KR20240060455A

KR20240060455A - 첩합 웨이퍼의 가공 방법

Info

Publication number: KR20240060455A
Application number: KR1020230141625A
Authority: KR
Inventors: 하야토 이가; 카즈야 히라타
Original assignee: 가부시기가이샤 디스코
Priority date: 2022-10-28
Filing date: 2023-10-23
Publication date: 2024-05-08
Also published as: DE102023210304A1; CN117954307A; US20240145248A1; JP2024064517A

Abstract

(과제) 2매의 웨이퍼를 첩합한 첩합 웨이퍼의 한쪽의 웨이퍼의 모따기부의 제거에 시간이 걸려, 생산성이 나쁘다는 문제와 함께, 다른 쪽의 웨이퍼에 흠집이 생겨 버린다는 문제를 해소할 수 있는 첩합 웨이퍼의 가공 방법을 제공한다.
(해결 수단) 첩합 웨이퍼의 가공 방법은, 접합층의 최외주의 좌표를 생성하는 좌표 생성 공정과, 제1 웨이퍼에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 제1 웨이퍼의 이면으로부터 모따기부를 제거하는 내부에 위치시켜 조사하여 복수의 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과, 제2 웨이퍼 측을 척 테이블에 유지하고, 제1 웨이퍼의 이면을 연삭하여 박화하는 연삭 공정을 포함한다. 개질층 형성 공정에 있어서, 접합층의 최외주의 좌표에 기초하여 레이저 광선의 집광점을 제1 웨이퍼의 직경 방향 내측으로부터 외측을 향하여 서서히 접합층에 가까워지도록 최상단의 집광점으로부터 최하단의 집광점에 이르도록 내리막 계단 형상으로 복수 설정하고, 최하단의 집광점에 의해 형성된 개질층으로부터 신전되는 크랙이, 상기 좌표 생성 공정에 있어서 생성된 접합층의 최외주의 좌표에 도달한다.

Description

첩합 웨이퍼의 가공 방법{PROCESSING METHOD OF LAMINATED WAFER}

본 발명은, 첩합(貼合) 웨이퍼의 가공 방법에 관한 것이다.

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

또한, 디바이스의 집적도를 향상시키기 위해, 패턴을 형성한 후의 2매의 웨이퍼를 첩합하고, 한쪽의 웨이퍼의 이면을 연삭하여 박화하는 경우가 있다.

그런데, 한쪽의 웨이퍼를 연삭하여 박화하면, 웨이퍼의 외주에 형성된 모따기부가 나이프 엣지와 같은 예리한 형상이 되어, 작업자의 부상을 유발하거나, 상기 나이프 엣지로부터 발생한 크랙이 웨이퍼의 내부로 진전되어 디바이스 칩이 손상되거나 한다고 하는 문제가 있다.

따라서, 연삭하여 박화하는 웨이퍼의 외주에 절삭 블레이드 또는 연삭 지석을 직접 위치시켜 그 모따기부를 제거하여, 나이프 엣지의 발생을 억제하는 기술이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1, 2를 참조).

일본 공개특허공보 2010-225976호 일본 공개특허공보 2016-96295호

그러나, 특허문헌 1, 2에 개시된 기술에서는, 절삭 블레이드나 연삭 지석에 의한 모따기부의 제거에 상당한 시간이 걸려, 생산성이 나쁘다는 문제가 있는 것에 부가하여, 다른 쪽의 웨이퍼에 흠집이 생긴다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 2매의 웨이퍼를 첩합한 첩합 웨이퍼의 한쪽의 웨이퍼의 모따기부의 제거에 시간이 걸려, 생산성이 나쁘다는 문제와 함께, 다른 쪽의 웨이퍼에 흠집이 생긴다는 문제를 해소할 수 있는 첩합 웨이퍼의 가공 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면, 복수의 디바이스가 형성된 디바이스 영역과 그 디바이스 영역을 둘러싸는 모따기부가 외주 가장자리에 형성된 외주 잉여 영역을 표면에 갖는 제1 웨이퍼의 표면과, 제2 웨이퍼의 표면 또는 이면을 접합층에 의해 첩합하여 형성된 첩합 웨이퍼의 가공 방법으로서,

상기 접합층의 최외주를 검출하여 상기 접합층의 최외주의 좌표를 생성하는 좌표 생성 공정과,

상기 제1 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 복수의 레이저 광선으로 분기하고, 분기된 각 레이저 광선의 집광점을 상이한 위치에 설정하는 집광점 설정 공정과,

상기 제2 웨이퍼 측을 제1 척 테이블로 유지하고, 분기된 상기 레이저 광선의 집광점을 상기 제1 웨이퍼의 이면으로부터 상기 모따기부에 대하여 직경 방향 내측의 상기 제1 웨이퍼의 내부에 위치시켜 상기 레이저 광선을 조사하여, 상기 제1 웨이퍼의 내부에 복수의 개질층을 링형으로 형성하는 개질층 형성 공정과,

상기 개질층 형성 공정을 실시한 후, 상기 제2 웨이퍼 측을 제2 척 테이블로 유지하고, 상기 제1 웨이퍼의 이면을 연삭하여 박화하는 연삭 공정을 구비하고,

상기 개질층 형성 공정에 있어서, 분기된 레이저 광선의 집광점은, 상기 제1 웨이퍼의 직경 방향 내측으로부터 외측을 향하여 상기 접합층에 가까워지도록 내리막 계단 형상으로 복수 형성되고, 최하단의 상기 집광점에 의해 형성된 상기 개질층으로부터 신전되는 크랙은, 상기 좌표 생성 공정에 있어서 생성된 상기 접합층의 최외주의 좌표에 도달하는, 첩합 웨이퍼의 가공 방법이 제공된다.

바람직하게는, 상기 연삭 공정에 있어서, 상기 제1 웨이퍼의 상기 이면의 연삭에 의해 상기 개질층이 제거되고, 상기 크랙에 의해 상기 모따기부가 상기 제1 웨이퍼로부터 제거된다.

본 발명의 첩합 웨이퍼의 가공 방법에 의하면, 종래의 모따기부의 제거에 비해 가공 시간이 단축되어 생산성이 향상되는 것에 부가하여 제2 웨이퍼에 흠집이 생긴다는 문제도 해소한다. 또한, 최하단의 개질층으로부터 신전되는 크랙이 접합층의 내측으로 진전되지 않기 때문에, 접합층의 영향을 받지 않고, 제1 웨이퍼의 모따기부를 확실하게 제거할 수 있다.

도 1은, 가공 장치의 전체 사시도이다.
도 2는, 도 1에 도시하는 가공 장치에 장착되는 레이저 광선 조사 유닛의 광학계를 도시하는 블록도이다.
도 3(a)는, 피가공물인 첩합 웨이퍼의 사시도이고, 도 3(b)는, 도 3(a)에 도시하는 첩합 웨이퍼의 일부를 확대한 측면도이다.
도 4(a)는, 좌표 생성 공정의 실시 형태를 도시하는 사시도이고, 도 4(b)는, 좌표 생성 공정에 의해 촬상된 접합층(20)이 표시 유닛에 표시된 상태를 도시하는 개념도이다.
도 5는, 도 4에 있어서 촬상 유닛에 의해 촬상된 첩합 웨이퍼의 개념도이다.
도 6(a)는, 개질층 형성 공정의 실시 양태를 도시하는 사시도이고, 도 6(b)는, 개질층 형성 공정에 있어서 집광점이 복수 형성되는 위치를 도시하는 개념도이고, 도 6(c)는, 개질층 형성 공정에 있어서 형성되는 개질층 및 크랙을 도시하는 개념도이다.
도 7(a)는, 연삭 공정의 실시 양태를 도시하는 사시도이고, 도 7(b)는, 연삭 공정에 의해 박화된 첩합 웨이퍼의 일부를 확대하여 도시하는 측면도이다.

이하, 본 발명 실시 형태의 첩합 웨이퍼의 가공 방법에 대해서, 첨부 도면을 참조하면서, 상세하게 설명한다.

도 1에는, 본 실시 형태의 첩합 웨이퍼의 가공 방법을 실시하는 데 적합한 가공 장치(1)의 전체 사시도가 도시되어 있다. 가공 장치(1)는, 도시하는 바와 같은 첩합 웨이퍼(W)에 레이저 가공을 실시하는 장치이다. 첩합 웨이퍼(W)는, 제1 웨이퍼(10)와 제2 웨이퍼(12)를 접합하여 적층한 웨이퍼이다(추후 상술함). 가공 장치(1)는, 상기한 첩합 웨이퍼(W)를 유지하는 도시를 생략하는 회전 구동 기구를 구비한 척 테이블(35)을 포함하는 유지 유닛(3)과, 적어도 적외선을 포착하여 화상을 촬상하는 적외선 카메라를 포함하는 촬상 유닛(6)과, 첩합 웨이퍼(W)를 구성하는 제1 웨이퍼(10)에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 유닛(7)과, 척 테이블(35)과 레이저 광선 조사 유닛(7)을, 상대적으로 X축 방향으로 가공 이송하기 위한 X축 이송 기구(4a)와, 척 테이블(35)과 레이저 광선 조사 유닛(7)을, 상기 X축 방향에 직교하는 Y축 방향으로 가공 이송하기 위한 Y축 이송 기구(4b)와, 적외선 조사기(8)와, 표시 유닛(9)과, 각 작동부를 제어하는 컨트롤러(100)를 구비하고 있다. 또한, 상기한 촬상 유닛(6)에는, 적외선 카메라에 부가하여, 가시광선을 포착하여 촬상하는 일반적인 카메라도 배치되어 있다.

가공 장치(1)는, 베이스(2) 상에 배치되어 있고, 상기한 구성에 부가하여, X축 이송 기구(4a), Y축 이송 기구(4b)의 측방에 세워 형성되는 수직 벽부(5a), 및 수직 벽부(5a)의 상단부로부터 수평 방향으로 연장되는 수평 벽부(5b)로 이루어지는 프레임체(5)를 구비하고 있다.

유지 유닛(3)은, 상기 척 테이블(35)을 포함하여 첩합 웨이퍼(W)를 유지하는 수단이며, 도 1에 도시하는 바와 같이, X축 방향에 있어서 이동 가능하게 베이스(2)에 탑재된 직사각 형상의 X축 방향 가동판(31)과, Y축 방향에 있어서 이동 가능하게 X축 방향 가동판(31)에 탑재된 직사각 형상의 Y축 방향 가동판(32)과, Y축 방향 가동판(32)의 상면에 고정된 원통형의 지주(33)와, 지주(33)의 상단에 고정된 직사각 형상의 커버판(34)을 구비하고 있다. 척 테이블(35)은, 커버판(34) 상에 형성된 긴 구멍을 통과하여 상방으로 연장되도록 배치되고, 지주(33) 내에 수용된 도시를 생략하는 회전 구동 기구에 의해 회전 가능하게 구성된다. 척 테이블(35)의 유지면은, 통기성을 갖는 다공질 재료의 흡착 척(36)으로 형성되고, 지주(33)를 통과하는 유로에 의해 도시하지 않는 흡인 수단에 접속되어 있다. 적외선 조사기(8)는, 척 테이블(35)에 인접하는 커버판(34) 상으로서, 척 테이블(35)의 중심을 통과하는 X축 선 상에 배치되어 있고, 척 테이블(35)에 재치되는 첩합 웨이퍼(W)의 측방으로부터 수평으로 적외선(G)을 조사하도록 배치되어 있다.

X축 이송 기구(4a)는, 모터(42)의 회전 운동을, 볼 나사(43)를 통해 직선 운동으로 변환하여 X축 방향 가동판(31)에 전달하고, 베이스(2) 상에 X축 방향을 따라 배치된 한 쌍의 안내 레일(2A, 2A)을 따라 X축 방향 가동판(31)을 X축 방향으로 이동시킨다. Y축 이송 기구(4b)는, 모터(45)의 회전 운동을, 볼 나사(44)를 통해 직선 운동으로 변환하고, Y축 방향 가동판(32)에 전달하고, X축 방향 가동판(31) 상에 있어서 Y축 방향을 따라 배치된 한 쌍의 안내 레일(31a, 31a)을 따라 Y축 방향 가동판(32)을 Y축 방향으로 이동시킨다. 이러한 구성을 구비하는 것에 의해, 척 테이블(35)을 가공 장치(1) 상의 임의의 X 좌표, Y 좌표 위치로 이동시킬 수 있다.

프레임체(5)의 수평 벽부(5b)의 내부에는, 상기 레이저 광선 조사 유닛(7)을 구성하는 광학계, 및 촬상 유닛(6)이 수용되어 있다. 수평 벽부(5b)의 선단부 하면 측에는, 상기 레이저 광선 조사 유닛(7)의 일부를 구성하는 집광기(71)가 배치되어 있다. 촬상 유닛(6)은, 유지 유닛(3)에 유지되는 첩합 웨이퍼(W)를 촬상하여, 후술하는 접합층(20)의 최외주(17)나 첩합 웨이퍼(W)의 중심(C)을 검출하는 수단이며, 상기 집광기(71)에 대하여 도면 중 화살표(X)로 나타내는 X축 방향에서 인접하는 위치에 배치되어 있다.

도 2에는, 상기한 레이저 광선 조사 유닛(7)의 광학계의 개략을 도시하는 블록도가 도시되어 있다. 레이저 광선 조사 유닛(7)은, 레이저 광선(LB)을 출사하는 레이저 발진기(72)와, 레이저 발진기(72)가 출사한 레이저 광선(LB)의 출력을 조정하는 어테뉴에이터(73)와, 어테뉴에이터(73)를 통과한 레이저 광선(LB)을 분기하여 척 테이블(35)에 유지된 첩합 웨이퍼(W)의 내부에 집광점을 내리막 계단 형상으로 복수 형성하는 집광점 형성 유닛(74)을 구비하고 있다.

본 실시 형태의 집광점 형성 유닛(74)은, 예를 들어, 도 2에 도시하는 바와 같이, 제1 1/2 파장판(75a), 제1 빔 스플리터(76a), 제2 1/2 파장판(75b), 제2 빔 스플리터(76b), 제3 1/2 파장판(75c), 제3 빔 스플리터(76c), 제1 빔 익스팬더(77a), 제2 빔 익스팬더(77b), 제3 빔 익스팬더(77c), 제1 반사 미러(78a), 제2 반사 미러(78b), 제3 반사 미러(78c), 제4 반사 미러(77d) 및 제4 빔 스플리터(79)를 구비하고 있다.

상기한 레이저 발진기(72)로부터 출사되어 어테뉴에이터(73)를 통과한 레이저 광선(LB)은, 제1 1/2 파장판(75a)을 통해 제1 빔 스플리터(76a)에 유도되고, 상기 제1 1/2 파장판(75a)의 회전 각도가 적절하게 조정되는 것에 의해, 상기한 레이저 광선(LB)에 대하여 1/4의 광량이 되는 제1 분기 레이저 광선(LB1)(s 편광)이 제1 빔 스플리터(76a)로부터 분기되어, 제1 빔 익스팬더(77a)에 유도된다. 또한, 제1 빔 스플리터(76a)에 의해 분기되지 않은 잔여의 레이저 광선(p 편광)은, 제2 1/2 파장판(75b)을 통해 제2 빔 스플리터(76b)에 유도되고, 상기 제2 1/2 파장판(75b)의 회전 각도가 적절하게 조정되는 것에 의해, 상기한 레이저 광선(LB)에 대하여 1/4 광량이 되는 제2 분기 레이저 광선(LB2)(s 편광)이 제2 빔 스플리터(76b)로부터 분기되어, 제2 빔 익스팬더(77b)에 유도된다. 또한, 제2 빔 스플리터(76b)에 의해 분기되지 않은 잔여의 레이저 광선(p 편광)은, 제3 1/2 파장판(75c)을 통해 제3 빔 스플리터(76c)에 유도되고, 제3 1/2 파장판(75c)의 회전 각도가 적절하게 조정되는 것에 의해, 상기한 레이저 광선(LB)에 대하여 1/4 광량이 되는 제3 분기 레이저 광선(LB3)(s 편광)이 제3 빔 스플리터(76c)로부터 분기되어, 제3 빔 익스팬더(77c)에 유도된다. 제3 빔 스플리터(76c)에 의해 분기되지 않은 잔여의 레이저 광선(p 편광)은, 상기한 레이저 광선(LB)에 대해 1/4의 광량이 되는 제4 분기 레이저 광선(LB4)(p 편광)이 되고, 제4 반사 미러(78d)에 유도된다. 상기한 바와 같이, 제1~제4 분기 레이저 광선(LB1~LB4)은, 상기한 레이저 광선(LB)에 대해, 각각이 1/4 광량으로 분기된다.

제1 분기 레이저 광선(LB1)은 s 편광이기 때문에, 제1 빔 익스팬더(77a)에 의해 빔 직경이 조정된 후, 제1 반사 미러(78a)에 의해 반사되고 제4 빔 스플리터(79)에 유도되고 반사되어 집광기(71)의 집광 렌즈(71a)에 유도된다. 또한, 제2 분기 레이저 광선(LB2)도 s 편광이고, 제2 빔 익스팬더(77b)에 의해 빔 직경이 조정된 후, 제2 반사 미러(78b)에 의해 반사되고 제4 빔 스플리터(79)에 유도되고 반사되어 집광기(71)의 집광 렌즈(71a)에 유도된다. 또한, 제3 분기 레이저 광선(LB3)도 s 편광이고, 제3 빔 익스팬더(77c)에 의해 빔 직경이 조정된 후, 제3 반사 미러(78c)에 의해 반사되어 제4 빔 스플리터(79)에 유도되고 반사되어 집광기(71)의 집광 렌즈(71a)에 유도된다. 그리고, 제4 반사 미러(78d)에 의해 반사된 제4 분기 레이저 광선(LB4)은 p 편광이고, 제4 빔 스플리터(79)를 직진하여, 집광기(71)의 집광 렌즈(71a)에 유도된다. 제1~3 빔 익스팬더(77a~77c)에 의해서 각 빔 직경의 크기가, LB1>LB2>LB3>LB4가 되도록 적절히 조정됨과 함께, 제1~4 반사 미러(78a~78d)의 각도가 적절히 조정되는 것에 의해, 제1~제4 분기 레이저 광선(LB1~LB4)에 대응하는 집광점(P1~P4)이, 도 2에 도시하는 바와 같이, 상하 방향 및 수평 방향의 다른 위치에 형성되고, 집광점(P4)으로부터 집광점(P1)을 향해, 도면 중 좌방측을 향해 내리막 계단 형상으로 형성된다.

또한, 상기한 집광점 형성 유닛(74)에서는, 설명의 편의 상, 어테뉴에이터(73)를 통과한 레이저 광선(LB)을, 제1~제4 분기 레이저 광선(LB1~LB4)으로 분기(분기수 4)하여, 집광점을 4개 형성하고 있다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 1/2 파장판, 빔 스플리터, 빔 익스팬더, 반사 미러 등을 적절히 증설하는 것에 의해, 더욱 많은 분기 레이저 광선을 형성하도록 설정하는(예를 들어, 8 분기)것이 가능하고, 분기 수에 따른, 예를 들어, 8개의 집광점을 내리막 계단 형상으로 형성할 수 있다.

컨트롤러(100)는, 컴퓨터에 의해 구성되고, 제어 프로그램에 따라 연산 처리하는 중앙 연산 처리 장치(CPU)와, 제어 프로그램 등을 저장하는 리드 온리 메모리(ROM)와, 검출한 검출치, 연산 결과 등을 일시적으로 저장하기 위한 기록 및 판독 가능한 랜덤 액세스 메모리(RAM)와, 입력 인터페이스 및 출력 인터페이스를 구비하고 있다(상세에 대한 도시는 생략). 컨트롤러(100)에는, 가공해야 할 첩합 웨이퍼(W)의 외주, 첩합 웨이퍼(W)의 중심, 후술하는 접합층(20)의 최외주(17)의 좌표, 및 레이저 광선(LB)을 조사하는 가공 위치에 대응하는 좌표 등을 기억하는 좌표 기억부(102)가 배치되어 있고, X축 이송 기구(4a), Y축 이송 기구(4b), 촬상 유닛(6), 레이저 광선 조사 유닛(7), 적외선 조사기(8), 표시 유닛(9), 상기 척 테이블(35)의 회전 기구 구동 등이 접속되고, 좌표 기억부(102)에 기억된 정보에 기초하여 각 작동부가 제어된다.

본 실시 형태의 가공 장치(1)는, 대략 상기한 바와 같은 구성을 구비하고 있고, 이하에 본 실시 형태의 첩합 웨이퍼의 가공 방법에 대해서 설명한다.

본 실시 형태에서 실시되는 가공 방법의 피가공물은, 예를 들어, 도 3(a), 3(b)에 도시하는 첩합 웨이퍼(W)이다. 첩합 웨이퍼(W)는, 예를 들어, 직경이 300mm이며, 제1 웨이퍼(10)와 제2 웨이퍼(12)를 접합한 첩합 웨이퍼이다. 제1 웨이퍼(10)는, 예를 들어, 실리콘 기판의 내부에 산화막층이 형성된 SOi 웨이퍼이고, 도시하는 바와 같이 복수의 디바이스(D)가 교차하는 복수의 분할 예정 라인(L)에 의해 구획되어 표면(10a)에 형성되어 있다. 제1 웨이퍼(10)의 표면(10a)은, 상기한 복수의 디바이스(D)가 형성된 중심으로부터의 디바이스 영역(10A)과 그 디바이스 영역(10A)을 둘러싸는 외주 잉여 영역(10B)을 구비하고, 외주 잉여 영역(10B)의 외주 단부에는, 곡면 형상으로 형성된 환형의 모따기부(10C)가 형성되어 있다. 또한, 외주 잉여 영역(10B)의 외주에는, 제1 웨이퍼(10)의 결정 방위를 나타내는 노치(10d)가 형성되어 있다. 또한, 도 3(a)에서는, 디바이스 영역(10A)과 외주 잉여 영역(10B)을 구분하는 구분선(16)을 기재하고 있지만, 구분선(16)은 설명의 편의 상 상기 기재한 것으로, 실제의 제1 웨이퍼(10)의 표면(10a)에 부여되어 있는 것은 아니다.

본 실시 형태의 제2 웨이퍼(12)는, 제1 웨이퍼(10)와 동일하게 결정 방위를 나타내는 노치(12d)를 구비하고 있고, 제1 웨이퍼(10)와 대략 동일한 구성을 구비하고 있기 때문에, 그 나머지의 상세한 것에 대해서는 설명을 생략한다. 첩합 웨이퍼(W)는, 도 3(a)에 부가하여 도 3(b)로부터 이해되는 바와 같이, 제1 웨이퍼(10)를 반전시켜 표면(10a)을 하방을 향하게 하고, 제1 웨이퍼(10)의 표면(10a)과, 제2 웨이퍼(12)의 표면(12a)을 적절한 접착제에 의한 접합층(20)을 통해 형성되어 있다. 이 때, 도시하는 바와 같이, 제1 웨이퍼(10)의 노치(10d)와, 제2 웨이퍼(12)의 노치(12d)를 일치시키는 것에 의해 결정 방위를 일치시켜 양 웨이퍼를 적층한다. 또한, 본 발명의 웨이퍼의 가공 방법에 의해 가공되는 첩합 웨이퍼(W)는, 상기한 제1 웨이퍼(10)의 표면(10a)과 제2 웨이퍼(12)의 표면(12a)을 접합하여 적층한 첩합 웨이퍼(W)에 한정되지 않고, 제1 웨이퍼(10)의 표면(10a)과, 제2 웨이퍼(12)의 이면(12b)을 접합한 첩합 웨이퍼라도 좋다.

본 실시 형태의 첩합 웨이퍼의 가공 방법을 실시할 때에, 상기 첩합 웨이퍼(W)를, 도 1에 기초하여 설명한 가공 장치(1)에 반송하고, 제1 웨이퍼(10) 측을 상방으로, 제2 웨이퍼(12) 측을 하방으로 향하게 하여 척 테이블(35)에 재치하고, 상기 흡인 수단을 작동하여 흡인 유지한다. 계속해서, X축 이송 기구(4a), Y축 이송 기구(4b)를 작동하여, 첩합 웨이퍼(W)를 촬상 유닛(6)의 바로 아래에 위치시키고, 접합층(20)의 최외주의 좌표를 생성하는 좌표 생성 공정을 실시한다. 좌표 생성 공정에 대해서, 도 4, 도 5를 참조하면서, 보다 구체적으로 설명한다.

본 실시 형태의 좌표 생성 공정을 실시할 때에, 상기한 X축 이송 기구(4a)를 작동하여, 도 4(a)에 도시하는 바와 같이, 첩합 웨이퍼(W)의 외주 영역을 촬상 유닛(6)의 바로 아래에 위치시킨다. 상기한 바와 같이, 척 테이블(35)의 X축 방향에서 인접하는 커버판(34) 상에는, 적외선 조사기(8)가 배치되어 있다. 적외선 조사기(8)에 있어서 적외선(G)을 조사하는 선단부(81)는, 척 테이블(35)에 유지된 첩합 웨이퍼(W)의 접합층(20)이 형성된 높이로 조정되고, 첩합 웨이퍼(W)의 측방으로부터 수평으로 적외선(G)을 조사한다. 상기 적외선(G)은, 첩합 웨이퍼(W)를 구성하는 제1 및 제2 웨이퍼(10, 12)의 실리콘 기판을 투과하지만, 접착제에 의해 형성된 접합층(20)의 최외주(17)에서 반사된다. 그 모습이, 상방에 위치된 촬상 유닛(6)에 의해 촬상되고, 도 4(b)에 도시하는 바와 같이 최외주(17)의 위치를 도시하는 광의 반사가 표시 유닛(9)에 표시되고, 컨트롤러(100)에 의해 최외주(17)가 검출된다. 이와 같이 첩합 웨이퍼(W)에 측방으로부터 적외선(G)을 조사하여, 촬상 유닛(6)에 의해 접합층(20)의 최외주(17)를 검출함과 함께, 상기한 척 테이블(35)을, 도 4(a)에 화살표(R1)로 나타내는 방향으로 회전시킨다. 이에 의해, 첩합 웨이퍼(W)의 접합층(20)의 전체 둘레에 있어서의 최외주(17)의 X 좌표 Y 좌표로 규정되는 좌표를 생성한다(좌표 생성 공정). 그리고, 상기한 첩합 웨이퍼(W)의 접합층(20)의 최외주(17)의 좌표와, 촬상 유닛(6)에 의해 별도 검출한 중심(C)의 좌표(x₀, y₀), 노치(10d)의 좌표 등을, 컨트롤러(100)의 좌표 기억부(102)에 기억한다.

여기서, 도 5에 도시하는 바와 같이, 컨트롤러(100)의 좌표 기억부(102)에 기억된 첩합 웨이퍼(W)의 접합층(20)의 최외주(17)의 좌표와 첩합 웨이퍼(W)의 중심(C)의 좌표에 기초하여, 상기한 레이저 광선(LB1~LB4)의 집광점(P1~P4)을 위치시켜 개질층을 형성하는 가공 위치(18)의 XY 좌표를 설정한다. 그 가공 위치(18)는, 접합층(20)의 최외주(17)를 따르도록 설정되는 것이고, 보다 구체적으로는, 레이저 광선(LB1~LB4)의 집광점(P1~P4)을, 첩합 웨이퍼(W)의 외주에 있어서, 내측으로부터 외측을 향하여 서서히 접합층(20)에 가까워지도록, 또한 도 6(b), 도 6(c)에 도시하는 바와 같이, 최상단의 집광점(P4)으로부터 최하단의 집광점(P1)에 이르러 내리막 계단 형상으로 복수 형성하고, 그 집광점(P1~P4)에 의한 개질층(S1~S4)을 형성했을 때에, 최하단의 집광점(P1)에 의해 형성되는 개질층(S1)으로부터 신전되는 크랙(11)이 제1 웨이퍼(10)의 표면(100a) 측에 도달할 때에, 좌표 생성 공정에 있어서 생성된 접합층(20)의 최외주(17)의 좌표에 도달하도록 설정한다. 이와 같이 설정된 상기 가공 위치(18)의 좌표는, 컨트롤러(100)의 좌표 기억부(102)에 기억한다. 또한, 접합층(20)의 최외주(17)는, 첩합 웨이퍼(W)의 외주단으로부터 대략 0.5mm 내측에 형성되기 때문에, 가공 위치(18)의 좌표는, 첩합 웨이퍼(W)의 중심(C)으로부터 약 149.5mm의 원주 상에 설정되게 된다.

상기한 바와 같이 가공 위치(18)를 설정하였다면, 컨트롤러(100)에 의해 X축 이송 기구(4a) 및 Y축 이송 기구(4b)를 작동하여, 도 6(a)에 도시하는 바와 같이, 첩합 웨이퍼(W)의 가공 위치(18)를 레이저 광선 조사 유닛(7)의 집광기(71)의 바로 아래에 위치시킨다. 계속해서, 상기한 레이저 광선 조사 유닛(7)을 작동시켜 제1~제4 분기 레이저 광선(LB1~LB4)을 조사한다. 도 6(b)에 도시하는 바와 같이, 제1~제4 분기 레이저 광선(LB1~LB4)의 집광점(P1~P4)은, 제1 웨이퍼(10)의 내측으로부터 외측을 향하여 서서히 접합층(20)에 가까워지도록 내리막 계단 형상으로 복수 형성된다. 또한, 상기한 제1~제4 분기 레이저 광선(LB1~LB4)에 의해 형성되는 각 집광점(P1~P4)의 간격은, 예를 들어, 수평 방향에서 보아 10㎛, 상하 방향에서 보아 1~10㎛의 범위에서 설정된다.

본 실시 형태에서는, 접합층(20)의 최외주(17)에 대응하여 설정되는 가공 위치(18)를 설명의 형편 상, 하나의 환형의 파선으로 나타내지만, 상기한 바와 같이, 본 실시 형태의 가공 장치의 레이저 광선 조사 유닛(7)은, 집광점(P1~P4)을 내리막 계단 형상으로 복수 형성하는 것이므로, 실제로는, 가공 위치(18)의 X 좌표 Y 좌표를, 각 집광점(P1~P4)의 각각에 대응하도록 설정한다.

그리고, 상기 척 테이블(35)을 도 6(a)에 화살표(R2)로 나타내는 방향으로 회전시킴과 함께 X축 이송 기구(4a), Y축 이송 기구(4b)를 작동하여, 도 6(c)에 도시하는 바와 같이, 상기 가공 위치(18)를 따른 내부에 개질층(S1~S4)을 끝이 넓어지도록 형성하여, 상기 개질층(S1~S4)을 연결하는 크랙(11)이 가공 위치(18)를 따라 형성된다. 이 결과, 상기한 바와 같이, 최하단의 집광점(P1)에 의해 형성된 개질층(S1)으로부터 신전되는 크랙(11)이, 상기한 좌표 생성 공정에 있어서 생성된 접합층(20)의 최외주(17)의 좌표에 도달한다. 본 실시 형태에서는 척 테이블(35)을 2회전시키는 것에 의해, 가공 위치(18)를 따르는 동일 개소에 2회, 상기 제1~제4 분기 레이저 광선(LB1~LB4)을 조사한다. 이상과 같이 개질층 형성 공정을 실시하는 것에 의해, 제1~제4 분기 레이저 광선(LB1~LB4)을, 곡면으로 형성된 모따기부(10C)에 있어서의 난반사가 회피되어, 고정밀도로 개질층(S1~S4)을 형성하여 크랙(11)을 생성할 수 있다.

상기한 개질층 형성 공정의 레이저 가공을 실시할 때의 레이저 가공 조건은, 예를 들어, 이하와 같이 설정된다.

파장: 1342nm

반복 주파수: 60kHz

출력: 2.4W

레이저 광선 분기 수: 4

척 테이블 회전 속도: 107.3deg/s(주(周) 속도 280mm/s)

상기한 바와 같이 개질층 형성 공정을 실시하였다면, 첩합 웨이퍼(W)를, 도 7(a)에 도시하는 연삭 장치(60)(일부만을 나타내고 있음)에 반송한다. 도시하는 바와 같이, 연삭 장치(60)는, 척 테이블(61) 상에 흡인 유지된 첩합 웨이퍼(W)를 연삭하여 박화하기 위한 연삭 유닛(62)을 구비하고 있다. 연삭 유닛(62)은, 도시하지 않은 회전 구동 기구에 의해 회전되는 스핀들(63)과, 스핀들(63)의 하단에 장착된 휠 마운트(64)와, 휠 마운트(64)의 하면에 장착되는 연삭 휠(65)을 구비하고, 연삭 휠(65)의 하면에는 복수의 연삭 지석(66)이 환형으로 배치되어 있다.

상기한 개질층 형성 공정을 실시한 첩합 웨이퍼(W)를 연삭 장치(60)에 반송하고, 제2 웨이퍼(12) 측을 척 테이블(61)에 재치하여 흡인 유지했다면, 연삭 유닛(62)의 회전 스핀들(63)을 도 7(a)에서 화살표(R3)로 나타내는 방향으로, 예를 들어, 6000rpm으로 회전시키면서, 척 테이블(61)을 화살표(R4)로 나타내는 방향으로, 예를 들어, 300rpm으로 회전시킨다. 그리고, 도시하지 않은 연삭수 공급 수단에 의해, 연삭수를 첩합 웨이퍼(W)의 제1 웨이퍼(10)의 이면(10b) 상에 공급하면서, 연삭 지석(66)을 제1 웨이퍼(10)의 이면(10b)에 접촉시키고, 연삭 휠(65)을, 화살표(R5)로 나타내는 방향으로, 예를 들어, 1㎛/초의 연삭 이송 속도로 연삭 이송한다. 이 때, 도시되지 않은 접촉식 또는 비접촉식의 측정 게이지에 의해 첩합 웨이퍼(W)의 두께를 측정하면서 연삭을 진행시킬 수 있고, 도 7(b)에 도시하는 바와 같이, 제1 웨이퍼(10)의 이면(10b)을 소정량 연삭하는 것에 의해, 상기한 개질층(S1~S4)이 제거되고, 크랙(11)에 의해, 제1 웨이퍼(10)의 노치(10d)를 포함하는 모따기부(10C)가 비산하여 제거된다. 모따기부(10C)가 제거되어 첩합 웨이퍼(W)를 연삭하는 연삭 공정이 완료되었다면, 연삭 유닛(62)을 정지하고, 설명을 생략하는 세정, 건조 공정 등을 거쳐, 본 실시 형태의 웨이퍼의 가공 방법이 완료된다.

상기한 바와 같이, 본 실시 형태에 관련되는 첩합 웨이퍼의 가공 방법의 개질층 형성 공정을 실시하는 것에 의해, 복수의 집광점(P1~P4)이 내리막 계단 형상으로 설정되고, 첩합 웨이퍼(W)를 구성하는 제1 웨이퍼(10)의 내부에 끝이 넓어지도록 개질층(S1~S4)이 형성되며, 상기 개질층(S1~S4) 사이를 접속하도록 크랙(11)이 진전하고, 상기 크랙(11)은, 상기한 접합층(20)을 향해 비스듬히 하방으로 연장되면서, 상기한 좌표 생성 공정에 의해 생성된 접합층(20)의 최외주(17)의 좌표로 진전하고 있다. 이와 같은 첩합 웨이퍼(W)에 대해, 상기의 연삭 공정을 실시하는 것에 의해, 파쇄력이 부여되어, 크랙(11)에 의해 모따기부(10C)가 제거되기 때문에, 종래의 모따기부의 제거에 비해 가공 시간이 단축되어 생산성이 향상되는 것에 부가하여, 다른 쪽의 웨이퍼(제2 웨이퍼(12))에 흠집이 생긴다는 문제도 해소된다. 또한, 상기한 구성에 의해, 최하단의 개질층(S1)으로부터 신전되는 크랙(11)이 접합층(20)의 내측으로 진전되지 않기 때문에, 접합층(20)의 영향을 받지 않고, 모따기부(10C)를 확실하게 제거할 수 있다.

또한, 상기한 실시 형태에서는, 레이저 광선 조사 유닛(7)을 구성하는 집광점 형성 유닛(74)을, 1/2 파장판, 빔 스플리터, 빔 익스팬더 및 반사 미러 등을 복수 조합하는 것에 의해 실현하였으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 2에 도시하는 집광점 형성 유닛(74) 대신에, 공간 광 변조기(LCOS: Liquid Crystal On Silicon)를 배치하고, 레이저 발진기(72)로부터 출사된 레이저 광선(LB)을 입사시켜, 그 레이저 광선(LB)을 복수로 분기시키고, 분기된 각 레이저 광선의 집광점을, 제1 웨이퍼의 직경 방향 내측으로부터 외측을 향하여 서서히 접합층(20)에 가까워지도록 내리막 계단 형상으로 복수 형성하고, 복수의 상기 집광점에 대응하여 형성된 개질층을 연결한 면을 원추대의 경사면 형상으로 형성하도록 해도 된다.

또한, 상기한 실시 형태에서는, 첩합 웨이퍼(W)를, 제1 웨이퍼(10)의 모따기부(10C)를 남긴 상태에서 연삭 장치(60)에 반송하여 연삭 공정을 실시하고, 연삭 시의 파쇄력에 의해 개질층(S1~S4)에 형성된 크랙(11)을 기점으로 하여 모따기부(10C)를 제거했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 연삭 장치(60)에 반입하여 연삭 공정을 실시하기 전에, 제1 웨이퍼(10)의 외주에 외력을 부여하는 것에 의해, 개질층(S1~S4)에 형성된 크랙(11)에 의해 모따기부(10C)를 제거해도 된다.

1: 가공 장치
2: 베이스
3: 유지 유닛
34: 커버판
35: 척 테이블
4a: X축 이송 기구
4b: Y축 이송 기구
5: 프레임체
6: 촬상 유닛
7: 레이저 광선 조사 유닛
71: 집광기
72: 레이저 발진기
73: 어테뉴에이터
74: 집광점 형성 유닛
75a : 제1 1/2 파장판
75b : 제2 1/2 파장판
75c : 제3 1/2 파장판
76a: 제1 빔 스플리터
76b: 제2 빔 스플리터
76c: 제3 빔 스플리터
77a: 제1 빔 익스팬더
77b: 제2 빔 익스팬더
77c: 제3 빔 익스팬더
78a: 제1 반사 미러
78b: 제2 반사 미러
78c: 제3 반사 미러
78d: 제4 반사 미러
79: 제4 빔 스플리터
8: 적외선 조사기
9: 표시 유닛
10: 제1 웨이퍼
10A: 디바이스 영역
10B: 외주 잉여 영역
10C: 모따기부
10a: 표면
10b: 이면
10d: 노치
11: 크랙
12: 제2 웨이퍼
12a: 표면
12b: 이면
12d: 노치
16: 구분선
18: 가공 위치
20: 접합층
60: 연삭 장치
61: 척 테이블
62: 연삭 유닛
63: 회전 스핀들
64: 휠 마운트
65: 연삭 휠
66: 연삭 지석
100: 컨트롤러
102: 좌표 기억부
D: 디바이스
L: 분할 예정 라인
W: 첩합 웨이퍼

Claims

복수의 디바이스가 형성된 디바이스 영역과 그 디바이스 영역을 둘러싸는 모따기부가 외주 가장자리에 형성된 외주 잉여 영역을 표면에 갖는 제1 웨이퍼의 표면과, 제2 웨이퍼의 표면 또는 이면을 접합층에 의해 첩합하여 형성된 첩합 웨이퍼의 가공 방법으로서,
상기 접합층의 최외주를 검출하여 상기 접합층의 최외주의 좌표를 생성하는 좌표 생성 공정과,
상기 제1 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 복수의 레이저 광선으로 분기하고, 분기된 각 레이저 광선의 집광점을 상이한 위치에 설정하는 집광점 설정 공정과,
상기 제2 웨이퍼 측을 제1 척 테이블로 유지하고, 분기된 상기 레이저 광선의 집광점을 상기 제1 웨이퍼의 이면으로부터 상기 모따기부에 대하여 직경 방향 내측의 상기 제1 웨이퍼의 내부에 위치시켜 상기 레이저 광선을 조사하여, 상기 제1 웨이퍼의 내부에 복수의 개질층을 링형으로 형성하는 개질층 형성 공정과,
상기 개질층 형성 공정을 실시한 후, 상기 제2 웨이퍼 측을 제2 척 테이블로 유지하고, 상기 제1 웨이퍼의 이면을 연삭하여 박화하는 연삭 공정을 구비하고,
상기 개질층 형성 공정에 있어서, 분기된 레이저 광선의 집광점은, 상기 제1 웨이퍼의 직경 방향 내측으로부터 외측을 향하여 상기 접합층에 가까워지도록 내리막 계단 형상으로 복수 형성되고, 최하단의 상기 집광점에 의해 형성된 상기 개질층으로부터 신전되는 크랙은, 상기 좌표 생성 공정에 있어서 생성된 상기 접합층의 최외주의 좌표에 도달하는, 첩합 웨이퍼의 가공 방법.
제1항에 있어서,
상기 연삭 공정에 있어서, 상기 제1 웨이퍼의 상기 이면의 연삭에 의해 상기 개질층이 제거되고, 상기 크랙에 의해 상기 모따기부가 상기 제1 웨이퍼로부터 제거되는, 첩합 웨이퍼의 가공 방법.