KR20180068890A - 기판 프로세싱 방법 - Google Patents

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히로시 모리카즈
칼 하인즈 프리바서
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 분할 라인(22)이 그 위에 형성된 제1 표면(2a) 및 제1 표면(2a)에 대향하는 제2 표면(2b)을 갖는 기판을 프로세싱하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 기판(2)에 제1 표면(2a) 측으로부터 펄스 레이저 빔(LB)을 조사하는 것을 포함한다. 기판(2)은 펄스 레이저 빔(LB)에 대해 투명한 재료로 제조된다. 펄스 레이저 빔(LB)은, 기판(2) 내부에 복수의 개질 영역(23)들을 형성하도록, 펄스 레이저 빔(LB)의 초점(P)이 제1 표면(2a)으로부터 제2 표면(2b)을 향하는 방향으로 제1 표면(2a)으로부터의 일정한 거리에 위치하는 조건에서, 적어도 하나의 분할 라인(22)을 따라 복수의 위치들에서 적어도 기판(2)에 조사된다. 각각의 개질 영역(23)은 제1 표면(2a) 또는 제2 표면(2b)에 개방된 어떠한 개구부들도 형성하지 않고 기판(2)의 벌크 내에 전체적으로 배열된다. 방법은 기판(2)의 벌크 내에 전체적으로 배열된 개질 영역(23)들이 존재하는 적어도 하나의 분할 라인(22)을 따라 기판 재료를 제거하는 단계를 더 포함한다.

Description

기판 프로세싱 방법{SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 발명은 적어도 하나의 분할 라인이 그 위에 형성된 제1 표면 및 제1 표면에 대향하는 제2 표면을 갖는 기판을 프로세싱하는 방법에 관한 것이다.
광학 디바이스 제조 프로세스에서, 사파이어 기판, 탄화 실리콘(SiC) 기판 또는 질화 갈륨(GaN) 기판과 같은 단결정 기판의 전면에 n형 질화물 반도체 층 및 p형 질화물 반도체 층으로 구성된 광학 디바이스 층이 형성된다. 광학 디바이스 층은, 발광 다이오드들(LED) 및 레이저 다이오드들과 같은 광학 디바이스들이 각각 형성되는 분리된 영역들을 한정하기 위해 교차 분할 라인들("스트리트"라고도 함)에 의해 구획된다. 단결정 기판의 전면 측에 광학 디바이스 층을 제공함으로써, 광학 디바이스 웨이퍼가 형성된다. 광학 디바이스들이 형성되는 분리 영역들을 분리하기 위해 광학 디바이스 웨이퍼를 분할 라인들을 따라 분리, 예를 들어 절단하여, 개개의 광학 디바이스들을 칩들 또는 다이들로서 획득한다.
분할 라인들을 따라 광학 디바이스 웨이퍼와 같은 웨이퍼를 분할하는 방법으로서, 웨이퍼를 통해 빔을 투과시키는 파장을 갖는 펄스 레이저 빔을, 분할될 대상 영역 내의 웨이퍼 내부에 펄스 레이저 빔의 초점을 위치시키는 조건에서 분할 라인을 따라 웨이퍼에 조사하는 레이저 프로세싱 방법이 제안되어 있다. 이러한 방식으로, 강도가 감소된 개질 층이 각 분할 라인을 따라 웨이퍼 내부에 연속적으로 형성된다. 후속하여, 파단 공구를 사용하여 각 분할 라인을 따라 웨이퍼에 외력을 가하여 웨이퍼를 개개의 광학 디바이스들로 분할한다. 이러한 방법은 JP-A-3408805에 개시되어 있다.
광학 디바이스 웨이퍼와 같은 웨이퍼를 분할 라인들을 따라 분할하는 또 다른 방법으로서, 빔의 초점을 웨이퍼의 전면으로부터 이격하여 위치시킨 조건에서 펄스 레이저 빔을, 단결정 기판에 복수의 홀 영역들을 생성하기 위해 웨이퍼의 이면을 향한 방향으로 웨이퍼에 조사하는 것이 제안되어 있다. 각각의 홀 영역은 비정질 영역 및 웨이퍼의 전면 측에 개방된 비정질 영역 내의 공간으로 구성된다. 후속하여, 파단 공구를 사용하여 각 분할 라인을 따라 웨이퍼에 외력을 가하여, 웨이퍼를 개개의 광학 디바이스들로 분할한다.
그러나, 전술한 분할 방법들에서 파단 공구를 사용하여 웨이퍼에 외력을 가할 때, 결과적으로 형성된 칩들 또는 다이들의 서로에 대한 쉬프트가 발생할 수 있다. 이러한 다이 쉬프트는 칩들 또는 다이들을 픽업하는 프로세스를 더욱 복잡하게 할 뿐만 아니라, 칩들 또는 다이들의 측면들이 쉬프트로 인해 서로 접촉한다면 칩들 또는 다이들에 대한 손상의 위험도 야기시킨다.
또한, 개개의 칩들 또는 다이들은 파단 공구를 사용하여 외력을 가함으로써 서로로부터 적절히 분리되지 않을 수도 있다. 한가지 이유는, 두 개 이상의 칩들 또는 다이들은 여전히 파단 프로세스 후에도 적어도 부분적으로 서로 연결될 수 있으므로, 다이 분리 후에 웨이퍼를 검사할 필요가 있다는 것이다. 또 다른 이유는, 형성된 칩들 또는 다이들의 외부 형상, 즉 이들 측면들의 형상은, 이들의 분리 후에 높은 정밀도로 제어될 수 없다는 것이다.
상기 언급된 문제점들은 특히 실리콘(Si), 갈륨 비소화물(GaAs), 갈륨 질화물(GaN), 갈륨 인화물(GaP), 인듐 비소화물(InAs), 인듐 인화물(InP), 실리콘 탄화물(SiC), 실리콘 질화물(SiN), 리튬 탄탈레이트(LT), 리튬 니오베이트(LN), 사파이어(Al2O3), 알루미늄 질화물(AlN), 실리콘 산화물(SiO2) 등의 프로세싱하기 어려운 투명한 결정 재료들의 경우 특히 현저하다.
따라서, 기판이 정확하고, 신뢰성 있고, 효율적인 방식으로 프로세싱될 수 있게 하는 기판 프로세싱 방법이 여전히 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 기판을 정확하고, 신뢰성 있고, 효율적인 방식으로 프로세싱될 수 있게 하는 기판 프로세싱 방법을 제공하는 것이다. 이 목적은 청구항 1의 기술적 특징들을 갖는 기판 프로세싱 방법에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시형태들은 종속항들에 따른다.
본 발명은 적어도 하나의 분할 라인이 그 위에 형성된 제1 표면, 예를 들어 전면, 및 제1 표면에 대향하는 제2 표면, 예를 들어 이면을 갖는 기판을 프로세싱하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 기판에 제1 표면 측으로부터 펄스 레이저 빔을 조사하는 것을 포함한다. 기판은 펄스 레이저 빔에 대해 투명한 재료로 제조된다. 펄스 레이저 빔은, 기판 내부에 복수의 개질 영역들을 형성하도록 펄스 레이저 빔의 초점이 제1 표면으로부터 제2 표면을 향하는 방향으로 제1 표면으로부터의 일정 거리에 위치하는 조건에서, 적어도 하나의 분할 라인을 따라 복수의 위치들에서 적어도 기판에 조사되며, 각각의 개질 영역은 기판의 벌크 내에 전체적으로 배열되고, 제1 표면 또는 제2 표면에 개방된 어떠한 개구부들도 형성하지 않는다. 방법은 기판의 벌크 내에 전체적으로 배열된 개질 영역들이 존재하는 적어도 하나의 분할 라인을 따라 기판 재료를 제거하는 단계를 더 포함한다.
즉, 각각의 개질 영역은 제1 표면 또는 제2 표면에 개방된 어떠한 개구부들도 형성되지 않도록, 기판의 벌크 내에 전체적으로 배열된다. 제1 표면에 개방된 어떠한 개구부도 형성되지 않고 제2 표면에 개방된 어떠한 개구부도 형성되지 않는다. 제1 표면에 어떠한 개구부들도 형성되지 않고 제2 표면에 어떠한 개구부들도 형성되지 않는다.
펄스 레이저 빔을 기판에 조사함으로써 형성된 개질 영역들은 기판의 벌크 내에, 즉 기판 내부에 전체적으로 배열된다. 이로 인해, 개질 영역들은 제1 표면까지 계속되도록, 즉 제1 표면까지 도달하도록 연장되지 않으며, 그리고 개질 영역들은 제2 표면까지 계속되도록, 즉 제2 표면까지 도달하도록 연장되지 않는다. 제1 표면에 도달하는 개방 공간들도 존재하지 않고 제2 표면에 도달하는 개방 공간들도 존재하지 않는다.
펄스 레이저 빔은 적어도 하나의 분할 라인을 따라, 즉 적어도 하나의 분할 라인의 연장 방향을 따라 복수의 위치에서 기판에 조사된다.
본 발명의 방법에서, 펄스 레이저 빔은 적어도 하나의 분할 라인을 따라 적어도 복수의 위치에서 기판에 조사된다. 이로 인해, 개질 영역들은 적어도 하나의 분할 라인을 따라 복수의 위치들에 형성된다.
본 발명의 프로세싱 방법에 따르면, 적어도 하나의 분할 라인을 따라 적어도 복수의 위치들에서 제1 표면측으로부터 펄스 레이저 빔을 기판에 조사하여, 적어도 하나의 분할 라인을 따라 기판 내부에 복수의 개질 영역들을 형성하도록 한다. 이들 개질 영역들을 형성함으로써, 개질 영역들이 형성되는 영역들에서의 기판의 강도는 감소된다. 이로 인해, 복수의 개질 영역들이 형성된 적어도 하나의 분할 라인을 따라 기판 재료를 제거하는 것이 크게 용이해진다.
본 발명의 방법에서, 기판의 벌크 내에 전체적으로 배열되는 개질 영역들이 기판에 존재하는 상태에서 적어도 하나의 분할 라인을 따라 기판 재료를 제거한다.
기판 재료는 기판의 벌크 내에 전체적으로 배열된 개질 영역들이 존재하는 적어도 하나의 분할 라인을 따라 제거되기 때문에, 기판을 분할하기 위해 파단 공구를 사용하는 것에 의해 외력을 가하는 것이 필요하지 않다.
기판은 적어도 하나의 분할 라인을 따른 기판 재료의 제거에 의해 분할될 수 있어, 칩들 또는 다이들과 같은 기판의 형성된 분리된 부분들의 서로에 대한 임의의 쉬프트를 신뢰성 있게 방지하고, 이들 부분들의 외부 형상, 즉 측면들의 제어를 높은 정도의 정확성으로 가능하게 한다. 또한, 이들 부품을 서로로부터 완전히 분리하는 것이 신뢰성 있게 효율적으로 보장될 수 있으므로, 후속 웨이퍼 검사가 필요하지 않다.
이로 인해, 본 발명의 프로세싱 방법은 기판이 정확하고, 신뢰성 있고, 효율적인 방식으로 프로세싱될 수 있게 한다.
복수의 분할 라인들은 기판의 제1 표면 상에 형성될 수 있다. 이 방법은 분할 라인들의 하나 이상을 따라, 바람직하게는 분할 라인들의 전부를 따라 적어도 복수의 위치들에서 기판에 제1 표면 측으로부터 펄스 레이저 빔을 조사하는 것을 포함한다. 이 경우, 복수의 개질 영역들이 분할 라인들의 하나 이상, 바람직하게는 전부를 따라 적어도 복수의 위치들에서 기판 내부에 형성된다. 후속하여, 기판 재료는 기판의 벌크 내에 전체적으로 배열된 개질 영역들이 존재하는 분할 라인들 중 하나 이상, 바람직하게는 모두를 따라 제거될 수 있다.
펄스 레이저 빔은 기판을 통한 레이저 빔의 투과를 허용하는 파장을 갖는다.
펄스 레이저 빔은, 위치들의 인접하는 위치들이 서로 이로 인해되지 않는 방식으로 적어도 하나의 분할 라인을 따라 적어도 복수의 위치들에서 기판에 조사될 수 있다.
펄스 레이저 빔은, 위치들 중 인접한 위치들 사이의 간격, 즉 인접한 위치들의 중심들 사이의 간격이 3㎛ 내지 50㎛, 바람직하게는 5㎛ 내지 40㎛, 보다 바람직하게는 8㎛ 내지 30㎛ 범위 내에 있는 방식으로 적어도 하나의 분할 라인을 따라 적어도 복수의 위치들에서 기판에 조사될 수 있다. 복수의 개질 영역들은, 적어도 하나의 분할 라인의 연장 방향으로 인접하는 개질 영역들의 중심들 간의 간격이 3㎛ 내지 50㎛, 바람직하게는 5㎛ 내지 40㎛, 보다 바람직하게는 8㎛ 내지 30㎛가 되도록 기판에 형성될 수 있다. 특히 바람직하게, 적어도 하나의 분할 라인의 연장 방향으로 인접하는 개질 영역들의 중심들 간의 간격은 8㎛ 내지 10㎛ 범위이다.
개질 영역들은 적어도 하나의 분할 라인의 연장 방향으로 등간격으로 이격될 수 있다. 대안으로, 인접 또는 이웃하는 개질 영역들 중 일부 또는 전부는 적어도 하나의 분할 라인의 연장 방향에서 서로 상이한 간격들을 가질 수 있다.
개질 영역들의 직경들은 기판의 제1 표면으로부터 제2 표면을 향하는 방향을 따라 실질적으로 일정할 수 있다.
개질 영역들은 1㎛ 내지 30㎛, 바람직하게는 2㎛ 내지 20㎛, 보다 바람직하게는 3㎛ 내지 10㎛ 범위의 직경들을 가질 수 있다.
특히 바람직하게는, 개질 영역들은 2㎛ 내지 3㎛ 범위의 직경들을 가질 수 있다.
복수의 개질 영역들은, 인접 또는 이웃하는 개질 영역들이 서로 중첩하지 않도록 기판 내부에 형성될 수 있다. 이러한 방식으로, 특히 적어도 하나의 분할 라인을 따라 기판 재료를 제거하는 단계에서, 기판이 효율적인 추가 핸들링 및/또는 이들의 프로세싱을 허용하기에 충분한 강도 또는 견고성을 유지하는 것이 특히 신뢰성있게 보장될 수 있다.
바람직하게는, 적어도 하나의 분할 라인의 폭 방향 및/또는 적어도 하나의 분할 라인의 연장 방향에서의, 인접 또는 이웃하는 개질 영역들의 외부 에지들 사이의 간격은 적어도 1㎛ 이다.
복수의 개질 영역들은, 인접 또는 이웃하는 개질 영역들이 서로 적어도 부분적으로 중첩하도록 기판 내에 형성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 인접 또는 이웃하는 개질 영역들은 단지, 기판의 두께 방향을 따라 개질 영역들의 연장부의 부분을 따라 서로 중첩할 수 있다. 예를 들면, 인접 또는 이웃하는 개질 영역들은 단지, 기판의 제1 표면에 가까운, 기판의 두께 방향에 따른 개질 영역들의 연장부의 부분을 따라 서로 중첩할 수 있다. 인접 또는 이웃하는 개질 영역들은 기판의 제2 표면에 더 가까운, 기판의 두께 방향에 따른 개질 영역들의 연장부의 부분을 따라 서로 중첩하지 않도록 구성될 수 있다.
기판은 단결정 기판 또는 유리 기판 또는 화합물 기판, 예를 들어 GaAs 기판과 같은 화합물 반도체 기판일 수 있다. 특히 바람직한 실시형태들에서, 기판은 단결정 기판이다.
개질 영역은 펄스 레이저 빔의 조사에 의해 개질된 기판의 영역이다. 예를 들어, 개질 영역들은, 기판 재료의 구조가 펄스 레이저 빔의 조사에 의해 개질된 기판의 영역일 수 있다.
개질 영역은 비정질 영역 또는 크랙들이 형성되는 영역을 포함할 수 있다. 특히 바람직한 실시형태들에서, 개질 영역은 비정질 영역을 포함한다.
개질 영역은 기판 재료 내부의 공간, 예를 들어 캐비티를 포함할 수 있고, 그 공간은 비정질 영역 또는 크랙들이 형성되는 영역에 의해 둘러싸인다.
개질 영역은 기판 재료 내부의 공간, 예를 들어 캐비티 및 그 공간을 둘러싸는 비정질 영역 또는 크랙들이 형성되는 영역으로 구성될 수 있다.
개질 영역은 비정질 영역 또는 크랙들이 형성되는 영역일 수 있다. 특히 바람직한 실시형태들에서, 개질 영역은 비정질 영역이다.
개질 영역이 크랙들이 형성되는 영역, 즉 크랙들이 형성된 영역을 포함하거나 또는 그러한 영역인 경우, 크랙들은 미세크랙들일 수 있다. 크랙들은 ㎛ 범위의 치수들, 예를 들어 길이들 및/또는 너비들을 가질 수 있다. 예를 들어, 크랙들은 5㎛ 내지 100㎛ 범위의 폭들 및/또는 100㎛ 내지 1000㎛ 범위의 길이를 가질 수 있다.
본 발명의 방법의 일부 실시형태들에서, 기판은 단결정 기판이고, 그리고 방법은 단결정 기판 내부에 복수의 개질 영역들을 형성하도록, 적어도 하나의 분할 라인을 따라 적어도 복수의 위치들에서, 제1 표면의 측으로부터 단결정 기판으로 펄스 레이저 빔을 조사하는 단계(각각의 개질 영역은 기판의 벌크 내에 전체적으로 배열되고, 제1 표면 또는 제2 표면에 개방된 어떠한 개구부들도 형성하지 않음), 및 기판의 벌크 내에 전체적으로 배열된 개질 영역들이 존재하는 적어도 하나의 분할 라인을 따라 기판 재료를 제거하는 단계를 포함한다. 개질 영역들은 비정질 영역들을 포함하거나 또는 비정질 영역들이다. 비정질 영역들은 복수의 개질 영역들이 형성된 영역에서 기판을 더욱 취약하게 하여, 기판 재료를 제거하는 프로세스를 더욱 용이하게 한다. 펄스 레이저 빔은, 펄스 레이저 빔의 초점이 제1 표면으로부터 제2 표면을 향하는 방향으로 제1 표면으로부터 일정한 거리에 위치하는 조건에서 단결정 기판에 조사된다.
본 발명의 방법의 일부 실시형태들에서, 기판은 화합물 기판이고, 그리고 방법은 기판 내부에 복수의 개질 영역들을 형성하도록, 적어도 하나의 분할 라인을 따라 적어도 복수의 위치들에서, 제1 표면의 측으로부터 기판으로 펄스 레이저 빔을 조사하는 단계(각각의 개질 영역은 기판의 벌크 내에 전체적으로 배열되고, 제1 표면 또는 제2 표면에 개방된 어떠한 개구부들도 형성하지 않음), 및 기판의 벌크 내에 전체적으로 배열된 개질 영역들이 존재하는 적어도 하나의 분할 라인을 따라 기판 재료를 제거하는 단계를 포함한다. 개질 영역들은 비정질 영역들을 포함하거나 또는 비정질 영역들이다. 비정질 영역들은 복수의 개질 영역들이 형성된 영역에서 기판을 더욱 취약하게 하여, 기판 재료를 제거하는 프로세스를 더욱 용이하게 한다. 펄스 레이저 빔은, 펄스 레이저 빔의 초점이 제1 표면으로부터 제2 표면을 향하는 방향으로 제1 표면으로부터 일정한 거리에 위치하는 조건에서 단결정 기판에 조사된다.
본 발명의 방법의 일부 실시형태들에서, 기판은 유리 기판이고, 그리고 방법은 유리 기판 내부에 복수의 개질 영역들을 형성하도록, 적어도 하나의 분할 라인을 따라 적어도 복수의 위치들에서, 제1 표면의 측으로부터 유리 기판으로 펄스 레이저 빔을 조사하는 단계(각각의 개질 영역은 기판의 벌크 내에 전체적으로 배열되고, 제1 표면 또는 제2 표면에 개방된 어떠한 개구부들도 형성하지 않음), 및 기판의 벌크 내에 전체적으로 배열된 개질 영역들이 존재하는 적어도 하나의 분할 라인을 따라 기판 재료를 제거하는 단계를 포함한다. 개질 영역들은 크랙들이 형성되는 영역들을 포함하거나 크랙들이 형성되는 영역들이다. 크랙들은 복수의 개질 영역들이 형성된 영역에서 기판을 더욱 취약하게 하여, 기판 재료를 제거하는 프로세스를 더욱 용이하게 한다. 크랙들은 미세크랙들일 수 있다.
기판 재료는, 기판의 벌크 내에 전체적으로 배열된 개질 영역들이 존재하는 적어도 하나의 분할 라인을 따라 기판을 절단함으로써 제거될 수 있다. 기판은 예를 들면 블레이드 또는 톱 등의 기계적 절단 수단을 사용하는 것에 의해, 레이저 절단에 의해, 예를 들어 플라즈마 소스를 사용한 플라즈마 절단에 등에 의해 절단될 수 있다. 기판을 절단하는 것은 적어도 하나의 분할 라인을 따라 기판 재료를 제거하는 특히 효율적이고, 간단하고, 신뢰성 있는 방식이다.
기판 재료는, 기판의 벌크 내에 전체적으로 배열된 개질 영역들이 존재하는 적어도 하나의 분할 라인을 따라 기계적으로 제거될 수 있다. 특히, 기판 재료는, 기판의 벌크 내에 전체적으로 배열된 개질 영역들이 존재하는 적어도 하나의 분할 라인을 따라 기판을 기계적으로 절단함으로써 기계적으로 제거될 수 있다. 이 목적을 위해, 블레이드 또는 톱과 같은 기계적 절단 수단이 사용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 적어도 하나의 분할 라인을 따라 기판 내부에 복수의 개질 영역들을 형성함으로써, 개질 영역들이 형성되는 영역들에서 기판의 강도를 감소시킨다. 이로 인해, 적어도 하나의 분할 라인을 따른, 기판 재료의 기계적 제거, 특히 기판의 기계적 절단은 보다 효율적인 방식으로, 특히 증가된 프로세싱 속도로 수행될 수 있다. 예를 들어, 블레이드 또는 톱 다이싱 프로세스의 경우, 블레이드 또는 톱 다이싱 속도를 상당히 증가시킬 수 있다.
또한, 적어도 하나의 분할 라인을 따라 복수의 개질 영역들을 형성하는 것은, 특히 연삭 블레이드 또는 톱이 절단 프로세스에 사용되는 경우, 다이싱 블레이드 또는 톱의 소위 셀프-샤프닝을 달성하는데 기여할 수 있다. 이 경우, 기판 재료의 제거를 수행하는 동안, 블레이드 또는 톱은 동시에 컨디셔닝될 수 있다. 이러한 방식으로, 블레이드 또는 톱 클로깅은 확실하게 회피될 수 있다. 이로 인해, 보다 높은 프로세싱 부하로 블레이드 또는 톱 다이싱을 수행할 수 있으며, 프로세싱 속도를 더욱 증가시킬 수 있다.
개질 영역들은 기판의 제1 표면으로부터 제2 표면을 향하는 방향으로 두께의 부분만을 따라 연장되도록 형성된다. 개질 영역들의 일부 또는 전부는, 기판의 두께의 5% 이상 60% 이하, 바람직하게는 10% 이상 40% 이하, 보다 바람직하게는 15% 이상 30% 이하를 따라 연장되도록 형성될 수 있다.
기판의 두께를 따라 크게 연장된 개질 영역들을 형성하는 것은 기판 재료, 특히 블레이드 또는 톱의 제거에 사용되는 수단의 향상된 수명을 고려할 때 특히 바람직하다. 또한, 이 경우, 상술된 셀프-샤프닝 효과가 더욱 강화될 수 있다.
기판의 두께를 따라 개질 영역들의 일부 또는 전부의 연장의 양은, 예를 들어 기판의 두께를 따라 기판을 완전히 또는 부분적으로 절단하려는 의도에 따라 적절하게 선택될 수 있다.
기판의 두께에 따른 개질 영역들의 연장의 양 및 기판의 두께에 따른 개질 영역들의 위치들은, 예를 들어, 펄스 레이저 빔의 초점을 제1 표면으로부터 제2 표면을 향하는 방향으로 제1 표면으로부터 적절한 거리에 위치시킴으로써 정확하게 제어될 수 있다.
기판의 벌크 내에 전체적으로 배열된 개질 영역들이 존재하는 적어도 하나의 분할 라인을 따라 기판 재료를 제거하는 단계에서, 기판 재료는 기판의 제1 표면으로부터 제2 표면을 향한 방향으로 두께의 일부분만을 따라 제거될 수 있다. 기판 재료는 기판의 두께의 30% 이상, 바람직하게는 40% 이상, 보다 바람직하게는 50% 이상, 더욱 바람직하게는 60% 이상, 또 더욱 바람직하게는 70% 이상을 따라 제거될 수 있다.
기판 재료는 기판의 전체 두께를 따라 제거될 수 있다. 이러한 방식으로, 기판은 기판 재료 제거 프로세스에 의해 적어도 하나의 분할 라인을 따라 분할된다.
기판 재료 제거 프로세스에서 적어도 하나의 분할 라인의 연장 방향에 실질적으로 수직인 방향에서의 기판 재료 제거 폭은, 예를 들어, 절단 폭은 기판 재료 제거 프로세스에서 가변될 수 있다. 예를 들어, 기판 재료는 기판 두께의 일부분을 따라 제1 제거 폭으로 제거될 수 있고, 기판의 두께 방향으로 기판 재료의 다른 부분, 예를 들어 나머지 부분은 제2 제거 폭으로 제거될 수 있다. 제2 제거 폭은 제1 제거 폭보다 작을 수 있다.
예를 들어, 이 목적을 위해, 적어도 하나의 분할 라인의 연장 방향에 실질적으로 수직한 방향으로 상이한 폭들을 갖는 2개의 상이한 절단 수단이 사용될 수 있다.
본 발명의 일부 실시형태들에서, 펄스 레이저 빔이 조사되는 적어도 하나의 분할 라인을 따라 복수의 위치들의 각각에서, 복수의 개질 영역들, 예를 들어 2개 이상, 3개 이상, 4개 이상, 5개 이상, 또는 6개 이상의 개질 층들이 형성될 수 있고, 각각의 개질 영역은 기판의 벌크 내에 전체적으로 배열되고, 그리고 복수의 개질 영역들은 제1 표면으로부터 제2 표면을 향한 방향을 따라, 즉 기판의 두께 방향을 따라 나란히 배열될 수 있다. 이러한 방식으로, 개질 영역들의 복수의 층들이 형성될 수 있고, 여기서 복수의 층들은 기판의 두께 방향을 따라 적층된다. 이러한 개질 영역들의 층들의 스택은 기판의 두께의 30% 이상, 40% 이상, 50% 이상, 60% 이상, 70% 이상, 80% 이상 또는 90% 이상으로 연장될 수 있다.
본 발명의 방법은 기판 두께를 조정하기 위해 기판의 제2 표면을 연삭하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경우에, 기판의 두께 방향을 따라 적층되는 개질 영역들의 복수의 층들을 기판에 형성하는 것이 특히 바람직하다. 이러한 방식으로, 이들 복수의 층들 중 하나 이상을 제2 표면 근방에 적절하게 배치함으로써, 기판의 제2 표면측의 강도를 저하시킬 수 있기 때문에, 보다 효율적으로 특히 보다 높은 연삭 속도로 연삭 처리를 행할 수 있다.
기판의 제2 표면을 연삭하는 단계는, 기판의 벌크 내에 전체적으로 배열된 개질 영역들이 존재하는 적어도 하나의 분할 라인을 따라 기판 재료를 제거하는 단계 이전에 수행될 수 있다.
기판의 제2 표면을 연삭하는 단계는, 기판의 벌크 내에 전체적으로 배열된 개질 영역들이 존재하는 적어도 하나의 분할 라인을 따라 기판 재료를 제거하는 단계 이후에 수행될 수 있다.
특히, 적어도 하나의 분할 라인을 따라 기판 재료를 제거하는 단계에서, 기판 재료는 기판의 두께의 일부분만을 따라 제거될 수 있다. 후속하여, 기판의 제2 표면의 연삭은 적어도 하나의 분할 라인을 따라 기판 재료를 제거한 이후에 수행될 수 있다.
연삭은 기판 두께를, 기판 재료가 적어도 하나의 분할 라인을 따라 제거된 깊이에 대응하는 두께, 예를 들어 절단 프로세스의 절단 깊이에 대응하는 두께로 감소시키는 방식으로 수행될 수 있다. 이 경우, 적어도 하나의 분할 라인을 따라 기판 재료 제거 프로세스에 의해 도달되지 않은 기판 재료는 연삭 단계에서 제거되어, 기판은 연삭 프로세스에 의해 적어도 하나의 분할 라인을 따라 분할된다.
이로써, 기판의 제2 표면을 연삭하는 단계는, 기판을 적어도 하나의 분할 라인을 따라 분할하도록, 기판 재료가 제거되지 않은, 기판의 두께의 나머지 부분을 따라 수행될 수 있다.
연삭 단계에서 기판을 상술한 방식으로 분할함으로써, 기판은 특히 신뢰성 있고 정확하며 효율적인 방식으로 프로세싱될 수 있다. 구체적으로, 적어도 하나의 분할 라인을 따라 기판 재료를 제거하는 단계는 연삭 이전에, 즉 그 두께가 감소되기 이전에 기판상에서 수행된다. 이로 인해, 기판 휨 등의 적어도 하나의 분할 라인에 따른 재료 제거 동안, 예를 들어 절단 동안 기판의 임의의 변형이 신뢰성있게 회피될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 분할 라인을 따라 기판 재료를 제거하는 동안 기판에 가해지는 응력이 상당히 감소되어, 다이 강도가 향상된 칩들 또는 다이들을 얻을 수 있다. 크랙들의 형성 또는 이면 칩핑과 같이, 결과적으로 생기는 칩들 또는 다이들에 대한 임의의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 기판 재료는 기판 두께의 일부분만을 따라 적어도 하나의 분할 라인을 따라 제거되기 때문에, 기판 재료 제거 프로세스의 효율, 특히 처리 속도가 향상된다. 또한, 기판 재료 제거 단계에 사용되는 수단, 예를 들어 절단 수단의 서비스 수명이 연장된다.
기판의 두께의 일부분만을 따라 기판 재료를 제거하고 후속하여 상술한 방식으로 기판의 제2 표면을 연삭하여 적어도 하나의 분할 라인을 따라 기판을 분할하도록 하는 경우에 있어서, 기판의 내부에 복수 층들의 개질 영역들을 형성하는 것이 특히 바람직하고, 여기서 복수의 층들은 기판의 두께 방향을 따라 적층되어 있다. 이러한 방식으로, 적어도 하나의 분할 라인에 따른 기판 재료 제거 단계와 연삭 단계 모두의 효율성이 상당히 향상될 수 있다.
적어도 하나의 분할 라인을 따라 기판 재료를 제거하는 단계에서, 기판 재료는 개질 영역들의 제1 표면으로부터 제2 표면을 향하는 방향으로 전체 연장부를 따라, 또는 이 연장부의 일부분만을 따라 제거될 수 있다. 기판 재료는 개질 영역들의 연장부의 30% 이상, 바람직하게는 40% 이상, 보다 바람직하게는 50% 이상, 더욱 바람직하게는 60% 이상, 또 더욱 바람직하게는 70% 이상을 따라 제거될 수 있다.
기판의 제1 표면에 형성된 적어도 하나의 분할 라인은 적어도 하나의 분할 라인의 연장 방향과 실질적으로 수직한 방향의 폭을 가질 수 있다.
적어도 하나의 분할 라인의 폭은 3㎛ 내지 200㎛, 바람직하게는 30㎛ 내지 150㎛, 보다 바람직하게는 30㎛ 내지 100㎛ 범위일 수 있다.
펄스 레이저 빔은 적어도 하나의 분할 라인의 폭 방향을 따라 복수의 위치들에서 또한 제1 표면 측으로부터 기판에 조사될 수 있다.
적어도 하나의 분할 라인의 폭 내에 복수의 개질 영역들이 형성될 수 있다.
인접 또는 이웃하는 개질 영역들은 적어도 하나의 분할 라인의 폭 방향으로 등간격으로 이격될 수 있다. 대안으로, 인접 또는 이웃하는 개질 영역들 중 일부 또는 전부는 적어도 하나의 분할 라인의 폭 방향에서 서로 상이한 간격들을 가질 수 있다. 개질 영역들은 적어도 하나의 분할 라인의 폭 방향 및/또는 연장 방향으로 실질적으로 랜덤하게 배열될 수 있다.
적어도 하나의 분할 라인의 폭 방향에서의 인접하는 개질 영역들 간의 간격들은, 즉 인접하는 개질 영역들의 중심들 간의 간격들은 3㎛ 내지 50㎛, 바람직하게는 5㎛ 내지 40㎛, 보다 바람직하게는 8㎛ 내지 30㎛ 범위일 수 있다.
개질 영역들의 복수의 열들을 적어도 하나의 분할 라인의 폭 내에 형성하도록, 적어도 하나의 분할 라인의 폭 방향을 따라 복수의 위치들에서 또한 펄스 레이저 빔을 조사할 수 있고, 각각의 열은 적어도 하나의 분할 라인의 연장 방향을 따라 연장된다. 열들은 적어도 하나의 분할 라인의 폭 방향으로 서로 인접하는 배열될 수 있다. 열들은 적어도 하나의 분할 라인의 폭 방향으로 등간격으로 이격될 수 있거나, 또는 인접하는 열들의 일부 또는 전부는 적어도 하나의 분할 라인의 폭 방향으로 서로 상이한 간격들을 가질 수 있다.
적어도 하나의 분할 라인의 폭 방향에서의 인접하는 개질 영역들의 인접하는 열들 간의 간격는, 즉 인접하는 열들의 개질 영역들의 중심들 간의 간격은 3㎛ 내지 50㎛, 바람직하게는 5㎛ 내지 40㎛, 보다 바람직하게는 8㎛ 내지 30㎛ 범위일 수 있다. 열들의 수는 2 내지 20, 바람직하게는 4 내지 18, 보다 바람직하게는 5 내지 15, 보다 더 바람직하게는 8 내지 12 범위일 수 있다.
대안으로, 개질 영역들의 단일 열은 적어도 하나의 분할 라인의 폭 내에 형성될 수 있다. 예를 들어, 개질 영역들은 개질 영역들은 17.5㎛ 이상, 바람직하게는 35㎛ 이상, 보다 바람직하게는 70㎛ 이상의 직경들을 가질 수 있다.
상술된 바와 같이 분할 라인의 폭 방향으로 서로 인접하여 배열된 복수의 열들의 개질 영역들을 분할 라인의 폭 내에서 형성함으로써, 특히 절단 프로세스, 예를 들어 기계적 절단 프로세스를 사용하여 분할 라인을 따라 기판 재료를 제거하는 프로세스가 보다 더 효율적일 수 있다.
또한, 적어도 하나의 분할 라인을 따라 기판 재료를 제거하는 수단의 광범위한 변형예, 예를 들어 기계적 절단 수단의 광범위한 변형예, 예를 들어 상이한 절단 폭들을 갖는, 블레이드 또는 톱과 같은 것이 사용될 수 있다. 또한, 예를 들어, 개질 영역들이 형성되는 기판의 영역의 강도의 감소로 인해, 경도 또는 강도가 감소된 절단 블레이드들 또는 톱들이 채용될 수 있어, 절단 수단 또는 장비의 비용들이 감소될 수 있다. 또한, 절단 수단 또는 장비의 서비스 수명이 연장될 수 있다.
개질 영역들의 열들은, 인접 열들 간의 간격이 적어도 하나의 분할 라인의 폭 방향에서의 분할 라인의 중심으로부터 더 멀리 배열된 위치들에서보다, 예를 들어, 분할 라인의 에지 영역들 또는 측부 영역들에서보다, 적어도 하나의 분할 라인의 폭 방향에서의 적어도 하나의 분할 라인의 중심에서 더 크거나 또는 그 중심에 더 가깝다. 특히, 개질 영역들의 열들은 적어도 하나의 분할 라인의 에지 영역들 또는 측부 영역들에만 존재할 수도 있다.
인접하는 열들 간의 간격이 분할 라인의 중심으로부터 멀리 배열되는 위치들에서보다 분할 라인의 중심에서 더 큰 방식으로 개질 영역들의 열들을 배열함으로써, 개질 영역들을 형성하는 프로세스는 개질 영역들의 수가 감소될 수 있기 때문에 보다 효율적이게 될 수 있다. 기판 재료는, 기판의 벌크 내에 전체적으로 배열된 개질 영역들이 절단 수단들을 사용하여 기판을 기계적으로 절단함으로써 존재하는 적어도 하나의 분할 라인을 따라 제거될 수 있다.
개질 영역들의 열들이 형성된 기판의 영역의 적어도 하나의 분할 라인의 연장 방향에 실질적으로 수직한 방향에서의 폭은, 절단 수단들의 적어도 하나의 분할 라인의 연장 방향에 실질적으로 수직인 방향에서의 폭보다 작을 수 있다. 개질 영역들의 열들이 형성된 기판의 영역은 적어도 하나의 분할 라인의 폭 방향에서의 개질 영역들의 2개의 최외곽 열들 사이의 기판의 영역이다.
이러한 방식으로, 기판을 기계적으로 절단하는 프로세스에서, 개질 영역들이 형성된 기판의 전체 영역이 제거될 수 있음이 신뢰성있게 보장될 수 있다. 이로 인해, 기판을 분할하는 프로세스에서 얻어진 칩들 또는 다이들과 같은 기판 부품의 외부 또는 측부 표면들의 특히 높은 품질이 달성될 수 있다.
개질 영역들의 열 또는 열들이 형성된 기판의 영역의 적어도 하나의 분할 라인의 연장 방향에 실질적으로 수직한 방향에서의 폭은, 절단 수단들의 적어도 하나의 분할 라인의 연장 방향에 실질적으로 수직인 방향에서의 폭보다 작을 수 있다. 이러한 방식으로, 절단 프로세스는 특히 효율적이고 신속한 방식으로 수행될 수 있다. 절단 프로세스 이후 기판의 분리된 부품 상에 잔존하는 개질 영역들은 예를 들어 칩들 또는 다이들과 같은 최종 기판 부품의 외부 또는 측부 표면들을 연마함으로써 후속적으로 제거될 수 있다.
개질 영역들의 열 또는 열들이 형성된 기판의 영역의 폭은 절단 수단의 폭의 약 80% 내지 120%, 바람직하게는 90% 내지 110%, 보다 바람직하게는 95% 내지 105% 범위일 수 있다. 이러한 방식으로, 칩들 또는 다이들과 같은 분리된 기판 부품을 그 외부 또는 측부 표면들의 품질이 양호한 상태로 얻는 동시에, 절단 프로세스가 효율적인 방식으로 실행될 수 있다는 것을 보장할 수 있다.
개질 영역들의 열 또는 열들이 형성된 기판의 영역의 폭은 적어도 하나의 분할 라인의 폭의 약 80% 내지 120%, 바람직하게는 80% 내지 110%, 보다 바람직하게는 80% 내지 105%, 보다 더 바람직하게는 90% 내지 105%, 및 더욱 더 바람직하게는 95% 내지 105% 범위일 수 있다.
적어도 하나의 분할 라인의 폭 방향에서, 상기 적어도 하나의 분할 라인(22)의 중심에 더 가깝게 배열된 개질 영역(23)들의 열 또는 열들은, 적어도 하나의 분할 라인의 폭 방향에서, 적어도 하나의 분할 라인의 중심으로부터 멀리 배열된 개질 영역들의 열 또는 열들을 형성하기 위해 사용되는 펄스 레이저 빔보다 높은 파워를 갖는 펄스 레이저 빔으로 형성될 수 있다. 이러한 방식으로, 특히 예를 들어 기계적 절단과 같은 절단에 의해, 적어도 하나의 분할 라인을 따라 기판 재료를 제거하는 프로세스의 효율이 더욱 향상될 수 있다.
기판은 펄스 레이저 빔에 대해 투명한 재료로 제조된다. 따라서, 복수의 개질 영역들은 기판을 통한 레이저 빔의 투과를 허용하는 파장을 갖는 펄스 레이저 빔의 조사에 의해 기판에 형성된다.
예를 들어, 기판이 실리콘(Si) 기판인 경우, 펄스 레이저 빔은 1.0㎛ 이상의 파장을 가질 수 있다.
펄스 레이저 빔은 예를 들어, 1ns 내지 300ns 범위의 펄스 폭을 가질 수 있다.
기판은, 예를 들면, 반도체 기판, 유리 기판, 사파이어(Al2O3) 기판, 알루미나 세라믹 기판과 같은 세라믹 기판, 석영 기판, 지르코니아 기판, PZT(납 지르코네이트 티타네이트) 기판, 폴리카보네이트 기판, 광학 결정 재료 기판 등일 수 있다.
특히, 기판은 실리콘(Si) 기판, 갈륨 비소화물(GaAs) 기판, 갈륨 질화물(GaN) 기판, 갈륨 인화물(GaP) 기판, 인듐 비소화물(InAs) 기판, 인듐 인화물(InP) 기판, 실리콘 탄화물(SiC) 기판, 실리콘 질화물(SiN) 기판, 리튬 탄탈레이트(LT) 기판, 리튬 니오베이트(LN) 기판, 사파이어(Al2O3) 기판, 알루미늄 질화물(AlN) 기판, 실리콘 산화물(SiO2) 기판 등일 수 있다.
기판은 단일 재료 또는 상이한 재료의 조합, 예를 들어 상술한 재료들 중 2 이상으로 제조될 수 있다.
펄스 레이저 빔은 집광 렌즈를 사용하여 집광될 수 있다. 집광 렌즈의 개구 수(NA)는, 집광 렌즈의 개구 수를 기판의 굴절률(n)로 나눈 값이 0.2 내지 0.85가 되도록 설정될 수 있다. 이러한 방식으로, 개질 영역들은 특히 신뢰성 있고 효율적인 방식으로 형성될 수 있다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 비제한적인 예들을 설명한다:
도 1은 본 발명의 방법에 의해 프로세싱되는 기판인 광학 디바이스 웨이퍼를 도시하며, 도 1의 (a)는 웨이퍼의 사시도이고, 도 1의 (b)는 도 1의 (a)의 원으로 둘러싸인 영역(A)의 확대 단면도이다.
도 2는 도 1의 (a)의 광학 디바이스 웨이퍼가 환형 프레임에 의해 지지되는 접착 테이프에 부착되는 상태를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1의 (a)의 광학 디바이스 웨이퍼에 펄스 레이저 빔을 조사하기 위한 레이저 프로세싱 장치의 일부의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 방법의 일 실시형태에 따라 도 1의 (a)의 광학 디바이스 웨이퍼 내부에 복수의 개질 영역들을 형성하는 단계를 나타내기 위한 측면도이다.
도 5의 (a) 내지 도 5의 (d)는 도 1의 (a)의 광학 디바이스 웨이퍼 내부의 개질 영역의 형성을 나타내는 개략 단면도이다.
도 6은 본 발명의 프로세싱 방법의 일 실시형태에 따라 광학 디바이스 웨이퍼를 분할하는 프로세스를 도시하며, 도 6의 (a) 및 도 6의 (b)는 분할 라인을 따라 기판 재료를 제거하는 단계를 나타낸 단면도이고, 도 6의 (c)는 연삭 단계를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 2개의 다른 실시형태들에 있어서 분할 라인을 따라 기판 재료를 제거하는 단계를 도시하며, 도 7의 (a) 및 도 7의 (b)는 일 실시형태의 기판 재료 제거 단계를 나타낸 단면도들이고, 도 7의 (c) 및 7의 (d)는 다른 실시형태의 기판 재료 제거 단계를 나타낸 단면도들이다.
도 8의 (a) 및 도 8의 (b)는 본 발명의 또 다른 실시형태들에 있어서 분할 라인을 따라 기판 재료를 제거하는 단계들을 나타낸다.
도 9의 (a) 및 도 9의 (b)는 본 발명의 방법의 다른 실시형태들에 있어서 개질 영역들의 열들의 배열들을 예시한 단면도들을 도시한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태들을 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 바람직한 실시형태들은 기판으로서 광학 디바이스 웨이퍼를 프로세싱하는 방법들에 관한 것이다.
광학 디바이스 웨이퍼는 ㎛ 범위, 바람직하게는 200㎛ 내지 1500㎛ 범위의 연삭전 두께를 가질 수 있다.
도 1의 (a)는 본 발명의 프로세싱 방법에 의해 프로세싱되는 기판인 광학 디바이스 웨이퍼(2)의 사시도이다. 광학 디바이스 웨이퍼(2)는 단결정 기판이다.
다른 실시형태들에서, 본 발명의 프로세싱 방법에 의해 프로세싱될 기판은 유리 기판 또는 화합물 기판, 예컨대 화합물 반도체 기판, 예를 들어 GaAs 기판일 수 있다.
도 1의 (a)에 도시된 광학 디바이스 웨이퍼(2)는, 예를 들면 두께 300㎛의 사파이어 기판으로 실질적으로 구성된다. 사파이어 기판의 전면(2a), 즉 제1 표면 상에는 발광 다이오드들(LED) 및 레이저 다이오드들과 같은 복수의 광학 디바이스들(21)이 형성된다. 광학 디바이스들(21)은 격자 또는 매트릭스 배열로 사파이어 기판의 전면(2a) 상에 제공된다. 광학 디바이스들(21)은, 사파이어 기판의 전면(2a), 즉 광학 디바이스 웨이퍼(2)의 전면에 형성된 복수의 교차 분할 라인들(22)에 의해 분리된다.
다음에서는, 도 2 내지 도 6의 (c)를 참조하여 기판으로서의 광학 디바이스 웨이퍼(2)를 프로세싱하기 위한 본 발명의 방법의 바람직한 실시형태를 설명할 것이다.
먼저, 광학 디바이스 웨이퍼(2)가 환형 프레임에 의해 지지되는 다이싱 테이프와 같은 접착 테이프에 부착되는 방식으로 웨이퍼 지지 단계가 수행된다. 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 환형 프레임(3)의 내부 개구부를 접착제 테이프(30)에 의해 폐쇄하도록, 접착제 테이프(30), 예를 들어 다이싱 테이프는 그 둘레 부분에서 환형 프레임(3)에 의해 지지된다. 광학 디바이스 웨이퍼(2)의 이면(2b), 즉 제2 표면은 접착 테이프(30)에 부착된다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 접착 테이프(30)에 부착된 광학 디바이스 웨이퍼(2)의 전면(2a)은 상향으로 배향된다.
도 3은 상술한 웨이퍼 지지 단계를 수행한 후에 광학 디바이스 웨이퍼(2) 상의 분할 라인들(22)을 따라 레이저 프로세싱을 수행하기 위한 레이저 프로세싱 장치(4)의 일부를 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 레이저 프로세싱 장치(4)는 워크피스, 특히 광학 디바이스 웨이퍼(2)를 홀딩하기 위한 척 테이블(41), 레이저 빔을 척 테이블(41) 상에 홀딩된 워크피스에 조사하기 위한 레이저 빔 조사 수단(42), 및 척 테이블(41) 상에 홀딩된 워크피스를 촬상하기 위한 촬상 수단(43)을 포함한다. 척 테이블(41)은 흡인하에서 상부에 워크피스를 홀딩하기 위한 홀딩 표면으로서 상부 표면을 갖는다. 척 테이블(41)은 도 3에서 화살표 X로 나타낸 공급 방향으로 공급 수단(도시되지 않음)에 의해 이동가능하다. 또한, 척 테이블(41)은 도 3에서 화살표 Y로 나타낸 인덱싱 방향으로 인덱싱 수단(도시되지 않음)에 의해 이동가능하다.
레이저 빔 조사 수단(42)은 실질적으로 수평 방향으로 연장되는 원통형 케이싱(421)을 포함한다. 케이싱(421)은 펄스 레이저 발진기 및 반복 주파수 설정 수단을 포함하는 펄스 레이저 빔 발진 수단(도시되지 않음)을 포함한다. 또한, 레이저 빔 조사 수단(42)은 케이싱(421)의 선단에 장착된 집광 수단(422)을 포함한다. 집광 수단(422)은 펄스 레이저 빔 발진 수단에 의해 발진된 펄스 레이저 빔을 집광하기 위한 집광 렌즈(422a)를 포함한다.
집광 수단(422)의 집광 렌즈(422a)의 개구 수(NA)는, 집광 렌즈(422a)의 개구 수를 단결정 기판의 굴절률(n)로 나눈 값이 0.2 내지 0.85 범위 내가 되도록 설정될 수 있다.
레이저 빔 조사 수단(42)은 집광 수단(422)의 집광 렌즈(422a)에 의해 집광되는 펄스 레이저 빔의 초점 위치를 조정하기 위한 초점 위치 조정 수단(도시되지 않음)을 더 포함한다.
촬상 수단(43)은 레이저 빔 조사 수단(42)의 케이싱(421)의 전단부에 장착된다. 촬상 수단(43)은, 가시광을 이용하여 워크피스를 촬상하기 위한 통상의 촬상 디바이스(도시되지 않음), 예컨대 CCD, 적외선을 워크피스에 조사하기 위한 적외선 조사 수단(도시되지 않음), 적외선 조사 수단에 의해 워크피스에 조사된 적외선을 캡처하기 위한 광학 시스템(도시되지 않음), 및 광학계에 의해 캡처된 적외선에 대응하는 전기 신호를 출력하기 위한 적외선 촬상 디바이스(도시되지 않음), 예컨대 적외 CCD를 포함한다. 촬상 수단(43)으로부터 출력된 이미지 신호는 제어 수단(도시되지 않음)에 송신된다.
레이저 프로세싱 장치(4)를 이용하여 광학 디바이스 웨이퍼(2)의 분할 라인들(22)을 따라 레이저 프로세싱을 수행하는 경우, 집광 수단(422)의 집광 렌즈(422a)와 단결정 기판, 즉 광학 디바이스 웨이퍼(2)가 집광 렌즈(422a)의 광축을 따르는 방향으로 서로에 대해 위치되도록 하여, 펄스 레이저 빔의 초점이 광학 디바이스 웨이퍼(2)의 두께를 따르는 방향에서 원하는 위치에, 이를 테면, 전면(2a)으로부터 이면(2b), 즉 제2 표면을 향하는 방향에서, 전면(2a), 즉 제1 표면으로부터의 원하는 거리에 위치하도록 한다.
본 발명의 현재 실시형태에 따른 프로세싱 방법을 수행할 때, 접착제 테이프(30)에 부착된 광학 디바이스 웨이퍼(2)는 도 3에 도시된 레이저 프로세싱 장치(4)의 척 테이블(41) 상에, 접착제 테이프(30)가 척 테이블(41)의 상부 표면과 접촉하는 조건에서 먼저 배치된다(도 3 참조). 후속하여, 흡착 수단(도시되지 않음)은, 흡착하에 척 테이블(41) 상의 접착 테이프(30)를 통해 광학 디바이스 웨이퍼(2)를 홀딩하도록 작동된다(웨이퍼 홀딩 단계). 따라서, 척 테이블(41) 상에 홀딩된 광학 디바이스 웨이퍼(2)의 전면(2a)은 상향으로 배향된다. 보다 나은 표현성(presentability)을 위해, 접착 테이프(30)를 지지하는 환형 프레임(3)은 도시되지 않았지만, 환형 프레임(3)은 척 테이블(41) 상에 제공된 클램프들 등의 프레임 홀딩 수단에 의해 홀딩된다. 후속하여, 흡착하에 광학 디바이스 웨이퍼(2)를 홀딩하는 척 테이블(41)은 공급 수단을 작동시킴으로써 촬상 수단(43)의 바로 아래 위치로 이동된다.
척 테이블(41)이 촬상 수단(43)의 바로 아래에 위치하는 조건에서, 레이저 프로세싱될 광학 디바이스 웨이퍼(2)의 대상 영역을 검출하기 위해 촬상 수단(43) 및 제어 수단(도시되지 않음)에 의해 정렬 동작이 수행된다. 구체적으로, 광학 디바이스 웨이퍼(2) 상의 제1 방향으로 연장되는 분할 라인들(22)을 레이저 빔 조사 수단(42)의 집광 수단(422)과 정렬시키기 위해, 촬상 수단(43) 및 제어 수단은 패턴 매칭과 같은 이미지 프로세싱을 수행한다. 이러한 방식으로, 레이저 빔 조사 위치의 정렬이 수행된다(정렬 단계). 이 정렬 단계는, 광학 디바이스 웨이퍼(2) 상의 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 연장되는 다른 모든 분할 라인들(22)에 대해서도 또한 유사한 방식으로 수행된다.
광학 디바이스 웨이퍼(2)의 전면(2a) 상의 모든 분할 라인들(22)에 대해 상술한 정렬 단계를 수행한 후에, 척 테이블(41)은 도 4에 도시된 바와 같이 레이저 짐 조사 수단(42)의 집광 수단(422)이 위치되는 레이저 빔 조사 영역으로 이동된다. 제1 방향으로 연장되는 소정의 분할 라인(22)의 일 단부(도 4의 좌측 단부)는 집광 수단(422)의 바로 아래에 위치된다. 또한, 집광 렌즈(422a)의 광축을 따르는 방향으로 집광 수단(422)을 이동하도록 초점 위치 조정 수단(도시되지 않음)을 동작시켜, 집광 렌즈(422)에 의해 집광될 펄스 레이저 빔(LB)의 초점 위치(P)가 광학 디바이스 웨이퍼(2)의 전면(2a)으로부터의 원하는 거리에서 광학 디바이스 웨이퍼(2)의 전면(2a)으로부터 이면(2b)을 향하는 방향으로, 즉 광학 디바이스 웨이퍼(2)의 두께 방향으로 위치하도록 한다(포지셔닝 단계).
이 바람직한 실시형태에서, 펄스 레이저 빔(LB)의 초점(P)은, 펄스 레이저 빔(LB)이 조사되는 광학 디바이스 웨이퍼(2)의 전면(2a), 상부 표면에 가까운 위치의 광학 디바이스 웨이퍼(2) 내부에 위치한다. 예를 들어, 초점(P)은 전면(2a)으로부터 5㎛ 내지 10㎛ 범위의 거리에 위치할 수 있다.
상술한 포지셔닝 단계를 수행한 후, 레이저 빔 조사 수단(42)을 작동시켜, 집광 수단(422)으로부터의 펄스 레이저(LB)를 광학 디바이스 웨이퍼(2)에 조사하여, 광학 디바이스 웨이퍼(2) 내부의 개질 영역을 형성하는 방식으로 개질 영역 형성 단계를 수행하며, 이 개질 영역은 웨이퍼(2)의 벌크 내에 전체적으로 배열되며, 웨이퍼(2)의 제1 표면(2a) 또는 제2 표면(2b)에 개방된 어떠한 개구부도 형성하지 않는다(또한 도 5의 (d) 참조).
구체적으로는, 광학 디바이스 웨이퍼(2)를 구성하는 사파이어 기판을 통해 레이저 빔(LB)을 투과시키는 파장을 갖는 펄스 레이저 빔(LB)이 집광 수단(422)에 의해 광학 디바이스 웨이퍼(2)에 조사되고, 척 테이블(41)은 도 4의 화살표 X1로 나타내는 방향으로 소정의 이송 속도로 이동된다(개질 영역 형성 단계). 미리결정된 분할 라인(22)의 타단부(도 4의 우측단)가 집광 수단(422)의 바로 아래 위치에 도달하면, 펄스 레이저 빔(LB)의 조사가 정지되고 척 테이블(41)의 이동도 정지된다.
미리결정된 분할 라인(22)을 따라 상술된 분할 영역 형성 단계를 수행함으로써, 광학 디바이스 웨이퍼(2)에 분할 라인(22)을 따라 복수의 개질 영역(23)들(도 5의 (d) 참조)을 형성하고, 각각의 개질 영역(23)은 웨이퍼(2)의 벌크 내에 전체적으로 배열된다. 각각의 개질 영역(23)은 도 5의 (d)에 개략적으로 도시되고 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 웨이퍼 재료 내부의 공간(231), 예를 들어 캐비티 및 공간(231)을 둘러싸는 비정질 영역(232)으로 구성된다.
개질 영역(23)은 분할 라인(22)의 연장 방향으로 미리결정된 등거리 간격들로 분할 라인(22)을 따라 형성될 수 있다. 예를 들면, 분할 라인(22)의 연장 방향으로 인접하는 개질 영역(23) 사이의 간격은 8㎛ 내지 30㎛ 범위, 예를 들면 약 16㎛(=(워크 공급 속도: 800mm/초)/(반복 주파수: 50 kHz))일 수 있다.
본 실시형태에서, 인접하는 개질 영역(23)의 비정질 영역들(232)은 서로 중첩하지 않도록 형성된다(이에 관해서는, 도 9의 (a) 및 도 9의 (b) 참조). 구체적으로, 인접하는 개질 영역(23)들 사이의 간격은 비정질 영역들(232)의 외경보다 약간 크게 되도록 선택된다. 따라서, 인접 또는 이웃하는 개질 영역(23)들의 비정질 영역들은 서로 분리된다.
다른 실시형태들에서, 기판은 예를 들어 유리 기판일 수 있고, 개질 영역들은 유리 기판에 크랙들이 형성되는 영역들을 포함하거나 그런 영역들일 수 있다. 유리 기판에 형성된 크랙들은 미세크랙들일 수 있다.
각 개질 영역(23)의 형성에 펄스 레이저 빔(LB)을 1회 조사하는 것으로 충분하며, 그 결과 생산성을 대폭 향상시킬 수 있다. 또한, 개질 영역 형성 단계에 파편이 비산되지 않으며, 그 결과 디바이스들의 품질 열화가 확실하게 방지될 수 있다.
광학 디바이스 웨이퍼(2) 내부의 개질 영역(23)의 형성은 도 5의 (a) 내지 도 5의 (d)에 나타내진다. 웨이퍼(2)의 기판은 펄스 레이저 빔(LB), 즉 사파이어에 대해 투명한 재료로 제조된다. 따라서, 개질 영역(23)은 웨이퍼(2)를 통한 레이저 빔(LB)의 투과를 허용하는 파장을 갖는 펄스 레이저 빔(LB)의 조사에 의해 웨이퍼(2)에 형성된다. 예를 들어, 펄스 레이저 빔(LB)은 적외선 범위, 예를 들어 1064 nm 파장을 가질 수 있다.
펄스 레이저 빔(LB)은, 펄스 레이저 빔(LB)의 초점(P)이 제1 표면(2a)으로부터의 거리에서 제1 표면(2a)으로부터 제2 표면(2b)을 향한 방향으로 위치하는 조건에서, 제1 표면(2a) 측으로부터 웨이퍼(2)에 조사된다(도 5의 (a) 참조). 펄스 레이저 빔(LB)의 조사로 인해, 웨이퍼 재료는 초점(P)이 배열되는 웨이퍼(2) 내부의 영역에서 국부적으로 가열된다. 레이저 빔 조사의 초기 단계에서 웨이퍼(2)의 가열된 영역은 도 5의 (b)에서 원으로 개략적으로 나타내진다.
펄스 레이저 빔(LB)의 조사가 계속됨에 따라, 가열된 영역은 도 5의 (c)에 화살표로 나타낸 바와 같이, 제1 표면(2a)을 향하는 방향으로 성장 또는 팽창한다. 레이저 빔 조사가 정지되면, 가열된 웨이퍼 재료가 냉각되어, 결과적으로 웨이퍼(2) 내부의 공간(231)과 공간(231)을 완전히 감싸는 비정질 영역(232)으로 구성되는 개질 영역(23)이 형성된다(도 5의 (d) 참조). 도 5의 (d)에 도시된 바와 같이, 개질 영역(23)은 웨이퍼(2)의 벌크 내에 전체적으로 배열되며, 제1 표면(2a) 또는 제2 표면(2b)에 개방된 어떠한 개구부들도 형성하지 않는다.
분할 라인들(22)은 도 1의 (b)에 개략적으로 도시된 바와 같이 그 연장 방향에 실질적으로 수직인 방향으로 폭(w)을 갖는다. 광학 디바이스 웨이퍼(2)를 (도 3의 화살표 Y로 나타낸) 인덱싱 방향으로 레이저 빔 조사 수단(42)에 대해 약간 쉬프팅하면서, 미리결정된 분할 라인(22)을 따라 상술된 개질 영역 형성 단계를 2회 이상 수행하여, 분할 라인(22)의 폭 방향을 따르는 복수의 위치들에 펄스 레이저 빔(LB)을 또한 조사하도록 한다. 이 방식으로, 분할 라인(22)의 폭 방향을 따라 복수의 개질 영역(23)들이 또한 형성된다. 개략적으로 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 개질 영역(23)들은 분할 라인(22)의 연장 방향 및/또는 폭 방향으로 인접하는 개질 영역(23)들 사이의 상이한 거리들로 배치될 수 있다.
복수의 열(row)들의 개질 영역(23)들은 분할 라인(22)의 폭(w) 내에 형성될 수 있으며, 각각의 열은 분할 라인(22)의 연장 방향을 따라 연장되며, 열들은 분할 라인(22)의 폭 방향으로 서로 인접하게 배열된다. 개질 영역(23)들의 열들은 도 6 및 도 7에 개략적으로 도시된 바와 같이, 분할 라인(22)의 폭 방향으로 등거리 배열될 수 있다. 대안으로, 개질 영역(23)들의 인접하는 열들 사이의 간격들은 분할 라인(22)의 폭 방향에서 변할 수 있다. 예를 들면, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 개질 영역(23)들의 인접하는 열들 사이의 간격들은, 중심으로부터 먼 위치들에서보다, 즉 분할 라인(22)의 폭 방향의 측부들 또는 에지들에서보다, 분할 라인(22)의 중심에서 더 크거나, 또는 분할 라인(22)의 중심에서 더 가까울 수 있다.
또한, 펄스 레이저 빔(LB)이 조사되는 분할 라인(22)을 따른 복수의 위치들 각각에, 복수의 개질 영역(23)들이 형성될 수 있고, 각각의 개질 영역(23)은 기판의 벌크 내에 전체적으로 배열되며, 그리고 복수의 개질 영역(23)들은 전면(2a)으로부터 이면(2b)을 향하는 방향을 따라, 즉 웨이퍼(2)의 두께 방향을 따라 서로 인접하여 배치될 수 있다. 이러한 방식으로, 개질 영역(23)들의 복수의 층들이 형성될 수 있고, 여기서 복수의 층들은 웨이퍼(2)의 두께 방향을 따라 적층된다.
도 6 내지 도 8에 도시된 실시형태들에서, 개질 영역(23)들의 복수의 열들은 분할 라인(22)의 폭 방향으로 나란히 배열되고, 이들 복수의 열들의 복수의 층들은 웨이퍼(2)의 두께 방향을 따라 적층된다.
다른 실시형태들에서, 개질 영역(23)들의 단일 열은 분할 라인(22)의 폭(w) 내에 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이 미리결정된 분할 라인(22)을 따른 개질 영역 형성 단계를 복수회 수행한 이후, 광학 디바이스 웨이퍼(2) 상에 제1 방향으로 연장된 분할 라인들(22)의 피치만큼 척 테이블(41)을 인덱싱 방향(도 3에서 화살표 Y로 나타냄)으로 이동시킨다(인덱싱 단계). 후속하여, 제1 방향으로 연장되는 다음 분할 라인(22)을 따라 상술한 것과 동일한 방식으로 개질 영역 형성 단계를 복수회 수행한다. 이러한 방식으로, 제1 방향으로 연장되는 모든 분할 라인들(22)을 따라 개질 영역 형성 단계를 복수회 수행한다. 이후, 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 연장되는 모든 다른 분할 라인들(22)을 따라 상술한 것과 동일한 방식으로 개질 영역 형성 단계를 수행하기 위해서, 척 테이블(41)을 90° 회전시킨다.
개질 영역 형성 단계는 300 nm 내지 3000 nm 범위의 파장, 0.5 ps 내지 500 ps의 펄스폭, 0.2 W 내지 10.0 W의 평균 출력 및 10 kHz 내지 100 kHz의 반복 주파수를 갖는 펄스 레이저 빔을 사용하여 수행될 수 있다. 개질 영역 형성 단계에서 레이저 빔 조사 수단(42)에 대하여 광학 디바이스 웨이퍼(2)가 이동되는 워크 공급 속도는 500 mm/초 내지 1000 mm/초 범위일 수 있다.
본 발명의 방법에 의해 프로세싱될 기판, 예를 들어 단결정 기판으로서 반도체 기판을 사용하는 경우, 펄스 레이저 빔(LB)의 파장이 반도체 기판의 밴드 갭에 대응하는 파장(감소된 파장)의 2배 이상인 값으로 설정되는 경우, 개질 영역(23)은 특히 효율적이고 신뢰적인 방식으로 형성될 수 있다.
상술한 방식으로 개질 영역 형성 단계를 수행한 후, 도 6의 (a) 내지 도 6의 (c)를 참조하여 이하에 상세히 설명되는 바와 같이, 광학 디바이스 웨이퍼(2)를 분할하는 단계를 실행한다.
도 6의 (a)는 분할 라인(22)을 포함하는 광학 디바이스 웨이퍼(2)의 일부의 단면도를 도시한다. 상기에 나타낸 바와 같이, 개질 영역(23)들의 복수의 열들, 즉 개질 영역(23)들의 6개의 열들이 분할 라인(22)의 폭 내에 형성되며, 각각의 열은 분할 라인(22)의 연장 방향을 따라 연장된다. 개질 영역(23)들의 열들은 분할 라인(22)의 폭 방향으로 서로 인접하여 등간격으로 배열된다. 도 6의 (a)에 더욱 도시된 바와 같이, 개질 영역(23)들의 6개 열들의 3개 층들이 웨이퍼(2)의 두께 방향을 따라 적층된다.
도 6의 (a)에는 단지 하나의 분할 라인(22)이 도시되어 있지만, 나머지 분할 라인들(22)에는 이 도면에 도시된 것과 동일한 방식으로 개질 영역(23)들의 6개 열들의 3개 층들이 제공된다.
광학 디바이스 웨이퍼(2)를 분할하는 프로세스에서, 도 6의 (a) 및 도 6의 (b)에 개략적으로 도시된 바와 같이, 회전 블레이드 또는 톱과 같은 절단 수단(6)을 사용하여, 기판 재료를 분할 라인(22)을 따라 먼저 제거한다. 이들 도면들에 도시된 바와 같이, 개질 영역(23)들의 열들이 형성되어 있는 광학 디바이스 웨이퍼(2)의 영역의, 분할 라인(22)의 연장 방향에 실질적으로 수직인 방향의 폭은, 절단 수단(6)의 분할 라인(22)의 연장 방향에 실질적으로 수직인 방향의 폭과 실질적으로 동일하다.
절단 수단(6)은, 도 6의 (a) 및 도 6의 (b)에서 화살표들로 나타낸 바와 같이, 광학 디바이스 웨이퍼(2)의 전면(2a)을 향해 이동되고, 그리고 개질 영역(23)들의 열들이 형성되어 있는 웨이퍼(2)의 영역으로 절단하게 된다. 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이, 절단 단계에서, 기판 재료는 광학 디바이스 웨이퍼(2)의 전면(2a)으로부터 이면(2b)을 향하는 방향으로 두께의 일부분만을 따라 제거된다. 예를 들어, 기판 재료는 절단 단계에서 광학 디바이스 웨이퍼(2)의 두께의 약 50%를 따라 제거될 수 있다.
절단 단계는 광학 디바이스 웨이퍼(2)의 전면(2a) 상에 형성된 모든 분할 라인들(22)에 대하여 상술한 방식으로 수행된다. 후속하여, 광학 디바이스 웨이퍼(2)의 이면(2b)은 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이 연삭 장치(도시 생략)를 사용하여 연삭된다.
연삭 장치는 워크피스를 홀딩하기 위한 척 테이블(도시되지 않음) 및 척 테이블 상에 홀딩된 워크피스를 연삭하기 위한 연삭 수단(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 척 테이블은 흡착 하에서 상부에 워크피스를 홀딩하기 위한 홀딩 표면으로서 상부 표면을 가질 수 있다. 연삭 수단은 스핀들 하우징(도시되지 않음), 스핀들 하우징에 회전 가능하게 지지되고 구동 메커니즘(도시되지 않음)에 의해 회전되도록 구성된 회전 스핀들(도시되지 않음), 회전 스핀들의 하단에 고정된 마운터(도시되지 않음), 및 마운터의 하부 표면 상에 장착된 연삭 공구 8의 (도 6의 (c) 참조)를 포함할 수 있다. 연삭 공구(8)는 원형 베이스(81) 및 원형 베이스(81)의 하부 표면 상에 장착된 연삭 엘리먼트(82)를 포함할 수 있다
광학 디바이스 웨이퍼(2)의 이면(2b)의 연삭은, 웨이퍼(2)의 전면(2a)이 척 테이블의 상부 표면에 접촉하도록 연삭 장치의 척 테이블(도시되지 않음) 상에 웨이퍼(2)를 홀딩함으로써 수행된다. 따라서, 웨이퍼(2)의 이면(2b)은 상향으로 배향된다. 후속하여, 광학 디바이스 웨이퍼(2)가 홀딩된 척 테이블을 광학 디바이스 웨이퍼(2)의 평면에 수직인 축을 중심으로 회전시키고, 연삭 공구(8)를 원형 베이스(81)의 평면에 수직인 축을 중심으로 회전시킨다. 이 방식으로 척 테이블 및 연삭 공구(8)를 회전시키면서, 연삭 공구(8)의 연삭 엘리먼트들(82)은 웨이퍼(2)의 이면(2b)과 접촉하여 이면(2b)을 연삭한다. 절단 단계에서 기판 재료가 제거되지 않은 광학 디바이스 웨이퍼(2)의 두께의 나머지 부분을 따라 연삭를 수행하여, 분할 라인들(22)을 따라 웨이퍼(2)를 분할한다.
이러한 방식으로 광학 디바이스 웨이퍼(2)를 분할함으로써 높은 다이 강도 및 고품질 측면을 갖는 개별 칩들 또는 다이들(도시되지 않음)이 특히 정확하고, 신뢰성있고, 효율적인 방식으로 얻어질 수 있다.
특히, 개질 영역(23)들의 복수 층들이 웨이퍼(2)의 두께 방향을 따라 적층되기 때문에, 웨이퍼(2)의 이면(2b)은 강도가 감소된다. 이로 인해, 연삭 프로세스가 특히 효율적으로, 특히 높은 연삭 속도를 가지고 수행될 수 있다.
하기에서, 본 발명의 더욱 바람직한 실시형태들을 도 7 및 도 8을 참조하여 설명할 것이다.
이들 실시형태들은 개질 영역(23)들의 배열에서 및/또는 분할 라인들을 따라 기판 재료를 제거하는 단계의 상세들에서 도 1 내지 도 6을 참조하여 상술한 실시형태들과 다르다.
도 7의 (a) 및 (b)에 도시된 기판 재료 제거 단계, 즉 절단 단계가 도 6의 (a) 및 (b)에 도시된 기판 재료 제거 단계와 주로 다른 점은, 개질 영역(23)들의 열들이 형성된 광학 디바이스 웨이퍼(2)의 영역의 폭이 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 절단 수단(6)의 폭보다 작다는 것이다. 또한, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 기판 재료는 광학 디바이스 웨이퍼(2)의 전체 두께를 따라 제거되며, 즉, 웨이퍼(2)가 그 전체 두께를 따라 절단 수단(6)에 의해 절단된다.
이러한 방식으로 기판 재료 제거 단계를 수행하는 것은, 개질 영역(23)들이 형성된 칩들 또는 다이들의 측면들(2c)에 잔류하는 것을 특히 신뢰성 있는 방식으로 방지할 수 있다는 혜택을 제공한다(도 7의 (b) 참조). 이로 인해, 고품질의 칩들 또는 다이들이 간단한 방식으로 얻어질 수 있다.
도 7의 (c) 및 (d)에 도시된 기판 재료 제거 단계, 즉 절단 단계가 도 6의 (a) 및 (b)에 도시된 기판 재료 제거 단계와 주로 다른 점은, 개질 영역(23)들의 열들이 형성된 광학 디바이스 웨이퍼(2)의 영역의 폭이 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이 절단 수단(6)의 폭보다 크다는 것이다. 또한, 도 7의 (d)에 도시된 바와 같이, 기판 재료는 광학 디바이스 웨이퍼(2)의 전체 두께를 따라 제거되며, 즉 웨이퍼(2)는 그 전체 두께를 따라 절단 수단(6)에 의해 절단된다.
이러한 방식으로, 절단 수단(6)이 광학 디바이스 웨이퍼(2)에 접촉하게 되는 절단 영역의 거의 전체 폭이 개질 영역(23)들의 형성에 의해 강도면에서 감소되었다는 것을 확실하게 보장할 수 있기 때문에, 기판 재료 제거 단계를 특히 효율적으로 실행할 수 있다.
형성된 칩들 또는 다이들(도 7의 (d) 참조)의 측면들(2c) 상에 잔류하는 개질 영역(23)들은 원한다면 추가적인 연삭 또는 연마 단계에서 제거될 수 있다.
도 6의 (a) 및 (b), 도 7의 (a), (c) 및 (d), 그리고 도 8의 (a) 및 (b)에 개략적으로 도시된 바와 같이, 개질 영역(23)들은 제1 표면(2a) 또는 제2 표면(2b)에 개방된 어떠한 개구부들도 형성하지 않고, 웨이퍼(2)의 벌크 내에 전체적으로 배열된다. 이로써 개질 영역(23)들은 광학 디바이스 웨이퍼(2)의 두께의 단지 일부에 따라 연장되도록 형성된다. 이로 인해, 개질 영역(23)들의 형성은 특히 효율적인 방식으로 수행될 수 있다.
도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 기판 재료는 광학 디바이스 웨이퍼(2)의 두께의 일부분만을 따라 제거될 수 있으며, 예를 들어 광학 디바이스 웨이퍼(2)는 그 두께의 일부분만을 따라 절단될 수 있다. 이 경우, 광학 디바이스 웨이퍼(2)는, 예를 들어 상술한 방식으로 그 이면(2b)을 연삭함으로써 분할될 수 있다.
대안으로, 도 7의 (b) 및 (d)에 개략적으로 도시된 바와 같이, 기판 재료는 광학 디바이스 웨이퍼(2)의 전체 두께를 따라 제거될 수 있으며, 즉 웨이퍼(2)는 그 전체 두께를 따라 절단될 수 있다.
분할 라인(22)의 폭 방향에서 개질 영역(23)들의 인접한 열들 사이의 간격는, 도 8의 (a)에 개략적으로 도시된 바와 같이, 분할 라인(22)의 중심으로부터 더 멀리 배열된 개질 영역(23)들의 열들의 경우보다 분할 라인(22)의 중심에 더 가깝게 배열된 개질 영역(23)들의 열들의 경우 더 클 수 있다. 이 경우, 형성되어야 하는 개질 영역(23)들의 열들이 더 적을수록, 개질 영역 형성 단계의 효율을 높일 수 있다. 또한, 분할 라인(22)의 중심으로부터 먼 개질 영역(23)들의 인접한 열들 사이의 간격이 좁을수록, 칩핑 또는 크래킹과 같이, 절단 프로세스에서 결과적으로 생긴 칩들 또는 다이들의 측면들에 대한 손상이 감소될 수 있음이 보장된다.
또한, 도 8의 (a)에 도시된 실시형태에서, 개질 영역(23)들의 6개 열들의 3개 층들이 웨이퍼(2)의 두께 방향을 따라 적층된다.
분할 라인(22)을 따라 기판 재료를 제거하는 단계는 상이한 재료 제거 폭들을 갖도록 수행될 수 있다. 예를 들어, 제1 재료 제거 단계에서, 기판 재료는 제1 폭으로 제거될 수 있고, 제2 재료 제거 단계에서, 기판 재료는 제2 폭으로 제거될 수 있다. 제2 제거 폭은 제1 제거 폭보다 작을 수 있다.
특히, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 기판 재료 제거 단계에서, 광학 디바이스 웨이퍼(2)는 그 두께의 일부를 따라 제1 절단 수단(6)으로 먼저 절단될 수 있다. 제1 절단 수단(6)의 폭은, 개질 영역(23)들의 열들이 형성된 광학 디바이스 웨이퍼(2)의 영역의 폭과 실질적으로 동일할 수 있다. 후속하여, 개질 영역(23)들의 열들이 형성된 영역의 잔류 부분은 제1 절단 수단(6)의 폭보다 작은 폭이 갖는 (도 8의 (b)의 점선으로 도시된) 제2 절단 수단(6')을 사용하여 절단될 수 있다.
분할 라인(22)의 폭 방향으로 분할 라인(22)의 중심에 더 가깝게 배열된 개질 영역(23)들의 열 또는 열들은(예를 들어, 도 6의 (a) 및 (b), 도 7의 (a) 및 (c) 및 도 8의 (a) 및 (b) 참조), 분할 라인(22)의 폭 방향으로 분할 라인(22)의 중심으로부터 멀리 떨어져 배치된 개질 영역(23)들의 열 또는 열들을 형성하기 위해 사용된 펄스 레이저 빔(LB)보다 더 높은 출력을 갖는 펄스 레이저 빔(LB)으로 형성될 수 있다.
도 9의 (a) 및 9의 (b)는 본 발명의 방법의 다른 실시형태들에 있어서 개질 영역(23)들의 열들의 배열들을 예시한다. 이들 도면들에 도시된 바와 같이, 개질 영역(23)들은 서로 중첩하지 않는다.
도 9의 (a)는, 개질 영역(23)들의 7개의 열들이 분할 라인(22)의 폭 방향을 따라 나란히 배열되는 예를 도시한다. 분할 라인(22)은 약 100㎛ 의 폭(w1)을 갖는다. 개질 영역(23)들의 열들이 형성된 기판(2) 영역의 분할 라인(22)의 연장 방향에 실질적으로 수직인 방향의 폭(w2)은 약 48㎛이다.
분할 라인(22)의 연장 방향으로 인접하는 개질 영역(23)들의 중심들 사이의 거리(w3)는 8㎛ 내지 10㎛이다. 분할 라인(22)의 폭 방향에서, 즉 인접하는 열들의 개질 영역(23)들의 중심들 사이에서, 개질 영역(23)들의 인접하는 열들 사이의 간격(w4)은 8㎛ 내지 10㎛ 범위이다. 개질 영역(23)들은 2㎛ 내지 3㎛ 범위의 직경들(d)을 갖는다.
분할 라인(22)의 폭 방향에서 인접하는 개질 영역(23)들의 외부 에지들 사이의 간격(w5)은 1㎛ 이상이다. 분할 라인(22)의 연장 방향에서 인접하는 개질 영역(23)들의 외부 에지들 사이의 간격(w6)은 1㎛ 이상이다.
예를 들어 블레이드 또는 톱과 같은 절단 수단(도시되지 않음)을 사용함으로써, 개질 영역(23)들이 형성되는 분할 라인(22)을 따라 기판 재료가 제거될 수 있다. 특히 바람직하게, 절단 수단은, 분할 라인(22)의 연장 방향에 실질적으로 수직인 방향으로, 개질 영역(23)들의 열들이 형성된 기판(2)의 영역의 폭(w2)보다 약간 더 큰 폭을 가질 수 있다. 예를 들어, 절단 수단은 약 50㎛의 폭을 가질 수 있다.
도 9의 (b)에 도시된 개질 영역(23)들의 열들의 배열이 도 9의 (a)에 도시된 것과 다른 것은 단지 개질 영역(23)들의 열들의 수, 분할 라인(22)의 폭(w1), 및 개질 영역(23)들의 열들이 형성된 기판(2)의 영역의, 분할 라인(22)의 연장 방향에 실질적으로 수직인 방향에서의 폭(w2)이다.
구체적으로, 도 9의 (b)는 개질 영역(23)들의 3열들이 분할 라인(22)의 폭 방향을 따라 나란히 배열되는 예를 나타낸다. 도 9의 (b)에 도시된 분할 라인(22)은 약 50㎛의 폭(w1)을 갖는다. 개질 영역(23)들의 열들이 형성된 기판(2)의 영역의 폭(w2)은 약 22㎛이다.
예를 들어 블레이드 또는 톱과 같은 절단 수단(도시되지 않음)을 사용함으로써, 개질 영역(23)들이 형성되는, 도 9의 (b)에 도시된 분할 라인(22)을 따라 기판 재료가 제거될 수 있다. 특히 바람직하게, 절단 수단은, 분할 라인(22)의 연장 방향에 실질적으로 수직인 방향으로, 개질 영역(23)들의 열들이 형성된 기판(2)의 영역의 폭(w2)보다 약간 더 큰 폭을 가질 수 있다. 예를 들어, 절단 수단은 약 25㎛ 의 폭을 가질 수 있다.
다른 실시형태들에서, 개질 영역(23)들의 단일 열이 분할 라인(22)의 폭 내에 형성될 수 있다.
도 9의 (a) 및 (b)에 도시된 실시형태들에서, 개질 영역(23)들의 단일 층이 웨이퍼(2)에 형성될 수 있다. 대안으로, 개질 영역(23)들의 복수 층들은 예를 들어 도 6 내지 도 8에 도시된 방식으로 웨이퍼(2)의 두께 방향을 따라 적층될 수 있다.

Claims (13)

  1. 적어도 하나의 분할 라인(22)이 위에 형성되어 있는 제1 표면(2a) 및 상기 제1 표면(2a)에 대향하는 제2 표면(2b)을 갖는 기판(2)을 프로세싱하는 방법으로서,
    상기 제1 표면(2a) 측으로부터 상기 기판(2)에 펄스 레이저 빔(laser beam; LB)을 조사하는 단계 - 상기 기판(2)은 상기 펄스 레이저 빔(LB)에 대해 투명한 재료로 제조되고, 상기 펄스 레이저 빔(LB)은, 상기 기판(2) 내부에 복수의 개질 영역(medified region)(23)들을 형성하도록, 상기 펄스 레이저 빔(LB)의 초점(P)이 상기 제1 표면(2a)으로부터 상기 제2 표면(2b)을 향하는 방향으로 상기 제1 표면(2a)으로부터 어떤 거리를 두고 위치하는 조건에서, 상기 적어도 하나의 분할 라인(22)을 따라 적어도 복수의 위치들에서 상기 기판(2)에 조사되며, 각각의 개질 영역(23)은, 상기 제1 표면(2a) 또는 상기 제2 표면(2b)에 개방된 어떠한 개구부들도 형성함 없이 상기 기판(2)의 벌크 내에 전체적으로 배열됨 -; 및
    상기 기판(2)의 벌크 내에 전체적으로 배열된 상기 개질 영역(23)들이 존재하는 상기 적어도 하나의 분할 라인(22)을 따라 기판 재료를 제거하는 단계를 포함하는, 기판 프로세싱 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판(2)은 단결정 기판 또는 유리 기판 또는 화합물 기판인 것인, 기판 프로세싱 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 개질 영역(23)들은 비정질 영역들 또는 크랙들이 형성되는 영역들을 포함하거나, 또는 상기 개질 영역(23)들은 비정질 영역들 또는 크랙들이 형성되는 영역들인 것인, 기판 프로세싱 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 재료는, 상기 기판(2)의 벌크 내에 전체적으로 배열된 상기 개질 영역(23)들이 존재하는 상기 적어도 하나의 분할 라인(22)을 따라 상기 기판(2)을 절단함으로써 제거되는 것인, 기판 프로세싱 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 재료는, 상기 기판(2)의 벌크 내에 전체적으로 배열된 상기 개질 영역(23)들이 존재하는 상기 적어도 하나의 분할 라인(22)을 따라 기계적으로 제거되고, 특히 상기 기판(2)의 벌크 내에 전체적으로 배열된 상기 개질 영역(23)들이 존재하는 상기 적어도 하나의 분할 라인(22)을 따라 상기 기판(2)을 기계적으로 절단함으로써 제거되는 것인, 기판 프로세싱 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    기판 두께를 조정하기 위해 상기 기판(2)의 상기 제2 표면(2b)을 연삭(grinding)하는 단계를 더 포함하는, 기판 프로세싱 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기판(2)의 상기 제2 표면(2b)을 연삭하는 단계는, 상기 기판(2)의 벌크 내에 전체적으로 배열된 상기 개질 영역(23)들이 존재하는 상기 적어도 하나의 분할 라인(22)을 따라 상기 기판 재료를 제거하는 단계 이후 수행되는 것인, 기판 프로세싱 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기판 재료는 상기 기판(2)의 제1 표면(2a)으로부터 제2 표면(2b)을 향하는 방향으로 두께의 일부분만을 따라 제거되고, 그리고
    상기 기판(2)의 상기 제2 표면(2b)을 연삭하는 단계는, 상기 기판(2)을 상기 적어도 하나의 분할 라인(22)을 따라 분할하도록, 상기 기판 재료가 제거되지 않은, 상기 기판(2)의 두께의 나머지 부분을 따라 수행되는 것인, 기판 프로세싱 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펄스 레이저 빔(LB)이 조사되는 상기 적어도 하나의 분할 라인(22)을 따른 복수의 위치들 각각에, 복수의 개질 영역(23)들이 형성되고, 각각의 개질 영역(23)은 상기 기판(2)의 벌크 내에 전체적으로 배열되고, 그리고 상기 복수의 개질 영역(23)들은 상기 제1 표면(2a)으로부터 상기 제2 표면(2b)을 향하는 방향을 따라 나란히 배열되는 것인, 기판 프로세싱 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 재료는 상기 개질 영역(23)들의 상기 제1 표면(2a)으로부터 상기 제2 표면(2b)을 향하는 방향으로 전체 연장부를 따라 제거되는, 기판 프로세싱 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 분할 라인(22)은 상기 적어도 하나의 분할 라인(22)의 연장 방향과 실질적으로 수직한 방향으로 폭(w)을 갖고, 그리고
    상기 방법은 상기 개질 영역(23)들의 복수의 열(row)들을 상기 분할 라인의 폭(w) 내에 형성하도록, 상기 적어도 하나의 분할 라인(22)의 폭 방향을 따라 복수의 위치들에서 또한 상기 펄스 레이저 빔(LB)을 조사하는 단계를 더 포함하고, 각각의 열은 상기 적어도 하나의 분할 라인(22)의 연장 방향을 따라 연장되고, 상기 열들은 상기 적어도 하나의 분할 라인(22)의 폭 방향으로 서로 인접하여 배열되는 것인, 기판 프로세싱 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기판 재료는 상기 기판(2)의 벌크 내에 전체적으로 배열된 상기 개질 영역(23)들이 절단 수단(6, 6')을 사용하여 상기 기판(2)을 기계적으로 절단함으로써 존재하는 상기 적어도 하나의 분할 라인(22)을 따라 제거되고, 그리고
    상기 개질 영역(23)들의 열들이 형성된 상기 기판(2)의 구역의, 상기 적어도 하나의 분할 라인(22)의 연장 방향에 실질적으로 수직한 방향에서의 폭은, 상기 절단 수단(6, 6')의, 적어도 하나의 분할 라인(22)의 연장 방향에 실질적으로 수직인 방향에서의 폭의 약 90% 내지 110%의 범위 내에 있는 것인, 기판 프로세싱 방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 분할 라인(22)의 폭 방향에서, 상기 적어도 하나의 분할 라인(22)의 중심에 더 가깝게 배열된 개질 영역(23)들의 열 또는 열들은, 상기 적어도 하나의 분할 라인(22)의 폭 방향에서, 상기 적어도 하나의 분할 라인(22)의 중심으로부터 멀리 떨어져 배열된 개질 영역(23)들의 열 또는 열들을 형성하기 위해 사용되는 펄스 레이저 빔(LB)보다 높은 파워를 갖는 펄스 레이저 빔(LB)으로 형성되는 것인, 기판 프로세싱 방법.
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