KR102562871B1

KR102562871B1 - 웨이퍼의 가공 방법

Info

Publication number: KR102562871B1
Application number: KR1020180146378A
Authority: KR
Inventors: 징시 지
Original assignee: 가부시기가이샤 디스코
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2018-11-23
Publication date: 2023-08-02
Also published as: TW201926447A; JP6925945B2; US11420294B2; CN109848587A; JP2019098356A; CN109848587B; US20190160597A1; TWI782142B; KR20190064456A

Abstract

[과제] 본 발명의 과제는, 유리 기판으로 이루어지는 웨이퍼를, 디바이스의 품질을 저하시키지 않고 개개의 칩으로 분할하는 웨이퍼의 가공 방법을 제공하는 것에 있다.
[해결 수단] 유리 기판으로 구성된 웨이퍼 (10) 를 분할 예정 라인 (12) 을 따라 개개의 칩으로 분할하는 웨이퍼의 가공 방법으로서, 웨이퍼에 대해 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선 (LB1) 의 집광점 (P1) 을 분할 예정 라인 (12) 에 대응하는 영역에 위치시켜 조사하고, 세공 (101) 과 세공 (101) 을 둘러싸는 변질 영역 (102) 으로 이루어지는 복수의 실드 터널 (100) 을 분할 예정 라인 (12) 을 따라 형성하는 실드 터널 형성 공정과, 웨이퍼 (10) 에 대해 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선 (LB2) 의 집광점 (P2) 을 분할 예정 라인 (12) 에 대응하는 영역에 위치시켜 조사하고, 실드 터널 (100) 에 더하여 개질층 (110) 을 형성하는 개질층 형성 공정과, 웨이퍼 (10) 에 외력을 부여하여 웨이퍼 (10) 를 개개의 칩으로 분할하는 분할 공정을 포함한다.

Description

웨이퍼의 가공 방법{PROCESSING METHOD OF A WAFER}

본 발명은, 유리 기판으로 이루어지는 웨이퍼를 개개의 칩으로 분할하는 웨이퍼의 가공 방법에 관한 것이다.

유리 기판으로 이루어지는 웨이퍼의 표면 서로 교차하는 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획된 각 영역에 디바이스, 예를 들어 MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) 등의 의료용 센서 (이하,「의료용 센서」라고 한다) 가 형성된 웨이퍼는, 가공 장치에 의해 개개의 디바이스 칩으로 분할되고, 분할된 디바이스 칩은 의료용 기기, 검사용 기기 등의 전기 기기에 이용된다.

그 웨이퍼를, 절삭 블레이드를 회전 가능하게 구비한 다이싱 장치에 의해 개개의 칩으로 분할하면, 절단 영역에 자잘한 결손 (치핑) 이 발생하여 칩의 품질이 허용되지 않는 점에서, 그 웨이퍼를 분할할 때에는, 레이저 광선을 조사하여 분할하는 레이저 가공 장치가 사용된다.

레이저 가공 장치는, 예를 들어, 이하의 3 개의 타입의 것이 알려져 있다.

(1) 웨이퍼에 대해 흡수성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을, 웨이퍼의 분할 예정 라인의 표면에 위치시켜 조사하고, 소위 어블레이션 가공에 의해 분할홈을 형성하여, 웨이퍼를 개개의 칩으로 분할하는 타입 (예를 들어, 특허문헌 1 을 참조).

(2) 웨이퍼에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을, 웨이퍼의 분할 예정 라인에 대응하는 내부에 위치시켜 조사하고, 웨이퍼의 내부에 분할의 기점이 되는 개질층을 연속적으로 형성하여, 웨이퍼를 개개의 칩으로 분할하는 타입 (예를 들어, 특허문헌 2 를 참조).

(3) 레이저 광선을 조사할 때의 집광 렌즈의 개구 수 (NA) 를 피가공물 (웨이퍼) 의 굴절률 (n) 로 나눈 값이 0.05 이상 0.2 이하가 되는 집광 렌즈를 사용하여 피가공물에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을, 피가공물의 분할 예정 라인에 대응하는 내부의 위치에 위치시켜 조사하고, 세공과 그 세공을 둘러싸는 비정질 영역으로 이루어지는 복수의 실드 터널을, 분할 예정 라인을 따라 연속적으로 형성하여, 웨이퍼를 개개의 칩으로 분할하는 타입 (예를 들어, 특허문헌 3 을 참조).

일본 공개특허공보 평10-305420호 일본 특허공보 제3408805호 일본 공개특허공보 2014-221483호

그러나, 유리 기판으로 이루어지는 웨이퍼를 상기한 어블레이션 가공을 실시하는 타입에 의한 레이저 가공 장치에 의해 분할하는 경우, 웨이퍼의 표면으로부터 데브리가 주위로 비산하여 부착되고, 디바이스의 품질을 저하시킨다는 문제가 있다.

또, 웨이퍼의 내부에 분할의 기점이 되는 개질층을 연속적으로 형성하는 레이저 가공 장치에 의해 개질층을 형성하고, 그 후, 웨이퍼에 외력을 부여하여, 웨이퍼를 개개의 칩으로 분할하는 타입의 가공 방법에 의하면, 분할 예정 라인을 따라 직선적으로 분할은 할 수 있기는 하지만, 피가공물이 비정질의 유리 기판으로 이루어지는 웨이퍼인 경우, 유리 기판이 비정질인 것에서 기인하여, 표면에서 이면에 이르는 분할면이 사행 (蛇行) 하고, 수직인 측벽으로 형성하는 것이 곤란하다는 문제가 있다.

또한, 레이저 가공 장치에 의해 분할 예정 라인을 따라 복수의 실드 터널을 형성하고, 웨이퍼에 외력을 부여하여, 웨이퍼를 개개의 칩으로 분할하는 타입의 가공 방법에 의하면, 웨이퍼를 수직으로 분할할 수 있기는 하지만, 인접하는 실드 터널간에 소정의 간격이 존재함으로써, 웨이퍼의 두께에 대해 평면에서 본 칩 사이즈가 작은 경우에는, 분할이 곤란해진다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 유리 기판으로 이루어지는 웨이퍼를, 디바이스의 품질을 저하시키지 않고 개개의 칩으로 분할하는 웨이퍼의 가공 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면, 유리 기판으로 구성된 웨이퍼를 교차하여 형성된 복수의 분할 예정 라인을 따라 개개의 칩으로 분할하는 웨이퍼의 가공 방법으로서, 웨이퍼에 대해 투과성을 갖는 파장의 제 1 펄스 레이저 광선의 집광점을 분할 예정 라인에 대응하는 웨이퍼 내부의 영역에 위치시켜 조사하고, 세공과 세공을 둘러싸는 변질 영역으로 이루어지는 복수의 실드 터널을 그 분할 예정 라인을 따라 형성하는 실드 터널 형성 공정과, 웨이퍼에 대해 투과성을 갖는 파장의 제 2 펄스 레이저 광선의 집광점을 분할 예정 라인에 대응하는 웨이퍼 내부의 영역에 위치시켜 조사하고, 실드 터널에 더하여 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과, 웨이퍼에 외력을 부여하여 웨이퍼를 개개의 칩으로 분할하는 분할 공정을 구비한 웨이퍼의 가공 방법이 제공된다.

바람직하게는, 그 웨이퍼는, 칩을 평면에서 보았을 때에 있어서의 1 변의 길이에 대해 1/2 이상의 두께를 갖는다. 또, 그 칩의 표면에 의료용 센서를 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 웨이퍼를 개개의 칩으로 분할할 때에, 분할된 칩의 측면이 사행하지 않고, 표면에서 이면에 이르는 수직인 면이 형성되는 점에서, 웨이퍼의 두께에 대해 사이즈가 작은 칩을 얻는 경우여도, 양호하게 분할할 수 있다.

도 1 은 본 발명 실시형태에 관련된 웨이퍼의 가공 방법을 실시하기 위한 레이저 가공 장치의 전체 사시도이다.
도 2 는 도 1 에 기재된 레이저 가공 장치에 의해 실드 터널 형성 공정을 실시할 때의 주요부를 확대한 단면도이다.
도 3 은 도 1 에 기재된 레이저 가공 장치에 의해 개질층 형성 공정을 실시할 때의 주요부를 확대한 단면도이다.
도 4 는 분할 장치에 의해 웨이퍼에 외력을 부여하여 분할 공정을 실시하는 상태를 나타내는 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 관련된 레이저 가공 방법, 및 그 레이저 가공 방법을 실현하는 레이저 가공 장치에 대해 첨부 도면을 참조하여, 더욱 상세하게 설명한다.

도 1 에는, 본 발명 실시형태에 관련된 레이저 가공 방법에 있어서, 실드 터널 형성 공정을 실시하기 위하여 구성된 레이저 가공 장치 (1A), 및 개질층 형성 공정을 실시하기 위하여 구성된 레이저 가공 장치 (1B) 의 전체 사시도를 나타내고 있다. 또한, 레이저 가공 장치 (1A) 와 레이저 가공 장치 (1B) 는, 외형상 동일한 점에서, 전체 사시도로는, 1 개의 레이저 가공 장치를 기재하고, 내부 구성에 있어서 상이한 구성에 대응하여 상이한 번호를 병기함으로써, 레이저 가공 장치 (1A, 1B) 를 기재하고 있다.

실드 터널을 형성하기 위한 레이저 가공 장치 (1A) 에 대해 설명한다. 레이저 가공 장치 (1A) 는, 본 실시형태에 있어서 피가공물이 되는 웨이퍼 (10) 를 유지하는 유지 유닛 (22) 과, 정지 기대 (2a) 상에 배치 형성되고 유지 유닛 (22) 을 이동시키는 이동 기구 (23) 와, 유지 유닛 (22) 에 유지되는 웨이퍼 (10) 에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 유닛 (24A) 과, 정지 기대 (2a) 상의 이동 기구 (23) 의 측방에 화살표 (Z) 로 나타내는 Z 방향으로 세워 형성되는 수직 벽부 (51), 및 수직 벽부 (51) 의 상단부에서 수평 방향으로 연장되는 수평 벽부 (52) 로 이루어지는 프레임체 (50) 를 구비하고 있다.

프레임체 (50) 의 수평 벽부 (52) 내부에는, 레이저 가공 장치 (1A) 의 주요부를 구성하는 레이저 광선 조사 유닛 (24A) 의 광학계가 내장되어 있고, 수평 벽부 (52) 의 선단부 하면측에는, 레이저 광선 조사 유닛 (24A) 을 구성하는 집광기 (241A) 가 배치 형성된다. 또, 집광기 (241A) 에 대해 도면 중 화살표 (X) 로 나타내는 방향에서 인접하는 위치에는, 촬상 유닛 (26) 이 배치 형성된다. 또한, 유지 유닛 (22) 은, 도면 중 좌측 상방에 확대하여 나타내는 점착 테이프 (T) 를 통하여 환상의 프레임 (F) 에 유지된 웨이퍼 (10) 를 유지한다. 또한, 본 실시형태에서는, 웨이퍼 (10) 를 구성하는 유리 기판은, 규산 화합물 (규산염 광물) 로 이루어지는 비정질의 유리 재료로 구성된다.

유지 유닛 (22) 은, 도면 중에 화살표 (X) 로 나타내는 X 방향에 있어서 자유롭게 이동할 수 있게 기대 (2a) 에 탑재된 사각형상의 X 방향 가동판 (30) 과, 도면 중에 화살표 (Y) 로 나타내는 Y 방향에 있어서 자유롭게 이동할 수 있게 X 방향 가동판 (30) 에 탑재된 사각형상의 Y 방향 가동판 (31) 과, Y 방향 가동판 (31) 의 상면에 고정된 원통상의 지주 (32) 와, 지주 (32) 의 상단에 고정된 사각형상의 커버판 (33) 을 포함한다. 커버판 (33) 에는 그 커버판 (33) 상에 형성된 장공을 통과하여 상방으로 연장되는 원형상의 피가공물을 유지하고, 도시되지 않은 회전 구동 수단에 의해 회전 가능하게 구성된 척 테이블 (34) 이 배치 형성되어 있다. 척 테이블 (34) 의 상면에는, 다공질 재료로 형성되고 실질상 수평하게 연장되는 원형상의 흡착 척 (35) 이 배치되어 있다. 흡착 척 (35) 은, 지주 (32) 를 통과하는 유로에 의해 도시되지 않은 흡인 수단에 접속되어 있다. 또한, X 방향은 도 1 에 화살표 (X) 로 나타내는 방향이고, Y 방향은 화살표 (Y) 로 나타내는 방향으로서 X 방향에 직교하는 방향이다. X 방향, Y 방향으로 규정되는 평면은 실질상 수평이다.

이동 기구 (23) 는, X 방향 이동 기구 (40) 와, Y 방향 이동 기구 (42) 를 포함한다. X 방향 이동 기구 (40) 는, 모터의 회전 운동을, 볼 나사를 통하여 직선 운동으로 변환하여 X 방향 가동판 (30) 에 전달하고, 기대 (2a) 상의 안내 레일을 따라 X 방향 가동판 (30) 을 X 방향에 있어서 진퇴시킨다. Y 방향 이동 기구 (42) 는, 모터의 회전 운동을, 볼 나사를 통하여 직선 운동으로 변환하여, Y 방향 가동판 (31) 에 전달하고, X 방향 가동판 (30) 상의 안내 레일을 따라 Y 방향 가동판 (31) 을 Y 방향에 있어서 진퇴시킨다. 또한, 도시는 생략하지만, X 방향 이동 기구 (40), Y 방향 이동 기구 (42) 에는, 각각 위치 검출 수단이 배치 형성되어 있어, 척 테이블 (34) 의 X 방향의 위치, Y 방향의 위치, 둘레 방향의 회전 위치가 정확하게 검출되고, 도시되지 않은 제어 유닛으로부터 지시되는 신호에 기초하여 X 방향 이동 기구 (40), Y 방향 이동 기구 (42), 및 도시되지 않은 회전 구동 수단이 구동되어, 임의의 위치 및 각도에 척 테이블 (34) 을 정확하게 위치시키는 것이 가능하게 되어 있다.

도 1 의 좌측 상방에 나타내는 바와 같이, 피가공물이 되는 웨이퍼 (10) 는 복수의 분할 예정 라인 (12) 에 의해 구획된 복수의 영역에 디바이스 (14) 가 형성되어 있고, 점착 테이프 (T) 를 통하여 환상의 프레임 (F) 에 지지된 상태에서 척 테이블 (34) 에 유지된다. 그리고, 레이저 광선 조사 유닛 (24A) 을 작동시켜 집광기 (241A) 로부터 웨이퍼 (10) 에 대해 펄스 레이저 광선을 조사하면서, 상기한 X 방향 이동 기구 (40), Y 방향 이동 기구 (42) 를 작동시킴으로써, 분할 예정 라인 (12) 에 대해 레이저 가공을 실시하여 실드 터널을 형성한다. 또한, 본 실시형태의 디바이스 (14) 는, 의료용 센서로서, 예를 들어, 의료용 가속도 센서를 탑재한 의료용 MEMS 센서이다.

레이저 광선 조사 유닛 (24A) 은, 웨이퍼 (10) 를 구성하는 유리 기판의 재질, 두께, 분할 후의 칩 형상에 따라 적절히 설정되는데, 예를 들어, 파장 1030 ㎚ 의 레이저 광선을 출사하는 레이저 발진기, 및 출력을 조정하기 위한 어테뉴에이터 등 (모두 도시는 생략한다) 을 포함한다. 또, 집광기 (241A) 에 구비되는 집광 렌즈는, 개구 수 (NA) 가 0.25 로 설정되어 있다. 이로써, 이 개구 수를 웨이퍼 (10) 를 구성하는 유리 기판의 굴절률 1.5 로 나눈 값은, 0.17 이 된다. 또한, 실드 터널을 형성하기 위한 집광 렌즈의 개구 수는, 집광 렌즈의 개구 수를 유리 기판의 굴절률로 나눈 값이 0.05 이상 0.2 이하가 되도록 설정됨으로써, 양호한 실드 터널이 형성된다.

도 1 에는, 본 실시형태에 관련된 레이저 가공 방법에 있어서의 개질층 형성 공정을 실시하기 위하여 구성된 레이저 가공 장치 (1B) 의 전체 사시도도 기재되어 있다. 레이저 가공 장치 (1B) 는, 상기한 레이저 가공 장치 (1A) 에 대해, 레이저 광선 조사 유닛 (24B), 및 레이저 광선 조사 유닛 (24B) 의 일부를 구성하는 집광기 (241B) 만이 상이하기 때문에, 상이한 구성에 대해서만 번호를 병기하고, 그 나머지의 구성에 대해서는, 동일한 번호로 기재하고 있다.

개질층 형성 공정을 실현하는 레이저 광선 조사 유닛 (24B) 은, 웨이퍼 (10) 를 구성하는 유리 기판의 재질, 두께, 분할 후의 칩 형상에 따라 적절히 설정되지만, 예를 들어, 파장 532 ㎚ 의 레이저 광선을 출사하는 레이저 발진기, 및 출력을 조정하기 위한 어테뉴에이터 등 (모두 도시는 생략한다) 을 포함한다. 또, 레이저 광선 조사 유닛 (24B) 의 집광기 (241B) 를 구성하는 집광 렌즈의 개구 수는, 예를 들어, 0.8 이다.

본 실시형태의 레이저 가공 장치 (1A, 1B) 는, 대체로 상기한 바와 같이 구성되고, 이하에 상기 레이저 가공 장치 (1A, 1B) 에 의해 실시되는 레이저 가공 방법의 작용에 대해 설명한다.

[제 1 실시형태]

먼저, 제 1 실시형태에 대해 설명한다. 제 1 실시형태에 있어서 피가공물이 되는 웨이퍼 (10) 는, 두께가 1000 ㎛ (1 ㎜) 이고, 칩 사이즈는, 평면에서 보았을 때에 2 ㎜ × 2 ㎜ 이다. 레이저 가공을 실시할 때에, 점착 테이프 (T) 를 통하여 환상의 프레임 (F) 에 유지된 미가공의 웨이퍼 (10) 를 준비하고, 레이저 가공 장치 (1A) 의 척 테이블 (34) 에 웨이퍼 (10) 를 유지하는 유지 공정을 실시한다. 보다 구체적으로는, 도 1 에 나타내는 레이저 가공 장치 (1A) 의 척 테이블 (34) 에 점착 테이프 (T) 측을 아래로 하여 재치 (載置) 하고, 도시되지 않은 흡인 수단을 작동시켜 흡착 척 (35) 을 통하여 흡인 유지하고, 웨이퍼 (10) 를 상방에 노출시켜 클램프 등에 의해 프레임 (F) 을 클램프하여 고정시킨다.

흡착 척 (35) 상에 웨이퍼 (10) 를 흡인 유지하였다면, X 방향 이동 기구 (40), Y 방향 이동 기구 (42) 를 작동시켜, 척 테이블 (34) 을 이동시켜 웨이퍼 (10) 를 촬상 유닛 (26) 의 바로 아래에 위치시킨다. 척 테이블 (34) 이 촬상 유닛 (26) 의 바로 아래에 위치되면, 촬상 유닛 (26), 및 도시되지 않은 제어 유닛에 의해, 웨이퍼 (10) 의 레이저 가공해야 하는 영역을 검출하는 얼라인먼트 공정을 실행한다. 즉, 촬상 유닛 (26), 및 도시되지 않은 제어 유닛은, 웨이퍼 (10) 의 제 1 방향으로 형성되어 있는 분할 예정 라인 (12) 과, 분할 예정 라인 (12) 을 따라 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 유닛 (24A) 의 집광기 (241A) 의 위치 맞춤을 실시하기 위한 패턴 매칭 등의 화상 처리를 실행하여 레이저 광선 조사 위치의 얼라인먼트를 실시한다. 또한, 그 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향으로 형성되는 분할 예정 라인 (12) 을 따라서도 동일한 얼라인먼트 공정을 수행한다.

상기한 얼라인먼트 공정을 실행했다면, 척 테이블 (34) 을, 집광기 (241A) 가 위치하는 레이저 광선 조사 영역으로 이동시키고, 제 1 방향으로 형성된 분할 예정 라인 (12) 의 일단이 집광기 (241A) 의 바로 아래가 되도록 위치시킨다. 그리고, 도시되지 않은 집광점 위치 조정 수단을 작동시켜, 집광기 (241A) 의 광축 방향 (Z 축 방향) 에 있어서의 위치를 조정하고, 실드 터널 형성 공정의 레이저 가공시의 개략 단면도를 나타내는 도 2 로부터 이해되는 바와 같이, 웨이퍼 (10) 의 내부의 소정 위치에 집광점 (P1) 을 위치시킨다.

상기한 바와 같이 집광점 (P1) 을 위치시켰다면, 레이저 광선 조사 유닛 (24A) 을 작동시키고, 레이저 발진기에 의해 웨이퍼 (10) 내에 실드 터널을 형성하기 위한 펄스 레이저를 발진한다. 도시되지 않은 레이저 발진기로부터 출사된 펄스 레이저 광선 (LB1) 은 도시되지 않은 어테뉴에이터에 의해 출력이 소정의 값으로 조정되고, 집광기 (241A) 의 집광 렌즈 (242A) 에 의해 집광되어, 웨이퍼 (10) 의 분할 예정 라인 (12) 의 일단부에 조사된다. 레이저 광선 (LB1) 의 조사가 개시되면, X 방향 이동 기구 (40) 를 작동시켜, 척 테이블 (34) 을 도 2 의 화살표 (X) 로 나타내는 X 방향으로 이동시킴으로써, 레이저 광선 (LB1) 이 분할 예정 라인 (12) 을 따라 조사된다. 이로써, 분할 예정 라인 (12) 을 따라, 상하 방향으로 연장되는 세공 (101) 과, 세공 (101) 을 둘러싸는 영역이 변질되어 취약화된 변질 영역 (102) 으로 이루어지는 복수의 실드 터널 (100) 이 연속적으로 형성된다.

레이저 광선 조사 유닛 (24A) 과, 척 테이블 (34), X 방향 이동 기구 (40), Y 방향 이동 기구 (42) 를 작동시켜, 웨이퍼 (10) 의 표면에 격자상으로 형성된 모든 분할 예정 라인 (12) 을 따라 연속적으로 실드 터널 (100) 을 형성한다. 이와 같이 하여, 실드 터널 형성 공정이 완료된다. 또한, 본 실시형태에서는, 실드 터널 (100) 의 세공 (101) 은 직경 1 ㎛, 세공 (101) 을 둘러싸는 변질 영역 (102) 은 직경 10 ㎛ 가 되도록, 가공 조건이 설정된다. 세공 (101) 은, 변질 영역 (102) 의 중심에 형성되는 점에서, 인접하는 실드 터널 (100) 의 세공 (101) 의 간격 (S1) 은 10 ㎛ 가 된다.

상기 실드 터널 형성 공정에 있어서의 레이저 가공 조건은, 예를 들어 다음과 같이 설정된다. 또한, 디포커스가 －500 ㎛ 라는 것은, 웨이퍼 (10) 의 표면으로부터 500 ㎛ 하방에 집광점을 위치시키는 것을 의미한다.

파장 : 1030 ㎚

평균 출력 : 0.5 W

반복 주파수 : 10 ㎑

집광 렌즈의 개구 수 : 0.25

디포커스 : －500 ㎛

X 방향 가공 이송 속도 : 100 ㎜/초

상기한 실드 터널 형성 공정이 실시되었다면, 개질층 형성 공정을 실시한다. 보다 구체적으로는, 레이저 가공 장치 (1A) 의 척 테이블 (34) 에 접속된 흡인 수단을 정지시켜, 분할 예정 라인 (12) 을 따라 실드 터널 (100) 이 형성된 웨이퍼 (10) 를, 프레임 (F) 과 함께 꺼내, 개질층 형성 공정을 실시하는 레이저 가공 장치 (1B) 에 반송하고, 레이저 가공 장치 (1B) 의 척 테이블 (34) 의 흡착 척 (35) 에 재치하여 흡인 유지한다.

레이저 가공 장치 (1B) 의 흡착 척 (35) 상에, 프레임 (F) 에 유지된 웨이퍼 (10) 를 흡인 유지하였다면, 실드 터널 형성 공정에 있어서 실시한 얼라인먼트 공정을 실시한다. 얼라인먼트 공정에 의해, 집광기 (241B) 와 웨이퍼 (10) 의 분할 예정 라인 (12) 의 위치 맞춤을 실시하였다면, 척 테이블 (34) 을, 집광기 (241B) 가 위치하는 레이저 광선 조사 영역으로 이동시키고, 제 1 방향으로 형성된 분할 예정 라인 (12) 의 일단이 집광기 (241B) 의 바로 아래가 되도록 위치시킨다. 그리고, 도시되지 않은 집광점 위치 조정 수단을 작동시켜, 개질층 형성 공정에 있어서의 가공 상태의 개략 단면도를 나타내는 도 3 으로부터 이해되는 바와 같이, 집광기 (241B) 를 광축 방향 (Z 축 방향) 으로 이동시킴으로써, 웨이퍼 (10) 를 구성하는 유리 기판의 내부의 소정 위치에 집광점 (P2) 을 위치시킨다.

상기한 바와 같이 집광점 (P2) 을 위치시켰다면, 레이저 광선 조사 유닛 (24B) 을 작동시키고, 레이저 발진기에 의해 웨이퍼 (10) 내에 개질층 (110) 을 형성하는 펄스 레이저를 발진한다. 도시되지 않은 레이저 발진기로부터 출사된 펄스 레이저 광선 (LB2) 은, 도시되지 않은 어테뉴에이터에 의해 출력이 소정의 값으로 조정되고, 집광기 (241B) 에 배치 형성된 집광 렌즈 (242B) 에 의해 집광되어, 웨이퍼 (10) 의 분할 예정 라인 (12) 의 일단부에 조사된다. 레이저 광선 (LB2) 의 조사가 개시되면, X 방향 이동 기구 (40) 를 작동시켜, 척 테이블 (34) 을 도 3 의 화살표 (X) 로 나타내는 X 방향으로 이동시킴으로써, 레이저 광선 (LB2) 이, 이미 실드 터널 (100) 이 형성된 분할 예정 라인 (12) 을 따라 조사된다. 이로써, 분할 예정 라인 (12) 을 따라, 개질층 (110) 이 연속적으로 형성된다.

레이저 광선 조사 유닛 (24B) 과, 척 테이블 (34), X 방향 이동 기구 (40), Y 방향 이동 기구 (42) 를 작동시켜, 웨이퍼 (10) 의 표면에 격자상으로 형성된 모든 분할 예정 라인 (12) 을 따라 개질층 (110) 을 형성한다. 이와 같이 하여, 개질층 형성 공정이 완료된다.

상기 개질층 형성 공정에 있어서의 가공 조건은, 예를 들어 다음과 같이 설정된다.

파장 : 532 ㎚

평균 출력 : 0.25 W

반복 주파수 : 15 ㎑

집광 렌즈의 개구 수 : 0.8

디포커스 : －500 ㎛

X 방향 가공 이송 속도 : 210 ㎜/초

상기한 개질층 형성 공정의 가공 조건에 의하면, 개질층 (110) 을 형성할 때의 펄스 레이저 광선 (LB2) 의 조사 간격 (S2) 은 14 ㎛ 가 된다. 이로써, 인접하는 실드 터널 (100) 간의 간격 (S1) ＝ 10 ㎛ 와는 상이한 간격 (S2) 으로 개질층 (110) 이 형성되기 때문에, 분할 예정 라인 (12) 의 취약화가 적절히 도모된다.

상기한 실드 터널 형성 공정, 및 개질층 형성 공정을 실시하였다면, 레이저 가공 장치로부터 꺼낸 웨이퍼 (10) 에 외력을 부여하여 웨이퍼 (10) 를 개개의 칩으로 분할하는 분할 공정을 실시한다. 본 실시형태에 있어서 분할 공정을 실시하기 위하여 구성된 분할 장치 (70) 에 대해, 도 4 를 참조하면서 설명한다.

도시된 분할 장치 (70) 는, 웨이퍼 (10) 를 유지하는 환상의 프레임 (F) 을 유지하는 프레임 유지 부재 (71) 와, 프레임 유지 부재 (71) 의 외주에 배치 형성된 고정 수단으로서의 복수의 클램프 (72) 와, 프레임 유지 부재 (71) 의 내측에 배치 형성되는 확장 드럼 (75) 을 구비하고 있다. 이 확장 드럼 (75) 은, 환상의 프레임 (F) 의 내경보다 작고 환상의 프레임 (F) 에 장착되는 점착 테이프 (T) 에 첩착 (貼着) 되는 웨이퍼 (10) 의 외경보다 큰 내경, 및 외경을 갖고 있다. 또, 확장 드럼 (75) 은, 하단부에 직경 방향으로 돌출하여 형성된 도시되지 않은 지지 플랜지 상에, 프레임 유지 부재 (71) 를 상하 방향으로 진퇴시키는 복수의 에어 실린더 (73) 가 배치 형성되고, 에어 실린더 (73) 에 의해 상하 방향으로 진퇴되는 피스톤 로드 (74) 가 프레임 유지 부재 (71) 의 하면에 연결된다. 이와 같이 복수의 에어 실린더 (73), 피스톤 로드 (74) 로 이루어지는 지지 수단은, 도 4 에서 실선으로 나타내는 바와 같이 환상의 프레임 유지 부재 (71) 를 확장 드럼 (75) 의 상단과 대략 동일 높이가 되는 기준 위치와, 2 점 쇄선으로 나타내는 바와 같이 환상의 프레임 유지 부재 (71) 를 확장 드럼 (75) 의 상단으로부터 소정량 하방의 확장 위치에 선택적으로 이동시킬 수 있도록 구성된다.

상기 서술한 분할 장치 (70) 의 작용에 대해 설명한다. 분할 예정 라인 (12) 을 따라 실드 터널 (100), 및 개질층 (110) 이 형성된 웨이퍼 (10) 를, 점착 테이프 (T) 를 통하여 지지한 환상의 프레임 (F) 과 함께 프레임 유지 부재 (71) 의 재치면 상에 재치하고, 클램프 (72) 에 의해 프레임 유지 부재 (71) 에 고정시킨다. 이 때, 프레임 유지 부재 (71) 는 도 4 에서 실선으로 나타내는 기준 위치에 위치된다.

도면 중 실선으로 나타내는 기준 위치에 위치되어 있는 프레임 유지 부재 (71) 에, 웨이퍼 (10) 를 지지한 환상의 프레임 (F) 을 고정시켰다면, 테이프 확장 수단을 구성하는 복수의 에어 실린더 (73) 를 작동시켜, 환상의 프레임 유지 부재 (71) 를 하강시킨다. 이로써, 프레임 유지 부재 (71) 의 재치면 상에 고정되어 있는 환상의 프레임 (F) 도 하강하기 때문에, 도면 중 2 점 쇄선으로 나타내는 바와 같이 환상의 프레임 (F) 에 장착된 점착 테이프 (T) 는 상대적으로 상승하는 확장 드럼 (75) 의 상단 가장자리에 맞닿아 확장된다. 이 결과, 점착 테이프 (T) 에 첩착되어 있는 웨이퍼 (10) 에는 방사상으로 인장력이 작용하고, 실드 터널 (100), 및 개질층 (110) 에 의해 취약화된 분할 예정 라인 (12) 이 분할 기점이 되어, 개개의 칩으로 분할된다. 이상에 의해, 분할 공정이 완료된다.

상기 서술한 분할 공정이 완료되었다면, 적절히 픽업 수단을 적용하여, 점착 테이프 (T) 로부터, 개개로 분할된 디바이스 (14) 를 픽업하고, 적절히 수용 케이스에 수용되거나, 또는 다음 공정으로 반송된다.

본 발명은, 상기한 제 1 실시형태에 한정되지 않고, 웨이퍼 (10) 의 두께, 및 생산하는 칩의 크기에 따라, 실드 터널 형성 공정, 및 개질층 형성 공정에 있어서의 레이저 가공 조건을, 이하에 나타내는 제 2 실시형태, 제 3 실시형태와 같이 설정할 수도 있다. 또한, 레이저 가공 조건 이외의 작용에 대해서는, 상기한 제 1 실시형태에 있어서의 웨이퍼의 가공 방법과 동일한 점에서, 상세한 것에 대하여는, 그 설명을 생략한다.

[제 2 실시형태]

웨이퍼의 구조 : 두께 500 ㎛

칩 사이즈 1 ㎜ × 1 ㎜

용도 : 의료용 센서

＜실드 터널 형성 공정＞

파장 : 1030 ㎚

평균 출력 : 0.45 W

반복 주파수 : 10 ㎑

집광 렌즈의 개구 수 : 0.25

디포커스 : －240 ㎛

X 방향 가공 이송 속도 : 100 ㎜/초

＜개질층 형성 공정＞

파장 : 532 ㎚

평균 출력 : 0.21 W

반복 주파수 : 15 ㎑

집광 렌즈의 개구 수 : 0.8

디포커스 : －240 ㎛

X 방향 가공 이송 속도 : 210 ㎜/초

[제 3 실시형태]

웨이퍼의 구조 : 두께 300 ㎛,

칩 사이즈 0.5 ㎜ × 0.5 ㎜

용도 : 의료용 센서

＜실드 터널 형성 공정＞

파장 : 1030 ㎚

평균 출력 : 0.35 W

반복 주파수 : 10 ㎑

집광 렌즈의 개구 수 : 0.25

디포커스 : －150 ㎛

X 방향 가공 이송 속도 : 100 ㎜/초

＜개질층 형성 공정＞

파장 : 532 ㎚

평균 출력 : 0.21 W

반복 주파수 : 15 ㎑

집광 렌즈의 개구 수 : 0.8

디포커스 : －160 ㎛

X 방향 가공 이송 속도 : 210 ㎜/초

상기한 바와 같이, 상기한 각 실시형태에 있어서 분할되는 웨이퍼는, 칩을 평면에서 봤을 때에 있어서의 1 변의 길이에 대해 1/2 이상의 두께를 갖고 있다. 이와 같이, 두께가 있는 웨이퍼를 작은 칩 사이즈로 분할하는 경우여도, 상기한 웨이퍼의 가공 방법에 의하면, 분할된 칩의 측면이 사행하지 않고, 표면에서 이면에 이르는 수직인 면이 형성된다. 특히, 의료용 센서의 기술 분야에서는, 칩 사이즈에 대해, 웨이퍼의 두께 치수 비가 큰 경우가 상정되는데, 상기한 웨이퍼의 가공 방법에 의해, 품질이 양호한 칩을 얻을 수 있다.

상기 실시형태에서는, 웨이퍼 (10) 에 대해 실드 터널 (100) 을 형성하는 실드 터널 형성 공정을 실시한 후에, 개질층 (110) 을 형성하는 개질층 형성 공정을 실시했지만, 이것에 한정되지 않고, 개질층 형성 공정을 실시한 후에, 실드 터널 형성 공정을 실시해도 된다. 단, 실드 터널 형성 공정을 형성한 후에 개질층 형성 공정을 실시하면, 개질층 (110) 에 의해 실드 터널 (100) 의 형성이 저해되는 경우가 없기 때문에, 실드 터널 형성 공정을 먼저 실시하는 것이 바람직하다.

상기 각 실시형태에서는, 인접하는 실드 터널 (100) 간의 간격 (S1) 과, 인접하는 개질층 (110) 의 간격 (S2) 을 설정할 때에, 간격 (S1) 보다 간격 (S2) 을 큰 값으로 설정했지만, 이것에 한정되지 않고, 간격 (S1) 보다 간격 (S2) 을 작은 값으로 하여, 개질층 (110) 을 조밀하게 형성해도 된다.

1A, 1B : 레이저 가공 장치
10 : 웨이퍼
12 : 분할 예정 라인
14 : 디바이스
22 : 유지 유닛
23 : 이동 기구
24A, 24B : 레이저 광선 조사 유닛
241A, 241B : 집광기
242A, 242B : 집광 렌즈
26 : 촬상 유닛
34 : 척 테이블
35 : 흡착 척
40 : X 방향 이동 기구
42 : Y 방향 이동 기구
70 : 분할 장치

Claims

유리 기판으로 구성된 웨이퍼를 교차하여 형성된 복수의 분할 예정 라인을 따라 개개의 칩으로 분할하는 웨이퍼의 가공 방법으로서,
웨이퍼에 대해 투과성을 갖는 파장의 제 1 펄스 레이저 광선의 집광점을 분할 예정 라인에 대응하는 웨이퍼 내부의 영역에 위치시켜 조사하고, 세공과 그 세공을 둘러싸는 변질 영역으로 이루어지는 복수의 실드 터널을 그 분할 예정 라인을 따라 형성하는 실드 터널 형성 공정과,
웨이퍼에 대해 투과성을 갖는 파장의 제 2 펄스 레이저 광선의 집광점을 분할 예정 라인에 대응하는 웨이퍼 내부의 영역에 위치시켜 조사하고, 그 실드 터널에 더하여 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과,
웨이퍼에 외력을 부여하여 웨이퍼를 개개의 칩으로 분할하는 분할 공정을 구비한, 웨이퍼의 가공 방법.
제 1 항에 있어서,
그 웨이퍼는, 칩을 평면에서 봤을 때에 있어서의 1 변의 길이에 대해 1/2 이상의 두께를 갖고, 상기 칩은 평면에서 봤을 때 정사각형의 형상인, 웨이퍼의 가공 방법.
제 1 항에 있어서,
그 칩의 표면에 의료용 센서를 구비하는, 웨이퍼의 가공 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 펄스 레이저 광선은 제 1 파장을 갖고, 상기 제 2 펄스 레이저 광선은 제 2 파장을 갖는, 웨이퍼의 가공 방법