KR20240038594A - 칩의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

(과제) 칩의 품질 저하를 억제하는 것이 가능한 칩의 제조 방법을 제공한다.
(해결 수단) 피가공물을 분할 예정 라인을 따라 복수의 칩으로 분할하는 칩의 제조 방법으로서, 피가공물에 대해 투과성을 가지고, 또한, 제1 집광점 및 제2 집광점에서 집광하는 레이저 빔을, 분할 예정 라인을 따라 제1 집광점 및 제2 집광점을 피가공물의 내부에 위치시킨 상태에서, 분할 예정 라인을 따라 조사하는 것에 의해, 피가공물의 내부에 복수의 개질 영역을 형성하는 개질 영역 형성 단계와, 피가공물에 외력을 부여하는 것에 의해, 개질 영역을 분할 기점으로 하여 피가공물을 분할 예정 라인을 따라 개개의 칩으로 분할하는 분할 단계를 포함하고, 개질 영역 형성 단계에서는, 제1 집광점이 위치된 영역에 개질 영역을 형성함과 함께, 제2 집광점을 피가공물에 형성되어 있는 다른 개질 영역과 중첩되도록 위치시킨 상태에서 레이저 빔을 조사한다.

Description

칩의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING CHIP}
본 발명은, 피가공물을 복수의 칩으로 분할하는 칩의 제조 방법에 관한 것이다.
디바이스 칩의 제조 프로세스에서는, 서로 교차하는 복수의 분할 예정 라인(스트리트)에 의해 구획된 복수의 영역에 각각 디바이스가 형성된 웨이퍼가 사용된다. 이 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라 분할하는 것에 의해, 디바이스를 구비하는 칩(디바이스 칩)이 얻어진다. 디바이스 칩은, 휴대 전화, 퍼스널 컴퓨터 등의 다양한 전자 기기에 내장된다.
웨이퍼의 분할에는, 환형의 절삭 블레이드로 웨이퍼를 절삭하는 절삭 장치가 이용된다. 또한, 최근에는, 레이저 가공에 의해 웨이퍼를 분할하는 프로세스의 개발도 진행되고 있다. 예를 들어, 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 레이저 빔을 웨이퍼의 내부에서 집광시키면서 분할 예정 라인을 따라 주사하는 것에 의해, 웨이퍼의 내부에 개질층(변질층)을 분할 예정 라인을 따라 형성하는 수법이 제안되어 있다(특허문헌 1 참조).
개질층의 형성 공정에서는, 웨이퍼의 내부에 복수의 개질 영역이 분할 예정 라인을 따라 소정의 간격으로 형성됨과 함께, 각 개질 영역으로부터 균열(크랙)이 신전된다. 그리고, 웨이퍼의 개질 영역 또는 크랙이 형성된 영역은, 다른 영역보다 연약해진다. 그 때문에, 웨이퍼에 외력을 부여하면, 개질 영역 및 균열이 분할 기점으로서 기능하여, 웨이퍼가 분할 예정 라인을 따라 분할된다.
그러나, 개질 영역에서 발생하는 균열은 불규칙하게 신전되어, 반드시 분할 예정 라인을 따라 형성된다고는 할 수 없다. 그 때문에, 개질층이 형성된 웨이퍼에 외력을 부여했을 때, 랜덤하게 형성된 균열에 의해 웨이퍼의 파단이 의도하지 않은 방향으로 유도되어 버리는 경우가 있다. 이에 의해, 웨이퍼가 분할 예정 라인을 따라 적절히 분할되지 않아, 칩의 품질이 저하될 우려가 있다.
따라서, 레이저 빔을 분기시켜 웨이퍼에 조사하는 것에 의해, 2개의 개질 영역을 동시에 형성하면서, 각 개질 영역으로부터 신전되는 균열을 서로 연결시키도록 개질층을 형성하는 수법이 제안되어 있다(특허문헌 2 참조). 이 수법을 이용하면, 개질 영역에서 발생한 균열이 분할 예정 라인을 따라서 신전하도록 유도된다. 이에 의해, 웨이퍼가 분할 예정 라인을 따라 분할되기 쉬워져, 칩의 품질 저하가 억제된다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2004-179302호 특허문헌 2: 일본 공개특허공보 2021-136253호
상기와 같이, 웨이퍼 등의 피가공물에 개질층을 형성할 때, 개질 영역에서 발생하는 균열을 분할 예정 라인을 따라 신전시키는 것에 의해, 피가공물이 분할 예정 라인을 따라 분할되기 쉬워진다. 그러나, 피가공물의 두께 방향에 있어서의 파단의 유도가 불완전하면, 피가공물이 분할 예정 라인을 따라 분할되었다고 해도, 분할면(파단면, 벽개(劈開)면)이 피가공물의 두께 방향에 대해 경사지거나, 분할면에 불규칙한 요철이 형성되거나 하는 경우가 있다. 그 결과, 피가공물의 분할에 의해 얻어지는 칩의 형상 붕괴나 치수의 오차 등이 발생하여, 칩의 품질 저하의 원인이 된다.
본 발명은, 이러한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 칩의 품질 저하를 억제하는 것이 가능한 칩의 제조 방법의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 피가공물을 분할 예정 라인을 따라 복수의 칩으로 분할하는 칩의 제조 방법으로서,
상기 피가공물에 대해 투과성을 갖고, 또한, 제1 집광점 및 제2 집광점에서 집광하는 레이저 빔을, 상기 분할 예정 라인을 따라 상기 제1 집광점 및 상기 제2 집광점을 상기 피가공물의 내부에 위치시킨 상태에서, 상기 분할 예정 라인을 따라 조사하는 것에 의해, 상기 피가공물의 내부에 복수의 개질 영역을 형성하는 개질 영역 형성 단계와,
상기 피가공물에 외력을 부여하는 것에 의해, 상기 개질 영역을 분할 기점으로 하여 상기 피가공물을 상기 분할 예정 라인을 따라 개개의 상기 칩으로 분할하는 분할 단계를 포함하고,
상기 개질 영역 형성 단계에서는, 상기 제1 집광점이 위치된 영역에 상기 개질 영역을 형성함과 함께, 상기 제2 집광점을 상기 피가공물에 형성되어 있는 다른 상기 개질 영역과 중첩되도록 위치시킨 상태에서 상기 레이저 빔을 조사하는, 칩의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 일 양태에 관련되는 칩의 제조 방법에서는, 레이저 빔의 조사에 의해 피가공물의 내부에 복수의 개질 영역을 형성할 때에, 제1 집광점이 위치된 영역에 개질 영역을 형성함과 함께, 제2 집광점을 피가공물에 형성되어 있는 다른 개질 영역과 중첩되도록 위치시킨 상태에서 레이저 빔을 조사한다. 이것에 의해, 개질 영역에서 발생하는 균열이, 피가공물의 두께 방향을 따라서 신전한다.
상기와 같이 개질 영역 및 균열이 형성된 피가공물에 외력을 부여하면, 피가공물의 두께 방향을 따라 신전된 균열에 의해, 피가공물의 파단이 피가공물의 두께 방향으로도 유도된다. 이에 의해, 분할면(파단면, 벽개면)이 피가공물의 두께 방향을 따라 플랫하게 형성되기 쉬워진다. 그 결과, 칩의 형상 붕괴나 치수의 오차 등이 생기기 어려워져, 칩의 품질 저하가 억제된다.
도 1(A)는, 피가공물을 도시하는 사시도이고, 도 1(B)는, 보호 부재가 고정된 피가공물을 도시하는 사시도이다.
도 2는, 칩의 제조 방법을 도시하는 플로우차트이다.
도 3은, 레이저 가공 장치를 도시하는 일부 단면 정면도이다.
도 4는, 레이저 조사 유닛을 도시하는 모식도이다.
도 5(A)는, 1 펄스째의 레이저 빔이 조사되는 피가공물의 일부를 도시하는 단면도이고, 도 5(B)는, 2 펄스째의 레이저 빔이 조사되는 피가공물의 일부를 도시하는 단면도이고, 도 5(C)는, 3 펄스째의 레이저 빔이 조사되는 피가공물의 일부를 도시하는 단면도이다.
도 6은, 개질층이 형성된 피가공물의 일부를 도시하는 단면도이다.
도 7은, 익스팬드 시트가 고정된 피가공물을 도시하는 사시도이다.
도 8은, 확장 장치를 도시하는 사시도이다.
도 9(A)는, 피가공물을 유지하는 확장 장치를 도시하는 단면도이고, 도 9(B)는, 익스팬드 시트를 확장하는 확장 장치를 도시하는 단면도이다.
도 10은, 4개의 집광점에서 집광하는 레이저 빔을 조사하는 레이저 가공 장치를 도시하는 일부 단면 정면도이다.
도 11(A) 및 도11(B)는, 4개의 집광점에서 집광하는 레이저 빔이 조사되는 피가공물의 일부를 도시하는 단면도이다.
도 12(A)는, 비교예 1에 관련되는 웨이퍼의 일부를 도시하는 단면도이고, 도 1 2(B)는, 비교예 2에 관련되는 웨이퍼의 일부를 도시하는 단면도이고, 도 12(C)는, 실시예에 관련되는 웨이퍼의 일부를 도시하는 단면도이다.
도 13(A)는, 비교예 1에 관련되는 칩의 측면을 도시하는 화상도이고, 도 13(B)는, 비교예 2에 관련되는 칩의 측면을 도시하는 화상도이고, 도 13(C)는, 실시예에 관련되는 칩의 측면을 도시하는 화상도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 양태에 관련되는 실시 형태를 설명한다. 먼저, 본 실시 형태에 관련되는 칩의 제조 방법에 사용하는 것이 가능한 피가공물의 구성예에 대해서 설명한다. 도 1(A)는, 피가공물(11)을 도시하는 사시도이다.
예를 들어, 피가공물(11)은, 단결정 실리콘 등의 반도체 재료로 이루어지는 원반 형상의 웨이퍼이며, 서로 대략 평행한 표면(제1 면)(11a) 및 이면(제2 면)(11b)을 구비한다. 피가공물(11)은, 서로 교차하도록 격자형으로 배열된 복수의 분할 예정 라인(스트리트)(13)에 의해, 복수의 직사각형의 영역으로 구획되어 있다.
분할 예정 라인(13)에 의해 구획된 복수의 영역의 표면(11a) 측에는 각각, IC(Integrated Circuit), LSI(Large Scale Integration), MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 디바이스 등의 디바이스(15)가 형성되어 있다. 피가공물(11)을 분할 예정 라인(13)을 따라 분할하면, 디바이스(15)를 각각 구비하는 복수의 칩(디바이스 칩)이 얻어진다.
또한, 피가공물(11)의 재질, 형상, 구조, 크기 등에 제한은 없다. 예를 들어, 피가공물(11)은, 실리콘 이외의 반도체(GaAs, SiC, InP, GaN 등), 사파이어, 유리, 세라믹스, 수지, 금속 등으로 이루어진 기판이어도 좋다. 또한, 디바이스(15)의 종류, 수, 형상, 구조, 크기, 배치 등에도 제한은 없고, 피가공물(11)에는 디바이스(15)가 형성되어 있지 않아도 좋다.
본 실시 형태에서는, 피가공물(11)에 레이저 가공을 실시하여 피가공물(11)을 분할한다. 구체적으로는, 피가공물(11)에 레이저 빔을 조사하는 것에 의해, 피가공물(11)의 내부에 개질층(변질층)을 분할 예정 라인(13)을 따라 형성한다. 피가공물(11)의 개질층이 형성된 영역은, 다른 영역보다 연약해진다. 그 때문에, 피가공물(11)에 외력을 부여하면, 개질층을 분할 기점(분할의 계기)으로 하여 피가공물(11)이 분할 예정 라인(13)을 따라 분할된다.
도 1(B)는, 보호 부재(17)가 고정된 피가공물(11)을 도시하는 사시도이다. 피가공물(11)에 레이저 가공을 실시할 때에는, 피가공물(11)에 보호 부재(17)가 고정된다. 예를 들어, 피가공물(11)의 이면(11b) 측으로부터 레이저 빔을 조사하는 경우에는, 피가공물(11)의 표면(11a) 측에 보호 부재(17)가 고정된다. 이에 의해, 복수의 디바이스(15)가 보호 부재(17)에 의해 덮여 보호된다.
예를 들면, 보호 부재(17)는, 가요성을 갖는 시트이다. 구체적으로는, 원형으로 형성된 필름형의 기재와, 기재 상에 설치된 점착층(풀층)을 갖는 테이프를, 보호 부재(17)로서 이용할 수 있다. 기재는, 폴리올레핀, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 수지로 이루어지고, 점착층은, 에폭시계, 아크릴계, 또는 고무계의 접착제 등으로 이루어진다. 또한, 점착층은, 자외선의 조사에 의해 경화되는 자외선 경화형의 수지여도 된다.
다음으로, 본 실시 형태에 관련되는 칩의 제조 방법의 구체예에 대해 설명한다. 도 2는, 칩의 제조 방법을 도시하는 플로우차트이다. 본 실시 형태에 관련되는 칩의 제조 방법에서는, 피가공물(11)의 내부에 복수의 개질 영역을 형성하고(개질 영역 형성 단계(S1)), 그 후, 피가공물(11)에 외력을 부여하는 것에 의해 피가공물(11)을 개개의 칩으로 분할한다(분할 단계(S2)).
도 3은, 레이저 가공 장치(2)를 도시하는 일부 단면 정면도이다. 개질 영역 형성 단계(S1)에서는, 피가공물(11)에 레이저 가공을 실시하는 레이저 가공 장치(2)가 이용된다. 또한, 도 3에 있어서, X축 방향(가공 이송 방향, 제1 수평 방향)과 Y축 방향(인덱싱 이송 방향, 제2 수평 방향)은, 서로 수직인 방향이다. 또한, Z축 방향(높이 방향, 연직 방향, 상하 방향)은, X축 방향 및 Y축 방향과 수직인 방향이다.
레이저 가공 장치(2)는, 피가공물(11)을 유지하는 척 테이블(유지 테이블)(4)을 구비한다. 척 테이블(4)의 상면은, 수평면(XY 평면)과 대략 평행한 평탄면이며, 피가공물(11)을 유지하는 유지면(4a)을 구성하고 있다. 유지면(4a)은, 척 테이블(4)의 내부에 형성된 유로(도시하지 않음), 밸브(도시하지 않음) 등을 통해, 이젝터 등의 흡인원(도시하지 않음)에 접속되어 있다.
척 테이블(4)에는, 이동 유닛(도시하지 않음) 및 회전 구동원(도시하지 않음)이 연결되어 있다. 이동 유닛은, 예를 들어, 볼 나사식의 이동 기구에 의해 구성되고, 척 테이블을 X축 방향 및 Y축 방향을 따라 이동시킨다. 회전 구동원은, 모터 등에 의해 구성되고, 척 테이블(4)을 Z축 방향과 대략 평행한 회전축의 둘레로 회전시킨다.
또한, 레이저 가공 장치(2)는, 레이저 조사 유닛(6)을 구비한다. 레이저 조사 유닛(6)은, 척 테이블(4)의 위쪽에 배치된 레이저 가공 헤드(8)를 구비한다. 레이저 가공 헤드(8)로부터 척 테이블(4)을 향해 조사되는 레이저 빔(10)에 의해, 피가공물(11)이 가공된다.
레이저 조사 유닛(6)은, 레이저 빔(10)이 적어도 2 이상의 집광점(집광 위치)에서 집광하도록 구성된다. 도 3에는 일례로서, 2개의 집광점(집광 위치)(10a, 10b)에서 집광하는 레이저 빔(10)을 나타내고 있다. 또한, 도 3에서는 설명의 편의 상, 레이저 빔(10)이 점 형상의 집광점(10a, 10b)에서 집광하고 있는 모습을 모식적으로 도시하고 있지만, 집광점(10a, 10b)은 각각 소정의 스폿 직경을 가지는 미세한 원형의 영역이어도 좋다.
도 4는, 레이저 조사 유닛(6)을 도시하는 모식도이다. 레이저 조사 유닛(6)은, YAG 레이저, YVO4 레이저, YLF 레이저 등의 레이저 발진기(12)와, 레이저 발진기(12)로부터 출사된 펄스 발진의 레이저 빔(10)을 피가공물(11)로 유도하는 광학계(14)를 구비한다. 예를 들어, 광학계(14)는, 레이저 빔(10)을 반사시키는 미러(16)와, 레이저 빔(10)을 분기시키는 레이저 분기부(18)와, 레이저 빔(10)을 소정의 위치에서 집광시키는 집광 렌즈(20)를 구비한다.
레이저 분기부(18)의 구성은, 레이저 빔(10)을 분기시키는 것이 가능하면 제한은 없다. 예를 들어, 레이저 분기부(18)로서, LCOS-SLM(Liquid Crystal On Silicon-Spatial Light Modulator), 회절 광학 소자(DOE: Diffractive Optical Element) 등이 이용된다. 또한, 레이저 분기부(18)는, 레이저 빔(10)을 P 편광의 레이저 빔과 S 편광의 펄스 레이저 빔으로 분기하는 편광 빔 스플리터를 구비하고 있어도 좋다.
레이저 발진기(12)로부터 출사된 레이저 빔(10)은, 미러(16)에서 반사되어 레이저 분기부(18)에 입사되고, 레이저 분기부(18)에 의해 2개의 레이저 빔으로 분기된다. 그 후, 분기된 레이저 빔(10)은, 집광 렌즈(20)에 의해 집광점(10a, 10b)에서 집광된다.
또한, 도 3에 도시하는 바와 같이, 레이저 가공 장치(2)는, 레이저 가공 장치(2)를 제어하는 컨트롤러(제어 유닛, 제어부, 제어 장치)(22)를 구비한다. 컨트롤러(22)는, 레이저 가공 장치(2)를 구성하는 구성 요소(척 테이블(4), 레이저 조사 유닛(6) 등)에 접속되어 있고, 각 구성 요소에 제어 신호를 출력하는 것에 의해 레이저 가공 장치(2)의 가동을 제어한다. 예를 들어, 척 테이블(4)의 위치나 레이저 빔(10)의 조사 조건은, 컨트롤러(22)에 의해 제어된다.
컨트롤러(22)는, 컴퓨터에 의해 구성되고, 레이저 가공 장치(2)의 가동에 필요한 연산을 행하는 연산부와, 레이저 가공 장치(2)의 가동에 이용되는 각종의 정보(데이터, 프로그램 등)를 기억하는 기억부를 포함한다. 연산부는, CPU(Central Processing Unit) 등의 프로세서를 포함하여 구성된다. 또한, 기억부는, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory) 등의 메모리를 포함하여 구성된다.
개질 영역 형성 단계(S1)에서는, 우선, 피가공물(11)을 척 테이블(4)로 유지한다. 구체적으로는, 피가공물(11)은, 표면(11a) 측(보호 부재(17) 측)이 유지면(4a)에 대향하고 이면(11b) 측(레이저 빔(10)이 조사되는 면 측)이 위쪽으로 노출되도록, 척 테이블(4) 상에 배치된다. 이 상태에서, 유지면(4a)에 흡인원의 흡인력(부압)을 작용시키면, 피가공물(11)이 보호 부재(17)를 통해 척 테이블(4)에 의해 흡인 유지된다.
다음으로, 레이저 빔(10)을 피가공물(11)에 조사하여, 피가공물(11)의 내부에 개질층을 형성한다. 구체적으로는, 먼저, 척 테이블(4)을 회전시켜, 소정의 분할 예정 라인(13)(도 1(A) 및 도 1(B) 참조)의 길이 방향을 X축 방향에 맞춘다. 또한, 레이저 빔(10)의 집광점(10a, 10b)과 소정의 분할 예정 라인(13)의 Y축 방향에서의 위치가 일치하도록, 척 테이블(4)의 Y축 방향에서의 위치를 조정한다.
그리고, 레이저 조사 유닛(6)으로부터 레이저 빔(10)을 조사하면서, 척 테이블(4)을 X축 방향을 따라 이동시킨다(가공 이송). 이에 의해, 척 테이블(4)과 레이저 가공 헤드(8)가 X축 방향을 따라 상대적으로 이동한다. 그 결과, 피가공물(11)의 내부에 집광점(10a, 10b)이 분할 예정 라인(13)을 따라 위치된 상태로, 레이저 빔(10)이 분할 예정 라인(13)을 따라 조사된다.
또한, 레이저 빔(10)의 조사 조건은, 피가공물(11)의 레이저 빔(10)이 조사된 영역이 다광자 흡수에 의해 개질(변질)되도록 설정된다. 구체적으로는, 레이저 빔(10)의 파장은, 레이저 빔(10)의 적어도 일부가 피가공물(11)을 투과하도록 설정된다. 즉, 레이저 빔(10)은, 피가공물(11)에 대하여 투과성을 가지며, 또한, 집광점(10a, 10b)에서 집광하는 레이저 빔이다. 또한, 레이저 빔(10)의 다른 조사 조건(평균 출력, 펄스폭, 반복 주파수, 스폿 직경 등)도, 피가공물(11)에 개질 영역이 형성되도록 적절하게 설정된다.
피가공물(11)에 레이저 빔(10)이 조사되는 모습을, 도 5(A)~도 5(C)에 나타낸다. 레이저 빔(10)이 상기한 조사 조건으로 피가공물(11)에 조사되면, 피가공물(11)의 내부가 다광자 흡수에 의해 개질(변질)되어, 개질 영역(변질 영역)(19)이 형성된다.
도 5(A)는, 1 펄스째의 레이저 빔(10)이 조사되는 피가공물(11)의 일부를 도시하는 단면도이다. 피가공물(11)의 가공 이송이 개시되면, 우선, 레이저 빔(10)의 집광점(10a)이 피가공물(11)의 내부에 위치된다. 그리고, 집광점(10a)이 위치된 영역으로부터 넓어지는 개질 영역(19)이 형성된다. 또한, 개질 영역(19)에서 균열(크랙)(21)이 발생하고, 균열(21)은 개질 영역(19)으로부터 방사형으로 신전한다.
또한, 레이저 빔(10)이 피가공물(11)의 이면(11b) 측으로부터 조사되는 경우(도 3 참조), 레이저 빔(10)은, 피가공물(11)의 이면(11b)과 집광점(10a)의 사이의 영역에도 조사되어, 이 영역에 있어서의 개질이 촉진된다. 그 때문에, 집광점(10a)에서 발생한 개질 영역(19)은, 피가공물(11)의 이면(11b) 측(도 5(A)에 있어서의 상측)을 향해 성장하기 쉽다.
그 결과, 개질 영역(19)은, 피가공물(11)의 두께 방향(Z축 방향)에 있어서의 길이가 피가공물(11)의 표면(11a) 및 이면(11b)과 평행한 방향(XY 평면 방향)에 있어서의 길이보다 큰 세로로 긴 형상으로 형성된다. 도 5(A)에는, 장축이 피가공물(11)의 두께 방향을 따르고 단축이 피가공물(11)의 표면(11a) 및 이면(11b)과 평행한 방향을 따르도록 형성된, 장구(長球) 형상의 개질 영역(19)을 모식적으로 도시하고 있다.
도 5(B)는, 2 펄스째의 레이저 빔(10)이 조사되는 피가공물(11)의 일부를 도시하는 단면도이다. 피가공물(11)의 가공 이송이 진행되면, 레이저 빔(10)의 집광점(10a, 10b)이 피가공물(11)의 내부에 위치된다. 그리고, 피가공물(11) 중 개질 영역(19)이 형성되어 있지 않은 영역에 집광점(10a)이 위치되고, 또한, 직전의 펄스로 피가공물(11)에 형성된 개질 영역(19)(도 5(B)의 좌측의 개질 영역(19))에 집광점(10b)이 위치된 상태에서, 집광점(10a, 10b)에 레이저 빔(10)이 동시에 조사된다.
집광점(10a)이 위치된 영역 및 그 근방에는, 1 펄스째와 마찬가지로 개질 영역(19)이 형성된다. 또한, 직전에 형성된 개질 영역(19)의 내부에 위치된 집광점(10b)에 레이저 빔(10)이 조사되면, 끝이 가늘어지는 형상을 가지는 개질 영역(19)의 상단부 및 하단부에 응력이 집중된다. 그 결과, 개질 영역(19)의 상단부 및 하단부로부터 균열(21)이 피가공물(11)의 두께 방향(도 5(B)의 상하 방향)을 따라서 신전한다.
상기와 같이, 집광점(10b)은, 이미 피가공물(11)에 형성되어 있는 개질 영역(19)과 중첩되도록 위치된다. 보다 바람직하게는, 개질 영역(19)이 형성될 때에 있어서의 집광점(10a)의 피가공물(11)에 대한 위치와, 그 개질 영역(19)으로부터 균열(21)을 피가공물(11)의 두께 방향을 따라서 신전시킬 때의 집광점(10b)의 피가공물(11)에 대한 위치가, 서로 중첩되도록 위치된다.
도 5(C)는, 3 펄스째의 레이저 빔(10)이 조사되는 피가공물(11)의 일부를 도시하는 단면도이다. 피가공물(11)의 가공 이송이 더 진행되면, 피가공물(11) 중 개질 영역(19)이 형성되어 있지 않은 영역에 집광점(10a)이 위치되고, 또한, 직전의 펄스로 피가공물(11)에 형성된 개질 영역(19)(도 5(C)의 중앙의 개질 영역(19))에 집광점(10b)이 위치된 상태에서, 집광점(10a, 10b)에 레이저 빔(10)이 동시에 조사된다.
집광점(10a)이 위치된 영역 및 그 근방에는, 1 펄스째 및 2 펄스째와 마찬가지로 개질 영역(19)이 형성된다. 또한, 직전에 형성된 개질 영역(19)의 내부에 위치된 집광점(10b)에 레이저 빔(10)이 조사되고, 개질 영역(19)의 상단부 및 하단부로부터 균열(21)이 피가공물(11)의 두께 방향을 따라서 신전한다.
도 6은, 개질층(변질층)(23)이 형성된 피가공물(11)의 일부를 도시하는 단면도이다. 4 펄스째 이후의 레이저 빔(10)도, 마찬가지로 피가공물(11)에 조사된다. 이에 의해, 피가공물(11)의 내부에는, 복수의 개질 영역(19)이 분할 예정 라인(13)(도 1(A) 및 도 1(B) 참조)을 따라 소정의 피치로 형성된다. 그 결과, 피가공물(11)의 내부의 소정의 깊이 위치에, 복수의 개질 영역(19)에 의해 구성되는 개질층(23)이 분할 예정 라인(13)을 따라 형성된다.
상기와 같이, 개질 영역 형성 단계(S1)에서는, 집광점(10a)이 위치된 영역에 개질 영역(19)을 형성함과 함께, 집광점(10b)을 피가공물(11)에 형성되어 있는 다른 개질 영역(19)과 중첩되도록 위치시킨 상태에서 레이저 빔(10)을 조사한다. 이것에 의해, 개질 영역(19)에서 발생하는 균열(21)이 피가공물(11)의 두께 방향을 따라서 신전하기 쉬워진다.
개질 영역(19)의 피치는, 집광점(10a, 10b)의 간격, 가공 이송 속도, 레이저 빔(10)의 반복 주파수 등을 조절하는 것에 의해 제어할 수 있다. 또한, 개질 영역(19)의 피치는, 인접하는 2개의 개질 영역(19)으로부터 신전하는 균열(21)이 서로 연결되도록 설정되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 개질 영역(19)의 피치(집광점(10a, 10b)의 간격)는 3㎛ 이상 16㎛ 이하, 바람직하게는 4㎛ 이상 8㎛ 이하로 설정된다. 이에 의해, 복수의 개질 영역(19)이 균열(21)을 통해 연결되어, 피가공물(11)의 내부에 개질층(23)이 분할 예정 라인(13)을 따라 연속적으로 형성되기 쉬워진다.
또한, 집광점(10a)에 조사되는 레이저 빔(10)(제1 레이저 빔)의 조사 조건과, 집광점(10b)에 조사되는 레이저 빔(10)(제2 레이저 빔)의 조사 조건은, 동일해도 좋고 상이해도 좋다. 특히, 제2 레이저 빔은, 이미 형성되어 있는 개질 영역(19)으로부터 균열(21)을 피가공물(11)의 두께 방향을 따라서 신전시키는 트리거로서 기능하면 좋고, 반드시 새로운 개질 영역(19)을 형성 가능한 조건으로 조사될 필요는 없다.
따라서, 제2 레이저 빔의 에너지 밀도는 제1 레이저 빔의 에너지 밀도보다 낮아도 좋다. 보다 구체적으로, 제2 레이저 빔의 평균 출력은, 제1 레이저 빔의 평균 출력보다 낮아도 좋다. 또한, 제2 레이저 빔의 집광점(10b)에서의 스폿 직경은, 제1 레이저 빔의 집광점(10a)에서의 스폿 직경보다 커도 좋다. 제1 레이저 빔 및 제2 레이저 빔의 스폿 직경은, 디포커스량이나 집광 조건(수차 등)을 조절하는 것에 의해 제어할 수 있다.
그 후, 동일한 순서를 반복하여, 다른 분할 예정 라인(13)을 따라 개질층(23)을 형성한다. 이에 의해, 모든 분할 예정 라인(13)을 따라 개질층(23)이 격자형으로 형성된 피가공물(11)이 얻어진다.
피가공물(11)의 개질 영역(19) 또는 균열(21)이 형성된 영역은, 피가공물(11)의 다른 영역보다 연약하다. 그 때문에, 개질층(23)이 형성된 피가공물(11)에 외력을 부여하면, 피가공물(11)이 개질 영역(19) 및 균열(21)을 기점으로 하여, 분할 예정 라인(13)을 따라서 파단된다. 즉, 개질 영역(19) 및 균열(21)은, 피가공물(11)을 분할할 때의 분할 기점(분할의 계기)으로서 기능한다.
또한, 피가공물(11)의 두께, 재질 등에 따라서는, 피가공물(11)의 두께 방향으로 복수의 개질층(23)을 형성해도 좋다. 예를 들어, 피가공물(11)이 두께 200㎛ 이상의 단결정 실리콘 웨이퍼인 경우에는, 2층 이상의 개질층(23)을 형성하는 것이 바람직하다.
복수 층의 개질층(23)을 형성하는 경우에는, 집광점(10a, 10b)의 높이 위치를 변경하면서, 각 분할 예정 라인(13)을 따라 각각 복수 회씩 레이저 빔(10)을 조사한다. 예를 들어, 피가공물(11)의 표면(11a) 측(하면 측)으로부터 이면(11b) 측(상면 측, 레이저 빔(10)의 조사면 측)을 향해 복수의 개질층(23)이 순서대로 형성된다.
피가공물(11)에 복수의 개질층(23)을 형성하는 것에 의해, 피가공물(11)이 두꺼운 경우나 피가공물(11)의 인성(靭性)이 높은 경우여도, 피가공물(11)이 분할 예정 라인(13)을 따라 적절히 분할되기 쉬워진다. 또한, 피가공물(11)에 형성되는 개질층(23)의 층수에 제한은 없고, 피가공물(11)의 두께, 재질 등에 따라 적절하게 설정된다.
다음에, 피가공물(11)에 외력을 부여하는 것에 의해, 개질 영역(19)을 분할 기점으로 하여 피가공물(11)을 분할 예정 라인(13)을 따라서 개개의 칩으로 분할한다(분할 단계(S2)). 피가공물(11)에 외력을 부여하는 방법은 자유롭게 선택할 수 있다. 또한, 피가공물(11)에 대한 외력의 부여는, 작업자가 수작업으로 실시해도 되고, 전용의 장치로 실시해도 된다.
예를 들어, 분할 단계(S2)에서는, 피가공물(11)에 익스팬드 테이프가 고정되고, 익스팬드 테이프를 확장하는 것에 의해 피가공물(11)에 외력이 부여된다. 도 7은, 익스팬드 시트(25)가 고정된 피가공물(11)을 도시하는 사시도이다.
익스팬드 시트(25)는, 외력의 부여에 의해 확장 가능한 시트(익스팬드성을 갖는 시트)이다. 예를 들어, 익스팬드 시트(25)로서, 원형으로 형성된 필름형의 기재와, 기재 상에 형성된 점착층(풀층)을 갖는 테이프를 사용할 수 있다. 기재 및 점착층의 재료의 예는, 보호 부재(17)(도 1(B) 참조)와 동일하다. 다만, 익스팬드 시트(25)가 익스팬드성을 가지며, 또한, 피가공물(11)에 고정 가능하면, 익스팬드 시트(25)의 구조나 재질에 제한은 없다.
예를 들어, 피가공물(11)보다 직경이 큰 원형의 익스팬드 시트(25)가, 피가공물(11)의 이면(11b) 측에 부착된다. 또한, 익스팬드 시트(25)의 외주부가, 환형의 프레임(27)에 부착된다. 프레임(27)은, SUS(스테인리스강) 등의 금속으로 이루어지는 환형의 부재이며, 프레임(27)의 중앙부에는 프레임(27)을 두께 방향으로 관통하는 원형의 개구(27a)가 설치되어 있다.
프레임(27)의 개구(27a)의 직경은, 피가공물(11)의 직경보다 크다. 그리고, 피가공물(11)이 프레임(27)의 개구(27a)의 내측에 배치된 상태로, 피가공물(11) 및 프레임(27)에 익스팬드 시트(25)가 부착된다. 이에 의해, 피가공물(11)이 익스팬드 시트(25)를 통해 프레임(27)에 의해 지지된다.
다음에, 피가공물(11)의 표면(11a) 측으로부터 보호 부재(17)를 박리한다. 이에 의해, 피가공물(11)의 표면(11a) 측(디바이스(15) 측)이 노출된다. 그 후, 익스팬드 시트(25)를 잡아당겨 확장하면, 익스팬드 시트(25)에 고정되어 있는 피가공물(11)에 외력이 부여된다.
익스팬드 시트(25)의 확장에는, 예를 들어, 전용의 확장 장치가 이용된다. 도 8은, 확장 장치(분할 장치)(30)를 도시하는 사시도이다. 확장 장치(30)는, 익스팬드 시트(25)를 잡아당겨 확장하여, 개질층(23)이 형성된 피가공물(11)을 분할한다.
확장 장치(30)는, 피가공물(11)보다 직경이 큰 원통형의 드럼(32)과, 피가공물(11)을 지지하고 있는 프레임(27)(도 7 참조)을 유지하는 프레임 유지 유닛(34)을 구비한다. 프레임 유지 유닛(34)은, 프레임(27)을 지지하는 환형의 지지대(36)를 구비한다. 지지대(36)의 중앙부에는, 지지대(36)를 두께 방향으로 관통하는 원형의 개구(36a)가 형성되어 있다.
드럼(32)은, 지지대(36)의 개구(36a)와 중첩되도록 배치되어 있고, 드럼(32)의 상단부는 지지대(36)에 의해 둘러싸여 있다. 또한, 지지대(36)는, 지지대(36)의 상면의 높이 위치와 드럼(32)의 상단의 높이 위치가 대략 일치하도록 배치되어 있다.
지지대(36)의 외주부에는, 복수의 클램프(38)가 고정되어 있다. 복수의 클램프(38)는, 지지대(36)의 둘레 방향을 따라 대략 등간격으로 배치되어 있고, 피가공물(11)을 지지하고 있는 프레임(27)(도 7 참조)을 파지하여 고정한다. 지지대(36) 상에 프레임(27)을 배치하고, 복수의 클램프(38)로 프레임(27)을 고정하는 것에 의해, 프레임(27)이 프레임 유지 유닛(34)에 의해 유지된다.
지지대(36)는, 연직 방향(높이 방향, 상하 방향)을 따라 이동(승강)하는 복수의 로드(40)에 의해 지지되어 있다. 로드(40)의 하단부에는, 로드(40)를 승강시키는 에어 실린더(42)가 접속되어 있다. 복수의 에어 실린더(42)는, 환형의 베이스(44)에 지지되어 있다. 에어 실린더(42)로 로드(40)를 승강시키는 것에 의해, 지지대(36)의 높이 위치를 제어할 수 있다.
도 9(A)는, 피가공물(11)을 유지하는 확장 장치(30)를 도시하는 단면도이다. 분할 단계(S2)에서는, 우선, 에어 실린더(42)를 작동시켜, 드럼(32)의 상단의 높이와 지지대(36)의 상면의 높이가 일치하도록 지지대(36)의 높이를 조절한다.
다음에, 피가공물(11)을 지지한 상태의 프레임(27)을 지지대(36) 상에 배치한다. 이때 피가공물(11)은, 드럼(32)과 동심원형으로 배치되고, 평면에서 볼 때 드럼(32)의 외주의 내측에 위치된다. 또한, 지지대(36) 상에 배치된 프레임(27)을 복수의 클램프(38)로 고정한다. 이에 의해, 피가공물(11)이 익스팬드 시트(25) 및 프레임(27)을 통해 프레임 유지 유닛(34)에 의해 유지된다.
도 9(B)는, 익스팬드 시트(25)를 확장하는 확장 장치(30)를 도시하는 단면도이다. 프레임(27)이 프레임 유지 유닛(34)에 고정되면, 에어 실린더(42)가 작동하여, 지지대(36)가 끌어내려진다. 이에 의해, 프레임(27)이 하측으로 이동하여, 드럼(32)의 상단에 의해 지지된 익스팬드 시트(25)가 반경 방향 외측으로 잡아당겨 확장된다. 그 결과, 익스팬드 시트(25)에 고정되어 있는 피가공물(11)에 대해, 피가공물(11)의 반경 방향 외측을 향하는 외력이 부여된다.
익스팬드 시트(25)의 확장에 의해 피가공물(11)에 외력이 부여되면, 피가공물(11)은 개질 영역(19) 및 균열(21)(도 5(A)~도 5(C) 참조)을 분할 기점으로 하여 분할 예정 라인(13)을 따라 파단한다. 그 결과, 디바이스(15)(도 7 참조)를 각각 구비하는 복수의 칩(디바이스 칩)(29)이 제조된다.
이와 같이 하여, 피가공물(11)이 분할되어, 칩(29)이 제조된다. 그 후, 각 칩(29)은, 예를 들어, 콜릿(도시하지 않음)에 의해 픽업되어, 소정의 기판(배선 기판 등)에 실장된다. 한편, 익스팬드 시트(25)의 확장에 의해 인접하는 칩(29) 사이에 간극이 형성되기 때문에(도 9(B) 참조), 특정 칩(29)만을 용이하게 픽업할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시 형태에 관련되는 칩의 제조 방법에서는, 레이저 빔(10)의 조사에 의해서 피가공물(11)의 내부에 복수의 개질 영역(19)을 형성할 때에, 집광점(10a)이 위치된 영역에 개질 영역(19)을 형성함과 함께, 집광점(10b)을 피가공물(11)에 형성되어 있는 다른 개질 영역(19)과 중첩되도록 위치시킨 상태에서 레이저 빔(10)을 조사한다. 이에 의해, 개질 영역(19)에서 발생하는 균열(21)이, 피가공물(11)의 두께 방향을 따라서 신전한다.
상기와 같이 개질 영역(19) 및 균열(21)이 형성된 피가공물(11)에 외력을 부여하면, 피가공물(11)의 두께 방향을 따라서 신전된 균열(21)에 의해, 피가공물(11)의 파단이 피가공물(11)의 두께 방향으로도 유도된다. 이에 의해, 분할면(파단면, 벽개(劈開)면)이 피가공물(11)의 두께 방향을 따라 플랫하게 형성되기 쉬워진다. 그 결과, 칩(29)의 형상 붕괴나 치수의 오차 등이 발생하기 어려워져, 칩(29)의 품질 저하가 억제된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 개질 영역 형성 단계(S1)에 있어서, 2개의 집광점(10a, 10b)에서 집광하는 레이저 빔(10)을 이용하여 개질층(23)을 형성하는 예를 설명했다. 다만, 개질층(23)의 형성에 이용되는 레이저 빔의 집광점의 수는 3 이상이어도 좋다.
예를 들어, 4개의 집광점에서 집광하는 레이저 빔을 사용할 수도 있다. 이 경우에는, 피가공물(11)의 내부의 다른 깊이 위치에 각각 2개의 집광점을 위치시킨 상태에서, 레이저 빔을 피가공물(11)에 조사해도 좋다. 이에 의해, 2층의 개질층(23)을 동시 진행으로 형성할 수 있다.
도 10은, 4개의 집광점(집광 위치)(50a, 50b, 50c, 50d)에서 집광하는 레이저 빔(50)을 조사하는 레이저 가공 장치(2)를 도시하는 일부 단면 정면도이다. 도 10에 도시하는 바와 같이, 레이저 조사 유닛(6)은, 레이저 빔(50)을 집광점(50a, 50b, 50c, 50d)에서 집광시켜도 좋다. 이 경우에는, 레이저 조사 유닛(6)의 레이저 분기부(18)(도 4 참조)에, 레이저 빔(50)을 4개로 분기하는 광학 소자(LCOS-SLM 등)가 구비된다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 레이저 조사 유닛(6)은, 집광점(50a, 50b)과 집광점(50c, 50d)을 피가공물(11)의 내부의 다른 깊이 위치에 위치시킨 상태에서, 레이저 빔(50)을 조사한다. 구체적으로는, 집광점(50a, 50b)은 피가공물(11)의 내부의 제1 영역에 위치되고, 집광점(50c, 50d)은 제1 영역보다 피가공물(11)의 이면(11b) 측에 위치하는 제2 영역에 위치된다. 이 상태에서, 레이저 빔(50)을 피가공물(11)의 이면(11b) 측으로부터 조사하면서, 피가공물(11)과 레이저 빔(50)을 X축 방향을 따라 상대적으로 이동시키면(가공 이송), 피가공물(11)에 2층의 개질층(23)이 동시 진행으로 형성된다.
도 11(A) 및 도 11(B)는, 4개의 집광점(50a, 50b, 50c, 50d)에서 집광하는 레이저 빔(50)이 조사되는 피가공물(11)의 일부를 도시하는 단면도이다. 예를 들어, 집광점(50a, 50b, 50c, 50d)은, 분할 예정 라인(13)(도 1(A) 참조)을 따라 소정의 간격으로 배열된다. 그리고, 집광점(50a, 50b)은, 피가공물(11)의 내부 중, 1번째 층의 개질층(23)(최하층의 개질층(23))을 형성해야 할 제1 영역에 위치된다. 또한, 집광점(50c, 50d)은, 피가공물(11)의 내부 중, 2번째 층의 개질층(23)을 형성해야 하는 제2 영역에 위치된다.
집광점(50a, 50b)에 조사되는 레이저 빔(50)의 조사 조건은, 예를 들어, 도 5(A)~도 5(C)에 도시하는 집광점(10a, 10b)에 조사되는 레이저 빔(10)의 조사 조건과 동일하게 설정할 수 있다. 그리고, 집광점(50a)에서 집광하는 레이저 빔(50)은, 제1 영역에 개질 영역(19)을 형성한다. 또한, 집광점(50b)에서 집광하는 레이저 빔(50)은, 이미 제1 영역에 형성되어 있는 개질 영역(19)의 내부에 조사되고, 그 개질 영역(19)으로부터 균열(21)을 피가공물(11)의 두께 방향을 따라서 신전시킨다.
집광점(50c, 50d)에 조사되는 레이저 빔(50)의 조사 조건도, 예를 들어, 도 5(A)~도 5(C)에 도시하는 집광점(10a, 10b)에 조사되는 레이저 빔(10)의 조사 조건과 동일하게 설정할 수 있다. 그리고, 집광점(50c)에서 집광하는 레이저 빔(50)은, 제2 영역에 개질 영역(19)을 형성한다. 또한, 집광점(50d)에서 집광하는 레이저 빔(50)은, 이미 제2 영역에 형성되어 있는 개질 영역(19)의 내부에 조사되고, 그 개질 영역(19)으로부터 균열(21)을 피가공물(11)의 두께 방향을 따라서 신전시킨다.
또한, 개질 영역(19)의 피치는, 인접하는 2개의 개질 영역(19)으로부터 신전하는 균열(21)이 서로 연결되도록 설정되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 개질 영역(19)의 피치(집광점(50a, 50b)의 간격 및 집광점(50c, 50d)의 간격)는, 3㎛ 이상 16㎛ 이하, 바람직하게는 4㎛ 이상 8㎛ 이하로 설정된다.
상기한 바와 같이, 집광점(50a, 50b)과 집광점(50c, 50d)을 피가공물(11)의 내부의 다른 깊이 위치에 위치시키는 것에 의해, 2층의 개질층(23)을 동시 진행으로 형성할 수 있다. 이에 의해, 피가공물(11)에 복수 층의 개질층(23)을 형성하는 경우에 있어서, 공정의 간략화 및 가공 시간의 단축을 도모할 수 있다.
다만, 집광점(50a, 50b, 50c, 50d)은, 피가공물(11)의 내부의 동일한 깊이 위치에 소정의 간격으로 위치되어도 좋다. 이 경우에는, 가공 이송 속도가 통상(동일한 깊이 위치에 2개의 집광점이 위치되는 경우)의 2배로 설정된다. 이것에 의해, 2개의 개질 영역(19)을 동시에 형성함과 함께, 이미 형성되어 있는 다른 2개의 개질 영역(19)으로부터 균열(21)을 피가공물(11)의 두께 방향을 따라서 동시에 신전시킬 수 있다.
또한, 개질층(23)의 형성에는, 6개 이상의 집광점에서 집광하는 레이저 빔을 사용해도 좋다. 이 경우에는, 피가공물(11)의 내부의 다른 깊이 위치에 각각 2개의 집광점을 위치시키는 것에 의해, 3층 이상의 개질층(23)을 동시에 형성할 수 있다.
또한, 6개 이상의 집광점을, 피가공물(11)의 내부의 동일한 깊이 위치에 소정의 간격으로 위치시켜도 좋다. 이 경우에는, 가공 이송 속도가 통상(동일한 깊이 위치에 2개의 집광점이 위치되는 경우)의 3배 이상으로 설정된다. 이것에 의해, 3개의 개질 영역(19)을 동시에 형성함과 함께, 이미 형성되어 있는 다른 3개의 개질 영역(19)으로부터 균열(21)을 피가공물(11)의 두께 방향을 따라서 동시에 신전시킬 수 있다.
그 밖에, 상기 실시 형태에 관련되는 구조, 방법 등은, 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 한에 있어서 적절히 변경하여 실시할 수 있다.
(실시예)
다음으로, 본 발명에 관련되는 칩의 제조 방법에 의해 제조한 칩을 평가한 결과에 대해 설명한다. 본 평가에서는, 피가공물을 종래의 방법으로 분할하는 것에 의해 얻어진 칩(비교예 1 및 비교예 2)과, 피가공물을 본 발명에 관련되는 방법으로 분할하는 것에 의해 얻어진 칩(실시예)을 비교하였다.
먼저, 피가공물로서, 직경 8인치(200mm), 두께 250㎛의 단결정 실리콘으로 이루어지는 웨이퍼(W1, W2, W3)를 준비하였다. 그리고, 웨이퍼(W1, W2, W3)에 각각 레이저 빔을 상이한 조건으로 조사하여 개질층을 형성한 후, 웨이퍼(W1, W2, W3)에 외력을 부여하여, 웨이퍼(W1, W2, W3)를 개개의 칩으로 분할하였다.
도 12(A)는, 비교예 1에 관련되는 웨이퍼(W1)의 일부를 도시하는 단면도이다. 비교예 1에 있어서는, 2개의 집광점(La1, Lb1)에서 집광하는 레이저 빔(L1)을 웨이퍼(W1)에 조사하는 것에 의해, 웨이퍼(W1)에 개질층(23)을 분할 예정 라인을 따라 형성하였다.
구체적으로는, 레이저 빔(L1)을 높이 방향으로 2분기하고, 집광점(La1, Lb1)을 웨이퍼(W1)의 내부의 다른 깊이 위치에 위치시켰다. 이 상태에서, 레이저 빔(L1)을 웨이퍼(W1)에 조사하면서 가공 이송을 행하여, 2층의 개질층(23)을 동시 진행으로 형성했다.
비교예 1에 있어서의 레이저 빔(L1)의 조사 조건은, 이하와 같이 설정했다.
파장: 1080nm
반복 주파수: 100kHz
평균 출력(분기 후): 0.65W
가공 이송 속도: 500mm/s
그 후, 웨이퍼(W1)의 두께 방향에 있어서의 집광점(La1, Lb1)의 위치를 변경하고, 동일한 순서로 웨이퍼(W1)에 2층의 개질층(23)을 동시 진행으로 형성하는 작업을, 추가로 2회 반복하였다. 이에 의해, 웨이퍼(W1)의 내부에 합계 6층의 개질층(23)을, 웨이퍼(W1)의 하면 측으로부터 상면 측을 향하여 순서대로 형성하였다.
또한, 1번째 층부터 4번째 층의 개질층(23)의 형성 시에는, 웨이퍼(W1)의 두께 방향에 있어서의 집광점(La1, Lb1)의 거리를 6㎛로 설정하였다. 또한, 5번째 층 및 6번째 층의 개질층(23)의 형성 시에는, 웨이퍼(W1)의 두께 방향에 있어서의 집광점(La1, Lb1)의 거리를 5㎛로 설정하였다.
도 12(B)는, 비교예 2에 관련되는 웨이퍼(W1)의 일부를 도시하는 단면도이다. 비교예 2에 있어서는, 4개의 집광점(La2, Lb2, Lc2, Ld2)로 집광하는 레이저 빔(L2)을 웨이퍼(W2)에 조사하는 것에 의해, 웨이퍼(W2)에 개질층(23)을 분할 예정 라인을 따라 형성했다.
구체적으로는, 레이저 빔(L2)을 4개로 분기하고, 집광점(La2, Lb2, Lc2, Ld2)을 분할 라인을 따라 5㎛ 간격으로 배열함과 함께, 집광점(La2, Lb2)과 집광점(Lc2, Ld2)을 웨이퍼(W2)의 내부의 다른 깊이 위치에 위치시켰다. 이 상태에서, 레이저 빔(L2)을 웨이퍼(W2)에 조사하면서 가공 이송을 행하여, 2층의 개질층(23)을 형성하였다.
또한, 비교예 2에 있어서는, 집광점(La2, Lb2, Lc2, Ld2)이 각각 웨이퍼(W2)의 개질 영역(19)이 형성되어 있지 않은 영역에 위치되도록, 레이저 빔(L2)의 반복 주파수 및 가공 이송 속도를 조절하였다. 즉, 집광점(La2, Lb2, Lc2, Ld2)이 위치된 영역에 4개의 개질 영역(19)을 동시에 형성하는 것에 의해, 2층의 개질층(23)을 동시 진행으로 형성했다.
비교예 2에 있어서의 레이저 빔(L2)의 조사 조건은, 이하와 같이 설정했다.
파장: 1080nm
반복 주파수: 100kHz
평균 출력(분기 후): 0.7W
가공 이송 속도: 1000mm/s
그 후, 웨이퍼(W2)의 두께 방향에 있어서의 집광점(La2, Lb2, Lc2, Ld2)의 위치를 변경하고, 동일한 순서로 웨이퍼(W2)에 2층의 개질층(23)을 동시 진행으로 형성하는 작업을, 2회 더 반복했다. 이에 의해, 웨이퍼(W2)의 내부에 합계 6층의 개질층(23)을, 웨이퍼(W2)의 하면 측으로부터 상면 측을 향해 순서대로 형성했다.
또한, 1번째 층으부터 4번째 층의 개질층(23)의 형성 시에는, 웨이퍼(W2)의 두께 방향에 있어서의 집광점(La2, Lb2)과 집광점(Lc2, Ld2)의 거리를 6㎛로 설정하였다. 또한, 5번째 층 및 6번째 층의 개질층(23)의 형성 시에는, 웨이퍼(W2)의 두께 방향에 있어서의 집광점(La2, Lb2)과 집광점(Lc2, Ld2)과의 거리를 5㎛로 설정하였다.
도 12(C)는, 실시예에 관련되는 웨이퍼(W1)의 일부를 도시하는 단면도이다. 실시예에 있어서는, 4개의 집광점(La3, Lb3, Lc3, Ld3)으로 집광하는 레이저 빔(L3)을 웨이퍼(W3)에 조사하는 것에 의해, 웨이퍼(W3)에 개질층(23)을 분할 예정 라인을 따라 형성하였다.
구체적으로는, 레이저 빔(L3)을 4개로 분기하고, 집광점(La3, Lb3, Lc3, Ld3)을 분할 라인을 따라 5㎛ 간격으로 배열함과 함께, 집광점(La3, Lb3, Lc3, Ld3)을 웨이퍼(W3)의 두께 방향에 있어서 다른 위치(깊이)에 위치시켰다. 이 상태에서, 레이저 빔(L3)을 웨이퍼(W3)에 조사하면서 가공 이송을 행하여, 2층의 개질층(23)을 형성하였다.
또한, 실시예에서는, 집광점(La3, Lc3)이 위치된 영역에서 2개의 개질 영역(19)이 동시에 형성되고, 또한, 집광점(Lb3, Ld3)이 이미 웨이퍼(W3)에 형성되어 있는 다른 개질 영역(19)의 내부에 위치되도록, 레이저 빔(L3)의 반복 주파수 및 가공 이송 속도를 조절했다. 구체적으로는, 가공 이송 속도를 비교예 2의 1/2로 설정하였다. 즉, 실시예에 있어서의 개질층(23)의 형성은, 도 11(A) 및 도 11(B)에 도시하는 개질층(23)의 형성 방법과 동일하다.
실시예에 있어서의 레이저 빔(L3)의 조사 조건은, 이하와 같이 설정했다.
파장: 1080nm
반복 주파수: 100kHz
평균 출력(분기 후): 0.7W
가공 이송 속도: 500mm/s
그 후, 웨이퍼(W3)의 두께 방향에 있어서의 집광점(La3, Lb3, Lc3, Ld3)의 위치를 변경하고, 동일한 순서로 웨이퍼(W3)에 2층의 개질층(23)을 동시 진행으로 형성하는 작업을, 2회 더 반복했다. 이에 의해, 웨이퍼(W3)의 내부에 합계 6층의 개질층(23)을, 웨이퍼(W3)의 하면 측으로부터 상면 측을 향하여 순서대로 형성하였다.
또한, 1번째 층으부터 4번째 층의 개질층(23)의 형성 시에는, 웨이퍼(W3)의 두께 방향에 있어서의 집광점(La3, Lb3)과 집광점(Lc3, Ld3)의 거리를 6㎛로 설정하였다. 또한, 5번째 층 및 6번째 층의 개질층(23)의 형성 시에는, 웨이퍼(W3)의 두께 방향에 있어서의 집광점(La3, Lb3)과 집광점(Lc3, Ld3)과의 거리를 5㎛로 설정하였다.
그 후, 6층의 개질층(23)이 형성된 웨이퍼(W1, W2, W3)에 외력을 부여하는 것에 의해(도 9(A) 및 도 9(B) 참조), 웨이퍼(W1, W2, W3)를 각각, 개질층(23)을 분할 기점으로 하여 분할 예정 라인을 따라 분할하였다. 이에 따라, 비교예 1에 관련되는 칩(C1)(웨이퍼(W1)의 분할에 의해 얻어진 칩), 비교예 2에 관련되는 칩(C2)(웨이퍼(W2)의 분할에 의해 얻어진 칩), 실시예 1에 관련되는 칩(C3)(웨이퍼(W3)의 분할에 의해 얻어진 칩)을 얻었다. 그리고, 칩(C1, C2, C3)의 측면(분할면, 파단면, 벽개면)을 현미경으로 관찰하였다.
도 13(A)는, 비교예 1에 관련되는 칩(C1)의 측면을 도시하는 화상도이고, 도 13(B)는, 비교예 2에 관련되는 칩(C2)의 측면을 도시하는 화상도이고, 도 13(C)는, 실시예에 관련되는 칩(C3)의 측면을 도시하는 화상도이다. 또한, 칩(C1, C2, C3)의 화상 중의 검게 표시된 부분은, 칩(C1, C2, C3)의 두께 방향(화상의 상하 방향)에 대하여 비평행이며, 측정광이 불규칙하게 반사되어 명확하게 촬상되지 않은 영역에 상당한다. 구체적으로는, 칩(C1, C2, C3)에 잔존한 개질 영역 및 균열이나, 웨이퍼(W1, W2, W3)의 파단 시에 형성되고 칩(C1, C2, C3)에 잔존한 요철 등이, 화상 중에 검게 표시되었다.
도 13(A)에 도시하는 칩(C1)의 측면에서는, 복수의 개질층과, 개질층으로부터 신전되는 균열이 관찰되었다. 또한, 칩(C1)의 측면의 광범위에 걸쳐 불규칙한 요철이 형성되어 있는 것이 확인되었다. 이것은, 개질층으로부터 균열이 불규칙하게 신전되어, 웨이퍼(W1)의 분할이 개질층을 따라 적절히 유도되지 않았던 것에서 기인한다고 추찰된다.
도 13(B)에 도시하는 칩(C2)의 측면에서는, 개질층이 형성된 영역에 눈에 띄는 요철이 관찰되지 않았다. 이것은, 2개의 개질 영역을 동시에 형성하는 것에 의해(도 12(B) 참조), 인접하는 개질 영역을 연결시키는 균열이 형성되기 쉬워져, 웨이퍼(W2)의 분할이 개질층을 따라 적절히 유도된 것에서 기인하는 것으로 추찰된다.
그러나, 개질층이 형성되어 있지 않은 영역(개질층의 사이)에는, 굵은 띠 형상의 요철이 관찰되었다. 이것은, 개질층의 형성 방향(화상의 좌우 방향)에 있어서의 균열의 신전은 촉진되지만, 칩(C2)의 두께 방향(화상의 상하 방향)에 있어서는 균열의 신전이 제어되어 있지 않고, 개질층이 형성되어 있지 않은 영역에서 불규칙한 파단이 발생한 것에서 기인하고 있는 것으로 추찰된다.
도 13(C)에 도시하는 칩(C3)의 측면에서는, 개질 영역이 형성된 영역뿐만 아니라, 개질층이 형성되어 있지 않은 영역에도 눈에 띄는 요철이 관찰되지 않았다. 이것은, 본 실시예에 관련되는 방법으로 개질층을 형성하면, 개질층으로부터 웨이퍼(W3)의 두께 방향을 따라 신전하는 균열의 형성이 촉진되고(도 11(A) 및 도 11(B) 참조), 웨이퍼(W3)의 두께 방향에 있어서의 파단이 적절히 어시스트되는 것에서 기인하고 있는 것으로 추찰된다.
상기 평가 결과로부터, 본 발명에 관련되는 칩의 제조 방법을 이용하면, 웨이퍼(W3)가 두께 방향을 따라서 파단되기 쉬워지고, 칩(C3)의 측면의 요철이 저감되기 때문에, 칩(C3)의 품질 저하의 억제에 효과적인 것이 확인되었다.
11 피가공물
11a 표면(제1 면)
11b 이면(제2 면)
13 분할 예정 라인(스트리트)
15 디바이스
17 보호 부재
19 개질 영역(변질 영역)
21 균열(크랙)
23 개질층(변질층)
25 익스팬드 시트
27 프레임
27a 개구
29 칩(디바이스 칩)
2 레이저 가공 장치
4 척 테이블(유지 테이블)
4a 유지면
6 레이저 조사 유닛
8 레이저 가공 헤드
10 레이저 빔
10a, 10b 집광점(집광 위치)
12 레이저 발진기
14 광학계
16 미러
18 레이저 분기부
20 집광 렌즈
22 컨트롤러(제어 유닛, 제어부, 제어 장치)
30 확장 장치(분할 장치)
32 드럼
34 프레임 유지 유닛
36 지지대
36a 개구
38 클램프
40 로드
42 에어 실린더
44 베이스
50 레이저 빔
50a, 50b, 50c, 50d 집광점(집광 위치)

Claims (1)

  1. 피가공물을 분할 예정 라인을 따라 복수의 칩으로 분할하는 칩의 제조 방법으로서,
    상기 피가공물에 대해 투과성을 갖고, 또한, 제1 집광점 및 제2 집광점에서 집광하는 레이저 빔을, 상기 분할 예정 라인을 따라 상기 제1 집광점 및 상기 제2 집광점을 상기 피가공물의 내부에 위치시킨 상태에서, 상기 분할 예정 라인을 따라 조사하는 것에 의해, 상기 피가공물의 내부에 복수의 개질 영역을 형성하는 개질 영역 형성 단계와,
    상기 피가공물에 외력을 부여하는 것에 의해, 상기 개질 영역을 분할 기점으로 하여 상기 피가공물을 상기 분할 예정 라인을 따라 개개의 상기 칩으로 분할하는 분할 단계를 포함하고,
    상기 개질 영역 형성 단계에서는, 상기 제1 집광점이 위치된 영역에 상기 개질 영역을 형성함과 함께, 상기 제2 집광점을 상기 피가공물에 형성되어 있는 다른 상기 개질 영역과 중첩되도록 위치시킨 상태에서 상기 레이저 빔을 조사하는 것을 특징으로 하는, 칩의 제조 방법.
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