(57)【要約】【課題】ウェハまたはダイの強度を向上させ得る改良されたレーザ切削方法を提供する。【解決手段】入射レーザビームの偏光を選択的に制御および利用することによって半導体ウェハを切削する方法であって、該方法は、第１の偏光状態を有するレーザ光を半導体ウェハに照射するステップと、続いて第１の偏光状態とは異なる第２の偏光状態を有するレーザ光を半導体ウェハに照射するステップとを含む。【選択図】図５
2019096884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハを切削する方法であって、
ａ）レーザ切削装置の照射領域にレーザ光を向けるためのレーザ源を提供するステップと、
ｂ）前記照射領域が前記半導体ウェハと合致するように前記半導体ウェハを前記レーザ切削装置内で支持するステップと、
ｃ）第１の偏光状態を有するレーザ光を前記半導体ウェハの前記照射領域に照射し、続いて前記第１の偏光状態とは異なる第２の偏光状態を有するレーザ光を前記半導体ウェハの前記照射領域に照射するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
ステップｂ）が、前記照射領域が前記半導体ウェハの切断線上の点と合致するように前記半導体ウェハを支持するステップを含み、
前記方法が、
ｄ）前記照射領域が前記ウェハの前記切断線に追従するように、前記半導体ウェハと前記照射領域とを前記半導体ウェハの平面に平行な方向に相対移動させて、前記切断線に沿って前記半導体ウェハを切削するステップをさらに含む、半導体ウェハを切断線に沿って切削するための請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の偏光状態が、相対移動の方向に垂直な直線偏光と、相対移動の方向に平行な直線偏光と、円偏光と、楕円偏光と、非偏光とからなる群の１つを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第２の偏光状態が、相対移動の方向に垂直な直線偏光と、相対移動の方向に平行な直線偏光と、円偏光と、楕円偏光と、非偏光とからなる群の１つを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記レーザ源が、前記照射領域に向けられるレーザビームを生成し、
前記第１の偏光状態を有するレーザビームを前記半導体ウェハに照射しながらステップｄ）を実施し、
前記レーザビームを次に前記第２の偏光状態に変更し、次いで、
前記第２の偏光状態を有するレーザビームを前記半導体ウェハに照射しながらステップｄ）を繰り返す、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
ステップｄ）を少なくとも１回繰り返す、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記レーザ源がレーザビームのアレイを生成し、前記アレイの各レーザビームが、前記照射領域の異なるそれぞれの部分に向けられ、前記アレイの少なくとも第１のレーザビームが前記第１の偏光状態を有し、相対移動の方向において第１のビームの後に続く前記アレイの少なくとも１つの他のレーザビームが前記第２の偏光状態を有する、請求項２に記載の方法。
【請求項８】
切削を達成するために前記レーザ光の最適な偏光状態を決定する初期ステップと、
ステップｃ）において、決定された最適な偏光状態に従って前記レーザ光を偏光するステップと、を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項９】
ステップｂ）が、前記照射領域が前記半導体ウェハの穿孔点と合致するように前記半導体ウェハを支持するステップを含み、
ステップｃ）が、前記レーザ光の偏光状態が時間と共に変化するように、前記半導体ウェハに円偏光レーザ光を照射するステップを含む、前記半導体ウェハを穿孔するための、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法を実施するための装置。
【請求項１１】
半導体ウェハを切削するためのレーザ切削装置であって、
レーザビームを放射するレーザ源と、
前記レーザビームを受光してレーザ光を照射領域に向ける光ガイドシステムと、
前記照射領域に向けられた前記レーザ光の偏光状態を第１の偏光状態と、異なる第２の偏光状態との間で切り替えるための選択的に作動可能な光学偏光部材と、
前記照射領域と少なくとも部分的に合致する位置に半導体ウェハを支持するための支持体と、を備えるレーザ切削装置。
【請求項１２】
前記照射領域が前記ウェハの切断線に追従するように、前記半導体ウェハと前記照射領域とを相対移動させる駆動装置を備える、請求項１１に記載のレーザ切削装置。
【請求項１３】
前記第１の偏光状態および前記第２の偏光状態の各々が、前記切断線に沿った相対移動の方向に垂直な直線偏光と、前記切断線に沿った相対移動の方向に平行な直線偏光と、円偏光と、楕円偏光と、非偏光とからなる群の１つを含む、請求項１２に記載のレーザ切削装置。
【請求項１４】
前記選択的に作動可能な光学偏光部材が、前記レーザビームの直線偏光を変化させるために選択的に移動可能な半波長板を含む、請求項１２に記載のレーザ切削装置。
【請求項１５】
前記選択的に作動可能な光学偏光部材が、前記レーザビームの楕円または円偏光を変化させるために選択的に移動可能な四分の一波長板を含む、請求項１２に記載のレーザ切削装置。
【請求項１６】
前記光ガイドシステムが、前記レーザビームを出力レーザビームのアレイに変換するビームスプリッタを含む、請求項１２に記載のレーザ切削装置。
【請求項１７】
前記選択的に作動可能な光学偏光部材が、それぞれの出力レーザビームの直線偏光を変化させるために各々が選択的に移動可能な複数の半波長板を含む、請求項１６に記載のレーザ切削装置。
【請求項１８】
前記選択的に作動可能な光学偏光部材が、それぞれの出力レーザビームの楕円偏光または円偏光を変化させるために各々が選択的に移動可能な複数の四分の一波長板を含む、請求項１６に記載のレーザ切削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハを切削する方法、該方法を実施する装置、および半導体ウェハを切削するためのレーザ切削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シンギュレーションおよびスクライビングは半導体業界において周知のプロセスであり、例えばシリコンを含み得るがこれに限定されない半導体ウェハなどのワークピースまたは基板を加工するために切削加工機械が使用される。本明細書を通して、「ウェハ」という用語は、これらのすべての製品を包含するように使用される。シンギュレーションプロセス（例えば、ダイシング、切断、割断とも称される）において、ウェハは、ウェハを個々のダイに個片化するように完全に切断される。スクライビングプロセス（例えば、溝切り、スコーリング、ガウジングまたは作溝とも称される）では、チャネルまたは溝がウェハに切削される。続いて、他のプロセス、例えば切削されたチャネルに沿って物理的な鋸を使用することによる完全なシンギュレーションを適用することができる。これに代えてまたはこれに加えて、穿孔プロセスを使用してウェハに穴を形成してもよい。本明細書を通して、「切削」という用語は、シンギュレーション、スクライビングおよび穿孔を包含するように使用される。
【０００３】
シリコン半導体ウェハは、従来、０．００５ｍｍから１ｍｍ程度の厚さである。従来のシンギュレーション方法では、厚さが約０．１ｍｍまたは１００μｍまでの厚さの厚いウェハに対してうまく機能するダイヤモンドソーを使用しており、チッピング、層間剥離、大きなカーフ幅などの物理的な制約はそれほど厳しくない。
【０００４】
しかしながら、半導体技術の全体的な小型化の傾向は、ウェハの厚さを薄くするものであり、近年、半導体製造業者は、本明細書において、１００μｍ未満の厚さを有するウェハとして定義される「薄い」ウェハの使用に移行し始めている。
【０００５】
ウェハの厚さが減少するにつれて、レーザ技術は、機械式鋸の使用よりもシンギュレーションに有利になることが示されている。このような材料加工のために高出力レーザを使用することは、例えば、穿孔や鋸引きなどの機械的なものと比較して大きな利点を有し、レーザ加工は、小さく繊細な加工品に対処する場合に多大な融通性を有する。
【０００６】
半導体材料のレーザ除去は、レーザビームが集束される比較的小さな領域の急速な温度上昇に起因して起こり、局所材料を溶融、爆発的に沸騰、蒸発、およびアブレートする。レーザシンギュレーションには、プロセススループットと加工品（ダイ）の品質との間の微妙なバランスを含む厳しい要件がある。プロセスの品質およびスループットは、フルエンス、パルス幅、繰り返し速度および波長などのレーザパラメータによって決定される。
【０００７】
例えば、ＷＯ１９９７／０２９５０９Ａ１では、レーザスポットの線形アレイに配置することができる集束レーザビームの線形クラスタを使用して、スクライブ線に沿って基板材料をアブレーションして、基板をアブレーションの線に沿って放射状にスコーリングさせる複数ビームレーザ切削手法を使用することが提案されている。単一の（より強力な）ビームとは対照的に、このように複数のビームを使用することは、様々な利点を提供し、特に、切削プロセスの間に生成される欠陥のレベルを低減することができる。スクライブ線に沿った基板材料は、このような集束スポットのアレイを複数回通過させることによって連続的に除去することができ、厚いウェハを切削するのに特に有益であり得る。
【０００８】
レーザプロセス品質の定量的評価の１つは、ダイまたはウェハの破断強度であり、これはウェハが破断する引張応力を決定する。一軸曲げ試験は、一般に脆性材料の破断強度を決定するために使用され、ウェハ強度測定に採用されてきた。これらの試験には、破断強度を測定するために一般的に使用される３点および４点曲げ試験が含まれる。
【０００９】
レーザで分離されたウェハの破断強度は、ウェハに存在するマイクロクラックやチップアウトなどのレーザ誘起欠陥のレベルに依存すると考えられている。これらの欠陥は、バルク半導体材料と局所レーザ加工領域との間の界面における高い応力によって発生する。高い応力は、処理領域の急速な温度上昇によって生じる。破断強度は、典型的には、ウェハの前面と背面とで異なり、実際、多くの現行技術は、前面の強度よりはるかに低い背面の強度をもたらす。
【００１０】
ウェハ強度を向上させるために、レーザ加工領域（すなわち、切削領域または単に「切削」）は、欠陥をアニールまたは除去するために別個に処理される。現在使用されている後処理方法には、湿式エッチング、プラズマ処理およびレーザ照射が含まれる。後者の方法は、潜在的に生産性を高め、コストを削減するので特に魅力的である。
【００１１】
ＵＳ−Ｂ２−９３１２１７８には、ウェハの強度を向上させる、切削の側壁欠陥をアニールする手段が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】国際公開第１９９７／０２９５０９号
【特許文献２】米国特許第９３１２１７８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、ウェハまたはダイの強度を向上させ得る改良されたレーザ切削方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によれば、この目的は、１つまたは複数の入射レーザビームの偏光を選択的に制御および利用することによって達成される。
【００１５】
本発明の第１の態様によると、半導体ウェハを切削する方法であって、
ａ）レーザ切削装置の照射領域にレーザ光を向けるためのレーザ源を提供するステップと、
ｂ）前記照射領域が前記半導体ウェハと合致するように前記半導体ウェハを前記レーザ切削装置内で支持するステップと、
ｃ）第１の偏光状態を有するレーザ光を前記半導体ウェハの前記照射領域に照射し、続いて前記第１の偏光状態とは異なる第２の偏光状態を有するレーザ光を前記半導体ウェハの前記照射領域に照射するステップと、
を含む方法が提供される。
【００１６】
本発明の第２の態様によると、第１の態様の方法を実施する装置が提供される。
【００１７】
本発明の第３の態様によると、半導体ウェハを切削するレーザ切削装置であって、
レーザビームを放射するレーザ源と、
前記レーザビームを受光してレーザ光を照射領域に向ける光ガイドシステムと、
前記照射領域に向けられた前記レーザ光の偏光状態を第１の偏光状態と、異なる第２の偏光状態との間で切り替えるための選択的に作動可能な光学偏光部材と、
前記照射領域と少なくとも部分的に合致する位置に半導体ウェハを支持するための支持体と、
を備える装置が提供される。
【００１８】
本発明の他の特定の態様および特徴は、添付の特許請求の範囲に記載されている。
本発明は、添付の図面（正確な縮尺ではない）を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】切削方向に対するレーザ直線偏光方向を示す半導体ウェハの斜視図を概略的に示す。
【図２】図１の半導体ウェハの断面図を概略的に示す。
【図３】異なる偏光状態に対する入射角の関数としての反射率を図式的に示す。
【図４】入射偏光の関数としての背面のダイ強度を図式的に示す。
【図５】本発明の一実施形態によるレーザ切削装置を概略的に示す。
【図６】本発明の別の実施形態によるレーザ切削装置を概略的に示す。
【図７】穿孔プロセスの間の半導体ウェハの斜視図を概略的に示す。
【図８】本発明のさらなる実施形態によるレーザ切削装置を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、レーザの偏光方向を概略的に示す。半導体ウェハ、この場合は平面状のシリコンウェハ基板１は、レーザ切削装置（図示せず）内に支持され、入射レーザ光３によって溝２が形成され、該溝２は所定の切断線に沿って形成される。レーザ光３は、基板１の平面に対してほぼ垂直に向けられる。実際には、基板１は、実質的に水平な向きで支持され、レーザ光３は、例えば、基板１上に垂直下方に向けられる。レーザ光３は、以降、照射領域４と呼ばれる領域内の半導体材料をアブレーションするように作用する。したがって、基板１は、照射領域４と合致するように支持され、レーザ光３は基板１を切り込むことができる。照射領域４が基板１の切断線に追従するように基板１と照射領域４とを相対的に移動させてこの相対移動の間に溝２を切削する駆動装置（図示せず）が設けられている。実際には照射領域４を静止した状態で基板１を移動させるのが一般的であるが、照射領域４を移動させながら基板１を静止状態で維持するか、または基板１および照射領域４の両方を移動させることも同様に可能である。必要に応じてレーザ光３および基板１を追加的に「通過」させて、通過毎により多くの基板材料がアブレーションされることにより、溝２を所望の深さに切削することが一般的である。完全なシンギュレーションが必要な場合には、基板１が完全に切断されるまで通過を繰り返すことができる。あるいは、十分な深さの溝２が形成された後、基板１を機械的手段によってシンギュレーションしてもよい。図１は、少なくとも１回の通過が既に実行された後の基板１を示しており、したがって溝２は基板の全長にわたって延びている。
【００２１】
それ自体は周知のように、レーザ光には、無偏光／非偏光、ランダム偏光、直線偏光、円偏光、もしくは楕円偏光状態、または例えば軸方向もしくは回転偏光など、レーザビーム断面を横切る光の電界の様々な偏光分布を含む様々な異なる偏光状態が存在し得る。固体レーザ源などの特定の種類のレーザ源は、直線偏光レーザ光を放射する。ある種のファイバレーザ源などの他の種類のレーザ源は、非偏光レーザ光を放射する。図１に示すように、切削方向Ｄに平行な軸に沿って直線偏光されたレーザ光は、以降、「Ｓ偏光」と称され得、切断方向Ｄに対して垂直に偏光されたレーザ光は、以降、「Ｐ偏光」と称され得る。
【００２２】
図２は基板１をＤ方向から見た断面図を概略的に示しており、レーザ光３と溝２の側壁５との相互作用時の溝２内のレーザ光伝搬に対する偏光の影響を示している。レーザ光３は非偏光状態にあるものとして示されているが、これはＳ偏光状態とＰ偏光状態の混合物として単純化することができる。レーザ光３は、側壁５の法線ｎに対して約８５°から約７０°の範囲の入射角αをなす。フレネルの方程式（図３参照）から、この入射角αでＰ偏光は反射が最小であることが導かれ、この偏光を有するレーザ光３は、側壁５に大部分が透過してそこで吸収されることを意味する。対照的に、Ｓ偏光を有するレーザ光３は、側壁５から溝２の底部に向かって反射する傾向があり、そこで吸収され得る。
【００２３】
図３は、Ｓ偏光（ライン「Ｓ」）、Ｐ偏光（ライン「Ｐ」）および無偏光（ライン「Ｎ」）レーザ光の反射率が入射角αによってどのように変化するかを示す。これらのプロットは、フレネルの方程式から導出される。
【００２４】
このような側壁に存在する欠陥の濃度は、試料のダイ強度に影響を及ぼすことが示されている（「Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ  ｏｆ  ｄｉｃｉｎｇ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ｏｎ  ｔｈｅ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｔｈｉｎ  ｓｉｌｉｃｏｎ」、Ｓｃｈｏｅｎｆｅｌｄｅｒら、Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ  ４７（２００７）１６８−１７８）。溝の側壁へのレーザエネルギーの吸収は、このような欠陥をアニールし、したがって、ダイ強度を増加させるように作用し得ることが判明している。レーザーフルエンスとコースティックがワークピースの前後で異なるために、ダイ強度はワークピースの前面と背面で異なることに留意すべきである。このようなアニーリングの程度または質は、偏光を含むレーザ光のパラメータに大きく依存する。したがって、切削の間にＰ偏光のレーザ光を基板に照射すると、（Ｓ偏光または非偏光のレーザ光とは対照的に）Ｐ偏光のレーザ光の側壁５への吸収が大きくなり、ダイを強化するように作用することが予想される。実際に、Ｐ偏光を使用すると、ウェハの背面側ダイ強度が著しく増加することが実験的に分かっており、図４に示されている。この図は、２つの直線偏光の背面側ダイ強度（Ｍｐａ）をプロットしている。また、ワークピースの前面ダイ強度は、偏光によって実質的に影響されないことも分かった。
【００２５】
代替的なアニーリングプロセスには、化学エッチング、プラズマエッチング、または上記のすべての方法の組み合わせが含まれる（「Ｓｔｕｄｙ  ｏｆ  ｄｉｅ  ｂｒｅａｋ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ  ａｎｄ  ｈｅａｔ−ａｆｆｅｃｔｅｄ  ｚｏｎｅ  ｆｏｒ  ｌａｓｅｒ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｏｆ  ｔｈｉｎ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｗａｆｅｒｓ」；Ｄａｒａｇｈら、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｌａｓｅｒ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ２７、０３２００４（２０１５）；ｄｏｉ：１０．２３５１／１．４９１６９７９）。
【００２６】
上述したように、Ｓ偏光のレーザ光は、溝２の底面に向かって反射する傾向があり、この影響により底面のアブレーションが対応して増加することが判明している。したがって、Ｓ偏光レーザ光は、切削効率を向上させることができ、すなわち、基板をより効率的に切削するように作用することが分かっている。したがって、適用されるレーザ光の偏光を調整または選択することによって、レーザ切削機械の切削特性を特定の用途のために変更および最適化することができる。基板が特に繊細である切削プロセスが使用される場合、Ｐ偏光レーザ光の割合を増加させることは、追加の背面強度を提供するために有益であり得る。逆に、ウェハの完全性がそれほど問題ではない場合には、より高い割合でＳ偏光レーザ光を使用すると、切削特性が向上するため、機械のスループットが増加するように作用し得、所望の切削深さを達成するために必要な通過の回数を潜在的に減少させる。あるいは、Ｓ偏光およびＰ偏光の時間的または空間的な重ね合わせを利用して、効率増加およびダイ強度を折衷することができる。
【００２７】
本発明の一実施形態によるレーザ切削装置１０が図５に概略的に示されている。
【００２８】
例として、図５は、チャック１２上に支持された成形ウェハ１１の形態の半導体ウェハを示す。成形ウェハ１１は、当該技術分野においてそれ自体知られているように、複数のデバイス１３を含む。成形ウェハ１１と適用されたレーザ光（以下参照）との間に紙面内への方向Ｄの相対移動が生じるように、チャック１２ひいては成形ウェハ１１は、駆動装置１４を使用して駆動される。ここでは固体レーザ源であるレーザ源１５は、偏光レーザビーム１６を出力する。該ビームは、ミラー１７によって、ビームを制御するための減衰器／シャッタ１８へと導かれる。ここでは電動半波長板１９の形態である選択的に作動可能な偏光部材が、レーザビーム１６との相互作用のために選択的に移動可能に設けられている。好ましくは、半波長板１９は、レーザビーム軸の周りで回転するように搭載される。入射偏光が半波長板の光学軸に沿って配置される場合には出射偏光は影響を受けず、そうでない場合、偏光は入射偏光と半波長板の光学軸との間の角度の２倍回転する。したがって、半波長板１９を選択的に回転させることによって、レーザビーム１６の偏光状態を切り替えて制御することができる。あるいは、半波長板１９は、移動および位置精度が保証されなければ、レーザビームのアライメントを損なうリスクがあるが、レーザビーム１６の内外に選択的に移動させることができる。いずれの方法を用いる場合も、選択的な移動は、コンピュータやプロセッサなどの制御手段（図示せず）によるモータ制御された動作によって実現される。別のミラー２０は、ビームをビームエキスパンダ２１に導いて、拡張ビームを生成する。回折光学素子またはＤＯＥ２２は、拡張ビームを所定のパターンの出力レーザビームに回折し、レンズ２３によって平行にされる。さらに、ミラー２４、２５は、所望の所定ビームパターンを形成するために使用される空間フィルタ２６にビームを導く。第２のレンズ２７はビームを別のミラー２８上に方向付け、ビームは集束レンズ２９に導かれる。これによりレーザ光が照射領域（図示せず）に集束され、支持チャック１２によって成形ウェハ１１と少なくとも部分的に合致するようになされる。
【００２９】
この装置では、上述したように、照射領域に到達するレーザ光の偏光を直交する直線偏光状態の間で切り替えることができる。レーザ源１５がＳ偏光レーザビーム１６を放射する場合、装置１０は、例えば、Ｓ偏光レーザ光で成形ウェハ１１の第１の通過と第２の通過の両方を実行するように構成することができ、これは初期の高速切削をもたらし得、続いて、Ｐ偏光レーザ光を用いてさらなる通過を実施することができ、これはシンギュレーションされたときに成形ウェハ１１のダイ強度を増加させるよう作用する。当然ながら、直線偏光状態は、半波長板１９の適切な回転によって、各通過に対して選択することができる。通過は、少なくとも１回、必要な回数繰り返すことができる。
【００３０】
関連する実施形態では、使用されるレーザ源がファイバタイプのレーザ源であり、それによって非偏光レーザビームを放射する場合、上記の装置を適合させることが必要であろう。特に、偏光子が必要とされ、これは、半波長板の前のレーザビームの経路に沿って固定されてもよく、この場合、装置は、図５を参照して上述したのと同様に機能し得る。あるいは、可動偏光子をレーザビームの経路に選択的に挿入するように設けてもよい。この場合、偏光状態は、非偏光状態（偏光子がレーザ光路に配置されていない状態）と、第１の直線偏光状態（偏光子が光路内に移動され、半波長板がある角度にある状態）と、第２の直線偏光状態（偏光子が経路内に移動され、半波長板が別の角度にある）との間で選択的に切り替えることができる。必要であれば、半波長板を用いずに２つの異なる偏光状態間で切り替えることが可能である、すなわち、可動偏光子が選択的に作動可能な偏光部材として作用し、第１および第２の偏光状態が、それぞれ、非偏光状態および単一の直線偏光状態を含むため、半波長板はここでは任意選択的である。
【００３１】
必要に応じて、Ｐ偏光レーザビームのアニーリング特性を改善するために、事前に最適化すべき追加のオフセットパスを、任意の切削パスの後に適用することができることに留意すべきである。
【００３２】
紙面に平行な相対移動Ｄの方向に沿って半導体ウェハ３１を切削するために使用される、本発明の別の実施形態によるレーザ切削装置３０が図６に概略的に示されている。装置３０の大部分は、図５に示すものと同様であるため、詳細に説明する必要はない。特に、符号１５〜１８、２０〜２８は全て、図５と同様である。装置３０は、間隔を置いて配置された個々のレーザビームのアレイを、（図５の装置と比較して）拡張された照射領域に同時に向けるように動作可能である。アレイの個々のレーザビームは、ＤＯＥ２２によって生成される。ここでは、図５の装置とは対照的に、個々のビームはミラー２８によって個別のそれぞれの電動半波長板３２および個別のそれぞれの集束レンズ３３を介して拡張された照射領域に向けられる。各電動半波長板３２は、コンピュータ、プロセッサなどの制御手段（図示せず）によって個々のビーム毎に独立してかつ選択的に制御することができる。
【００３３】
したがって、装置３０では、アレイの個々のレーザビームは、それぞれの電動半波長板３２の適切な動作によって、選択された直線偏光状態のいずれかのレーザ光を照射領域に供給するように設定することができる。例として、相対移動の方向においてアレイを先導する最も左側のビームを第１のＳ偏光状態に設定することができ、一方、後続のレーザビームの少なくとも１つを第２のＰ偏光状態に設定することができ、その逆も可能である。半導体ウェハ３１が方向Ｄに移動するので、半導体ウェハ３１の切断線上の各点は第１の偏光状態のレーザ光を受光し、続いて第２の偏光状態のレーザ光を受光することが分かる。前述の実施形態と同様に、通過毎に必要に応じて選択された個々のレーザビームの偏光状態を用いて、必要な回数の通過を実行することができる。
【００３４】
ファイバレーザなどの非偏光レーザ源が使用される場合、前述したように、場合によってはレーザビームとの相互作用のために選択的に制御可能であり得る偏光子をレーザビーム光路内に使用する必要がある。したがって、個々の可動半波長板３２は、このような可動偏光子と置き換えられてもよく、あるいは、可動または固定偏光子が半波長板３２の「上流」、すなわちレーザ源により近いレーザ光路で使用されてもよい。
【００３５】
上述のような装置を使用する場合、切削を達成するためのレーザ光の最適な偏光状態が最初に決定され、この決定に従って選択された偏光選択を使用すると十分な利点が得られることが明らかである。考慮すべき要因は、ウェハ材料、厚さ、切断トラックの幅、所望のスループットなどを含み得る。
【００３６】
偏光の適切な較正を保証することは、本発明の利点を最大にするために重要である。理想的には、このような較正は初期段階で実施され、その後規則的な間隔で繰り返される。較正はいくつかの方法で実施することができる。好ましい方法では、作業者は、フルポラリメトリ測定を行って、ワークピースに焦点を合わせた後に光路の終端で必要なすべての偏光を見出だすことができる。較正は、当業者に理解されるように、ロションプリズム、ウォラストンプリズム、セナモントプリズム、ノルマンスキープリズムなどの偏光複屈折プリズムを使用することによって達成することができる。この手法は、切削に対する偏光の方向を決定することを可能にする。
【００３７】
本発明の代替的な実施形態は、異なる形態の切削、すなわち半導体ウェハの穿孔に関する。図７に概略的に示すように、半導体ウェハ４１に対して照射されるレーザ光４３の照射領域４４を固定して維持することにより、穴４２を形成することができる。本発明によれば、このような穿孔は、Ｃで示すように、円偏光の状態を使用することによって改善され得ることが判明している。周知のように、照射領域４４内の半導体ウェハ４１の点は、経時変化する偏光を経験するであろう。すなわち、任意の瞬間における偏光は線形であり、一方、次の瞬間では、偏光は線形であるが、角度回転された方向にあり得る。従って、円偏光レーザ光は、穴の側壁内の欠陥を制御可能に均一にアニールするように作用し得る。
【００３８】
このような穿孔作業を実施するための本発明の別の実施形態によるレーザ切削装置４０が図８に概略的に示される。装置４０の大部分は、図５に示すものと同様であるため、詳細に説明する必要はない。特に、部材１２、１４〜１８、２０、２４〜２６および２８は、すべて図５と同様である。装置４０は、チャック１２上に支持された半導体ウェハ４１と合致する照射領域（図示せず）に円偏光を向けるように動作可能である。円偏光を形成するために、四分の一波長板４５が、減衰器／シャッタ１８とミラー２０との間に示されているように、レーザビーム１６の光路に沿って配置されている。この実施例ではＤＯＥは必要ではないが、ミラー２０の後に任意選択で配置されるレンズ４６は、必要に応じてレーザビームを集束し得る。空間フィルタ２６を通過した後、レーザビームはミラー２８によって半導体ウェハ４１に向けられ、レンズ４７はビームを照射領域に集束させる。
【００３９】
上記の実施形態は例示的なものに過ぎず、本発明の範囲内の他の可能性および代替物は当業者には明らかであろう。
【００４０】
例えば、図５および図６に示す実施形態は、直線偏光状態を有するレーザ光の適用に言及しているが、円形または楕円偏光状態を有するレーザ光を利用することも可能である。これは、２つの直交する直線偏光の時間重畳と同等であるので、円偏光も使用することができる。円偏光を有するレーザ光を得るために、直線偏光された光（単一ビームとしてまたは複数ビームとして）は、その速軸が直線偏光方位に対して４５度をなす四分の一波長板を通過され得る。
【００４１】
加えておよび／または代替的に、楕円偏光状態を有するレーザ光を切削に使用することもできる。この場合、側壁に垂直な長軸を有する偏光楕円は、直線Ｐ偏光と同様に作用し得るが、側壁に平行な長軸を有する楕円偏光は、直線Ｓ偏光と同様に作用し得る。図５および図６に示す単一の半波長板の代わりに、直線偏光されたレーザビーム入力において半波長板および四分の一波長板を一緒に使用して楕円偏光を得ることができる。この場合、半波長板は、楕円の長軸の向きを制御し、一方で、四分の一波長板は、楕円率の量を制御する。あるいは、当業者には明らかなように、電動バビネ・ソレイユ補償板を使用して同じ性能を達成することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１  シリコンウェハ基板
２  溝
３，４３  レーザ光
４，４４  照射領域
５  側壁
１０，３０  レーザ切削装置
１１  成形ウェハ
１２  チャック
１３  デバイス
１４  駆動装置
１５  レーザ源
１６  レーザビーム
１７，２０，２４，２５，２８  ミラー
１８  減衰器／シャッタ
１９  自動半波長板
２１  ビームエキスパンダ
２２  回折光学素子
２３，２７，２９  レンズ
２６  空間フィルタ
３１，４１  半導体ウェハ
３２  個別半波長板
３３  個別レンズ
４０  レーザ穿孔装置
４２  穴
Ｄ  相対移動の方向
Ｓ  相対移動の方向に平行な偏光
Ｐ  相対移動の方向に垂直な偏光
Ｃ  円偏光の方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
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