(57)【要約】【課題】  表面へ噴出す加工分解物の増加を抑えて、加工時間全体の短縮化と切断線から外れることのない安定したレーザ照射を行う。【解決手段】  被切断部材１０を切断するに際してレーザ光の照射を用いるレーザ切断方法であって、被切断部材の内部にレーザ光を集光して当該内部に深さ方向に延びる内部加工領域１２の形成と、被切断部材の表面１１もしくは内部にレーザ光を集光して深さ方向に延びる溶融領域Ｍの形成と、を行なう。【選択図】  図４
2006315017.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被切断部材を切断するに際してレーザ光の照射を用いるレーザ切断方法であって、
前記被切断部材の内部にレーザ光を集光して当該内部に深さ方向に延びる内部加工領域の形成と、前記被切断部材の表面もしくは内部にレーザ光を集光して深さ方向に延びる溶融領域の形成と、を行なうことを特徴とするレーザ切断方法。
【請求項２】
前記被切断部材の内部に集光して当該内部に前記内部加工領域を形成するレーザ光は、当該被切断部材を透過する波長のレーザ光であり、前記被切断部材の表面に集光して前記溶融領域を形成するレーザ光は、当該被切断部材の表面に吸収される波長のレーザ光であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ切断方法。
【請求項３】
前記被切断部材の内部に集光して当該内部に前記内部加工領域を形成するレーザ光は、前記被切断部材の表面に集光することで、当該表面に溶融領域を形成することを特徴とする請求項２に記載のレーザ切断方法。
【請求項４】
前記被切断部材の内部に集光して当該内部に前記内部加工領域を形成するレーザ光は、当該被切断部材を透過する波長のレーザ光であり、前記被切断部材の表面乃至内部に集光して前記溶融領域を形成するレーザ光も、当該被切断部材を透過する波長のレーザ光であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ切断方法。
【請求項５】
前記内部加工領域を形成するレーザ光はパルス発振であり、前記溶融領域を形成するレーザ光は連続発振であることを特徴とする請求項４に記載のレーザ切断方法。
【請求項６】
前記内部加工領域を形成するレーザ光と前記溶融領域を形成するレーザ光とは、同じ光源光学系を用いていることを特徴とする請求項４または５に記載のレーザ切断方法。
【請求項７】
前記内部加工領域は、前記溶融領域の前記被切断部材の内部での進行によって溶融されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のレーザ切断方法。
【請求項８】
前記溶融領域は、前記被切断部材の表面と前記内部加工領域の間、および前記内部加工領域同士の間を連絡することを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載のレーザ切断方法。
【請求項９】
前記溶融領域は、前記被切断部材の表面と前記内部加工領域の間、または前記内部加工領域同士の間を連絡することを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載のレーザ切断方法。
【請求項１０】
レーザ光の照射を用いて切断される被切断部材において、
得られた切断面が、厚さ方向に亀裂層と溶融層とが交互に積層していることを特徴とする被切断部材。
【請求項１１】
前記被切断部材の表面と当該表面に最も近い亀裂との間には、前記溶融層があることを特徴とする請求項１０に記載の被切断部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被切断部材を切断するに際してレーザ光の照射を用いるレーザ切断方法および被切断部材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切断部材を切断する場合、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切断部材を切断する場合には、切断に伴って発生する被切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、基板表面に吸収性の高い波長のレーザ光を集光させ、基板を切断する加工方法が知られている。
【０００４】
これらに対し、基板内部に吸収性の高い波長の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、被切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し、その起点から割れが基板の厚さ方向に向かって発生するもので、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内部加工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、基板表面にレーザ光を集光させて基板内部へ向かって溶融領域域を拡大することで基板を切断する方法では、基板表面の切断部周辺も熱溶融してしまうため、切断すべき部位（切断線）以外の基板表面を損傷してしまうことになる。また、基板内部から基板表面へ加工分割物（以下、デブリスと称する）が噴出することがある。
【０００７】
また、上述の公報に記載されている方法では、基板を切断する亀裂の起点は、レーザ光が集光して形成した内部加工領域の基板の表面側端部となるため、この内部加工領域の亀裂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、実際のところ困難であった。
【０００８】
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（被切断部材）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、切断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内部加工形成によ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切断線を逸脱することが多かった。この場合には、基板表面に形成された半導体素子部のロジック回路等を破壊する可能性が高い。
【０００９】
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、被切断部材内部に形成した内部加工領域と被切断部材表面とを連結する亀裂を、被切断部材表面の切断位置を逸脱しないように形成することができるレーザ切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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明によるレーザ切断方法は、被切断部材を切断するに際してレーザ光の照射を用いるレーザ切断方法であって、前記被切断部材の内部にレーザ光を集光して当該内部に深さ方向に延びる内部加工領域の形成と、前記被切断部材の表面もしくは内部にレーザ光を集光して深さ方向に延びる溶融領域の形成と、を行なうことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、被切断部材の内部にレーザ光集光によって形成した内部加工領域を配置することで切断に要する時間の短縮化を図りつつ、集光点を移動しながら溶融領域を形成することで、表面の切断位置から外れることのない、表面と内部加工領域域とを結ぶ切断をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の特徴とするところは、被切断部材の切断を、被切断部材内部にレーザ光を集光してその材料の結晶構造等の物性を変化させ、内部に僅かな溶融とともに亀裂を照射方向に沿って発生させる加工方法と、基板表面あるいは基板内部にレーザ光を集光してその材料を溶融する加工方法と、を併用し、それぞれでは得られなかった効果を奏することができるものである。
【００１３】
以下に、本発明にかかる被切断部材として、表面に複数の半導体素子部であるロジック素子部１０ａが形成されたシリコン基板１０を実施形態として挙げ、そのシリコン基板１０のロジック素子部１０ａを個々の素子チップに分離する切断方法を説明する。
【００１４】
なお、基板は表側の表面と裏側の表面（裏面）とを有するが、本実施形態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、表側の表面からその内部及びその表面にそれぞれ適切な波長のレーザ光を照射して基板を切断するものである。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切断部材の場合には、その部材の外表面全体が表面となる。
【００１５】
まず、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、シリコン基板１０を透過する波長のレーザ光を後述する所定の条件でパルス発振させて集光する。これにより、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。本実施形態による内部加工を受けたシリコン基板には、その領域に深さ方向に延在する亀裂が生じるが、溶融のそのものは殆ど見受けられない。
【００１６】
こうして被切断部材であるシリコン基板１０の内部に１乃至複数の内部加工領域１２（１２ａ〜１２ｆ）を形成し、さらに集光点を切断線Ｃ（通常、実際にシリコン基板表面１１に描かれた線ではなく、切断をしたい位置を結んでできる仮想の線である。）に沿って走査するようにレーザ光もしくは被切断部材である基板を相対移動させることで、切断線Ｃ（図１（ａ）〜（ｃ）参照）に沿って内部加工領域としての亀裂を形成する。
【００１７】
本実施形態では、内部加工領域の形成に加えて、シリコン基板１０の表面あるいは内部に溶融領域を形成する加工も行う。そして、この加工で、基板表面の切断線Ｃ上あるいはその直下の深さ方向に沿った位置から内部加工領域へ向かってシリコン基板１０を溶融していき、ついには内部に形成されている内部加工領域の亀裂に至ることでシリコン基板を切断する。ここで、内部加工後あるいは内部加工とともに、基板表面から基板内部へ溶融領域を形成、進行させる加工方法（以下、「溶融加工」と称する。）では、基板内部では吸収されないが基板表面で吸収される波長のレーザ光をシリコン基板１０の表面に集光させる。あるいは、基板内部に溶融領域を形成して内部加工領域へ進行させる加工方法では、基板内部で吸収される波長のレーザ光を基板内部に集光させるとともに、その集光点を移動させることで、内部加工領域を含む切断面を形成してシリコン基板１０を切断する。
【００１８】
このとき、基板表面の切断線上にダイアモンドペンによる切削等により予め凹部１１ａを形成しておき、この凹部１１ａの内部（底）にレーザ光を集光して、これを起点として溶融加工を行ってもよい。
【００１９】
これにより、内部加工領域を起点とする亀裂が表面の切断線Ｃから外れた位置に到達することを防止することができる。すなわち、本発明によれば、実際の切断位置がスクライブ幅に収めることができる。
【００２０】
また、内部加工だけではその内部加工領域端を起点とする亀裂が好ましくない方向へ走ることを防止することができるだけではなく、被切断部材の内部にレーザ光集光による内部加工領域を適切に配置することで、基板の切断に要する溶融加工時間の短縮化を図ることができ、内部加工領域にある微小な空隙が溶融加工で生じる溶融の圧力を緩和することとなり、表面へ噴出す加工分解物（デブリス）を削減することができる。
【００２１】
（基板）
図１（ａ）、（ｂ）に示すシリコン基板１０は、基板表面に形成されたロジック素子部１０ａとして、インクジェット記録ヘッドのインク吐出部およびその周辺部を基板表面に形成した例である。図１（ｃ）に示すように、表面が（１００）面の単結晶シリコンで、厚さ６２５μｍのシリコンウエハ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構造、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、これらにより各ロジック素子部１０ａを構成している。シリコン基板１０の切断線Ｃ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方向の切断線Ｃ１、Ｃ２がロジック素子部１０ａを囲むように設定される。
【００２２】
このように液体吐出用の構造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を各素子チップに切断できるように、互いに切断線Ｃを挟んで配置される。切断線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。
【００２３】
図２は、シリコン基板１０の表側の表面１１の切断線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が形成された基板断面を現す。
【００２４】
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。これは、切断完了までの間にロジック素子部１０ａがシリコン基板１０から分離するのを防止するためである。
【００２５】
また、シリコン基板１０の基板表面１１のほぼ全域にわたって表面に対して垂直のレーザ照射を行うために、ダイシングテープＴの側からシリコン基板１０を吸着ステージを用いた吸引等により、シリコン基板１０を平坦化し、その変形を矯正することが望ましい。
【００２６】
（加工装置）
次に、図３（ａ）〜（ｃ）を用いて、２つの光源光学系と集光光学系とを備えるレーザ照射光学系と、被切断部材としてのシリコン基板１０をレーザ照射光学系に対して相対移動させる支持装置と、をする加工装置を説明する。
【００２７】
まず、図３（ａ）を用いて、２つの光源光学系として、シリコン基板１０の内部にレーザ光を集光して内部加工領域（内部亀裂１２）を形成するレーザ照射系と、基板表面１１にレーザ光を集光して基板表面から内部へ溶融領域を形成するレーザ照射系と、を有する加工装置５０を説明する。
【００２８】
加工装置５０は、光源５１、ビーム拡大系５１ａ、シャッター５１ｃ等を有する第一光源光学系と、光源５４、ビーム拡大系５４ａ、シャッター５４ｃ等を有する第二光源光学系と、第一、第二光源光学系からのレーザ光を合成するダイクロックミラー５５、顕微鏡対物レンズ５２ａ、ダイクロックミラー５５からのレーザ光を対物レンズ５２ａへ案内するミラー５１ｂ、ミラー５２ｂ等を有する集光光学系と、Ｘステージ５３ａ、Ｙステージ５３ｂ、微動調整Ｚステージ５３ｃ等を有する自動ステージ５３と、ワーク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（ａ））によるアライメントを行うためのアライメント光学系（不図示）を備えている。
【００２９】
光源５１は、パルスＹＡＧレーザ光の基本波（１０６４ｎｍ）を用いる。パルス幅は約１５ｎｓｅｃ〜約１０００ｎｓｅｃで、周波数は１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚであり、エネルギーは２μＪ〜１００μＪの範囲で加工を行なう。また、光源５４は、光源５１の３倍高調波であり、波長は３５５ｎｍ、周波数は約１０ｋＨｚ〜約１００ｋＨｚである。ここで、光源５１のレーザ光の波長としては、シリコン基板１０を透過する波長を選定し、光源５４のレーザ光の波長としては、シリコン基板１０の表面に吸収される波長を選定する。
【００３０】
ダイクロックミラー５５は入射した異なる波長の光を同一光軸に出射するミラーである。シャッター５１ｃ、５４ｃは、用いる光源を切り替えるためのものである。
【００３１】
また、光源５４を光源５１と同じ光源に交換することで第一光源光学系と第二光源光学系とを同じ波長のレーザ光の光学系とすることができる。図３（ｂ）を用いて説明すると、２つのレーザ光を合成するに際してそれぞれの偏光面を合わせるために、第一光源光学系と第二光原光学系とに対してそれぞれの波長に対する偏光板５１ｄ、５４ｄを配置し、光路合成素子としてダイクロックミラー５５の代わりに偏光ビームスプリッターを用いる。そして、２つの光源が持つ光軸を偏光ビームスプリッター出射後に一致させることで、２光源からのレーザ光の合成を行う。なお、合成の際には、光源５１、５４が直線偏光であれば、λ／２板を用いて偏光面を調整して行う。
【００３２】
また、同一波長でかつ１つの光源を用い、その光源の発振状態を制御することで、上述の内部加工とともに、溶融加工を行なうことができる。これを図３（ｃ）を用いて説明する。加工装置５０は、図３（ａ）、（ｂ）の加工装置の有する２つの光源光学系を光源５１、ビーム拡大系５１ａ、ミラー５１ｂ、シャッター５１ｃ等の１つの光源光学系のみとする以外は、基本的には図３（ａ）、（ｂ）の加工装置と同じ構成である。例えば、光源５１としてはパルスＹＡＧレーザ光の基本波（１０６４ｎｍ）を用いる。パルス幅は約１５ｎｓｅｃ〜約１０００ｎｓｅｃで、周波数は約１０ｋＨｚ〜約１００ｋＨｚである。
【００３３】
ここで、同一光源の発振状態を制御することでパルス発振と連続発振との切り替えを行なうことで、パルス発振のレーザ光照射により内部加工を行ない、連続発振のレーザ光照射により溶融加工を行なうことができる。パルス発振で内部加工を行なうことができるレーザ光でも、連続発振させることで、内部亀裂等の形成を行うことなく、基板を溶融させるからである。
【００３４】
以上の加工装置５０においては、内部亀裂１２を形成するためのレーザ光の選定は、シリコン基板１０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。本実施態様で用いたパルスＹＡＧレーザ光の基本波は、シリコン基板１０を透過する波長のレーザ光である。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さに設定した集光点に集光し、その集光点を含む領域に内部亀裂１２を生じさせる。
【００３５】
一方、表面からシリコン基板１０を溶融するレーザ光の光源は、デブリスを削減するためには集光時のスポット径が小さい方が望ましい。そのため、レーザ光の波長は短いほどよい。
【００３６】
（内部加工）
このような加工装置５０を用いた、内部加工領域（内部亀裂）１２を形成する内部加工方法について、以下に説明する。
【００３７】
第一光源光学系からのパルス発振されたレーザ光Ｌが基板内部の集光点に集光すると、その集光点を含む素の周囲において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ｌｃは約２μｍ〜約１００μｍ程度であった。
【００３８】
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、集光点を切断線Ｃに沿って相対移動させることで切断線Ｃの直下の内部加工を行う。
【００３９】
ワークとしてのシリコン基板１０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もしくは厚さ方向）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とワークとの相対的な間隔を可変としている。
【００４０】
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。
【００４１】
上述の観察光学系以外にもＡＦ（Ａｕｔｏ  Ｆｏｕｃｕｓ）光学装置５４を導入し、ワークとの間隔を測定する。ＡＦ光学装置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までの距離を計測し、最良位置を決定する。また、レーザ光を基板表面へ投光・反射させて、ＡＦ制御を行ってもよい。
【００４２】
上述のように、１つの集光点で形成される亀裂長さｌｃは約２μｍ〜約１００μｍであり、対象となるシリコン基板１０の厚さは６２５μｍであるので、このシリコン基板を切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１１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。その際に、基板表面１１に配置されたロジック素子部１０ａを損傷しないように、内部加工時には、基板表面１１の近傍で形成される内部亀裂が基板表面１１へ到達するような加工は行わないものとする。また、集光点近くに形成された既存の内部亀裂が、その後のレーザ照射による熱などの影響で成長し、基板表面１１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。
【００４３】
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が深さ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（不図示）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Ｄｆが約１０μｍ〜約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。
【００４４】
本実施形態では、各亀裂の深さ方向の長さは約６０μｍ〜約７０μｍで、基板表面１１からの集光点までの深さを約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、その内部亀裂の下端と基板裏側の表面との間隔Ｄｂが約５０μｍ程度となるように形成されている。
【００４５】
（溶融加工−１）
次に、第二光源光学系からのレーザ光を基板表面１１に集光させることで基板表面１１に溶融領域を形成し、この溶融領域を基板内部の内部加工領域１２へ向かって進行させる方法について以下に説明する。
【００４６】
溶融加工は、集光光学系５２の顕微鏡対物レンズ５２ａの焦点が対象物の表面、つまりレーザ光の集光点がシリコン基板１０の表面１１となるように配置して行われる。シリコン基板１０の表面１１に吸収される波長のレーザ光Ｌを基板表面１１に集光して形成された溶融領域Ｍは、基板の表側表面から裏側表面へ到達し、６２５μｍ厚のシリコン基板１０に貫通孔を開けることが可能である。表側表面１１に照射されたレーザ光Ｌにより供給されたエネルギーは、基板の内部へ光軸方向に沿って伝達され、溶融領域Ｍを拡大・進行させて行く。この溶融加工では、光源５４からの光の波長が上述の内部加工で使用する光の波長とは異なり、より短いものである。本実施形態では波長３５５ｎｍのＹＡＧレーザを用いている。
【００４７】
溶融加工は、図４に示すように、照射点の溶融領域Ｍが厚さ方向（基板の内部へ向かう方向、被切断部材内部への深さ方向）に進行するようにして行われる。
【００４８】
なお、基板の表面から数十μｍ以内の位置の内部加工を行なう際に、内部加工に使用するレーザ光が基板表面１１を通過するときに、表面１１が溶融して凹部１１ａが同時に形成されることがある。溶融加工を行なう際にはこの凹部１１ａが存在していてもよく、その場合には、この凹部１１ａの底を狙って溶融加工を行なうレーザ光を照射する。
【００４９】
溶融加工では、溶融物の飛散、溶融部のせり出しに伴う照射部近傍での形状が発生する。これらの現象で生じるものは工業的には製品の不良原因となる可能性があるものであり、最小限に止める方が好ましいものである。そのためには、レーザ加工時の加工体積（＝スポット径×吸収層厚さ）が小さいほどよい。シリコン分光透過率をみると、波長が短いほど吸収性は高くなる。また、集光光学系から見ると、波長が短いほどスポット径は小さくなる。以上のことから、溶融加工に用いるレーザ光の波長は、内部加工に用いるレーザ光の波長に比べて短波長化されている。
【００５０】
また、飛散物の基板表面への付着量を軽減するには、照射点近傍で、その周囲の気体を吸引除去することが有効である。特に、照射点近傍において、図４で示すように表面近傍の雰囲気（気体）を吸引除去するようにすることで、レーザ加工で生じるデブリス飛散の量を軽減し、また対物レンズ５２ａへのデブリス汚染を発生しないようにすることができる。しかしながら、吸引除去に伴って照射点近傍へ送り込まれる気流の速さが適正値を越えると、照射点近傍の気体の屈折率変化が光学特性に影響を与えることになるので注意を要する。さらに、空気以外の気体を照射点近傍へ送り込む際には、その気体の屈折率を考慮して対物レンズ５２ａを用いることが望ましい。
【００５１】
溶融加工で形成された柱状の溶融領域Ｍが基板表面１１から基板内部へ進行・伸長していくと、図４で示されているように、先に形成されている内部加工領域１２に達する。内部加工領域は微小な空隙を持ったものであり、表面からの溶融領域Ｍはこの空隙に沿ってさらに基板内部（基板の裏面側）へ進行する。このとき、内部加工領域１２は内部加工の際に溶融・硬化を伴う内部変質を生じているが、表面からの溶融領域Ｍが内部加工領域１２に達すると、再度溶融・硬化することになる。しかしながら、既に単結晶状態から溶融状態への変化を受けているため、再溶融は容易に発生する。そのため、内部加工領域であった領域を含んで溶融してできた溶融領域のさらなる厚さ方向への進行速度は、溶融過程が連鎖反応的に厚さ方向に進行するため、内部加工領域以外の領域を通過するときよりも速くなる。
【００５２】
溶融加工により形成された溶融領域Ｍは、厚さ方向に延びる内部加工領域の下側端部（基板の裏側に近い方の端部）を越えてさらに基板裏側表面へ成長して延びて行く。その結果、裏側表面に溶融領域Ｍが到達し、基板が溶断される。あるいは、溶融領域Ｍの先端が裏側表面に近づいたときに、溶融領域Ｍの先端と基板の裏側表面との間に割れが生じて、基板が切断されることもある。
【００５３】
（溶融加工−２）
以下に述べる実施形態は、内部加工に用いるレーザ光と同じ性質、つまり第一光源光学系に使用していた、シリコン基板１０を透過する波長のレーザ光を第二光源光学系にも用いる（図３（ｂ））。その際、第一光源光学系からのレーザ光は上述と同じように内部加工領域を形成するが、第二光源光学系からのレーザ光は、内部加工を形成しない条件のもとに照射され、内部加工領域を形成するのではなく、溶融領域を形成するものである。
【００５４】
あるいは、図３（ｃ）にあるように、同一の光源５１の発振条件を制御することで、最初に内部加工領域を形成した後、発振条件を変更して溶融領域を形成することでもよい。
【００５５】
そして、このレーザ光の集光点Ａを、内部加工領域を含んで基板の厚さ方向に沿って移動させる。これにより、溶融領域Ｍを基板の厚さ方向に伸長させ、内部加工領域１２をも溶融することで、内部加工されていた領域と溶融領域Ｍとを連絡し、最終的にシリコン基板１０を切断する。
【００５６】
溶融領域Ｍを基板の内部に向かって誘導するためには、基板内部で吸収される波長のレーザ光を用いて基板内部に集光点を形成し、その集光点を厚さ方向に走査（移動）させることで実現させることができる。このときのレーザ光の照射条件は、基板内部に溶融状態を形成するためのものであり、多光子吸収を発生させて内部加工領域を形成するものではない。従って、ここで用いられるレーザ光としては、連続発振レーザでもかまわない。ここでは、集光点Ａを、基板の表側から裏側へ移動するように照射することで、溶融領域Ｍは、表側から裏側へ向かって進行するものである。
【００５７】
溶融領域Ｍが表面側から内部へ進行すると、図５（ａ）に示されているように、既に形成されていた内部加工領域１２に達する。各内部加工領域１２は微小な空隙を持ったものであり、表面側からの溶融領域はこの空隙に沿って進行する。このとき、集光点Ａの位置も各内部加工領域１２に沿って位置を移動させることで、溶融状態を厚さ方向に進行するように誘導する。内部加工領域１２は再度の溶融と硬化とをするが、既に単結晶状態から溶融状態への変化を経ているため、容易に再溶融することができる。
【００５８】
このとき、基板の裏側から表側へ向かう方向にレーザ光の集光点Ａを移動させ、内部加工領域１２の裏側端部から先に溶融領域Ｍに含まれるようにする（内部加工領域が厚さ方向に複数形成されているときには裏側に近い内部加工領域から表側に近い内部加工領域へ向かって溶融領域を進行させる）方式（図５（ｂ））を選択することができる。
【００５９】
さらに、ここでは、第一光源集光系と第二光源集光系とを同時に使用し、内部加工領域１２の形成と溶融加工領域Ｍの形成とを、２つの光源光学系を同時に使用することで、並行して行うこともできる。これにより加工時間の短縮化を図ることができる。
【００６０】
以上の各実施形態で形成された切断面は、表側表面から裏側表面まで溶融領域となっている。この内部加工領域が存在していた箇所の断面は、存在していなかった箇所（溶融加工のみを受けた領域）に比べて溶融領域の形成速度が速かったことに起因して異なった形態を呈する。
【００６１】
本実施形態によれば、加工装置５０のステージ５３等の適切な操作により、切断線Ｃの直下に１乃至複数の内部加工領域を形成し、基板内部に溶融領域を形成するレーザ光の集光点を基板表面１１に対して垂直に、内部加工領域を含んで移動させることで、切断線Ｃから外れることのない基板切断を効率的に行うことができる。
【００６２】
（溶融加工―３）
本実施形態の加工装置５０によれば、ステージ５３等の適切な操作により、シリコン基板１０の切断線Ｃの直下に１乃至複数の集光点をμｍ単位の精度で設定することが可能である。一方、レーザ光の発振条件により、内部加工によって形成される深さ方向の亀裂の長さも推測することが可能である。これらより、基板内部に内部加工により形成された１乃至複数の亀裂の分布を予想することが可能となる。
【００６３】
本実施形態では、基板表面１１とその直下の内部加工による亀裂（内部加工領域）との間、内部加工による亀裂（内部加工領域）同士の間を、それぞれ上述の溶融加工で連絡するものである。あるいは、それらのどちらか一方の間を連絡するものであってもよい。
【００６４】
具体的には、上述した図３（ｂ）の第二光源光学系を用い、シリコン基板１０を透過するレーザ光を、内部加工領域を形成することなく溶融領域を形成する発振条件で基板表面もくしはその直下近傍に集光させる。そして、その内部にある最初の内部加工による亀裂まで集光点を移動させながら溶融領域Ｍを形成する。さらに、集光点が最初の亀裂の先端に到達したと推定される位置に届くと、溶融領域の形成を行なうことなく、その亀裂の下端と推定される位置から改めて溶融領域形成のためのレーザ光の集光を行なう。それから、再び集光点を深さ方向へ移動させながら溶融領域を内部へ進行させて行き、次の内部加工による亀裂の先端があると推定される位置に到達する。これらを順次、繰り返して基板の裏側表面に至ることで、シリコン基板１０を切断することができる。あるいは、裏側表面に接近した溶融領域の進行方向先端と裏側表面との間に新たな亀裂が走り、シリコン基板１０を切断することができる。
【００６５】
このような切断は、図３（ｃ）にあるように、同一の光源５１の発振条件を制御することで、最初に内部加工領域を形成した後、発振条件を変更して溶融領域を上述のように表面と亀裂、亀裂と亀裂を連絡するように形成することによっても可能である。
【００６６】
本施形態で形成された切断面は、内部加工による亀裂と、その亀裂と基板表面の間および亀裂と亀裂との間に形成された溶融面と、が交互に深さ方向に配された形状を呈している。
【００６７】
本実施形態によれば、加工装置５０のステージ５３等の適切な操作により、切断線Ｃの直下に１乃至複数の内部加工領域を形成し、基板内部に溶融領域を形成するレーザ光の集光点を基板表面１１に対して垂直に、内部加工領域を溶融加工することなく移動させることで、切断線Ｃから外れることのない基板切断を、さらに効率的に行うことができる。
【００６８】
また、上述の各実施形態によれば、被切断部材の内部にレーザ光集光による内部加工領域を適切に配置することで、加工時間全体の短縮化と切断線から外れることのない安定したレーザ照射が行える。さらに、内部加工領域が持つ微小な空隙が表面側からのレーザ加工で生じる溶融領域が持つ圧力を緩和することとなり、表面へ噴出す加工分解物（デブリス）の増加を抑えることができる。
【００６９】
（後工程）
以上までの内部加工および溶融加工によって、部分的に基板の表側表面と裏側表面とが隙間で連通した状態になるが、多くの場合、多数のロジック素子部１０ａを全て分離するまでには至っていない。そこで、上述の加工を施した後のシリコン基板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、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の上に置き、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等により、シリコン基板１０に対して外力を作用させて、最終的に各ロジック素子部１０ａをシリコン基板１０や他のロジック素子部１０ａから分離する。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【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】シリコン基板内部に形成された内部加工領域の断面模式図である。
【図３】加工装置を説明するもので、（ａ）は内部加工と表面からの溶融加工とを行なう加工装置を示す模式図、（ｂ）は内部加工と内部に溶融領域を形成する溶融加工とを行なう加工装置を示す模式図、（ｃ）は１つの光源を用いて内部加工と溶融加工とを行なう加工装置を示す模式図である。
【図４】シリコン基板の表面で吸収されるレーザ光を用いた溶融加工を説明する断面模式図である。
【図５】（ａ）はシリコン基板の内部で吸収されるレーザ光を用いた溶融加工を説明する断面模式図、（ｂ）は基板内部の裏側から表側へ向かって集光点を移動させて行う溶融加工を説明する断面模式図である。
【符号の説明】
【００７１】
１  シリコンウエハ
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  内部加工領域裂
Ａ  集光点
Ｍ  溶融領域
【図１】
2006315017.tif 000003
【図２】
2006315017.tif 000004
【図３】
2006315017.tif 000005
【図４】
2006315017.tif 000006
【図５】
2006315017.tif 000007