KR20060115046A - 웨이퍼의 분할 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼의 분할방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 본 절단작업으로서 실리콘웨이퍼 기판을 절단하기 전에 실리콘웨이퍼의 표면에 적층된 로우케이(Low-K)층을 레이저 빔을 이용하여 정교하게 분할시키기 위한 웨이퍼의 분할방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 웨이퍼의 상부로부터 자외선레이저빔을 연속적으로 조사하여 웨이퍼 표면의 로우케이층을 분할하되, 웨이퍼에 있어서 분할이 요구되는 부위를 제외하고 나머지 부위는 이를 보호하기 위한 보호마스크를 덮어 고정한 상태에서 웨이퍼가 장착된 스테이지를 움직여 분할이 이루어지도록 하는 웨이퍼의 분할방법과 이러한 분할방법을 구체화한 장치로서 위치의 조절이 가능하게 설치되는 레이저빔조사부와, 보호마스크를 덮은 상태에서 웨이퍼를 장착하고 웨이퍼의 분할 방향으로 이송이 가능하게 구성된 스테이지를 포함하여 이루어지는 웨이퍼의 분할장치를 제공한다.
웨이퍼, 로우케이층, 분할

Description

웨이퍼의 분할 방법 및 장치{Engraving Method and Apparatus for a Wafer}
도1은 본 발명의 장치에 대한 바람직한 일례를 보여주는 개략 계통도,
도2는 도1에 있어서 요부 확대한 일부 평면도로서 분할작업을 설명하기 위한 평면 계통도,
도3은 도2의 일부 생략 종단면도,
도4는 웨이퍼의 로우케이층에 대한 분할작업이 이루어진 일례를 보여주는 개략도,
도5는 도4에 있어서 분할작업이 이루어진 일례를 예시한 요부 확대 종단면도,
도6은 도4에 있어서 분할작업이 이루어진 다른 일례를 예시한 요부 확대 종단면도,
도7은 기판을 포함하여 분할작업이 완료된 상태를 예시한 요부 확대 종단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 레이저빔조사부, 3: 스테이지,
5: 보호마스크, 6: 절단날,
7: 웨이퍼, 8: 비전카메라,
9: 제어기, 10: 레이저오실레이터,
11: 레이저다이오드, 12, 16: 반사경,
13: 감쇠기, 14: 빔조절기,
15: 포토다이오드, 18: 집속렌즈,
30: 진공척, 50: 본체,
52: 개방부, 70: 로우케이층,
72: 분할부위, 74: 실리콘 웨이퍼 기판,
76: 분할부
본 발명은 웨이퍼의 분할방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 본 절단작업으로서 실리콘웨이퍼 기판을 절단하기 전에 실리콘웨이퍼의 표면에 적층된 로우케이(Low-k)층을 레이저 빔을 이용하여 정교하게 분할시키기 위한 웨이퍼의 분할방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체를 제조하는 기술에 있어서 집적회로의 소자형태로 제조가 이루어지고 있는데, 소자의 집적도가 점점 커짐에 따라 트랜지스터의 게이트 길이(Gate Length)가 감소하고 스위칭 시간은 점점 빨라지고 있으며, 이에 따라 알.씨. 딜레이(R(Resistor). C(Capacitor). Delay)의 증가와 함께 신호지연, 신호 잡음문제, 전력소비문제를 야기하게 되어 낮은 유전계수치(Low k Constant)를 갖는 물질 을 사용하는 기술이 발달하고 있다.
특히, 반도체 웨이퍼의 두께가 점점 초 박막 형태로 발전하면서 기존의 산화실리콘(SiO₂)기판으로부터 발생되는 문제점을 해결하기 위하여 낮은 유전계수치 표면층을 갖는 웨이퍼의 개발이 급격하게 개발되고 있다.
그러나, 이러한 낮은 유전계수치 표면층(이하, "로우케이층(Low K Layer)"이라 함) 갖는 웨이퍼에 있어서 로우케이층은 기존의 산화실리콘층 기판에 비하여 낮은 기계적인 강도, 파손이나 부착력의 감소, 수분흡수성, 낮은 열전도율 등을 갖게 되는데, 기판의 절단공정시에 기존과 같이 다이아몬드 소우(Saw)를 사용하는 경우 로우케이층에 있어서 원하지 않는 박리(Delamination)현상이 발생하거나 크랙이 발생하게 되는 문제점이 있고, 다이싱 소우(Dicing Saw)를 사용하는 경우에도 원하지 않는 박리현상이 발생하게 되며 그 이외에도 절단공정 중에 냉각수를 사용하기가 어려운 문제도 발생하게 된다.
또한, 이러한 기계적인 박리현상을 예방하기 위하여 절단속도를 현저하게 줄이는 방법을 고려하여 볼 수도 있겠으나 이는 생산성의 감소를 가져오게 되고 이 경우에도 냉각수를 사용하게 되면 수분흡수에 의한 2차적인 문제를 야기할 수 있기 때문에 위와 같은 기존의 방식을 채택할 수 없으며, 결국 위와 같은 기계적인 절단기술이 가지고 있는 문제를 근본적으로 극복할 수 있는 대안 기술이 모색되고 있는 것이다.
물론, 종래에도 레이저를 이용하여 웨이퍼를 절단하는 기술이 알려져 있으나, 이 경우에는 주로 반복률이 kHz 영역에 해당하는 주파수를 가지는 레이저 빔을 사용하기 때문에 500mm/sec 이상의 고속으로 작업이 이루어지게 되면 레이저빔의 펄스와 펄스 사이가 서로 이격되게 되어 절단면이 깨끗하지 않으므로, 어쩔수 없이 아주 저속으로 작업이 이루어져야만 하고 결국 작업성이 현저하게 떨어지는 단점이 있다.
또한, 펄스폭이 나노세컨드(nano second) 영역대에서 사용되기 때문에 레이저 빔이 가지고 있는 펄스당 에너지가 상대적으로 높은 관계로 웨이퍼의 표면보호층(Passivation Layer)이 열적인 효과로 잘 찢겨나가게 되어 품질이 불량으로 되는 문제점이 빈번하게 나타나고 있어 사용상 제약이 뒤따르게 된다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 다음과 같은 목적을 가지고 연구 개발이 이루어졌다.
본 발명의 목적은 실리콘기판의 표면에 로우케이층을 형성한 웨이퍼에 있어서 표면의 로우케이층은 로우케이층의 분할작업에 적합한 레이저빔에 의하여 분할작업을 깨끗하게 행하고 나서 로우케이층의 하부에 위치하는 실리콘기판은 기존의 절단방식에 의하여 다이아몬드 소우나 다이싱 소우를 이용하여 절단작업이 이루어지도록 하여 로우케이층의 분할시에 기존의 절단방식에 의하여 발생되었던 문제점으로서 박리현상이나 크랙 등이 발생하는 문제점을 미리 해소할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 기존과는 달리 레이저빔 중 고반복률로서 MHz 대의 주파수를 가지며 보다 짧은 피코세컨드(pico second)대의 펄스폭을 갖는 레이저 빔 을 선택하여 500mm/sec 이상의 고속으로 분할작업이 이루어지더라도 레이저빔의 펄스와 펄스 사이가 이격되지 않고 서로가 일부 중첩되거나 적어도 연이어져 분할면이 깨끗하고 펄스당 에너지가 낮아 열적인 효과가 적어 웨이퍼의 표면보호층이 찢어지지 않고 분할 품질을 우수하게 유지할 수 있도록 하고자 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 위와 같은 웨이퍼의 분할작업 중에 분할작업을 필요로 하는 부위를 제외하고 나머지 부위는 미리 설계된 보호마스크를 씌워 고정한 상태에서 레이저빔의 조사에 의하여 분할작업이 연속적으로 이루어지는 상황에서 웨이퍼 중 분할작업이 필요하지 아니한 부위는 불필요한 분할작업이나 표면의 손상을 사전에 방지하여 제품의 불량이 발생하는 것은 미리 방지하고 분할작업의 속도를 증대시켜 작업효율을 향상시킬 수 있도록 하고자 함에 있다.
본 발명은 위와 같은 목적들을 달성하기 위하여, 웨이퍼의 상부로부터 자외선레이저빔을 연속적으로 조사하여 웨이퍼 표면의 로우케이층을 분할하되, 스테이지의 상부에 웨이퍼에 있어서 분할이 요구되는 부위를 제외하고 나머지 부위는 이를 보호하기 위한 보호마스크를 덮어 고정하는 1단계; 웨이퍼의 상부로서 웨이퍼의 표면에 형성된 로우케이층과는 초점을 일치시키고 보호마스크와는 초점이 일치되지 아니하는 상태로 자외선 레이저빔을 조사할수 있도록 레이저빔조사부를 위치시키는 2단계; 그리고 상기 레이저빔조사부에서 자외선 레이저빔을 조사하는 상태에서 웨이퍼 및 보호마스크가 장착된 스테이지를 움직여 분할이 이루어지도록 하는 3단계를 포함하여 이루어지는 웨이퍼의 분할방법을 제공한다.
또한, 이러한 분할방법을 수행하기 위하여 구체화한 장치로서 스테이지의 상부로서 위치의 조절이 가능하게 설치되는 레이저빔조사부와, 보호마스크를 덮은 상태에서 웨이퍼를 장착하고 웨이퍼의 분할 방향으로 이송이 가능하게 구성된 스테이지를 포함하여 이루어지는 웨이퍼의 분할장치를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 살펴보기로 한다.
우선, 본 발명에 있어서 채택하여 활용되는 분할장치의 바람직한 일례를 중심으로 살펴보기로 한다.
도시한 바와 같이, 스테이지(3)의 상부로서 위치의 조절이 가능하게 설치되는 레이저빔조사부(1)와, 보호마스크(5)를 덮은 상태에서 웨이퍼(7)를 장착하고 웨이퍼(7)의 분할 방향으로 이송이 가능하게 구성된 스테이지(3)를 포함하여 이루어지되, 상기 레이저빔조사부(1)는 레이저오실레이터(10)로부터 반사경(12)을 거쳐 감쇠기(Attenuator)(13), 빔조절기(14) 및 반사경(16)을 경유, 이때 레이저빔의 경로가 조사 위치에까지 정확하게 도달하는 여부를 알기 위하여 가시광대역의 다이오드레이저(11)를 가이드빔으로 조사하여 빔경로를 파악하고, 또한 레이저빔의 세기의 변화를 실시간으로 측정하기 위하여 포토다이오드(15)를 설치하며, 레이저빔이 집속렌즈(18)를 거쳐 웨이퍼(7)를 포함하는 피가공물의 표면에 도달하도록 구성이 이루어지고, 상기 스테이지(3)는 이동이 가능하게 구성되고 그 상부에는 진공척(30)이 위치하며 상기 진공척(30)의 상부에 웨이퍼(7)를 정위치시키고 웨이퍼(7)의 상부에는 보호마스크(5)를 씌워 고정이 이루어지도록 구성되며, 상기 레이저빔조사 부(1)와 인접한 위치에는 분할작업의 준비와 작업과정을 감시하기 위한 비전카메라(8)를 설치하고 상기 레이저빔조사부(1), 상기 스테이지(3) 및 상기 비전카메라(8)를 제어하기 위한 제어기(9)가 설치되어 이루어지게 된다.
이때, 상기 레이저빔조사부(1)로부터 발생되는 레이저빔은 주파수가 MHz 이상의 고반복률을 가지며, 펄스폭이 수십 pico second로서 아주 짧은 펄스폭을 가지며, 파장 역시 355nm로서 기존에 비하여 아주 짧으며, 분할작업이 이루어지는 속도로서 웨이퍼(7)의 이송속도는 500mm/sec 이상이 유지될 수 있도록 자외선레이저빔을 선택하여 활용함이 바람직하다.
또한, 상기 제어기(9)는 상기 레이저빔조사부(1)에 있어서 레이저오실레이터(10)의 상태, 레이저다이오드(11), 감쇠기(13), 빔조절기(14)의 파워, 집속렌즈(18)의 위치, 상기 스테이지(3)의 위치 및 상기 비전카메라(8)를 제어하기 편리하도록 통상의 개인용 컴퓨터(Personal Computer)를 활용할 수 있다.
또한, 상기 보호마스크(5)는 로우케이층(70)을 갖는 웨이퍼(7)의 크기나 분할을 위한 설계사양에 따라 적절하게 설계하여 사용하게 되는데, 웨이퍼(7) 중 분할이 이루어지게 되는 분할부위(72)를 제외하고 나머지 부위를 덮어 씌울수 있도록 본체(50)와 개방부(52)로 구분되게 구성하고 상기 본체(50) 부위는 소정의 두께를 갖게 되어 레이저빔조사부(1)로부터 레이저빔이 조사되는 경우에 집속렌즈(18)의 초점으로부터 벗어나서 레이저빔에 의한 가공이나 영향이 이루어지지 아니하고 웨이퍼(7)의 분할부위(72)만이 초점에 맞도록 하여 보호마스크(5)의 개방부(52)를 경유하여 상기 분할부위(72)만이 분할작업이 이루어지도록 구성된다.
또한, 상기 웨이퍼(7)는 실리콘 웨이퍼 기판(74)의 표면에 로우케이층(70)이 형성되고 이를 레이저빔에 의하여 분할부위(72)를 분할하게 되면 격자 형태의 분할부(76)가 형성되고 절단날(6)을 이용하여 상기 분할부(76)를 절단하게 되면 상기 로우케이층(70)에 미리 형성된 분할부(76)에 의하여 절단날(6)은 분할부위(72)의 로우케이층(70)에 의하여 전혀 간섭을 받지 아니하고 실리콘 웨이퍼 기판(74)만을 깨끗하게 절단할 수 있게 구성된다.
더우기, 스테이지(3)의 진공척(30) 상부로서 웨이퍼(5)가 위치하게 되며 웨이퍼(5)의 분할작업이 이루어지게 되는 부위와 인접된 위치에 에어분사노즐(4)을 설치하고 상기 에어분사노즐(4)과의 대향측에는 진공흡입기(6)를 설치하여 레이저에 의한 웨이퍼(7)의 분할작업시에 로우케이층(70)이나 실리콘 웨이퍼 기판(74)으로부터 발생되는 분진들이 웨이퍼(7)의 표면에 오염되는 것을 방지하고자 분진이 발생하는 즉시 상기 에어분사노즐(4)에 의하여 이를 불어내면서 상기 진공흡입기(6)에 의하여 이를 강제로 흡입시켜 곧바로 외부로 배출시킬 수 있도록 함이 바람직하다.
또한, 양측에 설치된 상기 비전카메라(8)는 웨이퍼(7)의 위치를 X-Y-Z축 방향으로 정위치에 자리잡도록 하는 웨이퍼(7)의 정위치설정기능과, 레이저 분할작업시 분할선의 폭이나 간격 또는 기타의 분할품질을 검사할 수 있도록 하는 검사(Inspection)기능을 부여할 수 있다.
이와 같이 이루어지게 되는 일례의 장치를 활용하여 본 발명인 분할방법을 개념부터 실제로 이루어지는 과정을 살펴보면 다음과 같다.
웨이퍼(7)의 상부로부터 자외선레이저빔을 연속적으로 조사하여 웨이퍼(7) 표면의 로우케이층(70)을 분할하되, 스테이지(3)의 상부에 위치한 웨이퍼(7)에 있어서 분할이 요구되는 분할부위(72)를 제외하고 나머지 부위는 이를 보호하기 위한 보호마스크(5)를 덮어 고정하는 1단계; 상기 웨이퍼(7)의 상부로서 웨이퍼(7)의 표면에 형성된 로우케이층(70)과는 초점을 일치시키고 보호마스크(5)와는 초점이 일치되지 아니하는 상태로 자외선 레이저빔을 조사할수 있도록 레이저빔조사부(1)를 위치시키는 2단계; 그리고 상기 레이저빔조사부(1)에서 자외선 레이저빔을 조사하는 상태에서 웨이퍼(7) 및 보호마스크(5)가 장착된 스테이지(3)를 움직여 로우케이층(70)의 분할이 이루어지도록 하는 3단계를 포함하여 이루어지게 된다.
이때, 스테이지(3)의 상부에 위치한 웨이퍼(7)에 있어서 분할이 요구되는 분할부위(70)를 제외하고 나머지 부위는 이를 보호하기 위한 보호마스크(5)를 덮어 고정하는 1단계의 경우, 상기 분할부위(72)의 크기에 맞도록 보호마스크(5)의 개방부(52)를 미리 형성하고 분할부위(72)를 제외한 나머지 부위는 충분하게 덮어 씌울수 있도록 설계한 구조로 보호마스크(5)를 준비하였다가 상기 웨이퍼(7)를 고정 설치하는 과정에서 상기 웨이퍼(7)의 분할부위(72)와 보호마스크(5)의 개방부(52)를 일치시켜 보호마스크(5)를 씌운 상태로 스테이지(3)의 진공척(30)에 고정시키게 된다.
상기 웨이퍼(7)의 상부로서 웨이퍼(7)의 표면에 형성된 로우케이층(70)과는 초점을 일치시키고 보호마스크(5)와는 초점이 일치되지 아니하는 상태로 자외선 레이저빔을 조사할수 있도록 레이저빔조사부(1)를 위치시키는 2단계의 경우, 상기 1 단계에서 스테이지(3)의 진공척(30)에 보호마스크(5)를 웨이퍼(7)상에 씌우고 정위치에 고정 설치한 상태에서 미리 적정의 상태로 조정이 이루어진 레이저오실레이터(10), 레이저다이오드(11), 반사경(12), 감쇠기(13), 빔조절기(14), 포토다이오드(15), 반사경(16), 집속렌즈(18)를 갖춘 레이저빔조사부(1)에 있어서 집속렌즈(18)의 위치를 웨이퍼(7)의 로우케이층(70) 중 분할부위(72)의 초기 위치에 초점이 일치하도록 위치시키는 단계이다. 이때, 보호마스크(5)는 개방부(52)를 제외한 본체(50)가 일정한 두께를 가지게 되어 후술되는 바와 같이 스테이지(3)가 수평 방향으로 움직이게 되더라도 보호마스크(5)의 본체(50) 표면은 웨이퍼(7)의 분할부위(72) 표면보다 그 높이가 높아져서 집속렌즈(18)를 통과하면서 초점이 형성되게 되는 레이저빔은 그 초점이 분할부위(72)의 로우케이층(70)에 국한하여 일치하고 보호마스크(5)의 본체(50) 표면에는 초점이 형성되지 않게 된다.
그리고 상기 레이저빔조사부(1)에서 자외선 레이저빔을 조사하는 상태에서 웨이퍼(7) 및 보호마스크(5)가 장착된 스테이지(3)를 움직여 로우케이층(70)의 분할이 이루어지도록 하는 3단계의 경우, 스테이지(3)가 X-Y-Z 3축 방향으로 움직일 수 있도록 구성되어 1차적으로 수평 방향으로 왕복으로 움직이되, 분할부위(72)의 폭에 맞게 이동하면서 지그재그 방향으로 움직여 로우케이층(70)에 대한 1차 분할작업을 수행하고, 이와 같이 1차 분할작업이 완료되면 스테이지(3)를 제자리에서 90도 수평 회전하여 위치를 변위시키고 다시 수평 방향으로 움직이되 분할부위(72)의 길이(먼저 1차 분할작업시에 행한 분할부(76)과 직각을 이루는 분할부(76))에 맞게 이동하면서 지그재그 방향으로 움직여 로우케이층(70)에 대한 2차 분할 작업 을 수행하여 격자형태로 일정한 면적을 갖는 로우케이층(70)의 분할 단위면을 갖게 그 분할작업이 이루어지며, 이와 같이 분할작업이 완료되면 레이저빔조사부(1)에서 발생하는 레이저빔의 생성을 중단시키고 다음의 분할작업을 위한 대기 상태를 유지하게 된다.
실제로, 레이저빔은 주파수가 80MHz, 펄스폭이 15 pico second, 파장은 355nm로 유지하고, 분할작업이 이루어지는 웨이퍼(6)의 이송속도를 조절하여 작업을 수행하여 본 바, 웨이퍼(7)의 이송속도는 500mm/sec 이상을 유지하게 되어도 기존 kHz 반복률을 갖는 레이저 사용시 나타나는 펄스 사이의 이격현상이 나타나지않는 것을 확인하였는바, 실제로 웨이퍼의 이송속도를 500mm/sec 이상에서도 사용할 수 있음을 확인하였다.
또한, 웨이퍼(7)의 로우케이층(70)을 분할하는 부위를 좀더 상세하게 살펴보면, 도5 및 도7에 도시한 바와 같이 절단날(6)에 의하여 실리콘 웨이퍼 기판(74)의 절단이 이루어지기 전에 로우케이층(70)이 형성된 분할부위(72)에 분할부(76)를 형성하는 경우 레이저빔에 의하여 분할부(76)를 한 쌍으로 병렬되게 구성하되, 서로 인접되게 분할작업을 수행하여 한 쌍의 분할부(76,76) 사이에 로우케이층(70)의 일부가 남아 있는 상태로 분할작업을 수행하고 나중에 절단날(6)에 의하여 실리콘 웨이퍼 기판(74)의 절단작업이 이루어지는 경우 상기 분할작업시에 정교하게 분할작업이 이루어졌던 양측의 로우케이층(70)과는 간섭이 이루어지지 아니하고 이들 분할부(76,76) 사이에 일부 남아 있던 불필요한 로우케이층(70)이 제거되도록 절단작업을 수행할 수 있다.
아니면, 도6 및 도7에 도시한 바와 같이 절단날(6)에 의하여 실리콘 웨이퍼 기판(74)의 절단이 이루어지기 전에 로우케이층(70)이 형성된 분할부위(72)에 분할부(76)를 형성하는 경우 레이저빔에 의하여 분할부(76)를 한 쌍으로 병렬되게 구성하되, 서로 중첩되게 분할작업을 수행하여 한 쌍의 분할부(76,76) 사이에 로우케이층(70)의 일부라도 남아 있지 아니한 상태로 분할작업을 수행하고 나중에 절단날(6)에 의하여 실리콘 웨이퍼 기판(74)의 절단작업이 이루어지는 경우 양측의 로우케이층(70)과는 간섭이 이루어지지 아니한 상태에서 절단작업을 수행할 수도 있다.
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면 실리콘실리콘 웨이퍼 기판(74)의 표면에 로우케이층(70)을 형성한 웨이퍼(7)에 있어서 표면의 로우케이층(70)은 로우케이층(70)의 분할작업에 적합한 레이저빔에 의하여 분할작업을 깨끗하게 행하고 나서 로우케이층(70)의 하부에 위치하는 실리콘 웨이퍼 기판(74)은 기존의 절단방식에 의하여 다이아몬드 소우나 다이싱 소우와 같은 절단날(6)을 이용하여 절단작업이 이루어지도록 하여 로우케이층(70)의 분할시에 기존의 절단방식에 의하여 발생되었던 문제점으로서 박리현상이나 크랙 등이 발생하는 문제점을 미리 해소할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 기존과는 달리 레이저빔 중 고반복률로서 MHz 대의 주파수를 가지며 보다 짧은 피코세컨드(pico second)대의 펄스폭을 갖는 레이저 빔을 선택하여 500mm/sec이상 범위의 고속으로 분할작업이 이루어지더라도 레이저빔의 펄스와 펄스 사이가 이격되지 않고 서로가 일부 중첩되거나 적어도 연이어져 분할면 이 깨끗하고 펄스당 에너지가 낮아 열적인 효과가 적어 웨이퍼의 표면보호층이 찢어지지 않아 우수한 분할 품질을 유지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 위와 같은 웨이퍼(7)의 분할작업 중에 분할작업을 필요로 하는 부위를 제외하고 나머지 부위는 미리 설계된 보호마스크(5)를 씌워 고정한 상태에서 레이저빔의 조사에 의하여 분할작업이 연속적으로 이루어지는 상황에서 웨이퍼(7) 중 분할작업이 필요하지 아니한 부위는 불필요한 분할작업이나 표면의 손상을 사전에 방지하여 제품의 불량이 발생하는 것은 미리 방지하고 분할작업의 속도를 증대시켜 작업효율을 향상시킬 수 있게 되는 등 우수한 효과를 갖는다.

Claims (7)

  1. 스테이지(3)의 상부로서 위치의 조절이 가능하게 설치되는 레이저빔조사부(1)와, 보호마스크(5)를 덮은 상태에서 웨이퍼(7)를 장착하고 웨이퍼(7)의 분할 방향으로 이송이 가능하게 구성된 스테이지(3)를 포함하여 이루어지되,
    상기 레이저빔조사부(1)는 레이저오실레이터(10)와, 레이저다이오드(11)로부터 반사경(12)을 거쳐 감쇠기(Attenuator)(13), 빔조절기(14) 및 포토다이오드(15)와 함께 반사경(16)을 경유, 레이저빔이 집속렌즈(18)를 거쳐 웨이퍼(7)를 포함하는 피가공물의 표면에 도달하도록 구성이 이루어지고,
    상기 스테이지(3)는 이동이 가능하게 구성되고 그 상부에는 진공척(30)이 위치하며 상기 진공척(30)의 상부에 웨이퍼(7)를 정위치시키고 웨이퍼(7)의 상부에는 보호마스크(5)를 씌워 고정이 이루어지도록 구성되며,
    상기 레이저빔조사부(1)와 인접한 위치에는 분할작업의 준비와 작업과정을 감시하기 위한 비전카메라(8)를 설치하고 상기 레이저빔조사부(1), 상기 스테이지(3) 및 상기 비전카메라(8)를 제어하기 위한 제어기(9)가 설치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 분할장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보호마스크(5)는 상기 웨이퍼(7) 중 분할이 이루어지게 되는 분할부위(72)를 제외하고 나머지 부위를 덮어 씌울수 있도록 본체(50)와 개방부(52)로 구분 되게 구성하고,
    상기 웨이퍼(7)는 실리콘 웨이퍼 기판(74)의 표면에 로우케이층(70)이 형성되고 이를 레이저빔에 의하여 분할부위(72)를 분할하여 격자 형태의 분할부(76)가 형성되고 절단날(6)을 이용하여 상기 분할부(76)의 절단시 상기 분할부위(72)의 로우케이층(70)에 의한 간섭이 없이 실리콘 웨이퍼 기판(74)만을 절단할 수 있으며,
    상기 스테이지(3)의 진공척(30) 상부로서 웨이퍼(5)가 위치하게 되며 웨이퍼(5)의 분할작업이 이루어지게 되는 부위와 인접된 위치에 에어분사노즐(4)을 설치하고 상기 에어분사노즐(4)과의 대향측에는 진공흡입기(6)를 설치하여 구성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 분할장치.
  3. 웨이퍼(7)의 상부로부터 자외선레이저빔을 조사하여 웨이퍼(7) 표면의 로우케이층(70)을 분할하되, 스테이지(3)의 상부에 위치한 웨이퍼(7)에 있어서 분할이 요구되는 분할부위(72)를 제외하고 나머지 부위는 이를 보호하기 위한 보호마스크(5)를 덮어 고정하는 1단계;
    상기 웨이퍼(7)의 상부로서 웨이퍼(7)의 표면에 형성된 로우케이층(70)과는 초점을 일치시키고 보호마스크(5)와는 초점이 일치되지 아니하는 상태로 자외선 레이저빔을 조사할수 있도록 레이저빔조사부(1)를 위치시키는 2단계; 그리고
    상기 레이저빔조사부(1)에서 자외선 레이저빔을 조사하는 상태에서 웨이퍼(7) 및 보호마스크(5)가 장착된 스테이지(3)를 움직여 로우케이층(70)의 분할이 이루어지도록 하는 3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 분할 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 1단계의 경우, 상기 분할부위(72)의 크기에 맞도록 보호마스크(5)의 개방부(52)를 미리 형성하고 분할부위(72)를 제외한 나머지 부위는 충분하게 덮어 씌울수 있도록 설계한 구조로 보호마스크(5)를 준비하였다가 상기 웨이퍼(7)를 고정 설치하는 과정에서 상기 웨이퍼(7)의 분할부위(72)와 보호마스크(5)의 개방부(52)를 일치시켜 보호마스크(5)를 씌운 상태로 스테이지(3)의 진공척(30)에 고정시키게 되고,
    상기 2단계의 경우, 상기 1단계에서 스테이지(3)의 진공척(30)에 보호마스크(5)를 웨이퍼(7)상에 씌우고 정위치에 고정 설치한 상태에서 레이저빔조사부(1)에 있어서 집속렌즈(18)의 위치를 웨이퍼(7)의 로우케이층(70) 중 분할부위(72)의 초기 위치에 초점이 일치하도록 위치시키며,
    상기 3단계의 경우, 스테이지(3)가 1차적으로 수평 방향으로 왕복으로 움직이되, 분할부위(72)의 폭에 맞게 이동하면서 지그재그 방향으로 움직여 로우케이층(70)에 대한 1차 분할작업을 수행하고, 이와 같이 1차 분할작업이 완료되면 스테이지(3)를 제자리에서 90도 수평 회전하여 위치를 변위시키고 다시 수평 방향으로 움직이되 먼저 1차 분할작업시에 행한 분할부(76)과 직각을 이루는 분할부(76)인 분할부위(72)의 길이에 맞게 이동하면서 지그재그 방향으로 움직여 로우케이층(70)에 대한 2차 분할 작업을 수행하여 격자형태로 일정한 면적을 갖는 로우케이층(70)의 분할 단위면을 갖게 그 분할작업이 이루어지도록 하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 분할방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 제3단계가 로우케이층(70)이 형성된 분할부위(72)에 분할부(76)를 형성하고자 레이저빔에 의하여 분할부(76)를 한 쌍으로 병렬되게 구성하되, 서로 인접되게 분할작업을 수행하여 한 쌍의 분할부(76,76) 사이에 로우케이층(70)의 일부가 남아 있는 상태로 분할작업을 수행하고 나중에 절단날(6)에 의하여 실리콘 웨이퍼 기판(74)의 절단작업이 이루어지는 경우 상기 분할부(76,76) 사이에 일부 남아 있던 불필요한 로우케이층(70)이 제거되도록 절단작업을 수행할 수 있게 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 분할방법.
  6. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 3단계가 로우케이층(70)이 형성된 분할부위(72)에 분할부(76)를 형성하고자 레이저빔에 의하여 분할부(76)를 한 쌍으로 병렬되게 구성하되, 서로 중첩되게 분할작업을 수행하여 한 쌍의 분할부(76,76) 사이에 로우케이층(70)의 일부라도 남아 있지 아니한 상태로 분할작업을 수행하고 나중에 절단날(6)에 의하여 실리콘 웨이퍼 기판(74)의 절단작업이 이루어지는 경우 양측의 로우케이층(70)과는 간섭이 이루어지지 아니한 상태에서 절단작업을 수행할 수 있게 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 분할방법.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 레이저빔조사부(1)에서 조사되는 자외선 레이저빔이 주파수가 MHz 이상의 고반복률을 가지며, 펄스폭이 pico second 영역대로서 짧은 펄스폭을 가지며, 파장 역시 355nm로서 기존에 비하여 아주 짧으며, 분할작업이 이루어지는 속도로서 웨이퍼(7)의 이송속도는 500mm/sec 이상 유지될 수 있도록 하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 분할방법.
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