(57)【要約】【課題】  複数の機能素子を含む積層部が形成された基板を、機能素子を有する複数のチップに切断するに際し、基板と共に積層部の高精度な切断を可能にするレーザ加工方法を提供する。【解決手段】  このレーザ加工方法では、基板４に対する割れの発生させ易さが互いに異なる改質領域を各切断予定ライン５ａ〜５ｄに沿って形成している。そのため、エキスパンドテープを基板４の裏面に貼り付けて拡張させると、加工対象物１は複数の半導体チップに段階的に切断されることになる。このような段階的な切断は、各切断予定ライン５ａ〜５ｄに沿った部分に均等な引張応力を作用させ、その結果、基板４と共に切断予定ライン５ａ〜５ｄ上の層間絶縁膜が精度良く切断されることになる。【選択図】  図１４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の機能素子を含む積層部が表面に形成された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で、前記基板の切断予定ラインに沿って、切断の起点となる改質領域を前記基板の内部に形成するレーザ加工方法であって、
前記基板及び前記積層部を複数のブロックに切断するための第１の切断予定ラインに沿って第１の改質領域を形成する工程と、
前記ブロックを、前記機能素子を有する複数のチップに切断するための第２の切断予定ラインに沿って第２の改質領域を形成する工程とを含み、
前記第１の改質領域は、前記第２の改質領域に比べて前記基板に割れを発生させ易いものであることを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２】
前記第１の改質領域及び前記第２の改質領域が形成された前記基板の裏面に拡張可能フィルムを取り付ける工程と、
前記拡張可能フィルムを拡張させることで、前記第１の改質領域を起点として前記基板及び前記積層部から前記ブロックへの切断を開始させた後、前記第２の改質領域を起点として前記ブロックから前記チップへの切断を開始させる工程とを更に含むことを特徴とする請求項１記載のレーザ加工方法。
【請求項３】
前記第２の切断予定ラインは隣り合う前記第１の切断予定ラインの間を通っていることを特徴とする請求項１又は２記載のレーザ加工方法。
【請求項４】
前記第１の切断予定ラインと前記第２の切断予定ラインとは略平行であることを特徴とする請求項１又は２記載のレーザ加工方法。
【請求項５】
前記第１の切断予定ラインと前記第２の切断予定ラインとは交差していることを特徴とする請求項１又は２記載のレーザ加工方法。
【請求項６】
前記基板は半導体基板であり、前記第１の改質領域及び前記第２の改質領域は溶融処理領域を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載のレーザ加工方法。
【請求項７】
前記基板の前記第１の切断予定ラインに沿った部分における前記第１の改質領域の形成密度と、前記基板の前記第２の切断予定ラインに沿った部分における前記第２の改質領域の形成密度とを異ならせることで、前記第１の改質領域を、前記第２の改質領域に比べて前記基板に割れを発生させ易いものにすることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載のレーザ加工方法。
【請求項８】
前記基板の前記第１の切断予定ラインに沿った部分における前記第１の改質領域の大きさと、前記基板の前記第２の切断予定ラインに沿った部分における前記第２の改質領域の大きさとを異ならせることで、前記第１の改質領域を、前記第２の改質領域に比べて前記基板に割れを発生させ易いものにすることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載のレーザ加工方法。
【請求項９】
前記基板の前記第１の切断予定ラインに沿った部分における前記第１の改質領域の形成位置と、前記基板の前記第２の切断予定ラインに沿った部分における前記第２の改質領域の形成位置とを異ならせることで、前記第１の改質領域を、前記第２の改質領域に比べて前記基板に割れを発生させ易いものにすることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項記載のレーザ加工方法。
【請求項１０】
基板と、複数の機能素子を含んで前記基板の表面に形成された積層部とを具備する加工対象物であって、
前記基板及び前記積層部を複数のブロックに切断するための第１の切断予定ラインに沿って前記基板の内部に形成された第１の改質領域と、
前記ブロックを、前記機能素子を有する複数のチップに切断するための第２の切断予定ラインに沿って前記基板の内部に形成された第２の改質領域とを備え、
前記第１の改質領域は、前記第２の改質領域に比べて前記基板に割れを発生させ易いものであることを特徴とする加工対象物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の機能素子を含む積層部が形成された基板を切断するために使用されるレーザ加工方法、及び加工対象物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来におけるこの種の技術として、下記の特許文献１には次のようなレーザ加工方法が記載されている。すなわち、平板状の加工対象物にその表面を保護する部材を装着し、加工対象物の裏面をレーザ光入射面としてレーザ光を照射することで、切断予定ラインに沿って加工対象物の内部に改質領域による切断起点領域を形成する。続いて、加工対象物の裏面に伸張性のフィルムを装着し、その伸張性のフィルムを伸張させることで、切断起点領域を起点として加工対象物が切断されて生じた複数の部分を互いに分離する。
【特許文献１】特開２００４−１０７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述したようなレーザ加工方法により切断すべき加工対象物として、基板（例えば、シリコン基板）と、複数の機能素子を含んで基板の表面に形成された積層部（例えば、ｌｏｗ−Ｋ膜等の絶縁膜、ＴＥＧ、或いは金属材料等からなる導電膜）とを具備するものがある。このような加工対象物を、機能素子を有する複数のチップに切断しようとする場合には、基板の内部に改質領域を形成し、その改質領域を切断起点領域として、基板と共に積層部を切断することが好ましい。それは、積層部の内部に改質領域を形成すると、積層部に含まれる機能素子に汚染や熱影響等の悪影響を及ぼすおそれがあるからである。
【０００４】
近時、複数の機能素子を含む積層部が形成された基板を、機能素子を有する複数のチップに切断する技術が重要視されており、基板の内部に形成した改質領域を切断起点領域として、基板と共に積層部をより高精度に切断する技術が望まれている。
【０００５】
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、複数の機能素子を含む積層部が形成された基板を、機能素子を有する複数のチップに切断するに際し、基板と共に積層部の高精度な切断を可能にするレーザ加工方法、及び加工対象物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】
【０００６】
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、複数の機能素子を含む積層部が表面に形成された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で、基板の切断予定ラインに沿って、切断の起点となる改質領域を基板の内部に形成するレーザ加工方法であって、基板及び積層部を複数のブロックに切断するための第１の切断予定ラインに沿って第１の改質領域を形成する工程と、ブロックを、機能素子を有する複数のチップに切断するための第２の切断予定ラインに沿って第２の改質領域を形成する工程とを含み、第１の改質領域は、第２の改質領域に比べて基板に割れを発生させ易いものであることを特徴とする。
【０００７】
このレーザ加工方法においては、第１の改質領域の方が第２の改質領域よりも基板に割れを発生させ易いものであるため、例えば、エキスパンドテープ（拡張可能フィルム）を基板の裏面に貼り付けて拡張させると、第１の改質領域を起点として基板及び積層部からブロックへの切断が開始された後に、第２の改質領域を起点としてブロックからチップへの切断が開始される。このように、大きなブロックから小さなチップへと段階的に切断が開始されると、第１及び第２の切断予定ラインに沿った部分（すなわち、チップの切断面となる部分）に均等な引張応力が作用することとなり、その結果、基板と共に積層部を第１及び第２の切断予定ラインに沿って精度良く切断することができる。従って、このレーザ加工方法は、複数の機能素子を含む積層部が形成された基板を、機能素子を有する複数のチップに切断するに際し、基板と共に積層部の高精度な切断を可能にする。なお、第１の改質領域を形成する工程と第２の改質領域を形成する工程とは順不同である。また、第１の改質領域及び第２の改質領域は、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で、多光子吸収或いはそれと同等の光吸収を基板の内部で生じさせることにより形成される。
【０００８】
ここで、機能素子とは、例えば、結晶成長により形成された半導体動作層、フォトダイオード等の受光素子、レーザダイオード等の発光素子、回路として形成された回路素子等を意味する。
【０００９】
また、上記レーザ加工方法は、第１の改質領域及び第２の改質領域が形成された基板の裏面に拡張可能フィルムを取り付ける工程と、拡張可能フィルムを拡張させることで、第１の改質領域を起点として基板及び積層部からブロックへの切断を開始させた後、第２の改質領域を起点としてブロックからチップへの切断を開始させる工程とを更に含むことが好ましい。上述したように、大きなブロックから小さなチップへと段階的に切断が開始されると、第１及び第２の切断予定ラインに沿った部分に均等な引張応力が作用することとなるため、基板と共に積層部を第１及び第２の切断予定ラインに沿って精度良く切断することができる。
【００１０】
また、上記レーザ加工方法においては、第２の切断予定ラインは隣り合う第１の切断予定ラインの間を通っていることが好ましい。これにより、隣り合う第１の切断予定ラインに挟まれたブロックへの切断を開始させた後に、第２の切断予定ラインに沿って当該ブロックからチップへの切断を開始させることができる。
【００１１】
なお、上記レーザ加工方法においては、第１の切断予定ラインと第２の切断予定ラインとは略平行であってもよいし、第１の切断予定ラインと第２の切断予定ラインとは交差していてもよい。
【００１２】
また、上記レーザ加工方法においては、基板は半導体基板であり、第１の改質領域及び第２の改質領域は溶融処理領域を含む場合がある。基板が半導体基板であると、第１の改質領域及び第２の改質領域として、溶融処理領域を含む改質領域が形成される場合がある。
【００１３】
また、上記レーザ加工方法においては、基板の第１の切断予定ラインに沿った部分における第１の改質領域の形成密度と、基板の第２の切断予定ラインに沿った部分における第２の改質領域の形成密度とを異ならせることで、第１の改質領域を、第２の改質領域に比べて基板に割れを発生させ易いものにすることができる。具体的には、例えば、切断予定ラインに沿って改質領域を形成する際のレーザ光がパルス波の場合、１パルスのレーザ光の照射により形成される改質領域の形成間隔を、第１の切断予定ラインに沿った部分と第２の切断予定ラインに沿った部分とで異ならせればよい。或いは、１パルスのレーザ光の照射により形成される改質領域の形成間隔を同等にした場合でも、第１の切断予定ラインに沿った部分では第１の改質領域を連続的に形成するのに対し、第２の切断予定ラインに沿った部分では第２の改質領域を断続的に形成すればよい。或いは、第１の切断予定ラインに沿った部分における第１の改質領域の列数を、第２の切断予定ラインに沿った部分における第２の改質領域の列数よりも多くすればよい。
【００１４】
ここで、基板の切断予定ラインに沿った部分における改質領域の形成密度とは、基板の切断予定ラインに沿った部分に対して改質領域が占める割合を意味する。
【００１５】
また、上記レーザ加工方法においては、基板の第１の切断予定ラインに沿った部分における第１の改質領域の大きさと、基板の第２の切断予定ラインに沿った部分における第２の改質領域の大きさとを異ならせることで、第１の改質領域を、第２の改質領域に比べて基板に割れを発生させ易いものにすることができる。具体的には、例えば、第１の切断予定ラインに沿って第１の改質領域を形成する際にはレーザ光のエネルギーを大きくして、主に基板の厚さ方向における第１の改質領域の大きさ大きくするのに対し、第２の切断予定ラインに沿って第２の改質領域を形成する際にはレーザ光のエネルギーを小さくして、主に基板の厚さ方向における第２の改質領域の大きさを小さくすればよい。
【００１６】
また、上記レーザ加工方法においては、基板の第１の切断予定ラインに沿った部分における第１の改質領域の形成位置と、基板の第２の切断予定ラインに沿った部分における第２の改質領域の形成位置とを異ならせることで、第１の改質領域を、第２の改質領域に比べて基板に割れを発生させ易いものにすることができる。具体的には、例えば、基板のレーザ光入射面から、切断予定ラインに沿った改質領域までの距離を、第１の切断予定ラインに沿った部分と第２の切断予定ラインに沿った部分とで異ならせればよい。
【００１７】
更に、本発明に係る加工対象物は、基板と、複数の機能素子を含んで基板の表面に形成された積層部とを具備する加工対象物であって、基板及び積層部を複数のブロックに切断するための第１の切断予定ラインに沿って基板の内部に形成された第１の改質領域と、ブロックを、機能素子を有する複数のチップに切断するための第２の切断予定ラインに沿って基板の内部に形成された第２の改質領域とを備え、第１の改質領域は、第２の改質領域に比べて基板に割れを発生させ易いものであることを特徴とする。
【００１８】
この加工対象物においては、第１の改質領域の方が第２の改質領域よりも基板に割れを発生させ易いものであるため、例えば、エキスパンドテープを基板の裏面に貼り付けて拡張させると、第１の改質領域を起点として基板及び積層部からブロックへの切断が開始された後に、第２の改質領域を起点としてブロックからチップへの切断が開始される。このように、大きなブロックから小さなチップへと段階的に切断が開始されると、第１及び第２の切断予定ラインに沿った部分に均等な引張応力が作用することとなるため、基板と共に積層部を第１及び第２の切断予定ラインに沿って精度良く切断することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、複数の機能素子を含む積層部が形成された基板を、機能素子を有する複数のチップに切断するに際し、基板と共に積層部の高精度な切断を可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。本実施形態のレーザ加工方法では、加工対象物の内部に改質領域を形成するために多光子吸収という現象を利用する。そこで、最初に、多光子吸収により改質領域を形成するためのレーザ加工方法について説明する。
【００２１】
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。
【００２２】
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方法の原理について、図１〜図６を参照して説明する。図１に示すように、ウェハ状（平板状）の加工対象物１の表面３には、加工対象物１を切断するための切断予定ライン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。本実施形態に係るレーザ加工方法では、図２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を照射して改質領域７を形成する。なお、集光点Ｐとは、レーザ光Ｌが集光する箇所のことである。また、切断予定ライン５は、直線状に限らず曲線状であってもよいし、仮想線に限らず加工対象物１に実際に引かれた線であってもよい。
【００２３】
そして、レーザ光Ｌを切断予定ライン５に沿って（すなわち、図１の矢印Ａ方向に）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の内部に形成され、この改質領域７が切断起点領域８となる。ここで、切断起点領域８とは、加工対象物１が切断される際に切断の起点となる領域を意味する。この切断起点領域８は、改質領域７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７が断続的に形成されることで形成される場合もある。
【００２４】
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を形成するものではない。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の表面３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の表面３が溶融することはない。
【００２５】
加工対象物１の内部に切断起点領域８を形成すると、この切断起点領域８を起点として割れが発生し易くなるため、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の表面３に不必要な割れを発生させることなく、加工対象物１を高精度に切断することが可能になる。
【００２６】
この切断起点領域８を起点とした加工対象物１の切断には、次の２通りが考えられる。１つは、切断起点領域８形成後、加工対象物１に人為的な力が印加されることにより、切断起点領域８を起点として加工対象物１が割れ、加工対象物１が切断される場合である。これは、例えば加工対象物１の厚さが大きい場合の切断である。人為的な力が印加されるとは、例えば、加工対象物１の切断起点領域８に沿って加工対象物１に曲げ応力やせん断応力を加えたり、加工対象物１に温度差を与えることにより熱応力を発生させたりすることである。他の１つは、切断起点領域８を形成することにより、切断起点領域８を起点として加工対象物１の断面方向（厚さ方向）に向かって自然に割れ、結果的に加工対象物１が切断される場合である。これは、例えば加工対象物１の厚さが小さい場合には、１列の改質領域７により切断起点領域８が形成されることで可能となり、加工対象物１の厚さが大きい場合には、厚さ方向に複数列形成された改質領域７により切断起点領域８が形成されることで可能となる。なお、この自然に割れる場合も、切断する箇所において、切断起点領域８が形成されていない部位に対応する部分の表面３上にまで割れが先走ることがなく、切断起点領域８を形成した部位に対応する部分のみを割断することができるので、割断を制御よくすることができる。近年、シリコンウェハ等の加工対象物１の厚さは薄くなる傾向にあるので、このような制御性のよい割断方法は大変有効である。
【００２７】
さて、本実施形態に係るレーザ加工方法において、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）の場合がある。
【００２８】
（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
加工対象物（例えばガラスや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加工対象物の表面に余計なダメージを与えずに、加工対象物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、加工対象物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加工対象物の内部に熱ひずみが誘起され、これにより加工対象物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。なお、多光子吸収によるクラック領域の形成は、例えば、第４５回レーザ熱加工研究会論文集（１９９８年．１２月）の第２３頁〜第２８頁の「固体レーザー高調波によるガラス基板の内部マーキング」に記載されている。
【００２９】
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。
【００３０】
（Ａ）加工対象物：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）加工対象物が載置される載置台の移動速度：１００ｍｍ／秒
【００３１】
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。
【００３２】
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加工対象物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）程度から加工対象物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。
【００３３】
次に、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を参照して説明する。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。このように形成されたクラック領域９が切断起点領域となる。図９に示すように、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の表面３と裏面２１とに到達し、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。加工対象物１の表面３と裏面２１とに到達するクラックは自然に成長する場合もあるし、加工対象物１に力が印加されることにより成長する場合もある。
【００３４】
（２）改質領域が溶融処理領域の場合
加工対象物（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。これにより加工対象物の内部は多光子吸収によって局所的に加熱される。この加熱により加工対象物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。加工対象物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。
【００３５】
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。
【００３６】
（Ａ）加工対象物：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）加工対象物が載置される載置台の移動速度：１００ｍｍ／秒
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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であるので、多光子吸収による溶融処理領域１３はシリコンウェハ１１の中心付近、つまり表面から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。多光子吸収による溶融処理領域の形成は、例えば、溶接学会全国大会講演概要第６６集（２０００年４月）の第７２頁〜第７３頁の「ピコ秒パルスレーザによるシリコンの加工特性評価」に記載されている。
【００４０】
なお、シリコンウェハは、溶融処理領域によ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させ、その割れがシリコンウェハの表面と裏面とに到達することにより、結果的に切断される。シリコンウェハの表面と裏面に到達するこの割れは自然に成長する場合もあるし、シリコンウェハに力が印加されることにより成長する場合もある。そして、切断起点領域からシリコンウェハの表面と裏面とに割れが自然に成長する場合には、切断起点領域を形成する溶融処理領域が溶融している状態から割れが成長する場合と、切断起点領域を形成する溶融処理領域が溶融している状態から再固化する際に割れが成長する場合とのいずれもある。ただし、どちらの場合も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。このように、加工対象物の内部に溶融処理領域によって切断起点領域を形成すると、割断時、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、割断制御が容易となる。
【００４１】
（３）改質領域が屈折率変化領域の場合
加工対象物（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、多光子吸収を加工対象物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、加工対象物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。多光子吸収による屈折率変化領域の形成は、例えば、第４２回レーザ熱加工研究会論文集（１９９７年．１１月）の第１０５頁〜第１１１頁の「フェムト秒レーザー照射によるガラス内部への光誘起構造形成」に記載されている。
【００４２】
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、ウェハ状の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。
【００４３】
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。
【００４４】
なお、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基板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基板に形成することが可能になる。
【００４５】
［第１実施形態］
次に、本発明の第１実施形態について説明する。図１４は、第１実施形態のレーザ加工方法における加工対象物の平面図であり、図１５は、図１４に示す加工対象物のXV−XV線に沿っての部分断面図である。
【００４６】
図１４及び図１５に示すように、加工対象物１は、シリコンからなる基板４と、複数の機能素子１５を含んで基板４の表面３に形成された積層部１６とを備えている。機能素子１５は、基板４の表面３に積層された層間絶縁膜１７ａと、層間絶縁膜１７ａ上に配置された配線層１９ａと、配線層１９ａを覆うように層間絶縁膜１７ａ上に積層された層間絶縁膜１７ｂと、層間絶縁膜１７ｂ上に配置された配線層１９ｂとを有している。配線層１９ａと基板４とは、層間絶縁膜１７ａを貫通する導電性プラグ２０ａによって電気的に接続され、配線層１９ｂと配線層１９ａとは、層間絶縁膜１７ｂを貫通する導電性プラグ２０ｂによって電気的に接続されている。
【００４７】
なお、機能素子１５は、基板４のオリエンテーションフラット（オリフラ）６に平行な方向及び垂直な方向にマトリックス状に多数形成されているが、層間絶縁膜１７ａ，１７ｂは、基板４の表面３全体を覆うように隣り合う機能素子１５，１５間に渡って形成されている。
【００４８】
以上のように構成された加工対象物１を以下のようにして機能素子１５毎に切断する。まず、図１６（ａ）に示すように、積層部１６を覆うように加工対象物１に保護テープ２２を貼り付ける。続いて、図１６（ｂ）に示すように、基板４の裏面２１を上方に向けて加工対象物１をレーザ加工装置６０の載置台６１上に固定する。このとき、積層部１６が載置台６１に直接接触することが保護テープ２２によって避けられるため、各機能素子１５を保護することができる。
【００４９】
そして、隣り合う機能素子１５，１５間を通るように切断予定ライン５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを格子状に設定する。より詳細には、図１４に示すように、機能素子複数列分の間隔をとって機能素子１５，１５間を通るようにオリフラ６と垂直な方向に延在する切断予定ライン５ａを複数本設定し、機能素子複数列分の間隔をとって機能素子１５，１５間を通るようにオリフラ６と平行な方向に延在する切断予定ライン５ｂを複数本設定する。更に、切断予定ライン５ａが設定されていない機能素子１５，１５間を通るようにオリフラ６と垂直な方向に延在する切断予定ライン５ｃを複数本設定し、切断予定ライン５ｂが設定されていない機能素子１５，１５間を通るようにオリフラ６と平行な方向に延在する切断予定ライン５ｄを複数本設定する。
【００５０】
このように切断予定ライン５ａ〜５ｄを設定した後、図１６（ｂ）に示すように、基板４の裏面２１をレーザ光入射面として基板４の内部に集光点Ｐを合わせて、パルス波であるレーザ光Ｌを多光子吸収が生じる条件で照射しながら、載置台６１の移動により各切断予定ライン５ａ〜５ｄに沿って集光点Ｐをスキャンする。なお、切断予定ライン５ａに沿っての集光点Ｐのスキャンは、集光点Ｐを合わせる位置の裏面２１からの距離を変えて３回行い、切断予定ライン５ｂに沿っての集光点Ｐのスキャンは、集光点Ｐを合わせる位置の裏面２１からの距離を変えて２回行う（切断予定ライン５ｃ，５ｄに沿っての集光点Ｐのスキャンは１回のみ行う）。
【００５１】
これにより、切断予定ライン５ａに沿っては、図１９（ａ）に示すように改質領域７ａが基板４の内部に３列形成され、切断予定ライン５ｂに沿っては、図１９（ｂ）に示すように改質領域７ｂが基板４の内部に２列形成される。更に、切断予定ライン５ｃに沿っては、図１９（ｃ）に示すように改質領域７ｃが基板４の内部に１列形成され、切断予定ライン５ｄに沿っては、図１９（ｄ）に示すように改質領域７ｄが基板４の内部に１列形成される。なお、基板４はシリコンからなる半導体基板であるため、各改質領域７ａ〜７ｄは溶融処理領域である。
【００５２】
ところで、改質領域７ａ〜７ｃは、１パルスのレーザ光の照射により形成される改質領域の形成間隔が４μｍ〜７μｍであり、基板４に割れを発生させ易いものとなっているのに対し、改質領域７ｄは、当該形成間隔が１μｍ以下であり、基板４に割れを発生させ難いものとなっている。また、改質領域７ａ〜７ｃにおいては、１パルスのレーザ光の照射により形成される改質領域の形成間隔、及び改質領域の大きさは同じものの、改質領域７ｃ、改質領域７ｂ、改質領域７ａの順に改質領域の列数が増加するため、改質領域７ｃ、改質領域７ｂ、改質領域７ａの順に基板４に割れを発生させ易いものとなっていく。以上により、改質領域７ｄよりも改質領域７ｃが、改質領域７ｃよりも改質領域７ｂが、改質領域７ｂよりも改質領域７ａが基板４に割れを発生させ易い改質領域となっている。
【００５３】
各改質領域７ａ〜７ｄを形成した後、図１７（ａ）に示すように、加工対象物１の基板４の裏面２１に、テープ貼付機（図示せず）を用いて、円形状のエキスパンドテープ（拡張可能フィルム）２３を貼り付ける。このエキスパンドテープ２３は、その外周部分がリング状のテープ固定枠２４に貼り付けられて、このテープ固定枠２４に固定されている。
【００５４】
続いて、図１７（ｂ）に示すように、基板４の裏面２１にエキスパンドテープ２３が貼り付けられた加工対象物１をフィルム拡張装置７０に搬送し、テープ固定枠２４をリング状の受け部材７１とリング状の押え部材７２とで挟持することで、加工対象物１をフィルム拡張装置７０に装着する。この状態で保護テープ２２に紫外線を照射して、その粘着力を低下させ、図１８（ａ）に示すように、加工対象物１の積層部１６から保護テープ２２を剥がす。
【００５５】
そして、図１８（ｂ）に示すように、受け部材７１の内側に配置された円柱状の押圧部材７３をエキスパンドテープ２３の下側から上昇させ、エキスパンドテープ２３を拡張させていく。これにより、改質領域７ａ〜７ｄを起点として割れを生じさせ、基板４及び積層部１６を切断予定ライン５ａ〜５ｄに沿って切断し、機能素子１５を有する複数の半導体チップ２５を得ると共に、切断により得られた各半導体チップ２５を互いに離間させる。
【００５６】
ここで、エキスパンドテープ２３の拡張工程についてより詳細に説明する。図２０に示すように、エキスパンドテープ２３が貼り付けられた加工対象物１をフィルム拡張装置７０（図示せず）に装着し、押圧部材７３（図示せず）を上昇させて、エキスパンドテープ２３をその径方向に均等に拡張させていく。
【００５７】
すると、図２１（ａ）に示すように、切断予定ライン５ａに沿って（つまり、改質領域７ａを起点として割れが発生することで）加工対象物１が複数のブロック１ａに切断され、続いて、図２１（ｂ）に示すように、切断予定ライン５ｂに沿って（つまり、改質領域７ｂを起点として割れが発生することで）各ブロック１ａが複数のブロック１ｂに切断される。更に、図２２（ａ）に示すように、切断予定ライン５ｃに沿って（つまり、改質領域７ｃを起点として割れが発生することで）各ブロック１ｂが複数のブロック１ｃに切断され、続いて、図２２（ｂ）に示すように、切断予定ライン５ｄに沿って（つまり、改質領域７ｄを起点として割れが発生することで）各ブロック１ｃが複数の半導体チップ２５に切断される。
【００５８】
このように加工対象物１が複数の半導体チップ２５に段階的に切断されるのは、改質領域７ｄよりも改質領域７ｃが、改質領域７ｃよりも改質領域７ｂが、改質領域７ｂよりも改質領域７ａが基板４に割れを発生させ易い改質領域となっているからである。なお、切断予定ライン５ｂに沿ってのブロック１ａからブロック１ｂへの切断は、切断予定ライン５ａに沿っての加工対象物１からブロック１ａへの切断が完全に終了する前に開始される場合もある。このことは、他の切断予定ライン５ｃ，５ｄに沿っての切断についても同様である。
【００５９】
以上説明したように、第１実施形態のレーザ加工方法においては、基板４に対する割れの発生させ易さが互いに異なる改質領域７ａ〜７ｄを各切断予定ライン５ａ〜５ｄに沿って形成している。そのため、エキスパンドテープ２３を基板４の裏面２１に貼り付けて拡張させると、加工対象物１は複数の半導体チップ２５に段階的に切断されることになる。このような段階的な切断は、各切断予定ライン５ａ〜５ｄに沿った部分（すなわち、半導体チップ２５の切断面となる部分）に均等な引張応力を作用させ、その結果、基板４と共に切断予定ライン５ａ〜５ｄ上の層間絶縁膜１７ａ，１７ｂが切断予定ライン５ａ〜５ｄに沿って精度良く切断されることになる。従って、第１実施形態のレーザ加工方法は、複数の機能素子１５を含む積層部１６が形成された基板４を、機能素子１５を有する複数の半導体チップ２５に切断するに際し、基板４と共に積層部１６の高精度な切断を可能にする。
【００６０】
また、切断予定ライン５ａ〜５ｄ上の積層部１６の種類や積層数によっては、切断予定ライン５ａ〜５ｄに沿った部分に大きな引張応力を作用させないと、当該積層部１６を精度良く切断することができない場合がある。これは、エキスパンドテープ２３の拡張時に、切断予定ライン５ａ〜５ｄに沿った部分に大きな引張応力を作用させ得る改質領域７ａ〜７ｄ（すなわち、基板４に割れを発生させ難い改質領域７ａ〜７ｄ）を形成すべきことを意味する。
【００６１】
ところが、同等の形成条件で改質領域７ａ〜７ｄを形成した場合、いくら基板４に割れを発生させ難い改質領域７ａ〜７ｄを形成したとしても、基板４と共に積層部１６を切断予定ライン５ａ〜５ｄに沿って精度良く切断することは困難である。これは、切断予定ライン５ａ〜５ｄに沿った部分の全てに対して均等な引張応力を作用させるのは殆ど不可能だからである。従って、基板４と共に積層部１６を切断予定ライン５ａ〜５ｄに沿って精度良く切断することは困難であり、しかも、基板４に対する半導体チップ２５の相対的な大きさが小さくなればなるほど、エキスパンドテープ２３の拡張による基板４及び積層部１６の切断及び分離が困難となり、切断されない部分が生じる場合もある。
【００６２】
しかしながら、第１実施形態のレーザ加工方法の使用によって加工対象物１を複数の半導体チップ２５に段階的に切断すると、上述した問題を解決することができる。
【００６３】
すなわち、加工対象物１やブロック１ａといった比較的大きなものを切断する場合には、基板４に割れを発生させ易い改質領域７ａ，７ｂを形成したとしても切断予定ライン５ａ，５ｂ上の積層部１６を精度良く切断することができる。これは、切断予定ライン５ａ，５ｂに沿った部分の断面積が比較的大きい分、切断に要する引張応力が増加するためと考えられる。また、切断すべき加工対象物１やブロック１ａが比較的大きい分、エキスパンドテープ２３に貼り付く面積も大きくなり、その結果、引張応力が強く作用した状態で加工対象物１から複数のブロック１ａへの切断、及び各ブロック１ａから複数のブロック１ｂへの切断が行われるためとも考えられる。
【００６４】
そして、切断し難い積層部１６が基板４上に形成されている場合に、当該積層部１６を精度良く切断すべく、基板４に割れを発生させ難い改質領域７ｃ，７ｄを形成したとしても、各ブロック１ｂから複数のブロック１ｃへの切断、及び各ブロック１ｃから複数の半導体チップ２５への切断は精度良く行われることになる。これは、ブロック１ｂに対してはブロック１ｃの相対的な大きさが大きくなり、ブロック１ｃに対しては半導体チップ２５の相対的な大きさが大きくなるため、切断予定ライン５ｃ，５ｄに沿った部分に均等な引張応力が作用し易いからである。
【００６５】
ここで、加工対象物１を複数の半導体チップ２５に段階的に切断しなかった場合と、段階的に切断した場合（第１実施形態のレーザ加工方法）とにおける加工対象物１及び半導体チップ２５の切断状態について見てみる。なお、段階的に切断しなかった場合とは、切断予定ライン５ａ〜５ｄに沿って同等の形成条件で改質領域７を形成した場合である。
【００６６】
まず、加工対象物１の切断状態について見てみると、段階的に切断しなかった場合には、図２３（ａ）に示すように、加工対象物１が半導体チップ２５に切断されない部分が生じる場合があった。一方、段階的に切断した場合には、図２３（ｂ）に示すように、加工対象物１の全体が半導体チップ２５に確実に切断された。
【００６７】
次に、半導体チップ２５の切断状態について見てみると、段階的に切断しなかった場合には、図２４（ａ）に示すように、半導体チップ２５において、膜剥がれが生じる等、層間絶縁膜１７ａ，１７ｂが精度良く切断されない場合があった。一方、段階的に切断した場合には、図２４（ｂ）に示すように、半導体チップ２５において、層間絶縁膜１７ａ，１７ｂが精度良く切断された。
【００６８】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態のレーザ加工方法は、加工対象物１の基板４に対する改質領域の形成の仕方において、第１実施形態のレーザ加工方法と異なっている。
【００６９】
すなわち、図２５に示すように、機能素子複数列分の間隔をとって機能素子１５，１５間を通るようにオリフラ６と垂直な方向及び平行な方向に延在する切断予定ライン５ａを複数本設定する。更に、切断予定ライン５ａが設定されていない機能素子１５，１５間を通るようにオリフラ６と垂直な方向に延在する切断予定ライン５ｂを複数本設定し、切断予定ライン５ａが設定されていない機能素子１５，１５間を通るようにオリフラ６と平行な方向に延在する切断予定ライン５ｃを複数本設定する。
【００７０】
そして、切断予定ライン５ａに沿っては、図１９（ａ）に示す改質領域７ａを基板４の内部に形成する。更に、切断予定ライン５ｂに沿っては、図１９（ｂ）に示す改質領域７ｂを基板４の内部に形成し、切断予定ライン５ｃに沿っては、図１９（ｃ）に示す改質領域７ｃを基板４の内部に形成する。
【００７１】
各改質領域７ａ〜７ｃを形成した後、図２６（ａ）に示すように、エキスパンドテープ２３が貼り付けられた加工対象物１をフィルム拡張装置７０（図示せず）に装着し、押圧部材７３（図示せず）を上昇させて、エキスパンドテープ２３をその径方向に均等に拡張させていく。
【００７２】
すると、図２６（ｂ）に示すように、切断予定ライン５ａに沿って（つまり、改質領域７ａを起点として割れが発生することで）加工対象物１が複数のブロック１ａに切断される。更に、図２７（ａ）に示すように、切断予定ライン５ｂに沿って（つまり、改質領域７ｂを起点として割れが発生することで）各ブロック１ａが複数のブロック１ｂに切断され、続いて、図２７（ｂ）に示すように、切断予定ライン５ｃに沿って（つまり、改質領域７ｃを起点として割れが発生することで）各ブロック１ｂが複数の半導体チップ２５に切断される。
【００７３】
このように加工対象物１が複数の半導体チップ２５に段階的に切断されるのは、改質領域７ｃよりも改質領域７ｂが、改質領域７ｂよりも改質領域７ａが基板４に割れを発生させ易い改質領域となっているからである。なお、切断予定ライン５ｂに沿ってのブロック１ａからブロック１ｂへの切断は、切断予定ライン５ａに沿っての加工対象物１からブロック１ａへの切断が完全に終了する前に開始される場合もある。このことは、切断予定ライン５ｃに沿っての切断についても同様である。
【００７４】
以上説明したように、第２実施形態のレーザ加工方法においても、第１実施形態のレーザ加工方法と同様に、加工対象物１は複数の半導体チップ２５に段階的に切断されることになる。これにより、各切断予定ライン５ａ〜５ｃに沿った部分（すなわち、半導体チップ２５の切断面となる部分）には均等な引張応力が作用することとなるため、基板４と共に切断予定ライン５ａ〜５ｃ上の層間絶縁膜１７ａ，１７ｂを切断予定ライン５ａ〜５ｃに沿って精度良く切断することができる。従って、第２実施形態のレーザ加工方法も、複数の機能素子１５を含む積層部１６が形成された基板４を、機能素子１５を有する複数の半導体チップ２５に切断するに際し、基板４と共に積層部１６の高精度な切断を可能にする。
【００７５】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態のレーザ加工方法は、エキスパンドテープ２３の拡張の仕方において、第１実施形態のレーザ加工方法と異なっている。
【００７６】
すなわち、図２８に示すように、機能素子複数列分の間隔をとって機能素子１５，１５間を通るようにオリフラ６と垂直な方向に延在する切断予定ライン５ａを複数本設定し、機能素子複数列分の間隔をとって機能素子１５，１５間を通るようにオリフラ６と平行な方向に延在する切断予定ライン５ｂを複数本設定する。更に、切断予定ライン５ａが設定されていない機能素子１５，１５間を通るようにオリフラ６と垂直な方向に延在する切断予定ライン５ｃを複数本設定し、切断予定ライン５ｂが設定されていない機能素子１５，１５間を通るようにオリフラ６と平行な方向に延在する切断予定ライン５ｄを複数本設定する。
【００７７】
そして、切断予定ライン５ａに沿っては、図１９（ａ）に示す改質領域７ａを基板４の内部に形成し、切断予定ライン５ｂに沿っては、図１９（ｂ）に示す改質領域７ｂを基板４の内部に形成する。更に、切断予定ライン５ｃに沿っては、図１９（ｃ）に示す改質領域７ｃを基板４の内部に形成し、切断予定ライン５ｄに沿っては、図１９（ｄ）に示す改質領域７ｄを基板４の内部に形成する。
【００７８】
各改質領域７ａ〜７ｄを形成した後、図２９に示すように、加工対象物１の基板４の裏面２１に矩形状のエキスパンドテープ２３を貼り付ける。そして、まず、図３０（ａ）に示すように、エキスパンドテープ２３をオリフラ６と平行な方向に拡張させて、切断予定ライン５ａに沿って（つまり、改質領域７ａを起点として割れを発生させることで）加工対象物１を複数のブロック１ａに切断し、続いて、図３０（ｂ）に示すように、エキスパンドテープ２３をオリフラ６と垂直な方向に拡張させて、切断予定ライン５ｂに沿って（つまり、改質領域７ｂを起点として割れを発生させることで）各ブロック１ａを複数のブロック１ｂに切断する。
【００７９】
更に、図３１（ａ）に示すように、エキスパンドテープ２３をオリフラ６と平行な方向に拡張させて、切断予定ライン５ｃに沿って（つまり、改質領域７ｃを起点として割れを発生させることで）各ブロック１ｂを複数のブロック１ｃに切断し、続いて、図３１（ｂ）に示すように、エキスパンドテープ２３をオリフラ６と垂直な方向に拡張させて、切断予定ライン５ｄに沿って（つまり、改質領域７ｄを起点として割れを発生させることで）各ブロック１ｃを複数の半導体チップ２５に切断する。
【００８０】
なお、エキスパンドテープ２３のオリフラ６と平行な方向への２回目の拡張においては、オリフラ６と垂直な方向を中心として湾曲した上面を有する押圧部材を上昇させて、各ブロック１ｂに曲げ応力を作用させてもよい。また、エキスパンドテープ２３のオリフラ６と垂直な方向への２回目の拡張においては、オリフラ６と平行な方向を中心として湾曲した上面を有する押圧部材を上昇させて、各ブロック１ｃに曲げ応力を作用させてもよい。このような押圧部材については、例えば、特開２００２−１８４７２３号公報の図１を参照されたい。
【００８１】
以上説明したように、第３実施形態のレーザ加工方法においても、第１実施形態のレーザ加工方法と同様に、加工対象物１は複数の半導体チップ２５に段階的に切断されることになる。これにより、各切断予定ライン５ａ〜５ｄに沿った部分（すなわち、半導体チップ２５の切断面となる部分）には均等な引張応力が作用することとなるため、基板４と共に切断予定ライン５ａ〜５ｄ上の層間絶縁膜１７ａ，１７ｂを切断予定ライン５ａ〜５ｄに沿って精度良く切断することができる。従って、第３実施形態のレーザ加工方法も、複数の機能素子１５を含む積層部１６が形成された基板４を、機能素子１５を有する複数の半導体チップ２５に切断するに際し、基板４と共に積層部１６の高精度な切断を可能にする。
【００８２】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態のレーザ加工方法は、加工対象物１の基板４に対する改質領域の形成の仕方、及びエキスパンドテープ２３の拡張の仕方において、第１実施形態のレーザ加工方法と異なっている。
【００８３】
すなわち、図３２に示すように、機能素子複数列分の間隔をとって機能素子１５，１５間を通るようにオリフラ６と垂直な方向に延在する切断予定ライン５ａを複数本設定し、機能素子複数列分の間隔をとって機能素子１５，１５間を通るようにオリフラ６と平行な方向に延在する切断予定ライン５ｃを複数本設定する。更に、切断予定ライン５ａが設定されていない機能素子１５，１５間を通るようにオリフラ６と垂直な方向に延在する切断予定ライン５ｂを複数本設定し、切断予定ライン５ｃが設定されていない機能素子１５，１５間を通るようにオリフラ６と平行な方向に延在する切断予定ライン５ｄを複数本設定する。
【００８４】
そして、切断予定ライン５ａに沿っては、図１９（ａ）に示す改質領域７ａを基板４の内部に形成し、切断予定ライン５ｂに沿っては、図１９（ｂ）に示す改質領域７ｂを基板４の内部に形成する。更に、切断予定ライン５ｃに沿っては、図１９（ｃ）に示す改質領域７ｃを基板４の内部に形成し、切断予定ライン５ｄに沿っては、図１９（ｄ）に示す改質領域７ｄを基板４の内部に形成する。
【００８５】
各改質領域７ａ〜７ｄを形成した後、図３３に示すように、加工対象物１の基板４の裏面２１に矩形状のエキスパンドテープ２３を貼り付け、このエキスパンドテープ２３をオリフラ６と平行な方向に拡張させる。すると、図３４（ａ）に示すように、切断予定ライン５ａに沿って（つまり、改質領域７ａを起点として割れが発生することで）加工対象物１が複数のブロック１ａに切断され、続いて、図３４（ｂ）に示すように、切断予定ライン５ｂに沿って（つまり、改質領域７ｂを起点として割れが発生することで）各ブロック１ａが複数のブロック１ｂに切断される。
【００８６】
このように加工対象物１が複数のブロック１ｂに段階的に切断されるのは、改質領域７ｂよりも改質領域７ａが基板４に割れを発生させ易い改質領域となっているからである。なお、切断予定ライン５ｂに沿ってのブロック１ａからブロック１ｂへの切断は、切断予定ライン５ａに沿っての加工対象物１からブロック１ａへの切断が完全に終了する前に開始される場合もある。
【００８７】
次に、エキスパンドテープ２３をオリフラ６と垂直な方向に拡張させる。すると、図３５（ａ）に示すように、切断予定ライン５ｃに沿って（つまり、改質領域７ｃを起点として割れが発生することで）各ブロック１ｂが複数のブロック１ｃに切断され、続いて、図３５（ｂ）に示すように、切断予定ライン５ｄに沿って（つまり、改質領域７ｄを起点として割れが発生することで）各ブロック１ｃが複数の半導体チップ２５に切断される。
【００８８】
このように各ブロック１ｂが複数の半導体チップ２５に段階的に切断されるのは、改質領域７ｄよりも改質領域７ｃが基板４に割れを発生させ易い改質領域となっているからである。なお、切断予定ライン５ｄに沿ってのブロック１ｃから半導体チップ２５への切断は、切断予定ライン５ｃに沿ってのブロック１ｂからブロック１ｃへの切断が完全に終了する前に開始される場合もある。
【００８９】
以上説明したように、第４実施形態のレーザ加工方法においても、第１実施形態のレーザ加工方法と同様に、加工対象物１は複数の半導体チップ２５に段階的に切断されることになる。これにより、各切断予定ライン５ａ〜５ｄに沿った部分（すなわち、半導体チップ２５の切断面となる部分）には均等な引張応力が作用することとなるため、基板４と共に切断予定ライン５ａ〜５ｄ上の層間絶縁膜１７ａ，１７ｂを切断予定ライン５ａ〜５ｄに沿って精度良く切断することができる。従って、第４実施形態のレーザ加工方法も、複数の機能素子１５を含む積層部１６が形成された基板４を、機能素子１５を有する複数の半導体チップ２５に切断するに際し、基板４と共に積層部１６の高精度な切断を可能にする。
【００９０】
本発明は、上述した第１実施形態〜第４実施形態に限定されるものではない。例えば、上記各実施形態は、基板４の内部で多光子吸収を生じさせて各改質領域７ａ〜７ｄを形成する場合であったが、基板４の内部で多光子吸収と同等の光吸収を生じさせて各改質領域７ａ〜７ｄを形成することができる場合もある。
【００９１】
また、上記各実施形態は、基板４の裏面２１をレーザ光入射面として各改質領域７ａ〜７ｄを基板４の内部に形成する場合であったが、基板４の表面３をレーザ光入射面として各改質領域７ａ〜７ｄを基板４の内部に形成してもよい。基板４の裏面２１をレーザ光入射面とするのは、積層部１６の切断予定ライン５上にレーザ光Ｌを反射する部材（例えば、ＴＥＧ）が存在する場合に特に有効である。しかしながら、積層部１６の切断予定ライン５上にレーザ光Ｌを反射する部材が存在せず、レーザ光Ｌが積層部１６を透過する場合には、基板４の表面３をレーザ光入射面として各改質領域７ａ〜７ｄを基板４の内部に形成してもよい。
【００９２】
また、例えば第１実施形態において、基板４に対する割れの発生させ易さが互いに異なる改質領域７ａ〜７ｄを各切断予定ライン５ａ〜５ｄに沿って形成するために、次のように各改質領域７ａ〜７ｄを形成してもよい。
【００９３】
すなわち、切断予定ライン５ａに沿っては、図３６（ａ）に示すように改質領域７ａを基板４の内部に２列形成し、切断予定ライン５ｂに沿っては、図３６（ｂ）に示すように改質領域７ｂを基板４の内部に２列形成する。ただし、改質領域７ａは、その形成時のレーザ光Ｌのエネルギーが大きいため、主に基板４の厚さ方向における大きさが大きく、基板４に割れを発生させ易いものとなっているのに対し、改質領域７ｂは、その形成時のレーザ光Ｌのエネルギーが小さいため、主に基板４の厚さ方向における大きさが小さく、基板４に割れを発生させ難いものとなっている
【００９４】
そして、切断予定ライン５ｃに沿っては、図３６（ｃ）に示すように改質領域７ｃを基板４の内部に１列形成し、切断予定ライン５ｄに沿っては、図３６（ｄ）に示すように改質領域７ｄを基板４の内部に１列形成する。ただし、改質領域７ａ〜７ｃは、１パルスのレーザ光の照射により形成される改質領域の形成間隔が４μｍ〜７μｍであり、基板４に割れを発生させ易いものとなっているのに対し、改質領域７ｄは、当該形成間隔が１μｍ以下であり、基板４に割れを発生させ難いものとなっている。なお、改質領域７ｂと改質領域７ｃとについては、それらの形成時のレーザ光Ｌのエネルギーが同等であるため、主に基板４の厚さ方向における大きさは同等となっている。
【００９５】
以上により、改質領域７ｄよりも改質領域７ｃが、改質領域７ｃよりも改質領域７ｂが、改質領域７ｂよりも改質領域７ａが基板４に割れを発生させ易い改質領域となる。
【００９６】
また、切断予定ライン５ａに沿っては、図３７（ａ）に示すように基板４の内部において裏面２１に近い位置に（裏面２１に割れが達するような位置に）改質領域７ａを１列形成し、切断予定ライン５ｂに沿っては、図３７（ｂ）に示すように基板４の内部において改質領域７ａに比べて裏面２１から離れた位置に改質領域７ｂを１列形成する。そして、切断予定ライン５ｃに沿っては、図３７（ｃ）に示すように基板４の内部において改質領域７ｂに比べて裏面２１から離れた位置に改質領域７ｃを１列形成し、切断予定ライン５ｄに沿っては、図３７（ｄ）に示すように基板４の内部において改質領域７ｃに比べて裏面２１から離れた位置に（基板４の厚さ方向における中央部分に）改質領域７ｄを１列形成する。
【００９７】
これにより、改質領域７ｄよりも改質領域７ｃが、改質領域７ｃよりも改質領域７ｂが、改質領域７ｂよりも改質領域７ａが基板４に割れを発生させ易い改質領域となる。このように、基板４の厚さ方向における１列の改質領域７ａ〜７ｄの形成位置を変えて、基板４に対する割れの発生させ易さを互いに異ならせるのは、基板４の厚さが薄い場合（例えば、１００μｍ以下の場合）に特に有効である。
【００９８】
また、図３８及び図３９に示す形成条件（１）〜（７）のいずれかを適宜選択し、切断予定ライン５に応じて異なる形成条件で改質領域７を形成すれば、基板４に対する割れの発生させ易さを切断予定ライン５に応じて異ならせることができる。なお、形成条件（１）〜（７）は、基板４がシリコンからなり、その厚さが３００μｍであるときの条件である。
【００９９】
図３８及び図３９における各改質領域の作用は以下の通りである。
ＨＣ（ハーフカット）改質領域：基板４の裏面２１側に形成され、その形成により裏面２１に切断予定ライン５に沿った割れを発生させる。
分断改質領域：エキスパンドテープ２３の拡張により基板４に切断予定ライン５に沿った割れをメインとなって発生させる。
品質改質領域：基板４の表面３側に形成され、エキスパンドテープ２３の拡張により積層部１６に切断予定ライン５に沿った割れを発生させる。
時間差改質領域：分断改質領域と品質改質領域との間に形成され、エキスパンドテープ２３の拡張が開始されてから切断予定ライン５に沿って加工対象物１が切断されるまでに要する時間を調整する。
【０１００】
なお、図３８及び図３９において、集光点位置とは、レーザ光Ｌの集光点Ｐを合わせる位置の裏面２１からの距離を意味し、エネルギーとは、各改質領域を形成する際のレーザ光Ｌのエネルギーを意味する。
【０１０１】
更に、残り幅とは、対向する品質改質領域の裏面側端部と時間差改質領域の表面側端部との距離（基板４の厚さ方向に沿っての距離）を意味する。ここで、品質改質領域の裏面側端部とは、切断予定ライン５に沿って形成された品質改質領域の裏面２１側の端部の「基板４の厚さ方向における平均的位置」を意味し、時間差改質領域の表面側端部とは、切断予定ライン５に沿って形成された時間差改質領域の表面３側の端部の「基板４の厚さ方向における平均的位置」を意味する。なお、形成条件（１），（７）では、時間差改質領域が形成されないため、残り幅は、対向する品質改質領域の裏面側端部と分断改質領域の表面側端部との距離である。
【０１０２】
また、切断時間とは、エキスパンドテープ２３の拡張が開始されてから切断予定ライン５に沿って加工対象物１が切断されるまでに要する時間を意味する。ここでは、５ｍｍ／ｓの速度でエキスパンドテープ２３を径方向に拡張させた。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【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線に沿っての断面図である。
【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線に沿っての断面図である。
【図５】図３に示す加工対象物のV−V線に沿っての断面図である。
【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】第１実施形態のレーザ加工方法における加工対象物の平面図である。
【図１５】図１４に示す加工対象物のXV−XV線に沿っての部分断面図である。
【図１６】第１実施形態のレーザ加工方法を説明するための図であり、（ａ）は、加工対象物に保護テープを貼り付けた状態、（ｂ）は、加工対象物にレーザ光を照射している状態である。
【図１７】第１実施形態のレーザ加工方法を説明するための図であり、（ａ）は、加工対象物にエキスパンドテープを貼り付けた状態、（ｂ）は、保護テープに紫外線を照射している状態である。
【図１８】第１実施形態のレーザ加工方法を説明するための図であり、（ａ）は、加工対象物から保護テープを剥がした状態、（ｂ）は、エキスパンドテープを拡張させた状態である。
【図１９】第１実施形態のレーザ加工方法において切断予定ラインに応じて改質領域を形成した状態を示す断面図である。
【図２０】第１実施形態のレーザ加工方法におけるエキスパンドテープの拡張工程を説明するための第１の平面図である。
【図２１】第１実施形態のレーザ加工方法におけるエキスパンドテープの拡張工程を説明するための第２の平面図である。
【図２２】第１実施形態のレーザ加工方法におけるエキスパンドテープの拡張工程を説明するための第３の平面図である。
【図２３】加工対象物の切断状態の写真を表した図であり、（ａ）は、加工対象物を複数の半導体チップに段階的に切断しなかった場合、（ｂ）は、加工対象物を複数の半導体チップに段階的に切断した場合である。
【図２４】半導体チップの切断状態の写真を表した図であり、（ａ）は、加工対象物を複数の半導体チップに段階的に切断しなかった場合、（ｂ）は、加工対象物を複数の半導体チップに段階的に切断した場合である。
【図２５】第２実施形態のレーザ加工方法における加工対象物の平面図である。
【図２６】第２実施形態のレーザ加工方法におけるエキスパンドテープの拡張工程を説明するための第１の平面図である。
【図２７】第２実施形態のレーザ加工方法におけるエキスパンドテープの拡張工程を説明するための第２の平面図である。
【図２８】第３実施形態のレーザ加工方法における加工対象物の平面図である。
【図２９】第３実施形態のレーザ加工方法におけるエキスパンドテープの拡張工程を説明するための第１の平面図である。
【図３０】第３実施形態のレーザ加工方法におけるエキスパンドテープの拡張工程を説明するための第２の平面図である。
【図３１】第３実施形態のレーザ加工方法におけるエキスパンドテープの拡張工程を説明するための第３の平面図である。
【図３２】第４実施形態のレーザ加工方法における加工対象物の平面図である。
【図３３】第４実施形態のレーザ加工方法におけるエキスパンドテープの拡張工程を説明するための第１の平面図である。
【図３４】第４実施形態のレーザ加工方法におけるエキスパンドテープの拡張工程を説明するための第２の平面図である。
【図３５】第４実施形態のレーザ加工方法におけるエキスパンドテープの拡張工程を説明するための第３の平面図である。
【図３６】第１実施形態のレーザ加工方法の第１変形例において切断予定ラインに応じて改質領域を形成した状態を示す断面図である。
【図３７】第１実施形態のレーザ加工方法の第２変形例において切断予定ラインに応じて改質領域を形成した状態を示す断面図である。
【図３８】基板に対する割れの発生させ易さを切断予定ラインに応じて異ならせるための改質領域の形成条件を示す第１の表である。
【図３９】基板に対する割れの発生させ易さを切断予定ラインに応じて異ならせるための改質領域の形成条件を示す第２の表である。
【符号の説明】
【０１０４】
１…加工対象物、１ａ，１ｂ，１ｃ…ブロック、３…表面、４…基板、５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ…切断予定ライン、７，７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ…改質領域、８…切断起点領域、１３…溶融処理領域、１５…機能素子、１６…積層部、２１…裏面、２３…エキスパンドテープ（拡張可能フィルム）、２５…半導体チップ、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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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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