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)定線將具備半導(dǎo)體基板的板狀的加工對象物切斷的激光加工方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的激光加工方法，已知有這樣一種方法以板狀的加工對象物的一個面作為激光入射面而向加工對象物照射激光，從而沿著加工對象物的切斷預(yù)定線，以在加工對象物的厚度方向上并列的方式，在加工對象物的內(nèi)部形成作為切斷的起點的多列改質(zhì)區(qū)域， 并且，以在另一個面露出的方式，形成多列改質(zhì)區(qū)域中最接近加工對象物的另一個面的改質(zhì)區(qū)域(例如，參照專利文獻1)。專利文獻1 日本特開第2005-123329號公報

發(fā)明內(nèi)容
依照上述的激光加工方法，即使在加工對象物的另一個面為金屬膜的面的情況下，也能夠用較小的外力沿著切斷預(yù)定線切斷加工對象物。然而，在上述的激光加工方法中，由于多列改質(zhì)區(qū)域中最接近加工對象物的另一個面的改質(zhì)區(qū)域在另一個面露出，因而有可能從該改質(zhì)區(qū)域產(chǎn)生粒子。因此，本發(fā)明是鑒于這樣的問題而提出的，其目的在于，提供一種能夠防止粒子產(chǎn)生并能夠用較小的外力沿著切斷預(yù)定線切斷加工對象物的激光加工方法。為了達到上述目的，本發(fā)明的激光加工方法，通過以具備半導(dǎo)體基板的板狀的加工對象物的一個面為激光入射面并向加工對象物照射激光，從而沿著加工對象物的切斷預(yù)定線，以在加工對象物的厚度方向上并列的方式，在半導(dǎo)體基板的內(nèi)部形成作為切斷的起點的多列改質(zhì)區(qū)域，該激光加工方法包括形成多列改質(zhì)區(qū)域中最接近加工對象物的另一個面的改質(zhì)區(qū)域，同時沿著切斷預(yù)定線在另一個面形成具有規(guī)定的深度的弱化區(qū)域的工序；以及形成多列改質(zhì)區(qū)域中除了最接近另一個面的改質(zhì)區(qū)域以外的改質(zhì)區(qū)域的工序。在該激光加工方法中，沿著切斷預(yù)定線，以在加工對象物的厚度方向上并列的方式，在半導(dǎo)體基板的內(nèi)部形成作為切斷的起點的多列改質(zhì)區(qū)域，但是，在形成最接近加工對象物的另一個面的改質(zhì)區(qū)域時，沿著切斷預(yù)定線在另一個面形成具有規(guī)定的深度的弱化區(qū)域。如此，由于各改質(zhì)區(qū)域形成于半導(dǎo)體基板的內(nèi)部，因而能夠防止從改質(zhì)區(qū)域產(chǎn)生粒子。 而且，由于具有規(guī)定的深度的弱化區(qū)域沿著切斷預(yù)定線形成于加工對象物的另一個面，因而能夠用較小的外力沿著切斷預(yù)定線切斷加工對象物。此外，通過向加工對象物照射激光，使得在加工對象物的內(nèi)部產(chǎn)生多光子吸收及其他的光吸收，從而形成各改質(zhì)區(qū)域。另外，形成多列改質(zhì)區(qū)域中最接近加工對象物的另一個面的改質(zhì)區(qū)域和弱化區(qū)域的工序、以及形成多列改質(zhì)區(qū)域中除了最接近加工對象物的另一個面的改質(zhì)區(qū)域以外的改質(zhì)區(qū)域的工序的順序不同。本發(fā)明涉及的激光加工方法中，另一個面有時為加工對象物所具備的金屬膜的面。即使在該情況下，由于具有規(guī)定的深度的弱化區(qū)域沿著切斷預(yù)定線形成于金屬膜的面， 因而也能夠用較小的外力沿著切斷預(yù)定線切斷加工對象物。優(yōu)選，本發(fā)明涉及的激光加工方法中，最接近另一個面的改質(zhì)區(qū)域和弱化區(qū)域，以相互分離的方式形成。于是，由于最接近加工對象物的另一個面的改質(zhì)區(qū)域形成于自另一個面起規(guī)定的距離的內(nèi)側(cè)，因而能夠更加可靠地防止從改質(zhì)區(qū)域產(chǎn)生粒子。優(yōu)選，本發(fā)明涉及的激光加工方法中，弱化區(qū)域沿著切斷預(yù)定線形成為虛線狀。于是，當(dāng)外力作用于加工對象物時，由于應(yīng)力容易集中于弱化區(qū)域，因而能夠用更小的外力沿著切斷預(yù)定線切斷加工對象物。優(yōu)選，本發(fā)明的激光加工方法還包括以多列改質(zhì)區(qū)域和弱化區(qū)域為切斷的起點， 沿著切斷預(yù)定線切斷加工對象物的工序。于是，能夠高精度地沿著切斷預(yù)定線切斷加工對象物。本發(fā)明涉及的激光加工方法中，多列改質(zhì)區(qū)域有時包括熔融處理區(qū)域。依照本發(fā)明，能夠防止粒子產(chǎn)生，并能夠用較小的外力沿著切斷預(yù)定線切斷加工對象物。


圖1是本實施方式涉及的激光加工方法的激光加工中的加工對象物的平面圖。圖2是圖1所示的加工對象物的沿II-II線的截面圖。圖3是本實施方式涉及的激光加工方法的激光加工后的加工對象物的平面圖。圖4是圖3所示的加工對象物的沿IV-IV線的截面圖。圖5是圖3所示的加工對象物的沿V-V線的截面圖。圖6是由本實施方式涉及的激光加工方法切斷的加工對象物的平面圖。圖7是本實施方式涉及的激光加工方法中的峰值功率密度和龜裂點的大小的關(guān)系的示意圖。圖8是本實施方式涉及的激光加工方法的第1工序中的加工對象物的截面圖。圖9是本實施方式涉及的激光加工方法的第2工序中的加工對象物的截面圖。圖10是本實施方式涉及的激光加工方法的第3工序中的加工對象物的截面圖。圖11是本實施方式涉及的激光加工方法的第4工序中的加工對象物的截面圖。圖12是由本實施方式涉及的激光加工方法切斷的硅晶圓的一部分的截面的照片。圖13是本實施方式涉及的激光加工方法中的激光的波長和硅基板的內(nèi)部透過率的關(guān)系的示意圖。圖14是作為本實施方式的激光加工方法的對象的加工對象物的平面圖。圖15是沿圖14所示的XV-XV線的部分截面圖。圖16是用于說明本實施方式的激光加工方法的加工對象物的部分截面圖。圖17是用于說明本實施方式的激光加工方法的加工對象物的部分截面圖。
圖18是用于說明本實施方式的激光加工方法的加工對象物的部分截面圖。圖19是用于說明本實施方式的激光加工方法的加工對象物的部分截面圖。圖20是沿圖14所示的XX-XX線的部分截面圖。圖21是用于說明本實施方式的激光加工方法的原理的圖。圖22是沿圖14所示的XX-XX線的部分截面圖。符號說明1.加工對象物；3.表面(一個面)；5.切斷預(yù)定線；11.硅晶圓(半導(dǎo)體基板)； 13i、132.熔融處理區(qū)域(改質(zhì)區(qū)域)；17.金屬膜；18.弱化區(qū)域；21.背面(另一個面)； L.激光。
具體實施例方式以下，參照附圖，詳細地說明本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式。本實施方式的激光加工方法中，為了在加工對象物的內(nèi)部形成改質(zhì)區(qū)域，利用了多光子吸收的現(xiàn)象。因此，首先說明利用多光子吸收來形成改質(zhì)區(qū)域的激光加工方法。如果光子的能量h υ小于材料的吸收的帶隙(band gap) Ee，則在光學(xué)上透明。所以，在材料上產(chǎn)生吸收的條件為h υ > &。但是，即使在光學(xué)上透明，但如果激光的強度非常大，則在nhu 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，激光的強度由激光的聚光點的峰值功率密度 (W/cm2)決定，例如，在峰值功率密度為IX IO8 (W/cm2)以上的條件下，產(chǎn)生多光子吸收。峰值功率密度由(聚光點上的激光的一個脈沖的能量)+ (激光的束斑截面積X脈沖寬度) 求出。另外，在連續(xù)波的情況下，激光的強度由激光的聚光點的電場強度(W/cm2)決定。參照圖1 6，說明利用這種多光子吸收的本實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)的加工對象物1的表面3上，存在著用于切斷加工對象物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。本實施方式涉及的激光加工方法中，如圖2所示，在產(chǎn)生多光子吸收的條件下，將聚光點P對準(zhǔn)于加工對象物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，可以為在加工對象物1上實際畫出的線。然后，通過使激光L沿著切斷預(yù)定線5 (即圖1的箭頭A方向)相對地移動，從而使聚光點P沿著切斷預(yù)定線5移動。由此，如圖3 5所示，改質(zhì)區(qū)域7沿著切斷預(yù)定線5 形成于加工對象物1內(nèi)部，該改質(zhì)區(qū)域7成為切斷起點區(qū)域8。在此，切斷起點區(qū)域8是指切斷加工對象物1時作為切斷(斷裂)的起點的區(qū)域。該切斷起點區(qū)域8，有時通過改質(zhì)區(qū)域7連續(xù)地形成而形成，有時通過改質(zhì)區(qū)域7斷續(xù)地形成而形成。本實施方式涉及的激光加工方法，并不是通過加工對象物1吸收激光L來使加工對象物1發(fā)熱并形成改質(zhì)區(qū)域7。而是使激光L透過加工對象物1，在加工對象物1的內(nèi)部產(chǎn)生多光子吸收，形成改質(zhì)區(qū)域7。所以，激光L在加工對象物1的表面3上幾乎不被吸收， 因而加工對象物1的表面3不熔融。如果在加工對象物1的內(nèi)部形成切斷起點區(qū)域8，則以該切斷起點區(qū)域8作為起點容易產(chǎn)生斷裂，因而如圖6所示，能夠用較小的力切斷加工對象物1。于是，能夠不在加工對象物1的表面3上產(chǎn)生不必要的斷裂就高精度地切斷加工對象物1。對于以該切斷起點區(qū)域8作為起點的加工對象物1的切斷，可考慮以下的兩種情況。一種情況為，在形成切斷起點區(qū)域8后，通過向加工對象物1施加人為的力，從而使加工對象物1以切斷起點區(qū)域8為起點而斷裂，切斷加工對象物1。這是例如加工對象物1的厚度較大時的切斷。施加人為的力是指例如沿著加工對象物1的切斷起點區(qū)域8向加工對象物1施加彎曲應(yīng)力或剪切應(yīng)力，或者通過向加工對象物1賦予溫度差，從而產(chǎn)生熱應(yīng)力。 另一種情況為，通過形成切斷起點區(qū)域8，從而將該切斷起點區(qū)域8作為起點，向加工對象物1的截面方向(厚度方向)自然地斷裂，結(jié)果切斷加工對象物1。這在例如加工對象物 1的厚度較小的情況下，通過由1列改質(zhì)區(qū)域7形成切斷起點區(qū)域8而成為可能，在加工對象物1的厚度較大的情況下，通過由在厚度方向上形成的多列改質(zhì)區(qū)域7形成切斷起點區(qū)域8而成為可能。并且，在該自然地斷裂的情況下，在切斷的地方，斷裂不會先行到達與未形成有切斷起點區(qū)域8的部位相對應(yīng)的部分的表面3上，能夠僅割斷與形成有切斷起點區(qū)域8的部位相對應(yīng)的部分，因而能夠良好地控制切斷。近年來，由于硅晶圓等加工對象物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)域為包含一個或多個龜裂(crack)的龜裂區(qū)域的情況將聚光點對準(zhǔn)于加工對象物(例如，玻璃或者由LiTaO3B成的壓電材料)的內(nèi)部， 在聚光點上的電場強度為IX IO8 (W/cm2)以上且脈沖寬度為1 μ S以下的條件下，照射激光。 該脈沖寬度的大小，是在產(chǎn)生多光子吸收的同時不對加工對象物的表面造成多余的損傷， 并能夠僅在加工對象物的內(nèi)部形成龜裂區(qū)域的條件。由此，在加工對象物的內(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)損傷在加工對象物的內(nèi)部誘發(fā)熱形變，從而在加工對象物的內(nèi)部形成有龜裂區(qū)域。電場強度的上限值例如為IX IO12 (W/cm2)。優(yōu)選脈沖寬度例如為Ins 200ns。并且，利用多光子吸收的龜裂區(qū)域的形成，例如記載于第45次激光熱加工研究會議論文集(1998年12月)的第23頁 第觀頁的“利用固體激光高諧波進行的玻璃基板的內(nèi)部標(biāo)記”中。發(fā)明者通過實驗求出了電場強度和龜裂的大小的關(guān)系。實驗條件如下。
(A)加工對象物PYREX (注冊商標(biāo))玻璃(厚度700 μ m)
(B)激光
光源半導(dǎo)體激光器激發(fā)Nd: YAG激光
波長1064nm
激光點截面積:3. HXIO-W
起振方式Q開關(guān)脈沖
重復(fù)頻率100kHz
脈沖寬度30ns
輸出輸出< ImJ/脈沖
激光質(zhì)量=TEMtltl
偏光特性直線偏光
(C)聚光用透鏡
對激光波長的透過率60%
(D)載置有加工對象物的載置臺的移動速度100mm/秒其中，激光質(zhì)量為TEMcitl是指聚光性高且能夠聚光至激光的波長程度。圖7是表示上述實驗的結(jié)果的圖。橫軸為峰值功率密度，激光為脈沖光，因而電場強度由峰值功率密度表示?？v軸表示由1個脈沖的激光在加工對象物的內(nèi)部形成的龜裂部分(龜裂點)的大小。龜裂點集中而成為龜裂區(qū)域。龜裂點的大小是指龜裂點的形狀中作為最大的長度的部分的大小。圖中的黑圓點所表示的數(shù)據(jù)是聚光用透鏡(C)的倍率為100 倍、數(shù)值孔徑(NA)為0.80的情況。另一方面，圖中的白圓點所表示的數(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。由此可知，自峰值功率密度為IO11OV/ cm2)左右起，在加工對象物的內(nèi)部產(chǎn)生龜裂點，隨著峰值功率密度變大，龜裂點也變大。下面，參照圖8 圖11，說明通過形成龜裂區(qū)域來切斷加工對象物的機理。如圖8 所示，在產(chǎn)生多光子吸收的條件下，將聚光點P對準(zhǔn)于加工對象物1的內(nèi)部并照射激光L，沿著切斷預(yù)定線在內(nèi)部形成龜裂區(qū)域9。龜裂區(qū)域9是包含一個或多個龜裂的區(qū)域。如此形成的龜裂區(qū)域9成為切斷起點區(qū)域。如圖9所示，以龜裂區(qū)域9為起點(即，以切斷起點區(qū)域為起點)，龜裂進一步生長，如圖10所示，龜裂到達加工對象物1的表面3和背面21，如圖11所示，通過加工對象物1斷裂而切斷加工對象物1。到達加工對象物1的表面3和背面21的龜裂，有自然生長的情況，也有通過向加工對象物1施加力而生長的情況。(2)改質(zhì)區(qū)域為熔融處理區(qū)域的情況將聚光點對準(zhǔn)于加工對象物(例如，類似于硅的半導(dǎo)體材料)的內(nèi)部，在聚光點上的電場強度為lX108(W/cm2)以上且脈沖寬度為Iys以下的條件下，照射激光。由此，加工對象物的內(nèi)部因多光子吸收而被局部地加熱。通過該加熱，在加工對象物的內(nèi)部形成有熔融處理區(qū)域。熔融處理區(qū)域是指暫時熔融后再固化的區(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。另外，熔融處理區(qū)域也可以是指單晶結(jié)構(gòu)、非晶結(jié)構(gòu)、多晶結(jié)構(gòu)中的某種結(jié)構(gòu)變化為另一種結(jié)構(gòu)的區(qū)域。 即，例如是指從單晶結(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)變化為包括非晶結(jié)構(gòu)和多晶結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的區(qū)域。在加工對象物為硅單晶結(jié)構(gòu)的情況下，熔融處理區(qū)域例如為非晶硅結(jié)構(gòu)。電場強度的上限值例如為IX IO12(W/cm2)。優(yōu)選脈沖寬度例如為Ins 200ns。發(fā)明者通過實驗，確認了在硅晶圓的內(nèi)部形成有熔融處理區(qū)域。實驗條件如下。
(A)加工對象物硅晶圓(厚度350 μ m,外徑4英寸)
(B)激光
光源半導(dǎo)體激光器激發(fā)Nd: YAG激光
波長1064nm
激光點截面積3. HXlO-8Cm2
起振方式Q開關(guān)脈沖
重復(fù)頻率100kHz
脈沖寬度30ns
輸出20μ J/脈沖
激光質(zhì)量=TEMtltl
偏光特性直線偏光
7
(C)聚光用透鏡倍率50倍N. A. 0. 55對激光波長的透過率60%(D)載置加工對象物的載置臺的移動速度IOOmm/秒圖12是利用上述條件下的激光加工而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，利用上述條件而形成的熔融處理區(qū)域13 的厚度方向的大小為IOOym左右。說明通過多光子吸收來形成熔融處理區(qū)域13的情況。圖13是激光的波長和硅基板的內(nèi)部的透過率的關(guān)系的示意圖。但是，除去了硅基板的表面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)鹊母髯缘姆瓷涑煞郑瑑H顯示了內(nèi)部的透過率。對于硅基板的厚度t為50μπι、100μπι、200μπι、500μπι、 1000 μ m的各個情況，顯示了上述關(guān)系。由此可知，例如在Nd: YAG激光的波長1064nm處，當(dāng)硅基板的厚度為500 μ m以下時，在硅基板的內(nèi)部，激光的80%以上透過。由于圖12所示的硅晶圓11的厚度為350 μ m， 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，即自表面起 175 μ m的部分。該情況下的透過率，如果以厚度200 μ 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)部僅被少量吸收，幾乎透過。這意味著，并不是激光在硅晶圓11 的內(nèi)部被吸收且在硅晶圓11的內(nèi)部形成有熔融處理區(qū)域13( S卩，通過激光的通常的加熱來形成熔融處理區(qū)域)，而是通過多光子吸收來形成熔融處理區(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)會全國大會演講概要第66輯(2000年4月)的第72 頁 第73頁的“利用皮秒脈沖激光進行的硅的加工特性評價”中。并且，通過以由熔融處理區(qū)域形成的切斷起點區(qū)域為起點，向著截面方向產(chǎn)生斷裂，并使該斷裂到達硅晶圓的表面和背面，從而最終將硅晶圓切斷。到達硅晶圓的表面和背面的該斷裂，有自然地生長的情況，也有通過向硅晶圓施加力而生長的情況。而且，當(dāng)斷裂從切斷起點區(qū)域向硅晶圓的表面和背面自然地生長時，存在著以下情況的任意一種從形成切斷起點區(qū)域的熔融處理區(qū)域正在熔融的狀態(tài)起斷裂進行生長的情況，以及當(dāng)形成切斷起點區(qū)域的熔融處理區(qū)域從正在熔融的狀態(tài)再次固化時斷裂進行生長的情況。但是，無論哪種情況，熔融處理區(qū)域僅在硅晶圓的內(nèi)部形成，在切斷后的切斷面上，如圖12所示，僅在內(nèi)部形成有熔融處理區(qū)域。這樣，如果在加工對象物的內(nèi)部由熔融處理區(qū)域形成切斷起點區(qū)域，則在割斷時不易產(chǎn)生偏離切斷起點區(qū)域線的不必要的斷裂，因而割斷的控制變得容易。另外，熔融處理區(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)域為折射率變化區(qū)域的情況將聚光點對準(zhǔn)于加工對象物(例如玻璃)的內(nèi)部，在聚光點上的電場強度為 1 X IO8 (ff/cm2)以上且脈沖寬度為Ins以下的條件下，照射激光。如果極大地縮短脈沖寬度， 并在加工對象物的內(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，而在加工對象物的內(nèi)部引發(fā)離子價變化、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。電場強度的上限值，例如為IX IO12 (W/cm2)。優(yōu)選脈沖寬度例如為Ins以下，更優(yōu)選為Ips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論文集(1997年11月)的第105頁 第111頁的“飛秒激光照射引起的對玻璃內(nèi)部的光致結(jié)構(gòu)的形成”中。以上，說明了通過多光子吸收而形成的改質(zhì)區(qū)域的(1) (3)的情況，然而，如果考慮晶圓狀的加工對象物的晶體結(jié)構(gòu)或其解理性等，如下地形成切斷起點區(qū)域，那么，可以以該切斷起點區(qū)域為起點，用更小的力且精度良好地切斷加工對象物。即，對于由硅等金剛石結(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區(qū)域。另外，對于由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區(qū)域。而且，對于藍寶石(Al2O3)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區(qū)域。并且，如果沿著應(yīng)該形成上述的切斷起點區(qū)域的方向(例如，沿著單晶硅基板的 (111)面的方向)、或者與應(yīng)該形成切斷起點區(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應(yīng)該形成切斷起點區(qū)域的方向的切斷起點區(qū)域。以下，說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。如圖14和圖15所示，加工對象物1為所謂的MEMS晶圓，具備厚度為300 μ m的硅晶圓(半導(dǎo)體基板)11、包含多個功能元件15且形成于硅晶圓11的表面的功能元件層 16、以及形成于硅晶圓11的背面的金屬膜17。功能元件15，例如為機械要素部件、傳感器、 致動器、電子電路等，沿著與硅晶圓11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。金屬膜17由金形成，其厚度為3 μ m。將如上述般構(gòu)成的加工對象物1如下述般切斷為各個功能元件15。首先，如圖16 所示，在加工對象物1的背面(另一個面)21，即金屬膜17的背面粘貼擴展帶23。然后，以功能元件層16為上側(cè)，將加工對象物1固定于激光加工裝置的載置臺(圖中未顯示)上。接著，如圖17所示，以加工對象物1的表面(一個面)3，即功能元件層16的表面為激光入射面，將聚光點P對準(zhǔn)于自硅晶圓11的表面起295 μ m的位置(硅晶圓11的內(nèi)部)并照射激光L，通過載置臺的移動，沿著以通過相鄰的功能元件15、15間的方式而設(shè)定成格子狀的切斷預(yù)定線5 (參照圖14的虛線)，使聚光點P進行掃描。于是，在硅晶圓11的內(nèi)部的背面21附近，沿著切斷預(yù)定線5形成熔融處理區(qū)域 13”同時，在金屬膜17上，沿著切斷預(yù)定線5從背面21形成具有規(guī)定的深度的弱化區(qū)域18。 并且，該情況下的激光的照明條件為脈沖寬度150ns、能量15 μ J。另外，上述的“自硅晶圓 11的表面起295 μ m的位置”是指不考慮球面像差等的理論上的“使聚光點P對準(zhǔn)的位置”。接著，如圖18所示，以加工對象物1的表面3為激光入射面，將聚光點P對準(zhǔn)于硅晶圓11的內(nèi)部并照射激光P，通過載置臺的移動，沿著以通過相鄰的功能元件15、15間的方式而設(shè)定成格子狀的切斷預(yù)定線5，使聚光點P進行掃描。對1根切斷預(yù)定線5進行5次該沿著切斷預(yù)定線5的聚光點P的掃描，但是，通過在每次均改變硅晶圓11的表面和使聚光點P對準(zhǔn)的位置的距離，從而在熔融處理區(qū)域13i 和硅晶圓11的表面之間，沿著切斷預(yù)定線5形成5列熔融處理區(qū)域132。此外，相對于1根切斷預(yù)定線5而形成于硅晶圓11的內(nèi)部的熔融處理區(qū)域1 的列數(shù)，根據(jù)硅晶圓11的厚度等而變化，并不限于5列。另外，在熔融處理區(qū)域13pl32，有時混合有龜裂。接著，如圖19所示，使擴展帶23擴張，以熔融處理區(qū)域13^1 以及弱化區(qū)域18 為切斷的起點，沿著切斷預(yù)定線5切斷加工對象物1。這時，由于擴展帶23擴張，因而，通過切斷而得到的多個半導(dǎo)體芯片25相互分離。如上所述，在上述激光加工方法中，沿著各切斷預(yù)定線5，形成在加工對象物的厚度方向上并列的6列熔融處理區(qū)域13pl32，然而，在形成最接近加工對象物1的背面21的熔融處理區(qū)域U1時，在背面21上沿著切斷預(yù)定線5形成具有規(guī)定的深度的弱化區(qū)域18。 這時，加工對象物1的背面21為金屬膜17的背面，但是，即使在該情況下，由于具有規(guī)定的深度的弱化區(qū)域18沿著切斷預(yù)定線5形成于金屬膜17上，因而，也能夠用較小的外力沿著切斷預(yù)定線5高精度地切斷加工對象物1。另外，如圖20所示，通過1個脈沖的激光L的照射而形成的熔融處理區(qū)域U1和弱化區(qū)域18，在相互分離的狀態(tài)下，在加工對象物1的厚度方向上相對。于是，最接近加工對象物1的背面21的熔融處理區(qū)域U1形成在自背面21起規(guī)定的距離的內(nèi)側(cè)。因此，熔融處理區(qū)域1 當(dāng)然不用說，能夠可靠地防止從熔融處理區(qū)域U1產(chǎn)生粒子。而且，如圖20所示，通過脈沖發(fā)生的激光L的照射而形成的弱化區(qū)域18，沿著切斷預(yù)定線5形成為虛線狀。于是，在通過擴展帶23使外力作用于加工對象物1時，應(yīng)力容易集中于弱化區(qū)域18。因此，能夠用更小的外力沿著切斷預(yù)定線5切斷加工對象物1。在此，對在硅晶圓11的內(nèi)部形成有熔融處理區(qū)域131;同時在加工對象物1的背面 21形成有弱化區(qū)域18的原理進行說明。如果使聚光點P對準(zhǔn)于硅晶圓11的內(nèi)部的背面 21附近并照射激光L，則如圖21所示，球面像差的影響使得中心光線和周圍光線的聚光度劣化，各光線不聚光于一點，各光線、尤其是周圍光線的聚光位置在光軸方向上偏離。即，在金屬膜17的內(nèi)部(在圖21中，為金屬膜17的表面17a的下側(cè))，一部分的光線聚光。于是，在加工對象物1的背面21，即金屬膜17的背面，形成有具有規(guī)定的深度的弱化區(qū)域18。 此外，由于有助于弱化區(qū)域18的形成的一部分光線的聚光點上的能量小，因而擴展帶23幾乎不受熔融等的損傷。本發(fā)明并不限于上述實施方式。例如，在上述實施方式中，通過1個脈沖的激光L的照射而形成的熔融處理區(qū)域 U1和弱化區(qū)域18，在相互分離的狀態(tài)下，在加工對象物1的厚度方向上相對，但是，也可以如圖22所示，通過1個脈沖的激光L的照射而形成的熔融處理區(qū)域U1和弱化區(qū)域18為相互接觸或連續(xù)的狀態(tài)。在該情況下，由于在加工對象物1的沿著切斷預(yù)定線5的部分的背面21側(cè)的端部殘留有梳齒狀的未改質(zhì)區(qū)域，因而當(dāng)外力作用于加工對象物1時，應(yīng)力容易集中于熔融處理區(qū)域H1和弱化區(qū)域18，能夠用較小的外力沿著切斷預(yù)定線5切斷加工對象物1。此外，該情況下的激光的照射條件為脈沖寬度150ns、能量15μ J。另外，在上述實施方式中，加工對象物1的背面21為金屬膜17的背面，但加工對象物1也可以不具備金屬膜17，例如，加工對象物1的背面21可以為硅晶圓11的背面。而且，功能元件15，例如也可以為通過結(jié)晶成長而形成的半導(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、或者作為電路而形成的電路元件等。另外，在上述實施方式中，以加工對象物1的表面3為激光入射面，但是，也可以以加工對象物1的背面21為激光入射面。在以加工對象物1的背面21為激光入射面的情況下，例如，如下述般將加工對象物1切斷為多個半導(dǎo)體芯片25。S卩，在功能元件層16的表面上粘貼保護帶，在由保護帶保護功能元件層16的狀態(tài)下，將保持加工對象物1的保護帶固定于激光加工裝置的載置臺上。然后，通過以加工對象物1的背面21為激光入射面，使聚光點P對準(zhǔn)于硅晶圓11內(nèi)部并照射激光L，從而沿著切斷預(yù)定線5形成熔融處理區(qū)域 132以及弱化區(qū)域18。接著，使固定于載置臺的保護帶與加工對象物1 一起分離。然后，在加工對象物1的背面21粘貼擴展帶23，從功能元件層16的表面剝離保護帶，隨后，使擴展帶23擴張，以熔融處理區(qū)域13^1 以及弱化區(qū)域18為切斷的起點，沿著切斷預(yù)定線5切斷加工對象物1，并且，將通過切斷而得到的多個半導(dǎo)體芯片25相互分離。另外，在上述實施方式中，在硅晶圓11的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)域13pl32，但是，也可以在由玻璃或壓電材料等其它材料形成的晶圓的內(nèi)部，形成龜裂區(qū)域或折射率變化區(qū)域等其它的改質(zhì)區(qū)域。依照本發(fā)明，能夠防止粒子產(chǎn)生，且能夠用較小的外力沿著切斷預(yù)定線切斷加工對象物。
權(quán)利要求
1.一種激光加工方法，其特征在于，通過以具備半導(dǎo)體基板的板狀的加工對象物的一個面為激光入射面并向所述加工對象物照射激光，從而沿著所述加工對象物的切斷預(yù)定線，以在所述加工對象物的厚度方向上并列的方式，在所述半導(dǎo)體基板的內(nèi)部形成作為切斷的起點的多列改質(zhì)區(qū)域， 所述激光加工方法包括形成多列所述改質(zhì)區(qū)域中最接近所述加工對象物的另一個面的改質(zhì)區(qū)域，同時沿著所述切斷預(yù)定線在所述另一個面形成具有規(guī)定的深度的弱化區(qū)域的工序；以及形成多列所述改質(zhì)區(qū)域中除了最接近所述另一個面的所述改質(zhì)區(qū)域以外的改質(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， 所述另一個面為所述加工對象物所具備的金屬膜的面。
3.如權(quán)利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，最接近所述另一個面的所述改質(zhì)區(qū)域和所述弱化區(qū)域，以相互分離的方式形成。
4.如權(quán)利要求1所述的激光加工方法，其特征在于， 所述弱化區(qū)域沿著所述切斷預(yù)定線形成為虛線狀。
5.如權(quán)利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，包括以多列所述改質(zhì)區(qū)域和所述弱化區(qū)域為切斷的起點，沿著所述切斷預(yù)定線切斷所述加工對象物的工序。
6.如權(quán)利要求1所述的激光加工方法，其特征在于， 多列所述改質(zhì)區(qū)域包括熔融處理區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種激光加工方法。沿著切斷預(yù)定線(5)，在硅晶圓(11)的內(nèi)部形成作為切斷的起點的6列熔融處理區(qū)域(131、132)，但是，在形成最接近加工對象物(1)的背面(21)的熔融處理區(qū)域(131)時，沿著切斷預(yù)定線(5)在背面(21)形成弱化區(qū)域(18)。如此，由于熔融處理區(qū)域(131、132)形成于硅晶圓(11)的內(nèi)部，因而能夠防止從熔融處理區(qū)域(131、132)產(chǎn)生粒子。并且，由于具有規(guī)定的深度的弱化區(qū)域(18)沿著切斷預(yù)定線(5)形成于加工對象物(1)的背面(21)，因而能夠用較小的外力沿著切斷預(yù)定線(5)切斷加工對象物(1)。
文檔編號H01L21/78GK102513695SQ201110399149
公開日2012年6月27日 申請日期2007年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月19日
發(fā)明者坂本剛志 申請人:浜松光子學(xué)株式會社