３０は、顕微鏡用の対物レンズである。
【００６０】
ステージ２４０は、加工対象のＳｉＣ基板１１０が載置される載置台と、この載置台を移動させることができる駆動機構とを有する。駆動機構は、載置台をＸ軸またはＹ軸方向に移動させたり、Ｘ軸またはＹ軸を中心として回転させたりすることができる。ステージ２４０上のＳｉＣ基板１１０は、この駆動機構によって分割予定ラインに沿ってＸＹ軸方向に移動される。
【００６１】
ＡＦカメラ２５０は、ＳｉＣ基板１１０の加工部位の表面プロファイルを取得するためのカメラである。取得されたプロファイルは、コンピュータ２８０に出力される。
【００６２】
ＸＹステージコントローラ２６０は、コンピュータ２８０の指示に基づいて、レーザ光の集光位置がＳｉＣ１１０の分割予定ラインに沿うように、ステージ２４０をＸＹ軸方向に移動させる。
【００６３】
Ｚコントローラ２７０は、コンピュータ２８０の指示に基づいて、レーザ光の集光位置が所望の位置に合うように、集光レンズ２３０をＺ軸方向に移動させる。
【００６４】
コンピュータ２８０は、レーザ光源２１０、ＡＦカメラ２５０、ＸＹステージコントローラ２６０およびＺコントローラ２７０に接続されており、これら各部を総合的に制御する。たとえば、コンピュータ２８０は、ＡＦカメラ２５０およびＸＹステージコントローラ２６０を制御して、ＳｉＣ基板１１０の表面プロファイルを取得する。また、コンピュータ２８０は、ＸＹステージコントローラ２６０およびＺコントローラ２７０を制御して、ＳｉＣ基板１１０の分割予定ラインに沿ってレーザ光を走査する。
【００６５】
次に、レーザ加工装置２００を用いてＳｉＣ基板１１０を分割する手順を説明する。
【００６６】
まず、図３に示されるレーザ加工装置２００により、ＳｉＣ基板１１０に表面から内部に向かう損傷を形成する（損傷形成工程）。具体的には、まず、裏面にダイシングテープ１４０が貼付されたＳｉＣ基板１１０をステージ２４０の載置台に載置して、ＡＦカメラ２５０およびＸＹステージコントローラ２６０によりＳｉＣ基板１１０の表面プロファイルを取得する。次いで、レーザ光源２１０からレーザ光を出射して、レーザ光をＳｉＣ基板１１０に照射する。このとき、予め取得した表面プロファイルに基づき、ステージ２４０をＸＹ軸方向（水平方向）に移動することで、レーザ光で分割予定ラインを走査する（図２Ａ参照）。また、照射スポットが空間的および時間的に密に重なり合うように、レーザ光を走査する。これにより、ＳｉＣ基板１１０の分割予定ラインに沿って、ＳｉＣ基板１１０の厚みの５０％以上の深さの損傷を形成することができる（図２Ｂ参照）。
【００６７】
次いで、図示しないエキスパンド装置により、ダイシングテープ１４０を引き伸ばして、損傷を形成されたＳｉＣ基板１１０に引張力を加える（エキスパンド工程）。ＳｉＣ基板１１０が損傷形成工程で分割されている場合は、エキスパンド工程により、分割されたチップ間の間隔が拡げられる。一方、ＳｉＣ基板１１０が損傷形成工程で分割されていない場合は、エキスパンド工程により、損傷を起点としてＳｉＣ基板１１０が分割され、同時に分割されたチップ間の間隔が拡げられる（図２Ｃ参照）。
【００６８】
以上の手順により、ブレーク工程を挟むことなく、損傷形成工程およびエキスパンド工程のみでＳｉＣ基板を分割（ダイシング）することができる。
【実施例】
【００６９】
以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されない。
【００７０】
［実施例１］
加工対象物として、直径３インチのＳｉＣ単結晶基板（厚さ１５０μｍ）から所定の形状に切り出したＳｉＣ基板を準備した。ＳｉＣ基板としては、１０×１０ｍｍの正方形状に切り出したもの、基板を碁盤目状に９分割したもの（扇形の部分のみ使用；２５×２５ｍｍ）および基板を４等分したもの（扇形；３８×３８ｍｍ）を準備した。
【００７１】
裏面にダイシングテープを貼付したＳｉＣ基板をステージに載せ、ＳｉＣ基板の表面側からＳｉＣ基板にパルスレーザ光（波長１０６４ｎｍ、パルス幅１９０ナノ秒）を照射して、ＳｉＣ基板に表面から内部に向かう損傷を形成した（損傷形成工程）。このとき、ステージをＸＹ軸方向（水平方向）に移動させて、ＳｉＣ基板の分割予定ラインに沿って損傷を形成した。集光点は、ＳｉＣ基板の表面から内部１００μｍの位置に合わせた。基板表面における照射スポット径（１／ｅ２幅）は、５.８μｍであった。パルスレーザ光のパルスエネルギは、１３３〜５００μＪの範囲内で変化させた。ステージの移動速度は、２０〜７０ｍｍ／秒の範囲内で変化させた。パルスレーザ光の繰り返し周波数は、４０〜１５０ｋＨｚの範囲内で変化させた（表２参照）。
【００７２】
次に、ＳｉＣ基板の裏面に貼付されたダイシングテープを均等に引き伸ばして、ＳｉＣ基板を分割予定ラインに沿って分割（チップ化）した（エキスパンド工程）。この後、各ＳｉＣ基板について、分割予定ラインの総数（各チップの１辺の長さを単位とする）に対する、実際に分割された分割予定ラインの数の割合（以下「ダイシング特性」という）を算出した。なお、各ＳｉＣ基板において、実際に分割された分割予定ラインのうち、８０〜９０％は、損傷形成工程において分割されており（エキスパンド工程の前に光を照射して確認）、残りの１０〜２０％はエキスパンド工程で分割されていた。
【００７３】
図５は、１０×１０ｍｍの正方形状のＳｉＣ基板を分割した結果を示す写真である。図５Ａは、Ｎｏ.１の結果を示す写真であり、図５Ｂは、Ｎｏ.２の結果を示す写真である（表２参照）。図５Ａに示される例では、４０本の分割予定ラインのうち２４本の分割予定ラインが分割されていることから、ダイシング特性は６０％である。図５Ｂに示される例では、４０本の分割予定ラインのうち４０本の分割予定ラインが分割されていることから、ダイシング特性は１００％である。
【００７４】
図６は、２５×２５ｍｍの扇形のＳｉＣ基板を分割した結果を示す写真である。図６Ａは、Ｎｏ.１０の結果を示す写真であり（ダイシング特性０％）、図６Ｂは、Ｎｏ.１１の結果を示す写真である（ダイシング特性９９％）。
【００７５】
図７は、３８×３８ｍｍの扇形のＳｉＣ基板をダイシングした結果を示す写真である。図７Ａは、Ｎｏ.１４の結果を示す写真であり（ダイシング特性０％）、図７Ｂは、Ｎｏ.１７の結果を示す写真である（ダイシング特性９８％）。
【００７６】
また、各ＳｉＣ基板について、分割後に分割面を観察して、損傷形成工程で形成された損傷の深さを測定した。図８Ａは、実験Ｎｏ.４の条件でレーザ光を照射したＳｉＣ基板の断面の写真である。この実験では、分割前の損傷の断面形状を示すために、厚さ３５０μｍのＳｉＣ基板を使用した。図８Ｂは、エキスパンド後のＮｏ.４の基板（厚さ１５０μｍ）の分割面の写真である。
【００７７】
レーザ加工の条件、損傷の深さ、ダイシング特性の算出値を表２に示す。
【表２】
0005413861.tif 000003
【００７８】
図９は、「ＳＰ／Ｆ」の値とダイシング特性の関係を示すグラフである。このグラフから、「ＳＰ／Ｆ」の値が０.００７（７×１０−３）未満となると、ダイシング特性が急激に上昇することがわかる。
【００７９】
以上の結果から、本発明のレーザダイシング方法により、ブレーク工程を挟むことなく、損傷形成工程およびエキスパンド工程のみでＳｉＣ基板を分割できることがわかる。また、本発明のレーザダイシング方法では、ＳｉＣ基板の大きさに関係なく、ＳｉＣ基板をダイシングできることもわかる。
【００８０】
［実施例２］
加工対象物として、直径３インチのＳｉＣ単結晶基板（厚さ１３０μｍ）から所定の形状に切り出したＳｉＣ基板を準備した。ＳｉＣ基板としては、１０×１０ｍｍの正方形状に切り出したものおよび基板を碁盤目状に９分割したもの（扇形の部分のみ使用；２５×２５ｍｍ）を準備した。
【００８１】
裏面にダイシングテープを貼付したＳｉＣ基板をステージに載せ、ＳｉＣ基板の表面側からＳｉＣ基板にパルスレーザ光（波長１０６４ｎｍ、パルス幅１９０ナノ秒）を照射して、ＳｉＣ基板に表面から内部に向かう損傷を形成した（損傷形成工程）。このとき、ステージをＸＹ軸方向（水平方向）に移動させて、ＳｉＣ基板の分割予定ラインに沿って損傷を形成した。集光点は、ＳｉＣ基板の表面から内部８０μｍの位置に合わせた。基板表面における照射スポット径（１／ｅ２幅）は、５.８μｍであった。パルスレーザ光のパルスエネルギは、１８０μＪとした。ステージの移動速度は、３０〜５５ｍｍ／秒の範囲内で変化させた。パルスレーザ光の繰り返し周波数は、６０〜１１０ｋＨｚの範囲内で変化させた（表３参照）。
【００８２】
次に、ＳｉＣ基板の裏面に貼付されたダイシングテープを均等に引き伸ばして、ＳｉＣ基板を分割予定ラインに沿って分割（チップ化）した（エキスパンド工程）。この後、各ＳｉＣ基板について、実施例１と同様の手順でダイシング特性を算出した。また、各ＳｉＣ基板について、分割後に分割面を観察して、損傷形成工程で形成された損傷の深さを測定した。なお、各ＳｉＣ基板において、実際に分割された分割予定ラインのうち、８０〜９０％は、損傷形成工程において分割されており、残りの１０〜２０％はエキスパンド工程で分割されていた。
【００８３】
レーザ加工の条件、損傷の深さ、ダイシング特性の算出値を表３に示す。
【表３】
0005413861.tif 000004
【００８４】
図１０は、「ＳＰ／Ｆ」の値とダイシング特性の関係を示すグラフである。このグラフから、「ＳＰ／Ｆ」の値が０.００７（７×１０−３）未満となると、ダイシング特性が急激に上昇することがわかる。特に、Ｎｏ.４の実験結果に着目すると、ショットピッチが小さいだけでは適切なダイシングを行うことはできず、ショットピッチが小さく、かつ繰り返し周波数が大きい場合に適切なダイシングを行いうることがわかる。
【００８５】
以上の結果から、本発明のレーザダイシング方法により、ブレーク工程を挟むことなく、損傷形成工程およびエキスパンド工程のみでＳｉＣ基板を分割できることがわかる。
【００８６】
実施例１および実施例２では、それぞれ厚さ１５０μｍおよび１３０μｍのＳｉＣ基板を分割した。また、これらのＳｉＣ基板の厚さは、±１０％程度の誤差がある。これらことから、本発明のレーザダイシング方法では、ＳｉＣ基板の厚さが２００μｍ以下であれば、損傷形成工程およびエキスパンド工程のみでＳｉＣ基板を分割できることが示唆される。
【００８７】
［参考例］
参考例として、異なるパルス幅のパルスレーザ光を照射して、ＳｉＣ基板に深い損傷を形成できるかどうかを調べた結果を示す。
【００８８】
加工対象物として、直径３インチのＳｉＣ単結晶基板（厚さ１５０μｍ）から１０×１０ｍｍの正方形状に切り出したＳｉＣ基板を準備した。
【００８９】
ＳｉＣ基板をステージに載せ、ＳｉＣ基板の表面側からＳｉＣ基板にパルスレーザ光（波長１０６４ｎｍ、パルス幅３０ナノ秒または２００ナノ秒）を照射して、ＳｉＣ基板に表面から内部に向かう損傷を形成した。このとき、ステージをＸＹ軸方向（水平方向）に移動させて、ＳｉＣ基板の分割予定ラインに沿って損傷を形成した。集光点は、ＳｉＣ基板の表面から内部２０μｍ（パルス幅３０ナノ秒の場合）または内部１００μｍ（パルス幅２００ナノ秒の場合）の位置に合わせた。基板表面における照射スポット径（１／ｅ２幅）は、５.４μｍ（パルス幅３０ナノ秒の場合）または５.８μｍ（パルス幅２００ナノ秒の場合）であった。
【００９０】
この後、分割予定ラインに直交する別の分割予定ラインに沿って各ＳｉＣ基板を分割し、各ＳｉＣ基板についてレーザ光の照射により形成された損傷の深さを測定した。レーザ加工の条件および損傷の深さを表４に示す。
【表４】
0005413861.tif 000005
【００９１】
以上の結果から、ＳｉＣ基板に照射するレーザ光のパルス幅が一般的なナノ秒レベルのパルス幅（２０ナノ秒以上）であれば、ＳｉＣ基板の厚みの５０％以上の深さの損傷を形成して、本発明の課題を解決できることが示唆される。
【００９２】
［比較例］
比較例では、ＵＶパルスレーザ光をＳｉＣ基板に照射した例を示す。
【００９３】
加工対象物として、直径３インチのＳｉＣ単結晶基板（厚さ１５０μｍ）から所定の形状に切り出したＳｉＣ基板を準備した。ＳｉＣ基板としては、１０×１０ｍｍの正方形状に切り出したものを準備した。
【００９４】
裏面にダイシングテープを貼付したＳｉＣ基板をステージに載せ、ＳｉＣ基板の表面側からＳｉＣ基板にＵＶパルスレーザ光（波長３５５ｎｍ、パルス幅２５ナノ秒）を照射して、ＳｉＣ基板に表面から内部に向かう損傷を形成した。このとき、ステージをＸＹ軸方向（水平方向）に移動させて、ＳｉＣ基板の分割予定ラインに沿って損傷を形成した。集光点は、ＳｉＣ基板の表面に合わせた。基板表面における照射スポット径（１／ｅ２幅）は、６.２８μｍであった。パルスレーザ光のパルスエネルギは、５〜１７μＪの範囲内で変化させた。ステージの移動速度は、１８ｍｍ／秒とした。パルスレーザ光の繰り返し周波数は、６０ｋＨｚとした。
【００９５】
この後、分割予定ラインに直交する別の分割予定ラインに沿って各ＳｉＣ基板を分割し、各ＳｉＣ基板についてレーザ光の照射により形成された損傷の深さを測定した。
【００９６】
図１１Ａは、パルスエネルギが５μＪの条件でレーザ光を照射したＳｉＣ基板の断面の写真である。図１１Ｂは、パルスエネルギが１７μＪの条件でレーザ光を照射したＳｉＣ基板の断面の写真である。図１２は、パルスエネルギと損傷の深さとの関係を示すグラフである。このグラフから、パルスエネルギを高めても損傷の深さは６０μｍ程度までしか増大しない（飽和する）ことがわかる。
【００９７】
以上の結果から、波長が５００ｎｍ未満のレーザ光を照射しても、アスペクト比の高い損傷を形成することができず、ＳｉＣ基板を分割できないことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明のレーザダイシング方法およびレーザ加工装置は、ブレーク工程を行わずにＳｉＣ基板を分割することができる。たとえば、本発明のレーザダイシング方法およびレーザ加工装置を利用すれば、半導体素子の製造工程の簡略化や、半導体素子の製造コストの低減などを実現することができる。
【符号の説明】
【００９９】
１０，１００  レーザ光
１１，１１０  ＳｉＣ基板
１２，１２０  分割予定ライン
１３，１３０  損傷
１４０  ダイシングテープ
２００  レーザ加工装置
２１０  レーザ光源
２２０  テレスコープ光学系
２３０  集光レンズ
２４０  ステージ
２５０  ＡＦカメラ
２６０  ＸＹステージコントローラ
２７０  Ｚコントローラ
２８０  コンピュータ
【図１】
0005413861.tif 000006
【図２】
0005413861.tif 000007
【図３】
0005413861.tif 000008
【図４】
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【図９】
0005413861.tif 000010
【図１０】
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【図１２】
0005413861.tif 000012
【図５】
0005413861.tif 000013
【図６】
0005413861.tif 000014
【図７】
0005413861.tif 000015
【図８】
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【図１１】
0005413861.tif 000017