KR20130137534A - 웨이퍼의 가공 방법 - Google Patents

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KR20130137534A
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히로시 모리카즈
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

본 발명은 기판의 표면에 적층된 기능층에 의해 디바이스가 형성된 웨이퍼를, 디바이스의 항절 강도를 저하시키지 않고 스트리트를 따라 확실하게 분할할 수 있는 웨이퍼의 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
기판의 표면에 적층된 기능층에 의해 디바이스가 형성된 웨이퍼를, 이 디바이스를 구획하는 복수의 스트리트를 따라 분할하는 웨이퍼의 가공 방법으로서, 웨이퍼에 형성된 스트리트를 따라 웨이퍼의 표면측으로부터 기능층에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 레이저 광선을 조사하여, 기능층에 스트리트를 따라 기판에는 이르지 않는 괘선홈을 형성하는 괘선홈 형성 공정과, 웨이퍼의 기판에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 웨이퍼의 이면측으로부터 스트리트를 따라 조사하여, 기판의 내부에 스트리트를 따라 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과, 개질층이 형성된 웨이퍼에 외력을 부여하여, 웨이퍼를 스트리트를 따라 분할하는 분할 공정을 포함한다.

Description

웨이퍼의 가공 방법{METHOD FOR MACHINING WAFER}
본 발명은, 기판의 표면에 적층된 기능층에 의해 디바이스가 형성된 웨이퍼를, 디바이스를 구획하는 복수의 스트리트를 따라 분할하는 웨이퍼의 가공 방법에 관한 것이다.
당업자에게는 주지와 같이, 반도체 디바이스 제조 공정에서는, 실리콘 등의 기판의 표면에 절연막과 기능막이 적층된 기능층에 의해 복수의 IC, LSI 등의 디바이스를 매트릭스형으로 형성한 반도체 웨이퍼가 형성된다. 이와 같이 형성된 반도체 웨이퍼는 상기 디바이스가 스트리트라고 불리는 분할 예정 라인에 의해 구획되어 있고, 이 스트리트를 따라 분할함으로써 개개의 반도체 디바이스를 제조하고 있다.
최근에는, IC, LSI 등의 반도체칩의 처리 능력을 향상시키기 위해, 실리콘 등의 기판의 표면에 SiOF, BSG(SiOB) 등의 무기물계의 막이나 폴리이미드계, 파릴렌계 등의 폴리머막인 유기물계의 막으로 이루어지는 저유전률 절연체 피막(Low-k막)과 디바이스를 형성하는 기능막이 적층된 기능층에 의해 반도체 디바이스를 형성시킨 형태의 반도체 웨이퍼가 실용화되어 있다.
또한, 반도체 웨이퍼의 스트리트에 테스트 엘리멘트 그룹(TEG)으로 지칭되는 금속막이 적층된 금속 패턴을 부분적으로 배치하고, 반도체 웨이퍼를 분할하기 전에 금속 패턴을 통해 디바이스의 기능을 테스트하도록 구성한 반도체 웨이퍼도 실용화되어 있다.
전술한 반도체 웨이퍼 등의 판형의 피가공물을 분할하는 방법으로서, 그 피가공물에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 이용하여, 분할해야 하는 영역의 내부에 집광점을 맞춰 펄스 레이저 광선을 조사하는 레이저 가공 방법도 시도되고 있다. 이 레이저 가공 방법을 이용한 분할 방법은, 피가공물의 한쪽 면측으로부터 내부에 집광점을 맞춰 피가공물에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 조사하여, 피가공물의 내부에 스트리트를 따라 개질층을 연속적으로 형성하고, 이 개질층이 형성됨으로써 강도가 저하된 스트리트를 따라 외력을 가하는 것에 의해, 피가공물을 분할하는 것이다.(예컨대, 특허문헌 1 참조)
그런데, 기판의 표면에 저유전률 절연체 피막(Low-k막)이 적층된 웨이퍼나 테스트 엘리멘트 그룹(TEG)으로 지칭되는 금속막이 적층된 금속 패턴이 배치된 웨이퍼를 전술한 레이저 가공 방법을 이용하여 분할하고자 하여도 스트리트를 따라 확실하게 분할할 수 없다. 즉, 웨이퍼의 한쪽 면측으로부터 기판의 내부에 집광점을 맞춰 기판에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 조사하여, 기판의 내부에 스트리트를 따라 개질층을 형성한 후에 스트리트를 따라 외력을 부여하여도, 저유전률 절연체 피막(Low-k막)이나 금속막 등의 기능층을 확실하게 파단할 수 없다. 또한, 웨이퍼가 스트리트를 따라 파단되었다고 해도 기능층이 박리되어 개개의 분할된 디바이스의 품질을 저하시킨다고 하는 문제가 있다.
이러한 문제를 해소하기 위해, 기판에 적층된 기능층에 기능층에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 레이저 광선을 스트리트를 따라 조사함으로써 기능층을 스트리트를 따라 분단하고, 기판에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 기판의 이면측으로부터 스트리트를 따라 조사하여 기판의 내부에 스트리트를 따라 개질층을 형성한 후에, 개질층이 형성된 웨이퍼에 외력을 부여하여, 웨이퍼를 스트리트를 따라 분할하는 웨이퍼의 분할 방법이 하기 특허문헌 2에 기재되어 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 제3408805호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허 공개 제2007-173474호 공보
그리고, 상기 특허문헌 2에 기재된 웨이퍼의 분할 방법에서는, 기판에 적층된 기능층에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 레이저 광선을 스트리트를 따라 조사함으로써 기능층을 스트리트를 따라 분단하기 때문에, 기판도 스트리트를 따라 레이저 가공된다. 이 때문에, 스트리트를 따라 분할된 디바이스를 구성하는 기판의 표면측의 외주 가장자리가 레이저 가공에 의해 용융 재고화된 상태가 되기 때문에, 디바이스의 항절 강도가 저하된다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 상기 사실을 감안하여 이루어진 것으로, 그 주된 기술적 과제는, 기판의 표면에 적층된 기능층에 의해 디바이스가 형성된 웨이퍼를, 디바이스의 항절 강도를 저하시키지 않고 스트리트를 따라 확실하게 분할할 수 있는 웨이퍼의 가공 방법을 제공하는 것이다.
상기 주된 기술 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 의하면, 기판의 표면에 적층된 기능층에 의해 디바이스가 형성된 웨이퍼를, 이 디바이스를 구획하는 복수의 스트리트를 따라 분할하는 웨이퍼의 가공 방법으로서,
웨이퍼에 형성된 스트리트를 따라 웨이퍼의 표면측으로부터 기능층에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 레이저 광선을 조사하여, 기능층에 스트리트를 따라 기판에는 이르지 않는 괘선홈을 형성하는 괘선홈 형성 공정과,
웨이퍼의 기판에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 웨이퍼의 이면측으로부터 스트리트를 따라 조사하여, 기판의 내부에 스트리트를 따라 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과,
이 개질층이 형성된 웨이퍼에 외력을 부여하여, 웨이퍼를 스트리트를 따라 분할하는 분할 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 가공 방법이 제공된다.
상기 괘선홈 형성 공정을 실시한 후에 웨이퍼의 표면에 보호 부재를 접착하여 상기 개질층 형성 공정을 실시하고, 상기 분할 공정은 웨이퍼의 보호 부재측을 유지 수단에 의해 유지하고, 연삭 지석을 회전시키면서 기판의 이면에 압박하여 연삭하여, 기판을 정해진 두께로 형성하고 개질층이 형성된 스트리트를 따라 분할한다.
또한, 상기 괘선홈 형성 공정을 실시하기 전에 상기 개질층 형성 공정을 실시하고, 개질층 형성 공정을 실시함으로써 기판의 내부에 스트리트를 따라 개질층을 형성한 웨이퍼의 이면을 환형의 프레임에 장착된 다이싱 테이프의 표면에 접착하는 웨이퍼 지지 공정을 포함하고, 괘선홈 형성 공정은 환형의 프레임에 장착된 다이싱 테이프의 표면에 접착된 웨이퍼에 대하여 실시하며, 상기 분할 공정은 웨이퍼가 접착된 다이싱 테이프를 확장하여 웨이퍼에 인장력을 작용시킴으로써, 웨이퍼를 스트리트를 따라 분할한다.
본 발명에 의한 웨이퍼의 가공 방법에서는, 괘선홈 형성 공정을 실시하여 기능층에 스트리트를 따라 기판에는 이르지 않는 괘선홈을 형성하고, 개질층 형성 공정을 실시하여 기판의 내부에 스트리트를 따라 개질층을 형성한 후에, 개질층이 형성된 웨이퍼에 외력을 부여하여 웨이퍼를 스트리트를 따라 분할하기 때문에, 웨이퍼를 스트리트를 따라 확실하게 분할할 수 있다.
또한, 상기 괘선홈 형성 공정에 의해 기능층에 형성되는 괘선홈은 기판에는 이르지 않는 범위에서 형성되기 때문에, 기판에는 레이저 가공이 실시되지 않는다. 따라서, 스트리트를 따라 분할된 디바이스의 표면측의 외주 가장자리가 레이저 가공에 의해 용융 재고화된 상태가 되지 않기 때문에, 디바이스의 항절 강도가 저하되는 경우는 없다.
도 1은 본 발명에 의한 웨이퍼의 가공 방법에 의해 분할되는 반도체 웨이퍼를 도시하는 사시도 및 주요부 확대 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 웨이퍼의 가공 방법에서의 괘선홈 형성 공정을 실시하기 위한 레이저 가공 장치의 주요부 사시도.
도 3은 도 2에 도시하는 레이저 가공 장치를 이용하여 실시하는 본 발명에 의한 웨이퍼의 가공 방법에서의 괘선홈 형성 공정의 설명도.
도 4는 본 발명에 의한 웨이퍼의 가공 방법에서의 보호 부재 접착 공정의 설명도.
도 5는 본 발명에 의한 웨이퍼의 가공 방법에서의 개질층 형성 공정을 실시하기 위한 레이저 가공 장치의 주요부 사시도.
도 6은 도 2에 도시하는 레이저 가공 장치를 이용하여 실시하는 본 발명에 의한 웨이퍼의 가공 방법에서의 개질층 형성 공정의 설명도.
도 7은 본 발명에 의한 웨이퍼의 가공 방법에서의 분할 공정을 겸하는 이면 연삭 공정을 실시하기 위한 연삭 장치의 주요부 사시도.
도 8은 도 7에 도시하는 연삭 장치를 이용하여 실시하는 본 발명에 의한 웨이퍼의 가공 방법에서의 분할 공정을 겸하는 이면 연삭 공정의 설명도.
도 9는 본 발명에 의한 웨이퍼의 가공 방법에서의 웨이퍼 지지 공정의 설명도.
도 10은 본 발명에 의한 웨이퍼의 가공 방법에서의 개질층 형성 공정의 다른 실시형태를 도시하는 설명도.
도 11은 본 발명에 의한 웨이퍼의 가공 방법에서의 분할 공정을 실시하기 위한 분할 장치의 사시도.
도 12는 도 2에 도시하는 분할 장치를 이용하여 실시하는 본 발명에 의한 웨이퍼의 가공 방법에서의 분할 공정의 설명도.
이하, 본 발명에 의한 웨이퍼의 가공 방법에 대해서 첨부 도면을 참조하여, 더 상세히 설명한다.
도 1의 (a) 및 (b)에는, 본 발명에 의한 웨이퍼의 가공 방법에 의해 개개의 디바이스로 분할되는 반도체 웨이퍼의 사시도 및 주요부 확대 단면도가 도시되어 있다. 도 1의 (a) 및 (b)에 도시하는 반도체 웨이퍼(2)는, 실리콘 등의 기판(20)의 표면에 절연막과 회로를 형성하는 기능막이 적층된 기능층(21)에 의해 복수의 IC, LSI 등의 디바이스(22)가 매트릭스형으로 형성되어 있다. 그리고, 각 디바이스(22)는, 격자형으로 형성된 스트리트(23)에 의해 구획되어 있다. 또한, 도시한 실시형태에서는, 기능층(21)을 형성하는 절연막은, SiO2막 또는 SiOF, BSG(SiOB) 등의 무기물계의 막이나 폴리이미드계, 파릴렌계 등의 폴리머막인 유기물계의 막으로 이루어지는 저유전율 절연체 피막(Low-k막)으로 이루어져 있다. 또한, 본 명세서에서, 기능층은 스트리트에 배치되는 금속막을 포함하는 것으로 한다.
전술한 반도체 웨이퍼(2)를 스트리트(23)를 따라 분할하는 제1 실시형태에 대해서, 도 2 내지 도 8을 참조하여 설명한다.
제1 실시형태에서는, 우선 반도체 웨이퍼(2)의 스트리트(23)를 따라 반도체 웨이퍼(2)의 표면측으로부터 기능층(21)에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 레이저 광선을 조사하여, 기능층(21)에 스트리트(23)를 따라 기판(20)에는 이르지 않는 괘선홈을 형성하는 괘선홈 형성 공정을 실시한다. 이 괘선홈 형성 공정은, 도 2에 도시하는 레이저 가공 장치(3)를 이용하여 실시한다. 도 2에 도시하는 레이저 가공 장치(3)는, 피가공물을 유지하는 척 테이블(31)과, 이 척 테이블(31) 위에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(32)과, 척 테이블(31) 위에 유지된 피가공물을 촬상하는 촬상 수단(33)을 구비한다. 척 테이블(31)은, 피가공물을 흡인 유지하도록 구성되어 있고, 도시하지 않는 이동 기구에 의해 도 2에서 화살표 X로 나타내는 가공 이송 방향 및 화살표 Y로 나타내는 인덱싱 이송 방향으로 이동시키도록 되어 있다.
상기 레이저 광선 조사 수단(32)은, 실질상 수평으로 배치된 원통 형상의 케이싱(321)을 포함한다. 케이싱(321) 안에는 도시하지 않는 YAG 레이저 발진기 또는 YVO4 레이저 발진기를 포함하는 펄스 레이저 광선 발진기나 반복 주파수 설정 수단을 구비한 펄스 레이저 광선 발진 수단이 배치되어 있다. 상기 케이싱(321)의 선단부에는, 펄스 레이저 광선 발진 수단으로부터 발진된 펄스 레이저 광선을 집광하기 위한 집광기(322)가 장착되어 있다.
상기 레이저 광선 조사 수단(32)을 구성하는 케이싱(21)의 선단부에 장착된 촬상 수단(33)은, 도시한 실시형태에서는 가시광선에 의해 촬상하는 통상의 촬상 소자(CCD) 이외에, 피가공물에 적외선을 조사하는 적외선 조명 수단과, 이 적외선 조명 수단에 의해 조사된 적외선을 포착하는 광학계와, 이 광학계에 의해 포착된 적외선에 대응한 전기 신호를 출력하는 촬상 소자(적외선 CCD) 등으로 구성되어 있고, 촬상한 화상 신호를 도시하지 않는 제어 수단에 보낸다.
전술한 레이저 가공 장치(3)를 이용하여 실시하는 괘선홈 형성 공정에 대해서, 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.
이 괘선홈 형성 공정은, 우선 전술한 도 2에 도시하는 레이저 가공 장치(3)의 척 테이블(31) 위에 반도체 웨이퍼(2)를 배치하고, 이 척 테이블(31) 위에 반도체 웨이퍼(2)를 흡착 유지한다. 이 때, 반도체 웨이퍼(2)는, 표면(2a)을 상측으로 하여 유지된다.
전술한 바와 같이 반도체 웨이퍼(2)를 흡인 유지한 척 테이블(31)은, 도시하지 않는 가공 이송 기구에 의해 촬상 수단(33)의 바로 아래에 위치한다. 척 테이블(31)이 촬상 수단(33)의 바로 아래에 위치하면, 촬상 수단(33) 및 도시하지 않는 제어 수단에 의해 반도체 웨이퍼(2)의 레이저 가공해야 하는 가공 영역을 검출하는 얼라인먼트 작업을 실행한다. 즉, 촬상 수단(33) 및 도시하지 않는 제어 수단은, 반도체 웨이퍼(2)의 정해진 방향으로 형성되어 있는 스트리트(23)와, 스트리트(23)를 따라 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(32)의 집광기(322)와의 위치 맞춤을 행하기 위한 패턴 매칭 등의 화상 처리를 실행하여, 레이저 광선 조사 위치의 얼라인먼트를 수행한다. 또한, 반도체 웨이퍼(2)에 형성되어 있는 상기 정해진 방향에 대하여 직교하는 방향으로 연장되는 스트리트(23)에 대해서도, 마찬가지로 레이저 광선 조사 위치의 얼라인먼트가 수행된다.
이상과 같이 하여 척 테이블(31) 위에 유지된 반도체 웨이퍼(2)에 형성되어 있는 스트리트(23)를 검출하고, 레이저 광선 조사 위치의 얼라인먼트가 행해졌다면, 도 3에서 도시하는 바와 같이 척 테이블(31)을 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(32)의 집광기(322)가 위치하는 레이저 광선 조사 영역으로 이동시키고, 정해진 스트리트(23)를 집광기(322)의 바로 아래에 위치시킨다. 이 때 도 3의 (a)에 도시하는 바와 같이 반도체 웨이퍼(2)는, 스트리트(23)의 일단[도 3의 (a)에서 좌단]이 집광기(322)의 바로 아래에 위치하도록 위치한다. 다음에, 레이저 광선 조사 수단(32)의 집광기(322)로부터 반도체 웨이퍼(2)의 기능층(21)에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 조사하면서 척 테이블(31) 즉 반도체 웨이퍼(2)를 도 3의 (a)에서 화살표 X1로 나타내는 방향으로 정해진 가공 이송 속도로 이동시킨다. 그리고, 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이 분할 예정 라인(23)의 타단(他端)[도 3의 (b)에서 우단]이 집광기(322)의 바로 아래 위치에 도달했다면, 펄스 레이저 광선의 조사를 정지하고 척 테이블(31) 즉 반도체 웨이퍼(2)의 이동을 정지시킨다. 이 괘선홈 형성 공정에서는, 펄스 레이저 광선의 집광점(P)을 스트리트(23)의 표면 부근에 맞춘다.
전술한 괘선홈 형성 공정을 실시하는 것에 의해, 도 3의 (b) 및 (c)에 도시하는 바와 같이 기능층(21)에는, 스트리트(23)를 따라 기판(20)에는 이르지 않는 괘선홈(24)이 형성된다. 전술한 괘선홈 형성 공정을 반도체 웨이퍼(2)에 형성된 모든 스트리트(23)를 따라 실시한다.
또한, 상기 괘선홈 형성 공정은, 예컨대 이하의 가공 조건으로 행해진다.
레이저 광선의 광원: LD 여기 Q 스위치 Nd: YVO4 레이저
파장 : 355 ㎚
반복 주파수 : 200 kHz
출력 : 1W
집광 스폿 직경 : φ6 ㎛
가공 이송 속도 : 200 ㎜/초
상기 가공 조건에 따라 조사되는 펄스 레이저 광선의 가우스 분포로 이루어지는 출력 분포의 정점에서 가공함으로써, 기능층(21)에는 스트리트(23)를 따라 폭이 1 ㎛∼3 ㎛, 깊이가 1 ㎛∼2 ㎛인 괘선홈(24)이 형성된다.
전술한 괘선홈 형성 공정을 실시했다면, 도 4의 (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이 반도체 웨이퍼(2)의 표면에 디바이스(22)를 보호하기 위한 보호 부재(4)를 접착한다(보호 부재 접착 공정).
다음에, 반도체 웨이퍼(2)의 기판(20)에 대하여 투과성을 갖는 레이저 광선을 기판(20)의 이면(2b)측으로부터 스트리트(23)를 따라 조사하여, 기판(20)의 내부에 스트리트(23)를 따라 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정을 실시한다. 이 개질층 형성 공정은, 실질적으로 상기 도 2에 도시하는 레이저 가공 장치(3)와 같은 구성인 도 5에 도시하는 레이저 가공 장치(30)를 이용하여 실시한다. 또한 레이저 가공 장치(30)는 레이저 가공 장치(3)와 실질적으로 같은 부재에 의해 구성되어 있기 때문에, 동일 부재에는 동일 부호를 붙이고 그 설명은 생략한다.
전술한 레이저 가공 장치(30)를 이용하여, 개질층 형성 행정을 실시하기 위해서는, 도 5에 도시하는 레이저 가공 장치(30)의 척 테이블(31) 위에 반도체 웨이퍼(2)의 표면(2a)에 접착된 보호 부재(4)측을 배치하고, 도시하지 않는 흡인 수단에 의해 척 테이블(31) 위에 반도체 웨이퍼(2)를 흡착 유지한다. 따라서, 척 테이블(31)에 흡인 유지된 반도체 웨이퍼(2)는, 이면(2b)이 상측이 된다. 이와 같이 하여 반도체 웨이퍼(2)를 흡인 유지한 척 테이블(31)은, 도시하지 않는 이동 기구에 의해 촬상 수단(33)의 바로 아래에 위치한다.
척 테이블(31)이 촬상 수단(33)의 바로 아래에 위치하면, 촬상 수단(33) 및 도시하지 않는 제어 수단에 의해 반도체 웨이퍼(2)의 레이저 가공해야 하는 가공 영역을 검출하는 얼라인먼트 작업을 실행한다. 이 얼라인먼트 작업은, 괘선홈 형성 공정에서의 얼라인먼트 작업과 실질적으로 마찬가지이다. 또한 이 얼라인먼트 작업에서는, 반도체 웨이퍼(2)의 스트리트(23)가 형성되어 있는 표면(2a)은 하측에 위치하고 있지만, 촬상 수단(33)이 전술한 바와 같이 적외선 조명 수단과 적외선을 포착하는 광학계 및 적외선에 대응한 전기 신호를 출력하는 촬상 소자(적외선 CCD) 등으로 구성된 촬상 수단을 구비하고 있기 때문에, 이면(2b)으로부터 비쳐져 스트리트(23)를 촬상할 수 있다.
이상과 같이 하여 척 테이블(31) 위에 유지되어 있는 반도체 웨이퍼(2)에 형성되어 있는 스트리트(23)를 검출하고, 레이저 광선 조사 위치의 얼라인먼트가 행해졌다면, 도 6의 (a)에서 도시하는 바와 같이 척 테이블(31)을 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(32)의 집광기(322)가 위치하는 레이저 광선 조사 영역으로 이동시키고, 정해진 스트리트(23)의 일단[도 6의 (a)에서 좌단]을 레이저 광선 조사 수단(32)의 집광기(322)의 바로 아래에 위치시킨다. 그리고, 집광기(322)로부터 기판(20)에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 조사하면서 척 테이블을 도 6의 (a)에 화살표 X1로 나타내는 방향으로 정해진 이송 속도로 이동시킨다. 그리고, 도 6의 (b)에서 도시하는 바와 같이 집광기(322)의 조사 위치가 스트리트(23)의 타단(他端)의 위치에 도달했다면, 펄스 레이저 광선의 조사를 정지하고 척 테이블(31)의 이동을 정지한다. 이 개질층 형성 공정에서는, 펄스 레이저 광선의 집광점(P)을 반도체 웨이퍼(2)의 내부에 맞추는 것에 의해, 도 6의 (b) 및 (c)에 도시하는 바와 같이 반도체 웨이퍼(2)의 내부에 스트리트(23)를 따라 개질층(25)이 형성된다. 전술한 개질층 형성 공정을 반도체 웨이퍼(2)에 형성된 모든 스트리트(23)를 따라 실시한다.
상기 개질층 형성 공정에서의 가공 조건은, 예컨대 다음과 같이 설정되어 있다.
광원 : LD 여기 Q 스위치 Nd: YVO4 레이저
파장 : 1064 ㎚
반복 주파수 : 100 kHz
출력 : 0.2 W
집광 스폿 직경 : φ1 ㎛
가공 이송 속도 : 200 ㎜/초
전술한 개질층 형성 공정을 실시했다면, 개질층(25)이 형성된 반도체 웨이퍼(2)에 외력을 부여하여, 반도체 웨이퍼(2)를 스트리트(23)를 따라 분할하는 분할 공정을 실시한다. 이 분할 공정은, 반도체 웨이퍼(2)의 보호 부재(4)측을 유지 수단에 의해 유지하고, 연삭 지석을 회전시키면서 기판(20)의 이면에 압박하여 연삭하여, 기판(20)을 정해진 두께로 형성하고 개질층이 형성된 스트리트(23)를 따라 분할하는 이면 연삭 공정을 실시하는 것에 의해 달성한다. 이 분할 공정을 겸하는 이면 연삭 공정은, 도 7에 도시하는 연삭 장치(5)를 이용하여 실시한다. 도 7에 도시하는 연삭 장치(5)는, 피가공물을 유지하는 유지 수단으로서의 척 테이블(51)과, 이 척 테이블(51)에 유지된 피가공물을 연삭하는 연삭 수단(52)을 구비한다. 척 테이블(51)은, 상면에 피가공물을 흡인 유지하도록 구성되어 있고, 도시하지 않는 회전 구동 기구에 의해 도 7에서 화살표 51a로 나타내는 방향으로 회전시킨다. 연삭 수단(52)은, 스핀들 하우징(521)과, 이 스핀들 하우징(521)에 회전 가능하게 지지되고 도시하지 않는 회전 구동 기구에 의해 회전하는 회전 스핀들(522)과, 이 회전 스핀들(522)의 하단에 장착된 마운터(523)와, 이 마운터(523)의 하면에 부착된 연삭 휠(524)을 구비한다. 이 연삭 휠(524)은, 원환형의 베이스(525)와, 이 베이스(525)의 하면에 환형으로 장착된 연삭 지석(526)으로 이루어져 있고, 베이스(525)가 마운터(523)의 하면에 체결 볼트(527)에 의해 부착되어 있다.
전술한 연삭 장치(5)를 이용하여 상기 연삭 공정을 실시하기 위해서는, 도 7에 도시하는 바와 같이 척 테이블(51)의 상면(유지면)에 반도체 웨이퍼(2)의 보호 부재(4)측을 배치한다. 그리고, 도시하지 않는 흡인 수단을 작동시킴으로써, 반도체 웨이퍼(2)를 척 테이블(51) 위에 보호 부재(4)를 통해 흡인 유지한다(웨이퍼 유지 공정). 따라서, 척 테이블(51)에 보호 부재(4)를 통해 흡인 유지된 반도체 웨이퍼(2)는, 이면(2b)이 상측이 된다. 이와 같이 척 테이블(51) 위에 반도체 웨이퍼(2)를 보호 부재(4)를 통해 흡인 유지했다면, 척 테이블(51)을 도 7에서 화살표 51a로 나타내는 방향으로 예컨대 600 rpm으로 회전시키면서, 연삭 수단(52)의 연삭 휠(524)을 도 7에서 화살표 524a로 나타내는 방향으로 예컨대 3000 rpm으로 회전시키고, 도 8의 (a)에 도시하는 바와 같이 연삭 지석(526)을 피가공면인 반도체 웨이퍼(2)를 구성하는 반도체 기판(20)의 이면(2b)에 접촉시켜, 연삭 휠(524)을 도 7 및 도 8의 (a)에서 화살표 524b로 나타내는 바와 같이 예컨대 1 ㎛/초의 연삭 이송 속도로 아래쪽[척 테이블(51)의 유지면에 대하여 수직인 방향]으로 정해진 양 연삭 이송한다(이면 연삭 공정). 이 결과, 반도체 웨이퍼(2)를 구성하는 반도체 기판(20)의 이면(2b)이 연삭되어, 도 8의 (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이 반도체 웨이퍼(2)는 정해진 두께(예컨대, 100 ㎛)로 형성되고, 얇아진 반도체 웨이퍼(2)는 개질층(25)이 형성되어 강도가 저하된 스트리트(23)를 따라 개개의 디바이스(22)로 분할된다. 이 때, 반도체 기판(20)의 표면에 적층되어 디바이스(22)를 형성하는 기능층(21)은 스트리트(23)를 따라 괘선홈(24)이 형성되어 있기 때문에, 기능층(21)도 스트리트(23)를 따라 분할된다. 또한 괘선홈(24)은 전술한 바와 같이 기능층(21)에 기판(20)에는 이르지 않는 범위에서 형성되기 때문에, 기판(20)에는 레이저 가공이 실시되지 않는다. 따라서, 전술한 바와 같이 스트리트(23)를 따라 분할된 디바이스(22)의 표면측의 외주 가장자리가 레이저 가공에 의해 용융 재고화된 상태가 되지 않기 때문에, 디바이스(22)의 항절 강도가 저하하는 경우는 없다.
다음으로, 전술한 반도체 웨이퍼(2)를 스트리트(23)를 따라 분할하는 제2 실시형태에 대해서 설명한다. 또한 제2 실시형태에서는, 반도체 웨이퍼(2)는 미리 반도체 기판(20)의 이면이 연삭되어, 정해진 두께(예컨대, 100 ㎛)로 형성되어 있다.
제2 실시형태는, 상기 괘선홈 형성 공정을 실시하기 전에 상기 개질층 형성 공정을 실시한다. 이 개질층 형성 공정은, 상기 도 5 및 도 6에 도시하는 개질층 형성 공정과 마찬가지로 실시할 수 있다. 또한, 전술한 도 5 및 도 6에 도시하는 개질층 형성 공정에서는 반도체 웨이퍼(2)의 표면에 보호 부재를 접착한 상태로 실시한 예를 도시했지만, 반도체 웨이퍼(2)의 표면에 보호 부재를 접착하지 않고 개질층 형성 공정을 실시하여도 좋다.
개질층 형성 공정을 실시했다면, 반도체 기판(20)의 내부에 스트리트(23)를 따라 개질층이 형성된 반도체 웨이퍼(2)의 이면을 환형의 프레임에 장착된 다이싱 테이프의 표면에 접착하는 웨이퍼 지지 공정을 실시한다. 즉, 도 9의 (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이 반도체 웨이퍼(2)의 이면(2b)측을 환형의 프레임(6)에 장착된 폴리올레핀 등의 합성 수지 시트로 이루어지는 다이싱 테이프(7)의 표면에 접착한다. 따라서, 다이싱 테이프(7)의 표면에 접착된 반도체 웨이퍼(2)는, 표면(2a)이 상측이 된다.
다음으로, 환형의 프레임(6)에 장착된 다이싱 테이프(7)의 표면에 접착된 반도체 웨이퍼(2)의 스트리트(23)를 따라 반도체 웨이퍼(2)의 표면측으로부터 기능층(21)에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 레이저 광선을 조사하여, 기능층(21)에 스트리트(23)를 따라 반도체 기판(20)에는 이르지 않는 괘선홈을 형성하는 괘선홈 형성 공정을 실시한다. 이 괘선홈 형성 공정은, 상기 도 2에 도시하는 레이저 가공 장치(3)를 이용하여 실시한다. 즉, 도 2에 도시하는 레이저 가공 장치(3)의 척 테이블(31) 위에 반도체 웨이퍼(2)가 접착된 다이싱 테이프(7)측을 배치하고, 이 척 테이블(31) 위에 다이싱 테이프(7)를 통해 반도체 웨이퍼(2)를 흡착 유지한다. 따라서, 척 테이블(31)에 유지된 반도체 웨이퍼(2)는, 표면(2a)이 상측이 된다. 또한 다이싱 테이프(7)가 장착된 환형의 프레임(6)은, 도시하지 않는 클램프에 의해 척 테이블(31)에 고정된다.
전술한 바와 같이 반도체 웨이퍼(2)를 흡인 유지한 척 테이블(31)은, 도시하지 않는 가공 이송 기구에 의해 촬상 수단(33)의 바로 아래에 위치한다. 척 테이블(31)이 촬상 수단(33)의 바로 아래에 위치하면, 촬상 수단(33) 및 도시하지 않는 제어 수단에 의해 반도체 웨이퍼(2)의 레이저 가공해야 하는 가공 영역을 검출하는 전술한 얼라인먼트 작업을 실행한다.
다음으로, 도 10의 (a)에 도시하는 바와 같이 척 테이블(31)을 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(32)의 집광기(322)가 위치하는 레이저 광선 조사 영역으로 이동시키고, 정해진 스트리트(23)를 집광기(322)의 바로 아래에 위치시킨다. 그리고, 상기 도 3에 도시하는 실시형태와 마찬가지로 괘선홈 형성 공정을 실시한다. 이 결과, 도 10의 (b) 및 (c)에 도시하는 바와 같이 기능층(21)에는, 스트리트(23)를 따라 기판(20)에는 이르지 않는 괘선홈(24)이 형성된다. 전술한 괘선홈 형성 공정을 반도체 웨이퍼(2)에 형성된 모든 스트리트(23)를 따라 실시한다.
전술한 괘선홈 형성 공정을 실시했다면, 개질층(25)이 형성된 반도체 웨이퍼(2)에 외력을 부여하여, 반도체 웨이퍼(2)를 스트리트(23)를 따라 분할하는 분할 공정을 실시한다. 이 분할 공정은, 도시한 실시형태에서는 도 11에 도시하는 분할 장치(8)를 이용하여 실시한다. 도 11에 도시하는 분할 장치(8)는, 상기 환형의 프레임(6)을 유지하는 프레임 유지 수단(81)과, 이 프레임 유지 수단(81)에 유지된 환형의 프레임(6)에 장착된 다이싱 테이프(7)를 확장하는 테이프 확장 수단(82)을 구비한다. 프레임 유지 수단(81)은, 환형의 프레임 유지 부재(811)와, 이 프레임 유지 부재(811)의 외주에 배치된 고정 수단으로서의 복수의 클램프(812)로 이루어져 있다. 프레임 유지 부재(811)의 상면은 환형의 프레임(6)을 배치하는 배치면(811a)을 형성하고 있고, 이 배치면(811a) 위에 환형의 프레임(6)이 배치된다. 그리고, 배치면(811a) 위에 배치된 환형의 프레임(6)은, 클램프(812)에 의해 프레임 유지 부재(811)에 고정된다. 이와 같이 구성된 프레임 유지 수단(81)은, 테이프 확장 수단(82)에 의해 상하 방향으로 진퇴 가능하게 지지되어 있다.
테이프 확장 수단(82)은, 상기 환형의 프레임 유지 부재(811)의 내측에 배치되는 확장 드럼(821)을 구비한다. 이 확장 드럼(821)은, 환형의 프레임(6)의 내경보다 작고 이 환형의 프레임(6)에 장착된 다이싱 테이프(7)에 접착되는 반도체 웨이퍼(2)의 외경보다 큰 내경 및 외경을 갖고 있다. 또한, 확장 드럼(821)은, 하단에 지지 플랜지(822)를 구비한다. 도시한 실시형태에서의 테이프 확장 수단(82)은, 상기 환형의 프레임 유지 부재(811)를 상하 방향으로 진퇴 가능한 지지 수단(83)을 구비한다. 이 지지 수단(83)은, 상기 지지 플랜지(822) 위에 배치된 복수의 에어 실린더(831)로 이루어져 있고, 그 피스톤 로드(832)가 상기 환형의 프레임 유지 부재(811)의 하면에 연결된다. 이와 같이 복수의 에어 실린더(831)로 이루어지는 지지 수단(83)은, 환형의 프레임 유지 부재(811)를 배치면(811a)이 확장 드럼(821)의 상단과 대략 동일 높이가 되는 기준 위치와, 확장 드럼(821)의 상단보다 정해진 양 아래쪽의 확장 위치 사이를 상하 방향으로 이동시킨다. 따라서, 복수의 에어 실린더(831)로 이루어지는 지지 수단(83)은, 확장 드럼(821)과 프레임 유지 부재(811)를 상하 방향으로 상대 이동시키는 확장 이동 수단으로서 기능한다.
이상과 같이 구성된 분할 장치(8)를 이용하여 실시하는 분할 공정에 대해서 도 12를 참조하여 설명한다. 즉, 반도체 웨이퍼(2)[스트리트(23)를 따라 괘선홈(24)과 개질층(25)이 형성되어 있음]를 다이싱 테이프(7)를 통해 지지한 환형의 프레임(6)을, 도 12의 (a)에 도시하는 바와 같이 프레임 유지 수단(81)을 구성하는 프레임 유지 부재(811)의 배치면(811a) 위에 배치하고, 클램프(812)에 의해 프레임 유지 부재(811)에 고정한다. 이 때, 프레임 유지 부재(811)는 도 12의 (a)에 도시하는 기준 위치에 위치하고 있다. 다음에, 테이프 확장 수단(82)을 구성하는 지지 수단(83)으로서의 복수의 에어 실린더(831)를 작동하여, 환형의 프레임 유지 부재(811)를 도 12의 (b)에 도시하는 확장 위치로 하강시킨다. 따라서, 프레임 유지 부재(811)의 배치면(811a) 위에 고정되어 있는 환형의 프레임(6)도 하강하기 때문에, 도 12의 (b)에 도시하는 바와 같이 환형의 프레임(6)에 장착된 다이싱 테이프(7)는 확장 드럼(821)의 상단 가장자리에 접촉하여 확장된다(테이프 확장 공정). 이 결과, 다이싱 테이프(7)에 접착되어 있는 반도체 웨이퍼(2)는 방사형으로 인장력이 작용한다. 이와 같이 반도체 웨이퍼(2)에 방사형으로 인장력이 작용하면, 스트리트(23)를 따라 형성된 개질층(25)은 강도가 저하되기 때문에, 이 개질층(25)이 분할 기점이 되어 반도체 웨이퍼(2)를 구성하는 기판(20)은 개질층(25)이 형성된 스트리트(23)를 따라 파단되어 개개의 디바이스(22)로 분할된다. 이 때, 기판(20)의 표면에 적층되어 디바이스(22)를 형성하는 기능층(21)은 스트리트(23)를 따라 괘선홈(24)이 형성되어 있기 때문에, 기능층(21)도 스트리트(23)를 따라 분할된다. 또한 괘선홈(24)은 전술한 바와 같이 기능층(21)에 기판(20)에는 이르지 않는 범위에서 형성되기 때문에 기판(20)에는 레이저 가공이 실시되지 않는다. 따라서, 전술한 바와 같이 스트리트(23)를 따라 분할된 디바이스(22)의 표면측의 외주 가장자리가 레이저 가공에 의해 용융 재고화된 상태가 되지 않기 때문에, 디바이스(22)의 항절 강도가 저하하는 경우는 없다.
2: 반도체 웨이퍼, 20: 기판, 21: 기능층, 22: 디바이스, 23: 스트리트, 24: 괘선홈, 25: 개질층, 3: 레이저 가공 장치, 30: 레이저 가공 장치, 31: 레이저 가공 장치의 척 테이블, 32: 레이저 광선 조사 수단, 322: 집광기, 4: 보호 부재, 5: 연삭 장치, 51: 연삭 장치의 척 테이블, 52: 연삭 수단, 524: 연삭 휠, 6: 환형의 프레임, 7: 다이싱 테이프, 8: 분할 장치, 81: 프레임 유지 수단, 82: 테이프 확장 수단

Claims (3)

  1. 기판의 표면에 적층된 기능층에 의해 디바이스가 형성된 웨이퍼를, 이 디바이스를 구획하는 복수의 스트리트를 따라 분할하는 웨이퍼의 가공 방법으로서,
    웨이퍼에 형성된 스트리트를 따라 웨이퍼의 표면측으로부터 기능층에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 레이저 광선을 조사하여, 기능층에 스트리트를 따라 기판에는 이르지 않는 괘선홈을 형성하는 괘선홈 형성 공정과,
    웨이퍼의 기판에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 웨이퍼의 이면측으로부터 스트리트를 따라 조사하여, 기판의 내부에 스트리트를 따라 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과,
    상기 개질층이 형성된 웨이퍼에 외력을 부여하여, 웨이퍼를 스트리트를 따라 분할하는 분할 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 가공 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 괘선홈 형성 공정을 실시한 후에 웨이퍼의 표면에 보호 부재를 접착하여 상기 개질층 형성 공정을 실시하고,
    상기 분할 공정은, 웨이퍼의 보호 부재측을 유지 수단에 의해 유지하고, 연삭 지석을 회전시키면서 기판의 이면에 압박하여 연삭하여, 기판을 정해진 두께로 형성하고 개질층이 형성된 스트리트를 따라 분할하는 것인 웨이퍼의 가공 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 괘선홈 형성 공정을 실시하기 전에 상기 개질층 형성 공정을 실시하고, 상기 개질층 형성 공정을 실시함으로써 기판의 내부에 스트리트를 따라 개질층이 형성된 웨이퍼의 이면을, 환형의 프레임에 장착된 다이싱 테이프의 표면에 접착하는 웨이퍼 지지 공정을 포함하고,
    상기 괘선홈 형성 공정은, 환형의 프레임에 장착된 다이싱 테이프의 표면에 접착된 웨이퍼에 대하여 실시하며,
    상기 분할 공정은, 웨이퍼가 접착된 다이싱 테이프를 확장하여 웨이퍼에 인장력을 작용시킴으로써, 웨이퍼를 스트리트를 따라 분할하는 것인 웨이퍼의 가공 방법.
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