專(zhuān)利名稱(chēng)：激光加工方法及半導(dǎo)體芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種為了將形成有包括多個(gè)功能元件的疊層部的基板切斷所使用的激光加工方法，及通過(guò)使用該激光加工方法所切斷的半導(dǎo)體芯片。
背景技術(shù)：
作為以往的這種技術(shù)，是通過(guò)在晶圓狀的加工對(duì)象物的內(nèi)部使聚光點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)并照射激光，而使沿著預(yù)定切斷線的改質(zhì)區(qū)域在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成多個(gè)列，并將該改質(zhì)區(qū)域作為切斷的起點(diǎn)的激光加工方法(例如，參考專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1日本專(zhuān)利公開(kāi)2002-205180號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容如上所述的激光加工方法，是對(duì)加工對(duì)象物較厚的情況特別有效的技術(shù)。期待有一種與此技術(shù)相關(guān)連的技術(shù)，將形成有包括多個(gè)功能元件的疊層部的基板作為加工對(duì)象物，即使在該基板較厚的情況，也可高精確度地切斷基板及疊層部。
因此，本發(fā)明是鑒于上述情況而開(kāi)發(fā)的，其目的在于提供一種激光加工方法，即使在形成含有多個(gè)功能元件的疊層部的基板較厚的情況下，也可高精確度地來(lái)切斷基板及疊層部，以及通過(guò)使用該激光加工方法而進(jìn)行切斷的半導(dǎo)體芯片。
為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的激光加工方法，是通過(guò)將聚光點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)在表面形成有包含多個(gè)功能元件的疊層部的基板內(nèi)部并照射激光，以此沿著基板的預(yù)定切斷線，在基板內(nèi)部形成作為切斷起點(diǎn)的改質(zhì)區(qū)域的方法，其特征在于，包括形成多列沿著預(yù)定切斷線的第1改質(zhì)區(qū)域的工序，和通過(guò)在最接于基板的背面的第1改質(zhì)區(qū)域和背面之間的位置上，形成至少1列沿著預(yù)定切斷線的第2改質(zhì)區(qū)域，從第2改質(zhì)區(qū)域向背面發(fā)生沿著預(yù)定切斷線的斷裂的工序。
在該激光加工方法中，例如，在將伸展帶等可擴(kuò)張薄膜貼附在基板背面并使其擴(kuò)張時(shí)，由于預(yù)先從第2改質(zhì)區(qū)域向基板背面產(chǎn)生沿著預(yù)定切斷線的斷裂，因此，可經(jīng)由第1改質(zhì)區(qū)域從基板向疊層部順利地進(jìn)行斷裂，其結(jié)果，可使基板及疊層部沿著預(yù)定切斷線高精度地切斷。因此，該激光加工方法，即使在形成有包含多個(gè)功能元件的疊層部的基板較厚的情況下，也可高精度地切斷基板及疊層部。
在此，所謂功能元件，例如是指，通過(guò)結(jié)晶成長(zhǎng)所形成的半導(dǎo)體動(dòng)作層、光電二極管等受光元件、激光二極管等發(fā)光元件、形成電路的電路元件等。而且，第1改質(zhì)區(qū)域及第2改質(zhì)區(qū)域，是使聚光點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)基板的內(nèi)部來(lái)照射激光，通過(guò)在基板的內(nèi)部產(chǎn)生多光子吸收或與此同等的光吸收而形成。
另外，在上述激光加工方法中，基板是半導(dǎo)體基板，第1改質(zhì)區(qū)域及第2改質(zhì)區(qū)域包含熔融處理區(qū)域的情況?；鍨榘雽?dǎo)體基板時(shí)，第1改質(zhì)區(qū)域及第2改質(zhì)區(qū)域，有形成包含熔融處理區(qū)域的改質(zhì)區(qū)域的情形。
另外，在上述激光加工方法中，第1改質(zhì)區(qū)域及第2改質(zhì)區(qū)域優(yōu)選為，以背面作為激光射入面，以距背面較遠(yuǎn)的順序逐列地形成。由此，當(dāng)形成各改質(zhì)區(qū)域時(shí)，因?yàn)樵诨宓谋趁?激光射入面)與激光的聚光點(diǎn)的間不存在改質(zhì)區(qū)域，因此不會(huì)有，因已形成的改質(zhì)區(qū)域所引起的激光的散亂、吸收等。因此，可精度良好地形成各改質(zhì)區(qū)域。
另外，在上述激光加工方法中，在形成第1改質(zhì)區(qū)域時(shí)的激光的能量?jī)?yōu)選為2μJ～50μJ。在此條件下形成第1改質(zhì)區(qū)域時(shí)，則在基板及疊層部的切斷時(shí)，以第1改質(zhì)區(qū)域?yàn)槠瘘c(diǎn)的斷裂會(huì)有沿著預(yù)定切斷線精度良好地產(chǎn)生的傾向。而且，激光的能量不足2μJ時(shí)，則在切斷基板及疊層部時(shí)，難以產(chǎn)生以第1改質(zhì)區(qū)域作為起點(diǎn)的斷裂。另一方面，激光的能量超過(guò)50μJ，則當(dāng)切斷基板及疊層部時(shí)，以第1改質(zhì)區(qū)域作為起點(diǎn)的斷裂容易偏離預(yù)定切斷線。
另外，在上述激光加工方法中，在形成第2改質(zhì)區(qū)域時(shí)的激光的能量?jī)?yōu)選為1μJ～20μJ。以此條件形成第2改質(zhì)區(qū)域時(shí)，則以第2改質(zhì)區(qū)域作為起點(diǎn)的斷裂，有確實(shí)達(dá)到基板的背面的傾向。而且，激光的能量不足1μJ時(shí)，則第2改質(zhì)區(qū)域作為起點(diǎn)的斷裂難以達(dá)到基板的背面。另一方面，激光的能量超過(guò)20μJ時(shí)，則在基板的背面容易產(chǎn)生熔融等的損傷。
另外，在上述激光加工方法中，在形成第1改質(zhì)區(qū)域時(shí)的激光的能量，優(yōu)選大于在形成第2改質(zhì)區(qū)域時(shí)的激光的能量。例如，在以形成第2改質(zhì)區(qū)域時(shí)的激光的能量為1的情況下，在形成第1改質(zhì)區(qū)域時(shí)的激光的能量?jī)?yōu)選為1.6～3.0。以此條件下來(lái)形成第1改質(zhì)區(qū)域時(shí)，則當(dāng)切斷基板及疊層部時(shí)，以第1改質(zhì)區(qū)域作為起點(diǎn)的斷裂有沿著預(yù)定切斷線精度良好地產(chǎn)生的傾向。而且，激光的能量不足1.6時(shí)，則當(dāng)切斷基板及疊層部時(shí)，難以產(chǎn)生以第1改質(zhì)區(qū)域?yàn)槠瘘c(diǎn)的斷裂。另一方面，當(dāng)激光的能量超過(guò)3.0時(shí)，在切斷基板及疊層部時(shí)，則以第1改質(zhì)區(qū)域?yàn)槠瘘c(diǎn)的斷裂容易偏離從預(yù)定切斷線。
另外，在上述激光加工方法中，當(dāng)形成相鄰的各第1改質(zhì)區(qū)域時(shí)激光的聚光點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)的位置的間的距離優(yōu)選為24μm～70μm。以此條件形成第1改質(zhì)區(qū)域時(shí)，相鄰的第1改質(zhì)區(qū)域在基板的厚度方向上有形成連續(xù)的傾向，其結(jié)果，即使在基板較厚的情況下，也可容易地來(lái)切斷基板及疊層部。在此，所謂距離，在無(wú)特別事先說(shuō)明時(shí)是指，沿著基板的厚度方向的距離(以下，同樣)。
另外，在上述激光加工方法中，在形成第1改質(zhì)區(qū)域時(shí)從激光的聚光點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)的位置距背面的距離是優(yōu)選為50μm～[(基板的厚度)×0.9]μm。以此條件形成第1改質(zhì)區(qū)域時(shí)，即使基板較厚的情況，也可容易地切斷基板及疊層部。
另外，在上述激光加工方法中，在形成第2改質(zhì)區(qū)域時(shí)從激光的聚光點(diǎn)所對(duì)準(zhǔn)位置距背面的距離優(yōu)選為20μm～110μm。以此條件形成第2改質(zhì)區(qū)域時(shí)，則以第2改質(zhì)區(qū)域?yàn)槠瘘c(diǎn)的斷裂有確實(shí)地達(dá)到基板的背面的傾向。而且，距背面的距離不足20μm，則在基板的背面容易產(chǎn)生熔融等的損壞。另一方面，距背面的距離超過(guò)110μm時(shí)，則以第2改質(zhì)區(qū)域?yàn)槠瘘c(diǎn)的斷裂難以達(dá)到基板的背面。
另外，在上述激光加工方法中，形成多列第2改質(zhì)區(qū)域的情況下，在形成第1改質(zhì)區(qū)域時(shí)的激光的能量，優(yōu)選為大于形成最靠近基板的背面的第2改質(zhì)區(qū)域時(shí)的激光的能量。例如，以最靠近基板的背面形成第2改質(zhì)區(qū)域時(shí)的激光的能量為1，則形成第1改質(zhì)區(qū)域時(shí)的激光的能量?jī)?yōu)選為1.3～3.3。另外，形成多列第2改質(zhì)區(qū)域的情況下，形成最靠近基板的背面的第2改質(zhì)區(qū)域時(shí)激光的聚光點(diǎn)所對(duì)準(zhǔn)的位置距背面的距離是20μm～110μm，在形成第二靠近基板的背面的第2改質(zhì)區(qū)域時(shí)激光的聚光點(diǎn)所對(duì)準(zhǔn)的位置距背面的距離優(yōu)選為140μm以下。如上所述，則在形成第二靠近基板的背面的第2改質(zhì)區(qū)域時(shí)，由該第2改質(zhì)區(qū)域的形成而產(chǎn)生的斷裂未到達(dá)基板的背面附近，因此在形成最靠近基板的背面的第2改質(zhì)區(qū)域時(shí)，斷裂的內(nèi)面熔解，可防止粉塵的產(chǎn)生。
另外，在上述激光加工方法中，還包含有將基板及疊層部沿著預(yù)定切斷線進(jìn)行切斷的工序。由上述的理由，即使在形成有包含多個(gè)功能元件的疊層部的基板較厚的情況下，也可使基板及疊層部沿著預(yù)定切斷線精度良好地切斷。
此外，本發(fā)明的半導(dǎo)體芯片，具有，基板，和含有功能元件、并形成在所述基板的表面的疊層部，其特征在于在基板的側(cè)面，在基板的厚度方向上連續(xù)地形成有沿著背面的多列第1改質(zhì)區(qū)域；在側(cè)面上，在最接近于背面的第1改質(zhì)區(qū)域和背面之間的位置上，形成有沿著背面的至少1列第2改質(zhì)區(qū)域。
該半導(dǎo)體芯片，可以說(shuō)是通過(guò)使用上述激光加工方法而被切斷的，因此，形成有第1改質(zhì)區(qū)域及第2改質(zhì)區(qū)域的基板的側(cè)面，是抑制了凹凸的高精度的切斷面。
另外，上述半導(dǎo)體芯片中，基板是半導(dǎo)體基板，第1改質(zhì)區(qū)域及第2改質(zhì)區(qū)域是包含熔融處理區(qū)域的情況?；迨前雽?dǎo)體基板時(shí)，則作為第1改質(zhì)區(qū)域及第2改質(zhì)區(qū)域存在，形成有包含熔融處理區(qū)域的改質(zhì)區(qū)域的情況。
另外，在上述半導(dǎo)體芯片中，相向的第1改質(zhì)區(qū)域的背面?zhèn)榷瞬颗c第2改質(zhì)區(qū)域的表面?zhèn)榷瞬康木嚯x優(yōu)選為15μm～60μm。以此條件形成第1改質(zhì)區(qū)域及第2改質(zhì)區(qū)域時(shí)，則當(dāng)切斷基板及疊層部時(shí)，以各改質(zhì)區(qū)域?yàn)槠瘘c(diǎn)的斷裂，有沿著預(yù)定切斷線精度良好地產(chǎn)生的傾向，因而使半導(dǎo)體芯片的基板的側(cè)面形成高精度的切斷面。而且，相向的第1改質(zhì)區(qū)域的背面?zhèn)榷瞬考暗?改質(zhì)區(qū)域的表面?zhèn)榷瞬康木嚯x不足15μm時(shí)，則當(dāng)切斷基板及疊層部時(shí)，以各改質(zhì)區(qū)域?yàn)槠瘘c(diǎn)的斷裂容易偏離預(yù)定切斷線，使半導(dǎo)體芯片的基板的側(cè)面難以成為高精確度的切斷面。另一方面，相向的第1改質(zhì)區(qū)域的背面?zhèn)榷瞬颗c第2改質(zhì)區(qū)域的表面?zhèn)榷瞬康木嚯x超過(guò)60μm時(shí)，則當(dāng)切斷基板及疊層部時(shí)，會(huì)使第1改質(zhì)區(qū)域及第2改質(zhì)區(qū)域的相互作用變小，而使半導(dǎo)體芯片的基板的側(cè)面難以形成高精度的切斷面。
另外，在上述半導(dǎo)體芯片中，基板的厚度方向上的第1改質(zhì)區(qū)域的寬度的合計(jì)優(yōu)選為40μm～[(基板的厚度)×0.9]μm。以此條件形成第1改質(zhì)區(qū)域時(shí)，則當(dāng)切斷基板及疊層部時(shí)，以各改質(zhì)區(qū)域?yàn)槠瘘c(diǎn)的斷裂有沿著預(yù)定切斷線精度良好地產(chǎn)生的傾向，而使半導(dǎo)體芯片的基板的側(cè)面形成高精確度的切斷面。另外，第1改質(zhì)區(qū)域的寬度合計(jì)不足40μm時(shí)，則當(dāng)切斷基板及疊層部時(shí)，則難以產(chǎn)生以第1改質(zhì)區(qū)域作為起點(diǎn)的斷裂，而使半導(dǎo)體芯片的基板的側(cè)面難以形成高精度的切斷面。另一方面，當(dāng)?shù)?改質(zhì)區(qū)域的寬度合計(jì)超過(guò)[(基板的厚度)×0.9]μm時(shí)，則當(dāng)切斷基板及疊層部時(shí)，容易使以第1改質(zhì)區(qū)域?yàn)槠瘘c(diǎn)的斷裂偏離預(yù)定切斷線，因而難以在半導(dǎo)體芯片的基板的側(cè)面形成高精確度的切斷面。
發(fā)明效果本發(fā)明，是即使在形成有包含多個(gè)功能元件疊層部的基板較厚的情況下，也可高精度地切斷基板及疊層部。


圖1是利用本實(shí)施方式的激光加工方法的激光加工中的加工對(duì)象物的平面圖。
圖2是沿著圖1所示的加工對(duì)象物的II-II線的剖面圖。
圖3是利用本實(shí)施方式的激光加工方法的激光加工中的加工對(duì)象物的平面圖。
圖4是沿著圖3所示的加工對(duì)象物的IV-IV線的剖面圖。
圖5是沿著圖3所示的加工對(duì)象物的V-V線的剖面圖。
圖6是利用本實(shí)施方式的激光加工方法所切斷的加工對(duì)象物的平面圖。
圖7是顯示本實(shí)施方式的激光加工方法中的電場(chǎng)強(qiáng)度與斷裂點(diǎn)大小的關(guān)系曲線圖。
圖8是本實(shí)施方式的激光加工方法的第1工序中的加工對(duì)象物的剖面圖。
圖9是本實(shí)施方式的激光加工方法的第2工序中的加工對(duì)象物的剖面圖。
圖10是本實(shí)施方式的激光加工方法的第3工序中的加工對(duì)象物的剖面圖。
圖11是本實(shí)施方式的激光加工方法的第4工序中的加工對(duì)象物的剖面圖。
圖12是顯示利用本實(shí)施方式的激光加工方法所切斷的硅晶圓一部分中的剖面照片。
圖13是本實(shí)施方式的激光加工方法中的激光的波長(zhǎng)及硅基板的內(nèi)部的透射率關(guān)系曲線圖。
圖14是本實(shí)施方式的激光加工方法中的加工對(duì)象物的平面圖。
圖15是沿著圖14所示加工對(duì)象物的XV-XV線的部分剖面圖。
圖16是本實(shí)施方式的激光加工方法的說(shuō)明用圖，(a)是在加工對(duì)象物上貼附著保護(hù)膠帶的狀態(tài)，(b)是在加工對(duì)象物上照射激光的狀態(tài)。
圖17是本實(shí)施方式的激光加工方法的說(shuō)明用圖，(a)是在加工對(duì)象物上貼附有伸展帶的狀態(tài)，(b)是在保護(hù)膠帶上照射紫外線的狀態(tài)。
圖18是本實(shí)施方式的激光加工方法的說(shuō)明用圖，(a)是從加工對(duì)象物上剝離保離膠帶的狀態(tài)，(b)是使伸展帶擴(kuò)張的狀態(tài)。
圖19是沿著圖16(b)所示的加工對(duì)象物的XIX-XIX線的部分剖面圖。
圖20是顯示利用本實(shí)施方式的激光加工方法的使用而切斷的基板的切斷面照片。
圖21是顯示形成HC改質(zhì)區(qū)域時(shí)使激光的聚光點(diǎn)所對(duì)準(zhǔn)的位置距背面的距離為40μm，使激光的能量為20μJ時(shí)基板的背面照片。
圖22是顯示形成HC改質(zhì)區(qū)域時(shí)使激光的聚光點(diǎn)所對(duì)準(zhǔn)的位置距背面的距離為15μm，使激光的能量為10μJ時(shí)基板的背面照片。
圖23是顯示質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域的形成條件及周緣寬的關(guān)系表。
圖24是顯示形成質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域時(shí)使激光的聚光點(diǎn)所對(duì)準(zhǔn)的位置距表面的距離為3μm，使激光的能量為15μJ時(shí)基板的切斷面照片。
圖25是顯示利用使用本實(shí)施方式的激光加工方法所切斷基板的切斷面照片。
圖26是當(dāng)加工對(duì)象物被切斷成半導(dǎo)體芯片時(shí)的平面圖，(a)是分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域的形成中未滿足分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域的各種形成條件的情況，(b)是分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域的形成中滿足分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域的各種形成條件的情況。
圖27是表示形成有1列質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域、2列分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域、及1列HC改質(zhì)區(qū)域的基板的切斷面照片。
圖28是顯示形成有1列質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域、2列分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域、及2列HC改質(zhì)區(qū)域的基板的切斷面照片。
圖29是顯示形成有1列質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域、19區(qū)域分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域、及2列HC改質(zhì)區(qū)域的基板切斷面照片。
符號(hào)說(shuō)明1 加工對(duì)象物3 表面4 基板4a 切斷面(側(cè)面)5 預(yù)定切斷線7 改質(zhì)區(qū)域8 切斷起點(diǎn)區(qū)域13 熔融處理區(qū)域15 功能元件16 疊層部21 背面24 斷裂25 半導(dǎo)體芯片71 質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域72 分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域(第1改質(zhì)區(qū)域)73 HC改質(zhì)區(qū)域(第2改質(zhì)區(qū)域)
L 激光P 聚光點(diǎn)具體實(shí)施方式
下面，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式。本實(shí)施方式的激光加工方法，是為了在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成改質(zhì)區(qū)域而利用所謂多光子吸收的現(xiàn)象。因此，首先，將說(shuō)明由多光子吸收而形成改質(zhì)區(qū)域的激光加工方法。
當(dāng)光子的能量hv比材料吸收的能隙EG小時(shí)，呈光學(xué)透明。因此，在材料中產(chǎn)生吸收的條件為hv＞EG。可是，即使光學(xué)透明時(shí)，當(dāng)使激光的強(qiáng)度非常大時(shí)，可在nhv＞EG的條件(n＝2、3、4...)下，在材料產(chǎn)生吸收。將這種現(xiàn)象稱(chēng)為多光子吸收。脈沖波的情況下，激光的強(qiáng)度是以激光的聚光點(diǎn)的峰值功率密度(W/cm2)來(lái)決定，例如峰值功率密度為1×108(W/cm2)以上的條件下產(chǎn)生多光子吸收。峰值功率密度，是由(聚光點(diǎn)中的激光的每1脈沖的能量)÷(激光的光束點(diǎn)剖面積×脈沖寬)所求出。另外，在連續(xù)波的情況下，激光的強(qiáng)度是以激光的聚光點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度(W/cm2)來(lái)決定。
利用這種多光子吸收的本實(shí)施方式的激光加工方法的原理，將參照?qǐng)D1～圖6進(jìn)行說(shuō)明。如圖1所示，在晶圓狀(平板狀)的加工對(duì)象物1的表面3上，有切斷加工對(duì)象物1用的預(yù)定切斷線5。預(yù)定切斷線5是延伸成直線狀的假想線。在本實(shí)施方式的激光加工方法中，如圖2所示，以產(chǎn)生多光子吸收條件在加工對(duì)象物1的內(nèi)部使聚光點(diǎn)P對(duì)準(zhǔn)來(lái)照射激光L，以形成改質(zhì)區(qū)域7。另外，所謂聚光點(diǎn)P是指，激光L聚光的部位。另外，預(yù)定切斷線5，并不限定為直線狀也可以為曲線狀，且不限定為假想線，也可為在加工對(duì)象物1中實(shí)際拉出的線。
而且，通過(guò)使激光沿著預(yù)定切斷線5(即，圖1的箭頭A方向)相對(duì)地移動(dòng)，以使聚光點(diǎn)P沿著預(yù)定切斷線5移動(dòng)。由此，如圖3～圖5所示，使改質(zhì)區(qū)域7沿著預(yù)定切斷線5在加工對(duì)象物1的內(nèi)部形成，該改質(zhì)區(qū)域7成為切斷起點(diǎn)區(qū)域8。在此，所謂切斷起點(diǎn)區(qū)域8是指，當(dāng)切斷加工對(duì)象物1時(shí)成為切斷(斷裂)的起點(diǎn)的區(qū)域。該切斷起點(diǎn)區(qū)域8，有通過(guò)連續(xù)地形成改質(zhì)區(qū)域7而形成的情況，也有通過(guò)斷續(xù)地形成改質(zhì)區(qū)域7而形成的情況。
本實(shí)施方式的激光加工方法，并非由于加工對(duì)象物1吸收激光L而使加工對(duì)象物1發(fā)熱來(lái)形成改質(zhì)區(qū)域7。而是使激光L透射加工對(duì)象物1，而在加工對(duì)象物1的內(nèi)部產(chǎn)生由多光子吸收而形成的改質(zhì)區(qū)域7。因此，在加工對(duì)象物1的表面3幾乎不吸收激光L，所以加工對(duì)象物1的表面3不會(huì)熔融。
在加工對(duì)象物1的內(nèi)部形成切斷起點(diǎn)區(qū)域8時(shí)，將該切斷起點(diǎn)區(qū)域8作為起點(diǎn)而容易產(chǎn)生斷裂，因此如圖6所示，以較小的力量即可來(lái)切斷加工對(duì)象物1。因此，在加工對(duì)象物1的表面3不會(huì)產(chǎn)生不必要的斷裂，故可將加工對(duì)象物1高精度地切斷。
將該切斷起點(diǎn)區(qū)域8作為起點(diǎn)的加工對(duì)象物1的切斷，是考慮以下2種方法。1是，切斷起點(diǎn)區(qū)域8形成后，向加工對(duì)象物1通過(guò)外加人為的力量，將切斷起點(diǎn)區(qū)域8作為起點(diǎn)使加工對(duì)象物1斷裂，來(lái)切斷加工對(duì)象物1的情況。這是，例如切斷加工對(duì)象物1的厚度較大的情況的切斷。所謂外加人為的力量，例如是指，沿著加工對(duì)象物1的切斷起點(diǎn)區(qū)域8向加工對(duì)象物1施加彎曲應(yīng)力或剪斷應(yīng)力，或通過(guò)對(duì)加工對(duì)象物1賦予溫度差使產(chǎn)生熱應(yīng)力。另1個(gè)是，通過(guò)形成切斷起點(diǎn)區(qū)域8，以切斷起點(diǎn)區(qū)域8作為起點(diǎn)朝向加工對(duì)象物1的剖面方向(厚度方向)自然地?cái)嗔?，結(jié)果切斷加工對(duì)象物1的情況。這是，例如在加工對(duì)象物1的厚度較小的情況下，由1列改質(zhì)區(qū)域7可形成切斷起點(diǎn)區(qū)域8，在加工對(duì)象物1的厚度較大的情況下，在厚度方向形成多個(gè)列改質(zhì)區(qū)域7，而可形成切斷起點(diǎn)區(qū)域8。另外，該自然斷裂的情況下，在進(jìn)行切斷的部位上，斷裂不會(huì)先進(jìn)行到對(duì)應(yīng)于未形成切斷起點(diǎn)區(qū)域的部位的部分的表面3上，僅可割斷對(duì)應(yīng)于形成切斷起點(diǎn)區(qū)域8的部位的部分，因此可控制良好的割斷。近年來(lái)，硅晶圓等的加工對(duì)象物1的厚度有變薄的傾向，所以這種控制性好的割斷方法非常有效。
而且，在本實(shí)施方式的激光加工方法中，通過(guò)多光子吸收所形成改質(zhì)區(qū)域方面，是有以下(1)～(3)的情況。
(1)改質(zhì)區(qū)域?yàn)榘?個(gè)或多個(gè)裂紋的裂紋區(qū)域的情況在加工對(duì)象物(例如由玻璃或LiTaO3形成的壓電材料)的內(nèi)部使聚光點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)，在聚光點(diǎn)上的電場(chǎng)強(qiáng)度為1×108(W/cm2)以上且脈沖寬度為1μs以下的條件下照射激光。該脈沖寬的大小，是可產(chǎn)生多光子吸收且不會(huì)在加工對(duì)象物的表面產(chǎn)生不必要的損傷，僅在加工對(duì)象物的內(nèi)部可形成裂紋區(qū)域的條件。因而，在加工對(duì)象物內(nèi)部由于多光子吸收而產(chǎn)生所謂光學(xué)的損傷的現(xiàn)象。由于該光學(xué)的損傷在加工對(duì)象物的內(nèi)部引起熱變形，因而在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成裂紋區(qū)域。電場(chǎng)強(qiáng)度的上限值方面，例如為1×1012(W/cm2)。優(yōu)選脈沖寬度例如為1ns～200ns。另外，由多光子吸收所引起的裂紋區(qū)域的形成，例如，在第45次激光加工研究會(huì)論文集(1998年、12月)的第23頁(yè)～第28頁(yè)中「由固體激光高次諧波在玻璃基板的內(nèi)部作記號(hào)」所記載。
本發(fā)明人，是將電場(chǎng)強(qiáng)度與裂紋大小的關(guān)系根據(jù)實(shí)驗(yàn)而求出。實(shí)驗(yàn)條件如下。
(A)加工對(duì)象物派萊克斯(pyrex)(注冊(cè)商標(biāo))玻璃(厚度700μm)(B)激光光源半導(dǎo)體激光激發(fā)NdYAG激光波長(zhǎng)1064nm激光點(diǎn)截面積3.14×10-8cm2振蕩形式Q開(kāi)關(guān)脈沖重復(fù)頻率100kHz脈沖寬度30ns輸出輸出＜1μJ/脈沖激光質(zhì)量TEM00偏振光特性線偏振光(C)聚光透鏡對(duì)激光波長(zhǎng)的透射率60％(D)載置加工對(duì)象物的載置臺(tái)的移動(dòng)速度100mm/秒而且，所謂激光質(zhì)量是TEM00是指，到集光性高，可聚光至大致激光的波長(zhǎng)。
圖7是顯示上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線圖。橫軸是峰值功率密度，激光是脈沖激光，因此電場(chǎng)強(qiáng)度是以峰值功率密度表示?？v軸顯示由1個(gè)脈沖的激光在加工對(duì)象物的內(nèi)部所形成的裂紋部分(裂紋點(diǎn))的大小。裂紋點(diǎn)形成匯聚的裂紋區(qū)域。裂紋點(diǎn)的大小，是成為裂紋點(diǎn)的形狀中最大的長(zhǎng)度部分的大小。曲線中的黑圓點(diǎn)所示數(shù)據(jù)是聚光透鏡(C)的倍率為100倍，開(kāi)口數(shù)(NA)是0.80的情況。另一方面，曲線中的白圓點(diǎn)所示數(shù)據(jù)是聚光透鏡(C)的倍率為50倍，開(kāi)口數(shù)(NA)是0.55的情況?？芍?，峰值功率密度從1011(W/cm2)左右在加工對(duì)象物的內(nèi)部來(lái)產(chǎn)生裂紋點(diǎn)，并隨著峰值功率密度變大使裂紋點(diǎn)變大。
其次，將參照?qǐng)D8～圖11來(lái)說(shuō)明通過(guò)裂紋區(qū)域形成引起加工對(duì)象物的切斷的原理。如圖8所示，以產(chǎn)生多光子吸收的條件在加工對(duì)象物1的內(nèi)部使聚光點(diǎn)P對(duì)準(zhǔn)并照射激光L，沿著預(yù)定切斷線在內(nèi)部形成裂紋區(qū)域9。裂紋區(qū)域9是包含1個(gè)或多個(gè)裂紋的區(qū)域。如上形成的裂紋區(qū)域9成為切斷起點(diǎn)區(qū)域。如圖9所示，將裂紋區(qū)域9作為起點(diǎn)(即，將切斷起點(diǎn)區(qū)域作為起點(diǎn))來(lái)使裂紋更進(jìn)一步成長(zhǎng)，如圖10所示，裂紋到達(dá)加工對(duì)象物1的表面3及背面21，如圖11所示，利用加工對(duì)象物1裂紋切斷加工對(duì)象物1。到達(dá)加工對(duì)象物1的表面3及背面21的裂紋，有自然成長(zhǎng)的情況，也有向加工對(duì)象物1施加外力進(jìn)行成長(zhǎng)的情況。
(2)改質(zhì)區(qū)域?yàn)槿廴谔幚韰^(qū)域的情況在加工對(duì)象物(如硅半導(dǎo)體材料)的內(nèi)部使聚光點(diǎn)對(duì)焦，聚光點(diǎn)中的電場(chǎng)強(qiáng)度為1×108(W/cm2)以上且脈沖寬為1μs以下的條件下照射激光。由此，在加工對(duì)象物內(nèi)部通過(guò)多光子吸收進(jìn)行局部地加熱。利用該加熱在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)域。所謂熔融處理區(qū)域是指暫時(shí)熔融后再固化的區(qū)域，或真正熔融狀態(tài)的區(qū)域，或從熔融狀態(tài)再固化的狀態(tài)的區(qū)域，也可稱(chēng)為相變的區(qū)域或使結(jié)晶結(jié)構(gòu)變化的區(qū)域。另外，所謂熔融處理區(qū)域是，在單晶結(jié)構(gòu)、非晶結(jié)構(gòu)、多晶結(jié)構(gòu)中，某種結(jié)構(gòu)變化成另外結(jié)構(gòu)的區(qū)域。即，例如，從單晶結(jié)構(gòu)變化成非晶結(jié)構(gòu)的區(qū)域，從單晶結(jié)構(gòu)變化成多晶結(jié)構(gòu)的區(qū)域，從單晶結(jié)構(gòu)變化成含非晶結(jié)構(gòu)及多晶結(jié)構(gòu)的區(qū)域。加工對(duì)象物是單晶硅結(jié)構(gòu)的情況下，熔融處理區(qū)域例如是非晶硅結(jié)構(gòu)。作為電場(chǎng)強(qiáng)度的上限值，例如為1×1012(W/cm2)。優(yōu)選脈沖寬為例如1ns～200ns。
本發(fā)明人，在硅晶圓的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)域，通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確認(rèn)。實(shí)驗(yàn)條件如下。
(A)加工對(duì)象物硅晶圓(厚度350μm，外徑4時(shí))(B)激光光源半導(dǎo)體激光激發(fā)NdYAG激光波長(zhǎng)1064nm激光點(diǎn)剖面積3.14×10-8cm2振蕩形式Q開(kāi)關(guān)脈沖重復(fù)頻率100kHz脈沖寬度30ns輸出20μJ/脈沖激光質(zhì)量TEM00偏振光特性線偏振光(C)聚光透鏡倍率50倍N.A.0.55對(duì)于激光波長(zhǎng)的透射率60％(D)載置加工對(duì)象物的載置臺(tái)的移動(dòng)速度100mm/秒圖12是顯示以上述條件利用激光加工方法所切斷的硅圓的一部分的剖面的照片。在硅晶圓11的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)域13。另外，根據(jù)上述條件所形成的熔融處理區(qū)域13的厚度方向的大小為100μm左右。
將說(shuō)明熔融處理區(qū)域13通過(guò)多光子吸收而形成的過(guò)程。圖13是顯示激光的波長(zhǎng)與硅基板的內(nèi)部的透射率的關(guān)系曲線圖。但是，分別除去硅基板的表面?zhèn)燃氨趁鎮(zhèn)鹊姆瓷涑煞?，僅顯示內(nèi)部的透射率。顯示硅基板的厚度各為50μm、100μm、200μm、500μm、1000μm各個(gè)上述關(guān)系。
例如，在NdYAG激光的波長(zhǎng)的1064nm下，硅基板的厚度為500μm以下時(shí)，在硅基板的內(nèi)部激光80％以上透射。圖12所示硅晶圓11的厚度是350μm，因此通過(guò)多光子吸收使熔融處理區(qū)域13形成在硅晶圓11的中心附近，即，形成在從表面起175μm的部分。該情況的透射率，以厚度為200μm的硅晶圓作為參考時(shí)，則有90％以上，所以激光在硅晶圓11的內(nèi)部被吸收僅是微量而已，幾乎全部投射。而且這表示，并不是因激光在硅晶圓11的內(nèi)部被吸收，而使熔融處理區(qū)域13形成在硅晶圓11的內(nèi)部(即利用激光以通常的加熱來(lái)形成熔融處理區(qū)域)，熔融處理區(qū)域13是由多光子吸收所形成的。利用多光子吸收使熔融處理區(qū)域的形成，例如，記載于焊接學(xué)會(huì)全國(guó)大會(huì)演講概要第66集(2000年4月)第72頁(yè)～第73頁(yè)的「利用微微秒脈沖激光的硅加工特性評(píng)價(jià)」。
另外，硅晶圓，是將由熔融處理區(qū)域所形成的切斷起點(diǎn)區(qū)域作為起點(diǎn)朝向剖面方向產(chǎn)生裂紋，利用該裂紋到達(dá)硅晶圓的表面及背面時(shí)，結(jié)果使其切斷。到達(dá)硅晶圓的表面及背面的該裂紋有自然成長(zhǎng)的情況，也有在硅晶圓利用施加外力來(lái)成長(zhǎng)的情況。而且，從切斷起點(diǎn)區(qū)域在硅晶圓表面及背面使裂紋自然成長(zhǎng)的情況，也有形成切斷起點(diǎn)區(qū)域的熔融處理區(qū)域在熔融的狀態(tài)使裂紋成長(zhǎng)的情況，及形成切斷起點(diǎn)區(qū)域的熔融處理區(qū)域從熔融的狀態(tài)下再固化時(shí)使裂紋成長(zhǎng)的情況。但，任何情況的熔融處理區(qū)域僅在硅晶圓的內(nèi)部形成，而在切斷后的切斷面上，如圖12僅在內(nèi)部形成熔融處理區(qū)域。這樣，在加工對(duì)象物的內(nèi)部由熔融處理區(qū)域形成切斷起點(diǎn)區(qū)域時(shí)，則在割斷時(shí)，難以產(chǎn)生從切斷起點(diǎn)區(qū)域線偏離的不必要的裂紋，所以割斷控制很容易。
(3)改性區(qū)域?yàn)檎凵渎首兓瘏^(qū)域的情況將聚光點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)在加工對(duì)象物(例如，玻璃)內(nèi)部，在聚光點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為1×108(W/cm2)以上且脈沖寬度為1ns以下的條件下，照射激光。當(dāng)極大地縮短脈沖寬度，并在加工對(duì)象物內(nèi)部引起多光子吸收時(shí)，因多光子吸收而產(chǎn)生的能量不轉(zhuǎn)換為熱能，而在加工對(duì)象物內(nèi)部引發(fā)離子價(jià)數(shù)變化、結(jié)晶化或極化取向等永久性的結(jié)構(gòu)變化，形成折射率變化區(qū)域。電場(chǎng)強(qiáng)度的上限值，例如為1×1012(W/cm2)。脈沖寬度優(yōu)選為，例如1ns以下，更優(yōu)選1ps以下。由多光子吸收而產(chǎn)生的折射率變化區(qū)域的形成，例如，記載在第42屆激光熱加工研究會(huì)論文集(1997年11月)的第105頁(yè)～第111頁(yè)的《由毫微微(femto)秒激光照射導(dǎo)致的對(duì)玻璃內(nèi)部的光激發(fā)構(gòu)造形成》中。
以上，作為由多光子吸收而形成的改性區(qū)域，對(duì)(1)～(3)的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但若考慮晶圓狀加工對(duì)象物的結(jié)晶結(jié)構(gòu)及其劈開(kāi)性(cleavage)等，若如下所述形成切斷起點(diǎn)區(qū)域，則以該切斷起點(diǎn)區(qū)域?yàn)槠瘘c(diǎn)，即可以用更小的力量精度良好地切斷加工對(duì)象物。
即，在由硅等鉆石結(jié)構(gòu)的單晶半導(dǎo)體構(gòu)成的基板的情況下，優(yōu)選在沿著(111)面(第1劈開(kāi)面)或(110)面(第2劈開(kāi)面)的方向形成切斷起點(diǎn)區(qū)域。另外，在由GaAs等的閃鋅礦型結(jié)構(gòu)的III-V族化合物半導(dǎo)體構(gòu)成的基板的情況在，優(yōu)選在沿著(110)面的方向形成切斷起點(diǎn)區(qū)域。而且，在具有紅寶石(Al2O3)等六方晶的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的基板的情況，優(yōu)選以(0001)面(C面)為主面，在沿著(1120)面(A面)或(1100)面(M面)的方向形成切斷起點(diǎn)區(qū)域。
而且，若沿著所要形成上述切斷起點(diǎn)區(qū)域的方向(例如，沿著單晶硅基板的(111)面的方向)，或沿著與所要形成上述切斷起點(diǎn)區(qū)域的方向垂直的方向，而在基板上形成取向平面上，則通過(guò)以該取向平面為基準(zhǔn)，可容易且正確在基板上形成沿著所要形成切斷起點(diǎn)區(qū)域的方向的切斷起點(diǎn)區(qū)域。
下面，將說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。圖14是本實(shí)施方式的激光加工方法中的加工對(duì)象物的平面圖，圖15是沿著圖14所示加工對(duì)象物的XV-XV線的部分剖面圖。
如圖14及圖15所示，加工對(duì)象物1，具有由硅形成的厚度為290μm的基板4，和含有多個(gè)功能元件15的、在基板4的表面3上形成的疊層部16。功能元件15，具有在基板4的表面3上疊層的層間絕緣膜17a，和配置在層間絕緣膜17a上的布線層19a、及以覆蓋在布線層19a上的方式并疊層在層間絕緣膜17a上的層間絕緣膜17b、及在層間絕緣膜17b上配置的布線層19b。布線層19a和基板4，通過(guò)貫通層間絕緣膜17a的導(dǎo)電銷(xiāo)20a電連接，布線層19b和布線層19a，通過(guò)貫通層間絕緣膜17b的導(dǎo)電銷(xiāo)20b電連接。
而且，功能元件15是在平行及垂直于基板4的取向平面6的方向上形成多個(gè)的矩陣狀，但是層間絕緣膜17a、17b，以覆蓋基板4的表面3全體的方式而跨越相鄰的功能元件15、15間而形成。
將如上構(gòu)成的加工對(duì)象物1以如下方式切斷成每一功能元件15。首先，如圖16(a)所示，以覆蓋疊層部16的方式將保護(hù)膠帶22貼附在加工對(duì)象物1上。接著，如圖16(b)所示，將基板4的背面21朝向上方并將加工對(duì)象物1固定在激光加工裝置的載置臺(tái)(未圖示)上。此時(shí)，可利用保護(hù)膠帶避免使疊層部16直接接觸于載置臺(tái)，故可保護(hù)各功能元件15。
而且，以通過(guò)相鄰的功能元件15、15間的方式將預(yù)定切斷線5設(shè)定成格子狀(參考圖14的虛線)，并將背面21作為激光射入面，使聚光點(diǎn)P對(duì)準(zhǔn)在基板4的內(nèi)部，而使激光L在產(chǎn)生多光子吸收的條件下一邊照射，一邊利用載置臺(tái)的移動(dòng)而使聚光點(diǎn)P沿著預(yù)定切斷線5進(jìn)行掃描。
使沿著該預(yù)定切斷線5的聚光點(diǎn)P的掃描，對(duì)1條預(yù)定切斷線5進(jìn)行6次，但是，通過(guò)將從聚光點(diǎn)P所對(duì)準(zhǔn)的位置到背面21的距離每一次都發(fā)生改變時(shí)，從表面3側(cè)依順序地，將1列質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71、3列分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域(第1改質(zhì)區(qū)域)72、及2列HC(half cut半切割)改質(zhì)區(qū)域(第2改質(zhì)區(qū)域)73沿著預(yù)定切斷線5逐列地形成在基板4的內(nèi)部(對(duì)于各改質(zhì)區(qū)域71、72、73的形成條件等在后面加以說(shuō)明)。而且，因?yàn)榛?是由硅所形成的半導(dǎo)體基板，所以各改質(zhì)區(qū)域71、72、73是熔融處理區(qū)域。
如上所述，將各改質(zhì)區(qū)域71、72、73從基板4的背面21按照較遠(yuǎn)的順序逐列地形成，當(dāng)形成各改質(zhì)區(qū)域71、72、73時(shí)，作為激光射入面的背面21與激光L的聚光點(diǎn)P之間不存在改質(zhì)區(qū)域，因此不會(huì)由于已經(jīng)形成的改質(zhì)區(qū)域而引起激光L的散射、吸收等。因此，可使各改質(zhì)區(qū)域71、72、73沿著預(yù)定切斷線5精度良好地形成在基板4的內(nèi)部。另外，通過(guò)將基板4的背面21作為激光射入面，即使在疊層部16的預(yù)定切斷線5上存在有反射激光L的部件(例如，TEG)時(shí)，也可確實(shí)地使各改質(zhì)區(qū)域71、72、73沿著預(yù)定切斷線5形成在基板4的內(nèi)部。
在此，在質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71的形成中，如圖19所示，使基板4的表面3與質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71的表面?zhèn)榷瞬?1a的距離是在為5μm～15μm的位置，或使基板4的表面3與質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71的背面?zhèn)榷瞬?1b的距離在[(基板4的厚度)×0.1]μm～[20+基板4的厚度)×0.1]μm的位置，來(lái)形成一列的質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71。另外，在分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72的形成中，朝向基板4的厚度方向上以連續(xù)的方式來(lái)形成3列分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72。而且，在HC改質(zhì)區(qū)域73的形成中，如圖16(b)所示，通過(guò)形成2列的HC改質(zhì)區(qū)域73，使沿著預(yù)定切斷線5的斷裂24從HC改質(zhì)區(qū)域73產(chǎn)生在基板4的背面21。而且，根據(jù)形成條件，在相鄰的分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72和HC改質(zhì)區(qū)域73之間也有產(chǎn)生斷裂24的情況。
形成各改質(zhì)區(qū)域71、72、73之后，如第17(a)所示，將伸展帶23貼附在加工對(duì)象物1的基板4的背面21。接著，如第17(b)所示，將紫外線照射在保護(hù)膠帶22上，使其粘著力下降，如第18(a)所示，從加工對(duì)象物1的疊層部16來(lái)剝離保護(hù)膠帶22。
剝離保護(hù)膠帶22之后，如第18(b)所示，使伸展帶23擴(kuò)張，將各改質(zhì)區(qū)域71、72、73作為起點(diǎn)而產(chǎn)生斷裂，并將基板4及疊層部16沿著預(yù)定切斷線5來(lái)進(jìn)行切斷，同時(shí)將被切而獲得的各半導(dǎo)體芯片25相互地分離。
如以上說(shuō)明，在上述激光加工方法中，將成為切斷(斷裂)的起點(diǎn)的質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71、分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72及HC改質(zhì)區(qū)域73沿著預(yù)定切斷線5形成在基板4的內(nèi)部。因此，上述激光加工方法，形成有包括多個(gè)功能元件15的疊層部16的基板4的厚度即使為290μm較厚的情況下，也可對(duì)基板4及疊層部16進(jìn)行高精度的切斷。
具體地說(shuō)，在上述激光加工方法中，通過(guò)在最接近基板4的背面21的分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72與背面21之間的位置上，形成2列HC改質(zhì)區(qū)域73時(shí)，使沿著預(yù)定切斷線5的斷裂24從HC改質(zhì)區(qū)域73產(chǎn)生在基板4的背面21。因此，將伸展帶23貼附于基板4的背面21并使其擴(kuò)張時(shí)，則可順利地經(jīng)由朝向厚度方向上以連續(xù)的方式形成的3列分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72，從基板4向疊層部16進(jìn)行斷裂，其結(jié)果，可使基板4及疊層部16沿著預(yù)定切斷線5精度良好地切斷。
而且，只要可使斷裂從基板4朝向疊層部16順利地進(jìn)行，分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72并不限定于3列。通常，若使基板4變薄的話，則可減少分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72的列數(shù)，若使基板4較厚，則分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72的列數(shù)會(huì)增加。另外，只要可使斷裂從基板4朝向疊層部16順利地進(jìn)行，則也可使分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72相互分離。另外，只要可使斷裂24從HC改質(zhì)區(qū)域73到基板4的背面21確實(shí)地產(chǎn)生，則HC改質(zhì)區(qū)域73也可以是1列。
另外，上述激光加工方法中，使基板4的表面3與質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71的表面?zhèn)榷瞬?1a的距離在5μm～15μm的位置，或使基板4的表面3與質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71的背面?zhèn)榷瞬?1b的距離在[(基板4的厚度)×0.1]μm～[20+(基板4的厚度)×0.1]μm的位置上形成質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71。在以該位置形成質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71時(shí)，則形成在基板4的表面3上的疊層部16(在此，是層間絕緣膜17a、17b)也可沿著預(yù)定切斷線5精度良好地切斷。
通過(guò)使用如上的激光加工方法所切斷的半導(dǎo)體芯片25中，如第18(b)所示，形成有各改質(zhì)區(qū)域71、72、73的基板4的切斷面(側(cè)面)4a，及疊層部16的切斷面(側(cè)面)16a，是抑制了凹凸的高精確度的切斷面。
圖20是顯示通過(guò)使用上述激光加工方法所切斷的基板4的切斷面4a的照片。如上述，基板4是由硅所構(gòu)成，其厚度為300μm。各改質(zhì)區(qū)域71、72、73的形成條件如下述表1的內(nèi)容。另外，在表1中，所謂聚光點(diǎn)位置是指，激光L的聚光點(diǎn)P所對(duì)準(zhǔn)的位置到背面21的距離，所謂能量是指，形成各改質(zhì)區(qū)域71、72、73時(shí)的激光L的能量。另外，形成各改質(zhì)區(qū)域71、72、73的時(shí)的激光L的脈沖寬度是180ns，激光L沿著預(yù)定切斷線5照射時(shí)，1個(gè)脈沖的激光L所照射的位置(聚光點(diǎn)P所對(duì)準(zhǔn)的位置)的間隔(以下，稱(chēng)為激光照射位置的間隔)為4μm。
表1

此時(shí)，基板4的厚度方向上的質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71的寬度約為20μm，各分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72的寬度約為37μm，各HC改質(zhì)區(qū)域73的寬度約為20μm。另外，表面3與質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71的表面?zhèn)榷瞬?1a的距離約為7μm，相向的質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71的背面?zhèn)榷瞬?1b與分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72的表面?zhèn)榷瞬?2a的距離約為59μm，相向的分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72的背面?zhèn)榷瞬?2b與HC改質(zhì)區(qū)域73的表面?zhèn)榷瞬?3a的距離約為24μm。另外，各分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72，是朝基板4的厚度方向而連續(xù)形成。
但是，所謂質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71的寬度是指，質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71的表面?zhèn)榷瞬?1a及背面?zhèn)榷瞬?1b的距離(參考19圖)。另外，所謂質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71的表面?zhèn)榷瞬?1a是指，沿著預(yù)定切斷線5所形成的質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71的表面3側(cè)端部的「基板4的厚度方向上的平均的位置」，而所謂質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71的背面?zhèn)榷瞬?1b是指，沿著預(yù)定切斷線5所形成的質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71的背面21側(cè)端部的「基板4的厚度方向上的平均的位置」。上述對(duì)于分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72及HC改質(zhì)區(qū)域73也同樣。
下面，將說(shuō)明上述各改質(zhì)區(qū)域71、72、73的形成條件等。而且，以下的形成條件等，在基板4的厚度為150μm～800μm的情況特別有效。
(1)對(duì)于形成HC改質(zhì)區(qū)域73時(shí)的激光L的能量形成HC改質(zhì)區(qū)域73時(shí)的激光L的能量，如下述表2的數(shù)據(jù)可知，優(yōu)選為1μJ～20μJ。更詳細(xì)地說(shuō)，基板4中的激光L的透射率是30％以上的情況下，優(yōu)選為1μJ～10μJ，透射率為15％以下的情況下，優(yōu)選為2μJ～20μJ。另外，透射率在基板4較厚、不純物濃度高的情況下顯著下降。
在上述條件下形成HC改質(zhì)區(qū)域73時(shí)，可使以HC改質(zhì)區(qū)域73為起點(diǎn)的斷裂24，確實(shí)地到達(dá)基板4的背面21的傾向。另外，激光L的能量不足1μJ時(shí)，則以HC改質(zhì)區(qū)域73為起點(diǎn)的斷裂24，難以到達(dá)基板4的背面21。另一方面，激光L的能量超過(guò)20μJ時(shí)，則如圖21所示，容易產(chǎn)生在基板4的背面21形成熔融等的損傷30。圖21是顯示形成HC改質(zhì)區(qū)域73時(shí)，使激光L的聚光點(diǎn)P所對(duì)準(zhǔn)的位置距背面21的距離為40μm，使激光L的能量為25μJ的情況下的基板4的背面21照片。
表2

低能量側(cè)的「△」斷裂24到達(dá)基板4的背面21部分與未到達(dá)部分相混的情況低能量側(cè)的「×」斷裂24大部分未到達(dá)基板4的背面21的情況高能量側(cè)的「×」在基板4的背面21產(chǎn)生熔融等的損傷的情況而且，表2數(shù)據(jù)，是使HC改質(zhì)區(qū)域73距基板4的背面21為20μm～110μm范圍內(nèi)形成1列以上的情況。
(2)對(duì)于形成分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72時(shí)的激光L的能量形成分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72時(shí)的激光L的能量，從下述的表3的數(shù)據(jù)可知，以形成HC改質(zhì)區(qū)域73時(shí)的激光L的能量為1的情況下，優(yōu)選為1.6～3.0。更詳細(xì)地說(shuō)，基板4中的激光L的透射率為30％以上的情況下，優(yōu)選為1.6～3.0，透射率為15％以下的情況下，優(yōu)選為2.3～3.0。
在上述條件下形成分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72時(shí)，則切斷基板4和疊層部16時(shí)，將分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72作為起點(diǎn)的斷裂由于沿著預(yù)定切斷線5有精度良好地產(chǎn)生的傾向。另外，激光L的能量不足1.6時(shí)，當(dāng)切斷基板4及疊層部16時(shí)，難以產(chǎn)生以分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72為起點(diǎn)的斷裂。另一方面，激光L的能量超過(guò)3.0時(shí)，在切斷基板4及疊層部16時(shí)，以分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72為起點(diǎn)的斷裂容易從預(yù)定切斷線5偏離。
表3

低能量側(cè)的「△」切斷質(zhì)量好的部分與壞的部分相混的情況低能量側(cè)的「×」不施加過(guò)大的應(yīng)力則不會(huì)產(chǎn)生斷裂，切斷質(zhì)量壞的情況高能量側(cè)的「△」切斷質(zhì)量好的部分及壞的部分相混的情況高能量側(cè)的「×」在切斷面產(chǎn)生缺口等，切斷質(zhì)量壞的情況另外，當(dāng)形成分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72時(shí)的激光L的能量，由下述表4可知，優(yōu)選為2μJ～50μJ。更詳細(xì)地說(shuō)，基板4中的激光L的透射率為30％以上的情況下，優(yōu)選為2μJ～20μJ(更優(yōu)選為2μJ～15μJ)，透射率為15％以下的情況下，優(yōu)選為3μJ～50μJ(更優(yōu)選為3μJ～45μJ)。透射率為15％以下的情況下，激光L的能量的優(yōu)選范圍擴(kuò)大，這是因?yàn)橥干渎首兂稍降?，為了形成改質(zhì)區(qū)域而有需要更大的能量。
在上述條件下形成分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72時(shí)，在切斷基板4及疊層部16時(shí)，以分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72為起點(diǎn)的斷裂，沿著預(yù)定切斷線5有精度良好地產(chǎn)生的傾向。另外，激光L的能量2μJ時(shí)，在切斷基板4及疊層部16時(shí)，難以產(chǎn)生以分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72為起點(diǎn)的斷裂。另一方面，激光L的能量超過(guò)50μJ時(shí)，在切斷基板4及疊層部16時(shí)，以分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72為起點(diǎn)的斷裂容易從預(yù)定切斷線5偏離。
表4

低能量側(cè)的「△」切斷質(zhì)量好的部分與壞的部分相混的情況低能量側(cè)的「×」不施加過(guò)大的應(yīng)力則不會(huì)產(chǎn)生斷裂，切斷質(zhì)量壞的情況高能量側(cè)的「△」切斷質(zhì)量好的部分與壞的部分相混的情況高能量側(cè)的「×」在切斷面產(chǎn)生缺口等，切斷質(zhì)量壞的情況(3)對(duì)于形成質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71時(shí)的激光L的能量當(dāng)形成質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71時(shí)的激光L的能量，如下述表5的數(shù)據(jù)可知，以形成HC改質(zhì)區(qū)域73時(shí)的激光L的能量為1的情況下，基板4中的激光L的透射率為30％以上時(shí)，優(yōu)選為1.4～1.9，透射率為15％以下時(shí)，優(yōu)選為2.3～3.0。
在上述條件下形成質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71時(shí)，在切斷基板4及疊層部16時(shí)，以質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71為起點(diǎn)的斷裂，沿著預(yù)定切斷線5有精度良好地到達(dá)疊層部16的傾向。另外，激光L的能量低于上述條件時(shí)，在切斷基板4及疊層部16時(shí)，以質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71為起點(diǎn)的斷裂，容易從預(yù)定切斷線5偏離而到達(dá)疊層部16。另一方面，激光L的能量超過(guò)上述條件時(shí)，則在疊層部16容易產(chǎn)生熔融等的損傷。
表5

低能量側(cè)的「△」切斷質(zhì)量好的部分與壞的部分相混的情況低能量側(cè)的「×」不施加過(guò)大的應(yīng)力則不會(huì)產(chǎn)生斷裂，切斷質(zhì)量壞的情況高能量側(cè)的「△」在疊層部16產(chǎn)生部分性的熔融等損傷情況高能量側(cè)的「×」在疊層部16產(chǎn)生熔融等損傷情況而且，當(dāng)形成質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71時(shí)的激光L的能量，如下述表6的數(shù)據(jù)可知，優(yōu)選為2μJ～50μJ。更詳細(xì)地說(shuō)，基板4中的激光L的透射率為30％以上的情況下，優(yōu)選為2μJ～20μJ(更優(yōu)選為2μJ～15μJ)，透射率為15％以下的情況下，優(yōu)選為3μJ～50μJ(更優(yōu)選為3μJ～45μJ)。
在上述條件下來(lái)形成分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域71時(shí)，則當(dāng)切斷基板4及疊層部16時(shí)，以質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71為起點(diǎn)的斷裂，沿著預(yù)定切斷線5有精度良好地到達(dá)疊層部16的傾向。又，激光L的能量不足2μJ時(shí)，則當(dāng)切斷基板4及疊層部16時(shí)，以質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71為起點(diǎn)的斷裂，從預(yù)定切斷線5偏離而容易達(dá)到疊層部16。另一方面，激光L的能量超過(guò)50μJ時(shí)，則在疊層部16容易產(chǎn)生熔融等的損傷。
表6

低能量側(cè)的「△」切斷質(zhì)量好的部分與壞的部分相混的情況低能量側(cè)的「×」不外加過(guò)大的應(yīng)力則不會(huì)產(chǎn)生斷裂，切斷質(zhì)量壞的情況高能量側(cè)的「△」在疊層部16產(chǎn)生部分性的熔融等損傷的情況高能量側(cè)「×」在疊層部16產(chǎn)生熔融等損傷的情況(4)對(duì)于分?jǐn)喔馁|(zhì)領(lǐng)域72的形成位置當(dāng)分別形成相鄰的分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72時(shí)，激光L的聚光點(diǎn)P所對(duì)準(zhǔn)的位置間的距離優(yōu)選為24μm～70μm。更詳細(xì)地說(shuō)，基板4中的激光L的透射率為30％以上的情況下，優(yōu)選為30μm～70μm，透射率為15％以下的情況下，優(yōu)選為24μm～50μm。在上述條件下形成分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72時(shí)，使相鄰的分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72、72彼此在基板4的厚度方向上有形成連續(xù)的傾向，其結(jié)果，即使在基板4較厚的情況下，也可容易地切斷基板4及疊層部16。
另外，當(dāng)形成分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72時(shí)，從激光L的聚光點(diǎn)P所對(duì)準(zhǔn)的位置距背面21的距離，優(yōu)選為50μm～[(基板4的厚度)×0.9(優(yōu)選0.7)]μm。在上述條件下形成分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72時(shí)，即使在基板4較厚的情況下，也可容易切斷基板4及疊層部16。
而且，形成相鄰的分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72及HC改質(zhì)區(qū)域73的情況下，當(dāng)形成分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72時(shí)，激光L的聚光點(diǎn)P所對(duì)準(zhǔn)的位置，優(yōu)選處于，在形成HC改質(zhì)區(qū)域73時(shí)從激光L的聚光點(diǎn)P所對(duì)準(zhǔn)的位置到基板4的表面3側(cè)為30μm～100μm的范圍內(nèi)。此時(shí)，相向的分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72的背面?zhèn)榷瞬?，和HC改質(zhì)區(qū)域73的表面?zhèn)榷瞬康木嚯x為15μm～60μm(優(yōu)選為15μm～35μm)，在相鄰的分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72與HC改質(zhì)區(qū)域73之間，斷裂24。
(5)對(duì)于HC改質(zhì)區(qū)域73的形成位置當(dāng)形成HC改質(zhì)區(qū)域73時(shí)，從激光L的聚光點(diǎn)P所對(duì)準(zhǔn)的位置距背面21的距離，優(yōu)選為20μm～110μm。在上述條件下形成HC改質(zhì)區(qū)域73時(shí)，以HC改質(zhì)區(qū)域73為起點(diǎn)的斷裂24，有確實(shí)地到達(dá)基板4的背面21的傾向。另外，距背面21的距離不足20μm時(shí)，如圖22所示，在基板4的背面21容易產(chǎn)生熔融等的損傷30。圖22，是顯示當(dāng)形成HC改質(zhì)區(qū)域73時(shí)，從激光L的聚光點(diǎn)P所對(duì)準(zhǔn)的位置到背面21的距離為15μm，激光L的能量為10μJ的情況下，基板4的背面21的照片。另一方面，距背面21的距離超過(guò)110μm時(shí)，以HC改質(zhì)區(qū)域73為起點(diǎn)的斷裂24，難以達(dá)到基板4的背面21。另外，此時(shí)基板4的背面21與HC改質(zhì)區(qū)域73的背面?zhèn)榷瞬康木嚯x為10μm～100μm。
(6)對(duì)于相向的分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72的背面?zhèn)榷瞬考癏C改質(zhì)區(qū)域73的表面?zhèn)榷瞬康木嚯x相向的分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72的背面?zhèn)榷瞬亢虷C改質(zhì)區(qū)域73的表面?zhèn)榷瞬康木嚯x優(yōu)選為15μm～60μm，更優(yōu)選為為15μm～35μm。在上述條件下形成分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72及HC改質(zhì)區(qū)域73時(shí)，當(dāng)切斷基板4及疊層部16時(shí)，以各改質(zhì)區(qū)域72、73為起點(diǎn)的斷裂，沿著預(yù)定切斷線5有精度良好地產(chǎn)生的傾向，因此半導(dǎo)體芯片25的基板4的切斷面4a形成高精確度的切斷面。另外，該距離不足15μm時(shí)，當(dāng)切斷基板4及疊層部16時(shí)，以各改質(zhì)區(qū)域72、73為起點(diǎn)的斷裂，容易從預(yù)定切斷線5偏離，因而半導(dǎo)體芯片25的基板4的切斷面4a成為難以形成高精確度的切斷面。另一方面，該距離超過(guò)60μm時(shí)，當(dāng)切斷基板4及疊層部16時(shí)，使分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72及HC改質(zhì)區(qū)域73的相互作用變小，半導(dǎo)體芯片25的基板4的切斷面4a難以形成高精確度的切斷面。
(7)對(duì)于相向的質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71的背面?zhèn)榷瞬亢头謹(jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72的表面?zhèn)榷瞬康木嚯x相向的質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71的背面?zhèn)榷瞬亢头謹(jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72的表面?zhèn)榷瞬康木嚯x優(yōu)選為0μm～[(基板4的厚度)-(基板4的厚度)×0.6]μm。在上述條件下形成質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71及分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72時(shí)，當(dāng)切斷基板4及疊層部16時(shí)，以各改質(zhì)區(qū)域71、72為起點(diǎn)的斷裂，沿著預(yù)定切斷線5有精度良好地產(chǎn)生的傾向，故半導(dǎo)體芯片25的基板4的切斷面4a及疊層部16的切斷面16a形成高精度的切斷面。另外，該距離超過(guò)[(基板4的厚度)-(基板4的厚度)×0.6]μm時(shí)，則當(dāng)切斷基板4及疊層部16時(shí)，質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71及分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72之間，半導(dǎo)體芯片25的基板4的切斷面4a難以形成高精確度的切斷面。另外，使該距離為0μm時(shí)，是只由激光L的照射來(lái)完全地切斷基板4的情況。
(8)對(duì)于質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71的形成位置優(yōu)選在使基板4的表面3與質(zhì)量改質(zhì)領(lǐng)域71的表面?zhèn)榷瞬康木嚯x為5μm～15μm的位置上，或使基板4的表面3及質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71的背面?zhèn)榷瞬康木嚯x為[(基板4的厚度)×0.1]μm～[20+(基板4的厚度)×0.1]μm的位置上形成質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71。在上述條件下形成質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71時(shí)，如圖23所示，可將周緣(skirt)寬度S抑制在3μm以下，形成在基板4的表面3的疊層部16也可沿著預(yù)定切斷線5精度良好地被切斷。
而且，在使基板4的表面3和質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71的表面?zhèn)榷瞬康木嚯x為5μm～10μm的位置上形成質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71時(shí)，則如圖23所示，可將周緣寬度S抑制在1μm以下，使基板4的表面3側(cè)的端部及疊層部16沿著預(yù)定切斷線5更精度良好地切斷。另外，對(duì)于基板4的表面3和質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71的背面?zhèn)榷瞬康木嚯x，優(yōu)選在使該距離為[(5+(基板4的厚度)×0.1]μm～[20+(基板4的厚度)×0.1]μm的位置上形成質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71，更優(yōu)選在使該距離為[5+(基板4的厚度)×0.1]μm～[10+(基板4的厚度)×0.1]μm的位置上形成質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71。在上述條件下形成質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71時(shí)，可使基板4的表面3側(cè)的端部和疊層部16沿著預(yù)定切斷線5更精度良好地被切斷。
而且，在圖23中，所謂聚光點(diǎn)位置是指，從激光L的聚光點(diǎn)P所對(duì)準(zhǔn)的位置到背面21的距離，所謂能量是指，當(dāng)形成質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71時(shí)的激光L的能量。另外，所謂背面?zhèn)榷瞬课恢檬侵?，質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71的背面?zhèn)榷瞬康奖趁娴木嚯x，所謂寬度是指，質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71的表面?zhèn)榷瞬颗c背面?zhèn)榷瞬康木嚯x，所謂表面?zhèn)榷瞬课恢檬侵?，從質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71的表面?zhèn)榷瞬康奖砻?的距離。
另外，基板4的表面3與質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71的表面?zhèn)榷瞬康木嚯x不足5μm時(shí)，則如圖24所示，在基板4的表面3容易產(chǎn)生熔融等損傷30。圖24是顯示當(dāng)形成質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71時(shí)從激光L的聚光點(diǎn)P所對(duì)準(zhǔn)的位置距表面3的距離作成3μm，在使激光L的能量為15μJ的情況下的基板4的切斷面照片。
(9)對(duì)于各改質(zhì)區(qū)域71、72、73的寬度基板4的厚度方向上的HC改質(zhì)區(qū)域73的寬度(HC改質(zhì)區(qū)域73形成多個(gè)列的情況時(shí)寬度的合計(jì))優(yōu)選為110μm以下。在上述條件下形成HC改質(zhì)區(qū)域73時(shí)，則從HC改質(zhì)區(qū)域73到達(dá)基板4的背面21的斷裂24，沿著預(yù)定切斷線5有精度良好地形成的傾向。另外，HC改質(zhì)區(qū)域73的寬度超過(guò)110μm時(shí)，則從HC改質(zhì)區(qū)域73到達(dá)基板4的背面21的斷裂24容易從預(yù)定切斷線5偏離。
另外，基板4的厚度方向上的分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72的寬度合計(jì)優(yōu)選為40μm～[(基板4的厚度)×0.9]μm。在上述條件下來(lái)形成分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72時(shí)，則當(dāng)切斷基板4及疊層部16時(shí)，以分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72為起點(diǎn)的斷裂，沿著預(yù)定切斷線5有精度良好地產(chǎn)生的傾向，因而半導(dǎo)體芯片25的基板4的切斷面4a形成高精度的切斷面。而且，分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72的寬度合計(jì)不足40μm時(shí)，當(dāng)切斷基板4及疊層部16時(shí)，難以產(chǎn)生以分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72為起點(diǎn)的斷裂，半導(dǎo)體芯片25的基板4的切斷面4a難以成為高精度的切斷面。另一方面，分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72的寬度合計(jì)超過(guò)[(基板4的厚度)×0.9]μm時(shí)，則當(dāng)切斷基板4及疊層部16時(shí)，以分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72為起點(diǎn)的斷裂容易從預(yù)定切斷線5偏離，半導(dǎo)體芯片25的基板4的切斷面4a難以成為高精確度的切斷面。
另外，基板4的厚度方向上的質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71的寬度是優(yōu)選為「(基板4的厚度)×0.1]μm以下。在上述條件下形成質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71時(shí)，則當(dāng)切斷基板4及疊層部16時(shí)，以質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71為起點(diǎn)的斷裂，沿著預(yù)定切斷線5有精度良好地到達(dá)疊層部16傾向。而且，質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71的寬度超過(guò)[(基板4的厚度)×0.1]μm時(shí)，則當(dāng)切斷基板4及疊層部16時(shí)，以質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71為起點(diǎn)的斷裂容易從預(yù)定切斷線5偏離而到達(dá)疊層部16。
下面，對(duì)于有關(guān)圖25的加工結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。
圖25是顯示通過(guò)使用上述激光加工方法所切斷的基板4的切斷面4a的照片。如上所述，基板4是由硅所構(gòu)成，其厚度為290μm。各改質(zhì)區(qū)域71、72、73的形成條件如下述表7的內(nèi)容。而且，在表7中，所謂聚光點(diǎn)位置是指，從激光L的聚光點(diǎn)P所對(duì)準(zhǔn)的位置距背面21的距離，所謂能量是指，當(dāng)形成各改質(zhì)區(qū)域71、72、73時(shí)的激光L的能量。另外，當(dāng)形成各改質(zhì)區(qū)域71、72、73時(shí)的激光L的脈沖寬為150ns，當(dāng)激光L沿著預(yù)定切斷線5照射時(shí)1個(gè)脈沖的激光L照射的位置(聚光點(diǎn)P所對(duì)準(zhǔn)的位置)的間隔(以下，稱(chēng)為激光照射位置的間隔)是3.75μm。
表7

此時(shí)，基板4的厚度方向上的質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71的寬度約為22μm，各分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72的寬度約為33μm，表面3側(cè)的HC改質(zhì)區(qū)域73的寬度約為28μm，背面21側(cè)的HC改質(zhì)區(qū)域73的寬度約為20μm。另外，表面3與質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71的表面?zhèn)榷瞬?1a的距離約為8μm，相向的質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71的背面?zhèn)榷瞬?1b與分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72的表面?zhèn)榷瞬?2a的距離約為25μm，相向的分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72的背面?zhèn)榷瞬?2b與HC改質(zhì)區(qū)域73的表面?zhèn)榷瞬?3a的距離約為25μm。另外，各分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72，在朝向基板4的厚度方向上連續(xù)地形成。
通過(guò)如上所述形成改質(zhì)層，與圖20相比，可抑制在從表面3側(cè)的HC改質(zhì)區(qū)域73延伸的裂縫上產(chǎn)生段差(由于該段差使割斷面不能成為均勻的面)。而且，由于裂縫的段差，由形成背面21側(cè)的HC改質(zhì)區(qū)域73時(shí)的激光射入，而在割斷面產(chǎn)生熔融蓄積，這樣可以防止形成較大的粉塵。
作為為此的條件，在圖20的實(shí)施例中，使形成表面3側(cè)的HC改質(zhì)區(qū)域73及背面21側(cè)的HC改質(zhì)區(qū)域73時(shí)的激光的能量相同，但是，在本實(shí)施例中，使形成表面3側(cè)的HC改質(zhì)區(qū)域73時(shí)的激光的能量，比形成背面21側(cè)的HC改質(zhì)區(qū)域73時(shí)的激光的能量更大。
而且，此情況下，形成表面3側(cè)的HC改質(zhì)區(qū)域73時(shí)，使激光的能量，與形成前述的分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72時(shí)的激光L的能量的條件同樣。即，優(yōu)選為2μJ～50μJ。更詳細(xì)地說(shuō)，在基板4中的激光L的透射率為30％以上的情況下，優(yōu)選為2μJ～20μJ(更優(yōu)選為2μJ～15μJ)，透射率為15％以下的情況下，優(yōu)選為3μJ～50μJ(更優(yōu)選為3μJ～45μJ)。
另外，以背面21側(cè)的HC改質(zhì)區(qū)域73的能量為1時(shí)的、形成表面3側(cè)的HC改質(zhì)區(qū)域73時(shí)的激光的能量，與形成后述的分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72時(shí)的激光L的能量條件(＝以HC改質(zhì)區(qū)域73的能量為1時(shí)的、形成分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72時(shí)的激光的能量)為同樣的條件。
即，以背面21側(cè)的HC改質(zhì)區(qū)域73的能量為1時(shí)的、形成表面3側(cè)的HC改質(zhì)區(qū)域73時(shí)的激光L的能量，優(yōu)選為1.3～3.3。更詳細(xì)地說(shuō)，基板4中的激光L的透射率為30％以上的情況下，優(yōu)選為1.3～3.0，透射率為15％以下的情況下，優(yōu)選為1.5～3.3。
(10)對(duì)于形成分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72時(shí)的激光L的能量和形成HC改質(zhì)區(qū)域73時(shí)的激光L的能量的關(guān)系在形成多個(gè)列的HC改質(zhì)區(qū)域73的情況下，形成分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72時(shí)的激光L的能量，如下述表8的數(shù)據(jù)可知，以形成最接近于基板4的背面21的HC改質(zhì)區(qū)域73時(shí)的激光L的能量為1，則形成分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72時(shí)的激光的能量?jī)?yōu)選為1.3～3.3。更詳細(xì)地說(shuō)，基板4中的激光L的透射率為30％以上的情況下，優(yōu)選為1.3～3.0，透射率為15％以下的情況下，優(yōu)選為1.5～3.3。
在上述條件下形成多個(gè)列的HC改質(zhì)區(qū)域73時(shí)，則形成第二接近于基板4的背面21的HC改質(zhì)區(qū)域73時(shí)，由于，由該HC改質(zhì)區(qū)域73的形成所產(chǎn)生的斷裂24并未到達(dá)基板4的背面21附近，因此，當(dāng)形成最接近于基板4的背面21的HC改質(zhì)區(qū)域73時(shí)，斷裂24的內(nèi)面熔融而可用來(lái)防止粉塵的產(chǎn)生。
表8

低能量側(cè)的「△」切斷質(zhì)量好的部分與壞的部分相混的情況低能量側(cè)的「×」不外加過(guò)大的應(yīng)力則不會(huì)產(chǎn)生斷裂，切斷質(zhì)量壞的情況高能量側(cè)的「△」切斷質(zhì)量好的部分與壞的部分相混的情況高能量側(cè)的「×」在切斷面產(chǎn)生缺口等，切斷質(zhì)量壞的情況(11)對(duì)于形成質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71時(shí)的激光L的能量在形成質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71時(shí)的激光L的能量，如下述表9可知，以形成背面21側(cè)的HC改質(zhì)區(qū)域73時(shí)的激光L的能量為1的情況下，基板4中的激光L的透射率為30％以上時(shí)，優(yōu)選為0.6～1.9，透射率為15％以下時(shí)，優(yōu)選為0.6～3.0。
在上述條件下形成質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71時(shí)，則當(dāng)切斷基板4及疊層部16時(shí)，以質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71為起點(diǎn)的斷裂，沿著預(yù)定切斷線5有精度良好地到達(dá)疊層部16的傾向。而且，在激光L的能量低于上述條件時(shí)，則當(dāng)切斷基板4及疊層部16時(shí)，以質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71為起點(diǎn)的斷裂容易從預(yù)定切斷線5偏離而到達(dá)疊層部16。另一方面，激光L的能量超過(guò)上述條件時(shí)，則在疊層部16容易產(chǎn)生熔融等損傷。
表9

低能量側(cè)的「△」切斷質(zhì)量好的部分及壞的部分相混的情況低能量側(cè)的「×」不外加過(guò)大的應(yīng)力則不會(huì)產(chǎn)生斷裂，切斷質(zhì)量壞的情況高能量側(cè)的「△」在疊層部16產(chǎn)生部分性的熔融等損傷的情況高能量側(cè)的「×」在疊層部16產(chǎn)生熔融等損傷的情況而且，形成質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71時(shí)的激光L的能量，與前述表6的數(shù)據(jù)相同。即，優(yōu)選為2μJ～50μJ。更詳細(xì)地說(shuō)，基板4中的激光L的透射率為30％以上的情況下，優(yōu)選為2μJ～20μJ(更優(yōu)選為2μJ～15μJ)，透射率為15％以下的情況下，優(yōu)選為3μJ～50μJ(更優(yōu)選為3μJ～45μJ)。
(12)對(duì)于HC改質(zhì)區(qū)域73形成多個(gè)列的情況的HC改質(zhì)區(qū)域73的形成位置在HC改質(zhì)區(qū)域73形成多個(gè)列的情況下，當(dāng)形成最接近于基板4的背面21的HC改質(zhì)區(qū)域73時(shí)，從激光L的聚光點(diǎn)P所對(duì)準(zhǔn)的位置距背面21的距離為20μm～110μm，當(dāng)形成第二接近于基板4的背面21的HC改質(zhì)區(qū)域73時(shí)，從激光L的聚光點(diǎn)P所對(duì)準(zhǔn)的位置距背面21的距離優(yōu)選為140μm以下。
在上述條件下形成多個(gè)列形成HC改質(zhì)區(qū)域73時(shí)，則當(dāng)形成第二接近于基板4的背面21的HC改質(zhì)區(qū)域73時(shí)，由于形成該HC改質(zhì)區(qū)域73所產(chǎn)生的斷裂24并未到達(dá)基板4的背面21附近，因此，當(dāng)形成最接近于基板4的背面21的HC改質(zhì)區(qū)域73時(shí)，斷裂24的內(nèi)面熔融可防止產(chǎn)生粉塵。
以上，對(duì)各改質(zhì)區(qū)域71、72、73的形成條件等進(jìn)行了說(shuō)明，但是形成各改質(zhì)區(qū)域71、72、73時(shí)的激光L的脈沖寬度優(yōu)選為500ns以下，更優(yōu)選為10ns～300ns(最優(yōu)選為100ns～300ns)。另外，激光照射位置的間隔優(yōu)選為0.1μm～10μm。激光照射位置的間隔，可由激光重復(fù)頻率及激光的移動(dòng)速度適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。
另外，在分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72的形成時(shí)，當(dāng)未滿足對(duì)于上述分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72的各種形成條件時(shí)，則如圖26(a)所示，加工對(duì)象物1在半導(dǎo)體芯片25中會(huì)產(chǎn)生未切斷的部分。另一方面，當(dāng)滿足對(duì)于上述分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72的各種形成條件時(shí)，則如圖26(b)所示，加工對(duì)象物1的全體被確實(shí)地被切斷為半導(dǎo)體芯片25。
本發(fā)明，并不限定于上述實(shí)施方式。例如，雖然上述實(shí)施方式是在基板4的內(nèi)部產(chǎn)生多光子吸收而形成各改質(zhì)區(qū)域71、72、73的情況，但是也有在基板4的內(nèi)部產(chǎn)生與多光子吸收同等的光吸收而形成各改質(zhì)區(qū)域71、72、73的情況。
另外，上述實(shí)施方式，是從疊層部16側(cè)依次在基板4的內(nèi)部形成1列質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71、3列分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72、及2列HC改質(zhì)區(qū)域73的情況，但是也可如下列方式在基板4的內(nèi)部形成各改質(zhì)區(qū)域71、72、73。
例如，如圖27所示，也可從基板4的表面3側(cè)依次在基板4的內(nèi)部形成1列質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71、2列分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72、及1列HC改質(zhì)區(qū)域73。在此，基板4是由硅構(gòu)成，其厚度為200μm。各改質(zhì)區(qū)域71、72、73的形成條件如下述表10的內(nèi)容。而且，當(dāng)形成各改質(zhì)區(qū)域71、72、73時(shí)的激光L的脈沖寬度是150ns，激光照射位置的間隔是4μm。
表10

另外，如圖28所示，也可從基板4的表面3側(cè)依次在基板4的內(nèi)部形成1列質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71、2列分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72、及2列HC改質(zhì)區(qū)域73。在此，基板4是由硅構(gòu)成，其厚度為300μm。各改質(zhì)區(qū)域71、72、73的形成條件如下述表11的內(nèi)容。而且，在形成各改質(zhì)區(qū)域71、72、73時(shí)的激光L的脈沖寬度是150ns，激光照射位置的間隔，在質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71為4μm，在分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72(表面3側(cè))為1μm，在分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72(背面21側(cè))為4μm，在HC改質(zhì)區(qū)域73(表面3側(cè))為4μm，在HC改質(zhì)區(qū)域73(背面21側(cè))為4μn。
表11

而且，如圖29所示，也可從基板4的表面3側(cè)依次在基板4的內(nèi)部形成1列質(zhì)量改質(zhì)區(qū)域71、19列分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域72、及2列HC改質(zhì)區(qū)域73形成在基板4的內(nèi)部。在此，基板4是由硅構(gòu)成，其厚度為725μm。各改質(zhì)區(qū)域71、72、73的形成條件如下述表12的內(nèi)容。而且，在形成各改質(zhì)區(qū)域71、72、73時(shí)的激光L的脈沖寬度是150ns，激光照射位置的間隔是4μm。
表12

而且，在表10～表12中，所謂聚光點(diǎn)位置是指，從激光L的聚光點(diǎn)P所對(duì)準(zhǔn)的位置距背面21的距離，所謂能量是指，當(dāng)形成各改質(zhì)區(qū)域71、72、73時(shí)的激光L的能量。
產(chǎn)業(yè)上的利用可能性本發(fā)明，即使在形成有含有多個(gè)功能元件的疊層部的基板較厚的況下，也可高精度地切斷基板及疊層部。
權(quán)利要求
1.一種激光加工方法，是通過(guò)將聚光點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)在表面形成有包含多個(gè)功能元件的疊層部的基板內(nèi)部并照射激光，以此沿著所述基板的預(yù)定切斷線，在所述基板內(nèi)部形成作為切斷起點(diǎn)的改質(zhì)區(qū)域的方法，其特征在于，包括形成多列沿著所述預(yù)定切斷線的第1改質(zhì)區(qū)域的工序，和通過(guò)在最接于所述基板的背面的所述第1改質(zhì)區(qū)域和所述背面之間的位置上，形成至少1列沿著所述預(yù)定切斷線的第2改質(zhì)區(qū)域，以此，從所述第2改質(zhì)區(qū)域向所述背面發(fā)生沿著所述預(yù)定切斷線的斷裂的工序。
2.如權(quán)利要求1所述的激光加工方法，其特征在于所述基板為半導(dǎo)體基板，所述第1改質(zhì)區(qū)域及所述第2改質(zhì)區(qū)域包含熔融處理區(qū)域。
3.如權(quán)利要求1或2所述的激光加工方法，其特征在于以所述背面為激光射入面，并以距所述背面較遠(yuǎn)的順序逐列形成所述第1改質(zhì)區(qū)域及所述第2改質(zhì)區(qū)域。
4.如權(quán)利要求1～3中任何一項(xiàng)所述的激光加工方法，其特征在于形成所述第1改質(zhì)區(qū)域時(shí)的激光的能量為2μJ～50μJ。
5.如權(quán)利要求1～4中任何一項(xiàng)所述的激光加工方法，其特征在于形成所述第2改質(zhì)區(qū)域時(shí)的激光的能量為1μJ～20μJ。
6.如權(quán)利要求1～5中任何一項(xiàng)所述的激光加工方法，其特征在于形成所述第1改質(zhì)區(qū)域時(shí)的激光的能量，大于形成所述第2改質(zhì)區(qū)域時(shí)的激光的能量。
7.如權(quán)利要求6所述的激光加工方法，其特征在于以形成所述第2改質(zhì)區(qū)域時(shí)的激光的能量為1時(shí)，形成所述第1改質(zhì)區(qū)域時(shí)的激光的能量為1.6～3.0。
8.如權(quán)利要求1～7中任何一項(xiàng)所述的激光加工方法，其特征在于形成相鄰的所述第1改質(zhì)區(qū)域時(shí)，使激光的聚光點(diǎn)所對(duì)準(zhǔn)的位置之間的距離為24μm～70μm。
9.如權(quán)利要求1～8中任何一項(xiàng)所述的激光加工方法，其特征在于形成所述第1改質(zhì)區(qū)域時(shí)，使激光的聚光點(diǎn)所對(duì)準(zhǔn)的位置距所述背面的距離為50μm～[(所述基板的厚度)×0.9]μm。
10.如權(quán)利要求1～8中任何一項(xiàng)所述的激光加工方法，其特征在于形成所述第2改質(zhì)區(qū)域時(shí)，使激光的聚光點(diǎn)所對(duì)準(zhǔn)的位置距所述背面的距離為20μm～110μm。
11.如權(quán)利要求1所述的激光加工方法，其特征在于在形成多列所述第2改質(zhì)區(qū)域的情況下，形成所述第1改質(zhì)區(qū)域時(shí)的激光的能量，大于形成最接于所述基板的背面的所述第2改質(zhì)區(qū)域時(shí)的激光的能量。
12.如權(quán)利要求11所述的激光加工方法，其特征在于在形成多列所述第2改質(zhì)區(qū)域的情況下，在以形成最接近于所述基板的背面的所述第2改質(zhì)區(qū)域時(shí)的激光的能量為1時(shí)，形成距所述基板的背面最遠(yuǎn)的所述第2改質(zhì)區(qū)域時(shí)的激光的能量為1.3～3.3。
13.如權(quán)利要求11所述的激光加工方法，其特征在于在形成多列所述第2改質(zhì)區(qū)域的情況下，在以形成最接近于所述基板的背面的所述第2改質(zhì)區(qū)域時(shí)的激光的能量為1時(shí)，形成所述第1改質(zhì)區(qū)域時(shí)的激光的能量為1.3～3.3。
14.如權(quán)利要求1所述的激光加工方法，其特征在于在形成多列所述第2改質(zhì)區(qū)域的情況下，在形成最接近于所述基板的背面的所述第2改質(zhì)區(qū)域時(shí)，使激光的聚光點(diǎn)所對(duì)準(zhǔn)的位置距所述背面的距離為20μm～110μm，在形成第二接近于所述基板的背面的所述第2改質(zhì)區(qū)域時(shí)，使激光的聚光點(diǎn)所對(duì)準(zhǔn)的位置距所述背面的距離為140μm以下。
15.如權(quán)利要求1～14中任何一項(xiàng)所述的激光加工方法，其特征在于還包括沿著所述預(yù)定切斷線將所述基板及所述疊層部切斷的工序。
16.一種半導(dǎo)體芯片，該芯片具有，基板，和含有功能元件、并形成在所述基板的表面的疊層部，其特征在于在所述基板的側(cè)面，在所述基板的厚度方向上連續(xù)地形成有沿著所述背面的多列第1改質(zhì)區(qū)域；在所述側(cè)面上，在最接近于所述背面的所述第1改質(zhì)區(qū)域和所述背面之間的位置上，形成有沿著所述背面的至少1列第2改質(zhì)區(qū)域。
17.如權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體芯片，其特征在于所述基板為半導(dǎo)體基板，所述第1改質(zhì)區(qū)域及所述第2改質(zhì)區(qū)域包含熔融處理區(qū)域。
18.如權(quán)利要求16或17所述的半導(dǎo)體芯片，其特征在于相向的所述第1改質(zhì)區(qū)域的背面?zhèn)榷瞬颗c所述第2改質(zhì)區(qū)域的表面?zhèn)榷瞬康木嚯x為15μm～60μm。
19.如權(quán)利要求16～18中任何一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體芯片，其特征在于在所述基板的厚度方向上的所述第1改質(zhì)區(qū)域的寬度的合計(jì)為40μm～[(所述基板的厚度)×0.9]μm。
全文摘要
本發(fā)明提供一種激光加工方法，即使在形成有含有多個(gè)功能元件的疊層部的基板較厚的情況下，也可高精確度地切斷基板及疊層部。是通過(guò)將背面(21)作為激光射入面使聚光點(diǎn)(P)對(duì)準(zhǔn)基板(4)的內(nèi)部并照射激光(L)，而在基板(4)的內(nèi)部形成改質(zhì)區(qū)域(71、72、73)。通過(guò)在最接近于背面(21)的分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域(72)及背面(21)之間的位置形成HC改質(zhì)區(qū)域(73)，從HC改質(zhì)區(qū)域(73)向背面(21)產(chǎn)生沿著預(yù)定切斷線延伸的斷裂(24)。由此，將伸展帶貼附在基板(4)的背面(21)并使其擴(kuò)張時(shí)，斷裂經(jīng)由分?jǐn)喔馁|(zhì)區(qū)域(72)從基板(4)朝疊層部(16)順利地進(jìn)行，其結(jié)果，可使基板(4)及疊層部(16)沿著預(yù)定切斷線精度良好地被切斷。
文檔編號(hào)B23K26/04GK1938828SQ20058001086
公開(kāi)日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2005年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月30日
發(fā)明者坂本剛志, 福滿憲志 申請(qǐng)人:浜松光子學(xué)株式會(huì)社