專利名稱：激光加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及加工方法，特別是涉及使用激光的加工方法。
背景技術(shù)：
近年來，要求一種能高精度地切斷具有各種層疊結(jié)構(gòu)的加工對(duì)象物的技術(shù)，上述層疊結(jié)構(gòu)有例如作為半導(dǎo)體器件用、在Al2O3基板上使GaN等半導(dǎo)體動(dòng)作層進(jìn)行晶體生長(zhǎng)的層疊結(jié)構(gòu)，或者作為液晶顯示裝置用、在玻璃基板上粘貼了另一玻璃基板的層疊結(jié)構(gòu)等。
迄今，切斷這些具有層疊結(jié)構(gòu)的加工對(duì)象物時(shí)，一般是使用刀片切割法或金剛石劃片法。
所謂刀片切割法是利用金剛石刀片等切削并切斷加工對(duì)象物的方法。另一方面所謂金剛石劃片法，是利用金剛石刀頭工具在加工對(duì)象物的表面上設(shè)定劃線，將刀刃沿著該劃線押接在加工對(duì)象物的背面上，使割開加工對(duì)象物而切斷的方法。
可是，在采用刀片切割法時(shí)，例如，在加工對(duì)象物是上述的液晶顯示裝置用的加工對(duì)象物的情況下，由于在玻璃基板和另一玻璃基板之間設(shè)有間隙，所以切削屑或潤(rùn)滑洗凈水有可能進(jìn)入該間隙。
另外，在采用金剛石劃線法時(shí)，在加工對(duì)象物具有Al2O3基板等硬度高的基板的情況下，或者，在加工對(duì)象物是將玻璃基板之間彼此粘貼起來的加工對(duì)象物等情況下，不僅在加工對(duì)象物的表面上，而且還必須在背面上設(shè)定劃線，由于在該表面上和背面上設(shè)定的劃線的位置偏移，有可能造成切斷不良。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明就是鑒于這樣的情況而完成的，目的在于提供一種解決上述的問題，在加工對(duì)象物具有各種層疊結(jié)構(gòu)的情況下，也能高精度地切斷加工對(duì)象物的激光加工方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的激光加工方法是一種切斷包含基板、以及設(shè)置在基板上的層疊部的平板狀的加工對(duì)象物的激光加工方法，其特征在于，包括以下工序?qū)⒈Ｗo(hù)膜安裝在加工對(duì)象物的層疊部一側(cè)的表面上，將加工對(duì)象物的背面作為激光入射面，將聚光點(diǎn)調(diào)整在基板的內(nèi)部，通過照射激光，形成由多光子吸收產(chǎn)生的改質(zhì)區(qū)，利用該改質(zhì)區(qū)，沿著加工對(duì)象物的切斷預(yù)定線從激光入射面至規(guī)定距離內(nèi)側(cè)形成切斷起點(diǎn)區(qū)，將伸展性的膜安裝在加工對(duì)象物的背面上，通過使伸展性的膜伸展，使以切斷起點(diǎn)區(qū)為起點(diǎn)切斷加工對(duì)象物而產(chǎn)生的多個(gè)部分互相分離。
另外，本發(fā)明的激光加工方法是一種切斷包含半導(dǎo)體基板、以及設(shè)置在半導(dǎo)體基板上的層疊部的平板狀的加工對(duì)象物的激光加工方法，其特征在于，包括以下工序?qū)⒈Ｗo(hù)膜安裝在加工對(duì)象物的層疊部一側(cè)的表面上，將加工對(duì)象物的背面作為激光入射面，將聚光點(diǎn)調(diào)整在半導(dǎo)體基板的內(nèi)部，通過照射激光，形成熔融處理區(qū)，利用該熔融處理區(qū)，沿著加工對(duì)象物的切斷預(yù)定線從激光入射面至規(guī)定距離內(nèi)側(cè)形成切斷起點(diǎn)區(qū)，將伸展性的膜安裝在加工對(duì)象物的背面上，通過使伸展性的膜伸展，使以切斷起點(diǎn)區(qū)為起點(diǎn)切斷加工對(duì)象物而產(chǎn)生的多個(gè)部分互相分離。
如果采用這些激光加工方法，則通過將保護(hù)膜安裝在加工對(duì)象物的表面上，能使背面朝上地將加工對(duì)象物放置在臺(tái)上，所以能使激光從加工對(duì)象物的背面良好地照射到(半導(dǎo)體)基板的內(nèi)部。而且，在利用多光子吸收現(xiàn)象形成的改質(zhì)區(qū)(熔融處理區(qū))中，在基板的內(nèi)部形成沿著應(yīng)切斷加工對(duì)象物的所希望的切斷預(yù)定線的切斷起點(diǎn)區(qū)，能以該切斷起點(diǎn)區(qū)為起點(diǎn)切斷加工對(duì)象物。而且，由于將伸展性的膜安裝在加工對(duì)象物的背面上使其伸展，能容易地使被切斷了的加工對(duì)象物的多個(gè)部分分離。即，如果采用本激光加工方法，則不使激光直接照射在位于加工對(duì)象物表面上的層疊部上，就能形成切斷起點(diǎn)區(qū)，同時(shí)將切斷起點(diǎn)區(qū)作為起點(diǎn)，用比較小的力、精度良好地切割而將基板切斷，能容易地分離被切斷了的加工對(duì)象物。因此，如果采用該激光加工方法，即使在加工對(duì)象物具有各種層疊結(jié)構(gòu)的情況下，也能高精度地切斷該加工對(duì)象物。
這里，所謂基板上的層疊部，是指堆積在基板表面上的層疊部、粘貼在基板表面上的層疊部、或安裝在基板表面上的層疊部等而言，不管與基板的材料相同還是不同都可以。而且，對(duì)于層疊部，具有緊密地設(shè)置在基板上的層疊部、或設(shè)置得與基板之間具有間隙的層疊部等。作為例子，具有在基板上通過晶體生長(zhǎng)形成的半導(dǎo)體動(dòng)作層、或粘貼在玻璃基板上的另一玻璃基板等，層疊部包括形成了多層不同材料的層疊部。另外，所謂基板的內(nèi)部，意味著也包含設(shè)置了層疊部的基板的表面。另外，所謂聚光點(diǎn)，是激光會(huì)聚的地方。而且，切斷起點(diǎn)區(qū)具有連續(xù)地形成改質(zhì)區(qū)而形成的情況，也具有斷續(xù)地形成改質(zhì)區(qū)而形成的情況。
另外，本發(fā)明的激光加工方法是一種切斷包含基板、以及設(shè)置在基板上的層疊部的平板狀的加工對(duì)象物的激光加工方法，其特征在于，包括以下工序?qū)⒈Ｗo(hù)膜安裝在加工對(duì)象物的層疊部一側(cè)的表面上，將加工對(duì)象物的背面作為激光入射面，將聚光點(diǎn)調(diào)整在基板的內(nèi)部，通過照射激光，形成由多光子吸收產(chǎn)生的改質(zhì)區(qū)，利用該改質(zhì)區(qū)，沿著加工對(duì)象物的切斷預(yù)定線從激光入射面至規(guī)定距離內(nèi)側(cè)形成切斷起點(diǎn)區(qū)，將伸展性的膜安裝在加工對(duì)象物的背面上，通過對(duì)加工對(duì)象物施加外力，以切斷起點(diǎn)區(qū)為起點(diǎn)將加工對(duì)象物切斷成多個(gè)部分，通過使伸展性的膜伸展，使加工對(duì)象物的多個(gè)部分分離。
另外，本發(fā)明的激光加工方法是一種切斷包含基板、以及設(shè)置在基板上的層疊部的平板狀的加工對(duì)象物的激光加工方法，其特征在于，包括以下工序?qū)⒈Ｗo(hù)膜安裝在加工對(duì)象物的層疊部一側(cè)的表面上，將加工對(duì)象物的背面作為激光入射面，將聚光點(diǎn)調(diào)整在基板的內(nèi)部，通過照射激光，形成由多光子吸收產(chǎn)生的改質(zhì)區(qū)，利用該改質(zhì)區(qū)，沿著加工對(duì)象物的切斷預(yù)定線從激光入射面至規(guī)定距離內(nèi)側(cè)形成切斷起點(diǎn)區(qū)，將伸展性的膜安裝在加工對(duì)象物的背面上，通過對(duì)加工對(duì)象物施加外力，以切斷起點(diǎn)區(qū)為起點(diǎn)將加工對(duì)象物切斷成多個(gè)部分，通過使伸展性的膜伸展，使加工對(duì)象物的多個(gè)部分分離。
如果采用這些激光加工方法，則由于與上述的激光加工方法同樣的理由，即使在加工對(duì)象物具有各種層疊結(jié)構(gòu)的情況下，也能高精度地切斷該加工對(duì)象物。另外，將加工對(duì)象物切斷成多個(gè)部分時(shí)，通過將外力加在加工對(duì)象物上，能以切斷起點(diǎn)區(qū)為起點(diǎn)容易地切斷加工對(duì)象物。
另外，本發(fā)明的激光加工方法是一種切斷包含基板、以及設(shè)置在基板上的層疊部的平板狀的加工對(duì)象物的激光加工方法，其特征在于，包括以下工序?qū)⒈Ｗo(hù)膜安裝在加工對(duì)象物的層疊部一側(cè)的表面上，將加工對(duì)象物的背面作為激光入射面，將聚光點(diǎn)調(diào)整在基板的內(nèi)部，通過照射激光，形成由多光子吸收產(chǎn)生的改質(zhì)區(qū)，利用該改質(zhì)區(qū)，沿著加工對(duì)象物的切斷預(yù)定線從激光入射面至規(guī)定距離內(nèi)側(cè)形成切斷起點(diǎn)區(qū)，將伸展性的膜安裝在加工對(duì)象物的背面上，通過使伸展性的膜伸展，以切斷起點(diǎn)區(qū)為起點(diǎn)將加工對(duì)象物切斷成多個(gè)部分，同時(shí)使加工對(duì)象物的多個(gè)部分分離。
另外，本發(fā)明的激光加工方法是一種切斷包含半導(dǎo)體基板、以及設(shè)置在半導(dǎo)體基板上的層疊部的平板狀的加工對(duì)象物的激光加工方法，其特征在于，包括以下工序?qū)⒈Ｗo(hù)膜安裝在加工對(duì)象物的層疊部一側(cè)的表面上，將加工對(duì)象物的背面作為激光入射面，將聚光點(diǎn)調(diào)整在半導(dǎo)體基板的內(nèi)部，通過照射激光，形成熔融處理區(qū)，利用該熔融處理區(qū)，沿著加工對(duì)象物的切斷預(yù)定線從激光入射面至規(guī)定距離內(nèi)側(cè)形成切斷起點(diǎn)區(qū)，將伸展性的膜安裝在加工對(duì)象物的背面上，通過使伸展性的膜伸展，以切斷起點(diǎn)區(qū)為起點(diǎn)將加工對(duì)象物切斷成多個(gè)部分，同時(shí)使加工對(duì)象物的多個(gè)部分分離。
如果采用這些激光加工方法，則由于與上述的激光加工方法同樣的理由，即使在加工對(duì)象物具有各種層疊結(jié)構(gòu)的情況下，也能高精度地切斷該加工對(duì)象物。另外，由于通過使伸展性的膜伸展，拉伸應(yīng)力加在加工對(duì)象物的切斷起點(diǎn)區(qū)上，所以能同時(shí)進(jìn)行切斷加工對(duì)象物的工序和將多個(gè)部分分離的工序，能減少制造工序。
另外，在上述的本發(fā)明的激光加工方法中，在加工對(duì)象物上形成切斷起點(diǎn)區(qū)之前，為了使加工對(duì)象物的基板變薄，優(yōu)選對(duì)加工對(duì)象物的背面進(jìn)行磨削。因此，以切斷起點(diǎn)區(qū)為起點(diǎn)，用較小的力或者不需要特別的力，就能精度良好地切斷加工對(duì)象物。
另外，在上述的本發(fā)明的激光加工方法中，優(yōu)選在將伸展性的膜安裝在加工對(duì)象物上后，將保護(hù)膜除去。因此，能不離散地保持形成了切斷起點(diǎn)區(qū)的加工對(duì)象物?；蛘?，優(yōu)選通過使伸展性的膜伸展，使加工對(duì)象物的多個(gè)部分分離后，將保護(hù)膜除去。因此，在從切斷加工對(duì)象物到取出多個(gè)部分的期間，能保護(hù)該多個(gè)部分。


圖1是用本實(shí)施方式的激光加工方法進(jìn)行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是用本實(shí)施方式的激光加工方法進(jìn)行的激光加工后的加工對(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是用本實(shí)施方式的激光加工方法切斷了的加工對(duì)象物的平面圖。
圖7是表示本實(shí)施方式的激光加工方法中的電場(chǎng)強(qiáng)度和裂紋點(diǎn)的大小的關(guān)系曲線圖。
圖8是本實(shí)施方式的激光加工方法的第一工序中的加工對(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二工序中的加工對(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三工序中的加工對(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四工序中的加工對(duì)象物的剖面圖。
圖12是表示用本實(shí)施方式的激光加工方法切斷了的硅晶片的一部分的剖面的照片的圖。
圖13是表示本實(shí)施方式的激光加工方法中的激光的波長(zhǎng)和硅基板內(nèi)部的透射率的關(guān)系曲線圖。
圖14是本實(shí)施方式的激光加工裝置的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)圖。
圖15是表示本實(shí)施方式的激光加工方法中用的晶片的立體圖。
圖16是圖15所示的晶片的平面圖。
圖17是表示圖16所示的晶片的VI-VI剖面及VII-VII剖面的放大圖。
圖18是說明本實(shí)施方式的激光加工方法的第一實(shí)施例用的流程圖。
圖19是表示用圖14所示的激光加工裝置在晶片上形成切斷起點(diǎn)區(qū)的方法的流程圖。
圖20A-20C是說明第一實(shí)施例的激光加工方法用的晶片的剖面圖。
圖21A-21C是說明第一實(shí)施例的激光加工方法用的晶片的剖面圖。
圖22是說明第一實(shí)施例的激光加工方法用的晶片的剖面圖。
圖23是說明第一實(shí)施例的激光加工方法的變形例用的剖面圖。
圖24是說明本實(shí)施方式的激光加工方法的第二實(shí)施例用的流程圖。
圖25A-25C是說明第二實(shí)施例的激光加工方法用的晶片的剖面圖。
圖26A-26C是說明第二實(shí)施例的激光加工方法用的晶片的剖面圖。
圖27是說明第二實(shí)施例的激光加工方法用的晶片的剖面圖。
圖28是說明本實(shí)施方式的激光加工方法的第三實(shí)施例用的流程圖。
圖29是說明本實(shí)施方式的激光加工方法的第四實(shí)施例用的流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下，與附圖一起詳細(xì)說明本發(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，在加工對(duì)象物的內(nèi)部形成由多光子吸收產(chǎn)生的改質(zhì)區(qū)。這里，最初說明該激光加工方法、特別是關(guān)于多光子吸收。
光子的能量hv如果比材料的吸收帶隙EG小，則該材料在光學(xué)上透明。因此，材料中產(chǎn)生吸收的條件是hv＞EG?？墒牵词构鈱W(xué)上透明，但如果使激光的強(qiáng)度非常大，則在nhv＞EG的條件(n＝2、3、4、…)下材料中產(chǎn)生吸收。將該現(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1×108(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)的激光的每一脈沖的能量)÷(激光光束點(diǎn)剖面積×脈沖寬度)求得。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/cm2)決定。
參照?qǐng)D1～圖6說明利用這樣的多光子吸收的本實(shí)施方式的激光加工的原理。圖1是激光加工中的加工對(duì)象物1的平面圖，圖2是沿圖1所示的加工對(duì)象物1的II-II線的剖面圖，圖3是激光加工后的加工對(duì)象物1的平面圖，圖4是沿圖3所示的加工對(duì)象物1的IV-IV線的剖面圖，圖5是沿圖3所示的加工對(duì)象物1的V-V線的剖面圖，圖6是切斷后的加工對(duì)象物1的平面圖。
如圖1及圖2所示，在加工對(duì)象物1的面10上具有應(yīng)切斷加工對(duì)象物1的所希望的切斷預(yù)定線5。切斷預(yù)定線5是呈直線狀延伸的假想線(也可以在加工對(duì)象物1上實(shí)際上引一條線作為切斷預(yù)定線5)。本實(shí)施方式的激光加工是在產(chǎn)生多光子吸收的條件下，將聚光點(diǎn)調(diào)整在加工對(duì)象物1的內(nèi)部，使激光L照射加工對(duì)象物1，形成改質(zhì)區(qū)7。另外，所謂聚光點(diǎn)，是激光L聚光的地方。另外，加工對(duì)象物1的面10成為入射激光的激光入射面，為了防止激光L在該面10上散射，優(yōu)選呈平坦且光滑的面。
通過使激光L沿切斷預(yù)定線5(即沿著箭頭A的方向)相對(duì)移動(dòng)，使聚光點(diǎn)P沿切斷預(yù)定線5移動(dòng)。由此，如圖3～圖5所示，僅在加工對(duì)象物1的內(nèi)部沿切斷預(yù)定線5形成改質(zhì)區(qū)7，在該改質(zhì)區(qū)7中形成切斷起點(diǎn)區(qū)8。本實(shí)施方式的激光加工方法不是加工對(duì)象物1通過吸收激光L，使加工對(duì)象物1發(fā)熱，形成改質(zhì)區(qū)7。而是使激光L透過加工對(duì)象物1，在加工對(duì)象物1的內(nèi)部發(fā)生多光子吸收，形成改質(zhì)區(qū)7。因此，由于在加工對(duì)象物1的面10上幾乎不吸收激光L，所以加工對(duì)象物1的面10不會(huì)熔融。
切斷加工對(duì)象物1時(shí)，如果切斷的地方存在起點(diǎn)，則從該起點(diǎn)切割加工對(duì)象物1，所以如圖6所示，能用比較小的力切斷加工對(duì)象物1。因此，在加工對(duì)象物1的面10上不會(huì)發(fā)生不必要的裂紋，能將加工對(duì)象物1切斷。
其次，在本實(shí)施方式中作為由多光子吸收形成的改質(zhì)區(qū)，具有以下的(1)～(3)的情況。
(1)改質(zhì)區(qū)包含一個(gè)或多個(gè)裂紋的裂紋區(qū)的情況將聚光點(diǎn)調(diào)整在基板(例如由藍(lán)寶石、玻璃、或LiTaO3構(gòu)成的壓電材料)的內(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1μs以下的條件下，照射激光。該脈沖寬度的大小是能產(chǎn)生多光子吸收而在基板的面上不產(chǎn)生無用的損傷，只在基板內(nèi)部形成裂紋區(qū)的條件。由此，在基板內(nèi)部發(fā)生由多光子吸收引起的光學(xué)性損傷的現(xiàn)象。由該光學(xué)性損傷在基板內(nèi)部引起熱應(yīng)變，由此在基板內(nèi)部形成裂紋區(qū)。作為電場(chǎng)強(qiáng)度的上限值，例如為1×1012(W/cm2)。脈沖寬度例如優(yōu)選為1ns～200ns。
本發(fā)明者通過實(shí)驗(yàn)求出了電場(chǎng)強(qiáng)度和裂紋大小的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)條件如下。
(A)基板パイレツクス(注冊(cè)商標(biāo))玻璃(厚700微米)(B)激光光源半導(dǎo)體激光激勵(lì)Nd:YAG激光器波長(zhǎng)1064nm激光點(diǎn)剖面積3.14×10-8cm2振蕩形態(tài)Q開關(guān)脈沖重復(fù)頻率100kHz脈沖寬度30ns輸出功率輸出功率＜1mJ/脈沖激光品質(zhì)TEM00偏振光特性直線偏振光(C)聚光用透鏡激光波長(zhǎng)的透射率60％(D)放置基板的載物臺(tái)的移動(dòng)速度100mm/秒另外，激光品質(zhì)為TEM00，意味著直至聚光性高的激光的波長(zhǎng)都能聚光。
圖7是表示上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線圖。橫軸表示峰值功率密度，由于激光是脈沖激光，所以電場(chǎng)強(qiáng)度用峰值功率密度表示?？v軸表示由一個(gè)脈沖的激光在基板內(nèi)部形成的裂紋部分(裂紋點(diǎn))的大小。裂紋點(diǎn)集合構(gòu)成裂紋區(qū)。裂紋點(diǎn)的大小是裂紋點(diǎn)的形狀中成為最大長(zhǎng)度部分的大小。裂紋中用黑圓表示的數(shù)據(jù)是聚光用透鏡(C)的放大率為100倍、數(shù)值孔徑(NA)為0.80的情況。另一方面，裂紋中用白圓表示的數(shù)據(jù)是聚光用透鏡(C)的放大率為50倍、數(shù)值孔徑(NA)為0.55的情況。可知峰值功率密度從1011(W/cm2)左右開始在基板內(nèi)部發(fā)生裂紋點(diǎn)，隨著峰值功率密度的增大，裂紋點(diǎn)也增大。
其次，用圖8～圖11說明在本實(shí)施方式的激光加工中，通過形成裂紋區(qū)進(jìn)行的加工對(duì)象物的切斷機(jī)理。如圖8所示，在發(fā)生多光子吸收的條件下，將聚光點(diǎn)P調(diào)整在加工對(duì)象物1的內(nèi)部，使激光L照射在加工對(duì)象物1上，沿著切斷預(yù)定線在內(nèi)部形成裂紋區(qū)9。裂紋區(qū)9是包含一個(gè)或多個(gè)裂紋的區(qū)域。在該裂紋區(qū)9中也形成切斷起點(diǎn)區(qū)。如圖9所示，通過將人為的力(例如拉伸應(yīng)力)加在加工對(duì)象物1上，以裂紋區(qū)9為起點(diǎn)(即，以切斷起點(diǎn)區(qū)為起點(diǎn))使裂紋進(jìn)一步生長(zhǎng)，如圖10所示，裂紋到達(dá)加工對(duì)象物1的兩面，如圖11所示，通過使加工對(duì)象物1裂開而切斷加工對(duì)象物1。
(2)改質(zhì)區(qū)是熔融處理區(qū)的情況將聚光點(diǎn)調(diào)整在基板(例如硅之類的半導(dǎo)體材料)的內(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1μs以下的條件下，照射激光。由此基板內(nèi)部由于多光子吸收，局部被加熱。由于該加熱而在基板內(nèi)部形成熔融處理區(qū)。所謂熔融處理區(qū)，是暫時(shí)熔融后再凝固的區(qū)域、熔融狀態(tài)的區(qū)域、從熔融狀態(tài)再凝固的區(qū)域，也可以是相變區(qū)域或晶體結(jié)構(gòu)變化了的區(qū)域。另外，所謂熔融處理區(qū)，還可以是單晶結(jié)構(gòu)、非晶結(jié)構(gòu)、多晶結(jié)構(gòu)中某一結(jié)構(gòu)變成另一種結(jié)構(gòu)的區(qū)域。就是說，例如意味著從單晶結(jié)構(gòu)變成了非晶結(jié)構(gòu)的區(qū)域、從單晶結(jié)構(gòu)變成了多晶結(jié)構(gòu)的區(qū)域、從單晶結(jié)構(gòu)變成了包括非晶結(jié)構(gòu)及多晶結(jié)構(gòu)的區(qū)域。在基板是硅單晶結(jié)構(gòu)的情況下，熔融處理區(qū)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)。脈沖寬度例如優(yōu)選為1ns～200ns。
本發(fā)明者通過實(shí)驗(yàn)確認(rèn)了在硅晶片內(nèi)部形成了熔融處理區(qū)。實(shí)驗(yàn)條件如下。
(A)基板硅晶片(厚350微米，外徑4英寸)(B)激光光源半導(dǎo)體激光激勵(lì)Nd:YAG激光器波長(zhǎng)1064nm激光點(diǎn)剖面積3.14×10-8cm2振蕩形態(tài)Q開關(guān)脈沖重復(fù)頻率100kHz脈沖寬度30ns輸出功率20μJ/脈沖激光品質(zhì)TEM00偏振光特性直線偏振光(C)聚光用透鏡放大率50倍N.A.0.55激光波長(zhǎng)的透射率60％(D)放置基板的載物臺(tái)的移動(dòng)速度100mm/秒圖12是表示在上述條件下用激光加工方法切斷了的硅晶片的一部分的剖面的照片的圖。在硅晶片11的內(nèi)部形成了熔融處理區(qū)13。另外，由上述條件形成的熔融處理區(qū)13沿厚度方向的大小為100微米左右。
說明由多光子吸收形成熔融處理區(qū)13。圖13是表示激光波長(zhǎng)和硅基板內(nèi)部的透射率的關(guān)系的曲線圖。但是，將硅基板的表面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)雀髯缘姆瓷浞至砍?，只表示?nèi)部的透射率。給出了硅基板的厚度t分別為50微米、100微米、200微米、500微米、1000微米時(shí)的上述關(guān)系。
例如，可知在Nd:YAG激光的波長(zhǎng)為1064nm、硅基板的厚度為500微米以下的情況下，在硅基板內(nèi)部激光的80％以上透過。圖12所示的硅晶片11的厚度為350微米，一旦在硅晶片11的中心附近形成由多光子吸收產(chǎn)生的熔融處理區(qū)13，則能在從硅晶片11的表面開始至175微米的部分形成。如果以厚度為200微米的硅晶片為參考，則這時(shí)的透射率為90％以上，所以在硅晶片11的內(nèi)部激光被吸收得很少，大部分透過。這意味著不是在硅晶片11的內(nèi)部吸收激光，才在硅晶片11的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)13(就是說用激光進(jìn)行的通常的加熱形成熔融處理區(qū))，而是通過多光子吸收形成了熔融處理區(qū)13。
另外，硅晶片以在熔融處理區(qū)中形成的切斷起點(diǎn)區(qū)為起點(diǎn)，沿剖面方向發(fā)生裂紋，通過使該裂紋到達(dá)硅晶片的兩面，結(jié)果被切斷。根據(jù)發(fā)明者們的考察，之所以產(chǎn)生以熔融處理區(qū)為起點(diǎn)的龜裂，可以認(rèn)為由于熔融處理區(qū)和該區(qū)以外的區(qū)域的物性不同，所以在硅晶片內(nèi)部容易發(fā)生應(yīng)變。另外，根據(jù)圖12所示的照片判斷，在熔融處理區(qū)13的上下存在尖頭狀的熔融痕跡。根據(jù)該熔融痕跡，可以認(rèn)為以熔融處理區(qū)為起點(diǎn)的龜裂精度良好地到達(dá)了硅晶片的兩面。另外，只在硅晶片的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)，在切斷后的切斷面上，如圖12所示只在內(nèi)部形成熔融處理區(qū)。如果在基板內(nèi)部在熔融處理區(qū)中形成切斷起點(diǎn)區(qū)，則切斷時(shí)不容易產(chǎn)生切斷起點(diǎn)區(qū)線以外的不必要的裂紋，所以容易進(jìn)行切斷控制。
(3)改質(zhì)區(qū)是折射率變化區(qū)的情況將聚光點(diǎn)調(diào)整在基板(例如玻璃)的內(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。使脈沖寬度極窄，如果在基板內(nèi)部引起多光子吸收，則由多光子吸收產(chǎn)生的能量不轉(zhuǎn)化為熱能，而是在基板內(nèi)部引起離子價(jià)數(shù)變化、晶體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)。作為電場(chǎng)強(qiáng)度的上限值，例如為1×1012(W/cm2)。脈沖寬度例如優(yōu)選為1ns以下，若為1ps以下就更好。
以上，作為由多光子吸收形成的改質(zhì)區(qū)，雖然說明了(1)～(3)的情況，但如果考慮加工對(duì)象物的晶體結(jié)構(gòu)或其劈開性等，如下形成切斷起點(diǎn)區(qū)，則以該切斷起點(diǎn)區(qū)為起點(diǎn)，能用較小的力而且精度良好地切斷加工對(duì)象物。
即，在由硅等金剛石結(jié)構(gòu)的單晶半導(dǎo)體構(gòu)成的基板的情況下，優(yōu)選沿(111)面(第一劈開面)或(110)面(第二劈開面)的方向形成切斷起點(diǎn)區(qū)。另外，在由GaAs等閃鋅礦型結(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)選沿(110)面的方向形成切斷起點(diǎn)區(qū)。另外，在藍(lán)寶石(Al2O3)等具有六方晶系晶體結(jié)構(gòu)的基板的情況下，優(yōu)選將(0001)面(C面)作為主面，沿(1120)面(A面)或(1100)面(M面)的方向形成切斷起點(diǎn)區(qū)。
另外，在作為基板例如切斷成圓盤狀的晶片的情況下，如果沿著應(yīng)形成上述的切斷起點(diǎn)區(qū)的方向(例如，沿著單晶硅基板的(111)面的方向)、或沿著與應(yīng)形成切斷起點(diǎn)區(qū)的方向正交的方向，在晶片上形成取向平面，則以該取向平面為基準(zhǔn)，能在晶片上容易且準(zhǔn)確地形成沿著應(yīng)形成切斷起點(diǎn)區(qū)的方向的切斷起點(diǎn)區(qū)。
其次，參照?qǐng)D14說明上述的激光加工方法中使用的激光加工裝置。圖14是激光加工裝置100的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)圖。
激光加工裝置100具有發(fā)生激光L的激光光源101；為了調(diào)節(jié)激光L的輸出功率和脈沖寬度等而控制激光光源101的激光光源控制部102；具有反射激光L的功能，而且配置得能使激光L的光軸方向改變90°的分色鏡103；使由分色鏡103反射的激光L聚光的聚光用透鏡105；放置由聚光用透鏡105聚光的激光L照射的加工對(duì)象物1的載物臺(tái)107；使載物臺(tái)107沿X軸方向移動(dòng)用的X軸平臺(tái)109；使載物臺(tái)107沿著與X軸方向正交的Y軸方向移動(dòng)用的Y軸平臺(tái)111；使載物臺(tái)107沿著與X軸及Y軸方向正交的Z軸方向移動(dòng)用的Z軸平臺(tái)113；以及控制這三個(gè)平臺(tái)109、111、113的移動(dòng)的平臺(tái)控制部115。
通過用X(Y)軸平臺(tái)109(111)使加工對(duì)象物1沿X(Y)軸方向移動(dòng)，進(jìn)行該聚光點(diǎn)P沿X(Y)軸方向的移動(dòng)。Z軸方向是與加工對(duì)象物1的面10正交的方向，成為入射到加工對(duì)象物1上的激光L的焦點(diǎn)深度的方向。因此，通過使Z軸平臺(tái)113沿Z軸方向移動(dòng)，能將激光L的聚光點(diǎn)P調(diào)整在加工對(duì)象物1的內(nèi)部。
激光光源101是發(fā)生脈沖激光的Nd:YAG激光器。除此以外，作為能用作激光光源101激光器具有Nd:YVO4激光器、Nd:YLF激光器或鈦藍(lán)寶石激光器。在本實(shí)施方式中，雖然將脈沖激光用于加工對(duì)象物1的加工，但如果能引起多光子吸收，則連續(xù)波激光也可以。
激光加工裝置100還具有為了用可見光照亮放置在載物臺(tái)107上的加工對(duì)象物1，產(chǎn)生可見光的觀察用光源117；以及與分色鏡103及聚光用透鏡105配置在同一光軸上的可見光用的分光器119。分色鏡103配置在分光器119和聚光用透鏡105之間。分光器119具有使可見光的一半反射、使其余的一半透射的功能，而且配置得能使可見光的光軸的方向改變90°。從觀察用光源117發(fā)生的可見光線在分光器119上被反射一半，該被反射的可見光線透過分色鏡103及聚光用透鏡105，照亮加工對(duì)象物1的包含切斷預(yù)定線5等的面10。
激光加工裝置100還具有與分光器119、分色鏡103及聚光用透鏡105配置在同一光軸上的攝像元件121及成像透鏡123。作為攝像元件121例如具有CCD攝像機(jī)。將包含切斷預(yù)定線5等的面10照亮了的可見光線的反射光透過聚光用透鏡105、分色鏡103、分光器119，用成像透鏡123成像，用攝像元件121攝像，獲得攝像數(shù)據(jù)。
激光加工裝置100還具有輸入從攝像元件121輸出的攝像數(shù)據(jù)的攝像數(shù)據(jù)處理部125；控制激光加工裝置100總體的總體控制部127；以及監(jiān)視器129。攝像數(shù)據(jù)處理部125根據(jù)攝像數(shù)據(jù)，計(jì)算將由觀察用光源117發(fā)生的可見光的焦點(diǎn)調(diào)整在加工對(duì)象物1的面10上用的焦點(diǎn)數(shù)據(jù)。平臺(tái)控制部115根據(jù)該焦點(diǎn)數(shù)據(jù)，對(duì)Z軸平臺(tái)113進(jìn)行移動(dòng)控制，將可見光的焦點(diǎn)調(diào)整在加工對(duì)象物1的面10上。因此，攝像數(shù)據(jù)處理部125具有作為自動(dòng)聚光單元的功能。另外，攝像數(shù)據(jù)處理部125根據(jù)攝像數(shù)據(jù)，計(jì)算面10上的放大圖像等的圖像數(shù)據(jù)。該圖像數(shù)據(jù)被發(fā)送給總體控制部127，在總體控制部中進(jìn)行各種處理，并發(fā)送給監(jiān)視器129。由此，在監(jiān)視器129中顯示放大圖像等。
來自平臺(tái)控制部115的數(shù)據(jù)、來自攝像數(shù)據(jù)處理部125的圖像數(shù)據(jù)等輸入總體控制部127中，根據(jù)這些數(shù)據(jù)控制激光光源控制部102、觀察用光源117及平臺(tái)控制部115，從而控制激光加工裝置100總體。因此，總體控制部127具有作為計(jì)算機(jī)單元的功能。
其次，說明使用上述的激光加工裝置100的本實(shí)施方式的激光加工方法。圖15是表示本實(shí)施方式的激光加工方法中的作為加工對(duì)象物的晶片1a的立體圖。另外，圖16是圖15所示的晶片1a的仰視圖。另外，圖17是表示圖16所示的晶片1a的VI-VI剖面及VII-VII剖面的放大圖。
參照?qǐng)D15～圖17，晶片1a呈平板狀且大致呈圓盤狀。參照?qǐng)D16，在晶片1a的背面21上縱橫交錯(cuò)地設(shè)定了多條切斷預(yù)定線5。切斷預(yù)定線5是為了將晶片1a切斷成多個(gè)芯片狀部分而設(shè)想的假想線。該切斷預(yù)定線5例如也可以沿晶片1a的劈開面設(shè)想。
另外，晶片1a具有取向平面(以下稱“OF”)19。在本實(shí)施方式中，OF19將與縱橫交錯(cuò)的切斷預(yù)定線5中的一個(gè)方向平行的方向作為縱向而形成。設(shè)定OF19的目的，在于沿切斷預(yù)定線5切斷晶片1a時(shí)，容易判斷切斷方向。
另外，參照?qǐng)D17，晶片1a具有由半導(dǎo)體(Si)構(gòu)成的基板15、以及在基板15的表面6上層疊的層疊部4。層疊部4具有由絕緣性材料(SiO2)構(gòu)成的層間絕緣層17a及17b、以及由金屬(W)構(gòu)成的第一布線層19a及第二布線層19b。層間絕緣層17a層疊在基板15的表面6上，第一布線層19a層疊在表面6上互相分割成多個(gè)設(shè)定的元件形成區(qū)上。第一布線層19a及基板15利用貫通層間絕緣層17a設(shè)置的插頭20a互相電連接。層間絕緣層17b層疊在層間絕緣層17a及第一布線層19a上，第二布線層19b層疊在層間絕緣層17b上對(duì)應(yīng)于第一布線層19a的區(qū)域上。第二布線層19b及第一布線層19a利用貫通層間絕緣層17b設(shè)置的插頭20b互相電連接。
在層間絕緣層17b上的、第二布線層19b彼此之間具有間隙的區(qū)域中設(shè)想切斷預(yù)定線5。在該切斷預(yù)定線5中，層間絕緣層17b的表面(即，晶片1a的表面3)呈平坦且光滑的面。
(第一實(shí)施例)圖18及圖19是說明本實(shí)施方式的激光加工方法的第一實(shí)施例用的流程圖。另外，圖20～圖22是說明本實(shí)施例的激光加工方法用的晶片1a的剖面圖。
參照?qǐng)D18，首先，將保護(hù)帶25安裝在晶片1a的表面3上，作為保護(hù)層疊部4用的保護(hù)膜(S1，圖20A)。作為保護(hù)帶25的材料，如果具有保護(hù)層疊部4的緩沖效果且對(duì)層疊部4的工作特性沒有影響，則能使用各種各樣的材料。在本實(shí)施方式中，作為保護(hù)帶25的材料，選擇能吸收沖擊、同時(shí)通過照射紫外線能被除去的材料。
接著，在晶片1a的基板15的內(nèi)部，沿切斷預(yù)定線5形成切斷起點(diǎn)區(qū)8(S3，圖20B)。這里，圖20B所示的晶片1a，如圖的下方所示描繪出表面3。即，將晶片1a的背面21上的對(duì)應(yīng)于切斷預(yù)定線5的區(qū)域作為激光入射面，通過使激光L照射到基板15的內(nèi)部的聚光點(diǎn)P上，在基板15的內(nèi)部形成熔融處理區(qū)13作為改質(zhì)區(qū)。該熔融處理區(qū)13成為切斷晶片1a時(shí)的切斷起點(diǎn)區(qū)8。
這里，圖19是表示用圖14所示的激光加工裝置100在晶片1a上形成切斷起點(diǎn)區(qū)8的方法流程圖。另外，在本實(shí)施方式中，晶片1a被配置在激光加工裝置100的載物臺(tái)107上，且使背面21與聚光用透鏡105相對(duì)。即，激光L從晶片1a的背面21入射。
參照?qǐng)D14及圖19，首先，用圖中未示出的分光光度計(jì)等測(cè)定基板15的光吸收特性。根據(jù)該測(cè)定結(jié)果，選擇發(fā)生對(duì)基板15透明的波長(zhǎng)或吸收少的波長(zhǎng)的激光L的激光光源101(S101)。
接著，考慮基板15的厚度、材質(zhì)、以及折射率等，確定晶片1a沿Z軸方向的移動(dòng)量(S103)。這是為了從晶片1a的背面21將激光L的聚光點(diǎn)P調(diào)整在規(guī)定距離內(nèi)側(cè)的所希望的位置，而以位于晶片1a的背面21上的激光L的聚光點(diǎn)P為基準(zhǔn)的晶片1a沿Z軸方向的移動(dòng)量。該移動(dòng)量被輸入總體控制部127。
將晶片1a放置在激光加工裝置100的載物臺(tái)107上，且使晶片1a的背面21與聚光用透鏡105側(cè)相對(duì)。這時(shí)，由于在設(shè)有層疊部4的晶片1a的表面3上裝有保護(hù)帶25，所以將晶片1a的表面3一側(cè)朝下放置在載物臺(tái)107上沒有任何問題。然后，從觀察用光源117發(fā)生可見光，照亮晶片1a的背面21(S105)。用攝像元件121對(duì)被照亮了的晶片1a的背面21進(jìn)行攝像。由攝像元件121拍攝的攝像數(shù)據(jù)被發(fā)送給攝像數(shù)據(jù)處理部125。攝像數(shù)據(jù)處理部125根據(jù)該攝像數(shù)據(jù)，計(jì)算觀察用光源117的可見光焦點(diǎn)位于晶片1a的背面21上的焦點(diǎn)數(shù)據(jù)(S107)。
該焦點(diǎn)數(shù)據(jù)被發(fā)送給平臺(tái)控制部115。平臺(tái)控制部115根據(jù)該焦點(diǎn)數(shù)據(jù)，使Z軸平臺(tái)113進(jìn)行Z軸方向的移動(dòng)(S109)。由此，觀察用光源117的可見光焦點(diǎn)位于晶片1a的背面21上。另外，攝像數(shù)據(jù)處理部125根據(jù)攝像數(shù)據(jù)，計(jì)算包含切斷預(yù)定線5的背面21的放大圖像數(shù)據(jù)。該放大圖像數(shù)據(jù)通過總體控制部127被發(fā)送給監(jiān)視器129，由此在監(jiān)視器129上顯示切斷預(yù)定線5附近的放大圖像。
預(yù)先在步驟S103中確定的移動(dòng)量被輸入總體控制部127，該移動(dòng)量數(shù)據(jù)被發(fā)送給平臺(tái)控制部115。平臺(tái)控制部115根據(jù)該移動(dòng)量數(shù)據(jù)，由Z軸平臺(tái)113使晶片1a沿Z軸方向移動(dòng)，以便激光L的聚光點(diǎn)P的位置變成距離晶片1a的背面21為規(guī)定距離的內(nèi)側(cè)(S111)。
接著，從激光光源101發(fā)生激光L，使激光L照射在晶片1a的背面21上。由于激光L的聚光點(diǎn)P位于基板15的內(nèi)部，所以只在基板15的內(nèi)部形成作為改質(zhì)區(qū)的熔融處理區(qū)13。然后，使X軸平臺(tái)109或Y軸平臺(tái)111沿著切斷預(yù)定線5移動(dòng)，形成多個(gè)熔融處理區(qū)13，或者沿著切斷預(yù)定線5連續(xù)地形成熔融處理區(qū)13，從而在基板15的內(nèi)部形成沿切斷預(yù)定線5的切斷起點(diǎn)區(qū)8(S113)。
再參照?qǐng)D18，將作為伸展性的膜的擴(kuò)展帶23安裝在晶片1a的背面21上(S5，圖20C)。擴(kuò)展帶23由例如通過沿伸展方向加力而延伸的材料構(gòu)成，在后面的工序中，用來使晶片1a分離成芯片。作為擴(kuò)展帶23，除了可以是通過沿伸展方向加力而延伸的材料以外，也可以是例如通過加熱而延伸的材料。
接著，沿切斷起點(diǎn)區(qū)8將晶片1a切斷成多個(gè)芯片狀部分24(S7，圖21A)。即，從安裝在晶片1a的背面21上的擴(kuò)展帶23上將刀刃33接觸在切斷起點(diǎn)區(qū)8上，通過對(duì)晶片1a施加彎曲應(yīng)力，以切斷起點(diǎn)區(qū)8為起點(diǎn)將晶片1a割斷(切斷)。這時(shí)，在晶片1a的內(nèi)部產(chǎn)生從切斷起點(diǎn)區(qū)8至表面3及背面21的龜裂18，與切斷基板15的同時(shí)，層間也切斷絕緣層17a及17b。作為將應(yīng)力加在晶片1a上的方法，除了刀刃33以外，還具有例如切斷裝置、滾筒裝置等。另外，也可以將對(duì)晶片1a來說具有吸收性的激光照射在晶片1a的表面3或背面21上，而激光的能量大小不會(huì)使該面熔融，發(fā)生以切斷起點(diǎn)區(qū)8為起點(diǎn)產(chǎn)生龜裂的熱應(yīng)力予以切斷。另外，也可以從晶片1a的表面3上安裝的保護(hù)帶25之上接觸刀刃33等來施加彎曲應(yīng)力。
接著，將紫外線V照射在晶片1a的表面3上安裝的保護(hù)帶25上(S9，圖21B)。通過將紫外線V照射在保護(hù)帶25上，使保護(hù)帶25呈可被除去的狀態(tài)。然后，從晶片1a的表面3上將保護(hù)帶25剝離(S11，圖21C)。另外，也可以在切斷晶片1a的工序(S7)之前進(jìn)行保護(hù)帶25的剝離。
接著，將晶片1a分離成一個(gè)個(gè)的芯片狀部分24(S13，圖22)，即通過使擴(kuò)展帶23伸展，在多個(gè)芯片狀部分24之間形成間隔26。通過這樣處理，容易拾取多個(gè)芯片狀部分24中的每一個(gè)。
如上所述，在本實(shí)施例的激光加工方法中，通過將保護(hù)帶25安裝在晶片1a的表面3上，能使背面21朝上地將晶片1a放置在載物臺(tái)107上，所以能適宜地將激光L從晶片1a的背面21照射在基板15的內(nèi)部。
然后，利用由多光子吸收現(xiàn)象形成的改質(zhì)區(qū)，在基板15的內(nèi)部沿著應(yīng)切斷晶片1a的所希望的切斷預(yù)定線5形成切斷起點(diǎn)區(qū)8，能以該切斷起點(diǎn)區(qū)8為起點(diǎn)將晶片1a切斷。然后，將擴(kuò)展帶23安裝在晶片1a的背面21上，通過使其伸展，能容易地將切斷了的晶片1a的多個(gè)芯片狀部分24分離。
即，如果采用本實(shí)施例的激光加工方法，則由于不將激光L直接照射在位于晶片1a的表面3上的層疊部4上，就能形成切斷起點(diǎn)區(qū)8，所以能防止由激光L引起的層疊部4的損傷。另外，由于在基板15內(nèi)部形成切斷起點(diǎn)區(qū)8，所以能以切斷起點(diǎn)區(qū)8為起點(diǎn)，用比較小的力精度良好地切割而將晶片1a切斷，能容易地將切斷了的晶片1a分離。因此，如果采用該激光加工方法，則即使在晶片1a具有層疊部4的情況下，也能高精度地切斷晶片1a。
另外，如果采用本實(shí)施例的激光加工方法，則與現(xiàn)有的刀片切割法相比，能使芯片狀部分24之間的切割寬度格外小。而且，在這樣減小了切割寬度的情況下，減小了各個(gè)芯片狀部分24之間的間隔，能取出更多的芯片狀部分24。
另外，根據(jù)層疊部4的構(gòu)成材料和激光L的照射條件，有時(shí)需要考慮不使激光L照射層疊部4的元件形成區(qū)。特別是在本方法中，為了利用多光子吸收現(xiàn)象而使激光L急劇收斂，所以為了不使激光L照射層疊部4的元件形成區(qū)，有時(shí)難以從表面3照射激光L。另外，一般說來，在晶片的元件形成區(qū)之間多存在層疊在元件上的半導(dǎo)體層。或者，在存儲(chǔ)器或集成電路元件等中，有時(shí)在元件形成區(qū)之間形成TEG(Test Element Group)等功能元件。在這樣的情況下，如果采用本實(shí)施例的激光加工方法，則能從不設(shè)置層疊部4的背面21照射激光L，能在基板15的內(nèi)部適宜地形成切斷起點(diǎn)區(qū)8。
另外，在本實(shí)施例的激光加工方法中，通過將由刀刃33等產(chǎn)生的外力加在晶片1a上，以切斷起點(diǎn)區(qū)8為起點(diǎn)將晶片1a切斷成多個(gè)芯片狀部分24。因此，能以切斷起點(diǎn)區(qū)8為起點(diǎn)容易地切斷晶片1a。
另外，在本實(shí)施例的激光加工方法中，將擴(kuò)展帶23安裝在晶片1a上后，將保護(hù)帶25除去。因此，能保持形成了切斷起點(diǎn)區(qū)8的晶片1a不致分散成一個(gè)個(gè)的芯片狀部分24。
圖23是說明本實(shí)施例的激光加工方法的變形例用的剖面圖。在本變形例中，在基板15的內(nèi)部，沿基板15的厚度方向形成多個(gè)熔融處理區(qū)13。這樣形成熔融處理區(qū)13時(shí)，也可以交替地多次進(jìn)行圖19所示的流程中的步驟S111(使晶片沿Z軸方向移動(dòng))和步驟S113(形成改質(zhì)區(qū))。另外，由于同時(shí)進(jìn)行使晶片1a沿Z軸方向移動(dòng)和改質(zhì)區(qū)的形成，所以也可以沿基板15的厚度方向連續(xù)地形成熔融處理區(qū)13。
如本變形例所示，由于形成熔融處理區(qū)13，所以能形成沿基板15的厚度方向延伸的切斷起點(diǎn)區(qū)8。因此，能用較小的力切割而將晶片1a切斷。另外，如果沿基板15的厚度方向使熔融處理區(qū)13引起的龜裂生長(zhǎng)，則不需要來自外部的力就能將晶片1a分離。
(第二實(shí)施例)圖24是說明本實(shí)施方式的激光加工方法的第二實(shí)施例用的流程圖。另外，圖25～圖27是說明本實(shí)施例用的晶片1a的剖面圖。本實(shí)施例和上述的第一實(shí)施例不同的地方具有以下三點(diǎn)(1)使基板15變薄而進(jìn)行研磨；(2)不進(jìn)行使用刀刃33等的切斷；(3)將晶片1a分離成了多個(gè)芯片狀部分24后，將保護(hù)帶25剝離。
參照?qǐng)D24，首先，將保護(hù)帶25安裝在晶片1a的表面3上(S21，圖25A)。該工序與第一實(shí)施例的步驟S1相同，省略詳細(xì)說明。
接著，磨削晶片1a的背面21(S23，圖25B)。這時(shí)，對(duì)基板15進(jìn)行磨削(研磨)，以便使其厚度例如減薄到30微米～50微米。另外，為了在下一個(gè)工序中適宜地從背面21入射激光L，可以這樣磨削背面21，以便磨削后的背面21呈平坦且光滑的面。
接著，在晶片1a的基板15的內(nèi)部，沿切斷預(yù)定線5形成切斷起點(diǎn)區(qū)8(S25，圖25C)。接著，將擴(kuò)展帶23安裝在晶片1a的磨削后的背面21上(S27，圖26A)。這些工序分別與上述的第一實(shí)施例的步驟S3及S5相同，省略詳細(xì)說明。
接著，通過使擴(kuò)展帶23伸展，以切斷起點(diǎn)區(qū)8為起點(diǎn)將晶片1a切斷成多個(gè)芯片狀部分24，同時(shí)使各個(gè)芯片狀部分24互相分離(S29，圖26B)。這時(shí)，在上述的步驟S23中基板15被磨削得充分地變薄，所以只利用使擴(kuò)展帶23伸展產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力，就能以切斷起點(diǎn)區(qū)8為起點(diǎn)切斷晶片1a。然后，通過使擴(kuò)展帶23直接延伸，在多個(gè)芯片狀部分24之間形成間隔26。
接著，將紫外線照射在保護(hù)帶25上(S31，圖26C)。從晶片1a的表面3上將保護(hù)帶25剝離(S33，圖27)。這些工序分別與上述的第一實(shí)施例的步驟S9及S11相同，省略詳細(xì)說明。另外，也可以在使擴(kuò)展帶23伸展、切斷晶片1a的工序(S29)之前進(jìn)行保護(hù)帶25的剝離。
在本實(shí)施例的激光加工方法中，與上述的第一實(shí)施例相同，由于不使激光L直接照射位于晶片1a的表面3上的層疊部4上就能形成切斷起點(diǎn)區(qū)8，所以能防止由激光L引起的層疊部4的損傷。另外，由于在基板15內(nèi)部形成切斷起點(diǎn)區(qū)8，所以能以切斷起點(diǎn)區(qū)8為起點(diǎn)，用比較小的力精度良好地切割而切斷晶片1a，能容易地分離被切斷了的晶片1a。因此，如果采用該激光加工方法，則即使在晶片1a具有層疊部4的情況下，也能高精度地切斷晶片1a。
另外，在本實(shí)施例的激光加工方法中，將晶片1a的背面21磨削，使晶片1a的基板15變薄。因此，以切斷起點(diǎn)區(qū)8為起點(diǎn)用較小的力、或者不需要特別的力就能切斷晶片1a。另外，與基板15比較厚的情況相比，能精度更好地切斷晶片1a。
另外，在本實(shí)施例的激光加工方法中，通過使安裝在晶片1a的背面21上的擴(kuò)展帶23伸展，以切斷起點(diǎn)區(qū)8為起點(diǎn)，將晶片1a切斷成多個(gè)芯片狀部分24，同時(shí)使多個(gè)芯片狀部分24互相分離。在使擴(kuò)展帶23伸展時(shí)，由于拉伸應(yīng)力加在晶片1a的切斷起點(diǎn)區(qū)8上，所以能以切斷起點(diǎn)區(qū)8為起點(diǎn)適宜地切斷晶片1a。因此，如果采用本實(shí)施方式，則能同時(shí)進(jìn)行切斷晶片1a的工序、以及使多個(gè)芯片狀部分24互相分離的工序，所以能減少制造工序。
另外，在本實(shí)施例的激光加工方法中，將晶片1a的背面21作為激光入射面照射激光L。根據(jù)本發(fā)明者的實(shí)驗(yàn)，具有在基板15內(nèi)部偏向激光入射面一側(cè)形成熔融處理區(qū)13等改質(zhì)區(qū)的傾向。因此，在本激光加工方法中，具有偏向安裝了擴(kuò)展帶25的背面21一側(cè)形成切斷起點(diǎn)區(qū)13的傾向。另一方面，如果使擴(kuò)展帶23伸展，則與表面6附近相比，基板15的背面21附近能施加更大的拉伸應(yīng)力。因此，在基板15內(nèi)部如果切斷起點(diǎn)區(qū)8偏向背面21一側(cè)，則能使擴(kuò)展帶25伸展產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力更有效地作用在切斷起點(diǎn)區(qū)8上。根據(jù)以上所述，如果采用本實(shí)施例的激光加工方法，則能使拉伸應(yīng)力更有效地作用在切斷起點(diǎn)區(qū)8上，能用較小的力切斷晶片1a。
另外，在本實(shí)施例的激光加工方法中，通過使擴(kuò)展帶23伸展，將晶片1a的多個(gè)芯片狀部分24分離后，將保護(hù)帶25除去。因此，在從切斷晶片1a至取出多個(gè)芯片狀部分24為止的期間，能保護(hù)該多個(gè)芯片狀部分24。
(第三實(shí)施例)圖28是表示本實(shí)施方式的激光加工方法的第三實(shí)施例的流程圖。本實(shí)施例與上述的第一實(shí)施例不同的地方在于以下一點(diǎn)(1)不進(jìn)行使用刀刃33等的切斷。在本變形例中，參照第一實(shí)施例中所示的圖20～圖22進(jìn)行說明。
參照?qǐng)D28，首先，將保護(hù)帶25安裝在晶片1a的表面3上(S41，圖20A)。接著，在晶片1a的基板15的內(nèi)部沿著切斷預(yù)定線5形成切斷起點(diǎn)區(qū)8(S43，圖20B)。接著，將擴(kuò)展帶23安裝在晶片1a的背面21上(S45，圖20C)。這些工序分別與上述的第一實(shí)施例中的步驟S1～S5相同，省略詳細(xì)說明。
接著，將紫外線照射在保護(hù)帶25上(S47，圖21B)，從晶片1a的表面3上將保護(hù)帶25剝離(S49，圖21C)。這些工序分別與上述的第一實(shí)施例的步驟S9及S11相同，省略詳細(xì)說明。但是，在本變形例中，由于不施加由刀刃33產(chǎn)生的應(yīng)力，所以不發(fā)生圖21B及圖21C所示的龜裂18。
接著，通過使擴(kuò)展帶23伸展，以切斷起點(diǎn)區(qū)8為起點(diǎn)，將晶片1a切斷成多個(gè)芯片狀部分24，同時(shí)使各個(gè)芯片狀部分24互相分離(S51，圖22)。這時(shí)，在本實(shí)施例中由于不像第二實(shí)施例那樣將基板15磨薄，所以使得由擴(kuò)展帶23伸展產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力比第二實(shí)施例大，以切斷起點(diǎn)區(qū)8為起點(diǎn)將晶片1a切斷。而且，通過直接使擴(kuò)展帶23伸展，在多個(gè)芯片狀部分24之間形成間隔26。
在本實(shí)施例的激光加工方法中，根據(jù)與上述的第一實(shí)施例同樣的理由，即使在晶片1a具有層疊部4的情況下，也能高精度地將晶片1a切斷。
另外，在本實(shí)施例的激光加工方法中，與上述的第二實(shí)施例同樣，通過使擴(kuò)展帶23伸展，以切斷起點(diǎn)區(qū)8為起點(diǎn)，將晶片1a切斷成多個(gè)芯片狀部分24，同時(shí)使多個(gè)芯片狀部分24互相分離。因此，能同時(shí)進(jìn)行切斷晶片1a的工序、以及使多個(gè)芯片狀部分24互相分離的工序，所以能減少制造工序。
(第四實(shí)施例)圖29是表示本實(shí)施方式的激光加工方法的第四實(shí)施例的流程圖。本實(shí)施例與上述的第一實(shí)施例不同的地方在于以下一點(diǎn)(1)將基板15磨薄。在本變形例中，參照第一實(shí)施例中所示的圖20～圖22、以及第二實(shí)施例中所示的圖25進(jìn)行說明。
參照?qǐng)D29，首先，將保護(hù)帶25安裝在晶片1a的表面3上(S61，圖20A)。該工序與上述的第一實(shí)施例中的步驟S1相同，省略詳細(xì)說明。接著，對(duì)晶片1a的背面21進(jìn)行磨削(S63，圖25B)。該工序與第二實(shí)施例中的步驟S23相同，省略詳細(xì)說明。接著，在晶片1a的基板15的內(nèi)部沿著切斷預(yù)定線5形成切斷起點(diǎn)區(qū)8(S65，圖25C)。該工序與上述的第一實(shí)施例中的步驟S3相同，省略詳細(xì)說明。
接著，將擴(kuò)展帶23安裝在晶片1a的背面21上(S67，圖20C)，通過將外力加在晶片1a上，沿切斷起點(diǎn)區(qū)8將晶片1a切斷成多個(gè)芯片狀部分24(S69，圖21A)，將紫外線照射在保護(hù)帶25上(S71，圖21B)，將保護(hù)帶25從晶片1a的表面3上剝離(S73，圖21C)。通過使擴(kuò)展帶23伸展，使晶片1a的各個(gè)芯片狀部分24互相分離(S75，圖22)。這些工序分別與上述的第一實(shí)施例的步驟S5～S13相同，省略詳細(xì)說明。但是，在本實(shí)施例中，在步驟S63中磨削晶片1a的背面21，所以基板15的厚度比圖20C、圖21A～21C、以及圖22所示的基板15薄。另外，也可以在切斷晶片1a的工序(S69)之前進(jìn)行保護(hù)帶25的剝離。
在本發(fā)明的激光加工方法中，根據(jù)與上述的第一實(shí)施例同樣的理由，即使在晶片1a具有層疊部4的情況下，也能高精度地將晶片1a切斷。
另外，在本實(shí)施例的激光加工方法中，與上述的第二實(shí)施例同樣，為了使晶片1a的基板15變薄而磨削晶片1a的背面21。因此，以切斷起點(diǎn)區(qū)8為起點(diǎn)用較小的力、或者不需要特別的力就能精度更高地切斷晶片1a。
另外，在本實(shí)施例的激光加工方法中，與第一實(shí)施例相同，通過將外力加在晶片1a上，以切斷起點(diǎn)區(qū)8為起點(diǎn)將晶片1a切斷成多個(gè)芯片狀部分24。因此，能以切斷起點(diǎn)區(qū)8為起點(diǎn)容易地切斷晶片1a。
以上，雖然詳細(xì)地說明了本發(fā)明的實(shí)施方式及實(shí)施例，但本發(fā)明不限定于上述實(shí)施方式及實(shí)施例。
例如，在上述的實(shí)施方式及實(shí)施例中，作為基板使用了半導(dǎo)體基板，但本發(fā)明不限于半導(dǎo)體基板，也能很好地適用于具有導(dǎo)電性基板或絕緣性基板的晶片。
工業(yè)上利用的可能性如上所述，如果采用本發(fā)明的激光加工方法，則通過將保護(hù)膜安裝在加工對(duì)象物的表面上，能使背面朝上地將加工對(duì)象物放置在臺(tái)上，所以能適合于從加工對(duì)象物的背面將激光照射在基板的內(nèi)部。而且，利用由多光子吸收現(xiàn)象所形成的改質(zhì)區(qū)，在基板的內(nèi)部形成沿著應(yīng)切斷加工對(duì)象物的所希望的切斷預(yù)定線的切斷起點(diǎn)區(qū)，能以該切斷起點(diǎn)區(qū)為起點(diǎn)切斷加工對(duì)象物。而且，由于將伸展性的膜安裝在加工對(duì)象物的背面上使其伸展，能容易地使被切斷了的加工對(duì)象物的多個(gè)部分分離。即，如果采用本激光加工方法，則不使激光直接照射在位于加工對(duì)象物表面上的層疊部上，就能形成切斷起點(diǎn)區(qū)，同時(shí)將切斷起點(diǎn)區(qū)作為起點(diǎn)，用比較小的力、精度良好地切割而將基板切斷，能容易地分離被切斷了的加工對(duì)象物。因此，如果采用該激光加工方法，即使在加工對(duì)象物具有各種層疊結(jié)構(gòu)的情況下也能高精度地切斷該加工對(duì)象物。
權(quán)利要求
1.一種激光加工方法，該方法是切斷包含基板、以及設(shè)置在所述基板上的層疊部的平板狀的加工對(duì)象物的激光加工方法，其特征在于，包括以下工序?qū)⒈Ｗo(hù)膜安裝在所述加工對(duì)象物的所述層疊部一側(cè)的表面上，將所述加工對(duì)象物的背面作為激光入射面，將聚光點(diǎn)調(diào)整在所述基板的內(nèi)部，通過照射激光，形成由多光子吸收產(chǎn)生的改質(zhì)區(qū)，利用該改質(zhì)區(qū)，沿著所述加工對(duì)象物的切斷預(yù)定線從所述激光入射面至規(guī)定距離內(nèi)側(cè)形成切斷起點(diǎn)區(qū)，將伸展性的膜安裝在所述加工對(duì)象物的背面上，通過使所述伸展性的膜伸展，使以所述切斷起點(diǎn)區(qū)為起點(diǎn)切斷所述加工對(duì)象物而產(chǎn)生的多個(gè)部分互相分離。
2.一種激光加工方法，該方法是切斷包含基板、以及設(shè)置在所述基板上的層疊部的平板狀的加工對(duì)象物的激光加工方法，其特征在于，包括以下工序?qū)⒈Ｗo(hù)膜安裝在所述加工對(duì)象物的所述層疊部一側(cè)的表面上，將所述加工對(duì)象物的背面作為激光入射面，將聚光點(diǎn)調(diào)整在所述基板的內(nèi)部，通過照射激光，形成由多光子吸收產(chǎn)生的改質(zhì)區(qū)，利用該改質(zhì)區(qū)，沿著所述加工對(duì)象物的切斷預(yù)定線從所述激光入射面至規(guī)定距離內(nèi)側(cè)形成切斷起點(diǎn)區(qū)，將伸展性的膜安裝在所述加工對(duì)象物的背面上，通過將外力加在所述加工對(duì)象物上，以所述切斷起點(diǎn)區(qū)為起點(diǎn)將所述加工對(duì)象物切斷成多個(gè)部分，通過使所述伸展性的膜伸展，使所述加工對(duì)象物的所述多個(gè)部分分離。
3.一種激光加工方法，該方法是切斷包含基板、以及設(shè)置在所述基板上的層疊部的平板狀的加工對(duì)象物的激光加工方法，其特征在于，包括以下工序?qū)⒈Ｗo(hù)膜安裝在所述加工對(duì)象物的所述層疊部一側(cè)的表面上，將所述加工對(duì)象物的所述背面作為激光入射面，將聚光點(diǎn)調(diào)整在所述基板的內(nèi)部，通過照射激光，形成由多光子吸收產(chǎn)生的改質(zhì)區(qū)，利用該改質(zhì)區(qū)，沿著所述加工對(duì)象物的切斷預(yù)定線從所述激光入射面至規(guī)定距離內(nèi)側(cè)形成切斷起點(diǎn)區(qū)，將伸展性的膜安裝在所述加工對(duì)象物的背面上，通過使所述伸展性的膜伸展，以所述切斷起點(diǎn)區(qū)為起點(diǎn)將所述加工對(duì)象物切斷成多個(gè)部分，同時(shí)使所述加工對(duì)象物的所述多個(gè)部分分離。
4.一種激光加工方法，該方法是切斷包含半導(dǎo)體基板、以及設(shè)置在所述半導(dǎo)體基板上的層疊部的平板狀的加工對(duì)象物的激光加工方法，其特征在于，包括以下工序?qū)⒈Ｗo(hù)膜安裝在所述加工對(duì)象物的所述層疊部一側(cè)的表面上，將所述加工對(duì)象物的背面作為激光入射面，將聚光點(diǎn)調(diào)整在所述半導(dǎo)體基板的內(nèi)部，通過照射激光，形成熔融處理區(qū)，利用該熔融處理區(qū)，沿著所述加工對(duì)象物的切斷預(yù)定線從所述激光入射面至規(guī)定距離內(nèi)側(cè)形成切斷起點(diǎn)區(qū)，將伸展性的膜安裝在所述加工對(duì)象物的背面上，通過使所述伸展性的膜伸展，使以所述切斷起點(diǎn)區(qū)為起點(diǎn)切斷所述加工對(duì)象物而產(chǎn)生的多個(gè)部分互相分離。
5.一種激光加工方法，該方法是切斷包含半導(dǎo)體基板、以及設(shè)置在所述半導(dǎo)體基板上的層疊部的平板狀的加工對(duì)象物的激光加工方法，其特征在于，包括以下工序?qū)⒈Ｗo(hù)膜安裝在所述加工對(duì)象物的所述層疊部一側(cè)的表面上，將所述加工對(duì)象物的背面作為激光入射面，將聚光點(diǎn)調(diào)整在所述半導(dǎo)體基板的內(nèi)部，通過照射激光，形成熔融處理區(qū)，利用該熔融處理區(qū)，沿著所述加工對(duì)象物的切斷預(yù)定線從所述激光入射面至規(guī)定距離內(nèi)側(cè)形成切斷起點(diǎn)區(qū)，將伸展性的膜安裝在所述加工對(duì)象物的背面上，通過將外力加在所述加工對(duì)象物上，以所述切斷起點(diǎn)區(qū)為起點(diǎn)將所述加工對(duì)象物切斷成多個(gè)部分，通過使所述伸展性的膜伸展，使所述加工對(duì)象物的所述多個(gè)部分分離。
6.一種激光加工方法，該方法是切斷包含半導(dǎo)體基板、以及設(shè)置在所述半導(dǎo)體基板上的層疊部的平板狀的加工對(duì)象物的激光加工方法，其特征在于，包括以下工序?qū)⒈Ｗo(hù)膜安裝在所述加工對(duì)象物的所述層疊部一側(cè)的表面上，將所述加工對(duì)象物的所述背面作為激光入射面，將聚光點(diǎn)調(diào)整在所述半導(dǎo)體基板的內(nèi)部，通過照射激光，形成熔融處理區(qū)，利用該熔融處理區(qū)，沿著所述加工對(duì)象物的切斷預(yù)定線從所述激光入射面至規(guī)定距離內(nèi)側(cè)形成切斷起點(diǎn)區(qū)，將伸展性的膜安裝在所述加工對(duì)象物的背面上，通過使所述伸展性的膜伸展，以所述切斷起點(diǎn)區(qū)為起點(diǎn)將所述加工對(duì)象物切斷成多個(gè)部分，同時(shí)使所述加工對(duì)象物的所述多個(gè)部分分離。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6中的任意一項(xiàng)所述的激光加工方法，其特征在于，在所述加工對(duì)象物上形成所述切斷起點(diǎn)區(qū)之前，為了使所述加工對(duì)象物的所述基板變薄，對(duì)所述加工對(duì)象物的所述背面進(jìn)行磨削。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～7中的任意一項(xiàng)所述的激光加工方法，其特征在于，將所述伸展性的膜安裝在所述加工對(duì)象物上后，將所述保護(hù)膜除去。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～7中的任意一項(xiàng)所述的激光加工方法，其特征在于，通過使所述伸展性的膜伸展，使所述加工對(duì)象物的所述多個(gè)部分分離后，將所述保護(hù)膜除去。
全文摘要
本發(fā)明提供一種激光加工方法，其特征在于，包括以下工序?qū)⒈Ｗo(hù)帶(25)安裝在晶片(1a)的表面(3)上，將晶片(1a)的背面(21)作為激光入射面，將聚光點(diǎn)P調(diào)整在基板(15)的內(nèi)部，通過照射激光L，形成由多光子吸收產(chǎn)生的熔融處理區(qū)(13)，利用該熔融處理區(qū)(13)，沿著晶片(1a)的切斷預(yù)定線(5)從激光入射面至規(guī)定距離內(nèi)側(cè)形成切斷起點(diǎn)區(qū)(8)，將擴(kuò)展帶(23)安裝在晶片(1a)的背面(21)上，通過使擴(kuò)展帶(23)伸展，使以切斷起點(diǎn)區(qū)(8)為起點(diǎn)切斷晶片(1a)而產(chǎn)生的多個(gè)芯片狀部分(24)互相分離。
文檔編號(hào)B28D5/00GK1717784SQ0382571
公開日2006年1月4日 申請(qǐng)日期2003年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月12日
發(fā)明者福滿憲志, 福世文嗣, 內(nèi)山直己 申請(qǐng)人:浜松光子學(xué)株式會(huì)社