JP2002224878A - レーザ加工方法、レーザ加工装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 加工対象物の加工面でのレーザ光照射による
損傷を低減し、加工面へのダストの付着を効果的に防止
することのできるレーザ加工方法を提供する。 【解決手段】 レーザ加工方法は、レーザ光を透過させ
る液体８を加工対象物１０の加工面１０Ａに供給し、こ
の液体８を介してレーザ光２４を加工面上１０Ａに照射
し、加工面１０Ａに超音波振動を与えながらレーザ加工
を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ加工とこれ
を用いた半導体装置の製造方法に関し、特に、基板や、
基板上に形成された薄膜の加工に適切に用いられるレー
ザ加工装置とレーザ加工方法、これらを使用した半導体
装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザ光を用いた加工技術は、リソグラ
フィ技術を用いることなくμｍオーダーの微細加工が可
能となることから、半導体装置の加工技術として注目さ
れてきている。半導体装置の製造工程では、ウエハ上に
レジスト膜、樹脂層、絶縁膜、金属薄膜など、多種多様
な層が成膜、積層される。これらの層を正確に処理し、
選択除去するために、精密な微細加工が必要となる。

【０００３】しかし、大気中でレーザ加工を行うと、加
工領域周辺にダストが生じ、そのダストが加工部分に付
着するという問題がある。ダストは、露光不良、短絡、
断線などの不良の原因となり、製造歩留まりが低下す
る。

【０００４】また、半導体装置では、シリコン（Ｓｉ）
などの半導体基板上に金属薄膜（アルミニウム合金や銅
（Ｃｕ）膜等）、絶縁膜（ＳｉＯ₂膜やＳｉ₃Ｎ₄膜
等）、レジスト、樹脂等が積層されているが、レーザ加
工は主としてアブレーション（加熱による溶融、蒸発）
を利用するため、レーザ光照射領域周辺にレーザ光照射
による損傷を生じるという問題もある。

【０００５】図１９は、大気中でのレーザ加工によって
受ける損傷の例を示す。図１９（ａ）はシリコン基板に
対する損傷を、図１９（ｂ）は金属膜に対する損傷を、
図１９（ｃ）はシリコン窒化膜（Ｓｉ₃Ｎ₄）に対する損
傷を、図１９（ｄ）はフォトレジストに対する損傷を示
す。

【０００６】Ｑ−ｓｗｉｔｃｈ Ｎｄ ＹＡＧレーザの
第四高調波を用いて、大気中でシリコン単結晶基板１１
００を加工し、加工後にシリコン単結晶基板１１００の
断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察してみると、
図１９（ａ）に示すように、レーザ光照射領域（加工領
域）１１１０の周辺に、シリコン多結晶領域１１０１や
ボイド１１０１Ａが生じ、その周辺に多数の転位１１０
２が観測される。

【０００７】このうち、シリコン多結晶領域１１０１や
ボイド１１０１Ａの発生は、レーザ光照射によりシリコ
ンが溶融され、溶融シリコンが凝固する際に生じるもの
と考えられる。

【０００８】また、レーザ光の照射により、レーザ光照
射領域１１１０の周辺に急峻な温度差を生じるので、シ
リコン単結晶基板１１００が溶融されない領域において
も大きな熱ストレスが蓄積され、転位１１０２が生じる
ものと考えられる。シリコン単結晶基板１１００の表面
からの深さが深くなるにつれて、転位１１０２の発生領
域は増加する傾向を示し、深さが２００μｍでは、レー
ザ光照射領域１１１０の中心から半径約１００μｍの広
範囲に渡って転位１１０２の発生が観測される。

【０００９】さらに、レーザ光照射領域１１１０の表面
部分では、溶融したシリコンの盛り上がり１１０３が生
じており、盛り上がり１１０３の周辺にはレーザ光照射
により飛散したシリコン粒子１１０４の付着が観測され
る。

【００１０】これらの損傷は、レーザ光の照射エネルギ
ー密度を加工限界の約２．５Ｊ／ｃｍ²まで減少させた
場合であっても観測される。ＫｒＦエキシマレーザ等を
用いても、同様にレーザ光の照射に伴う損傷が観測され
ている。Ｑ−ｓｗｉｔｃｈＮｄ ＹＡＧレーザや、Ｋｒ
Ｆエキシマレーザ等、パルス幅が数ｎｓｅｃ以上の加工
用レーザは、比較的安価で信頼性も高いが、大気中でシ
リコン基板等を加工する場合に、照射にともなう損傷を
まぬがれ得ない。

【００１１】一方、１ｐｓｅｃ以下の非常にパルス幅が
狭いレーザ光を使用すると、溶融やそれにともなう熱ス
トレスを生じにくいという報告がなされており、パルス
幅が１ｐｓｅｃ以下の加工用レーザとして、チタンサフ
ァイアレーザ等が知られている。しかし、このような加
工用レーザは非常に高価であるために、半導体装置の加
工用レーザとしては好ましくない。

【００１２】また、シリコン単結晶基板をレーザ加工す
る際のボイド１１０１Ａ、転位１１０２等の発生は、シ
リコン基板の強度の低下や、シリコン基板上に形成され
た素子や配線への損傷を誘発する。盛り上がり１１０３
や飛散されたシリコン粒子１１０４等は上層薄膜の劣化
を誘発してしまう。結果として、半導体装置を製造する
際の歩留まりが低下する。

【００１３】図１９（ｂ）は、シリコン単結晶基板１１
００上にシリコン酸化膜１１２０と、金属薄膜（銅やア
ルミニウム合金等）１１３０を順次積層した構造におい
て、Ｑ−ｓｗｉｔｃｈ Ｎｄ ＹＡＧレーザの第四高調
波を用いて、大気中で金属薄膜１１３０を加工した場合
の断面構造を示す。図１９（ｃ）は、同様にＱ−ｓｗｉ
ｔｃｈ Ｎｄ ＹＡＧレーザの第四高調波を用いて、大
気中でシリコン窒化膜１１５０を加工したときの断面構
造を、図１９（ｄ）は、大気中でフォトレジスト膜１１
６０を加工した場合の断面構造を示している。

【００１４】図１９（ｂ）に示す金属薄膜１１３０のレ
ーザ光照射領域１１１０の周辺には、図１９（ａ）の場
合と同様に、盛り上がり１１３３が生じる。盛り上がり
１１３３の周辺には、レーザ光１１４０の照射により飛
散した多数の金属粒子１１３４が付着している。盛り上
がり１１３３の高さは約２μｍ〜５μｍに達し、金属粒
子１１３４の粒子径は数μｍの大きさにも達する。この
ような盛り上がり１１３３や金属粒子１３４は、上層薄
膜の信頼性低下の原因となり、半導体装置の製造上の歩
留まりが低下する。

【００１５】さらに走査形マイクロオージェ（μ−ＡＥ
Ｓ）分析の結果、金属薄膜１１３０が銅膜である場合、
レーザ光照射領域１１１０の周辺、特に盛り上がり１１
３３に数十％にも達する炭素（Ｃ）が検出され、炭素汚
染１１３５が生じていることがわかる。金属薄膜１１３
０は、通常、配線や電極として形成されるが、炭素汚染
１１３５は配線や電極の抵抗値を部分的に増大し、所望
の回路特性を得ることができない。結果として、半導体
装置の製造上の歩留まりを低下させてしまう。

【００１６】図１９（ｃ）に示すように、シリコン窒化
膜１１５０に大気中でレーザ加工を行った場合も、レー
ザ光照射領域１１１０の周辺に盛り上がり１１５３が生
じる。盛り上がり１１５３の周辺に飛散した多数のシリ
コン窒化物粒子１１５４が付着する。同様に、図１９
（ｄ）に示すフォトレジスト膜１１６０でも、レーザ光
照射領域１１１０の周辺に盛り上がり１１６３が生じ、
盛り上がり１１６３の周辺に飛散した多数のフォトレジ
スト粒子１１６４の付着が観察される。

【００１７】シリコン窒化物粒子１１５４やフォトレジ
スト粒子１１６４は、金属粒子１１３４に比べて小さ
く、これらの微粒子が、レーザ光照射領域１１１０の周
辺に数百μｍに渡って飛散する。このため、シリコン窒
化膜１１５０の上層に形成される薄膜に悪影響を与え、
フォトレジスト膜１１６０においては露光不良や現像不
良等を誘発する。いずれにしても、半導体装置の製造上
の歩留まりを低下させてしまう。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術にお
ける問題を解決するために、本発明は、第１の目的とし
て、加工対象物の加工面においてレーザ光照射による損
傷を低減し、レーザ光照射にともなう飛散物の付着を防
止すると同時に、微細加工を精密に施すことができるレ
ーザ加工方法を提供する。

【００１９】本発明の第２の目的は、上述したレーザ加
工を、簡単な構成で実現することのできるレーザ加工装
置を提供することにある。

【００２０】本発明の第３の目的は、上述したレーザ加
工を利用して、基板や基板上に形成された膜を精密な加
工形状で微細加工することのできる半導体装置の製造方
法を提供する。

【００２１】本発明の第４の目的は、上述したレーザ加
工を利用して、基板上に積層された複数種類の薄膜を、
各膜に機械的ストレスを与えることなく精密に微細加工
することのできる半導体装置の製造方法を提供する。

【００２２】本発明の第５の目的は、上述したレーザ加
工を利用して、レジスト下方の反射防止膜を正確に選択
除去し、基板上に形成されたアライメントマークの観察
を可能にする半導体装置の製造方法を提供する。

【００２３】

【課題を解決するための手段】第１の目的を達成するた
めに、本発明により提供されるレーザ加工方法は、
（１）加工対象物の加工面にレーザ光を透過させる液体
を供給し、（２）この液体を介してレーザ光を加工面上
に照射し、（３）加工対象物に超音波振動を与えながら
レーザ加工を行う。

【００２４】加工面上に液体を供給しながらレーザ加工
することにより、加工面においてレーザ光照射により発
生する熱を奪い去ることができる。また、レーザ光照射
により発生する蒸発物の勢いを抑制することができる。

【００２５】レーザ加工時に加工面に超音波振動を与え
ることにより、レーザ光照射領域に発生する気泡を連続
的に取り除き、加工面への加工くずや飛散粒子の付着を
効果的に防止することができる。

【００２６】たとえば、加工対象物がシリコン単結晶ウ
エハや化合物半導体基板、絶縁性薄膜、金属薄膜などで
ある場合、レーザ光照射による熱の拡散を抑制すること
ができ、結晶欠陥を防止することができる。また、蒸発
物の勢いを抑制できるので、加工くずの飛散を防止する
ことができる。

【００２７】さらに、超音波振動により、気泡が連続除
去されるので、レーザ光の不規則な乱れを防止し、加工
精度をいっそう向上することができる。超音波振動によ
り、加工面へのダストや飛散粒子の付着も防止され、良
好な加工形状が実現され、最終製品の動作の信頼性が向
上する。

【００２８】加工面へ供給される液体は、一定方向にほ
ぼ均一な流れで供給されることが好ましい。一方向への
均一な流れで液体を供給することによって、加工面上で
の乱流を防止し、レーザ光の揺らぎを排除することがで
きる。

【００２９】加工対象物が半導体ウエハである場合、こ
のようなレーザ加工により、正確かつ多様な形状のダイ
シングラインをウエハ上に形成することが可能になる。

【００３０】第２の目的を達成するために、本発明によ
り提供されるレーザ加工装置は、レーザ発振器と、加工
対象物を保持するホルダと、レーザ発振器から発せられ
たレーザ光を加工対象物の加工面上に導く光学系と、加
工面上に液体を供給する液体供給装置を備え、ホルダ
は、加工対象物の加工面にほぼ揃った位置に位置する液
体導入ポートと排出ポートを有する。

【００３１】ホルダの液体導入ポートと排出ポートを、
加工対象物の加工面とほぼ揃った位置に配置することに
よって、加工面上に供給される液体は、ほぼ一定の流量
で加工面上を均一に流れ、排出されることになる。

【００３２】このレーザ加工装置は、加工対象物に超音
波振動を与える機構をさらに有するのが好ましい。超音
波振動を与える機構は、たとえばホルダに取り付けられ
た圧電素子と、この圧電素子を駆動制御する駆動制御装
置とで構成される。あるいは、超音波振動を与える機構
を、液体供給装置とホルダの液体導入ポートとを接続す
る管に設置してもよい。

【００３３】超音波振動を与える機構から発せられる超
音波振動は、ホルダを介して、あるいは液体を介して、
加工面に伝播される。これにより、加工くずの付着や、
発生する気泡を効果的に排除することができる。

【００３４】第３の目的を達成するために、本発明によ
り提供される半導体製造方法は、（１）基板上に膜を形
成し、（２）膜上にレーザ光を透過させる液体を供給
し、（３）膜に超音波振動を与えながら、液体を介して
レーザ光を膜上の所定の位置に照射して、膜を所定の形
状に加工する。

【００３５】膜はたとえば金属膜であり、超音波振動を
与えながら液体供給下で金属膜を所定の配線パターンに
レーザ加工する。あるいは、膜は樹脂絶縁膜であり、所
定の溝パターンに樹脂絶縁膜を加工し、加工した溝パタ
ーンに金属を充填してグローバル配線を形成する。

【００３６】基板は、たとえばシリコン単結晶基板、II
I−Ｖ族化合物半導体基板などである。膜はまた、ポリ
シリコン膜、有機または無機のシリコン酸化膜、シリコ
ン窒化膜、フォトレジスト、反射防止膜等であってもよ
い。このような膜の加工は、ダイシングライン、ＶＩＡ
ホール、スルーホール、素子分離溝、配線パターン、電
極パターンの形成や、アライメントマーク観察用の選択
除去、ウエハ製造番号露出用の選択除去、基板周辺部の
選択除去を始め、半導体装置製造の過程で必要とされる
すべての膜加工を含む。

【００３７】半導体基板上の膜に液体を供給し、超音波
振動を与えながらレーザ加工することにより、レーザ光
照射による熱の広がりを防止し、ボイド、クラック、転
位、チッピングの発生を抑制することができる。これに
より、正確な形状で半導体装置の膜加工が行なわれ、最
終製品の動作の信頼性が向上する。また、製造歩留まり
が向上する。

【００３８】第４の目的を達成するために、半導体装置
の製造方法は、（１）基板上に１以上の膜を積層し、
（２）膜上にレーザ光を透過させる液体を供給し、
（３）液体を介して前記膜上にレーザ光を照射し、各膜
のレーザ吸収係数αi と膜厚Ｔiとが、Ｔi≧０．３／α
i の関係を満たす条件で、積層した膜を加工する。

【００３９】このような条件下で、加工面に液体を供給
しながらレーザ加工することにより、基板上に積層する
各膜への機械的ストレスを抑制して、薄膜におけるクラ
ックの発生を防止できる。結果として、製造歩留まりが
向上する。また、気泡を除去してレーザ光の揺らぎを抑
制し、加工面へのダストの付着を防止する。これによ
り、正確な加工形状を達成できる。

【００４０】第５の目的を達成するために、半導体装置
の製造方法は、（１）ウエハ上に反射防止膜を介してレ
ジスト膜を形成し、（２）レジスト膜上にレーザ光を透
過させる液体を供給し、（３）この液体を介して細くし
ぼったレーザ光をレジスト膜上に照射し、レーザ光を走
査して、所定の領域のレジスト膜および反射防止膜を除
去する。

【００４１】この方法により、上層レジストのブローや
剥離を生じさせずに、下層の反射防止膜を所望の領域だ
け正確に選択除去することができる。したがって、反射
防止膜の下方に形成されたアライメントマークを、パタ
ーン露光用の光学系をそのまま用いて観察することが可
能になる。

【００４２】また、液体を供給しながらレジストや反射
防止膜をレーザ加工するので、加工くずや飛散粒子の付
着に起因するパターニングエラーを防止し、アライメン
ト精度を大幅に向上できる。

【００４３】本発明のその他の目的、効果は、図面を参
照した以下の詳細な説明で、いっそう明確になる。

【００４４】

【発明の実施の形態】以下で、本発明の実施形態により
提供されるレーザ加工装置、レーザ加工方法、および半
導体装置の製造方法を、図面を参照して詳細に説明す
る。図面の記載において、同一又は類似の部分には同一
又は類似の符号を付している。図面は模式的なものであ
り、説明の便宜上、厚みと平面寸法との関係、各層の厚
みの比率等は現実のものとは異なる場合もある。なお、
本明細書中で、「基板（あるいは膜）上に」という場合
は、基準となる基板あるいは膜の表面に対する相対的な
位置関係を言うものであり、間に介在する層の有無は問
わないものとする。

【００４５】（第１実施形態）図１は、本発明の第１実
施形態に係るレーザ加工装置１の図である。レーザ加工
装置１は、レーザ発振器２と、加工対象物１０を保持す
るホルダ７と、レーザ発振器２から発せられたレーザ光
２Ａを加工対象物１０の加工面１０Ａに走査させる走査
系６と、ホルダ７に液体８を供給する液体供給装置９を
備え、ホルダ７は、加工面１０Ａにほぼ揃った位置にあ
る液体導入ポート７Ｂと排出ポート７Ｃを有する。以下
の説明では、加工対象物の一例としてシリコン単結晶の
ウエハ１０を用いる例をとって説明する。

【００４６】レーザ加工装置１はさらに、レーザ光２Ａ
の発振タイミング等を制御するレーザ発振コントローラ
３と、ビーム調整レンズユニット４と、ウエハ１０上の
照射位置を観測する観測系５とを備える。

【００４７】レーザ発振器２はたとえばＱ−ｓｗｉｔｃ
ｈ Ｎｄ ＹＡＧレーザであり、基本波（波長１０６４
ｎｍ）、第二高調波（波長５３２ｎｍ）、第三高調波
（波長３５５ｎｍ）、第四高調波（波長２６６ｎｍ）の
いずれかの波長のレーザ光２Ａを照射することが可能で
ある。

【００４８】レーザ発振器２から照射されるレーザ光２
Ａのパルス幅は約１０ｎｓｅｃに設定されており、レー
ザ光照射領域は図示しないスリット機構により一辺が１
０μｍ〜５００μｍ（１０μｍ×１０μｍ〜５００μｍ
×５００μｍ）までの範囲内において調整を行うことが
できる。また、レーザ発振器２のレーザ光発振周波数は
１０ｋＨｚに設定されている。レーザ発振器２から発せ
られるレーザ光２Ａの発振制御、照射領域の制御等は、
レーザ発振コントローラ３により行われている。

【００４９】レーザ発振器２から照射されたレーザ光２
Ａは、ビーム調整レンズユニット４、観測系５、走査系
６のそれぞれを順次通過し、ウエハ１０の加工面１０Ａ
に照射される。ビーム調整レンズユニット４は、レーザ
発振器２から発せられたレーザ光２Ａの形状を調整する
ビーム形状変換装置（不図示）と、加工領域にビームを
投影する光学レンズ（不図示）を含む。観測系５は、レ
ーザ光２Ａを光軸から取り出すハーフミラー５Ａと、ハ
ーフミラー５Ａにより取り出されたレーザ光２Ｂを観察
する観測用カメラ５Ｂとを少なくとも備える。また、観
察系５には、ハロゲンランプ等の照明光が設置されてお
り、レーザ照射領域像を観察することが可能である。観
測系５を用いて、レーザ光照射位置のアライメントを施
すことできる。

【００５０】走査系６は、ウエハ１０の加工面１０Ａ上
でレーザ光２Ａを連続走査あるいは照射位置シフトさせ
るための走査ミラー６Ａと、走査ミラー６Ａを駆動制御
するための走査制御部６Ｂを少なくとも備える。図１に
示す構成例では、走査系６を用いることによりウエハ１
０上でのレーザ光２Ａの照射位置を制御しているが、ホ
ルダ７に駆動制御装置を連結し、ホルダ７を水平方向並
びに垂直方向に移動することによって、レーザ光２Ａの
照射位置を変える構成としてもよい。走査系６は、レー
ザ光２Ａを加工面上へ導くことのできる一般的な光学系
の一例として図１に示す第１実施形態で用いられてい
る。

【００５１】ホルダ７は、中央にウエハ１０を設置する
トレーのような形状で構成されている。ホルダ７の平面
形状は、載置する加工対象物の形状に応じて適宜変更す
ることができる。半導体ウエハのように円盤状の加工対
象物を載置する場合には、円形のホルダ７を使用するこ
とができる。また、液晶表示装置に使用される石英ガラ
ス基板、プリント配線基板等のような矩形の加工対象物
を載置する場合には、矩形のホルダ７を使用することが
できる。勿論、矩形のホルダ７に円盤状のウエハ１０を
設置してもよい。

【００５２】図１に示す例では、ホルダ７は水平に設置
されているので、加工面１０Ａの高さと、液体導入ポー
ト７Ｂおよび排出ポート７Ｃの高さがほぼ一致する。も
ちろん、ホルダ７は必ずしも水平である必要はなく、ど
のような角度であっても、導入ポート７Ｂおよび排出ポ
ート７Ｃが、加工面１０Ａとほぼ揃うように配置され
る。導入ポート７Ｂと排出ポート７Ｃは、ウエハ１０の
加工面１０Ａを間にはさんでほぼ反対側に位置するのが
好ましく、液体供給装置９から供給される液体が、ウエ
ハ１０の加工面１０Ａ上で乱流を生じることなく、一方
向にほぼ均一に流れる構成となっている。このような構
成により、加工面１０Ａ全体にわたって、微粒子などの
加工くずやレーザ照射にともなう気泡の付着を効果的に
防止することができる。

【００５３】ホルダ７はさらに、加工面１０Ａ上を流れ
る液体を覆い、レーザ光２Ａを透過させる透明な窓７Ａ
を備える。レーザ発振器２から発振されたレーザ光２Ａ
は、窓７Ａと液体８とを透過してウエハ１０の加工面１
０Ａに照射される。窓７Ａは、レーザ加工時にウエハ１
０上に流れる液体８の散水を防止する。

【００５４】液体８として任意の液体を用いることがで
きるが、ウエハ１０などの加工対象物の加工面１０Ａ
で、レーザ光照射により照射領域近傍で発生する熱を奪
い去ることができ、レーザ光照射により発生する蒸発物
の勢いを抑制できるものが好ましい。本発明の実施形態
では、後述するように、液体８として純水、アンモニア
水溶液、グリシン過酸化水素水等を実用的に使用するこ
とができる。

【００５５】純水は、大半の材料の加工に使用すること
ができる。アンモニア水溶液は、シリコンを加工する場
合、純水を使用したレーザ加工に比べて、レーザ加工速
度を高速化することができる。グリシン過酸化水素水
は、温度の上昇により銅（Ｃｕ）のエッチングを進行さ
せる特性があり、レーザ光の照射による自然温度上昇に
よって、銅配線などの加工を効率的に進めることができ
る。

【００５６】液体供給装置９は、基本的に加工面１０Ａ
のレーザ光照射領域が流動する液体８に浸されるように
液体８を供給すればよいが、熱をより多く奪い去り、蒸
発物の勢いをより減少させるために、ウエハ１０の全体
が液体８に浸るように液体を供給してもよい。

【００５７】液体供給装置９は、たとえば循環ポンプで
あり、流入管９Ａ並びに流出管９Ｂを通してホルダ７に
連接される。液体供給装置９として循環ポンプを用いる
場合は、加工くずを除去するためのフィルタ（不図示）
を設ける。

【００５８】ホルダ７に供給される液体は、レーザ光照
射領域に発生する気泡を連続的に取り除くために、加工
面１０Ａ上で乱流を生じないように一定方向に流動しさ
えすればよいので、循環せずにそのまま排出される構成
であってもよい。ホルダ７の導入ポート７Ａと排出ポー
ト７Ｂが、加工面１０Ａとほぼ揃った位置に配置される
ことから、液体供給装置９から一定流量で供給される液
体８は、レーザ光２Ａに不規則な揺らぎを与えないよう
に、加工面１０Ａ上でほぼ一定方向に均一に流れる。液
体供給装置９は少なくともレーザ加工が実際に行われて
いるときに駆動されていればよい。

【００５９】図１に示す装置を用いたレーザ加工方法で
は、加工対象物１０の加工面１０Ａ上に液体８を供給
し、加工面１０Ａ上を流動する液体８を介して、加工面
１０Ａの所定の位置にレーザ光２Ａを照射して加工す
る。加工面上を流れる液体を介してレーザ加工すること
により、レーザ照射領域に発生する気泡や加工くずを連
続的に除去することができる。加工面上を流動する液体
は、一定方向へのほぼ均一な流れであることが好まし
い。これにより、加工面上での乱流を防止し、液体を透
過するレーザ光に不規則な乱れを生じさせない。

【００６０】また、第１実施形態に係るレーザ加工で
は、加工面上を流れる液体により、レーザ照射面に発生
する熱を逃がすことができるので、レーザ光照射領域近
傍の損傷を低減することができる。たとえば、加工対象
物がシリコン単結晶基板や化合物半導体基板、絶縁性の
薄膜、導電性の薄膜などの場合、レーザ光の照射による
熱の広がりを抑制し、結晶欠陥の生成を防止することが
できる。また、レーザ加工による微粒子などの飛散物が
加工面に付着するのを防止できる。

【００６１】これらの効果により、正確な微細加工を実
現することができる。

【００６２】（第２実施形態）図２は、本発明の第２実
施形態に係るレーザ加工装置１００の図である。レーザ
加工装置１００は、レーザ発振器２と、加工対象物(た
とえばウエハ)１０を保持するホルダ７と、レーザ発振
器２から発せられたレーザ光２Ａをウエハ１０の加工面
１０Ａに走査させる走査系６と、ホルダ７に液体８を供
給する液体供給装置９と、ウエハ１０の加工面１０Ａを
超音波振動させる超音波印加メカニズムとを備える。

【００６３】超音波印加メカニズムは、図２の例では、
ホルダ７の裏面に取り付けられた圧電素子１２０と、こ
の圧電素子１２０を駆動制御する駆動制御回路１２１と
で構成される。この場合、超音波振動は、圧電素子１２
０からホルダ７を介してウエハ１０に伝播され、結果的
にウエハ１０の加工面１０Ａが超音波振動することにな
る。

【００６４】また、図示はしないが、超音波印加メカニ
ズムは、液体供給装置９とホルダ７とを連結する液体流
入管９Ａに設けてもよい。この場合は、ホルダ７に供給
される液体８自体に超音波振動を与え、液体８がウエハ
１０の加工面１０Ａ上を流動するときに、加工面１０Ａ
に超音波振動を与える。

【００６５】ホルダ７は、第１実施形態と同様に、レー
ザ光２Ａを透過させる透明な窓７Ａと、ウエハ１０の加
工面１０Ａにほぼ揃った位置にある液体導入ポート７Ｂ
および排出ポート７Ｃを有する。

【００６６】レーザ加工装置１００はさらに、レーザ光
２Ａの発振タイミング等を制御するレーザ発振コントロ
ーラ３と、ビーム調整レンズユニット４と、ウエハ１０
上の照射位置を観測する観測系５とを備える。

【００６７】図２に示すレーザ加工装置１００を用いた
レーザ加工方法では、加工対象物（ウエハ）１０の加工
面１０Ａ上にレーザ光を透過させる液体８を供給し、こ
の液体８を介してレーザ光２Ａを加工面１０Ａに照射す
るとともに、加工面１０Ａに超音波振動を与えて、超音
波振動の下でレーザ加工を行う。

【００６８】超音波振動は、たとえば、加工対象物１０
の加工面１０Ａと反対側の面から超音波を印加する。あ
るいは、液体８にあらかじめ超音波振動を与えておき、
超音波振動する液体８が加工面１０Ａに超音波振動を与
えてもよい。また、超音波振動は、少なくともレーザ光
の照射面に与えられればよいが、加工面１０Ａの全体に
印加されてもよい。

【００６９】このようなレーザ加工方法では、レーザ加
工中に加工面１０Ａが超音波振動するので、レーザ光に
より発生する気泡を効果的に取り除くことができる。さ
らに、レーザ加工による微粒子がたとえ加工面１０Ａに
付着したとしても、振動により効果的に取り除くことが
できる。第２実施形態のレーザ加工装置１００では、ウ
エハ１０の加工面１０Ａ上にほぼ均一に流動する液体８
を供給することに加え、レーザ光照射の際に、ウエハ１
０の加工面１０Ａに超音波振動を与えることにより、加
工くずやレーザ光２Ａの照射により発生する気泡を、よ
り効果的に取り除くことができる。

【００７０】（第３実施形態）上述した第１実施形態ま
たは第２実施形態のレーザ加工装置およびレーザ加工方
法を、半導体装置の製造過程で必要とされる種々の加工
に適用した例を説明する。以下で説明する適用例は、第
１実施形態のレーザ加工装置と第２実施形態のレーザ加
工装置のいずれを用いても、良好に達成できる。

【００７１】（１）半導体基板のレーザ加工 図３は、第１実施形態または第２実施形態のレーザ加工
方法を適用して、シリコン単結晶基板である半導体基板
（ウエハ）１１にトレンチ１１Ｔを形成する例を示す。

【００７２】半導体基板へのレーザ加工は、ブレードや
ワイヤーソーに代えて、ウエハをチップに切り出すダイ
シング技術として期待されている。特に、半導体チップ
の薄膜化、パターンの微細化が進むなかで、半導体チッ
プの切り出し方法として、先に半導体ウエハの表面から
途中まで溝を形成（ハーフカット）し、その後半導体ウ
エハの裏面からハーフカットした溝に到達するまで研摩
してチップに分離する先ダイシング技術が有効である。

【００７３】具体的には、図３（ａ）に示すようにシリ
コンウエハ１１の加工面１１Ａ上に、乱流が生じないよ
うに液体（不図示）を一定方向に供給しながら、加工面
１１Ａにレーザ光２Ａを照射して、幅が約１０μｍ、深
さが５０μｍの溝１１Ｔを形成する。加工時に、加工面
１１Ａに超音波振動を与える場合は、微粒子や飛散物を
より効率的に除去しながら溝１１Ｔを形成できる。

【００７４】加工時のレーザ光の形状は、短辺方向が１
０μｍ、長辺方向が５００μｍの矩形である。レーザ光
の１パルスあたりの照射エネルギー密度は４Ｊ／ｃ
ｍ²、発振周波数は１０ｋＨｚであり、長辺方向に１０
ｍｍ／ｓｅｃで走査することよって、ライン状に加工す
る。レーザ波長は２６６ｎｍ、パルス幅は１０ｎｓｅｃ
である。シリコンウエハ１１の加工面１１Ａに供給され
る液体８には純水が使用されている。なお、純水は、た
とえば図１に示すように、流入管９Ａ、流出管９Ｂを通
して循環されており、加工面１１Ａ上で、ほぼ一定流速
で一定方向に流動する。また、図２に示す装置を用い、
加工面１１Ａに超音波振動を与えた場合は、微粒子など
の飛散物の付着をより効果的に防止することができる。

【００７５】ＴＥＭで断面形状を観察の結果、図３
（ａ）に示すように、レーザ光照射領域１２の近傍にお
いてクラックや転位等の損傷がないことが確認された。
また、図１９（ａ）に示すように、大気中でレーザ加工
したときに観察されたボイド１１０１Ａ、転移１１０
２、盛り上がり１１０３等の損傷も見られず、良好な断
面加工形状が達成された。さらに、図１９（ａ）に示す
ようなシリコン粒子１１０４等の飛散物もほとんど観察
されなかった。

【００７６】上述した流動液中レーザ加工においては、
波長２６６ｎｍの第四高調波のレーザ光２Ａが使用され
ているが、波長３５５ｎｍの第三高調波、波長５３２ｎ
ｍの第二高調波、さらに波長１０６４ｎｍの基本波を使
用しても、レーザ光照射に伴う損傷を防止し、飛散物の
付着を防止することができる。たとえばレーザ光２Ａの
照射エネルギー密度を約５倍の２０Ｊ／ｃｍ²にした基
本波のレーザ光を使用して、同様の効果を達成すること
ができる。

【００７７】また、図３（ａ）の例では、シリコンウエ
ハ１１にダイシングラインのための溝１１Ｔを形成して
いるが、液体供給下でレーザ加工により溝１１Ｔを形成
する技術は、Ｇａ、Ｐ、Ａｓ、Ｉｎ、Ａｌなどの化合物
で形成される発光ダイオードや半導体レーザの素子分離
にも適用することができる。

【００７８】図３（ｂ）は、比較例として、ブレード１
３を使用して先ダイシングした例を示す。通常は、ダイ
シングに幅３０μｍ〜４０μｍのブレード１３が使用さ
れ、このブレード１３により、深さ５０μｍ〜１００μ
ｍの溝を形成することができる。しかし、ブレード１３
を使用してシリコンウエハ１１に深さ５０μｍの溝１１
Ｔを形成すると、機械的なストレスが発生し、ダイシン
グ加工領域１２ｄの周辺においてシリコンウエハ１１の
内部にクラック１１ａや転位１１ｂが発生し、シリコン
ウエハ１１の表面部にチッピング１１ｃが発生してしま
う。このようなダイシング加工に伴う損傷の発生幅は約
１００μｍにも達し、ダイシング領域周辺の約１００μ
ｍの範囲内にトランジスタ、抵抗素子、容量素子等の素
子を配設することができない。さらに、これらのクラッ
ク１１ａやチッピング１１ｃは、ダイシング後の半導体
チップの機械的強度を低下させてしまう。

【００７９】図３（ｃ）は、シリコンウエハ１１の加工
面１１Ａに、液体８としてアンモニア水溶液を供給して
レーザ加工した例を示す。レーザ光２Ａをアンモニア水
溶液（不図示）を介してシリコンウエハ１１の加工面１
１Ａに照射し、溝１１Ｕを形成したときの加工条件は、
純水を使用した場合と同様に、レーザ光の短辺方向が１
０μｍ、長辺方向が５００μｍｍ、走査速度が１０ｍｍ
／ｓｅｃ、発振周波数が１０ｋＨｚ、照射エネルギー密
度が４Ｊ／ｃｍ²・パルス、波長が２６６ｎｍである。

【００８０】ＴＥＭを使用した断面形状の観察の結果、
アンモニア水溶液中でレーザ光２Ａを照射した場合に
は、純水中と同じレーザ加工条件で、溝１１Ｕの深さが
１００μｍにまで達している。液体として純水を使用し
た場合の溝１１Ｔの深さが約５０μｍであったことに比
較し、約２倍の深さのレーザ加工を実現することができ
る。

【００８１】さらに、図３（ｂ）に示したようにブレー
ド１３を用いた場合に生じるクラック１１ａ、転移１１
ｂ、チッピング１１ｃ等の損傷がなく、また、図１９
（ａ）に示すようなボイド１１０１Ａ、転移１１０２、
盛り上がり１１０３等もほとんど生じない。結果とし
て、良好な加工断面形状を得ることができる。さらに、
シリコン粒子１１０４等の飛散物も、レーザ光照射領域
１２の近傍においてほとんど観察されなかった。

【００８２】また、上述したレーザ加工条件の走査速度
は１０ｍｍ／ｓｅｃであるが、走査速度を２倍の速さの
２０ｍｍ／ｓｅｃにした場合に、深さ約５０μｍの溝１
１Ｕを形成することができた。すなわち、液体８にアン
モニア水溶液を使用することにより、純水中のレーザ加
工速度に対して、同じ深さに溝を形成するのに、レーザ
加工速度を約２倍の速さに設定することができ、レーザ
加工時間を短縮することができる。

【００８３】また、加工面１１Ａにアンモニア水溶液を
供給するとともに、超音波振動を与える場合は、シリコ
ン粒子などの飛散物の付着をより効果的に防止できる。

【００８４】図４は、レーザ光の波長とシリコンの光吸
収係数、および吸収深さとの関係を示す図である。基本
波の波長１０６４ｎｍの光吸収係数は、波長５３２ｎｍ
の第二高調波、波長３５５ｎｍの第三高調波及び波長２
６６ｎｍの第四高調波と比較して非常に小さい。基本波
のレーザ光を用いた場合に、第四高調波と比較して、約
５倍の照射エネルギー密度を必要としたのは、光吸収係
数が小さくなり、加工に必要な照射エネルギー密度を大
きくする必要があるからである。

【００８５】波長１１００ｎｍ以上のレーザ光を用いる
場合には、光吸収係数が小さいため、照射エネルギー密
度をさらに大きくする必要がある。波長１１００ｎｍ以
上の光には、たとえば波長１３２１ｎｍのＹＬＦレーザ
が知られているが、このレーザを用いる場合は、約３０
Ｊ／ｃｍ²のエネルギー密度を必要とする。このような
高いエネルギー密度のレーザ光を使用すると、液中でレ
ーザ加工を行なったとしても、レーザ照射による熱を十
分に取り去ることができず、加工領域周辺には照射損傷
が生じる可能性が高い。そこで、シリコン単結晶の半導
体ウエハを加工する場合は、波長１１００ｎｍ以下のレ
ーザ光を使用することが実用的である。

【００８６】（２）半導体基板上の絶縁膜のレーザ加工 図５は、第１実施形態および第２実施形態に係るレーザ
加工方法を、シリコンウエハ１１と、その上に形成され
た絶縁膜の加工に適用した例を示す。図５に示す例で
は、第四高調波である波長２６６ｎｍのレーザ光２Ａを
使用し、加工面上に供給する液体８として、純水を使用
する。

【００８７】図５（ａ）では、シリコン酸化膜２０が、
例えばシリコンウエハ１１の全面に形成され、素子間を
絶縁分離する素子分離膜や層間絶縁膜等に使用されてい
る。シリコン酸化膜２０の表面２０Ａと、シリコンウエ
ハ１１の露出した加工面１１Ａ上には、レーザ光２Ａを
照射して加工する間、液体（不図示）が供給され、液体
を介して加工面を照射して溝１１Ｔを形成する。液体
は、乱流が生じないように、一定方向にほぼ均一な流れ
で供給されるのが好ましい。

【００８８】図５（ａ）に示す例では、シリコン酸化膜
２０は波長２６６ｎｍのレーザ光２Ａを吸収しないの
で、レーザ光２Ａはシリコン酸化膜２０を透過して直接
シリコンウエハ１１の加工面１１Ａに照射され、溝１１
Ｔが形成される。溝１１Ｔの形成に伴い、この上層に配
設されたシリコン酸化膜２０はブローされる。このと
き、シリコン酸化膜２０上、およびシリコンウエハ１１
の加工面１１Ａ上に液体８が供給されているので、シリ
コン酸化膜２０やシリコンウエハ１１の微粒子は洗い流
される。したがって、加工面への飛散物の飛散、付着は
防止される。

【００８９】図５（ｂ）では、シリコン単結晶のウエハ
１１上に、有機シリコン酸化膜２１、シリコン窒化膜２
２、有機シリコン酸化膜２３を積層した複合絶縁膜をレ
ーザ加工する。レーザ光２Ａを照射して加工する際に、
有機シリコン酸化膜２３の加工面２３Ａ、シリコン窒化
膜２２の加工面２２Ａ、有機シリコン酸化膜２１の加工
面２１Ａ、シリコンウエハ１１の加工面１１Ａ上に液体
８を供給する。レーザ光２Ａは液体８を透過して、加工
面を順次レーザ加工し、溝１１Ｔを形成する。

【００９０】図５（ｂ）に示す例では、有機シリコン酸
化膜２１、シリコン窒化膜２２、有機シリコン酸化膜２
３のそれぞれが波長２６６ｎｍのレーザ光２Ａを吸収す
るので、有機シリコン酸化膜２３、シリコン窒化膜２
２、有機シリコン酸化膜２１は順次レーザ加工され、さ
らにウエハ１１の加工面１１Ａにレーザ光２Ａが照射さ
れて、クラック等を生じることなく、溝１１Ｔのレーザ
加工が行われる。

【００９１】図５（ａ）および５（ｂ）に示すいずれの
例も、半導体ウエハのダイシング工程に良好に適用され
る。

【００９２】なお、図５（ｂ）の例において、シリコン
ウエハ１１上の多層絶縁膜を構成する各薄膜（有機シリ
コン酸化膜２１、シリコン窒化膜２２、有機シリコン酸
化膜２３）にクラックを生じさせることなくレーザ加工
を実現できる条件は、以下のように求められる。

【００９３】まず、シリコンウエハ１１上に有機シリコ
ン酸化膜２１、シリコン窒化膜２２、有機シリコン酸化
膜２３の各々を単層膜として形成した試料を準備する。
単層絶縁膜のレーザ光吸収係数をαｉ（ｎｍ^-1）、膜厚
をｔｉ（ｎｍ）とする。下地となるシリコンウエハ１１
の加工面１１Ａにレーザ光２Ａが照射されても、上層の
絶縁膜に損傷を与えないためには、加工面１１Ａに到達
するレーザ光２Ａの照射エネルギー密度を３Ｊ／ｃｍ²
以下に設定する必要がある。一方、ウエハ１１と絶縁膜
に溝１１Ｔをレーザ加工するには、少なくとも４Ｊ／ｃ
ｍ²の照射エネルギー密度を必要とする。また、有機シ
リコン酸化膜２１、２３のそれぞれを実際にレーザ加工
するために必要とされる照射エネルギー密度は１Ｊ／ｃ
ｍ²であり、シリコン窒化膜２２を実際にレーザ加工す
るために必要とされる照射エネルギー密度は０．５Ｊ／
ｃｍ²である。

【００９４】溝１１Ｔのレーザ加工に必要な照射エネル
ギー密度をＩi（４Ｊ／ｃｍ²）とし、シリコンウエハ１
１上に形成された、有機シリコン酸化膜２１、２３、シ
リコン窒化膜２２などの単層絶縁膜のレーザ光吸収係数
をαi、膜厚をｔiとしたとき、絶縁膜を透過してシリコ
ンウエハ１１の加工面１１Ａに到達するレーザ光２Ａの
照射エネルギー密度Ｉｓは、式（１）により表すことが
できる。

【００９５】 Ｉｓ＝Ｉi（１−Ｒ）ｅｘｐ（−αi・ｔi） （１） ここでＲは反射係数である。

【００９６】上述したように、シリコンウエハ１１上の
絶縁膜に損傷を与えずにシリコンウエハ１１の加工面１
１Ａにレーザ加工を行う場合には、照射エネルギー密度
Ｉｓを３Ｊ／ｃｍ²以下に設定する必要がある。また、
式（１）において、反射係数Ｒは絶縁膜ではほぼ０に近
似することができる。従って、照射エネルギー密度Ｉｓ
≦３Ｊ／ｃｍ²、照射エネルギー密度Ｉi＝４Ｊ／ｃｍ²
の条件を式（１）に代入すると、絶縁膜の膜厚ｔiが、
式（２）として求まる。

【００９７】 ｔi ≧０．３（１／αi） （２） シリコンウエハ１１上の積層膜を構成する各絶縁膜のレ
ーザ光吸収係数αi および膜厚ｔi が式（２）を満たす
場合、絶縁膜にクラック等の損傷を生じることなく、シ
リコンウエハ１１の加工面１１Ａにレーザ加工すること
が可能になる。また、図５の例では、基板の例としてシ
リコンウエハを用いているが、シリコンゲルマニウムや
III‐Ｖ族化合物半導体などの半導体ウエハ一般につい
ても同様のことが当てはまる。

【００９８】純水を各層の加工面上に供給しながらレー
ザ加工するので、レーザ光２Ａの照射により発生する熱
や、気泡、飛散物を除去し、照射領域１２近傍の損傷を
減少することができる効果は、上述したとおりである。

【００９９】図５に示す例では、液体８として純水を使
用しているが、液体８としてアンモニア水溶液を使用す
る場合は、純水を使用した場合に比べて、シリコンウエ
ハ１１に対するレーザ加工速度を向上できる。

【０１００】供給する液体８を加工面上で流動させる場
合は、レーザ光照射領域１２に発生する気泡を連続的に
取り除くことができるので、レーザ光２Ａを連続的に照
射することができ、加工効率を向上することができる。

【０１０１】さらに、加工面に超音波振動を与える場合
は、レーザ加工により発生した微粒子が加工面に付着す
るのを効果的に防止できる。

【０１０２】さらに、多層（複合）絶縁膜構造を有する
ウエハをレーザ加工する場合に、ウエハ上の各絶縁膜の
レーザ吸収係数αｉと膜厚ｔｉを、ｔｉ≧０．３／αｉ
の関係を満たすように設定することによって、各絶縁膜
への機械的ストレスを抑制して、レーザ加工を進めるこ
とができる。したがって、上層の積層絶縁膜にクラック
を生じさせることなく、ウエハに微細加工を施すことが
でき、製造上の歩留まりを向上することができる。

【０１０３】（３）半導体ウエハ上の金属膜のレーザ加
工 図６は、シリコン単結晶のウエハ１１上にシリコン酸化
膜２０を介して形成した金属膜をレーザ加工する例を示
す。図６の例では、金属膜として銅膜３０、３１を用い
る。銅膜の加工面３０Ａ、３１Ａ上に、乱流を生じない
ようにほぼ均一な流れで液体（不図示）を供給し、液体
を介してレーザ光２Ａで加工面３０Ａ、３１Ａを照射し
てレーザ加工する。必要に応じて、加工面３０Ａ、３１
Ａに超音波振動を与える。レーザ加工された銅膜３０、
３１は、例えば素子間を電気的に接続する配線、電源を
供給する電源配線、電極等に使用される。

【０１０４】図６（ａ）に示す例では、シリコンウエハ
１１上に形成された膜厚５００ｎｍのピュアな銅薄膜３
０をレーザ加工する。加工面３０Ａ上に供給する液体と
して純水を使用し、Ｑ−ｓｗｉｔｃｈ Ｎｄ ＹＡＧレ
ーザを用いる。レーザ光の形状は、１０μｍ×１０μ
ｍ、照射エネルギー密度は３Ｊ／ｃｍ²、ショット数は
１である。

【０１０５】μ−ＡＥＳによる分析の結果、大気中のレ
ーザ加工で照射領域１１１０近傍に生じていた数十％の
炭素汚染１１３５（図１９（ｂ））が、銅薄膜３０のレ
ーザ光照射領域１２の近傍には生じていないことが確認
された。従って、照射領域近傍の銅薄膜３０の比抵抗値
も上昇することなく、本来の１．８μΩｃｍの比抵抗値
を維持することができた。

【０１０６】さらに、ＴＥＭを使用した断面形状の観察
の結果、大気中でのレーザ加工で照射領域近傍に生じて
いた盛り上がり１１３３や飛散金属粒子１１３４（図１
９（ｂ））も観測されなかった。

【０１０７】純水の供給下で銅薄膜３０をレーザ加工す
ると、レーザ光照射領域１２の近傍の炭素汚染や盛り上
がり、飛散粒子の付着を効果的に防止できる。この効果
は、レーザ光２Ａの波長を３５５ｎｍ、５３２ｎｍ、１
０６４ｎｍと変化させても同様に達成される。すなわ
ち、純水を透過し、銅薄膜３０に吸収されるような波長
を有するレーザ光２Ａであれば、シリコンウエハ１１上
の金属薄膜３０を良好にレーザ加工することができる。

【０１０８】図６（ｂ）に示す例では、シリコンウエハ
１１上に形成された膜厚１μｍの銅厚膜３１をレーザ加
工する。加工面３１Ａ上に供給する液体として純水を使
用し、Ｑ−ｓｗｉｔｃｈ Ｎｄ ＹＡＧレーザを用い
る。レーザ光の形状は、１０μｍ×１０μｍ、照射エネ
ルギー密度は３Ｊ／ｃｍ²、ショット数は１である。図
６（ａ）と同じ条件でのレーザ加工では、銅厚膜３１に
形成されるトレンチ３１Ｔは、シリコン酸化膜２０まで
到達することができない。

【０１０９】そこで、図６（ｃ）に示すように、加工面
３１Ａ上に供給する液体（不図示）としてグリシン過酸
化水素水を使用して、膜厚１μｍの銅厚膜３１をレーザ
加工する。グリシン過酸化水素水は、第四高調波の波長
２６６ｎｍ及び第３高調波の波長３５５ｎｍのレーザ光
２Ａを吸収してしまうので、レーザ加工には第二高調波
の波長５３２ｎｍのレーザ光２Ａ（または基本波の波長
１０６４ｎｍのレーザ光２Ａ）を実用的に使用すること
ができる。レーザ光２Ａの照射エネルギー密度は３Ｊ／
ｃｍ²、ショット数は１である。

【０１１０】グリシン過酸化水素水は、室温ではエッチ
ングを進行させず、温度が約１００℃に上昇すると数μ
ｍ／ｍｉｎ程度のエッチングを生じさせる。ウエハ上の
銅膜のレーザ加工にグリシン過酸化水素水中を用いる場
合は、レーザ光２Ａの照射エネルギーでグリシン過酸化
水素水が加熱され、特にヒータ等の加熱装置を必要とせ
ずに、レーザエッチングを促進することができる。した
がって、膜厚１μｍの銅厚膜３１に、シリコン酸化膜２
０に到達するトレンチ３１Ｔを良好に形成することがで
きる。結果として、銅厚膜３１が完全にパターニングさ
れる。

【０１１１】μ―ＡＥＳによる分析の結果、グリシン過
酸化水素水を供給しながら銅厚膜３１をレーザ加工する
場合も、大気中でのレーザ加工で照射領域１２近傍に生
じていた数十％の炭素汚染は観察されなかった。したが
って、照射領域１２の近傍で銅膜３１の比抵抗値の増大
もなく、本来の値である１．８μΩｃｍが良好に維持さ
れていた。

【０１１２】照射領域１２近傍での盛り上がりや金属粒
子の飛散もなく、良好な断面形状で銅膜３１を微細加工
することができた。

【０１１３】図６に示す例では、ウエハ上の金属膜とし
て銅膜を例にとって説明したが、主導電層としての銅膜
上に耐食性向上のためのニッケル膜、クロム膜等を積層
した複合膜、あるいは、アルミニウム膜、アルミニウム
合金（Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｃｕ―Ｓｉ等）
膜等の単層膜、これらの単層膜にバリアメタル膜や反射
防止膜を積層した複合膜を液体供給下でレーザ加工する
場合も同様の効果が達成される。

【０１１４】（４）シリコン窒化膜およびフォトレジス
トのレーザ加工 図７（ａ）は、シリコンウエハ１１上にシリコン酸化膜
２０を介して形成したシリコン窒化膜４０上に液体（不
図示）を供給しながらレーザ加工する例を、図７（ｂ）
は、同じくシリコンウエハ１１上にシリコン酸化膜２０
を介して形成したフォトレジスト４１上に液体（不図
示）を供給しながらレーザ加工する例を示す。

【０１１５】シリコン窒化膜４０やフォトレジスト膜４
１の熱拡散係数は、シリコンウエハ１１や金属膜の熱拡
散係数より約１桁程度小さく、レーザ照射領域周辺への
熱影響は比較的小さい。Ｑ−ｓｗｉｔｃｈ Ｎｄ ＹＡ
Ｇレーザの第３高調波や第４高調波のようなＤＵＶ光を
利用するレーザ加工では、シリコン窒化膜４０のような
無機絶縁膜の結合ボンドや、フォトレジスト膜４１のよ
うな有機材料の結合ボンドを直接切断することができ、
より一層熱影響の少ない非熱加工（アブレーション加
工）が行えるものと期待されている。

【０１１６】図７（ａ）の例では、シリコン窒化膜４０
は、例えばＣＶＤやスパッタリング等によりシリコンウ
エハ１１上に２０ｎｍの膜厚で形成されている。このシ
リコン窒化膜４０上に純水を供給し、Ｑ−ｓｗｉｔｃｈ
Ｎｄ ＹＡＧレーザの第四高調波である波長２６６ｎ
ｍのレーザ光２Ａで加工する。レーザ光２Ａの形状は１
０μｍ×１０μｍ、照射エネルギー密度は０．５Ｊ／ｃ
ｍ²、ショット数は１である。

【０１１７】ＳＥＭで断面形状を観察の結果、大気中で
レーザ加工した場合にレーザ照射領域近傍に生じた盛り
上がりやシリコン窒化物粒子の飛散（図１９（ｃ）参
照）は観察されなかった。

【０１１８】なお、シリコン窒化膜４０は、第三高調波
の波長３５５ｎｍ、第二高調波の波長５３２ｎｍ、基本
波の波長１０６４ｎｍのレーザ光を吸収しないので、こ
れらの波長ではレーザ加工を行うことができない。レー
ザ加工が行われたシリコン窒化膜４０は、例えば上下配
線間の層間絶縁膜、素子等を覆い保護する保護膜等に使
用される。

【０１１９】図７（ｂ）に示す例では、シリコンウエハ
１１上のシリコン酸化膜２０の上に、スピンコート等に
よりレジスト材料を塗布後、ベークして、たとえば５０
０ｎｍの膜厚のフォトレジスト膜４１を形成する。フォ
トレジスト膜４１の加工面４１Ａ上に純水（不図示）を
供給し、Ｑ−ｓｗｉｔｃｈ Ｎｄ ＹＡＧレーザの第四
高調波（波長２６６ｎｍ）のレーザ光２Ａで、純水を介
して所定領域をレーザ加工する。レーザ光２Ａの形状は
１０μｍ×１０μｍ、照射エネルギー密度は０．５Ｊ／
ｃｍ²、ショット数は１である。

【０１２０】ＳＥＭで断面形状を観察の結果、大気中で
のレーザ加工で照射領域近傍に生じていた盛り上がり、
フォトレジスト粒子の飛散（図１９（ｄ）参照）は、観
測されなかった。レーザ加工が行われたフォトレジスト
膜４１は、素子や配線、電極等のパターニングを行うエ
ッチングマスク等に使用される。

【０１２１】図７（ａ）、７（ｂ）に示すいずれの例で
も、レーザ加工中に、加工面に超音波振動を与えること
によって、加工面への飛散微粒子の付着を、より効果的
に防止できることは、上述したとおりである。

【０１２２】（５）ダイシングライン形成に適用される
レーザ加工 図３と関連して説明した先ダイシング方法以外に、あら
かじめ薄膜化したシリコンウエハを最後にダイシングす
る技術にも、液体供給下でのレーザ加工を適用できる。
図８は、このようなダイシング工程を示す図である。

【０１２３】まず、図８（ａ）に示すように、シリコン
ウエハ１１のデバイス面５０をダイシングテープ５５で
保持する。次に、図８（ｂ）に示すように、シリコンウ
エハ１１を裏面から機械的に研磨し、ウエハ１１を薄膜
化する。一般に、薄膜化されたウエハには機械的ストレ
スにより破砕層が形成されて強度の低下を引き起こすた
め、ウェットエッチングやドライエッチング等で破砕層
を取り除いて、チップ強度の低下を抑制する。

【０１２４】次に、図８（ｃ）に示すように、ダイシン
グテープ５５を除去し、シリコンウエハ１１をひっくり
返して、シリコンウエハ１１の裏面を、新たにダイシン
グテープ５６で保持する。

【０１２５】最後に、図８（ｄ）に示すように、デバイ
ス面５０に液体（不図示）を供給しながら、レーザ加工
して、シリコンウエハ１１を切断する。必要に応じて、
デバイス面５０に超音波を印加しながらレーザ加工する
と、デバイス面への微細加工くずや気泡の付着を効果的
に防止することができる。

【０１２６】ブレードを用いてダイシングした場合は、
チップ側壁に損傷が生じてチップ強度が低下し、また、
厚さが５０μｍ以下の領域では、ブレードによるダイシ
ング中にチップが割れて、歩留まりが低下するという問
題がある。これに対して、図１または図２の装置でダイ
シングを施すと、厚さ５０μｍ以下の領域においてもチ
ップ割れを生じることなくダイシングラインの形成が可
能である。また、チップ側壁の損傷や、ボイド、転位、
盛り上がりなどの欠陥も抑制され、チップの信頼性が向
上する。

【０１２７】図９は、液中レーザ加工でダイシングライ
ンを形成することにより、ウエハ６０上のチップ配置を
最適化した例を示す。ブレードを使用したダイシングで
は図９（ａ）に示すように格子状のラインしか形成でき
ないが、液中レーザ加工でダイシングすると、ウエハ６
０上に任意の形状のダイシングラインを形成することが
できる。たとえば、図９（ｂ）に示すように、ダイシン
グラインをジグザグの階段状にずらしながら、チップ配
置を最適にすることで、１枚のウエハ６０上に作製され
るチップの数を増やすことができる。また図９（ｃ）に
示すように、チップ形状をたとえば６角形にすること
で、最大数のチップを切り出すことができる。

【０１２８】さらには、図１０に示すように、１枚のウ
エハ６０上にそれぞれ異なるサイズや形状のチップＡ，
Ｂ，Ｃを形成することも可能になる。たとえば数百枚単
位でしか生産しないチップを作製する場合に、このダイ
シング方法は非常に有効である。

【０１２９】（６）グローバル配線の形成に適用される
レーザ加工 図１１は、液体供給下でのレーザ加工を、単層のグロー
バル配線の形成に適用した例を、図１２および１３は、
多層のグローバル配線の形成に適用した例を示す。グロ
ーバル配線はチップ上の回路ブロックにまたがって延
び、グローバルクロック等を供給する上層配線である。
長距離配線であることから、配線遅延を極力低減するこ
とが求められ、抵抗の低減が重要である。したがって、
汚染や飛散微粒子の付着を効果的に防止することのでき
る液体供給下でのレーザ加工が、有効に適用される。

【０１３０】単層グローバル配線の形成にあたって、ま
ず図１１（ａ）に示すように、シリコンウエハ６１上に
絶縁膜６２を介してパッド６３を形成した基板を準備す
る。次に、図１１（ｂ）に示すように、絶縁膜６２およ
びパッド６３の全面を覆って、Ｃｕ／Ｔａ／ＴａＮ、Ｐ
ｄ／Ｔｉ／Ｎｉ等の金属薄膜６４を形成する。次に、図
１１（ｃ）に示すように、金属膜６４上に樹脂絶縁膜６
５を形成する。次に、図１１（ｄ）に示すように、樹脂
絶縁膜６５上に液体（不図示）を供給しながら、レーザ
加工する。このとき、加工面に超音波振動を与えてもよ
い。

【０１３１】次に、図１１（ｅ）に示すように、Ｃｕ、
Ａｕ、はんだ等の電解メッキにより、パターンを埋め込
んでメッキ層６６を形成する。最後に、図１１（ｆ）に
示すように、有機溶剤により樹脂絶縁膜６５を除去し、
酢酸、塩酸、硝酸、希フッ酸などの酸溶液を用いてエッ
チングすることにより、露出した下層の金属薄膜６４を
除去する。これによりグローバル金属配線６６ａや金属
バンプ６６ｂが形成される。

【０１３２】このような方法では、高価な露光用マスク
やＣＭＰを必要とするフォトリソグラフィ工程を用いず
に、基板上に配線を正確に形成することが可能になる。

【０１３３】従来法では、樹脂膜にたとえば感光性ポリ
イミド等を用いてフォトリソグラフィによりパターニン
グしていたが、この方法では、現像工程を要するため、
廃液を排出することとなり、環境に悪影響を与えてい
た。また、フォトリソグラフィを用いた工程では、感光
性の樹脂絶縁膜を用いる必要性があるため、使用できる
材料に制限を与え、たとえばテフロン（登録商標）系の
樹脂膜などの安価で低い誘電率の材料を用いることがで
きなかった。これに対し、液中レーザ加工を用いると、
ほぼすべての樹脂膜の加工が可能になり、加工面がより
正確で、損傷やダストの発生のない良好なパターンを形
成することができる。

【０１３４】図１２および１３は、多層グローバル配線
の形成工程を示し、図１３（ｅ）の工程は、図１２
（ｄ）に引き続く工程である。

【０１３５】まず、図１２（ａ）に示すように、シリコ
ンウエハ７１上に絶縁膜７２を介して下層配線７３を形
成した基板を準備する。次に、図１２（ｂ）に示すよう
に、基板全面を覆って、第１の樹脂絶縁膜７５を形成す
る。次に、図１２（ｃ）に示すように、樹脂絶縁膜７５
上に液体（不図示）を供給しながら、所定の箇所にレー
ザ光を照射して、下層配線７３上の樹脂絶縁膜７５を除
去し、ヴィアホールを形成して下層配線７３の一部を露
出する。

【０１３６】次に、図１２（ｄ）に示すように、Ｃｕ／
Ｔａ／ＴａＮ、Ｐｄ／Ｔｉ／Ｎｉ等の金属薄膜７４を形
成し、さらに、図１３（ｅ）に示すように、第２の樹脂
絶縁膜７７を形成する。次に図１３（ｆ）に示すよう
に、第２の樹脂絶縁膜７７上に液体を供給しながら再度
レーザ加工を行い、配線溝７８、７９をパターニングす
る。

【０１３７】次に、図１３（ｇ）に示すように、Ａｕや
Ｃｕ等を電解メッキで形成し、配線溝７８、７９を金属
７６で埋め込む。最後に、図１３（ｈ）に示すように、
有機溶剤により第２の樹脂絶縁膜７７を除去し、酸溶液
で露出した下層金属薄膜７４をエッチングして、金属配
線７６ａ、７６ｂを形成する。この工程を繰り返すこと
により、製造コストの高いフォトリソグラフィ工程を用
いることなく、多層配線を高い信頼性で正確に形成する
ことができる。

【０１３８】上述した工程は、半導体デバイス面上のは
んだバンプやＡｕバンプ、あるいはグローバル配線の形
成、実装基板上の配線の形成にも適用できる。

【０１３９】（７）アライメントマーク上のレジストを
選択除去するレーザ加工 半導体デバイスの微細化にともない、リソグラフィ工程
で下地に設けたアライメントマークを観察してアライメ
ント精度を向上させる技術が必須となっている。

【０１４０】半導体リソグラフィ工程におけるパターニ
ングのための露光は、ＫｒＦエキシマレーザやＡｒＦエ
キシマレーザなどの紫外領域のレーザを用いて行なわれ
る。これらの紫外領域のレーザ光を用いて微細パターニ
ングする際には、下地の光学的な影響を排除する必要が
あるため、レジストの下層に反射防止膜が形成されてい
る。反射防止膜は、紫外領域の光を吸収して下地への紫
外線の侵入をブロックするので、下地に形成されたアラ
イメントマークの検出は、露光用の光学系とは別に設置
された可視光線のアライメント観察用の光学系で行なわ
れている。

【０１４１】しかし、この方法では、観察用の光軸と、
露光用の光軸が別々に設置されるため、温度などの周囲
環境の微小な変化の影響を受けて、光軸間の距離が変動
し、アライメント精度が損なわれる。

【０１４２】精度向上のためには、露光用の光学系を用
いてアライメントをするのが好ましいが、レジストの下
層には反射防止膜があるので、アライメントマークを露
出するためにレジストと反射防止膜とを除去する必要が
ある。

【０１４３】アライメントマーク上のレジストと反射防
止膜だけを選択的に除去するために、大気中でレーザ加
工すると、周囲に加工くずや微粒子が飛散してしまうこ
とは上述のとおりである。飛散物がレジスト上に付着す
ると、レジストのパターニングエラーを引き起こし、歩
留まりを低下させる。

【０１４４】そこで、液体供給下でレーザを照射し、必
要に応じて加工面に超音波振動を与えながら、アライメ
ントマーク上の少なくとも反射防止膜を選択除去するこ
とにより、飛散物の付着のない状態でアライメントマー
クを露出する。

【０１４５】特に、図１４（ａ）および１４（ｂ）に示
すように、シリコンウエハ８１上の絶縁膜８２に形成さ
れたアライメントマーク８３を観察するために、レジス
ト８５と反射防止膜８４上に液体（不図示）を供給しな
がら、細く絞ったレーザ光２Ａで加工面を走査すること
によって、所望の領域を選択除去することができる。

【０１４６】図１４（ａ）に示すように、ビーム径８７
を１０μｍ×８０μｍにしぼり、レーザ光またはステー
ジ（不図示）を、図１４（ｂ）に示す加工領域８８に沿
って走査する。図１４（ｃ）に示すようにワンショット
でレーザ加工した場合、レジストの種類や膜厚によって
は、あるいはレジストと反射防止膜との密着性の変化に
よって、反射防止膜８４とレジスト８５との界面で、は
がれ８９が生じる場合がある。これは、反射防止膜８４
がレーザの熱を吸収して溶融蒸発し、レジスト８５と反
射防止膜８４との界面でストレスが発生し、上層のレジ
スト８５を吹き飛ばすためである。このはがれ現象は、
フォトレジスト、無機膜、反射防止膜の多層構造で形成
された複合レジスト膜の場合にも顕著に現れる。

【０１４７】アライメントマーク８３は、通常は一辺が
５０μｍから２００μｍの大きさで形成されている。ビ
ーム径８７を１６０μｍ×８０μｍで照射した場合、図
１４（ｃ）に示すようなはがれ８９が生じる。図１４
（ａ）、１４（ｂ）に示すように、細く絞ったレーザビ
ームを液体供給下で走査することによって、レジスト８
５のはがれを効果的に抑制し、かつ飛散物の付着のない
良好な加工が実現される。

【０１４８】図１５はレーザ加工で使用するビーム形状
の変形例を示す。図１５（ａ）に示すように、複数のス
リット８７で構成されるビーム形状のレーザ光を照射
し、照射位置を所定幅だけシフトすることによって、所
望の領域を加工することができる。この場合も、加工面
上には液体が流動的に供給され、必要に応じて、加工面
に超音波振動が与えられる。また、図１５（ｂ）に示す
ように、ビームの断面形状をモザイク状に加工して第１
の方向にシフトした後、第１の方向と垂直な第２の方向
にシフトさせて最終加工形状にすることもできる。いず
れの場合もひとつひとつのビーム径を小さくしてあるの
で、レジストのはがれを防止することができる。

【０１４９】もちろん、レジストのはがれが生じない場
合には、ビーム形状を加工領域と同一にして加工しても
よい。また、反射防止膜８４を形成した後にアライメン
トマーク上の反射防止膜８４をレーザ加工により選択的
に除去し、その後レジスト８５を形成しても、露光用の
光学系を用いたアライメントが可能となる。

【０１５０】（８）チップオンチップ型半導体装置のレ
ーザ加工 図１６は、チップオンチップ型の半導体装置に、液体供
給下でのレーザ加工を適用した例を示す。

【０１５１】近年、半導体デバイス内にスルーホールを
形成し、スルーホール内に埋め込まれたＣｕ等の金属を
配線として半導体チップを積層するチップオンチップ技
術が注目されている。図１６に示すように、パッド９３
上に金属バンプ９８を有する第１および第３のチップ９
０ａ、９０ｃの間に、第２のチップ９０ｂをはさんで積
層する。第２のチップ９０ｂは、スルーホール内に絶縁
膜９７を介して金属を充填した配線プラグ９６を有す
る。各チップはそれぞれ半導体基板９１の表面上に多層
配線構造９５が形成されており、第２のチップ９０ｂは
半導体基板９１の裏面側に絶縁膜９２が形成されてい
る。このようなスタックされたチップ間を接続すること
によって、配線長を大幅に短縮でき、配線遅延が抑制で
きる。

【０１５２】現在、チップスループラグの穴あけ加工は
ＲＩＥで行なわれているが、加工速度が遅く、生産性が
悪い。一方、大気中でレーザ照射によりスルーホール用
の穴をあけると、シリコンデバイスに照射損傷を生じ、
スルーホール近傍の素子が不良になることは先に説明し
たとおりである。

【０１５３】そこで、スルーホールを形成する基板表面
に、乱流を生じないように液体を供給し、流動する液体
を介してレーザ照射してスルーホールを形成する。必要
に応じて、加工面に超音波振動を与える。加工面に供給
する液体はそのまま排出してもよいし、循環させてもよ
い。後者の場合は、フィルタを設置して、洗い流された
加工くずを除去する。液体供給下でレーザ加工すること
により、損傷や飛散物の付着のない良好な加工形状が達
成される。また、スルーホール形成の高速化と、デバイ
ス動作の信頼性を両立させることができる。

【０１５４】図１７および１８は、チップオンチップ型
の半導体装置に用いられるチップにスルーホールを形成
する工程例を示し、図１８（ｅ）は図１７（ｄ）に引き
続く工程である。まず、図１７（ａ）に示すように、シ
リコンウエハ１１０上にシリコン酸化膜１１１を形成し
た基板上に、液体（不図示）を供給しながらレーザ光を
照射して、ホール１１３を形成する。次に、図１７
（ｂ）に示すように、ホール１１３の壁面と基板上のシ
リコン酸化膜１１１上にシリコン酸化膜１１４を形成す
る。以下の図１７（ｃ）〜図１８（ｈ）の工程は、従来
の工程と同様であり、ホール１１３に金属１１５を充填
し表面を平坦化してシリコン酸化膜１１４を覆って金属
膜１１５を形成し（図１７（ｃ））、シリコン酸化膜１
１１上の金属膜１１５およびシリコン酸化膜１１４を除
去してスループラグ１１５を形成し（図１７（ｄ））、
スループラグ１１５とシリコン酸化膜１１１上に配線層
および層間絶縁膜から成る多層配線構造１１６を形成し
たうえで、最上層の配線層を選択的に露出させてパッド
１１７を形成する（図１８（ｅ））。シリコン基板１１
０を研磨等により薄膜化し（図１８（ｆ））、裏面にシ
リコン酸化膜１１８を堆積してから（図１８（ｇ））、
平坦化してスループラグ面を露出してバンプとの接続面
を形成する（図１８（ｈ））。

【０１５５】チップの加工面に流動液体を供給しながら
直接レーザ加工してホールを形成することにより、加工
時間が大幅に短縮される。また、シリコンウエハへのダ
メージや飛散粒子の付着のない良好な加工断面形状が達
成され、最終的な半導体装置の動作の信頼性が向上す
る。また、レーザ加工中に加工面に超音波を印加するこ
とにより、飛散粒子や気泡の付着をより効果的に防止で
きる。

【０１５６】以上説明したように、液体供給下でのレー
ザ加工を半導体装置の製造方法に適用した場合は、加工
面への気泡やダストの付着を抑制し、高い制御性で素材
を選択的に加工することができる。半導体装置の製造を
例にとってレーザ加工の適用を説明したが、半導体基板
はシリコンウエハに限定されず、III−Ｖ族化合物半導
体基板であっても、同様の効果が達成できる。また、半
導体装置の製造だけではなく、液晶表示装置等に使用さ
れる石英ガラス基板、プリント配線基板等に使用される
樹脂基板（例えばエポキシ系樹脂基板、ポリイミド系樹
脂基板等。）、セラミックス基板、炭化珪素基板等の加
工にも、液体供給下でのレーザ加工を良好に適用でき
る。また、特に、マザーボード、ドーターボード、ベビ
ーボード、ＣＰＵボード、メモリボード等のプリント配
線基板や、１個又は複数のベアチップを実装する実装基
板にも適用することができる。

【０１５７】また、上述した液体供給下でのレーザ加工
は、半導体装置、配線基板等の電子部品の製造のみなら
ず、精密機械部品のレーザ加工にも応用することができ
る。

【０１５８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、加
工面でのレーザ光照射による損傷を低減し、光照射にと
もなう飛散物の付着を効果的に防止して、正確な形状の
微細加工を施すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るレーザ加工装置の
概略構成図である。

【図２】本発明の第２実施形態に係るレーザ加工装置の
概略構成図である。

【図３】本発明の第３実施形態として、シリコン基板の
加工に適用した例を示し、図３（ａ）は液体に純水を用
いた場合の断面図、図３（ｂ）は比較例として機械的切
断加工による断面図、図３（ｃ）はレーザ加工で液体に
アンモニア水を用いた場合の断面図である。

【図４】レーザ光の波長と、シリコンのレーザ光吸収係
数および吸収深さとの関係を示す図である。

【図５】シリコン基板とその上に形成された絶縁膜を、
液体供給下でレーザ加工した例を示す図である。

【図６】シリコン基板に絶縁膜を介して形成された金属
膜を、液体供給下でレーザ加工した例を示す図である。

【図７】図７（ａ）は、シリコン基板上に形成されたシ
リコン窒化膜を液体供給下でレーザ加工した例を、図７
（ｂ）はシリコン基板上に形成されたフォトレジスト膜
を液体供給下でレーザ加工した断面構造を示す図であ
る。

【図８】あらかじめ薄膜化したシリコンウエハを液体供
給下のレーザ加工でダイシングする例を示す図である。

【図９】液体供給下でのレーザ加工により、ウエハ上に
任意の形状のダイシングラインを形成し、チップ配置を
最適化した例を示す図である。

【図１０】液体供給下のレーザ加工により、ひとつのウ
エハからサイズや形状の異なるチップをダイシングする
例を示す図である。

【図１１】液体供給下のレーザ加工を、単層グローバル
配線の形成に適用する例を示す図である。

【図１２】液体供給下のレーザ加工を、多層グローバル
配線の形成に適用する例を示す図である。

【図１３】液体供給下のレーザ加工を、多層グローバル
配線の形成に適用する例を示す図であり、図１２（ｄ）
に引き続く工程を示す図である。

【図１４】液体供給下で細く絞ったビームを走査して、
反射防止膜上に形成されたレジストをレーザ加工する例
を示す図である。

【図１５】走査ビームのスリット形状の例を示す図であ
る。

【図１６】液体供給下でのレーザ加工を、チップオンチ
ップ型の半導体装置に適用した例を示す図である。

【図１７】図１６に示したチップオンチップ型の半導体
装置におけるスルーホール形成に液体供給下でのレーザ
加工を用いた例を示す図である。

【図１８】チップオンチップ型の半導体装置におけるス
ルーホール形成に液体供給下でのレーザ加工を用いた例
を示す図であり、図１７（ｄ）に引き続く工程を示す図
である。

【図１９】従来のレーザ加工技術により生じるダメージ
を示す図である。

【符号の説明】

１、１００ レーザ加工装置 ２ レーザ発振器 ３ レーザ発振コントローラ ４ 光学系 ５ 観測系 ６ 走査系 ７ ホルダ ７Ａ 透明窓 ７Ｂ 液体導入ポート ７Ｃ 液体排出ポート ８ 液体 ９ 液体供給装置 １０ 加工対象物 １０Ａ 加工対象面 １１、６１、７１、８１ シリコン単結晶ウエハ ２０ シリコン酸化膜 ２１、２３ 有機シリコン酸化膜 ２２、４０ シリコン窒化膜 ３０、３１ 金属膜（Ｃｕ膜） ４１ フォトレジスト膜 ５０ 素子面 ５５、５６ ダイシングテープ ６０ ウエハ ６５、７７、８５ レジスト ６６、７６ 金属配線

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｋ 101:40 Ｈ０１Ｌ 21/78 Ｃ

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光を透過させる液体を、加工対象
   物の加工面に供給し、 前記液体を介してレーザ光を前記加工面に照射し、 前記加工面に超音波振動を与えながらレーザ加工を行う
   レーザ加工方法。
2. 【請求項２】 前記液体は、前記加工面上に一定方向に
   ほぼ均一な流れで供給されることを特徴とする請求項１
   に記載のレーザ加工方法。
3. 【請求項３】 前記超音波振動は、前記液体によって前
   記加工面に伝播されることを特徴とする請求項１に記載
   のレーザ加工方法。
4. 【請求項４】 前記超音波振動は、前記加工対象物を介
   して前記加工面に伝播されることを特徴とする請求項１
   に記載のレーザ加工方法。
5. 【請求項５】 前記加工対象物は半導体ウエハであり、
   前記レーザ加工により、前記半導体ウエハにダイシング
   ラインを形成することを特徴とする請求項１に記載のレ
   ーザ加工方法。
6. 【請求項６】 レーザ発振器と、 加工対象物を保持するホルダと、 前記レーザ発振器から発せられたレーザ光を、前記加工
   対象物の加工面上に導く光学系と、 前記加工面上に液体を供給する液体供給装置とを備え、
   前記ホルダは、加工対象物の加工面にほぼ揃った位置に
   位置する液体導入ポートと排出ポートを有することを特
   徴とするレーザ加工装置。
7. 【請求項７】 前記加工対象物に超音波振動を与える機
   構をさらに有することを特徴とする請求項６に記載のレ
   ーザ加工装置。
8. 【請求項８】 前記超音波振動を与える機構は、前記ホ
   ルダに取り付けられた圧電素子と、前記圧電素子を駆動
   制御する駆動制御装置を含むことを特徴とする請求項７
   に記載のレーザ加工装置。
9. 【請求項９】 前記液体供給装置と前記液体導入ポート
   とを接続する管をさらに備え、前記超音波振動を与える
   機構は、前記管に設置されることを特徴とする請求項７
   に記載のレーザ加工装置。
10. 【請求項１０】 前記液体供給装置は、前記加工面上に
    供給された液体を循環させることを特徴とする請求項６
    に記載のレーザ加工装置。
11. 【請求項１１】 基板上に膜を形成し、 前記膜上にレーザ光を透過させる液体を供給し、 前記膜に超音波振動を与えながら、前記液体を介して前
    記膜上の所定の位置にレーザ光を照射して、前記膜を所
    定の形状に加工することを特徴とする半導体装置の製造
    方法。
12. 【請求項１２】 前記膜は金属膜であり、前記レーザ光
    で前記金属膜を所定の配線パターンに加工することを特
    徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記膜は樹脂絶縁膜であり、 前記樹脂絶縁膜を所定のパターンに溝加工し、 前記溝加工した樹脂絶縁膜に金属を充填してグローバル
    配線を形成することを特徴とするクレーム１１に記載の
    半導体装置の製造方法。
14. 【請求項１４】 基板上に１以上の膜を積層し、 前記膜上にレーザ光を透過させる液体を供給し、 前記液体を介して前記膜上にレーザ光を照射し、各膜の
    レーザ吸収係数αi と膜厚Ｔiとが、Ｔi≧０．３／αi
    の関係を満たす条件で、前記積層した膜を加工する半導
    体装置の製造方法。
15. 【請求項１５】 ウエハ上に反射防止膜を介してレジス
    ト膜を形成し、 前記レジスト膜上にレーザ光を透過させる液体を供給
    し、 前記液体を介して、細くしぼったレーザ光をレジスト膜
    上に照射し、 前記レーザ光を走査して、所定の領域のレジスト膜およ
    び反射防止膜を除去する半導体装置の製造方法。