KR20210050446A

KR20210050446A - 웨이퍼의 가공 방법

Info

Publication number: KR20210050446A
Application number: KR1020200123646A
Authority: KR
Inventors: 마사루 나카무라; 히사유키 야마오카
Original assignee: 가부시기가이샤 디스코
Priority date: 2019-10-28
Filing date: 2020-09-24
Publication date: 2021-05-07
Also published as: JP7358193B2; US11328956B2; US20210125870A1; JP2021068872A; SG10202010112VA; TW202116466A

Abstract

(과제) 웨이퍼의 내부에 분할 예정 라인을 따라 개질층을 형성하고, 이면측을 연삭하여 개개의 디바이스 칩으로 분할할 때에 웨이퍼의 외주 영역으로부터 미세한 대략 삼각형의 칩이 비산되어 디바이스 칩을 손상시킨다는 문제를 해소할 수 있는 웨이퍼의 가공 방법을 제공한다.
(해결 수단) 웨이퍼의 가공 방법으로서, 웨이퍼에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 분할 예정 라인의 내부에 위치하게 하고 조사하여 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과, 연삭 장치의 척 테이블에 웨이퍼를 유지하고 웨이퍼의 이면을 연삭하여 박화함과 함께 분할 예정 라인의 내부에 형성된 개질층으로부터 웨이퍼의 표면에 형성된 분할 예정 라인을 향하여 발생하는 크랙에 의해 웨이퍼를 개개의 디바이스 칩으로 분할하는 이면 연삭 공정을 포함한다. 그 개질층 형성 공정에 있어서, 그 디바이스 칩보다 표면적이 작은 삼각형 칩이 형성되는 경우에는, 그 삼각형 칩이 구획되는 영역에 있어서 레이저 광선의 조사를 정지시킨다.

Description

웨이퍼의 가공 방법{PROCESSING METHOD OF A WAFER}

본 발명은, 복수의 디바이스가 교차하는 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획되어 표면에 형성된 디바이스 영역과, 그 디바이스 영역을 둘러싸는 외주 잉여 영역을 구비한 웨이퍼를 개개의 디바이스 칩으로 분할하는 웨이퍼의 가공 방법에 관한 것이다.

IC, LSI 등의 복수의 디바이스가 교차하는 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획되어 표면에 형성된 웨이퍼는, 웨이퍼에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 그의 집광점을 분할 예정 라인의 내부에 위치하게 하고 조사하여, 개질층을 형성하여 개개의 디바이스 칩으로 분할하고 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 을 참조).

또, 개질층이 분할 예정 라인의 내부에 형성된 후, 보호 테이프가 배치 형성된 표면을 연삭 장치의 척 테이블에 유지하고, 웨이퍼의 이면을 연삭하여 웨이퍼를 박화함과 함께, 개개의 디바이스 칩으로 분할하는 기술이 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 2 를 참조).

일본 특허공보 제3408805호 일본 특허공보 제4358762호

상기한 특허문헌 2 에 기재된 기술에 의하면, 개질층이 분할 예정 라인을 따라 웨이퍼의 일단으로부터 타단측까지 형성됨으로써, 개질층을 형성한 후, 웨이퍼의 이면측을 연삭하여 그 개질층을 따라 웨이퍼를 개개의 디바이스 칩으로 분할할 때에, 디바이스가 형성된 디바이스 영역이 개개의 디바이스 칩으로 분할될 뿐만 아니라, 디바이스가 형성되어 있지 않은 외주 잉여 영역도 세세하게 분할된다. 특히, 외주 잉여 영역의 외측에 있어서 디바이스 칩보다 작은 대략 삼각형의 칩이 형성되는 영역에서는, 웨이퍼의 이면측을 연삭할 때에, 보호 테이프의 점착력에 의해 그 삼각형의 칩이 유지되지 않고 비산된다. 그러면, 비산된 그 칩이 웨이퍼의 이면에 부착되고, 그 위에서부터 연삭 장치의 연삭 지석에 의해 연삭되게 되어, 연삭 지석에 의해 그 칩이 끌려가, 웨이퍼의 이면에 상처가 나, 디바이스 칩을 손상시킨다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 웨이퍼의 내부에 분할 예정 라인을 따라 개질층을 형성하고, 이면측을 연삭하여 개개의 디바이스 칩으로 분할할 때에, 웨이퍼의 외주 영역으로부터 미세한 대략 삼각형의 칩이 비산되어 웨이퍼의 이면에 부착되고, 연삭 지석에 의해 끌려감으로써 웨이퍼 이면에 상처가 나, 디바이스 칩을 손상시킨다는 문제를 해소할 수 있는 웨이퍼의 가공 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면, 복수의 디바이스가 교차하는 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획되어 표면에 형성된 디바이스 영역과, 그 디바이스 영역을 둘러싸는 외주 잉여 영역을 구비한 웨이퍼를 개개의 디바이스 칩으로 분할하는 웨이퍼의 가공 방법으로서, 웨이퍼에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 그의 집광점을 분할 예정 라인의 내부에 위치하게 하고 조사하여 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과, 그 개질층 형성 공정의 전, 또는 후에 그 웨이퍼의 표면에 보호 부재를 배치 형성하는 보호 부재 배치 형성 공정과, 연삭 장치의 척 테이블에 그 보호 부재측을 유지하고 그 웨이퍼의 이면을 연삭하여 박화함과 함께 그 분할 예정 라인의 내부에 형성된 그 개질층으로부터 그 웨이퍼의 표면에 형성된 그 분할 예정 라인을 향하여 발생하는 크랙에 의해 그 웨이퍼를 개개의 디바이스 칩으로 분할하는 이면 연삭 공정을 포함하고, 그 개질층 형성 공정에 있어서, 그 외주 잉여 영역에 이르는 그 분할 예정 라인 상에 그 레이저 광선을 조사하여 그 개질층을 형성한 경우에, 그 디바이스 칩보다 표면적이 작은 삼각형 칩이 형성되는 경우에는, 그 삼각형 칩이 형성되는 영역에 있어서 그 레이저 광선의 조사를 정지시켜 개질층을 형성하지 않음으로써 그 삼각형 칩이 형성되지 않도록 하는 웨이퍼의 가공 방법이 제공된다.

본 발명에 의하면, 웨이퍼의 이면을 연삭하여 박화함과 함께 분할 예정 라인의 내부에 형성된 개질층으로부터 웨이퍼의 표면에 형성된 분할 예정 라인을 향하여 발생하는 크랙에 의해 웨이퍼를 개개의 디바이스 칩으로 분할하는 이면 연삭 공정을 실시해도, 디바이스 칩보다 표면적이 작은 삼각형 칩이 형성되지 않기 때문에, 웨이퍼의 외주로부터 미세한 삼각형 칩이 비산되어 웨이퍼의 이면에 부착되어, 연삭 지석에 의해 끌려가 웨이퍼의 이면에 상처가 나 디바이스 칩을 손상시킨다는 문제가 해소된다.

도 1 은, 본 실시형태의 피가공물이 되는 웨이퍼, 및 보호 부재의 사시도이다.
도 2 는, 도 1 에 나타내는 보호 부재가 첩착 (貼着) 된 웨이퍼를 레이저 가공 장치의 척 테이블에 재치하는 양태를 나타내는 사시도이다.
도 3 의 (a) 는, 개질층 형성 공정의 실시양태를 나타내는 사시도, (b) 는, (a) 에 나타내는 개질층 형성 공정에 있어서 웨이퍼의 내부에 개질층이 형성되는 양태를 나타내는 일부 확대 단면도이다.
도 4 는, 개질층이 형성된 웨이퍼 전체, 및 일부의 영역을 확대하여 나타내는 평면도이다.
도 5 의 (a) 는, 이면 연삭 공정에 의해 웨이퍼의 이면이 연삭되는 양태를 나타내는 사시도, (b) 는, 이면 연삭 공정에 의해 디바이스 칩이 형성된 양태를 나타내는 사시도이다.

이하, 본 발명 실시형태의 웨이퍼의 가공 방법에 대하여, 첨부 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1 에는, 본 실시형태의 웨이퍼의 가공 방법에 있어서 가공 대상이 되는 웨이퍼 (10), 및 보호 부재 (T) 의 사시도가 기재되어 있다. 웨이퍼 (10) 는, 예를 들어, 실리콘 기판을 포함하고, 복수의 디바이스 (12) 가 교차하는 복수의 분할 예정 라인 (14) 에 의해 구획되어 표면 (10a) 에 형성되어 있다. 웨이퍼 (10) 는, 복수의 디바이스 (12) 가 형성되어 있는 중앙의 디바이스 영역 (10d) 과, 디바이스 영역 (10d) 을 둘러싸고 디바이스 (12) 가 형성되어 있지 않은 외주 잉여 영역 (10e) 을 구비하고 있다. 보호 부재 (T) 는, 예를 들어, 표면에 점착성을 갖는 풀층을 구비한 수지제의 시트이다. 웨이퍼 (10) 와 보호 부재 (T) 를 준비하였다면, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 (10) 의 표면 (10a) 에 보호 부재 (T) 의 풀층측을 위치하게 하여 배치 형성한다 (보호 부재 배치 형성 공정).

상기한 보호 부재 (T) 가 배치 형성된 웨이퍼 (10) 를 준비하였다면, 도 2, 및 도 3 에 나타내는 레이저 가공 장치 (40) (일부만 나타내고 있다) 로 반송하고, 웨이퍼 (10) 의 표면 (10a) 측에 첩착된 보호 부재 (T) 를 하방을 향하여, 웨이퍼 (10) 의 이면 (10b) 측을 상방을 향하여 척 테이블 (42) 의 상면을 구성하는 흡착 척 (44) 에 재치 (載置) 한다. 흡착 척 (44) 은, 통기성을 갖는 부재이고, 도시되지 않은 흡인원에 접속되어 있다. 척 테이블 (42) 상에 재치된 웨이퍼 (10) 는, 그 흡인원을 작동시킴으로써, 척 테이블 (42) 에 흡인 유지된다.

척 테이블 (42) 에 웨이퍼 (10) 를 흡인 유지하였다면, 이동 수단 (도시는 생략) 을 작동시켜, 척 테이블 (42) 을 이동하여, 적외선 카메라를 구비한 얼라인먼트 수단 (도시는 생략) 에 위치하게 하고, 웨이퍼 (10) 를 이면 (10b) 측으로부터 촬상하여, 웨이퍼 (10) 에 있어서의 분할 예정 라인 (14) 을 따른 레이저 광선 (LB) 을 조사해야 할 위치를 검출한다 (얼라인먼트 공정). 그 얼라인먼트 공정을 실시하였다면, 그 이동 수단을 추가로 작동시켜, 척 테이블 (42) 을 이동하여, 도 3 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 레이저 광선 조사 수단 (46) 의 바로 아래에 위치하게 한다.

레이저 광선 조사 수단 (46) 은, 도시가 생략된 광학계를 구비하고 있고, 그 광학계에는, 웨이퍼에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저를 발진하는 레이저 발진기, 레이저 광선 (LB) 의 출력을 조정하는 어테뉴에이터, 광로를 변경하기 위한 미러 등이 포함된다. 그 광학계에 의해 전파된 레이저 광선 (LB) 은, 도 3 의 (a) 에 나타내는 집광기 (47) 에 의해 집광되고, 집광점 (P) 은, 도 3 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 (10) 의 분할 예정 라인 (14) 의 내부에 위치하게 한다. 집광점 (P) 을 웨이퍼 (10) 의 내부에 위치하게 하여, 레이저 광선 조사 수단 (46) 을 작동시키면서, 척 테이블 (42) 을 화살표 X 로 나타내는 가공 이송 방향으로 이동하여, 소정의 방향의 분할 예정 라인 (14) 을 따라 개질층 (100) 을 형성한다. 분할 예정 라인 (14) 을 따라 소정의 개질층 (100) 을 형성하였다면, 그 이동 수단을 작동시켜, 척 테이블 (42) 을 화살표 Y 로 나타내는 방향으로 산출 이송하고, 인접하는 분할 예정 라인 (14) 을 따라, 상기와 동일한 개질층 (100) 을 형성한다. 이하, 동일한 순서를 순차 실시함으로써, 웨이퍼 (10) 의 제 1 방향에 형성된 모든 분할 예정 라인 (14) 을 따라, 개질층 (100) 을 형성한다. 이어서, 척 테이블 (42) 을 90 도 회전시키고, 먼저 개질층 (100) 을 형성한 분할 예정 라인 (14) 과 직교하는 제 2 방향에 형성된 모든 분할 예정 라인 (14) 을 따라, 상기와 동일한 개질층 (100) 을 형성한다 (개질층 형성 공정).

또한, 본 실시형태의 개질층 형성 공정에 있어서 실시되는 레이저 가공 조건은, 예를 들어, 이하와 같이 설정된다.

파장 : 1342 ㎚

반복 주파수 : 90 ㎑

평균 출력 : 1.2 W

가공 이송 속도 : 700 ㎜/초

여기서, 본 실시형태의 개질층 형성 공정에서는, 웨이퍼 (10) 에 대해 개질층 (100) 을 형성할 때에, 외주 잉여 영역 (10e) 에 이르는 모든 분할 예정 라인 (14) 상에 레이저 광선 (LB) 을 조사하여 개질층 (100) 을 형성한 경우에, 추후 설명하는 이면 연삭 공정에 의해 형성되는 디바이스 칩보다 표면적이 작은 삼각형 칩이 형성되는 경우에는, 그 삼각형 칩이 형성되는 영역에 있어서 레이저 광선 (LB) 의 조사를 정지시키고, 개질층 (100) 을 형성하지 않음으로써 그 삼각형 칩이 형성되지 않도록 하고 있다. 이 실시양태에 대하여, 도 4 를 참조하면서 추가로 설명한다.

도 4 에는, 분할 예정 라인 (14) 의 내부에 개질층 (100) 이 형성된 웨이퍼 (10) 의 평면도가 나타나 있다. 여기서, 도 4 에 나타내는 웨이퍼 (10) 의 일점쇄선으로 둘러싸인 영역 A 를 오른쪽 위에 확대하여 나타낸다. 도면 중에서 확대하여 나타난 영역 A 에는, 표면 (10a) 측에 디바이스 (12) (가는 점선으로 나타낸다) 가 형성된 디바이스 영역 (10d) 과, 디바이스 영역 (10d) 을 둘러싸고, 디바이스 (12) 가 형성되어 있지 않은 외주 잉여 영역 (10e) 이 포함되어 있다.

도 4 의 확대된 영역 A 에 나타내는 바와 같이, 상기한 개질층 형성 공정에 있어서, 웨이퍼 (10) 의 분할 예정 라인 (14) 의 내부에 개질층 (100) (굵은 파선으로 나타낸다) 이 형성된다. 여기서, 만일, 외주 잉여 영역 (10e) 에 이르는 분할 예정 라인 (14) 상의 모두에 레이저 광선 (LB) 을 조사하여 개질층 (100') (가는 파선으로 나타낸다) 을 형성한 경우에는, 외주 잉여 영역 (10e) 의 외연부 (10c) 측에, 개질층 (100) 에 둘러싸인 디바이스 (12) 를 포함하는 영역보다 표면적이 작은 대략 삼각형상이 되는 영역 (이하 「미소 삼각형 영역 (16)」이라고 한다) 이 형성되어 버린다. 그리고, 이 미소 삼각형 영역 (16) 이 형성된 상태로, 후술하는 이면 연삭 공정을 실시하면, 디바이스 (12) 가 개개로 분할되어 디바이스 칩 (12A) 이 형성됨과 함께, 미소 삼각형 영역 (16) 이 웨이퍼 (10) 로부터 분리되어 디바이스 칩 (12A) 보다 표면적이 작은 삼각형 칩이 형성되어 버린다. 그러면, 이면 연삭 공정을 한창 실시하고 있을 때에 보호 부재 (T) 로부터 그 삼각 칩이 비산되어, 웨이퍼 (10) 의 이면 (10b) 에 부착되고, 연삭 지석에 의해 끌려가 디바이스 칩 (12A) 을 손상시킨다는 문제가 발생한다. 이것에 대하여, 본 실시형태에서는, 디바이스 칩 (12A) 보다 표면적이 작은 삼각형 칩이 형성되는 것을 회피하기 위하여, 상기한 미소 삼각형 영역 (16) 이 구획되는 영역에 있어서는, 도 4 의 확대된 영역 A 에 나타내는 바와 같이, 분할 예정 라인 (14) 의 연장선 상이라도, 레이저 광선의 조사를 정지시키고, 디바이스 칩 (12A) 보다 표면적이 작은 삼각형 칩을 형성하게 되는 개질층 (100') 을 형성하지 않도록 하고 있다.

상기한 바와 같이 개질층 형성 공정이 실시되었다면, 웨이퍼 (10) 를 개개의 디바이스 칩으로 분할하기 위한 이면 연삭 공정을 실시한다. 또한, 상기한 실시형태에서는, 보호 부재 배치 형성 공정을 개질층 형성 공정 전에 실시하고 있다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 그 개질층 형성 공정 후에 보호 부재 배치 형성 공정을 실시해도 된다. 특히, 개질층 (100) 을 형성하는 레이저 광선 (LB) 을, 웨이퍼 (10) 의 표면 (10a) 으로부터 조사하는 경우에는, 개질층 형성 공정 후에 보호 부재 배치 형성 공정을 실시하는 것이 형편상 좋다. 이하에, 도 5 를 참조하면서, 이면 연삭 공정에 대해 설명한다.

개질층 형성 공정이 실시된 웨이퍼 (10) 는, 연삭 장치 (50) (일부만 나타나 있다) 로 반송되어, 보호 부재 (T) 측을 하방으로 하고, 웨이퍼 (10) 의 이면 (10b) 측을 상방을 향하여, 연삭 장치 (50) 의 척 테이블 (51) 상에 재치된다. 연삭 장치 (50) 는, 척 테이블 (51) 에 더하여, 연삭 수단 (52) 을 구비하고 있다. 연삭 수단 (52) 은, 도시되지 않은 전동 모터에 의해 회전되는 휠 마운트 (54) 와, 휠 마운트 (54) 의 하면에 장착되는 연삭 휠 (56) 과, 연삭 휠 (56) 의 하면에 환상으로 배치 형성된 복수의 연삭 지석 (58) 으로 구성된다. 척 테이블 (51) 의 상면에는, 도시되지 않은 흡인 수단에 접속된 통기성을 갖는 흡착면이 배치 형성되어 있고, 그 흡인 수단을 작동시킴으로써, 척 테이블 (51) 상에 웨이퍼 (10) 가 흡인 유지된다.

웨이퍼 (10) 를 척 테이블 (51) 상에 흡인 유지하였다면, 척 테이블 (51) 을 도 5 의 (a) 에 있어서 화살표 R1 로 나타내는 방향으로, 예를 들어, 300 rpm 으로 회전시키고, 이와 동시에 연삭 수단 (52) 의 연삭 휠 (54) 을 도 5 의 (a) 에 있어서 화살표 R2 로 나타내는 방향으로, 예를 들어, 6000 rpm 으로 회전시킨다. 그리고, 도시되지 않은 연삭 이송 수단을 작동시켜, 연삭 지석 (58) 을 웨이퍼 (10) 의 이면 (10b) 에 상방으로부터 접촉시키고, 예를 들어, 1 ㎛/초의 연삭 이송 속도로 하방, 즉, 척 테이블 (51) 에 대해 수직인 방향으로 소정량 연삭 이송한다. 이 때, 도시되지 않은 측정 게이지에 의해 웨이퍼 (10) 의 두께를 측정하면서 연삭을 진행시킬 수 있고, 웨이퍼 (10) 의 이면 (10b) 이 연삭되어 박화됨과 함께, 도 5 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 분할 예정 라인 (14) 의 내부에 형성된 개질층 (100) 으로부터 웨이퍼 (10) 의 표면 (10a) 에 형성된 분할 예정 라인 (14) 을 향하여 발생하는 크랙에 의해 웨이퍼 (10) 가 개개의 디바이스 칩 (12A) 으로 분할된다 (이면 연삭 공정).

상기한 실시형태에 의하면, 웨이퍼 (10) 에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선 (LB) 의 집광점 (P) 을 분할 예정 라인 (14) 의 내부에 위치하게 하고 조사하여 개질층 (100) 을 형성하는 개질층 형성 공정을 실시하고, 연삭 장치 (50) 에 의해 웨이퍼 (10) 의 이면 (10b) 을 연삭하여 박화함과 함께 분할 예정 라인 (14) 의 내부에 형성된 개질층 (100) 으로부터 웨이퍼 (10) 의 표면 (10a) 에 형성된 분할 예정 라인 (14) 을 향하여 발생하는 크랙에 의해 웨이퍼 (10) 를 개개의 디바이스 칩 (12A) 으로 분할하는 이면 연삭 공정을 실시해도, 디바이스 칩 (12A) 보다 표면적이 작은 삼각형 칩이 형성되지 않기 때문에, 웨이퍼 (10) 의 외주로부터 미세한 삼각형 칩이 비산되어 웨이퍼 (10) 의 이면에 부착되고 연삭 지석 (58) 에 의해 끌려가 웨이퍼의 이면에 흠집이 생겨 디바이스 칩을 손상시킨다는 문제가 해소된다.

10 : 웨이퍼
10a : 표면
10b : 이면
10c : 외연부
10d : 디바이스 영역
10e : 외주 잉여 영역
12 : 디바이스
14 : 분할 예정 라인
16 : 미소 삼각형 영역
40 : 레이저 가공 장치
42 : 척 테이블
44 : 흡착 척
50 : 연삭 장치
51 : 척 테이블
52 : 연삭 수단
54 : 휠 마운트
56 : 연삭 휠
58 : 연삭 지석

Claims

복수의 디바이스가 교차하는 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획되어 표면에 형성된 디바이스 영역과, 그 디바이스 영역을 둘러싸는 외주 잉여 영역을 구비한 웨이퍼를 개개의 디바이스 칩으로 분할하는 웨이퍼의 가공 방법으로서,
웨이퍼에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 그의 집광점을 분할 예정 라인의 내부에 위치하게 하고 조사하여 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과,
그 개질층 형성 공정의 전, 또는 후에 그 웨이퍼의 표면에 보호 부재를 배치 형성하는 보호 부재 배치 형성 공정과,
연삭 장치의 척 테이블에 그 보호 부재측을 유지하고 그 웨이퍼의 이면을 연삭하여 박화함과 함께 그 분할 예정 라인의 내부에 형성된 그 개질층으로부터 그 웨이퍼의 표면에 형성된 그 분할 예정 라인을 향하여 발생하는 크랙에 의해 그 웨이퍼를 개개의 디바이스 칩으로 분할하는 이면 연삭 공정을 포함하고,
그 개질층 형성 공정에 있어서, 그 외주 잉여 영역에 이르는 그 분할 예정 라인 상에 그 레이저 광선을 조사하여 그 개질층을 형성한 경우에, 그 디바이스 칩보다 표면적이 작은 삼각형 칩이 형성되는 경우에는, 그 삼각형 칩이 형성되는 영역에 있어서 그 레이저 광선의 조사를 정지시켜 개질층을 형성하지 않음으로써 그 삼각형 칩이 형성되지 않도록 하는, 웨이퍼의 가공 방법.