KR101341675B1 - 레이저 가공방법 - Google Patents

레이저 가공방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101341675B1
KR101341675B1 KR1020087005081A KR20087005081A KR101341675B1 KR 101341675 B1 KR101341675 B1 KR 101341675B1 KR 1020087005081 A KR1020087005081 A KR 1020087005081A KR 20087005081 A KR20087005081 A KR 20087005081A KR 101341675 B1 KR101341675 B1 KR 101341675B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cutting
region
processed
cut
laser
Prior art date
Application number
KR1020087005081A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20080074855A (ko
Inventor
다케시 사카모토
Original Assignee
하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 filed Critical 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤
Publication of KR20080074855A publication Critical patent/KR20080074855A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101341675B1 publication Critical patent/KR101341675B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/16—Removal of by-products, e.g. particles or vapours produced during treatment of a workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • B23K26/382—Removing material by boring or cutting by boring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/40—Removing material taking account of the properties of the material involved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/50—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
    • B23K26/53—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece for modifying or reforming the material inside the workpiece, e.g. for producing break initiation cracks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D1/00—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
    • B28D1/22—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by cutting, e.g. incising
    • B28D1/221—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by cutting, e.g. incising by thermic methods
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/0005—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by breaking, e.g. dicing
    • B28D5/0011—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by breaking, e.g. dicing with preliminary treatment, e.g. weakening by scoring
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/268—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B23K2101/40—Semiconductor devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26

Abstract

판 모양의 가공대상물이 절단되는 것으로 얻어지는 칩에 파티클이 부착하는 것을 확실히 방지할 수 있는 레이저 가공방법을 제공한다. 확장 테이프(23)를 통하여 가공대상물(1)에 응력을 인가할 때에 가공대상물(1)의 형성물질(용융처리영역(13)이 형성된 가공대상물(1), 가공대상물(1)이 절단되는 것으로 얻어지는 반도체 칩(25), 그 반도체 칩(25)의 절단면으로부터 생긴 파티클 등)에 연X선을 조사한다. 이것에 의해, 반도체 칩(25)의 절단면으로부터 생긴 파티클은 랜덤하게 비산하지 않고, 확장 테이프(23) 위로 낙하하게 된다. 따라서, 가공대상물(1)이 절단되는 것으로 얻어지는 반도체 칩(25)에 파티클이 부착하는 것을 확실히 방지하는 것이 가능하게 된다.

Description

레이저 가공방법{LASER PROCESSING METHOD}
본 발명은 판 모양의 가공대상물을 절단예정라인에 따라서 절단하기 위한 레이저 가공방법에 관한 것이다.
종래에 있어서의 이런 종류의 기술로서, 웨이퍼에 대해서 투과성을 가지는 레이저광을 분할 예정 라인에 따라서 웨이퍼에 조사하는 것에 의해, 웨이퍼의 내부에 분할 예정 라인에 따라서 변질층을 형성한 후, 웨이퍼의 한쪽 면에 접착된 신장 가능한 보호 테이프를 확장하는 것에 의해, 웨이퍼를 변질층에 따라서 분할한다고 하는 웨이퍼의 분할 방법이 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
[특허 문헌 1] 일본국 특개2005-129607호 공보
<발명이 해결하고자 하는 과제>
그렇지만, 상술한 방법으로 웨이퍼를 복수의 칩으로 분할하면, 칩에 파티클이 부착할 우려가 있다. 특히, 취약한 막을 가지는 MEMS 웨이퍼 등에 있어서는 웨이퍼가 절단되는 것으로 얻어지는 칩에 파티클이 부착하는 것을 확실히 방지할 필요가 있다.
그래서, 본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 판 모양의 가공대상물이 절단되는 것으로 얻어지는 칩에 파티클이 부착하는 것을 확실히 방지할 수 있는 레이저 가공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
<과제를 해결하기 위한 수단>
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 관한 레이저 가공방법은 판 모양의 가공대상물의 내부에 집광점을 맞추어 레이저광을 조사하는 것에 의해, 가공대상물의 절단예정라인에 따라서, 절단의 기점이 되는 개질영역을 가공대상물의 내부에 형성하는 공정과, 탄성을 가지는 시트를 통하여 가공대상물에 응력을 인가하는 것에 의해, 개질영역을 절단의 기점으로 하여 절단예정라인에 따라서 가공대상물이 절단되는 것으로 얻어지는 복수의 칩을 서로 이간시키는 공정을 포함하고, 시트를 통하여 가공대상물에 응력을 인가할 때에는 가공대상물의 형성물질을 제전(除電)하는 것을 특징으로 한다.
이 레이저 가공방법에서는 시트를 통하여 가공대상물에 응력을 인가할 때에 가공대상물의 형성물질을 제전한다. 이것에 의해, 개질영역을 절단의 기점으로 하여 절단예정라인에 따라서 가공대상물이 절단되는 것으로 얻어지는 칩의 절단면으로부터 생긴 파티클은 랜덤하게 비산(飛散)하지 않고, 예를 들면, 시트 위로 낙하하게 된다. 따라서, 이 레이저 가공방법에 의하면, 판 모양의 가공대상물이 절단되는 것으로 얻어지는 칩에 파티클이 부착하는 것을 확실히 방지하는 것이 가능하게 된다.
또한, 절단의 기점이 되는 개질영역은 가공대상물의 내부에 집광점을 맞추어 레이저광을 조사하는 것에 의해, 가공대상물의 내부에 있어서 다광자 흡수 그 외의 광 흡수를 일으키게 하는 것으로 형성된다. 또, 가공대상물의 형성물질은 가공대상물을 형성하고 있는 물질 혹은 가공대상물을 형성하고 있던 물질을 의미하고, 구체적으로는 개질영역이 형성된 가공대상물, 가공대상물이 절단되는 것으로 얻어지는 칩, 그 칩의 절단면으로부터 생긴 파티클 등이 있다.
본 발명에 관한 레이저 가공방법은 판 모양의 가공대상물의 내부에 집광점을 맞추어 레이저광을 조사하는 것에 의해, 가공대상물의 절단예정라인에 따라서, 절단의 기점이 되는 개질영역을 가공대상물의 내부에 형성하는 공정과, 탄성을 가지는 시트를 통하여 가공대상물에 응력을 인가하는 것에 의해, 개질영역을 절단의 기점으로 하여 절단예정라인에 따라서 가공대상물이 절단되는 것으로 얻어지는 복수의 칩을 서로 이간시키는 공정을 포함하고, 시트를 통하여 가공대상물에 응력을 인가할 때에는 가공대상물의 형성물질에 연(軟)X선을 조사하는 것을 특징으로 한다.
이 레이저 가공방법에서는 시트를 통하여 가공대상물에 응력을 인가할 때에 가공대상물의 형성물질에 연X선을 조사한다. 이것에 의해, 개질영역을 절단의 기점으로 하여 절단예정라인에 따라서 가공대상물이 절단되는 것으로 얻어지는 칩의 절단면으로부터 생긴 파티클은 랜덤하게 비산하지 않고, 예를 들면, 시트 위로 낙하하게 된다. 따라서, 이 레이저 가공방법에 의하면, 판 모양의 가공대상물이 절단되는 것으로 얻어지는 칩에 파티클이 부착하는 것을 확실히 방지하는 것이 가능하게 된다.
본 발명에 관한 레이저 가공방법에 있어서는 칩을 서로 이간시키는 공정에서는 시트를 통하여 가공대상물에 응력을 인가하는 것에 의해, 개질영역을 절단의 기점으로 하여 절단예정라인에 따라서 가공대상물을 칩에 절단하는 경우가 있다.
본 발명에 관한 레이저 가공방법에 있어서는 가공대상물은 반도체 기판을 구비하고, 개질영역은 용융처리영역을 포함한 경우가 있다.
<발명의 효과>
본 발명에 의하면, 판 모양의 가공대상물이 절단되는 것으로 얻어지는 칩에 파티클이 부착하는 것을 확실히 방지할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 관한 레이저 가공방법에 의한 레이저 가공중의 가공대상물의 평면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 가공대상물의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도이다.
도 3은 본 실시 형태에 관한 레이저 가공방법에 의한 레이저 가공 후의 가공대상물의 평면도이다.
도 4는 도 3에 나타내는 가공대상물의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면도이다.
도 5는 도 3에 나타내는 가공대상물의 Ⅴ-Ⅴ선에 따른 단면도이다.
도 6은 본 실시 형태에 관한 레이저 가공방법에 의해 절단된 가공대상물의 평면도이다.
도 7은 본 실시 형태에 관한 레이저 가공방법에 있어서의 피크 파워 밀도와 크랙 스폿의 크기와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 실시 형태에 관한 레이저 가공방법의 제1 공정에 있어서의 가공대상물의 단면도이다.
도 9는 본 실시 형태에 관한 레이저 가공방법의 제2 공정에 있어서의 가공대상물의 단면도이다.
도 10은 본 실시 형태에 관한 레이저 가공방법의 제3 공정에 있어서의 가공대상물의 단면도이다.
도 11은 본 실시 형태에 관한 레이저 가공방법의 제4 공정에 있어서의 가공대상물의 단면도이다.
도 12는 본 실시 형태에 관한 레이저 가공방법에 의해 절단된 실리콘 웨이퍼의 일부에 있어서의 단면의 사진을 나타낸 도이다.
도 13은 본 실시 형태에 관한 레이저 가공방법에 있어서의 레이저광의 파장과 실리콘 기판의 내부 투과율과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 14는 제1 실시 형태의 레이저 가공방법의 대상이 되는 가공대상물의 평면도이다.
도 15는 도 14에 나타내는 ⅩⅤ-ⅩⅤ선에 따른 부분 단면도이다.
도 16은 제1 실시 형태의 레이저 가공방법을 설명하기 위한 가공대상물의 부분 단면도로서, (a)는 가공대상물에 확장 테이프를 부착한 상태, (b)는 가공대상물에 레이저광을 조사하고 있는 상태이다.
도 17은 제1 실시 형태의 레이저 가공방법을 설명하기 위한 가공대상물의 부분 단면도로서, (a)는 확장 테이프를 확장시킨 상태, (b)는 가공대상물에 확장 테이프를 통하여 나이프 엣지(knife edge)를 눌러 붙이고 있는 상태이다.
도 18은 제1 실시 형태의 레이저 가공방법을 설명하기 위한 가공대상물의 부 분 단면도로서, 가공대상물이 반도체 칩에 절단된 상태이다.
도 19는 반도체 칩의 절단면으로부터 생긴 파티클이 랜덤하게 비산하게 되는 원리를 설명하기 위한 모식도이다.
도 20은 반도체 칩의 절단면으로부터 생긴 파티클이 자중에 의해서 낙하하게 되는 원리를 설명하기 위한 모식도이다.
<부호의 설명>
1 … 가공대상물, 5 … 절단예정라인, 7 … 개질영역, 11 … 실리콘 웨이퍼(반도체 기판), 13 … 용융처리영역, 23 … 확장 테이프(시트), 25 … 반도체 칩(칩), L … 레이저광, P … 집광점
<발명을 실시하기 위한 바람직한 형태>
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 실시 형태의 레이저 가공방법에서는 가공대상물의 내부에 개질영역을 형성하기 위해서 다광자 흡수라고 하는 현상을 이용한다. 그래서, 최초로 다광자 흡수에 의해 개질영역을 형성하기 위한 레이저 가공방법에 대해 설명한다.
재료 흡수의 밴드 갭 EG보다 광자의 에너지 hυ가 작으면 광학적으로 투명하게 된다. 따라서, 재료에 흡수가 생기는 조건은 hυ > EG이다. 그러나, 광학적으로 투명하여도 레이저광의 강도를 매우 크게 하면 nhυ > EG의 조건(n = 2, 3, 4, …)에서 재료에 흡수가 생긴다. 이 현상을 다광자 흡수라고 한다. 펄스파의 경우, 레 이저광의 강도는 레이저광의 집광점의 피크 파워 밀도(W/㎝2)로 정해지고, 예를 들면 피크 파워 밀도가 1 × 108(W/㎝2) 이상의 조건에서 다광자 흡수가 생긴다. 피크 파워 밀도는 (집광점에 있어서의 레이저광의 1펄스당의 에너지) ÷ (레이저광의 빔 스폿 단면적 × 펄스 폭)에 의해 구해진다. 또, 연속파의 경우, 레이저광의 강도는 레이저광의 집광점의 전계(電界)강도(W/㎝2)로 정해진다.
이와 같은 다광자 흡수를 이용하는 본 실시 형태에 관한 레이저 가공방법의 원리에 대해서, 도 1 ~ 도 6을 참조하여 설명한다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 모양(판 모양)의 가공대상물(1)의 표면(3)에는 가공대상물(1)을 절단하기 위한 절단예정라인(5)이 있다. 절단예정라인(5)은 직선 모양으로 연장한 가상선이다. 본 실시 형태에 관한 레이저 가공방법에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 다광자 흡수가 생기는 조건에서 가공대상물(1)의 내부에 집광점 P를 맞추어 레이저광 L을 조사하여 개질영역(7)을 형성한다. 또한, 집광점 P는 레이저광 L이 집광하는 개소이다. 또, 절단예정라인(5)은 직선 모양으로 한정하지 않고 곡선 모양이어도 좋고, 가상선으로 한정하지 않고 가공대상물(1)에 실제로 그은 선으로 하여도 좋다.
그리고, 레이저광 L을 절단예정라인(5)에 따라서(즉, 도 1의 화살표 A방향으로) 상대적으로 이동시키는 것에 의해, 집광점 P를 절단예정라인(5)에 따라서 이동시킨다. 이것에 의해, 도 3 ~ 도 5에 나타내는 바와 같이, 개질영역(7)이 절단예정라인(5)에 따라서 가공대상물(1)의 내부에 형성되고, 이 개질영역(7)이 절단기점영역(8)으로 된다. 여기서, 절단기점영역(8)은 가공대상물(1)이 절단될 때에 절단(나 눠짐)의 기점이 되는 영역을 의미한다. 이 절단기점영역(8)은 개질영역(7)이 연속적으로 형성되는 것으로 형성되는 경우도 있고, 개질영역(7)이 단속적으로 형성되는 것으로 형성되는 경우도 있다.
본 실시 형태에 관한 레이저 가공방법은 가공대상물(1)의 표면(3)에서는 레이저광 L이 거의 흡수되지 않으므로, 가공대상물(1)의 표면(3)이 용융하지 않는다.
가공대상물(1)의 내부에 절단기점영역(8)을 형성하면, 이 절단기점영역(8)을 기점으로 하여 나눠짐이 발생하기 쉬워지기 때문에, 도 6에 나타내는 바와 같이, 비교적 작은 힘으로 가공대상물(1)을 절단할 수 있다. 따라서, 가공대상물(1)의 표면(3)에 불필요한 나눠짐을 발생시키지 않고, 가공대상물(1)을 고정밀도로 절단하는 것이 가능하게 된다.
이 절단기점영역(8)을 기점으로 한 가공대상물(1)의 절단에는 다음의 2가지 방법을 고려할 수 있다. 하나는 절단기점영역(8) 형성 후, 가공대상물(1)에 인위적인 힘이 인가되는 것에 의해, 절단기점영역(8)을 기점으로 하여 가공대상물(1)이 나눠져 가공대상물(1)이 절단되는 경우이다. 이것은 예를 들면 가공대상물(1)의 두께가 큰 경우의 절단이다. 인위적인 힘이 인가된다는 것은, 예를 들면, 가공대상물(1)의 절단기점영역(8)에 따라서 가공대상물(1)에 굽힘응력이나 전단응력을 가하거나, 가공대상물(1)에 온도차를 주는 것에 의해 열응력을 발생시키거나 하는 것이다. 다른 하나는 절단기점영역(8)을 형성하는 것에 의해, 절단기점영역(8)을 기점으로 하여 가공대상물(1)의 단면 방향(두께 방향)을 향하여 자연히 나눠져, 결과적으로 가공대상물(1)이 절단되는 경우이다. 이것은, 예를 들면 가공대상물(1)의 두 께가 작은 경우에는 1열의 개질영역(7)에 의해 절단기점영역(8)이 형성되는 것으로 가능하게 되고, 가공대상물(1)의 두께가 큰 경우에는 두께 방향으로 복수 열 형성된 개질영역(7)에 의해 절단기점영역(8)이 형성되는 것으로 가능하게 된다. 또한, 이 자연히 나눠지는 경우도 절단하는 개소에 있어서, 절단기점영역(8)이 형성되어 있지 않은 부위에 대응하는 부분의 표면(3) 위에까지 나눠짐이 앞지르지 않고, 절단기점영역(8)을 형성한 부위에 대응하는 부분만을 할단할 수 있으므로, 할단을 제어를 잘할 수 있다. 최근, 실리콘 웨이퍼 등의 가공대상물(1)의 두께는 얇아지는 경향에 있으므로, 이와 같은 제어성이 좋은 할단방법은 매우 유효하다.
그런데, 본 실시 형태에 관한 레이저 가공방법에 있어서, 다광자 흡수에 의해 형성되는 개질영역으로서는 다음의 (1) ~ (3)의 경우가 있다.
(1) 개질영역이 1개 또는 복수의 크랙을 포함한 크랙영역의 경우
가공대상물(예를 들면 유리나 LiTaO3로 이루어지는 압전 재료)의 내부에 집광점을 맞추어, 집광점에 있어서의 전계강도가 1 × 108(W/㎝2) 이상이고 또한 펄스 폭이 1㎲ 이하의 조건에서 레이저광을 조사한다. 이 펄스 폭의 크기는 다광자 흡수를 일으키게 하면서 가공대상물의 표면에 불필요한 데미지를 주지 않고 가공대상물의 내부에만 크랙영역을 형성할 수 있는 조건이다. 이것에 의해, 가공대상물의 내부에는 다광자 흡수에 의한 광학적 손상이라고 하는 현상이 발생한다. 이 광학적 손상에 의해 가공대상물의 내부에 열변형이 야기되고, 이것에 의해 가공대상물의 내부에 크랙영역이 형성된다. 전계강도의 상한치로서는, 예를 들면 1 × 1012(W/㎝ 2)이다. 펄스 폭은 예를 들면 1㎱ ~ 200㎱가 바람직하다. 또한, 다광자 흡수에 의한 크랙영역의 형성은, 예를 들면, 제45회 레이저 열가공 연구회 논문집(1998년. 12월)의 제23 페이지 ~ 제28 페이지의 「고체 레이저 고주파에 의한 유리 기판의 내부 마킹」에 기재되어 있다.
본 발명자는 전계강도와 크랙의 크기와의 관계를 실험에 의해 구했다. 실험 조건은 다음과 같다.
(A) 가공대상물 : 파이렉스(등록상표) 유리(두께 700㎛)
(B) 레이저
광원 : 반도체 레이저 여기(勵起) Nd : YAG 레이저
파장 : 1064㎚
레이저광 스폿 단면적 : 3.14 × 10-8㎝2
발진(發振) 형태 : Q스위치 펄스
반복 주파수 : 100㎑
펄스 폭 : 30㎱
출력 : 출력 < 1mJ/펄스
레이저광 품질 : TEM00
편광 특성 : 직선 편광
(C) 집광용 렌즈
레이저광 파장에 대한 투과율 : 60퍼센트
(D) 가공대상물이 실어 놓이는 재치대(載置臺)의 이동 속도 : 100㎜/초
또한, 레이저광 품질이 TEM00은 집광성이 높고 레이저광의 파장 정도까지 집 광 가능을 의미한다.
도 7은 상기 실험의 결과를 나타내는 그래프이다.횡축은 피크 파워 밀도이며, 레이저광이 펄스 레이저광이므로 전계강도는 피크 파워 밀도로 나타낸다. 세로축은 1펄스의 레이저광에 의해 가공대상물의 내부에 형성된 크랙 부분(크랙 스폿)의 크기를 나타내고 있다. 크랙 스폿이 모여 크랙영역이 된다. 크랙 스폿의 크기는 크랙 스폿의 형상 중 최대 길이가 되는 부분의 크기이다. 그래프 중의 흑점으로 나타내는 데이터는 집광용 렌즈(C)의 배율이 100배, 개구수(NA)가 0.80인 경우이다. 한편, 그래프 중 흰점으로 나타내는 데이터는 집광용 렌즈(C)의 배율이 50배, 개구수(NA)가 0.55인 경우이다. 피크 파워 밀도가 1011(W/㎝2) 정도로부터 가공대상물의 내부에 크랙 스폿이 발생해, 피크 파워 밀도가 커짐에 따라 크랙 스폿도 크게 되는 것을 알 수 있다.
다음으로, 크랙영역 형성에 의한 가공대상물의 절단의 메카니즘에 대해서 도 8 ~ 도 11을 참조하여 설명한다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 다광자 흡수가 생기는 조건에서 가공대상물(1)의 내부에 집광점 P를 맞추어 레이저광 L을 조사하여 절단예정라인에 따라서 내부에 크랙영역(9)을 형성한다. 크랙영역(9)은 1개 또는 복수의 크랙을 포함하는 영역이다. 이와 같이 형성된 크랙영역(9)이 절단기점영역으로 된다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 크랙영역(9)을 기점으로 하여(즉, 절단기점 영역을 기점으로 하여) 크랙이 더욱 성장하고, 도 10에 나타내는 바와 같이, 크랙이 가공대상물(1)의 표면(3)과 이면(21)에 도달하며, 도 11에 나타내는 바와 같이, 가공대상물(1)이 나눠지는 것에 의해 가공대상물(1)이 절단된다. 가공대상물(1)의 표면(3)과 이면(21)에 도달하는 크랙은 자연히 성장하는 경우도 있고, 가공대상물(1)에 힘이 인가되는 것에 의해 성장하는 경우도 있다.
(2) 개질영역이 용융처리영역인 경우
가공대상물(예를 들면 실리콘과 같은 반도체 재료)의 내부에 집광점을 맞추어, 집광점에 있어서의 전계강도가 1 × 108(W/㎝2) 이상이고 또한 펄스 폭이 1㎲ 이하의 조건에서 레이저광을 조사한다. 이것에 의해 가공대상물의 내부는 다광자 흡수에 의해서 국소적으로 가열된다. 이 가열에 의해 가공대상물의 내부에 용융처리영역이 형성된다. 용융처리영역은 일단 용융 후 재고화한 영역이나, 확실히 용융 상태의 영역이나, 용융 상태로부터 재고화하는 상태의 영역이고, 상변화한 영역이나 결정구조가 변화한 영역이라고 할 수도 있다. 또, 용융처리영역은 단결정구조, 비정질 구조, 다결정구조에 있어서, 어느 구조가 다른 구조로 변화한 영역이라고 할 수도 있다. 즉, 예를 들면, 단결정구조로부터 비정질 구조로 변화한 영역, 단결정구조로부터 다결정구조로 변화한 영역, 단결정구조로부터 비정질 구조 및 다결정구조를 포함한 구조로 변화한 영역을 의미한다. 가공대상물이 실리콘 단결정구조인 경우, 용융처리영역은 예를 들면 비정질 실리콘 구조이다. 전계강도의 상한치로서는, 예를 들면 1 × 1012(W/㎝2)이다. 펄스 폭은 예를 들면 1㎱ ~ 200 ㎱가 바람직 하다.
본 발명자는 실리콘 웨이퍼의 내부에서 용융처리영역이 형성되는 것을 실험에 의해 확인했다. 실험 조건은 다음과 같다.
(A) 가공대상물 : 실리콘 웨이퍼(두께 350㎛, 외경 4인치)
(B) 레이저
광원 : 반도체 레이저 여기 Nd : YAG 레이저
파장 : 1064㎚
레이저광 스폿 단면적 : 3.14 × 10-8㎝2
발진 형태 : Q스위치 펄스
반복 주파수 : 100㎑
펄스 폭 : 30㎱
출력 : 20μJ/펄스
레이저광 품질 : TEM00
편광 특성 : 직선 편광
(C) 집광용 렌즈
배율 : 50배
N.A. : 0.55
레이저광 파장에 대한 투과율 : 60퍼센트
(D) 가공대상물이 실어 놓이는 재치대의 이동 속도 : 100㎜/초
도 12는 상기 조건에서의 레이저 가공에 의해 절단된 실리콘 웨이퍼의 일부에 있어서의 단면 사진을 나타낸 도이다. 실리콘 웨이퍼(11)의 내부에 용융처리영역(13)이 형성되어 있다. 또한, 상기 조건에 의해 형성된 용융처리영역(13)의 두께 방향의 크기는 100㎛정도이다.
용융처리영역(13)이 다광자 흡수에 의해 형성된 것을 설명한다. 도 13은 레이저광의 파장과 실리콘 기판의 내부의 투과율과의 관계를 나타내는 그래프이다. 다만, 실리콘 기판의 표면 측과 이면 측 각각의 반사 성분을 제거해, 내부만의 투과율을 나타내고 있다. 실리콘 기판의 두께 t가 50㎛, 100㎛, 200㎛, 500㎛, 1000㎛의 각각에 대해 상기 관계를 나타냈다.
예를 들면, Nd : YAG 레이저의 파장인 1064㎚에 있어서, 실리콘 기판의 두께가 500㎛이하인 경우, 실리콘 기판의 내부에서는 레이저광이 80％이상 투과하는 것을 알 수 있다. 도 12에 나타내는 실리콘 웨이퍼(11)의 두께는 350㎛이므로, 다광자 흡수에 의한 용융처리영역(13)은 실리콘 웨이퍼(11)의 중심 부근, 즉 표면으로부터 175㎛인 부분에 형성된다. 이 경우의 투과율은 두께 200㎛의 실리콘 웨이퍼를 참고로 하면, 90％이상이므로, 레이저광이 실리콘 웨이퍼(11)의 내부에서 흡수되는 것은 거의 없고, 대부분이 투과한다. 이것은 실리콘 웨이퍼(11)의 내부에서 레이저광이 흡수되어, 용융처리영역(13)이 실리콘 웨이퍼(11)의 내부에 형성(즉 레이저광에 의한 통상의 가열로 용융처리영역이 형성)된 것이 아니고, 용융처리영역(13)이 다광자 흡수에 의해 형성된 것을 의미한다. 다광자 흡수에 의한 용융처리영역의 형성은, 예를 들면, 용접학회 전국대회강연 개요 제66집(2000년 4월)의 제72페이지 ~ 제73페이지의 「피코초 펄스 레이저에 의한 실리콘의 가공특성평가」에 기재되어 있다.
또한, 실리콘 웨이퍼는 용융처리영역에 의해서 형성되는 절단기점영역을 기점으로 하여 단면 방향을 향하여 나눠짐을 발생시키고, 그 나눠짐이 실리콘 웨이퍼의 표면과 이면에 도달하는 것에 의해, 결과적으로 절단된다. 실리콘 웨이퍼의 표면과 이면에 도달하는 이 나눠짐은 자연히 성장하는 경우도 있고, 실리콘 웨이퍼에 힘이 인가되는 것에 의해 성장하는 경우도 있다. 그리고, 절단기점영역으로부터 실리콘 웨이퍼의 표면과 이면으로 나눠짐이 자연히 성장하는 경우에는 절단기점영역을 형성하는 용융처리영역이 용융하고 있는 상태로부터 나눠짐이 성장하는 경우와 절단기점영역을 형성하는 용융처리영역이 용융하고 있는 상태로부터 재고화할 때에 나눠짐이 성장하는 경우 모두 있다. 다만, 어느 쪽의 경우도 용융처리영역은 실리콘 웨이퍼의 내부에만 형성되고, 절단 후의 절단면에는 도 12와 같이 내부에만 용융처리영역이 형성되고 있다. 이와 같이, 가공대상물의 내부에 용융처리영역에 의해서 절단기점영역을 형성하면, 할단(割斷)시, 절단기점영역 라인으로부터 어긋난 불필요한 나눠짐이 생기기 어렵기 때문에 할단제어가 용이하게 된다. 이와 관련하여, 용융처리영역의 형성은 다광자 흡수가 원인인 경우뿐만 아니라, 다른 흡수작용이 원인인 경우도 있다.
(3) 개질영역이 굴절률 변화영역의 경우
가공대상물(예를 들면 유리)의 내부에 집광점을 맞추고, 집광점에 있어서의 전계강도가 1 × 108(W/㎝2) 이상이고 또한 펄스 폭이 1㎱이하인 조건에서 레이저광을 조사한다. 펄스 폭을 지극히 짧게 하여, 다광자 흡수를 가공대상물의 내부에 일으키게 하면, 다광자 흡수에 의한 에너지가 열에너지로 바뀌지 않고, 가공대상물의 내부에는 이온 가수 변화, 결정화 또는 분극배향(分極配向) 등의 영속적인 구조 변화가 야기되어 굴절률 변화영역이 형성된다. 전계강도의 상한치로서는, 예를 들면 1 × 1012(W/㎝2)이다. 펄스 폭은 예를 들면 1㎱이하가 바람직하고, 1ps이하가 더욱 바람직하다. 다광자 흡수에 의한 굴절률 변화영역의 형성은, 예를 들면, 제42회 레이저열가공 연구회 논문집(1997년. 11월)의 제105페이지 ~ 제111페이지의 「펨트초 레이저 조사에 의한 유리 내부에의 광 야기 구조형성」에 기재되어 있다.
이상, 개질영역으로서 (1) ~ (3)의 경우를 설명했지만, 웨이퍼 모양의 가공대상물의 결정구조나 그 벽개성(劈開性) 등을 고려하여 절단기점영역을 다음과 같이 형성하면, 그 절단기점영역을 기점으로 하여 보다 한층 작은 힘으로 게다가 정밀도 좋게 가공대상물을 절단하는 것이 가능하게 된다.
즉, 실리콘 등의 다이아몬드 구조의 단결정 반도체로 이루어지는 기판의 경우는 (111)면(제1 벽개면)이나 (110)면(제2 벽개면)에 따른 방향으로 절단기점영역을 형성하는 것이 바람직하다. 또, GaAs 등의 섬(閃)아연광형 구조의 Ⅲ-V족 화합물 반도체로 이루어지는 기판의 경우는 (110)면에 따른 방향으로 절단기점영역을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 사파이어(Al2O3) 등의 육방정계의 결정구조를 가지는 기판의 경우는 (0001)면(C면)을 주면(主面)으로 하고 (1120)면(A면) 혹은 (1100)면(M면)에 따른 방향으로 절단기점영역을 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 절단기점영역을 형성해야 하는 방향(예를 들면, 단결정 실리콘 기판에 있어서의 (111)면에 따른 방향), 혹은 절단기점영역을 형성해야 할 방향으로 직교하는 방향에 따라서 기판에 오리엔테이션 플랫을 형성하면, 그 오리엔테이션 플랫을 기준으로 하는 것으로 절단기점영역을 형성해야 하는 방향에 따른 절단기점영역을 용이하고 또한 정확하게 기판에 형성하는 것이 가능하게 된다.
다음에, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해 설명한다.
[제1 실시 형태]
도 14 및 도 15에 나타내는 바와 같이, 가공대상물(1)은 두께 625㎛의 실리콘 웨이퍼(반도체 기판)(11)와, 복수의 기능소자(15)를 포함하고 실리콘 웨이퍼(11)의 표면(3)에 형성된 기능소자층(16)을 구비하고 있다. 기능소자(15)는 예를 들면, 결정 성장에 의해 형성된 반도체 동작층, 포토 다이오드 등의 수광소자, 레이저 다이오드 등의 발광소자, 혹은 회로로서 형성된 회로 소자 등이며, 실리콘 웨이퍼(11)의 오리엔테이션 플랫(6)에 평행한 방향 및 수직한 방향으로 매트릭스 모양으로 다수 형성되어 있다.
이상과 같이 구성된 가공대상물(1)을 이하와 같이 하여 기능소자(15)마다 절단한다. 우선, 도 16(a)에 나타내는 바와 같이, 실리콘 웨이퍼(11)의 이면(21)에 확장 테이프(시트)(23)를 부착한다. 이어서, 도 16(b)에 나타내는 바와 같이, 기능소자층(16)을 위쪽으로 하여 가공대상물(1)을 레이저 가공장치의 재치대(도시하지 않음) 위에 고정한다. 그리고, 실리콘 웨이퍼(11)의 표면(3)을 레이저광 입사면으 로 하고 실리콘 웨이퍼(11)의 내부에 집광점 P를 맞추어 레이저광 L을 조사하고, 재치대의 이동에 의해서, 인접하는 기능소자(15, 15) 사이를 통과하도록 격자모양으로 설정된 절단예정라인(5)(도 14의 파선 참조)에 따라서 집광점 P를 스캔한다.
이 절단예정라인(5)에 따른 집광점 P의 스캔을 1개의 절단예정라인(5)에 대해서 복수 회(예를 들면, 19회) 실시하지만, 집광점 P를 맞추는 위치의 표면(3)으로부터의 거리를 각회마다 바꾸는 것으로, 이면(21) 측으로부터 순서대로 복수 열의 용융처리영역(13)을 절단예정라인(5)에 따라서 실리콘 웨이퍼(11)의 내부에 1열씩 형성한다. 이와 같이, 복수 열의 용융처리영역(13)을 이면(21) 측으로부터 순서대로 일렬씩 형성하면, 각 용융처리영역(13)을 형성할 때, 레이저광 L이 입사하는 표면(3)과 레이저광 L의 집광점 P와의 사이에 용융처리영역(13)이 존재하지 않게 된다. 그 때문에, 이미 형성된 용융처리영역(13)에 의한 레이저광 L의 산란, 흡수 등이 일어나지 않는다. 따라서, 각 용융처리영역(13)을 절단예정라인(5)에 따라서 실리콘 웨이퍼(11)의 내부에 확실히 형성할 수 있다. 또한, 용융처리영역(13)으로부터 가공대상물(1)의 표면 또는 이면에 나눠짐이 발생하는 경우도 있다. 또, 용융처리영역(13)에는 크랙이 혼재하는 경우도 있다. 또한, 1개의 절단예정라인(5)에 대해서 실리콘 웨이퍼(11)의 내부에 형성되는 용융처리영역(13)의 열수는 실리콘 웨이퍼(11)의 두께 등에 따라 변화하는 것으로, 복수 열로 한정되지 않고, 1열인 경우도 있다.
이어서, 도 17(a)에 나타내는 바와 같이, 연X선 조사식 제전기(除電機)(도시하지 않음)에 의해 연X선(3keV ~ 9.5keV)를 조사하여, 가공대상물(1)의 주위의 분 위기를 광 전리(電離)에 의해서 이온화하고, 이 상태로 확장 테이프(23)를 확장시킨다. 그리고, 도 17(b)에 나타내는 바와 같이, 연X선이 조사되고 또한 확장 테이프(23)가 확장된 상태로 실리콘 웨이퍼(11)의 이면(21)에 대해, 확장 테이프(23)를 통하여 나이프 엣지(knife edge)(가압부재)(41)를 눌러 붙여, 화살표 B방향으로 이동시킨다. 이것에 의해, 가공대상물(1)에는 굽힘응력이 작용하기 때문에, 가공대상물(1)이 절단예정라인(5)에 따라서 절단된다. 이때, 확장 테이프(23)가 확장되고 있기 때문에, 도 18에 나타내는 바와 같이, 가공대상물(1)이 절단된 직후에 연X선이 조사된 상태로 절단되는 것으로 얻어지는 복수의 반도체 칩(칩)(25)이 서로 이간하게 된다.
또한, 연X선 조사식 제전기는 일본국 특허 제2951477호 공보나 일본국 특허 제2749202호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 공지한 것이다. 상품으로서는, 하마마츠 포토닉스 주식회사에서 만든 제품명 「PhotoIonizer」(제품번호 L9490)가 있다.
이상 설명한 바와 같이, 제1 실시 형태의 레이저 가공방법에 있어서는 확장 테이프(23)를 통하여 가공대상물(1)에 응력을 인가할 때에 가공대상물(1)의 형성물질(용융처리영역(13)이 형성된 가공대상물(1), 가공대상물(1)이 절단되는 것으로 얻어지는 반도체 칩(25), 그 반도체 칩(25)의 절단면으로부터 생긴 파티클 등)에 연X선을 조사한다(도 17(a), (b) 및 도 18 참조). 이것에 의해, 용융처리영역(13)을 절단의 기점으로 하여 절단예정라인(5)에 따라서 가공대상물(1)이 절단되는 것으로 얻어지는 반도체 칩(25)의 절단면으로부터 생긴 파티클은 랜덤하게 비산하지 않고, 확장 테이프(23) 위로 낙하하게 된다. 따라서, 제1 실시 형태의 레이저 가공방법에 의하면, 가공대상물(1)이 절단되는 것으로 얻어지는 반도체 칩(25)에 파티클이 부착하는 것을 확실히 방지하는 것이 가능하게 된다.
여기서, 확장 테이프(23)를 통하여 가공대상물(1)에 응력을 인가할 때에 가공대상물(1)의 형성물질에 연X선을 조사하면, 반도체 칩(25)의 절단면으로부터 생긴 파티클이 확장 테이프(23) 위로 낙하하게 되는 원리에 대해 고찰한다.
가공대상물(1)의 형성물질에 연X선을 조사하지 않는 경우, 도 19(a)에 나타내는 바와 같이, 가공대상물(1)이 복수의 반도체 칩(25)에 절단되면, 각 반도체 칩(25)의 절단면(25a) 및 절단면(25a)으로부터 생긴 파티클(1a)은 박리대전(剝離帶電)에 의해서 랜덤하게 대전한다. 이것에 의해, 파티클(1a)은 절단면(25a)과의 전기적 반발력에 의해서 랜덤하게 비산하게 된다. 그 결과, 도 19(b)에 나타내는 바와 같이, 랜덤하게 비산한 파티클(1a)의 일부가 반도체 칩(25)에 부착해 버린다.
한편, 가공대상물(1)의 형성물질에 연X선 조사식 제전기(42)에 의해 연X선을 조사하는 경우, 가공대상물(1)의 주위의 분위기가 광 전리에 의해서 이온화되기 때문에, 도 20(a)에 나타내는 바와 같이, 각 반도체 칩(25)의 절단면(25a) 및 절단면(25a)으로부터 생긴 파티클(1a)은 전기적으로 중화되어 박리대전에 의해서 랜덤하게 대전하지 않는다. 이것에 의해, 파티클(1a)은, 도 20(b)에 나타내는 바와 같이, 자중에 의해서 낙하해 확장 테이프(23) 위에 고정되게 된다.
[제2 실시 형태]
제2 실시 형태의 레이저 가공방법은 연X선이 조사되고, 또한 확장 테이 프(23)가 확장된 상태로 실리콘 웨이퍼(11)의 이면(21)에 대해 확장 테이프(23)를 통한 나이프 엣지(41)가 눌러 붙임을 실시하지 않는 점에서 제1 실시 형태의 레이저 가공방법과 다르다.
즉, 도 16(a)에 나타내는 바와 같이, 실리콘 웨이퍼(11)의 이면(21)에 확장 테이프(23)를 부착한다. 그리고, 도 16(b)에 나타내는 바와 같이, 실리콘 웨이퍼(11)의 표면(3)을 레이저광 입사면으로 하여 실리콘 웨이퍼(11)의 내부에 집광점 P를 맞추어 레이저광 L을 조사하고, 복수 열의 용융처리영역(13)을 절단예정라인(5)에 따라서 실리콘 웨이퍼(11)의 내부에 형성한다.
이어서, 도 17(a)에 나타내는 바와 같이, 연X선 조사식 제전기(도시하지 않음)에 의해 연X선을 조사하여, 가공대상물(1)의 주위의 분위기를 광 전리에 의해서 이온화하고, 이 상태로 확장 테이프(23)를 확장시킨다. 이것에 의해, 도 18에 나타내는 바와 같이, 용융처리영역(13)을 절단의 기점으로 하여 절단예정라인(5)에 따라서 가공대상물(1)을 복수의 반도체 칩(25)에 절단함과 동시에, 절단되는 것으로 얻어지는 복수의 반도체 칩(25)을 서로 이간시킨다.
이상 설명한 바와 같이, 제2 실시 형태의 레이저 가공방법에 있어서는 확장 테이프(23)를 통하여 가공대상물(1)에 응력을 인가할 때에 가공대상물(1)의 형성물질(용융처리영역(13)이 형성된 가공대상물(1), 가공대상물(1)이 절단되는 것으로 얻어지는 반도체 칩(25), 그 반도체 칩(25)의 절단면으로부터 생긴 파티클 등)에 연X선을 조사한다(도 17(a) 및 도 18 참조). 이것에 의해, 용융처리영역(13)을 절단의 기점으로 하여 절단예정라인(5)에 따라서 가공대상물(1)이 절단되는 것으로 얻어지는 반도체 칩(25)의 절단면으로부터 생긴 파티클은 랜덤하게 비산하지 않고, 확장 테이프(23) 위로 낙하하게 된다. 따라서, 제2 실시 형태의 레이저 가공방법에 의하면, 가공대상물(1)이 절단되는 것으로 얻어지는 반도체 칩(25)에 파티클이 부착하는 것을 확실히 방지하는 것이 가능하게 된다.
다음에, 상술한 제1 실시 형태의 레이저 가공방법을 기준으로 하여 복수의 반도체 칩(25)을 얻은 경우 및 상술한 제2 실시 형태의 레이저 가공방법을 기준으로 하여 복수의 반도체 칩(25)을 얻은 경우의 각각에 있어서의 반도체 칩(25)의 표면의 파티클의 수량 및 확장 테이프(23)의 표면의 파티클의 수량에 대해 설명한다.
또한, 아래와 같은 표 1 및 표 2에 있어서의 파티클의 수량은 두께 625㎛, 외경 100㎜의 실리콘 웨이퍼(11)의 내부에 1개의 절단예정라인(5)에 대해서 19열의 용융처리영역(13)을 형성하여, 2㎜ × 2㎜의 반도체 칩(25)을 얻었을 때에 2㎛이상의 파티클에 대해 측정한 결과이다.
Figure 112008015142049-pct00001
Figure 112008015142049-pct00002
표 1 및 표 2에 나타내는 바와 같이, 확장 테이프(23)를 통하여 가공대상물(1)에 응력을 인가할 때에 가공대상물(1)의 형성물질에 연X선을 조사하지 않으면 반도체 칩(25)의 표면 및 확장 테이프(23)의 표면에 파티클이 부착하기 때문에, 파티클이 랜덤하게 비산하는 것을 알 수 있다. 한편, 확장 테이프(23)를 통하여 가공대상물(1)에 응력을 인가할 때에 가공대상물(1)의 형성물질에 연X선을 조사하면, 반도체 칩(25)의 표면에 파티클이 부착하지 않고, 확장 테이프(23)의 표면에 파티클이 부착하기 때문에, 파티클이 랜덤하게 비산하지 않고 자중에 의해서 낙하하는 것을 알 수 있다.
본 발명은, 상술한 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태의 레이저 가공방법으로 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 실리콘 웨이퍼(11)의 내부에 집광점 P를 맞추어 레이저광 L을 조사하고, 용융처리영역(13)을 절단예정라인(5)에 따라서 실리콘 웨이퍼(11)의 내부에 형성하는 것에 의해, 용융처리영역(13)으로부터 가공대상물(1)의 표면 및 이면에 나눠짐을 발생시켜, 확장 테이프(23)를 확장시키기 전에 가공대상물(1)을 복수의 반도체 칩(25)으로 절단하여도 좋다. 또, 실리콘 웨이퍼(11)의 내부에 집광점 P를 맞추어 레이저광 L을 조사하고, 용융처리영역(13)을 절단예정라인(5)에 따라서 실리콘 웨이퍼(11)의 내부에 형성한 후에 가열 수단 등으로 가공대상물(1)을 가열하는 것에 의해, 혹은 브레이커(breaker) 등으로 가공대상물(1)에 응력을 인가하는 것에 의해, 확장 테이프(23)를 확장시키기 전에 가공대상물(1)을 복수의 반도체 칩(25)으로 절단하여도 좋다. 이러한 경우에도 확장 테이프(23)를 통하여 가공대상물(1)에 응력을 인가할 때에(즉, 확장 테이프(23)를 확장시켜 복수의 반도체 칩(25)을 서로 이간시킬 때에), 가공대상물(1)의 형성물질에 연X선을 조사하면, 상술한 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태의 레이저 가공방법과 같은 효과를 나타낸다.
또, 상술한 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태의 레이저 가공방법에서는 실리콘 웨이퍼(11)의 표면(3)을 레이저광 입사면으로 했지만, 실리콘 웨이퍼(11)의 이면(21)을 레이저광 입사면으로 하여도 좋다. 실리콘 웨이퍼(11)의 이면(21)을 레이저광 입사면으로 하는 경우에는 일례로서 다음과 같이 가공대상물(1)을 복수의 반도체 칩(25)으로 절단한다. 즉, 기능소자층(16)의 표면에 보호 테이프를 붙여 보호 테이프에 의해 기능소자층(16)을 보호한 상태로 레이저 가공장치의 재치대에 가공대상물(1)을 유지한 보호 테이프를 고정한다. 그리고, 실리콘 웨이퍼(11)의 이면(21)을 레이저광 입사면으로 하고 실리콘 웨이퍼(11)의 내부에 집광점 P를 맞추어 레이저광 L을 조사하는 것에 의해, 절단예정라인(5)에 따라서 용융처리영역(13)을 실리콘 웨이퍼(11)의 내부에 형성한다. 이어서, 재치대에 고정된 보호 테이프를 가공대상물(1)과 함께 이격시킨다. 그리고, 실리콘 웨이퍼(11)의 이면(21)에 확장 테이프(23)를 부착하여, 기능소자층(16)의 표면으로부터 보호 테이프를 벗긴 후, 가공대상물(1)의 형성물질에 연X선을 조사한 상태로 확장 테이프(23)를 확장시켜 용융처리영역(13)을 절단의 기점으로 하여 가공대상물(1)을 절단예정라인(5)에 따라서 절단함과 동시에, 절단되는 것으로 얻어지는 복수의 반도체 칩(25)을 서로 이간시킨다.
또, 상술한 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태의 레이저 가공방법에서는 확장 테이프(23)를 통하여 가공대상물(1)에 응력을 인가할 때에 가공대상물(1)의 형성물질에 연X선을 조사했지만, 코로나 방전식 제전기를 사용하는 등, 어떠한 방법으로 가공대상물(1)의 형성물질을 제전하여도 좋다. 이 경우에도 용융처리영역(13)을 절단의 기점으로 하여 절단예정라인(5)에 따라서 가공대상물(1)이 절단되는 것으로 얻어지는 반도체 칩(25)의 절단면으로부터 생긴 파티클은 가공대상물(1)의 형성물질로부터 정전기가 제거되고 있기 때문에, 랜덤하게 비산하지 않고, 확장 테이프(23) 위로 낙하하게 된다. 따라서, 이 경우에도 가공대상물(1)이 절단되는 것으로 얻어지는 반도체 칩(25)에 파티클이 부착하는 것을 확실히 방지하는 것이 가능하게 된다.
또, 상술한 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태의 레이저 가공방법에서는 반도체 재료로 이루어지는 가공대상물의 내부에 용융처리영역을 형성했지만, 유리나 압전 재료 등, 다른 재료로 이루어지는 가공대상물의 내부에 크랙영역이나 굴절률 변화영역 등 다른 개질영역을 형성하여도 좋다.
본 발명에 의하면, 판 모양의 가공대상물이 절단되는 것으로 얻어지는 칩에 파티클이 부착하는 것을 확실히 방지할 수 있다.

Claims (6)

  1. 판 모양의 가공대상물의 내부에 집광점을 맞추어 레이저광을 조사하는 것에 의해, 상기 가공대상물의 절단예정라인에 따라서 절단의 기점이 되는 개질영역을 상기 가공대상물의 내부에 형성하는 공정과,
    탄성을 가지는 시트를 통하여 상기 가공대상물에 응력을 인가하는 것에 의해, 상기 개질영역을 절단의 기점으로 하여 상기 절단예정라인에 따라서 상기 가공대상물이 절단되는 것으로 얻어지는 복수의 칩을 서로 이간시키는 공정을 포함하고,
    상기 시트를 통하여 상기 가공대상물에 응력을 인가할 때에, 상기 시트에 대해서 상기 가공대상물을 상측으로 하여, 서로 이간한 상기 칩 사이에서 상기 칩의 절단면으로부터 생긴 파티클이 상기 시트 위로 자중에 의해서 낙하하도록, 상기 가공대상물의 형성물질에 상측으로부터 연X선을 조사하여 상기 가공대상물의 주위의 분위기를 광 전리에 의해서 이온화하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 칩을 서로 이간시키는 공정에서는 상기 시트를 통하여 상기 가공대상물에 응력을 인가하는 것에 의해, 상기 개질영역을 절단의 기점으로 하여 상기 절단예정라인에 따라서 상기 가공대상물을 상기 칩으로 절단하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 가공대상물은 반도체 기판을 구비하고, 상기 개질영역은 용융처리영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
KR1020087005081A 2005-11-18 2008-02-29 레이저 가공방법 KR101341675B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2005-00334734 2005-11-18
JP2005334734A JP4237745B2 (ja) 2005-11-18 2005-11-18 レーザ加工方法
PCT/JP2006/322871 WO2007058262A1 (ja) 2005-11-18 2006-11-16 レーザ加工方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080074855A KR20080074855A (ko) 2008-08-13
KR101341675B1 true KR101341675B1 (ko) 2013-12-16

Family

ID=38048646

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020087005081A KR101341675B1 (ko) 2005-11-18 2008-02-29 레이저 가공방법

Country Status (7)

Country Link
US (2) US7754583B2 (ko)
EP (1) EP1956640B1 (ko)
JP (1) JP4237745B2 (ko)
KR (1) KR101341675B1 (ko)
CN (1) CN101313387B (ko)
TW (1) TWI433219B (ko)
WO (1) WO2007058262A1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10562130B1 (en) 2018-12-29 2020-02-18 Cree, Inc. Laser-assisted method for parting crystalline material
US10576585B1 (en) 2018-12-29 2020-03-03 Cree, Inc. Laser-assisted method for parting crystalline material
US10611052B1 (en) 2019-05-17 2020-04-07 Cree, Inc. Silicon carbide wafers with relaxed positive bow and related methods
US11024501B2 (en) 2018-12-29 2021-06-01 Cree, Inc. Carrier-assisted method for parting crystalline material along laser damage region

Families Citing this family (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4659300B2 (ja) 2000-09-13 2011-03-30 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法及び半導体チップの製造方法
EP1494271B1 (en) 2002-03-12 2011-11-16 Hamamatsu Photonics K.K. Method for dicing substrate
TWI326626B (en) 2002-03-12 2010-07-01 Hamamatsu Photonics Kk Laser processing method
ES2356817T3 (es) 2002-03-12 2011-04-13 Hamamatsu Photonics K.K. Método de corte de un objeto procesado.
TWI520269B (zh) 2002-12-03 2016-02-01 Hamamatsu Photonics Kk Cutting method of semiconductor substrate
FR2852250B1 (fr) 2003-03-11 2009-07-24 Jean Luc Jouvin Fourreau de protection pour canule, un ensemble d'injection comportant un tel fourreau et aiguille equipee d'un tel fourreau
WO2004080643A1 (ja) * 2003-03-12 2004-09-23 Hamamatsu Photonics K.K. レーザ加工方法
ES2523432T3 (es) * 2003-07-18 2014-11-25 Hamamatsu Photonics K.K. Chip semiconductor cortado
JP4563097B2 (ja) 2003-09-10 2010-10-13 浜松ホトニクス株式会社 半導体基板の切断方法
JP4601965B2 (ja) * 2004-01-09 2010-12-22 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法及びレーザ加工装置
JP4598407B2 (ja) * 2004-01-09 2010-12-15 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法及びレーザ加工装置
JP4509578B2 (ja) 2004-01-09 2010-07-21 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法及びレーザ加工装置
WO2005098916A1 (ja) 2004-03-30 2005-10-20 Hamamatsu Photonics K.K. レーザ加工方法及び半導体チップ
US8604383B2 (en) * 2004-08-06 2013-12-10 Hamamatsu Photonics K.K. Laser processing method
JP4762653B2 (ja) * 2005-09-16 2011-08-31 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法及びレーザ加工装置
JP4907965B2 (ja) * 2005-11-25 2012-04-04 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法
JP4804911B2 (ja) * 2005-12-22 2011-11-02 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工装置
JP4907984B2 (ja) 2005-12-27 2012-04-04 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法及び半導体チップ
JP5183892B2 (ja) 2006-07-03 2013-04-17 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法
US7897487B2 (en) 2006-07-03 2011-03-01 Hamamatsu Photonics K.K. Laser processing method and chip
JP4954653B2 (ja) 2006-09-19 2012-06-20 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法
CN101516566B (zh) * 2006-09-19 2012-05-09 浜松光子学株式会社 激光加工方法和激光加工装置
JP5101073B2 (ja) * 2006-10-02 2012-12-19 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工装置
JP4964554B2 (ja) * 2006-10-03 2012-07-04 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法
JP5132911B2 (ja) * 2006-10-03 2013-01-30 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法
WO2008041604A1 (fr) * 2006-10-04 2008-04-10 Hamamatsu Photonics K.K. Procédé de traitement laser
JP5336054B2 (ja) * 2007-07-18 2013-11-06 浜松ホトニクス株式会社 加工情報供給装置を備える加工情報供給システム
JP4985291B2 (ja) * 2007-10-01 2012-07-25 株式会社デンソー ウェハの加工方法
JP5342772B2 (ja) * 2007-10-12 2013-11-13 浜松ホトニクス株式会社 加工対象物切断方法
JP5449665B2 (ja) 2007-10-30 2014-03-19 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法
JP5134928B2 (ja) * 2007-11-30 2013-01-30 浜松ホトニクス株式会社 加工対象物研削方法
JP5054496B2 (ja) * 2007-11-30 2012-10-24 浜松ホトニクス株式会社 加工対象物切断方法
JP5692969B2 (ja) 2008-09-01 2015-04-01 浜松ホトニクス株式会社 収差補正方法、この収差補正方法を用いたレーザ加工方法、この収差補正方法を用いたレーザ照射方法、収差補正装置、及び、収差補正プログラム
JP5254761B2 (ja) 2008-11-28 2013-08-07 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工装置
JP5241527B2 (ja) 2009-01-09 2013-07-17 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工装置
JP5241525B2 (ja) 2009-01-09 2013-07-17 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工装置
CN102307699B (zh) 2009-02-09 2015-07-15 浜松光子学株式会社 加工对象物的切断方法
KR101769158B1 (ko) 2009-04-07 2017-08-17 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법
JP5491761B2 (ja) 2009-04-20 2014-05-14 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工装置
JP5476063B2 (ja) * 2009-07-28 2014-04-23 浜松ホトニクス株式会社 加工対象物切断方法
JP5479924B2 (ja) * 2010-01-27 2014-04-23 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法
US8722516B2 (en) 2010-09-28 2014-05-13 Hamamatsu Photonics K.K. Laser processing method and method for manufacturing light-emitting device
KR20130039955A (ko) 2011-10-13 2013-04-23 현대자동차주식회사 용접용 레이저 장치
US9040389B2 (en) * 2012-10-09 2015-05-26 Infineon Technologies Ag Singulation processes
CN104944363B (zh) * 2014-03-26 2017-12-19 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种mems器件结构的制作方法
US10141265B2 (en) * 2016-12-29 2018-11-27 Intel IP Corporation Bent-bridge semiconductive apparatus
JP6991475B2 (ja) 2017-05-24 2022-01-12 協立化学産業株式会社 加工対象物切断方法
CN109128625A (zh) * 2018-09-29 2019-01-04 安徽钟南人防工程防护设备有限公司 一种应力自消式焊接装置
US10589445B1 (en) * 2018-10-29 2020-03-17 Semivation, LLC Method of cleaving a single crystal substrate parallel to its active planar surface and method of using the cleaved daughter substrate
JP2021132147A (ja) 2020-02-20 2021-09-09 協立化学産業株式会社 加工対象物切断方法及び樹脂塗布装置
JP2023046922A (ja) * 2021-09-24 2023-04-05 株式会社ディスコ 板状物の加工方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001211044A (ja) 2000-01-25 2001-08-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd 弾性表面波デバイスの製造方法
JP2005223285A (ja) 2004-02-09 2005-08-18 Disco Abrasive Syst Ltd ウエーハの分割方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63260407A (ja) 1987-04-17 1988-10-27 三菱電機株式会社 半導体ウエハの分割装置およびその分割方法
JPH03261162A (ja) 1990-03-12 1991-11-21 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
JP3261162B2 (ja) 1992-06-25 2002-02-25 松下電工株式会社 遠隔監視制御システム
JP3751650B2 (ja) 1995-01-10 2006-03-01 浜松ホトニクス株式会社 静電気中和装置
JP3178524B2 (ja) * 1998-11-26 2001-06-18 住友重機械工業株式会社 レーザマーキング方法と装置及びマーキングされた部材
JP2002066865A (ja) 2000-09-01 2002-03-05 Disco Abrasive Syst Ltd 切削装置
JP4659300B2 (ja) * 2000-09-13 2011-03-30 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法及び半導体チップの製造方法
US6656749B1 (en) * 2001-12-13 2003-12-02 Advanced Micro Devices, Inc. In-situ monitoring during laser thermal annealing
TWI326626B (en) * 2002-03-12 2010-07-01 Hamamatsu Photonics Kk Laser processing method
TWI520269B (zh) 2002-12-03 2016-02-01 Hamamatsu Photonics Kk Cutting method of semiconductor substrate
JP2005129607A (ja) 2003-10-22 2005-05-19 Disco Abrasive Syst Ltd ウエーハの分割方法
JP2005268752A (ja) * 2004-02-19 2005-09-29 Canon Inc レーザ割断方法、被割断部材および半導体素子チップ
WO2005098916A1 (ja) 2004-03-30 2005-10-20 Hamamatsu Photonics K.K. レーザ加工方法及び半導体チップ
WO2005098915A1 (ja) 2004-03-30 2005-10-20 Hamamatsu Photonics K.K. レーザ加工方法及び半導体チップ
JP4536407B2 (ja) * 2004-03-30 2010-09-01 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法及び加工対象物
JP4745271B2 (ja) 2007-03-08 2011-08-10 株式会社日本触媒 亜酸化窒素分解用触媒および亜酸化窒素含有ガスの処理方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001211044A (ja) 2000-01-25 2001-08-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd 弾性表面波デバイスの製造方法
JP2005223285A (ja) 2004-02-09 2005-08-18 Disco Abrasive Syst Ltd ウエーハの分割方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10562130B1 (en) 2018-12-29 2020-02-18 Cree, Inc. Laser-assisted method for parting crystalline material
US10576585B1 (en) 2018-12-29 2020-03-03 Cree, Inc. Laser-assisted method for parting crystalline material
US11024501B2 (en) 2018-12-29 2021-06-01 Cree, Inc. Carrier-assisted method for parting crystalline material along laser damage region
US11219966B1 (en) 2018-12-29 2022-01-11 Wolfspeed, Inc. Laser-assisted method for parting crystalline material
US11826846B2 (en) 2018-12-29 2023-11-28 Wolfspeed, Inc. Laser-assisted method for parting crystalline material
US11901181B2 (en) 2018-12-29 2024-02-13 Wolfspeed, Inc. Carrier-assisted method for parting crystalline material along laser damage region
US11911842B2 (en) 2018-12-29 2024-02-27 Wolfspeed, Inc. Laser-assisted method for parting crystalline material
US10611052B1 (en) 2019-05-17 2020-04-07 Cree, Inc. Silicon carbide wafers with relaxed positive bow and related methods
US11034056B2 (en) 2019-05-17 2021-06-15 Cree, Inc. Silicon carbide wafers with relaxed positive bow and related methods
US11654596B2 (en) 2019-05-17 2023-05-23 Wolfspeed, Inc. Silicon carbide wafers with relaxed positive bow and related methods

Also Published As

Publication number Publication date
TW200731375A (en) 2007-08-16
US20100227453A1 (en) 2010-09-09
TWI433219B (zh) 2014-04-01
WO2007058262A1 (ja) 2007-05-24
US8124500B2 (en) 2012-02-28
JP2007142206A (ja) 2007-06-07
EP1956640B1 (en) 2016-01-27
CN101313387A (zh) 2008-11-26
EP1956640A1 (en) 2008-08-13
KR20080074855A (ko) 2008-08-13
US20090162994A1 (en) 2009-06-25
CN101313387B (zh) 2010-10-06
JP4237745B2 (ja) 2009-03-11
US7754583B2 (en) 2010-07-13
EP1956640A4 (en) 2009-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101341675B1 (ko) 레이저 가공방법
KR101455408B1 (ko) 레이저 가공방법
KR101252884B1 (ko) 레이저 가공방법
KR101109860B1 (ko) 레이저 가공 방법, 가공 대상물 절단 방법 및 반도체 장치
EP2272618B1 (en) Method of cutting object to be processed
KR101283294B1 (ko) 레이저 가공 방법
KR101349556B1 (ko) 레이저 가공 방법 및 레이저 가공 장치
KR101283228B1 (ko) 레이저 가공 방법 및 가공 대상물
KR101282509B1 (ko) 레이저 가공 방법 및 반도체 칩
KR101369567B1 (ko) 레이저 가공방법 및 반도체 칩
KR101336523B1 (ko) 레이저 가공 방법 및 반도체 칩
KR20090064529A (ko) 레이저 가공 방법 및 레이저 가공 장치
JP5322418B2 (ja) レーザ加工方法及びレーザ加工装置
KR20090024103A (ko) 레이저 가공방법
JP5177992B2 (ja) 加工対象物切断方法
JP5122161B2 (ja) 加工対象物切断方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161123

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171114

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181121

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191120

Year of fee payment: 7