JP6567636B2 - 基板加工方法 - Google Patents

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Description

本発明は、少なくとも１つの分割線が形成された第１面と、第１面とは反対の第２面と、を有する基板を加工する方法に関する。
光デバイスの製造プロセスにおいて、単結晶基板（サファイア基板、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）基板または窒化ガリウム（ＧａＮ）基板など）の表面上に、光デバイス層（例えば、ｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層とから構成される光デバイス層）が形成される。光デバイス層は、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオードなどの光デバイスがそれぞれ形成される別個の領域を画定するために、交差する分割線（「ストリート」とも呼ばれる）によって区画される。単結晶基板の表面上に光デバイス層を設けることにより、光デバイスウェーハが形成される。光デバイスウェーハを分割線に沿って分離（例えば、切断）して、光デバイスが形成される別個の領域を分割することにより、チップまたはダイとして個々の光デバイスが得られる。
光デバイスウェーハなどのウェーハを分割線に沿って分割する方法として、ビームがウェーハを透過可能な波長のパルスレーザビームを、パルスレーザビームの焦点が分割対象領域においてウェーハの内部に配置される状態で、分割線に沿ってウェーハに照射するレーザ加工方法が提案されている。これにより、強度が低下した改質層が、各分割線に沿ってウェーハ内部に連続的に形成される。その後、破断工具を用いて各分割線に沿ってウェーハに外力を加え、それにより、ウェーハを個々の光デバイスに分割する。このような方法は、日本特許第３４０８８０５号公報に開示されている。
光デバイスウェーハなどのウェーハを分割線に沿って分割する別の方法として、単結晶基板に複数の孔領域を形成するために、ウェーハの裏面に向かう方向にウェーハの表面から離れてビームの焦点を配置した状態で、パルスレーザビームをウェーハに照射することが提案されている。各孔領域は、アモルファス領域と、ウェーハの表面に開口するアモルファス領域における空間と、から構成されている。その後、破断工具を用いて各分割線に沿ってウェーハに外力を加え、それにより、ウェーハが個々の光デバイスに分割される。
しかしながら、上述の分割方法で破断工具を用いてウェーハに外力を加えると、結果として得られるチップまたはダイが互いに対してずれることが起こり得る。このようなダイのずれは、チップまたはダイをピックアップするプロセスをより複雑にするだけでなく、チップまたはダイへの損傷のリスクを生じる（例えば、そのずれによってそれらの側面が互いに接触する場合）。
さらに、個々のチップまたはダイは、破断工具を用いて外力を加えることによって互いを適切に分離できない場合がある。一つには、破断プロセス後に、チップまたはダイのうちの２つ以上が、少なくとも部分的に互いに接続されている可能性があるため、ダイの分離後にウェーハを検査する必要がある。もう一つには、チップまたはダイの分離後、結果として得られるチップまたはダイの外形、すなわち、チップまたはダイの側面の形状を高精度に制御することができない。
上述の問題は、シリコン（Ｓｉ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ガリウムリン（ＧａＰ）、インジウムヒ素（ＩｎＡｓ）、インジウムリン（ＩｎＰ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、タンタル酸リチウム（ＬＴ）、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）などの、加工が困難な透明な結晶材料では特に顕著である。
従って、正確かつ確実であり効率的な仕方で基板を加工できるようにする基板の加工方法が必要とされている。
日本特許第３４０８８０５号公報
従って、本発明の目的は、正確かつ確実であり効率的な仕方で基板を加工できる基板加工方法を提供することである。
上記目的は、請求項１の技術的特徴を有する基板加工方法によって達成される。本発明の好ましい実施形態は、従属請求項から得られる。
本発明は、少なくとも１つの分割線が形成された第１面（例えば、表面）と、第１面とは反対の第２面（例えば、裏面）と、を有する基板を加工する方法を提供する。本方法は、第１面側から基板にパルスレーザビームを照射するステップを含む。基板は、パルスレーザビームに対して透明な材料で作られる。パルスレーザビームは、基板の内部に複数の改質領域が形成され、各改質領域が、第１面または第２面に開口する開口部を形成することなく、完全に基板のバルク内部に配置されるように、パルスレーザビームの焦点位置が第１面から第２面に向かう方向において第１面から離れて配置された状態で、少なくとも１つの分割線に沿った少なくとも複数の位置で基板に照射される。本方法は、完全に基板のバルク内部に配置された改質領域が存在する少なくとも１つの分割線に沿って基板材料を除去するステップをさらに含む。
よって、各改質領域は、完全に基板のバルク内部に配置され、その結果、第１面または第２面に開口する開口部が形成されない。第１面に開口する開口部は形成されず、第２面に開口する開口部も形成されない。第１面に開口部は形成されず、第２面にも開口部は形成されない。
パルスレーザビームを基板に照射することによって形成された改質領域は、完全に基板のバルク内部、すなわち基板の内部に配置される。従って、改質領域は、第１面に至るまで、すなわち、第１面に達するまで延びておらず、改質領域は、第２面に至るまで、すなわち、第２面に達するまで延びていない。第１面に達する開いた空間および第２面に達する開いた空間は存在しない。
パルスレーザビームは、少なくとも１つの分割線に沿った、すなわち少なくとも１つの分割線の延びる方向に沿った、少なくとも複数の位置で基板に照射される。
本発明の方法では、パルスレーザビームは、少なくとも１つの分割線に沿った少なくとも複数の位置で基板に照射される。従って、改質領域は、少なくとも１つの分割線に沿った複数の位置に形成される。
本発明の加工方法によれば、パルスレーザビームは、少なくとも１つの分割線に沿って基板の内部に複数の改質領域を形成するように、少なくとも１つの分割線に沿った少なくとも複数の位置で第１面側から基板に照射される。これらの改質領域を形成することにより、改質領域が形成される基板の領域において、基板の強度が低下する。従って、複数の改質領域が形成された少なくとも１つの分割線に沿った基板材料の除去が非常に容易になる。
本発明の方法では、完全に基板のバルク内部に配置された改質領域が基板に存在する状態で、少なくとも１つの分割線に沿って基板材料を除去する。
完全に基板のバルク内部に配置された改質領域が存在する少なくとも１つの分割線に沿って基板材料を除去することから、基板を分割するために破断工具を使用して外力を加える必要がない。
基板は、少なくとも１つの分割線に沿って基板材料を除去することによって分割でき、従って、チップまたはダイなどの、結果として得られる基板の分離された部分が互いに対してずれるのを確実に防止でき、これらの部分の外形、すなわち側面を高精度に制御できる。さらに、これらの部分を互いに完全に分離することが、確実かつ効率的に確保されるため、その後のウェーハ検査が不要となる。
従って、本発明の加工方法により、正確かつ確実であり効率的な仕方で基板を加工できる。
複数の分割線が、基板の第１面に形成され得る。本方法は、分割線のうちの１つ以上、好ましくは、分割線のすべてに沿った少なくとも複数の位置で、第１面側から基板にパルスレーザビームを照射するステップを含み得る。この場合、分割線のうちの１つ以上、好ましくは、分割線のすべてに沿った少なくとも複数の位置で、複数の改質領域が基板の内部に形成される。その後、完全に基板のバルク内部に配置された改質領域が存在する分割線のうちの１つ以上、好ましくは、分割線のすべてに沿って、基板材料が除去され得る。
パルスレーザビームは、レーザビームが基板を透過可能な波長を有する。
パルスレーザビームは、隣接する位置が重ならないように、少なくとも１つの分割線に沿った少なくとも複数の位置で基板に照射され得る。
パルスレーザビームは、少なくとも１つの分割線に沿った少なくとも複数の位置において、隣接位置間の距離、すなわち隣接位置の中央間の距離が、３μｍから５０μｍ、好ましくは５μｍから４０μｍ、より好ましくは８μｍから３０μｍの範囲にあるように、基板に照射され得る。少なくとも１つの分割線の延びる方向において、隣接する改質領域の中央間距離が、３μｍから５０μｍ、好ましくは５μｍから４０μｍ、より好ましくは８μｍから３０μｍの範囲にあるように、複数の改質領域を基板に形成し得る。特に、少なくとも１つの分割線の延びる方向において、隣接する改質領域の中央間距離が、８μｍから１０μｍの範囲にあることが好ましい。
改質領域は、少なくとも１つの分割線の延びる方向において、等距離に配置されてもよい。あるいは、少なくとも１つの分割線の延びる方向において、隣接または隣り合う改質領域の一部またはすべて同士の距離が異なってもよい。
改質領域の直径は、基板の第１面から第２面に向かう方向に沿って実質的に一定であってもよい。
改質領域は、１μｍから３０μｍ、好ましくは２μｍから２０μｍ、より好ましくは３μｍから１０μｍの範囲の直径を有することができる。
特に、改質領域は、２μｍから３μｍの範囲の直径を有し得ることが好ましい。
複数の改質領域は、隣接または隣り合う改質領域同士が重ならないように、基板の内部に形成されてもよい。このようにして、特に、少なくとも１つの分割線に沿って基板材料を除去するステップにおいて、効率的な、基板のさらなる取り扱いおよび／または加工を可能にするのに十分な程度の強度または堅牢さを基板が維持することを特に確実に確保できる。
好ましくは、少なくとも１つの分割線の幅方向および／または少なくとも１つの分割線の延びる方向における、隣接または隣り合う改質領域の外縁部間の距離は、少なくとも１μｍである。
複数の改質領域は、隣接または隣り合う改質領域同士が少なくとも部分的に重なるように、基板内に形成されてもよい。一部の実施形態では、隣接または隣り合う改質領域は、基板の厚さ方向に沿った改質領域の長さの一部に沿ってのみ、互いに重なり合う。例えば、隣接または隣り合う改質領域は、基板の第１面により近い、基板の厚さ方向に沿った改質領域の長さの一部に沿ってのみ、互いに重なり合うことができる。隣接または隣り合う改質領域は、基板の第２面により近い、基板の厚さ方向に沿った改質領域の長さの一部に沿って、互いに重なり合わないように構成されてもよい。
基板は、単結晶基板またはガラス基板または化合物半導体基板（例えば、ガリウムヒ素基板）などの化合物基板とすることができる。特に好ましい実施形態では、基板は単結晶基板である。
改質領域は、パルスレーザビームの照射によって改質された基板の領域である。例えば、改質領域は、パルスレーザビームの照射によって基板材料の構造が改質された基板の領域であり得る。
改質領域は、アモルファス領域またはクラックが形成される領域を含み得る。特に好ましい実施形態では、改質領域はアモルファス領域を含む。
改質領域は、基板材料の内部に、空間（例えば、空洞）を含むことができ、空間は、アモルファス領域またはクラックが形成される領域によって取り囲まれている。
改質領域は、基板材料の内部の空間（例えば、空洞）と、アモルファス領域または空間を取り囲んでクラックが形成される領域と、から構成されてもよい。
改質領域は、アモルファス領域またはクラックが形成される領域とすることもできる。特に好ましい実施形態では、改質領域はアモルファス領域である。
改質領域がクラックが形成された領域を含むか、またはクラックが形成される領域（すなわち、クラックが形成された領域）である場合、クラックはマイクロクラックであり得る。クラックは、μｍの範囲の寸法（例えば、長さおよび／または幅）を有することができる。例えば、クラックは、５μｍから１００μｍの範囲の幅および／または１００μｍから１０００μｍの範囲の長さを有することができる。
本発明の方法の一部の実施形態では、基板は単結晶基板であり、本方法は、単結晶基板の内部に複数の改質領域が形成され、各改質領域が、第１面または第２面に開口する開口部を形成することなく、完全に基板のバルク内部に配置されるように、少なくとも１つの分割線に沿った少なくとも複数の位置で、第１面側から単結晶基板にパルスレーザビームを照射するステップと、完全に基板のバルク内部に配置された改質領域が存在する少なくとも１つの分割線に沿って基板材料を除去するステップと、を含む。改質領域は、アモルファス領域を含むか、またはアモルファス領域である。アモルファス領域は、複数の改質領域が形成された領域において基板をより脆弱にし、従って、基板材料を除去するプロセスをさらに容易にする。パルスレーザビームは、パルスレーザビームの焦点位置が、第１面から第２面に向かう方向に、第１面から離れて配置される状態で、単結晶基板に照射される。
本発明の方法の一部の実施形態では、基板は化合物基板であり、本方法は、基板の内部に複数の改質領域が形成され、各改質領域が、第１面または第２面に開口する開口部を形成することなく、完全に基板のバルク内部に配置されるように、少なくとも１つの分割線に沿った少なくとも複数の位置で、第１面側から基板にパルスレーザビームを照射するステップと、完全に基板のバルク内部に配置された改質領域が存在する少なくとも１つの分割線に沿って基板材料を除去するステップと、を含む。改質領域は、アモルファス領域を含むか、またはアモルファス領域である。アモルファス領域は、複数の改質領域が形成された領域において基板をより脆弱にし、従って、基板材料を除去するプロセスをさらに容易にする。パルスレーザビームは、パルスレーザビームの焦点位置が、第１面から第２面に向かう方向に、第１面から離れて配置される状態で、単結晶基板に照射される。
本発明の方法の一部の実施形態では、基板はガラス基板であり、本方法は、ガラス基板の内部に複数の改質領域が形成され、各改質領域が、第１面または第２面に開口する開口部を形成することなく、完全に基板のバルク内部に配置されるように、少なくとも１つの分割線に沿った少なくとも複数の位置で、第１面側からガラス基板にパルスレーザビームを照射するステップと、完全に基板のバルク内部に配置された改質領域が存在する少なくとも１つの分割線に沿って基板材料を除去するステップと、を含む。改質領域は、クラックが形成される領域を含む、またはクラックが形成される領域である。クラックは、複数の改質領域が形成された領域において基板をより脆弱にし、従って、基板材料を除去するプロセスをさらに容易にする。クラックはマイクロクラックであり得る。
基板材料は、完全に基板のバルク内部に配置された改質領域が存在する少なくとも１つの分割線に沿って、基板を切断することにより除去されてもよい。基板は、例えば、機械的切断手段（ブレードまたはソーなど）、レーザ切断、（例えば、プラズマ源を用いる）プラズマ切断などによって切断することができる。基板を切断することは、少なくとも１つの分割線に沿って基板材料を除去する特に効率的かつ簡単であり確実な方法である。
基板材料は、完全に基板のバルク内部に配置された改質領域が存在する少なくとも１つの分割線に沿って、機械的に除去されてもよい。特に、基板材料は、完全に基板のバルク内部に配置された改質領域が存在する少なくとも１つの分割線に沿って、基板を機械的に切断することにより機械的に除去されてもよい。この目的のために、ブレードまたはソーなどの機械的切断手段を使用することができる。
上で詳述したように、少なくとも１つの分割線に沿って基板内部に複数の改質領域を形成することにより、改質領域が形成される領域における基板の強度が低下する。従って、少なくとも１つの分割線に沿った基板材料の機械的除去、特に、基板の機械的切断は、より効率的な仕方で、特に加工速度を上げて行うことができる。例えば、ブレードまたはソーダイシングプロセスの場合、ブレードまたはソーダイシング速度を大幅に増加させることができる。
さらに、少なくとも１つの分割線に沿った複数の改質領域の形成は、特に、切断プロセスにおいて研削ブレードまたはソーが使用される場合に、ダイシングブレードまたはソーのいわゆる自生発刃を達成するのに寄与することができる。この場合、基板材料の除去を行いながら、ブレードまたはソーを同時に調整することができる。このようにして、ブレードまたはソーの目詰まりを確実に回避することができる。これにより、より大きな加工負荷でブレードまたはソーダイシングを行うことができ、加工速度をさらに向上させることができる。
改質領域は、基板の第１面から第２面に向かう方向の厚さの一部のみに沿って延びるように形成される。改質領域の一部またはすべては、基板の厚さの５％以上かつ６０％以下、好ましくは１０％以上かつ４０％以下、より好ましくは１５％以上かつ３０％以下に沿って延びるように形成され得る。
基板の厚さに沿って大きく延びる改質領域を形成することは、基板材料の除去に使用する手段、特にブレードまたはソーの耐用寿命を延ばすという観点から、特に好ましい。さらに、この場合、上で詳述した自生発刃効果をさらに高めることができる。
基板の厚さに沿った改質領域の一部またはすべての延び量は、例えば、基板の厚さに沿って基板を完全に切断するのか部分的に切断するのかに応じて、適切に選択することができる。
基板の厚さに沿った改質領域の延び量および基板の厚さに沿った改質領域の位置は、例えば、パルスレーザビームの焦点位置を、第１面から第２面に向かう方向に、第１面から適切な距離だけ離して配置することによって、正確に制御できる。
完全に基板のバルク内部に配置された改質領域が存在する少なくとも１つの分割線に沿って基板材料を除去するステップでは、基板材料は、基板の第１面から第２面に向かう方向の厚さの一部のみに沿って除去され得る。基板材料は、基板の厚さの３０％以上、好ましくは４０％以上、より好ましくは５０％以上、さらに好ましくは６０％以上、さらにより好ましくは７０％以上に沿って除去することができる。
基板材料は、基板の厚さ全体に沿って除去することができる。このようにして、基板材料除去プロセスによって、少なくとも１つの分割線に沿って基板が分割される。
基板材料除去プロセスにおいて、少なくとも１つの分割線の延びる方向と実質的に直交する方向の基板材料除去幅、例えば切断幅を変えることができる。例えば、基板材料は、基板厚さの一部に沿って、第１の除去幅で除去され、基板の厚さ方向における、基板材料の別の部分（例えば、残りの部分）は、第２の除去幅で除去され得る。第２の除去幅は、第１の除去幅よりも小さくてもよい。
例えば、この目的のために、少なくとも１つの分割線の延びる方向に対して実質的に垂直な方向に異なる幅を有する２つの異なる切断手段を使用することができる。
本発明の一部の実施形態では、パルスレーザビームが照射される少なくとも１つの分割線に沿った複数の位置のそれぞれに、複数の改質領域（例えば、２層以上、３層以上、４層以上、５層以上、または６層以上の改質層）が形成され、各改質領域は、完全に基板のバルク内部に配置され、複数の改質領域は、第１面から第２面に向かう方向に沿って（すなわち、基板の厚さ方向に沿って）互いに隣接して配置され得る。このようにして、複数層の改質領域を形成することができ、複数層は、基板の厚さ方向に沿って積み重なる。このような改質領域の層の積層体は、基板の厚さの３０％以上、４０％以上、５０％以上、６０％以上、７０％以上、８０％以上、または９０％以上にわたって延びることができる。
本発明の方法は、基板の厚さを調節するために、基板の第２面を研削するステップをさらに含み得る。この場合、基板の厚さ方向に沿って積み重ねられた複数層の改質領域を基板内に形成することが特に好ましい。このようにして、これら複数層のうちの１つ以上を第２面近傍に適宜配置することにより、基板の第２面側の強度を低下させることができ、これにより、より効率的に、特により高速な研削速度で、研削加工を行うことができる。
基板の第２面を研削することは、完全に基板のバルク内部に配置された改質領域が存在する少なくとも１つの分割線に沿って基板材料を除去する前に行われてもよい。
基板の第２面を研削することは、完全に基板のバルク内部に配置された改質領域が存在する少なくとも１つの分割線に沿って基板材料を除去した後に行われてもよい。
特に、少なくとも１つの分割線に沿って基板材料を除去するステップでは、基板材料は、基板の厚さの一部のみに沿って除去され得る。その後、基板の第２面を研削するステップは、少なくとも１つの分割線に沿って基板材料を除去した後に行われてもよい。
研削は、少なくとも１つの分割線に沿って基板材料が除去される深さ、例えば切断プロセスの切断深さに対応する厚さまで基板厚さを減少させるように行われてもよい。この場合、少なくとも１つの分割線に沿って基板材料除去プロセスによって到達されなかった基板材料は、研削するステップで除去され、その結果、研削するステップによって、基板は少なくとも１つの分割線に沿って分割される。
よって、基板の第２面を研削するステップが、少なくとも１つの分割線に沿って基板を分割するように、基板材料を除去していない基板の厚さのうち残りの部分に沿って行われる。
上で詳述したように研削するステップにおいて基板を分割することにより、基板は、特に確実かつ正確であり効率的な仕方で加工することができる。
具体的には、少なくとも１つの分割線に沿って基板材料を除去するステップは、研削するステップの前、すなわち、基板の厚さを減らす前の基板に対して行われる。従って、少なくとも１つの分割線に沿った材料除去中、例えば切断中の基板の変形（基板の反りなど）を確実に回避することができる。さらに、少なくとも１つの分割線に沿った基板材料の除去中に基板に加えられる応力が大幅に低減され、得られるチップまたはダイの強度を高めることができる。結果として得られたチップまたはダイの損傷（クラックの形成または裏面のチッピングなど）を防止することができる。
さらに、少なくとも１つの分割線に沿った基板厚さの一部のみに沿って基板材料を除去することから、基板材料除去プロセスの効率、特に加工速度が向上する。また、基板材料除去ステップに用いられる手段、例えば切断手段の耐用寿命を延ばす。
基板の厚さの一部のみに沿って基板材料を除去し、その後、少なくとも１つの分割線に沿って基板を分割するために、上述のように基板の第２面を研削する場合には、基板の内部に複数層の改質領域を形成することが特に好ましく、複数層は、基板の厚さ方向に沿って積み重なる。このようにして、少なくとも１つの分割線に沿った基板材料除去のステップと研削するステップとの両方の効率を著しく高めることができる。
少なくとも１つの分割線に沿って基板材料を除去するステップでは、改質領域の、第１面から第２面に向かう方向における全長に沿って、基板材料を除去してもよいし、この長さの一部のみに沿って、基板材料を除去してもよい。基板材料は、改質領域の長さの３０％以上、好ましくは４０％以上、より好ましくは５０％以上、さらに好ましくは６０％以上、さらにより好ましくは７０％以上除去することができる。
基板の第１面に形成された少なくとも１つの分割線は、少なくとも１つの分割線の延びる方向に対して実質的に垂直な方向に幅を有し得る。
少なくとも１つの分割線の幅は、３０μｍから２００μｍ、好ましくは３０μｍから１５０μｍ、より好ましくは３０μｍから１００μｍの範囲とすることができる。
パルスレーザビームは、少なくとも１つの分割線の幅方向に沿った複数の位置においても、第１面側から基板に照射されてもよい。
複数の改質領域は、少なくとも１つの分割線の幅内に形成されてもよい。
隣接または隣り合う改質領域は、少なくとも１つの分割線の幅方向において、等距離に配置されてもよい。あるいは、少なくとも１つの分割線の幅方向において、隣接または隣り合う改質領域の一部またはすべて同士の距離が異なってもよい。改質領域は、少なくとも１つの分割線の延びる方向および／または幅方向において、実質的にランダムに配置されてもよい。
少なくとも１つの分割線の幅方向における隣接する改質領域間の距離、すなわち隣接する改質領域の中央間の距離は、３μｍから５０μｍ、好ましくは５μｍから４０μｍ、より好ましくは８μｍから３０μｍとすることができる。
少なくとも１つの分割線の幅内に複数列の改質領域が形成され、各列が、少なくとも１つの分割線の延びる方向に沿って延びるように、少なくとも１つの分割線の幅方向に沿った複数の位置にもパルスレーザビームを照射できる。列は、少なくとも１つの分割線の幅方向において互いに隣接して配置されてもよい。複数の列は、少なくとも１つの分割線の幅方向において、等距離に配置されてもよいし、少なくとも１つの分割線の幅方向において、隣接する列の一部またはすべて同士の距離が異なってもよい。
少なくとも１つの分割線の幅方向における、改質領域の隣接列間の距離、すなわち改質領域の隣接列の中央間の距離は、３μｍから５０μｍ、好ましくは５μｍから４０μｍ、より好ましくは８μｍから３０μｍとすることができる。列の数は、２から２０、好ましくは４から１８、より好ましくは５から１５、さらにより好ましくは８から１２の範囲とすることができる。
あるいは、単一列の改質領域が、少なくとも１つの分割線の幅内に形成されてもよい。例えば、改質領域の直径は、１７．５μｍ以上、好ましくは３５μｍ以上、より好ましくは７０μｍ以上とすることができる。
上で詳述したように、分割線の幅内に、分割線の幅方向に互いに隣接して配置された複数列の改質領域を形成することにより、特に、切断プロセス（例えば、機械的切断プロセス）を使用することによる、分割線に沿って基板材料を除去するプロセスをさらに効率化できる。
さらに、少なくとも１つの分割線に沿って基板材料を除去するための様々な手段、例えば、（例えば、切断幅の異なる）ブレードまたはソーなどの様々な機械的切断手段を使用することができる。さらに、例えば、改質領域が形成された基板の領域の強度が低下することにより、硬度または強度が高くない切断ブレードまたはソーを使用することができることから、切断手段または装置のコストを低減することができる。また、切断手段または装置の耐用寿命を延ばすことができる。
複数列の改質領域は、少なくとも１つの分割線の幅方向において、分割線の中央からより離れて配置された位置（例えば、分割線の縁部領域または側部領域）よりも、少なくとも１つの分割線の幅方向において、少なくとも１つの分割線の中央または中央のより近くにおいて、隣接列間の距離が大きくなるように形成されてもよい。特に、複数列の改質領域は、少なくとも１つの分割線のこれらの縁部領域または側部領域にのみ存在するのであってもよい。
分割線の中央から離れて配置された位置よりも分割線の中央において隣接列間の距離が大きくなるように、複数列の改質領域を配置することによって、改質領域の数を減らすことができることから、改質領域を形成するプロセスを効率化できる。
切断手段を用いて基板を機械的に切断することによって、完全に基板のバルク内部に配置された改質領域が存在する少なくとも１つの分割線に沿って基板材料を除去することができる。
改質領域の列または複数の列が形成されている基板の領域の、少なくとも１つの分割線の延びる方向に対して実質的に垂直な方向における幅は、少なくとも１つの分割線の延びる方向に実質的に垂直な方向における、切断手段の幅よりも小さくすることができる。複数列の改質領域が形成されている基板の領域は、少なくとも１つの分割線の幅方向において改質領域の２つの最外列間の基板の領域である。
このようにして、基板を機械的に切断するプロセスにおいて、改質領域が形成された基板の全領域を除去できることが確実に確保され得る。従って、基板を分割するプロセスで得られるチップまたはダイなどの基板部分において、特に高品質な外側または側面を得ることができる。
改質領域の列または複数の列が形成されている基板の領域の、少なくとも１つの分割線の延びる方向に対して実質的に垂直な方向における幅は、少なくとも１つの分割線の延びる方向に実質的に垂直な方向における、切断手段の幅よりも大きくすることができる。このようにして、切断プロセスは、特に効率的かつ迅速な仕方で行うことができる。切断プロセス後に基板の分離された部分上に残った改質領域は、例えば、結果として得られる基板部分（例えば、チップまたはダイ）の外側または側面を研磨することによって、後で除去することができる。
改質領域の列または複数の列が形成された基板の領域の幅は、切断手段の幅の約８０％から１２０％、好ましくは９０％から１１０％、より好ましくは９５％から１０５％の範囲とすることができる。このようにして、効率的な仕方で切断プロセスを行うことができると同時に、外側または側面の品質が良好な分離された基板部分（チップまたはダイなど）を得ることができることを確保できる。
改質領域の列または複数の列が形成された基板の領域の幅は、少なくとも１つの分割線の幅の約８０％から１２０％、好ましくは８０％から１１０％、より好ましくは８０％から１０５％、好ましくは９０％から１０５％、さらにより好ましくは９５％から１０５％の範囲とすることができる。
少なくとも１つの分割線の幅方向において、少なくとも１つの分割線の中央のより近くに配置された改質領域の列または複数の列は、少なくとも１つの分割線の幅方向において、少なくとも１つの分割線の中央からより離れて配置された改質領域の列または複数の列を形成するために使用されるパルスレーザビームよりも高出力のパルスレーザビームで形成され得る。このようにして、少なくとも１つの分割線に沿って、特に切断（例えば、機械的切断）による、基板材料を除去するプロセスの効率をさらに高めることができる。
基板は、パルスレーザビームに対して透明な材料で作られる。よって、複数の改質領域は、レーザビームが基板を透過可能な波長のパルスレーザビームを照射することによって基板内に形成される。
例えば、基板がシリコン（Ｓｉ）基板である場合、パルスレーザビームの波長は１．０μｍ以上とすることができる。
パルスレーザビームのパルス幅は、例えば、１ｎｓから３００ｎｓの範囲とすることができる。
基板としては、例えば、半導体基板、ガラス基板、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板、アルミナセラミック基板などのセラミック基板、石英基板、ジルコニア基板、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）基板、ポリカーボネート基板、光結晶材料基板などが挙げられる。
特に、基板は、例えば、シリコン（Ｓｉ）基板、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）基板、窒化ガリウム（ＧａＮ）基板、ガリウムリン（ＧａＰ）基板、インジウムヒ素（ＩｎＡｓ）基板、インジウムリン（ＩｎＰ）基板、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）基板、窒化ケイ素（ＳｉＮ）基板、タンタル酸リチウム（ＬＴ）基板、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）基板、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）基板などとすることができる。
基板は、単一の材料から作ることもできるし、異なる材料（例えば、上記で特定した材料の２つ以上）の組み合わせから作ることもできる。
パルスレーザビームは、集束レンズを使用して集束され得る。集束レンズの開口数（ＮＡ）は、集束レンズの開口数を基板の屈折率（ｎ）で除して得られた値が０．２から０．８５の範囲になるように設定され得る。このようにして、改質領域は、特に確実かつ効率的な仕方で形成することができる。
以下、本発明の非限定的な実施例を図面を参照して説明する。
図１（ａ）は、本発明の方法により加工される基板としての光デバイスウェーハの斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）において丸で囲まれた領域Ａの拡大断面図である。 環状フレームによって支持された粘着テープに図１（ａ）の光デバイスウェーハを貼り付けた状態を示す斜視図である。 図１（ａ）の光デバイスウェーハにパルスレーザビームを照射するためのレーザ加工装置の一部の斜視図である。 本発明の方法の一実施形態による、図１（ａ）の光デバイスウェーハの内部に複数の改質領域を形成するステップを説明するための側面図である。 図１（ａ）の光デバイスウェーハ内部の改質領域の形成を示す概略断面図である。 図６（ａ）は、本発明の加工方法の一実施形態による光デバイスウェーハの分割プロセスを示す図であって、分割線に沿って基板材料を除去するステップの断面図である。図６（ｂ）は、本発明の加工方法の一実施形態による光デバイスウェーハの分割プロセスを示す図であって、分割線に沿って基板材料を除去するステップの断面図である。図６（ｃ）は、本発明の加工方法の一実施形態による光デバイスウェーハの分割プロセスを示す図であって、研削するステップの断面図である。 本発明の２つの異なる実施形態の分割線に沿って基板材料を除去するステップを示す図であって、図７（ａ）及び図７（ｂ）は、一実施形態の基板材料除去ステップを示す断面図であり、図７（ｃ）及び図７（ｄ）は、別の実施形態の基板材料除去ステップを示す断面図である。 本発明のさらなる異なる実施形態について、分割線に沿って基板材料を除去するステップを示す図である。 本発明の方法の異なる実施形態について、複数列の改質領域の配置の例の断面図を示す。
ここで、添付の図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。好ましい実施形態は、光デバイスウェーハを基板として加工する方法に関する。
光デバイスウェーハは、研削前に、μｍの範囲の厚さ、好ましくは２００μｍから１５００μｍの範囲の厚さを有することができる。
図１（ａ）は、本発明の加工方法により加工される基板としての光デバイスウェーハ２の斜視図である。光デバイスウェーハ２は単結晶基板である。
他の実施形態では、本発明の加工方法によって加工される基板は、ガラス基板または化合物半導体基板（例えば、ガリウムヒ素基板）などの化合物基板とすることができる。
図１（ａ）に示す光デバイスウェーハ２は、例えば３００μｍの厚さのサファイア基板から実質的に構成されている。サファイア基板の表面２ａ（すなわち、第１面）には、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオードなどの複数の光デバイス２１が形成される。光デバイス２１は、サファイア基板の表面２ａ上に格子状またはマトリックス状に設けられている。光デバイス２１は、サファイア基板の表面２ａに、すなわち光デバイスウェーハ２の表面に形成された複数の交差する分割線２２によって分離されている。
以下、図２から図６（ｃ）を参照しながら、基板として光デバイスウェーハ２を加工するための本発明の方法の好ましい実施形態を説明する。
まず、環状フレームに支持されたダイシングテープなどの粘着テープに光デバイスウェーハ２を貼り付けるようにウェーハ支持ステップを行う。具体的には、図２に示すように、環状フレーム３によって、環状フレーム３の内側開口を粘着テープ３０で閉塞するように、粘着テープ３０（例えば、ダイシングテープ）をその周縁部において支持する。光デバイスウェーハ２の裏面２ｂ（すなわち、第２面）は、粘着テープ３０に貼り付けられている。従って、図２に示すように、粘着テープ３０に取り付けられた光デバイスウェーハ２の表面２ａは、上を向く。
図３は、上述のウェーハ支持プロセスを行った後に、光デバイスウェーハ２上の分割線２２に沿ってレーザ加工を行うための、レーザ加工装置４の一部を示す。図３に示すように、レーザ加工装置４は、被加工物、特に光デバイスウェーハ２を保持するためのチャックテーブル４１と、チャックテーブル４１に保持された被加工物にレーザ光を照射するためのレーザビーム照射手段４２と、チャックテーブル４１に保持された被加工物を撮像するための撮像手段４３と、を備える。チャックテーブル４１は、被加工物を吸引保持するための保持面としての上面を有している。チャックテーブル４１は、被加工物送り手段（図示せず）によって、図３において矢印Ｘで示す被加工物送り方向に移動可能である。さらに、チャックテーブル４１は、インデックス送り手段（図示せず）によって、図３において矢印Ｙで示すインデックス送り方向に移動可能である。
レーザビーム照射手段４２は、実質的に水平方向に延びる円筒状のケーシング４２１を備える。ケーシング４２１は、パルスレーザ発振器と、繰り返し周波数設定手段と、を備えたパルスレーザビーム発振手段（図示せず）を収容している。さらに、レーザビーム照射手段４２は、ケーシング４２１の前端に取り付けられた集束手段４２２を備える。集束手段４２２は、パルスレーザビーム発振手段によって発振されたパルスレーザビームを集束するための集束レンズ４２２ａを備える。
集束手段４２２の集束レンズ４２２ａの開口数（ＮＡ）は、集束レンズ４２２ａの開口数を単結晶基板の屈折率（ｎ）で除して得られた値が０．２から０．８５の範囲内になるように設定され得る。
レーザビーム照射手段４２は、集束手段４２２の集束レンズ４２２ａにより集束されるパルスレーザビームの焦点位置を調節するための焦点位置調節手段（図示せず）をさらに備える。
撮像手段４３は、レーザビーム照射手段４２のケーシング４２１の前端部に取り付けられる。撮像手段４３は、可視光を用いて被加工物を撮像するＣＣＤなどの通常の撮像素子（図示せず）と、被加工物に赤外光を照射する赤外光照射手段（図示せず）と、赤外光照射手段によって被加工物に照射された赤外光を取り込むための光学系（図示せず）と、光学系により取り込まれた赤外光に対応する電気信号を出力するための、赤外線ＣＣＤなどの赤外線撮像素子（図示せず）と、を備えている。撮像手段４３から出力された画像信号は制御手段（図示せず）に送られる。
レーザ加工装置４を用いて光デバイスウェーハ２の分割線２２に沿ってレーザ加工を行う場合、集束手段４２２の集束レンズ４２２ａと、単結晶基板、すなわち光デバイスウェーハ２と、を、集束レンズ４２２ａの光軸に沿った方向において互いに対して配置して、パルスレーザビームの焦点が光デバイスウェーハ２の厚さに沿った方向において所望の位置に配置されるように、つまり、表面２ａ（すなわち、第１面）から裏面２ｂ（すなわち、第２面）に向かう方向において、表面２ａから所望の距離だけ離れた位置に配置されるように、配置するステップが行われる。
本発明の本実施形態による加工方法を行う場合、まず、図３に示すレーザ加工装置４のチャックテーブル４１上に、粘着テープ３０に貼り付けられた光デバイスウェーハ２を、粘着テープ３０がチャックテーブル４１の上面と接触している状態で置く（図３参照）。その後、吸引手段（図示せず）を作動させて、チャックテーブル４１上に粘着テープ３０を介して光デバイスウェーハ２を吸引保持する（ウェーハ保持ステップ）。従って、チャックテーブル４１上に保持された光デバイスウェーハ２の表面２ａが上を向く。見やすくするために、図３には、粘着テープ３０を支持する環状フレーム３を示していないが、環状フレーム３は、チャックテーブル４１上に設けられたクランプなどのフレーム保持手段によって保持される。その後、被加工物送り手段を操作して、光デバイスウェーハ２を吸引保持したチャックテーブル４１を、撮像手段４３の真下に移動させる。
チャックテーブル４１が撮像手段４３の真下に配置された状態では、レーザ加工すべき光デバイスウェーハ２の対象領域を検出するために、撮像手段４３および制御手段（図示せず）によるアライメント動作が行われる。具体的には、撮像手段４３および制御手段は、光デバイスウェーハ２上で第１の方向に延びる分割線２２と、レーザビーム照射手段４２の集束手段４２２と、をアライメントするために、パターンマッチングなどの画像処理を行う。このようにして、レーザビーム照射位置のアライメントが行われる（アライメントステップ）。このアライメントステップは、光デバイスウェーハ２上の第１の方向に垂直な第２の方向に延びる他のすべての分割線２２についても同様に行われる。
光デバイスウェーハ２の表面２ａ上の分割線２２のすべてについて上で詳述したアライメントステップを行った後、チャックテーブル４１は、レーザビーム照射手段４２の集束手段４２２が図４に示すように配置されるレーザビーム照射領域に移動する。第１の方向に延びる所定の分割線２２の一方の端部（図４の左端）が、集束手段４２２の真下に配置される。さらに、集束手段４２２を集束レンズ４２２ａの光軸に沿った方向に移動するように、焦点位置調節手段（図示せず）を動作させて、集束レンズ４２２により集束されるパルスレーザビームＬＢの焦点Ｐが、光デバイスウェーハ２の表面２ａから裏面２ｂに向かう方向（すなわち、光デバイスウェーハ２の厚さ方向）において、光デバイスウェーハ２の表面２ａから所望の距離に配置されるようにする（配置するステップ）。
この好ましい実施形態では、パルスレーザビームＬＢの焦点Ｐは、光デバイスウェーハ２の内部において、パルスレーザビームＬＢが照射される光デバイスウェーハ２の表面２ａ（すなわち、上面）近傍の位置に配置される。例えば、焦点Ｐは、５μｍから１０μｍの範囲で表面２ａから離れて配置され得る。
上述した配置するステップを行った後、レーザビーム照射手段４２を作動させて、集束手段４２２からパルスレーザＬＢを光デバイスウェーハ２に照射するように、改質領域形成ステップが行われ、それによって、光デバイスウェーハ２の内部に改質領域が形成され、改質領域が、ウェーハ２の第１面２ａまたは第２面２ｂに開口する開口を形成することなく、完全にウェーハ２のバルク内部に配置される（図５（ｄ）も参照）。
具体的には、レーザビームＬＢが光デバイスウェーハ２を構成するサファイア基板を透過可能な波長のパルスレーザビームＬＢは、集束手段４２２によって、光デバイスウェーハ２に照射され、チャックテーブル４１は、図４の矢印Ｘ１で示す方向に所定の送り速度で移動される（改質領域形成ステップ）。所定の分割線２２の他方の端部（図４の右端）が、集束手段４２２の真下の位置に到達した場合、パルスレーザビームＬＢの照射が停止され、チャックテーブル４１の移動も停止される。
上で詳述した改質領域形成ステップを所定の分割線２２に沿って行うことにより、分割線２２に沿って光デバイスウェーハ２に複数の改質領域２３（図５（ｄ）参照）が形成され、各改質領域２３は、完全にウェーハ２のバルク内部に配置される。各改質領域２３は、図５（ｄ）に概略的に示し、かつ以下でさらに詳述するように、ウェーハ材料の内部の空間２３１（例えば、空洞）と、空間２３１を取り囲むアモルファス領域２３２と、から構成される。
改質領域２３は、分割線２２の延びる方向に所定の等距離の間隔で分割線２２に沿って形成されてもよい。例えば、分割線２２の延びる方向における隣接する改質領域２３間の距離は、８μｍから３０μｍの範囲とすることができ、例えば、約１６μｍ（＝（被加工物送り速度：８００ｍｍ／秒）／（繰り返し周波数：５０ｋＨｚ））とすることができる。
本実施形態では、隣接する改質領域２３のアモルファス領域２３２が互いに重ならないように形成されている（この点については、図９（ａ）および図９（ｂ）参照）。具体的には、隣接する改質領域２３間の距離は、アモルファス領域２３２の外径よりもわずかに大きくなるように選択される。従って、隣接または隣り合う改質領域２３のアモルファス領域は互いに繋がらない。
他の実施形態では、基板は、例えば、ガラス基板とすることができ、改質領域は、ガラス基板にクラックが形成される領域を含んでもよいし、ガラス基板にクラックが形成される領域であってもよい。ガラス基板に形成されるクラックは、マイクロクラックであり得る。
各改質領域２３を形成するためにパルスレーザビームＬＢを１回照射すれば十分であり、その結果、生産性を大幅に向上させることができる。さらに、改質領域形成ステップにおいて、破片が飛散することがなく、その結果、結果として得られるデバイスの品質の劣化を確実に防止することができる。
光デバイスウェーハ２の内部における改質領域２３の形成を図５（ａ）から図５（ｄ）に示す。ウェーハ２の基板は、パルスレーザビームＬＢに対して透明な材料、すなわち、サファイアで作られる。よって、改質領域２３は、レーザビームＬＢがウェーハ２を透過可能な波長のパルスレーザビームＬＢを照射することによってウェーハ２内に形成される。例えば、パルスレーザビームＬＢの波長は、赤外領域（例えば１０６４ｎｍ）とすることができる。
パルスレーザビームＬＢは、パルスレーザビームＬＢの焦点位置Ｐが、第１面２ａから第２面２ｂに向かう方向に、第１面２ａから離れて配置される状態で、第１面２ａ側からウェーハ２に照射される（図５（ａ）参照）。パルスレーザビームＬＢの照射に起因して、焦点Ｐが配置されたウェーハ２内部の領域において、ウェーハ材料が局部的に加熱される。レーザビーム照射の初期段階におけるウェーハ２の加熱された領域を、図５（ｂ）に円で概略的に示す。
パルスレーザビームＬＢの照射が続くにつれて、加熱された領域は、図５（ｃ）に矢印で示すように、第１面２ａに向かう方向に成長すなわち拡大する。レーザビームの照射を停止すると、加熱されたウェーハ材料が冷却され、ウェーハ２内部の空間２３１と、空間２３１を完全に取り囲むアモルファス領域２３２と、から構成される改質領域２３が形成される（図５（ｄ）参照）。図５（ｄ）に示すように、改質領域２３は、第１面２ａまたは第２面２ｂに開口する開口部を形成することなく、完全にウェーハ２のバルク内部に配置される。
分割線２２は、図１（ｂ）に概略的に示すように、分割線２２の延びる方向に実質的に垂直な方向に、幅ｗを有する。上で詳述した改質領域形成ステップは、分割線２２の幅方向に沿った複数の位置にもパルスレーザビームＬＢを照射するように、光デバイスウェーハ２をレーザビーム照射手段４２に対してインデックス送り方向（図３の矢印Ｙ方向で示す）にわずかにずらしながら、所定の分割線２２に沿って２回以上繰り返して行われる。このようにして、分割線２２の幅方向に沿って同様に複数の改質領域２３が形成される。改質領域２３は、図１（ｂ）に概略的に示すように、分割線２２の延びる方向および／または幅方向において、隣接する改質領域２３間の距離が異なってもよい。
分割線２２の幅ｗ内には、複数列の改質領域２３が形成されていてもよく、各列は、分割線２２の延びる方向に沿って延び、列は、分割線２２の幅方向において、互いに隣接して配置される。複数列の改質領域２３は、図６および図７に概略的に示すように、分割線２２の幅方向において等距離に配置されてもよい。あるいは、分割線２２の幅方向において、改質領域２３の隣接列間の距離は変わり得る。例えば、図８（ａ）に示すように、改質領域２３の隣接列間の距離は、分割線２２の中央または中央のより近くでは、分割線２２の中央からより離れた位置、すなわち、分割線２２の幅方向における側部または端部よりも大きくなり得る。
さらに、パルスレーザビームＬＢが照射され複数の改質領域２３が形成された分割線２２に沿った複数の位置のそれぞれにおいて、各改質領域２３は、完全に基板のバルク内部に配置され、複数の改質領域２３は、表面２ａから裏面２ｂに向かう方向に沿って（すなわち、ウェーハ２の厚さ方向に沿って）互いに隣接するように配置され得る。このようにして、複数層の改質領域２３を形成することができ、複数層は、ウェーハ２の厚さ方向に沿って積み重なる。
図６から図８に示す実施形態では、複数列の改質領域２３が分割線２２の幅方向に互いに隣接するように配置され、これらの複数列の複数層が、ウェーハ２の厚さ方向に沿って積み重なる。
他の実施形態では、単一列の改質領域２３が、分割線２２の幅ｗ内に形成されてもよい。
上で詳述したように所定の分割線２２に沿って改質領域形成ステップを複数回行った後、チャックテーブル４１は、光デバイスウェーハ２上の第１の方向に延びる分割線２２のピッチ分だけインデックス送り方向（図３の矢印Ｙで示す）に移動される（インデックス送りステップ）。その後、改質領域形成ステップが、第１の方向に延びる次の分割線２２に沿って、上記と同様に複数回行われる。このようにして、改質領域形成ステップは、第１の方向に延びる分割線２２のすべてに沿って複数回行われる。その後、第１の方向に垂直な第２の方向に延びる他の分割線２２のすべてに沿って、上で詳述したように改質領域形成ステップを複数回行うために、チャックテーブル４１を９０°回転させる。
改質領域形成ステップは、波長が３００ｎｍから３０００ｎｍであり、パルス幅が０．５ｐｓから５００ｐｓであり、平均出力が０．２Ｗから１０．０Ｗであり、繰り返し周波数が１０ｋＨｚから１００ｋＨｚであるパルスレーザビームを用いて行うことができる。改質領域形成ステップにおいて、レーザビーム照射手段４２に対して光デバイスウェーハ２を移動させる被加工物送り速度は、５００ｍｍ／秒から１０００ｍｍ／秒の範囲とすることができる。
本発明の方法によって加工される基板として半導体基板（例えば、単結晶基板）を使用する場合、パルスレーザビームＬＢの波長が、半導体基板のバンドギャップに相当する波長（縮小波長）の２倍以上の値に設定されると、特に効率的かつ確実な仕方で改質領域２３を形成できる。
上で詳述したように改質領域形成ステップを行った後、図６（ａ）から図６（ｃ）を参照して以下に詳述するように、光デバイスウェーハ２を分割するステップが行われる。
分割線２２を含む光デバイスウェーハ２の一部の断面図を図６（ａ）に示す。上で示したように、分割線２２の幅内には、複数列の改質領域２３、すなわち、６列の改質領域２３が形成され、各列は、分割線２２の延びる方向に沿って延びる。複数列の改質領域２３は、分割線２２の幅方向において互いに等距離に隣接して配置される。図６（ａ）にさらに示すように、ウェーハ２の厚さ方向に沿って、６列の改質領域２３が３層積み重なる。
図６（ａ）には１本の分割線２２しか示されていないが、残りの分割線２２には、この図に示すのと同様に、６列の改質領域２３が３層設けられている。
光デバイスウェーハ２を分割するプロセスでは、まず、図６（ａ）および図６（ｂ）に概略的に示すように、回転ブレードまたはソーなどの切断手段６を用いて、分割線２２に沿って基板材料を除去する。これらの図に示すように、複数列の改質領域２３が形成されている光デバイスウェーハ２の領域の、分割線２２の延びる方向に対して実質的に垂直な方向における幅は、分割線２２の延びる方向に実質的に垂直な方向における、切断手段６の幅と実質的に同じである。
図６（ａ）および図６（ｂ）の矢印によって示すように、光デバイスウェーハ２の表面２ａに向けて切断手段６を移動し、複数列の改質領域２３が形成されたウェーハ２の領域に切断手段６を切り込ませる。図６（ｃ）に示すように、切断ステップでは、光デバイスウェーハ２の表面２ａから裏面２ｂに向かう方向において、光デバイスウェーハ２の厚さの一部のみに沿って基板材料が除去される。例えば、切断ステップにおいて、基板材料は、光デバイスウェーハ２の厚さの約５０％に沿って除去され得る。
光デバイスウェーハ２の表面２ａに形成された分割線２２のすべてについて、上で詳述したように切断ステップを行う。その後、図６（ｃ）に示すように、光デバイスウェーハ２の裏面２ｂを研削装置（図示せず）を用いて研削する。
研削装置は、被加工物を保持するためのチャックテーブル（図示せず）と、チャックテーブルに保持された被加工物を研削するための研削手段（図示せず）と、を備え得る。チャックテーブルは、被加工物を吸引保持するための保持面としての上面を有し得る。研削手段は、スピンドルハウジング（図示せず）と、スピンドルハウジングに回転自在に支持され、かつ駆動機構（図示せず）により回転されるように適合された回転スピンドル（図示せず）と、回転スピンドルの下端に固定されたマウンタ（図示せず）と、マウンタの下面に取り付けられた研削工具８（図６（ｃ）参照）と、を備え得る。研削工具８は、円形基部８１と、円形基部８１の下面に取り付けられた研削要素８２と、を備え得る。
光デバイスウェーハ２の裏面２ｂの研削は、研削装置のチャックテーブル（図示せず）上にウェーハ２を保持して、ウェーハ２の表面２ａがチャックテーブルの上面に接触するようにすることによって、行われる。従って、ウェーハ２の裏面２ｂは上を向く。その後、光デバイスウェーハ２を保持したチャックテーブルを光デバイスウェーハ２の面に垂直な軸周りに回転させ、研削工具８を円形基部８１の面に垂直な軸周りに回転させる。このようにチャックテーブルと研削工具８とを回転させながら、研削工具８の研削要素８２をウェーハ２の裏面２ｂに接触させ、これにより、裏面２ｂを研削する。分割線２２に沿ってウェーハ２を分割するように、切断ステップにおいて基板材料が除去されていない光デバイスウェーハ２の厚さの残りの部分に沿って研削を行う。
このように光デバイスウェーハ２を分割することにより、ダイの強度が高く、かつ側面の品質が高い個別のチップまたはダイ（図示せず）を特に正確かつ確実であり効率的な仕方で得ることができる。
特に、複数層の改質領域２３がウェーハ２の厚さ方向に沿って積み重なることから、ウェーハ２の裏面２ｂの強度が低下している。従って、研削加工を特に効率的に行うことができ、特に、高速な研削速度で行うことができる。
以下、図７および図８を参照して、本発明のさらなる好ましい実施形態を説明する。
これらの実施形態は、改質領域２３の配置において、および／または分割線に沿って基板材料を除去するステップの詳細において、図１から図６を参照して上で詳述した実施形態とは異なる。
図７（ａ）および図７（ｂ）に示す基板材料除去ステップ、すなわち切断ステップは、主に、図７（ａ）に示すように、複数列の改質領域２３が形成された光デバイスウェーハ２の領域の幅が切断手段６の幅よりも小さい点が、図６（ａ）および図６（ｂ）に示す基板材料除去ステップとは異なる。さらに、図７（ｂ）に示すように、光デバイスウェーハ２の全厚さに沿って基板材料が除去される、すなわち、ウェーハ２は、その全厚さに沿って切断手段６によって切断される。
このように基板材料除去ステップを行うことには、改質領域２３が、特に確実な仕方で、結果として得られるチップまたはダイの側面２ｃに残らないようにできるという利点がある（図７（ｂ）参照）。従って、高品質のチップまたはダイを簡単な方法で得ることができる。
図７（ｃ）および図７（ｄ）に示す基板材料除去ステップ、すなわち切断ステップは、主に、図７（ｃ）に示すように、複数列の改質領域２３が形成された光デバイスウェーハ２の幅が切断手段６の幅よりも大きい点が、図６（ａ）および図６（ｂ）に示す基板材料除去ステップとは異なる。さらに、図７（ｄ）に示すように、光デバイスウェーハ２の全厚さに沿って基板材料が除去される、すなわち、ウェーハ２は、その全厚さに沿って切断手段６によって切断される。
このようにして、切断手段６が光デバイスウェーハ２に接触する切断領域の実質的に全幅が、改質領域２３を形成することにより強度が低下することを確実に確保できることから、基板材料除去ステップを特に効率的に行うことができる。
結果として得られたチップまたはダイの側面２ｃに残っている改質領域２３（図７（ｄ）参照）は、必要に応じて追加の研削または研磨ステップで除去することができる。
図６（ａ）および図６（ｂ）、図７（ａ）、図７（ｃ）および図７（ｄ）ならびに図８（ａ）および図８（ｂ）に概略的に示すように、改質領域２３は、第１面２ａまたは第２面２ｂに開口する開口部を形成することなく、完全にウェーハ２のバルク内部に配置される。このように、改質領域２３は、光デバイスウェーハ２の厚さの一部のみに沿って延びるように形成される。従って、特に効率的な仕方で改質領域２３の形成を行うことができる。
図６（ｂ）に示すように、基板材料は、光デバイスウェーハ２の厚さの一部のみに沿って除去されてもよく、例えば、光デバイスウェーハ２は、その厚さの一部のみに沿って切断されてもよい。この場合、光デバイスウェーハ２は、例えば、上で詳述したようにその裏面２ｂを研削することによって分割することができる。
あるいは、図７（ｂ）および図７（ｄ）に概略的に示すように、光デバイスウェーハ２の全厚さに沿って基板材料が除去され得る、例えば、ウェーハ２は、その全厚さに沿って切断され得る。
図８（ａ）に概略的に示すように、分割線２２の幅方向における改質領域２３の隣接列間の距離は、分割線２２の中央のより近くに配置された複数列の改質領域２３の方が、分割線２２の中央からより離れて配置された複数列の改質領域２３よりも大きくすることができる。この場合、形成される改質領域２３の列数を少なくしなければならず、よって、改質領域形成ステップの効率が向上する。さらに、分割線２２の中央から離れた改質領域２３の隣接列間の距離がより短いことにより、切断プロセスにおいて結果として得られるチップまたはダイの側面への損傷（例えば、チッピングまたはクラッキング）を減らすことができる。
図８（ａ）に示す実施形態でも、ウェーハ２の厚さ方向に沿って、６列の改質領域２３が３層積み重なる。
分割線２２に沿って基板材料を除去するステップは、異なる材料除去幅で行うことができる。例えば、第１の材料除去ステップにおいて、基板材料を第１の幅で除去でき、第２の材料除去ステップにおいて、基板材料を第２の幅で除去できる。第２の除去幅は、第１の除去幅よりも小さくてもよい。
特に、図８（ｂ）に示すように、基板材料除去ステップにおいて、まず、光デバイスウェーハ２をその厚さの一部に沿って第１の切断手段６で切断し得る。第１の切断手段６の幅は、複数列の改質領域２３が形成された光デバイスウェーハ２の領域の幅と実質的に同じであってもよい。その後、複数列の改質領域２３が形成された領域の残りの部分を、第１の切断手段６の幅よりも小さい幅の第２の切断手段６’（図８（ｂ）において点線で示す）を用いて、切断してもよい。
分割線２２の幅方向において、分割線２２の中央のより近くに配置された改質領域２３の列または複数の列（例えば、図６（ａ）および図６（ｂ）、図７（ａ）および図７（ｃ）ならびに図８（ａ）および図８（ｂ）を参照されたい）は、分割線２２の幅方向において、分割線２２の中央からより離れて配置された改質領域２３の列または複数の列を形成するために使用されるパルスレーザビームＬＢよりも高出力のパルスレーザビームＬＢで形成され得る。
図９（ａ）および図９（ｂ）は、本発明の方法の異なる実施形態の複数列の改質領域２３の配置の例を示す。これらの図に示すように、改質領域２３は互いに重ならない。
図９（ａ）は、７列の改質領域２３が、分割線２２の幅方向に沿って互いに隣接するように配置された例を示す。分割線２２の幅ｗ１は、約１００μｍである。分割線２２の延びる方向に実質的に垂直な方向における、複数列の改質領域２３が形成された基板２の領域の幅ｗ２は、約４８μｍである。
分割線２２の延びる方向において、隣接する改質領域２３の中央間距離ｗ３は、８μｍから１０μｍの範囲にある。分割線２２の幅方向における改質領域２３の隣接列間の距離ｗ４、すなわち改質領域２３の隣接列の中央間の距離は、８μｍから１０μｍの範囲にある。改質領域２３は、２μｍから３μｍの範囲の直径ｄを有する。
分割線２２の幅方向における、隣接する改質領域２３の外縁部間の距離ｗ５は、１μｍ以上である。分割線２２の延びる方向における、隣接する改質領域２３の外縁部間の距離ｗ６は、１μｍ以上である。
基板材料は、例えば、ブレードまたはソーなどの切断手段（図示せず）を使用することによって、改質領域２３が形成された分割線２２に沿って除去することができる。特に、複数列の改質領域２３が形成された基板２の領域の幅ｗ２よりも、分割線２２の延びる方向に対して実質的に垂直な方向における、切断手段の幅は、わずかに大きいことが好ましい。例えば、切断手段は、約５０μｍの幅を有することができる。
図９（ｂ）に示す複数列の改質領域２３の配置は、改質領域２３の列数、分割線２２の幅ｗ１、および分割線２２の延びる方向に実質的に垂直な方向における、複数列の改質領域２３が形成された基板２の領域の幅ｗ２のみが、図９（ａ）に示す複数列の改質領域２３の配置とは異なる。
具体的には、図９（ｂ）は、３列の改質領域２３が、分割線２２の幅方向に沿って互いに隣接するように配置された例を示している。図９（ｂ）に示す分割線２２の幅ｗ１は、約５０μｍである。複数列の改質領域２３が形成された基板２の領域の幅ｗ２は、約２２μｍである。
基板材料は、図９（ｂ）に示すように、例えば、ブレードまたはソーなどの切断手段（図示せず）を使用することによって、改質領域２３が形成された分割線２２に沿って除去することができる。特に、複数列の改質領域２３が形成された基板２の領域の幅ｗ２よりも、分割線２２の延びる方向に対して実質的に垂直な方向における、切断手段の幅は、わずかに大きいことが好ましい。例えば、切断手段は、約２５μｍの幅を有することができる。
他の実施形態では、単一列の改質領域２３が、分割線２２の幅内に形成されてもよい。
図９（ａ）および図９（ｂ）に示す実施形態では、ウェーハ２に単一層の改質領域２３を形成することができる。あるいは、例えば、図６から図８に示すように、複数層の改質領域２３は、ウェーハ２の厚さ方向に沿って積み重なり得る。

Claims (13)

  1. 少なくとも１つの分割線（２２）が形成された第１面（２ａ）と、前記第１面（２ａ）とは反対の第２面（２ｂ）と、を有する基板（２）を加工する方法であって、前記方法は、
    前記第１面（２ａ）側から前記基板（２）にパルスレーザビーム（ＬＢ）を照射するステップであって、前記基板（２）は、前記パルスレーザビーム（ＬＢ）に対して透明な材料で作られ、前記パルスレーザビーム（ＬＢ）は、前記基板（２）の内部に複数の改質領域（２３）が形成され、各改質領域（２３）が、前記第１面（２ａ）または前記第２面（２ｂ）に開口する開口部を形成することなく、完全に前記基板（２）のバルク内部に配置されるように、前記パルスレーザビーム（ＬＢ）の焦点位置（Ｐ）が前記第１面（２ａ）から前記第２面（２ｂ）に向かう方向において前記第１面（２ａ）から離れて配置された状態で、前記少なくとも１つの分割線（２２）に沿った少なくとも複数の位置で前記基板（２）に照射される、ステップと、
    完全に前記基板（２）の前記バルク内部に配置された前記改質領域（２３）が存在する前記少なくとも１つの分割線（２２）に沿って基板材料を除去するステップと、
    を含み、
    前記複数の改質領域は、隣接する改質領域が前記少なくとも１つの分割線の延びる方向に重ならないように、前記少なくとも１つの分割線に沿って前記基板の内部に形成される、方法。
  2. 前記基板（２）は、単結晶基板またはガラス基板または化合物基板である、請求項１に記載の方法。
  3. 前記改質領域（２３）は、アモルファス領域またはクラックが形成された領域を含む、または前記改質領域（２３）は、アモルファス領域またはクラックが形成された領域である、請求項１または２に記載の方法。
  4. 完全に前記基板（２）の前記バルク内部に配置された前記改質領域（２３）が存在する前記少なくとも１つの分割線（２２）に沿って前記基板（２）を切断することによって、前記基板材料を除去する、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 特に、完全に前記基板（２）の前記バルク内部に配置された前記改質領域（２３）が存在する前記少なくとも１つの分割線（２２）に沿って、前記基板（２）を機械的に切断することによって、完全に前記基板（２）の前記バルク内部に配置された前記改質領域（２３）が存在する前記少なくとも１つの分割線（２２）に沿って、前記基板材料が機械的に除去される、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記基板の厚さを調節するために、前記基板（２）の前記第２面（２ｂ）を研削するステップをさらに含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記基板（２）の前記第２面（２ｂ）を研削するステップが、完全に前記基板（２）の前記バルク内部に配置された前記改質領域（２３）が存在する前記少なくとも１つの分割線（２２）に沿って前記基板材料を除去するステップの後に行われる、請求項６に記載の方法。
  8. 前記基板（２）の前記第１面（２ａ）から前記第２面（２ｂ）に向かう方向における厚さの一部のみに沿って前記基板材料が除去され、
    前記基板（２）の前記第２面（２ｂ）を研削するステップが、前記少なくとも１つの分割線（２２）に沿って前記基板（２）を分割するように、基板材料を除去していない前記基板（２）の前記厚さのうちの残りの部分に沿って行われる、
    請求項７に記載の方法。
  9. 前記パルスレーザビーム（ＬＢ）が照射され複数の改質領域（２３）が形成された前記少なくとも１つの分割線（２２）に沿った前記複数の位置のそれぞれにおいて、各改質領域（２３）は、完全に前記基板（２）の前記バルク内部に配置され、前記複数の改質領域（２３）は、前記第１面（２ａ）から前記第２面（２ｂ）に向かう方向に沿って互いに隣接するように配置される、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記基板材料は、前記第１面（２ａ）から前記第２面（２ｂ）に向かう方向において前記改質領域（２３）の全長に沿って、除去される、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記少なくとも１つの分割線（２２）は、前記少なくとも１つの分割線（２２）の延びる方向に対して実質的に垂直な方向に幅（ｗ）を有し、
    前記方法は、前記分割線の前記幅（ｗ）内に複数列の改質領域（２３）が形成され、各列が前記少なくとも１つの分割線（２２）の前記延びる方向に沿って延びるように、前記少なくとも１つの分割線（２２）の前記幅方向に沿った複数の位置にも前記パルスレーザビーム（ＬＢ）を照射するステップであって、前記列は、前記少なくとも１つの分割線（２２）の前記幅方向において、互いに隣接して配置される、ステップをさらに含む、
    請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
  12. 切断手段（６、６’）を用いて前記基板（２）を機械的に切断することによって、完全に前記基板（２）の前記バルク内部に配置された前記改質領域（２３）が存在する前記少なくとも１つの分割線（２２）に沿って前記基板材料が除去され、
    複数列の改質領域（２３）が形成されている前記基板（２）の領域の、前記少なくとも１つの分割線（２２）の延びる方向に対して実質的に垂直な方向における幅は、前記少なくとも１つの分割線（２２）の延びる方向に実質的に垂直な方向における、前記切断手段（６、６’）の幅の約９０％から１１０％の範囲にある、
    請求項１１に記載の方法。
  13. 前記少なくとも１つの分割線（２２）の前記幅方向において、前記少なくとも１つの分割線（２２）の中央のより近くに配置された改質領域（２３）の列または複数の列は、前記少なくとも１つの分割線（２２）の前記幅方向において、前記少なくとも１つの分割線（２２）の中央からより離れて配置された改質領域（２３）の列または複数の列を形成するために使用されるパルスレーザビーム（ＬＢ）よりも高出力のパルスレーザビーム（ＬＢ）で形成される、請求項１１または１２に記載の方法。
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