KR20230068998A - 가공 방법 - Google Patents

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KR20230068998A
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하야토 이가
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

[과제] 분할 기점 형성 후의 웨이퍼 연삭량을 저감한다.
[해결수단] 결정면 {100}에 포함되는 특정 결정면이 각각 노출되도록 형성된, 제1 면 및 제2 면을 갖고, 제1 면에 격자형으로 설정된 복수의 분할 예정 라인으로 구획된 각 영역에 디바이스가 형성된 단결정 실리콘 웨이퍼를 가공하는 가공 방법으로서, 각 분할 예정 라인을 따라 분할 기점을 형성하는 분할 기점 형성 단계와, 제2 면의 결정면에 평행하며 또한 결정 방위 <100>와의 사이에서 형성되는 예각의 각도가 5° 이하인 제1 방향을 따라 집광점과 단결정 실리콘 웨이퍼를 상대적으로 이동시켜, 제2 면의 결정면을 따라 분리층을 형성하는 분리층 형성 단계와, 단결정 실리콘 웨이퍼를, 제1 면 측에 형성되어 있는 복수의 디바이스를 포함하는 제1 면 측 웨이퍼와, 제2 면 측에 위치하며 디바이스를 포함하지 않는 제2 면 측 웨이퍼로 분리하는 분리 단계를 포함하는 가공 방법을 제공한다.

Description

가공 방법{PROCESSING METHOD}
본 발명은, 결정면 {100}에 포함되는 특정 결정면이 각각 노출되도록 형성된, 제1 면과, 제1 면과 반대측에 위치하는 제2 면을 갖고, 제1 면에 격자형으로 설정된 복수의 분할 예정 라인에 의해서 구획된 복수의 영역 각각에 디바이스가 형성된 단결정 실리콘 웨이퍼를 가공하는 가공 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스 칩을 제조하기 위해서 예컨대 단결정 실리콘으로 형성된 웨이퍼가 이용된다. 구체적으로는, 우선 웨이퍼의 표면에 복수의 분할 예정 라인을 격자형으로 설정하고, 복수의 분할 예정 라인으로 구획된 직사각형의 각 영역에 IC(Integrated Circuit) 등의 디바이스를 형성한다.
이어서, 각 분할 예정 라인을 따라 절삭 가공이나 레이저 가공을 실시함으로써, 웨이퍼를 분할할 때의 분할 기점을 각 분할 예정 라인에 형성한 후, 웨이퍼의 이면 측을 연삭함으로써 웨이퍼를 복수의 디바이스 칩으로 분할한다(예컨대 특허문헌 1 및 2 참조).
그러나, 이면 측을 연삭할 때는, 예컨대 연삭 전의 웨이퍼 두께의 반 이상을 연삭에 의해 제거하기 때문에, 연삭 지석의 소모량이 비교적 커 경제적이지 못하다. 더구나, 연삭 시에 대량으로 발생한 연삭 잔해로 인해 연삭 장치가 더러워지기 때문에, 연삭 장치를 빈번하게 청소할 필요가 생긴다. 빈번한 청소는 작업자에게 있어서 번거롭다고 하는 문제도 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허공개 평성11-40520호 공보 [특허문헌 2] 일본 특허공개 2006-12902호 공보
본 발명은 이러한 문제점에 감안하여 이루어진 것으로, 웨이퍼를 복수의 디바이스 칩으로 분할할 때에, 분할 기점 형성 후의 웨이퍼의 연삭량을 저감하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 결정면 {100}에 포함되는 특정 결정면이 각각 노출되도록 형성된, 제1 면과, 이 제1 면과 반대측에 위치하는 제2 면을 갖고, 이 제1 면에 격자형으로 설정된 복수의 분할 예정 라인에 의해서 구획된 복수의 영역 각각에 디바이스가 형성된 단결정 실리콘 웨이퍼를 가공하는 가공 방법으로서, 각 분할 예정 라인을 따라, 적어도 디바이스 칩의 마무리 두께에 대응하는 깊이에, 상기 단결정 실리콘 웨이퍼를 분할하기 위한 분할 기점을 형성하는 분할 기점 형성 단계와, 상기 단결정 실리콘 웨이퍼를 투과하는 파장을 갖는 펄스형 레이저빔의 집광점을 상기 단결정 실리콘 웨이퍼의 내부에 위치시킴과 더불어, 상기 제2 면의 결정면에 평행하며 또한 결정 방위 <100>의 사이에서 형성되는 예각의 각도가 5° 이하인 제1 방향을 따라 상기 집광점과 상기 단결정 실리콘 웨이퍼를 상대적으로 이동시켜, 상기 제2 면의 결정면을 따라 상기 분할 기점보다도 상기 제2 면 측에 대응하는 깊이에 분리층을 형성하는 분리층 형성 단계와, 상기 분할 기점 형성 단계 및 상기 분리층 형성 단계 후, 상기 분리층을 기점으로 하여, 상기 단결정 실리콘 웨이퍼를, 상기 제1 면 측에 형성되어 있는 복수의 디바이스를 포함하는 제1 면 측 웨이퍼와, 상기 제2 면 측에 위치하며 디바이스를 포함하지 않는 제2 면 측 웨이퍼로 분리하는 분리 단계를 구비하고, 상기 분리층 형성 단계는, 상기 제1 방향을 따라, 상기 레이저빔의 상기 집광점과 상기 단결정 실리콘 웨이퍼를 상대적으로 이동시킴으로써, 개질 영역을 형성하는 개질 영역 형성 단계와, 상기 제2 면의 결정면에 평행하며, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 상기 집광점과 상기 단결정 실리콘 웨이퍼를 상대적으로 인덱싱 이송하는 인덱싱 이송 단계를 갖고, 상기 분리층은 상기 개질 영역과 이 개질 영역을 기점으로 뻗어나가는 균열을 포함하는 가공 방법이 제공된다.
바람직하게는, 가공 방법은, 상기 분리 단계 후, 상기 제1 면 측 웨이퍼의 상기 제1 면과는 반대측에 위치하는 제3 면 측을 연삭함과 더불어, 상기 제1 면 측 웨이퍼를 복수의 디바이스 칩으로 분할하는 연삭 단계를 추가로 구비한다.
본 발명의 일 양태에 따른 가공 방법에서는, 분할 기점 형성 단계에서, 디바이스 칩의 마무리 두께에 대응하는 깊이에 분할 기점을 형성함과 더불어, 분리층 형성 단계에서, 분할 기점보다도 제2 면 측에 대응하는 깊이에 분리층을 형성한다.
더욱이, 분리 단계에 있어서, 분리층을 기점으로 하여, 단결정 실리콘 웨이퍼를, 제1 면 측에 형성되어 있는 복수의 디바이스를 포함하는 제1 면 측 웨이퍼와, 제2 면 측에 위치하며 디바이스를 포함하지 않는 제2 면 측 웨이퍼로 분리한다.
제1 면 측 웨이퍼의 분리층 측을 연삭하면, 제1 면 측 웨이퍼를 복수의 디바이스 칩으로 분할할 수 있기 때문에, 단결정 실리콘 웨이퍼의 제2 면으로부터 단결정 실리콘 웨이퍼를 연삭하여 단결정 실리콘 웨이퍼를 복수의 디바이스 칩으로 분할하는 경우와 비교하여, 단결정 실리콘 웨이퍼의 연삭량을 저감할 수 있다.
도 1은 웨이퍼의 사시도이다.
도 2는 웨이퍼의 평면도이다.
도 3은 가공 방법의 흐름도이다.
도 4는 레이저 가공 장치의 사시도이다.
도 5는 레이저빔 조사 유닛의 모식도이다.
도 6은 분할 기점 형성 단계를 도시하는 사시도이다.
도 7은 분할 기점 형성 단계를 도시하는 일부 단면 측면도이다.
도 8은 분리층 형성 단계를 도시하는 사시도이다.
도 9는 분리층 형성 단계를 도시하는 일부 단면 측면도이다.
도 10은 분리층 형성 단계에 있어서의 개질 영역 형성 단계를 도시하는 도면이다.
도 11은 1번째 및 2번째의 개질 영역 형성 단계에서 형성된 분리층을 도시하는 웨이퍼의 일부의 단면도이다.
도 12는 분리 단계에 있어서 웨이퍼에 외력을 부여하는 모습을 도시하는 도면이다.
도 13은 균열들이 이어진 상태의 분리층을 도시하는 웨이퍼의 일부의 단면도이다.
도 14의 (A)는 분리 단계를 도시하는 일부 단면 측면도이고, 도 14의 (B)는 분리 단계 후의 표면 측 웨이퍼 및 이면 측 웨이퍼를 도시하는 일부 단면 측면도이다.
도 15는 연삭 단계를 도시하는 도면이다.
도 16은 복수의 디바이스 칩을 도시하는 사시도이다.
도 17은 각각이 다른 결정 방위를 따르는 직선형의 영역에 레이저빔을 조사했을 때에, 웨이퍼의 내부에 형성되는 분리층의 폭을 도시하는 그래프이다.
도 18은 표면 측을 절삭 가공하는 모습을 도시하는 일부 단면 측면도이다.
도 19의 (A)는 제2 실시형태에 따른 가공 방법의 흐름도이고, 도 19의 (B)는 제3 실시형태에 따른 가공 방법의 흐름도이다.
도 20은 표면 측에 어블레이션 가공을 실시하는 모습을 도시하는 일부 단면 측면도이다.
도 21의 (A)은 제4 실시형태에 따른 가공 방법의 흐름도이고, 도 21의 (B)은 제5 실시형태에 따른 가공 방법의 흐름도이다.
첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 관해서 설명한다. 도 1은 웨이퍼(11)를 도시하는 사시도이고, 도 2는 웨이퍼(11)를 도시하는 평면도이다. 또한, 본 명세서의 웨이퍼(11)는 단결정 실리콘 웨이퍼를 의미한다. 도 2에서는 웨이퍼(11)의 결정 방위도 도시되어 있다.
웨이퍼(11)는 원판형이며 대략 원형의 표면(제1 면)(11a) 및 이면(제2 면)(11b)을 갖는다. 이면(11b)은 웨이퍼(11)의 두께 방향에 있어서 표면(11a)과는 반대측에 위치해 있다.
웨이퍼(11)의 직경은, 예컨대 약 300 mm(12 인치)이며, 표면(11a)에서부터 이면(11b)까지의 두께는 약 775 ㎛이다. 그러나, 웨이퍼(11)의 직경 및 두께는 이 예에 한정되는 것은 아니다.
웨이퍼(11)는, 표면(11a) 및 이면(11b) 각각에, 결정면 {100}에 포함되는 특정 결정면이 노출되도록 형성되어 있다. 예컨대 도 2에 도시하는 것과 같이, 이면(11b)에는 결정면 (100)이 노출되어 있고, 표면(11a)에도 결정면 (100)이 노출되어 있다.
즉, 이면(11b) 및 표면(11a)의 각 수선(각 면에 직교하는 결정축)은 결정 방위 [100]을 따르고 있다. 또, 웨이퍼(11) 제조 시의 가공 오차 등에 기인하여, 이면(11b) 및 표면(11a) 각각은, 결정면 {100}에 포함되는 특정 결정면으로부터 약간 기운 면으로 되어 있어도 좋다.
구체적으로는 이면(11b) 및 표면(11a) 각각은, 결정면 (100)과의 사이에서 형성되는 예각의 각도가 1° 이하가 되는 면이라도 좋다. 즉, 이면(11b) 및 표면(11a)에 직교하는 결정축은, 결정 방위 [100]와의 사이에서 형성되는 예각의 각도가 1° 이하인 방향을 따르고 있어도 좋다.
본 명세서에 있어서, 표면(11a) 및 이면(11b)이, 결정면 {100}에 포함되는 특정 결정면이 각각 노출되도록 형성되어 있다는 것은, 표면(11a) 및 이면(11b)이, 결정면 {100}에 포함되는 특정 결정면인 것에 더하여, 특정 결정면으로부터 약간 기운 면인 것을 포함한다.
특정 결정면으로부터 약간 기울어 있다는 것은, 예컨대 표면(11a) 및 이면(11b)과 결정면 (100)의 사이에서 형성되는 예각의 각도가 1° 이하인 것을 의미한다. 그런데, 웨이퍼(11)의 외주부에는 웨이퍼(11)의 결정 방위를 나타내는 노치(13)가 형성되어 있다.
노치(13)로부터 이면(11b)의 중심(A)(또는 표면(11a)의 중심)으로 진행하는 방향은 결정 방위 <110>에 포함되는 특정 결정 방위가 된다. 본 실시형태에서는, 도 2에 도시하는 것과 같이, 노치(13)로부터 중심(A)으로 진행하는 방향은 결정 방위 [011]이다.
도 1에 도시하는 것과 같이, 표면(11a)에는 복수의 분할 예정 라인(스트리트)(15)이 격자형으로 설정되어 있다. 복수의 분할 예정 라인(15)으로 구획된 복수의 영역 각각에는 IC(Integrated Circuit) 등의 디바이스(17)가 형성되어 있다.
이어서, 각 분할 예정 라인(15)을 따라 웨이퍼(11)를 가공함으로써, 웨이퍼(11)를 복수의 디바이스 칩(35)으로 분할하는 웨이퍼(11)의 가공 방법(즉, 디바이스 칩(35)의 제조 방법)에 관해서 설명한다.
도 3은 제1 실시형태에 따른 가공 방법의 흐름도이다. 이 가공 방법의 개략을 설명하면, 우선, 후술하는 척 테이블(26)(도 4 참조)로 웨이퍼(11)를 유지한다(유지 단계 S10). 그 후, 레이저 가공 장치(2)(도 4 참조)를 이용하여 웨이퍼(11)의 표면(11a) 측에 분할 기점(23)(도 7 참조)을 형성한다(분할 기점 형성 단계 S20).
이어서, 레이저 가공 장치(2)를 이용하여 웨이퍼(11)의 내부에 분리층(25)(도 9부터 도 12 참조)을 형성한다(분리층 형성 단계 S30). 그 후, 분리층(25)을 기점으로 웨이퍼(11)를, 디바이스(17)를 갖는 표면 측 웨이퍼(제1 면 측 웨이퍼)(31)와, 디바이스(17)를 갖지 않는 이면 측 웨이퍼(제2 면 측 웨이퍼)(33)로 분리한다(도 14의 (A), 도 14의 (B) 참조)(분리 단계 S40).
이어서, 디바이스(17)를 갖는 표면 측 웨이퍼(제1 면 측 웨이퍼)(31) 중 표면(11a)과는 반대측에 위치하는 분리면(제3 면)(31a) 측을 연삭함으로써(도 15 참조), 표면 측 웨이퍼(31)를 복수의 디바이스 칩(35)으로 분할한다(연삭 단계 S50)(도 16 참조).
도 4는 레이저 가공 장치(2)의 사시도이다. 또, 도 4에 각각 도시되는, X축 방향(좌우 방향)과 Y축 방향(전후 방향)과 Z축 방향(상하 방향, 연직 방향)은 상호 직교한다.
레이저 가공 장치(2)는 각 구성 요소를 지지하는 베이스(4)를 갖는다. 베이스(4)의 상면에는 X축 Y축 이동 기구(6)가 마련되어 있다. X축 Y축 이동 기구(6)는, 베이스(4)의 상면에 고정되며 또한 Y축 방향을 따라 배치된 한 쌍의 Y축 가이드 레일(8)을 갖는다.
한 쌍의 Y축 가이드 레일(8)의 상면 측에는, 한 쌍의 Y축 가이드 레일(8)을 따라 슬라이드할 수 있는 양태로 Y축 이동판(10)이 부착되어 있다. Y축 이동판(10)의 하면 측에는 볼나사가 마련되어 있다.
볼나사는 Y축 이동판(10)의 하면에 고정된 너트부(도시하지 않음)를 갖는다. 너트부에는 나사축(12)이 볼(도시하지 않음)을 이용하여 회전할 수 있게 연결되어 있다. 나사축(12)은 Y축 방향을 따라서 한 쌍의 Y축 가이드 레일(8)의 사이에 배치되어 있다.
나사축(12)의 일단부에는 나사축(12)을 회전시키기 위한 모터(14)가 연결되어 있다. 모터(14)를 동작시키면 Y축 이동판(10)은 Y축 방향을 따라 이동한다. 한 쌍의 Y축 가이드 레일(8), Y축 이동판(10), 나사축(12), 너트부, 모터(14) 등은 Y축 이동 기구를 구성한다.
Y축 이동판(10)의 상면에는 한 쌍의 X축 가이드 레일(16)이 고정되어 있다. 한 쌍의 X축 가이드 레일(16)은 X축 방향을 따라 배치되어 있다. 한 쌍의 X축 가이드 레일(16)의 상면 측에는 한 쌍의 X축 가이드 레일(16)을 따라 슬라이드할 수 있는 양태로 X축 이동판(18)이 부착되어 있다.
X축 이동판(18)의 하면 측에는 볼나사가 마련되어 있다. 볼나사는 X축 이동판(18)의 하면에 고정된 너트부(도시하지 않음)를 갖는다. 너트부에는 나사축(20)이 볼(도시하지 않음)을 이용하여 회전할 수 있게 연결되어 있다.
나사축(20)은 X축 방향을 따라서 한 쌍의 X축 가이드 레일(16)의 사이에 배치되어 있다. 나사축(20)의 일단부에는 나사축(20)을 회전시키기 위한 모터(22)가 연결되어 있다. 모터(22)를 동작시키면 X축 이동판(18)은 X축 방향을 따라 이동한다.
한 쌍의 X축 가이드 레일(16), X축 이동판(18), 나사축(20), 너트부, 모터(22) 등은 X축 이동 기구를 구성한다. X축 이동판(18)의 상면 측에는 원주형의 테이블 베이스(24)가 마련되어 있다. 테이블 베이스(24)는 모터 등의 회전 구동원(도시하지 않음)을 갖는다.
테이블 베이스(24)의 꼭대기부에는 원판형의 척 테이블(26)이 배치되어 있다. 회전 구동원은, 척 테이블(26)을, 그 유지면(26a)의 중심을 지나며 또한 Z축 방향으로 평행한 직선을 회전축으로 하여, 미리 정해진 각도 범위에서 회전시킬 수 있다. 척 테이블(26)은 비다공질의 금속으로 형성된 원판형의 프레임체를 갖는다.
프레임체의 중앙부에는 원판형의 오목부(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 이 오목부에는 세라믹스로 형성된 원판형의 다공질판이 고정되어 있다. 프레임체에는 미리 정해진 유로(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 미리 정해진 유로를 통해 이젝터 등의 흡인원(도시하지 않음)으로부터 다공질판의 상면에는 부압이 전달된다.
프레임체의 환상의 상면과 다공질판의 원형의 상면은, 대략 면일(面一)로 되어 있고, 웨이퍼(11)를 흡인 유지하기 위한 대략 평탄한 유지면(26a)으로서 기능한다. 웨이퍼(11)는, 유지면(26a)으로 흡인 유지된 상태에서, X축 Y축 이동 기구(6)에 의해 X축 및 Y축 방향의 어느 방향을 따라서나 이동 가능하다.
척 테이블(26)의 외주부에는, 척 테이블(26)의 둘레 방향을 따라 대략 등간격으로 복수(본 실시형태에서는 4개)의 클램프 유닛(26b)이 마련되어 있다. 각 클램프 유닛(26b)은 후술하는 웨이퍼 유닛(21)의 프레임(19b)(도 16 참조)을 협지(挾持)한다.
X축 Y축 이동 기구(6)의 후방에 위치하는 베이스(4)의 미리 정해진 영역 상에는 지지 구조(30)가 마련되어 있다. 지지 구조(30)의 Y-Z 평면을 따르는 일 측면에는 Z축 이동 기구(32)가 마련되어 있다. Z축 이동 기구(32)는 한 쌍의 Z축 가이드 레일(34)을 갖는다.
한 쌍의 Z축 가이드 레일(34)은, 지지 구조(30)의 일측면에 고정되며 또한 Z축 방향을 따라 배치되어 있다. 한 쌍의 Z축 가이드 레일(34)에는, 한 쌍의 Z축 가이드 레일(34)을 따라 슬라이드할 수 있는 양태로 Z축 이동판(36)이 부착되어 있다.
Z축 이동판(36)의 이면 측에는 볼나사(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 볼나사는 Z축 이동판(36)의 이면에 고정된 너트부(도시하지 않음)를 갖는다. 너트부에는 나사축(도시하지 않음)이 볼을 이용하여 회전할 수 있게 연결되어 있다.
나사축은 Z축 방향을 따라서 한 쌍의 Z축 가이드 레일(34)의 사이에 배치되어 있다. 나사축의 상단부에는 나사축을 회전시키기 위한 모터(38)가 연결되어 있다. 모터(38)를 동작시키면 Z축 이동판(36)은 Z축 방향을 따라 이동한다.
Z축 이동판(36)의 표면 측에는 지지구(40)가 고정되어 있다. 지지구(40)는 레이저빔 조사 유닛(42)의 일부를 지지한다. 도 5는 레이저빔 조사 유닛(42)의 모식도이다. 또, 도 5에서는 레이저빔 조사 유닛(42)의 구성 요소의 일부를 기능 블록으로 나타낸다.
레이저빔 조사 유닛(42)은 베이스(4)에 대하여 고정된 레이저 발진기(44)를 갖는다. 레이저 발진기(44)는, 예컨대 레이저 매질로서 Nd:YVO4 등을 갖고, 웨이퍼(11)(즉, 단결정 실리콘)을 투과하는 파장(예컨대 1342 nm)을 갖는 펄스형의 레이저빔(LA)을 출사한다.
레이저빔(LA)은, 그 출력이 감쇠기(attenuator)(46)로 조정된 후, 분기 유닛(48)으로 진행한다. 본 실시형태의 분기 유닛(48)은 LCOS-SLM(Liquid Crystal on Silicon-Spatial Light Modulator)을 갖는다.
분기 유닛(48)은 레이저빔(LA)을 분기하는 기능을 갖는다. 예컨대 분기 유닛(48)은, 조사 헤드(52)로부터 출사되는 레이저빔(LA)이 Y축 방향을 따라 대략 등간격으로 나란히 늘어선 복수의 집광점을 형성하도록 레이저빔(LA)을 분기한다.
또, 도 5에서는, 분기 유닛(48)으로 5개의 집광점(P1∼P5)을 형성하도록 레이저빔(LA)을 분기하는 예를 도시하지만, 2 이상(보다 바람직하게는 2 이상 16 이하)의 소정수의 집광점을 형성하도록 레이저빔(LA)을 분기하여도 좋다.
또, 분기 유닛(48)은 레이저빔(LA)을 분기시키지 않고 단순히 투과시키는 기능도 갖는다. 분기 유닛(48)의 동작을 제어함으로써 레이저빔(LA)의 분기 유무를 선택할 수 있다.
그런데, 분기 유닛(48)은 LCOS-SLM 대신에 회절 격자를 갖더라도 좋다. 회 때 격자는, 소정수의 집광점을 형성하도록 레이저빔(LA)을 분기하기 때문에, 레이저빔(LA)을 분기하지 않는 경우에는, 레이저빔(LA)의 광로로부터 회절 격자를 제거하면 된다.
분기 유닛(48)을 거친 레이저빔(LA)은 미러(50)에 의해서 반사되어 조사 헤드(52)로 유도된다. 조사 헤드(52)에는 레이저빔(LA)을 집광하는 집광 렌즈(도시하지 않음) 등이 수용되어 있다.
조사 헤드(52)는, 레이저 가공 시에 유지면(26a)과 대면하도록 배치되고, 레이저빔(LA)은 유지면(26a)에 출사된다. 또한, 조사 헤드(52)는, 긴 쪽 길이부가 Y축 방향을 따라 배치된 원주형의 하우징(54)의 전단부에 마련되어 있다(도 4 참조).
하우징(54)은 그 후단부 측의 일부가 지지구(40)로 고정되어 있다. 더욱이, 조사 헤드(52) 근방에 위치하는 하우징(54)의 측면에는, 유지면(26a)과 대면 가능한 양태로 촬상 유닛(56)이 고정되어 있다.
촬상 유닛(56)은, 예컨대 대물렌즈와, LED(Light Emitting Diode) 등의 광원과, CCD(Charge-Coupled Device) 이미지 센서 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 이미지 센서 등의 촬상 소자를 갖는 가시광 카메라 유닛이다.
가시광 카메라 유닛의 경우, 촬상 소자로서 예컨대 Si(실리콘)제 포토다이오드가 사용된다. 또, 촬상 유닛(56)은 LED 등의 광원과 촬상 소자를 갖는 적외선 카메라 유닛이라도 좋다.
적외선 카메라 유닛의 경우, 촬상 소자로서 예컨대 InGaAs(인듐·갈륨·비소)제 포토다이오드가 사용된다. 적외선 카메라 유닛을 이용하면, 표면(11a) 측이 유지면(26a)으로 흡인 유지된 경우라도, 이면(11b) 측으로부터 웨이퍼(11)를 투과하여, 표면(11a)의 분할 예정 라인(15)을 촬상할 수 있다.
조사 헤드(52), 하우징(54), 촬상 유닛(56) 등은 Z축 이동 기구(32)에 의해 일체적으로 Z축 방향을 따라 이동할 수 있다. 베이스(4) 상에는 전술한 구성 요소를 덮는 커버(도시하지 않음)가 마련되어 있다.
이 커버의 앞면에는 터치 패널(58)이 마련되어 있다. 터치 패널(58)은, 정전용량 방식의 터치 센서 등의 입력 장치 및 액정 디스플레이 등의 표시 장치로서 기능한다. 작업자는, 터치 패널(58)을 통해 레이저 가공 장치(2)에 대하여 가공 조건을 설정할 수 있고, 촬상 유닛(56)에 의해 얻어진 웨이퍼(11)의 화상을 보는 것도 가능하다.
이어서, 도 3에 도시하는 각 단계에 따라서 웨이퍼(11)의 가공 방법을 설명한다. 우선, 유지 단계 S10에 앞서서, 웨이퍼(11)보다도 대직경의 보호 테이프(19a)를 통해 환상의 프레임(19b)으로 웨이퍼(11)가 지지된 웨이퍼 유닛(21)을 형성한다(도 7 참조).
보다 구체적으로는, 보호 테이프(19a)의 중앙부에 웨이퍼(11)의 표면(11a) 측을 접착하고, 웨이퍼(11)보다도 대직경의 개구를 갖고 금속제이며 환상인 프레임(19b)의 일면을 보호 테이프(19a)의 외주부에 접착함으로써, 웨이퍼 유닛(21)을 형성한다.
본 실시형태에서는, 이 웨이퍼 유닛(21)의 형태로 웨이퍼(11)를 가공하지만, 프레임(19b)을 이용하지 않고서 표면(11a) 측에 웨이퍼(11)와 대략 동일 직경의 보호 테이프(19a)를 접착한 상태에서, 유지 단계 S10부터 연삭 단계 S50까지를 행하여도 좋다.
유지 단계 S10에서는, 표면(11a) 측을 유지면(26a)으로 흡인 유지하고, 프레임(19b)을 각 클램프 유닛(26b)으로 협지한다. 이때, 이면(11b) 측이 위쪽으로 노출된다. 이어서, 웨이퍼(11)를 레이저 가공함으로써, 분할 기점(23)으로서 기능하는 개질 영역(23a)을 각 분할 예정 라인(15)을 따라 형성한다(분할 기점 형성 단계 S20).
개질 영역(23a)은, 다광자(多光子) 흡수가 생김으로써 웨이퍼(11)의 결정성이 흐트러진 영역이며, 레이저빔(LA)이 조사되지 않은 영역과 비교하여 기계적 강도가 저하하고 있다.
개질 영역(23a)의 형성 시에는, 개질 영역(23a)으로부터 표면(11a) 측 및 이면(11b) 측으로 연장되는 균열(23b)이 부수적으로 형성되는데, 본 명세서에 있어서, 레이저빔(LA)을 이용하여 형성되는 분할 기점(23)은 개질 영역(23a)을 가리킨다.
분할 기점 형성 단계 S20에서는, 우선 촬상 유닛(56)을 이용하여 하나의 분할 예정 라인(15)과 X축 방향의 어긋남을 검출한다. 그 후, 하나의 분할 예정 라인(15)과 X축 방향이 대략 평행하게 되도록 미리 정해진 회전축 둘레로 척 테이블(26)을 회전시킨다.
그리고, 레이저빔(LA)을 분기시키지 않고서 레이저빔(LA)의 하나의 집광점을, 디바이스 칩(35)의 마무리 두께(11c)에 대응하는 이면(11b)으로부터의 깊이(11d)와 이면(11b)의 사이에 위치시킨다. 예컨대 마무리 두께(11c)가 50 ㎛인 경우, 집광점은 표면(11a)으로부터 70 ㎛의 위치에 설정된다.
그 후, 척 테이블(26)을 X축 방향으로 이동시킴으로써, 적어도 깊이(11d)에 있어서, 하나의 분할 예정 라인(15)의 일단에서부터 타단까지 개질 영역(23a)을 형성한다.
도 6은 분할 기점 형성 단계 S20을 도시하는 사시도이고, 도 7은 분할 기점 형성 단계 S20을 도시하는 일부 단면 측면도이다. 단, 도 7에서는, 설명의 편의상, 인접하는 개질 영역(23a) 사이의 거리를 과장하여 크게 도시하고 있다.
또, 도 6에서는 편의상 보호 테이프(19a) 및 프레임(19b)을 생략하고 있고, 도 7에서는 편의상 프레임(19b)을 생략하고 있다. 레이저 가공 조건은 예컨대 다음과 같이 설정한다.
레이저빔의 파장: 1342 nm
평균 출력: 0.5 W 이상 1 W 이하의 소정치
펄스의 반복 주파수: 60 kHz 이상 90 kHz 이하의 소정치
가공 이송 속도: 600 mm/s 이상 800 mm/s 이하의 소정치
패스수: 1 이상 3 이하의 소정수
패스수란, 하나의 분할 예정 라인(15)의 일단에서부터 타단까지 레이저빔(LA)을 웨이퍼(11)에 조사하는 횟수를 의미한다. 패스수를 2 이상으로 하는 경우, 깊이(11d)와는 다른 깊이 위치에 개질 영역(23a)을 추가로 형성한다.
또, 분할 기점 형성 단계 S20에서는, 웨이퍼(11)의 깊이 방향의 다른 위치에서 집광하도록 레이저빔(LA)을 분기시킨 상태에서 레이저 가공을 행하여도 좋고, Y축 방향을 따라 나란히 늘어서도록 레이저빔(LA)을 분기시킨 상태에서 레이저 가공을 행하여도 좋다.
하나의 분할 예정 라인(15)의 일단에서부터 타단까지 레이저빔(LA)을 조사한 후, 척 테이블(26)을 미리 정해진 거리(인덱스)만큼 Y축 방향으로 인덱싱 이송한다. 그 후, 가공 완료된 분할 예정 라인(15)에 Y축 방향에서 인접하는 다른 분할 예정 라인(15)의 일단에서부터 타단까지 개질 영역(23a)을 형성한다.
이와 같이 하여, 한 방향을 따르는 모든 분할 예정 라인(15)을 따라 개질 영역(23a)을 형성한 후, 척 테이블(26)을 90° 회전시킨다. 그리고, 한 방향과 직교하는 다른 방향을 따르는 모든 분할 예정 라인(15)을 따라 개질 영역(23a)을 형성한다.
이와 같이 하여, 적어도 깊이(11d)와 이면(11b)의 사이에는, 웨이퍼(11)를 분할하기 위한 분할 기점(23)(즉, 개질 영역(23a))이 각 분할 예정 라인(15)을 따라서 형성된다.
분할 기점 형성 단계 S20 후, 이어서 레이저 가공 장치(2)를 이용하여, 분할 기점(23)보다도 이면(11b) 측에 대응하는 미리 정해진 깊이에 있어서, 표면(11a) 및 이면(11b)의 결정면 (100)을 따르는 분리층(25)을 형성한다(분리층 형성 단계 S30).
도 8은 분리층 형성 단계 S30을 도시하는 사시도이고, 도 9는 분리층 형성 단계 S30을 도시하는 일부 단면 측면도이다. 또, 도 8에서는 편의상 보호 테이프(19a) 및 프레임(19b)을 생략하고 있고, 도 9에서는 편의상 프레임(19b)을 생략하고 있다.
또한, 도 9에서는, 웨이퍼(11)의 두께 방향에 있어서, 개질 영역(23a) 및 균열(23b)이 형성되어 있는 깊이 범위에 도트를 붙였다. 분리층 형성 단계 S30에서는, 우선 촬상 유닛(56)을 이용하여, 노치(13)로부터 이면(11b)의 중심(A)으로 진행하는 방향(본 실시형태에서는 결정 방위 [011])을 검출한다.
이어서, 도 8에 도시하는 것과 같이, 노치(13)로부터 이면(11b)의 중심(A)으로 진행하는 방향(결정 방위 [011])과 X축 방향이 이루는 예각의 각도가 45°가 되도록 미리 정해진 회전축 둘레로 척 테이블(26)을 회전시킨다.
이에 따라, 결정면 (100)에 평행하며 또한 웨이퍼(11)의 결정 방위 <100> 중 하나인 결정 방위 [010]이 X축 방향과 평행하게 되도록 웨이퍼(11)의 방향이 조정된다.
그리고, 레이저빔(LA)의 집광점(P1∼P5)을, 웨이퍼(11)의 내부에 있어서 분할 기점(23)보다도 이면(11b) 측의 미리 정해진 깊이에 위치시킨다. 집광점(P1∼P5)은, 예컨대 이면(11b)을 시점으로 하여, 웨이퍼(11)의 반 두께의 위치에서부터 미리 정해진 두께의 위치까지의 미리 정해진 위치(총 두께가 775 ㎛인 경우, 이면(11b)을 시점으로 하여 387.5 ㎛에서부터 600 ㎛의 미리 정해진 위치)로 설정된다.
본 실시형태에서는, 분할 기점(23)(개질 영역(23a))보다도 이면(11b) 측에 집광점(P1∼P5)을 위치시킴으로써, 분할 기점(23)에 의해 레이저빔(LA)이 산란되는 것을 방지할 수 있다.
그 후, 웨이퍼(11)의 Y축 방향의 일단부 근방에 있어서, X축 방향을 따라 웨이퍼(11) 외주부의 일단에서부터 타단까지, 집광점(P1∼P5)과 웨이퍼(11)를 상대적으로 이동시킴으로써, 결정 방위 [010](제1 방향)을 따라 레이저빔(LA)을 조사한다(도 8의 라인 25c1 참조). 레이저 가공 조건은 예컨대 다음와 같이 설정한다.
레이저빔의 파장: 1342 nm
1개의 집광점에서의 평균 출력: 0.5 W
펄스의 반복 주파수: 60 kHz
가공 이송 속도: 360 mm/s
패스수: 1 이상 3 이하의 소정수
이에 따라, 도 10에 도시하는 것과 같이, 집광점(P1∼P5) 각각의 이동 방향을 따라 개질 영역(25a)을 형성한다(개질 영역 형성 단계 S32). 즉, 대략 동일한 Z축 방향의 깊이 위치에서, Y축 방향을 따라 나란히 늘어서면서 또한 X축 방향을 따라 연장되는 복수의 개질 영역(25a)이 형성된다.
도 10은 분리층 형성 단계 S30에 있어서의 개질 영역 형성 단계 S32를 도시하는 도면이다. 또, 도 10에서는 1회의 개질 영역 형성 단계 S32에서 형성되는 분리층(25)의 폭(B) 및 두께(C)를 나타낸다.
개질 영역 형성 단계 S32에서는, 복수의 개질 영역(25a) 각각으로부터 미리 정해진 결정면을 따라 균열(25b)이 뻗어나간다. 그 결과, 복수의 개질 영역(25a)과 복수의 개질 영역(25a) 각각을 기점으로 뻗어나가는 균열(25b)을 포함하는 분리층(25)이 웨이퍼(11)의 내부에 형성된다.
여기서, 단결정 실리콘에 있어서의 균열(25b) 형성에 관해서 설명한다. 단결정 실리콘은, 일반적으로 결정면 {111}에서 가장 벽개(劈開)하기 쉽고, 결정면 {110}에서 두번째로 벽개하기 쉽다.
그 때문에, 웨이퍼(11)의 결정 방위 <110>을 따라 개질 영역(25a)이 형성되면, 이 개질 영역(25a)으로부터 결정면 {111}을 따라 뻗어나가는 균열(25b)이 많이 발생한다.
예컨대 가령 노치(13)로부터 중심(A)으로 향하는 방향(결정 방위 [011])을 따라 개질 영역(25a)이 형성되면, 이 개질 영역(25a)으로부터 결정면 {111}을 따라 뻗어나가는 균열(25b)이 많이 발생한다.
다른 한편, 결정 방위 <100>을 따르는 직선형의 영역에, 평면에서 볼 때, 이 직선형의 영역이 연장되는 방향과 직교하는 방향을 따라 나란히 늘어서도록 복수의 개질 영역(25a)이 형성되면, 이 복수의 개질 영역(25a) 각각으로부터 결정면 {N10}(N은 0을 제외한 10 이하의 자연수) 중 상기 직선형의 개질 영역(25a)이 연장되는 방향에 평행한 결정면을 따라 뻗어나가는 균열(25b)이 많이 발생한다.
예컨대 상술한 것과 같이, 결정 방위 [010](X축 방향)을 따르는 직선형의 영역에, 평면에서 볼 때, 이 직선형의 영역이 연장되는 방향과 직교하는 방향(Y축 방향)을 따라 나란히 늘어서도록 복수의 개질 영역(25a)이 형성되면, 이 복수의 개질 영역(25a) 각각으로부터 결정면 {N10}(N은 0을 제외한 10 이하의 자연수) 중 결정 방위 [010]에 평행한 결정면을 따라 뻗어나가는 균열(25b)이 많아진다.
구체적으로는 이와 같이 복수의 개질 영역(25a)이 형성되는 경우에는, 하기 수학식 1 및 수학식 2로 나타내는 결정면에 있어서 균열(25b)이 뻗어나가기 쉽게 된다.
Figure pat00001
Figure pat00002
그런데, 결정면 (100)과 결정면 {N10} 중 결정 방위 [010]에 평행한 결정면이 이루는 예각의 각도는 0°보다 크고 45° 이하이다. 이에 대하여, 결정면 (100)과 결정면 {111}이 이루는 예각의 각도는 약 54.7°이다.
그 때문에, 결정 방위 [010]을 따라 레이저빔(LA)이 조사되는 경우(전자의 경우)에는, 결정 방위 [011]을 따라 레이저빔(LA)이 조사되는 경우(후자의 경우)와 비교하여, 분리층(25)이 폭 넓게 또한 얇게 되기 쉽다.
그러므로, 도 10에 도시하는 분리층(25)(개질 영역(25a) 및 균열(25b)을 포함한다)에 있어서의, 폭(B) 및 두께(C)의 비의 값(B/C)은, 전자의 경우가 후자의 경우보다도 커진다.
결정 방위 [010](제1 방향)을 따라, 웨이퍼(11) 외주부의 일단에서부터 타단까지 레이저빔(LA)을 조사한 후, 집광점(P1∼P5)과 웨이퍼(11)를 상대적으로 인덱싱 이송한다(인덱싱 이송 단계 S34).
인덱싱 이송 단계 S34에서는, 결정면 (100)에 평행하며 또한 결정 방위 [010](제1 방향, X축 방향)과 직교하는 결정 방위 [001](제2 방향, Y축 방향)을 따라 미리 정해진 이송량만큼 척 테이블(26)을 인덱싱 이송한다.
이송량은 예컨대 상기한 분리층(25)의 폭(B) 이상으로 한다. 분리층(25)의 폭(B)이 250 ㎛ 이상 280 ㎛ 이하의 미리 정해진 길이인 경우, 이송량은 예컨대 520 ㎛ 이상 530 ㎛ 이하의 소정치로 설정된다.
이어서, 개질 영역 형성 단계 S32를 다시 행한다(도 8의 라인 25c2 참조). 도 11은 1번째 및 2번째의 개질 영역 형성 단계 S32에서 형성된 분리층(25)을 도시하는 웨이퍼(11)의 일부의 단면도이다.
2번째의 개질 영역 형성 단계 S32에서는, 1번째의 개질 영역 형성 단계 S32에서 형성된 분리층(25)(분리층(25-1))과 대략 평행하고, 분리층(25-1)과 대략 동일한 깊이 위치이며 또한 Y축 방향에 있어서 분리층(25-1)으로부터 떨어진 분리층(25)(분리층(25-2))이 형성된다.
이와 같이 하여, 각각 X축 방향의 일단에서부터 타단까지 연신(延伸)하는 복수의 분리층(25-1, 25-2) 등을, Y축 방향에 있어서의 일단부에서부터 타단부까지 형성하도록 개질 영역 형성 단계 S32 및 인덱싱 이송 단계 S34를 반복한다. 이에 따라, 미리 정해진 깊이에 있어서의 웨이퍼(11)의 대략 전면에 걸쳐서 분리층(25)을 형성한다.
Y축 방향의 일단부에서부터 타단부까지 분리층(25)을 형성한 후, 분리층(25)을 기점으로 하여 웨이퍼(11)를, 복수의 디바이스(17)를 포함하는 표면 측 웨이퍼(31)와, 이면(11b) 측에 위치하며 디바이스(17)를 포함하지 않는 이면 측 웨이퍼(33)로 분리한다(분리 단계 S40).
분리 단계 S40에서는 분리 장치(60)를 이용한다(도 12 참조). 분리 장치(60)는 원판형의 척 테이블(62)을 갖는다. 척 테이블(62)의 상면에는, 미리 정해진 깊이의 환상의 홈(도시하지 않음)이 형성되어 있고, 이 홈의 바닥면에는 개구가 형성되어 있다.
홈의 바닥면에 위치하는 개구는, 미리 정해진 유로를 통해 진공 펌프 등의 흡인원(도시하지 않음)에 연통되어 있기 때문에, 흡인원을 동작시키면 개구 및 홈을 통해 척 테이블(62)의 상면에는 부압이 전달된다.
그러므로, 척 테이블(62)의 상면은, 보호 테이프(19a)를 통해 웨이퍼(11)를 흡인 유지하는 유지면(62a)으로서 기능한다. 척 테이블(62)의 하부에는, 유지면(62a)의 중심을 지나 연직 방향과 대략 평행한 회전축(62b) 둘레에서 척 테이블(62)을 회전시키기 위한 모터 등의 회전 구동원(도시하지 않음)이 마련되어 있다.
척 테이블(62)의 근방에는 쐐기부(64)가 마련되어 있다. 쐐기부(64)는 비교적 예리한 일단부(64a)를 갖는다. 일단부(64a)는 유지면(62a)의 직경 방향 내측을 향하도록 배치되어 있다. 또, 쐐기부(64) 대신에 바늘, 핀 등의 예리한 첨두체(尖頭體)를 이용하여도 좋다.
또한, 유지면(62a)의 위쪽에는, 도 14의 (A)에 도시하는 것과 같이, 흡인 유닛(66)이 마련되어 있다. 흡인 유닛(66)은 원주형의 하우징(68)을 갖는다. 하우징(68)의 상부에는 예컨대 나사식의 승강 기구(도시하지 않음)가 연결되어 있다. 이 승강 기구를 동작시킴으로써 흡인 유닛(66)은 승강한다.
하우징(68)의 하단부에는 웨이퍼(11)보다도 대직경의 원판형의 흡인부(70)가 고정되어 있다. 흡인부(70)의 하면에는 각각 원형의 복수의 흡인구(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 각 흡인구는, 흡인부(70)의 내부에 형성된 유로를 통해 진공 펌프 등의 흡인원(도시하지 않음)에 연통되어 있다.
흡인원을 동작시키면 흡인구에는 부압이 전달된다. 이에 따라, 흡인부(70)의 하면은 웨이퍼(11)를 흡인 유지하는 유지면(70a)으로서 기능한다. 이어서, 도 12부터 도 14의 (B)를 참조하여 분리 단계 S40에 관해서 설명한다.
우선, 이면(11b)이 위쪽으로 노출되도록 웨이퍼 유닛(21)을 유지면(62a) 상에 배치한다. 이어서, 보호 테이프(19a)를 통해 표면(11a) 측을 유지면(62a)에서 흡인 유지한다. 그리고, 쐐기부(64)의 일단부(64a)를 분리층(25)에 대응하는 높이 위치에 위치시킨다.
단, 일단부(64a)의 높이 위치는, 분리층(25) 근방이면 되며, 반드시 분리층(25)과 완전히 동일한 높이 위치가 아니라도 좋다. 또, 웨이퍼(11)의 측면에 대하여 대략 수직인 외력이 인가되도록 쐐기부(64)의 방향이 조정된다.
그 후, 척 테이블(62)의 둘레 방향을 따라서 척 테이블(62)과 쐐기부(64)를 상대적으로 회전시키면서, 작업자가 쐐기부(64)의 일단부(64a)를 웨이퍼(11)의 외주 측면으로 밀어 넣음으로써 웨이퍼(11)에 외력을 부여한다.
도 12는 분리 단계 S40에 있어서 웨이퍼(11)에 외력을 부여하는 모습을 도시하는 도면이다. 또, 도 12에서는 편의상 보호 테이프(19a) 및 프레임(19b)을 생략했다.
외력의 부여에 의해, 분리층(25)의 균열(25b)이 뻗어나가 균열(25b)끼리 이어진다(도 13 참조). 도 13은 균열(25b)들이 이어진 상태의 분리층(25)을 도시하는 웨이퍼(11)의 일부의 단면도이다.
이어서, 흡인 유닛(66)을 강하시켜 유지면(70a)을 이면(11b)에 접촉시킨다. 그리고, 이면(11b) 측을 유지면(70a)으로 흡인 유지한 후, 흡인 유닛(66)을 상승시킨다(도 14의 (A) 참조). 웨이퍼(11)는, 분리층(25)을 기점으로 하여, 표면 측 웨이퍼(31)와 이면 측 웨이퍼(33)로 분리한다(분리 단계 S40)(도 14의 (B) 참조).
도 14의 (A)는 분리 단계 S40을 도시하는 일부 단면 측면도이고, 도 14의 (B)는 분리 단계 S40 후의 표면 측 웨이퍼(31) 및 이면 측 웨이퍼(33)를 도시하는 일부 단면 측면도이다. 또, 도 14의 (A) 및 도 14의 (B)에서는 편의상 보호 테이프(19a) 및 프레임(19b)을 생략했다.
그런데, 분리 단계 S40에서는, 쐐기부(64) 등을 이용하여 웨이퍼(11)에 외력을 부여하는 대신에, 웨이퍼(11)에 초음파 진동을 부여함으로써, 표면(11a) 또는 이면(11b)을 따라 균열(25b)들을 잇더라도 좋다.
예컨대 표면(11a) 측이 흡인 유지된 웨이퍼(11)에 대하여, 초음파 진동자를 갖는 원판형의 진동 부재(도시하지 않음)를 이면(11b) 측에 근접시킨다. 그리고, 순수 등의 액체를 노즐(도시하지 않음)로부터 이면(11b) 측에 미리 정해진 유량으로 공급함과 더불어, 액체를 통해 진동 부재로부터 웨이퍼(11)에 초음파 진동을 부여한다.
분리 단계 S40 후, 표면 측 웨이퍼(31)의 표면(11a)과는 반대측에 위치하는 분리면(제3 면)(31a) 측을 연삭한다(연삭 단계 S50). 연삭 단계 S50에서는 연삭 장치(72)를 이용한다(도 15 참조).
연삭 장치(72)는 원판형의 척 테이블(74)을 갖는다. 척 테이블(74)은, 비다공질의 세라믹스로 형성된 원판형의 프레임체를 갖는다. 프레임체의 중앙부에는 원판형의 오목부(도시하지 않음)가 형성되어 있다.
이 오목부에는 세라믹스로 형성된 원판형의 다공질판이 고정되어 있다. 프레임체에는 미리 정해진 유로(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 미리 정해진 유로를 통해, 이젝터 등의 흡인원(도시하지 않음)으로부터 다공질판의 상면에는 부압이 전달된다.
다공질판의 상면은 외주부와 비교하여 중앙부가 약간 돌출한 원추형이다. 다공질판의 원형의 상면과 프레임체의 환상의 상면은, 대략 면일(面一)로 되어 있고, 웨이퍼(11)를 흡인 유지하기 위한 대략 평탄한 유지면으로서 기능한다.
척 테이블(74)의 하부에는, 척 테이블(74)을 회전 가능하게 지지하는 원환형이면서 또한 평판형인 테이블 베이스(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 또한, 테이블 베이스의 하부에는, 척 테이블(74)의 기울기를 조정하는 기울기 조정 기구(도시하지 않음)가 마련되어 있다.
더욱이, 척 테이블(74)의 하부에는 회전축(74a)(도 15에서는 1점쇄선으로 나타낸다)이 연결되어 있다. 회전축(74a)에는 풀리, 벨트 등을 통해 모터 등의 회전 구동원(도시하지 않음)이 연결되어 있다. 회전 구동원을 동작시키면 척 테이블(74)은 회전축(74a)의 둘레로 회전한다.
척 테이블(74)의 위쪽에는 연삭 유닛(76)이 배치되어 있다. 연삭 유닛(76)은, 긴 쪽 길이부가 연직 방향에 대략 평행하게 배치된 원통형의 스핀들 하우징(도시하지 않음)을 갖는다.
스핀들 하우징에는, 미리 정해진 방향(예컨대 연직 방향)을 따라 연삭 유닛(76)을 이동시키는 볼나사식의 가공 이송 기구(도시하지 않음)가 연결되어 있다. 또한, 스핀들 하우징에는, 원주형 스핀들(78)의 일부가 회전할 수 있게 수용되어 있다.
스핀들(78)의 상단부의 근방에는 모터 등의 회전 구동원이 마련되어 있다. 스핀들(78)의 하단부에는 원판형 마운트(80)가 고정되어 있다. 마운트(80)의 하면 측에는 원환형의 연삭 휠(82)이 장착되어 있다.
연삭 휠(82)은 알루미늄 합금으로 형성된 베이스(84)를 갖는다. 베이스(84)의 상면 측은 마운트(80)에 접하도록 배치된다. 베이스(84)의 하면 측에는, 복수의 연삭 지석(86)이 베이스(84)의 둘레 방향을 따라 대략 등간격으로 배치되어 있다.
각 연삭 지석(86)은, 예컨대 금속, 세라믹스, 수지 등의 결합재와, 다이아몬드, cBN(cubic Boron Nitride) 등의 지립을 갖는다. 평균 입경이 비교적 큰 지립은 조연삭(粗硏削) 지석에 사용되고, 평균 입경이 비교적 작은 지립은 마무리 연삭 지석에 사용된다.
스핀들(78)을 회전시키면, 복수의 연삭 지석(86)의 하면의 궤적에 의해 원환형의 연삭면이 형성된다. 연삭면은 스핀들(78)의 긴 길이 방향과 직교하는 평면이 된다. 도 15는 연삭 단계 S50을 도시하는 도면이다. 또, 도 15에서는 편의상 보호 테이프(19a) 및 프레임(19b)을 생략했다.
연삭 단계 S50에서는, 우선 보호 테이프(19a)를 통해 표면 측 웨이퍼(31)의 표면(11a) 측을 척 테이블(74)의 유지면으로 흡인 유지한다. 이어서, 척 테이블(74)의 유지면의 일부가 연삭 휠(82)의 연삭면과 대략 평행하게 되도록 테이블 베이스를 기울인다.
이 상태에서, 회전축(74a)을 중심으로 하여 척 테이블(74)을 미리 정해진 회전 속도(예컨대 200 rpm)로 회전시키고, 연삭 휠(82)을 미리 정해진 회전 속도(예컨대 3000 rpm)로 회전시킨다.
또한, 연삭액 공급 노즐(도시하지 않음)로부터 순수 등의 연삭액을, 연삭면과 분리면(31a)의 접촉 영역에 공급하면서, 연삭 유닛(76)을 미리 정해진 가공 이송 속도(예컨대 1.0 ㎛/s)로 아래쪽으로 이동(즉, 가공 이송)한다.
연삭면이 분리면(31a) 측에 접촉함으로써 분리면(31a) 측이 연삭된다. 연삭면이 전술한 분할 기점(23)에 달할 때까지 분리면(31a) 측을 연삭하여 평탄화함과 더불어, 표면 측 웨이퍼(31)를 복수의 디바이스 칩(35)으로 분할한다(도 16 참조). 도 16은 복수의 디바이스 칩(35)을 도시하는 사시도이다.
본 실시형태의 연삭 단계 S50에서는, 연삭 지석(86)으로서 조연삭 지석을 갖는 하나의 연삭 유닛(76)(즉, 조연삭 유닛)으로 분리면(31a) 측을 조연삭한 후, 연삭 지석(86)으로서 마무리 연삭 지석을 갖는 다른 연삭 유닛(76)(즉, 마무리 연삭 유닛)으로 분리면(31a) 측을 마무리 연삭한다.
표면 측 웨이퍼(31)의 분리층(25) 측(즉, 분리면(31a) 측)을 연삭하면, 표면 측 웨이퍼(31)를 복수의 디바이스 칩(35)으로 분할할 수 있다. 추가로, 마무리 연삭 후, 연마 유닛(도시하지 않음)을 이용하여 분리면(31a) 측을 연마하여도 좋다.
연마 유닛은 스핀들(78)과 스핀들(78)의 하단부에 장착된 연마 패드를 갖는다. 조연삭 및 마무리 연삭에 더하여 연마를 행함으로써, 연마를 행하지 않는 경우와 비교하여, 디바이스 칩(35)의 항절강도를 향상시킬 수 있다.
본 실시형태에서는, 분리층(25)이 이면(11b)보다도 표면(11a) 측에 형성되어 있기 때문에, 이면(11b)으로부터 웨이퍼(11)를 연삭하는 경우와 비교하여, 웨이퍼(11)의 연삭량을 저감할 수 있다. 아울러, 이면 측 웨이퍼(33)를 새로운 단결정 실리콘 웨이퍼로서 재이용할 수 있다.
그런데, 가령 분리층 형성 단계 S30 후에, 분할 기점 형성 단계 S20을 행하는 경우에는, 이면(11b) 측에 분리층(25)을 형성한 후에, 표면(11a) 측에 분할 기점(23)을 형성하게 된다.
이 경우, 이면(11b) 측의 분리층(25)에 의해 레이저빔(LA)이 산란되는 것을 피하기 위해서, 우선 분리층 형성 단계 S30에서 표면(11a) 측을 유지면(26a)으로 흡인 유지하여 이면(11b) 측에 분리층(25)을 형성한다.
그리고, 이어지는 분할 기점 형성 단계 S20에서는, 이면(11b) 측을 유지면(26a)으로 흡인 유지하여, 분리층(25)보다도 표면(11a) 측에 분할 기점(23)을 형성할 필요가 있다. 그 때문에, 분리층 형성 단계 S30 후, 또한 분할 기점 형성 단계 S20 전에, 표면(11a) 측으로부터 보호 테이프(19a)를 벗겨내어, 웨이퍼(11)를 반전시킬 필요가 있다.
이에 대하여, 본 실시형태에서는, 분할 기점 형성 단계 S20 후에 분리층 형성 단계 S30을 행하기 때문에, 연삭 단계 S50까지 보호 테이프(19a)를 그대로 이용하여 가공을 진행시킬 수 있다고 하는 이점이 있다.
그런데, 전술한 가공 방법에서는, 결정 방위 [010]을 따르는 직선형의 영역에 분기된 레이저빔(LA)을 조사함으로써, 평면에서 볼 때, 이 직선형의 영역이 연장되는 방향과 직교하는 방향을 따라 나란히 늘어서도록 복수의 개질 영역(25a)을 형성한다.
이 경우, 복수의 개질 영역(25a) 각각으로부터 결정면 {N10}(N은 0을 제외한 10 이하의 자연수) 중 단결정 실리콘의 결정 방위 [010]에 평행한 결정면을 따라 뻗어나가는 균열(25b)이 많아진다.
이에 따라, 전술한 가공 방법에서는, 웨이퍼(11)의 결정 방위 [011]을 따라 레이저빔(LA)이 조사되는 경우와 비교하여, 분리층(25)을 폭 넓게 또한 얇게 할 수 있다. 그 결과, 웨이퍼(11)로부터 디바이스 칩(35)을 제조할 때에, 레이저 가공에 드는 시간의 단축 및 연삭 등으로 제거되는 단결정 실리콘의 양의 저감으로 이어진다.
또한, 전술한 웨이퍼(11)의 가공 방법은 본 발명의 일 양태이며, 본 발명은 전술한 방법에 한정되지 않는다. 예컨대 웨이퍼(11)는 도 1 및 도 2 등에 도시하는 것에 한정되지 않는다.
구체적으로 본 발명에서는, 외주부에 배향 플랫(orientation flat)이 형성된 단결정 실리콘 웨이퍼를 가공하여도 좋다. 외주부에 노치(13) 및 배향 플랫의 어느것도 형성되어 있지 않은 단결정 실리콘 웨이퍼를 가공하여도 좋다.
또한, 본 발명에 이용되는 레이저 가공 장치의 구조는 전술한 레이저 가공 장치(2)의 구조에 한정되지 않는다. 예컨대 본 발명은, 레이저빔 조사 유닛(42)의 조사 헤드(52) 등을 X축 방향 및/또는 Y축 방향을 따라 이동시키는 수평 이동 기구가 마련되어 있는 레이저 가공 장치를 이용하여 실시되어도 좋다.
즉, 본 발명에서는, 웨이퍼(11)를 유지하는 척 테이블(26)과 레이저빔(LA)을 출사하는 조사 헤드(52)가 X축 방향 및 Y축 방향 각각을 따라 상대적으로 이동할 수 있으면 되고, 이를 위한 구조에 한정은 없다.
또한, 본 발명에서는, 분리층 형성 단계 S30에 있어서 레이저빔(LA)이 조사되는 웨이퍼(11) 내부의 직선형 영역은, 결정 방위 [010]을 따른 직선형 영역에 한정되지 않는다.
예컨대 본 발명에서는, 결정 방위 [001]을 따르는 직선형의 영역에 레이저빔(LA)이 조사되어도 좋다. 또, 이 경우, 하기 수학식 3 및 수학식 4로 나타내는 결정면에 있어서 균열(25b)이 뻗어나가기 쉽게 된다.
Figure pat00003
Figure pat00004
더욱이, 본 발명에서는, 평면에서 볼 때, 결정 방위 [010] 또는 결정 방위 [001]로부터 약간 기울어진 방향을 따르는 직선형의 영역에 레이저빔(LA)이 조사되어도 좋다. 이 점에 관해서 도 17을 참조하여 설명한다.
도 17은 각각이 다른 결정 방위를 따르는 직선형의 영역에 레이저빔(LA)을 조사했을 때에, 웨이퍼(11)의 내부에 형성되는 분리층(25)의 폭(B)(도 10 참조)을 나타내는 그래프이다.
그래프의 횡축은, 웨이퍼(11)의 평면에서 볼 때, 결정 방위 [011]에 직교하는 직선형의 영역(기준 영역)이 연장되는 방향과, 측정 대상이 되는 직선형의 영역(측정 영역)이 연장되는 방향이 이루는 각의 각도를 나타내고 있다.
즉, 결정 방위 [001]을 따르는 직선형의 영역이 측정 대상이 되는 경우, 이 그래프의 횡축의 값이 45°가 된다(도 2의 45° 참조). 마찬가지로 결정 방위 [010]을 따르는 직선형의 영역이 측정 대상이 되는 경우, 이 그래프의 횡축의 값이 135°가 된다(도 2의 135° 참조).
도 17에 도시하는 그래프의 종축은, 측정 영역에 레이저빔(LA)을 조사함으로써 측정 영역에 형성되는 분리층(25)의 폭(B)을, 기준 영역에 레이저빔(LA)을 조사함으로써 기준 영역에 형성되는 분리층(25)의 폭(B)으로 나눴을 때의 값을 나타낸다.
도 17에 도시하는 것과 같이, 측정 영역에 있어서의 분리층(25)의 폭(B)은, 기준 영역이 연장되는 방향과 측정 영역이 연장되는 방향이 이루는 각의 각도가 40° 이상 50°이하 또는 130° 이상 140° 이하일 때 비교적 넓어진다.
즉, 분리층(25)의 폭(B)은, 결정 방위 [001] 또는 결정 방위 [010]뿐만 아니라, 이들 결정 방위와의 사이에서 형성되는 예각의 각도가 5° 이하인 방향을 따르는 직선형의 영역에 레이저빔(LA)을 조사했을 때에 비교적 넓어진다.
그 때문에, 본 발명에서는, 결정면 (100)에 평행하며 또한 결정 방위 [001] 또는 결정 방위 [010]으로부터 5° 이하 기울어진 방향을 따르는 직선형의 영역에 레이저빔(LA)이 조사되어도 좋다.
그런데, 분리층 형성 단계 S30에서는, 개질 영역 형성 단계 S32 및 인덱싱 이송 단계 S34를 반복하여 웨이퍼(11)의 내부의 Y축 방향에 있어서의 일단부에서부터 타단부까지 분리층(25)을 형성한 후에, 재차 웨이퍼(11) 내부의 대략 동일한 깊이 위치에 있어서, Y축 방향에 있어서의 일단부에서부터 타단부까지 분리층(25)을 형성하여도 좋다.
이와 같이, 여러 번의 분리층 형성 단계 S30을 행함으로써, 1회의 분리층 형성 단계 S30을 행하는 경우와 비교하여, 분리층(25)에 포함되는 개질 영역(25a) 및 균열(25b) 각각의 밀도가 증가한다. 그러므로, 분리 단계 S40에 있어서, 표면 측 웨이퍼(31)와 이면 측 웨이퍼(33)의 분리가 용이하게 된다.
또한, 여러 번의 분리층 형성 단계 S30을 행하는 경우에는, 분리층(25)에 포함되는 균열(25b)이 더욱 뻗어나가, 1회의 분리층 형성 단계 S30을 행하는 경우와 비교하여, 분리층(25)의 폭(B)(도 10 참조)이 넓어진다.
그러므로, 여러 번의 분리층 형성 단계 S30을 행하는 경우에는, 1회의 분리층 형성 단계 S30을 행하는 경우와 비교하여, 인덱싱 이송 단계 S34에서의 Y축 방향에 있어서의 조사 헤드(52)와 척 테이블(26)의 상대적인 이동 거리(인덱스)를 길게 할 수 있다.
또한, 분리층 형성 단계 S30에서는, 개질 영역 형성 단계 S32 후 또한 인덱싱 이송 단계 S34 전에, 재차 개질 영역 형성 단계 S32를 실시하여도 좋다. 즉, 이미 분리층(25)이 형성되어 있는 직선형의 영역에 대하여, 분리층(25)을 재차 형성하도록 레이저빔(LA)을 조사하여도 좋다.
이러한 경우도, 분리 단계 S40에 있어서의 표면 측 웨이퍼(31)와 이면 측 웨이퍼(33)의 분리가 용이하게 되고, 인덱싱 이송 단계 S34에서의 인덱스를 길게 할 수 있다.
이어서, 분할 기점 형성 단계 S20을 절삭 가공으로 행하는 제2 및 제3 실시형태에 관해서 설명한다. 절삭 가공에는 도 18에 도시하는 절삭 장치(90)를 사용한다. 절삭 장치(90)는 원판형의 척 테이블(92)을 갖는다.
척 테이블(92)은 웨이퍼(11)를 흡인 유지하는 유지면(92a)을 갖는다. 또, 척 테이블(92)의 형상, 구조, 기능 등은, 도 4에 도시하는 척 테이블(26)과 동일하기때문에, 상세한 설명을 생략한다.
척 테이블(92)의 바닥부에는, 모터 등의 회전 구동원(도시하지 않음)이 연결되어 있고, 척 테이블(92) 및 회전 구동원은, X축 이동판(도시하지 않음)에 지지된 상태에서, 볼나사식의 X축 이동 기구(도시하지 않음)에 의해, X축 방향을 따라 이동할 수 있다.
척 테이블(92)의 위쪽에는 절삭 유닛(94)이 배치되어 있다. 절삭 유닛(94)은 긴 쪽 길이부가 Y축 방향을 따라 배치된 통형의 스핀들 하우징(96)을 갖는다. 스핀들 하우징(96)은, 각각 볼나사식의 Y축 이동 기구 및 Z축 이동 기구(모두 도시하지 않음)에 의해, Y축 및 Z축 방향을 따라 이동할 수 있다.
또한, 스핀들 하우징(96)의 측부에는, 도 4의 촬상 유닛(56)과 같은 촬상 유닛(도시하지 않음)이 배치되어 있다. 스핀들 하우징(96)에는 원주형 스핀들(98)의 일부가 회전할 수 있게 수용되어 있다.
스핀들(98)은 긴 쪽 길이부가 Y축 방향을 따라 배치되어 있다. 스핀들(98)의 일단부 근방에는 모터 등의 회전 구동원(도시하지 않음)이 마련되어 있다. 스핀들(98)의 타단부는 스핀들 하우징(96)으로부터 돌출되어 있고, 돌출된 선단부에는 절삭 블레이드(100)가 장착되어 있다.
절삭 가공에 의한 분할 기점 형성 단계 S20은, 예컨대 유지 단계 S10 후 또한 분리층 형성 단계 S30 전에 실시된다(제2 실시형태). 절삭 가공을 실시하는 경우에는, 우선 이면(11b) 측이 보호 테이프(19a)를 통해 프레임(19b)(도 18에서 도시하지 않음)으로 지지된 웨이퍼 유닛(41)을 형성한다.
그리고, 표면(11a) 측이 위쪽으로 노출되도록 보호 테이프(19a)를 통해 이면(11b) 측을 유지면(92a)으로 흡인 유지한다. 이어서, 하나의 분할 예정 라인(15)이 X축 방향과 대략 평행하게 되도록 척 테이블(92)의 방향을 조정한다.
그리고, 유지면(92a)의 외측에 있어서, 절삭 블레이드(100)를 미리 정해진 회전 속도로 회전시킴과 더불어, 절삭 블레이드(100)의 바닥부를, 표면(11a)으로부터 마무리 두께(11c)에 대응하는 깊이 위치에 배치한다.
이 상태에서, 척 테이블(92)을 미리 정해진 가공 이송 속도로 X축 방향을 따라 가공 이송함으로써, 하나의 분할 예정 라인(15)을 따라, 표면(11a)으로부터 마무리 두께(11c)에 대응하는 깊이를 갖는 절삭 홈(11e)을 형성한다. 이 절삭 홈(11e)은 분할 기점(23)으로서 기능한다.
도 18은 표면(11a) 측을 절삭 가공하는 모습을 도시하는 일부 단면 측면도이다. 또, 절삭 홈(11e)은 하프 컷트 홈이라고도 불리지만, 반드시 웨이퍼(11)의 딱 두께의 반인 깊이를 갖는다는 것은 아니다.
본 실시형태의 절삭 홈(11e)은, 이면(11b)에 달하지 않는 깊이를 갖고, 웨이퍼(11)의 두께와 비교하여 얕은 홈이다. 또, 절삭 시에는, 가공점 근방에 순수 등의 절삭수(도시하지 않음)를 미리 정해진 유량으로 공급한다. 절삭 시의 가공 조건은 예컨대 다음과 같이 설정한다.
스핀들 회전수: 30,000 rpm
가공 이송 속도: 1.0 mm/s 이상 20 mm/s 이하의 소정치
절삭수의 유량: 0.5 L/min 이상 1.5 L/min 이하의 소정치
하나의 분할 예정 라인(15)을 따라 절삭 홈(11e)을 형성한 후, 절삭 유닛(94)을 인덱싱 이송하고, 절삭 홈(11e)이 형성된 분할 예정 라인(15)에 인접하는 다른 분할 예정 라인(15)을 따라 마찬가지로 절삭 홈(11e)을 형성한다. 이와 같이 하여, 한 방향을 따르는 모든 분할 예정 라인(15)을 따라 절삭 홈(11e)을 형성한다.
그 후, 척 테이블(92)을 90° 회전시킨다. 그리고, 한 방향과 직교하는 다른 방향을 따르는 모든 분할 예정 라인(15)을 따라 마찬가지로 절삭 홈(11e)을 형성한다. 분할 기점 형성 단계 S20 후, 표면(11a) 측에 보호 테이프(19a)가 접착된 웨이퍼 유닛(21)을 형성한다.
그리고, 분리층 형성 단계 S30에 있어서, 절삭 홈(11e)의 바닥부보다도 이면(11b) 측에 레이저빔(LA)의 집광점을 위치시켜 분리층(25)을 형성한다. 분리층 형성 단계 S30에서는, 표면(11a) 측에 보호 테이프(19a)가 접착된 웨이퍼 유닛(21)을 형성한다.
그리고, 절삭 홈(11e)의 바닥부보다도 이면(11b) 측에 레이저빔(LA)의 집광점을 위치시켜 분리층(25)을 형성한다. 분리층 형성 단계 S30 후, 분리 단계 S40 및 연삭 단계 S50을 순차 행한다. 도 19의 (A)는 제2 실시형태에 따른 가공 방법의 흐름도이다.
이에 대하여, 제3 실시형태에서는, 유지 단계 S10 및 분리층 형성 단계 S30 후, 절삭 가공에 의한 분할 기점 형성 단계 S35를 행한다. 도 19의 (B)는 제3 실시형태에 따른 가공 방법의 흐름도이다.
또, 제3 실시형태의 분할 기점 형성 단계 S35에서는, 절삭 홈(11e)의 바닥부가 분리층(25)보다도 표면(11a) 측에 위치하도록 절삭 홈(11e)을 형성한다. 즉, 분리층(25)은 분할 기점(23)보다도 이면(11b) 측에 대응하는 깊이 위치에 형성된다.
제2 및 제3 실시형태에 따른 가공 방법에서도, 분리 단계 S40 후의 연삭 단계 S50에서 표면 측 웨이퍼(31)의 분리층(25) 측을 연삭하면, 표면 측 웨이퍼(31)를 복수의 디바이스 칩(35)으로 분할할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(11)의 이면(11b)으로부터 웨이퍼(11)를 연삭하는 경우와 비교하여, 웨이퍼(11)의 연삭량을 저감할 수 있다.
이어서, 분할 기점 형성 단계 S20을 어블레이션 가공으로 행하는 제4 및 제5 실시형태에 관해서 설명한다. 어블레이션 가공에는 도 20에 도시하는 레이저 가공 장치(102)를 사용한다.
레이저 가공 장치(102)는, 도 4에 도시한 레이저 가공 장치(2)와 비교하여, 레이저빔 조사 유닛(42)과는 다른 레이저빔 조사 유닛(104)을 갖는데, 레이저빔 조사 유닛(104) 이외에는 레이저 가공 장치(2)와 대략 동일하다.
레이저빔 조사 유닛(104)은 베이스(4)에 고정된 레이저 발진기(44)를 갖는다. 레이저 발진기(44)는 Nd:YAG 또는 Nd:YVO4로 형성된 로드형의 레이저 매질을 갖는다.
레이저 발진기(44)로부터 출사된 펄스형의 레이저빔은, 파장 변환부(도시하지 않음), 감쇠기(46) 등을 거쳐 조사 헤드(52)로부터 유지면(26a)에 조사된다. 파장 변환부는 예컨대 레이저빔의 고조파를 발생시키는 비선형 광학 결정을 갖는다.
파장 변환부는, 레이저 발진기(44)로부터 출사되는 기본 파장의 펄스형의 레이저빔을, 웨이퍼(11)에 흡수되는 파장을 갖는 펄스형의 레이저빔(LB)으로 변환한다. 예컨대 파장 변환부는 기본 파장 1064 nm를 제3 고조파(예컨대 355 nm)로 변환한다. 어블레이션 가공에서의 가공 조건은 예컨대 다음과 같이 설정한다.
레이저빔의 파장: 355 nm
평균 출력: 0.3 W 이상 4.0 W 이하의 소정치
펄스의 반복 주파수: 10 kHz 이상 200 kHz 이하의 소정치
가공 이송 속도: 1.0 mm/s 이상 1000 mm/s 이하의 소정치
패스수: 1 이상 10 이하의 소정수
또한, 레이저빔 조사 유닛(104)은 분기 유닛(48)을 갖지 않는다. 레이저빔(LB)은 분기되지 않고, 집광점은 1점이 된다. 어블레이션 가공에 의한 분할 기점 형성 단계 S20은 예컨대 유지 단계 S10 후 또한 분리층 형성 단계 S30 전에 실시된다(제4 실시형태).
어블레이션 가공을 행하는 경우에는, 우선 이면(11b) 측이 보호 테이프(19a)를 통해 프레임(19b)(도 20에서 도시하지 않음)으로 지지된 웨이퍼 유닛(41)을 형성한다. 그리고, 표면(11a) 측에 대략 균일한 두께의 수용성 수지막(도시하지 않음)을 형성한다.
이어서, 표면(11a) 측이 위쪽에 위치하도록 보호 테이프(19a)를 통해 이면(11b) 측을 유지면(26a)으로 흡인 유지한다. 이어서, 하나의 분할 예정 라인(15)이 X축 방향과 대략 평행하게 되도록 척 테이블(26)의 방향을 조정한다.
그리고, 레이저빔(LB)의 집광점을 표면(11a)과 대략 동일한 높이에 위치시킴과 더불어, 척 테이블(26)을 미리 정해진 가공 이송 속도로 X축 방향을 따라 가공 이송함으로써, 하나의 분할 예정 라인(15)에 따라 표면(11a)으로부터 마무리 두께(11c)에 대응하는 깊이를 갖는 가공 홈(11f)을 형성한다. 이 가공 홈(11f)은 분할 기점(23)으로서 기능한다.
도 20은 표면(11a) 측에 대하여 어블레이션 가공을 실시하는 모습을 도시하는 일부 단면 측면도이다. 하나의 분할 예정 라인(15)을 따라 가공 홈(11f)을 형성한 후, 척 테이블(26)을 인덱싱 이송하여, 가공 홈(11f)이 형성된 분할 예정 라인(15)에 인접하는 다른 분할 예정 라인(15)을 따라 마찬가지로 가공 홈(11f)을 형성한다.
이와 같이 하여, 한 방향을 따르는 모든 분할 예정 라인(15)을 따라 가공 홈(11f)을 형성한다. 그 후, 척 테이블(92)을 90° 회전시킨다. 그리고, 한 방향과 직교하는 다른 방향을 따르는 모든 분할 예정 라인(15)을 따라 마찬가지로 가공 홈(11f)을 형성한다.
이어서, 표면(11a) 측의 수용성 수지막을 스핀 세정에 의해 제거함으로써, 어블레이션 가공 시에 수용성 수지막에 부착된 가공 잔해(debris)를 제거한다. 그 후, 표면(11a) 측을 건조시킴으로써 분할 기점 형성 단계 S20을 종료한다.
분할 기점 형성 단계 S20 후, 표면(11a) 측에 보호 테이프(19a)가 접착된 웨이퍼 유닛(21)을 형성한다. 그리고, 분리층 형성 단계 S30에 있어서, 가공 홈(11f)의 바닥부보다도 이면(11b) 측에 레이저빔(LA)의 집광점을 위치시켜 분리층(25)을 형성한다.
그 후, 분리 단계 S40 및 연삭 단계 S50을 순차 행한다. 도 21의 (A)는 제4 실시형태에 따른 가공 방법의 흐름도이다. 이에 대하여, 제5 실시형태에서는, 유지 단계 S10 및 분리층 형성 단계 S30 후, 어블레이션 가공에 의한 분할 기점 형성 단계 S35를 행한다.
또, 제5 실시형태의 분할 기점 형성 단계 S35에서는, 가공 홈(11f)의 바닥부가 분리층(25)보다도 표면(11a) 측에 위치하도록 가공 홈(11f)을 형성한다. 즉, 분리층(25)은 분할 기점(23)보다도 이면(11b) 측에 대응하는 깊이 위치에 형성된다.
도 21의 (B)은 제5 실시형태에 걸리는 가공 방법의 흐름도이다. 제4 및 제5 실시형태에 따른 가공 방법에서도, 분리 단계 S40 후의 연삭 단계 S50에서 표면 측 웨이퍼(31)의 분리층(25) 측을 연삭하면, 표면 측 웨이퍼(31)를 복수의 디바이스 칩(35)으로 분할할 수 있다.
따라서, 웨이퍼(11)의 이면(11b)으로부터 웨이퍼(11)를 연삭하는 경우와 비교하여 웨이퍼(11)의 연삭량을 저감할 수 있다. 기타, 전술한 실시형태에 따른 구조, 방법 등은, 본 발명의 목적으로 하는 범위를 일탈하지 않는 한, 적절하게 변경하여 실시할 수 있다.
2: 레이저 가공 장치, 4: 베이스, 6: X축 Y축 이동 기구, 8: Y축 가이드 레일, 10: Y축 이동판, 12: 나사축, 14: 모터, 16: X축 가이드 레일, 11: 웨이퍼(단결정 실리콘 웨이퍼), 11a: 표면(제1 면), 11b: 이면(제2 면), 11c: 마무리 두께, 11d: 깊이, 11e: 절삭 홈, 11f: 가공 홈, 13: 노치, 15: 분할 예정 라인, 17: 디바이스, 19a: 보호 테이프, 19b: 프레임, 21: 웨이퍼 유닛, 18: X축 이동판, 20: 나사축, 22: 모터, 24: 테이블 베이스, 23: 분할 기점, 23a: 개질 영역, 23b: 균열, 25, 25-1, 25-2: 분리층, 25a: 개질 영역, 25b: 균열, 25c1, 25c2: 라인, 26: 척 테이블, 26a: 유지면, 26b: 클램프 유닛, 30: 지지 구조, 32: Z축 이동 기구, 34: Z축 가이드 레일, 31: 표면 측 웨이퍼(제1 면 측 웨이퍼), 31a: 분리면(제3 면), 33: 이면 측 웨이퍼(제2 면 측 웨이퍼), 35: 디바이스 칩, 36: Z축 이동판, 38: 모터, 40: 지지구, 41: 웨이퍼 유닛, 42: 레이저빔 조사 유닛, 44: 레이저 발진기, 46: 감쇠기, 48: 분기 유닛, 50: 미러, 52: 조사 헤드, 54: 하우징, 56: 촬상 유닛, 58: 터치 패널, 60: 분리 장치, 62: 척 테이블, 62a: 유지면, 62b: 회전축, 64: 쐐기부, 64a: 일단부, 66: 흡인 유닛, 68: 하우징, 70: 흡인부, 70a: 유지면, 72: 연삭 장치, 74: 척 테이블, 74a: 회전축, 76: 연삭 유닛, 78: 스핀들, 80: 마운트, 82: 연삭 휠, 84: 베이스, 86: 연삭 지석, 90: 절삭 장치, 92: 척 테이블, 92a: 유지면, 94: 절삭 유닛, 96: 스핀들 하우징, 98: 스핀들, 100: 절삭 블레이드, 102: 레이저 가공 장치, 104: 레이저빔 조사 유닛, A: 중심, B: 폭, C: 두께, LA, LB: 레이저빔, P1, P2, P3, P4, P5: 집광점.

Claims (2)

  1. 결정면 {100}에 포함되는 특정 결정면이 각각 노출되도록 형성된, 제1 면과, 상기 제1 면과 반대측에 위치하는 제2 면을 갖고, 상기 제1 면에 격자형으로 설정된 복수의 분할 예정 라인에 의해서 구획된 복수의 영역 각각에 디바이스가 형성된 단결정 실리콘 웨이퍼를 가공하는 가공 방법으로서,
    각 분할 예정 라인을 따라, 적어도 디바이스 칩의 마무리 두께에 대응하는 깊이에, 상기 단결정 실리콘 웨이퍼를 분할하기 위한 분할 기점을 형성하는 분할 기점 형성 단계와,
    상기 단결정 실리콘 웨이퍼를 투과하는 파장을 갖는 펄스형의 레이저빔의 집광점을 상기 단결정 실리콘 웨이퍼의 내부에 위치시키고, 상기 제2 면의 결정면에 평행하며, 또한 결정 방위 <100>와의 사이에서 형성되는 예각의 각도가 5° 이하인 제1 방향을 따라 상기 집광점과 상기 단결정 실리콘 웨이퍼를 상대적으로 이동시켜, 상기 제2 면의 결정면을 따라 상기 분할 기점보다 상기 제2 면 측에 대응하는 깊이에 분리층을 형성하는 분리층 형성 단계와,
    상기 분할 기점 형성 단계 및 상기 분리층 형성 단계 후, 상기 분리층을 기점으로 하여, 상기 단결정 실리콘 웨이퍼를, 상기 제1 면 측에 형성되어 있는 복수의 디바이스를 포함하는 제1 면 측 웨이퍼와, 상기 제2 면 측에 위치하며 디바이스를 포함하지 않는 제2 면 측 웨이퍼로 분리하는 분리 단계를 포함하고,
    상기 분리층 형성 단계는,
    상기 제1 방향을 따라, 상기 레이저빔의 상기 집광점과 상기 단결정 실리콘 웨이퍼를 상대적으로 이동시킴으로써, 개질 영역을 형성하는 개질 영역 형성 단계와,
    상기 제2 면의 결정면에 평행하며, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 상기 집광점과 상기 단결정 실리콘 웨이퍼를 상대적으로 인덱싱 이송하는 인덱싱 이송 단계를 갖고,
    상기 분리층은, 상기 개질 영역과 상기 개질 영역을 기점으로 뻗어나가는 균열을 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 분리 단계 후, 상기 제1 면 측 웨이퍼의 상기 제1 면과는 반대측에 위치하는 제3 면 측을 연삭하고, 상기 제1 면 측 웨이퍼를 복수의 디바이스 칩으로 분할하는 연삭 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 방법.
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