JP2013197108A

JP2013197108A - ウエーハのレーザー加工方法

Info

Publication number: JP2013197108A
Application number: JP2012059121A
Authority: JP
Inventors: Junichi Kuki; 潤一九鬼
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2013-09-30

Abstract

【課題】一本の分割予定ラインに対して２回のレーザービームの操作により、Ｌｏｗ−ｋ膜及びＴＥＧの除去が可能なウエーハのレーザー加工方法を提供する。
【解決手段】低誘電率絶縁膜を含む積層体によってＴＥＧが形成された複数の分割予定ラインとデバイスが形成されたウエーハに、ガウシアン分布のエネルギー強度分布を有するレーザービームを照射するレーザー加工方法であって、分割予定ラインの幅方向に対して所定の幅で溝が形成されるように、第１のビーム径を有する第１レーザービームＬＢ１を照射して、分割予定ラインに１条の膜剥がれ防止溝を形成する膜剥がれ防止溝形成ステップと、第１のビーム径より小さい第２のビーム径を有し第１レーザービームＬＢ１のエネルギー量Ｐ１と同等のエネルギー量を有する第２レーザービームＬＢ２を、マスクを介して照射して、分割予定ライン１条のＴＥＧ除去用溝を形成するＴＥＧ除去用溝形成ステップとを含む。
【選択図】図５

Description

本発明は、層間絶縁膜として低誘電率絶縁膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）を使用したウエーハのレーザー加工方法に関する。

半導体デバイス製造プロセスにおいては、略円板形状であるシリコンウエーハ、ガリウム砒素ウエーハ等の半導体ウエーハの表面に格子状に形成されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、区画された各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。

このような半導体ウエーハは研削装置によって裏面が研削されて所定の厚みに加工された後、切削装置又はレーザー加工装置によって個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の各種電気機器に広く利用されている。

切削装置としては一般にダイシング装置と呼ばれる切削装置が用いられており、この切削装置ではダイアモンドやＣＢＮ等の超砥粒をメタルやレジンで固めて厚さ２０〜３０μｍの切刃を有する切削ブレードが約３００００ｒｐｍ等の高速で回転しつつ半導体ウエーハへ切り込むことで切削が遂行される。

半導体ウエーハの表面に形成された半導体デバイスは、金属配線が何層にも積層されて信号を伝達しており、各金属配線間は主にＳｉＯ_２から形成された層間絶縁膜により絶縁されている。

近年、構造の微細化に伴い、配線間距離が近くなり、近接する配線間の電気容量は大きくなってきている。これに起因して信号の遅延が発生し、消費電力が増加するという問題が顕著になってきている。

各層間の寄生容量を軽減すべく、デバイス（回路）形成時に各層間を絶縁する層間絶縁膜として従来は主にＳｉＯ_２絶縁膜を採用していたが、最近になりＳｉＯ_２絶縁膜よりも誘電率の低い低誘電率絶縁膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）が採用されるようになってきている。

低誘電率絶縁膜としては、ＳｉＯ_２膜（誘電率ｋ＝４．１）よりも誘電率が低い（例えばｋ＝２．５乃至３．６程度）材料、例えばＳｉＯＣ，ＳｉＬＫ等の無機物系の膜、ポリイミド系、パリレン系、ポリテトラフルオロエチレン系等のポリマー膜である有機物系の膜、及びメチル含有ポリシロキサン等のポーラスシリカ膜を挙げることができる。

このような低誘電率絶縁膜を含む積層体を切削ブレードにより分割予定ラインに沿って切削すると、低誘電率絶縁膜は雲母のように非常に脆いことから積層体が剥離するという問題が生じる。

この問題を解決するために、例えば特開２００５−０６４２３０号公報又は特開２００５−２０９７１９号公報では、切削ブレードでの切削に先立って、予め分割予定ライン上の積層体をレーザービームの照射により除去し、その後切削ブレードでチップへと分割する半導体ウエーハの加工方法が提案されている。

特開２００５−０６４２３０号公報特開２００５−２０９７１９号公報

しかし、低誘電率絶縁膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）の分断にはある程度のエネルギー密度が必要であるため、通常レーザービームを円形スポットに集光し、ある程度のエネルギー密度のあるレーザービームを分割予定ラインの両端付近に照射して加工する必要があるため、少なくとも一本の分割予定ラインを２回走査させる必要がある。

また、分割予定ライン上には通常ＴＥＧ（ＴｅｓｔＥｌｅｍｅｎｔＧｒｏｕｐ）と呼ばれる試験用の回路が形成されており、ＴＥＧは例えばアルミニウムや銅等の金属から形成されているため、Ｌｏｗ−ｋ膜やシリコンと比較すると加工が難しい。

よって、レーザービームの照射によりＴＥＧを除去するには非常に高いエネルギーが必要であり、切削ブレードでＴＥＧを切削するとブレードの目詰まりの原因となり、突発的な欠け（チッピング）を発生させる要因となる。

そのため、切削ブレードによるＴＥＧの切削の前に、事前にレーザービームを照射してＴＥＧを除去することが望ましい。よって、一本の分割予定ラインに対して合計３回のレーザービームの走査が必要である。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、一本の分割予定ラインに対して２回のレーザービームの走査により、Ｌｏｗ−ｋ膜及びＴＥＧの除去が可能なウエーハのレーザー加工方法を提供することである。

本発明によると、表面に低誘電率絶縁膜を含む積層体が積層され、該積層体によって格子状に交差する一部にＴＥＧが形成された複数の分割予定ラインと該分割予定ラインで区画された各領域にデバイスが形成されたウエーハに、ガウシアン分布のエネルギー強度分布を有するレーザービームを該分割予定ラインに沿って照射して、レーザー加工溝を形成するウエーハのレーザー加工方法であって、該分割予定ラインの幅方向に対して所定の幅で溝が形成されるように、第１のビーム径を有する第１レーザービームを通過範囲を規制するマスクを介して、該分割予定ラインに沿って照射して、該分割予定ラインに１条の膜剥がれ防止溝を形成する膜剥がれ防止溝形成ステップと、該第１のビーム径より小さい第２のビーム径を有し該第１レーザービームのエネルギー量と同等のエネルギー量を有する第２レーザービームを、該マスクを介して該分割予定ラインに沿って照射して、該分割予定ラインに１条のＴＥＧ除去用溝を形成するＴＥＧ除去用溝形成ステップと、を備え、該第１レーザービームはなだらかなガウシアン分布を有しており、該マスクを通過した該第１レーザービームの該分割予定ラインの幅方向両端部のエネルギー量は該膜剥がれ防止溝を形成するのに十分な第１のエネルギー量であり、該第２レーザービームは該第１レーザービームに比較して急峻なガウシアン分布を有しており、該マスクを通過した該第２レーザービームの該分割予定ラインの幅方向両端部のエネルギー量は該第１のエネルギー量より低く、中央部分のエネルギー量は該第１のエネルギー量より高く該ＴＥＧ除去用溝を形成するのに十分な第２のエネルギー量であることを特徴とするウエーハのレーザー加工方法が提供される。

本発明のレーザー加工方法によると、レーザービームのビーム径を太いビーム径と細いビーム径に選択的に変更してから、両方のレーザービームをマスクのスリットを通過させるため、スリット通過後のレーザービームのエネルギー分布を分割予定ラインの幅方向で調整することができ、一本の膜剥がれ防止溝の形成と一本のＴＥＧ除去用溝の形成によって従来の３回のレーザービームの走査と同等の効果を得ることができる。

大きなビーム径のレーザービームは、マスクのスリットを通過した後分割予定ラインの幅方向両端部のエネルギー量が比較的高い状態でウエーハに照射することができるため、十分にＬｏｗ−ｋ膜の分断が可能であり、小さなビーム径のレーザービームは、マスクのスリットを通過後中央に高いエネルギー量を有する状態でウエーハに照射されるため、比較的高いエネルギー量を要するＴＥＧの除去を十分に行うことができ、且つレーザー加工溝の縁はエネルギー密度が小さいため、不要に加工溝の岸を加工しないという効果も奏する。

本発明のレーザー加工方法を実施するのに適したレーザー加工装置の斜視図である。レーザービーム照射ユニットのブロック図である。マスクから加工点までのレーザービームの説明図である。図４（Ａ）は第１ビーム径調整手段の模式的説明図、図４（Ｂ）は第２ビーム径調整手段の模式的説明図である。図５（Ａ）は太いビーム径を有する第１レーザービームの分割予定ラインの幅方向におけるエネルギー分布を示しており、図５（Ｂ）は細いビーム径を有する第２レーザービームの分割予定ラインの幅方向におけるエネルギー分布を示している。図６（Ａ）は半導体ウエーハの斜視図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のＡ部分の拡大図である。半導体ウエーハをダイシングテープを介して環状フレームで支持した状態の斜視図である。膜剥がれ防止溝形成ステップを説明する側面図である。ＴＥＧ除去用溝形成ステップを説明する側面図である。図１０（Ａ）は加工前の半導体ウエーハの一部破断断面図、図１０（Ｂ）は膜剥がれ防止溝形成後の半導体ウエーハの一部破断断面図、図１０（Ｃ）はＴＥＧ除去用溝形成後の半導体ウエーハの一部破断断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本発明のウエーハのレーザー加工方法を実施するのに適したレーザー加工装置２の斜視図が示されている。レーザー加工装置２は、静止基台４上にＸ軸方向に移動可能に搭載された第１スライドブロック６を含んでいる。

第１スライドブロック６は、ボールねじ８及びパルスモータ１０から構成される加工送り手段１２により一対のガイドレール１４に沿って加工送り方向、即ちＸ軸方向に移動される。

第１スライドブロック６上には第２スライドブロック１６がＹ軸方向に移動可能に搭載されている。すなわち、第２スライドブロック１６はボールねじ１８及びパルスモータ２０から構成される割り出し送り手段２２により一対のガイドレール２４に沿って割り出し方向、すなわちＹ軸方向に移動される。

第２スライドブロック１６上には円筒支持部材２６を介してチャックテーブル２８が搭載されており、チャックテーブル２８は加工送り手段１２及び割り出し送り手段２２によりＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能である。チャックテーブル２８には、チャックテーブル２８に吸引保持された半導体ウエーハをクランプするクランプ３０が設けられている。

静止基台４にはコラム３２が立設されており、このコラム３２にレーザービーム照射ユニット３４が取り付けられている。レーザービーム照射ユニット３４は、ケーシング３３中に収容された図２に示すレーザービーム発生ユニット３５と、ケーシング３３の先端に取り付けられた集光器３７とを含んでいる。

レーザービーム発生ユニット３５は、図２に示すように、ＹＡＧレーザー又はＹＶＯ４レーザーを発振するレーザー発振器６２と、繰り返し周波数設定手段６４と、パルス幅調整手段６６と、パワー調整手段６８とを含んでいる。特に図示しないが、レーザー発振器６２はブリュースター窓を有しており、レーザー発振器６２から出射するレーザービームは直線偏光のレーザービームである。

ケーシング３３の先端部には、集光器３７とＸ軸方向に整列してレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段３９が配設されている。撮像手段３９は、可視光によって半導体ウエーハの加工領域を撮像する通常のＣＣＤ等の撮像素子を含んでいる。

撮像手段３９は更に、半導体ウエーハに赤外線を照射する赤外線照射手段と、赤外線照射手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、この光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する赤外線ＣＣＤ等の赤外線撮像素子から構成される赤外線撮像手段を含んでおり、撮像した画像信号はコントローラ（制御手段）４０に送信される。

コントローラ４０はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）４２と、制御プログラム等を格納するリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）４４と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４６と、カウンタ４８と、入力インターフェイス５０と、出力インターフェイス５２とを備えている。

５６は案内レール１４に沿って配設されたリニアスケール５４と、第１スライドブロック６に配設された図示しない読み取りヘッドとから構成される加工送り量検出手段であり、加工送り量検出手段５６の検出信号はコントローラ４０の入力エンターフェイス５０に入力される。

６０はガイドレール２４に沿って配設されたリニアスケール５８と第２スライドブロック１６に配設された図示しない読み取りヘッドとから構成される割り出し送り量検出手段であり、割り出し送り量検出手段６０の検出信号はコントローラ４０の入力インターフェイス５０に入力される。

撮像手段３９で撮像した画像信号もコントローラ４０の入力インターフェイス５０に入力される。一方、コントローラ４０の出力インターフェイス５２からはパルスモータ１０、パルスモータ２０、レーザービーム照射ユニット３４等に制御信号が出力される。

図２を参照すると、レーザービーム照射ユニット３４の構成ブロック図が示されている。レーザービーム発生ユニット３５のパワー調整手段６８で所定パワーに調整された直線偏光のレーザービームＬＢは１／２波長板７０に入射される。

１／２波長板７０は図示しない回転機構により回転可能に配設されており、波長板の結晶の光学軸に対して角度θで入射された直線偏光の偏光面を−θ回転して出射する。即ち、１／２波長板７０をθ回転すると、入射された直線偏光の偏光面が２θ回転されて１／２波長板７０から出射される。

１／２波長板７０から出射されたパルスレーザービームＬＢは偏光ビームスプリッター７２に入射され、Ｐ偏光（Ｐ波）は偏光ビームスプリッター７２を透過し、Ｓ偏光（Ｓ波）は偏光ビームスプリッター７２で反射される。

よって、１／２波長板７０を適当に回転することにより、パルスレーザービームＬＢの偏光面を任意に回転することができ、偏光ビームスプリッター７２によって第１の光路７４ａを通るＰ偏光からなる第１のパルスレーザービームＬＢ１と第２の光路７４ｂを通るＳ偏光からなる第２のパルスレーザービームＬＢ２の比率を変更することができる。

１／２波長板７０はその結晶の光学軸がレーザービーム発生ユニット３５から出射されるパルスレーザービームＬＢの偏光面と平行な状態を回転角０度として配設される。例えば、レーザービーム発生ユニット３５から出射されるパルスレーザービームＬＢがＰ偏光の場合には、回転角０度の１／２波長板７０をＰ偏光のまま透過し、更に偏光ビームスプリッター７２を透過して第１のパルスレーザービームＬＢ１として第１の光路７４ａに導かれる。

一方、１／２波長板７０を４５度回転すると、１／２波長板７０からは偏光面が９０度回転されたＳ偏光が出射される。このＳ偏光のパルスレーザービームＬＢは偏光ビームスプリッター７２でほぼ完全に反射されて、第２のパルスレーザービームＬＢ２として第２の光路７４ｂに導かれる。

よって、１／２波長板７０の回転角が０度の場合には、レーザービーム発生ユニット３５から出射されたＰ偏光のパルスレーザービームＬＢはほぼ全てが第１のパルスレーザービームＬＢ１として第１の光路７４ａに導かれ、１／２波長板７０を４５度回転すると、レーザービーム発生ユニット３５から出射されたパルスレーザービームＬＢはそのほぼ全てがＳ偏光の第２のパルスレーザービームＬＢ２として第２の光路７４ｂに導かれる。

第１のパルスレーザービームＬＢ１はミラー７６で反射され第１ビーム径調整手段７８に入射される。第１ビーム径調整手段７８は、図４（Ａ）に示すように、凹レンズ９４と凸レンズ９６をこの順で組み合わせて構成されており、間隔調整手段９８で凹レンズ９４及び凸レンズ９６を矢印Ｚ１方向に移動することにより、入射された第１のパルスレーザービームＬＢ１のビーム径を所望のビーム径に拡大して出射することができる。よって、第１ビーム径調整手段７８はビーム径拡大手段として作用する。

一方、偏光ビームスプリッター７２で反射された第２のパルスレーザービームＬＢ２は、第２の光路７４ｂに配設された第２ビーム径調整手段８２に入射される。第２ビーム径調整手段８２は、図４（Ｂ）に示すように、凸レンズ１００と凹レンズ１０２をこの順で組み合わせて構成されており、間隔調整手段１０４で凸レンズ１００及び凹レンズ１０２を矢印Ｚ２方向に移動することにより、入射された第２のパルスレーザービームＬＢ２のビーム径を所望のビーム径に縮小して出射することができる。よって、第２ビーム径調整手段８２はビーム径縮小手段として作用する。

第１ビーム径調整手段７８から出射されたビーム径の拡大された第１のパルスレーザービームＬＢ１はＰ偏光であるので、偏光ビームスプリッター８０を透過して集光器３７に入射される。

一方、第２ビーム径調整手段８２から出射された第２のパルスレーザービームＬＢ２はミラー８４で偏光ビームスプリッター８０方向に反射され、第２のパルスレーザービームＬＢ２はＳ偏光であるから偏光ビームスプリッター８０で反射されて集光器３７に入射される。

集光器３７は、スリット８７を有するマスク８６と、結像用補助レンズ８８と、集光レンズ９０とを含んでいる。スリット８７は例えば長方形状をしており、その長手方向がレーザービームの走査方向と平行となる様に集光器３７に取り付けられている。

図３を参照すると、マスク８６からウエーハ１１上の加工点までのパルスレーザービームの状態を模式的に示す説明図が示されている。マスク８６のスリット８７を通過したパルスレーザービームＬＢは結像用補助レンズ８８でコリメートビームに変換されてから集光レンズ９０に入射し、集光レンズ９０でウエーハ１１上に集光される。

ウエーハ１１上での結像状態の悪化を防止するために、結像用補助レンズ８８がマスク８６と集光レンズ９０との間に挿入されている。９２ａ，９２ｂはパルスレーザービームＬＢのエネルギー分布を示している。

次に、図５を参照して、第１ビーム径調整手段７８及び第２ビーム径調整手段８２通過後の、第１のパルスレーザービームＬＢ１及び第２のパルスレーザービームＬＢ２のエネルギー分布について説明する。

図５（Ａ）は、第１ビーム径調整手段７８でビーム径が拡大された第１のパルスレーザービームＬＢ１のエネルギー分布であり、図５（Ｂ）は、第２ビーム径調整手段８２を通過してビーム径が縮小された第２のパルスレーザービームＬＢ２のビーム径をそれぞれ示している。８７Ａはマスク８６のスリット８７を通過したスリット領域を示している。

図５（Ａ）に示すビーム径が拡大された大径の第１のパルスレーザービームＬＢ１はエネルギーのガウシアン分布がなだらかであり、スリット領域８７Ａで規制される加工に用いるレーザービームの範囲の両端側で比較的高いエネルギーＰ１となっている。

一方、図５（Ｂ）に示すビーム径が縮小された小径の第２のパルスレーザービームＬＢ２はエネルギーのガウシアン分布が急峻であり、その中央部分で非常に高いエネルギーＰ２を維持しているが、マスク領域８７Ａで規制される加工に用いるレーザービームの範囲の両端側で低いエネルギーＰ３となっている。

スリット領域８７Ａで規制される加工に用いるレーザービームの範囲内では、第１のパルスレーザービームＬＢ１と第２のパルスレーザービームＬＢ２のエネルギー量は概略同等である。

次に、図６及び図１０（Ａ）を参照して、本発明のレーザー加工方法の加工対象となる半導体ウエーハ１１について説明する。半導体ウエーハ１１は、図１０（Ａ）に示すように、ウエーハ形状のシリコン基板１９上に低誘電率絶縁膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）を含む積層体２１が積層され、積層体２１に複数の分割予定ライン１３が格子状に形成されているとともに、分割予定ライン１３によって区画された各領域に半導体デバイス１５がパターニングによって形成されている。

ここで、低誘電率絶縁膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）は、誘電率ｋ＝約４．１のＳｉＯ_２膜よりも誘電率が低い絶縁体を指し、例えばＳｉＯＣ、ＳｉＬＫ、ＢＳＧ（ＳｉＯＢ）等の無機物系の膜、ポリイミド系、パリレン系、ポリテトラフルオロエチレン系等のポリマー膜である有機物系の膜、及びメチル含有ポリシロキサン等のポーラスシリカ膜を挙げることができる。

図６（Ａ）のＡ部分の拡大図である図６（Ｂ）に示すように、分割予定ライン１３上には通常ＴＥＧ（ＴｅｓｔＥｌｅｍｅｎｔＧｒｏｕｐ）１７と呼ばれる試験用の回路が形成されている。ＴＥＧ１７は例えばアルミニウムや銅等の金属から形成されている。

レーザー加工を実施するにあたり、半導体ウエーハ１１は、図７に示すように、粘着テープであるダイシングテープＴに貼着され、ダイシングテープＴの外周部は環状フレームＦに貼着される。

これにより、半導体ウエーハ１１はダイシングテープＴを介して環状フレームＦに支持された状態となり、図１に示すチャックテーブル２８上に半導体ウエーハ１１をダイシングテープＴを介して吸引保持し、環状フレームＦをクランプ３０によりクランプすることにより、チャックテーブル２８上に支持固定される。

本実施形態のウエーハのレーザー加工方法では、レーザービーム発生ユニット３５により積層体２１に対して吸収性を有する波長のパルスレーザービームＬＢを発生し、膜剥がれ防止溝形成ステップでは、１／２波長板７０を回転させずにＰ偏光のパルスレーザービームＬＢをそのまま１／２波長板７０を透過させ、更に偏光ビームスプリッター７２を透過させて第１の光路７４ａに第１のパルスレーザービームＬＢ１を導く。

そして、第１ビーム径調整手段７８でビーム径を拡大し、更に集光器３７のスリット８７を透過したパルスレーザービームを集光レンズ９２によりウエーハ１１の分割予定ライン１３に対応する積層体２１に集光して、積層体２１を分断する１条の膜剥がれ防止溝を形成する膜剥がれ防止溝形成ステップを実施する。

この膜剥がれ防止溝形成ステップを実施する前に、撮像手段３９で半導体ウエーハ１１を撮像して、パターンマッチング等の画像処理を実施することによりレーザー加工すべき第１の方向に伸長する分割予定ライン１３を検出するアライメントを実施する。

第１の方向に伸長する分割予定ライン１３のアライメントに続いて、チャックテーブル２８を９０度回転してから、第１の方向と直交する方向に伸長する分割予定ライン１３についても同様なアライメントを実施する。

アライメント実施後、集光器３７を図８（Ａ）に示すように、レーザー加工すべき分割予定ライン１３の端部の真上に位置付け、積層体２１に対して吸収性を有する波長（例えば３５５ｎｍ）のビーム径の拡大された第１のパルスレーザービームＬＢ１を集光器３７で集光して、第１の方向に伸長する分割予定ライン１３に沿って照射しつつ、図８（Ｂ）に示すように、チャックテーブル２８を矢印Ｘ１方向に所定の加工送り速度で移動させて図１０（Ｂ）に示す膜剥がれ防止溝２３を形成する。そして、図８（Ｂ）に示すように、分割予定ライン１３の他端部でレーザービームの照射を停止するとともにチャックテーブル２８の加工送りを停止する。

膜剥がれ防止溝形成ステップでの第１のパルスレーザービームＬＢ１は、図５（Ａ）に示すようなガウシアン分布のエネルギー強度分布を有しているため、スリット領域８７Ａの両端部でも比較的高いエネルギーＰ１のレーザービームを積層体２１に照射できるため、図１０（Ｂ）に示すように、積層体２１を分断する幅の広い膜剥がれ防止溝２３を分割予定ライン１３に沿って形成することができる。

図５（Ａ）を参照すると明らかなように、照射される第１のパルスレーザービームＬＢ１は中央部分のエネルギー量の方が両端部分よりも高いが、ＴＥＧ１７が加工しにくいため膜剥がれ防止溝２３は符号２５に示す中央部分で浅くしか形成できない。この膜剥がれ防止溝２３の幅は、分割予定ライン１３の幅よりも狭く且つ後で使用する切削ブレードの切刃の幅（例えば３０μｍ）より広い幅を有している。

一本の分割予定ライン１３について膜剥がれ防止溝２３の形成が終了すると、同一の分割予定ライン１３についてチャックテーブル２８を逆方向に加工送りしながら、ＴＥＧ１７を除去するＴＥＧ除去用溝形成ステップを実施する。

このＴＥＧ除去用溝形成ステップでは、１／２波長板７０を４５度回転して、レーザービーム発生ユニット３５から出射されるパルスレーザービームＬＢの偏光面を９０度回転してＳ偏光に変換する。

これにより、Ｓ偏光のパルスレーザービームＬＢは偏光ビームスプリッター７２で反射されて、第２のパルスレーザービームＬＢ２として第２の光路７４ｂに導かれ、第２ビーム径調整手段８２によりビーム径が縮小されて、図５（Ｂ）に示すような、急峻なガウシアン分布のエネルギー強度分布となる。

よって、第２のパルスレーザービームＬＢ２を集光器３７で集光して分割予定ライン１３に沿って照射しつつ、図９（Ａ）に示すように、チャックテーブル２８を矢印Ｘ２方向に加工送りして、図１０（Ｃ）に示すような、ＴＥＧ除去用溝２７を形成するＴＥＧ除去用溝形成ステップを実施する。

図９（Ｂ）に示すように、集光器３７が分割予定ライン１３の一端部直上まできたらレーザービームの照射を停止するとともに、チャックテーブル２８の加工送りを停止する。次いで、チャックテーブル２８をＹ軸方向に分割予定ライン１３の１ピッチ移動して隣の分割予定ライン１３に集光器３７を位置付け、図８に示す膜剥がれ防止溝形成ステップと、図９に示すＴＥＧ除去用溝形成ステップをその分割予定ライン１３について繰り返す。

チャックテーブル２８を分割予定ライン１３のピッチずつＹ軸方向に割り出し送りしながら、第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿って同様な膜剥がれ防止溝２３及びＴＥＧ除去用溝２７を形成する。

次いで、チャックテーブル２８を９０度回転してから、第１の方向と直交する第２の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿って同様な膜剥がれ防止溝２３及びＴＥＧ除去用溝２７を形成する。

本実施形態のウエーハのレーザー加工方法でのレーザー加工条件は例えば以下のように設定される。

光源：ＹＡＧパルスレーザ又はＹＶＯ４パルスレーザ
波長：３５５ｎｍ
平均出力：７〜１０Ｗ
繰り返し周波数：１００〜１３０ｋＨｚ
加工送り速度：７０〜１００ｍｍ／ｓ

上述した実施形態では、膜剥がれ防止溝形成ステップを実施した後ＴＥＧ除去用溝形成ステップを実施しているが、ＴＥＧ除去用溝形成ステップを先に実施し、その後に膜剥がれ防止溝形成ステップを実施するようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、一本の分割予定ライン１３について加工送りの往路で膜剥がれ防止溝形成ステップを実施し、復路でＴＥＧ除去用溝形成ステップを実施しているが、本発明のレーザー加工方法がこれに限定されるものではない。

例えば、膜剥がれ防止溝形成ステップを第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿って実施した後、第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿ってＴＥＧ除去用溝形成ステップを実施し、次いでチャックテーブル２８を９０度回転してから、第２の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿って膜剥がれ防止溝形成ステップを実施し、その後第２の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿ってＴＥＧ除去用溝形成ステップを実施してもよい。

他の実施形態として、第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３及び第２の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿って膜剥がれ防止溝形成ステップを実施した後、第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３及び第２の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿ってＴＥＧ除去用溝形成ステップを実施してもよい。

膜剥がれ防止溝形成ステップ及びＴＥＧ除去用溝形成ステップを実施した後、切削装置の切削ブレードにより分割予定ライン１３を切削して半導体ウエーハ１１を個々の半導体デバイス１５に分割する。

上述した実施形態では、本発明のレーザー加工方法をＬｏｗ−ｋ膜及びＴＥＧを有する半導体ウエーハ１１について実施した例について説明したが、ウエーハは半導体ウエーハに限定されるものではなく、層間絶縁膜として同様なＬｏｗ−ｋ膜を使用し、更に分割予定ライン上にＴＥＧを有する光デバイスウエーハ等の他のウエーハにも、本発明のレーザー加工方法は同様に適用することができる。

２レーザー加工装置
１１半導体ウエーハ
１３分割予定ライン
１５半導体デバイス
１７ＴＥＧ
１９シリコン基板
２１積層体
２３膜剥がれ防止溝
２７ＴＥＧ除去用溝
３４レーザービーム照射ユニット
３５レーザービーム発生ユニット
３７集光器
６２レーザー発振器
７０１／２波長板
７２，８０偏光ビームスプリッター
７６，８４ミラー
７８第１ビーム径調整手段
８２第２ビーム径調整手段
８６マスク
８７スリット
８８結像用補助レンズ
９０集光レンズ

Claims

表面に低誘電率絶縁膜を含む積層体が積層され、該積層体によって格子状に交差する一部にＴＥＧが形成された複数の分割予定ラインと該分割予定ラインで区画された各領域にデバイスが形成されたウエーハに、ガウシアン分布のエネルギー強度分布を有するレーザービームを該分割予定ラインに沿って照射して、レーザー加工溝を形成するウエーハのレーザー加工方法であって、
該分割予定ラインの幅方向に対して所定の幅で溝が形成されるように、第１のビーム径を有する第１レーザービームを通過範囲を規制するマスクを介して、該分割予定ラインに沿って照射して、該分割予定ラインに１条の膜剥がれ防止溝を形成する膜剥がれ防止溝形成ステップと、
該第１のビーム径より小さい第２のビーム径を有し該第１レーザービームのエネルギー量と同等のエネルギー量を有する第２レーザービームを、該マスクを介して該分割予定ラインに沿って照射して、該分割予定ラインに１条のＴＥＧ除去用溝を形成するＴＥＧ除去用溝形成ステップと、を備え、
該第１レーザービームはなだらかなガウシアン分布を有しており、該マスクを通過した該第１レーザービームの該分割予定ラインの幅方向両端部のエネルギー量は該膜剥がれ防止溝を形成するのに十分な第１のエネルギー量であり、
該第２レーザービームは該第１レーザービームに比較して急峻なガウシアン分布を有しており、該マスクを通過した該第２レーザービームの該分割予定ラインの幅方向両端部のエネルギー量は該第１のエネルギー量より低く、中央部分のエネルギー量は該第１のエネルギー量より高く該ＴＥＧ除去用溝を形成するのに十分な第２のエネルギー量であることを特徴とするウエーハのレーザー加工方法。