KR20190047550A - 레이저 가공 방법, 기판 다이싱 방법 및 이를 수행하기 위한 기판 가공 장치 - Google Patents

레이저 가공 방법, 기판 다이싱 방법 및 이를 수행하기 위한 기판 가공 장치 Download PDF

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Abstract

레이저 가공 방법에 있어서, 기판 내부에 레이저 광을 집속하여 절단 라인을 따라 상기 기판 내부에 레이저 손상층을 형성한다. 상기 기판의 제1 면에 상기 절단 라인을 따라 X 선을 조사한다. 상기 기판으로부터 회절되는 X 선의 이미지를 획득한다. 상기 X 선 회절 이미지로부터 상기 레이저 손상층의 유무를 판별한다.

Description

레이저 가공 방법, 기판 다이싱 방법 및 이를 수행하기 위한 기판 가공 장치{LASER PROCESSING METHOD, SUBSTRATE DICING METHOD, AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS FOR PERFORMING THE SAME}
본 발명은 레이저 가공 방법, 기판 다이싱 방법 및 이를 수행하기 위한 기판 가공 장치에 관한 것이다. 보다 자세하게, 본 발명은 기판 내부에 레이저 광을 조사하여 기판을 절단하기 위한 레이저 가공 방법, 이를 이용한 기판 다이싱 방법, 및 이를 수행하기 위한 기판 가공 장치에 관한 것이다.
종래에는 레이저를 이용하여 예를 들어 반도체 웨이퍼나 유리 기판 등과 같은 가공 대상물을 절단한 경우, 상기 가공 대상물이 흡수하는 파장의 레이저 광을 조사하여, 상기 가공 대상물의 절단 예정 라인을 따라 내부에 개질 영역을 형성한 후, 상기 가공 대상물을 다이싱할 수 있다. 그러나, 상기 레이저 광에 의해 형성된 개질 영역을 검사하는 방법이 존재하지 않고, 분리된 칩의 단면에 대하여 육안 검사를 수행하므로, 레이저 가공 공정에서의 불량에 의한 제품 품질 및 수율이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명의 일 과제는 레이저 광에 의해 형성된 개질 영역을 실시간으로 모니터링할 수 있는 레이저 가공 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 과제는 상술한 레이저 가공 방법을 이용하여 기판을 다이싱하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 과제는 상술한 레이저 가공 방법을 수행하기 위한 기판 가공 장치를 제공하는 데 있다.
상기 본 발명의 일 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따른 레이저 가공 방법에 있어서, 기판 내부에 레이저 광을 집속하여 절단 라인을 따라 상기 기판 내부에 레이저 손상층을 형성한다. 상기 기판의 제1 면에 상기 절단 라인을 따라 X 선을 조사한다. 상기 기판으로부터 회절되는 X 선의 이미지를 획득한다. 상기 X 선 회절 이미지로부터 상기 레이저 손상층의 유무를 판별한다.
상기 본 발명의 다른 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따른 기판 다이싱 방법에 있어서, 기판 내부에 레이저 광의 집광점을 위치시키고 절단 라인을 따라 상기 레이저 광을 조사하여 상기 기판 내부에 레이저 손상층을 형성한다. 상기 기판의 제1 면에 상기 절단 라인을 따라 X 선을 조사한다. 상기 기판으로부터 회절되는 X 선의 이미지를 획득한다. 상기 X 선 회절 이미지로부터 상기 레이저 손상층의 유무를 판별한다. 상기 기판의 제1 면을 그라인딩한다.
상기 본 발명의 또 다른 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따른 기판 가공 장치는 기판 내부에 레이저 광을 집속하여 절단 라인을 따라 상기 기판 내부에 레이저 손상층을 형성하기 위한 레이저 가공기 및 상기 레이저 손상층의 유무를 검출하기 위한 X 선 토포그래피 장치를 포함한다. 상기 X 선 토포그래피 장치는 상기 레이저 손상층이 형성된 기판이 탑재되는 스테이지, 상기 기판 내부에 상기 절단 라인을 따라 X 선을 조사하기 위한 X 선 조사부 및 상기 기판으로부터 회절되는 X 선의 이미지를 획득하기 위한 X 선 검출부를 포함한다.
예시적인 실시예들에 따르면, 기판 내부에 레이저 광을 조사하여 레이저 손상층을 형성한 후, 상기 기판의 제1 면에 상기 절단 라인 방향을 따라 X 선을 조사한 후 회절되는 X 선의 이미지를 획득하고 상기 X 선 회절 이미지로부터 상기 레이저 손상층의 유무 및 위치를 판별할 수 있다.
따라서, 상기 기판을 개별 칩으로 다이싱하기 전에, 레이저 가공 공정에서 인-시튜로 상기 레이저 손상층의 유무에 따라 레이저 가공의 효율 및 품질을 미리 결정하고, 레이저 가공의 불량이 있는 경우, 이후의 다이싱 공정으로의 진행을 정지하여 기판 다이싱 공정의 효율을 개선시킬 수 있다.
또한, 계측된 X 선 회절 이미지 데이터를 활용하여 레이저 가공 설비 제어 및 설비간 편차 제어를 수행하여 공정 효율을 향상시킬 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1는 예시적인 실시예들에 따른 기판 가공 장치의 레이저 가공기를 나타내는 단면도이다.
도 2은 도 1의 레이저 가공기에 의해 레이저 광이 조사되는 웨이퍼를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 1의 레이저 가공기에 의해 레이저 가공 공정이 수행된 웨이퍼를 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 3의 A-A' 라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 5는 예시적인 실시예들에 따른 기판 가공 장치의 X 선 토포그래피 장치를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 5의 X 선 토포그래피 장치에 의해 X 선이 조사되는 웨이퍼를 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 6의 웨이퍼 내의 결정 격자에 X 선이 조사될 때 발생하는 회절 현상을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 6의 웨이퍼 내의 격자면에 X 선이 Bragg 각으로 입사될 때 발생하는 회절 현상을 나타내는 도면이다.
도 9는 예시적인 실시예들에 따른 기판 가공 장치의 X 선 토포그래피 장치를 나타내는 단면도이다.
도 10은 예시적인 실시예들에 따른 기판 다이싱 방법을 나타내는 순서도이다.
도 11a 내지 도 11e는 예시적인 실시예들에 따른 기판 다이싱 방법을 나타내는 도면들이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1는 예시적인 실시예들에 따른 기판 가공 장치의 레이저 가공기를 나타내는 단면도이다. 도 2은 도 1의 레이저 가공기에 의해 레이저 광이 조사되는 웨이퍼를 나타내는 단면도이다. 도 3은 도 1의 레이저 가공기에 의해 레이저 가공 공정이 수행된 웨이퍼를 나타내는 평면도이다. 도 4는 도 3의 A-A' 라인을 따라 절단한 단면도이다. 도 5는 예시적인 실시예들에 따른 기판 가공 장치의 X 선 토포그래피 장치를 나타내는 단면도이다. 도 6은 도 5의 X 선 토포그래피 장치에 의해 X 선이 조사되는 웨이퍼를 나타내는 단면도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 예시적인 실시예들에 따른 기판 가공 장치는 기판(10) 내부에 레이저 광(L)을 조사하여 기판(10) 내부에 개질 영역(M)을 형성하기 위한 레이저 가공기(100) 및 기판(10) 내부에 형성된 개질 영역(M)의 유무를 검출하기 위한 X 선 토포그래피 장치(X ray topographic apparatus)(200)을 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 예시적인 실시예들에 있어서, 레이저 가공기(100)는 기판(10) 내부에 레이저 광(L)을 조사하여 초점(P) 위치에 국부적인 고밀도 에너지를 가함으로써 개질 영역으로서의 스텔스 다이싱 레이어(stealth dicing layer)를 형성할 수 있다.
구체적으로, 레이저 가공기(100)는 가공 대상물인 기판(10)을 지지하고 X, Y, Z축 방향으로 이동 가능한 스테이지(110), 및 레이저 광(L)을 기판(10) 내부에 조사하기 위한 레이저 조사부를 포함할 수 있다. 상기 레이저 조사부는 레이저 광(L)을 발생시키는 레이저 광원(120), 레이저 광원(120)으로부터 출사된 레이저 광(L)을 반사하여 광축을 90도 변경하는 반사 광학계(reflection optic)(122), 및 상기 반사된 레이저 광(L)을 집광하기 위한 집광 광학계(124)를 포함할 수 있다. 이와 다르게, 상기 반사 광학계는 생략될 수 있으며, 이 경우에 있어서 레이저 광원(120)으로부터 출사된 레이저 광이 집광 광학계를 통과하여 곧바로 기판(10)에 조사될 수 있다.
또한, 레이저 가공기(100)는 스테이지(110)를 X, Y, Z축 방향으로 이동시키기 위한 스테이지 구동부 및 레이저 광(L)의 출력이나 펄스 폭 등을 조절하기 위한 레이저 광원 제어부를 더 포함할 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 레이저 광(L)의 초점(P) 위치를 기판(10) 내부에 위치시키고, 레이저 광(L)을 절단 라인(S)을 따라(즉, 도 3의 화살표 방향으로) 상대적으로 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이, 개질 영역인 레이저 손상층(M)이 기판(10) 내부에 형성될 수 있다. 절단 라인(S), 즉, 스크라이브 레인을 따라 형성된 레이저 손상층(M)은 절단 기점 영역이 될 수 있다.
집광점(P)은 레이저 광(L)이 집광되는 국부적인 장소일 수 있다. 기판(10)이 실리콘 웨이퍼일 경우, 복수 개의 다이 영역들이 매트릭스 형상으로 배치되고 상기 스크라이브 레인에 의해 구분될 수 있다. 레이저 손상층(M)은 연속적으로 형성될 수 있고 단속적으로 형성될 수 있다.
예를 들면, 레이저 광(L)을 기판(10) 내부에 집광시키면 집광점(P)에서 국부적으로 용융되고, 팽창, 수축, 응고 과정이 일어난다. 상기 수축 과정에서 집광점(P)의 좌우 영역이 먼저 수축되므로 집광점(P)의 중앙부에서 균열이 생성되고, 수축이 완료되면 균열이 상하방향으로 성장하여 수직 크랙이 형성될 수 있다. 상기한 과정을 통하여 기판(10)과 레이저 광(L)을 절단 라인(S)을 따라 상대 이동시키면서 단속적으로 조사하면, 도 4에 도시된 바와 같이 기판(10)의 내부에 X축 방향을 따라 스텔스 다이싱 라인이 형성될 수 있다.
상기 개질 영역으로서의 레이저 손상층(M)은 밀도, 굴절률, 기계적 강도나 그 외의 물리적 특성이 다른 상태로 변화된 영역일 수 있다. 예를 들면, 레이저 손상층(M)은 실리콘 웨이퍼의 단결정성 격자와 다른 격자 구조를 가질 수 있다. 이에 따라, 후술하는 바와 같이, X 선이 이러한 단결정성이 파괴된 레이저 손상층(M)을 지나갈 때, 추가적인 회절이 발생할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 레이저 가공기(100)를 이용하여 기판(10) 내부에 레이저 손상층(M)을 형성할 때, 기판(10)의 제1 면(12) 상에 보호 테이프(20)를 부착할 수 있다. 기판(10)의 제1 면(12)은 회로 소자들이 형성된 활성층(active surface)일 수 있다. 보호 테이프(20)는 기판(10)의 제1 면(12)에 형성된 상기 회로 소자들을 보호할 수 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 예시적인 실시예들에 있어서, X 선 토포그래피 장치(200)는 레이저 가공기(100)에 의해 레이저 손상층(M)이 형성된 기판(10)을 지지하고 적어도 일 방향으로 이동 가능한 스테이지(210), 기판(10) 내부에 X 선을 조사하기 위한 X 선 조사부, 및 기판(10)으로부터 회절되는 X 선의 이미지를 획득하기 위한 X 선 검출부를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 X 선 조사부는 기판(10)의 제1 면에 X 선을 조사하기 위한 제1 조사부(220)를 포함하고, 상기 X 선 검출부는 기판(10)의 제1 면에 반대하는 제2 면으로부터 투과 X 선 토포그래피 이미지를 획득하기 위한 제1 검출부(230)를 포함할 수 있다.
제1 조사부(220)는 절단 라인(S) 내의 기 설정된 검출 영역에서 기판(10)의 제1 면에 대하여 기 설정된 입사각(θ)으로 X 선을 조사하고, 제1 검출부(230)는 기판(10)의 상기 제2 면으로부터 회절되는 X 선을 검출할 수 있다. 이 때, 스테이지(210)를 X축 또는 Y축 방향으로 이동시키면서, 상기 X 선을 절단 라인(S)을 따라 상대 이동시킬 수 있다. 상기 X 선 회절 이미지로부터 레이저 손상층(M)의 크기 및 위치를 검출할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제1 조사부(220)는 동일 측정 지점(입사 위치)에서 상기 X 선의 입사각(θ)을 변화시키도록 설치될 수 있다. 예를 들면, 제1 조사부(220)는 상기 입사 위치에 대하여 X축 방향에 평행한 중심축을 중심으로 회전 가능하도록 설치될 수 있다. 유사하게, 제1 검출부(230)는 기판(10) 표면에 대하여 X축 방향에 평행한 중심축을 중심으로 회전 가능하도록 설치될 수 있다. 제1 검출부(230)는 서로 다른 입사각에 따른 복수 개의 X 선의 이미지들로부터 기판(10) 내부의 레이저 손상층(M)의 3차원 이미지를 획득할 수 있다.
이하에서는, X 선의 회절 이미지로부터 레이저 손상층의 유무를 확인하는 과정에 대하여 설명하기로 한다.
도 7은 도 6의 웨이퍼 내의 결정 격자에 X 선이 조사될 때 발생하는 회절 현상을 나타내는 도면이다. 도 8은 도 6의 웨이퍼 내의 격자면에 X 선이 Bragg 각으로 입사될 때 발생하는 회절 현상을 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 웨이퍼 내의 결정 격자에 X 선이 조사되면 결정 중의 각각의 원자에 의해 산란된 X 선들이 서로 더해지며, X 선이 단색(monochromatic)일 경우 각각의 원자에 의해 산란된 X 선들(scattered X rays)이 서로 간섭하여 특정 방향에 강한 회절 X 선들(diffracted X rays)이 발생된다. X 선이 α각도로 입사되어 β각도로 산란될 때, 표면 상에 x만큼 떨어진 2점(A, B)에서의 X-ray 광 경로차(Δ)는 아래 식(1)과 같다.
Figure pat00001
------ 식 (1)
광 경로차가 파장의 정수배 nλ와 같은 경우 강해지며(보강 간섭), 표면 상에서의 산란 X 선이 동일 위상이 되려면 nλ=0가 되며, α=β가 얻어지게 된다. 이러한 상관관계에서 한 층의 표면(격자면)에서 최대 강도를 얻을 수 있는 간섭 현상은 입사각과 산란각이 같을 때이다.
도 8을 참조하면, 기판(10)에 단색의 X 선을 조사시키면, 입사 X 선이 Bragg 식을 만족하는 각도(Bragg 각)만큼 격자면(LS)과 기울어져 있을 때, 상기 입사 X 선이 격자면(LS)에 의하여 회절이 발생된다. 이 때, 회절 X 선의 방향은 격자면(LS)과는 각도 θ만큼, 입사 X 선과는 각도 2θ만큼 기울어질 수 있다.
단결정 실리콘과 같은 기판(10) 내부에 레이저 광(L)을 조사하여 레이저 손상층(M)을 형성하게 되면, 레이저 손상층(M)은 단결정성이 파괴되어 단결정성 격자와 다른 격자 구조를 가질 수 있다. 결정 특성 경계면에서는 상기 격자면의 방향이 무작위로 형성되므로, 레이저 손상층(M)은 회절조건을 만족하는 각도를 가지는 격자면(LS)을 가지게 된다.
따라서, 기판(10)에 X 선이 입사되면, 상기 결정 파괴 계면(격자면)에서 회절되는 X 선을 검출하고, 동일 측점 지점에서 입사각을 달리하거나 X축 또는 Y축 방향으로 일정 간격으로 스캐닝하여 취득한 이미지들을 토대로 결정 내부 형상을 3차원으로 합성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 레이저 가공기(100)는 기판(10) 내부에 레이저 광의 초점을 위치시키고 절단 라인 방향을 따라 기판(10) 내부에 상기 레이저 광을 조사하여 레이저 손상층(M)을 형성한 후, X 선 토포그래피 장치(200)는 기판(10)의 제1 면에 상기 절단 라인 방향을 따라 X 선을 조사한 후 회절되는 X 선의 이미지를 획득하고 상기 X 선 회절 이미지로부터 레이저 손상층(M)의 유무를 판별할 수 있다.
따라서, 기판(10)을 개별 칩으로 다이싱하기 전에, 레이저 가공 공정(예를 들면, GAL(Grinding After Grinding 공정)에서 인-시튜로 레이저 손상층(M)의 유무에 따라 레이저 가공의 효율 및 품질을 미리 결정하고, 레이저 가공의 불량이 있는 경우, 이후의 다이싱 공정으로의 진행을 정지하여 기판 다이싱 공정의 효율을 개선시킬 수 있다.
또한, 계측된 X 선 회절 이미지 데이터를 활용하여 GAL 설비 제어 및 설비간 편차 제어를 수행하여 공정 효율을 향상시킬 수 있다.
도 9는 예시적인 실시예들에 따른 기판 가공 장치의 X 선 토포그래피 장치를 나타내는 단면도이다. 상기 기판 가공 장치의 X 선 토포그래피 장치는 반사 X 선 토포그래피 이미지 획득을 위한 구성요소들의 추가를 제외하고는 도 5를 참조로 설명한 기판 가공 장치와 실질적으로 동일하거나 유사하다. 이에 따라, 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략한다.
도 9를 참조하면, X 선 토포그래피 장치(200)는 기판(10)으로부터 투과 X 선 토포그래피 이미지 및 반사 X 선 토포그래피 이미지를 획득할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, X 선 토포그래피 장치(200)의 X 선 조사부는 기판(10)의 제1 면에 X 선을 조사하기 위한 제1 조사부(220) 및 기판(10)의 제1 면에 반대하는 제2 면에 X 선을 조사하기 위한 제2 조사부(222)를 포함할 수 있다. X 선 토포그래피 장치(200)의 X 선 검출부는 기판(10)의 제2 면으로부터 투과 X 선 토포그래피 이미지를 획득하기 위한 제1 검출부(230) 및 기판(10)의 제2 면으로부터 반사 X 선 토포그래피 이미지를 획득하기 위한 제2 검출부(232)를 포함할 수 있다.
제1 조사부(220)는 절단 라인(S) 내의 기판(10)의 제1 면에 대하여 기 설정된 입사각(θ)으로 X 선을 조사하고, 제1 검출부(230)는 기판(10)의 상기 제2 면으로부터 회절되는 X 선을 검출할 수 있다. 제2 조사부(222)는 절단 라인(S) 내의 동일 검출 위치에서 기판(10)의 상기 제2 면에 대하여 기 설정된 입사각(θ)으로 X 선을 조사하고, 제2 검출부(232)는 기판(10)의 상기 제2 면으로부터 회절되는 X 선을 검출할 수 있다. 이 때, 스테이지(210)를 X축 또는 Y축 방향으로 이동시키면서, 상기 X 선을 절단 라인(S)을 따라 상대 이동시킬 수 있다.
따라서, 상기 투과 X 선 회절 이미지 및 상기 반사 X 선 회절 이미지로부터 레이저 손상층(M)의 크기 및 위치를 더욱 정확하게 검출할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제2 조사부(222)는 동일 측정 지점(입사 위치)에서 상기 X 선의 입사각(θ)을 변화시키도록 설치될 수 있다. 예를 들면, 제2 조사부(222)는 상기 입사 위치에 대하여 X축 방향에 평행한 중심축을 중심으로 회전 가능하도록 설치될 수 있다. 유사하게, 제2 검출부(232)는 기판(10) 표면에 대하여 X축 방향에 평행한 중심축을 중심으로 회전 가능하도록 설치될 수 있다.
이하에서는, 상술한 기판 가공 장치를 이용하여 기판을 다이싱하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 10은 예시적인 실시예들에 따른 기판 다이싱 방법을 나타내는 순서도이다. 도 11a 내지 도 11e는 예시적인 실시예들에 따른 기판 다이싱 방법을 나타내는 도면들이다.
도 10 내지 도 11e를 참조하면, 먼저, 기판(10)의 제1 면(활성면) 상에 회로 소자들을 보호하기 위한 보호 테이프(20)를 부착한 후(라미네이션)(S100), 기판(10)의 제1 면에 반대하는 제2 면을 통해 절단 라인을 따라 레이저 빔(L)을 조사하여 레이저 손상층(M)을 형성할 수 있다(S110).
예시적인 실시예들에 있어서, 테이프 부착 장치(300)를 이용하여 기판(10)의 제1 면에 보호 테이프(20)를 부착할 수 있다. 보호 테이프(20)는 기판(10)의 제1 면에 형성된 상기 회로 소자들을 보호할 수 있다.
이어서, 레이저 가공기(100)를 이용하여 기판(10)의 내부에 집광점을 위치시키고 레이저 광(L)을 조사함으로써 기판(10) 내부에 다광자 흡수에 의한 광학적 손상부(레이저 손상층)(M)을 형성시킬 수 있다. 레이저 광(L)을 절단 라인(S)을 따라 상대적으로 이동시켜 기판(10) 내부에 개질 영역인 레이저 손상층(M)을 형성될 수 있다. 절단 라인(S), 즉, 스크라이브 레인을 따라 형성된 레이저 손상층(M)은 절단 기점 영역이 될 수 있다.
상기 개질 영역으로서의 레이저 손상층(M)은 실리콘 웨이퍼의 단결정성 격자와 다른 격자 구조를 가질 수 있다. 이에 따라, 후술하는 바와 같이, X 선이 이러한 단결정성이 파괴된 레이저 손상층(M)을 지나갈 때, 추가적인 회절이 발생할 수 있다.
이후, 기판(10)으로부터 회절되는 X 선을 검출하여 레이저 손상층(M)의 유무를 판별한 후(S120), 기판(10)의 상기 제2 면을 그라인딩할 수 있다(S130).
예시적인 실시예들에 있어서, X 선 토포그래피 장치의 제1 X 선 조사부(220)는 절단 영역(S) 내의 기 설정된 검출 영역에서 기판(10)의 제1 면에 대하여 기 설정된 입사각(θ)으로 X 선을 조사하고, 제1 X 선 검출부(230)는 기판(10)의 제2 면으로부터 회절되는 X 선을 검출할 수 있다. 이 때, 스테이지(210)를 Y축 방향으로 이동시키면서, 상기 X 선을 절단 라인(S)을 따라 상대 이동시킬 수 있다. 상기 X 선 회절 이미지로부터 레이저 손상층(M)의 크기 및 위치를 검출할 수 있다.
제1 X 선 조사부(220)는 동일 측정 지점(입사 위치)에서 상기 X 선의 입사각(θ)을 변화시키도록 설치될 수 있다. 예를 들면, 제1 X 선 조사부(220)는 상기 입사 위치에 대하여 X축 방향에 평행한 중심축을 중심으로 회전 가능하도록 설치될 수 있다. 유사하게, 제1 X 선 검출부(230)는 기판(10) 표면에 대하여 X축 방향에 평행한 중심축을 중심으로 회전 가능하도록 설치될 수 있다. 제1 X 선 검출부(230)는 서로 다른 입사각에 따른 복수 개의 X 선의 이미지들로부터 기판(10) 내부의 레이저 손상층(M)의 3차원 이미지를 획득할 수 있다.
또한, 도면에 도시되지는 않았지만, 제2 X 선 조사부는 절단 라인(S) 내의 동일 검출 위치에서 기판(10)의 상기 제2 면에 대하여 기 설정된 입사각(θ)으로 X 선을 조사하고, 제2 X 선 검출부는 기판(10)의 상기 제2 면으로부터 회절되는 X 선을 검출할 수 있다.
따라서, 상기 투과 X 선 회절 이미지 및 상기 반사 X 선 회절 이미지로부터 레이저 손상층(M)의 크기 및 위치를 더욱 정확하게 검출할 수 있다.
이어서, 그라인딩 장치(400)를 이용하여 레이저 손상층(M)이 형성된 기판(10)의 제2 면(비활성면)을 연마할 수 있다. 기판(10)의 제2 면을 연마하여 기판(10) 두께를 원하는 두께로 경박화할 수 있다. 이 때, 연마 과정에서 레이저 손상층(M)이 분할 기점으로 작용하여 미세한 수직 크랙(R)이 발생할 수 있다.
이후, 기판(10)을 개별적인 칩들로 다이싱할 수 있다(S140).
예시적인 실시예들에 있어서, 환형 형상의 마스크 링(510)을 이용하여 기판(10)의 제2 면(비활성면) 상에 접착 테이프 시트(30)를 부착한 후, 테이프 확장 장치(500)를 이용하여 접착 테이프 시트(30)를 팽창시켜 기판(10)을 절단 라인(S)을 따라 개별적인 칩들(C)로 분할할 수 있다. 이 때, 접착 테이프 시트(310) 상의 상기 분할된 칩들은 반경 방향으로 서로 이격될 수 있다.
이후, 상기 분할된 각 칩들을 패키징함으로써 반도체 패키지를 완성할 수 있다.
전술한 공정들을 반복함으로써, 로직 소자나 메모리 소자를 포함하는 반도체 패키지를 양산할 수 있다. 상기 반도체 패키지는, 예를 들어 중앙처리장치(CPU, MPU), 애플리케이션 프로세서(AP) 등과 같은 로직 소자, 예를 들어 에스램(SRAM) 장치, 디램(DRAM) 장치, 고대역폭 메모리(HBM) 장치 등과 같은 휘발성 메모리 장치, 및 예를 들어 플래시 메모리 장치, 피램(PRAM) 장치, 엠램(MRAM) 장치, 알램(RRAM) 장치 등과 같은 불휘발성 메모리 장치를 포함할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 기판 20: 보호 테이프
30: 접착 테이프 시트 100: 레이저 가공기
110: 스테이지 120: 레이저 광원
122: 반사 광학계 124: 집광 광학계
200: X 선 토포그래피 장치 210: 스테이지
220: 제1 조사부 222: 제2 조사부
230: 제1 검출부 232: 제2 검출부
300: 테이프 부착 장치 400: 그라인딩 장치
500: 테이프 확장 장치 510: 마스크 링

Claims (20)

  1. 기판 내부에 레이저 광을 집속하여 절단 라인을 따라 상기 기판 내부에 레이저 손상층을 형성하고;
    상기 기판의 제1 면에 상기 절단 라인을 따라 X 선을 조사하고;
    상기 기판으로부터 회절되는 X 선의 이미지를 획득하고; 그리고
    상기 X 선 회절 이미지로부터 상기 레이저 손상층의 유무를 판별하는 것을 포함하는 레이저 가공 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저 손상층을 형성하는 것은 상기 레이저 빔 및 상기 기판 중 적어도 하나를 상기 절단 라인을 따라 상대 이동시키는 것을 포함하는 레이저 가공 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 기판으로부터 회절되는 X 선의 이미지를 획득하는 것은
    상기 기판을 투과하여 상기 기판의 제1 면에 반대하는 제2 면으로부터 투과 X 선 토포그래프 이미지를 획득하는 것을 포함하는 레이저 가공 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 기판으로부터 회절되는 X 선의 이미지를 획득하는 것은
    상기 기판의 제1 면으로부터 반사 X 선 토포그래프 이미지를 획득하는 것을 더 포함하는 레이저 가공 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 기판으로부터 회절되는 X 선의 이미지를 획득하는 것은
    상기 기판의 제1 면으로부터 반사 X 선 토포그래프 이미지를 획득하는 것을 포함하는 레이저 가공 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 기판의 제1 면에 상기 X 선을 조사하는 것은
    동일 측정 지점에서 상기 X 선의 입사각을 변화시키면서 조사하는 것을 포함하는 레이저 가공 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 기판으로부터 회절되는 X 선의 이미지를 획득하는 것은 서로 다른 입사각에 따른 복수 개의 X 선의 이미지들로부터 상기 레이저 손상층의 3차원 이미지를 획득하는 것을 포함하는 레이저 가공 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 X 선 회절 이미지로부터 상기 레이저 손상층의 유무를 판별하는 것은 상기 레이저 손상층의 크기 및 위치를 검출하는 것을 포함하는 레이저 가공 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 X 선을 조사하는 것은 상기 X 선 및 상기 기판 중 적어도 하나를 상기 절단 라인을 따라 상대 이동시키는 것을 포함하는 레이저 가공 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 기판의 제1 면을 그라인딩하는 것을 더 포함하는 레이저 가공 방법.
  11. 기판 내부에 레이저 광의 집광점을 위치시키고 절단 라인을 따라 상기 레이저 광을 조사하여 상기 기판 내부에 레이저 손상층을 형성하고;
    상기 기판의 제1 면에 상기 절단 라인을 따라 X 선을 조사하고;
    상기 기판으로부터 회절되는 X 선의 이미지를 획득하고;
    상기 X 선 회절 이미지로부터 상기 레이저 손상층의 유무를 판별하고; 그리고
    상기 기판의 제1 면을 그라인딩하는 것을 포함하는 기판 다이싱 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 레이저 광을 조사하기 전에, 상기 기판의 제1 면에 반대하는 제2 면 상에 보호 필름을 형성하는 것을 더 포함하는 기판 다이싱 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 레이저 손상층을 형성하는 것은 상기 레이저 빔 및 상기 기판 중 적어도 하나를 상기 절단 라인을 따라 상대 이동시키는 것을 포함하는 기판 다이싱 방법.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 기판으로부터 회절되는 X 선의 이미지를 획득하는 것은
    상기 기판을 투과하여 상기 기판의 제1 면에 반대하는 제2 면으로부터 투과 X 선 토포그래프 이미지를 획득하는 것을 포함하는 기판 다이싱 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 기판으로부터 회절되는 X 선의 이미지를 획득하는 것은
    상기 기판의 제1 면으로부터 반사 X 선 토포그래프 이미지를 획득하는 것을 더 포함하는 기판 다이싱 방법.
  16. 제 11 항에 있어서, 상기 기판의 제1 면에 상기 X 선을 조사하는 것은
    동일 측정 지점에서 상기 X 선의 입사각을 변화시키면서 조사하는 것을 포함하는 기판 다이싱 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 기판으로부터 회절되는 X 선의 이미지를 획득하는 것은 서로 다른 입사각에 따른 복수 개의 X 선의 이미지들로부터 상기 레이저 손상층의 3차원 이미지를 획득하는 것을 포함하는 기판 다이싱 방법.
  18. 제 11 항에 있어서, 상기 X 선을 조사하는 것은 상기 X 선 및 상기 기판 중 적어도 하나를 상기 절단 라인을 따라 상대 이동시키는 것을 포함하는 기판 다이싱 방법.
  19. 제 11 항에 있어서, 상기 X 선 회절 이미지로부터 상기 레이저 손상층의 유무를 판별하는 것은 상기 레이저 손상층의 크기 및 위치를 검출하는 것을 포함하는 기판 다이싱 방법.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 기판의 제1 면 상에 접착 테이프 시트를 부착하고; 그리고
    상기 접착 테이프 시트를 팽창시켜 상기 기판을 상기 절단 라인을 따라 개개의 칩으로 분할하는 것을 더 포함하는 기판 다이싱 방법.
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