(57)【要約】【課題】基板内部に長尺の内部亀裂を発生させ、安全性と信頼性の高い割断を行う。【解決手段】シリコン基板１０の内部に、波長が経時的に変化するチャープ光パルスであるレーザ光Ｌを集光させて内部亀裂１２を発生させる。チャープ光パルスは、集光点が深度方向にＡ1 からＡ3 まで移動するため、その移動量（Δａ）だけ内部亀裂１２の亀裂長さ（ｂ）が長くなり、割断の信頼性が向上する。また、基板表面１１にはケガキによる線状加工部である表面加工痕１１ａが設けられる。外力によってシリコン基板１０を素子チップに分割する割断工程で、表面加工痕１１ａに応力が集中して表面加工痕１１ａと内部亀裂１２が連結することで、基板表面１１は確実に割断予定線に沿って分断されるため、精密な割断を行うことができる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ加工によって基板を複数の素子チップに分割するための基板割断方法であって、
自己位相変調効果によって波長が経時的に変化するチャープ光パルスを基板内部に集光させ、経時的に深度が変化する集光点を起点とする内部亀裂を発生させる工程と、
内部亀裂を発生するチャープ光パルスを基板の割断予定線に沿って相対移動させることで基板内部に亀裂群を形成する工程と、
基板に外力を与えることによって亀裂群を深度方向に進展させる工程と、を有することを特徴とする基板割断方法。
【請求項２】
亀裂群を形成する工程の前または後に、基板の割断予定線に応力を集中させるための線状加工部を基板表面に形成する表面加工工程を含み、基板に外力を与えることによって亀裂群を深度方向に進展させ、線状加工部と連結させることを特徴とする請求項１記載の基板割断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウエハに複数の半導体素子部が配列された半導体基板等をレーザ加工によって個別の素子チップに分離する基板割断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウエハ等の半導体基板をチップ状に精密切断する場合、従来、幅数十〜数百μｍの円周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事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。この際、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するが、切断に伴って発生する半導体基板や研磨材の微粒子、半導体基板と加工テーブルを固定する粘着テープの粘着剤粒子等が冷却水に混ざって広範囲に飛散する。特に、インクジェットノズル等の吐出手段が形成された半導体基板では、ノズル内部等に上記微粒子がゴミとして混入すると、インク等液体の吐出に重大な影響を及ぼすおそれがある。
【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事が望ましい。そこで、半導体基板に吸収性の高い波長のレーザ光を基板表面に集光させて、基板を切断する加工方法が用いられる。しかしこの方法では、基板表面で、切断部の周辺も熱溶融してしまうため、半導体基板上に設けられたロジック回路等を損傷させる問題があり、また、レーザ加工はレーザ入射側から出射側へ基板を溶融して進行するため、基板表面には溶融物の再凝固物が付着してゴミとなってしまう。従って、ブレードダイシングと同様、ゴミの問題が発生する。
【０００４】
また、基板内部に吸収性の高いレーザ光を集光する事によって基板を切断する加工方法として、例えば特許文献１および特許文献２に開示された方法は、被加工材料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、基板の内部に集光して形成した変質層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、ゴミの少ない切断を可能とするものである。
【０００５】
しかし、上記の方法では、切断の起点は基板内部の変質層のみに限定されるため、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精密に制御するのは困難である。
【０００６】
特に、シリコン基板の場合、亀裂の進展は結晶方位に影響されるため、シリコン基板および素子形成の際の工業的誤差等により、割断予定線と結晶方位との小さなずれが存在すると、上記のレーザ加工方法では亀裂が基板の表面に進行する過程で割断予定線を逸脱し、素子部のロジック回路等を破壊する可能性が高い。
【０００７】
詳しく説明すると、図１７の（ａ）に示すように、表面の結晶方位（１００）の単結晶シリコンからなるシリコン基板１０１の内部の所定の深度において、特定波長のレーザ光Ｌを集光させて変質層１０２を形成し、同図の（ｂ）に示すように、割断予定線Ｃに外力Ｆを加えて前記変質層１０２から基板表面に向かって割れ目１０３を発生させてシリコン基板１０１を分断する場合に、前記レーザ加工による変質層１０２の先端部１０２ａには高次の結晶方位面が形成されているため、外力Ｆによる実際の割れ目１０３ａは、単結晶シリコンのへき開方向（１１０）に傾いてしまう。その結果、シリコン基板１０１の表面における割断予定線Ｃから大きくずれた位置で基板表面が分断されることになる。特に、インク等液体を吐出する吐出口が形成された液体吐出ヘッドの素子基板では、吐出口の下にインク等液体を供給するための開口構造が存在するため、亀裂がそれらに進展し、シリコン基板を破壊するという問題がある。
【０００８】
また、ガラス基板等においても、基板内部に微細流路や流体出入口等がエッチングで形成されている場合は、同様の問題が発生する。
【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２００２−２５１８０号公報
【特許文献３】特開２０００−１５４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記従来の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、基板表面の割断予定線に沿って正確にシリコン基板やガラス基板を割断することのできる信頼性の高い基板割断方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の基板割断方法は、レーザ加工によって基板を複数の素子チップに分割するための基板割断方法であって、自己位相変調効果によって波長が経時的に変化するチャープ光パルスを基板内部に集光させ、経時的に深度が変化する集光点を起点とする内部亀裂を発生させる工程と、内部亀裂を発生するチャープ光パルスを基板の割断予定線に沿って相対移動させることで基板内部に亀裂群を形成する工程と、基板に外力を与えることによって亀裂群を深度方向に進展させる工程と、を有することを特徴とする。
【００１１】
亀裂群を形成する工程の前または後に、基板の割断予定線に応力を集中させるための線状加工部を基板表面に形成する表面加工工程工程を含み、基板に外力を与えることによって亀裂群を深度方向に進展させ、線状加工部と連結させるとよい。
【発明の効果】
【００１２】
波長がパルス時間内で変化するチャープ光パルスを基板内部に集光させて、長尺の内部亀裂からなる亀裂群を形成し、外力によって亀裂群を深度方向に進展させて基板の割断を行うものであるため、ブレードダイシングや従来の基板表面から切り込むレーザ加工のように基板表面を汚染するおそれがなく、しかも割断予定線に沿って正確に割断することができる。
【００１３】
また、基板表面に割断予定線に沿った線状加工部を形成しておくことで、外力による割れを線状加工部に誘導し、内部亀裂の進展方向を極めて精密に制御することができる。従って、外力による割断工程において割れが割断予定線からずれて基板の素子部を損傷したり、基板に形成された開口部等の影響で基板自体が破壊したりするのを防ぎ、安全性と信頼性の高い割断を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１に示すように、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を個々の素子チップに分離する割断方法において、図２に示すようにシリコン基板１０の内部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に到達しない亀裂である内部亀裂１２（１２ａ〜１２ｃ）を形成する。図７および図８に示すように、各内部亀裂１２を形成するレーザ光Ｌは、自己位相変調効果によって時間的に波長が赤色から青色領域まで広がりをもつチャープ光パルスであるため、集光点がＡ1 →Ａ3 と深度方向に高速移動し、その移動量Δａだけ内部亀裂１２の亀裂長さ（ｂ）が長くなる。
【００１５】
このレーザ光Ｌを割断予定線Ｃに沿って走査（相対移動）させることで、長尺の内部亀裂１２からなるバンド状の亀裂群を形成する。
【００１６】
このような亀裂群の形成後またはその前に、割断予定線Ｃに沿って基板表面１１に線状加工部である表面加工痕１１ａを形成する表面加工を行う。
【００１７】
表面加工痕１１ａの表面加工とレーザ光による亀裂群の内部加工後に、割断のための外力を作用させると、表面加工痕１１ａに応力が集中し、内部亀裂１２と連結するため、基板表面１１に発生する実際の割断線が割断予定線Ｃからずれることがない。
【００１８】
図１６に示すガラス基板８０等を割断する場合も同様の工程で行う。
【実施例１】
【００１９】
図１の（ａ）、（ｂ）に示すシリコン基板１０は、同図の（ｃ）に示すように、（１００）方位に形成された、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。
【００２０】
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。
【００２１】
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に分離する割断プロセスを説明するフローチャートであり、このプロセスは、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の表面線状加工工程（表面加工工程）、ステップ４の内部亀裂形成工程（内部加工工程）、ステップ５の割断工程、ステップ６のリペア工程、ステップ７のピックアップ工程の７工程からなる。以下に各工程を順に説明する。
【００２２】
「テープマウント工程」
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。
【００２３】
ダイシングテープとしては、紫外線硬化型あるいは感圧型粘着剤が塗工された粘着テープや、自己粘着層を有する粘着テープを用いる。
【００２４】
「ウエハ補正(ソリ矯正)工程」
前述のようにシリコン基板１０の表面に形成される樹脂層であるノズル層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の（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出来ない。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の（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。
【００２５】
「表面線状加工工程」
続いてシリコン基板１０の各ロジック素子部１０ａの割断を精度よく行うために、基板表面１１において割断予定線Ｃに亀裂の伝播を誘導する表面加工痕１１ａを形成する。このように、割断予定線Ｃに沿って表面加工痕１１ａを形成することで、外力による割断の際に応力集中が起こり、割れが表面加工痕１１ａへ誘導される。または表面加工痕１１ａが起点となり割れが内部に進行する。従って、ロジック回路等を破壊するような不必要な割れを生じることがない。
【００２６】
表面加工痕１１ａの形成は図６に示すように、割断予定線Ｃに沿って超硬、ダイヤモンド等の工具４０を用いたスクライバーにてケガキを入れればよい。表面加工痕１１ａは、幅２μｍ以上、深さ１μｍ以上が好ましい。ただし、内部亀裂１２を加工するレーザ光Ｌの光路を妨げない大きさにする必要がある。加工深さは、割断時に表面加工痕１１ａと亀裂間において応力集中を起こす深さが適しており、これが、図６の（ａ）に示すように、シリコン基板１０の表面層である酸化膜２の厚さより小さくてもよいし、同図の（ｂ）に示すように酸化膜２の厚さと同じかそれ以上の深さとなっても問題はない。また、表面加工痕１１ａは少なくともロジック素子部１０ａを有する基板表面１１に対しては必須であるが、シリコン基板１０の表面側と裏面側の双方に形成してもよく、この場合は内部亀裂形成時にレーザ光のケラレの影響（表面加工痕ができた表面の凹部斜面が照射されたレーザ光を反射して基板内部へ到達するレーザ光量が減少する現象）が無いため、より効率良く内部亀裂を行うことができる。
【００２７】
表面加工痕１１ａは、レーザ光Ｌによる内部亀裂形成工程の後に形成してもよい。
【００２８】
「内部亀裂形成工程」
図７の（ａ）に示す加工装置５０を用いて図２に示した各内部亀裂１２（１２ａ〜１２ｃ）を形成する。この加工装置５０は、光源５１と、チャープ光パルス発生装置５１ａと、ミラー５１ｂ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１参照）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いる。
【００２９】
光源５１としてはパルス幅がフェムト秒の超短パルスレーザを使用し、発振周波数は１ｋＨｚである。光源５１からでたレーザ光Ｌは、チャープ光パルス発生装置５１ａによって、図８に示すようなチャープ光パルスに変換され、波長幅は青色帯〜赤色帯〜近赤外帯まで分布する。パルスの時間幅は、数ピコ秒である。
【００３０】
チャープ光パルスは、図示しない波長フィルタによって被加工材料（ワークＷ）の透過波長のみ選択され、集光光学系５２に入射される。
【００３１】
本実施例において、被加工材料であるワークＷはシリコン基板１０であるため、例えば１０００ｎｍ以下のシリコン基板１０への吸収が良い波長帯は、基板表面１１を損傷してしまう。よって波長１０００ｎｍ以下をカットする特性を有する波長カットフィルタを光路中に設置する。
【００３２】
チャープ光パルス発生原理は以下の通りである。超短パルスレーザ光発生装置である光源５１から出射された超短光パルス列（モードロックレーザパルス列）を、チャープ光パルス発生装置５１ａに入射させ、水やガラス等、特定の屈折率媒体を通過させる際に生じる自己位相変や速度分散等の効果により、白色光パルス（チャープ光パルス）を得る。
【００３３】
このチャープ光パルスの波形は、図８の（ａ）に示すように、パルス前半は波長が長く赤色光であり、後半は波長が短い青色光となるという特徴をもつ。
【００３４】
このチャープ光パルスを集光光学系５２で集光させると、レンズの屈折率は波長分散特性を有するため、赤色から青色と波長が変化するに伴って集光点の深度が変化する。集光光学系５２の顕微鏡対物レンズ５２ａが通常の対物レンズ、例えばＢＫ７や石英などの材料であれば、赤〜青の波長変化に伴って、集光点は厚さ方向である深度方向に下から上へＡ1 、Ａ2 、Ａ3 と移動する。また、この移動はチャープ光パルスの時間内で行われるため、非常に高速である。このように、チャープ光パルスをレンズで集光させることにより、レーザのパルス時間幅内で内部亀裂１２の起点となる集光位置が高速に移動するため、集光点の移動量（Δａ）だけ亀裂長さ（ｂ）が長い長尺の内部亀裂１２を安定して形成することができる。
【００３５】
詳しく説明すると、図８の（ｂ）に示すように、チャープ光パルスの波長が１０００ｎｍから１４００ｎｍまで変化したことによる集光点Ａ1 〜Ａ3 の移動量（Δａ）は、深度方向の下から上へ約１００μｍ程度であり、この移動領域でシリコンウエハ１の結晶状態が変化し、その結果、長尺の内部亀裂１２が走ることになる。
【００３６】
実験では集光点より下側、つまり、レーザ入射側から見て遠いほうに亀裂が走ることが確認され、その亀裂長さ（ｂ）はチャープ光パルスの波長変化に伴う集光点Ａ1 〜Ａ3 の移動量（Δａ）を加算して、１５０〜２００μｍとなる。
【００３７】
集光光学系５２の顕微鏡対物レンズ５２ａは、例えば倍率２０ＮＡ０．４２あるいは倍率５０ＮＡ０．５５のものを用いる。また、シリコンの屈折率を考慮し、顕微鏡観察にも適用可能なシリコン内部加工に最適な集光レンズを用いることもできる。集光光学系５２によってワークＷに集光されたチャープ光パルスであるレーザ光Ｌは、図７の（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。
【００３８】
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する。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、前述のように内部亀裂１２を生じる。
【００３９】
実験によれば、図２に示す最上端の内部亀裂１２ｃの亀裂先端は基板表面１１より最小２０μｍ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。加工中に不用意に内部亀裂１２ｃと基板表面１１との連結が生じたり、レーザ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り、これを防ぐためである。
【００４０】
集光点の深度（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、集光点の光学的な移動量はｎｄである。シリコン基板１０の屈折率は波長１．１〜１．５μｍで３．５近傍であり、実際に実験で予測した値とも比較するとこの３．５に近いものであった。
【００４１】
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最短で３５０μｍの位置に形成される。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。一般に垂直入射での反射は（（ｎ−１）／（ｎ＋１））2 であるからシリコン基板では３０％程度となる。残りのエネルギーが内部に到達するが、シリコン基板の光吸収も存在するので、集光点での最終的なエネルギーはさらに小さくなる。厚さ６２５μｍのシリコン基板にて実測したところ２０％程度の透過率であった。
【００４２】
このようにシリコン基板１０の内部に内部亀裂１２を形成するレーザ光Ｌ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の直下に亀裂群を形成する内部加工を行う。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。
【００４３】
シリコン基板１０であるワークＷは、ＸＹ方向に移動可能な自動ステージ５３に載置され、光軸方向（深さ方向）はワークＷを乗せた自動ステージ側または集光光学系側にＺステージ５２ｃを設けて、集光光学系５２とワークＷの間隔を可変とする。
【００４４】
ＸＹ方向の移動速度は周波数と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以上であると、内部加工は移動方向に対してとびとびになり、同じ割断予定線上の隣接する亀裂の間隔が著しく広くなる等、後の割断に影響を与える。
【００４５】
また、集光光学系５２は、ワーク照射点と共役になるように観察用カメラ５２ｄを有し、一方シリコン基板１０の反射率は３０％程度あるため、これを無視しては観察用カメラ５２ｄの素子が損傷してしまう。そのため、レーザの出力に応じたフィルターを配置している。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できるようにリレーレンズを用いる。また、照明もフィルターを通して行い、照明用光学素子の損傷を極力排除するものである。
【００４６】
上記の観察光学系以外にもＡＦ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。
【００４７】
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。
【００４８】
（１）  図９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１０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。
【００４９】
前述のように、１つの集光点で形成される亀裂長さは１５０〜２００μｍ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つのポイントでの内部加工の順番は基板表面から遠い側（奥側）よりはじめて、表面に近づけてゆく。
【００５０】
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表面加工痕を有する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は選択しないものとする。
【００５１】
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〜１２ｃが深度方向に分断されていてもよいし、あるいは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１２ｃの亀裂群は、シリコン基板の基板表面１１から２０〜１００μｍの深度で、しかも表面加工痕１１ａと連通しない位置に設けられる。
【００５２】
次に、各亀裂群の加工順序を説明する。
【００５３】
第１の方法は図１１の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、複数あるいは全ての割断予定線Ｃに対して、表面よりある高さの亀裂群、例えば実質的に同じ深度の内部亀裂１２ａの亀裂群の形成を終了した後、深度の異なる内部亀裂１２ｂの亀裂群を加工する。各深度ごとの亀裂群の形成がシリコン基板１０の内部で段階的に行われるため、隣接する割断予定線Ｃによる影響を低減できる。
【００５４】
第２の方法は、図１１の（ｃ）に示すように、１つの割断予定線Ｃの直下において、深度の異なる内部亀裂１２ａ、１２ｂ、１２ｃの亀裂群をそれぞれ形成した後、他の割断予定線Ｃの同様の亀裂群を加工する。この方法は、シリコン基板１０の平面性に対する焦点位置の補正が必要な場合、加工開始点におけるＡＦ動作回数を減らすことができる。
【００５５】
第１の方法は、図１１の（ａ）、（ｂ）に示すように、集光点を割断予定線Ｃに沿って片方向に移動させる場合と、同図の（ｃ）に示すように集光点を割断予定線Ｃに沿って往復移動させる場合がある。後者は、総動作距離が短くなるため、加工時間を短縮することができる。
【００５６】
本実施例では後者の方を選択しているが、対象物の状態（シリコン基板の平行度、うねり）などから総合的に判断して決定するものである。
【００５７】
なお、図１０に示したように、２つ割断方向を有する割断予定線Ｃ1 、Ｃ2 ではそれらが交差する点（交差点Ｃ12）が存在する。交差点Ｃ12付近では第一割断方向に沿って形成された内部加工帯に第二割断方向での同じ深度の内部加工のためのレーザ光束がさえぎられてしまう。これは、第二割断方向の内部加工帯全体に発生するものではなく、局部的な現象であるが、エネルギー損失を考慮して、加工条件を交差点Ｃ12の近傍で変更するか、第二割断方向に移行するときに加工条件を変更し、第二割断方向全体にわたって第一割断方向とは異なる加工条件で加工するのが望ましい。
【００５８】
「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、１２ｂ、１２ｃ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１２ｃ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を素子に割断する手順は以下のように行う。
【００５９】
図１２に示すように、表面加工痕１１ａと内部亀裂１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）を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、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上に置く。なお、シリコン基板１０の基板表面１１がゴムシート６０に接することで表面側に汚れが付着することを避けるために、内部亀裂形成後のシリコン基板１０の表面側にバックグラインドなどに用いられる市販の保護テープＲを貼付してもよい。
【００６０】
割断は、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を圧迫することでなされる。まず、シリコン基板１０の割断予定線Ｃの１つ、好ましくは前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。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、すなわち割断予定線Ｃ1 上の表面加工痕１１ａに集中し、これを広げるように作用する。
【００６１】
この結果、表面加工痕１１ａを起点として亀裂が発生し、亀裂は基板内部のレーザ照射による内部亀裂１２ａ、１２ｂ、１２ｃ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 から大きくずれることはない。ローラー６１の進行に伴い、第一割断方向の割断予定線Ｃ1 に沿ってシリコン基板１０は順次割断が終了する。ローラー６１の進行は、シリコン基板１０の端部から他方の端部へ向けて行う方法や、シリコン基板１０の中央付近をローラー６１の圧迫の開始点としてシリコン基板１０の端部へ向けて行う方法などいずれでもよい。
【００６２】
次に、シリコン基板１０を９０°回転し、第二割断方向の割断予定線Ｃ2 とローラー６１の軸とが略平行となるようにする。第１割断方向と同様にローラー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、裏面へ到達させる。
【００６３】
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。
【００６４】
図１２に示した割断工程は、硬質のローラーによるゴムシートの変形に伴う応力をシリコン基板の表面に作用させるものであるが、ロジック素子やノズル層の破壊が伴わないように、ローラーによるシリコン基板の圧迫荷重やゴムシートの厚み、ゴム硬度を選ぶことが必要である。また、不要な干渉層とならないように、ダイシングテープや表面の保護テープの材質、厚さを選定する。
【００６５】
割断予定線に沿って作用する外力により、表面加工痕と内部亀裂を有するシリコン基板を割断する方法は以下の２つの方法のいずれかでもよい。
【００６６】
第１の方法は、図１３に示すように、シリコン基板１０のロジック素子部１０ａ間の割断予定線Ｃに曲げ応力を与え、割断予定線Ｃに沿って素子を分離する。割断されるロジック素子部１０ａの表面側をコレットＡ６２ａで、裏面側をピン６３で挟持した状態で、１〜１０μｍ程度、上方に押し上げる。このとき、隣接するロジック素子部１０ａが上方に押し上げられないように、コレットＢ６２ｂにより隣接するロジック素子部１０ａの一部が抑えられる。この結果、割断予定線Ｃ上の表面加工痕が広がるような応力が作用し、表面加工痕を起点とする亀裂が生じ、内部亀裂と連結して、シリコン基板１０の裏面まで到達する。
【００６７】
第２の方法は、図１４に示すように、割断予定線Ｃに沿って、シリコン基板１０の表面側に直接機械的な衝撃を与える方法である。表面加工痕１１ａと内部亀裂１２の形成後のシリコン基板１０はシングルポイントボンダーに搬送され、基板表面１１、好ましくは表面加工痕１１ａの近傍をセラミックあるいはセラミックと金属の焼成材料（サーメット材）からなる微小で硬い工具６４で連続的な打撃を与えることで、表面加工痕１１ａを起点に割れを形成する。
【００６８】
また、特許文献３に開示された方法等によって、レーザ加工後の基板へ新たに熱衝撃を与えて割断することも考えられる。
【００６９】
「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裏面側へも到達し、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場合は再割断する必要がある。再割断の方法としては例えば図１５に示した機構を用いて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。
【００７０】
「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１５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してもよい。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してもよい。
【実施例２】
【００７１】
図１６に示すガラス基板８０を実施例１と同じ割断プロセスによって割断した。ガラス基板８０は厚み５００μｍであり、リング形状の基台であるダイシングフレームに粘着性テープで固定される。
【００７２】
ガラス基板８０上には、幅数十〜数百μｍ程度の微細な流路７３ａや流路７３ａに流体を流すための超小型ポンプやロジック素子、配線等を内蔵した樹脂性の構造物であるノズル層７３が配置され、ロジック素子部８０ａを構成している。ノズル層７３となる樹脂製の構造物は、例えばガラス基板８０上にスピンコート後、感光／エッチングする工程や、モールドで一体成形後、ガラス基板８０上に貼り付ける工程等により形成される。
【００７３】
樹脂性の構造物であるノズル層７３の直下には、流体供給用の開口７４が、ガラス基板８０を貫通するように形成される。ロジック素子部８０ａは工程の最終段階でチップ状態に割断できる様、互いに割断予定線Ｃを挟んで配置される。割断予定線Ｃを挟んで隣接するノズル層７３の間隔Ｓは最小で４００μｍ程度である。
【００７４】
実施例１におけるシリコン基板と異なる点は、ガラス基板８０はシリコン基板と比較して、透過波長域の下限が３００ｎｍ付近であるため、内部亀裂形成工程で用いる波長カットフィルタも、３００ｎｍ以下の波長域をカットする特性を選択する。また、チャープ光パルスの波長帯域が３００ｎｍ以下にない場合は、波長カットフィルタは必要ない。
【００７５】
チャープ光パルスによる集光点の移動量も、透過波長域の拡大に伴って拡大する。例えば、チャープ光パルスの波長が４００ｎｍから１４００ｎｍまで変化したことによる集光点の移動量は、約４００μｍ程度である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】実施例１によるシリコン基板を説明するもので、（ａ）はその斜視図、（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１を説明する模式図である。
【図３】実施例１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】表面加工痕を形成する表面線状加工を説明するもので、（ａ）は表面加工痕が酸化膜の厚さ以内である場合、（ｂ）は表面加工痕が酸化膜の厚さと同じである場合を示す図である。
【図７】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８】チャープ光パルスの色の変化と集光点の移動を詳しく説明する図である。
【図９】シリコン基板の端部における内部亀裂形成工程を説明する図である。
【図１０】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１１】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１２】ローラーによる割断工程を説明する図である。
【図１３】コレットによる割断工程を説明する図である。
【図１４】工具による打撃を与えることで割断する場合を説明する図である。
【図１５】リペア工程を説明する図である。
【図１６】実施例２によるガラス基板を説明するもので、（ａ）はその斜視図、（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１７】一従来例による基板割断方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００７７】
１    シリコンウエハ
２    酸化膜
２ａ    溝
３、７３    ノズル層
４    液体供給口
１０    シリコン基板
１０ａ、８０ａ    ロジック素子部
１１、８１    基板表面
１１ａ    表面加工痕
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、    内部亀裂
５０    加工装置
５１    光源
５１ａ    チャープ光パルス発生装置
５２    集光光学系
５３    自動ステージ
５４    ＡＦ光学系
７４    開口
８０    ガラス基板
【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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