JP2013157454A - Laser processing method, semiconductor device manufacturing method and laser processing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ加工方法、半導体デバイスの製造方法及びレーザ加工装置に関する。 The present invention relates to a laser processing method, a semiconductor device manufacturing method, and a laser processing apparatus.
従来、半導体デバイスの製造工程において、半導体基板にレーザ光を照射して半導体基板の内部を改質することにより、重金属等の不純物を捕獲するためのゲッタリング領域を半導体基板の内部に形成する技術が知られている(例えば、特許文献1〜3参照)。
Conventionally, in a semiconductor device manufacturing process, a semiconductor substrate is irradiated with laser light to modify the inside of the semiconductor substrate, thereby forming a gettering region inside the semiconductor substrate for capturing impurities such as heavy metals. Is known (see, for example,
ところで、近年、厚さ50μm以下というような極薄メモリが出現する等、半導体デバイスの薄化が進んでいる。例えばそのような半導体デバイスの信頼性を向上するためには、半導体基板の内部にゲッタリング領域を形成することが重要である。一方で、ゲッタリング領域を形成するためのレーザ光の出力値は、一般に非常に微小である。このため、ゲッタリング領域の形成状態は、半導体基板の状態やその他の種々の条件に左右される結果、安定しない場合がある。 Incidentally, in recent years, the thinning of semiconductor devices has progressed, such as the emergence of ultrathin memories having a thickness of 50 μm or less. For example, in order to improve the reliability of such a semiconductor device, it is important to form a gettering region inside the semiconductor substrate. On the other hand, the output value of laser light for forming the gettering region is generally very small. For this reason, the formation state of the gettering region may not be stable as a result of being influenced by the state of the semiconductor substrate and other various conditions.
本発明は、そのような事情に鑑みてなされたものであり、ゲッタリング領域を安定して形成可能なレーザ加工方法、半導体デバイスの製造方法、及びレーザ加工装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a laser processing method, a semiconductor device manufacturing method, and a laser processing apparatus capable of stably forming a gettering region.
上記課題を解決するために、本発明に係るレーザ加工方法は、レーザ光を半導体基板に照射して半導体基板の内部を改質することにより、不純物を捕獲するためのゲッタリング領域を半導体基板の内部に形成するレーザ加工方法であって、出力値が調整されたレーザ光を半導体基板の所定部分に照射した後に、所定部分におけるゲッタリング領域の形成状態を示す画像情報を取得し、画像情報に基づいて、ゲッタリング領域の形成量を所定以上とするためのレーザ光の第1出力値を決定する準備工程と、準備工程で決定された第1出力値に調整されたレーザ光を半導体基板に照射してゲッタリング領域を半導体基板の内部に形成する実施工程と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a laser processing method according to the present invention provides a gettering region for capturing impurities by irradiating a semiconductor substrate with laser light to modify the inside of the semiconductor substrate. This is a laser processing method formed inside, and after irradiating a predetermined portion of a semiconductor substrate with a laser beam whose output value is adjusted, image information indicating the formation state of a gettering region in the predetermined portion is acquired, and the image information is Based on the preparatory step for determining the first output value of the laser light for setting the amount of formation of the gettering region to a predetermined value or more, and the laser light adjusted to the first output value determined in the preparatory step is applied to the semiconductor substrate. And an execution step of forming a gettering region in the semiconductor substrate by irradiation.
このレーザ加工方法は、半導体基板の内部にゲッタリング領域を形成するためのレーザ加工の実施工程と、その実施工程の前工程である準備工程とを備えている。準備工程においては、出力値が調整されたレーザ光を半導体基板に照射して、その照射された部分におけるゲッタリング領域の形成状態を示す画像情報を取得する。そして、その取得した画像情報に基づいて、ゲッタリング領域の形成量を所定以上とするためのレーザ光の第1出力値を決定する。このため、このレーザ加工方法によれば、ゲッタリング領域を十分に形成可能なレーザ光の出力値を決定することが可能となる。よって、このレーザ加工方法によれば、実施工程において、準備工程で決定された第1出力値のレーザ光を半導体基板に照射することにより、半導体基板の内部に安定してゲッタリング領域を形成することが可能となる。 This laser processing method includes a laser processing implementation step for forming a gettering region inside a semiconductor substrate, and a preparation step that is a pre-step of the implementation step. In the preparation step, the semiconductor substrate is irradiated with laser light whose output value has been adjusted, and image information indicating the formation state of the gettering region in the irradiated portion is acquired. Then, based on the acquired image information, a first output value of the laser beam for making the amount of formation of the gettering region equal to or larger than a predetermined value is determined. For this reason, according to this laser processing method, it is possible to determine the output value of the laser beam capable of sufficiently forming the gettering region. Therefore, according to this laser processing method, the gettering region is stably formed inside the semiconductor substrate by irradiating the semiconductor substrate with the laser beam having the first output value determined in the preparation step in the implementation step. It becomes possible.
本発明に係るレーザ加工方法においては、準備工程は、出力値が調整されたレーザ光を所定部分に照射する第1工程と、第1工程の後に、所定部分の画像情報を取得する第2工程と、第2工程の後に、画像情報に基づいて、所定部分におけるゲッタリング領域の形成量が所定以上であるか否かを判定する第3工程と、を含み、準備工程においては、レーザ光の出力値を第2出力値から段階的に大きくしながら、第3工程においてゲッタリング領域の形成量が所定以上であると判定されるまで、第1工程、第2工程、及び第3工程を順に繰り返すことにより、第1出力値を決定することができる。この場合、レーザ光の出力値を第2出力値から段階的に大きくしながら第1〜3工程を繰り返すことにより第1出力値を決定するので、必要以上に大きな出力値のレーザ光を半導体基板に照射することを避けることが可能となる。 In the laser processing method according to the present invention, the preparation step includes a first step of irradiating the predetermined portion with the laser beam whose output value is adjusted, and a second step of acquiring image information of the predetermined portion after the first step. And a third step of determining whether or not the amount of gettering regions formed in the predetermined portion is greater than or equal to a predetermined amount based on the image information after the second step. While gradually increasing the output value from the second output value, the first step, the second step, and the third step are sequentially performed until it is determined in the third step that the amount of formation of the gettering region is greater than or equal to a predetermined amount. By repeating, the first output value can be determined. In this case, since the first output value is determined by repeating the first to third steps while increasing the output value of the laser beam stepwise from the second output value, the laser beam having an output value larger than necessary is applied to the semiconductor substrate. Can be avoided.
このとき、本発明に係るレーザ加工方法においては、第2出力値は、レーザ光の照射によってゲッタリング領域が形成されないような出力値とすることができる。この場合には、レーザ光の出力値を、ゲッタリング領域が形成されない程度から段階的に大きくしていくこととなるので、ゲッタリング領域を安定して形成するために必要十分なレーザ光の出力値を確実に決定することができる。 At this time, in the laser processing method according to the present invention, the second output value can be set to an output value such that a gettering region is not formed by laser light irradiation. In this case, since the output value of the laser beam is increased stepwise from the extent that the gettering region is not formed, the output of the laser beam that is necessary and sufficient to stably form the gettering region. The value can be determined reliably.
本発明に係るレーザ加工方法においては、半導体基板は、表面に機能素子が形成される使用部分と、機能素子が形成されない不使用部分とを含み、所定部分は不使用部分であるものとすることができる。この場合には、実施工程でゲッタリング領域を形成する半導体基板の不使用部分において準備工程を行うこととなるので、実施工程における実際の加工条件に則した第1出力値を決定することが可能となる。 In the laser processing method according to the present invention, the semiconductor substrate includes a used portion where a functional element is formed on a surface and an unused portion where a functional element is not formed, and the predetermined portion is an unused portion. Can do. In this case, since the preparation process is performed in the unused portion of the semiconductor substrate where the gettering region is formed in the implementation process, it is possible to determine the first output value in accordance with the actual processing conditions in the implementation process. It becomes.
本発明に係るレーザ加工方法においては、ゲッタリング領域の形成量は、レーザ光のショット数に対するゲッタリング領域の形成数の割合であるものとすることができる。 In the laser processing method according to the present invention, the amount of gettering regions formed can be the ratio of the number of gettering regions formed to the number of shots of laser light.
ここで、本発明に係る半導体デバイスの製造方法は、上記のレーザ加工方法を実施することにより、半導体基板の内部にゲッタリング領域を形成する工程と、半導体基板の表面に複数の機能素子を形成する工程と、ゲッタリング領域を形成した後であって機能素子を形成した後に、隣り合う機能素子の間を通るように設定された切断予定ラインに沿って、機能素子ごとに半導体基板を切断し、一つの機能素子を含む半導体デバイスを複数得る工程と、を備えることを特徴とする。 Here, the semiconductor device manufacturing method according to the present invention includes a step of forming a gettering region in a semiconductor substrate and a plurality of functional elements on the surface of the semiconductor substrate by performing the laser processing method described above. And after forming the gettering region and after forming the functional element, the semiconductor substrate is cut for each functional element along a scheduled cutting line set to pass between adjacent functional elements. And a step of obtaining a plurality of semiconductor devices including one functional element.
この半導体デバイスの製造方法は、上述したレーザ加工方法を実施する。したがって、この半導体デバイスの製造方法によれば、半導体基板の内部に安定してゲッタリング領域を形成することが可能となり、ひいては、半導体デバイスの信頼性を向上させることが可能となる。 This semiconductor device manufacturing method implements the laser processing method described above. Therefore, according to this method for manufacturing a semiconductor device, it is possible to stably form a gettering region inside the semiconductor substrate, and as a result, it is possible to improve the reliability of the semiconductor device.
また、本発明に係るレーザ加工装置は、レーザ光を半導体基板に照射して半導体基板の内部を改質することにより、不純物を捕獲するためのゲッタリング領域を半導体基板の内部に形成するレーザ加工装置であって、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光の出力値を調整する調整手段と、半導体基板のレーザ光が照射された所定部分を撮像することにより、所定部分におけるゲッタリング領域の形成状態を示す画像情報を取得する取得手段と、画像情報に基づいて、ゲッタリング領域の形成量を所定以上とするためのレーザ光の第1出力値を決定する決定手段と、を備えることを特徴とする。 The laser processing apparatus according to the present invention also forms a gettering region for trapping impurities inside the semiconductor substrate by irradiating the semiconductor substrate with laser light to modify the inside of the semiconductor substrate. An apparatus, a laser light source that emits laser light, an adjustment unit that adjusts an output value of the laser light, and an image of a predetermined portion of the semiconductor substrate irradiated with the laser light, thereby obtaining a gettering region in the predetermined portion. Acquisition means for acquiring image information indicating a formation state, and determination means for determining a first output value of a laser beam for making the amount of formation of the gettering region a predetermined amount or more based on the image information. Features.
このレーザ加工装置においては、レーザ光源からのレーザ光の出力値を調整すると共に、その出力値の調整されたレーザ光が照射された部分におけるゲッタリング領域の形成状態を示す画像情報を取得する。そして、その取得した画像情報に基づいて、ゲッタリング領域の形成量を所定以上とするためのレーザ光の第1出力値を決定する。このため、このレーザ加工装置によれば、ゲッタリング領域を十分に形成可能なレーザ光の出力値を決定することが可能となる。よって、このレーザ加工装置によれば、そのように決定した第1出力値に調整されたレーザ光を半導体基板に照射することにより、半導体基板の内部に安定してゲッタリング領域を形成することが可能となる。 In this laser processing apparatus, the output value of the laser light from the laser light source is adjusted, and image information indicating the formation state of the gettering region in the portion irradiated with the laser light whose output value is adjusted is acquired. Then, based on the acquired image information, a first output value of the laser beam for making the amount of formation of the gettering region equal to or larger than a predetermined value is determined. For this reason, according to this laser processing apparatus, it becomes possible to determine the output value of the laser beam capable of sufficiently forming the gettering region. Therefore, according to this laser processing apparatus, the gettering region can be stably formed inside the semiconductor substrate by irradiating the semiconductor substrate with the laser light adjusted to the first output value determined as described above. It becomes possible.
本発明に係るレーザ加工装置においては、画像情報に基づいて、所定部分におけるゲッタリング領域の形成量が所定以上であるか否かを判定する判定手段をさらに備え、決定手段は、レーザ光の出力値を、予め保持する第2出力値から段階的に大きくしながら、判定手段によってゲッタリング領域の形成量が所定以上であると判定されるまで、調整手段によるレーザ光の出力値の調整と、取得手段による画像情報の取得と、判定手段による判定とを順に繰り返すことにより、第1出力値を決定することができる。この場合には、必要以上の出力値のレーザ光を半導体基板に照射することを避けることが可能となる。 The laser processing apparatus according to the present invention further includes a determination unit that determines whether or not the amount of gettering regions formed in the predetermined portion is greater than or equal to a predetermined amount based on the image information, and the determination unit outputs the laser light. Adjusting the output value of the laser beam by the adjustment unit until the determination unit determines that the formation amount of the gettering region is greater than or equal to a predetermined value while gradually increasing the value from the second output value held in advance. The first output value can be determined by sequentially repeating the acquisition of the image information by the acquisition unit and the determination by the determination unit. In this case, it is possible to avoid irradiating the semiconductor substrate with laser light having an output value more than necessary.
本発明に係るレーザ加工装置においては、第2出力値は、レーザ光の照射によってゲッタリング領域が形成されないような出力値とすることができる。この場合には、ゲッタリング領域を安定して形成するために必要十分なレーザ光の出力値を確実に決定することができる。 In the laser processing apparatus according to the present invention, the second output value can be set to an output value such that a gettering region is not formed by laser light irradiation. In this case, it is possible to reliably determine the output value of the laser beam necessary and sufficient for stably forming the gettering region.
本発明に係るレーザ加工装置においては、ゲッタリング領域の形成量は、レーザ光のショット数に対するゲッタリング領域の形成数の割合であるものとすることができる。 In the laser processing apparatus according to the present invention, the amount of gettering regions formed can be the ratio of the number of gettering regions formed to the number of shots of laser light.
本発明によれば、ゲッタリング領域を安定して形成可能なレーザ加工方法、半導体デバイスの製造方法、及びレーザ加工装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a laser processing method, a semiconductor device manufacturing method, and a laser processing apparatus capable of stably forming a gettering region.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において、同一又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
本実施形態に係る半導体デバイスの製造方法においては、半導体基板にレーザ光を照射して半導体基板の内部を改質することにより、切断予定ラインに沿って、半導体基板の厚さ方向に亀裂を発生させるための切断起点領域(すなわち、切断起点領域として機能する改質領域)を半導体基板の内部に形成する場合がある。そこで、半導体基板に限定せずに、板状の加工対象物に対する切断起点領域の形成について、図1〜6を参照して説明する。 In the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment, the semiconductor substrate is irradiated with laser light to modify the inside of the semiconductor substrate, thereby generating a crack in the thickness direction of the semiconductor substrate along the planned cutting line. There is a case where a cutting starting region (that is, a modified region functioning as a cutting starting region) for forming is formed inside the semiconductor substrate. Therefore, the formation of the cutting start region for the plate-like workpiece is not limited to the semiconductor substrate, and will be described with reference to FIGS.
図1に示されるように、レーザ加工装置100は、レーザ光Lをパルス発振するレーザ光源101と、レーザ光Lの光軸(光路)の向きを90°変えるように配置されたダイクロイックミラー103と、レーザ光Lを集光するための集光用レンズ105と、を備えている。また、レーザ加工装置100は、集光用レンズ105で集光されたレーザ光Lが照射される加工対象物1を支持するための支持台107と、支持台107を移動させるためのステージ111と、レーザ光Lの出力やパルス幅等を調整するためにレーザ光源101を制御するレーザ光源制御部102と、ステージ111の駆動を制御するステージ制御部115と、を備えている。
As shown in FIG. 1, a
このレーザ加工装置100においては、レーザ光源101から出射されたレーザ光Lは、ダイクロイックミラー103によってその光軸の向きを90°変えられ、支持台107の上に載置された加工対象物1の内部に集光用レンズ105によって集光される。これと共に、ステージ111が移動させられ、加工対象物1がレーザ光Lに対して切断予定ライン5に沿って相対移動させられる。これにより、切断予定ライン5に沿った改質領域が加工対象物1に形成されることとなる。
In this
加工対象物1としては、種々の材料(例えば、ガラス、半導体材料、圧電材料等)からなる板状の部材(例えば、基板、ウェハ等)が用いられる。図2に示されるように、加工対象物1には、加工対象物1を切断するための切断予定ライン5が設定されている。切断予定ライン5は、直線状に延びた仮想線である。加工対象物1の内部に改質領域を形成する場合、図3に示されるように、加工対象物1の内部に集光点Pを合わせた状態において、レーザ光Lを切断予定ライン5に沿って(すなわち、図2の矢印A方向に)相対的に移動させる。これにより、図4〜6に示されるように、切断起点領域8として機能する改質領域7を切断予定ライン5に沿って加工対象物1の内部に形成する。
As the
なお、集光点Pとは、レーザ光Lが集光する箇所のことである。また、切断予定ライン5は、直線状に限らず曲線状であってもよいし、仮想線に限らず加工対象物1の表面3に実際に引かれた線であってもよい。また、改質領域7は、連続的に形成される場合もあるし、断続的に形成される場合もある。また、改質領域7は列状でも点状でもよく、要は、改質領域7は少なくとも加工対象物1の内部に形成されていればよい。また、改質領域7を起点に亀裂が形成される場合があり、亀裂及び改質領域7は、加工対象物1の外表面(表面、裏面、若しくは外周面)に露出していてもよい。
In addition, the condensing point P is a location where the laser light L is condensed. Further, the
ちなみに、ここでのレーザ光Lは、加工対象物1を透過すると共に加工対象物1の内部の集光点近傍にて特に吸収され、これにより、加工対象物1に改質領域7が形成される(すなわち、内部吸収型レーザ加工)。よって、加工対象物1の表面3ではレーザ光Lが殆ど吸収されないので、加工対象物1の表面3が溶融することはない。一般的に、表面3から溶融され除去されて穴や溝等の除去部が形成される(表面吸収型レーザ加工)場合、加工領域は表面3側から徐々に裏面側に進行する。
Incidentally, the laser light L here passes through the
ところで、改質領域は、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲とは異なる状態となった領域をいう。改質領域としては、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等があり、これらが混在した領域もある。さらに、改質領域としては、加工対象物の材料において改質領域の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域や、格子欠陥が形成された領域がある(これらをまとめて高密転移領域ともいう)。 By the way, the modified region refers to a region in which density, refractive index, mechanical strength, and other physical characteristics are different from the surroundings. Examples of the modified region include a melt treatment region, a crack region, a dielectric breakdown region, a refractive index change region, and the like, and there is a region where these are mixed. Furthermore, as the modified region, there are a region where the density of the modified region in the material of the workpiece is changed compared to the density of the non-modified region, and a region where lattice defects are formed. Also known as the metastatic region).
また、溶融処理領域や屈折率変化領域、改質領域の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域、格子欠陥が形成された領域は、さらに、それら領域の内部や改質領域と非改質領域との界面に亀裂(割れ、マイクロクラック等)を内包している場合がある。内包される亀裂は改質領域の全面に渡る場合や一部分のみや複数部分に形成される場合がある。加工対象物1としては、例えば、シリコン、ガラス、LiTaO2又はサファイア(Al2O2)からなる基板やウェハ、又はそのような基板やウェハを含むものが挙げられる。
In addition, the area where the density of the melt-processed area, the refractive index changing area, the modified area is changed compared to the density of the non-modified area, or the area where lattice defects are formed is In some cases, cracks (cracks, microcracks, etc.) are included in the interface between the non-modified region and the non-modified region. The included crack may be formed over the entire surface of the modified region, or may be formed in only a part or a plurality of parts. Examples of the
また、改質領域7は、切断予定ライン5に沿って改質スポット(加工痕)が複数形成されたものである。改質スポットとは、パルスレーザ光の1パルスのショット(つまり1パルスのレーザ照射:レーザショット)で形成される改質部分であり、改質スポットが集まることにより改質領域7となる。改質スポットとしては、クラックスポット、溶融処理スポット若しくは屈折率変化スポット、又はこれらの少なくとも2つが混在するもの等が挙げられる。この改質スポットについては、要求される切断精度、要求される切断面の平坦性、加工対象物の厚さ、種類、結晶方位等を考慮して、その大きさや発生する亀裂の長さを適宜制御することが好ましい。
The modified
ここで、本実施形態に係る半導体デバイスの製造方法においては、半導体基板にレーザ光を照射して半導体基板の内部を改質することにより、不純物を捕獲するためのゲッタリング領域(すなわち、ゲッタリング領域として機能する改質領域)を半導体基板の内部に形成する。そこで、半導体基板に対するゲッタリング領域の形成について、図7〜10を参照して説明する。 Here, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, a gettering region (that is, gettering) for capturing impurities by irradiating the semiconductor substrate with laser light to modify the inside of the semiconductor substrate. A modified region functioning as a region) is formed inside the semiconductor substrate. Therefore, formation of the gettering region for the semiconductor substrate will be described with reference to FIGS.
図7に示されるように、シリコンウエハ等の半導体基板2を準備する。半導体基板2は、複数の機能素子25を形成するための表面2aと、表面2aと反対側の裏面2bとを有している。なお、機能素子25とは、例えば、フォトダイオード等の受光素子やレーザダイオード等の発光素子、半導体メモリといった記憶素子、或いは回路として形成された回路素子等を意味する。
As shown in FIG. 7, a
続いて、半導体基板2の表面2aをレーザ光入射面として半導体基板2の内部に集光点Pを合わせてレーザ光Lを照射することにより、ゲッタリング領域18として機能する改質領域17を半導体基板2の内部に形成する。より詳細には、半導体基板2の厚さ方向において、それぞれの機能素子25の形成領域25a(半導体基板2の表面2aにおいてそれぞれの機能素子25が形成される領域)に対向するように、半導体基板2の内部にゲッタリング領域18を形成する。なお、ゲッタリング領域18の形成に際しては、半導体基板2の裏面2bをレーザ光入射面としてもよい。また、ゲッタリング領域18は、少なくともそれぞれの形成領域25aに対向していれば、連続的に形成されてもよいし、断続的に形成されてもよい。
Subsequently, the
続いて、半導体基板2の表面2aに複数の機能素子25を形成し、その後に、機能素子25ごとに半導体基板2を切断して、複数の半導体デバイスを得る。なお、ゲッタリング領域18の形成は、機能素子25の形成の後に行ってもよいし、機能素子25の形成の前及び後の両方に行ってもよい。
Subsequently, a plurality of
以上のように形成されたゲッタリング領域18は、半導体基板2の内部において、重金属等の不純物を集めて捕獲するゲッタリング効果を発揮する。これにより、重金属等の不純物によって機能素子25に悪影響が及ぶことを抑制することができる。ここで、ゲッタリング領域18として機能する改質領域17は、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲とは異なる状態になった領域であり、例えば溶融処理領域である。
The
なお、半導体基板2を所定の厚さに薄化する必要がある場合には、機能素子25の形成の後、半導体基板2の切断の前に、半導体基板2が所定の厚さとなるように半導体基板2の裏面2bを研磨する。このとき、図8の(a)に示されるように、研磨終了予定面16に対して半導体基板2の表面2a側にゲッタリング領域18を形成すれば、図8の(b)に示されるように、半導体デバイス20にゲッタリング領域18が残存する。一方、図9の(a)に示されるように、研磨終了予定面16に対して半導体基板2の裏面2b側にゲッタリング領域18を形成すれば、図9の(b)に示されるように、半導体デバイス20にゲッタリング領域18が残存しない。ここで、研磨とは、機械研磨(切削、研削、ドライポリッシュ等)、化学研磨(ケミカルエッチング等)、化学機械研磨(CMP)等の一つ或いは複数の組合せからなる薄化処理である。
When it is necessary to reduce the thickness of the
ところで、ゲッタリング領域18の形成に際しては、上述したレーザ加工装置100を用いることができる。ただし、切断起点領域8として機能する改質領域7は、半導体基板2の厚さ方向に亀裂を発生させ易いものであることを要するのに対し、ゲッタリング領域18として機能する改質領域17は、そのような亀裂を発生させ難いものであることを要する。そこで、切断起点領域8として機能する改質領域7を形成する場合と、ゲッタリング領域18として機能する改質領域17を形成する場合とでは、レーザ光Lの照射条件を異ならせる必要がある。
Incidentally, when the
例えば、切断起点領域8として機能する改質領域7を形成する場合におけるレーザ光Lの出力は10〜40μJ程度であるのに対し、ゲッタリング領域18として機能する改質領域17を形成する場合におけるレーザ光Lの出力は0.2〜3.0μJ程度である。これにより、ゲッタリング領域18として機能する改質領域17では、半導体基板2の厚さ方向における改質スポットの幅が1〜10μm(より好ましくは4〜6μm)となる。このような幅を有する改質スポットからなる改質領域17は、半導体基板2の厚さ方向に亀裂を発生させ難く、且つゲッタリング効果を十分に発揮するものとなる。以上により、ゲッタリング領域18として機能する改質領域17を形成する場合におけるレーザ光Lの出力は、切断起点領域8として機能する改質領域7を形成する場合におけるレーザ光Lの出力よりも低いことが好ましい。
For example, when the modified
また、例えば、切断起点領域8として機能する改質領域7を形成する場合における改質スポット距離(最も近い改質スポットの間の距離)は3.75〜7.5μm程度であるのに対し、ゲッタリング領域18として機能する改質領域17を形成する場合における改質スポット距離は5〜20μm程度である。このような改質スポット距離を有する改質スポットからなる改質領域17は、最も近い改質スポットの間に渡って亀裂を伸展させ難く、且つゲッタリング効果を十分に発揮するものとなる。以上により、ゲッタリング領域18として機能する改質領域17を形成する場合における改質スポット距離は、切断起点領域8として機能する改質領域7を形成する場合における改質スポット距離よりも長いことが好ましい。
Further, for example, in the case of forming the modified
なお、ゲッタリング領域18として機能する改質領域17を形成する場合における改質スポット距離の調整は、次のように行うことができる。例えば、図10の(a)に示されるように、レーザ光Lの移動方向(半導体基板2に対してレーザ光Lの集光点Pを相対的に移動させる方向)に沿って複数の改質スポット17aを一列に並ばせる場合には、亀裂を伸展させ難く且つゲッタリング効果を十分に発揮し得る改質スポット距離dとなるように、レーザ光Lのパルスピッチ(レーザ光Lの相対的な移動速度/レーザ光Lの繰り返し周波数)を設定すればよい。
It should be noted that the adjustment of the modified spot distance when the modified
また、図10の(b)に示されるように、レーザ光Lの移動方向に交差する方向に沿って一つのレーザ光Lを分岐して複数箇所で集光させ、各箇所で改質スポット17aを形成する場合には、上述した改質スポット距離dとなるように、一つのレーザ光Lを分岐して複数箇所で集光させればよい。また、図10の(c)に示されるように、レーザ光Lの移動方向に沿って複数の改質スポット17aを複数列に並ばせる場合には、上述した改質スポット距離dとなるように、隣り合う列に渡る改質スポット17aの間の距離を設定すればよい。これらの場合には、レーザ光Lの移動方向においては、隣り合う改質スポット17aの間の距離を長くすることができるので、当該方向に沿って亀裂を伸展させ難くすることができる。
Further, as shown in FIG. 10B, one laser beam L is branched along the direction intersecting the moving direction of the laser beam L and condensed at a plurality of locations, and the modified
引き続いて、本発明の一実施形態に係る半導体デバイスの製造方法について説明する。まず、この半導体デバイスの製造方法において用いるレーザ加工装置について説明する。図11は、本実施形態に係る半導体デバイスの製造方法に用いるレーザ加工装置を示す図である。図11に示されるように、レーザ加工装置100Aは、上述したレーザ加工装置100と同様に、レーザ光源101、レーザ光源制御部102、ダイクロイックミラー103、集光用レンズ(加工用対物レンズ)105、支持台107、ステージ111、及びステージ制御部115を備えている。
Subsequently, a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described. First, a laser processing apparatus used in this semiconductor device manufacturing method will be described. FIG. 11 is a diagram showing a laser processing apparatus used in the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment. As shown in FIG. 11, the
レーザ加工装置100Aは、レーザ光Lを減光するための減光器(調整手段)104と、後述する画像情報や出力値情報に基づいて減光器104を制御する減光器制御部(決定手段、判定手段)114とをさらに備えている。減光器104は、レーザ光Lの光軸上においてダイクロイックミラー103と集光用レンズ105との間に配置されている。減光器104は、例えば、1/2波長板や偏光板等からなるアッテネータである。減光器104は、減光器制御部114の制御の元で、例えば、レーザ光Lの光軸に対する1/2波長板の角度を変更することにより、レーザ光Lの減光の度合いを調整する(すなわち、レーザ光Lの出力値を調整する)。このように、レーザ加工装置100Aにおいては、減光器104を採用することにより、ゲッタリング領域18を形成するためのレーザ光Lの出力値の調整を確実に行うことが可能となる。
The
減光器104における1/2波長板の角度の変更は、例えば、1/2波長板の角度を変更するためのパルスモータの駆動信号のパルス数を変更することにより行うことができる。以下では、そのパルス数を「減光器パルス数」と称すると共に、レーザ光Lの減光の度合いを示す用語として用いる。本実施形態においては、減光器パルス数が大きくなるにしたがって、レーザ光Lの減光の度合いが小さくなり、レーザ光Lの出力値が大きくなるものとする。 The angle of the half-wave plate in the dimmer 104 can be changed, for example, by changing the number of pulses of the pulse motor drive signal for changing the angle of the half-wave plate. In the following, the number of pulses is referred to as “attenuator pulse number” and is used as a term indicating the degree of attenuation of the laser light L. In the present embodiment, it is assumed that as the number of dimmer pulses increases, the degree of attenuation of the laser light L decreases and the output value of the laser light L increases.
レーザ加工装置100Aは、支持台107の上に載置された半導体基板2を撮像するためのIRカメラ(取得手段)106と、IRカメラ106を制御するカメラ制御部(決定手段)116とをさらに備えている。IRカメラ106は、例えば、集光用レンズ105に併設されている。IRカメラ106は、カメラ制御部116の制御の元で、半導体基板2のレーザ光Lが照射された所定部分を撮像し、その所定部分におけるゲッタリング領域18の形成状態を示す画像情報を取得する。IRカメラ106は、取得した画像情報をカメラ制御部116に送信する。カメラ制御部116は、IRカメラ106からの画像情報を、減光器制御部114に送信する。
The
レーザ加工装置100Aは、レーザ光Lの出力値を測定するためのパワーメータ108をさらに備えている。パワーメータ108は、集光用レンズ105からのレーザ光Lの照射を受けてレーザ光Lの出力値を測定し、測定結果を示す出力値情報を取得する。パワーメータ108は、取得した出力値情報を、減光器制御部114に送信する。
The
なお、減光器制御部114やカメラ制御部116は、例えば、CPU、ROM及びRAM等を含むコンピュータを主体として構成される。減光器制御部114及びカメラ制御部116は、それぞれ別体に構成されてもよいし、互いに一体に構成されてもよい。減光器制御部114及びカメラ制御部116の制御の詳細については後述する。
The
次に、上述したレーザ加工装置100Aを用いた半導体デバイスの製造方法について説明する。この半導体デバイスの製造方法では、図12に示されるような半導体基板2を用いる。図12に示されるように、半導体基板2は、複数の機能素子25を形成するための表面2aと、表面2aと反対側の裏面2bとを有している。半導体基板2は、表面2aが集光用レンズ105側となるように、レーザ加工装置100Aの支持台107に載置されている(図11参照)。
Next, a semiconductor device manufacturing method using the above-described
半導体基板2の表面2aには、半導体基板2のオリエンテーションフラット(以下、「OF」という)19に対して略平行な方向及び略垂直な方向に沿ってマトリックス状に並ぶように、機能素子25の形成領域25aが設定されている。つまり、半導体基板2は、表面2aに機能素子25が形成される使用部分2dと、機能素子25が形成されない不使用部分2fとを含む。図12の(b)は、その不使用部分2fの拡大図である。なお、半導体基板2は、例えば、直径12インチ、厚さ775μmのシリコンウエハとすることができる。
The
本実施形態に係る半導体デバイスの製造方法は、まず、本発明の一実施形態に係るレーザ加工方法を実施する。そのレーザ加工方法では、半導体基板2にレーザ光Lを照射して半導体基板2の内部を改質することにより、半導体基板2の内部にゲッタリング領域18を形成する。図13は、そのようなレーザ加工方法の主要な工程を示すフローチャートである。図13に示されるように、このレーザ加工方法は、準備工程と実施工程とからなる。準備工程では、出力値が調整されたレーザ光Lを半導体基板2の不使用部分2fに照射すると共に、不使用部分2fにおけるゲッタリング領域18の形成状態を示す画像情報を取得し、その画像情報に基づいて、ゲッタリング領域18の形成量を所定以上とするためのレーザ光Lの加工出力値(第1出力値)を決定する。
In the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment, first, a laser processing method according to an embodiment of the present invention is performed. In the laser processing method, the
そのために、まず、減光器104の減光器パルス数の初期値を決定する(工程S101)。この工程S101についてより詳細に説明する。この工程S101では、まず、減光器制御部114の制御の元で減光器104の減光器パルス数を変化させつつ、パワーメータ108にレーザ光Lを照射し、レーザ光Lの出力値を測定する。これにより、減光器104の減光器パルス数と、パワーメータ108の測定値(すなわちレーザ光Lの出力値)とが対応付けられて、減光器制御部114において図14の(a)に示されるような表T1が作成される。
For this purpose, first, the initial value of the dimmer pulse number of the dimmer 104 is determined (step S101). This step S101 will be described in more detail. In this step S101, first, the
減光器制御部114は、この表T1を参照することにより、レーザ光Lの出力値を初期値(第2出力値)に調整するための減光器パルス数の初期値を決定することができる。レーザ光Lの初期値は、レーザ光Lの照射によってゲッタリング領域18が形成されないような出力値であり、例えば0.03Wとすることができる。その場合には、表T1を参照することにより、減光器パルス数の初期値を190と決定することができる。なお、レーザ光Lの初期値は、減光器制御部114が予め保持している。
The
ここで、減光器制御部114は、図14の(b)に示されるような表T2をさらに保持している。表T2は、所定の実験により予め作成されたものであり、減光器104の減光器パルス数を段階的に(ここでは10ずつ6段階に)変化させながらレーザ光Lを半導体基板2に照射したときのゲッタリング領域18の形成状態の判定結果をA,B,Cの3段階で示す表である。判定結果のA〜Cは、レーザ光Lのショット数に対するゲッタリング領域18(すなわち改質スポット17a)の形成数の割合によって区別される。図15に、判定結果のA〜Cのそれぞれに対応する画像情報の一例を示す。図15において、SHがレーザ光Lの1ショットを示しており、17aがその1ショットにより形成された改質スポットを示している。
Here, the
図15の(a)に示される状態では、改質スポット17aが全く形成されていない。つまり、図15の(a)に示される状態では、レーザ光LのショットSHの数(ここでは10)に対する改質スポット17aの形成数(ここでは0)の割合は0%である。この場合には、判定結果はCとなる。なお、判定結果がCとなるのは、例えば、レーザ光LのショットSHの数に対する改質スポット17aの形成数の割合が0%の場合とすることができる。
In the state shown in FIG. 15A, the modified
図15の(b)に示される状態では、改質スポット17aがまばらに形成されている。図15の(b)に示される状態では、レーザ光LのショットSHの数(ここでは10)に対する改質スポット17aの形成数(ここでは5)の割合は、50%である。この場合には、判定結果はBとなる。なお、判定結果がBとなるのは、例えば、レーザ光LのショットSHの数に対する改質スポット17aの形成数の割合が0%を超える100%未満の場合とすることができる。
In the state shown in FIG. 15B, the modified
図15の(c)に示される状態では、レーザ光Lの全てのショットSHに対して改質スポット17aが形成されている。つまり、図15の(c)に示される状態では、レーザ光LのショットSHの数(ここでは10)に対する改質スポット17aの形成数(ここでは10)の割合は100%である。この場合、判定結果はAとなる。なお、判定結果がAとなるのは、例えば、レーザ光LのショットSHの数に対する改質スポット17aの形成数の割合が100%の場合とすることができる。このようなレーザ光Lの照射とゲッタリング領域18の形成状態の判定とを複数回(ここでは4回)繰り返すことにより、図14の(b)に示される表T2が得られる。
In the state shown in FIG. 15C, the modified
工程S101においては、減光器制御部114は、この表T2をさらに参照して、減光器104の減光器パルス数の初期値を決定することができる。例えば、表T2によれば、減光器パルス数が200の場合(減光度1:最も減光の度合いが大きい場合、すなわち、最もレーザ光Lの出力値が小さい場合)には、N1〜N4の全ての試行において、判定結果がCとなっている。よって、減光器パルス数の初期値を200よりも小さく設定すれば、レーザ光Lの出力値が、十分にゲッタリング領域18が形成されない出力値に調整されることとなる。
In step S101, the
続いて、減光器制御部114が減光器104の減光器パルス数を工程S102で決定した初期値に設定した状態において(すなわち、レーザ光Lの出力値を初期値に調整した状態において)、半導体基板2の表面2aをレーザ光入射面として半導体基板2の不使用部分2fにレーザ光Lを照射する(工程S102:第1工程)。このとき、レーザ光Lは、例えば、不使用部分2fにおける第1ラインL1に沿って照射される(図12の(b)参照)。
Subsequently, in a state where the
続いて、カメラ制御部116の制御の元で、IRカメラ106によって不使用部分2fを撮像し、不使用部分2fにおけるゲッタリング領域18の形成状態を示す画像情報を取得する(工程S103:第2工程)。このとき取得された画像情報は、IRカメラ106からカメラ制御部116を介して減光器制御部114に送信される。
Subsequently, under the control of the
続いて、減光器制御部114が、工程S103で取得した画像情報に基づいて、不使用部分2fにおいて、ゲッタリング領域18の形成量が所定以上であるか否かを判定する(工程S104:第3工程)。ここでのゲッタリング領域18の形成量とは、例えば、レーザ光LのショットSHの数に対する改質スポット17aの形成数の割合とすることができる。つまり、この工程S104は、レーザ光LのショットSHの数に対する改質スポット17aの形成数の割合が所定以上であるか否かを判定するものとすることができる。この判定は、上述した表T2を作成する場合と同様にして行うことができる。例えば、ショットSHの数に対する改質スポット17aの形成数の割合が、100%以上である場合(すなわち、例えば上述した判定結果Aの場合)に、所定以上であると判定することができる。
Subsequently, the
続いて、工程S104における判定の結果が、ゲッタリング領域18の形成量が所定以上でないと判定された場合、減光器制御部114が減光器104の減光器パルス数を初期値から一段階大きくする(すなわち、レーザ光Lの出力値を一段階大きくする)(工程S105)。このとき減光器パルス数を大きくする度合いは、例えば、表T2を参照して決定することができる。表T2によれば、減光器パルス数を200から210にすることにより、判定結果がBとなる試行が現れる。したがって、この場合にも、減光器パルス数を大きくする度合いを10程度と決定することができる。
Subsequently, when it is determined that the amount of formation of the
工程S105において減光器パルス数を一段階大きくした後、工程S102に戻り、工程S102〜S104を繰り返す。この繰り返しは、工程S105において減光器パルス数を段階的に大きくしながら、工程S104においてゲッタリング領域18の形成量が所定以上であると判定されるまで(すなわち、例えば判定結果がAとなるまで)行われる。
After increasing the number of dimmer pulses by one step in step S105, the process returns to step S102, and steps S102 to S104 are repeated. This repetition is performed until the number of
換言すれば、減光器制御部114及びカメラ制御部116は、レーザ光Lの出力値を予め保持する初期値から段階的に大きくしながら、ゲッタリング領域18の形成量が所定以上であると判定されるまで、減光器104によるレーザ光Lの出力値の調整と、IRカメラ106による画像情報の取得と、ゲッタリング領域18の形成状態の判定とを順に繰り返す。この繰り返しの際には、レーザ光Lは、例えば、不使用部分2fにおける第1ラインL1〜第6ラインL6のそれぞれに沿って順に照射される。
In other words, the
図16は、工程S102〜105を繰り返し実施したときの不使用部分2fの一例を示す拡大図である。図16に示されるように、この例においては、1回目及び2回目の実施においては(すなわち、減光器パルス数を初期値としたときの実施と、表T2における減光度2に対応する減光器パルス数としたときの実施においては)、ゲッタリング領域18が全く形成されていない(図中の第1ラインL1及び第2ラインL2参照)。したがって、1回目及び2回目の実施の工程S104では、ゲッタリング領域18の形成量が所定未満であると判定される(例えば、判定結果がCとなる)。
FIG. 16 is an enlarged view showing an example of the
また、3回目及び4回目の試行においては(すなわち、表T2における減光度3と減光度4とに対応する減光器パルス数としたときの実施においては)、ゲッタリング領域18がまばらに形成されている(図中の第3ラインL3及び第4ラインL4参照)。したがって、3回目と4回目の実施の工程S104では、ゲッタリング領域18の形成量が所定未満であると判定される(例えば、判定結果がBとなる)。
In the third and fourth trials (that is, in the case where the number of dimming pulses corresponding to the
さらに、5回目の実施においては(すなわち、表T2における減光度5に対応する減光器パルス数としたときの実施においては)、ゲッタリング領域18が十分に形成されている。したがって、5回目の実施における工程S105では、ゲッタリング領域18の形成量が所定以上であると判定される(例えば、判定結果がAとなる)。表T2においては、6回目の試行(すなわち、減光度6に対応する減光器パルス数としたときの実施)の結果が示されているが、この例では、5回目の実施においてゲッタリング領域18が十分に形成されているので、6回目の実施は行わない。したがって、この5回目の実施の際の減光器パルス数を、ゲッタリング領域18を形成するための減光器パルス数の閾値として決定することができる。
Further, in the fifth implementation (that is, in the implementation when the number of dimmer pulses corresponding to the
このように工程S102〜工程S105を繰り返し行うことにより、ゲッタリング領域18を所定量以上形成するための(すなわち、ゲッタリング領域18の形成に必要十分な)減光器パルス数の閾値が決定される(すなわち、レーザ光Lの出力値の閾値が決定される)。そして、減光器制御部114は、そのように決定された閾値よりも一段階大きい減光器パルス数の値を決定することにより、実際にレーザ加工を行うためのレーザ光の加工出力値(第1出力値)を決定する(工程S106)。なお、ここでの減光器パルス数を大きくする度合いは、表T2を参照して、或いは、半導体基板2の厚さ方向に亀裂を発生させ難いような改質を行う観点から、例えば10程度とすることができる。また、以上の準備工程における各種の例(例えばレーザ光の出力値、減光器パルス数、ゲッタリング領域18の形成状態等)は、実際のレーザ加工装置(例えば、浜松ホトニクス(株)製、400SS(製品番号:L9571−11))を用いた場合の例である。
By repeating the steps S102 to S105 in this way, the threshold value of the number of light-attenuator pulses for forming the
このレーザ加工方法は、レーザ光Lの加工出力値が決定された後に、準備工程から実施工程に移行する。実施工程では、工程S106において決定された加工出力値に調整されたレーザ光Lを半導体基板2に照射することにより、半導体基板2の内部にゲッタリング領域18を形成する(工程S107)。この工程S107の詳細について説明する。この工程S107では、図17に示されるように、まず、ゲッタリング領域18を形成するための形成予定ライン15を半導体基板2の表面2aに設定する。ここでは、形成予定ライン15は、格子状に設定されており、OF19に対して略平行な方向に並ぶ形成領域25aの列のそれぞれ、及び、OF19に対して略垂直な方向に並ぶ形成領域25aの列のそれぞれに沿って、各形成領域25aの中央部を通っている。
In this laser processing method, after the processing output value of the laser beam L is determined, the process proceeds from the preparation process to the execution process. In the implementation step, the
続いて、半導体基板2の表面2aをレーザ光入射面として半導体基板2の内部(ここでは、研磨終了予定面16に対して半導体基板2の裏面2b側)に集光点Pを合わせて、ゲッタリング領域18として機能する改質領域17を形成する場合における照射条件で、半導体基板2にレーザ光Lを照射する。なお、レーザ光Lの出力値は、上記の工程S106で決定された加工出力値に調整されている。このレーザ光Lの照射では、レーザ光Lの光軸を各形成予定ライン15の上に位置させつつ、各形成予定ライン15に沿ってレーザ光Lの集光点Pを移動させる。これにより、半導体基板2の内部にゲッタリング領域18が形成される。
Subsequently, the
ただし、形成予定ライン15と切断予定ライン5とが交差する部分をレーザ光Lの光軸が通過する際には、レーザ光Lの照射をOFFとし、各形成領域25aをレーザ光Lの光軸が通過する際には、レーザ光Lの照射をONとする。したがって、この工程S107においては、ゲッタリング領域18は、半導体基板2の厚さ方向から見た場合に切断予定ライン5と交差しないように形成される。また、この工程S107においては、ゲッタリング領域18は、研磨終了予定面16に対して半導体基板2の裏面2b側に形成される。なお、切断予定ライン5は、互いに隣り合う機能素子25の間(すなわち、互いに隣り合う形成領域25aの間)を通るように後工程において格子状に設定される。
However, when the optical axis of the laser light L passes through a portion where the formation scheduled
なお、半導体基板2に対してレーザ光Lの集光点Pを相対的に移動させるために、支持台107を移動させてもよいし、レーザ光源101側(レーザ光源101、ダイクロイックミラー103、減光器104、及び集光用レンズ105等)を移動させてもよいし、或いは、支持台107及びレーザ光源101側の両方を移動させてもよい。以上により、ゲッタリング領域18を形成するためのレーザ加工方法が終了する。
In order to move the condensing point P of the laser light L relative to the
本実施形態に係る半導体デバイスの製造方法では、以上のレーザ加工方法に引き続いて、機能素子25を形成する工程を実施する。この工程では、図18に示されるように、半導体基板2の表面2aに複数の機能素子25を形成する。機能素子25は、形成領域25aのそれぞれにおいて形成される。このとき、機能素子25の形成領域25aのそれぞれには、形成予定ライン15に沿って十字状に形成されたゲッタリング領域18が、半導体基板2の厚さ方向において対向している。
In the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment, a process of forming the
本実施形態に係る半導体デバイスの製造方法では、機能素子25を形成する工程に引き続いて、半導体基板2を切断する工程を実施する。この工程では、隣り合う機能素子25の間を通るように設定された切断予定ライン5に沿って、機能素子25ごとに半導体基板2を切断し、一つの機能素子25を含む半導体デバイス20を複数得る。この工程の詳細について説明する。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to this embodiment, a step of cutting the
この工程では、まず、図19に示されるように、レーザ加工装置100Aを用いて、次のように、半導体基板2の内部に切断起点領域8を形成する。すなわち、全ての機能素子25を覆うように保護フィルム22を半導体基板2の表面2aに貼り付けた後に、半導体基板2の裏面2bがレーザ光入射面となるようにレーザ加工装置100Aの支持台107の上に半導体基板2を載置し、互いに隣り合う機能素子25の間(すなわち、互いに隣り合う形成領域25aの間)を通るように切断予定ライン5を格子状に設定する。
In this step, first, as shown in FIG. 19, the cutting
そして、半導体基板2の裏面2bをレーザ光入射面として半導体基板2の内部(ここでは、ゲッタリング領域18に対して半導体基板2の裏面2b側)に集光点Pを合わせて、切断起点領域8として機能する改質領域7を形成する場合におけるレーザ光の照射条件で、半導体基板2にレーザ光Lを照射する。レーザ光Lの出力値は、切断起点領域8として機能する改質領域7を形成するために必要な値に調整されている。このレーザ光Lの照射のとき、レーザ光Lの光軸を各切断予定ライン5の上に位置させつつ、各切断予定ライン5に沿ってレーザ光Lの集光点Pを移動させる。
Then, the
このように、この切断工程においては、半導体基板2にレーザ光Lを照射して半導体基板2の内部を改質することにより、切断予定ライン5に沿って、半導体基板2の内部に切断起点領域8を形成する。そして、半導体基板2にレーザ光Lを照射することにより、切断起点領域8から発生した亀裂21を半導体基板2の表面2aに到達させる。ここでは、ゲッタリング領域18に対して半導体基板2の裏面2b側に集光点Pを合わせたので、切断起点領域8も、ゲッタリング領域18に対して半導体基板2の裏面2b側に形成される。なお、半導体基板2に対してレーザ光Lの集光点Pを相対的に移動させるために、支持台107を移動させてもよいし、レーザ光源101側を移動させてもよいし、或いは、支持台107及びレーザ光源101側の両方を移動させてもよい。
As described above, in this cutting step, the
続いて、図20に示されるように、保護フィルム22が貼り付けられた半導体基板2を研磨装置の支持台207の上に載置し、半導体基板2の裏面2bが研磨終了予定面16に到達するまで(つまり、ゲッタリング領域18が残存しないように)半導体基板2の裏面2bを研磨する。これにより、切断起点領域8から発生して半導体基板2の裏面2b側に伸展した亀裂21に研磨面に到達し、切断予定ライン5に沿って半導体基板2が切断される。なお、研磨後の半導体基板2の厚さは、例えば50μm程度である。
Subsequently, as shown in FIG. 20, the
続いて、図21に示されるように、半導体基板2の裏面2bにエキスパンドフィルム23を貼り付け、その後に、半導体基板2の表面2aから保護フィルム22を取り除く。そして、半導体基板2が切断されて得られた複数の半導体デバイス20をピックアップするために、エキスパンドフィルム23を径方向外側に拡張させて、複数の半導体デバイス20を互いに離間させる。以上のようにして機能素子25を含む半導体デバイス20を複数得る。
Subsequently, as shown in FIG. 21, an expanded
以上説明したように、本実施形態に係る半導体デバイスの製造方法は、半導体基板2に機能素子25を形成する機能素子形成工程の前において、半導体基板2の内部にゲッタリング領域18を形成するレーザ加工方法を実施する。そのレーザ加工方法は、ゲッタリング領域18を形成するためのレーザ加工の実施工程と、その実施工程の前工程である準備工程とからなる。準備工程においては、出力値が調整されたレーザ光Lを半導体基板2の不使用部分2fに照射した後に、その不使用部分2fにおけるゲッタリング領域18の形成状態を示す画像情報を取得する。そして、その取得した画像情報に基づいて、ゲッタリング領域18の形成量を所定以上とするためのレーザ光の加工出力値を決定する。
As described above, the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment is a laser that forms the
したがって、このレーザ加工方法、及びレーザ加工方法を実施するレーザ加工装置100Aによれば、ゲッタリング領域18を十分に形成可能なレーザ光Lの出力値を決定することが可能となる。そして、このレーザ加工方法では、その実施工程において、準備工程で決定された加工出力値のレーザ光Lを半導体基板2に照射することにより、半導体基板2の内部に安定してゲッタリング領域18を形成することが可能となる。
Therefore, according to the laser processing method and the
また、このレーザ加工方法においては、レーザ光Lの出力値を段階的に大きくしながら、ゲッタリング領域18の形成量が所定以上であると判定されるまで工程S102〜工程S104を繰り返し実施することにより、レーザ光Lの加工出力値を決定する。このため、このレーザ加工方法、及びレーザ加工方法を実施するレーザ加工装置100Aによれば、必要以上の出力値のレーザ光Lを半導体基板2に照射することを避けることが可能となる。
In this laser processing method, steps S102 to S104 are repeated until it is determined that the amount of
また、このレーザ加工方法においては、レーザ光の出力値の初期値を、レーザ光の照射によってゲッタリング領域が形成されないような出力値とする。このため、このレーザ加工方法、及びレーザ加工方法を実施するレーザ加工装置100Aによれば、レーザ光Lの出力値を、ゲッタリング領域18を安定して形成するために必要十分なレーザ光Lの出力値を確実に決定することができる。
Further, in this laser processing method, the initial value of the output value of the laser beam is set to an output value that prevents the gettering region from being formed by the laser beam irradiation. For this reason, according to the laser processing method and the
さらに、このレーザ加工方法においては、ゲッタリング領域18の形成に先立って、減光器104の減光器パルス数を変化させつつパワーメータ108にレーザ光Lを照射して、レーザ光Lの出力値を測定することにより、減光器104の減光器パルス数と、パワーメータ108の測定値(すなわちレーザ光Lの出力値)とを対応付ける。このため、このレーザ加工方法、及びレーザ加工方法を実施するレーザ加工装置100Aによれば、ゲッタリング領域18の形成の際に、確実に、所望する出力値でのレーザ光Lの照射を行うことが可能となる。
Further, in this laser processing method, prior to the formation of the
このように、本実施形態に係る半導体デバイスの製造方法によれば、そのレーザ加工方法によって半導体基板2の内部に安定してゲッタリング領域18を形成することにより、半導体デバイス20の信頼性を向上することが可能となる。
Thus, according to the method for manufacturing a semiconductor device according to this embodiment, the reliability of the
以上の実施形態は、本発明に係るレーザ加工方法、半導体デバイスの製造方法、及びレーザ加工装置の一実施形態を説明したものである。したがって、本発明に係るレーザ加工方法、半導体デバイスの製造方法、及びレーザ加工装置は、上述した態様に限定されるものではない。本発明に係るレーザ加工方法、半導体デバイスの製造方法、及びレーザ加工装置は、特許請求の範囲に記した各請求項の要旨を変更しない範囲において、上述した態様を変更したものとすることができる。 The above embodiments describe one embodiment of the laser processing method, the semiconductor device manufacturing method, and the laser processing apparatus according to the present invention. Therefore, the laser processing method, the semiconductor device manufacturing method, and the laser processing apparatus according to the present invention are not limited to the above-described embodiments. The laser processing method, the semiconductor device manufacturing method, and the laser processing apparatus according to the present invention may be modified from the above-described aspects without departing from the spirit of each claim described in the claims. .
例えば、切断予定ライン5に沿って半導体基板2を切断する際に、隣り合う機能素子25の間に渡るように半導体基板2の表面2aに酸化膜等の積層部が形成されていてもよい。その場合には、切断予定ライン5に沿って半導体基板2と共にその積層部を切断すればよい。
For example, when the
また、上記実施形態においては、半導体基板2の裏面2bを研磨する前に、半導体基板2が切断予定ライン5に沿って完全に切断されておらず、半導体基板2の裏面2bを研磨した後に、半導体基板2が切断予定ライン5に沿って完全に切断されたが、これに限定されない。すなわち、半導体基板2の裏面2bを研磨する前に、半導体基板2が切断予定ライン5に沿って完全に切断されていてもよい。その場合にも、切断起点領域8として機能する改質領域7から発生した亀裂21を伸展させて半導体基板2を切断すれば、その亀裂21によって切断された半導体基板2の切断面が互いに密着した状態となる。そのため、研磨による半導体基板2のチッピングやクラッキングの発生を抑制しつつ、半導体基板2を薄化することができる。
In the above embodiment, before polishing the
また、ゲッタリング領域18として機能する改質領域17、及び切断起点領域8として機能する改質領域7は、多光子吸収のみに起因して形成される場合に限定されず、多光子吸収に相当する光吸収等その他の光吸収や熱的影響に起因して形成される場合もある。つまり、多光子吸収は、改質領域を形成し得る現象の一例である。
Further, the modified
また、ゲッタリング領域18として機能する改質領域17は、半導体基板2の厚さ方向において機能素子25の形成領域25aに対向するものであれば、機能素子25の形成パターンに応じて様々な形状を採ることができる。
Further, the modified
一例として、図22に示すように、一つの形成領域25aに対してゲッタリング領域18を縦横に複数列ずつ形成してもよい。また、図23の(a)に示すように、半導体基板2を回転させつつ半導体基板2の径方向にレーザ光L1を移動させて、図23の(b)に示すように、一つの形成領域25aに対して曲線状のゲッタリング領域18を少なくとも一列形成してもよい。このように、ゲッタリング領域18を形成するための形成予定ライン15が半導体基板2に対して渦巻状となる場合には、改質スポット距離(最も近い改質スポットの間の距離)が略一定となるように、半導体基板2の回転速度やレーザ光Lの繰り返し周波数を変化させることが望ましい。そして、図22及び図23に示すいずれの場合にも、レーザ光LのON/OFF制御を行うことで、半導体基板2の厚さ方向から見た場合に切断予定ライン5と交差しないように、半導体基板2の内部にゲッタリング領域18を形成することができる
As an example, as shown in FIG. 22, the
また、ゲッタリング領域18を形成する際には、レーザ光LのON/OFF制御を行わなくてもよい。その場合には、レーザ光Lを常にONとした状態において、レーザ光Lの光軸を各形成予定ライン15の上に位置させつつ、各形成予定ライン15に沿ってレーザ光Lの集光点Pを移動させる。このようにレーザ光Lを照射してゲッタリング領域18を形成することにより、半導体基板2の厚さ方向から見た場合に、ゲッタリング領域18と切断予定ライン5とが交差することとなる。
Further, when the
また、切断起点領域8として機能する改質領域7は、1本の切断予定ライン5に対して、半導体基板2の厚さ方向に並ぶように複数列形成されてもよい。また、切断起点領域8は、ゲッタリング領域18に対して半導体基板2の裏面2b側に形成される場合に限定されず、ゲッタリング領域18に対して半導体基板2の表面2a側に形成されてもよい。
Further, the modified
また、上記実施形態では、切断起点領域8として機能する改質領域7から発生した亀裂21を伸展させて半導体基板2を切断したが、ブレードによる切断等のその他の方法で、切断予定ライン5に沿って半導体基板2を切断してもよい。その場合にも、半導体基板2において切断予定ライン5に沿った部分にゲッタリング領域18の影響が及ぶのが抑制されるので、半導体基板2を切断予定ライン5に沿って精度良く切断することができる。
In the above-described embodiment, the
また、上記実施形態では、ゲッタリング領域18が残存しないように半導体基板2の裏面2bを研磨したが、図8に示すように、ゲッタリング領域18が残存するように半導体基板2の裏面2bを研磨してもよい。その場合には、半導体デバイス20において、ゲッタリング領域18を半導体基板2の内部に収めてもよいし、裏面2bに露出させてもよい。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態では、レーザ加工装置100Aにおいてレーザ光Lの出力値を調整するための手段として減光器104を用いたが、レーザ光Lの出力値を調整する手段はこれに限定されない。例えば、レーザ加工装置100Aにおいては、レーザ光源制御部102がレーザ光源101の出力値を直接調整してもよい。
In the above embodiment, the dimmer 104 is used as the means for adjusting the output value of the laser light L in the
また、上記実施形態では、IRカメラ106を用いて半導体基板2の不使用部分2fにおけるゲッタリング領域18の形成状態を示す画像情報を取得したが、ゲッタリング領域18の形成状態を示す情報は画像情報に限定されず、例えば、IRカメラ106の代わりにフォトルミネッセンス測定装置等を用いて、ゲッタリング領域18の形成状態を示す情報を取得してもよい。
In the above embodiment, the image information indicating the formation state of the
さらに、上記実施形態では、レーザ加工方法を実施してゲッタリング領域18を形成した後に、機能素子25を形成する工程を実施したが、機能素子25を形成する工程を実施した後にレーザ加工方法を実施してゲッタリング領域18を形成してもよい。
Further, in the above embodiment, the step of forming the
2…半導体基板、2a…表面、5…切断予定ライン、18…ゲッタリング領域、20…半導体デバイス、25…機能素子、2d…使用部分、2f…不使用部分(所定部分)、100A…レーザ加工装置、101…レーザ光源、104…減光器(調整手段)、106…IRカメラ(取得手段)、114…減光器制御部(決定手段、判定手段)、116…カメラ制御部(決定手段)、L…レーザ光。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
出力値が調整された前記レーザ光を前記半導体基板の所定部分に照射した後に、前記所定部分における前記ゲッタリング領域の形成状態を示す画像情報を取得し、前記画像情報に基づいて、前記ゲッタリング領域の形成量を所定以上とするための前記レーザ光の第1出力値を決定する準備工程と、
準備工程で決定された前記第1出力値に調整された前記レーザ光を前記半導体基板に照射して前記ゲッタリング領域を前記半導体基板の内部に形成する実施工程と、
を備えることを特徴とするレーザ加工方法。 A laser processing method for forming a gettering region for capturing impurities by irradiating a semiconductor substrate with laser light to modify the inside of the semiconductor substrate,
After irradiating the predetermined portion of the semiconductor substrate with the laser beam whose output value is adjusted, image information indicating a formation state of the gettering region in the predetermined portion is acquired, and the gettering is performed based on the image information A preparatory step of determining a first output value of the laser beam for making the formation amount of the region a predetermined value or more;
An implementation step of irradiating the semiconductor substrate with the laser light adjusted to the first output value determined in a preparation step to form the gettering region in the semiconductor substrate;
A laser processing method comprising:
出力値が調整された前記レーザ光を前記所定部分に照射する第1工程と、
前記第1工程の後に、前記所定部分の前記画像情報を取得する第2工程と、
前記第2工程の後に、前記画像情報に基づいて、前記所定部分における前記ゲッタリング領域の形成量が前記所定以上であるか否かを判定する第3工程と、を含み、
前記準備工程においては、
前記レーザ光の出力値を第2出力値から段階的に大きくしながら、前記第3工程において前記ゲッタリング領域の形成量が前記所定以上であると判定されるまで、前記第1工程、前記第2工程、及び前記第3工程を順に繰り返すことにより、前記第1出力値を決定する、ことを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工方法。 The preparation step includes
A first step of irradiating the predetermined portion with the laser beam whose output value is adjusted;
A second step of acquiring the image information of the predetermined portion after the first step;
After the second step, based on the image information, a third step of determining whether the formation amount of the gettering region in the predetermined portion is greater than or equal to the predetermined amount,
In the preparation step,
While increasing the output value of the laser beam stepwise from the second output value, the first step, the The laser processing method according to claim 1, wherein the first output value is determined by sequentially repeating two steps and the third step.
前記所定部分は前記不使用部分である、ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のレーザ加工方法。 The semiconductor substrate includes a use portion where a functional element is formed on a surface and a non-use portion where the functional element is not formed,
The laser processing method according to claim 1, wherein the predetermined portion is the unused portion.
前記半導体基板の表面に複数の機能素子を形成する工程と、
前記ゲッタリング領域を形成した後であって前記機能素子を形成した後に、隣り合う前記機能素子の間を通るように設定された切断予定ラインに沿って、前記機能素子ごとに前記半導体基板を切断し、一つの前記機能素子を含む半導体デバイスを複数得る工程と、
を備えることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。 Forming the gettering region in the semiconductor substrate by performing the laser processing method according to claim 1;
Forming a plurality of functional elements on the surface of the semiconductor substrate;
After forming the gettering region and after forming the functional element, the semiconductor substrate is cut for each functional element along a planned cutting line set to pass between the adjacent functional elements. And obtaining a plurality of semiconductor devices including one functional element;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光の出力値を調整する調整手段と、
前記半導体基板の前記レーザ光が照射された所定部分を撮像することにより、前記所定部分における前記ゲッタリング領域の形成状態を示す画像情報を取得する取得手段と、
前記画像情報に基づいて、前記ゲッタリング領域の形成量を所定以上とするための前記レーザ光の第1出力値を決定する決定手段と、
を備えることを特徴とするレーザ加工装置。 A laser processing apparatus for forming a gettering region for trapping impurities inside the semiconductor substrate by irradiating the semiconductor substrate with laser light to modify the inside of the semiconductor substrate,
A laser light source for emitting the laser light;
Adjusting means for adjusting the output value of the laser beam;
Acquisition means for acquiring image information indicating a formation state of the gettering region in the predetermined portion by imaging a predetermined portion irradiated with the laser light of the semiconductor substrate;
Determining means for determining a first output value of the laser beam for making the amount of formation of the gettering region a predetermined amount or more based on the image information;
A laser processing apparatus comprising:
前記決定手段は、前記レーザ光の出力値を、予め保持する第2出力値から段階的に大きくしながら、前記判定手段によって前記ゲッタリング領域の形成量が前記所定以上であると判定されるまで、前記調整手段による前記レーザ光の出力値の調整と、前記取得手段による前記画像情報の取得と、前記判定手段による判定とを順に繰り返すことにより、前記第1出力値を決定する、ことを特徴とする請求項7に記載のレーザ加工装置。 Based on the image information, further comprising determination means for determining whether the amount of formation of the gettering region in the predetermined portion is equal to or greater than the predetermined;
The determination means increases the output value of the laser beam stepwise from a second output value held in advance until the determination means determines that the formation amount of the gettering region is equal to or greater than the predetermined value. The first output value is determined by sequentially repeating the adjustment of the output value of the laser beam by the adjustment unit, the acquisition of the image information by the acquisition unit, and the determination by the determination unit. The laser processing apparatus according to claim 7.
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