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KR102021154B1 - 가공 방법 및 가공 장치 - Google Patents

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KR102021154B1
KR102021154B1 KR1020130066016A KR20130066016A KR102021154B1 KR 102021154 B1 KR102021154 B1 KR 102021154B1 KR 1020130066016 A KR1020130066016 A KR 1020130066016A KR 20130066016 A KR20130066016 A KR 20130066016A KR 102021154 B1 KR102021154 B1 KR 102021154B1
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holding table
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게이지 노마루
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

본 발명은 가공하는 영역을 용이하게 컨트롤할 수 있는 가공 방법 및 가공 장치를 제공한다.
피가공물에 에칭 가공을 하는 본 발명의 가공 방법에서는, 유지 테이블의 유지면에 유지된 피가공물을 수용하는 에칭 챔버 내에 에칭 가스를 공급하면서, 유지 테이블의 유지면과 반대측으로부터 유지 테이블 및 피가공물에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 피가공물에서의 가공 영역의 내부에 집광점을 위치시켜 조사함으로써 가공 영역을 여기하여 에칭을 유발한다.

Description

가공 방법 및 가공 장치{MACHINING METHOD AND MACHINING APPARATUS}
본 발명은, 피가공물에 에칭 가공을 하는 가공 방법 및 가공 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스 제조 프로세스에서는, 대략 원판형상인 반도체 웨이퍼의 표면에 격자형으로 배열된 스트리트라고 불리는 분할 예정 라인에 의해 복수의 영역이 구획되고, 이 구획된 영역에 IC, LSI 등의 디바이스를 형성한다. 그리고, 반도체 웨이퍼를 스트리트를 따라서 절단함으로써 디바이스가 형성된 영역을 분할하여 개개의 디바이스를 제조한다. 또한, 사파이어 기판이나 탄화규소 기판의 표면에 질화갈륨계 화합물 반도체 등이 적층된 광디바이스 웨이퍼도 스트리트를 따라서 절단함으로써 개개의 발광 다이오드, 레이저 다이오드 등의 광디바이스로 분할되어, 전기기기에 널리 이용되고 있다.
전술한 웨이퍼의 스트리트를 따른 절단은, 통상 다이서라고 불리는 절삭 장치에 의해 행해지고 있다. 이 절삭 장치는, 반도체 웨이퍼나 광디바이스 웨이퍼 등의 피가공물을 유지하는 척 테이블과, 상기 척 테이블에 유지된 피가공물을 절삭하기 위한 절삭 수단과, 척 테이블과 절삭 수단을 상대적으로 이동시키는 절삭 이송 수단을 구비한다. 절삭 수단은, 회전 스핀들과 상기 스핀들에 장착된 절삭 블레이드 및 회전 스핀들을 회전 구동하는 구동 기구를 구비한 스핀들 유닛을 포함한다. 절삭 블레이드는 원반형의 베이스와 상기 베이스의 측면 외주부에 장착된 환형의 절삭날을 포함하고, 절삭날은 예컨대 입경 3 ㎛ 정도의 다이아몬드 지립을 전기 주조에 의해 베이스에 고정하여 두께 30 ㎛ 정도로 형성되어 있다. 이러한 절삭 블레이드에 의해 웨이퍼를 스트리트를 따라서 절단하여 개개의 디바이스로 분할하면, 디바이스의 표면 및 이면에 이지러짐이 생겨 디바이스의 항절강도를 저하시킨다고 하는 문제가 있다.
또한, 웨이퍼를 스트리트를 따라서 분할하는 방법으로서, 웨이퍼에 형성된 스트리트를 따라서 웨이퍼에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 조사함으로써 레이저 가공 홈을 형성하고, 이 레이저 가공 홈을 따라서 기계식 파단 장치에 의해 할단하는 방법이 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
그런데, 웨이퍼에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 웨이퍼의 스트리트를 따라서 조사하면, 조사된 영역에 열에너지가 집중되어 파편이 발생하고, 이 파편이 디바이스의 표면에 부착되어 디바이스의 품질을 저하시킨다고 하는 새로운 문제가 생긴다.
또한, 웨이퍼를 스트리트를 따라서 분할하는 방법으로서, 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 펄스 레이저 광선을 이용하여, 분할해야 할 영역의 내부에 집광점을 맞춰 펄스 레이저 광선을 조사하는 레이저 가공 방법이 시도되고 있다. 이 레이저 가공 방법을 이용한 분할 방법은, 웨이퍼의 한쪽 면측으로부터 내부에 집광점을 맞춰 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 스트리트를 따라서 조사하고, 웨이퍼의 내부에 스트리트를 따라서 개질층을 연속적으로 형성하며, 이 개질층이 형성되는 것에 의해 강도가 저하된 스트리트를 따라서 외력을 가함으로써, 웨이퍼를 개개의 디바이스로 분할하는 것이다(예컨대, 특허문헌 2 참조).
그런데, 상기 특허문헌 2에 기재된 분할 방법에 의해 분할된 개개의 디바이스의 측면에는 개질층이 잔존하기 때문에, 디바이스의 항절강도가 저하되어 디바이스의 품질을 저하시킨다고 하는 문제가 있다.
이러한 문제를 해소하기 위해, 레이저 광선이 조사되는 피가공부에 피가공물의 용융 물질을 증발시키기 위한 용액을 공급함으로써, 레이저 광선이 조사되는 것에 의해 비산된 용융 물질을 증발시키는 기술이 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 3 참조).
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 평성10-305420호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허 제3408805호 공보 특허문헌 3 : 일본 특허 공개 제2004-247426호 공보
그런데, 상기 특허문헌 3에 개시된 기술에서는, 비산된 용융 물질을 증발시키기 위한 용액을 공급하는 영역을 컨트롤하는 것이 어려워, 디바이스의 품질을 저하시킨다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 상기 사실을 감안하여 이루어진 것으로, 그 주요 기술 과제는, 가공하는 영역을 용이하게 컨트롤할 수 있는 가공 방법 및 가공 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 주요 기술 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 의하면, 피가공물의 가공 방법으로서, 유지 테이블의 유지면에서 피가공물을 유지하는 유지 공정과, 에칭 챔버 내에 상기 유지 테이블에 유지된 피가공물을 수용하는 피가공물 수용 공정과, 상기 피가공물 수용 공정을 실시한 후, 상기 에칭 챔버 내에 에칭 가스를 공급하는 에칭 가스 공급 공정과, 상기 에칭 가스를 공급하면서, 상기 유지 테이블의 유지면과 반대측으로부터 상기 유지 테이블 및 피가공물에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 피가공물에서의 가공 영역의 내부에 집광점을 위치시켜 조사함으로써 상기 가공 영역을 여기하여 에칭을 유발하는 에칭 유발 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 피가공물의 가공 방법이 제공된다.
상기 가공 영역은 홈 가공 영역이며, 레이저 광선을 피가공물에서의 상기 홈 가공 영역의 내부에 집광점을 위치시켜 상기 홈 가공 영역을 따라서 조사한다. 피가공물은 실리콘 기판이며, 에칭 가스는 염소 가스 또는 3불화염소 가스를 포함하고 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 피가공물에 에칭 가공을 하는 가공 장치로서, 피가공물을 유지하는 유지면을 갖는 유지 테이블과, 상기 유지 테이블의 유지면에 유지된 피가공물을 수용하는 에칭 챔버와, 상기 에칭 챔버에 에칭 가스를 공급하는 에칭 가스 공급 수단과, 상기 유지 테이블의 유지면과 반대측에 배치되어 상기 유지 테이블의 유지면에 유지된 피가공물을 향해서 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단과, 상기 유지 테이블과 상기 레이저 광선 조사 수단을 상대적으로 가공 이송 방향으로 가공 이송하는 가공 이송 수단을 구비하고, 상기 에칭 가스 공급 수단을 작동하여 상기 에칭 챔버 내에 에칭 가스를 공급하면서, 상기 레이저 광선 조사 수단을 작동하여 상기 유지 테이블 및 피가공물에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 피가공물에서의 가공 영역의 내부에 집광점을 위치시켜 조사함으로써 가공 영역을 여기하여 에칭을 유발하는 것을 특징으로 하는 가공 장치가 제공된다.
본 발명에서는, 유지 테이블의 유지면에 유지된 피가공물을 수용하는 에칭 챔버 내에 에칭 가스를 공급하면서, 유지 테이블의 유지면과 반대측으로부터 유지 테이블 및 피가공물에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 피가공물에서의 가공 영역의 내부에 집광점을 위치시켜 조사함으로써 가공 영역을 여기하여 에칭을 유발하기 때문에, 에칭 가공된 홈 등에는 이지러짐이나 개질층이 발생하지는 않는다. 또한, 에칭해야 할 영역은 레이저 광선에 의해 여기되기 때문에, 가공하는 영역을 용이하게 컨트롤할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따라서 구성된 가공 장치의 사시도.
도 2는 도 1에 나타내는 가공 장치의 단면도.
도 3은 도 1 및 도 2에 나타내는 가공 장치의 주요부를 분해하여 나타내는 사시도.
도 4는 본 발명에 의한 가공 방법에 의해 가공되는 반도체 웨이퍼의 사시도.
도 5는 도 4에 나타내는 반도체 웨이퍼를 환형의 프레임에 장착된 보호 테이프의 표면에 접착하는 웨이퍼 지지 공정의 설명도.
도 6은 본 발명에 의한 가공 방법에서의 가공 공정을 나타내는 설명도.
이하, 본 발명에 의한 가공 방법 및 가공 장치의 바람직한 실시형태에 관해, 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1에는 본 발명에 따라서 구성된 가공 장치의 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1에 나타내는 가공 장치의 단면도가 도시되어 있으며, 도 3에는 도 1 및 도 2에 나타내는 가공 장치의 주요부를 분해하여 나타내는 사시도가 도시되어 있다. 본 실시형태에서의 가공 장치는, 베이스(2)와, 상기 베이스(2) 상에 화살표 X로 나타내는 가공 이송 방향으로 이동 가능하게 배치된 제1 테이블(3)과, 상기 제1 테이블(3) 상에 화살표 X와 직교하는 화살표 Y로 나타내는 인덱싱 이송 방향으로 이동 가능하게 배치된 제2 테이블(4)을 구비한다. 베이스(2)는 직사각형으로 형성되고, 그 양측부 상면에는 화살표 X로 나타내는 가공 이송 방향으로 2개의 안내 레일(21, 22)이 서로 평행하게 배치되어 있다. 2개의 안내 레일 중 한쪽의 안내 레일(21)에는, 그 상면에 단면이 V자형인 안내홈(211)이 형성되어 있다.
상기 제1 테이블(3)은, 도 3에 나타낸 바와 같이 중앙부에 직사각형의 개구(31)를 구비한 창 프레임형으로 형성되어 있다. 이 제1 테이블(3)의 한쪽의 측부 하면에는, 상기 베이스(2)에 마련된 한쪽의 안내 레일(21)에 형성되어 있는 안내홈(211)에 슬라이딩 가능하게 감합하는 피안내 레일(32)이 마련되어 있다. 또한 제1 테이블(3)의 양측부 상면에는 상기 피안내 레일(32)과 직교하는 방향으로 2개의 안내 레일(33, 34)이 서로 평행하게 배치되어 있다. 2개의 안내 레일 중 한쪽의 안내 레일(33)에는, 그 상면에 단면이 V자형인 안내홈(331)이 형성되어 있다. 이와 같이 구성된 제1 테이블(3)은, 도 1에 나타낸 바와 같이 피안내 레일(32)을 베이스(2)에 마련된 한쪽의 안내 레일(21)에 형성된 안내홈(211)에 감합하고, 다른쪽의 측부 하면을 베이스(2)에 마련된 다른쪽의 안내 레일(22) 상에 배치한다. 가공 장치는, 제1 테이블(3)을 베이스(2)에 마련된 안내 레일(21, 22)을 따라서 화살표 X로 나타내는 가공 이송 방향으로 이동시키는 가공 이송 수단(35)을 구비한다. 이 가공 이송 수단(35)은, 도 3에 나타낸 바와 같이 베이스(2)에 마련된 다른쪽의 안내 레일(22)에 평행하게 배치된 수나사 로드(351)와, 베이스(2)에 배치되어 수나사 로드(351)의 일단부를 회전 가능하게 지지하는 베어링(352)과, 수나사 로드(351)의 타단에 연결되어 수나사 로드(351)를 회전 구동하기 위한 펄스 모터(353)와, 도 2에 나타낸 바와 같이 상기 제1 테이블(3)의 하면에 마련되어 수나사 로드(351)에 나사 결합하는 암나사 블록(354)을 포함한다. 이와 같이 구성된 가공 이송 수단(35)은, 펄스 모터(353)를 구동하여 수나사 로드(351)를 회동시킴으로써, 제1 테이블(3)을 도 1에 있어서 화살표 X로 나타내는 가공 이송 방향으로 이동시킨다.
상기 제2 테이블(4)은, 도 3에 나타낸 바와 같이 직사각형으로 형성되고, 중앙부에 원형의 구멍(41)을 구비하며, 상기 원형의 구멍(41)을 둘러싸는 상면에 환형의 감합홈(42)이 형성되어 있다. 이 제2 테이블(4)의 한쪽의 측부 하면에는, 상기 제1 테이블(3)에 마련된 한쪽의 안내 레일(33)에 형성되어 있는 안내홈(331)에 슬라이딩 가능하게 감합하는 피안내 레일(43)이 마련되어 있다. 이와 같이 구성된 제2 테이블(4)은, 도 1에 나타낸 바와 같이 피안내 레일(43)을 제1 테이블(3)에 마련된 한쪽의 안내 레일(33)에 형성되어 있는 안내홈(331)에 감합하고, 다른쪽의 측부 하면을 제1 테이블(3)에 마련된 다른쪽의 안내 레일(34) 상에 배치한다. 가공 장치는, 제2 테이블(4)을 제1 테이블(3)에 마련된 안내 레일(33, 34)을 따라서 화살표 Y로 나타내는 인덱싱 이송 방향으로 이동시키는 인덱싱 이송 수단(45)을 구비한다. 이 인덱싱 이송 수단(45)은, 도 3에 나타낸 바와 같이 제1 테이블(3)에 마련된 다른쪽의 안내 레일(34)에 평행하게 배치된 수나사 로드(451)와, 제1 테이블(3)에 배치되어 수나사 로드(451)의 일단부를 회전 가능하게 지지하는 베어링(452)과, 수나사 로드(451)의 타단에 연결되어 수나사 로드(451)를 회전 구동하기 위한 펄스 모터(453)와, 도 2에 나타낸 바와 같이 상기 제2 테이블(4)의 하면에 마련되어 수나사 로드(451)에 나사 결합하는 암나사 블록(454)을 포함한다. 이와 같이 구성된 인덱싱 이송 수단(45)은, 펄스 모터(453)를 구동하여 수나사 로드(451)를 회동시킴으로써, 제2 테이블(4)을 도 1에서 화살표 Y로 나타내는 인덱싱 이송 방향으로 이동시킨다.
가공 장치는, 상기 제2 테이블(4) 상에 배치되어 피가공물을 유지하는 유지 테이블(5)을 구비한다. 유지 테이블(5)은, 원환형의 지지부(51)와, 상기 지지부(51)의 상단을 덮는 유지부(52)를 포함하고, 지지부(51)의 하단부가 상기 제2 테이블(4)의 상면에 형성된 환형의 감합홈(42)에 회동 가능하게 감합하도록 되어 있다. 이 유지 테이블(5)을 구성하는 유지부(52)는, 도시한 실시형태에서는 피가공물을 유지하는 중앙 영역이 유리판(521)에 의해 형성되어 있고, 상기 유리판(521)의 상면은 피가공물을 유지하는 유지면으로서 기능한다. 이와 같이 구성된 유지부(52)에서의 유리판(521)을 둘러싸는 상면에는, 도 3에 나타낸 바와 같이 후술하는 환형의 프레임을 고정하기 위한 클램프(53)가 배치되어 있다.
도 1을 참조하여 설명을 계속하면, 가공 장치는, 상기 유지 테이블(5)을 회동시키기 위한 회동 수단(55)을 구비한다. 이 회동 수단(55)은, 상기 제2 테이블(4)에 배치된 펄스 모터(551)와, 상기 펄스 모터(551)의 회전축에 장착된 풀리(552)와, 상기 풀리(552)와 유지 테이블(5)의 원환형의 지지부(51)에 감겨진 무단 벨트(553)를 포함한다. 이와 같이 구성된 회동 수단(55)은, 펄스 모터(551)를 구동함으로써, 풀리(552) 및 무단 벨트(553)를 통해 유지 테이블(5)을 상기 제2 테이블(4)의 상면에 형성된 환형의 감합홈(42)을 따라서 회동시킨다.
가공 장치는, 상기 유지 테이블(5)을 구성하는 유지부(52)의 외주부에 착탈 가능하게 배치되고, 유지 테이블(5)의 유지면에 유지된 피가공물을 수용하는 에칭 챔버(6)를 구비한다. 이 에칭 챔버(6)는, 환형의 측벽(61)과, 상기 환형의 측벽(61)의 상단을 덮는 상벽(62)을 포함하고, 상벽(62)에 에칭 가스 도입구(621) 및 에칭 가스 배출구(622)가 마련되어 있다. 또한, 에칭 챔버(6)를 구성하는 상벽(62)의 중앙부는, 투명한 유리판(623)에 의해 형성되어 있다. 이와 같이 구성된 에칭 챔버(6)의 환형의 측벽(61)의 하단면을 적절한 시일 수단을 통해 유지 테이블(5)을 구성하는 유지부(52)의 외주부에 착탈 가능하게 장착함으로써, 도 2에 나타낸 바와 같이 밀폐 챔버(60)가 형성된다.
도 1을 참조하여 설명을 계속하면, 가공 장치는, 상기 에칭 챔버(6)에 에칭 가스를 공급하기 위한 에칭 가스 공급 수단(7)을 구비한다. 에칭 가스 공급 수단(7)은, 에칭 가스 수용 탱크(71)와, 상기 에칭 가스 수용 탱크(71)에 수용된 에칭 가스를 급송(給送)하는 급송 펌프(72)와, 상기 급송 펌프(72)와 상기 에칭 챔버(6)의 에칭 가스 도입구(621)를 접속하는 배관(73)에 배치된 전자 개폐 밸브(74)와, 상기 에칭 챔버(6)의 에칭 가스 배출구(622)에 접속된 배관(75)에 배치된 전자 개폐 밸브(76) 및 무독(無毒) 필터(77)를 포함하고 있다. 전술한 에칭 가스 공급 수단(7)의 에칭 가스 수용 탱크(71)에는, 도시한 실시형태에서는 실리콘의 에칭에 적합한 염소(Cl2) 가스 또는 3불화염소(ClF3) 가스가 수용되어 있다.
도 2 및 도 3을 참조하여 설명을 계속하면, 상기 베이스(2)의 중앙부에는, 상기 유지 테이블(5)의 유지면에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(8)이 배치되어 있다. 레이저 광선 조사 수단(8)은, 유지 테이블(5)의 유리판(521)을 투과하고 피가공물인 후술하는 반도체 웨이퍼를 투과하는 파장의 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 발진 수단(81)과, 상기 레이저 광선 발진 수단(81)으로부터 발진된 레이저 광선을 집광하여 유지 테이블(5)의 유지면에 유지된 피가공물에 조사하는 집광기(82)를 구비한다.
도 1로 되돌아가 설명을 계속하면, 가공 장치는, 도 1에 나타낸 바와 같이 상기 에칭 챔버(6)의 중앙부 상측에 배치되는 얼라인먼트 수단(9)을 구비한다. 이 얼라인먼트 수단(9)은, 상기 레이저 광선 조사 수단(8)을 구성하는 집광기(82)의 바로 위에 배치되어 있다. 얼라인먼트 수단(9)은, 현미경이나 CCD 카메라 등의 광학 수단으로 구성되어 있고, 촬상한 화상 신호를 도시하지 않은 제어 수단으로 보낸다.
가공 장치는 이상과 같이 구성되어 있고, 이하에 그 작용에 관해 설명한다. 도 4에는, 피가공물로서의 반도체 웨이퍼의 사시도가 도시되어 있다. 도 4에 나타내는 반도체 웨이퍼(10)는, 실리콘 기판의 표면(10a)에 격자형으로 배열된 스트리트(101)에 의해 복수의 영역이 구획되고, 이 구획된 영역에 IC, LSI 등의 디바이스(102)가 형성되어 있다. 이와 같이 구성된 반도체 웨이퍼(10)의 스트리트(101)를 따라서 분할홈을 형성하는 방법에 관해 설명한다.
전술한 반도체 웨이퍼(10)에 스트리트(101)를 따라서 분할홈을 형성하기 위해서는, 반도체 웨이퍼(10)를 도 5의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이 환형의 프레임(F)에 장착된 보호 테이프(T)의 표면에 접착한다. 이때, 반도체 웨이퍼(10)는, 표면(10a)을 위로 하여 이면(10b)측을 보호 테이프(T)에 접착한다. 이와 같이 반도체 웨이퍼(10)는, 보호 테이프(T)를 통해 환형의 프레임(F)에 지지된다(웨이퍼 지지 공정). 보호 테이프(T)는, 본 실시형태에서는 두께가 100 ㎛인 폴리염화비닐(PVC)로 이루어진 시트형 기재의 표면에 아크릴 수지계의 풀이 두께 5 ㎛ 정도 도포되어 있다.
전술한 웨이퍼 지지 공정을 실시했다면, 상기 에칭 챔버(6)를 분리하고, 유지 테이블(5) 상에 보호 테이프(T)를 통해 환형의 프레임(F)에 지지된 반도체 웨이퍼(10)를 배치한다. 이때, 반도체 웨이퍼(10)를 유지 테이블(5)의 유지부(52)를 구성하는 유리판(521) 상에 위치시킨다. 그리고, 반도체 웨이퍼(10)를 보호 테이프(T)를 통해 지지하는 환형의 프레임(F)은, 클램프(53)에 의해 고정된다. 이와 같이 하여, 유지 테이블(5) 상에 보호 테이프(T)를 통해 유지된 반도체 웨이퍼(10)는, 표면(10a)이 상측이 된다(웨이퍼 유지 공정).
전술한 바와 같이 웨이퍼 유지 공정을 실시했다면, 에칭 챔버(6)를 유지 테이블(5) 상의 소정의 위치에 장착한다. 이와 같이 에칭 챔버(6)를 유지 테이블(5) 상의 소정의 위치에 장착함으로써, 도 2에 나타낸 바와 같이 밀폐 챔버(60)가 형성된다(챔버 밀폐 공정).
다음으로, 얼라인먼트 수단(9)을 작동하고, 에칭 챔버(6)의 상벽(62)에 마련된 유리판(623)을 통하여 유지 테이블(5) 상에 유지된 반도체 웨이퍼(10)에 있어서 분할홈을 형성해야 할 가공 영역을 검출하는 얼라인먼트 작업을 실행한다. 즉, 얼라인먼트 수단(9) 및 도시하지 않은 제어 수단은, 반도체 웨이퍼(10)의 제1 방향으로 형성되어 있는 스트리트(101)와, 스트리트(101)를 따라서 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(8)의 집광기(82)의 위치 맞춤을 행하기 위한 패턴 매칭 등의 화상 처리를 실행하여, 레이저 광선 조사 위치의 얼라인먼트를 수행한다. 이때, 스트리트(101)가 화살표 X로 나타내는 가공 이송 방향과 평행하지 않은 경우에는, 상기 회동 수단(55)을 작동하여 유지 테이블(5)을 회동시키고, 스트리트(101)가 화살표 X로 나타내는 가공 이송 방향과 평행해지도록 조정한다. 또한, 반도체 웨이퍼(10)에 형성되어 있는 상기 제1 방향에 대하여 직교하는 제2 방향으로 연장되는 스트리트(101)에 대해서도, 마찬가지로 레이저 광선 조사 위치의 얼라인먼트가 수행된다(얼라인먼트 공정).
전술한 바와 같이 얼라인먼트 공정을 실시했다면, 가공 이송 수단(35) 및 인덱싱 이송 수단(45)을 작동하여 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이 유지 테이블(5)을 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(8)의 집광기(82)가 위치하는 레이저 광선 조사 영역으로 이동시키고, 반도체 웨이퍼(10)의 소정의 스트리트(101)의 일단[도 6의 (a)에서 좌단]을 레이저 광선 조사 수단(8)의 집광기(82)의 바로 위에 위치시킨다. 그리고, 집광기(82)로부터 조사되는 레이저 광선의 집광점(P)을 반도체 웨이퍼(10)의 표면(10a)(상면)보다 약간 아래쪽의 위치에 위치시킨다(레이저 광선 조사 수단 위치 부여 공정). 다음으로, 에칭 가스 공급 수단(7)의 급송 펌프(72)를 작동하며 전자 개폐 밸브(74)를 열고 에칭 가스 수용 탱크(71) 내에 수용되어 있는 염소(Cl2) 가스 또는 3불화염소(ClF3) 가스 등의 에칭 가스를 밀폐 챔버(60)에 도입하며, 전자 개폐 밸브(76)를 열어 밀폐 챔버(60) 내의 공기를 포함하는 가스를 무독 필터(77)를 통해 배출한다(에칭 가스 공급 공정). 이와 같이 하여, 밀폐 챔버(60) 내에 염소(Cl2) 가스 또는 3불화염소(ClF3) 가스 등의 에칭 가스를 공급하는 상태에서, 레이저 광선 조사 수단(8)을 작동하여, 상기 유지 테이블(5)의 유지부(52)를 구성하는 유리판(521) 및 보호 테이프(T)와 반도체 웨이퍼(10)를 구성하는 실리콘 기판에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선(LB)을 조사하면서 가공 이송 수단(35)을 작동하여 유지 테이블(5)을 도 6의 (a)에서 화살표 X1로 나타내는 방향으로 소정의 이송 속도로 이동시킨다. 그리고, 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이 레이저 광선 조사 수단(8)의 집광기(82)의 조사 위치가 스트리트(101)의 타단의 위치에 도달하면, 레이저 광선의 조사를 정지하고 유지 테이블(5)의 이동을 정지한다. 이와 같이, 집광기(82)로부터 조사되는 레이저 광선(LB)의 집광점(P)을 반도체 웨이퍼(10)의 표면(10a)(상면)보다 약간 하측의 위치에 위치시켜 조사함으로써, 스트리트(101)에 있어서 에칭해야 할 영역이 여기되고, 에칭 가스에 의한 에칭을 유발한다. 그 결과, 도 6의 (c)에 나타낸 바와 같이 에칭 가스가 염소(Cl2) 가스인 경우에는 스트리트(101)에 있어서 에칭해야 할 영역이 SiCl4로서 에칭되어 분할홈(100)이 형성된다(가공 공정). 이와 같이 하여 에칭에 의해 형성된 분할홈(100)에는, 이지러짐이나 개질층이 발생하지는 않는다. 또한, 에칭해야 할 영역은 레이저 광선에 의해 여기되기 때문에, 홈을 형성하는 영역을 용이하게 컨트롤할 수 있다.
상기 가공 공정에서의 레이저 광선의 조사 조건은, 예컨대 다음과 같이 설정되어 있다.
(조사 조건 : 1)
광원 : YAG 연속파 레이저
파장 : 1064 ㎚
평균 출력 : 10 W
집광 스폿 직경 : φ1 ㎛
(조사 조건 : 2)
광원 : YAG 펄스 레이저
파장 : 1064 ㎚
반복 주파수 : 10 kHz
평균 출력 : 1 W
펄스폭 : 10 ns
집광 스폿 직경 : φ1 ㎛
전술한 바와 같이 소정의 스트리트(101)를 따라서 상기 가공 공정을 실시했다면, 인덱싱 이송 수단(45)을 작동하여 유지 테이블(5)을 화살표 Y로 나타내는 인덱싱 이송 방향으로 반도체 웨이퍼(10)에 형성된 스트리트(101)의 간격만큼 인덱싱 이송하여, 상기 가공 공정을 수행한다. 이와 같이 하여 제1 방향으로 형성된 모든 스트리트(101)를 따라서 상기 가공 공정을 실시했다면, 회동 수단(55)을 작동하여 유지 테이블(5)을 90도 회동시키고, 상기 제1 방향으로 형성된 스트리트(101)에 대하여 직교하는 제2 방향으로 연장되는 스트리트(101)를 따라서 상기 가공 공정을 실행한다.
이상과 같이 하여, 스트리트(101)를 따라서 분할홈(100)이 형성된 반도체 웨이퍼(10)는, 분할홈(100)이 형성된 스트리트(101)를 따라서 개개의 디바이스(102)로 분할하는 분할 공정에 반송(搬送)된다.
이상, 본 발명을 도시한 실시형태에 기초하여 설명했지만, 본 발명은 실시형태에만 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지의 범위에서 여러 가지 변형은 가능하다. 전술한 실시형태에서는 반도체 웨이퍼(10)의 스트리트(101)를 따라서 분할홈(100)을 형성하는 예를 나타냈지만, 본 발명은 홈 가공에 한정되지 않고 구멍 가공 등 다른 에칭 가공에 널리 적용할 수 있다.
2 : 베이스 3 : 제1 테이블
35 : 가공 이송 수단 4 : 제2 테이블
45 : 인덱싱 이송 수단 5 : 유지 테이블
55 : 회동 수단 6 : 에칭 챔버
7 : 에칭 가스 공급 수단 8 : 레이저 광선 조사 수단
82 : 집광기 9 : 얼라인먼트 수단
10 : 반도체 웨이퍼 F : 환형의 프레임
T : 보호 테이프

Claims (4)

  1. 피가공물에 에칭 가공을 실시하는 가공 방법으로서,
    유지 테이블의 유지면에 유지된 피가공물을 수용하는 에칭 챔버 내에 에칭 가스를 공급하면서, 상기 유지 테이블의 유지면과 반대측으로부터 유지 테이블 및 피가공물에 대하여 투과성을 가지는 파장의 레이저 광선을 피가공물에 있어서의 가공 영역의 내부에 집광점을 위치시켜서 조사하는 것에 의해 가공 영역을 여기하여 상기 에칭 가스에 의한 에칭을 유발하고,
    상기 가공 영역은 홈 가공 영역이며, 레이저 광선을 피가공물에서의 상기 홈 가공 영역의 내부에 집광접을 위치시켜 상기 홈 가공 영역을 따라서 조사하여 상기 피가공물 상에 분할홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 가공 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 피가공물은 실리콘 기판이며, 에칭 가스는 염소 가스 또는 3불화염소 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 방법.
  4. 피가공물에 에칭 가공을 하는 가공 장치로서,
    피가공물을 유지하는 유지면을 갖는 유지 테이블과,
    상기 유지 테이블의 유지면에 유지된 피가공물을 수용하는 에칭 챔버와,
    상기 에칭 챔버에 에칭 가스를 공급하는 에칭 가스 공급 수단과,
    상기 유지 테이블의 유지면과 반대측에 배치되어 상기 유지 테이블의 유지면에 유지된 피가공물을 향해서 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단과,
    상기 유지 테이블과 상기 레이저 광선 조사 수단을 상대적으로 가공 이송 방향으로 가공 이송하는 가공 이송 수단
    을 구비하고, 상기 에칭 가스 공급 수단을 작동하여 상기 에칭 챔버 내에 에칭 가스를 공급하면서, 상기 레이저 광선 조사 수단을 작동하여 상기 유지 테이블 및 피가공물에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 피가공물에서의 가공 영역의 내부에 집광점을 위치시켜 조사함으로써, 가공 영역을 여기하여 상기 에칭 가스에 의한 에칭을 유발하고,
    상기 가공 영역은 홈 가공 영역이며, 레이저 광선을 피가공물에서의 상기 홈 가공 영역의 내부에 집광접을 위치시켜 상기 홈 가공 영역을 따라서 조사하여 상기 피가공물 상에 분할홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 가공 장치.
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