KR20140118757A - 웨이퍼 가공 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼의 이면 근방의 절단면에 요철을 발생시키지 않고 웨이퍼를 개개의 디바이스로 분할할 수 있는 웨이퍼 가공 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
표면에 복수의 분할 예정 라인이 격자형으로 형성되어 있고 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획된 복수의 영역에 디바이스가 형성된 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라서 개개의 디바이스로 분할하는 웨이퍼 가공 방법으로서, 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 웨이퍼의 이면측으로부터 분할 예정 라인을 따라서 조사하여, 웨이퍼의 내부에 분할 예정 라인을 따라서 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과, 웨이퍼에 외력을 부여함으로써, 웨이퍼를 개질층이 형성된 분할 예정 라인을 따라서 개개의 디바이스로 분할하는 분할 공정을 포함하고, 개질층 형성 공정은, 레이저 광선의 집광점을 웨이퍼의 이면 근방에 위치시켜 조사함으로써 웨이퍼의 이면 근방에 제1 개질층을 형성하는 제1 개질층 형성 공정과, 웨이퍼에서의 제1 개질층으로부터 떨어진 표면측에 레이저 광선의 집광점을 위치시켜 조사하고, 그 후, 순차적으로 상기 제1 개질층에 이르는 영역으로 집광점을 이동시키면서 복수의 제2 개질층을 적층하여 형성하는 제2 개질층 형성 공정을 포함한다.

Description

웨이퍼 가공 방법{WAFER MACHINING METHOD}
본 발명은, 표면에 복수의 분할 예정 라인이 격자형으로 형성되어 있고 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획된 복수의 영역에 디바이스가 형성된 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라서 개개의 디바이스로 분할하는 웨이퍼 가공 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스 제조 프로세스에서는, 대략 원판형상인 반도체 웨이퍼의 표면에 격자형으로 배열된 분할 예정 라인에 의해 복수의 영역이 구획되고, 이 구획된 영역에 IC, LSI 등의 디바이스를 형성한다. 그리고, 반도체 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라서 절단함으로써 디바이스가 형성된 영역을 분할하여 개개의 디바이스를 제조하고 있다.
또, 광디바이스 제조 프로세스에서는, 사파이어 기판이나 탄화규소 기판의 표면에 n형 질화물 반도체층 및 p형 질화물 반도체층으로 이루어진 광디바이스층이 적층되고 격자형으로 형성된 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획된 복수의 영역에 발광 다이오드, 레이저 다이오드 등의 광디바이스를 형성하여 광디바이스 웨이퍼를 구성한다. 그리고, 광디바이스 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라서 절단함으로써 광디바이스가 형성된 영역을 분할하여 개개의 광디바이스를 제조하고 있다.
전술한 반도체 웨이퍼나 광디바이스 웨이퍼 등의 웨이퍼를 분할하는 방법으로서, 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 이용하여, 분할해야 할 영역의 내부에 집광점을 위치시키고 펄스 레이저 광선을 조사하는 레이저 가공 방법이 실용화되어 있다. 이 레이저 가공 방법을 이용한 분할 방법은, 웨이퍼의 한쪽 면측으로부터 내부에 집광점을 위치시켜 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 조사하여, 피가공물의 내부에 분할 예정 라인을 따라서 개질층을 연속적으로 형성하고, 이 개질층이 형성되는 것에 의해 강도가 저하된 분할 예정 라인을 따라서 외력을 가함으로써 웨이퍼를 분할하는 기술이다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
하기 특허문헌 1에 기재된 기술은, 웨이퍼의 내부에 레이저 광선의 집광점을 위치시킬 필요가 있기 때문에, 디바이스가 형성된 표면에 보호 테이프를 접착하고, 보호 테이프측을 레이저 광선의 척테이블에 유지하여 웨이퍼의 이면측으로부터 레이저 광선을 조사하고 있다.
또, 개질층을 복수 적층하여 형성하는 경우는, 레이저 광선의 집광점을 처음에 표면 근방에 위치시켜 조사하고, 그 후, 순차적으로 이면측으로 집광점을 이동시키면서 개질층을 적층하고 있다(예컨대, 특허문헌 2 참조).
이와 같이, 웨이퍼의 표면측으로부터 순차적으로 이면측으로 집광점을 이동시키면서 개질층을 적층하여 형성하는 것은, 처음에 이면 근방에 개질층을 형성하면, 레이저 광선의 집광점을 표면측에 근접시킬 때, 이미 형성된 개질층이 레이저 광선의 조사를 방해한다는 생각 때문이다.
특허문헌 1 : 일본 특허 제3408805호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허 공개 제2009-140947호 공보
그런데, 웨이퍼의 내부에 개질층을 형성하면 레이저 광선이 입사한 이면측에 크랙이 발생하기 때문에, 레이저 광선의 집광점을 처음에 표면 근방에 위치시켜 조사하고, 그 후, 순차적으로 이면측으로 집광점을 이동시키면서 개질층을 형성하면, 크랙이 이면측에 등방향으로 성장하여 이면 근방의 절단면에 요철이 생겨, 디바이스의 항절 강도를 저하시키고, 분진이 날려 본딩 패드를 오염시켜 디바이스의 품질을 저하시킨다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 상기 사실을 감안하여 이루어진 것으로, 그 주요 기술적 과제는, 웨이퍼의 이면 근방의 절단면에 요철을 발생시키지 않고 웨이퍼를 개개의 디바이스로 분할할 수 있는 웨이퍼 가공 방법을 제공하는 것이다.
상기 주요 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 의하면, 표면에 복수의 분할 예정 라인이 격자형으로 형성되어 있고 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획된 복수의 영역에 디바이스가 형성된 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라서 개개의 디바이스로 분할하는 웨이퍼 가공 방법으로서,
웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 웨이퍼의 이면측으로부터 분할 예정 라인을 따라서 조사하여, 웨이퍼의 내부에 분할 예정 라인을 따라서 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과,
상기 개질층 형성 공정이 실시된 웨이퍼에 외력을 부여함으로써, 웨이퍼를 개질층이 형성된 분할 예정 라인을 따라서 개개의 디바이스로 분할하는 분할 공정을 포함하고,
상기 개질층 형성 공정은, 레이저 광선의 집광점을 웨이퍼의 이면 근방에 위치시켜 조사함으로써 웨이퍼의 이면 근방에 제1 개질층을 형성하는 제1 개질층 형성 공정과,
상기 제1 개질층 형성 공정이 실시된 웨이퍼에서의 상기 제1 개질층으로부터 떨어진 표면측에 레이저 광선의 집광점을 위치시켜 조사하고, 그 후, 순차적으로 상기 제1 개질층에 이르는 영역으로 집광점을 이동시키면서 복수의 제2 개질층을 적층하여 형성하는 제2 개질층 형성 공정을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가공 방법이 제공된다.
상기 제2 개질층 형성 공정을 실시한 후에, 상기 제2 개질층보다 웨이퍼의 표면측에 레이저 광선의 집광점을 위치시켜 조사함으로써 웨이퍼의 표면 근방에 제3 개질층을 형성하는 제3 개질층 형성 공정을 실시하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 웨이퍼 분할 방법은, 웨이퍼의 이면 근방에 제1 개질층을 형성하는 제1 개질층 형성 공정과, 상기 제1 개질층 형성 공정이 실시된 웨이퍼에서의 제1 개질층으로부터 떨어진 표면측에 레이저 광선의 집광점을 위치시켜 조사하고, 그 후, 순차적으로 제1 개질층에 이르는 영역으로 집광점을 이동시키면서 복수의 제2 개질층을 적층하여 형성하는 제2 개질층 형성 공정을 포함하고 있기 때문에, 제2 개질층 형성 공정을 실시할 때, 웨이퍼에서의 제1 개질층으로부터 떨어진 표면측으로부터 순차적으로 제1 개질층 방향으로 형성되는 제2 개질층에서 생기는 크랙이 처음에 이면 근방에 형성된 제1 개질층으로 유도되어 이방적으로 흡수된다. 따라서, 웨이퍼는 제1 개질층 및 제2 개질층이 형성된 분할 예정 라인을 따라서 절단된 상태로, 이면 근방의 절단면에 요철이 생기는 것이 억제되기 때문에, 디바이스의 항절 강도를 저하시키고, 분진이 날려 본딩 패드를 오염시켜 디바이스의 품질을 저하시킨다고 하는 문제가 해소된다.
도 1은 본 발명에 의한 웨이퍼 가공 방법에 의해 가공되는 반도체 웨이퍼의 사시도.
도 2는 도 1에 나타내는 반도체 웨이퍼의 표면에 보호 테이프를 접착한 상태를 나타내는 사시도.
도 3은 개질층 형성 공정을 실시하기 위한 레이저 가공 장치의 주요부 사시도.
도 4는 제1 개질층 형성 공정의 설명도.
도 5는 제2 개질층 형성 공정의 설명도.
도 6은 제2 개질층 형성 공정이 실시된 반도체 웨이퍼의 단면도.
도 7은 제3 개질층 형성 공정의 설명도.
도 8은 웨이퍼 지지 공정의 설명도.
도 9는 분할 공정을 실시하기 위한 분할 장치의 사시도.
도 10은 분할 공정의 설명도.
이하, 본 발명에 의한 웨이퍼 가공 방법의 바람직한 실시형태에 관해, 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1에는, 본 발명에 따라서 가공되는 웨이퍼로서의 반도체 웨이퍼의 사시도가 나타나 있다. 도 1에 나타내는 반도체 웨이퍼(2)는, 직경이 200 mm이고 두께가 예컨대 600 ㎛인 실리콘 웨이퍼로 이루어져 있고, 표면(2a)에 복수의 분할 예정 라인(21)이 격자형으로 형성되어 있고, 상기 복수의 분할 예정 라인(21)에 의해 구획된 복수의 영역에 IC, LSI 등의 디바이스(22)가 형성되어 있다. 이하, 전술한 반도체 웨이퍼(2)를 분할 예정 라인(21)을 따라서 개개의 디바이스(22)로 분할하는 웨이퍼 가공 방법에 관해 설명한다.
전술한 반도체 웨이퍼(2)의 표면(2a)에는, 디바이스(22)를 보호하기 위해 도 2에 나타낸 바와 같이 보호 테이프(3)를 접착한다(보호 테이프 접착 공정).
전술한 보호 테이프 접착 공정을 실시했다면, 반도체 웨이퍼(2)에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 반도체 웨이퍼(2)의 이면측으로부터 분할 예정 라인(21)을 따라서 조사하고, 웨이퍼의 내부에 분할 예정 라인(21)을 따라서 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정을 실시한다. 이 개질층 형성 공정은, 도 3에 나타내는 레이저 가공 장치(4)를 이용하여 실시한다. 도 3에 나타내는 레이저 가공 장치(4)는, 피가공물을 유지하는 척테이블(41)과, 상기 척테이블(41) 상에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(42)과, 척테이블(41) 상에 유지된 피가공물을 촬상하는 촬상 수단(43)을 갖추고 있다. 척테이블(41)은, 피가공물을 흡인 유지하도록 구성되어 있고, 도시하지 않은 이동 기구에 의해 도 3에서 화살표 X로 나타내는 가공 이송 방향 및 화살표 Y로 나타내는 인덱싱 이송 방향으로 이동하도록 되어 있다.
상기 레이저 광선 조사 수단(42)은, 실질적으로 수평으로 배치된 원통형상의 케이싱(421)을 포함하고 있다. 케이싱(421) 내에는 도시하지 않은 YAG 레이저 발진기 또는 YVO4 레이저 발진기로 이루어진 펄스 레이저 광선 발진기나 반복 주파수 설정 수단을 갖춘 펄스 레이저 광선 발진 수단이 배치되어 있다. 상기 케이싱(421)의 선단부에는, 펄스 레이저 광선 발진 수단으로부터 발진된 펄스 레이저 광선을 집광하기 위한 집광기(422)가 장착되어 있다.
케이싱(421)에 장착된 촬상 수단(43)은, 본 실시형태에서는 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 도시하지 않은 제어 수단에 보낸다.
전술한 레이저 가공 장치(4)를 이용하여 실시하는 개질층 형성 공정에 관해, 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명한다.
이 개질층 형성 공정에서는, 우선 레이저 광선의 집광점을 반도체 웨이퍼(2)의 이면 근방에 위치시켜 조사함으로써 반도체 웨이퍼(2)의 이면 근방에 제1 개질층을 형성하는 제1 개질층 형성 공정을 실시한다. 이 제1 개질층 형성 공정을 실시하기 위해서는, 상기 도 3에 나타내는 레이저 가공 장치(4)의 척테이블(41) 상에 반도체 웨이퍼(2)의 표면(2a)에 접착된 보호 테이프(3)측을 배치한다. 그리고, 도시하지 않은 흡인 수단을 작동함으로써, 척테이블(41) 상에 반도체 웨이퍼(2)를 흡인 유지한다(웨이퍼 유지 공정). 따라서, 척테이블(41) 상에 보호 테이프(3)를 개재하여 유지된 반도체 웨이퍼(2)는, 이면(2b)이 상측이 된다. 이와 같이 하여, 반도체 웨이퍼(2)를 흡인 유지한 척테이블(41)은, 도시하지 않은 가공 이송 수단에 의해 촬상 수단(43)의 바로 아래에 위치하게 된다.
척테이블(41)이 촬상 수단(43)의 바로 아래에 위치하게 되면, 촬상 수단(43) 및 도시하지 않은 제어 수단에 의해 반도체 웨이퍼(2)의 레이저 가공해야 할 가공 영역을 검출하는 얼라인먼트 작업을 실행한다. 즉, 촬상 수단(43) 및 도시하지 않은 제어 수단은, 반도체 웨이퍼(2)의 제1 방향으로 형성되어 있는 분할 예정 라인(21)과, 분할 예정 라인(21)을 따라서 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(42)의 집광기(422)의 위치 맞춤을 행하기 위한 패턴 매칭 등의 화상 처리를 실행하여, 레이저 광선 조사 위치의 얼라인먼트를 수행한다. 또, 반도체 웨이퍼(2)에 형성되어 있는 상기 제1 방향에 대하여 직교하는 방향으로 연장되는 분할 예정 라인(21)에 대해서도, 마찬가지로 레이저 광선 조사 위치의 얼라인먼트가 수행된다. 이 때, 반도체 웨이퍼(2)의 분할 예정 라인(21)이 형성되어 있는 표면(2a)은 하측에 위치하고 있지만, 촬상 수단(43)이 전술한 바와 같이 적외선 조명 수단과 적외선을 포착하는 광학계 및 적외선에 대응한 전기 신호를 출력하는 촬상 소자(적외선 CCD) 등으로 구성된 촬상 수단을 갖추고 있기 때문에, 이면(2b)으로부터 투과하여 분할 예정 라인(21)을 촬상할 수 있다.
이상과 같이 하여 척테이블(41) 상에 유지되어 있는 반도체 웨이퍼(2)에 형성되어 있는 분할 예정 라인(21)을 검출하여, 레이저 광선 조사 위치의 얼라인먼트가 행해졌다면, 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이 척테이블(41)을 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(42)의 집광기(422)가 위치하는 레이저 광선 조사 영역으로 이동시켜, 정해진 분할 예정 라인(21)의 일단(도 4의 (a)에서 좌측단)을 레이저 광선 조사 수단(42)의 집광기(422)의 바로 아래에 위치시킨다. 다음으로, 집광기(422)로부터 조사되는 펄스 레이저 광선의 집광점(P)을 반도체 웨이퍼(2)의 이면(2b)(상면인 조사면) 근방(예컨대, 이면(2b)으로부터 30 ㎛ 표면(2a)측의 위치)에 위치시킨다. 그리고, 집광기(422)로부터 실리콘 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 조사하면서 척테이블(41)을 도 4의 (a)에서 화살표 X1로 나타내는 방향으로 정해진 이송 속도로 이동시킨다. 그리고, 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이 레이저 광선 조사 수단(42)의 집광기(422)의 조사 위치가 분할 예정 라인(21)의 타단의 위치에 도달하면, 펄스 레이저 광선의 조사를 정지하고 척테이블(41)의 이동을 정지한다. 그 결과, 도 4의 (c)에 나타낸 바와 같이 반도체 웨이퍼(2)의 이면(2b)(상면인 조사면) 근방에는, 이면(2b)으로부터 30 ㎛ 표면(2a)측의 위치를 중심으로 하여 분할 예정 라인(21)을 따라서 제1 개질층(210)이 형성된다(제1 개질층 형성 공정).
상기 제1 개질층 형성 공정에서의 가공 조건은, 예컨대 다음과 같이 설정되어 있다.
광원 : LD 여기 Q 스위치 Nd : YVO4 펄스 레이저
파장 : 1064 nm
반복 주파수 : 1 MHz
평균 출력 : 0.7 W
집광 스폿 직경 : φ1 ㎛
가공 이송 속도 : 700 mm/초
전술한 바와 같이 정해진 분할 예정 라인(21)을 따라서 상기 제1 개질층 형성 공정을 실시했다면, 척테이블(41)을 화살표 Y로 나타내는 방향으로 반도체 웨이퍼(2)에 형성된 분할 예정 라인(21)의 간격만큼 인덱싱 이동시켜(인덱싱 공정), 상기 제1 개질층 형성 공정을 수행한다. 이와 같이 하여 제1 방향으로 형성된 모든 분할 예정 라인(21)을 따라서 상기 제1 개질층 형성 공정을 실시했다면, 척테이블(41)을 90도 회동시켜, 상기 제1 방향으로 형성된 분할 예정 라인(21)에 대하여 직교하는 방향으로 연장되는 분할 예정 라인(21)을 따라서 상기 제1 개질층 형성 공정을 실행한다.
전술한 제1 개질층 형성 공정을 실시했다면, 반도체 웨이퍼(2)에서의 제1 개질층(210)으로부터 떨어진 표면(2a)측에 레이저 광선의 집광점을 위치시켜 조사하고, 그 후, 순차적으로 제1 개질층(210)에 이르는 영역으로 집광점을 이동시키면서 복수의 제2 개질층을 적층하여 형성하는 제2 개질층 형성 공정을 실시한다.
제2 개질층 형성 공정은, 도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이 척테이블(41)을 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(42)의 집광기(422)가 위치하는 레이저 광선 조사 영역으로 이동시켜, 정해진 분할 예정 라인(21)의 일단(도 5의 (a)에서 좌측단)을 레이저 광선 조사 수단(42)의 집광기(422)의 바로 아래에 위치시킨다. 다음으로, 집광기(422)로부터 조사되는 펄스 레이저 광선의 집광점(P)을 반도체 웨이퍼(2)에서의 제1 개질층(210)으로부터 떨어진 표면(2a)측에 위치시킨다. 이 때, 본 실시형태에서는 펄스 레이저 광선의 집광점(P)을 표면(2a)으로부터 예컨대 60 ㎛ 이면(2b)측에 위치시킨다. 그리고, 집광기(422)로부터 실리콘 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 조사하면서 척테이블(41)을 도 5의 (a)에서 화살표 X1로 나타내는 방향으로 정해진 이송 속도로 이동시킨다. 그리고, 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이 레이저 광선 조사 수단(42)의 집광기(422)의 조사 위치가 분할 예정 라인(21)의 타단의 위치에 도달하면, 펄스 레이저 광선의 조사를 정지하고 척테이블(41)의 이동을 정지한다. 그 결과, 도 5의 (c)에 나타낸 바와 같이 반도체 웨이퍼(2)의 표면(2a)으로부터 예컨대 60 ㎛ 이면(2b)측의 위치를 중심으로 하여 분할 예정 라인(21)을 따라서 제2 개질층(220)이 형성된다(제2 개질층 형성 공정).
상기 제2 개질층 형성 공정에서의 가공 조건은, 예컨대 다음과 같이 설정되어 있다.
광원 : LD 여기 Q 스위치 Nd : YVO4 펄스 레이저
파장 : 1064 nm
반복 주파수 : 1 MHz
평균 출력 : 0.5 W
집광 스폿 직경 : φ1 ㎛
가공 이송 속도 : 700 mm/초
전술한 바와 같이 정해진 분할 예정 라인(21)을 따라서 상기 제2 개질층 형성 공정을 실시했다면, 척테이블(41)을 화살표 Y로 나타내는 방향으로 반도체 웨이퍼(2)에 형성된 분할 예정 라인(21)의 간격만큼 인덱싱 이동시켜(인덱싱 공정), 상기 제2 개질층 형성 공정을 수행한다. 이와 같이 하여 제1 방향으로 형성된 모든 분할 예정 라인(21)을 따라서 상기 제2 개질층 형성 공정을 실시했다면, 척테이블(41)을 90도 회동시켜, 상기 제1 방향으로 형성된 분할 예정 라인(21)에 대하여 직교하는 방향으로 연장되는 분할 예정 라인(21)을 따라서 상기 제2 개질층 형성 공정을 실행한다.
전술한 바와 같이 반도체 웨이퍼(2)에서의 제1 개질층(210)으로부터 떨어진 표면(2a)측에 제2 개질층(220)을 형성했다면, 제1 개질층(210)에 이르는 영역으로 순차적으로 펄스 레이저 광선의 집광점(P)을 예컨대 40 ㎛ 간격으로 이동시키면서 상기 제2 개질층 형성 공정을 실시한다. 그 결과, 반도체 웨이퍼(2)에는, 도 6에 나타낸 바와 같이 제1 개질층(210)에 이르는 영역에 복수의 제2 개질층(220)이 적층하여 형성된다. 또한, 제2 개질층 형성 공정에서는, 제1 개질층(210)을 통하여 펄스 레이저 광선을 조사하게 되지만, 본 발명자의 실험에 의하면 제2 개질층(220)을 확실하게 형성할 수 있는 것을 알 수 있었다. 이와 같이 제2 개질층 형성 공정을 실시하면, 반도체 웨이퍼(2)에서의 제1 개질층(210)보다 표면(2a)측으로부터 순차적으로 형성되는 제2 개질층(220)에서 생기는 크랙이 처음에 이면(2b) 근방에 형성된 제1 개질층(210)으로 유도되어 이방적으로 흡수된다. 따라서, 반도체 웨이퍼(2)는 제1 개질층(210) 및 제2 개질층(220)이 형성된 분할 예정 라인(21)을 따라서 절단된 상태로, 이면(2b) 근방의 절단면에 요철이 생기는 것이 억제되기 때문에, 디바이스의 항절 강도를 저하시키고, 분진이 날려 본딩 패드를 오염시켜 디바이스의 품질을 저하시킨다고 하는 문제가 해소된다.
전술한 제2 개질층 형성 공정을 실시했다면, 꼭 필요하지는 않지만 제2 개질층(220)보다 반도체 웨이퍼(2)의 표면(2a)측에 펄스 레이저 광선의 집광점을 위치시켜 조사함으로써 반도체 웨이퍼(2)의 표면(2a) 근방에 제3 개질층을 형성하는 제3 개질층 형성 공정을 실시한다.
제3 개질층 형성 공정은, 도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이 척테이블(41)을 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(42)의 집광기(422)가 위치하는 레이저 광선 조사 영역으로 이동시켜, 정해진 분할 예정 라인(21)의 일단(도 7의 (a)에서 좌측단)을 레이저 광선 조사 수단(42)의 집광기(422)의 바로 아래에 위치시킨다. 다음으로, 집광기(422)로부터 조사되는 펄스 레이저 광선의 집광점(P)을 반도체 웨이퍼(2)에서의 제2 개질층(220)보다 표면(2a)측에 위치시킨다. 이 때, 본 실시형태에서는 펄스 레이저 광선의 집광점(P)을 반도체 웨이퍼(2)의 표면(2a)으로부터 예컨대 20 ㎛ 이면(2b)측에 위치시킨다. 그리고, 집광기(422)로부터 실리콘 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 조사하면서 척테이블(41)을 도 7의 (a)에서 화살표 X1로 나타내는 방향으로 정해진 이송 속도로 이동시킨다. 그리고, 도 7의 (b)에 나타낸 바와 같이 레이저 광선 조사 수단(42)의 집광기(422)의 조사 위치가 분할 예정 라인(21)의 타단의 위치에 도달하면, 펄스 레이저 광선의 조사를 정지하고 척테이블(41)의 이동을 정지한다. 그 결과, 도 7의 (c)에 나타낸 바와 같이 반도체 웨이퍼(2)의 표면(2a)으로부터 예컨대 20 ㎛ 이면(2b)측의 위치를 중심으로 하여 분할 예정 라인(21)을 따라서 제3 개질층(230)이 형성된다(제3 개질층 형성 공정).
또한, 상기 제3 개질층 형성 공정에서의 가공 조건은, 도시한 실시형태에서는 상기 제2 개질층 형성 공정의 가공 조건과 동일하게 설정되어 있다.
전술한 바와 같이 정해진 분할 예정 라인(21)을 따라서 상기 제3 개질층 형성 공정을 실시했다면, 척테이블(41)을 화살표 Y로 나타내는 방향으로 반도체 웨이퍼(2)에 형성된 분할 예정 라인(21)의 간격만큼 인덱싱 이동시켜(인덱싱 공정), 상기 제3 개질층 형성 공정을 수행한다. 이와 같이 하여 제1 방향으로 형성된 모든 분할 예정 라인(21)을 따라서 상기 제3 개질층 형성 공정을 실시했다면, 척테이블(41)을 90도 회동시켜, 상기 제1 방향으로 형성된 분할 예정 라인(21)에 대하여 직교하는 방향으로 연장되는 분할 예정 라인(21)을 따라서 상기 제3 개질층 형성 공정을 실행한다.
이와 같이 반도체 웨이퍼(2)의 표면(2a) 근방에 제3 개질층(230)을 형성함으로써, 후술하는 분할 공정에서의 웨이퍼의 분할이 원활하게 행해진다.
전술한 제1 개질층 형성 공정과 제2 개질층 형성 공정 및 제3 개질층 형성 공정을 포함하는 개질층 형성 공정을 실시했다면, 개질층 형성 공정이 실시된 반도체 웨이퍼(2)의 이면(2b)을 고리형의 프레임에 장착된 점착 테이프의 표면에 접착하고 반도체 웨이퍼(2)의 표면(2a)에 접착된 보호 테이프(3)를 박리하는 웨이퍼 지지 공정을 실시한다. 즉, 도 8에 나타낸 바와 같이 반도체 웨이퍼(2)의 이면(2b)측을 고리형의 프레임(F)에 장착된 점착 테이프인 다이싱 테이프(T)에 접착한다. 따라서, 반도체 웨이퍼(2)의 표면(2a)에 접착되어 있는 보호 테이프(3)가 상측이 된다. 그리고, 반도체 웨이퍼(2)의 표면(2a)에 접착되어 있는 보호 부재로서의 보호 테이프(3)를 박리한다.
다음으로, 반도체 웨이퍼(2)에 외력을 부여함으로써, 반도체 웨이퍼(2)를 제1 개질층(210)과 제2 개질층(220) 및 제3 개질층(230)이 형성된 분할 예정 라인(21)을 따라서 개개의 디바이스로 분할하는 분할 공정을 실시한다. 이 분할 공정은, 도 9에 나타내는 분할 장치(5)를 이용하여 실시한다. 도 9에 나타내는 분할 장치(5)는, 상기 고리형의 프레임(F)을 유지하는 프레임 유지 수단(51)과, 상기 프레임 유지 수단(51)에 유지된 고리형의 프레임(F)에 장착된 다이싱 테이프(T)를 확장하는 테이프 확장 수단(52)과, 픽업 콜릿(53)을 갖추고 있다. 프레임 유지 수단(51)은, 고리형의 프레임 유지 부재(511)와, 상기 프레임 유지 부재(511)의 외측 둘레에 배치된 고정 수단으로서의 복수의 클램프(512)를 포함하고 있다. 프레임 유지 부재(511)의 상면은 고리형의 프레임(F)을 배치하는 배치면(511a)을 형성하고 있고, 이 배치면(511a) 상에 고리형의 프레임(F)이 배치된다. 그리고, 배치면(511a) 상에 배치된 고리형의 프레임(F)은, 클램프(512)에 의해 프레임 유지 부재(511)에 고정된다. 이와 같이 구성된 프레임 유지 수단(51)은, 테이프 확장 수단(52)에 의해 상하방향으로 진퇴 가능하게 지지되어 있다.
테이프 확장 수단(52)은, 상기 고리형의 프레임 유지 부재(511)의 내측에 배치되는 확장 드럼(521)을 갖추고 있다. 이 확장 드럼(521)은, 고리형의 프레임(F)의 내경보다 작고 상기 고리형의 프레임(F)에 장착된 다이싱 테이프(T)에 접착되는 반도체 웨이퍼(2)의 외경보다 큰 내경 및 외경을 갖고 있다. 또, 확장 드럼(521)은, 하단에 지지 플랜지(522)를 갖추고 있다. 도시한 실시형태에서의 테이프 확장 수단(52)은, 상기 고리형의 프레임 유지 부재(511)를 상하방향으로 진퇴시킬 수 있는 지지 수단(523)을 갖추고 있다. 이 지지 수단(523)은, 상기 지지 플랜지(522) 상에 배치된 복수의 에어실린더(523a)를 포함하고, 그 피스톤 로드(523b)가 상기 고리형의 프레임 유지 부재(511)의 하면에 연결된다. 이와 같이 복수의 에어실린더(523a)를 포함하는 지지 수단(523)은, 도 10의 (a)에 나타낸 바와 같이 고리형의 프레임 유지 부재(511)를 배치면(511a)이 확장 드럼(521)의 상단과 대략 동일한 높이가 되는 기준 위치와, 도 10의 (b)에 나타낸 바와 같이 확장 드럼(521)의 상단보다 정해진 양만큼 하측의 확장 위치의 사이에서 상하방향으로 이동시킨다.
이상과 같이 구성된 분할 장치(5)를 이용하여 실시하는 분할 공정에 관해 도 10을 참조하여 설명한다. 즉, 반도체 웨이퍼(2)가 접착되어 있는 다이싱 테이프(T)가 장착된 고리형의 프레임(F)을, 도 10의 (a)에 나타낸 바와 같이 프레임 유지 수단(51)을 구성하는 프레임 유지 부재(511)의 배치면(511a) 상에 배치하고, 클램프(512)에 의해 프레임 유지 부재(511)에 고정한다(프레임 유지 공정). 이 때, 프레임 유지 부재(511)는 도 10의 (a)에 나타내는 기준 위치에 위치하고 있다. 다음으로, 테이프 확장 수단(52)을 구성하는 지지 수단(523)으로서의 복수의 에어실린더(523a)를 작동하여, 고리형의 프레임 유지 부재(511)를 도 10의 (b)에 나타내는 확장 위치로 하강시킨다. 따라서, 프레임 유지 부재(511)의 배치면(511a) 상에 고정되어 있는 고리형의 프레임(F)도 하강하기 때문에, 도 10의 (b)에 나타낸 바와 같이 고리형의 프레임(F)에 장착된 다이싱 테이프(T)는 확장 드럼(521)의 상단 가장자리에 접하여 확장된다(테이프 확장 공정). 그 결과, 다이싱 테이프(T)에 접착되어 있는 반도체 웨이퍼(2)에는 방사형으로 인장력이 작용하기 때문에, 제1 개질층(210)과 제2 개질층(220) 및 제3 개질층(230)이 형성되고 강도가 저하된 분할 예정 라인(21)을 따라서 개개의 디바이스(22)로 분리되고 디바이스 사이에 간격(S)이 형성된다.
다음으로, 도 10의 (c)에 나타낸 바와 같이 픽업 콜릿(53)을 작동하여 디바이스(22)를 흡착하여, 다이싱 테이프(T)로부터 박리하여 픽업하고, 도시하지 않은 트레이 또는 다이본딩 공정으로 반송한다. 또한, 픽업 공정에서는, 전술한 바와 같이 다이싱 테이프(T)에 접착되어 있는 개개의 디바이스(22) 사이의 간극(S)이 넓어져 있기 때문에, 인접하는 디바이스(22)와 접촉하지 않고 용이하게 픽업할 수 있다.
2 : 반도체 웨이퍼 21 : 분할 예정 라인
22 : 디바이스 210 : 제1 개질층
220 : 제2 개질층 230 : 제3 개질층
3 : 보호 테이프 4 : 레이저 가공 장치
41 : 레이저 가공 장치의 척테이블 42 : 레이저 광선 조사 수단
422 : 집광기 5 : 분할 장치
51 : 프레임 유지 수단 52 : 테이프 확장 수단
53 : 픽업 콜릿 F : 고리형의 프레임
T : 다이싱 테이프

Claims (2)

  1. 표면에 복수의 분할 예정 라인이 격자형으로 형성되어 있고 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획된 복수의 영역에 디바이스가 형성된 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라서 개개의 디바이스로 분할하는 웨이퍼 가공 방법으로서,
    웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 웨이퍼의 이면측으로부터 분할 예정 라인을 따라서 조사하여, 웨이퍼의 내부에 분할 예정 라인을 따라서 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과,
    상기 개질층 형성 공정이 실시된 웨이퍼에 외력을 부여함으로써, 웨이퍼를 개질층이 형성된 분할 예정 라인을 따라서 개개의 디바이스로 분할하는 분할 공정을 포함하고,
    상기 개질층 형성 공정은, 레이저 광선의 집광점을 웨이퍼의 이면 근방에 위치시켜 조사함으로써 웨이퍼의 이면 근방에 제1 개질층을 형성하는 제1 개질층 형성 공정과,
    상기 제1 개질층 형성 공정이 실시된 웨이퍼에서의 상기 제1 개질층으로부터 떨어진 표면측에 레이저 광선의 집광점을 위치시켜 조사하고, 그 후, 순차적으로 상기 제1 개질층에 이르는 영역으로 집광점을 이동시키면서 복수의 제2 개질층을 적층하여 형성하는 제2 개질층 형성 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가공 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 개질층 형성 공정을 실시한 후에, 상기 제2 개질층보다 웨이퍼의 표면측에 레이저 광선의 집광점을 위치시켜 조사함으로써 웨이퍼의 표면 근방에 제3 개질층을 형성하는 제3 개질층 형성 공정을 실시하는 웨이퍼 가공 방법.
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