(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハ基板によって支持された低誘電材料をレーザ処理する方法において、
１．１μｍより長く、５μｍより短い波長を有し、１００ピコ秒より短いパルス幅を有する少なくとも１つのレーザパルスを含むレーザ出力を生成する工程と、
前記ウエハ基板を破損することなく、低誘電材料のターゲット部分を除去するように前記低誘電材料のターゲット部分にレーザ出力を向ける工程とを有し、
前記低誘電材料は３未満の比誘電率を有し、前記レーザ出力は、５３２ｎｍより長い波長で、前記ウエハ基盤の光学定数を大きく変化させずに、前記低誘電材料のターゲット部分の光学定数を変更する方法。
【請求項２】
前記パルス幅は、１０ピコ秒より短い請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記パルス幅は、１フェムト秒より長い請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記波長は、約１．３μｍである請求項１乃至３の何れか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記レーザパルスのピークパワーは、７５μＪ未満である請求項１乃至４の何れか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記レーザパルスのピークパワーは、７５μＪ以上である請求項１乃至４の何れか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記レーザ出力は、１０μｍ１００μｍの範囲のスポットサイズと、１ｎｍから１０μｍの範囲のバイトサイズと、を有する請求項１乃至６の何れか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記低誘電材料は、ＳＲＯ又はＳｉＣＯＨを含む請求項１乃至６の何れか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記低誘電材料は、フッ素化ケイ酸塩ガラス、フッ素化アモルファスカーボン、ＳｉＯＢ、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、メチルシルセスキオキサン（ＭＳＱ）、ヒドロゲンシルセスキオキサン（ＨＳＱ）、テトラメチルシランからのメチル化シリカ、テフロン(登録商標)（ＰＴＦＥ）、キセロゲル、ポリマナノフォーム、ポリイミド、フッ素化ポリイミド、ポリイミドをベースとするポリマ、パリレンをベースとするポリマ又はポリアリルエーテルを含む請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記ウエハ基板は、単結晶、多結晶又はアモルファスＳｉ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｇｅ、炭化シリコン、窒化シリコン、サファイア、溶融シリカ、ガラス又はポリマを含む請求項１乃至９の何れか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記レーザ出力は、増幅モジュールと連携するオシレータモジュールによって生成される請求項１乃至１０の何れか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記オシレータモジュールは、ダイオード励起固体（ＤＰＳＳ）マスタオシレータを含む請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記増幅モジュールは、シングルパス増幅器、マルチパス増幅器又はＤＰＳＳ再生増幅器を含む請求項１１又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記増幅モジュールは、Ｎｄ：ＧｄＶＯ４、Ｎｄ：ＹＶＯ４、Ｎｄ：ＹＬＦ、Ｎｄ：ガラス又はＮｄ：ＹＡＧレーザ媒質を含む請求項１１乃至１３の何れか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記オシレータモジュールは、ピコ秒パルスを出射する半導体パルスレーザ材料システムを含む請求項１１記載の方法。
【請求項１６】
前記半導体パルスレーザは、ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ又はＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ歪量子井戸構造を使用する請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記オシレータモジュールは、パルスファイバマスターオシレータを含む請求項１１記載の方法。
【請求項１８】
前記パルスファイバマスターオシレータは、半導体可飽和吸収ミラーを使用したダイオード励起Ｎｄ添加シリカファイバレーザオシレータを含む請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記パルスファイバマスターオシレータは、半導体可飽和吸収ミラーを使用したダイオード励起Ｙｂ添加シリカファイバレーザオシレータを含む請求項１７記載の方法。
【請求項２０】
前記増幅モジュールは、Ｙｂ添加シリカファイバレーザ増幅器を含む請求項１１、１８、又は１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記増幅モジュールは、Ｎｄ添加シリカファイバレーザ増幅器を含む請求項１１、１８、又は１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記レーザ出力は、複数の個別にトリガされたパルス又は増幅モジュールから出射されたパルス列から選択されたパルスのバーストを含む請求項１１又は１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記低誘電材料のターゲット部分を除去した後に、機械的ソーを用いてウエハ基板をダイシングする請求項１乃至２２の何れか１項に記載の方法。
【請求項２４】
請求項１乃至６及び８乃至２３の何れか１項に記載の方法に従って、ウエハ基板によって支持された低誘電材料をレーザ処理するレーザシステムにおいて、
１．１μｍより長く、５μｍより短い波長で生のガウスビーム照射プロファイルを有し、１００ピコ秒より短いパルス幅を有する少なくとも１つのレーザパルスを含むレーザ出力を生成するダイオード励起固体マスターオシレータ電力増幅器と、
前記生のガウス照射プロファイルを略々一様な照射プロファイル又はスーパーガウス照射プロファイルに変換する少なくとも１つのビーム整形部品と、
前記レーザ出力の望ましくないサイドローブ及び前記レーザ出力の周辺部分をブロックする非円形のアパチャを有するアパチャマスクであって、前記ビーム整形部品によって生成されるレーザ出力のビームウエストの位置或いは近傍に配置されるアパチャマスクと、
前記ウエハ基板を破損することなく、低誘電材料のターゲット部分を除去するように前記低誘電材料のターゲット部分に、１０μｍ１００μｍの範囲のスポットサイズと、１ｎｍから１０μｍの範囲のバイトサイズとを有するレーザ出力を向けるビームポジショニングシステムとを備えるレーザシステム。
【請求項２５】
請求項２４に記載のレーザシステムであって、
前記レーザ出力は、約１．３ミクロンｍの波長を有し、
前記ダイオード励起固体マスターオシレータ電力増幅器は、
ダイオード励起固体（ＤＰＳＳ）マスターオシレータと、
シングルパス増幅器、マルチパス増幅器、又はＤＰＳＳ再生増幅器と、を有し、
前記ダイオード励起固体マスターオシレータ電力増幅器は、Ｎｄ：ＧｄＶＯ４、Ｎｄ：ＹＶＯ４、Ｎｄ：ＹＬＦ、Ｎｄ：ガラス又はＮｄ：ＹＡＧレーザ媒質を含む、システム。
【請求項２６】
請求項１乃至６及び８乃至２３の何れか１項に記載の方法に従って、ウエハ基板によって支持された低誘電材料をレーザ処理するレーザシステムにおいて、
１．１μｍより長く、５μｍより短い波長で生のガウスビーム照射プロファイルを有し、１００ピコ秒より短いパルス幅を有する少なくとも１つのレーザパルスを含むレーザ出力を生成するダイオード励起ファイバマスターオシレータファイバ電力増幅器と、
前記生のガウス照射プロファイルを略々一様な照射プロファイル又はスーパーガウス照射プロファイルに変換する少なくとも１つのビーム整形部品と、
前記レーザ出力の望ましくないサイドローブ及び前記レーザ出力の周辺部分をブロックする非円形のアパチャを有するアパチャマスクであって、前記ビーム整形部品によって生成されるレーザ出力のビームウエストの位置或いは近傍に配置されるアパチャマスクと、
前記ウエハ基板を破損することなく、低誘電材料のターゲット部分を除去するように前記低誘電材料のターゲット部分に、１０μｍ１００μｍの範囲のスポットサイズと、１ｎｍから１０μｍの範囲のバイトサイズとを有するレーザ出力を向けるビームポジショニングシステムとを備えるレーザシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工に関し、詳しくは、低誘電材料（low-k dielectric material）を含むワークピースのレーザ加工に関する。
【背景技術】
【０００２】
殆どの半導体及び関連製品、例えば、トランジスタ、ダイオード、発光ダイオード、マイクロエレクトロニックマシンシステム、すなわち微小電子機械システム（micro-electro-mechanical system：ＭＥＭＳ）、平面導波路構造、集積回路及び他のマイクロデバイスは、大きなウエハ上の大きなバッチ内で同時に製造されている。これらのウエハは、一般的に、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｇｅ、炭化シリコン、窒化シリコン、サファイア、ポリマ又は他の材料から形成されている。これらの製品又はデバイスは、多くの場合、例えば、以下に限定されるものではないが、フォトリソグラフィ、酸化、注入、蒸着、エッチング、エピタキシャル成長及び／又はスピンコーティング等の周知の製造技術を用いて製造される。これらのデバイスが形成されたウエハを完成させるためには、個々のデバイスを分離、すなわち「個別化」する必要があり、このプロセスは、通常、「ダイシング」と呼ばれる。多くの個別化プロセスにおいて、ウエハは、まず、コンポーネントの列に分離され、このプロセスは、通常、「スライシング」と呼ばれるが、「スライシング」及び「ダイシング」は、交換可能な用語として用いられることもある。個々のデバイスは、「ダイ」又は「ダイス」と呼ばれる。隣接するダイスの有効な部分の間のウエハ上の領域は、「ストリート」又は「ダイスレーン」と呼ばれる。ストリートは、ダイシングプロセスの間に除去又は破壊されるウエハ材料のために、最小限の幅が決まっている。ダイシングプロセスによって完全に取り除かれるウエハ領域は、「カーフ」と呼ばれ、カーフの周囲の損傷領域、及び製造上のミスアラインメント又はカーフの直線からのダイシング偏りの全ては、ストリートの残りの部分に収めなければならない。
【０００３】
従来より、ダイシングは、ウエハソーを用いて実行され、又は、多くの場合、ダイヤモンドポイントによってウエハにスクライブラインを刻み、次に、このスクライブラインに沿ってウエハを割る「スクライブブレーク法（scribe and break）」と呼ばれる技術によって実行されている。スクライブブレーク法は、例えば、予測不能なマイクロクラックの伝播、及び観測可能なデバイスへのダメージ等の問題のために歩留まりが低く、このため、ウエハのダイシングでは、機械的なダイシングソーを用いることが主流となっている。従来のスライシングブレードは、切断軸に沿って約５０〜２００ミクロン（μｍ）の寸法を有し、ブレードより広い切れ目を形成する。従来のウエハの固くて厚い材料に、繰返し真っ直ぐな切れ目を形成するための応力に耐えるために、ブレードは、このような幅を有している。機械的なスライシングブレードによって形成される幅広な切れ目のために、各ウエハ内に設けることができるダイの列及び行の数が著しく少なくなる。また、ダイシングブレードは、比較的速く摩耗する傾向があり、したがって、ダイシングブレードによる切れ目の幅は、時間の経過に伴って変化することがある。幾つかの場合、ブレードに意図しない屈曲が生じることがあり、これによって、切れ目が曲がり又は傾き、又はチッピングが増加するといった問題も生じる。
【０００４】
更に、ダイシングプロセスでは、個別化パスに沿って鋭いエッジ及び鋭いコーナを形成しながら、小さいチップが作成されるため、デバイスは、特に外部からの衝撃による損傷を受けやすくなる。また、ダイシングソーは、マイクロクラックを生じやすく、マイクロクラックは、カーフからデバイスの層に延び、歩留まりを低下させる原因となる。更に、マイクロクラッキングは、デバイスの検査時には検出されず、後にデバイスの層に伝播することもあり、これによってデバイス故障が生じ、デバイス及びこれに基づく設備の信頼性が低下する。機械的なソーイング速度を遅くすることによってある種のマイクロクラッキングの発生を回避することはできるが、幾つかの材料では、マイクロクラッキングの発生を回避することは、不可能ではないとしても、非常に困難である。また、ダイシングソーは、通常、潤滑剤及び／又は冷媒として水を使用し、この水が、ある種の材料又はＭＥＭＳ等のデバイスにおいて問題を生じさせ、歩留まりを低下させることがある。
【０００５】
レーザカッティングは、従来の機械的カッティング技術に代わる技術として注目されている。レーザダイシングを用いる１つの理由は、レーザによって、従来の２つの技術とは異なり、例えば、アレイ導波路格子等の曲線を有するダイをウエハからカッティングできるためである。更に、レーザは、多くの場合、水を使用しないでカッティングを行うことができ、これは、ＭＥＭＳ等の水に敏感なデバイスの製造にとって非常に重要である。また、レーザカッティングは、カーフ幅が潜在的に非常に狭いため、ストリート幅を最小化できる可能性を有し、ワークピース（ウエハ）に対して、レーザを非常に正確にアラインメントできる可能性を有する。
【０００６】
また、機械的なソーダイシング技術では、厚み全体に亘るカッティングしかできなかったが、レーザは、ウエハ上にパターンを形成する能力を有し、例えば、表面に亘ってレーザをスキャンし、フィルムのみを切断し、又はウエハの一部のみを削除することによって、トレンチ又はノッチ等の形状特徴を形成することができる。部分的なカッティング技術は、ダイ上に形状特徴を形成するために用いてもよく、又は例えば、スクライブブレークプロセスのためのレーザスクライビングを実行するために用いてもよい。
【０００７】
また、レーザは、フィルム又は基板材料を貫通し、若しくはフィルム又は基板材料内部へのビアの穴あけについても、非常に優れた可能性を有している。このようなビア穴あけは、以下に限定されるものではないが、ダイの背面を介して接地を行うことができ、１つのパッケージ内で複数のダイを相互にスタックすることができ（「立体的パッケージ」）、又は能動素子が上を向くように「フリップチップ」ＢＧＡ方式でデバイスを装着することができる（ＭＥＭＳ、又は集積回路又はレーザダイオードの上面側の冷却に関係する。）等の理由から注目されている。
【発明の概要】
【０００８】
これらのビアの直径は、数ミクロンから数百ミクロンに亘り、対象となるダイの厚さは、数十ミクロンから数千μｍに亘る。現在、このような高アスペクト比のビアの穴あけのために用いることができる、生産性が高いソリューションは、限られており、例えば、プラズマエッチング等の技術は、煩雑で、設備及び維持費用が高価である。
【０００９】
したがって、ウエハ及びウエハが支持する材料を処理するためのより優れた方法が望まれている。
【００１０】
幾つかの実施の形態では、基板に動作的なダメージを与えることなく、低誘電材料を処理する波長及び／又はパルス幅を含むパラメータを有するレーザ出力で、低誘電材料を処理する。幾つかの実施の形態では、１．１μｍより長い波長を有するレーザ出力を用いて、ウエハ基板によって支持された低誘電膜のターゲット部分を処理する。幾つかの実施の形態では、波長は、約１．３μｍである。
【００１１】
幾つかの実施の形態では、約１００ピコ秒より短いパルス幅を有する少なくとも１つのレーザパルスを含むレーザ出力を用いて、ウエハ基板によって支持された低誘電膜のターゲット部分を処理する。幾つかの実施の形態では、パルス幅は、１０ピコ秒より短い。幾つかの実施の形態では、パルス幅は、１フェムト秒より長い。
【００１２】
幾つかの実施の形態では、低誘電材料は、比誘電率が３未満のＳｉＯＦ、ＳｉＯＢ、ＳＲＯ、ＳｉＣＯＨ、ＢＣＢ、又は有機材料、例えば、ポリイミドをベースとするポリマ又はパリレンをベースとするポリマ含む。また、特に、低誘電材料には、アプライドマテリアルズ社（Applied Materials）から市販されている商標登録された低誘電体であるＢｌａｃｋＤｉａｍｏｎｄ（登録商標）及びダウ社（Dow）から市販されている商標登録された低誘電体であるＳｉＬＫ（登録商標）も含まれる。幾つかの実施の形態では、基板は、単結晶、多結晶又はアモルファスＳｉ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｇｅ、炭化シリコン、窒化シリコン、サファイア、溶融シリカ、ガラス又はポリマを含む。
【００１３】
幾つかの実施の形態では、レーザ出力は、増幅モジュールと連携するオシレータモジュールによって生成される。幾つかの実施の形態では、オシレータモジュールは、ダイオード励起固体（ＤＰＳＳ）マスタオシレータを含む。幾つかの実施の形態では、オシレータモジュールは、ピコ秒パルスを出射する半導体パルスレーザを含む。幾つかの実施の形態では、半導体パルスレーザは、ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ又はＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ歪量子井戸構造を使用する。幾つかの実施の形態では、オシレータモジュールは、パルスファイバマスターオシレータを含む。幾つかの実施の形態では、パルスファイバマスターオシレータは、半導体可飽和吸収ミラーを使用したダイオード励起希土類添加ガラスファイバマスターオシレータを含む。幾つかの実施の形態では、ガラスファイバマスターオシレータは、希土類添加融解シリカファイバを含む。希土類ドーパントは、好ましくは、Ｎｄ、Ｙｂ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｄｙ、Ｐｒ、Ｔｍ又はＣｒを含む。
【００１４】
幾つかの実施の形態では、増幅モジュールは、シングルパス増幅器、マルチパス増幅器又はＤＰＳＳ再生増幅器を含む。幾つかの実施の形態では、増幅モジュールは、Ｎｄ：ＧｄＶＯ４、Ｎｄ：ＹＶＯ４、Ｎｄ：ＹＬＦ、Ｎｄ：ガラス又はＮｄ：ＹＡＧ利得媒質を含む。幾つかの実施の形態では、増幅モジュールは、ダイオード励起希土類添加ガラスファイバ電力増幅器を含む。幾つかの実施の形態では、ガラスファイバ電力増幅器は、希土類添加融解シリカファイバを含む。希土類ドーパントは、好ましくは、Ｎｄ、Ｙｂ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｄｙ、Ｐｒ、Ｔｍ又はＣｒを含む。
【００１５】
幾つかの実施の形態では、レーザ出力は、複数の個別にトリガされたパルス又は増幅モジュールから出射されたパルス列から選択されたパルスのバーストを含む。幾つかの実施の形態では、レーザパルスの１パルスあたりのエネルギは、７５マイクロジュール（μＪ）未満である。幾つかの実施の形態では、レーザパルスの１パルスあたりのエネルギは、７５μＪ以上である。
【００１６】
幾つかの実施の形態では、低誘電材料のターゲット部分を除去した後に、機械的ソーを用いて基板をダイシングする。幾つかの実施の形態では、低誘電材料を処理するために用いたパラメータとは異なるパラメータを有するレーザ出力を用いてウエハ基板を処理する。幾つかの実施の形態では、機械的なソーを用いて、ウエハ基板を処理する。
【００１７】
本発明の更なる側面及び利点は、添付の図面を参照する以下の好ましい実施の形態の詳細な説明によって明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】シリコンを含む様々な半導体材料の、室温における光吸収特性対波長のグラフ図である。
【図２】様々な金属の光吸収特性対波長のグラフ図である。
【図３】様々な波長における低誘電材料ＳＲＯ及びＳｉＣＯＨの光学定数の表を示す図である。
【図４】基板上に支持される低誘電材料を処理するための例示的なレーザシステムの単純化された概略図である。
【図５】例示的なビームポジショニングシステムの幾つかのコンポーネントを示す、図４のレーザシステムの一部を描写的に、一部を図式的に示す概略図である。
【図６】例示的なレーザシステムで用いることができる任意のイメージングされた光学モジュールの概略図である。
【図７】一実施の形態に基づく好適なレーザパラメータを用いて低誘電材料の層に形成された切れ目の電子顕微鏡画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
レーザ加工技術は、使用可能なレーザ及びプロセスの原理の理解の両方の進歩のために、ここ数年間で大幅に進歩しているが、ダイシング、穴あけ又はパターン形成プロセスのためのレーザの使用に関しては、未だに幾つかの重要な課題が残されている。シリコン又は酸化シリコンを機械加工するために赤外線（ＩＲ）レーザを用いることも試みられている。幾つかの周知のＩＲ波長は、ある程度、これらの材料を機械加工する能力を示し、ダイにマーキングを行うため、又は限定的なスクライブブレークアプリケーションのために、レーザスクライブツールとして実用されている。しかしながら、これらのレーザは、例えば、シリコン又は酸化層に意図しないクラックを生じさせ、ウエハの上面に、例えば、溶融スラグ等の材料を永久的に再堆積させ、及びカーフのエッジが後方及び上方に引っ張られた「溶融リップ」を形成すること等によって、シリコンにダメージを与える傾向がある。
【００２０】
Ｏｗｅｎ他による米国特許第５，５９３，６０６号及び第５，８４１，０９９号（以下、’０９９特許と呼ぶ。）には、紫外線（ＵＶ）レーザシステムを使用して、有利なパラメータの範囲内で、レーザ出力パルスを生成して、多層デバイス内の少なくとも２つの異なるタイプの層を介してスルーホール又はブラインドビアを形成する技術及び利点が開示されている。これらのパラメータは、包括的に言えば、１００ナノ秒（ｎｓ）未満の時間的パルス幅、１００μｍ未満のスポット直径を有するスポット領域、及び及び２００ヘルツ（Ｈｚ）を超える繰返し率で、スポット領域に亘る１００ミリワット（ｍＷ）を超える平均強度又は放射照度を有する非エキシマ出力パルスを含む。’０９９特許は、最初に最上位の金属層を処理した後に、底部金属層をダメージから保護するように、例えば、レーザシステム出力のパワー密度等のパラメータを変更して、誘電体又は補強材料を含む非金属の中間膜を処理する技術を開示している。
【００２１】
これまでの開示にもかかわらず、レーザは、最近まで、シリコン又は他のタイプの半導体ウエハのダイシング又はパターン形成、サファイア又は他の絶縁体ウエハのダイシング又はパターン形成には、実用化されていなかった。Ｆａｈｅｙ他による米国特許公開番号ＵＳ−２００２−００３３５５８（米国特許出願番号０９／８０３，３８２（以下、’３８２出願と呼ぶ。））には、列を分離し、又はスライダ又は他のコンポーネントを個別化するＵＶレーザシステム及び方法が開示されている。これらの方法は、ウエハの片面又は両面におけるレーザ及びソーカッティングの様々な組合せ及びエッジ修正のための様々な技術を含む。
【００２２】
更に、Ｂａｉｒｄ他による米国特許公開番号ＵＳ−２００２−０１４９１３６（米国特許出願番号１０／０１７，４９７（以下、’４９７出願と呼ぶ。））には、ＵＶレーザアブレーションを用いて、シリコン等のカッティングが困難な材料において、５０μｍ未満の加工寸法で、パターンを直接且つ高速に形成する技術が開示されている。これらのパターンは、集積回路の回路接続のための、高アスペクト比を有する筒状の開口部又はブラインドビアの形成、シリコンウエハに含まれている処理されたダイの個別化、元のウエハから、シリコンに形成された超小形電子回路を分離するためのマイクロタブカッティングを含む。
【００２３】
’３８２出願及び’４９７出願に詳細に開示されているように、レーザを用いて所定の材料をクリーンにカットするために、複数のレーザ及び光プロセスパラメータの多くを決定し、最適化できる。これらのパラメータには、以下に限定されるものではないが、波長、繰返し率、連続した各レーザパルスが打ち込まれる新たなターゲット材料の距離（バイトサイズ）、各レーザパルスのエネルギ、時間的なパルス幅、レーザシステム出力のスポットのサイズ、レーザスポット内の空間的なエネルギ分布が含まれる。特定の材料をカッティングするために選択されるパラメータは、大きく変化し、「プロセスウィンドウ」、すなわち所定の材料をクリーンにアブレートすることができるパラメータ空間の領域は、材料毎に異なる。同じように見える材料（例えば、様々な種類のＳｉＯ２、ＳｉＯＮ又はＳｉ３Ｎ４）であっても、光学的、機械的及び熱的／アブレーション特性は、以下に限定されるものではないが、異なるドーパント、異なる化学量、異なる堆積法、異なるマイクロ構造（上述の理由又は異なる下位の層、プロセス温度プロファイル等に起因する。）、又は異なるマクロ組織（多孔度、幾何学的構造又は厚さ）を含む因子のために、非常に異なることがある。このように、密接に関連する材料であっても、プロセスパラメータ及びプロセスウィンドウが一致しないことがある。
【００２４】
多くの状況において、ウエハ上のダイ間のストリートが、上位のデバイス層の幾つか又は全てによって覆われることがあり、又はデバイス自体がダイスレーンに亘って形成されることがある。したがって、ウエハの厚さの大部分は、通常、基板材料によって占められているが、基板材料をカッティングする前に、上位のデバイス層を先にカッティングし、及び／又は基板材料をパターン化又はカッティングする前に、ウエハ上に支持されている酸化物又は他のデバイス層をパターン化することが望ましい。しかしながら、殆どのデバイスは、通常、ビルドアップ（積層）プロセスにおいてウエハ上で堆積又は成長された、複数の異なる材料から形成されている。これらの材料には、以下に限定されるものではないが、金属、酸化物誘電体、窒化物、ケイ化物、ポリマ誘電体及び他の半導体層が含まれる。一般的に、２つ以上の異なる材料は、レーザパラメータの特定のセットに対して同様には反応せず、したがって、ウエハ基板に支持されている層では、基板カッティングパラメータにおける処理が不十分になるか、若しくはウエハのレーザカッティングの際に深刻な損傷を受ける可能性がある。これにより、カッティング速度が低下する（レーザが上位の層のカッティングを効率的に行えない場合）といった問題から、レーザ加工領域に近接するデバイス層に大きな損傷領域が形成されるといった問題まで、広範囲に亘る問題が生じる。例えば、ＩＲレーザは、シリコンのダイシング又はスクライビングについては、限定的に成功しているが、これらのレーザは、シリコンウエハの最上位のＳｉＯ２又は他の酸化層をカッティングすることができなかった。
【００２５】
同様に、機械的なダイシング技術は、クラッキング、チッピング及び／又は、特に、脆弱な及び／又は付着力が低い層における層割れを引き起こすことが知られている。層のスタックがより複雑になり、及び例えば、酸化物ベースの材料又は他の低誘電体等のより脆い材料が導入されると、この問題は、より深刻になると予想され、無視できなくなる。
【００２６】
Ｆａｈｅｙ他による国際特許公開番号ＷＯ０３／００２２８９（米国特許出願番号１０／１８７，４００）には、２つ以上の異なる技術又はパラメータを使用することによって、デバイス層及びウエハ基板材料の特性の相異の問題を解決する、ウエハに支持されたデバイス層のダイシング、パターン化、又は穴あけのための方法が開示されている。
【００２７】
この多段階のプロセスでは、好ましくは、基板材料層を含む如何なる層の処理も他の層に悪い影響を及ぼさないように、少なくとも２つの層に関するプロセスの最適化を行う。例示的な実施の形態では、１つのレーザについて、例えば、異なる波長又は放射照度等の異なるパラメータの組を適用して、異なる層又は基板材料を処理する。他の実施の形態では、異なるパラメータの組を有する異なるレーザを使用して、異なる層又は基板材料を処理し、例えば、ＵＶレーザ（例えば、２６６ナノメートル（ｎｍ））又は超高速レーザを用いてＩＲ又は可視光の範囲ではトランスペアレントなデバイス層をカッティングし、ＩＲ、可視光又はＵＶレーザ（例えば、３５５ｎｍ）を用いて、ウエハ材料を処理する。更なる実施の形態では、１つ以上のレーザを用いて、デバイス層を処理し、次に、非レーザ技術、例えば、機械的ソーブレードを用いて、ウエハ基板材料の厚さの大部分又は全てを処理する。
【００２８】
更に他の実施の形態では、例えば、ホトレジスト又はＰＶＡ等の犠牲層でウエハの表面デバイス層を覆い、必要に応じて、犠牲層の一部を除去して、意図されたカッティング領域上に露出されたゾーンを形成し、後の基板カッティング工程において形成される幅に等しいか、これより僅かに広い幅で、ウエハ基板上の層をレーザカッティングし、次に、異なる波長、パルス幅、フルーエンス、バイトサイズ及び／又は他のレーザ加工パラメータを用いて、独立した１つ又は複数の処理工程でウエハをカッティングする。
【００２９】
上述した進歩にもかかわらず、ウエハ上の低誘電膜のレーザプロセスは、大きな成功を収めていない。図３は、低誘電材料であるＳＲＯ及びＳｉＣＯＨの様々な波長におけるエリプソメータ測定値を示しており、これらより、約５３２ｎｍより長い波長では、効率的なレーザプロセスを行える可能性が低いことがわかる。更に、約５３２ｎｍより長い波長で測定されたこれらの低誘電膜のゼロ値は、従来の固体ＩＲレーザ波長におけるレーザプロセスでは、これらの低誘電膜を効率的に除去できる可能性が低いことを示唆している。
【００３０】
ここで、本願発明者等は、短いパルス幅、例えば、１００ピコ秒より短いパルス幅のレーザパルスを用いることによって、従来のＩＲ波長で低誘電材料を処理できることを見出した。好ましい実施の形態では、約１０ピコ秒以下のパルス幅を用いる。
【００３１】
Ｓｕｎ他による米国特許第５，２６５，１１４号及び米国特許第５，４７３，６２４号には、メモリリンク材料とシリコン基板との間のレーザエネルギ吸収コントラストが、従来の１μｍレーザ波長より遙かに大きい、例えば、１．３μｍの波長のレーザ出力を用いて、シリコン基板へのダメージを低減する技術が開示されている。この技術が提供するより広いレーザ加工ウィンドウ及びより高いプロセス品質は、リンクブロウイングプロセス（link-blowing process）において、大きな成果を上げている。
【００３２】
Ｓｕｎ他による米国特許第５，５６９，３９８号、米国特許第５，６８５，９９５号及び米国特許第５，８０８，２７２号には、例えば、１．３μｍの波長のレーザ出力を用いて、様々なトリミング処理を行い、受動デバイス、能動デバイス、光電気デバイスのプロセス、測定及びスループットを改善する技術が開示されており、ここでは、プロセス中に電力を供給しても、しなくてもよい。図１及び図２は、これらのＳｕｎ他による特許文献からの引用であり、半導体リンクに用いられる様々な金属と、ウエハ基板のために用いられるシリコンとの間における吸収コントラストの著しい変化を示している。
【００３３】
図３は、低誘電材料であるＳＲＯ及びＳｉＣＯＨの様々な波長における光学定数の表を示している。光学定数は、エリプソメータ測定によって得ている。当業者に知られているように、エリプソメータは、試料表面から反射する光の偏光状態の変化を測定し、ｐ偏光光及びｓ偏光光のフレネル反射係数の比率に関連するパラメータΔ及びψを判定する。
【００３４】
また、当業者には周知の通り、エリプソメータ測定のパラメータΔ及びψから、光学定数ｎ及びｋの値を直接算出できる。また、当業者に知られているように、これらの光学定数から、以下の式を用いて、吸収係数を算出できる。
【数１】
0005496657.tif 000002
【００３５】
ここで、αは、吸収であり、λは、波長であり、κは、吸光係数である。
【００３６】
導電性リンクと基底にあるシリコン基板との間の吸収コントラストを利用するＳｕｎ他の特許とは対照的に、例えば、エリプソメータから導出された測定値である吸光係数κは、低誘電材料とシリコン基板との間で吸収コントラストが殆どないことを示している。ここで、本願発明者等は、約１．１μｍ以上（好ましくは、約１．３μｍ）の波長でも、短いパルス幅を用いることによって低誘電材料を処理でき、シリコン基板は、これらの波長及びパルス幅パラメータを有する残りのレーザ出力に対して、比較的低い吸収率を維持することを見出した。本願発明者等は、低誘電体層に入射する超高速のパルスの高ピークパワーが、シリコン基板の光学定数を大きくは変化させないまま、低誘電材料の光学定数を変化させ、効率的なプロセスを実現すると推定している。
【００３７】
代表的な低誘電材料は、一般的に、比誘電率が３未満であり、以下に限定されるものではないが、フッ素化ケイ酸塩ガラス（例えば、ＦＳＧ又はＳｉＯＦ）、フッ素化アモルファスカーボン（ａ−Ｃｆ）、ＳｉＯＢ、ＳＲＯ、ＳｉＣＯＨ、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、メチルシルセスキオキサン（ＭＳＱ）、ヒドロゲンシルセスキオキサン（ＨＳＱ）、テトラメチルシランからのメチル化シリカ、テフロン(登録商標)（ＰＴＦＥ）、多孔質材料（キセロゲル又はポリマナノフォーム）、及び有機材料、例えば、ポリイミド、フッ素化ポリイミド、ポリイミドをベースとするポリマ、パリレンをベースとするポリマ及びポリアリルエーテル等が含まれる。また、特に、低誘電材料には、アプライドマテリアルズ社（Applied Materials）から市販されている商標登録された低誘電体であるＢｌａｃｋＤｉａｍｏｎｄ（登録商標）及びダウ社（Dow）から市販されている商標登録された低誘電体であるＳｉＬＫ（登録商標）も含まれる。
【００３８】
図４は、基板上に支持される低誘電材料を処理するための例示的なレーザシステム１０の単純化された概略図である。図４に示すように、レーザシステム１０は、好ましくは、ダイナミックレーザパルス発生器又はオシレータモジュール１２と、ＤＰＳＳ電力増幅器等の増幅モジュール１６とを含む高平均パワーパルス化ピコ秒レーザサブシステム１４を採用している。
【００３９】
ダイナミックレーザパルス発生器又はオシレータモジュール１２は、好ましくは、ダイオード励起マスターオシレータを用いて、約１．１μｍより長く、好ましくは、５μｍより短く、より好ましくは、約１．３μｍの波長で、約５００ピコ秒より短い、好ましくは、約１００ピコ秒より短い、より好ましくは、１０ピコ秒より短いパルス幅を有するオシレータ出力パルスを出射する。オシレータ出力パルスは、増幅モジュール１６に向けられる。増幅モジュール１６は、シングルパス増幅器、マルチパス増幅器、及びＤＰＳＳ再生増幅器の何れであってもよい。これに代えて、増幅モジュール１６は、ダイオード励起希土類添加ガラス利得ファイバ電力増幅器であってもよい。幾つかの実施の形態では、ガラスファイバ電力増幅器は、希土類添加融解シリカファイバを含む。更に他の実施の形態では、増幅モジュール１６は、ダイオード励起希土類添加ガラスフォトニック結晶ファイバ電力増幅器であってもよい。幾つかの実施の形態では、希土類添加ガラスフォトニック結晶ファイバ電力増幅器は、希土類添加溶融シリカフォトニック結晶ファイバ電力増幅器を含む。希土類ドーパントは、好ましくは、Ｎｄ、Ｙｂ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｄｙ、Ｐｒ、Ｔｍ又はＣｒを含む。
【００４０】
オシレータモジュール１２及び増幅モジュール１６は、利得媒質として、好ましくは、Ｎｄ添加レーザ媒質（lasant）を使用する。好適なＮｄ添加レーザ媒質は、Ｎｄ：ＧｄＶＯ４であるが、これに代わるＮｄ添加レーザ媒質として、以下に限定されるわけではないが、Ｎｄ：ＹＶＯ４、Ｎｄ：ＹＬＦ、Ｎｄ：ガラス及びＮｄ：ＹＡＧがある。オシレータモジュール１２及び増幅モジュール１６は、同じレーザ媒質を有していても、異なるレーザ媒質を有していてもよく、ドーピング濃度も同じであっても異なっていてもよい。また、オシレータモジュール１２及び増幅モジュール１６は、好ましくは、周波数選択素子、プリズム、フィルタ、エタロン及び／又は所望の波長、例えば、約１．３μｍで優先的に利得が得られ、Ｎｄ：ＧｄＶＯ４レーザ媒質の場合、１．０６μｍ等のより高い利得遷移において損失を導入する当業者に周知の他の素子を用いる。
【００４１】
例示的な実施の形態では、例えば、音響光学変調器（acousto-optic modulator：ＡＯＭ）又は電気光学変調器（electro-optic modulator：ＥＯＭ）等の外部の光変調器１８をトリガし、レーザ出力２０ａを提供してもよく、レーザ出力２０ａは、単一のパルス、複数の個別にトリガされたパルス、又はピコ秒レーザサブシステム１４の増幅モジュール１６から出射されたパルス列から選択されたパルスのバーストを含んでいてもよい。レーザ出力２０ａのレーザパルスは、高平均パワーを有する。光変調器１８は、当業者に周知のように、システム制御コンピュータ２２、サブシステムインタフェース電子回路２４及び／又は変調器制御信号供給源２６によって直接的に又は間接的にトリガしてもよい。また、望ましい場合、システム制御コンピュータ２２及び／又はサブシステムインタフェース電子回路２４によって、直接的に又は間接的に、レーザパワー供給源２８の制御に応じてトリガタイミングを調整してもよい。有用なＡＯＭ変調技術は、米国特許第７，０１９，８９１号に開示されており、この技術を多くの実施の形態で採用できることは、当業者にとって明らかである。米国特許第７，０１９，８９１号は、引用によって本願に援用される。
【００４２】
他の例示的な実施の形態では、オシレータモジュール１２は、ピコ秒パルスを出射する半導体パルスレーザを備えていてもよい。パルスレーザは、例えば、１．１μｍより長い波長でレーザを出射するＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ又はＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ歪量子井戸構造を用いる周知の技術で生成してもよい。これに代えて、他の半導体レーザ材料システムを採用してもよいことは、当業者にとって明らかである。
【００４３】
他の例示的な実施の形態として、オシレータモジュール１２は、パルスファイバマスターオシレータを備えていてもよい。例示的なパルスファイバマスターオシレータは、半導体可飽和吸収ミラー（semiconductor saturable absorbing mirror：ＳＥＳＡＭ）を採用したダイオード励起Ｎｄ添加又はＹｂ添加シリカファイバマスターオシレータである。これに代えて、他の希土類添加ファイバを用いてもよく、他のモード同期要素を用いてもよいことは、当業者にとって明らかである。
【００４４】
他の例示的な実施の形態として、増幅モジュール１６は、ダイオード励起Ｙｂ添加シリカファイバマスタ増幅器であってもよい。更に他の例示的な実施の形態として、増幅モジュール１６は、ダイオード励起Ｎｄ添加シリカファイバ電力増幅器であってもよい。これに代えて、増幅モジュール１６において他の希土類添加ファイバを用いてもよいことは当業者にとって明らかである。ステップインデクスプロファイル、偏光維持要素を組み込んだステップインデクスプロファイル又は空隙プロファイルを採用したファイバを用いてもよいことは当業者にとって明らかである。
【００４５】
図５に示すように、レーザ出力２０ａは、オプションとして、様々な周知の拡張及び／又はコリメーション光学素子４２を通過し、光路２０に沿って伝播し、ビームポジショニングシステム３０よって方向付けられ、シリコンウエハ等のワークピース５２上の望まれるレーザターゲット位置３４にレーザシステム出力パルス３２が衝突する。例示的なビームポジショニングシステム３０は、トランスレーションステージポジショナを備えていてもよく、トランスレーションステージポジショナは、例えば、Ｘ、Ｙ及び／又はＺポジショニングミラー４４を支持し、同じ又は異なるワークピース５２上のターゲット位置３４の間で速やかな動きを可能にする少なくとも２つのトランスバースステージ３６、３８を使用してもよい。
【００４６】
例示的な実施の形態では、トランスレーションステージポジショナは、通常、レール４６に沿ってリニアモータによって駆動されるＹステージ３６が、ワークピース５２を支持し、移動させ、レール４８に沿ってリニアモータによって駆動されるＸステージ３８が、ビームポジショニング光学素子、例えば、高速ポジショナ５０及び関連する焦点調節レンズ及び／又は他の光学素子を支持し、移動させる２軸システムである。Ｘステージ３８とＹステージ３６との間で、Ｚ次元もまた可調整であってもよい。ポジショニングミラー４４は、光路２０に沿って配設されているレーザサブシステム１４と高速ポジショナ５０との間で、任意の回転によって、光路２０をアラインする。高速ポジショナ５０は、例えば、高分解能リニアモータ、１つ以上の検流計ミラー、高速ステアリングミラー、及び／又は音響光学ステアリング技術を使用してもよく、これらは、提供された検査データ又は設計データに基づいて個別の又は繰り返される加工処理に影響を与える。Ｘステージ３６、Ｙステージ３８及び高速ポジショナ５０は、個別に制御し、駆動してもよく、パネル化されたデータ又はパネル化されていないデータに応じて、連携して移動するように駆動してもよい。２軸ビームポジショニングシステム３０は、例えば、２０３ｍｍ（８インチ）、及び特に３０５ｍｍ（１２インチ）又はより大きいウエハのカッティング等、伝播領域が大きいアプリケーションでの使用に好ましい。
【００４７】
また、高速ポジショナ５０は、ワークピース５２の表面上の基準点にアラインすることができるビジョンシステムを備えていてもよく、このようなビジョンシステムに接続されていてもよい。ビームポジショニングシステム３０は、当業者に周知の、共有された対物レンズを介して動作し、又は独立したカメラを用いて軸外で動作する従来のビジョンアラインメントシステム又はビーム−ワークピースアラインメントシステムを使用することができる。一実施の形態においては、ポジショニングシステム３０は、オレゴン州ポートランドのエレクトロサイエンティフィックインダストリーズ社（Electro Scientific Industries, Inc）から市販されている、Ｆｒｅｅｄｏｍ  Ｌｉｂｒａｒｙソフトウェアを採用したＨＲＶＸビジョンボックスを用いて、レーザサブシステム１４と、ワークピース５２上のターゲット位置３４との間でアラインメントを実行する。この他の適切なアラインメントシステムも市販されている。例示的なアラインメントシステムは、特に、例えば、ラップドウエハ又は鏡面ウエハ等の鏡面反射性のワークピースについては、明視野軸上照明を使用してもよいが、暗視野照明、又は暗視野照明及び明視野照明の組合せを使用してもよい。
【００４８】
後述するレーザカッティング処理では、ビームポジショニングシステム３０は、好ましくは、従来の典型的なソーカッティング又はウエハ表面上の他の基準又はパターンにアラインされる。一旦、低誘電材料が除去されると、カーフエッジへのアラインメントを行うことが望ましい。ビームポジショニングシステム３０は、特に、レーザビームスポットサイズが１０〜１５μｍの場合、レーザスポットの中心が、好適なカッティングパスから約３〜５μｍ以内の範囲に収まるように、３〜５μｍ以上のアラインメント精度を有することが好ましい。スポットサイズがより小さい場合、アラインメント精度は、より高いことが望ましい。スポットサイズがより大きければ、精度は、これより低くてもよい。更に、ビームポジショニングシステム３０は、例えば、米国特許第６，４３０，４６５号に詳細に開示されているＡｂｂｅエラー訂正システムを使用してもよく、この特許文献の関連する部分は、引用によって本願に援用される。
【００４９】
ビームポジショニングシステム３０の多くのバリエーションが当業者に知られており、ビームポジショニングシステム３０の幾つかの実施の形態は、Ｃｕｔｌｅｒ他による米国特許第５，７５１，５８５号に詳細に開示されている。ビームポジショニングシステム３０の例示的な具体例としては、オレゴン州ポートランドのエレクトロサイエンティフィックインダストリーズ社から市販されているＥＳＩモデル２７００又は５３２０マイクロマシニングシステムがある。他の例示的なポジショニングシステム、例えば、オレゴン州ポートランドのエレクトロサイエンティフィックインダストリーズ社から市販されているモデルシリーズ番号２７ｘｘ、４３ｘｘ、４４ｘｘ又は５３ｘｘ、５５ｘｘ、５６ｘｘを採用してもよい。長く、直線的な切れ目を形成する場合、ワークピース５２を駆動するＸ−Ｙリニアモータと、スキャンレンズを駆動するＸ−Ｙステージとを用いるこれらの幾つかのシステムは、費用対効果に優れたポジショニングシステムである。ワークピースを固定ビーム位置にポジショニングするための単一のＸ−Ｙステージ、及び／又はビームポジショニングのための固定検流計を有するシステムを採用してもよいことも当業者にとって明らかである。そのようなシステム（ポジショニングシステム）は、ツールパスファイルを用いて、周期的又は非周期的に、レーザシステム出力パルス３２を高速で動的にポジショニングして、様々な有用なビア穴あけパターンを生成するようにプログラミングすることができることは当業者にとって明らかである。高速ポジショナ５０及び／又はビームポジショニングシステム３０と組み合わせて、又はこれらに代えて、米国特許第７，０１９，８９１号に開示されているＡＯＭビームステアリング技術用いてもよいことは当業者にとって明らかである。
【００５０】
また、レーザ出力２０ａは、以下に限定されるものではないが、任意の非線形変換光学素子５６、任意の補正光学素子５８、及び／又は例えば、出力パワーを制御し、ターゲット又はワークピース表面が受光するレーザパルスのビーム形状を整形するために使用できる任意のイメージングされた光学モジュール６２を含む更なる従来のシステム光学素子を通過させてもよい。
【００５１】
図６を参照すると、任意のイメージングされた光学モジュール６２は、光学素子６４、レンズ６６及びアパーチャマスク６８を備えていてもよく、アパーチャマスク６８は、光学素子６４によって生成されたビームウエスト（beam waist）に又はビームウエストの近傍に配置され、あらゆる望ましくないサイドローブ及びビームの周辺部分をブロックし、これにより正確に整形されたスポットプロファイルが被削面にイメージングされる。例示的な実施の形態では、光学素子６４は、回折デバイス又はレンズであり、レンズ６６は、コリメートレンズであり、これによって、レーザシステム１０の構成に柔軟性が与えられる。
【００５２】
アパーチャのサイズを、光学素子６４の特性に一致するように変更することによって、スポットプロファイルのエッジ鮮鋭度を制御でき、サイズに固有の、エッジがより鋭い強度プロファイルを生成でき、アラインメント精度を向上させることができる。更に、この構成によって、アパーチャの形状は、正確に円形にすることができ、又は長方形、楕円形又は他の非円形の形状に変更することができ、これらの形状は、カット方向に平行又は垂直にアラインすることができる。アパーチャマスク６８は、必要に応じて、光出射側において、外側に向けてフレア状に拡がらせてもよい。ＵＶレーザアプリケーションの場合、イメージングされた光学モジュール６２のアパーチャマスク６８は、好ましくは、サファイアを含む。光学素子６４及びレンズ６６なしでもアパーチャマスク６８を用いることができることは当業者にとって明らかである。
【００５３】
変形例では、光学素子６４は、生のガウスビーム照射プロファイルを有するレーザパルスを、光学素子６４のダウンストリーム側のアパーチャマスク６８の近傍で、略々一様な「トップハット」プロファイル又は特にスーパーガウスビーム照射プロファイルを有する整形された（焦点が合わされた）パルスに変換する１つ以上のビーム整形部品を備える。このようなビーム整形部品は、非球面光学素子又は回折光学素子を含んでいてもよい。一実施の形態においては、レンズ６６は、ビームサイズ及び拡がり角を制御するために有用な撮像光学素子を含む。ここで、単一のイメージングレンズコンポーネントを用いても、マルチレンズコンポーネントを用いてもよいことは当業者にとって明らかである。また、好ましくは、アパーチャマスク６８を用いないで整形されたレーザ出力を使用できることは当業者にとって明らかである。
【００５４】
一実施の形態においては、ビーム整形部品は、高い効率及び精度で複雑なビーム整形を実行できる回折光学素子（diffractive optic element：ＤＯＥ）を含む。ビーム整形部品は、ガウスビーム照射プロファイルを略々一様な照射プロファイルに変換するだけではなく、判定可能な又は特定のスポットサイズに整形された出力の焦点を合わせる。ＤＯＥは、単一の素子であることが好ましいが、ＤＯＥは、例えば、Ｄｉｃｋｅｙ他による米国特許第５，８６４，４３０号に開示されているフェーズプレート、変換素子等の複数の個別の素子を含んでいてもよいことは当業者にとって明らかである。この特許文献は、ビーム整形を目的としてＤＯＥを設計する技術も開示している。上述した整形及びイメージング技術の詳細については、米国特許第６，４３３，３０１号に開示されており、この特許文献の関連する部分は、引用によって本願に援用される。
【００５５】
レーザパワー制御モジュール７０によって、以下に限定されるわけではないが、ダイオードポンプ変調又は外部の変調（以下に限定されるわけではないが、光路２０に沿って配設されるＡＯＭ、ＥＯＭ又は動力付き偏光回転光学素子を含む外部レーザパワーコントローラ６０による変調）又はこれらの組合せを含む変調法を用いてレーザパルスパワー制御を行ってもよい。更に、フォトダイオード等の１つ以上のビーム検出器５４を、レーザパワーコントローラ６０のダウンストリームに、例えば、レーザ出力２０ａの波長に対して部分的な透過性を有するように適応化されたポジショニングミラー４４にアラインさせて、配設してもよい。ビーム検出光学素子及び電子回路は、レーザパワー制御モジュール７０に直接的に又は間接的に接続してもよく、及び／又はシステム制御コンピュータ２２及び／又はサブシステムインタフェース電子回路２４と、直接的に又は間接的に通信を行ってもよく、及び／又は変調レーザ出力２０ａをサンプリングし、変調器及び／又は他のシステム光学素子への補正信号を生成して、ワークピース５２を処理するために望ましいパラメータを有する安定した変調出力を生成するために使用してもよい。従来のパワー制御技術は、当業者にとって周知である。例示的なＡＯＭ電力制御技術は、米国特許第７，０１９，８９１号に開示されている。
【００５６】
典型的なパルス繰返し周波数としては、１００ＫＨｚ〜１０ＭＨｚの範囲が使用される。あるアプリケーションでは、１０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲のパルス繰返し周波数を使用することができる。典型的なフォーカスされるスポットサイズとしては、１０μｍ〜１００μｍの範囲が使用される。あるアプリケーションでは、１．５μｍ〜１０μｍの範囲のスポットサイズを使用することができる。典型的なバイトサイズとしては、１ｎｍ〜１０μｍの範囲が使用される。典型的なベロシティとしては、１０ｍｍ／ｓ〜１，０００ｍｍ／ｓの範囲が使用される。
【００５７】
図７は、一実施の形態に基づく好適なレーザパラメータを用いて低誘電材料の層に形成された切れ目の電子顕微鏡画像を示している。この切れ目は、１，０６４ｎｍのパルス化ピコ秒出力によって、基底にあるシリコン基板を破損しないで低誘電材料をカッティングできることを示している。
【００５８】
幾つかの実施の形態では、レーザシステム１０を用いて、低誘電材料（及びオプションとして、他のデバイス層、例えば、以下に限定されるわけではないが、例えば、金属、酸化物、ポリマ及び／又は他の柔らかい材料の層）を処理し、次に、１つ以上の非レーザ技術、例えば、機械的ソーブレードによるカッティングを用いて、ウエハ基板材料の厚さの大部分又は全てを処理する。一具体例においては、機械的なソーブレードによってワークピース５２を個別化する前に、レーザシステム１０を用いて、ストリートから低誘電材料及びオプションとして１つ以上の他のデバイス層を除去し、ソーブレードによる後のダイシングの際に、ブレードが基板材料のみと接触するようにする。この手法によって、より脆弱な基板材料上に、より柔らかい材料が存在することに起因するブレード劣化を防止できる。この手法の利点として、以下に限定されるものではないが、ソーブレードの耐用年数を延ばすことができ、汚染されたブレードが基板内の切れ目のエッジに与えるダメージを低減できる。
【００５９】
特定の具体例では、除去される層の幅は、ソーダイシングの幅より僅かに広い。このような広いカッティングラインは、例えば、３〜７本の隣接する又は一部が重複する２０〜４０μｍのカーフ幅を有するカッティングラインによって生成できる（例示的な全幅は、約１２０μｍであるが、この幅は、特定のアプリケーションに応じて調整できる）。
【００６０】
幾つかの変形例として、非レーザ技術を用いてウエハ材料を処理する前に、柔らかい材料を処理するために有利に用いることができる異なるレーザ出力パラメータを提供するようにレーザシステム１０を構成してもよい。他の変形例として、ウエハ材料を処理するために有利に用いることができる異なるレーザ出力パラメータを提供するようにレーザシステム１０を構成してもよい。更に、ワークピース５２の基板のレーザダイシングを容易にするために、任意の偏光追跡システム９０及び／又は任意の非反射性チャック１００を用いてもよい。これらの手法、並びにこれらの手法を実現するために用いることができるセグメント化されたカッティング（スティッチカッティング）技術及び代替のレーザシステム構成は、引用によって本願に援用される米国特許出願番号１０／０１７，４９７、１１／３３２，８１５、１０／１８７，４００及び米国特許第６，６７６，８７８号に詳細に開示されている。
【００６１】
本発明の基底にある原理から逸脱することなく、上述した本発明の実施の形態の詳細を様々に変更できることは、当業者にとって明らかである。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ定義される。
【図１】
0005496657.tif 000003
【図２】
0005496657.tif 000004
【図３】
0005496657.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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