KR102338795B1 - 공작물 처리 방법 및 공작물 처리 시스템 - Google Patents

공작물 처리 방법 및 공작물 처리 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102338795B1
KR102338795B1 KR1020200064510A KR20200064510A KR102338795B1 KR 102338795 B1 KR102338795 B1 KR 102338795B1 KR 1020200064510 A KR1020200064510 A KR 1020200064510A KR 20200064510 A KR20200064510 A KR 20200064510A KR 102338795 B1 KR102338795 B1 KR 102338795B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquid medium
workpiece
wafer
laser beam
opening
Prior art date
Application number
KR1020200064510A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200138057A (ko
Inventor
히토시 호시노
차니미르 알가이로프
야스요시 유비라
칼 하인즈 프리바서
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시기가이샤 디스코 filed Critical 가부시기가이샤 디스코
Publication of KR20200138057A publication Critical patent/KR20200138057A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102338795B1 publication Critical patent/KR102338795B1/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
    • 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
    • B23K26/388—Trepanning, i.e. boring by moving the beam spot about an axis
    • 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
    • B23K26/12—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure
    • B23K26/122—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure in a liquid, e.g. underwater
    • 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
    • B23K26/352—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • 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
    • B23K26/402—Removing material taking account of the properties of the material involved involving non-metallic material, e.g. isolators
    • 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
    • B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
    • B23K26/702—Auxiliary equipment
    • 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 potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table 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
    • 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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67092—Apparatus for mechanical treatment
    • 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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6835—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
    • H01L21/6836—Wafer tapes, e.g. grinding or dicing support tapes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/544—Marks applied to semiconductor devices or parts, e.g. registration marks, alignment structures, wafer maps
    • 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
    • B23K2103/56—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26 semiconducting
    • 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 potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table 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
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • H01L21/3043—Making grooves, e.g. cutting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2221/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof covered by H01L21/00
    • H01L2221/67—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L2221/683—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L2221/68304—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
    • H01L2221/68327—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support used during dicing or grinding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2223/00—Details relating to semiconductor or other solid state devices covered by the group H01L23/00
    • H01L2223/544—Marks applied to semiconductor devices or parts
    • H01L2223/54453—Marks applied to semiconductor devices or parts for use prior to dicing
    • H01L2223/5446—Located in scribe lines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Dicing (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
  • Multi-Process Working Machines And Systems (AREA)

Abstract

본 발명은 제1 표면(4, 104), 상기 제1 표면(4, 104)과 대향하는 제2 표면(6, 106) 및 상기 제1 및 제2 표면(4, 104; 6, 106) 사이에서 연장되는 제3 표면(8, 108)을 가지는 공작물(2, 102)을 처리하는 방법에 관한 것이다. 방법은 상기 공작물(2, 102) 내에 개구(18)를 형성하도록 상기 공작물(2, 102) 내부에 개질된 영역(16)을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 개구(18)는 상기 제1 표면(4, 104), 상기 제2 표면(6, 106) 및 상기 제3 표면(8, 108) 중 적어도 하나의 표면까지 연장된다. 방법은 상기 공작물(2, 102) 내부에 상기 개질된 영역(16)을 형성한 후, 상기 개구(18) 중 적어도 일부 내에 액체 매체(20, 120)를 도입하는 단계와, 상기 액체 매체(20, 120)를 상기 개구(18) 중 적어도 일부 내에 도입한 후, 상기 매체(20, 120)의 체적을 증가시키도록 상기 액체 매체(20, 120)에 외부 자극을 인가하는 단계를 더 포함한다. 또한, 본 발명은 이 방법을 수행하는 공작물 처리 시스템에 관한 것이다.

Description

공작물 처리 방법 및 공작물 처리 시스템{METHOD OF PROCESSING A WORKPIECE AND SYSTEM FOR PROCESSING A WORKPIECE}
본 발명은 제1 표면, 제1 표면에 대향하는 제2 표면 및 제1 표면과 제2 표면 사이에서 연장되는 제3 표면을 가지는 웨이퍼, 기판 또는 잉곳(ingot)과 같은 공작물을 처리하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이 방법을 수행하기 위한 시스템에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼 등의 웨이퍼와 같은 기판 상에 집적 회로(IC), 대규모 집적 (LSI) 및 발광 다이오드(LED)와 같은 소자는 기판의 전면 상에 소자층을 제공함으로써 형성된다. 기판은 예를 들어, 실리콘 탄화물(SiC), 갈륨 질화물(GaN), 갈륨 비소화물(GaAs), 실리콘(Si) 등으로 형성된 웨이퍼일 수 있다. 소자는 예를 들어, 반도체 소자, 광학 소자 또는 전기 부품일 수 있다.
예를 들어, 광학 소자 제조 공정에서, 예컨대, n-형 질화물 반도체 층 및 p-형 질화물 반도체 층으로 구성된 광학 소자층이 예컨대, 실리콘 탄화물 기판, 갈륨 질화물 기판 또는 사파이어 기판 등의 단결정 기판의 전면 상에 형성된다. 광학 소자층은 발광 다이오드 및 레이저 다이오드와 같은 광학 소자가 각각 형성되는 개별 영역을 형성하기 위해 교차 분할 라인("스트리트"라고도 함)에 의해 분할된다. 단결정 기판의 전면 상에 광학 소자층을 제공하는 것에 의해 광학 소자 웨이퍼가 형성된다. 광학 소자 웨이퍼는 분할 라인을 따라 예컨대, 절단을 통해 분리되어 광학 소자가 형성되는 개별 영역을 분할함으로써 칩 또는 다이로서의 개별 광학 소자를 획득한다.
통상적으로, 이러한 광학 소자 웨이퍼 또는 다른 유형의 웨이퍼는 예를 들어, 기계적 블레이드 다이싱(dicing), 어블레이션(ablation) 레이저 다이싱, 스텔스(stealth) 레이저 다이싱 또는 플라즈마 다이싱에 의해 개별 칩 또는 다이로 분할된다.
스텔스 레이저 다이싱, 즉 레이저 빔의 적용에 의해 웨이퍼 내에 개질 영역을 형성하는 다이싱은 분할 라인 폭이 감소되도록 함으로써, 웨이퍼로부터 얻을 수 있는 칩 또는 다이의 수가 증가된다. 그러나, 공지된 방법에서, 다이싱 공정에서 칩 또는 다이의 일부가 적어도 서로 완전히는 분리되지 않을 수 있다는 문제가 있다. 이 문제는 크기가 작은 칩 또는 다이의 경우 특히 두드러진다. 칩 또는 다이의 완전한 분리를 보장하기 위해 추가의 절단 도구를 사용하는 경우, 웨이퍼에 기계적 응력이 증가되어 칩 또는 다이가 손상될 수 있다.
소자층이 형성될 웨이퍼 등의 기판은 일반적으로 잉곳과 같은 공작물을 절단함으로써 얻어진다. 공작물을 절단시, 웨이퍼 등의 기판을 절단하는 경우에 대해 전술한 것과 유사한 문제가 발생할 수 있다. 특히, 기판이 공작물의 나머지로부터 적절히 분리되지 않거나 및/또는 절단 공정에서 손상될 수 있는 위험이 있다.
따라서, 공작물이 효율적이고 신뢰할 수 있는 방식으로 처리될 수 있게 하는, 웨이퍼, 기판 또는 잉곳과 같은 공작물을 처리하는 방법 및 이러한 방법을 수행하기 위한 시스템에 대한 요구가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 웨이퍼, 기판 또는 잉곳과 같은 공작물이 효율적이고 신뢰할 수 있는 방식으로 처리될 수 있게 하는 공작물 처리 방법을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명은 이 방법을 수행하기 위한 공작물 처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이들 목적은 청구항 1의 기술적 특징을 갖는 공작물 처리 방법 및 청구항 12의 기술적 특징을 갖는 공작물 처리 시스템에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시예는 종속항으로부터 이어진다.
본 발명은 제1 표면, 제1 표면에 대향된 제2 표면 및 제1 표면과 제2 표면 사이에서 연장되는 제3 표면을 가지는 공작물을 처리하는 방법을 제공한다. 방법은 공작물 내에 개구를 형성하도록 공작물 내부에 개질된 영역을 형성하는 단계를 포함한다. 개구는 제1 표면, 제2 표면 및 제3 표면 중 적어도 하나의 표면까지 연장된다. 방법은 공작물 내부에 개질된 영역을 형성한 후, 개구의 적어도 일부 내로 액체 매체를 도입하고, 개구의 적어도 일부 내로 액체 매체를 도입한 후, 매체의 체적을 증가시키도록 액체 매체에 외부 자극을 인가하는 단계를 추가로 포함한다.
본 발명의 방법에서, 개질된 영역은 공작물 내에 또는 내부에 형성된다. 개질된 영역은 예를 들어, 레이저 빔을 이용하는 것에 의한 방사와 같은 외부 자극의 인가에 의해 개질된 공작물의 영역이다. 개질된 영역은 공작물 재료의 구조가 개질된 공작물의 영역일 수 있다. 개질된 영역은 공작물이 손상된 공작물의 영역일 수 있다.
개질된 영역은 공작물 내에 또는 내부에 전체적으로 배열되도록, 즉 제1 표면, 제2 표면 및 제3 표면 중 어느 하나까지 연장되지 않도록 형성될 수 있다. 개질된 영역은 개질된 영역 중 적어도 일부 또는 전부가 제1 표면, 제2 표면 및 제3 표면 중 적어도 하나까지 연장되도록 형성될 수 있다.
개구는 개질된 영역으로부터 제1 표면, 제2 표면 및 제3 표면 중 적어도 하나까지 연장될 수 있다.
본 발명의 방법은 공작물 내에 개구를 형성하도록 공작물 내부에 개질된 영역을 형성하는 단계를 포함한다. 개구는 제1 표면, 제2 표면 및 제3 표면 중 적어도 하나까지 연장되고, 즉 개구는 제1 표면, 제2 표면 및 제3 표면 중 적어도 하나로 개방된다. 따라서, 액체 매체는 공작물의 외부로부터 개구 내로 유입될 수 있다.
공작물 내부에 개질된 영역을 형성한 후, 액체 매체는 적어도 일부 또는 전부의 개구 내에 도입된다. 액체 매체를 적어도 일부 또는 전부의 개구 내에 도입한 후, 액체 매체의 체적을 증가시키도록 액체 매체에 외부 자극이 인가된다. 외부 자극은 개구 내의 매체의 체적을 증가시키도록 적어도 일부 또는 전부의 개구 내로 도입된 액체 매체에 인가된다.
개구 내에 수용된 매체의 체적을 증가시키면 개구가 연장되는 표면 또는 표면들을 따라 개구의 크기 또는 연장이 증가된다. 따라서, 개구가 존재하는 영역에서 공작물의 강도가 크게 감소된다. 따라서, 이러한 영역은 효율적인 분리 또는 분할 시작점 또는 영역으로 작용하여 공작물을 분할하는 공정을 크게 용이하게 한다. 외부 자극의 인가에 의한 매체의 체적의 증가는 공작물이 완전한 분할 또는 분리를 야기할 수 있다. 따라서, 칩 또는 다이와 같은 공작물의 최종 개별 부품을 손상시키지 않으면서 공작물이 완전히 분할되는 것을 확실히 보장할 수 있다.
따라서, 본 발명은 공작물을 효율적이고 신뢰할 수 있는 방식으로 처리할 수 있게 하는 공작물 처리 방법을 제공한다.
외부 자극은 매체의 비체적을 증가시키도록 액체 매체에 인가될 수 있다.
공작물은 예를 들어, 웨이퍼, 기판 또는 잉곳일 수 있다.
본 발명의 방법은 예컨대, 공작물로서의 웨이퍼 또는 기판을 칩 또는 다이 등의 복수의 개별 부품으로 분할하는 데 사용될 수 있다.
본 발명의 방법은 예컨대, 잉곳 또는 두꺼운 기판, 즉 획득될 기판 또는 웨이퍼보다 두꺼운 기판과 같은 공작물로부터 기판 또는 웨이퍼를 획득하는 데 사용될 수 있다. 잉곳 또는 두꺼운 기판과 같은 공작물은 1 mm 이상의 두께 또는 2 mm 이상의 두께를 가질 수 있다. 공작물의 두께는 공작물의 제1 표면으로부터 제2 표면 측의 방향으로 결정된다.
공작물의 제1 및 제2 표면은 서로 실질적으로 평행할 수 있다. 공작물의 제3 표면은 공작물의 제1 및/또는 제2 표면에 실질적으로 수직일 수 있다.
공작물은, 예를 들어 반도체, 유리, 사파이어(Al2O3), 알루미나 세라믹과 같은 세라믹, 석영, 지르코니아, 티탄산 지르콘산 연(PZT), 폴리카보네이트, 광 결정 재료 등으로 형성될 수 있다.
특히, 공작물은 예를 들어, 실리콘 탄화물(SiC), 실리콘(Si), 갈륨 비소화물(GaAs), 갈륨 질화물(GaN), 갈륨 인화물(GaP), 인듐 비소화물(InAs), 인듐 인화물(InP), 실리콘 질화물(SiN), 리튬 탄탈레이트(LT), 리튬 니오베이트(LN), 알루미늄 질화물(AlN), 실리콘 산화물(SiO2) 등으로 형성될 수 있다.
공작물은 단결정 공작물, 유리 공작물, 화합물 반도체 공작물 - 예컨대, SiC, GaAs 또는 GaN 공작물 - 등의 화합물 공작물, 또는 세라믹 공작물과 같은 다결정 공작물일 수 있다.
공작물은 웨이퍼일 수 있다. 예를 들어, 공작물은 접합된 웨이퍼, 즉 2종 이상의 웨이퍼 재료가 함께 접합된 웨이퍼일 수 있다. 접합된 웨이퍼의 웨이퍼 재료는 동일한 웨이퍼 재료 또는 상이한 웨이퍼 재료일 수 있다. 접합된 웨이퍼의 웨이퍼 재료는 상기 주어진 재료로부터 선택될 수 있다.
예를 들어, 공작물의 제1 표면 상에 적어도 하나의 분할 라인 또는 복수의 분할 라인이 형성될 수 있다.
개질된 영역은 적어도 하나의 분할 라인 또는 복수의 분할 라인을 따라 복수의 위치에 있는 공작물 내부에 형성될 수 있다.
복수의 소자를 가지는 소자 영역이 예를 들어, 공작물의 제1 표면 상에 형성될 수 있다. 소자는 적어도 하나의 분할 라인 또는 복수의 분할 라인에 의해 분할될 수 있다. 소자 영역은 반도체 소자, 광학 소자, 전기 부품 등과 같은 소자를 포함할 수 있다. 소자는 예를 들어, MOSFET 또는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)와 같은 트랜지스터, 또는 쇼트키(Schottky) 장벽 다이오드와 같은 다이오드이거나 이를 포함할 수 있다.
공작물 내부에 개질된 영역을 형성하는 단계는 공작물에 레이저 빔을 인가하는 단계를 포함하거나 이것으로 구성될 수 있다. 이 방식으로, 개질된 영역은 특히 효율적인 방식으로 형성될 수 있다.
개질된 영역은 레이저 빔의 인가에 의해 변경된 공작물의 영역일 수 있다. 예를 들어, 개질된 영역은 공작물 재료의 구조가 레이저 빔의 인가에 의해 개질된 공작물의 영역일 수 있다. 개질된 영역은 레이저 빔의 인가에 의해 공작물이 손상된 공작물의 영역일 수 있다.
레이저 빔은 펄스 레이저 빔일 수 있다. 펄스 레이저 빔은 예를 들어 1 fs 내지 1000 ns 범위의 펄스 폭을 가질 수 있다.
레이저 빔은 공작물의 제1 표면의 측면으로부터 공작물에 인가될 수 있다. 레이저 빔은 공작물의 제2 표면의 측면으로부터 공작물에 인가될 수 있다. 레이저 빔은 공작물의 제3 표면의 측면으로부터 공작물에 인가될 수 있다.
레이저 빔은 적어도 하나의 분할 라인 또는 복수의 분할 라인을 따라 적어도 복수의 위치에서 공작물에 인가될 수 있다.
공작물은 레이저 빔에 투명한 재료로 형성될 수 있다. 따라서, 레이저 빔은 공작물을 통한 레이저 빔의 투과를 허용하는 파장을 가질 수 있다. 레이저 빔은 레이저 빔의 초점이 공작물 내에 또는 내부에 위치된 상태에서 공작물에 인가될 수 있다. 대안적으로, 레이저 빔은 레이저 빔의 초점이 공작물의 제1 표면에 또는 제1 표면 상에, 제2 표면에 또는 제2 표면 상에, 제3 표면에 또는 제3 표면 상에 위치된 상태에서 공작물에 인가될 수 있다.
대안적으로, 레이저 빔은 레이저 빔의 초점이 공작물 외부에 위치된 상태에서 공작물에 인가될 수 있다.
레이저 빔은 공작물에 복수의 구멍 영역을 형성하도록 공작물에 인가될 수 있다. 각각의 구멍 영역은 개질된 영역 및 제1 표면, 제2 표면 및 제3 표면까지 연장된, 즉 제1 표면, 제2 표면 및 제3 표면으로 개방된, 개질된 영역 내의 개구로 구성될 수 있다. 개질된 영역은 개구를 둘러쌀 수 있다.
외부 자극을 액체 매체에 인가하는 단계는 액체 매체를 가열 또는 냉각하는 단계를 포함하거나 이것으로 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 외부 자극을 간단하고 효율적인 방식으로 인가할 수 있다.
예를 들어, 액체 매체는 액체 매체의 체적, 특히 비체적을 증가시키도록 가열될 수 있다.
외부 자극을 액체 매체에 인가하는 단계는 액체 매체에 전기장 및/또는 자기장을 인가하는 단계를 포함하거나 이것으로 구성될 수 있다. 외부 자극을 액체 매체에 인가하는 단계는 액체 매체를 전기적 영향 및/또는 자기적 영향을 받게 하는 단계를 포함하거나 이것으로 구성될 수 있다. 이러한 접근법은, 예를 들어, 액체 매체가 액정을 포함하거나 이것으로 구성된 경우에 채택될 수 있다.
액체 매체의 체적, 특히 비체적을 증가시키도록 액체 매체에 전기장 및/또는 자기장이 인가될 수 있다.
외부 자극을 액체 매체에 인가하는 단계는 매체의 체적을 증가시키도록 액체 매체의 상전이를 유도할 수 있다. 액체 매체의 상전이를 유도하도록 액체 매체에 외부 자극이 인가될 수 있다. 액체 매체의 상전이는 액상에서 고상으로의 전이 또는 액상에서 가스상 또는 기상으로의 전이일 수 있다.
액체 매체의 상전이를 유도하도록 액체 매체에 외부 자극을 인가하는 것은 매체의 체적이 특히 효율적인 방식으로 증가되게 한다.
액체 매체는 액상으로부터 고상으로의 액체 매체의 상전이를 유도하도록 냉각될 수 있다. 예를 들어, 액체 매체는 매체를 냉각시킴으로써 동결될 수 있다. 이러한 접근법은, 예를 들어, 액체 매체가 틸이온수와 같은 물을 포함하거나 이것으로 구성된 경우에 채택될 수 있다.
액체 매체는 액상에서 가스상 또는 기상으로의 매체의 상전이를 유도하도록 가열될 수 있다. 예를 들어, 액체 매체는 매체를 가열함으로써 증발될 수 있다. 이러한 접근법은 예를 들어, 액체 매체가 이소프로판올 또는 액체 가스 - 예, 액체 이산화탄소(CO2) 또는 액체 질소(N2) - 를 포함하거나 이것으로 구성된 경우에 채택될 수 있다.
공작물에 형성된 개구는 공작물 내의 균열일 수 있다. 균열은 공작물 내부에 형성된 개질된 영역으로부터 유도될 수 있다. 균열은 개질된 영역으로부터 제1 표면, 제2 표면 및 제3 표면 중 적어도 하나로 연장될 수 있다.
예를 들어, 개질된 영역은 공작물 재료의 구조가 개질되고 및/또는 공작물이 손상된 공작물의 영역일 수 있다. 구조적 개질 및/또는 손상은 제1 표면, 제2 표면 및 제3 표면 중 적어도 하나의 표면까지 연장되는 균열의 형성을 야기할 수 있다.
균열에 수용된 매체의 체적을 증가시키면 균열이 연장되는 표면 또는 표면들을 따라 균열의 크기 또는 연장이 증가되어, 균열이 표면 또는 표면들을 따라 전파되게 한다. 따라서, 균열이 존재하는 영역에서 공작물의 강도는 특히 효율적인 방식으로 감소될 수 있다.
액체 매체 또는 액체 매체의 기체를 개구가 연장되는 제1 표면, 제2 표면 및 제3 표면 중 적어도 하나에 인가되는 것에 의해 액체 매체가 개구의 적어도 일부 또는 전부에 도입됨으로써 액체 매체의 적어도 일부가 개구 내로 적어도 부분적으로 또는 완전히 유입된다. 액체 매체의 기체가 제1 표면, 제2 표면 및 제3 표면 중 적어도 하나에 인가되면, 기체는 기체가 인가되는 표면 상에 및/또는 개구 내에 응축될 수 있다.
예를 들어, 액체 매체는 제1 표면, 제2 표면 및 제3 표면 중 적어도 하나에 분무되거나 부어질 수 있다.
공작물은 액체 매체에 완전히 또는 부분적으로 침지될 수 있다. 예를 들어, 액체 매체는 탱크 등과 같은 용기에 수용될 수 있고, 공작물은 용기 내에 배치될 수 있다. 대안적으로, 벽과 같은 액체 장벽이 공작물 주위에 제공될 수 있고, 액체 장벽에 의해 둘러싸인 공간은 액체 매체가 적어도 부분적으로 또는 완전히 채워질 수 있다.
공작물에 적용되는 액체 매체는 모세관 힘에 의해 개구 내로 유입될 수 있다.
액체 매체는 액정을 포함하거나 이것으로 구성될 수 있다. 액체 매체는 이소프로판올 또는 액체 가스 - 예, 액체 이산화탄소(CO2) 또는 액체 질소(N2) - 를 포함하거나 이것으로 구성될 수 있다.
액체 매체는 순수한 물 또는 탈이온수와 같은 물을 포함하거나 이것으로 구성될 수 있다. 특히 바람직하게는, 액체 매체는 물이다. 이 경우, 본 발명의 방법은 특히 간단하고 효율적인 방식으로 수행될 수 있다.
개구가 연장되는 제1 표면, 제2 표면 및 제3 표면 중 적어도 하나는 표면 또는 표면들과 액체 매체 간의 습윤성을 향상시키도록 처리, 예를 들어 전처리될 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 액체 매체의 조성 또는 재료는 액체 매체와 표면 또는 표면들 간에 높은 습윤성을 달성하도록 선택될 수 있다. 이러한 방식으로, 액체 매체가 표면 또는 표면들에 효율적으로 퍼지고 개구 내로 확실하게 유입되는 것이 보장될 수 있다.
액체 매체는 탈이온수 등의 물과 같은 순수한 액체일 수 있다.
액체 매체는 복수의, 예를 들어 2종 이상의 구성물을 포함하거나 이것으로 구성될 수 있다.
액체 매체는 계면 활성제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 액체 매체는 물과 계면활성제를 포함하거나 이것으로 구성될 수 있다.
계면 활성제를 포함하는 액체 매체를 선택하는 것에 의해, 액체 매체에 대한 공작물의 표면 또는 표면들의 특히 높은 습윤성이 달성될 수 있고, 따라서 액체 매체를 개구 내에 효율적이고 신뢰성있게 도입할 수 있다. 계면 활성제를 포함하는 액체 매체의 사용은 예를 들어, 공작물이 SiC로 형성된 경우에 특히 유리할 수 있다.
개질된 영역은 균열이 형성되는 영역 또는 비정질 영역이거나 이것을 포함할 수 있다.
개질된 영역은 각각 공작물 재료 내부의 공간, 예컨대, 공동을 포함할 수 있고, 이 공간은 균열이 형성되는 영역 또는 비정질 영역으로 둘러싸인다.
개질된 영역은 각각 공작물 재료 내부의 공간, 예컨대, 공동 및 균열이 상기 공간을 둘러싸도록 형성된 영역 또는 비정질 영역으로 구성될 수 있다.
개질된 영역이 균열이 형성된 영역이거나 이를 포함하는 경우, 즉 균열이 형성된 경우, 균열은 미세 균열일 수 있다. 균열은 마이크로미터 범위의 치수, 예를 들어 길이 및/또는 폭을 가질 수 있다. 예를 들어, 균열은 0.1-50 ㎛ 범위의 폭 및/또는 10-2000 ㎛ 범위의 길이를 가질 수 있다.
개질된 영역은 0.1-30 ㎛, 바람직하게는 2-20 ㎛, 더 바람직하게는 3-10 ㎛의 범위의 직경을 가질 수 있다.
본 발명의 방법은 공작물을 분할 또는 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 공작물을 분할 또는 분리하는 단계는 액체 매체의 체적을 증가시키도록 액체 매체에 외부 자극을 인가한 후에 수행될 수 있다. 예를 들어, 공작물은 복수의 칩 또는 다이로 분할되는 웨이퍼 또는 기판일 수 있다. 대안적으로, 공작물은 예를 들어, 기판 또는 웨이퍼로 분리되는 잉곳일 수 있다.
공작물의 분할 또는 분리, 특히 완전한 분할 또는 분리는 공작물에 외력을 가하는 것을 포함하거나 이것으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 공작물을 팽창 테이프에 부착하고 팽창 테이프를 반경 방향으로 팽창시키는 것에 의해 외력을 공작물에 가할 수 있다.
개구에 수용된 매체의 부피를 증가시키면 개구가 연장되는 표면 또는 표면들을 따라 개구의 크기 또는 연장이 증가되어, 개구가 존재하는 영역에서 공작물의 강도를 크게 감소시킨다. 따라서, 이러한 영역은 효율적인 분리 또는 분할 시작점 또는 영역으로 사용되어 공작물을 분할하는 과정을 크게 촉진시킨다. 특히, 예컨대, 팽창 테이프를 사용하여 공작물에 외력이 가해지면 공작물이 이들 영역을 따라 확실하게 분할된다.
전술한 바와 같이, 외부 자극의 적용에 의한 매체의 체적 증가는 공작물의 완전한 분할 또는 분리를 야기할 수 있다. 이 경우, 공작물을 분할하거나 분리하는 추가적인 단계가 필요하지 않다. 그럼에도 불구하고, 공작물은 팽창 테이프에 부착될 수 있다. 매체의 체적을 증가시킨 후, 칩 또는 다이와 같은 공작물의 분리된 부품 사이의 거리를 증가시키기 위해 팽창 테이프가 반경 방향으로 팽창될 수 있다. 이러한 방식으로, 의도치 않은 서로 간의 접촉 또는 마찰에 따른 이들 부품의 임의의 손상을 확실하게 방지할 수 있다.
본 발명은 또한 제1 표면, 제1 표면에 대향하는 제2 표면 및 제1 표면과 제2 표면 사이에서 연장되는 제3 표면을 가지는 공작물을 처리하는 시스템을 제공한다. 시스템은 공작물에 개구 - 상기 개구는 제1 표면, 제2 표면 및 제3 표면 중 적어도 하나의 표면까지 연장됨 - 를 형성하기 위해 공작물 내부에 개질된 영역을 형성하도록 구성된 개질 영역 형성 수단을 포함한다. 시스템은 개구 중 적어도 일부에 액체 매체를 도입하도록 구성된 액체 매체 공급 수단, 및 매체의 체적을 증가시키기 위해 상기 개구의 적어도 일부에 도입된 액체 매체에 외부 자극을 인가하도록 구성된 외부 자극 인가 수단을 추가로 포함한다.
본 발명의 공작물 처리 시스템은 본 발명의 공작물 처리 방법을 수행하도록 구성된 시스템이다. 따라서, 공작물 처리 시스템은 공작물 처리 방법에 대해 상술한 기술적 효과 및 장점을 제공한다.
본 발명의 공작물 처리 방법에 대해 전술한 특징은 본 발명의 공작물 처리 시스템에도 적용된다.
공작물, 개질된 영역, 개구, 액체 매체 및 외부 자극은 전술한 바와 동일할 수 있다.
공작물 처리 시스템은 시스템의 구성 요소를 제어하기 위한 제어부를 포함할 수 있다. 제어부는 복수의 제어 유닛, 예를 들어 시스템의 상이한 구성 요소를 제어하기 위한 제어 유닛을 포함할 수 있다.
제어부는 본 발명의 공작물 처리 방법을 수행하기 위해 공작물 처리 시스템을 제어하도록 구성될 수 있다.
제어부는 공작물에 개구 - 상기 개구는 제1 표면, 제2 표면 및 제3 표면 중 적어도 하나의 표면까지 연장됨 - 를 형성하기 위해 공작물 내부에 개질된 영역을 형성하는 개질 영역 형성 수단을 제어하도록 구성될 수 있다. 제어부는 공작물 내부에 개질된 영역을 형성한 후, 액체 매체를 개구 중 적어도 일부에 도입하는 액체 매체 공급 수단을 제어하도록 구성될 수 있다. 제어부는 액체 매체의 체적을 증가시키기 위해 개구의 적어도 일부에 도입된 액체 매체에 외부 자극을 인가하는 외부 자극 인가 수단을 제어하도록 구성될 수 있다.
개질 영역 형성 수단은 공작물에 레이저 빔을 인가하도록 구성된 레이저 빔 인가 수단을 포함하거나 이것으로 구성될 수 있다. 공작물 내부에 개질된 영역을 형성하는 것은 공작물에 레이저 빔을 인가하는 것을 포함하거나 이것으로 구성될 수 있다.
레이저 빔 인가 수단에 의해 공작물에 인가되는 레이저 빔은 공작물을 통한 레이저 빔의 투과를 허용하는 파장을 가질 수 있다. 레이저 빔 인가 수단은 레이저 빔의 초점이 공작물 내에 또는 내부에 위치된 상태에서 공작물에 레이저 빔을 인가하도록 구성될 수 있다.
레이저 빔 인가 수단은 레이저 빔의 초점이 제1 표면에 또는 제1 표면 상에, 제2 표면에 또는 제2 표면 상에, 또는 제3 표면에 또는 제3 표면 상에 위치된 상태에서 공작물에 레이저 빔을 인가하도록 구성될 수 있다.
레이저 빔 인가 수단은 레이저 빔의 초점이 공작물 외부에 위치된 상태에서 공작물에 레이저 빔을 인가하도록 구성될 수 있다.
레이저 빔 인가 수단은 공작물에 펄스 레이저 빔을 인가하도록 구성될 수 있다. 펄스 레이저 빔은 예를 들어, 1 fs 내지 1000 ns의 펄스폭을 가질 수 있다.
레이저 빔 인가 수단은 공작물의 제1 표면의 측면으로부터 공작물에 레이저 빔을 인가하도록 구성될 수 있다. 레이저 빔 인가 수단은 공작물의 제2 표면의 측면으로부터 공작물에 레이저 빔을 인가하도록 구성될 수 있다. 레이저 빔 인가 수단은 공작물의 제3 표면의 측면으로부터 공작물에 레이저 빔을 인가하도록 구성될 수 있다.
레이저 빔 인가 수단은 공작물의 제1 표면 상에 형성된 하나의 분할 라인 또는 복수의 분할 라인을 따른 적어도 복수의 위치에서 공작물에 레이저 빔을 인가하도록 구성될 수 있다. 액체 매체 공급 수단은 개구가 연장되는 제1 표면, 제2 표면 및 제3 표면 중 적어도 하나에 액체 매체 또는 액체 매체의 기체를 인가하도록 구성될 수 있다. 액체 매체 공급 수단은 개구가 연장되는 제1 표면, 제2 표면 및 제3 표면 중 적어도 하나에 액체 매체 또는 액체 매체의 기체를 인가하는 것에 의해 개구 중 적어도 일부에 액체 매체를 도입하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 액체 매체 공급 수단은 개구가 연장되는 제1 표면, 제2 표면 및 제3 표면 중 적어도 하나에 액체 매체를 분무 또는 주입하도록 구성될 수 있다.
액체 매체 공급 수단은 공작물을 액체 매체에 완전히 또는 부분적으로 침지시키도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 액체 매체 공급 수단은 액체 매체가 수용되는 탱크 등과 같은 용기를 포함하거나 이것으로 구성될 수 있다. 액체 매체 공급 수단은 공작물을 용기에 배치하도록 구성될 수 있다. 액체 매체 공급 수단은 용기에 수용된 액체 매체에 공작물을 완전히 또는 부분적으로 침지시키도록 구성될 수 있다.
액체 매체 공급 수단은 공작물 주위에 제공되는 벽과 같은 액체 장벽을 포함할 수 있다. 액체 매체 공급 수단은 액체 장벽으로 둘러싸인 공간을 액체 매체로 적어도 부분적으로 또는 완전히 채우도록 구성될 수 있다.
외부 자극 인가 수단은 가열 수단 및/또는 냉각 수단을 포함하거나 이것으로 구성될 수 있다. 가열 수단은 액체 매체를 가열하도록 구성될 수 있다. 냉각 수단은 액체 매체를 냉각시키도록 구성될 수 있다.
외부 자극 인가 수단은 전기장 인가 수단 및/또는 자기장 인가 수단을 포함하거나 이것으로 구성될 수 있다. 전기장 인가 수단은 액체 매체에 전기장을 인가하도록 구성될 수 있다. 자기장 인가 수단은 액체 매체에 자기장을 인가하도록 구성될 수 있다. 외부 자극 인가 수단은 결합된 전기장-자기장 인가 수단을 포함하거나 이것으로 구성될 수 있다. 결합된 전기장-자기장 인가 수단은 액체 매체에 전기장 및 자기장을 인가하도록 구성될 수 있다.
외부 자극 인가 수단은 액체 매체의 상전이를 유도하도록 액체 매체에 외부 자극을 인가하도록 구성될 수 있다. 액체 매체의 상전이는 액상에서 고상으로의 전이 또는 액상에서 가스상 또는 기상으로의 전이일 수 있다.
냉각 수단은 액상에서 고상으로의 매체의 상전이를 유도하도록 액체 매체를 냉각시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 냉각 수단은 매체를 동결시키도록 구성될 수 있다.
가열 수단은 액상에서 가스상 또는 기상으로의 매체의 상전이를 유도하도록 액체 매체를 가열하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 가열 수단은 액체 매체를 증발시키도록 구성될 수 있다.
공작물을 처리하는 시스템은 공작물을 분할 또는 분리하도록 구성된 분할 수단을 더 포함할 수 있다. 분할 수단은 액체 매체의 체적을 증가시키도록 액체 매체에 외부 자극을 인가한 후에 공작물을 분할 또는 분리하도록 구성될 수 있다.
분할 수단은 외력 인가 수단을 포함하거나 이것으로 구성될 수 있다. 외력 인가 수단은 공작물에 외력을 인가하도록 구성될 수 있다. 외력 인가 수단은 공작물이 부착되는 팽창 테이프를 반경 방향으로 팽창시키는 것에 의해 공작물에 외력을 인가하도록 구성될 수 있다.
공작물을 처리하는 시스템은 팽창 테이프, 특히 공작물이 부착되는 팽창 테이프를 반경 방향으로 팽창시키도록 구성된 반경 방향 팽창 수단을 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 비제한적인 예를 도면을 참조로 설명한다. 도면에서:
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 방법에 의해 처리될 공작물로서 웨이퍼를 예시한 단면도이고;
도 2는 도 1에 예시된 웨이퍼의 사시도이고;
도 3은 제1 실시예에 따른 방법에서 웨이퍼에 레이저 빔을 인가하여 웨이퍼 내부에 개질된 영역을 형성하는 단계를 예시한 단면도이고;
도 4는 제1 실시예의 변형례에 따른 방법에서 웨이퍼에 레이저 빔을 인가하여 웨이퍼 내부에 개질된 영역을 형성하는 단계를 예시한 단면도이고;
도 5는 제1 실시예의 다른 변형례에 따른 방법에서 웨이퍼에 레이저 빔을 인가하여 웨이퍼 내부에 개질된 영역을 형성하는 단계를 예시한 단면도이고;
도 6은 제1 실시예의 또 다른 변형례에 따른 방법에서 웨이퍼에 레이저 빔을 인가하여 웨이퍼 내부에 개질된 영역을 형성하는 단계를 예시한 단면도이고;
도 7은 제1 실시예에 따른 방법에서 웨이퍼를 액체 매체에 담그는 단계를 예시한 단면도이고;
도 8은 제1 실시예에 따른 방법에서 웨이퍼를 분할하는 단계의 결과를 예시한 단면도이고;
도 9는 제1 실시예의 다른 변형례에 따른 방법에서 웨이퍼를 액체 매체에 담그는 단계를 예시한 단면도이고;
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 방법에서 공작물로서의 잉곳에 레이저 빔을 인가하여 잉곳 내부에 개질된 영역을 형성하는 단계를 예시한 단면도이고;
도 11은 개질된 영역의 형성 후의 도 10의 잉곳을 예시한 가상 사시도이고;
도 12는 제2 실시예에 따른 방법에서 잉곳을 액체 매체에 담그는 단계를 예시한 단면도이고;
도 13은 제2 실시예에 따른 방법에서 잉곳을 분할하는 단계의 결과를 예시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 바람직한 실시예는 공작물을 처리하는 방법 및 이러한 방법을 수행하기 위한 공작물 처리 시스템에 관한 것이다.
이하에서, 본 발명의 제1 실시예를 도 1 내지 도 9를 참조로 설명한다.
제1 실시예에서, 본 발명의 방법은 공작물로서의 웨이퍼(2)(예, 도 1 및 도 2 참조)에 대해 수행된다. 특히, 웨이퍼(2)는 Si 웨이퍼 또는 SiC 웨이퍼와 같은 반도체 웨이퍼일 수 있다. 그러나, 전술한 바와 같이, 상이한 유형의 공작물, 특히 상이한 공작물 재료가 사용될 수 있다.
도 1에 예시된 바와 같이, 웨이퍼(2)는 제1 표면(4), 즉 전면, 및 제2 표면(6), 즉 제1 표면(4)에 대향된 후면을 포함한다. 제1 표면(4)과 제2 표면(6)은 서로 실질적으로 평행하다. 또한, 웨이퍼(2)는 제3 표면(8), 즉 웨이퍼(2)의 원주를 따라 제1 및 제2 표면(4, 6) 사이에서 연장되는 측면을 포함한다.
제1 표면(4)에는 복수의 소자(12)를 가지는 소자 영역(10)이 형성된다. 소자(12)는 또한 제1 표면(4) 상에 형성된 복수의 분할 라인(14)에 의해 분할된다. 분할 라인(14)은 실질적으로 격자 패턴으로 배열된다. 소자(12)는 예를 들어 MOSFET 또는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)와 같은 트랜지스터, 또는 다이오드, 예를 들어 쇼트키 배리어 다이오드이거나 이를 포함할 수 있다.
도 3에 화살표로 표시된 바와 같이, 제1 표면(4)의 측면으로부터 웨이퍼(2)에 펄스 레이저 빔(LB)이 인가된다. 펄스 레이저 빔(LB)은 예를 들어 1 fs 내지 1000 ns의 범위의 펄스폭을 가질 수 있다.
펄스 레이저 빔(LB)은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작물 처리 시스템(미도시)의 레이저 빔 인가 수단(미도시)에 의해 웨이퍼(2)에 인가된다. 이 실시예에서, 레이저 빔 인가 수단은 시스템의 개질 영역 형성 수단을 구성한다.
펄스 레이저 빔(LB)을 웨이퍼(2)에 인가하는 과정 중에, 웨이퍼(2)는 도 3에 예시된 바와 같이 시트(15) 및 환형 프레임(17)에 의해 지지된다. 구체적으로, 웨이퍼(2)의 제2 표면(6)이 시트(15)에 부착된다. 시트(15)는 팽창 테이프, 다이싱(dicing) 테이프 또는 보호 시트, 예를 들어 보호 필름 또는 시트를 포함하거나 이것으로 구성된 보호 시트일 수 있다. 시트(15)는 시트(15)에 의해 환형 프레임(17)의 내부 개구를 폐쇄하도록 환형 프레임(17)에 의해 그 주변부가 지지된다.
시트(15)에는 시트(15)를 웨이퍼(2)의 제2 표면(6)에 부착하기 위한 접착층(미도시)이 제공될 수 있다. 접착층은 시트(15)의 전체 전면에 또는 시트(15)의 전면의 주변 영역에만 배치될 수 있다. 후자의 경우에, 시트(15)의 전면의 중앙 영역에서, 시트(15)의 전면과 제2 표면(6)은 서로 직접 접촉한다. 따라서, 웨이퍼(2) 상의 접착제 층 또는 접착제 잔류물의 접착력으로 인한 제2 표면(6)의 잠재적인 오염 또는 손상의 위험이 크게 감소되거나 심지어 제거될 수 있다.
대안적으로, 시트(15)의 전체 전면과 제2 표면(6)은 서로 직접 접촉할 수 있다. 이 경우, 시트(15)의 전체 전면과 제2 표면(6) 사이에는 재료, 특히 접착제가 존재하지 않는다. 시트(15)는 시트(15)를 제2 표면(6)에 적용하는 도중 및/또는 이후에 시트(15)에 외부 자극을 인가하는 것에 의해 제2 표면(6)에 부착될 수 있다. 외부 자극을 시트(15)에 인가하는 것은 시트(15)를 가열하고 및/또는 시트(15)를 냉각하고 및/또는 예컨대, 레이저 빔을 이용하는 것에 의해 광과 같은 방사선을 시트(15)에 조사하는 것을 포함하거나 또는 이것으로 구성될 수 있다. 외부 자극은 압력, 마찰 또는 초음파 인가 및/또는 정전기와 같은 화학적 화합물 및/또는 전자 또는 플라즈마 조사 및/또는 기계적 처리이거나 이것을 포함할 수 있다.
시트(15) 및 환형 프레임(17)의 사용은 웨이퍼(2)의 취급 및 운송을 용이하게 한다. 또한, 예를 들어, 시트(15)로서 팽창 테이프가 사용되는 경우, 시트(15)는 도 8을 참조로 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 웨이퍼(2)를 완전히 분할하거나 웨이퍼(2)의 분할된 구성 요소들을 서로 분리시키도록 나중의 단계에서 반경 방향으로 팽창될 수 있다.
웨이퍼(2)의 재료, 예를 들어 Si 또는 SiC는 펄스 레이저 빔(LB)이 웨이퍼(2)를 투과하도록 펄스 레이저 빔(LB)에 투명하다. 펄스 레이저 빔(LB)은 펄스 레이저 빔(LB)의 초점이 웨이퍼(2) 내부에 위치된 상태에서 웨이퍼(2)에 인가된다.
펄스 레이저 빔(LB)은 분할 라인(14)을 따라 복수의 위치에서 웨이퍼(2)에 인가된다. 또한, 각각의 분할 라인(14)을 따라, 펄스 레이저 빔(LB)의 초점은 웨이퍼(2) 내의 3개의 상이한 깊이에 배열되는 데, 즉 초점의 위치는 웨이퍼(2)의 두께 방향을 따라 이동된다. 웨이퍼(2)의 두께 방향은 제1 표면(4)으로부터 제2 표면(6) 측으로 연장된다.
다른 실시예에서, 각각의 분할 라인(14)을 따라, 펄스 레이저 빔(LB)의 초점은 웨이퍼(2) 내의 하나의 단일 깊이, 2개의 상이한 깊이 또는 4개 이상의 상이한 깊이에 배열될 수 있다. 대체로, 각각의 분할 라인(14)을 따라, 펄스 레이저 빔(LB)의 초점은 웨이퍼(2) 내의 하나 이상의 깊이에 배열될 수 있다.
이러한 방식으로 펄스 레이저 빔(LB)을 웨이퍼(2)에 인가함으로써, 3열의 개질된 영역(16)이 각각의 분할 라인(14)을 따라 형성된다. 분할 라인(14)을 따라 연장되는 다수 열의 개질된 영역(16)은 웨이퍼의 두께 방향으로 엇갈려 있어서, 즉, 두께 방향으로 제1 표면(4)으로부터 상이한 거리에 배치된다. 개질된 영역(16)은 균열이 형성되는 영역 또는 비정질 영역일 수 있다.
웨이퍼(2)에 개질된 영역(16)을 형성하면 개질된 영역(16)이 형성되는 영역의 웨이퍼(2)에 응력이 유도된다. 이러한 응력은 도 3에 예시된 바와 같이 개질된 영역(16)으로부터 제1 표면(4)까지 연장되는 균열(18)이 웨이퍼(2)에 형성되게 한다. 균열(18)은 개질된 영역(16)이 형성되는 웨이퍼(2)의 영역에 존재하고, 따라서 분할 라인(14)을 따라 배열된다. 균열(18)은 웨이퍼(2)의 개구의 예이며, 제1 표면(4)으로 개방되어 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 웨이퍼(2)에 복수의 구멍 영역을 형성하기 위해 레이저 빔, 예를 들어 펄스 레이저 빔이 웨이퍼(2)에 인가될 수 있으며, 여기서 각각의 구멍 영역은 개질된 영역 및 제1 표면(4)으로 연장되는 개질된 영역 내의 개구로 구성될 수 있다.
제1 실시예의 변형례에 따른 방법에서 펄스 레이저 빔(LB)을 웨이퍼(2)에 인가하여 웨이퍼(2) 내부에 개질된 영역(16)을 형성하는 단계가 도 4에 예시되어 있다. 이 단계는 시트(15)가 웨이퍼(2)와 실질적으로 동일한 크기 및 형상을 가지며 펄스 레이저 빔(LB)의 인가 중에 웨이퍼(2)를 지지하는 데 환형 프레임(17)과 같은 환형 프레임이 사용되지 않는다는 점에서 제1 실시예(도 3 참조)의 방법의 대응하는 단계와 상이하다. 대안적으로, 시트(15)의 크기는 웨이퍼(2)의 크기보다 작거나 클 수 있다. 특히, 시트(15)의 직경은 예를 들어, 2 mm 이하, 3 mm 이하, 4 mm 이하, 5 mm 이하, 6 mm 이하, 8 mm 이하 또는 10 mm 이하와 같이 수 밀리미터만큼 웨이퍼(2)의 직경보다 작거나 클 수 있다. 예를 들어, 변형된 방법에서, 시트(15)가 부착된 웨이퍼(2)는 공작물 처리 시스템의 척(chuck) 테이블과 같은 지지 부재(미도시)에 의해 지지될 수 있다.
제1 실시예의 다른 변형례에 따른 방법에서, 펄스 레이저 빔(LB)의 인가 도중에 웨이퍼(2)를 지지하는 데 시트(15) 및 환형 프레임(17)과 같은 시트 및 환형 프레임이 사용되지 않을 수 있다. 예를 들어, 이 추가의 변형된 방법에서, 웨이퍼(2)는 공작물 처리 시스템의 척 테이블과 같은 지지 부재(미도시)에 의해 지지될 수 있다.
제1 실시예의 추가의 변형례에 따른 방법에서 펄스 레이저 빔(LB)을 웨이퍼(2)에 인가하여 웨이퍼(2) 내부에 개질된 영역(16)을 형성하는 단계가 도 5에 예시되어 있다. 이 단계는 펄스 레이저 빔(LB)이 제2 표면(6)의 측면으로부터 웨이퍼(2)에 인가된다는 점에서 제1 실시예의 방법(도 3 참조)의 대응하는 단계와 상이하다. 또한, 도 4에 예시된 변형된 방법에서와 같이, 시트(15)는 웨이퍼(2)와 실질적으로 동일한 크기 및 형상을 가지며, 펄스 레이저 빔(LB)의 인가 도중에 웨이퍼(2)를 지지하는 데 환형 프레임이 사용되지 않는다. 시트(15)는 웨이퍼(2)의 제1 표면(4)에 부착된다.
대안적으로, 시트(15)의 크기는 웨이퍼(2)의 크기보다 작거나 클 수 있다. 특히, 시트(15)의 직경은 예를 들어, 2 mm 이하, 3 mm 이하, 4 mm 이하, 5 mm 이하, 6 mm 이하, 8 mm 이하 또는 10 mm 이하와 같이 수 밀리미터만큼 웨이퍼(2)의 직경보다 작거나 클 수 있다.
도 5에 예시된 변형된 방법에서, 개질된 영역(16)의 형성에 의해 웨이퍼(2)에 유도된 응력은 개질된 영역(16)으로부터 제2 표면(6)으로 연장되는 균열(18)이 웨이퍼(2)에 형성되게 한다.
도 5에 예시된 변형예에 따른 방법은 시트(15)를 생략하는 것에 의해 추가로 변형될 수 있다. 이 경우, 펄스 레이저 빔(LB)의 인가 도중에 웨이퍼(2)를 지지하는 데 시트(15) 및 환형 프레임(17)과 같은 시트 및 환형 프레임이 사용되지 않는다. 예를 들어, 이 추가의 변형된 방법에서, 웨이퍼(2)는 공작물 처리 시스템의 척 테이블과 같은 지지 부재(미도시)에 의해 지지될 수 있다.
도 5에 예시된 변형된 방법은 펄스 레이저 빔(LB)의 인가 도중에 웨이퍼(2)를 지지하기 위해 시트(15) 및 환형 프레임(17)(도 9 참조)과 같은 시트 및 환형 프레임을 사용하는 것에 의해 추가로 변형될 수 있다. 이 추가의 변형례는 도 6에 예시되어 있다. 웨이퍼(2)의 제1 표면(4)은 도 3을 참조로 전술한 바와 실질적으로 동일한 방식으로 시트(15)에 부착될 수 있다. 도 6에 예시된 바와 같이, 시트(15)는 시트(15)에 의해 환형 프레임(17)의 내부 개구를 폐쇄하기 위해 환형 프레임(17)에 의해 그 주변부가 지지된다.
제1 실시예의 방법에서, 웨이퍼(2) 내부에 개질된 영역(16)을 형성하여 웨이퍼(2)에 균열(18)을 형성한 후, 웨이퍼(2)는 도 7에 예시된 바와 같이 액체 매체(20)에 완전히 침지된다. 구체적으로, 환형 벽 형태의 액체 장벽(22)이 웨이퍼(2) 주위에 제공되고 액체 장벽(22) 및 시트(15)에 의해 둘러싸인 공간이 액체 매체(20)로 채워진다.
공작물 처리 시스템(미도시)의 액체 매체 공급 수단(미도시)에 의해 액체 장벽(22) 및 시트(15)로 둘러싸인 공간에 액체 매체(20)가 공급된다. 액체 매체 공급 수단은 액체 장벽(22)을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 액체 매체(20)는 물, 예를 들어 탈이온수이다. 그러나, 이소프로판올 또는 액체 가스, 예를 들어 액체 이산화탄소(CO2) 또는 액체 질소(N2)와 같은 다른 유형의 액체 매체가 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 액체 매체(20)는 계면 활성제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 액체 매체(20)는 물과 계면 활성제를 포함하거나 이것으로 구성될 수 있다.
웨이퍼(2)가 침지되는 액체 매체(20)는 모세관 힘에 의해 웨이퍼(2)의 균열(18) 내로 흡인되어 이들 균열(18) 내로 유입된다.
제1 실시예의 방법에서, 웨이퍼(2)는 액체 매체(20)를 균열(18) 내로 도입하기 위해 액체 매체(20)에 완전히 침지된다. 그러나, 다른 실시예에서, 액체 매체(20)는 전술한 바와 다른 방식으로 균열(18) 내에 도입될 수 있다. 예를 들어, 액체 매체(20)는 제1 표면(4) 상에 분무되거나 주입될 수 있다.
액체 매체(20)에 웨이퍼(2)를 침지시켜 액체 매체(20)를 균열(18) 내로 도입한 후에, 균열(18) 내의 매체(20)의 체적을 증가시키도록 액체 매체(20)에 외부 자극이 인가된다. 구체적으로, 도 7에 예시된 웨이퍼(2), 시트(15), 환형 프레임(17), 액체 매체(20) 및 액체 장벽(22)의 조합이 냉각기(미도시)에 배치됨으로써 균열(18)에 도입된 액체 매체(20)를 냉각시켜 매체(20)를 액상에서 고상으로 상전이를 유도한다. 예를 들어, 매체(20)에 침지된 웨이퍼(2)는 1시간 이상 동안 냉각기에 유지될 수 있다. 일부 실시예에서, 침지된 웨이퍼(2)는 1시간 이하 동안 냉각기에 유지될 수 있다. 따라서, 액체 매체(20)는 매체(20)를 냉각시킴으로써 동결되어, 즉, 물 형태의 액체 매체(20)가 얼음으로 변한다. 이러한 액체 매체(20)의 상전이를 유도함으로써, 균열(18) 내의 매체(20)의 체적은 특히 효율적인 방식으로 증가된다.
대안적으로, 웨이퍼(2)는 예를 들어, 침지 욕으로부터 웨이퍼(2)를 제거한 후, 펠티에(Peltier) 냉각 장치와 같은 열전 냉각 장치 등의 냉각 장치(미도시) 상에 배치될 수 있다. 또한, 이러한 방식으로, 균열(18)에 도입된 액체 매체(20)가 냉각되어 액상에서 고상으로 매체(20)의 상전이가 유도된다. 이러한 냉각 장치를 사용함으로써, 상전이를 유도하는 데 필요한 냉각 시간은 예를 들어 수 초 내지 수 분 범위의 시간으로 크게 단축될 수 있다.
액체 매체(20)를 냉각시키기 위해 액체 가스 또는 액체 가스들, 예컨대, 액체 이산화탄소(CO2) 또는 액체 질소(N2)를 사용함으로써 요구되는 냉각 시간을 예를 들어 수 초로 더 단축할 수 있다. 이 방식으로, 매체(20)의 상전이는 특히 빠르고 효율적인 방식으로 유도될 수 있다.
웨이퍼(2), 시트(15), 환형 프레임(17), 매체(20) 및 액체 장벽(22)의 조합을 냉각기에 예를 들어, 1시간 이상 동안 유지한 후 냉각기에서 꺼내서 웨이퍼(2)가 해동된다. 특히, 웨이퍼(2)는 액체 매체(20)를 동결시킴으로써 생성된 얼음을 녹이기 위해 가열될 수 있다. 일부 실시예에서, 액체 매체(20)를 동결시키고 동결된 액체 매체(20)를 녹이는 단계는 1회 이상, 바람직하게는 2회 이상 반복될 수 있다. 이러한 방식으로, 액체 매체(20)가 균열(18) 내로 완전히 침투하는 것이 특히 확실하게 보장될 수 있다.
이어서, 녹은 액체 매체(20)는 웨이퍼(2)로부터 제거될 수 있다.
냉각기는 액체 매체(20)를 냉각하도록 구성된 냉각 수단의 예이다. 본 실시 예에서, 냉각기는 공작물 처리 시스템(미도시)의 외부 자극 인가 수단을 구성한다.
냉각 장치, 예를 들어 펠티에 냉각 장치와 같은 열전 냉각 장치는 액체 매체(20)를 냉각시키도록 구성된 냉각 수단의 추가 예이다. 일부 실시예에서, 냉각 장치는 공작물 처리 시스템의 외부 자극 인가 수단을 구성한다.
냉각 수단의 다른 예는 액체 이산화탄소(CO2) 또는 액체 질소(N2)와 같은 액체 가스 또는 액체 가스들을 사용하여 액체 매체(20)를 냉각시키도록 구성될 수 있다. 또한 이러한 냉각 수단은 공작물 처리 시스템의 외부 자극 인가 수단을 구성할 수 있다.
전술한 방식으로 균열(18)에 수용된 매체(20)의 체적을 증가시키면 제1 표면(4)을 따라 균열(18)의 연장이 증가하여 제1 표면(4)을 따라 균열(18)이 전파된다. 본 실시예에서, 냉각 공정에 의해 매체(20)의 체적이 증가하여 제1 표면(4)을 따라 균열이 전파되면, 웨이퍼(20)가 완전히 분할된다. 구체적으로, 도 8에 예시된 바와 같이, 웨이퍼(2)는 분할 라인(14)을 따라 복수의 다이(24)로 분할된다. 따라서, 웨이퍼(2)를 분할 또는 분리하는 추가의 단계가 필요하지 않다.
웨이퍼(2)가 이러한 방식으로 완전히 분할된 후, 인접한 다이(24) 사이의 거리를 증가시키기 위해 예를 들어 팽창 드럼(미도시)을 사용하여 시트(15)가 반경 방향으로 팽창될 수 있다. 이 방식으로, 의도치 않은 서로 간의 접촉 또는 마찰에 따른 다이(24)의 임의의 손상이 확실하게 방지될 수 있다. 후속하여, 다이(24)는 추가의 처리, 운송 또는 저장을 위해 시트(15)로부터 픽업될 수 있다.
다른 실시예에서, 균열(18)이 존재하는 영역, 즉 분할 라인(14)을 따르는 영역에서의 웨이퍼(2)의 강도는 웨이퍼(2)를 완전히 분할하지 않고도 균열(18) 내에 수용된 매체(20)의 체적을 증가시킴으로써 감소될 수 있다. 이 경우, 웨이퍼(2)를 분할, 즉 완전히 분할하는 추가의 단계가 수행될 수 있다. 이 단계는 웨이퍼(2)에 외력을 인가하는 단계를 포함하거나 이것으로 구성될 수 있다. 특히, 외력은 웨이퍼(2)를 개별 다이(24)로 분할하기 위해 시트(15)를 반경 방향으로 팽창시킴으로써 외력을 웨이퍼(2)에 인가할 수 있다.
제1 실시예의 방법에서, 액체 매체(20)에 외부 자극을 인가하는 것은 액체 매체(20)를 냉각시키는 것으로 구성된다. 그러나, 전술한 바와 같이 상이한 유형의 외부 자극이 인가될 수 있다. 예를 들어, 액체 매체(20)에 외부 자극을 인가하는 것은 액체 매체(20)를 가열하는 것을 포함하거나 이것으로 구성되거나, 액체 매체(20)에 전기장 및/또는 자기장을 인가하는 것을 포함하거나 이것으로 구성될 수 있다.
제1 실시예(도 6 참조)의 추가적인 변형례에 따른 방법에서 액체 매체(20)에 웨이퍼(2)를 침지시키는 단계가 도 9에 예시되어 있다. 이 단계는 웨이퍼(2) 내의 균열(18)이 개질된 영역(16)으로부터 제2 표면(6)까지 연장되어 액체 매체(20)가 제2 표면(6)을 통해 균열(18) 내로 도입된다는 점에서 제1 실시예(도 7 참조)의 방법의 대응하는 단계와 상이하다.
이하에서, 본 발명의 제2 실시예를 도 10 내지 도 13을 참조로 설명한다.
제2 실시예에서, 본 발명의 방법은 공작물로서의 잉곳(102)(예, 도 10 및 도 11 참조)에 대해 수행된다. 특히, 잉곳(102)은 Si 잉곳 또는 SiC 잉곳과 같은 반도체 잉곳일 수 있다. 그러나, 전술한 바와 같이, 상이한 유형의 공작물, 특히 상이한 공작물 재료가 사용될 수 있다.
도 10에 예시된 바와 같이, 잉곳(102)은 제1 표면(104), 즉 전면, 및 제2 표면(106), 즉 제1 표면(104)에 대향된 후면을 구비한다. 제1 표면(104) 및 제2 표면(106)은 서로 실질적으로 평행하다. 또한, 잉곳(102)은 제3 표면(108), 즉 잉곳(102)의 원주를 따라 제1 표면(104)과 제2 표면(106) 사이에서 연장되는 측면을 구비한다. 본 실시예에서, 잉곳(102)의 제1 표면(104)에는 소자가 형성되지 않는다. 그러나, 다른 실시예에서, 소자들을 가지는 소자 영역이 잉곳(102)의 제1 표면(104) 상에 존재할 수 있다.
잉곳(102)의 제1 표면(104)의 측면으로부터 잉곳(102)에 펄스 레이저 빔(LB)이 인가된다(도 10 참조). 펄스 레이저 빔(LB)은 예컨대, 1 fs 내지 100 ns의 범위의 펄스폭을 가질 수 있다. 펄스 레이저 빔(LB)은 잉곳(102)을 통해 펄스 레이저 빔(LB)을 전송할 수 있는 파장을 가진다. 펄스 레이저 빔(LB)은 펄스 레이저 빔(LB)의 초점이 제1 표면(104)으로부터의 제2 표면(106) 측의 방향으로 제1 표면(104)으로부터 소정 거리에 위치된, 즉, 잉곳(102) 내부에 위치된 상태에서 제1 표면(104)을 따라 복수의 위치에서 잉곳(102)에 인가된다(도 10 참조).
펄스 레이저 빔(LB)은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작물 처리 시스템(미도시)의 레이저 빔 인가 수단(미도시)에 의해 잉곳(102)에 인가된다. 이 실시예에서, 레이저 빔 인가 수단은 시스템의 개질 영역 형성 수단을 구성한다. 레이저 빔 인가 수단은 제1 실시예의 방법에 사용된 것과 동일할 수 있다. 펄스 레이저 빔(LB)을 잉곳(102)에 인가하는 과정 중에, 잉곳(102)은 공작물 처리 시스템의 지지 부재(미도시)에 의해 지지될 수 있다.
이러한 방식으로 펄스 레이저 빔(LB)을 잉곳(102)에 인가함으로써, 잉곳(102) 내부에 개질된 층(110)이 형성된다(도 10 및 11 참조). 개질된 층(110)은 복수의 개질된 영역(미도시)으로 구성된다. 개질된 층(110)은 제1 표면(104)과 마주하여, 즉, 개질된 층(110)은 제1 표면(104)으로부터 제2 표면(106) 측의 방향으로 제1 표면(104)과 대향한다. 개질된 층(110)은 제1 표면(104)에 실질적으로 평행하게 형성된다.
개질된 층(110)의 개질된 영역은 펄스 레이저 빔(LB)의 인가에 의해 개질된 잉곳(102)의 영역이다. 특히, 개질된 영역은 잉곳 재료의 구조가 펄스 레이저 빔(LB)의 인가에 의해 개질되고 및/또는 잉곳(102)이 펄스 레이저 빔(LB)의 인가에 의해 손상된 잉곳(102)의 영역일 수 있다. 개질된 층(110)의 개질된 영역은 제1 실시예의 방법에서 형성된 개질된 영역(16)과 실질적으로 동일할 수 있다. 특히, 개질된 층(110)의 개질된 영역은 비정질 영역 또는 균열이 형성되는 영역일 수 있다.
도 10 및 도 11에 예시된 바와 같이, 개질된 층(110)은 실질적으로 잉곳(102)의 전체 단면에 걸쳐 형성되며, 해당 단면은 잉곳(102)의 두께 방향에 실질적으로 수직하다. 개질된 층(110)은 잉곳(102)의 두께 방향으로 제2 표면(106)보다 제1 표면(104)에 더 가깝게 형성된다.
개질된 영역으로 이루어진 개질된 층(110)을 잉곳(102)에 형성하면 개질된 층(110)이 형성되는 영역에서 잉곳(102)에 응력이 유도된다. 이 응력은 개질된 영역으로부터 제3 표면(108)으로 연장되는 균열(미도시)이 잉곳(102)에 형성되게 한다. 균열은 잉곳(102)의 개구의 예이며, 제3 표면(108)으로 개방되어 있다.
개질된 영역으로 구성된 개질된 층(110)을 잉곳(102)에 형성하여 잉곳(102)에 균열을 형성한 후, 잉곳(102)은 도 12에 예시된 바와 같이 액체 매체(120)에 완전히 침지된다. 구체적으로, 액체 매체(120)는 용기(122)에 수용되고, 잉곳(102)이 용기(122) 내에 배치된다.
공작물 처리 시스템(미도시)의 액체 매체 공급 수단(미도시)에 의해 용기(122)에 액체 매체(120)가 공급된다. 액체 매체 공급 수단은 용기(122)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 액체 매체(120)는 물, 예를 들어 탈이온수이다. 그러나, 이소프로판올 또는 액체 가스, 예를 들어 액체 이산화탄소(CO2) 또는 액체 질소(N2)와 같은 다른 유형의 액체 매체가 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 액체 매체(120)는 계면 활성제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 액체 매체(120)는 물과 계면 활성제이거나 이것으로 구성될 수 있다.
잉곳(102)이 침지되는 액체 매체(120)는 모세관 힘에 의해 잉곳(102)의 균열 내로 흡인되어 이들 균열 내로 도입된다.
제2 실시예의 방법에서, 액체 매체(120)를 균열 내에 도입하기 위해 잉곳(102)이 액체 매체(120)에 완전히 침지된다. 그러나, 다른 실시예에서, 액체 매체(120)는 전술한 바와 다른 방식으로 균열에 도입될 수 있다. 예를 들어, 액체 매체(120)는 제3 표면(108) 상에 분무되거나 주입될 수 있다.
잉곳(102)을 액체 매체(120)에 침지시켜, 액체 매체(120)를 균열 내에 도입한 후, 균열 내의 매체(120)의 체적을 증가시키도록 액체 매체(120)에 외부 자극이 인가된다. 구체적으로, 잉곳(102)을 침지 욕에서 제거하고, 잉곳(102)을 냉각기(미도시)에 배치함으로써 균열 내에 도입된 액체 매체(120)를 냉각함으로써 액상으로부터 고상으로 매체(120)의 상전이를 유도한다. 예를 들어, 잉곳(102)은 1시간 이상 동안 냉각기에 유지될 수 있다. 일부 실시예에서, 잉곳(102)은 1시간 이하 동안 냉각기에 유지될 수 있다. 따라서, 액체 매체(120)는 매체(120)를 냉각시킴으로써 동결되어, 즉, 물 형태의 액체 매체(120)가 얼음으로 변한다. 이러한 액체 매체(120)의 상전이를 유도함으로써, 균열 내의 매체(120)의 체적이 특히 효율적인 방식으로 증가된다.
대안적으로, 도 12에 예시된 잉곳(102), 용기(122) 및 액체 매체(120)의 조합이 냉각기에 배치되어 균열 내에 도입된 액체 매체(120)를 냉각시켜 매체(120)를 액상에서 고상으로 상전이를 유도할 수 있다. 예를 들어, 상기 조합은 1시간 이상 동안 냉각기에 유지될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 조합은 1시간 이하 동안 냉각기에 유지될 수 있다.
잉곳(102)을 냉각기에 예를 들어, 1시간 이상 동안 유지한 후, 잉곳(102)은 냉각기로부터 꺼내져서 해동된다. 특히, 잉곳(102)은 액체 매체(120)를 동결시킴으로써 생성된 얼음을 녹이도록 가열될 수 있다. 일부 실시예에서, 액체 매체(120)를 동결시키고 동결된 액체 매체(120)를 녹이는 단계는 1회 이상, 바람직하게는 2회 이상 반복될 수 있다. 이러한 방식으로, 액체 매체(120)가 균열 내에 완전히 침투하는 것이 특히 확실하게 보장될 수 있다.
이어서, 녹은 액체 매체(120)는 잉곳(102)으로부터 제거될 수 있다.
냉각기는 액체 매체(120)를 냉각시키도록 구성된 냉각 수단의 예이다. 본 실시예에서, 냉각기는 공작물 처리 시스템(미도시)의 외부 자극 인가 수단을 구성한다.
전술한 방식으로 균열 내에 수용된 매체(120)의 체적을 증가시키면 제3 표면(108)을 따라 균열의 연장이 증가하여 제3 표면(108)을 따라 균열이 전파된다. 본 실시예에서, 냉각 공정에 의해 매체(120)의 체적이 증가되어 제3 표면(108)을 따라 균열이 전파되면, 개질된 층(110)을 따라 잉곳(102)이 완전히 분리된다. 이러한 방식으로 잉곳(102)을 분리함으로써 웨이퍼와 같은 기판(124)이 얻어진다. 구체적으로, 기판(124)은 도 13에 예시된 바와 같이 잉곳(102)의 나머지(126)로부터 분리된다. 따라서, 잉곳(102)을 분할 또는 분리하는 추가의 단계가 필요하지 않다.
다른 실시예에서, 균열이 존재하는 영역에서 잉곳(102)의 강도는 잉곳(102)을 완전히 분리하지 않고 균열에 수용된 매체(120)의 체적을 증가시킴으로써 감소될 수 있다. 이 경우, 잉곳(102)을 분리하는, 즉 완전히 분리하는 추가의 단계가 수행될 수 있다. 이 단계는 잉곳(102)에 외력을 인가하는 것을 포함하거나 이것으로 구성될 수 있다.
제2 실시예의 방법에서, 외부 자극을 액체 매체(120)에 인가하는 것은 액체 매체(120)를 냉각시키는 것으로 구성된다. 그러나, 전술한 바와 같이 상이한 유형의 외부 자극이 적용될 수 있다. 예를 들어, 액체 매체(120)에 외부 자극을 인가하는 것은 액체 매체(120)를 가열하는 것을 포함하거나 이것으로 구성되거나, 액체 매체(120)에 전기장 및/또는 자기장을 인가하는 것을 포함하거나 이것으로 구성될 수 있다.

Claims (12)

  1. 제1 표면(4, 104), 상기 제1 표면(4, 104)과 대향하는 제2 표면(6, 106) 및 상기 제1 및 제2 표면(4, 104; 6, 106) 사이에서 연장되는 제3 표면(8, 108)을 가지는 공작물(2, 102)을 처리하는 방법으로서:
    상기 공작물(2, 102) 내에 개구(18)를 형성하도록 상기 공작물(2, 102) 내부에 개질된 영역(16)을 형성하는 단계 - 상기 개구(18)는 상기 제1 표면(4, 104), 상기 제2 표면(6, 106) 및 상기 제3 표면(8, 108) 중 적어도 하나의 표면까지 연장됨 -;
    상기 공작물(2, 102) 내부에 상기 개질된 영역(16)을 형성한 후, 상기 개구(18) 중 적어도 일부 내에 액체 매체(20, 120)를 도입하는 단계; 및
    상기 액체 매체(20, 120)를 상기 개구(18) 중 적어도 일부 내에 도입한 후, 상기 액체 매체(20, 120)의 체적을 증가시키도록 상기 액체 매체(20, 120)에 외부 자극을 인가하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공작물(2, 102) 내부에 상기 개질된 영역(16)을 형성하는 단계는 상기 공작물(2, 102)에 레이저 빔(LB)을 인가하는 단계를 포함하거나 이것으로 구성된 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 공작물(2, 102)은 상기 레이저 빔(LB)에 투명한 재료로 형성되고, 상기 레이저 빔(LB)은 상기 레이저 빔(LB)의 초점이 상기 공작물(2, 102) 내부에 위치되는 상태 또는 상기 레이저 빔(LB)의 초점이 상기 제1 표면(4, 104), 상기 제2 표면(6, 106) 또는 상기 제3 표면(8, 108) 상에 위치되는 상태에서 상기 공작물(2, 102)에 인가되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 매체(20, 120)에 상기 외부 자극을 인가하는 단계는 상기 액체 매체(20, 120)를 가열하거나 상기 액체 매체(20, 120)를 냉각시키는 단계를 포함하거나 이것으로 구성된 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 매체(20, 120)에 상기 외부 자극을 인가하는 단계는 상기 액체 매체(20, 120)에 전기장, 자기장 또는 이들 양자를 인가하는 단계를 포함하거나 이것으로 구성된 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 매체(20, 120)에 상기 외부 자극을 인가하는 단계는 상기 매체(20, 120)의 체적을 증가시키도록 상기 액체 매체(20, 120)의 상전이(phase transition)를 유도하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개구(18)는 상기 공작물 내의 균열인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 매체(20, 120)는 상기 액체 매체(20, 120)의 적어도 일부가 상기 개구(18) 내로 적어도 부분적으로 유입되도록 상기 개구(18)가 연장되는 상기 제1 표면(4, 104), 상기 제2 표면(6, 106) 및 상기 제3 표면(8, 108) 중 적어도 하나에 상기 액체 매체(20, 120) 또는 상기 액체 매체(20, 120)의 증기(vapor)를 인가하는 것에 의해 상기 개구(18) 중 적어도 일부 내로 도입되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 매체(20, 120)는 물인 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 매체(20, 120)는 계면 활성제를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개질된 영역(16)은 비정질 영역 또는 균열이 형성되는 영역이거나 이것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제1 표면(4, 104), 상기 제1 표면(4, 104)과 대향하는 제2 표면(6, 106) 및 상기 제1 및 제2 표면(4, 104; 6, 106) 사이에서 연장되는 제3 표면(8, 108)을 가지는 공작물(2, 102)을 처리하는 시스템으로서:
    상기 공작물(2, 102) 내에 개구(18)를 형성하도록 상기 공작물(2, 102) 내부에 개질된 영역(16)을 형성하도록 구성된 개질 영역 형성 수단 - 상기 개구(18)는 상기 제1 표면(4, 104), 상기 제2 표면(6, 106) 및 상기 제3 표면(8, 108) 중 적어도 하나의 표면까지 연장됨 -;
    상기 개구(18) 중 적어도 일부 내에 액체 매체(20, 120)를 도입하도록 구성된 액체 매체 공급 수단; 및
    상기 매체(20, 120)의 체적을 증가시키도록 상기 개구(18) 중 적어도 일부 내로 도입된 상기 액체 매체(20, 120)에 외부 자극을 인가하도록 구성된 외부 자극 인가 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
KR1020200064510A 2019-05-31 2020-05-28 공작물 처리 방법 및 공작물 처리 시스템 KR102338795B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019207990.3 2019-05-31
DE102019207990.3A DE102019207990B4 (de) 2019-05-31 2019-05-31 Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks und System zum Bearbeiten eines Werkstücks

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200138057A KR20200138057A (ko) 2020-12-09
KR102338795B1 true KR102338795B1 (ko) 2021-12-10

Family

ID=73264826

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200064510A KR102338795B1 (ko) 2019-05-31 2020-05-28 공작물 처리 방법 및 공작물 처리 시스템

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20200381303A1 (ko)
JP (2) JP7278239B2 (ko)
KR (1) KR102338795B1 (ko)
CN (2) CN118471849A (ko)
DE (1) DE102019207990B4 (ko)
TW (1) TWI781398B (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4015677A1 (en) * 2020-12-21 2022-06-22 Nickl Technologies GmbH Methods for separating a substrate from a wafer or ingot and apparatuses for separating a substrate from a wafer or ingot
JP2022163321A (ja) * 2021-04-14 2022-10-26 株式会社ディスコ ウエーハの加工方法及びウエーハの加工装置
DE102021110742A1 (de) 2021-04-27 2022-10-27 Infineon Technologies Ag Verfahren zum teilen von halbleiterwerkstücken, halbleiterwerkstück und gerät zum definieren eines trennbereichs in halbleiterwerkstücken
US20230245928A1 (en) * 2022-02-01 2023-08-03 Texas Instruments Incorporated Temperature-based semiconductor wafer singulation
CN115432920A (zh) * 2022-10-25 2022-12-06 深圳市益铂晶科技有限公司 一种玻璃激光切割的浸湿裂片方法
US20240174545A1 (en) * 2022-11-30 2024-05-30 Corning Incorporated Methods of separating a substrate
US20240174544A1 (en) * 2022-11-30 2024-05-30 Corning Incorporated Methods of laser cutting material

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05185270A (ja) * 1992-01-16 1993-07-27 Kosaka Kenkyusho:Kk ガラスパネルの割断方法
JPH113009A (ja) * 1997-06-12 1999-01-06 Ricoh Co Ltd 画像除去促進液、および該画像除去促進液を用いる被記録材の再生方法と再生装置
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
JP2003230978A (ja) * 2002-02-13 2003-08-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 基板の加工方法
JP4067858B2 (ja) * 2002-04-16 2008-03-26 東京エレクトロン株式会社 Ａｌｄ成膜装置およびａｌｄ成膜方法
JP2006156472A (ja) * 2004-11-25 2006-06-15 Seiko Epson Corp レジスト膜の除去方法およびレジスト膜除去装置
DE102005024563B9 (de) * 2005-05-28 2006-12-14 Schott Ag Verfahren zum Trennen von Glas und Verwendung einer dafür geeigneten Flüssigkeit
DE102006028718B4 (de) * 2006-06-20 2008-11-13 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Vereinzelung von Halbleiterwafern zu Halbleiterchips
JP2008270516A (ja) 2007-04-20 2008-11-06 Seiko Epson Corp 基板の分割方法、半導体装置の製造方法、及び電気光学装置の製造方法
JP2009130128A (ja) * 2007-11-22 2009-06-11 Denso Corp ウエハの分割方法
JP2009290148A (ja) 2008-06-02 2009-12-10 Disco Abrasive Syst Ltd ウエーハの分割方法
US9847243B2 (en) * 2009-08-27 2017-12-19 Corning Incorporated Debonding a glass substrate from carrier using ultrasonic wave
JP2011121817A (ja) * 2009-12-10 2011-06-23 Seiko Instruments Inc 接合ガラスの切断方法、パッケージの製造方法、パッケージ、圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計
JP2013042119A (ja) * 2011-07-21 2013-02-28 Hamamatsu Photonics Kk 発光素子の製造方法
US20140245608A1 (en) * 2011-10-07 2014-09-04 Canon Kabushiki Kaisha Method and apparatus for laser-beam processing and method for manufacturing ink jet head
WO2013077321A1 (ja) * 2011-11-21 2013-05-30 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造装置、半導体装置の製造方法及び記録媒体
US9406551B2 (en) * 2012-09-27 2016-08-02 Infineon Technologies Austria Ag Method for manufacturing a semiconductor substrate, and method for manufacturing semiconductor devices integrated in a semiconductor substrate
EP3024616B1 (de) * 2013-07-23 2019-04-10 3D-Micromac AG Verfahren und vorrichtung zur trennung eines flachen werkstücks in mehrere teilstücke
JP2015035453A (ja) * 2013-08-07 2015-02-19 アズビル株式会社 ウエハ
US11440270B2 (en) * 2014-04-24 2022-09-13 Teijin Limited Carbon fiber reinforced resin processed product having end surface and method of manufacturing the same
JP6395634B2 (ja) * 2015-02-09 2018-09-26 株式会社ディスコ ウエーハの生成方法
JP2017092379A (ja) * 2015-11-16 2017-05-25 株式会社ディスコ 保護膜被覆方法
JP6608713B2 (ja) * 2016-01-19 2019-11-20 株式会社ディスコ ウエーハの加工方法
US20180015569A1 (en) * 2016-07-18 2018-01-18 Nanya Technology Corporation Chip and method of manufacturing chips
US20180040513A1 (en) * 2016-08-05 2018-02-08 Disco Corporation Processing method for wafer
JP6520964B2 (ja) * 2017-01-26 2019-05-29 日亜化学工業株式会社 発光素子の製造方法
JP2018182141A (ja) * 2017-04-17 2018-11-15 浜松ホトニクス株式会社 加工対象物切断方法
JP6890890B2 (ja) * 2017-07-04 2021-06-18 株式会社ディスコ ウェーハの加工方法
JP2019024038A (ja) * 2017-07-24 2019-02-14 株式会社ディスコ ウェーハの加工方法
JP2019057595A (ja) * 2017-09-20 2019-04-11 株式会社東芝 半導体デバイス製造装置、及び、半導体デバイス製造方法
JP6946153B2 (ja) * 2017-11-16 2021-10-06 株式会社ディスコ ウエーハの生成方法およびウエーハ生成装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE102019207990A1 (de) 2020-12-03
DE102019207990B4 (de) 2024-03-21
JP7278239B2 (ja) 2023-05-19
TW202101566A (zh) 2021-01-01
US20200381303A1 (en) 2020-12-03
JP7549622B2 (ja) 2024-09-11
KR20200138057A (ko) 2020-12-09
CN112017995B (zh) 2024-07-02
JP2022110082A (ja) 2022-07-28
CN112017995A (zh) 2020-12-01
CN118471849A (zh) 2024-08-09
TWI781398B (zh) 2022-10-21
JP2020198431A (ja) 2020-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102338795B1 (ko) 공작물 처리 방법 및 공작물 처리 시스템
US11699616B2 (en) Method for producing a layer of solid material
EP3544065A1 (en) Bond and release layer transfer process
TW201523696A (zh) 用於增進自固體分離固體層的裂縫起始點或裂縫導引部的生成
KR102590744B1 (ko) 기판을 제조하는 방법 및 기판을 제조하기 위한 시스템
US10468304B1 (en) Semiconductor substrate production systems and related methods
US10960574B2 (en) Combined wafer production method with a receiving layer having holes
JP2019040914A (ja) チップの製造方法
TW201947645A (zh) 晶片的製造方法
JP2019197826A (ja) チップの製造方法
JP2019195834A (ja) チップの製造方法
JP2019040911A (ja) チップの製造方法
JP2019040913A (ja) チップの製造方法
JP2018206942A (ja) チップの製造方法
JP2018206946A (ja) チップの製造方法
JP2018206944A (ja) チップの製造方法
JP2019040915A (ja) チップの製造方法
JP2018206945A (ja) チップの製造方法
JP2018203566A (ja) チップの製造方法
JP2018206943A (ja) チップの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant