专利名称：加工对象物的切断方法
技术领域：
本发明涉及一种加工对象物的切断方法，其用于沿着切断预定线切断具备硅基板的板状加工对象物。
背景技术：
作为现有技术中的上述技术领域的加工对象物的切断方法，已知如下方法通过对具备硅基板的板状加工对象物照射例如波长为1300nm的激光，沿着加工对象物的切断预定线在硅基板中形成将成为切断的起点的改质区域(例如，参照专利文献1)。[专利文献](专利文献1)日本特开2006-108459号公报
发明内容
(发明所要解决的课题)波长为1300nm的激光在硅基板中的透过率比例如波长为1064nm的激光高，所以当使用波长为1300nm的激光时，即使位于距离硅基板的激光入射面较深的位置，仍可形成较大的改质区域。因此，在沿着切断预定线而在硅基板的厚度方向上形成多列改质区域以切断加工对象物时，可以减少该改质区域的列数，从而能够实现作业时间(tact time)的缩短化。但是，当使用波长为1300nm的激光时，一方面能够形成较大的改质区域，而另一方面，当在硅基板的厚度方向上形成多列改质区域时，会有龟裂在硅基板的厚度方向连续地进行，并且会有龟裂在加工对象物的主面上蛇行等现象，从而有可能降低加工对象物的切断精度。本发明是鉴于上述情况而开发完成的，其目的在于提供一种加工对象物的切断方法，其能够减少沿着切断预定线而形成于硅基板的厚度方向的改质区域的列数，并且能够沿着切断预定线精度良好地切断具备硅基板的板状加工对象物。(解决问题的手段)为了达到上述目的，本发明的加工对象物的切断方法是，通过对具备硅基板的板状加工对象物照射激光，从而沿着加工对象物的切断预定线，在硅基板中形成改质区域，并且以改质区域为切断起点，沿着切断预定线切断加工对象物，其特征在于，包含通过形成第1改质区域作为改质区域，使第1龟裂沿着切断预定线从第1改质区域朝加工对象物的一个主面产生，并且，相对于第1改质区域在加工对象物的另一个主面侧，以与第1改质区域之间存在非改质区域的方式形成第2改质区域作为改质区域，从而以在非改质区域中不与第1龟裂连接的方式，使第2龟裂沿着切断预定线从第2改质区域朝另一个主面产生的工序；以及，在加工对象物上使应力产生，从而连接第1龟裂与第2龟裂，并沿着切断预定线切断加工对象物的工序。在该加工对象物的切断方法中，在第1改质区域与第2改质区域之间存在非改质区域的状态下，使第1龟裂从第1改质区域朝加工对象物的一个主面产生，并且使第2龟裂从第2改质区域朝加工对象物的另一个主面产生。由此，在硅基板的厚度方向上形成多列改质区域时，即使为了减少该改质区域的列数而使用波长比1064nm还长的激光，也能够防止龟裂在硅基板的厚度方向上连续地进行。并且，在该加工对象物的切断方法中，通过在加工对象物上使应力产生，从而连接第1龟裂与第2龟裂并切断加工对象物。由此，能够防止加工对象物的主面上的龟裂蛇行等，并且能够沿着切断预定线精度良好地切断加工对象物。如上所述，根据该加工对象物的切断方法，能够减少沿着切断预定线在硅基板的厚度方向上形成的改质区域的列数，并且能够沿着切断预定线精度良好地切断具备硅基板的板状加工对象物。另外，优选，以如下方式形成第1改质区域及第2改质区域在沿着切断预定线切断的加工对象物的一对切断面中，在其中个切断面的非改质区域形成在与硅基板的厚度方向交叉的方向上延伸的凸部，并且在另一个切断面的非改质区域形成对应于凸部的凹部。 当如此地形成第1改质区域及第2改质区域时，能够更加可靠地防止龟裂在硅基板的厚度方向上连续地进行，并且能够连接第1龟裂与第2龟裂，从而沿着切断预定线精度良好地切断加工对象物。此时，优选，以如下方式形成第1改质区域及第2改质区域将硅基板的主面当作 (100)面，切断面成为(110)面，形成凸部及凹部的面成为(111)面。通过如此地形成第1 改质区域及第2改质区域，从而在沿着切断预定线切断加工对象物时，能够抑制凸部的高度及凹部的深度，由此获得更平滑的切断面。进一步，优选，以如下方式形成第1改质区域及第2改质区域凸部的高度成为 2 μ m 6 μ m，硅基板的厚度方向上的凸部的宽度成为6 μ m 17 μ m。通过如此地形成第 1改质区域及第2改质区域，从而在沿着切断预定线切断加工对象物时，不仅能够防止加工对象物的主面上的龟裂蛇行等，还能够防止破裂残留。另外，优选，沿着切断预定线在硅基板的厚度方向上形成多列第1改质区域，或沿着切断预定线在硅基板的厚度方向上形成多列第2改质区域。由此，能够相应于硅基板的厚度而调整硅基板的厚度方向上的第1龟裂、第2龟裂及非改质区域的宽度。另外，优选，改质区域包含熔融处理区域，该熔融处理区域为从单晶结构变化至非晶质结构的区域、从单晶结构变化至多晶结构的区域、或从单晶结构变化至包含非晶质结构及多晶结构的结构的区域，而非改质区域为单晶结构的区域。另外，优选，激光的波长为IOSOnm以上。此情况下，由于在硅基板中的透过率变高，所以能够加大通过激光照射而形成的第1改质区域或第2改质区域，从而能够更加可靠地减少形成在硅基板的厚度方向上的改质区域的列数。另外，优选，以硅基板的厚度方向上的非改质区域的宽度成为硅基板的厚度的 10% 30%的方式，形成第1改质区域及第2改质区域。通过如此地形成第1改质区域及第2改质区域，从而在沿着切断预定线切断加工对象物时，能够防止加工对象物的主面上的龟裂蛇行或破裂残留，由此能够沿着切断预定线精度良好且可靠地切断加工对象物。另外，优选，在形成第1改质区域之后且形成第2改质区域之前，在第1改质区域与第2改质区域之间存在的非改质区域，形成第3改质区域作为改质区域，此时，基于包含品质图案的调制图案，用空间光调制器调制激光，该品质图案具有在与切断预定线交叉的方向上延伸的第1亮度区域；以及在切断预定线的延伸方向上与第1亮度区域的两侧邻接的第2亮度区域。通过如此地形成第3改质区域，即使为了减少改质区域的列数而使用波长比1064nm还长的激光，也能够防止在加工对象物的厚度方向上形成多列改质区域时龟裂在加工对象物的厚度方向上连续地进行。而且，当在加工对象物上使应力产生时，相比于没有形成有第3改质区域的情况，由于以改质区域为起点而产生的龟裂容易在加工对象物的厚度方向上伸展，所以能够沿着切断预定线精度良好地切断加工对象物。另外，优选，在形成第3改质区域时，调制图案包含品质图案；个体差校正图案， 用以校正在激光加工装置产生的个体差；以及球面像差校正图案，用以校正相应于加工对象物的材料以及从加工对象物的激光入射面至激光的聚光点为止的距离而产生的球面像差，在形成第1改质区域及第2改质区域时，基于包含个体差校正图案及球面像差校正图案的调制图案，用空间光调制器来调制激光。此情况下，由于第1改质区域、第2改质区域及第3改质区域的各个区域均容易产生龟裂，所以能够更加可靠地减少沿着切断预定线在加工对象物的厚度方向上形成的改质区域的列数。(发明效果)依据本发明，能够减少沿着切断预定线在加工对象物的厚度方向上形成的改质区域的列数，并且能够沿着切断预定线精度良好地切断具备硅基板的板状加工对象物。
图1是用于改质区域的形成的激光加工装置的概略构成图。图2是成为改质区域的形成对象的加工对象物的俯视图。图3是沿着图2的加工对象物的III - III线的剖视图。图4是激光加工后的加工对象物的俯视图。图5是沿着图4的加工对象物的V-V线的剖视图。图6是沿着图4的加工对象物的VI - VI线的剖视图。图7是表示激光加工后的硅晶圆的切断面照片的图。图8是表示激光的波长与硅基板的内部透过率之间的关系的曲线图。图9是表示激光的峰值功率密度与裂痕点的大小之间的关系的图。图10是采用第1实施方式涉及的加工对象物的切断方法的加工对象物的俯视图。图11是沿着图10的加工对象物的切断预定线的局部剖视图。图12是用于说明第1实施方式的加工对象物的切断方法的加工对象物的局部剖视图。图13是用于说明第1实施方式的加工对象物的切断方法的加工对象物的局部剖视图。图14是表示以6列改质区域为起点在切断厚度为625 μ m的硅基板时的硅基板的切断面照片的图。图15是表示从背面侧观察图14的硅基板的切断面时的照片的图。图16是表示按照比较例切断的硅基板的切断面照片的图。图17是表示在与图14的切断面大致垂直的切断面的非改质区域中形成的凸部及凹部的照片的图。
图18是表示图17的凸部的图。图19是表示以3列改质区域为起点而切断厚度为300 μ m的硅基板时的硅基板的切断面照片的图。图20是表示以3列改质区域为起点而切断厚度为200 μ m的硅基板时的硅基板的切断面照片的图。图21是采用第2实施方式涉及的加工对象物的切断方法的加工对象物的俯视图。图22是用于实施第2实施方式的加工对象物的切断方法的激光加工装置的构成图。图23是图22的反射型空间光调制器的部分剖视图。图M是具备图22的激光加工装置的激光加工系统的构成图。图25是表示在图M的激光加工系统中使用的品质图案的示意图。图沈是表示在图M的激光加工系统中所实施的激光加工方法的一例的流程图。图27是表示以改质区域为起点切断加工对象物时的切断面的第1图。图观是用于形成改质区域的激光的聚光点的示意图。图四是表示以改质区域为起点切断加工对象物时的切断面的第2图。
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的较佳实施方式进行详细说明。另外，各图中在相同或相当部分标记相同符号，且省略重复说明。在本实施方式的加工对象物的切断方法中，将聚光点对准于板状加工对象物上进行激光照射，从而沿着切断预定线在加工对象物中形成改质区域。因此，首先对本实施方式涉及的加工对象物的切断方法中的改质区域的形成，参照图1至图9加以说明。如图1所示，激光加工装置100具备激光光源101，其对激光(加工用激光)L进行脉冲振荡；分光镜(dichroic mirror) 103，其以将激光L的光轴方向改变90度的方式配置；聚光镜105，其用以对激光L进行聚光。另外，激光加工装置100还具备支撑台107，其用以支撑照射有经聚光镜105所聚光的激光L的加工对象物1 ；载物台(stage) 111，其用以使支撑台107朝X、Y、Z轴方向移动；激光光源控制部102，其为了调节激光L的输出或脉冲宽度等而控制激光光源101 ；载物台控制部115，其控制载物台111的移动。在该激光加工装置100中，从激光光源101射出的激光L，通过分光镜103使其光轴的方向改变90度，且通过聚光镜105聚光至被载置于支撑台107上的加工对象物1的内部。与此同时，载物台111进行移动，加工对象物1相对于激光L沿着切断预定线5进行相对移动。由此，成为切断起点的改质区域会沿着切断预定线5而形成在加工对象物1上。以下，针对该改质区域加以详细说明。如图2所示，在板状的加工对象物1上设定有用以切断加工对象物1的切断预定线5。切断预定线5为延伸成直线状的假想线。在加工对象物1的内部形成改质区域时， 如图3所示，在将聚光点P聚光于加工对象物1的内部的状态下，使激光L沿着切断预定线 5 (即，图2的箭头A方向)相对地移动。由此，如图4至图6所示，改质区域7会沿着切断预定线5而形成于加工对象物1的内部，且沿着切断预定线5而形成的改质区域7会成为切断起点区域8。
另外，所谓聚光点P是指激光L聚光之处。另外，切断预定线5并不限于直线状也可为曲线状，且不限于假想线，也可以是实际上画在加工对象物1的表面3上的线。另外， 对于改质区域7而言，有连续形成的情况，也有断断续续形成的情况。另外，改质区域7只要至少形成于加工对象物1的内部即可。另外，有将改质区域7当作起点而形成龟裂的情况，而龟裂及改质区域7也可露出于加工对象物1的外表面(表面、背面、或是外周面)。在此，激光L在透过加工对象物1的同时会在加工对象物1的内部的聚光点附近特别地被吸收，由此，在加工对象物1形成改质区域7 (内部吸收型激光加工)。因而，由于激光L在加工对象物1的表面3几乎不被吸收，所以加工对象物1的表面3不会发生熔融。 一般而言，在从表面3被熔融且被去除而形成孔或沟槽等的去除部时，加工区域从表面3侧慢慢地朝背面侧进行(表面吸收型激光加工)。然而，按照本实施方式涉及的加工对象物的切断方法所形成的改质区域是指，密度、折射率、机械强度或其他的物理特性成为与周围不同的状态的区域。例如，有(1)熔融处理区域、(2)裂痕(crack)区域、绝缘破坏区域、(3)折射率变化区域等，且也有这些区域混合而成的区域。本实施方式的加工对象物的切断方法中的改质区域，通过激光的局部的吸收或多光子吸收的现象而形成。所谓多光子吸收是指，由于当光子能量h ν比材料吸收的能带间隙&还小时在光学上变成透明，所以在材料上发生吸收的条件为h ν > &，但是即使在光学上是透明的，而当激光L的强度非常大时，也会在nhv 的条件(n = 2、3、4、...)下在材料上发生吸收的现象。通过多光子吸收而进行的熔融处理区域的形成，例如已经记载在日本焊接学会全国大会演讲概要第66集(2000年4月)之第72页至第73页的“皮秒 (picosecond)脉冲激光对硅进行加工的特性评估”。另外，如D. Du, X. Liu, G. Korn, J. Squier, and G. Mourou，在“激光以脉冲宽度 7 纳秒至150飞秒冲击离子化二氧化硅来诱发破坏”Appl Phys Lett64(23)，Jun. 6，1994中所记载，也可利用通过利用脉冲宽度从数皮秒至飞秒(femtosecond)的超短脉冲激光而形成的改质区域。(1)改质区域包含熔融处理区域的情况将聚光点聚光于加工对象物(例如硅那样的半导体材料)的内部，并以聚光点中的电场强度为lX108(W/cm2)以上且脉冲宽度为Iys以下的条件照射激光L。由此，在聚光点附近吸收激光L并局部加热加工对象物的内部，且通过该加热在加工对象物的内部形成熔融处理区域。所谓熔融处理区域是指，暂且熔融后再固化的区域、处于熔融状态的区域、或处于从熔融状态再固化的状态的区域，也可以指相变化的区域或结晶结构发生变化的区域。另外，所谓熔融处理区域也可以指，在单晶结构、非晶质结构以及多晶结构中，从某一结构变化至其他结构的区域。换句话说，例如，指从单晶结构变化至非晶质结构的区域、从单晶结构变化至多晶结构的区域、从单晶结构变化至包含非晶质结构和多晶结构的结构的区域。 在加工对象物为单晶硅结构的情况下，熔融处理区域例如是非晶硅结构。图7是表示照射过激光的硅晶圆(半导体基板)的局部剖面照片的图。如图7所示，在半导体基板11的内部形成有熔融处理区域13。这说明在对所入射的激光的波长具有透过性的材料的内部形成有熔融处理区域13。图8是表示激光的波长与硅基板的内部透过率之间的关系的曲线图。但是，去除硅基板的表面侧与背面侧各自的反射成分，而只显示内部的透过率。针对硅基板的厚度t为 50 μ m、100 μ m、200 μ m、500 μ m、1000 μ m的各个情况而表示上述关系。例如，在Nd YAG激光的波长1064nm的情况下，当硅基板的厚度为500 μ m以下时，可知在硅基板的内部激光L透过80%以上。由于图7所示的半导体基板11的厚度为 350 μ m,所以熔融处理区域13形成在半导体基板11的中心附近，即形成在距离表面175 μ m 的部分。当以厚度为200 μ m的硅晶圆为参考时，由于此时的透过率为90%以上，所以激光L在半导体基板11的内部只有很少的一部分被吸收，而大部分则会透过。但是，通过以 lX108(ff/cm2)以上且脉冲宽度为Iys以下的条件将激光L聚光在硅晶圆内部，从而在聚光点和其附近局部地发生激光吸收且熔融处理区域13形成于半导体基板11的内部。另外，在硅晶圆上，有以熔融处理区域为起点而发生龟裂的情况。另外，有在熔融处理区域中以内含形式形成龟裂的情况，在此情况下，该龟裂有时形成于整体熔融处理区域，或只形成于熔融处理区域的一部分或形成于熔融处理区域的多个部分。并且，该龟裂也有自然成长的情况，也有通过在硅晶圆上施力而成长的情况。在龟裂从熔融处理区域自然成长的情况中包括如下任意一种情况从熔融处理区域处于熔融的状态开始进行成长的情况，以及从熔融处理区域在从熔融的状态再固化时才进行成长的情况。但是，无论是哪一种情况，熔融处理区域均形成于硅晶圆的内部，并且在切断面中，如图7所示，在内部形成有熔融处理区域。(2)改质区域包含裂痕区域的情况将聚光点聚光于加工对象物(例如由玻璃或LiTaO3所构成的压电材料)的内部， 以聚光点的电场强度为lX108(W/cm2)以上且脉冲宽度为Iy s以下的条件照射激光L。该脉冲宽度的大小是在加工对象物的内部吸收激光L而形成裂痕区域的条件。由此，在加工对象物的内部发生所谓光学损伤的现象。因该光学损伤而会在加工对象物的内部引发热应变，且因此而在加工对象物的内部形成包含1个或多个裂痕的裂痕区域。裂痕区域也可称为绝缘破坏区域。图9是电场强度与裂痕大小之间的关系的实验结果的图。横轴为峰值功率密度， 由于激光L为脉冲激光，所以电场强度可以用峰值功率密度来表示。纵轴表示由1个脉冲激光L而形成于加工对象物的内部的裂痕部分(裂痕点)的大小。裂痕点集中而成为裂痕区域。裂痕点的大小是裂痕点的形状中成为最大长度的部分的大小。图中用黑圆点所示的数据是聚光镜(C)的倍率为100倍、数值孔径(NA)为0.80的情况。另一方面，图中用白圆点所示的数据是聚光镜(C)的倍率为50倍、数值孔径(NA)为0. 55的情况。可知，从峰值功率密度为lOn^/cm2)程度开始在加工对象物的内部发生裂痕点，且随着峰值功率密度变大裂痕点也会变大。(3)改质区域包含折射率变化区域的情况将聚光点聚光于加工对象物(例如玻璃)的内部，以聚光点的电场强度为 lX108(ff/cm2)以上且脉冲宽度为Ins以下的条件照射激光L。如此，当在脉冲宽度极短的状态下在加工对象物的内部吸收有激光L时，该能量就不会转化成热能量，而会在加工对象物的内部引发离子价数变化、结晶化或定向极化等的永久性的结构变化，从而形成折射率变化区域。
另外，所谓改质区域包括熔融处理区域、绝缘破坏区域、折射率变化区域或这些区域混合而成的区域，是指在该材料中改质区域的密度相比于非改质区域的密度而发生变化的区域，或形成有晶格缺陷的区域。也可以将这些统称为高密度转移区域。另外，对于熔融处理区域、折射率变化区域、改质区域的密度相比于非改质区域的密度而发生变化的区域、以及形成有晶格缺陷的区域而言，存在在这些区域的内部或改质区域与非改质区域的界面上包含龟裂(破裂、微裂痕)的情况。所包含的龟裂有遍及整个改质区域的情况或只形成于改质区域的一部分或形成于改质区域的多个部分的情况。另外，考虑到加工对象物的结晶结构或其劈开性等，只要将改质区域以如下方式形成，就能够精度良好地切断加工对象物。另外，只要沿着上述应形成改质区域的方向(例如，沿着单晶硅基板的(111) 面的方向)、或是沿着垂直于应形成改质区域的方向的方向而在基板形成定向平面 (orientation flat)，则通过以该定向平面为基准，就能够将改质区域既容易又正确地形成于基板上。下面，对本实施方式的加工对象物的切断方法加以说明。[第1实施方式]图10是采用第1实施方式涉及的加工对象物的切断方法的加工对象物的俯视图； 图11是沿着图10的加工对象物的切断预定线的局部剖视图。如图10及图11所示，板状的加工对象物1具备硅基板12。在加工对象物1的表面(即硅基板12的表面)1 包含多个功能元件而形成有功能元件层(未图示)。硅基板12采用单晶结构，且以表面12a当作(100)面，而与定向平面6平行的面则成为(110)面。功能元件例如为通过结晶成长而形成的半导体动作层、光电二极管等的受光元件、激光二极管等的发光元件、或是作为电路而形成的电路元件等，且在与硅基板12 的定向平面6平行的方向上及垂直的方向上以矩阵状形成有多个。对于以上述方式构成的加工对象物1，可采用第1实施方式的加工对象物的切断方法。首先，如图11所示，在加工对象物1的表面12a上贴附扩张胶带(expanded tape) 23。接着，将加工对象物1的背面(即硅基板12的背面)12b当作上侧，将加工对象物1固定于激光加工装置的支撑台(未图示)上。然后，如图10所示，将经过相邻的功能元件之间的切断预定线5以格子形状设定于与定向平面6垂直的方向上及平行的方向上。接着，如图12所示，将加工对象物1的背面12b当作激光入射面并将聚光点P聚光于硅基板12的内部而照射激光L，且通过支撑台的移动，沿着以格子状设定于与定向平面6垂直的方向上及平行的方向上的各切断预定线5使聚光点P相对地移动。虽然将沿着该各切断预定线5进行的聚光点P的相对移动对1条切断预定线5进行多次，但是每次通过改变聚光点P聚光的位置离背面12b的距离，从而从表面1 侧依序对1条切断预定线 5将多列的改质区域7逐列形成于硅基板12的内部。另外，激光L的波长优选IOSOnm以上。当使用波长为IOSOnm以上的激光L时，由于硅基板12的透过率变高，所以会增大通过激光L的照射而形成的改质区域7，从而能够减少形成于硅基板12的厚度方向上的改质区域7的列数，并且能够实现作业时间的缩短化。优选，激光L的波长是，相对于硅基板12的厚度已去除硅基板12的表面1 及背面12b的各个反射成分后的内部的透过率成为90%以上的波长。在切割装置中搭载多台相应于晶圆的厚度的激光光源是不现实的，并且也不存在既能够进行如本发明那样的精密加工又能够按照晶圆的厚度而改变波长的激光光源。另外，在切割装置中，要求能够切断从较薄的晶圆至较厚的晶圆的所有厚度的晶圆。因而，优选以较厚的晶圆为基准且透过率成为 90%以上的波长的激光光源。作为假定的较厚的晶圆，可以考虑300μπι以上的厚度，所以优选将对于300 μ m厚度的硅晶圆的透过率约为90%且波长为IOSOnm以上的激光应用于切割装置，若晶圆的厚度为500μπι则优选将波长为IlOOnm以上的激光应用于切割装置。在此，针对沿着与定向平面6平行的切断预定线5形成改质区域7的方式进行更详细的说明。如图12所示，首先，从表面1 侧依次对1条切断预定线5将多列(在此为4 列)的改质区域(第1改质区域)7a逐列形成于硅基板12的内部，由此，使龟裂(第1龟裂)17a沿着切断预定线5从改质区域7a朝加工对象物1的表面1 产生。接着，相对于改质区域7a而在加工对象物1的背面12b侧，以与改质区域7a之间存在非改质区域2的方式，对1条切断预定线5将多列(在此为2列)的改质区域(第2改质区域)7b逐列形成于硅基板12的内部，由此，以不与非改质区域2中的龟裂17a相连接的方式，使龟裂(第 2龟裂)17b沿着切断预定线5从改质区域7b朝加工对象物1的背面12b产生。此时，龟裂 17a与龟裂17b在非改质区域2中不连接。即，切断并未完成，加工对象物1并没有沿着切断预定线5而被完全切断。另外，非改质区域2为单晶结构的区域。相对于此，改质区域7a、7b是熔融处理区域，其包含从单晶结构变化至非晶质结构的区域、从单晶结构变化至多晶结构的区域、或从单晶结构变化至包含非晶质结构及多晶结构的结构的区域。在改质区域7的形成之后，接着，如图13所示，使扩张胶带23扩展。随着扩张胶带的扩展，对加工对象物1发生在扩展方向上的作用力，且以改质区域7为起点加工对象物 1被切断成晶片状，得到多个具有1个功能元件的半导体晶片25。此时，由于扩张胶带23 处于被扩展的状态，所以各半导体晶片25之间会彼此隔开。在此，在与定向平面6平行的切断预定线5中，如图13所示，通过使扩张胶带23 扩展而对加工对象物1产生应力，从而连接非改质区域22中的龟裂17a与龟裂17b，并沿着切断预定线5将加工对象物1切断成半导体晶片25。此时，在沿着切断预定线5而被切断的加工对象物1的一对切断面12c、12c中，在一个切断面12c的非改质区域2形成有在与硅基板12的厚度方向大致垂直的方向上延伸的凸部18，而在另一个切断面12c的非改质区域2形成有与凸部18具有互补关系的凹部19。另外，如上所述，由于硅基板12的表面12a为(100)面，而与定向平面6平行的面为(110)面，所以在与定向平面6平行的切断预定线5中，切断面12c成为(110)面。此时，凸部18及凹部19分别形成为剖面是V字的形状，而形成凸部18及凹部19的斜面成为 (111)面。另外，形成于改质区域7与表面12a(或是背面12b)之间的龟裂形成于与结晶面不同的方向，且通过在改质区域7与改质区域7之间的非改质区域2的一部分上在沿着结晶面的方向发生破裂(劈开)而切断晶圆。如上所述，在第1实施方式的加工对象物的切断方法中，在改质区域7a与改质区域7b之间存在非改质区域2的状态下，使龟裂17a从改质区域7a朝加工对象物1的表面 12a产生，且使龟裂17b从改质区域7b朝加工对象物1的背面12b产生。由此，当在硅基板12的厚度方向形成多列改质区域7时，即使为了减少该改质区域7的列数而使用波长为 1064nm以上的激光L，也能够防止龟裂在硅基板12的厚度方向上连续地进行。然后，在第 1实施方式的加工对象物的切断方法中，通过在加工对象物1上产生应力，从而在非改质区域2中使龟裂17a与龟裂17b连接，由此切断加工对象物1。由此，能够防止加工对象物1 的背面12b上的龟裂蛇行等，并能够沿着切断预定线5精度良好地切断加工对象物1。如上所述，依据第1实施方式的加工对象物的切断方法，能够减少沿着切断预定线5而形成在硅基板12的厚度方向上的改质区域7的列数，并且能够沿着切断预定线5精度良好地切断具备硅基板12的板状的加工对象物1。另外，在第1实施方式的加工对象物的切断方法中，以如下所述的方式形成改质区域7a、7b，即，在沿着切断预定线5而切断的加工对象物1的一对切断面12c、12c中，在一个切断面12c的非改质区域2形成有在与硅基板12的厚度方向大致垂直的方向上延伸的凸部18，而在另一个切断面12c的非改质区域2形成有对应于凸部18的凹部19。同时， 在第1实施方式的加工对象物的切断方法中，以如下所述的方式形成改质区域7a、7b，即， 将硅基板12的表面12a当作(100)面，并以切断面12c成为(110)面，且形成凸部18及凹部19的面成为(111)面。通过以这样的方式形成改质区域7a、7b，不仅能够沿着切断预定线5精度良好地切断加工对象物1，还能够在沿着切断预定线5切断加工对象物1时，抑制凸部18的高度及凹部19的深度，从而获得平滑的切断面12b。另外，优选凸部18及凹部19只形成在存在于切断面12c中的改质区域7a与改质区域7b之间的非改质区域2。例如，在硅基板12的厚度方向上相邻的改质区域7a、7a之间或相邻的改质区域7b、7b之间形成凸部18或凹部19时，由于会降低切断精度所以不优选。 另外，在加工对象物1的表面1 与改质区域7a之间或加工对象物1的背面12b与改质区域7b之间形成凸部18或凹部19时，由于会发生碎屑(chipping)或裂开(cracking)所以不优选。下面，针对本发明的加工对象物的切断方法的实施例加以说明。图14是表示以6列改质区域作为起点切断厚度为625 μ m的硅基板时的硅基板的切断面照片的图。如图14所示，在硅基板12的切断面12c上，以沿着切断预定线在硅基板 12的厚度方向上并排的方式，形成有使龟裂在硅基板12的表面1 产生的改质区域7al 7a4、以及使龟裂在硅基板12的背面12b产生的改质区域7b5、7b6。另外，在切断面12c中的改质区域7 与改质区域7b5之间的非改质区域2中，形成有凸部18。另外，表面1 为 (100)面，且切断面12c为(110)面，此时，形成凸部18的面便成为(111)面。在形成各改质区域7 7 、7b5、7b6时，将硅基板12的背面12b当作激光入射面，使波长为1342nm的激光L以脉冲宽度90ns、频率90kHz进行脉冲振荡，且相对于硅基板 12使激光L的聚光点P沿着切断预定线以加工速度340mm/s相对地移动。由此，由1个脉冲激光L的照射而形成的改质点间之距离(加工间距)成为3. 78 μ m。其他条件如表1所示。另外，表1中，聚光点位置是，从作为激光入射面的硅基板12的背面12b至激光L的聚光点P进行聚光的位置为止的距离；而改质区域的宽度是硅基板12的厚度方向上的改质区域的宽度的平均值(在后述的表3及4中也相同)。[表 1]
权利要求
1.一种加工对象物的切断方法，通过对具备硅基板的板状加工对象物照射激光，从而沿着所述加工对象物的切断预定线，在所述硅基板中形成改质区域，并且以所述改质区域为切断起点，沿着所述切断预定线切断所述加工对象物，其特征在于，包含通过形成第1改质区域作为所述改质区域，使第1龟裂沿着所述切断预定线从所述第 1改质区域朝所述加工对象物的一个主面产生，并且，相对于所述第1改质区域在所述加工对象物的另一个主面侧，以与所述第1改质区域之间存在非改质区域的方式形成第2改质区域作为所述改质区域，从而以在所述非改质区域中不与所述第1龟裂连接的方式，使第2 龟裂沿着所述切断预定线从所述第2改质区域朝所述另一个主面产生的工序；以及在所述加工对象物上使应力产生，从而连接所述第1龟裂与所述第2龟裂，沿着所述切断预定线切断所述加工对象物的工序。
2.如权利要求1所述的加工对象物的切断方法，其特征在于，以如下方式形成所述第1改质区域及所述第2改质区域在沿着所述切断预定线切断的所述加工对象物的一对切断面中，在其中一个切断面的所述非改质区域形成在与所述硅基板的厚度方向交叉的方向上延伸的凸部，并且在另一个切断面的所述非改质区域形成对应于所述凸部的凹部。
3.如权利要求2所述的加工对象物的切断方法，其特征在于，以如下方式形成所述第1改质区域及所述第2改质区域将所述硅基板的主面当作 (100)面，所述切断面成为(110)面，形成所述凸部及所述凹部的面成为(111)面。
4.如权利要求2所述的加工对象物的切断方法，其特征在于，以如下方式形成所述第1改质区域及所述第2改质区域所述凸部的高度成为2 μ m 6 μ m,所述硅基板的厚度方向上的所述凸部的宽度成为6 μ m 17 μ m。
5.如权利要求1所述的加工对象物的切断方法，其特征在于，沿着所述切断预定线在所述硅基板的厚度方向上形成多列所述第1改质区域。
6.如权利要求1所述的加工对象物的切断方法，其特征在于，沿着所述切断预定线在所述硅基板的厚度方向上形成多列所述第2改质区域。
7.如权利要求1所述的加工对象物的切断方法，其特征在于，所述改质区域包含熔融处理区域，该熔融处理区域为从单晶结构变化至非晶质结构的区域、从单晶结构变化至多晶结构的区域、或从单晶结构变化至包含非晶质结构及多晶结构的结构的区域，而所述非改质区域为单晶结构的区域。
8.如权利要求1所述的加工对象物的切断方法，其特征在于，所述激光的波长为IOSOnm以上。
9.如权利要求1所述的加工对象物的切断方法，其特征在于，以所述硅基板的厚度方向上的所述非改质区域的宽度成为所述硅基板的厚度的 10% 30%的方式，形成所述第1改质区域及所述第2改质区域。
10.如权利要求1所述的加工对象物的切断方法，其特征在于，在形成所述第1改质区域之后且形成所述第2改质区域之前，在所述第1改质区域与所述第2改质区域之间存在的所述非改质区域，形成第3改质区域作为所述改质区域，此时，基于包含品质图案的调制图案，用空间光调制器调制所述激光，该品质图案具有在与所述切断预定线交叉的方向上延伸的第1亮度区域；以及在所述切断预定线的延伸方向上与所述第1亮度区域的两侧邻接的第2亮度区域。
11.如权利要求10所述的加工对象物的切断方法，其特征在于，在形成所述第3改质区域时，所述调制图案包含所述品质图案；个体差校正图案，用以校正在激光加工装置产生的个体差；球面像差校正图案，用以校正相应于所述加工对象物的材料以及从所述加工对象物的激光入射面至所述激光的聚光点为止的距离而产生的球面像差，在形成所述第1改质区域及所述第2改质区域时，基于包含所述个体差校正图案及所述球面像差校正图案的调制图案，用空间光调制器调制所述激光。
12.如权利要求10或11所述的加工对象物的切断方法，其特征在于，形成所述第3改质区域时的所述激光的聚光点成为多个点状的区域沿着所述切断预定线的延伸方向并排设置的形状。
13.如权利要求1 12中任一项所述的加工对象物的切断方法，其特征在于，通过切断所述加工对象物来制造半导体装置。
全文摘要
在非改质区域(2)介于中间的状态下，使龟裂(17a)从改质区域(7a)朝加工对象物(1)的表面(12a)产生，并且使龟裂(17b)从改质区域(7b)朝加工对象物(1)的背面(12b)产生。由此，在形成多列改质区域(7)时，能够防止龟裂在硅基板(12)的厚度方向上连续地进行。然后，在加工对象物(1)上使应力产生，从而在非改质区域(2)中使龟裂(17a)与龟裂(17b)连接，并且切断加工对象物(1)。由此，防止在加工对象物(1)的背面(12b)上的龟裂的蛇行等，从而能够沿着切断预定线(5)精度良好地切断加工对象物(1)。
文档编号H01L21/301GK102307699SQ20108000701
公开日2012年1月4日 申请日期2010年1月27日 优先权日2009年2月9日
发明者中川爱湖, 坂本刚志 申请人:浜松光子学株式会社