(57)【要約】【課題】  レーザ加工によって内部加工領域を形成した後の被割断部材を表面の割断予定線から外れないように割断する。【解決手段】  シリコン基板１０の内部にレーザ光を集光させて複数の内部亀裂１２ａ〜１２ｆを発生させ、このレーザ光をシリコン基板１０の割断予定線Ｃに沿って走査することで亀裂を形成する際に、内部亀裂を表面の割断予定線Ｃに導くための表面加工痕１１ａを、内部亀裂１２ｆの形成するためのレーザ光の集光によって同時に形成する。【選択図】  図９
2006150385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被割断部材表面から被割断部材内部にレーザ光を集光させて内部加工領域を形成して当該被割断部材を割断するレーザ割断方法であって、
前記被割断部材内部にレーザ光を集光させて深さ方向にのびる内部加工領域を形成させる際に、前記被割断部材内部の所定の深さにレーザ光を集光させることにより、前記内部加工領域を形成するとともに前記被割断部材表面のレーザ光の被照射位置に凹部を形成することを特徴とするレーザ割断方法。
【請求項２】
レーザ光は、被割断部材を透過することなくかつ被割断部材表面に吸収されない波長のレーザ光であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ割断方法。
【請求項３】
所定の深さは、被割断部材表面の凹部と被割断部材内部の内部加工領域とが同時形成される際に、前記凹部と前記内部加工領域とが亀裂によって連結されない内部加工領域を形成するレーザ光の集光位置であることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ割断方法。
【請求項４】
内部加工領域は、被割断部材の深さ方向に沿って、被割断部材内部に複数形成されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のレーザ割断方法。
【請求項５】
内部加工領域は、被割断部材内部に、被割断部材表面より遠い位置から近い位置へ向かって複数形成されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のレーザ割断方法。
【請求項６】
被割断部材表面に形成される凹部は、当該被割断部材表面に仮想される割断予定線に沿って形成されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のレーザ割断方法。
【請求項７】
内部加工領域を形成するレーザ光を、被割断部材表面の割断予定線に沿って被割断部材に対して相対移動させることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のレーザ割断方法。
【請求項８】
被割断部材に外力を与えることによって内部加工領域と被割断部材表面の凹部とを亀裂で連結することで、前記被割断部材を割断することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のレーザ割断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被割断部材をその内部にレーザ光を集光させて割断する割断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光を用いて被割断部材を割断する場合、幅数十〜数百μｍの円板形状のブレードを高速回転させ、ブレード表面の研磨材が半導体基板を研削することによって切断するブレードダイシング法が知られている。この方法では、通常、切断に伴う発熱や磨耗を低減させるために、切断面には冷却水を噴射していた。しかしながら、この方法を用いて被割断部材を切断する場合には、切断に伴って発生する被割断部材自身の微細紛や研磨材の微粒子等が冷却水に混ざって切断面を含む広範囲の領域にわたって飛散するという問題があった。
【０００３】
この問題を解決するためには、切断に冷却水を用いず、ドライな環境で実施できることが望ましい。そこで、吸収性の高い波長のレーザ光を基板表面に集光させ、基板を切断する加工方法が知られている。しかしながら、この方法では、基板表面の切断部周辺も熱溶融してしまうため、切断ラインの部分以外の損傷を伴うものであった。
【０００４】
これらに対し、基板内部に吸収性の高いレーザ光を集光することによって基板を切断する加工方法も知られている。例えば、特許文献１や特許文献２に開示された方法では、被割断部材である基板に対して透過性の高い特定波長のレーザ光を基板内部に集光して形成した内部加工領域を切断の起点とするもので、基板表面に溶融領域を形成しないため、上述のような熱の影響や再凝固物の発生といったことを避けることができると考えられている。
【０００５】
また、特許文献２には、集光点の深さを変えることで、レーザ光の入射方向に複数の改質領域を設ける方法が記載されている。
【特許文献１】特開２００２−１９２３７０号公報（特許第３４０８８０５号公報）
【特許文献２】特開２００２−２０５１８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の公報に記載されている方法では、切断の起点はレーザ光が集光した基板内部の領域に限定されるため、切断の起点から基板表面に到達する亀裂の方向や位置を、適正な方向や位置にのみ形成するのは困難であった。
【０００７】
特に、シリコンウエハのような結晶構造を有する材料で構成された被加工物（被割断部材）では、亀裂の進行方向が結晶方位に影響されるため、シリコン基板および素子の形成の際に生じる製造誤差等により、割断予定線と基板表面に至る結晶方位との間に小さなずれが存在する場合は、上述の公報に記載されているレーザ加工方法では、亀裂が基板の表面へ進行する過程で割断予定線を逸脱し、半導体素子部のロジック回路等を破壊する可能性が高かった。
【０００８】
本発明は上述のような従来技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、被割断部材内部に形成した内部加工領域と被割断部材表面とを連結する亀裂を、被割断部材表面の割断予定線を逸脱しないように形成することができるレーザ割断方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明によるレーザ割断方法は、被割断部材表面から被割断部材内部にレーザ光を集光させて内部加工領域を形成して当該被割断部材を割断するレーザ割断方法であって、前記被割断部材内部にレーザ光を集光させて深さ方向にのびる内部加工領域を形成させる際に、前記被割断部材内部の所定の深さにレーザ光を集光させることにより、前記内部加工領域を形成するとともに前記被割断部材表面のレーザ光の被照射位置に凹部を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、被割断部材内部のレーザ光集光点の位置を適切にすることで、被割断部材内部の内部加工領域の形成の際に、被割断部材表面の凹部も形成することができるので、被割断部材表面の凹部を形成するだけの工程を必要としない。また、凹部と少なくともその直下の１つの内部加工領域とはレーザ光を一度照射することで得られるため、両者の間に位置のずれはほとんどない。さらに、こうして得られた内部加工領域と凹部とを後で亀裂で連結すれば、割断予定線から外れることのない割断を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかる被割断部材として、表面に複数の半導体素子部であるロジック素子１０ａが形成されたシリコン基板１０を実施例として挙げ、そのシリコン基板１０のロジック素子１０ａを個々の素子チップに分離する割断方法を説明する。
【００１２】
尚、基板は表側の表面と裏側の表面（裏面）とを有するが、本実施例では表側の表面に複数の半導体回路を形成したシリコン基板に対して、表側の表面からレーザ光を照射して基板を割断するものである。しかしながら、ここでは半導体回路が形成された面を表側の表面と称しているだけであって、単に基板表面という場合には、基板の表側の表面と裏側の表面とのいずれであってもよく、特に表側と裏側とを区別する必要のない被割断部材の場合には、その部材の外表面全体が表面となる。
【００１３】
図１、図２に示すように、シリコン基板１０の内部の所定の深さの集光点にレーザ光を集光させ、シリコン基板１０のロジック回路等が形成された基板表面１１に到達しない内部加工領域を形成する。内部加工領域とは、レーザ光の集光により、基板の材質に結晶構造の変化、軟化、溶解、亀裂等が生じた領域をいう。本実施例では、シリコン基板に生じる亀裂が内部加工として重要なものとなる。
【００１４】
こうして被割断部材内部に内部加工領域１２（１２ａ〜１２ｃ）を形成し、さらに集光点を割断予定線Ｃに沿って走査（相対移動）するようにレーザ光若しくは被割断部材である基板を相対移動させることで、割断予定線Ｃ（図３、図４参照）に沿って帯状の亀裂群を形成する。
【００１５】
このような亀裂群の１つを形成するためのレーザ光の照射の際に、その１つの亀裂群のうち、基板表面に近い内部加工領域の形成を行なうレーザ光の照射を行なう際にほぼ同時に、割断予定線Ｃ（Ｃ１、Ｃ２）（図１）に沿って基板表面１１のレーザ光照射位置に凹状の表面加工痕１１ａを形成する。
【００１６】
レーザ光の照射による表面加工痕１１ａの形成と基板内部に亀裂（群）を形成する内部加工との後に、基板を素子チップに割断するための外力を作用させると、基板表面に作用する応力は表面加工痕１１ａに集中するので、表面の凹部（表面加工痕１１ａ）と内部加工領域（内部亀裂１２、特に表面加工痕１１ａの直下に形成される内部亀裂１２ｆ）とが連結するため、基板表面１１に発生する実際の割断線が割断予定線Ｃから外れることがない。つまり、ここで生じる基板表面１１の割れは、表面加工痕１１ａの溝の底部付近に生じる。この割れは通常は略直線状であるが、基板の結晶欠陥などによる突発的なチッピングなどにより割れがジグザグ状（シリコン基板に特有の異なる複数の結晶面を経由することでジグザグ状になる。）になっても、基板表面１１に現出する割れは溝状の表面加工痕１１ａの幅に収まる。すなわち、スクライブ幅に収まる。そのため、通常は発生する実際の割断線が割断予定線Ｃから外れることがない。
【００１７】
（実施例）
図１（ａ）、（ｂ）に示すシリコン基板１０は、図１（ｃ）に示すように、表面が（１００）面の単結晶シリコンで、厚み６２５μｍのシリコンウエハ１を基体とし、シリコンウエハ１の表面には、厚さ１μｍ程度の酸化膜２が形成され、その上には、インク等液体吐出用の機構、およびそれらを駆動するロジック素子、配線等を内蔵したエポキシ樹脂製の構造物であるノズル層３が配置され、各ロジック素子部１０ａを構成している。
【００１８】
このように液体吐出用の機構等を内蔵したノズル層３の直下に、開口部である液体供給口（インク供給口）４をシリコンウエハ１の異方性エッチングにより形成する。ノズル層３は、製造工程の最終段階でシリコンウエハ１を各素子チップに割断できるように、互いに割断予定線Ｃを挟んで配置される。割断予定線Ｃはシリコンウエハ１の結晶方位に沿って形成され、隣接するノズル層３の間隔Ｓは最小で４００μｍ程度である。
【００１９】
図２は、シリコン基板１０の表側の表面１１の凹状の表面加工痕１１ａと、割断予定線Ｃに沿って基板の深さ方向に複数の内部加工領域としての内部亀裂１２ａ〜１２ｆと、が形成された基板断面を現す。ここで、Ｔは基板裏側表面に貼付されたダイシングテープである。
【００２０】
図３は、シリコン基板１０を個々の素子チップとなるロジック素子部１０ａに分離する本実施例の割断プロセスを説明するフローチャートである。この割断プロセスは、ステップ１のテープマウント工程、ステップ２のウエハ補正工程、ステップ３の表面加工痕と内部亀裂との形成工程、ステップ４の割断工程、ステップ５のリペア工程、ステップ６のピックアップ工程の６工程からなる。
【００２１】
〔テープマウント工程〕およびウエハ補正（ソリ矯正）工程〕
図４に示すように、シリコン基板１０は、まず、割断までの工程で素子が分離するのを防止するためのテープマウントを行う。テープマウントは、ダイシングフレームＭが貼り付けられた、粘着性を有するダイシングテープＴをシリコン基板１０の裏面に貼り付けることによりなる。
【００２２】
〔ウエハ補正（ソリ矯正）工程〕
上述のようにシリコン基板１０の表面に樹脂で形成されるノズル層３は硬化時に熱収縮を起こすため、シリコン基板１０の全体が図５（ａ）に示すように変形している。このように変形した状態で、後述のレーザ照射を行うと基板表面１１で局部的に入射角度が異なり、精度よく加工することができない。したがって予めこの変形を矯正しておく必要がある。そこで、図５（ｂ）に示すように、ダイシングテープＴの側からシリコン基板１０を吸着ステージＤにて吸引することで、シリコン基板１０を平坦化し変形を矯正する。
【００２３】
〔表面加工痕と内部亀裂との形成工程〕
図６（ａ）に示す加工装置５０を用いて図２に示した内部亀裂１２を形成する。加工装置５０は、光源５１、ビーム拡大系５１ａ、ミラー５１ｂ等を有する光源光学系と、顕微鏡対物レンズ５２ａ、ミラー５２ｂ等を有する集光光学系５２と、Ｘステージ５３ａ、Ｙステージ５３ｂ、微動調整ステージ５３ｃ等を有する自動ステージ５３と、ワークＷであるシリコン基板１０のオリエンテーションフラット１０ｂ（図１）によるアライメントを行う図示しないアライメント光学系を備えており、光源５１としてはパルスＹＡＧレーザ光の基本波（１０６４ｎｍ）を用いる。パルス幅は１５〜１０００ｎｓｅｃ前後で、周波数は１０〜１００ＫＨｚである。
【００２４】
レーザ光の選定はシリコン基板の分光透過率より決定される。そのため、集光点にて強電界が形成可能でシリコン透過性がある波長域の光であれば、いずれのものでもかまわない。本実施例で用いたパルスＹＡＧレーザ光の基本波は、シリコン基板を透過せず、かつシリコン基板の表面で完全には吸収されないレーザ光である。
【００２５】
光源５１から出射したレーザ光Ｌはビーム拡大系５１ａ等を経て集光光学系５２に入射する。そして、集光光学系５２の顕微鏡対物レンズ５２ａによってワークＷに集光されたレーザ光Ｌは、図６（ｂ）に示すように、自動ステージ５３上のワークＷであるシリコン基板１０のロジック素子部１０ａを有する基板表面１１から入射する。
【００２６】
このときの光学条件は、基板表面１１に表面加工痕１１ａが存在してもかまわないように設定される。すなわち、表面加工痕１１ａによるエネルギー損失を考慮してパワーを上げるか、表面加工痕１１ａを避けて入射するように光束を選定する等の方策をとる。基板表面１１から入射した光束は、シリコン基板１０内を屈折して内部の所定の深度（ａ）の集光点Ａに集光し、その集光点Ａを含む内部亀裂１２を生じさせる。
【００２７】
実験によれば、図２に示す最上端の内部亀裂１２ｆの亀裂先端は基板表面１１より１０μｍ以上離れるように、集光位置や酸化膜２の膜構成、使用するレーザ波長等に応じて加工条件を設定することが望ましい。これは、加工中に不用意に内部亀裂１２ｆと基板表面１１（もし、表面加工痕１１ａが形成されつつあるとき、もしくは形成された後は、内部亀裂１２ｆと表面加工痕１１ａ）との連結が生じることを防ぐためである。また、レーザ光の照射条件によっては基板表面１１が損傷してしまうことがあるので、こういった事態を防ぐためである。
【００２８】
集光点Ａの深度（ａ）はシリコン基板１０であるワークＷあるいは集光光学系５２のいずれかを光軸方向に移動させ、集光位置をずらすことで制御できる。シリコン基板１０の波長１０６４ｎｍに対する屈折率をｎとし、機械的な移動量（シリコン基板１０あるいは集光光学系５２のいずれかを光軸方向に移動させた時の移動量）をｄとした時、集光点Ａの光学的な移動量はｎｄである。シリコン基板１０の屈折率ｎは波長１．１〜１．５μｍで３．５近傍であり、実際に実験で測定した屈折率の値とも比較すると、ｎはこの３．５に近いものであった。つまり、機械的な移動量が１００μｍであると、レーザ光の集光点は表面より３５０μｍの位置に形成される。
【００２９】
また、屈折率が３．５近傍であるということは反射率が大きいことを示している。一般に、垂直入射した光の反射量は（（ｎ−１）／（ｎ＋１））２であるから、シリコン基板では３０％程度となる。従って、残りのエネルギーが内部に到達するが、シリコン基板１０自身の光吸収も存在するので、集光点Ａに到達する最終的なエネルギーはさらに小さくなる。厚さ６２５μｍのシリコン基板を用いて実測したところ、２０％程度の透過率であった。
【００３０】
集光点Ａにレーザ光Ｌが集光すると、部分的にシリコンの結晶状態が変化し、その結果として、内部亀裂１２が発生することになる。実験結果では、その亀裂長さ（ｂ）は２〜１００μｍ程度であった。
【００３１】
このようにシリコン基板１０の内部の一点から内部亀裂１２を形成し、集光点Ａを割断予定線Ｃに沿って相対移動させることで割断予定線Ｃの直下の内部加工を行う。なお、図１に示すように、シリコン基板１０の割断予定線Ｃには、オリエンテーションフラット１０ｂを基準にして互いに直交する２方向の割断予定線Ｃ１、Ｃ２がある。
【００３２】
シリコン基板１０であるワークＷは、ＸＹ方向に関してはＸＹ方向に移動可能な自動ステージ５３を移動することで水平面内での変位が可能である。また、Ｚ方向としての光軸方向（シリコン基板の深さ方向）の変位は、自動ステージ５３側または集光光学系５２側にＺステージ５２ｃを設けることで行い、集光光学系５２とワークＷとの相対的な間隔を可変としている。
【００３３】
ＸＹ方向の移動速度は周波数や亀裂形状などを考えて決定され、通常、周波数１０〜１００ＫＨｚでは、移動速度は１０〜１００ｍｍ／ｓｅｃが目安となっている。移動速度が１００ｍｍ／ｓｅｃを越えると、内部加工は移動方向に対して飛び飛びになり、同じ割断予定線上にある隣接した亀裂の間隔が著しく広くなる等、後の割断処理に好ましくない影響を与えることになる。
【００３４】
また、集光光学系５２は、ワーク照射点と共役になるように、レーザの出力に応じたフィルターを配置した観察用カメラ５２ｄを配置する。観察用の照明は、ケーラー照明が形成できるように、集光に使用している顕微鏡対物レンズ５２ａの入射瞳の位置に光源を形成するようにリレーレンズを用いる。
【００３５】
上述の観察光学系以外にもＡＦ（Ａｕｔｏ  Ｆｏｕｃｕｓ）光学系５４を導入し、ワークＷとの間隔を測定する。ＡＦ光学系５４は、観察用カメラ５２ｄで得られた画像のコントラストを求め、その値からピントや傾きを計測するものである。実際にはこのコントラストを測定するためにワークＷまでの距離を微小送りしながら計測し、最良位置を決定する。なお、ＡＦ動作はシリコン基板１０であるワークＷの平行度など見て動作するか否かを判定する。
【００３６】
このように内部加工を行うが、加工を開始するに当り以下の点に留意する。
（１）図７に示すように、ワークＷであるシリコン基板１０の端点よりレーザ加工をはじめるが、端点付近は中央部より加工し難い状態であるため、端点近傍を加工するときはレーザエネルギーをワークＷの中央部より上げる等の加工条件の変更が必要である。
（２）図８に示すように、長方形の形状の異形チップを加工する場合は、まずその長辺側の割断予定線Ｃ１を第一割断方向として内部亀裂１２を加工し、その次に第二割断方向として短辺側の割断予定線Ｃ２に沿った内部亀裂１２を加工する。
【００３７】
上述のように、１つの集光点で形成される亀裂長さは２〜１００μｍであり、対象となるシリコン基板の厚みは６２５μｍであるので、このシリコン基板を割断するためには複数回の内部加工を行うことが必要となる。また、１つのレーザ光入射ポイントでの内部加工領域の形成の順番は、基板表側の表面から遠い位置（基板裏側の表面に近い位置）よりはじめて、基板表側表面に近づけて形成することで、先に形成した内部加工領域をレーザ光が通過する際の影響を受けない複数の内部加工領域の形成ができる。
【００３８】
基板表面に配置された素子チップを損傷しないように、内部亀裂を形成する内部加工時には、基板表面の近傍で形成される内部亀裂が基板表面へ到達するような加工は行わないものとする。また、集光点近くの既存の内部亀裂が、レーザ照射による熱などの影響で成長し、基板表面へ到達するような加工条件の下での加工は行なわないものとする。
【００３９】
しかし、基板内部においてはその限りではなく、図２に示すように内部亀裂１２ａ〜１２ｆが深度方向に相互に分断されていてもよいし、あるいは内部亀裂同士が連結していてもよい。また、基板表面１１に最も近い内部亀裂１２ｆは、シリコン基板の基板表面１１から内部亀裂先端までの距離（図６（ｂ）の（ｃ））が１０〜１００μｍであり、しかも基板表面１１と連通しない位置に設けられる。
【００４０】
次に、シリコン基板１０の各ロジック素子部の割断を精度よく行うために、基板表面１１に形成される、割断予定線Ｃに亀裂の伝播を誘導する表面加工痕１１ａについて詳述する。
【００４１】
本実施例においては、表面加工痕１１ａは、少なくとも最も表面に近い内部亀裂１２ｆの形成の際に、基板内部のレーザ光の集光点の深さを適切なものに決定することで、ほぼ同時に基板表面に形成される。レーザ光の照射条件によっては、表面に最も近い内部亀裂形成の際にのみ表面加工痕１１ａが形成されるだけではなく、例えば、内部亀裂１２ｆと内部亀裂１２ｅとの２つの内部亀裂を形成中に表面加工痕１１ａが形成されることもあり得る。つまり、表面１１に最も近い内部亀裂形成とその内部亀裂より基板裏側に近い位置にある内部亀裂の形成との際のように、複数の内部亀裂形成のためのレーザ光照射によっても、表面加工痕１１ａが形成されることもあり得る。
【００４２】
図９（ａ）のように、内部亀裂１２ｆの形成の前に、予め内部亀裂１２ａ〜１２ｅの５層の内部亀裂層が基板内部に加工されていてもよいが、逆に、内部亀裂１２ｆと表面加工痕１１ａとの同時形成後に内部亀裂１２ｅから内部亀裂１２ａへ向かって内部亀裂を加工するものであっても内部亀裂群１２ａ〜１２ｆの形成は可能である。
【００４３】
各亀裂の深度方向の長さは約６０〜７０μｍで、基板表面１１からの集光点までの深さを９５μｍずつ変更しながら内部亀裂を形成した。各内部亀裂の間隔は、集光点の深さを適切なものに決定することで設定できる。最も深い位置（最も基板裏側の表面に近い位置）の内部亀裂１２ａは、その内部亀裂の端が基板裏側の表面から約５０μｍ程度離れた位置となるように形成されている。
【００４４】
本実施例では、内部亀裂１２ｆと表面加工痕１１ａとを加工するために、レーザ加工機を次の条件で運転した（加工例Ａ）。
周波数：１００ＫＨｚ
パルス幅：７０ｎｓｅｃ
レーザ光照射位置の移動速度：１００ｍｍ／ｓｅｃ
出力：１０μＪ
【００４５】
このような条件の下で、基板表面１１に最も近い位置の集光点Ａを、基板表面１１から２５μｍの深さとなるように設定して内部加工領域（内部亀裂）を形成したところ、深さ方向の長さが約１０〜２０μｍの内部加工領域（内部亀裂の領域）１２ｆを得た。その亀裂の中心付近の基板表面１１からの深さは約４５〜５０μｍであった。すなわち、集光点Ａの深さよりも深い位置に亀裂の中心があるように内部亀裂が形成されるとともに、基板表面１１の割断予定線Ｃ上に、幅約５〜１０μｍ、深さ約３〜５μｍの溝状の表面加工痕１１ａが同時に形成された（図９（ｂ））。このように、表面加工痕１１ａは、内部加工領域を形成する際のレーザ光の照射条件を適切な条件とすれば、内部加工領域の形成と実質的に同時に形成され、内部加工領域を形成中のレーザ光照射を利用して表面加工痕１１ａを得ることができる。
【００４６】
レーザ加工機と発振器、ワークが決められた場合、表面加工痕１１ａと内部加工領域１２ｆとが同時にできるように内部加工領域１２ｆを形成するためのレーザ光の集光点深さを決定する。
【００４７】
本発明者は、基板表面に最も近い内部亀裂１２ｆを形成する際の集光点の深さを変更して加工してみたところ、以下のような結果を得た。
深さ：０μｍ      表面加工痕のみが形成された。
深さ：２５μｍ    内部亀裂形成の際に表面加工痕も形成された（加工例Ａ、図９（ａ）参照）。
深さ：４５μｍ    内部亀裂形成の際に表面加工痕も形成された（加工例Ｂ）。
深さ：８０μｍ    内部亀裂のみが形成された。
【００４８】
上述の加工例Ｂの場合では、深さ６０μｍ付近に中心を持つ、長さ約２０〜３０μｍの内部亀裂の領域が形成されていた。
【００４９】
この結果から、パルスＹＡＧレーザ光の基本波のように、シリコン基板を透過せず、かつ完全には表面吸収されないような一つのレーザ光波長を選定し、レーザ光が入射する面の膜質によるレーザ光の反射や吸収の具合に応じて集光点深度などのレーザ加工条件を適切なものとすれば、シリコン基板の表面加工痕と内部亀裂とを同時に形成することができるので、ケガキ等の工具を用いて基板表面の割断予定線Ｃに沿って溝状のキズを付ける工程が不要となる。
【００５０】
表面加工痕と内部亀裂との同時加工は、シリコン表面の加工に必要なエネルギー閾値が、シリコンの内部亀裂に必要なエネルギー閾値に比べ小さいためであると考えられる。本発明者による別の検討によれば、レーザ発振器の出力値に基づいて両エネルギー閾値を比較すると、後者は前者の数倍程度の出力が必要であった。
【００５１】
例えば、上述の加工例Ａについては、深さ２５μｍの位置へレーザ光を集光させる途上で、基板表面のレーザ光のエネルギーが加工閾値を超え、レーザ光のエネルギーの一部が表面加工痕を形成する表面加工に使われたと考えられる。図１０は、同時形成された表面加工痕１１ａの一例の電子顕微鏡写真である。レーザ光の発振条件を変更すると、内部加工と表面加工とが同時に行われる条件が変化する。例えば、加工例Ａ、Ｂの加工システムを用い、他の条件を変えず、パルス幅のみを１７μｍとしたところ、次の結果を得た。
深さ：０μｍ      表面加工痕のみが形成された。
深さ：２５μｍ    表面加工痕のみが形成された。
深さ：４５μｍ    内部亀裂形成の際に表面加工痕も形成された。
深さ：８０μｍ    内部亀裂のみが形成された。
【００５２】
ここで、上述の各実験において内部亀裂１２とともに得られた表面加工痕１１ａは、次の割断工程で述べるように、割断の際に内部亀裂１２と連結することで、好ましくない割れ（例えば、割断予定線Ｃの近傍にある素子チップを傷付けるような割れ）が生じることのない、割断予定線Ｃから外れないような基板割断が可能となる。
【００５３】
以上より得られた知見として、レーザ光としては、被割断部材を透過することなくかつ被割断部材表面に吸収されない波長のレーザ光を選択すること、また、被割断部材表面に最も近い内部加工領域を形成するレーザ光集光点の表面からの深さは、被割断部材表面の凹部（表面加工痕１１ａ）と被割断部材内部の内部加工領域（内部亀裂領域）とが同時形成される際に、表面加工痕と内部亀裂領域とが亀裂によって連結されないように内部亀裂領域を形成するレーザ光の集光位置であるようにして加工を行なうことが最も好ましいものである。
【００５４】
〔割断工程〕
各割断予定線Ｃごとに表面加工痕１１ａおよび複数の内部亀裂１２ａから１２ｆを形成したシリコン基板１０は、少なくとも表面加工痕１１ａと表面直下の内部亀裂１２ｆとは連結しておらず、従って、レーザ加工後のシリコン基板１０の個々のロジック素子部１０ａは割断されていない。この状態のシリコン基板１０を素子チップに割断するには、例えば、図１１（ａ）に示すように、表面加工痕１１ａと内部亀裂１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、・・・）の形成後のシリコン基板１０を、ダイシングテープＴにマウントしたままでシリコン基板１０の裏面が上となるように、割断装置のシリコーンゴムあるいはフッ素ゴムなどの弾力性のあるゴムシート６０上に置き、ステンレスのローラー６１でダイシングテープＴを介してシリコン基板１０を裏面側から圧迫することでなされる。
【００５５】
具体的には、図１１（ｂ）に示すように、基板表面１１を保護するために保護テープＲを貼付したシリコン基板１０の割断予定線Ｃの１つ、好ましくは上述の第一割断方向がローラー軸と略平行になるようにシリコン基板１０をゴムシート６０上に置く。次いで、ローラー６１を転がしながらシリコン基板１０を圧迫すると、ローラー６１の直下のゴムシート６０は沈み込むように変形する。シリコン基板１０は、ゴムシート６０側すなわち表面側に伸び方向の応力が作用する。この応力は、基板表面１１の最も弱い個所である割断予定線Ｃ１  上の表面加工痕１１ａを広げるように作用する。
【００５６】
この結果、表面加工痕１１ａを亀裂の一端とする亀裂が発生し、亀裂は基板内部のレーザ照射による内部亀裂１２ｆ、１２ｅ、１２ｄ、・・・、１２ａを連結することで基板裏面へ進行して、基板裏面に至り、割断予定線Ｃ１に沿ってシリコン基板１０が割断される。この亀裂の進行はシリコン基板１０の結晶方位に沿って起こるが、割断は表面加工痕１１ａとの連結により行われるため、基板表面１１上の割断予定線Ｃ１から外れることはない。
【００５７】
加工例Ａで得られた表面加工痕１１ａと内部亀裂１２ｆとの間には、基板表面に沿った方向の位置ずれがないため、表面加工痕１１ａは、割断時に割れの起点若しくは一端となり、直下の内部亀裂１２ｆと連結することができた。また、内部亀裂１２ｆから内部亀裂１２ｅへ、内部亀裂１２ｅから内部亀裂１２ｄへと直下の内部亀裂に順次進行し、内部亀裂１２ａからは基板裏側の表面へ向かって、ほぼ直線状に進行した。この結果、割断予定線に沿って、基板表面に対してレーザ光の基板への入射光軸方向に沿った断面が得られた。さらに、基板表面に対してレーザ光を垂直入射させた場合には、ほぼ垂直な断面が形成された。
【００５８】
また、基板表面においては、割れが表面加工痕１１ａから逸脱しない割断ができた。
【００５９】
第一割断方向の割断予定線の割断を終えた後、シリコン基板１０を９０°回転し、第一割断方向の割断のときと同様にしてローラー６１でシリコン基板１０を圧迫し、第二割断方向にて表面加工痕１１ａを起点とする亀裂を生じさせ、亀裂を基板裏側の表面へ到達させる。
【００６０】
以上の工程により、シリコン基板１０は個々の素子チップに分離される。
【００６１】
〔リペア工程〕
割断工程にて表面加工痕１１ａと内部亀裂１２による亀裂が連結するとともに、亀裂は基板裏側の表面へも到達し、シリコン基板１０は各素子チップに分離される。しかし、偶発的に完全分離が成されていない箇所が生じた場合は、改めて再割断する必要がある。再割断の方法としては、例えば、図１２に示した、吸着コレット６５およびピックアップピン６６による機構を用いれば、割断が成されていないロジック素子部１０ａのみ個別に応力を加え、完全に割断することができる。
【００６２】
〔ピックアップ工程〕
割断工程およびリペア工程にて分離された素子チップであるロジック素子部１０ａは、図１２に示すように吸着コレット６５およびピックアップピン６６によって搬出され、個別に収納される。この際、エキスパンダーなどにより素子の間隙を広げてピックアップすれば、より確実に各素子を個別に収納することができる。また、ピックアップの際に発生する微小な粉塵を吸引除去することは、素子に形成されている回路の誤動作を防止する観点からもより好ましいものである。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】（ａ）はシリコン基板の斜視図、（ｂ）は（ａ）の一部分を拡大して示す部分拡大斜視図、（ｃ）は（ｂ）の断面を示す部分断面図である。
【図２】実施例を説明する模式図である。
【図３】実施例による割断プロセスを示すフローチャートである。
【図４】テープマウント工程を説明する図である。
【図５】ウエハ補正工程を説明する図である。
【図６】内部亀裂形成工程を説明するもので、（ａ）はレーザ光を照射する加工装置を示す模式図、（ｂ）は内部亀裂が発生するメカニズムを示す図である。
【図７】シリコン基板の端部における内部亀裂形成を説明する図である。
【図８】異形の素子チップを切り出す場合を説明する図である。
【図９】表面加工痕および各深度の亀裂群を形成するときのレーザ走査方法を説明する図である。
【図１０】内部亀裂と同時に形成された表面加工痕の電子顕微鏡写真である。
【図１１】ローラによる割断を説明する図である。
【図１２】リペア工程およびピックアップ工程を説明する図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０  シリコン基板
１０ａ  ロジック素子部
１１  基板表面
１１ａ  表面加工痕
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ  内部亀裂
【図１】
2006150385.tif 000003
【図２】
2006150385.tif 000004
【図３】
2006150385.tif 000005
【図４】
2006150385.tif 000006
【図５】
2006150385.tif 000007
【図６】
2006150385.tif 000008
【図７】
2006150385.tif 000009
【図８】
2006150385.tif 000010
【図９】
2006150385.tif 000011
【図１０】
2006150385.tif 000012
【図１１】
2006150385.tif 000013
【図１２】
2006150385.tif 000014