KR20220142351A

KR20220142351A - 웨이퍼의 가공 방법 및 웨이퍼의 가공 장치

Info

Publication number: KR20220142351A
Application number: KR1020220041442A
Authority: KR
Inventors: 마사루 나카무라
Original assignee: 가부시기가이샤 디스코
Priority date: 2021-04-14
Filing date: 2022-04-04
Publication date: 2022-10-21
Also published as: CN115255655A; JP2022163321A; TW202240682A; US20220336282A1

Abstract

(과제) 웨이퍼의 분할 시에 디바이스 칩의 모서리부에 결손을 발생시키지 않고, 디바이스 칩의 품질이 확보되는 웨이퍼의 가공 방법 및 레이저 가공 장치를 제공한다.
(해결 수단) 복수의 디바이스가 제1 방향의 분할 예정 라인과 상기 제1 방향의 분할 예정 라인과 교차하는 제2 방향의 분할 예정 라인에 의해 구획되어 표면에 형성된 웨이퍼를 개개의 디바이스 칩으로 분할하는 웨이퍼의 가공 방법에 있어서, 웨이퍼에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 제1 방향의 분할 예정 라인의 내부에 위치시켜 조사하여 제1 개질층을 형성하는 제1 개질층 형성 공정과, 웨이퍼에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 제1 방향과 교차하는 제2 방향의 분할 예정 라인의 내부에 위치시켜 조사하여 제2 개질층을 형성하는 제2 개질층 형성 공정을 포함하고, 상기 제2 개질층 형성 공정에 있어서, 상기 제2 방향의 분할 예정 라인을 따라 조사되는 레이저 광선의 집광점이 상기 제1 개질층에 도달했을 때에, 상기 집광점을 제1 개질층을 따라 이동하여 상기 제2 개질층이 일직선이 되지 않도록 레이저 광선을 지그재그형으로 사행시킨다.

Description

웨이퍼의 가공 방법 및 웨이퍼의 가공 장치{METHOD FOR PROCESSING WAFER AND APPARATUS FOR PROCESSING WAFER}

본 발명은, 복수의 디바이스가 제1 방향의 복수의 분할 예정 라인과 그 제1 방향의 분할 예정 라인과 교차하는 제2 방향의 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획되어 표면에 형성된 웨이퍼를, 개개의 디바이스 칩으로 분할하는 웨이퍼의 가공 방법 및 레이저 가공 장치에 관한 것이다.

IC, LSI 등의 복수의 디바이스가, 교차하는 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획되어 표면에 형성된 웨이퍼는, 레이저 가공 장치에 의해 개개의 디바이스 칩으로 분할되고, 분할된 디바이스 칩은, 휴대 전화, 퍼스널 컴퓨터 등의 전기 기기에 이용된다.

레이저 가공 장치는, 웨이퍼를 유지하는 척 테이블과, 레이저 광선 조사 유닛을 구비하고, 상기 척 테이블에 유지된 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 분할 예정 라인에 대응하는 웨이퍼의 내부에 위치시켜 조사하여, 분할 예정 라인에 대응하는 웨이퍼의 내부에 개질층을 형성하고, 웨이퍼에 대하여 외력을 부여함으로써, 웨이퍼를 상기 개질층을 따라 개개의 디바이스 칩으로 분할할 수 있다(예를 들어 특허문헌 1을 참조).

특허문헌 1: 일본 특허 제3408805호 공보

상기한 레이저 가공 장치를 사용하여 웨이퍼를 개개의 디바이스 칩으로 분할할 때에는, 웨이퍼에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 제1 방향의 분할 예정 라인에 대응하는 웨이퍼의 내부에 위치시켜 조사하고, 상기 제1 방향의 분할 예정 라인에 대응하는 웨이퍼의 내부를 따라 제1 개질층을 형성하고,

또한, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향의 분할 예정 라인에 대응하는 웨이퍼의 내부에 상기 레이저 광선의 집광점을 위치시켜 조사하여, 상기 제2 방향의 분할 예정 라인에 대응하는 웨이퍼의 내부를 따라 제2 개질층을 형성한다.

그 후, 상기 웨이퍼에 대하여 외력을 부여함으로써, 상기 웨이퍼를 개개의 디바이스 칩으로 분할한다. 그 경우, 외력을 부여하여 개개의 디바이스 칩으로 분할할 때에, 제1 개질층과 제2 개질층의 교차점에 있어서, 디바이스 칩의 모서리부끼리가 마찰되어 결손이 발생하여 디바이스 칩의 품질을 저하시킨다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 웨이퍼의 분할 시에, 제1 방향의 분할 예정 라인과, 제1 방향과 교차하는 제2 방향의 분할 예정 라인의 교차점에 있어서, 디바이스 칩의 모서리부가 마찰되어 결손이 발생하지 않도록 하여, 디바이스 칩의 품질이 확보되는 웨이퍼의 가공 방법 및 레이저 가공 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 복수의 디바이스가 제1 방향의 복수의 분할 예정 라인과 상기 제1 방향의 분할 예정 라인과 교차하는 제2 방향의 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획되어 표면에 형성된 웨이퍼를, 개개의 디바이스 칩으로 분할하는 웨이퍼의 가공 방법에 있어서, 웨이퍼에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 제1 방향의 분할 예정 라인에 대응하는 웨이퍼의 내부에 위치시켜 조사하여 제1 개질층을 형성하는 제1 개질층을 형성하는 제1 개질층 형성 공정과, 상기 제1 개질층 형성 공정을 실시한 후, 웨이퍼에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 제1 방향과 교차하는 제2 방향의 분할 예정 라인에 대응하는 웨이퍼의 내부에 위치시켜 조사하여 제2 개질층을 형성하는 제2 개질층 형성 공정을 구비하고, 상기 제2 개질층 형성 공정에 있어서, 상기 제2 방향의 분할 예정 라인을 따라 조사되는 레이저 광선의 집광점이 상기 제1 개질층에 도달했을 때에, 상기 집광점을 제1 개질층을 따라 이동하여 상기 제2 개질층이 일직선이 되지 않도록 레이저 광선을 지그재그형으로 사행시키는 웨이퍼의 가공 방법이 제공된다.

바람직하게는, 상기 제2 개질층 형성 공정에서는, 공간 광 변조기, 음향 광학 소자, 회절 광학 소자, 갈바노 스캐너, 레조넌트 스캐너 중 어느 하나를 이용하여, 레이저 광선을 지그재그형으로 사행시킨다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 레이저 가공 장치로서, 웨이퍼를 유지하는 척 테이블과, 상기 척 테이블에 유지된 웨이퍼에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 유닛과, 상기 척 테이블과 상기 레이저 광선 조사 유닛을 상대적으로 가공 이송하는 이송 기구와, 제어 유닛을 구비하고, 상기 레이저 광선 조사 유닛은, 펄스 레이저를 발진하여, 펄스 레이저 광선을 출사하는 레이저 발진기와,

상기 레이저 발진기가 출사한 레이저 광선을 집광하여 상기 척 테이블에 유지된 웨이퍼에 조사하는 fθ 렌즈를 포함하는 집광기와, 상기 레이저 발진기와 상기 집광기 사이에 배치되고 레이저 광선을 제2 방향의 분할 예정 라인의 폭의 범위 내에서 지그재그형으로 사행시키는 사행 수단을 포함하고, 상기 제어 유닛은, 웨이퍼에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 제1 방향의 분할 예정 라인을 따라 웨이퍼의 내부에 위치시켜 조사하여 제1 개질층을 형성하는 제어를 실시함과 함께 상기 제1 개질층이 형성된 좌표를 기억하고, 웨이퍼에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 제2 방향의 분할 예정 라인을 따라 웨이퍼의 내부에 위치시켜 조사하여 제2 개질층을 형성하는 제어를 실시하는 것으로서, 상기 제2 방향의 분할 예정 라인을 따라 조사되는 레이저 광선의 집광점이 상기 제1 개질층의 상기 좌표에 도달했을 때에, 상기 사행 수단을 작동하여, 상기 집광점의 위치를 상기 제1 개질층을 따라 이동시키고, 상기 제2 개질층이 일직선이 되지 않도록 레이저 광선을 지그재그형으로 사행시키는 레이저 가공 장치가 제공된다.

상기 사행 수단은, 공간 광 변조기, 음향 광학 소자, 회절 광학 소자, 갈바노 스캐너, 레조넌트 스캐너 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

본 발명의 웨이퍼의 가공 방법에 의하면, 제1 방향의 분할 예정 라인과, 제2 방향의 분할 예정 라인의 교차점에 있어서, 제2 개질층이 지그재그형으로 사행하여 형성되어, 제1 방향의 분할 예정 라인과 제2 방향의 분할 예정 라인의 교차점에 있어서, 웨이퍼에 외력을 부여하여 개개의 디바이스 칩으로 분할할 때에도, 디바이스 칩의 모서리부끼리가 마찰되어 결손되거나 하는 것이 회피되어, 디바이스 칩의 품질이 저하된다는 문제가 해소된다.

본 발명의 레이저 가공 장치에 의하면, 제어 유닛이, 제2 방향의 분할 예정 라인을 따라 조사되는 레이저 광선의 집광점이 제1 개질층의 좌표에 도달했을 때에, 사행 수단을 작동하여, 집광점의 위치를 제1 개질층을 따라 이동시키고, 제2 개질층이 일직선이 되지 않도록 레이저 광선을 지그재그형으로 사행시키기 때문에, 제1 방향의 분할 예정 라인과 제2 방향의 분할 예정 라인의 교차점에 있어서, 웨이퍼에 외력을 부여하여 개개의 디바이스 칩으로 분할하게 될 때에도, 디바이스 칩의 모서리부끼리가 마찰되어 결손되거나 하는 것이 회피되어, 디바이스 칩의 품질이 저하된다는 문제가 해소된다.

도 1은, 본 실시형태의 레이저 가공 장치의 전체 사시도이다.
도 2(a), 도 2(b)는, 도 1의 레이저 가공 장치에 의해 가공되는 웨이퍼의 사시도이다.
도 3은, 도 1의 레이저 가공 장치에 장착된 레이저 광선 조사 유닛의 광학계를 도시하는 블록도다.
도 4(a), 도 4(b)는, 제1 개질층 형성 공정의 실시 시에 있어서의 웨이퍼의 일부를 확대하여 도시하는 평면도이다.
도 5(a)는, 제2 개질층 형성 공정의 실시양태를 도시하는 웨이퍼의 일부를 확대하여 도시하는 평면도이고, 도 5(b)는 도 5(a)의 영역(S)을 더 확대하여 도시하는 평면도이다.
도 6은, 제2 개질층 형성 공정이 완료된 웨이퍼의 일부를 확대하여 도시하는 평면도이다.

이하, 본 발명 실시형태의 웨이퍼의 가공 방법, 및 그 웨이퍼의 가공 방법을 실시하는데 바람직한 레이저 가공 장치에 대해 첨부 도면을 참조하면서, 상세하게 설명한다.

도 1에는, 본 실시형태에 관련된 레이저 가공 장치(2)의 전체 사시도가 도시되어 있다. 본 실시형태의 레이저 가공 장치(2)에 의해 가공되는 피가공물은, 도면에 도시하는 바와 같이, 원판형의 웨이퍼(10)이고, 점착 테이프(T)를 통해 환형의 프레임(F)에 유지되어 있다(도 2(a)도 참조).

레이저 가공 장치(2)는, 웨이퍼(10)를 유지하는 척 테이블(25)과, 척 테이블(25)에 유지된 웨이퍼(10)에 레이저 광선을 조사하여 레이저 가공을 실시하는 레이저 광선 조사 유닛(6)과, 척 테이블(25)과 레이저 광선 조사 유닛(6)을 상대적으로 가공 이송하는 이송 기구(30)와, 레이저 광선 조사 유닛(6) 및 이송 기구(30)를 포함하는 레이저 가공 장치(2)의 작동 부분을 제어하는 제어 유닛(100)(도 3)을 적어도 구비하고 있다.

척 테이블(25)을 포함하는 유지 유닛(20)은, 베이스(3) 상에, X축 방향에 있어서 이동 가능하게 탑재된 직사각형 형상의 X축 방향 가동판(21)과, X축 방향 가동판(21) 상의 안내 레일(21a, 21a)을 따라 Y축 방향으로 이동 가능하게 탑재된 직사각형 형상의 Y축 방향 가동판(22)과, Y축 방향 가동판(22)의 상면에 고정된 원통형의 지주(23)와, 지주(23)의 상단에 고정된 직사각형 형상의 커버판(26)을 포함하고 있다.

척 테이블(25)은, 커버판(26) 상에 형성된 긴 구멍을 통과하여 상방으로 연장되는 원형상의 부재로서 도시하지 않은 회전 구동 수단에 의해 회전 가능하게 구성되어 있다. 척 테이블(25)은, 통기성을 갖는 다공질 재료로 형성되고 X축 방향 및 Y축 방향으로 규정되는 유지면(25a)을 구비하고 있다. 유지면(25a)은, 지주(23)를 통과하는 유로에 의해 도시하지 않은 흡인 수단에 접속되어 있다. 또한, X축 방향은 도 1에서 화살표(X)로 나타내는 방향이고, Y축 방향은 화살표(Y)로 나타내는 방향으로서 X축 방향에 직교하는 방향이다. X축 방향 및 Y축 방향으로 규정되는 평면은 실질상 수평이다.

이송 기구(30)는, 유지 유닛(20)의 척 테이블(25)과 레이저 광선 조사 유닛(6)으로부터 조사되는 레이저 광선을, 상대적으로 X축 방향으로 이동시켜 가공 이송하는 X축 이동 기구(31)와, 척 테이블(25)과 레이저 광선 조사 유닛(6)으로부터 조사되는 레이저 광선을, 상대적으로 Y축 방향으로 이동시키는 Y축 이동 기구(32)를 구비하고 있다.

X축 이동 기구(31)는, 베이스(3) 상에 있어서 X축 방향으로 연장되는 볼 나사(34)와, 볼 나사(34)의 편단부에 연결된 모터(33)를 갖는다. 볼 나사(34)의 너트부(도시는 생략)는, X축 방향 가동판(21)의 하면에 형성되어 있다. 그리고 X축 이동 기구(31)는, 볼 나사(34)에 의해 모터(33)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 X축 방향 가동판(21)에 전달하고, 베이스(3) 상의 안내 레일(3a, 3a)을 따라 X축 방향 가동판(21)을 X축 방향으로 진퇴시킨다.

Y축 이동 기구(32)는, X축 방향 가동판(21) 상에 있어서 Y축 방향으로 연장되는 볼 나사(36)와, 볼 나사(36)의 편단부에 연결된 모터(35)를 갖는다. 볼 나사(36)의 너트부(도시는 생략)는, Y축 방향 가동판(22)의 하면에 형성되어 있다. 그리고 Y축 이동 기구(32)는, 볼 나사(36)에 의해 모터(35)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 Y축 방향 가동판(22)에 전달하고, X축 방향 가동판(21) 상의 안내 레일(21a, 21a)을 따라 Y축 방향 가동판(22)을 Y축 방향으로 진퇴시킨다.

유지 유닛(20)의 안쪽에는, 베이스(3)의 상면으로부터 상방(Z축 방향)으로 연장되는 수직 벽부(37a)와, 수평으로 연장되는 수평 벽부(37b)를 구비하는 프레임(37)이 세워져 설치되어 있다. 수평 벽부(37b)에는, 상기한 레이저 광선 조사 유닛(6)에 더하여, 얼라인먼트 공정에 사용되는 촬상 유닛(7)이 배치되어 있다. 수평 벽부(37b)의 선단 하면에는 레이저 광선 조사 유닛(6)을 구성하는 집광기(61)가 배치되고, 집광기(61)와 X축 방향으로 간격을 둔 위치에, 상기 촬상 유닛(7)이 배치되어 있다.

상기 레이저 광선 조사 유닛(6)은, 웨이퍼(10)에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스형의 레이저 광선을 조사하는 수단이며, 웨이퍼(10)의 분할 예정 라인(14)을 따라 내부에 개질층을 형성하는 레이저 가공 조건으로 설정된다. 상기한 레이저 광선 조사 유닛(6), 촬상 유닛(7), 이송 기구(30) 등은, 후술하는 제어 유닛(100)에 전기적으로 접속되고, 상기 제어 유닛(100)으로부터 지시되는 지시 신호에 기초하여 제어되어, 웨이퍼(10)에 대한 레이저 가공이 실시된다.

도 2에는, 본 실시형태의 레이저 가공 장치(2)에 의해 가공되는 웨이퍼(10)가 보다 구체적으로 도시되어 있다. 도 2(a)로부터 이해되는 바와 같이, 본 실시형태에서 가공되는 웨이퍼(10)는, 복수의 디바이스(12)가 도면 중 X로 나타내는 제1 방향의 분할 예정 라인(14A)과 제1 방향의 분할 예정 라인(14A)과 직교하는 도면 중 Y로 나타내는 제2 방향의 분할 예정 라인(14B)에 의해 구획된 표면(10a)에 형성된 것이며, 웨이퍼(10)는, 표면(10a)이 상방으로 노출되고, 이면(10b)이 점착 테이프(T)의 중앙에 첩착되고, 점착 테이프(T)를 통해 환형의 프레임(F)에 유지되어 있다. 웨이퍼(10)는, 예컨대, 실리콘 기판에 의해 형성되어 있다.

또한, 이하에 설명하는 실시형태에서는, 도 2(a)에 도시된 상태의 웨이퍼(10)에 대하여, 웨이퍼(10)의 표면(10a) 측으로부터 레이저 광선을 조사하여 본 실시형태의 웨이퍼의 가공 방법을 실시하는 것으로서 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 도 2(b)에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(10)의 표면(10a) 측을 하방을 향하게 하여 점착 테이프(T)를 통해 환형의 프레임(F)에 유지시키고, 이면(10b)을 상방으로 노출시키고, 이면(10b)측으로부터 레이저 광선을 조사하여, 본 발명의 웨이퍼의 가공 방법을 실시하도록 해도 좋다.

도 3을 참조하면서, 본 실시형태의 레이저 가공 장치(2)에 배치된 레이저 광선 조사 유닛(6)의 광학계에 관해 설명한다.

도 3에 도시하는 레이저 광선 조사 유닛(6)은, 펄스형의 레이저를 발진하여, 레이저 광선을 출사하는 레이저 발진기(62)와, 레이저 발진기(62)로부터 출사된 레이저 광선을 집광하여 척 테이블(25)에 유지된 웨이퍼(10)에 조사하는 fθ 렌즈(66)를 포함하는 집광기(61)와, 레이저 발진기(62)와 집광기(61)의 사이에 배치되어 레이저 광선을 웨이퍼(10)의 표면(10a) 상에서 사행시키는 사행 수단(64)을 적어도 구비하고 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 레이저 발진기(62)와 상기 사행 수단(64)과의 사이에, 레이저 발진기(62)가 발진한 레이저 광선(LB0)의 출력을 조정하는 어테뉴에이터(63)와, 사행 수단(64)으로부터 조사된 레이저 광선의 광로를 집광기(61)측으로 변경하는 반사 미러(65)도 구비하고 있다.

사행 수단(64)에 대해, 보다 구체적으로 설명한다. 사행 수단(64)은, 예컨대, 공간 광 변조기(SLM)로부터 구성할 수 있고, 레이저 발진기(62)로부터 출사되어 사행 수단(64)에 입사된 레이저 광선(LB0)을 전기적으로 변조하여, 그 파면 형상을 고속으로 자유롭게 제어할 수 있다. 즉, 이 사행 수단(64)을 사용함으로써, 레이저 광선(LB0)의 조사 방향을, 도 3에 화살표(R1)로 나타내는 방향으로 변화시켜, 척 테이블(25) 상에 유지된 웨이퍼(10)의 Y축 방향에 있어서, 레이저 광선의 조사 위치를, 예를 들어, LB1, LB2, LB3으로 나타내는 바와 같이 변화시킬 수 있다.

또한, 이 사행 수단(64)에 대해서는, 공간 광 변조기에 의해 실현하는 것에 한정되지 않고, 예를 들어, 음향 광학 소자(AOD), 회절 광학 소자(DOE), 갈바노 스캐너, 레조넌트 스캐너 등을 사용하여 실현하는 것도 가능하다. 이 사행 수단(64)의 기능, 작용에 대해서는, 다시 상세하게 설명한다.

촬상 유닛(7)은, 척 테이블(25)에 유지된 웨이퍼(10)를 조명하는 조명 수단과, 가시 광선에 의해 촬상하는 통상의 촬상 소자(CCD)와, 피가공물에 적외선을 조사하는 적외선 조사 수단과, 적외선 조사 수단에 의해 조사된 적외선을 포착하는 광학계와, 상기 광학계가 포착한 적외선에 대응하는 전기 신호를 출력하는 촬상 소자(적외선 CCD)(모두 도시를 생략하고 있음)를 포함한다.

본 실시형태의 레이저 가공 장치(2)는, 대체로 상기한 바와 같은 구성을 구비하고 있고, 이하에, 본 실시형태에 기초하여 실시되는 웨이퍼의 가공 방법에 대해 설명한다.

본 실시형태의 레이저 가공 방법을 실시함에 있어서, 우선, 도 1에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(10)를 레이저 가공 장치(2)에 반송하고, 유지 유닛(20)의 척 테이블(25)에 재치하여 흡인 유지시킨다.

웨이퍼(10)는, 도 2(a)에 기초하여 설명한 바와 같이, 복수의 디바이스(12)가 제1 방향의 분할 예정 라인(14A)과, 제1 방향에 직교하는 제2 방향의 분할 예정 라인(14B)에 의해 구획되어 표면에 형성된 것이고, 제1 방향의 분할 예정 라인(14A), 및 제2 방향의 분할 예정 라인(14B)의 폭은, 50㎛로 설정되어 있다. 이어서, 척 테이블(25)에 유지된 웨이퍼(10)를, 상기한 이송 기구(30)를 작동하여 촬상 유닛(7)의 바로 아래에 위치시킨다.

촬상 유닛(7)의 바로 아래에 웨이퍼(10)를 위치시켰다면, 척 테이블(25)을 회전 구동하는 회전 구동 수단과 함께 이송 기구(30)를 적절하게 작동하여, 촬상 유닛(7)의 바로 아래에 위치된 웨이퍼(10)의 표면(10a)을, 촬상 유닛(7)에 의해 촬상하여, 웨이퍼(10)의 표면(10a)에 형성된 제1 방향의 분할 예정 라인(14A), 제2 방향의 분할 예정 라인(14B)의 좌표 위치를 검출한다.

이 때, 제1 방향의 분할 예정 라인(14A), 및 제2 방향의 분할 예정 라인(14B)의 좌표 위치뿐만 아니라, 도 3에 도시하는 바와 같이, 제1 방향의 분할 예정 라인(14A)과 제2 방향의 분할 예정 라인(14B)이 교차하는 교차점의 중심(A1∼A3, B1∼B3, 및 C1∼C3)의 XY 좌표도 검출하여, 제어 유닛(100)의 좌표 기억부(도시는 생략한다)에 기억한다.

또한, 도 3에 있어서는, 설명의 형편상, 웨이퍼(10)의 표면(10a)의 일부만을 나타내고 있지만, 실제로는, 웨이퍼(10)의 표면(10a)에 형성된 모든 제1 방향의 분할 예정 라인(14A), 제2 방향의 분할 예정 라인(14B)의 위치의 좌표, 및 모든 교차점 중심의 좌표가 그 좌표 기억부에 기억된다(얼라인먼트 공정).

또한, 피가공물로서, 도 2(b)에 도시한 웨이퍼(10)의 이면(10b)을 상방을 향하게 한 상태의 웨이퍼(10)를 가공하는 경우에는, 촬상 유닛(7)에 배치된 적외선 조사 수단과, 적외선 CCD를 작동하여, 웨이퍼(10)의 이면(10b)측으로부터 하면에 위치된 웨이퍼(10)의 표면(10a)에 형성된 제1 분할 예정 라인(14A), 및 제2 분할 예정 라인(14B) 등을 검출한다.

이어서, 척 테이블(25)을 상기한 이송 기구(30) 및 회전 구동 수단에 의해 이동시켜, 상기 제1 방향 분할 예정 라인(14)을 X축 방향으로 정합시킨 후, 이하에 설명하는 레이저 가공 방법을 실시한다.

상기한 얼라인먼트 공정에 의해 검출된 제1 방향의 분할 예정 라인(14A)의 위치 좌표의 정보에 기초하여, 척 테이블(25)을 이동시켜, 소정의 제1 방향의 분할 예정 라인(14A)의 가공 개시 위치의 바로 위에 레이저 광선 조사 유닛(6)의 집광기(61)를 위치시킨다. 그 때, 도 3에 도시하는 사행 수단(64)은, 레이저 발진기(62)로부터 출사되어 사행 수단(64)에 입사한 레이저 광선(LB0)을, 그대로 직진시켜, 집광기(61)의 fθ 렌즈(66)의 중앙을 진행하는 레이저 광선(LB1)이 되도록 설정되어 있다(도 3 중 실선으로 나타냄).

그리고, 도 4(a)에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(10)의 제1 방향의 분할 예정 라인(14A)의 중심을 따라 내부에 레이저 광선(LB1)의 집광점이 위치되어 조사됨과 함께, 상기한 척 테이블(25)과 함께 웨이퍼(10)를 X축 방향에 있어서 화살표(X1)로 나타내는 방향으로 가공 이송하여, 웨이퍼(10)의 제1 방향의 분할 예정 라인(14A)을 따라 레이저 가공을 실시하여 제1 방향의 분할 예정 라인(14A)을 따르는 제1 개질층(110)을 형성한다.

소정의 분할 예정 라인(14)을 따라 내부에 상기 제1 개질층(110)을 형성하였다면, 웨이퍼(10)를 Y축 방향으로 제1 방향의 분할 예정 라인(14A)의 간격만큼 인덱싱 이송하여, Y축 방향에서 인접하는 미가공의 제1 방향의 분할 예정 라인(14A)을 집광기(61)의 바로 아래에 위치시킨다. 그리고, 상기한 것과 동일하게 하여 레이저 광선(LB1)의 집광점을 웨이퍼(10)의 제1 방향의 분할 예정 라인(14A)에 위치시켜 조사하고, 웨이퍼(10)를 화살표(X1)로 나타내는 방향으로 가공 이송하여 제1 개질층(110)을 형성한다. 또한 이들을 반복함으로써, 도 4(b)에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(10) 상의 모든 제1 방향의 분할 예정 라인(14A)에 대해 제1 개질층(110)을 형성한다(제1 개질층 형성 공정).

한편, 본 실시형태의 제1 개질층(110)은, 평면에서 보아 제1 방향의 분할 예정 라인(14A)의 중심을 통과하도록 형성되어 있고, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 상기한 교차점의 중심(A1-A2-A3, B1-B2-B3 및 C1-C2-C3)을 통과하도록 형성되며, 웨이퍼(10)에 형성된 모든 제1 개질층(110)의 위치를 나타내는 XY 좌표는, 상기한 제어 유닛(100)의 좌표 기억부(도시는 생략)에 기억된다.

상기한 제1 개질층 형성 공정에 의해, 제1 방향의 분할 예정 라인(14A)을 따라 제1 개질층(110)을 형성하였다면, 척 테이블(25)의 회전 구동 수단을 작동하여 도 4(b)의 화살표(R2)로 나타내는 방향으로 웨이퍼(10)를 90도 회전시켜, 도 5(a)에 도시하는 바와 같이, 제1 방향의 분할 예정 라인(14A) 및 제1 개질층(110)의 방향을 Y축 방향으로 정합시켜, 제1 방향의 분할 예정 라인(14)에 직교하는 제2 방향의 분할 예정 라인(14B)을, X축 방향으로 정합시킨다.

또한, 이 때, 척 테이블(25)을 90도 회전시킴에 따라 제1 개질층(110)이 형성된 위치를 나타내는 XY 좌표의 위치도 변화하기 때문에, 이전에 제어 유닛(100)에 기억된 제1 개질층(110)의 위치 좌표는, 제어 유닛(100)에 있어서 레이저 가공 장치(2) 상의 실제의 XY 좌표에 일치하도록 변환이 실시되어, 새로운 제1 개질층(110)의 좌표 위치가, 상기한 제어 유닛(110)의 해당 좌표 기억부에 기억된다.

이어서, 상기한 이송 기구(30)를 작동하여, 웨이퍼(10)의 소정의 제2 방향의 분할 예정 라인(14B)의 가공 개시 위치를, 레이저 광선 조사 유닛(6)의 집광기(61)의 바로 아래에 위치시킨다.

여기서, 제2 방향의 분할 예정 라인(14B)에 대하여 레이저 광선을 조사함에 있어서, 제어 유닛(100)으로부터 발해지는 지시 신호에 기초하여 상기 사행 수단(64)을 작동하여, 레이저 광선의 집광점을 위치시키는 방향을, 도 3 중 LB2로 나타내는 방향으로 변화시키고, 웨이퍼(10)의 제2 방향의 분할 예정 라인(14B)을 따라 내부에 LB2로 나타내는 레이저 광선의 집광점을 위치시킴과 함께, 도 5(a)에 도시되는 바와 같이, 웨이퍼(10)를 X축 방향에 있어서 화살표(X2)로 나타내는 방향으로 가공 이송하여, 웨이퍼(10)의 제2 방향의 분할 예정 라인(14B)을 따라 제2 개질층(120)을 형성한다. 여기서, 도 5(a)에 도시된 제2 개질층(120)이 형성된 영역(S)의 확대도를 도시한 도 5(b)를 참조하면서, 보다 구체적으로 설명한다.

도 5(b)에 도시된 바와 같이, 제2 개질층(120)이 형성되는 위치는, 제2 방향의 분할 예정 라인(14B)의 폭 방향의 중심이 아니라, 대향하는 디바이스(12)의 어느 일방측(본 실시형태에서는 상방측)으로 변위한 위치(예컨대 폭 방향 중심으로부터 10㎛인 위치)로 설정되어 있다. 그리고, 웨이퍼(10)를 X축 방향에 있어서의 화살표(X2)로 나타내는 방향으로 가공 이송하면서, 레이저 광선을 조사하여, 화살표(R3)로 나타내는 방향으로 제2 개질층(120)을 형성한다. 그리고, 상기 제2 개질층(120)을 형성하는 상기 레이저 광선의 집광점이, 제1 개질층(110)의 X 좌표(xa)에 도달했을 때에는, 상기한 사행 수단(64)을 작동하여, 도 3에 있어서 LB3으로 나타내는 방향으로 레이저 광선의 조사 방향을 변위시킴으로써, 집광점의 위치를 도 5(b) 중의 제1 개질층(110)을 따라 도면 중 화살표(R4)로 나타내는 방향으로 미리 정해진 거리, 예컨대 20㎛ 이동시킨다.

이에 의해, 그 집광점은, 중심(C1)을 사이에 두고, 중심(C1)으로부터 10㎛ 의 위치로 이동한다. 이와 같이 하여, 제2 개질층(120)이 제1 개질층(110)을 사이에 두고 일직선이 되지 않도록 레이저 광선을 지그재그형으로 사행시켜, 화살표(R5)로 나타내는 방향으로 제2 개질층(120)을 형성한다.

상기한 당해 사행 수단(64)의 작동은, 레이저 광선의 집광점이 제1 개질층(110)에 도달할 때마다 조정되고, 도 6에 도시되는 바와 같이, 제2 개질층(120)을 제2 방향의 분할 예정 라인(14B)의 폭의 범위 내에서 지그재그형으로 사행시켜 형성한다.

소정의 제2 방향의 분할 예정 라인(14B)의 내부에 상기한 바와 같이 제2 개질층(120)을 형성하였다면, 웨이퍼(10)를 Y축 방향으로 제2 방향의 분할 예정 라인(14B)의 간격만큼 인덱싱 이송한다.

이어서, Y축 방향에서 인접하는 미가공의 제2 방향의 분할 예정 라인(14B)에 대해서도, 상기한 것과 동일한 레이저 가공을 실시하여, 제2 방향의 분할 예정 라인(14B)을 따라 조사되는 레이저 광선의 집광점이 그 제1 개질층(110)에 도달했을 때에 제2 개질층(120)이 일직선이 되지 않도록, 레이저 광선을 제2 방향의 분할 예정 라인(14B)의 폭의 범위 내에서 지그재그형으로 사행시킨다.

이와 같은 레이저 가공을 반복함으로써, 도 6에 도시되는 바와 같이, 웨이퍼(10) 상의 모든 제2 방향의 분할 예정 라인(14B)에 대해 지그재그형으로 사행한 제2 개질층(120)을 형성한다(제2 개질층 형성 공정).

또한, 상기한 제1 개질층 형성 공정, 및 제2 개질층 형성 공정을 실시할 때의 레이저 가공 조건은, 예컨대 이하와 같이 설정된다.

파장: 1342nm

평균 출력: 1.0W

반복 주파수: 90kHz

가공 이송 속도: 700mm/초

상기한 바와 같이, 제1 방향의 분할 예정 라인(14A)을 따라 제1 개질층(110)을 형성하고, 제2 방향의 분할 예정 라인(14B)을 따라 지그재그형으로 사행한 제2 개질층(120)을 형성하였다면, 도시를 생략하는 확장 수단에 반송하고, 웨이퍼(10)가 첩착된 점착 테이프(T)를 확장하고, 웨이퍼(10)에 대해 수평 방향으로 확장하는 외력을 부여하여, 상기한 제1 개질층(110) 및 제2 개질층(120)을 따라 개개의 디바이스 칩으로 분할한다.

상기한 실시형태에 의하면, 제1 방향의 분할 예정 라인(14A)과, 제2 방향의 분할 예정 라인(14B)이 교차하는 영역에 있어서, 제2 개질층(120)이 지그재그형으로 사행하여 형성되기 때문에, 제1 방향의 분할 예정 라인(14A)과 제2 방향의 분할 예정 라인(14B)의 교차점에 있어서, 웨이퍼(10)에 외력을 부여하여 개개의 디바이스 칩으로 분할할 때에도, 디바이스 칩의 모서리부끼리가 마찰되어 결손되거나 하는 것이 회피되어, 디바이스 칩의 품질을 저하시킨다는 문제가 해소된다.

또한, 본 발명은 상기한 실시 형태에 한정되지 않는다. 예컨대, 상기한 실시형태에서는, 제1 개질층(110)은, 제1 방향의 분할 예정 라인(14A)의 중심을 통과하도록 형성되어 있지만, 반드시 중심에 형성되는 것에 한정되지 않고, 어느 한 방향으로 변위되어 형성되어도 좋다. 또한, 상기한 실시형태에서는, 제1 개질층(110) 및 제2 개질층(120)을 형성한 후, 웨이퍼(10)가 첩착된 점착 테이프(T)를 수평 방향으로 확장함으로써 외력을 부여하여 웨이퍼(10)를 개개의 디바이스 칩으로 분할하도록 하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 예컨대, 웨이퍼(10)의 표면(10a)측으로부터 롤러 등을 가압하여 압박함으로써 외력을 부여하여, 웨이퍼(10)를 개개의 디바이스 칩으로 분할하도록 하여도 좋다.

2: 레이저 가공 장치
3: 베이스
6: 레이저 광선 조사 유닛
61: 집광기
62: 레이저 발진기
63: 어테뉴에이터
64: 사행 수단
65: 반사 미러
66: fθ 렌즈
7: 촬상 유닛
10: 웨이퍼
12: 디바이스
14A: 제1 방향의 분할 예정 라인
14B: 제2 방향의 분할 예정 라인
20: 유지 유닛
21: X축 방향 가동판
22: Y축 방향 가동판
25: 척 테이블
25a: 흡착 척
30: 이송 기구
31: X축 이동 기구
32: Y축 이동 기구
37: 프레임
37a: 수직 벽부
37b: 수평 벽부
100: 제어 유닛
110: 제1 개질층
120: 제2 개질층

Claims

복수의 디바이스가 제1 방향의 복수의 분할 예정 라인과 상기 제1 방향의 분할 예정 라인과 교차하는 제2 방향의 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획되어 표면에 형성된 웨이퍼를, 개개의 디바이스 칩으로 분할하는 웨이퍼의 가공 방법에 있어서,
웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 제1 방향의 분할 예정 라인에 대응하는 웨이퍼의 내부에 위치시켜 조사하여 제1 개질층을 형성하는 제1 개질층 형성 공정과,
상기 제1 개질층 형성 공정을 실시한 후, 웨이퍼에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 제1 방향과 교차하는 제2 방향의 분할 예정 라인에 대응하는 웨이퍼의 내부에 위치시켜 조사하여 제2 개질층을 형성하는 제2 개질층 형성 공정을 구비하고,
상기 제2 개질층 형성 공정에 있어서, 상기 제2 방향의 분할 예정 라인을 따라 조사되는 레이저 광선의 집광점이 상기 제1 개질층에 도달했을 때에, 상기 집광점을 제1 개질층을 따라 이동시켜 상기 제2 개질층이 일직선이 되지 않도록 레이저 광선을 지그재그형으로 사행시키는 웨이퍼의 가공 방법.
제1항에 있어서,
상기 제2 개질층 형성 공정에서는, 공간 광 변조기, 음향 광학 소자, 회절 광학 소자, 갈바노 스캐너, 레조넌트 스캐너 중 어느 하나를 사용하여, 레이저 광선을 지그재그형으로 사행시키는, 웨이퍼의 가공 방법.
레이저 가공 장치에 있어서,
웨이퍼를 유지하는 척 테이블과,
상기 척 테이블에 유지된 웨이퍼에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 유닛과,
상기 척 테이블과 상기 레이저 광선 조사 유닛을 상대적으로 가공 이송하는 이송 기구와,
제어 유닛을 구비하고,
상기 레이저 광선 조사 유닛은, 펄스 레이저를 발진하여, 펄스 레이저 광선을 출사하는 레이저 발진기와,
상기 레이저 발진기가 출사한 레이저 광선을 집광하여 상기 척 테이블에 유지된 웨이퍼에 조사하는 fθ 렌즈를 포함하는 집광기와,
상기 레이저 발진기와 상기 집광기 사이에 배치되고 레이저 광선을 제2 방향의 분할 예정 라인의 폭의 범위 내에서 지그재그형으로 사행시키는 사행 수단을 포함하고,
상기 제어 유닛은, 웨이퍼에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 제1 방향의 분할 예정 라인을 따라 웨이퍼의 내부에 위치시켜 조사하여 제1 개질층을 형성하는 제어를 실시함과 함께 상기 제1 개질층이 형성된 좌표를 기억하고, 웨이퍼에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 제2 방향의 분할 예정 라인을 따라 웨이퍼의 내부에 위치시켜 조사하여 제2 개질층을 형성하는 제어를 실시하는 것으로서, 상기 제2 방향의 분할 예정 라인을 따라 조사되는 레이저 광선의 집광점이 상기 제1 개질층의 상기 좌표에 도달했을 때에, 상기 사행 수단을 작동하여, 상기 집광점의 위치를 상기 제1 개질층을 따라 이동시키고, 상기 제2 개질층이 일직선이 되지 않도록 레이저 광선을 지그재그형으로 사행시키는 레이저 가공 장치.
제3항에 있어서,
상기 사행 수단은, 공간 광 변조기, 음향 광학 소자, 회절 광학 소자, 갈바노 스캐너, 레조넌트 스캐너로 이루어지는 군에서 선택되는, 레이저 가공 장치.