JP6475060B2 - レーザー加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物にレーザー加工を施すレーザー加工方法に関する。

半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列された分割予定ライン(加工ライン)によって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハを分割予定ラインに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々のデバイスを製造している。

また、光デバイス製造工程においては、サファイア(Al₂O₃)基板、炭化珪素（SiC）基板、窒化ガリウム(GaN)基板の表面にn型窒化物半導体層およびp型窒化物半導体層からなる光デバイス層が積層され格子状に形成された複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域に発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスを形成して光デバイスウエーハを構成する。そして、光デバイスウエーハを分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射して切断することにより光デバイスが形成された領域を分割して個々の光デバイスを製造している。

また、リチウムタンタレート(LiT_aO₃)基板、リチウムナイオベート(LiNbO₃)基板、炭化珪素（SiC）基板、ダイヤモンド基板、石英基板の表面にSAWデバイスが形成されたSAWウエーハも分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射して切断することにより個々のSAWデバイスを製造している。

このような半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハを分割予定ラインに沿って分割する方法として、ウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線をウエーハに形成された分割予定ラインに沿って照射し、アブレーション加工を施すことにより破断起点となるレーザー加工溝を形成し、このレーザー加工溝が形成されることによって強度が低下した分割予定ラインに沿ってメカニカルブレーキング装置によって割断する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、上述した半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハを分割する方法として、ウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を用い、分割すべき領域の内部に集光点を合わせてパルスレーザー光線を照射するレーザー加工方法も試みられている。このレーザー加工方法を用いた分割方法は、ウエーハの一方の面側から内部に集光点を合わせてウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を照射し、被加工物の内部に分割予定ラインに沿って破断起点となる改質層を連続的に形成し、この改質層が形成されることによって強度が低下した分割予定ラインに沿って外力を加えることにより、ウエーハを分割する技術である（例えば、特許文献２参照）。

更に、上述した半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハを分割する方法として、ウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線の集光点を分割予定ラインの上面付近に位置付けて照射し、ウエーハの内部に上面から下面に亘って破断起点となるシールドトンネルを形成し、このシールドトンネルが形成されることによって強度が低下した分割予定ラインに沿って外力を加えることにより、ウエーハを分割する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００６−１４０３１１号公報 特開２００６−２０２９３３号公報 特開２０１４−２２１４８３号公報

しかるに、上述したいずれの加工方法においても、以下のような問題点を有している。
アブレーション加工を施す加工方法においては、レーザー光線の照射によってデブリが飛散し、飛散したデブリがデバイスの表面に付着して品質を低下させるという問題がある。このため、ウエーハの表面に水溶性の液状樹脂を被覆してデブリがデバイスの表面に付着するのを防止しているが、液状樹脂をウエーハの表面に均一に被覆することが困難であるという問題がある。
また、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿って改質層を形成する加工方法においては、デバイスを構成する機能層が分割予定ラインにも積層されているために分割予定ラインの表面は微細な凹凸となっており、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を表面側から照射すると散乱（乱反射）して内部に改質層を形成することができない。従って、平滑面に形成されているウエーハの裏面側からレーザー光線を照射しなければならず、その後の加工工程が増加して生産性が悪いという問題がある。また、分割予定ラインの表面から機能層をエッチングまたは切削加工によって除去しても、機能層を除去した除去面を十分な平滑面にすることができず、表面側からレーザー光線を照射することができないという問題がある。
更に、ウエーハの内部に上面から下面に亘ってシールドトンネルを形成する方法においては、改質層を形成する加工方法と同様にデバイスを構成する機能層が分割予定ラインにも積層されているために分割予定ラインの表面は微細な凹凸となっており、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を表面側から照射すると散乱（乱反射）して内部にシールドトンネルを形成することができない。従って、平滑面に形成されているウエーハの裏面側からレーザー光線を照射しなければならず、その後の加工工程が増加して生産性が悪いという問題がある。また、分割予定ラインの表面から機能層をエッチングまたは切削加工によって除去しても、機能層を除去した除去面を十分な平滑面にすることができず、表面側からレーザー光線を照射することができないという問題がある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、被加工物におけるレーザー光線が照射される側の面に保護膜を均一に形成することができるとともに、レーザー光線が照射される側の面が微細な凹凸となっていてもレーザー光線を散乱（乱反射）させることなく適正に照射して所望のレーザー加工を施すことができるレーザー加工方法を提供することである。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、表面に格子状に配列された複数の分割予定ラインによって複数の領域が区画され、該区画された領域にデバイスが形成された半導体ウエーハにレーザー光線を照射しレーザー加工を施すレーザー加工方法であって、
半導体ウエーハの表面にレーザー光線が透過するオイルを被覆するオイル被覆工程と、
該オイル被覆工程が実施された半導体ウエーハに被覆されたオイルの上面側からレーザー光線を加工ラインに沿って照射し半導体ウエーハに所定のレーザー加工を施すレーザー加工工程と、
該レーザー加工工程が実施された半導体ウエーハの表面からオイルを除去するオイル除去工程と、を含み、
該レーザー加工工程においては、半導体ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射し、半導体ウエーハの内部に加工ラインに沿って改質層を形成することを特徴とするレーザー加工方法が提供される。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、表面に格子状に配列された複数の分割予定ラインによって複数の領域が区画され、該区画された領域にデバイスが形成された半導体ウエーハにレーザー光線を照射しレーザー加工を施すレーザー加工方法であって、
半導体ウエーハの表面にレーザー光線が透過するオイルを被覆するオイル被覆工程と、
該オイル被覆工程が実施された半導体ウエーハに被覆されたオイルの上面側からレーザー光線を加工ラインに沿って照射し半導体ウエーハに所定のレーザー加工を施すレーザー加工工程と、
該レーザー加工工程が実施された半導体ウエーハの表面からオイルを除去するオイル除去工程と、を含み、
該レーザー加工工程においては、半導体ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射し、半導体ウエーハの表面から裏面に亘って加工ラインに沿ってシールドトンネルを形成することを特徴とするレーザー加工方法が提供される。
また、上記オイル除去工程においては、洗浄水を高圧エアーで噴射する洗浄流体を噴射することにより半導体ウエーハの表面からオイルを除去する。

本発明によるレーザー加工方法においては、表面に格子状に配列された複数の分割予定ラインによって複数の領域が区画され、区画された領域にデバイスが形成された半導体ウエーハの表面にレーザー光線が透過するオイルを被覆するオイル被覆工程と、該オイル被覆工程が実施された半導体ウエーハに被覆されたオイルの上面側からレーザー光線を加工ラインに沿って照射し半導体ウエーハに所定のレーザー加工を施すレーザー加工工程と、該レーザー加工工程が実施された半導体ウエーハの表面からオイルを除去するオイル除去工程とを含み、レーザー加工工程においては、半導体ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射し、半導体ウエーハの内部に加工ラインに沿って改質層、又はシールドトンネルを形成するので、比較的表面張力が小さいオイルは半導体ウエーハの表面と馴染がよく半導体ウエーハの表面に満遍なく均一にオイル膜を被覆することができる。従って、レーザー光線が照射される側の面が微細な凹凸となっていてもレーザー光線を散乱（乱反射）させることなく適正に照射して所望のレーザー加工を施すことができる。

本発明による単結晶基板の加工方法を実施するためのレーザー加工機の斜視図。 被加工物であるウエーハとしての半導体ウエーハの斜視図。 図１に示すレーザー加工機に装備されるオイル被覆兼洗浄装置の一部を破断して示す斜視図。 図３に示すオイル被覆兼洗浄装置のスピンナーテーブルを被加工物搬入・搬出位置と作業位置に位置付けた状態を示す説明図。 図３に示すオイル被覆兼洗浄装置の洗浄流体供給機構を構成する洗浄流体供給ノズルの断面図。 本発明によるレーザー加工方法におけるオイル被覆工程の説明図。 本発明によるレーザー加工方法におけるレーザー加工工程の参考例を示す説明図。 本発明によるレーザー加工方法の参考例におけるオイル除去工程が実施された半導体ウエーハの要部を拡大して示す断面図。 本発明によるレーザー加工方法におけるレーザー加工工程の第１の実施形態を示す説明図。 本発明によるレーザー加工方法におけるレーザー加工工程の第２の実施形態を示す説明図。

以下、本発明によるレーザー加工方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１には、本発明によるレーザー加工方法を実施するためのレーザー加工機の斜視図が示されている。
図１に示すレーザー加工機１は、略直方体状の装置ハウジング２を具備している。この装置ハウジング２内には、被加工物としてのウエーハを保持するチャックテーブル３が矢印Xで示す加工送り方向および該加工送り方向Xと直交する割り出し送り方向Yに移動可能に配設されている。チャックテーブル３は、吸着チャック支持台３１と、該吸着チャック支持台３１上に装着された吸着チャック３２を具備しており、該吸着チャック３２の表面である載置面上に被加工物であるウエーハを図示しない吸引手段によって保持するようになっている。また、チャックテーブル３は、図示しない回転機構によって回動可能に構成されている。このように構成されたチャックテーブル３の吸着チャック支持台３１には、後述する環状のフレームを固定するためのクランプ３４が配設されている。なお、レーザー加工機１は、上記チャックテーブル３を加工送り方向Xに加工送りする図示しない加工送り手段、および割り出し送り方向Yに割り出し送りする図示しない割り出し送り手段を具備している。

図１に示すレーザー加工機１は、上記チャックテーブル３に保持された被加工物としてのウエーハにレーザー加工を施すレーザー光線照射手段４を備えている。レーザー光線照射手段４は、レーザー光線発振手段４１と、該レーザー光線発振手段４１によって発振されたレーザー光線を集光する集光器４２を具備している。なお、レーザー加工機１は、レーザー光線発振手段４１をチャックテーブル３の上面である載置面に垂直な方向である矢印Zで示す集光点位置調整方向に移動する図示しない移動手段を具備している。

図１に示すレーザー加工機１は、上記チャックテーブル３の吸着チャック３２上に保持された被加工物の表面を撮像し、上記レーザー光線照射手段４の集光器４２から照射されるレーザー光線によって加工すべき領域を検出する撮像手段５を具備している。この撮像手段５は、可視光線によって撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）の外に、被加工物に赤外線を照射する赤外線照明手段と、該赤外線照明手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、該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撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成されており、撮像した画像信号を後述する制御手段に送る。また、レーザー加工機１は、撮像手段５によって撮像された画像を表示する表示手段６を具備している。

図１に示すレーザー加工機１は、被加工物であるウエーハとしての半導体ウエーハ１０を収容するカセットが載置されるカセット載置部１１ａを備えている。カセット載置部１１ａには図示しない昇降手段によって上下に移動可能にカセットテーブル１１１が配設されており、このカセットテーブル１１１上にカセット１１が載置される。半導体ウエーハ１０は、環状のフレームFに装着されたダイシングテープTの表面に貼着されており、ダイシングテープTを介して環状のフレームFに支持された状態で上記カセット１１に収容される。なお、半導体ウエーハ１０は、図２に示すように表面１０ａに格子状に配列された複数の分割予定ライン１０１(加工ライン)によって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１０２が形成されている。このように構成された半導体ウエーハ１０は、図1に示すように環状のフレームFに装着されたダイシングテープTに表面１０ａ即ち分割予定ライン１０１およびデバイス１０２が形成されている面を上側にして裏面が貼着される。

図１に示すレーザー加工機１は、上記カセット１１に収納された加工前の半導体ウエーハ１０を仮置き部１２ａに配設された位置合わせ手段１２に搬出するとともに加工後の半導体ウエーハ１０をカセット１１に搬入するウエーハ搬出・搬入手段１３と、位置合わせ手段１２に搬出された加工前の半導体ウエーハ１０を後述するオイル被覆兼洗浄装置７に搬送するとともにオイル被覆兼洗浄装置７によって表面に保護膜が被覆された半導体ウエーハ１０を上記チャックテーブル３上に搬送する第１のウエーハ搬送手段１４と、チャックテーブル３上で加工された半導体ウエーハ１０をオイル被覆兼洗浄装置７に搬送する第２のウエーハ搬送手段１５を具備している。

次に、加工前の被加工物である半導体ウエーハ１０の表面(被加工面)にオイルを被覆するとともに、加工後の半導体ウエーハ１０の表面に被覆されたオイルを除去するオイル被覆兼洗浄装置７について、図３乃至図５を参照して説明する。
図示の実施形態におけるオイル被覆兼洗浄装置７は、スピンナーテーブル機構７１と、該スピンナーテーブル機構７１を包囲して配設された水受け手段７２を具備している。スピンナーテーブル機構７１は、スピンナーテーブル７１１と、該スピンナーテーブル７１１を回転駆動する回転駆動手段としての電動モータ７１２と、該電動モータ７１２を上下方向に移動可能に支持する支持手段７１３を具備している。スピンナーテーブル７１１は多孔性材料から形成された吸着チャック７１１ａを具備しており、この吸着チャック７１１ａが図示しない吸引手段に連通されている。従って、スピンナーテーブル７１１は、吸着チャック７１１ａに被加工物であるウエーハを載置し図示しない吸引手段により負圧を作用せしめることにより吸着チャック７１１上にウエーハを保持する。電動モータ７１２は、その駆動軸７１２ａの上端に上記スピンナーテーブル７１１を連結する。上記支持手段７１３は、複数本（図示の実施形態においては３本）の支持脚７１３ａと、該支持脚７１３ａをそれぞれ連結し電動モータ７１２に取り付けられた複数本（図示の実施形態においては３本）のエアシリンダ７１３ｂとからなっている。このように構成された支持手段７１３は、エアシリンダ７１３ｂを作動することにより、電動モータ７１２およびスピンナーテーブル７１１を図４の(a)に示す上方位置である被加工物搬入・搬出位置と、図４の(b)に示す下方位置である作業位置に位置付ける。

上記水受け手段７２は、洗浄水受け容器７２１と、該洗浄水受け容器７２１を支持する３本（図３には２本が示されている）の支持脚７２２と、上記電動モータ７１２の駆動軸７１２ａに装着されたカバー部材７２３とを具備している。洗浄水受け容器７２１は、図４の(a)および図４の(b)に示すように円筒状の外側壁７２１ａと底壁７２１ｂと内側壁７２１ｃとからなっている。底壁７２１ｂの中央部には上記電動モータ７１２の駆動軸７１２ａが挿通する穴７２１ｄが設けられており、この穴７２１ｄの周縁から上方に突出する内側壁７２１ｃが形成されている。また、図３に示すように底壁７２１ｂには排液口７２１ｅが設けられており、この排液口７２１ｅにドレンホース７２４が接続されている。上記カバー部材７２３は、円盤状に形成されており、その外周縁から下方に突出するカバー部７２３ａを備えている。このように構成されたカバー部材７２３は、電動モータ７１２およびスピンナーテーブル７１１が図４の(b)に示す作業位置に位置付けられると、カバー部７２３ａが上記洗浄水受け容器７２１を構成する内側壁７２１ｃの外側に隙間をもって重合するように位置付けられる。

図示の実施形態におけるオイル被覆兼洗浄装置７は、上記スピンナーテーブル７１１に保持された加工前の被加工物である半導体ウエーハ１０の表面（被加工面）にオイルを供給するオイル供給機構７４を具備している。オイル供給機構７４は、スピンナーテーブル７１１に保持された加工前の半導体ウエーハ１０の表面（被加工面）に向けてオイルを供給するオイル供給ノズル７４１と、該オイル供給ノズル７４１を揺動せしめる正転・逆転可能な電動モータ７４２を備えており、オイル供給ノズル７４１がオイル供給手段７４３（図４の(a)および図４の(b)参照）に接続されている。オイル供給ノズル７４１は、水平に延びるノズル部７４１ａと、該ノズル部７４１ａから下方に延びる支持部７４１ｂとからなっており、支持部７４１ｂが上記洗浄水受け容器７２１を構成する底壁７２１ｂに設けられた図示しない挿通穴を挿通して配設されオイル供給手段７４３（図４の(a)および図４の(b)参照）に接続されている。

図示の実施形態におけるオイル被覆兼洗浄装置７は、上記スピンナーテーブル７１１に保持された加工後の被加工物である半導体ウエーハ１０に洗浄流体を供給するための洗浄流体供給機構７５を具備している。洗浄流体供給機構７５は、図４の(a)および図４の(b)に示すようにスピンナーテーブル７１１に保持されたウエーハの上面に向けて洗浄流体を噴射する洗浄流体供給ノズル７５１と、該洗浄流体供給ノズル７５１を揺動せしめる正転・逆転可能な電動モータ７５２と、洗浄流体供給ノズル７５１に高圧エアーを供給する高圧エアー供給手段７５３と、洗浄流体供給ノズル７５１に洗浄水を供給する洗浄水供給手段７５４とからなっている。洗浄流体供給ノズル７５１は、水平に延び先端部が下方に屈曲されたノズル部７５１ａと、該ノズル部７５１ａの基端から下方に延びる支持部７５１ｂとからなっており、支持部７５１ｂが上記水受け容器７２１を構成する底壁７２１ｂに設けられた図示しない挿通穴を挿通して配設され洗浄水供給手段７５４に接続されている。なお、洗浄流体供給ノズル７５１におけるノズル部７５１ａには、図５に示すように下端部に形成された噴口７５１cと、該噴口７５１cに連通する気体通路７５１ｄと、噴口７５１ｃに連通する水通路７５１eが設けられている。このように構成された洗浄流体供給ノズル７５１は、気体通路７５１ｄが高圧エアー供給手段７５３に接続され、水通路７５１eが洗浄水供給手段７５４にそれぞれ接続される。なお、高圧エアー供給手段７５３は０．３MPaのエアーを供給し、洗浄水供給手段７５４は０．２MPaの純水を供給する。

また、図示の実施形態におけるオイル被覆兼洗浄装置７は、上記スピンナーテーブル７１１に保持された加工後の被加工物である半導体ウエーハ１０にエアーを供給するためのエアー供給機構７６を具備している。エアー供給機構７６は、スピンナーテーブル７１１に保持された洗浄後のウエーハに向けてエアーを噴出するエアー供給ノズル７６１と、該エアー供給ノズル７６１を揺動せしめる正転・逆転可能な電動モータ７６２を備えており、該エアー供給ノズル７６１がエアー供給手段７６３（図４の(a)および図４の(b)参照）に接続されている。エアー供給ノズル７６１は、水平に延び先端部が下方に屈曲されたノズル部７６１ａと、該ノズル部７６１ａの基端から下方に延びる支持部７６１ｂとからなっており、支持部７６１ｂが上記洗浄水受け容器７２１を構成する底壁７２１ｂに設けられた図示しない挿通穴を挿通して配設されエアー供給手段７６３（図４の(a)および図４の(b)参照）に接続されている。なお、エアー供給手段７６３は、０．３MPaのエアーを供給する。

上述したオイル被覆兼洗浄装置７を装備したレーザー加工機１は以上のように構成されており、以下レーザー加工機１を用いて上記半導体ウエーハ１０にレーザー加工を施すレーザー加工方法について説明する。
図１に示すように環状のフレームFにダイシングテープTを介して支持された加工前の半導体ウエーハ１０（以下、単に半導体ウエーハ１０という）は、被加工面である表面１０ａを上側にしてカセット１１の所定位置に収容されている。カセット１１の所定位置に収容された加工前の半導体ウエーハ１０は、図示しない昇降手段によってカセットテーブル１１１が上下動することにより搬出位置に位置付けられる。次に、ウエーハ搬出・搬入手段１３が進退作動して搬出位置に位置付けられた半導体ウエーハ１０を仮置き部１２ａに配設された位置合わせ手段１２に搬出する。位置合わせ手段１２に搬出された半導体ウエーハ１０は、位置合わせ手段１２によって所定の位置に位置合せされる。次に、位置合わせ手段１２によって位置合わせされた加工前の半導体ウエーハ１０は、第１のウエーハ搬送手段１４の旋回動作によってオイル被覆兼洗浄装置７を構成するスピンナーテーブル７１１の吸着チャック７１１ａ上に搬送され、該吸着チャック７１１ａに吸引保持される(ウエーハ保持工程)。このとき、スピンナーテーブル７１１は図４の(a)に示す被加工物搬入・搬出位置に位置付けられており、オイル供給ノズル７４１と洗浄流体供給ノズル７５１およびエアー供給ノズル７６１は図３および図４の(a)に示すようにスピンナーテーブル７１１の上方から離隔した待機位置に位置付けられている。

加工前の半導体ウエーハ１０をオイル被覆兼洗浄装置７のスピンナーテーブル７１１上に保持するウエーハ保持工程を実施したならば、半導体ウエーハ１０の表面１０ａ(上面)にオイルを被覆するオイル被覆工程を実施する。このオイル被覆工程は、先ずスピンナーテーブル７１１に保持された半導体ウエーハ１０の表面１０ａ(上面)の中央領域にオイルを滴下するオイル滴下工程を実施する。即ち、支持手段７１３のエアシリンダ７１３ｂを作動してスピンナーテーブル７１１を作業位置に位置付けるとともに、オイル供給機構７４の電動モータ７４２を作動してオイル供給ノズル７４１のノズル部７４１ａを図６の(a)に示すようにスピンナーテーブル７１１に保持された半導体ウエーハ１０の表面１０ａの中央部上方に位置付ける。そして、オイル供給手段７４３を作動してスピンナーテーブル７１１に保持された半導体ウエーハ１０の表面１０ａ(上面)中央領域にオイル１１０を所定量滴下するオイル滴下工程を実施する。このオイル滴下工程において滴下するオイル１１０の量は、被加工物である半導体ウエーハ１０に直径が２００mmの場合には２〜３ccでよい。なお、オイル滴下工程において滴下するオイル１１０は、イマージョンオイル(油浸対物レンズ用オイル)が望ましく、サラダ油、ごま油、オリーブ油、椿油等の植物油でもよい。

上述したオイル滴下工程を実施したならば、図６の(b)に示すようにスピンナーテーブル７１１を矢印７１１bで示す方向に例えば１００rpmで５秒間程度回転する。この結果、半導体ウエーハ１０の表面１０ａ(上面)における中央領域に滴下されたオイル１１０は、遠心力の作用で外周に向けて流動し半導体ウエーハ１０の被加工面である表面１０ａの全面に拡散せしめられ、半導体ウエーハ１０の表面１０ａ(上面)には後述するパルスレーザー光線の波長に対して透過性を有するオイル膜１１１が被覆される（オイル被覆工程）。このオイル被覆工程において半導体ウエーハ１０の被加工面である表面１０ａにおける中央領域に滴下された上述したオイル１１０は、液状樹脂に比べて表面張力が小さいため、半導体ウエーハ１０の表面１０ａと馴染みがよく、半導体ウエーハ１０の表面１０ａに満遍なく均一にオイル膜１１１を被覆することができる。

上述したように半導体ウエーハ１０の表面１０ａ(上面)にオイル膜１１１を被覆するオイル被覆工程を実施したならば、スピンナーテーブル７１１を図４の(a)に示す被加工物搬入・搬出位置に位置付けるとともに、スピンナーテーブル７１１に保持されている半導体ウエーハ１０の吸引保持を解除する。そして、スピンナーテーブル７１１上の半導体ウエーハ１０は、第２のウエーハ搬送手段１５によってチャックテーブル３の吸着チャック３２上に搬送され、該吸着チャック３２に吸引保持される。このようにして半導体ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル３は、図示しない加工送り手段によってレーザー光線照射手段４に配設された撮像手段５の直下に位置付けられる。

チャックテーブル３が撮像手段５の直下に位置付けられると、撮像手段５および図示しない制御手段によって半導体ウエーハ１０に所定方向に形成されている分割予定ライン１０１と、分割予定ライン１０１(加工ライン)に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段４の集光器４２との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理が実行され、レーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。また、半導体ウエーハ１０に形成されている上記所定方向に対して直角に延びる分割予定ライン１０１に対しても、同様にレーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。このとき、半導体ウエーハ１０の分割予定ライン１０１が形成されている表面１０ａにはオイル膜１１１が形成されているが、オイル膜１１１が透明でない場合は赤外線で撮像して表面からアライメントすることができる。

以上のようにしてチャックテーブル３上に保持されている半導体ウエーハ１０に形成されている分割予定ライン１０１（加工ライン）を検出し、レーザー光線照射位置のアライメントが行われたならば、半導体ウエーハ１０の表面１０ａ（上面）に被覆されたオイル膜１１１の上面側からレーザー光線を分割予定ライン１０１（加工ライン）に沿って照射し分割予定ライン１０１（加工ライン）に沿って所定のレーザー加工を施すレーザー加工工程を実施する。このレーザー加工工程の参考例について、図７および図８を参照して説明する。

レーザー加工工程の参考例は、図７の（ａ）で示すようにチャックテーブル３をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段４の集光器４２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の分割予定ライン１０１（加工ライン）を集光器４２の直下に位置付ける。このとき、図７の（ａ）で示すように半導体ウエーハ１０は、分割予定ライン１０１（加工ライン）の一端（図７の（ａ）において左端）が集光器４２の直下に位置するように位置付けられる。そして、集光器４２から照射されるパルスレーザー光線ＬＢの集光点Ｐを分割予定ライン１０１（加工ライン）の表面付近に合わせる。次に、レーザー光線照射手段４の集光器４２から半導体ウエーハ１０に対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線ＬＢをオイル膜１１１を通して照射しつつチャックテーブル３を図７の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。そして、図７の（ｂ）で示すように分割予定ライン１０１（加工ライン）の他端（図７の（ｂ）において右端）が集光器４２の直下位置に達したら、パルスレーザー光線ＬＢの照射を停止するとともにチャックテーブル３の移動を停止する（レーザー加工溝形成工程）。

上述したレーザー加工溝形成工程を実施することにより、半導体ウエーハ１０は分割予定ライン１０１（加工ライン）に沿ってアブレーション加工され、図７の(b)および図７の(c)に示すように半導体ウエーハ１０の分割予定ライン１０１（加工ライン）に沿ってレーザー加工溝１４０が形成される。このとき、図７の(c)に示すようにレーザー光線の照射によりデブリ１５０が発生しても、このデブリ１５０はオイル膜１１１によって遮断され、デバイス１０２およびボンディングパッド等に付着することはない。このレーザー加工溝形成工程においては、半導体ウエーハ１０の表面１０ａ(上面)に形成されたオイル膜１１１が上述したように均一であるため、安定したレーザー加工溝１４０を形成することができる。
そして、上述したレーザー加工溝形成工程を半導体ウエーハ１０の全ての分割予定ライン１０１に実施する。

なお、上記レーザー加工溝形成工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
レーザー光線の光源 ：ＹＶＯ４レーザーまたはＹＡＧレーザー
波長 ：３５５ｎｍ
繰り返し周波数 ：５０ｋＨｚ
出力 ：３ W
集光スポット径 ：１０μｍ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／秒

上述したレーザー加工溝形成工程を半導体ウエーハ１０の全ての分割予定ライン１０１に沿って実施したならば、半導体ウエーハ１０を保持しているチャックテーブル３は、最初に半導体ウエーハ１０を吸引保持した位置に戻され、ここで半導体ウエーハ１０の吸引保持を解除する。そして、半導体ウエーハ１０は、第２のウエーハ搬送手段１５によってオイル被覆兼洗浄装置７を構成するスピンナーテーブル７１１の吸着チャック７１１ａ上に搬送され、該吸着チャック７１１ａに吸引保持される。このときオイル供給ノズル７４１と洗浄流体供給ノズル７５１およびエアー供給ノズル７６１は、図３および図４の(a)に示すようにスピンナーテーブル７１１の上方から離隔した待機位置に位置付けられている。

加工後の半導体ウエーハ１０がオイル被覆兼洗浄装置７のスピンナーテーブル７１１上に保持されたならば、半導体ウエーハ１０の被加工面である表面１０ａ(上面)からオイル膜１１１を除去するオイル除去工程を実施する。即ち、スピンナーテーブル７１１を作業位置に位置付けるとともに、洗浄流体供給機構７５の電動モータ７５２を作動して洗浄流体供給ノズル７５１のノズル部７５１ａをスピンナーテーブル７１１上に保持された半導体ウエーハ１０の中心部上方に位置付ける。そして、スピンナーテーブル７１１を例えば１００〜１０００ｒｐｍの回転速度で回転しつつ洗浄流体供給機構７５の高圧エアー供給手段７５３および洗浄水供給手段７５４を作動して洗浄流体供給ノズル７５１のノズル部７５１ａの噴口７５１cから洗浄水を高圧エアーによって加圧した状態で噴射する。このとき、電動モータ７５２が駆動してノズル７５１の噴口７５１cから噴射された洗浄水が高圧エアーによって加圧された洗浄流体がスピンナーテーブル７１１に保持された半導体ウエーハ１０の中心に当たる位置から外周部に当たる位置までの所要角度範囲で揺動せしめられる。この結果、図８に示すようにデバイス１０２に損傷を与えることなく半導体ウエーハ１０の被加工面である表面１０ａ(上面)に被覆されたオイル膜１１１が効果的に洗い流して除去されるとともに、レーザー加工溝形成工程において発生したデブリ１５０も除去される。

上述したオイル除去工程が終了したら、乾燥工程を実行する。即ち、洗浄流体供給ノズル７５１を待機位置に位置付け、スピンナーテーブル７１１を例えば３０００ｒｐｍの回転速度で１５秒程度回転せしめる。このとき、エアー供給機構７６の電動モータ７６２を作動してエアー供給ノズル７６１のノズル部７６１ａをスピンナーテーブル７１１に保持された半導体ウエーハ１０の被加工面である表面１０ａの中央部上方に位置付け、エアー供給手段７６３を作動して半導体ウエーハ１０の被加工面である表面１０ａにエアーを供給しつつエアー供給ノズル７６１のノズル部７６１ａを所要角度範囲で揺動せしめることが望ましい。

上述したように加工後の半導体ウエーハ１０のオイル除去および乾燥が終了したら、スピンナーテーブル７１１の回転を停止するとともに、エアー供給機構７６のエアー供給ノズル７６１を待機位置に位置付ける。そして、スピンナーテーブル７１１を図４の(a)に示す被加工物搬入・搬出位置に位置付けるとともに、スピンナーテーブル７１１に保持されている半導体ウエーハ１０の吸引保持を解除する。次に、スピンナーテーブル７１１上の加工後の半導体ウエーハ１０は、第１のウエーハ搬送手段１４によって仮置き部１２ａに配設された位置合わせ手段１２に搬出する。位置合わせ手段１２に搬出された加工後の半導体ウエーハ１０は、ウエーハ搬出・搬入手段１３によってカセット１１の所定位置に収納される。

次に、レーザー加工工程の第１の実施形態について、図９を参照して説明する。
レーザー加工工程の第１の実施形態は、図９の（ａ）で示すようにチャックテーブル３をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段４の集光器４２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の分割予定ライン１０１を集光器４２の直下に位置付ける。このとき、図９の（ａ）で示すように半導体ウエーハ１０は、分割予定ライン１０１の一端（図９の（ａ）において左端）が集光器４２の直下に位置するように位置付けられる。そして、集光器４２から照射されるパルスレーザー光線ＬＢの集光点Ｐを半導体ウエーハ１０の厚み方向中間位置に位置付ける。次に、レーザー光線照射手段４の集光器４２から半導体ウエーハ１０に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線ＬＢをオイル膜１１１を通して照射しつつチャックテーブル３を図９の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。そして、図９の（ｂ）で示すように分割予定ライン１０１の他端（図９の（ｂ）において右端）が集光器４２の直下位置に達したら、パルスレーザー光線ＬＢの照射を停止するとともにチャックテーブル３の移動を停止する（改質層形成工程）。

上述した改質層形成工程を実施することにより、図９の(b)および図９の(c)に示すように半導体ウエーハ１０の内部に分割予定ライン１０１に沿って改質層１４１が形成される。この改質層形成工程は、半導体ウエーハ１０の加工面である表面１０ａに形成されたオイル膜１１１を通してパルスレーザー光線LBを照射する。従って、半導体ウエーハ１０の分割予定ライン１０１の表面(上面)がパルスレーザー光線の透過を妨げる状態（例えば、面が粗面の状態、微細な凹凸が形成されている状態）になっていても、オイル膜１１１によってパルスレーザー光線の透過が可能となり、改質層を確実に形成することができる。
そして、上述した改質層形成工程を半導体ウエーハ１０の全ての分割予定ライン１０１に実施する。

なお、上記改質層形成工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
レーザー光線の光源 ：ＹＶＯ４レーザーまたはＹＡＧレーザー
波長 ：１３４０ｎｍ
繰り返し周波数 ：１００ｋＨｚ
出力 ：０．５ W
集光スポット径 ：２．５μｍ
加工送り速度 ：３００ｍｍ／秒

上述した改質層形成工程を実施したならば、半導体ウエーハ１０を上記オイル被覆兼洗浄装置７に搬送し、半導体ウエーハ１０の被加工面である表面１０ａ(上面)からオイル膜１１１を除去する上記オイル除去工程を実施し、その後に上記乾燥工程を実行する。

次に、レーザー加工工程の第２の実施形態について、図１０を参照して説明する。
レーザー加工工程の第２の実施形態は、図１０の（ａ）で示すようにチャックテーブル３をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段４の集光器４２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の分割予定ライン１０１を集光器４２の直下に位置付ける。このとき、図１０の（ａ）で示すように半導体ウエーハ１０は、分割予定ライン１０１の一端（図１０の（ａ）において左端）が集光器４２の直下に位置するように位置付けられる。そして、集光器４２から照射されるパルスレーザー光線ＬＢの集光点Ｐを半導体ウエーハ１０の表面１０ａから厚み方向の所望の位置（例えば表面１０ａから５〜１０μｍ裏面１０ｂ側の位置）に位置付ける。なお、集光器４２の集光レンズの開口数（ＮＡ）を被加工物の屈折率（Ｎ）で除した値が０．０５〜０．４の範囲に設定されている。次に、レーザー光線照射手段４の集光器４２から半導体ウエーハ１０に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線ＬＢをオイル膜１１１を通して照射しつつチャックテーブル３を図１０の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。そして、図１０の（ｂ）で示すように分割予定ライン１０１の他端（図１０の（ｂ）において右端）が集光器４２の直下位置に達したら、パルスレーザー光線ＬＢの照射を停止するとともにチャックテーブル３の移動を停止する（シールドトンネル形成工程）。

上述したシールドトンネル形成工程を実施することにより、図１０の(b)および図１０の(c)に示すように半導体ウエーハ１０の内部に表面から裏面に亘り分割予定ライン１０１に沿ってシールドトンネル１４２が形成される。このシールドトンネル形成工程は、半導体ウエーハ１０の加工面である表面１０ａに形成されたオイル膜１１１を通してパルスレーザー光線LBを照射する。従って、半導体ウエーハ１０の分割予定ライン１０１の表面(上面)がパルスレーザー光線の透過を妨げる状態（例えば、面が粗面の状態、微細な凹凸が形成されている状態）になっていても、オイル膜１１１によってパルスレーザー光線の透過が可能となり、シールドトンネルを確実に形成することができる。
そして、上述したシールドトンネル形成工程を半導体ウエーハ１０の全ての分割予定ライン１０１に実施する。

なお、上記シールドトンネル形成工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
レーザー光線の光源 ：ＹＶＯ４レーザーまたはＹＡＧレーザー
波長 ：１０３０ｎｍ
繰り返し周波数 ：５０ｋＨｚ
出力 ：３W
集光スポット径 ：１０μｍ
集光器の集光レンズの
開口数／被加工物の屈折率：０．０５〜０．４
加工送り速度 ：８００ｍｍ／秒

上述したシールドトンネル形成工程を実施したならば、半導体ウエーハ１０を上記オイル被覆兼洗浄装置７に搬送し、半導体ウエーハ１０の被加工面である表面１０ａ(上面)からオイル膜１１１を除去する上記オイル除去工程を実施し、その後に上記乾燥工程を実行する。

２：装置ハウジング
３：チャックテーブル
４：レーザー光線照射手段
４１：レーザー光線発振手段
４２：集光器
５：撮像手段
６：表示手段
７：オイル被覆兼洗浄装置
７１：スピンナーテーブル機構
７１１：スピンナーテーブル
７１２：電動モータ
７２：水受け手段
７４：オイル供給機構
７４１：オイル供給ノズル
７５：洗浄流体供給機構
７５１：洗浄流体供給ノズル
７６：エアー供給機構
７６１：エアー供給ノズル
１０：半導体ウエーハ
１１：カセット
１２：位置合わせ手段
１３：ウエーハ搬出・搬入手段
１４：第１のウエーハ搬送手段
１５：第２のウエーハ搬送手段
F：環状のフレーム
T：ダイシングテープ

Claims (3)

1. 表面に格子状に配列された複数の分割予定ラインによって複数の領域が区画され、該区画された領域にデバイスが形成された半導体ウエーハにレーザー光線を照射しレーザー加工を施すレーザー加工方法であって、
   半導体ウエーハの表面にレーザー光線が透過するオイルを被覆するオイル被覆工程と、
   該オイル被覆工程が実施された半導体ウエーハに被覆されたオイルの上面側からレーザー光線を加工ラインに沿って照射し半導体ウエーハに所定のレーザー加工を施すレーザー加工工程と、
   該レーザー加工工程が実施された半導体ウエーハの表面からオイルを除去するオイル除去工程と、を含み、
   該レーザー加工工程においては、半導体ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射し、半導体ウエーハの内部に加工ラインに沿って改質層を形成することを特徴とするレーザー加工方法。
2. 表面に格子状に配列された複数の分割予定ラインによって複数の領域が区画され、該区画された領域にデバイスが形成された半導体ウエーハにレーザー光線を照射しレーザー加工を施すレーザー加工方法であって、
   半導体ウエーハの表面にレーザー光線が透過するオイルを被覆するオイル被覆工程と、
   該オイル被覆工程が実施された半導体ウエーハに被覆されたオイルの上面側からレーザー光線を加工ラインに沿って照射し半導体ウエーハに所定のレーザー加工を施すレーザー加工工程と、
   該レーザー加工工程が実施された半導体ウエーハの表面からオイルを除去するオイル除去工程と、を含み、
   該レーザー加工工程においては、半導体ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射し、半導体ウエーハの表面から裏面に亘って加工ラインに沿ってシールドトンネルを形成することを特徴とするレーザー加工方法。
3. 該オイル除去工程においては、洗浄水を高圧エアーで噴射する洗浄流体を噴射することにより半導体ウエーハの表面からオイルを除去する、請求項１、又は２に記載のレーザー加工方法。