(57)【要約】　　　（修正有）【課題】加工対象物が種々の積層構造を有する場合においても加工対象物を高精度に切断することのできるレーザ加工方法を提供する。【解決手段】ウェハ１ａの表面３に保護テープ２５を装着し、ウェハ１ａの裏面２１をレーザ光入射面として基板１５の内部に集光点Ｐを合わせてレーザ光Ｌを照射することにより多光子吸収による溶融処理領域１３を形成し、この溶融処理領域１３によって、ウェハ１ａの切断予定ライン５に沿ってレーザ光入射面から所定距離内側に切断起点領域８を形成し、ウェハ１ａの裏面２１にエキスパンドテープ２３を装着し、切断起点領域８を起点としてウェハ１ａが切断されることにより生じた複数のチップ状部分を、エキスパンドテープ２３を伸張させることにより互いに分離する工程を備えることを特徴とする。【選択図】　図２０
2004001076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に設けられた積層部とを含む平板状の加工対象物を切断するレーザ加工方法であって、
前記加工対象物の前記積層部側の表面に保護フィルムを装着し、前記加工対象物の裏面をレーザ光入射面として前記基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより多光子吸収による改質領域を形成し、この改質領域によって、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記レーザ光入射面から所定距離内側に切断起点領域を形成し、前記加工対象物の裏面に伸張性のフィルムを装着し、前記切断起点領域を起点として前記加工対象物が切断されることにより生じた複数の部分を、前記伸張性のフィルムを伸張させることにより互いに分離する工程を備える、レーザ加工方法。
【請求項２】
基板と、前記基板上に設けられた積層部とを含む平板状の加工対象物を切断するレーザ加工方法であって、
前記加工対象物の前記積層部側の表面に保護フィルムを装着し、前記加工対象物の裏面をレーザ光入射面として前記基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより多光子吸収による改質領域を形成し、この改質領域によって、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記レーザ光入射面から所定距離内側に切断起点領域を形成し、前記加工対象物の裏面に伸張性のフィルムを装着し、前記加工対象物に外力を印加することにより前記切断起点領域を起点として前記加工対象物を複数の部分に切断し、前記伸張性のフィルムを伸張させることにより前記加工対象物の前記複数の部分を分離する工程を備える、レーザ加工方法。
【請求項３】
基板と、前記基板上に設けられた積層部とを含む平板状の加工対象物を切断するレーザ加工方法であって、
前記加工対象物の前記積層部側の表面に保護フィルムを装着し、前記加工対象物の前記裏面をレーザ光入射面として前記基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより多光子吸収による改質領域を形成し、この改質領域によって、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記レーザ光入射面から所定距離内側に切断起点領域を形成し、前記加工対象物の裏面に伸張性のフィルムを装着し、前記伸張性のフィルムを伸張させることにより前記切断起点領域を起点として前記加工対象物を複数の部分に切断するとともに前記加工対象物の前記複数の部分を分離する工程を備える、レーザ加工方法。
【請求項４】
半導体基板と、前記半導体基板上に設けられた積層部とを含む平板状の加工対象物を切断するレーザ加工方法であって、
前記加工対象物の前記積層部側の表面に保護フィルムを装着し、前記加工対象物の裏面をレーザ光入射面として前記半導体基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより溶融処理領域を形成し、この溶融処理領域によって、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記レーザ光入射面から所定距離内側に切断起点領域を形成し、前記加工対象物の裏面に伸張性のフィルムを装着し、前記切断起点領域を起点として前記加工対象物が切断されることにより生じた複数の部分を、前記伸張性のフィルムを伸張させることにより互いに分離する工程を備える、レーザ加工方法。
【請求項５】
半導体基板と、前記半導体基板上に設けられた積層部とを含む平板状の加工対象物を切断するレーザ加工方法であって、
前記加工対象物の前記積層部側の表面に保護フィルムを装着し、前記加工対象物の裏面をレーザ光入射面として前記半導体基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより溶融処理領域を形成し、この溶融処理領域によって、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記レーザ光入射面から所定距離内側に切断起点領域を形成し、前記加工対象物の裏面に伸張性のフィルムを装着し、前記加工対象物に外力を印加することにより前記切断起点領域を起点として前記加工対象物を複数の部分に切断し、前記伸張性のフィルムを伸張させることにより前記加工対象物の前記複数の部分を分離する工程を備える、レーザ加工方法。
【請求項６】
半導体基板と、前記半導体基板上に設けられた積層部とを含む平板状の加工対象物を切断するレーザ加工方法であって、
前記加工対象物の前記積層部側の表面に保護フィルムを装着し、前記加工対象物の前記裏面をレーザ光入射面として前記半導体基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより溶融処理領域を形成し、この溶融処理領域によって、前記加工対象物の切断予定ラインに沿って前記レーザ光入射面から所定距離内側に切断起点領域を形成し、前記加工対象物の裏面に伸張性のフィルムを装着し、前記伸張性のフィルムを伸張させることにより前記切断起点領域を起点として前記加工対象物を複数の部分に切断するとともに前記加工対象物の前記複数の部分を分離する工程を備える、レーザ加工方法。
【請求項７】
前記加工対象物に前記切断起点領域を形成する前に、前記加工対象物の前記基板が薄くなるように前記加工対象物の前記裏面を研削する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のレーザ加工方法。
【請求項８】
前記伸張性のフィルムを前記加工対象物に装着した後、前記保護フィルムを除去する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のレーザ加工方法。
【請求項９】
前記伸張性のフィルムを伸張させることにより前記加工対象物の前記複数の部分に分離した後、前記保護フィルムを除去する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【従来の技術】
近年、半導体デバイス用としてＡｌ２Ｏ３基板上にＧａＮ等の半導体動作層を結晶成長させたものや、液晶表示装置用としてガラス基板上に他のガラス基板を貼り合わせたもの等、種々の積層構造を有する加工対象物を高精度に切断する技術が求められている。
【０００２】
従来、これらの積層構造を有する加工対象物の切断には、ブレードダイシング法やダイヤモンドスクライブ法が使用されるのが一般的である。
【０００３】
ブレードダイシング法とは、ダイヤモンドブレード等により加工対象物を切削して切断する方法である。一方、ダイヤモンドスクライブ法とは、ダイヤモンドポイントツールにより加工対象物の表面にスクライブラインを設け、このスクライブラインに沿うよう加工対象物の裏面にナイフエッジを押し当てて、加工対象物を割って切断する方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ブレードダイシング法にあっては、例えば、加工対象物が上述した液晶表示装置用のものである場合、ガラス基板と他のガラス基板との間に間隙が設けられているため、この間隙に削り屑や潤滑洗浄水が入り込んでしまうおそれがある。
【０００５】
また、ダイヤモンドスクライブ法にあっては、加工対象物がＡｌ２Ｏ３基板等の硬度の高い基板を有している場合や、或いは、加工対象物がガラス基板同士を貼り合わせたものである場合等に、加工対象物の表面だけでなく裏面にもスクライブラインを設けなければならず、この表面と裏面とに設けられたスクライブラインの位置ずれによって切断不良が生じるおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、上述したような問題を解決し、加工対象物が種々の積層構造を有する場合においても加工対象物を高精度に切断することのできるレーザ加工方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るレーザ加工方法は、基板と、基板上に設けられた積層部とを含む平板状の加工対象物を切断するレーザ加工方法であって、加工対象物の積層部側の表面に保護フィルムを装着し、加工対象物の裏面をレーザ光入射面として基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより多光子吸収による改質領域を形成し、この改質領域によって、加工対象物の切断予定ラインに沿ってレーザ光入射面から所定距離内側に切断起点領域を形成し、加工対象物の裏面に伸張性のフィルムを装着し、切断起点領域を起点として加工対象物が切断されることにより生じた複数の部分を、伸張性のフィルムを伸張させることにより互いに分離する工程を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係るレーザ加工方法は、半導体基板と、半導体基板上に設けられた積層部とを含む平板状の加工対象物を切断するレーザ加工方法であって、加工対象物の積層部側の表面に保護フィルムを装着し、加工対象物の裏面をレーザ光入射面として半導体基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより溶融処理領域を形成し、この溶融処理領域によって、加工対象物の切断予定ラインに沿ってレーザ光入射面から所定距離内側に切断起点領域を形成し、加工対象物の裏面に伸張性のフィルムを装着し、切断起点領域を起点として加工対象物が切断されることにより生じた複数の部分を、伸張性のフィルムを伸張させることにより互いに分離する工程を備えることを特徴とする。
【０００９】
これらのレーザ加工方法によれば、加工対象物の表面に保護フィルムを装着することによって、加工対象物を裏面を上にして台上に載置することができるので、加工対象物の裏面から（半導体）基板の内部にレーザ光を好適に照射することができる。そして、多光子吸収という現象により形成される改質領域（溶融処理領域）でもって、加工対象物を切断すべき所望の切断予定ラインに沿った切断起点領域を基板の内部に形成し、この切断起点領域を起点として加工対象物を切断することができる。そして、加工対象物の裏面に伸張性のフィルムを装着してこれを伸張させることにより、切断された加工対象物の複数の部分を容易に分離することができる。すなわち、本レーザ加工方法によれば、加工対象物の表面にある積層部にレーザ光を直接照射せずに切断起点領域を形成できるとともに、切断起点領域を起点として基板を比較的小さな力で精度良く割って切断し、切断された加工対象物を容易に分離することができる。従って、このレーザ加工方法によれば、加工対象物が種々の積層構造を有する場合においても該加工対象物を高精度に切断することができる。
【００１０】
ここで、基板上の積層部とは、基板の表面に堆積されたもの、基板の表面に貼り合わされたもの、或いは基板の表面に取り付けられたもの等をいい、基板に対し異種材料であるか同種材料であるかは問わない。そして、積層部には、基板に密着して設けられるものや、基板と間隙を取って設けられるもの等がある。例としては、基板上に結晶成長により形成された半導体動作層や、ガラス基板上に貼り合わされた他のガラス基板等があり、積層部は異種材料を複数層形成したものも含む。また、基板の内部とは、積層部が設けられている基板の表面上をも含む意味である。さらに、集光点とは、レーザ光が集光した箇所のことである。そして、切断起点領域は、改質領域が連続的に形成されることで形成される場合もあるし、改質領域が断続的に形成されることで形成される場合もある。
【００１１】
また、本発明に係るレーザ加工方法は、基板と、基板上に設けられた積層部とを含む平板状の加工対象物を切断するレーザ加工方法であって、加工対象物の積層部側の表面に保護フィルムを装着し、加工対象物の裏面をレーザ光入射面として基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより多光子吸収による改質領域を形成し、この改質領域によって、加工対象物の切断予定ラインに沿ってレーザ光入射面から所定距離内側に切断起点領域を形成し、加工対象物の裏面に伸張性のフィルムを装着し、加工対象物に外力を印加することにより切断起点領域を起点として加工対象物を複数の部分に切断し、伸張性のフィルムを伸張させることにより加工対象物の複数の部分を分離する工程を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係るレーザ加工方法は、基板と、基板上に設けられた積層部とを含む平板状の加工対象物を切断するレーザ加工方法であって、加工対象物の積層部側の表面に保護フィルムを装着し、加工対象物の裏面をレーザ光入射面として基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより多光子吸収による改質領域を形成し、この改質領域によって、加工対象物の切断予定ラインに沿ってレーザ光入射面から所定距離内側に切断起点領域を形成し、加工対象物の裏面に伸張性のフィルムを装着し、加工対象物に外力を印加することにより切断起点領域を起点として加工対象物を複数の部分に切断し、伸張性のフィルムを伸張させることにより加工対象物の複数の部分を分離する工程を備えることを特徴とする。
【００１３】
これらのレーザ加工方法によれば、上述したレーザ加工方法と同様の理由により、加工対象物が種々の積層構造を有する場合においても該加工対象物を高精度に切断することができる。また、加工対象物を複数の部分に切断する際に加工対象物に外力を印加することによって、切断起点領域を起点として加工対象物を容易に切断することができる。
【００１４】
また、本発明に係るレーザ加工方法は、基板と、基板上に設けられた積層部とを含む平板状の加工対象物を切断するレーザ加工方法であって、加工対象物の積層部側の表面に保護フィルムを装着し、加工対象物の裏面をレーザ光入射面として基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより多光子吸収による改質領域を形成し、この改質領域によって、加工対象物の切断予定ラインに沿ってレーザ光入射面から所定距離内側に切断起点領域を形成し、加工対象物の裏面に伸張性のフィルムを装着し、伸張性のフィルムを伸張させることにより切断起点領域を起点として加工対象物を複数の部分に切断するとともに加工対象物の複数の部分を分離する工程を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係るレーザ加工方法は、半導体基板と、半導体基板上に設けられた積層部とを含む平板状の加工対象物を切断するレーザ加工方法であって、加工対象物の積層部側の表面に保護フィルムを装着し、加工対象物の裏面をレーザ光入射面として半導体基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより溶融処理領域を形成し、この溶融処理領域によって、加工対象物の切断予定ラインに沿ってレーザ光入射面から所定距離内側に切断起点領域を形成し、加工対象物の裏面に伸張性のフィルムを装着し、伸張性のフィルムを伸張させることにより切断起点領域を起点として加工対象物を複数の部分に切断するとともに加工対象物の複数の部分を分離する工程を備えることを特徴とする。
【００１６】
これらのレーザ加工方法によれば、上述したレーザ加工方法と同様の理由により、加工対象物が種々の積層構造を有する場合においても該加工対象物を高精度に切断することができる。また、伸張性のフィルムを伸張させることにより、加工対象物の切断起点領域に引張応力が印加されるので、加工対象物を切断する工程と複数の部分を分離する工程とを同時に行うことができ、製造工程を削減することができる。
【００１７】
また、上述した本発明に係るレーザ加工方法においては、加工対象物に切断起点領域を形成する前に、加工対象物の基板が薄くなるように加工対象物の裏面を研削することが好ましい。これによって、切断起点領域を起点としてより小さな力で、或いは特別な力を必要とせずに加工対象物を精度良く切断することができる。
【００１８】
また、上述した本発明に係るレーザ加工方法においては、伸張性のフィルムを加工対象物に装着した後、保護フィルムを除去することが好ましい。これによって、切断起点領域が形成された加工対象物を離散させることなく保持することができる。或いは、伸張性のフィルムを伸張させることにより加工対象物の複数の部分を分離した後、保護フィルムを除去することが好ましい。これによって、加工対象物を切断してから複数の部分を取り出すまでの間、該複数の部分を保護することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。本実施形態に係るレーザ加工方法では、加工対象物の内部に多光子吸収による改質領域を形成する。そこで、このレーザ加工方法、特に多光子吸収について最初に説明する。
【００２０】
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ｈνが小さいと光学的に透明となる。よって、材料に吸収が生じる条件はｈν＞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ｎｈν＞ＥＧの条件（ｎ＝２，３，４，・・・）で材料に吸収が生じる。この現象を多光子吸収という。パルス波の場合、レーザ光の強度はレーザ光の集光点のピークパワー密度（Ｗ／ｃｍ２）で決まり、例えばピークパワー密度が１×１０８（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×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（Ｗ／ｃｍ２）で決まる。
【００２１】
このような多光子吸収を利用する本実施形態に係るレーザ加工の原理について、図１〜図６を参照して説明する。図１はレーザ加工中の加工対象物１の平面図であり、図２は図１に示す加工対象物１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図であり、図３はレーザ加工後の加工対象物１の平面図であり、図４は図３に示す加工対象物１のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図であり、図５は図３に示す加工対象物１のＶ−Ｖ線に沿った断面図であり、図６は切断された加工対象物１の平面図である。
【００２２】
図１及び図２に示すように、加工対象物１の面１０には、加工対象物１を切断すべき所望の切断予定ライン５がある。切断予定ライン５は直線状に延びた仮想線である（加工対象物１に実際に線を引いて切断予定ライン５としてもよい）。本実施形態に係るレーザ加工は、多光子吸収が生じる条件で加工対象物１の内部に集光点Ｐを合わせてレーザ光Ｌを加工対象物１に照射して改質領域７を形成する。なお、集光点とはレーザ光Ｌが集光した箇所のことである。また、加工対象物１の面１０はレーザ光が入射されるレーザ光入射面となっており、該面１０においてレーザ光Ｌが散乱することを防ぐため、平坦かつ滑面であることが好ましい。
【００２３】
レーザ光Ｌを切断予定ライン５に沿って（すなわち矢印Ａ方向に沿って）相対的に移動させることにより、集光点Ｐを切断予定ライン５に沿って移動させる。これにより、図３〜図５に示すように改質領域７が切断予定ライン５に沿って加工対象物１の内部にのみ形成され、この改質領域７でもって切断起点領域８が形成される。本実施形態に係るレーザ加工方法は、加工対象物１がレーザ光Ｌを吸収することにより加工対象物１を発熱させて改質領域７を形成するのではない。加工対象物１にレーザ光Ｌを透過させ加工対象物１の内部に多光子吸収を発生させて改質領域７を形成している。よって、加工対象物１の面１０ではレーザ光Ｌがほとんど吸収されないので、加工対象物１の面１０が溶融することはない。
【００２４】
加工対象物１の切断において、切断する箇所に起点があると加工対象物１はその起点から割れるので、図６に示すように比較的小さな力で加工対象物１を切断することができる。よって、加工対象物１の面１０に不必要な割れを発生させることなく加工対象物１の切断が可能となる。
【００２５】
さて、本実施形態において多光子吸収により形成される改質領域としては、次の（１）〜（３）がある。
【００２６】
（１）改質領域が１つ又は複数のクラックを含むクラック領域の場合
基板（例えばサファイア、ガラス、またはＬｉＴａＯ３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１×１０８（Ｗ／ｃｍ２）以上で且つパルス幅が１μｓ以下の条件でレーザ光を照射する。このパルス幅の大きさは、多光子吸収を生じさせつつ基板の面に余計なダメージを与えずに、基板の内部にのみクラック領域を形成できる条件である。これにより、基板の内部には多光子吸収による光学的損傷という現象が発生する。この光学的損傷により基板の内部に熱ひずみが誘起され、これにより基板の内部にクラック領域が形成される。電界強度の上限値としては、例えば１×１０１２（Ｗ／ｃｍ２）である。パルス幅は例えば１ｎｓ〜２００ｎｓが好ましい。
【００２７】
本発明者は、電界強度とクラックの大きさとの関係を実験により求めた。実験条件は次ぎの通りである。
（Ａ）基板：パイレックス（登録商標）ガラス（厚さ７００μｍ）
（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：３．１４×１０−８ｃｍ２
発振形態：Ｑスイッチパルス
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
パルス幅：３０ｎｓ
出力：出力＜１ｍＪ／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
レーザ光波長に対する透過率：６０パーセント
（Ｄ）基板が載置される載置台の移動速度：１００ｍｍ／秒
【００２８】
なお、レーザ光品質がＴＥＭ００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。
【００２９】
図７は上記実験の結果を示すグラフである。横軸はピークパワー密度であり、レーザ光がパルスレーザ光なので電界強度はピークパワー密度で表される。縦軸は１パルスのレーザ光により基板の内部に形成されたクラック部分（クラックスポット）の大きさを示している。クラックスポットが集まりクラック領域となる。クラックスポットの大きさは、クラックスポットの形状のうち最大の長さとなる部分の大きさである。グラフ中の黒丸で示すデータは集光用レンズ（Ｃ）の倍率が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（Ｗ／ｃｍ２）程度から基板の内部にクラックスポットが発生し、ピークパワー密度が大きくなるに従いクラックスポットも大きくなることが分かる。
【００３０】
次に、本実施形態に係るレーザ加工において、クラック領域形成による加工対象物の切断のメカニズムについて図８〜図１１を用いて説明する。図８に示すように、多光子吸収が生じる条件で加工対象物１の内部に集光点Ｐを合わせてレーザ光Ｌを加工対象物１に照射して切断予定ラインに沿って内部にクラック領域９を形成する。クラック領域９は１つ又は複数のクラックを含む領域である。このクラック領域９でもって切断起点領域が形成される。図９に示すように、人為的な力（例えば引張応力）を加工対象物１に印加することにより、クラック領域９を起点として（すなわち、切断起点領域を起点として）クラックがさらに成長し、図１０に示すようにクラックが加工対象物１の両面に到達し、図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。
【００３１】
（２）改質領域が溶融処理領域の場合
基板（例えばシリコンのような半導体材料）の内部に集光点を合わせて、集光点における電界強度が１×１０８（Ｗ／ｃｍ２）以上で且つパルス幅が１μｓ以下の条件でレーザ光を照射する。これにより基板の内部は多光子吸収によって局所的に加熱される。この加熱により基板の内部に溶融処理領域が形成される。溶融処理領域とは一旦溶融後再固化した領域や、まさに溶融状態の領域や、溶融状態から再固化する状態の領域であり、相変化した領域や結晶構造が変化した領域ということもできる。また、溶融処理領域とは単結晶構造、非晶質構造、多結晶構造において、ある構造が別の構造に変化した領域ということもできる。つまり、例えば、単結晶構造から非晶質構造に変化した領域、単結晶構造から多結晶構造に変化した領域、単結晶構造から非晶質構造及び多結晶構造を含む構造に変化した領域を意味する。基板がシリコン単結晶構造の場合、溶融処理領域は例えば非晶質シリコン構造である。電界強度の上限値としては、例えば１×１０１２（Ｗ／ｃｍ２）である。パルス幅は例えば１ｎｓ〜２００ｎｓが好ましい。
【００３２】
本発明者は、シリコンウェハの内部で溶融処理領域が形成されることを実験により確認した。実験条件は次の通りである。
（Ａ）基板：シリコンウェハ（厚さ３５０μｍ、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：３．１４×１０−８ｃｍ２
発振形態：Ｑスイッチパルス
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
パルス幅：３０ｎｓ
出力：２０μＪ／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）基板が載置される載置台の移動速度：１００ｍｍ／秒
【００３３】
図１２は、上記条件でのレーザ加工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１００μｍ程度である。
【００３４】
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５０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、５００μｍ、１０００μｍの各々について上記関係を示した。
【００３５】
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５００μｍ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かる。図１２に示すシリコンウェハ１１の厚さは３５０μｍなので、多光子吸収による溶融処理領域１３をシリコンウェハ１１の中心付近に形成すると、シリコンウェハ１１の表面から１７５μｍの部分に形成される。この場合の透過率は、厚さ２００μｍ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）されたものではなく、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。
【００３６】
なお、シリコンウェハは、溶融処理領域でもって形成される切断起点領域を起点として断面方向に向かって割れを発生し、その割れがシリコンウェハの両面に到達することにより、結果的に切断される。発明者らの考察によれば、溶融処理領域を起点とした亀裂が生じるのは、溶融処理領域とそれ以外の領域との物性的な違いによってシリコンウェハの内部に歪みが生じ易くなる為だと考えられる。また、図１２に示された写真からも判るように、溶融処理領域１３の上下には尖頭状の溶融痕が存在する。この溶融痕によって、溶融処理領域を起点とした亀裂が精度良くシリコンウェハの両面に到達するものと考えられる。また、溶融処理領域はシリコンウェハの内部のみに形成され、切断後の切断面には、図１２のように内部にのみ溶融処理領域が形成されている。基板の内部に溶融処理領域でもって切断起点領域を形成すると、切断時、切断起点領域ラインから外れた不必要な割れが生じにくいので、切断制御が容易となる。
【００３７】
（３）改質領域が屈折率変化領域の場合
基板（例えばガラス）の内部に集光点を合わせて、集光点における電界強度が１×１０８（Ｗ／ｃｍ２）以上で且つパルス幅が１ｎｓ以下の条件でレーザ光を照射する。パルス幅を極めて短くして、多光子吸収を基板の内部に起こさせると、多光子吸収によるエネルギーが熱エネルギーに転化せずに、基板の内部にはイオン価数変化、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１×１０１２（Ｗ／ｃｍ２）である。パルス幅は例えば１ｎｓ以下が好ましく、１ｐｓ以下がさらに好ましい。
【００３８】
以上、多光子吸収により形成される改質領域として（１）〜（３）の場合を説明したが、加工対象物の結晶構造やその劈開性などを考慮して切断起点領域を次のように形成すれば、その切断起点領域を起点として、より一層小さな力で、しかも精度良く加工対象物を切断することが可能になる。
【００３９】
すなわち、シリコンなどのダイヤモンド構造の単結晶半導体からなる基板の場合は、（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族化合物半導体からなる基板の場合は、（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（Ａｌ２Ｏ３）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（Ａ面）或いは（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しい。
【００４０】
なお、基板として例えば円盤状のウェハを切断する場合、上述した切断起点領域を形成すべき方向（例えば、単結晶シリコン基板における（１１１）面に沿った方向）、或いは切断起点領域を形成すべき方向に直交する方向に沿ってウェハにオリエンテーションフラットを形成すれば、そのオリ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ウェハに形成することが可能になる。
【００４１】
次に、上述したレーザ加工方法に使用されるレーザ加工装置について、図１４を参照して説明する。図１４はレーザ加工装置１００の概略構成図である。
【００４２】
レーザ加工装置１００は、レーザ光Ｌを発生するレーザ光源１０１と、レーザ光Ｌの出力やパルス幅等を調節するためにレーザ光源１０１を制御するレーザ光源制御部１０２と、レーザ光Ｌの反射機能を有しかつレーザ光Ｌの光軸の向きを９０°変えるように配置されたダイクロイックミラー１０３と、ダイクロイックミラー１０３で反射されたレーザ光Ｌを集光する集光用レンズ１０５と、集光用レンズ１０５で集光されたレーザ光Ｌが照射される加工対象物１が載置される載置台１０７と、載置台１０７をＸ軸方向に移動させるためのＸ軸ステージ１０９と、載置台１０７をＸ軸方向に直交するＹ軸方向に移動させるためのＹ軸ステージ１１１と、載置台１０７をＸ軸及びＹ軸方向に直交するＺ軸方向に移動させるためのＺ軸ステージ１１３と、これら３つのステージ１０９，１１１，１１３の移動を制御するステージ制御部１１５とを備える。
【００４３】
この集光点ＰのＸ（Ｙ）軸方向の移動は、加工対象物１をＸ（Ｙ）軸ステージ１０９（１１１）によりＸ（Ｙ）軸方向に移動させることにより行う。Ｚ軸方向は、加工対象物１の面１０と直交する方向なので、加工対象物１に入射するレーザ光Ｌの焦点深度の方向となる。よって、Ｚ軸ステージ１１３をＺ軸方向に移動させることにより、加工対象物１の内部にレーザ光Ｌの集光点Ｐを合わせることができる。
【００４４】
レーザ光源１０１はパルスレーザ光を発生するＮｄ：ＹＡＧレーザである。レーザ光源１０１に用いることができるレーザとして、この他、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ、Ｎｄ：ＹＬＦレーザやチタンサファイアレーザがある。本実施形態では、加工対象物１の加工にパルスレーザ光を用いているが、多光子吸収を起こさせることができるなら連続波レーザ光でもよい。
【００４５】
レーザ加工装置１００はさらに、載置台１０７に載置された加工対象物１を可視光線により照明するために可視光線を発生する観察用光源１１７と、ダイクロイックミラー１０３及び集光用レンズ１０５と同じ光軸上に配置された可視光用のビームスプリッタ１１９とを備える。ビームスプリッタ１１９と集光用レンズ１０５との間にダイクロイックミラー１０３が配置されている。ビームスプリッタ１１９は、可視光線の約半分を反射し残りの半分を透過する機能を有しかつ可視光線の光軸の向きを９０°変えるように配置されている。観察用光源１１７から発生した可視光線はビームスプリッタ１１９で約半分が反射され、この反射された可視光線がダイクロイックミラー１０３及び集光用レンズ１０５を透過し、加工対象物１の切断予定ライン５等を含む面１０を照明する。
【００４６】
レーザ加工装置１００はさらに、ビームスプリッタ１１９、ダイクロイックミラー１０３及び集光用レンズ１０５と同じ光軸上に配置された撮像素子１２１及び結像レンズ１２３を備える。撮像素子１２１としては例えばＣＣＤカメラがある。切断予定ライン５等を含む面１０を照明した可視光線の反射光は、集光用レンズ１０５、ダイクロイックミラー１０３、ビームスプリッタ１１９を透過し、結像レンズ１２３で結像されて撮像素子１２１で撮像され、撮像データとなる。
【００４７】
レーザ加工装置１００はさらに、撮像素子１２１から出力された撮像データが入力される撮像データ処理部１２５と、レーザ加工装置１００全体を制御する全体制御部１２７と、モニタ１２９とを備える。撮像データ処理部１２５は、撮像データを基にして観察用光源１１７で発生した可視光の焦点を加工対象物１の面１０上に合わせるための焦点データを演算する。この焦点データを基にしてステージ制御部１１５がＺ軸ステージ１１３を移動制御することにより、可視光の焦点が加工対象物１の面１０に合うようにする。よって、撮像データ処理部１２５はオートフォーカスユニットとして機能する。また、撮像データ処理部１２５は、撮像データを基にして面１０の拡大画像等の画像データを演算する。この画像データは全体制御部１２７に送られ、全体制御部で各種処理がなされ、モニタ１２９に送られる。これにより、モニタ１２９に拡大画像等が表示される。
【００４８】
全体制御部１２７には、ステージ制御部１１５からのデータ、撮像データ処理部１２５からの画像データ等が入力し、これらのデータも基にしてレーザ光源制御部１０２、観察用光源１１７及びステージ制御部１１５を制御することにより、レーザ加工装置１００全体を制御する。よって、全体制御部１２７はコンピュータユニットとして機能する。
【００４９】
次に、上述したレーザ加工装置１００を用いた、本実施形態に係るレーザ加工方法について説明する。図１５は、本実施形態に係るレーザ加工方法における加工対象物であるウェハ１ａを示す斜視図である。また、図１６は、図１５に示されたウェハ１ａの底面図である。また、図１７は、図１６に示されたウェハ１ａのＶＩ−ＶＩ断面及びＶＩＩ−ＶＩＩ断面を示す拡大図である。
【００５０】
図１５〜図１７を参照すると、ウェハ１ａは、平板状であり略円盤状を呈している。図１６を参照すると、ウェハ１ａの裏面２１には縦横に交差する複数の切断予定ライン５が設定されている。切断予定ライン５は、ウェハ１ａを複数のチップ状部分に切断するために想定される仮想線である。この切断予定ライン５は、例えばウェハ１ａの劈開面に沿って想定されるとよい。
【００５１】
また、ウェハ１ａは、オリエンテーションフラット（以下「ＯＦ」という）１９を有している。本実施形態では、ＯＦ１９は縦横に交差する切断予定ライン５のうちの一方向と平行な方向を長手方向として形成されている。ＯＦ１９は、ウェハ１ａを切断予定ライン５に沿って切断する際に、切断方向を容易に判別する目的で設けられている。
【００５２】
また、図１７を参照すると、ウェハ１ａは、半導体（Ｓｉ）からなる基板１５と、基板１５の表面６上に積層された積層部４を備えている。積層部４は、絶縁性材料（ＳｉＯ２）からなる層間絶縁層１７ａ及び１７ｂ、並びに金属（Ｗ）からなる第１の配線層１９ａ及び第２の配線層１９ｂを有している。層間絶縁層１７ａは基板１５の表面６上に積層されており、表面６上に複数互いに分割されて設定された素子形成領域上に第１の配線層１９ａが積層されている。第１の配線層１９ａ及び基板１５は、層間絶縁層１７ａを貫通するように設けられたプラグ２０ａによって互いに電気的に接続されている。層間絶縁層１７ｂは層間絶縁層１７ａ及び第１の配線層１９ａ上に積層されており、層間絶縁層１７ｂ上であって第１の配線層１９ａに対応する領域に第２の配線層１９ｂが積層されている。第２の配線層１９ｂ及び第１の配線層１９ａは、層間絶縁層１７ｂを貫通するように設けられたプラグ２０ｂによって互いに電気的に接続されている。
【００５３】
層間絶縁層１７ｂ上であって第２の配線層１９ｂ同士の隙間にある領域には、切断予定ライン５が想定される。この切断予定ライン５においては、層間絶縁層１７ｂの表面（すなわち、ウェハ１ａの表面３）が平坦かつ滑面となっている。
【００５４】
（第１の実施例）
図１８及び図１９は、本実施形態に係るレーザ加工方法の第１実施例を説明するためのフローチャートである。また、図２０〜図２２は、本実施例に係るレーザ加工方法を説明するためのウェハ１ａの断面図である。
【００５５】
図１８を参照すると、まず、ウェハ１ａの表面３に積層部４を保護するための保護フィルムとして保護テープ２５を装着する（Ｓ１、図２０（ａ））。保護テープ２５の材料としては、積層部４を保護する緩衝効果を有しており積層部４の動作特性に影響がなければ様々な材料を用いることができる。本実施形態では、保護テープ２５の材料として、衝撃を吸収するとともに紫外線を照射することにより除去することが可能な材料を選択する。
【００５６】
続いて、ウェハ１ａの基板１５の内部に、切断予定ライン５に沿って切断起点領域８を形成する（Ｓ３、図２０（ｂ））。ここで、図２０（ｂ）に示されるウェハ１ａは、表面３が図の下方になるように描かれている。すなわち、ウェハ１ａの裏面２１における切断予定ライン５に対応する領域をレーザ光入射面として基板１５の内部の集光点Ｐへレーザ光Ｌを照射することにより、基板１５の内部に改質領域として溶融処理領域１３を形成する。この溶融処理領域１３が、ウェハ１ａを切断する際の切断起点領域８となる。
【００５７】
ここで、図１９は、図１４に示されたレーザ加工装置１００を用いてウェハ１ａに切断起点領域８を形成する方法を示すフローチャートである。なお、本実施形態において、ウェハ１ａは、レーザ加工装置１００の載置台１０７に、裏面２１が集光用レンズ１０５と対向するように配置される。すなわち、レーザ光Ｌは、ウェハ１ａの裏面２１から入射される。
【００５８】
図１４及び図１９を参照すると、まず、基板１５の光吸収特性を図示しない分光光度計等により測定する。この測定結果に基づいて、基板１５に対して透明な波長又は吸収の少ない波長のレーザ光Ｌを発生するレーザ光源１０１を選定する（Ｓ１０１）。
【００５９】
続いて、基板１５の厚さ、材質、及び屈折率等を考慮して、ウェハ１ａのＺ軸方向の移動量を決定する（Ｓ１０３）。これは、ウェハ１ａの裏面２１から所定距離内側の所望の位置にレーザ光Ｌの集光点Ｐを合わせるために、ウェハ１ａの裏面２１に位置するレーザ光Ｌの集光点Ｐを基準としたウェハ１ａのＺ軸方向の移動量である。この移動量は全体制御部１２７に入力される。
【００６０】
ウェハ１ａをレーザ加工装置１００の載置台１０７にウェハ１ａの裏面２１が集光用レンズ１０５側と対向するよう載置する。このとき、積層部４が設けられているウェハ１ａの表面３には保護テープ２５が装着されているので、ウェハ１ａの表面３側を下にして載置台１０７に載置しても何ら問題ない。そして、観察用光源１１７から可視光を発生させてウェハ１ａの裏面２１を照明する（Ｓ１０５）。照明されたウェハ１ａの裏面２１を撮像素子１２１により撮像する。撮像素子１２１により撮像された撮像データは撮像データ処理部１２５に送られる。この撮像データに基づいて撮像データ処理部１２５は、観察用光源１１７の可視光の焦点がウェハ１ａの裏面２１に位置するような焦点データを演算する（Ｓ１０７）。
【００６１】
この焦点データはステージ制御部１１５に送られる。ステージ制御部１１５は、この焦点データを基にしてＺ軸ステージ１１３をＺ軸方向の移動させる（Ｓ１０９）。これにより、観察用光源１１７の可視光の焦点がウェハ１ａの裏面２１に位置する。なお、撮像データ処理部１２５は撮像データに基づいて、切断予定ライン５を含む裏面２１の拡大画像データを演算する。この拡大画像データは全体制御部１２７を介してモニタ１２９に送られ、これによりモニタ１２９に切断予定ライン５付近の拡大画像が表示される。
【００６２】
全体制御部１２７には予めステップＳ１０３で決定された移動量データが入力されており、この移動量データがステージ制御部１１５に送られる。ステージ制御部１１５はこの移動量データに基づいて、レーザ光Ｌの集光点Ｐの位置がウェハ１ａの裏面２１から所定距離内側となるように、Ｚ軸ステージ１１３によりウェハ１ａをＺ軸方向に移動させる（Ｓ１１１）。
【００６３】
続いて、レーザ光源１０１からレーザ光Ｌを発生させて、レーザ光Ｌをウェハ１ａの裏面２１に照射する。レーザ光Ｌの集光点Ｐは基板１５の内部に位置しているので、改質領域である溶融処理領域１３は基板１５の内部にのみ形成される。そして、切断予定ライン５に沿うようにＸ軸ステージ１０９やＹ軸ステージ１１１を移動させて溶融処理領域１３を複数形成するか、あるいは切断予定ライン５に沿って連続して溶融処理領域１３を形成することにより、切断予定ライン５に沿う切断起点領域８を基板１５の内部に形成する（Ｓ１１３）。
【００６４】
再び図１８を参照すると、ウェハ１ａの裏面２１に伸張性のフィルムであるエキスパンドテープ２３を装着する（Ｓ５、図２０（ｃ））。エキスパンドテープ２３は、例えば伸張方向に力を加えることによって伸びる材料からなり、後の工程において、ウェハ１ａをチップ状に分離させるために用いられる。エキスパンドテープ２３としては、伸張方向に力を加えることによって伸びるもの以外にも例えば加熱により伸びるものでもよい。
【００６５】
続いて、切断起点領域８に沿ってウェハ１ａを複数のチップ状部分２４に切断する（Ｓ７、図２１（ａ））。すなわち、ウェハ１ａの裏面２１に装着されたエキスパンドテープ２３の上から切断起点領域８にあわせてナイフエッジ３３を当て、ウェハ１ａに曲げ応力を印加することにより切断起点領域８を起点としてウェハ１ａを割断（ブレーキング）する。このとき、ウェハ１ａ内部には切断起点領域８から表面３及び裏面２１へ達する亀裂１８が生じ、基板１５が切断されると同時に、層間絶縁層１７ａ及び１７ｂも切断される。ウェハ１ａに応力を印加する手段としては、ナイフエッジ３３以外にも例えばブレーキング装置、ローラー装置などがある。また、ウェハ１ａの表面３や裏面２１にその面が溶融しないエネルギーにてウェハ１ａに対して吸収性を有するレーザ光を照射することで切断起点領域８を起点として亀裂が生じるような熱応力を発生させて切断してもよい。また、ウェハ１ａの表面３に装着された保護テープ２５の上からナイフエッジ３３等を当てて曲げ応力を印加してもよい。
【００６６】
続いて、ウェハ１ａの表面３に装着された保護テープ２５に紫外線Ｖを照射する（Ｓ９、図２１（ｂ））。保護テープ２５に紫外線Ｖを照射することによって、保護テープ２５を除去可能な状態とする。そして、保護テープ２５をウェハ１ａの表面３から剥離する（Ｓ１１、図２１（ｃ））。なお、保護テープ２５の剥離はウェハ１ａを切断する工程（Ｓ７）の前に行っても良い。
【００６７】
続いて、ウェハ１ａを個々のチップ状部分２４に分離する（Ｓ１３、図２２）すなわち、エキスパンドテープ２３を伸張させることにより複数のチップ状部分２４の間に間隔２６をあける。こうすることにより、複数のチップ状部分２４のそれぞれをピックアップし易くなる。
【００６８】
以上説明したように、本実施例に係るレーザ加工方法においては、ウェハ１ａの表面３に保護テープ２５を装着することによって、ウェハ１ａを裏面２１を上にして載置台１０７上に載置することができるので、ウェハ１ａの裏面２１から基板１５の内部にレーザ光Ｌを好適に照射することができる。
【００６９】
そして、多光子吸収という現象により形成される改質領域でもって、ウェハ１ａを切断すべき所望の切断予定ライン５に沿った切断起点領域８を基板１５の内部に形成し、この切断起点領域８を起点としてウェハ１ａを切断することができる。そして、ウェハ１ａの裏面２１にエキスパンドテープ２３を装着してこれを伸張させることにより、切断されたウェハ１ａの複数のチップ状部分２４を容易に分離することができる。
【００７０】
すなわち、本実施例に係るレーザ加工方法によれば、ウェハ１ａの表面３にある積層部４にレーザ光Ｌを直接照射せずに切断起点領域８を形成できるので、レーザ光Ｌによる積層部４の損傷を防止することができる。また、基板１５内部に切断起点領域８を形成することにより、切断起点領域８を起点としてウェハ１ａを比較的小さな力で精度良く割って切断し、切断されたウェハ１ａを容易に分離することができる。従って、このレーザ加工方法によれば、ウェハ１ａが積層部４を有する場合においてもウェハ１ａを高精度に切断することができる。
【００７１】
また、本実施例に係るレーザ加工方法によれば、従来のブレードダイシング法などと比べてチップ状部分２４の間のダイシング幅を格段に小さくすることができる。そして、そのようにダイシング幅を小さくした場合、個々のチップ状部分２４同士の間隔を小さくし、より多くのチップ状部分２４を取り出すことが可能になる。
【００７２】
また、積層部４の構成材料やレーザ光Ｌの照射条件などによっては、積層部４の素子形成領域にレーザ光Ｌが照射されないように考慮する必要が生じる場合がある。特に本方法では多光子吸収現象を利用するためにレーザ光Ｌを急激に絞り込んでいるので、積層部４の素子形成領域にレーザ光Ｌが照射されないようにしつつ表面３からレーザ光Ｌを照射することが困難な場合がある。また、一般的に、ウェハの素子形成領域間には素子用に積層された半導体層が存在することが多い。或いは、メモリや集積回路素子などにおいては素子形成領域間にＴＥＧ（Ｔｅｓｔ　Ｅｌｅｍｅｎｔ　Ｇｒｏｕｐ）等の機能素子が形成されている場合もある。これらのような場合に、本実施例に係るレーザ加工方法を用いれば、積層部４が設けられていない裏面２１からレーザ光Ｌを照射して基板１５の内部に切断起点領域８を好適に形成することができる。
【００７３】
また、本実施例に係るレーザ加工方法では、ウェハ１ａにナイフエッジ３３等による外力を印加することにより切断起点領域８を起点としてウェハ１ａを複数のチップ状部分２４に切断している。これによって、切断起点領域８を起点としてウェハ１ａを容易に切断することができる。
【００７４】
また、本実施例に係るレーザ加工方法では、エキスパンドテープ２３をウェハ１ａに装着した後に、保護テープ２５を除去している。これによって、切断起点領域８が形成されたウェハ１ａを個々のチップ状部分２４に離散させることなく保持することができる。
【００７５】
図２３は、本実施例に係るレーザ加工方法の変形例を説明するための断面図である。本変形例では、基板１５の内部において、基板１５の厚さ方向に複数の溶融処理領域１３を形成する。溶融処理領域１３をこのように形成するには、図１９に示されたフローチャートのステップＳ１１１（ウェハをＺ軸方向に移動）とステップＳ１１３（改質領域の形成）とを交互に複数回行うとよい。また、ウェハ１ａをＺ軸方向に移動するのと改質領域の形成とを同時に行うことにより、基板１５の厚さ方向に連続して溶融処理領域１３を形成してもよい。
【００７６】
本変形例のように溶融処理領域１３を形成することにより、基板１５の厚さ方向に延びた切断起点領域８を形成することができる。従って、ウェハ１ａをより小さな力で割って切断することができる。さらに、基板１５の厚さ方向に溶融処理領域１３による亀裂を成長させれば、外部からの力を必要とせずウェハ１ａを分離することもできる。
【００７７】
（第２の実施例）
図２４は、本実施形態によるレーザ加工方法の第２実施例を示すフローチャートである。また、図２５〜図２７は、本実施例を説明するためのウェハ１ａの断面図である。本実施例と上述した第１実施例との相違点は、（１）基板１５が薄くなるように研削する点、（２）ナイフエッジ３３等を用いたブレーキングを行わない点、（３）ウェハ１ａを複数のチップ状部分２４に分離した後に保護テープ２５を剥離する点、の３点である。
【００７８】
図２４を参照すると、まず、ウェハ１ａの表面３に保護テープ２５を装着する（Ｓ２１、図２５（ａ））。この工程は、第１実施例におけるステップＳ１と同様なので、詳細な説明を省略する。
【００７９】
続いて、ウェハ１ａの裏面２１を研削する（Ｓ２３、図２５（ｂ））。このとき、基板１５の厚さを例えば３０μｍ〜５０μｍまで薄くなるように研削（グラインド）する。また、次の工程においてレーザ光Ｌを裏面２１から好適に入射させるために、研削後の裏面２１が平坦かつ滑面となるように裏面２１を研削するとよい。
【００８０】
続いて、ウェハ１ａの基板１５の内部に、切断予定ライン５に沿って切断起点領域８を形成する（Ｓ２５、図２５（ｃ））。続いて、ウェハ１ａの研削後の裏面２１に、エキスパンドテープ２３を装着する（Ｓ２７、図２６（ａ））。これらの工程は、それぞれ上述した第１実施例におけるステップＳ３及びＳ５と同様なので、詳細な説明を省略する。
【００８１】
続いて、エキスパンドテープ２３を伸張させることにより、切断起点領域８を起点としてウェハ１ａを複数のチップ状部分２４に切断するとともに、個々のチップ状部分２４を互いに分離させる（Ｓ２９、図２６（ｂ））。このとき、前述したステップＳ２３において基板１５が充分に薄くなるように研削したので、エキスパンドテープ２３を伸張させることによる引張応力のみによって、切断起点領域８を起点としてウェハ１ａが切断される。そして、エキスパンドテープ２３をそのまま伸張させることにより複数のチップ状部分２４の間に間隔２６をあける。
【００８２】
続いて、保護テープ２５に紫外線を照射し（Ｓ３１、図２６（ｃ））、保護テープ２５をウェハ１ａの表面３から剥離する（Ｓ３３、図２７）。これらの工程は、それぞれ上述した第１実施例におけるステップＳ９及びＳ１１と同様なので、詳細な説明を省略する。なお、保護テープ２５の剥離はエキスパンドテープ２３を伸張させウェハ１ａを切断する工程（Ｓ２９）の前に行っても良い。
【００８３】
本実施例に係るレーザ加工方法においては、上述した第１実施例と同様に、ウェハ１ａの表面３にある積層部４にレーザ光Ｌを直接照射せずに切断起点領域８を形成できるので、レーザ光Ｌによる積層部４の損傷を防止することができる。また、基板１５内部に切断起点領域８を形成することにより、切断起点領域８を起点としてウェハ１ａを比較的小さな力で精度良く割って切断し、切断されたウェハ１ａを容易に分離することができる。従って、このレーザ加工方法によれば、ウェハ１ａが積層部４を有する場合においてもウェハ１ａを高精度に切断することができる。
【００８４】
また、本実施例に係るレーザ加工方法においては、ウェハ１ａの基板１５が薄くなるようにウェハ１ａの裏面２１を研削している。これによって、切断起点領域８を起点としてより小さな力で、或いは特別な力を必要とせずにウェハ１ａを切断することができる。また、基板１５が比較的厚い場合に比べてより精度良くウェハ１ａを切断することができる。
【００８５】
また、本実施例に係るレーザ加工方法においては、ウェハ１ａの裏面２１に装着したエキスパンドテープ２３を伸張させることにより、切断起点領域８を起点としてウェハ１ａを複数のチップ状部分２４に切断するとともに複数のチップ状部分２４を互いに分離している。エキスパンドテープ２３を伸張させる際には、ウェハ１ａの切断起点領域８に引張応力が印加されるので、切断起点領域８を起点としてウェハ１ａを好適に切断することができる。従って、本実施形態によれば、ウェハ１ａを切断する工程と、複数のチップ状部分２４を互いに分離する工程とを同時に行うことができるので、製造工程を削減することができる。
【００８６】
また、本実施例に係るレーザ加工方法においては、ウェハ１ａの裏面２１をレーザ光入射面としてレーザ光Ｌを照射している。発明者らの実験によれば、溶融処理領域１３などの改質領域は、基板１５内部のうちレーザ光入射面側に偏って形成される傾向がある。従って、本レーザ加工方法では、エキスパンドテープ２５が装着される裏面２１側に偏って切断起点領域１３が形成される傾向がある。一方、エキスパンドテープ２３を伸張させると、基板１５の裏面２１付近のほうが表面６付近に比べてより大きな引張応力を印加される。従って、基板１５内部において切断起点領域８が裏面２１側に偏っていれば、エキスパンドテープ２５を伸張させることによる引張応力をより効果的に切断起点領域８に作用させることができる。以上のことから、本実施例に係るレーザ加工方法によれば、切断起点領域８に引張応力をより効果的に作用させ、より小さな力でウェハ１ａを切断することができる。
【００８７】
また、本実施例に係るレーザ加工方法においては、エキスパンドテープ２３を伸張させることによりウェハ１ａの複数のチップ状部分２４を分離した後に、保護テープ２５を除去している。これによって、ウェハ１ａを切断してから複数のチップ状部分２４を取り出すまでの間、該複数のチップ状部分２４を保護することができる。
【００８８】
（第３の実施例）
図２８は、本実施形態によるレーザ加工方法の第３実施例を示すフローチャートである。本実施例と上述した第１実施例との相違点は、（１）ナイフエッジ３３等を用いたブレーキングを行わない点、の１点である。本変形例では、第１実施例にて示した図２０〜図２２を参照しながら説明する。
【００８９】
図２８を参照すると、まず、ウェハ１ａの表面３に保護テープ２５を装着する（Ｓ４１、図２０（ａ））。続いて、ウェハ１ａの基板１５の内部に、切断予定ライン５に沿って切断起点領域８を形成する（Ｓ４３、図２０（ｂ））。続いて、ウェハ１ａの裏面２１に、エキスパンドテープ２３を装着する（Ｓ４５、図２０（ｃ））。これらの工程は、それぞれ上述した第１実施例におけるステップＳ１〜Ｓ５と同様なので、詳細な説明を省略する。
【００９０】
続いて、保護テープ２５に紫外線を照射し（Ｓ４７、図２１（ｂ））、保護テープ２５をウェハ１ａの表面３から剥離する（Ｓ４９、図２１（ｃ））。これらの工程は、それぞれ上述した第１実施例におけるステップＳ９及びＳ１１と同様なので、詳細な説明を省略する。ただし、本変形例ではナイフエッジ３３による応力の印加を行わないので、図２１（ｂ）及び（ｃ）に示されている亀裂１８は生じない。
【００９１】
続いて、エキスパンドテープ２３を伸張させることにより、切断起点領域８を起点としてウェハ１ａを複数のチップ状部分２４に切断するとともに、個々のチップ状部分２４を互いに分離させる（Ｓ５１、図２２）。このとき、本実施例では前述した第２実施例のように基板１５を薄く研削していないので、エキスパンドテープ２３を伸張させることによる引張応力を第２実施例よりも大きくすることにより、切断起点領域８を起点としてウェハ１ａが切断される。そして、エキスパンドテープ２３をそのまま伸張させることにより複数のチップ状部分２４の間に間隔２６をあける。
【００９２】
本実施例に係るレーザ加工方法においては、上述した第１実施例と同様の理由により、ウェハ１ａが積層部４を有する場合においてもウェハ１ａを高精度に切断することができる。
【００９３】
また、本実施例に係るレーザ加工方法においては、上述した第２実施例と同様に、エキスパンドテープ２３を伸張させることにより、切断起点領域８を起点としてウェハ１ａを複数のチップ状部分２４に切断するとともに複数のチップ状部分２４を互いに分離している。これによって、ウェハ１ａを切断する工程と、複数のチップ状部分２４を互いに分離する工程とを同時に行うことができるので、製造工程を削減することができる。
【００９４】
（第４の実施例）
図２９は、本実施形態によるレーザ加工方法の第４実施例を示すフローチャートである。本実施例と上述した第１実施例との相違点は、（１）基板１５が薄くなるように研削する点、の１点である。本変形例では、第１実施例にて示した図２０〜図２２と、第２実施例にて示した図２５とを参照しながら説明する。
【００９５】
図２９を参照すると、まず、ウェハ１ａの表面３に保護テープ２５を装着する（Ｓ６１、図２０（ａ））。この工程は、第１実施例におけるステップＳ１と同様なので、詳細な説明を省略する。続いて、ウェハ１ａの裏面２１を研削する（Ｓ６３、図２５（ｂ））。この工程は、第２実施例におけるステップＳ２３と同様なので、詳細な説明を省略する。続いて、ウェハ１ａの基板１５の内部に、切断予定ライン５に沿って切断起点領域８を形成する（Ｓ６５、図２５（ｃ））。この工程は、第１実施例におけるステップＳ３と同様なので、詳細な説明を省略する。
【００９６】
続いて、ウェハ１ａの裏面２１に、エキスパンドテープ２３を装着し（Ｓ６７、図２０（ｃ））、ウェハ１ａに外力を印加することにより切断起点領域８に沿ってウェハ１ａを複数のチップ状部分２４に切断し（Ｓ６９、図２１（ａ））、保護テープ２５に紫外線を照射し（Ｓ７１、図２１（ｂ））、保護テープ２５をウェハ１ａの表面３から剥離し（Ｓ７３、図２１（ｃ））、エキスパンドテープ２３を伸張させることにより、ウェハ１ａの個々のチップ状部分２４を互いに分離させる（Ｓ７５、図２２）。これらの工程は、それぞれ上述した第１実施例におけるステップＳ５〜Ｓ１３と同様なので、詳細な説明を省略する。ただし、本実施例ではステップＳ６３においてウェハ１ａの裏面２１を研削しているので、基板１５の厚さは図２０（ｃ）、図２１（ａ）〜（ｃ）、及び図２２に示された基板１５よりも薄くなっている。なお、保護テープ２５の剥離はウェハ１ａを切断する工程（Ｓ６９）の前に行っても良い。
【００９７】
本実施例に係るレーザ加工方法においては、上述した第１実施例と同様の理由により、ウェハ１ａが積層部４を有する場合においてもウェハ１ａを高精度に切断することができる。
【００９８】
また、本実施例に係るレーザ加工方法においては、第２実施例と同様に、ウェハ１ａの基板１５が薄くなるようにウェハ１ａの裏面２１を研削している。これによって、切断起点領域８を起点としてより小さな力で、或いは特別な力を必要とせずにウェハ１ａをより精度良く切断することができる。
【００９９】
また、本実施例に係るレーザ加工方法では、第１実施例と同様に、ウェハ１ａに外力を印加することにより切断起点領域８を起点としてウェハ１ａを複数のチップ状部分２４に切断している。これによって、切断起点領域８を起点としてウェハ１ａを容易に切断することができる。
【０１００】
以上、本発明の実施形態及び実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態及び実施例に限定されないことはいうまでもない。
【０１０１】
例えば、上記した実施形態及び実施例においては基板として半導体基板を用いているが、本発明は半導体基板に限らず、導電性基板や絶縁性基板を有するウェハに対しても好適に適用することができる。
【０１０２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るレーザ加工方法によれば、加工対象物の表面に保護フィルムを装着することによって、加工対象物を裏面を上にして台上に載置することができるので、加工対象物の裏面から基板の内部にレーザ光を好適に照射することができる。そして、多光子吸収という現象により形成される改質領域でもって、加工対象物を切断すべき所望の切断予定ラインに沿った切断起点領域を基板の内部に形成し、この切断起点領域を起点として加工対象物を切断することができる。そして、加工対象物の裏面に伸張性のフィルムを装着してこれを伸張させることにより、切断された加工対象物の複数の部分を容易に分離することができる。すなわち、本レーザ加工方法によれば、加工対象物の表面にある積層部にレーザ光を直接照射せずに切断起点領域を形成できるとともに、切断起点領域を起点として基板を比較的小さな力で精度良く割って切断し、切断された加工対象物を容易に分離することができる。従って、このレーザ加工方法によれば、加工対象物が種々の積層構造を有する場合においても該加工対象物を高精度に切断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るレーザ加工方法によるレーザ加工中の加工対象物の平面図である。
【図２】図１に示す加工対象物のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】本実施形態に係るレーザ加工方法によるレーザ加工後の加工対象物の平面図である。
【図４】図３に示す加工対象物のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】図３に示す加工対象物のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図６】本実施形態に係るレーザ加工方法により切断された加工対象物の平面図である。
【図７】本実施形態に係るレーザ加工方法における電界強度とクラックスポットの大きさとの関係を示すグラフである。
【図８】本実施形態に係るレーザ加工方法の第１工程における加工対象物の断面図である。
【図９】本実施形態に係るレーザ加工方法の第２工程における加工対象物の断面図である。
【図１０】本実施形態に係るレーザ加工方法の第３工程における加工対象物の断面図である。
【図１１】本実施形態に係るレーザ加工方法の第４工程における加工対象物の断面図である。
【図１２】本実施形態に係るレーザ加工方法により切断されたシリコンウェハの一部における断面の写真を表した図である。
【図１３】本実施形態に係るレーザ加工方法におけるレーザ光の波長とシリコン基板の内部の透過率との関係を示すグラフである。
【図１４】本実施形態に係るレーザ加工装置の概略構成図である。
【図１５】本実施形態に係るレーザ加工方法において用いられるウェハを示す斜視図である。
【図１６】図１５に示されたウェハの平面図である。
【図１７】図１６に示されたウェハのＶＩ−ＶＩ断面及びＶＩＩ−ＶＩＩ断面を示す拡大図である。
【図１８】本実施形態に係るレーザ加工方法の第１実施例を説明するためのフローチャートである。
【図１９】図１４に示されたレーザ加工装置を用いてウェハに切断起点領域を形成する方法を示すフローチャートである。
【図２０】（ａ）〜（ｃ）第１実施例に係るレーザ加工方法を説明するためのウェハの断面図である。
【図２１】（ａ）〜（ｃ）第１実施例に係るレーザ加工方法を説明するためのウェハの断面図である。
【図２２】第１実施例に係るレーザ加工方法を説明するためのウェハの断面図である。
【図２３】第１実施例に係るレーザ加工方法の変形例を説明するための断面図である。
【図２４】本実施形態に係るレーザ加工方法の第２実施例を説明するためのフローチャートである。
【図２５】（ａ）〜（ｃ）第２実施例に係るレーザ加工方法を説明するためのウェハの断面図である。
【図２６】（ａ）〜（ｃ）第２実施例に係るレーザ加工方法を説明するためのウェハの断面図である。
【図２７】第２実施例に係るレーザ加工方法を説明するためのウェハの断面図である。
【図２８】本実施形態に係るレーザ加工方法の第３実施例を説明するためのフローチャートである。
【図２９】本実施形態に係るレーザ加工方法の第４実施例を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１…加工対象物、１ａ…ウェハ、３…表面、４…積層部、５…切断予定ライン、６…表面、７…改質領域、８…切断起点領域、９…クラック領域、１１…シリコンウェハ、１３…溶融処理領域、１５…基板、１７ａ、１７ｂ…層間絶縁層、１８…亀裂、１９ａ、１９ｂ…配線層、２０ａ、２０ｂ…プラグ、２１…裏面、２３…エキスパンドテープ、２４…チップ状部分、２５…保護テープ、１００…レーザ加工装置、１０１…レーザ光源、１０２…レーザ光源制御部、１０３…ダイクロイックミラー、１０５…集光用レンズ、１０７…載置台、１０９…Ｘ軸ステージ、１１１…Ｙ軸ステージ、１１３…Ｚ軸ステージ、１１５…ステージ制御部、１１７…観察用光源、１１９…ビームスプリッタ、１２１…撮像素子、１２３…結像レンズ、１２５…撮像データ処理部、１２７…全体制御部、１２９…モニタ、Ｌ…レーザ光、Ｐ…集光点。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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