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KR20160086263A - 웨이퍼의 가공 방법 - Google Patents

웨이퍼의 가공 방법 Download PDF

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KR20160086263A
KR20160086263A KR1020150181134A KR20150181134A KR20160086263A KR 20160086263 A KR20160086263 A KR 20160086263A KR 1020150181134 A KR1020150181134 A KR 1020150181134A KR 20150181134 A KR20150181134 A KR 20150181134A KR 20160086263 A KR20160086263 A KR 20160086263A
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KR
South Korea
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wafer
laser beam
modified layer
irradiating
pulse
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Application number
KR1020150181134A
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English (en)
Inventor
아츠시 우에키
Original Assignee
가부시기가이샤 디스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 가부시기가이샤 디스코 filed Critical 가부시기가이샤 디스코
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Abstract

본 발명은, 실리콘 웨이퍼에 대하여 1300∼1400 ㎚의 범위로 설정된 파장의 펄스 레이저빔을 조사하여 웨이퍼 내부에 개질층을 형성할 때에, 투과광이 웨이퍼 표면의 디바이스를 손상시키는 것을 억제할 수 있는 웨이퍼의 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
표면에 복수의 디바이스가 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획되어 형성된 실리콘으로 이루어진 웨이퍼를 가공하는 웨이퍼의 가공 방법으로서, 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 펄스 레이저빔의 파장을 1300 ㎚∼1400 ㎚의 범위로 설정하는 파장 설정 단계와, 상기 파장 설정 단계를 실시한 후, 웨이퍼의 내부에 펄스 레이저빔의 집광점을 위치시켜 웨이퍼의 이면으로부터 상기 분할 예정 라인에 대응하는 영역에 펄스 레이저빔을 조사하고, 상기 유지 수단과 상기 레이저빔 조사 수단을 상대적으로 가공 이송하여 웨이퍼의 내부에 개질층을 형성하는 개질층 형성 단계와, 상기 개질층 형성 단계를 실시한 후, 웨이퍼에 외력을 부여하여 상기 개질층을 분할 기점으로 하여 웨이퍼를 상기 분할 예정 라인을 따라 분할하는 분할 단계를 구비하고 있다. 개질층 형성 단계는, 1 펄스 당의 에너지가 비교적 작은 제1 펄스 레이저빔을 조사하여 제1 개질층을 형성하는 단계와, 1 펄스 당의 에너지가 비교적 큰 제2 펄스 레이저빔을 조사하여 제1 개질층에 겹쳐 제2 개질층을 형성하는 단계를 포함하고 있다.

Description

웨이퍼의 가공 방법{WAFER PROCESSING METHOD}
본 발명은, 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저빔을 조사하여 웨이퍼 내부에 개질층을 형성한 후, 웨이퍼에 외력을 부여하여 개질층을 기점으로 웨이퍼를 복수의 디바이스 칩으로 분할하는 웨이퍼의 가공 방법에 관한 것이다.
IC, LSI 등의 복수의 디바이스가 분할 예정 라인에 의해 구획되어 표면에 형성된 실리콘 웨이퍼(이하, 단순히 웨이퍼라고 부르는 경우가 있음)는, 가공 장치에 의해 개개의 디바이스 칩으로 분할되고, 분할된 디바이스 칩은 휴대전화, 퍼스널 컴퓨터 등의 각종 전기기기에 널리 이용되고 있다.
웨이퍼의 분할에는, 다이싱 소우(dicing saw)라고 불리는 절삭 장치를 이용한 다이싱 방법이 널리 채용되고 있다. 다이싱 방법에서는, 다이아몬드 등의 지립을 금속이나 수지로 굳혀 두께 30 ㎛ 정도로 한 절삭 블레이드를, 30000 rpm 정도의 고속으로 회전시키면서 웨이퍼로 절입시킴으로써 웨이퍼를 절삭하여, 개개의 디바이스 칩으로 분할한다.
한편, 최근에는, 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저빔의 집광점을 분할 예정 라인에 대응하는 웨이퍼의 내부에 위치시켜, 펄스 레이저빔을 분할 예정 라인을 따라 조사하여 웨이퍼 내부에 개질층을 형성하고, 그 후 외력을 부여하여 웨이퍼를 개개의 디바이스 칩으로 분할하는 방법이 제안되어 있다(예컨대, 일본 특허 제4402708호 공보 참조).
개질층이란 밀도, 굴절률, 기계적 강도나 그 밖의 물리적 특성이 주위와는 상이한 상태가 된 영역이며, 용융 재고화 영역, 굴절률 변화 영역, 절연 파괴 영역 외에, 크랙 영역이나 이들이 혼재된 영역도 포함된다.
실리콘의 광학 흡수단은, 실리콘의 밴드갭(1.1 eV)에 상당하는 광의 파장 1050 ㎚ 부근에 있고, 벌크의 실리콘에서는, 이것보다 짧은 파장의 광은 흡수되어 버린다.
종래의 개질층 형성 방법에서는, 광학 흡수단에 가까운 파장 1064 ㎚의 레이저를 발진하는 네오디뮴(Nd)을 도핑한 Nd:YAG 펄스 레이저가 일반적으로 사용된다(예컨대, 일본 특허 공개 제2005-95952호 공보 참조).
그러나, Nd:YAG 펄스 레이저의 파장 1064 ㎚가 실리콘의 광학 흡수단에 가깝기 때문에, 집광점을 사이에 둔 영역에 있어서 레이저빔의 일부가 흡수되어 충분한 개질층이 형성되지 않아, 웨이퍼를 개개의 디바이스 칩으로 분할할 수 없는 경우가 있다.
그래서, 본 출원인은, 파장 1300∼1400 ㎚의 범위로 설정된 예컨대 파장 1342 ㎚의 YAG 펄스 레이저를 이용하여 웨이퍼의 내부에 개질층을 형성하면, 집광점을 사이에 둔 영역에 있어서 레이저빔의 흡수가 저감되어 양호한 개질층을 형성할 수 있고, 원활하게 웨이퍼를 개개의 디바이스 칩으로 분할할 수 있는 것을 발견하였다(일본 특허 공개 제2006-108459호 공보 참조).
[특허문헌 1] 일본 특허 제4402708호 공보 [특허문헌 2] 일본 특허 공개 제2005-95952호 공보 [특허문헌 3] 일본 특허 공개 제2006-108459호 공보
그런데, 분할 예정 라인을 따라 직전에 형성된 개질층에 인접하여 펄스 레이저빔의 집광점을 웨이퍼의 내부에 위치시켜 조사하고, 웨이퍼 내부에 개질층을 형성하면, 펄스 레이저빔을 조사한 면과 반대쪽 면, 즉 웨이퍼의 표면에 레이저빔이 산란되어 표면에 형성된 디바이스를 어택하여 손상시킨다고 하는 새로운 문제를 일으키는 것이 판명되었다.
이 문제를 검증한 결과, 직전에 형성된 개질층으로부터 미세한 크랙이 웨이퍼의 표면측으로 전파되고, 그 크랙이 다음에 조사되는 펄스 레이저빔의 투과광을 굴절 또는 반사시켜 디바이스를 어택하는 것이라고 추찰된다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 실리콘 웨이퍼에 대하여 1300∼1400 ㎚의 범위로 설정된 파장의 펄스 레이저빔을 조사하여 웨이퍼 내부에 개질층을 형성할 때에, 투과광이 웨이퍼 표면의 디바이스를 손상시키는 것을 억제할 수 있는 웨이퍼의 가공 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 피가공물을 유지하는 유지 수단과, 상기 유지 수단에 유지된 피가공물에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저빔을 조사하여 피가공물의 내부에 개질층을 형성하는 레이저빔 조사 수단과, 상기 유지 수단과 상기 레이저빔 조사 수단을 상대적으로 가공 이송하는 가공 이송 수단을 구비한 레이저 가공 장치에 의해 표면에 복수의 디바이스가 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획되어 형성된 실리콘으로 이루어진 웨이퍼를 가공하는 웨이퍼의 가공 방법으로서, 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 펄스 레이저빔의 파장을 1300 ㎚∼1400 ㎚의 범위로 설정하는 파장 설정 단계와, 상기 파장 설정 단계를 실시한 후, 웨이퍼의 내부에 펄스 레이저빔의 집광점을 위치시켜 웨이퍼의 이면으로부터 상기 분할 예정 라인에 대응하는 영역에 펄스 레이저빔을 조사하고, 상기 유지 수단과 상기 레이저빔 조사 수단을 상대적으로 가공 이송하여 웨이퍼의 내부에 개질층을 형성하는 개질층 형성 단계와, 상기 개질층 형성 단계를 실시한 후, 웨이퍼에 외력을 부여하여 상기 개질층을 분할 기점으로 하여 웨이퍼를 상기 분할 예정 라인을 따라 분할하는 분할 단계를 구비하고, 상기 개질층 형성 단계는, 1 펄스 당의 에너지가 크랙의 형성이 억제되는 제1 값인 제1 펄스 레이저빔을 조사하여 제1 개질층을 형성하는 제1 개질층 형성 단계와, 1 펄스 당의 에너지가 상기 제1 값보다 큰 제2 값인 제2 펄스 레이저빔을 조사하여 상기 제1 개질층에 겹쳐 제2 개질층을 형성하는 제2 개질층 형성 단계를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 가공 방법이 제공된다.
바람직하게는, 제1 펄스 레이저빔의 1 펄스 당의 에너지(제1 값)는 1.5∼4.0 μJ이고, 제2 펄스 레이저빔의 1 펄스 당의 에너지(제2 값)는 6.5∼10 μJ이다.
본 발명의 웨이퍼의 가공 방법에 따르면, 개질층 형성 단계가, 1 펄스 당의 에너지가 크랙의 형성이 억제되는 제1 값의 제1 펄스 레이저빔을 조사하여 제1 개질층을 형성하는 제1 개질층 형성 단계와, 1 펄스 당의 에너지가 상기 제1 값보다 큰 제2 값의 제2 펄스 레이저빔을 조사하여 상기 제1 개질층에 겹쳐 제2 개질층을 형성하는 제2 개질층 형성 단계를 포함하고 있기 때문에, 1 펄스 당의 에너지가 비교적 작은 제1 값인 제1 펄스 레이저빔의 조사에 의해 형성된 제1 개질층에 겹쳐 1 펄스 당의 에너지가 비교적 큰 제2 값인 제2 펄스 레이저빔을 조사하면, 제1 개질층에 비교적 에너지가 큰 제2 펄스 레이저빔이 유도되어 미세한 크랙의 형성이 억제되어 제1 개질층에 겹쳐 제2 개질층이 형성되기 때문에, 다음에 조사되는 펄스 레이저빔은 크랙의 영향을 받지 않아, 웨이퍼의 표면에 형성된 디바이스를 손상시키는 문제를 해소할 수 있다.
도 1은 본 발명의 웨이퍼의 가공 방법을 실시하는 데 알맞은 레이저 가공 장치의 사시도이다.
도 2는 레이저빔 발생 유닛의 블록도이다.
도 3은 실리콘 웨이퍼의 표면측 사시도이다.
도 4는 실리콘 웨이퍼의 표면측을 외주부가 환형 프레임에 접착된 다이싱 테이프에 접착하는 모습을 도시한 사시도이다.
도 5는 다이싱 테이프를 통해 환형 프레임에 지지된 실리콘 웨이퍼의 이면측 사시도이다.
도 6은 레이저빔의 광로를 도시한 도면이다.
도 7은 개질층 형성 단계를 설명한 사시도이다.
도 8의 (A)는 제1 개질층 형성 단계를 설명한 모식적 단면도, 도 8의 (B)는 제2 개질층 형성 단계를 설명한 모식적 단면도이다.
도 9는 분할 장치의 사시도이다.
도 10은 분할 단계를 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 웨이퍼의 가공 방법을 실시하는 데 알맞은 레이저 가공 장치(2)의 개략 사시도가 도시되어 있다.
레이저 가공 장치(2)는, 정지 베이스(4) 상에 X축 방향으로 이동 가능하게 탑재된 제1 슬라이드 블록(6)을 포함하고 있다. 제1 슬라이드 블록(6)은, 볼나사(8) 및 펄스 모터(10)로 구성되는 가공 이송 수단(12)에 의해 한 쌍의 가이드 레일(14)을 따라 가공 이송 방향, 즉 X축 방향으로 이동된다.
제1 슬라이드 블록(6) 상에는 제2 슬라이드 블록(16)이 Y축 방향으로 이동 가능하게 탑재되어 있다. 즉, 제2 슬라이드 블록(16)은 볼나사(18) 및 펄스 모터(20)로 구성되는 인덱싱 이송 수단(22)에 의해 한 쌍의 가이드 레일(24)을 따라 인덱싱 이송 방향, 즉 Y축 방향으로 이동된다.
제2 슬라이드 블록(16) 상에는 원통 지지 부재(26)를 통해 척 테이블(28)이 탑재되어 있고, 척 테이블(28)은 회전 가능함과 동시에 가공 이송 수단(12) 및 인덱싱 이송 수단(22)에 의해 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동 가능하다. 척 테이블(28)에는, 척 테이블(28)에 흡인 유지된 웨이퍼를 지지하는 환형 프레임을 클램프하는 클램프(30)가 설치되어 있다.
정지 베이스(4)에는 칼럼(32)이 세워져 있고, 이 칼럼(32)에는 레이저빔 조사 유닛(34)이 부착되어 있다. 레이저빔 조사 유닛(34)은, 케이싱(33) 내에 수용된 도 2에 도시된 레이저빔 발생 유닛(35)과, 케이싱(33)의 선단에 부착된 집광기(37)로 구성된다.
레이저빔 발생 유닛(35)은, 도 2에 도시된 바와 같이, YAG 펄스 레이저를 발진하는 레이저 발진기(62)와, 반복 주파수 설정 수단(64)과, 펄스폭 조정 수단(66)과, 파워 조정 수단(68)을 포함하고 있다. 본 실시형태에서는, 레이저 발진기(62)로서, 파장 1342 ㎚의 펄스 레이저를 발진하는 YAG 펄스 레이저 발진기를 채용하였다.
케이싱(35)의 선단부에는, 집광기(37)와 X축 방향으로 정렬하여 레이저 가공해야 할 가공 영역을 검출하는 촬상 유닛(39)이 배치되어 있다. 촬상 유닛(39)은, 가시광에 의해 반도체 웨이퍼(11)의 가공 영역을 촬상하는 통상의 CCD 등의 촬상 소자를 포함하고 있다.
촬상 유닛(39)은 피가공물에 적외선을 조사하는 적외선 조사 수단과, 적외선 조사 수단에 의해 조사된 적외선을 포착하는 광학계와, 이 광학계에 의해 포착된 적외선에 대응한 전기 신호를 출력하는 적외선 CCD 등의 적외선 촬상 소자로 구성되는 적외선 촬상 수단을 더 포함하고 있고, 촬상된 화상 신호는 컨트롤러(제어 수단)(40)로 송신된다.
컨트롤러(40)는 컴퓨터에 의해 구성되어 있고, 제어 프로그램에 따라 연산 처리하는 중앙 처리 장치(CPU)(42)와, 제어 프로그램 등을 저장하는 리드 온리 메모리(ROM)(44)와, 연산 결과 등을 저장하는 기록 및 판독 가능한 랜덤 액세스 메모리(RAM)(46)와, 카운터(48)와, 입력 인터페이스(50)와, 출력 인터페이스(52)를 구비하고 있다.
도면 부호 56은 안내 레일(14)을 따라 배치된 리니어 스케일(54)과, 제1 슬라이드 블록(6)에 배치된 도시하지 않은 판독 헤드로 구성되는 가공 이송량 검출 유닛이며, 가공 이송량 검출 유닛(56)의 검출 신호는 컨트롤러(40)의 입력 인터페이스(50)에 입력된다.
도면 부호 60은 가이드 레일(24)을 따라 배치된 리니어 스케일(58)과 제2 슬라이드 블록(16)에 배치된 도시하지 않은 판독 헤드로 구성되는 인덱싱 이송량 검출 유닛이며, 인덱싱 이송량 검출 유닛(60)의 검출 신호는 컨트롤러(40)의 입력 인터페이스(50)에 입력된다.
촬상 유닛(39)으로 촬상된 화상 신호도 컨트롤러(40)의 입력 인터페이스(50)에 입력된다. 한편, 컨트롤러(40)의 출력 인터페이스(52)로부터는 펄스 모터(10), 펄스 모터(20), 레이저빔 발생 유닛(35) 등에 제어 신호가 출력된다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 가공 방법의 가공 대상이 되는 반도체 웨이퍼(11)의 표면측 사시도가 도시되어 있다. 도 3에 도시된 반도체 웨이퍼(11)는, 예컨대 두께가 100 ㎛인 실리콘 웨이퍼로 구성되어 있다.
반도체 웨이퍼(11)는, 표면(11a)에 제1 방향으로 연장되는 복수의 제1 분할 예정 라인(스트리트)(13a)과, 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 연장되는 복수의 제2 분할 예정 라인(13b)이 형성되어 있고, 제1 분할 예정 라인(13a)과 제2 분할 예정 라인(13b)을 따라 구획된 각 영역에 IC, LSI 등의 디바이스(15)가 형성되어 있다.
본 발명 실시형태의 웨이퍼의 가공 방법에서는, 반도체 웨이퍼(이하 웨이퍼라 약칭함)(11)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 외주가 환형 프레임(F)에 접착된 다이싱 테이프(T)에 그 표면(11a) 측이 접착되고, 도 5에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(11)의 이면(11b)이 노출된 형태로 가공이 수행된다.
본 발명의 웨이퍼의 가공 방법에서는, 우선, 실리콘 웨이퍼(11)에 대하여 투과성을 갖는 펄스 레이저빔의 파장을 1300 ㎚∼1400 ㎚의 범위로 설정한다(파장 설정 단계). 본 실시형태에서는, 도 2에 도시된 레이저빔 발생 유닛(35)의 레이저 발진기(62)로서, 파장 1342 ㎚의 펄스 레이저를 발진하는 YAG 레이저 발진기를 채용하였다.
계속해서, 레이저 가공 장치(2)의 척 테이블(28)에서 웨이퍼(11)를 다이싱 테이프(T)를 통해 흡인 유지하고, 웨이퍼(11)의 이면(11b)을 노출시킨다. 그리고, 촬상 유닛(39)의 적외선 촬상 소자로 웨이퍼(11)를 그 이면(11b)측으로부터 촬상하고, 제1 분할 예정 라인(13a)에 대응하는 영역을 집광기(37)와 X축 방향으로 정렬시키는 얼라이먼트를 실시한다. 이 얼라이먼트에는, 잘 알려진 패턴 매칭 등의 화상 처리를 이용한다.
제1 분할 예정 라인(13a)의 얼라이먼트를 실시한 후, 척 테이블(28)을 90° 회전하고 나서, 제1 분할 예정 라인(13a)과 직교하는 방향으로 연장되는 제2 분할 예정 라인(13b)에 대해서도 동일한 얼라이먼트를 실시한다.
얼라이먼트 단계를 실시한 후, 도 7에 도시된 바와 같이 집광기(37)로 파장 1342 ㎚의 펄스 레이저빔의 집광점을 제1 분할 예정 라인(13a)에 대응하는 웨이퍼 내부에 위치시켜, 펄스 레이저빔을 웨이퍼(11)의 이면(11b)측으로부터 조사하고, 척 테이블(28)을 화살표 X1 방향으로 가공 이송함으로써, 웨이퍼(11)의 내부에 개질층(19)을 형성하는 개질층 형성 단계를 실시한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 레이저빔 발생 유닛(35)으로부터 출사된 펄스 레이저빔은 어테뉴에이터(감쇠기)(74)를 통해 집광기(37)의 미러(68)로 반사되고 나서, 집광 렌즈(72)로 웨이퍼(11)의 내부에 집광된다.
본 실시형태의 개질층 형성 단계는, 1 펄스 당의 에너지가 비교적 작은(제1 값) 제1 펄스 레이저빔을 조사하여 제1 개질층을 형성하는 제1 개질층 형성 단계와, 1 펄스 당의 에너지가 비교적 큰(제1 값보다 큰 제2 값) 제2 펄스 레이저빔을 조사하여 제1 개질층에 겹쳐 제2 개질층을 형성하는 제2 개질층 형성 단계를 포함하고 있다.
여기서, 1 펄스 당의 에너지가 비교적 작은 제1 값이란, 개질층으로부터 전파되는 크랙의 형성이 억제되는 에너지이며, 본 실시형태에서는 1.5∼4.0 μJ의 범위 내가 바람직하다. 1 펄스 당의 에너지가 비교적 큰 제2 값은, 6.5∼10 μJ의 범위 내가 바람직하다.
제1 개질층 형성 단계에서는, 레이저빔 발생 유닛(35)으로부터 출사된 펄스 레이저빔을 어테뉴에이터(74)로 1 펄스 당의 에너지가 1.5∼4.0 μJ인 제1 펄스 레이저빔으로 감쇠한다.
그리고, 1 펄스 당의 에너지가 감쇠된 제1 펄스 레이저빔 LB1의 집광점 P를 집광기(37)의 집광 렌즈(72)로 제1 분할 예정 라인(13a)에 대응하는 웨이퍼 내부에 위치시켜, 제1 펄스 레이저빔 LB1을 웨이퍼(11)의 이면(11b)측으로부터 조사하여, 척 테이블(28)을 도 7에서 화살표 X1 방향으로 가공 이송함으로써, 도 8의 (A)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(11)의 내부에 제1 개질층(19)을 형성한다.
척 테이블(28)을 Y축 방향으로 인덱싱 이송하면서, 모든 제1 분할 예정 라인(13a)에 대응하는 웨이퍼(11)의 내부에 제1 개질층(19)을 형성한다. 계속해서, 척 테이블(28)을 90° 회전하고 나서, 제1 분할 예정 라인(13a)과 직교하는 모든 제2 분할 예정 라인(13b)을 따라 동일한 개질층(19)을 형성한다.
개질층(19)은, 밀도, 굴절률, 기계적 강도나 그 밖의 물리적 특성이 주위와는 상이한 상태가 된 영역을 말한다. 예컨대, 용융 재고화 영역, 크랙 영역, 절연 파괴 영역, 굴절률 변화 영역 등을 포함하고, 이들 영역이 혼재된 영역도 포함하는 것이다.
제1 개질층 형성 단계의 가공 조건은, 예컨대 다음과 같이 설정되어 있다.
광원 : YAG 펄스 레이저
파장 : 1342 ㎚
평균 출력 : 0.15∼0.4 W
반복 주파수 : 100 kHz
스폿 직경 : φ 3.0 ㎛
이송 속도 : 300 ㎜/s
제1 개질층 형성 단계를 실시한 후, 1 펄스 당의 에너지가 비교적 큰 제2 펄스 레이저빔 LB2로 제1 개질층(19)에 겹쳐 제2 개질층(19a)을 형성하는 제2 개질층 형성 단계를 실시한다. 이 제2 개질층 형성 단계에서는, 제1 개질층(19)에 겹쳐 제2 개질층(19a)을 형성하기 때문에, 평균 출력 이외의 조건은 상기한 제1 개질층 형성 단계의 가공 조건과 동일하다.
제2 개질층 형성 단계에서는, 레이저빔 발생 유닛(35)으로부터 출사된 펄스 레이저빔을 어테뉴에이터(74)로 어느 정도 감쇠시켜, 1 펄스 당의 에너지가 비교적 큰 제2 값인 제2 펄스 레이저빔 LB2로 변환한다.
그리고, 제2 펄스 레이저빔 LB2의 집광점 P를 제1 개질층(19)에 위치시켜, 제2 펄스 레이저빔 LB2를 웨이퍼(11)의 이면(11b)측으로부터 조사하여, 척 테이블(28)을 도 7에서 화살표 X1 방향으로 가공 이송함으로써, 도 8의 (B)에 도시된 바와 같이, 제1 개질층(19)에 겹쳐 제2 개질층(19a)을 형성한다.
이 제2 개질층 형성 단계에서는, 1 펄스 당의 에너지가 비교적 큰 제2 펄스 레이저빔 LB2의 집광점 P를 제1 개질층(19)에 겹쳐 제2 펄스 레이저빔 LB2를 웨이퍼(11)의 이면(11b)측으로부터 조사하여, 도 8의 (B)에 도시된 바와 같이, 제1 개질층(19)에 겹쳐 제2 개질층(19a)을 형성한다.
제2 펄스 레이저빔 LB2의 집광점 P를 제1 개질층(19)에 겹쳐 제2 펄스 레이저빔 LB2이 조사되기 때문에, 제1 개질층(19)에 비교적 에너지가 큰 제2 펄스 레이저빔 LB2가 유도되어 미세한 크랙의 형성이 억제되어 제2 개질층(19a)이 제1 개질층(19)에 겹쳐 형성된다.
따라서, 다음에 조사되는 제2 펄스 레이저빔 LB2는 크랙의 영향을 받지 않아, 웨이퍼(11)의 표면(11a)에 형성된 디바이스(15)를 손상시킨다고 하는 문제를 해소할 수 있다.
척 테이블(28)을 Y축 방향으로 인덱싱 이송하면서, 모든 제1 분할 예정 라인(13a)에 대응하는 웨이퍼(11)의 내부에 제1 개질층(19)에 겹쳐 제2 개질층(19a)을 형성한다.
계속해서, 척 테이블(28)을 90° 회전하고 나서, 제1 분할 예정 라인(13a)과 직교하는 모든 제2 분할 예정 라인(13b)을 따라 제1 개질층(19)에 겹쳐 제2 개질층(19a)을 형성한다.
제2 개질층 형성 단계의 가공 조건은, 예컨대 다음과 같이 설정되어 있다.
광원 : YAG 펄스 레이저
파장 : 1342 ㎚
평균 출력 : 0.65∼1.0 W
반복 주파수 : 100 kHz
스폿 직경 : φ 3.0 ㎛
이송 속도 : 300 ㎜/s
도 6에 도시된 실시형태에서는, 레이저빔 발생 유닛(35)으로부터 출사된 펄스 레이저빔의 파워를 어테뉴에이터(74)로 감쇠시켜 제1 펄스 레이저빔 및 제2 펄스 레이저빔으로 변환하고 있지만, 어테뉴에이터(74) 대신에 다른 출력 조정기를 채용하도록 하여도 좋다.
이 경우에는, 레이저빔 발생 유닛(35)의 파워 조정 수단(68)과 출력 조정기를 적당히 조정함으로써, 제1 펄스 레이저빔 및 제2 펄스 레이저빔을 생성하도록 하면 좋다.
개질층 형성 단계를 실시한 후, 도 9에 도시된 분할 장치(80)를 사용하여 웨이퍼(11)에 외력을 부여하고, 웨이퍼(11)를 개개의 디바이스 칩(21)으로 분할하는 분할 단계를 실시한다. 도 9에 도시된 분할 장치(80)는, 환형 프레임(F)을 유지하는 프레임 유지 수단(82)과, 프레임 유지 수단(82)에 유지된 환형 프레임(F)에 장착된 다이싱 테이프(T)를 확장하는 테이프 확장 수단(84)을 구비하고 있다.
프레임 유지 수단(82)은, 환형의 프레임 유지 부재(86)와, 프레임 유지 부재(86)의 외주에 배치된 고정 수단으로서의 복수의 클램프(88)로 구성된다. 프레임 유지 부재(86)의 상면은 환형 프레임(F)을 배치하는 배치면(86a)을 형성하고 있고, 이 배치면(86a) 상에 환형 프레임(F)이 배치된다.
그리고, 배치면(86a) 상에 배치된 환형 프레임(F)은, 클램프(88)에 의해 프레임 유지 수단(86)에 고정된다. 이와 같이 구성된 프레임 유지 수단(82)은 테이프 확장 수단(84)에 의해 상하 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다.
테이프 확장 수단(84)은, 환형의 프레임 유지 수단(86)의 내측에 배치된 확장 드럼(90)을 구비하고 있다. 확장 드럼(90)의 상단은 덮개(92)로 폐쇄되어 있다. 이 확장 드럼(90)은, 환형 프레임(F)의 내경보다 작고, 환형 프레임(F)에 장착된 다이싱 테이프(T)에 접착된 웨이퍼(11)의 외경보다 큰 내경을 갖고 있다.
확장 드럼(90)은 그 하단에 일체적으로 형성된 지지 플랜지(94)를 갖고 있다. 테이프 확장 수단(84)은 환형의 프레임 유지 부재(86)를 상하 방향으로 이동시키는 구동 수단(96)을 더 구비하고 있다. 이 구동 수단(96)은 지지 플랜지(94) 상에 배치된 복수의 에어실린더(98)로 구성되어 있고, 그 피스톤 로드(100)는 프레임 유지 부재(86)의 하면에 연결되어 있다.
복수의 에어실린더(98)로 구성되는 구동 수단(96)은, 환형의 프레임 유지 부재(86)를, 그 배치면(86a)이 확장 드럼(90)의 상단인 덮개(92)의 표면과 대략 동일 높이가 되는 기준 위치와, 확장 드럼(90)의 상단보다 정해진 량 아래쪽의 확장 위치 사이에서 상하 방향으로 이동한다.
이상과 같이 구성된 분할 장치(80)를 이용하여 실시하는 웨이퍼(11)의 분할 단계에 대해서 도 10을 참조하여 설명한다. 도 10의 (A)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(11)를 다이싱 테이프(T)를 통해 지지된 환형 프레임(F)을, 프레임 유지 부재(86)의 배치면(86a) 상에 배치하고, 클램프(88)에 의해 프레임 유지 부재(86)를 고정한다. 이때, 프레임 유지 부재(86)는 그 배치면(86a)이 확장 드럼(90)의 상단과 대략 동일 높이가 되는 기준 위치에 위치된다.
계속해서, 에어실린더(98)를 구동하여 프레임 유지 부재(86)를 도 10의 (B)에 도시된 확장 위치로 하강시킨다. 이에 따라, 프레임 유지 부재(86)의 배치면(86a) 상에 고정되어 있는 환형 프레임(F)도 하강하기 때문에, 환형 프레임(F)에 장착된 다이싱 테이프(T)는 확장 드럼(90)의 상단 가장자리에 접촉하여 주로 반경 방향으로 확장된다.
그 결과, 다이싱 테이프(T)에 접착되어 있는 웨이퍼(11)에는, 방사상으로 인장력이 작용한다. 이와 같이 웨이퍼(11)에 방사상으로 인장력이 작용하면, 제1, 제2 분할 예정 라인(13a, 13b)을 따라 형성된 제2 개질층(19a)이 분할 기점이 되어 웨이퍼(11)가 제1, 제2 분할 예정 라인(13a, 13b)을 따라 분할 절단되고, 개개의 디바이스 칩(21)으로 분할된다.
2 : 레이저 가공 장치 11 : 실리콘 웨이퍼
13a : 제1 분할 예정 라인 13b : 제2 분할 예정 라인
15 : 디바이스 19 : 제1 개질층
19a : 제2 개질층 21 : 디바이스 칩
28 : 척 테이블 34 : 레이저빔 조사 유닛
35 : 레이저빔 발생 유닛 37 : 집광기
39 : 촬상 유닛 62 : 레이저 발진기
66 : 펄스폭 조정 수단 72 : 집광 렌즈
74 : 어테뉴에이터 80 : 분할 장치
T : 다이싱 테이프 F : 환형 프레임

Claims (2)

  1. 피가공물을 유지하는 유지 수단과, 상기 유지 수단에 유지된 피가공물에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저빔을 조사하여 피가공물의 내부에 개질층을 형성하는 레이저빔 조사 수단과, 상기 유지 수단과 상기 레이저빔 조사 수단을 상대적으로 가공 이송하는 가공 이송 수단을 구비한 레이저 가공 장치에 의해 표면에 복수의 디바이스가 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획되어 형성된 실리콘으로 이루어진 웨이퍼를 가공하는 웨이퍼의 가공 방법으로서,
    웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 펄스 레이저빔의 파장을 1300 ㎚∼1400 ㎚의 범위로 설정하는 파장 설정 단계와,
    상기 파장 설정 단계를 실시한 후, 웨이퍼의 내부에 펄스 레이저빔의 집광점을 위치시켜 웨이퍼의 이면으로부터 상기 분할 예정 라인에 대응하는 영역에 펄스 레이저빔을 조사하고, 상기 유지 수단과 상기 레이저빔 조사 수단을 상대적으로 가공 이송하여 웨이퍼의 내부에 개질층을 형성하는 개질층 형성 단계와,
    상기 개질층 형성 단계를 실시한 후, 웨이퍼에 외력을 부여하여 상기 개질층을 분할 기점으로 하여 웨이퍼를 상기 분할 예정 라인을 따라 분할하는 분할 단계를 포함하고,
    상기 개질층 형성 단계는, 1 펄스 당의 에너지가 크랙의 형성이 억제되는 제1 값인 제1 펄스 레이저빔을 조사하여 제1 개질층을 형성하는 제1 개질층 형성 단계와,
    1 펄스 당의 에너지가 상기 제1 값보다 큰 제2 값인 제2 펄스 레이저빔을 조사하여 상기 제1 개질층에 겹쳐 제2 개질층을 형성하는 제2 개질층 형성 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 가공 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 값은 1.5∼4.0 μJ이고, 제2 값은 6.5∼10 μJ인 것인 웨이퍼의 가공 방법.
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