KR20130071505A - 레이저 가공방법 - Google Patents

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하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤
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Abstract

실리콘 웨이퍼를 절단하여 얻어진 칩의 절단면으로부터 파티클이 발생하는 것을 방지하기 위한 레이저 가공방법을 제공한다. 개질영역(77 ~ 712)을 형성할 때의 레이저광 L의 조사 조건은 실리콘 웨이퍼(11)의 표면(3)으로부터의 깊이가 335㎛ ~ 525㎛의 영역에서의 레이저광 L의 구면수차가 보정되도록 개질영역(713 ~ 719)을 형성할 때의 레이저광 L의 조사 조건에 대해서 변화시킬 수 있다. 그 때문에, 개질영역(71 ~ 719)을 절단의 기점으로 하여 실리콘 웨이퍼(11) 및 기능소자층(16)을 반도체 칩으로 절단하여도 깊이가 335㎛ ~ 525㎛의 영역에서는 트위스트 해클이 현저하게 나타나지 않고, 파티클이 발생하기 어려워진다.

Description

레이저 가공방법{LASER PROCESSING METHOD}
본 발명은 실리콘 웨이퍼의 절단예정라인에 따라서 절단의 기점(起点)이 되는 복수 열(列)의 개질(改質) 영역을 실리콘 웨이퍼의 내부에 형성하는 레이저 가공방법에 관한 것이다.
종래에 있어서의 이런 종류의 기술로서 반도체 기판(基板)에 레이저광을 조사함으로써 반도체 기판의 스트리트(street)를 따라서 반도체 기판의 내부에 변질부를 복수 열 형성하고, 그 스트리트에 따라 반도체 기판을 절단하는 방법이 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1 … 일본국 특개2005-19667호 공보
그렇지만, 상술한 방법으로 반도체 기판을 절단하면 그 절단면으로부터 파티클(particle)이 발생해, 절단하여 얻어진 반도체 칩이 오염될 우려가 있다.
그래서, 본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로 실리콘 웨이퍼를 절단하여 얻어진 칩의 절단면으로부터 파티클이 발생하는 것을 방지하기 위한 레이저 가공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해서 예의검토를 거듭한 결과, 실리콘 웨이퍼를 절단하여 얻어진 칩의 절단면으로부터 파티클이 발생하는 것은 실리콘 웨이퍼의 소정 영역에 형성되는 개질영역에 나타나는 트위스트 해클(twist hackle)에 기인하고 있는 것을 밝혀냈다.
즉, 두께 t(500㎛ < t)의 실리콘 웨이퍼의 내부에 집광용 렌즈에 의해 레이저광을 집광시킴으로써, 실리콘 웨이퍼의 절단예정라인에 따라서 실리콘 웨이퍼의 내부에 개질영역을 복수 열 형성하여 절단하면, 적어도 실리콘 웨이퍼의 레이저광 입사면으로부터의 깊이가 350㎛ ~ 500㎛의 영역에서 절단면에 트위스트 해클이 현저하게 나타난다. 그 때문에 트위스트 해클 사이의 미소(微小)한 부분이 박리하여 실리콘의 파티클이 발생하는 것이다.
도 18은 종래의 레이저 가공방법에 의해 두께 625㎛의 실리콘 웨이퍼의 내부에 1개의 절단예정라인에 대하여 19열의 개질영역을 형성했을 때의 실리콘 웨이퍼의 절단면의 사진을 나타낸 도이다. 각 개질영역(71 ~ 719)은 실리콘 웨이퍼(11)의 표면(3)을 레이저광 입사면으로서 하기(下記) 표 1에 나타내는 조건에서 이면(裏面)(21) 측으로부터 차례차례 형성된 것이다. 또한, 하기 표 1에 있어서 집광점 위치란 레이저광의 집광점을 맞추는 위치의 표면(3)으로부터의 거리를 의미한다(이하, 동일). 또, 출구 출력이란 집광용 렌즈로부터 출사(出射)되는 레이저광의 출력이고, 넓힘각이란 집광용 렌즈에 입사하는 레이저광의 넓힘각이다(이하, 동일).
Figure pat00001
도 18에 나타내는 바와 같이, 이 예에 있어서는 실리콘 웨이퍼(11)의 표면(3)으로부터의 깊이가 310㎛ ~ 540㎛의 영역에서 트위스트 해클(진한 흑색의 부분)(51)이 현저하게 나타났다. 이와 같이, 트위스트 해클(51)이 현저하게 나타나면, 도 19에 나타내는 바와 같이, 트위스트 해클(51) 사이의 미소한 부분(52)이 박리하기 쉬워지기 때문에, 깊이가 310㎛ ~ 540㎛의 영역에서는 파티클이 발생하기 수비게 되어 있다고 생각할 수 있다. 또한, 실리콘 웨이퍼(11)의 표면(3)으로부터의 깊이가 540㎛를 넘는 영역에서는 트위스트 해클(51)은 나타나지만, 도 20에 나타내는 바와 같이, 현저하게는 나타나지 않기 때문에, 파티클은 발생하기 어렵게 된어 있다고 생각할 수 있다.
그리고, 본 발명자들은 적어도 실리콘 웨이퍼의 레이저광 입사면으로부터의 깊이가 350㎛ ~ 500㎛의 영역에서 절단면에 트위스트 해클이 현저하게 나타나는 것은 깊이가 350㎛ ~ 500㎛의 영역에서의 레이저광의 구면수차(球面收差)의 증대에 기인하고 있는 것을 발견하였다.
즉, 도 21에 나타내는 바와 같이, 레이저광 L이 실리콘 웨이퍼(11)에 입사할 때에는 스넬의 법칙(Snell's law)에 의해 레이저광 L은 굴절되어 진행한다. 따라서, 웨이퍼(11)의 표면(3)으로부터의 깊이가 깊은 영역에 레이저광 L을 집광시키기 위해서, 집광용 렌즈(53)를 웨이퍼(11)에 가까운 만큼 중심 광선(L1)의 집광 위치(P1)와 주변 광선(L2)의 집광 위치(P2)가 실리콘 웨이퍼(11)의 두께 방향으로 어긋나게 된다. 그 때문에, 레이저광 L의 집광점이 웨이퍼(11)의 두께 방향으로 넓어지는 것으로 레이저광 L의 집 광 정도가 악화되고, 웨이퍼(11)의 두께 방향으로 늘어나더라도 질이 나쁜 불균일(레이저광 L의 1쇼트(shot)에도 구속받지 않고 웨이퍼(11)의 두께 방향으로 1 연결이 되지 않고 복수에 분단 된 개질영역이 된다)인 개질영역이 형성된다. 그 결과, 분단시에 질이 나쁜 개질영역이 무리하게 연결되려고 하는 것으로 트위스트 해클이 생김과 동시에, 불균일한 개질영역에 기인하여 불균일한 균열도 발생하고, 이 균열과 트위스트 해클과의 사이에 웨이퍼(11)의 절단면으로부터 박리하는 파티클이 발생하기 쉽게 된다고 생각할 수 있다. 또한, 상술한 예에 있어서, 실리콘 웨이퍼(11)의 표면(3)으로부터의 깊이가 540㎛를 넘는 영역에서 트위스트 해클(51)이 현저하게는 나타나지 않는 것은 다음과 같은 이유에 의한다. 즉, 깊이가 540㎛를 넘는 영역에서는 집광점(P)에서의 레이저광 L의 에너지 밀도가 보다 작게 되기 때문에, 웨이퍼(11)의 두께 방향으로 형성되는 개질영역의 폭이 작고(이 이유는 레이저광 L의 집광 정도가 나쁜 부분은 에너지가 너무 작아져서 가공 문턱값을 넘지 않기 때문이라고 생각된다), 불균일한 개질영역이 감소 함과 동시에 분단시에 불균일한 균열도 감소하기 때문에, 트위스트 해클의 발생이 억제됨과 동시에 트위스트 해클과 균열과의 사이에서 발생하는 파티클이 감소한다고 생각된다.
본 발명자들은, 이상의 지견(知見)에 근거하여 더욱 검토를 거듭해, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.
즉, 본 발명에 관한 레이저 가공방법은 두께 t(500㎛ < t)의 실리콘 웨이퍼의 내부에 집광용 렌즈에 의해 레이저광을 집광시킴으로써, 실리콘 웨이퍼의 절단예정라인에 따라서 절단의 기점이 되는 복수 열의 개질영역을 실리콘 웨이퍼의 내부에 형성하는 레이저 가공방법으로서, 실리콘 웨이퍼의 레이저광 입사면으로부터의 깊이가 350㎛ ~ 500㎛의 제1 영역에 절단예정라인에 따라서 제1 개질영역을 형성하는 공정과, 레이저광 입사면으로부터의 깊이가 0㎛ ~ 250㎛의 제2 영역에 절단예정라인에 따라서 제2 개질영역을 형성하는 공정을 구비하고, 제1 영역에서의 레이저광의 구면수차가 보정되도록 제1 개질영역을 형성할 때의 레이저광의 조사 조건을, 제2 개질영역을 형성할 때의 레이저광의 조사 조건에 대해서 변화시키는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 관한 레이저 가공방법은, 두께 t(350㎛ < t ≤ 500㎛)의 실리콘 웨이퍼의 내부에 집광용 렌즈에 의해 레이저광을 집광시킴으로써, 실리콘 웨이퍼의 절단예정라인에 따라서 절단의 기점이 되는 복수 열의 개질영역을 실리콘 웨이퍼의 내부에 형성하는 레이저 가공방법으로서, 실리콘 웨이퍼의 레이저광 입사면으로부터의 깊이가 350㎛ ~ t㎛의 제1 영역에 절단예정라인에 따라서 제1 개질영역을 형성하는 공정과, 레이저광 입사면으로부터의 깊이가 0㎛ ~ 250㎛의 제2 영역에 절단예정라인에 따라서 제2 개질영역을 형성하는 공정을 구비하고, 제1 영역에서의 레이저광의 구면수차가 보정되도록 제1 개질영역을 형성할 때의 레이저광의 조사 조건을, 제2 개질영역을 형성할 때의 레이저광의 조사 조건에 대해서 변화시키는 것을 특징으로 한다.
이러한 레이저 가공방법에서는 두께 t(500㎛ < t)의 실리콘 웨이퍼에 대해서는 그 레이저광 입사면으로부터의 깊이가 350㎛ ~ 500㎛의 제1 영역에 제1 개질영역을 형성할 때에, 또, 두께 t(350㎛ < t ≤ 500㎛)의 실리콘 웨이퍼에 대해서는 그 레이저광 입사면으로부터의 깊이가 350㎛ ~ t㎛의 제1 영역에 제1 개질영역을 형성할 때에 제1 영역에서의 레이저광의 구면수차가 보정되도록, 레이저광의 조사 조건을 변화시킬 수 있다. 그 때문에, 제1 및 제2 개질영역을 절단의 기점으로서 실리콘 웨이퍼를 칩으로 절단하여도 제1 영역에서는 트위스트 해클이 현저하게 나타나지 않고, 파티클이 발생하기 어렵게 된다. 따라서, 이러한 레이저 가공방법에 의하면, 절단시 및 절단후에 있어서, 칩의 절단면으로부터 파티클이 발생하는 것을 방지하는 것이 가능하게 된다. 또한, 제1 영역에 제1 개질영역을 형성하는 공정과 제2 영역에 제2 개질영역을 형성하는 공정은 순서 부동(不同)(순서가 일정한 기준에 의하지 아니함)이다.
본 발명에 관한 레이저 가공방법에 있어서는, 제1 및 제2 개질영역은 실리콘 웨이퍼의 내부에 집광용 렌즈에 의해 레이저광을 집광시킴으로써, 다광자 흡수 그 외의 광 흡수를 실리콘 웨이퍼의 내부에서 생기게 하는 것에 의해 형성된다. 또, 실리콘 웨이퍼의 내부에 형성되는 제1 및 제2 개질영역으로서는 용융처리영역이 있다.
본 발명에 관한 레이저 가공방법에 있어서는 제1 개질영역을 형성할 때에 집광용 렌즈에 입사하는 레이저광의 넒힘각은 제2 개질영역을 형성할 때에 집광용 렌즈에 입사하는 레이저광의 넒힘각보다 큰 것이 바람직하다. 또, 제1 개질영역을 형성할 때의 집광용 렌즈의 출사개구수(NA)는 제2 개질영역을 형성할 때의 집광용 렌즈의 출사개구수(NA)보다 큰 것이 바람직하다. 또, 제1 개질영역을 형성할 때에는 집광용 렌즈와 실리콘 웨이퍼와의 사이에 구면수차 보정부재를 배치시키는 것이 바람직하다. 이것들에 의해, 제1 영역에서의 레이저광의 구면수차가 보정되도록 제1 개질영역을 형성할 때의 레이저광의 조사 조건을 제2 개질영역을 형성할 때의 레이저광의 조사 조건에 대해서 변화시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 실리콘 웨이퍼를 칩으로 절단하여도 절단시 및 절단후에 있어서, 칩의 절단면으로부터 파티클이 발생하는 것을 방지하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 실시 형태에 관한 레이저 가공방법에 의한 레이저 가공중의 가공대상물의 평면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 가공대상물의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도이다.
도 3은 본 실시 형태에 관한 레이저 가공방법에 의한 레이저 가공후의 가공대상물의 평면도이다.
도 4는 도 3에 나타내는 가공대상물의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면도이다.
도 5는 도 3에 나타내는 가공대상물의 Ⅴ-Ⅴ선에 따른 단면도이다.
도 6은 본 실시 형태에 관한 레이저 가공방법에 의해 절단된 가공대상물의 평면도이다.
도 7은 본 실시 형태에 관한 레이저 가공방법에 의해 절단된 실리콘 웨이퍼의 일부에 있어서의 단면의 사진을 나타낸 도이다.
도 8은 본 실시 형태에 관한 레이저 가공방법에 있어서의 레이저광의 파장과 실리콘 기판의 내부의 투과율과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 실시 형태의 레이저 가공방법에 있어서의 가공대상물의 평면도이다.
도 10은 도 9에 나타내는 가공대상물의 X-X선에 따른 부분 단면도이다.
도 11은 본 실시 형태의 레이저 가공방법을 설명하기 위한 도로서, (a)는 가공대상물에 확장 테이프를 부착한 상태, (b)는 가공대상물에 레이저광을 조사하고 있는 상태이다.
도 12는 집광용 렌즈에 입사하는 레이저광의 넓힘각을 바꾸기 위한 빔 익스펜더(expander)를 나타내는 도이다.
도 13은 본 실시 형태의 레이저 가공방법을 설명하기 위한 도로서, 확장 테이프를 확장시킨 상태이다.
도 14는 본 실시 형태의 레이저 가공방법에 의해, 두께 625㎛의 실리콘 웨이퍼의 내부에 1개의 절단예정라인에 대해서 19열의 개질영역을 형성했을 때의 실리콘 웨이퍼의 절단면의 사진을 나타낸 도이다.
도 15는 출사개구수(NA)를 바꾸기 위한 집광용 렌즈를 나타내는 도이다.
도 16은 구면수차를 바꾸기 위한 집광용 렌즈 및 구면수차 보정부재를 나타내는 도이다.
도 17은 집광용 렌즈에 입사하는 레이저광의 넓힘각을 바꾸기 위한 빔 익스펜더 및 집광용 렌즈에 입사하는 레이저광의 가우시안(Gaussian) 분포와 집광용 렌즈의 입사동(瞳)의 동경(瞳徑)과의 관계를 나타내는 도이다.
도 18은 종래의 레이저 가공방법에 의해, 두께 625㎛의 실리콘 웨이퍼의 내부에 1개의 절단예정라인에 대해서 19열의 개질영역을 형성했을 때의 실리콘 웨이퍼의 절단면의 사진을 나타낸 도이다.
도 19는 실리콘 웨이퍼의 표면으로부터의 깊이가 310㎛ ~ 540㎛의 영역에 있어서의 절단면의 모식도이다.
도 20은 실리콘 웨이퍼의 표면으로부터의 깊이가 540㎛를 넘는 영역에 있어서의 절단면의 모식도이다.
도 21은 실리콘 웨이퍼에 입사하는 레이저광의 진행 상태를 나타내는 모식도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 실시 형태의 레이저 가공방법에서는 가공대상물의 내부에 개질영역을 형성하기 위해서 다광자 흡수라고 하는 현상을 이용한다. 그래서, 최초로 다광자 흡수에 의해 개질영역을 형성하기 위한 레이저 가공방법에 대해 설명한다.
재료의 흡수의 밴드갭(bandgap) EG보다도 광자의 에너지 hν가 작으면 광학적으로 투명하게 된다. 따라서, 재료에 흡수가 생기는 조건은 hν > E이다. 그러나, 광학적으로 투명하여도 레이저광의 강도를 매우 크게 하면 hν > E의 조건(n = 2, 3, 4, …)에서 재료에 흡수가 생긴다. 이 현상을 다광자 흡수라고 한다. 펄스파의 경우, 레이저광의 강도는 레이저광의 집광점의 피크 파워 밀도(W/㎠)로 정해지고, 예를 들면 피크 파워 밀도가 1 × 108(W/㎠) 이상의 조건에서 다광자 흡수가 생긴다. 피크 파워 밀도는 (집광점에 있어서의 레이저광의 1펄스당 에너지) ÷ (레이저광의 빔 스팟 단면 × 펄스 폭)에 의해 구해진다. 또, 연속파의 경우, 레이저광의 강도는 레이저광의 집광점의 전계(電界) 강도(W/㎠)로 정해진다.
이와 같은 다광자 흡수를 이용하는 본 실시 형태에 관한 레이저 가공방법의 원리에 대해서, 도 1 ~ 도 6을 참조하여 설명한다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 모양(평판 모양)의 가공대상물(1)의 표면(3)에는 가공대상물(1)을 절단하기 위한 절단예정라인(5)이 있다. 절단예정라인(5)은 직선 모양으로 연장된 가상선이다. 본 실시 형태에 관한 레이저 가공방법에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 다광자 흡수가 생기는 조건에서 가공대상물(1)의 내부에 집광점 P를 맞추어 레이저광 L을 조사하여 개질영역(7)을 형성한다. 또한, 집광점 P는 레이저광 L이 집광하는 개소이다. 또, 절단예정라인(5)은 직선 모양으로 한정하지 않고 곡선 모양으로 하여도 좋으며, 가상선으로 한정하지 않고 가공대상물(1)에 실제로 그은 선으로 하여도 좋다.
그리고, 레이저광 L을 절단예정라인(5)에 따라서(즉, 도 1의 화살표 A 방향으로) 상대적으로 이동시키는 것에 의해, 집광점 P를 절단예정라인(5)에 따라서 이동시킨다. 이것에 의해, 도 3 ~ 도 5에 나타내는 바와 같이, 개질영역(7)이 절단예정라인(5)에 따라서 가공대상물(1)의 내부에 형성되고, 이 개질영역(7)이 절단기점영역(8)이 된다. 여기서, 절단기점영역(8)은 가공대상물(1)이 절단될 때에 절단(갈라짐)의 기점이 되는 영역을 의미한다. 이 절단기점영역(8)은 개질영역(7)이 연속적으로 형성되는 것으로 형성되는 경우도 있고, 개질영역(7)이 단속적으로 형성되는 것으로 형성되는 경우도 있다.
본 실시 형태에 관한 레이저 가공방법은 가공대상물(1)이 레이저광 L을 흡수하는 것에 의해 가공대상물(1)을 발열시켜 개질영역(7)을 형성하는 것은 아니다. 가공대상물(1)에 레이저광 L을 투과시켜 가공대상물(1)의 내부에 다광자 흡수를 발생시켜서 개질영역(7)을 형성하고 있다. 따라서, 가공대상물(1)의 표면(3)에서는 레이저광 L이 거의 흡수 되지 않기 때문에, 가공대상물(1)의 표면(3)이 용융하지 않는다.
가공대상물(1)의 내부에 절단기점영역(8)을 형성하면, 이 절단기점영역(8)을 기점으로 하여 갈라짐이 발생하기 쉬워지기 때문에, 도 6에 나타내는 바와 같이, 비교적 작은 힘으로 가공대상물(1)을 절단할 수 있다. 따라서, 가공대상물(1)의 표면(3)에 불필요한 갈라짐을 발생시키지 않고, 가공대상물(1)을 고정밀도로 절단하는 것이 가능하게 된다.
이 절단기점영역(8)을 기점으로 한 가공대상물(1)의 절단에는 다음의 2가지 방법을 고려할 수 있다. 하나는 절단기점영역(8) 형성 후, 가공대상물(1)에 인위적인 힘이 인가되는 것에 의해 절단기점영역(8)을 기점으로 하여 가공대상물(1)이 갈라져 가공대상물(1)이 절단되는 경우이다. 이것은, 예를 들면 가공대상물(1)의 두께가 큰 경우의 절단이다. 인위적인 힘이 인가된다는 것은, 예를 들면, 가공대상물(1)의 절단기점영역(8)에 따라서 가공대상물(1)에 굽힙 응력이나 전단 응력을 가하거나, 가공대상물(1)에 온도차를 주는 것으로 열 응력을 발생시키거나 하는 것이다. 다른 하나는, 절단기점영역(8)을 형성하는 것에 의해 절단기점영역(8)을 기점으로 하여 가공대상물(1)의 단면방향(두께 방향)으로 향하여 자연스럽게 갈라져 결과적으로 가공대상물(1)이 절단되는 경우이다. 이것은, 예를 들면 가공대상물(1)의 두께가 작은 경우에는 1열의 개질영역(7)에 의해 절단기점영역(8)이 형성되는 것으로 가능하게 되고, 가공대상물(1)의 두께가 큰 경우에는 두께 방향으로 복수 열 형성된 개질영역(7)에 의해 절단기점영역(8)이 형성되는 것으로 가능하게 된다. 또한, 이렇게 자연스럽게 갈라지는 경우도 절단하는 개소에 있어서, 절단기점영역(8)이 형성되어 있지 않은 부위에 대응하는 부분의 표면(3) 위에까지 갈라짐이 앞질러 가지 않고, 절단기점영역(8)을 형성한 부위에 대응하는 부분만을 할단할 수 있으므로, 할단을 용이하게 제어할 수 있다. 최근, 실리콘 웨이퍼 등의 가공대상물(1)의 두께는 얇아지는 경향에 있으므로, 이와 같은 제어성이 좋은 할단방법은 매우 유효하다.
그런데, 본 실시 형태에 관한 레이저 가공방법에 있어서, 다광자 흡수에 의해 형성되는 개질영역으로서는 용융처리영역이 있다.
가공대상물(예를 들면 실리콘과 같은 반도체 재료)의 내부에 집광점을 맞추고, 집광점에 있어서의 전계 강도가 1 × 108(W/㎠) 이상이고 또한 펄스 폭이 1㎲이하의 조건에서 레이저광을 조사한다. 이것에 의해 가공대상물의 내부는 다광자 흡수에 의해서 국소적으로 가열된다. 이 가열에 의해 가공대상물의 내부에 용융처리영역이 형성된다. 용융처리영역과는 일단 용융 후 재고화한 영역이나, 확실히 용융 상태의 영역이나, 용융 상태로부터 재고화하는 상태의 영역이며, 상변화한 영역이나 결정 구조가 변화한 영역이라고 할 수도 있다. 또, 용융처리영역과는 단결정 구조, 비정질 구조, 다결정 구조에 있어서, 어느 구조가 다른 구조로 변화한 영역이라고 할 수도 있다. 즉, 예를 들면, 단결정 구조로부터 비정질 구조로 변화한 영역, 단결정 구조로부터 다결정 구조로 변화한 영역, 단결정 구조로부터 비정질 구조 및 다결정 구조를 포함한 구조로 변화한 영역을 의미한다. 가공대상물이 실리콘 단결정 구조인 경우, 용융처리영역은 예를 들면 비정질 실리콘 구조이다.전계 강도의 상한값으로서는, 예를 들면 1 × 1012(W/㎠)이다. 펄스 폭은 예를 들면 1 ㎱ ~ 200 ㎱가 바람직하다.
본 발명자는 실리콘 웨이퍼의 내부에서 용융처리영역이 형성되는 것을 실험에 의해 확인했다. 실험 조건은 다음과 같다.
(A) 가공대상물 : 실리콘 웨이퍼(두께 350㎛, 외경 4인치)
(B) 레이저
광원 : 반도체 레이저, 여기(勵起) Nd : YAG 레이저,
파장 : 1064㎚
레이저 광 스폿 단면 : 3.14 × 10-8㎠
발진(發振) 형태 : Q스위치 펄스
반복 주파수 : 100㎑
펄스 폭 : 30㎱
출력 : 20μJ/펄스
레이저 광품질 : TEM00
편광 특성 : 직선 편광
(C) 집광용 렌즈
배율 : 50배
N.A. : 0.55
레이저광의 파장에 대한 투과율 : 60퍼센트
(D) 가공대상물이 실어 놓이는 재치대(載置臺)의 이동속도 : 100mm/초
도 7은 상기 조건에서의 레이저 가공에 의해 절단된 실리콘 웨이퍼의 일부에 있어서의 단면의 사진을 나타낸 도이다. 실리콘 웨이퍼(11)의 내부에 용융처리영역(13)이 형성되어 있다. 또한, 상기 조건에 의해 형성된 용융처리영역(13)의 두께 방향의 크기는 100㎛정도이다.
용융처리영역(13)이 다광자 흡수에 의해 형성된 것을 설명한다. 도 8은 레이저광의 파장과 실리콘 기판의 내부의 투과율과의 관계를 나타내는 그래프이다. 다만, 실리콘 기판의 표면 측과 이면 측 각각의 반사 성분을 제거하여, 내부만의 투과율을 나타내고 있다. 실리콘 기판의 두께 t가 50㎛, 100㎛, 200㎛, 500㎛, 1000㎛의 각각에 대해 상기 관계를 나타냈다.
예를 들면, Nd : YAG 레이저의 파장인 1064㎚에 있어서, 실리콘 기판의 두께가 500㎛이하인 경우, 실리콘 기판의 내부에서는 레이저광이 80%이상 투과하는 것을 알 수 있다. 도 7에 나타내는 실리콘 웨이퍼(11)의 두께는 350㎛이므로, 다광자 흡수에 의한 용융처리영역(13)은 실리콘 웨이퍼(11)의 중심 부근, 즉 표면으로부터 175㎛의 부분에 형성된다. 이 경우의 투과율은 두께 200㎛의 실리콘 웨이퍼를 참고로 하면 90%이상이므로, 레이저광이 실리콘 웨이퍼(11)의 내부에서 흡수되는 것은 거의 없고 대부분이 투과한다. 이것은 실리콘 웨이퍼(11)의 내부에서 레이저광이 흡수되어, 용융처리영역(13)이 실리콘 웨이퍼(11)의 내부에 형성(즉 레이저광에 의한 통상의 가열로 용융처리영역이 형성)된 것이 아니고, 용융처리영역(13)이 다광자 흡수에 의해 형성된 것을 의미한다. 다광자 흡수에 의한 용융처리영역의 형성은, 예를 들면, 용접학회 전국대회강연 개요 제66집(2000년 4월)의 제72쪽 ~ 제73쪽의 「피코초 펄스 레이저에 의한 실리콘의 가공특성평가」에 기재되어 있다.
또한, 실리콘 웨이퍼는 용융처리영역에 의해서 형성되는 절단기점영역을 기점으로서 단면방향으로 향하여 분열을 발생시키고, 그 분열이 실리콘 웨이퍼의 표면과 이면에 도달하는 것에 의해, 결과적으로 절단된다. 실리콘 웨이퍼의 표면과 이면에 도달하는 이 분열은 자연스럽게 성장하는 경우도 있고, 실리콘 웨이퍼에 힘이 인가되는 것에 의해 성장하는 경우도 있다. 그리고, 절단기점영역으로부터 실리콘 웨이퍼의 표면과 이면에 갈라짐이 자연스럽게 성장하는 경우에는, 절단기점영역을 형성하는 용융처리영역이 용융하고 있는 상태로부터 갈라짐이 성장하는 경우와, 절단기점영역을 형성하는 용융처리영역이 용융하고 있는 상태로부터 재고화할 때에 갈라짐이 성장하는 경우 모두 있다. 다만, 어느 쪽의 경우도 용융처리영역은 실리콘 웨이퍼의 내부에만 형성되고, 절단 후의 절단면에는 도 7과 같이 내부에만 용융처리영역이 형성되어 있다. 이와 같이, 가공대상물의 내부에 용융처리영역에 의해서 절단기점영역을 형성하면, 할단시, 절단기점영역 라인으로부터 어긋난 불필요한 갈라짐이 생기기 어려우므로, 할단제어가 용이하게 된다.
이상, 다광자 흡수에 의해 형성되는 개질영역으로서 용융처리영역에 대해 설명하였으나, 웨이퍼 모양의 가공대상물의 결정 구조나 그 벽개성(劈開性) 등을 고려하여 절단기점영역을 다음과 같이 형성하면, 그 절단기점영역을 기점으로 하여, 보다 한층 작은 힘으로, 게다가 정밀도 좋게 가공대상물을 절단하는 것이 가능하게 된다.
즉, 실리콘 등의 다이아몬드 구조의 단결정 반도체로 이루어지는 기판의 경우는 (111)면(제1 경개면)이나 (110)면(제2 경개면)에 따른 방향으로 절단기점영역을 형성하는 것이 바람직하다. 또, GaAs 등의 섬(閃)아연광형 구조의 Ⅲ-Ⅴ족 화합물반도체로 이루어지는 기판의 경우는 (110)면에 따른 방향으로 절단기점영역을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 사파이어(Al2O3) 등의 육방정계의 결정 구조를 가지는 기판의 경우는 (0001)면(C면)을 주면(主面)으로 하고 (1120)면(A면) 혹은 (1100)면(M면)에 따른 방향으로 절단기점영역을 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 절단기점영역을 형성해야 할 방향(예를 들면, 단결정 실리콘 기판에 있어서의 (111)면에 따른 방향), 혹은 절단기점영역을 형성해야 하는 방향에 직교하는 방향에 따라서 기판에 오리엔테이션 플레이트를 형성하면 그 오리엔테이션 플레이트를 기준으로 하는 것으로 절단기점영역을 형성해야 하는 방향에 따른 절단기점영역을 용이하고 또한 정확하게 기판에 형성하는 것이 가능하게 된다.
다음에 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해 설명한다. 도 9는 본 실시 형태의 레이저 가공방법에 있어서의 가공대상물의 평면도이고, 도 10은 도 9에 나타내는 가공대상물의 X-X선에 따른 부분단면도이다.
도 9 및 도 10에 나타내는 바와 같이, 가공대상물(1)은 두께 625㎛의 실리콘 웨이퍼(11)와 복수의 기능소자(15)를 포함하고, 실리콘 웨이퍼(11)의 표면(3)에 형성된 기능소자층(16)을 구비하고 있다. 기능소자(15)는, 예를 들면, 결정 성장에 의해 형성된 반도체 동작층, 포토 다이오드 등의 수광소자, 레이저 다이오드 등의 발광소자 혹은 회로로서 형성된 회로요소 등으로서, 실리콘 웨이퍼(11)의 오리엔테이션 플레이트(6)에 평행한 방향 및 수직방향에 매트릭스 모양으로 다수 형성되어 있다.
이상과 같이 구성된 가공대상물(1)을 이하와 같이 하여 기능소자(15) 마다 절단한다. 우선, 도 11(a)에 나타내는 바와 같이, 실리콘 웨이퍼(11)의 이면(21)에 익스펜드 테이프(23)를 부착한다. 이어서, 도 11(b)에 나타내는 바와 같이, 기능소자층(16)을 위쪽으로 하여 가공대상물(1)을 레이저 가공장치의 재치대(도시 생략) 위에 고정한다.
그리고, 실리콘 웨이퍼(11)의 표면(3)을 레이저광 입사면으로 하여 실리콘 웨이퍼(11)의 내부에 집광점 P를 맞추고 레이저광 L을 다광자 흡수가 생기는 조건으로 조사하며, 재치대의 이동에 의해서, 서로 이웃이 되는 기능소자(15, 15) 사이를 통과하도록 격자 모양으로 설정된 절단예정라인(5)(도 9의 파선 참조)에 따라 집광점 P를 스캔한다.
이 절단예정라인(5)에 따른 집광점 P의 스캔을 1개의 절단예정라인(5)에 대해서 19회 실시하지만, 집광점 P를 맞추는 위치의 표면(3)으로부터의 거리를 각 회마다 바꾸고, 이면(21) 측으로부터 차례로 하기 표 2에 나타내는 조건에서 19열의 개질영역(71 ~ 719)을 절단예정라인(5)에 따라서 실리콘 웨이퍼(11)의 내부에 1열씩 형성한다. 또한, 각 개질영역(71 ~ 719)은 용융처리영역이지만, 크랙이 혼재하는 경우도 있다.
Figure pat00002
상기 표 2로부터 분명한 바와 같이, 실리콘 웨이퍼(11)의 표면(3)으로부터의 깊이가 335㎛ ~ 525㎛의 영역에 위치하는 개질영역(77 ~ 712)을 형성할 때는 레이저 가공 장치의 집광용 렌즈에 입사하는 레이저광 L의 넓힘각을 0.4°로 한다. 한편, 실리콘 웨이퍼(11)의 표면(3)으로부터의 깊이가 525㎛를 넘는 영역에 위치하는 개질영역(71 ~ 76)을 형성할 때 및 깊이가 335㎛미만의 영역에 위치하는 개질영역(713 ~ 719)을 형성할 때에는 레이저 가공장치의 집광용 렌즈에 입사하는 레이저광 L의 넓힘각을 0.2°로 한다. 또한, 집광용 렌즈에 입사하는 레이저광 L의 넓힘각을 크게 하기 위해서는, 도 12(a), (b)에 나타내는 바와 같이, 빔 익스펜더(54)에 있어서, 볼록렌즈(55)를 오목렌즈(56)에 가깝게 하면 좋다.
각 개질영역(713 ~ 719)을 형성한 후, 도 13에 나타내는 바와 같이, 익스펜드 테이프(23)를 확장시켜, 각 개질영역(713 ~ 719)을 기점으로 하여 갈라짐을 일으키게 하고, 실리콘 웨이퍼(11) 및 기능소자층(16)을 절단예정라인(5)에 따라서 절단함과 동시에, 절단되어 얻어진 각 반도체 칩(25)을 서로 이간시킨다.
이상 설명한 바와 같이, 상기 레이저 가공방법에 있어서는 개질영역(77 ~ 712)을 형성할 때에 집광용 렌즈에 입사하는 레이저광 L의 넓힘각(0.4°)은 개질영역(713 ~ 719)을 형성할 때에 집광용 렌즈에 입사하는 레이저광 L의 넓힘각(0.2°) 보다 크게 된다. 이것에 의해, 개질영역(77 ~ 712)을 형성할 때의 레이저광 L의 조사 조건은 실리콘 웨이퍼(11)의 표면(3)으로부터의 깊이가 335㎛ ~ 525㎛의 영역에서의 레이저광 L의 구면수차가 보정되도록 개질영역(713 ~ 719)을 형성할 때의 레이저광 L의 조사 조건에 대해서 변화시킬 수 있다. 그 때문에, 개질영역(71 ~ 719)을 절단의 기점으로 하여 실리콘 웨이퍼(11) 및 기능소자층(16)을 반도체 칩(25)으로 절단하여도 깊이가 335㎛ ~ 525㎛의 영역에서는 트위스트 해클이 현저하게 나타나지 않고, 파티클이 발생하기 어렵게 된다. 따라서, 상기 레이저 가공방법에 의하면, 반도체 칩(25)의 절단면으로부터 파티클이 발생하는 것을 방지하는 것이 가능하게 된다.
도 14는 본 실시 형태의 레이저 가공방법에 의해, 두께 625㎛의 실리콘 웨이퍼의 내부에 1개의 절단예정라인에 대해서 19열의 개질영역을 형성했을 때의 실리콘 웨이퍼의 절단면의 사진을 나타낸 도이다. 동일한 도에 나타내는 바와 같이, 이 예에 있어서는 실리콘 웨이퍼(11)의 표면(3)으로부터의 깊이가 525㎛를 넘는 영역 및 깊이가 335㎛미만의 영역뿐만이 아니라, 깊이가 335㎛ ~ 525㎛의 영역에서도 트위스트 해클이 현저하게 나타나지 않았다. 따라서, 실리콘 웨이퍼(11)의 절단면은, 파티클이 발생하기 어려운 상태가 되어 있다고 생각할 수 있다.
그런데, 실리콘 웨이퍼(11)의 표면(3)으로부터의 깊이가 525㎛를 넘는 영역에서 깊이가 335㎛ ~ 525㎛의 영역과 마찬가지로, 레이저 가공장치의 집광용 렌즈에 입사하는 레이저광 L의 넓힘각을 0.4°로 하면 레이저광 L의 에너지 부족에 의해 개질영역(71 ~ 76)이 연결되지 않는다고 하는 문제가 발생한다. 이 문제를 해결하기 위해서는 집광용 렌즈에 입사하는 레이저광 L의 넓힘각을 0.2°으로 하지 않고, 레이저광 L의 에너지를 크게 하여도 좋다.
또, 실리콘 웨이퍼(11)의 표면(3)으로부터의 깊이가 335㎛미만의 영역에서 깊이가 335㎛ ~ 525㎛의 영역과 마찬가지로 레이저 가공장치의 집광용 렌즈에 입사하는 레이저광 L의 넓힘각을 0.4°로 하면, 트위스트 해클이 증가하는 등이라고 하는 문제가 발생한다. 이 문제를 해결하기 위해서는 집광용 렌즈에 입사하는 레이저광 L의 넓힘각을 0.2°로 하는 것이 효과적이다.
본 발명은 상술한 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 개질영역(77 ~ 712)을 형성할 때에 집광용 렌즈에 입사하는 레이저광 L의 넓힘각을 개질영역(713 ~ 719)을 형성할 때에 집광용 렌즈에 입사하는 레이저광 L의 넓힘각보다 크게 할 뿐만 아니라, 다음과 같이 함으로써 레이저광 L의 구면수차가 보정되도록 개질영역(77 ~ 712)을 형성할 때의 레이저광 L의 조사 조건을 개질영역(713 ~ 719)을 형성할 때의 레이저광의 조사 조건에 대해서 변화시켜도 좋다.
즉, 개질영역(77 ~ 712)을 형성할 때의 집광용 렌즈(53)의 출사개구수(NA)(도 12(b)를 참조)를 개질영역(713 ~ 719)을 형성할 때의 집광용 렌즈(53)의 출사개구수(NA)(도 12(a)를 참조)보다 크게 하여도 좋다.
또, 개질영역(713 ~ 719)을 형성할 때에는 구면수차 보정부재(57)를 배치시키지 않고(도 16(a)을 참조), 개질영역(77 ~ 712)을 형성할 때에는 집광용 렌즈(53)와 실리콘 웨이퍼와의 사이에 구면수차 보정부재(57)를 배치시켜도 좋다(도 16(b)를 참조). 구면수차 보정부재(57)는, 예를 들면, 두께 0.5mm의 석영 유리판 등, 실리콘 웨이퍼의 레이저광 입사면으로부터의 깊이에 대응하는 구면수차를 제거하는 방향으로 구면수차를 발생시키는 부재이다.
또, 그 외에도 실리콘 웨이퍼의 레이저광 입사면으로부터의 깊이에 대응하는 구면수차를 캔슬하도록 하는 구면수차를 원래 잔존시킨 집광용 렌즈를 준비하고, 실리콘 웨이퍼의 레이저광 입사면으로부터의 깊이에 따라 집광용 렌즈를 전환하여도 좋다. 또한, 집광용 렌즈 내부의 보정관 등의 가동에 의해, 실리콘 웨이퍼의 레이저광 입사면으로부터의 깊이에 대응하는 구면수차를 캔슬하도록 한 렌즈성능의 변경이 가능한 집광용 렌즈를 준비해, 실리콘 웨이퍼의 레이저광 입사면으로부터의 깊이에 따라 집광용 렌즈의 렌즈 성능을 변경하여도 좋다.
또한, 구면수차를 보정하지 않고, 구면수차의 영향을 줄이는 것으로, 트위스트 해클의 출현을 억제하는 것도 가능하다.
즉, 실리콘 웨이퍼의 레이저광 입사면으로부터의 깊이가 깊은 영역에 레이저광을 집광시키기 위해서 집광용 렌즈를 실리콘 웨이퍼에 근접하는 만큼 레이저광의 중심 광선의 집광 위치와 레이저광의 주변광선의 집광위치가 실리콘 웨이퍼의 두께 방향으로 어긋나기 때문에, 에너지 분포가 퍼져, 절단면 했을 때에 트위스트 해클이 나타나 버린다. 그래서, 주위 광선의 에너지를 가공 문턱값보다 낮게 하면, 주위 광선의 영향을 줄여 트위스트 해클의 출현을 억제할 수 있다.
그 일례로서 개질영역(713 ~ 719)을 형성할 때에는 도 17(a)에 나타내는 바와 같이, 빔 익스펜더(54)에 의해서 레이저광 L의 넓힘각을 크게 하여, 집광용 렌즈의 입사동(동경 d)에 입사하는 주위 광선의 에너지를 가공 문턱값보다 높게 한다. 한편, 개질영역(77 ~ 712)을 형성할 때에는 도 17(b)에 나타내는 바와 같이, 빔 익스펜더(54)에 의해서 레이저광 L의 넓힘각을 작게 하여, 집광용 렌즈의 입사동(동경 d)에 입사하는 주위 광선의 에너지를 가공 문턱값보다 낮게 한다.
또, 상기 실시 형태는, 두께 t(500㎛ < t)의 실리콘 웨이퍼의 내부에 절단예정라인에 따라서 복수 열의 개질영역을 형성하는 경우였지만, 두께 t(350㎛ < t ≤ 500㎛)의 실리콘 웨이퍼의 내부에 절단예정라인에 따라서 복수 열의 개질영역을 형성하는 경우에는, 다음과 같이 하면, 실리콘 웨이퍼를 절단하여 얻어지는 칩의 절단면으로부터 파티클이 발생하는 것을 방지하는 것이 가능하게 된다. 즉, 실리콘 웨이퍼의 레이저광 입사면으로부터의 깊이가 350㎛ ~ t㎛의 영역에서의 레이저광의 구면수차가 보정되도록 깊이가 350㎛ ~ t㎛의 영역에 개질영역을 형성할 때의 레이저광의 조사 조건을 깊이가 0㎛ ~ 250㎛의 영역에 개질영역을 형성할 때의 레이저광의 조사 조건에 대해서 변화시키면 좋다.
또, 상기 실시 형태는 실리콘 웨이퍼의 표면을 레이저광 입사면으로 하는 경우였지만, 실리콘 웨이퍼의 이면을 레이저광 입사면으로 하여도 좋다. 또한, 상기 실시 형태는 절단예정라인 위에 기능소자층이 존재하는 경우였지만, 절단예정라인 위에 기능소자층이 존재하지 않고, 실리콘 웨이퍼의 표면이 노출하고 있는 상태로 실리콘 웨이퍼의 표면을 레이저광 입사면으로 하여도 좋다.
또, 1개의 절단예정라인에 대해서 실리콘 웨이퍼의 내부에 형성되는 개질영역의 열수는 실리콘 웨이퍼의 두께 등에 따라 변화하는 것으로서, 19열로 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 의하면, 실리콘 웨이퍼를 칩으로 절단하여도 절단시 및 절단후에 있어서, 칩의 절단면으로부터 파티클이 발생하는 것을 방지하는 것이 가능하게 된다.
3 … 표면(레이저광 입사면), 5 … 절단예정라인, 7 … 개질영역, 11 … 실리콘 웨이퍼, 13 … 용융처리영역, 53 … 집광용 렌즈, 57 … 구면수차 보정부재, L … 레이저광.

Claims (17)

  1. 두께 t(500㎛ < t)의 실리콘 웨이퍼의 내부에 집광용 렌즈에 의해 레이저광을 집광시킴으로써, 상기 실리콘 웨이퍼의 절단예정라인에 따라서 절단의 기점이 되는 복수 열의 개질영역을 상기 실리콘 웨이퍼의 내부에 형성하는 레이저 가공방법으로서,
    상기 실리콘 웨이퍼의 레이저광 입사면으로부터의 깊이가 350㎛ ~ 500㎛의 제1 영역에 상기 절단예정라인에 따라서 제1 개질영역을 형성하는 공정과,
    상기 레이저광 입사면으로부터의 깊이가 0㎛ ~ 250㎛의 제2 영역에 상기 절단예정라인에 따라서 제2 개질영역을 형성하는 공정을 구비하고,
    상기 제1 개질영역을 형성할 때에 상기 집광용 렌즈에 입사하는 레이저광의 넓힘각은, 상기 제2 개질영역을 형성할 때에 상기 집광용 렌즈에 입사하는 레이저광의 넓힘각보다 크게 되고, 이것에 의해 상기 제1 영역을 형성할 때의 레이저광의 조사 조건은, 상기 제1 영역에서의 레이저광의 구면수차가 보정되도록 상기 제2 개질영역을 형성할 때의 레이저광의 조사 조건에 대해서 변화되며,
    상기 집광용 렌즈에 입사하는 레이저광의 넓힘각은, 빔 익스펜더에 의해서 변화되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  2. 두께 t(350㎛ < t ≤ 500㎛)의 실리콘 웨이퍼의 내부에 집광용 렌즈에 의해 레이저광을 집광시킴으로써, 상기 실리콘 웨이퍼의 절단예정라인에 따라서 절단의 기점이 되는 복수 열의 개질영역을 상기 실리콘 웨이퍼의 내부에 형성하는 레이저 가공방법으로서,
    상기 실리콘 웨이퍼의 레이저광 입사면으로부터의 깊이가 350㎛ ~ t㎛의 제1 영역에 상기 절단예정라인에 따라서 제1 개질영역을 형성하는 공정과,
    상기 레이저광 입사면으로부터의 깊이가 0㎛ ~ 250㎛의 제2 영역에 상기 절단예정라인에 따라서 제2 개질영역을 형성하는 공정을 구비하고,
    상기 제1 개질영역을 형성할 때에 상기 집광용 렌즈에 입사하는 레이저광의 넓힘각은, 상기 제2 개질영역을 형성할 때에 상기 집광용 렌즈에 입사하는 레이저광의 넓힘각보다 크게 되고, 이것에 의해 상기 제1 개질영역을 형성할 때의 레이저광의 조사 조건은, 상기 제1 영역에서의 레이저광의 구면수차가 보정되도록 상기 제2 개질영역을 형성할 때의 레이저광의 조사 조건에 대해서 변화되며,
    상기 집광용 렌즈에 입사하는 레이저광의 넓힘각은, 빔 익스펜더에 의해서 변화되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 상기 제2 개질영역은 용융처리영역인 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 개질영역을 형성할 때의 상기 집광용 렌즈의 출사개구수(NA)는, 상기 제2 개질영역을 형성할 때의 상기 집광용 렌즈의 출사개구수(NA) 보다 큰 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 개질영역을 형성할 때에는, 상기 집광용 렌즈와 상기 실리콘 웨이퍼와의 사이에 구면수차 보정부재를 배치시키는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 및 상기 제2 개질영역은 용융처리영역인 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 개질영역을 형성할 때의 상기 집광용 렌즈의 출사개구수(NA)는, 상기 제2 개질영역을 형성할 때의 상기 집광용 렌즈의 출사개구수(NA) 보다 큰 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 개질영역을 형성할 때에는, 상기 집광용 렌즈와 상기 실리콘 웨이퍼와의 사이에 구면수차 보정부재를 배치시키는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 레이저광 입사면으로부터의 깊이가 525㎛를 넘는 제3 영역에, 상기 절단예정라인에 따라서 제3 개질영역을 형성하는 공정을 더 구비하며,
    상기 제1 개질영역을 형성할 때에 상기 집광용 렌즈에 입사하는 레이저광의 넓힘각은, 상기 제3 개질영역을 형성할 때에 상기 집광용 렌즈에 입사하는 레이저광의 넓힘각 보다 큰 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  10. 두께 t(500㎛ < t)의 실리콘 웨이퍼의 내부에 집광용 렌즈에 의해 레이저광을 집광시킴으로써, 상기 실리콘 웨이퍼의 절단예정라인에 따라서 절단의 기점이 되는 복수 열의 개질영역을 상기 실리콘 웨이퍼의 내부에 형성하는 레이저 가공방법으로서,
    상기 실리콘 웨이퍼의 레이저광 입사면으로부터의 깊이가 350㎛ ~ 500㎛의 제1 영역에 상기 레이저광의 집광점을 맞추는 것에 의해, 상기 제1 영역에 상기 절단예정라인에 따라서 제1 개질영역을 형성하는 공정과,
    상기 레이저광 입사면으로부터의 깊이가 0㎛ ~ 250㎛의 제2 영역에 상기 레이저광의 집광점을 맞추는 것에 의해, 상기 제2 영역에 상기 절단예정라인에 따라서 제2 개질영역을 형성하는 공정을 구비하고,
    상기 제1 개질영역을 형성할 때에는, 상기 레이저광에서 중심광선의 집광위치와 주변광선의 집광위치가 상기 실리콘 웨이퍼의 두께방향으로 어긋나는 것을 억제하도록 상기 실리콘 웨이퍼의 내부에 상기 레이저광을 집광시켜, 상기 레이저광 입사면으로부터의 깊이에 대응하여 발생하는 구면수차의 영향을 적게 하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  11. 두께 t(350㎛ < t ≤ 500㎛)의 실리콘 웨이퍼의 내부에 집광용 렌즈에 의해 레이저광을 집광시킴으로써, 상기 실리콘 웨이퍼의 절단예정라인에 따라서 절단의 기점이 되는 복수 열의 개질영역을 상기 실리콘 웨이퍼의 내부에 형성하는 레이저 가공방법으로서,
    상기 실리콘 웨이퍼의 레이저광 입사면으로부터의 깊이가 350㎛ ~ t㎛의 제1 영역에 상기 레이저광의 집광점을 맞추는 것에 의해, 상기 제1 영역에 상기 절단예정라인에 따라서 제1 개질영역을 형성하는 공정과,
    상기 레이저광 입사면으로부터의 깊이가 0㎛ ~ 250㎛의 제2 영역에 상기 집광점을 맞추는 것에 의해, 상기 제2 영역에 상기 절단예정라인에 따라서 제2 개질영역을 형성하는 공정을 구비하고,
    상기 제1 개질영역을 형성할 때에는, 상기 레이저광에서 중심광선의 집광위치와 주변광선의 집광위치가 상기 실리콘 웨이퍼의 두께방향으로 어긋나는 것을 억제하도록 상기 실리콘 웨이퍼의 내부에 상기 레이저광을 집광시켜, 상기 레이저광 입사면으로부터의 깊이에 대응하여 발생하는 구면수차의 영향을 적게 하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  12. 두께 t(500㎛ < t)의 실리콘 웨이퍼의 내부에 집광용 렌즈에 의해 레이저광을 집광시킴으로써, 상기 실리콘 웨이퍼의 절단예정라인에 따라서 절단의 기점이 되는 복수 열의 개질영역을 상기 실리콘 웨이퍼의 내부에 형성하는 레이저 가공방법으로서,
    상기 실리콘 웨이퍼의 레이저광 입사면으로부터의 깊이가 350㎛ ~ 500㎛의 제1 영역에 상기 레이저광의 집광점을 맞추는 것에 의해, 상기 제1 영역에 상기 절단예정라인에 따라서 제1 개질영역을 형성하는 공정과,
    상기 레이저광 입사면으로부터의 깊이가 0㎛ ~ 250㎛의 제2 영역에 상기 레이저광의 집광점을 맞추는 것에 의해, 상기 제2 영역에 상기 절단예정라인에 따라서 제2 개질영역을 형성하는 공정을 구비하고,
    상기 제1 개질영역을 형성할 때에는, 상기 레이저광 입사면으로부터의 깊이에 대응하여 발생하는 구면수차를 제거하도록 작용하는 부재를 상기 집광용 렌즈와 상기 실리콘 웨이퍼 사이에 배치시키고, 이것에 의해 상기 레이저광에서 중심광선의 집광위치와 주변광선의 집광위치가 상기 실리콘 웨이퍼의 두께방향으로 어긋나는 것을 억제하도록 상기 실리콘 웨이퍼의 내부에 상기 레이저광을 집광시켜, 상기 구면수차의 영향을 적게 하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  13. 두께 t(500㎛ < t)의 실리콘 웨이퍼의 내부에 집광용 렌즈에 의해 레이저광을 집광시킴으로써, 상기 실리콘 웨이퍼의 절단예정라인에 따라서 절단의 기점이 되는 복수 열의 개질영역을 상기 실리콘 웨이퍼의 내부에 형성하는 레이저 가공방법으로서,
    상기 실리콘 웨이퍼의 레이저광 입사면으로부터의 깊이가 350㎛ ~ 500㎛의 제1 영역에 상기 레이저광의 집광점을 맞추는 것에 의해, 상기 제1 영역에 상기 절단예정라인에 따라서 제1 개질영역을 형성하는 공정과,
    상기 레이저광 입사면으로부터의 깊이가 0㎛ ~ 250㎛의 제2 영역에 상기 레이저광의 집광점을 맞추는 것에 의해, 상기 제2 영역에 상기 절단예정라인에 따라서 제2 개질영역을 형성하는 공정을 구비하고,
    상기 제1 개질영역을 형성할 때에는, 상기 레이저광 입사면으로부터의 깊이에 대응하여 발생하는 구면수차를 제거하도록 렌즈의 성능의 변경이 가능한 상기 집광 렌즈를 이용하고, 이것에 의해 상기 레이저광에서 중심광선의 집광위치와 주변광선의 집광위치가 상기 실리콘 웨이퍼의 두께방향으로 어긋나는 것을 억제하도록 상기 실리콘 웨이퍼의 내부에 상기 레이저광을 집광시켜, 상기 구면수차의 영향을 적게 하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  14. 청구항 12 또는 13에 있어서,
    상기 제1 및 상기 제2 개질영역은 용융처리영역인 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  15. 두께 t(350㎛ < t ≤ 500㎛)의 실리콘 웨이퍼의 내부에 집광용 렌즈에 의해 레이저광을 집광시킴으로써, 상기 실리콘 웨이퍼의 절단예정라인에 따라서 절단의 기점이 되는 복수 열의 개질영역을 상기 실리콘 웨이퍼의 내부에 형성하는 레이저 가공방법으로서,
    상기 실리콘 웨이퍼의 레이저광 입사면으로부터의 깊이가 350㎛ ~ t㎛의 제1 영역에 상기 레이저광의 집광점을 맞추는 것에 의해, 상기 제1 영역에 상기 절단예정라인에 따라서 제1 개질영역을 형성하는 공정과,
    상기 레이저광 입사면으로부터의 깊이가 0㎛ ~ 250㎛의 제2 영역에 상기 집광점을 맞추는 것에 의해, 상기 제2 영역에 상기 절단예정라인에 따라서 제2 개질영역을 형성하는 공정을 구비하고,
    상기 제1 개질영역을 형성할 때에는, 상기 레이저광 입사면으로부터의 깊이에 대응하여 발생하는 구면수차를 제거하도록 작용하는 부재를 상기 집광용 렌즈와 상기 실리콘 웨이퍼 사이에 배치시키고, 이것에 의해 상기 레이저광에서 중심광선의 집광위치와 주변광선의 집광위치가 상기 실리콘 웨이퍼의 두께방향으로 어긋나는 것을 억제하도록 상기 실리콘 웨이퍼의 내부에 상기 레이저광을 집광시켜, 상기 구면수차의 영향을 적게 하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  16. 두께 t(350㎛ < t ≤ 500㎛)의 실리콘 웨이퍼의 내부에 집광용 렌즈에 의해 레이저광을 집광시킴으로써, 상기 실리콘 웨이퍼의 절단예정라인에 따라서 절단의 기점이 되는 복수 열의 개질영역을 상기 실리콘 웨이퍼의 내부에 형성하는 레이저 가공방법으로서,
    상기 실리콘 웨이퍼의 레이저광 입사면으로부터의 깊이가 350㎛ ~ t㎛의 제1 영역에 상기 레이저광의 집광점을 맞추는 것에 의해, 상기 제1 영역에 상기 절단예정라인에 따라서 제1 개질영역을 형성하는 공정과,
    상기 레이저광 입사면으로부터의 깊이가 0㎛ ~ 250㎛의 제2 영역에 상기 집광점을 맞추는 것에 의해, 상기 제2 영역에 상기 절단예정라인에 따라서 제2 개질영역을 형성하는 공정을 구비하고,
    상기 제1 개질영역을 형성할 때에는, 상기 레이저광 입사면으로부터의 깊이에 대응하여 발생하는 구면수차를 제거하도록 렌즈의 성능의 변경이 가능한 상기 집광 렌즈를 이용하고, 이것에 의해 상기 레이저광에서 중심광선의 집광위치와 주변광선의 집광위치가 상기 실리콘 웨이퍼의 두께방향으로 어긋나는 것을 억제하도록 상기 실리콘 웨이퍼의 내부에 상기 레이저광을 집광시켜, 상기 구면수차의 영향을 적게 하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  17. 청구항 15 또는 16에 있어서,
    상기 제1 및 상기 제2 개질영역은 용융처리영역인 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
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