專利名稱：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，對(duì)于具有基板、和形成在基板表面上的多個(gè)功能元 件的加工對(duì)象物，沿著切斷預(yù)定線進(jìn)行切斷時(shí)使用的激光加工方法， 以及利用該激光加工方法而切斷的半導(dǎo)體芯片。
背景技術(shù)：
作為以往的上述技術(shù)的激光加工方法，公知有在晶片狀的加工對(duì) 象物內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)聚光點(diǎn)并照射激光，在加工對(duì)象物內(nèi)部形成多列沿著切 斷預(yù)定線的改質(zhì)區(qū)域，并以該改質(zhì)區(qū)域作為切斷起點(diǎn)(參照例如專利 文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1:特開(kāi)2002 — 205180號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
上述激光加工方法在加工對(duì)象物厚時(shí)特別有效。這是因?yàn)椋词?在加工對(duì)象物厚時(shí)，也可通過(guò)增加沿著切斷預(yù)定線的改質(zhì)區(qū)域的列數(shù)， 以良好精度沿著切斷預(yù)定線對(duì)加工對(duì)象物進(jìn)行切斷。關(guān)于上述技術(shù)， 希望在維持切斷質(zhì)量的條件下縮短加工時(shí)間。
本發(fā)明有鑒于此，目的在于提供一種對(duì)具有基板、和形成在基板 表面上的多個(gè)功能元件的加工對(duì)象物，即使在厚基板情況下，也可沿 著切斷預(yù)定線在短時(shí)間內(nèi)以良好精度進(jìn)行切斷的激光加工方法，及通 過(guò)使用該激光加工方法而切斷的半導(dǎo)體芯片。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的激光加工方法，在具有基板、和形成 在基板的表面上的多個(gè)功能元件的加工對(duì)象物的基板內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)聚光 點(diǎn)，并照射激光，而沿著加工對(duì)象物的切斷預(yù)定線，在基板的內(nèi)部形 成成為切斷起點(diǎn)的改質(zhì)區(qū)域，其特征在于包括，對(duì)于1條切斷預(yù)定 線形成，至少1列第1改質(zhì)區(qū)域，位于第1改質(zhì)區(qū)域和基板表面之間 的至少1列第2改質(zhì)區(qū)域，及位于第1改質(zhì)區(qū)域和基板背面之間的至 少1列第3改質(zhì)區(qū)域的工序；在沿著切斷預(yù)定線的方向上的第1改質(zhì)
區(qū)域的形成密度，低于在沿著切斷預(yù)定線的方向上的第2改質(zhì)區(qū)域的 形成密度和第3改質(zhì)區(qū)域的形成密度。
在該激光加工方法中，使沿著切斷預(yù)定線的方向上的第1改質(zhì)區(qū)
域的形成密度，比沿著切斷預(yù)定線的方向上的第2改質(zhì)區(qū)域的形成密 度和第3改質(zhì)區(qū)域的形成密度低。因此，與使第1改質(zhì)區(qū)域的形成密 度與第2改質(zhì)區(qū)域的形成密度和第3改質(zhì)區(qū)域的形成密度的情況相比， 可使第l、第2、第3改質(zhì)區(qū)域的形成時(shí)間縮短。但是，位于第l改質(zhì) 區(qū)域與基板表面的間的第2改質(zhì)區(qū)域，和位于第1改質(zhì)區(qū)域與基板背 面之間的第3改質(zhì)區(qū)域，與第l改質(zhì)區(qū)域相比，對(duì)加工對(duì)象物的切斷 品質(zhì)有較大影響。但是，由于使沿著切斷預(yù)定線的方向上的第2改質(zhì) 區(qū)域的形成密度和第3改質(zhì)區(qū)域的形成密度，比沿著切斷預(yù)定線的方 向上的第1改質(zhì)區(qū)域的形成密度高，因此，可防止加工對(duì)象物的切斷 品質(zhì)的劣化。由此，該激光加工方法，在具有基板、和形成在基板表 面的多個(gè)功能元件的加工對(duì)象物，即使該基板厚的情況下，也可沿著 切斷預(yù)定線在短時(shí)間以良好精度進(jìn)行切斷。
在此，所謂功能元件是指，例如通過(guò)結(jié)晶成長(zhǎng)形成的半導(dǎo)體動(dòng)作 層、光電二極管等受光元件、激光二極管等的發(fā)光元件、作為電路而 形成的電路元件等。另外，沿著切斷預(yù)定線的方向上的改質(zhì)區(qū)域的形 成密度(以下稱為「改質(zhì)區(qū)域的形成密度」)是指，沿著切斷預(yù)定線的 方向上的單位長(zhǎng)度內(nèi)所分布的改質(zhì)區(qū)域的比例。
而且，第l、第2、第3改質(zhì)區(qū)域的各個(gè)的形成順序不同。
而且，第l、第2、第3改質(zhì)區(qū)域，是通過(guò)在基板內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)聚光點(diǎn) 并照射激光，而在基板內(nèi)部產(chǎn)生多光子吸收或其它的光吸收而形成的。
另外，在上述激光加工方法優(yōu)選，在以基板的背面作為激光射入 面，而在基板內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)聚光點(diǎn)并照射激光時(shí)，以使第2改質(zhì)區(qū)域的表 面?zhèn)榷瞬颗c基板的表面的距離為5^im 20^im的方式，形成第2改質(zhì)區(qū) 域。由此，在形成第2改質(zhì)區(qū)域時(shí)，即使在基板表面的切斷預(yù)定線上 形成有疊層部，也可將該疊層部和基板同時(shí)沿著切斷預(yù)定線精度良好 地切斷。
另外，在上述激光加工方法中優(yōu)選，以從第3改質(zhì)區(qū)域向基板的 背面產(chǎn)生沿著切斷預(yù)定線的破裂的方式，形成第3改質(zhì)區(qū)域。在如上形成第3改質(zhì)區(qū)域時(shí)，例如將擴(kuò)展帶粘貼在基板背面并進(jìn)行擴(kuò)展時(shí)，
從第3改質(zhì)區(qū)域向基板背面產(chǎn)生的破裂，可經(jīng)由第1、第2改質(zhì)區(qū)域向
基板表面順利地行進(jìn)。結(jié)果，加工對(duì)象物可沿著切斷預(yù)定線精度良好 地切斷。
另外，在上述激光加工方法中，存在基板為半導(dǎo)體基板，第l、第
2、第3改質(zhì)區(qū)域包含熔融處理區(qū)域的情況。在基板為半導(dǎo)體基板時(shí)， 作為第l、第2、第3改質(zhì)區(qū)域，存在形成包含熔融處理區(qū)域的改質(zhì)區(qū) 域的情況。
另外，在上述激光加工方法中，還包括，沿著切斷預(yù)定線將加工 對(duì)象物切斷為每個(gè)功能元件的工序。與上述理由同樣，即使在基板厚 的情況下，也可沿著切斷預(yù)定線在短時(shí)間以良好精度進(jìn)行切斷。
另外，本發(fā)明的激光加工方法，在具有基板、和形成在基板的表 面上的多個(gè)功能元件的加工對(duì)象物的基板內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)聚光點(diǎn)，并照射激 光，而沿著加工對(duì)象物的切斷預(yù)定線，在基板的內(nèi)部形成成為切斷起
點(diǎn)的改質(zhì)區(qū)域，其特征在于包括，對(duì)于l條切斷預(yù)定線形成，至少l
列第1改質(zhì)區(qū)域，位于第1改質(zhì)區(qū)域和基板表面之間的至少1列第2 改質(zhì)區(qū)域，及位于第1改質(zhì)區(qū)域和基板背面之間的至少1列第3改質(zhì) 區(qū)域的工序；形成第1改質(zhì)區(qū)域時(shí)沿著切斷預(yù)定線使激光相對(duì)加工對(duì) 象物移動(dòng)的速度，大于形成第2改質(zhì)區(qū)域時(shí)和形成第3改質(zhì)區(qū)域時(shí)沿 著切斷預(yù)定線使激光相對(duì)加工對(duì)象物移動(dòng)的速度。
根據(jù)上述激光加工方法，可使第1改質(zhì)區(qū)域的形成密度，比第2 改質(zhì)區(qū)域的形成密度及第3改質(zhì)區(qū)域的形成密度低。因此，該激光加 工方法，與上述激光加工方法同樣，對(duì)于具有基板、和形成在基板表 面的多個(gè)功能元件的加工對(duì)象物，即使在該基板厚的情況下，也可沿 著切斷預(yù)定線在短時(shí)間以良好精度進(jìn)行切斷。
另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體芯片，具有基板和形成在基板表面上的功 能元件；其特征在于在基板側(cè)面上形成有至少l列第l改質(zhì)區(qū)域， 位于第1改質(zhì)區(qū)域和基板表面之間的至少1列第2改質(zhì)區(qū)域，及位于 第1改質(zhì)區(qū)域和基板背面之間的至少1列第3改質(zhì)區(qū)域；在與基板的
厚度方向垂直的方向上的第1改質(zhì)區(qū)域的形成密度，低于在與基板的
厚度方向垂直的方向上的第2改質(zhì)區(qū)域的形成密度和第3改質(zhì)區(qū)域的
形成密度。
該半導(dǎo)體芯片通過(guò)使用上述激光加工方法進(jìn)行切斷的，因此在形
成有第l、第2、第3改質(zhì)區(qū)域的基板側(cè)面，成為凹凸被抑制的高精度
的切斷面。
利用本發(fā)明，對(duì)于具有基板、和形成在基板表面的多個(gè)功能元件 的加工對(duì)象物，即使在該基板厚的情況下，也可沿著切斷預(yù)定線在短 時(shí)間以良好精度進(jìn)行切斷。


圖1為基于本實(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為圖1所示加工對(duì)象物的II一II線截面圖。 圖3為基于本實(shí)施方式的激光加工方法的激光加工后的加工對(duì)象 物的平面圖。
圖4為圖3所示加工對(duì)象物的IV—IV線截面圖。
圖5為圖3所示加工對(duì)象物的V—V線截面圖。
圖6為利用本實(shí)施方式的激光加工方法切斷的加工對(duì)象物的平面圖。
圖7為本實(shí)施方式的激光加工方法中的電場(chǎng)強(qiáng)度與破裂點(diǎn)的大小 的關(guān)系分布圖。
圖8為本實(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 截面圖。
圖9為本實(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 截面圖。
圖10為本實(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 截面圖。
圖11為本實(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 截面圖。
圖12為利用本實(shí)施方式的激光加工方法切斷的硅晶片的一部分的 斷面照片。
圖13為本實(shí)施方式的激光加工方法中的激光波長(zhǎng)與硅基板內(nèi)部的
透過(guò)率的關(guān)系圖。
圖14為利用本實(shí)施方式的激光加工方法形成有熔融處理區(qū)域與微
小空洞的硅晶片的截面圖。
圖15為利用由本實(shí)施方式的激光加工方法形成有熔融處理區(qū)域與
微小空洞的原理說(shuō)明用硅晶片的截面圖。
圖16為利用本實(shí)施方式的激光加工方法形成有熔融處理區(qū)域與微 小空洞的硅晶片的切斷面的照片。
圖17為第1實(shí)施方式的激光加工方法的加工對(duì)象物的平面圖。
圖18為圖17所示加工對(duì)象物的XVin—XVIII線的一部分截面圖。
圖19為第1實(shí)施方式的激光加工方法的說(shuō)明圖，(a)為加工對(duì) 象物粘貼有保護(hù)帶的狀態(tài)，(b)為對(duì)加工對(duì)象物照射激光的狀態(tài)。
圖20為第1實(shí)施方式的激光加工方法的說(shuō)明圖，(a)為加工對(duì) 象物粘貼有擴(kuò)展帶的狀態(tài)，(b)為對(duì)保護(hù)帶照射紫外線的狀態(tài)。
圖21為第1實(shí)施方式的激光加工方法的說(shuō)明圖，(a)為由加工 對(duì)象物剝離保護(hù)帶的狀態(tài)，(b)為將擴(kuò)展帶擴(kuò)展的狀態(tài)。
圖22為圖19 (b)所示加工對(duì)象物的XXII—XXII線的一部分截 面圖。
圖23為第2實(shí)施方式的激光加工方法的說(shuō)明圖，(a)為加工對(duì) 象物粘貼有擴(kuò)展帶的狀態(tài)，(b)為對(duì)加工對(duì)象物照射激光的狀態(tài)。
圖24為第2實(shí)施方式的激光加工方法的說(shuō)明圖，(a)為將擴(kuò)展 帶擴(kuò)展的狀態(tài)，(b)為使加工對(duì)象物壓接在刀刃上的狀態(tài)。
圖25為第2實(shí)施方式的激光加工方法的說(shuō)明圖，為加工對(duì)象物被 切斷成為半導(dǎo)體芯片的狀態(tài)。
圖26為圖23 (b)所示加工對(duì)象物的XXVI—XXVI線的一部分截 面圖。
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:切 斷預(yù)定線；15:功能元件；21:背面；24:破裂；25:半導(dǎo)體芯片； 71:品質(zhì)改質(zhì)區(qū)域；71a:表面?zhèn)榷瞬浚?2:分割改質(zhì)區(qū)域；73: HC改質(zhì)區(qū)域；73a:表面?zhèn)榷瞬浚?4:輔助HC改質(zhì)區(qū)域；L:激光；P: 聚光點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
以下參照

本發(fā)明適宜的實(shí)施方式。在本實(shí)施方式的激光 加工方法中，利用多光子吸收的現(xiàn)象在加工對(duì)象物內(nèi)部形成改質(zhì)區(qū)域。 首先，說(shuō)明利用多光子吸收而形成改質(zhì)區(qū)域的激光加工方法。
光子的能量hv比材料的吸收的帶隙Ecj小時(shí)成為光學(xué)透明。因此， 材料形成吸收的條件為hV〉Ec。但是，即使光學(xué)透明，在激光的強(qiáng)度 非常大時(shí)在nhv〉Ec的條件(n=2、 3、 4、...)下，在材料上會(huì)發(fā)生吸 收。該現(xiàn)象稱為多光子吸收。在脈沖波的情況下，激光的強(qiáng)度由激光 聚光點(diǎn)的峰值功率密度(W/cm2)來(lái)決定，例如峰值功率密度在lxl08 (W/cm2)以上的條件下產(chǎn)生多光子吸收。峰值功率密度可由(聚光點(diǎn) 上的激光的每一脈沖的能量)+ (激光的光束光點(diǎn)剖面積x脈沖寬度) 求得。并且，連續(xù)波的情況下，激光的強(qiáng)度是由激光的聚光點(diǎn)的電場(chǎng) 強(qiáng)度(W/cm2)來(lái)決定。
針對(duì)利用以上的多光子吸收的本實(shí)施方式的加工方法的原理，參 照?qǐng)D1 圖6進(jìn)行說(shuō)明。如圖l所示，板狀的加工對(duì)象物l的表面3上， 具有切斷加工對(duì)象物1用的切斷預(yù)定線5。切斷預(yù)定線5是呈直線狀延 伸的虛擬線。在本實(shí)施方式的加工方法中，如圖2所示，在產(chǎn)生多光 子吸收的條件下將聚光點(diǎn)P對(duì)準(zhǔn)加工對(duì)象物1的內(nèi)部并照射激光L而 形成改質(zhì)區(qū)域7。并且，所謂聚光點(diǎn)P是激光L的聚光處。另外，切 斷預(yù)定線5不限于直線狀也可以是曲線狀，且不僅限于虛擬線也可以 在加工對(duì)象物1上實(shí)際畫(huà)線。
并且，使激光L沿著切斷預(yù)定線5 (即，圖1的箭頭A方向)相 對(duì)地移動(dòng)，由此使聚光點(diǎn)P沿著切斷預(yù)定線5移動(dòng)。從而，如圖3 圖 5所示，沿著切斷預(yù)定線5在加工對(duì)象物1的內(nèi)部形成改質(zhì)區(qū)域7，該 改質(zhì)區(qū)域7成為切斷起點(diǎn)區(qū)域8。在此，切斷起點(diǎn)區(qū)域8是指，在切斷 加工對(duì)象物1時(shí)成為切斷(破裂)的起點(diǎn)的區(qū)域。有通過(guò)連續(xù)地形成 改質(zhì)區(qū)域7而形成該切斷起點(diǎn)區(qū)域8的情況，也有斷續(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，并不是利用加工對(duì)象物1吸收激光L
而使加工對(duì)象物1發(fā)熱而形成改質(zhì)區(qū)域7，而是使激光L透過(guò)加工對(duì)象 物1并在加工對(duì)象物1內(nèi)部產(chǎn)生多光子吸收而形成改質(zhì)區(qū)域7。因此， 加工對(duì)象物1的表面3幾乎不吸收激光L，加工對(duì)象物1的表面3不會(huì)熔融。
當(dāng)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)，容易以該切斷 起點(diǎn)區(qū)域8產(chǎn)生破裂，因此如圖6所示，能夠以比較小的力切斷加工 對(duì)象物l。因此，在加工對(duì)象物1的表面3上不會(huì)產(chǎn)生不必要的破裂， 可以高精度地切斷加工對(duì)象物1。
在以該切斷起點(diǎn)區(qū)域8為起點(diǎn)間歇加工對(duì)象物1的切斷中，可考 慮以下的2種情況。 一種情況是，在切斷起點(diǎn)區(qū)域8形成后，通過(guò)對(duì) 加工對(duì)象物1施加人為的力，而以切斷起點(diǎn)區(qū)域8為起點(diǎn)使加工對(duì)象 物1破裂，并切斷加工對(duì)象物1。這是在例如進(jìn)行加工對(duì)象物1的厚度 較大時(shí)的切斷。所謂施加人為的力是指，例如沿著加工對(duì)象物1的切 斷起點(diǎn)區(qū)域8對(duì)加工對(duì)象物1施加彎曲應(yīng)力或剪應(yīng)力，或者通過(guò)對(duì)加 工對(duì)象物1施加溫度差而產(chǎn)生熱應(yīng)力。另一種情況是，通過(guò)形成切斷 起點(diǎn)區(qū)域8，以切斷起點(diǎn)區(qū)域8為起點(diǎn)而朝著加工對(duì)象物1的斷面方向 (厚度方向)自然地破裂，其結(jié)果是將加工對(duì)象物1切斷。這是例如 在加工對(duì)象物1的厚度較小時(shí)的情況下，可利用1列的改質(zhì)區(qū)域7形 成切斷起點(diǎn)區(qū)域8，在加工對(duì)象物1厚度較大的情況下，利用在厚度方 向形成多列的改質(zhì)區(qū)域7，可形成切斷起點(diǎn)區(qū)域8。并且，該自然破裂 的情況下，同樣在切斷處，破裂并非先形成至與未形成有切斷起點(diǎn)區(qū) 域8位置對(duì)應(yīng)的部分的表面3上，可以僅割斷與形成切斷起點(diǎn)區(qū)域8 位置對(duì)應(yīng)的部分，因此可良好地控制其割斷。近年來(lái)，由于硅晶片等 的加工對(duì)象物1的厚度有變薄的傾向，因此以上控制性良好的割斷方 法極為的有效。
并且，本實(shí)施方式涉及的激光加工方法中，利用多光子吸收所形 成的改質(zhì)區(qū)域有以下(1) (4)的情況下。
(1)改質(zhì)區(qū)域包含1個(gè)或多個(gè)破裂區(qū)域的情況
在加工對(duì)象物(例如玻璃或LiTa03所構(gòu)成的壓電材料)的內(nèi)部對(duì) 準(zhǔn)聚光點(diǎn)，在聚光點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為lxl08 (W/cm2)以上且脈沖寬度為lps以下的條件下照射激光。該脈沖寬度的大小產(chǎn)生多光子吸收，并且 對(duì)于加工對(duì)象物的表面不致造成多余的損害。由此，在加工對(duì)象物的 內(nèi)部會(huì)因多光子吸收造成光學(xué)性損傷的現(xiàn)象。由于該光學(xué)性損傷對(duì)于 加工對(duì)象物的內(nèi)部引起熱應(yīng)變，由此在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成破裂區(qū)
域。作為電場(chǎng)強(qiáng)度的上限值，例如為lxl012 (W/cm2)。脈沖寬度優(yōu)選 為例如lns 200ns。并且，因多光子吸收造成的破裂區(qū)域的形成，例 如記載在第45次激光熱加工研究會(huì)論文集(1998年，12月)第23頁(yè) 第28頁(yè)的「基于固體激光高諧波的玻璃基板的內(nèi)部記號(hào)」中。
本申請(qǐng)發(fā)明人以實(shí)驗(yàn)求得電場(chǎng)強(qiáng)度和破裂的大小關(guān)系。實(shí)驗(yàn)條件 是如下述。
(A) 加工對(duì)象物派熱克斯(PYREX:注冊(cè)商標(biāo))玻璃(厚度 700,)
(B) 激光
光源半導(dǎo)體激光激發(fā)Nd: YAG激光 波長(zhǎng)1064nm 激光點(diǎn)剖面積3.14xl(T8cm2 振蕩形態(tài)Q開(kāi)關(guān)脈沖 重復(fù)頻率100kHz 脈沖寬度30ns 輸出輸出〈lmJ/脈沖 激光品質(zhì)TEM00
偏光特性直線偏光
(C) 聚光用透鏡 對(duì)于激光波長(zhǎng)的透過(guò)率60%
(D) 載放加工對(duì)象物的載放臺(tái)的移動(dòng)速度100mm/秒
其中，激光品質(zhì)為TEM(K)是指，聚光性高，并可聚光至激光的波 長(zhǎng)左右。
圖7是表示上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖表。橫軸為峰值功率密度，激光由 于是脈沖激光，因此電場(chǎng)強(qiáng)度是以峰值功率密度來(lái)表示?？v軸是利用1 脈沖的激光表示形成在加工對(duì)象物內(nèi)部的破裂部分(破裂點(diǎn))的大小。 破裂集中則形成破裂區(qū)域。破裂點(diǎn)的大小是破裂點(diǎn)的形狀中成為最大長(zhǎng)度部分的大小。破裂中的以黑點(diǎn)表示的數(shù)據(jù)是聚光用透鏡(C)的倍
率100倍、開(kāi)口數(shù)(NA)為0.80的情況。另一方面，圖表中以白點(diǎn)表 示的數(shù)據(jù)是聚光用透鏡(C)的倍率50倍、開(kāi)口數(shù)(NA)為0.55的情 況。從峰值功率密度為1011 (W/cm2)左右在加工對(duì)象物的內(nèi)部產(chǎn)生破 裂點(diǎn)，可得知隨著峰值功率密度的增大而使得破裂點(diǎn)也增大。
接著，對(duì)基于破裂區(qū)域形成而進(jìn)行加工對(duì)象物的切斷機(jī)制，參照 圖8 圖11進(jìn)行說(shuō)明。如圖8所示，在產(chǎn)生多分子吸收的條件下，在 加工對(duì)象物1的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)聚光點(diǎn)P并照射激光L，而沿著切斷預(yù)定線 在內(nèi)部形成破裂區(qū)域9。破裂區(qū)域9包含1個(gè)或多個(gè)破裂的區(qū)域。如上 所述形成的破裂區(qū)域9成為切斷起點(diǎn)區(qū)域。如圖9所示，以破裂區(qū)域9 為起點(diǎn)(即，以切斷起點(diǎn)區(qū)域?yàn)槠瘘c(diǎn))使得破裂進(jìn)一步成長(zhǎng)，如圖10 所示，破裂到達(dá)加工對(duì)象物1的表面3和背面21，如圖11所示，通過(guò) 割斷加工對(duì)象物1來(lái)切斷加工對(duì)象物1。到達(dá)加工對(duì)象物1的表面3 和背面21的破裂也存在自然成長(zhǎng)的情況，還存在加工對(duì)象物1上施加 力而成長(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(例如，硅等半導(dǎo)體材料)的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)聚光點(diǎn)，在 聚光點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為lxl08 (W/cm2)以上且脈沖寬度為lps以下的條 件下照射激光。由此，利用多光子吸收對(duì)加工對(duì)象物的內(nèi)部局部地進(jìn) 行加熱。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。熔融處 理區(qū)域是指暫時(shí)熔融后再硬化的區(qū)域，或真正的熔融狀態(tài)的區(qū)域，或 從熔融狀態(tài)再固化的狀態(tài)的區(qū)域，也可以是相變化后的區(qū)域或結(jié)晶結(jié) 構(gòu)變化后的區(qū)域。并且，熔融處理區(qū)域也可以是在單晶結(jié)構(gòu)、非晶結(jié) 構(gòu)、多晶結(jié)構(gòu)中，某一結(jié)構(gòu)變化為其它結(jié)構(gòu)的區(qū)域。即是指從單晶結(jié) 構(gòu)變化為非晶結(jié)構(gòu)的區(qū)域、從單晶結(jié)構(gòu)變化為多晶結(jié)構(gòu)的區(qū)域、從單 晶結(jié)構(gòu)變化為包含非晶結(jié)構(gòu)及多晶結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的區(qū)域。在加工對(duì)象物 為硅單晶結(jié)構(gòu)的情況下，熔融處理區(qū)域是例如非晶體硅結(jié)構(gòu)。電場(chǎng)強(qiáng) 度的上限值為例如lxl012 (W/cm2)。脈沖寬度例如優(yōu)選為lns 200ns。
本發(fā)明人利用實(shí)驗(yàn)確認(rèn)了在硅晶片的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)域，實(shí) 驗(yàn)條件是如下述。
(A)加工對(duì)象物硅晶片(厚度350pm、外徑4英寸)
(B)激光
光源半導(dǎo)體激光激發(fā)Nd: YAG激光
波長(zhǎng)1064nm 激光點(diǎn)剖面積3.14xl0'8cm2
振蕩形態(tài)Q開(kāi)關(guān)脈沖
重復(fù)頻率100kHz 脈沖寬度30ns
輸出20(iJ/脈沖
激光質(zhì)量TEMoo 偏光特性直線偏光
(c)聚光用透鏡
倍率50倍
N.A. : 0.55
對(duì)于激光波長(zhǎng)的透過(guò)率60%
(D)載放加工對(duì)象物的載放臺(tái)的移動(dòng)速度100mm/秒 圖12是表示利用在上述條件下的激光加工所切斷的硅晶片一部分 的斷面照片的圖。在硅晶片11的內(nèi)部形成有熔融處理區(qū)域13。并且， 以上述條件所形成的熔融處理區(qū)域13厚度方向的大小為100pm左右。 對(duì)利用多光子吸收形成熔融處理區(qū)域13進(jìn)行說(shuō)明。圖13是表示 激光的波長(zhǎng)和硅基板內(nèi)部的透過(guò)率的關(guān)系圖表。其中，分別除去硅基 板的表面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)鹊姆瓷涑煞荩@示僅內(nèi)部的透過(guò)率。分別針對(duì)硅 基板的厚度t為50|im、 100jim、 200|im、 500jim、 1000pm表示上述關(guān) 系。
例如，Nd: YAG激光波長(zhǎng)為1064nm，硅基板的厚度為500|im以 下的情況下，可知在硅基板的內(nèi)部激光可透過(guò)80%以上。圖12所示的 硅晶片ll的厚度為350pm，因此，因多分子吸收形成的熔融處理區(qū)域 13是形成在硅晶片11的中心附近，即距表面175pm的部分。此時(shí)的 透過(guò)率在考慮厚度200(im的硅晶片時(shí)，由于是卯％以上，因此激光僅 稍微被硅晶片11的內(nèi)部所吸收，幾乎全部透過(guò)。這表示，不是因在硅 晶片11的內(nèi)部吸收激光而在硅晶片11的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)域13(即 因激光的一般加熱而形成熔融處理區(qū)域)，而是通過(guò)多光子吸收形成熔 融處理區(qū)域13。因多光子吸收產(chǎn)生的熔融處理區(qū)域的形成，例如記載
在日本焊接學(xué)會(huì)全國(guó)大會(huì)演講概要第66集(2000年4月)的第72頁(yè) 第73頁(yè)的《基于皮秒(picosecond)脈沖激光的硅的加工特性評(píng)價(jià)》。
此外，硅晶片，以由熔融處理區(qū)域形成的切斷起點(diǎn)區(qū)域?yàn)槠瘘c(diǎn)， 朝著斷面方向產(chǎn)生破裂，該破裂到達(dá)硅晶片的表面和背面，結(jié)果可進(jìn) 行切斷。到達(dá)硅晶片的表面和背面的該破裂有自然成長(zhǎng)的情況，也有 對(duì)硅晶片施加力而成長(zhǎng)的情況。并且，在從切斷起點(diǎn)區(qū)域到硅晶片的 表面和背面自然成長(zhǎng)成破裂的情況下，包括如下情況，目卩，從形成切 斷起點(diǎn)區(qū)域的熔融處理區(qū)域熔融的狀態(tài)到破裂成長(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)再硬化時(shí)使破裂成長(zhǎng)的情 況。但是，在任一情況下熔融處理區(qū)域僅形成在硅晶片的內(nèi)部，在切 斷后的切斷面上，如圖12所示僅在內(nèi)部形成熔融處理區(qū)域。如上述， 當(dāng)在加工對(duì)象物的內(nèi)部利用熔融處理區(qū)域形成切斷起點(diǎn)區(qū)域時(shí)，不容 易在割斷時(shí)產(chǎn)生從切斷起點(diǎn)區(qū)域線偏離的不必要破裂，因此可容易地 進(jìn)行割斷控制。并且，熔融處理區(qū)域的形成不僅是多光子吸收的原因， 也存在有其它吸收作用等原因的情況。
(3)改質(zhì)區(qū)域?yàn)槿廴谔幚韰^(qū)域及微小空洞的情況
在加工對(duì)象物(例如硅等半導(dǎo)體材料)內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)聚光點(diǎn)，在聚光 點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為lxl08 (W/cm2)以上、且脈沖寬度為lps以下的條 件下照射激光。由此，存在在加工對(duì)象物內(nèi)部形成熔融處理區(qū)域及微 小空洞的情況。作為電場(chǎng)強(qiáng)度的上限值例如為lxl012 (W/cm2)，脈 沖寬度優(yōu)選為例如lns 200ns。
如圖14所示，當(dāng)激光L從硅晶片11的表面3側(cè)射入時(shí)，在相對(duì) 于熔融處理區(qū)域13的背面21側(cè)形成微小空洞14。在圖14中，熔融處 理區(qū)域13與微小空洞14相離開(kāi)形成，但熔融處理區(qū)域13與微小空洞 14也存在連續(xù)形成的情況。即，在利用多光子吸收使熔融處理區(qū)域13 與微小空洞14成對(duì)形成時(shí)，微小空洞14相對(duì)于熔融處理區(qū)域13形成 在硅晶片11的激光射入面的相反側(cè)。
如上述說(shuō)明，在使激光L透過(guò)硅晶片11，并在硅晶片11內(nèi)部產(chǎn)生 多光子吸收而形成熔融處理區(qū)域13時(shí)，形成與各個(gè)熔融處理區(qū)域13
相對(duì)應(yīng)的微小空洞14的原理雖未明確，以下說(shuō)明本發(fā)明人針對(duì)熔融處
理區(qū)域13與微小空洞14成對(duì)形成的原理進(jìn)行推測(cè)的2個(gè)假設(shè)。
本發(fā)明人推測(cè)的第1假設(shè)如下，即，如圖15所示，在向硅晶片11 內(nèi)部的聚光點(diǎn)P對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)照射激光L時(shí)，在聚光點(diǎn)P附近形成熔融處 理區(qū)域13。以往，作為該激光，使用由激光源照射的激光L的中心部 份的光(在圖15中，相當(dāng)于L4、 L5部份的光)。這是因?yàn)槭褂眉す?L的高斯分布的中心部份。
本發(fā)明人為抑制激光L對(duì)硅晶片11的表面3的影響而擴(kuò)大激光L。 作為其一種方法，使激光源照射的激光L利用規(guī)定的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò) 展，而擴(kuò)大高斯分布的范圍，使激光L的周邊部份的光(在圖15，相 當(dāng)于L1 L3及L6 L8的部份的光)的激光強(qiáng)度相對(duì)上升。使上述擴(kuò) 展后的激光L透過(guò)硅晶片11，則如上述說(shuō)明，在聚光點(diǎn)P附近形成熔 融處理區(qū)域13，并在與該熔融處理區(qū)域13對(duì)應(yīng)的部份形成微小空洞 14。 g卩，在沿著激光L的光軸(圖15中的點(diǎn)劃線)的位置上形成熔融 處理區(qū)域13與微小空洞14。形成有微小空洞14的位置，相當(dāng)于激光 L的周邊部份的光(在圖15，相當(dāng)于L1 L3及L6 L8的部份的光) 理論上被聚光的部份。
如上述說(shuō)明，激光L的中心部份的光(在圖15，相當(dāng)于L4、 L5 的部份的光)，與激光L的周邊部份的光(在圖15，相當(dāng)于L1 L3 及L6 L8的部份的光)分別聚光的部分，在硅晶片11的厚度方向上 不同，考慮是由聚光激光L的透鏡的球面相差引起的。本發(fā)明人推測(cè) 的第1假設(shè)為該聚光位置的差會(huì)帶來(lái)某種影響。
本發(fā)明人推測(cè)的第2假設(shè)為，激光L的周邊部份的光(在圖15， 相當(dāng)于L1 L3及L6 L8的部份的光)所聚光的部份，為理論上的激 光聚光點(diǎn)，該部份的光強(qiáng)度高而引起微細(xì)構(gòu)造變化，因此形成了其周 圍實(shí)質(zhì)上結(jié)晶構(gòu)造沒(méi)有變化的微小空洞14，形成熔融處理區(qū)域13的部 分熱影響變大單純?nèi)芙舛俣裙袒?br> 烙融處理區(qū)域13為如上述(2)說(shuō)明所述，但微小空洞14實(shí)質(zhì)上 其周圍的結(jié)晶構(gòu)造實(shí)質(zhì)上無(wú)變化，硅晶片11為單晶硅構(gòu)造時(shí)，微小空 洞14的周圍大多是單晶硅構(gòu)造的部分。
本發(fā)明人通過(guò)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)了在硅晶片11內(nèi)部形成熔融處理區(qū)域13
和微小空洞14。實(shí)驗(yàn)條件如下-
(A) 加工對(duì)象物硅晶片(厚度100pm)
(B) 激光
光源半導(dǎo)體激光激發(fā)Nd: YAG激光
波長(zhǎng)1064nm 重復(fù)頻率40kHz 脈沖寬度30ns 脈沖間距7pm 加工深度8pm
脈沖能量50^j/脈沖
(c)聚光透鏡 N.A.: 0.55
(D)加工對(duì)象物被載放的載放臺(tái)的移動(dòng)速度280mm/秒 圖16為在上述條件下的激光加工切斷的硅晶片11的切斷面照片 圖。在圖16中，(a)與(b)為以不同縮尺表示同一切斷面的照片。 如圖所示，在硅晶片11的內(nèi)部，利用1脈沖激光L照射而形成的成對(duì) 的熔融處理區(qū)域13與微小空洞14，沿著切斷面(即沿著切斷預(yù)定線) 以規(guī)定間距而被形成。
另外，圖16所示的切斷面的熔融處理區(qū)域13，在硅晶片ll的厚 度方向(圖中的上下方向)上的寬度約為13pm，在移動(dòng)激光L的方向 (圖中的左右方向)上的寬度約為3(im。另外，微小空洞14，在硅晶 片11的厚度方向上的寬度約為7pm，在移動(dòng)激光L方向上的寬度約為 1.3pm。熔融處理區(qū)域13和微小空洞14之間隔約為1.2pm。 (4)改質(zhì)區(qū)域?yàn)檎凵渎首兓瘏^(qū)域時(shí) 在加工對(duì)象物(例如玻璃)內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)聚光點(diǎn)，這聚光點(diǎn)段電場(chǎng)強(qiáng) 度為lxl08 (W/cm2)以上、且脈沖寬度為lns以下的條件下照射激 光。極度縮短脈沖寬度，當(dāng)在加工對(duì)象物內(nèi)部產(chǎn)生多光子吸收時(shí)，多 光子吸收引起的能不會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能，而是在加工對(duì)象物內(nèi)部誘發(fā)離子 價(jià)數(shù)變化、結(jié)晶化或分極取向等永久性的構(gòu)造變化而形成折射率變化 區(qū)域。電場(chǎng)強(qiáng)度的上限值為例如lxl012 (W/cm2)，脈沖寬度優(yōu)選為例如lns以下，更優(yōu)選為lps以下。利用多光子吸收引起的折射率變化 區(qū)域的形成，例如記載在第42次激光加工研究會(huì)論文集(1997年，11 月)的第105頁(yè) 第111頁(yè)的《利用飛秒激光照射對(duì)玻璃內(nèi)部的光誘 導(dǎo)結(jié)構(gòu)形成》。。
以上以(1) (4)的情況說(shuō)明利用多光子吸收形成的改質(zhì)區(qū)域， 但是當(dāng)考慮晶片狀加工對(duì)象物的結(jié)晶結(jié)構(gòu)或者其劈開(kāi)性等，按照如下 所述來(lái)形成切斷起點(diǎn)區(qū)域，則作為其切斷起點(diǎn)區(qū)域，可利用更小的力， 精度良好地切斷加工對(duì)象物。
艮P，在由硅等的鉆石結(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 向上形成切斷起點(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)成的基板的情況下，優(yōu)選為在沿著(110)面的方向 形成切斷起點(diǎn)區(qū)域。并且，在具有藍(lán)寶石(A1203)等六方晶系的結(jié)晶 結(jié)構(gòu)的基板的情況下，優(yōu)選為以(0001 )面(C面)為主面而沿著(1120) 面(A面)或者(1100)面(M面)的方向形成切斷起始點(diǎn)區(qū)域。
并且，只要沿著應(yīng)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)或者和與應(yīng)形成切斷起點(diǎn)區(qū)域的方向正 交的方向，在基板上形成定向平面(orientation flat)時(shí)，通過(guò)以其定 向平面為基準(zhǔn)，可容易且正確地在基板上形成沿著應(yīng)形成切斷起點(diǎn)區(qū) 域方向的切斷起點(diǎn)區(qū)域。 (第1實(shí)施方式)
以下說(shuō)明本發(fā)明第1實(shí)施方式。圖17為本實(shí)施方式的激光加工方
法的加工對(duì)象物的平面圖。圖18為圖17所示加工對(duì)象物的xvm-xvm
線的一部分截面圖。
如圖17、 18所示，加工對(duì)象物l具備由硅構(gòu)成的厚度30(^m、 外徑6英寸的基板4，及包含多個(gè)功能元件15并形成在基板4表面3 上的疊層部16。功能元件15具有疊層在基板4的表面3上的層間絕 緣膜17a;配置的層間絕緣膜17a上的配線層19a;覆蓋配線層19a而 疊層在層間絕緣膜17a上的層間絕緣膜17b;及配置在層間絕緣膜17b 上的配線層19b。配線層19a與基板4，通過(guò)貫穿層間絕緣膜17a的導(dǎo)
電性插銷20a電連接，配線層19b與配線層19a，通過(guò)貫穿層間絕緣膜 17b的導(dǎo)電性插銷20b電連接。
在與基板4的定位面6平行及垂直的方向上以矩陣狀形成多個(gè)功 能元件15，層間絕緣膜17a、 17b以覆蓋基板4的表面3全體的方式形 成在相鄰功能元件15、 15之間。
對(duì)上述構(gòu)成的加工對(duì)象物1如下所述切斷為每個(gè)功能元件15 (在 此切斷為平面觀看為5mmx5mm的正方形薄板形狀芯片)。首先，如 圖19 (a)所示，以覆蓋疊層部16的方式在加工對(duì)象物1上粘貼保護(hù) 帶22。然后，如圖19 (b)所示，使基板4的背面21朝上將加工對(duì)象 物1固定在激光加工裝置的載放臺(tái)(未圖示)上。此時(shí)，利用保護(hù)帶 22使疊層部16不直接接觸載放臺(tái)，而可以保護(hù)功能元件15。
以通過(guò)相鄰功能元件15、 15間的方式，以5mm間隔設(shè)定格子狀 的切斷預(yù)定線5 (參照?qǐng)D17的虛線)，以背面21作為激光射入面在基 板4內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)聚光點(diǎn)P，并在產(chǎn)生多光子吸收的條件下照射激光L。同 時(shí)，通過(guò)使載放臺(tái)移動(dòng)，使激光L沿著切斷預(yù)定線5相對(duì)加工對(duì)象物1 移動(dòng)。
對(duì)于1條切斷預(yù)定線5進(jìn)行6次沿著該切斷預(yù)定線5的激光L的 相對(duì)移動(dòng)，使每次對(duì)準(zhǔn)聚光點(diǎn)P的位置距背面21的距離改變，而從表 面3側(cè)起依次沿切斷預(yù)定線5在基板4的內(nèi)部逐列形成，1列品質(zhì)改質(zhì) 區(qū)域(第2改質(zhì)區(qū)域)71、 3列分割改質(zhì)區(qū)域(第1改質(zhì)區(qū)域)72、及 2列HC (半切割)改質(zhì)區(qū)域(第3改質(zhì)區(qū)域)73。另外，由于基板4 是由硅構(gòu)成的半導(dǎo)體基板，因此各改質(zhì)區(qū)域71、 72、 73雖為熔融處理 區(qū)域，但也有包含破裂的情況存在。
在此，在品質(zhì)改質(zhì)區(qū)域71的形成及HC改質(zhì)區(qū)域73的形成中， 將沿著切斷預(yù)定線5使激光L相對(duì)加工對(duì)象物1移動(dòng)的速度(以下單 稱為激光L的移動(dòng)速度)設(shè)為300mm/秒。相對(duì)于此，在分割改質(zhì)區(qū) 域72的形成中，將激光L的移動(dòng)速度設(shè)為600mm/秒。另外，激光L 的光源的重復(fù)頻率設(shè)為一定的80kHz。
由此，如圖22所示，利用1脈沖激光L的照射而形成的分割改質(zhì) 區(qū)域72的形成間隔，大于利用1脈沖激光L的照射形成的品質(zhì)改質(zhì)區(qū) 域71的形成間隔及HC改質(zhì)區(qū)域73的形成間隔。即，分割改質(zhì)區(qū)域
72的形成密度低于品質(zhì)改質(zhì)區(qū)域71的形成密度及HC改質(zhì)區(qū)域73的
形成密度。
而且，在品質(zhì)改質(zhì)區(qū)域71的形成中，以基板4的表面3與品質(zhì)改 質(zhì)區(qū)域71的表面?zhèn)榷瞬?1a的距離成為5pm 2(^m的方式，而形成1 列品質(zhì)品質(zhì)改質(zhì)區(qū)域71。在分割改質(zhì)區(qū)域72的形成中，以在基板4 的厚度方向上成為連續(xù)的方式而形成3列分割改質(zhì)區(qū)域72。在HC改 質(zhì)區(qū)域73的形成中，如圖19 (b)所示，通過(guò)形成2列HC改質(zhì)區(qū)域 73，從HC改質(zhì)區(qū)域73向基板4的背面21產(chǎn)生沿著切斷預(yù)定線5的 破裂24 (根據(jù)形成條件，也存在在相鄰的分割改質(zhì)區(qū)域72與HC改質(zhì) 區(qū)域73之間產(chǎn)生破裂24的情況)。
在形成各改質(zhì)區(qū)域71、 72、 73后，如圖20 (a)所示，在加工對(duì) 象物1的基板4背面21粘貼擴(kuò)展帶23，然后如圖20 (b)所示，對(duì)保 護(hù)帶22照射紫外線降低其粘著力，如圖21 (a)所示，由加工對(duì)象物 1的疊層部16剝離保護(hù)帶22。
在剝離保護(hù)帶22之后，如圖21 (b)所示，使擴(kuò)展帶23擴(kuò)展，以 各改質(zhì)區(qū)域71、 72、 73為起點(diǎn)使產(chǎn)生破裂，使加工對(duì)象物l沿著切斷 預(yù)定線5切斷為每個(gè)功能元件15，同時(shí)，使使切斷而獲得的各半導(dǎo)體 芯片25互相分離。
如上述說(shuō)明，在上述激光加工方法中，使分割改質(zhì)區(qū)域72形成時(shí) 的激光L的移動(dòng)速度(600mm/秒)，比品質(zhì)改質(zhì)區(qū)域71和HC改質(zhì) 區(qū)域73形成時(shí)的激光L的移動(dòng)速度(300mm/秒)快。而且，使分割 改質(zhì)區(qū)域72的形成密度低于品質(zhì)改質(zhì)區(qū)域71的形成密度和HC改質(zhì) 區(qū)域73的形成密度。結(jié)果，在與使分割改質(zhì)區(qū)域72的形成密度和品 質(zhì)改質(zhì)區(qū)域71的形成密度及HC改質(zhì)區(qū)域73的形成密度設(shè)為相同的 情況相比，可縮短對(duì)1條切斷預(yù)定線5形成全部改質(zhì)區(qū)域71、 72、 73 的時(shí)間。
具體而言，將激光L的移動(dòng)速度設(shè)為300mm /秒對(duì)1條切斷預(yù)定 線5形成全部改質(zhì)區(qū)域71、 72、 73約需要1.0秒，相對(duì)于此，根據(jù)本 發(fā)明的激光加工方法只需要約0.5秒。另外，激光L的移動(dòng)速度設(shè)為 300mm /秒在基板4內(nèi)部形成全部改質(zhì)區(qū)域71 、 72、 73約需要342秒， 相對(duì)于此，根據(jù)本發(fā)明的激光加工方法只需要約256.5秒。
另外，與分割改質(zhì)區(qū)域72相比，品質(zhì)改質(zhì)區(qū)域71及HC改質(zhì)區(qū) 域73對(duì)加工對(duì)象物1的切斷質(zhì)量的影響較大。例如以品質(zhì)改質(zhì)區(qū)域71 的表面?zhèn)榷瞬?1a與基板4的表面3之間的距離成為5pm 2(^m的方 式形成品質(zhì)改質(zhì)區(qū)域71，則基板4的表面3形成的疊層部16與基板4 可以同時(shí)沿著切斷預(yù)定線5以良好精度被切斷。另外，以在基板4的 背面21從HC改質(zhì)區(qū)域73產(chǎn)生沿著切斷預(yù)定線5的破裂24而形成HC 改質(zhì)區(qū)域73的情況下，則擴(kuò)展擴(kuò)展帶23時(shí)破裂24將經(jīng)由分割改質(zhì)區(qū) 域72和品質(zhì)改質(zhì)區(qū)域71向基板4的表面3順利行進(jìn)，結(jié)果，可對(duì)加 工對(duì)象物1沿著切斷預(yù)定線5在良好精度下進(jìn)行切斷。
另外，在上述激光加工方法中，對(duì)加工對(duì)象物1的切斷質(zhì)量的影 響較大的品質(zhì)改質(zhì)區(qū)域71及HC改質(zhì)區(qū)域73的形成密度，設(shè)為大于 分割改質(zhì)區(qū)域72的形成密度，因此可防止加工對(duì)象物1的切斷質(zhì)量的 劣化。
另外，在上述激光加工方法中，各改質(zhì)區(qū)域71、 72、 73從距基板 4的背面21較遠(yuǎn)的順序逐列形成，因此，在各改質(zhì)區(qū)域71、 72、 73 的形成時(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)因?yàn)橐呀?jīng)形成的改質(zhì)區(qū)域而導(dǎo)致激光L的散亂、 吸收等。因此，各改質(zhì)區(qū)域71、 72、 73可沿著切斷預(yù)定線5在基板4 的內(nèi)部以良好精度形成。
另外，在上述激光加工方法中，以基板4的背面21作為激光射入 面，因此，即使在疊層部16的切斷預(yù)定線5上存在反射激光L的構(gòu)件 (例如TEG等)時(shí)，也可以在基板4的內(nèi)部沿著切斷預(yù)定線5確實(shí)形 成各改質(zhì)區(qū)域71、 72、 73。
通過(guò)使用上述激光加工方法而切斷的半導(dǎo)體芯片25，如圖21 (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， 與疊層部16的切斷面16a，成為凹凸被抑制的高精度的切斷面。 (第2實(shí)施方式)
以下對(duì)本發(fā)明第2實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。第2實(shí)施方式的激光加工 方法與將基板4的背面21作為激光的入射面的第1實(shí)施方式的激光加 工方法的不同在于，將基板4的表面3作為激光射入面。
艮口，如圖23 (a)所示，在基板4的背面21粘貼擴(kuò)展帶23之后， 如圖23 (b)所示，使疊層部16向上而將加工對(duì)象物1固定在激光加 工裝置的載放臺(tái)(未圖示)上。
以通過(guò)相鄰功能元件15、 15間的方式設(shè)定格子狀的切斷預(yù)定線5 (參照?qǐng)D17的虛線)，以表面3作為激光射入面在基板4內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)聚 光點(diǎn)P并在產(chǎn)生多光子吸收的條件下從疊層部16側(cè)照射激光L。同時(shí)， 通過(guò)載放臺(tái)的移動(dòng)，使激光L沿著切斷預(yù)定線5相對(duì)加工對(duì)象物1移 動(dòng)。
對(duì)于1條切斷預(yù)定線5進(jìn)行6次沿著該切斷預(yù)定線5的激光L的 相對(duì)移動(dòng)，使每次對(duì)準(zhǔn)聚光點(diǎn)P的位置距表面3的距離改變，而從背 面21側(cè)起依次沿切斷預(yù)定線5在基板4的內(nèi)部逐列形成，4列分割改 質(zhì)區(qū)域(第3改質(zhì)區(qū)域)72、 1列輔助HC改質(zhì)區(qū)域(第1改質(zhì)區(qū)域) 74，及1列HC改質(zhì)區(qū)域(第2改質(zhì)區(qū)域)73。
在此，在分割改質(zhì)區(qū)域72的形成及HC改質(zhì)區(qū)域73的形成中， 將激光L的移動(dòng)速度設(shè)為300mm/秒。相對(duì)于此，在輔助HC改質(zhì)區(qū) 域74的形成中，將激光L的移動(dòng)速度設(shè)為600mm /秒。
由此，如圖26所示，利用1脈沖激光L的照射形成的輔助HC改 質(zhì)區(qū)域74的形成間隔，大于利用1脈沖激光L的照射形成的分割改質(zhì) 區(qū)域72的形成間隔及HC改質(zhì)區(qū)域73的形成間隔。即，輔助HC改質(zhì) 區(qū)域74的形成密度低于分割改質(zhì)區(qū)域72的形成密度及HC改質(zhì)區(qū)域 73的形成密度。
另外，在HC改質(zhì)區(qū)域73的形成中，以基板4的表面3與HC改 質(zhì)區(qū)域73的表面?zhèn)榷瞬?3a間的距離成為3(^m 80iam的方式形成1 列HC改質(zhì)區(qū)域73。另外，在HC改質(zhì)區(qū)域73的形成中，如圖23 (b) 所示，通過(guò)預(yù)先形成1列輔助HC改質(zhì)區(qū)域74，從輔助HC改質(zhì)區(qū)域 74向基板4的表面3產(chǎn)生沿著切斷預(yù)定線5的破裂24(根據(jù)形成條件， 也存在在相鄰的分割改質(zhì)區(qū)域72和輔助HC改質(zhì)區(qū)域74之間產(chǎn)生破 裂24的情況)。
在形成各改質(zhì)區(qū)域72、 73、 74后，如圖24 (a)所示，對(duì)擴(kuò)展帶 23進(jìn)行擴(kuò)展。在此狀態(tài)下，如圖24 (b)所示，對(duì)基板4的背面21， 隔著擴(kuò)展帶23壓接刀刃41，并向箭頭B方向移動(dòng)。由此，在加工對(duì)
象物1中產(chǎn)生使破裂24分開(kāi)的應(yīng)力，破裂24向疊層部16及分割改質(zhì) 區(qū)域72伸展，而使加工對(duì)象物1沿著切斷預(yù)定線5切斷。
而且，粘貼在基板4的背面21上的擴(kuò)展帶23處于被擴(kuò)展的狀態(tài)， 因此，如圖25所示，加工對(duì)象物l被切斷后，切斷獲得的各半導(dǎo)體芯 片25互相分離。
如上述說(shuō)明，在上述激光加工方法中，使輔助HC改質(zhì)區(qū)域74形 成時(shí)的激光L的移動(dòng)速度(600mm/秒)，比分割改質(zhì)區(qū)域72和HC 改質(zhì)區(qū)域73形成時(shí)的激光L的移動(dòng)速度G00mm/秒)快。而且，使 輔助HC改質(zhì)區(qū)域74的形成密度低于分割改質(zhì)區(qū)域72的形成密度及 HC改質(zhì)區(qū)域73的形成密度。結(jié)果，在與使輔助HC改質(zhì)區(qū)域74的形 成密度設(shè)為和分割改質(zhì)區(qū)域72的形成密度及HC改質(zhì)區(qū)域73的形成 密度相同的情況相比，可縮短對(duì)1條切斷預(yù)定線5形成全部改質(zhì)區(qū)域 72、 73、 74的時(shí)間。
另外，通過(guò)使輔助HC改質(zhì)區(qū)域74的形成密度低于HC改質(zhì)區(qū)域 73的形成密度，在輔助HC改質(zhì)區(qū)域74的形成時(shí)，破裂24難以到達(dá) 基板4的表面3。因此，在形成HC改質(zhì)區(qū)域73時(shí)，可抑制因激光L 的聚光點(diǎn)P位于破裂24引起的熔融殘?jiān)男纬伞＝Y(jié)果，沿著切斷預(yù)定 線5切斷加工對(duì)象物1時(shí)，可防止熔融殘?jiān)鶎?dǎo)致粉塵的產(chǎn)生。
另外，使HC改質(zhì)區(qū)域73的表面?zhèn)榷瞬?3a與基板4的表面3之 間的距離成為30pm 80iim而形成HC改質(zhì)區(qū)域73，由此可提升從輔 助HC改質(zhì)區(qū)域74向HC改質(zhì)區(qū)域73產(chǎn)生的破裂24的直接行進(jìn)的特 性。另外，通過(guò)從HC改質(zhì)區(qū)域73向基板4的表面3沿著切斷預(yù)定線 5的破裂24而形成HC改質(zhì)區(qū)域73，可提升切斷預(yù)定線5的直接行進(jìn) 特性。
本發(fā)明不限定于上述實(shí)施方式。
例如，分割改質(zhì)區(qū)域72的列數(shù)不限定于3列(第1實(shí)施方式)或 4列(第2實(shí)施方式)，只要是能夠使破裂在基板4的厚度方向能順利 行進(jìn)的列數(shù)即可。 一般，基板4薄時(shí)減少分割改質(zhì)區(qū)域72的列數(shù)，基 板4變厚時(shí)增加分割改質(zhì)區(qū)域72的列數(shù)。而且，只要是能夠使破裂在 基板4的厚度方向能順利行進(jìn)，也可以使分割改質(zhì)區(qū)域72互相分離。
另外，在第l實(shí)施方式中，只要是能夠從HC改質(zhì)區(qū)域73向基板4的 背面21確實(shí)地產(chǎn)生破裂24，則HC改質(zhì)區(qū)域73可為1列。
另外，上述實(shí)施方式，是在基板4的表面3的切斷預(yù)定線5上形 成有疊層部16的，但也存在在基板4的表面3的切斷預(yù)定線5上未形 成疊層部16的情況。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明，對(duì)于具有基板和形成在基板表面上的多個(gè)功能元件的加 工對(duì)象物，即使在其基板厚的情況下，也可沿著切斷預(yù)定線在短時(shí)間 內(nèi)以良好精度進(jìn)行切斷。
權(quán)利要求
1.一種激光加工方法，在具有基板、和形成在所述基板的表面上的多個(gè)功能元件的加工對(duì)象物的所述基板的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)聚光點(diǎn)，并照射激光，而沿著所述加工對(duì)象物的切斷預(yù)定線，在所述基板的內(nèi)部形成成為切斷起點(diǎn)的改質(zhì)區(qū)域，其特征在于包括，對(duì)于1條所述切斷預(yù)定線形成，至少1列第1改質(zhì)區(qū)域，位于所述第1改質(zhì)區(qū)域和所述基板的表面之間的至少1列第2改質(zhì)區(qū)域，及位于所述第1改質(zhì)區(qū)域和所述基板的背面之間的至少1列第3改質(zhì)區(qū)域的工序；在沿著所述切斷預(yù)定線的方向上的所述第1改質(zhì)區(qū)域的形成密度，低于在沿著所述切斷預(yù)定線的方向上的所述第2改質(zhì)區(qū)域的形成密度和所述第3改質(zhì)區(qū)域的形成密度。
2. 如權(quán)利要求1所述的激光加工方法，其特征在于 在以所述基板的背面作為激光射入面，而在所述基板的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)聚光點(diǎn)并照射激光時(shí)，以使所述第2改質(zhì)區(qū)域的表面?zhèn)榷瞬颗c所述基 板的表面的距離為5jim 20jam的方式，形成所述第2改質(zhì)區(qū)域。
3. 如權(quán)利要求2所述的激光加工方法，其特征在于 以從所述第3改質(zhì)區(qū)域向所述基板的背面產(chǎn)生沿著所述切斷預(yù)定線的破裂的方式，形成所述第3改質(zhì)區(qū)域。
4. 如權(quán)利要求1所述的激光加工方法，其特征在于 在以所述基板的表面作為激光射入面，而在所述基板的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)聚光點(diǎn)并照射激光時(shí)，以使所述第2改質(zhì)區(qū)域的表面?zhèn)榷瞬颗c所述基 板的表面的距離為30pm 8(^m的方式，形成所述第2改質(zhì)區(qū)域。
5. 如權(quán)利要求4所述的激光加工方法，其特征在于 以從所述第2改質(zhì)區(qū)域向所述基板的表面產(chǎn)生沿著所述切斷預(yù)定線的破裂的方式，形成所述第2改質(zhì)區(qū)域。
6. 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、所述第2及所述第3改質(zhì)區(qū)域包含熔融處理區(qū)域。
7. 如權(quán)利要求1所述的激光加工方法，其特征在于還包括沿著所述切斷預(yù)定線將所述加工對(duì)象物切斷為每個(gè)功能 元件的工序。
8. —種激光加工方法，在具有基板、和形成在所述基板的表面上的 多個(gè)功能元件的加工對(duì)象物的所述基板的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)聚光點(diǎn)，并照射激 光，而沿著所述加工對(duì)象物的切斷預(yù)定線，在所述基板的內(nèi)部形成成 為切斷起點(diǎn)的改質(zhì)區(qū)域，其特征在于包括，對(duì)于1條所述切斷預(yù)定線形成，至少1列第1改質(zhì)區(qū)域， 位于所述第1改質(zhì)區(qū)域和所述基板的表面之間的至少1列第2改質(zhì)區(qū) 域，及位于所述第1改質(zhì)區(qū)域和所述基板的背面之間的至少1列第3 改質(zhì)區(qū)域的工序；形成所述第1改質(zhì)區(qū)域時(shí)沿著所述切斷預(yù)定線使激光相對(duì)所述加 工對(duì)象物移動(dòng)的速度，大于形成所述第2改質(zhì)區(qū)域時(shí)和形成所述第3 改質(zhì)區(qū)域時(shí)沿著所述切斷預(yù)定線使激光相對(duì)所述加工對(duì)象物移動(dòng)的速 度。
9. 一種激光加工方法，在具有基板、和形成在所述基板的表面上的 多個(gè)功能元件的加工對(duì)象物的所述基板的內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)聚光點(diǎn)，并照射激 光，而沿著所述加工對(duì)象物的切斷預(yù)定線，在所述基板的內(nèi)部形成成 為切斷起點(diǎn)的改質(zhì)區(qū)域，其特征在于包括，對(duì)于1條所述切斷預(yù)定線形成至少3列改質(zhì)區(qū)域的工序； 在形成，位于最接近于所述基板的表面的改質(zhì)區(qū)域和最接近于所 述基板的背面的改質(zhì)區(qū)域之間的改質(zhì)區(qū)域中的至少1列改質(zhì)區(qū)域時(shí)， 沿著所述切斷預(yù)定線使激光相對(duì)所述加工對(duì)象物移動(dòng)的速度，大于形 成最接近于所述基板的表面的改質(zhì)區(qū)域時(shí)，及形成最接近于所述基板 的背面的改質(zhì)區(qū)域時(shí)沿著所述切斷預(yù)定線使激光相對(duì)所述加工對(duì)象物 移動(dòng)的速度。IO.—種半導(dǎo)體芯片，具有基板和形成在所述基板的表面上的功能 元件；其特征在于在所述基板的側(cè)面上形成有至少1列第1改質(zhì)區(qū)域，位于所述 第1改質(zhì)區(qū)域和所述基板的表面之間的至少1列第2改質(zhì)區(qū)域，及位 于所述第1改質(zhì)區(qū)域和所述基板的背面之間的至少1列第3改質(zhì)區(qū)域；在與所述基板的厚度方向垂直的方向上的所述第1改質(zhì)區(qū)域的形 成密度，低于在與所述基板的厚度方向垂直的方向上的所述第2改質(zhì) 區(qū)域的形成密度和所述第3改質(zhì)區(qū)域的形成密度。
全文摘要
在具備基板(14)、和形成在基板(14)的表面的多個(gè)功能元件(15)的加工對(duì)象物(1)的基板(4)內(nèi)部，對(duì)準(zhǔn)聚光點(diǎn)(P)并照射激光(L)，而對(duì)于1條切斷預(yù)定線(5)，形成至少1列分割改質(zhì)區(qū)域(72)，位于分割改質(zhì)區(qū)域(72)和基板(4)的表面(3)之間的至少1列的品質(zhì)改質(zhì)區(qū)域(71)，及位于分割改質(zhì)區(qū)域(72)和基板(4)的背面(21)之間的至少1列的HC改質(zhì)區(qū)域(73)。此時(shí)，在沿著切斷預(yù)定線的方向上，分割改質(zhì)區(qū)域(72)的形成密度，比品質(zhì)改質(zhì)區(qū)域(71)的形成密度及HC改質(zhì)區(qū)域(73)的形成密度低。
文檔編號(hào)B23K26/40GK101351870SQ200680049819
公開(kāi)日2009年1月21日 申請(qǐng)日期2006年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月27日
發(fā)明者坂本剛志, 村松憲一 申請(qǐng)人:浜松光子學(xué)株式會(huì)社