專利名稱：激光加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于沿著切斷預(yù)定線切斷板狀的加工對(duì)象物的激光加 工方法。
背景技術(shù)：
作為現(xiàn)有的激光加工方法，已知有一種方法，其通過(guò)將聚光點(diǎn)對(duì) 準(zhǔn)于板狀的加工對(duì)象物的內(nèi)部并照射激光，從而沿著加工對(duì)象物的切 斷預(yù)定線，在加工對(duì)象物的厚度方向上形成多列作為切斷的起點(diǎn)的改 質(zhì)區(qū)域(例如，參照專利文獻(xiàn)l)。這種激光加工方法中，通常在加工 對(duì)象物檢測(cè)激光入射的第1面的位置，根據(jù)該檢測(cè)信號(hào)控制激光的聚 光點(diǎn)的位置，從而在加工對(duì)象物的內(nèi)部的離第1面規(guī)定距離的位置形 成各改質(zhì)區(qū)域。
專利文獻(xiàn)l:日本特開(kāi)2005 — 150537號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
然而，當(dāng)在加工對(duì)象物的厚度方向上形成多列改質(zhì)區(qū)域，切斷加 工對(duì)象物時(shí)，在最接近第1面的改質(zhì)區(qū)域，以及最接近與第1面相對(duì) 的第2面的改質(zhì)區(qū)域的形成位置，對(duì)于切斷面的質(zhì)量，尤其要求高精 度。這是因?yàn)?，如果這些改質(zhì)區(qū)域不在離第1面及第2面規(guī)定距離的 位置上分別精度良好地形成，則切斷時(shí)，例如產(chǎn)生在加工對(duì)象物的厚 度方向上的切斷面的端部大幅偏離切斷預(yù)定線的所謂的裙?fàn)?skirt)現(xiàn) 象。
然而，上述的激光加工方法中，由于僅以第1面的位置為基準(zhǔn)， 在加工對(duì)象物的厚度方向上形成多列改質(zhì)區(qū)域，因而，加工對(duì)象物的 厚度例如因研磨批次的不同而在多個(gè)加工對(duì)象物之間產(chǎn)生偏差，或者 在-'個(gè)加工對(duì)象物上， 一部分變厚或變薄(即，加工對(duì)象物厚度發(fā)生 變化)，這種情況下，有可能無(wú)法在離第2面規(guī)定距離的位置上精度良好地形成最接近第2面的改質(zhì)區(qū)域。
本發(fā)明的目的在于，提供一種激光加工方法，當(dāng)沿著切斷預(yù)定線 在加工對(duì)象物的厚度方向上形成多列改質(zhì)區(qū)域時(shí)，該激光加工方法能 夠精度良好地形成最接近第1面的第1改質(zhì)區(qū)域、以及最接近第2面 的第2改質(zhì)區(qū)域。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明涉及的激光加工方法的特征在于，通 過(guò)將聚光點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)于板狀的加工對(duì)象物的內(nèi)部并照射激光，從而沿著加 工對(duì)象物的切斷預(yù)定線，在厚度方向上形成作為切斷的起點(diǎn)的多列改 質(zhì)區(qū)域，包括在加工對(duì)象物上，以激光入射的第1面的位置為基準(zhǔn)， 形成改質(zhì)區(qū)域中最接近第1面的第1改質(zhì)區(qū)域的工序；以及在加工對(duì) 象物上，以與第1面相對(duì)的第2面的位置為基準(zhǔn)，形成改質(zhì)區(qū)域中最
接近第2面的第2改質(zhì)區(qū)域的工序。
依照該激光加工方法，改質(zhì)區(qū)域中最接近第1面的第1改質(zhì)區(qū)域
以第1面的位置為基準(zhǔn)而形成，改質(zhì)區(qū)域中最接近第2面的第2改質(zhì) 區(qū)域以第2面的位置為基準(zhǔn)而形成。如此，由于以第1面和第2面雙 方的位置為基準(zhǔn)，因而即使加工對(duì)象物的厚度發(fā)生變化，也能夠抑制 改質(zhì)區(qū)域中最接近第1面的第1改質(zhì)區(qū)域的位置及最接近第2面的第2 改質(zhì)區(qū)域的位置因加工對(duì)象物的厚度的變化而發(fā)生偏移。即，當(dāng)沿著 切斷預(yù)定線在加工對(duì)象物的厚度方向上形成多列改質(zhì)區(qū)域時(shí)，能夠精 度良好形成最接近第1面的第1改質(zhì)區(qū)域、以及最接近第2面的第2 改質(zhì)區(qū)域。結(jié)果，能夠保持切斷面的高質(zhì)量。此外，通過(guò)將聚光點(diǎn)對(duì) 準(zhǔn)于加工對(duì)象物的內(nèi)部并照射激光，在加工對(duì)象物的內(nèi)部產(chǎn)生多光子 吸收以及其它的光吸收，從而形成各改質(zhì)區(qū)域。
在此，在形成第1改質(zhì)區(qū)域的工序中，通過(guò)檢測(cè)被第1面反射的 反射光，取得與第1面的位置相關(guān)的第1位置信息，基于該第1位置 信息，在離第1面規(guī)定距離的內(nèi)側(cè)形成第1改質(zhì)區(qū)域，在形成第2改 質(zhì)區(qū)域的工序中，通過(guò)檢測(cè)被第2面反射的反射光，取得與第2面的 位置相關(guān)的第2位置信息，基于該第2位置信息，在離第2面規(guī)定距 離的內(nèi)側(cè)形成第2改質(zhì)區(qū)域。
另外，在形成第1改質(zhì)區(qū)域的工序中，通過(guò)檢測(cè)被第1面反射的 反射光，取得與第1面的位置相關(guān)的第1位置信息，基于該第1位置信息，在離第1面規(guī)定距離的內(nèi)側(cè)形成第1改質(zhì)區(qū)域，在形成第2改 質(zhì)區(qū)域的工序中，基于第1位置信息及與加工對(duì)象物的厚度相關(guān)的厚 度信息，在離第2面規(guī)定距離的內(nèi)側(cè)形成第2改質(zhì)區(qū)域。
另外，在形成第2改質(zhì)區(qū)域的工序中，通過(guò)檢測(cè)被第2面反射的 反射光，取得與第2面的位置相關(guān)的第2位置信息，基于該第2位置 信息，在離第2面規(guī)定距離的內(nèi)側(cè)形成第2改質(zhì)區(qū)域，在形成第1改 質(zhì)區(qū)域的工序中，基于第2位置信息及與加工對(duì)象物的厚度相關(guān)的厚 度信息，在離第1面規(guī)定距離的內(nèi)側(cè)形成第1改質(zhì)區(qū)域。
另外，加工對(duì)象物具備半導(dǎo)體基板，改質(zhì)區(qū)域包含熔融處理區(qū)域。 另外，優(yōu)選包括以改質(zhì)區(qū)域?yàn)榍袛嗟钠瘘c(diǎn)并沿著切斷預(yù)定線切斷 加工對(duì)象物的工序。于是，能夠沿著切斷預(yù)定線精度良好地切斷加工 對(duì)象物。
依照本發(fā)明，當(dāng)沿著切斷預(yù)定線在加工對(duì)象物的厚度方向上形成 多列改質(zhì)區(qū)域時(shí)，能夠精度良好地形成最接近第1面的第1改質(zhì)區(qū)域、 以及最接近第2面的第2改質(zhì)區(qū)域。


圖1是本實(shí)施方式涉及的激光加工裝置的激光加工中的加工對(duì)象 物的平面圖。
圖2是圖i所示的加工對(duì)象物的沿n-n線的截面圖。
圖3是本實(shí)施方式涉及的激光加工裝置的激光加工后的加工對(duì)象
物的平面圖。
圖4是圖3所示的加工對(duì)象物的沿IV-IV線的截面圖。 圖5是圖3所示的加工對(duì)象物的沿V-V線的截面圖。 圖6是由本實(shí)施方式涉及的激光加工裝置切斷的加工對(duì)象物的平 面圖。
圖7是本實(shí)施方式涉及的激光加工裝置中的電場(chǎng)強(qiáng)度和裂縫點(diǎn)的 大小的關(guān)系的示意圖。
圖8是本實(shí)施方式涉及的激光加工裝置的第1工序中的加工對(duì)象 物的截面圖。
圖9是本實(shí)施方式涉及的激光加工裝置的第2工序中的加工對(duì)象物的截面圖。
圖10是本實(shí)施方式涉及的激光加工裝置的第3工序中的加工對(duì)象 物的截面圖。
圖11是本實(shí)施方式涉及的激光加工裝置的第4工序中的加工對(duì)象 物的截面圖。
圖12是由本實(shí)施方式涉及的激光加工裝置切斷的硅晶圓的一部分
的截面的照片。
圖13是本實(shí)施方式涉及的激光加工裝置中的激光的波長(zhǎng)和硅基板
的內(nèi)部的透過(guò)率的關(guān)系的示意圖。
圖14是作為本發(fā)明的第1實(shí)施方式涉及的激光加工方法的對(duì)象的
加工對(duì)象物的正面示意圖。
圖15是沿圖14中的XV-XV線的部分截面圖。
圖16是本發(fā)明第1實(shí)施方式涉及的激光加工方法的流程示意圖。
圖17是圖16所示的激光加工方法中的背面位置信息及表面位置 信息的計(jì)算說(shuō)明圖。
圖18是用于說(shuō)明圖16所示的激光加工方法的沿圖14中的 XVIII-XVIII線的部分截面圖。
圖19是本發(fā)明的第2實(shí)施方式涉及的激光加工方法中的背面位置 信息及表面位置信息的計(jì)算說(shuō)明圖。
圖20是現(xiàn)有的自動(dòng)對(duì)焦功能的激光加工方法中的沿圖14中的
xvin-xvm線的部分截面圖。
圖21是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式涉及的激光加工裝置的概略構(gòu)成圖。
符號(hào)說(shuō)明
31:加工對(duì)象物；5:切斷預(yù)定線；lla:表面(第2面)；21:背 面(第l面)；L:激光；Ll、 L3、 L5:反射光(被第l面反射的反射
光)；L2、 L4、 L6:反射光(被第2面反射的反射光)；Ml、 M2、 M3、 M4、 M5、 M6:改質(zhì)區(qū)域；P:聚光點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
以下，參照附圖，詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。在本實(shí)施 方式的激光加工方法中，為了在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成改質(zhì)區(qū)域，利 用多光子吸收的現(xiàn)象。因此，首先說(shuō)明用于形成改質(zhì)區(qū)域的激光加工方法。
如果光子的能量hi)小于材料的吸收的帶隙(band gap) EG，則光 學(xué)上透明。所以，在材料上產(chǎn)生吸收的條件為hi)〉EG。但是，即使光 學(xué)上透明，如果激光的強(qiáng)度非常大，則在nhi)〉EG的條件(n=2、 3、 4、……)下，也在材料上產(chǎn)生吸收。該現(xiàn)象被稱為多光子吸收。在脈 沖波(pulse wave)的情況下，激光的強(qiáng)度由激光的聚光點(diǎn)的峰值功率 密度(W/cm2)決定，例如，在峰值功率密度為lxl08 (W/cm2)以上 的條件下，產(chǎn)生多光子吸收。峰值功率密度由(聚光點(diǎn)上的激光的一 個(gè)脈沖的能量)-(激光的束斑截面積x脈沖寬度)算出。另外，在連 續(xù)波的情況下，激光的強(qiáng)度由激光的聚光點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度(W/cm"決定。
參照?qǐng)D1 6，說(shuō)明利用這種多光子吸收的本實(shí)施方式涉及的激光加 工方法的原理。如圖1所示，在晶圓狀(板狀)的加工對(duì)象物1的表 面3上，存在著用于切斷加工對(duì)象物1的切斷預(yù)定線5。切斷預(yù)定線5 為直線狀延伸的假想線。本實(shí)施方式涉及的激光加工方法中，如圖2 所不，在產(chǎn)生多光子吸收的條件下，將聚光點(diǎn)P對(duì)準(zhǔn)于加工對(duì)象物1 的內(nèi)部并照射激光L，形成改質(zhì)區(qū)域7。并且，聚光點(diǎn)P是激光L聚光 的地方。另外，切斷預(yù)定線5不限定于直線狀，可以為曲線狀，也不 限定于假想線，可以為在加工對(duì)象物1上實(shí)際畫出的線。
然后，通過(guò)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)，從而使聚光點(diǎn)P沿著切斷預(yù)定線5移動(dòng)。由此，如圖3~5 所示，改質(zhì)區(qū)域7沿著切斷預(yù)定線5形成于加工對(duì)象物1內(nèi)部，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是指切斷加工對(duì) 象物1時(shí)作為切斷(裂紋)的起點(diǎn)的區(qū)域。該切斷起點(diǎn)區(qū)域8，有時(shí)通 過(guò)改質(zhì)區(qū)域7連續(xù)地形成而形成，有時(shí)通過(guò)改質(zhì)區(qū)域7斷續(xù)地形成而 形成。
本實(shí)施方式涉及的激光加工方法中，由于激光L在加工對(duì)象物1 的表面3上幾乎不被吸收，因而加工對(duì)象物1的表面3不熔融。
如果在加工對(duì)象物1的內(nèi)部形成切斷起點(diǎn)區(qū)域8，則裂紋容易以該切斷起點(diǎn)區(qū)域8作為起點(diǎn)而產(chǎn)生，因而如圖6所示，能夠用較小的力切斷加工對(duì)象物1。于是，可以不在加工對(duì)象物1的表面3上產(chǎn)生不必要的裂紋就高精度地切斷加工對(duì)象物1。
對(duì)于以該切斷起點(diǎn)區(qū)域8作為起點(diǎn)的加工對(duì)象物1的切斷，可考
慮以下的兩種情況。 一種情況為，在形成切斷起點(diǎn)區(qū)域8后，通過(guò)向加工對(duì)象物1施加人為的力，從而使加工對(duì)象物1以切斷起點(diǎn)區(qū)域8
為起點(diǎn)而裂開(kāi)，切斷加工對(duì)象物1。這是例如加工對(duì)象物1的厚度較大
時(shí)的切斷。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
向加工對(duì)象物1施加彎曲應(yīng)力或剪切應(yīng)力，或者通過(guò)向加工對(duì)象物1賦予溫度差，從而產(chǎn)生熱應(yīng)力。另一種情況為，通過(guò)形成切斷起點(diǎn)區(qū)
域8，從而將該切斷起點(diǎn)區(qū)域8作為起點(diǎn)，向加工對(duì)象物l的截面方向(厚度方向)自然地裂開(kāi)，結(jié)果切斷加工對(duì)象物l。這在例如加工對(duì)象物1的厚度較小的情況下，通過(guò)由1列改質(zhì)區(qū)域7形成切斷起點(diǎn)區(qū)域8而成為可能，在加工對(duì)象物1的厚度較大的情況下，通過(guò)由在厚度方向上形成的多列改質(zhì)區(qū)域7形成切斷起點(diǎn)區(qū)域8而成為可能。并且，在該自然地裂開(kāi)的情況下，在切斷的地方，裂紋不會(huì)先行到達(dá)與未形成有切斷起點(diǎn)區(qū)域8的部位相對(duì)應(yīng)的部分的表面3上，能夠僅割斷與形成有切斷起點(diǎn)區(qū)域8的部位相對(duì)應(yīng)的部分，因而能夠良好地控制切斷。近年來(lái)，由于硅晶圓等加工對(duì)象物1的厚度具有變薄的傾向，因而這種控制性良好的割斷方法很有效。
本實(shí)施方式涉及的激光加工方法中，改質(zhì)區(qū)域有以下的(1) (3)的情況。
(1)改質(zhì)區(qū)域?yàn)榘粋€(gè)或多個(gè)裂縫(crack)的裂縫區(qū)域的情況將聚光點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)于加工對(duì)象物(例如玻璃或者由LiTa03形成的壓電材料)的內(nèi)部，在聚光點(diǎn)上的電場(chǎng)強(qiáng)度為lxl08 (W/cm2)以上且脈沖寬度為l(is以下的條件下，照射激光。該脈沖寬度的大小，是在發(fā)生多光子吸收的同時(shí)不對(duì)加工對(duì)象物的表面造成多余的損傷，并能夠僅在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成裂縫區(qū)域的條件。由此，在加工對(duì)象物的內(nèi)部產(chǎn)生因多光子吸收而引起的光學(xué)損傷的現(xiàn)象。該光學(xué)性的損傷在加工對(duì)象物的內(nèi)部誘發(fā)熱形變，于是在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成裂縫區(qū)域。電場(chǎng)強(qiáng)度的上限值例如為lxl012 (W/cm2)。優(yōu)選脈沖寬度例如為lns 200ns。并且，利用多光子吸收的裂縫區(qū)域的形成，例如記載于第 45次激光熱加工研究會(huì)議論文集(1998年12月)的第23頁(yè) 第28頁(yè) 的"利用固體激光高諧波進(jìn)行的玻璃基板的內(nèi)部標(biāo)記"中。
發(fā)明者通過(guò)實(shí)驗(yàn)求出了電場(chǎng)強(qiáng)度和裂縫的大小之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn) 條件如下。
(A) 加工對(duì)象物PYREX (注冊(cè)商標(biāo))玻璃(厚度70(Vm)
(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)截面積3.14xl0—8cm2 起振方式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 激光質(zhì)量TEMoo
偏光特性直線偏光
(c)聚光用透鏡
對(duì)激光波長(zhǎng)的透過(guò)率60% (D)載置有加工對(duì)象物的載置臺(tái)的移動(dòng)速度100mm/秒 其中，激光質(zhì)量為TEM。。是指聚光性高且能夠聚光至激光的波長(zhǎng)
，# fe度o
圖7是表示上述實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的圖。橫軸為峰值功率密度，激光為 脈沖光，因而電場(chǎng)強(qiáng)度用峰值功率密度表示?？v軸表示由1個(gè)脈沖的 激光在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成的裂縫部分(裂縫點(diǎn))的大小。裂縫點(diǎn) 集中而形成裂縫區(qū)域。裂縫點(diǎn)的大小是指裂縫點(diǎn)的形狀中作為最大的 長(zhǎng)度的部分的大小。圖中的黑圓點(diǎn)所表示的數(shù)據(jù)是聚光用透鏡(C)的 倍率為IOO倍、數(shù)值孔徑(NA)為0.80的情況。另一方面，圖中的白 圓點(diǎn)所表示的數(shù)據(jù)是聚光用透鏡(C)的倍率為50倍、數(shù)值孔徑(NA) 為0.55的情況。可知，自峰值功率密度為1011 (W/ cm2)左右起，在 加工對(duì)象物的內(nèi)部產(chǎn)生裂縫點(diǎn)，隨著峰值功率密度變大，裂縫點(diǎn)也變 大。下面，參照?qǐng)D8 圖11，說(shuō)明通過(guò)形成裂縫區(qū)域來(lái)切斷加工對(duì)象物 的機(jī)理。如圖8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) 于加工對(duì)象物1的內(nèi)部并照射激光L，沿著切斷預(yù)定線在內(nèi)部形成裂縫
區(qū)域9。裂縫區(qū)域9是包含一個(gè)或多個(gè)裂縫的區(qū)域。如此形成的裂縫區(qū) 域9成為切斷起點(diǎn)區(qū)域。如圖9所示，裂縫以裂縫區(qū)域9為起點(diǎn)(即， 以切斷起點(diǎn)區(qū)域?yàn)槠瘘c(diǎn))進(jìn)一步生長(zhǎng)，如圖10所示，裂縫到達(dá)加工對(duì) 象物1的表面3和背面21，如圖11所示，通過(guò)加工對(duì)象物l裂開(kāi)而切 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的裂縫，有自 然生長(zhǎng)的情況，也有通過(guò)向加工對(duì)象物1施加力而生長(zhǎng)的情況。 (2)改質(zhì)區(qū)域?yàn)槿廴谔幚韰^(qū)域的情況
將聚光點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)于加工對(duì)象物(例如，類似于硅的半導(dǎo)體材料)的 內(nèi)部，在聚光點(diǎn)上的電場(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，加工對(duì)象物的內(nèi)部因多光子吸收而 被局部地加熱。通過(guò)該加熱，在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)域。 烙融處理區(qū)域是指暫時(shí)熔融后再固化的區(qū)域，熔融狀態(tài)的區(qū)域，或者 從熔融狀態(tài)再固化的狀態(tài)的區(qū)域，也可以是指相變的區(qū)域或晶體結(jié)構(gòu) 發(fā)生變化的區(qū)域。并且，熔融處理區(qū)域也可以是指在單晶體結(jié)構(gòu)、非 晶體結(jié)構(gòu)、多晶體結(jié)構(gòu)中，某種結(jié)構(gòu)變化為另一種結(jié)構(gòu)的區(qū)域。艮口， 例如是指從單晶體結(jié)構(gòu)變化為非晶體結(jié)構(gòu)的區(qū)域、從單晶體結(jié)構(gòu)變化 為多晶體結(jié)構(gòu)的區(qū)域、從單晶體結(jié)構(gòu)變化為包括非晶體結(jié)構(gòu)和多晶體 結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的區(qū)域。在加工對(duì)象物為硅單晶體結(jié)構(gòu)的情況下，熔融處 理區(qū)域例如為非晶硅結(jié)構(gòu)。電場(chǎng)強(qiáng)度的上限值例如為lxlOl2(W/cm2)。 優(yōu)選脈沖寬度例如為lns 200ns。
發(fā)明者通過(guò)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)了在硅晶圓(半導(dǎo)體基板)的內(nèi)部形成有熔 融處理區(qū)域。實(shí)驗(yàn)條件如下。
(A) 加工對(duì)象物硅晶圓(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)截面積3.14xl(T8cm2
起振方式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TEM(K) 偏光特性直線偏光
(c)聚光用透鏡
倍率50倍
N.A.: 0.55
對(duì)激光波長(zhǎng)的透過(guò)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是利用上述條件下的激光加工切斷的硅晶圓的一部分的截面 的照片。在硅晶圓11的內(nèi)部形成有熔融處理區(qū)域13。并且，利用上述 條件形成的熔融處理區(qū)域13的厚度方向的大小為100fim左右。
說(shuō)明由多光子吸收形成熔融處理區(qū)域13的情況。圖13是激光的 波長(zhǎng)和硅基板的內(nèi)部的透過(guò)率的關(guān)系的示意圖。但是，除去了硅基板 的表面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)雀髯缘姆瓷涑煞?，僅顯示了內(nèi)部的透過(guò)率。對(duì)于硅 基板的厚度t為50jam、 lOOnm、 200pm、 500|am、 lOOOpm的各個(gè)情況， 顯小了上述關(guān)系。
可知，例如在Nd: YAG激光的波長(zhǎng)1064nm處，當(dāng)硅基板的厚度 為500(im以下時(shí)，在硅基板的內(nèi)部，激光80%以上透過(guò)。由于圖12 所示的硅晶圓11的厚度為350pm，因而，因多光子吸收而形成的熔融 處理區(qū)域13形成于硅晶圓11的中心附近，即從表面起175|im的部分。 該情況下的透過(guò)率，如果以厚度200i^m的硅晶圓為參考，則為90%以 上，因而激光在硅晶圓11的內(nèi)部?jī)H被少量吸收，幾乎透過(guò)。這意味著， 并非激光在硅晶圓11的內(nèi)部被吸收而在硅晶圓U的內(nèi)部形成熔融處 理區(qū)域13 (即，通過(guò)由激光引起的通常的加熱而形成熔融處理區(qū)域)， 而是通過(guò)多光子吸收來(lái)形成熔融處理區(qū)域13。利用多光子吸收的熔融 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輯(2000 年4月)的第72頁(yè) 第73頁(yè)的"利用皮秒脈沖激光進(jìn)行的硅的加工特 性評(píng)價(jià)"中。
并且，通過(guò)以由烙融處理區(qū)域形成的切斷起點(diǎn)區(qū)域?yàn)槠瘘c(diǎn)，向著截面方向產(chǎn)生裂紋，使該裂紋到達(dá)硅晶圓的表面和背面，從而最終將 硅晶圓切斷。到達(dá)硅晶圓的表面和背面的該裂紋，有自然生長(zhǎng)的情況， 也有通過(guò)向硅晶圓施加力而生長(zhǎng)的情況。而且，當(dāng)裂紋從切斷起點(diǎn)區(qū) 域向硅晶圓的表面和背面自然生長(zhǎng)時(shí)，存在著以下情況的任意一種 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)起裂紋進(jìn)行生長(zhǎng)的情 況，以及在形成切斷起點(diǎn)區(qū)域的熔融處理區(qū)域從熔融的狀態(tài)再次固化 時(shí)裂紋進(jìn)行生長(zhǎng)的情況。但是，無(wú)論哪種情況，熔融處理區(qū)域僅在硅 晶圓的內(nèi)部形成，在切斷后的切斷面中，如圖12所示，僅在內(nèi)部形成 有熔融處理區(qū)域。這樣，如果在加工對(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，則在割斷時(shí)不易產(chǎn)生偏離切斷起點(diǎn)區(qū)域線的不必要 的裂紋，因而割斷的控制變得容易。另外，瑢融處理區(qū)域的形成，不 僅有多光子吸收為原因的情況，也有其他的吸收作用為原因的情況。 (3)改質(zhì)區(qū)域?yàn)檎凵渎首兓瘏^(qū)域的情況 將聚光點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)于加工對(duì)象物(例如玻璃)的內(nèi)部，在聚光點(diǎn)上的
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。如果極大地縮短脈沖寬度，在加工對(duì)象物的內(nèi)部引起多光子 吸收，則多光子吸收的能量不轉(zhuǎn)化為熱能，而在加工對(duì)象物的內(nèi)部引 起離子價(jià)變化、晶體化、或極化取向等的永久性的結(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lxl012 (W/cm2)。優(yōu)選脈 沖寬度例如為lns以下，更優(yōu)選為lps以下。利用多光子吸收的折射率 變化區(qū)域的形成，例如記載于第42次激光熱加工研究會(huì)論文集(1997 年11月)的第105頁(yè) 第111頁(yè)的"飛秒激光照射引起的對(duì)玻璃內(nèi)部 的光致結(jié)構(gòu)的形成"中。
以上，說(shuō)明了改質(zhì)區(qū)域的(1) (3)的情況，然而，如果考慮晶 圓狀的加工對(duì)象物的晶體結(jié)構(gòu)或其解理性等，如下地形成切斷起點(diǎn)區(qū) 域，那么，可以以該切斷起點(diǎn)區(qū)域?yàn)槠瘘c(diǎn)，用更小的力且精度良好地 切斷加工對(duì)象物。
艮l]，對(duì)于由硅等金剛石結(jié)構(gòu)的單晶半導(dǎo)體形成的基板而言，優(yōu)選 在沿著(111)面(第1解理面)或(110)面(第2解理面)的方向 上形成切斷起點(diǎn)區(qū)域。另外，對(duì)于由GaAs等閃鋅礦型結(jié)構(gòu)的III-V族 化合物半導(dǎo)體形成的基板而言，優(yōu)選在沿著(110)面的方向上形成切斷起點(diǎn)區(qū)域。而且，對(duì)于藍(lán)寶石(A1203)等具有六方晶系的晶體結(jié)構(gòu)
的基板而言，優(yōu)選以(0001)面(C面)為主面，在沿著(1120)面 (A面)或(1100)面(M面)的方向上形成切斷起點(diǎn)區(qū)域。
并且，如果沿著必須形成上述的切斷起點(diǎn)區(qū)域的方向(例如，沿 著單晶硅基板的(111)面的方向)、或者與必須形成切斷起點(diǎn)區(qū)域的 方向正交的方向，在基板上形成定向平面(orientation flat)，那么，通 過(guò)以該定向平面為基準(zhǔn)，能夠容易且正確地在基板上形成沿著必須形 成切斷起點(diǎn)區(qū)域的方向的切斷起點(diǎn)區(qū)域。 以下，說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。 (第1實(shí)施方式)
如圖14和圖15所示，加工對(duì)象物1具備硅晶圓11、以及包含多 個(gè)功能元件15且形成于硅晶圓11的表面(以下，簡(jiǎn)稱為"表面")lla 的功能元件層16，其厚度約為300)im。功能元件15，例如為通過(guò)結(jié)晶 生長(zhǎng)而形成的半導(dǎo)體工作層、光電二極管等的受光元件、激光二極管 等的發(fā)光元件、或者作為電路形成的電路元件等，在與硅晶圓ll的定 向平面6平行的方向和垂直的方向以矩陣狀形成多個(gè)。這種加工對(duì)象 物1沿著以通過(guò)相鄰的功能元件15間的方式設(shè)定為格子狀的切斷預(yù)定 線5 (參照?qǐng)D14的虛線)而被切斷，成為作為微小芯片的分立器件。
當(dāng)切斷該加工對(duì)象物l時(shí)，首先，在功能元件層16的表面上粘貼 保護(hù)帶，在由保護(hù)帶保護(hù)功能元件層16的狀態(tài)下，在激光加工裝置的 平臺(tái)，固定保持加工對(duì)象物1的保護(hù)帶。接著，從加工對(duì)象物1的背 面(以下，簡(jiǎn)稱為"背面")21將聚光點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)于硅晶圓11內(nèi)部，在產(chǎn) 生多光子吸收的條件下照射激光，沿著各切斷預(yù)定線5形成作為切斷 的起點(diǎn)的改質(zhì)區(qū)域(背面入射加工)。在此，沿著各切斷預(yù)定線5，在 加工對(duì)象物1的厚度方向上形成6列改質(zhì)區(qū)域。接著，將固定于平臺(tái) 的保護(hù)帶與加工對(duì)象物1 一起隔離。然后，在硅晶圓11的背面21上 粘貼擴(kuò)展帶，從功能元件層16表面剝離保護(hù)帶，然后使擴(kuò)展帶擴(kuò)張。 于是，以改質(zhì)區(qū)域?yàn)榍袛嗥瘘c(diǎn)，沿著切斷預(yù)定線5將加工對(duì)象物1精 度良好地切斷為各個(gè)功能元件15，使多個(gè)半導(dǎo)體芯片互相分離。并且， 改質(zhì)區(qū)域除了包含熔融處理區(qū)域以外，也有包含裂縫區(qū)域的情況。
然而，加工對(duì)象物1的厚度例如因研磨批次的不同而在多個(gè)加工對(duì)象物1之間產(chǎn)生偏差，或者在一個(gè)加工對(duì)象物1上因研磨時(shí)的不均 勻等而導(dǎo)致一部分變厚或變薄(即，加工對(duì)象物1的厚度發(fā)生變化)。
具體而言，在300(im的加工對(duì)象物1中，在多個(gè)加工對(duì)象物1之間， 厚度產(chǎn)生士10pm以上的偏差，并且，在一個(gè)加工對(duì)象物1中，其一部 分的厚度產(chǎn)生土5pm以上的偏差。
但是， 一般的自動(dòng)對(duì)焦功能將加工對(duì)象物1的厚度視為一定，僅 通過(guò)測(cè)量作為激光入射面的背面21的位移量，從而將激光的聚光點(diǎn)位 置控制在離背面21的規(guī)定的位置。因此，目前，如圖20所示，所形 成的改質(zhì)區(qū)域M中最接近表面lla的改質(zhì)區(qū)域，在加工對(duì)象物1較厚 的部分以從該加工對(duì)象物1飛出的方式形成，在加工對(duì)象物1較薄的 部分則未達(dá)到加工對(duì)象物1的較深位置，靠近背面21形成。
因此，本實(shí)施方式的激光加工方法中，沿著加工對(duì)象物1的切斷 預(yù)定線5，在厚度方向上形成的多列改質(zhì)區(qū)域中最接近背面(第l面) 21的第1改質(zhì)區(qū)域以背面21的位置為基準(zhǔn)而形成，最接近表面lla(第 2面)的第2改質(zhì)區(qū)域以表面lla的位置為基準(zhǔn)而形成。以下，更詳細(xì) 說(shuō)明該改質(zhì)區(qū)域的形成。 (高度設(shè)定)
首先，在將所投影的例如標(biāo)線(reticle)圖像的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)于加工對(duì) 象物1的背面21的狀態(tài)下，照射測(cè)距用激光，將被背面21反射的測(cè) 距用激光的反射光作為電壓值并對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，存儲(chǔ)所檢測(cè)出的電壓 值(圖16的Sl)。
(追蹤)
接著，照射測(cè)距用激光，將被背面21反射的測(cè)距用激光的反射光 作為電壓值并對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)，以該電壓值維持基于高度設(shè)定的 電壓值的方式沿著切斷預(yù)定線5進(jìn)行掃描，取得沿著切斷預(yù)定線5的 背面21的位移，將該背面21的位移作為背面位置信息(第1位置信 息)并將其存儲(chǔ)。即，將背面位置信息作為從背面21至進(jìn)行過(guò)高度設(shè) 定的背面21位置的在厚度方向上的相對(duì)距離而求出。
背面位置信息=背面21的位移
=從背面21至進(jìn)行過(guò)高度設(shè)定的背面21位置的在厚度方向上的相 對(duì)距離這時(shí)，在掃描測(cè)距用激光的同時(shí)，沿著切斷預(yù)定線5，利用厚度測(cè) 量器光學(xué)地測(cè)量并計(jì)算加工對(duì)象物1的厚度(厚度信息)。具體而言，
如圖17 (a)所示，沿著切斷預(yù)定線5，由線傳感器50接收來(lái)自背面 21的反射光L1以及在加工對(duì)象物1的內(nèi)部透過(guò)并被表面lla反射的反 射光L2。通過(guò)線傳感器50上的這些反射光Ll、 L2的受光位置和預(yù)先 求出的加工對(duì)象物1的折射率，計(jì)算從表面11a至背面21的距離，即 加工對(duì)象物1的厚度。
然后，將所計(jì)算出的加工對(duì)象物1的厚度與上述的背面位置信息 相加，作為沿著切斷預(yù)定線5的表面位置信息(第2位置信息)而存 儲(chǔ)。即，將表面位置信息作為從表面11a至進(jìn)行過(guò)高度設(shè)定的背面21 位置的在厚度方向上的相對(duì)距離而求出(圖16的S2)。 表面位置信息=背面位置信息+加工對(duì)象物1的厚度 =從表面lla至進(jìn)行過(guò)高度設(shè)定的背面21位置的在厚度方向上的 相對(duì)距離
并且，在此，背面21的測(cè)量系和加工對(duì)象物1的厚度的測(cè)量系由 2軸構(gòu)成。另外，與沿著切斷預(yù)定線5的方向的坐標(biāo)相關(guān)地取得背面 21的位移及加工對(duì)象物1的厚度。所以，背面21的測(cè)量系和加工對(duì)象 物1的厚度測(cè)量系由2軸構(gòu)成，在坐標(biāo)上從各測(cè)量系之間的距離Dl合 成背面位置信息及表面位置信息，精度良好地求出背面位置信息及表 面位置信息。
或者，可如圖17 (b)所示，有時(shí)通過(guò)使來(lái)自背面21的反射光L3 和來(lái)自表面11a的反射光L4發(fā)生干涉，從而測(cè)量加工對(duì)象物1的厚度。 在該情況下，背面21的測(cè)量系和加工對(duì)象物1的厚度測(cè)量系也由2軸 構(gòu)成，并且，與沿著切斷預(yù)定線5的方向的坐標(biāo)相關(guān)地取得背面21的 位移及加工對(duì)象物1的厚度。所以，在坐標(biāo)上從各測(cè)量系之間的距離 D2合成背面位置信息及表面位置信息，精度良好地求出背面位置信息 及表面位置信息。
(改質(zhì)區(qū)域的形成)
接著，如圖18 (a)所示，在加工對(duì)象物1的內(nèi)部，將聚光點(diǎn)對(duì)準(zhǔn) 于離表面lla的位置為10pm的內(nèi)側(cè)(圖示上側(cè))并照射激光，沿著切 斷預(yù)定線5進(jìn)行掃描。具體而言，在加工對(duì)象物1的內(nèi)部，使聚光點(diǎn)移動(dòng)至離表面位置信息10|im的背面21側(cè)的位置，照射輸出為0.72W 的激光，由位置調(diào)整元件(本實(shí)施方式中，為使用壓電元件的傳動(dòng)器) 再現(xiàn)所存儲(chǔ)的表面位置信息，控制聚光點(diǎn)位置，同時(shí)，沿著切斷預(yù)定 線5進(jìn)行掃描。于是，以表面lla為基準(zhǔn)，在離該表面lla的位置為 lO(im的內(nèi)側(cè)，沿著切斷預(yù)定線5形成改質(zhì)區(qū)域(第2改質(zhì)層)Ml (圖 16的S3)。具體而言，在離表面位置信息10pm的背面21側(cè)的位置形 成沿著切斷預(yù)定線5的改質(zhì)區(qū)域M1。
接著，如圖18 (b)所示，在加工對(duì)象物1的內(nèi)部，將聚光點(diǎn)對(duì)準(zhǔn) 于離表面lla的位置為25pm的內(nèi)側(cè)(圖示上側(cè))并照射激光，沿著切 斷預(yù)定線5進(jìn)行掃描。具體而言，在加工對(duì)象物1的內(nèi)部，使聚光點(diǎn) 移動(dòng)至離表面位置信息25pm的背面21側(cè)的位置，照射輸出為1.20W 的激光，由壓電元件再現(xiàn)所存儲(chǔ)的表面位置信息，控制聚光點(diǎn)位置， 同時(shí)，沿著切斷預(yù)定線5進(jìn)行掃描。于是，以表面lla為基準(zhǔn)，在離 該表面lla的位置為25pm的內(nèi)側(cè)，沿著切斷預(yù)定線5形成改質(zhì)區(qū)域 M2 (圖16的S4)。具體而言，在離表面位置信息25pm的背面21側(cè) 的位置形成沿著切斷預(yù)定線5的改質(zhì)區(qū)域M2。
接著，在加工對(duì)象物1的內(nèi)部，將聚光點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)于離表面lla的位 置為35pm的內(nèi)側(cè)(圖示上側(cè))并照射激光，沿著切斷預(yù)定線5進(jìn)行掃 描。具體而言，在加工對(duì)象物1的內(nèi)部，使聚光點(diǎn)移動(dòng)至離表面位置 信息35pm的背面21側(cè)的位置，照射輸出為1.20W的激光，由壓電元 件再現(xiàn)所存儲(chǔ)的表面位置信息，控制聚光點(diǎn)位置，同時(shí)，沿著切斷預(yù) 定線5進(jìn)行掃描。于是，以表面lla為基準(zhǔn)，在離該表面lla的位置為 35pm的內(nèi)側(cè)，沿著切斷預(yù)定線5形成改質(zhì)區(qū)域M3 (圖16的S5)。具 體而言，在離表面位置信息35)Ltm的背面21側(cè)的位置形成沿著切斷預(yù) 定線5的改質(zhì)區(qū)域M3。
接著，在加工對(duì)象物1的內(nèi)部，將聚光點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)于離表面lla的位 置為45pm的內(nèi)側(cè)(圖示上側(cè))并照射激光，沿著切斷預(yù)定線5進(jìn)行掃 描。具體而言，在加工對(duì)象物1的內(nèi)部，使聚光點(diǎn)移動(dòng)至離表面位置 信息45pm的背面21側(cè)的位置，照射輸出為1.20W的激光，由壓電元 件再現(xiàn)所存儲(chǔ)的表面位置信息，控制聚光點(diǎn)位置，同時(shí)，沿著切斷預(yù) 定線5進(jìn)行掃描。于是，以表面lla為基準(zhǔn)，在離該表面lla的位置為45pm的內(nèi)側(cè)，沿著切斷預(yù)定線5形成改質(zhì)區(qū)域M4 (圖16的S6)。具 體而言，在離表面位置信息45pm的背面21側(cè)的位置形成沿著切斷預(yù) 定線5的改質(zhì)區(qū)域M4。
接著，如圖18 (c)所示，在加工對(duì)象物1的內(nèi)部，將聚光點(diǎn)對(duì)準(zhǔn) 于離背面21的位置為25pm的內(nèi)側(cè)(圖示下側(cè))并照射激光，沿著切 斷預(yù)定線5進(jìn)行掃描。具體而言，在加工對(duì)象物1的內(nèi)部，使聚光點(diǎn) 移動(dòng)至離背面位置信息25)im的表面lla側(cè)的位置，照射輸出為1.20W 的激光，由壓電元件再現(xiàn)所存儲(chǔ)的背面位置信息，控制聚光點(diǎn)位置， 同時(shí)，沿著切斷預(yù)定線5進(jìn)行掃描。于是，以背面21為基準(zhǔn)，在離該 背面21的位置為25pm的內(nèi)側(cè)，沿著切斷預(yù)定線5形成改質(zhì)區(qū)域M5 (圖16的S7)。具體而言，在離背面位置信息25pm的表面lla側(cè)的 位置形成沿著切斷預(yù)定線5的改質(zhì)區(qū)域M5。
最后，在加工對(duì)象物1的內(nèi)部，將聚光點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)于離背面21的位置 為15pm的內(nèi)側(cè)(圖示下側(cè))并照射激光，沿著切斷預(yù)定線5進(jìn)行掃描。 具體而言，在加工對(duì)象物1的內(nèi)部，使聚光點(diǎn)移動(dòng)至離背面位置信息 10pm的表面lla側(cè)的位置，照射輸出為0.68W的激光，由壓電元件再 現(xiàn)所存儲(chǔ)的背面位置信息，控制聚光點(diǎn)位置，同時(shí)，沿著切斷預(yù)定線5 進(jìn)行掃描。于是，以背面21為基準(zhǔn)，在離該背面21的位置為15pm的 內(nèi)側(cè)，沿著切斷預(yù)定線5形成改質(zhì)區(qū)域(第2改質(zhì)層)M6 (圖16的 S8)。具體而言，在離背面位置信息15pm的表面lla側(cè)的位置形成沿 著切斷預(yù)定線5的改質(zhì)區(qū)域M6。
在此，在加工對(duì)象物1的內(nèi)部，在厚度方向上形成的多列改質(zhì)區(qū) 域Ml M6之中，改質(zhì)區(qū)域M5、M6為用于在上面形成半切割(halfcut) 的改質(zhì)區(qū)域，被稱為所謂的半切割SD。該半切割使通過(guò)擴(kuò)張擴(kuò)展帶而 進(jìn)行的分離可靠，所以半切割SD是非常重要的因素。另外，所形成的 多列改質(zhì)區(qū)域M1 M6之中，最接近表面lla的改質(zhì)區(qū)域Ml為尤其 影響切斷后的切斷面的質(zhì)量的改質(zhì)區(qū)域，被稱為質(zhì)量SD。質(zhì)量SD用 于精度良好地切斷功能元件層16，是用于維持切斷加工對(duì)象物1時(shí)的 質(zhì)量的非常重要的因素。
因此，如上所述，本實(shí)施方式中，在加工對(duì)象物1的內(nèi)部，以背 面21為基準(zhǔn)，在離該背面21規(guī)定距離的內(nèi)側(cè)，沿著切斷預(yù)定線5形成改質(zhì)區(qū)域M5、M6，并且，以表面lla為基準(zhǔn)，在離該表面lla規(guī)定 距離的內(nèi)側(cè)，沿著切斷預(yù)定線5形成改質(zhì)區(qū)域M1。如此，由于以背面 21及表面lla雙方的位置為基準(zhǔn)，因而即使加工對(duì)象物1的厚度產(chǎn)生 偏差，發(fā)生變化，也能夠抑制改質(zhì)區(qū)域M5、 M6的位置及改質(zhì)區(qū)域 M6的位置因加工對(duì)象物1的厚度的變化而發(fā)生偏移。所以，依照本實(shí) 施方式，當(dāng)沿著切斷預(yù)定線5在加工對(duì)象物1的厚度方向上形成多列 改質(zhì)區(qū)域時(shí)，能夠精度良好地形成最接近背面21的改質(zhì)區(qū)域M6、鄰 接于改質(zhì)區(qū)域M6的改質(zhì)區(qū)域M5、以及最接近表面lla的改質(zhì)區(qū)域 Ml。
而且，如上所述，本實(shí)施方式中，由于精度良好地形成改質(zhì)區(qū)域 M5、 M6，因而起到以下的效果。g卩，抑制了因改質(zhì)區(qū)域M5、 M6過(guò) 于接近背面21而導(dǎo)致半切割呈蛇行且質(zhì)量劣化。而且，也防止了因改 質(zhì)區(qū)域M5、 M6過(guò)于離開(kāi)背面21而導(dǎo)致從該改質(zhì)區(qū)域M5、 M6產(chǎn)生 的龜裂的延伸不充分且無(wú)法順利地形成半切割。
另外，如上所述，本實(shí)施方式中，由于精度良好地形成改質(zhì)區(qū)域 Ml，因而起到以下的效果。即，抑制了因改質(zhì)區(qū)域M1過(guò)于接近表面 lla而導(dǎo)致所照射的激光從加工對(duì)象物1突出，在表面lla穿孔，加工 對(duì)象物1的抗折強(qiáng)度變?nèi)?。而且，防止了因改質(zhì)區(qū)域M1過(guò)于離開(kāi)表 面lla而在切斷面產(chǎn)生表面11a側(cè)的端部大幅偏離切斷預(yù)定線5的所謂 的裙?fàn)瞵F(xiàn)象。并且，本實(shí)施方式中，為了背面入射加工，在與激光入 射的面相反的一側(cè)的面，即表面lla上形成有功能元件15，所以，防 止裙?fàn)瞵F(xiàn)象的產(chǎn)生的上述效果尤其顯著。
另外，依照本實(shí)施方式，能夠修正因加工對(duì)象物1的厚度的偏差 或不均勻而導(dǎo)致的改質(zhì)區(qū)域的位置的偏移，另外，能夠進(jìn)行使依賴于 與表面11a的距離及與背面21的距離的改質(zhì)區(qū)域的質(zhì)量達(dá)到最佳，且 切斷后的切斷面質(zhì)量為最佳的多層加工。
此外，雖然可以考慮用接觸型的厚度測(cè)量器測(cè)量加工對(duì)象物1的 厚度，但是，在該情況下，由于在加工對(duì)象物1和平臺(tái)之間有可能存 在著異物，或者在粘貼于擴(kuò)展帶時(shí)，在擴(kuò)展帶和加工對(duì)象物1之間有 可能混入空氣，因而所接觸的加工對(duì)象物1的位置不一定是表示加工 對(duì)象物1的厚度的位置。因此，本實(shí)施方式中，采用使用透過(guò)型的激光器的測(cè)量器，精度良好地測(cè)量加工對(duì)象物1的厚度。
另外，本實(shí)施方式中，如上所述，改質(zhì)區(qū)域M2、 M3、 M4以表面 lla為基準(zhǔn)而形成，但不限于本實(shí)施方式，改質(zhì)區(qū)域M2、 M3、 M4也 可以以背面21為基準(zhǔn)而形成。 (第2實(shí)施方式)
接著，說(shuō)明本發(fā)明的第2實(shí)施方式涉及的激光加工方法。該第2 實(shí)施方式涉及的激光加工方法與第1實(shí)施方式涉及的激光加工方法的 不同點(diǎn)在于，不測(cè)量加工對(duì)象物1的厚度，如圖19所示，利用自動(dòng)對(duì) 焦功能中的光學(xué)系，分別檢測(cè)背面21上的反射光L5及表面lla上的 反射光L6。
具體而言，本實(shí)施方式涉及的激光加工方法中，分別檢測(cè)被背面 21反射的反射光L5及透過(guò)加工對(duì)象物1且被表面lla反射的反射光 L6，分別直接取得表面11a的位移及背面21的位移，從而直接求出背 面位置信息及表面位置信息。
背面位置信息=背面21的位移
=從背面21至進(jìn)行過(guò)高度設(shè)定的背面21位置的在厚度方向上的相 對(duì)距離
表面位置信息^表面lla的位移
=從表面lla至進(jìn)行過(guò)高度設(shè)定的背面21位置的在厚度方向上的 相對(duì)距離
如此，本實(shí)施方式的激光加工方法也起到了與上述實(shí)施方式相同 的效果。即，即使加工對(duì)象物1的厚度產(chǎn)生偏差，發(fā)生變化，也抑制 了改質(zhì)區(qū)域M5、 M6的位置及改質(zhì)區(qū)域M6的位置因加工對(duì)象物1的 厚度的變化而發(fā)生偏移。于是，當(dāng)沿著切斷預(yù)定線5在加工對(duì)象物1 的厚度方向上形成多列改質(zhì)區(qū)域時(shí)，能夠精度良好地形成最接近背面 21的改質(zhì)區(qū)域M6、鄰接于改質(zhì)區(qū)域M6的改質(zhì)區(qū)域M5、以及最接近 表面lla的改質(zhì)區(qū)域Ml。
接著，說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式涉及的激光加工裝置。 如圖21所示，激光加工裝置100具備激光源101，脈沖起振激 光(加工用激光)L;分色鏡(dichroic mirror) 103，配置為將激光的 光軸的朝向該變90。；以及聚光用透鏡105，用于將激光L聚光。另外，激光加工裝置100具備載置臺(tái)107，用于載置照射有被聚光用透鏡 105聚光的激光L的加工對(duì)象物1;平臺(tái)111，用于使載置臺(tái)107在X、
Y、 Z軸方向上移動(dòng)；激光源控制器102，控制激光源101，從而調(diào)節(jié) 激光L的輸出和脈沖寬度等；以及平臺(tái)控制部115，控制平臺(tái)111的移動(dòng)。
依照該激光加工裝置100，從激光源101照射的激光L，被分色鏡 103將其光軸改變90°，被聚光用透鏡105聚光于載置臺(tái)107上的加工 對(duì)象物1的內(nèi)部。與此同時(shí)，平臺(tái)111移動(dòng)，加工對(duì)象物1相對(duì)于激 光L沿著切斷預(yù)定線5相對(duì)移動(dòng)。于是，沿著切斷預(yù)定線5，在加工對(duì) 象物1形成改質(zhì)區(qū)域。
此外，激光加工裝置100不定于該實(shí)施方式，可以不使用分色鏡 103而將來(lái)自激光源101的激光L導(dǎo)向聚光用透鏡105。另外，關(guān)于激 光L的移動(dòng)，只要激光L能夠相對(duì)于加工對(duì)象物1相對(duì)地移動(dòng)即可。 尤其是關(guān)于Z軸方向，通過(guò)移動(dòng)聚光用透鏡105的位置來(lái)代替移動(dòng)載 置臺(tái)107，從而能夠改變激光L的焦點(diǎn)位置。
以上，說(shuō)明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但本實(shí)施方式不限于上述 實(shí)施方式。
例如，上述實(shí)施方式中，采用了在測(cè)量加工對(duì)象物1的表面lla 的位移等后，使激光掃描，形成改質(zhì)區(qū)域的所謂的追蹤(trace)加工， 但是，也可以采用在測(cè)量表面lla的位移等的同時(shí)，形成改質(zhì)區(qū)域的 所謂的實(shí)時(shí)(realtime)加工。
另外，在透過(guò)加工對(duì)象物1的測(cè)距用激光及不透過(guò)而被反射的測(cè) 距用激光進(jìn)行照射時(shí)，可以使用多個(gè)激光源，也可以改變波長(zhǎng)，從一 個(gè)激光源照射。
另外，上述實(shí)施方式中，采用了從與形成有功能元件15的表面lla 相對(duì)的背面21側(cè)入射激光的背面入射加工，但是，也可以采用從表面 lla側(cè)入射激光。
另外，加工對(duì)象物1使用了具備硅晶圓11的加工對(duì)象物1，但是， 也可以不是硅晶圓11，例如，可以為鎵砷等的半導(dǎo)體化合物材料、壓 電材料、藍(lán)寶石等的具有結(jié)晶性的材料。產(chǎn)業(yè)上可利用性
依照本發(fā)明，當(dāng)沿著切斷預(yù)定線在加工對(duì)象物的厚度方向上形成 多列改質(zhì)區(qū)域時(shí)，能夠精度良好地形成最接近第1面的第1改質(zhì)區(qū)域、 以及最接近第2面的第2改質(zhì)區(qū)域。
權(quán)利要求
1. 一種激光加工方法，其特征在于，通過(guò)將聚光點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)于板狀的加工對(duì)象物的內(nèi)部并照射激光，從而沿著所述加工對(duì)象物的切斷預(yù)定線，在所述加工對(duì)象物的厚度方向上形成作為切斷的起點(diǎn)的多列改質(zhì)區(qū)域，包括在所述加工對(duì)象物上，以激光入射的第1面的位置為基準(zhǔn)，形成所述改質(zhì)區(qū)域中最接近所述第1面的第1改質(zhì)區(qū)域的工序；以及在所述加工對(duì)象物上，以與所述第1面相對(duì)的第2面的位置為基準(zhǔn)，形成所述改質(zhì)區(qū)域中最接近所述第2面的第2改質(zhì)區(qū)域的工序。
2. 如權(quán)利要求1所述的激光加工方法，其特征在于， 在形成所述第1改質(zhì)區(qū)域的工序中，通過(guò)檢測(cè)被所述第1面反射的反射光，取得與所述第1面的位置相關(guān)的第1位置信息，基于該第1 位置信息，在離所述第1面規(guī)定距離的內(nèi)側(cè)形成所述第1改質(zhì)區(qū)域，在形成所述第2改質(zhì)區(qū)域的工序中，通過(guò)檢測(cè)被所述第2面反射 的反射光，取得與所述第2面的位置相關(guān)的第2位置信息，基于該第2 位置信息，在離所述第2面規(guī)定距離的內(nèi)側(cè)形成所述第2改質(zhì)區(qū)域。
3. 如權(quán)利要求1所述的激光加工方法，其特征在于， 在形成所述第1改質(zhì)區(qū)域的工序中，通過(guò)檢測(cè)被所述第1面反射的反射光，取得與所述第1面的位置相關(guān)的第1位置信息，基于該第1 位置信息，在離所述第1面規(guī)定距離的內(nèi)側(cè)形成所述第1改質(zhì)區(qū)域，在形成所述第2改質(zhì)區(qū)域的工序中，基于所述第1位置信息及與 所述加工對(duì)象物的厚度相關(guān)的厚度信息，在離所述第2面規(guī)定距離的 內(nèi)側(cè)形成所述第2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， 在形成所述第2改質(zhì)區(qū)域的工序中，通過(guò)檢測(cè)被所述第2面反射的反射光，取得與所述第2面的位置相關(guān)的第2位置信息，基于該第2位置信息，在離所述第2面規(guī)定距離的內(nèi)側(cè)形成所述第2改質(zhì)區(qū)域；在形成所述第1改質(zhì)區(qū)域的工序中，基于所述第2位置信息及與 所述加工對(duì)象物的厚度相關(guān)的厚度信息，在離所述第1面規(guī)定距離的 內(nèi)側(cè)形成所述第1改質(zhì)區(qū)域。
5. 如權(quán)利要求1所述的激光加工方法，其特征在于， 所述加工對(duì)象物具備半導(dǎo)體基板，所述改質(zhì)區(qū)域包含熔融處理區(qū)域。
6. 如權(quán)利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，包括以所述改質(zhì)區(qū)域?yàn)榍袛嗟钠瘘c(diǎn)并沿著所述切斷預(yù)定線切斷所 述加工對(duì)象物的工序。
全文摘要
當(dāng)沿著切斷預(yù)定線在加工對(duì)象物的厚度方向上形成多列改質(zhì)區(qū)域時(shí)，精度良好地形成最接近第1面的第1改質(zhì)區(qū)域、以及最接近第2面的第2改質(zhì)區(qū)域。本實(shí)施方式的激光加工方法中，將聚光點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)于加工對(duì)象物(1)的內(nèi)部并照射激光，沿著加工對(duì)象物(1)的切斷預(yù)定線(5)，在加工對(duì)象物(1)的厚度方向上形成作為切斷的起點(diǎn)的改質(zhì)區(qū)域(M1～M6)。該改質(zhì)區(qū)域(M1～M6)中，最接近背面(21)的改質(zhì)區(qū)域(M6)以背面(21)的位置為基準(zhǔn)而形成，最接近表面(11a)的改質(zhì)區(qū)域(M1)以表面(11a)的位置為基準(zhǔn)而形成。于是，即使加工對(duì)象物(1)的厚度產(chǎn)生偏差，發(fā)生變化，也抑制了改質(zhì)區(qū)域(M6)的位置及改質(zhì)區(qū)域(M1)的位置因加工對(duì)象物(1)的厚度的變化而發(fā)生偏移。
文檔編號(hào)B23K26/38GK101484269SQ200780025390
公開(kāi)日2009年7月15日 申請(qǐng)日期2007年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月3日
發(fā)明者筬島哲也 申請(qǐng)人:浜松光子學(xué)株式會(huì)社