KR20220126635A - 웨이퍼의 제조 방법, 칩의 제조 방법, 웨이퍼 및 레이저 빔의 위치 맞춤 방법 - Google Patents

웨이퍼의 제조 방법, 칩의 제조 방법, 웨이퍼 및 레이저 빔의 위치 맞춤 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20220126635A
KR20220126635A KR1020220026467A KR20220026467A KR20220126635A KR 20220126635 A KR20220126635 A KR 20220126635A KR 1020220026467 A KR1020220026467 A KR 1020220026467A KR 20220026467 A KR20220026467 A KR 20220026467A KR 20220126635 A KR20220126635 A KR 20220126635A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wafer
laser beam
substrate
region
laser processing
Prior art date
Application number
KR1020220026467A
Other languages
English (en)
Inventor
카즈키 하시모토
Original Assignee
가부시기가이샤 디스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시기가이샤 디스코 filed Critical 가부시기가이샤 디스코
Publication of KR20220126635A publication Critical patent/KR20220126635A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/035—Aligning the laser beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/362—Laser etching
    • B23K26/364—Laser etching for making a groove or trench, e.g. for scribing a break initiation groove
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/50—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
    • B23K26/53—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece for modifying or reforming the material inside the workpiece, e.g. for producing break initiation cracks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
    • B23K26/702—Auxiliary equipment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02002—Preparing wafers
    • H01L21/02005—Preparing bulk and homogeneous wafers
    • H01L21/02008—Multistep processes
    • H01L21/0201—Specific process step
    • H01L21/02013—Grinding, lapping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • H01L21/3043—Making grooves, e.g. cutting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/68—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76886—Modifying permanently or temporarily the pattern or the conductivity of conductive members, e.g. formation of alloys, reduction of contact resistances
    • H01L21/76892—Modifying permanently or temporarily the pattern or the conductivity of conductive members, e.g. formation of alloys, reduction of contact resistances modifying the pattern
    • H01L21/76894—Modifying permanently or temporarily the pattern or the conductivity of conductive members, e.g. formation of alloys, reduction of contact resistances modifying the pattern using a laser, e.g. laser cutting, laser direct writing, laser repair
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B23K2101/40—Semiconductor devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Dicing (AREA)

Abstract

(과제) 칩의 강도의 저하를 억제하면서 레이저 빔의 조사 위치를 적절히 조절하는 것이 가능한 웨이퍼의 제조 방법을 제공한다.
(해결 수단) 웨이퍼의 제조 방법으로서, 기판과, 기판의 표면측에 설치된 적층체를 포함하고, 서로 교차하도록 배열된 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획된 복수의 영역에 복수의 디바이스가 설치된 디바이스 영역과, 디바이스 영역을 둘러싸는 외주 잉여 영역을 구비하는 웨이퍼를 준비하는 준비 단계와, 적층체에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 제1 레이저 빔을 웨이퍼의 적층체측으로부터 분할 예정 라인을 따라 조사하여, 분할 예정 라인을 따른 레이저 가공홈을 형성하는 레이저 가공홈 형성 단계를 포함하고, 제1 레이저 빔의 조사 조건은, 디바이스 영역보다 외주 잉여 영역에 있어서 적층체의 용융이 발생하기 쉬워지도록 설정된다.

Description

웨이퍼의 제조 방법, 칩의 제조 방법, 웨이퍼 및 레이저 빔의 위치 맞춤 방법{METHOD OF MANUFACTURING WAFER, METHOD OF MANUFACTURING CHIP, METHOD FOR ALIGNMENT OF WAFER AND LASER BEAM}
본 발명은, 웨이퍼, 그 웨이퍼의 제조 방법, 그 웨이퍼를 분할하여 칩을 제조하는 칩의 제조 방법, 및, 그 웨이퍼의 가공에 사용되는 레이저 빔의 위치 맞춤 방법에 관한 것이다.
휴대 전화, 퍼스널 컴퓨터 등의 여러 가지 전자 기기에 장착되는 칩의 제조에는, 서로 교차하는 복수의 분할 예정 라인(스트리트)에 의해 구획된 복수의 영역에 각각 디바이스가 설치된 웨이퍼가 사용된다. 이 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라 분할함으로써, 디바이스를 각각 구비하는 복수의 칩(디바이스 칩)이 얻어진다.
웨이퍼의 분할에는, 환형의 절삭 블레이드로 피가공물을 절삭하는 절삭 장치가 사용된다. 한편, 최근에는, 레이저 가공에 의해 웨이퍼를 분할하는 프로세스의 개발도 진행되고 있다. 웨이퍼의 레이저 가공에는, 피가공물을 유지하는 척 테이블과, 피가공물에 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사 유닛을 구비하는 레이저 가공 장치가 사용된다.
예를 들어, 웨이퍼에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 빔을 웨이퍼의 내부에서 집광시키면서, 레이저 빔을 분할 예정 라인을 따라 주사함으로써, 웨이퍼의 내부에 개질층이 분할 예정 라인을 따라 형성된다. 웨이퍼의 개질층이 형성된 영역은, 다른 영역보다 연약해진다. 그 때문에, 개질층이 형성된 웨이퍼에 외력을 부여하면, 개질층이 분할 기점으로서 기능하여 웨이퍼가 분할 예정 라인을 따라 분할된다.
디바이스 칩의 제조에 사용되는 웨이퍼는, 실리콘 등의 반도체 재료로 이루어지는 기판과, 기판의 표면측에 설치된 적층체를 포함한다. 적층체는, 전극으로서 기능하는 도전막, 층간 절연막으로서 기능하는 절연막(예를 들어, 저유전율 절연막(Low-k막)) 등의 각종 박막이 적층된 구조를 갖는다. 기판의 표면측에 적층체를 형성함으로써, 반도체 디바이스나, 반도체 디바이스의 검사를 실시하기 위한 TEG(Test Element Group) 등이 구성된다.
또한, 웨이퍼를 분할할 때에 적층체가 분할 예정 라인 상에 잔존하고 있으면, 웨이퍼의 분할의 방해가 되는 경우가 있다. 그래서, 웨이퍼의 분할 전에 레이저 가공에 의해 미리 적층체를 분할 예정 라인을 따라 분단해 두는 처리가 실시되는 경우가 있다(특허문헌 1 참조). 이에 의해, 웨이퍼가 적절히 분할되기 쉬워짐과 함께, 웨이퍼의 분할 시에 적층체에 포함되는 박막이 박리되어 디바이스가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
적층체의 분단은, 적층체에 레이저 빔을 조사하여 기판에 도달하는 깊이의 홈(레이저 가공홈)을 형성함으로써 실시된다. 이 때, 적층체뿐만 아니라 기판의 표면측에도 레이저 빔이 조사되어, 기판에 가공흔이 형성되는 경우가 있다. 이 경우, 웨이퍼의 분할에 의해 얻어지는 디바이스 칩에 가공흔이 잔존하여, 디바이스 칩의 항절 강도(굽힘 강도)가 저하될 우려가 있다.
그래서, 적층체가 완전하게는 분단되지 않도록 기판에 도달하지 않는 깊이의 레이저 가공홈을 적층체에 형성하고, 레이저 가공홈을 적층체의 분할 기점으로서 이용하는 수법이 제안되어 있다(특허문헌 2 참조). 이 수법을 사용함으로써, 기판에 가공흔이 형성되는 것을 회피하고, 디바이스 칩의 항절 강도의 저하를 방지할 수 있다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2007-173475호 특허문헌 2: 일본 공개특허공보 2013-254867호
상기와 같이 적층체에 레이저 가공홈이 형성된 후, 레이저 빔의 조사에 의해 기판의 내부에 개질층이 형성되어, 웨이퍼가 분할된다. 또한, 개질층을 형성할 때에는, 기판의 표면측에 설치된 적층체에 의해 레이저 빔의 조사가 저해되지 않도록, 기판의 이면측으로부터 레이저 빔이 조사된다. 그 때문에, 기판은, 표면측(적층체측)이 척 테이블의 유지면에 대면하고, 이면측이 상방에 노출되도록 배치된다.
또한, 웨이퍼를 적절히 분할하기 위해서는, 적층체에 설치된 레이저 가공홈과 겹치는 위치에 개질층을 형성하는 것이 요구된다. 그 때문에, 기판에 레이저 빔을 조사하기 전에는, 레이저 가공홈을 따라 레이저 빔이 주사되도록, 기판과 레이저 빔의 위치 맞춤(얼라인먼트)이 실시된다.
일반적으로, 기판의 표면측(적층체측)이 척 테이블에 의해 유지되어 있는 경우에는, 적외선 카메라에 의해 기판을 이면측으로부터 촬상하고, 기판을 통해 적층체에 설치되어 있는 레이저 가공홈을 관찰한다. 그리고, 레이저 가공홈의 위치에 기초하여, 척 테이블의 위치가 조절된다. 그러나, 전술한 바와 같이 기판에 도달하지 않는 깊이의 레이저 가공홈이 형성되어 있는 경우에는, 기판과 레이저 가공홈 사이에 적층체의 일부(잔존부)가 잔존하고, 잔존부에 의해 레이저 가공홈의 촬상이 방해된다. 그 결과, 레이저 가공홈을 관찰할 수 없어, 얼라인먼트의 실시가 곤란해진다.
본 발명은, 이러한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 칩의 강도의 저하를 억제하면서 레이저 빔의 조사 위치를 적절히 조절하는 것이 가능한 웨이퍼, 그 웨이퍼의 제조 방법, 그 웨이퍼를 분할하여 칩을 제조하는 칩의 제조 방법, 또는, 그 웨이퍼의 가공에 사용되는 레이저 빔의 위치 맞춤 방법의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 기판과, 그 기판의 표면측에 설치된 적층체를 포함하고, 서로 교차하도록 배열된 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획된 복수의 영역에 복수의 디바이스가 설치된 디바이스 영역과, 그 디바이스 영역을 둘러싸는 외주 잉여 영역을 구비하는 웨이퍼를 준비하는 준비 단계와, 상기 적층체에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 제1 레이저 빔을 상기 웨이퍼의 상기 적층체측으로부터 상기 분할 예정 라인을 따라 조사하여, 상기 분할 예정 라인을 따른 레이저 가공홈을 형성하는 레이저 가공홈 형성 단계를 포함하고, 상기 제1 레이저 빔의 조사 조건은, 상기 디바이스 영역보다 상기 외주 잉여 영역에 있어서 상기 적층체의 용융이 발생하기 쉬워지도록 설정되는 웨이퍼의 제조 방법이 제공된다.
또한, 바람직하게는, 상기 외주 잉여 영역에 조사되는 상기 제1 레이저 빔의 에너지 밀도는, 상기 디바이스 영역에 조사되는 상기 제1 레이저 빔의 에너지 밀도보다 크다. 또한, 바람직하게는, 상기 외주 잉여 영역에 조사되는 상기 제1 레이저 빔의 피크 파워는, 상기 디바이스 영역에 조사되는 상기 제1 레이저 빔의 피크 파워보다 크다. 또한, 바람직하게는, 상기 외주 잉여 영역에 조사되는 상기 제1 레이저 빔의 오버랩률은, 상기 디바이스 영역에 조사되는 상기 제1 레이저 빔의 오버랩률보다 크다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태에 의하면, 기판과, 그 기판의 표면측에 설치된 적층체를 포함하고, 서로 교차하도록 배열된 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획된 복수의 영역에 복수의 디바이스가 설치된 디바이스 영역과, 그 디바이스 영역을 둘러싸는 외주 잉여 영역을 구비하는 웨이퍼를 준비하는 준비 단계와, 상기 적층체에 대해 흡수성을 갖는 파장의 제1 레이저 빔을 상기 웨이퍼의 상기 적층체측으로부터 상기 분할 예정 라인을 따라 조사하여, 상기 분할 예정 라인을 따른 레이저 가공홈을 형성하는 레이저 가공홈 형성 단계를 포함하고, 상기 외주 잉여 영역에 형성되는 상기 레이저 가공홈은, 상기 디바이스 영역에 형성되는 상기 레이저 가공홈보다 깊은 웨이퍼의 제조 방법이 제공된다.
또한, 바람직하게는, 상기 디바이스 영역에는, 상기 기판에 도달하지 않는 깊이의 상기 레이저 가공홈이 형성되고, 상기 외주 잉여 영역에는, 상기 기판에 도달하는 깊이의 상기 레이저 가공홈이 형성된다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태에 의하면, 기판과, 상기 기판의 표면측에 설치된 적층체를 포함하고, 서로 교차하도록 배열된 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획된 복수의 영역에 복수의 디바이스가 설치된 디바이스 영역과, 그 디바이스 영역을 둘러싸는 외주 잉여 영역을 구비하는 웨이퍼를 준비하는 준비 단계와, 상기 적층체에 대해 흡수성을 갖는 파장의 제1 레이저 빔을 상기 웨이퍼의 상기 적층체측으로부터 상기 분할 예정 라인을 따라 조사하여, 상기 분할 예정 라인을 따른 레이저 가공홈을 형성하는 레이저 가공홈 형성 단계와, 상기 레이저 가공홈 형성 단계를 실시한 후, 상기 기판에 대하여 투과성을 갖는 파장의 제2 레이저 빔의 집광 위치를 상기 기판의 내부에 위치시켜 상기 제2 레이저 빔을 상기 기판의 이면측으로부터 상기 분할 예정 라인을 따라 조사하여, 상기 분할 예정 라인을 따른 개질층을 형성하는 개질층 형성 단계와, 상기 개질층 형성 단계를 실시한 후, 상기 웨이퍼에 대하여 외력을 부여하여 상기 웨이퍼를 상기 분할 예정 라인을 따라 분할하는 분할 단계를 포함하고, 상기 제1 레이저 빔의 조사 조건은, 상기 디바이스 영역보다 상기 외주 잉여 영역에 있어서 상기 적층체의 용융이 발생하기 쉬워지도록 설정되는 칩의 제조 방법이 제공된다.
또한, 바람직하게는, 상기 외주 잉여 영역에 조사되는 상기 제1 레이저 빔의 에너지 밀도는, 상기 디바이스 영역에 조사되는 상기 제1 레이저 빔의 에너지 밀도보다 크다. 또한, 바람직하게는, 상기 외주 잉여 영역에 조사되는 상기 제1 레이저 빔의 피크 파워는, 상기 디바이스 영역에 조사되는 상기 제1 레이저 빔의 피크 파워보다 크다. 또한, 바람직하게는, 상기 외주 잉여 영역에 조사되는 상기 제1 레이저 빔의 오버랩률은, 상기 디바이스 영역에 조사되는 상기 제1 레이저 빔의 오버랩률보다 크다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태에 의하면, 기판과, 상기 기판의 표면측에 설치된 적층체를 포함하고, 서로 교차하도록 배열된 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획된 복수의 영역에 복수의 디바이스가 설치된 디바이스 영역과, 그 디바이스 영역을 둘러싸는 외주 잉여 영역을 구비하는 웨이퍼를 준비하는 준비 단계와, 상기 적층체에 대해 흡수성을 갖는 파장의 제1 레이저 빔을 상기 웨이퍼의 상기 적층체측으로부터 상기 분할 예정 라인을 따라 조사하여, 상기 분할 예정 라인을 따른 레이저 가공홈을 형성하는 레이저 가공홈 형성 단계와, 상기 레이저 가공홈 형성 단계를 실시한 후, 상기 기판에 대하여 투과성을 갖는 파장의 제2 레이저 빔의 집광 위치를 상기 기판의 내부에 위치시켜 상기 제2 레이저 빔을 상기 기판의 이면측으로부터 상기 분할 예정 라인을 따라 조사하여, 상기 분할 예정 라인을 따른 개질층을 형성하는 개질층 형성 단계와, 상기 개질층 형성 단계를 실시한 후, 상기 웨이퍼에 대하여 외력을 부여하여 상기 웨이퍼를 상기 분할 예정 라인을 따라 분할하는 분할 단계를 포함하고, 상기 외주 잉여 영역에 형성되는 상기 레이저 가공홈은, 상기 디바이스 영역에 형성되는 상기 레이저 가공홈보다 깊은 칩의 제조 방법이 제공된다.
또한, 바람직하게는, 상기 디바이스 영역에는, 상기 기판에 도달하지 않는 깊이의 상기 레이저 가공홈이 형성되고, 상기 외주 잉여 영역에는, 상기 기판에 도달하는 깊이의 상기 레이저 가공홈이 형성된다. 또한, 바람직하게는, 상기 칩의 제조 방법은, 상기 레이저 가공홈 형성 단계를 실시한 후, 또한, 상기 개질층 형성 단계를 실시하기 전에, 상기 기판의 이면측으로부터 상기 외주 잉여 영역에 형성된 상기 레이저 가공홈을 관찰하고, 상기 제2 레이저 빔이 상기 레이저 가공홈과 겹치는 영역에 조사되도록, 상기 웨이퍼와 상기 제2 레이저 빔의 위치 관계를 조절하는 위치 맞춤 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태에 의하면, 기판과, 상기 기판의 표면측에 설치된 적층체를 포함하고, 격자형으로 배열된 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획된 복수의 영역에 복수의 디바이스가 설치된 디바이스 영역과, 그 디바이스 영역을 둘러싸는 외주 잉여 영역을 구비하는 웨이퍼에 있어서, 상기 적층체에는, 상기 분할 예정 라인을 따른 홈이 설치되고, 상기 외주 잉여 영역에 설치된 상기 홈은, 상기 디바이스 영역에 설치된 상기 홈보다 깊은 웨이퍼가 제공된다.
또한, 바람직하게는, 상기 디바이스 영역에는, 상기 기판에 도달하지 않는 깊이의 상기 홈이 설치되고, 상기 외주 잉여 영역에는, 상기 기판에 도달하는 깊이의 상기 홈이 설치되어 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태에 의하면, 기판과, 그 기판의 표면측에 설치된 적층체를 포함하고, 서로 교차하도록 배열된 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획된 복수의 영역에 복수의 디바이스가 설치된 디바이스 영역과, 그 디바이스 영역을 둘러싸는 외주 잉여 영역을 구비하고, 상기 분할 예정 라인을 따른 홈이 상기 적층체에 설치된 웨이퍼를 준비하는 홈 형성 웨이퍼 준비 단계와, 상기 기판의 이면측으로부터 상기 외주 잉여 영역에 형성된 상기 홈을 관찰하여, 레이저 빔이 상기 홈과 겹치는 영역에 조사되도록, 상기 웨이퍼와 상기 레이저 빔의 위치 관계를 조절하는 위치 맞춤 단계를 포함하고, 상기 외주 잉여 영역에 설치된 상기 홈은, 상기 디바이스 영역에 설치된 상기 홈보다 깊은 레이저 빔의 위치 맞춤 방법이 제공된다.
또한, 바람직하게는, 상기 디바이스 영역에는, 상기 기판에 도달하지 않는 깊이의 상기 홈이 설치되고, 상기 외주 잉여 영역에는, 상기 기판에 도달하는 깊이의 상기 홈이 설치되어 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 웨이퍼의 디바이스 영역에는, 기판에 도달하지 않는 깊이의 레이저 가공홈이 형성된다. 이에 의해, 기판에 가공흔이 잔존하여 칩의 항절 강도가 저하되는 것을 회피하면서, 적층체의 분할 기점으로서 기능하는 레이저 가공홈을 형성할 수 있다. 또한, 웨이퍼의 외주 잉여 영역에는, 디바이스 영역에 형성되는 레이저 가공홈보다 깊은 레이저 가공홈이 형성된다. 이에 의해, 외주 잉여 영역의 레이저 가공홈을 기판의 이면측으로부터 관찰하기 쉬워져, 레이저 가공홈의 위치에 기초하는 웨이퍼와 제2 레이저 빔의 위치 맞춤(얼라인먼트)이 용이해진다. 그 결과, 칩의 강도의 저하를 억제하면서 제2 레이저 빔의 조사 위치를 적절히 조절하는 것이 가능해진다.
도 1(A)는 웨이퍼를 도시하는 사시도이고, 도 1(B)는 웨이퍼의 일부를 도시하는 단면도이다.
도 2는 환형의 프레임에 의해 지지된 웨이퍼를 나타내는 사시도이다.
도 3은 레이저 가공 장치를 나타내는 일부 단면 정면도이다.
도 4(A)는 외주 잉여 영역의 일단부에 레이저 빔이 조사될 때의 웨이퍼의 일부를 나타내는 단면도이고, 도 4(B)는 디바이스 영역에 레이저 빔이 조사될 때의 웨이퍼의 일부를 나타내는 단면도이고, 도 4(C)는 외주 잉여 영역의 타단부에 레이저 빔이 조사될 때의 웨이퍼의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 5(A)는 웨이퍼의 외주 잉여 영역의 일부를 나타내는 단면도이고, 도 5(B)는 웨이퍼의 디바이스 영역의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 6(A)는 위치 맞춤 단계에 있어서의 레이저 가공 장치를 나타내는 일부 단면 정면도이고, 도 6(B)는 촬상 유닛에 의해 촬상되는 웨이퍼를 나타내는 단면도이다.
도 7은 개질층 형성 단계에 있어서의 레이저 가공 장치를 나타내는 일부 단면 정면도이다.
도 8(A)는 개질층이 형성된 웨이퍼의 외주 잉여 영역의 일부를 도시한 단면도이고, 도 8(B)는 개질층이 형성된 웨이퍼의 디바이스 영역의 일부를 도시한 단면도이다.
도 9는 연삭 장치를 나타내는 사시도이다.
도 10(A)는 확장 장치를 도시한 일부 단면 정면도이고, 도 10(B)는 테이프를 확장하는 확장 장치를 도시한 일부 단면 정면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 형태에 관한 실시 형태를 설명한다. 우선, 본 실시형태에 따른 웨이퍼의 제조 방법 및 칩의 제조 방법에 이용하는 것이 가능한 웨이퍼의 구성예에 대해서 설명한다. 도 1(A)는 웨이퍼(11)를 도시하는 사시도이다.
웨이퍼(11)는 원반형의 기판(13)을 포함한다. 예를 들어 기판(13)은 실리콘 등의 반도체 재료로 이루어지고, 서로 대략 평행한 표면(제1 면)(13a)과 이면(제2 면)(13b)을 구비한다. 다만, 기판(13)의 재질, 형상, 구조, 크기 등에 제한은 없다. 예를 들어 기판(13)은 실리콘 이외의 반도체(GaAs, SiC, InP, GaN 등), 사파이어, 유리, 세라믹스, 수지, 금속 등으로 이루어지는 기판이라도 좋다. 또한, 기판(13)의 이면(13b)은, 웨이퍼(11)의 이면(제2면)(11b)에 상당한다.
기판(13)의 표면(13a)측에는, 적층된 복수의 박막을 포함하는 적층체(15)가 설치되어 있다. 적층체(15)는, 전극으로서 기능하는 도전막, 층간 절연막으로서 기능하는 절연막(예를 들어, 저유전율 절연막(Low-k막)) 등의 각종 박막을 포함하고, 기판(13)의 표면(13a)측의 전체에 걸쳐 형성되어 있다. 또한, 적층체(15)의 표면(상면)은 웨이퍼(11)의 표면(제1면)(11a)에 상당한다.
웨이퍼(11)는, 서로 교차하도록 격자형으로 배열된 복수의 분할 예정 라인(스트리트)(17)에 의해, 복수의 직사각형의 영역으로 구획되어 있다. 그리고, 분할 예정 라인(17)에 의해 구획된 복수의 영역에는 각각, IC(Integrated Circuit), LSI(Large Scale Integration), MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 디바이스 등의 디바이스(19)가 형성되어 있다. 다만, 디바이스(19)의 종류, 수량, 형상, 구조, 크기, 배치 등에 제한은 없다.
웨이퍼(11)는, 복수의 디바이스(19)가 형성된 대략 원형의 디바이스 영역(21)과, 디바이스 영역(21)을 둘러싸는 외주 잉여 영역(23)을 구비한다. 외주 잉여 영역(23)은, 기판(13) 및 적층체(15)의 외주연을 포함하는 소정의 폭(예를 들어 2mm 정도)의 환형의 영역에 상당한다. 도 1(A)에는, 디바이스 영역(21)과 외주 잉여 영역(23)의 경계를 파선으로 나타내고 있다.
도 1(B)는 웨이퍼(11)의 일부를 도시하는 단면도이다. 적층체(15) 중 분할 예정 라인(17)에 둘러싸인 복수의 영역이, 각각 디바이스(19)를 구성하고 있다. 예를 들어, 기판(13)의 표면(13a)측과 적층체(15)에 포함되는 박막에 의해 반도체 소자가 구성된다. 또한, 적층체(15)에 포함되는 박막의 일부는, 분할 예정 라인(17) 상에도 형성되어 있다. 적층체(15) 중 분할 예정 라인(17) 상에 위치하는 영역은, 예컨대 디바이스(19)의 검사에 이용되는 TEG 등을 구성하고 있어도 좋다.
웨이퍼(11)를 분할 예정 라인(17)을 따라 분할함으로써, 디바이스(19)를 각각 구비하는 복수의 칩(디바이스 칩)이 제조된다. 예를 들어 웨이퍼(11)는, 레이저 가공 장치를 사용한 레이저 가공에 의해 분할된다. 이하, 웨이퍼(11)를 분할하여 칩을 제조하는 칩의 제조 방법의 구체예에 대해서 설명한다.
우선, 웨이퍼(11)를 준비한다(준비 단계). 전술한 바와 같이, 웨이퍼(11)는, 기판(13)과, 기판(13)의 표면(13a)측에 설치된 적층체(15)를 포함한다. 또한, 웨이퍼(11)는, 디바이스 영역(21)과 외주 잉여 영역(23)을 구비한다(도 1(A) 및 도 1(B) 참조).
웨이퍼(11)는, 환형의 프레임에 의해 지지된다. 도 2는, 환형의 프레임(27)에 의해 지지된 웨이퍼(11)를 나타내는 사시도이다. 기판(13)의 이면(13b)측에는, 기판(13)보다도 직경이 큰 원형의 테이프(25)가 부착된다. 예를 들어 테이프(25)는, 원형으로 형성된 필름형의 기재와, 기재 상에 설치된 점착층(풀층)을 포함한다. 기재는, 폴리올레핀, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등의 수지로 이루어진다. 또한, 점착층은 에폭시계, 아크릴계, 또는 고무계의 접착제 등으로 이루어진다. 또한, 점착층은, 자외선의 조사에 의해 경화되는 자외선 경화형의 수지여도 좋다.
테이프(25)의 외주부는, SUS(스테인리스강) 등의 금속으로 이루어지는 환형의 프레임(27)에 부착된다. 프레임(27)의 중앙부에는, 프레임(27)을 두께 방향으로 관통하는 원형의 개구(27a)가 설치되어 있다. 또한, 개구(27a)의 직경은 기판(13)의 직경보다도 크다. 기판(13)을 개구(27a)의 내측에 배치한 상태에서, 테이프(25)의 중앙부를 기판(13)의 이면(13b)측에 부착함과 함께, 테이프(25)의 외주부를 프레임(27)에 부착하면, 웨이퍼(11)가 테이프(25)를 통하여 프레임(27)에 의해 지지된다.
다음에, 적층체(15)에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 레이저 빔(제1 레이저 빔)을 웨이퍼(11)의 적층체(15)측으로부터 분할 예정 라인(17)을 따라 조사하여, 분할 예정 라인(17)을 따른 홈(레이저 가공홈)을 형성한다(레이저 가공홈 형성 단계). 본 실시형태에 있어서는, 레이저 가공 장치를 이용하여 웨이퍼(11)에 제1 레이저 가공을 실시하여, 레이저 가공홈을 형성한다.
도 3 은, 레이저 가공 장치(2)를 나타내는 일부 단면 정면도이다. 또한, 도 3에 있어서, X 축 방향(가공 이송 방향, 제1 수평 방향)과 Y 축 방향(인덱싱 이송 방향, 제2 수평 방향)은, 서로 수직인 방향이다. 또한, Z축 방향(연직 방향, 상하 방향, 높이 방향)은 X축 방향 및 Y축 방향과 수직인 방향이다.
레이저 가공 장치(2)는, 웨이퍼(11)를 유지하는 척 테이블(유지 테이블)(4)을 구비한다. 척 테이블(4)의 상면은, 수평 방향(XY 평면 방향)에 대략 평행한 원형의 평탄면이며, 웨이퍼(11)를 유지하는 유지면(4a)을 구성하고 있다. 유지면(4a)은, 척 테이블(4)의 내부에 형성된 유로(도시하지 않음), 밸브(도시하지 않음) 등을 통해, 이젝터 등의 흡인원(도시하지 않음)에 접속되어 있다.
척 테이블(4)에는, 척 테이블(4)을 X 축 방향을 따라 이동시키는 볼 나사식의 이동 기구(도시 생략)가 연결되어 있다. 또한, 척 테이블(4)에는, 척 테이블(4)을 유지면(4a)과 대략 수직인 회전축의 둘레로 회전시키는 모터 등의 회전 구동원(도시하지 않음)이 연결되어 있다. 또한, 척 테이블(4)의 주위에는, 프레임(27)을 파지하여 고정하는 복수의 클램프(6)가 설치되어 있다.
또한, 레이저 가공 장치(2)는, 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사 유닛(8)을 구비한다. 레이저 조사 유닛(8)은, YAG 레이저, YVO4 레이저, YLF 레이저 등의 레이저 발진기(도시하지 않음)와, 척 테이블(4)의 상방에 배치된 헤드(10)를 포함한다. 헤드(10)에는, 레이저 발진기로부터 출사된 펄스 발진의 레이저 빔을 웨이퍼(11)로 유도하는 광학계가 내장되어 있고, 광학계는 레이저 빔을 집광시키는 집광 렌즈 등의 광학 소자를 포함한다. 레이저 조사 유닛(8)으로부터 조사되는 레이저 빔(제1 레이저 빔)(12)에 의해, 웨이퍼(11)가 가공된다.
레이저 가공홈 형성 단계에서는, 우선, 웨이퍼(11)가 척 테이블(4)에 의해 유지된다. 구체적으로는, 웨이퍼(11)는, 이면(11b)측(기판(13)의 이면(13b)측, 테이프(25)측)이 유지면(4a)에 대면하고, 표면(11a)측(적층체(15)측)이 상방으로 노출되도록, 척 테이블(4) 상에 배치된다. 또한, 프레임(27)이 복수의 클램프(6)에 의해 고정된다. 이 상태에서, 유지면(4a)에 흡인원의 흡인력(부압)을 작용시키면, 웨이퍼(11)가 테이프(25)를 통해 척 테이블(4)에 의해 흡인 유지된다.
다음으로, 척 테이블(4)을 회전시켜, 분할 예정 라인(17)(도 1(A) 등 참조)의 길이 방향을 가공 이송 방향(X축 방향)에 맞춘다. 또한, 레이저 빔(12)이 조사되는 영역(피조사 영역)과, 분할 예정 라인(17)의 폭 방향에 있어서의 양단의 내측의 영역(예컨대, 분할 예정 라인(17)의 폭 방향에 있어서의 중앙)의 Y축 방향에 있어서의 위치가 일치하도록, 척 테이블(4)의 인덱싱 이송 방향(Y축 방향)에 있어서의 위치를 조절한다. 또한, 레이저 빔(12)의 집광 위치가 적층체(15)의 표면 또는 내부와 동일한 높이 위치(Z축 방향에 있어서의 위치)에 위치되도록, 헤드(10)의 위치나 광학계의 배치를 조절한다.
그리고, 레이저 조사 유닛(8)으로부터 레이저 빔(12)을 조사하면서, 척 테이블(4)을 가공 이송 방향(X축 방향)을 따라 이동시킨다. 이에 의해, 척 테이블(4)과 레이저 빔(12)이 가공 이송 방향(X축 방향)을 따라 소정의 속도(가공 이송 속도)로 상대적으로 이동하고, 레이저 빔(12)이 웨이퍼(11)의 표면(11a)측(적층체(15)측)으로부터 분할 예정 라인(17)을 따라 조사된다.
또한, 레이저 빔(12)의 조사 조건은, 적층체(15)에 어블레이션 가공이 실시되도록 설정된다. 구체적으로는, 레이저 빔(12)의 파장은, 적어도 레이저 빔(12)의 일부가 적층체(15)에 흡수되도록 설정된다. 즉, 레이저 빔(12)은, 적층체(15)에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 레이저 빔이다. 또한, 다른 레이저 빔(12)의 조사 조건도, 적층체(15)에 어블레이션 가공이 적절하게 실시되도록 설정된다.
적층체(15)에 레이저 빔(12)이 분할 예정 라인(17)을 따라 조사되면, 적층체(15) 중 레이저 빔(12)이 조사된 영역이 어블레이션 가공에 의해 제거된다. 그 결과, 적층체(15)에는 분할 예정 라인(17)을 따른 레이저 가공홈(29)이 형성된다.
여기서, 레이저 가공홈 형성 단계에서는, 디바이스 영역(21)보다 외주 잉여 영역(23)에 있어서 적층체(15)의 용융이 생기기 쉬워지도록, 레이저 빔(12)의 조사 조건이 설정된다. 즉, 외주 잉여 영역(23)에 조사되는 레이저 빔(12)의 조사 조건(제1 조사 조건)과, 디바이스 영역(21)에 조사되는 레이저 빔(12)의 조사 조건(제2 조사 조건)이 상이하다. 그리고, 제1 조사 조건은, 제2 조사 조건보다 적층체(15)의 용융이 생기기 쉽고, 레이저 가공홈(29)이 형성되기 쉬운 조건으로 설정된다.
예컨대, 제1 조사 조건과 제2 조사 조건에서는, 레이저 빔(12)의 에너지 밀도나 오버랩률이 상이한 값으로 설정된다. 레이저 빔(12)의 평균 출력을 P(W), 레이저 빔(12)의 반복 주파수를 F(kHz), 레이저 빔(12)의 조사 면적(집광 위치에 있어서의 면적)을 S(cm2)로 하면, 레이저 빔(12)의 펄스 에너지 E(mJ)와 에너지 밀도 I(mJ/cm2)는, 각각 식(1), (2)으로 표시된다.
Figure pat00001
Figure pat00002
또한, 레이저 빔(12)의 조사 시에 있어서의 가공 이송 속도를 V(mm/s), 레이저 빔의 스폿 직경(집광 위치에 있어서의 직경)을 d(mm)로 하면, 레이저 빔(12)의 오버랩률 OL(%)은 식(3)로 나타낸다.
Figure pat00003
그리고, 외주 잉여 영역(23)에 조사되는 레이저 빔(12)의 조사 조건(제1 조사 조건)은, 예컨대 이하와 같이 설정된다.
파장: 355nm
평균 출력: 2W
반복 주파수: 200kHz
가공 이송 속도: 400mm/s
또한, 디바이스 영역(21)에 조사되는 레이저 빔(12)의 조사 조건(제2 조사 조건)은, 예컨대 이하와 같이 설정된다.
파장: 355nm
평균 출력: 1W
반복 주파수: 200kHz
가공 이송 속도: 400mm/s
상기와 같이 제1 조사 조건 및 제2 조사 조건을 설정하면, 외주 잉여 영역(23)에 조사되는 레이저 빔(12)의 평균 출력이, 디바이스 영역(21)에 조사되는 레이저 빔(12)의 평균 출력보다 커진다. 이에 의해, 외주 잉여 영역(23)에 조사되는 레이저 빔(12)의 에너지 밀도가, 디바이스 영역(21)에 조사되는 레이저 빔(12)의 에너지 밀도보다 커진다. 그 결과, 디바이스 영역(21)보다도 외주 잉여 영역(23)에 있어서 적층체(15)의 용융이 생기기 쉬워진다.
또한, 제1 조사 조건 및 제2 조사 조건의 설정 방법은 상기에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 조사 조건과 제2 조사 조건에서, 레이저 빔(12)의 피크 파워만을 상이하게 해도 좋다. 레이저 빔(12)의 피크 파워는, 레이저 빔(12)의 펄스 에너지를 레이저 빔(12)의 펄스폭으로 나눈 값에 상당하고, 적층체(15)의 용융에 영향을 준다.
제1 조사 조건의 피크 파워가 제2 조사 조건의 피크 파워보다 큰 값으로 설정되면, 외주 잉여 영역(23)에 조사되는 레이저 빔(12)의 피크 파워가, 디바이스 영역(21)에 조사되는 레이저 빔(12)의 피크 파워보다 커진다. 이 경우, 만일 제1 조사 조건과 제2 조사 조건에서 레이저 빔(12)의 에너지 밀도가 동일해도, 디바이스 영역(21)보다 외주 잉여 영역(23)에 있어서 적층체(15)의 용융이 생기기 쉬워진다.
또한, 제1 조사 조건과 제2 조사 조건에서 가공 이송 속도만을 상이하게 해도 좋다. 이 경우에는, 제1 조사 조건의 가공 이송 속도가, 제2 조사 조건의 가공 이송 속도보다 작은 값으로 설정된다. 즉, 외주 잉여 영역(23)에 레이저 빔(12)이 조사될 때의 가공 이송 속도가, 디바이스 영역(21)에 레이저 빔(12)이 조사될 때의 가공 이송 속도보다 작아진다. 이에 의해, 외주 잉여 영역(23)에 조사되는 레이저 빔(12)의 오버랩률이, 디바이스 영역(21)에 조사되는 레이저 빔(12)의 오버랩률보다 커진다. 그 결과, 디바이스 영역(21)보다도 외주 잉여 영역(23)에 있어서 적층체(15)의 용융이 생기기 쉬워진다.
또한, 다른 레이저 빔(12)의 파라미터(스폿 직경, 조사 면적, 반복 주파수 등)를 제1 조사 조건과 제2 조사 조건에서 상이한 값으로 설정함으로써, 디바이스 영역(21)보다 외주 잉여 영역(23)에 있어서 적층체(15)의 용융이 생기기 쉽게 해도 좋다. 또한, 제1 조사 조건과 제2 조사 조건에서, 2 이상의 파라미터를 다른 값으로 설정해도 좋다.
척 테이블(4)의 가공 이송을 행하면, 레이저 빔(12)은, 외주 잉여 영역(23)의 일단부, 디바이스 영역(21), 외주 잉여 영역(23)의 타단부에 순서대로 조사된다. 그리고, 레이저 빔(12)이 외주 잉여 영역(23)의 일단부에 조사되는 상태로부터 디바이스 영역(21)에 조사되는 상태로 이행하는 타이밍에, 레이저 빔(12)의 조사 조건이 제1 조사 조건으로부터 제2 조사 조건으로 전환된다. 또한, 레이저 빔(12)이 디바이스 영역(21)에 조사되는 상태로부터 외주 잉여 영역(23)의 타단부에 조사되는 상태로 이행하는 타이밍에, 레이저 빔(12)의 조사 조건이 제2 조사 조건으로부터 제1 조사 조건으로 전환된다.
도 4(A)는 외주 잉여 영역(23)의 일단부에 레이저 빔(12)이 조사될 때의 웨이퍼(11)의 일부를 도시하는 단면도이다. 우선, 레이저 빔(12)의 조사 조건이 제1 조사 조건으로 설정된 상태에서, 레이저 빔(12)이 외주 잉여 영역(23)의 일단부에 조사된다. 이에 의해, 적층체(15)에는, 기판(13)의 표면(13a)에 도달하는 깊이의 레이저 가공홈(29)(레이저 가공홈(29a))이 분할 예정 라인(17)을 따라 형성된다.
그리고, 레이저 빔(12)이 조사되는 영역이 외주 잉여 영역(23)과 디바이스 영역(21)의 경계에 도달하면, 레이저 빔(12)의 조사 조건이 제1 조사 조건으로부터 제2 조사 조건으로 전환된다. 그 후, 레이저 빔(12)의 조사 조건이 제2 조사 조건으로 설정된 상태에서, 레이저 빔(12)이 디바이스 영역(21)에 조사된다.
도 4(B)는 디바이스 영역(21)에 레이저 빔(12)이 조사될 때의 웨이퍼(11)의 일부를 도시하는 단면도이다. 전술한 바와 같이, 제2 조사 조건은, 제1 조사 조건보다 적층체(15)의 용융이 생기기 어려운 레이저 빔(12)의 조사 조건이다. 그 때문에, 레이저 빔(12)이 제2 조사 조건으로 디바이스 영역(21)에 조사되면, 적층체(15)에는, 기판(13)의 표면(13a)에 도달하지 않는 깊이의 레이저 가공홈(29)(레이저 가공홈(29b))이 분할 예정 라인(17)을 따라 형성된다.
그리고, 레이저 빔(12)이 조사되는 영역이 디바이스 영역(21)과 외주 잉여 영역(23)과의 경계에 도달하면, 레이저 빔(12)의 조사 조건이 제2 조사 조건으로부터 제1 조사 조건으로 전환된다. 그 후, 레이저 빔(12)의 조사 조건이 제1 조사 조건으로 설정된 상태에서, 레이저 빔(12)이 외주 잉여 영역(23)의 타단부에 조사된다.
도 4(C)는 외주 잉여 영역(23)의 타단부에 레이저 빔(12)이 조사될 때의 웨이퍼(11)의 일부를 도시하는 단면도이다. 레이저 빔(12)이 제1 조사 조건으로 외주 잉여 영역(23)의 타단부에 조사되면, 적층체(15)에는, 기판(13)의 표면(13a)에 도달하는 깊이의 레이저 가공홈(29)(레이저 가공홈(29a))이 분할 예정 라인(17)을 따라 형성된다.
그 후, 동일한 순서를 반복하여, 다른 분할 예정 라인(17)을 따라 레이저 빔(12)이 조사된다. 그 결과, 웨이퍼(11)의 외주 잉여 영역(23)에 있어서는, 적층체(15)를 분단하는 레이저 가공홈(29a)이 분할 예정 라인(17)을 따라 형성된다. 한편, 웨이퍼(11)의 디바이스 영역(21)에 있어서는, 적층체(15)를 분단하지 않는 레이저 가공홈(29b)이 분할 예정 라인(17)을 따라 격자형으로 형성된다.
또한, 레이저 빔(12)은, 각 분할 예정 라인(17)을 따라 복수 회씩 조사할 수도 있다. 예컨대, 레이저 빔(12)은, 각 분할 예정 라인(17)을 따라 왕복하도록 조사되어도 좋다. 이 경우, 왕로(또는 복로)에서는 레이저 빔(12)이 제1 조사 조건으로 외주 잉여 영역(23)에 조사되고, 복로(또는 왕로)에서는 레이저 빔(12)이 제2 조사 조건으로 디바이스 영역(21)에 조사된다.
도 5(A)는 웨이퍼(11)의 외주 잉여 영역(23)의 일부를 도시하는 단면도이고, 도 5(B)는 웨이퍼(11)의 디바이스 영역(21)의 일부를 도시하는 단면도이다. 상기한 조건으로 웨이퍼(11)에 레이저 빔(12)을 조사하면, 외주 잉여 영역(23)에 형성되는 레이저 가공홈(29a)은, 디바이스 영역(21)에 형성되는 레이저 가공홈(29b)보다 깊어진다. 그리고, 외주 잉여 영역(23)의 분할 예정 라인(17) 상에서는, 적층체(15)가 제거되어, 기판(13)의 표면(13a)측이 노출된다. 한편, 디바이스 영역(21)의 분할 예정 라인(17) 상에서는, 기판(13)과 레이저 가공홈(29a) 사이에 적층체(15)의 일부가 잔존하여, 기판(13)의 표면(13a)측은 노출되지 않는다.
또한, 레이저 가공홈(29a)은, 반드시 외주 잉여 영역(23)의 전역에 있어서 레이저 가공홈(29b)보다도 깊게(기판(13)에 도달하도록) 형성될 필요는 없다. 즉, 레이저 가공홈 (29a)은, 적어도 일부가 레이저 가공홈(29b)보다 깊게(기판(13)에 도달하도록) 형성되면 좋다. 한편, 레이저 가공홈(29b)은, 디바이스 영역(21)의 전역에 있어서 기판(13)에 도달하지 않도록 형성되는 것이 바람직하다.
예를 들면, 레이저 빔(12)의 조사 영역이 외주 잉여 영역(23)의 일단부와 디바이스 영역(21)의 경계에 도달하기 전에, 레이저 빔(12)의 조사 조건을 제1 조사 조건으로부터 제2 조사 조건으로 전환해도 좋다. 또한, 레이저 빔(12)의 조사 영역이 디바이스 영역(21)과 외주 잉여 영역(23)의 타단부와의 경계에 도달한 후에, 레이저 빔(12)의 조사 조건을 제2 조사 조건으로부터 제1 조사 조건으로 전환해도 좋다. 이 경우에는, 레이저 가공홈(29a)의 일부가, 레이저 가공홈(29b)과 동등한 깊이로 형성된다.
또한, 외주 잉여 영역(23)에 형성되는 레이저 가공홈(29a)은, 분할 예정 라인(17) 상의 일부의 영역에만 형성되어도 좋다. 예컨대, 외주 잉여 영역(23)에 있어서는, 복수의 도트형의 레이저 가공홈(29a)이 분할 예정 라인(17)을 따라 형성되어도 좋다. 이 경우에는, 레이저 가공홈(29a)이 존재하는 영역과 존재하지 않는 영역이, 분할 예정 라인(17)을 따라 교대로 배열된다.
또한, 외주 잉여 영역(23)에 형성되는 레이저 가공홈(29a)은, 반드시 모든 분할 예정 라인(17)을 따라 형성될 필요는 없다. 예컨대, 소정의 개수(2개 이상)의 분할 예정 라인(17)마다 1개의 레이저 가공홈(29a)이 형성되어도 좋다.
또한, 외주 잉여 영역(23)에는, 레이저 빔(12)을 조사하는 대신에, 환형의 절삭 블레이드를 절입시켜도 좋다. 이 경우에는, 레이저 가공홈(29a) 대신에 절삭 홈이 설치된다. 그리고, 외주 잉여 영역(23)에 형성된 절삭 홈과 디바이스 영역(21)에 형성된 레이저 가공홈(29b)이 연결된다. 또한, 절삭 홈이 설치되는 영역, 절삭 홈의 깊이, 형상, 수 등은, 레이저 가공홈(29a)과 동일하게 설정할 수 있다. 또한, 절삭 홈의 형성은, 레이저 가공홈(29b)의 형성 전과 형성 후의 어느 타이밍에 실시해도 좋다.
상기 준비 단계와 레이저 가공홈 형성 단계를 실시함으로써, 분할 예정 라인(17)을 따른 홈(레이저 가공홈(29))이 적층체(15)에 설치된 웨이퍼(11)(홈 형성 웨이퍼)가 얻어진다(홈 형성 웨이퍼 준비 단계). 즉, 홈 형성 웨이퍼 준비 단계는, 홈 형성 웨이퍼의 제조 방법에 상당한다.
다음으로, 기판(13)에 대하여 제2 레이저 가공이 실시된다. 예컨대, 기판(13)에 레이저 빔(16)(도 7 참조)을 조사함으로써, 기판(13)의 내부에 분할 기점(분할의 계기)으로서 기능하는 개질층(35)(도 7 참조)이 형성된다. 또한, 이하에서는 기판(13)의 가공에 레이저 가공 장치(2)가 이용되는 경우에 대해서 설명하지만, 기판(13)의 레이저 가공에는 다른 레이저 가공 장치를 이용해도 좋다.
기판(13)에 레이저 가공을 실시할 때에는, 우선, 웨이퍼(11)와 레이저 빔(16)의 위치 관계를 조절한다(위치 맞춤 단계). 도 6(A)는, 위치 맞춤 단계에 있어서의 레이저 가공 장치(2)를 나타내는 일부 단면 정면도이다. 이하, 레이저 빔(16)의 위치 맞춤 방법의 구체예에 대해서 설명한다.
레이저 가공 장치(2)는, 척 테이블(4)의 상방에 설치된 촬상 유닛(14)을 구비하고 있고, 촬상 유닛(14)을 이용하여 웨이퍼(11)와 레이저 빔(16)의 위치 맞춤을 행한다. 예를 들면 촬상 유닛(14)은, 적외선을 수광하여 전기 신호로 변환하는 촬상 소자를 구비하는 적외선 카메라이다.
위치 맞춤 단계에서는, 먼저, 레이저 가공홈(29)이 적층체(15)에 형성된 웨이퍼(11)(홈 형성 웨이퍼)로부터 테이프(25)(도 2 참조)가 박리되고, 그 후, 웨이퍼(11)가 테이프(31)를 통해 환형의 프레임(33)에 의해 지지된다. 또한, 테이프(31), 프레임(33)의 구조 및 재질은 각각, 테이프(25), 프레임(27)(도 2 등 참조)과 마찬가지이다. 그리고, 테이프(31)의 중앙부가 웨이퍼(11)의 표면(11a)측(적층체(15)측)에 부착됨과 함께, 테이프(31)의 외주부가 프레임(33)에 부착된다. 다만, 프레임(33)에 의한 웨이퍼(11)의 지지는 생략할 수도 있다. 이 경우, 프레임(33)에 테이프(31)를 부착할 필요는 없다.
다음에, 웨이퍼(11)가 척 테이블(4)에 의해 유지된다. 구체적으로는, 웨이퍼(11)는, 표면(11a)측(적층체(15)측, 테이프(31)측)이 유지면(4a)에 대면하고, 이면(11b)측(기판(13)의 이면(13b)측)이 상방으로 노출되도록, 척 테이블(4) 상에 배치된다. 또한, 프레임(33)이 복수의 클램프(6)에 의해 고정된다. 이 상태에서, 유지면(4a)에 흡인원의 흡인력(부압)을 작용시키면, 웨이퍼(11)가 테이프(31)를 통해 척 테이블(4)에 의해 흡인 유지된다.
다음에, 기판(13)의 이면(13b)측으로부터 외주 잉여 영역(23)에 형성된 레이저 가공홈(29)을 관찰한다. 구체적으로는, 우선, 촬상 유닛(14)이 웨이퍼(11)의 외주 잉여 영역(23)의 바로 위에 위치되도록, 척 테이블(4)과 촬상 유닛(14)과의 위치 관계를 조절한다. 그리고, 촬상 유닛(14)으로 웨이퍼(11)의 외주 잉여 영역(23)을 촬상한다.
도 6(B)는 촬상 유닛(14)에 의해 촬상되는 웨이퍼(11)를 도시하는 단면도이다. 외주 잉여 영역(23)에 있어서는, 기판(13)에 도달하는 레이저 가공홈(29a)이 적층체(15)에 형성되어 있고, 레이저 가공홈(29a)의 내측에서 기판(13)이 부분적으로 노출되어 있다. 그 때문에, 외주 잉여 영역(23) 중 레이저 가공홈(29a)이 존재하는 영역과 존재하지 않는 영역에서, 광(적외선)의 투과율이 상이하다. 그 결과, 촬상 유닛(14)에 의해 취득되는 화상에, 레이저 가공홈(29a)의 윤곽에 대응하는 상(像)이 표시된다.
이와 같이, 레이저 가공홈(29a)이 기판(13)에 도달하도록 형성되어 있으면, 기판(13)의 이면(13b)측으로부터 레이저 가공홈(29a)을 명확하게 관찰할 수 있다. 이에 의해, 웨이퍼(11)의 표면(11a)측(적층체(15)측)이 척 테이블(4)의 유지면(4a)에 덮여 있는 상태에 있어서도, 레이저 가공홈(29a)의 위치를 정확하게 파악할 수 있다.
또한, 도 6(B)에서는 레이저 가공홈(29a)이 기판(13)에 도달하도록 형성되어 있는 모습을 도시하고 있지만, 레이저 가공홈(29a)의 깊이는 적층체(15)의 두께 미만이라도 좋다. 즉, 기판(13)의 표면(13a)과 레이저 가공홈(29a) 사이에는, 적층체(15)의 일부(잔존부)가 약간 잔존하고 있어도 좋다.
잔존부가 충분히 얇으면, 광(적외선)이 잔존부를 투과하고, 촬상 유닛(14)에 의해 취득된 화상에 레이저 가공홈(29a)의 윤곽이 희미하게 나타난다. 이 경우에는, 레이저 가공홈(29a)이 기판(13)에 도달해 있지 않아도, 레이저 가공홈(29a)의 위치를 확인할 수 있다.
촬상 유닛(14)에 의해 취득되는 화상에 레이저 가공홈(29a)의 윤곽을 명확하게 표시하기 위해서는, 잔존부의 두께가 적층체(15)의 두께의 1/5 이하인 것이 바람직하고, 1/10 이하인 것이 보다 바람직하다. 보다 구체적으로는, 잔존부의 두께는 2㎛ 이하인 것이 바람직하고, 1㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다.
다음에, 웨이퍼(11)와 레이저 빔(16)(도 7 참조)의 위치 관계를 조절한다. 또한, 레이저 빔(16)은, 후술하는 개질층 형성 단계에서 웨이퍼(11)에 조사되는 레이저 빔이다.
구체적으로는, 우선, 촬상 유닛(14)에 의해 취득된 화상에 기초하여, 레이저 가공홈(29a)의 위치가 특정된다. 그리고, 후술하는 개질층 형성 단계에서 레이저 빔(16)이 레이저 가공홈(29)과 겹치는 영역에 조사되도록, 웨이퍼(11)와 레이저 빔(16)의 위치 관계가 조절된다.
보다 구체적으로는, 촬상 유닛(14)에 의해 취득된 화상에 기초하여, 척 테이블(4)의 각도가 조절되어, 레이저 가공홈(29)의 길이 방향이 가공 이송 방향(X축 방향)에 맞춰진다. 또한, 레이저 빔(16)이 조사되는 영역(피조사 영역)과, 레이저 가공홈(29a)의 폭 방향에 있어서의 양단의 내측의 영역(예컨대, 레이저 가공홈(29)의 폭 방향에 있어서의 중앙)의 Y축 방향에 있어서의 위치가 일치하도록, 척 테이블(4)의 인덱싱 이송 방향(Y축 방향)에 있어서의 위치가 조절된다.
다음에, 기판(13)에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 빔(제2 레이저 빔)(16)을 기판(13)의 이면(13b)측으로부터 분할 예정 라인(17)을 따라 조사하여, 분할 예정 라인(17)을 따른 개질층을 형성한다(개질층 형성 단계). 도 7 은, 개질층 형성 단계에 있어서의 레이저 가공 장치(2)를 나타내는 일부 단면 정면도이다.
개질층 형성 단계에서는, 레이저 빔(16)의 집광 위치가 기판(13)의 내부(표면(13a)과 이면(13b) 사이)와 동일한 높이 위치에 위치되도록, 헤드(10)의 위치나 광학계의 배치를 조절한다. 그리고, 레이저 조사 유닛(8)으로부터 웨이퍼(11)를 향해 레이저 빔(16)을 조사하면서, 위치 맞춤 단계에 있어서 위치가 조절된 척 테이블(4)을 가공 이송 방향(X축 방향)을 따라 이동시킨다. 이에 의해, 척 테이블(4)과 레이저 빔(16)이 가공 이송 방향(X축 방향)을 따라 소정의 속도(가공 이송 속도)로 상대적으로 이동하고, 레이저 빔(16)이 기판(13)의 이면(13b)측으로부터 분할 예정 라인(17)을 따라 조사된다.
또한, 레이저 빔(16)의 조사 조건은, 기판(13)의 레이저 빔(16)이 조사된 영역이 다광자 흡수에 의해 개질되어 변질되도록 설정된다. 구체적으로는, 레이저 빔(12)의 파장은, 적어도 레이저 빔(16)의 일부가 기판(13)을 투과하도록 설정된다. 즉, 레이저 빔(16)은, 기판(13)에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 빔이다. 또한, 다른 레이저 빔(16)의 조사 조건도, 기판(13)이 적절하게 개질되도록 설정된다. 기판(13)을 개질하는 것이 가능한 레이저 빔(16)의 조사 조건의 예는, 이하와 같다.
파장: 1064nm
평균 출력: 1W
반복 주파수: 100kHz
가공 이송 속도: 800mm/s
레이저 빔(16)을 기판(13)에 조사하면, 기판(13)의 내부가 다광자 흡수에 의해 개질되어 변질되고, 분할 예정 라인(17) 및 레이저 가공홈(29)을 따라 개질층(변질층)(35)이 형성된다. 또한, 레이저 빔(16)은 기판(13)의 이면(13b)측으로부터 조사되기 때문에, 기판(13)의 내부로의 레이저 빔(16)의 조사가 적층체(15)에 의해 저해되는 일은 없다. 그 후, 동일한 순서로 다른 분할 예정 라인(17) 및 레이저 가공홈(29)을 따라 레이저 빔(16)이 조사되어, 기판(13)의 내부에 격자형의 개질층(35)이 형성된다.
도 8(A)는 개질층(35)이 형성된 웨이퍼(11)의 외주 잉여 영역(23)의 일부를 도시한 단면도이고, 도 8(B)는 개질층(35)이 형성된 웨이퍼(11)의 디바이스 영역(21)의 일부를 도시한 단면도이다. 개질층(35)은, 다광자 흡수에 의해 개질되어 변질된 복수의 개질 영역(변질 영역)(37)을 포함한다. 개질 영역(37)은, 레이저 빔(16)(도 7 참조)의 집광 위치에 형성되고, 분할 예정 라인(17) 및 레이저 가공홈(29)을 따라 배열된다. 또한, 개질 영역(37)이 형성되면, 개질 영역(37)에서 크랙(균열)(39)이 발생하고, 개질 영역(37)으로부터 기판(13)의 표면(13a) 및 이면(13b)을 향해 진전한다.
기판(13) 중 개질층(35) 및 크랙(39)이 형성된 영역은, 기판(13)의 다른 영역보다도 연약해진다. 그 때문에, 웨이퍼(11)에 외력을 부여하면, 기판(13)이 개질층(35) 및 크랙(39)을 기점으로 하여 분할 예정 라인(17) 및 레이저 가공홈(29)을 따라 분할된다. 즉, 개질층(35) 및 크랙(39)은 분할 기점(분할의 계기)으로서 기능한다.
또한, 레이저 빔(16)(도 7 참조)의 조사 조건이나 개질 영역(37)의 위치에 따라서는, 크랙(39)이 기판(13)의 표면(13a)에 도달하는 경우가 있다. 이 경우, 외주 잉여 영역(23)(도 8(A) 참조)에 있어서는, 크랙(39)이 레이저 가공홈(29a)에 접속된다. 또한, 디바이스 영역(21)(도 8(B) 참조)에 있어서는, 크랙(39)이 적층체(15)의 내부에도 진전되어, 레이저 가공홈(29b)에 도달하는 경우가 있다.
또한, 기판(13)의 내부에는, 개질층(35)이 기판(13)의 두께 방향으로 복수층 형성되어도 좋다. 예를 들어, 기판(13)이 두께 200 ㎛ 이상의 실리콘 웨이퍼 등인 경우에는, 2층 이상의 개질층(35)을 형성함으로써, 기판(13)이 적절하게 분할되기 쉬워진다. 복수의 개질층(35)을 형성하는 경우는, 기판(13)의 두께 방향에서의 레이저 빔(16)의 집광 위치를 바꾸면서, 각 분할 예정 라인(17)을 따라 레이저 빔(16)을 각각 복수 회씩 조사한다.
다음에, 웨이퍼(11)에 대하여 외력을 부여하여, 웨이퍼(11)를 분할 예정 라인(17)을 따라 분할한다(분할 단계). 분할 단계에서는, 우선 웨이퍼(11)를 연삭함으로써 박화한다. 웨이퍼(11)의 연삭에는, 연삭 장치가 이용된다.
도 9는 연삭 장치(20)를 도시하는 사시도이다. 연삭 장치(20)는, 웨이퍼(11)를 유지하는 척 테이블(유지 테이블)(22)과, 웨이퍼(11)를 연삭하는 연삭 유닛(24)을 구비한다.
척 테이블(22)의 상면은, 수평 방향을 따라 형성된 평탄면이며, 웨이퍼(11)를 유지하는 유지면(22a)을 구성하고 있다. 유지면(22a)은, 척 테이블(22)의 내부에 형성된 유로(도시하지 않음), 밸브(도시하지 않음) 등을 통해, 이젝터 등의 흡인원(도시하지 않음)에 접속되어 있다.
척 테이블(22)에는, 척 테이블(22)을 수평 방향을 따라 이동시키는 볼 나사식의 이동 기구(도시하지 않음)가 연결되어 있다. 또한, 척 테이블(22)에는, 척 테이블(22)을 유지면(22a)과 대략 수직인 회전축의 둘레로 회전시키는 모터 등의 회전 구동원(도시하지 않음)이 연결되어 있다.
척 테이블(22)의 상방에는, 연삭 유닛(24)이 배치되어 있다. 연삭 유닛(24)은, 연직 방향을 따라 배치된 원통형의 스핀들(26)을 구비한다. 스핀들(26)의 선단부(하단부)에는, 금속 등으로 이루어지는 원반형의 마운트(28)가 고정되어 있다. 또한, 스핀들(26)의 기단부(상단부)에는, 스핀들(26)을 회전시키는 모터 등의 회전 구동원(도시하지 않음)이 연결되어 있다.
마운트(28)의 하면측에는, 웨이퍼(11)를 연삭하는 연삭 휠(30)이 장착된다. 연삭 휠(30)은, 스테인리스, 알루미늄 등의 금속으로 이루어지고 마운트(28)와 대략 동일한 직경으로 형성된 환형의 베이스(32)를 구비한다. 베이스(32)의 하면측에는, 복수의 연삭 지석(34)이 고정되어 있다. 예컨대, 복수의 연삭 지석(34)은 직방체형으로 형성되고, 베이스(32)의 외주를 따라 대략 등간격으로 배열되어 있다.
연삭 지석(34)은, 다이아몬드, cBN(cubic Boron Nitride) 등으로 이루어지는 지립을, 메탈 본드, 레진 본드, 비트리파이드 본드 등의 결합재로 고정시킴으로써 형성된다. 다만, 연삭 지석(34)의 재질, 형상, 구조, 크기 등에 제한은 없고, 기판(13)의 재질 등에 따라 적절히 선택된다. 또한, 연삭 지석(34)의 수도 임의로 설정할 수 있다.
연삭 휠(30)은, 회전 구동원으로부터 스핀들(26) 및 마운트(28)를 통해 전달되는 동력에 의해, 유지면(22a)에 대략 수직인 회전축의 둘레를 회전한다. 또한, 연삭 유닛(24)에는, 연삭 유닛(24)을 유지면(22a)과 대략 수직인 방향을 따라 승강시키는 볼 나사식의 이동 기구(도시하지 않음)가 연결되어 있다. 또한, 연삭 유닛(24)의 내부 또는 근방에는, 웨이퍼(11) 및 연삭 지석(34)에 순수 등의 액체(연삭액)를 공급하는 연삭액 공급로(도시 생략)가 설치되어 있다.
연삭 장치(20)에 의해, 웨이퍼(11)의 이면(11b)(기판(13)의 이면(13b)측)측이 연삭된다. 구체적으로는, 우선, 웨이퍼(11)의 표면(11a)측(적층체(15)측)에, 수지 등으로 이루어지는 보호 시트(41)가 부착된다. 이에 의해, 적층체(15)가 보호 시트(41)에 의해 덮여 보호된다.
그리고, 웨이퍼(11)가 척 테이블(22)에 의해 유지된다. 웨이퍼(11)는, 표면(11a)측(보호 시트(41)측)이 유지면(22a)에 대면하고, 이면(11b)측(기판(13)의 이면(13b)측)이 상방으로 노출되도록, 척 테이블(22) 상에 배치된다. 이 상태에서, 유지면(22a)에 흡인원의 부압을 작용시키면, 웨이퍼(11)가 보호 시트(41)를 통해 척 테이블(22)에 의해 흡인 유지된다.
그 후, 척 테이블(22)이 연삭 유닛(24)의 하방에 배치된다. 그리고, 척 테이블(22)과 연삭 휠(30)을 각각 소정의 방향으로 소정의 회전수로 회전시키면서, 연삭 휠(30)을 척 테이블(22)을 향해 하강시킨다. 이 때의 연삭 휠(30)의 하강 속도는, 연삭 지석(34)이 적절한 힘으로 웨이퍼(11)에 가압되도록 조절된다.
연삭 지석(34)이 기판(13)의 이면(13b)측에 접촉하면, 기판(13)의 이면(13b)측이 연삭되어, 기판(13)이 박화된다. 그리고, 개질층(35)으로부터 진전된 크랙(39)(도 8(A) 및 도 8(B) 참조)이 기판(13)의 이면(13b)측에서 노출되면, 웨이퍼(11)가 분할 예정 라인(17)을 따라 분할된다.
또한, 웨이퍼(11)에 개질층(35)이 형성된 단계에서는, 크랙(39)이 기판(13)의 표면(13a)에 도달하지 않는 경우가 있다. 이 경우에는, 연삭 지석(34)이 웨이퍼(11)에 가압됨으로써, 웨이퍼(11)에 외력이 부여되어, 크랙(39)이 기판(13)의 표면(13a)을 향하여 진전된다. 그 결과, 크랙(39)이 레이저 가공홈(29a, 29b)에 도달하여, 웨이퍼(11)가 분할된다.
웨이퍼(11)의 연삭은, 기판(13)의 내부에 형성되어 있는 개질층(35)이 제거될 때까지 계속되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 연삭 후의 웨이퍼(11)에 개질층(35)이 잔존하는 것을 회피하여, 웨이퍼(11)의 분할에 의해 얻어지는 칩의 항절 강도의 저하를 방지할 수 있다.
상기와 같이, 웨이퍼(11)를 연삭함과 함께 웨이퍼(11)에 외력을 부여함으로써, 웨이퍼(11)를 박화된 복수의 칩으로 분할할 수 있다. 다만, 연삭 가공 중에 웨이퍼(11)에 연삭 지석(34)을 가압하여도, 웨이퍼(11)에 충분한 외력이 부여되지 않아, 웨이퍼(11)의 분할이 불충분해지는 경우가 있다. 이 경우에는, 연삭 후의 웨이퍼(11)에 대하여 외력을 더 부여하는 것이 바람직하다.
예컨대, 웨이퍼(11)로부터 보호 시트(41)가 박리된 후, 웨이퍼(11)가 테이프(43)(도 10(A) 참조)를 통해 환형의 프레임(45)(도 10(A) 참조)에 의해 지지된다. 테이프(43), 프레임(45)의 구조 및 재질은 각각, 테이프(25), 프레임(27)(도 2 등 참조)과 마찬가지이다. 그리고, 테이프(43)의 중앙부가 웨이퍼(11)의 이면(11b)측(기판(13)의 이면(13b)측)에 부착됨과 함께, 테이프(43)의 외주부가 프레임(45)에 부착된다.
또한, 테이프(43)는, 외력의 부여에 의해 확장 가능한 익스팬드 테이프이다. 그리고, 웨이퍼(11)에 부착된 테이프(43)를 반경 방향 외측을 향하여 인장함으로써 확장하면, 웨이퍼(11)에 외력이 부여된다. 그 결과, 웨이퍼(11)가 분할 예정 라인(17)을 따라 분단되고, 복수의 칩으로 분할된다.
테이프(43)의 확장은, 작업자가 수동으로 행해도 되고, 전용의 확장 장치에 의해 실시되어도 좋다. 도 10(A)는 확장 장치(40)를 도시하는 일부 단면 정면도이다.
확장 장치(40)는 원통형의 드럼(42)을 갖는다. 드럼(42)의 상단부에는, 복수의 롤러(44)가 드럼(42)의 둘레 방향을 따라 설치되어 있다. 또한, 드럼(42)의 외측에는 복수의 지지 부재(46)가 배치되어 있다. 지지 부재(46)의 하단부에는 각각, 지지 부재(46)를 연직 방향을 따라 이동(승강)시키는 에어 실린더(도시하지 않음)가 연결되어 있다.
복수의 지지 부재(46)의 상단부에는, 환형의 테이블(48)이 고정되어 있다. 테이블(48)의 중앙부에는, 테이블(48)을 두께 방향으로 관통하는 원형의 개구가 설치되어 있다. 또한, 테이블(48)의 개구의 직경은 드럼(42)의 직경보다도 크고, 드럼(42)의 상단부는 테이블(48)의 개구에 삽입 가능하게 되어 있다. 그리고, 테이블(48)의 외주부에는, 웨이퍼(11)를 지지하고 있는 프레임(45)을 파지하여 고정하는 복수의 클램프(50)가 배치되어 있다.
웨이퍼(11)를 분할할 때에는, 우선, 에어 실린더(도시하지 않음)에 의해 지지 부재(46)를 이동시켜, 롤러(44)의 상단과 테이블(48)의 상면을 대략 동일한 높이 위치에 배치한다. 그리고, 테이블(48) 상에 프레임(45)을 배치하고, 복수의 클램프(50)에 의해 프레임(45)을 고정한다. 이 때 웨이퍼(11)는, 드럼(42)의 내측의 영역과 겹치도록 배치된다.
다음으로, 에어 실린더(도시하지 않음)에 의해 지지 부재(46)를 하강시켜, 테이블(48)을 내린다. 이에 의해, 테이프(43)가 롤러(44)에 의해 지지된 상태에서 반경 방향 외측을 향해 인장된다. 그 결과, 테이프(43)가 방사형으로 확장된다.
도 10(B)는 테이프(43)를 확장하는 확장 장치(40)를 나타내는 일부 단면 정면도이다. 테이프(43)가 확장되면, 테이프(43)가 부착되어 있는 웨이퍼(11)에 외력이 부여된다. 그 결과, 기판(13)이 크랙(39)을 기점으로 하여 분단된다. 또한, 웨이퍼(11)의 디바이스 영역(21)(도 8(B) 등 참조)에 있어서는, 적층체(15)에 레이저 가공홈(29b)이 형성되어 있다. 그리고, 웨이퍼(11)에 외력이 부여되면, 레이저 가공홈(29b)이 분할 기점으로서 기능하고, 적층체(15)가 레이저 가공홈(29b)을 따라 분단된다.
기판(13)과 적층체(15)가 각각 분할 예정 라인(17)을 따라 분단되면, 웨이퍼(11)는, 디바이스(19)(도 1(A) 등 참조)를 각각 구비하는 복수의 칩(47)으로 분할된다. 그리고, 칩(47)은 테이프(43)로부터 박리되어 픽업되고, 예를 들어 소정의 실장 기판에 실장된다. 또한, 테이프(43)를 확장하면 칩(47)끼리의 사이에 간극이 형성되기 때문에, 칩(47)의 픽업이 용이해진다.
이상과 같이, 본 실시형태에서는, 웨이퍼(11)의 분할 전에, 레이저 빔(12)의 조사에 의해 레이저 가공홈(29)이 분할 예정 라인(17)을 따라 형성된다. 그리고, 레이저 빔(12)의 조사 조건은, 디바이스 영역(21)보다 외주 잉여 영역(23)에 있어서 적층체(15)의 용융이 생기기 쉬워지도록 설정된다.
본 실시형태에 따르면, 웨이퍼(11)의 디바이스 영역(21)에는, 기판(13)에 도달하지 않는 깊이의 레이저 가공홈(29b)이 형성된다. 이에 의해, 기판(13)에 가공흔이 잔존하여 칩(47)의 항절 강도가 저하되는 것을 회피하면서, 적층체(15)의 분할 기점으로서 기능하는 레이저 가공홈(29b)을 형성할 수 있다. 또한, 웨이퍼(11)의 외주 잉여 영역(23)에는, 디바이스 영역(21)에 형성되는 레이저 가공홈(29b)보다 깊은 레이저 가공홈(29a)이 형성된다. 이에 의해, 외주 잉여 영역(23)의 레이저 가공홈(29a)을 기판(13)의 이면(13b)측으로부터 관찰하기 쉬워지고, 레이저 가공홈(29a)의 위치에 기초한 웨이퍼(11)와 레이저 빔(16)과의 위치 맞춤(얼라인먼트)이 용이해진다. 그 결과, 칩(47)의 강도의 저하를 억제하면서 레이저 빔(16)의 조사 위치를 적절하게 조절하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 실시형태에 관련된 구조, 방법 등은, 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 한 적절히 변경하여 실시할 수 있다.
11 웨이퍼 11a 표면(제1 면)
11b 이면(제2 면) 13 기판
13a 표면(제1 면) 13b 이면(제2 면)
15 적층체 17 분할 예정 라인(스트리트)
19 디바이스 21 디바이스 영역
23 외주 잉여 영역 25 테이프
27 프레임 27a 개구
29, 29a, 29b 레이저 가공홈 31 테이프
33 프레임 35 개질층(변질층)
37 개질 영역 39 크랙(균열)
41 보호 시트 43 테이프
45 프레임 47 칩
2 레이저 가공 장치 4 척 테이블(유지 테이블)
4a 유지면 6 클램프
8 레이저 조사 유닛 10 헤드
12 레이저 빔(제1 레이저 빔) 14 촬상 유닛
16 레이저 빔(제2 레이저 빔) 20 연삭 장치
22 척 테이블 22a 유지면
24 연삭 유닛 26 스핀들
28 마운트 30 연삭 휠
32 베이스 34 연삭 지석
40 확장 장치 42 드럼
44 롤러 46 지지 부재
48 테이블 50 클램프

Claims (17)

  1. 기판과, 그 기판의 표면측에 설치된 적층체를 포함하고, 서로 교차하도록 배열된 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획된 복수의 영역에 복수의 디바이스가 설치된 디바이스 영역과, 그 디바이스 영역을 둘러싸는 외주 잉여 영역을 구비하는 웨이퍼를 준비하는 준비 단계와,
    상기 적층체에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 제1 레이저 빔을 상기 웨이퍼의 상기 적층체측으로부터 상기 분할 예정 라인을 따라 조사하여, 상기 분할 예정 라인을 따른 레이저 가공홈을 형성하는 레이저 가공홈 형성 단계를 포함하고,
    상기 제1 레이저 빔의 조사 조건은, 상기 디바이스 영역보다 상기 외주 잉여 영역에 있어서 상기 적층체의 용융이 발생하기 쉬워지도록 설정되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외주 잉여 영역에 조사되는 상기 제1 레이저 빔의 에너지 밀도는, 상기 디바이스 영역에 조사되는 상기 제1 레이저 빔의 에너지 밀도보다 큰 것을 특징으로 하는, 웨이퍼의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 외주 잉여 영역에 조사되는 상기 제1 레이저 빔의 피크 파워는, 상기 디바이스 영역에 조사되는 상기 제1 레이저 빔의 피크 파워보다 큰 것을 특징으로 하는, 웨이퍼의 제조 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 외주 잉여 영역에 조사되는 상기 제1 레이저 빔의 오버랩률은, 상기 디바이스 영역에 조사되는 상기 제1 레이저 빔의 오버랩률보다 큰 것을 특징으로 하는, 웨이퍼의 제조 방법.
  5. 기판과, 그 기판의 표면측에 설치된 적층체를 포함하고, 서로 교차하도록 배열된 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획된 복수의 영역에 복수의 디바이스가 설치된 디바이스 영역과, 그 디바이스 영역을 둘러싸는 외주 잉여 영역을 구비하는 웨이퍼를 준비하는 준비 단계와,
    상기 적층체에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 제1 레이저 빔을 상기 웨이퍼의 상기 적층체측으로부터 상기 분할 예정 라인을 따라 조사하여, 상기 분할 예정 라인을 따른 레이저 가공홈을 형성하는 레이저 가공홈 형성 단계를 포함하고,
    상기 외주 잉여 영역에 형성되는 상기 레이저 가공홈은, 상기 디바이스 영역에 형성되는 상기 레이저 가공홈보다 깊은 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 제조 방법.
  6. 제1항, 제2항, 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디바이스 영역에는, 상기 기판에 도달하지 않는 깊이의 상기 레이저 가공홈이 형성되고,
    상기 외주 잉여 영역에는, 상기 기판에 도달하는 깊이의 상기 레이저 가공홈이 형성되는 것을 특징으로 하는, 웨이퍼의 제조 방법.
  7. 기판과, 그 기판의 표면측에 설치된 적층체를 포함하고, 서로 교차하도록 배열된 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획된 복수의 영역에 복수의 디바이스가 설치된 디바이스 영역과, 그 디바이스 영역을 둘러싸는 외주 잉여 영역을 구비하는 웨이퍼를 준비하는 준비 단계와,
    상기 적층체에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 제1 레이저 빔을 상기 웨이퍼의 상기 적층체측으로부터 상기 분할 예정 라인을 따라 조사하여, 상기 분할 예정 라인을 따른 레이저 가공홈을 형성하는 레이저 가공홈 형성 단계와,
    상기 레이저 가공홈 형성 단계를 실시한 후, 상기 기판에 대하여 투과성을 갖는 파장의 제2 레이저 빔의 집광 위치를 상기 기판의 내부에 위치시켜 상기 제2 레이저 빔을 상기 기판의 이면측으로부터 상기 분할 예정 라인을 따라 조사하여, 상기 분할 예정 라인을 따른 개질층을 형성하는 개질층 형성 단계와,
    상기 개질층 형성 단계를 실시한 후, 상기 웨이퍼에 대하여 외력을 부여하여 상기 웨이퍼를 상기 분할 예정 라인을 따라 분할하는 분할 단계를 포함하고,
    상기 제1 레이저 빔의 조사 조건은, 상기 디바이스 영역보다 상기 외주 잉여 영역에 있어서 상기 적층체의 용융이 발생하기 쉬워지도록 설정되는 것을 특징으로 하는 칩의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 외주 잉여 영역에 조사되는 상기 제1 레이저 빔의 에너지 밀도는, 상기 디바이스 영역에 조사되는 상기 제1 레이저 빔의 에너지 밀도보다 큰 것을 특징으로 하는 칩의 제조 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 외주 잉여 영역에 조사되는 상기 제1 레이저 빔의 피크 파워는, 상기 디바이스 영역에 조사되는 상기 제1 레이저 빔의 피크 파워보다 큰 것을 특징으로 하는 칩의 제조 방법.
  10. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 외주 잉여 영역에 조사되는 상기 제1 레이저 빔의 오버랩률은, 상기 디바이스 영역에 조사되는 상기 제1 레이저 빔의 오버랩률보다 큰 것을 특징으로 하는 칩의 제조 방법.
  11. 기판과, 그 기판의 표면측에 설치된 적층체를 포함하고, 서로 교차하도록 배열된 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획된 복수의 영역에 복수의 디바이스가 설치된 디바이스 영역과, 그 디바이스 영역을 둘러싸는 외주 잉여 영역을 구비하는 웨이퍼를 준비하는 준비 단계와,
    상기 적층체에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 제1 레이저 빔을 상기 웨이퍼의 상기 적층체측으로부터 상기 분할 예정 라인을 따라 조사하여, 상기 분할 예정 라인을 따른 레이저 가공홈을 형성하는 레이저 가공홈 형성 단계와,
    상기 레이저 가공홈 형성 단계를 실시한 후, 상기 기판에 대하여 투과성을 갖는 파장의 제2 레이저 빔의 집광 위치를 상기 기판의 내부에 위치시켜 상기 제2 레이저 빔을 상기 기판의 이면측으로부터 상기 분할 예정 라인을 따라 조사하여, 상기 분할 예정 라인을 따른 개질층을 형성하는 개질층 형성 단계와,
    상기 개질층 형성 단계를 실시한 후, 상기 웨이퍼에 대하여 외력을 부여하여 상기 웨이퍼를 상기 분할 예정 라인을 따라 분할하는 분할 단계를 포함하고,
    상기 외주 잉여 영역에 형성되는 상기 레이저 가공홈은, 상기 디바이스 영역에 형성되는 상기 레이저 가공홈보다 깊은 것을 특징으로 하는 칩의 제조 방법.
  12. 제7항, 제8항, 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디바이스 영역에는, 상기 기판에 도달하지 않는 깊이의 상기 레이저 가공홈이 형성되고,
    상기 외주 잉여 영역에는, 상기 기판에 도달하는 깊이의 상기 레이저 가공홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 칩의 제조 방법.
  13. 제7항, 제8항, 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저 가공홈 형성 단계를 실시한 후, 또한, 상기 개질층 형성 단계를 실시하기 전에, 상기 기판의 이면측으로부터 상기 외주 잉여 영역에 형성된 상기 레이저 가공홈을 관찰하여, 상기 제2 레이저 빔이 상기 레이저 가공홈과 겹치는 영역에 조사되도록, 상기 웨이퍼와 상기 제2 레이저 빔의 위치 관계를 조절하는 위치 맞춤 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 칩의 제조 방법.
  14. 기판과, 그 기판의 표면측에 설치된 적층체를 포함하고, 격자형으로 배열된 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획된 복수의 영역에 복수의 디바이스가 설치된 디바이스 영역과, 그 디바이스 영역을 둘러싸는 외주 잉여 영역을 구비하는 웨이퍼에 있어서,
    상기 적층체에는, 상기 분할 예정 라인을 따른 홈이 설치되고,
    상기 외주 잉여 영역에 설치된 상기 홈은, 상기 디바이스 영역에 설치된 상기 홈보다 깊은 것을 특징으로 하는 웨이퍼.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 디바이스 영역에는, 상기 기판에 도달하지 않는 깊이의 상기 홈이 설치되고,
    상기 외주 잉여 영역에는, 상기 기판에 도달하는 깊이의 상기 홈이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼.
  16. 기판과, 그 기판의 표면측에 설치된 적층체를 포함하고, 서로 교차하도록 배열된 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획된 복수의 영역에 복수의 디바이스가 설치된 디바이스 영역과, 그 디바이스 영역을 둘러싸는 외주 잉여 영역을 구비하고, 상기 분할 예정 라인을 따른 홈이 상기 적층체에 설치된 웨이퍼를 준비하는 홈 형성 웨이퍼 준비 단계와,
    상기 기판의 이면측으로부터 상기 외주 잉여 영역에 형성된 상기 홈을 관찰하여, 레이저 빔이 상기 홈과 겹치는 영역에 조사되도록, 상기 웨이퍼와 상기 레이저 빔의 위치 관계를 조절하는 위치 맞춤 단계를 포함하고,
    상기 외주 잉여 영역에 설치된 상기 홈은, 상기 디바이스 영역에 설치된 상기 홈보다 깊은 것을 특징으로 하는 레이저 빔의 위치 맞춤 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 디바이스 영역에는, 상기 기판에 도달하지 않는 깊이의 상기 홈이 설치되고,
    상기 외주 잉여 영역에는, 상기 기판에 도달하는 깊이의 상기 홈이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 빔의 위치 맞춤 방법.
KR1020220026467A 2021-03-09 2022-03-02 웨이퍼의 제조 방법, 칩의 제조 방법, 웨이퍼 및 레이저 빔의 위치 맞춤 방법 KR20220126635A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2021-037482 2021-03-09
JP2021037482A JP2022137807A (ja) 2021-03-09 2021-03-09 ウェーハの製造方法、チップの製造方法、ウェーハ及びレーザービームの位置合わせ方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220126635A true KR20220126635A (ko) 2022-09-16

Family

ID=83005186

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220026467A KR20220126635A (ko) 2021-03-09 2022-03-02 웨이퍼의 제조 방법, 칩의 제조 방법, 웨이퍼 및 레이저 빔의 위치 맞춤 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20220288722A1 (ko)
JP (1) JP2022137807A (ko)
KR (1) KR20220126635A (ko)
CN (1) CN115106658A (ko)
DE (1) DE102022202126A1 (ko)
TW (1) TW202301445A (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007173475A (ja) 2005-12-21 2007-07-05 Disco Abrasive Syst Ltd ウエーハの分割方法
JP2013254867A (ja) 2012-06-07 2013-12-19 Disco Abrasive Syst Ltd ウエーハの加工方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007173475A (ja) 2005-12-21 2007-07-05 Disco Abrasive Syst Ltd ウエーハの分割方法
JP2013254867A (ja) 2012-06-07 2013-12-19 Disco Abrasive Syst Ltd ウエーハの加工方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115106658A (zh) 2022-09-27
JP2022137807A (ja) 2022-09-22
DE102022202126A1 (de) 2022-09-15
TW202301445A (zh) 2023-01-01
US20220288722A1 (en) 2022-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7682858B2 (en) Wafer processing method including formation of a deteriorated layer
KR102419485B1 (ko) 웨이퍼의 박화 방법
US7915140B2 (en) Fabrication method for device having die attach film on the back side thereof
US20070141810A1 (en) Wafer dividing method
JP2009206162A (ja) ウエーハの分割方法
JP2008283025A (ja) ウエーハの分割方法
KR102349663B1 (ko) 웨이퍼의 가공 방법
JP2008294191A (ja) ウエーハの分割方法
KR20090123777A (ko) 웨이퍼 분할 방법
KR20090124928A (ko) 웨이퍼 분할 방법
JP5335576B2 (ja) 半導体ウエーハの加工方法
JP2014135348A (ja) ウエーハの加工方法
KR20200014196A (ko) 웨이퍼의 가공 방법
JP2011151070A (ja) ウエーハの加工方法
KR20170029385A (ko) 웨이퍼 가공 방법
JP4402974B2 (ja) ウエーハの分割方法
US7696069B2 (en) Wafer dividing method
CN111571043B (zh) 晶片的加工方法
KR20220126635A (ko) 웨이퍼의 제조 방법, 칩의 제조 방법, 웨이퍼 및 레이저 빔의 위치 맞춤 방법
JP2010108992A (ja) 貼り合わせウエーハの分割方法及び該分割方法により製造されるデバイス
TWI813624B (zh) 晶圓之加工方法
JP2005223282A (ja) ウエーハの分割方法
JP2005222986A (ja) ウエーハの分割方法
JP2006059941A (ja) 半導体チップの製造方法
JP7309280B2 (ja) 被加工体、被加工体製造方法、及び被加工体の加工方法