JP4861280B2 - ポリゴンミラーを用いた対象物多重加工方法 - Google Patents

ポリゴンミラーを用いた対象物多重加工方法 Download PDF

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Description

本発明は、レーザを用いた対象物加工方法に関し、より詳しくは、加工対象物の特性および加工目的により加工パラメータを最適化できるポリゴンミラーを用いた対象物多重加工方法に関するものである。
一般的にウェハー、金属、プラスチックなどのような多様な材料を用いて物質を製造するためには切断、グルービングなどのような加工工程が必要である。一例として、半導体製造工程を完了した後には、ウェハー上に形成された複数のチップを個別的なチップ単位で切断するための工程が後続する。ウェハーの切断工程は、後続工程における品質および生産性に大きい影響を及ぼすために大変重要な意味を有し、現在、ウェハーの切断にはダイヤモンドブレードを用いた機械的ソーイング方式が主に用いられている。
しかし、半導体ウェハーの厚さが１５０μｍ以下に薄くなり、低誘電の物質などが用いられるなど、構成物質が多様化することによって、チッピングが発生してダイ強度が弱くなるなど機械的ソーイング方式の限界があらわれて、新しい切断方法が考慮されており、そのうちのレーザを用いた切断方法が代案として研究されている。
ところで、レーザを用いて加工する対象物は、単一層で形成されることもできるが複数の層で形成されることもでき、複数の層で形成された対象物を同一の加工条件で加工すれば、各層の境界の部分で遊離、爆発などが発生する問題がある。
すなわち、各層ごとに固有の光学的、物理的、化学的性質が違うため、各層の性質に合うように加工パラメータを調整して対象物を加工しなければならないが、現在のレーザ加工方法は、１−パスで進められるため、各層の境界でクラックが発生し、ひどい場合は、チップ領域でクラックが伝播して収率が低下する。さらに、ＨＡＺ（Ｈｅａｔ Ｅｆｆｅｃｔｅｄ Ｚｏｎｅ）による影響が広く、ダイ強度が低下する問題がある。
本発明は、詳述した問題点を解決するために案出されたものであり、多重階層からなる対象物の加工時に各層ごとに加工パラメータを変更して、対象物を加工して、加工効率を改善できるポリゴンミラーを用いた対象物多重加工方法を提供することにその技術的課題がある。
本発明の他の技術的課題は、対象物の加工時に発生するクラックの電波を効果的に防止できるようにするポリゴンミラーを用いた対象物多重加工方法を提供することにある。
詳述した技術的課題を達成するための本発明の一態様に係るポリゴンミラーを用いた対象物多重加工方法は、前記多重階層で形成された対象物の各階層にともなう加工パラメータを設定する第１ステップと、前記対象物の加工領域に露出した階層に対して設定された前記加工パラメータに応じてポリゴンミラーを用いてレーザ加工を行う第２ステップと、前記多重階層で形成された対象物のすべての階層に対する加工が行われたかを確認する第３ステップ、および前記第３ステップの確認の結果、すべての階層に対する加工が完了していない場合に前記第２ステップに進む第４ステップを含む。
また、本発明の他の態様に係るポリゴンミラーを用いた対象物多重加工方法は、ポリゴンミラーを用いて多重階層で形成された対象物をレーザ加工するための方法であって、前記多重階層で形成された対象物の加工領域に対して、加工領域の両側エッジ部位をスクライビングする第１ステップと、前記多重階層で形成された対象物の各階層にともなう加工パラメータを設定する第２ステップと、前記対象物の加工領域に露出した階層に対して設定された前記加工パラメータに応じてポリゴンミラーを用いてレーザ加工を行う第３ステップと、前記多重階層で形成された対象物のすべての階層に対する加工が行われたかを確認する第４ステップ、および前記第４ステップの確認の結果、すべての階層に対する加工が完了していない場合に前記第３ステップに進む第５ステップを含む。
さらに、本発明のまた他の態様に係るポリゴンミラーを用いた対象物多重加工方法は、ポリゴンミラーを用いて多重階層で形成された対象物をレーザ加工するための方法であって、前記多重階層で形成された対象物の各階層にともなう加工パラメータを設定する第１ステップと、前記対象物の加工領域に露出した階層に対して設定された前記加工パラメータに応じてポリゴンミラーを用いてレーザ加工を行う第２ステップと、前記多重階層で形成された対象物のすべての階層に対する加工が行われたかを確認する第３ステップと、前記第３ステップの確認の結果、すべての階層に対する加工が完了していない場合に前記第２ステップに進む第４ステップ、および前記対象物の加工領域をヒーリングする第５ステップを含む。
本発明によれば、各々異なる特性を有する複数の階層で形成された対象物を各階層の特性に最適化した加工パラメータによって加工することにより、対象物の加工効率を増大させることができる。
さらに、ポリゴンミラーを用いたレーザ加工時に対象物にクラックが発生するのを最小化することができ、クラックが発生した場合にもヒーリング工程によってクラックの電波を防止することができ、素子の生産収率と信頼性を大幅に向上させることができる。
以下、添付する図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態をより具体的に説明することにする。
本発明ではレーザを用いた対象物加工時の加工効率を最大化するためにポリゴンミラーを用いたレーザ加工装置を用いる。ポリゴンミラーを用いたレーザ加工装置は、本発明の出願人によって、２００４年３月３１日付にて大韓民国に出願されている（出願番号：１０−２００４−００２２２７０）。ポリゴンミラーは、各々の長さが同一の複数の反射面を備えて回転軸を中心に回転するミラーであり、図１を参照しながら説明すれば次の通りである。
図１は、本発明に適用されるポリゴンミラーを用いたレーザ加工装置の構成図である。
図に示すように、ポリゴンミラーを用いたレーザ加工装置は、複数の反射面１２を有し、回転軸１１を中心に回転するポリゴンミラー１０と、ポリゴンミラー１０の反射面１２で反射するレーザビームを集光するレンズ２０とを含む。ここで、レンズ２０は、切断しようとする対象物４０（例えばウェハー）が載置されるステージ３０と対向するように設けられ、ポリゴンミラー１０の反射面１２で反射するレーザビームを集光する。
ポリゴンミラー１０の回転により、図１の（ａ）に示すようにレーザビームが反射面１２の開始部分によって反射され、反射したレーザビームはレンズ２０の左側端に入射する。これにより、反射したレーザビームは、レンズ２０によって集光し、対象物４０の該当位置（Ｓ１）に垂直照射される。
続いて、図１の（ｂ）に示すように、ポリゴンミラーがさらに回転すれば反射面１２の中間部分でレーザビームが反射するようになり、反射したレーザビームはレンズ２０の中央部分に入射し、入射したレーザビームはレンズ２０で集光してウェハーの該当位置（Ｓ２）に垂直照射される。
次に、図１の（ｃ）に示すように、ポリゴンミラーがさらに回転して、反射面１２の終了部分でレーザビームが反射すれば、反射したレーザビームはレンズ２０の右側端に入射し、入射したレーザビームはレンズ２０によって集光してウェハーの該当位置（Ｓ３）に垂直照射される。
このように、ポリゴンミラー１０の回転によりレーザビームは対象物４０上の位置Ｓ１からＳ３に照射され、Ｓ１からＳ３までの距離をポリゴンミラー１０の一反射面１２によって加工されるスキャニング長さＳＬとする。さらに、反射面１２の開始部分と終了部分で各々反射するレーザビームがなす角度はスキャニング角度という。
以上で説明したポリゴンミラーを用いたレーザ加工装置を用いるようになれば、対象物を高精密度および高速で加工できる利点がある。
図２は、本発明の一実施形態に係る対象物多重加工方法を説明するためのフローチャートである。
本発明では詳述するポリゴンミラーを用いるレーザ加工装置を用いて多重階層で形成された対象物を加工する。
このために、まず対象物の階層別加工パラメータを設定するが（Ｓ１１０）、予め設定しておかなければならない加工パラメータは、レーザ出力電力、ポリゴンミラーの回転速度、対象物が載置されるステージ搬送速度、レーザビームの照射周波数、レーザビームの焦点位置などが含まれ得る。
各階層別加工パラメータを設定した後には、ポリゴンミラーを用いたレーザ加工装置を駆動して、対象物の露出した階層を加工する（Ｓ１２０）。加工部位の露出した上位階層に対する加工が完了すれば、対象物のすべての階層に対する加工が行われたかを確認して（Ｓ１３０）、すべての階層に対する加工が完了した場合には工程を終了し、そうでない場合、すなわち、加工する階層が残っている場合にはステップＳ１２０に戻る。
ここで、対象物の露出した階層を加工する過程（Ｓ１２０）に対して具体的に説明すれば次の通りである。まず、ポリゴンミラーを駆動し（Ｓ１２１０）、対象物が載置されたステージを搬送する（Ｓ１２２０）。この時、ステージは加工方向と反対方向に搬送することが好ましい。以後、レーザビームを放出して（Ｓ１２３０）、放出されたレーザビームのポリゴンミラーの反射面で反射して、レンズを介して対象物に照射されるようにする。
このように、本発明では多重階層からなる対象物を加工する場合、各階層別に加工パラメータを最適化して設定しておき、各階層ごとに各々異なる加工パラメータによって加工がなされるようにすることにより、階層境界での遊離、爆発が発生するのを防止することができる。
図３は、本発明の他の実施形態に係る対象物多重加工方法を説明するためのフローチャートである。
本実施形態に係る対象物加工方法は、スクライビングステップ（Ｓ２１０）およびポリゴンミラーを用いたレーザカットステップ（Ｓ２２０）を含む。
多重階層で形成された対象物を直接レーザで加工する場合に階層間の特性差によってクラックが発生することがあり、クラックがアクティブ領域（チップ領域）に伝播する場合に製造収率が低下するため、レーザ加工を行う前に加工領域の両側エッジ部をスクライビングした後、レーザ加工によってカットするようになれば、クラック発生率を減少させることができる。
図４ａおよび４ｂは、図３で説明した加工方法によって対象物を加工した例を説明するための図面である。
図４ａに示すように、例えば半導体基板４１０上にアクティブ領域４２０，４３０を形成した後、アクティブ領域間を分離するためのカット工程を行おうとする場合、まずスクライビング工程によって加工領域のエッジ部（Ａ）を加工する。
以後、図４ｂに示すように、ポリゴンミラーを用いて加工領域を除去する。ここで、加工領域の半導体基板４１０が多重階層で形成されている場合、図２で説明したように各階層ごとに各々異なるように設定された加工パラメータによって半導体基板４１０を加工することが好ましい。
さらに、本実施形態において、スクライビング工程はポリゴンミラーを用いたレーザ加工装置によって行うことができる。
図示されていないが、カット工程を行った後（Ｓ２２０）ヒーリング工程を行うようになれば、レーザを用いたカット工程で発生したクラックを効果的に除去することができる。
図５は、本発明のまた他の実施形態に係る対象物多重加工方法を説明するためのフローチャートである。
多重階層で形成された対象物をレーザ加工する場合に加工部位にクラックが発生してアクティブ領域に伝播されることがあり、これを防止するために本実施形態では対象物をカットした後（Ｓ３１０）にカット部をヒーリングする（Ｓ３２０）。
より具体的に説明すれば、まずポリゴンミラーを用いたレーザ加工装置を用いて加工領域をカットする。この時、加工対象物が多重階層で形成されている場合、図２に説明した加工方法を用いて各階層ごとに各々異なるように設定された加工パラメータによって対象物を加工することが好ましい。
このようなカット工程によって、加工部位にクラックが発生し得るため、ヒーリング工程を後続して行い、クラック部が再び接合されるようにすることによって加工効率を増大させる。
図６ａおよび６ｂは、図５で説明した加工方法によって対象物を加工した例を説明するための図面である。
図６ａを参照すれば、アクティブ領域４２０，４３０が形成された半導体基板４１０をポリゴンミラーを用いてレーザ加工する場合に基板４１０の加工部位にクラック（Ｂ）が発生したことが分かる。
この場合、図６ｂのようにヒーリング工程を行うようになれば、クラック部が接合されるようになる。例えば、シリコン（Ｓｉ）基板の場合にヒーリング工程によって基板が二酸化シリコン（ＳｉＯ２）に変化してクラック部が接合され、これによってクラックがアクティブ領域に伝播されるのを防止することができる。
要約すれば、本発明は、多重階層で形成された対象物を加工する前、各階層ごとに加工パラメータを各々異なるように設定しておき、各々の階層を順次加工することによって、加工の信頼性を向上させられることは勿論、ダイ強度を向上させることができる。
さらに、ポリゴンミラーを用いて多重加工を行う前、加工部位のエッジ部をスクライビングして置くことによって、レーザ加工時に発生するクラック現象に備えることができ、クラックが発生した場合にヒーリング工程によってクラック部を接合させ、クラックが伝播するのを防止できるようになる。
このように、本発明が属する技術分野の当業者は、本発明がその技術的思想や必須特徴を変更せず、他の具体的な形態で実施され得ることを理解できる。したがって、以上で記述した実施形態はすべての面で例示的なものであり、限定的なものではないこととして理解しなければならない。本発明の範囲は前記詳細な説明よりは後述する特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味および範囲そしてその等価概念から導き出されるすべての変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれると解釈されなければならない。
本発明に適用されるポリゴンミラーを用いたレーザ加工装置の構成図である。 本発明の一実施形態に係る対象物多重加工方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係る対象物多重加工方法を説明するためのフローチャートである。 図３で説明した加工方法により対象物を加工した例を説明するための図面である。 図３で説明した加工方法により対象物を加工した例を説明するための図面である。 本発明のまた他の実施形態に係る対象物多重加工方法を説明するためのフローチャートである。 図５で説明した加工方法により対象物を加工した例を説明するための図面である。 図５で説明した加工方法により対象物を加工した例を説明するための図面である。
符号の説明
１０：ポリゴンミラー
１１：回転軸
１２：反射面
２０：レンズ
３０：ステージ
４０：対象物
４１０：半導体基板
４２０、４３０：活性領域

Claims (9)

  1. ポリゴンミラーを用いて多重階層で形成された対象物をレーザ加工するための方法であって、
    前記多重階層で形成された対象物の加工領域に対して、加工領域の両側エッジ部位をスクライビングする第１ステップと、
    前記多重階層で形成された対象物の各階層にともなう加工パラメータを設定する第２ステップと、
    前記対象物の加工領域に露出した階層に対して設定された前記加工パラメータに応じてポリゴンミラーを用いてレーザ加工を行う第３ステップと、
    前記多重階層で形成された対象物のすべての階層に対する加工が行われたかを確認する第４ステップ、および
    前記第４ステップの確認の結果、すべての階層に対する加工が完了していない場合に前記第３ステップに進む第５ステップ、
    を含むポリゴンミラーを用いた対象物多重加工方法。
  2. 前記第３ステップは前記露出した階層をカットするステップであることを特徴とする請求項１に記載のポリゴンミラーを用いた対象物多重加工方法。
  3. 前記第３ステップは、ポリゴンミラーを駆動するステップと、
    前記対象物が載置されたステージを搬送するステップ、および
    レーザビームを放出して、放出されたレーザビームが前記ポリゴンミラーの反射面で反射して、レンズを介して前記対象物の加工領域に照射されるようにするステップ、
    を含むことを特徴とする請求項１に記載のポリゴンミラーを用いた対象物多重加工方法。
  4. 前記加工パラメータはレーザ出力電力、ポリゴンミラーの回転速度、対象物が載置されるステージ搬送速度、レーザビームの照射周波数、レーザビームの焦点位置を含むことを特徴とする請求項１に記載のポリゴンミラーを用いた対象物多重加工方法。
  5. 前記第５ステップ以後、前記加工領域をヒーリングする第３ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のポリゴンミラーを用いた対象物多重加工方法。
  6. ポリゴンミラーを用いて多重階層で形成された対象物をレーザ加工するための方法であって、
    前記多重階層で形成された対象物の各階層にともなう加工パラメータを設定する第１ステップと、
    前記対象物の加工領域に露出した階層に対して設定された前記加工パラメータに応じてポリゴンミラーを用いてレーザ加工を行う第２ステップと、
    前記多重階層で形成された対象物のすべての階層に対する加工が行われたかを確認する第３ステップと、
    前記第３ステップの確認の結果、すべての階層に対する加工が完了していない場合に前記第２ステップに進む第４ステップ、および
    前記対象物の加工領域をヒーリングする第５ステップ、
    を含むポリゴンミラーを用いた対象物多重加工方法。
  7. 前記第２ステップは前記露出した階層をカットするステップであることを特徴とする請求項６に記載のポリゴンミラーを用いた対象物多重加工方法。
  8. 前記第２ステップは、ポリゴンミラーを駆動するステップと、
    前記対象物が載置されたステージを搬送するステップ、および
    レーザビームを放出して、放出されたレーザビームが前記ポリゴンミラーの反射面で反射して、レンズを介して前記対象物の加工領域に照射されるようにするステップ、
    を含むことを特徴とする請求項７に記載のポリゴンミラーを用いた対象物多重加工方法。
  9. 前記加工パラメータはレーザ出力電力、ポリゴンミラーの回転速度、対象物が載置されるステージ搬送速度、レーザビームの照射周波数、レーザビームの焦点位置を含むことを特徴とする請求項６に記載のポリゴンミラーを用いた対象物多重加工方法。
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