KR20130129107A

KR20130129107A - 개질층 형성 방법

Info

Publication number: KR20130129107A
Application number: KR1020130051744A
Authority: KR
Inventors: 가즈마 세키야
Original assignee: 가부시기가이샤 디스코
Priority date: 2012-05-17
Filing date: 2013-05-08
Publication date: 2013-11-27
Also published as: TW201351483A; US20130306605A1; US9149886B2; TWI610350B; JP2013237097A; CN103418908A

Abstract

본 발명은, 펄스 레이저 광선의 집광점이 피가공물의 표면에 위치 부여되더라도 어블레이션이 일어나지 않도록 한 개질층 형성 방법을 제공한다.
본 발명의 개질층 형성 방법은, 피가공물에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 정해진 조사면으로부터 내부에 집광점을 위치 부여하여 조사함으로써, 피가공물의 내부에 원하는 개질층을 형성하는 개질층 형성 방법으로서, 피가공물의 조사면과 인접하는 면이 펄스 레이저 광선의 조사 위치에 위치 부여된 경우에는, 펄스 레이저 광선의 출력을 피가공물을 가공할 수 없는 출력으로 저하시킨다.

Description

개질층 형성 방법{METHOD FOR FORMING A MODIFIED LAYER}

본 발명은, 피가공물에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 피가공물의 내부에 집광점을 위치 부여하여 조사(照射)하고, 피가공물의 내부에 개질층을 형성하는 개질층 형성 방법에 관한 것이다.

투명 또는 반투명체로 이루어진 피가공물에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 피가공물의 내부에 집광점을 위치 부여하여 조사하고, 피가공물의 내부에 개질층을 형성하여 모양, 도형, 문자를 그리는 내부 가공 기술이 실용화되어 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).

또한, IC, LSI, LED 등의 복수의 디바이스가 격자형의 분할 예정 라인에 의해 구획된 표면에 형성되어 있는 실리콘 웨이퍼, 사파이어 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 웨이퍼의 내부에 집광점을 위치 부여하여 분할 예정 라인을 따라서 조사하고, 실리콘 웨이퍼, 사파이어 웨이퍼의 내부에 분할 예정 라인을 따라서 분할 기점이 되는 개질층을 형성하는 내부 가공 기술이 실용화되어 있다(예컨대, 특허문헌 2 참조).

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 평성07-76167호 공보 특허문헌 1 : 일본 특허 제3408805호 공보

그런데, 전술한 내부 가공 기술에서는, 펄스 레이저 광선의 집광점이 피가공물의 표면에 위치 부여되면, 어블레이션이 발생하여 내부 가공의 수행이 방해를 받는다고 하는 문제가 있다.

본 발명은 상기 사실을 감안하여 이루어진 것으로, 그 주요 기술적 과제는, 펄스 레이저 광선의 집광점이 피가공물의 표면에 위치 부여되더라도 어블레이션이 일어나지 않도록 한 개질층 형성 방법을 제공하는 것에 있다.

상기 주요 기술 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 의하면, 피가공물에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 피가공물에 조사하여 피가공물 내부에 개질층을 형성하는 개질층 형성 방법으로서, 피가공물의 내부에 집광점을 위치 부여한 상태에서 펄스 레이저 광선의 광로와 직교하는 조사면을 통해 피가공물에 펄스 레이저 광선을 조사함으로써, 피가공물의 내부에 개질층을 형성하는 개질층 형성 단계와, 피가공물의 상기 조사면과 인접하는 면이 펄스 레이저 광선의 조사 위치에 위치 부여되었을 때, 펄스 레이저 광선의 출력을 피가공물을 가공할 수 없는 출력으로 저하시키는 출력 저하 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 개질층 형성 방법이 제공된다.

출력 저하 단계에서의 펄스 레이저 광선의 출력은 출력 0을 포함한다.

본 발명에 따른 개질층 형성 방법에서는, 피가공물에서의 펄스 레이저 광선의 조사면과 인접하는 면이 펄스 레이저 광선의 조사 위치에 위치 부여된 경우에는, 펄스 레이저 광선의 출력을 피가공물을 가공할 수 없는 출력으로 저하시키기 때문에, 펄스 레이저 광선의 집광점이 조사면과 인접하는 면에 위치 부여되더라도 어블레이션이 일어나지는 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 개질층 형성 방법을 실시하기 위한 레이저 가공 장치의 사시도.
도 2는 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치에 장비되는 제어 수단의 블록 구성도.
도 3은 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치에 장비되는 제어 수단의 블록 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 개질층 형성 방법에 의해 가공되는 반도체 웨이퍼의 사시도 및 주요부를 확대하여 나타내는 단면도.
도 5는 도 4에 나타내는 반도체 웨이퍼를 환형의 프레임에 장착된 다이싱 테이프에 접착한 상태를 나타내는 사시도.
도 6은 도 4에 나타내는 반도체 웨이퍼가 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치의 척 테이블의 소정 위치에 유지된 상태에서의 좌표 위치와의 관계를 나타내는 설명도.
도 7은 본 발명에 따른 개질층 형성 방법에서의 개질층 형성 공정의 제1 실시형태를 나타내는 설명도.
도 8은 본 발명에 따른 개질층 형성 방법에 의해 가공되는 피가공물이 기판의 표면에 장착된 상태를 나타내는 사시도.
도 9는 본 발명에 따른 개질층 형성 방법에서의 개질층 형성 공정의 제2 실시형태를 나타내는 설명도.

이하, 본 발명에 따른 개질층 형성 방법의 바람직한 실시형태에 관해, 첨부 도면을 참조하여 더 상세하게 설명한다.

도 1에는, 본 발명에 따른 개질층 형성 방법을 실시하기 위한 레이저 가공 장치의 사시도가 도시되어 있다. 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치(1)는, 정지 베이스(2)와, 상기 정지 베이스(2)에 화살표 X로 나타내는 가공 이송 방향(X축 방향)으로 이동 가능하게 배치되어 피가공물을 유지하는 척 테이블 기구(3)와, 정지 베이스(2)에 X축 방향과 직교하는 화살표 Y로 나타내는 인덱싱 이송 방향(Y축 방향)으로 이동 가능하게 배치된 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구(4)와, 상기 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구(4)에 화살표 Z로 나타내는 집광점 위치 조정 방향(Z축 방향)으로 이동 가능하게 배치된 레이저 광선 조사 유닛(5)을 구비한다.

상기 척 테이블 기구(3)는, 정지 베이스(2) 상에 X축 방향을 따라서 평행하게 배치된 한 쌍의 안내 레일(31, 31)과, 상기 안내 레일(31, 31) 상에 X축 방향으로 이동 가능하게 배치된 제1 슬라이딩 블록(32)과, 상기 제1 슬라이딩 블록(32) 상에 Y축 방향으로 이동 가능하게 배치된 제2 슬라이딩 블록(33)과, 상기 제2 슬라이딩 블록(33) 상에 원통 부재(34)에 의해 지지된 커버 테이블(35)과, 피가공물 유지 수단으로서의 척 테이블(36)을 구비한다. 이 척 테이블(36)은 다공성 재료로 형성된 흡착 척(361)을 구비하고, 흡착 척(361) 상에 피가공물인 예컨대 원반형의 반도체 웨이퍼를 도시하지 않은 흡인 수단에 의해 유지하도록 되어 있다. 이와 같이 구성된 척 테이블(36)은, 원통 부재(34) 내에 배치된 도시하지 않은 펄스 모터에 의해 회전된다. 또한, 척 테이블(36)에는, 후술하는 환형의 프레임을 고정하기 위한 클램프(362)가 배치되어 있다.

상기 제1 슬라이딩 블록(32)은, 그 하면에 상기 한 쌍의 안내 레일(31, 31)과 감합하는 한 쌍의 피안내홈(321, 321)이 마련되어 있고, 그 상면에 Y축 방향을 따라서 평행하게 형성된 한 쌍의 안내 레일(322, 322)이 마련되어 있다. 이와 같이 구성된 제1 슬라이딩 블록(32)은, 피안내홈(321, 321)이 한 쌍의 안내 레일(31, 31)에 감합함으로써, 한 쌍의 안내 레일(31, 31)을 따라서 X축 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 도시한 실시형태에서의 척 테이블 기구(3)는, 제1 슬라이딩 블록(32)을 한 쌍의 안내 레일(31, 31)을 따라서 X축 방향으로 이동시키기 위한 가공 이송 수단(37)을 구비한다. 이 가공 이송 수단(37)은, 상기 한 쌍의 안내 레일(31, 31) 사이에 평행하게 배치된 수나사 로드(371)와, 상기 수나사 로드(371)를 회전 구동시키기 위한 펄스 모터(372) 등의 구동원을 포함한다. 수나사 로드(371)는, 그 일단이 상기 정지 베이스(2)에 고정된 베어링 블록(373)에 회전 가능하게 지지되어 있고, 그 타단이 상기 펄스 모터(372)의 출력축에 전동(傳動) 연결되어 있다. 또한, 수나사 로드(371)는, 제1 슬라이딩 블록(32)의 중앙부 하면에 돌출 형성된 도시하지 않은 암나사 블록에 형성된 관통 암나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 따라서, 펄스 모터(372)에 의해 수나사 로드(371)를 정회전 및 역회전 구동시킴으로써, 제1 슬라이딩 블록(32)은 안내 레일(31, 31)을 따라서 X축 방향으로 이동된다.

레이저 가공 장치(1)는, 상기 척 테이블(36)의 가공 이송량, 즉 X축 방향 위치를 검출하기 위한 X축 방향 위치 검출 수단(374)을 구비한다. X축 방향 위치 검출 수단(374)은, 안내 레일(31)을 따라서 배치된 리니어 스케일(374a)과, 제1 슬라이딩 블록(32)에 배치되며 제1 슬라이딩 블록(32)과 함께 리니어 스케일(374a)을 따라서 이동하는 판독 헤드(374b)를 포함한다. 이 X축 방향 위치 검출 수단(374)의 판독 헤드(374b)는, 도시한 실시형태에서는 1 ㎛마다 1 펄스의 펄스 신호를 후술하는 제어 수단으로 보낸다. 그리고 후술하는 제어 수단은, 입력한 펄스 신호를 카운트함으로써, 척 테이블(36)의 가공 이송량, 즉 X축 방향의 위치를 검출한다. 또한, 상기 가공 이송 수단(37)의 구동원으로서 펄스 모터(372)를 이용한 경우에는, 펄스 모터(372)에 구동 신호를 출력하는 후술하는 제어 수단의 구동 펄스를 카운트함으로써, 척 테이블(36)의 가공 이송량, 즉 X축 방향의 위치를 검출할 수도 있다.

상기 제2 슬라이딩 블록(33)은, 그 하면에 상기 제1 슬라이딩 블록(32)의 상면에 마련된 한 쌍의 안내 레일(322, 322)과 감합하는 한 쌍의 피안내홈(331, 331)이 마련되어 있고, 이 피안내홈(331, 331)이 한 쌍의 안내 레일(322, 322)에 감합함으로써, Y축 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 척 테이블 기구(3)는, 제2 슬라이딩 블록(33)을 제1 슬라이딩 블록(32)에 마련된 한 쌍의 안내 레일(322, 322)을 따라서 Y축 방향으로 이동시키기 위한 제1 인덱싱 이송 수단(38)을 구비한다. 이 제1 인덱싱 이송 수단(38)은, 상기 한 쌍의 안내 레일(322, 322) 사이에 평행하게 배치된 수나사 로드(381)와, 상기 수나사 로드(381)를 회전 구동시키기 위한 펄스 모터(382) 등의 구동원을 포함한다. 수나사 로드(381)는, 그 일단이 상기 제1 슬라이딩 블록(32)의 상면에 고정된 베어링 블록(383)에 회전 가능하게 지지되어 있고, 그 타단이 상기 펄스 모터(382)의 출력축에 전동 연결되어 있다. 또한, 수나사 로드(381)는, 제2 슬라이딩 블록(33)의 중앙부 하면에 돌출 형성된 도시하지 않은 암나사 블록에 형성된 관통 암나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 따라서, 펄스 모터(382)에 의해 수나사 로드(381)를 정회전 및 역회전 구동시킴으로써, 제2 슬라이딩 블록(33)은 안내 레일(322, 322)을 따라서 Y축 방향으로 이동된다.

레이저 가공 장치(1)는, 상기 제2 슬라이딩 블록(33)의 인덱싱 가공 이송량, 즉 Y축 방향 위치를 검출하기 위한 Y축 방향 위치 검출 수단(384)을 구비한다. 이 Y축 방향 위치 검출 수단(384)은, 안내 레일(322)을 따라서 배치된 리니어 스케일(384a)과, 제2 슬라이딩 블록(33)에 배치되며 제2 슬라이딩 블록(33)과 함께 리니어 스케일(384a)을 따라서 이동하는 판독 헤드(384b)를 포함한다. 이 Y축 방향 위치 검출 수단(384)의 판독 헤드(384b)는, 도시한 실시형태에서는 1 ㎛마다 1 펄스의 펄스 신호를 후술하는 제어 수단으로 보낸다. 그리고 후술하는 제어 수단은, 입력한 펄스 신호를 카운트함으로써, 척 테이블(36)의 인덱싱 이송량, 즉 Y축 방향의 위치를 검출한다. 또한, 상기 제1 인덱싱 이송 수단(38)의 구동원으로서 펄스 모터(382)를 이용한 경우에는, 펄스 모터(382)에 구동 신호를 출력하는 후술하는 제어 수단의 구동 펄스를 카운트함으로써, 척 테이블(36)의 인덱싱 이송량, 즉 Y축 방향의 위치를 검출할 수도 있다.

상기 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구(4)는, 정지 베이스(2) 상에 Y축 방향을 따라서 평행하게 배치된 한 쌍의 안내 레일(41, 41)과, 상기 안내 레일(41, 41) 상에 화살표 Y로 나타내는 방향으로 이동 가능하게 배치된 가동 지지 베이스(42)를 구비한다. 이 가동 지지 베이스(42)는, 안내 레일(41, 41) 상에 이동 가능하게 배치된 이동 지지부(421)와, 상기 이동 지지부(421)에 부착된 장착부(422)를 포함한다. 장착부(422)는, 일측면에 Z축 방향으로 연장되는 한 쌍의 안내 레일(423, 423)이 평행하게 마련되어 있다. 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구(4)는, 가동 지지 베이스(42)를 한 쌍의 안내 레일(41, 41)을 따라서 Y축 방향으로 이동시키기 위한 제2 인덱싱 이송 수단(43)을 구비한다. 이 제2 인덱싱 이송 수단(43)은, 상기 한 쌍의 안내 레일(41, 41)의 사이에 평행하게 배치된 수나사 로드(431)와, 상기 수나사 로드(431)를 회전 구동시키기 위한 펄스 모터(432) 등의 구동원을 포함한다. 수나사 로드(431)는, 그 일단이 상기 정지 베이스(2)에 고정된 도시하지 않은 베어링 블록에 회전 가능하게 지지되어 있고, 그 타단이 상기 펄스 모터(432)의 출력축에 전동 연결되어 있다. 또한, 수나사 로드(431)는, 가동 지지 베이스(42)를 구성하는 이동 지지부(421)의 중앙부 하면에 돌출 형성된 도시하지 않은 암나사 블록에 형성된 암나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 이 때문에, 펄스 모터(432)에 의해 수나사 로드(431)를 정회전 및 역회전 구동시킴으로써, 가동 지지 베이스(42)는 안내 레일(41, 41)을 따라서 Y축 방향으로 이동된다.

레이저 광선 조사 유닛(5)은, 유닛 홀더(51)와, 상기 유닛 홀더(51)에 부착된 레이저 광선 조사 수단(52)을 구비한다. 유닛 홀더(51)는, 상기 장착부(422)에 마련된 한 쌍의 안내 레일(423, 423)에 슬라이딩 가능하게 감합하는 한 쌍의 피안내홈(511, 511)이 마련되어 있고, 이 피안내홈(511, 511)이 상기 안내 레일(423, 423)에 감합함으로써, Z축 방향으로 이동 가능하게 지지된다.

레이저 광선 조사 유닛(5)은, 유닛 홀더(51)를 한 쌍의 안내 레일(423, 423)을 따라서 Z축 방향으로 이동시키기 위한 집광점 위치 조정 수단(53)을 구비한다. 집광점 위치 조정 수단(53)은, 한 쌍의 안내 레일(423, 423) 사이에 배치된 수나사 로드(도시하지 않음)와, 상기 수나사 로드를 회전 구동시키기 위한 펄스 모터(532) 등의 구동원을 포함하고, 펄스 모터(532)에 의해 도시하지 않은 수나사 로드를 정회전 및 역회전 구동시킴으로써, 유닛 홀더(51) 및 레이저 광선 조사 수단(52)을 안내 레일(423, 423)을 따라서 Z축 방향으로 이동시킨다. 또한, 도시한 실시형태에서는 펄스 모터(532)를 정회전 구동시킴으로써 레이저 광선 조사 수단(52)을 상측으로 이동시키고, 펄스 모터(532)를 역회전 구동시킴으로써 레이저 광선 조사 수단(52)을 하측으로 이동시키도록 되어 있다.

레이저 광선 조사 유닛(5)은, 레이저 광선 조사 수단(52)의 Z축 방향 위치를 검출하기 위한 Z축 방향 위치 검출 수단(54)을 구비한다. Z축 방향 위치 검출 수단(54)은, 상기 안내 레일(423, 423)과 평행하게 배치된 리니어 스케일(54a)과, 상기 유닛 홀더(51)에 부착되며 유닛 홀더(51)와 함께 리니어 스케일(54a)을 따라서 이동하는 판독 헤드(57b)를 포함한다. 이 Z축 방향 위치 검출 수단(54)의 판독 헤드(54b)는, 도시한 실시형태에서는 0.1 ㎛마다 1 펄스의 펄스 신호를 후술하는 제어 수단으로 보낸다.

레이저 광선 조사 수단(52)은, 상기 유닛 홀더(51)에 고정되며 실질적으로 수평으로 연장되는 원통형상의 케이싱(521)을 포함한다. 이 레이저 광선 조사 수단(52)에 관해서, 도 2를 참조하여 설명한다. 레이저 광선 조사 수단(52)은, 상기 케이싱(521) 내에 배치된 펄스 레이저 광선 발진 수단(522)과, 상기 펄스 레이저 광선 발진 수단(522)에 의해 발진된 펄스 레이저 광선의 출력을 조정하는 출력 조정 수단(523)과, 상기 출력 조정 수단(523)에 의해 출력이 조정된 펄스 레이저 광선을 상기 척 테이블(36)의 유지면에 유지된 피가공물(W)에 조사하는 집광기(524)를 구비한다.

상기 펄스 레이저 광선 발진 수단(522)은, 펄스 레이저 광선을 발진하는 펄스 레이저 광선 발진기(522a)와, 펄스 레이저 광선 발진기(522a)가 발진하는 펄스 레이저 광선의 반복 주파수를 설정하는 반복 주파수 설정 수단(522b)으로 구성되어 있다. 상기 출력 조정 수단(523)은, 펄스 레이저 광선 발진 수단(522)으로부터 발진된 펄스 레이저 광선의 출력을 소정 출력으로 조정한다. 이들 펄스 레이저 광선 발진 수단(522)의 펄스 레이저 광선 발진기(522a), 반복 주파수 설정 수단(522b) 및 출력 조정 수단(523)은, 도시하지 않은 후술하는 제어 수단에 의해 제어된다.

상기 집광기(524)는, 펄스 레이저 광선 발진 수단(522)으로부터 발진되며 출력 조정 수단(523)에 의해 출력이 조정된 펄스 레이저 광선을 척 테이블(36)의 유지면을 향해 방향 변환시키는 방향 변환 미러(524a)와, 상기 방향 변환 미러(524a)에 의해 방향 변환된 펄스 레이저 광선을 집광하여 척 테이블(36)에 유지된 피가공물(W)에 조사하는 집광 렌즈(524b)를 구비한다. 이와 같이 구성된 집광기(524)는, 도 1에 나타낸 바와 같이 케이싱(521)의 선단에 장착된다.

도 1로 되돌아가 설명을 계속하면, 상기 레이저 광선 조사 수단(52)을 구성하는 케이싱(521)의 선단부에는, 레이저 광선 조사 수단(52)에 의해 레이저 가공해야 할 가공 영역을 검출하는 촬상 수단(6)이 배치되어 있다. 이 촬상 수단(6)은, 가시광선에 의해 촬상하는 통상의 촬상 소자(CCD) 외에, 피가공물에 적외선을 조사하는 적외선 조명 수단과, 상기 적외선 조명 수단에 의해 조사된 적외선을 포착하는 광학계와, 상기 광학계에 의해 포착된 적외선에 대응한 전기 신호를 출력하는 촬상 소자(적외선 CCD) 등으로 구성되어 있고, 촬상한 화상 신호를 후술하는 제어 수단으로 보낸다.

레이저 가공 장치(1)는, 도 3에 나타내는 제어 수단(7)을 구비한다. 제어 수단(7)은 컴퓨터에 의해 구성되어 있고, 제어 프로그램에 따라서 연산 처리하는 중앙 처리 장치(CPU)(71)와, 제어 프로그램 등을 저장하는 리드 온리 메모리(ROM)(72)와, 후술하는 피가공물의 설계치의 데이터나 연산 결과 등을 저장하는 기록 및 판독 가능한 랜덤 액세스 메모리(RAM)(73)와, 카운터(74)와, 입력 인터페이스(75) 및 출력 인터페이스(76)를 구비한다. 제어 수단(7)의 입력 인터페이스(75)에는, 상기 X축 방향 위치 검출 수단(374), Y축 방향 위치 검출 수단(384), Z축 방향 위치 검출 수단(54) 및 촬상 수단(6) 등으로부터의 검출 신호가 입력된다. 그리고, 제어 수단(7)의 출력 인터페이스(86)로부터는, 상기 펄스 모터(372), 펄스 모터(382), 펄스 모터(432), 펄스 모터(532), 레이저 광선 조사 수단(52)의 펄스 레이저 광선 발진기(522a), 반복 주파수 설정 수단(522b) 및 출력 조정 수단(523) 등에 제어 신호를 출력한다.

다음으로, 전술한 레이저 가공 장치(1)를 이용하여 실시하는 개질층 형성 방법의 제1 실시형태에 관해 설명한다. 도 4의 (a) 및 (b)에는, 피가공물로서의 반도체 웨이퍼의 사시도 및 주요부를 확대하여 나타내는 단면도가 도시되어 있다. 도 4의 (a) 및 (b)에 나타내는 반도체 웨이퍼(10)는, 예컨대 두께가 200 ㎛인 실리콘 기판의 표면(10a)에 복수의 스트리트(11)가 격자형으로 배열되어 있고, 상기 복수의 스트리트(11)에 의해 구획된 복수의 영역에 IC, LSI 등의 디바이스(12)가 형성되어 있다. 이와 같이 형성된 반도체 웨이퍼(10)는, 외주 단부가 부주의하게 받는 충격에 의해 갈라짐이나 이지러짐이 발생하는 것을 방지하기 위해, 외주부에 표면(10a)으로부터 이면(10b)에 걸쳐 모따기가 실시되어 원호면(10c)이 형성되어 있다.

전술한 도 4에 나타내는 반도체 웨이퍼(10)는, 도 5에 나타낸 바와 같이 환형의 프레임(F)에 장착된 다이싱 테이프(T)의 표면에, 그 표면(10a)이 접착된다(웨이퍼 접착 공정). 따라서, 다이싱 테이프(T)의 표면에 접착된 반도체 웨이퍼(10)는, 이면(10b)이 상측이 된다.

전술한 웨이퍼 접착 공정을 실시했다면, 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치(1)의 척 테이블(36) 상에 반도체 웨이퍼(10)의 다이싱 테이프(T)측을 배치한다. 그리고, 도시하지 않은 흡인 수단을 작동함으로써, 다이싱 테이프(T)를 통해 반도체 웨이퍼(10)를 척 테이블(36) 상에 흡인 유지한다(웨이퍼 유지 공정). 따라서, 척 테이블(36)에 유지된 반도체 웨이퍼(10)는, 이면(10b)이 상측이 된다.

전술한 바와 같이 반도체 웨이퍼(10)를 흡인 유지한 척 테이블(36)은, 가공 이송 수단(37)에 의해 촬상 수단(6)의 바로 아래에 위치 부여된다. 이와 같이 하여 척 테이블(36)이 촬상 수단(6)의 바로 아래에 위치 부여되면, 촬상 수단(6) 및 제어 수단(7)에 의해 반도체 웨이퍼(10)의 레이저 가공해야 할 가공 영역을 검출하는 얼라인먼트 작업을 실행한다. 즉, 촬상 수단(6) 및 제어 수단(7)은, 반도체 웨이퍼(10)의 소정 방향으로 형성되어 있는 스트리트(11)와, 스트리트(11)를 따라서 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(52)을 구성하는 집광기(524)의 위치 맞춤을 행하기 위한 패턴 매칭 등의 화상 처리를 실행하고, 레이저 광선 조사 위치의 얼라인먼트를 수행한다. 또한, 반도체 웨이퍼(10)에 형성되어 있는 상기 소정 방향에 대하여 직교하는 방향으로 연장되는 스트리트(11)에 대해서도, 마찬가지로 레이저 광선 조사 위치의 얼라인먼트가 수행된다. 이때, 반도체 웨이퍼(10)의 스트리트(11)가 형성되어 있는 표면(10a)은 하측에 위치하지만, 촬상 수단(6)이 전술한 바와 같이 적외선 조명 수단과 적외선을 포착하는 광학계 및 적외선에 대응한 전기 신호를 출력하는 촬상 소자(적외선 CCD) 등으로 구성된 촬상 수단을 구비하기 때문에, 이면(10b)으로부터 투과하여 스트리트(11)를 촬상할 수 있다.

전술한 바와 같이 얼라인먼트가 행해지면, 척 테이블(36) 상의 반도체 웨이퍼(10)는, 도 6의 (a)에 나타내는 좌표 위치에 위치 부여된 상태가 된다. 또한, 도 6의 (b)는 척 테이블(36), 즉 반도체 웨이퍼(10)를 도 6의 (a)에 나타내는 상태로부터 90도 회전한 상태를 나타내고 있다.

또한, 도 6의 (a) 및 도 6의 (b)에 나타내는 좌표 위치에 위치 부여된 상태에 있어서 반도체 웨이퍼(10)에 형성된 각 스트리트(11)의 이송 개시 위치 좌표값(A1, A2, A3 … An)과 이송 종료 위치 좌표값(B1, B2, B3 … Bn) 및 이송 개시 위치 좌표값(C1, C2, C3 … Cn)과 이송 종료 위치 좌표값(D1, D2, D3 … Dn)은, 그 설계치의 데이터가 제어 수단(7)의 랜덤 액세스 메모리(RAM)(83)에 저장되어 있다. 이 이송 개시 위치 좌표값(A1, A2, A3 … An)과 이송 종료 위치 좌표값(B1, B2, B3 … Bn) 및 이송 개시 위치 좌표값(C1, C2, C3 … Cn)과 이송 종료 위치 좌표값(D1, D2, D3 … Dn)은, 반도체 웨이퍼(10)에서의 펄스 레이저 광선의 조사면인 이면(10b)과 인접하는 원호면(2c)의 경계에 설정되어 있다.

이상과 같이 하여 얼라인먼트 공정을 실시했다면, 척 테이블(36)을 이동시켜 도 6의 (a)에서 최상위의 스트리트(11)를 레이저 광선 조사 유닛(5)을 구성하는 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(524)의 바로 아래에 위치 부여한다. 그리고, 또한 도 7의 (a)에서 나타낸 바와 같이 스트리트(11)의 이송 개시 위치 좌표값(A1)을 집광기(524)의 바로 아래에 위치 부여한다. 그리고, 집광점 위치 조정 수단(53)을 작동하며, 집광기(524)로부터 조사되는 레이저 광선의 집광점(P)을 반도체 웨이퍼(10)의 두께 방향 중간부에 맞춘다. 다음으로, 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(524)로부터 반도체 웨이퍼(10)를 구성하는 실리콘 기판에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 조사하면서, 척 테이블(36)을 도 7의 (a)에서 화살표 X1로 나타내는 가공 이송 방향으로 소정의 가공 이송 속도로 이동시킨다. 그리고, 도 7의 (b)에서 나타낸 바와 같이 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(524)의 조사 위치에 스트리트(11)의 이송 종료 위치 좌표값(B1)이 도달하면, 제어 수단(7)은 출력 조정 수단(523)에 펄스 레이저 광선 발진 수단(522)으로부터 발진된 펄스 레이저 광선의 출력을 저하시키도록 제어 신호를 출력한다. 이 출력은 피가공물인 반도체 웨이퍼(10)를 가공할 수 없는 출력이며, 출력 0을 포함한다. 따라서, 척 테이블(36)이 화살표 X1로 나타내는 방향으로 이동하고, 반도체 웨이퍼(10)의 외주부인 원호면(2c)이 집광기(524)의 바로 아래인 펄스 레이저 광선의 조사 위치를 통과하여, 펄스 레이저 광선의 집광점이 원호면(2c)에 위치 부여되더라도, 어블레이션이 일어나지는 않는다. 그 결과, 반도체 웨이퍼(10)에는 도 7의 (b)에 나타낸 바와 같이 내부에 원호면(2c)의 내측의 범위에 스트리트(11)를 따라서 적정한 개질층(100)이 형성된다.

상기 개질층 형성 공정에서의 가공 조건은, 예컨대 다음과 같이 설정되어 있다.

광원 : 반도체 여기 고체 펄스 레이저(Nd : YAG)

파장 : 1064 ㎚

반복 주파수 : 100 ㎑

평균 출력 : 0.2 W

집광 스폿 직경 : φ1 ㎛

가공 이송 속도 : 100 ㎜/초

이상과 같이 하여, 반도체 웨이퍼(10)의 제1 방향으로 연장되는 모든 스트리트(11)를 따라서 상기 개질층 형성 공정을 실시했다면, 척 테이블(36)을 90도 회동시켜, 상기 제1 방향에 대하여 직교하는 제2 방향으로 형성된 각 스트리트(11)를 따라서 상기 개질층 형성 공정을 실시한다. 그리고, 개질층 형성 공정이 실시된 반도체 웨이퍼(10)는, 내부에 개질층(100)이 형성된 스트리트(11)를 따라서 분할하는 분할 공정으로 반송(搬送)된다.

다음으로, 전술한 레이저 가공 장치(1)를 이용하여 실시하는 개질층 형성 방법의 제2 실시형태에 관해 설명한다. 도 8에는, 유리에 의해 사각뿔대형으로 형성된 피가공물(20)이 기판(21)의 표면에 왁스에 의해 장착된 사시도가 나타나 있다. 피가공물(20)은, 정방형의 하면(201)과, 상기 하면(201)보다 작은 정방형의 상면(202)과, 하면(201)과 상면(202)의 각 4변을 각각 접속하는 4개의 경사 측면(203, 203, 203, 203)을 구비한다.

상기 피가공물(20)의 내부에 변질층을 형성하여 소정의 패턴을 형성하기 위해서는, 피가공물(20)이 장착된 기판(21)을 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치(1)의 척 테이블(36) 상에 배치한다. 그리고, 도시하지 않은 흡인 수단을 작동함으로써, 기판(21)을 통하여 피가공물(20)을 척 테이블(36) 상에 흡인 유지한다(피가공물 유지 공정).

전술한 바와 같이 피가공물(20)을 흡인 유지한 척 테이블(36)은, 가공 이송 수단(37)에 의해 촬상 수단(6)의 바로 아래에 위치 부여된다. 다음으로, 촬상 수단(6)은 도 8에 나타내는 피가공물(20)의 상면(202)의 4 모서리 E1, E2, E3, E4에 있어서 E1과 E2를 촬상하고, 촬상한 화상 신호를 제어 수단(7)으로 보낸다. 그리고, 제어 수단(7)은, 촬상 수단(6)으로부터 보내진 화상 신호에 기초하여 E1과 E2를 연결하는 변이 X축 방향과 평행한지의 여부를 체크한다. 만약에 E1과 E2를 연결하는 변이 X축 방향과 평행하지 않으면 척 테이블(36)을 회동하여, E1과 E2를 연결하는 변이 X축 방향과 평행하게 되도록 조정한다. 그리고, 다시 피가공물(20)의 상면(202)의 4 모서리 E1, E2, E3, E4를 촬상하여, 촬상한 화상 신호를 제어 수단(7)으로 보낸다. 그리고, 제어 수단(7)은, 촬상 수단(6)으로부터 보내진 화상 신호에 기초하여 4 모서리 E1, E2, E3, E4의 좌표값을 구하고, 이 좌표값을 랜덤 액세스 메모리(RAM)(83)에 저장한다(얼라인먼트 공정).

전술한 얼라인먼트 공정을 실시했다면, 가공 이송 수단(37) 및 제1 인덱싱 이송 수단(38)을 작동하여 척 테이블(36)을 이동시켜, 척 테이블(36)에 유지된 피가공물(20)의 상면(202)을 도 9의 (a)에 나타낸 바와 같이 집광기(524)의 바로 아래에 위치 부여한다. 그리고, 집광점 위치 조정 수단(53)을 작동하여, 집광기(524)로부터 조사되는 레이저 광선의 집광점(P)을 피가공물(20)의 내부의 소정 위치에 맞춘다. 다음으로, 레이저 광선 조사 수단(52)을 작동하여 집광기(524)로부터 피가공물(20)에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 조사면인 상면(202)으로부터 조사하면서, 척 테이블(36)을 X축 방향 및 Y축 방향으로 설정된 프로그램에 따라서 이동시키고, 집광점 위치 조정 수단(53)을 작동하여 집광점 위치를 설정된 프로그램에 따라서 이동시킨다(개질층 형성 공정). 이때, 어떠한 주사 미스에 의해 도 9의 (b)에 나타낸 바와 같이 조사면인 상면(202)과 인접하는 경사측면(203)이 집광기(524)의 바로 아래인 펄스 레이저 광선의 조사 위치에 위치 부여된 경우에는, 제어 수단(7)은 펄스 레이저 광선의 조사 위치가 상기 E2를 넘은 시점에서 출력 조정 수단(523)에 펄스 레이저 광선 발진 수단(522)으로부터 발진된 펄스 레이저 광선의 출력을 저하시키도록 제어 신호를 출력한다. 이 출력은 피가공물(20)을 가공할 수 없는 출력이며, 출력 0을 포함한다. 따라서, 펄스 레이저 광선의 집광점이 경사측면(203)에 위치 부여되더라도, 어블레이션이 일어나지는 않는다. 그 결과, 피가공물(20)에는 도 9의 (b)에 나타낸 바와 같이 내부에 조사면인 상면(202)을 통해서 조사된 펄스 레이저 광선에 의해 개질층에 의한 소정의 패턴(200)이 형성된다.

1 : 레이저 가공 장치 2 : 정지 베이스
3 : 척 테이블 기구 36 : 척 테이블
37 : 가공 이송 수단 38 : 제1 인덱싱 이송 수단
4 : 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구 43 : 제2 인덱싱 이송 수단
5 : 레이저 광선 조사 유닛 52 : 레이저 광선 조사 수단
524 : 집광기 53 : 집광점 위치 조정 수단
6 : 촬상 수단 7 : 제어 수단
10 : 반도체 웨이퍼 F : 환형의 프레임
T : 다이싱 테이프

Claims

피가공물에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 피가공물에 조사하여 피가공물 내부에 개질층을 형성하는 개질층 형성 방법으로서,
피가공물의 내부에 집광점을 위치 부여한 상태에서 펄스 레이저 광선의 광로와 직교하는 조사면을 통해 피가공물에 펄스 레이저 광선을 조사함으로써, 피가공물의 내부에 개질층을 형성하는 개질층 형성 단계와,
피가공물의 상기 조사면과 인접하는 면이 펄스 레이저 광선의 조사 위치에 위치 부여되었을 때, 펄스 레이저 광선의 출력을 피가공물을 가공할 수 없는 출력으로 저하시키는 출력 저하 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 개질층 형성 방법.
제1항에 있어서, 상기 출력 저하 단계에서의 출력은 출력 0을 포함하는 것인 개질층 형성 방법.