特開 2023-167600 ウエーハの加工方法及びレーザー照射装置

(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】P2023167600

(43)【公開日】2023-11-24

(54)【発明の名称】ウエーハの加工方法及びレーザー照射装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/301 20060101AFI20231116BHJP

   B23K 26/351 20140101ALI20231116BHJP

   B23K 26/067 20060101ALI20231116BHJP

【ＦＩ】

H01L21/78 B

H01L21/78 Q

B23K26/351

B23K26/067

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022078897

(22)【出願日】2022-05-12

(71)【出願人】

【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】100113217

【弁理士】

【氏名又は名称】奥貫 佐知子

(74)【代理人】

【識別番号】100202496

【弁理士】

【氏名又は名称】鹿角 剛二

(74)【代理人】

【識別番号】100202692

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 吉文

(72)【発明者】

【氏名】小田中 健太郎

【テーマコード（参考）】

4E168

5F063

【Ｆターム（参考）】

4E168AD02

4E168AD04

4E168CA06

4E168CB23

4E168DA04

4E168DA46

4E168DA60

4E168EA04

4E168EA07

4E168EA19

4E168EA20

4E168HA01

4E168JA12

4E168KA04

5F063AA05

5F063AA21

5F063CB02

5F063CB06

5F063CB12

5F063CB16

5F063CB22

5F063CB25

5F063CB26

5F063CB27

5F063CC38

5F063DD32

5F063DF06

5F063DF12

(57)【要約】      （修正有）

【課題】分割予定ラインの幅方向の両側に、断面視で牙のような鋭角で深い溝が形成されず品質が悪化しないウエーハの加工方法を提供する。
【解決手段】方法は、機能層除去工程及びデバイスチップ生成工程を含む。機能層除去工程において、レーザー光線を発振する発振器と、レーザー光線を集光して分割予定ラインの幅よりも小さいスポットを分割予定ラインに位置付ける集光器と、発振器と集光器との間でスポットを細長く成形するスポット成形部と、スポットを加工方向に複数分岐してスポット長辺を分割予定ライン幅方向に、短辺を加工方向に位置付ける分岐生成部と、を有するレーザー照射装置を用いて機能層を除去することと、分岐生成部を作動して複数に分岐したスポット長辺を分割予定ライン幅方向にすれ違うように移動して加工領域を拡張することと、を繰り返し実施して分割予定ラインに積層された機能層を除去する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体基板の上面に機能層が積層され複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されて形成された表面を有するウエーハを個々のデバイスチップに分割するウエーハの加工方法であって、
分割予定ラインに積層された機能層を除去し半導体基板を露出させる機能層除去工程と、
半導体基板が露出した分割予定ラインを切断して個々のデバイスチップを生成するデバイスチップ生成工程と、を含み、
該機能層除去工程において、
レーザー光線を発振する発振器と、該発振器が発振したレーザー光線を集光して分割予定ラインの幅よりも小さいスポットを分割予定ラインに位置付ける集光器と、該発振器と該集光器との間に配設され該スポットを細長く成形するスポット成形部と、該スポットを加工方向に少なくとも２個分岐してスポットの長辺を分割予定ラインの幅方向に位置付けると共に、短辺を加工方向に位置付ける分岐生成部と、を含み構成されたレーザー照射装置を用いて分割予定ラインにレーザー光線を照射して機能層を除去する除去ステップと、
該分岐生成部を作動して少なくとも２個に分岐したスポットの長辺を分割予定ラインの幅方向にすれ違うように移動して加工領域を拡張する拡張ステップと、を備え、
該除去ステップと該拡張ステップとを繰り返し実施して分割予定ラインに積層された機能層を除去するウエーハの加工方法。

【請求項2】

該機能層除去工程を実施する前に、レーザー光線を照射して分割予定ラインの幅を規制する２条の溝を形成する幅規制溝形成工程を実施する請求項１に記載のウエーハの加工方法。

【請求項3】

該機能層除去工程及び該幅規制溝形成工程の前に、ウエーハの表面に保護膜を被覆する保護膜被覆工程が含まれる請求項１又は２に記載のウエーハ加工方法。

【請求項4】

該デバイスチップ生成工程は、切削ブレードによる分割予定ラインの切断、レーザー光線による分割予定ラインの切断、プラズマエッチングによる分割予定ラインの切断、のいずれかを含む請求項１に記載のウエーハの加工方法。

【請求項5】

半導体基板の上面に機能層が積層され複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されて形成された表面を有するウエーハの該機能層を、レーザー光線照射手段によって分割予定ラインに沿って除去するレーザー照射装置であって、
該レーザー光線照射手段は、
レーザー光線を発振する発振器と、該発振器が発振したレーザー光線を集光して分割予定ラインの幅よりも小さいスポットを分割予定ラインに位置付ける集光器と、該発振器と該集光器との間に配設され該スポットを細長く成形するスポット成形部と、該スポットを加工方向に少なくとも２個分岐してスポットの長辺を分割予定ラインの幅方向に位置付けると共に短辺を加工方向に位置付ける分岐生成部と、を含み構成されたレーザー照射装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体基板の上面に機能膜が積層されて複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されて形成された表面を有するウエーハを個々のデバイスチップに分割するウエーハの加工方法及び半導体基板の上面に機能層が積層され複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されて形成された表面を有するウエーハの該機能層を、分割予定ラインに沿って除去するレーザー照射装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが、分割予定ラインによって区画されて表面に形成されたウエーハは、切削ブレードを回転可能に備えたダイシング装置によって個々のデバイスチップに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

【0003】

また、特に、Ｌｏｗ－ｋ膜と称する低誘電率絶縁膜が半導体基板の上面に機能層として積層されて複数のデバイスが形成されたウエーハにおいては、該ウエーハの分割予定ラインを切削ブレードで切削すると、該切削ブレードの切削箇所から該Ｌｏｗ－ｋ膜が雲母の如く剥離して、デバイスを損傷させるという問題がある。

【0004】

そこで、本出願人は、分割予定ラインに積層されたＬｏｗ－ｋ膜を、レーザー光線の照射により除去して半導体基板を露出させ、その後、切削ブレードで、Ｌｏｗ－ｋ膜が除去された分割予定ラインを切削することで、該Ｌｏｗ－ｋ膜が剥離しないようにする技術を提案している（例えば特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００５－０６４２３１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、従来技術として示す図７から理解されるように、ウエーハ２００に形成された分割予定ライン２１０の幅に応じたスポット径Ｐ０を有するレーザー光線ＬＢ０を、分割予定ライン２１０の長手方向に沿う加工方向（図面に垂直な方向）に沿って任意のパス数だけ繰り返し照射し、該分割予定ライン２１０に積層されたＬｏｗ－ｋ膜からなる機能層２２０を除去して半導体基板が露出する溝２３０を形成すると、分割予定ライン２１０の幅方向の両側に、図示のように断面で見たときに牙のような鋭角で深い溝２３２、２３２が形成されてしまい、その溝２３０の形状に起因して、個々に分割されるデバイスチップの抗折強度が低下して品質が悪化するという問題が生じた。

【0007】

本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、分割予定ラインの加工方向に沿ってレーザー光線を照射することにより、該分割予定ラインに積層された機能層を除去して半導体基板を露出させる場合であっても、分割予定ラインの幅方向の両側に、断面で見たときに牙のような鋭角で深い溝が形成されず品質が悪化しないウエーハの加工方法、及びレーザー照射装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、半導体基板の上面に機能層が積層され複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されて形成された表面を有するウエーハを個々のデバイスチップに分割するウエーハの加工方法であって、分割予定ラインに積層された機能層を除去し半導体基板を露出させる機能層除去工程と、半導体基板が露出した分割予定ラインを切断して個々のデバイスチップを生成するデバイスチップ生成工程と、を含み、該機能層除去工程において、レーザー光線を発振する発振器と、該発振器が発振したレーザー光線を集光して分割予定ラインの幅よりも小さいスポットを分割予定ラインに位置付ける集光器と、該発振器と該集光器との間に配設され該スポットを細長く成形するスポット成形部と、該スポットを加工方向に少なくとも２個分岐してスポットの長辺を分割予定ラインの幅方向に位置付けると共に、短辺を加工方向に位置付ける分岐生成部と、を含み構成されたレーザー照射装置を用いて分割予定ラインにレーザー光線を照射して機能層を除去する除去ステップと、該分岐生成部を作動して少なくとも２個に分岐したスポットの長辺を分割予定ラインの幅方向にすれ違うように移動して加工領域を拡張する拡張ステップと、を備え、該除去ステップと該拡張ステップとを繰り返し実施して分割予定ラインに積層された機能層を除去するウエーハの加工方法が提供される。

【0009】

該機能層除去工程を実施する前に、レーザー光線を照射して分割予定ラインの幅を規制する２条の溝を形成する幅規制溝形成工程を実施することが好ましい。また、該機能層除去工程及び該幅規制溝形成工程の前に、ウエーハの表面に保護膜を被覆する保護膜被覆工程が含まれるようにしてもよい。さらに、該デバイスチップ生成工程は、切削ブレードによる分割予定ラインの切断、レーザー光線による分割予定ラインの切断、プラズマエッチングによる分割予定ラインの切断、のいずれかを含むようにしてもよい。

【0010】

また、上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、半導体基板の上面に機能層が積層され複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されて形成された表面を有するウエーハの該機能層を、レーザー光線照射手段によって分割予定ラインに沿って除去するレーザー照射装置であって、該レーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振する発振器と、該発振器が発振したレーザー光線を集光して分割予定ラインの幅よりも小さいスポットを分割予定ラインに位置付ける集光器と、該発振器と該集光器との間に配設され該スポットを細長く成形するスポット成形部と、該スポットを加工方向に少なくとも２個分岐してスポットの長辺を分割予定ラインの幅方向に位置付けると共に短辺を加工方向に位置付ける分岐生成部と、を含み構成されたレーザー照射装置が提供される。

【発明の効果】

【0011】

本発明のウエーハの加工方法は、半導体基板の上面に機能層が積層され複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されて形成された表面を有するウエーハを個々のデバイスチップに分割するウエーハの加工方法であって、分割予定ラインに積層された機能層を除去し半導体基板を露出させる機能層除去工程と、半導体基板が露出した分割予定ラインを切断して個々のデバイスチップを生成するデバイスチップ生成工程と、を含み、該機能層除去工程において、レーザー光線を発振する発振器と、該発振器が発振したレーザー光線を集光して分割予定ラインの幅よりも小さいスポットを分割予定ラインに位置付ける集光器と、該発振器と該集光器との間に配設され該スポットを細長く成形するスポット成形部と、該スポットを加工方向に少なくとも２個分岐してスポットの長辺を分割予定ラインの幅方向に位置付けると共に、短辺を加工方向に位置付ける分岐生成部と、を含み構成されたレーザー照射装置を用いて分割予定ラインにレーザー光線を照射して機能層を除去する除去ステップと、該分岐生成部を作動して少なくとも２個に分岐したスポットの長辺を分割予定ラインの幅方向にすれ違うように移動して加工領域を拡張する拡張ステップと、を備え、該除去ステップと該拡張ステップとを繰り返し実施して分割予定ラインに積層された機能層を除去することから、分割予定ライン上における加工領域を徐々に拡張しながら加工することができ、分割予定ラインの幅方向におけるスポットの両側でのレーザー加工が集中することなく分散されて、分割予定ラインの両側に牙のような鋭角な溝が形成されることない。したがって、当該溝に対してデバイスチップ生成工程を実施しても、デバイスチップの抗折強度が低下してデバイスチップの品質が悪化するという問題が解消される。

【0012】

また、本発明のレーザー照射装置は、半導体基板の上面に機能層が積層され複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されて形成された表面を有するウエーハの該機能層を、レーザー光線照射手段によって分割予定ラインに沿って除去するレーザー照射装置であって、該レーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振する発振器と、該発振器が発振したレーザー光線を集光して分割予定ラインの幅よりも小さいスポットを分割予定ラインに位置付ける集光器と、該発振器と該集光器との間に配設され該スポットを細長く成形するスポット成形部と、該スポットを加工方向に少なくとも２個分岐してスポットの長辺を分割予定ラインの幅方向に位置付けると共に短辺を加工方向に位置付ける分岐生成部と、を含み構成されていることから、分割予定ライン上における加工領域を幅方向に徐々に拡張しながら加工することができ、分割予定ラインの幅方向におけるスポットの両側でのレーザー加工が集中することなく分散する加工が実施でき、分割予定ラインの両側に牙のような鋭角な溝が形成されることない加工を実現できる。したがって、上記した溝に対するデバイスチップ生成工程を実施しても、デバイスチップの抗折強度が低下してデバイスチップの品質が悪化するという問題が解消される。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】レーザー照射装置の全体斜視図である。

【図2】図１に示すレーザー照射装置に配設されたレーザー光線照射手段の光学系の概略を示すブロック図である。

【図3】本実施形態において加工されるウエーハ、及び該ウエーハにレーザー加工を施す態様を示す斜視図である。

【図4】（ａ）幅規制溝形成工程の実施態様における側面図、（ｂ）（ａ）に示す実施態様の平面図、（ｃ）（ｂ）のＡ－Ａ断面を拡大して示す断面図である。

【図5】（ａ）機能層除去工程の実施態様における側面図、（ｂ）（ａ）に示す実施態様の初期状態を示す平面図、（ｃ）機能層除去工程が完了した状態を示す平面図、（ｄ）（ｃ）のＢ－Ｂ断面を拡大して示す断面図である。

【図6】デバイスチップ生成工程の実施態様を示す一部拡大断面図である。

【図7】従来技術において機能層を除去する際の態様を示す一部拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明に基づいて構成されるウエーハの加工方法、及び該ウエーハの加工方法の機能層除去工程を実現するのに好適なレーザー照射装置に係る実施形態について、添付図面を参照しながら、詳細に説明する。

【0015】

本発明のウエーハの加工方法は、半導体基板の上面に機能層が積層され複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されて形成された表面を有するウエーハの分割予定ラインに積層された機能層を除去し半導体基板を露出させる機能層除去工程と、半導体基板が露出した分割予定ラインを切断して個々のデバイスチップを生成するデバイスチップ生成工程と、を少なくとも含む。図１には、本発明のウエーハの加工方法の機能層除去工程、さらには、後述する幅規制溝形成工程を実施するのに好適なレーザー照射装置１が示されている。

【0016】

レーザー照射装置１は、図示のような環状のフレームＦに保護テープＴを介して保持されたウエーハ１０にレーザー加工を施す装置である。レーザー照射装置１は、基台２上に配設され、ウエーハ１０にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段７を少なくとも備えている。

【0017】

レーザー照射装置１は、上記したレーザー光線照射手段７に加え、ウエーハ１０を保持する保持手段３と、保持手段３に保持されたウエーハ１０を撮像して位置合わせ工程を実行する位置合わせ手段６と、保持手段３をＸ軸方向に移動するＸ軸移動手段４ａと、保持手段３をＹ軸方向に移動するＹ軸移動手段４ｂと、基台２上のＸ軸移動手段４ａ、Ｙ軸移動手段４ｂの側方に立設される垂直壁部５ａ及び垂直壁部５ａの上端部から水平方向に延びる水平壁部５ｂからなる枠体５と、各作動部を制御する制御手段１００と、を備えている。

【0018】

保持手段３は、Ｘ座標及びＹ座標で特定されるＸＹ平面を保持面としウエーハ１０を保持する手段であり、図１に示すように、Ｘ軸方向において移動自在に基台２に搭載された矩形状のＸ軸方向可動板３１と、Ｙ軸方向において移動自在にＸ軸方向可動板３１に搭載された矩形状のＹ軸方向可動板３２と、Ｙ軸方向可動板３２の上面に固定された円筒状の支柱３３と、支柱３３の上端に固定された矩形状のカバー板３４とを含む。カバー板３４にはカバー板３４上に形成された長穴を通って上方に延びるチャックテーブル３５が配設されている。チャックテーブル３５は、支柱３３内に収容された図示を省略する回転駆動手段により回転可能に構成される。チャックテーブル３５の上面には、通気性を有する多孔質材料から形成され、Ｘ座標及びＹ座標で特定されるＸＹ平面を保持面とする円形状の吸着チャック３６が配設されている。吸着チャック３６は、支柱３３を通る流路によって図示しない吸引手段に接続されており、吸着チャック３６の周囲には、ウエーハ１０をチャックテーブル３５に保持する際にフレームＦを把持する４つのクランプ３７が等間隔で配置されている。

【0019】

Ｘ軸移動手段４ａは、モータ４２ａの回転運動を、ボールねじ４２ｂを介して直線運動に変換してＸ軸方向可動板３１に伝達し、基台２上にＸ軸方向に沿って配設された一対の案内レール２Ａ、２Ａに沿ってＸ軸方向可動板３１をＸ軸方向に移動させる。Ｙ軸移動手段４ｂは、モータ４４ａの回転運動を、ボールねじ４４ｂを介して直線運動に変換し、Ｙ軸方向可動板３２に伝達し、Ｘ軸方向可動板３１上においてＹ軸方向に沿って配設された一対の案内レール３１ａ、３１ａに沿ってＹ軸方向可動板３２をＹ軸方向に移動させる。

【0020】

枠体５の水平壁部５ｂの内部には、上記のレーザー光線照射手段７を構成する光学系、及び位置合わせ手段６が収容されている。水平壁部５ｂの先端部下面側には、該レーザー光線照射手段７の一部を構成し、レーザー光線をウエーハ１０に照射する集光器７１が配設されている。位置合わせ手段６は、保持手段３に保持されるウエーハ１０を撮像して、ウエーハ１０の位置や向き、レーザー光線を照射すべきレーザー加工位置等を検出する撮像手段であり、前記の集光器７１に対して図中矢印Ｘで示すＸ軸方向で隣接する位置に配設されている。

【0021】

図２には、上記のレーザー光線照射手段７の光学系の概略を示すブロック図が示されている。レーザー光線照射手段７は、レーザー光線ＬＢを発振する発振器７２と、発振器７２の繰り返し周波数を所望の周波数に調整する繰り返し周波数調整部７０と、発振器７２が発振したレーザー光線ＬＢの出力を調整するアッテネータ７３と、アッテネータ７３を通過した直線偏光のレーザー光線の偏光方向を回転する第１の１／２波長板７４と、第１の１／２波長板７４によって偏光方向が回転しＳ偏光に調整されたレーザー光線ＬＢ１（一点鎖線で示す）を第１の経路Ｑ１に導くと共にＰ偏光に調整されたレーザー光線ＬＢ２（破線で示す）を第２の経路Ｑ２に導く第１のビームスプリッター７５と、第１の経路Ｑ１に導かれたレーザー光線ＬＢ１と第２の経路Ｑ２に導かれたレーザー光線ＬＢ２とを選択的に集光経路Ｑ３に導く第２のビームスプリッター７８とを備えている。

【0022】

第１の経路Ｑ１には、第１のビームスプリッター７５から導かれたレーザー光線ＬＢ１を通過又は遮断する第１のシャッター７６ａと、レーザー光線ＬＢ１のスポット形状を細長に成形するスリット７６ｄが形成されたスポット成形部７６ｃと、レーザー光線ＬＢ１の光路を変更する反射ミラー７６ｂとが配設されている。

【0023】

第２の経路Ｑ２には、第１のビームスプリッター７５から導かれたレーザー光線ＬＢ２を通過又は遮断する第２のシャッター７７ａと、レーザー光線ＬＢ２の光路を変更する反射ミラー７７ｂと、が配設されている。

【0024】

集光経路Ｑ３には、分岐生成部７９と、集光レンズ７１ａを含む集光器７１が配設されている。分岐生成部７９は、入射される直線偏光のレーザー光線の偏光方向を回転する第２の１／２波長板７９ａと、入射されるレーザー光線の出力が１／２になるように２本のレーザー光線に分岐して２個のスポットを任意の方向に離間して形成するウオラストンプリズム７９ｂとを備えている。ウオラストンプリズム７９ｂは、入射した光をお互いに直交した２つの直線偏光状態に分離する偏光プリズムとして一般的に知られているものであり、詳細な説明は省略する。分岐生成部７９は、制御手段１００に接続され、第２の１／２波長板７９ａを矢印Ｒ１で示す方向に、ウオラストンプリズム７９ｂを矢印Ｒ２で示す方向に、それぞれ任意の角度だけ精密に回転させることができるように、図示を省略する回転駆動手段が配設されている。

【0025】

制御手段１００は、コンピュータにより構成され、制御プログラムに従って演算処理する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）と、検出した検出値、演算結果等を一時的に格納するための読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、入力インターフェース、及び出力インターフェースとを備えている（詳細についての図示は省略）。制御手段１００には、位置合わせ手段６、繰り返し周波数調整部７０、分岐生成部７９、さらには、第１のシャッター７６ａ、第２のシャッター７７ａ、Ｘ軸移動手段４ａ、Ｙ軸移動手段４ｂ等が接続され（図２においては、一部の接続は省略されている。）、位置合わせ手段６によって撮像された画像データにより検出された情報は、適宜のメモリに記憶されると共に、図示を省略する表示手段に表示される。

【0026】

本実施形態のレーザー照射装置１は、概ね上記したとおりの構成を備えており、当該レーザー照射装置１を使用して実施される本実施形態のウエーハの加工方法の機能層除去工程、及びデバイスチップ生成工程について以下に説明する。なお、以下に説明するウエーハの加工方法においては、機能層除去工程の前に、レーザー光線を照射して分割予定ラインの幅を規制する２条の溝を形成する幅規制溝形成工程も実施される。

【0027】

本実施形態のウエーハの加工方法において加工されるウエーハ１０は、例えば、図３に示すようなウエーハ１０である。ウエーハ１０は、半導体基板（例えばシリコン（Ｓｉ）からなる基板）の上面に機能層１６が積層され複数のデバイス１２が分割予定ライン１４によって区画されて形成された表面１０ａを有するウエーハであり、例えば、直径が２００ｍｍ、厚みが７００μｍ、機能層１６の厚みが１０μｍ、分割予定ライン１４の幅が７０μｍである。機能層１６は、ウエーハ１０に形成されるデバイス１２の処理能力を向上すべく半導体基板の表面にＳｉＯＦ、ＢＳＧ（ＳｉＯＢ）等の無機物系の膜やポリイミド系、パリレン系等のポリマー膜である有機物系の膜からなる低誘電率絶縁体被膜（Ｌｏｗ－ｋ膜）等の機能膜を積層したものであって、該膜の構成は、デバイス１２の種類に応じて適宜調整される。また、本実施形態のウエーハ１０は、図示のように、開口部を有する環状のフレームＦに粘着テープＴを介して支持されている。

【0028】

なお、本発明のウエーハの加工方法において必須の構成ではないが、以下に説明するウエーハの加工方法を実施するに際しては、ウエーハ１０の表面１０ａに対し、機能層除去工程、及びデバイスチップ生成工程において飛散するデブリ、切削屑等がウエーハ１０の表面１０ａに付着することを防止すべく、適宜の保護膜を被覆する保護膜被覆工程を実施することが好ましい。該保護膜は、例えば、液状樹脂をウエーハ１０の表面１０ａ上に滴下してウエーハ１０を高速回転することにより拡散して被覆したり、ウエーハ１０の形状に対応する形状で形成された樹脂製の保護シートを被覆したりすることにより実現される。

【0029】

上記したウエーハ１０を用意したならば、レーザー照射装置１のチャックテーブル３５にウエーハ１０を載置し、図示を省略する吸引手段により吸引すると共にクランプ３７によって把持することによりウエーハ１０を保持する。次いで、Ｘ軸移動手段４ａ、Ｙ軸移動手段４ｂを作動して、図１に示す位置合わせ手段６の直下に位置付ける。次いで、該位置合わせ手段６によってウエーハ１０を撮影し、図示を省略する回転駆動手段によりチャックテーブル３５を回転して、所定の分割予定ライン１４の方向をＸ軸方向に整合させると共に、該分割予定ライン１４と直交する分割予定ライン１４をＹ軸方向に整合させる。さらに、加工すべき分割予定ライン１４のＸＹ座標によって規定される位置情報を制御手段１００に記憶する。

【0030】

ここで、本実施形態では、機能層除去工程を実施する前に、レーザー光線をウエーハ１０に照射して分割予定ライン１４の幅を規制する２条の溝を形成する幅規制溝形成工程を以下のように実施する。

【0031】

幅規制溝形成工程を実施するに際しては、図２に基づいて説明した第１のシャッター７６ａを、破線で示す第１のシャッター７６ａ’の位置に移動して第１の経路Ｑ１を閉じ、第２のシャッター７７ａを、実線で示す第２のシャッター７７ａの位置に移動して第２の経路Ｑ２を開いた状態とする。そして、Ｘ軸移動手段４ａ、Ｙ軸移動手段４ｂを作動して、所定の分割予定ライン１４におけるレーザー加工開始位置を、レーザー光線照射手段７の集光器７１の直下に位置付ける。

【0032】

上記した状態で、レーザー光線照射手段７の発振器７２を作動して、機能層１６及びウエーハ１０の半導体基板に対して吸収性を有する波長のレーザー光線ＬＢを照射すると、アッテネータ７３を通過したレーザー光線ＬＢの偏光方向が第１の１／２波長板７４によって回転されＰ偏光に調整されたレーザー光線ＬＢ２が、第１のビームスプリッター７５を介して、第２の経路Ｑ２側に導かれる。なお、第１の経路Ｑ１は、第１のシャッター７６ａ’によって閉じられていることから、第１のビームスプリッター７５を介して第１の経路Ｑ１側に漏れた漏れ光は、該第１のシャッター７６ａ’によって遮断される。そして、第２の経路Ｑ２側に導かれたレーザー光線ＬＢ２は、反射ミラー７７ｂにより光路が変更され、第２のビームスプリッター７８を介して分岐生成部７９に導かれる。この分岐生成部７９に導かれたレーザー光線ＬＢ２は、図２に基づき説明したように、分岐生成部７９を構成する第２の１／２波長板７９ａのＲ１で示す回転によって直線偏光の偏光方向が回転されてウオラストンプリズム７９ｂに至り、第２の１／２波長板７９ａの回転に追随するウオラストンプリズム７９ｂの矢印Ｒ２で示す回転により、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、出力が１／２ずつになるようにＰ偏光ＬＢ２ａとＳ偏光ＬＢ２ｂとに分岐して、直径が５μｍのスポットＰ１及びスポットＰ２を形成して、図３に示すように集光器７１から分割予定ライン１４上の機能層１６に照射される。

【0033】

上記した２つのスポットＰ１とスポットＰ２との幅方向の間隔は、分割予定ライン１４上の機能層１６を除去する幅（６０μｍ）に対応して、分岐生成部７９の回転によって設定されるものであり、例えば、図４（ｂ）に示すように、スポットＰ１’、スポットＰ２’の位置から矢印Ｒ３、Ｒ４の方向に移動させてスポットＰ１とスポットＰ２との幅方向の間隔を所望の幅に調整することができる。

【0034】

上記した状態において、繰り返し周波数調整部７０によって発振器７２から発振されるレーザー光線ＬＢの繰り返し周波数を調整し、発振器７２からレーザー光線ＬＢを発振すると共に、上記のＸ軸移動手段４ａを作動して、チャックテーブル３５と共にウエーハ１０をＸ軸方向における矢印Ｘ１で示す方向に移動して、分割予定ライン１４に対して、Ｐ偏光ＬＢ２ａとＳ偏光ＬＢ２ｂとを繰り返し照射（例えばパス数＝３回）する。これにより、図４（ｂ）に加え図４（ｃ）に示すように該機能層１６を除去すると共に半導体基板１５に至る２条の溝１８ａ、１８ｂを形成する。なお、本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、分割予定ライン１４の幅７０μｍに対して、内幅が５０μｍ、外幅が６０μｍになるように加工される。

【0035】

上記したレーザー加工を、レーザー光線照射手段７、Ｘ軸移動手段４ａ、Ｙ軸移動手段４ｂ、及び図示を省略するチャックテーブル３５の回転駆動手段を適宜作動して、ウエーハ１０の表面１０ａに形成された全ての分割予定ライン１４に対して実行し、全ての分割予定ライン１４上に、上記した２条の溝１８ａ、１８ｂを形成する。以上により、幅規制溝形成工程を実施する。

【0036】

なお、上記した幅規制溝形成工程におけるその他のレーザー加工条件は、例えば以下のとおりである。
波長 ：３５５ｎｍ
繰り返し周波数 ：１０００ｋＨｚ
平均出力 ：０．８Ｗ
パルス幅 ：１０ｐｓ
加工送り速度 ：３００ｍｍ／秒

【0037】

上記した幅規制溝形成工程を実施したならば、以下に説明する機能層除去工程を実施する。該機能層除去工程は、分割予定ライン１４に積層された機能層１６を除去し半導体基板１５を露出させる工程であり、まず、図２に基づき説明した第２のシャッター７７ａを破線７７ａ’で示す位置に移動して第２の経路Ｑ２を閉じる。次いで、第１のシャッター７６ａを実線で示す位置に移動して、第１の経路Ｑ１を開かれた状態とする。この状態にすることで、発振器７２から発振されたレーザー光線ＬＢは、第１の１／２波長板７４によって偏光方向が調整された直線偏光のうち、偏光方向がＳ偏光に調整されたレーザー光線ＬＢ１が第１のビームスプリッター７５から第１の経路Ｑ１に導かれる。第１の経路Ｑ１に導かれたレーザー光線ＬＢ１は、反射ミラー７６ｂを経てマスクとして機能するスポット成形部７６ｃに導かれ、スポット成形部７６ｃに形成されたスリット７６ｄによって、短辺と長辺を有する細長形状のスポット形状に成形される。このように成形されたレーザー光線ＬＢ２は、第２のビームスプリッター７８を介して、集光経路Ｑ３に配設された分岐生成部７９及び集光器７１に導かれる。

【0038】

上記したように、レーザー光線照射手段７を設定したならば、Ｘ軸移動手段４ａ、Ｙ軸移動手段４ｂを作動して、所定の分割予定ライン１４におけるレーザー加工開始位置を、レーザー光線照射手段７の集光器７１の直下に位置付ける。そして、繰り返し周波数調整部７０によって所望の繰り返し周波数に調整されたレーザー光線ＬＢを発振器７２から発振する。第１の経路Ｑ１を経て分岐生成部７９に導かれたレーザー光線ＬＢ１は、分岐生成部７９を構成する第２の１／２波長板７９ａの回転によって直線偏光の偏光方向が回転され分岐生成部７９を構成するウオラストンプリズム７９ｂに至る。ウオラストンプリズム７９ｂに至ったレーザー光線ＬＢ１は、図５（ａ）に示すように、出力が１／２になるようにＰ偏光ＬＢ１ａとＳ偏光ＬＢ１ｂとに分岐される。該分岐されたＰ偏光ＬＢ１ａ及びＳ偏光ＬＢ１ｂは、集光器７１によって集光されて、分割予定ライン１４の幅よりも小さいスポットＰ３、Ｐ４で分割予定ライン１４上に照射される。該スポットＰ３、Ｐ４は、ウエーハ１０の分割予定ライン１４上の加工方向に離れた位置で照射される。分割予定ライン１４上に照射されるＰ偏光ＬＢ１ａ及びＳ偏光ＬＢ１ｂにより形成されるスポットＰ３とスポットＰ４は、図５（ｂ）に示すように、長辺が分割予定ラインの幅方向（Ｙ軸方向）に位置付けられると共に、短辺が加工方向（Ｘ軸方向）に位置付けられる。初期状態では、図５（ｂ）に示すように、スポットＰ３とスポットＰ４はいずれも分割予定ライン１４の幅方向の中央に位置付けられ、両者は平行になるように位置付けられる。なお、本実施形態においては、スポットＰ３とスポットＰ４の各々の寸法は、短辺が６μｍ、長辺が４５μｍになるように設定されている。特に、長辺の長さは、２条の溝１８ａ、１８ｂの外幅（６０μｍ）よりも小さい寸法、より好ましくは、内幅（５０μｍ）よりも小さい寸法になるように設定される。また、スポットＰ３とスポットＰ４とのＸ軸方向の間隔は２５０μｍに設定される。

【0039】

所定の分割予定ライン１４に対し、上記したＰ偏光ＬＢ１ａ及びＳ偏光ＬＢ１ｂを照射しながら、Ｘ軸移動手段４ａを作動して、図５（ｂ）に矢印Ｘ１で示す方向に加工送りすることにより、スポットＰ３、スポットＰ４によって分割予定ライン１４上の機能層１６を除去する除去ステップが実施される。なお、本実施形態の１回の除去ステップでは完全に機能層１６が除去されないようにレーザー加工条件が設定されており、該スポットＰ３とスポットＰ４とにより形成される溝１９（図５（ｄ）を参照）が、該機能層１６を完全に除去し半導体基板１５を露出させる所望の深さになるように繰り返し該除去ステップを実施する（例えばパス数＝８回）。

【0040】

ここで、本実施形態の機能層除去工程では、上記の除去ステップを実行すると共に、以下に説明する拡張ステップも併せて実行する。上記したように、初期状態のスポットＰ３及びスポットＰ４は、いずれも分割予定ライン１４の幅方向の中央に位置付けられており、加工方向（Ｘ軸方向）で離れた位置で、Ｙ軸座標が一致するように、すなわち分割予定ライン１４の幅方向にすれ違わないように位置付けられている。この状態から、１回の除去ステップを実行する度に、分岐生成部７９のウオラストンプリズム７９ｂを僅かに回転させると共に、これに追随するように第２の１／２波長板７９ａを回転させて、レーザー光線ＬＢ１から２個に分岐したスポットＰ３、スポットＰ４の長辺を分割予定ラインの幅方向においてすれ違うように、すなわち、図５（ｃ）に矢印Ｒ５、及びＲ６に示す方向に微小な距離で移動させる。本実施形態では、１回の除去ステップを実施する毎に、スポットＰ３を矢印Ｒ５で示す方向に１μｍ、スポットＰ４を矢印Ｒ６で示す方向に１μｍずつ移動し、上記の除去ステップによりレーザー加工される領域を、Ｙ軸方向に２μｍずつ拡張する。本実施形態では、この拡張ステップを８回の除去ステップの間に挟み７回繰り返して、１本の分割予定ライン１４に対して合計８回の除去ステップを実行する。上記したレーザー光線照射手段７、Ｘ軸移動手段４ａ、Ｙ軸移動手段４ｂ、図示を省略するチャックテーブル３５の回転駆動手段を作動して、上記の除去ステップ及び拡張ステップを、ウエーハ１０に形成された全ての分割予定ライン１４に対して実行し、全ての分割予定ライン１４上に図５（ｄ）に示すように、半導体基板１５が露出した溝１９を形成する。なお、本実施形態の１回の除去ステップにおける加工深さは１．５μｍであることから、最終的に形成される溝１９の形状は、図５（ｄ）に示すように、幅が６０μｍ、深さが１２μｍとなる。本実施形態では、上記したように、機能層除去工程の前に幅規制溝形成工程を実施していることにより、分割予定ライン１４に形成される溝１９の幅を、確実に６０μｍで形成することができる。

【0041】

本実施形態の機能層除去工程におけるレーザー加工条件は、例えば以下のとおりである。
波長 ：３５５ｎｍ
繰り返し周波数 ：２００ｋＨｚ
平均出力 ：３．０Ｗ
パルス幅 ：１０ｐｓ
加工送り速度 ：２００ｍｍ／秒

【0042】

上記したように、機能層除去工程を実施したならば、半導体基板１５が露出した分割予定ライン１４を切断して個々のデバイスチップを生成するデバイスチップ生成工程を実施する。デバイスチップ生成工程は、例えば、図示を省略する周知のダイシング装置を使用して実施することができる。例えば、図６に示すように、高速回転する切削ブレード９（先端部のみを示している）を分割予定ライン１４に沿って形成された溝１９に位置付けてウエーハ１０の分割予定ライン１４を完全に切断する深さまで切込み送りして、ウエーハ１０をＸ軸方向に加工送りすることにより切断する切削加工を実施する。該切削加工を、全ての分割予定ライン１４に形成された溝１９に沿って実施することにより、ウエーハ１０のデバイス１２が個々のデバイスチップに分割されて、本実施工程のデバイスチップ生成工程が完了する。以上により、本発明の機能層除去工程、デバイスチップ生成工程を含むウエーハの加工方法が完了する。なお、本発明のデバイスチップ生成工程は、上記したダイシング装置の切削ブレード９によって分割予定ライン１４に沿って分割することに限定されず、例えば、レーザー光線による分割予定ラインの切断、プラズマエッチングによる分割予定ラインの切断、のいずれかにより実施されるものであってもよい。

【0043】

上記したウエーハの加工方法が実施されたウエーハ１０は、次の工程、例えばピックアップ工程を実施するピックアップ装置に搬送されるか、又は複数のウエーハ１０を収容するカセットに収容されて、別の加工装置に搬送される。

【0044】

本実施形態のウエーハの加工方法によれば、繰り返し実施される除去ステップを実施する際に照射される少なくとも２個のスポットＰ３、Ｐ４の長辺を、分割予定ライン１４の幅方向にすれ違うように移動する拡張ステップを含むことにより、分割予定ライン１４上における加工領域を徐々に拡張しながら加工することができ、分割予定ライン１４の幅方向におけるスポットの両側でのレーザー加工が集中することなく分散されて、分割予定ライン１４の両側に牙のような鋭角な溝が形成されることない。したがって、当該溝１９に対するデバイスチップ生成工程を実施しても、デバイスチップの抗折強度が低下してデバイスチップの品質が悪化するという問題が解消される。

【0045】

また、上記した実施形態のレーザー照射装置１を、機能層除去工程を実施するレーザー照射装置として採用することにより、分割予定ライン１４上における加工領域を徐々に拡張しながらレーザー加工することができ、分割予定ライン１４の幅方向におけるスポットの両側でのレーザー加工が集中することなく分散する加工が容易に実施でき、分割予定ライン１４の両側に牙のような鋭角な溝が形成されることない加工を実現できる。したがって、上記した溝１９に対するデバイスチップ生成工程を実施しても、デバイスチップの抗折強度が低下してデバイスチップの品質が悪化するという問題が解消される。

【0046】

本発明は、上記した実施形態に限定されない。上記したウエーハの加工方法では、機能層除去工程を実施する前に、分割予定ライン１４の幅を規制する２条の溝１８ａ、１８ｂを形成する幅規制溝形成工程を実施しているが、当該幅規制溝形成工程を省略してもよい。幅規制溝形成工程を省略する場合は、上記した第２の経路Ｑ２を省略してもよく、上記した各構成のうち、少なくとも、発振器７２と、集光器７１と、発振器７２と集光器７１との間に配設されたスポット成形部７６ｃと、分岐生成部７９と、を備えていればよい。

【0047】

また、上記した実施形態では、機能層除去工程においてレーザー光線ＬＢ１をウオラストンプリズム７９ｂに導くことによって２個のスポットＰ３、スポットＰ４に分岐するようにしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、第２の１／２波長板７９ａとウオラストンプリズム７９ｂとの間の経路上に、回折格子素子（ＤＯＥ）を配設して複数の干渉縞を形成することで、例えば、４つのスポットを形成する４分岐、８つのスポットを形成する８分岐と、分岐数を多くすることが可能であり、分割予定ライン１４上におけるレーザー加工の集中をより細かく分散させることができる。

【符号の説明】

【0048】

１：レーザー照射装置
２：基台
３：保持手段
３１：Ｘ軸方向可動板
３２：Ｙ軸方向可動板
３３：支柱
３４：カバー板
３５：チャックテーブル
３６：吸着チャック
３７：クランプ
４ａ：Ｘ軸移動手段
４ｂ：Ｙ軸移動手段
５：枠体
５ａ：垂直壁部
５ｂ：水平壁部
６：位置合わせ手段
７：レーザー光線照射手段
７０：繰り返し周波数調整部
７１：集光器
７２：発振器
７３：アッテネータ
７４：第１の１／２波長板
７５：第１のビームスプリッター
７６ａ：第１のシャッター
７６ｂ：反射ミラー
７６ｃ：スポット成形部
７６ｄ：スリット
７７ａ：第２のシャッター
７７ｂ：反射ミラー
７８：第２のビームスプリッター
７９：分岐生成部
７９ａ：第２の１／２波長板
７９ｂ：ウオラストンプリズム
９：切削ブレード
１０：ウエーハ
１０ａ：表面
１２：デバイス
１４：分割予定ライン
１５：半導体基板
１６：機能層
１８ａ、１８ｂ：溝
１９：溝
１００：制御手段
２００：ウエーハ
２１０：分割予定ライン
２２０：機能層
２３０：溝
２３２：深い溝
Ｐ１、Ｐ２：スポット
Ｐ３、Ｐ４：スポット
Ｑ１：第１の経路
Ｑ２：第２の経路
Ｑ３：集光経路
ＬＢ０、ＬＢ、ＬＢ１、ＬＢ２：レーザー光線
ＬＢ１ａ：Ｐ偏光
ＬＢ１ｂ：Ｓ偏光
ＬＢ２ａ：Ｐ偏光
ＬＢ２ｂ：Ｓ偏光

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】