特許 7184455 ウェーハの加工方法

(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】

(24)【登録日】2022-11-28

(45)【発行日】2022-12-06

(54)【発明の名称】ウェーハの加工方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/301 20060101AFI20221129BHJP

   B23K 26/55 20140101ALI20221129BHJP

   B23K 26/53 20140101ALI20221129BHJP

【ＦＩ】

H01L21/78 B

H01L21/78 V

B23K26/55

B23K26/53

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2018121825

(22)【出願日】2018-06-27

(65)【公開番号】P2020004814

(43)【公開日】2020-01-09

【審査請求日】2021-04-01

(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】100075384

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 昂

(74)【代理人】

【識別番号】100172281

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100206553

【弁理士】

【氏名又は名称】笠原 崇廣

(72)【発明者】

【氏名】武田 昇

【審査官】杢 哲次

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／０６４４０９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－２２１４８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０５６５４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０２０１４５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－２０８４４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０１

Ｂ２３Ｋ ２６／５５

Ｂ２３Ｋ ２６／５３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ウェーハを分割予定ラインに沿って複数のチップに分割するウェーハの加工方法であって、
該ウェーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザービームを、該パルスレーザービームの集光点を該ウェーハの内部に位置づけて照射し、細孔と該細孔を囲繞する非晶質領域とからなるシールドトンネルを該分割予定ラインに沿って形成するシールドトンネル形成ステップと、
該ウェーハに外力を付与して、該シールドトンネルが形成された該ウェーハを該分割予定ラインに沿って分割するウェーハ分割ステップと、を含み、
該パルスレーザービームは、該分割予定ラインに対して平行な方向に沿う２以上の該集光点を有し、
該パルスレーザービームは、光学系を備えるレーザー加工ユニットから照射され、
該光学系は、角度を変更することによって２以上の該集光点間の距離を調節可能なミラーを備え、
該集光点間の距離は３μｍ未満であることを特徴とするウェーハの加工方法。

【請求項2】

ウェーハを分割予定ラインに沿って複数のチップに分割するウェーハの加工方法であって、
該ウェーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザービームを、該パルスレーザービームの集光点を該ウェーハの内部に位置づけて照射し、細孔と該細孔を囲繞する非晶質領域とからなるシールドトンネルを該分割予定ラインに沿って形成するシールドトンネル形成ステップと、
該ウェーハに外力を付与して、該シールドトンネルが形成された該ウェーハを該分割予定ラインに沿って分割するウェーハ分割ステップと、を含み、
該パルスレーザービームは、該分割予定ラインに対して平行な方向に沿う２以上の該集光点を有し、
該パルスレーザービームは、光学系を備えるレーザー加工ユニットから照射され、
該光学系は、位置を調整することによって該パルスレーザービームが２以上の該集光点で集光する時間の差を制御可能なミラーを備え、
該集光点間の距離は３μｍ未満であることを特徴とするウェーハの加工方法。

【請求項3】

該パルスレーザービームは、回折光学素子によって分岐されることを特徴とする請求項１又は２に記載のウェーハの加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウェーハを分割予定ラインに沿って分割する際に用いられるウェーハの加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスチップの製造工程においては、分割予定ラインによって区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを備える半導体ウェーハが形成される。この半導体ウェーハを分割予定ラインに沿って分割することにより、デバイスをそれぞれ備える複数の半導体デバイスチップが得られる。同様に、ＬＥＤ等の光デバイスが形成された光デバイスウェーハを分割することにより、光デバイスチップが製造される。

【0003】

上記の半導体ウェーハや光デバイスウェーハなどに代表されるウェーハの分割には、例えばウェーハにレーザービームを照射するレーザー加工装置が用いられる。特許文献１には、レーザービームの照射によってウェーハの内部に改質層を形成する手法が開示されている。改質層が形成された領域はウェーハの他の領域よりも脆くなるため、このウェーハに外力を付与すると改質層を起点としてウェーハが分割される。

【0004】

上記の手法を用いて例えば厚さが３００μｍ程度のウェーハを分割する場合には、外力の付与によって適切にウェーハを分割するために、ウェーハの内部に改質層を数段重ねて形成する。そのため、分割予定ラインに沿って複数回のレーザービームの走査を行う必要があり、ウェーハの加工効率が低下する。

【0005】

そこで、ウェーハを透過する波長のレーザービームを照射することにより、シールドトンネルと称されるフィラメント状の領域をウェーハに形成する手法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。このシールドトンネルは、ウェーハの厚さ方向に沿う細孔と、該細孔を囲繞する非晶質領域から構成される。シールドトンネルが形成された領域はウェーハの他の領域と比較して脆くなるため、シールドトンネルはウェーハの分割起点として機能する。

【0006】

上記のシールドトンネルを形成するためには、レーザービームを分割予定ラインに沿って１回走査すればよく、これによってウェーハの厚さ方向の広範囲に渡ってシールドトンネルが形成される。そのため、前述の改質層を形成する手法と比較してレーザービームの照射工程を簡略化できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２００２－１９２３７０号公報

【文献】特開２０１４－１６８７９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ウェーハの分割予定ラインに沿ってシールドトンネルを形成した後、ウェーハに外力を付与すると、ウェーハはシールドトンネルを起点として分割される。しかしながら、シールドトンネルを分割起点とする場合、ウェーハの分割には比較的大きな外力の付与が必要となることが問題となっている。ウェーハに大きな外力が付与されると、ウェーハの分割時にチッピングやクラックなどの加工不良が発生しやすくなり、チップの生産性が低下する。

【0009】

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、ウェーハの分割に要する外力を低減し、加工不良の発生を抑制することが可能なウェーハの加工方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の一態様によれば、ウェーハを分割予定ラインに沿って複数のチップに分割するウェーハの加工方法であって、該ウェーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザービームを、該パルスレーザービームの集光点を該ウェーハの内部に位置づけて照射し、細孔と該細孔を囲繞する非晶質領域とからなるシールドトンネルを該分割予定ラインに沿って形成するシールドトンネル形成ステップと、該ウェーハに外力を付与して、該シールドトンネルが形成された該ウェーハを該分割予定ラインに沿って分割するウェーハ分割ステップと、を含み、該パルスレーザービームは、該分割予定ラインに対して平行な方向に沿う２以上の該集光点を有し、該パルスレーザービームは、光学系を備えるレーザー加工ユニットから照射され、該光学系は、角度を変更することによって２以上の該集光点間の距離を調節可能なミラーを備え、該集光点間の距離は３μｍ未満であるウェーハの加工方法が提供される。

【0011】

また、本発明の一態様によれば、ウェーハを分割予定ラインに沿って複数のチップに分割するウェーハの加工方法であって、該ウェーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザービームを、該パルスレーザービームの集光点を該ウェーハの内部に位置づけて照射し、細孔と該細孔を囲繞する非晶質領域とからなるシールドトンネルを該分割予定ラインに沿って形成するシールドトンネル形成ステップと、該ウェーハに外力を付与して、該シールドトンネルが形成された該ウェーハを該分割予定ラインに沿って分割するウェーハ分割ステップと、を含み、該パルスレーザービームは、該分割予定ラインに対して平行な方向に沿う２以上の該集光点を有し、該パルスレーザービームは、光学系を備えるレーザー加工ユニットから照射され、該光学系は、位置を調整することによって該パルスレーザービームが２以上の該集光点で集光する時間の差を制御可能なミラーを備え、該集光点間の距離は３μｍ未満であるウェーハの加工方法が提供される。

【0012】

また、本発明の一態様において、該パルスレーザービームは、回折光学素子によって分岐されてもよい。

【発明の効果】

【0013】

本発明の一態様に係るウェーハの加工方法は、２以上の集光点を有するパルスレーザービーム、又は楕円形のビームスポットを有するパルスレーザービームを分割予定ラインに沿って照射することにより、ウェーハにシールドトンネルを形成する。これにより、ウェーハの分割に要する外力を低減し、加工不良の発生を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】ウェーハを示す斜視図である。

【図2】フレームユニットを示す斜視図である。

【図3】レーザー加工装置を示す斜視図である。

【図4】光学系を示す模式図である。

【図5】光学系を示す模式図である。

【図6】図６（Ａ）はウェーハにパルスレーザービームが照射される様子を示す一部断面側面図であり、図６（Ｂ）はウェーハにシールドトンネルが形成される様子を示す一部断面側面図であり、図６（Ｃ）はシールドトンネルを模式的に示す斜視図である。

【図7】集光点間の距離と分割強度との関係を示すグラフである。

【図8】遅延時間と分割強度との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。まず、本実施形態に係るウェーハの加工方法によって加工可能なウェーハの構成例について説明する。図１はウェーハ１１を示す斜視図である。ウェーハ１１は円盤状に形成されており、表面１１ａ及び裏面１１ｂを備える。

【0016】

ウェーハ１１は、互いに交差するように格子状に配列された複数の分割予定ライン（ストリート）１３によって複数の領域に区画されており、この複数の領域の表面１１ａ側にはそれぞれＩＣ、ＬＳＩ等で構成されるデバイス１５が形成されている。分割予定ライン１３に沿ってウェーハ１１を分割することにより、デバイス１５をそれぞれ含む複数のチップが得られる。

【0017】

なお、ウェーハ１１の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えばウェーハ１１は、半導体（シリコン、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＮ、ＳｉＣ等）、ガラス、セラミックス、樹脂、金属等の材料によって形成できる。また、デバイス１５の種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はない。

【0018】

ウェーハ１１を環状フレームで支持することにより、フレームユニットが構成される。図２はフレームユニット２１を示す斜視図である。図２に示すように、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側は、樹脂等の材料でなりウェーハ１１よりも径の大きい円形のテープ１７の中央部に貼付される。また、テープ１７の外周部は、中央部に円形の開口１９ａを備える環状フレーム１９に貼付される。これにより、テープ１７を介して環状フレーム１９に支持されたウェーハ１１を備えるフレームユニット２１が構成される。

【0019】

本実施形態においては、分割予定ライン１３に沿ってレーザービームを照射することによってウェーハ１１に分割起点を形成する。この分割起点は、後の工程でウェーハ１１に外力が付与された際にウェーハ１１が分割される起点（きっかけ）となる領域である。ウェーハ１１へのレーザービームの照射は、レーザー加工装置を用いて行う。

【0020】

図３は、レーザー加工装置２を示す斜視図である。レーザー加工装置２は、ウェーハ１１を保持するチャックテーブル４と、チャックテーブル４によって保持されたウェーハ１１にレーザービームを照射するレーザー加工ユニット６とを備える。

【0021】

チャックテーブル４は、テープ１７を介してウェーハ１１を吸引保持する。具体的には、チャックテーブル４の上面がウェーハ１１を保持する保持面を構成しており、この保持面はチャックテーブル４の内部に形成された吸引路（不図示）を通じて吸引源（不図示）と接続されている。

【0022】

チャックテーブル４の周囲には、環状フレーム１９を把持して固定する複数のクランプ（不図示）が設けられている。また、チャックテーブル４は、チャックテーブル４の下部側に設けられた移動機構（不図示）及び回転機構（不図示）と連結されている。チャックテーブル４は、移動機構によってＸ軸方向（加工送り方向）及びＹ軸方向（割り出し送り方向）に移動し、回転機構によってＺ軸方向（鉛直方向）に概ね平行な回転軸の周りに回転する。

【0023】

ウェーハ１１は、表面１１ａが上方に露出するように、テープ１７を介してチャックテーブル４の保持面によって支持される。また、チャックテーブル４の周囲に備えられたクランプによって環状フレーム１９が固定される。この状態でチャックテーブル４の保持面に吸引源の負圧を作用させると、ウェーハ１１がチャックテーブル４によって吸引保持される。

【0024】

チャックテーブル４の上方には、レーザー加工ユニット６が配置されている。レーザー加工ユニット６は、ウェーハ１１に対して透過性を有する波長のパルスレーザービーム（少なくとも一部がウェーハ１１を透過する波長のパルスレーザービーム）を所定の位置で集光させるように構成されている。また、レーザー加工ユニット６の側方には、被加工物１１等を撮像するための撮像ユニット８が配置されている。この撮像ユニット８によって取得される画像に基づいてチャックテーブル４及びレーザー加工ユニット６の位置が制御され、ウェーハ１１に対するレーザービームの照射位置が調節される。

【0025】

本実施形態では、レーザー加工ユニット６からウェーハ１１にパルスレーザービームを照射することにより、シールドトンネルと称されるフィラメント状の領域を分割予定ライン１３に沿って形成する。このシールドトンネルは、ウェーハ１１の厚さ方向に沿う細孔と、該細孔を囲繞する非晶質領域から構成される。

【0026】

シールドトンネルが形成された領域はウェーハ１１の他の領域と比較して脆くなるため、シールドトンネルはウェーハの分割起点として機能する。そして、シールドトンネルが分割予定ライン１３に沿って形成されたウェーハ１１に外力を付与することにより、ウェーハ１１がデバイス１５をそれぞれ含む複数のチップに分割される。

【0027】

シールドトンネルは、ウェーハ１１に対して透過性を有する波長のパルスレーザービームを、その集光点をウェーハ１１の内部に位置付けて照射することによって形成される。しかしながら、パルスレーザービームを一箇所に集光させてシールドトンネルを形成した場合、後の工程でウェーハ１１を分割する際に比較的大きな外力の付与が必要となることが分かっている。分割時にウェーハ１１に大きな外力が付加されると、チッピングやクラックなどの加工不良が発生しやすくなり、チップの生産性が低下する。

【0028】

この問題について本発明者が鋭意研究に努めた結果、２以上の集光点を有するパルスレーザービームをウェーハ１１に照射してシールドトンネルを形成すると、ウェーハ１１の分割に要する外力を低減できることが分かった。この現象は、２以上の集光点を有するパルスレーザービームによってシールドトンネルを形成すると、ウェーハ１１の残留応力が大きくなり、これによってウェーハ１１が分割されやすくなることに起因していると推察される。

【0029】

そこで本実施形態では、２以上の集光点を有するパルスレーザービームをウェーハ１１の分割予定ライン１３に沿って照射することにより、ウェーハ１１にシールドトンネルを形成する。これにより、ウェーハ１１の分割に要する外力を低減し、加工不良の発生を抑制できる。

【0030】

２以上の集光点を有するパルスレーザービームは、レーザー加工ユニット６によって生成され、ウェーハ１１に照射される。図４は、レーザー加工ユニット６に用いることが可能な光学系１０を示す模式図である。

【0031】

光学系１０は、レーザービームをパルス発振するレーザー発振器１２を備える。レーザー発振器１２としては、例えばＹＡＧレーザー、ＹＶＯ_４レーザー、ＹＬＦレーザー等を用いることができる。レーザー発振器１２によってパルス発振されたレーザービームは、ミラー１４で反射して回折光学素子（ＤＯＥ）１６に入射し、回折光学素子１６によって２つに分岐される。その後、パルスレーザービームは集光レンズ１８によって所定の位置に集光される。

【0032】

上記の光学系１０によって、２つの集光点を有するパルスレーザービームが生成される。なお、ここでは２つの集光点を有するパルスレーザービームが生成される場合について説明したが、レーザー加工ユニット６は３つ以上の集光点を有するパルスレーザービームを生成するように構成されていてもよい。

【0033】

また、図４では回折光学素子１６によってパルスレーザービームを分岐させる光学系１０を示したが、例えば、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）によってパルスレーザービームを分岐させてもよい。図５は、偏光ビームスプリッタを備えた光学系２０を示す模式図である。

【0034】

光学系２０は、レーザー発振器１２（図４参照）と同様の構成及び機能を有するレーザー発振器２２を備える。レーザー発振器２２からパルス発振されたレーザービームは、角度が可変のλ／２板２４によってその偏光方位が制御された後、偏光ビームスプリッタ２６に入射する。そして、パルスレーザービームは、偏光ビームスプリッタ２６を透過するＰ偏光のレーザービームＬＢ１と、偏光ビームスプリッタ２６で反射するＳ偏光のパルスレーザービームＬＢ２とに分岐する。

【0035】

偏光ビームスプリッタ２６を透過したレーザービームＬＢ１は、λ／４板２８を通過してミラー３０で反射した後、再度λ／４板２８を通過して偏光ビームスプリッタ２６に入射する。これにより、レーザービームＬＢ１の偏光面が９０°回転し、レーザービームＬＢ１は偏光ビームスプリッタ２６で反射する。

【0036】

なお、ミラー３０は、偏光ビームスプリッタ２６に対して接近、離隔する方向に移動可能となっている。このミラー３０の位置を変更することにより、レーザービームＬＢ１の光路長を調整できる。

【0037】

偏光ビームスプリッタ２６で反射したレーザービームＬＢ１は、ミラー３２及びミラー３４で反射した後、λ／２板３６に入射する。これにより、レーザービームＬＢ１の偏光面が９０°回転する。その後、レーザービームＬＢ１はミラー３８で反射し、偏光ビームスプリッタ４０を透過する。

【0038】

一方、偏光ビームスプリッタ２６で反射したレーザービームＬＢ２は、ミラー４２，４４，４６，４８で反射した後、偏光ビームスプリッタ４０で反射する。そして、偏光ビームスプリッタ４０を透過したレーザービームＬＢ１と、偏光ビームスプリッタ４０で反射したレーザービームＬＢ２とはそれぞれ、レンズ５０及びレンズ５２を通過してミラー５４で反射した後、対物レンズ５６によって所定の位置で集光される。なお、レンズ５０及びレンズ５２によって、レーザービームＬＢ１及びレーザービームＬＢ２が対物レンズ５６に入射する位置及び角度が調整される。

【0039】

このように、光学系２０を用いることによって２つの集光点を有するパルスレーザービームを生成できる。なお、ミラー３８は反射面の角度を変更可能となっており、ミラー３８の角度を変更することによって２つの集光点間の距離を調節できる。また、ミラー３０の位置を調整してレーザービームＬＢ１の光路長を変化させることにより、レーザービームＬＢ１とレーザービームＬＢ２とが集光点で集光する時間の差（遅延時間）を制御できる。

【0040】

なお、上記では回折光学素子や偏光ビームスプリッタを用いてパルスレーザービームを分岐させる例を説明したが、パルスレーザービームの分岐が可能であればレーザー加工ユニット６に用いられる光学系の構成に制限はない。例えば、空間光位相変調器や複屈折素子などを用いてパルスレーザービームを分岐させてもよい。

【0041】

上記のレーザー加工ユニット６を用いて、チャックテーブル４によって吸引保持されたウェーハ１１に２以上の集光点を有するパルスレーザービームを照射し、ウェーハ１１にシールドトンネルを形成する。ウェーハ１１にシールドトンネルを形成する方法の具体例を図６を参照して説明する。

【0042】

まず、表面１１ａが上方に露出するようにウェーハ１１をチャックテーブル４によって吸引保持し、ウェーハ１１がレーザー加工ユニット６の下に位置付けられるようにチャックテーブル４を移動させる。そして、撮像ユニット８（図３参照）によって取得された画像に基づいてチャックテーブル４とレーザー加工ユニット６との位置合わせを行い、ウェーハ１１に対するパルスレーザービームの照射位置を調整する。

【0043】

次に、レーザー加工ユニット６からウェーハ１１に向かって、ウェーハ１１に対して透過性を有する波長のパルスレーザービーム６０を照射する。図６（Ａ）は、ウェーハ１１にパルスレーザービーム６０が照射される様子を示す一部断面側面図である。

【0044】

パルスレーザービーム６０は２つの集光点６０ａ，６０ｂを有し、集光点６０ａ，６０ｂがそれぞれウェーハ１１の内部の異なる地点に位置付けられるように照射される。図６（Ａ）では、集光点６０ａ，６０ｂが概ねウェーハ１１の表面１１ａと裏面１１ｂとの中間に位置付けられた状態を示している。なお、パルスレーザービーム６０の集光点の数は３以上であってもよい。

【0045】

そして、パルスレーザービーム６０がウェーハ１１の分割予定ライン１３（図１参照）に沿って照射されるように、チャックテーブル４を分割予定ライン１３の長さ方向（加工送り方向）に沿って移動させる。これにより、チャックテーブル４とレーザー加工ユニット６とが加工送り方向に沿って相対的に移動し、パルスレーザービーム６０が分割予定ライン１３に沿って照射される。

【0046】

なお、パルスレーザービーム６０は、集光点６０ａ，６０ｂが加工送り方向（パルスレーザービーム６０が照射される分割予定ライン１３の長さ方向）に対して平行な方向に沿って配置されるように照射される。集光点６０ａ，６０ｂ間の距離は、例えば０μｍより大きく且つ３μｍ未満、好ましくは０．５μｍ以上２μｍ以下とすることができる。また、パルスレーザービーム６０が２つの集光点６０ａ，６０ｂに照射される時間の差（パルスレーザービーム６０の遅延時間）は、例えば３３ｐｓ未満、好ましくは１６ｐｓ以下とすることができる。

【0047】

パルスレーザービーム６０を分割予定ライン１３に沿って照射すると、ウェーハ１１には分割予定ライン１３に沿って複数のシールドトンネルが形成される（シールドトンネル形成ステップ）。図６（Ｂ）は、ウェーハ１１にシールドトンネル３１が形成される様子を示す一部断面側面図である。

【0048】

シールドトンネル３１は、集光点６０ａ，６０ｂが位置付けられた地点からウェーハ１１の表面１１ａ側及び裏面１１ｂ側に向かってフィラメント状に形成される。図６（Ｂ）には、シールドトンネル３１がウェーハ１１の表面１１ａから裏面１１ｂに渡って厚さ方向全域に形成されている例を示す。

【0049】

図６（Ｃ）は、シールドトンネル３１を模式的に示す斜視図である。シールドトンネル３１は、ウェーハ１１の厚さ方向に沿って形成された細孔３３と、細孔３３を囲繞する非晶質領域３５とによって構成される。なお、例えば細孔３３の直径は１μｍ未満程度、非晶質領域３５の直径は５μｍ程度であり、隣接するシールドトンネル３１の非晶質領域３５は互いに結合していてもよい。

【0050】

その後、他の分割予定ライン１３に対しても同様にパルスレーザービーム６０を照射する。そして、ウェーハ１１に含まれる全ての分割予定ライン１３に沿ってパルスレーザービーム６０が照射されると、シールドトンネル３１の形成工程が完了する。

【0051】

シールドトンネル３１が形成された領域はウェーハ１１の他の領域よりも脆くなるため、シールドトンネル３１はウェーハ１１の分割起点として機能する。よって、分割予定ライン１３に沿ってシールドトンネル３１が形成されたウェーハ１１に外力を付与することにより、ウェーハ１１を複数のチップに分割できる（ウェーハ分割ステップ）。

【0052】

このシールドトンネル３１は、分割予定ライン１３に沿ってパルスレーザービーム６０を１回走査することによって形成できる。そのため、ウェーハ１１の内部に改質層を複数段重ねて形成する方法等を用いる場合と比較してレーザービームの照射工程を簡略化でき、ウェーハ１１の加工効率の向上を図ることができる。

【0053】

また、上記のように２つ以上の集光点を有するパルスパルスレーザービーム６０を照射してシールドトンネル３１を形成すると、パルスレーザービームを一箇所に集光させる場合と比較して、ウェーハ１１の分割に要する外力の大きさが低減される。そのため、本実施形態に係るウェーハ１１の加工方法を用いることにより、分割時にウェーハ１１に付与される外力を低減できる。これにより、チッピングやクラックなどの加工不良の発生を抑え、チップの歩留まりを向上させることが可能となる。

【0054】

次に、本実施形態に係るウェーハの加工方法を用いてシールドトンネルを形成したウェーハの評価結果について説明する。本評価では、２つの集光点を持つパルスレーザービームを照射することによってウェーハにシールドトンネルを形成した後、外力を付与してウェーハを分割し、そのときの外力の大きさを測定した。

【0055】

評価には、長さ１００ｍｍ、幅２５ｍｍ、厚さ０．３ｍｍのホウケイ酸ガラスでなるウェーハを用いた。また、２つの集光点を有するパルスレーザービームは、レーザー発振器からパルス発振されたレーザービームを２つに分岐させることにより生成した。

【0056】

上記のウェーハに対して２つの集光点を有するパルスレーザービームを照射しながら加工送りをすることにより、分割予定ラインに沿ってシールドトンネルが形成されたウェーハを得た。なお、パルスレーザービームは、ウェーハの深さ方向の概ね中間地点に集光させ、２つの集光点が加工送り方向と平行な方向に沿って配列されるように位置付けた。また、レーザービームの照射条件を以下のように設定した。
光源 ：ＹＡＧパルスレーザー
波長 ：１０６４ｎｍ
エネルギー ：４０μＪ（分岐前）
繰り返し周波数 ：１０ｋＨｚ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／ｓ

【0057】

上記のシールドトンネルの形成には、２つの集光点間の距離Ｄが異なる５種類のパルスレーザービームを用いた。集光点間の距離Ｄはそれぞれ、０μｍ（２つの集光点の位置が同一）、０．５μｍ、１．０μｍ、２．０μｍ、３．０μｍとした。そして、各パルスレーザービームを用いてそれぞれ１０枚のウェーハにシールドトンネルを形成し、シールドトンネルが形成された計５０枚のウェーハを得た。

【0058】

その後、外力を付与することによってウェーハをそれぞれ分割し、分割の際にウェーハに付加した外力（分割強度）を測定した。図７は、集光点間の距離Ｄと分割強度との関係を示すグラフである。なお、図７には、分割強度の平均値を示す丸印と、分割強度の誤差範囲を表すエラーバーとを示している。

【0059】

図７に示すように、２つの集光点をウェーハ内部の異なる地点に位置付けた場合（Ｄ＞０μｍ）、２つの集光点の位置が同一（Ｄ＝０μｍ）である場合と比較して分割強度が低下した。これより、パルスレーザービームを分岐してウェーハ内部の異なる地点で集光させることにより、ウェーハの分割に要する外力を低減できることが分かった。

【0060】

ただし、Ｄ＝３．０μｍに達すると分割強度がＤ＝０μｍの場合と同程度の値まで増加した。よって、パルスレーザービームの集光点間の距離は、０μｍより大きく且つ３μｍ未満とすることが好ましい。一方、Ｄ＝０．５μｍ、１．０μｍ、２．０μｍの場合は、Ｄ＝０μｍの場合と比較して分割強度が低く抑えられていることが分かる。そのため、パルスレーザービームの集光点間の距離は、０．５μｍ以上２μｍ以下とすることがより好ましい。

【0061】

なお、分割強度はＤ＝１．０μｍである場合に特に低減された。また、Ｄ＝１．０μｍとした場合、パルスレーザービーム照射後のウェーハには平面視で楕円形の加工痕が観察された。そのため、Ｄ＝１．０μｍに設定すると、２つの集光点が繋がってパルスレーザービームの進行方向に垂直な断面における形状が楕円形であるビームスポットが形成されると考えられる。そして、このようなパルスレーザービームがウェーハに照射されると、分割強度が大幅に低減されることが確認された。

【0062】

次に、レーザービームが２つの集光点に照射される時間の差（遅延時間Ｔ）による影響を評価した。評価には、遅延時間Ｔが０ｐｓ（同時照射）、２ｐｓ、４ｐｓ、８ｐｓ、１６ｐｓ、３３ｐｓである６種類のパルスレーザービームを用いた。なお、２つの集光点間の距離は１μｍに統一し、遅延時間Ｔの調節は図５に示す光学系２０を用いて行った。そして、各パルスレーザービームを用いてそれぞれ１０枚のウェーハにシールドトンネルを形成し、シールドトンネルが形成された計６０枚のウェーハを得た。

【0063】

その後、外力を付与することによってウェーハをそれぞれ分割し、分割強度を測定した。図８は、遅延時間Ｔと分割強度との関係を示すグラフである。なお、図８には、分割強度の平均値を示す丸印と、分割強度の誤差範囲を表すエラーバーとを示している。また、図８には参考例として、遅延時間Ｔが１ｍｉｎの場合の分割強度も示している。

【0064】

図８に示すように、遅延時間Ｔが３３ｐｓに達すると、同時照射（Ｔ＝０ｐｓ）の場合よりも分割強度が大きくなることが分かる。これは、一方の集光点にレーザービームが照射された後に一定以上の時間が経過すると、レーザービームの照射領域周辺が改質され、その後に他方の集光点に照射されたレーザービームによる加工が阻害されやすくなったためと推察される。そのため、遅延時間Ｔは３３ｐｓ未満とすることが好ましい。

【0065】

一方、レーザービームの照射に遅延があっても（Ｔ＞０ｐｓ）、その値が１６ｐｓ以下であれば、分割強度が同時照射（Ｔ＝０ｐｓ）の場合と同等以下に抑えられている。そのため、遅延時間Ｔは１６ｐｓ以下とすることがより好ましい。

【0066】

以上の結果より、２つの集光点間の距離が所定の値に設定されたパルスレーザービームの照射によってシールドトンネルを形成することにより、ウェーハの分割に要する外力を低減できることが確認された。

【0067】

なお、本実施形態では２以上の集光点を有するパルスレーザービームを用いる場合について説明したが、レーザービームの進行方向に垂直な断面における形状が楕円形であるビームスポットを有するパルスレーザービームを用いても、同様の効果が得られることが予想される。楕円形のビームスポットを有するパルスレーザービームを用いる場合は、ビームスポットの長軸方向が加工送り方向（パルスレーザービームが照射される分割予定ラインの長さ方向）に対して平行な方向に沿うようにパルスレーザービームをウェーハに照射して、シールドトンネルを形成する。

【0068】

なお、ビームスポットの寸法は、分割予定ライン１３の寸法などに応じて適宜設定できる。また、ビームスポットの短軸の長さは、例えば長軸の長さの１／５以上１／２以下とすることができる。なお、楕円形のビームスポットを有するパルスレーザービームの形成方法に制限はなく、例えばシリンドリカルレンズなどを用いて形成できる。

【0069】

その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

【符号の説明】

【0070】

１１ ウェーハ
１１ａ 表面
１１ｂ 裏面
１３ 分割予定ライン
１５ デバイス
１７ テープ
１９ 環状フレーム
１９ａ 開口
２１ フレームユニット
３１ シールドトンネル
３３ 細孔
３５ 非晶質領域
２ レーザー加工装置
４ チャックテーブル
６ レーザー加工ユニット
８ 撮像ユニット
１０ 光学系
１２ レーザー発振器
１４ ミラー
１６ 回折光学素子
１８ 集光レンズ
２０ 光学系
２２ レーザー発振器
２４ λ／２板
２６ 偏光ビームスプリッタ
２８ λ／４板
３０ ミラー
３２ ミラー
３４ ミラー
３６ λ／２板
３８ ミラー
４０ 偏光ビームスプリッタ
４２ ミラー
４４ ミラー
４６ ミラー
４８ ミラー
５０ レンズ
５２ レンズ
５４ ミラー
５６ 集光レンズ
６０ パルスレーザービーム
６０ａ，６０ｂ 集光点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】