JP4231349B2 - レーザー加工方法およびレーザー加工装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面に低誘電率絶縁体被膜が積層されているとともに格子状に形成されたストリートによって複数の回路が形成され、該ストリートにテスト用の金属パターンが部分的に配設されている半導体ウエーハのレーザー加工方法およびレーザー加工装置に関する。
【０００２】
当業者には周知の如く、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基板の表面に格子状に配列されたストリート（切断予定ライン）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等の回路が形成されている半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによって回路毎に分割して個々の半導体チップを製造している。半導体ウエーハのストリートに沿った切断は、通常、ダイサーと称されている切削装置によって行われている。この切削装置は、被加工物である半導体ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された半導体ウエーハを切削するための切断手段と、チャックテーブルと切断手段とを相対的に移動せしめる移動手段とを具備している。切断手段は、高速回転せしめられる回転スピンドルと該スピンドルに装着された切削ブレードを含んでいる。切削ブレードは円盤状の基台と該基台の側面外周部に装着された環状の切れ刃からなっており、切れ刃は例えば粒径３μｍ程度のダイヤモンド砥粒を電鋳によって固定し厚さ２０μｍ程度に形成されている。
【０００３】
また、近時においては、ＩＣ、ＬＳＩ等の回路の処理能力を向上するために、シリコンウエーハの如き半導体基板の表面にＳｉＯＦ、ＢＳＧ（ＳｉＯＢ）等の無機物系の膜やポリイミド系、パリレン系等のポリマー膜である有機物系の膜からなる低誘電率絶縁体被膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）を積層せしめた形態の半導体ウエーハが実用化されている。しかるに、Ｌｏｗ−ｋ膜は、雲母のように多層（５〜１５層）に積層されているとともに非常に脆いことから、切削ブレードによりストリートに沿って切削すると、Ｌｏｗ−ｋ膜が剥離し、この剥離が回路にまで達し半導体チップに致命的な損傷を与えるという問題がある。
【０００４】
上述した問題を解消するために、本出願人はストリートに形成されているＬｏｗ−ｋ膜にレーザー光線を照射してＬｏｗ−ｋ膜を除去し、Ｌｏｗ−ｋ膜が除去されたストリートを切削ブレードにより切削する加工装置を特願２００２−１３１７７６号として提案した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、ストリート上のＬｏｗ−ｋ膜に回路の機能をテストするためのテスト エレメント グループ（Ｔｅｇ）と称するテスト用の金属パターンが部分的に配設されている半導体ウエーハにおいては、Ｌｏｗ−ｋ膜を除去するためにレーザー光線を照射しても、銅やアルミニウム等からなる金属パターンがレーザー光線を妨げＬｏｗ−ｋ膜を円滑に除去することができないという問題がある。そこで、金属パターンを除去できる程度にレーザー光線の出力を高めてストリートにレーザー光線を照射すると、Ｌｏｗ−ｋ膜のみが形成されているストリート部の半導体基板が破損してデブリが飛散し、このデブリが回路に接続されるボンディングパッド等に付着して半導体チップの品質を低下させるという新たな問題が生じる。
【０００６】
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、半導体基板に形成されたストリート上のＬｏｗ−ｋ膜およびストリート上に部分的に配設されたテスト用の金属パターンを円滑に除去することができるレーザー加工方法およびレーザー加工装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、半導体基板の表面に低誘電率絶縁体被膜が積層されているとともに格子状に形成されたストリートによって複数の回路が形成され、該ストリートにテスト用の金属パターンが部分的に配設されている半導体ウエーハのレーザー加工方法であって、
該ストリートを撮像して該金属パターンが位置する領域を検出するストリート検出工程と、
該ストリート検出工程によって検出された該金属パターンが位置する領域に該金属パターンを除去することができる出力の第１のレーザー光線を照射して該金属パターンを除去する金属パターン除去工程と、
該低誘電率絶縁体被膜の領域に該第１のレーザー光線の出力より低く該低誘電率絶縁体被膜を除去することができる出力の第２のレーザー光線を照射して該低誘電率絶縁体被膜を除去する低誘電率絶縁体被膜除去工程と、を含む、
ことを特徴とするレーザー加工方法が提供される。
【０００８】
また、本発明においては、半導体基板の表面に低誘電率絶縁体被膜が積層されているとともに格子状に形成されたストリートによって複数の回路が形成され、該ストリートにテスト用の金属パターンが部分的に配設されている半導体ウエーハのレーザー加工方法であって、
該ストリートを撮像して該金属パターンが位置する領域を検出するストリート検出工程と、
該ストリート検出工程によって検出された該金属パターンが位置する領域に該金属パターンを除去することができる出力の第１のレーザー光線を照射して該金属パターンを除去する金属パターン除去工程と、
該低誘電率絶縁体被膜の領域に該第１のレーザー光線の出力より低く該低誘電率絶縁体被膜を除去することができる出力の第２のレーザー光線を照射して該低誘電率絶縁体被膜を除去する低誘電率絶縁体被膜除去工程と、を含む、
ことを特徴とするレーザー加工方法が提供される。
【００１０】
また、上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された該被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該レーザー光線照射手段によってレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント手段と、該チャックテーブルに保持された該被加工物の加工領域に配設された特定部材が位置する領域を検出する検出手段と、該検出手段によって検出された該特定部材が位置する領域を記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された情報に基づいてレーザー光線照射手段のレーザー加工条件を制御する制御手段とを具備しているレーザー加工装置において、
半導体基板の表面に低誘電率絶縁体被膜が積層されているとともに格子状に形成されたストリートによって複数の回路が形成され、該ストリートにテスト用の金属パターンが部分的に配設されている半導体ウエーハのストリートに沿って該金属パターンおよび該低誘電率絶縁体被膜を除去する際に、該制御手段は、
該検出手段を制御し該ストリートを撮像して該金属パターンが位置する領域を検出し、該金属パターンが位置する領域を該記憶手段に格納するストリート検出工程と、
該レーザー光線照射手段を制御し該記憶手段に格納された該金属パターンが位置する領域に該金属パターンを除去することができる出力の第１のレーザー光線を照射して該金属パターンを除去する金属パターン除去工程と、
該レーザー光線照射手段を制御し該低誘電率絶縁体被膜の領域に該第１のレーザー光線の出力より低く該低誘電率絶縁体被膜を除去することができる出力の第２のレーザー光線を照射して該低誘電率絶縁体被膜を除去する低誘電率絶縁体被膜除去工程と、を実行する、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
【００１２】
また、本発明においては、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された該被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該レーザー光線照射手段によってレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント手段と、該被加工物の加工領域に配設された特定部材が位置する領域を予め記憶しておく記憶手段と、該記憶手段に記憶された情報に基づいてレーザー光線照射手段のレーザー加工条件を制御する制御手段とを具備しているレーザー加工装置において、
半導体基板の表面に低誘電率絶縁体被膜が積層されているとともに格子状に形成されたストリートによって複数の回路が形成され、該ストリートにテスト用の金属パターンが部分的に配設されている半導体ウエーハのストリートに沿って該金属パターンおよび該低誘電率絶縁体被膜を除去する際に、該制御手段は、
該レーザー光線照射手段を制御し該記憶手段に記憶された特定部材としての該金属パターンが位置する領域に該金属パターンを除去することができる出力の第１のレーザー光線を照射して該金属パターンを除去する金属パターン除去工程と、
該レーザー光線照射手段を制御し該低誘電率絶縁体被膜の領域に該第１のレーザー光線の出力より低く該低誘電率絶縁体被膜を除去することができる出力の第２のレーザー光線を照射して該低誘電率絶縁体被膜を除去する低誘電率絶縁体被膜除去工程と、を実行する、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるレーザー加工方法およびレーザー加工装置について、添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
【００１５】
図１には、本発明に従って構成されたレーザー加工装置の斜視図が示されている。図１に示すレーザー加工装置は、静止基台２と、該静止基台２に矢印Ｘで示す方向に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構３と、静止基台２に上記矢印Ｘで示す方向と直角な矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット支持機構４と、該レーザー光線ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す方向に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット５とを具備している。
【００１６】
上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上に矢印Ｘで示す方向に沿って平行に配設された一対の案内レール３１、３１と、該案内レール３１、３１上に矢印Ｘで示す方向に移動可能に配設された第一の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された第２の滑動ブロック３３と、該第２の滑動ブロック３３上に円筒部材３４によって支持された支持テーブル３５と、被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６を具備している。このチャックテーブル３６は多孔性材料から形成された吸着チャック３６１を具備しており、吸着チャック３６１上に被加工物である例えば円盤状の半導体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３６は、円筒部材３４内に配設された図示しないパルスモータによって回転せしめられる。
【００１７】
上記第１の滑動ブロック３２は、その下面に上記一対の案内レール３１、３１と嵌合する一対の被案内溝３２１、３２１が設けられているとともに、その上面に矢印Ｙで示す方向に沿って平行に形成された一対の案内レール３２２、３２２が設けられている。このように構成された第１の滑動ブロック３２は、被案内溝３２１、３２１が一対の案内レール３１、３１に嵌合することにより、一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第１の滑動ブロック３２を一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す方向に移動させるための移動手段３７を具備している。移動手段３７は、上記一対の案内レール３１と３１の間に平行に配設された雄ネジロッド３７１と、該雄ネジロッド３７１を回転駆動するためのパルスモータ３７２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３７１は、その一端が上記静止基台２に固定された軸受ブロック３７３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３７２の出力軸に図示しない減速装置を介して伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３７１は、第１の滑動ブロック３２の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３７２によって雄ネジロッド３７１を正転および逆転駆動することにより、第一の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す方向に移動せしめられる。
【００１８】
上記第２の滑動ブロック３３は、その下面に上記第１の滑動ブロック３２の上面に設けられた一対の案内レール３２２、３２２と嵌合する一対の被案内溝３３１、３３１が設けられており、この被案内溝３３１、３３１を一対の案内レール３２２、３２２に嵌合することにより、矢印Ｙで示す方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第２の滑動ブロック３３を第１の滑動ブロック３２に設けられた一対の案内レール３２２、３２２に沿って矢印Ｙで示す方向に移動させるための移動手段３８を具備している。移動手段３８は、上記一対の案内レール３２２と３２２の間に平行に配設された雄ネジロッド３８１と、該雄ネジロッド３８１を回転駆動するためのパルスモータ３８２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３８１は、その一端が上記第１の滑動ブロック３２の上面に固定された軸受ブロック３８３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３８２の出力軸に図示しない減速装置を介して伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３８１は、第２の滑動ブロック３３の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３８２によって雄ネジロッド３８１を正転および逆転駆動することにより、第２の滑動ブロック３３は案内レール３２２、３２２に沿って矢印Ｘで示す方向に移動せしめられる。
【００１９】
上記レーザー光線照射ユニット支持機構４は、静止基台２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に沿って平行に配設された一対の案内レール４１、４１と、該案内レール４１、４１上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された可動支持基台４２を具備している。この可動支持基台４２は、案内レール４１、４１上に移動可能に配設された移動支持部４２１と、該移動支持部４２１に取り付けられた装着部４２２とからなっている。装着部４２２は、一側面に矢印Ｚで示す方向に延びる一対の案内レール４２３、４２３が平行に設けられている。図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット支持機構４は、可動支持基台４２を一対の案内レール４１、４１に沿って割り出し送り方向である矢印Ｙで示す方向に移動させるための移動手段４３を具備している。移動手段４３は、上記一対の案内レール４１、４１の間に平行に配設された雄ネジロッド４３１と、該雄ねじロッド４３１を回転駆動するためのパルスモータ４３２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド４３１は、その一端が上記静止基台２に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ４３２の出力軸に図示しない減速装置を介して伝動連結されている。なお、雄ネジロッド４３１は、可動支持基台４２を構成する移動支持部４２１の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ４３２によって雄ネジロッド４３１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台４２は案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられる。
【００２０】
図示の実施形態のおけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１と、該ユニットホルダ５１に取り付けられたレーザー光線照射手段５２を具備している。ユニットホルダ５１は、上記装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２３、４２３に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１１、５１１が設けられており、この被案内溝５１１、５１１を上記案内レール４２３、４２３に嵌合することにより、矢印Ｚで示す方向に移動可能に支持される。
【００２１】
図示のレーザー光線照射手段５２は、上記ユニットホルダ５１に固定され実質上水平に延出する円筒形状のケーシング５２１を含んでいる。ケーシング５２１内には図２に示すようにレーザー光線発振手段５２２とレーザー光線変調手段５２３とが配設されている。レーザー光線発振手段５２２としてはＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器を用いることができる。レーザー光線変調手段５２３は繰り返し周波数設定手段５２３ａ、レーザー光線パルス幅設定手段５２３ｂ、およびレーザー光線波長設定手段５２３ｃを含んでいる。レーザー光線変調手段５２３を構成する繰り返し周波数設定手段５２３ａ、レーザー光線パルス幅設定手段５２３ｂおよびレーザー光線波長設定手段５２３ｃは当業者には周知の形態のものでよく、それ故にこれらの構成についての詳細な説明は本明細書においては省略する。上記ケーシング５２１の先端には、それ自体は周知の形態でよい集光器５２４が装着されている。
【００２２】
図１を参照して説明すると、上記レーザー光線発振手段５２２が発振するレーザー光線はレーザー光線変調手段５２３を介して集光器５２４に到達する。レーザー光線変調手段５２３における繰り返し周波数設定手段５２３ａはレーザー光線を所定繰り返し周波数のパルスレーザー光線にし、レーザー光線パルス幅設定手段５２３ｂはパルスレーザー光線のパルス幅を所定幅に設定し、そしてレーザー光線波長設定手段５２３ｃはパルスレーザー光線の波長を所定値に設定する。
【００２３】
上記レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の前端部には、上記レーザー光線照射手段５２によってレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント手段６が配設されている。このアライメント手段６は、被加工物を照明する照明手段と、該照明手段によって照明された領域を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた像を撮像する撮像素子（ＣＣＤ）等を備え、撮像した画像信号を後述する制御手段に送る。
【００２４】
また、実施形態におけるレーザー加工装置は、後述する被加工物のストリート（加工領域）を撮像して金属パターン（特定部材）が位置する領域を検出する検出手段７を備えている。この検出手段７は、実施形態においてはレーザー光線照射手段５２を構成する集光器５２４に装着され、被加工物を照明する照明手段と、該照明手段によって照明された領域を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた像に色を識別する色識別センサーとによって構成されており、検出信号を後述する制御手段に送る。
【００２５】
図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１を一対の案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向に移動させるための移動手段５３を具備している。移動手段５３は、上記各移動手段と同様に一対の案内レール４２３、４２３の間に配設された雄ネジロッド（図示せず）と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ５３２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５３２によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ５１およびレーザビーム照射手段５２を案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向に移動せしめる。
【００２６】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、制御手段１００を具備している。制御手段１００はマイクロコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）１０１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）１０２と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３と、入力インターフェース１０４および出力インターフェース１０５とを備えている。なお。ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３は、上記検出手段７によって検出された金属パターンが位置する領域を記憶する記憶手段として機能する。このように構成された制御手段１０の入力インターフェース１０４には、上記撮像手段６や検出手段７等からの検出信号が入力される。また、出力インターフェース１０５からは、上記パルスモータ３７２、パルスモータ３８２、パルスモータ４３２、パルスモータ５３２、レーザー光線照射手段５２等に制御信号を出力する。
【００２７】
次に、上述したレーザー加工装置を用いて被加工物としての半導体ウエーハを加工処理するレーザー加工方法について説明する。
図３には本発明によるレーザー加工方法によって加工処理される半導体ウエーハの斜視図が示されており、図４には図３に示す半導体ウエーハのストリート２１１における拡大断面図が示されている。図３および図４に示す半導体ウエーハ２０は、シリコンウエーハからなる半導体基板２１の表面２１ａに格子状に配列された複数のストリート（切断予定ライン）２１１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等の回路２１２が形成されている。なお、この半導体ウエーハ２０は、半導体基板２１の表面に低誘電率絶縁体被膜２１３が積層して形成されており、ストリート２１１には回路２１２の機能をテストするためのテスト エレメント グループ（Ｔｅｇ）と称するテスト用の金属パターン２１４が部分的に複数配設されている。
【００２８】
上述したように構成された半導体ウエーハ２０は、図１に示すレーザー加工装置のチャックテーブル機構３を構成するチャックテーブル３６の吸着チャック３６１上に表面２０ａを上側にして搬送され、該吸着チャック３６１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３６は、移動手段３７の作動により案内レール３１、３１に沿って移動せしめられレーザー光線照射ユニット５に配設された撮像手段６の直下に位置付けられる。
【００２９】
チャックテーブル３６が撮像手段６の直下に位置付けられると、アライメント手段６および制御手段１００によって半導体ウエーハ２０のレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。即ち、アライメント手段６および制御手段１００は、半導体ウエーハ２０の所定方向に形成されているストリート２１１と、ストリート２１１に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射ユニット５の集光器５２４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を実行し、レーザー光線照射位置のアライメントを遂行する。また、半導体ウエーハ２０に形成されている上記所定方向に対して直角に延びるストリート２１１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。
【００３０】
以上のようにしてチャックテーブル３６上に保持されている半導体ウエーハ２０に形成されているストリート２１１を検出し、レーザビーム照射位置のアライメントが行われたならば、チャックテーブル３６を移動して図５の（ａ）で示すように所定のストリート２１１の一端（図において左端）を検出手段７の直下に位置付ける。そして、チャックテーブル３６を矢印Ｘ１で示す方向に移動し、図５の（ｂ）で示すように所定のストリート２１１の他端（図において右端）まで移動する間に検出手段７によってストリート２１１に配設された特定部材としての金属パターン２１４が位置する領域、即ち金属パターン２１４のＸ方向における一端から他端までのＸ方向座標値を検出し、このＸ方向座標値を制御手段１００に送る（ストリート検出工程）。制御手段１００は、入力したストリート２１１に配設された金属パターン２１４が位置するＸ方向座標値をランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に一時格納する。
【００３１】
次に、チャックテーブル３６を移動して図６の（ａ）で示すように金属パターン２１４が位置するＸ方向座標値が検出された所定のストリート２１１の他端（図において右端）をレーザー光線照射手段５２の集光器５２４の直下に位置付ける。そして、チャックテーブル３６を矢印Ｘ２で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。このようにチャックテーブル３６が矢印Ｘ２で示す方向に移動する際に、上記ストリート検出工程において検出された金属パターン２１４が位置するＸ方向座標値に達すると、制御手段１００はレーザー光線照射手段５２に制御信号を出力し、集光器５２４から金属パターン２１４に金属パターンを除去することができる出力の第１のレーザー光線を照射して金属パターン２１４を除去する。そして、図６の（ｂ）で示すように所定のストリート２１１の一端（図において左端）がレーザー光線照射手段５２の集光器５２４の直下位置まで達する間に、ストリート２１１に配設された複数の金属パターンのみが全て除去される（金属パターン除去工程）。
【００３２】
上記金属パターン除去工程は、図示の実施形態においては次の加工条件に設定されている。なお、金属パターン２１４の厚さは、５μｍに設定されている。
加工条件：金属パターン除去工程
光源 ；ＹＡＧレーザーまたはＹＶＯ４レーザー
波長 ；３５５ｎｍ（紫外光）
出力 ；１．０Ｗ
繰り返し周波数：５０ｋＨｚ
パルス幅 ；１０ｎｓ
集光スポット径；φ２５μｍ
加工送り速度 ；５０ｍｍ／秒
【００３３】
上記のようにして金属パターン除去工程を実行することにより、ストリート２１１に配設された金属パターン２１４を除去したならば、図７の（ａ）で示すように金属パターン２１４が除去された所定のストリート２１１の一端（図において左端）をレーザー光線照射手段５２の集光器５２４の直下に位置付ける。そして、制御手段１００はレーザー光線照射手段５２に制御信号を出力し、集光器５２４から低誘電率絶縁体被膜２１３に上記第１のレーザー光線の出力より低く低誘電率絶縁体被膜を除去することができる出力の第２のレーザー光線を照射しつつチャックテーブル３６を矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。この結果、図７の（ｂ）で示すように所定のストリート２１１の他端（図において右端）まで移動する間に、ストリート２１１に形成された低誘電率絶縁体被膜２１３が除去される（低誘電率絶縁体被膜除去工程）。
【００３４】
上記低誘電率絶縁体被膜除去工程は、図示の実施形態においては次の加工条件に設定されている。なお、低誘電率絶縁体被膜２０３の厚さは、１０μｍに設定されている。
加工条件：低誘電率絶縁体被膜除去工程
光源 ；ＹＡＧレーザーまたはＹＶＯ４レーザー
波長 ；３５５ｎｍ（紫外光）
出力 ；０．５Ｗ
繰り返し周波数：５０ｋＨｚ
パルス幅 ；１０ｎｓ
集光スポット径；φ２５μｍ
加工送り速度 ；１００ｍｍ／秒
【００３５】
上述したように所定のストリート２１１に沿ってストリート検出工程と金属パターン除去工程および低誘電率絶縁体被膜除去工程を実行したら、チャックテーブル３６、従ってこれに保持されている半導体ウエーハ２０を矢印Ｙで示す方向にストリート２１１の間隔だけ割り出し移動し（割り出し工程）、上記ストリート検出工程と金属パターン除去工程および低誘電率絶縁体被膜除去工程を遂行する。このようにして所定方向に延在する全てのストリート２１１についてストリート検出工程と金属パターン除去工程および低誘電率絶縁体被膜除去工程を遂行したならば、チャックテーブル３６、従ってこれに保持されている半導体ウエーハ２０を９０度回動せしめて、上記所定方向に対して直角に延びる各ストリート２１１に沿って上記ストリート検出工程と金属パターン除去工程および低誘電率絶縁体被膜除去工程を実行することにより、半導体ウエーハ２０の全てのストリート２１１に形成されている金属パターン２１４および低誘電率絶縁体被膜２１３が除去される。
【００３６】
なお、上述した実施形態においては、金属パターン除去工程と低誘電率絶縁体被膜除去工程の加工条件として、照射するレーザー光線の出力と加工送り速度を変更した例を示したが、いずれか一方のみを変更するようにしてもよい。
また、上述した実施形態においては、ストリート検出工程と金属パターン除去工程および低誘電率絶縁体被膜除去工程を１本のストリート毎にそれぞれ実行する例を示したが、ストリート検出工程は全てのストリートについて実行し、金属パターン除去工程および低誘電率絶縁体被膜除去工程の遂行に先立って全ストリートの情報をランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に記憶させておいてもよい。
【００３７】
以上のようにして、半導体ウエーハ２０の全てのストリート２１１に形成されている金属パターン２１４および低誘電率絶縁体被膜２１３を除去したならば、半導体ウエーハ２０を保持しているチャックテーブル３６は、最初に半導体ウエーハ２０を吸引保持した位置に戻され、ここで半導体ウエーハ２０の吸引保持を解除する。そして、半導体ウエーハ２０は、図示しない搬送手段によってダイシング工程に搬送される。このダイシング工程において半導体ウエーハ２０は、切削ブレードを備えた切削装置によりストリート２１１に沿って切削され、個々の半導体チップに分割される。このとき、ストリート２１１に形成されている金属パターン２１４および低誘電率絶縁体被膜２１３が除去されているので、ブレードによって低誘電率絶縁体被膜を切削する際に発生する剥離を未然に防止することができる。
【００３８】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
上述した実施形態においては、金属パターン除去工程および低誘電率絶縁体被膜除去工程を遂行する前に、ストリート検出工程において半導体ウエーハ２０のストリート２１１に配設された金属パターン２１４が位置するＸ方向座標値を検出する例を示したが、ストリート検出工程を実行することなく金属パターン除去工程および低誘電率絶縁体被膜除去工程を遂行することもできる。即ち、半導体ウエーハ２０に形成されているストリート２１１およびストリート２１１に配設されている金属パターン２１４の設計上の位置および寸法を予め制御手段１００のリードオンリメモリ（ＲＯＭ）１０２に格納しておくか、必要に応じてランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に格納する。そして、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）１０２またはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に格納された情報に基づいて、上記金属パターン除去工程および低誘電率絶縁体被膜除去工程を遂行することにより、ストリート検出工程を実行することなく半導体ウエーハ２０の全てのストリート２１１に形成されている金属パターン２１４および低誘電率絶縁体被膜２１３を除去することができる。
【００３９】
なお、上述した各実施形態においては、金属パターン除去工程と低誘電率絶縁体被膜除去工程を完全に分けて遂行する例を示したが、１本のストリート２１１を加工する際に、低誘電率絶縁体被膜２１３のみが形成されている領域の加工条件と、低誘電率絶縁体被膜２１３および金属パターン２１４は配設されている領域の加工条件を交互に変えてレーザー光線を照射することにより、１回の加工送りで金属パターン除去工程と低誘電率絶縁体被膜除去工程を実行することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、金属パターンが位置する領域に金属パターンを除去することができる出力の第１のレーザー光線を照射して該金属パターンを除去する金属パターン除去工程と、低誘電率絶縁体被膜の領域に第１のレーザー光線の出力より低く低誘電率絶縁体被膜を除去することができる出力の第２のレーザー光線を照射して低誘電率絶縁体被膜を除去する低誘電率絶縁体被膜除去工程とを実施するので、半導体基板や回路に損傷を与えることなく低誘電率絶縁体被膜および金属パターンを円滑に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成されたレーザー加工装置の斜視図。
【図２】図１に示すレーザー加工装置に装備されるレーザビーム加工手段の構成を簡略に示すブロック図。
【図３】本発明によるレーザー加工方法によって加工される被加工物としての半導体ウエーハの斜視図。
【図４】図３に示す半導体ウエーハの拡大断面図。
【図５】本発明によるレーザー加工方法におけるストリート検出工程の説明図。
【図６】本発明によるレーザー加工方法における金属パターン除去工程の説明図。
【図７】本発明によるレーザー加工方法における低誘電率絶縁体被膜除去工程の説明図。
【符号の説明】
２：静止基台
３：チャックテーブル機構
３１：案内レール
３６：チャックテーブル
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
４１：案内レール
４２：可動支持基台
５：レーザー光線照射ユニット
５１：ユニットホルダ
５２：レーザー光線加工手段
５２２：レーザー光線発振手段
５２３：レーザー光線変調手段
５２４：集光器
６：アライメント手段撮像手段
７：検出手段
１０：制御手段
２０：半導体ウエーハ
２１：半導体基板
２１１：ストリート
２１２：回路
２１３：低誘電率絶縁体被膜
２１４：金属パターン
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面に低誘電率絶縁体被膜が積層されているとともに格子状に形成されたストリートによって複数の回路が形成され、該ストリートにテスト用の金属パターンが部分的に配設されている半導体ウエーハのレーザー加工方法およびレーザー加工装置に関する。
【０００２】
当業者には周知の如く、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基板の表面に格子状に配列されたストリート（切断予定ライン）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等の回路が形成されている半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによって回路毎に分割して個々の半導体チップを製造している。半導体ウエーハのストリートに沿った切断は、通常、ダイサーと称されている切削装置によって行われている。この切削装置は、被加工物である半導体ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された半導体ウエーハを切削するための切断手段と、チャックテーブルと切断手段とを相対的に移動せしめる移動手段とを具備している。切断手段は、高速回転せしめられる回転スピンドルと該スピンドルに装着された切削ブレードを含んでいる。切削ブレードは円盤状の基台と該基台の側面外周部に装着された環状の切れ刃からなっており、切れ刃は例えば粒径３μｍ程度のダイヤモンド砥粒を電鋳によって固定し厚さ２０μｍ程度に形成されている。
【０００３】
また、近時においては、ＩＣ、ＬＳＩ等の回路の処理能力を向上するために、シリコンウエーハの如き半導体基板の表面にＳｉＯＦ、ＢＳＧ（ＳｉＯＢ）等の無機物系の膜やポリイミド系、パリレン系等のポリマー膜である有機物系の膜からなる低誘電率絶縁体被膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）を積層せしめた形態の半導体ウエーハが実用化されている。しかるに、Ｌｏｗ−ｋ膜は、雲母のように多層（５〜１５層）に積層されているとともに非常に脆いことから、切削ブレードによりストリートに沿って切削すると、Ｌｏｗ−ｋ膜が剥離し、この剥離が回路にまで達し半導体チップに致命的な損傷を与えるという問題がある。
【０００４】
上述した問題を解消するために、本出願人はストリートに形成されているＬｏｗ−ｋ膜にレーザー光線を照射してＬｏｗ−ｋ膜を除去し、Ｌｏｗ−ｋ膜が除去されたストリートを切削ブレードにより切削する加工装置を特願２００２−１３１７７６号として提案した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、ストリート上のＬｏｗ−ｋ膜に回路の機能をテストするためのテスト エレメント グループ（Ｔｅｇ）と称するテスト用の金属パターンが部分的に配設されている半導体ウエーハにおいては、Ｌｏｗ−ｋ膜を除去するためにレーザー光線を照射しても、銅やアルミニウム等からなる金属パターンがレーザー光線を妨げＬｏｗ−ｋ膜を円滑に除去することができないという問題がある。そこで、金属パターンを除去できる程度にレーザー光線の出力を高めてストリートにレーザー光線を照射すると、Ｌｏｗ−ｋ膜のみが形成されているストリート部の半導体基板が破損してデブリが飛散し、このデブリが回路に接続されるボンディングパッド等に付着して半導体チップの品質を低下させるという新たな問題が生じる。
【０００６】
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、半導体基板に形成されたストリート上のＬｏｗ−ｋ膜およびストリート上に部分的に配設されたテスト用の金属パターンを円滑に除去することができるレーザー加工方法およびレーザー加工装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、半導体基板の表面に低誘電率絶縁体被膜が積層されているとともに格子状に形成されたストリートによって複数の回路が形成され、該ストリートにテスト用の金属パターンが部分的に配設されている半導体ウエーハのレーザー加工方法であって、
該ストリートを撮像して該金属パターンが位置する領域を検出するストリート検出工程と、
該ストリート検出工程によって検出された該金属パターンが位置する領域に該金属パターンを除去することができる出力の第１のレーザー光線を照射して該金属パターンを除去する金属パターン除去工程と、
該低誘電率絶縁体被膜の領域に該第１のレーザー光線の出力より低く該低誘電率絶縁体被膜を除去することができる出力の第２のレーザー光線を照射して該低誘電率絶縁体被膜を除去する低誘電率絶縁体被膜除去工程と、を含む、
ことを特徴とするレーザー加工方法が提供される。
【０００８】
また、本発明においては、半導体基板の表面に低誘電率絶縁体被膜が積層されているとともに格子状に形成されたストリートによって複数の回路が形成され、該ストリートにテスト用の金属パターンが部分的に配設されている半導体ウエーハのレーザー加工方法であって、
該ストリートを撮像して該金属パターンが位置する領域を検出するストリート検出工程と、
該ストリート検出工程によって検出された該金属パターンが位置する領域に該金属パターンを除去することができる出力の第１のレーザー光線を照射して該金属パターンを除去する金属パターン除去工程と、
該低誘電率絶縁体被膜の領域に該第１のレーザー光線の出力より低く該低誘電率絶縁体被膜を除去することができる出力の第２のレーザー光線を照射して該低誘電率絶縁体被膜を除去する低誘電率絶縁体被膜除去工程と、を含む、
ことを特徴とするレーザー加工方法が提供される。
【００１０】
また、上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された該被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該レーザー光線照射手段によってレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント手段と、該チャックテーブルに保持された該被加工物の加工領域に配設された特定部材が位置する領域を検出する検出手段と、該検出手段によって検出された該特定部材が位置する領域を記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された情報に基づいてレーザー光線照射手段のレーザー加工条件を制御する制御手段とを具備しているレーザー加工装置において、
半導体基板の表面に低誘電率絶縁体被膜が積層されているとともに格子状に形成されたストリートによって複数の回路が形成され、該ストリートにテスト用の金属パターンが部分的に配設されている半導体ウエーハのストリートに沿って該金属パターンおよび該低誘電率絶縁体被膜を除去する際に、該制御手段は、
該検出手段を制御し該ストリートを撮像して該金属パターンが位置する領域を検出し、該金属パターンが位置する領域を該記憶手段に格納するストリート検出工程と、
該レーザー光線照射手段を制御し該記憶手段に格納された該金属パターンが位置する領域に該金属パターンを除去することができる出力の第１のレーザー光線を照射して該金属パターンを除去する金属パターン除去工程と、
該レーザー光線照射手段を制御し該低誘電率絶縁体被膜の領域に該第１のレーザー光線の出力より低く該低誘電率絶縁体被膜を除去することができる出力の第２のレーザー光線を照射して該低誘電率絶縁体被膜を除去する低誘電率絶縁体被膜除去工程と、を実行する、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
【００１２】
また、本発明においては、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された該被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該レーザー光線照射手段によってレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント手段と、該被加工物の加工領域に配設された特定部材が位置する領域を予め記憶しておく記憶手段と、該記憶手段に記憶された情報に基づいてレーザー光線照射手段のレーザー加工条件を制御する制御手段とを具備しているレーザー加工装置において、
半導体基板の表面に低誘電率絶縁体被膜が積層されているとともに格子状に形成されたストリートによって複数の回路が形成され、該ストリートにテスト用の金属パターンが部分的に配設されている半導体ウエーハのストリートに沿って該金属パターンおよび該低誘電率絶縁体被膜を除去する際に、該制御手段は、
該レーザー光線照射手段を制御し該記憶手段に記憶された特定部材としての該金属パターンが位置する領域に該金属パターンを除去することができる出力の第１のレーザー光線を照射して該金属パターンを除去する金属パターン除去工程と、
該レーザー光線照射手段を制御し該低誘電率絶縁体被膜の領域に該第１のレーザー光線の出力より低く該低誘電率絶縁体被膜を除去することができる出力の第２のレーザー光線を照射して該低誘電率絶縁体被膜を除去する低誘電率絶縁体被膜除去工程と、を実行する、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるレーザー加工方法およびレーザー加工装置について、添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
【００１５】
図１には、本発明に従って構成されたレーザー加工装置の斜視図が示されている。図１に示すレーザー加工装置は、静止基台２と、該静止基台２に矢印Ｘで示す方向に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構３と、静止基台２に上記矢印Ｘで示す方向と直角な矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット支持機構４と、該レーザー光線ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す方向に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット５とを具備している。
【００１６】
上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上に矢印Ｘで示す方向に沿って平行に配設された一対の案内レール３１、３１と、該案内レール３１、３１上に矢印Ｘで示す方向に移動可能に配設された第一の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された第２の滑動ブロック３３と、該第２の滑動ブロック３３上に円筒部材３４によって支持された支持テーブル３５と、被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６を具備している。このチャックテーブル３６は多孔性材料から形成された吸着チャック３６１を具備しており、吸着チャック３６１上に被加工物である例えば円盤状の半導体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３６は、円筒部材３４内に配設された図示しないパルスモータによって回転せしめられる。
【００１７】
上記第１の滑動ブロック３２は、その下面に上記一対の案内レール３１、３１と嵌合する一対の被案内溝３２１、３２１が設けられているとともに、その上面に矢印Ｙで示す方向に沿って平行に形成された一対の案内レール３２２、３２２が設けられている。このように構成された第１の滑動ブロック３２は、被案内溝３２１、３２１が一対の案内レール３１、３１に嵌合することにより、一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第１の滑動ブロック３２を一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す方向に移動させるための移動手段３７を具備している。移動手段３７は、上記一対の案内レール３１と３１の間に平行に配設された雄ネジロッド３７１と、該雄ネジロッド３７１を回転駆動するためのパルスモータ３７２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３７１は、その一端が上記静止基台２に固定された軸受ブロック３７３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３７２の出力軸に図示しない減速装置を介して伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３７１は、第１の滑動ブロック３２の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３７２によって雄ネジロッド３７１を正転および逆転駆動することにより、第一の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す方向に移動せしめられる。
【００１８】
上記第２の滑動ブロック３３は、その下面に上記第１の滑動ブロック３２の上面に設けられた一対の案内レール３２２、３２２と嵌合する一対の被案内溝３３１、３３１が設けられており、この被案内溝３３１、３３１を一対の案内レール３２２、３２２に嵌合することにより、矢印Ｙで示す方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第２の滑動ブロック３３を第１の滑動ブロック３２に設けられた一対の案内レール３２２、３２２に沿って矢印Ｙで示す方向に移動させるための移動手段３８を具備している。移動手段３８は、上記一対の案内レール３２２と３２２の間に平行に配設された雄ネジロッド３８１と、該雄ネジロッド３８１を回転駆動するためのパルスモータ３８２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３８１は、その一端が上記第１の滑動ブロック３２の上面に固定された軸受ブロック３８３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３８２の出力軸に図示しない減速装置を介して伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３８１は、第２の滑動ブロック３３の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３８２によって雄ネジロッド３８１を正転および逆転駆動することにより、第２の滑動ブロック３３は案内レール３２２、３２２に沿って矢印Ｘで示す方向に移動せしめられる。
【００１９】
上記レーザー光線照射ユニット支持機構４は、静止基台２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に沿って平行に配設された一対の案内レール４１、４１と、該案内レール４１、４１上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された可動支持基台４２を具備している。この可動支持基台４２は、案内レール４１、４１上に移動可能に配設された移動支持部４２１と、該移動支持部４２１に取り付けられた装着部４２２とからなっている。装着部４２２は、一側面に矢印Ｚで示す方向に延びる一対の案内レール４２３、４２３が平行に設けられている。図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット支持機構４は、可動支持基台４２を一対の案内レール４１、４１に沿って割り出し送り方向である矢印Ｙで示す方向に移動させるための移動手段４３を具備している。移動手段４３は、上記一対の案内レール４１、４１の間に平行に配設された雄ネジロッド４３１と、該雄ねじロッド４３１を回転駆動するためのパルスモータ４３２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド４３１は、その一端が上記静止基台２に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ４３２の出力軸に図示しない減速装置を介して伝動連結されている。なお、雄ネジロッド４３１は、可動支持基台４２を構成する移動支持部４２１の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ４３２によって雄ネジロッド４３１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台４２は案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられる。
【００２０】
図示の実施形態のおけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１と、該ユニットホルダ５１に取り付けられたレーザー光線照射手段５２を具備している。ユニットホルダ５１は、上記装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２３、４２３に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１１、５１１が設けられており、この被案内溝５１１、５１１を上記案内レール４２３、４２３に嵌合することにより、矢印Ｚで示す方向に移動可能に支持される。
【００２１】
図示のレーザー光線照射手段５２は、上記ユニットホルダ５１に固定され実質上水平に延出する円筒形状のケーシング５２１を含んでいる。ケーシング５２１内には図２に示すようにレーザー光線発振手段５２２とレーザー光線変調手段５２３とが配設されている。レーザー光線発振手段５２２としてはＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器を用いることができる。レーザー光線変調手段５２３は繰り返し周波数設定手段５２３ａ、レーザー光線パルス幅設定手段５２３ｂ、およびレーザー光線波長設定手段５２３ｃを含んでいる。レーザー光線変調手段５２３を構成する繰り返し周波数設定手段５２３ａ、レーザー光線パルス幅設定手段５２３ｂおよびレーザー光線波長設定手段５２３ｃは当業者には周知の形態のものでよく、それ故にこれらの構成についての詳細な説明は本明細書においては省略する。上記ケーシング５２１の先端には、それ自体は周知の形態でよい集光器５２４が装着されている。
【００２２】
図１を参照して説明すると、上記レーザー光線発振手段５２２が発振するレーザー光線はレーザー光線変調手段５２３を介して集光器５２４に到達する。レーザー光線変調手段５２３における繰り返し周波数設定手段５２３ａはレーザー光線を所定繰り返し周波数のパルスレーザー光線にし、レーザー光線パルス幅設定手段５２３ｂはパルスレーザー光線のパルス幅を所定幅に設定し、そしてレーザー光線波長設定手段５２３ｃはパルスレーザー光線の波長を所定値に設定する。
【００２３】
上記レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の前端部には、上記レーザー光線照射手段５２によってレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント手段６が配設されている。このアライメント手段６は、被加工物を照明する照明手段と、該照明手段によって照明された領域を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた像を撮像する撮像素子（ＣＣＤ）等を備え、撮像した画像信号を後述する制御手段に送る。
【００２４】
また、実施形態におけるレーザー加工装置は、後述する被加工物のストリート（加工領域）を撮像して金属パターン（特定部材）が位置する領域を検出する検出手段７を備えている。この検出手段７は、実施形態においてはレーザー光線照射手段５２を構成する集光器５２４に装着され、被加工物を照明する照明手段と、該照明手段によって照明された領域を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた像に色を識別する色識別センサーとによって構成されており、検出信号を後述する制御手段に送る。
【００２５】
図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１を一対の案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向に移動させるための移動手段５３を具備している。移動手段５３は、上記各移動手段と同様に一対の案内レール４２３、４２３の間に配設された雄ネジロッド（図示せず）と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ５３２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５３２によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ５１およびレーザビーム照射手段５２を案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向に移動せしめる。
【００２６】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、制御手段１００を具備している。制御手段１００はマイクロコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）１０１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）１０２と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３と、入力インターフェース１０４および出力インターフェース１０５とを備えている。なお。ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３は、上記検出手段７によって検出された金属パターンが位置する領域を記憶する記憶手段として機能する。このように構成された制御手段１０の入力インターフェース１０４には、上記撮像手段６や検出手段７等からの検出信号が入力される。また、出力インターフェース１０５からは、上記パルスモータ３７２、パルスモータ３８２、パルスモータ４３２、パルスモータ５３２、レーザー光線照射手段５２等に制御信号を出力する。
【００２７】
次に、上述したレーザー加工装置を用いて被加工物としての半導体ウエーハを加工処理するレーザー加工方法について説明する。
図３には本発明によるレーザー加工方法によって加工処理される半導体ウエーハの斜視図が示されており、図４には図３に示す半導体ウエーハのストリート２１１における拡大断面図が示されている。図３および図４に示す半導体ウエーハ２０は、シリコンウエーハからなる半導体基板２１の表面２１ａに格子状に配列された複数のストリート（切断予定ライン）２１１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等の回路２１２が形成されている。なお、この半導体ウエーハ２０は、半導体基板２１の表面に低誘電率絶縁体被膜２１３が積層して形成されており、ストリート２１１には回路２１２の機能をテストするためのテスト エレメント グループ（Ｔｅｇ）と称するテスト用の金属パターン２１４が部分的に複数配設されている。
【００２８】
上述したように構成された半導体ウエーハ２０は、図１に示すレーザー加工装置のチャックテーブル機構３を構成するチャックテーブル３６の吸着チャック３６１上に表面２０ａを上側にして搬送され、該吸着チャック３６１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３６は、移動手段３７の作動により案内レール３１、３１に沿って移動せしめられレーザー光線照射ユニット５に配設された撮像手段６の直下に位置付けられる。
【００２９】
チャックテーブル３６が撮像手段６の直下に位置付けられると、アライメント手段６および制御手段１００によって半導体ウエーハ２０のレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。即ち、アライメント手段６および制御手段１００は、半導体ウエーハ２０の所定方向に形成されているストリート２１１と、ストリート２１１に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射ユニット５の集光器５２４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を実行し、レーザー光線照射位置のアライメントを遂行する。また、半導体ウエーハ２０に形成されている上記所定方向に対して直角に延びるストリート２１１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。
【００３０】
以上のようにしてチャックテーブル３６上に保持されている半導体ウエーハ２０に形成されているストリート２１１を検出し、レーザビーム照射位置のアライメントが行われたならば、チャックテーブル３６を移動して図５の（ａ）で示すように所定のストリート２１１の一端（図において左端）を検出手段７の直下に位置付ける。そして、チャックテーブル３６を矢印Ｘ１で示す方向に移動し、図５の（ｂ）で示すように所定のストリート２１１の他端（図において右端）まで移動する間に検出手段７によってストリート２１１に配設された特定部材としての金属パターン２１４が位置する領域、即ち金属パターン２１４のＸ方向における一端から他端までのＸ方向座標値を検出し、このＸ方向座標値を制御手段１００に送る（ストリート検出工程）。制御手段１００は、入力したストリート２１１に配設された金属パターン２１４が位置するＸ方向座標値をランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に一時格納する。
【００３１】
次に、チャックテーブル３６を移動して図６の（ａ）で示すように金属パターン２１４が位置するＸ方向座標値が検出された所定のストリート２１１の他端（図において右端）をレーザー光線照射手段５２の集光器５２４の直下に位置付ける。そして、チャックテーブル３６を矢印Ｘ２で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。このようにチャックテーブル３６が矢印Ｘ２で示す方向に移動する際に、上記ストリート検出工程において検出された金属パターン２１４が位置するＸ方向座標値に達すると、制御手段１００はレーザー光線照射手段５２に制御信号を出力し、集光器５２４から金属パターン２１４に金属パターンを除去することができる出力の第１のレーザー光線を照射して金属パターン２１４を除去する。そして、図６の（ｂ）で示すように所定のストリート２１１の一端（図において左端）がレーザー光線照射手段５２の集光器５２４の直下位置まで達する間に、ストリート２１１に配設された複数の金属パターンのみが全て除去される（金属パターン除去工程）。
【００３２】
上記金属パターン除去工程は、図示の実施形態においては次の加工条件に設定されている。なお、金属パターン２１４の厚さは、５μｍに設定されている。
加工条件：金属パターン除去工程
光源 ；ＹＡＧレーザーまたはＹＶＯ４レーザー
波長 ；３５５ｎｍ（紫外光）
出力 ；１．０Ｗ
繰り返し周波数：５０ｋＨｚ
パルス幅 ；１０ｎｓ
集光スポット径；φ２５μｍ
加工送り速度 ；５０ｍｍ／秒
【００３３】
上記のようにして金属パターン除去工程を実行することにより、ストリート２１１に配設された金属パターン２１４を除去したならば、図７の（ａ）で示すように金属パターン２１４が除去された所定のストリート２１１の一端（図において左端）をレーザー光線照射手段５２の集光器５２４の直下に位置付ける。そして、制御手段１００はレーザー光線照射手段５２に制御信号を出力し、集光器５２４から低誘電率絶縁体被膜２１３に上記第１のレーザー光線の出力より低く低誘電率絶縁体被膜を除去することができる出力の第２のレーザー光線を照射しつつチャックテーブル３６を矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。この結果、図７の（ｂ）で示すように所定のストリート２１１の他端（図において右端）まで移動する間に、ストリート２１１に形成された低誘電率絶縁体被膜２１３が除去される（低誘電率絶縁体被膜除去工程）。
【００３４】
上記低誘電率絶縁体被膜除去工程は、図示の実施形態においては次の加工条件に設定されている。なお、低誘電率絶縁体被膜２０３の厚さは、１０μｍに設定されている。
加工条件：低誘電率絶縁体被膜除去工程
光源 ；ＹＡＧレーザーまたはＹＶＯ４レーザー
波長 ；３５５ｎｍ（紫外光）
出力 ；０．５Ｗ
繰り返し周波数：５０ｋＨｚ
パルス幅 ；１０ｎｓ
集光スポット径；φ２５μｍ
加工送り速度 ；１００ｍｍ／秒
【００３５】
上述したように所定のストリート２１１に沿ってストリート検出工程と金属パターン除去工程および低誘電率絶縁体被膜除去工程を実行したら、チャックテーブル３６、従ってこれに保持されている半導体ウエーハ２０を矢印Ｙで示す方向にストリート２１１の間隔だけ割り出し移動し（割り出し工程）、上記ストリート検出工程と金属パターン除去工程および低誘電率絶縁体被膜除去工程を遂行する。このようにして所定方向に延在する全てのストリート２１１についてストリート検出工程と金属パターン除去工程および低誘電率絶縁体被膜除去工程を遂行したならば、チャックテーブル３６、従ってこれに保持されている半導体ウエーハ２０を９０度回動せしめて、上記所定方向に対して直角に延びる各ストリート２１１に沿って上記ストリート検出工程と金属パターン除去工程および低誘電率絶縁体被膜除去工程を実行することにより、半導体ウエーハ２０の全てのストリート２１１に形成されている金属パターン２１４および低誘電率絶縁体被膜２１３が除去される。
【００３６】
なお、上述した実施形態においては、金属パターン除去工程と低誘電率絶縁体被膜除去工程の加工条件として、照射するレーザー光線の出力と加工送り速度を変更した例を示したが、いずれか一方のみを変更するようにしてもよい。
また、上述した実施形態においては、ストリート検出工程と金属パターン除去工程および低誘電率絶縁体被膜除去工程を１本のストリート毎にそれぞれ実行する例を示したが、ストリート検出工程は全てのストリートについて実行し、金属パターン除去工程および低誘電率絶縁体被膜除去工程の遂行に先立って全ストリートの情報をランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に記憶させておいてもよい。
【００３７】
以上のようにして、半導体ウエーハ２０の全てのストリート２１１に形成されている金属パターン２１４および低誘電率絶縁体被膜２１３を除去したならば、半導体ウエーハ２０を保持しているチャックテーブル３６は、最初に半導体ウエーハ２０を吸引保持した位置に戻され、ここで半導体ウエーハ２０の吸引保持を解除する。そして、半導体ウエーハ２０は、図示しない搬送手段によってダイシング工程に搬送される。このダイシング工程において半導体ウエーハ２０は、切削ブレードを備えた切削装置によりストリート２１１に沿って切削され、個々の半導体チップに分割される。このとき、ストリート２１１に形成されている金属パターン２１４および低誘電率絶縁体被膜２１３が除去されているので、ブレードによって低誘電率絶縁体被膜を切削する際に発生する剥離を未然に防止することができる。
【００３８】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
上述した実施形態においては、金属パターン除去工程および低誘電率絶縁体被膜除去工程を遂行する前に、ストリート検出工程において半導体ウエーハ２０のストリート２１１に配設された金属パターン２１４が位置するＸ方向座標値を検出する例を示したが、ストリート検出工程を実行することなく金属パターン除去工程および低誘電率絶縁体被膜除去工程を遂行することもできる。即ち、半導体ウエーハ２０に形成されているストリート２１１およびストリート２１１に配設されている金属パターン２１４の設計上の位置および寸法を予め制御手段１００のリードオンリメモリ（ＲＯＭ）１０２に格納しておくか、必要に応じてランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に格納する。そして、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）１０２またはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に格納された情報に基づいて、上記金属パターン除去工程および低誘電率絶縁体被膜除去工程を遂行することにより、ストリート検出工程を実行することなく半導体ウエーハ２０の全てのストリート２１１に形成されている金属パターン２１４および低誘電率絶縁体被膜２１３を除去することができる。
【００３９】
なお、上述した各実施形態においては、金属パターン除去工程と低誘電率絶縁体被膜除去工程を完全に分けて遂行する例を示したが、１本のストリート２１１を加工する際に、低誘電率絶縁体被膜２１３のみが形成されている領域の加工条件と、低誘電率絶縁体被膜２１３および金属パターン２１４は配設されている領域の加工条件を交互に変えてレーザー光線を照射することにより、１回の加工送りで金属パターン除去工程と低誘電率絶縁体被膜除去工程を実行することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、金属パターンが位置する領域に金属パターンを除去することができる出力の第１のレーザー光線を照射して該金属パターンを除去する金属パターン除去工程と、低誘電率絶縁体被膜の領域に第１のレーザー光線の出力より低く低誘電率絶縁体被膜を除去することができる出力の第２のレーザー光線を照射して低誘電率絶縁体被膜を除去する低誘電率絶縁体被膜除去工程とを実施するので、半導体基板や回路に損傷を与えることなく低誘電率絶縁体被膜および金属パターンを円滑に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成されたレーザー加工装置の斜視図。
【図２】図１に示すレーザー加工装置に装備されるレーザビーム加工手段の構成を簡略に示すブロック図。
【図３】本発明によるレーザー加工方法によって加工される被加工物としての半導体ウエーハの斜視図。
【図４】図３に示す半導体ウエーハの拡大断面図。
【図５】本発明によるレーザー加工方法におけるストリート検出工程の説明図。
【図６】本発明によるレーザー加工方法における金属パターン除去工程の説明図。
【図７】本発明によるレーザー加工方法における低誘電率絶縁体被膜除去工程の説明図。
【符号の説明】
２：静止基台
３：チャックテーブル機構
３１：案内レール
３６：チャックテーブル
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
４１：案内レール
４２：可動支持基台
５：レーザー光線照射ユニット
５１：ユニットホルダ
５２：レーザー光線加工手段
５２２：レーザー光線発振手段
５２３：レーザー光線変調手段
５２４：集光器
６：アライメント手段撮像手段
７：検出手段
１０：制御手段
２０：半導体ウエーハ
２１：半導体基板
２１１：ストリート
２１２：回路
２１３：低誘電率絶縁体被膜
２１４：金属パターン
Claims (4)
- 半導体基板の表面に低誘電率絶縁体被膜が積層されているとともに格子状に形成されたストリートによって複数の回路が形成され、該ストリートにテスト用の金属パターンが部分的に配設されている半導体ウエーハのレーザー加工方法であって、
該金属パターンが位置する領域に該金属パターンを除去することができる出力の第１のレーザー光線を照射して該金属パターンを除去する金属パターン除去工程と、
該低誘電率絶縁体被膜の領域に該第１のレーザー光線の出力より低く該低誘電率絶縁体被膜を除去することができる出力の第２のレーザー光線を照射して該低誘電率絶縁体被膜を除去する低誘電率絶縁体被膜除去工程と、を含む、
ことを特徴とするレーザー加工方法。 - 半導体基板の表面に低誘電率絶縁体被膜が積層されているとともに格子状に形成されたストリートによって複数の回路が形成され、該ストリートにテスト用の金属パターンが部分的に配設されている半導体ウエーハのレーザー加工方法であって、
該ストリートを撮像して該金属パターンが位置する領域を検出するストリート検出工程と、
該ストリート検出工程によって検出された該金属パターンが位置する領域に該金属パターンを除去することができる出力の第１のレーザー光線を照射して該金属パターンを除去する金属パターン除去工程と、
該低誘電率絶縁体被膜の領域に該第１のレーザー光線の出力より低く該低誘電率絶縁体被膜を除去することができる出力の第２のレーザー光線を照射して該低誘電率絶縁体被膜を除去する低誘電率絶縁体被膜除去工程と、を含む、
ことを特徴とするレーザー加工方法。 - 被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された該被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該レーザー光線照射手段によってレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント手段と、該チャックテーブルに保持された該被加工物の加工領域に配設された特定部材が位置する領域を検出する検出手段と、該検出手段によって検出された該特定部材が位置する領域を記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された情報に基づいてレーザー光線照射手段のレーザー加工条件を制御する制御手段とを具備しているレーザー加工装置において、
半導体基板の表面に低誘電率絶縁体被膜が積層されているとともに格子状に形成されたストリートによって複数の回路が形成され、該ストリートにテスト用の金属パターンが部分的に配設されている半導体ウエーハのストリートに沿って該金属パターンおよび該低誘電率絶縁体被膜を除去する際に、該制御手段は、
該検出手段を制御し該ストリートを撮像して該金属パターンが位置する領域を検出し、該金属パターンが位置する領域を該記憶手段に格納するストリート検出工程と、
該レーザー光線照射手段を制御し該記憶手段に格納された該金属パターンが位置する領域に該金属パターンを除去することができる出力の第１のレーザー光線を照射して該金属パターンを除去する金属パターン除去工程と、
該レーザー光線照射手段を制御し該低誘電率絶縁体被膜の領域に該第１のレーザー光線の出力より低く該低誘電率絶縁体被膜を除去することができる出力の第２のレーザー光線を照射して該低誘電率絶縁体被膜を除去する低誘電率絶縁体被膜除去工程と、を実行する、
ことを特徴とするレーザー加工装置。 - 被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された該被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該レーザー光線照射手段によってレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント手段と、該被加工物の加工領域に配設された特定部材が位置する領域を予め記憶しておく記憶手段と、該記憶手段に記憶された情報に基づいてレーザー光線照射手段のレーザー加工条件を制御する制御手段とを具備しているレーザー加工装置において、
半導体基板の表面に低誘電率絶縁体被膜が積層されているとともに格子状に形成された ストリートによって複数の回路が形成され、該ストリートにテスト用の金属パターンが部分的に配設されている半導体ウエーハのストリートに沿って該金属パターンおよび該低誘電率絶縁体被膜を除去する際に、該制御手段は、
該レーザー光線照射手段を制御し該記憶手段に記憶された特定部材としての該金属パターンが位置する領域に該金属パターンを除去することができる出力の第１のレーザー光線を照射して該金属パターンを除去する金属パターン除去工程と、
該レーザー光線照射手段を制御し該低誘電率絶縁体被膜の領域に該第１のレーザー光線の出力より低く該低誘電率絶縁体被膜を除去することができる出力の第２のレーザー光線を照射して該低誘電率絶縁体被膜を除去する低誘電率絶縁体被膜除去工程と、を実行する、
ことを特徴とするレーザー加工装置。
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