KR20220144316A - 적층 웨이퍼의 연삭 방법 - Google Patents

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이재영
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

(과제) 적층 웨이퍼에 있어서 제1 웨이퍼의 외주부의 환형 영역을 보다 확실히 제거한다.
(해결 수단) 제1 웨이퍼를 투과하는 파장을 갖는 레이저 빔을, 제1 웨이퍼의 외주 가장자리보다 내측에 설정된 환형의 제1 가공 예정 라인을 따라 제1 웨이퍼에 조사하여, 환형의 제1 개질층을 형성함과 함께, 제1 가공 예정 라인으로부터 제1 웨이퍼의 외주 가장자리까지의 환형 영역에 설정된 1개 이상의 제2 가공 예정 라인을 따라 레이저 빔을 제1 웨이퍼에 조사하여, 환형 영역을 2개 이상으로 구획하는 제2 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과, 제1 웨이퍼의 두께 방향의 미리 정해진 깊이까지 환형 영역에 절삭 블레이드를 절입시켜, 환형 영역을 절삭하는 트리밍 공정과, 제1 웨이퍼의 제2 면측을 연삭하여 마무리 두께까지 박화함과 함께, 환형 영역을 제거하는 연삭 공정을 구비하는 적층 웨이퍼의 연삭 방법을 제공한다.

Description

적층 웨이퍼의 연삭 방법{METHOD FOR GRINDING STACKED WAFER}
본 발명은, 양면측의 외주부가 각각 모따기되어 있는 제1 웨이퍼 및 제2 웨이퍼가 적층된 적층 웨이퍼에 있어서, 제1 웨이퍼를 연삭하여 박화하는 적층 웨이퍼의 연삭 방법에 관한 것이다.
표면측 및 이면측의 각 외주부에 모따기부가 형성되어 있는 반도체 웨이퍼(이하, 간략히 웨이퍼)의 이면측을 연삭하여, 예를 들어, 절반 이하의 두께까지 웨이퍼를 박화하면, 박화 후의 웨이퍼의 외주부에는, 소위 나이프 에지(샤프 에지라고도 불린다)가 형성된다.
나이프 에지가 형성되면, 웨이퍼의 연삭 중이나 웨이퍼의 반송 중에 나이프 에지를 기점으로 하여 웨이퍼가 깨지기 쉬워진다. 이것을 방지하기 위해, 웨이퍼의 외주부에 있어서 표면으로부터 마무리 두께에 대응하는 소정의 깊이까지 절삭 블레이드를 절입시키고, 절삭에 의해 표면측의 모따기부를 제거하고(즉, 에지 트리밍을 실시하고), 그 후, 웨이퍼의 이면측을 연삭하는 가공 방법이 제안되어 있다.
또한, 절삭 블레이드를 대신하여, 웨이퍼를 투과하는 파장을 갖는 레이저 빔이나, 웨이퍼에 흡수되는 파장을 갖는 레이저 빔을 이용하여, 외주부에 모따기부가 형성되어 있는 1매의 웨이퍼의 외주부를 제거하는 방법도 제안되고 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
그런데, 표면측 및 이면측의 외주부에 모따기부가 형성되고, 또한, 표면측에 IC(Integrated Circuit) 등의 디바이스가 형성되어 있는 2매의 웨이퍼(제1 및 제2 웨이퍼)의 표면끼리가 접착제로 고정된 적층 웨이퍼에 있어서, 제1 웨이퍼만을 박화하는 경우가 있다.
이 경우, 제2 웨이퍼의 이면측을 척 테이블로 흡인 유지하여, 제1 웨이퍼의 이면측이 상방으로 노출된 상태로 하고, 제1 웨이퍼의 이면측의 외주부에 절삭 블레이드를 절입하여, 제1 웨이퍼의 표면측 및 이면측에 있어서의 모따기부를 제거하는 것을 생각할 수 있다.
그러나, 이면측의 모따기부에 더하여, 표면측의 모따기부도 제거하기 위해서는, 절삭 중의 절삭 블레이드의 하단을, 제1 웨이퍼의 표면과, 제2 웨이퍼의 표면의 경계 위치에 정밀하게 위치시킬 필요가 있다. 경계 위치보다 조금이라도 깊게 절삭 블레이드를 절입해 버리면, 제2 웨이퍼의 표면측이 절삭된다.
예를 들어, 제2 웨이퍼의 표면측의 외주 잉여 영역에 구리로 형성된 배선층이 설치되어 있는 경우, 제2 웨이퍼의 표면측의 외주 잉여 영역에 절삭 블레이드가 절입되면, 구리를 포함하는 버(burr)가 발생해 버린다는 문제가 있다.
이 문제를 해결하기 위해, 예컨대, 웨이퍼를 투과하는 파장을 갖는 레이저 빔을 이용하여, 제1 웨이퍼의 외주부에 개질층을 형성한 후, 제1 웨이퍼의 이면측을 연삭함으로써 제1 웨이퍼에 외력을 부여하여, 제1 웨이퍼의 외주부를 제거하는 것을 생각할 수 있다.
구체적으로는, 우선, 제1 웨이퍼의 두께 방향의 소정의 깊이 위치에 레이저 빔을 집광시킨 상태에서, 웨이퍼의 외주 가장자리보다 소정 거리만큼 내측에 위치하는 원형의 제1 가공 예정 라인을 따라 레이저 빔을 조사함으로써, 환형의 제1 개질층을 형성한다.
이어서, 동일한 깊이 위치에 레이저 빔을 집광시킨 상태에서, 제1 가공 예정 라인과, 웨이퍼의 외주 가장자리 사이의 환형 영역에, 방사형으로 설정된 복수의 제2 가공 예정 라인의 각각을 따라, 레이저 빔을 조사함으로써, 각각 직선형의 복수의 제2 개질층을 형성한다.
그리고, 제1 웨이퍼의 이면측을 연삭함으로써 제1 웨이퍼에 외력을 부여한다. 이 외력에 의해, 제1 및 제2 개질층을 기점으로 하여 크랙을 충분히 연신시킬 수 있으면, 제1 및 제2 개질층을 경계로 제1 웨이퍼의 외주부를 제거할 수 있을 것으로 생각된다.
그러나, 출원인이 행한 실험에 의하면, 이면측의 연삭에 의해 외력을 부여한 것만으로는, 크랙의 연신의 정도가 불충분해져, 외주부의 환형 영역을 완전하게는 제거할 수 없는 경우가 있는 것이 판명되었다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2006-108532호
본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 제1 및 제2 웨이퍼가 적층된 적층 웨이퍼에 있어서 제1 웨이퍼의 외주부의 환형 영역을 보다 확실하게 제거하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 적층 웨이퍼의 연삭 방법에 있어서, 상기 적층 웨이퍼에서는, 제1 면과 그 제1 면의 반대측에 위치하는 제2 면을 갖고 제1 면측 및 제2 면측의 외주부가 각각 모따기된 제1 웨이퍼의 상기 제1 면과, 제3 면과 그 제3 면의 반대측에 위치하는 제4 면을 갖고 제3 면측 및 제4 면측의 외주부가 각각 모따기된 제2 웨이퍼의 상기 제3 면이, 마주 향한 상태로 첩합되어 있고, 상기 제1 웨이퍼를 투과하는 파장을 갖는 레이저 빔을, 상기 제1 웨이퍼의 외주 가장자리보다 내측에 설정된 환형의 제1 가공 예정 라인을 따라 상기 제1 웨이퍼에 조사하여, 상기 제1 웨이퍼의 내부에 환형의 제1 개질층을 형성함과 함께, 상기 제1 가공 예정 라인으로부터 상기 제1 웨이퍼의 외주 가장자리까지의 환형 영역에 설정된 1개 이상의 제2 가공 예정 라인을 따라 레이저 빔을 상기 제1 웨이퍼에 조사하여, 상기 제1 면을 평면에서 본 경우에 상기 환형 영역을 2개 이상으로 구획하는 제2 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과, 상기 개질층 형성 공정 후에, 상기 제2 면으로부터 상기 제1 웨이퍼의 두께 방향의 소정의 깊이까지 상기 환형 영역에 절삭 블레이드를 절입시킴과 함께, 상기 외주 가장자리를 따라 상기 적층 웨이퍼와 상기 절삭 블레이드를 상대적으로 이동시킴으로써 상기 환형 영역을 절삭하는 트리밍 공정과, 상기 트리밍 공정 후에, 상기 제1 웨이퍼의 상기 제2 면측을 연삭하여 마무리 두께까지 박화함과 함께, 상기 환형 영역을 제거하는 연삭 공정을 구비하는 적층 웨이퍼의 연삭 방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 트리밍 공정에서는, 상기 절삭 블레이드가 절입되는 소정 깊이를, 상기 제1 개질층 및 제2 개질층보다 하방에 위치시킨 상태에서, 상기 환형 영역을 절삭한다.
본 발명의 다른 양태에 의하면, 적층 웨이퍼의 연삭 방법에 있어서, 상기 적층 웨이퍼에서는, 제1 면과 그 제1 면의 반대측에 위치하는 제2 면을 갖고 제1 면측 및 제2 면측의 외주부가 각각 모따기된 제1 웨이퍼의 상기 제1 면과, 제3 면과 그 제3 면의 반대측에 위치하는 제4 면을 갖고 제3 면측 및 제4 면측의 외주부가 각각 모따기된 제2 웨이퍼의 상기 제3 면이, 마주 향한 상태로 첩합되어 있고, 상기 제1 웨이퍼에 흡수되는 파장을 갖는 레이저 빔을, 상기 적층 웨이퍼의 상방으로부터 상기 제1 웨이퍼의 상기 제2 면에, 상기 제1 웨이퍼의 외주 가장자리보다 내측에 설정된 환형의 제1 가공 예정 라인을 따라 조사하여, 상기 제1 웨이퍼의 두께 방향에 있어서 상기 제1 웨이퍼를 관통하는 환형의 제1 레이저 가공 홈을 형성함과 함께, 상기 제1 가공 예정 라인으로부터 상기 제1 웨이퍼의 외주 가장자리까지의 환형 영역에 설정된 1개 이상의 제3 가공 예정 라인을 따라, 상기 적층 웨이퍼의 상방으로부터 상기 제2 면에 레이저 빔을 조사하여, 상기 제1 면을 평면에서 본 경우에 상기 환형 영역을 2개 이상으로 구획하고, 상기 제1 웨이퍼의 두께 방향에 있어서 상기 제1 웨이퍼를 관통하는 1 이상의 제2 레이저 가공 홈을 형성하는 레이저 가공 홈 형성 공정과, 상기 레이저 가공 홈 형성 공정 후에, 상기 제2 면으로부터 상기 제1 웨이퍼의 두께 방향의 소정의 깊이까지 상기 환형 영역에 절삭 블레이드를 절입시킴과 함께, 상기 외주 가장자리를 따라 상기 적층 웨이퍼와 상기 절삭 블레이드를 상대적 이동시킴으로써 상기 환형 영역을 절삭하는 트리밍 공정과, 상기 트리밍 공정 후에, 상기 제1 웨이퍼의 상기 제2 면측을 연삭하여 마무리 두께까지 박화함과 함께, 상기 환형 영역을 제거하는 연삭 공정을 구비하는 적층 웨이퍼의 연삭 방법이 제공된다.
본 발명의 일 양태에 관련된 웨이퍼의 연삭 방법에서는, 제1 웨이퍼의 외주 가장자리보다 내측에 설정된 환형의 제1 가공 예정 라인을 따라 제1 개질층을 형성함과 함께, 제1 가공 예정 라인으로부터 제1 웨이퍼의 외주 가장자리까지의 환형 영역에 설정된 1개 이상의 제2 가공 예정 라인을 따라 환형 영역을 2개 이상으로 구획하는 제2 개질층을 형성한다(개질층 형성 공정).
개질층 형성 공정 후에, 제1 웨이퍼의 두께 방향의 소정의 깊이까지 환형 영역에 절삭 블레이드를 절입시켜 환형 영역을 절삭한다(트리밍 공정). 또한, 트리밍 공정 후에, 제1 웨이퍼의 제2 면측을 연삭하여 제1 웨이퍼를 마무리 두께까지 박화함과 함께, 환형 영역을 제거한다(연삭 공정).
환형 영역에 개질층이 형성되어 있는 경우, 트리밍 공정에 있어서 절삭 블레이드로 환형 영역에 직접적으로 부하를 부여하면, 크랙이 연신되어 표면에 도달하고, 제1 웨이퍼의 환형 영역과, 제2 웨이퍼의 결합력이 저하된다. 그러므로, 트리밍 공정을 거치지 않는 경우에 비해, 연삭 공정에서 확실하게 환형 영역을 제거할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 양태에 따른 웨이퍼의 연삭 방법에서는, 환형의 제1 가공 예정 라인을 따라 제1 웨이퍼의 두께 방향으로 제1 웨이퍼를 관통하는 제1 레이저 가공 홈을 형성함과 함께, 제1 가공 예정 라인으로부터 제1 웨이퍼의 외주 가장자리까지의 환형 영역에 설정된 1개 이상의 제3 가공 예정 라인을 따라 환형 영역을 2개 이상으로 구획하고 제1 웨이퍼의 두께 방향에 있어서 제1 웨이퍼를 관통하는 제2 레이저 가공 홈을 형성한다(레이저 가공 홈 형성 공정).
또한, 레이저 가공 홈 형성 공정 후에, 트리밍 공정 및 연삭 공정을 순차 실시한다. 환형 영역에 레이저 가공 홈이 형성되어 있는 경우, 트리밍 공정에 있어서 절삭 블레이드로 환형 영역에 직접적으로 부하를 부여하면, 제1 웨이퍼의 환형 영역과, 제2 웨이퍼의 결합력이 저하된다. 그러므로, 트리밍 공정을 거치지 않는 경우에 비해, 연삭 공정에서 확실하게 환형 영역을 제거할 수 있다.
도 1은 적층 웨이퍼의 단면도이다.
도 2는 제1 실시형태에 따른 적층 웨이퍼의 연삭 방법의 흐름도이다.
도 3은 제1 및 제2 가공 예정 라인을 나타내는 적층 웨이퍼의 평면도이다.
도 4는 제1 개질층을 형성하는 모습을 도시하는 도면이다.
도 5는 제2 개질층을 형성하는 모습을 도시하는 도면이다.
도 6은 트리밍 공정을 나타내는 도면이다.
도 7은 연삭 공정을 나타내는 도면이다.
도 8은 제2 실시형태에 따른 적층 웨이퍼의 연삭 방법의 흐름도이다.
도 9는 제1 및 제3 가공 예정 라인을 나타내는 적층 웨이퍼의 평면도이다.
도 10은 레이저 가공 홈 형성 공정 후의 도 9의 C-C 단면도이다.
첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 일 형태에 관한 실시 형태에 대하여 설명한다. 우선, 도 1을 참조하여, 각 실시형태에 있어서 연삭 등의 가공 대상이 되는 적층 웨이퍼(11)에 관해 설명한다. 도 1은 적층 웨이퍼(11)의 단면도이다.
적층 웨이퍼(11)는, 주로 실리콘(Si)으로 형성되고, 각각 대략 동일한 직경을 갖는 제1 웨이퍼(13) 및 제2 웨이퍼(15)를 갖는다. 제1 웨이퍼(13)의 표면(제1 면)(13a)측의 외주부에는 모따기부(13a1)가 형성되어 있고, 표면(13a)과는 반대측에 위치하는 이면(제2 면)(13b)측의 외주부에도 모따기부(13b1)가 형성되어 있다.
마찬가지로, 제2 웨이퍼(15)의 표면(제3 면)(15a)측의 외주부에는 모따기부(15a1)가 형성되어 있고, 표면(15a)과는 반대측에 위치하는 이면(제4 면)(15b)측의 외주부에도 모따기부(15b1)가 형성되어 있다.
제1 웨이퍼(13) 및 제2 웨이퍼(15)는, 표면(13a)의 중심과 표면(15a)의 중심이 대략 일치하도록, 표면(13a 및 15a)이 마주 향한 상태에서, 수지제의 접착제로 접합되어 있다. 그러므로, 제1 웨이퍼(13)의 외주 가장자리(13c)와, 제2 웨이퍼(15)의 외주 가장자리(15c)는, 적층 웨이퍼(11)의 두께 방향에서 대략 일치하고 있다.
제1 웨이퍼(13)의 표면(13a)에는, 복수의 분할 예정 라인(스트리트)이 격자형으로 설정되어 있다. 복수의 스트리트로 둘러싸이는 각 직사각형 영역에는, IC, LSI(Large Scale Integration) 등의 디바이스(도시하지 않음)가 형성되어 있다.
복수의 디바이스를 포함하는 원형 영역은, 디바이스 영역(13d1)(도 1, 도 3 참조)이라고 칭해진다. 디바이스 영역(13d1)의 주위에는, 디바이스가 형성되어 있지 않은 환형의 외주 잉여 영역(환형 영역)(13d2)(도 1, 도 3 참조)이 존재한다.
마찬가지로, 제2 웨이퍼(15)의 표면(15a)에도 복수의 스트리트가 격자형으로 설정되어 있고, 복수의 스트리트로 둘러싸이는 각 직사각형 영역에는, 디바이스(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 제2 웨이퍼(15)에 있어서도, 복수의 디바이스가 형성되어 있는 원형의 디바이스 영역(15d1)의 주위에는, 디바이스가 형성되어 있지 않은 환형의 외주 잉여 영역(15d2)이 존재한다.
다음에, 제1 웨이퍼(13)의 이면(13b)측을 연삭하여 박화하는 적층 웨이퍼(11)의 연삭 방법에 대해서 설명한다. 도 2는 제1 실시형태에 따른 적층 웨이퍼(11)의 연삭 방법의 흐름도이다.
제1 실시형태에서는, 우선, 레이저 가공 장치(2)를 이용하여, 제1 웨이퍼(13)의 외주 잉여 영역(13d2)에 복수의 개질층을 형성한다(개질층 형성 공정(S10)). 따라서, 도 4를 참조하면서, 레이저 가공 장치(2)의 구성에 대해서 설명한다.
도 4에 나타내는 Z축 방향은, 예를 들면, 연직 방향이며, X축 방향 및 Y축 방향은 수평 방향과 대략 평행하다. 레이저 가공 장치(2)는, 원판형의 척 테이블(4)을 갖는다. 척 테이블(4)은, 금속으로 형성된 원판형의 프레임을 갖는다.
프레임의 중앙부에는, 원판형의 오목부(도시하지 않음)가 형성되어 있고, 이 오목부에는 원판형의 다공질판이 고정되어 있다. 프레임의 상면과, 다공질판의 상면은 대략 동일 평면으로 되어 있고, 대략 평탄한 유지면(4a)이 형성되어 있다.
프레임에는 유로가 형성되어 있고, 이 유로의 일단은 다공질판에 접속되어 있다. 또한, 유로의 타단에는, 이젝터 등의 흡인원(도시하지 않음)이 접속되어 있다. 흡인원으로부터의 부압이 유지면(4a)에 전달되면, 유지면(4a)에 재치된 적층 웨이퍼(11)는 유지면(4a)에서 흡인 유지된다.
척 테이블(4)의 하부에는, 모터 등의 회전 구동원(도시하지 않음)이 배치되어 있다. 회전 구동원의 회전축(6)은, 척 테이블(4)의 하부에 연결되어 있기 때문에, 회전 구동원을 동작시키면, 척 테이블(4)은, 회전축(6)의 둘레로 회전한다. 회전 구동원은, X축 방향 이동판(도시하지 않음)으로 지지되어 있다.
X축 방향 이동판은, X축 방향에 대략 평행한 한 쌍의 가이드 레일(도시하지 않음)에 의해 슬라이드 가능하게 지지되어 있다. X축 방향 이동판의 하면측에는, 너트부(도시하지 않음)가 설치되어 있고, 너트부에는, X축 방향에 대략 평행하게 배치된 나사축(도시하지 않음)이 볼(도시하지 않음)을 통해 회전 가능하게 연결되어 있다.
나사축의 일단부에는, 펄스 모터 등의 구동원(도시하지 않음)이 연결되어 있고, 구동원을 동작시키면, X축 방향 이동판은, 척 테이블(4)과 함께 X축 방향을 따라 이동한다(도 5 참조). X축 방향 이동판, 가이드 레일, 나사축 등은, X축 방향 이동 유닛을 구성한다.
유지면(4a)의 상방에는, 레이저 빔 조사 유닛(8)이 배치되어 있다. 레이저 빔 조사 유닛(8)은, 레이저 발진기(도시하지 않음)와, 레이저 빔(L)을 집광시키는 집광 렌즈(도시하지 않음)를 포함하는 집광기(10)를 갖는다.
집광기(10)로부터는, 제1 웨이퍼(13)를 투과하는 파장(예컨대, 1064nm)을 갖는 펄스형의 레이저 빔(L)이, 적층 웨이퍼(11)의 상방으로부터 이면(13b)에 조사된다. 레이저 빔(L)은, 제1 웨이퍼(13)의 소정의 깊이 위치에 집광된다.
개질층 형성 공정(S10)에서는, 외주 가장자리(13c)로부터 제1 웨이퍼(13)의 직경 방향에 있어서 소정 거리만큼 내측에 위치하고, 디바이스 영역(13d1)과 외주 잉여 영역(13d2)과의 경계에 설정된 환형의 제1 가공 예정 라인(17)(도 3 참조)을 따라 레이저 빔(L)을 조사한다.
개질층 형성 공정(S10)에서는, 또한, 제1 가공 예정 라인(17)으로부터 외주 가장자리(13c)까지의 외주 잉여 영역(13d2)에 있어서, 외주 가장자리(13c)를 따라 대략 등간격으로 방사형으로 설정된 1개 이상(본 예에서는 18개)의 제2 가공 예정 라인(19)(도 3 참조)을 따라 레이저 빔(L)을 조사한다.
도 3은, 개질층 형성 공정(S10)에서 레이저 빔(L)이 조사되는 제1 가공 예정 라인(17) 및 제2 가공 예정 라인(19)을 나타내는 적층 웨이퍼(11)의 평면도이다. 개질층 형성 공정(S10)에서는, 우선, 제2 웨이퍼(15)의 이면(15b)측을 유지면(4a)으로 흡인 유지한다.
이어서, 집광기(10)를, 제1 가공 예정 라인(17)의 바로 위에 배치하고, 레이저 빔(L)의 집광점을 표면(13a)으로부터 거리(B1)에 대응하는 소정 깊이에 위치시킨다(도 4 참조). 이 상태에서, 척 테이블(4)을 회전시킨다.
가공 조건은, 예를 들어, 하기와 같이 설정된다.
파장: 1064nm
평균 출력: 1W
반복 주파수: 100kHz
회전 속도: 180°/s
제1 웨이퍼(13)의 내부에 있어서, 집광점 및 그 근방에서는 다광자 흡수가 생기기 때문에, 제1 가공 예정 라인(17)을 따라 환형의 제1 개질층(13e1)이 형성된다. 도 4는 도 3의 A-A 단면도이며, 제1 개질층(13e1)을 형성하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 4에서는, 제1 개질층(13e1)을 편의적으로 동그라미로 나타낸다. 제1 개질층(13e1)을 형성하면, 제1 개질층(13e1)을 기점으로 하여 표면(13a) 및 이면(13b)으로 연신하는 크랙(13f)이 형성된다. 다만, 개질층 형성 공정(S10)의 시점에서는, 크랙(13f)은 반드시 표면(13a) 및 이면(13b)에 도달하는 것은 아니다.
거리(B1)는, 후술하는 거리(B2)나, 마무리 두께(B3)보다는 크다. 예컨대, 거리(B1)는 제1 웨이퍼(13)의 두께(즉, 표면(13a) 및 이면(13b) 사이의 거리)의 절반 이상이고, 제1 웨이퍼(13)의 두께가 775㎛인 경우, 거리(B1)는 700㎛이다.
한편, 본 실시형태에서는, 1개의 환형의 제1 개질층(13e1)을 형성하지만, 집광점을 거리(B1)와는 상이한 깊이에 위치시킨 상태로 척 테이블(4)을 회전시킴으로써, 2 이상의 환형의 제1 개질층(13e1)을 형성해도 좋다.
제1 개질층(13e1)의 형성 후, 척 테이블(4)의 회전을 정지하고, 집광점을 표면(13a)으로부터 거리(B1)에 위치시킨 상태에서, X축 이동 유닛으로 X축 방향으로 척 테이블(4)을 이동시킴으로써, 1개의 제2 가공 예정 라인(19)을 따라 제2 개질층(13e2)을 형성한다.
가공 조건은, 예를 들어, 하기와 같이 설정된다.
파장: 1064nm
평균 출력: 1W
반복 주파수: 100kHz
가공 이송 속도: 800mm/s
이에 의해, 표면(13a)으로부터 거리(B1)의 깊이 위치에, 제1 개질층(13e1) 및 제2 개질층(13e2)이 형성된다. 도 5는, 제2 개질층(13e2)을 형성하는 모습을 나타내는 도면이다. 도 5에서는, 1개의 제2 가공 예정 라인(19)을 따라 표면(13a)으로부터 거리(B1)에 형성되는 1개의 제2 개질층(13e2)을, 편의적으로 복수의 동그라미로 나타낸다.
표면(13a)을 평면에서 본 경우에, 이 1개의 제2 개질층(13e2)에 의해 제1 웨이퍼(13)의 둘레 방향에 있어서 2개로 구획된다. 본 실시형태의 외주 잉여 영역(13d2)은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 18개의 제2 가공 예정 라인(19)에 의해 18개로 구획된다.
제2 개질층(13e2)을 형성하면, 제2 개질층(13e2)을 기점으로 하여 표면(13a) 및 이면(13b)으로 연신하는 크랙(13f)도 형성된다. 도 5에서는, 크랙(13f)을 편의적으로 파선으로 나타내지만, 개질층 형성 공정(S10)의 시점에서는, 크랙(13f)은 반드시 표면(13a) 및 이면(13b)에 도달하는 것은 아니다.
개질층 형성 공정(S10) 후, 절삭 장치(12)를 이용하여 외주 잉여 영역(13d2)의 이면(13b)측을 절삭한다(트리밍 공정(S20)). 도 6은, 트리밍 공정(S20)을 나타내는 도면이다. 절삭 장치(12)는, 원판형의 척 테이블(14)을 갖는다. 척 테이블(14)의 구성은, 상술한 척 테이블(4)과 대략 동일하지만, 척 테이블(14)의 프레임은, 금속이 아니라 수지로 형성되어 있다.
척 테이블(14)의 하부에는, 모터 등의 회전 구동원(도시하지 않음)의 회전축(16)이 연결되어 있다. 척 테이블(14)의 상방에는, 절삭 유닛이 설치되어 있다. 절삭 유닛은, 원기둥형의 스핀들(도시하지 않음)을 갖는다.
스핀들의 높이 방향은, 수평 방향과 대략 평행하게 배치되어 있다. 스핀들의 일단부에는, 모터 등의 회전 구동원이 설치되어 있고, 스핀들의 타단부에는, 절삭 블레이드(18)가 장착되어 있다. 절삭 블레이드(18)는, 비교적 큰 날 두께(18a)를 갖는다.
날 두께(18a)는, 제1 가공 예정 라인(17)으로부터 외주 가장자리(13c)까지의 거리(즉, 외주 잉여 영역(13d2)의 폭)보다도 크다. 본 실시형태의 날 두께(18a)는 3mm이며, 외주 잉여 영역(13d2)의 폭은 2mm이다.
트리밍 공정(S20)에서는, 우선, 제2 웨이퍼(15)의 이면(15b) 측을 유지면(14a)에서 흡인 유지한다. 이 때, 제1 웨이퍼(13)의 이면(13b)이 상방으로 노출된다. 이어서, 스핀들을 고속(예컨대, 20000rpm)으로 회전시킴과 함께, 절삭 블레이드(18)를 외주 잉여 영역(13d2)에 절입시킨다.
구체적으로는, 절삭 블레이드(18)의 하단(18b)이 제1 웨이퍼(13)의 두께 방향에 있어서 표면(13a)으로부터 거리(B2)에 대응하는 소정의 깊이가 되도록, 절삭 블레이드(18)를 외주 잉여 영역(13d2)에 절입시킨다.
거리(B2)(본 명세서에 있어서, 절삭 잔여 두께라고도 칭함)는, 상술한 거리(B1)보다도 작다. 즉, 트리밍 공정(S20)에서는, 절삭 블레이드(18)의 하단(18b)을, 제1 개질층(13e1) 및 제2 개질층(13e2)보다 하방에 위치시킨다.
하단(18b)을 소정 깊이까지 절입한 상태로, 척 테이블(14)을 소정의 회전 속도로 회전시킴으로써, 절삭 블레이드(18)에 대하여 제1 웨이퍼(13)를, 외주 가장자리(13c)를 따라 상대적으로 이동시킨다.
　본 실시형태에서는, 2°/s(즉, 120°/min)로 척 테이블(14)을 회전시킴으로써, 3분간에 걸쳐 척 테이블(14)을 1회전시켜, 이면(13b)측의 외주 잉여 영역(13d2)을 제거한다.
트리밍 공정(S20)에서는, 외주 잉여 영역(13d2)에 직접적으로 부하를 부여할 수 있다. 그러므로, 제1 개질층(13e1) 및 제2 개질층(13e2)을 기점으로 하는 크랙(13f)을, 표면(13a)에 도달하도록 확실하게 연신시킬 수 있다.
이에 더하여, 당해 트리밍 공정(S20)에 의해, 제2 개질층(13e2)이 제거된다. 그러므로, 제2 개질층(13e2)이 잔류하고 있는 경우에 비해, 적층 웨이퍼(11)로부터 제조되는 디바이스 칩의 항절 강도를 높일 수 있다.
트리밍 공정(S20) 후, 연삭 장치(22)를 사용하여 제1 웨이퍼(13)의 이면(13b) 측을 연삭한다(연삭 공정(S30)). 도 7에 나타낸 바와 같이, 연삭 장치(22)는, 원판형의 척 테이블(24)을 갖는다. 척 테이블(24)은, 비다공질의 세라믹스로 형성된 원판형의 프레임을 갖는다.
프레임의 중앙부에는, 원판형의 오목부(도시하지 않음)가 형성되어 있고, 이 오목부에는 원판형의 다공질판이 고정되어 있다. 프레임의 상면과, 다공질판의 상면은 대략 동일 평면의 유지면(24a)으로 되어 있지만, 유지면(24a)은, 중앙부가 외주부에 비해 약간 돌출된 원추 형상을 갖는다.
프레임에는 유로가 형성되어 있고, 이 유로의 일단은 다공질판에 접속되어 있다. 또한, 유로의 타단에는, 이젝터 등의 흡인원(도시하지 않음)이 접속되어 있고, 흡인원으로부터의 부압은 유지면(24a)에 전달된다.
척 테이블(24)의 하부에는, 모터 등의 회전 구동원(도시하지 않음)의 회전축(26)이 연결되어 있다. 회전축(26)은, 원추 형상의 유지면(24a)의 일부가 수평면과 대략 평행해지도록, 기울기 조정 기구(도시하지 않음)에 의해 기울어져 있다.
유지면(24a)의 상방에는 연삭 유닛(28)이 배치되어 있다. 연삭 유닛(28)은, Z축 방향에 대략 평행하게 배치된 원기둥형의 스핀들(30)을 갖는다. 스핀들(30)의 상단부에는, 모터가 설치되어 있고, 스핀들(30)의 하단부에는, 원판형의 마운트(32)가 고정되어 있다.
마운트(32)의 하면측에는, 원환형의 연삭 휠(34)이 장착되어 있다. 연삭 휠(34)은, 금속으로 형성된 원환형의 휠 베이스(34a)를 갖는다. 휠 베이스(34a)의 하면측에는, 각각 블록형의 복수의 연삭 지석(34b)이, 휠 베이스(34a)의 둘레 방향을 따라 소정의 간격으로 배치되어 있다.
도 7은, 연삭 공정(S30)을 나타내는 도면이다. 연삭 공정(S30)에서는, 우선, 제2 웨이퍼(15)의 이면(15b)측을 유지면(24a)에서 흡인 유지한다. 이 때, 제1 웨이퍼(13)의 이면(13b)이 상방으로 노출된다.
계속해서, 척 테이블(24) 및 연삭 휠(34)을 회전시킴과 함께, 연삭 휠(34)을 소정의 연삭 이송 속도로 강하시킨다. 복수의 연삭 지석(34b)의 하면에서 규정되는 연삭면이 이면(13b)에 접촉함으로써, 제1 웨이퍼(13)의 이면(13b)측이 연삭되어, 제1 웨이퍼(13)는 마무리 두께(B3)까지 박화된다.
이 때, 제1 개질층(13e1)이, 제1 웨이퍼(13)로부터 제거된다. 또한, 마무리 두께(B3)에 대응하는, 표면(13a)과, 연삭 공정(S30) 후의 이면(13b) 사이의 거리는, 제1 개질층(13e1) 등이 형성되는 거리(B1)와, 절삭 잔여 두께에 대응하는 거리(B2) 중 어느 것보다도 작다.
외주 잉여 영역(13d2)에는, 트리밍 공정(S20)을 거침으로써 크랙(13f)은 표면(13a)에 도달해 있기 때문에, 제1 웨이퍼(13)의 표면(13a)측의 외주 잉여 영역(13d2)과, 제2 웨이퍼(15)의 표면(15a)측의 외주 잉여 영역(15d2)의 결합력이 저하되어 있다. 그러므로, 연삭 공정(S30)에서는, 원심력, 진동 등의 외력에 의해, 외주 잉여 영역(13d2)이 분할되어 적층 웨이퍼(11)로부터 제거된다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 외주 잉여 영역(13d2)에 제1 개질층(13e1) 및 제2 개질층(13e2)이 형성되어 있기 때문에, 트리밍 공정(S20)에서 외주 잉여 영역(13d2)에 직접적으로 부하를 부여하면, 크랙(13f)이 연신되어 확실하게 표면(13a)에 도달한다.
이에 의해, 제1 웨이퍼(13)의 외주 잉여 영역(13d2)과, 제2 웨이퍼(15)의 결합력이 저하된다. 그러므로, 트리밍 공정(S20)을 거치지 않는 경우에 비해, 연삭 공정(S30)에서 확실하게 외주 잉여 영역(13d2)을 제거할 수 있다.
다음에, 제2 실시 형태에 대해 설명한다. 도 8은 제2 실시형태에 따른 적층 웨이퍼(11)의 연삭 방법의 흐름도이다. 제2 실시형태에서는, 개질층 형성 공정(S10) 대신에, 레이저 가공 홈 형성 공정(S12)을 실시한다.
제2 실시형태에서는, 제1 실시형태와 동일한 환형의 제1 가공 예정 라인(17)이 설정되어 있지만, 제1 실시형태와는 상이한 복수의 제3 가공 예정 라인(21)이 외주 잉여 영역(13d2)에 격자형으로 설정되어 있다(도 9 참조).
도 9는, 제1 가공 예정 라인(17) 및 제3 가공 예정 라인(21)을 나타내는 적층 웨이퍼(11)의 평면도이다. 또한, 도 10은 레이저 가공 홈 형성 공정(S12) 후의 도 9의 C-C 단면도이다.
레이저 가공 홈 형성 공정(S12)에서는, 도 4에 나타내는 레이저 가공 장치(2)와 대략 동일하지만, 제1 웨이퍼(13)에 흡수되는 파장(예를 들어, 355nm)을 갖는 펄스형의 레이저 빔을 조사하는 레이저 가공 장치(36)(도 10 참조)를 사용하여, 제1 웨이퍼(13)를 가공한다.
레이저 가공 장치(36)는, 척 테이블(4), 회전 구동원 및 X축 방향 이동 유닛에 더하여, X축 방향 이동판 상에 설치되고, 회전 구동원을 지지하는 Y축 방향 이동판(도시하지 않음)을 갖는다. Y축 방향 이동판은, Y축 방향에 대략 평행하게 배치되고 또한 X축 방향 이동판 상에 고정된 한 쌍의 가이드 레일(도시하지 않음) 상에, 슬라이드 가능하게 장착되어 있다.
Y축 방향 이동판의 하면측에는 너트부(도시하지 않음)가 형성되어 있고, 너트부에는 Y축 방향으로 대략 평행하게 배치된 나사축(도시하지 않음)이 볼(도시하지 않음)을 통해 회전 가능하게 연결되어 있다. 나사축의 일단부에는, 펄스 모터 등의 구동원(도시하지 않음)이 연결되어 있다.
구동원을 동작시키면, Y축 방향 이동판은, 척 테이블(4)과 함께 Y축 방향을 따라 이동한다. Y축 방향 이동판, 가이드 레일, 나사축 등은, Y축 방향 이동 유닛을 구성한다. 또한, 도 10에서는, 레이저 빔 조사 유닛(8)을 생략하고 있다.
레이저 가공 홈 형성 공정(S12)에서는, 구체적으로는, 우선, 제1 가공 예정 라인(17)을 따라, 적층 웨이퍼(11)의 상방으로부터 이면(13b)에, 레이저 빔을 조사한 상태에서, 척 테이블(4)을 회전시킨다.
가공 조건은, 예를 들어, 하기와 같이 설정된다. 이에 의해, 제1 웨이퍼(13)의 두께 방향에 있어서, 제1 웨이퍼(13)를 관통하는 환형의 제1 레이저 가공 홈(13g1)을 형성한다(도 10 참조).
파장: 355nm
평균 출력: 1W
반복 주파수: 100kHz
회전 속도: 180°/s
이어서, 복수의 제3 가공 예정 라인(21) 중, 제1 방향에 평행한 제3 가공 예정 라인(21a)이 X축 방향과 대략 평행이 되도록, 척 테이블(4)을 회전시켜, 적층 웨이퍼(11)의 방향을 조정한다. 그리고, X축 방향 이동 유닛으로, 1개의 제3의 가공 예정 라인(21a)을 따라서 레이저 빔을 조사하여 제2 레이저 가공 홈(13g2)을 형성한다.
가공 조건은, 예를 들어, 하기와 같이 설정된다.
파장: 355nm
평균 출력: 1W
반복 주파수: 100kHz
가공 이송 속도: 800mm/s
1개의 제3 가공 예정 라인(21a)을 따라 제2 레이저 가공 홈(13g2)을 형성한 후, Y축 방향 이동 유닛으로 레이저 빔의 조사 위치를 변경하여, 1개의 제3 가공 예정 라인(21a)에 인접하는 다른 제3 가공 예정 라인(21a)을 따라 레이저 빔을 조사한다.
또한, 외주 잉여 영역(13d2)에만 제2 레이저 가공 홈(13g2)을 형성하고, 디바이스 영역(13d1)에는 제2 레이저 가공 홈(13g2)이 형성되지 않도록, 레이저 빔의 조사 타이밍이 적절히 조정된다.
제1 방향에 평행한 모든 제3 가공 예정 라인(21a)을 따라서 제2 레이저 가공 홈(13g2)을 형성한 후, Y축 방향 이동 유닛을 이용하여 제1 방향에 직교하는 제2 방향에 평행한 모든 제3 가공 예정 라인(21b)을 따라서, 마찬가지로, 제2 레이저 가공 홈(13g2)을 형성한다.
본 실시형태에서는, 서로 직교하는 13개×13개의 제3 가공 예정 라인(21)을 따라 제2 레이저 가공 홈(13g2)을 형성하지만, 제3 가공 예정 라인(21)의 수는 이 예에 한정되는 것은 아니다.
제3 가공 예정 라인(21)은, 서로 직교하는 10개×10개라도 좋고, 서로 직교하는 20개×20개라도 좋다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 디바이스 영역(13d1)을 넘어 연장된 경우에 서로 일치하는 제3 가공 예정 라인(21)은, 1개로 카운트한다.
표면(13a)을 평면에서 본 경우에, 1개 이상의 제3 가공 예정 라인(21)에 의해 외주 잉여 영역(13d2)을 2개 이상으로 구획할 수 있으면 좋다. 다만, 외주 잉여 영역(13d2)을 구획하는 수를 많게 하는 편이, 제1 웨이퍼(13)의 외주 잉여 영역(13d2)과, 제2 웨이퍼(15)의 결합력이 저하되기 쉬워지기 때문에 바람직하다.
제2 실시형태에서도, 레이저 가공 홈 형성 공정(S12) 후의 트리밍 공정(S20)에 있어서, 절삭 블레이드(18)로 외주 잉여 영역(13d2)에 직접적으로 부하를 부여하면, 제1 웨이퍼(13)의 외주 잉여 영역(13d2)과, 제2 웨이퍼(15)의 결합력이 저하된다.
그러므로, 트리밍 공정(S20)을 거치지 않는 경우에 비해, 연삭 공정(S30)에서 확실하게 환형 영역을 제거할 수 있다. 그 외, 상술한 실시형태에 관련된 구조, 방법 등은, 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 한 적절히 변경하여 실시할 수 있다.
제1 실시형태에서는, 방사형으로 복수의 제2 가공 예정 라인(19)을 설정했지만, 제2 실시형태와 마찬가지로, 1개 이상의 제2 가공 예정 라인(19)을 격자형으로 설정해도 좋다. 또한, 제2 실시형태에서는, 제1 실시형태와 마찬가지로, 방사형으로 1개 이상의 제3 가공 예정 라인(21)을 설정해도 좋다.
그런데, 개질층 형성 공정(S10)에서는, 제2 개질층(13e2)을 형성한 후에, 제1 개질층(13e1)을 형성해도 좋다. 또한, 레이저 가공 홈 형성 공정(S12)에서도, 제2 레이저 가공 홈(13g2)을 형성한 후에, 제1 레이저 가공 홈(13g1)을 형성해도 좋다.
2, 36: 레이저 가공 장치 4: 척 테이블 4a: 유지면
6: 회전축, 8: 레이저 빔 조사 유닛, 10: 집광기
11: 적층 웨이퍼
12: 절삭 장치, 14: 척 테이블, 14a: 유지면, 16: 회전축
13: 제1 웨이퍼, 13a: 표면(제1 면), 13b: 이면(제2 면)
13a1, 13b1: 모따기부, 13c: 외주 가장자리
13d1: 디바이스 영역, 13d2: 외주 잉여 영역(환형 영역)
13e1: 제1 개질층, 13e2: 제2 개질층, 13f: 크랙
13g1: 제1 레이저 가공 홈, 13g2: 제2 레이저 가공 홈
15: 제2 웨이퍼, 15a: 표면(제3 면), 15b: 이면(제4 면)
15a1, 15b1: 모따기부, 15c: 외주 가장자리
15d1: 디바이스 영역, 15d2: 외주 잉여 영역
17: 제1 가공 예정 라인, 19: 제2 가공 예정 라인
18: 절삭 블레이드, 18a: 날 두께, 18b: 하단
21, 21a, 21b: 제3 가공 예정 라인
22: 연삭 장치, 24: 척 테이블, 24a: 유지면, 26: 회전축
28: 연삭 유닛, 30: 스핀들, 32: 마운트
34: 연삭 휠, 34a: 휠 베이스, 34b: 연삭 지석
B1, B2: 거리, B3: 마무리 두께, L: 레이저 빔

Claims (3)

  1. 적층 웨이퍼의 연삭 방법에 있어서,
    상기 적층 웨이퍼에서는, 제1 면과 그 제1 면의 반대측에 위치하는 제2 면을 갖고 제1 면측 및 제2 면측의 외주부가 각각 모따기된 제1 웨이퍼의 상기 제1 면과, 제3 면과 그 제3 면의 반대측에 위치하는 제4 면을 갖고 제3 면측 및 제4 면측의 외주부가 각각 모따기된 제2 웨이퍼의 상기 제3 면이, 마주 향한 상태로 첩합되어 있고,
    상기 제1 웨이퍼를 투과하는 파장을 갖는 레이저 빔을, 상기 제1 웨이퍼의 외주 가장자리보다 내측에 설정된 환형의 제1 가공 예정 라인을 따라 상기 제1 웨이퍼에 조사하여, 상기 제1 웨이퍼의 내부에 환형의 제1 개질층을 형성함과 함께, 상기 제1 가공 예정 라인으로부터 상기 제1 웨이퍼의 상기 외주 가장자리까지의 환형 영역에 설정된 1개 이상의 제2 가공 예정 라인을 따라 레이저 빔을 상기 제1 웨이퍼에 조사하여, 상기 제1 면을 평면에서 본 경우에 상기 환형 영역을 2개 이상으로 구획하는 제2 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과,
    상기 개질층 형성 공정 후에, 상기 제2 면으로부터 상기 제1 웨이퍼의 두께 방향의 미리 정해진 깊이까지 상기 환형 영역에 절삭 블레이드를 절입시킴과 함께, 상기 외주 가장자리를 따라 상기 적층 웨이퍼와 상기 절삭 블레이드를 상대적으로 이동시킴으로써 상기 환형 영역을 절삭하는 트리밍 공정과,
    상기 트리밍 공정 후에, 상기 제1 웨이퍼의 상기 제2 면측을 연삭하여 마무리 두께까지 박화함과 함께, 상기 환형 영역을 제거하는 연삭 공정
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 적층 웨이퍼의 연삭 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 트리밍 공정에서는, 상기 절삭 블레이드가 절입되는 미리 정해진 깊이를, 상기 제1 개질층 및 상기 제2 개질층보다 하방에 위치시킨 상태에서, 상기 환형 영역을 절삭하는 것을 특징으로 하는 적층 웨이퍼의 연삭 방법.
  3. 적층 웨이퍼의 연삭 방법에 있어서,
    상기 적층 웨이퍼에서는, 제1 면과 그 제1 면의 반대측에 위치하는 제2 면을 갖고 제1 면측 및 제2 면측의 외주부가 각각 모따기된 제1 웨이퍼의 상기 제1 면과, 제3 면과 그 제3 면의 반대측에 위치하는 제4 면을 갖고 제3 면측 및 제4 면측의 외주부가 각각 모따기된 제2 웨이퍼의 상기 제3 면이, 마주 향한 상태로 첩합되어 있고,
    상기 제1 웨이퍼에 흡수되는 파장을 갖는 레이저 빔을, 상기 적층 웨이퍼의 상방으로부터 상기 제1 웨이퍼의 상기 제2 면에, 상기 제1 웨이퍼의 외주 가장자리보다 내측에 설정된 환형의 제1 가공 예정 라인을 따라 조사하여, 상기 제1 웨이퍼의 두께 방향에 있어서 상기 제1 웨이퍼를 관통하는 환형의 제1 레이저 가공 홈을 형성함과 함께, 상기 제1 가공 예정 라인으로부터 상기 제1 웨이퍼의 상기 외주 가장자리까지의 환형 영역에 설정된 1개 이상의 제3 가공 예정 라인을 따라, 상기 적층 웨이퍼의 상방으로부터 상기 제2 면에 레이저 빔을 조사하여, 상기 제1 면을 평면에서 본 경우에 상기 환형 영역을 2개 이상으로 구획하고, 상기 제1 웨이퍼의 두께 방향에 있어서 상기 제1 웨이퍼를 관통하는 1 이상의 제2 레이저 가공 홈을 형성하는 레이저 가공 홈 형성 공정과,
    상기 레이저 가공 홈 형성 공정 후에, 상기 제2 면으로부터 상기 제1 웨이퍼의 두께 방향의 미리 정해진 깊이까지 상기 환형 영역에 절삭 블레이드를 절입시킴과 함께, 상기 외주 가장자리를 따라 상기 적층 웨이퍼와 상기 절삭 블레이드를 상대적으로 이동시킴으로써 상기 환형 영역을 절삭하는 트리밍 공정과,
    상기 트리밍 공정 후에, 상기 제1 웨이퍼의 상기 제2 면측을 연삭하여 마무리 두께까지 박화함과 함께, 상기 환형 영역을 제거하는 연삭 공정
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 적층 웨이퍼의 연삭 방법.
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