JP2018174310A - ダイシング用保護膜剤 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的機械的強度の低い被加工物であっても、高エネルギーレーザーによる加工でデブリを発生させず、また加工バリの発生も抑制することができるダイシング用保護膜剤を提供すること。【解決手段】水溶性樹脂とレーザー光吸収剤とを含むダイシング用保護膜剤であって、該レーザー光吸収剤の少なくとも一種が、無機酸化物で表面処理されているダイシング用保護膜剤。【選択図】図４

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の所定の領域にレーザー光線を照射して所定の加工を施すレーザーダイシングに用いる保護膜剤に関する。

半導体デバイス製造工程において形成されるウエーハは、シリコン等の半導体基板の表面に絶縁膜と機能膜が積層された積層体を、ストリートと呼ばれる格子状の分割予定ラインによって区画したものであり、ストリートで区画されている各領域が、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体チップとなっている。

このストリートに沿ってウエーハを切断することによって複数の半導体チップが得られる。また、光デバイスウエーハでは、サファイヤ基板等の表面に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された積層体がストリートによって複数の領域に区画される。このストリートに沿っての切断により、光デバイスウエーハは、発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割される。これらの光デバイスは、電気機器に広く利用されている。

このようなウエーハのストリートに沿った切断は、過去は、ダイサーと称されている切削装置によって行われていた。しかし、この方法では、積層構造を有するウエーハが高脆性材料であるため、ウエーハを切削ブレード（切れ刃）によって半導体チップ等に裁断分割する際に、傷や欠け等が発生したり、チップ表面に形成されている回路素子として必要な絶縁膜が剥離したりする問題があった。このため、現在では、切削ブレードによる切削に先立って、ストリートに沿ってレーザー光を照射し、切削ブレード（切れ刃）の幅に合わせた溝を作製した後に、該ブレードによる切削を行うという方法が広く採用されている。

しかしながら、ウエーハのストリートに沿ってレーザー光を照射していくと、レーザー光が例えばシリコン基板に吸収されて熱エネルギーに変換されてしまう。その熱エネルギーによるシリコンの溶融、熱分解等に起因してシリコン蒸気等が発生する。そうすると、シリコン蒸気等がチップ表面に凝縮して付着してしまう。このような現象（デブリ）は、半導体チップの品質を大きく低下させる。

デブリによる問題を解消するために、特許文献１や特許文献２では、ウエーハの加工面にレーザーの波長に合わせた光吸収剤を含有させた水溶性樹脂からなる保護膜を形成し、該保護膜を介してレーザー光を照射する加工方法が提案されている。

特開２００５−１５０５２３号公報 特開２００６−１４０３１１号公報

上記レーザーによる加工では、生産性を上げながらも被加工物の熱ダメージをできる限り減少させるため、より高いエネルギーの照射が可能な、短パルスレーザー照射が行われている。

一方、パッシベーション層のような層間絶縁膜の低誘電化にともない、被加工物の機械的強度が低下する傾向にある。この高エネルギーレーザーを使用した場合、レーザー光が基板を熱分解することによりシリコン蒸気が発生し、照射スポット周辺の保護膜をも同時に破壊するという現象が発生した。そして破壊されて保護膜の無くなった被加工部位へは、デブリ付着が発生し、生産性を落とす原因となっている。
また高エネルギーレーザーが保護膜を通過し、被加工物まで届いた結果、加工部位に高い加工バリが発生することがある。この点からも十分な生産性を得られないことがあった。

本発明は、機械的強度の低い被加工物を、高エネルギーレーザーにより加工する場合であっても、パッシベーション膜の層間剥離、デブリの発生、加工バリの発生等を抑制できる、ダイシング用保護膜剤と、当該ダイシング用保護膜剤を使用するウエーハの加工方法とを提供することを目的とする。

本発明の目的は、下記によって達成された。

（１）水溶性樹脂とレーザー光吸収剤とを含むダイシング用保護膜剤であって、該レーザー光吸収剤の少なくとも一種が、無機酸化物で表面処理されているダイシング用保護膜剤。
（２）前記レーザー光吸収剤の少なくとも一種が、無機酸化物で表面処理されている酸化チタン又は酸化亜鉛である（１）記載のダイシング用保護膜剤。
（３）前記無機酸化物が、酸化ケイ素、水酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムである前記（１）又は（２）記載のダイシング用保護膜剤。
（４）消泡剤を含有する前記（１）〜（３）いずれか１つに記載のダイシング用保護膜剤。
（５）抗菌剤を含有する前記（１）〜（４）いずれか１つに記載のダイシング用保護膜剤。
（６）前記（１）〜（５）いずれか１つに記載のダイシング用保護膜剤を使用するウエーハ加工方法。

本発明によれば、機械的強度の低い被加工物を、高エネルギーレーザーにより加工する場合であっても、パッシベーション膜の層間剥離、デブリの発生、加工バリの発生等を抑制できる、ダイシング用保護膜剤と、当該ダイシング用保護膜剤を使用するウエーハの加工方法とを提供することができる。

本発明の保護膜剤を用いるウエーハの加工方法によって加工される半導体ウエーハを示す斜視図。 図１に示される半導体ウエーハの断面拡大図。 本発明にかかるウエーハの加工方法における保護膜形成工程の一実施形態を示す説明図。 図３に示される保護膜形成工程によって保護膜が形成された半導体ウエーハの要部拡大断面図。 保護膜が形成された半導体ウエーハが環状のフレームに保護テープを介して支持された状態を示す斜視図。 本発明にかかるウエーハの加工方法においてレーザー光線射工程を実施するレーザー加工装置の要部斜視図。 図６に示されるレーザー加工装置に装備されるレーザー光照射手段の構成を簡略に示すブロック図。 レーザー光の集光スポット径を説明するための簡略図。 本発明にかかるウエーハの加工方法におけるレーザー光照射工程の説明図。 本発明にかかるウエーハの加工方法におけるレーザー光照射工程についてのレーザー光照射位置を示す説明図。 本発明にかかるウエーハの加工方法におけるレーザー光照射工程によって半導体ウエーハに形成されたレーザー加工溝を示す半導体ウエーハの要部拡大断面図。 本発明にかかるウエーハの加工方法における保護膜除去工程によって半導体ウエーハの表面に被覆された保護膜を除去した状態を示す半導体ウエーハの要部拡大断面図。 本発明にかかるウエーハの加工方法における切削工程を実施するための切削装置の要部斜視図。 本発明にかかるウエーハの加工方法における切削工程の説明図。 本発明にかかるウエーハの加工方法における切削工程によってレーザー加工溝に沿って半導体ウエーハが切削される状態を示す説明図。

≪レーザーダイシング用保護膜剤≫
レーザーダイシング用保護膜剤（以下、単に「保護膜剤」とも記す。）は、水溶性樹脂とともにレーザー光吸収剤を含有している。レーザー光吸収剤は、その少なくとも一種として、無機酸化物で表面処理されているレーザー光吸収剤を含む。このため、この保護膜剤を塗布・乾燥することによってウエーハ表面に形成される保護膜は、レーザー光に対して低い透過率を示す。その結果、基板の熱分解が抑制され、パッシベーション膜の剥がれを有効に防止することができる。
以下、レーザーダイシング用保護膜剤に含まれる、必須又は任意の成分について説明する。

＜水溶性樹脂＞
水溶性樹脂は、保護膜剤を用いて形成される保護膜の基材である。水溶性樹脂の種類は、水等の溶剤に溶解させて塗布・乾燥して膜を形成し得るものであれば特に制限されない。例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール（酢酸ビニル共重合体も含む）、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリ（Ｎ−アルキルアクリルアミド）、ポリアリルアミン、ポリ（Ｎ−アルキルアリルアミン）、部分アミド化ポリアリルアミン、ポリ（ジアリルアミン）、アリルアミン・ジアリルアミン共重合体、ポリエチレンオキサイド、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコールポリアクリル酸ブロック共重合体、ポリビニルアルコールポリアクリル酸エステルブロック共重合体、ポリグリセリン等を挙げることができる。これらは、１種単独で使用することもできるし、２種以上を組み合わせて使用することもできる。
ここで水溶性とは、２５℃の水１００ｇに対して、溶質（水溶性樹脂）が０．５ｇ以上溶解することをいう。

ウエーハ表面に形成される保護膜は、通常、レーザー加工後に水洗によって除去される。このため、保護膜の水洗性の点から、ウエーハ表面との親和性の低い水溶性樹脂が好ましい。ウエーハ表面との親和性の低い水溶性樹脂としては、極性基としてエーテル結合、水酸基、アミド結合のみを有する樹脂、例えばポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドンが好ましい。

これらの水溶性樹脂としては、市販の水溶性樹脂を使用することができる。これらの水溶性樹脂は、例えば、（株）クラレ、日本合成化学工業（株）、日本酢ビ・ポバール（株）、デンカ（株）、日本触媒（株）、ニットーボーメディカル（株）、星光ＰＭＣ（株）、積水化学工業（株）、信越化学（株）等から入手できる。
重合度又は分子量が比較的高い水溶性樹脂は、水洗性が若干劣る。しかし、後述する可塑剤を併用することにより、水洗性の低下を回避できる。
水溶性樹脂の保護膜剤での含有量は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。水溶性樹脂の種類にもよるが、塗布性、及び乾燥性の点から、水溶性樹脂の含有量は、レーザーダイシング用保護膜剤の固形分の質量に対して、２０質量％以上９０質量％以下が好ましく、４０質量％以上８０質量％以下がより好ましい。

＜レーザー光吸収剤＞
レーザー光吸収剤は、その少なくとも一種が、無機酸化物で表面処理されていることを特徴とする。ここで、レーザー光吸収剤は、通常、その表面に無機酸化物を備える微粒子である。つまり、レーザー光吸収剤は、レーザー光吸収剤の表面に存在する無機酸化物と、当該無機酸化物をその表面に保持するコア粒子とからなる微粒子である。
レーザー光吸収剤における、無機酸化物の保持の態様は特に限定されない。無機酸化物は、コア粒子の表面に点在してもよく、コア粒子の表面の全体又は略全体を層状に被覆していてもよい。
レーザー光吸収剤において、コア粒子の材質については、レーザー光吸収剤が所望するレーザー光吸収特性を有する限り特に限定されない。コア粒子の材質は、典型的には、レーザー光吸収剤の微粒子の表面に保持される無機酸化物とは異なる種類の無機酸化物である。コア粒子の材質としては、具体的には、酸化チタン又は酸化亜鉛が好ましい。
つまり、レーザー光吸収剤としては、その表面に、酸化チタン及び酸化亜鉛以外の無機酸化物を保持する、酸化チタン微粒子、又は酸化亜鉛微粒子が好ましい。

コア粒子が、酸化チタン微粒子、又は酸化亜鉛微粒子等の光触媒能を有する微粒子である場合、レーザー光吸収剤の微粒子の表面に無機酸化物を保持させることにより、レーザー光吸収剤の微粒子にレーザー光を吸収させながらも、酸化チタン又は酸化亜鉛が有する光触媒能（周辺にエネルギーを移行する性質）を抑制することができる。このため、加工部位を汚すことなく、保護膜剤の経時安定性も確保することが可能である。

酸化チタン微粒子としてはルチル型、アナタース型いずれも使用できる。酸化チタン微粒子の平均一次粒子径、及び平均二次粒子径は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。平均一次粒子径は、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下が好ましく、５ｎｍ以上８０ｎｍ以下がより好ましく、１０ｎｍ以上６０ｎｍ以下がさらに好ましい。平均二次粒子径は、４０ｎｍ以上１μｍ以下が好ましい。経時安定性の点からルチル型が好ましい。
酸化亜鉛微粒子としては、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。酸化亜鉛としては、公知の酸化亜鉛微粒子から適宜選択することができる。酸化亜鉛微粒子の平均一次粒子径は、５ｎｍ以上２００ｎｍ以下が好ましく、分散安定性の点から１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下がより好ましい。
酸化チタン微粒子及び酸化亜鉛微粒子の、平均一次粒子径、又は平均二次粒子径が、上記の範囲内であると、比表面積の広さにともなう十分に高いレーザー光吸収性能と、保護膜剤におけるレーザー光吸収剤の経時的な分散安定とを両立しやすい。
また、平均二次粒子径は、１５ｎｍ以上１μｍ以下が好ましく、２０ｎｍ以上８００ｎｍ以下がより好ましい。
酸化チタン微粒子、又は酸化亜鉛微粒子の平均粒子径は、以下の方法により測定することができる。
平均一次粒子径については、顕微鏡観察像を、画像解析ソフトウェアにより処理し、一次粒子の円相当径を求めることにより測定できる。平均以一次粒子径は、例えば１０以上、好ましくは５０以上の一次粒子の円相当径の平均値として算出される。
平均二次粒子径については、レーザー回折式の流動分布計を用いて、体積平均粒子径として測定することができる。

レーザー光吸収剤を構成するコア粒子の表面に無機酸化物を保持させる表面処理は、レーザー光吸収剤の、水溶性樹脂に対する親和性や、保護膜全体の経時安定性の向上の点から効果的である。特に、レーザー光吸収剤を構成するコア粒子が、酸化チタン粒子、又は酸化亜鉛粒子等である場合に、かかる表面処理は極めて効果的である。かかる表面処理としては、無機酸化物として、アルミニウム、ケイ素、ジルコニウム等の酸化物を用いる表面処理が挙げられる。特に無機酸化物としてケイ素の酸化物を用いる表面処理が好ましい。
表面処理の結果、レーザー光吸収剤の表面に保持される無機酸化物の量は、レーザー光吸収剤の質量に対して、０．５質量％以上３０質量％以下が好ましく、１質量％以上２０質量％以上がより好ましく、３質量％以上１５質量％以下が特に好ましい。
レーザー光吸収剤の表面に保持される無機酸化物の量は、蛍光Ｘ線分析により測定することができる。

無機酸化物で表面処理された酸化チタンは、市販品として入手することができる。市販品としては、Ｒ３８Ｌ、Ｒ６２Ｎ、Ｄ−９１８、ＳＴＲ−４０−ＬＰ、ＧＴ−１０Ｗ２等（以上、堺化学工業（株）製）、ＡＭＴ−１００、ＭＴ−０５，ＭＴ−１００ＡＱ，ＭＴ−１００ＷＰ、ＴＫＰ−１０１等（以上、テイカ（株）製）、ＴＴＯ−Ｓ−３、ＴＴＯ−Ｖ−３、ＴＴＯ−Ｗ−５等（以上、石原産業（株）製）等が挙げられる。

無機酸化物で表面処理された酸化亜鉛は、市販品として入手することができる。市販品としては、ＦＩＮＥＸ−５０Ｓ−ＬＰ２、ＦＩＮＥＸ−５０Ｗ、ＦＩＮＥＸ−５０Ｗ−ＬＰ２、ＦＩＮＥＸ−３３Ｗ−ＬＰ２、ＦＩＮＥＸ−３０Ｓ−ＬＰＴ、ＤＩＦ−３Ｗ４、ＤＩＦ−ＡＱＬ−３３Ｗ等（以上、堺化学工業（株）製）、ＺｎＯ−６１０Ｓｉ（４）Ｇ、ＺｎＯ−５１０ＳＩＤ、ＳＩＨ１０−ＺｎＯ−５１０ＳＩＤ等（以上、住友大阪セメント（株）製）等が挙げられる。

レーザー光吸収剤の含有量は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。レーザー光吸収剤の含有量は、保護膜剤の固形分の質量に対して、１０質量％以上８０質量％以下が好ましく、レーザー照射時の膜剥がれ防止、塗布性の点から、２０質量%以上６０質量％以下であることがより好ましい。

＜その他の添加剤＞
保護膜剤には、上記の水溶性樹脂及びレーザー光吸収剤以外にも、本発明の目的を阻害しない限りにおいて、他の配合剤を溶解させることもできる。他の配合剤としては、例えば、防腐剤、界面活性剤、及び可塑剤等を用いることができる。

防腐剤としては、安息香酸、ブチルパラベン、エチルパラベン、メチルパラベン、プロピルパラベン、安息香酸ナトリウム、プロピオン酸ナトリウム、塩化ベンザルコニウム、塩化ベンゼトニウム、ベンジルアルコール、塩化セチルピリジニウム、クロロブタノール、フェノール、フェニルエチルアルコール、２−フェノキシエタノール、硝酸フェニル第二水銀、チメロサール、メタクレゾール、ラウリルジメチルアミンオキサイド又はそれらの組み合わせを使用することができる。

保護膜剤の防腐の点だけでなく、ウエーハ洗浄後の廃液の処理の負荷低減の点からも、防腐剤を使用することが好ましい。ウエーハの洗浄のために大量の洗浄水が使用されるのが一般的である。しかし、前述の保護膜剤を用いるプロセスでは、保護膜剤に含まれる水溶性樹脂に起因する、廃液中での雑菌の繁殖が懸念される。そのため、前述の保護膜剤を用いるプロセスに由来する廃液は、保護膜剤を使用しないプロセスに由来する廃液とは別に処理されることが望ましい。しかし、保護膜剤に防腐剤を含有させる場合、水溶性樹脂に起因する雑菌の繁殖が抑制されるので、保護膜剤を使用するプロセスに由来する廃液と、保護膜剤を使用しないプロセスに由来する廃液とを、同様に処理し得る。このため、廃水処理工程の負荷を減らすことができる。

界面活性剤は、例えば、保護膜剤製造時の消泡性、酸化チタン微粒子及び酸化亜鉛微粒子等のコア粒子を含むレーザー光吸収剤の微粒子の分散安定性、及び保護膜剤の塗布性等を高めるために使用される。特に保護膜製造時の消泡性の点で界面活性剤を使用することが好ましい。

ウエーハ製造工程では、一般に保護膜は保護膜剤をスピンコートすることにより形成される。しかし、粒子を含有する保護膜では、塗布膜の乾燥の際に、粒子周辺に泡に起因するとみられる凹凸が発生しやすい。このような凹凸の発生を抑制するために、界面活性剤等の消泡剤を使用することが好ましい。

界面活性剤としては、水溶性の界面活性剤が好ましく使用できる。界面活性剤としては、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、及び両性界面活性剤のいずれも使用することができる。界面活性剤は、シリコーン系であってもよい。洗浄性の点からノニオン系界面活性剤が好ましい。

可塑剤は、例えば、保護膜剤の消泡剤として、又はレーザー加工後の保護膜の水洗性を高めるために使用される。特に高分子量の水溶性樹脂を用いた場合に、可塑剤が好ましく使用される。

このような可塑剤としては、水溶性の低分子量化合物が好ましい。可塑剤としては、例えば、エチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、エタノールアミン、及びグリセリン等を例示することができる。これらの可塑剤は、１種もしくは２種以上を組み合わせて使用することができる。
可塑剤の使用量は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。典型的には、所望する消泡が達成される程度、又は塗布乾燥した後に水溶性樹脂と相分離を起さない程度の量で可塑剤が使用される。例えば水溶性樹脂に対し１０質量％以下、特に５質量％以下の範囲とするのがよい。

溶液状の保護膜剤の調製には、溶媒として主として水が使用される。しかながら、必要な範囲で有機溶剤を使用してもよい。例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、アルキレングリコール、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート等を用いることができる。
保護膜剤の固形分濃度は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。固形分濃度は、例えば、５質量％以上３０質量％以下が好ましい。

≪ウエーハ加工方法≫
以下、上述した保護膜剤を用いる、ウエーハの加工方法について説明する。
上述した保護膜剤は、例えば、複数の半導体チップが形成されているウエーハの加工面に塗布される。次いで、塗布膜を乾燥することにより保護膜が形成される。この保護膜を介して加工面の所定の位置にレーザー光を照射することで溝の形成（レーザーダイシング）が行われるように、保護膜剤を用いて形成される保護膜が適用される。

ウエーハの加工面の形状は、ウエ−ハに対して所望する加工を施すことができる限りにおいて特に限定されない。典型的には、ウエーハの加工面は、多数の凹凸を有している。そして、ストリートに相当する領域に凹部が形成されている。凹凸を有するウエーハ表面に形成した保護膜中へのデブリの侵入、加工後の水洗による除去時間を考慮し、保護膜の厚さ（保護膜剤の乾燥後厚さ）は、レーザー光による切断箇所上（典型的にはストリート上）で好ましくは０．１μｍ以上５μｍ以下程度、より好ましくは０．５μｍ以上３μｍ以下とするのがよい。

以下に、図面を参照しつつ、格子状のストリートで区画された複数の半導体チップを備える半導体ウエーハについて、前述の保護膜剤を用いるレーザーダイシングによる加工を、ウエーハ加工の好ましい一態様として説明する。

図１には、本発明にしたがって加工される半導体ウエーハの斜視図が示される。図２には、図１に示される半導体ウエーハの要部拡大断面図が示される。図１及び図２に示される半導体ウエーハ２では、シリコン等の半導体基板２０の表面２０ａに、絶縁膜と回路を形成する機能膜が積層された積層体２１が設けられている。積層体２１においては、複数のＩＣ、ＬＳＩ等の半導体チップ２２がマトリックス状に形成されている。

各半導体チップ２２は、格子状に形成されたストリート２３によって区画されている。なお、図示される実施形態においては、積層体２１を形成する絶縁膜は、ＳｉＯ_２膜、又は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）からなる。

上述した半導体ウエーハ２のストリート２３に沿ってレーザー加工を施す前に、先ず上記半導体ウエーハ２の加工面である表面２ａに、前述した保護膜剤を用いて保護膜を形成する。

保護膜形成工程では、図３に示されるように、スピンコーター４によって半導体ウエーハ２の表面２ａに保護膜剤を塗布する。スピンコーター４は、チャックテーブル４１と、ノズル４２とを具備している。チャックテーブル４１は吸引保持手段を備える。ノズル４２は、チャックテーブル４１の中心部上方に配置される。

チャックテーブル４１上に半導体ウエーハ２が、表面２ａが露出するように（裏面がチャックテーブル４１上に接触するように）載置される。次いで、チャックテーブル４１を回転しつつノズル４２から液状の保護膜剤を半導体ウエーハ２の表面中心部に滴下することにより、液状の保護膜剤が遠心力によって外周部まで流動する。このようにして、半導体ウエーハ２の表面が、保護膜剤で被覆される。

この液状の保護膜剤を適度に加熱することにより乾燥させる。これによって、図４に示されるように半導体ウエーハ２の表面２ａに、例えば、厚さ０．１μｍ以上５μｍ以下（ストリート２３上での厚さ）程度の保護膜２４が形成される。

このようにして半導体ウエーハ２の表面２ａ上に保護膜２４が形成された後、半導体ウエーハ２の裏面に、図５に示されるように、環状のフレーム５に装着された保護テープ６が貼着される。

次に、半導体ウエーハ２の表面２ａ（ストリート２３）に、保護膜２４を通してレーザー光を照射する。このレーザー光照射工程は、図６〜図８に示されるレーザー加工装置を用いて実施される。
レーザーは強度の点から波長１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下である紫外線レーザーが好ましい。また、波長２６６ｎｍ、３５５ｎｍ等のＹＶＯ４レーザー、及びＹＡＧレーザーが好ましい。

図６〜図８に示されるレーザー加工装置７は、チャックテーブル７１と、レーザー光照射手段７２と、撮像手段７３とを具備している。チャックテーブル７１は、被加工物を保持する。レーザー光照射手段は、チャックテーブル７１上に保持された被加工物にレーザー光を照射する。撮像手段は、チャックテーブル７１上に保持された被加工物を撮像する。

チャックテーブル７１は、被加工物を吸引保持するように構成されている。チャックテーブル７１は、図示しない移動機構によって、図６において矢印Ｘで示される加工送り方向及び矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動される。

また、図７に示されるように、上記レーザー光照射手段７２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング７２１を含んでいる。ケーシング７２１内には、パルスレーザー光発振手段７２２と伝送光学系７２３とが配設されている。パルスレーザー光発振手段７２２は、パルスレーザー光発振器７２２ａと、繰り返し周波数設定手段７２２ｂとから構成されている。パルスレーザー光発振器７２２ａは、ＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器からなる。繰り返し周波数設定手段７２２ｂは、パルスレーザー光発振器７２２ａに付設される。

伝送光学系７２３は、ビームスプリッタの如き適宜の光学要素を含んでいる。ケーシング７２１の先端部には、集光器７２４が装着されている。集光器７２４は、集光レンズ（図示せず）を収容する。集光レンズは、周知の形態でよい組レンズから構成される。パルスレーザー光発振手段７２２から発振されたレーザー光は、伝送光学系７２３を介して集光器７２４に至る。次いで、レーザー光は、集光器７２４から上記チャックテーブル７１に保持される被加工物に所定の集光スポット径Ｄで照射される。

図８に示されるようにガウス分布を示すパルスレーザー光が集光器７２４の対物集光レンズ７２４ａを通して照射される場合、集光スポット径Ｄは、下記式：
Ｄ（μｍ）＝４×λ×ｆ／（π×Ｗ）
（式中、λは、パルスレーザー光線の波長（μｍ）、Ｗは、対物集光レンズ７２４ａに入射されるパルスレーザー光の直径（ｍｍ）、ｆは、対物集光レンズ７２４ａの焦点距離（ｍｍ））
で規定される。

上記レーザー光照射手段７２を構成するケーシング７２１の先端部に装着された撮像手段７３は、図示の実施形態においては可視光線によって撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）であってよい。その他に、撮像手段７３は、赤外線照明手段と、光学系と、撮像素子（赤外線ＣＣＤ）と等で構成されていてもよい。赤外線照明手段は、被加工物に赤外線を照射する。光学系は、赤外線照明手段によって照射された赤外線を捕らえる。撮像素子（赤外線ＣＣＤ）は、光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する。撮像手段７３は、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。

上述したレーザー加工装置７を用いて実施するレーザー光照射工程について、図６と、図９〜図１１とを参照して説明する。

レーザー光照射工程では、先ず上述した図６に示されるレーザー加工装置７のチャックテーブル７１上に半導体ウエーハ２を、保護膜２４が形成されている側が露出するように（裏面がチャックテーブル７１上に接触するように）載置し、該チャックテーブル７１上に半導体ウエーハ２を吸着保持する。図６においては、保護テープ６が装着された環状のフレーム５の図示が省略されている。環状のフレーム５はチャックテーブル７１に配設された適宜のフレーム保持手段に保持されている。

上述したように半導体ウエーハ２を吸引保持したチャックテーブル７１は、図示しない移動機構によって撮像手段７３の直下に位置付けられる。チャックテーブル７１が撮像手段７３の直下に位置付けられた後に、撮像手段７３及び図示しない制御手段によって半導体ウエーハ２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。

撮像手段７３及び図示しない制御手段は、レーザー光照射位置のアライメントを遂行する。アライメントは、半導体ウエーハ２の所定方向に形成されているストリート２３と、ストリート２３に沿ってレーザー光を照射するレーザー光照射手段７２の集光器７２４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することにより行われる。

半導体ウエーハ２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２３に対しても、同様にレーザー光照射位置のアライメントが遂行される。このとき、半導体ウエーハ２のストリート２３が形成されている表面２ａには、基本的に不透明な保護膜２４が形成されている。この場合でも、赤外線で撮像して表面からアライメントすることができる。

以上のようにしてチャックテーブル７１上に保持された半導体ウエーハ２に形成されているストリート２３を検出し、レーザー光照射位置のアライメントが行われる。アライメント後、図９の（ａ）に示されるようにチャックテーブル７１を、レーザー光照射手段７２の集光器７２４が位置するレーザー光照射領域に移動し、所定のストリート２３の一端（図９において左端）を、レーザー光照射手段７２の集光器７２４の直下に位置付ける。

そして、集光器７２４からパルスレーザー光７２５を照射しつつ、チャックテーブル７１及び半導体ウエーハ２を、図９の（ａ）において矢印Ｘ１で示される方向に所定の送り速度で移動させる。そして、図９の（ｂ）に示されるように、レーザー光照射手段７の照射位置がストリート２３の他端（図９において右端）の位置に達した際に、パルスレーザー光７２５の照射が停止されるとともに、チャックテーブル７１及び半導体ウエーハ２の移動が停止される。

次に、チャックテーブル７１及び半導体ウエーハ２を、図９（ａ）における矢印Ｘ１の方向に対して垂直であり、且つ、半導体ウエーハ２の表面の面方向に対して平行な方向（割り出し送り方向）に１０μｍ以上２０μｍ以下程度移動する。そして、レーザー光照射手段７からパルスレーザー光７２５を照射しつつ、チャックテーブル７１及び半導体ウエーハ２を図９の（ｂ）において矢印Ｘ２で示す方向に所定の送り速度で移動させる。チャックテーブル７１及び半導体ウエーハ２が、図９の（ａ）に示す位置に達したらパルスレーザー光７２５の照射が停止されるとともに、チャックテーブル７１及び半導体ウエーハ２の移動が停止される。

チャックテーブル７１及び半導体ウエーハ２を往復動する間に、半導体ウエーハ２には、図１０に示されるように、ストリート２３の上面付近に集光点Ｐを合わせてパルスレーザー光７２５が照射される。

上記レーザー光照射工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
レーザー光の光源 ：ＹＶＯ４レーザー又はＹＡＧレーザー
波長 ：３５５ｎｍ
繰り返し周波数：５０ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下
出力 ：０．３Ｗ以上４．０Ｗ以下
集光スポット径：φ９．２μｍ
加工送り速度 ：１ｍｍ／秒以上８００ｍｍ／秒以下

上述したレーザー光照射工程を実施することにより、図１１に示されるように、半導体ウエーハ２表面のストリート２３を備える積層体２１において、ストリート２３に沿ってレーザー加工溝２５が形成される。

レーザー加工溝２５が半導体基板２０に達することで、積層体２１が除去される。このようなレーザー光照射工程において、パルスレーザー光７２５が保護膜２４を通してストリート２３を備える積層体２１に照射されると、積層体２１及び半導体基板２０の熱分解とほぼ同時に（或いはこれらの熱分解に先立って）保護膜２４の熱分解が生じる。その結果、レーザー光が照射された部分での膜破断が生じる。保護膜２４が、高いレーザー光吸収能を有しているためである。

このように保護膜２４に加工起点が形成された後、或いは加工起点の形成とほぼ同時に積層体２１及び半導体基板２０がパルスレーザー光７２５の照射によって加工される。このため、積層体２１や半導体基板２０の熱分解物の蒸気等による圧力による、保護膜２４の剥がれが生じにくい。また、このような保護膜２４の剥がれに起因する半導体チップ２２の周縁部分へのデブリの付着を有効に防止することができる。

また、保護膜２４の、ウエーハ表面２０ａ（半導体チップ２２の表面）に対する接着性も高い。このため、加工時等において保護膜２４の剥がれを生じにくい。したがって、保護膜２４の剥がれによるデブリの付着という問題も有効に回避される。

図１１に示されるように、保護膜２４の形成により、デブリ２６は、保護膜２４の表面に付着する。このため、デブリ２６は、半導体チップ２２に付着することがない。その結果、デブリ２６の付着による半導体チップ２２の品質低下を有効に回避することができる。そして加工溝２５に付随するバリの高さも軽減することができる。

上述したように所定のストリート２３に沿ってレーザー光照射工程を実行したら、チャックテーブル７１に保持されている半導体ウエーハ２を矢印Ｙで示す方向にストリートの間隔だけ割り出し移動し（割り出し工程）、再び上記レーザー光照射工程を遂行する。

このようにして所定方向に延在する全てのストリート２３についてレーザー光照射工程と割り出し工程を遂行した後、チャックテーブル７１に保持されている半導体ウエーハ２を９０度回動させて、上記所定方向に対して直角に延びる各ストリート２３に沿って、上記と同様にレーザー光照射工程と割り出し工程を実行する。これらの工程により、半導体ウエーハ２に形成されている全てのストリート２３にレーザー加工溝２５を形成することができる。

次に、半導体ウエーハ２の表面２ａに被覆された保護膜２４が除去される。この保護膜除去工程は、上述したように保護膜２４が水溶性樹脂を含む保護膜剤によって形成されているので、図１２に示すように水（或いは温水）によって保護膜２４を洗い流すことができる。

このとき、上述したレーザー光照射工程において発生した保護膜２４上のデブリ２６も、保護膜２４とともに流される。このように、保護膜２４の除去も極めて容易に行われる。

上記のようにして保護膜２４を除去した後、半導体ウエーハ２上のストリート２３に基づいて形成されたレーザー加工溝２５に沿って半導体ウエーハ２を切削する切削工程を実施する。この切削工程は、図１３に示されるように、ダイシング装置として一般に用いられている切削装置８を用いて実施することができる。

切削工程を半導体ウエーハ２上の全てのストリート２３に基づいて形成された全てのレーザー加工溝２５に沿って実施する。この結果、半導体ウエーハ２はストリート２３に形成されたレーザー加工溝２５に沿って切断され、個々の半導体チップ２０に分割される。なお、切削工程においては、切削水（純水）を供給しながら切削が遂行されるため、上述した保護膜除去工程を独立して設けることなく、供給された切削水によって保護膜２４を除去することもできる。つまり、切削工程が保護膜除去工程を兼ねてもよい。

以上、ウエーハ加工方法を実施形態に基づいて説明した。本発明にかかる保護膜剤と、ウエーハ加工方法とは他のウエーハの種々のレーザー加工に適用することができ、例えば光デバイスウエーハの分割にも適用することができる。

以下の例において用いたレーザー加工機の仕様は、以下の通りである。
レーザー光の光源 ：ＹＶＯ４レーザー又はＹＡＧレーザー
波長 ：３５５ｎｍ
繰り返し周波数：５０ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下
出力 ：０．３Ｗ以上４．０Ｗ以下
集光スポット径：φ９．２μｍ
加工送り速度 ：１ｍｍ／秒以上８００ｍｍ／秒以下

（実施例１）
下記組成の保護膜剤Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを調製した。なお、調製された各保護膜剤には、消泡剤としてエンバイロジェム（ＥｎｖｉｒｏＧｅｍ）ＡＤ０１（エアープロダクツＡＩＲ ＰＲＯＤＵＣＴＳ社製）０．０６ｇ、抗菌剤としてパラベン０．１ｇを添加した。

＜保護膜剤Ａ＞
水溶性樹脂 ：１０ｇ（ケン化度８８％、重合度３００のポリビニルアルコール）
レーザー光吸収剤：８ｇ（シリカ表面処理酸化チタンＴＴＯ−Ｗ−５（石原産業（株）製））
水 ：８０ｇ

＜保護膜剤Ｂ＞
水溶性樹脂 ：１０ｇ（ポリビニルピロリドンＫ−９０）
レーザー光吸収剤：８ｇ（シリカ表面処理酸化チタンＴＴＯ−Ｗ−５（石原産業（株）製））
水 ：８０ｇ

＜保護膜剤Ｃ＞
水溶性樹脂 ：１０ｇ（ケン化度８８％、重合度３００のポリビニルアルコール）
レーザー光吸収剤：８ｇ（シリカ表面処理酸化亜鉛ＦＩＮＥＸ−３３Ｗ−ＬＰ２（堺化学工業（株）製））
水 ：８０ｇ

＜保護膜剤Ｄ＞
水溶性樹脂 ：１０ｇ（ポリビニルピロリドンＫ−９０）
レーザー光吸収剤：８ｇ（シリカ表面処理酸化亜鉛ＦＩＮＥＸ−３３Ｗ−ＬＰ２（堺化学工業（株）製））
水 ：８０ｇ

＜比較用保護膜剤Ｘ＞
水溶性樹脂 ：１０ｇ（ケン化度８８％、重合度３００のポリビニルアルコール）
レーザー光吸収剤：８ｇ（表面処理なし酸化チタンＴＫＳ−２０３（テイカ（株）製））
水 ：８０ｇ
保護膜剤Ｘには、消泡剤、防腐剤は添加しなかった。

（実施例２）
上記の保護膜剤Ａ〜Ｄをスピンナーにて、厚さ２０ｎｍのＳｉＯ_２パッシベーション層を有する厚さ１５０μｍのシリコンウエーハに塗布して塗布膜を形成した。塗布膜を乾燥して、ストリート上での厚さが０．５μｍから２．５μｍまでの０．５μｍ間隔で保護膜を形成した。保護膜はすべての水準で、表面が均一に形成された。次いで、この保護膜が形成されたシリコンウエーハを、上記仕様のレーザー加工機に装着して、レーザー加工を行った後、純水にて保護膜を洗い流して、レーザースキャニング周辺を観察した。

すべての水準でエッジ部でのパッシベーション層の剥がれはなく、バリ高さは低く、周辺へのデブリの付着は観察できないレベルであった。また加工幅は、塗布膜の厚さの影響を受けることなく、レーザースポット径と同等であった。ストリート上での厚さ１．５μｍでの評価結果を表１に記す。

＜評価＞
特に断りのない限り、２３℃５５％ＲＨの環境下で評価した。
デブリ：○ 付着が確認できない。
△ 若干付着しているが、使用可能な程度である。
× 使用できないほどに付着している。

剥がれ：○ 膜剥がれの発生が確認できない。
△ 一部に膜剥がれが発生している。
× 膜剥がれが発生している。

バリ高さ：× 保護膜剤Ｘのストリート上での厚さ１．５μｍでのレベルを×とした。
△ Ｘよりやや低い。
○ Ｘよりかなり低い。

透過率 ：ガラス基板上に、１．５μｍの膜厚の保護フィルムを作製し、積分球分光光度計により３５５ｎｍの透過率を測定した。
○ 透過率３５％以下
△ 透過率３５％超５０％以下
× 透過率５０％超

（実施例３）
実施例２保護膜剤Ａのストリート上での厚さを０．２μｍとして、同じ評価を行った。結果を表１に記す（Ａ２）。また実施例２の保護膜剤Ａに消泡剤、防腐剤を添加せず、ストリート上の厚さを１．５μｍとし同じ評価を行った（Ａ３）。結果を表１に記す。

（比較例１）
上記保護膜剤Ａにおいて、特開２００５−１５０５２３に記載の無機酸化物で表面処理されていない酸化チタンＴＫＳ−２０３（テイカ（株）製）を水溶性レーザー光吸収剤として使用し保護膜剤Ｘを作成し、実施例２と同様の評価を行った。膜厚は１．５μｍとした。目視で若干表面の荒れが観察された。実施例１と同様にしてレーザースキャニング周辺を観察したところ、デブリ、膜剥がれも観察され、バリ高さも大きかった。結果を表１に記す。

（実施例４）
防腐効果について次のように評価した。保護膜剤Ａと保護膜剤Ｘとに関して、それぞれ採取した廃液を用いて評価を行った。具体的には、一般細菌、従属栄養細菌、真菌の３種について、それぞれを、採取した廃液１ｍＬに播種した後、３５℃４８時間培養した。培養後、３種の菌それぞれについてコロニーの発生個数を確認した。３種の菌のコロニー数の合計は、保護膜剤Ａでは１５、保護膜剤Ｘでは９００以上であった。

２ ：半導体ウエーハ
２０ ：基板
２１ ：積層体
２２ ：半導体チップ
２３ ：ストリート
２４ ：樹脂被膜
２５ ：レーザー加工溝
２６ ：切削溝
３ ：スピンコーター
５ ：環状のフレーム
６ ：保護テープ
７ ：レーザー加工装置
７１ ：レーザー加工装置のチャックテーブル
７２ ：レーザー光線照射手段
８ ：切削装置
８１ ：切削装置のチャックテーブル
８２ ：切削手段

Claims (6)

1. 水溶性樹脂とレーザー光吸収剤とを含むダイシング用保護膜剤であって、該レーザー光吸収剤の少なくとも一種が、無機酸化物で表面処理されているダイシング用保護膜剤。
2. 前記レーザー光吸収剤の少なくとも一種が、無機酸化物で表面処理されている酸化チタン又は酸化亜鉛である請求項１記載のダイシング用保護膜剤。
3. 前記無機酸化物が、酸化ケイ素、水酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムである請求項１又は２記載のダイシング用保護膜剤。
4. 消泡剤を含有する請求項１〜３いずれか１項に記載のダイシング用保護膜剤。
5. 抗菌剤を含有する請求項１〜４いずれか１項に記載のダイシング用保護膜剤。
6. 前記請求項１〜５いずれか１項に記載のダイシング用保護膜剤を使用するウエーハ加工方法。

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