特開 2023-79907 基板の切断方法、及び、基板小片の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023079907

(43)【公開日】2023-06-08

(54)【発明の名称】基板の切断方法、及び、基板小片の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/301 20060101AFI20230601BHJP

   B23K 26/53 20140101ALI20230601BHJP

   B32B 38/18 20060101ALI20230601BHJP

   B32B 17/06 20060101ALI20230601BHJP

   C03B 33/09 20060101ALI20230601BHJP

   C03B 33/07 20060101ALI20230601BHJP

【ＦＩ】

H01L21/78 V

H01L21/78 B

B23K26/53

B32B38/18 C

B32B17/06

C03B33/09

C03B33/07

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021193608

(22)【出願日】2021-11-29

(71)【出願人】

【識別番号】390000608

【氏名又は名称】三星ダイヤモンド工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】弁理士法人新樹グローバル・アイピー

(72)【発明者】

【氏名】宮崎 宇航

(72)【発明者】

【氏名】井上 修一

【テーマコード（参考）】

4E168

4F100

4G015

5F063

【Ｆターム（参考）】

4E168AE01

4E168DA02

4E168DA06

4E168DA24

4E168DA43

4E168DA46

4E168DA47

4E168DA60

4E168EA13

4E168JA12

4E168JA14

4E168JA27

4F100AA20

4F100AA20A

4F100AG00

4F100AG00B

4F100AR00A

4F100AS00C

4F100BA02

4F100BA03

4F100BA07

4F100BA21B

4F100BA21C

4F100EJ30

4F100EJ30A

4F100EJ30B

4F100EJ30C

4F100EJ52

4F100EJ52B

4F100EJ52C

4F100JA11A

4F100JG10A

4G015FA04

4G015FA06

4G015FB01

4G015FC02

5F063AA28

5F063AA35

5F063BA11

5F063BA48

5F063CB07

5F063CB10

5F063CB28

5F063CC31

5F063DD31

5F063DD32

5F063DD34

5F063DD81

(57)【要約】

【課題】半導体単結晶からなる第１層（劈開性を有する層）と、第１層の表面に形成されたガラスの第２層（劈開性を有しない層）と、を有する基板を、より少ないプロセス数で、複雑な装置の調整を必要としないで切断する。
【解決手段】劈開性を有する層からなる第１層ＬＡ１と、第１層ＬＡ１上に形成された劈開性を有さない層である第２層ＬＡ２と、を有する基板Ｓの切断方法は、第２層ＬＡ２のみに対してスクライブラインＳＬを形成するステップと、基板ＳをスクライブラインＳＬに沿って切断するステップと、を備える。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体単結晶からなる第１層と、前記第１層上に形成されたガラスの層である第２層と、を有する基板の切断方法であって、
前記第２層のみに対してスクライブラインを形成するステップと、
前記基板を前記スクライブラインに沿って切断するステップと、
を備える切断方法。

【請求項2】

前記基板は、前記第１層の前記第２層が形成された側とは反対側に形成されたガラスの層である第３層を有し、
前記スクライブラインを、前記第２層と前記第３層に対して形成する、請求項１に記載の切断方法。

【請求項3】

劈開性を有する第１層と、前記第１層上に形成された劈開性を有しない第２層と、を有する基板の切断方法であって、
前記第２層のみに対してスクライブラインを形成するステップと、
前記基板を前記スクライブラインに沿って切断するステップと、
を備える切断方法。

【請求項4】

前記基板は、前記第１層の前記第２層が形成された側とは反対側に形成された劈開性を有しない第３層を有し、
前記スクライブラインを、前記第２層と前記第３層に対して形成する、請求項３に記載の切断方法。

【請求項5】

前記切断するステップにおいて、前記スクライブラインを押すことで、前記基板を前記スクライブラインに沿って切断する、請求項１～４のいずれかに記載の切断方法。

【請求項6】

前記第２層の厚みは、前記第３層の厚みよりも小さく、
前記基板の切断は、前記第２層側から前記基板を押すことで実行される、請求項２又は４に記載の切断方法。

【請求項7】

前記スクライブラインを形成するステップにおいて、前記スクライブラインは、ピコ秒オーダーのパルス幅を有するレーザ光を、前記スクライブラインを形成しようとする層に照射することによって形成される、請求項１～５のいずれかに記載の切断方法。

【請求項8】

前記レーザ光は、赤外領域の波長を有する、請求項７に記載の切断方法。

【請求項9】

前記第１層はシリコン基板である、請求項１～８のいずれかに記載の切断方法。

【請求項10】

半導体単結晶からなる第１層と、前記第１層上に形成されたガラスの層である第２層と、を有する基板から基板小片を製造する方法であって、
前記第２層のみに対してスクライブラインを形成するステップと、
前記基板を前記スクライブラインに沿って切断するステップと、
を備える基板小片の製造方法。

【請求項11】

前記基板は、前記第１層の前記第２層が形成された側とは反対側に形成されたガラスの層である第３層を有し、
前記スクライブラインを、前記第２層と前記第３層に形成する、請求項１０に記載の基板小片の製造方法。

【請求項12】

劈開性を有する層からなる第１層と、前記第１層上に形成された劈開性を有しない層である第２層と、を有する基板から基板小片を製造する方法であって、
前記第２層のみに対してスクライブラインを形成するステップと、
前記基板を前記スクライブラインに沿って切断するステップと、
を備える基板小片の製造方法。

【請求項13】

前記基板は、前記第１層の前記第２層が形成された側とは反対側に形成された劈開性を有しない第３層を有し、
前記スクライブラインを、前記第２層と前記第３層に形成する、請求項１２に記載の基板小片の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体単結晶からなる第１層と、第１層の表面に形成されたガラスの層と、を有する基板を切断する方法、及び、当該基板から基板小片を製造する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

Ｓｉなどの半導体単結晶からなる基板の表面にガラスの層を形成した積層基板を切断する方法として、半導体単結晶からなる基板とその上のガラスの層の両方にレーザ光を照射して、半導体単結晶からなる基板とガラスの層の両方に加工予定線に沿って改質層を形成し、積層基板に局所的に温度変化を与えることにより生じる熱応力によって改質部を切断起点として積層基板を加工予定線に沿って切断する方法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９－２３２１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記の従来の切断方法では、半導体単結晶からなる基板とガラスの層の両方に改質層を形成するために、同じ加工予定線に沿って複数回の改質層の形成プロセス（レーザ光の照射）を実行する必要がある。また、半導体単結晶からなる基板にレーザ光を照射するためには、レーザ光の焦点を、ガラスの層を介して、半導体単結晶からなる基板の表面に位置合わせする必要がある。ガラスの層を介した焦点位置の調整は、ガラスの層の厚みのバラツキ、レーザ光が通過する媒体の屈折率の違いなどのために困難である。すなわち、従来の切断方法は、多くのプロセスを必要とし、複雑な装置の調整を必要とする。

【0005】

本発明の目的は、半導体単結晶からなる第１層と、第１層の表面に形成されたガラスの層と、を有する基板を、より少ないプロセス数で、複雑な装置の調整を必要としないで切断することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
本発明の一見地に係る基板の切断方法は、半導体単結晶からなる第１層と、第１層上に形成されたガラスの層である第２層と、を有する基板の切断方法である。基板の切断方法は、以下のステップを備える。
◎第２層のみに対してスクライブラインを形成するステップ。
◎基板をスクライブラインに沿って切断するステップ。

【0007】

上記の基板の切断方法では、ガラスの層である第２層のみに対してスクライブラインを形成するプロセスを実行し、その後、スクライブラインに沿って第１層側から又は第２層側から基板を切断している。なお、基板の切断は、第２層側から行うことが好ましい。スクライブラインを押すことで基板をスクライブラインに沿って切断する場合はスクライブラインを第１層側から押すことで基板の切断を第２層側から行うことができる。半導体単結晶からなる第１層とガラスの層である第２層とを有する基板においては、第２層にスクライブラインを形成しておけば、基板の切断時において、第１層は第２層の切断に従って劈開性によって切断される。このように、上記の切断方法は、第１層に対してスクライブラインを形成する必要がないので、従来よりも少ないプロセスで、ガラスの層を介した焦点位置の調整といった複雑な調整を必要とすることなく上記基板を切断できる。すなわち、本発明は、劈開性を有する層と、劈開性を有する層上に形成された劈開性を有し例えば、スクライブラインを押すことで基板をスクライブラインに沿って切断する場合、第１層側からない層と、を有する基板の切断方法として、理解することもできる。なお、スクライブラインは、スクライブラインが形成された層の表面側から裏面側にいたる平面（スクライブラインが形成された層の主面に対して垂直方向に交わる面）に沿って形成された所定厚さの改質層であることができる。また、スクライブラインは、スクライブラインが形成された層の表面側から内部又は裏面側にいたる垂直クラック（スクライブラインが形成された層の主面に対して垂直方向に伸展したクラック）を伴うものであることができる。

【0008】

基板は、第１層の第２層が形成された側とは反対側に形成されたガラスの層である第３層を有してもよい。この場合、スクライブラインを、第２層と第３層に対して形成してもよい。これにより、ガラスの層である第２層と第３層の両方にスクライブラインが形成されるので、ブレイク時に基板を切断しやすくなる。第３層のスクライブラインは、第２層のスクライブラインと同様の方法で形成することができる。

【0009】

本発明の他の見地に係る基板の切断方法は、劈開性を有する第１層と、第１層上に形成された劈開性を有しない第２層と、を有する基板の切断方法である。基板の切断方法は、以下のステップを備える。
◎第２層のみに対してスクライブラインを形成するステップ。
◎基板をスクライブラインに沿って切断するステップ。

【0010】

上記の基板の切断方法では、劈開性を有しない第２層のみに対してスクライブラインを形成するプロセスを実行し、その後、スクライブラインに沿って第１層側から又は第２層側から基板を切断している。劈開性を有する第１層と劈開性を有しない第２層とを有する基板においては、劈開性を有しない第２層にスクライブラインを形成しておけば、基板の切断時において、第１層は第２層の切断に従って劈開性によって切断される。このように、上記の切断方法は、第１層に対してスクライブラインを形成する必要がないので、従来よりも少ないプロセスで、第２層を介した焦点位置の調整といった複雑な調整を必要とすることなく上記基板を切断できる。

【0011】

基板は、第１層の第２層が形成された側とは反対側に形成された劈開性を有しない第３層を有してもよい。この場合、スクライブラインを、第２層と第３層に対して形成してもよい。これにより、劈開性を有しない第２層と第３層の両方にスクライブラインが形成されるので、ブレイク時に基板を切断しやすくなる。また、第２層及び第３層にスクライブラインを形成した後、第２層側又は第３層側からスクライブラインを押すことで、基板を切断することができる。

【0012】

切断するステップにおいて、スクライブラインを押すことで、基板をスクライブラインに沿って切断してもよい。これにより、スクライブラインを押すとの容易な方法で、基板を切断できる。

【0013】

第２層と第３層とを有する基板において、第２層の厚みは、第３層の厚みよりも小さくてもよい。この場合、基板の切断は、第２層側から基板を押すことで実行されてもよい。これにより、スクライブラインに沿って基板が切断されやすくなる。

【0014】

スクライブラインを形成するステップにおいて、スクライブラインは、ピコ秒オーダー（例えば、０．１ピコ秒以上、１００ピコ秒以下、特に１ピコ秒以上、５０ピコ秒以下）のパルス幅を有するレーザ光を第２層に照射することによって形成されてもよい。これにより、ガラスの層である第２層に選択的にスクライブライン（例えば、改質層からなるスクライブライン）を形成できる。

【0015】

上記のレーザ光は、赤外領域の波長（例えば、７５０ｎｍ以上、４０００ｎｍ以下、特に７５０ｎｍ以上、２５００ｎｍ以下、具体的にはＹＡＧレーザの基本波）を有してもよい。これにより、ガラスの層である第２層に適切にスクライブライン（例えば、改質層からなるスクライブライン）を形成できる。

【0016】

第１層はシリコン基板であってもよい。これにより、第１層はシリコン基板の劈開性を用いて切断できるので、基板を適切に切断できる。

【0017】

本発明のさらに他の見地に係る製造方法は、半導体単結晶からなる第１層と、第１層上に形成されたガラスの層である第２層と、を有する基板から基板小片を製造する方法である。基板小片の製造方法は、以下のステップを備える。
◎第２層のみに対してスクライブラインを形成するステップ。
◎基板をスクライブラインに沿って切断するステップ。

【0018】

上記の基板小片の製造方法では、半導体単結晶からなる第１層と、ガラスの層である第２層とを有する基板に対してスクライブラインを形成するプロセスを、ガラスの層である第２層に対してのみ実行している。その後、スクライブラインに沿って第１層側又は第２層側からスクライブラインを押して基板を切断することで、基板から基板小片を切り出している。半導体単結晶からなる第１層とガラスの層である第２層とを有する基板においては、第２層にスクライブラインを形成しておけば、基板の切断時において、第１層は第２層の切断に従って劈開性によって切断される。このように、上記の基板小片の製造方法は、第１層に対してスクライブラインを形成する必要がないので、従来よりも少ないプロセスで、ガラスの層を介した焦点位置の調整といった複雑な調整を必要とすることなく基板小片を製造できる。

【0019】

基板は、第１層の第２層が形成された側とは反対側に形成されたガラスの層である第３層を有してもよい。この場合、スクライブラインを、第２層と第３層に形成してもよい。これにより、ガラスの層である第２層と第３層の両方にスクライブラインが形成されるので、ブレイク時に基板を切断しやすくなる。

【0020】

本発明のさらに他の見地に係る基板小片の方法は、劈開性を有する層からなる第１層と、第１層上に形成された劈開性を有しない層である第２層と、を有する基板から基板小片を製造する方法である。基板小片の製造方法は、以下のステップを備える。
◎第２層のみに対してスクライブラインを形成するステップ。
◎基板をスクライブラインに沿って切断するステップ。

【0021】

上記の基板小片の製造方法では、劈開性を有する層からなる第１層と、劈開性を有しない層である第２層とを有する基板に対してスクライブラインを形成するプロセスを、劈開性を有しない第２層に対してのみ実行している。その後、スクライブラインに沿って第１層側又は第２層側からスクライブラインを押して基板を切断することで、基板から基板小片を切り出している。劈開性を有する第１層と劈開性を有しない第２層とを有する基板においては、第２層にスクライブラインを形成しておけば、基板の切断時において、第１層は第２層の切断に従って劈開性によって切断される。このように、上記の基板小片の製造方法は、第１層に対してスクライブラインを形成する必要がないので、従来よりも少ないプロセスで、第２層を介した焦点位置の調整といった複雑な調整を必要とすることなく基板小片を製造できる。

【0022】

基板は、第１層の第２層が形成された側とは反対側に形成された劈開性を有しない第３層を有してもよい。この場合、スクライブラインを、第２層と第３層に形成してもよい。これにより、劈開性を有しない第２層と第３層の両方にスクライブラインが形成されるので、ブレイク時に基板を切断しやすくなる。

【発明の効果】

【0023】

半導体単結晶からなる第１層と、第１層の表面に形成されたガラスの第２層と、を有する基板、又は劈開性を有する第１層と、第１層の表面に形成された劈開性を有しない第２層と、を有する基板を、より少ないプロセス数で複雑な装置の調整を必要としないで切断できる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】基板の断面構造を示す図。

【図2】スクライブライン形成装置の模式図。

【図3】伝送光学系の構成を示す図。

【図4】ブレイク装置の構成を示す概略図。

【図5】基板の切断方法を示すフローチャート。

【図6】基板の切断方法を模式的に示す図。

【図7】基板小片の切断面の顕微鏡像。

【発明を実施するための形態】

【0025】

１．第１実施形態
（１）基板
以下、本開示に係る基板Ｓから基板小片ＳＳを切り出して製造する方法を説明する。基板小片ＳＳを切り出す対象の基板Ｓは、平面視では、縦横に並んで形成された複数の構造物（例えば、ＭＥＭＳデバイス）を有している。基板小片ＳＳは、この構造物を所定個数含む四角形を有する。

【0026】

一方、基板Ｓの断面は、図１に示すような構造を有している。なお、基板Ｓから切り出された基板小片ＳＳも、同様の断面構造を有する。図１は、基板の断面構造を示す図である。基板Ｓは、第１層ＬＡ１と、第２層ＬＡ２と、第３層ＬＡ３と、を有する積層基板である。

【0027】

第１層ＬＡ１は、劈開性を有する基板である。具体的には、第１層ＬＡ１は、半導体単結晶からなる板状の基板である。第１層ＬＡ１は、例えば、シリコン（Ｓｉ）基板である。シリコン基板である第１層ＬＡ１の結晶方位は（１１１）であり、特定の方向に割れやすい性質（劈開性）がある。第２層ＬＡ２は、第１層ＬＡ１の第１表面ＳＵ１上に固定されることで積層された、劈開性を有さない層である。第２層ＬＡ２は、例えば、ガラス製の板状の基板である。一般にガラス製の基板は劈開性がない。

【0028】

第３層ＬＡ３は、第１層ＬＡ１の第１表面ＳＵ１とは反対側の第２表面ＳＵ２上に固定されることで積層された、劈開性を有さない層である。第３層ＬＡ３は、例えば、ガラス製の板状の基板である。第２層ＬＡ２の厚みは、第３層ＬＡ３の厚みよりも小さくなっている。

【0029】

上記のように、本開示において加工対象となる基板Ｓは、劈開性を有する板状の第１層ＬＡ１が、劈開性を有しない板状の第２層ＬＡ２及び第３層ＬＡ３（ガラスの層）に挟まれた構造を有している。この基板Ｓから基板小片ＳＳを切り出す際には、基板小片ＳＳの境界線に沿って、ガラスの層である第２層ＬＡ２及び第３層ＬＡ３に対してのみスクライブラインＳＬを形成するプロセスを実行する。つまり、第１層ＬＡ１に対してはスクライブラインＳＬを形成するプロセスを実行しない。その後、形成されたスクライブラインＳＬに沿って基板Ｓをブレイクすることで、基板Ｓから基板小片ＳＳを切り出すことができる。

【0030】

なお、上記のスクライブラインＳＬは、スクライブラインＳＬが形成された層（第２層ＬＡ２、第３層ＬＡ３）の表面側から裏面側にいたる平面（スクライブラインＳＬが形成された層の主面に対して垂直方向に交わる面）に沿って形成された所定厚さの改質層である。また、スクライブラインＳＬは、スクライブラインＳＬが形成された層の表面側から内部又は裏面側にいたる垂直クラック（すなわち、スクライブラインＳＬが形成された層の主面に対して垂直方向に伸展したクラック）を伴っていてもよい。

【0031】

（２）スクライブライン形成装置
以下、図２を用いて、基板Ｓの第２層ＬＡ２及び第３層ＬＡ３にスクライブラインＳＬを形成するスクライブライン形成装置１００を説明する。図２は、スクライブライン形成装置の模式図である。スクライブライン形成装置１００は、ガラスの層である第２層ＬＡ２及び第３層ＬＡ３にレーザ光を照射することで、第２層ＬＡ２及び第３層ＬＡ３にスクライブラインＳＬを形成する装置である。スクライブライン形成装置１００は、レーザシステム１と、加工テーブル３と、テーブル駆動部５と、制御部７と、を備える。

【0032】

レーザシステム１は、基板ＳにスクライブラインＳＬを形成するためのレーザ光（加工レーザ光Ｌ１と呼ぶ）を出力する。具体的には、レーザシステム１は、レーザ装置１１と、伝送光学系１３と、駆動機構１５と、を有する。レーザ装置１１は、伝送光学系１３に入射させるレーザ光Ｌ２を出力する。レーザ装置１１は、レーザ発振器１１ａと、レーザ制御部１１ｂと、を有する。レーザ発振器１１ａは、赤外領域の波長を有するパルス状のレーザ光Ｌ２を、所定の照射周期にて出力する。レーザ発振器１１ａは、例えば、ＹＡＧレーザ発振器である。このレーザ発振器１１ａは、ＹＡＧレーザの基本波をレーザ光Ｌ２として出力する。このレーザ発振器１１ａから出力される波長は、例えば、７５０ｎｍ以上、４０００ｎｍ以下である。より好ましくは、７５０ｎｍ以上、２５００ｎｍ以下である。

【0033】

なお、上記の照射周期は、１つのレーザ光パルスを出力してから次のレーザ光パルスを出力するまでの時間を言う。

【0034】

レーザ発振器１１ａからのレーザ光Ｌ２のパルス幅は、ピコ秒オーダーに設定される。具体的には、レーザ光Ｌ２（加工レーザ光Ｌ１）のパルス幅は、１００フェムト秒以上、１００ピコ秒以下に設定される。より好ましくは、１ピコ秒以上、５０ピコ秒以下に設定される。このようなピコ秒オーダーのパルス幅を有する加工レーザ光Ｌ１は、ガラスを透過する波長域を有し、かつ、ピークエネルギーが高いため、ガラスの層の厚み方向の全域に改質層である加工痕（すなわち、スクライブラインＳＬ）を形成することが可能となる。一方、シリコンは、ピコ秒オーダーのパルス幅を有する加工レーザ光Ｌ１を入射面で吸収するため、シリコンの内部に加工痕は形成されない。このため、スクライブラインＳＬを形成するプロセスに、ピコ秒オーダーのパルス幅を有する加工レーザ光Ｌ１を用いることで、ガラスの層にはスクライブラインＳＬとなる加工痕が形成されやすい一方で、第１層ＬＡ１には加工痕（スクライブラインＳＬ）が形成されにくい。すなわち、ピコ秒オーダーのパルス幅を有する加工レーザ光Ｌ１を用いることで、ガラスの層にのみスクライブラインＳＬを形成できる。

【0035】

レーザ制御部１１ｂは、レーザ光Ｌ２の発生条件（照射周期、レーザ光Ｌ２の強度等）に従って、レーザ発振器１１ａを制御する。

【0036】

伝送光学系１３は、レーザ装置１１から出力されたレーザ光Ｌ２を入射し、基板Ｓ上におけるビーム径が調整されたレーザ光Ｌ２を出力する。具体的には、伝送光学系１３は、図３に示すように、アキシコンレンズ１３１と、縮小光学系１３３と、を有する。図３は、伝送光学系の構成を示す図である。

【0037】

アキシコンレンズ１３１は、レーザ光Ｌ２を入射し、入射したレーザ光Ｌ２を、レーザ光の伝搬方向においてリング幅ｗが一定であるリングビームＬ３に変換する。縮小光学系１３３は、リングビームＬ３を入射し、入射したリングビームＬ３を縮小して、基板Ｓ上におけるビーム径が調整された加工レーザ光Ｌ１を形成する。縮小光学系１３３は、例えば、複数のレンズにより構成される。

【0038】

伝送光学系１３が上記の構成を有することにより、レーザ装置１１から出力されたレーザ光Ｌ２を、スクライブラインＳＬの形成に最適な加工レーザ光Ｌ１に変換できる。

【0039】

なお、伝送光学系１３は、アキシコンレンズ１３１、縮小光学系１３３以外に、例えば、λ／４波長板、ビームエクスパンダー、プリズムなどの他の光学部材を含んでいてもよい。

【0040】

駆動機構１５は、基板Ｓ上における加工レーザ光Ｌ１のビーム径を調整するために、伝送光学系１３に備わるレンズ（アキシコンレンズ１３１、縮小光学系１３３）の光軸方向（レーザ光Ｌ２の伝搬方向）における位置を変更する。

【0041】

加工テーブル３は、基板Ｓを載置するテーブルである。テーブル駆動部５（駆動部の一例）は、加工テーブル３をレーザシステム１（伝送光学系１３）に対して移動させる。テーブル駆動部５は、例えば、ガイドレール、モータ等を有する公知の機構である。

【0042】

制御部７は、プロセッサ（例えば、ＣＰＵ）と、記憶装置（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、ＳＳＤなど）と、各種インターフェース（例えば、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、通信インターフェースなど）を有するコンピュータシステムである。制御部７は、記憶部（記憶装置の記憶領域の一部又は全部に対応）に保存されたプログラムを実行することで、スクライブライン形成装置１００における各種制御動作を行う。制御部７は、単一のプロセッサで構成されていてもよいが、各制御のために独立した複数のプロセッサから構成されていてもよい。

【0043】

制御部７は、例えば、レーザ制御部１１ｂに対してレーザ光Ｌ２の出力条件の設定値を出力する。また、制御部７は、駆動機構１５を制御することで、加工レーザ光Ｌ１の基板Ｓにおけるビーム径を調整する。

【0044】

さらに、制御部７は、テーブル駆動部５を制御することで加工テーブル３を水平方向に移動させ、基板Ｓを加工レーザ光Ｌ１に対して移動させる。すなわち、制御部７は、基板Ｓを加工レーザ光Ｌ１に対して移動させて、加工レーザ光Ｌ１を基板Ｓ上にて走査させる。また、制御部７は、加工テーブル３の水平方向における移動速度を調整することで、基板Ｓ上における加工レーザ光Ｌ１の走査速度を制御する。

【0045】

図示しないが、制御部７には、基板Ｓの大きさ、形状及び位置を検出するセンサ、スクライブライン形成装置１００の各部の状態を検出するためのセンサ及びスイッチ、並びに情報入力装置が接続されている。

【0046】

（３）ブレイク装置
次に、図４を用いて、スクライブラインＳＬに沿って基板Ｓをブレイクするためのブレイク装置２００を説明する。図４は、ブレイク装置の構成を示す概略図である。ブレイク装置２００は、三点曲げブレイクにより基板Ｓを切断する装置である。すなわち、ブレイク装置２００は、基板ＳのスクライブラインＳＬの形成箇所を押すことで、基板ＳをスクライブラインＳＬに沿って切断するための装置である。ブレイクプレート２１と、一対の受刃２３と、を有する。

【0047】

ブレイクプレート２１は、基板ＳのスクライブラインＳＬの形成箇所を、一対の受刃２３に向けて押して基板ＳをスクライブラインＳＬに沿って切断するための部材である。ブレイクプレート２１は、例えば、ジルコニア製の部材である。一対の受刃２３は、所定の間隔（例えば、数ｍｍ程度）を空けて配置され、基板Ｓを保持するための部材である。ブレイク装置２００において、基板Ｓは、スクライブラインＳＬが一対の受刃２３の間の空隙部分に配置されるよう位置合わせされる。

【0048】

ブレイク装置２００を用いて基板Ｓをブレイクする場合、ブレイクプレート２１と対向する側の基板Ｓの表面は、ウエハーテープＷＴにより保護される。一方、一対の受刃２３と対向する側の基板Ｓの表面は、ウエハーリングＷＲと一対の受刃２３との間に配置された保護フィルムＦにより保護される。

【0049】

（４）基板の切断方法
図５及び図６を用いて、基板Ｓを加工予定線に沿って切断して基板小片ＳＳを切り出す方法を説明する。図５は、基板の切断方法を示すフローチャートである。図６は、基板の切断方法を模式的に示す図である。まず、加工対象の基板Ｓを、劈開性を有さないガラスの層である第２層ＬＡ２側が加工レーザ光Ｌ１の照射面となるよう、加工テーブル３上に載置する。

【0050】

その後、ステップＳ１において、レーザ装置１１から所定の照射周期にてレーザ光Ｌ２を発生させ、伝送光学系１３から所定のビーム径を有する加工レーザ光Ｌ１を基板Ｓの第２層ＬＡ２の表面に向けて出射させる。加工レーザ光Ｌ１を出射しつつテーブル駆動部５を駆動して加工テーブル３を水平方向に移動させることで、基板Ｓ上において基板小片ＳＳを切り出すための加工予定線に沿って加工レーザ光Ｌ１を走査する。具体的には、基板小片ＳＳの縦辺と横辺となる２方向に加工レーザ光Ｌ１を走査する。

【0051】

上記にて説明したように、加工レーザ光Ｌ１は、ピコ秒オーダーのパルス幅を有する赤外領域のレーザ光である。そのため、図６の（１）に示すように、加工レーザ光Ｌ１は、劈開性を有さないガラスの層である第２層ＬＡ２にはスクライブラインＳＬを形成できるが、劈開性を有するシリコン基板である第１層ＬＡ１にはスクライブラインＳＬはほとんど形成されない。

【0052】

第２層ＬＡ２にスクライブラインＳＬを形成後、図６の（２）に示すように、基板Ｓを反転させて第３層ＬＡ３を加工レーザ光Ｌ１の照射面とし、第３層ＬＡ３の表面に加工レーザ光Ｌ１を照射する。これにより、劈開性を有さないガラスの層である第３層ＬＡ３にスクライブラインＳＬが形成される。

【0053】

なお、スクライブラインＳＬの形成順は、上記に限られず、第３層ＬＡ３に先に加工レーザ光Ｌ１を照射してスクライブラインＳＬを形成し、その後、第２層ＬＡ２に加工レーザ光Ｌ１を照射してスクライブラインＳＬを形成してもよい。

【0054】

第２層ＬＡ２及び第３層ＬＡ３にスクライブラインＳＬを形成後、ステップＳ２において、ブレイク装置２００を用いて、基板ＳをスクライブラインＳＬに沿って切断することで、基板Ｓから基板小片ＳＳを切り出す。具体的には、ブレイクプレート２１により、基板ＳのスクライブラインＳＬを一対の受刃２３に向けて押すことで、基板ＳはスクライブラインＳＬに沿って切断される。

【0055】

ブレイク装置２００により基板Ｓをブレイクする際に、図６の（３）及び（４）に示すように、厚さが小さいガラスの層である第２層ＬＡ２側から基板Ｓを押圧することが好ましい。厚さが大きいガラスの層である第３層ＬＡ３側から基板Ｓを押圧して基板Ｓをブレイクすることも可能であるが、本発明者らは、一般的に、厚さが大きい第３層ＬＡ３側から基板Ｓをブレイクするよりも、小さい厚みを有する第２層ＬＡ２側から基板Ｓのブレイクを実行することで、基板Ｓが切断されやすい傾向にあることを発見した。

【0056】

（５）実施例
以下、上記の基板Ｓの切断方法により、基板Ｓから基板小片ＳＳを切り出す実施例を説明する。本実施例では、加工対象の基板Ｓとして、ガラスの層（第２層ＬＡ２）、シリコン基板（第１層ＬＡ１）、ガラスの層（第３層ＬＡ３）を順次積層した積層基板を用いた。ガラスの層（第２層ＬＡ２）、シリコン基板（第１層ＬＡ１）、ガラスの層（第３層ＬＡ３）の厚さは、それぞれ、３００μｍ、１５０μｍ、５００μｍである。

【0057】

また、加工レーザ光Ｌ１として、１５ピコ秒以下のパルス幅を有する、波長が１０６０ｎｍの赤外光を用いた。加工レーザ光Ｌ１の１パルス当たりのエネルギーは３４０μＪである。この加工レーザ光Ｌ１を、１秒当たり２２５００回出力しつつ、毎秒１００ｍｍの走査速度でスクライブラインＳＬに沿って出力した。また、加工レーザ光Ｌ１は、スクライブラインＳＬに沿って１回だけ走査した。

【0058】

基板Ｓから四角形の基板小片ＳＳを切り出すために、基板小片ＳＳの縦辺と横辺に沿って、第２層ＬＡ２と第３層ＬＡ３に加工レーザ光Ｌ１を照射した。その後、ブレイク装置２００を用いて基板Ｓを縦横のスクライブラインＳＬに沿って切断して、基板小片ＳＳを切り出した。基板Ｓのブレイクは、厚さが小さい第２層ＬＡ２側から行った。

【0059】

なお、例えば、劈開性を有さないガラスの層である第２層ＬＡ２及び／又は第３層ＬＡ３の厚さが厚いこと等により、加工レーザ光Ｌ１の１回だけの走査で形成されたスクライブラインＳＬでは、ブレイク装置２００による基板Ｓの切断をしにくい場合には、加工レーザ光Ｌ１を複数回走査してスクライブラインＳＬを形成してもよい。これにより、第２層ＬＡ２及び／又は第３層ＬＡ３の厚さ方向にさらに伸長したスクライブラインＳＬを形成できるので、ブレイク装置２００により基板Ｓを切断しやすくできる。

【0060】

基板Ｓから切り出した後の基板小片ＳＳの切断面の顕微鏡像を図７に示す。図７の（１）は、基板小片ＳＳの縦辺又は横辺の一方に沿った切断面であり、図７の（２）は、基板小片ＳＳの他方の辺に沿った基板小片ＳＳの切断面である。図７は、基板小片の切断面の顕微鏡像である。

【0061】

図７に示すように、基板小片ＳＳの縦辺と横辺のいずれの方向にも基板Ｓを切断できている。ただし、縦辺と横辺では、第１層ＬＡ１の切断面の状態が異なっていた。具体的には、一方の切断面には切り残しが見られない一方で、他方の切断面には若干の切り残しが見られた。これは、半導体単結晶からなる第１層ＬＡ１の劈開性により、縦辺に沿った方向と横辺に沿った方向とで第１層ＬＡ１の割れやすさや割れやすい位置とスクライブラインＳＬとの相対的な位置に違いがあったためと考えられる。

【0062】

上記のとおり、本開示の基板Ｓの切断方法では、ガラスの層である第２層ＬＡ２及び第３層ＬＡ３にのみ加工レーザ光Ｌ１を照射し、これにより形成されたスクライブラインＳＬに沿って基板Ｓをブレイクするだけで、基板Ｓを切断することができる。つまり、本開示の基板Ｓの切断方法では、より少ないプロセスで、複雑な装置の調整を必要とすることなく、基板Ｓを切断できる。

【0063】

２．他の実施形態
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施例及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
（Ａ）第１層ＬＡ１は、シリコン基板以外の半導体単結晶からなる基板であってもよく、また、シリコン基板以外の劈開性を有する基板であってもよい。

【0064】

（Ｂ）基板Ｓは、ガラスの層又は劈開性を有しない層として第２層ＬＡ２のみを有してもよい。すなわち、第１層ＬＡ１の片面のみにガラスの層又は劈開性を有しない層が形成されていてもよい。この場合、第２層ＬＡ２のみにスクライブラインＳＬを形成（加工レーザ光Ｌ１を照射）すればよい。この場合、ブレイクによる基板Ｓの切断は、劈開性を有しない第１層ＬＡ１側から行うことが好ましい。スクライブラインＳＬを押すことで基板ＳをスクライブラインＳＬに沿って切断する場合は、スクライブラインＳＬを第１層ＬＡ１側から押すことで基板Ｓの切断を第２層ＬＡ２側から行うことができる。

【0065】

（Ｃ）ガラスの層又は劈開性を有しない層である第２層ＬＡ２及び／又は第３層ＬＡ３へのスクライブラインＳＬの形成は、ピコ秒オーダーのパルス幅を有するレーザ光の照射以外の方法により行ってもよい。例えば、スクライブホイールを用いた方法によりスクライブラインＳＬを形成してもよい。

【0066】

（Ｄ）基板Ｓのブレイクは、三点曲げブレイクに限られない。例えば、テーブルブレイク（テーブル上に配置した基板Ｓに形成されたスクライブラインＳＬをブレイクプレートで押すことによって切断するブレイク方法）などの他のブレイク方法を用いることができる。

【産業上の利用可能性】

【0067】

本発明は、半導体単結晶からなる第１層と、第１層の表面に形成されたガラスの層と、を有する基板の切断に広く適用できる。また、本発明は、劈開性を有する第１層と、第１層の表面に形成された劈開性を有しない層と、を有する基板の切断に広く適用できる。

【符号の説明】

【0068】

１００ スクライブライン形成装置
１ レーザシステム
１１ レーザ装置
１１ａ レーザ発振器
１１ｂ レーザ制御部
１３ 伝送光学系
１３１ アキシコンレンズ
１３３ 縮小光学系
１５ 駆動機構
Ｌ１ 加工レーザ光
Ｌ２ レーザ光
Ｌ３ リングビーム
３ 加工テーブル
５ テーブル駆動部
７ 制御部
２００ ブレイク装置
２１ ブレイクプレート
２３ 受刃
Ｆ 保護フィルム
ＷＲ ウエハーリング
ＷＴ ウエハーテープ
Ｓ 基板
ＳＳ 基板小片
ＳＵ１ 第１表面
ＳＵ２ 第２表面
ＬＡ１ 第１層
ＬＡ２ 第２層
ＬＡ３ 第３層
ＳＬ スクライブライン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】