KR20070052227A

KR20070052227A - 레이저 가공장치 및 레이저 가공방법

Info

Publication number: KR20070052227A
Application number: KR1020060113419A
Authority: KR
Inventors: 무네오 다무라; 데츠오 후지이
Original assignee: 가부시키가이샤 덴소
Priority date: 2005-11-16
Filing date: 2006-11-16
Publication date: 2007-05-21
Also published as: KR100825884B1; CN1967783A; DE102006053898A1; US20070202619A1; CN1967783B; JP2007142000A; US7968432B2; DE102006053898B4; JP2007142001A

Abstract

레이저 가공장치는 두 개의 파장(λa, λb)을 가지는 레이저빔(La, Lb)을 동시에 조사하는 하나의 레이저광원을 가진다. 레이저빔(La, Lb)에 대한 초점(Pa, Pb)의 깊이 위치는 웨이퍼(10) 내에서 점진적으로 변화된다. 개질영역그룹의 세 개의 세트(Ga1, Gb1, Ga2, Gb2, Ga3, Gb3)는 즉, 개질영역그룹의 여섯 개의 층들은 연속적으로 형성된다. 개질영역그룹의 하나의 세트는 두 개의 층으로 구성되고 동시에 형성된다. 개질영역그룹은 그 표면(10b)으로부터 깊이방향으로 웨이퍼의 예정된 커팅라인(K)을 따라 서로 분리되거나, 연결되거나, 또는 중첩된다.

레이저빔, 레이저광원, 개질영역그룹, 커팅라인, 초점, 웨이퍼

Description

레이저 가공장치 및 레이저 가공방법{Laser processing apparatus and laser processing method}

도1a는 웨이퍼의 평면도.

도1b는 제1실시예에 따른 웨이퍼에 레이저빔을 조사함으로써 개질영역을 형성하는 공정을 설명하기 위해 도1a의 X-X선에 따른 단면도.

도2는 예정된 커팅라인(K)과 동일한 도1a의 Y-Y선에 따른 단면도.

도3은 예정된 커팅라인(K)과 동일한 도1a의 Y-Y선에 따른 단면도.

도4는 예정된 커팅라인(K)과 동일한 도1a의 Y-Y선에 따른 단면도.

도5 및 도6은 제2실시예에 따른 웨이퍼를 개략적으로 나타낸 세로 단면도.

도7 및 도8은 제3실시예에 따른 이층 웨이퍼를 개략적으로 나타낸 세로 단면도.

도9 및 도10은 제4실시예에 따른 이층 웨이퍼를 개략적으로 나타낸 세로 단면도.

도11은 레이저 가공장치의 개략적인 구성을 나타낸 사시도.

도12a는 제5실시예에 따른 레이저 조사장치의 저면도.

도12b는 제5실시예에 따른 레이저 조사장치의 개략적인 구성을 설명하기 위 한 부분 세로 단면도.

도13a는 제5실시예에 따른 웨이퍼의 평면도.

도13b는 도13a의 V-V선에 따른 단면도.

도14는 예정된 커팅라인(K)과 동일한 도13a의 W-W선에 따른 단면도.

도15a는 제6실시예에 따른 레이저 조사장치의 저면도.

도15b는 제6실시예에 따른 레이저 조사장치의 개략적인 구성을 설명하기 위한 부분 세로 단면도.

도16a는 제6실시예에 따른 웨이퍼의 평면도.

도16b는 도16a의 V-V선에 따른 단면도.

도17은 예정된 커팅라인(K)과 동일한 도16a의 W-W선에 따른 단면도.

도18a는 제7실시예에 따른 레이저 조사장치의 저면도.

도18b는 웨이퍼의 부분 사시도.

도19a는 제8실시예에 따른 레이저 조사장치의 저면도.

도19b는 웨이퍼의 부분 사시도.

도20은 제9실시예에 따른 웨이퍼의 부분 사시도.

도21a 및 도21b는 제10실시예에 따른 레이저 조사장치의 저면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 웨이퍼 11 : 다이싱 필름

λa , λb : 파장 Ga1, Gb1, Ga2, Gb2, Ga3, Gb3 : 개질영역그룹세트

K : 커팅라인 La, Lb : 레이저빔

Pa, Pb : 초점

본 발명은 레이저 가공장치 및 레이저 가공방법에 관한 것으로, 특히 다광자 흡수에 따라 웨이퍼에 레이저빔을 조사하고 개질영역을 형성하기 위한 레이저 가공장치 및 레이저 가공방법에 관한 것이다.

최근에는, 특허문헌1 내지 특허문헌4에 개시된 바와 같이 레이저 다이싱 기술이 반도체기판을 제조하기 위한 웨이퍼(반도체 웨이퍼)에 개질영역(개질층)을 형성하기 위해 사용된다. 개질영역은 웨이퍼를 칩(반도체칩)으로 커팅하거나 분리하기 위해 파단(tearing)하기 위한 커팅 개시점으로서 사용된다.

예를 들면, 특허문헌1은 다음의 기술을 제안한다. 레이저빔은 웨이퍼 형상의 가공물의 초점으로 조사된다. 상기 가공물에서, 다광자 흡수는 개질영역(즉, 크랙영역을 포함하는 개질영역, 용융처리영역을 포함하는 개질영역, 및 변경된 굴절율을 가지는 영역을 포함하는 개질영역)을 형성한다. 개질영역은 가공물의 레이저빔 입사면으로부터 내부의 소정 거리에 대한 가공물의 예정된 커팅라인을 따라 커팅 개시점으로서 영역을 형성하는데 사용된다. 가공물은 개시점으로서의 영역을 기초로 하여 파단함으로써 커팅된다.

특허문헌1은 다른 방향의 다중 레이저광원으로부터 가공물의 초점까지의 레이저빔의 조사(radiation)를 제안한다(특허문헌1의 청구항7 및 도17 참조). 다중 레이저광원의 사용은 다광자 흡수를 발생시키기에 충분히 큰 전계(electric field) 세기를 가지는 레이저빔의 초점을 제공할 수 있다. 지속파 레이저빔은 펄스 레이저빔보다 더 작은 순간 전력을 제공하지만, 그럼에도 불구하고 개질영역을 형성할 수 있다.

특허문헌1은 다중 레이저광원이 예정된 커팅라인을 따라 정렬되어 배치된 광원장치의 제공을 더 제안한다(특허문헌1의 청구항10 및 도18 참조). 이러한 기술은 예정된 커팅라인을 따라 다중 초점을 동시에 형성하고 공정속도를 향상시키는 것이다.

그러나, 특허문헌1에 따르는 기술은 웨이퍼 표면으로부터 깊이방향을 따라 개질영역의 일층(one layer)만을 형성한다. 웨이퍼가 두꺼울 때, 예정된 커팅라인을 따라 웨이퍼를 정확하게 커팅하고 분리하는 것은 기술적으로 어렵다. 특허문헌1의 기술이 가공물의 초점으로 다른 방향의 다중 레이저광원으로부터 레이저빔을 조사할 때, 개질영역의 일층만 웨이퍼의 표면으로부터 깊이방향을 따라 형성된다. 상기 기술은 감소된 가공효율 및 낮은 처리율(throughput)(단위시간 당 생산성)을 나타내고 양산에 적합하지 않다.

상기한 바와 같이, 특허문헌1의 기술은 가공물의 초점으로 다른 방향의 다중 레이저광원으로부터 레이저빔을 조사한다. 레이저빔이 웨이퍼 표면으로부터 조사될 때, 레이저빔은 웨이퍼의 표면에 비스듬하게 입사된다. 반도체 장치는 반도체 표면 에 반도체 장치를 형성하기 위한 영역으로 레이저빔의 조사로 인해 파손될 수 있다. 이것을 고려하여 예정된 커팅라인은 레이저빔을 조사하기에 충분히 넓게 될 필요가 있다. 예정된 커팅라인을 넓게 하는 것은 하나의 웨이퍼로부터 커팅될 수 있는 칩의 개수를 감소시킨다. 칩 수율(yield)은 칩에 대한 제조비용을 증가시키는데 제한된다.

특허문헌2는 가공물의 레이저빔의 초점으로 가공물에 레이저빔을 조사하는 기술을 제안한다. 개질영역은 가공물의 예정된 커팅라인을 따라 가공물에 형성된다. 또한, 레이저빔은 입사방향을 따라 다중 개질영역을 형성하도록 가공물을 향하여 입사방향을 따라 레이저빔의 초점 위치를 변화시킴으로써 가공물에 조사된다.

특허문헌2의 기술은 가공물을 커팅하도록 개시점을 증가시키는 입사방향을 따라 다중 개질영역을 형성한다. 두꺼운 가공물에서도 커팅될 수 있다.

특허문헌3에 따른 기술은 웨이퍼 형상의 가공물에 다광자 흡수를 이용하여 개질영역을 형성하는 레이저 가공장치를 제안한다. 레이저 가공장치는 집광렌즈 및 이동수단을 구비하여 제공된다. 집광렌즈는 가공물의 내부로 다른 파장을 가지는 제1 및 제2레이저빔을 집광한다. 집광렌즈는 제1레이저빔의 초점 위치와 제2레이저빔의 초점 위치를 기초로 하여 다광자 흡수를 발생시킨다. 이동수단은 가공물의 예정된 커팅라인을 따라 제1 및 제2레이저빔의 초점을 상대적으로 이동시킨다.

특허문헌3의 기술은 다른 파장을 가지는 제1 및 제2레이저빔을 사용하기 때문에, 색수차(chromatic aberration) 등이 집광렌즈 방향으로 가공물 표면으로부터 다른 깊이를 가지는 위치로 레이저빔이 집광하는 것을 발생시킨다. 각각의 레이저 빔의 초점은 예정된 커팅라인을 따라 상대적으로 이동된다. 예정된 커팅라인을 따르는 단일주사(single scan)는 제1 및 제2레이저빔에 대응하는 두 개의 개질영역을 형성할 수 있다. 특허문헌3에 따르면 하나의 집광렌즈는 다른 파장을 가지는 세 개 이상의 레이저빔을 집광하고 가공물로 레이저빔을 조사한다. 예정된 커팅라인을 따르는 단일주사는 세 개 이상의 개질영역을 형성할 수 있다.

특허문헌2 또는 특허문헌3의 기술은 웨이퍼 표면으로부터 깊이방향으로 다중 개질영역을 형성한다. 두꺼운 웨이퍼에서도 웨이퍼를 커팅하는 개시점으로서의 위치가 증가한다. 예정된 커팅라인을 따라 웨이퍼를 분리하도록 정확하게 커팅하는 것이 가능하다.

그러나, 특허문헌2의 기술은 레이저빔의 입사방향에서 레이저빔의 초점 위치를 웨이퍼로 순차적으로 변화시킨다. 하나의 개질영역이 웨이퍼 표면으로부터 깊이방향으로 소정 간격을 가지는 때에 형성되기 때문에 가공효율은 떨어진다. 다중 개질영역을 형성하는 것은 시간이 많이 걸린다. 상기 기술은 낮은 처리율(단위시간 당 생산성)을 나타내고 양산에 적합하지 않다.

대조적으로, 특허문헌3의 기술은 레이저빔과 대응하는 다른 깊이를 가지는 다중 개질영역을 동시에 형성하도록 다른 파장을 가지는 다중 레이저빔을 웨이퍼로 조사한다. 특허문헌2의 기술과 비교해서, 특허문헌3의 기술은 가공효율이 증가하고 짧은 시간주기로 다중 개질영역을 형성할 수 있다. 그러나, 특허문헌3의 기술은 한 가지 타입의 파장을 가지는 레이저빔을 조사하도록 단일 레이저광원을 사용한다. 각각의 레이저광원은 다른 파장을 가지는 각각의 레이저빔에 대해 제공될 필요가 있으므로 레이저광원의 개수는 증가한다. 이에 따라, 레이저 가공장치는 커지게 되고 설치공간은 증가하게 된다. 또한, 레이저 가공장치는 부품의 개수가 증가하여 복잡해지고 따라서 제조비용이 증가하게 된다.

특허문헌2의 기술은 개질영역을 형성하도록 한 가지 타입의 파장을 가지는 레이저빔을 사용한다. 웨이퍼가 매우 두꺼울 때, 웨이퍼 표면으로부터 얕은 부분과 깊은 부분, 즉 레이저빔에 대한 입사면에 정상(normal) 개질영역을 신뢰성 있게 형성하는 것은 어렵다.

예를 들면, 웨이퍼 표면으로부터 얕은 부분에 정상 개질영역을 신뢰성 있게 형성하기 위해서 레이저빔 파장이 설정된다고 가정한다. 이러한 경우에, 웨이퍼 표면으로부터 깊은 부분에 정상 개질영역을 신뢰성 있게 형성하는 것은 어렵다. 반대로, 웨이퍼 표면으로부터 깊은 부분에 정상 개질영역을 신뢰성 있게 형성하기 위해서 레이저빔 파장이 설정된다고 가정한다. 이러한 경우에, 웨이퍼 표면으로부터 얕은 부분에 정상 개질영역을 신뢰성 있게 형성하는 것은 어렵다.

최근, 반도체기판 다층 적층기술이 발달하고 있다. 다층 웨이퍼에 대한 특허문헌1 내지 특허문헌3에 개시된 레이저 다이싱 기술은 반도체 웨이퍼를 분할하도록 커팅하는데 사용된다. 반도체기판 다층 적층기술은, 예를 들면 접착기술과 사이목스(separation by implanted oxygen;SIMOX)기술, 사파이어와 같은 기판에 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체층에 대한 결정 성장기술, 및 실리콘기판과 유리기판을 접착하기 위한 양극접착(anodic bonding)을 사용하는 기술을 포함한다.

특허문헌1과 특허문헌2에 따른 기술은 개질영역을 형성하도록 하나의 타입의 파장을 가지는 레이저빔을 사용하기 때문에, 다층 웨이퍼에 정상 개질영역을 신뢰성 있게 형성하는 것은 어렵다. 그 이유는 다음과 같다. 다층의 층들은 다른 광학특성을 가진다. 각각의 층은 레이저빔에 대한 비굴절율을 나타낸다. 레이저빔은 층들 사이의 경계 표면에 부분적으로 반사한다. 반사광은 소멸되는 입사광을 간섭한다. 레이저빔 에너지는 레이저빔에 대한 입사면으로부터 깊은 부분에서 크게 약화된다. 상기 깊은 부분은 다광자 흡수를 발생시키는데 필요한 레이저빔에 대한 에너지가 부족하다. 따라서, 개질영역은 형성될 수 없다.

웨이퍼가 정상 개질영역을 신뢰성 있게 제공하지 않을 때, 상기 웨이퍼는 커팅에 의해 분리되는 동안 불필요하게 크랙이 생긴다. 커팅에 의한 정확한 분리는 예정된 커팅라인을 따르는 것이 어렵기 때문에 웨이퍼로부터 커팅되고 분리되는 칩의 수율과 질은 저하된다.

특허문헌4에 제안된 기술은 웨이퍼 표면으로부터 레이저빔을 조사하고 웨이퍼에 개질영역을 형성하는 레이저 다이싱 장치를 제공한다. 상기 장치는 다중 레이저헤드와 척 테이블을 구비하여 제공된다. 레이저헤드는 웨이퍼에 레이저빔을 조사한다. 척 테이블은 웨이퍼를 구비하고 상기 레이저헤드와 상대적으로 X방향, 즉 가공방향으로 이동한다. 레이저헤드는 X방향과 직교하는 Y방향으로 독립하여 이동가능하게 구성된다.

특허문헌4의 기술에 따르면, 다중 레이저헤드는 Y방향으로 독립하여 이동할 수 있다. 다중 라인은 다양한 가공피치와 함께 웨이퍼에 동시에 가공될 수 있다. 이것은 가공효율이 향상되도록 한다.

특허문헌4는 X와 Y방향에 직교하는 Z방향으로 독립하여 이동가능하도록 제공되는 다중 레이저헤드가 제안된다. 다중 레이저헤드로부터 조사된 레이저빔에 대한 다른 초점을 Z방향을 따라 지정하는 것은 가능하다. 하나의 가공 스트로크(stroke)는 웨이퍼에 개질영역의 다층을 형성할 수 있으므로 두꺼운 웨이퍼에서도 쉽게 파단하는 것이 가능하다.

특허문헌4의 기술에 따르면, 개질영역은 우선 입사면으로서 웨이퍼 표면으로부터 얕은 부분에 형성되고 그 다음 깊은 부분에 형성된다. 이러한 경우, 얕은 부분에 형성된 개질영역은 깊은 부분에 개질영역을 형성하기 위한 레이저빔의 입사를 방해한다. 따라서, 깊은 부분에 정상 개질영역을 신뢰성 있게 형성하는 것은 어렵다.

- 특허문헌1 : 일본등록특허공보 제3408805호

- 특허문헌2 : 일본공개특허공보 제2002-205180호

- 특허문헌3 : 일본공개특허공보 제2004-337903호

- 특허문헌4 : 일본공개특허공보 제2004-111946호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 제안된 본 발명의 목적은, 웨이퍼 표면으로부터 깊이방향으로 다중 개질영역을 형성하기 위해서 짧은 시간주기로 정상 개질영역을 신뢰성 있게 형성할 수 있는 소형이고 저비용의 레이저 가공장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 웨이퍼 표면으로부터 깊이방향으로 다중 개질영역을 형성하기 위해서 짧은 시간주기로 정상 개질영역을 신뢰성 있게 형성할 수 있는 저비용의 레이저 가공방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따른 레이저 가공장치는, 웨이퍼에 다광자 흡수로 인한 개질영역을 형성하도록 상기 웨이퍼의 초점으로 레이저빔을 조사한다. 다수 개의 파장을 가지는 레이저빔을 동시에 발생시키고 조사하기 위한 하나의 레이저광원; 및 상기 레이저광원으로부터 조사된 레이저빔을 상기 초점에 수렴하기 위한 하나의 집광렌즈를 포함한다. 상기 다수 개의 파장을 가지는 레이저빔은 상기 웨이퍼의 예정된 커팅라인을 따라 상기 웨이퍼의 표면으로부터 깊이방향으로 소정 간격을 가지고 배치되는 다수 개의 개질영역을 동시에 형성하도록 상기 웨이퍼의 표면으로부터 내부의 다수 개의 초점으로 동시에 조사된다.

본 발명의 다른 관점에 따른 레이저 가공장치는, 웨이퍼에 다광자 흡수로 인한 개질영역을 형성하도록 상기 웨이퍼의 초점으로 레이저빔을 조사한다. 다수 개의 파장으로부터 선택된 하나의 파장을 가지는 레이저빔을 발생시키고 조사하기 위한 하나의 레이저광원; 및 상기 레이저광원으로부터 조사된 레이저빔을 상기 초점에 수렴하기 위한 하나의 집광렌즈를 포함한다. 상기 초점은 상기 웨이퍼의 예정된 커팅라인을 따라 상기 웨이퍼의 표면으로부터 깊이를 분할함으로써 이루어진 다수 개의 부분들의 각 부분 내부에 배치되며, 상기 초점은 상기 각 부분에 적어도 하나의 개질영역을 형성하도록 상기 각 부분에 적합한 파장을 가지는 레이저빔을 조사하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 관점에 따른 레이저 가공장치는, 웨이퍼에 다광자 흡수로 인한 개질영역을 형성하도록 다수 개의 웨이퍼 층을 가지는 다층 웨이퍼의 초점으로 레이저빔을 조사한다. 다수 개의 파장으로부터 선택된 하나의 파장을 가지는 레이저빔을 발생시키고 조사하기 위한 하나의 레이저광원; 및 상기 레이저광원으로부터 조사된 레이저빔을 상기 초점에 수렴하기 위한 하나의 집광렌즈를 포함한다. 상기 초점은 상기 다층 웨이퍼의 각 웨이퍼 층 내부에 배치되며, 상기 초점은 상기 다층 웨이퍼의 예정된 커팅라인을 따라 상기 각 웨이퍼 층에 적어도 하나의 개질영역을 형성하도록 상기 다층 웨이퍼의 최상부 웨이퍼 층의 표면으로부터 상기 각 웨이퍼 층에 적합한 파장을 가지는 레이저빔을 조사하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 관점에 따른 레이저 가공장치는, 웨이퍼에 다광자 흡수로 인한 개질영역을 형성하도록 제1면 및 제2면을 가지는 제1층 위에 제1면 및 제2면을 가지는 제2층을 적층함으로써 형성되고 상기 제1층의 제1면을 향하여 상기 제2층의 제2면이 구비되는 이층 웨이퍼의 초점으로 레이저빔을 조사한다. 다수 개의 파장으로부터 선택된 하나의 파장을 가지는 레이저빔을 발생시키고 조사하기 위한 하나의 레이저광원; 및 상기 레이저광원으로부터 조사된 레이저빔을 상기 초점에 수렴하기 위한 하나의 집광렌즈를 포함한다. 상기 초점은 상기 이층 웨이퍼의 예정된 커팅라인을 따라 상기 제2층 내부에 적어도 하나의 개질영역을 형성하도록 상기 제2층에 적합한 파장을 가지는 레이저빔을 상기 제2층의 제1면으로부터 조사하기 위해 상기 제2층 내부에 배치된다. 상기 초점은 상기 이층 웨이퍼의 예정된 커팅라인을 따라 상기 제1층 내부에 적어도 하나의 개질영역을 형성하도록 상기 제1층에 적합한 파장을 가지는 레이저빔을 상기 제1층의 제2면으로부터 조사하기 위해 상기 제1층 내부에 배치된다.

본 발명의 또 다른 관점에 따른 레이저 가공방법은, 다수 개의 파장을 가지는 레이저빔을 동시에 발생시키고 조사하기 위한 하나의 레이저광원, 및 상기 레이저광원으로부터 조사된 레이저빔을 초점에 수렴하기 위한 하나의 집광렌즈를 사용하여 웨이퍼에 다광자 흡수로 인한 개질영역을 형성하도록 상기 웨이퍼의 초점으로 레이저빔을 조사한다. 상기 웨이퍼의 내부의 다수 개의 초점에 적합한 레이저빔의 다수 개의 파장을 선택하고; 상기 웨이퍼의 예정된 커팅라인을 따라 상기 웨이퍼의 표면으로부터 깊이방향으로 소정 간격을 두고 배치되는 다수 개의 개질영역을 동시에 형성하도록 다수 개의 파장을 가지는 레이저빔을 상기 웨이퍼의 표면으로부터 다수 개의 초점으로 동시에 조사한다.

본 발명의 또 다른 관점에 따른 레이저 가공방법은, 다수 개의 파장으로부터 선택된 하나의 파장을 가지는 레이저빔을 발생시키고 조사하기 위한 하나의 레이저광원; 및 상기 레이저광원으로부터 조사된 레이저빔을 상기 초점에 수렴하기 위한 하나의 집광렌즈를 사용하여 웨이퍼에 다광자 흡수로 인한 개질영역을 형성하도록 상기 웨이퍼의 초점으로 레이저빔을 조사한다. 상기 웨이퍼의 표면으로부터 깊이를 분할함으로써 이루어진 다수 개의 부분들의 각 부분 내부에 초점을 배치하고, 상기 웨이퍼의 예정된 커팅라인을 따라 상기 각 부분에 적어도 하나의 개질영역을 형성하도록 상기 각 부분에 적합한 파장을 가지는 레이저빔을 조사한다.

본 발명의 또 다른 관점에 따른 레이저 가공방법은, 다수 개의 파장으로부터 선택된 하나의 파장을 가지는 레이저빔을 발생시키고 조사하기 위한 하나의 레이저광원; 및 상기 레이저광원으로부터 조사된 레이저빔을 상기 초점에 수렴하기 위한 하나의 집광렌즈를 사용하여 웨이퍼에 다광자 흡수로 인한 개질영역을 형성하도록 다수 개의 웨이퍼 층을 가지는 다층 웨이퍼의 초점으로 레이저빔을 조사한다. 상기 다층 웨이퍼에서 각각의 웨이퍼 층 내부에 초점을 배치하고, 상기 다층 웨이퍼의 예정된 커팅라인을 따라 상기 각각의 웨이퍼 층에 적어도 하나의 개질영역을 형성하도록 상기 각각의 웨이퍼 층에 적합한 파장을 가지는 레이저빔을 상기 다층 웨이퍼의 최상부 웨이퍼 층 표면으로부터 조사한다.

본 발명의 또 다른 관점에 따른 레이저 가공방법은, 다수 개의 파장으로부터 선택된 하나의 파장을 가지는 레이저빔을 발생시키고 조사하기 위한 하나의 레이저광원; 및 상기 레이저광원으로부터 조사된 레이저빔을 상기 초점에 수렴하기 위한 하나의 집광렌즈를 사용하여 웨이퍼에서 다광자 흡수로 인한 개질영역을 형성하도록 제1면 및 제2면을 가지는 제1층 위에 제1면 및 제2면을 가지는 제2층을 적층함으로써 형성되고 상기 제1층의 제1면을 향하여 상기 제2층의 제2면이 구비되는 이층 웨이퍼의 초점으로 레이저빔을 조사한다. 상기 제2층 내부에 초점을 배치하고, 상기 이층 웨이퍼의 예정된 커팅라인을 따라 상기 제2층 내부에 적어도 하나의 개질영역을 형성하도록 상기 제2층에 적합한 파장을 가지는 레이저빔을 상기 제2층의 제1면으로부터 조사한다. 상기 제1층 내부에 초점을 배치하고, 상기 이층 웨이퍼의 예정된 커팅라인을 따라 상기 제1층 내부에 적어도 하나의 개질영역을 형성하도록 상기 제1층에 적합한 파장을 가지는 레이저빔을 상기 제1층의 제2면으로부터 조사한다.

본 발명의 또 다른 관점에 따른 레이저 가공장치는, 웨이퍼에 다광자 흡수로 인한 개질영역을 형성하도록 상기 웨이퍼의 초점으로 레이저빔을 조사한다. 각각의 레이저헤드가 레이저빔을 발생시키고 조사하기 위한 레이저광원, 및 상기 레이저광원으로부터 조사된 레이저빔을 초점에 수렴하기 위한 집광렌즈를 포함하는 다수 개의 레이저헤드를 포함한다. 상기 다수 개의 레이저헤드로부터 동시에 발생된 다수 개의 레이저빔은 상기 웨이퍼의 표면으로부터 깊이방향으로 소정 간격을 두고 다수 개의 개질영역을 동시에 형성하도록 서로 다른 다수 개의 초점에 초점이 맞춰진다. 상기 각각의 개질영역그룹이 상기 웨이퍼의 표면 및 반대면에 대하여 수평으로 소정 간격을 두고 형성된 다수 개의 개질영역을 포함하는 다층으로 된 다수 개의 개질영역그룹은 상기 웨이퍼에 대해 예정된 커팅라인을 따라 펄스방법으로 다수 개의 레이저빔을 조사하는 동안 상기 다수 개의 초점을 상기 웨이퍼와 상대적으로 이동시킴으로써 동시에 형성된다. 상기 다수 개의 레이저빔은 상기 웨이퍼의 표면에 직각으로 입사된다. 상기 다수 개의 초점의 이동방향은 다수 개의 개질영역 중 상기 웨이퍼의 표면으로부터 가장 깊은 개질영역을 항상 우선적으로 형성하기 위해서 웨이퍼에 대하여 설정된다. 상기 다수 개의 초점의 깊이 위치는 상기 웨이퍼 내에 설정된다.

본 발명의 또 다른 관점에 따른 레이저 가공장치는, 웨이퍼에 다광자 흡수로 인한 개질영역을 형성하도록 상기 웨이퍼의 초점으로 레이저빔을 조사한다. 각각의 레이저헤드가 레이저빔을 발생시키고 조사하기 위한 레이저광원, 및 상기 레이저광원으로부터 조사된 레이저빔을 초점에 수렴하기 위한 집광렌즈를 포함하는 다수 개의 레이저헤드; 및 상기 다수 개의 레이저헤드로부터 동시에 발생된 다수 개의 레이저빔에 대한 광축들 사이의 간격을 예정된 커팅라인들 사이의 소정 간격으로 정렬하기 위해서 상기 웨이퍼에 대해 제공된 다수 개의 평행한 예정된 커팅라인들과 직교하는 수평방향으로 다수 개의 레이저헤드를 이동시키기 위한 수평이동부재를 포함한다. 상기 각각의 개질영역그룹이 상기 웨이퍼의 표면 및 반대면에 대하여 수평으로 소정 간격을 두고 형성된 다수 개의 개질영역을 포함하는 다층으로 된 다수 개의 개질영역그룹은 상기 다수 개의 예정된 커팅라인을 따라 펄스방법으로 다수 개의 레이저빔을 조사하는 동안 상기 다수 개의 레이저빔에 대한 다수 개의 초점을 상기 웨이퍼와 상대적으로 이동시킴으로써 동시에 형성된다. 상기 다수 개의 레이저빔은 상기 웨이퍼의 표면에 직각으로 입사된다. 상기 다수 개의 초점의 이동방향은 다수 개의 개질영역 중 상기 웨이퍼의 표면으로부터 가장 깊은 개질영역을 항상 우선적으로 형성하기 위해서 웨이퍼에 대하여 설정된다. 상기 다수 개의 초점의 깊이 위치는 상기 웨이퍼 내에 설정된다.

본 발명의 또 다른 관점에 따른 레이저 가공방법은, 각각의 레이저헤드가 레이저빔을 발생시키고 조사하기 위한 레이저광원, 및 상기 레이저광원으로부터 조사된 레이저빔을 초점에 수렴하기 위한 집광렌즈를 포함하는 다수 개의 레이저헤드를 사용함으로써 웨이퍼에 다광자 흡수로 인한 개질영역을 형성하도록 상기 웨이퍼의 초점으로 레이저빔을 조사한다. 상기 웨이퍼의 표면으로부터 깊이방향으로 소정 간격을 두고 배치되는 다수 개의 개질영역을 동시에 형성하도록 서로 다른 다수 개의 초점에 다수 개의 레이저헤드로부터 동시에 발생된 다수 개의 레이저빔의 초점을 맞춘다. 상기 웨이퍼의 표면 및 반대면에 대하여 수평으로 소정 간격을 두고 형성된 다수 개의 개질영역을 포함하는 각각의 개질영역그룹으로 된 다수 개의 개질영역그룹을 상기 웨이퍼에 대해 예정된 커팅라인을 따라 펄스방법으로 다수 개의 레이저빔을 조사하는 동안 상기 다수 개의 초점을 상기 웨이퍼와 상대적으로 이동시킴으로써 동시에 형성한다. 상기 웨이퍼의 표면에 상기 다수 개의 레이저빔을 직각으로 입사한다. 상기 웨이퍼의 표면으로부터 다수 개의 개질영역 중 가장 깊은 개질영역을 항상 우선적으로 형성하기 위해서 상기 다수 개의 초점의 이동방향을 웨이퍼에 대하여 설정한다. 상기 웨이퍼 내에 상기 다수 개의 초점의 깊이 위치를 설정한다.

본 발명의 또 다른 관점에 따른 레이저 가공방법은, 각각의 레이저헤드가 레이저빔을 발생시키고 조사하기 위한 레이저광원, 및 상기 레이저광원으로부터 조사된 레이저빔을 초점에 수렴하기 위한 집광렌즈를 포함하는 다수 개의 레이저헤드를 사용함으로써 웨이퍼에 다광자 흡수로 인한 개질영역을 형성하도록 상기 웨이퍼의 초점으로 레이저빔을 조사한다. 상기 다수 개의 레이저헤드로부터 동시에 발생된 다수 개의 레이저빔에 대한 광축들 사이의 간격을 예정된 커팅라인들 사이의 소정 간격으로 정렬하기 위해서 상기 웨이퍼에 대해 제공된 다수 개의 평행한 예정된 커 팅라인들과 직교하는 수평방향으로 다수 개의 레이저헤드를 이동시킨다. 상기 각각의 개질영역그룹이 상기 웨이퍼의 표면 및 반대면에 대하여 수평으로 소정 간격을 두고 형성된 다수 개의 개질영역을 포함하는 다수 개의 개질영역그룹을 상기 다수 개의 예정된 커팅라인을 따라 펄스방법으로 다수 개의 레이저빔을 조사하는 동안 상기 다수 개의 레이저빔에 대한 다수 개의 초점을 상기 웨이퍼와 상대적으로 이동시킴으로써 동시에 형성한다. 상기 웨이퍼의 표면에 상기 다수 개의 레이저빔을 직각으로 입사한다. 다수 개의 개질영역 중 상기 웨이퍼의 표면으로부터 가장 깊은 개질영역을 항상 우선적으로 형성하기 위해서 상기 다수 개의 초점의 이동방향을 웨이퍼에 대하여 설정한다. 상기 웨이퍼 내에 상기 다수 개의 초점의 깊이 위치를 설정한다.

본 발명의 또 다른 관점에 따른 레이저 가공장치는, 웨이퍼에 다광자 흡수로 인한 개질영역을 형성한다. 상기 웨이퍼의 표면과 평행한 선에 배치되고, 그 각각은 레이저빔을 조사하기 위한 레이저광원, 및 상기 웨이퍼의 표면과 수직이고 상기 선을 포함하는 허상면(virtual plane)의 상기 웨이퍼 내부에 상기 웨이퍼의 표면으로부터 순차적으로 깊어지도록 배치되는 초점에 레이저빔을 수렴하기 위한 집광렌즈를 포함하는 다수 개의 레이저헤드; 및 상기 허상면에 다층으로 되고 그 각각은 상기 각각의 초점에 대응하는 개질영역을 포함하는 다수 개의 개질영역그룹을 형성하도록 레이저빔이 조사될 때보다 먼저 발생한 초점들 사이에서 가장 깊은 초점을 발생시킨 상기 선과 평행한 웨이퍼와 관련된 레이저헤드를 이동시키기 위한 이동장치를 포함한다.

본 발명의 또 다른 관점에 따른 레이저 가공장치는, 웨이퍼에 다광자 흡수로 인한 개질영역을 형성한다. 상기 웨이퍼의 표면과 평행한 선에 배치되고, 그 각각은 레이저빔을 조사하기 위한 레이저광원, 및 상기 웨이퍼의 표면과 수직이고 상기 선을 포함하는 허상면의 상기 웨이퍼 내부에 상기 웨이퍼의 표면으로부터 순차적으로 깊어지도록 배치되는 초점에 레이저빔을 수렴하기 위한 집광렌즈를 포함하는 다수 개의 레이저헤드; 상기 조사된 레이저빔이 없이 먼저 발생한 초점들 사이에서 가장 깊은 초점을 발생시킨 상기 선과 평행한 웨이퍼와 관련된 레이저헤드를 이동시키기 위한 제1이동장치; 및 그 각각이 개질영역들을 포함하고 상기 웨이퍼에 대한 각각의 예정된 커팅라인에 포함되는 다수 개의 개질영역그룹들을 형성하도록 레이저빔이 조사될 때 상기 허상면과 직교하게 상기 웨이퍼와 관련된 레이저헤드를 이동시키기 위한 제2이동장치를 포함한다.

본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다. 이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면들에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

1. 제1실시예

도1a 내지 도4는 제1실시예에 따른, 웨이퍼(10)에 레이저빔을 조사하고 개질영역을 형성하는 공정을 나타낸다. 도1a는 웨이퍼(10)의 평면도이다. 도1b 내지 도4는 웨이퍼(10)를 개략적으로 나타낸 세로 단면도이다. 도1b는 도1a의 X-X선에 따른 단면도이다. 도2 내지 도4는 예정된 커팅라인(K)과 동일한 도1a의 Y-Y선에 따른 단면도이다.

웨이퍼(벌크 실리콘 웨이퍼(bulk silicon wafer))(10)는 벌크 단결정 실리콘 재료로 제조된다. 상기 웨이퍼(10)의 반대면(10a)은 다이싱 필름(다이싱 시트, 다이싱 테이프, 및 신장 테이프(expanding tape))(11)이 부착된다. 다이싱 필름(11)은 신장방향으로 힘을 가하거나 가열함으로써 신장되는 신장가능한 플라스틱 필름 재료로 제조된다. 다이싱 필름(11)은 접착제(미도시)로 웨이퍼(10)의 반대면 전체에 접착된다.

<공정1 : 도2 참조>

레이저 가공장치는 하나의 레이저광원(SLa)과 하나의 집광렌즈(CV)가 제공된다. 레이저광원(SLa)은 두 개의 파장(λa, λb)을 가지는 레이저빔(La, Lb)을 동시에 발생시키고 조사한다. 레이저빔(La, Lb)에 대한 광축(OA)은 웨이퍼(10)의 표면(10b)과 수직이다. 이러한 상태에서, 레이저빔(La, Lb)은 집광렌즈(CV)를 통해 웨이퍼(10)의 표면(10b)(레이저빔(La, Lb)에 대한 입사면)에 조사된다. 레이저빔(L)은 초점(Pa, Pb)에 수렴된다. 이러한 초점들은 웨이퍼(10)의 소정 위치에 정렬된다. 그 결과로서, 레이저빔(La, Lb)의 조사는 웨이퍼(10)의 초점(Pa, Pb)에 개질영역(개질층)(R)을 형성한다.

레이저빔 파장을 증가시키는 것은 웨이퍼에서 초점의 깊이 위치를 깊어지도록 한다. 개질영역(R)은 웨이퍼(10)의 표면(10b)으로부터 멀리 형성된다. 한편, 레이저빔 파장을 증가시키는 것은 레이저빔의 입사면(웨이퍼(10)의 표면(10b))으로부터 초점까지의 거리를 증가시킨다. 개질영역(R)은 레이저빔의 입사면으로부터 먼 웨이퍼에 형성된다. 웨이퍼(10)에서 초점(Pa 및 Pb)의 깊이 위치는 웨이퍼(10)의 표면(10b)(레이저빔(La, Lb)에 대한 입사면)으로부터 초점(Pa, Pb)까지의 거리와 동일하다.

레이저빔(La)의 파장(λa)이 레이저빔(Lb)의 파장(λb)보다 더 크게 되도록 설정될 때, 레이저빔(La)에 대한 초점(Pa)의 깊이 위치는 레이저빔(Lb)에 대한 초점(Pb)의 깊이 위치보다 더 깊게 될 수 있다. 예를 들면, YAG(yttrium aluminum garnet) 레이저가 레이저빔(La, Lb)으로 사용된다고 가정한다. 이러한 경우에, 레이저빔(La)의 파장(λa)을 1319㎚로 설정하고 레이저빔(Lb)의 파장(λb)을 1064㎚로 설정하는 것이 필요하다.

개질영역(R)은 레이저빔(La, Lb)의 조사에 의해 발생된 다광자 흡수로 인한 용융 처리영역을 주로 포함한다. 즉, 레이저빔(La, Lb)으로 인한 다광자 흡수는 웨이퍼(10)의 초점(Pa, Pb)과 대응하는 위치를 국부적으로 가열한다. 가열된 위치는 일단 용융된 다음 재경화된다. 이러한 방법으로 웨이퍼(10)에서 용융된 다음 재경화된 영역은 개질영역(R)이 된다. 용융 처리영역은 상 또는 결정구조가 변하는 영역을 나타낸다. 다시 말해서, 용융 처리영역은 웨이퍼(10)에서, 단결정 실리콘을 비정질 실리콘으로 변화시키고 단결정 실리콘을 다결정 실리콘으로 변화시키며 단결정 실리콘을 비정질 실리콘과 다결정 실리콘을 포함하는 구조로 변화시키는 영역 중 하나이다. 웨이퍼(10)가 벌크 실리콘 웨이퍼이기 때문에, 용융 처리영역은 주로 다결정 실리콘으로 이루어진다.

용융 처리영역은 웨이퍼(10)에서 레이저빔(La, Lb)의 흡수에 의해서가 아니 라 다광자 흡수(즉, 레이저빔에 의한 정상 가열)에 의해 주로 형성된다. 이에 따라, 레이저빔(La, Lb)은 웨이퍼(10)의 초점(Pa, Pb) 이외의 위치에 거의 흡수되지 않는다. 이것은 웨이퍼(10)의 표면(10b)이 용융되거나 변형되는 것을 방지한다.

레이저 가공장치는 웨이퍼(10)에서 초점(Pa, Pb)에 대한 일정한 깊이 위치를 유지함으로써 주사(scanning)를 위한 펄스 레이저빔(La, Lb)을 조사한다. 레이저 가공장치는 웨이퍼(10)에 대한 직선의 예정된 커팅라인(K)을 따라 도2의 화살표 α 방향으로 초점(Pa, Pb)을 이동시킨다.

또한, 레이저 가공장치는 이러한 레이저빔을 주사함이 없이 레이저빔(La, Lb)을 조사하기 위한 일정한 위치를 유지할 수 있다. 이러한 상태에서, 레이저빔(La, Lb)의 조사방향과 직교하는 방향으로 웨이퍼(10)를 탑재하기 위한 탑재 베이스(미도시)를 이동시키는 것이 바람직하다. 이러한 방향은 웨이퍼(10)의 표면(10b)에 대한 레이저빔(La, Lb)의 입사방향과 동일하다. 즉, 레이저 가공장치는 레이저빔(La, Lb)을 주사하거나 웨이퍼(10)에 대한 예정된 커팅라인(K)을 따라 웨이퍼(10)와 상대적으로 초점(Pa, Pb)을 이동시키도록 웨이퍼(10)를 이동시킬 수 있다.

이러한 방법으로, 레이저 가공장치는 웨이퍼(10)의 반대면(10a) 근방의 웨이퍼(10)의 초점(Pa, Pb)에 대한 깊이 위치를 정한다. 이러한 상태에서, 레이저 가공장치는 펄스 레이저빔(La, Lb)을 조사하고 웨이퍼(10)와 상대적으로 초점(Pa, Pb)을 이동시킨다. 레이저 가공장치는 웨이퍼(10)의 표면(10b)으로부터 일정한 깊이 위치에 이층 개질영역그룹(Ga1, Gb1) 세트를 형성한다. 깊이 위치는 내부 방향으로 레이저빔(La, Lb)에 대한 입사면으로부터 소정의 거리와 대응한다. 각각의 개질영역그룹은 웨이퍼(10)의 표면(10b)과 반대면(10a)에 대하여 소정 간격을 두고 수평으로 배치된 다중 개질영역(R)을 포함한다.

<공정2 : 도3 참조>

레이저 가공장치는 웨이퍼(10)의 표면(10b)과 반대면(10a) 사이의 거의 중간에 웨이퍼(10)의 초점(Pa, Pb)에 대한 깊이 위치를 정한다. 이러한 상태에서, 레이저 가공장치는 펄스 레이저빔(La, Lb)을 조사하고 웨이퍼(10)와 상대적으로 초점(Pa, Pb)을 이동시킨다. 레이저 가공장치는 이층 개질영역그룹(Ga2, Gb2)의 세트를 동시에 형성한다. 각각의 개질영역그룹은 웨이퍼(10)의 표면(10b)과 반대면(10a)에 대하여 소정 간격을 두고 수평으로 배치된 다중 개질영역(R)을 포함한다.

<공정3 : 도4 참조>

레이저 가공장치는 웨이퍼(10)의 표면(10b) 근방의 웨이퍼(10)의 초점(Pa, Pb)에 대한 깊이 위치를 정한다. 이러한 상태에서, 레이저 가공장치는 펄스 레이저빔(La, Lb)을 조사하고 웨이퍼(10)와 상대적으로 초점(Pa, Pb)을 이동시킨다. 레이저 가공장치는 이층 개질영역그룹(Ga3, Gb3)의 세트를 동시에 형성한다. 각각의 개질영역그룹은 웨이퍼(10)의 표면(10b)과 반대면(10a)에 대하여 소정 간격을 두고 수평으로 배치된 다중 개질영역(R)을 포함한다.

다중 개질영역(R)은 레이저빔(La)에 대한 초점(Pa)에 형성되고 개질영역그룹(Ga1, Ga2, Ga3)을 구성한다. 다중 개질영역(R)은 레이저빔(Lb)에 대한 초점(Pb) 에 형성되고 개질영역그룹(Gb1, Gb2, Gb3)을 구성한다. 개질영역그룹세트는 개질영역그룹(Ga1, Gb1)의 최하부 세트, 개질영역그룹(Ga2, Gb2)의 중간부 세트, 및 개질영역그룹(Ga3, Gb3)의 최상부 세트를 포함한다. 이러한 개질영역그룹의 세트들은 웨이퍼(10)의 표면(10b)으로부터 깊이방향으로 서로 분리되거나, 연결되거나, 중첩된다. 상기 깊이방향은 웨이퍼(10)의 두께방향, 웨이퍼의 단면방향, 웨이퍼의 표면(10b)과 반대면(10a)에 직교하는 방향과 동일하다.

<공정4 : 도1b 참조>

레이저 가공장치는 웨이퍼(10)에 6층 개질영역그룹(Ga1, Gb1, Ga2, Gb2, Ga3, Gb3)의 세 개의 세트를 형성한다. 상기 장치는 예정된 커팅라인에 대해서 수평으로(화살표 β와 β'방향) 다이싱 필름(11)을 신장함으로써 각각의 개질영역그룹에 인장력을 가한다.

그 결과로서, 전단응력이 웨이퍼(10)에 발생한다. 크랙은 다이싱 필름(11)에 가장 가까운 개시점으로서 최하부층 개질영역그룹(Ga1)에 웨이퍼(10)의 깊이방향으로 우선적으로 발생한다. 그 후 다른 크랙은 개시점으로서 Ga1 상부의 개질영역그룹(Gb1)에 웨이퍼(10)의 깊이방향으로 발생한다. 또한 또 다른 크랙은 개시점으로서 Gb1 상부의 개질영역그룹(Ga2)에 웨이퍼(10)의 깊이방향으로 발생한다. 마찬가지로, 크랙들은 개시점으로서 개질영역그룹(Ga1 내지 Gb3)에 웨이퍼(10)의 깊이방향으로 발생한다. 개시점으로서 개질영역그룹(Ga1 내지 Gb3)의 이러한 크랙들은 서로 연결되어 진행한다. 진행된 크랙은 웨이퍼(10)를 커팅하고 분리하도록 웨이퍼(10)의 표면(10b)과 반대면(10a)에 도달한다.

개질영역그룹(Ga1 내지 Gb3)은 예정된 커팅라인(K)을 따라 형성된다. 다이싱 필름(11)을 신장하고 개질영역그룹(Ga1 내지 Gb3)에 인장력을 적절하게 가하는 것은 바람직한 예이다. 이것은 세 개의 세트 또는 6층 개질영역그룹(Ga1 내지 Gb3)을 구성하는 각각의 개질영역(R)에 파단을 발생시킨다. 개질영역(R)은 커팅을 위한 개시점으로서 작용한다. 이러한 방법으로, 웨이퍼(10)에 불필요한 크랙을 발생시킴이 없이 상대적으로 작은 힘으로 웨이퍼(10)를 정확하게 커팅하고 분리하는 것이 가능하다.

다수의 칩들(미도시)은 얇고 거의 원형 디스크형상의 웨이퍼(10)의 표면(10b)의 격자무늬에 배치된다. 예정된 커팅라인은 칩들 사이에 제공된다. 즉, 다중의 예정된 커팅라인은 웨이퍼(10)의 표면(10b)의 격자무늬에 배치된다. 개질영역그룹(Ga1 내지 Gb3)이 각각의 예정된 커팅라인에 대해서 형성된 후, 다이싱 필름(11)의 신장은 웨이퍼(10)를 칩으로 커팅하고 분리할 수 있다.

<제1실시예의 동작 및 작용효과>

제1실시예는 다음의 동작 및 작용효과를 제공할 수 있다.

<1-1> 제1실시예는 두 개의 파장(λa, λb)을 가지는 레이저빔(La, Lb)을 동시에 발생시키고 조사하는 하나의 레이저광원(SLa)을 사용한다. 제1실시예는 웨이퍼(10)에서 레이저빔(La, Lb)에 대한 초점(Pa, Pb)의 깊이 위치를 점진적으로 변화시킨다. 제1실시예는 세 개의 세트 또는 6층 개질영역그룹(Ga1 내지 Gb3)을 연속적으로 형성한다. 개질영역그룹의 하나의 세트는 두 개의 층을 구성하고 동시에 형 성된다. 개질영역그룹은 웨이퍼의 표면(10b)으로부터 깊이방향으로 웨이퍼(10)의 예정된 커팅라인(K)을 따라 서로 분리되거나, 연결되거나, 중첩된다.

다시 말해서, 제1실시예는 웨이퍼(10)에 대해서 입사방향(깊이방향)으로 레이저빔(La, Lb)의 초점(Pa, Pb)에 대해 순차적으로 변화된 다중 위치(깊이 위치)에서 웨이퍼(10)로 레이저빔(La, Lb)을 조사한다. 제1실시예는 입사방향을 따라 서로 분리되거나, 연결되거나, 중첩되도록 하기 위해서 세 개의 세트 또는 6층 개질영역그룹(Ga1 내지 Gb3)을 구성하는 다중 개질영역(R)을 형성한다.

제1실시예는 두 개의 파장(λa, λb)을 가지는 레이저빔(La, Lb)을 웨이퍼(10)로 동시에 조사한다. 이러한 방법으로, 제1실시예는 레이저빔(La, Lb)에 대응하는 다른 깊이를 가지는 2층 개질영역그룹(Ga1, Gb1, Ga2, Gb2, Ga3, Gb3)을 구성하는 개질영역(R)을 동시에 형성한다. 이에 따라, 제1실시예는 다른 깊이를 가지는 하나의 개질영역을 동시에 형성하는 특허문헌1의 기술보다 더 높은 가공효율을 제공한다. 본 실시예는 짧은 시간주기로 정상 개질영역그룹(Ga1 내지 Gb3)의 다층을 신뢰성 있게 형성할 수 있다. 본 실시예는 높은 처리율을 제공하고 양산에 적합하다.

제1실시예는 하나의 레이저광원(SLa)만을 사용한다. 본 실시예는 다른 파장을 가지는 각각의 레이저빔에 대한 레이저광원을 제공하는 특허문헌3의 기술보다 레이저 가공장치를 더 소형화할 수 있다. 본 실시예는 설치공간을 감소시킨다. 또한, 본실시예는 레이저 가공장치를 간단하게 하여 부품의 개수를 감소시키고 제조비용을 감소시키는 것이 가능하다.

<1-2> 제1실시예는 개질영역그룹(Ga1 내지 Gb3)의 여섯 개의 층을 형성한다. 개질영역그룹에 대한 층의 개수는 웨이퍼(10)의 두께에 따라 적절하게 정해질 수 있다. 네 개의 층 이하 또는 여덟 개의 층 이상을 가지는 개질영역그룹을 형성하는 것이 바람직하다.

<1-3> 제1실시예는 두 개의 파장(λa, λb)을 가지는 레이저빔(La, Lb)을 동시에 조사하는 레이저광원(SLa)(두 개의 파동이 동시에 가능한 레이저광원)을 사용한다. 본 실시예는 2층 개질영역그룹(Ga1, Gb1, Ga2, Gb2, Ga3, Gb3)을 구성하는 개질영역(R)을 동시에 형성한다. 또한, 본 실시예는 세 개 이상의 파장을 가지는 레이저빔을 동시에 발생시키고 조사하는 레이저광원을 사용한다. 본 실시예는 세 개의 층 이상을 가지는 개질영역그룹을 구성하는 개질영역(R)을 동시에 형성한다.

레이저빔(La, Lb)의 파장(λa, λb)은 전술한 바와 같이 λa에 대해 1319㎚, λb에 대해 1064㎚로 제한되지 않는다. 전술한 동작 및 작용효과를 완전히 제공하기 위해서 시행착오를 거쳐 최적값을 실험적으로 찾는 것이 바람직하다.

<1-4> 전술한 바와 같이 Ga1, Gb1, Ga2, Gb2, Ga3, Gb3의 순서대로 6층 개질영역그룹(Ga1 내지 Gb3)을 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 형성(formation)은 레이저빔(La, Lb)이 입사되는 웨이퍼(10)의 표면(10b)(레이저빔(La, Lb)에 대한 입사면)으로부터 가장 먼 개질영역그룹으로부터 시작된다.

예를 들면, 개질영역그룹(Ga3, Gb3)을 우선 형성하고 그 후 개질영역그룹(Ga1, Gb1)을 형성한다고 가정한다. 개질영역그룹(Ga3, Gb3)은 레이저빔(La, Lb)이 입사되는 웨이퍼(10)의 표면(10b) 근방에 배치된다. Ga1과 Gb1은 표면(10b)으로 부터 멀리 배치된다. 상기 우선적으로 형성된 개질영역그룹(Ga3, Gb3)은 개질영역그룹(Ga1, Gb1)이 형성되는 동안 조사된 레이저빔(La, Lb)을 확산시킨다. 이것은 개질영역그룹(Ga1, Gb1)을 구성하는 개질영역(R)의 불규칙한 크기를 유발한다. 개질영역그룹(Ga1, Gb1)은 균일하게 형성될 수 없다.

반대로, 제1실시예는 레이저빔(La, Lb)이 입사되는 웨이퍼(10)의 표면(10b)(레이저빔(La, Lb)에 대한 입사면)으로부터 가장 먼 개질영역그룹으로부터 시작하는 순서로 개질영역그룹(Ga1 내지 Gb3)을 형성한다. 표면(10b)의 입사면과 초점(Pa, Pb) 사이에 개질영역(R)을 가지지 않는 새로운 개질영역(R)을 형성하는 것이 가능하다. 이미 형성된 개질영역(R)은 레이저빔(La, Lb)을 확산시키지 않는다. 6층 개질영역그룹(Ga1 내지 Gb3)을 균일하게 형성하는 것이 가능하다.

또한, 6층 개질영역그룹(Ga1 내지 Gb3)이 웨이퍼(10)의 표면(10b)에 가장 가까운 곳으로부터 시작하는 순서로(즉, Ga3, Gb3, Ga2, Gb2, Ga1, Gb1의 순서로) 형성되거나 임의대로 형성될 때, 6층 개질영역그룹(Ga1 내지 Gb3)은 어느 정도로 균일하게 형성될 수 있다. 실제로 형성된 개질영역그룹을 실험적으로 확인함으로써 개질영역그룹을 형성하는 순서를 적절하게 결정하는 것은 바람직한 예이다.

다음의 방법은 웨이퍼(10)에서 초점(Pa, Pb)의 깊이 위치를 변화시킴으로써 개질영역그룹(Ga1 내지 Gb3)의 다층을 형성하는데 유용하다. <a> 레이저빔(La, Lb)을 조사하기 위한 레이저광원(SLa)과 집광렌즈(CV)를 포함하는 헤드(레이저헤드)를 웨이퍼(10)의 표면(10b) 및 반대면(10a)에 대하여 상하 수직으로 이동시키고; <b> 웨이퍼(10)를 탑재하기 위한 탑재 베이스를 웨이퍼(10)의 표면(10b) 및 반대 면(10a)에 대하여 상하 수직으로 이동시키며; <c> 헤드와 탑재 베이스를 서로 상하 반대로 이동시키기 위해 <a>와 <b>를 조합한다. 이러한 방법은 <a>와 <b> 방법보다 더 빨리 개질영역그룹(Ga 내지 Gc)의 다층을 형성할 수 있다.

2. 제2실시예

도5 및 도6은 제2실시예에 따른, 웨이퍼(10)에 레이저빔을 조사하고 개질영역을 형성하는 공정을 나타낸다. 도5 및 도6은 제2실시예에 따른 웨이퍼를 개략적으로 나타낸 세로 단면도이다.

<공정1 : 도5 참조>

레이저 가공장치는 하나의 레이저광원(SLb)과 하나의 집광렌즈(CV)가 제공된다. 레이저광원(SLb)은 파장(λc)을 가지는 레이저빔(Lc)과 파장(λd)을 가지는 레이저빔(Lc) 중 하나를 선택한다. 이후, 레이저광원(SLb)은 선택된 파장을 가지는 레이저빔을 조사하도록 발생시킨다.

레이저 가공장치는 레이저광원(SLb)이 파장(λc)을 가지는 레이저빔(Lc)을 조사하도록 한다. 레이저빔(Lc)에 대한 광축(OA)은 웨이퍼(10)의 표면(10b)과 수직이다. 이러한 상태에서, 레이저빔(Lc)은 집광렌즈(CV)를 거쳐 웨이퍼(10)의 표면(10b)(레이저빔(Lc)에 대한 입사면)에 조사된다. 레이저빔(Lc)은 초점(Pc), 즉 웨이퍼(10)에서 지정된 위치에 수렴된다. 개질영역(R)은 레이저빔(Lc)의 조사의 결과로서 웨이퍼(10)의 초점(Pc)에 형성된다.

레이저 가공장치는 웨이퍼(10)의 반대면(10a) 근방의 웨이퍼(10)의 초점(Pc) 에 대한 깊이 위치를 설정한다. 이러한 상태에서, 레이저 가공장치는 펄스 레이저빔(Lc)을 조사하고 웨이퍼(10)와 상대적으로 초점(Pc)을 이동시킨다. 레이저 가공장치는 웨이퍼(10)의 표면(10b)으로부터 소정 깊이 위치(즉, 레이저빔(Lc)에 대한 입사면으로부터 내부의 소정 위치)에 일층 개질영역그룹(Gc1)을 형성한다. 개질영역그룹(Gc1)은 웨이퍼(10)의 표면(10b)과 반대면(10a)에 대하여 수평으로 소정 간격을 두고 발생된 다중 개질영역(R)으로 이루어진다.

레이저 가공장치는 웨이퍼(10)의 초점(Pc)에 대한 깊이 위치를 점진적으로 변화시킨다. 레이저 가공장치는 웨이퍼(10)의 반대면(10a) 근방으로부터 상방으로 3층 개질영역그룹(Gc1 내지 Gc3)을 연속적으로 형성한다. 개질영역그룹은 웨이퍼의 표면(10b)으로부터 깊이방향으로 웨이퍼(10)의 예정된 커팅라인(K)을 따라 서로 분리되거나, 연결되거나, 중첩된다.

<공정2 : 도6 참조>

레이저 가공장치는 레이저광원(SLb)이 파장(λd)을 가지는 레이저빔(Ld)을 조사하도록 한다. 레이저빔(Ld)에 대한 광축(OA)은 웨이퍼(10)의 표면(10b)에 수직이다. 이러한 상태에서, 레이저빔(Ld)은 집광렌즈(CV)를 거쳐 웨이퍼(10)의 표면(10b)(레이저빔(Ld)에 대한 입사면)에 조사된다. 레이저빔(Ld)은 초점(Pd), 즉 웨이퍼(10)에서 지정된 위치에 수렴된다. 개질영역(R)은 레이저빔(Ld)의 조사의 결과로서 웨이퍼(10)의 초점(Pd)에 형성된다.

레이저 가공장치는 개질영역그룹(Gc3) 상부의 소정 위치로 웨이퍼(10)의 초점(Pd)에 대한 깊이 위치를 설정한다. 이러한 상태에서, 레이저 가공장치는 펄스 레이저빔(Ld)을 조사하고 웨이퍼(10)와 상대적으로 초점(Pd)을 이동시킨다. 레이저 가공장치는 웨이퍼(10)의 표면(10b)으로부터 소정 깊이 위치(즉, 레이저빔(Ld)에 대한 입사면으로부터 내부의 소정 위치)에 일층 개질영역그룹(Gd1)을 형성한다. 개질영역그룹(Gd1)은 웨이퍼(10)의 표면(10b)과 반대면(10a)에 대하여 수평으로 소정 간격을 두고 발생된 다중 개질영역(R)으로 이루어진다.

레이저 가공장치는 웨이퍼(10)의 초점(Pd)에 대한 깊이 위치를 점진적으로 변화시킨다. 레이저 가공장치는 웨이퍼(10)의 표면(10b)을 향해 개질영역그룹(Gc3) 상부로부터 3층 개질영역그룹(Gd1 내지 Gd3)을 연속적으로 형성한다. 개질영역그룹은 웨이퍼의 표면(10b)으로부터 깊이방향으로 웨이퍼(10)의 예정된 커팅라인(K)을 따라 서로 분리되거나, 연결되거나, 중첩된다.

<공정3>

제1실시예에서 공정3과 유사하게, 다이싱 필름(11)은 예정된 커팅라인(K)에 대하여 수평으로 신장된다. 인장력은 웨이퍼(10)에서 개질영역그룹(Gc1 내지 Gc3, Gd1 내지 Gd3)에 가해진다.

그 결과로서, 전단응력이 웨이퍼(10)에 발생한다. 크랙은 다이싱 필름(11)에 가장 가까운 개시점으로서 최하부층 개질영역그룹(Gc1)에 웨이퍼(10)의 깊이방향으로 우선적으로 발생한다. 그 후 다른 크랙은 개시점으로서 Gc1 상부의 개질영역그룹(Gc2)에 웨이퍼(10)의 깊이방향으로 발생한다. 또한 또 다른 크랙은 개시점으로서 Gc2 상부의 개질영역그룹(Gc3)에 웨이퍼(10)의 깊이방향으로 발생한다. 또한, 또 다른 크랙은 개시점으로서 Gc3 상부의 개질영역그룹(Gd1)에 웨이퍼(10)의 깊이 방향으로 발생한다. 마찬가지로, 크랙들은 개시점으로서 개질영역그룹(Gc1 내지 Gd3)에 웨이퍼(10)의 깊이방향으로 발생한다. 개시점으로서 개질영역그룹(Gc1 내지 Gd3)의 이러한 크랙들은 서로 연결되어 진행한다. 진행된 크랙은 웨이퍼(10)를 커팅하고 분리하도록 웨이퍼(10)의 표면(10b)과 반대면(10a)에 도달한다.

개질영역그룹(Gc1 내지 Gd3)은 예정된 커팅라인(K)을 따라 형성된다. 다이싱 필름(11)을 신장하고 개질영역그룹(Gc1 내지 Gd3)에 인장력을 적절하게 가하는 것은 바람직한 예이다. 이것은 6층 개질영역그룹(Gc1 내지 Gd3)을 구성하는 각각의 개질영역(R)에 파단을 발생시킨다. 개질영역(R)은 커팅을 위한 개시점으로서 작용한다. 이러한 방법으로, 웨이퍼(10)에 불필요한 크랙을 발생시킴이 없이 상대적으로 작은 힘으로 웨이퍼(10)를 정확하게 커팅하고 분리하는 것이 가능하다.

<제2실시예의 동작 및 작용효과>

제2실시예는 다음의 동작 및 작용효과를 제공할 수 있다.

<2-1> 제2실시예는 두 개의 파장(λc, λd)을 가지는 레이저빔(Lc, Ld) 중 하나를 선택하고 선택된 레이저빔을 조사하는 하나의 레이저광원(SLb)을 사용한다. 공정1(도5)은 웨이퍼(10)의 표면(10b)으로부터 깊은 위치에 개질영역(R)을 형성한다. 본 실시예는 웨이퍼(10)의 표면(10b)으로부터 내부의 초점(Pc)으로 파장(λc)을 가지는 레이저빔(Lc)을 조사한다. 본 실시예는 3층 개질영역그룹(Gc1 내지 Gc3)을 구성하는 각각의 개질영역(R)을 형성한다. 공정2(도6)는 웨이퍼(10)의 표면(10b)으로부터 얕은 위치에 개질영역(R)을 형성한다. 본 실시예는 웨이퍼(10)의 표면(10b)으로부터 내부의 초점(Pd)으로 파장(λd)을 가지는 레이저빔(Ld)을 조사한다. 본 실시예는 3층 개질영역그룹(Gd1 내지 Gd3)을 구성하는 각각의 개질영역(R)을 형성한다.

매우 큰 값으로 레이저빔(Lc)의 파장(λc)을 설정하는 것은 웨이퍼(10)의 표면으로부터 깊은 위치로 파장(λc)을 적용할 수 있다. 정상 개질영역(R)은 깊은 위치에 신뢰성 있게 형성될 수 있다. 매우 작은 값으로 레이저빔(Ld)의 파장(λd)을 설정하는 것은 웨이퍼(10)의 표면으로부터 얕은 위치로 파장(λd)을 적용할 수 있다. 정상 개질영역(R)은 얕은 위치에 신뢰성 있게 형성될 수 있다. 파장(λc)은 파장(λd) 보다 더 크게 된다(λc＞λd). 웨이퍼(10)의 재료 및 두께를 고려하여 시행착오를 거쳐 파장(λc, λd)에 대한 최적값을 실험적으로 찾는 것이 바람직하다.

제2실시예는 하나의 레이저광원(SLb)만을 사용한다. 본 실시예는 다른 파장을 가지는 각각의 레이저빔에 대한 레이저광원을 제공하는 특허문헌3의 기술보다 레이저 가공장치를 더 소형화할 수 있다. 본 실시예는 설치공간을 감소시킨다. 또한, 본실시예는 레이저 가공장치를 간단하게 하여 부품의 개수를 감소시키고 제조비용을 감소시키는 것이 가능하다.

<2-2> 제2실시예는 개질영역그룹(Gc1 내지 Gd3)의 여섯 개의 층을 형성한다. 개질영역그룹에 대한 층의 개수는 웨이퍼(10)의 두께에 따라 적절하게 정해질 수 있다. 네 개의 층 이하 또는 여덟 개의 층 이상을 가지는 개질영역그룹을 형성하는 것이 바람직하다.

<2-3> 제2실시예는 두 개의 파장(λc, λd)을 가지는 레이저빔(Lc, Ld)을 선 택적으로 조사하는 레이저광원(SLb)(두 개의 파동이 선택 가능한 레이저광원)을 사용한다. 본 실시예는 웨이퍼(10)의 표면(10b)으로부터 깊고 얕은 두 개의 위치에 대한 최적의 파장(λc, 또는 λd)을 선택한다.

또한, 세 개의 파장으로부터 선택된 하나의 파장을 가지는 레이저빔을 발생시키고 조사하는 레이저광원을 사용하는 것이 바람직하다. 최적의 파장은 웨이퍼(10)의 표면(10b)으로부터 깊고, 얕으며, 중간깊이의 세 개의 위치에 선택적으로 가해질 수 있다. 또한, 네 개 이상의 파장으로부터 선택된 하나의 파장을 가지는 레이저빔을 발생시키고 조사하는 레이저광원을 사용하는 것이 바람직하다. 최적의 파장은 웨이퍼(10)의 표면(10b)으로부터 깊이에 따라 분할된 다층부분에 선택적으로 가해질 수 있다.

<2-4> 전술한 바와 같이 Gc1, Gc2, Gc3, Gd1, Gd2, Gd3의 순서대로 6층 개질영역그룹(Gc1 내지 Gd3)을 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 형성은 레이저빔(Lc, Ld)이 입사되는 웨이퍼(10)의 표면(10b)(레이저빔(Lc, Ld)에 대한 입사면)으로부터 가장 먼 개질영역그룹으로부터 시작된다. 그 이유는 제1실시예의 <1-4>에서 설명한 바와 같다.

또한, 6층 개질영역그룹(Gc1 내지 Gd3)이 웨이퍼(10)의 표면(10b)에 가장 가까운 곳으로부터 시작하는 순서로(즉, Gd3, Gd2, Gd1, Gc3, Gc2, Gc1의 순서로) 형성되거나 임의대로 형성될 때, 6층 개질영역그룹(Gc1 내지 Gd3)은 어느 정도로 균일하게 형성될 수 있다. 실제로 형성된 개질영역그룹을 실험적으로 확인함으로써 개질영역그룹을 형성하는 순서를 적절하게 결정하는 것은 바람직한 예이다.

3. 제3실시예

도7 및 도8은 제3실시예에 따른, 웨이퍼(12,13)에 레이저빔을 조사하고 개질영역을 형성하는 공정을 나타낸 것이다. 도7 및 도8은 제3실시예에 따른 웨이퍼(12,13)를 개략적으로 나타낸 세로 단면도이다.

웨이퍼(벌크 실리콘 웨이퍼)(12,13)는 벌크 단결정 실리콘 재료로 제조된다. 다이싱 필름(11)은 웨이퍼(12)의 반대면(12a)에 접착된다. 웨이퍼(13)는 웨이퍼(12)의 표면(12b)에 배치된다. 웨이퍼(12)의 표면(12b)과 웨이퍼(13)의 반대면(13a)은 이층 구조를 형성하도록 접착된다.

<공정1 : 도7 참조>

레이저 가공장치는 하나의 레이저광원(SLc)과 하나의 집광렌즈(CV)가 제공된다. 레이저광원(SLc)은 파장(λe)을 가지는 레이저빔(Le)과 파장(λf)을 가지는 레이저빔(Lf) 중 하나를 선택한다. 이후, 레이저광원(SLc)은 선택된 파장을 가지는 레이저빔을 조사하도록 발생시킨다.

레이저 가공장치는 레이저광원(SLc)이 파장(λe)을 가지는 레이저빔(Le)을 조사하도록 한다. 레이저빔(Le)에 대한 광축(OA)은 웨이퍼(13)의 표면(13b)과 수직이다. 이러한 상태에서, 레이저빔(Le)은 집광렌즈(CV)를 거쳐 웨이퍼(13)의 표면(13b)(레이저빔(Le)에 대한 입사면)에 조사된다. 레이저빔(Le)은 초점(Pe), 즉 웨이퍼(12)에서 지정된 위치에 수렴된다. 개질영역(R)은 레이저빔(Le)의 조사의 결과로서 웨이퍼(12)의 초점(Pe)에 형성된다.

레이저 가공장치는 웨이퍼(12)의 반대면(12a) 근방의 웨이퍼(12)의 초점(Pe) 에 대한 깊이 위치를 설정한다. 이러한 상태에서, 레이저 가공장치는 펄스 레이저빔(Le)을 조사하고 웨이퍼(12)와 상대적으로 초점(Pe)을 이동시킨다. 레이저 가공장치는 웨이퍼(12)의 표면(12b)으로부터 소정 깊이 위치(즉, 레이저빔(Le)에 대한 입사면으로부터 내부의 소정 위치)에 일층 개질영역그룹(Ge1)을 형성한다. 개질영역그룹(Ge1)은 웨이퍼(12)의 표면(12b)과 반대면(12a)에 대하여 수평으로 소정 간격을 두고 발생된 다중 개질영역(R)으로 이루어진다.

레이저 가공장치는 웨이퍼(12)의 초점(Pe)에 대한 깊이 위치를 점진적으로 변화시킨다. 레이저 가공장치는 웨이퍼(12)의 예정된 커팅라인(K)을 따라 3층 개질영역그룹(Ge1 내지 Ge3)을 연속적으로 형성한다. 개질영역그룹은 서로 분리되거나, 연결되거나, 중첩되도록 웨이퍼(12)의 표면(12b)으로부터 깊이방향으로 배치된다.

<공정2 : 도8 참조>

레이저 가공장치는 레이저광원(SLc)이 파장(λf)을 가지는 레이저빔(Lf)을 조사한다. 레이저빔(Lf)에 대한 광축(OA)은 웨이퍼(13)의 표면(13b)에 수직이다. 이러한 상태에서, 레이저빔(Lf)은 집광렌즈(CV)를 거쳐 웨이퍼(13)의 표면(13b)(레이저빔(Lf)에 대한 입사면)에 조사된다. 레이저빔(Lf)은 초점(Pf), 즉 웨이퍼(13)에서 지정된 위치에 수렴된다. 개질영역(R)은 레이저빔(Lf)의 조사의 결과로서 웨이퍼(13)의 초점(Pf)에 형성된다.

레이저 가공장치는 웨이퍼(13)의 반대면(13a) 근방의 웨이퍼(13)에서 초점(Pf)에 대한 깊이 위치를 설정한다. 이러한 상태에서, 레이저 가공장치는 펄스 레이저빔(Lf)을 조사하고 웨이퍼(13)와 상대적으로 초점(Pf)을 이동시킨다. 레이저 가공장치는 웨이퍼(13)의 표면(13b)으로부터 소정 깊이 위치(즉, 레이저빔(Lf)에 대한 입사면으로부터 내부의 소정 위치)에 일층 개질영역그룹(Gf1)을 형성한다. 개질영역그룹(Gf1)은 웨이퍼(13)의 표면(13b)과 반대면(13a)에 대하여 수평으로 소정 간격을 두고 발생된 다중 개질영역(R)으로 이루어진다.

레이저 가공장치는 웨이퍼(13)의 초점(Pf)에 대한 깊이 위치를 점진적으로 변화시킨다. 레이저 가공장치는 웨이퍼(13)의 예정된 커팅라인(K)을 따라 3층 개질영역그룹(Gf1 내지 Gf3)을 연속적으로 형성한다. 개질영역그룹은 서로 분리되거나, 연결되거나, 중첩되도록 웨이퍼(13)의 표면(13b)으로부터 깊이방향으로 배치된다.

<공정3>

다이싱 필름(11)은 웨이퍼(10)에서 개질영역그룹(Ge1 내지 Ge3, Gf1 내지 Gf3)으로 인장력을 가하기 위해 예정된 커팅라인(K)에 대하여 수평으로 신장된다. 도7 및 도8에 따르면, 다이싱 필름(11)은 수직으로 신장된다.

전단응력이 웨이퍼(12)에 발생한다. 크랙은 다이싱 필름(11)에 가장 가까운 개시점으로서 최하부층 개질영역그룹(Ge1)에 웨이퍼(12)의 깊이방향으로 우선적으로 발생한다. 그 후 다른 크랙은 개시점으로서 Ge1 상부의 개질영역그룹(Ge2)에 웨이퍼(12)의 깊이방향으로 발생한다. 또한 또 다른 크랙은 개시점으로서 Ge2 상부의 개질영역그룹(Ge3)에 웨이퍼(12)의 깊이방향으로 발생한다. 개시점으로서 개질영역그룹(Ge1 내지 Ge3)의 이러한 크랙들은 서로 연결되어 진행한다. 진행된 크랙은 웨이퍼(12)를 커팅하고 분리하도록 웨이퍼(12)의 표면(12b)과 반대면(12a)에 도달한다.

전단응력이 웨이퍼(13)에 발생한다. 크랙은 다이싱 필름(11)에 가장 가까운 개시점으로서 최하부층 개질영역그룹(Gf1)에 웨이퍼(13)의 깊이방향으로 우선적으로 발생한다. 그 후 다른 크랙은 개시점으로서 Gf1 상부의 개질영역그룹(Gf2)에 웨이퍼(13)의 깊이방향으로 발생한다. 또한 또 다른 크랙은 개시점으로서 Gf2 상부의 개질영역그룹(Gf3)에 웨이퍼(13)의 깊이방향으로 발생한다. 개시점으로서 개질영역그룹(Gf1 내지 Gf3)의 이러한 크랙들은 서로 연결되어 진행한다. 진행된 크랙은 웨이퍼(13)를 커팅하고 분리하도록 웨이퍼(13)의 표면(13b)과 반대면(13a)에 도달한다.

개질영역그룹(Ge1 내지 Gf3)은 예정된 커팅라인(K)을 따라 형성된다. 다이싱 필름(11)을 신장하고 개질영역그룹(Ge1 내지 Gf3)에 인장력을 적절하게 가하는 것은 바람직한 예이다. 이것은 6층 개질영역그룹(Ge1 내지 Gf3)을 구성하는 각각의 개질영역(R)에 파단을 발생시킨다. 개질영역(R)은 커팅을 위한 개시점으로서 작용한다. 이러한 방법으로, 웨이퍼(12,13)에 불필요한 크랙을 발생시킴이 없이 상대적으로 작은 힘으로 웨이퍼(12,13)를 정확하게 커팅하고 분리하는 것이 가능하다.

<제3실시예의 동작 및 작용효과>

제3실시예는 다음의 동작 및 작용효과를 제공할 수 있다.

<3-1> 제3실시예는 두 개의 파장(λe, λf)을 가지는 레이저빔(Le, Lf) 중 하나를 선택하고 선택된 레이저빔을 조사하는 하나의 레이저광원(SLc)을 사용한다. 공정1에서(도7), 본 실시예는 이층 구조의 상부 웨이퍼(13)의 표면(13b)으로부터 하부 웨이퍼(12)의 초점(Pe)까지 파장(λe)을 가지는 레이저빔(Le)을 조사한다. 이러한 방법으로, 본 실시예는 3층 개질영역그룹(Ge1 내지 Ge3)을 구성하는 개질영역(R)을 형성한다. 공정2에서(도8), 본 실시예는 웨이퍼(13)의 표면(13b)으로부터 초점(Pf)까지 파장(λf)을 가지는 레이저빔(Lf)을 조사한다. 이러한 방법으로, 본 실시예는 3층 개질영역그룹(Gf1 내지 Gf3)을 구성하는 개질영역(R)을 형성한다.

웨이퍼(12,13)는 다른 광학 특성을 가짐에 따라 레이저빔(Le)에 대한 다른 굴절율을 나타낸다. 레이저빔(Le)의 일부는 웨이퍼들(12,13) 사이의 경계 표면에 반사한다. 반사광은 소멸되는 입사광을 간섭한다. 레이저빔(Le)의 에너지는 레이저빔(Le)에 대한 입사면(웨이퍼(13)의 표면(13b))으로부터 웨이퍼(12)의 깊은 부분에서 크게 약화된다. 상기 깊은 부분은 다광자 흡수를 발생시키는데 필요한 레이저빔(Le)에 대한 에너지가 부족하다. 따라서, 개질영역(R)이 형성될 수 없다.

레이저빔(Le)의 파장(λe)이 웨이퍼들(12,13)의 재료에 대한 적절한 값으로 설정될 때, 레이저빔(Le)은 웨이퍼들(12,13) 사이의 경계 표면에 반사되지 않는다. 레이저빔(Le)에 대한 입사면(웨이퍼(13)의 표면(13b))으로부터 웨이퍼(12)의 깊은 부분에 개질영역그룹(Ge1 내지 Ge3)을 구성하는 개질영역(R)을 정상적이고 신뢰성 있게 형성하는 것이 가능하다. 레이저빔(Lf)의 파장(λf)이 웨이퍼(13)의 재료에 대한 적절한 값으로 설정될 때, 웨이퍼(13)에 개질영역그룹(Gf1 내지 Gf3)을 구성하는 개질영역(R)을 정상적이고 신뢰성 있게 형성하는 것이 가능하다. 웨이퍼들(12,13)의 재료 및 두께를 고려하여 시행착오를 거쳐 파장(λe, λf)에 대한 최적값을 실험적으로 찾는 것이 바람직하다.

제3실시예는 하나의 레이저광원(SLc)만을 사용한다. 본 실시예는 다른 파장을 가지는 각각의 레이저빔에 대한 레이저광원을 제공하는 특허문헌3의 기술보다 레이저 가공장치를 더 소형화할 수 있다. 본 실시예는 설치공간을 감소시킨다. 또한, 본실시예는 레이저 가공장치를 간단하게 하여 부품의 개수를 감소시키고 제조비용을 감소시키는 것이 가능하다.

접착 SOI 웨이퍼는 단결정 실리콘의 기판 Si층, 산화층(buried oxide(BOX) layer), 및 단결정 실리콘의 SOI층을 포함한다. 이러한 층들은 최하부로부터 최상부의 순서로 형성된다. 기판 Si층이 절연층으로서 산화층 상에 형성되는 SOI 구조가 제공된다. 접착 SOI 웨이퍼를 제조하기 위해서는, 예를 들면 두 개의 웨이퍼가 산화필름을 형성하도록 각 접착표면(경면)에 열적으로 산화되도록 한다. 두 개의 웨이퍼들은 산화필름을 매개로 하여 접착된다. 그런 다음, 웨이퍼들 중 하나는 설정된 두께로 연삭된다. 연삭된 웨이퍼는 SOI층이 된다. 연삭되지 않은 웨이퍼는 기판 Si층이 된다. 산화필름은 산화층이 된다.

접착 SOI 웨이퍼는 기판 Si층, 산화층, 및 SOI층의 다른 광학 특성으로 인해 층 재료에 따라 레이저빔에 대한 다른 굴절율을 나타낸다. 레이저빔은 다른 굴절율을 가지는 기판 Si층과 산화층 사이의 경계면, 및 다른 굴절율을 가지는 산화층과 SOI층 사이의 경계면에 부분적으로 반사한다. 반사광은 레이저빔 에너지를 약화시키도록 소멸되는 입사광을 간섭한다. 또한, 입사 레이저빔은 웨이퍼에 흡수된다. 레이저빔이 웨이퍼 표면(레이저빔의 입사면)으로부터 멀리 떨어질 때, 레이저빔 에너지는 약화된다. 그 결과로서, 접착 SOI 웨이퍼에서도 제3실시예에 기재된 바와 같은 문제점에 영향을 받는다. 또한, 접착 SOI 웨이퍼의 표면으로부터 깊은 부분은 다광자 흡수를 발생시키는데 필요한 레이저빔 에너지가 부족하다. 따라서, 개질영역(R)은 형성되지 않는다.

그러나, 상기 문제점은 제3실시예를 접착 SOI 웨이퍼에 적용하고 기판 Si층과 SOI층에 적절한 값을 가지는 레이저빔 파장을 제공함으로써 해결될 수 있다. 레이저빔은 경계면에 반사하지 않는다. 웨이퍼에서 레이저빔의 입사면(웨이퍼 표면)으로부터 깊은 부분에 개질영역그룹의 다층을 구성하는 개질영역을 정상적이고 신뢰성 있게 형성하는 것이 가능하다.

<3-2> 제3실시예는 웨이퍼(12)에 3층 개질영역그룹(Ge1 내지 Ge3)과 웨이퍼(13)에 3층 개질영역그룹(Gf1 내지 Gf3)을 형성한다. 웨이퍼(12,13)에서 개질영역그룹에 대한 층의 개수는 웨이퍼(12,13)의 재료 및 두께에 따라 적절하게 정해질 수 있다. 각각의 웨이퍼에서 두 개의 층 이하 또는 네 개의 층 이상을 가지는 개질영역그룹을 형성하는 것이 바람직하다.

<3-3> 제3실시예는 두 개의 파장(λe, λf)을 가지는 레이저빔(Le, Lf)을 선택적으로 조사하는 레이저광원(SLc)(두 개의 파동이 선택 가능한 레이저광원)을 사용한다. 본 실시예는 웨이퍼(12,13)에 대한 파장(λe, λf) 중 하나의 최적의 파장을 선택한다.

또한, 세 가지 타입 이상의 파장으로부터 선택된 하나의 파장을 가지는 레이저빔을 발생시키고 조사하는 레이저광원을 사용하는 것이 바람직하다. 최적의 파장은 다층 웨이퍼의 세층 이상의 각각에 선택적으로 가해질 수 있다.

<3-4> 전술한 바와 같이 Ge1, Ge2, Ge3, Gf1, Gf2, Gf3의 순서대로 6층 개질영역그룹(Ge1 내지 Gf3)을 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 형성은 레이저빔(Le, Lf)이 입사되는 웨이퍼(13)의 표면(13b)(레이저빔(Le, Lf)에 대한 입사면)으로부터 가장 먼 개질영역그룹으로부터 시작된다. 그 이유는 제1실시예의 <1-4>에서 설명한 바와 같다.

또한, 6층 개질영역그룹(Ge1 내지 Gf3)이 웨이퍼(13)의 표면(13b)에 가장 가까운 곳으로부터 시작하는 순서로(즉, Gf3, Gf2, Gf1, Ge3, Ge2, Ge1의 순서로) 형성되거나 임의대로 형성될 때, 6층 개질영역그룹(Ge1 내지 Gf3)은 어느 정도로 균일하게 형성될 수 있다. 실제로 형성된 개질영역그룹을 실험적으로 확인함으로써 개질영역그룹을 형성하는 순서를 적절하게 결정하는 것은 바람직한 예이다.

4. 제4실시예

도9 및 도10은 제4실시예에 따른, 웨이퍼(12,13)에 레이저빔을 조사하고 개질영역을 형성하는 공정을 나타낸 것이다. 도9 및 도10은 제4실시예에 따른 웨이퍼(12,13)를 개략적으로 나타낸 세로 단면도이다.

<공정1 : 도9 참조>

제3실시예의 공정2(도8)와 유사하게, 레이저광원(SLc)은 파장(λf)을 가지는 레이저빔(Lf)을 발생시킨다. 레이저광원(SLc)은 웨이퍼(13)에 3층 개질영역그룹(Gf1 내지 Gf3)을 연속적으로 형성하도록 웨이퍼(13)의 표면(13b)으로 레이저빔(Lf)을 조사한다.

<공정2 : 도10 참조>

다이싱 필름(11)은 웨이퍼(13)의 표면(13b)에 접착된다. 이후, 웨이퍼(12,13)의 이층구조는 반전된다. 웨이퍼(12)의 반대면(12a)이 상방으로 된 웨이퍼(12,13)는 레이저 가공장치의 탑재 베이스에 탑재된다.

레이저 가공장치는 레이저광원(SLc)으로부터 파장(λe)을 가지는 레이저빔(Le)을 조사한다. 레이저빔(Le)에 대한 광축(OA)은 웨이퍼(12)의 반대면(12a)과 수직이다. 이러한 상태에서, 레이저빔(Le)은 집광렌즈(CV)를 거쳐 웨이퍼(12)의 반대면(12a)(레이저빔(Le)에 대한 입사면)에 조사된다. 레이저빔(Le)은 초점(Pe), 즉 웨이퍼(12)에서 지정된 위치에 수렴된다. 개질영역(R)은 레이저빔(Le)의 조사의 결과로서 웨이퍼(12)의 초점(Pe)에 형성된다.

레이저 가공장치는 웨이퍼(12)의 표면(12b) 근방의 웨이퍼(12)의 초점(Pe)에 대한 깊이 위치를 설정한다. 이러한 상태에서, 레이저 가공장치는 펄스 레이저빔(Le)을 조사하고 웨이퍼(12)와 상대적으로 초점(Pe)을 이동시킨다. 레이저 가공장치는 웨이퍼(12)의 반대면(12a)으로부터 소정 깊이 위치(즉, 레이저빔(Le)에 대한 입사면으로부터 내부의 소정 위치)에 일층 개질영역그룹(Ge3)을 형성한다. 개질영역그룹(Ge3)은 웨이퍼(12)의 표면(12b)과 반대면(12a)에 대하여 수평으로 소정 간격을 두고 발생된 다중 개질영역(R)으로 이루어진다.

레이저 가공장치는 웨이퍼(12)의 초점(Pe)에 대한 깊이 위치를 점진적으로 변화시킨다. 레이저 가공장치는 웨이퍼(12)의 예정된 커팅라인(K)을 따라 3층 개질영역그룹(Ge3 내지 Ge1)을 연속적으로 형성한다. 개질영역그룹은 서로 분리되거나, 연결되거나, 중첩되도록 웨이퍼(12)의 반대면(12a)으로부터 깊이방향으로 배치된다.

<공정3>

다이싱 필름(11)은 웨이퍼(10)에서 개질영역그룹(Gf1 내지 Gf3, Ge1 내지 Ge3)으로 인장력을 가하기 위해 예정된 커팅라인(K)에 대하여 수평으로 신장된다. 도9 및 도10에 따르면, 다이싱 필름(11)은 수직으로 신장된다.

전단응력이 웨이퍼(13)에 발생한다. 크랙은 다이싱 필름(11)에 가장 가까운 개시점으로서 최하부층 개질영역그룹(Gf3)에 웨이퍼(13)의 깊이방향으로 우선적으로 발생한다. 그 후 다른 크랙은 개시점으로서 Gf3 상부의 개질영역그룹(Gf2)에 웨이퍼(13)의 깊이방향으로 발생한다. 또한 또 다른 크랙은 개시점으로서 Gf2 상부의 개질영역그룹(Gf1)에 웨이퍼(13)의 깊이방향으로 발생한다. 개시점으로서 개질영역그룹(Gf3 내지 Gf1)의 이러한 크랙들은 서로 연결되어 진행한다. 진행된 크랙은 웨이퍼(13)를 커팅하고 분리하도록 웨이퍼(13)의 표면(13b)과 반대면(13a)에 도달한다.

전단응력이 웨이퍼(12)에 발생한다. 크랙은 다이싱 필름(11)에 가장 가까운 개시점으로서 최하부층 개질영역그룹(Ge3)에 웨이퍼(12)의 깊이방향으로 우선적으로 발생한다. 그 후 다른 크랙은 개시점으로서 Ge3 상부의 개질영역그룹(Ge2)에 웨이퍼(12)의 깊이방향으로 발생한다. 또한 또 다른 크랙은 개시점으로서 Ge2 상부의 개질영역그룹(Ge1)에 웨이퍼(12)의 깊이방향으로 발생한다. 개시점으로서 개질영역그룹(Ge3 내지 Ge1)의 이러한 크랙들은 서로 연결되어 진행한다. 진행된 크랙은 웨 이퍼(12)를 커팅하고 분리하도록 웨이퍼(12)의 표면(12b)과 반대면(12a)에 도달한다.

<제4실시예의 동작 및 작용효과>

제4실시예는 제3실시예의 <3-2> 내지 <3-4>에 기재된 것과 동일한 동작 및 작용효과를 제공한다.

제3실시예와 유사하게, 제4실시예는 두 개의 파장(λe, λf)을 가지는 레이저빔(Le, Lf) 중 하나를 선택하고 선택된 레이저빔을 조사하는 하나의 레이저광원(SLc)을 사용한다. 공정1에서(도9), 본 실시예는 이층 구조의 상부 웨이퍼(13)의 표면(13b)으로부터 웨이퍼(13)의 초점(Pf)까지 파장(λf)을 가지는 레이저빔(Lf)을 조사한다. 이러한 방법으로, 본 실시예는 3층 개질영역그룹(Gf1 내지 Gf3)을 구성하는 개질영역(R)을 형성한다.

제4실시예는 제3실시예와 다음과 같이 다르다. 공정2에서(도10), 본 실시예는 웨이퍼(12)의 반대면(12a)으로부터 초점(Pe)까지 파장(λe)을 가지는 레이저빔(Le)을 조사한다. 이러한 방법으로, 본 실시예는 3층 개질영역그룹(Ge1 내지 Ge3)을 구성하는 개질영역(R)을 형성한다.

제4실시예에 따르면, 공정1(도9)은 웨이퍼(13)에 개질영역그룹(Gf1 내지 Gf3)을 형성한다. 이때, 웨이퍼(12,13)의 이층구조는 반전된다. 공정2(도10)는 웨이퍼(12)에 개질영역그룹(Ge3 내지 Ge1)을 형성한다. 이에 따라, 레이저빔(Le)은 웨이퍼들(12,13) 사이의 경계표면에 반사하지 않는다.

레이저빔(Le)의 파장(λe)이 웨이퍼(12)의 재료에 대한 적절한 값으로 설정될 때, 웨이퍼(12)에 개질영역그룹(Ge3 내지 Ge1)을 구성하는 개질영역(R)을 정상적이고 신뢰성 있게 형성하는 것이 가능하다. 레이저빔(Lf)의 파장(λf)이 웨이퍼(13)의 재료에 대한 적절한 값으로 설정될 때, 웨이퍼(13)에 개질영역그룹(Gf1 내지 Gf3)을 구성하는 개질영역(R)을 정상적이고 신뢰성 있게 형성하는 것이 가능하다. 웨이퍼들(12,13)의 재료 및 두께를 고려하여 시행착오를 거쳐 파장(λe, λf)에 대한 최적값을 실험적으로 찾는 것이 바람직하다.

제4실시예에서, 공정1 및 공정2의 순서는 다음과 같이 바뀔 수 있다. 공정2(도10)와 유사하게, 본 실시예는 웨이퍼(12)의 반대면(12a)으로부터 웨이퍼(12)의 초점(Pe)까지 레이저빔(Le)을 조사한다. 이러한 방법으로, 본 실시예는 개질영역그룹(Ge3 내지 Ge1)을 형성한다. 다이싱 필름(11)은 웨이퍼(12)의 반대면(12a)에 접착된다. 이후, 한 세트의 웨이퍼들(12,13)은 반전된다. 공정1(도9)과 유사하게, 본 실시예는 웨이퍼(13)의 표면(13b)으로부터 웨이퍼(13)의 초점(Pf)까지 레이저빔(Lf)을 조사한다. 이러한 방법으로, 본 실시예는 개질영역그룹(Gf1 내지 Gf3)을 형성한다. 공정3과 유사하게, 다이싱 필름(11)은 웨이퍼(12,13)를 커팅하고 분리하도록 신장된다.

5. 제5실시예

도11은 제5실시예에 따른, 웨이퍼(14)에 레이저빔을 조사하기 위한 레이저 가공장치(20)의 개략적인 구성을 나타낸 사시도이다. 레이저 가공장치(20)는 웨이 퍼 탑재장치(21), 레이저 조사장치(22) 및 제어장치(23)를 포함한다.

웨이퍼 탑재장치(21)는 회전테이블(스테이지 또는 시편지지대)(31) 및 트롤리 테이블(trolley table)(32)을 포함한다. 웨이퍼(10)는 디스크 형상의 회전테이블(31)에 탑재된다. 웨이퍼(10)의 반대면(10a)은 회전테이블(31)의 상부 표면에 병합되어 고정된다. 회전테이블(31)은 트롤리 테이블(32)에 축으로 지지된다. 트롤리 테이블은 구동장치(미도시)를 포함한다. 구동장치는 웨이퍼(10)의 표면(10b)과 반대면(10a)에 평행한 수평면 내의 θ방향으로 회전테이블(31)을 회전시킨다. 레이저 가공장치(20)의 몸체 베이스(미도시)는 구동장치(미도시)를 포함한다. 이러한 구동장치는 웨이퍼(10)의 표면(10b)과 반대면(10a)에 평행한 수평면 내의 X방향 및 Y방향으로 트롤리 테이블(32)을 이동시킨다.

레이저 조사장치(22)는 회전테이블(31) 상부에 배치된다. 레이저 가공장치(20)는 구동장치(미도시)와 함께 제공된다. 이러한 구동장치는 웨이퍼(10)의 표면(10b)과 반대면(10a)에 평행한 수평면 내의 X방향 및 Y방향으로 레이저 조사장치(22)를 이동시킨다. 또한, 레이저 조사장치(22)는 웨이퍼(10)의 표면(10b)과 반대면(10a)에 수직한 Z방향으로 이동한다. 레이저 조사장치(22)는 세 개의 레이저헤드(HLa 내지 HLc)를 포함한다. 이러한 레이저헤드는 X방향으로 배치된다.

제어장치(23)는 테이블(31,32)의 이동을 제어하는 구동장치와 레이저 조사장치(22)를 X,Y,Z방향으로 제어한다. X,Y,Z방향은 서로 직교한다.

도12a는 제5실시예에 따른 레이저 조사장치(22)의 저면도이다. 도12b는 제5실시예에 따른 레이저 조사장치(22)의 개략적인 구성을 설명하기 위한 부분 세로 단면도이다. 레이저 조사장치(22)는 저면이 개방된 박스 형상의 하우징(22a)으로 제공된다. 세 개의 레이저헤드(HLa 내지 HLc)는 하우징(22a) 내부에 고정된다. 레이저헤드(HLa)는 레이저광원(SL1)과 집광렌즈(CVa)를 가진다. 레이저광원(SL1)은 파장(λa)을 가지는 레이저빔(L1a)을 조사한다. 레이저빔(L1a)은 초점(P1a)에 수렴한다. 초점(P1a)의 위치는 파장(λa)과 집광렌즈(CVa)의 개구수(numeric aperture)(NAa)에 의해 결정된다. 레이저헤드(HLb)는 레이저광원(SL1b)과 집광렌즈(CVb)를 가진다. 레이저광원(SL1b)은 파장(λb)을 가지는 레이저빔(L1b)을 조사한다. 레이저빔(L1b)은 초점(P1b)에 수렴한다. 초점(P1b)의 위치는 파장(λb)과 집광렌즈(CVb)의 개구수(numeric aperture)(NAb)에 의해 결정된다. 레이저헤드(HLc)는 레이저광원(SL1c)과 집광렌즈(CVc)를 가진다. 레이저광원(SL1c)은 파장(λc)을 가지는 레이저빔(L1c)을 조사한다. 레이저빔(L1c)은 초점(P1c)에 수렴한다. 초점(P1c)의 위치는 파장(λc)과 집광렌즈(CVc)의 개구수(numeric aperture)(NAc)에 의해 결정된다.

레이저빔(L1a 내지 L1c)의 광축(OAa 내지 OAc)은 Z방향을 향하고 X방향으로 배치된다. 제어장치(23)는 레이저헤드(HLa 내지 HLc)로부터 레이저빔(L1a 내지 L1c)의 조사를 제어한다.

도13a 내지 도14는 제5실시예에 따른, 웨이퍼(10)에 레이저빔(L1a 내지 L1c)을 조사하고 개질영역(R)을 형성하는 공정을 나타낸 것이다. 도13a는 웨이퍼(10)의 평면도이다. 도13b 및 도14는 웨이퍼(10)를 개략적으로 나타낸 세로 단면도이다. 도13b는 도13a의 V-V선에 따른 단면도이다. 도14는 예정된 커팅라인(K)과 동일한 도13a의 W-W선에 따른 단면도이다.

웨이퍼(벌크 실리콘 웨이퍼)는 벌크 단결정 실리콘 재료로 제조된다. 웨이퍼(10)의 반대면(10a)은 다이싱 필름(다이싱 시트, 다이싱 테이프, 및 신장 테이프)(11)과 접착된다. 다이싱 필름(11)은 가열하거나 신장방향으로 힘을 가함으로써 신장하는 신장가능한 플라스틱 필름재료로 이루어진다. 다이싱 필름(11)은 접착제(미도시)로 웨이퍼(10)의 반대면 전체에 접착된다.

웨이퍼(10)는 표면(10b)이 상부로 반대면(10a)이 하부로 배치된다. 다이싱 필름(11)은 반대면(10a)에 접착된다. 이러한 상태로, 웨이퍼(10)는 회전테이블(31)(도11 참조)에 탑재된다. 다이싱 필름(11)은 회전테이블(31)의 상부 표면과 접촉한다.

레이저 가공장치(20)는 웨이퍼(10)의 표면(10b)과 수직이 되고 예정된 커팅라인(K)에 배치되도록 하기 위해서 레이저빔(L1a 내지 L1c)의 광축(OAa 내지 OAc)을 제어한다. 레이저 가공장치(20)는 집광렌즈(CVa 내지 CVc)를 거쳐 웨이퍼(10)의 표면(10b)(레이저빔(L1a 내지 L1c)에 대한 입사면)으로 레이저빔(L1a 내지 L1c)을 조사한다. 레이저 가공장치(20)는 다른 초점(P1a 내지 P1c)으로서 웨이퍼(10)의 소정 위치로 레이저빔(L1a 내지 L1c)을 수렴한다. 그 결과로서, 레이저 가공장치(20)는 개질영역(개질층)(R)을 형성하도록 웨이퍼(10)의 다른 초점(P1a 내지 P1c)으로 레이저빔(L1a 내지 L1c)을 조사한다.

레이저빔 파장의 증가는 웨이퍼에 초점의 깊이 위치를 깊어지게 한다. 개질영역(R)은 웨이퍼(10)의 표면(10b)으로부터 깊은 부분에 형성된다. 다시 말해서, 레이저빔 파장의 증가는 레이저빔의 입사 표면(웨이퍼(10)의 표면(10b))으로부터 초점까지의 거리를 증가시킨다. 개질영역(R)은 웨이퍼(10)에서 레이저빔의 입사면으로부터 떨어진 부분에 형성된다.

집광렌즈의 개구수를 감소시키는 것은 웨이퍼(10)에서 초점에 대한 깊이 위치를 깊어지게 한다. 개질영역(R)은 웨이퍼(10)의 표면(10b)으로부터 깊은 부분에 형성된다. 다시 말해서, 집광렌즈의 개구수를 감소시키는 것은 레이저빔의 입사면(웨이퍼(10)의 표면(10b))과 초점 사이의 거리를 증가시킨다. 개질영역(R)은 레이저빔의 입사면으로부터 멀리 떨어진 웨이퍼(10)에 형성된다. 웨이퍼(10)에서 초점(P1a 내지 P1c)의 깊이 위치는 웨이퍼(10)의 표면(10b)(레이저빔(L1a 내지 L1c)에 대한 입사면)으로부터 초점(P1a 내지 P1c)까지의 거리와 동일하다.

레이저빔(L1a 내지 L1c)이 λa＜λb＜λc 의 증가 순서로 파장(λa 내지 λc)을 설정할 때, 초점(P1a 내지 P1c)에 대한 깊이 위치는 이러한 순서대로 순차적으로 깊어지게 할 수 있다. 집광렌즈(CVa 내지 CVc)가 NAa＞NAb＞NAc의 감소 순서로 개구수(NAa 내지 NAc)를 설정할 때, 초점(P1a 내지 P1c)에 대한 깊이 위치는 이러한 순서대로 순차적으로 깊어지게 할 수 있다. 파장(λa 내지 λc)과 개구수(NAa 내지 NAc)가 상기한 바와 같이 설정될 때조차 초점(P1a 내지 P1c)에 대한 깊이 위치는 이러한 순서대로 순차적으로 깊어지게 할 수 있다.

개질영역(R)은 레이저빔(L1a 내지 L1c)의 조사에 의해 발생된 다광자 흡수로 인한 용융 처리영역을 주로 포함한다. 즉, 레이저빔(L1a 내지 L1c)으로 인한 다광자 흡수는 웨이퍼(10)에서 초점(P1a 내지 P1c)에 대응하는 위치를 국부적으로 가열 한다. 가열된 위치는 일단 용융되고 그 후 재경화된다. 이러한 방법으로, 웨이퍼(10)에서 용융된 후 재경화된 영역은 개질영역(R)이 된다. 용융 처리영역은 상 또는 결정구조가 변하는 영역을 나타낸다. 다시 말해서, 용융 처리영역은 웨이퍼(10)에서, 단결정 실리콘을 비정질 실리콘으로 변화시키고 단결정 실리콘을 다결정 실리콘으로 변화시키며 단결정 실리콘을 비정질 실리콘과 다결정 실리콘을 포함하는 구조로 변화시키는 영역 중 하나이다. 웨이퍼(10)가 벌크 실리콘 웨이퍼이기 때문에, 용융 처리영역은 주로 다결정 실리콘으로 이루어진다.

용융 처리영역은 웨이퍼(10)에서 레이저빔(L1a 내지 L1c)의 흡수에 의해서가 아니라 다광자 흡수(즉, 레이저빔에 의한 정상 가열)에 의해 주로 형성된다. 이에 따라, 레이저빔(L1a 내지 L1c)은 웨이퍼(10)의 초점(P1a 내지 P1c) 이외의 위치에 거의 흡수되지 않는다. 이것은 웨이퍼(10)의 표면(10b)이 용융되거나 변형되는 것을 방지한다.

레이저 가공장치(20)는 웨이퍼(10)에서 초점(P1a 내지 P1c)에 대한 일정한 깊이 위치를 유지한다. 이러한 상태에서, 레이저 가공장치(20)는 X방향으로 레이저 조사장치(22)를 이동시키고 주사(scanning)를 위해 펄스 레이저빔(L1a 내지 L1c)을 조사한다. 이러한 방법으로, 레이저 가공장치(20)는 웨이퍼(10)에 대한 직선의 예정된 커팅라인(K)을 따라 X방향으로 초점(P1a 내지 P1c)을 이동시킨다.

상기에서, 레이저 조사장치(22)는 레이저빔(L1a 내지 L1c)을 주사하도록 이동된다. 그 대신, 레이저 조사장치(22)는 고정된다. 테이블(31,32)은 레이저빔(L1a 내지 L1c)의 조사방향과 직교하는 방향으로 회전하거나 이동된다. 상기 방향은 웨 이퍼(10)의 표면(10b)에 대하여 레이저빔(L1a 내지 L1c)의 입사방향과 동일하다. 즉, 레이저 조사장치(22)는 레이저빔(L1a 내지 L1c)을 주사하도록 이동된다. 테이블(31,32)은 웨이퍼(10)를 이동시키도록 회전되고 이동된다. 이러한 방법으로, 초점(P1a 내지 P1c)은 웨이퍼(10)의 예정된 커팅라인(K)을 따라 웨이퍼(10)와 상대적으로 이동될 필요가 있다.

레이저 가공장치(20)는 웨이퍼(10)에서 초점(P1a 내지 P1c)에 대한 일정한 깊이 위치를 유지한다. 이러한 상태에서, 레이저 가공장치(20)는 펄스 레이저빔(L1a 내지 L1c)을 조사하고 웨이퍼(10)와 상대적으로 초점(P1a 내지 P1c)을 이동시킨다. 레이저 가공장치(20)는 웨이퍼(10)의 표면(10b)으로부터 소정 깊이 위치에 3층 개질영역그룹(G1a 내지 G1c)의 세트를 동시에 형성한다. 깊이 위치는 레이저빔(L1a 내지 L1c)에 대한 입사면으로부터 내부의 소정거리와 대응한다. 각각의 개질영역그룹은 웨이퍼(10)의 표면(10b)과 반대면(10a)에 대하여 소정 간격을 두고 수평으로(X방향으로) 배치된 다중 개질영역(R)을 포함한다.

G1c, G1b, G1a의 순서로 3층 개질영역그룹(G1c 내지 G1a)을 형성하는 것이 필요하다. 즉, 상기 형성은 레이저빔(L1a 내지 L1c)이 입사되는 웨이퍼(10)의 표면(10b)(레이저빔(L1a 내지 L1c)에 대한 입사면)으로부터 가장 멀리 떨어진 개질영역그룹으로부터 시작될 필요가 있다. 예를 들면, 개질영역그룹(G1a)을 먼저 형성하고 그 후에 G1c를 형성한다고 가정한다. 개질영역그룹(G1a)은 레이저빔(L)이 입사되는 웨이퍼(10)의 표면(10b) 근방에 배치된다. 개질영역그룹(G1c)은 웨이퍼의 표면(10b)으로부터 떨어진 곳에 배치된다. 우선적으로 형성된 개질영역그룹(G1a)은 개질영역그룹(G1c)이 형성되는 동안 조사된 레이저빔(L)을 확산한다. 이것은 개질영역그룹(G1c)을 구성하는 개질영역(R)의 불규칙한 크기를 유발한다. 개질영역그룹(G1c)은 균일하게 형성될 수 없다.

반대로, 제5실시예는 레이저빔(L)이 입사되는 웨이퍼(10)의 표면(10b)(레이저빔(L)에 대한 입사면)으로부터 가장 먼 개질영역그룹으로부터 시작하는 순서로 개질영역그룹(G1c 내지 G1a)을 형성한다. 표면(10b)의 입사면과 초점(P) 사이에 개질영역(R)을 가지지 않는 새로운 개질영역(R)을 형성하는 것이 가능하다. 이미 형성된 개질영역(R)은 레이저빔(L)을 확산시키지 않는다. 3층 개질영역그룹(G1a 내지 G1c)을 균일하게 형성하는 것이 가능하다.

도14는 예정된 커팅라인(K)을 따라 초점(P1a 내지 P1c)을 상대적으로 이동시키는 예를 나타낸다. 초점(P1c 내지 P1a)이 P1c, P1b, P1a의 순서로 이동할 수도 있다. 즉, 초점(P1c)이 먼저 이동하고 그 다음 초점(P1b)이 이동하며 마지막으로 초점(P1a)이 이동한다. 초점(P1c 내지 P1a)은 대응하는 깊이 위치가 P1c, P1b, P1a의 순서로 얕아지도록 설정될 필요가 있다. 즉, 초점(P1c)에 대한 깊이 위치는 가장 깊게 될 필요가 있다. 초점(P1a)에 대한 깊이 위치는 가장 얕게 될 필요가 있다. 초점(P1b)에 대한 깊이 위치는 초점(P1a)과 초점(P1c) 사이의 중간 깊이로 될 필요가 있다.

이러한 방법으로, 최상부층은 초점(P1a)에 의해 형성된 개질영역그룹(G1a)을 포함할 수 있다. 중간층은 초점(P1b)에 의해 형성된 개질영역그룹(G1b)을 포함할 수 있다. 최하부층은 초점(P1c)에 의해 형성된 개질영역그룹(G1c)을 포함할 수 있 다. 레이저빔(L1a 내지 L1c)이 입사되는 웨이퍼(10)의 표면(10b)(레이저빔(L)에 대한 입사면)으로부터 가장 먼 개질영역그룹으로부터 시작하는 G1c, G1b, G1a의 순서로 개질영역그룹(G1c 내지 G1a)을 구성하는 개질영역(R)을 형성하는 것이 가능하다.

상기한 바와 같이, 개질영역그룹(G1a 내지 G1c)은 웨이퍼(10)에 형성된다. 이후, 다이싱 필름(11)은 예정된 커팅라인에 대해서 수평으로(도13a 및 도13b에서 화살표 β와 β'으로 나타낸 방향, 즉 Y방향) 신장된다. 인장력은 개질영역그룹(G1a 내지 G1c)에 가해진다.

그 결과로서, 전단응력이 웨이퍼(10)에 발생한다. 크랙은 다이싱 필름(11)에 가장 가까운 개시점으로서 최하부층 개질영역그룹(G1c)에 웨이퍼(10)의 깊이방향으로 우선적으로 발생한다. 그 후 다른 크랙은 개시점으로서 중간층 개질영역그룹(G1b)에 웨이퍼(10)의 깊이방향으로 발생한다. 또한 또 다른 크랙은 개시점으로서 최상부층 개질영역그룹(G1a)에 웨이퍼(10)의 깊이방향으로 발생한다. 개시점으로서 개질영역그룹(G1a 내지 G1c)의 이러한 크랙들은 서로 연결되어 진행한다. 진행된 크랙은 웨이퍼(10)를 커팅하고 분리하도록 웨이퍼(10)의 표면(10b)과 반대면(10a)에 도달한다.

개질영역그룹(G1a 내지 G1c)은 예정된 커팅라인(K)을 따라 형성된다. 다이싱 필름(11)을 신장하고 개질영역그룹(G1a 내지 G1c)에 인장력을 적절하게 가하는 것은 바람직한 예이다. 이것은 개질영역그룹(G1a 내지 G1c)을 구성하는 각각의 개질영역(R)에 파단을 발생시킨다. 개질영역(R)은 커팅을 위한 개시점으로서 작용한다. 이러한 방법으로, 웨이퍼(10)에 불필요한 크랙을 발생시킴이 없이 상대적으로 작은 힘으로 웨이퍼(10)를 정확하게 커팅하고 분리하는 것이 가능하다.

다수의 칩들(미도시)은 얇고 거의 원형 디스크형상의 웨이퍼(10)의 표면(10b)의 격자무늬에 배치된다. 예정된 커팅라인은 칩들 사이에 제공된다. 즉, 다중의 예정된 커팅라인은 웨이퍼(10)의 표면(10b)의 격자무늬에 배치된다. 개질영역그룹(G1a 내지 G1c)이 각각의 예정된 커팅라인에 대해서 형성된 후, 다이싱 필름(11)의 신장은 웨이퍼(10)를 칩으로 커팅하고 분리할 수 있다.

<제5실시예의 동작 및 작용효과>

제5실시예는 레이저빔(L1a 내지 L1c)을 조사하기 위해 세 개의 레이저헤드(HLa 내지 HLc)를 사용한다. 본 실시예는 레이저빔(L1a 내지 L1c)에 대한 파장(λa 내지 λc) 중 적어도 하나, 또는 집광렌즈(CVa 내지 CVc)에 대한 개구수(NAa 내지 NAc) 중 적어도 하나를 조절한다. 본 실시예는 웨이퍼(10)에서 레이저빔(L1a 내지 L1c)의 초점(P1a 내지 P1c)에 대한 깊이 위치를 적절하게 설정한다. 본 실시예는 3층 개질영역그룹(G1a 내지 G1c)의 세트를 구성하는 개질영역(R)을 동시에 형성한다. 개질영역그룹은 웨이퍼(10)의 표면(10b)으로부터 깊이방향으로 웨이퍼(10)의 예정된 커팅라인(K)을 따라 서로 분리되거나, 연결되거나, 중첩된다.

다시 말해서, 제5실시예는 웨이퍼(10)에 레이저빔(L1a 내지 L1c)을 조사한다. 본 실시예는 웨이퍼(10)의 입사방향(웨이퍼(10)의 깊이방향)으로 다른 위치(깊이 위치)를 레이저빔(L1a 내지 L1c)에 대한 초점(P1a 내지 P1c)으로 설정한다. 본 실시예는 입사방향을 따라 서로 분리되거나, 연결되거나, 중첩되도록 하기 위해서 3층 개질영역그룹(G1a 내지 G1c)을 구성하는 개질영역(R)을 형성한다.

제5실시예는 웨이퍼(10)에 레이저빔(L1a 내지 L1c)을 조사한다. 이러한 방법으로, 본 실시예는 레이저빔(L1a 내지 L1c)에 대응하는 다른 깊이를 가지는 3층 개질영역그룹(G1a 내지 G1c)을 구성하는 개질영역(R)을 형성한다. 본 실시예는 웨이퍼 표면으로부터 깊이방향으로 일층 개질영역만을 형성하는 특허문헌1에 기재된 기술과 비교해서 다음의 장점을 가진다. 웨이퍼(10)가 두꺼울 때에도, 본 실시예는 웨이퍼(10)를 커팅하기 위한 개시점으로서 개질영역(R)의 개수가 증가한다. 이에 따라, 예정된 커팅라인(K)을 따라 웨이퍼(10)를 정확하게 커팅하고 분리하는 것이 가능하다.

제5실시예는 가공효율을 향상시키기 위해 개질영역그룹(G1a 내지 G1c)을 동시에 형성한다. 본 실시예는 짧은 시간주기로 정상 개질영역그룹(G1a 내지 G1c)의 다층을 신뢰성 있게 형성할 수 있다. 본 실시예는 높은 처리율을 제공하고 양산에 적합하다.

제5실시예에 따르면, 레이저빔(L1a 내지 L1c)은 웨이퍼(10)의 표면(10b)에 수직으로 입사한다. 레이저빔(L1a 내지 L1c)이 조사되는 예정된 커팅라인(K)을 좁게 하는 것이 가능하다. 칩들은 예정된 커팅라인(K)을 넓힘으로써 생산될 수 있는 것보다 하나의 웨이퍼(10)로부터 더 많이 커팅될 수 있다. 칩 제조비용은 감소될 수 있다.

또한, 제5실시예는 웨이퍼(10)에 대하여 초점(P1a 내지 P1c)에 대한 이동방 향 및 깊이 위치를 설정한다. 그 목적은 웨이퍼(10)의 표면(10b)(레이저빔(L)에 대한 입사면)으로부터 가장 먼 곳으로부터 시작하는 개질영역그룹(G1a 내지 G1c)을 구성하는 개질영역(R)을 연속적으로 형성하기 위한 것이다. 웨이퍼(10)의 표면(10b)으로부터 얕은 부분에 형성된 개질영역(R)은 깊은 부분에 개질영역(R)을 형성하기 위한 레이저빔의 입사를 방해하지 않는다. 정상 개질영역(R)은 깊은 부분에 신뢰성 있게 형성될 수 있다.

제5실시예는 3층 개질영역그룹(G1a 내지 G1c)을 형성하기 위해 세 개의 레이저헤드(HLa 내지 HLc)를 사용한다. 또한, 두 개 또는 네 개 이상의 레이저헤드는 개질영역그룹의 두 개의 층 또는 네 개의 층 이상을 형성하는데 사용될 수 있다.

6. 제6실시예

도15a는 제6실시예에 따른, 레이저 조사장치(22)의 저면도이다. 도15b는 제6실시예에 따른 레이저 조사장치(22)의 개략적인 구성을 설명하기 위한 부분 세로 단면도이다.

도16a 내지 도17은 제6실시예에 따른 웨이퍼(10)에 레이저빔(L1a 내지 L1c)을 조사하고 개질영역(R)을 형성하는 공정을 나타낸 것이다. 도16a는 웨이퍼(10)의 평면도이다. 도16b 및 도17은 웨이퍼(10)를 개략적으로 나타낸 세로 단면도이다. 도16b는 도16a의 V-V선에 따른 단면도이다. 도17은 예정된 커팅라인(K)과 동일한 도16a의 W-W선에 따른 단면도이다.

제6실시예는 제5실시예와 다음과 같이 다르다.

<6-1> 레이저 조사장치(22)는 세 개의 구동장치(41a 내지 41c)를 포함한다.

<6-2> 구동장치(41a)는 광축(OAa)을 따라 Z방향으로 레이저헤드(HLa)를 앞뒤로 이동시킨다. 구동장치(41b)는 광축(OAb)을 따라 Z방향으로 레이저헤드(HLb)를 앞뒤로 이동시킨다. 구동장치(41c)는 광축(OAc)을 따라 Z방향으로 레이저헤드(HLc)를 앞뒤로 이동시킨다. 구동장치(41a 내지 41c)는 랙과 피니언 또는 볼 스크류와 같은 기구에 의해 구현될 수 있다.

<6-3> 제어장치(23)는 Z방향으로 레이저헤드(HLa 내지 HLc)의 이동을 제어하도록 구동장치(41a 내지 41c)를 제어한다.

<6-4> 레이저빔(L1a 내지 L1c)에 대한 파장은 동일한 값으로 설정된다. 집광렌즈(CVa 내지 CVc)에 대한 개구수는 동일한 값으로 설정된다.

제6실시예는 Z방향으로 레이저헤드(HLa 내지 HLc)의 위치를 조절하기 위해 구동장치(41a 내지 41c)를 사용한다. 제5실시예와 유사하게, 제6실시예는 웨이퍼(10)에 레이저빔(L1a 내지 L1c)의 초점(P1a 내지 P1c)에 대한 깊이 위치를 적절하게 설정한다. 본 실시예는 3층 개질영역그룹(G1a 내지 G1c)을 동시에 형성한다. 개질영역그룹은 웨이퍼의 표면(10b)으로부터 깊이방향으로 웨이퍼(10)의 예정된 커팅라인(K)을 따라 서로 분리되거나, 연결되거나, 중첩된다. 제6실시예는 제5실시예와 동일한 동작 및 작용효과를 제공할 수 있다.

7. 제7실시예

도18a는 제7실시예에 따른, 레이저 조사장치(22)의 저면도이다. 도18b는 제7 실시예에 따른 웨이퍼의 부분 사시도이고, 웨이퍼(10)에 레이저빔(L1a 내지 L1c)을 조사하고 개질영역(R)을 형성하는 공정을 나타낸 것이다.

제7실시예는 제5실시예와 다음과 같이 다르다.

<7-1> 레이저 조사장치(22)는 레이저빔(L1a 내지 L1c)을 조사하는 레이저헤드(HLa 내지 HLc)를 포함한다. 레이저빔(L1a 내지 L1c)의 광축(OA)은 Z방향을 향하고 Y방향을 따라 배치된다.

<7-2> 레이저 조사장치(22)는 세 개의 구동장치(51a 내지 51c)를 포함한다.

<7-3> 구동장치(51a 내지 51c)는 Y방향으로 레이저헤드(HLa 내지 HLc)를 앞뒤로 이동시킨다. 구동장치(51a 내지 51c)는 랙과 피니언 또는 볼 스크류와 같은 기구에 의해 구현될 수 있다.

<7-4> 제어장치(23)는 Y방향으로 레이저헤드(HLa 내지 HLc)의 이동을 제어하도록 구동장치(51a 내지 51c)를 제어한다. 제어장치(23)는 광축(OAa 내지 OAc) 사이의 간격(t)을 예정된 커팅라인(Ka 내지 Kc) 사이의 간격으로 정렬한다. 상기한 바와 같이, 예정된 커팅라인은 웨이퍼(10)로부터 커팅되고 분리되는 칩들 사이에 배치된다. 예정된 커팅라인(Ka 내지 Kc) 사이의 간격(광축(OAa 내지 OAc) 사이의 간격(t))은 하나의 칩의 폭 또는 깊이와 동일하다. 예정된 커팅라인(Ka 내지 Kc)은 X방향을 따라 연장되고 Y방향으로 배치된다. 레이저헤드(HLa 내지 HLc)는 Y방향으로 앞뒤로 이동한다. Y방향은 예정된 커팅라인(Ka 내지 Kc)과 직교하는 수평방향과 동일하다.

레이저 가공장치(20)는 웨이퍼(10)의 표면(10b)에 수직하는 레이저빔(L1a 내 지 L1c)의 광축(OAa 내지 OAc)을 유지하고, 광축(OAa 내지 OAc)을 예정된 커팅라인(Ka 내지 Kc)으로 각각 정렬한다. 이러한 상태에서, 레이저빔(L1a 내지 L1c)은 집광렌즈(CVa 내지 CVc)를 거쳐 웨이퍼(10)의 표면(10b)에 조사된다. 레이저빔(L)은 초점(P1a 내지 P1c), 즉 웨이퍼(10)에서 소정 위치에 수렴한다. 개질영역(R)은 레이저빔(L1a 내지 L1c)의 조사의 결과로서 웨이퍼(10)의 초점(P1a 내지 P1c)에 형성된다.

레이저 가공장치(20)는 웨이퍼(10)에서 초점(P1a 내지 P1c)에 대한 일정한 깊이 위치를 유지한다. 이러한 상태에서, 레이저 가공장치(20)는 펄스 레이저빔(L1a 내지 L1c)을 조사하고 웨이퍼(10)와 상대적으로 X방향으로 초점(P1a 내지 P1c)을 이동시킨다. 레이저 가공장치(20)는 예정된 커팅라인(Ka 내지 Kc)을 따라 X방향으로 소정 간격을 두고 다층 개질영역(R)을 이루는 세 개의 개질영역그룹(G2a 내지 G2c)을 동시에 형성한다. 제5실시예와 유사하게, 레이저 가공장치(20)는 레이저빔(L1a 내지 L1c)에 대한 파장(λa 내지 λc) 중 적어도 하나, 또는 집광렌즈(CVa 내지 CVc)에 대한 개구수(NAa 내지 NAc) 중 적어도 하나를 조절한다. 이러한 방법으로, 레이저 가공장치(20)는 초점(P1a 내지 P1c)에 대한 깊이 위치를 설정한다.

<7-6> 레이저 가공장치(20)는 웨이퍼(10)의 초점(P1a 내지 P1c)에 대한 깊이 위치를 점진적으로 변화시킨다. 레이저 가공장치(20)는 개질영역그룹의 다층을 구성하는 개질영역(R)을 연속적으로 형성한다. 개질영역그룹은 웨이퍼의 표면(10b)으로부터 깊이방향으로 예정된 커팅라인(Ka 내지 Kc)을 따라 서로 분리되거나, 연결 되거나, 중첩된다. 상기 깊이방향은 웨이퍼(10)의 두께방향, 웨이퍼의 단면방향, 및 웨이퍼의 표면(10b)과 반대면(10a)에 직교하는 방향과 동일하다.

도18b에서, 3층 개질영역그룹(G2a)은 예정된 커팅라인(Ka)을 따라 형성된다. 2층 개질영역그룹(G2b)은 예정된 커팅라인(Kb)을 따라 형성된다. 일층 개질영역그룹(G2c)은 예정된 커팅라인(Kc)을 따라 형성된다. 각각의 층이 형성되는 것이 완료된 후에, 레이저헤드(HLa 내지 HLc)는 웨이퍼(10)와 상대적으로 간격(t) 만큼 Y방향(도18b에서 우측방향)으로 앞으로 이동된다.

제5실시예와 유사하게, 제7실시예는 웨이퍼(10)에 대하여 초점(P1a 내지 P1c)에 대한 이동방향 및 깊이 위치를 설정한다. 그 목적은 레이저빔(L)에 대한 입사면으로서 웨이퍼(10)의 표면(10b)으로부터 가장 먼 곳(즉, 가장 깊은 부분)으로부터 개질영역(R)의 형성을 항상 시작하는 것이다.

제7실시예는 레이저헤드(HLa 내지 HLc)의 Y방향 위치를 조절하기 위해 구동장치(51a 내지 51c)를 사용한다. 본 실시예는 광축(OAa 내지 OAc) 사이의 간격(t)을 예정된 커팅라인(Ka 내지 Kc) 사이의 간격으로 정렬한다. 본 실시예는 제5실시예와 유사하게 레이저빔(L1a 내지 L1c)의 초점(P1a 내지 P1c)에 대한 깊이 위치를 설정한다. 제7실시예는 예정된 커팅라인(Ka 내지 Kc)을 따라 X방향으로 초점(P1a 내지 P1c)을 이동시킨다.

제7실시예는 예정된 커팅라인(Ka 내지 Kc)을 따라 세 개의 개질영역그룹(G2a 내지 G2c)을 동시에 형성할 수 있으므로 가공효율은 향상된다. 본 실시예는 세 개의 개질영역그룹(G2a 내지 G2c)을 형성하기 위해 세 개의 레이저헤드(HLa 내지 HLc)를 사용한다. 두 개 또는 네 개 이상의 개질영역그룹을 형성하기 위해서 두 개 또는 네 개 이상의 레이저헤드를 사용하는 것이 바람직하다.

제7실시예에 따르면, 제5실시예와 유사하게 레이저빔(L1a 내지 L1c)은 웨이퍼(10)의 표면(10b)에 수직으로 입사한다. 레이저빔(L1a 내지 L1c)이 조사되는 예정된 커팅라인(K)을 좁게 하는 것이 가능하다. 칩들은 예정된 커팅라인(K)을 넓힘으로써 생산될 수 있는 것보다 하나의 웨이퍼(10)로부터 더 많이 커팅될 수 있다. 칩 제조비용은 감소될 수 있다.

또한, 제5실시예와 유사하게, 제7실시예는 웨이퍼(10)에 대하여 초점(P1a 내지 P1c)에 대한 이동방향 및 깊이 위치를 설정한다. 그 목적은 웨이퍼(10)의 표면(10b)(레이저빔(L)에 대한 입사면)으로부터 가장 먼 곳으로부터 시작하는 개질영역그룹(G2a 내지 G2c)을 구성하는 개질영역(R)을 연속적으로 형성하기 위한 것이다. 웨이퍼(10)의 표면(10b)으로부터 얕은 부분에 형성된 개질영역(R)은 깊은 부분에 개질영역(R)을 형성하기 위한 레이저빔의 입사를 방해하지 않는다. 정상 개질영역(R)은 깊은 부분에 신뢰성 있게 형성될 수 있다.

8. 제8실시예

도19a는 제8실시예에 따른, 레이저 조사장치(22)의 저면도이다. 도19b는 제8실시예에 따른 웨이퍼(10)의 부분 사시도이고, 웨이퍼(10)에 레이저빔(L1a 내지 L1c)을 조사하고 개질영역(R)을 형성하는 공정을 나타낸 것이다.

제8실시예는 제7실시예와 다음과 같이 다르다. 제8실시예는 제6실시예에 대 한 <6-1> 내지 <6-4>에 기재된 것과 동일한 구성을 제공한다. 제8실시예는 레이저헤드(HLa 내지 HLc)의 Z방향 위치를 조절하기 위해 구동장치(41a 내지 41c)를 사용한다. 이러한 방법으로, 제8실시예는 레이저빔(L1a 내지 L1c)의 초점(P1a 내지 P1c)에 대한 웨이퍼(10)에서의 깊이 위치를 설정한다. 제8실시예는 제7실시예와 동일한 동작 및 작용효과를 제공할 수 있다.

9. 제9실시예

도20은 제9실시예에 따른 웨이퍼(10)의 부분 사시도이고, 웨이퍼(10)에 레이저빔(L1d 내지 L1f)을 조사하고 개질영역(R)을 형성하는 공정을 나타낸 것이다.

제9실시예는 제7실시예 또는 제8실시예와 다음과 같이 다르다.

<9-1> 제9실시예는 세 개의 레이저헤드(HLa 내지 HLc)의 세트와 유사하게 구성된 세 개의 레이저헤드(HLd 내지 HLf)의 세트를 제공한다.

제7실시예 또는 제8실시예와 유사하게, 제9실시예는 레이저헤드(HLa 내지 HLc)가 레이저빔(L1a 내지 L1c)을 조사하고 레이저빔의 광축(OAa 내지 OAc)이 Z방향을 향하도록 한다. 본 실시예는 웨이퍼(10)와 상대적으로 X방향으로 초점(P1a 내지 P1c)을 이동시킨다. 본 실시예는 웨이퍼(10)에 제공된 평행한 예정된 커팅라인(Ka 내지 Kc)을 따라 세 개의 개질영역그룹(G2a 내지 G2c)을 구성하는 개질영역(R)을 형성한다. 본 실시예는 레이저헤드(HLd 내지 HLf)가 레이저빔(L1d 내지 L1f)을 조사하고 레이저빔의 광축(OAd 내지 OAf)이 Z방향을 향하도록 한다. 본 실시예는 웨이퍼(10)와 상대적으로 X방향으로 초점(P1d 내지 P1f)을 이동시킨다. 본 실시예는 웨이퍼(10)에 제공된 평행한 예정된 커팅라인(Kd 내지 Kf)을 따라 세 개의 개질영역그룹(G2d 내지 G2f)을 구성하는 개질영역(R)을 형성한다. 예정된 커팅라인(Ka 내지 Kc)은 X방향을 따라 제공된다. 예정된 커팅라인(Kd 내지 Kf)은 Y방향을 따라 제공된다. 예정된 커팅라인(Ka 내지 Kf)은 격자무늬에 제공된다.

제9실시예는 세 개의 레이저헤드(HLa 내지 HLc, 및 HLd 내지 HLf)의 두 개의 세트로 제공된다. 레이저헤드의 두 개의 세트는 여섯 개의 펄스 레이저빔(L1a 내지 L1f)을 동시에 조사한다. 본 실시예는 웨이퍼(10)의 표면(10b)과 반대면(10a)에 수평으로 직교하는 두 방향(X, Y방향)으로 레이저빔(L1a 내지 L1f)의 초점(P1a 내지 P1f)을 이동시킨다. 본 실시예는 웨이퍼(10)의 격자무늬에 제공된 여섯 개의 예정된 커팅라인(Ka 내지 Kf)을 따라 다중 개질영역(R)을 이루는 여섯 개의 개질영역그룹(G2a 내지 G2f)을 동시에 형성한다.

제9실시예는 X방향 및 Y방향 모두에 각각 세 개의 개질영역그룹을 구성하는 개질영역(R)을 동시에 형성할 수 있다. 제9실시예는 제7실시예 또는 제8실시예보다 가공효율을 더 향상시킬 수 있다. 본 실시예는 여섯 개의 개질영역그룹(G2a 내지 G2f)을 형성하기 위해 세 개의 레이저헤드(HLa 내지 HLc, 및 HLd 내지 HLf)의 두 개의 세트를 사용한다. 두 개 또는 네 개 이상의 레이저헤드의 세 개 이상의 세트를 사용하여 다중 개질영역그룹을 형성하는 것이 바람직하다.

10. 제10실시예

도21a 및 도21b는 제10실시예에 따른 레이저 조사장치(22)의 저면도이다. 제 10실시예는 제7실시예 또는 제8실시예와 다음과 같이 다르다. 레이저헤드(HLa 내지 HLc)는 레이저 조사장치(22)에 제공된다. 각각의 레이저헤드는 적어도 그 폭만큼 X방향으로 이동된다.

제10실시예는 레이저헤드(HLa 내지 HLc)의 Y방향 위치를 조절하는 구동장치(51a 내지 51c)를 사용하여 광축(OAa 내지 OAc) 사이의 간격(t)이 0까지 감소하여 최소화되도록 할 수 있다. 본 실시예는 제7실시예 또는 제8실시예 보다 더 작은 간격(t)을 제공할 수 있다. 웨이퍼(10)로부터 작은 칩을 쉽게 커팅하고 분리하는 것이 가능하다.

11. 다른 실시예들

본 발명은 상기한 실시예들에 제한되지 않고 다음과 같이 실시될 수 있다. 이러한 경우, 본 발명은 상기한 실시예들과 동일하거나 보다 나은 동작 및 작용효과를 제공할 수 있다.

(1) 제3실시예 및 제4실시예가 적층된 웨이퍼(12,13)를 가지는 이층 웨이퍼에 적용될 때, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명은 다층 반도체기판을 제조하기 위한 반도체재료로 이루어진 웨이퍼에 적용될 수 있다.

예를 들면, 다층 웨이퍼는 다음을 포함한다. 하나는 접착 SOI(실리콘 상 절연체)웨이퍼이다. 다른 하나는 SIMOX(separation by implanted oxygen)웨이퍼이다. 또 다른 하나는 고상 성장법 또는 용융 재결정화법을 사용하여 유리와 같은 절연기판 위에 다결정 실리콘 또는 비정질 실리콘으로 형성된 SOI웨이퍼이다. 또 다른 하 나는 사파이어와 같은 기판 위의 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체층의 결정 성장으로부터 초래하는 반도체광 방사장치에 사용되는 웨이퍼이다. 또 다른 하나는 양극접합으로 실리콘 기판과 유리 기판을 접착함으로써 형성된 웨이퍼이다.

(2) 상기한 실시예들이 벌크 실리콘 웨이퍼(10,12,13)에 적용될 때, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명은 반도체기판(예를 들면, 비소화 갈륨 기판)을 제조하기 위한 반도체 재료(예를 들면, 비소화 갈륨)로 이루어진 웨이퍼에 적용될 수 있다. 본 발명은 반도체기판을 제조하기 위한 반도체 재료로 이루어진 웨이퍼 뿐 아니라 유리를 포함하는 다양한 재료로 이루어진 웨이퍼에도 적용될 수 있다. 제3실시예 및 제4실시예에서, 웨이퍼(12,13)는 예를 들면, 유리와 실리콘과 같은 다른 재료로 이루어질 수 있다.

이러한 경우, 다광자 흡수에 의해 형성된 개질영역(R)은 상기한 실시예에 기재된 바와 같이 용융 처리영역을 포함하는 영역에 제한되지 않지만, 웨이퍼 형성재료에 거의 일치시켜야 한다. 웨이퍼 형성재료가 예를 들면 유리를 포함할 때, 다광자 흡수에 의해 형성된 개질영역(R)은 크랙영역 또는 변경된 굴절율을 가지는 영역을 포함한다. 특허문헌1은 크랙영역 또는 변경된 굴절율을 가지는 영역을 포함하는 개질영역을 개시하고 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.

(3) 제5실시예 내지 제10실시예가 벌크 실리콘 웨이퍼에 적용될 때, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명은 다층 반도체기판을 제조하기 위한 반도체재료로 이루어진 웨이퍼에 적용될 수 있다. 이러한 경우, 예를 들면 다음의 웨이퍼들은 유용하다. 하나는 접착 SOI(실리콘 상 절연체)웨이퍼이다. 다른 하나는 SIMOX(separation by implanted oxygen)웨이퍼이다. 또 다른 하나는 고상 성장법 또는 용융 재결정화법을 사용하여 유리와 같은 절연기판 위에 다결정 실리콘 또는 비정질 실리콘으로 형성된 SOI웨이퍼이다. 또 다른 하나는 사파이어와 같은 기판 위의 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체층의 결정 성장으로부터 초래하는 반도체광 방사장치에 사용되는 웨이퍼이다. 또 다른 하나는 양극접합으로 실리콘 기판과 유리 기판을 접착함으로써 형성된 웨이퍼이다.

하나의 레이저 가공장치(20)는 다중 레이저헤드(HLa 내지 HLf)를 포함하여 제공된다. 다층 웨이퍼가 다른 재료를 가지는 다적층 웨이퍼로 이루어질 때, 다층 웨이퍼의 각 층에 대한 재료는 레이저헤드(HLa 내지 HLf)로부터 조사된 레이저빔(L1a 내지 L1f)에 대한 최적 파장과 개구수를 포함하여 제공된다. 최적 레이저빔은 각각의 층에 조사될 수 있다. 각각의 층에 대한 정상 개질영역(R)을 신뢰성 있게 형성하는 것이 가능하다.

다음은 다른 재료로 이루어진 다적층 웨이퍼를 포함하는 다층 웨이퍼의 각층에 개질영역(R)을 형성하는 종래의 기술을 나타낸 것이다. 다층 웨이퍼의 각 층의 재료와 대응하는 레이저빔을 조사하기 위한 레이저헤드를 가지는 레이저 가공장치가 제공된다. 개질영역(R)이 하나의 층에 형성될 때마다 웨이퍼는 다른 레이저 가공장치로 전달될 필요가 있다. 상기한 실시예들이 다층 웨이퍼의 레이저 가공에 적용될 때, 하나의 레이저 가공장치만이 다층 웨이퍼의 각 층의 재료와 대응하는 최적의 레이저빔을 조사하는데 사용될 수 있다. 웨이퍼는 다른 레이저 가공장치로 전달될 필요가 없다. 개질영역(R)은 각 층에 대해 동시에 또는 연속적으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 가공효율이 향상된다. 다중 레이저 가공장치의 설치와 비교해서 장치 설치공간을 감소시키는 것이 가능하다.

(4) 상기 실시예들은 웨이퍼(10,12,13)를 커팅하고 분리하기 위해서 다이싱 필름(11)을 신장한다. 또한, 압력은 웨이퍼(10,12,13)의 예정된 커팅라인(K)에 대해서 곡률을 가지는 물체(예를 들면, 반구체)의 곡면(볼록면)을 가압함으로써 가해질 수 있다. 이것은 웨이퍼(10,12,13)를 커팅하고 분리하기 위한 개질영역그룹의 다층을 구성하는 개질영역(R)에 전단응력을 발생시킨다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 레이저 가공장치 및 레이저 가공방법은, 웨이퍼 표면으로부터 깊이방향으로 다중 개질영역을 형성하기 위해서 짧은 시간주기로 정상 개질영역을 신뢰성 있게 형성할 수 있으며 소형으로 구성할 수 있고 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims

웨이퍼에 다광자 흡수로 인한 개질영역을 형성하도록 상기 웨이퍼의 초점으로 레이저빔을 조사하는 레이저 가공장치로서,

다수 개의 파장을 가지는 레이저빔을 동시에 발생시키고 조사하기 위한 하나의 레이저광원; 및

상기 레이저광원으로부터 조사된 레이저빔을 상기 초점에 수렴하기 위한 하나의 집광렌즈를 포함하고,

상기 다수 개의 파장을 가지는 레이저빔은 상기 웨이퍼의 예정된 커팅라인을 따라 상기 웨이퍼의 표면으로부터 깊이방향으로 소정 간격을 가지고 배치되는 다수 개의 개질영역을 동시에 형성하도록 상기 웨이퍼의 표면으로부터 내부의 다수 개의 초점으로 동시에 조사되는

레이저 가공장치.
웨이퍼에 다광자 흡수로 인한 개질영역을 형성하도록 상기 웨이퍼의 초점으로 레이저빔을 조사하는 레이저 가공장치로서,

다수 개의 파장으로부터 선택된 하나의 파장을 가지는 레이저빔을 발생시키고 조사하기 위한 하나의 레이저광원; 및

상기 레이저광원으로부터 조사된 레이저빔을 상기 초점에 수렴하기 위한 하 나의 집광렌즈를 포함하고,

상기 초점은 상기 웨이퍼의 예정된 커팅라인을 따라 상기 웨이퍼의 표면으로부터 깊이를 분할함으로써 이루어진 다수 개의 부분들의 각 부분 내부에 배치되며,

상기 초점은 상기 각 부분에 적어도 하나의 개질영역을 형성하도록 상기 각 부분에 적합한 파장을 가지는 레이저빔을 조사하기 위한 것인

레이저 가공장치.
웨이퍼에 다광자 흡수로 인한 개질영역을 형성하도록 다수 개의 웨이퍼 층을 가지는 다층 웨이퍼의 초점으로 레이저빔을 조사하는 레이저 가공장치로서,

다수 개의 파장으로부터 선택된 하나의 파장을 가지는 레이저빔을 발생시키고 조사하기 위한 하나의 레이저광원; 및

상기 레이저광원으로부터 조사된 레이저빔을 상기 초점에 수렴하기 위한 하나의 집광렌즈를 포함하고,

상기 초점은 상기 다층 웨이퍼의 각 웨이퍼 층 내부에 배치되며,

상기 초점은 상기 다층 웨이퍼의 예정된 커팅라인을 따라 상기 각 웨이퍼 층에 적어도 하나의 개질영역을 형성하도록 상기 다층 웨이퍼의 최상부 웨이퍼 층의 표면으로부터 상기 각 웨이퍼 층에 적합한 파장을 가지는 레이저빔을 조사하기 위한 것인

레이저 가공장치.
웨이퍼에 다광자 흡수로 인한 개질영역을 형성하도록 제1면 및 제2면을 가지는 제1층 위에 제1면 및 제2면을 가지는 제2층을 적층함으로써 형성되고 상기 제1층의 제1면을 향하여 상기 제2층의 제2면이 구비되는 이층 웨이퍼의 초점으로 레이저빔을 조사하는 레이저 가공장치로서,

다수 개의 파장으로부터 선택된 하나의 파장을 가지는 레이저빔을 발생시키고 조사하기 위한 하나의 레이저광원; 및

상기 레이저광원으로부터 조사된 레이저빔을 상기 초점에 수렴하기 위한 하나의 집광렌즈를 포함하고,

상기 초점은 상기 이층 웨이퍼의 예정된 커팅라인을 따라 상기 제2층 내부에 적어도 하나의 개질영역을 형성하도록 상기 제2층에 적합한 파장을 가지는 레이저빔을 상기 제2층의 제1면으로부터 조사하기 위해 상기 제2층 내부에 배치되며,

상기 초점은 상기 이층 웨이퍼의 예정된 커팅라인을 따라 상기 제1층 내부에 적어도 하나의 개질영역을 형성하도록 상기 제1층에 적합한 파장을 가지는 레이저빔을 상기 제1층의 제2면으로부터 조사하기 위해 상기 제1층 내부에 배치되는

레이저 가공장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 웨이퍼의 표면 및 반대면에 대하여 수평으로 소정 간격을 두고 형성된 다수 개의 개질영역을 포함하는 일층 개질영역그룹은

상기 웨이퍼에 대해 예정된 커팅라인을 따라 상기 웨이퍼에 다광자 흡수로 인한 개질영역을 형성하도록 펄스방법으로 레이저빔을 조사하는 동안 상기 초점을 상기 웨이퍼와 상대적으로 이동시킴으로써 형성되고,

상기 깊이 위치는

상기 웨이퍼의 표면으로부터 깊이방향으로 소정 간격을 두고 다수 개의 층의 개질영역그룹을 연속적으로 형성하도록 상기 웨이퍼에서 초점에 대해 순차적으로 변경되는

레이저 가공장치.
다수 개의 파장을 가지는 레이저빔을 동시에 발생시키고 조사하기 위한 하나의 레이저광원, 및 상기 레이저광원으로부터 조사된 레이저빔을 초점에 수렴하기 위한 하나의 집광렌즈를 사용하여 웨이퍼에 다광자 흡수로 인한 개질영역을 형성하도록 상기 웨이퍼의 초점으로 레이저빔을 조사하기 위한 레이저 가공방법으로서,

상기 웨이퍼의 내부의 다수 개의 초점에 적합한 레이저빔의 다수 개의 파장을 선택하고;

상기 웨이퍼의 예정된 커팅라인을 따라 상기 웨이퍼의 표면으로부터 깊이방향으로 소정 간격을 두고 배치되는 다수 개의 개질영역을 동시에 형성하도록 다수 개의 파장을 가지는 레이저빔을 상기 웨이퍼의 표면으로부터 다수 개의 초점으로 동시에 조사하는

레이저 가공방법.
다수 개의 파장으로부터 선택된 하나의 파장을 가지는 레이저빔을 발생시키고 조사하기 위한 하나의 레이저광원; 및 상기 레이저광원으로부터 조사된 레이저빔을 상기 초점에 수렴하기 위한 하나의 집광렌즈를 사용하여 웨이퍼에 다광자 흡수로 인한 개질영역을 형성하도록 상기 웨이퍼의 초점으로 레이저빔을 조사하기 위한 레이저 가공방법으로서,

상기 웨이퍼의 표면으로부터 깊이를 분할함으로써 이루어진 다수 개의 부분들의 각 부분 내부에 초점을 배치하고,

상기 웨이퍼의 예정된 커팅라인을 따라 상기 각 부분에 적어도 하나의 개질영역을 형성하도록 상기 각 부분에 적합한 파장을 가지는 레이저빔을 조사하는

레이저 가공방법.
다수 개의 파장으로부터 선택된 하나의 파장을 가지는 레이저빔을 발생시키고 조사하기 위한 하나의 레이저광원; 및 상기 레이저광원으로부터 조사된 레이저빔을 상기 초점에 수렴하기 위한 하나의 집광렌즈를 사용하여 웨이퍼에 다광자 흡수로 인한 개질영역을 형성하도록 다수 개의 웨이퍼 층을 가지는 다층 웨이퍼의 초 점으로 레이저빔을 조사하기 위한 레이저 가공방법으로서,

상기 다층 웨이퍼에서 각각의 웨이퍼 층 내부에 초점을 배치하고,

상기 다층 웨이퍼의 예정된 커팅라인을 따라 상기 각각의 웨이퍼 층에 적어도 하나의 개질영역을 형성하도록 상기 각각의 웨이퍼 층에 적합한 파장을 가지는 레이저빔을 상기 다층 웨이퍼의 최상부 웨이퍼 층 표면으로부터 조사하는

레이저 가공방법.
다수 개의 파장으로부터 선택된 하나의 파장을 가지는 레이저빔을 발생시키고 조사하기 위한 하나의 레이저광원; 및 상기 레이저광원으로부터 조사된 레이저빔을 상기 초점에 수렴하기 위한 하나의 집광렌즈를 사용하여 웨이퍼에서 다광자 흡수로 인한 개질영역을 형성하도록 제1면 및 제2면을 가지는 제1층 위에 제1면 및 제2면을 가지는 제2층을 적층함으로써 형성되고 상기 제1층의 제1면을 향하여 상기 제2층의 제2면이 구비되는 이층 웨이퍼의 초점으로 레이저빔을 조사하기 위한 레이저 가공방법으로서,

상기 제2층 내부에 초점을 배치하고,

상기 이층 웨이퍼의 예정된 커팅라인을 따라 상기 제2층 내부에 적어도 하나의 개질영역을 형성하도록 상기 제2층에 적합한 파장을 가지는 레이저빔을 상기 제2층의 제1면으로부터 조사하며,

상기 제1층 내부에 초점을 배치하고,

상기 이층 웨이퍼의 예정된 커팅라인을 따라 상기 제1층 내부에 적어도 하나의 개질영역을 형성하도록 상기 제1층에 적합한 파장을 가지는 레이저빔을 상기 제1층의 제2면으로부터 조사하는

레이저 가공방법.
제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 웨이퍼에 대해 예정된 커팅라인을 따라 상기 웨이퍼에 다광자 흡수로 인한 개질영역을 형성하도록 펄스방법으로 레이저빔을 조사하는 동안 상기 초점을 상기 웨이퍼와 상대적으로 이동시킴으로써 상기 웨이퍼의 표면 및 반대면에 대하여 수평으로 소정 간격을 두고 형성된 다수 개의 개질영역을 포함하는 일층 개질영역그룹을 형성하고,

상기 웨이퍼의 표면으로부터 깊이방향으로 소정 간격을 두고 다수 개의 층의 개질영역그룹을 연속적으로 형성하도록 상기 웨이퍼에서 초점에 대한 깊이 위치를 순차적으로 변경하는 것을 더 포함하는

레이저 가공방법.
웨이퍼에 다광자 흡수로 인한 개질영역을 형성하도록 상기 웨이퍼의 초점으로 레이저빔을 조사하는 레이저 가공장치로서,

레이저빔을 발생시키고 조사하기 위한 레이저광원, 및 상기 레이저광원으로부터 조사된 레이저빔을 초점에 수렴하기 위한 집광렌즈를 각각 포함하는 다수 개의 레이저헤드를 포함하고,

상기 다수 개의 레이저헤드로부터 동시에 발생된 다수 개의 레이저빔은 상기 웨이퍼의 표면으로부터 깊이방향으로 소정 간격을 두고 다수 개의 개질영역을 동시에 형성하도록 서로 다른 다수 개의 초점에 초점이 맞춰지고,

상기 각각의 개질영역그룹이 상기 웨이퍼의 표면 및 반대면에 대하여 수평으로 소정 간격을 두고 형성된 다수 개의 개질영역을 포함하는 다층으로 된 다수 개의 개질영역그룹은 상기 웨이퍼에 대해 예정된 커팅라인을 따라 펄스방법으로 다수 개의 레이저빔을 조사하는 동안 상기 다수 개의 초점을 상기 웨이퍼와 상대적으로 이동시킴으로써 동시에 형성되며,

상기 다수 개의 레이저빔은 상기 웨이퍼의 표면에 직각으로 입사되고,

상기 다수 개의 초점의 이동방향은 다수 개의 개질영역 중 상기 웨이퍼의 표면으로부터 가장 깊은 개질영역을 항상 우선적으로 형성하기 위해서 웨이퍼에 대하여 설정되며,

상기 다수 개의 초점의 깊이 위치는 상기 웨이퍼 내에 설정되는

레이저 가공장치.
웨이퍼에 다광자 흡수로 인한 개질영역을 형성하도록 상기 웨이퍼의 초점으 로 레이저빔을 조사하는 레이저 가공장치로서,

레이저빔을 발생시키고 조사하기 위한 레이저광원, 및 상기 레이저광원으로부터 조사된 레이저빔을 초점에 수렴하기 위한 집광렌즈를 각각 포함하는 다수 개의 레이저헤드; 및

상기 다수 개의 레이저헤드로부터 동시에 발생된 다수 개의 레이저빔에 대한 광축들 사이의 간격을 예정된 커팅라인들 사이의 소정 간격으로 정렬하기 위해서 상기 웨이퍼에 대해 제공된 다수 개의 평행한 예정된 커팅라인들과 직교하는 수평방향으로 다수 개의 레이저헤드를 이동시키기 위한 수평이동부재를 포함하고,

상기 각각의 개질영역그룹이 상기 웨이퍼의 표면 및 반대면에 대하여 수평으로 소정 간격을 두고 형성된 다수 개의 개질영역을 포함하는 다층으로 된 다수 개의 개질영역그룹은 상기 다수 개의 예정된 커팅라인을 따라 펄스방법으로 다수 개의 레이저빔을 조사하는 동안 상기 다수 개의 레이저빔에 대한 다수 개의 초점을 상기 웨이퍼와 상대적으로 이동시킴으로써 동시에 형성되며,

상기 다수 개의 레이저빔은 상기 웨이퍼의 표면에 직각으로 입사되고,

상기 다수 개의 초점의 이동방향은 다수 개의 개질영역 중 상기 웨이퍼의 표면으로부터 가장 깊은 개질영역을 항상 우선적으로 형성하기 위해서 웨이퍼에 대하여 설정되며,

상기 다수 개의 초점의 깊이 위치는 상기 웨이퍼 내에 설정되는

레이저 가공장치.
제11항에 있어서,

상기 레이저빔의 파장과 상기 집광렌즈의 개구수 중 적어도 하나는

상기 웨이퍼에서 다수 개의 초점에 대한 깊이 위치를 설정하도록 조절되는

레이저 가공장치.
제11항에 있어서,

상기 웨이퍼의 표면에 대하여 상기 다수 개의 레이저헤드를 수직으로 이동시키기 위한 수직이동부재를 더 포함하고,

상기 수직이동부재는 상기 웨이퍼에서 다수 개의 초점에 대한 깊이 위치를 설정하도록 상기 다수 개의 레이저헤드를 이동시키는데 사용되는

레이저 가공장치.
제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 다수 개의 레이저헤드들이 레이저헤드세트로서 제공되고, 다수 개의 레이저헤드세트들이 제공되며,

다수 개의 개질영역들을 포함하는 각각의 개질영역그룹이 상기 웨이퍼의 표면 및 반대면에 대하여 수평으로 서로 직교하는 두 방향으로 형성되는 다수 개의 개질영역그룹들은 펄스방법으로 다수 개의 레이저빔을 조사하는 동안 다수 개의 레이저헤드세트들로부터 동시에 발생된 다수 개의 레이저빔에 대한 초점을 이동시킴으로써 격자무늬로 상기 웨이퍼에 제공된 다수 개의 예정된 커팅라인을 따라 동시에 형성되는

레이저 가공장치.
레이저빔을 발생시키고 조사하기 위한 레이저광원, 및 상기 레이저광원으로부터 조사된 레이저빔을 초점에 수렴하기 위한 집광렌즈를 각각 포함하는 다수 개의 레이저헤드를 사용함으로써 웨이퍼에 다광자 흡수로 인한 개질영역을 형성하도록 상기 웨이퍼의 초점으로 레이저빔을 조사하기 위한 레이저 가공방법으로서,

상기 웨이퍼의 표면으로부터 깊이방향으로 소정 간격을 두고 배치되는 다수 개의 개질영역을 동시에 형성하도록 서로 다른 다수 개의 초점에 다수 개의 레이저헤드로부터 동시에 발생된 다수 개의 레이저빔의 초점을 맞추고,

상기 웨이퍼의 표면 및 반대면에 대하여 수평으로 소정 간격을 두고 형성된 다수 개의 개질영역을 포함하는 각각의 개질영역그룹으로 된 다수 개의 개질영역그룹을 상기 웨이퍼에 대해 예정된 커팅라인을 따라 펄스방법으로 다수 개의 레이저빔을 조사하는 동안 상기 다수 개의 초점을 상기 웨이퍼와 상대적으로 이동시킴으로써 동시에 형성하며,

상기 웨이퍼의 표면에 상기 다수 개의 레이저빔을 직각으로 입사하고,

상기 웨이퍼의 표면으로부터 다수 개의 개질영역 중 가장 깊은 개질영역을 항상 우선적으로 형성하기 위해서 상기 다수 개의 초점의 이동방향을 웨이퍼에 대하여 설정하며,

상기 웨이퍼 내에 상기 다수 개의 초점의 깊이 위치를 설정하는

레이저 가공방법.
레이저빔을 발생시키고 조사하기 위한 레이저광원, 및 상기 레이저광원으로부터 조사된 레이저빔을 초점에 수렴하기 위한 집광렌즈를 각각 포함하는 다수 개의 레이저헤드를 사용함으로써 웨이퍼에 다광자 흡수로 인한 개질영역을 형성하도록 상기 웨이퍼의 초점으로 레이저빔을 조사하기 위한 레이저 가공방법으로서,

상기 다수 개의 레이저헤드로부터 동시에 발생된 다수 개의 레이저빔에 대한 광축들 사이의 간격을 예정된 커팅라인들 사이의 소정 간격으로 정렬하기 위해서 상기 웨이퍼에 대해 제공된 다수 개의 평행한 예정된 커팅라인들과 직교하는 수평방향으로 다수 개의 레이저헤드를 이동시키고,

상기 각각의 개질영역그룹이 상기 웨이퍼의 표면 및 반대면에 대하여 수평으로 소정 간격을 두고 형성된 다수 개의 개질영역을 포함하는 다수 개의 개질영역그룹을 상기 다수 개의 예정된 커팅라인을 따라 펄스방법으로 다수 개의 레이저빔을 조사하는 동안 상기 다수 개의 레이저빔에 대한 다수 개의 초점을 상기 웨이퍼와 상대적으로 이동시킴으로써 동시에 형성하며,

상기 웨이퍼의 표면에 상기 다수 개의 레이저빔을 직각으로 입사하고,

다수 개의 개질영역 중 상기 웨이퍼의 표면으로부터 가장 깊은 개질영역을 항상 우선적으로 형성하기 위해서 상기 다수 개의 초점의 이동방향을 웨이퍼에 대하여 설정하며,

상기 웨이퍼 내에 상기 다수 개의 초점의 깊이 위치를 설정하는

레이저 가공방법.
제16항에 있어서,

상기 레이저빔의 파장과 상기 집광렌즈의 개구수 중 적어도 하나는

상기 웨이퍼에서 다수 개의 초점에 대한 깊이 위치를 설정하도록 조절되는

레이저 가공방법.
제16항에 있어서,

상기 다수 개의 레이저헤드는

상기 웨이퍼에서 다수 개의 초점에 대한 깊이 위치를 설정하도록 상기 웨이퍼의 표면에 대해서 수직으로 이동되는

레이저 가공방법.
제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 다수 개의 레이저헤드들이 레이저헤드세트로서 제공되고, 다수 개의 레이저헤드세트들이 제공되며,

다수 개의 개질영역들을 포함하는 각각의 개질영역그룹이 상기 웨이퍼의 표면 및 반대면에 대하여 수평으로 서로 직교하는 두 방향으로 형성되는 다수 개의 개질영역그룹들은 펄스방법으로 다수 개의 레이저빔을 조사하는 동안 다수 개의 레이저헤드세트들로부터 동시에 발생된 다수 개의 레이저빔에 대한 초점을 이동시킴으로써 격자무늬로 상기 웨이퍼에 제공된 다수 개의 예정된 커팅라인을 따라 동시에 형성되는

레이저 가공방법.
웨이퍼에 다광자 흡수로 인한 개질영역을 형성하는 레이저 가공장치로서,

레이저빔을 조사하기 위한 레이저광원, 및 상기 웨이퍼의 표면과 수직이고 상기 웨이퍼의 표면과 평행한 선을 포함하는 허상면의 상기 웨이퍼 내부에 상기 웨이퍼의 표면으로부터 순차적으로 깊어지도록 배치되는 초점에 레이저빔을 수렴하기 위한 집광렌즈를 각각 포함하고, 상기 웨이퍼의 표면과 평행한 선에 배치되는 다수 개의 레이저헤드; 및

상기 허상면에 다층으로 되고 그 각각은 상기 각각의 초점에 대응하는 개질 영역을 포함하는 다수 개의 개질영역그룹을 형성하도록 레이저빔이 조사될 때보다 먼저 발생한 초점들 사이에서 가장 깊은 초점을 발생시킨 상기 선과 평행한 웨이퍼와 관련된 레이저헤드를 이동시키기 위한 이동장치를 포함하는

레이저 가공장치.
웨이퍼에 다광자 흡수로 인한 개질영역을 형성하는 레이저 가공장치로서,

레이저빔을 조사하기 위한 레이저광원, 및 상기 웨이퍼의 표면과 수직이고 상기 웨이퍼의 표면과 평행한 선을 포함하는 허상면의 상기 웨이퍼 내부에 상기 웨이퍼의 표면으로부터 순차적으로 깊어지도록 배치되는 초점에 레이저빔을 수렴하기 위한 집광렌즈를 각각 포함하고, 상기 웨이퍼의 표면과 평행한 선에 배치되는 다수 개의 레이저헤드;

상기 조사된 레이저빔이 없이 먼저 발생한 초점들 사이에서 가장 깊은 초점을 발생시킨 상기 선과 평행한 웨이퍼와 관련된 레이저헤드를 이동시키기 위한 제1이동장치; 및

각각 개질영역들을 포함하고 상기 웨이퍼에 대한 각각의 예정된 커팅라인에 포함되는 다수 개의 개질영역그룹들을 형성하도록 레이저빔이 조사될 때 상기 허상면과 직교하게 상기 웨이퍼와 관련된 레이저헤드를 이동시키기 위한 제2이동장치를 포함하는

레이저 가공장치.