JP2009010105A - ウェーハのレーザ加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加工効率を低下させることなく、容易、かつ確実にウェーハを割断することを可能とするレーザ光線照射のパターンを提供する。
【解決手段】分割予定ラインに沿ってウェーハ内部にレーザ光線Ｌを照射する動作を、ウェーハ１の裏面１ｂ側に近接する位置から表面１ａ側にわたって複数回行い、変質層５０と、該変質層５０から表面方向に延びるクラック層５１とからなる複数の複合層５２を、間隔を空けて段階的に形成する（第１のレーザ光線照射工程）。次いで、複数の複合層５２の間の非クラック層５３にレーザ光線Ｌを照射し、クラック層５１を延伸させて隣接する変質層５０に到達させる。少ないレーザ光線照射動作で、割断を可能とするのに十分な変質層５０およびクラック層（クラック層５１＋延伸クラック層５４）を形成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、半導体ウェーハ等のウェーハに形成された分割予定ラインに沿ってレーザ光線を照射し、ウェーハの内部に分割予定ラインに沿って変質層を形成するレーザ加工方法に関する。

半導体デバイスのチップ製造工程においては、略円盤状の半導体ウェーハの表面に、格子状に配列された分割予定ラインによって複数の矩形状の領域を区画し、これら矩形領域にＩＣやＬＳＩ等の電子回路や、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）と呼ばれる微小電気機械素子を形成した後、ウェーハを分割予定ラインに沿って切断して、矩形領域を半導体チップとして得ている。ウェーハの厚さは、６００〜８００μｍ程度が一般的であり、この厚さから、必要に応じて裏面研削して薄化加工される場合もあるが、用途によっては薄化されずに、その程度の厚さの状態でウェーハを分割する場合もある。

ウェーハを切断する手段としては、高速回転させた薄い円盤状のブレードをウェーハに切り込ませるダイシング法が一般的である。このダイシング法は、平坦かつシャープな切断面が得られるなどの利点があるが、チップ間の分割予定ラインの幅が、用いるブレードの厚さ（主に１０〜３０μｍ程度）相当以上の寸法を必要とするため、切断代が比較的大きく、ウェーハ１枚当たりのチップ個数をなるべく多く得て生産性を向上させる面では不利である。

一方、近年では、透過性のレーザ光線を分割予定ラインに沿ってウェーハ内部に照射して物理的強度が低下した変質層を形成し、次いでウェーハに外力を与えることにより、分割予定ラインに沿ってウェーハが割断され、個片化したチップを得るといったレーザ法も採用されてきている。このレーザ法では、切断代がダイシング法と比較すると格段に小さく、生産性の面では有利とされている。ところが、上記のように薄化されることなく比較的厚い状態のままのウェーハをレーザ法で分割するにあたり、１本の分割予定ラインについてレーザ光線を１回照射して変質層を一層形成しても、厚さに比して変質層の割合が小さく、円滑に分割されない場合がある。

そこで、１本の分割予定ラインについてレーザ光線を複数段階に照射して多層の変質層を形成し、割断を容易、かつ精密に実施可能とした技術が知られている（特許文献１参照）。また、照射するレーザ光線の波長を、従来の１０６４ｎｍから、ウェーハ内部への透過性がより良好な１１００〜２０００ｎｍ（好ましくは１３００〜１６００ｎｍ）に変えることにより、変質層を効率よく形成する技術も提案されている。

特開２００２−２０５１８０公報 特開２００６−１０８４５９公報

例えば、６２５μｍの厚さのウェーハにレーザ光線を照射して割断する場合には、従来の１０６４ｎｍ波長のレーザ光線では、ウェーハの厚さ方向に概ね１８層程度の多層な変質層が必要である。これはすなわち、レーザ光線照射を１本の分割予定ラインについて１８回行うことになり、照射回数が多くて加工効率がよいとは言えない。一方、１３４２ｎｍ波長のレーザ光線を使用すれば変質層は８層程度で割断が可能であり、加工効率は改善される。ところが１３４２ｎｍ波長のレーザ光線を照射しても、多層の変質層を厚さ方向に近接して形成することは、実際には困難である。多層の変質層を形成した場合、形成された変質層から、隣接する変質層に向かってクラック層が延びて到達した状態となることにより、円滑な割断が実現できるとされている。したがって多層の変質層を近接して形成することができないと、隣接する変質層へのクラック層の到達が起こりにくく、割断不良が起こりやすい。

隣接する変質層を近接して形成することが困難な理由としては、一旦形成された変質層と、この変質層から延びるクラック層の近辺では、結晶レベルでの歪みや欠陥層が形成されており、その部分にレーザ光線を照射しても良好に集光されないため多光子吸収が十分になされないからと推測されている。このため、先に形成した第１の変質層に隣接する第２の変質層を形成する場合は、第１の変質層から延びるクラック層からある程度離間させて形成することを余儀なくされ、結果として、第１の変質層から延びるクラック層が第２の変質層に到達していない状態となって、割断不良が起こりやすくなる。

よって本発明は、加工効率を低下させることなく、容易、かつ確実にウェーハを割断することができるウェーハのレーザ加工方法を提供することを目的としている。

本発明は、レーザ光線を、ウェーハに形成された分割予定ラインに沿って、該ウェーハの一面側からウェーハ内部に照射するレーザ光線照射動作を複数回にわたって行うにあたり、該動作を行う都度、レーザ光線の焦点位置を入射方向に段階的に変化させ、これによってウェーハの内部に、分割予定ラインに沿った複数の変質層を、ウェーハの厚さ方向に複数層形成するウェーハのレーザ加工方法であって、保持台に、ウェーハの他面を合わせ、かつ、一面を露出させて保持するウェーハ保持工程と、上記レーザ光線照射動作を、保持台に保持したウェーハの他面側から一面側にわたって複数回行うことにより、変質層と、該変質層から一面方向に延びるクラック層とからなる複数の複合層を、入射方向に間隔を空けて段階的に形成する第１のレーザ光線照射工程と、第１のレーザ光線照射工程で形成された複数の複合層の間に、レーザ光線の焦点位置を合わせてレーザ光線を照射し、これによってクラック層を一面方向に延伸させて該方向に隣接する変質層に到達させる第２のレーザ光線照射工程とを備えることを特徴としている。

本発明によれば、第１のレーザ光線照射工程によってウェーハ内部に形成された複数の複合層（変質層＋クラック層）の間には、クラック層が存在していないが、クラック層から延びる結晶欠陥などの影響によりレーザ光線を照射しても多光子吸収はなされず、変質層は形成されにくい。しかし、レーザ光線の照射によってすでに存在する変質層から延びるクラック層を延伸させる作用が見込まれる。第２のレーザ光線照射工程ではこの非クラック層にレーザ光線を照射し、クラック層を隣接する複合層の変質層に延伸させる。これによってクラック層を変質層に到達させることができる。このため、ウェーハの割断を行った際には、その割断を、容易、かつ円滑に行うことができ、割断不良を招くことがない。また、本発明では第２のレーザ光線照射工程を行うことによって、第１のレーザ光線照射工程によって形成する変質層の数を低減することができ、双方の工程によるレーザ光線照射の総回数も、従来の割断可能なレーザ光線照射回数より低減させることができる。このため、加工効率の低下も抑えられる。

なお、第２のレーザ光線照射工程においては、複合層の間の全ての非クラック層にレーザ光線を照射する必要はなく、適宜に選択した非クラック層に照射しても割断は可能である。このように第２のレーザ光線照射工程で全ての非クラック層にレーザ光線を照射しない場合には、加工効率をより向上させることができる。

本発明では、ウェーハ内部に照射するレーザ光線の波長は、１１００〜２０００ｎｍ、好ましくは１３００〜１６００ｎｍに設定することが、ウェーハ内部への透過性がより良好であり、加工効率を一層向上させることができる観点から好適である。

本発明によれば、第１のレーザ光線照射工程で形成された複数の複合層（変質層＋クラック層）の間にレーザ光線の焦点位置を合わせてレーザ光線を照射する（第２のレーザ光線照射工程）ことにより、クラック層を、隣接する複合層の変質層に延伸させて到達させることができ、これにより、加工効率を低下させることなく、容易、かつ確実にウェーハを割断することができるといった効果を奏する。

以下、図面を参照して本発明に係る一実施形態を説明する。
［１］半導体ウェーハ
図１の符号１は、厚さが６００〜８００μｍ程度と比較的厚さ寸法が大きい円盤状の半導体ウェーハを示している。このウェーハ１の表面には格子状の分割予定ライン２によって複数の矩形状の半導体チップ（デバイス）３が区画されており、これら半導体チップ３の表面には、ＩＣやＬＳＩ等の図示せぬ電子回路が形成されている。ウェーハ１の周面の所定箇所には、半導体の結晶方位を示すＶ字状の切欠き（ノッチ）４が形成されている。

ウェーハ１は、本発明の一実施形態のレーザ加工方法により、分割予定ライン２に沿って内部にレーザ光線が照射されて変質層が形成され、この変質層を割断して各半導体チップ３に個片化される。一実施形態のレーザ加工方法は、図２に示すレーザ加工装置を用いて好適に実施される。

［２］レーザ加工装置による変質層の形成
上記ウェーハ１は、レーザ加工装置１０が備える水平なチャックテーブル１１上に、半導体チップ３が形成された表面側を上に向けて保持される（ウェーハ保持工程）。チャックテーブル１１の上方には、レーザ光線を垂直下向きに照射するレーザヘッド２１が配設されている。チャックテーブル１１は、装置１０の基台１２上において水平なＸ軸方向およびＹ軸方向に移動自在に設けられたＸＹ移動テーブル１３に設置されており、このＸＹ移動テーブル１３がＸ軸方向やＹ軸方向に移動することにより、レーザヘッド２１から分割予定ライン２にレーザ光線が照射される。

ＸＹ移動テーブル１３は、基台１２上にＸ軸方向に移動自在に設けられたＸ軸ベース３０と、このＸ軸ベース３０上にＹ軸方向に移動自在に設けられたＹ軸ベース４０との組み合わせで構成されている。Ｘ軸ベース３０は、基台１２上に固定されたＸ軸方向に延びる一対の平行なガイドレール３１に摺動自在に取り付けられており、モータ３２でボールねじ３３を作動させるＸ軸駆動機構３４によってＸ軸方向に移動させられる。一方、Ｙ軸ベース４０は、Ｘ軸ベース３０上に固定されたＹ軸方向に延びる一対の平行なガイドレール４１に摺動自在に取り付けられており、モータ４２でボールねじ４３を作動させるＹ軸駆動機構４４によってＹ軸方向に移動させられる。

チャックテーブル１１は、ワーク（この場合、ウェーハ１）を真空作用により吸着して保持する一般周知の真空チャック式のものであって、Ｙ軸ベース４０上に回転自在に支持されており、図示せぬ回転駆動機構によって一方向または両方向に回転させられる。そしてチャックテーブル１１は、Ｘ軸ベース３０およびＹ軸ベース４０の移動に伴って、Ｘ軸方向やＹ軸方向に移動させられる。

チャックテーブル１１上に保持されたウェーハ１は、チャックテーブル１１を回転させることにより、一方向に延びる各分割予定ライン２がＸ軸方向と平行とされ、これに直交する他方向に延びる各分割予定ライン２がＹ軸方向と平行とされ、その状態が、チャックテーブル１１が停止することで固定される。そしてこの状態を保持して、ＸＹ移動テーブル１３のＸ軸ベース３０とＹ軸ベース４０とを適宜に移動させながら、レーザヘッド２１から照射されるレーザ光線が分割予定ライン２に沿って表面側からウェーハ１の内部に照射される。本実施形態では、ウェーハ１の内部にレーザ光線の焦点位置を設定し、その焦点位置に変質層を形成する。

レーザヘッド２１はチャックテーブル１１上に向かってＹ軸方向に延びるケーシング２２の先端に設けられている。このケーシング２２は、基台１１の上面に立設されたコラム１４に、鉛直方向（Ｚ軸方向）に沿って上下動自在に設けられており、コラム１４内に収容された図示せぬ上下駆動機構によって上下動させられる。

レーザヘッド２１には、ＹＡＧレーザ発振器、あるいはＹＶＯ４レーザ発振器からなるパルスレーザ発振器が接続されており、このレーザ発振器で発振されたレーザが、レーザヘッド２１から鉛直下向きにレーザ光線として照射されるようになっている。レーザ発振器で発振されるレーザは、ウェーハ内部への透過性が良好で変質層を確実に形成し、もって割断を容易とする種類とされ、例えば出力１〜５Ｗ、波長が１１００〜２０００ｎｍ、好ましくは１３００〜１６００ｎｍの特性を有するものが好適に用いられる。

レーザヘッド２１からのレーザ光線の照射位置は、ケーシング２２の一側方にアーム２３を介して取り付けられた顕微鏡２４の撮像に基づいて制御される。この顕微鏡２４は、ケーシング２２の上下動に伴いレーザヘッド２１とともに上下動して焦点調整がなされる。チャックテーブル１１に保持されたウェーハ１は、レーザ光線照射に先立ち、顕微鏡２４の下方に移動させられて顕微鏡２４により表面のパターン画像が撮像される。そして撮像されたウェーハ表面のパターン画像は、図示せぬ画像処理手段に取り込まれ、この画像処理手段によって切断すべき分割予定ライン２が検出される。さらに、この画像処理手段により検出された分割予定ライン２のデータに基づき、チャックテーブル１１およびＸＹ移動テーブル１３の移動動作や、レーザヘッド２１からのレーザ光線照射といった動作が制御される。なお、顕微鏡２４として赤外線顕微鏡を用いれば、裏面側を露出させてウェーハ１をチャックテーブル１１上に保持し、この状態で顕微鏡２４によりウェーハ１の裏面から内部を透過して表面のパターン画像を撮像して、分割予定ライン２を認識することもできる。これによりウェーハ１の裏面側からレーザ光を照射することも可能である。

上記レーザ加工装置１０では、Ｘ軸ベース３０をＸ軸方向に移動させながらレーザヘッド２１から分割予定ライン２にレーザ光線を照射することにより、Ｘ軸方向と平行な分割予定ライン２に沿ってウェーハ内部に変質層が形成される。また、Ｙ軸ベース４０をＹ軸方向に移動させながらレーザヘッド２１から分割予定ライン２にレーザ光線を照射することにより、Ｙ軸方向と平行な分割予定ライン２に沿ってウェーハ内部に変質層が形成される。レーザ光線を照射する際には、ウェーハ内部に焦点位置を合わせて変質層を形成するために、ケーシング２２を上下動させてレーザヘッド２１の上下位置を調整し、レーザ光線の焦点位置がウェーハ内部の目的高さに設定される。

上記のようにして、Ｘ軸方向およびＹ軸方向と平行な全ての分割予定ライン２に沿ってレーザ光線が照射されてウェーハ内部に変質層が形成されるが、本実施形態では、１本の分割予定ライン２に対するレーザ光線照射動作を、複数回にわたって行い、かつ、この動作を繰り返す都度、レーザ光線の焦点位置を、ウェーハ１の、チャックテーブル１１に近接する裏面近傍部分から表面側にわたって段階的に変化させて、図３に示すように、変質層５０を複数層形成する（第１のレーザ光線照射工程）。さらにこの工程の後には、複数の変質層５０の間にレーザ光線を照射する（第２のレーザ光線照射工程）。以下に、これら工程について詳述する。

［２−１］第１のレーザ光線照射工程
図４（ａ）に示すように、１本の分割予定ライン２の、ウェーハ１の内部における裏面１ｂに近接した高さ位置にレーザ光線Ｌの焦点位置を合わせ、その分割予定ライン２に沿って水平にレーザ光線Ｌを照射して、変質層５０（第１の変質層５０ａ）を形成する。変質層５０ａが形成されるに伴い、この変質層５０ａからは上方の表面側に延びる多数のクラックからなるクラック層５１が形成される。ここでは、第１の変質層５０ａと、この第１の変質層５０ａから派生したクラック層５１とを複合層（第１の複合層５２Ａ）５２と称する。

次いで図４（ｂ）に示すように、第１の複合層５２Ａの上方（ウェーハの表面１ａ側）に、間隔を空けて段階的にレーザ光線Ｌを照射して、複数の複合層５２を形成する。この場合、複合層５２を５層（第１〜第５の複合層５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄ，５２Ｅ）形成しており、これら複合層５２（５２Ａ〜５２Ｅ）は、第１〜第５の変質層５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅにクラック層５１が派生してなるものである。また、各複合層５２の間隔は均等であって、その間隔は必ず確保され、そのためのレーザ光線の焦点位置の厚さ方向の間隔は、例えば２０μｍ程度とされる。第１のレーザ光線照射工程において複合層５２の直上に照射するレーザ光線の焦点位置は、直下の複合層５２のクラック層５１よりも上方に設定され、したがって複合層５２間にはクラック層５１が存在しない非クラック層５３が設けられる。なお、複合層５２はウェーハ１の厚さ全域にわたっては形成せず、最も表面側の複合層５２と表面１ａとの間には所定の間隔を空けておく。これは、表面１ａに形成された半導体チップ３をレーザ光線で損傷させないためである。

［２−２］第２のレーザ光線照射工程
図４（ｃ）に示すように、ウェーハ１の裏面１ｂに最も近接した複合層５２Ａと、その上の複合層５２Ｂとの間の非クラック層５３に、レーザ光線Ｌの焦点位置を合わせて照射する。これによって、変質層５０ａの形成時に形成されたクラック層５１は上方に延伸し、延伸クラック層５４が上方の変質層５０ｂに到達する。このような非クラック層５３へのレーザ光線Ｌの照射を、図４（ｄ）に示すように複合層５２の間の非クラック層５３に対して行う。同図の場合は、複合層５２Ｃ，５２Ｄの間の非クラック層５３にはあえてレーザ光線は照射していないが、全ての複合層５２の間の非クラック層５３にレーザ光線を照射してもよい。

このようにして１本の分割予定ライン２に複数の複合層５２が形成され、かつ、これら複合層５２の間の非クラック層５３にレーザ光線Ｌが適宜照射されて、クラック層５１が、隣接する変質層５０に到達することにより、この後のウェーハ割断作業を容易、かつ確実に行うことができる。

例えば、直径：１５０ｍｍ、厚さ：４００μｍ程度で、半導体チップ３のサイズが１．５ｍｍ程度のウェーハに対して、上記と同様に第１および第２のレーザ光線照射工程を行って５層の複合層５２を形成し、かつ３層の延伸クラック層５４を形成することにより、ウェーハを割断しやすくなる。この時のレーザ光線の照射条件は、レーザ光線の波長が１３４２ｎｍのパルスレーザで、繰り返し周波数は１５０ｋＨｚ、レーザ光線の集光レンズのＮＡ（開口数）は０．８、チャックテーブル１１の移動速度（ＸＹテーブル１３による加工送り速度）は３００ｍｍ／ｓｅｃである。

非クラック層５３へのレーザ光線照射は１回でもよいが、ＸＹテーブル１３の往復動作で複数回にわたり重ねて行ってもよい。また、第１のレーザ光線照射工程での変質層５０の形成のためのレーザ光線の波長と、第２のレーザ光線照射工程で非クラック層５３に照射するレーザ光線の波長は同一であってよいが、異なる波長であってもよい。特に変質層５０を形成するためのレーザ光線はパルスレーザであることが好ましく、一方、非クラック層５３に照射するレーザ光線はパルスレーザの他、ＣＷ（Continuous Wave）レーザであってもよい。さらに、非クラック層５３に照射するレーザ光線の集光レンズのＮＡ（開口数）は、変質層５０を形成するためのレーザ光線のものと同じか、もしくは小さい方が好ましい。

以上のようにして、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に延びる全ての分割予定ライン２に対して複数層の複合層（変質層５０＋クラック層５１）５２を形成し、次に、複合層５２間の全ての非クラック層５３、あるいは適宜に選択した非クラック層５３にレーザ光線Ｌを照射して延伸クラック層５４を形成したら、ウェーハ１をチャックテーブル１１から取り外し、次のウェーハ割断工程に移る。

ウェーハ１の割断は、図５に示すように、周囲にダイシングフレーム６１が貼り付けられたダイシングテープ６２にウェーハ１の裏面側を貼着する。図中破線は、複合層（変質層５０＋クラック層５１）５２および延伸クラック層５４が内部に形成されている分割予定ライン２を示している。ウェーハ１は、ダイシングテープ６２およびダイシングフレーム６１を介して、ブレーキング装置等の外力付与装置にセットされ、ダイシングテープ６２にテンションを付与するなどの外力を付与されることにより、分割予定ライン２が割断され、各半導体チップ３に個片化される。

［３］一実施形態の作用効果
上記一実施形態によれば、第１のレーザ光線照射工程によってウェーハ内部に形成された複数の複合層（変質層５０＋クラック層５１）５２の間には、クラック層が存在していない非クラック層５３となっているが、この部分はクラック層５１から延びる結晶欠陥などの影響によりレーザ光線を照射しても多光子吸収はなされず、変質層は形成されにくい。しかし、レーザ光線の照射によってすでに存在する変質層５０から延びるクラック層５１を延伸させる作用が見込まれる。第２のレーザ光線照射工程ではこの非クラック層５３にレーザ光線を照射することにより、クラック層５１を、隣接する変質層５０に延伸させている。これによって第１のレーザ光線照射工程で形成されたクラック層５１が、隣接する変質層５０に到達し、このため、ウェーハ１の割断を、容易、かつ円滑に行うことができ、割断不良を招くことがないといった効果が奏される。

また、第２のレーザ光線照射工程を行うことによって、第１のレーザ光線照射工程によって形成する変質層５０の数を低減することができ、双方の工程によるレーザ光線照射の総回数も、従来の割断可能なレーザ光線照射回数より低減させることができる。このため、加工効率の低下も抑えられる。さらに、複合層５２の間の全ての非クラック層５３にレーザ光線を照射する必要はなく、適宜に選択した非クラック層５３に照射しても割断は可能であり、このように第２のレーザ光線照射工程で全ての非クラック層５３にレーザ光線を照射しない場合には、加工効率をより向上させることができる。

次に、本発明の実施例を説明して本発明の効果を実証する。なお、以下の実施例および比較例で作成したウェーハ試料は、それぞれ１０枚ずつである。
［実施例１］
直径が１５０ｍｍで厚さが４００μｍの素材段階のシリコンウェーハを試料とした。このウェーハは、格子状の分割予定ラインによって形成したチップ領域に電子回路を設けるといったデバイスパターンを表面に形成していない、いわゆる「ミラーウェーハ」である。このウェーハを、図２に示したものと同様のレーザ加工装置のチャックテーブルに表面側を上にしてセットした。そしてこのウェーハに、１．５ｍｍ間隔の仮想の分割予定ラインを設定し、全ての仮想分割予定ラインに、５層の複合層（変質層＋クラック層）を、裏面に近接する位置から２０μｍの間隔をおいて段階的に形成し、次いで、複合層の間の４つの非クラック層のうちの３つに対してレーザ光線を照射し、延伸クラック層を形成した。すなわち、１本の分割予定ラインに対して、レーザ光線照射動作を８回行った。なお、レーザ光線はパルスレーザであり、照射の条件は以下の通りとした。

・光源…ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４レーザ
・波長…１３４２ｎｍ
・繰り返し周波数 …１５０ｋＨｚ
・出力…出力１．２Ｗ（最も表面側の複合層を形成する際は０．６Ｗ）
・レーザ光線の集光レンズのＮＡ（開口数）…０．８
・チャックテーブルの移動速度（加工送り速度）…３００ｍｍ／ｓｅｃ
・パルス幅：１０５ｎｓ
・集光スポット径：φ１．５μｍ

［実施例２］
実施例１と同様のミラーウェーハの表面に、１．５ｍｍの間隔で格子状の分割予定ラインを実際に形成し、さらに分割予定ラインで区画されたチップ領域に適宜な電子回路を形成して、デバイスパターンが形成された「パターンウェーハ」を試料として得た。このウェーハに対して、実施例１と全く同様にしてレーザ光線を照射し、全ての分割予定ラインの内部に、５層の複合層（変質層＋クラック層）＋３層の延伸非クラック層を形成した。

［比較例１］
実施例１と同様のミラーウェーハに対して、複合層を形成するレーザ光線の出力を０．８Ｗ（最も表面側の複合層を形成する際は０．５Ｗ）、形成する複合層を８層、複合層の間にはレーザ光線を照射しないという条件とし、この他は実施例１と同様の条件で、分割予定ラインに８層の複合層のみを形成した。

［比較例２］
実施例２と同様のパターンウェーハに対して、比較例１と全く同様の条件でレーザ光線を照射し、分割予定ラインに８層の複合層のみを形成した。

［比較例３］
実施例１と同様のミラーウェーハに対して、複合層を形成するレーザ光線の出力を１．２Ｗ（最も表面側の複合層を形成する際は０．６Ｗ）、形成する複合層を５層、複合層の間にはレーザ光線を照射しないという条件とし、この他は実施例１と同様の条件で、分割予定ラインに５層の複合層のみを形成した。

［比較例４］
実施例２と同様のパターンウェーハに対して、比較例３と全く同様の条件でレーザ光線を照射し、分割予定ラインに５層の複合層のみを形成した。

［割断試験］
実施例１，２および比較例１〜４の各ウェーハ１０枚ずつを、図５に示すようにしてダイシングテープに貼着し、ブレーキング装置にセットして外力を付与してウェーハの割断を試みた。割断状況の結果は以下の通りであった。なお、割断率とは、１枚のウェーハに形成された半導体チップが全て分割して個片化された状況を１００％としている。また、割断面を観察した結果を付記した。

・割断率
実施例１（ミラーウェーハ） … 割断率：１００％
実施例２（パターンウェーハ） … 割断率：１００％
比較例１（ミラーウェーハ） … 割断率： ９０％
比較例２（パターンウェーハ） ※実施せず
比較例３（ミラーウェーハ） … 割断率：１００％
比較例４（パターンウェーハ） … １０枚中２，３枚に２％程度の割れ残り発生

・割断面の状態
変質層が５層の実施例１，２および比較例３，４の割断面はほぼ同様であり、変質層と結晶層（非クラック層）の交互の縞模様が明確に観察された。これは、ウェーハ厚さに対する変質層の数が比較的少なく、変質層の間隔が大きかったためとみられる。一方、変質層が８層の比較例１，２では、変質層の数が多いことから隣接する変質層どうしがかなり近接し、連続しているように見えた。

上記の結果によれば、本発明に基づく実施例１，２は割断率が１００％と良好な結果を示した。一方、実施例１，２において行った変質層間へのレーザ光線照射を省略した比較例３，４では、比較的割断されやすいミラーウェーハ（比較例３）では割断率が１００％であったものの、割断されにくいパターンウェーハ（比較例４）は１００％を得られなかった。これにより、変質層間の非クラック層にレーザ光線を照射してクラック層を変質層に到達させることによる本発明の効果が実証された。また、比較例１，２のうち、ミラーウェーハは割断率が９０％であり、変質層が比較的密に形成されることによる割断率の低下が認められた。なお、比較例２のパターンウェーハはミラーウェーハよりも割断されにくいものであることから、割断率が９０％を超えることは望めず、したがって割断は実施しなかった。

本発明の一実施形態によって複数の半導体チップに個片化される半導体ウェーハの斜視図である。 本発明の一実施形態に係る方法を好適に実施し得るレーザ加工装置の全体斜視図である。 分割予定ラインに沿ってウェーハ内部に複数層の変質層を形成した状態を模式的に示す透視斜視図である。 一実施形態に係る方法を（ａ）〜（ｄ）の順に示すウェーハの断面拡大図である。 分割予定ラインにレーザ光線を照射したウェーハを割断するために該ウェーハをダイシングテープに貼着した状態を示す斜視図である。

符号の説明

１…半導体ウェーハ
１ａ…ウェーハの表面（一面）
１ｂ…ウェーハの裏面（他面）
２…分割予定ライン
３…半導体チップ
１０…レーザ加工装置
１１…チャックテーブル（保持台）
５０…変質層
５１…クラック層
５４…延伸クラック層
５２…複合層
５３…非クラック層
Ｌ…レーザ光線

Claims (2)

1. レーザ光線を、ウェーハに形成された分割予定ラインに沿って、該ウェーハの一面側からウェーハ内部に照射するレーザ光線照射動作を複数回にわたって行うにあたり、該動作を行う都度、レーザ光線の焦点位置を入射方向に段階的に変化させ、これによってウェーハの内部に、分割予定ラインに沿った複数の変質層を、ウェーハの厚さ方向に複数層形成するウェーハのレーザ加工方法であって、
   保持台に、ウェーハの他面を合わせ、かつ、一面を露出させて保持するウェーハ保持工程と、
   前記レーザ光線照射動作を、前記保持台に保持したウェーハの前記他面側から前記一面側にわたって複数回行うことにより、前記変質層と、該変質層から一面方向に延びるクラック層とからなる複数の複合層を、入射方向に間隔を空けて段階的に形成する第１のレーザ光線照射工程と、
   第１のレーザ光線照射工程で形成された複数の前記複合層の間に、レーザ光線の焦点位置を合わせてレーザ光線を照射し、これによって前記クラック層を前記一面方向に延伸させて該方向に隣接する前記変質層に到達させる第２のレーザ光線照射工程と
   を備えることを特徴とするウェーハのレーザ加工方法。
2. 前記レーザ光線の波長が１１００〜２０００ｎｍに設定されていることを特徴とする請求項１に記載のウェーハのレーザ加工方法。

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