KR20170096581A - 가공 장치 - Google Patents

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KR20170096581A
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게이지 노마루
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

본 발명의 해결해야 하는 과제는, 가공 설비를 대규모로 하지 않으며, 또한, 개개로 분할되는 디바이스의 항절 강도를 저하시키지 않고 효율적으로 가공을 실시할 수 있는 가공 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 웨이퍼를 유지하는 유지면을 갖는 유지 수단과, 상기 유지 수단을 수용하며 상기 유지면과 대향하여 투광성 차폐창이 형성된 챔버와, 상기 투광성 차폐창을 통과하여 상기 유지 수단에 유지된 웨이퍼에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단과, 상기 레이저 광선 조사 수단으로부터 조사되는 레이저 광선과 상기 유지 수단을 상대적으로 이동시키는 이동 수단과, 레이저 광선의 조사에 의해 여기된 분할 예정 라인을 에칭하는 에칭 가스를 상기 챔버 내에 공급하는 에칭 가스 공급 수단과, 상기 챔버 내로부터 에칭 완료 가스를 배출하는 배출 수단으로 적어도 구성되는 가공 장치가 제공된다.

Description

가공 장치{MACHINING APPARATUS}
본 발명은 웨이퍼의 표면에 레이저 광선을 조사하여 분할 예정 라인을 에칭하는 가공 장치에 관한 것이다.
IC, LSI 등의 복수의 디바이스가 분할 예정 라인에 의해 구획되어 표면에 형성된 웨이퍼는, 절삭 블레이드를 회전 가능하게 구비하고, 분할 예정 라인을 절삭하는 다이싱 장치, 어블레이션 가공, 또는 내부 가공을 분할 예정 라인에 실시하여 분할 예정 라인을 따라 분할하는 레이저 가공 장치 등에 의해 개개의 디바이스로 분할되어 휴대 전화, 퍼스널 컴퓨터 등의 전기 기기에 이용된다.
그러나, 상기 다이싱 장치, 레이저 가공 장치에 의한 가공에서는, 개개로 분할된 디바이스의 외주에 왜곡이 생기고, 그 가공에 의한 왜곡이 디바이스의 외주에 잔류함으로써, 디바이스의 항절 강도를 저하시킨다고 하는 문제를 가지고 있어, 상기 가공 장치에 의해 분할된 개개의 디바이스의 외주에 대하여 에칭을 실시하여 상기 잔류 왜곡을 제거하는 등의 처리가 필요하다고 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1을 참조).
또한, 상기 가공 장치를 사용하여 가공할 때에 디바이스의 항절 강도가 저하하는 것을 회피하기 위해, 플라즈마 에칭에 의해 웨이퍼를 개개의 디바이스로 분할하는 기술도 제안되어 있지만(예컨대, 특허문헌 2를 참조), 플라즈마 에칭에 의해 분할 예정 라인을 따라 분할하기 위해서는, 웨이퍼의 표면에 레지스트막을 피복하고, 분할 예정 라인을 노광하여 제거하는 공정이 필요하여, 가공 설비가 대규모가 되며, 가공 효율이 저하한다고 하는 문제를 가지고 있다.
일본 특허 공개 제2009-105211호 공보 일본 특허 공개 제2002-093749호 공보
본 발명은 상기 사실을 감안하여 이루어진 것으로, 그 주된 기술 과제는, 가공 설비를 대규모로 하지 않으며, 또한, 개개로 분할되는 디바이스의 항절 강도를 저하시키지 않고 효율적으로 가공을 실시할 수 있는 가공 장치를 제공하는 것이다.
상기 주된 기술 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따르면, 분할 예정 라인에 의해 구획되어 복수의 디바이스가 표면에 형성된 웨이퍼를 개개의 디바이스로 분할하는 가공 장치로서, 웨이퍼를 유지하는 유지면을 갖는 유지 수단과, 상기 유지 수단을 수용하며 상기 유지면과 대향하여 투광성 차폐창이 형성된 챔버와, 상기 투광성 차폐창을 통과하여 상기 유지 수단에 유지된 웨이퍼에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단과, 상기 레이저 광선 조사 수단으로부터 조사되는 레이저 광선과 상기 유지 수단을 상대적으로 이동시키는 이동 수단과, 레이저 광선의 조사에 의해 여기된 분할 예정 라인을 에칭하는 에칭 가스를 상기 챔버 내에 공급하는 에칭 가스 공급 수단과, 상기 챔버 내로부터 에칭 완료 가스를 배출하는 배출 수단으로 적어도 구성되는 가공 장치가 제공된다.
상기 에칭 가스 공급 수단은, 분할 예정 라인에 적층된 소재에 대응한 종류의 에칭 가스를 2종 이상 공급 가능하게 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 가공 장치는, 웨이퍼를 유지하는 유지면을 갖는 유지 수단과, 상기 유지 수단을 수용하며 상기 유지면과 대향하여 투광성 차폐창이 형성된 챔버와, 상기 투광성 차폐창을 통과하여 상기 유지 수단에 유지된 웨이퍼에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단과, 상기 레이저 광선 조사 수단으로부터 조사되는 레이저 광선과 상기 유지 수단을 상대적으로 이동시키는 이동 수단과, 레이저 광선의 조사에 의해 여기된 분할 예정 라인을 에칭하는 에칭 가스를 상기 챔버 내에 공급하는 에칭 가스 공급 수단과, 상기 챔버 내로부터 에칭 완료 가스를 배출하는 배출 수단으로 적어도 구성됨으로써, 웨이퍼에 대한 레이저 광선의 조사에 의해 에칭을 실시할 때에, 웨이퍼 표면에 레지스트막을 피복하여 노광하는 등의 공정을 마련할 필요가 없기 때문에, 가공 효율을 저하시키는 일없이, 개개의 디바이스로 분할할 수 있으며, 항절 강도가 우수한 디바이스를 얻을 수 있다.
또한, 상기 에칭 가스 공급 수단이, 분할 예정 라인에 적층된 소재에 대응한 종류의 에칭 가스를 2종 이상 공급 가능하게 구성되도록 하면, 웨이퍼 위의 복수의 소재에 대응한 에칭 가스를 동시에 공급하면서, 레이저 광선을 조사함으로써, 추가적인 가공 효율의 향상을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따라 구성되는 가공 장치의 구성을 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 가공 장치에 장비되는 레이저 광선 조사 수단의 블록 구성도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 가공 장치의 전체 사시도이다.
도 4는 도 3에 나타내는 가공 장치에 의해 피가공물이 가공되는 모습을 설명하기 위한 설명도이다.
이하, 본 발명에 따라 구성된 가공 장치의 적합한 실시형태에 대해서, 첨부 도면을 참조하여, 더욱 상세하게 설명한다.
도 1에는 본 발명에 따라 제공되는 가공 장치가 나타나 있고, 설명의 형편상, 상기 가공 장치(1)의 일부를 구성하는 정지 베이스(2) 상의 유지 수단의 상방을 덮는 챔버(7)를 분리하여 나타내고 있다.
도 1에 나타내는 레이저 가공 장치(1)는, 정지 베이스(2)와, 상기 정지 베이스(2)에 화살표(X)로 나타내는 X축 방향 및 화살표(Y)로 나타내는 Y축 방향으로 이동 가능하게 설치되며 피가공물을 유지하는 유지 수단으로서의 유지 테이블 기구(3)와, 정지 베이스(2) 상에 설치되며 레이저 광선 조사 수단(5)을 구비한 레이저 광선 조사 유닛(4)을 구비한다.
상기 유지 테이블 기구(3)는, 정지 베이스(2) 상에 X축 방향을 따라 평행하게 설치된 한쌍의 안내 레일(31, 31)과, 상기 안내 레일(31, 31) 상에 X축 방향으로 이동 가능하게 설치된 제1 활동 블록(32)과, 상기 제1 활동 블록(32) 상에 X축 방향과 직교하는 화살표(Y)로 나타내는 Y축 방향으로 이동 가능하게 설치된 제2 활동 블록(33)과, 상기 제2 활동 블록(33) 상에 원통 형상으로 이루어지며 내부에 펄스 모터를 구비하는 원통 부재(34)에 의해 회전 가능하게 지지된 지지 테이블(35)을 구비하고, 상기 지지 테이블(35) 상에는, 척 테이블(36)이 구비되며, 상기 척 테이블(36) 상에 피가공물인 표면에 디바이스가 형성된 반도체 웨이퍼(10)가 배치된다.
상기 척 테이블(36)은, 다공성 재료로 형성된 흡착 척(361)을 구비하고, 흡착 척(361)의 상면인 유지면 상에 피가공물인 원형상의 반도체 웨이퍼(10)를 도시하지 않는 흡인 수단의 작용에 의해 유지하도록 되어 있다. 이와 같이 구성된 척 테이블(36)은, 원통 부재(34) 내에 설치된 펄스 모터에 의해 원하는 각도로 조정 가능하게 회전된다. 또한, 척 테이블(36)에는, 반도체 웨이퍼(10)를, 보호 테이프(T)를 통해 지지하는 환형의 프레임(F)(도 4를 참조)을 고정하기 위한 클램프(362)가 설치되어 있다.
상기 제1 활동 블록(32)은, 하면에 상기 한쌍의 안내 레일(31, 31)과 감합하는 한쌍의 피안내홈(321, 321)이 마련되어 있으며, 상면에 Y축 방향을 따라 평행하게 형성된 한쌍의 안내 레일(322, 322)이 마련되어 있다. 이와 같이 구성된 제1 활동 블록(32)은, 피안내홈(321, 321)이 한쌍의 안내 레일(31, 31)에 감합함으로써, 한쌍의 안내 레일(31, 31)을 따라 X축 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 도시된 유지 테이블 기구(3)는, 제1 활동 블록(32)을 한쌍의 안내 레일(31, 31)을 따라 X축 방향으로 이동시키는 수단을 구성하는 X축 방향 이동 수단(37)을 구비한다. X축 방향 이동 수단(37)은, 상기 한쌍의 안내 레일(31, 31) 사이에 평행하게 설치된 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 연결되어 있다. 또한, 수나사 로드(371)는, 제1 활동 블록(32)의 중앙부 하면에 돌출하여 마련된 도시하지 않는 암나사 블록에 형성된 관통 암나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 따라서, 펄스 모터(372)에 의해 수나사 로드(371)를 정회전 및 역회전 구동시킴으로써, 제1 활동 블록(32)은 안내 레일(31, 31)을 따라 X축 방향으로 이동하게 된다.
상기 제2 활동 블록(33)은, 하면에 상기 제1 활동 블록(32)의 상면에 마련된 한쌍의 안내 레일(322, 322)과 감합하는 한쌍의 피안내홈(331, 331)이 마련되어 있고, 이 피안내홈(331, 331)을 한쌍의 안내 레일(322, 322)에 감합함으로써, 상기 X축과 직교하는 Y축 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 도시된 유지 테이블 기구(3)는, 제2 활동 블록(33)을 제1 활동 블록(32)에 마련된 한쌍의 안내 레일(322, 322)을 따라 이동시키기 위한 Y축 방향으로 이동시키는 수단을 구성하는 Y축 방향 이동 수단(38)을 구비한다. Y축 방향 이동 수단(38)은, 상기 한쌍의 안내 레일(322, 322) 사이에 평행하게 설치된 수나사 로드(381)와, 상기 수나사 로드(381)를 회전 구동시키기 위한 펄스 모터(382) 등의 구동원을 포함한다. 수나사 로드(381)는, 일단이 상기 제1 활동 블록(32)의 상면에 고정된 베어링 블록(383)에 회전 가능하게 지지되어 있고, 타단이 상기 펄스 모터(382)의 출력축에 전동 연결되어 있다. 또한, 수나사 로드(381)는, 제2 활동 블록(33)의 중앙 하면에 돌출하여 마련된 도시하지 않는 암나사 블록에 형성된 관통 암나사 구멍에 나사 결합된 수나사 로드(381)를 정회전 및 역회전시킴으로써, 제2 활동 블록(33)은 안내 레일(322, 322)을 따라 Y축 방향으로 이동하게 된다.
상기 제1 활동 블록(32), 제2 활동 블록(33)은, 각각 도시하지 않는 X축 방향 위치를 검출하는 X축 방향 위치 검출 수단, Y축 방향 위치를 검출하는 Y축 방향 위치 검출 수단을 구비하고, 도시하지 않는 제어 수단에 의해, 검출된 각 제1, 제2 활동 블록의 위치에 기초하여, 상기 각 구동원에 대하여 구동 신호를 발신하여, 원하는 위치에 척 테이블(36)을 제어하는 것이 가능하게 되어 있다.
상기 레이저 광선 조사 유닛(4)은, 상기 정지 베이스(2) 상에 설치된 지지 부재(41)와, 상기 지지 부재(41)에 의해 지지된 실질적으로 수평으로 연장되는 케이싱(42)과, 상기 케이싱(42) 내에 마련된 레이저 광선 조사 수단(5)과, 상기 케이싱(42)의 전단부에 설치되며 레이저 가공해야 하는 가공 영역을 검출하여 얼라인먼트를 실시하기 위한 얼라인먼트 수단(6)을 구비한다.
얼라인먼트 수단(6)은, 피가공물을 조명하는 조명 수단과, 상기 조명 수단에 의해 조명된 영역을 포착하는 광학계와, 상기 광학계에 의해 포착된 상을 촬상하는 촬상 소자(CCD) 등을 구비하고, 촬상한 화상 신호를 도시하지 않는 제어 수단에 보낸다.
상기 레이저 광선 조사 수단(5)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 상이한 파장의 레이저 광선을 출력 가능하게 하기 위해, 제1 레이저 광선 조사 수단(53)과, 제2 레이저 광선 조사 수단(54)을 구비한다. 제1 레이저 광선 조사 수단(53)은, 적외광의 파장의 레이저 광선을 발진하는 제1 레이저 광선 발진 수단(531)과, 상기 제1 레이저 광선 발진 수단(531)으로부터 발진된 레이저 광선의 출력을 조정하는 제1 출력 조정 수단(532)과, 제1 레이저 광선 발진 수단(531)으로부터 발진된 레이저 광선(LB1)을 척 테이블(36) 상의 피가공물을 향하여 집광하는 제1 집광 수단(51a)에 의해 구성된다. 또한, 제2 레이저 광선 조사 수단(54)은, 자외광의 파장의 레이저 광선을 발진하는 제2 레이저 광선 발진 수단(541)과, 상기 제2 레이저 광선 발진 수단으로부터 발진된 레이저 광선의 출력을 조정하는 제2 출력 조정 수단(542)과, 제2 레이저 광선 발진 수단(541)으로부터 발진된 레이저 광선(LB2)을 척 테이블(36) 상의 피가공물을 향하여 집광하는 제2 집광 수단(51b)에 의해 구성된다. 그리고, 상기 제1 집광 수단(51a), 제2 집광 수단(51b) 및 반사 미러(51c)에 의해 집광기(51)가 구성된다. 상기 레이저 광선 조사 수단(5)에 의해 조사되는 상기 레이저 광선의 집광점 위치(Pa)는, 유지 테이블의 상면인 유지면에 대하여 원하는 위치로 조정 가능하게 제어된다.
본 실시형태에 있어서의 레이저 가공 장치(1)는, 도시하지 않는 제어 수단을 구비하며, 상기 제어 수단은, 컴퓨터에 의해 구성되어 있고, 제어 프로그램에 따라 연산 처리하는 중앙 처리 장치(CPU)와, 제어 프로그램 등을 저장하는 리드 온리 메모리(ROM)와, 연산 결과 등을 수시 저장하는 기록 및 판독 가능한 랜덤 액세스 메모리(RAM)와, 입력 인터페이스 및 출력 인터페이스를 구비한다. 상기 제어 수단의 상기 입력 인터페이스에는, 상기 얼라인먼트 수단(6)으로부터의 검출 신호 외에, 도시하지 않는 제1 활동 블록(32)의 X축 방향 위치를 검출하는 X축 방향 위치 검출 수단, 제2 활동 블록(33)의 Y축 방향 위치를 검출하는 Y축 방향 위치 검출 수단으로부터의 위치 신호 등이 입력된다. 그리고, 상기 출력 인터페이스로부터는, 원통 부재(34)에 내장된 펄스 모터, X축 방향 이동 수단(37), Y축 방향 이동 수단(38), 레이저 광선 조사 수단(5), 얼라인먼트 수단(6) 등에 신호가 출력된다.
본 실시형태의 레이저 가공 장치는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 유지 수단으로서의 유지 테이블 기구(3)를 포함하는 영역 전체를 덮기 위한 챔버(7)를 구비한다. 상기 챔버(7)는 박스형 형상을 이루며, 정지 베이스(2) 상에 설치된 경우에는, 레이저 광선을 조사하여 에칭 가공을 실시하는 가공 영역 위치의 상방에, 투광성 차폐창(71)이 위치하도록 구성되어 있다. 또한, 상기 투광성 차폐창(71)으로서는, 광 투과도가 우수한 석영 유리가 채용되고 있다. 또한, 유지 테이블 기구(3)의 척 테이블(36) 상에 대하여 반도체 웨이퍼(10)의 반출반입을 행하는 반출반입 영역의 상방에는 반출반입 도어(72)가 설치되어 있다.
도 3에, 상기 챔버(7)를 본 실시형태에 있어서의 레이저 가공 장치(1)에 배치한 상태를 나타낸다. 상기 챔버(7)는, 상기한 유지 테이블 기구(3) 및 상기 유지 테이블 기구(3)의 척 테이블(36)을 이동시키기 위한 X축 방향 이동 수단(37), Y축 방향 이동 수단(38), 및 안내 레일(31, 31) 등, 가공 시에 유지 테이블 기구(3)가 이동하는 전체 영역을, 외부로부터 완전히 차폐하도록 구성되어 있고, 도시하지 않는 홀더(예컨대, 소위 매미 고리 등)에 의해 정지 베이스(2)에 대하여 고정된다. 또한, 챔버(7)의 가공 영역측의 측벽에는, 에칭 가스를 도입하기 위한 공급구(73)가 설치되고, 상기 공급구(73)가 마련된 상기 측벽과 대향하는 반출반입 영역측의 측벽에는, 에칭 완료 가스를 배출하기 위한 배출구(74)가 설치되어 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 상기 챔버(7)의 공급구(73)에는, 염소(Cl2) 가스 봄베(81), 염산(HCl) 가스 봄베(82)가 배관을 통해 접속되어 있고, 상기 배관 상에는, 도시하지 않는 제어 수단에 의해 그 개방도가 조정되는 계량 밸브(91, 92)가 설치되어 있다. 또한, 상기 계량 밸브(91, 92)와, 공급구(73) 사이에는, 대기 도입용의 배관이 접속되고, 상기 대기 도입용의 배관 상에는, 상기 제어 수단에 의한 개방도를 조정할 수 있는 계량 밸브(93), 및 챔버(7)로부터 대기 개방구를 향하는 방향으로 가스가 흐르지 않도록 기능하는 역지 밸브(94)가 설치되어 있다. 또한, 배출구(74)에는, 폐기 탱크(83)가 배관을 통해 접속되어 있고, 상기 배관 상에는, 챔버(7) 내의 에칭 완료 가스를 흡인하여 상기 폐기 탱크에 가압하여 저류하기 위한 흡인 펌프(84) 및 폐기 탱크(83)와 상기 배관의 유통을 차단하는 개폐 밸브(95)가 설치되어 있다. 또한, 상기 흡인 펌프(84)의 하류측에는 흡인한 가스가 역류하지 않도록 역지 밸브가 마련되어 있어도 좋다.
본 실시형태의 레이저 가공 장치는, 개략 이상과 같이 구성되어 있고, 이하에 그 작용에 대해서 설명한다.
도 4에는 레이저 광선에 의한 에칭이 실시되는 상태의 반도체 웨이퍼(10)가 나타나 있다. 본 실시형태에서 피가공물이 되는 상기 반도체 웨이퍼(10)는, 실리콘(Si)으로 이루어지는 기판의 표면에 복수의 분할 예정 라인(11)이 격자형으로 형성되어 있으며, 상기 복수의 분할 예정 라인(11)에 의해 구획된 복수의 영역에 디바이스(12)가 형성되고, 일부 확대도로 나타내는 바와 같이, 분할 예정 라인(11)을 따라, 디바이스의 특성을 테스트하기 위한 구리(Cu)로 이루어지는 테스트 엘리멘트 그룹(TEG)(13)이 복수개 설치되며, 상기 반도체 웨이퍼(10)의 표면 전체에, 각 디바이스를 보호하기 위한 보호막으로서의 이산화규소(SiO2)막이 피복되어 있다. 또한, 도 4에서는 생략되어 있지만, 레이저 광선 조사 수단(5)의 집광기(51)와, 반도체 웨이퍼(10) 사이에는, 상기한 챔버(7)의 투광성 차폐창(71)이 설치된다.
본 실시형태에 있어서 상기 반도체 웨이퍼(10)의 분할 예정 라인(11)을 따라 레이저 광선을 조사하여 에칭을 실시하는 방법에 대해서 설명한다.
먼저, 가공을 개시하기 전에, 반출반입 도어(72)를 개방하여, 척 테이블(36)의 유지면 상에, 보호 테이프(T)를 통해 프레임(F)에 유지된 반도체 웨이퍼(10)를 배치한다. 그리고, 도시하지 않는 흡인 수단을 작동시켜, 보호 테이프(T)를 통해 반도체 웨이퍼(10)를 척 테이블(36)에 흡인 유지한다. 그리고, 반도체 웨이퍼(10)가 점착된 보호 테이프(T)가 장착된 환형의 프레임(F)이 클램프(362)에 의해 고정된다. 반도체 웨이퍼(10)가 척 테이블(36) 상에 고정되었다면, 반출반입 도어(72)를 폐쇄하고, 도시하지 않는 로크 수단에 의해 잠겨서 챔버(7) 내의 공간과 외계가 완전히 차단된다.
반도체 웨이퍼(10)를 흡인 유지한 척 테이블(36)은, X축 방향 이동 수단(37)에 의해 얼라인먼트 수단(6)의 하방을 향하여 이동하게 되고, 척 테이블(36)이 얼라인먼트 수단(6)의 바로 아래에 위치하게 되면, 얼라인먼트 수단(6) 및 제어 수단에 의해 반도체 웨이퍼(10)의 에칭을 실시해야 하는 가공 영역과, 레이저 광선 조사 수단(5)의 집광기(51)와의 위치 맞춤을 행하는 얼라인먼트 공정이 실행된다. 얼라인먼트 공정이 실시되었다면, 레이저 광선의 조사에 의한 에칭을 실시한다.
전술한 바와 같이, 반도체 웨이퍼(10)는, 실리콘(Si) 기판의 표면에 형성된 분할 예정 라인(11)에 구리(Cu)로 이루어지는 TEG(13)가 마련되고, 상기 기판의 표면이 이산화규소(SiO2)막에 의해 피복되어 있다. 따라서, 상기 반도체 웨이퍼(10)를, 분할 예정 라인(11)을 따라 레이저 광선을 조사하여 에칭하는 경우는, 실리콘(Si), 구리(Cu), 이산화규소(SiO2) 각각이 에칭될 필요가 있다. 또한, 레이저 광선의 조사에 의해 에칭한다는 것은, 레이저 광선이 조사되는 집광점(Pa)의 위치에, 반응 가스로서의 에칭 가스를 공급하고, 조사된 레이저 광선의 집광점(Pa)에 있어서 Si, Cu, SiO2가 여기되어, 반도체 웨이퍼(10) 상의 상기 집광점 위치가 에칭되는 것을 말한다. 여기서, 레이저 광선을 조사하여 에칭하는 경우, 에칭하는 대상의 소재에 따른, 적절한 에칭 가스를 공급할 필요가 있고, 에칭 대상의 소재와 에칭 가스의 조합에 따라, 양호하게 여기를 일으키는 레이저 광선(이하, 「여기 레이저 광선」이라고도 함)의 파장 영역이 존재한다.
이하에, 본 실시형태에 있어서 에칭 대상이 되는 소재와, 그것에 대응한 에칭 가스, 여기 레이저 광선, 에칭 프로세스에 의해 발생하는 에칭 완료 가스에 대해서 나타낸다.
소재: 에칭 가스+여기 레이저 파장 영역 : 에칭 완료 가스
SiO2: HCl+적외광 : SiCl4+H2O
Cu: Cl2+자외광 : CuCl2
Si: Cl2+자외광 : SiCl4
이상으로부터 이해되는 바와 같이, 본 실시형태의 반도체 웨이퍼(10)를 레이저 광선에 의한 에칭에 의해 분할하는 경우는, 2종(HCl, Cl2)의 에칭 가스를 공급하고, 그것에 대응한 적외광 파장 영역의 레이저 광선과, 자외광 파장 영역의 레이저 광선을 조사하면 좋다.
본 실시형태에 있어서, 상기 설명한 에칭을 실시하기 위해서는, 먼저, 제어 수단에 의해, 계량 밸브(91, 92)가 밸브 개방되고, 챔버(7) 내에 에칭 가스로서의 염소 가스 및 염산 가스가 도입된다. 상기 염소 가스, 염산 가스가 챔버(7) 내에 소정량 도입되었다면, 반도체 웨이퍼(10)가 유지된 척 테이블(36)을 레이저 광선 조사 수단(5)의 집광기(51) 하방의 가공 영역으로 이동시켜, 집광점(Pa)을 반도체 웨이퍼(10)의 분할 예정 라인(11)의 단부에 위치시킨다.
그리고, 반도체 웨이퍼(10)를 가공 이송하면서, 레이저 광선 조사 수단(5)을 작동시켜, 투광성 차폐창(71)을 통해 반도체 웨이퍼(10)에 대한 레이저 광선의 조사를 행한다. 여기서, 상기한 바와 같이, 본 실시형태의 레이저 광선 조사 수단(5)은, 적외광의 파장의 레이저 광선을 조사하는 제1 레이저 광선 조사 수단(53), 자외광의 레이저 광선을 조사하는 제2 레이저 광선 조사 수단(54)을 구비하고, 또한, 도 2에 나타내 바와 같은 제1, 제2 집광 수단(51a, 51b)을 구비하기 때문에, 반도체 웨이퍼(10)를 가공 이송하면서 동시에 2개의 레이저 광선을 조사할 수 있으며, 분할 예정 라인(11)에 대한 한번의 조사에 의해, 반도체 웨이퍼(10)의 기판을 구성하는 Si, TEG(13)를 구성하는 Cu, 보호막으로서 형성되어 있는 SiO2 전부를 동시에 에칭하는 것이 가능하여, 반도체 웨이퍼(10)를 분할 예정 라인(11)을 따라 분할할 수 있다.
또한, 상기 레이저 광선의 조사 조건은, 예컨대, 이하와 같이 설정된다.
<제1 레이저 광선(적외광)>
레이저 광선: CO2 레이저(CW, 또는 펄스 레이저)
파장: 10000 ㎚
평균 출력: 0.5 W
이송 속도: 100 ㎜/초
<제2 레이저 광선(자외광)>
레이저 광선: YAG 레이저(CW, 또는 펄스 레이저)
파장: 355 ㎚
평균 출력: 0.5 W
이송 속도: 100 ㎜/초
또한, 상기한 바와 같이, 레이저 광선을 조사하는 것에 따른 에칭을 실행하는 경우, 에칭 완료 가스가 발생하기 때문에, 에칭이 개시되었다면, 배출구(74)로부터 챔버(7) 내의 에칭 완료 가스를 흡인 펌프(84)에 의해 흡인하여, 폐기 탱크(83)에 저류한다. 또한, 상기 에칭이 실행됨으로써 챔버(7) 내의 에칭 가스가 감소하기 때문에, 감소분을 보충하기 위해, 계량 밸브(91, 92)를 조정하여, 새로운 에칭 가스를 공급하도록 제어된다.
X축 방향 이동 수단(37), Y축 방향 이동 수단(38)을 작동시켜, 상기 레이저 광선(LB1, LB2)을 모든 분할 예정 라인(11)에 조사함으로써, 에칭이 완료하여, 보호 테이프(T) 상에서, 반도체 웨이퍼(10)가 개개의 디바이스로 분할된다. 상기 분할 공정이 완료하였다면, 흡인 펌프(84)의 작동을 계속한 채로, 계량 밸브(91, 92)를 밸브 폐쇄하여, 에칭 가스의 공급을 정지하며, 대기 도입용의 계량 밸브(93)를 서서히 밸브 개방한다. 이에 의해, 에칭 가스 및 에칭 완료 가스가 챔버(7)의 외부로 새는 일없이 폐기 탱크(83)에 저류되고, 챔버(7) 내의 공간이 에칭 가스로부터 대기로 교체되어, 에칭 공정이 완료한다.
에칭 공정이 완료되었다면, 대기 도입용의 계량 밸브(93)를 밸브 폐쇄하고, 흡인 펌프(84)를 정지하며 개폐 밸브(95)를 밸브 폐쇄한다. 그 후, 챔버(7) 내의 공간이 대기로 교체된 것이 확인되었다면, 반출반입 도어(72)를 개방하고, 척 테이블(36)에 유지된 개개의 디바이스로 분할된 반도체 웨이퍼(10)를 취출하여, 보호 테이프(T)로부터 개개로 분할된 디바이스를 취출하는 픽업 공정에 반송한다.
또한, 본 실시형태에서는, 2종의 에칭 가스를 동시에 공급하며, 2종의 파장의 레이저 광선을 동시에 조사함으로써, 한번의 주사에 의해, 반도체 웨이퍼(10)를 에칭하여 개개의 디바이스로 분할하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 분할 예정 라인(11) 상의 소재에 대응한 에칭 가스를 1종씩 공급하여, 상기 Si, Cu, SiO2 등을 여기시키는 파장의 레이저 광선을 1종씩 조사하여, 분할 예정 라인(11)에 대한 에칭을 복수회에 나누어 행하여도 좋다.
본 실시형태에서는, 반도체 기판의 표면을 보호하는 산화막으로서 형성된 SiO2막을 에칭하기 위해, HCl을 에칭 가스로서 공급하고, 적외광의 레이저 광선을 조사하여 에칭하였지만, 이것에 한정되지 않는다. 레이저 광선을 조사함으로써 에칭하는 경우, 소재의 온도 조건에 따라 에칭을 실시하는 것이 가능한 에칭 가스가 변화한다. 예컨대, 분할 예정 라인(11) 상의 SiO2막을 다른 레이저 광선의 조사 등에 의해 가열하면, 에칭 가스로서 Cl2를 공급하여도, SiO2를 여기시킬 수 있기 때문에, 그 경우는, 에칭 가스를 Cl2의 1종 공급하는 것만으로, 반도체 웨이퍼(10)를 구성하는 SiO2, Cu, Si의 전부를, 상기 레이저 광선의 조사에 의한 에칭으로 제거할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 반도체 웨이퍼(10)의 분할 예정 라인이, Si, Cu, SiO2에 의해 구성되어 있는 것을 전제로 에칭 조건을 설정하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 에칭되는 부분의 웨이퍼의 소재에 따라, 챔버 내에 도입하는 에칭 가스, 조사하는 레이저 광선의 조사 조건을 적절하게 선택할 수 있다. 또한, 레이저 광선 조사 수단의 구체적 구성도 본 실시형태에 한정되지 않고, 주지의 레이저 광선 조사 수단을 적용하는 것이 가능하다.
1: 가공 장치 2: 정지 베이스
3: 유지 테이블 기구 4: 레이저 광선 조사 유닛
5: 레이저 광선 조사 수단 6: 얼라인먼트 수단
7: 챔버 10: 반도체 웨이퍼
11: 분할 예정 라인 12: 디바이스
13: 테스트 엘리멘트 그룹(TEG) 71: 투광성 차폐창
72: 반출반입 도어 73: 공급구
74: 배출구

Claims (2)

  1. 분할 예정 라인에 의해 구획되어 복수의 디바이스가 표면에 형성된 웨이퍼를 개개의 디바이스로 분할하는 가공 장치에 있어서,
    웨이퍼를 유지하는 유지면을 갖는 유지 수단과,
    상기 유지 수단을 수용하며 상기 유지면과 대향하여 투광성 차폐창이 형성된 챔버와,
    상기 투광성 차폐창을 통과하여 상기 유지 수단에 유지된 웨이퍼에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단과,
    상기 레이저 광선 조사 수단으로부터 조사되는 레이저 광선과 상기 유지 수단을 상대적으로 이동시키는 이동 수단과,
    레이저 광선의 조사에 의해 여기된 분할 예정 라인을 에칭하는 에칭 가스를 상기 챔버 내에 공급하는 에칭 가스 공급 수단과,
    상기 챔버 내로부터 에칭 완료 가스를 배출하는 배출 수단
    으로 적어도 구성되는 가공 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 에칭 가스 공급 수단은, 분할 예정 라인에 적층된 소재에 대응한 종류의 에칭 가스를 2종 이상 공급 가능하게 구성되는 것인 가공 장치.
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