JP4777700B2

JP4777700B2 - レーザ加工方法

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Publication number: JP4777700B2
Application number: JP2005177228A
Authority: JP
Inventors: 洋司森数; 信守生越; 晃一竹山; 邦充高橋; 幸喜清水
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Priority date: 2005-06-17
Filing date: 2005-06-17
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2025-06-17
Also published as: JP2006346716A

Description

本発明は，レーザ加工方法に関し，より詳細には，レーザ光を照射することにより被加工物を切削するレーザ加工方法に関する。

レーザ加工は，高密度エネルギー熱源であるレーザ光を集中して照射し，被加工物を局部的かつ瞬時に溶融，溶断する加工方法である。レーザ加工では，被加工物を微細かつ高精度で加工できるという利点を有する。このため，近年では，半導体ウェハや電子材料などに対してもレーザ加工を行うことが検討されている。例えば，半導体ウェハをチップ状に分割するダイシング工程において，従来の切削ブレードを用いた切削加工に代えて，レーザ光照射による切削加工を行うことが検討されている。

レーザ切削を行うレーザ加工方法として，レーザアブレーションと呼ばれるレーザ加工方法がある。ここで，アブレーションとは，例えばポリマー等の材料表面に対してＹＡＧレーザ等のパルスレーザを高エネルギー密度で照射した際，材料が瞬時に切断され融解，蒸発し，材料表面が爆発的に除去される現象と，入射熱による溶融現象とのことである。このレーザアブレーションでは，ポリマーだけでなく，例えば，セラミックス，ガラス，金属または半導体等の各種材料を，加工点の周囲に熱によるダメージを最小限に留め，極めてシャープに切削加工することができる。

このように，レーザアブレーションは，被加工物を局部的にガス化・蒸散させて除去する手法である。しかし，レーザアブレーションは，本質的に熱加工であるため，加工熱による溶融物が，残留物，飛散物（デブリ）として被加工物の表面に残存してしまう。かかるデブリが加工点の周囲に飛散して，被加工物である半導体ウェハの回路面等に付着すると，製品不良の原因となる。

このため，レーザアブレーションでは，アブレーション反応を促進させるために，アシシトガスを加工点付近に供給しながら加工する場合もある。このアシストガスは，半導体ウェハ等の被加工物のガス化を促進させる作用を有する。しかし，このアシストガスを用いたとしても，上記デブリを完全になくすまでには至っていない。

特開平９−１３６８号公報特許２７９８２２３号公報

ところで，レーザアブレーションにより，例えば半導体ウェハをダイシングすると，分割されたチップの抗折強度が著しく低下することが知られている。例えば，切削ブレードによるダイシングと比較して，レーザ光の照射面側では，加工前のチップの抗折強度の１／３〜１／４という非常に低い抗折強度となってしまう。

そこで，本願発明者らは，この原因を追究した結果，溶融したデブリがレーザ光照射面側の切削溝の縁部に固着してしまうこと，または切削溝の縁部がレーザプラズマにより高温の状態にさらされてしまい切削溝の縁部に熱応力が発生してしまうことが原因であることを突き止めた。

したがって，本願発明者らは，レーザアブレーション加工後，照射面側の切削溝の縁部に発生した熱応力を緩和することで，チップの抗折強度を向上できると考えた。

このような方法として，例えば，切削溝の縁部にレーザ光を照射させて縁部を加工することにより，切削溝の割れや欠けの発生を防止することが考えられる（例えば，特許文献１）。しかし，本願発明者らがこの方法について検証したところ，チップの抗折強度はわずかに向上するものの，本願発明者らが十分と考える程の抗折強度を得ることはできなかった。

また，レーザビームにより切削とドロス除去とを行う方法もある（例えば，特許文献２）。しかし，ドロス除去が裏面に近い位置で行われるため，切削時のアブレーション反応による照射面側の切削溝の縁部に発生した熱応力を緩和することはできなかった。また，ドロス除去が表面に近い位置で行われたとしても，同時に行われる切削時のアブレーション反応によってアシストガスが消費されてしまうので，レーザビームによるドロス除去の作用が有効に働かないものと推測される。

そこで，本発明は，上記問題に鑑みてなされたものであり，本発明の目的とするところは，レーザ光の照射により分割されたチップの抗折強度を向上させることの可能な，新規知見に基づく改良がされたレーザ加工方法を提供することにある。

上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，被加工物の加工点に向けてレーザ光を照射し，加工点でアブレーション反応を起こさせることによって被加工物を切削し，加工点を移動させて被加工物に切削溝を形成するレーザ加工方法において，被加工物の表面において形成された切削溝の両側に，切削溝の縁部から外側に５μｍ以上２５μｍ以下離隔した位置に，深さが０．１μｍ以上２０μｍ以下の補助溝を形成することを特徴とする，レーザ加工方法が提供される（第１のレーザ加工方法）。

かかる方法によれば，被加工物である例えば半導体ウェハを，レーザアブレーションにより切削する。このとき，形成された切削溝の縁部にデブリが固着してしまうと，切削溝の縁部に熱応力が発生して，チップの抗折強度を低下させてしまう。そこで，低下したチップの抗折強度を向上させるため，半導体ウェハの表面において，形成された切削溝の両側に，切削溝の縁部から外側に５μｍ以上２５μｍ以下離隔した位置に，深さが０．１μｍ以上２０μｍ以下の補助溝を形成する。この補助溝により，切削溝の縁部を起因とする表面付近の横方向に引っ張る熱応力を断絶することができ，チップの抗折強度を向上させることができる。

また，上記課題を解決するために，本発明の他の観点によれば，被加工物の加工点に向けてレーザ光を照射し，加工点でアブレーション反応を起こさせることによって被加工物を切削し，加工点を移動させて被加工物に切削溝を形成するレーザ加工方法において，切削溝の内部にエッチング液を供給し，切削溝に滞留したエッチング液に対してアブレーション反応を起こさない程度の出力のレーザ光を照射して加熱することを特徴とする，レーザ加工方法が提供される（第２のレーザ加工方法）。

かかる方法によれば，形成された切削溝の内部に，例えば水酸化カリウムなどのエッチング液を供給する。その後，切削溝に滞留したエッチング液に対してレーザ光を照射して，エッチング液を加熱してエッチング液の化学反応を促進させる。これにより，切削溝の縁部に固着したデブリが除去されるとともに，切削溝内部の面もなめらかにすることができるので，チップの抗折強度が著しく向上する。このとき，レーザ光の出力が大きすぎるとアブレーション反応を起こしてしまい，切削溝の縁部に損傷を与えてしまう。したがって，エッチング液を加熱するときのレーザ光は，アブレーション反応を起こさない程度の出力にする。

さらに，上記切削溝にエッチング液を供給する代わりに，例えば，六フッ化硫黄（ＳＦ_６）や四塩化炭素（ＣＣｌ_４）等のアシストガスを供給してもよい（第３のレーザ加工方法）。そして，切削溝の内面に対してアブレーション反応を起こさない程度の出力のレーザ光を照射して，切削溝の内面を加熱させることにより，アシストガスを加熱してアシストガスの化学反応を促進させる。これにより，切削溝の縁部に固着したデブリが除去されるとともに，切削溝内部の面もなめらかにすることができるので，チップの抗折強度が著しく向上する。

また，第１のレーザ加工方法と第２のレーザ加工方法とは，併用して行うことができる。さらに，第１のレーザ加工方法と第３のレーザ加工方法とを，併用して行うこともできる。このように２つの方法を併用することにより，第１〜第３のレーザ加工方法を単独で行うよりも，各方法による効果が積み重なって働くため，チップの抗折強度をより向上させることができる。

以上説明したように本発明によれば，レーザ光の照射により分割されたチップの抗折強度を向上させることの可能なレーザ加工方法を提供することができる。

以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（第１の実施形態）
まず，図１に基づいて，本発明にかかる第１の実施形態について説明する。ここで，図１は，本実施形態にかかるレーザ加工装置１の全体構成を示す斜視図である。

図１に示すように，レーザ加工装置１は，例えば，静止基台２と，この静止基台２に水平方向（矢印Ｘで示す方向。以下「Ｘ方向」という。）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Ｘ方向と垂直な水平方向（矢印Ｙで示す方向。以下「Ｙ方向」という。）に移動可能に配設されたレーザ光照射ユニット支持機構４と，レーザ光照射ユニット支持機構４に対して鉛直方向（矢印Ｚで示す方向。以下「Ｚ方向」という。）に移動可能に配設されたレーザ光照射ユニット５と，撮像手段６と，から構成される。

チャックテーブル機構３は，例えば，静止基台２上にＸ方向に沿って略平行に配設された一対の案内レール３１，３１と，この案内レール３１，３１上にＸ方向に移動可能に配設された第１の滑動ブロック３２と，第１の滑動ブロック３２上にＹ方向に移動可能に配設された第２の滑動ブロック３３と，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，被加工物を保持するチャックテーブル３６と，を備える。

チャックテーブル３６は，例えば，多孔質材料から形成されて，被加工物を真空吸着して保持する吸着チャック（吸着用プレート）３６１と，吸着チャック３６１を支持するチャック基台部３６２とを備えている。チャックテーブル３６は，円筒部材３４内に配設されたパルスモータ（図示せず）によって，水平方向に回転可能である。

このようなチャックテーブル３６上には，被加工物の一例である半導体ウェハ９０が載置される。この半導体ウェハ９０としては，例えば，８，１２または１６インチの略円板状のシリコンウェハや，低誘電率絶縁体被膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）を積層された半導体ウェハ，ＣＳＰ（ＣｈｉｐＳｉｚｅＰａｃｋａｇｅ）基板等のパッケージ基板など，各種の半導体基板を採用できる。

かかる半導体ウェハ９０は，一側の面に，粘着テープである例えばダイシングテープ１４が貼り付けられている。このダイシングテープ１４により，半導体ウェハ９０の表面を保護するとともに，半導体ウェハ９０を分割して形成された複数のチップがバラバラにならないようにすることができる。また，このダイシングテープ１４の外周は，ウェハリング（フレーム）１６に貼り付けられている。このように，半導体ウェハ９０は，ダイシングテープ１４を介してウェハリング１６に支持された状態で，チャックテーブル３６の吸着チャック３６１上に載置される。この際，半導体ウェハ９０のダイシングテープ１４が貼り付けられた側の面（回路面）９０ｂを下向きにして載置される。

第１の滑動ブロック３２は，その下面に一対の案内レール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Ｙ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。かかる構成の第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Ｘ方向に移動可能に構成される。

さらに，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Ｘ方向に移動されるための移動手段３７を具備する。この移動手段３７は，一対の案内レール３１，３１の間に平行に配設された雄ねじロッド３７１と，雄ねじロッド３７１を回転駆動するためのパルスモータ３７２等の駆動源を備えている。雄ねじロッド３７１は，その一端が静止基台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，その他端がパルスモータ３７２の出力軸に減速装置（図示せず。）を介して伝動連結されている。したがって，パルスモータ３７２によって雄ねじロッド３７１を正転および逆転駆動することにより，第１の滑動ブロック３２を案内レール３１，３１に沿ってＸ方向に移動させることができる。

第２の滑動ブロック３３は，その下面に第１の滑動ブロック３２を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３１１，３１１が設けられている。この被案内溝３１１，３１１を一対の案内レール３２２，３２２に嵌合することにより，Ｙ方向に移動可能に構成される。第２の滑動ブロック３３をＹ方向に移動させるための移動手段３８は，上述した移動手段３７と同様に，雄ねじロッド３８１と，雄ねじロッド３８１を回転駆動するためのパルスモータ３８２等の駆動源を備えている。そして，パルスモータ３８２によって雄ねじロッド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を案内レール３２２，３２２に沿ってＹ方向に移動させることができる。

レーザ光照射ユニット支持機構４は，静止基台２上に割り出し送り方向（Ｙ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，案内レール４１，４１上にＹ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可動支持部４２１と，移動支持部４２１に取り付けられた装着部４２２とからなる。装着部４２２は，一側面にＺ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。

このレーザ光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Ｙ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，上述した移動手段３７と同様に，一対の案内レール４１，４１の間に平行に配設された雄ねじロッド４３１と，雄ねじロッド４３１を回転駆動するためのパルスモータ４３２等の駆動源を備えている。そして，パルスモータ４３２によって雄ねじロッド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を案内レール４１，４１に沿って，Ｙ方向に移動させることができる。

レーザ光照射ユニット５は，ユニットホルダ５１と，ユニットホルダ５１に取り付けられたレーザ光照射手段５２と，移動手段５３と，を有して構成される。

ユニットホルダ５１は，例えば，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が設けられている。この被案内溝５１１，５１１を案内レール４２３，４２３に嵌合することにより，Ｚ方向に移動可能に支持される。

レーザ光照射手段５２は，例えば，ユニットホルダ５１に固定され，略水平に延出する略円筒形状のケーシング５２１と，このケーシング５２１内に配設されたレーザ光発振装置５２２およびレーザ光変調装置５２３と，レーザ加工ヘッド１００とを備える。レーザ光発振装置５２２は，例えば，ＹＡＧレーザ発振器などで構成されており，例えば，Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光を発振することができる。レーザ光発振手段５２２が発振したレーザ光は，レーザ光変調装置５２３を介してレーザ加工ヘッド１００に導かれる。また，レーザ光変調装置５２３は，例えば，繰り返し周波数設定部，レーザ光パルス幅設定部およびレーザ光波長設定部（いずれも図示せず。）などを備えており，レーザ光発振装置５２２が発振したレーザ光を変調することができる。そして，レーザ加工ヘッド１００は，例えば，レーザ光発振装置５２２およびレーザ光変調装置５２３から発振されたパルスレーザ光（以下，‘レーザ光’という。）を集光し，被加工物に向けて出射することができる。

移動手段５３は，ユニットホルダ５１を一対の案内レール４２３，４２３に沿ってＺ方向に移動させることができる。この移動手段５３は，上述した移動手段３７と同様に，一対の案内レール４２３，４２３の間に配設された雄ねじロッド（図示せず。）と，雄ねじ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いる。そして，パルスモータ５３２によって雄ねじロッド（図示せず。）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Ｚ方向に移動させることができる。

撮像手段６は，例えば，レーザ光照射手段５２を構成するケーシング５２１の前端部に配設されている。この撮像手段６は，可視光線によって撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）の外に，被加工物に赤外線を照射する赤外線照明手段と，この赤外線照明手段によって照射された赤外線を捕える光学系と，この光学系によって捕えられた赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）と（いずれも図示せず。）を含んで構成される。この撮像手段６によって撮像された画像信号は，例えば，制御手段（図示せず。）に出力され，モニタ上に表示処理等される。

以上，レーザ加工装置１の全体構成について説明した。かかるレーザ加工装置１を用いて，例えば半導体ウェハ９０を切削すると，図２に示すように，切削溝９２が形成され，切削溝９２の縁部には，加工熱による溶融物であるデブリ９１が堆積してしまう。このデブリ９１の堆積によって，分割されたチップには，切削溝９２側に引っ張られるような熱応力が発生してしまい，切削溝９２付近でチップの抗折強度が低下する。さらに，切削溝９２の縁部がレーザプラズマにより高温の状態にさらされることによって，チップの抗折強度をさらに低下させてしまう。

そこで，図３に基づいて，半導体ウェハ９０をレーザアブレーションによってチップ状に分割したときの，チップの抗折強度を改善する方法を以下に説明する。ここで，図３は，本実施形態にかかるレーザ加工方法を施した半導体ウェハ９０の断面図である。

本実施形態にかかるレーザ加工方法では，例えばレーザアブレーションにより，半導体ウェハ９０の表面９０ａにおいて，切削溝９２の両側に，極浅い溝である補助溝９３を形成する。これにより，切削溝９２の縁部を起因とする表面付近の横に引っ張る熱応力を断絶する。

補助溝９３は，例えば，レーザアブレーションにより半導体ウェハ９０に切削溝９２を形成した後，例えば切削に使用したレーザアブレーションを用いて，半導体ウェハ９０の表面９０ａにおいて，切削溝９２の両側に形成される。このとき，補助溝９３は，切削溝９２の縁部から外側に５μｍ以上２５μｍ以下離隔した位置に，０．１μｍ以上２０μｍ以下の深さに形成される。

これは，切削溝９２の縁部からの距離ｔ_１が５μｍ以下であると，縁部に近すぎて，熱応力を十分に断絶できないので，チップの抗折強度は十分な抗折強度があるといえる程向上しない。一方，切削溝９２の縁部からの距離ｔ_２が２５μｍ以上になると，縁部から遠くなり過ぎて，熱応力を断絶できなくなるため，チップの抗折強度はあまり向上せず，さらに，半導体ウェハ９０の切断予定ラインであるストリートからチップ領域に進入してしまう恐れがある。したがって，補助溝９３は，切削溝９２の縁部から外側に５μｍ以上２５μｍ以下離隔した位置である，Ａの範囲内に形成するものとする。

また，補助溝９３は，熱応力を切断するために，少なくとも０．１μｍ以上の深さが必要である。一方，補助溝９３の深さｄが２０μｍ以上になると，これ以上深く形成しても熱応力を断絶させる効果に変化はなく，その意味を失ってしまう。さらに，例えば，レーザアブレーションにより補助溝９３を形成した場合には，補助溝９３の縁部にデブリが堆積してしまい，熱応力を生じさせることになり，チップの抗折強度を低下させてしまう。しがたって，補助溝９３の深さｄは，０．１μｍ以上２０μｍ以下であるとする。

以上，第１の実施形態にかかるレーザ加工方法について説明した。かかるレーザ加工方法では，半導体ウェハ９０に形成された切断溝９２の両側に，補助溝９３を形成する。このとき，補助溝９３を，切削溝９２の縁部から外側に５μｍ以上２５μｍ以下離隔した位置に，０．１μｍ以上２０μｍ以下の深さに形成する。これにより，切削溝９２の縁部を起因とする表面付近の横に引っ張る熱応力が断絶され，チップの抗折強度を向上させることができる。

（第２の実施形態）
次に，図４および図５に基づいて，第２の実施形態にかかるレーザ加工方法について説明する。ここで，図４は，本実施形態にかかるレーザ加工ヘッド１００を示す側面図である。また，図５は，本実施形態にかかるレーザ加工方法を説明するための説明図であり，紙面手前方向をレーザ加工ヘッド１００の進行方向とする。なお，本実施形態にかかるレーザ加工装置は，上記第１の実施形態にかかるレーザ加工装置１と比して，エッチング液供給手段１０３を有する点で相違するのみであり，その他の機能構成は，上記第１の実施形態の場合と略同一であるので，その説明は省略する。また，図５において，エッチング液供給手段１０３の記載は省略する。

第２の実施形態にかかるレーザ加工方法は，レーザアブレーションによって半導体ウェハ９０に形成された切削溝９２の内部にエッチング液９４を供給した後，切削溝９２に滞留したエッチング液９４に対してレーザ光を照射するものである。そのため，本実施形態にかかるレーザ加工装置は，切削溝９２にエッチング液９４を供給するためのエッチング液供給手段１０３を備える。

エッチング液供給手段１０３は，例えば，エッチング液９４を詰めたカートリッジ（図示せず。）を有して構成される。エッチング液供給手段１０３は，例えば，図４に示すように，半導体ウェハ９０の切削に使用するレーザ加工ヘッド１００の進行方向（図４の矢印方向）に対して前方に設けられ，エッチング液９４を切削溝９２の内部に点滴する。こうして，図５に示すように，エッチング液９４を切削溝９２に供給し，滞留させる。

かかるレーザ加工方法では，まず，レーザ加工ヘッド１００を，レーザ光を照射しながら半導体ウェハ９０の切削ライン上を移動させて，切削溝９２を形成する。次いで，チップの抗折強度を向上させるために，レーザ加工ヘッド１００を，同じ切削ライン上を再度移動させる。このとき，エッチング液供給手段１０３によって切削溝９２の内部にエッチング液９４を供給しながら，レーザ加工ヘッド１００によって切削溝９２に滞留したエッチング液９４に対してレーザ光１０１を照射する。これにより，エッチング液９４が加熱されて化学反応が促進し，切削溝９２の縁部に固着したデブリ９１が除去されるとともに，切削溝９２の内部の面もなめらかにされるため，チップの抗折強度を著しく向上させることができる。

ここで，エッチング液９４としては，例えば，水酸化カリウム（ＫＯＨ），テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ），エチレンジアミン・ピロカテコール（ＥＤＰ），フッ酸（ＨＦ）等を使用することができる。

また，切削溝９２に滞留したエッチング液９４に対して照射されるレーザ光１０１は，エッチング液９４を加熱してエッチング液９４の化学反応を促進するために照射するものであり，この出力は，アブレーション反応を起こさない程度とするのがよい。エッチング液９４は液体であるので，通常使用するレーザの照射エネルギーではアブレーション反応は起きない。しかし，照射エネルギーを著しく大きくすると，レーザによる熱が半導体ウェハ９０に伝達し，アブレーション反応を起こす可能性がある。この場合，切削溝９２の縁部に損傷を与えてしまうため，逆効果となることもある。なお，エッチング液９４の種類によってはガスが発生する場合があるので，この場合は排気装置が必要となる。

以上，第２の実施形態について説明した。かかるレーザ加工方法では，半導体ウェハ９０に形成された切削溝９２の内部にエッチング液９４を供給した後，切削溝９２に滞留したエッチング液９４に対してレーザ光を照射する。これにより，切削溝９２の縁部に堆積したデブリ９１が除去されるとともに，切削溝９２の内部もなめらかにされるため，チップの抗折強度を著しく向上させることができる。

（第３の実施形態）
次に，図６および図７に基づいて，第３の実施形態にかかるレーザ加工方法について説明する。ここで，図６は，本実施形態にかかるレーザ加工ヘッド１００を示す側面図である。また，図７は，本実施形態にかかるレーザ加工方法を説明するための説明図であり，紙面手前方向をレーザ加工ヘッド１００の進行方向とする。なお，本実施形態にかかるレーザ加工装置は，上記第１の実施形態にかかるレーザ加工装置１と比して，アシストガス供給手段を有する点で相違するのみであり，その他の機能構成は，上記第１の実施形態の場合と略同一であるので，その説明は省略する。また，図７において，アシストガス供給管１０５の記載は省略する。

第３の実施形態にかかるレーザ加工方法は，レーザアブレーションによって半導体ウェハ９０に形成された切削溝９２の内部にアシストガス９５を供給した後，切削溝９２に滞留したアシストガス９５に対してレーザ光を照射するものである。そのため，本実施形態にかかるレーザ加工装置は，切削溝９２にアシストガス９５を供給するためのアシストガス供給手段（図示せず。）を備える。

アシストガス供給手段（図示せず。）は，例えば，アシストガスを収容するアシストガスボンベ装置（図示せず。）と，アシストガスボンベ装置内のガスを所定の供給圧力で送出する送出装置（図示せず。）とを備える。そして，アシストガス供給手段より供給されるアシストガス９５を，アシストガス供給管１０５を介して切削溝９２に供給する。アシストガス供給管１０５は，例えば，図６に示すように，半導体ウェハ９０を切削する際に使用するレーザ加工ヘッド１００の進行方向（図６の矢印方向）前方に設けられる。

かかるレーザ加工方法では，第２の実施形態にかかるレーザ加工方法と同様に，まず，レーザ加工ヘッド１００を，レーザ光を照射しながら半導体ウェハ９０の切削ライン上を移動させて，切削溝９２を形成する。次いで，レーザ加工ヘッド１００を，同じ切削ライン上を再度移動させる。このとき，形成された切削溝９２の内部にアシストガス供給管１０５を介してアシストガス９５を供給しながら，切削溝９２の内面に対してレーザ加工ヘッド１００からレーザ光１０１を照射する。これにより，切削溝９２の内面を加熱させることによって，アシストガス９５が加熱されて化学反応が促進する。この結果，切削溝９２の縁部に固着したデブリ９１が除去されるとともに，切削溝９２の内部の面もなめらかになるため，チップの抗折強度が著しく向上する。

ここで，アシストガス９５としては，例えば，六フッ化水素（ＳＦ_６），四塩化炭素（ＣＣｌ_４），フッ素（Ｆ_２），アルゴン（Ａｒ），ヘリウム（Ｈｅ）等を使用することができる。

また，第２の実施形態と同様に，切削溝９２の内面に対して照射されるレーザ光１０１は，アブレーション反応を起こさない程度の出力とするのがよい。照射エネルギーを著しく大きくしてしまうと，レーザによる熱が半導体ウェハ９０に伝達し，アブレーション反応を起こす可能性がある。この場合，切削溝９２の縁部に損傷を与えてしまうため，逆効果となることもある。

以上，第３の実施形態について説明した。かかるレーザ加工方法では，半導体ウェハ９０に形成された切削溝９２の内部にアシストガス９５を滞留させた後，切削溝９２の内面に対してアブレーション反応を起こさない程度の出力でレーザ光を照射させる。これにより，切削溝９２の内面が加熱されることにより，滞留したアシストガス９５が加熱されて化学反応が促進する。この結果，切削溝９２の縁部に堆積したデブリ９１が除去されるとともに，切削溝９２の内部もなめらかにすることができるため，チップの抗折強度が著しく向上する。

次に，上述した第１〜第３の実施形態にかかるレーザ加工方法による効果を検証するため，実施例１〜４に示す各レーザ加工方法により加工されたチップの抗折強度を調べた。以下に，実施例１〜４について説明する。

（実施例１）
実施例１では，第１の実施形態にかかるレーザ加工方法による効果について検証した。本実施例では，まず，レーザアブレーションにより，厚さ５０μｍのシリコンウェハを切削した。このとき，レーザ光の波長を３５５ｎｍ（三倍波），出力を３．５Ｗ，繰り返し周波数を１０ｋＨｚとして，シリコンウェハの表面においてアブレーション反応を起こしながら，レーザ加工ヘッド１００とシリコンウェハとの相対速度８０ｍｍ／ｓで，幅約１０μｍ，深さ５０μｍの切削溝９２を形成した。

次いで，チップの抗折強度を向上させるため，形成した切削溝９２の両側に補助溝９３を形成した。ここで，補助溝９３の深さとチップの抗折強度との関係，および補助溝９３を形成する位置とチップの抗折強度との関係について，各々検証した。

まず，補助溝９３の深さとチップの抗折強度との関係について検証した。ここで，補助溝９３は，レーザ光の波長を３５５ｎｍ（三倍波），繰り返し周波数を１０ｋＨｚとして，シリコンウェハの表面１０ａにおいてアブレーション反応を起こしながら，レーザ加工ヘッド１００とシリコンウェハとの相対速度８０ｍｍ／ｓで移動させて形成した。また，レーザ光の照射位置は，切削溝９２の縁部から外側に１５μｍ離隔した位置に固定した。そして，レーザ光の出力を０．６７〜１．７３Ｗと変化させることにより，補助溝９３の深さを０〜３０μｍの範囲に変化させて，チップの抗折強度を測定した。この結果を，図８に示す。ここで，図８は，補助溝９３の深さとチップの抗折強度との関係を示したグラフである。

図８のグラフより，補助溝９３を極浅く（例えば，約０．１μｍ）形成しただけでも，補助溝９３を形成する前と比べて，チップの抗折強度は向上した。そして，補助溝９３の深さｄを約１５μｍとしたとき，チップの抗折強度は最大となった。さらに補助溝９３を深く形成すると，チップの抗折強度は低下し始め，２０μｍ以上の深さに形成した場合には，十分な抗折強度まで向上させるほどの効果は得られなかった。これは，通常のアブレーション反応による熱の影響と同様の熱応力が加工域に加わってしまったためと考える。

本願発明者らは，切削溝９２を形成したときのチップの抗折強度が約１６７ＭＰａであったことを考慮して，チップの抗折強度は少なくとも１９０ＭＰａ以上であることが必要と考えた。したがって，上記結果より，補助溝９３は，０．１μｍ以上２０μｍ以下の深さに形成することによって，その抗折強度が得られることがわかる。

次に，補助溝９３を形成する位置とチップの抗折強度との関係について検証した。このとき，レーザ光の波長を３５５ｎｍ（三倍波），出力を０．９４Ｗ，繰り返し周波数を１０ｋＨｚとして，シリコンウェハの表面においてアブレーション反応を起こしながら，レーザ加工ヘッド１００とシリコンウェハとの相対速度８０ｍｍ／ｓで移動させた。また，補助溝９３の深さを，１５μｍに固定した。そして，レーザ光の照射位置を，切削溝９２の縁部から外側に０〜３０μｍで変化させたときの，チップの抗折強度を測定した。この結果を，図９に示す。ここで，図９は，補助溝９３を形成する位置とチップの抗折強度との関係を示したグラフである。

図９のグラフより，補助溝９３を形成する位置を切削溝９２の縁部から離隔させるにつれ，チップの抗折強度は向上した。そして，約１５μｍ離れた位置に補助溝９３を形成したときに，チップの抗折強度は最大となった。さらに，補助溝９３を形成する位置を切削溝９２の縁部から離隔させると，抗折強度は低下し始め，３０μｍ以上離れたときには，十分な抗折強度まで向上させるほどの効果は得られなかった。

本願発明者らは，上記と同様に，切削溝９２を形成したときのチップの抗折強度が約１６７ＭＰａであったことを考慮して，チップの抗折強度は少なくとも１９０ＭＰａ以上であることが必要と考えた。したがって，この結果より，補助溝９３は，切削溝９２の縁部から外側に５μｍ以上２５μｍ以下離隔した位置に形成されることが必要であることがわかった。

以上より，切削溝９２の両側に，切削溝９２の縁部から外側に５μｍ以上２５μｍ以下離隔した位置に，０．１μｍ以上２０μｍ以下の深さに形成することにより，チップの抗折強度を，十分な効果があると考えられる１９０ＭＰａ以上にすることができる。なお，この補助溝９３の深さの範囲は，切削溝９２の幅や深さを変化させた場合でも，同様の結果となった。

（実施例２）
次に，実施例２では，第２の実施形態にかかるレーザ加工方法による効果について検証した。本実施例では，まず，レーザアブレーションにより，厚さ５０μｍのシリコンウェハを切削した。このとき，レーザ光の波長を３５５ｎｍ（三倍波），出力を３．５Ｗ，繰り返し周波数を１０ｋＨｚとして，シリコンウェハの表面においてアブレーション反応を起こしながら，レーザ加工ヘッド１００とシリコンウェハとの相対速度８０ｍｍ／ｓで，幅約１０μｍ，深さ５０μｍの切削溝９２を形成した。

次いで，抗折強度を向上させるため，エッチング液供給手段１０３によって切削溝９２に２０ｐｌの水酸化カリウム溶液を供給しながら，レーザ光を照射し，レーザエッチング処理を行った。このとき，レーザ光の波長を３５５ｎｍ（三倍波），出力を１Ｗ，繰り返し周波数を１０ｋＨｚ，レーザ加工ヘッド１００とシリコンウェハとの相対速度を８０ｍｍ／ｓとし，アブレーション反応を起こさないように加工を行った。

表１に，切削溝９２を形成した後に計測したチップの抗折強度（エッチング処理前）と，エッチング処理を行った後に計測したチップの抗折強度（エッチング処理後）とを示す。この値は，加工条件を同一として同じ実験を１０回繰り返したときの値である。

表１に示すように，エッチング処理後のチップの抗折強度は，エッチング処置前と比較して，最大値および平均値が約２倍の大きさに向上している。また，エッチング処理後のチップの抗折強度は，平均して約３３２ＭＰａであり，最小でも約２３１ＭＰａであることから，エッチング処理を行うことによって十分な抗折強度が得られたといえる。

（実施例３）
さらに，実施例３では，第３の実施形態にかかるレーザ加工方法による効果について検証した。本実施例では，まず，レーザアブレーションにより，厚さ５０μｍのシリコンウェハを切削した。このとき，レーザ光の波長を３５５ｎｍ（三倍波），出力を３．５Ｗ，繰り返し周波数を１０ｋＨｚとして，シリコンウェハの表面においてアブレーション反応を起こしながら，レーザ加工ヘッド１００とシリコンウェハとの相対速度８０ｍｍ／ｓで，幅約１０μｍ，深さ５０μｍの切削溝９２を形成した。

次いで，抗折強度を向上させるため，アシストガス供給手段によって切削溝９３に２リットル／ｍｉｎの六フッ化水素（ＳＦ_６）供給しながら，レーザ光を照射し，レーザエッチング処理を行った。このとき，レーザ光の波長を３５５ｎｍ（三倍波），出力を１Ｗ，繰り返し周波数を１０ｋＨｚ，レーザ加工ヘッド１００とシリコンウェハとの相対速度を８０ｍｍ／ｓとし，アブレーション反応を起こさないように加工を行った。

表２に，切削溝９２を形成した後に計測したチップの抗折強度（エッチング処理前）と，エッチング処理を行った後に計測したチップの抗折強度（エッチング処理後）とを示す。この値は，加工条件を同一として同じ実験を１０回繰り返したときの値である。

表２に示すように，エッチング処理後のチップの抗折強度は，エッチング処置前と比較して，最大値および平均値が１．５倍以上となっており，チップの抗折強度を向上させることがわかる。ここで，エッチング処理後のチップの抗折強度の平均値は約１５６ＭＰａであり，実施例２と比べて効果が小さい。これは，アシストガス９５が気体であるため，液体と比べて化学的反応による効果が小さいために，エッチング液９４を使用した場合よりも，効果が小さいものと考える。しかし，アシストガス９５を使用する場合には，レーザ加工装置に大規模な装置を追加しなくてもよいという利点がある。

（実施例４）
上述した第１〜第３の実施形態にかかるレーザ加工方法において，第１の実施形態にかかるレーザ加工方法と第２の実施形態にかかるレーザ加工方法とは併用することが可能である。一方，第１の実施形態にかかるレーザ加工方法と第３の実施形態にかかるレーザ加工方法とを併用することも可能である。また，実施例１〜３の結果より，実施例２に示したレーザ加工方法が最も高い効果が得られることから，第１の実施形態にかかるレーザ加工方法と第２の実施形態にかかるレーザ加工方法とを併用した場合に最も高い効果が得られると考え，実施例４では，この方法による効果について検証した。

かかる方法では，まず，レーザアブレーションにより，厚さ５０μｍのシリコンウェハを切削した。このとき，レーザ光の波長を３５５ｎｍ（三倍波），出力を３．５Ｗ，繰り返し周波数を１０ｋＨｚとして，シリコンウェハの表面においてアブレーション反応を起こしながら，レーザ加工ヘッド１００とシリコンウェハとの相対速度８０ｍｍ／ｓで，幅約１０μｍ，深さ５０μｍの切削溝９２を形成した。

次いで，レーザ光の波長を３５５ｎｍ（三倍波），出力を０．９４Ｗ，繰り返し周波数を１０ｋＨｚとして，シリコンウェハの表面においてアブレーション反応を起こしながら，レーザ加工ヘッド１００とシリコンウェハとの相対速度を８０ｍｍ／ｓとして，切削溝９２の両側に，補助溝９３を形成した。ここで，補助溝９３は，切削溝９２の縁部から外側に約１５μｍ離隔した位置に，約１５μｍの深さに形成した。

さらに，実施例２と同様に，エッチング液供給手段１０３によって切削溝９２に２０ｐｌの水酸化カリウム溶液を供給しながら，レーザ光を照射し，レーザエッチング処理を行った。このとき，レーザ光の波長を３５５ｎｍ（三倍波），出力を１Ｗ，繰り返し周波数を１０ｋＨｚ，レーザ加工ヘッド１００とシリコンウェハとの相対速度を８０ｍｍ／ｓとして，レーザエッチング処理を行った。

ここで，図１０に，切削溝９２形成後（未処理）のチップの抗折強度，エッチング液９４によるレーザエッチング処理のみを行ったチップの抗折強度，補助溝９３が形成されたチップの抗折強度，そして，補助溝９３の形成とエッチング液９４によるレーザエッチング処理とを行ったチップの抗折強度を示す。なお，図１０のグラフに示す各抗折強度の値は，加工条件を同一として同じ実験を１０回繰り返したときの平均値である。

図１０に示すように，切削溝９２を形成した後，未処理のチップの平均抗折強度は，約１６７ＭＰａであった。また，エッチング液９４によるレーザエッチング処理のみを行ったチップの平均抗折強度は，約３３２ＭＰａであった。さらに，補助溝９３を形成したときのチップの平均抗折強度は，約２４５ＭＰａであった。また，補助溝９３の形成とエッチング液９４によるレーザエッチング処理とを行ったチップの平均抗折強度は，約４３１ＭＰａであった。

上記結果より，補助溝９３の形成とエッチング液９４によるレーザエッチング処理とを行ったチップの平均抗折強度は，未処理のチップの平均抗折強度と比較して，約２．６倍となっており，他の処理を施したものと比較して最も高くなっていた。このとき，補助溝９３の形成とエッチング液９４によるレーザエッチング処理とを併用することによる相乗効果はないものの，それぞれの効果が積み上げられた程度の結果を示しており，図１０に示した４つの結果の中で最も効果が高いことがわかる。

以上，実施例１〜４について説明した。これらの結果より，第１〜第３の実施形態にかかるレーザ加工方法により，切削溝９２を形成した際に低下してしまったチップの抗折強度を，十分な大きさにまで向上できることが示された。また，各実施形態にかかるレーザ加工方法を単独で行う場合には，エッチング液９４を利用したレーザエッチング処理方法により効果が最も高く，さらに，各方法を併用することにより，さらにチップの抗折強度を向上できることが示された。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば，第１の実施形態において，補助溝９３の形成は，レーザアブレーションによって行ったが，本発明はかかる例に限定されず，例えば，切削ブレードやエッチング処理によって行ってもよい。

また，第２の実施形態において，エッチング液供給手段１０３は，エッチング液９４を切削溝９２内部に点滴するものであったが，例えば，溶液を霧状にしてノズルから供給するものであってもよい。

さらに，上記実施形態において，レーザ加工装置１は，レーザ加工ヘッド１００をひとつのみ備えていたが，例えば，２つのレーザ加工ヘッドを備え，第１のレーザ加工ヘッドを切削溝形成用，第２のレーザ加工ヘッドをチップの抗折強度を向上させるための加工用として使用することもできる。この場合，２つのレーザ加工ヘッドを，一定の間隔を置き，同期して移動できるように設置する。そして，進行方向前側に設置された第１のレーザ加工ヘッドにてストリートを切削した後，進行方向後側に設置された第２のレーザ加工ヘッドにより，切削溝９２内部にレーザ光を照射する。第２のレーザ加工ヘッドには，例えばエッチング液供給手段１０３またはアシストガス供給手段などを備え，第２のレーザ加工ヘッドによるレーザ光照射前に，エッチング液９４またはアシストガス９５が切削溝９２に供給することができるようにする。

本発明は，レーザ加工方法に適用可能であり，特にレーザ光を照射することにより被加工物を切削するレーザ加工方法に適用可能である。

本発明の第１の実施形態にかかるレーザ加工装置を示す全体斜視図である。切削溝形成後の半導体ウェハの断面図である。同実施形態にかかるレーザ加工方法を施した半導体ウェハの断面図である。本発明の第２の実施形態にかかるレーザ加工ヘッドを示す側面図である。同実施形態にかかるレーザ加工方法を説明するための説明図である。本発明の第３の実施形態にかかるレーザ加工ヘッドを示す側面図である。同実施形態にかかるレーザ加工方法を説明するための説明図である。補助溝の深さとチップの抗折強度との関係を示したグラフである。補助溝を形成する位置とチップの抗折強度との関係を示したグラフである。レーザ加工方法の違いによるチップの平均抗折強度を比較したグラフである。

符号の説明

１レーザ加工装置
９０半導体ウェハ
９１デブリ
９２切削溝
９３補助溝
９４エッチング液
９５アシストガス
１０３エッチング液供給手段
１０５アシストガス供給管

Claims

被加工物の加工点に向けてレーザ光を照射し，前記加工点でアブレーション反応を起こさせることによって前記被加工物を切削し，前記加工点を移動させて前記被加工物に切削溝を形成するレーザ加工方法において：
前記被加工物の表面において前記切削溝を形成した後，前記切削溝の両側に，前記切削溝の縁部から外側に５μｍ以上２５μｍ以下離隔した位置に，深さが０．１μｍ以上２０μｍ以下の補助溝を形成することを特徴とする，レーザ加工方法。
前記切削溝の内部にエッチング液を供給し，前記切削溝に滞留した前記エッチング液に対してアブレーション反応を起こさない程度の出力のレーザ光を照射して加熱して前記エッチング液の化学反応を促進させることを特徴とする，請求項１に記載のレーザ加工方法。
被加工物の加工点に向けてレーザ光を照射し，前記加工点でアブレーション反応を起こさせることによって前記被加工物を切削し，前記加工点を移動させて前記被加工物に切削溝を形成するレーザ加工方法において：
前記切削溝の内部にアシストガスを供給し，前記切削溝の内面に対してアブレーション反応を起こさない程度の出力のレーザ光を照射して，前記切削溝の内面を加熱させることにより前記アシストガスを加熱して前記アシストガスの化学反応を促進させることを特徴とする，レーザ加工方法。
前記被加工物の表面において前記切削溝を形成した後，前記切削溝の両側に，前記切削溝の縁部から外側に５μｍ以上２５μｍ以下離隔した位置に，深さが０．１μｍ以上２０μｍ以下の補助溝を形成することを特徴とする，請求項３に記載のレーザ加工方法。