KR20200015420A - 웨이퍼의 가공 방법 - Google Patents

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게이 다나카
지웬 첸
고타 후카야
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

본 발명은 편광막이 마련되어 있는 웨이퍼의 표면측으로부터 웨이퍼에 레이저빔을 조사하는 경우라 하더라도, 잔해가 집광 렌즈에 부착되는 것을 방지하고, 또한 웨이퍼를 분할하기 위한 개질층을 형성하는 것을 과제로 한다.
표면에 편광막이 형성된 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라서 분할하는 웨이퍼의 가공 방법으로서, 편광막의 외면측으로부터 편광막에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 레이저빔을 분할 예정 라인을 따라서 조사하여, 편광막을 분단하는 레이저 가공 홈을 형성하는 레이저 가공 홈 형성 단계와, 웨이퍼의 내부에 집광점을 위치시키도록 편광막의 외면측으로부터 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저빔을 레이저 가공 홈을 따라서 웨이퍼에 조사함으로써, 웨이퍼의 내부에 개질층을 형성하는 개질층 형성 단계와, 웨이퍼에 외력을 부여하여, 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라서 분할하는 분할 단계를 포함하는 웨이퍼의 가공 방법을 제공한다.

Description

웨이퍼의 가공 방법{WAFER PROCESSING METHOD}
본 발명은, 웨이퍼에 레이저빔을 조사하여 웨이퍼의 내부에 개질층을 형성함으로써, 웨이퍼를 분할하는 웨이퍼의 가공 방법에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼, 광 디바이스 웨이퍼 등의 웨이퍼의 가공 방법으로서, 웨이퍼의 내부에 개질층을 형성한 후, 웨이퍼에 외력을 부여하여 개질층을 기점으로 웨이퍼를 개개의 칩으로 분할하는 방법이 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1에 기재된 가공 방법에서는, 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는(즉, 웨이퍼를 투과하는) 파장의 레이저빔이 웨이퍼 내부에 집광하도록 상기 레이저빔을 웨이퍼의 표면측으로부터 웨이퍼에 조사하여, 웨이퍼의 분할 예정 라인을 따라서 웨이퍼의 내부에 개질층을 형성한다. 그리고, 웨이퍼에 외력을 부여함으로써, 개질층을 기점으로 하여 웨이퍼를 분할한다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2009-34723호 공보
개질층을 형성하는 웨이퍼의 표면에 편광막이 마련되어 있는 상태로, 웨이퍼를 투과하는 파장의 레이저빔을 웨이퍼의 표면측으로부터 웨이퍼에 조사하면, 편광막이 레이저빔의 에너지를 흡수함으로써, 편광막이 레이저빔에 의해 어블레이션되는 경우가 있다. 어블레이션된 편광막의 재료는 잔해(debris)가 되고, 레이저빔이 출사되는 집광 렌즈에 이 잔해가 부착된다고 하는 문제가 있다.
게다가, 레이저빔의 에너지가 편광막에 부분적으로 흡수되기 때문에, 웨이퍼의 내부에서의 레이저빔의 집광점에서 다광자 흡수가 생기기 어려워져, 레이저빔에 의한 개질층의 형성이 불충분해지는 문제가 있다. 이러한 문제는, 레이저빔의 집광점이 웨이퍼와 편광막의 경계에 근접할수록 현저해진다.
따라서, 웨이퍼의 표면측(즉, 웨이퍼의 편광막측)으로부터 레이저빔을 조사하는 것 대신에, 웨이퍼의 이면측으로부터 웨이퍼에 레이저빔을 조사하는 것이 고려된다.
이 경우, 웨이퍼의 표면측을 척테이블의 유지면에 의해 흡인하여 유지하게 된다. 그러나, 편광막은 매우 취약하기 때문에, 웨이퍼의 표면측을 유지면에 의해 흡인 유지하면 웨이퍼의 표면측의 편광막이 파괴된다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 편광막이 마련되어 있는 웨이퍼의 표면측으로부터 웨이퍼에 레이저빔을 조사하는 경우에, 잔해가 집광 렌즈 부착되는 것을 방지하고, 또한 웨이퍼의 분할에 적합한 개질층을 형성하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 표면에 편광막이 형성된 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라서 분할하는 웨이퍼의 가공 방법으로서, 상기 표면과는 반대측의 상기 웨이퍼의 이면측을, 환형의 프레임에 접착된 지지 테이프에 접착하는 웨이퍼 지지 단계와, 상기 웨이퍼 지지 단계의 후에, 상기 편광막의 상기 웨이퍼와는 반대측에 위치하는 외면측으로부터 상기 편광막에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 레이저빔을 상기 분할 예정 라인을 따라서 조사하여, 상기 편광막을 분단하는 레이저 가공 홈을 형성하는 레이저 가공 홈 형성 단계와, 상기 레이저 가공 홈 형성 단계의 후에, 상기 웨이퍼의 내부에 집광점을 위치시키도록 상기 편광막의 상기 외면측으로부터 상기 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저빔을 상기 레이저 가공 홈을 따라서 상기 웨이퍼에 조사함으로써, 상기 웨이퍼의 내부에 개질층을 형성하는 개질층 형성 단계와, 상기 개질층 형성 단계의 후에, 상기 웨이퍼에 외력을 부여하여, 상기 웨이퍼를 상기 분할 예정 라인을 따라서 분할하는 분할 단계를 포함하는 웨이퍼의 가공 방법이 제공된다.
바람직하게는, 웨이퍼의 가공 방법은, 상기 레이저 가공 홈 형성 단계의 전에, 상기 편광막의 상기 외면측에 액상의 재료를 도포하여 보호막을 형성하는 보호막 피복 단계와, 상기 레이저 가공 홈 형성 단계의 후에, 상기 보호막을 제거하는 보호막 제거 단계를 더 포함한다.
또한, 바람직하게는, 상기 레이저 가공 홈 형성 단계에서 형성되는 상기 레이저 가공 홈의 폭은, 상기 개질층 형성 단계에서 상기 편광막에 손상이 생기지 않는 범위에서 최소로 설정되어 있고, 상기 개질층 형성 단계에서는, 상기 웨이퍼의 상기 편광막을 투과하는 방향으로 편광 방향이 제어된 상기 레이저빔을 상기 웨이퍼에 조사한다.
또한, 바람직하게는, 상기 웨이퍼는 유리이다.
본 발명에 따른 웨이퍼의 가공 방법에서는, 분할 예정 라인을 따라서 웨이퍼에 개질층을 형성하기 전에, 웨이퍼의 표면에 형성된 편광막을 분할 예정 라인을 따라서 부분적으로 제거한다.
그 때문에, 개질층을 형성할 때에 웨이퍼의 표면측으로부터 레이저빔을 조사하더라도, 레이저빔이 편광막에 흡수되지 않고 웨이퍼의 내부에 도달할 수 있다. 또한, 웨이퍼를 분할할 수 있을 정도로 웨이퍼의 강도가 국소적으로 저하된 개질층을 웨이퍼의 내부에 형성할 수 있다.
또한, 분할 예정 라인을 따라서 편광막이 부분적으로 제거되어 있기 때문에, 개질층을 형성할 때에 편광막이 잔해가 되어 집광 렌즈에 이 잔해가 부착되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 웨이퍼의 이면측을 지지 테이프에 접착하는 웨이퍼 지지 단계(S10)를 나타내는 사시도이다.
도 2는 웨이퍼 유닛이 배치된 레이저 가공 장치의 사시도이다.
도 3의 (A)는 레이저 가공 홈 형성 단계(S20)에서 편광막을 가공하기 전의 웨이퍼를 나타내는 일부 단면 측면도이며, 도 3의 (B)는 레이저 가공 홈 형성 단계(S20)에서 편광막을 가공한 후의 웨이퍼를 나타내는 일부 단면 측면도이다.
도 4는 편광막에 형성된 레이저 가공 홈을 나타내는 단면도이다.
도 5의 (A)는 개질층 형성 단계(S30)에서 가공하기 전의 웨이퍼를 나타내는 일부 단면 측면도이며, 도 5의 (B)는 개질층 형성 단계(S30)에서 가공한 후의 웨이퍼를 나타내는 일부 단면 측면도이다.
도 6은 웨이퍼의 내부에 형성된 개질층을 나타내는 일부 단면 측면도이다.
도 7은 웨이퍼를 분할하는 분할 단계(S40)를 나타내는 일부 단면 측면도이다.
도 8은 제1 실시형태에 따른 가공 방법의 플로우차트이다.
도 9의 (A)는 제2 실시형태에 따른 익스팬드 장치 상에 고정된 웨이퍼 유닛을 나타내는 일부 단면 측면도이며, 도 9의 (B)는 제2 실시형태에 따른 분할 단계(S45)를 나타내는 일부 단면 측면도이다.
도 10은 제3 실시형태에서 사용되는 보호막 도포 세정 장치의 사시도이다.
도 11의 (A)는 보호막 피복 단계(S15)를 나타내는 일부 단면 측면도이며, 도 11의 (B)는 보호막 제거 단계(S25)를 나타내는 일부 단면 측면도이다.
도 12는 제3 실시형태에 따른 가공 방법의 플로우차트이다.
도 13의 (A)는 편광막의 외면에서의 레이저빔의 직경에 비하여 레이저 가공 홈의 폭이 충분히 큰 경우의 적층체의 단면도이며, 도 13의 (B)는 편광막의 외면에서의 레이저빔의 직경이 레이저 가공 홈의 폭과 거의 동일한 경우의 적층체의 단면도이고, 도 13의 (C)는 편광막의 외면에서의 레이저빔의 직경에 비하여 레이저 가공 홈의 폭이 충분히 작은 경우의 적층체의 단면도이다.
도 14의 (A)는 편광막의 외면에서의 레이저빔의 직경이 레이저 가공 홈의 폭과 거의 동일하고, 또한 레이저빔의 에지 부분이 편광막을 투과하지 않는 경우의 적층체의 단면도이며, 도 14의 (B)는 편광막의 외면에서의 레이저빔의 직경이 레이저 가공 홈의 폭과 거의 동일하고, 또한 레이저빔의 에지 부분이 편광막을 투과하는 경우의 적층체의 단면도이다.
첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 일 양태에 따른 실시형태에 관해 설명한다. 도 1 내지 도 7은, 제1 실시형태에 따른 웨이퍼(11)의 가공 방법의 각 단계, 가공에 이용하는 장치 등을 나타내는 도면이다. 또한, 도 8은, 제1 실시형태에 따른 가공 방법의 플로우차트이다.
도 1은, 웨이퍼(11)의 이면(11b)측을 지지 테이프(17b)에 접착하는 웨이퍼 지지 단계(S10)를 나타내는 사시도이다. 수지 등으로 형성되어 있는 지지 테이프(17b)는, 환형의 프레임(17a)의 개구보다 큰 직경을 갖고 있다. 지지 테이프(다이싱 테이프)(17b)의 주변부는, 금속으로 형성된 환형의 프레임(17a)에 접착되어 있고, 지지 테이프(17b)의 중앙부는, 프레임(17a)의 개구에서 노출되어 있다.
지지 테이프(17b)는, 예컨대 기재층과, 상기 기재층 상의 전면(全面)에 마련된 점착층을 갖는다. 점착층은, 예컨대 자외선 경화형의 수지층이며, 프레임(17a) 등에 대하여 강력한 점착력을 발휘한다. 프레임(17a)의 개구에는 지지 테이프(17b)의 점착층이 노출되어 있다.
본 실시형태의 웨이퍼(11)는, 가시광선(예컨대, 360 ㎚ 이상 830 ㎚ 이하)에 대하여 투명한 유리로 이루어진 판형 기판이지만, 웨이퍼(11)의 유리의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 웨이퍼(11)의 유리는 알칼리 유리, 무알칼리 유리, 소다 석회 유리, 납유리, 붕규산 유리, 석영 유리 등의 각종 유리이어도 좋다.
또, 웨이퍼(11)의 재질, 형상, 구조, 크기 등에 제한은 없다. 예컨대, 실리콘 등의 반도체, 세라믹스, 수지, 금속 등의 재료로 이루어진 기판 등을 웨이퍼(11)로서 이용할 수도 있다.
웨이퍼(11)는, 예컨대 100 ㎛ 이상 1000 ㎛ 미만의 두께(Z축 방향의 길이)를 갖는다. 본 실시형태의 웨이퍼(11)는 730 ㎛의 두께를 갖는다. 또한, 웨이퍼(11)는, 평면도에서 보아 긴 변과 짧은 변을 갖는 직사각형으로 형성되어 있다.
본 실시형태에서는, 웨이퍼(11)의 긴 변과 평행한 방향을 제1 방향으로 하고, 웨이퍼(11)의 짧은 변과 평행한 방향을 제2 방향으로 한다. 또, 도 1에서는, 제1 방향을 숫자 1로 나타내고, 제2 방향을 숫자 2로 나타낸다.
이면(11b)과는 반대측의 웨이퍼(11)의 표면(11a)측은, 서로 교차하는 복수의 분할 예정 라인(스트리트)(11c)에 의해 복수의 영역으로 구획된다. 본 실시형태에서는, 분할 예정 라인(11c)에 의해 구획되는 각 영역은, 한 변이 20 ㎜인 직사각형 영역이다.
또, 본 실시형태의 웨이퍼(11)에서의 각 영역의 표면(11a)측에는, 디바이스 등이 형성되어 있지 않다. 또한, 본 실시형태의 웨이퍼(11)의 표면(11a)측은, 직선형의 분할 예정 라인(11c)에 의해 직사각형의 영역으로 구획되지만, 분할 예정 라인(11c)을 곡선형으로 하여, 곡선형의 분할 예정 라인(11c)에 의해 웨이퍼(11)의 표면(11a)측을 원형상의 영역으로 구획해도 좋다.
웨이퍼(11)의 표면(11a) 상의 전면에는 편광막(13)이 형성되어 있다. 편광막(13)도 웨이퍼(11)와 동일하게, 분할 예정 라인(11c)에 의해 복수의 영역으로 구획된다. 편광막(13)은, 웨이퍼(11)의 제1 방향을 따르는 긴 부분을 갖는 복수의 볼록부를 구비한다. 즉, 복수의 볼록부의 각각은, 제1 방향을 따라서 스트라이프형으로 형성되어 있다. 제2 방향에서 인접하는 2개의 볼록부는 소정의 간격을 두고 마련되어 있고, 이 2개의 볼록부 사이에는 홈이 형성되어 있다. 도 1에서는, 이 홈을 편광막(13) 중에 선으로 나타내고 있다.
편광막(13)의 볼록부는, 금속 재료로 형성되어 광을 반사하는 반사층과, 반사층 상에 반도체 재료로 형성되어 광을 흡수하는 흡수층의 적층 구조로 구성되어 있다. 편광막(13)은, 볼록부의 표면과, 2개의 볼록부 사이에 위치하는 홈의 바닥부에서 웨이퍼(11)의 표면(11a)에 접하는 산화막을 더 포함한다.
상기 산화막은, 웨이퍼(11) 상에 복수의 볼록부를 형성한 후, 예컨대 열산화 등의 산화 공정을 거쳐 형성된다. 산화막은 볼록부의 높이보다 충분히 얇고, 산화막은 2개의 볼록부 사이의 홈을 완전하게 충전하지는 않는다.
본 실시형태의 편광막(13)은, 전술한 바와 같이 무기 재료로 형성된, 소위 와이어 그리드 편광막이지만, 편광막(13)의 재질, 형상, 구조 등은 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 편광막(13)으로서, 폴리비닐알콜(PVA)에 요오드 이온 등을 배향시켜 형성된 유기 재료의 편광막 등을 이용할 수도 있고, 그 밖의 편광막을 이용할 수도 있다.
또, 도 1에서는, 분할 예정 라인(11c)을 설명하기 위해, 편광막(13)과 웨이퍼(11)를 분리하여 나타내고 있지만, 편광막(13)은 웨이퍼(11)의 표면(11a)에 접하여 마련되어 있고, 편광막(13)과 웨이퍼(11)는 적층체(15)를 구성하고 있다.
웨이퍼 지지 단계(S10)에서는, 프레임(17a)의 개구에 노출된 지지 테이프(17b)의 점착층에, 웨이퍼(11)의 이면(11b)측을 접착한다. 이것에 의해, 프레임(17a), 지지 테이프(17b) 및 적층체(15)가 일체화된 웨이퍼 유닛(19)을 형성한다(도 2를 참조).
본 실시형태에서는, 전술한 웨이퍼 지지 단계(S10)의 후에, 자외선의 파장을 갖는 레이저빔(L1)을 편광막(13)의 웨이퍼(11)와는 반대측에 위치하는 외면(13a)측으로부터 편광막(13)에 조사하여 편광막(13)을 가공한다. 이것에 의해, 편광막(13)에 레이저 가공 홈(13b)을 형성한다[레이저 가공 홈 형성 단계(S20)].
레이저 가공 홈 형성 단계(S20)는, 레이저 가공 장치(20A)를 이용하여 행해진다. 도 2는 웨이퍼 유닛(19)이 배치된 레이저 가공 장치(20A)의 사시도이다. 레이저 가공 장치(20A)는 웨이퍼 유닛(19)을 흡인 유지하는 척테이블(28A)을 갖는다.
레이저 가공 장치(20A)의 척테이블(28A)의 상면에는, 지지 테이프(17b)의 기재층의 이면[즉, 지지 테이프(17b)의 기재층의 점착층과는 반대측의 면]이 접하도록, 웨이퍼 유닛(19)이 배치된다.
척테이블(28A)은, 웨이퍼(11)보다 큰 원형의 상면을 갖고 있고, 상기 상면은 X축 방향 및 Y축 방향에 대하여 대략 평행하게 형성되어 있다. 척테이블(28A)의 상면의 중앙 영역에는, 다공질 세라믹스 등으로 형성된 다공질판이 설치되어 있다.
다공질판은, 척테이블(28A)의 내부에 형성된 흡인로(도시하지 않음) 등을 통해 진공 펌프 등의 흡인 수단(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 다공질판 및 흡인로를 통해 흡인 수단의 부압을 웨이퍼(11)에 작용시킴으로써, 다공질판의 상면은 웨이퍼(11)를 흡인 유지하는 유지면(28Aa)(도 3 등을 참조)으로서 기능한다.
척테이블(28A)의 하측에는 이동 기구(도시하지 않음)가 설치되어 있고, 척테이블(28A)은, 이 이동 기구에 의해 X축 방향(즉, 가공 이송 방향) 및 Y축 방향으로 이동할 수 있다. 단, 반드시 X 및 Y축 방향의 양방향으로 척테이블(28A)을 이동시키지 않아도 좋으며, X축 방향으로만 척테이블(28A)을 이동시켜도 좋다.
척테이블(28A)은, 모터 등의 회전 구동원(도시하지 않음)에 연결되어 있고, Z축 방향(수직 방향)에 대략 평행한 회전축 둘레로 회전할 수 있다. 척테이블(28A)을 소정 각도만큼 회전시키는 것에 의해, 유지면(28Aa)에 의해 흡인 유지된 웨이퍼 유닛(19)은 동일한 소정 각도만큼 회전된다. 이것에 의해, 레이저 가공 장치(20A)에 대한 웨이퍼(11)의 X-Y 평면에서의 방향이 조절된다.
레이저 가공 장치(20A)는, 척테이블(28A)에 대향하는 위치에 레이저 조사 유닛(22A)을 갖는다. 레이저 조사 유닛(22A)의 선단부에는, 펄스형의 레이저빔을 출사하는 레이저 가공 헤드(24A)가 설치되어 있다. 레이저 가공 헤드(24A)는, 레이저빔을 집광하는 집광 렌즈를 내부에 갖고 있고, 레이저빔은 이 집광 렌즈로부터 레이저 가공 헤드(24A) 밖으로 출사된다.
본 실시형태의 레이저 가공 장치(20A)는, 자외선의 파장 대역(예컨대, 파장이 10 ㎚ 이상 400 ㎚ 이하인 범위)에 속하는 파장의 레이저빔(L1)을 조사한다. 자외선의 파장을 갖는 레이저빔(L1)은, 편광막(13)에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 레이저빔이다. 본 실시형태의 레이저빔(L1)은, 레이저빔(L1)의 진행 방향에 대하여 전장 및 자장이 각각 특정한 방향으로 진동하는 직선 편광이지만, 원편광 또는 타원 편광이어도 좋고, 랜덤 편광(자연광)이어도 좋다.
레이저 가공 장치(20A)는, 편광막(13)을 가공할 때에는 자외선의 파장을 갖는 레이저빔(L1)을 레이저 가공 헤드(24A)로부터 조사하여, 편광막(13)의 일부를 어블레이션한다. 또, 웨이퍼(11)는, 본 실시형태의 레이저빔(L1)에 의해서는 가공되지 않는다.
레이저 조사 유닛(22A)은, 레이저 가공 헤드(24A)의 근방에 배치된 촬상 유닛(26A)을 더 갖는다. 촬상 유닛(26A)에 의해 촬상된 적층체(15)의 화상은, 적층체(15)와 레이저 가공 헤드(24A)의 위치 맞춤 등에 이용된다.
도 3의 (A), 도 3의 (B) 및 도 4를 참조하는 것에 의해, 레이저 가공 장치(20A)를 이용하여, 편광막(13)의 개구부인 레이저 가공 홈(13b)을 적층체(15)에 형성하는 모습을 설명한다. 도 3의 (A)는 레이저 가공 홈 형성 단계(S20)에서 편광막(13)을 가공하기 전의 웨이퍼(11)를 나타내는 일부 단면 측면도이며, 도 3의 (B)는 레이저 가공 홈 형성 단계(S20)에서 편광막(13)을 가공한 후의 웨이퍼(11)를 나타내는 일부 단면 측면도이다.
도 3의 (B)에서는, 이해를 쉽게 하도록, 레이저 가공 홈(13b)보다 지면 내측 방향(즉, 제2 방향)에 위치하는 편광막(13)을 생략하고 있다. 도 4는 편광막(13)에 형성된 레이저 가공 홈(13b)을 나타내는 단면도이다.
레이저 가공 홈 형성 단계(S20)에서는, 우선 레이저 가공 장치(20A)의 X축 방향과 웨이퍼(11)의 제1 방향이 평행해지도록 척테이블(28A)을 회전시킨다. 그리고, 레이저 가공 헤드(24A)와 척테이블(28A)을 상대적으로 X축 방향으로 움직이면서, 레이저 가공 헤드(24A)로부터 적층체(15)에 대하여 레이저빔(L1)을 조사한다.
본 실시형태에서는, 웨이퍼(11)의 제1 방향의 일단으로부터 타단까지 레이저빔(L1)을 조사하도록, 척테이블(28A)을 X축 방향을 따라서 이동시킴으로써, 웨이퍼(11)의 제1 방향과 평행한 분할 예정 라인(11c)(도 4를 참조)을 따라서 직선형으로 레이저빔(L1)을 조사한다.
편광막(13)에 레이저빔(L1)을 조사함으로써, 편광막(13)을 구성하는 재료는 어블레이션되어 잔해가 된다. 이 잔해는, 편광막(13)으로부터 비산하여, 예컨대 레이저 가공 헤드(24A)에 부착될 가능성이 있다.
그러나, 레이저 가공 홈 형성 단계(S20)에서의 레이저 가공 헤드(24A)의 선단으로부터 편광막(13)까지의 거리는, 웨이퍼(11)에 개질층을 형성하는 경우에 비하여 충분히 크게 할 수 있다. 그 때문에, 레이저 가공 홈 형성 단계(S20)에서는, 레이저 가공 헤드(24A)의 집광 렌즈에 잔해가 부착되는 것을 방지할 수 있다.
도 3의 (B)에 나타낸 바와 같이, 레이저빔(L1)을 조사하여 편광막(13)을 부분적으로 제거함으로써, 레이저 가공 홈(13b)을 형성한다. 레이저빔(L1)의 평균 파워는, 예컨대 1.0 W이며, 조사할 때의 척테이블(28A)의 이동 속도는, 예컨대 200 ㎜/s이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 편광막(13)을 부분적으로 제거함으로써, 웨이퍼(11)의 제2 방향으로 소정의 폭(W)을 가지며, 편광막(13)을 분단하는 레이저 가공 홈(13b)을 형성한다. 폭(W)은, 예컨대 100 ㎛ 이상 300 ㎛ 이하이다. 또한, 폭(W)은, 후술하는 편광막(13)의 외면(13a)에서의 레이저빔(L2)의 직경과의 관계에서, 웨이퍼(11) 두께의 40% 정도로 해도 좋다.
본 실시형태에서는, 레이저 가공 헤드(24A)가 웨이퍼(11)의 제1 방향의 일단과 타단의 사이를 1회(즉, 1 패스) 이상 왕복하도록, 레이저빔(L1)을 편광막(13)에 조사한다. 이때, 왕로와 귀로에서 레이저빔(L1)이 제2 방향에서 부분적으로 중복되도록 레이저빔(L1)을 조사해도 좋다.
웨이퍼(11)의 제1 방향을 따라서 하나의 레이저 가공 홈(13b)을 형성한 후, 상기 레이저 가공 홈(13b)에 대하여 웨이퍼(11)의 제2 방향으로 인접하는 위치에 레이저 가공 헤드(24A)를 위치시키고, 동일하게 웨이퍼(11)의 제1 방향의 일단으로부터 타단까지 편광막(13)에 레이저빔(L1)을 직선형으로 조사한다.
이와 같이, 웨이퍼(11)의 제2 방향의 상이한 복수의 위치에서, 웨이퍼(11)의 제1 방향의 일단으로부터 타단까지 편광막(13)에 레이저빔(L1)을 직선형으로 조사한다. 이것에 의해, 웨이퍼(11)의 제1 방향과 평행한 모든 분할 예정 라인(11c) 상에 레이저 가공 홈(13b)을 형성한다.
다음으로, 레이저 가공 장치(20A)의 X축 방향과 웨이퍼(11)의 제2 방향이 평행해지도록, 척테이블(28A)을 90도 회전시킨다. 그리고, 웨이퍼(11)의 제2 방향의 일단으로부터 타단까지 레이저빔(L1)을 직선형으로 조사하도록, 척테이블(28A)을 X축 방향을 따라서 이동시킴으로써, 레이저빔(L1)을 웨이퍼(11)의 제2 방향과 평행한 분할 예정 라인(11c)을 따라서 조사한다.
웨이퍼(11)의 제1 방향의 상이한 복수의 위치에서, 웨이퍼(11)의 제2 방향의 일단으로부터 타단까지 편광막(13)에 레이저빔(L1)을 차례차례 직선형으로 조사함으로써, 웨이퍼(11)의 제2 방향과 평행한 모든 분할 예정 라인(11c) 상에 레이저 가공 홈(13b)을 형성한다.
레이저 가공 홈 형성 단계(S20)의 후에, 레이저 가공 장치(20A)와는 상이한 레이저 가공 장치(20B)를 이용하여, 적외선의 파장을 갖는 레이저빔(L2)을 레이저 가공 홈(13b)을 따라서 웨이퍼(11)에 조사함으로써 웨이퍼(11)의 내부에 개질층을 형성한다.
도 5의 (A), 도 5의 (B) 및 도 6을 참조하는 것에 의해, 레이저 가공 장치(20B)를 이용하여, 편광막(13)에 형성된 레이저 가공 홈(13b)을 따라서, 웨이퍼(11)에 형성하는 개질층(11d) 및 크랙(11e)에 관해 설명한다.
레이저 가공 장치(20B)는, 레이저 조사 유닛(22A)과 대략 동일한 기능을 갖는 레이저 가공 유닛(22B)을 갖는다. 단, 레이저 가공 유닛(22B)은, 레이저 가공 헤드(24B)로부터, 적외선의 파장 대역(예컨대, 파장이 0.75 ㎛ 이상 1000 ㎛ 이하인 범위)에 속하는 파장의 레이저빔(L2)을 조사한다.
적외선의 파장을 갖는 레이저빔(L2)은, 웨이퍼(11)에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저빔이며, 웨이퍼(11)를 가공할 때에는, 이 레이저빔(L2)이 웨이퍼(11)에 대하여 조사된다.
본 실시형태에서는, 편광막(13)의 개구부[후술하는 레이저 가공 홈(13b)]를 통해 웨이퍼(11)에 레이저빔(L2)을 조사하여, 웨이퍼(11)의 내부에 개질층을 형성한다. 또, 레이저빔(L2)은, 레이저빔(L2)의 진행 방향에 대하여 전장 및 자장이 특정한 방향으로 진동하는 직선 편광이다.
또한, 레이저 가공 장치(20B)는, 척테이블(28A)과 대략 동일한 기능을 갖는 척테이블(28B)을 갖는다. 척테이블(28B)은 다공질판을 가지며, 다공질판의 상면은 웨이퍼(11)를 흡인 유지하는 유지면(28Ba)으로서 기능한다.
도 5의 (A)는 개질층 형성 단계(S30)에서 가공하기 전의 웨이퍼(11)를 나타내는 일부 단면 측면도이며, 도 5의 (B)는 개질층 형성 단계(S30)에서 가공한 후의 웨이퍼(11)를 나타내는 일부 단면 측면도이다. 또한, 도 6은 웨이퍼(11)의 내부에 형성된 개질층(11d)을 나타내는 일부 단면 측면도이다.
본 실시형태에서는, 웨이퍼(11)의 내부에 집광점을 위치시키도록 편광막(13)의 외면(13a)측으로부터 웨이퍼(11)에 레이저빔(L2)을 조사한다. 레이저빔(L2)의 평균 파워는, 예컨대 1.0 W이다. 웨이퍼(11)에 조사된 레이저빔(L2)은, 웨이퍼(11) 내부의 특정한 깊이 위치에 집광한다.
집광점에는 다광자 흡수가 생기고, 웨이퍼(11)가 변질함으로써 기계적 강도 등이 저하된 개질층(11d)이 형성된다. 개질층(11d)은, 예컨대 웨이퍼(11)가 부분적으로 용융된 영역이다.
개질층 형성 단계(S30)에서는, 우선 레이저 가공 장치(20B)의 X축 방향과 웨이퍼(11)의 제1 방향이 평행해지도록 척테이블(28B)을 회전시킨다. 그리고, 레이저 가공 헤드(24B)와 척테이블(28B)을 상대적으로 X축 방향으로 움직이면서, 레이저 가공 헤드(24B)로부터 적층체(15)에 대하여 레이저빔(L2)을 조사한다.
웨이퍼(11)의 제1 방향의 일단으로부터 타단까지 웨이퍼(11)에 레이저빔(L2)을 조사하도록, 척테이블(28B)을 X축 방향을 따라서 이동시킴으로써, 레이저빔(L2)을 웨이퍼(11)의 제1 방향과 평행한 레이저 가공 홈(13b)을 따라서 직선형으로 조사한다(1회(즉, 1 패스)의 레이저빔(L2)의 조사). 레이저빔(L2)을 조사할 때의 척테이블(28B)의 이동 속도는, 예컨대 500 ㎜/s이다.
본 실시형태에서는, 집광점의 깊이 위치를 바꿔, 전술한 1회의 레이저빔(L2)의 조사를 반복한다. 이것에 의해, 웨이퍼(11) 내부의 상이한 깊이 위치에 개질층(11d)을 형성한다. 집광점의 깊이 위치를 바꿔 5회 내지 10회(예컨대 8회) 레이저빔(L2)을 조사하여, 웨이퍼(11)의 두께 방향에서 인접하는 개질층(11d)이 서로 접속된 복수의 개질층(11d)을 형성한다(도 6을 참조).
복수의 개질층(11d)을 형성할 때, 가장 표면(11a)에 가까운 위치의 개질층(11d)으로부터 표면(11a)까지 이르는 크랙(11e)이 형성된다. 마찬가지로, 가장 이면(11b)에 가까운 위치의 개질층(11d)으로부터 이면(11b)까지 이르는 크랙(11e)이 형성된다. 또, 도 6에서는, X축 방향에서 개질층(11d) 및 크랙(11e)과 중복되는 분할 예정 라인(11c)의 기재를 생략하고 있다.
웨이퍼(11)의 제1 방향과 평행한 모든 레이저 가공 홈(13b)을 따라서 레이저빔(L2)을 직선형으로 조사하여, 각 레이저 가공 홈(13b)의 하측에 개질층(11d)을 형성한다. 또한, 레이저 가공 홈 형성 단계(S20)와 동일하게, 레이저 가공 장치(20B)의 X축 방향과 웨이퍼(11)의 제2 방향이 평행해지도록, 척테이블(28B)을 90도 회전시켜, 레이저빔(L2)을 웨이퍼(11)의 제2 방향과 평행한 레이저 가공 홈(13b)을 따라서 조사한다.
웨이퍼(11)의 제1 방향의 상이한 복수의 위치에서, 웨이퍼(11)의 제2 방향의 일단으로부터 타단까지 편광막(13)에 레이저빔(L2)을 차례차례 직선형으로 조사함으로써, 웨이퍼(11)의 제2 방향과 평행한 모든 레이저 가공 홈(13b)을 따르는 개질층(11d)을 형성한다.
개질층(11d)을 형성할 때에는, 레이저 가공 헤드(24B) 내의 집광 렌즈와 웨이퍼(11)의 표면(11a)의 거리를 레이저 가공 홈 형성 단계(S20)의 경우보다 가깝게 하여, 레이저빔(L2)을 웨이퍼(11)의 내부에 집광시킨다.
본 실시형태에서는, 레이저 가공 홈(13b)에 편광막(13)이 존재하지 않기 때문에, 웨이퍼(11)의 편광막(13)측에 레이저빔(L2)을 조사하더라도, 편광막(13)의 잔해가 발생하지 않는다. 그 때문에, 편광막(13)의 잔해가 레이저 가공 헤드(24B) 내의 집광 렌즈에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
개질층 형성 단계(S30)의 후에, 분할 장치(브레이킹 장치)(30)를 이용하여 웨이퍼(11)에 외력을 부여하고, 웨이퍼(11)를 분할 예정 라인(11c)을 따라서 분할한다. 도 7은 웨이퍼(11)를 분할하는 분할 단계(S40)를 나타내는 일부 단면 측면도이다.
분할 단계(S40)는, 예컨대 도 7에 나타내는 분할 장치(30)를 이용하여 행해진다. 본 실시형태의 분할 장치(30)는, 웨이퍼 유닛(19)의 지지 테이프(17b)측이 배치되는 지지대(32)를 갖는다. 또한, 분할 장치(30)는, 지지대(32)에 지지된 웨이퍼(11)의 표면(11a)측에 대하여 응력을 가하는 압박날(34)을 갖는다.
분할 단계(S40)에서는, 우선 지지대(32) 상에 웨이퍼 유닛(19)을 배치한다. 그리고, 웨이퍼(11)의 표면(11a)측의 분할 예정 라인(11c)에 대하여 압박날(34)을 대고 누른다. 이것에 의해, 개질층(11d) 및 크랙(11e)[즉, 분할 예정 라인(11c)]을 따라서 웨이퍼(11)는 복수의 칩(11f)[도 9의 (B) 참조]으로 분할된다.
또, 본 실시형태에서는, 편광막(13)이 마련되어 있는 웨이퍼(11)의 표면(11a)측을 척테이블에 의해 유지하지 않는다. 그 때문에, 편광막(13)이 척테이블과 접촉하는 것에 의해 파괴되는 것을 방지할 수 있다.
웨이퍼(11)로부터 분할하여 형성되는 각 칩(11f)은, 예컨대 프로젝터 장치에 이용되는 편광 소자이다. 프로젝터 장치는 사람이 시인할 수 있는 영상을 스크린에 투영하기 위한 장치이기 때문에, 웨이퍼(11)로는, 가시광선에 대하여 투명한 유리가 적합하다.
그런데, 편광막(13)을 갖는 웨이퍼(11)를, 압박날(34)이 아니라 절삭 장치에 의해 절삭하여 분할하는 것도 고려된다. 그러나, 절삭시에, 절삭 장치의 블레이드와, 블레이드 및 웨이퍼(11)의 접촉점(즉, 가공점)에 공급되는 절삭수에 의해, 분할 예정 라인(11c) 이외의 영역의 편광막(13)도 파괴된다. 그 때문에, 편광막(13)이 부착된 웨이퍼(11)를 분할할 때에는, 본 실시형태와 같이, 분할 예정 라인(11c) 이외의 영역의 편광막(13)에 부하가 가해지지 않는 방법으로 분할하는 것이 바람직하다.
다음으로, 분할 장치(30)를 이용한 분할 단계(S40) 대신에, 익스팬드 장치(40)를 이용하여 웨이퍼(11)를 분할하는 제2 실시형태를 설명한다. 도 9의 (A)는 제2 실시형태에 따른 익스팬드 장치(40) 상에 고정된 웨이퍼 유닛(19)을 나타내는 일부 단면 측면도이다.
익스팬드 장치(40)는, 웨이퍼(11)의 직경보다 큰 직경을 갖는 원통형의 드럼(42)을 구비한다. 또한, 익스팬드 장치(40)는, 드럼(42)의 상단부를 외주측으로부터 둘러싸도록 설치된 프레임 지지대(48)를 포함하는 프레임 유지 유닛(44)을 구비한다.
프레임 지지대(48)는, 드럼(42)의 직경보다 큰 직경의 개구를 갖고 있고, 드럼(42)의 상단부와 동일한 높이에 배치되어 있다. 또한, 프레임 지지대(48)의 외주측의 복수 개소에는 클램프(46)가 설치되어 있다.
프레임 지지대(48)의 위에 웨이퍼 유닛(19)을 얹고, 클램프(46)에 의해 웨이퍼 유닛(19)의 프레임(17a)을 고정하면, 웨이퍼 유닛(19)이 프레임 지지대(48)에 의해 고정된다.
프레임 지지대(48)는, 수직 방향을 따라서 신장된 복수의 로드(50)에 의해 지지된다. 각 로드(50)의 하단부에는, 원판형의 베이스(도시하지 않음)에 의해 지지되어 있고, 로드(50)를 승강시키는 에어 실린더(52)가 설치되어 있다. 각 에어 실린더(52)를 인입 상태로 하면, 프레임 지지대(48)가 드럼(42)에 대하여 끌어 내려진다.
분할 단계(S45)에서는, 우선 익스팬드 장치(40)의 드럼(42)의 상단의 높이와, 프레임 지지대(48)의 상면의 높이가 일치하도록, 에어 실린더(52)를 작동시켜 프레임 지지대(48)의 높이를 조절한다.
다음으로, 레이저 가공 장치(20B)로부터 반출된 웨이퍼 유닛(19)을 익스팬드 장치(40)의 드럼(42) 및 프레임 지지대(48)의 위에 얹는다. 그 후, 클램프(46)에 의해 프레임 지지대(48)의 위에 웨이퍼 유닛(19)의 프레임(17a)을 고정한다.
다음으로, 에어 실린더(52)를 작동시켜 프레임 유지 유닛(44)의 프레임 지지대(48)를 드럼(42)에 대하여 끌어 내린다. 그렇게 하면, 도 9의 (B)에 나타낸 바와 같이, 지지 테이프(17b)가 외주 방향으로 확장된다. 도 9의 (B)는 제2 실시형태에 따른 분할 단계(S45)를 나타내는 일부 단면 측면도이다.
지지 테이프(17b)가 외주 방향으로 확장되면, 지지 테이프(17b)에 지지된 웨이퍼(11)가 복수의 칩(11f)으로 분리되고, 또한 칩(11f)끼리의 간격이 넓어진다. 이것에 의해, 칩(11f)끼리 X-Y 평면 방향에서 멀어지기 때문에, 개개의 칩(11f)의 픽업이 용이해진다.
또, 제2 실시형태의 변형예에서는, 분할 장치(30)를 이용한 분할 단계(S40)의 후에, 익스팬드 장치(40)를 이용하여 칩(11f)끼리의 간격을 넓혀도 좋다. 이것에 의해, 개개의 칩(11f)의 픽업이 용이해진다.
다음으로, 레이저 가공 홈 형성 단계(S20)의 전에 편광막(13) 상에 수용성의 보호막(61)을 형성하고, 레이저 가공 홈 형성 단계(S20)후에 보호막(61)을 제거하는 제3 실시형태에 관해 설명한다.
도 10은 제3 실시형태에서 사용되는 보호막 도포 세정 장치(60)의 사시도이다. 도 11의 (A)는 보호막 피복 단계(S15)를 나타내는 일부 단면 측면도이며, 도 11의 (B)는 보호막 제거 단계(S25)를 나타내는 일부 단면 측면도이다. 또한, 도 12는 제3 실시형태에 따른 가공 방법의 플로우차트이다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 보호막 도포 세정 장치(60)는, 원판형의 스피너 테이블(68)을 갖는 스피너 테이블 기구(62)를 구비하고 있다. 스피너 테이블(68)은 다공성 재료로 형성된 유지면(68a)을 포함하고, 유지면(68a)은 유로(도시하지 않음)를 통해 흡인 수단(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 흡인 수단이 부압을 작용시키는 것에 의해, 스피너 테이블(68)은, 유지면(68a) 상에 배치된 웨이퍼(11)를 흡인 유지할 수 있다.
스피너 테이블(68)의 외주에는, 웨이퍼 유닛(19)의 프레임(17a)을 누르는 4개의 진자식의 클램프 기구(66)가 설치되어 있다. 스피너 테이블(68)의 단위시간당 회전수가 소정치 이하일 때에는, 클램프 기구(66)의 클로부가 프레임(17a)으로부터 멀어지고, 스피너 테이블(68)의 단위시간당 회전수가 소정치보다 클 때에는, 클로부가 프레임(17a)을 누르도록, 클램프 기구(66)는 구성되어 있다. 단위시간당 회전수의 소정치는, 예컨대 1000 rpm이다.
스피너 테이블(68)의 하측에는, 스피너 테이블(68)과는 반대측의 하면에 개구(도시하지 않음)를 갖는 커버 부재(82)가 설치되어 있다. 또한, 스피너 테이블(68)의 하측에는, 커버 부재(82)의 개구를 통해, 스피너 테이블(68)을 회전 구동시키는 모터(70)의 출력축(70a)이 연결되어 있다.
모터(70)는 원통형상의 케이스에 수용되어 있고, 이 케이스의 주위에는 복수(본 실시형태에서는 3개)의 지지 기구(72)가 설치되어 있다. 각 지지 기구(72)는, 지지 레그(74)와, 지지 레그(74)에 연결된 에어 실린더(76)를 갖는다. 각 지지 기구(72)는, 지지 레그(74)에 의해 모터(70)를 지지하고, 에어 실린더(76)를 상하 방향으로 이동시킨다.
스피너 테이블(68) 및 커버 부재(82)의 주위에는, 세정수 받침 기구(64)가 설치되어 있다. 세정수 받침 기구(64)는, 사용한 세정수를 일시적으로 저류하는 세정수 받침 용기(78)를 갖는다. 세정수 받침 용기(78)의 하측에는, 세정수 받침 용기(78)를 지지하는 복수의 지지 레그(80)가 접속되어 있다.
세정수 받침 용기(78)는, 원통형의 외측벽(78a)과, 외측벽(78a)보다 높이가 낮고 커버 부재(82)의 하측에 위치하는 원통형의 내측벽(78b)과, 외측벽(78a) 및 내측벽(78b)의 각 바닥부를 접속하는 링형의 바닥벽(78c)을 갖는다.
바닥벽(78c)의 일부에는 배수구(78d)가 설치되어 있다. 배수구(78d)에는 드레인 호스(84)가 접속되어 있고, 세정수 받침 용기(78)에 일시적으로 저류된 사용한 세정수는, 드레인 호스(84)로부터 보호막 도포 세정 장치(60)의 밖으로 배출된다.
보호막 도포 세정 장치(60)는, 스피너 테이블(68)에 유지된 웨이퍼(11)의 편광막(13)측에 액상 수지를 도포하는 도포 수단(86)을 갖는다. 도포 수단(86)은, 스피너 테이블(68)에 유지된 웨이퍼(11)를 향해 액상 수지를 토출하는 토출 노즐(88)과, 토출 노즐(88)을 지지하는 대략 L자형의 아암(90)을 포함한다.
도포 수단(86)은, 스피너 테이블(68) 중심부에 대응하는 위치와, 스피너 테이블(68) 밖의 후퇴 위치의 사이에서, 아암(90)을 요동시키는 모터(도시하지 않음)를 더 포함한다. 또, 토출 노즐(88)은, 아암(90)을 통해 액상 수지 공급원(도시하지 않음)에 접속되어 있다.
액상 수지는 보호막(61)을 형성하는 재료이다. 이 액상 수지는, 예컨대 PVA(폴리ㆍ비닐ㆍ알콜), PEG(폴리ㆍ에틸렌ㆍ글리콜), PEO(산화폴리에틸렌) 등의 수용성의 수지이다.
보호막 도포 세정 장치(60)는, 적층체(15)를 세정하는 세정수 공급 수단(92)을 갖는다. 세정수 공급 수단(92)은, 스피너 테이블(68)에 유지된 레이저 가공 홈(13b) 형성후의 적층체(15)를 향해 세정수를 분출하는 세정수 노즐(94)과, 세정수 노즐(94)을 지지하는 대략 L자형의 아암(96)을 포함한다.
세정수 공급 수단(92)은, 스피너 테이블(68)의 중심부에 대응하는 위치와, 스피너 테이블(68) 밖의 후퇴 위치의 사이에서, 아암(96)을 요동시키는 모터(도시하지 않음)를 더 포함한다. 또, 세정수 노즐(94)은 아암(96)을 통해 세정수 공급원(도시하지 않음)에 접속되어 있다.
보호막 도포 세정 장치(60)는, 적층체(15)를 건조시키는 에어 공급 수단(98)을 더 갖는다. 에어 공급 수단(98)은, 스피너 테이블(68)에 유지된 세정후의 적층체(15)를 향해 에어를 분출하는 에어 노즐(100)과, 에어 노즐(100)을 지지하는 대략 L자형의 아암(102)을 갖는다.
에어 공급 수단(98)은, 스피너 테이블(68)의 중심부에 대응하는 위치와, 스피너 테이블(68) 밖의 후퇴 위치의 사이에서, 아암(102)을 요동시키는 모터(도시하지 않음)를 더 포함한다. 또, 에어 노즐(100)은, 아암(102)을 통해 에어 공급원(도시하지 않음)에 접속되어 있다.
본 실시형태에서는, 레이저 가공 홈 형성 단계(S20)의 전에, 편광막(13)의 외면(13a)측에 액상의 재료를 도포하여 보호막(61)을 형성한다[보호막 피복 단계(S15)](도 11의 (A) 참조).
예컨대, 보호막 피복 단계(S15)에서는, 유지면(68a)에 적층체(15)의 이면(11b)측을 흡착시켜, 도포 수단(86)의 토출 노즐(88)을 적층체(15) 상으로 이동시킨다. 그 후, 스피너 테이블(68)을 2000 rpm으로 회전시켜, 토출된 수용성의 수지를 편광막(13) 상의 전면에 스핀 코팅한다.
보호막 피복 단계(S15)의 후에, 전술한 레이저 가공 홈 형성 단계(S20)를 행한다. 그리고, 전술한 레이저 가공 홈 형성 단계(S20)의 후에, 세정수 공급 수단(92) 및 에어 공급 수단(98)으로부터 적층체(15)에 세정수 및 에어를 분사하여 보호막(61)을 제거한다[보호막 제거 단계(S25)][도 11의 (B) 참조].
예컨대, 보호막 제거 단계(S25)에서는, 세정수 노즐(94) 및 에어 노즐(100)로부터 세정수(순수) 및 에어를 각각 적층체(15)에 공급하면서, 스피너 테이블(68)을 100 rpm 내지 200 rpm의 저속으로 회전시켜 적층체(15)를 세정한다.
본 실시형태에서는, 레이저 가공 홈(13b)의 형성전에 편광막(13) 상에 보호막(61)을 형성함으로써, 레이저 가공 홈 형성 단계(S20)에서 어블레이션된 편광막(13)의 잔해가 편광막(13)이 아니라 보호막(61) 상에 부착된다. 그 때문에, 잔해가 편광막(13)에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 레이저 가공 홈 형성 단계(S20)의 후에, 어블레이션된 편광막(13)의 잔해가 부착된 보호막(61)을 세정수로 씻어내는 것에 의해, 보호막(61)과 함께 잔해를 적층체(15) 상에서 제거할 수 있다.
다음으로, 레이저빔(L2)의 직경 및 레이저 가공 홈(13b)의 폭(W)의 조건을 변경한 변형예에 관해 설명한다. 레이저빔(L2)은, 횡축을 웨이퍼(11)의 표면(11a)에서의 스폿의 직경 방향으로 하고, 종축을 에너지로 한 경우에, 대략 가우시안 형상의 프로파일을 갖는다.
예컨대, 레이저빔(L2)의 직경은, 레이저빔(L2)의 강도의 피크치로부터 그 피크치의 (1/e2)배(e는 자연 대수)가 되는 범위에 의해 정해진다. 또한, 레이저빔(L2)의 직경보다 외측에는, 직경의 내측 부분의 강도에 비하여 강도가 약한 레이저빔(L2)의 에지 부분이 존재한다.
도 13의 (A), 도 13의 (B) 및 도 13의 (C)에서는, 레이저빔(L2)의 에지 부분을 도시하지 않고, 레이저빔(L2)의 직경의 내측 부분만을 도시하고 있다. 도 13의 (A)는, 편광막(13)의 외면(13a)에서의 레이저빔(L2)의 직경에 비하여 레이저 가공 홈(13b)의 폭(W1)이 충분히 큰 경우의 적층체(15)의 단면도이다. 이 경우, 편광막(13)은, 레이저빔(L2)에 의해 어블레이션되지는 않는다.
그러나, 편광막(13)의 외면(13a)에서의 레이저빔(L2)의 직경보다 폭(W1)을 크게 하기 위해서는, 레이저 가공 홈 형성 단계(S20)에서, 하나의 레이저 가공 홈(13b)을 형성하기 위해 편광막(13)에 레이저빔(L1)을 직선형으로 조사하는 횟수를 늘릴 필요가 있다.
따라서, 하나의 직선형의 레이저 가공 홈(13b)을 형성할 때에 레이저빔(L1)을 직선형으로 조사하는 횟수를 저감하기 위해, 레이저 가공 홈(13b)의 폭(W)을, 개질층 형성 단계(S30)에서 편광막(13)에 손상이 생기지 않는 범위에서 최소로 설정해도 좋다. 이것에 의해, 레이저 가공 홈 형성 단계(S20)에서의 가공 시간을 짧게 할 수 있다.
예컨대, 편광막(13)의 외면(13a)에서의 레이저빔(L2)의 직경이 100 ㎛인 레이저빔(L2)으로 개질층 형성 단계(S30)를 행하는 경우에, 편광막(13)에 손상이 생기지 않는 레이저 가공 홈(13b)의 최소의 폭(W2)은 100 ㎛이다. 단, 레이저빔(L2)의 에너지, 웨이퍼(11) 가공의 용이함 등에 의해, 최소의 폭(W2)은 ±30% 정도 변화하는 경우도 있다.
이 100 ㎛ 폭의 레이저 가공 홈(13b)을 형성하기 위해서는, 레이저 가공 홈 형성 단계(S20)에서, 예컨대, 편광막(13)의 외면(13a)에서의 레이저빔(L2)의 직경이 45 ㎛인 레이저빔(L1)을 편광막(13) 상에서 부분적으로 중첩하면서 직선형으로 3회 조사한다.
도 13의 (B)는 편광막(13)의 외면(13a)에서의 레이저빔(L2)의 직경이 레이저 가공 홈(13b)의 폭(W2)과 거의 동일한 경우의 적층체(15)의 단면도이다. 도 13의 (B)의 예에서는, 레이저 가공 홈 형성 단계(S20)의 작업에 요하는 시간을, 도 13의 (A)의 예에 비하여 단축할 수 있는 점이 유리하다.
비교예로서, 편광막(13)의 외면(13a)에서의 레이저빔(L2)의 직경에 비하여 레이저 가공 홈(13b)의 폭(W3)이 충분히 작은 경우의 적층체(15)의 단면도를 도 13의 (C)에 나타낸다. 도 13의 (C)의 예에서는, 레이저 가공 홈 형성 단계(S20)의 작업에 요하는 시간을 도 13의 (B)의 예보다 단축할 수 있지만, 개질층 형성 단계(S30)의 레이저빔(L2)에 의해 편광막(13)이 어블레이션되기 때문에 바람직하지 않다.
그런데, 레이저빔(L2)이 조사된 편광막(13)의 외면(13a)에는, 레이저빔(L2)의 직경의 외측에 위치하는 에지 부분도 조사되고 있다. 레이저빔(L2)의 에지 부분은, 레이저빔(L2)의 직경의 내측 부분에 비하여 에너지가 낮기 때문에, 개질층 형성 단계(S30)에서 편광막(13)을 어블레이션하지 않고, 편광막(13)에 손상을 줄 가능성은 낮다.
레이저빔(L2)의 에지 부분은, 개질층 형성 단계(S30)에서 편광막(13)에 흡수 또는 반사시키는 것보다 편광막(13)을 투과시키는 편이 바람직하다. 이것에 의해, 웨이퍼(11)의 내부에 위치하는 레이저빔(L2)의 집광점의 에너지를 보다 향상시킬 수 있다.
레이저빔(L2)은 직선 편광이기 때문에, 레이저빔(L2)의 편광 방향을 편광막(13)에 대하여 조절함으로써, 레이저빔(L2)의 편광막(13)에 대한 흡수 또는 반사와 투과를 조절할 수 있다.
편광막(13)이 전술한 와이어 그리드 편광막인 경우에, 스트라이프형인 볼록부의 연신 방향과, 레이저빔(L2)의 편광 방향이 평행하면, 레이저빔(L2)은 편광막(13)에 흡수 또는 반사된다.
예컨대, 레이저빔(L2)의 편광 방향이 와이어 그리드 편광막의 볼록부의 연신 방향과 평행하거나, 또는 레이저빔(L2)의 편광 방향이 와이어 그리드 편광막의 볼록부의 연신 방향과 평행한 성분을 포함하는 경우, 레이저빔(L2)의 에지 부분은 편광막(13)에 의해 거의 흡수 또는 반사된다.
이에 비해, 레이저빔(L2)의 편광 방향이 스트라이프형인 볼록부의 연신 방향과 직교하는 경우, 편광막(13)의 외면(13a)에서의 레이저빔(L2)의 스폿 직경의 내측 부분 및 에지 부분의 양쪽이 모두 편광막(13)을 투과한다.
도 14의 (A) 및 도 14의 (B)의 예에서는, 레이저빔(L2)의 에지 부분(L2a)이 편광막(13)에 흡수 또는 반사되는 모습을 명시하기 위해, 레이저빔(L2)의 직경에 더하여, 에지 부분(L2a)을 도 13의 (B)의 레이저빔(L2)에 추가하고 있다.
도 14의 (A)는 편광막(13)의 외면(13a)에서의 레이저빔(L2)의 직경이 레이저 가공 홈(13b)의 폭(W2)과 거의 동일하고, 또한 레이저빔(L2)의 에지 부분(L2a)이 편광막(13)을 투과하지 않는 경우의 적층체(15)의 단면도이다. 또, 전술한 바와 같이, 폭(W2)은 편광막(13)에 손상이 생기지 않는 레이저 가공 홈(13b)의 최소의 폭이다.
이에 비하여, 도 14의 (B)는 편광막(13)의 외면(13a)에서의 레이저빔(L2)의 직경이 레이저 가공 홈(13b)의 폭(W2)과 거의 동일하고, 또한 레이저빔(L2)의 에지 부분(L2a)이 편광막(13)을 투과하는 경우의 적층체(15)의 단면도이다.
도 14의 (B)의 예에서의 레이저 가공 헤드(24B)는, 레이저 발진기(도시하지 않음)와 집광 렌즈(24a) 사이에, 레이저빔(L2)의 편광 방향을 바꾸는 파장판(24b)을 갖는다. 파장판(24b)은, 예컨대 λ/2 파장판(즉, 반파장판)이며, 레이저빔(L2)의 편광 방향을 레이저빔(L2)의 진행 방향에 수직인 면내에서 임의의 각도만큼 회전시킬 수 있다.
예컨대, 레이저빔(L2)의 편광 방향이 λ/2 파장판의 광학축(고속축이라고도 함)에 대하여 반시계 방향으로 각도 θ만큼 기울어져 있는 경우에, λ/2 파장판을 투과한 레이저빔(L2)의 편광 방향은, λ/2 파장판의 광학축에 대하여 시계 방향으로 각도 θ만큼 기울어진다. 즉, 레이저빔(L2)의 편광 방향은, λ/2 파장판의 투과전과 투과후에서 각도 2θ만큼 회전한다. 가령, 각도 θ를 45도로 하면, λ/2 파장판을 투과한 레이저빔(L2)의 편광 방향은 90도 회전한다.
레이저 발진기로부터 출사되는 레이저빔(L2)의 편광 방향은 미리 정해져 있다. 그 때문에, 파장판(24b)의 광학축을 적절하게 회전시킴으로써, 레이저빔(L2)의 기지의 편광 방향을 레이저빔(L2)의 진행 방향에 수직인 면내에서 회전시킬 수 있다. 도 14의 (B)의 예에서는, 레이저빔(L2)의 편광 방향이 와이어 그리드 편광막의 볼록부의 연신 방향과 직교하도록, 레이저빔(L2)의 편광 방향을 제어한다.
도 14의 (B)의 예에서는, 레이저빔(L2)의 에지 부분(L2a)이 편광막(13)을 투과할 수 있기 때문에, 레이저빔(L2)의 에지 부분(L2a)의 에너지도 개질층(11d)의 형성에 기여시킬 수 있다. 이것에 의해, 레이저빔(L2)의 에지 부분(L2a)이 편광막(13)에 흡수되는 경우에 비하여 가공 품질을 향상시킬 수 있다.
기타, 상기 실시형태에 따른 구조, 방법 등은, 본 발명이 목적으로 하는 범위를 일탈하지 않는 한 적절하게 변경하여 실시할 수 있다.
11 : 웨이퍼 11a : 표면
11b : 이면 11c : 분할 예정 라인(스트리트)
11d : 개질층 11e : 크랙
11f : 칩 13 : 편광막
13a : 외면 13b : 레이저 가공 홈
15 : 적층체 17a : 프레임
17b : 지지 테이프(다이싱 테이프) 19 : 웨이퍼 유닛
20A, 20B : 레이저 가공 장치 22A, 22B : 레이저 조사 유닛
24A, 24B : 레이저 가공 헤드 24a : 집광 렌즈
24b : 파장판 26A : 촬상 유닛
28A, 28B : 척테이블 28Aa, 28Ba : 유지면
30 : 분할 장치(브레이킹 장치) 32 : 지지대
34 : 압박날 40 : 익스팬드 장치
42 : 드럼 44 : 프레임 유지 유닛
46 : 클램프 48 : 프레임 지지대
50 : 로드 52 : 에어 실린더
60 : 보호막 도포 세정 장치 61 : 보호막
62 : 스피너 테이블 기구 64 : 세정수 받침 기구
66 : 클램프 기구 68 : 스피너 테이블
68a : 유지면 70 : 모터
70a : 출력축 72 : 지지 기구
74 : 지지 레그 76 : 에어 실린더
78 : 세정수 받침 용기 78a : 외측벽
78b : 내측벽 78c : 바닥벽
78d : 배수구 80 : 지지 레그
82 : 커버 부재 84 : 드레인 호스
86 : 도포 수단 88 : 토출 노즐
90 : 아암 92 : 세정수 공급 수단
94 : 세정수 노즐 96 : 아암
98 : 에어 공급 수단 100 : 에어 노즐
102 : 아암

Claims (4)

  1. 표면에 편광막이 형성된 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라서 분할하는 웨이퍼의 가공 방법으로서,
    상기 표면과는 반대측의 상기 웨이퍼의 이면측을, 환형의 프레임에 접착된 지지 테이프에 접착하는 웨이퍼 지지 단계와,
    상기 웨이퍼 지지 단계의 후에, 상기 편광막의 상기 웨이퍼와는 반대측에 위치하는 외면측으로부터 상기 편광막에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 레이저빔을 상기 분할 예정 라인을 따라서 조사하여, 상기 편광막을 분단하는 레이저 가공 홈을 형성하는 레이저 가공 홈 형성 단계와,
    상기 레이저 가공 홈 형성 단계의 후에, 상기 웨이퍼의 내부에 집광점을 위치시키도록 상기 편광막의 상기 외면측으로부터 상기 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저빔을 상기 레이저 가공 홈을 따라서 상기 웨이퍼에 조사함으로써, 상기 웨이퍼의 내부에 개질층을 형성하는 개질층 형성 단계와,
    상기 개질층 형성 단계의 후에, 상기 웨이퍼에 외력을 부여하여, 상기 웨이퍼를 상기 분할 예정 라인을 따라서 분할하는 분할 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 가공 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 레이저 가공 홈 형성 단계의 전에, 상기 편광막의 상기 외면측에 액상의 재료를 도포하여 보호막을 형성하는 보호막 피복 단계와,
    상기 레이저 가공 홈 형성 단계의 후에, 상기 보호막을 제거하는 보호막 제거 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 가공 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 레이저 가공 홈 형성 단계에서 형성되는 상기 레이저 가공 홈의 폭은, 상기 개질층 형성 단계에서 상기 편광막에 손상이 생기지 않는 범위에서 최소로 설정되어 있고,
    상기 개질층 형성 단계에서는, 상기 웨이퍼의 상기 편광막을 투과하는 방향으로 편광 방향이 제어된 상기 레이저빔을 상기 웨이퍼에 조사하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 가공 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 웨이퍼는 유리인 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 가공 방법.
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