(57)【要約】      （修正有）【課題】薄い基板の個片化にて、良好なプロセス品質を得るため、レーザスクライビング及びプラズマエッチングの両方によって基板をダイシングする方法を提案する。【解決手段】マスクと薄膜ＩＣスタックをレーザアブレーションする工程で、第１照度でのアブレーション１０３の後、第１よりも低い第２照度でアブレーション１０４する工程を含む。異なるフルエンスレベルを有するように調節されたビームの複数パスを使用して、マスク及びＩＣ層を第１フルエンスレベルでアブレーション加工して基板を露出させ、第２フルエンスレベルでトレンチの底部から再堆積された材料を除去する。ビームスプリッタを用いたレーザスクライブ装置は、単一のレーザとは異なるフルエンスの第１及び第２ビームを提供することができる。第１・第２のアブレーションによるトレンチで露出した基板をプラズマエッチングにより個片化１０５する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＩＣを含む基板をダイシングする方法であって、
ＩＣを被覆し保護するパターニングされていないポリマーマスクを有する基板を受け取る工程と、
マスク内に、及びマスクの下に配置された薄膜ＩＣスタック内に、所定のパターンのトレンチをレーザによってアブレーション加工し、これによって基板の一部を露出させる工程であって、アブレーション加工は第１照度を有する電磁照射で先に行い、第１照度よりも低い第２照度を有する電磁照射で後に行い、第１照度は、マスクの下の薄膜ＩＣスタックの非ポリマー層をアブレーション加工するのに十分であり、第２照度は、非ポリマー層をアブレーション加工するのに不十分である工程と、
パターニングされたマスクトレンチによって露出した基板を貫通してプラズマエッチングし、これによってＩＣを個片化する工程を含む方法。
【請求項２】
電磁照射は、所定のパルス幅を有する単一レーザからのものであり、第１照度は、第２照度と関連する第２フルエンスよりも高い第１フルエンスで動作するレーザの第１パスと関連する請求項１記載の方法。
【請求項３】
第１フルエンスは、直径１０μｍのスポットサイズに対して１．０μＪより大きく、第２フルエンスは、３００ｆｓ〜１．５ｐｓのパルス幅を有する直径１０μｍのスポットサイズに対して１．０μＪ未満である請求項２記載の方法。
【請求項４】
第１照度による電磁照射は、第１カーフ幅を有するマスク内にトレンチを形成し、第２照度による電磁照射は、トレンチの第１カーフ幅内の残留物を除去する請求項１記載の方法。
【請求項５】
アブレーション加工する工程は、水溶性ポリマーであるパターニングされていないマスク、パターニングされていないマスクの下に配置されたポリマーパッシベーション層、及び誘電体層を含む薄膜デバイススタックを、第１照度を有する照射によってアブレーション加工する工程と、誘電体層をアブレーション加工するには不十分な第２照度を有する照射によって再堆積したポリマーマスク又はパッシベーション材料をアブレーション加工する工程を含む請求項１記載の方法。
【請求項６】
アブレーション加工する工程は、波長が５４０ナノメートル以下であり、パルス幅が４００フェムト秒以下であるレーザを含む請求項２記載の方法。
【請求項７】
アブレーション加工する工程は、レーザからビームのアレイにビームを分割する工程を含み、アレイの第１ビームは第１照度を有し、アレイの第２ビームは第２照度を有する請求項１記載の方法。
【請求項８】
ビームのアレイは、複数のＩＣの隣接するものを分離するストリートのピッチに等しい少なくとも１つの次元内でビームのピッチによって二次元である請求項７記載の方法。
【請求項９】
基板はシリコンであり、プラズマエッチングは、循環的なエッチング及びポリマー堆積プロセスを用いた異方性ディープシリコンエッチングプロセスを含む請求項１記載の方法。
【請求項１０】
複数のＩＣを含む基板をダイシングする方法であって、
ＩＣを被覆し保護するパターニングされていないマスクを有する基板を受け取る工程と、
マスク内に、及びマスクの下に配置された薄膜ＩＣスタック内に、所定のパターンのトレンチをレーザによってアブレーション加工し、これによって基板の一部を露出させる工程であって、アブレーション加工は第１照度を有する電磁照射で先に行い、第１照度よりも低い第２照度を有する電磁照射で後に行い、アブレーション加工は、レーザからビームのアレイにビームを分割する工程を含み、アレイの第１ビームは第１照度を有し、アレイの第２ビームは第２照度を有する工程と、
パターニングされたマスクトレンチによって露出した基板を貫通してプラズマエッチングし、これによってＩＣを個片化する工程を含む方法。
【請求項１１】
第１フルエンスは、直径１０μｍのスポットサイズに対して１．０μＪより大きく、第２フルエンスは、３００ｆｓ〜１．５ｐｓのパルス幅を有する直径１０μｍのスポットサイズに対して１．０μＪ未満である請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
アブレーション加工する工程は、波長が５４０ナノメートル以下であり、パルス幅が４００フェムト秒以下であるレーザを含む請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
ビームのアレイは、複数のＩＣの隣接するものを分離するストリートのピッチに等しい少なくとも１つの次元内でビームのピッチによって二次元である請求項７記載の方法。
【請求項１４】
複数のＩＣを含む半導体基板をダイシングするためのシステムであって、
マスクをパターニングし、所定のパスに沿ってＩＣ間の基板の領域を露出させるレーザスクライブモジュールであって、レーザスクライブモジュールは、マスク内に、及びマスクの下に配置された薄膜ＩＣスタック内に、所定のパターンのトレンチを、第１照度で先に行い、第１照度とは異なる第２照度で後に行うことによってアブレーション加工するためのレーザスクライブモジュールと、
レーザスクライブモジュールに物理的に結合され、基板の異方性プラズマエッチングによってＩＣを個片化するためのプラズマエッチングモジュールと、
レーザスクライビングされた基板を、レーザスクライブモジュールとプラズマエッチングモジュールの間を真空中で搬送するロボット搬送チャンバを含むシステム。
【請求項１５】
レーザスクライブモジュールは、波長が５４０ナノメートル以下であり、パルス幅が４００フェムト秒以下である少なくとも１つのレーザを含む請求項１４記載のシステム。
【請求項１６】
少なくとも１つのフェムト秒レーザは、ビーム成形光学素子を介して基板に光学的に結合され、ビーム成形光学素子は、ビームの移動方向に沿って非対称に変わる照度プロファイルを生成し、これによって第１照度を有する先行するレーザビーム部分及び第２照度を有する後続のレーザビーム部分を生成する請求項１５記載のシステム。
【請求項１７】
第１レーザは、第１照度で動作するものであり、レーザスクライブは、波長が５４０ナノメートル以下であり、パルス幅が４００フェムト秒以下である第２レーザを含み、第２レーザは、第２照度で動作するものである請求項１５記載のシステム。
【請求項１８】
第１照度は、単結晶基板をアブレーション加工するのに不十分であり、第２照度は、単結晶基板をアブレーション加工するのに十分である請求項１４記載のシステム。
【請求項１９】
基板に対して所定の経路に沿って反復アブレーション加工を制御するように操作可能な走査装置と、
実質的に同じ経路の上で反復アブレーションを指示するための、走査装置と結合されたコントローラを含む請求項１４記載のシステム。
【請求項２０】
複数のＩＣを含む半導体基板をダイシングするためのシステムであって、
マスクをパターニングし、所定のパスに沿ってＩＣ間の基板の領域を露出させるレーザスクライブモジュールであって、レーザスクライブモジュールは、マスク内に、及びマスクの下に配置された薄膜ＩＣスタック内に、所定のパターンのトレンチを、第１照度で先に行い、第１照度よりも低い第２照度で後に行うことによってアブレーション加工するためのレーザスクライブモジュールと、
レーザスクライブモジュールに物理的に結合され、基板の異方性プラズマエッチングによってＩＣを個片化するためのプラズマエッチングモジュールと、
レーザスクライビングされた基板を、レーザスクライブモジュールとプラズマエッチングモジュールの間を真空中で搬送するロボット搬送チャンバを含むシステム。
【請求項２１】
レーザスクライブモジュールは、波長が５４０ナノメートル以下であり、パルス幅が４００フェムト秒以下である少なくとも１つのレーザを含む請求項２０記載のシステム。
【請求項２２】
少なくとも１つのフェムト秒レーザは、所定のパターンに沿った第１パスの間、直径１０μｍのスポットサイズに対して１．０μＪより大きい第１フルエンスで動作する請求項２１記載のシステム。
【請求項２３】
レーザスクライブモジュールは、波長が５４０ナノメートル以下であり、パルス幅が４００フェムト秒以下である第２レーザを含み、第２レーザは所定のパターンに沿った第２パスの間、直径１０μｍのスポットサイズに対して１．０μＪ未満である第２フルエンスで動作する請求項２２記載のシステム。
【請求項２４】
レーザからのレーザビームをＭ×Ｎ個のビームアレイに分割するように構成されたビームスプリッタを含み、アレイの第１ビームは第１照度を有し、アレイの第２ビームは第２照度を有する請求項２０記載のシステム。
【請求項２５】
ビームスプリッタは、回折光学素子を含む請求項２４記載のシステム。
【請求項２６】
複数のＩＣを含むシリコン基板をダイシングする方法であって、
ＩＣを被覆し保護する基板を受け取る工程と、
マスクを通して、及びマスクの下に配置された薄膜ＩＣスタックを通して、所定のパターンのトレンチを、第１照度を有する第１フェムト秒レーザパスによってアブレーション加工し、これによって基板の一部を露出させる工程と、
第１フェムト秒レーザパスによって残されたトレンチ内の再堆積されたポリマーマスク又はパッシベーション材料を、第２照度を有する第２フェムト秒レーザパスによってアブレーション加工する工程と、
パターニングされたマスクトレンチによって露出したシリコン基板を貫通してプラズマエッチングし、これによってＩＣを個片化する工程を含む方法。
【請求項２７】
マスク内のトレンチは、第１カーフ幅でアブレーション加工され、再堆積されたポリマーマスク又はパッシベーション材料は、実質的に同じ第１カーフ幅でトレンチから除去される請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
第１フェムト秒レーザパスは、直径１０μｍに対して１．０μＪより大きいフルエンスを有し、第２フェムト秒レーザパスは、直径１０μｍに対して１．０μＪより小さいフルエンスを有する請求項２６記載の方法。
【請求項２９】
第１及び第２フェムト秒レーザパスは両方とも、単一のレーザによって実行される請求項２６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、「マルチステップ・非対称形状レーザビームスクライビング」の名称で２０
１１年６月１５日に出願された米国特許出願第１３／１６０，８２２号の一部継続出願（
ＣＩＰ）であり、その全内容は引用により全ての目的のために全体的に援用される。
【技術分野】
【０００２】
本発明の実施形態は、半導体処理の分野に関し、特に、各基板が集積回路（ＩＣ）を上
に有する基板をダイシングするための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体基板の処理において、典型的にはシリコン又は他の半導体材料からなる基板（ウ
ェハとも呼ばれる）上にＩＣが形成される。一般的には、半導体、導体又は絶縁体のうち
のいずれかである種々の材料の薄膜層が、ＩＣを形成するために使用される。これらの材
料は、様々な周知のプロセスを用いてドープされ、蒸着（堆積）され、エッチングされ、
これによって同時に複数のＩＣ（例えば、メモリデバイス、論理デバイス、光起電デバイ
ス等）を同一基板上に同時に形成する。
【０００４】
デバイス形成に続いて、基板は、支持部材（例えば、フィルムフレーム全域に亘って引
き伸ばされた接着フィルム）に載置され、基板は梱包等のために互いに各々個々のデバイ
ス又は「ダイ」を分離するために「ダイシング」される。現在、最も人気のある２つのダ
イシング技術は、スクライビングとソーイングである。スクライビングの場合、ダイヤモ
ンドを先端に付けたスクライブが、予め形成されたスクライブラインに沿って基板表面を
横切って移動する。例えば、ローラによって圧力を印加すると、基板はスクライブライン
に沿って分離する。ソーイングの場合は、ダイヤモンドを先端に付けたのこぎりがストリ
ートに沿って基板を切断する。１５０μｍ厚未満のバルクシリコンの個片化等の薄い基板
の個片化の場合、従来のアプローチでは、悪いプロセス品質しか得られていない。薄い基
板からダイを個片化する際に直面する可能性のある課題のいくつかは、異なる層間におけ
る微小亀裂の形成又は層間剥離、無機誘電体層のチッピング、厳密なカーフ幅（切り口幅
）制御の保持、又は正確なアブレーション深さの制御を含めることができる。
【０００５】
プラズマダイシングも考えられるが、レジストのパターニングのための標準的なリソグ
ラフィ操作は、実行コストが桁違いに高くなる可能性がある。プラズマダイシングの実施
を妨げる可能性のあるもう一つの制限は、一般的に遭遇する配線金属（例えば、銅）のプ
ラズマ処理は、ストリートに沿ってダイシングする際に、製造の問題又はスループットの
限界を作る可能性があることである。最終的に、プラズマダイシングプロセスのマスキン
グは、とりわけ、基板の厚さ及び上面のトポグラフィ、プラズマエッチングの選択性、及
び基板の上面上に存在する材料に応じて、問題となる可能性がある。
【概要】
【０００６】
本発明の実施形態は、基板をレーザスクライビングする方法を含む。例示的な実施形態
では、レーザスクライビングは、レーザスクライビングとプラズマエッチングの両方を含
むハイブリッドダイシングプロセス内の第１操作として実行される。
【０００７】
一実施形態では、複数のＩＣを有する半導体基板をダイシングする方法は、マスクされ
た半導体基板を受け取る工程を含み、マスクは基板上でＩＣを被覆し保護する。マスクさ
れた基板は、増大した照度に曝露された基板上の一点で、ＩＣ間のストリートに沿ってア
ブレーション加工される。一実施形態では、ストリート内のマスク厚の少なくとも一部は
、第１照度（光強度）の電磁照射への曝露を介してアブレーション加工され、これによっ
てギャップ又はトレンチを有するパターニングされたマスクを提供する。その後、マスク
の下に配置された薄膜デバイス層スタックの少なくとも一部は、第２照度を有する電磁照
射への曝露を介してアブレーション加工され、これによってＩＣ間の基板の領域を露出さ
せる。その後、ＩＣは、例えば、パターニングされたマスク内のトレンチ以下の露出され
た基板を貫通してプラズマエッチングすることによって、チップに個片化される。
【０００８】
他の一実施形態では、半導体基板をダイシングするシステムは、同一のプラットフォー
ム上に統合されたレーザスクライブモジュール及びプラズマエッチングチャンバを含む。
レーザスクライブモジュールは、反復的に基板をスクライビングし、プラズマチャンバは
、基板を貫通してエッチングして、ＩＣチップを個片化する。レーザスクライブモジュー
ルは、１以上の多重レーザ、マルチパスコントローラ、又はビーム成形器を含み、これに
よって複数の光強度への曝露を介して基板をスクライビングすることができる。
【０００９】
他の一実施形態では、複数のＩＣを有する基板をダイシングする方法は、マスクされた
シリコン基板を受け取る工程を含む。ＩＣは、パッシベーション層（例えば、ポリイミド
（ＰＩ））によって囲まれたバンプを有する銅バンプが形成された上面を含む。バンプ及
びパッシベーションの下の表面下の薄膜は、低κ層間絶縁膜（ＩＬＤ）層と銅配線層を含
み、層の全セットは、デバイス膜層スタックを含む。フェムト秒レーザは、１以上の連続
したレーザ照射工程によって、基板の一部を露出させるために第２照度によって、膜層ス
タック内に、及びマスクの下方に配置された薄膜ＩＣスタック内に、照射を通して所定の
パターンのトレンチをアブレーション加工し、トレンチ底部において基板上に残留する残
留物の膜層スタックが十分に少量になるように、同一基板内に更にアブレーション加工す
ることもできる。アブレーションは、第１照度で先に行い、第１照度よりも大きい、第１
照度よりも小さい、又は本質的に第１照度と等しい第２照度で後に続ける。照度を変える
ことによって、カーフ幅を更に低減又は増加させてもよい。プラズマエッチングがプラズ
マエッチングチャンバ内で実行され、これによって除去された膜層スタックの下方の基板
材料を更に除去し、単一の基板から個々のＩＣを個片化する。その後、いずれの残留する
マスク材料も、適当な方法（例えば、溶媒による洗浄又はドライプラズマクリーニング）
によって除去される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の実施形態は、添付図面の図において、限定ではなく例として示されている。
【図１】本発明の一実施形態に係る、第１照度で先に行い、第２照度で後に続くレーザスクライビングプロセスによるハイブリッドレーザアブレーション・プラズマエッチング個片化法を示すフロー図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態に係る、図１に利用することができるレーザスクライビングプロセスを示すフロー図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態に係る、図１に利用することができるレーザスクライビングプロセスを示すフロー図である。
【図２Ｃ】本発明の一実施形態に係る、図１に利用することができるレーザスクライビングプロセスを示すフロー図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態に係るレーザスクライビングプロセス用の経時的な照度を示すグラフである。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態に係る、シングルパスレーザスクライビングプロセス用非対称レーザビームの空間プロファイルのグラフである。
【図３Ｃ】本発明の一実施形態に係る、マルチパスレーザスクライビングプロセス用レーザビームの空間プロファイルのグラフである。
【図４Ａ】本発明の一実施形態に係る、図１に示されるダイシング法の操作１０１に対応する複数のＩＣを含む基板の断面図を示す。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態に係る、図１に示されるダイシング法の操作１０３に対応する複数のＩＣを含む基板の断面図を示す。
【図４Ｃ】本発明の一実施形態に係る、図１に示されるダイシング法の操作１０４に対応する複数のＩＣを含む基板の断面図を示す。
【図４Ｄ】本発明の一実施形態に係る、図１に示されるダイシング法の操作１０５に対応する複数のＩＣを含む半導体基板の断面図を示す。
【図５】本発明の一実施形態に係る、レーザによってアブレーションされ、プラズマエッチングされた、マスク及び薄膜デバイス層スタックの拡大断面図を示す。
【図６Ａ】本発明の一実施形態に係る、基板のレーザ・プラズマダイシング用の統合プラットフォームのレイアウトのブロック図を示す。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態に係る、レーザスクライビング用レーザスクライブモジュールのブロック図を示す。
【図７】本発明の一実施形態に係る、本明細書に記載されるレーザスクライビング法の１以上の操作の自動実行を制御する例示的なコンピュータシステムのブロック図を示す。
【図８Ａ】本発明の一実施形態に係る、第１照度で先に行い、第１照度よりも低い第２照度で後に続くレーザスクライビングプロセスによるハイブリッドレーザアブレーション・プラズマエッチング個片化法を示すフロー図である。
【図８Ｂ】〜
【図８Ｄ】本発明の一実施形態に係る、図８Ａに示されるダイシング法の操作に対応する基板の断面図を示す。
【図９Ａ】本発明の一実施形態に係る、第１照度で先に行い、第２照度で後に続く分割ビームレーザスクライビングプロセスによるハイブリッドレーザアブレーション・プラズマエッチング個片化法を示すフロー図である。
【図９Ｂ】本発明の一実施形態に係る、分割ビームレーザスクライビング用レーザスクライビングモジュールの概略図を示す。
【図１０】本発明の一実施形態に係るビームスプリッタの概略図を示す。
【詳細な説明】
【００１１】
各基板が複数のＩＣを上に有する基板をダイシングする方法を説明する。以下の説明で
は、本発明の例示的な実施形態を説明するために、多数の特定の詳細（例えば、フェムト
秒レーザスクライビング条件及びディープシリコンプラズマエッチング条件）が記載され
ている。しかしながら、本発明の実施形態は、これらの特定の詳細なしに実施できること
は当業者には明らかであろう。他の例において、周知の態様（例えば、ＩＣ製造、基板薄
化、テーピング等）は、本発明の実施形態を不必要に不明瞭にすることを避けるために、
詳細には説明されない。本明細書全体を通して、「一実施形態」への参照は、その実施形
態に関連して記載された特定の構成、構造、材料、又は特性が、本発明の少なくとも１つ
の実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体を通して様々な箇所で
「一実施形態では」というフレーズが出現するが、必ずしも本発明の同じ実施形態に言及
しているわけではない。更に、特定の構成、構造、材料、又は特性は、１以上の実施形態
において任意の適切な方法で組み合わせることができる。また、図に示される様々な例示
的実施形態は単なる例示表現であり、必ずしも一定の縮尺で描かれていないことを理解す
べきである。
【００１２】
用語「結合される」、「接続される」及びそれらの派生語は、本明細書内では構成要素
間の構造的関係を記述するために使用することができる。これらの用語は互いに同義語と
して意図されるものではないことを理解すべきである。むしろ、特定の実施形態では、「
接続される」は、２以上の要素が互いに直接物理的又は電気的に接触していることを示す
ために使用される場合がある。「結合される」は、２以上の要素が互いに直接的又は間接
的に（それらの間に他の介在要素を有して）物理的又は電気的に接触していること、及び
／又は２以上の要素が（例えば、因果関係のように）互いに協働又は相互作用することを
示すために使用される場合がある。
【００１３】
本明細書内で使用されるように用語「上に」、「下に」、「間に」、「表面に」は、１
つの材料層の他の材料層に対する相対位置を表す。このように、例えば、１つの層が別の
層の上に又は下に配置されるというのは、直接別の層に接触していてもよく、又は１以上
の介在層を有していてもよい。更に、２つの層の間に配置された１つの層は、２つの層と
直接接触していてもよく、又は１以上の介在層を有していてもよい。対照的に、第１層が
第２層の「表面に」ある場合は、第１層は第２層に接触している。また、１つの層の他の
層に対する相対位置は、基板の絶対的な姿勢を考慮することなく、基板に対して操作が相
対的に行われると仮定して設けられている。
【００１４】
一般的には、パターニングされていない（すなわち、ブランケット）マスク層、パッシ
ベーション層、及び表面下の薄膜デバイス層を通して所定の経路をきれいにアブレーショ
ン加工するために、複数の光強度を利用したレーザスクライブプロセスが本明細書で説明
される。レーザスクライブプロセスは、その後、基板の露出、又は基板の部分的なアブレ
ーション時に終了することができる。アブレーション加工は、複数の光強度のうちの第１
を用いて、基板及び／又は他の薄膜デバイス層よりも容易に損傷を受ける上層（例えば、
マスク及び薄膜デバイス層）を除去する。その後、使用されるより高強度の照射に容易に
損傷を受ける層を曝露することなく、基板の一部まで下り基板の一部を含む後続のアブレ
ーションを進めることができる。本明細書で用いられるとき、用語「反復アブレーション
」は、複数の光強度を有するレーザ照射に基板上の一点を曝露するアブレーションプロセ
スを指す。
【００１５】
本発明の一実施形態によると、反復レーザスクライビングプロセスの少なくとも一部分
は、フェムト秒レーザを用いる。フェムト秒レーザスクライビングは、もしも完全でない
ならば、本質的に非平衡プロセスである。例えば、フェムト秒ベースのレーザスクライビ
ングは、無視できる程度の熱損傷領域に局所化することができる。一実施形態では、フェ
ムト秒レーザスクライビングは、超低κ膜を有する（すなわち、３．０未満の誘電率を有
する）ＩＣを個片化するのに使用される。一実施形態では、レーザによる直接描画は、リ
ソグラフィのパターニング操作を削減し、マスキング材料をフォトリソグラフィーで使用
されるようなフォトレジスト以外のものにできる。例示的なハイブリッドダイシングの実
施形態では、反復レーザスクライビングプロセスには、基板のバルクを貫通するプラズマ
エッチングが続く。このような一実施形態では、エッチングされたトレンチの側壁の表面
にエッチングポリマーを堆積させることによって、基板内への高い指向性を実現する実質
的に異方性のエッチングが使用され、これによってプラズマエッチングチャンバ内でダイ
シングプロセスを完了する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係る、反復レーザスクライビングを採用したハイブリッ
ドレーザアブレーション・プラズマエッチング個片化プロセス１００を示すフロー図であ
る。図４Ａ〜図４Ｄは、本発明の一実施形態に係る方法１００の操作に対応する第１及び
第２のＩＣ４２５、４２６を含む基板４０６の断面図を示す。
【００１７】
図１の操作１０１及び対応する図４Ａを参照すると、基板４０６を受け取る。基板４０
６は、ＩＣ４２５、４２６内と、ＩＣ４２５、４２６間に介在するストリート４２７の両
方に見つかる複数の異なる材料を含む薄膜デバイス層スタック４０１を覆うマスク４０２
を含む。一般的に、基板４０６は、その上に形成される薄膜デバイス層の製造プロセスに
耐えるのに適した材料から構成され、他の特性要求（例えば、シリコンベースのトランジ
スタＩＣにおいて、基板は能動素子の一部を形成する）を有することも可能である。例え
ば、一実施形態では、基板４０６は、ＩＶ族系材料（例えば、単結晶シリコン、ゲルマニ
ウム又はシリコン／ゲルマニウムが挙げられるが、これらに限定されない）である。別の
一実施形態では、基板４０６は、ＩＩＩ−Ｖ族材料（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）
の製造に使用されるＩＩＩ−Ｖ族材料基板等）である。デバイス製造中に、基板４０６は
、典型的には６００μｍ〜８００μｍの厚さであるが、図４Ａに示されるように、キャリ
ア４１１（例えば、ダイシングフレーム（図示せず）の支持構造全域に亘って引き伸ばさ
れ、ダイ取り付け膜（ＤＡＦ）４０８によって基板の裏面に付けられたバッキングテープ
４１０）によって薄化された基板を今支持しながら、４００μｍ未満まで、ときには１５
０μｍよりも薄く薄化される場合もある。
【００１８】
実施形態では、第１及び第２のＩＣ４２５、４２６は、シリコン基板４０６内に製造さ
れ、誘電体スタック内に入れられたメモリデバイス又は相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯ
Ｓ）トランジスタを含む。複数の金属配線（相互接続）をデバイス又はトランジスタの上
方、及び取り囲む誘電体層内に形成することができ、ＩＣ４２５、４２６を形成するため
にデバイス又はトランジスタを電気的に結合するために使用することができる。ストリー
ト４２７を構成する材料は、ＩＣ４２５、４２６を形成するために用いる材料と類似又は
同一であることができる。例えば、ストリート４２７は、誘電体材料、半導体材料、及び
メタライゼーションの薄膜層を含むことができる。一実施形態では、ストリート４２７は
、ＩＣ４２５、４２６と同様のテストデバイスを含む。ストリート４２７の幅は、薄膜デ
バイス層スタック／基板界面で測定して、どこでも１０μｍ〜１００μｍの間であること
が可能である。
【００１９】
実施形態では、マスク４０２は、プラズマ蒸着ポリマー（例えば、ＣｘＦｙ）、水溶性
材料（例えば、ポリ（ビニルアルコール））、フォトレジスト、又は下地のパッシベーシ
ョン層（しばしば、ポリイミド（ＰＩ）である）及び／又はバンプ（しばしば、銅である
）に損傷を与えることなく除去可能な類似のポリマー材料のいずれかを含む１以上の材料
層であることができる。マスク４０２は、（それは非常にほとんど消費されてもよいが）
プラズマエッチングプロセスを耐え、これによって基板エッチングプラズマに曝露された
場合に、損傷を受ける、酸化される、又はそうでなくとも汚染される可能性のある銅バン
プを保護するのに十分な厚さである必要がある。
【００２０】
図５は、本発明の実施形態に係る、ＩＣ４２６及びストリート４２７の上面と接触して
いるマスク層４０２Ａ（例えば、水溶性材料）上に塗布されたマスク層４０２Ｂ（例えば
、ＣｘＦｙポリマー）を含む二層マスクの拡大断面図５００を示す。図５に示されるよう
に、基板４０６は、薄膜デバイス層が上に配置され、ＤＡＦ４０８（図４Ａ）と界面接続
する底面５０２の反対側にある上面５０３を有する。一般的に、薄膜デバイス層材料とし
ては、有機材料（例えば、ポリマー）、金属、又は無機誘電体（例えば、二酸化ケイ素、
窒化ケイ素）を含むことができるが、これらに限定されない。図５に示される例示的な薄
膜デバイス層は、二酸化ケイ素層５０４、窒化ケイ素層５０５、銅配線層５０８と共に、
それらの間に配置される低κ（例えば、３．５未満）又は超低κ（例えば、３．０未満）
の層間誘電体層（ＩＬＤ）５０７（例えば、炭素ドープ酸化物（ＣＤＯ））を含む。ＩＣ
４２６の上面は、パッシベーション層５１１（典型的には、ポリイミド（ＰＩ）又は類似
のポリマー）によって囲まれたバンプ５１２（典型的には、銅）を含む。したがって、バ
ンプ５１２及びパッシベーション層５１１は、表面下のＩＣ層を形成する薄膜デバイス層
と共にＩＣの上面を構成している。バンプ５１２は、パッシベーション層５１１の上面か
らバンプ高さＨＢ延びており、例示的な実施形態では１０μｍ〜５０μｍの間の範囲であ
る。マスクの１以上の層が、バンプ５１２の上面を完全には覆わなくてもよい。
【００２１】
図１を再び参照すると、操作１０３では、基板４０６に対して制御されたパスに沿って
、第１アブレーションによってマスク４０２内に所定のパターンが直接に書き込まれる。
対応する図４Ｂに示されるように、マスク４０２は、レーザ放射４１１による第１アブレ
ーション内でパターニングされ、これによってマスクの厚さの少なくとも一部を通して延
びるトレンチ４１４Ａを形成する。図５に示される例示的な実施形態では、レーザスクラ
イビング深さＤＬ１は、マスク層４０２Ａと４０２Ｂの厚さに応じて、約５μｍ〜３０μ
ｍの深さの範囲内にあり、有利には１０μｍ〜２０μｍの深さの範囲内にある。第１照度
Ｉ１は、薄膜デバイス層スタック４０１のいくつかの層をアブレーション加工するには不
十分であり、したがって薄膜デバイス層スタック４０１の少なくとも一部が、操作１０３
の後でトレンチ４１４Ａの底部に残留する。このような一実施形態では、第１照度Ｉ１は
、薄膜デバイス層スタック４０１の配線金属（例えば、配線銅層５０８）及び／又は誘電
体層（例えば、二酸化ケイ素層５０４）をアブレーション加工するには不十分である。
【００２２】
操作１０４では、所定のパターンが、基板４０６に対して制御されたパスに沿って、第
２のアブレーションの反復によって直接描画される。図４Ｃの例示的な実施形態を参照す
ると、基板４０６は、薄膜デバイス層スタック４０１の少なくとも一部を通って延びるト
レンチ４１４Ｂを形成するレーザ照射４１２による第２のアブレーションの反復に曝露さ
れる。図５に示されるように、第１の実施形態では、レーザスクライビング深さＤＬ２は
再び、基板を露出させるために、マスク層４０２Ａと４０２Ｂの厚さに応じて、約５μｍ
〜３０μｍの深さの範囲内にあり、有利には１０μｍ〜２０μｍの深さの範囲内にある。
【００２３】
実施形態に応じて、レーザ照射４１２（図４Ｃ）は、第１照度Ｉ１と同じ又は異なる第
２照度Ｉ２を有する。照度Ｉ２がＩ１と同じである実施形態では、連続したスクライビン
グは、時間をかけて広がるように印加された全エネルギーが、スクライビングプロセスの
ダメージを軽減することを可能にする。このような特定の実施形態では、アブレーション
加工されたエッジの清浄度の更なる向上のため、カーフ幅はＩ１とＩ２の間で異なってい
てもよい。照度Ｉ２がＩ１とは異なる第１の一実施形態では、照度Ｉ２はＩ１よりも大き
く、例えば、第２照度Ｉ２は、薄膜デバイス層スタック４０１の配線金属及び／又は誘電
体層をアブレーション加工するのに十分である。例示的な実施形態では、第２照度Ｉ２は
、薄膜デバイス層スタック４０１の各層をアブレーション加工するのに十分であり、した
がって操作１０３は、基板４０６をトレンチ４１４Ｂの底部で露出したままにする。更な
る一実施形態では、第２照度は、基板４０６（例えば、単結晶シリコン）の一部をアブレ
ーション加工するのに十分であり、これによってトレンチ４１４Ｂの底部を基板４０６の
上面の下に延ばす。
【００２４】
図４Ｂ、図４Ｃに更に示されるように、トレンチ４１４Ａは、マスク４０２の特定の材
料に関連した閾値よりも大きいエネルギーをもつビーム幅の関数である第１カーフ幅（Ｋ
Ｗ１）を有し、トレンチ４１４Ｂは、薄膜デバイス層スタック４０１内の材料に関連した
最大閾値よりも大きいエネルギーをもつビーム幅の関数としての第２カーフ幅ＫＷ２を有
する。第１の一実施形態では、第１カーフ幅ＫＷ１は第２カーフ幅ＫＷ２よりも大きいの
で、第１照度Ｉ１でアブレーション加工されたマスク４０２及び薄膜デバイススタック４
０１の上層は、より高い照度Ｉ２でアブレーション加工される下地の材料層のアブレーシ
ョンによって更に乱されることはない。とりわけ、例示的な実施形態では、（進行方向と
垂直に）カーフ幅ＫＷ１を画定するビームプロファイル内のいかなる点も、デバイススタ
ックの厚さ全体をアブレーション加工するのに十分な照度を有していないので、第１カー
フ幅ＫＷ１全体は、実質的に同じ深さにアブレーション加工される。これは、ビーム径の
外周部で第１照度及びビームの内径の内側で第２照度を有するガウシアン空間プロファイ
ルを有し、これによってビームが移動するにつれて、ビームの前縁が内側ビーム径のカー
フ幅よりも小さい第１カーフ幅ＫＷ１を作るビームとは対照的である。このような特定の
実施形態では、第２幅ＫＷ２は、第２カーフ幅ＫＷ２よりも１０％〜５０％小さい。例示
的な一実施形態として、第１カーフ幅ＫＷ１は１５μｍ未満であり、一方第２カーフ幅Ｋ
Ｗ２は６μｍ〜１０μｍである。
【００２５】
図３Ａは、本発明の一実施形態に係る、反復レーザスクライビングプロセスに対する経
時的な照度のグラフである。図示のように、照度（Ｗ／ｃｍ２）曲線３０５は、アブレー
ション経路に沿って基板上の特定の点に対してプロットされている。時刻ｔ０から始まる
点は、前端部３１５の期間中に第１照度Ｉ１を有する照射に曝露される。時刻ｔ１におい
て、照射の照度は、閾値Ｔ（例えば、単結晶基板材料の閾値エネルギーＴＳｉ）を超えて
増加し、アブレーション速度は実質的に増加し始め、これは概して０．０１ＧＷ／ｃｍ２
〜１ＧＷ／ｃｍ２の範囲内にあるかもしれない。時刻ｔ１から始まる点は、時刻ｔ２で終
わる後端部３１０の期間中に第２照度Ｉ２を有する照射に曝露される。例示的な実施形態
では、第２照度Ｉ２は、単結晶基板材料の閾値エネルギーＴＳｉを超える。代替の実施形
態では、Ｉ１とＩ２の間の閾値は、マスク材料（概して、０．０００１ＧＷ／ｃｍ２〜０
．００１ＧＷ／ｃｍ２の範囲内）、薄膜デバイス層スタック４０１の誘電体層（概して、
０．１ＧＷ／ｃｍ２〜１０ＧＷ／ｃｍ２の範囲内）、又は薄膜デバイス層スタック４０１
の配線層（概して、０．０１ＧＷ／ｃｍ２〜０．１ＧＷ／ｃｍ２の範囲内である）のうち
の何れかに関連する閾値によって画定される。
【００２６】
反復アブレーション（例えば、操作１０３及び１０４）は、図３Ａに示される照度の変
化を達成するために、いくつかのやり方で実施することができる。一実施形態では、レー
ザビームは、第１アブレーション反復を提供する第１部分及び第２アブレーション反復を
提供する第２部分によって、進行方向に沿って空間的に変化する照度プロファイルを有す
るように形成される。図３Ｂは、本発明の一実施形態に係る、単一パス反復レーザスクラ
イビングプロセス用の非対称形状のレーザビームの空間プロファイル３２０のグラフであ
る。出力（Ｐ）が次元ｘに沿ってプロットされ、ｘは進行方向に沿って増加し、空間プロ
ファイル３２０は、前端部３１５と後端部３１０を含む。前端部３１５は、後端部３１０
よりも低い出力（Ｐ）を有し、これによって距離ｘ１〜ｘ２に及んで第１照度Ｉ１を提供
し、一方第２照度Ｉ２は距離ｘ０〜ｘ１に及ぶ。図示の例示的実施形態では、ｘ０〜ｘ２
は、進行方向に垂直な（すなわち、ｙ）任意の幅に対して、進行方向に沿ったビーム幅（
Ｄ４σ、１０／９０ナイフエッジ、１／ｅ２、ＦＷＨＭ等によって測定されたもの）を表
し、後端部３１０は、進行方向に沿ってビーム幅内で中心から外れて（すなわち、非対称
で）いる。図３Ｂに更に示されるように、ｘ１において、出力はシリコン基板と関連する
閾値エネルギーＴＳｉを超え、これによって前端部３１５は、薄膜デバイス層スタック４
０１全体をアブレーション加工するのに十分なエネルギーを有さず、一方後端部３１０は
、薄膜デバイス層スタック４０１全体及びシリコン基板の一部をアブレーション加工する
のに十分なエネルギーを有している。
【００２７】
図２Ａは、単一ビーム及び単一パスによって方法１００（図１）内で第１反復（操作１
０３）及び第２反復（操作１０４）を実行する、図３Ｂに示されるような形状プロファイ
ルを有するビームを用いた反復レーザスクライビングプロセス２００を示すフロー図であ
る。図２Ａを参照すると、単一ビームは、操作２０１で生成される。一実施形態では、ビ
ームは、フェムト秒範囲（すなわち、１０−１５秒）のパルス幅（持続時間）を有し、本
明細書内ではフェムト秒レーザと呼ぶ。レーザパラメータの選択（例えば、パルス幅）は
、クリーンなレーザスクライビング切断を達成するために、チッピング、微小亀裂及び層
間剥離を最小化する成功したレーザスクライビング・ダイシングプロセスを開発するのに
重要である可能性がある。フェムト秒の範囲内のレーザパルス幅は、有利にはより長いパ
ルス幅（例えば、ピコ秒又はナノ秒）に対して熱損傷の問題を軽減する。理論に縛られな
いが、現在理解されているように、フェムト秒エネルギー源は、ピコ秒光源に対して存在
する低エネルギー再結合メカニズムを回避し、ナノ秒光源よりも大きな熱非平衡性を提供
する。ナノ秒又はピコ秒レーザ光源を使用すると、ストリート４２７内に存在する様々な
薄膜デバイス層材料は、光学吸収及びアブレーションメカニズムの面で、かなり異なって
振る舞う。例えば、二酸化ケイ素等の誘電体層は、通常の条件下で市販されているレーザ
のすべての波長に対して基本的に透明である。対照的に、金属、有機物（例えば、低κ材
料）及びシリコンは、非常に容易に光子に結合可能である（特に、ナノ秒ベース又はピコ
秒ベースのレーザ照射）。最適でないレーザパラメータが選択されたならば、無機誘電体
、有機誘電体、半導体、又は金属のうちの２以上を含む積層構造において、ストリート４
２７のレーザ照射は、不利なことに層間剥離を生ずる可能性がある。例えば、測定可能な
吸収がなく、高バンドギャップエネルギーの誘電体（例えば、約９ｅＶのバンドギャップ
を有する二酸化ケイ素）を貫通するレーザは、下地の金属又はシリコン層に吸収され、金
属層又はシリコン層のかなりの蒸発を引き起こす可能性がある。蒸発は高い圧力を発生さ
せ、潜在的に深刻な層間剥離及び微小亀裂を引き起こす可能性がある。フェムト秒ベース
のレーザ照射プロセスは、このような材料スタックのこのような微小亀裂又は層間剥離を
回避又は軽減することが実証されている。
【００２８】
一実施形態では、操作２０１用のレーザ光源は、約２００ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの範囲内
のパルス繰り返しレートを有するが、好ましくは約５００ｋＨｚ〜５ＭＨｚの範囲内であ
る。操作２０１で生成されるレーザ放射は、広帯域又は狭帯域の発光スペクトルに対して
、可視スペクトル、紫外線（ＵＶ）スペクトル、及び／又は赤外線（ＩＲ）スペクトルの
任意の組み合わせに及ぶことができる。更にフェムト秒レーザアブレーションに対しては
、アブレーション加工される材料に応じて、特定の波長が他の波長よりも優れたパフォー
マンスを提供する場合がある。特定の一実施形態では、半導体基板又は基板のスクライビ
ングに適したフェムト秒レーザは、約２００〜１５７０ナノメートル又はそれ以下の波長
を有するレーザに基づくが、好ましくは２５０ナノメートル〜５４０ナノメートルの範囲
内である。特定の一実施形態では、５４０ナノメートル以下の波長を有するレーザに対し
て、パルス幅は４００フェムト秒以下である。代替の一実施形態では、操作２０１でビー
ムを生成するために、デュアルレーザ波長（例えば、赤外線レーザと紫外線レーザの組み
合わせ）が使用される。一実施形態では、レーザ光源は、作業面で約０．５μＪ〜１００
μＪの範囲内のパルスエネルギーを送出するが、好ましくは約１μＪ〜５μＪの範囲内で
ある。
【００２９】
操作２０５では、生成されたビームは、図３Ｂに例示されるように光強度（照度）空間
プロファイルを変えるように形作られている。非対称の空間プロファイルを提供するため
の当該技術分野で公知の任意の技術を、操作２０５に適用することができる。例えば、既
知のビーム成形光学素子を利用して、進行方向に沿って長軸を有する楕円形のビームを生
成することができる。一実施形態では、楕円形のビームは、ビーム短軸よりも少なくとも
１．５倍長い長軸を有する。あるいはまた、図３Ａ〜図３Ｃに記載されるように、コマ収
差を意図的に、空間プロファイルを作成するために導入してもよい。操作２０１における
既知の生成技術と共に、操作２０５において追加の既知のビーム成形技術を適用して、図
３Ｂに示される非対称なプロファイルを提供するために、楕円ビームの長軸の前端部と後
端部の間に、強度又は照度の変化を提供することができる。
【００３０】
操作２１０及び２１５では、空間的に成形されたビームは、基板に対して所定のパスを
移動するように制御され、これによってまず（例えば、図４Ｂに示されるような）ビーム
の前端部によってマスク４０２上の一点をアブレーション加工し、続いて（例えば、図４
Ｃに示されるような）ビームの後端部によってその点で基板の上方に配置された任意の下
地の薄膜デバイススタックをアブレーション加工する。一実施形態では、レーザスクライ
ビングプロセスは、進行方向に約２００ｍｍ／秒〜５ｍ／秒の範囲内の速度でワークピー
ス表面に沿って走るが、好ましくは約３００ｍｍ／秒〜２ｍ／秒の範囲内である。操作２
２０において、方法２００は、露出した基板のプラズマエッチングのために図１に戻る。
【００３１】
図３Ｃは、本発明のマルチパスの一実施形態において、方法１００（図１）内の操作１
０３及び１０４を実施するための空間プロファイル３３０及び３４０のグラフである。図
３Ｃに示されるように、各々が異なる空間プロファイルを有する複数のビームが提供され
る。ビーム幅Ｗに沿った第１プロファイルは、閾値エネルギー（例えば、シリコン基板の
アブレーションエネルギー閾値を参照してＴＳｉ）未満の最大出力（Ｐ）を有するガウシ
アン３３０又はトップハット３３５形状を有しており、一方同一幅Ｗに沿った第２ビーム
プロファイルは、閾値エネルギーを超えた最大出力（Ｐ）を有するガウシアン３４０又は
トップハット３４５形状を有している。図３Ｃに更に図示されるように、より高い照度に
関連する空間プロファイル３４０、３４５は、より低い照度に関連する空間プロファイル
３３０、３３５に対して等価に決定された幅Ｗ１よりも小さい幅Ｗ２の上で閾値出力（Ｔ
Ｓｉ）を超える出力を有する。
【００３２】
図２Ｂは、単一ビームの複数パスによって方法１００（図１）内で第１反復（操作１０
３）及び第２反復（操作１０４）を実行する、図３Ｃに示されるような形状をした複数の
ビームプロファイルを用いたレーザスクライビング法２５０を示すフロー図である。図２
Ｂを参照すると、単一ビームが、第１照度を有するように操作２２５で生成される。ビー
ム生成は、操作２０１に対して前で説明したのと実質的に同様に進めることができ、例え
ば、同一のフェムト秒パルス幅、波長、パルスレート等を用いて、第１照度Ｉ１を有する
ビーム（例えば、図３Ｃのガウシアン３３０）が生成される。操作２３０では、ビームを
所定の経路に沿って移動させ、これによって実質的に図４Ｂに示されるように、マスク内
へトレンチをアブレーション加工する。一実施形態では、レーザスクライビング操作２３
０は、ワークピース表面に沿って進行方向に約５００ｍｍ／秒〜５ｍ／秒の範囲内の速度
で実行されるが、好ましくは約６００ｍｍ／秒〜２ｍ／秒の範囲内である。
【００３３】
操作２４０では、ビームは第２照度Ｉ２（例えば、図３Ｃのガウシアン３４０）を生成
するように調整される。調整されたビームは、操作２４０の場合とほぼ同じ速度で、実質
的に図４Ｃに示されるように、操作２４５で基板を露出させるために同じ所定の経路を引
き返す。操作２４９では、方法２５０は、露出した基板を次いでプラズマエッチングする
ために、図１に戻る。
【００３４】
図２Ｃは、複数のレーザからのビームの連続パスによって方法１００（図１）内で第１
反復（操作１０３）及び第２反復（操作１０４）を実行する、図３Ｃに示されるような形
状をした複数のビームプロファイルを用いた反復レーザスクライビングプロセス２９０を
示すフロー図である。図２Ｃを参照すると、第１レーザは操作２５５で、第１照度Ｉ１を
有するビーム（例えば、図３Ｂのガウシアン３３０）を生成する。ビーム生成は、操作２
０１に対して前で説明したのと実質的に同様に進めることができ、例えば、同一のフェム
ト秒パルス幅、波長、パルスレート等を用いることができる。しかしながら、好ましい実
施形態では、操作２５５で利用されるレーザは、マスキング材料内へトレンチを比較的容
易にアブレーション加工するために、実質的により大きなパルス幅を有し、更に連続波（
ＣＷ）光源であることができる。操作２６０では、第１ビームを所定の経路に沿って移動
させ、これによって実質的に図４Ｂに示されるように、マスク内へトレンチをアブレーシ
ョン加工する。
【００３５】
操作２６５では、第２レーザは、第２照度を有する第２ビームを生成する。第２照度Ｉ
２（例えば、図３Ｂのガウシアン３３５）を有する第２ビームの生成は、操作２０１に対
して前で説明したのと実質的に同様に進めることができ、例えば、同一のフェムト秒パル
ス幅、波長、パルスレート等を用いることができる。特定の一実施形態では、第１レーザ
は第１波長で第１パルス幅（ＣＷ）を有する第１パルス列を生成し、第２レーザは、第２
パルス幅及び第２の波長を有する第２パルス列を生成し、第２パルス幅及び第２波長のう
ちの少なくとも１つは、第１パルス幅及び第１波長とは異なる。例えば、ＣＷレーザをス
クライビング操作２６０で使用する例示的な実施形態では、フェムト秒レーザは、操作２
６５で第２ビームを生成する。
【００３６】
操作２７０では、第２レーザビームは、同じ所定の経路に沿って移動され、これによっ
て実質的に図４Ｃに示されるように、完全に薄膜デバイススタックをアブレーション加工
し、基板を露光させる。一実施形態では、レーザスクライビング操作２７０は、両方のレ
ーザビームが、基板に沿って同時に走り、各々の進行方向の速度は約５００ｍｍ／秒〜５
ｍ／秒の範囲内であるが、好ましくは約６００ｍｍ／秒〜２ｍ／秒の範囲内である。操作
２７５では、方法２９０は露出した基板のプラズマエッチングのために図１に戻る。
【００３７】
図１及び図４Ｄに戻って、基板４０６は、操作１０５において、プラズマ４１６に曝さ
れ、マスク４０２内のトレンチ４１４を貫通してエッチングされ、ＩＣ４２６を個片化す
る。例示的なインサイチューでのマスク蒸着の実施形態では、基板は、プラズママスク蒸
着操作１０２を実行したのと同じチャンバ内でエッチングされる。本発明の一実施形態に
よると、操作１０５において基板４０６をエッチングすることは、図４Ｄに示されるよう
に、レーザスクライビングプロセスによって形成されたトレンチ４１４Ｂをエッチングし
て、最終的に基板４０６を完全に貫通してエッチングすることを含む。
【００３８】
一実施形態では、エッチング操作１０５は、スルービアエッチングプロセスを伴う。例
えば、特定の一実施形態では、基板４０６の材料のエッチング速度は、毎分２５μｍより
も大きい。高出力で動作する高密度プラズマ源を、プラズマエッチング操作１０５に対し
て使用することができる。典型的な出力は、３ｋＷ〜６ｋＷの間、又はそれ以上の範囲で
ある。
【００３９】
例示的な一実施形態では、基本的に正確なプロファイル制御と事実上スカラップの無い
側壁を維持しながら、従来のシリコンのエッチング速度を約４０％上回るエッチング速度
で単結晶シリコン基板又は基板４０６をエッチングするのに、ディープシリコンエッチン
グ（すなわち、スルーシリコンビア（ＴＳＶ）エッチング等）が使用される。マスク４０
２内に存在する何れかの水溶性材料層上での高出力の効果は、−１０℃〜−１５℃に冷却
された静電チャック（ＥＳＣ）を介して冷却電力を印加することを通して制御され、これ
によってプラズマエッチングプロセスの期間を通して、水溶性マスク材料層を１００℃未
満の温度に維持するが、好ましくは７０℃〜８０℃である。このような温度では、水溶性
は有利に維持される。
【００４０】
特定の一実施形態では、プラズマエッチング操作１０５は更に、複数のエッチングサイ
クルと時間の経過と共に交互に配置された複数の保護ポリマー堆積サイクルを伴う。デュ
ーティサイクルは、例示的なデューティサイクルを約１：１〜１：２（エッチング：堆積
）として、変えることができる。例えば、エッチングプロセスは、２５０ｍｓ〜７５０ｍ
ｓの持続時間を有する堆積サイクルと、２５０ｍｓ〜７５０ｍｓのエッチングサイクルを
有することができる。堆積サイクルとエッチングサイクルの間に、エッチングプロセスの
化学物質（例えば、例示的なシリコンエッチングの実施形態用にＳＦ６を用いる）を、堆
積プロセスの化学物質（重合フッ化炭素（ＣｘＦｙ）ガスを用いる（例えば、Ｃ４Ｆ６又
はＣ４Ｆ８又はフッ素化炭化水素（ＣＨｘＦｙ、ただし、ｘ＞＝１）又はＸｅＦ２が挙げ
られるが、これらに限定されない））と入れ替える。当該技術分野で知られるように、更
にプロセス圧力を、エッチングサイクルと堆積サイクルの間に、特定のサイクルで各々が
有利に働くように変更することができる。
【００４１】
操作１０７では、方法３００は、マスク４０２の除去によって完了する。一実施形態で
は、水溶性マスク層は、水で洗い流され、例えば、脱イオン水の加圧されたジェットによ
って、又は周囲温度又は加熱された水浴中で浸漬を介して洗い流される。代替実施形態で
は、マスク４０２は、エッチングポリマーの除去に効果的である当該技術分野で公知の水
性溶媒の溶液で洗い流してもよい。プラズマ個片化操作１０５又は操作１０７におけるマ
スク除去プロセスのいずれかは、ダイ取り付け膜４０８を更にパターニングして、バッキ
ングテープ４１０の上部を露出させることができる。
【００４２】
単一の統合プロセスツール６００は、ハイブリッドレーザアブレーション・プラズマエ
ッチング個片化プロセス１００内の多くの又はすべての操作を実行するように構成するこ
とができる。例えば、図６は、本発明の一実施形態に係る、基板のレーザ・プラズマダイ
シング用レーザスクライブ装置６１０と結合されたクラスタツール６０６のブロック図を
示す。図６を参照すると、クラスタツール６０６は、複数のロードロック６０４を有する
ファクトリインターフェース６０２（ＦＩ）に結合される。ファクトリインターフェース
６０２は、レーザスクライブ装置６１０を有する外部製造施設とクラスタツール６０６と
の間をインターフェース接続するのに適した大気ポートであることが可能である。ファク
トリインターフェース６０２は、基板（又はそのキャリア）を格納ユニット（例えば、正
面開口式カセット一体型搬送・保管箱（ＦＯＵＰ））からクラスタツール６０６又はレー
ザスクライブ装置６１０のいずれか又はその両方へ搬送するためのアーム又はブレードを
備えたロボットを含むことができる。
【００４３】
レーザスクライブ装置６１０はまた、ＦＩ６０２に結合される。図６Ｂは、レーザスク
ライブ装置６１０の例示的な機能ブロック図を示す。図６Ｂに示される一実施形態では、
レーザスクライブ装置６１０は、フェムト秒レーザ６６５を含む。フェムト秒レーザ６６
５は、ハイブリッドレーザ・エッチング個片化プロセス１００のレーザアブレーション部
分を実行する。スクライブラインを生成するレーザビームと基板の間の相対運動は、レー
ザビームスポットを移動させる、又は基板を移動させる、又はその両方の組み合わせのい
ずれかによって実現することができる。一実施形態では、基板４０６を支持するための可
動ステージ（図示せず）もまた、レーザスクライブ装置６１０に含まれ、可動ステージは
、基板４０６（又はそのキャリア）をフェムト秒レーザ６６５に対して相対的に移動させ
るように構成されている。更に図示されるように、レーザスクライブ装置は、コントロー
ラ６８０からの制御信号に応答して、レーザビームを走査するために動くことができるミ
ラーを備えたスキャナ６７０（例えば、ガルバノメータ）を含む。フェムト秒レーザ６６
５とスキャナ６７０の間には、一実施形態では、実質的に図３Ｂに示されるような反復レ
ーザスクライビングプロセス２００を実行するための非対称形状のビームプロファイルを
提供するビーム成形光学素子６６０がある。更なる実施形態では、コントローラ６８０が
フェムト秒レーザ６６５に結合され、これによって実質的に図３Ａに示されるように時間
上で、及び／又は実質的に図３Ｃに示されるように空間上で、複数の非ゼロの照度に亘っ
てフェムト秒レーザ６６５の照度を調節して、スクライビング法２５０を実行する。別の
一実施形態では、レーザスクライブ装置６１０は更に、フェムト秒又はその他のものが可
能な第２レーザ６６６を含む。第２レーザ６６６は、コントローラ６８０に結合され、レ
ーザ６６５と６６６の各々は、コントローラ６８０によって、スキャナ６７０を介して時
間内で連続して、又は別々のスキャナ（すなわち、スキャナ６７０が基板４０６とレーザ
の間において完全に独立した光路用に複製される）を介して同時に操作され、これによっ
て実質的に同じ経路上に反復アブレーションを指向させ、スクライビングプロセス２９０
を実行する。
【００４４】
図６Ａに戻って、クラスタツール６０６は、レーザスクライブ装置６１０、プラズマエ
ッチングチャンバ６０８、及び／又はマスクモジュール６１２の間における基板の真空中
での搬送のためのロボットアームを収容したロボット搬送チャンバ６５０によってＦＩに
結合された１以上のプラズマエッチングチャンバ６０８を含む。プラズマエッチングチャ
ンバ６０８は、ハイブリッドレーザ・エッチング個片化プロセス１００の少なくともプラ
ズマエッチング部分用に適しており、更に基板上にポリマーマスクを堆積させることがで
きる。例示的な一実施形態では、プラズマエッチングチャンバ６０８は更に、ＳＦ６ガス
源と、Ｃ４Ｆ８源、Ｃ４Ｆ６源、又はＣＨ２Ｆ２源のうちの少なくとも１つとに結合され
る。特定の一実施形態では、１以上のプラズマエッチングチャンバ６０８は、米国カリフ
ォルニア州サニーベールのアプライドマテリアルズ（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌ
ｓ）から入手可能なＡｐｐｌｉｅｄ  Ｃｅｎｔｕｒａ（商標名）  Ｓｉｌｖｉａ（商標名
）  Ｅｔｃｈシステムであるが、他の適当なエッチングシステムも市販されている。Ａｐ
ｐｌｉｅｄ  Ｃｅｎｔｕｒａ（商標名）  Ｓｉｌｖｉａ（商標名）  Ｅｔｃｈシステムは
、容量性及び誘導性ＲＦ結合を提供し、これによって容量結合のみで可能なものとは異な
りイオン密度及びイオンエネルギーを独立に制御し、更に磁気強化による改善も提供され
る。これは、イオン密度をイオンエネルギーから効果的に分離することを可能にし、これ
によって非常に低い圧力（例えば、５〜１０ミリトール）でさえ、高く、潜在的に損傷を
与えるＤＣバイアスレベル無しで、相対的に高い密度のプラズマを達成することができる
。これは、非常に広いプロセスウィンドウをもたらす。しかしながら、シリコンをエッチ
ングすることができる任意のプラズマエッチングチャンバを用いることができる。一実施
形態では、複数のプラズマエッチングチャンバ６０８が単一の統合プロセスツール６００
のクラスタツール６０６部に含まれ、これによって個片化又はダイシングプロセスの高い
製造スループットを可能にする。
【００４５】
クラスタツール６０６は、ハイブリッドレーザアブレーション・プラズマエッチング個
片化プロセス１００内の機能を実行するのに適した他のチャンバを含むことができる。図
６に示される例示的な実施形態では、マスクモジュール６１２は、本明細書に記載される
水溶性マスク層の塗布のための任意の市販のスピンコーティングモジュールを含む。スピ
ンコーティングモジュールは、キャリア（例えば、フレーム上に取り付けらえたバッキン
グテープ）上に取り付けられた薄化された基板を、真空又はその他によってクランプする
ように構成された回転可能なチャックを含むことができる。
【００４６】
図７は、本明細書内で議論された１以上のスクライビング法をマシンに実行させるため
の命令セットを内部で実行することができるコンピュータシステム７００を示す。例示的
なコンピュータシステム７００は、プロセッサ７０２、メインメモリ７０４（例えば、リ
ードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、ダイナミックランダムアクセスメモ
リ（ＤＲＡＭ）（例えば、シンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）又はラムバスＤＲＡＭ（
ＲＤＲＡＭ）等）、スタティックメモリ７０６（例えば、フラッシュメモリ、スタティッ
クランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）等）、及び二次メモリ７１８（例えば、データ記
憶装置）を含み、これらはバス７３０を介して互いに通信する。
【００４７】
プロセッサ７０２は、１以上の汎用処理装置（例えば、マイクロプロセッサ、中央処理
装置等）を表す。より具体的には、プロセッサ７０２は、複合命令セットコンピューティ
ング（ＣＩＳＣ）マイクロプロセッサ、縮小命令セットコンピューティング（ＲＩＳＣ）
マイクロプロセッサ、超長命令語（ＶＬＩＷ）マイクロプロセッサ等であることができる
。プロセッサ７０２は、１以上の特殊目的処理装置（例えば、特定用途向け集積回路（Ａ
ＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッ
サ（ＤＳＰ）、ネットワークプロセッサ等）であることも可能である。プロセッサ７０２
は、本明細書に記載の操作及び手順を実行するための処理ロジック７２６を実行するよう
に構成される。
【００４８】
コンピュータシステム７００は更に、ネットワークインターフェースデバイス７０８を
含むことができる。コンピュータシステム７００は、ビデオディスプレイユニット７１０
（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又は陰極線管（ＣＲＴ））、英数字入力装置７１
２（例えば、キーボード）、カーソル制御装置７１４（例えば、マウス）、及び信号生成
装置７１６（例えば、スピーカ）も含むことができる。
【００４９】
二次メモリ７１８は、本明細書に記載の１以上の方法又は機能の何れかを具現化する１
以上の命令セット（例えば、ソフトウェア７２２）を格納するマシンアクセス可能な記憶
媒体（又は、より具体的には、コンピュータ可読記憶媒体）７３１を含むことができる。
ソフトウェア７２２はまた、コンピュータシステム７００、メインメモリ７０４及びプロ
セッサ７０２（これらもまたマシン可読記憶媒体を構成している）によるその実行中に、
メインメモリ７０４内及び／又はプロセッサ７０２内に、完全に又は少なくとも部分的に
常駐することもできる。ソフトウェア７２２は更に、ネットワークインターフェースデバ
イス７０８を介してネットワーク７２０上で送信又は受信されることができる。
【００５０】
マシンアクセス可能な記憶媒体７３１は、パターン認識アルゴリズム、アーチファクト
形状データ、アーチファクト位置データ、又は粒子の輝きデータを格納するためにも使用
することができる。マシンアクセス可能な記憶媒体７３１は、例示的な一実施形態では単
一の媒体であることが示されているが、用語「マシン可読記憶媒体」は、１以上の命令セ
ットを格納する単一の媒体又は複数の媒体（例えば、集中型又は分散型データベース、及
び／又は関連するキャッシュ及びサーバ）を含むように解釈されるべきである。用語「マ
シン可読記憶媒体」はまた、マシンによる実行用命令セットを格納又はエンコードするこ
とができ、本発明の１以上の方法の何れかをマシンに実行させる任意の媒体を含むように
も解釈されるべきである。したがって、用語「マシン可読記憶媒体」は、固体メモリ、光
・磁気メディアを含むが、これらに限定されないように解釈されるべきである。
【００５１】
レーザビームの照度（又は固定パルス幅を仮定するならばフルエンス）をクリーンなエ
ッチングトレンチを生成するための複数パス用に一定の適度なレベルで維持することは実
現可能ではあるが、最適化されたフルエンスレベルに関連したレーザ出力（又はパルスエ
ネルギー）レベルの範囲は狭いことが見出されている。これは、レーザスクライビングの
プロセスウィンドウを比較的小さくする実用的な効果を有する。また、複数パス用の固定
された高フルエンスは、第１パスによって形成されたトレンチの上にアブレーションされ
た材料を再堆積する第２レーザパスに起因すると現在考えられている相対的に悪いトレン
チトポロジーを生成することも見出されている。
【００５２】
第１パスで低フルエンスを採用して、下地の薄膜ＩＣ層（より具体的には誘電体層）の
損傷／アブレーションを限定しながら、マスク及びポリイミド層のみを除去し、次いで高
フルエンスを採用して、デバイス層を除去し、基板を露出させる（図１に図示される方法
１００のような）複数パススクライビングプロセスによって、クリーンなトレンチを形成
することはできるが、層間剥離が起こる可能性がある。追加の高フルエンスパスが、常に
このような層間剥離を修復又は除去することはできない。理論に束縛されないが、「低フ
ルエンスファースト」マルチステップスクライビングプロセスにおいて、第１パス内のレ
ーザエネルギーの一部は、誘電体材料を貫通して伝わり、１以上の誘電体層と界面接続し
ているデバイス層又は基板結晶（例えば、シリコン）内の金属を溶解／蒸発させる原因と
なると現在のところ考えられている。低フルエンスレベルでは、ポリマーのアブレーショ
ンは、主にレーザエネルギーの線形吸収に依存している。多くのポリマーマスキング及び
パッシベーション材料は、３００ｎｍのＵＶ波長に対してさえ高い光透過率（数十パーセ
ント）を有し、同時にいくつかの金属及びいくつかの基板（例えば、シリコン）のアブレ
ーション閾値は、多くのポリマーのアブレーション閾値と非常に近いので、薄膜デバイス
スタックの１以上の誘電体層を貫通して伝わるレーザフォトンは、誘電体−金属及び／又
は誘電体−基板の界面で層間剥離を引き起こす可能性がある。
【００５３】
したがって、特定の実施形態では、スクライビング法は、トレンチ内の材料をアブレー
ション及び除去して、基板を露出させるための高照度（フルエンス）レベルでの第１（第
２、第３等）のパスと、その後、基板に著しい損傷を与えることなく、アブレーション加
工されたトレンチ内に残された破片及び残留物を除去するための低照度（フルエンス）レ
ベルでの第２（第３、第４等）のパスを含む。この種の「高フルエンスファースト」プロ
セスは、固定フルエンス複数パスプロセス又は低フルエンスファーストプロセスのいずれ
よりも広いプロセスウィンドウを備えたクリーンな露出した基板表面とすることができる
。マスク又はポリマーパッシベーション層はスクライブトレンチ幅に対してより厚くなる
（例えば、幅が低減されるか、又は層の厚さが増加する）ので、高フルエンスファースト
のアプローチは、より有利となる。
【００５４】
図８Ａは、レーザスクライビングプロセスが第１照度で先に行われ、第１照度よりも低
い第２照度で続いて行われる、本発明の一実施形態に係るハイブリッドレーザアブレーシ
ョン・プラズマエッチング個片化法８０１を示すフロー図である。方法８０１は、本明細
書の他の箇所に記載されたように、操作１０１でマスクされた基板から始まる。典型的な
基板が、図４Ａにおける断面図により示されている。
【００５５】
操作２５５では、第１照度を有する第１ビームが操作２５５で生成される。ビームは、
本明細書の他の箇所に記載された方法のいずれかで生成される。一実施形態では、所定の
パルス幅（例えば、本明細書の他の箇所に記載されたフェムト秒パルス幅）を有するレー
ザは、１０μｍの直径のスポットサイズに対して１．０μＪを下回らない（好ましくは、
１．５μＪ以上の）第１フルエンスレベルで運転され、これによって第１照度を達成する
。このフルエンスレベルの範囲は、薄膜ＩＣスタックの誘電体層（例えば、図５の層５０
４及び５０７）をアブレーション加工するのに十分である。集光スポット径が１０μｍで
、パルス幅が３００ｆｓ〜１．５ｐｓの範囲内で、レーザ波長が３００ｎｍ〜１５７０ｎ
ｍの範囲内であるフェムト秒レーザビームの一実施形態では、１．５μＪ以上のパルスエ
ネルギーレベルに対応するように高フルエンスレベルが決定された。
【００５６】
操作８６０では、第１フルエンスレベルで運転しているレーザからのビームは、所定の
経路に沿って移動し、マスキング材料、ＩＣパッシベーション、及び薄膜デバイス層を貫
通してトレンチをアブレーション加工し、基板を露出させる。図８Ｂ、８Ｃ、及び８Ｄは
、本発明の一実施形態に係る、図８Ａに示されるダイシング方法の操作が実行されたとき
の基板（例えば、図４Ａに示したもの）の断面図を示している。
【００５７】
図８Ｂでは、操作８６０において第１フルエンスレベルで動作するレーザの第１パスは
、第１カーフ幅（ＫＷ１）に沿って基板４０６を露出させるトレンチ８１４Ａをアブレー
ション加工する。例示的な実施形態では、第１フルエンスは、薄膜デバイス層スタック４
０１の各層をアブレーション加工するのに十分であり、したがって操作１０３は、トレン
チ４１４Ａの底部に基板４０６が露出したままにする。カーフ幅ＫＷ１は、上述したよう
に、薄膜デバイス層スタック４０１内の特定の材料に関連する閾値（特に、誘電体層閾値
（ＴＤ））よりも大きい強度Ｉ１をもつビーム幅の関数である。このため、より低い閾値
を有するマスク４０２は、カーフ幅ＫＷ１よりも広いカーフ幅（ＫＷＭ）を有することが
できる。図８Ｂに更に示されるように、操作８６０は、マスク及びＩＣパッシベーション
（例えば、有機物）から再堆積された材料を含むトレンチ８１４Ａの底部に残留物８０２
のスプラットを残す。薄膜デバイス層スタック４０１からの金属及び誘電体が、残留物８
０２内でマスク及びパッシベーション材料と組み合わされる場合もある。
【００５８】
図８Ａに戻って、操作８６０では、第１照度よりも低い第２照度を有する第２レーザビ
ームが生成される。同一のパルス幅（例えば、フェムト秒）が採用される場合には、照度
の低減は、フルエンスの低減によって達成することができる。特定のフェムト秒の実施形
態では、操作８６０でのフルエンスは、１０μｍ直径のスポットサイズに対して１μＪを
超えず、好ましくは０．７５μＪ以下である。このフルエンスレベルの範囲は、薄膜ＩＣ
スタックの誘電体層（例えば、図５の層５０４及び５０７）をアブレーション加工するの
に不十分である。集光スポット径が１０μｍで、パルス幅が３００ｆｓ〜１．５ｐｓの範
囲内で、レーザ波長が３００ｎｍ〜１５７０ｎｍの範囲内である特定の一実施形態では、
低フルエンスレベルは０．７５μＪ以下と決定された。
【００５９】
操作８７０では、第２フルエンスレベルで動作するレーザからのビームは、同じ所定の
パスに沿って移動し、次いで操作８６０でマスキング材料、ＩＣパッシベーション、及び
薄膜デバイス層を貫通してトレンチをアブレーション加工し、操作８６０によって残され
た残留物８０２のスパッツを除去する。図８Ｃに更に示されるように、照射４１１は、Ｉ
１の強度（Ｉ１とＩ２の間の差の説明として破線で示される）よりも小さい第２強度Ｉ２
を有する。図示のように、第２フルエンスレベルは、誘電体層閾値（ＴＤ）を超えないの
で、誘電体層の付加的な直接アブレーションは無く、薄膜デバイススタック４０１を貫通
するカーフ幅ＫＷ１は顕著な変化をしない。しかしながら、マスク及びパッシベーション
用に典型的なポリマー材料に関連する閾値は低いので、第２フルエンスレベル（照度）は
、トレンチの第１カーフ幅全体の上の残留物を取り除き、これによってよりクリーンなト
レンチ底部８１４Ｂを提供するであろう。
【００６０】
図８Ａに戻って、操作１０５では、本明細書の他の箇所に記載されるように、プラズマ
エッチング操作が実行される。図８Ｃに更に示されるように、プラズマエッチングは、基
板を通して清浄化されたトレンチ底部８１４Ｂを前進させる。より低いフルエンスアブレ
ーションによってスプラット残留物８０２を除去しながら、プラズマエッチングされたト
レンチは、高フルエンスアブレーションによって提供されるのと実質的に同じカーフ幅（
ＫＷ１）を有する。その後、本明細書の他の箇所に記載されるように、操作１０７（図８
Ａ）で、マスクを除去することができる。
【００６１】
なお、方法８０１によって例示される高フルエンスファーストの実施形態は、例示的な
低フルエンスファーストプロセスに関して本明細書の他の箇所に記載される技術及びハー
ドウェアのいずれかによって実施することができることに留意すべきである。例えば、一
実施形態では、反復アブレーション操作８６０及び８７０は、異なるフルエンスレベルで
動作する同一のレーザによる複数パスによって、又は１以上のパスを実行する複数のレー
ザによって、実行することができる。同様に、ビーム成形技術は、ビームの空間プロファ
イルを変化させるために実行することができる。例えば、進行方向を図３Ｂに示される方
向から反転して、低フルエンスファーストプロセスではなく、高フルエンスファーストプ
ロセスに影響を与えることができる。同様に、低フルエンスファーストの実施形態（つま
り、パルス幅が固定された低照度ファーストプロセス）の文脈において説明された図６Ａ
、図６Ｂ、図７に記載される全てのハードウェアは、高フルエンスファーストの実施形態
を実施するためにほぼ同様に操作可能である。
【００６２】
出力の再調整又は第２パス用の第２レーザ（操作２６５及び８７０）のいずれかを含む
マルチステップ法８０１の代替として、ビームスプリッタを採用する図９Ａに図示される
マルチステップ法９０１によって、より高いスループットを達成することができる。図９
Ａに示される例示的な実施形態は、本明細書の他の箇所に記載されるように、操作１０１
におけるマスク基板の受け取り及び操作２０１におけるビームの生成から始まる。操作９
６５では、異なる照度（フルエンス）レベルＩ１、Ｉ２の先端ビーム及び後端ビームにビ
ームが分割され、Ｉ１及びＩ２は、本明細書の他の箇所に記載される任意の実施形態の相
対レベルを有する。操作９７０では、分割されたビームは、本明細書に記載される方法の
いずれかによって、所定の経路に沿って基板に対して揃って移動される。分割ビームスポ
ットの相対出力に対する基板間の相対変位の方向に応じて、高フルエンスファースト又は
高フルエンスラストの反復スクライビング法は、単一のパスで実施することができる。例
示的な実施形態では、分割ビーム法９０１は、高フルエンスファーストのスクライビング
法を実施する。前述のように方法９０１は、プラズマエッチング及びマスク除去操作１０
５及び１０７によって、ダイの個片化を完了する。
【００６３】
任意の市販の可変ビームスプリッタを、操作９６５のために利用することができる。例
えば、一実施形態では、コーティングの反射率が角度によって変化するガラスのコーティ
ングされたディスクは、ディスクを回転させると、デバイスによって生成された二つのビ
ーム間で所望の出力比を選択することができる。更なる一実施形態では、位相格子が２つ
の回折次数でレーザエネルギーの大部分を集光する回折光学素子（ＤＯＥ）が採用される
。入力ビームと同等の直径を有し、よく特定化された角度で一次元又は二次元アレイに配
置された複数のレプリカビームにマスタービームを複製するために回折型ビームスプリッ
タが使用される一実施形態では、操作２０１で生成されたビームの位相プロファイルは、
回折次数間の出力比が所定値を有するように選択される。更なる実施形態では、生成され
たレプリカ間の異なる出力比は、回折格子の隣接回折要素上で選択されてもよい。したが
って、ＤＯＥの位置の横方向シフトは、分割ビーム法９０１を実施するために使用される
複数のビームのレプリカ間の出力比の所望の値を選択する。
【００６４】
図９Ｂは、本発明の一実施形態に係る、分割ビームレーザスクライビング用のレーザス
クライブモジュール９００の概略図を示す。図９Ｂでは、レーザ９０２は、ビームエキス
パンダ及びコリメータ９０４にビームを供給する。一実施形態では、レーザ９０２は、Ｍ
×Ｎ個のドットマトリクスの各焦点に必要なパルスエネルギーを送出する最大パルス繰り
返しレートで、又は最大パルス繰り返しレート近傍で運転される。オプションとして、ビ
ームは、ガウシアン−トップハットビーム成形モジュール９０６を通すことができる。し
かしながら、そのようなプロファイル変換は、典型的には入力電力の少なくとも３０％を
損失し、これは例えばピコ秒光源と比べて出力がすでに相対的に低いフェムト秒の実施形
態にとっては許容できない場合がある。ビームエキスパンダ及びコリメータ９０４から、
又はガウシアン−トップハットビーム成形モジュール９０６、又はそれら両方から得られ
たビームは、スプリットビームとして可変ビームスプリッタモジュール９０８を通過し、
その後基板９１２上へ送達するためにテレセントリックレンズ９１０を通過し、これによ
って集束スポット間距離は、少なくとも一次元でスクライビングするために必要なダイサ
イズに等しくなる。
【００６５】
図９ＢのビームスポットパターンのＢ−Ｂ図によって示されるように、本明細書の他の
箇所に記載された何れかの実施形態の相対レベルをＩ１及びＩ２が有する、異なる照度（
フルエンス）レベルＩ１、Ｉ２の先端及び後端ビームにビームは分割される。図９ＢのＢ
−Ｂ図に示される分割ビームスポットの相対出力に関して基板９１２間の相対変位の方向
に応じて、高フルエンスファースト又は高フルエンスラストの反復スクライビング法を単
一パスで実施することができる。図９Ｂに示される例示的な実施形態では、図示のスクラ
イビング方向は、高フルエンスファーストのスクライビング法を実施する。図９Ｂには正
方形のパターンとして示されているが、Ａ−Ａ図及びＢ−Ｂ図はまた、矩形のパターン等
であってもよいことを理解すべきである
【００６６】
図１０は更に、本発明の一実施形態に係る回折ビーム分割装置１０００を示す。入射レ
ーザ１００２は、作業領域１００８に複数のビーム、点、又はスポットを提供する複数の
焦点を有する集光レンズ１００６と共に回折光学素子（ＤＯＥ）１００４を通過する。一
実施形態では、例えば、回折型ビームスプリッタを介してレーザビームを分割した後の非
ゼロの分割角度が存在する可能性があるので、入射ビーム位置がワーク表面に垂直に送出
されていることを確認するために、集束レンズ１００６はテレセントリックである。この
ような一実施形態では、適切な焦点距離のテレセントリック焦点レンズが採用され、これ
によって複数のＩＣ間のストリートのピッチｄに等しい一次元のピッチでＮ×Ｎのビーム
を提供する。
【００６７】
このように、各基板が複数のＩＣを有する半導体基板をダイシングする方法が開示され
た。要約書に記載されていることを含む本発明の例示的な実施形態の上記説明は、網羅的
であること又は開示された正確な形態に本発明を限定することを意図していない。本発明
の特定の実施及び本発明に対する実施例は、例示の目的で本明細書内に記載されているが
、当業者が認識すると思われるように、様々な等価な修正形態が本発明の範囲内で可能で
ある。したがって、本発明の範囲は、請求項解釈の確立された原則に従って解釈されるべ
きである以下の特許請求の範囲によって完全に決定されるべきである。
【図１】
2015159297.tif 000003
【図２Ａ】
2015159297.tif 000004
【図２Ｂ】
2015159297.tif 000005
【図２Ｃ】
2015159297.tif 000006
【図３Ａ】
2015159297.tif 000007
【図３Ｂ】
2015159297.tif 000008
【図３Ｃ】
2015159297.tif 000009
【図４Ａ】
2015159297.tif 000010
【図４Ｂ】
2015159297.tif 000011
【図４Ｃ】
2015159297.tif 000012
【図４Ｄ】
2015159297.tif 000013
【図５】
2015159297.tif 000014
【図６Ａ】
2015159297.tif 000015
【図６Ｂ】
2015159297.tif 000016
【図７】
2015159297.tif 000017
【図８Ａ】
2015159297.tif 000018
【図８Ｂ】
2015159297.tif 000019
【図８Ｃ】
2015159297.tif 000020
【図８Ｄ】
2015159297.tif 000021
【図９Ａ】
2015159297.tif 000022
【図９Ｂ】
2015159297.tif 000023
【図１０】
2015159297.tif 000024