JP5598801B2 - レーザーダイシング方法、チップの製造方法およびレーザー加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザー光を照射して結晶基板を分割するレーザーダイシング方法およびチップの製造方法に関する。また、本発明は、結晶基板を分割するための損傷を、結晶基板にレーザー光を照射することで形成するレーザー加工装置に関する。

近年、基板を分割する新たな技術として、レーザーダイシング方法が提案されている。レーザーダイシング方法では、基板にレーザー光を照射して損傷を形成することで、基板を分割する。基板上において２つの分割予定ラインが交差している場合、加工精度向上などを目的として所定の手順で加工を行うことが提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。

特許文献１には、スクライブ領域の両側に予備残留応力線を形成した後、レーザー光を脆性基板に照射して亀裂を形成することで、脆性基板を分割するレーザーダイシング方法が開示されている。この技術では、レーザー光を基板に照射する前に予備残留応力線を形成しておくことで、スクライブ領域の終端においてはねが生じること、および分割後にスクライブ領域が残ることを防止している。予備残留応力線としては、加圧端子ボールによる加圧により形成された微小変形と、レーザー光の照射により形成された微小変質と、エッチングにより形成された微小溝とが挙げられている。

特許文献２には、第１分割予定ラインに沿ってレーザー光を照射し、さらに冷却媒体を吹き付けることで垂直クラックからなる第１スクライブラインを脆性基板に形成する第１工程と、第１分割予定ラインと交差する第２分割予定ラインに沿ってレーザー光を照射し、さらに冷却媒体を吹き付けることで脆性基板を割断する第２工程と、第１スクライブラインに沿ってレーザー光を再度照射し、垂直クラックを伸展させて脆性基板を割断する第３工程と、を含むレーザーダイシング方法が開示されている。この技術では、クラックを進展させるために、ガラス基板などの脆性基板を加工対象物としている。また、第３工程におけるレーザー光の照射幅を１.０ｍｍ以下とすることで、第２工程で形成される第２方向に延びるクラックと、第３工程で形成される第１方向に延びるクラックとの交点近傍に欠けが生じるのを抑制している。

特許文献３には、第１分割予定ラインに沿ってレーザー光を照射し、さらに冷却媒体を吹き付けることでハーフカットの第１クラックを脆性基板に形成する第１工程と、第１分割予定ラインと交差する第２分割予定ラインに沿ってレーザー光を照射し、さらに冷却媒体を吹き付けることでフルカットの第２クラックを脆性基板に形成する第２工程と、ハーフカットの第１クラックに沿ってレーザー光を再度照射してフルカットにする第３工程と、を含むレーザーダイシング方法が開示されている。この技術では、クラックを進展させるために、ガラス基板などの脆性基板を加工対象物としている。

なお、特許文献２，３に記載の技術では、第１工程において第１分割予定ラインに沿って脆性基板を完全に分割してしまうと、以後の工程において分割箇所を超えてクラックを伝播させることができず、第２分割予定ラインに沿って脆性基板を分割することができなくなる。このため、第１工程では、ハーフカットのクラックを形成することが必須である。

特開平９−２６０３１０号公報 特開２０１０−１８４４５７号公報 特開２００７−３０１８０６号公報

特許文献１に記載の技術では、１本の分割予定ラインに対して少なくとも２本の予備残留応力線を形成しなければならない。このため、特許文献１に記載の技術には、加工工程数が少なくとも３倍に増大するという問題がある。また、特許文献２，３の技術では、第１分割予定ラインに沿って加工、第２分割予定ラインに沿って加工、再度第１分割予定ラインに沿って加工、の順で加工を行うため、ステージを少なくとも２回回転させなければならない。このため、特許文献２，３の技術には、工程が煩雑であり、かつ加工ラインがずれやすいため、加工精度を確保しにくいという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、分割予定ラインに沿ってレーザー光を照射して結晶基板を分割するレーザーダイシング方法であって、従来の技術よりも簡便に分割予定ラインの近傍におけるクラックの発生を抑制することができ、かつ高精度に分割することができるレーザーダイシング方法を提供することを目的とする。また、本発明は、前記レーザーダイシング方法を用いるチップの製造方法、および前記レーザーダイシング方法に用いられるレーザー加工装置を提供することも目的とする。

本発明者は、互いに交差する分割予定ラインに沿って結晶基板にレーザー光を照射する場合に、所定の順序でレーザー光を照射することで上記課題を解決できることを見出し、さらに検討を加えて本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、以下のレーザーダイシング方法およびチップの製造方法に関する。
［１］互いに交差する第１分割予定ラインおよび第２分割予定ラインに沿って結晶基板にレーザー光を照射して、前記第１分割予定ラインおよび前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板に損傷を形成する損傷形成工程と、前記レーザー光を照射された前記結晶基板に引張力を加えるエキスパンド工程と、を含み、前記損傷形成工程は、前記第１分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第１分割予定ラインに沿って前記結晶基板に損傷を形成する第１工程と、前記第１工程の後に前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板に損傷を形成する第２工程と、前記第２工程の後に前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を再度照射して、前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板に再度損傷を形成する第３工程と、を含み、前記第２工程で形成する損傷の深さは、前記第１工程および前記第３工程で形成する損傷の深さよりも浅く、前記結晶基板は、前記損傷形成工程または前記エキスパンド工程において分割される、レーザーダイシング方法。
［２］前記第２工程で形成する損傷の深さは、前記結晶基板の厚みの５〜５０％の範囲内であり、前記第１工程および前記第３工程で形成する損傷の深さは、前記結晶基板の厚みの７０％以上である、［１］に記載のレーザーダイシング方法。
［３］前記結晶基板は、前記損傷形成工程において分割される、［１］または［２］に記載のレーザーダイシング方法。
［４］前記結晶基板は、前記エキスパンド工程において分割される、［１］または［２］に記載のレーザーダイシング方法。
［５］前記損傷形成工程と前記エキスパンド工程との間に、前記結晶基板に折曲力を加えて前記結晶基板を分割するブレーク工程を含まない、［１］〜［４］のいずれか一項に記載のレーザーダイシング方法。
［６］互いに交差する第１分割予定ラインおよび第２分割予定ラインに沿って結晶基板にレーザー光を照射して、前記第１分割予定ラインおよび前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板に損傷を形成する損傷形成工程と、前記レーザー光を照射された前記結晶基板に引張力を加えるエキスパンド工程と、を含み、前記損傷形成工程は、前記第１分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第１分割予定ラインに沿って前記結晶基板に損傷を形成する第１工程と、前記第１工程の後に前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板に損傷を形成する第２工程と、前記第２工程の後に前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を再度照射して、前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板に再度損傷を形成する第３工程と、を含み、前記第２工程において、前記レーザー光の集光点は、前記結晶基板の表面〜前記結晶基板の表面から上方１００μｍの範囲内に位置し、前記第１工程および前記第３工程において、前記レーザー光の集光点は、前記結晶基板の表面よりも下方に位置し、前記結晶基板は、前記損傷形成工程または前記エキスパンド工程において分割される、レーザーダイシング方法。
［７］前記レーザー光は、パルスレーザー光であり、前記第２工程における前記レーザー光のピークパワー密度は、１.６×１０^８〜１.６×１０^９Ｗ／ｃｍ^２の範囲内であり、前記第１工程および前記第３工程における前記レーザー光のピークパワー密度は、２.０×１０^９Ｗ／ｃｍ^２以上である、［６］に記載のレーザーダイシング方法。
［８］前記結晶基板は、前記損傷形成工程において分割される、［６］または［７］に記載のレーザーダイシング方法。
［９］前記結晶基板は、前記エキスパンド工程において分割される、［６］または［７］に記載のレーザーダイシング方法。
［１０］前記損傷形成工程と前記エキスパンド工程との間に、前記結晶基板に折曲力を加えて前記結晶基板を分割するブレーク工程を含まない、［６］〜［９］のいずれか一項に記載のレーザーダイシング方法。
［１１］［１］〜［１０］のいずれか一項に記載のレーザーダイシング方法を用いて結晶基板を分割してチップを製造する、チップの製造方法。

また、本発明は、以下のレーザー加工装置に関する。
［１２］レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光を結晶基板に照射する光学系と、前記光学系および前記結晶基板の少なくとも一方を移動させて、前記光学系と前記結晶基板とを相対的に移動させる駆動部と、を有し、互いに交差する第１分割予定ラインおよび第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第１分割予定ラインおよび前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板に損傷を形成する、レーザー加工装置であって、前記第１分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第１分割予定ラインに沿って前記結晶基板に損傷を形成する第１工程と、前記第１工程の後に前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板に損傷を形成する第２工程と、前記第２工程の後に前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を再度照射して、前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板に再度損傷を形成する第３工程と、を含む損傷形成工程により前記結晶基板に損傷を形成し、前記第２工程で形成する損傷の深さは、前記第１工程および前記第３工程で形成する損傷の深さよりも浅い、レーザー加工装置。
［１３］レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光を結晶基板に照射する光学系と、前記光学系および前記結晶基板の少なくとも一方を移動させて、前記光学系と前記結晶基板とを相対的に移動させる駆動部と、を有し、互いに交差する第１分割予定ラインおよび第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第１分割予定ラインおよび前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板に損傷を形成する、レーザー加工装置であって、前記第１分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第１分割予定ラインに沿って前記結晶基板に損傷を形成する第１工程と、前記第１工程の後に前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板に損傷を形成する第２工程と、前記第２工程の後に前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を再度照射して、前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板に再度損傷を形成する第３工程と、を含む損傷形成工程により前記結晶基板に損傷を形成し、前記第２工程において、前記レーザー光の集光点は、前記結晶基板の表面〜前記結晶基板の表面から上方１００μｍの範囲内に位置し、前記第１工程および前記第３工程において、前記レーザー光の集光点は、前記結晶基板の表面よりも下方に位置する、レーザー加工装置。

本発明によれば、従来の技術よりも少ない工程で、クラックの発生を抑制しつつ結晶基板を高精度に分割することができる。したがって、本発明によれば、結晶基板から高い歩留りでチップを得ることができる。

図１Ａ〜Ｃは、本発明に係るレーザーダイシング方法を用いた結晶基板の分割工程を示す模式図である。 図２Ａ〜Ｄは、本発明に係るレーザーダイシング方法におけるレーザー光の照射手順を説明するための模式図である。 クラックの発生が抑制されるメカニズムを説明するための模式図である。 本発明の一実施の形態に係るレーザー加工装置の一例を示す模式図である。 図５Ａ〜Ｃは、加工例１，３，５，６の手順を説明するための模式図である。 図６Ａ，Ｂは、加工例２，４の手順を説明するための模式図である。 図７Ａは、加工条件２の加工で形成された損傷を示すＳｉＣ基板断面の写真である。図７Ｂは、加工条件１の加工で形成された損傷を示すＳｉＣ基板断面の写真である。 図８Ａは、加工例１の手順で分割されたＳｉＣ基板の写真である。図８Ｂは、加工例２の手順で分割されたＳｉＣ基板の写真である。 図９Ａは、加工例１の手順で分割されたＳｉＣ基板の分割予定ラインの交点付近の拡大写真である。図９Ｂ，Ｃは、加工例２の手順で分割されたＳｉＣ基板の分割予定ラインの交点付近の拡大写真である。 図１０Ａは、加工条件４の加工で形成された損傷を示すサファイア基板断面の写真である。図１０Ｂは、加工条件３の加工で形成された損傷を示すサファイア基板断面の写真である。 図１１Ａは、加工例３の手順で分割されたサファイア基板の写真である。図１１Ｂは、加工例４の手順で分割されたサファイア基板の写真である。 図１２Ａは、加工例３の手順で分割されたサファイア基板の分割予定ラインの交点付近の拡大写真である。図１２Ｂは、加工例２の手順で分割されたサファイア基板の分割予定ラインの交点付近の拡大写真である。 図１３Ａは、パルスエネルギー５μＪのパルスレーザー光を照射して、加工例５の手順で分割されたＳｉＣ基板の写真である。図１３Ｂは、パルスエネルギー１０μＪのパルスレーザー光を照射して、加工例５の手順で分割されたＳｉＣ基板の写真である。図１３Ｃは、パルスエネルギー１００μＪのパルスレーザー光を照射して、加工例５の手順で分割されたＳｉＣ基板の写真である。 図１４Ａは、パルスエネルギー５μＪのパルスレーザー光を照射して、加工例５の手順で分割されたＳｉＣ基板の分割予定ラインの交点付近の拡大写真である。図１４Ｂは、パルスエネルギー１０μＪのパルスレーザー光を照射して、加工例５の手順で分割されたＳｉＣ基板の分割予定ラインの交点付近の拡大写真である。図１４Ｃは、パルスエネルギー１００μＪのパルスレーザー光を照射して、加工例５の手順で分割されたＳｉＣ基板の分割予定ラインの交点付近の拡大写真である。

１．レーザーダイシング方法およびチップの製造方法
本発明に係るレーザーダイシング方法は、互いに交差する分割予定ラインに沿って結晶基板にレーザー光を照射して結晶基板に損傷を形成する損傷形成工程と、レーザー光を照射された結晶基板に引張力を加えるエキスパンド工程とを含む。結晶基板は、損傷形成工程またはエキスパンド工程のいずれかにおいて分割される。後述するように、本発明に係るレーザーダイシング方法は、損傷形成工程において、所定の順序でレーザー光を照射することを特徴とする。

加工対象の基板の種類は、結晶性の基板であれば特に限定されず、単結晶基板であってもよいし、多結晶基板であってもよい。結晶基板の例には、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）基板やサファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）基板、シリコン（Ｓｉ）基板、窒化ガリウム（ＧａＮ）基板、酸化亜鉛（ＺｎＯ）基板、酸化ガリウム（Ｇａ_２Ｏ_３）基板、ダイヤモンド基板などが含まれる。結晶基板の表面には、エピタキシャル層などの薄膜などが形成されていてもよい。

図１は、本発明に係るレーザーダイシング方法を用いて結晶基板を分割する例を示す模式図である。図１Ａに示されるように、レーザー光１００を結晶基板１１０に照射しながら、レーザー光１００と結晶基板１１０との相対的な位置を変える。このとき、レーザー光１００の集光点は、結晶基板１１０の外部、表面または内部に位置し、結晶基板１１０の分割予定ライン１２０に沿って移動する。このようにレーザー光１００を１回または２回（後述）走査することで、図１Ｂに示されるように、分割予定ライン１２０に沿って結晶基板１１０の厚みの７０％以上の深さの損傷１３０を形成することができる（損傷形成工程）。このとき、損傷１３０は、結晶基板１１０がレーザー光１００を吸収（１光子吸収または多光子吸収）することで生じる熱膨張や溶融、分解、体積爆発などの現象により形成されると考えられる。この後、図１Ｃに示されるように、損傷１３０を形成された結晶基板１１０に引張力を加える（エキスパンド工程）。以上の手順により、結晶基板１１０を分割予定ライン１２０に沿って容易に分割することができる。

本発明に係るレーザーダイシング方法では、損傷形成工程（図１Ａおよび図１Ｂ参照）の後、すぐにエキスパンド工程（図１Ｃ参照）に移ることができる。すなわち、本発明に係るレーザーダイシング方法では、損傷形成工程とエキスパンド工程との間に、ブレーク工程を行う必要はない。ここで、「ブレーク工程」とは、基板面に対して略垂直方向の力（折曲力）を基板に加え、基板の表面に形成された損傷を基板の裏面まで到達させることで、基板を分割する工程を意味する。一方、「エキスパンド工程」とは、基板面に対して略平行方向の力（引張力）を基板に加えることで、基板に形成された損傷を起点として基板を分割する工程を意味する（図１Ｃ参照）。

以下、損傷形成工程およびエキスパンド工程について説明する。

［損傷形成工程］
損傷形成工程では、互いに交差する第１分割予定ラインおよび第２分割予定ラインに沿って結晶基板にレーザー光を照射して、第１分割予定ラインおよび第２分割予定ラインに沿って結晶基板に損傷を形成する（図１Ａおよび図１Ｂ参照）。

図２Ａは、結晶基板１１０に設定された分割予定ラインの例を示す図である。図２Ａに示される例では、Ｘ軸方向に延びる複数の第１分割予定ライン１２０ａと、Ｙ軸方向に延びる複数の第２分割予定ライン１２０ｂとが設定されている。この例では、第１分割予定ライン１２０ａおよび第２分割予定ライン１２０ｂが互いに直角に交差しているが、第１分割予定ライン１２０ａおよび第２分割予定ライン１２０ｂが交わる角度は特に限定されない。また、この例では、第１分割予定ライン１２０ａのピッチおよび第２分割予定ライン１２０ｂのピッチがすべて同じであるが、これらのピッチは一定でなくてもよい。

本発明に係るレーザーダイシング方法では、所定の順序で第１分割予定ラインおよび第２分割予定ラインに沿ってレーザー光を照射する。すなわち、まず、図２Ｂに示されるように、第１分割予定ライン１２０ａに沿って結晶基板１１０にレーザー光を照射して、第１分割予定ライン１２０ａに沿って結晶基板１１０に深い損傷１３０ａ（後述）を形成する（第１工程）。次いで、図２Ｃに示されるように、第２分割予定ライン１２０ｂに沿って結晶基板１１０にレーザー光を照射して、第２分割予定ライン１２０ｂに沿って結晶基板１１０に浅い損傷１３０ｂ（後述）を形成する（第２工程）。最後に、図２Ｄに示されるように、第２分割予定ライン１２０ｂに沿って結晶基板１１０にレーザー光を再度照射して、第２分割予定ライン１２０ｂに沿って結晶基板１１０に深い損傷１３０ｃ（後述）を形成する（第３工程）。

このように、本発明に係るレーザーダイシング方法では、（１）第１分割予定ライン１２０ａに沿う深い損傷１３０ａ、（２）第２分割予定ライン１２０ｂに沿う浅い損傷１３０ｂ、（３）第２分割予定ライン１２０ｂに沿う浅い損傷１３０ｂ、の順で損傷１３０を形成する。ここで「深い損傷」および「浅い損傷」とは、深さを相対的に表現したものである。すなわち、第２工程で形成する損傷１３０ｂの深さは、第１工程で形成する損傷１３０ａおよび第３工程で形成する損傷１３０ｃの深さよりも浅い。第１工程で形成する損傷１３０ａおよび第３工程で形成する損傷１３０ｃの深さは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。

第１分割予定ライン１２０ａおよび第２分割予定ライン１２０ｂの交点近傍におけるクラックの発生を抑制する観点からは、第２工程で形成する浅い損傷１３０ｂの深さは、結晶基板１１０の厚みの５〜５０％の範囲内であることが好ましい。また、結晶基板１１０を確実に分割する観点からは、第１工程で形成する深い損傷１３０ａおよび第３工程で形成する深い損傷１３０ｃの深さは、結晶基板１１０の厚みの７０％以上であることが好ましい。この後説明するように、損傷の深さは、レーザー光の集光点の位置（Ｚ軸方向の位置）やレーザー光のピークパワー密度などを調整することで制御されうる。

このように、本発明に係るレーザーダイシング方法では、第１分割予定ライン１２０ａに沿って深い損傷１３０ａを形成した後（第１工程の後）、かつ第２分割予定ライン１２０ｂに沿って深い損傷１３０ｃを形成する前（第３工程の前）に、第２分割予定ライン１２０ｂに沿って浅い損傷１３０ｂを形成することで、第１分割予定ライン１２０ａおよび第２分割予定ライン１２０ｂの交点近傍におけるクラックの発生を抑制する。ここで、第１分割予定ライン１２０ａおよび第２分割予定ライン１２０ｂの交点近傍におけるクラックの発生が抑制される点について、推察されるメカニズムを説明するが、クラックの発生が抑制されるメカニズムは、これに限定されない。

図３は、クラックの発生が抑制されるメカニズムを説明するための模式図である。図３Ａ，Ｂは、従来の一般的なレーザーダイシング方法の手順を示す図であり、図３Ｃ〜Ｅは、本発明に係るレーザーダイシング方法の手順を示す図である。損傷１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃに付与された矢尻は、レーザー光の走査方向を示している。

従来の一般的なレーザーダイシング方法では、図３Ａに示されるように、第１分割予定ライン１２０ａに沿って深い損傷１３０ａを形成した後、図３Ｂに示されるように、第２分割予定ライン１２０ｂに沿って深い損傷１３０ｃを形成する。このように、第１分割予定ライン１２０ａに沿って深い損傷１３０ａが形成されている状態で、第２分割予定ライン１２０ｂに沿って深い損傷１３０ｃを形成しようとすると、図３Ｂにおいて矢印で示されるレーザー照射により発生する熱応力が、損傷１３０ａに向かって集中し、各チップの終端にクラック１４０が発生してしまう。

これに対し、本発明に係るレーザーダイシング方法では、図３Ｃに示されるように、第１分割予定ライン１２０ａに沿って深い損傷１３０ａを形成した後、図３Ｄに示されるように、第２分割予定ライン１２０ｂに沿って浅い損傷１３０ｂを形成する。その後、図３Ｅに示されるように、第２分割予定ライン１２０ｂに沿って深い損傷１３０ｃを形成する。このように、第２分割予定ライン１２０ｂに沿って浅い損傷１３０ｂが形成されている状態で、第２分割予定ライン１２０ｂに沿ってさらに深い損傷１３０ｃを形成しようとすると、レーザー照射により発生する熱応力を浅い損傷１３０ｂにより生じた空間に逃がすことが可能となるため、熱応力の集中によるクラックの発生は抑制される。

レーザー光の波長は、結晶基板に損傷を形成することができれば特に限定されない。レーザー光の波長は、結晶基板の種類に応じて適宜選択される。たとえば、ＳｉＣ基板を加工する場合は、波長５００ｎｍ以上のレーザー光を照射することが好ましい。また、サファイア基板を加工する場合は、波長３００〜６００ｎｍのレーザー光を照射することが好ましい。

本発明に係るレーザーダイシング方法において、レーザー光源として用いるレーザーの種類は、特に限定されず、結晶基板の種類に応じて適宜選択される。レーザーの例には、ＨｏレーザーやＥｒレーザー、Ｙｂレーザー、各種半導体レーザーなどが含まれる。また、発振するレーザー光は、パルスレーザー光であってもよいし、連続発振（ＣＷ）レーザー光であってもよい。

浅い損傷を形成する第２工程においては、レーザー光の集光点は、結晶基板の表面〜表面から上方１００μｍの範囲内に位置することが好ましい。このようにすることで、第２工程で形成する浅い損傷１３０ｂの深さを、結晶基板１１０の厚みの５〜５０％の範囲内にすることができる。ここで「レーザー光の集光点の位置」とは、結晶基板の屈折率が空気と同じであると仮定した場合の集光点の位置（レンズオフセット）を意味する。また「表面から上方」とは、基板表面に対して垂直かつ外部に向かう方向を意味する。一方、深い損傷を形成する第１工程および第３工程においては、レーザー光の集光点は、結晶基板の表面よりも下方に位置することが好ましい。このようにすることで、第１工程および第３工程で形成する深い損傷１３０ａ，１３０ｃの深さを、結晶基板１１０の厚みの７０％以上にすることができる。

レーザー光がパルスレーザー光の場合、浅い損傷を形成する第２工程においては、パルスレーザー光のピークパワー密度は、１.６×１０^８〜１.６×１０^９Ｗ／ｃｍ^２の範囲内であることが好ましい。このようにすることで、第２工程で形成する浅い損傷１３０ｂの深さを、結晶基板１１０の厚みの５〜５０％の範囲内にすることができる。一方、深い損傷を形成する第１工程および第３工程においては、パルスレーザー光のピークパワー密度は、２.０×１０^９Ｗ／ｃｍ^２以上であることが好ましい。このようにすることで、第１工程および第３工程で形成する深い損傷１３０ａ，１３０ｃの深さを、結晶基板１１０の厚みの７０％以上にすることができる。

前述のとおり、本発明に係るレーザーダイシング方法では、結晶基板は、損傷形成工程またはエキスパンド工程のいずれかにおいて分割される。前者の場合、レーザー光照射により損傷が形成されることをきっかけとして、結晶基板の表面から裏面に到達する分割面が自然に形成されることで、結晶基板が分割される。結晶基板が損傷形成工程で分割されているかどうかは、結晶基板の裏面側から光を当てた状態で、表面側から顕微鏡を用いて分割予定ラインの近傍を観察することで確認することができる。すなわち、結晶基板が分割されている場合は、分割予定ラインに沿って光が抜けてくるので、結晶基板が分割されていることを確認することができる。

［エキスパンド工程］
エキスパンド工程では、損傷形成工程において損傷を形成された結晶基板に引張力を加える（図１Ｃ参照）。前述のとおり、「引張力を加える」とは、基板面に対して略平行方向の力を加えることを意味する。結晶基板が損傷形成工程で分割されている場合は、エキスパンド工程により、分割されたチップ間の間隔が拡げられる。一方、結晶基板が損傷形成工程で分割されていない場合は、エキスパンド工程により、損傷を起点として結晶基板が分割され、同時に分割されたチップ間の間隔が拡げられる。

結晶基板に引張力を加える方法は、特に限定されない。たとえば、結晶基板の裏面にダイシングテープを貼付して、このダイシングテープを引き伸ばせばよい。この場合、損傷形成工程の前にダイシングテープを貼付してもよいし、損傷形成工程の後にダイシングテープを貼付してもよい。

以上のとおり、本発明に係るレーザーダイシング方法は、互いに交差する分割予定ラインに沿って結晶基板にレーザー光を照射する場合に、所定の順序でレーザー光を照射することで、クラックの発生を抑制しつつ、結晶基板の表面に高アスペクト比（結晶基板の厚みの７０％以上の深さ）の損傷を高精度かつ高速に形成することができる。したがって、本発明に係るレーザーダイシング方法は、ブレーク工程を行うことなくエキスパンド工程のみで、クラックの発生を抑制しつつ結晶基板を高精度かつ高速に分割することができる。

本発明に係るレーザーダイシング方法を用いることで、例えば、結晶基板を分割してチップや電子デバイスなどを製造することができる。

本発明に係るレーザーダイシング方法を実施する手段は、特に限定されない。たとえば、本発明に係るレーザーダイシング方法は、次に説明する本発明に係るレーザー加工装置を用いて実施されうる。

２．レーザー加工装置
本発明に係るレーザー加工装置は、本発明に係るレーザーダイシング方法の損傷形成工程に用いられる装置である。すなわち、本発明に係るレーザー加工装置は、互いに交差する第１分割予定ラインおよび第２分割予定ラインに沿って結晶基板にレーザー光を照射して、第１分割予定ラインおよび第２分割予定ラインに沿って結晶基板に損傷を形成する装置である。

本発明に係るレーザー加工装置は、少なくとも、レーザー光を出射するレーザー光源と、レーザー光源から出射されたレーザー光を結晶基板に照射する光学系と、光学系（レーザー光）と結晶基板とを相対的に移動させる駆動部とを有する。以下、各構成要素について説明する。

レーザー光源は、結晶基板に照射するレーザー光を出射する。前述の通り、レーザー光源として用いるレーザーの種類は、特に限定されず、結晶基板の種類に応じて適宜選択される。レーザーの例には、ＨｏレーザーやＥｒレーザー、Ｙｂレーザー、各種半導体レーザーなどが含まれる。また、発振するレーザー光は、パルスレーザー光であってもよいし、連続発振（ＣＷ）レーザー光であってもよい。

光学系は、所望の位置に集光点が位置するように、レーザー光源から出射されたレーザー光を結晶基板に照射する。通常、光学系は、レーザー光のビーム径を最適化するテレスコープ光学系や、レーザー光を所望の位置に集光させる集光レンズなどを含む。

駆動部は、光学系（レーザー光）および結晶基板の少なくとも一方を移動させて、光学系と結晶基板とを相対的に移動させる。これにより、レーザー光を結晶基板の分割予定ラインに沿うように照射することができる。その結果、結晶基板の分割予定ラインに沿ってアスペクト比の高い損傷を形成することができる。駆動部は、結晶基板を載置するステージを移動させてもよいし、光学系を移動させてもよいし、ステージおよび光学系の両方を移動させてもよい。

本発明に係るレーザー加工装置は、互いに交差する第１分割予定ラインおよび第２分割予定ラインに沿って結晶基板にレーザー光を照射して、第１分割予定ラインおよび第２分割予定ラインに沿って結晶基板に損傷を形成する。このとき、本発明に係るレーザー加工装置は、第１分割予定ラインに沿って結晶基板にレーザー光を照射して、第１分割予定ラインに沿って結晶基板に損傷を形成する（第１工程）。次いで、本発明に係るレーザー加工装置は、第２分割予定ラインに沿って結晶基板にレーザー光を照射して、第２分割予定ラインに沿って結晶基板に損傷を形成する（第２工程）。最後に、本発明に係るレーザー加工装置は、第２分割予定ラインに沿って結晶基板にレーザー光を再度照射して、第２分割予定ラインに沿って結晶基板に再度損傷を形成する（第３工程）。前述のとおり、第２工程で形成する損傷の深さは、第１工程および第３工程で形成する損傷の深さよりも浅い。

その他、レーザー加工装置は、加工対象の結晶基板を載置するステージや、所望の位置に集光点を位置させるための自動照準システムなどを有していてもよい。

図４は、本発明の一実施の形態に係るレーザー加工装置を示す模式図である。図４に示されるように、レーザー加工装置２００は、レーザー光源２１０、テレスコープ光学系２２０、集光レンズ２３０、ステージ２４０、ＡＦカメラ２５０、ＸＹステージコントローラー２６０、Ｚコントローラー２７０およびコンピューター２８０を有する。

レーザー光源２１０は、所定の波長のレーザー光を出射する。前述のとおり、レーザー光源として用いるレーザーの種類は、加工対象の結晶基板の種類などに応じて適宜選択される。

テレスコープ光学系２２０は、好ましい加工形状を得るために、レーザー光源２１０から出射されたレーザー光のビーム径を最適化する。

集光レンズ２３０は、テレスコープ光学系２２０を透過したレーザー光を集光する。たとえば、集光レンズ２３０は、顕微鏡用の対物レンズである。

ステージ２４０は、加工対象の結晶基板１１０が載置される載置台と、この載置台を移動させることができる駆動機構とを有する。駆動機構は、載置台をＸ軸またはＹ軸方向に移動させたり、Ｘ軸またはＹ軸を中心として回転させたりすることができる。ステージ２４０上の結晶基板１１０は、この駆動機構によって分割予定ラインに沿ってＸＹ軸方向に移動される。

ＡＦカメラ２５０は、結晶基板１１０の加工部位の表面プロファイルを取得するためのカメラである。取得されたプロファイルは、コンピューター２８０に出力される。

ＸＹステージコントローラー２６０は、コンピューター２８０の指示に基づいて、レーザー光の集光位置が結晶基板１１０の分割予定ラインに沿うように、ステージ２４０をＸＹ軸方向に移動させる。

Ｚコントローラー２７０は、コンピューター２８０の指示に基づいて、レーザー光の集光位置が所望の位置に合うように、集光レンズ２３０をＺ軸方向に移動させる。

コンピューター２８０は、レーザー光源２１０、ＡＦカメラ２５０、ＸＹステージコントローラー２６０およびＺコントローラー２７０に接続されており、これら各部を総合的に制御する。たとえば、コンピューター２８０は、ＡＦカメラ２５０およびＸＹステージコントローラー２６０を制御して、結晶基板１１０の表面プロファイルを取得する。また、コンピューター２８０は、ＸＹステージコントローラー２６０およびＺコントローラー２７０を制御して、結晶基板１１０の分割予定ラインに沿ってレーザー光を走査する。

次に、レーザー加工装置２００を用いて結晶基板１１０を分割する手順を説明する。

まず、図４に示されるレーザー加工装置２００により、結晶基板１１０に表面から内部に向かう損傷を形成する（損傷形成工程）。具体的には、まず、裏面にダイシングテープ１５０が貼付された結晶基板１１０をステージ２４０の載置台に載置して、ＡＦカメラ２５０およびＸＹステージコントローラー２６０により結晶基板１１０の表面プロファイルを取得する。次いで、レーザー光源２１０からレーザー光を出射して、レーザー光を結晶基板１１０に照射する。このとき、予め取得した表面プロファイルに基づき、ステージ２４０をＸＹ軸方向（水平方向）に移動することで、レーザー光で分割予定ラインを走査する（図１Ａ参照）。また、第１分割予定ライン１２０ａに沿って深い損傷１３０ａを形成し（第１工程）、次いで第２分割予定ライン１２０ｂに沿って浅い損傷１３０ｂを形成し（第２工程）、最後に第２分割予定ライン１２０ｂに沿って深い損傷１３０ｃを形成する（第３工程）ように、レーザー光を走査する（図２参照）。このとき、レーザー光の集光点を、第２工程では結晶基板１１０の表面〜結晶基板１１０の表面から上方１００μｍの範囲内に位置させ、第１工程および前記第３工程では結晶基板１１０の表面よりも下方に位置させることが好ましい。これにより、結晶基板１１０の分割予定ラインに沿って、クラックの発生を抑制しつつ、結晶基板１１０の厚みの７０％以上の深さの損傷を形成することができる（図１Ｂ参照）。

本発明に係るレーザーダイシング方法では、第１分割予定ライン１２０ａに沿って深い損傷１３０ａを形成した後（第１工程）、第２分割予定ライン１２０ｂに沿って浅い損傷１３０ｂおよび深い損傷１３０ｃを形成する（第２工程および第３工程）。したがって、ステージの回転は、第１工程と第２工程の間に一度行えばよい。このように第２工程と第３工程の間にステージを回転させないため、第２工程で形成される浅い損傷１３０ｂと、第３工程で形成される深い損傷１３０ｃとがずれることを防ぐことができる。

次いで、図示しないエキスパンド装置により、ダイシングテープ１５０を引き伸ばして、損傷を形成された結晶基板１１０に引張力を加える（エキスパンド工程）。結晶基板１１０が損傷形成工程で分割されている場合は、エキスパンド工程により、分割されたチップ間の間隔が拡げられる。一方、結晶基板１１０が損傷形成工程で分割されていない場合は、エキスパンド工程により、損傷を起点として結晶基板１１０が分割され、同時に分割されたチップ間の間隔が拡げられる（図１Ｃ参照）。

以上の手順により、ブレーク工程を挟むことなく、損傷形成工程およびエキスパンド工程のみで結晶基板を分割（ダイシング）することができる。

なお、図４では、ステージ２４０の載置台を移動させることで、分割予定ラインに沿ってレーザー光を照射する例を示したが、分割予定ラインに沿ってレーザー光を照射する手段は、レーザー光の集光点と結晶基板とを相対的に移動させることができれば特に限定されない。たとえば、ステージ２４０の代わりに光学系（テレスコープ光学系２２０および集光レンズ２３０）を移動させてもよいし、ステージ２４０および光学系の両方を移動させてもよい。

以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されない。

［実施例１］
実施例１では、本発明に係るレーザーダイシング方法により、クラックの発生を抑制しつつ、損傷形成工程およびエキスパンド工程のみでＳｉＣ基板を分割できることを示す。

加工対象物として、正方形状のＳｉＣ単結晶基板（縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ×厚さ１５０μｍ）を準備した。本実施例では、このＳｉＣ基板を、縦横それぞれ２ｍｍ間隔で直線状に分割して、２５個の正方形状のチップ（縦２ｍｍ×横２ｍｍ×厚さ１５０μｍ）を得ることを目的とする。以下の説明では、横方向（Ｘ軸方向）の分割予定ラインを第１分割予定ラインとし、縦方向（Ｙ軸方向）の分割予定ラインを第２分割予定ラインとする。

裏面にダイシングテープを貼付したＳｉＣ基板をステージに載せ、ＳｉＣ基板の表面側からＳｉＣ基板にパルスレーザー光（波長１０６４ｎｍ、パルス幅２００ナノ秒、集光点でのスポット径６.２μｍ）を照射して、ＳｉＣ基板に表面から内部に向かう損傷を形成した（損傷形成工程）。このとき、ステージをＸＹ軸方向（水平方向）に移動させて、ＳｉＣ基板の分割予定ラインに沿って損傷を形成した。次いで、ＳｉＣ基板の裏面に貼付されたダイシングテープを均等に引き伸ばして、ＳｉＣ基板を分割予定ラインに沿って分割（チップ化）した（エキスパンド工程）。

損傷形成工程における加工条件は、加工工程に応じて表１に示される加工条件１および加工条件２の２つから選択した。加工条件１は、加工条件２よりも浅い損傷を形成することを意図している。

（加工例１）
加工例１では、図５に示される手順でＳｉＣ基板を分割した。まず、互いに平行な４本の第１分割予定ラインに沿って加工条件２でパルスレーザー光を照射した（図５Ａ参照）。これにより、第１分割予定ラインに沿って外見上の幅４５μｍ、深さ１５０μｍ（基板厚みに対して１００％）の深い損傷が形成された（図７Ａ参照）。次に、第１分割予定ラインに直交する、互いに平行な４本の第２分割予定ラインに沿って加工条件１でパルスレーザー光を照射した（図５Ｂ参照）。これにより、第２分割予定ラインに沿って外見上の幅１５μｍ、深さ６０μｍ（基板厚みに対して４０％）の浅い損傷が形成された（図７Ｂ参照）。次に、第２分割予定ラインに沿って加工条件２で再度パルスレーザー光を照射した（図５Ｃ参照）。これにより、第２分割予定ラインに沿って外見上の幅４５μｍ、深さ１５０μｍ（基板厚みに対して１００％）の深い損傷が形成された（図７Ａ参照）。最後に、ＳｉＣ基板の裏面に貼付されたダイシングテープを均等に引き伸ばして、ＳｉＣ基板を分割予定ラインに沿って分割（チップ化）した。なお、上記の説明における「外見上の幅」とは、加工後の基板を平面視したときに黒く見えるライン（損傷と損傷周囲のデブリを含む）の幅を意味する。したがって、上記「外見上の幅」の数値と、図７Ａ，Ｂに示される写真における損傷の幅とは、一致しない。

（加工例２）
加工例２では、図６に示される手順でＳｉＣ基板を分割した。まず、互いに平行な４本の第１分割予定ラインに沿って加工条件２でパルスレーザー光を照射した（図６Ａ参照）。これにより、第１分割予定ラインに沿って外見上の幅４５μｍ、深さ１５０μｍ（基板厚みに対して１００％）の深い損傷が形成された（図７Ａ参照）。次に、第１分割予定ラインに直交する、互いに平行な４本の第２分割予定ラインに沿って加工条件２でパルスレーザー光を照射した（図６Ｂ参照）。これにより、第２分割予定ラインに沿って外見上の幅４５μｍ、深さ１５０μｍ（基板厚みに対して１００％）の深い損傷が形成された（図７Ａ参照）。最後に、ＳｉＣ基板の裏面に貼付されたダイシングテープを均等に引き伸ばして、ＳｉＣ基板を分割予定ラインに沿って分割（チップ化）した。

図８Ａは、加工例１におけるエキスパンド工程後のＳｉＣ基板の写真である。図８Ｂは、加工例２におけるエキスパンド工程後のＳｉＣ基板の写真である。これらの写真に示されるように、いずれの加工例においても、２５個の正方形状のチップを得られた（エキスパンド成功率１００％）。

また、加工例１により得られた２５個のチップおよび加工例２により得られた２５個のチップについて、クラックの発生の有無を調べた。図９Ａは、加工例１の手順で分割されたＳｉＣ基板の分割予定ラインの交点付近の拡大写真である。図９Ｂ，Ｃは、加工例２の手順で分割されたＳｉＣ基板の分割予定ラインの交点付近の拡大写真である。図９Ａに示されるように、加工例１により得られた２５個のチップでは、クラックは認められなかった。一方、図９Ｂ，Ｃに示されるように、加工例２により得られた２５個のうち６個のチップでは、分割予定ラインの交点付近にクラックが認められた（クラック不良率：２４％、分割予定ラインからのクラックの最大到達距離：第２分割予定ラインからＸ軸方向に１００μｍ×第１分割予定ラインからＹ軸方向に４００μｍ）。

以上の結果から、本発明に係るレーザーダイシング方法により、クラックの発生を抑制しつつ、損傷形成工程およびエキスパンド工程のみでＳｉＣ基板を分割できることがわかる。なお、ＳｉＣ単結晶基板の代わりに、ＳｉＣ多結晶基板を用いても同様の結果が得られる。

［実施例２］
実施例２では、本発明に係るレーザーダイシング方法により、クラックの発生を抑制しつつ、損傷形成工程およびエキスパンド工程のみでサファイア基板を分割できることを示す。

加工対象物として、正方形状のサファイア単結晶基板（縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ×厚さ８５μｍ）を準備した。本実施例では、このサファイア基板を、縦横それぞれ２ｍｍ間隔で直線状に分割して、２５個の正方形状のチップ（縦２ｍｍ×横２ｍｍ×厚さ８５μｍ）を得ることを目的とする。以下の説明では、横方向（Ｘ軸方向）の分割予定ラインを第１分割予定ラインとし、縦方向（Ｙ軸方向）の分割予定ラインを第２分割予定ラインとする。

裏面にダイシングテープを貼付したサファイア基板をステージに載せ、サファイア基板の表面側からサファイア基板にパルスレーザー光（波長３５５ｎｍ、パルス幅２０ナノ秒、集光点でのスポット径２.２μｍ）を照射して、サファイア基板に表面から内部に向かう損傷を形成した（損傷形成工程）。このとき、ステージをＸＹ軸方向（水平方向）に移動させて、サファイア基板の分割予定ラインに沿って損傷を形成した。次いで、サファイア基板の裏面に貼付されたダイシングテープを均等に引き伸ばして、サファイア基板を分割予定ラインに沿って分割（チップ化）した（エキスパンド工程）。

損傷形成工程における加工条件は、加工工程に応じて表２に示される加工条件３および加工条件４の２つから選択した。加工条件３は、加工条件４よりも浅い損傷を形成することを意図している。

（加工例３）
加工例３では、図５に示される手順でサファイア基板を分割した。まず、互いに平行な４本の第１分割予定ラインに沿って加工条件４でパルスレーザー光を照射した（図５Ａ参照）。これにより、第１分割予定ラインに沿って外見上の幅１２μｍ、深さ８５μｍ（基板厚みに対して１００％）の深い損傷が形成された（図１０Ａ参照）。次に、第１分割予定ラインに直交する、互いに平行な４本の第２分割予定ラインに沿って加工条件３でパルスレーザー光を照射した（図５Ｂ参照）。これにより、第２分割予定ラインに沿って外見上の幅１０μｍ、深さ２０μｍ（基板厚みに対して２４％）の浅い損傷が形成された（図１０Ｂ参照）。次に、第２分割予定ラインに沿って加工条件４で再度パルスレーザー光を照射した（図５Ｃ参照）。これにより、第２分割予定ラインに沿って外見上の幅１２μｍ、深さ８５μｍ（基板厚みに対して１００％）の深い損傷が形成された（図１０Ａ参照）。最後に、サファイア基板の裏面に貼付されたダイシングテープを均等に引き伸ばして、サファイア基板を分割予定ラインに沿って分割（チップ化）した。

（加工例４）
加工例４では、図６に示される手順でサファイア基板を分割した。まず、互いに平行な４本の第１分割予定ラインに沿って加工条件４でパルスレーザー光を照射した（図６Ａ参照）。これにより、第１分割予定ラインに沿って外見上の幅１２μｍ、深さ８５μｍ（基板厚みに対して１００％）の深い損傷が形成された（図１０Ａ参照）。次に、第１分割予定ラインに直交する、互いに平行な４本の第２分割予定ラインに沿って加工条件４でパルスレーザー光を照射した（図６Ａ参照）。これにより、第２分割予定ラインに沿って外見上の幅１２μｍ、深さ８５μｍ（基板厚みに対して１００％）の深い損傷が形成された（図１０Ａ参照）。最後に、サファイア基板の裏面に貼付されたダイシングテープを均等に引き伸ばして、サファイア基板を分割予定ラインに沿って分割（チップ化）した。

図１１Ａは、加工例３におけるエキスパンド工程後のサファイア基板の写真である。図１１Ｂは、加工例４におけるエキスパンド工程後のサファイア基板の写真である。これらの写真に示されるように、いずれの加工例においても、２５個の正方形状のチップを得られた（エキスパンド成功率１００％）。

また、加工例３により得られた２５個のチップおよび加工例４により得られた２５個のチップについて、クラックの発生の有無を調べた。図１２Ａは、加工例３の手順で分割されたサファイア基板の分割予定ラインの交点付近の拡大写真である。図１２Ｂは、加工例４の手順で分割されたサファイア基板の分割予定ラインの交点付近の拡大写真である。図１２Ａに示されるように、加工例３により得られた２５個のチップでは、クラックは認められなかった。一方、図１２Ｂに示されるように、加工例４により得られた２５個のうち９個のチップでは、クラックが認められた（クラック不良率：３６％、分割予定ラインからのクラックの最大到達距離：第２分割予定ラインからＸ軸方向に６０μｍ×第１分割予定ラインからＹ軸方向に４００μｍ）。

以上の結果から、本発明に係るレーザーダイシング方法により、クラックの発生を抑制しつつ、損傷形成工程およびエキスパンド工程のみでサファイア基板を分割できることがわかる。なお、サファイア単結晶基板の代わりに、サファイア多結晶基板を用いても同様の結果が得られる。

［実施例３］
実施例３では、本発明に係るレーザーダイシング方法における、浅い加工の損傷の深さとクラック発生率との関係を調べた結果を示す。

加工対象物として、実施例１と同じ正方形状のＳｉＣ単結晶基板（縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ×厚さ１５０μｍ）を準備した。本実施例でも、このＳｉＣ基板を、縦横それぞれ２ｍｍ間隔で直線状に分割して、２５個の正方形状のチップを得ることを目的とする。

（加工例５）
実施例１の加工例１（図５参照）と同様の手順で、ＳｉＣ基板にパルスレーザー光（波長１０６４ｎｍ、パルス幅２００ナノ秒、集光点でのスポット径６.２μｍ）を照射して、ＳｉＣ基板に表面から内部に向かう損傷を形成した（損傷形成工程）。すなわち、第１分割予定ラインに沿って表３に示される加工条件６（深い加工）でパルスレーザー光を照射した（図５Ａ参照）。次に、第２分割予定ラインに沿って加工条件５（浅い加工）でパルスレーザー光を照射した（図５Ｂ参照）。加工条件５では、パルスエネルギーを５段階に変化させることで、形成する損傷の深さを変化させている。次に、第２分割予定ラインに沿って加工条件６（深い加工）で再度パルスレーザー光を照射した（図５Ｃ参照）。最後に、ＳｉＣ基板の裏面に貼付されたダイシングテープを均等に引き伸ばして、ＳｉＣ基板を分割予定ラインに沿って分割（チップ化）した（エキスパンド工程）。

図１３Ａは、加工条件５（浅い加工）においてパルスエネルギー５μＪのパルスレーザー光を照射したＳｉＣ基板（エキスパンド工程後）の写真である。図１３Ｂは、パルスエネルギー１０μＪのパルスレーザー光を照射したＳｉＣ基板（エキスパンド工程後）の写真である。図１３Ｃは、パルスエネルギー１００μＪのパルスレーザー光を照射したＳｉＣ基板（エキスパンド工程後）の写真である。これらの写真に示されるように、いずれの加工例においても、２５個の正方形状のチップを得られた（エキスパンド成功率１００％）。

また、各加工例で得られた２５個のチップについて、クラックの発生の有無を調べた。図１４Ａは、加工条件５（浅い加工）においてパルスエネルギー５μＪのパルスレーザー光を照射したＳｉＣ基板の分割予定ラインの交点付近の拡大写真である。図１４Ｂは、パルスエネルギー１０μＪのパルスレーザー光を照射したＳｉＣ基板の分割予定ラインの交点付近の拡大写真である。図１４Ｃは、パルスエネルギー１００μＪのパルスレーザー光を照射したＳｉＣ基板の分割予定ラインの交点付近の拡大写真である。図１４Ｂ，Ｃに示されるように、加工条件５（浅い加工）においてパルスエネルギー１０〜１００μＪのパルスレーザー光を照射した場合は、クラックは認められなかった。一方、図１４Ａに示されるように、加工条件５においてパルスエネルギー５μＪのパルスレーザー光を照射した場合は、分割予定ラインの交点付近に少数の小さなクラックが認められた（クラック不良率：８％）。

加工条件５（浅い加工）において照射したパルスレーザー光のパルスエネルギーと、形成された溝のサイズ、エキスパンド成功率およびクラック不良率との関係を表４に示す。

以上の結果から、本発明に係るレーザーダイシング方法では、浅い加工において形成する損傷の深さを、基板の厚みに対して５〜５０％の範囲内とすることで、クラックの発生をより確実に抑制できることがわかる。また、浅い加工において、パルスレーザー光のピークパワー密度を１.６×１０^８〜１.６×１０^９Ｗ／ｃｍ^２の範囲内とすることで、クラックの発生をより確実に抑制できることもわかる。

［実施例４］
実施例４では、本発明に係るレーザーダイシング方法における、深い加工の損傷の深さとエキスパンド成功率との関係を調べた結果を示す。

加工対象物として、実施例１と同じ正方形状のＳｉＣ単結晶基板（縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ×厚さ１５０μｍ）を準備した。本実施例でも、このＳｉＣ基板を、縦横それぞれ２ｍｍ間隔で直線状に分割して、２５個の正方形状のチップを得ることを目的とする。

（加工例６）
実施例１の加工例１（図５参照）と同様の手順で、ＳｉＣ基板にパルスレーザー光（波長１０６４ｎｍ、パルス幅２００ナノ秒、集光点でのスポット径６.２μｍ）を照射して、ＳｉＣ基板に表面から内部に向かう損傷を形成した（損傷形成工程）。すなわち、第１分割予定ラインに沿って表５に示される加工条件８（深い加工）でパルスレーザー光を照射した（図５Ａ参照）。加工条件８では、パルスエネルギーを５段階に変化させることで、形成する損傷の深さを変化させている。次に、第２分割予定ラインに沿って加工条件７（浅い加工）でパルスレーザー光を照射した（図５Ｂ参照）。次に、第２分割予定ラインに沿って加工条件８（深い加工）で再度パルスレーザー光を照射した（図５Ｃ参照）。前述のとおり、加工条件８では、パルスエネルギーを５段階に変化させることで、形成する損傷の深さを変化させている。最後に、ＳｉＣ基板の裏面に貼付されたダイシングテープを均等に引き伸ばして、ＳｉＣ基板を分割予定ラインに沿って分割（チップ化）した（エキスパンド工程）。

加工条件８（深い加工）において照射したパルスレーザー光のパルスエネルギーと、形成された溝のサイズ、エキスパンド成功率およびクラック不良率との関係を表６に示す。

以上の結果から、本発明に係るレーザーダイシング方法では、深い加工において形成する損傷の深さを、基板の厚みに対して７０％以上とすることで、エキスパンド成功率をより確実に向上させうることがわかる。また、浅い加工において、パルスレーザー光のピークパワー密度を２.０×１０^９Ｗ／ｃｍ^２以上とすることで、エキスパンド成功率をより確実に向上させうることもわかる。なお、本実施例では、浅い加工で形成する損傷の深さを１０〜６０μｍの範囲内で変化させても、表６に示される結果は変わらなかった。

本発明に係るレーザーダイシング方法は、クラックの発生を抑制しつつ、ブレーク工程を行わずに結晶基板を分割することができる。たとえば、本発明に係るレーザーダイシング方法を利用すれば、半導体素子の製造工程の簡略化や、半導体素子の製造コストの低減などを実現することができる。

１００ レーザー光
１１０ 結晶基板
１２０ 分割予定ライン（第１分割予定ラインまたは第２分割予定ライン）
１２０ａ 第１分割予定ライン
１２０ｂ 第２分割予定ライン
１３０ 損傷
１３０ａ 第１分割予定ラインに沿って形成された深い損傷
１３０ｂ 第２分割予定ラインに沿って形成された浅い損傷
１３０ｃ 第２分割予定ラインに沿って形成された深い損傷
１４０ クラック
１５０ ダイシングテープ
２００ レーザー加工装置
２１０ レーザー光源
２２０ テレスコープ光学系
２３０ 集光レンズ
２４０ ステージ
２５０ ＡＦカメラ
２６０ ＸＹステージコントローラー
２７０ Ｚコントローラー
２８０ コンピューター

Claims (13)

1. 互いに交差する第１分割予定ラインおよび第２分割予定ラインに沿って結晶基板にレーザー光を照射して、前記第１分割予定ラインおよび前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板に表面から内部に伸びる損傷を形成する損傷形成工程と、
   前記レーザー光を照射された前記結晶基板に引張力を加えるエキスパンド工程と、
   を含み、
   前記損傷形成工程は、前記第１分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第１分割予定ラインに沿って前記結晶基板に表面から内部に伸びる損傷を形成する第１工程と、前記第１工程の後に前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板に表面から内部に伸びる損傷を形成する第２工程と、前記第２工程の後に前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を再度照射して、前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板に再度表面から内部に伸びる損傷を形成する第３工程と、を含み、
   前記第２工程で形成する損傷の深さは、前記第１工程および前記第３工程で形成する損傷の深さよりも浅く、
   前記結晶基板は、前記損傷形成工程または前記エキスパンド工程において分割される、
   レーザーダイシング方法。
2. 前記第２工程で形成する損傷の深さは、前記結晶基板の厚みの５〜５０％の範囲内であり、
   前記第１工程および前記第３工程で形成する損傷の深さは、前記結晶基板の厚みの７０％以上である、
   請求項１に記載のレーザーダイシング方法。
3. 前記結晶基板は、前記損傷形成工程において分割される、請求項１または請求項２に記載のレーザーダイシング方法。
4. 前記結晶基板は、前記エキスパンド工程において分割される、請求項１または請求項２に記載のレーザーダイシング方法。
5. 前記損傷形成工程と前記エキスパンド工程との間に、前記結晶基板に折曲力を加えて前記結晶基板を分割するブレーク工程を含まない、請求項１〜４のいずれか一項に記載のレーザーダイシング方法。
6. 互いに交差する第１分割予定ラインおよび第２分割予定ラインに沿って結晶基板にレーザー光を照射して、前記第１分割予定ラインおよび前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板に表面から内部に伸びる損傷を形成する損傷形成工程と、
   前記レーザー光を照射された前記結晶基板に引張力を加えるエキスパンド工程と、
   を含み、
   前記損傷形成工程は、前記第１分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第１分割予定ラインに沿って前記結晶基板に表面から内部に伸びる損傷を形成する第１工程と、前記第１工程の後に前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板に表面から内部に伸びる損傷を形成する第２工程と、前記第２工程の後に前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を再度照射して、前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板に再度表面から内部に伸びる損傷を形成する第３工程と、を含み、
   前記第２工程において、前記レーザー光の集光点は、前記結晶基板の表面〜前記結晶基板の表面から上方１００μｍの範囲内に位置し、
   前記第１工程および前記第３工程において、前記レーザー光の集光点は、前記結晶基板の表面よりも下方に位置し、
   前記結晶基板は、前記損傷形成工程または前記エキスパンド工程において分割される、
   レーザーダイシング方法。
7. 前記レーザー光は、パルスレーザー光であり、
   前記第２工程における前記レーザー光のピークパワー密度は、１.６×１０^８〜１.６×１０^９Ｗ／ｃｍ^２の範囲内であり、
   前記第１工程および前記第３工程における前記レーザー光のピークパワー密度は、２.０×１０^９Ｗ／ｃｍ^２以上である、
   請求項６に記載のレーザーダイシング方法。
8. 前記結晶基板は、前記損傷形成工程において分割される、請求項６または請求項７に記載のレーザーダイシング方法。
9. 前記結晶基板は、前記エキスパンド工程において分割される、請求項６または請求項７に記載のレーザーダイシング方法。
10. 前記損傷形成工程と前記エキスパンド工程との間に、前記結晶基板に折曲力を加えて前記結晶基板を分割するブレーク工程を含まない、請求項６〜９のいずれか一項に記載のレーザーダイシング方法。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載のレーザーダイシング方法を用いて結晶基板を分割してチップを製造する、チップの製造方法。
12. レーザ光を出射するレーザ光源と、
    前記レーザ光を結晶基板に照射する光学系と、
    前記光学系および前記結晶基板の少なくとも一方を移動させて、前記光学系と前記結晶基板とを相対的に移動させる駆動部と、を有し、
    互いに交差する第１分割予定ラインおよび第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第１分割予定ラインおよび前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板に表面から内部に伸びる損傷を形成する、レーザー加工装置であって、
    前記第１分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第１分割予定ラインに沿って前記結晶基板に表面から内部に伸びる損傷を形成する第１工程と、前記第１工程の後に前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板に表面から内部に伸びる損傷を形成する第２工程と、前記第２工程の後に前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を再度照射して、前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板に再度表面から内部に伸びる損傷を形成する第３工程と、を含む損傷形成工程により前記結晶基板に表面から内部に伸びる損傷を形成し、
    前記第２工程で形成する損傷の深さは、前記第１工程および前記第３工程で形成する損傷の深さよりも浅い、
    レーザー加工装置。
13. レーザ光を出射するレーザ光源と、
    前記レーザ光を結晶基板に照射する光学系と、
    前記光学系および前記結晶基板の少なくとも一方を移動させて、前記光学系と前記結晶基板とを相対的に移動させる駆動部と、を有し、
    互いに交差する第１分割予定ラインおよび第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第１分割予定ラインおよび前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板に表面から内部に伸びる損傷を形成する、レーザー加工装置であって、
    前記第１分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第１分割予定ラインに沿って前記結晶基板に表面から内部に伸びる損傷を形成する第１工程と、前記第１工程の後に前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を照射して、前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板に表面から内部に伸びる損傷を形成する第２工程と、前記第２工程の後に前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板にレーザー光を再度照射して、前記第２分割予定ラインに沿って前記結晶基板に再度表面から内部に伸びる損傷を形成する第３工程と、を含む損傷形成工程により前記結晶基板に表面から内部に伸びる損傷を形成し、
    前記第２工程において、前記レーザー光の集光点は、前記結晶基板の表面〜前記結晶基板の表面から上方１００μｍの範囲内に位置し、
    前記第１工程および前記第３工程において、前記レーザー光の集光点は、前記結晶基板の表面よりも下方に位置する、
    レーザー加工装置。