JP4678281B2

JP4678281B2 - 半導体基板の分断装置

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Publication number: JP4678281B2
Application number: JP2005331213A
Authority: JP
Inventors: 和彦杉浦; 哲夫藤井
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-11-16
Filing date: 2005-11-16
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2025-11-16
Also published as: JP2007136482A

Description

この発明は、半導体基板をその厚さ方向に分断する半導体基板の分断装置に関する。

近年、半導体集積回路やＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を形成したシリコンウェハ（以下、ウェハという）を各々の半導体チップに分離するダイシング工程では、レーザ光を用いたダイシング工程（レーザダイシング）の検討や研究が進められており、例えば、下記特許文献１にレーザによるウェハの加工技術が開示されている。
図７は、レーザ光を用いたダイシング工程を示す説明図である。図７（Ａ）はレーザ光の照射による改質領域形成工程の説明図であり、図７（Ｂ）は分断工程の説明図である。
図７（Ａ）に示すように、レーザ光Ｌを照射するレーザヘッドＨは、レーザ光Ｌを集光する集光レンズＣＶを備えており、レーザ光Ｌを所定の焦点距離で集光させることができる。改質領域形成工程では、レーザ光Ｌの集光点Ｐがウェハの半導体基板Ｗの基板面から深さｄの箇所に形成されるように設定したレーザ光照射条件で、半導体基板Ｗを分断する分断予定ラインＤＬ上に沿って（図中手前方向）レーザヘッドＨを移動させ、レーザ光Ｌを半導体基板Ｗの基板面から半導体基板Ｗ内部へ照射する。これにより、レーザ光Ｌの集光点Ｐが走査された深さｄの経路には、多光子吸収による改質領域Ｋが形成される。
ここで、多光子吸収とは、物質が複数個の同種もしくは異種の光子を吸収することをいう。その多光子吸収により、半導体基板Ｗの集光点Ｐおよびその近傍では、光学的損傷という現象が発生し、これにより熱ひずみが誘起され、その部分にクラックが発生し、そのクラックが集合した層、つまり改質領域Ｋが形成される。
レーザ光Ｌがパルス波の場合、レーザ光Ｌの強度は、集光点Ｐのピークパワー密度（Ｗ／ｃｍ^２）で決まり、例えばピークパワー密度が１×１０８（Ｗ／ｃｍ^２）以上でパルス幅が１μｓ以下の条件で多光子吸収が発生する。レーザ光Ｌとしては、例えば、ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）レーザによるレーザ光を用いる。そのレーザ光Ｌの波長は、例えば１０６４ｎｍの赤外光領域の波長である。
続いて、図７（Ｂ）に示すように、半導体基板Ｗの面内方向（図中矢印Ｆ２、Ｆ３で示す方向）に応力を負荷することにより、改質領域Ｋを起点にして、基板厚さ方向にクラックＣを進展させて、半導体基板Ｗを分断予定ラインＤＬに沿って分断する。
図８は、半導体基板Ｗの基板面におけるレーザ光Ｌの反射の説明図である。
図８（Ａ）に示すように、空気と半導体基板Ｗとは屈折率の差が大きいため、その界面である基板面においてレーザ光Ｌが反射し、その反射光Ｒの分だけ改質領域Ｋを形成するためのレーザ光Ｌの照射効率が低下するという問題があった。
そこで、図８（Ｂ）に示すように、半導体基板Ｗの基板面にレーザ光Ｌの反射を防止する反射防止膜Ｆを形成して反射光Ｒを少なくする技術が適用されている（特許文献２参照）。

しかし、反射防止膜Ｆを形成する工程が必要であるため、デバイス設計上の制約となるとともに、コストが上昇することがあった。また、このような反射防止膜Ｆは、レーザ光Ｌの半導体基板Ｗ内部への入射も抑制してしまうため、必ずしもレーザ光Ｌの照射効率が向上しないという問題があった。

そこで、この発明は、半導体基板の基板面に反射防止膜の形成が不要で、半導体基板内部へのレーザ光の入射を抑制することなく、レーザ光の反射を抑制し、レーザ光の照射効率を向上させることができる半導体基板の分断装置を実現することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、
半導体基板をその厚さ方向に分断するための分断予定ラインに沿ってレーザ光を照射するレーザヘッドを前記半導体基板の基板面に対して相対移動させながら、前記半導体基板の内部に集光点が合うように前記基板面へレーザ光を照射し、前記集光点に多光子吸収による改質領域を形成する半導体基板の分断装置において、
空気より屈折率が大きい液体を前記レーザ光の出射部と前記基板面との間に供給することにより、前記液体を前記レーザ光の出射部と前記基板面との間に充填する供給手段を備え、
前記液体が前記レーザ光の出射部と前記基板面との間に充填された状態で、前記半導体基板の内部に集光点を合わせて前記レーザ光を照射し、
前記供給手段は、前記半導体基板を前記液体に浸漬する浸漬部材であり、
前記浸漬部材には、比重が異なり、お互いに混合しない異なる種類の液体が貯留されており、比重の小さい方の液体中で前記半導体基板に前記レーザ光の照射を行った後に、前記半導体基板を比重の大きい方の液体中に移動させて浸漬することを技術的特徴とする。

請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載の半導体基板の分断装置において、
前記比重の小さい方の液体は水であり、前記比重の大きい方の液体は液状有機化合物であることを技術的特徴とする。

請求項３に記載の発明は、
請求項１に記載の半導体基板の分断装置において、
前記比重の小さい方の液体は比重が１より大きい液状有機化合物であることを技術的特徴とする。

請求項４に記載の発明は、
請求項１に記載の半導体基板の分断装置において、
前記比重の小さい方の液体がアルコールであることを技術的特徴とする。

請求項５に記載の発明は、
請求項１に記載の半導体基板の分断装置において、
前記比重の小さい方の液体が液体窒素であることを技術的特徴とする。

請求項６に記載の発明は、
請求項１に記載の半導体基板の分断装置において、
前記比重の小さい方の液体が液体二酸化炭素であることを技術的特徴とする。

請求項７に記載の発明は、
請求項１に記載の半導体基板の分断装置において、
前記比重の小さい方の液体を前記半導体基板の基板面で流動させる流動手段を備えたことを技術的特徴とする。

請求項８に記載の発明は、
請求項１に記載の半導体基板の分断装置において、
前記比重の小さい方の液体に振動を付与する振動手段を備えたことを技術的特徴とする。

請求項９に記載の発明は、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の半導体基板の分断装置において、
前記半導体基板に加振する加振手段を備えたことを技術的特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、
請求項１〜９のいずれか１項に記載の半導体基板の分断装置において、
前記比重の小さい方の液体に気泡を導入し、その導入した気泡を前記半導体基板の基板面に吹き付ける気泡導入手段を備えたことを技術的特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の半導体基板の分断装置を使用した半導体基板の分断方法であって、
前記改質領域が形成された前記半導体基板を、前記前記改質領域を起点にして、前記分断予定ラインに沿って厚さ方向に分断して半導体チップを得ることを技術的特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、半導体基板をその厚さ方向に分断するための分断予定ラインに沿ってレーザ光を照射するレーザヘッドを半導体基板の基板面に対して相対移動させながら、半導体基板の内部に集光点が合うように基板面からレーザ光を照射し、集光点に多光子吸収による改質領域を形成する半導体基板の分断装置において、空気より屈折率が大きい液体をレーザ光の出射部と基板面との間に供給する供給手段を備えており、半導体基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射するため、半導体基板と空気との屈折率の差に比べて、基板面におけるレーザ光の屈折率の差を小さくできるので、基板面におけるレーザ光の反射を抑制することができ、レーザ光の照射効率を向上することができる。
したがって、半導体基板の基板面に反射防止膜の形成が不要で、半導体基板内部へのレーザ光の入射を抑制することなく、レーザ光の反射を抑制し、レーザ光の照射効率を向上することができる半導体基板の分断装置を実現することができる。

請求項１に記載の発明によれば、液体がレーザ光の出射部と基板面との間に充填された状態で、レーザ光が半導体基板の内部に集光点を合わせて半導体基板の基板面から照射されるため、レーザ光の光路に空気と液体との界面が存在せず、空気と液体との界面におけるレーザ光の反射がないので、レーザ光の照射効率を向上することができる。

また、請求項１に記載の発明によれば、半導体基板は液体に浸漬されているため、レーザ光の出射部と半導体基板との間に、確実に液体を供給できるので、確実にレーザ光の照射効率を向上させることができる。
そして、請求項１に記載の発明によれば、比重の小さい方の液体中でレーザ光を照射するときには、レーザ光の反射を抑制し、レーザ光の照射効率を向上させることができる。その後、半導体基板を比重の大きい方の液体中に移動させ、浸漬するため、レーザ光の照射によって基板面に発生した付着物を浮力で除去することができる。
ここで、請求項２に記載の発明のように、比重の小さい液体として水を、比重の大きい液体としては液状有機化合物を用いることができる。
レーザ光の出射部と基板面との間に供給する液体として、請求項３に記載の発明のように比重が１より大きい液状有機化合物を用いると、水よりも比重が大きいため浮力が増大するので、基板面に付着した付着物をより効果的に除去することができる。
レーザ光の出射部と基板面との間に供給する液体として、請求項４に記載の発明のようにアルコールを用いると、浸漬後の乾燥時間を短くすることができる。
レーザ光の出射部と基板面との間に供給する液体として、請求項５または請求項６に記載の発明のように液体窒素または液体二酸化炭素を用いると、超臨界乾燥により表面張力の影響を少なくすることができるので、ＭＥＭＳなどの可動部を固着させることがない。

請求項７に記載の発明によれば、液体が半導体基板の基板面で流動するので、液体の流動の物理的作用により、基板面に付着している付着物を基板面から除去できる。そのため、レーザ光の照射を妨げる付着物を除去できるので、レーザ光の照射効率を向上させることができる。

請求項８に記載の発明によれば、浸漬部材内の液体に振動を付与することにより、基板面と液体との間にせん断力が作用するため、基板面に付着している付着物を効率よく除去することができる。そのため、レーザ光の照射を妨げる付着物を除去できるので、レーザ光の照射効率を向上させることができる。

請求項９に記載の発明によれば、半導体基板が加振されることにより、基板面と液体との間にせん断力が作用するため、基板面に付着している付着物を効率よく除去することができる。そのため、レーザ光の照射を妨げる付着物を除去できるので、レーザ光の照射効率を向上させることができる。

請求項１０に記載の発明によれば、気泡を基板面に吹き付けるため、基板面に付着している付着物を気泡の勢いにより剥離させ、気泡の浮力により除去することができる。そのため、レーザ光の照射を妨げる付着物を除去できるので、レーザ光の照射効率を向上させることができる。

請求項１１に記載の発明によれば、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の半導体基板の分断装置を使用して、改質領域が形成された半導体基板を、改質領域を起点にして、分断予定ラインに沿って厚さ方向に分断して半導体チップを得るため、レーザ光の照射効率を向上させることが可能になり、半導体基板を効率よく分断することができる。

［第１実施形態］
この発明に係る半導体基板の分断装置の第１実施形態について、図を参照して説明する。図１は、この発明の半導体基板の分断装置により分断する半導体基板の構成例を示す模式図である。図１（Ａ）は、ウェハの表面の平面説明図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の１Ｂ−１Ｂ矢視断面拡大図である。図２は、半導体基板を液体に浸漬してレーザ光の照射を行う分断装置の説明図である。

図１（Ａ）に示すように、ウェハ２０ａを用意する。ウェハ２０ａには、シリコンからなる薄板円盤形状の半導体基板２１の外周の一部に、結晶方位を示すオリエンテーションフラットが形成されている。この半導体基板２１の基板面２１ａには、拡散工程等を経て形成された複数のチップＤevが碁盤の目のように整列配置されているが、これらのチップＤevは、ダイシング工程により分断予定ラインＤＬに沿ってそれぞれ分断された後、マウント工程、ボンディング工程、封入工程等といった各工程を経ることによってパッケージされたＩＣやＬＳＩとして完成する。なお、本実施形態では、半導体基板２１は、チップＤevの支持基板となるシリコン層を形成し得るものである。
図１（Ｂ）に示すように、半導体基板２１には、外周縁部Ｍの欠けを防止するために、外周に面取り加工が施された面取り部２１ｂが形成されている。

図２に示すように、半導体基板２１の分断装置１には、半導体基板２１を載置し、上下方向及び水平方向に搬送する図示しない移動機構を備えたステージ１２と、半導体基板２１をステージ１２とともに液体に浸漬するための浸漬槽１１とが設けられている。ここで、使用する液体は電子部品洗浄用の純度の高い水１０である。
レーザ光Ｌを照射するレーザヘッド３１は、レーザ光Ｌを集光する集光レンズ３２を備えており、レーザ光Ｌを所定の焦点距離で集光させることができる。ここでは、レーザ光Ｌの集光点Ｐが水１０の中に浸漬された半導体基板２１の基板面２１ａから深さｄの箇所に形成されるように設定されている。集光レンズ３２のレーザ光Ｌの出射面３２ａは、レーザ光Ｌを照射するときには、水１０に浸漬されている。したがって、レーザ光Ｌは空気を介さずに水１０を介して基板面２１ａから半導体基板２１内部へ照射される。

半導体基板２１内部に改質層Ｋを形成するためには、まず、半導体基板２１をステージ１２に載置し、水１０が貯留されている浸漬槽１１の上方から浸漬する。このとき、基板面２１ａに付着している付着物２２は、水１０の浮力により浮かせて除去することができる。そのため、レーザ光Ｌの照射を妨げる付着物２２を除去できるので、レーザ光Ｌの照射効率を向上させることができる。
次に、図１（Ａ）に示す分断予定ラインＤＬの１つを、ウェハ検出用のレーザ光で走査し、図１（Ｂ）に示す外周端部２１ｃを検出し、レーザ光Ｌの走査範囲を設定する。
続いて、図２に示すように、レーザヘッド３１を分断予定ラインＤＬに沿って走査し（図中矢印Ｆ４方向）、レーザ光Ｌを基板面２１ａから半導体基板２１内部へ照射することにより、レーザ光Ｌの集光点Ｐが走査された深さｄの経路に、改質領域Ｋが適正に形成される。

ここで、レーザ光Ｌの集光点Ｐの深さｄを調整することにより、半導体基板２１の厚さの範囲内で任意の深さに任意の層数の改質領域Ｋを形成することができる。例えば、厚さが比較的厚い場合は、その厚さ方向へ集光点Ｐを移動させて改質領域Ｋを厚さ方向に連続状、または複数箇所に形成することにより、半導体基板２１の分断を容易にすることができる。
続いて、図７（Ｂ）に示した従来技術と同様に、半導体基板２１の面内方向に応力を負荷することにより、改質領域Ｋを起点にして、基板厚さ方向にクラックを進展させて、半導体基板２１を分断予定ラインＤＬに沿って容易に分断することができる。

次に、半導体基板２１の基板面２１ａが空気に接している場合及び水１０に接している場合のレーザ光Ｌの照射効率について説明する。ここで、レーザ光Ｌの照射効率とは、基板面２１ａで反射せずに半導体基板２１内部に照射されたレーザ光Ｌの割合をいう。
レーザ光Ｌが基板面２１ａに垂直入射した場合の界面における反射率Ｒは次式で表される。

Ｒ＝｛（１−ρ）／（１＋ρ）｝^２（１）
ρ＝ｎ１／ｎ２
ｎ１：基板面２１ａと接している媒体（空気、水１０）の屈折率、
ｎ２：半導体基板２１（シリコン）の屈折率

（１）式より、屈折率の差が小さい程、反射率Ｒは小さくなり、照射効率が向上する。ここで、空気の屈折率は１．０、水の屈折率は１．３、半導体基板２１（シリコン）の屈折率は３．４であるから、（１）式より、基板面２１ａと接している媒体が空気の場合の反射率Ｒは約０．３、基板面２１ａと接している媒体が水１０の場合の反射率Ｒは約０．２となる。したがって、レーザ光Ｌの照射効率は、基板面２１ａと接している媒体が空気の場合は約０．７、水１０の場合は約０．８となる。つまり、水１０を用いることにより、レーザ光の照射効率を約１０％向上させることができる。
更に、上記同様に集光レンズ３２の出射面３２ａにおけるレーザ光Ｌの反射も水１０を用いる方が抑制されるため、水１０を用いることによりレーザ光Ｌの照射効率を全体として大幅に向上させることができる。

［第１実施形態の効果］
（１）第１実施形態に係る半導体基板２１の分断装置１によれば、半導体基板２１を水１０に浸漬することにより、空気より屈折率が大きい液体である水１０を、集光レンズ３２の出射面３２ａと基板面２１ａとの間に供給して、レーザ光Ｌを半導体基板２１の内部に集光点Ｐを合わせて基板面２１ａへ照射することができる。そのため、基板面２１ａが空気に接している場合に比べて、基板面２１ａにおけるレーザ光Ｌの屈折率の差を小さくできるので、基板面２１ａにおけるレーザ光Ｌの反射を抑制することができ、レーザ光Ｌの照射効率を向上することができる。
したがって、半導体基板２１の基板面２１ａに反射防止膜の形成が不要で、半導体基板２１内部へのレーザ光Ｌの入射を抑制することなく、レーザ光Ｌの反射を抑制し、照射効率を向上することができる半導体基板２１の分断装置１を実現することができる。

（２）水１０が集光レンズ３２の出射面３２ａと基板面２１ａとの間に充填されているため、レーザ光Ｌの光路に空気と水１０との界面が存在せず、空気と水１０との界面におけるレーザ光Ｌの反射がないので、レーザ光Ｌの照射効率を向上させることができる。

（３）半導体基板２１の分断装置１を使用して、改質領域Ｋが形成された半導体基板２１を、改質領域Ｋを起点にして、分断予定ラインＤＬに沿って厚さ方向に分断して半導体チップを得るため、レーザ光Ｌの照射効率を向上させることができ、半導体基板２１を効率よく分断することができる。

［第２実施形態］
この発明に係る半導体基板の分断装置の第２実施形態について、図を参照して説明する。図３は、レーザ光の照射を行うときに、水１０を浸漬槽１１内で流動させる構成の説明図である。
なお、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を使用するとともに説明を省略する。

図３に示すように、浸漬槽１１（図２）内には、水１０を噴射して流動させる流動装置４１が設けられており、水１０は、分断予定ラインＤＬに沿って、レーザ光Ｌの走査方向と同じ方向（図中矢印Ｆ４方向）に流動される。この水１０の流動の物理的作用により、レーザ光Ｌの照射を妨げる分断予定ラインＤＬ上の付着物２２を基板面２１ａから除去できる。ここで、水１０の流動方向は、分断予定ラインＤＬと交差する方向でもよい。
また、水１０を循環させて、フィルターなどにより付着物２２を除去した清浄な水１０を供給してもよい。この場合、常に付着物２２の混入がない清浄な水１０が供給されるため、基板面２１ａを更に清浄にすることができる。

［第２実施形態の効果］
水１０が半導体基板２１の基板面２１ａで流動するので、水１０の流動の物理的作用により、レーザ光Ｌの照射を妨げる分断予定ラインＤＬ上の付着物２２を基板面２１ａから除去できる。そのため、レーザ光Ｌの照射を妨げる付着物２２を除去できるので、レーザ光Ｌの照射効率を向上させることができる。

［第３実施形態］
この発明に係る半導体基板の分断装置の第３実施形態について、図を参照して説明する。図４は、レーザ光の照射を行うときに、水１０、または、半導体基板２１に振動を付与する構成の説明図である。
なお、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を使用するとともに説明を省略する。

図４に示すように、浸漬槽１１（図２）には、水１０を振動させる加振器５１が設けられている。浸漬槽中の水に加振することにより、水１０と半導体基板２１の基板面２１ａとの間にせん断力が作用するため、付着物２２を効率よく除去することができる。また、ステージ１２に加振機構５２を設け、半導体基板２１に加振してもよい。半導体基板２１に加振することによっても、水１０と半導体基板２１の基板面２１ａとの間にせん断力が作用するため、付着物２２を効率よく除去することができる。

［第３実施形態の効果］
加振器５１で浸漬部材１１内の水１０に振動を付与することにより、または、加振機構５２で半導体基板２１が加振されることにより、基板面２１ａと水１０との間にせん断力が作用するため、付着物２２を効率よく除去することができる。そのため、レーザ光Ｌの照射を妨げる付着物２２を除去できるので、レーザ光Ｌの照射効率を向上させることができる。

［第４実施形態］
この発明に係る半導体基板の分断装置の第４実施形態について、図を参照して説明する。図５は、レーザ光の照射を行うときに、水１０に気泡を導入し、半導体基板２１の基板面２１ａに吹き付ける構成の説明図である。
なお、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を使用するとともに説明を省略する。

図５に示すように、浸漬槽１１（図２）には、ノズル先端から水中に気泡６２を導入し、基板面２１ａに吹き付けるバブラー６１が設けられている。バブラー６１を用いて気泡６２を半導体基板２１の基板面２１ａに吹き付けることにより、半導体基板２１の基板面２１ａに付着している付着物２２を気泡６２の勢いにより基板面２１ａから剥離させ、気泡６２の浮力により除去することができる。

［第４実施形態の効果］
気泡６２を基板面２１ａに吹き付けるため、基板面２１ａに付着している付着物２２を気泡６２の勢いにより剥離させ、気泡６２の浮力により除去することができる。そのため、レーザ光Ｌの照射を妨げる付着物２２を除去できるので、レーザ光Ｌの照射効率を向上させることができる。

［第５実施形態］
この発明に係る半導体基板の分断装置の第５実施形態について、図を参照して説明する。図６は、半導体基板２１を、浸漬槽１１内に貯留された、比重が異なりお互いに混合しない複数の液体に浸漬する構成の説明図である。
なお、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を使用するとともに説明を省略する。

図６に示すように、浸漬槽１１には、比重の小さい方の液体として水が、比重の大きい方の液体として液状有機化合物７０が貯留されている。両者はお互いに混合しないため、２層に分離して、水１０が上層、液状有機化合物７０が下層となっている。
上層の水１０中では、レーザ光Ｌを照射し、半導体基板２１内部に改質領域Ｋを形成する。その後、ステージ１２を下降させて半導体基板２１を液状有機化合物７０中に浸漬させると、液状有機化合物７０は水１０より比重が大きいため浮力が増大するので、レーザ光Ｌの照射によって発生した付着物２３を浮力で除去することができる
ここで、液状有機化合物７０として、比重が１以上で水と混合しない、炭化水素系化合物、ハロゲン化炭化水素系化合物、アルコール系化合物、グリコール系化合物、エーテル系化合物、エステル系化合物、ケトン系化合物、硫黄化炭化水素系化合物及び窒化炭化水素系化合物などを用いることができる。

［第５実施形態の効果］
水１０中でレーザ光Ｌを照射するときには、レーザ光Ｌの反射を抑制し、レーザ光Ｌの照射効率を向上させることができる。その後、半導体基板２１を液状有機化合物７０中に移動させ、浸漬するため、レーザ光Ｌの照射によって基板面２１ａに発生した付着物２２を浮力で除去することができる。

［その他の実施形態］
（１）浸漬槽１１に供給する液体として、アルコールを用いることができる。この構成を使用した場合、浸漬後の乾燥時間を短くすることができるとともに、前述した第１〜４実施形態の効果を奏することができる。

（２）浸漬槽１１に供給する液体として、比重が１より大きい液状有機化合物を用いることができる。例えば、比重が１以上で水と混合しない、炭化水素系化合物、ハロゲン化炭化水素系化合物、アルコール系化合物、グリコール系化合物、エーテル系化合物、エステル系化合物、ケトン系化合物、硫黄化炭化水素系化合物及び窒化炭化水素系化合物などを用いることができる。
この構成を使用した場合、水１０よりも比重が大きいため浮力が増大するので、基板面２１ａに付着した付着物２２をより効果的に除去することができるとともに、前述した第１〜４実施形態の効果を奏することができる。

（３）浸漬槽１１に供給する液体として、液体窒素または液体二酸化炭素を用いることができる。この構成を使用した場合、超臨界乾燥により表面張力の影響を少なくすることができるので、ＭＥＭＳなどの可動部を固着させることがないとともに、前述した第１〜４実施形態の効果を奏することができる。
なお、浸漬槽１１に供給する液体は、例えば、高屈折率水のように屈折率が空気よりも大きく、レーザ光Ｌを透過する液体であれば、上述したものに限定されるものではない。

（４）水１０、または、上述した他の液体は、浸漬槽１１に貯留せずに、半導体基板２１の基板面２１ａの分断予定ラインＤＬ上に必要量だけ載置、または、流動させてもよい。この構成を使用した場合には、使用する液体の量を少なくすることができ、廃液処理やコスト面で有利である。また、分断予定ラインＤＬ近傍以外は液体で濡れないため、乾燥が容易であり、液体の表面張力で可動部が固着するおそれもない。
この構成を使用した場合にも、前述した第１〜４実施形態の効果を奏することができる。

（５）集光レンズ３２の出射面３２ａは、液体に浸漬しなくてもよい。つまり、
半導体基板２１は液体に浸漬されているが、集光レンズ３２は、液体に浸漬しない状態で、液面の上方に配置し、レーザ光Ｌを照射する。この構成を使用した場合には、使用する液体の量を少なくすることができ、廃液処理やコスト面で有利である。また、レーザヘッド３１及び集光レンズ３２を液体に浸漬しないため、レーザヘッド３１の構成部材の耐食性や気密性が要求されないため、簡単な構造にできる。

（６）半導体基板２１には、シリコンのみで構成された半導体基板を用いたが、本発明の適用はこれに限られることはなく、例えば、酸化シリコンからなる酸化膜を半導体基板２１の基板面２１ａに形成したものやＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎＯｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）のウェハについて適用することも可能である。

［各請求項と実施形態との対応関係］
出射面３２ａが請求項１に記載の出射部に、浸漬槽１１が請求項３に記載の浸漬部材に、流動装置４１が請求項４に記載の流動手段に、加振器５１が請求項５に記載の振動手段に、加振機構５２が請求項６に記載の加振手段に、バブラー６１が請求項７に記載の気泡導入手段に、チップＤevが請求項１５に記載の半導体チップにそれぞれ対応する。

図１（Ａ）は、ウェハの表面の平面説明図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の１Ｂ−１Ｂ矢視断面拡大図である。半導体基板を液体に浸漬してレーザ光の照射を行う分断装置の説明図である。レーザ光の照射を行うときに、水１０を浸漬槽１１内で流動させる構成の説明図である。レーザ光の照射を行うときに、水１０、または、半導体基板２１に振動を付与する構成の説明図である。レーザ光の照射を行うときに、水１０に気泡を導入し、半導体基板２１の基板面２１ａに吹き付ける構成の説明図である。半導体基板２１を、浸漬槽１１内に貯留された、比重が異なりお互いに混合しない複数の液体に浸漬する構成の説明図である。図７（Ａ）はレーザ光の照射による改質領域形成工程の説明図であり、図７（Ｂ）は分断工程の説明図である。半導体基板Ｗの基板面におけるレーザ光Ｌの反射の説明図である。

符号の説明

１分断装置
１０水
１１浸漬槽（浸漬部材）
１２ステージ
２０ａウェハ
２１半導体基板
２１ａ基板面
２２付着物
２３付着物
３１レーザヘッド
３２集光レンズ
３２ａ出射面（出射部）
４１流動装置（流動手段）
５１加振器（振動手段）
５２加振機構（加振手段）
６１バブラー（気泡導入手段）
７０液状有機化合物
ＣＶ集光レンズ
Ｄev チップ（半導体チップ）
ＤＬ分断予定ライン
Ｋ改質領域
Ｌレーザ光
Ｐ集光点
Ｗウェハ

Claims

半導体基板をその厚さ方向に分断するための分断予定ラインに沿ってレーザ光を照射するレーザヘッドを前記半導体基板の基板面に対して相対移動させながら、前記半導体基板の内部に集光点が合うように前記基板面へレーザ光を照射し、前記集光点に多光子吸収による改質領域を形成する半導体基板の分断装置において、
空気より屈折率が大きい液体を前記レーザ光の出射部と前記基板面との間に供給することにより、前記液体を前記レーザ光の出射部と前記基板面との間に充填する供給手段を備え、
前記液体が前記レーザ光の出射部と前記基板面との間に充填された状態で、前記半導体基板の内部に集光点を合わせて前記レーザ光を照射し、
前記供給手段は、前記半導体基板を前記液体に浸漬する浸漬部材であり、
前記浸漬部材には、比重が異なり、お互いに混合しない異なる種類の液体が貯留されており、比重の小さい方の液体中で前記半導体基板に前記レーザ光の照射を行った後に、前記半導体基板を比重の大きい方の液体中に移動させて浸漬することを特徴とする半導体基板の分断装置。
請求項１に記載の半導体基板の分断装置において、
前記比重の小さい方の液体は水であり、前記比重の大きい方の液体は液状有機化合物であることを特徴とする半導体基板の分断装置。
請求項１に記載の半導体基板の分断装置において、
前記比重の小さい方の液体は比重が１より大きい液状有機化合物であることを特徴とする半導体基板の分断装置。
請求項１に記載の半導体基板の分断装置において、
前記比重の小さい方の液体がアルコールであることを特徴とする半導体基板の分断装置。
請求項１に記載の半導体基板の分断装置において、
前記比重の小さい方の液体が液体窒素であることを特徴とする半導体基板の分断装置。
請求項１に記載の半導体基板の分断装置において、
前記比重の小さい方の液体が液体二酸化炭素であることを特徴とする半導体基板の分断装置。
請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体基板の分断装置において、
前記比重の小さい方の液体を前記半導体基板の基板面で流動させる流動手段を備えたことを特徴とする半導体基板の分断装置。
請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体基板の分断装置において、
前記比重の小さい方の液体に振動を付与する振動手段を備えたことを特徴とする半導体基板の分断装置。
請求項１〜８のいずれか１項に記載の半導体基板の分断装置において、
前記半導体基板に加振する加振手段を備えたことを特徴とする半導体基板の分断装置。
請求項１〜９のいずれか１項に記載の半導体基板の分断装置において、
前記比重の小さい方の液体に気泡を導入し、その導入した気泡を前記半導体基板の基板面に吹き付ける気泡導入手段を備えたことを特徴とする半導体基板の分断装置。
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の半導体基板の分断装置を使用した半導体基板の分断方法であって、
前記改質領域が形成された前記半導体基板を、前記前記改質領域を起点にして、前記分断予定ラインに沿って厚さ方向に分断して半導体チップを得ることを特徴とする半導体基板の分断方法。