KR20230032882A - 단결정 실리콘 웨이퍼의 가공 방법 - Google Patents

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하야토 이가
가즈야 히라타
슌이치로 히로사와
šœ이치로 히로사와
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

(과제) 웨이퍼의 내부에 박리층을 형성한 후, 이 박리층을 분리 기점으로 하여 웨이퍼를 분리할 때의 가공 시간을 단축함과 함께 디바이스가 파손될 개연성을 저감할 수 있는 단결정 실리콘 웨이퍼의 가공 방법을 제공한다.
(해결 수단) 표면 및 이면의 각각에 결정면 {100} 에 포함되는 특정한 결정면 (예를 들어, 결정면 (100)) 이 노출되도록 제조된 단결정 실리콘 웨이퍼에 대하여, 당해 특정한 결정면에 평행이고, 또한, 결정 방위 ＜100＞ 에 포함되는 특정한 결정 방위 (예를 들어, 결정 방위 [010]) 에 대하여 이루는 각이 5° 이하인 제 1 방향을 따라 레이저 빔을 조사함으로써, 단결정 실리콘 웨이퍼의 표면측과 이면측 사이의 분리 기점이 되는 박리층을 형성한다.

Description

단결정 실리콘 웨이퍼의 가공 방법{METHOD OF PROCESSING SINGLE CRYSTAL SILICON WAFER}
본 발명은, 단결정 실리콘 웨이퍼의 내부에 박리층을 형성한 후, 이 박리층을 분리 기점으로 하여 단결정 실리콘 웨이퍼를 분리하는 단결정 실리콘 웨이퍼의 가공 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스 (이하, 간단히 「디바이스」 라고도 한다.) 의 칩은, 일반적으로, 원반상의 단결정 실리콘 웨이퍼 (이하, 간단히 「웨이퍼」 라고도 한다.) 를 이용하여 제조된다. 구체적으로는, 이 웨이퍼는 격자상으로 설정된 분할 예정 라인에 의해 복수의 영역으로 구획되어 있고, 각 영역의 표면측에는 디바이스가 형성되어 있다. 그리고, 이 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라 분할함으로써 칩이 제조된다.
또한, 웨이퍼에는, 복수의 칩을 포함하는 패키지의 고집적화 등을 목적으로 하여, 실리콘 관통 전극 (TSV (Through-Silicon Via)) 이 형성되는 경우가 있다. 이 패키지에 있어서는, 예를 들어, TSV 를 개재하여 상이한 칩에 포함되는 전극을 전기적으로 접속할 수 있다.
TSV 는, 예를 들어, 이하의 순서로 웨이퍼에 형성된다. 먼저, 웨이퍼의 표면측에 홈을 형성한다. 이어서, 이 홈에 TSV 를 형성한다. 이어서, 웨이퍼의 표면측을 지지 웨이퍼에 첩합 (貼合) 한다. 이어서, TSV 가 웨이퍼의 이면에 있어서 노출될 때까지, 웨이퍼의 이면측을 연삭한다.
여기서, 웨이퍼에 있어서는, 균열 방지 등을 목적으로 하여, 그 외주 영역이 모따기 되어 있는 경우가 많다. 그리고, 외주 영역이 모따기 된 웨이퍼의 이면측을 웨이퍼의 두께가 절반 이하가 될 때까지 연삭하면, 이 외주 영역의 이면측이 나이프 에지와 같은 형상이 된다.
이 경우, 웨이퍼를 연삭 중에 외주 영역의 이면측에 응력이 집중하여 웨이퍼가 균열되기 쉬워져, 웨이퍼로부터 얻어지는 칩의 수율이 저하될 우려가 있다. 그래서, 이와 같은 웨이퍼의 이면측의 연삭에 앞서, 외주 영역의 표면측의 일부 제거 (소위 에지 트리밍) 를 실시하는 것이 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).
이에 따라, 외주 영역의 이면측의 잔부가 연삭에 의해 제거된 시점에서 웨이퍼의 측면이 표면 및 이면에 대체로 수직이 된다. 그 때문에, 웨이퍼의 연삭 중에 외주 영역의 이면측에 있어서 응력 집중이 발생하는 일이 없고, 웨이퍼가 잘 균열되지 않게 된다. 그 결과, 칩의 수율의 저하를 억제할 수 있다.
단, 에지 트리밍 후에, 웨이퍼의 이면에 있어서 TSV 가 노출될 때까지 웨이퍼의 이면측을 연삭하는 경우, 웨이퍼의 연삭량이 많아져, 이 웨이퍼를 연삭하기 위해서 필요한 지석의 마모량이 많아진다. 이 경우, 이 웨이퍼를 사용하여 제조되는 칩 또는 패키지의 비용이 증가하고, 또, 그 가공이 장기화 할 우려가 있다.
이러한 점을 감안하여, 형성되는 집광점이 웨이퍼의 내부에 위치부여되고, 또한, 웨이퍼를 투과하는 파장을 갖는 레이저 빔을 웨이퍼에 조사함으로써, 웨이퍼의 내부에 박리층을 형성한 후, 이 박리층을 분리 기점으로 하여 웨이퍼를 분리하는 방법이 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 2 참조).
이 방법에 있어서는, 먼저, 레이저 빔을 조사했을 때에 난반사가 발생하지 않는 웨이퍼의 환상 (環狀) 의 제 1 영역 (단적으로는, 모따기 되어 있는 외주 영역보다 내측의 원환상의 영역) 에 대하여 레이저 빔을 조사한다. 이에 따라, 웨이퍼의 디바이스가 형성되어 있는 영역과 외주 영역의 사이의 분리 기점이 되는 박리층 (원통상의 박리층) 이 형성된다.
이어서, 레이저 빔을 조사했을 때에 난반사가 발생하지 않는 웨이퍼의 제 2 영역 (단적으로는, 모따기 되어 있는 외주 영역보다 내측의 원 형상의 영역) 에 대하여 레이저 빔을 조사한다. 이에 따라, 웨이퍼의 표면측과 이면측 사이의 분리 기점이 되는 박리층 (원반상의 박리층) 이 형성된다.
이어서, 이 웨이퍼에 외력을 부여함으로써, 원통상의 박리층 및 원반상의 박리층에 있어서 웨이퍼를 분리한다. 즉, 웨이퍼의 디바이스가 형성되어 있는 영역으로부터 외주 영역이 분리되고, 또, 이 웨이퍼의 표면측으로부터 이면측이 분리된다.
이와 같이 웨이퍼가 분리되는 경우, 웨이퍼의 이면에 있어서 TSV 가 노출될 때까지 필요한 웨이퍼의 연삭량을 저감하고, 이 웨이퍼를 연삭하기 위해서 필요한 지석의 마모량을 줄일 수 있다. 그 결과, 이 웨이퍼를 사용하여 제조되는 칩 또는 패키지의 비용 증가를 억제하고, 또, 웨이퍼의 연삭에 필요한 시간을 단축할 수 있다.
일본 공개특허공보 2007-158239호 일본 공개특허공보 2020-136442호
상기 서술한 박리층은, 웨이퍼를 구성하는 단결정 실리콘의 결정 구조가 흐트러진 개질 영역과, 이 개질 영역으로부터 신전 (伸展) 하는 균열에 의해 구성된다. 구체적으로는, 상기 서술한 레이저 빔을 웨이퍼에 조사하면, 이 레이저 빔의 집광점을 중심으로 하여 웨이퍼의 내부에 개질 영역이 형성된다. 또, 이 개질 영역에서는, 웨이퍼를 구성하는 단결정 실리콘의 소정의 결정면을 따라 균열이 신전한다.
여기서, 단결정 실리콘은, 일반적으로, 결정면 {111} 에 포함되는 특정한 결정면에 있어서 가장 벽개 (劈開) 하기 쉽다. 예를 들어, 표면 및 이면의 각각에 결정면 {100} 에 포함되는 특정한 결정면 (예를 들어, 결정면 (100)) 이 노출되도록 제조된 웨이퍼에 대하여, 결정 방위 ＜110＞ 에 포함되는 특정한 결정 방위 중 당해 특정한 결정면에 평행한 결정 방위 (예를 들어, 결정 방위 [011]) 를 따라 레이저 빔을 조사하면, 개질 영역으로부터 결정면 {111} 에 포함되는 특정한 결정면 (예를 들어, 결정면 (111)) 을 따라 신전하는 균열이 많이 발생한다.
그리고, 단결정 실리콘의 결정면 {100} 에 포함되는 특정한 결정면 (예를 들어, 결정면 (100)) 과 결정면 {111} 에 포함되는 특정한 결정면 (예를 들어, 결정면 (111)) 이 이루는 예각의 각도는, 54.7° 정도이다. 그 때문에, 상기 서술한 바와 같이 레이저 빔이 웨이퍼에 조사되는 경우에는, 웨이퍼의 표면 또는 이면에 대하여 54.7° 정도 기울어진 방향을 향하여 개질 영역으로부터 신전하는 균열이 많이 발생한다.
즉, 이와 같은 균열이 신전하는 방향을 웨이퍼의 표면 및 이면에 평행한 성분 (평행 성분) 및 수직인 성분 (수직 성분) 으로 분해하면, 수직 성분이 평행 성분보다 커진다. 그 때문에, 상기 서술한 바와 같이 레이저 빔을 웨이퍼에 조사함으로써, 웨이퍼의 표면측과 이면측 사이의 분리 기점이 되는 박리층 (원반상의 박리층) 을 형성하는 경우에는, 이하의 문제가 발생할 우려가 있다.
먼저, 이 경우에는, 균열이 신전하는 방향의 평행 성분이 비교적 작기 때문에, 균열을 개재하여 인접하는 개질 영역을 접속하기 위해서, 인접하는 개질 영역의 간격을 좁게 할 필요가 있다. 그리고, 인접하는 개질 영역의 간격을 좁게 하는 경우에는, 원반상의 박리층을 형성하기 위해서 필요한 가공 시간 (레이저 빔의 조사 시간) 을 길게 할 필요가 있다.
또, 이 경우에는, 균열이 신전하는 방향의 수직 성분이 비교적 크기 때문에, 원반상의 박리층으로부터 웨이퍼의 표면측을 향하여 균열이 신전하여 디바이스가 파손될 우려가 있다. 또한, 웨이퍼의 표면으로부터 충분히 이격한 위치에 원반상의 박리층을 형성함으로써 디바이스가 파손될 개연성을 저감할 수 있기는 하지만, 이 경우에는, 그 후에 웨이퍼를 연삭할 때의 연삭량이 증가해 버린다.
이상의 점을 감안하여, 본 발명의 목적은, 웨이퍼의 내부에 박리층을 형성한 후, 이 박리층을 분리 기점으로 하여 웨이퍼를 분리할 때의 가공 시간을 단축함과 함께 디바이스가 파손될 개연성을 저감할 수 있는 단결정 실리콘 웨이퍼의 가공 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 표면 및 이면의 각각에 결정면 {100} 에 포함되는 특정한 결정면이 노출되도록 제조되고, 또한, 그 표면측에 복수의 디바이스가 형성됨과 함께 외주 영역이 모따기 되어 있는 단결정 실리콘 웨이퍼에 대하여, 형성되는 집광점이 그 단결정 실리콘 웨이퍼의 내부에 위치부여되고, 또한, 단결정 실리콘을 투과하는 파장을 갖는 레이저 빔을 조사함으로써, 그 단결정 실리콘 웨이퍼의 내부에 박리층을 형성한 후, 그 박리층을 분리 기점으로 하여 그 단결정 실리콘 웨이퍼를 분리하는 단결정 실리콘 웨이퍼의 가공 방법으로서, 그 단결정 실리콘 웨이퍼의 그 표면측을 지지 웨이퍼의 표면측에 첩합하는 첩합 스텝과, 그 단결정 실리콘 웨이퍼의 그 외주 영역보다 내측의 환상의 제 1 영역에 대하여, 그 단결정 실리콘 웨이퍼의 그 이면측으로부터 그 레이저 빔을 조사함으로써, 그 단결정 실리콘 웨이퍼의 그 복수의 디바이스가 형성되어 있는 영역과 그 외주 영역의 사이의 분리 기점이 되는 제 1 박리층을 형성하는 제 1 박리층 형성 스텝과, 그 단결정 실리콘 웨이퍼의 그 외주 영역보다 내측의 제 2 영역에 대하여, 그 단결정 실리콘 웨이퍼의 그 이면측으로부터 그 레이저 빔을 조사함으로써, 그 단결정 실리콘 웨이퍼의 그 표면측과 그 이면측의 사이의 분리 기점이 되는 제 2 박리층을 형성하는 제 2 박리층 형성 스텝과, 그 첩합 스텝, 그 제 1 박리층 형성 스텝 및 그 제 2 박리층 형성 스텝을 실시한 후, 그 단결정 실리콘 웨이퍼에 외력을 부여함으로써, 그 제 1 박리층 및 그 제 2 박리층을 분리 기점으로 하여 그 단결정 실리콘 웨이퍼를 분리하는 분리 스텝을 구비하고, 그 제 2 박리층 형성 스텝에 있어서는, 그 특정한 결정면과 평행이고, 또한, 결정 방위 ＜100＞ 에 포함되는 특정한 결정 방위에 대하여 이루는 각이 5° 이하인 제 1 방향을 따라 그 단결정 실리콘 웨이퍼와 그 집광점을 상대적으로 이동시키면서, 그 제 2 영역에 포함되는 그 제 1 방향을 따른 직선상의 영역에 그 레이저 빔을 조사하는 레이저 빔 조사 스텝과, 그 특정한 결정면과 평행이고, 또한, 그 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향을 따라, 그 레이저 빔의 조사에 의해 그 집광점이 형성되는 그 단결정 실리콘 웨이퍼의 내부의 위치를 이동시키는 산출 이송 스텝을 반복 실시함으로써, 그 제 2 박리층이 형성되는 단결정 실리콘 웨이퍼의 가공 방법이 제공된다.
또한, 그 제 1 박리층 형성 스텝은, 그 제 2 박리층 형성 스텝을 실시하기 전에 실시되는 것이 바람직하다.
또, 그 제 2 영역은, 그 제 1 영역보다 내측에 위치하는 것이 바람직하다.
또, 그 제 1 박리층 형성 스텝에 있어서는, 그 단결정 실리콘 웨이퍼의 그 이면에 이르지 않도록 그 제 1 박리층이 형성되는 것이 바람직하다.
또, 그 제 1 박리층 형성 스텝에 있어서는, 형성되는 그 집광점이 그 외주 영역에 가까워질수록 그 단결정 실리콘 웨이퍼의 그 표면에 가까워지도록 그 레이저 빔을 조사함으로써, 제 1 바닥면이 그 단결정 실리콘 웨이퍼의 그 표면측에 위치하고, 또한, 그 제 1 바닥면보다 직경이 짧은 제 2 바닥면이 그 단결정 실리콘 웨이퍼의 내부에 위치하는 원추대의 측면을 따르는 그 제 1 박리층이 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 표면 및 이면의 각각에 결정면 {100} 에 포함되는 특정한 결정면 (예를 들어, 결정면 (100)) 이 노출되도록 제조된 단결정 실리콘 웨이퍼에 대하여, 당해 특정한 결정면에 평행이고, 또한, 결정 방위 ＜100＞ 에 포함되는 특정한 결정 방위 (예를 들어, 결정 방위 [010]) 에 대하여 이루는 각이 5° 이하인 제 1 방향을 따라 레이저 빔을 조사함으로써, 단결정 실리콘 웨이퍼의 표면측과 이면측 사이의 분리 기점이 되는 박리층 (제 2 박리층) 이 형성된다.
이 경우, 개질 영역으로부터 신전하는 균열은, 결정면 {111} 에 포함되는 특정한 결정면 (예를 들어, 결정면 (111)) 을 따르는 것보다, 결정면 {n10} (n 은, 10 이하의 자연수) 에 포함되는 특정한 결정면 (예를 들어, 결정면 (101)) 을 따르는 것이 많아진다. 그리고, 결정면 {100} 에 포함되는 특정한 결정면과 결정면 {n10} 에 포함되는 특정한 결정면이 이루는 예각의 각도는, 45° 이하이다.
그 때문에, 본 발명에 있어서는, 표면 및 이면의 각각에 결정면 {100} 에 포함되는 특정한 결정면이 노출되도록 제조된 단결정 실리콘 웨이퍼에 대하여, 당해 특정한 결정면에 평행이고, 또한, 결정 방위 ＜110＞ 에 포함되는 특정한 결정 방위 (예를 들어, 결정 방위 [011]) 를 따라 레이저 빔을 조사함으로써 제 2 박리층이 형성되는 경우와 비교하여, 균열이 신전하는 방향의 웨이퍼의 표면 및 이면에 평행한 성분 (평행 성분) 이 커지고, 또, 수직인 성분 (수직 성분) 이 작아진다.
이에 따라, 본 발명에 있어서는, 균열이 신전하는 방향의 평행 성분이 커지기 때문에, 인접하는 개질 영역의 간격을 길게 할 수 있다. 그 결과, 산출 이송 스텝에 있어서의 이동 거리 (인덱스) 를 길게 할 수 있고, 웨이퍼의 표면측과 이면측 사이의 분리 기점이 되는 박리층을 형성하기 위해서 필요한 가공 시간 (레이저 빔의 조사 시간) 을 단축할 수 있다.
또, 본 발명에 있어서는, 균열이 신전하는 방향의 수직 성분이 작아지기 때문에, 이 박리층으로부터 웨이퍼의 표면측을 향하여 균열이 신전하기 어려워진다. 그 결과, 웨이퍼의 표면측과 이면측을 분리할 때에, 디바이스가 파손될 개연성을 저감할 수 있다.
도 1(A) 는, 웨이퍼의 일례를 모식적으로 나타내는 상면도이고, 도 1(B) 는, 웨이퍼의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2 는, 웨이퍼의 가공 방법의 일례를 모식적으로 나타내는 플로 차트이다.
도 3 은, 웨이퍼의 표면측을 지지 웨이퍼의 표면측에 첩합하는 모습을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 4 는, 레이저 가공 장치의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 5 는, 레이저 빔 조사 유닛에 있어서 레이저 빔이 진행되는 모습을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 6 은, 회전하는 웨이퍼에 레이저 빔을 조사하는 모습을 모식적으로 나타내는 일부 단면 (斷面) 측면도이다.
도 7 은, 제 2 박리층 형성 스텝의 일례를 모식적으로 나타내는 플로 차트이다.
도 8 은, X 축 방향을 따라 이동하는 웨이퍼에 레이저 빔을 조사하는 모습을 모식적으로 나타내는 일부 단면 측면도이다.
도 9 는, 잉곳의 내부에 형성되는 인접하는 박리층을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 10(A) 및 도 10(B) 의 각각은, 웨이퍼를 분리하는 모습을 모식적으로 나타내는 일부 단면 측면도이다.
도 11 은, 회전하는 웨이퍼에 레이저 빔을 조사하는 모습을 모식적으로 나타내는 일부 단면 측면도이다.
도 12 는, 각각이 상이한 결정 방위를 따른 직선상의 영역에 레이저 빔을 조사했을 때에 웨이퍼의 내부에 형성되는 박리층의 폭을 나타내는 그래프이다.
도 13 은, 웨이퍼의 변형예를 모식적으로 나타내는 상면도이다.
도 14(A) 및 도 14(B) 의 각각은, 웨이퍼의 복수의 디바이스가 형성되어 있는 영역과 외주 영역을 분리하는 모습을 모식적으로 나타내는 일부 단면 측면도이다.
도 15(A) 및 도 15(B) 의 각각은, 웨이퍼의 표면측과 이면측을 분리하는 모습을 모식적으로 나타내는 일부 단면 측면도이다.
첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 도 1(A) 는, 웨이퍼 (단결정 실리콘 웨이퍼) 의 일례를 모식적으로 나타내는 상면도이고, 도 1(B) 는, 웨이퍼 (단결정 실리콘 웨이퍼) 의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 또한, 도 1(A) 에 있어서는, 이 웨이퍼를 구성하는 단결정 실리콘의 결정 방위도 도시되어 있다.
도 1(A) 및 도 1(B) 에 나타내는 웨이퍼 (11) 는, 결정면 {100} 에 포함되는 특정한 결정면 (여기서는, 편의상, 결정면 (100) 으로 한다.) 이 표면 (11a) 및 이면 (11b) 의 각각에 있어서 노출되는 원기둥 모양의 단결정 실리콘으로 이루어진다. 즉, 이 웨이퍼 (11) 는, 표면 (11a) 및 이면 (11b) 의 각각의 수직선 (결정축) 이 결정 방위 [100] 을 따르는 원기둥 모양의 단결정 실리콘으로 이루어진다.
또한, 웨이퍼 (11) 는, 표면 (11a) 및 이면 (11b) 의 각각에 결정면 (100) 이 노출되도록 제조되기는 하지만, 제조 시의 가공 오차 등에 기인하여, 그 표면 (11a) 및 이면 (11b) 의 각각이 결정면 (100) 으로부터 약간 기울어진 면으로 되어 있어도 된다. 구체적으로는, 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 및 이면 (11b) 의 각각은, 결정면 (100) 과의 사이에서 형성되는 예각의 각도가 1° 이하인 면이어도 된다.
즉, 웨이퍼 (11) 의 결정축은, 결정 방위 [100] 과의 사이에서 형성되는 예각의 각도가 1° 이하인 방향을 따르고 있어도 된다. 또, 웨이퍼 (11) 의 측면 (11c) 에는 노치 (13) 가 형성되어 있고, 이 노치 (13) 에서 보아 결정 방위 ＜110＞ 에 포함되는 특정한 결정면 (여기서는, 편의상, 결정 방위 [011] 로 한다.) 에 웨이퍼 (11) 의 중심이 위치한다.
또한, 웨이퍼 (11) 는, 서로 교차하는 복수의 분할 예정 라인으로 복수의 영역으로 구획되어 있고, 각 영역의 표면 (11a) 측에는, IC (Integrated Circuit) 및 LSI (Large Scale Integration), 반도체 메모리 또는 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서 등의 디바이스 (15) 가 형성되어 있다.
또한, 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 측에는, TSV 가 설치되는 홈이 형성되어 있어도 된다. 또, 웨이퍼 (11) 의 외주 영역은, 모따기 되어 있다. 즉, 웨이퍼 (11) 의 측면 (11c) 은, 외측으로 볼록해지도록 만곡되어 있다. 또한, 웨이퍼 (11) 의 외주 영역에는, 디바이스 (15) 가 형성되어 있지 않다. 즉, 웨이퍼 (11) 의 복수의 디바이스 (15) 가 형성되어 있는 영역은, 그 외주 영역에 둘러싸여 있다.
도 2 는, 웨이퍼의 가공 방법의 일례를 모식적으로 나타내는 플로 차트이다. 단적으로는, 이 방법에 있어서는, 형성되는 집광점이 웨이퍼 (11) 의 내부에 위치부여되고, 또한, 웨이퍼 (11) 를 투과하는 파장을 갖는 레이저 빔을 웨이퍼 (11) 에 조사함으로써, 웨이퍼 (11) 의 내부에 박리층을 형성한 후, 이 박리층을 분리 기점으로 하여 웨이퍼 (11) 를 분리한다.
구체적으로는, 이 방법에 있어서는, 먼저, 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 측을 지지 웨이퍼의 표면측에 첩합한다 (첩합 스텝 : S1). 도 3 은, 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 측을 지지 웨이퍼의 표면측에 첩합하는 모습을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 또한, 웨이퍼 (11) 와 첩합하는 지지 웨이퍼 (17) 는, 예를 들어, 웨이퍼 (11) 와 동일한 형상을 갖는다.
이 지지 웨이퍼 (17) 는, 웨이퍼 (11) 와 마찬가지로, 단결정 실리콘으로 이루어져 있어도 되고, 또, 그 표면 (17a) 측에는 복수의 디바이스가 형성되어 있어도 된다. 또, 지지 웨이퍼 (17) 의 표면 (17a) 에는, 예를 들어, 아크릴계 접착제 또는 에폭시계 접착제 등의 접착제 (19) 가 형성되어 있다.
그리고, 첩합 스텝 (S1) 에 있어서는, 지지 웨이퍼 (17) 의 이면 (17b) 측을 지지한 상태에서, 접착제 (19) 를 개재하여, 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 을 지지 웨이퍼 (17) 의 표면 (17a) 에 꽉 누른다. 이에 따라, 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 측이 지지 웨이퍼 (17) 의 표면 (17a) 측에 첩합된 첩합 웨이퍼가 형성된다.
이어서, 레이저 가공 장치를 이용하여, 웨이퍼 (11) 의 내부에 박리층을 형성한다. 도 4 는, 웨이퍼 (11) 의 내부에 박리층을 형성하기 위해서 이용되는 레이저 가공 장치의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 또한, 도 4 에 나타내는 X 축 방향 (좌우 방향) 및 Y 축 방향 (전후 방향) 은, 수평면 상에 있어서 서로 직교하는 방향이며, 또, Z 축 방향 (상하 방향) 은, X 축 방향 및 Y 축 방향의 각각에 직교하는 방향 (연직 방향) 이다.
도 4 에 나타내는 레이저 가공 장치 (2) 는, 각 구성 요소를 지지하는 기대 (4) 를 갖는다. 이 기대 (4) 의 상면에는, 수평 이동 기구 (6) 가 배치되어 있다. 그리고, 수평 이동 기구 (6) 는, 기대 (4) 의 상면에 고정되고, 또한, Y 축 방향을 따라 연장하는 1 쌍의 Y 축 가이드 레일 (8) 을 갖는다.
1 쌍의 Y 축 가이드 레일 (8) 의 상면측에는, 1 쌍의 Y 축 가이드 레일 (8) 을 따라 슬라이드 가능한 양태로 Y 축 이동 플레이트 (10) 가 연결되어 있다. 또, 1 쌍의 Y 축 가이드 레일 (8) 의 사이에는, Y 축 방향을 따라 연장하는 나사축 (12) 이 배치되어 있다. 이 나사축 (12) 의 전단부 (前端部) (일단부) 에는, 나사축 (12) 을 회전시키기 위한 모터 (14) 가 연결되어 있다.
또, 나사축 (12) 의 나선상의 홈이 형성된 표면에는, 회전하는 나사축 (12) 의 표면을 구르는 다수의 볼을 수용하는 너트부 (도시하지 않음) 가 형성되고, 볼 나사가 구성되어 있다. 즉, 나사축 (12) 이 회전하면 다수의 볼이 너트부 내를 순환하여 너트부가 Y 축 방향을 따라 이동한다.
또한, 이 너트부는, Y 축 이동 플레이트 (10) 의 하면측에 고정되어 있다. 그 때문에, 모터 (14) 로 나사축 (12) 을 회전시키면, 너트부와 함께 Y 축 이동 플레이트 (10) 가 Y 축 방향을 따라 이동한다. 또, Y 축 이동 플레이트 (10) 의 상면에는, X 축 방향을 따라 연장하는 1 쌍의 X 축 가이드 레일 (16) 이 고정되어 있다.
1 쌍의 X 축 가이드 레일 (16) 의 상면측에는, 1 쌍의 X 축 가이드 레일 (16) 을 따라 슬라이드 가능한 양태로 X 축 이동 플레이트 (18) 가 연결되어 있다. 또, 1 쌍의 X 축 가이드 레일 (16) 의 사이에는, X 축 방향을 따라 연장하는 나사축 (20) 이 배치되어 있다. 이 나사축 (20) 의 일단부에는, 나사축 (20) 을 회전시키기 위한 모터 (22) 가 연결되어 있다.
또, 나사축 (20) 의 나선상의 홈이 형성된 표면에는, 회전하는 나사축 (20) 의 표면을 구르는 다수의 볼을 수용하는 너트부 (도시하지 않음) 가 형성되고, 볼 나사가 구성되어 있다. 즉, 나사축 (20) 이 회전하면 다수의 볼이 너트부 내를 순환하여 너트부가 X 축 방향을 따라 이동한다.
또한, 이 너트부는, X 축 이동 플레이트 (18) 의 하면측에 고정되어 있다. 그 때문에, 모터 (22) 로 나사축 (20) 을 회전시키면, 너트부와 함께 X 축 이동 플레이트 (18) 가 X 축 방향을 따라 이동한다.
X 축 이동 플레이트 (18) 의 상면측에는, 원기둥 모양의 테이블 기대 (24) 가 배치되어 있다. 이 테이블 기대 (24) 의 상부에는, 상기 서술한 첩합 웨이퍼를 유지하는 유지 테이블 (26) 이 배치되어 있다. 이 유지 테이블 (26) 은, 예를 들어, X 축 방향 및 Y 축 방향에 대하여 평행한 원 형상의 상면 (유지면) 을 가지며, 이 유지면에 있어서는 포러스판 (26a) 이 노출되어 있다.
또, 테이블 기대 (24) 의 하부에는, 모터 등의 회전 구동원 (도시하지 않음) 이 연결되어 있다. 그리고, 이 회전 구동원이 동작하면, 유지 테이블 (26) 은, 유지면의 중심을 통과하고, 또한, Z 축 방향으로 평행한 직선을 회전축으로 하여 회전한다. 또, 상기 서술한 수평 이동 기구 (6) 가 동작하면, 유지 테이블 (26) 은, X 축 방향 및/또는 Y 축 방향을 따라 이동한다.
또한, 포러스판 (26a) 은, 유지 테이블 (26) 의 내부에 형성된 유로 등을 개재하여 진공 펌프 등의 흡인원 (도시하지 않음) 과 연통되어 있다. 그리고, 이 흡인원이 동작하면, 유지 테이블 (26) 의 유지면 근방의 공간에 부압이 발생한다.
또, 기대 (4) 의 후방의 영역 위에는, Y 축 방향 및 Z 축 방향에 대하여 대체로 평행한 측면을 갖는 지지 구조 (30) 가 설치되어 있다. 이 지지 구조 (30) 의 측면에는, 연직 이동 기구 (32) 가 배치되어 있다. 그리고, 연직 이동 기구 (32) 는, 지지 구조 (30) 의 측면에 고정되고, 또한, Z 축 방향을 따라 연장하는 1 쌍의 Z 축 가이드 레일 (34) 을 갖는다.
1 쌍의 Z 축 가이드 레일 (34) 의 표면측에는, 1 쌍의 Z 축 가이드 레일 (34) 을 따라 슬라이드 가능한 양태로 Z 축 이동 플레이트 (36) 가 연결되어 있다. 또, 1 쌍의 Z 축 가이드 레일 (34) 의 사이에는, Z 축 방향을 따라 연장하는 나사축 (도시하지 않음) 이 배치되어 있다. 이 나사축의 상단부 (일단부) 에는, 나사축을 회전시키기 위한 모터 (38) 가 연결되어 있다.
또, 나사축의 나선상의 홈이 형성된 표면에는, 회전하는 나사축의 표면을 구르는 다수의 볼을 수용하는 너트부 (도시하지 않음) 가 형성되고, 볼 나사가 구성되어 있다. 즉, 이 나사축이 회전하면 다수의 볼이 너트부 내를 순환하여 너트부가 Z 축 방향을 따라 이동한다.
또한, 이 너트부는, Z 축 이동 플레이트 (36) 의 이면측에 고정되어 있다. 그 때문에, 모터 (38) 로 1 쌍의 Z 축 가이드 레일 (34) 의 사이에 배치되어 있는 나사축을 회전시키면, 너트부와 함께 Z 축 이동 플레이트 (36) 가 Z 축 방향을 따라 이동한다.
Z 축 이동 플레이트 (36) 의 표면측에는, 지지구 (40) 가 고정되어 있다. 이 지지구 (40) 는, 레이저 빔 조사 유닛 (42) 의 일부를 지지한다. 도 5 는, 레이저 빔 조사 유닛 (42) 에 있어서 레이저 빔 (LB) 이 진행하는 모습을 모식적으로 나타내는 도면이다. 또한, 도 5 에 있어서는, 레이저 빔 조사 유닛 (42) 의 구성 요소의 일부가 기능 블록으로 도시되어 있다.
레이저 빔 조사 유닛 (42) 은, 기대 (4) 에 고정된 레이저 발진기 (44) 를 갖는다. 이 레이저 발진기 (44) 는, 예를 들어, 레이저 매질로서 Nd : YAG 등을 가지며, 웨이퍼 (11) 를 투과하는 파장 (예를 들어, 1342 ㎚) 의 레이저 빔 (LB) 을 출사한다. 이 레이저 빔 (LB) 은, 예를 들어, 주파수가 60 kHz 의 펄스 레이저 빔이다.
그리고, 레이저 빔 (LB) 은, 그 출력이 감쇠기 (46) 에 있어서 조정된 후, 공간 광 변조기 (48) 에 공급된다. 이 공간 광 변조기 (48) 에 있어서는, 레이저 빔 (LB) 이 분기된다. 예를 들어, 공간 광 변조기 (48) 는, 후술하는 조사 헤드 (52) 로부터 출사되는 레이저 빔 (LB) 이 X 축 방향 및 Y 축 방향에 평행한 평면 (XY 좌표 평면) 에 있어서의 위치 (좌표) 및/또는 Z 축 방향에 있어서의 위치 (높이) 가 서로 상이한 복수의 집광점을 형성하도록, 감쇠기 (46) 에 있어서 조정된 레이저 빔 (LB) 을 분기한다.
또, 공간 광 변조기 (48) 에 있어서 분기된 레이저 빔 (LB) 은, 미러 (50) 에 의해 반사되어 조사 헤드 (52) 로 유도된다. 이 조사 헤드 (52) 에는, 레이저 빔 (LB) 을 집광하는 집광 렌즈 (도시하지 않음) 등이 수용되어 있다. 그리고, 이 집광 렌즈로 집광된 레이저 빔 (LB) 은, 유지 테이블 (26) 의 유지면 측으로 출사된다.
또한, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 조사 헤드 (52) 는, 원기둥 모양의 하우징 (54) 의 전단부에 형성되어 있다. 그리고, 이 하우징 (54) 의 후측의 측면에는, 지지구 (40) 가 고정되어 있다. 또한, 이 하우징 (54) 의 전측의 측면에는, 촬상 유닛 (56) 이 고정되어 있다.
이 촬상 유닛 (56) 은, 예를 들어, LED (Light Emitting Diode) 등의 광원과, 대물 렌즈와, CCD (Charge Coupled Device) 이미지 센서 또는 CMOS 이미지 센서 등의 촬상 소자를 갖는다.
그리고, 상기 서술한 연직 이동 기구 (32) 가 동작하면, 레이저 빔 조사 유닛 (42) 및 촬상 유닛 (56) 은, Z 축 방향을 따라 이동한다. 또한, 기대 (4) 상에는, 상기 서술한 구성 요소를 덮는 커버 (도시하지 않음) 가 설치되어 있다. 이 커버의 전면 (前面) 에는, 터치 패널 (58) 이 배치되어 있다.
이 터치 패널 (58) 은, 예를 들어, 정전 용량 방식 또는 저항막 방식의 터치 센서 등의 입력 장치와, 액정 디스플레이 또는 유기 EL (Electro Luminescence) 디스플레이 등의 표시 장치에 의해 구성되고, 사용자 인터페이스로서 기능한다.
레이저 가공 장치 (2) 를 이용하여, 웨이퍼 (11) 의 내부에 박리층을 형성할 때에는, 먼저, 유지 테이블 (26) 의 유지면의 중심과 지지 웨이퍼 (17) 의 이면 (17b) 의 중심을 일치시키도록 첩합 웨이퍼를 유지 테이블 (26) 에 재치 (載置) 한다. 이어서, 첩합 웨이퍼가 유지 테이블 (26) 에 의해 유지되도록, 유지 테이블 (26) 과 연통하는 흡인원을 동작시킨다.
이어서, 촬상 유닛 (56) 이 첩합 웨이퍼의 웨이퍼 (11) 의 이면 (11b) 측을 촬상하여 화상을 형성한다. 이어서, 이 화상을 참조하여, 레이저 빔 조사 유닛 (42) 의 조사 헤드 (52) 가 웨이퍼 (11) 의 외주 영역보다 약간 내측의 영역의 바로 위에 위치부여되도록 수평 이동 기구 (6) 를 동작시킨다.
또, 이 화상을 참조하여, 유지 테이블 (26) 을 회전시켜 웨이퍼 (11) 를 구성하는 단결정 실리콘의 결정 방위 [010] 이 X 축 방향으로 평행하게 되고, 또한, 결정 방위 [001] 이 Y 축 방향으로 평행하게 되도록, 테이블 기대 (24) 의 하부에 연결되어 있는 회전 구동원을 동작시켜도 된다.
이어서, 웨이퍼 (11) 의 외주 영역보다 내측의 환상의 제 1 영역에 대하여 레이저 빔 (LB) 을 조사함으로써, 웨이퍼 (11) 의 복수의 디바이스 (15) 가 형성되어 있는 영역과 외주 영역의 사이의 분리 기점이 되는 제 1 박리층을 형성한다 (제 1 박리층 형성 스텝 : S2).
이 제 1 박리층 형성 스텝 (S2) 에 있어서는, 웨이퍼 (11) 의 외주 영역보다 내측의 환상의 제 1 영역에 레이저 빔 (LB) 을 조사한 상태에서, 지지 웨이퍼 (17) 를 개재하여 웨이퍼 (11) 를 유지하는 유지 테이블 (26) 을 회전시킨다. 도 6 은, 회전하는 웨이퍼 (11) 에 레이저 빔 (LB) 을 조사하는 모습을 모식적으로 나타내는 일부 단면 측면도이다.
구체적으로는, 이 제 1 박리층 형성 스텝 (S2) 에 있어서는, 각각의 Z 축 방향에 있어서의 위치 (높이) 가 상이한 복수 (예를 들어, 2 개 ∼ 10 개) 의 집광점을 형성하도록 분기된 레이저 빔 (LB) 이 웨이퍼 (11) 에 조사된다.
이 복수의 집광점은, 예를 들어, 가장 아래에 위치하는 집광점이 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 보다 약간 높은 위치에 위치부여되고, 또, 가장 위에 위치하는 집광점이 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 과 이면 (11b) 의 중간 높이에 위치부여된다. 또, 복수의 집광점은, 예를 들어, Z 축 방향에 있어서의 위치 (높이) 가 등간격 (예를 들어, 5 ㎛ ∼ 15 ㎛ 마다) 이 되도록 배열된다.
이 경우, 복수의 집광점의 각각을 중심으로 하여, 웨이퍼 (11) 의 내부에 결정 구조가 흐트러진 개질 영역 (21) 이 형성된다. 또한, 복수의 개질 영역 (21) 의 각각에서는, 인접하는 1 쌍의 개질 영역 (21) 을 접속하도록 균열 (23) 이 신전한다.
이에 따라, 복수의 개질 영역 (21) 과, 복수의 개질 영역 (21) 의 각각으로부터 진전하는 균열 (23) 을 포함하는 박리층이 웨이퍼 (11) 의 내부에 형성된다. 이어서, 레이저 빔 (LB) 을 웨이퍼 (11) 에 조사한 채로, 첩합 웨이퍼를 유지하는 유지 테이블 (26) 을 1 회전시키도록, 테이블 기대 (24) 의 하부에 연결되어 있는 회전 구동원을 동작시킨다.
그 결과, 웨이퍼 (11) 의 복수의 디바이스 (15) 가 형성되어 있는 영역과 외주 영역의 사이에 박리층 (제 1 박리층) 이 형성된다. 이 제 1 박리층은, 예를 들어, 하(下)바닥면이 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 측에 위치하고, 또한, 상(上)바닥면이 웨이퍼 (11) 의 내부에 위치하는 원기둥의 측면을 따르는 원통상의 형상을 갖는다.
이어서, 웨이퍼 (11) 의 외주 영역보다 내측의 제 2 영역에 대하여 레이저 빔 (LB) 을 조사함으로써, 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 측과 이면 (11b) 측의 사이의 분리 기점이 되는 제 2 박리층을 형성한다 (제 2 박리층 형성 스텝 : S3). 도 7 은, 제 2 박리층 형성 스텝 (S3) 의 일례를 모식적으로 나타내는 플로 차트이다.
이 제 2 박리층 형성 스텝 (S3) 에 있어서는, 먼저, 웨이퍼 (11) 를 구성하는 단결정 실리콘의 결정 방위 [010] 을 따른 직선상의 영역에 레이저 빔 (LB) 을 조사한다 (레이저 빔 조사 스텝 : S31). 예를 들어, 이 결정 방위 [010] 이 X 축 방향으로 평행한 상태에서 첩합 웨이퍼가 유지 테이블 (26) 에 유지되고 있는 경우에는, 유지 테이블 (26) 을 X 축 방향을 따라 이동시키면서 웨이퍼 (11) 에 레이저 빔 (LB) 을 조사한다.
도 8 은, X 축 방향을 따라 이동하는 웨이퍼 (11) 에 레이저 빔 (LB) 을 조사하는 모습을 모식적으로 나타내는 일부 단면 측면도이다. 이 레이저 빔 조사 스텝 (S31) 에 있어서는, 예를 들어, 각각의 Y 축 방향에 있어서의 위치 (좌표) 가 상이한 복수 (예를 들어, 2 개 ∼ 10 개) 의 집광점을 형성하도록 분기된 레이저 빔 (LB) 을 웨이퍼 (11) 에 조사한다.
이 복수의 집광점은, 예를 들어, 상기 서술한 제 1 박리층에 포함되는 복수의 개질 영역 (21) 중 가장 위에 위치하는 개질 영역 (21) 과 동일한 높이에 위치부여된다. 또, 복수의 집광점은, 예를 들어, Y 축 방향에 있어서의 위치 (좌표) 가 등간격 (예를 들어, 5 ㎛ ∼ 15 ㎛ 마다) 이 되도록 배열된다.
이 경우, 제 1 박리층 형성 스텝 (S2) 와 마찬가지로, 복수의 개질 영역 (21) 과, 복수의 개질 영역 (21) 의 각각으로부터 진전하는 균열 (23) 이 웨이퍼 (11) 의 내부에 형성된다. 이어서, 레이저 빔 (LB) 을 웨이퍼 (11) 에 조사한 채로, 첩합 웨이퍼를 유지하는 유지 테이블 (26) 을 X 축 방향을 따라 이동시키도록 수평 이동 기구 (6) 를 동작시킨다.
그 결과, 웨이퍼 (11) 의 외주 영역보다 내측의 제 2 영역에 포함되는 X 축 방향을 따른 직선상의 영역에 박리층 (25) 이 형성된다. 여기서, 이 박리층 (25) 에 포함되는 균열 (23) 의 대부분은, 결정면 (k01) (k 는, 0 을 제외한 절대값이 10 이하인 정수) 을 따라 신전한다. 즉, 이와 같이 웨이퍼 (11) 에 레이저 빔 (LB) 이 조사되는 경우에는, 이하의 결정면에 있어서 균열 (23) 이 신전하기 쉬워진다.
Figure pat00001
Figure pat00002
그리고, 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 및 이면 (11b) 에 노출되는 결정면 (100) 과 결정면 (k01) 이 이루는 예각의 각도는, 45° 이하이다. 그 때문에, 이 균열 (23) 이 신전하는 방향을 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 및 이면 (11b) 에 평행한 성분 (평행 성분) 및 수직인 성분 (수직 성분) 으로 분해하면, 평행 성분이 수직 성분 이상의 크기가 된다.
이어서, 웨이퍼 (11) 를 구성하는 단결정 실리콘의 결정 방위 [001] 을 따라 유지 테이블 (26) 을 이동시킨다 (산출 이송 스텝 (S32)). 예를 들어, 웨이퍼 (11) 를 구성하는 단결정 실리콘의 결정 방위 [001] 이 Y 축 방향으로 평행한 상태에서 첩합 웨이퍼가 유지 테이블 (26) 에 유지되고 있는 경우에는, 유지 테이블 (26) 을 Y 축 방향을 따라 이동시킨다.
이어서, 이미 박리층 (25) 이 형성되어 있는 직선상의 영역에 평행한 직선상의 영역에 박리층 (25) 이 형성되도록, 레이저 빔 조사 유닛 (42) 및 수평 이동 기구 (6) 를 동작시킨다. 즉, 다시 레이저 빔 조사 스텝 (S31) 을 실시한다. 도 9 는, 2 회의 레이저 빔 조사 스텝 (S31) 의 실시에 의해, 웨이퍼 (11) 의 내부에 형성되는 인접하는 박리층 (25) 을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
이 경우, 1 회째의 레이저 빔 조사 스텝 (S31) 에 있어서 형성된 박리층 (25) (박리층 (25-1)) 과 평행이 되고, 또한, Y 축 방향에 있어서 박리층 (25-1) 으로부터 이격한 박리층 (25) (박리층 (25-2)) 이 웨이퍼 (11) 의 내부에 형성된다. 또한, 웨이퍼 (11) 의 외주 영역보다 내측의 제 2 영역의 전역에 (Y 축 방향에 있어서의 일단측의 영역으로부터 타단측의 영역까지) 박리층 (25) 이 형성되도록, 산출 이송 스텝 (S32) 및 레이저 빔 조사 스텝 (S31) 을 반복 실시한다.
그리고, 웨이퍼 (11) 의 외주 영역보다 내측의 제 2 영역의 전역에 박리층 (25) 이 형성되면 (스텝 (S33) : 예), 제 2 박리층 형성 스텝 (S3) 이 완료된다. 그 결과, 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 측과 이면 (11b) 측의 사이에 박리층 (제 2 박리층) 이 형성된다. 이 제 2 박리층은, 예를 들어, 상기 서술한 제 1 박리층을 따르는 측면을 갖는 원기둥의 상바닥면을 따르는 원반상의 형상을 갖는다.
도 2 에 나타내는 방법에 있어서는, 제 1 박리층 형성 스텝 (S2) 및 제 2 박리층 형성 스텝 (S3) 을 실시한 후, 웨이퍼 (11) 에 외력을 가함으로써, 제 1 박리층 및 제 2 박리층을 분리 기점으로 하여 웨이퍼 (11) 를 분리한다 (분리 스텝 : S4).
도 10(A) 및 도 10(B) 의 각각은, 웨이퍼 (11) 를 분리하는 모습을 모식적으로 나타내는 일부 단면 측면도이다. 이 분리 스텝 (S4) 는, 예를 들어, 도 10(A) 및 도 10(B) 에 나타내는 분리 장치 (60) 에 있어서 실시된다. 이 분리 장치 (60) 는, 제 1 박리층 및 제 2 박리층이 형성된 웨이퍼 (11) 를 포함하는 첩합 웨이퍼를 유지하는 유지 테이블 (62) 을 갖는다.
이 유지 테이블 (62) 은, 원 형상의 상면 (유지면) 을 가지며, 이 유지면에 있어서는 포러스판 (도시하지 않음) 이 노출되어 있다. 또한, 이 포러스판은, 유지 테이블 (62) 의 내부에 형성된 유로 등을 개재하여 진공 펌프 등의 흡인원 (도시하지 않음) 과 연통되어 있다. 그리고, 이 흡인원이 동작하면, 유지 테이블 (62) 의 유지면 근방의 공간에 부압이 발생한다.
또, 유지 테이블 (62) 의 상방에는, 분리 유닛 (64) 이 형성되어 있다. 이 분리 유닛 (64) 은, 원기둥 모양의 지지 부재 (66) 를 갖는다. 이 지지 부재 (66) 의 상부에는, 예를 들어, 볼 나사식 승강 기구 (도시하지 않음) 가 연결되어 있고, 이 승강 기구를 동작시킴으로써 분리 유닛 (64) 이 승강한다.
또, 지지 부재 (66) 의 하단부는, 원반상의 파지 클로 기대 (68) 의 상부의 중앙에 고정되어 있다. 이 파지 클로 기대 (68) 의 외주 영역의 하측에는, 파지 클로 기대 (68) 의 둘레 방향을 따라 대체로 등간격으로 복수의 파지 클로 (70) 가 형성되어 있다. 이 파지 클로 (70) 는, 하방을 향하여 연장하는 판상의 입설부 (立設部) (70a) 가 형성되어 있다.
이 입설부 (70a) 의 상단부는 파지 클로 기대 (68) 에 내장된 에어 실린더 등의 액추에이터에 연결되어 있고, 이 액추에이터를 동작시킴으로써 파지 클로 (70) 가 파지 클로 기대 (68) 의 직경 방향을 따라 이동한다. 또, 이 입설부 (70a) 의 하단부의 내측면에는, 파지 클로 기대 (68) 의 중심을 향하여 연장하고, 또한, 파지 클로 기대 (68) 의 중심에 가까워질수록 두께가 얇아지는 판상의 클로부 (70b) 가 형성되어 있다.
분리 장치 (60) 에 있어서는, 예를 들어, 이하의 순서로 분리 스텝 (S4) 가 실시된다. 구체적으로는, 먼저, 제 1 박리층 및 제 2 박리층이 형성된 웨이퍼 (11) 를 포함하는 첩합 웨이퍼의 지지 웨이퍼 (17) 의 이면 (17b) 의 중심과 유지 테이블 (62) 의 유지면의 중심을 일치시키도록, 첩합 웨이퍼를 유지 테이블 (62) 에 재치한다.
이어서, 첩합 웨이퍼가 유지 테이블 (62) 에 의해 유지되도록, 이 유지면에 있어서 노출되는 포러스판과 연통하는 흡인원을 동작시킨다. 이어서, 복수의 파지 클로 (70) 의 각각을 파지 클로 기대 (68) 의 직경 방향 외측에 위치부여하도록 액추에이터를 동작시킨다.
이어서, 복수의 파지 클로 (70) 의 각각의 클로부 (70b) 의 선단을 첩합 웨이퍼의 접착제 (19) 에 대응하는 높이에 위치부여하도록 승강 기구를 동작시킨다. 이어서, 클로부 (70b) 를 첩합 웨이퍼에 접촉시키도록 액추에이터를 동작시킨다. 이어서, 클로부 (70b) 를 상승시키도록 승강 기구를 동작시킨다 (도 10(A) 참조).
이에 따라, 웨이퍼 (11) 의 외주 영역에 상향의 외력, 즉, 웨이퍼 (11) 의 두께 방향을 따른 외력이 부여된다. 그 결과, 제 1 박리층 및 제 2 박리층에 포함되는 균열 (23) 이 더욱 신전하여, 웨이퍼 (11) 의 복수의 디바이스 (15) 가 형성되어 있는 영역과 외주 영역이 분리되고, 또한, 그 표면 (11a) 측과 이면 (11b) 측이 분리된다 (도 10(B) 참조).
상기 서술한 웨이퍼의 가공 방법에 있어서는, 결정면 (100) 이 표면 (11a) 및 이면 (11b) 의 각각에 있어서 노출되도록 제조된 웨이퍼 (11) 에 대하여, 결정 방위 [010] 을 따라 레이저 빔 (LB) 을 조사함으로써, 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 측과 이면 (11b) 측의 사이의 분리 기점이 되는 박리층 (제 2 박리층) 이 형성된다.
이 경우, 개질 영역 (21) 으로부터 신전하는 균열 (23) 은, 결정면 (k01) (k 는, 0 을 제외한 절대값이 10 이하인 정수) 을 따르는 것이 많아진다. 그리고, 단결정 실리콘의 결정면 (100) 과 결정면 (k01) 이 이루는 예각의 각도는, 45° 이하이다. 그 때문에, 이 웨이퍼의 가공 방법에 있어서는, 균열 (23) 이 신전하는 방향의 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 및 이면 (11b) 에 평행한 성분 (평행 성분) 이 수직인 성분 (수직 성분) 이상의 크기가 된다.
이에 따라, 이 웨이퍼의 가공 방법에 있어서는, 인접하는 개질 영역 (21) 의 간격을 길게 할 수 있다. 그 결과, 산출 이송 스텝 (S32) 에 있어서의 이동 거리 (인덱스) 를 길게 할 수 있고, 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 측과 이면 (11b) 측의 사이의 분리 기점이 되는 박리층 (25) 을 형성하기 위해서 필요한 가공 시간 (레이저 빔 (LB) 의 조사 시간) 을 단축할 수 있다.
또, 이 웨이퍼의 가공 방법에 있어서는, 박리층 (25) 으로부터 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 측을 향하여 균열 (23) 이 신전하기 어려워진다. 그 결과, 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 측과 이면 (11b) 측을 분리할 때에, 디바이스 (15) 가 파손될 개연성을 저감할 수 있다.
또한, 상기 서술한 웨이퍼의 가공 방법은 본 발명의 일 양태로서, 본 발명은 상기 서술한 방법에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명에 있어서는, 제 1 박리층 및 제 2 박리층이 웨이퍼 (11) 에 형성된 후에, 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 측을 지지 웨이퍼 (17) 의 표면 (17a) 측에 첩합해도 된다. 즉, 본 발명에 있어서는, 제 1 박리층 형성 스텝 (S2) 및 제 2 박리층 형성 스텝 (S3) 을 실시한 후에 첩합 스텝 (S1) 을 실시해도 된다.
또, 본 발명에 있어서 사용되는 레이저 가공 장치의 구조는, 상기 서술한 레이저 가공 장치 (2) 의 구조에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명은, 레이저 빔 조사 유닛 (42) 의 조사 헤드 (52) 등을 X 축 방향 및/또는 Y 축 방향의 각각을 따라 이동시키는 수평 이동 기구가 형성되어 있는 레이저 가공 장치를 사용하여 실시되어도 된다.
즉, 본 발명에 있어서는, 웨이퍼 (11) 를 포함하는 첩합 웨이퍼를 유지하는 유지 테이블 (26) 과 레이저 빔 (LB) 을 출사하는 레이저 빔 조사 유닛 (42) 의 조사 헤드 (52) 가 X 축 방향 및 Y 축 방향의 각각을 따라 상대적으로 이동할 수 있으면 되고, 그것을 위한 구조에 한정은 없다.
또, 본 발명에 있어서는, 제 1 박리층 형성 스텝 (S2) 및 제 2 박리층 형성 스텝 (S3) 의 전후는 한정되지 않는다. 즉, 본 발명에 있어서는, 제 2 박리층 형성 스텝 (S3) 을 실시한 후에 제 1 박리층 형성 스텝 (S2) 를 실시해도 된다.
단, 제 2 박리층 형성 스텝 (S3) 에 있어서 원반상의 제 2 박리층이 웨이퍼 (11) 의 내부에 형성되면, 이 제 2 박리층보다 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 측에 새롭게 박리층을 형성하는 것이 불가능해지거나 또는 곤란해질 우려가 있다.
그 때문에, 본 발명에 있어서는, 제 1 박리층 형성 스텝 (S2) 를 실시한 후에 제 2 박리층 형성 스텝 (S3) 을 실시하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 웨이퍼 (11) 의 복수의 디바이스 (15) 가 형성되어 있는 영역과 외주 영역의 사이의 분리 기점이 되는 박리층 (제 1 박리층) 을 확실하게 형성할 수 있다.
혹은, 본 발명에 있어서는, 웨이퍼 (11) 의 제 2 박리층이 형성되는 제 2 영역이 제 1 박리층이 형성되는 제 1 영역보다 내측에 위치하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 제 2 박리층 형성 스텝 (S3) 을 실시한 후에 제 1 박리층 형성 스텝 (S2) 가 실시되는 경우이더라도, 제 1 박리층을 확실하게 형성할 수 있다.
또, 본 발명의 제 1 박리층 형성 스텝 (S2) 에 있어서는, 웨이퍼 (11) 의 복수의 디바이스 (15) 가 형성되어 있는 영역과 외주 영역의 사이의 분리 기점으로서 기능할 수 있는 제 1 박리층을 형성할 수 있으면 되고, 이 제 1 박리층의 형상은 한정되지 않는다. 예를 들어, 제 1 박리층은, 하바닥면이 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 측에 위치하고, 또한, 상바닥면이 웨이퍼 (11) 의 이면 (11b) 측에 위치하는 원기둥의 측면을 따르는 형상이어도 된다.
즉, 제 1 박리층은, 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 및 이면 (11b) 을 관통하도록 형성되어도 된다. 단, 제 1 박리층이 이와 같은 형상을 갖는 경우, 분리 스텝 (S4) 에 있어서 웨이퍼 (11) 의 외주 영역이 단재 (端材) 로서 비산할 우려가 있다. 그 때문에, 본 발명의 제 1 박리층 형성 스텝 (S2) 에 있어서는, 웨이퍼 (11) 의 이면 (11b) 에 이르지 않도록 제 1 박리층이 형성되는 것이 바람직하다.
또, 제 1 박리층은, 하바닥면 (제 1 바닥면) 이 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 측에 위치하고, 또한, 하바닥면보다 직경이 짧은 상바닥면 (제 2 바닥면) 이 웨이퍼 (11) 의 내부에 위치하는 원추대의 측면을 따르는 형상이어도 된다. 이와 같은 제 1 박리층은, 예를 들어, 형성되는 집광점이 외주 영역에 가까워질수록 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 에 가까워지도록 레이저 빔 (LB) 을 웨이퍼 (11) 에 조사함으로써 형성된다.
도 11 은, 이와 같은 형상을 갖는 제 1 박리층을 형성하기 위해서, 회전하는 웨이퍼 (11) 에 레이저 빔 (LB) 을 조사하는 모습을 모식적으로 나타내는 일부 단면 측면도이다. 구체적으로는, 이와 같은 제 1 박리층을 형성할 때에는, 먼저, 웨이퍼 (11) 의 직경 방향 (Z 축 방향에 수직인 방향) 및 두께 방향 (Z 축 방향) 의 각각에 있어서, 인접하는 집광점의 위치가 웨이퍼 (11) 의 내부에서 10 ㎛ 만큼 어긋나는 복수 (예를 들어, 8 개) 의 집광점을 형성하는 레이저 빔 (LB) 을 웨이퍼 (11) 에 조사한다.
이 경우, 복수의 집광점의 각각을 중심으로 하여, 웨이퍼 (11) 의 내부에 웨이퍼 (11) 를 구성하는 재료의 결정 구조가 흐트러진 개질 영역 (21) 이 형성된다. 즉, 평면에서 보았을 때 웨이퍼 (11) 의 직경 방향을 따라 직선상으로 늘어서고, 또한, 이 직선과 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 이 이루는 예각의 각도가 45° 가 되는 복수의 개질 영역 (21) 이 형성된다.
또한, 직선상으로 늘어선 복수의 개질 영역 (21) 과 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 이 이루는 예각의 각도는, 45° 에 한정되지 않는다. 즉, 인접하는 집광점의 웨이퍼 (11) 의 직경 방향에 있어서의 간격이 그 두께 방향에 있어서의 간격과 다른 복수의 집광점이 형성되도록, 레이저 빔 (LB) 을 웨이퍼 (11) 에 조사해도 된다.
또한, 복수의 개질 영역 (21) 의 각각으로부터는, 인접하는 1 쌍의 개질 영역 (21) 을 접속하도록 균열 (23) 이 신전한다. 이에 따라, 복수의 개질 영역 (21) 과 복수의 개질 영역 (21) 의 각각으로부터 진전하는 균열 (23) 을 포함하는 박리층이 웨이퍼 (11) 의 내부에 형성된다.
이어서, 레이저 빔 조사 유닛 (42) 을 동작시킨 채로, 첩합 웨이퍼를 유지하는 유지 테이블 (26) 을 1 회전시키도록, 테이블 기대 (24) 의 하부에 연결되어 있는 회전 구동원을 동작시킨다.
그 결과, 하바닥면이 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 측에 위치하고, 또한, 상바닥면이 웨이퍼 (11) 의 내부에 위치하는 원추대의 측면을 따르는 박리층 (제 1 박리층) 이 웨이퍼 (11) 의 외주 영역보다 내측의 환상의 제 1 영역에 형성된다.
이와 같은 제 1 박리층이 형성되는 경우에는, 상기 서술한 분리 장치 (60) 에 있어서 웨이퍼 (11) 를 분리할 때에, 새롭게 노출되는 복수의 디바이스 (15) 가 형성되어 있는 영역의 측면과 외주 영역의 내측면이 서로 접촉할 개연성이 낮아진다. 또, 이 경우에는, 제 1 박리층으로부터 원추대의 측면을 따른 방향으로 균열 (23) 이 신전하기 쉬워진다.
그 때문에, 이 경우에는, 디바이스 (15) 를 향하여 균열 (23) 이 신전할 개연성도 낮아져, 디바이스 (15) 의 파손을 억제할 수 있다. 또한, 이와 같은 제 1 박리층이 형성되는 경우에는, 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 중 외주 영역에 가까운 영역을 이용하여 칩을 제조하는 것이 용이해진다. 그 때문에, 이 경우에는, 웨이퍼 (11) 로부터 제조 가능한 칩의 개수를 증가시킬 수 있다.
또, 본 발명의 제 1 박리층 형성 스텝 (S2) 에 있어서는, 테이블 기대 (24) 의 하부에 연결되어 있는 회전 구동원에 더하여 또는 대신해서, 수평 이동 기구 (6) 및 연직 이동 기구 (32) 를 동작시키면서 레이저 빔 (LB) 을 웨이퍼 (11) 에 조사해도 된다. 즉, 웨이퍼 (11) 를 회전시킬 뿐만 아니라, 집광점의 XY 좌표 평면에 있어서의 좌표와 높이를 변경하면서 레이저 빔 (LB) 을 웨이퍼 (11) 에 조사해도 된다.
또, 본 발명의 제 1 박리층 형성 스텝 (S2) 에 있어서는, 서로의 집광점의 위치가 동일하거나 또는 근접하는 복수 회의 레이저 빔 (LB) 의 조사가 실시되어도 된다. 이 경우, 박리층에 포함되는 개질 영역 (21) 의 사이즈가 커지고, 또한, 박리층에 포함되는 균열 (23) 이 더욱 신전한다. 그 때문에, 이 경우에는, 분리 스텝 (S4) 에 있어서의 웨이퍼 (11) 의 분리가 용이해진다.
또, 본 발명의 제 1 박리층 형성 스텝 (S2) 에 있어서는, 인접하는 개질 영역 (21) 이 균열 (23) 을 개재하여 접속되는 것이 아니라 서로 직접 접속되도록, 레이저 빔 (LB) 이 웨이퍼 (11) 에 조사되어도 된다. 이 경우, 개질 영역 (21) 으로부터 진전하는 균열 (23) 의 형상에 의존하지 않고 박리층의 형상을 결정할 수 있기 때문에, 웨이퍼 (11) 의 안정적인 가공이 가능해진다.
또, 본 발명의 제 2 박리층 형성 스텝 (S3) 의 레이저 빔 조사 스텝 (S31) 에 있어서 레이저 빔 (LB) 이 조사되는 영역은, 웨이퍼 (11) 를 구성하는 단결정 실리콘의 결정 방위 [010] 을 따른 직선상의 영역에 한정되지 않는다. 예를 들어, 이 레이저 빔 조사 스텝 (S31) 에 있어서는, 결정 방위 [001] 을 따른 직선상의 영역에 레이저 빔 (LB) 이 조사되어도 된다.
또한, 이와 같이 레이저 빔 (LB) 이 웨이퍼 (11) 에 조사되는 경우에는, 이하의 결정면에 있어서 균열 (23) 이 신전하기 쉬워진다.
Figure pat00003
Figure pat00004
또한, 본 발명에 있어서는, 평면에서 보았을 때, 결정 방위 [010] 또는 결정 방위 [001] 로부터 약간 기울어진 방향을 따른 직선상의 영역에 레이저 빔 (LB) 이 조사되어도 된다. 이 점에 대해서, 도 12 를 참조하여 설명한다.
도 12 는, 각각이 상이한 결정 방위를 따른 직선상의 영역에 레이저 빔 (LB) 을 조사했을 때에 웨이퍼 (11) 의 내부에 형성되는 박리층의 폭 (당해 직선상의 영역이 연장하는 방향에 직교하는 방향의 길이) 을 나타내는 그래프이다. 또한, 이 그래프의 가로축은, 평면에서 보았을 때, 결정 방위 [011] 에 직교하는 직선상의 영역 (기준 영역) 이 연장하는 방향과, 측정 대상이 되는 직선상의 영역 (측정 영역) 이 연장하는 방향이 이루는 각의 각도를 나타내고 있다.
즉, 이 그래프의 가로축의 값이 45° 가 되는 경우, 결정 방위 [001] 을 따른 직선상의 영역이 측정 대상이 된다. 마찬가지로, 이 그래프의 가로축의 값이 135° 가 되는 경우, 결정 방위 [010] 을 따른 직선상의 영역이 측정 대상이 된다. 또, 이 그래프의 세로축은, 측정 영역에 레이저 빔 (LB) 을 조사함으로써 측정 영역에 형성되는 박리층의 폭을, 기준 영역에 레이저 빔 (LB) 을 조사함으로써 기준 영역에 형성되는 박리층의 폭으로 나누었을 때의 값을 나타내고 있다.
도 12 에 나타내는 바와 같이, 박리층의 폭은, 기준 영역이 연장하는 방향과 측정 영역이 연장하는 방향이 이루는 각의 각도가 40° ∼ 50° 또는 130° ∼ 140° 일 때에 넓어진다. 즉, 박리층의 폭은, 결정 방위 [001] 또는 결정 방위 [010] 뿐만 아니라, 이들 결정 방위에 대하여 이루는 각이 5° 이하인 방향을 따른 직선상의 영역에 레이저 빔 (LB) 을 조사했을 때에 넓어진다.
그 때문에, 본 발명의 제 2 박리층 형성 스텝 (S3) 의 레이저 빔 조사 스텝 (S31) 에 있어서는, 평면에서 보았을 때, 결정 방위 [001] 또는 결정 방위 [010] 으로부터 5° 이하 기울어진 방향을 따른 직선상의 영역에 레이저 빔 (LB) 이 조사되어도 된다.
즉, 이 레이저 빔 조사 스텝 (S31) 에 있어서는, 결정면 {100} 에 포함되는 특정한 결정면 중 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 및 이면 (11b) 의 각각에 노출되는 결정면 (여기서는, 결정면 (100)) 과 평행이고, 또한, 결정 방위 ＜100＞ 에 포함되는 특정한 결정 방위 (여기서는, 결정 방위 [001] 또는 결정 방위 [010]) 에 대하여 이루는 각이 5° 이하인 방향 (제 1 방향) 을 따른 직선상의 영역에 레이저 빔 (LB) 이 조사되어도 된다.
또, 이와 같이 레이저 빔 조사 스텝 (S31) 이 실시되는 경우에는, 산출 이송 스텝 (S32) 는, 결정면 {100} 에 포함되는 특정한 결정면 중 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 및 이면 (11b) 의 각각에 노출되는 결정면 (여기서는, 결정면 (100)) 과 평행이고, 또한, 제 1 방향과 직교하는 방향 (제 2 방향) 을 따라, 레이저 빔 (LB) 의 조사에 의해 집광점이 형성되는 웨이퍼 (11) 의 내부의 위치를 이동시킴으로써 실시된다.
또, 본 발명의 제 2 박리층 형성 스텝 (S3) 에 있어서는, 웨이퍼 (11) 의 외주 영역보다 내측의 제 2 영역의 전역에 (Y 축 방향에 있어서의 일단측의 영역으로부터 타단측의 영역까지) 박리층 (25) 이 형성된 (스텝 S33 : 예) 후에, 재차, 레이저 빔 조사 스텝 (S31) 과 산출 이송 스텝 (S32) 를 반복 실시해도 된다.
즉, 이미 박리층 (25) 이 형성되어 있는 제 2 영역에 대하여, 박리층 (25) 을 형성하는 레이저 빔 (LB) 의 조사를 다시 실시해도 된다. 이 경우, 박리층 (25) 에 포함되는 개질 영역 (21) 및 균열 (23) 의 각각의 밀도가 증가한다. 이에 따라, 분리 스텝 (S4) 에 있어서의 웨이퍼 (11) 의 분리가 용이해진다.
또, 본 발명의 제 2 박리층 형성 스텝 (S3) 에 있어서는, 레이저 빔 조사 스텝 (S31) 후, 또한, 산출 이송 스텝 (S32) 의 전에, 재차, 레이저 빔 조사 스텝 (S31) 을 실시해도 된다. 즉, 이미 박리층 (25) 이 형성되어 있는 직선상의 영역에 대하여, 박리층 (25) 을 형성하는 레이저 빔 (LB) 의 조사를 다시 실시해도 된다. 이 경우, 상기와 마찬가지로, 분리 스텝 (S4) 에 있어서의 웨이퍼의 분리가 용이해진다.
또, 본 발명의 분리 스텝 (S4) 에 있어서는, 제 1 박리층 및 제 2 박리층이 형성되어 있는 웨이퍼 (11) 의 분리에 앞서, 이 웨이퍼 (11) 에 초음파를 부여해도 된다. 이 경우, 제 1 박리층 및 제 2 박리층에 포함되는 균열 (23) 이 신전하기 때문에, 웨이퍼 (11) 의 분리가 용이해진다.
또, 본 발명의 분리 스텝 (S4) 에 있어서는, 상기의 분리 장치 (60) 이외의 장치를 사용하여 웨이퍼 (11) 가 분리되어도 된다. 예를 들어, 본 발명의 분리 스텝 (S4) 에 있어서는, 웨이퍼 (11) 의 복수의 디바이스 (15) 가 형성되어 있는 영역과 외주 영역을 분리한 후에, 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 측과 이면 (11b) 측을 분리해도 된다.
이하에서는, 도 13 ∼ 도 15 를 참조하여, 이와 같은 분리 스텝 (S4) 의 일례에 대해서 설명한다. 도 13 은, 이와 같은 분리 스텝 (S4) 에 제공되는 웨이퍼 (11) 를 모식적으로 나타내는 상면도이다. 이 웨이퍼 (11) 의 외주 영역에는, 상기 서술한 첩합 스텝 (S1) 에 앞서, 각각이 웨이퍼 (11) 의 직경 방향을 따라 연장하는 복수의 절결 (11d) 이 형성되어 있다.
이 복수의 절결 (11d) 은, 노치 (13) 가 형성되어 있는 부분을 제외하고, 웨이퍼 (11) 의 둘레 방향을 따라 대체로 등간격으로 형성되어 있다. 그리고, 복수의 절결 (11d) 의 각각은, 웨이퍼 (11) 의 직경 방향 내측의 부분이 상기 서술한 제 1 박리층 형성 스텝 (S2) 에 있어서 형성되는 제 1 박리층에 도달하도록 형성된다.
또, 이 웨이퍼 (11) 의 내부에 형성되는 제 1 박리층은, 하바닥면이 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 측에 위치하고, 또한, 상바닥면이 웨이퍼 (11) 의 이면 (11b) 측에 위치하는 원기둥의 측면을 따르는 형상을 갖는다. 즉, 이 웨이퍼 (11) 에 있어서는, 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 및 이면 (11b) 을 관통하는 제 1 박리층이 형성된다.
또한, 복수의 절결 (11d) 은, 예를 들어, 공지된 절삭 장치에 있어서 웨이퍼 (11) 를 절삭함으로써 형성된다. 혹은, 복수의 절결 (11d) 은, 공지된 레이저 가공 장치에 있어서 웨이퍼 (11) 에 레이저 어블레이션을 발생시키는 레이저 빔을 조사함으로써 형성되어도 된다.
또한, 웨이퍼 (11) 의 외주 영역에는, 복수의 절결 (11d) 대신에, 각각이 웨이퍼 (11) 의 직경 방향을 따라 연장하는 복수의 박리층이 웨이퍼 (11) 의 외주 영역에 형성되어 있어도 된다. 또한, 이 박리층은, 예를 들어, 상기 서술한 제 1 박리층 및 제 2 박리층을 형성하는 방법과 동일한 방법에 의해 형성된다.
도 14(A) 및 도 14(B) 의 각각은, 도 13 에 나타내는 웨이퍼 (11) 의 복수의 디바이스 (15) 가 형성되어 있는 영역과 외주 영역을 분리하는 모습을 모식적으로 나타내는 일부 단면 측면도이다. 이 웨이퍼 (11) 의 분리는, 도 14(A) 및 도 14(B) 에 나타내는 확장 장치 (72) 를 사용하여 실시된다.
이 확장 장치 (72) 는, 고정되어 있는 원통상의 드럼 (74) 을 갖는다. 이 드럼 (74) 의 주위에는, 지지 유닛 (76) 이 형성되어 있다. 이 지지 유닛 (76) 은, 드럼 (74) 의 상단부를 둘러싸도록 형성되어 있는 환상의 지지대 (78) 를 갖는다. 이 지지대 (78) 상에는, 지지대 (78) 의 둘레 방향을 따라 대체로 등간격으로 복수의 클램프 (80) 가 설치되어 있다.
또, 지지대 (78) 의 하방에는 지지대 (78) 의 둘레 방향을 따라 대체로 등간격으로 복수의 에어 실린더가 설치되어 있고, 각 에어 실린더의 피스톤 로드 (82) 의 상단부가 지지대 (78) 의 하부에 고정되어 있다. 그 때문에, 확장 장치 (72) 에 있어서는, 복수의 에어 실린더를 동작시킴으로써, 피스톤 로드 (82) 와 함께 지지대 (78) 및 복수의 클램프 (80) 를 승강시킬 수 있다.
도 13 에 나타내는 웨이퍼 (11) 의 복수의 디바이스 (15) 가 형성되어 있는 영역과 외주 영역을 분리할 때에는, 먼저, 원반상의 익스팬드 테이프 (27) 의 일면의 주변 영역에 환상 프레임 (29) 을 첩부 (貼付) 하고, 또, 그 중앙 영역에 웨이퍼 (11) 의 이면 (11b) 을 첩부한다. 이에 따라, 웨이퍼 (11) 및 지지 웨이퍼 (17) 가 첩합된 첩합 웨이퍼와 환상 프레임 (29) 이 일체화된 프레임 유닛이 형성된다.
이어서, 지지대 (78) 의 상면이 드럼 (74) 의 상단과 동일 평면 상에 위치하도록 복수의 에어 실린더를 동작시킨다. 이어서, 익스팬드 테이프 (27) 를 개재하여 환상 프레임 (29) 을 지지대 (78) 에 재치한다. 즉, 지지 웨이퍼 (17) 가 위를 향하도록 프레임 유닛이 지지대 (78) 에 재치된다.
이어서, 환상 프레임 (29) 을 복수의 클램프 (80) 에 의해 고정시킨다 (도 14(A) 참조). 이어서, 복수의 클램프 (80) 에 의해 고정된 환상 프레임 (29) 을 하강시키도록 복수의 에어 실린더를 동작시킨다. 이에 따라, 환상 프레임 (29) 이 하강한 분만큼, 웨이퍼 (11) 의 직경 방향을 따라, 익스팬드 테이프 (27) 의 중앙 영역이 확장된다.
이 때, 익스팬드 테이프 (27) 에 첩부되어 있는 웨이퍼 (11) 에는, 웨이퍼 (11) 의 직경 방향 외측으로 향하는 힘이 작용한다. 그 결과, 제 1 박리층이 분리 기점이 되어 웨이퍼 (11) 의 복수의 디바이스 (15) 가 형성되어 있는 영역과 외주 영역이 분리된다 (도 14(B) 참조).
도 15(A) 및 도 15(B) 의 각각은, 도 14(B) 에 나타내는 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 측과 이면 (11b) 측을 분리하는 모습을 모식적으로 나타내는 일부 단면 측면도이다. 이 웨이퍼 (11) 의 분리는, 도 15(A) 및 도 15(B) 에 나타내는 분리 장치 (84) 를 사용하여 실시된다. 이 분리 장치 (84) 는, 도 14(B) 에 나타내는 웨이퍼 (11) 를 포함하는 첩합 웨이퍼를 유지하는 유지 테이블 (86) 을 갖는다.
이 유지 테이블 (86) 은, 원 형상의 상면 (유지면) 을 가지며, 이 유지면에 있어서는 포러스판 (도시하지 않음) 이 노출되어 있다. 또한, 이 포러스판은, 유지 테이블 (86) 의 내부에 형성된 유로 등을 개재하여 진공 펌프 등의 흡인원 (도시하지 않음) 과 연통되어 있다. 그 때문에, 이 흡인원이 동작하면, 유지 테이블 (86) 의 유지면 근방의 공간에 부압이 발생한다.
또, 유지 테이블 (86) 의 상방에는, 분리 유닛 (88) 이 형성되어 있다. 이 분리 유닛 (88) 은, 원기둥 모양의 지지 부재 (90) 를 갖는다. 이 지지 부재 (90) 의 상부에는, 예를 들어, 볼 나사식 승강 기구 (도시하지 않음) 가 연결되어 있고, 이 승강 기구를 동작시킴으로써 분리 유닛 (88) 이 승강한다.
또, 지지 부재 (90) 의 하단부에는, 원반상의 흡인판 (92) 의 상부의 중앙에 고정되어 있다. 이 흡인판 (92) 의 하면에는 복수의 흡인구가 형성되어 있고, 복수의 흡인구의 각각은 흡인판 (92) 의 내부에 형성된 유로 등을 개재하여 진공 펌프 등의 흡인원 (도시하지 않음) 에 연통되어 있다. 그 때문에, 이 흡인원이 동작하면, 흡인판 (92) 의 하면 근방의 공간에 부압이 발생한다.
도 14(B) 에 나타내는 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 측과 이면 (11b) 측을 분리할 때에는, 먼저, 웨이퍼 (11) 를 포함하는 첩합 웨이퍼를 익스팬드 테이프 (27) 로부터 떼어낸다. 이어서, 이 첩합 웨이퍼의 지지 웨이퍼 (17) 의 이면 (17b) 의 중심과 유지 테이블 (86) 의 유지면의 중심을 일치시키도록, 첩합 웨이퍼를 유지 테이블 (86) 에 재치한다.
이어서, 첩합 웨이퍼가 유지 테이블 (86) 에 의해 유지되도록, 이 유지면에 있어서 노출되는 포러스판과 연통하는 흡인원을 동작시킨다. 이어서, 흡인판 (92) 의 하면을 웨이퍼 (11) 의 이면 (11b) 에 접촉시키도록, 승강 기구를 동작시켜 분리 유닛 (88) 을 하강시킨다.
이어서, 웨이퍼 (11) 의 이면 (11b) 측이 흡인판 (92) 에 형성되어 있는 복수의 흡인구를 통해서 흡인되도록, 복수의 흡인구와 연통하는 흡인원을 동작시킨다. 이어서, 흡인판 (92) 을 유지 테이블 (86) 로부터 이격시키도록, 승강 기구를 동작시켜 분리 유닛 (88) 을 상승시킨다 (도 15(A) 참조).
이 때, 이면 (11b) 측이 흡인판 (92) 에 형성되어 있는 복수의 흡인구를 통해서 흡인되고 있는 웨이퍼 (11) 에는, 웨이퍼 (11) 의 두께 방향 상향을 따른 힘이 작용한다. 그 결과, 제 2 박리층이 분리 기점이 되어 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 측과 이면 (11b) 측이 분리된다 (도 15(B) 참조).
그 밖에, 상기 서술한 실시형태에 관련된 구조 및 방법 등은, 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 한에 있어서 적절히 변경하여 실시할 수 있다.
11 : 웨이퍼 (11a : 표면, 11b : 이면, 11c : 측면, 11d : 절결)
13 : 노치
15 : 디바이스
17 : 지지 웨이퍼 (17a : 표면, 17b : 이면)
19 : 접착제
21 : 개질 영역
23 : 균열
25 (25-1, 25-2) : 박리층
27 : 익스팬드 테이프
29 : 환상 프레임
2 : 레이저 가공 장치
4 : 기대
6 : 수평 이동 기구
8 : Y 축 가이드 레일
10 : Y 축 이동 플레이트
12 : 나사축
14 : 모터
16 : X 축 가이드 레일
18 : X 축 이동 플레이트
20 : 나사축
22 : 모터
24 : 테이블 기대
26 : 유지 테이블 (26a : 포러스판)
30 : 지지 구조
32 : 연직 이동 기구
34 : Z 축 가이드 레일
36 : Z 축 이동 플레이트
38 : 모터
40 : 지지구
42 : 레이저 빔 조사 유닛
44 : 레이저 발진기
46 : 감쇠기
48 : 공간 광 변조기
50 : 미러
52 : 조사 헤드
54 : 하우징
56 : 촬상 유닛
58 : 터치 패널
60 : 분리 장치
62 : 유지 테이블
64 : 분리 유닛
66 : 지지 부재
68 : 파지 클로 기대
70 : 파지 클로 (70a : 입설부, 70b : 클로부)
72 : 확장 장치
74 : 드럼
76 : 지지 유닛
78 : 지지대
80 : 클램프
82 : 피스톤 로드
84 : 분리 장치
86 : 유지 테이블
88 : 분리 유닛
90 : 지지 부재
92 : 흡인판

Claims (5)

  1. 표면 및 이면의 각각에 결정면 {100} 에 포함되는 특정한 결정면이 노출되도록 제조되고, 또한, 그 표면측에 복수의 디바이스가 형성됨과 함께 외주 영역이 모따기 되어 있는 단결정 실리콘 웨이퍼에 대하여, 형성되는 집광점이 그 단결정 실리콘 웨이퍼의 내부에 위치부여되고, 또한, 단결정 실리콘을 투과하는 파장을 갖는 레이저 빔을 조사함으로써, 그 단결정 실리콘 웨이퍼의 내부에 박리층을 형성한 후, 그 박리층을 분리 기점으로 하여 그 단결정 실리콘 웨이퍼를 분리하는 단결정 실리콘 웨이퍼의 가공 방법으로서,
    그 단결정 실리콘 웨이퍼의 그 표면측을 지지 웨이퍼의 표면측에 첩합 (貼合) 하는 첩합 스텝과,
    그 단결정 실리콘 웨이퍼의 그 외주 영역보다 내측의 환상 (環狀) 의 제 1 영역에 대하여, 그 단결정 실리콘 웨이퍼의 그 이면측으로부터 그 레이저 빔을 조사함으로써, 그 단결정 실리콘 웨이퍼의 그 복수의 디바이스가 형성되어 있는 영역과 그 외주 영역의 사이의 분리 기점이 되는 제 1 박리층을 형성하는 제 1 박리층 형성 스텝과,
    그 단결정 실리콘 웨이퍼의 그 외주 영역보다 내측의 제 2 영역에 대하여, 그 단결정 실리콘 웨이퍼의 그 이면측으로부터 그 레이저 빔을 조사함으로써, 그 단결정 실리콘 웨이퍼의 그 표면측과 그 이면측의 사이의 분리 기점이 되는 제 2 박리층을 형성하는 제 2 박리층 형성 스텝과,
    그 첩합 스텝, 그 제 1 박리층 형성 스텝 및 그 제 2 박리층 형성 스텝을 실시한 후, 그 단결정 실리콘 웨이퍼에 외력을 부여함으로써, 그 제 1 박리층 및 그 제 2 박리층을 분리 기점으로 하여 그 단결정 실리콘 웨이퍼를 분리하는 분리 스텝을 구비하고,
    그 제 2 박리층 형성 스텝에 있어서는,
    그 특정한 결정면과 평행이고, 또한, 결정 방위 ＜100＞ 에 포함되는 특정한 결정 방위에 대하여 이루는 각이 5° 이하인 제 1 방향을 따라 그 단결정 실리콘 웨이퍼와 그 집광점을 상대적으로 이동시키면서, 그 제 2 영역에 포함되는 그 제 1 방향을 따른 직선상의 영역에 그 레이저 빔을 조사하는 레이저 빔 조사 스텝과,
    그 특정한 결정면과 평행이고, 또한, 그 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향을 따라, 그 레이저 빔의 조사에 의해 그 집광점이 형성되는 그 단결정 실리콘 웨이퍼의 내부의 위치를 이동시키는 산출 이송 스텝
    을 반복 실시함으로써, 그 제 2 박리층이 형성되는 단결정 실리콘 웨이퍼의 가공 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    그 제 1 박리층 형성 스텝은, 그 제 2 박리층 형성 스텝을 실시하기 전에 실시되는 단결정 실리콘 웨이퍼의 가공 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    그 제 2 영역은, 그 제 1 영역보다 내측에 위치하는 단결정 실리콘 웨이퍼의 가공 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    그 제 1 박리층 형성 스텝에 있어서는, 그 단결정 실리콘 웨이퍼의 그 이면에 이르지 않도록 그 제 1 박리층이 형성되는 단결정 실리콘 웨이퍼의 가공 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    그 제 1 박리층 형성 스텝에 있어서는, 형성되는 그 집광점이 그 외주 영역에 가까워질수록 그 단결정 실리콘 웨이퍼의 그 표면에 가까워지도록 그 레이저 빔을 조사함으로써, 제 1 바닥면이 그 단결정 실리콘 웨이퍼의 그 표면측에 위치하고, 또한, 그 제 1 바닥면보다 직경이 짧은 제 2 바닥면이 그 단결정 실리콘 웨이퍼의 내부에 위치하는 원추대의 측면을 따르는 그 제 1 박리층이 형성되는 단결정 실리콘 웨이퍼의 가공 방법.
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