(57)【要約】【課題】  基板（４）とこの基板の表面に積層された積層体（６）から構成された、半導体ウエーハ（２）の如き被加工物を分割する分割方法を改良して、回転切断手段（２６）による切断に先立って、レーザ光線（１６）を積層体に作用せしめることによって、回路を損傷せしめることなく、分割ライン（１０）の幅Ｗ１と実質上同一或いはこれより小さいが回転切断手段による切断幅Ｗ２よりも大きい幅Ｗ３で分割ラインに沿って積層体を除去することができるようにせしめる。【解決手段】  ガウシアン強度分布ではなくてトップハット強度分布を有するレーザ光線を積層体に作用せしめる。【選択図】          図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と該基板上に積層された積層体とから構成され且つ表面には分割ラインが規定されている被加工物を、該分割ラインに沿って分割する分割方法にして、該積層体にレーザ光線を作用せしめて、該分割ラインに沿って該積層体を除去する積層体除去工程と、該積層体除去工程の後に該基板に回転切断手段を作用せしめて、該基板を該分割ラインに沿って切断する切断工程とを含む分割方法において、
該積層体除去工程において該積層体に作用せしめる該レーザ光線はトップハット強度分布を有する、ことを特徴とする分割方法。
【請求項２】
該トップハット強度分布の横断面形状は矩形である、請求項１記載の分割方法。
【請求項３】
該トップハット強度分布を有する該レーザ光線はガウシアン強度分布を有するレーザ光線を、矩形状の開口を有するマスク部材を通して整形することによって得る、請求項２記載の分割方法。
【請求項４】
該分割ラインの幅はＷ１はであり、該回転切断手段による切断幅はＷ２であり、該レーザ光線の幅はＷ３であり、幅Ｗ３は幅Ｗ１と実質上同一或いはこれより小さく且つ幅Ｗ２と実質上同一或いはこれより大きい、請求項１から３までのいずれかに記載の分割方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板とその表面に積層された積層体とから構成され、表面には所定幅の分割ラインが形成されている被加工物を分割ラインに沿って分割する分割方法、更に詳しくは積層体にレーザ光線を作用せしめて、分割ラインに沿って積層体を除去する積層体除去工程と、この積層体除去工程の後に基板に回転切断手段を作用せしめて基板を所定切断幅で切断する切断工程とを含む分割方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の如く、半導体デバイスの製造においては、半導体ウエーハの表面を格子状に配列された複数個の分割ライン(一般にストリートと称されている)によって複数個の矩形領域に区画し、矩形領域の各々に回路を形成する。しかる後に、半導体ウエーハを分割ラインに沿って分割し、かくして複数個の半導体デバイスに分割している。分割ラインに沿った分割は、通常、ダイヤモンド粒子を含有した薄環状板形状の切断ブレードから構成することができる回転切断手段を作用せしめることによって遂行される。
【０００３】
シリコンの如き半導体基板のみから半導体ウエーハが形成されている場合には、回転切断手段による切断によって半導体ウエーハを所要とおりに分割することができる。しかしながら、例えば半導体ウエーハがシリコンの如き半導体基板の表面全体に低誘電率絶縁膜(所謂ｌｏｗ−ｋ膜)が形成されている場合、或いは半導体ウエーハの表面における分割ライン上に回路特性をテストするための金属膜(所謂ｔｅｇ膜)が形成されている場合の如く、半導体基板の表面に積層体が積層されている場合には、積層体に回転切断手段を作用せしめると切断部位近傍において積層体が半導体基板から剥離され、これによって回路が損傷されてしまう傾向がある。そこで、半導体基板の表面に積層体が積層されている場合には、回転切断手段による切断に先立って、積層体にレーザ光線を作用せしめて分割ラインに沿って積層体を除去することが提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、回転切断手段による切断に先立ってレーザ光線を積層体に作用せしめて分割ラインに沿って積層体を除去する従来の分割方法には、次のとおりの問題が存在する。即ち、レーザ光線の強度分布はガウシアン形態（ピーク強度点から任意方向に漸次強度が低減する所謂砂山形状）である故に、積層体は分割ラインの幅方向中心部においては確実に除去されるが、分割ラインの幅方向中心部以外では積層体が残留せしめられ、残留量は幅方向両側に向かって漸次増大する。従って、後に回転切断手段を作用せしめた時に、回転切断手段が残留している積層体に作用し、これによって積層体の剥離が発生してしまう。回転切断手段による切断幅と実質上同一或いはこれよりも幾分広い幅で積層体を残留せしめることなく除去するためには、レーザ光線の作用幅を分割ラインの幅よりも大きくすることが必要であり、かくするとレーザ光線によって回路が損傷されてしまう。
【０００５】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、基板とこの基板の表面に積層された積層体から構成された、半導体ウエーハの如き被加工物を分割する分割方法を改良して、回転切断手段による切断に先立って、レーザ光線を積層体に作用せしめることによって、回路を損傷せしめることなく、分割ラインの幅と実質上同一或いはこれより小さいが回転切断手段による切断幅よりも大きい幅で分割ラインに沿って積層体を除去することができるようにせしめることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者等は鋭意研究及び実験の結果、ガルシアン強度分布ではなくてトップハット強度分布を有するレーザ光線を積層体に作用せしめることによって上記主たる技術的課題を達成することができることを見出した。
【０００７】
即ち、本発明によれば、上記主たる技術的課題を達成する分割方法として、基板と該基板上に積層された積層体とから構成され且つ表面には分割ラインが規定されている被加工物を、該分割ラインに沿って分割する分割方法にして、該積層体にレーザ光線を作用せしめて、該分割ラインに沿って該積層体を除去する積層体除去工程と、該積層体除去工程の後に該基板に回転切断手段を作用せしめて、該基板を該分割ラインに沿って切断する切断工程とを含む分割方法において、
該積層体除去工程において該積層体に作用せしめる該レーザ光線はトップハット強度分布を有する、ことを特徴とする分割方法が提供される。
【０００８】
本明細書で使用する語句「トップハット強度分布」は、分割ラインに対して垂直で且つ分割ラインの幅方向に延在する平面におけるレーザ光線の強度分布線図において少なくとも先端部は実質上矩形状をなす強度分布を意味する。
【０００９】
好ましくは、該トップハット強度分布の横断面形状は矩形である。該トップハット強度分布を有する該レーザ光線は、ガウシアン強度分布を有するレーザ光線を、矩形状の開口を有するマスク部材を通して整形することによって好都合に得ることができる。該分割ラインの幅はＷ１はであり、該回転切断手段による切断幅はＷ２であり、該レーザ光線の幅はＷ３であり、幅Ｗ３は幅Ｗ１と実質上同一或いはこれより小さく且つ幅Ｗ２と実質上同一或いはこれより大きいのが好適である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の分割方法によれば、トップハット強度分布を有するレーザ光線を積層体に作用せしめることによって、回路を損傷せしめることなく切断幅と実質上同一或いはこれより大きい幅で積層体を残留せしめることなく除去せしめることができ、従って回転切断手段を基板に作用せしめる際に積層体が剥離されてしまうことを充分確実に回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明に従って構成された分割方法の好適実施形態について、更に詳述する。
【００１２】
図１は本発明の分割方法によって分割される被加工物の典型例である半導体ウエーハ２を図示している。図示の半導体ウエーハ２はシリコンから形成された基板４とこの基板４上に積層された低誘電率絶縁皮膜である積層体６とから構成されている。半導体ウエーハ２は、オリエンテーションフラットと称される直線縁８を除いて円弧状の縁を有する略円板形状である。半導体ウエーハ２の表面上には格子状に配列された複数個の分割ライン即ちストリート１０によって複数個の矩形領域１２が区画されている。複数個の矩形領域１２の各々には回路１４が形成されている。
【００１３】
図２を参照して説明すると、本発明の分割方法においては、最初に積層体除去工程が遂行され、この積層体除去工程においては、積層体６にレーザ光線１６を作用せしめてストリート１０に沿って積層体６を除去する。図示の実施形態においては、レーザ光線照射源１８からのレーザ光線１６がマスク部材２０及び集光レンズ２２を介して半導体ウエーハ２の積層体６に照射される。レーザ光線照射源１８が生成するレーザ光線１６は、波長が１０６４ｎｍであるＹＶＯ４パルスレーザ光線或いは同様に波長が１０６４ｎｍであるＹＡＧパルスレーザ光線でよい。
【００１４】
レーザ光線照射源１８から照射されるレーザ光線１６は、周知の如く横断面形状は円形であり、その強度分布はガウシアン強度分布であり、横断面において中心から遠ざかるに従って強度が漸次低減する。図示の実施形態においては、ガウシアン強度分布のレーザ光線１６をトップハット強度分布を有する形態に整形した後に積層体６に照射する。更に詳述すると、図示の実施形態においては、レーザ光線照射源１８からのレーザ光線１６はマクス部材２０の開口２４を通過せしめられる。図３に図示する如く、マスク部材２０の開口２４は、これに照射される整形前のレーザ光線１６の横断面（図３に二点鎖線で図示している）内に含有される大きさであり、矩形であるのが好適である。レーザ光線１６はマスク部材２０の開口２４を通過して進行することによって横断面形状が開口２４に対応した形状、従って矩形に整形され、しかる後の集光レンズ２２を介して積層体６上にマスク部材２０の開口２４の相似形状で照射、換言すればマスク部材２０の開口２４が積層体６上に結像される。マスク部材２０と集光レンズ２２との間隔はｄ１に設定され、集光レンズ２２と積層体６との間隔はｄ２に設定されており、間隔ｄ２は集光レンズ２２の焦点距離ｆよりも大きく、ｄ２＝（ｄ１×ｆ）／（ｄ１−ｆ）に設定されている。かような様式で積層体６に照射されるレーザ光線１６は、横断面形状がマスク部材２０の開口２４の形状の相似形状であり、その強度分布Ａは図４及び図５に図示する如く、略四角柱形状をなし、先端面（ピーク強度面）は略平坦である。強度分布Ａの先端面は平面である必要はなく、先端面全体における強度が積層体６を除去するのに必要な強度Ｘを超えている限り幾分かの凹凸が存在してもよい（図４及び図５においてはかかる凹凸を波線で簡略表示している）。レーザ光線１６の幅Ｗ３は、マスク部材２０の開口２４の幅をＷ４とすると、Ｗ３＝（ｄ２／ｄ１）×Ｗ４となる。例えばｄ２／ｄ１＝１／２０で、Ｗ４＝５００μｍである場合、Ｗ３＝２５μｍとなる。マスク部材２０の開口２４は矩形であるのが好適ではあるが、必ずしも矩形である必要はなく他の適宜の形状でもよく、この場合には積層体６に照射されるレーザ光線１６の上記他の適宜の形状になる。かかる場合においても、積層体６に照射されるレーザ光線１６の強度分布は、分割ライン即ちストリート１０に垂直で且つストリート１０の幅方向に延在する平面における強度分布、即ち図５に図示する強度分布において少なくとも先端部は実質上矩形状をなすことが重要である。上述したとおり先端面に平面である必要はなく幾分かの凹凸が存在していてもよく、従って本明細書において使用する語句「実質上矩形状」は図５に示す波線の如き形状の辺を有する略矩形状を含む。
【００１５】
図４及び図５に図示するとおりの形態の強度分布を有するレーザ光線１６を積層体６に照射すると、図６に二点鎖線Ａで示す如く、レーザ光線１６の強度分布に対応した形状、更に詳しくは図５に図示する強度分布の先端部に対応した形状、従って実質上矩形状で、積層体６が除去され、ストリート１０はレーザ光線１６の上記幅Ｗ３の領域で積層体６が除去されて基板４が直接露呈する状態にせしめられる。レーザ光線１６の上記幅Ｗ３は分割ライン即ちストリートの幅Ｗ１と実質上同一或いはこれより小さい（Ｗ３&#8804;Ｗ１）ことが重要である。レーザ光線１６の上記幅Ｗ３がストリート１０の幅Ｗ１よりも大きいと、矩形領域１２上の回路１４にもレーザ光線１６が照射されて、回路１４が損傷せしめられてしまう。積層体６をストリート１０に沿って除去するためには、レーザ光線１６を積層体６に照射した状態でレーザ光線１６と半導体ウエーハ２とをストリート１０に沿って（従って図２及び図６において紙面に垂直な方向）に相対的に移動せしめればよい。相対的移動速度はレーザ光線１６の繰り返し周波数、レーザ光線１６の相対的移動方向寸法に応じて適宜に設定することができる。
【００１６】
レーザ光線１６がハットトップ強度分布を有する形態に整形されることなく、ガウシアン強度分布のままで積層体６に照射される場合には、図６に二点鎖線Ｂで示す如く、積層体６はガウシアン強度分布に対応した形状に除去され、ストリート１０の幅方向中心においては積層体６が完全に除去されるが中心以外においては積層体６が完全に除去されることなく残留し、積層体６の残留量は幅方向外方に向かって漸次増大する。
【００１７】
上述したとおりの積層体除去工程の後に切断工程が遂行される。この切断工程においては、図７に簡略に図示する如く、積層体６が除去された領域において回転切断手段２６を基板４に作用せしめて基板４を切断し、かくして半導体ウエーハ２をストリート１０に沿って分割する。回転切断手段２６はダイヤモンド砥石を適宜の様式で結合して形成される薄環状板形状の切断ブレードから構成されているのが好都合である。回転切断手段２６を基板４に作用せしめて基板４をストリート１０に沿って切断するには、例えば適宜のチャック手段（図示していない）上に半導体ウエーハ２を保持し、回転切断手段２６の下端縁を半導体ウエーハ２の下面に合致せしめて所要方向に回転せしめ、そして回転切断手段２６と半導体ウエーハ２とをストリート１０に沿って相対的に移動せしめればよい。回転切断手段２６の厚さ、従って回転切断手段２６による切断幅Ｗ２は、レーザ光線１６の上記幅Ｗ３と実質上同一或いはこれよりも小さい（Ｗ３&#8805;Ｗ２）ことが重要である。換言すれば、レーザ光線１６による積層体６の除去幅Ｗ３は回転切断手段２６による切断幅Ｗ２と実質上同一或いはこれより大きいことが重要である。図７を参照することによって明確に理解される如く、回転切断手段２６による切断は積層体６が存在しない領域で遂行される故に、これによって積層体６の剥離が発生する虞はなく、従って矩形領域１２に形成されている回路１４が損傷せしめられることがない。
【００１８】
図６に二点鎖線Ｂで示す如く、積層体除去工程においてガウシアン強度分布のレーザ光線を照射した場合、ストリート１０の中心においては積層体６が除去されるが中心以外では積層体６が残留せしめられる。かかる場合、切断工程において回転切断手段２６が残留している積層体６に作用することになり、これに起因してストリート１０のみならず矩形領域１２の近接部位においても積層体６の剥離が発生し、回路１４が損傷されてしまう虞が少なくない。
【００１９】
以上添付図面を参照して本発明の分割方法の好適実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲から逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能であることは多言を要しない。例えば、図示の実施形態においては、切断幅Ｗ２よりも大きい幅Ｗ３を有するレーザ光線１６を照射することによって積層体６を幅Ｗ３で除去しているが、所望ならば、切断幅Ｗ２よりも小さい幅を有するレーザ光線を幅方向に変位せしめて２回或いは２回以上照射し、最終的に切断幅Ｗ２と実質上同一或いはこれより大きい幅で積層体６を除去することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の分割方法によって分割される被加工物の典型例である半導体ウエーハの斜面図。
【図２】本発明の分割方法の好適実施形態における積層体除去工程を遂行する様式を示す簡略図。
【図３】図２に示す様式において使用されているマスク部材を示す平面図。
【図４】図２に示す様式におけるレーザ光線の強度分布を示す斜面図。
【図５】図２に示す様式におけるレーザ光線の強度分布を示す線図。
【図６】図２に示す様式を拡大して示す簡略図。
【図７】本発明の分割方法の好適実施形態における切断工程を遂行する様式を示す斜面図。
【符号の説明】
【００２１】
２：半導体ウエーハ（被加工物）
４：基板
６：積層体
１０：ストリート（分割ライン）
１６：レーザ光線
１８：レーザ光線照射源
２０：マスク部材
２２：集光レンズ
２６：回転切断手段  
Ａ：ハットトップ強度分布
Ｂ：ガウシアン強度分布
【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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