JP2008290102A - レーザー加工方法、および、それを用いた半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザー光線を照射する光学系へのレーザー反応物質の付着を防止し得るレーザー加工方法を提供する。
【解決手段】本発明のレーザー加工方法では、保護基材装着工程において、レーザー光線３のエネルギーに対して耐加工性を有する保護基材５を、レーザー光線３のエネルギーに対して耐加工性のない粘着剤４を介して被加工物１の加工面１ａに装着し、レーザー光線照射工程において、加工面１ａにレーザー光線３を照射して被加工物１を加工するときに、粘着剤４に、被加工物１から発生するレーザー反応物質７を捕らえるための空隙１００を、レーザー光線３のエネルギーによって形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザー加工方法、および、それを用いた半導体装置の製造方法に関するものであり、特に、シリコンなどのウェハ表面に形成された半導体デバイスを区画するストリートに沿って、ウェハを加工するレーザー加工方法、および、それを用いた半導体装置の製造方法に関するものである。

半導体デバイス製造工程では、シリコンなどからなる半導体基板の表面に集積回路（半導体チップ）をマトリクス状に形成した半導体ウェハから個々の半導体チップが製造される。このような半導体ウェハでは、上記集積回路がストリートと呼ばれる分割ラインによって区画されており、このストリートに沿って半導体ウェハに加工溝の形成や切断がなされる。

一般に、半導体ウェハのストリートに沿った加工溝の形成や切断の方法としては、円板の円周部分にダイヤモンド砥粒を付着させたブレードを高速回転させるダイシングが知られている。このダイシングによって加工された加工面には、チッピングと称される微細なクラックが生じる。

近年、半導体デバイスの微細化・高速化・高性能化に伴い、半導体ウェハは、アルミや銅などの金属配線と金属配線間を絶縁する絶縁膜などとが積層された積層体の層数が多層化している。また、配線間容量を減少させ、電気信号の遅延を低減するために、機械的強度および密着力の低いＬｏｗ−ｋと称される低誘電率の絶縁体被膜が採用されるようになっている。さらに、高密度実装を実現するため、複数の半導体デバイスを多段に積層するチップスタック技術において、限られた寸法内に多数の半導体デバイスを組み込むことが要求されており、元厚７００〜８００μｍ程度の半導体ウェハを、２０〜１００μｍ程度にまで薄く研削または研磨するため、ウェハ厚の薄型化によってウェハ強度が低下している。

以上の諸事情によって、従来のダイシングを用いた加工方法のみでは、チッピングを低減することが困難な現状である。

上記問題を解決する手段の一つに、レーザー光線を照射する加工方法として、半導体ウェハのストリートに沿って、溝形成をするレーザーグルービングやレーザーのみでフルカットするレーザーダイシングが知られている。

図４は、従来のレーザー加工方法の一例を示す説明図であり、図４（ａ）は被加工物のストリートにレーザー照射した状態を示す断面図であり、図４（ｂ）は加工溝Ｇの形成後の状態を示す断面図である。

図４（ａ）に示すとおり、被加工物２１の上面２１ａには、複数の集積回路２２が形成されており、集積回路２２は、ストリート２６によって区画されている。そして、ストリート６には、集光器２８から、対物集光レンズ２８ａを介してレーザー光線２３が照射されている。

レーザー光線照射を用いた加工方法では、レーザー光線が照射された領域においてレーザー光線の光エネルギーが吸収されると、吸収された光エネルギーが瞬間的に熱エネルギーに変換される。そのため、レーザー光線が照射された領域には熱エネルギーが集中し、局所的に発生する溶融、蒸発、熱分解などの現象を利用して加工することができる。

図４（ｂ）に示すとおり、レーザー光線２３が照射された領域には、加工溝Ｇが形成されている。しかしながら、同時に、溶融、蒸発、熱分解によって発生した物質同士が衝突し合い、冷えて凝集する結果、レーザー反応物質２７が生成され、このレーザー反応物質がレーザー照射領域の両側付近に付着物として残ってしまうという課題がある。図４（ｂ）に示す例では、レーザー反応物質２７が集積回路２２に付着している。

特許文献１〜３には、このようなレーザー反応物質の付着残の課題を解決するためのレーザー加工技術が提案されている。

特許文献１、および、特許文献２には、半導体ウェハの回路形成面を保護膜によって被覆してレーザー加工を行う方法が開示されている。図５を参照して、特許文献１、および、特許文献２に開示されているレーザー加工方法について説明する。図５は、保護膜を用いたレーザー加工方法を示す図であり、図５（ａ）はポリビニルアルコールによって被膜した半導体ウェハの回路形成面にレーザー照射した状態を示す断面図でありであり、図５（ｂ）は加工溝Ｇ形成後の状態を示す断面図である。

図５（ａ）に示すように、半導体ウェハ３１の回路形成面３１ａには、集積回路３２が形成されており、集積回路３２は、ストリート３６によって区画されている。さらに、回路形成面３１ａには、ポリビニルアルコールを主成分とする水溶性保護溶液（保護膜３５）が、スピンコーターによって０．１〜５μｍ程度の膜厚で被膜されている。そして、ストリート３６には、集光器３８から、対物集光レンズ３８ａを介してレーザー光線３３が照射されている。

保護膜３５によって被膜された回路形成面３１ａでは、レーザー光線が照射されると、図５（ｂ）に示すように、レーザー照射によって発生した反応物質３７は、上記保護膜３５の表面に付着する。しかしながら、反応物質３７は、半導体ウェハの回路形成面３１ａには付着しない。しかも、保護膜３５は、水溶性であるため、水洗浄によって除去できる。そのため、保護膜３５を水洗浄すると同時に、レーザー反応物質３７も洗い流すことができる。これにより、特許文献１、および、特許文献２に記載の構成によれば、レーザー反応物質がレーザー照射領域の両側付近に付着物として残ってしまうという問題を解決することができる。

一方で、特許文献１、および、特許文献２の構成では、半導体ウェハ表面に水溶性保護溶液をスピンコーターによって塗布する場合、実際の塗布供給量に対し、ウェハ表面上に０．１〜５μｍ程度被覆に必要な正味の量の割合は、１％以下であり、材料ロスが大きいため、材料コストが高くなる。また、ポリビニルアルコールを主成分とする水溶性保護膜を水洗浄した廃液は、専用の廃液処理設備を必要になり、さらにコストがかかるという側面もある。

また、特許文献３には、半導体ウェハの回路形成面に接着剤を介して金属箔の保護シートを装着してレーザー加工を行う方法が開示されている。図６を参照して、特許文献３に開示されているレーザー加工方法について説明する。図６は、金属箔の保護シートを用いたレーザー加工方法を示す図である。図６に示すように、半導体ウェハ４１の回路形成面４１ａには、集積回路４２が形成されており、集積回路４２は、ストリート４６によって区画されている。さらに、上述したとおり、回路形成面４１ａには、接着剤４４を介して保護シート４５が装着されている。そして、ストリート４６には、集光器４８から、対物レンズ４８ａを介してレーザー光線４３が照射されている。

図６に示すとおり、レーザー光線４３はガウス分布を示し、エネルギーの高い中心領域Ａと中心領域に比べてエネルギーの低い外周側領域Ｂとからなる。そして、特許文献３に記載のレーザー加工方法では、エネルギーの高い中心領域Ａを半導体ウェハ４１の溝加工に利用する。特許文献３に記載の構成について、より詳細に説明すれば、以下のとおりである。レーザー光線４３の中心領域Ａは、エネルギーが高いため、接着剤４４、および、保護シート４５を溶融して、半導体ウェハ４１に達する。これにより、半導体ウェハ４１には、加工溝Ｇが形成される。しかしながら、外周側領域Ｂは、エネルギーが低いため、保護シート４５を加工することができない。換言すれば、保護シート４５は、レーザー光線４３の外周側領域Ｂに対して、耐加工性を有している。そのため、特許文献３に記載の構成によれば、加工溝Ｇの両側において保護シート４５と接着剤４４とは溶融されない。したがって、レーザー照射領域の両側において、レーザー反応物質４７の付着を保護シート４５によって防止することができる。

一方で、特許文献３に記載の構成では、保護シートとして金属箔を装着する構成のため、一般に材料コストが高くなる。また、被加工物に金属箔の保護シートを装着した状態では、光が遮断されるため、被加工物のストリートまたは位置合わせパターンマークを認識することができず、レーザー光線照射のための位置合わせ（アライメント）を遂行できない。そこで、予め被加工物のストリートまたは位置合わせパターンマークを検出し、検出したデータを任意の電子制御メモリに記憶する。そして、被加工物に接着剤を介して金属箔の保護シートを装着した後、上記の電子制御メモリに記憶されたアライメント位置情報に基づいて、ストリートまたは位置合わせパターンマークに沿って加工を実施することになる。そのため、通常のレーザー加工装置のみで対応することができず、接着剤と保護基材の装着機能を付加した専用の高価なレーザー加工装置を用いなければならないという側面もある。

また、特許文献４には、レーザー光線の照射時にレーザー光線の照射位置にガスを噴出するレーザー加工方法が開示されている。特許文献５に記載の構成によれば、レーザー反応物質は、噴出されるガスによって直ちに冷却されて吹き飛ばされて塵となるため、半導体ウェハの表面に強固に付着することがない。また、ガスは、レーザー光線照射位置に向けて噴出されるため吹き飛ばされた塵が切断溝に入り込むこともない。

また、特許文献５には、半導体ウェハの表面に対して鋭角をなしてレーザー光線を照射する構成が開示されている。特許文献５に記載の構成によれば、レーザーの照射によって生成されるレーザー反応物質を未加工領域に飛散させることなく加工することができる。これにより、未加工領域にレーザー反応物質が付着することを防止できる。
特開平５−２１１３８１号公報（１９９３年８月２０日公開） 特開２００６−１４０３１１号公報（２００６年６月１日公開） 特開２００５−３１３１８８号公報（２００５年１１月１０日公開） 特開２００４−２２３５４２号公報（２００４年８月１２日公開） 特開２００５−３５３９３５号公報（２００５年１２月２２日公開）

ところで、レーザー加工を行う場合、生成されるレーザー反応物質は、被加工物のレーザー照射領域の両側付近以外に、レーザー光線を照射する集光器の対物集光レンズにも付着する。そして、対物集光レンズにレーザー反応物質が付着している状態においてレーザーを照射した場合、エネルギーロスを生じてしまい、加工状態が不均一になってしまう。

上述したとおり、特許文献１〜３の構成によれば、半導体ウェハなどのレーザー加工を行う場合において、レーザー反応物質が被加工物のレーザー照射領域の両側付近に付着するという問題を解決することが可能となる。

しかしながら、上記従来の構成では、対物集光レンズへのレーザー反応物質の付着を防止することはできない。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、レーザー光線を照射する光学系へのレーザー反応物質の付着を防止する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。

本発明に係るレーザー加工方法は、レーザー光線のエネルギーに対して耐加工性を有する保護基材を、上記レーザー光線のエネルギーに対して耐加工性のない粘着剤を介して被加工物の加工面に装着する保護基材装着工程と、上記保護基材装着工程によって上記保護基材が装着された状態において、上記加工面に上記レーザー光線を照射して上記被加工物を加工するレーザー光線照射工程とを含んでいることを特徴としている。

上記の構成によれば、保護基材装着工程では、レーザー光線のエネルギーに対して耐加工性を有する保護基材（すなわち、該レーザー光線に対して光透過性を有する保護基材）を、上記レーザー光線のエネルギーに対して耐加工性のない粘着剤を介して被加工物の加工面に装着する。このとき、粘着剤を被加工物の加工面に塗布した後、保護基材を貼付する構成であってもよいし、保護基材と粘着剤とが一体化したもの（例えば、あらかじめ保護基材に粘着剤が塗布された状態の保護テープなど）を被加工物の加工面に装着する構成であってもよく、特に限定はされない。

また、上記の構成によれば、レーザー光線照射工程では、上記保護基材装着工程によって上記保護基材が装着された状態において、上記加工面に上記レーザー光線を照射して上記被加工物を加工する。このとき、保護基材は上記レーザー光線を透過する。そのため、レーザー光線は、保護基材の下層の粘着剤に到達する。ここで、粘着剤には、上記レーザー光線のエネルギーに対する耐加工性がなく、上記レーザー光線の照射によって気化するなどして空隙が形成される。そして、粘着剤に空隙が形成されると、レーザー光線は被加工物に到達し、被加工物を加工して溝などを形成する。この結果、被加工物の溶融などによってレーザー反応物質が生成される。ここで、粘着剤には空隙が形成されているが、保護基材は上記レーザー光線を透過するため加工されずに該空隙を覆っており、生成されたレーザー反応物質は、該空隙の内部において捕らえられる。

これにより、レーザー反応物質は、該空隙の外部に飛び散ることがなく、レーザー反応物質が上記レーザー光線を照射するレンズなどの光学系に付着することはない。したがって、上記レンズへのレーザー反応物質の付着などに起因して、レーザーエネルギーのロスは発生しないため、加工状態を均一にすることができる。また、上記レンズなどに付着するレーザー反応物質を除去する工程も不要となり、レーザー加工の効率を向上させることができる。さらに、被加工物の加工領域の周辺部においては、被加工物の表面に粘着剤が密着しているためレーザー反応物質が付着することはない。しかも、保護基材は光透過性を有するため、特殊な照明や撮像カメラを用いず、通常のレーザー加工装置をそのまま適用して、容易に被加工物の位置合わせ（アライメント）を実現することができる。

本発明に係るレーザー加工方法では、上記保護基材は、上記レーザー光線のエネルギーに対して耐加工性を有する樹脂であることが好ましい。

上記の構成によれば、保護基材の装着、および、剥離を容易に行える。

本発明に係るレーザー加工方法では、上記樹脂は、ポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、または、ポリエステル系樹脂であることが好ましい。

上記の構成によれば、上記樹脂の光透過率は高いため、保護基材を損傷することなく、被加工物を効率よく加工できる。

本発明に係るレーザー加工方法では、上記保護基材は、上記レーザー光線のエネルギーに対して耐加工性を有するガラスであることが好ましい。

上記の構成によれば、被加工物（例えば、半導体ウェハなど）を薄く研削した場合であっても、ガラスの剛性によって被加工物を支持することができる。これにより、被加工物の撓みを抑制し、ハンドリング性を向上させて、被加工物の割れを防止することができる。

本発明に係るレーザー加工方法では、上記粘着剤は、上記レーザー光線のエネルギーに対して耐加工性のない樹脂であることが好ましい。

上記の構成によれば、保護基材の装着、および、剥離を容易に行える。

本発明に係るレーザー加工方法では、上記樹脂は、アクリル系樹脂、または、紫外線硬化型樹脂、または、熱硬化型樹脂であることが好ましい。

上記の構成によれば、上記樹脂はレーザー光線を吸収し易いため、粘着剤に空隙を容易に形成することができる。

本発明に係るレーザー加工方法では、上記レーザー光線の波長は、２８０ｎｍ〜４００ｎｍであることが好ましい。

上記の構成によれば、上記レーザー光線の波長はＵＶ光線の波長の範囲内にあり、例えば、半導体ウェハの絶縁層や金属配線層を除去（アブレーション）するなど、被加工物に所望の加工を施す場合、可視光や赤外光と比較して、熱的影響（炭化や熱ひずみなど）を抑制することができる。例えば、エキシマレーザーを用いれば、常温、常圧の条件下において、短時間で、被加工物にサブミクロン〜ミクロンオーダーの精度の、熱歪みなどのない加工溝を形成することができる。

本発明に係るレーザー加工方法では、上記レーザー光線は、ＹＶＯ４レーザーであることが好ましい。

上記の構成によれば、レーザーダイオード（ＬＤ）励起のＹＶＯ４レーザーの波長は、３５５ｎｍであり、ＵＶ光線の波長の範囲内にあるため、アブレーションに好適である。さらに、ＹＶＯ４レーザーを用いれば、エキシマレーザーなどと比較して、安価な構成とすることができる。

本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記被加工物としての半導体ウェハを加工することによって、当該半導体ウェハから半導体装置を製造する製造工程を含んでいることを特徴としている。

上記の製造方法によれば、レーザー光線を照射するレンズなどの光学系にレーザー反応物質が付着することがない。そのため、レーザーエネルギーのロスを発生することなく半導体装置を製造することができる。また、レンズからレーザー反応物質を除去する必要もない。したがって、加工状態の均一な半導体装置を効率よく製造することができる。

本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記半導体ウェハの回路形成面とは反対の面を研削、または、研磨する研削研磨工程と、上記研削研磨工程の前に、上記回路形成面に、上記粘着剤を介して上記保護基材を装着する保護基材装着工程とをさらに含んでいることが好ましい。

上記の構成によれば、上記研削研磨工程の前に、上記保護基材を上記回路形成面に装着することによって、上記回路形成面とは反対の面を研削、または、研磨するときに、上記回路形成面に形成されている半導体素子の損傷や半導体ウェハの割れを防止することができる。

本発明に係るレーザー加工方法は、レーザー光線のエネルギーに対して耐加工性を有する保護基材を、上記レーザー光線のエネルギーに対して耐加工性のない粘着剤を介して被加工物の加工面に装着する保護基材装着工程と、上記保護基材装着工程によって上記保護基材が装着された状態において、上記加工面に上記レーザー光線を照射して上記被加工物を加工するレーザー光線照射工程とを含んでいることを特徴としている。

本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記被加工物としての半導体ウェハを加工することによって、当該半導体ウェハから半導体装置を製造する製造工程を含んでいることを特徴としている。

これにより、レーザー反応物質は、該空隙の外部に飛び散ることがなく、レーザー反応物質が上記レーザー光線を照射するレンズなどの光学系に付着することはない。したがって、上記レンズへのレーザー反応物質の付着などに起因して、レーザーエネルギーのロスは発生しないため、加工状態を均一にすることができる。

本発明の一実施形態について図１および図２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

本発明は、レーザー光線を加工対象物に照射して、当該加工対象物に加工を施す技術であり、特に、加工対象物が半導体ウェハであって、当該半導体ウェハの表面にマトリクス状に集積回路が形成されている場合に、該集積回路間のストリートに沿って加工溝を形成する加工に好適に用いられる技術である。しかしながら、本発明に係るレーザー加工方法は、上記ストリートに沿った溝加工に限定されるものではなく、所望の加工を施すために用いられてよく、特に限定はされない。また、本発明において加工対称物となる半導体ウェハの具体的な形状は特に限定されるものではなく、かつ、半導体ウェハの用途も特に限定されるものではない。

（レーザー加工方法）
図１は、本発明に係るレーザー加工方法によって被加工物が加工される場合の各工程の様子を示す図である。以下では、図１を参照して、本発明に係るレーザー加工方法について詳細に説明する。

図１（ａ）は被加工物のストリートにレーザー照射された状態を示す断面図である。図１（ａ）に示すとおり、被加工物１の上面１ａには、複数の集積回路２が形成されており、集積回路２は、ストリート６によって区画されている。なお、被加工物の平面図は図示されていないが、図１（ａ）に示される被加工物１の上面１ａには、ストリート６によってマトリクス状に領域が区画されており、各領域に集積回路２が配置されている。本実施の形態においては、被加工物１の上面１ａに集積回路２が形成されている場合について説明しているが、必ずしも被加工物１の上面に集積回路２が形成されている必要はなく、特に限定はされない。

本発明に係るレーザー加工方法では、図１（ａ）に示すとおり、被加工物１の上面１ａに、粘着剤４を介して保護基材５を装着する。粘着剤４と保護基材５とは、保護テープ９を構成している。保護基材５を装着する場合、最初に被加工物１の上面１ａに粘着剤４を塗布してから、保護基材５を装着する構成であってもよいし、あらかじめ保護基材５に粘着剤４が塗布されて保護テープ９として用意されたものを装着する構成であってもよく、特に限定はされない。

そして、本発明に係るレーザー加工方法では、図１（ａ）に示すとおり、粘着剤４を介して保護基材５が装着された被加工物１の上面１ａに、集光器８からレーザー光線３を照射する。これにより、レーザー光線が照射された領域には熱エネルギーが集中し、局所的に発生する溶融、蒸発、熱分解などの現象によって、被加工物１に加工溝Ｇを形成することができる。

ここで、保護基材５は、レーザー光線３のエネルギーに対して耐加工性を有している。すなわち、保護基材５は、レーザー光線３の照射によって加工されることはない。レーザー光線３に対する耐加工性は、レーザー光線３の波長を透過する特性によって実現することができる。一方、粘着剤４は、レーザー光線３のエネルギーに対して耐加工性を有さない。そのため、粘着剤４は、レーザー光線３の照射によって加工される。なお、保護基材５は、複数層からなる構成であってもよく、特に限定はされない。

例えば、レーザー光線３としてＹＶＯ４パルスレーザー（波長３５５ｎｍ）を用いる場合、保護基材５としては、波長３５５ｎｍのレーザー光に対して光透過性を有するポリオレフィン系、ポリエチレンテレフタラート系、ポリエステル系の樹脂（光透過度は約９０％）を用いることができる。本実施の形態では、保護基材５の厚みは、２５〜３００μｍ程度である。また、レーザー光線３としてＹＶＯ４パルスレーザー（波長３５５ｎｍ）を用いる場合、粘着剤４としては、波長３５５ｎｍのレーザー光に対して光透過性のない一般的な粘着材料（例えば、アクリル系粘着剤、紫外線硬化型樹脂、熱硬化型樹脂など）を用いることができる。

なお、半導体ウェハ上の絶縁層や金属配線層を除去（アブレーション）するレーザー光としては、熱的影響の少ないＵＶ（紫外）光（波長が２８０ｎｍ〜４００ｎｍ）のほか、短パルス（数〜数百ｎｓ）、高周波数（数十ｋＨｚ〜数百ｋＨｚ）のレーザー光が好適である。そのため、集光器８から照射されるレーザー光線としては、レーザーダイオード（ＬＤ）励起のＹＶＯ４パルスレーザー（波長３５５ｎｍ）が好ましい。しかしながら、集光器８から照射されるレーザー光線としては、ＹＶＯ４パルスレーザーに限定されることなく、適宜、公知のレーザー光を用いることができる。例えば、集光器８から照射されるレーザー光線として、代表的なＵＶレーザーであるエキシマレーザーが用いられてもよい。エキシマレーザーを用いれば、常温、常圧の条件下において、短時間で、サブミクロン〜ミクロンオーダーの精度の、熱歪みやバリのない溝を加工できる。上記エキシマレーザーの発振波長も特に限定されないが、ＸｅＣｌ（波長３０８ｎｍ）やＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）であることが好ましい。

図１（ｂ）は被加工物のストリートに加工溝が形成された状態を示す断面図である。本発明に係るレーザー加工方法によれば、図１（ｂ）に示すとおり、被加工物１には、レーザー光線３の照射によって加工溝Ｇが形成されている。ここで、粘着剤４にはレーザー光線３の照射によって空隙１００が形成されるが、保護基材５は、加工されることなくその空隙１００を塞いでいる。

空隙１００、および、加工溝Ｇの形成について、より詳細に説明すれば次のとおりである。上述したとおり、粘着剤４としては、レーザー光線３に対して耐加工性を有していない一般的な粘着剤が用いられる。例えば、粘着剤４としてアクリル系粘着剤が用いられた場合、粘着剤４は、保護基材５を透過したレーザー光線３を吸収する。そして、粘着剤４は、熱エネルギーによって一部炭化するが、粘着剤４の厚みは、２〜５０μｍ程度と非常に薄いため、アクリル系粘着剤の構成元素Ｃ−Ｏ−Ｈの重合体はほとんど気化し、局所的に空隙１００が形成される。局所的に空隙１００が形成された後、レーザー光線３は、被加工物１の上面１ａに到達し、ストリート６に加工溝Ｇを形成する。一方、保護基材５は、照射されるレーザー光線３に対して透過性を有しているため、加工されることなく空隙１００を覆っている。そのため、加工溝Ｇの形成によって発生するレーザー反応物質７は、空隙１００の外部に飛び散ることはない。つまり、レーザー反応物質７は、空隙１００内において粘着剤４にトラップされる。これにより、集光器８に備えられた対物集光レンズ８ａにレーザー反応物質７が付着することはない。したがって、レーザーエネルギーのロスは発生しないため、加工状態を均一にすることができる。また、加工溝Ｇの両側では、被加工物１の表面１ａには粘着剤４が密着しているため、被加工物１の表面１ａにレーザー反応物７が付着することもない。

そして、レーザー光線３に対して被加工物１を相対的に移動させて、ストリート６上に加工溝Ｇを連続的に形成するなどして所望のレーザー加工を施した後、被加工物１から保護テープ９を剥がす。このとき、粘着剤４の界面において剥がすことによって、粘着剤４にトラップされたレーザー反応物質７も同時に除去することができる。図１（ｃ）は加工溝の形成後、被加工物１から保護テープ９が剥がされた状態を示す断面図である。その後、加工溝Ｇに沿って最適な厚みのブレードを用いてダイシングを実施する。図１（ｄ）は加工溝Ｇに沿って、ダイシングが実施された状態を示す断面図である。

（半導体装置の製造方法）
以下では、図２、および、図３を参照して、図１に示すレーザー加工方法を用いた半導体装置の製造方法について説明する。

図２は、本発明に係る半導体装置の製造方法に含まれる工程のフローチャートである。図３は、本発明に係る各工程を示す断面図である。なお、図３では、図１と同一の部材には同一の符号、または、記号を付している。図３に示す半導体装置の製造方法では、上記のレーザー加工方法を半導体ウェハ１０の溝加工に用いる。つまり、半導体ウェハ１０は、図１における被加工物１に相当する。なお、図３には、半導体ウェハ１０の平面図は図示されていないが、半導体ウェハ１０の上面１０ａには、マトリクス状に領域が区画されており、各領域に集積回路が配置されている。

以下では、図２に示すフローチャートに沿って、本発明に係る半導体装置の製造方法の各工程について図３を参照しながら説明する。

はじめに、図３（ａ）に示すように、半導体ウェハ１０に保護テープ９を貼り付ける（Ｓ２０１）。保護テープ９は、粘着剤４と保護基材５とによって構成されており、保護基材５は、粘着剤４を介して半導体ウェハ１０の上面１０ａに配置される。保護基材５を装着する場合、最初に半導体ウェハ１０の上面１０ａに粘着剤４を塗布してから、保護基材５を装着する構成であってもよく、特に限定はされない。

本実施の形態では、加工用のレーザー光線としてＹＶＯ４パルスレーザー（波長３５５ｎｍ）を用いる。また、保護基材５としては、波長３５５ｎｍのレーザー光に対して光透過性を有するポリオレフィン系、ポリエチレンテレフタレート系、ポリエステル系の樹脂（光透過度は約９０％）を用いる。保護基材５の厚みは、２５〜３００μｍ程度である。また、粘着剤４としては、波長３５５ｎｍのレーザー光に対して光透過性のないアクリル系粘着剤、紫外線硬化型樹脂、熱硬化型樹脂などを用いる。

なお、保護基材５としては、加工に用いるレーザー光線の波長に対して光透過特性を有する材料であれば、上述した樹脂系材料以外であってもよく、例えば、ガラスでもよい。保護基材５としてガラスを用いる場合のメリットについては後述する。

次に、図３（ｂ）に示すように、半導体ウェハ１０の裏面１０ｂを研削する（Ｓ２０２）。本実施の形態では、砥石１１を回転させて所望の厚さになるまで研削する。このとき、保護基材５の上面５ａを図示しないチャックテーブルに吸着チャックしている。つまり、保護テープ９を介して半導体ウェハ１０をチャックテーブルに吸着させている。そして、チャックテーブルを自転させると共に、回転する砥石１１を半導体ウェハ１０の裏面１０ｂに接触させて、研削水を供給しながら研削を行い、砥石１１を半導体ウェハ１０の上面１０ａの方向へ移動させて、研削面１０ｃを形成していく。なお、半導体ウェハ１０ａには半導体素子が形成されており、回路形成面２が形成されている。

Ｓ２０２において半導体ウェハ１０の裏面を研削するときに、裏面研削装置の図示しないチャックテーブルに半導体ウェハ１０の回路形成面２を直接接触（吸着チャック）させた場合、回路形成面２に形成されている半導体素子が破壊され、半導体ウェハ１０の割れが生じてしまう。そのため、Ｓ２０１において保護テープ９を半導体ウェハ１０に貼り付けておくことによって、回路形成面２に形成されている半導体素子を保護し、半導体ウェハの割れを防止し、さらに、研削後の半導体ウェハを支持することができる。

また、保護基材５とガラスを用いた場合、Ｓ２０２において半導体ウェハ１０の厚さを１００μｍ以下の薄さに研削しても、半導体ウェハ１０はガラスの剛性によって支持されるため、以降の工程において、ウェハ撓みがなくなり、ハンドリング性が向上し、ウェハ割れを防止することができる。保護基材５としてのガラス厚は、０．２〜１．０ｍｍ程度が適正である。

図３（ｃ）に示すとおり、裏面の研削が完了すると、半導体ウェハ１０ａの反対の面に研削面１０ｃが形成される（Ｓ２０３）。

次に、図３（ｄ）に示すように、半導体ウェハ１０に研削面１０ｃを、図示しない粘着剤と基材とからなるダイシングテープ１２に貼り付けて、ウェハマウントを行う（Ｓ２０４）。さらに、半導体ウェハ１０を環状フレーム１３によって支持する。

次に、図３（ｅ）に示すように、粘着剤４を介して保護基材５が装着された半導体ウェハ１０の上面１０ａ（すなわち、回路形成面２）に、集光器８からレーザー光線３を照射して、レーザーグルービングを行う（Ｓ２０５）。これにより、レーザー光線が照射された領域には熱エネルギーが集中し、局所的に発生する溶融、蒸発、熱分解などの現象によって、半導体ウェハ１０に加工溝Ｇを形成することができる。

図３（ｆ）に示すように、レーザーグルービングが終了すると、半導体素子を区画するストリートに沿って、加工溝が形成されている。なお、レーザーのみで半導体ウェハ１０を完全に切断してもよく、特に限定はされない。

ここで、保護基材５は、上述したとおり、波長３５５ｎｍのレーザー光線に対して光透過性を有するポリオレフィン系、ポリエチレンテレフタラート系、ポリエステル系の樹脂（光透過度は約９０％）を用いているため、レーザー光線３の照射によって加工されることはない。また、上述したとおり、粘着剤４としては、波長３５５ｎｍのレーザー光に対して光透過性のないアクリル系粘着剤、紫外線硬化型樹脂、熱硬化型樹脂などを用いる。そのため、粘着剤４は、保護基材５を透過したレーザー光線３を吸収し、熱エネルギーによって一部炭化するものの、ほとんどが気化し、局所的に空隙が形成される。そして、局所的に空隙が形成された後、レーザー光線３は、半導体ウェハ１０の上面１０ａに到達して加工溝Ｇを形成する。これに対して、保護基材５は、照射されるレーザー光線３に対して透過性を有しているため、加工されることなく、空隙を覆っている。したがって、加工溝Ｇの形成によって発生するレーザー反応物質は、空隙の外部に飛び散ることなく粘着剤４にトラップされる。これにより、集光器８に備えられた対物集光レンズ８ａにレーザー反応物質が付着することはない。したがって、レーザーエネルギーのロスは発生しないため、加工状態を均一にすることができる。また、加工溝Ｇの両側では、半導体ウェハ１０の表面１０ａには粘着剤４が密着しているため、半導体ウェハ１０の表面１０ａにレーザー反応物が付着することもない。

次に、図３（ｇ）に示すように、保護テープ９を剥がす（Ｓ２０７）。ここで、保護テープ９においては、粘着剤４はレーザー光線３によって局所的に加工されているが、保護基材５は加工されることなくそのまま残っている。これにより、粘着剤４と保護基材５とを一体的に引き剥がすことができるため、保護テープ９の引き剥がしは容易である。

最後に、図３（ｈ）に示すように、レーザーグルービングによって形成した加工溝Ｇに沿って、ダイシングを行う（Ｓ２０８）。本実施の形態では、加工溝Ｇの幅に比して最適な厚みのブレード１４を高速回転させて、ブレードに対して半導体ウェハ１０を相対的に移動することによって、ストリートに沿って切断する。

以上の方法によれば、半導体ウェハなどのレーザー加工を行う場合、レーザー光を照射する集光器に備えられた対物集光レンズに、被加工物のレーザー反応物質が付着するのを防止することができる。さらに、保護テープ貼り付け工程（Ｓ２０１）から保護テープ剥がし工程（Ｓ２０７）まで、保護テープ９を一度も剥がすことはないため、被加工物に形成される加工溝の両側は粘着剤が密着しているため、被加工物の表面にレーザー反応物質が付着するのを防止することができる。しかも、従来の半導体製造インフラを活用しながら、新たに必要な材料コストを付加することがなく、半導体装置を安価に製造することができる。

本発明は、上述の工程フローに従った実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて、適宜工程の追加、または、削除をしても良く、各種半導体装置の製造に適した工程フローを適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

なお、本発明を、以下のように表現することも可能である。

（第１の構成）
被加工物にレーザー光線を照射する手段に対して、被加工物の加工面に粘着剤を介してレーザー光線のエネルギーに対して、耐加工性を有する保護基材を具備し、上記保護テープと被加工物をレーザー光線に対して相対的に移動して、被加工物の加工面にレーザー光線のエネルギーによって、レーザー加工物を形成するレーザー照射工程と、レーザー照射工程終了後、上記保護テープを剥離する保護テープ剥離工程を含むことを特徴とするレーザー加工方法。

（第２の構成）
半導体ウェハの回路形成面に、粘着剤を介して保護基材を具備した保護テープ貼付工程と、半導体ウェハの回路形成面とは反対の面を研削または研磨する研磨工程と、上記工程で形成された研削面に接着剤を介して基材を具備するマウント工程と、半導体ウェハの回路形成面をレーザー光線に対して相対的に移動して、半導体ウェハの回路形成面にレーザー光線のエネルギーによって、レーザー加工物を形成するレーザー照射工程と、上記レーザー光線に対して耐加工性を有する上記保護基材であって、レーザー照射工程終了後、上記保護テープを剥離する保護テープ剥離工程と、保護テープ貼付工程からレーザー照射工程終了後まで、一貫して上記保護テープを具備していることを特徴とする半導体装置の製造方法。

（第３の構成）
レーザー光線は、波長３５５ｎｍである第１の構成、または、第２の構成に記載の加工方法。

（第４の構成）
保護基材は、樹脂であり、レーザー光線に対して、耐加工性または透過を有する第１の構成、または、第２の構成に記載の加工方法。

（第５の構成）
保護基材は、ポリオレフィン系、または、ポリエチレンテレフタレート系、または、ポリエステル系である第４の構成に記載の加工方法。

（第６の構成）
保護基材は、ガラスであり、レーザー光線に対して、耐加工性または透過を有する第１の構成、または、第２の構成に記載の加工方法。

（第７の構成）
粘着剤は、樹脂である第１の構成、または、第２の構成に記載の加工方法。

（第８の構成）
粘着剤は、アクリル系樹脂、または、紫外線硬化型樹脂、または、熱硬化型樹脂である第７の構成に記載の加工方法。

本発明に係るレーザー加工方法は、レーザー光線を用いて行う各種の加工に利用することができ、特に、半導体ウェハのグルービングなどに好適である。

本発明に係るレーザー加工方法によって被加工物が加工される場合の各工程の様子を示す図であり、（ａ）は被加工物のストリートにレーザー照射された状態を示す断面図であり、（ｂ）は被加工物のストリートに加工溝が形成された状態を示す断面図である。 本発明に係る半導体装置の製造方法に含まれる工程のフローチャートである。 本発明に係る各工程を示す断面図であり、（ａ）は保護テープ貼り付けの工程を示す図であり、（ｂ）は裏面研削の工程を示す図であり、（ｃ）は裏面研削完了時の様子を示す図であり、（ｄ）はウェハマウントの工程を示す図であり、（ｅ）はレーザーグルービングの工程を示す図であり、（ｆ）はレーザーグルービング完了時の様子を示す図であり、（ｇ）保護テープを剥がす工程を示す図であり、（ｈ）ダイシングの工程を示す図である。 従来のレーザー加工方法の一例を示す説明図であり、（ａ）は被加工物のストリートにレーザー照射した状態を示す断面図であり、（ｂ）は加工溝Ｇの形成後の状態を示す断面図である。 保護膜を用いたレーザー加工方法を示す図であり、（ａ）はポリビニルアルコールによって被膜した半導体ウェハの回路形成面にレーザー照射した状態を示す断面図でありであり、（ｂ）は加工溝Ｇ形成後の状態を示す断面図である。 金属箔の保護シートを用いたレーザー加工方法を示す図である。

符号の説明

１ 被加工物
１ａ 上面
２ 集積回路
３ レーザー光線
４ 粘着剤
５ 保護基材
６ ストリート
７ レーザー反応物質
８ 集光器
８ａ 対物集光レンズ
９ 保護テープ
１０ 半導体ウェハ
１０ａ 上面
１０ｂ 裏面
１０ｃ 研削面
１１ 砥石
１２ ダイシングテープ
１３ 環状フレーム
１４ ブレード
１００ 空隙

Claims (10)

1. レーザー光線のエネルギーに対して耐加工性を有する保護基材を、上記レーザー光線のエネルギーに対して耐加工性のない粘着剤を介して被加工物の加工面に装着する保護基材装着工程と、
   上記保護基材装着工程によって上記保護基材が装着された状態において、上記加工面に上記レーザー光線を照射して上記被加工物を加工するレーザー光線照射工程とを含んでいることを特徴とするレーザー加工方法。
2. 上記保護基材は、上記レーザー光線のエネルギーに対して耐加工性を有する樹脂であることを特徴とする請求項１に記載のレーザー加工方法。
3. 上記樹脂は、ポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、または、ポリエステル系樹脂であることを特徴とする請求項２に記載のレーザー加工方法。
4. 上記保護基材は、上記レーザー光線のエネルギーに対して耐加工性を有するガラスであることを特徴とする請求項１に記載のレーザー加工方法。
5. 上記粘着剤は、上記レーザー光線のエネルギーに対して耐加工性のない樹脂であることを特徴とする請求項１に記載のレーザー加工方法。
6. 上記樹脂は、アクリル系樹脂、紫外線硬化型樹脂、または、熱硬化型樹脂であることを特徴とする請求項５に記載のレーザー加工方法。
7. 上記レーザー光線の波長は、２８０ｎｍ〜４００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のレーザー加工方法。
8. 上記レーザー光線は、ＹＶＯ４レーザーであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のレーザー加工方法。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のレーザー加工方法を用いて上記被加工物としての半導体ウェハを加工することによって、当該半導体ウェハから半導体装置を製造する製造工程を含んでいることを特徴とする、半導体装置の製造方法。
10. 上記半導体ウェハの回路形成面とは反対の面を研削、または、研磨する研削研磨工程と、
    上記研削研磨工程の前に、上記回路形成面に、上記粘着剤を介して上記保護基材を装着する保護基材装着工程とをさらに含んでいることを特徴とする請求項９に記載の半導体装置の製造方法。

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