KR20130074737A

KR20130074737A - 웨이퍼의 가공 방법

Info

Publication number: KR20130074737A
Application number: KR1020120069089A
Authority: KR
Inventors: 가즈마 세키야
Original assignee: 가부시기가이샤 디스코
Priority date: 2011-12-26
Filing date: 2012-06-27
Publication date: 2013-07-04
Also published as: CN103177943B; KR101852639B1; US20130164914A1; US8541287B2; TWI530997B; JP5964580B2; DE102012212095A1; CN103177943A; JP2013135026A; TW201327654A

Abstract

본 발명은, 웨이퍼의 내부에 개질층이 형성되는 경우에, 반송 시에 개질층을 기점으로 하여 웨이퍼가 절단되어 버리는 것을 방지하며, 웨이퍼의 이면에 반사막이 형성되는 경우에도, 레이저 광선의 조사에 의해 웨이퍼의 내부에 개질층을 형성하는 것을 가능하게 하는 것을 과제로 한다.
복수의 디바이스가 형성된 디바이스 영역과, 디바이스 영역을 둘러싸는 외주 잉여 영역을 구비한 웨이퍼(W)에 대해서, 웨이퍼(W)에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 그 내부에 분할 라인을 따라 집광하여 분할의 기점이 되는 개질층(32)을 형성하는 개질층 형성 공정과, 그 웨이퍼(W)를 다음 공정에 반송하는 반송 공정을 적어도 포함하고, 개질층 형성 공정에서, 웨이퍼(W)의 외주 잉여 영역에 개질층(32)을 형성하지 않고 외주 보강부(W3)를 형성함으로써, 반송 공정에서 웨이퍼(W)가 개질층(32)을 기점으로 하여 절단되지 않도록 한다.

Description

웨이퍼의 가공 방법{WAFER PROCESSING METHOD}

본 발명은 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저광을 웨이퍼의 이면측으로부터 분할 예정 라인을 따라 조사하고, 웨이퍼의 내부에 집광하여 개질층을 형성할 때에, 디바이스가 형성되어 있지 않은 외주 잉여 영역에는 개질층을 형성하지 않도록 한 웨이퍼의 가공 방법에 관한 것이다.

분할 예정 라인에 의해 구획되어 복수의 디바이스가 형성된 웨이퍼는 분할 예정 라인을 따라 절단됨으로써 개개의 디바이스로 분할된다. 예컨대, 사파이어 기판, SiC 기판 등의 표면에 질화갈륨(GaN) 등의 에피택셜층을 형성하고, 분할 예정 라인에 의해 구획되어 에피택셜층에 LED 등의 복수의 광디바이스가 형성된 웨이퍼는 분할 예정 라인을 따라 레이저 광선을 조사함으로써 개개의 광디바이스로 분할되며, 조명 기기, 액정 텔레비젼, 퍼스널 컴퓨터 등의 각종 기기에 이용되고 있다.

이러한 웨이퍼를 분할하는 방법으로서, 사파이어 기판에 대하여 흡수성을 갖는 예컨대 파장이 266 ㎚인 레이저 광선을 사용하며, 분할 예정 라인에 어블레이션 가공을 실시하여 표면에 분할 홈을 형성하고, 분할 홈에 외력을 가함으로써 개개의 광디바이스로 분할하는 방법이 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).

그러나, 이 방법에서는, 어블레이션 가공에 의해 광디바이스의 외주에 용융물이 부착되어, 광디바이스의 휘도를 저하시킨다고 하는 문제가 있다.

그래서, 이러한 문제를 회피하기 위해, 사파이어 기판에 대하여 투과성을 갖는 예컨대 파장이 1064 ㎚인 레이저 광선을 사용하며, 에피택셜층이 형성되어 있지 않은 이면측으로부터 분할 예정 라인의 내부에 집광점을 맞추어 레이저 광선을 조사하고, 분할 예정 라인을 따라 내부에 개질층을 형성하며, 그 후, 웨이퍼에 대하여 외력을 가함으로써, 분할 예정 라인을 따라 웨이퍼를 분할하는 방법도 실용에 제공되고 있다. 이러한 방법에 따르면, 용융물의 발생을 억제할 수 있다(예컨대 특허문헌 2 참조).

일본 특허 출원 공개 평성10-305420호 공보 일본 특허 제3408805호 공보

그러나, 웨이퍼의 내부에 개질층을 형성하면, 그 후의 반송 시에 개질층을 기점으로 하여 웨이퍼가 절단되어 버린다고 하는 문제가 있다. 또한, 광디바이스 웨이퍼의 이면에 금, 알루미늄 등으로 구성된 반사막이 형성되어 있으면, 이면측으로부터는 레이저 광선을 조사할 수 없다고 하는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 문제에 비추어 이루어진 것으로, 웨이퍼의 내부에 개질층이 형성되는 경우에 있어서, 반송 시에 개질층을 기점으로 하여 웨이퍼가 절단되어 버리는 것을 방지하며, 웨이퍼의 이면에 반사막이 형성되는 경우에 있어서도, 레이저 광선의 조사에 의해 웨이퍼의 내부에 개질층을 형성하는 것을 가능하게 하는 것을 과제로 한다.

본 발명은, 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획되어 표면에 복수의 디바이스가 형성된 디바이스 영역과, 디바이스 영역을 둘러싸는 외주 잉여 영역을 구비한 웨이퍼의 가공 방법으로서, 웨이퍼의 표면측을 유지 수단으로 유지하며, 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 분할 예정 라인의 내부에 위치 설정하여 이면측으로부터 조사하고, 분할 예정 라인을 따라 분할의 기점이 되는 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과, 유지 수단으로부터 웨이퍼를 반출하여 다음 공정에 상기 웨이퍼를 반송하는 반송 공정을 적어도 포함하며, 개질층 형성 공정에서, 웨이퍼의 외주 잉여 영역에는 개질층을 형성하지 않고 외주 보강부를 형성한다.

웨이퍼가, 사파이어 기판 표면에 에피택셜층을 적층하고, 상기 에피택셜층에 분할 예정 라인에 의해 구획된 복수의 영역에 광디바이스가 형성된 광디바이스 웨이퍼인 경우는, 반송 공정에서 웨이퍼의 이면에 반사막을 형성하는 이면 가공 공정에 반송된다.

개질층 형성 공정 후에는, 웨이퍼의 분할 예정 라인에 외력을 부여하여 개개의 디바이스로 분할하는 분할 공정이 행해진다.

본 발명에 따르면, 개질층 형성 공정에서는, 외주 잉여 영역에 개질층을 형성하지 않고 외주 보강부로서 잔존시키기 때문에, 이후의 반송 공정에서 웨이퍼가 개질층을 기점으로 하여 절단되는 일이 없다. 또한, 이면에 반사막이 형성되는 웨이퍼여도, 개질층 형성 공정의 시점에서는 이면에 반사막이 형성되어 있지 않기 때문에, 이면에 반사막이 형성되는 웨이퍼인지의 여부에 관계없이, 분할 예정 라인을 따라 내부에 개질층을 형성할 수 있다. 또한, 웨이퍼가 절단되는 일없이, 이면 가공 공정에 웨이퍼를 반송할 수 있기 때문에, 웨이퍼의 이면에 반사막을 형성할 수 있으며, 광디바이스 웨이퍼의 제조에도 대응할 수 있다.

도 1은 웨이퍼의 표면에 보호 부재를 점착하는 상태를 나타내는 사시도이다.
도 2는 웨이퍼의 표면에 점착된 보호 부재측을 유지 수단에 유지시키는 상태를 나타내는 사시도이다.
도 3은 웨이퍼의 내부에 개질층을 형성하는 양태를 나타내는 사시도이다.
도 4는 웨이퍼의 내부에 개질층을 형성하는 양태를 나타내는 단면도이다.
도 5는 내부에 개질층이 형성된 웨이퍼를 나타내는 사시도이다.
도 6은 외주 보강부 및 개질층을 나타내는 단면도이다.
도 7은 유지 수단에 유지된 웨이퍼를 반송하는 상태를 나타내는 정면도이다.
도 8은 이면에 반사막이 피복된 웨이퍼를 나타내는 정면도이다.
도 9는 이면의 반사막측이 다이싱 테이프로 점착되어 프레임과 일체가 되고, 표면에 점착되어 있던 보호 테이프가 박리된 웨이퍼를 나타내는 사시도이다.
도 10은 분할 공정을 나타내는 단면도이다.
도 11은 웨이퍼의 다른 예를 확대하여 나타내는 평면도이다.

도 1에 나타내는 웨이퍼(W)는 사파이어 기판의 표면측에 발광층(에피택셜층)이 형성되어 구성된 광디바이스 웨이퍼이고, 표면(Wa)에는, 종횡으로 형성된 분할 예정 라인(S)에 의해 구획된 복수의 영역에 광디바이스(D)가 형성되어 있다. 복수의 광디바이스(D)는 웨이퍼(W)의 주연부를 남기고 디바이스 영역(W1)에 형성되어 있고, 디바이스 영역(W1)은 디바이스가 형성되어 있지 않은 외주 잉여 영역(W2)에 둘러싸여 있다.

(1) 개질층 형성 공정

도 1에 나타내는 바와 같이, 이 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에, 보호 테이프 등의 보호 부재(1)를 점착한다. 그리고, 도 2에 나타내는 바와 같이, 보호 부재(1)가 표면(Wa)에 붙여진 웨이퍼(W)의 표리를 반전시키고, 보호 부재(1)가 점착된 표면측을 레이저 가공 장치의 유지 수단(2)에 배치하며, 이면(Wb)이 상방을 향하여 노출된 상태로, 유지 수단(2)에 형성된 흡인부(20)에서 웨이퍼(W)를 흡인 유지한다. 이 시점에서는, 이면(Wb)에 반사막은 형성되어 있지 않다.

본 공정에서는, 우선, 레이저 광선을 조사하여야 할 분할 예정 라인(S)을 검출한다. 이러한 검출은, 표면(Wa)에 대면하는 유지 수단(2)측에 카메라를 설치하여 촬상함으로써 행하여도 좋고, 이면(Wb)의 상방에 적외선 카메라를 설치하며, 적외선을 이용하여 이면(Wb)측으로부터 웨이퍼(W)를 투과시켜 촬상함으로써 행하여도 좋다.

다음에, 도 3에 나타내는 바와 같이, 유지 수단(2)을 X축 방향으로 이동시키면서, 레이저 조사 헤드(3)로부터 이면(Wb)을 향하여 레이저 광선(30)을 조사한다. 이 레이저 광선(30)의 파장은 웨이퍼(W)에 대하여 투과성을 갖는 파장이며, 이 레이저 광선(30)은 표면(Wa)에 형성된 분할 예정 라인(S)을 따라, 도 4에 나타내는 바와 같이, 집광점(31)을 분할 예정 라인(S)의 내부에 위치 설정하여 이면(Wb)측으로부터 조사된다. 예컨대, 가공 조건은 이하와 같다.

파장 : 1064[㎚]

평균 출력 : 0.1∼0.4[W]

반복 주파수 : 100[㎑]

이송 속도 : 300∼800[㎜/초]

사파이어 기판의 두께 : 120[㎛]

집광점의 위치 : 이면으로부터 60[㎛]

개질층의 폭 : 30[㎛]

1개의 분할 예정 라인(S)을 따라 레이저를 조사하여 개질층(32)을 형성한 후는, 인접하는 분할 예정 라인 사이의 간격만큼 레이저 조사 헤드(3)를 Y축 방향으로 인덱스 이송하면서, 마찬가지로 레이저를 조사한다. 그렇게 하면, 같은 방향의 모든 분할 예정 라인(S)을 따라 그 내부에 개질층(32)이 형성된다. 그리고 더욱, 유지 수단(2)을 90도 회전시키고 나서 마찬가지로 레이저를 조사하면, 도 5에 나타내는 바와 같이, 분할 예정 라인(S)을 따라, 개질층(32)이 종횡으로 형성된다. 이 개질층(32)은 웨이퍼(W)를 분할할 때의 기점이 되는 것이다.

개질층(32)의 형성에 있어서는, 디바이스 영역(W1)에만 레이저 광선(30)을 조사하고, 외주 잉여 영역(W2)에는 레이저 광선을 조사하지 않도록 한다. 따라서, 도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 외주 잉여 영역(W2)에는, 개질층이 형성되어 있지 않은 링형의 외주 보강부(W3)가 잔존한다. 즉, 개질층(32)이 형성됨으로써 웨이퍼(W)가 분할되기 쉬운 상태가 되지만, 외주 보강부(W3)가 웨이퍼(W)의 균열을 방지하고 있다.

개질층 형성 공정은 웨이퍼(W)의 이면(Wb)에 금속막(반사막)을 피복하기 전에 행해진다. 따라서, 이면(Wb)측으로부터 레이저 조사를 행하는데 있어서, 장해가 되는 것이 없기 때문에, 웨이퍼(W)의 내부에 확실하게 집광할 수 있다.

(2) 반송 공정

다음에, 도 7에 나타내는 바와 같이, 디바이스 영역(W1)에 개질층(32)이 형성된 웨이퍼(W)를 유지 수단(2)으로부터 반출하고, 다음 공정에 웨이퍼(W)를 반송한다. 예컨대, 도 7에 나타내는 반송 수단(4)을 구성하는 아암부(40)의 선단에 구비한 흡착부(41)에 의해 이면(Wb)측이 흡착되고, 아암부(40)가 이동함으로써, 흡착부(41)에 의해 흡착된 웨이퍼(W)가 다음 공정이 행해지는 장치에 반송된다.

반송 공정에 있어서 반송되는 웨이퍼(W)는 디바이스 영역(W1)에만 개질층(32)이 형성되고, 그 주위에는 개질층이 형성되어 있지 않은 외주 보강부(W3)가 형성되어 있기 때문에, 반송 시에 웨이퍼(W)에 대하여 어떤 외력이 가해졌다고 하여도, 개질층(32)을 따라 웨이퍼(W)가 깨지는 일은 없다.

(3) 이면 가공 공정

웨이퍼(W)는 반송 공정에서 웨이퍼(W)의 이면(Wb)에 반사막을 형성하는 이면 가공 공정에 반송된다. 이면 가공 공정에서는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 이면(Wb)에, 금, 알루미늄 등으로 이루어지는 반사막(5)을 형성한다. 이 반사막(5)은 광디바이스의 휘도를 높이기 위해 피복하는 것으로, 예컨대 증착, 스퍼터링, CVD 등으로 형성된다.

반송 공정에서 웨이퍼(W)가 절단되는 일이 없기 때문에, 웨이퍼(W)의 이면(Wb)에 확실하게 반사막(5)을 형성할 수 있다.

(4) 분할 공정

이면 가공 공정 후, 도 9에 나타내는 바와 같이, 반사막(5)측을 다이싱 테이프(T)에 점착한다. 다이싱 테이프(T)의 주연부에는, 링형의 프레임(F)이 점착되어 있고, 웨이퍼(W)는 다이싱 테이프(T)를 통해 프레임(F)에 지지된다. 또한, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 점착되어 있던 보호 테이프(1)는 박리된다.

이와 같이 하여 웨이퍼(W)가 다이싱 테이프(T)를 통해 프레임(F)에 지지되면, 도 10에 나타내는 바와 같이, 흡착부(60, 61)에 의해, 인접하는 광디바이스(D1, D2)의 이면(Wb)측에 피복된 반사막(5)을, 다이싱 테이프(T)를 통해 흡착한다. 그리고, 2개의 흡착부(60, 61)를, 서로 멀어지는 방향인 화살표 B 방향, C 방향으로 각각 이동시켜, 웨이퍼(W)의 분할 예정 라인(S)에 대하여 수평 방향의 외력을 가한다. 그렇게 하면, 개질층(32)이 기점이 되어 광디바이스(D1)와 광디바이스(D2) 사이가 분리된다. 마찬가지로, 모든 디바이스 사이를 이격시키면, 웨이퍼(W)가 개개의 광디바이스(D)로 분할된다. 개개의 광디바이스(D)의 이면측에는, 반사막(5)이 피복되어 있다.

또한, 도 11에 나타내는 웨이퍼(Wx)와 같이, 광디바이스(D)가 웨이퍼(Wx)의 외주(Wc)에 육박하는 위치까지 형성되어 있기 때문에, 외주 잉여 영역(W2)의 폭이 매우 좁아지는 경우도 있다. 이와 같은 경우는 개질층 형성 공정에서, 개질층(32)이 디바이스 영역(W1)의 주연부까지 다다르지 않게 하여, 디바이스(D)를 완전히 절단할 수 있는 위치까지 개질층(32)을 형성하지 않도록 함으로써, 외주 보강부(W3)의 폭을 외주 잉여 영역(W2)의 폭보다 넓게 한다. 그리고, 분할 공정에서는, 개질층(32)을 기점으로 하여 인접하는 디바이스 사이가 분리될 때에 생기는 힘을 이용하여, 개질층(32)의 연장선(32a)을 따라 절단함으로써, 광디바이스(D)로 분할할 수 있다. 이와 같이, 디바이스(D)가 웨이퍼(W)의 외주(Wc)에 접근한 위치까지 형성되어 있는 경우는, 외주 보강부(W3)가 외주 잉여 영역(W2)으로부터 디바이스 영역(W1)에 걸쳐 형성되는 경우도 있다.

W, Wx: 웨이퍼
Wa: 표면 S: 분할 예정 라인 D(D1, D2, …): 광디바이스
Wb: 이면 Wc: 외주
W1: 디바이스 영역 W2: 외주 잉여 영역
W3: 외주 보강부 D: 다이싱 테이프
F: 프레임 1: 보호 부재
2: 유지 수단 20: 흡인부
3: 레이저 조사 헤드 30: 레이저 광선
31: 집광점 32: 개질층
4: 반송 수단 40: 아암부
41: 흡착부 5: 반사막
60, 61: 흡착부

Claims

복수의 분할 예정 라인에 의해 구획된 각 영역에 각각 디바이스가 형성된 디바이스 영역과, 상기 디바이스 영역을 둘러싸는 외주 잉여 영역을 표면에 갖는 웨이퍼의 가공 방법에 있어서,
웨이퍼의 표면측을 유지 수단으로 유지하며, 상기 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 분할 예정 라인의 내부에 위치 설정하여 이면측으로부터 조사하고, 분할 예정 라인을 따라 분할의 기점이 되는 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과,
상기 유지 수단으로부터 웨이퍼를 반출하여 다음 공정에 상기 웨이퍼를 반송하는 반송 공정
을 적어도 포함하며,
상기 개질층 형성 공정에서, 웨이퍼의 외주 잉여 영역에는 개질층을 형성하지 않고 외주 보강부를 잔존시키는 것인 웨이퍼의 가공 방법.
제1항에 있어서, 상기 웨이퍼는, 사파이어 기판 표면의 분할 예정 라인에 의해 구획된 복수의 영역에 광디바이스가 형성된 광디바이스 웨이퍼이고,
상기 반송 공정에서 웨이퍼의 이면에 반사막을 형성하는 이면 가공 공정에 반송되는 것인 웨이퍼의 가공 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 개질층 형성 공정 후, 웨이퍼의 분할 예정 라인에 외력을 부여하여 개개의 디바이스로 분할하는 분할 공정을 포함하는 웨이퍼의 가공 방법.