KR101223203B1 - 레이저 가공방법 - Google Patents

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고이치 시게마츠
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼가 선다이싱법에 의해 분할된 개개의 반도체 칩의 이면에 장착된 다이본딩용 접착필름을, 반도체 칩에 레이저광선에 의한 손상을 주지 않고 용단할 수 있는 레이저 가공장치를 제공한다.
본 발명은 척테이블과, 척테이블에 보유된 피가공물에 레이저광선을 조사하는 레이저광선 조사수단과, 척테이블을 가공이송하는 가공이송수단과, 상기 가공이송방향과 직교하는 방향으로 척테이블을 분할이송하는 분할이송수단과, 척테이블에 보유된 피가공물의 가공해야할 영역을 검출하는 가공영역 검출수단과, 제어수단을 구비하는 레이저 가공장치로서, 가공영역 검출수단은 피가공물이 가공이송방향에 따라 이동하고 있을 때 소정 간격마다 복수개의 가공영역을 촬상하여 생성한 복수개의 화상데이터를 제어수단으로 출력하고, 제어수단은 복수개의 화상데이터에 근거하여 가공해야 할 복수개의 가공위치의 좌표값을 구하며, 이 복수개의 가공위치의 좌표값을 잇는 가공라인지도를 작성하여, 가공라인지도에 따라 가공이송수단 및 분할이송수단을 제어한다.
척테이블, 웨이퍼, 레이저 가공

Description

레이저 가공방법{Laser Processing Method}
도 1은 본 발명에 따라 구성된 레이저 가공장치의 사시도이다.
도 2는 개개의 반도체 칩으로 분할된 반도체 웨이퍼의 이면에 접착필름을 접착하고, 접착필름측을 고리모양의 프레임에 장착된 지지테이프에 접착한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2에 나타내는 반도체 웨이퍼가 도 1에 나타내는 레이저 가공장치의 척테이블의 소정 위치에 보유된 상태에서의 좌표와의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 4는 도 1에 나타내는 레이저 가공장치에 의해 실시하는 얼라이먼트 공정의 설명도이다.
도 5는 도 1에 나타내는 레이저 가공장치에 의해 실시하는 가공영역 촬상공정의 설명도이다.
도 6은 도 1에 나타내는 레이저 가공장치에 의해 실시하는 가공위치 검출공정의 설명도이다.
도 7은 도 1에 나타내는 레이저 가공장치에 의해 실시하는 가공라인지도 작성공정의 설명도이다.
도 8은 도 1에 나타내는 레이저 가공장치에 의해 실시하는 접착필름 용단공 정의 설명도이다.
도 9는 도 8에 나타내는 접착필름 용단공정이 실시된 상태를 나타내는 요부확대 단면도이다.
**주요 도면부호의 부호설명**
2: 정지기대 3: 척테이블 기구
31: 안내레일 36: 척테이블
37: 가공이송수단 374: 가공이송량 검출수단
38: 제 1 분할이송수단 4: 레이저광선 조사유니트 지지기구
41: 안내레일 42: 가동지지기대
43: 제 2 분할이송수단 433: 분할이송량 검출수단
5: 레이저광선 조사유니트 51: 유니트 홀더
52: 레이저광선 가공수단 522: 집광기
6: 가공영역 검출수단 8: 제어수단
10: 반도체 웨이퍼 100: 반도체 칩
101: 스트리트 102: 분할홈
103: 가공라인 11: 접착필름
12: 고리형상 프레임 13: 지지테이프
본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 피가공물에 레이저 가공을 실시하는 레이저 가공장치에 관한 것이다.
예를 들어, 반도체 디바이스 제조공정에서는, 대략 원판형상인 반도체 웨이퍼의 표면에 격자모양으로 형성된 스트리트(절단예상라인)를 따라 구획된 복수개의 영역에 IC, LSI 등의 회로를 형성하고, 상기 회로가 형성된 각 영역을 스트리트에 따라 분할함으로써 개개의 반도체 칩을 제조하고 있다. 반도체 웨이퍼를 분할하는 분할장치로는 일반적으로 다이싱 장치가 이용되고 있으며, 이 다이싱 장치는 두께가 20㎛ 정도인 절삭 블레이드에 의해 반도체 웨이퍼를 스트리트에 따라 절삭한다. 이와 같이 하여 분할된 반도체 칩은, 패키징되어 휴대전화나 PC 등의 전기기기에 널리 이용되고 있다.
개개로 분할된 반도체 칩은, 그 이면에 에폭시 수지 등으로 형성된 두께 20~40㎛의 다이아 터치 필름이라고 불리는 다이본딩용 접착필름이 장착되며, 이 접착필름을 통하여 반도체 칩을 지지하는 다이본딩 프레임에 가열함으로써 본딩된다. 반도체 칩의 이면에 다이본딩용 접착필름을 장착하는 방법으로서는, 반도체 웨이퍼의 이면에 접착필름을 장착하고, 이 접착필름을 통하여 반도체 웨이퍼를 다이싱 테이프에 접착한 후, 반도체 웨이퍼의 표면에 형성된 스트리트에 따라 절삭 블레이드에 의해 접착필름과 함께 절삭함으로써, 이면에 접착필름이 장착된 반도체 칩을 형성하는 방법이 있다(예를 들어, 일본특허공개 2000-182995호 공보).
그런데, 상기 일본 특허공개 2000-182995호 공보에 개시된 방법에 따르면, 절삭 블레이드에 의해 반도체 웨이퍼와 함께 접착필름을 절단하여 개개의 반도체 칩으로 분할할 때, 반도체 칩의 이면에 상처가 생기거나, 접착필름에 수염모양의 버어(burr)가 발생하여 와이어 본딩시에 단선의 원인이 된다는 문제가 있다.
근래, 휴대전화나 PC 등의 전기기기는 보다 경량화, 소형화가 요구되고 있어, 보다 얇은 반도체 칩이 요구되고 있다. 보다 얇게 반도체 칩을 분할하는 기술로서 소위 선(先)다이싱법이라는 분할기술이 실용화되고 있다. 이 선다이싱법은 반도체 웨이퍼의 표면으로부터 스트리트에 따라 소정 깊이(반도체 칩의 마무리 두께에 상당하는 깊이)의 분할홈을 형성하고, 그 후 표면에 분할홈이 형성된 반도체 웨이퍼의 이면을 연삭하여 상기 이면에 분할홈을 표출시켜 개개의 반도체 칩으로 분리하는 기술로서, 반도체 칩의 두께를 50㎛ 이하로 가공하는 것이 가능하다.
그런데, 선다이싱법에 의해 반도체 웨이퍼를 개개의 반도체 칩으로 분할하는 경우에는, 반도체 웨이퍼의 표면으로부터 스트리트에 따라 소정 깊이의 분할홈을 형성한 후에 반도체 웨이퍼의 이면을 연삭하여 상기 이면에 분할홈을 표출시키기 때문에, 다이본딩용 접착필름을 미리 반도체 웨이퍼의 이면에 장착할 수 없다. 따라서, 선다이싱법에 의해 반도체 칩을 지지하는 다이본딩 프레임에 본딩할 때는, 반도체 칩과 다이본딩 프레임의 사이에 본드제를 삽입하면서 본딩해야 하기 때문에, 본딩 작업을 원할하게 실시할 수 없다는 문제가 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 반도체 웨이퍼가 선다이싱에 의해 개개로 분할된 반도체 칩의 이면에 다이본딩용 접착필름을 장착하고, 이 접착필름을 통하여 반도체 칩을 다이싱 테이프에 접착한 후, 각 반도체 칩 사이의 간격(분할홈)에 노출된 접착필름 부분에, 반도체 칩의 표면측으로부터 상기 간격을 통하여 레이 저광선을 조사하여, 접착필름의 상기 간격에 노출된 부분을 제거하도록 한 반도체 칩의 제조방법이 제안되고 있다(예를 들어, 일본특허공개 2002-118081호 공보).
이와 같이, 상술한 선다이싱에 의해 반도체 웨이퍼를 스트리트에 따라 개개의 반도체 칩으로 분할하면, 그 표면이 공통된 보호부재에 접착되어 있음에도 불구하고, 연삭시에 작용하는 힘에 의해 개개로 분할된 반도체 칩은 약간 변위한다. 따라서, 반도체 웨이퍼의 스트리트에 따라 형성된 분할홈은 똑바른 직선이 되지 않는다. 이 때문에, 분할홈을 통하여 접착필름에 레이저광선을 조사할 때, 반도체 칩의 표면에 레이저광선을 조사하지 않고 접착필름만을 용단(溶斷)하는 것이 어렵다. 따라서, 상기 공보에 개시된 반도체 칩의 제조방법에서는, 디바이스가 형성된 반도체 칩의 표면에 레이저광선에 의한 손상을 줄 우려가 있다.
본 발명은 상기 사실에 감안하여 이루어진 것으로, 그 주된 기술과제는 반도체 웨이퍼가 선다이싱법에 의해 분할된 개개의 반도체 칩의 이면에 장착된 다이본딩용 접착필름을, 반도체 칩에 레이저광선에 의한 손상을 주지 않으면서 용단할 수 있는 레이저 가공장치를 제공하는데 있다.
상기 주된 기술과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따르면, 반도체 웨이퍼의 표면으로부터 스트리트를 따라 소정 깊이의 분할홈을 형성하는 공정과, 반도체 웨이퍼의 이면을 연삭하여 그 이면으로 분할홈을 표출시켜 각각의 반도체 칩으로 분리하는 공정과, 상기 반도체 칩으로 분리하는 공정 후, 반도체 웨이퍼의 이면에 다이본딩용 접착필름을 장착하는 공정과, 상기 반도체 웨이퍼가 척 테이블에 지지되는 공정과, 상기 척 테이블에 지지되어 있는 반도체 웨이퍼의 소정의 스트리트에 형성된 분할홈의 양단부를 가공영역 검출수단에 의하여 촬상하고, 상기 양단부의 폭방향 중심(R)을 상기 가공영역 검출수단의 헤어라인(HL)에 일치시키는 얼라인먼트 공정과, 상기 얼라인먼트 공정 후에 반도체 웨이퍼가 소정 속도로 가공이송방향으로 상대이동하고 있을 때, 상기 가공이송방향을 따라 소정 간격마다 분할홈의 복수의 가공영역을 촬상하여 복수의 화상 데이터를 생성하고, 상기 복수의 화상 데이터를 제어수단으로 출력하는 가공영역 촬상공정과, 상기 가공영역 촬상공정에 의하여 생성된 복수의 화상 데이터에 근거하여, 상기 헤어라인에 대한 복수의 가공영역에서의 분할홈의 폭방향 중심의 좌표값을 구하는 가공위치 검출공정과, 상기 제어수단이 복수의 가공위치에 있어서 분할홈의 폭방향 중심의 좌표값을 연결하는 가공라인지도를 작성하여, 상기 가공라인지도에 근거하여 가공이송수단 및 분할이송수단을 제어할 수 있게 하는 가공라인지도 작성공정과, 상기 가공라인지도에 근거하여, 반도체 칩 사이의 간격으로 레이저광선을 조사하여 상기 접착필름을 상기 분할홈의 폭방향 중심을 따라 용단하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법이 제공된다.
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이하, 본 발명에 따라 구성된 레이저 가공장치의 바람직한 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
도 1에는 본 발명에 따라 구성된 레이저 가공장치의 사시도가 도시되어 있다. 도 1에 나타내는 레이저 가공장치는 정지(靜止)기대(2)와, 상기 정지기대(2)에 화살표 X로 나타내는 가공이송방향으로 이동가능하게 설치되어 피가공물을 보유하는 척테이블 기구(3)와, 정지기대(2)에 화살표 X로 나타내는 방향과 직각인 화살표 Y로 나타내는 분할이송방향으로 이동가능하게 설치된 레이저광선 조사유니트 지지 기구(4)와, 상기 레이저광선 조사유니트 지지기구(4)에 화살표 Z로 나타내는 방향으로 이동가능하게 설치된 레이저광선 조사유니트(5)를 구비하고 있다.
상기 척테이블 기구(3)는 정지기대(2) 위에 화살표 X로 나타내는 가공이송방향을 따라 평행하게 설치된 한 쌍의 안내레일(31,31)과, 상기 안내레일(31,31) 위에 화살표 X로 나타내는 가공이송방향으로 이동가능하게 설치된 제 1 슬라이딩운동 블럭(32)과, 상기 제 1 슬라이딩운동 블럭(32) 위에 화살표 Y로 나타내는 분할이송방향으로 이동가능하게 설치된 제 2 슬라이딩운동 블럭(33)과, 상기 제 2 슬라이딩운동 블럭(33) 위에 원통부재(34)에 의해 지지된 지지테이블(35)과, 피가공물 보유수단으로서의 척테이블(36)을 구비하고 있다. 이 척테이블(36)은 다공성 재료로 형성된 흡착 척(361)을 구비하고 있으며, 흡착 척(361) 위에 피가공물인 예를 들어, 원반형상의 반도체 웨이퍼를 도시하지 않은 흡인수단에 의해 보유하도록 되어 있다. 이와 같이 구성된 척테이블(36)은 원통부재(34) 안에 설치된 도시하지 않은 펄스 모터에 의해 회전된다. 한편, 척테이블(36)에는 후술하는 고리모양의 프레임을 고정하기 위한 클램프(362)가 설치되어 있다.
상기 제 1 슬라이딩운동 블럭(32)은 그 아랫면에 상기 한 쌍의 안내레일(31,31)과 끼워맞추어지는 한 쌍의 피안내홈(321,321)이 설치되어 있는 동시에, 그 윗면에 화살표 Y로 나타내는 분할이송방향에 따라 평행하게 형성된 한 쌍의 안내레일(322,322)이 설치되어 있다. 이와 같이 구성된 제 1 슬라이딩운동 블럭(32)은 피안내홈(321,321)이 한 쌍의 안내레일(31,31)에 끼워맞추어짐으로써, 한 쌍의 안내레일(31,31)에 따라 화살표 X로 나타내는 가공이송방향으로 이동가능하게 구성 된다. 도시하는 실시예에서의 척테이블 기구(3)는 제 1 슬라이딩운동 블럭(32)을 한 쌍의 안내레일(31,31)에 따라 화살표 X로 나타내는 가공이송방향으로 이동시키기 위한 가공이송수단(37)을 구비하고 있다. 가공이송수단(37)은 상기 한 쌍의 안내레일(31,31) 사이에 평행하게 설치된 숫나사로드(371)와, 상기 숫나사로드(371)를 회전구동하기 위한 펄스모터(372) 등의 구동원을 포함하고 있다. 숫나사로드(371)는 그 한쪽 끝이 상기 정지기대(2)에 고정된 축받이블럭(373)에 회전가능하게 지지되어 있으며, 다른 쪽 끝은 상기 펄스 모터(372)의 출력축에 전동연결되어 있다. 한편, 숫나사로드(371)는 제 1 슬라이딩운동 블럭(32)의 중앙부 아랫면으로 돌출하여 설치된 도시하지 않은 암나사블럭에 형성된 관통 암나사구멍에 나사결합되어 있다. 따라서, 펄스모터(372)에 의해 숫나사로드(371)를 정회전 및 역회전 구동함으로써, 제 1 슬라이딩운동 블럭(32)은 안내레일(31,31)에 따라 화살표 X로 나타내는 가공이송방향으로 이동된다.
도시한 실시예에서의 레이저 가공장치는, 상기 척테이블(36)의 가공이송량을 검출하기 위한 가공이송량 검출수단(374)을 구비하고 있다. 가공이송량 검출수단(374)은 안내레일(31)에 따라 설치된 리니어 스케일(linear scale)(374a)과, 제 1 슬라이딩운동 블럭(32)에 설치되어 제 1 슬라이딩운동 블럭(32)과 함께 리니어 스테일(374a)에 따라 이동하는 판독헤드(374b)로 이루어져 있다. 이 가공이송량 검출수단(374)의 판독헤드(374b)는, 도시한 실시예에서는 1㎛ 마다 1펄스의 펄스신호를 후술하는 제어수단으로 보낸다. 그리고 후술하는 제어수단은 입력된 펄스신호를 카운트함으로써, 척테이블(36)의 가공이송량을 검출한다. 한편, 상기 가공이송수 단(37)의 구동원으로서 펄스모터(372)를 사용한 경우에는, 펄스모터(372)에 구동신호를 출력하는 후술하는 제어수단의 구동펄스를 카운트함으로써, 척테이블(36)의 가공이송량을 검출할 수 있다. 또한, 상기 가공이송수단(37)의 구동원으로서 서보모터를 사용한 경우에는, 서보모터의 회전 횟수를 검출하는 로터리 엔코더(rotary encoder)가 출력하는 펄스신호를 후술하는 제어수단으로 보내고, 제어수단이 입력된 펄스신호를 카운트함으로써, 척테이블(36)의 가공이송량을 검출할 수 있다.
상기 제 2 슬라이딩운동 블럭(33)은 그 아랫면에 상기 제 1 슬라이딩운동 블럭(32)의 윗면에 설치된 한 쌍의 안내레일(322,322)과 끼워맞추어지는 한 쌍의 피안내홈(331,331)이 설치되어 있으며, 이 피안내홈(331,331)을 한 쌍의 안내레일(322,322)에 끼워맞춤으로써, 화살표 Y로 나타내는 분할이송방향으로 이동가능하게 구성된다. 도시한 실시예에서의 척테이블 기구(3)는 제 2 슬라이딩운동 블럭(33)을 제 1 슬라이딩운동 블럭(32)에 설치된 한 쌍의 안내레일(322,322)에 따라 화살표 Y로 나타내는 분할이송방향으로 이동시키기 위한 제 1 분할이송수단(38)을 구비하고 있다. 제 1 분할이송수단(38)은 상기 한 쌍의 안내레일(322, 322) 사이에 평행하게 설치된 숫나사로드(381)와, 상기 숫나사로드(381)를 회전구동하기 위한 펄스모터(382) 등의 구동원을 포함하고 있다. 숫나사로드(381)는 그 한쪽 끝이 상기 제 1 슬라이딩운동 블럭(32)의 윗면에 고정된 축받이블럭(383)에 회전 가능하게 지지되어 있으며, 다른 쪽 끝은 상기 펄스모터(382)의 출력축에 전동 연결되어 있다. 한편, 숫나사로드(381)는 제 2 슬라이딩운동 블럭(33)의 중앙부 아랫면으로 돌출하여 설치된 도시하지 않은 암나사블럭에 형성된 관통 암나사구멍에 나사결합되 어 있다. 따라서, 펄스모터(382)에 의해 숫나사로드(381)를 정회전 및 역회전 구동함으로써, 제 2 슬라이딩운동 블럭(33)은 안내레일(322,322)에 따라 화살표 Y로 나타내는 분할이송방향으로 이동된다.
상기 레이저광선 조사유니트 지지기구(4)는 정지기대(2) 위에 화살표 Y로 나타내는 분할이송방향을 따라 평행하게 설치된 한 쌍의 안내레일(41,41)과, 상기 안내레일(41,41) 위에 화살표 Y로 나타내는 방향으로 이동가능하게 설치된 가동지지기대(42)를 구비하고 있다. 이 가동지지기대(42)는 안내레일(41,41) 위에 이동가능하게 설치된 이동지지부(421)와, 상기 이동지지부(421)에 설치된 장착부(422)로 이루어져 있다. 장착부(422)는 일측면에 화살표 Z로 나타내는 방향으로 뻗어 있는 한 쌍의 안내레일(423,423)이 평행하게 설치되어 있다. 도시하는 실시예에서의 레이저광선 조사유니트 지지기구(4)는 가동지지기대(42)를 한 쌍의 안내레일(41,41)에 따라 화살표 Y로 나타내는 분할이송방향으로 이동시키기 위한 제 2 분할이송수단(43)을 구비하고 있다. 제 2 분할이송수단(43)은 상기 한 쌍의 안내레일(41,41) 사이에 평행하게 설치된 숫나사로드(431)와, 상기 숫나사로드(431)를 회전구동하기 위한 펄스모터(432) 등의 구동원을 포함하고 있다. 숫나사로드(431)는 그 한쪽 끝이 상기 정지기대(2)에 고정된 도시하지 않은 축받이블럭에 회전 가능하게 지지되어 있으며, 다른 쪽 끝은 상기 펄스모터(432)의 출력축에 전동 연결되어 있다. 한편, 숫나사로드(431)는 가동지지기대(42)를 구성하는 이동지지부(421)의 중앙부 아랫면으로 돌출하여 설치된 도시하지 않은 암나사블럭에 형성된 관통 암나사구멍에 나사결합되어 있다. 이 때문에, 펄스모터(432)에 의해 숫나사로드(431)를 정회전 및 역회 전 구동함으로써, 가동지지기대(42)는 안내레일(41,41)에 따라 화살표 Y로 나타내는 분할이송방향으로 이동된다.
도시한 실시예에서의 레이저 가공장치는, 상기 레이저광선 조사유니트 지지기구(4)의 가동지지기대(42)의 분할이송량을 검출하기 위한 분할이송량 검출수단(433)을 구비하고 있다. 분할이송량 검출수단(433)은 안내레일(41)에 따라 설치된 리니어 스케일(433a)과, 가동지지기대(42)에 설치되어 리니어 스케일(433a)에 따라 이동하는 판독헤드(433b)로 이루어져 있다. 이 이송량 검출수단(433)의 판독헤드(433b)는, 도시하는 실시예에서는 1㎛ 마다 1펄스의 펄스신호를 후술하는 제어수단으로 보낸다. 그리고 후술하는 제어수단은 입력된 펄스신호를 카운트함으로써 레이저광선 조사유니트(5)의 분할이송량을 검출한다. 한편, 상기 제 2 분할이송수단(43)의 구동원으로서 펄스모터(432)를 사용한 경우에는, 펄스모터(432)에 구동신호를 출력하는 후술하는 제어수단의 구동펄스를 카운트함으로써, 레이저광선 조사유니트(5)의 분할이송량을 검출할 수 있다. 또한, 상기 제 2 분할이송수단(43)의 구동원으로서 서보모터를 사용한 경우에는, 서보모터의 회전 횟수를 검출하는 로터리 엔코더가 출력하는 펄스신호를 후술하는 제어수단으로 보내어, 제어수단이 입력된 펄스신호를 카운트함으로써, 레이저광선 조사유니트(5)의 분할이송량을 검출할 수 있다.
도시하는 실시예에서의 레이저광선 조사유니트(5)는 유니트 홀더(51)와, 상기 유니트 홀더(51)에 설치된 레이저광선 조사수단(52)을 구비하고 있다. 유니트 홀더(51)는 상기 장착부(422)에 설치된 한 쌍의 안내레일(423,423)에 슬라이딩운동 가능하게 끼워맞추어지는 한 쌍의 피안내홈(511,511)이 설치되어 있으며, 이 피안내홈(511,511)을 상기 안내레일(423,423)에 끼워맞춤으로써, 화살표 Z로 나타내는 방향으로 이동가능하게 지지된다.
도시하는 레이저광선 조사수단(52)은 실질상 수평으로 배치된 원통형상의 케이싱(521)의 선단에 장착된 집광기(522)로부터 펄스 레이저광선을 조사한다. 또한, 레이저광선 조사수단(2)을 구성하는 케이싱(521)의 전단부에는, 상기 레이저광선 조사수단(52)에 의해 레이저 가공해야 할 가공영역을 검출하는 가공영역 검출수단(6)이 설치되어 있다. 이 가공영역 검출수단(6)은 피가공물을 조명하는 조명수단과, 상기 조명수단에 의해 조명된 영역을 붙잡는 광학계와, 상기 광학계에 의해 포획된 상을 촬상하는 촬상소자(CCD) 등을 구비하며, 촬상한 화상데이터를 후술하는 제어수단으로 보낸다.
도시하는 실시예에서의 레이저광선 조사유니트(5)는 유니트 홀더(51)를 한 쌍의 안내레일(423,423)에 따라 화살표 Z로 나타내는 방향으로 이동시키기 위한 이동수단(53)을 구비하고 있다. 이동수단(53)은 한 쌍의 안내레일(423, 423) 사이에 설치된 숫나사로드(도시하지 않음)와, 상기 숫나사로드를 회전구동하기 위한 펄스모터(532) 등의 구동원을 포함하고 있으며, 펄스모터(532)에 의해 도시하지 않은 숫나사로드를 정회전 및 역회전 구동함으로써, 유니트 홀더(51) 및 레이저빔 조사수단(52)을 안내레일(423,423)에 따라 화살표 Z로 나타내는 방향으로 이동시킨다. 한편, 도시한 실시예에서는 펄스모터(532)를 정회전 구동함으로써 레이저빔 조사수단(52)을 윗쪽으로 이동시키고, 펄스모터(532)를 역회전 구동함으로써 레이저빔 조 사수단(52)을 아랫쪽으로 이동시키도록 되어 있다.
도시하는 실시예에서의 레이저 가공장치는 제어수단(8)을 구비하고 있다. 제어수단(8)은 컴퓨터에 의해 구성되어 있으며, 제어 프로그램에 따라 연산처리하는 중앙처리장치(CPU)(81)와, 제어프로그램 등을 격납하는 리드 온리 메모리(ROM)(82)와, 후술하는 피가공물의 설계값의 데이터나 연산결과 등을 격납하는 읽기쓰기 가능한 랜덤 액세스 메모리(RAM)(83)와, 카운터(84)와, 입력 인터페이스(85) 및 출력 인터페이스(86)를 구비하고 있다. 제어수단(8)의 입력 인터페이스(85)에는 상기 가공이송량 검출수단(374), 분할이송량 검출수단(433) 및 가공영역 검출수단(6) 등으로부터의 검출신호가 입력된다. 그리고, 제어수단(8)의 출력 인터페이스(86)로부터는 상기 펄스모터(372), 펄스모터(382), 펄스모터(432), 펄스모터(532), 레이저광선 조사수단(52) 등으로 제어신호를 출력한다. 한편, 상기 랜덤 액세스 메모리(RAM)(83)는 상기 가공영역 검출수단(6)에 의해 촬상된 화상데이터를 격납하는 제 1 기억영역(83a)이나, 후술하는 가공라인지도를 격납하는 제 2 기억영역(83b) 및 다른 기억영역을 구비하고 있다.
도시한 실시예에서의 레이저 가공장치는 이상과 같이 구성되어 있으며, 이하, 선다이싱에 의해 개개의 반도체 칩으로 분할된 반도체 웨이퍼의 이면에 장착된 다이본딩용 접착필름을 분할홈에 따라 용단하는 가공예에 대하여 설명한다.
도 2에는 선다이싱에 의해 개개의 반도체 칩으로 분할된 반도체 웨이퍼가 도시되어 있다. 도 2에 나타내는 반도체 웨이퍼(10)는 상술한 선다이싱에 의해 격자모양으로 마련된 스트리트(101)에 따라 형성된 분할홈(102)에 따라 개개의 반도체 칩(100)으로 분할되어 있다. 이와 같이 개개의 반도체 칩(100)으로 분할된 반도체 웨이퍼(10)의 이면에는, 다이본딩용 접착필름(11)이 장착되어 있다. 접착필름(11)이 장착된 반도체 웨이퍼(10)는 접착필름(11) 측이 고리형상의 프레임(12)에 장착된 지지테이프(13)의 표면에 접착된다.
상기 도 2에 나타내는 바와 같이 고리형상의 프레임(11)에 지지테이프(13)를 통하여 지지된 반도체 웨이퍼(10)는, 도 1에 나타내는 레이저 가공장치의 척테이블(36) 위에 지지테이프(13) 측을 얹어놓는다. 그리고, 도시하지 않은 흡인수단을 작동함으로써, 반도체 웨이퍼(10)는 지지테이프(13)를 통하여 척테이블(36) 위에 흡인 보유된다. 또한, 고리모양의 프레임(12)은 클램프(362)에 의해 고정된다. 반도체 웨이퍼(10)를 흡인보유한 척테이블(36)은, 가공이송수단(37)에 의해 가공영역 검출수단(6)의 바로 아래에 위치된다.
척테이블(36)이 가공영역 검출수단(6)의 바로 아래에 위치되면, 척테이블(36) 위의 반도체 웨이퍼(10)는 도 3의 (a)에 나타내는 좌표 위치에 위치된 상태가 된다. 한편, 도 3의 (b)는 척테이블(36) 즉, 반도체 웨이퍼(10)를 도 3의 (a)에 나타내는 상태로부터 90도 회전한 상태를 나타내고 있다.
이어서, 반도체 웨이퍼(10)의 직경 부근의 소정 방향(도 3의 (a)에서 좌우방향)의 스트리트(101)에 형성된 분할홈(102)을 가공영역 검출수단(6)의 바로 아래에 위치시키고, 도 4에 나타내는 바와 같이, 가공영역 검출수단(6)에 의해 분할홈(102)의 양끝부를 촬상한다. 그리고, 촬상화상 No.1과 No.n에서의 분할홈(102)의 폭방향 중심(R)이 가공영역 검출수단(6)에 형성된 헤어라인(HL)과 일치하도록, 척 테이블(36)을 회전하는 동시에 분할이송방향(Y)으로 이동하여 얼라이먼트를 실시한다(얼라이먼트 공정).
상술한 바와 같이 얼라이먼트 공정을 실시하였다면, 척테이블(36)을 이동하여 도 5에 나타내는 바와 같이 얼라이먼트를 실시한 분할홈(102)의 한쪽 끝(도 5에서 왼쪽 끝)을 가공영역 검출수단(6)의 바로 아래에 위치시킨다. 이 상태에서 제어수단(8)은 가공영역 검출수단(6)으로 촬상신호를 출력한다. 가공영역 검출수단(6)은 촬상신호에 따라 분할홈(102)의 일단부(도 5에서 왼쪽 끝부분)를 촬상하여 화상데이터를 생성하고, 그 화상데이터를 제어수단(8)으로 보낸다. 그리고, 척테이블(36)을 화살표 X1로 나타내는 가공이송방향으로 예를 들어, 100mm/초의 이동속도로 이동하고, 그 동안에 제어수단(8)은 예를 들어, 0.05초의 시간 간격으로 가공영역 검출수단(6)으로 촬상신호를 출력한다. 이 촬상신호에 근거하여 가공영역 검출수단(6)은, 가공라인인 분할홈(102)을 차례로 촬상하여 화상데이터를 생성하고, 그 화상데이터를 제어수단(8)으로 보낸다(가공영역 촬상공정). 한편, 가공영역 검출수단(6)에 의한 촬상은, 척테이블(36)이 예를 들어, 5mm 이동할 때마다의 거리 간격으로 실시하여도 좋다.
여기서, 가공영역 검출수단(6)에 의해 촬상된 화상데이터에 대하여, 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6에는 가공영역 검출수단(6)에 의해 촬상된 No.1~No.n의 화상데이터가 도시되어 있다. No.1과 No.n의 화상데이터는 상술한 바와 같이 가공영역 검출수단(6)에 형성된 헤어라인(HL)의 중심(Q)과 분할홈(102)의 폭방향(도 6에서 상하방향) 즉, 화살표 Y로 나타내는 분할이송방향의 중심(R1,Rn)이 일치하고 있 다. 이 경우, 제어수단(8)은 헤어라인(HL)의 중심(Q)과 일치하는 가공위치(R1)의 X,Y좌표값(x1,y1) 및 가공위치(Rn)의 X,Y좌표값(xn,yn)을 랜덤 액세스 메모리(RAM)(83)의 제 1 기억영역(83a)에 일시 격납한다(가공위치 검출공정). 이어서, No.2의 화상데이터는 가공영역 검출수단(6)에 형성된 헤어라인(HL)의 중심(Q)보다, 분할홈(102)의 폭방향(도 6에서 상하방향) 즉, 화살표 Y로 나타내는 분할이송방향의 중심(R2)이 윗쪽에 위치하고 있다. 이 경우, 헤어라인(HL)의 중심(Q)과 분할홈(102)의 중심(R)과의 거리를 구하여 분할홈(102)의 중심(R2)의 X,Y 좌표값(x2,y2)을 가공위치(R2)로서 랜덤 액세스 메모리(RAM)(83)의 제 1 기억영역(83a)에 일시 격납한다(가공위치 검출공정). 이후 마찬가지로 제어수단(8)은 No.3~No.n의 화상데이터에 근거하여 가공위치(R3)로부터 가공위치(Rn-1)의 X,Y좌표값(x3,y3~xn-1,yn-1)을 구하여, 랜덤 액세스 메모리(RAM)(83)의 제 1 기억영역(83a)에 격납한다(가공위치 검출공정).
이와 같이 하여 구한 복수개의 가공위치(R1~Rn)의 X,Y좌표값(x1,y1~xn,yn)에 근거하여, 제어수단(8)은 도 7에 나타내는 바와 같이 복수개의 가공위치(R1~Rn)의 좌표값(x1,y1~xn,yn)을 잇는 가공라인(103)을 작성하고, 이 가공라인지도를 랜덤 액세스 메모리(RAM)(83)의 제 2 기억영역(83b)에 격납한다(가공라인지도 작성공정). 이와 같이 하여 소정의 분할홈(102)에 대한 가공라인지도를 작성하였다면, 척테이블(36)을 스트리트 간격만큼 분할이송하고, 상술한 가공영역 촬상공정 및 가공라인지도 작성공정을 실시한다. 그리고, 소정 방향으로 형성된 분할홈(102)의 전부에 대하여 상술한 가공영역 촬상공정 및 가공라인지도 작성공정을 실시하였다면, 척테 이블(36)을 90도 회전하여 도 3의 (b)에 나타내는 상태로 위치시키고, 소정 방향과 직교하는 방향으로 형성된 분할홈(102)에 대해서도 상술한 가공영역 촬상공정 및 가공라인지도 작성공정을 실시한다.
이상과 같이 하여, 반도체 웨이퍼(10)에 형성된 모든 분할홈(102)에 대한 가공라인지도가 작성되었으면, 반도체 웨이퍼(10)의 이면에 장착된 접착필름(11)에 분할홈(102)에 따라 레이저광선을 조사하는 접착필름 용단공정을 실시한다.
이 접착필름 용단공정은 도 8에 나타내는 바와 같이, 척테이블(36)을 레이저광선을 조사하는 레이저광선 조사수단(52)의 집광기(522)가 위치하는 레이저광선 조사영역으로 이동시키고, 소정의 분할홈(102)의 한 쪽 끝(도 8에서 왼쪽 끝)을 집광기(522)의 바로 아래에 위치시킨다. 그리고, 집광기(522)로부터 펄스 레이저광선을 반도체 웨이퍼(10)에 형성된 분할홈(102)을 통하여 접착필름(11)에 조사하면서, 가공이송수단(37)의 펄스모터(372)를 구동하여 척테이블(36) 즉, 반도체 웨이퍼(10)를 도 8에서 화살표 X1로 나타내는 방향으로 소정의 이송속도로 이동시키고, 분할홈(102)의 다른 쪽 끝(도 8에서 오른쪽 끝)이 집광기(522)의 조사위치에 도달하였으면, 펄스 레이저광선의 조사를 정지하는 동시에, 척테이블(36) 즉, 반도체 웨이퍼(10)의 이동을 정지한다. 이 때, 레이저광선 조사수단(52)의 집광기(522)로부터 조사되는 펄스 레이저광선은, 도시한 실시예에서는 집광점(P)(집광 스폿직경이 형성되는 점)을 접착필름(11)의 윗면에 맞추어 조사된다.
상술한 접착필름 용단공정에서 제어수단(8)은, 상기 레이저광선 조사수단(52) 및 가공이송수단(37)의 펄스모터(372)를 제어하는 동시에, 랜덤 액세스 메 모리(RAM)(83)의 제 2 기억영역(83b)에 격납된 가공라인지도에 따라 제 2 분할이송수단(43)의 펄스모터(432)를 제어한다. 따라서, 분할홈(102)의 폭방향 중심부에 따라 접착필름(11)에 레이저광선이 조사된다. 그 결과, 도 9에 나타내는 바와 같이 접착필름(11)은 레이저광선의 에너지에 의해 분할홈(102)에 따라 용단된다. 이와 같이 하여 반도체 웨이퍼(10)에 형성된 모든 분할홈(101)에 따라 상기 접착필름 용단공정을 실시함으로써, 접착필름(11)은 반도체 웨이퍼(10)가 분할홈(102)에 의해 분리된 반도체 칩(100) 마다 장착된 접착필름(11a)으로 용단된다. 이 때, 레이저광선은 분할홈(102)의 폭방향 중심부를 따라 조사되기 때문에, 반도체 칩(100)의 표면에 레이저광선이 조사되지 않는다.
한편, 상기 접착필름 용단공정에서의 가공조건은, 예를 들어, 다음과 같이 설정되어 있다.
레이저광선의 종류 : 고체 레이저(YVO4 레이저, YAG 레이저)
파장 : 355nm
집광 스폿 직경 : φ9.2㎛
반복 주파수 : 50kHz
평균출력 : 1W
가공이송속도 : 400mm/초
상술한 접착필름 용단공정을 소정 방향으로 형성된 모든 분할홈(102)에 따라 실시하였다면, 척테이블(36)을 90도 회전시킨다. 그리고, 상기 소정방향에 대하여 직각으로 형성된 분할홈(103)에 따라 상술한 접착필름 용단공정을 실시함으로써, 접착필름(11)은 반도체 웨이퍼(10)가 분할홈(102)에 따라 분리된 반도체 칩(100) 마다 장착된 접착필름(11a)으로 용단된다.
상술한 실시예에서는 선다이싱에 의해 개개의 반도체 칩(100)으로 분할된 반도체 웨이퍼(10)의 이면에 장착된 접착테이프(11) 측을 고리형상의 프레임(12)에 장착된 지지테이프(13)에 접착하고, 반도체 웨이퍼(10)의 표면측으로부터 분할홈(103)을 통하여 접착테이프(11)에 레이저 광선을 조사하는 예를 나타내었는데, 반도체 웨이퍼(10)의 표면을 지지테이프(13)에 접착하여 접착테이프(11)를 윗쪽에 위치시키고, 접착테이프(11) 측으로부터 분할홈(103)을 따라 레이저 광선을 조사하여도 좋다.
본 발명에 따른 레이저 가공장치에서는, 제어수단이 가공영역 검출수단에 의해 촬상된 복수개의 화상데이터에 근거하여 가공해야 할 복수개의 가공위치의 좌표값을 구하고, 이 복수개의 가공위치의 좌표값을 잇는 가공라인지도를 작성하며, 상기 가공라인지도에 따라 가공이송수단 및 분할이송수단을 제어하기 때문에, 예를 들어 반도체 웨이퍼가 선다이싱법에 의해 분할된 개개의 반도체 칩에 장착된 접착필름을, 반도체 칩에 레이저광선에 의한 손상을 주지 않으면서 용단할 수 있다.

Claims (1)

  1. 반도체 웨이퍼의 표면으로부터 스트리트를 따라 소정 깊이의 분할홈을 형성하는 공정과,
    반도체 웨이퍼의 이면을 연삭하여 그 이면으로 분할홈을 표출시켜 각각의 반도체 칩으로 분리하는 공정과,
    상기 반도체 칩으로 분리하는 공정 후, 반도체 웨이퍼의 이면에 다이본딩용 접착필름을 장착하는 공정과,
    상기 반도체 웨이퍼가 척 테이블에 지지되는 공정과,
    상기 척 테이블에 지지되어 있는 반도체 웨이퍼의 소정의 스트리트에 형성된 분할홈의 양단부를 가공영역 검출수단에 의하여 촬상하고, 상기 양단부의 폭방향 중심(R)을 상기 가공영역 검출수단의 헤어라인(HL)에 일치시키는 얼라인먼트 공정과,
    상기 얼라인먼트 공정 후에 반도체 웨이퍼가 소정 속도로 가공이송방향으로 상대이동하고 있을 때, 상기 가공이송방향을 따라 소정 간격마다 분할홈의 복수의 가공영역을 촬상하여 복수의 화상 데이터를 생성하고, 상기 복수의 화상 데이터를 제어수단으로 출력하는 가공영역 촬상공정과,
    상기 가공영역 촬상공정에 의하여 생성된 복수의 화상 데이터에 근거하여, 상기 헤어라인에 대한 복수의 가공영역에서의 분할홈의 폭방향 중심의 좌표값을 구하는 가공위치 검출공정과,
    상기 제어수단이 복수의 가공위치에 있어서 분할홈의 폭방향 중심의 좌표값을 연결하는 가공라인지도를 작성하여, 상기 가공라인지도에 근거하여 가공이송수단 및 분할이송수단을 제어할 수 있게 하는 가공라인지도 작성공정과,
    상기 가공라인지도에 근거하여, 반도체 칩 사이의 간격으로 레이저광선을 조사하여 상기 접착필름을 상기 분할홈의 폭방향 중심을 따라 용단하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
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