特許 6585422 レーザー加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6585422

(24)【登録日】2019年9月13日

(45)【発行日】2019年10月2日

(54)【発明の名称】レーザー加工方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/301 20060101AFI20190919BHJP

   B23K 26/16 20060101ALI20190919BHJP

   B23K 26/122 20140101ALI20190919BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/78 B

   B23K26/16

   B23K26/122

【請求項の数】3

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2015-165012(P2015-165012)

(22)【出願日】2015年8月24日

(65)【公開番号】特開2017-45768(P2017-45768A)

(43)【公開日】2017年3月2日

【審査請求日】2018年6月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000134051

【氏名又は名称】株式会社ディスコ

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(72)【発明者】

【氏名】大浦 幸伸

(72)【発明者】

【氏名】梁 仙一

(72)【発明者】

【氏名】竹中 将信

【審査官】 井上 和俊

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０１−２９８１１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００６−５２７４７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１３１３２０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０１

Ｂ２３Ｋ ２６／１２２

Ｂ２３Ｋ ２６／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板にレーザービームを照射して前記基板をアブレーション加工するレーザー加工方法であって、
少なくとも前記アブレーション加工すべき前記基板上の領域に、界面活性剤中にシリカ粒子が分散されて、該シリカ粒子と純水と該界面活性剤とを含む液を塗布して、前記領域に前記シリカ粒子と該純水と該界面活性剤とを含む液膜を形成する液膜形成工程と、
前記液膜が形成された前記領域に前記レーザービームを照射して前記アブレーション加工を施すレーザー加工工程と、
を備えるレーザー加工方法。

【請求項2】

前記シリカ粒子は、平均粒径が５ｎｍ以上２００ｎｍ以下である請求項１に記載のレーザー加工方法。

【請求項3】

前記界面活性剤は、ノニオン系界面活性剤である請求項１または２に記載のレーザー加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウエーハなどの基板にレーザービームを照射してアブレーション加工を施すレーザー加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、デバイスの製造においては、ウエーハなどの基板の表面に格子状に配列された複数のストリート（分割予定ライン）によって複数のチップ領域を区画し、これらのチップ領域にＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等のデバイスを形成している。これらのデバイスの分割には、ウエーハのストリートに沿ってレーザービームを照射してウエーハ表面にレーザー加工溝を形成するアブレーション加工が利用されている。

【0003】

アブレーション加工では、レーザービームが照射された際にデブリと呼ばれる微細な粉塵が発生・飛散してデバイスの表面に堆積し、デバイスの品質を低下させる。このため、ウエーハの表面に保護膜を予め塗布してからレーザービームを照射し、保護膜上に付着したデブリを保護膜とともに洗浄して除去する加工方法が知られている。この種の加工方法として、特許文献１や特許文献２には、レーザービームの波長に対して吸収性を有する光吸収剤や金属酸化物の粉末を液状樹脂に混入させて保護膜を構成する技術が記載されている。これらの技術では、液状樹脂に混入された光吸収剤や金属酸化物がレーザービームのエネルギーを吸収することにより、アブレーション加工時に、保護膜がウエーハの表面から剥がれることを抑制して加工性の向上を図っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６−１４０３１１号公報

【0005】

【特許文献2】特開２０１３−０８１９４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、アブレーション加工においては、加工品質や歩留まりの観点から加工性の更なる向上が要望されている。従来の保護膜は、ウエーハの表面に塗布された液状樹脂を固化させる構成であったため、アブレーション加工によりレーザー加工溝を形成した際に、保護膜が剥離してレーザー加工溝の両側においてウエーハの表面にデブリが付着するおそれがある。

【0007】

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、アブレーション加工を好適に行うことができるレーザー加工方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、基板にレーザービームを照射して基板をアブレーション加工するレーザー加工方法であって、少なくともアブレーション加工すべき基板上の領域に、界面活性剤中にシリカ粒子が分散されて、シリカ粒子と純水と界面活性剤とを含む液を塗布して、領域にシリカ粒子と純水と界面活性剤とを含む液膜を形成する液膜形成工程と、液膜が形成された領域にレーザービームを照射してアブレーション加工を施すレーザー加工工程と、を備える。

【0009】

また、シリカ粒子は、平均粒径が５ｎｍ以上２００ｎｍ以下である構成としても良い。また、界面活性剤は、ノニオン系界面活性剤である構成としても良い。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、基板上の領域に界面活性剤中にシリカ粒子が分散された液を塗布して液膜を形成し、液膜が形成された領域にアブレーション加工を施すため、アブレーション加工により生成した熱は、界面活性剤中にシリカ粒子が分散された液により即座に冷却される。このため、レーザービームが照射される領域の周囲への熱の拡散が抑制され、アブレーション加工を好適に行うことができる。また、基板上の領域に液膜を形成したため、アブレーション加工によりレーザー加工溝を形成した場合であっても、レーザー加工溝に界面活性剤中にシリカ粒子が分散された液が流入して、レーザー加工溝の両側に液膜を形成する。このため、基板上を液膜で確実に覆うことができることにより、基板上へのデブリの付着を抑え、アブレーション加工を好適に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本実施形態に係るレーザー加工方法の加工対象であるウエーハの斜視図である。

【図2】図２は、本実施形態に係るレーザー加工方法に用いられるレーザー加工装置の構成例を示す図である。

【図3】図３は、レーザー加工装置の保護膜形成兼洗浄部の構成例を示す斜視図である。

【図4】図４は、本実施形態に係るレーザー加工方法の手順を示すフローチャートである。

【図5】図５は、ウエーハに保護膜溶液を供給する工程を説明する工程図である。

【図6】図６は、保護膜が形成されたウエーハの要部の断面図である。

【図7】図７は、アブレーション工程を説明する工程図である。

【図8】図８は、ウエーハを洗浄する洗浄工程を説明する工程図である。

【図9】図９は、シリコンウエーハに対して、異なる保護膜を通じて異なる加工条件のもと、アブレーション加工した際のウエーハ表面の状態を示す図である。

【図10】図１０は、ガリウムヒ素ウエーハに対して、異なる保護膜を通じて異なる加工条件のもと、アブレーション加工した際のウエーハ表面の状態を示す図である。

【図11】図１１は、銅／シリコンウエーハに対して、異なる保護膜を通じて異なる加工条件のもと、アブレーション加工した際のウエーハ表面の状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明の実施形態に係るレーザー加工方法を説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

【0013】

図１は、本実施形態に係るレーザー加工方法の加工対象であるウエーハの斜視図である。ウエーハ（被加工物）Ｗは、図１に示すように、円板状の基板ＷＳを有する半導体ウエーハや光デバイスウエーハである。また、ウエーハＷの基板ＷＳは、例えば、シリコン、サファイア、ガリウムなどを用いて形成されている。ウエーハＷは、図１に示すように、基板ＷＳ（ウエーハＷ）の表面に複数のストリート（加工予定ライン）Ｌが格子状に形成されているとともに、複数のストリートＬによって区画された各領域にそれぞれデバイスＤが形成されている。

【0014】

図２は、本実施形態に係るレーザー加工方法に用いられるレーザー加工装置の構成例を示す図である。なお、レーザー加工装置１は、図２に示す構成例に限定されるものではない。レーザー加工装置１は、ウエーハＷの表面を液状態で被覆する保護膜（液膜）を形成するとともに、ウエーハＷのストリートＬに沿ってレーザー光線（レーザービーム）を照射してレーザー加工溝を形成する（アブレーション加工）。本実施形態では、ウエーハＷの表面に形成された複数のストリートＬがアブレーション加工をすべき領域に相当し、これらストリートＬを含むウエーハＷの表面に保護膜（液膜）を形成する。保護膜は、少なくともアブレーション加工が施されるストリートＬを被覆すれば良い。また、保護膜は、アブレーション加工後に、ウエーハＷの表面から除去される。

【0015】

レーザー加工装置１は、図２に示すように、チャックテーブル１０と、レーザー光線照射部２０と、を備えている。レーザー加工装置１は、更に、アブレーション加工前後のウエーハＷを収容するカセット３０が載置されるカセットエレベータ（図示せず）と、アブレーション加工前後のウエーハＷを一時的に載置する仮置き部４０と、アブレーション加工前のウエーハＷに保護膜を形成し、かつ、アブレーション加工後のウエーハＷから保護膜を除去する保護膜形成兼洗浄部５０とを備えている。更に、レーザー加工装置１は、チャックテーブル１０とレーザー光線照射部２０とをＸ軸方向に相対移動させる図示しないＸ軸移動手段と、チャックテーブル１０とレーザー光線照射部２０とをＹ軸方向に相対移動させる図示しないＹ軸移動手段と、チャックテーブル１０とレーザー光線照射部２０とをＺ軸方向に相対移動させる図示しないＺ軸移動手段とを備えている。

【0016】

チャックテーブル１０は、保護膜が形成されたウエーハＷに対してアブレーション加工を施す際に該ウエーハＷを保持する。チャックテーブル１０は、表面を構成する部分がポーラスセラミック等から形成された円板形状であり、図示しない真空吸引経路を介して図示しない真空吸引源と接続され、表面に載置されたウエーハＷを吸引することで該ウエーハＷを保持する。チャックテーブル１０は、Ｘ軸移動手段により、カセット３０近傍の搬出入領域ＴＲとレーザー光線照射部２０近傍の加工領域ＰＲとに亘ってＸ軸方向に移動自在に設けられ、かつＹ軸移動手段によりＹ軸方向に移動自在に設けられている。

【0017】

レーザー光線照射部２０は、装置本体２に設けられた加工領域ＰＲに設けられ、かつチャックテーブル１０に保持されたウエーハＷの表面にレーザー光線を照射して、レーザー加工溝を形成するものである。レーザー光線は、ウエーハＷに対して吸収性を有する波長のレーザー光線である。レーザー光線照射部２０は、チャックテーブル１０に保持されたウエーハＷに対して、Ｚ軸移動手段によりＺ軸方向に移動自在に設けられている。レーザー光線照射部２０は、レーザー光線を発振する発振器２１と、この発振器２１により発振されたレーザー光線を集光する集光器２２とを備えている。発振器２１は、ウエーハＷの種類、加工形態などに応じて、発振するレーザー光線の周波数が適宜調整される。発振器２１として、例えば、ＹＡＧレーザー発振器やＹＶＯ４レーザー発振器などを用いることができる。集光器２２は、発振器２１により発振されたレーザー光線の進行方向を変更する全反射ミラーやレーザー光線を集光する集光レンズなどを含んで構成される。

【0018】

カセット３０は、粘着テープＴを介して環状フレームＦに貼着されたウエーハＷを複数枚収容するものである。カセットエレベータは、レーザー加工装置１の装置本体２にＺ軸方向に昇降自在に設けられている。

【0019】

仮置き部４０は、カセット３０からアブレーション加工前のウエーハＷを一枚取り出すとともに、アブレーション加工後のウエーハＷをカセット３０内に収容する。仮置き部４０は、アブレーション加工前のウエーハＷをカセット３０から取り出すとともにアブレーション加工後のウエーハＷをカセット３０内に挿入する搬出入手段４１と、アブレーション加工前後のウエーハＷを一時的に載置する一対のレール４２とを含んで構成されている。

【0020】

保護膜形成兼洗浄部５０は、一対のレール４２上のアブレーション加工前のウエーハＷが第１の搬送手段６１により搬送されてきて、このアブレーション加工前のウエーハＷに保護膜を形成するものである。また、保護膜形成兼洗浄部５０は、アブレーション加工後のウエーハＷが第２の搬送手段６２により搬送されてきて、このアブレーション加工後のウエーハＷの保護膜を除去するものである。

【0021】

保護膜形成兼洗浄部５０は、図３に示すように、アブレーション加工前後のウエーハＷを保持するスピンナテーブル５１と、このスピンナテーブル５１をＺ軸方向（図２参照）と平行な軸心回りに回転する電動モータ５２と、スピンナテーブル５１の周囲に配置される水受け部５３とを備える。スピンナテーブル５１は、円板状に形成されて表面（上面）の中央部にポーラスセラミック等から形成された吸着チャック５１ａを備え、この吸着チャック５１ａが図示しない吸引手段に連通されている。これにより、スピンナテーブル５１は、吸着チャック５１ａに載置されたウエーハＷを吸引することで該ウエーハＷを保持する。

【0022】

電動モータ５２は、その駆動軸５２ａの上端にスピンナテーブル５１を連結し、このスピンナテーブル５１を回転自在に支持する。水受け部５３は、円筒状の外側壁５３ａ及び内側壁５３ｂと、これら外側壁５３ａ及び内側壁５３ｂを連結する底壁５３ｃを備えて環状に形成されている。水受け部５３は、ウエーハＷの表面に保護膜を形成する際に該表面に供給される保護膜溶液や、表面の保護膜を洗浄、除去する際に該表面に供給される洗浄水などの余剰量を受けるものである。底壁５３ｃには、排液口５３ｃ１が設けられ、この排液口５３ｃ１にドレンホース５３ｄが接続されている。

【0023】

また、保護膜形成兼洗浄部５０は、スピンナテーブル５１上に保持されたウエーハＷに保護膜を構成する水溶性の保護膜溶液を供給する保護膜溶液供給ノズル５５と、スピンナテーブル５１上のアブレーション加工後のウエーハＷに洗浄水を供給する洗浄水ノズル５７とを備えている。各ノズル５５，５７は、それぞれ、ノズル開口がスピンナテーブル５１の中央上方に位置する作動位置と、スピンナテーブル５１から外れた退避位置とに移動自在に構成される。洗浄水ノズル５７は、図示を省略した洗浄水（例えば純水）供給源に接続されている。また、保護膜溶液供給ノズル５５は、図示を省略した保護膜溶液供給源に接続されており、水溶性の保護膜溶液をウエーハＷの表面に供給する。

【0024】

保護膜溶液は、界面活性剤溶液と、この界面活性剤溶液に分散されたシリカ（ＳｉＯ_２）粒子とを備えて構成される。界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタンラウレート、ポリオキシエチレンヒマシ油エーテル、ＴｒｉｔｏｎＸ−１００（ダウケミカル社製）、ポロキサマー等のノニオン（非イオン）系の界面活性剤を用いることができる。ノニオン系の界面活性剤は、水に溶けたときに、界面活性剤由来の金属イオンや塩化物イオンが生じることがない。このため、これらの金属イオンや塩化物イオンがデバイスへ供給され混入されることを抑制できる。

【0025】

シリカ粒子は、界面活性剤溶液に分散されることにより、界面活性剤と協働してウエーハＷの表面と保護膜溶液との密着性を向上する。また、シリカ粒子は、保護膜として一般に用いられる水溶性の高分子樹脂材（例えば、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）やＰＶＰ（ポリビニルピロリドン））に比べて、熱膨張係数が小さく、熱拡散（熱伝導度）が大きいという特徴を有している。このため、シリカ粒子を含まない保護膜と比較して、膜剥がれ等の保護膜のダメージを効果的に低減することができる。

【0026】

シリカ粒子は、平均粒径が５ｎｍ以上２００ｎｍ以下のものを用いることができ、さらに５ｎｍ以上２０ｎｍ以下のものがより好適である。平均粒径が５ｎｍよりも小さいものでは、粒子サイズが小さくなるため、均一なサイズのシリカ粒子を得ることが困難であり、また、界面活性剤溶液への分散性を高く保ちつつ調製することが難しい。また、２００ｎｍより大きいものでは、アブレーション加工時にシリカ粒子によりレーザー光の散乱が生じるため望ましくない。なお、シリカ粒子の平均粒径は、動的光散乱式粒径測定装置や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって計測しても良く、またＢＥＴ吸着法による比表面測定値から換算しても良い。本発明におけるシリカ粒子の平均粒径は、上述のＢＥＴ吸着法による比表面測定値（ＪＩＳ Ｚ８８３０）から換算して求めた。

【0027】

本実施形態では、ＳｉＯ_２ナノ粒子水分散液（平均粒径が１０ｎｍのシリカ粒子と純水とをＳｉＯ_２濃度が２０％に調整した液)：１．５ｍｌを、純水：１１．７ｍｌを用いて希釈し、この液にＰＧＭＥ（プロピレングリコールメチルエーテル）：１．８ｍｌを加えた後、界面活性剤（ポリオキシエチレンアルキルエーテル）：３ｍｌを加え、保護膜溶液を調製した。この保護膜溶液全体におけるＳｉＯ_２濃度は、０．１％以上１０％以下に調整することが好ましい。また、保護膜溶液とウエーハＷの表面との密着性を向上させるために、保護膜溶液にシリコーンオイルを混入させても良い。ＰＧＭＥは、保護膜溶液を調整する上で必須なものではないが、ＰＧＭＥを混入することにより、ＳｉＯ_２ナノ粒子水分散液及び界面活性剤は、調整時の凝集抑制や、アブレーション加工時の炭化抑制を図る効果を奏する。

【0028】

上記した保護膜溶液をウエーハＷの表面に供給することにより、このウエーハＷの表面には、保護膜溶液からなる保護膜（液膜）が形成される。この保護膜は、樹脂材のように固化することはなく、液状態のままウエーハＷの表面上に保持される。このため、アブレーション加工により、ウエーハＷの表面にレーザー加工溝を形成した場合、このレーザー加工溝に保護膜溶液が流入して、再びウエーハＷの表面上に液膜を形成する。従って、例えば、アブレーション加工を複数回繰り返す場合であっても、ウエーハＷの表面はその都度、液膜で覆われることにより、ウエーハＷの表面上へのデブリの付着を抑え、アブレーション加工を好適に行うことができる。

【0029】

また、アブレーション加工により生成した熱は、保護膜溶液により即座に冷却される。このため、ウエーハＷにおけるレーザー光線が照射された領域の周囲に熱が拡散することが抑制され、アブレーション加工を好適に行うことができる。特に、本実施形態では、保護膜溶液には、界面活性剤及びシリカを希釈するための水（純水）が混入されている。水は、一般に比熱が大きいため、アブレーション加工により生成した熱の冷却を好適に行うことができる。

【0030】

従って、保護膜溶液は、高い冷却性能を有するため、高分子樹脂材料による保護膜に比べて膜厚を薄くする（例えば２０ｎｍ〜１０００ｎｍ）ことができる。このため、アブレーション加工時に、保護膜でのレーザー光の散乱を抑えることができ、アブレーション加工の加工精度を高めることができる。

【0031】

次に、レーザー加工方法について説明する。図４は、本実施形態に係るレーザー加工方法の手順を示すフローチャートである。まず、加工手順としては、未加工のウエーハＷの裏面をスピンナテーブル５１に保持する（ステップＳ１）。具体的には、レーザー加工装置１のカセット３０に収容されたレーザー加工前のウエーハＷを、搬出入手段４１を用いてカセット３０から一枚取り出し、このウエーハＷを一対のレール４２上に載置する。この一対のレール４２上に載置されたウエーハＷは、第１の搬送手段６１により、保護膜形成兼洗浄部５０のスピンナテーブル５１に搬送される。スピンナテーブル５１では、吸着チャック５１ａに載置されたウエーハＷを吸引することで該ウエーハＷが保持される。

【0032】

次に、ウエーハＷの表面に保護膜溶液を供給する（ステップＳ２：液膜形成工程）。具体的には、図５に示すように、保護膜溶液供給ノズル５５をウエーハＷの上方に配置し、スピンナテーブル５１を所定の回転数で回転させた状態で、保護膜溶液供給ノズル５５から保護膜溶液（界面活性剤（ポリオキシエチレンアルキルエーテル）溶液に平均粒径が１０ｎｍのシリカ粒子を分散させた溶液）７０をウエーハＷに供給する。この場合、保護膜溶液供給ノズル５５の供給口は、スピンナテーブル５１の回転軸上に位置することが好ましい。これによれば、供給された保護膜溶液７０は、スピンナテーブル５１の回転に伴う遠心力により、ウエーハＷの中心から径方向外側に広がるため、図６に示すように、ウエーハＷの表面には略均一な膜厚の保護膜Ｐが形成される。

【0033】

次に、アブレーション加工を行う（ステップＳ３：レーザー加工工程）。この場合、保護膜溶液供給ノズル５５を、ウエーハＷが保持されたスピンナテーブル５１の上方から退避させるとともに、第２の搬送手段６２によって、ウエーハＷがスピンナテーブル５１の上からチャックテーブル１０の上に搬送される。チャックテーブル１０では、表面に載置されたウエーハＷは、吸引されることで保持される。そして、レーザー光線照射部２０は、集光器２２からウエーハＷの保護膜Ｐを通して所定のストリートＬに向けてレーザー光線を照射する。ここで、レーザー光線を照射しつつ、チャックテーブル１０を、Ｘ軸移動手段またはＹ軸移動手段により、Ｘ軸方向またはＹ軸方向に所定の送り速度（例えば、１００ｍｍ／秒）で移動させる。これにより、図７に示すように、所定のストリートＬに沿って、アブレーション加工によりレーザー加工溝１００が形成される。この場合、アブレーション加工により生成した熱は、保護膜溶液により即座に冷却されることにより、ウエーハＷにおけるレーザー光線が照射された領域の周囲に熱が拡散することが抑制され、アブレーション加工を好適に行うことができる。また、レーザー加工溝１００に保護膜溶液が流入して、再びウエーハＷの表面上に保護膜Ｐを形成する。従って、例えば、アブレーション加工を複数回繰り返す場合であっても、ウエーハＷの表面はその都度、液膜からなる保護膜Ｐで覆われることにより、ウエーハＷの表面上へのデブリの付着を抑えることができる。

【0034】

次に、保護膜Ｐを洗浄により除去する（ステップＳ４：洗浄工程）。この場合、第２の搬送手段６２によって、アブレーション加工後のウエーハＷは、チャックテーブル１０の上から再び、保護膜形成兼洗浄部５０のスピンナテーブル５１の上に搬送される。そして、スピンナテーブル５１の吸着チャック５１ａに保持される。図８に示すように、洗浄水ノズル５７をウエーハＷの上方に配置し、スピンナテーブル５１を所定の回転数で回転させた状態で、洗浄水ノズル５７から洗浄水７２をウエーハＷに供給する。保護膜Ｐ（図７）は、保護膜溶液からなる液膜であるため、この保護膜Ｐに向けて洗浄水７２を供給することにより、保護膜溶液（保護膜Ｐ）が洗浄水７２とともにウエーハＷの表面から除去される。この場合、アブレーション加工によって生じたデブリは、保護膜溶液及び洗浄水とともに、ウエーハＷの表面から除去される。最後に、レーザー加工溝１００に沿って、デバイスＤを分割して（ステップＳ５）、処理を終了する。

【0035】

次に、実施例を比較例とともに説明する。
［実施例１］
ウエーハＷは、基板ＷＳの材質としてシリコン（Ｓｉ）を用いている。保護膜溶液としては、ＳｉＯ_２ナノ粒子水分散液（平均粒径が１０ｎｍのシリカ粒子と純水とをＳｉＯ_２濃度が２０％に調整した液)：１．５ｍｌを、純水：１１．７ｍｌを用いて希釈し、この液にＰＧＭＥ（プロピレングリコールメチルエーテル）：１．８ｍｌを加えた後、界面活性剤（ポリオキシエチレンアルキルエーテル）：３ｍｌを加えて調製したものを用いた。この保護膜溶液をウエーハＷの表面に供給し、この表面に膜厚が２００ｎｍの保護膜Ｐ（液膜）を形成した。

【0036】

また、アブレーション加工は、以下の加工条件で行った。
波長：５３２ｎｍ、出力：１０．５Ｗ、繰り返し周波数：１５ｋＨｚ、加工送り速度：５０ｍｍ／秒。

【0037】

［実施例２］
実施例２では、アブレーション加工の加工条件のうち、加工送り速度：１００ｍｍ／秒とした点で実施例１と異なり、その他の構成はすべて実施例１と同一である。

【0038】

［実施例３］
実施例３では、アブレーション加工の加工条件を、出力：８．４Ｗ、繰り返し周波数：５ｋＨｚ、加工送り速度：１００ｍｍ／秒とした点で実施例１と異なり、その他の構成はすべて実施例１と同一である。

【0039】

［実施例４］
実施例４では、アブレーション加工の加工条件を、出力：８．４Ｗ、繰り返し周波数：５ｋＨｚ、加工送り速度：６００ｍｍ／秒とした点で実施例１と異なり、その他の構成はすべて実施例１と同一である。

【0040】

［比較例１］
実施例１と同様に、ウエーハＷは、基板ＷＳの材質としてシリコン（Ｓｉ）を用いている。保護膜Ｐは、水溶性の高分子樹脂材であるＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を用いて、ウエーハＷの表面にＰＶＡからなる膜厚が２０００ｎｍの保護膜Ｐ（高分子樹脂膜）を形成した。また、アブレーション加工は、実施例１と同一の加工条件で行った。

【0041】

［比較例２］
比較例２では、アブレーション加工の加工条件のうち、加工送り速度：１００ｍｍ／秒とした点で比較例１と異なり、その他の構成はすべて比較例１と同一である。

【0042】

［比較例３］
比較例３では、アブレーション加工の加工条件を、出力：８．４Ｗ、繰り返し周波数：５ｋＨｚ、加工送り速度：１００ｍｍ／秒とした点で比較例１と異なり、その他の構成はすべて比較例１と同一である。

【0043】

［比較例４］
比較例４では、アブレーション加工の加工条件を、出力：８．４Ｗ、繰り返し周波数：５ｋＨｚ、加工送り速度：６００ｍｍ／秒とした点で比較例１と異なり、その他の構成はすべて比較例１と同一である。

【0044】

［比較例５］
実施例１と同様に、ウエーハＷは、基板ＷＳの材質としてシリコン（Ｓｉ）を用いている。保護膜Ｐは、水溶性の高分子樹脂材であるＰＶＰ（ポリビニルピロリドン）を用いて、ウエーハＷの表面にＰＶＰからなる膜厚が１３００ｎｍの保護膜Ｐ（高分子樹脂膜）を形成した。また、アブレーション加工は、実施例１と同一の加工条件で行った。

【0045】

［比較例６］
比較例６では、アブレーション加工の加工条件のうち、加工送り速度：１００ｍｍ／秒とした点で比較例５と異なり、その他の構成はすべて比較例５と同一である。

【0046】

［比較例７］
比較例７では、アブレーション加工の加工条件を、出力：８．４Ｗ、繰り返し周波数：５ｋＨｚ、加工送り速度：１００ｍｍ／秒とした点で比較例５と異なり、その他の構成はすべて比較例５と同一である。

【0047】

［比較例８］
比較例８では、アブレーション加工の加工条件を、出力：８．４Ｗ、繰り返し周波数：５ｋＨｚ、加工送り速度：６００ｍｍ／秒とした点で比較例５と異なり、その他の構成はすべて比較例５と同一である。

【0048】

［比較例９］
実施例１と同様に、ウエーハＷは、基板ＷＳの材質としてシリコン（Ｓｉ）を用いている。保護膜Ｐは、水溶性の高分子樹脂材であるＰＶＡ（ポリビニルアルコール）に光吸収剤（モノアゾ染料）を所定量（ＰＶＡ樹脂１００重量部あたり０．０１重量部以上０．１重量部以下）を加えたものを用いた。ウエーハＷの表面にはＰＶＡと光吸収剤とからなる膜厚が２０００ｎｍの保護膜Ｐ（高分子樹脂膜）を形成した。また、アブレーション加工は、実施例１と同一の加工条件で行った。

【0049】

［比較例１０］
比較例１０では、アブレーション加工の加工条件のうち、加工送り速度：１００ｍｍ／秒とした点で比較例９と異なり、その他の構成はすべて比較例９と同一である。

【0050】

［比較例１１］
比較例１１では、アブレーション加工の加工条件を、出力：８．４Ｗ、繰り返し周波数：５ｋＨｚ、加工送り速度：１００ｍｍ／秒とした点で比較例９と異なり、その他の構成はすべて比較例９と同一である。

【0051】

［比較例１２］
比較例１２では、アブレーション加工の加工条件を、出力：８．４Ｗ、繰り返し周波数：５ｋＨｚ、加工送り速度：６００ｍｍ／秒とした点で比較例９と異なり、その他の構成はすべて比較例９と同一である。

【0052】

［実施例５］
ウエーハＷは、基板ＷＳの材質としてガリウムヒ素（ＧａＡｓ）を用いている。保護膜溶液としては、実施例１と同様に、ＳｉＯ_２ナノ粒子水分散液（平均粒径が１０ｎｍのシリカ粒子と純水とをＳｉＯ_２濃度が２０％に調整した液)：１．５ｍｌを、純水：１１．７ｍｌを用いて希釈し、この液にＰＧＭＥ（プロピレングリコールメチルエーテル）：１．８ｍｌを加えた後、界面活性剤（ポリオキシエチレンアルキルエーテル）：３ｍｌを加えて調製したものを用いた。この保護膜溶液をウエーハＷの表面に供給し、この表面に膜厚が２００ｎｍの保護膜Ｐ（液膜）を形成した。

【0053】

また、アブレーション加工は、以下の加工条件で行った。
波長：５３２ｎｍ、出力：４．７５Ｗ、繰り返し周波数：１５ｋＨｚ、加工送り速度：５０ｍｍ／秒。

【0054】

［実施例６］
実施例６では、アブレーション加工の加工条件のうち、加工送り速度：１００ｍｍ／秒とした点で実施例５と異なり、その他の構成はすべて実施例５と同一である。

【0055】

［実施例７］
実施例７では、アブレーション加工の加工条件のうち、繰り返し周波数：５ｋＨｚ、加工送り速度：３００ｍｍ／秒とした点で実施例５と異なり、その他の構成はすべて実施例５と同一である。

【0056】

［実施例８］
実施例８では、アブレーション加工の加工条件のうち、繰り返し周波数：５ｋＨｚ、加工送り速度：６００ｍｍ／秒とした点で実施例５と異なり、その他の構成はすべて実施例５と同一である。

【0057】

［比較例１３］
実施例５と同様に、ウエーハＷは、基板ＷＳの材質としてガリウムヒ素（ＧａＡｓ）を用いている。保護膜Ｐは、水溶性の高分子樹脂材であるＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を用いて、ウエーハＷの表面にＰＶＡからなる膜厚が２０００ｎｍの保護膜Ｐ（高分子樹脂膜）を形成した。また、アブレーション加工は、実施例５と同一の加工条件で行った。

【0058】

［比較例１４］
比較例１４では、アブレーション加工の加工条件のうち、加工送り速度：１００ｍｍ／秒とした点で比較例１３と異なり、その他の構成はすべて比較例１３と同一である。

【0059】

［比較例１５］
比較例１５では、アブレーション加工の加工条件のうち、繰り返し周波数：５ｋＨｚ、加工送り速度：３００ｍｍ／秒とした点で比較例１３と異なり、その他の構成はすべて比較例１３と同一である。

【0060】

［比較例１６］
比較例１６では、アブレーション加工の加工条件のうち、繰り返し周波数：５ｋＨｚ、加工送り速度：６００ｍｍ／秒とした点で比較例１３と異なり、その他の構成はすべて比較例１３と同一である。

【0061】

［比較例１７］
実施例５と同様に、ウエーハＷは、基板ＷＳの材質としてガリウムヒ素（ＧａＡｓ）を用いている。保護膜Ｐは、水溶性の高分子樹脂材であるＰＶＰ（ポリビニルピロリドン）を用いて、ウエーハＷの表面にＰＶＰからなる膜厚が１３００ｎｍの保護膜Ｐ（高分子樹脂膜）を形成した。また、アブレーション加工は、実施例５と同一の加工条件で行った。

【0062】

［比較例１８］
比較例１８では、アブレーション加工の加工条件のうち、加工送り速度：１００ｍｍ／秒とした点で比較例１７と異なり、その他の構成はすべて比較例１７と同一である。

【0063】

［比較例１９］
比較例１９では、アブレーション加工の加工条件を、繰り返し周波数：５ｋＨｚ、加工送り速度：３００ｍｍ／秒とした点で比較例１７と異なり、その他の構成はすべて比較例１７と同一である。

【0064】

［比較例２０］
比較例２０では、アブレーション加工の加工条件を、繰り返し周波数：５ｋＨｚ、加工送り速度：６００ｍｍ／秒とした点で比較例１７と異なり、その他の構成はすべて比較例１７と同一である。

【0065】

［比較例２１］
実施例５と同様に、ウエーハＷは、基板ＷＳの材質としてガリウムヒ素（ＧａＡｓ）を用いている。保護膜Ｐは、水溶性の高分子樹脂材であるＰＶＡ（ポリビニルアルコール）に光吸収剤（モノアゾ染料）を所定量（ＰＶＡ樹脂１００重量部あたり０．０１重量部以上０．１重量部以下）を加えたものを用いた。ウエーハＷの表面にはＰＶＡと光吸収剤とからなる膜厚が２０００ｎｍの保護膜Ｐ（高分子樹脂膜）を形成した。また、アブレーション加工は、実施例５と同一の加工条件で行った。

【0066】

［比較例２２］
比較例２２では、アブレーション加工の加工条件のうち、加工送り速度：１００ｍｍ／秒とした点で比較例２１と異なり、その他の構成はすべて比較例２１と同一である。

【0067】

［比較例２３］
比較例２３では、アブレーション加工の加工条件を、繰り返し周波数：５ｋＨｚ、加工送り速度：３００ｍｍ／秒とした点で比較例２１と異なり、その他の構成はすべて比較例２１と同一である。

【0068】

［比較例２４］
比較例２４では、アブレーション加工の加工条件を、繰り返し周波数：５ｋＨｚ、加工送り速度：６００ｍｍ／秒とした点で比較例２１と異なり、その他の構成はすべて比較例２１と同一である。

【0069】

［実施例９］
ウエーハＷは、基板ＷＳの材質としてシリコン上に銅を成膜したもの（Ｃｕ／Ｓｉ）を用いている。保護膜溶液としては、実施例１と同様に、ＳｉＯ_２ナノ粒子水分散液（平均粒径が１０ｎｍのシリカ粒子と純水とをＳｉＯ_２濃度が２０％に調整した液)：１．５ｍｌを、純水：１１．７ｍｌを用いて希釈し、この液にＰＧＭＥ（プロピレングリコールメチルエーテル）：１．８ｍｌを加えた後、界面活性剤（ポリオキシエチレンアルキルエーテル）：３ｍｌを加えて調製したものを用いた。この保護膜溶液をウエーハＷの表面に供給し、この表面に膜厚が２００ｎｍの保護膜Ｐ（液膜）を形成した。

【0070】

また、アブレーション加工は、以下の加工条件で行った。
波長：３５５ｎｍ、出力：２Ｗ、繰り返し周波数：１００ｋＨｚ、加工送り速度：２００ｍｍ／秒。

【0071】

［実施例１０］
実施例１０では、アブレーション加工の加工条件のうち、出力：４．０Ｗ、繰り返し周波数：４０ｋＨｚとした点で実施例９と異なり、その他の構成はすべて実施例９と同一である。

【0072】

［実施例１１］
実施例１１では、アブレーション加工の加工条件のうち、出力：４．０Ｗ、繰り返し周波数：４０ｋＨｚ、加工送り速度：４００ｍｍ／秒とした点で実施例９と異なり、その他の構成はすべて実施例９と同一である。

【0073】

［実施例１２］
実施例１２では、アブレーション加工の加工条件のうち、出力：４．０Ｗ、繰り返し周波数：４０ｋＨｚ、加工送り速度：６００ｍｍ／秒とした点で実施例９と異なり、その他の構成はすべて実施例９と同一である。

【0074】

［比較例２５］
実施例９と同様に、ウエーハＷは、基板ＷＳの材質としてシリコン上に銅を成膜したもの（Ｃｕ／Ｓｉ）を用いている。保護膜Ｐは、水溶性の高分子樹脂材であるＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を用いて、ウエーハＷの表面にＰＶＡからなる膜厚が２０００ｎｍの保護膜Ｐ（高分子樹脂膜）を形成した。また、アブレーション加工は、実施例９と同一の加工条件で行った。

【0075】

［比較例２６］
比較例２６では、アブレーション加工の加工条件のうち、出力：４．０Ｗ、繰り返し周波数：４０ｋＨｚとした点で比較例２５と異なり、その他の構成はすべて比較例２５と同一である。

【0076】

［比較例２７］
比較例２７では、アブレーション加工の加工条件のうち、出力：４．０Ｗ、繰り返し周波数：４０ｋＨｚ、加工送り速度：４００ｍｍ／秒とした点で比較例２５と異なり、その他の構成はすべて比較例２５と同一である。

【0077】

［比較例２８］
比較例２８では、アブレーション加工の加工条件のうち、出力：４．０Ｗ、繰り返し周波数：４０ｋＨｚ、加工送り速度：６００ｍｍ／秒とした点で比較例２５と異なり、その他の構成はすべて比較例２５と同一である。

【0078】

［比較例２９］
実施例９と同様に、ウエーハＷは、基板ＷＳの材質としてシリコン上に銅を成膜したもの（Ｃｕ／Ｓｉ）を用いている。保護膜Ｐは、水溶性の高分子樹脂材であるＰＶＡ（ポリビニルアルコール）に光吸収剤（モノアゾ染料）を所定量（ＰＶＡ樹脂１００重量部あたり０．０１重量部以上０．１重量部以下）を加えたものを用いた。ウエーハＷの表面にはＰＶＡと光吸収剤とからなる膜厚が２０００ｎｍの保護膜Ｐ（高分子樹脂膜）を形成した。また、アブレーション加工は、実施例９と同一の加工条件で行った。

【0079】

［比較例３０］
比較例３０では、アブレーション加工の加工条件のうち、出力：４．０Ｗ、繰り返し周波数：４０ｋＨｚとした点で比較例２９と異なり、その他の構成はすべて比較例２９と同一である。

【0080】

［比較例３１］
比較例３１では、アブレーション加工の加工条件のうち、出力：４．０Ｗ、繰り返し周波数：４０ｋＨｚ、加工送り速度：４００ｍｍ／秒とした点で比較例２９と異なり、その他の構成はすべて比較例２９と同一である。

【0081】

［比較例３２］
比較例３２では、アブレーション加工の加工条件のうち、出力：４．０Ｗ、繰り返し周波数：４０ｋＨｚ、加工送り速度：６００ｍｍ／秒とした点で比較例２９と異なり、その他の構成はすべて比較例２９と同一である。

【0082】

［比較例３３］
実施例９と同様に、ウエーハＷは、基板ＷＳの材質としてシリコン上に銅を成膜したもの（Ｃｕ／Ｓｉ）を用いている。保護膜Ｐは、水溶性の高分子樹脂材であるＰＶＰ（ポリビニルピロリドン）に光吸収剤（モノアゾ染料）を所定量（ＰＶＰ樹脂１００重量部あたり０．０１重量部以上０．１重量部以下）を加えたものを用いた。ウエーハＷの表面にはＰＶＰと光吸収剤とからなる膜厚が１３００ｎｍの保護膜Ｐ（高分子樹脂膜）を形成した。また、アブレーション加工は、実施例９と同一の加工条件で行った。

【0083】

［比較例３４］
比較例３４では、アブレーション加工の加工条件のうち、出力：４．０Ｗ、繰り返し周波数：４０ｋＨｚとした点で比較例３３と異なり、その他の構成はすべて比較例３３と同一である。

【0084】

［比較例３５］
比較例３５では、アブレーション加工の加工条件のうち、出力：４．０Ｗ、繰り返し周波数：４０ｋＨｚ、加工送り速度：４００ｍｍ／秒とした点で比較例３３と異なり、その他の構成はすべて比較例３３と同一である。

【0085】

［比較例３６］
比較例３６では、アブレーション加工の加工条件のうち、出力：４．０Ｗ、繰り返し周波数：４０ｋＨｚ、加工送り速度：６００ｍｍ／秒とした点で比較例３３と異なり、その他の構成はすべて比較例３３と同一である。

【0086】

シリコン（Ｓｉ）のウエーハＷでは、図９の実施例１〜４、比較例１〜１２に示すように、保護膜及びアブレーション加工の加工条件を変更した場合であっても、ウエーハＷの表面に大きな損傷が生じることはなかった。しかしながら、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）のウエーハＷでは、図１０の比較例１５〜２１、２３に示すように、レーザー加工溝の両側のウエーハ表面に損傷（レーザー焼けによる変色）が大きな範囲で見られた。同様に、銅／シリコン（Ｃｕ／Ｓｉ）のウエーハＷでも、図１１の比較例２６〜２８、３５、３６に示すように、レーザー加工溝の両側のウエーハ表面に損傷（レーザー焼けによる変色）が大きな範囲で見られた。このように、保護膜を従来の高分子材料膜とした構成では、ウエーハＷの材質や、アブレーション加工の加工条件によって、大きな損傷が生じる場合があった。このような大きな損傷は、特に、加工送り速度が大きくなった場合に生じやすい傾向にある。

【0087】

これに対して、保護膜Ｐを保護膜溶液による液膜で構成した場合には、図９〜図１１に示すように、すべての実施例１〜１２において、ウエーハＷの表面に損傷のないアブレーション加工を実現した。このように本実施形態のレーザー加工方法では、ウエーハＷの材質や、アブレーション加工の加工条件によらず、好適なアブレーション加工をウエーハＷに行うことができる。このため、本実施形態のレーザー加工方法では、加工送り速度を大きくしてもウエーハＷの表面に損傷が生じないため、加工送り速度を向上させることができ、その分、単位時間あたりの加工量を増大することができる。

【0088】

以上、本実施形態によれば、ウエーハＷにレーザー光線を照射してウエーハＷをアブレーション加工するレーザー加工方法であって、ウエーハＷの表面に、シリカ粒子と界面活性剤溶液とを含む保護膜溶液を塗布して、ウエーハＷの表面にシリカ粒子入りの保護膜Ｐを形成する液膜形成工程（ステップＳ２）と、保護膜Ｐが形成されたウエーハＷの表面にレーザー光線を照射してアブレーション加工を施すレーザー加工工程（ステップＳ３）とを備えるため、アブレーション加工により生成した熱は、保護膜溶液により即座に冷却される。このため、ウエーハＷの表面におけるレーザー光線が照射された領域の周囲に熱が拡散することが抑制され、アブレーション加工を好適に行うことができる。アブレーション加工によりウエーハＷに形成されるレーザー加工溝１００に保護膜溶液が流入し、再びウエーハＷの表面上に保護膜Ｐを形成する。従って、アブレーション加工を複数回繰り返す場合であっても、ウエーハＷの表面はその都度、液膜からなる保護膜Ｐで覆われることにより、ウエーハＷの表面上へのデブリの付着を抑えることができる。

【0089】

また、本実施形態によれば、シリカ粒子は、平均粒径が５ｎｍ以上２００ｎｍ以下であるため、アブレーション加工時のレーザー光の散乱を抑えつつ、界面活性剤溶液に対するシリカ粒子の分散性を高く保持できる。

【0090】

また、本実施形態によれば、界面活性剤を使用することにより、シリカ粒子（ＳｉＯ_２ナノ粒子）を安定した状態で保存することができ、保護膜Ｐの形成を容易に行うことができる。更に、ノニオン系の界面活性剤を使用することにより、界面活性剤由来の金属イオンや塩化物イオンが発生せず、これらの金属イオンや塩化物イオンがデバイスへ供給され混入されることを抑制できる。

【0091】

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。本実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。本実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0092】

１ レーザー加工装置
１０ チャックテーブル
２０ レーザー光線照射部
５０ 保護膜形成兼洗浄部
５１ スピンナテーブル
５１ａ 吸着チャック
５２ 電動モータ
５２ａ 駆動軸
５５ 保護膜溶液供給ノズル
５７ 洗浄水ノズル
７０ 保護膜溶液（界面活性剤中にシリカ粒子が分散された液）
７２ 洗浄水
１００ レーザー加工溝
Ｄ デバイス
Ｌ ストリート
Ｐ 保護膜
Ｗ ウエーハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】