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KR20210108310A - 칩의 제조 방법 - Google Patents

칩의 제조 방법 Download PDF

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KR20210108310A
KR20210108310A KR1020210013514A KR20210013514A KR20210108310A KR 20210108310 A KR20210108310 A KR 20210108310A KR 1020210013514 A KR1020210013514 A KR 1020210013514A KR 20210013514 A KR20210013514 A KR 20210013514A KR 20210108310 A KR20210108310 A KR 20210108310A
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KR
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wafer
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modified layer
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laser beam
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KR1020210013514A
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세이이치 사이
Original Assignee
가부시기가이샤 디스코
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Abstract

(과제) 칩의 품질 저하를 억제할 수 있는 칩의 제조 방법을 제공한다.
(해결 수단) 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라 복수의 칩으로 분할하는 칩의 제조 방법으로서, 웨이퍼의 제 1 면측을 척 테이블로 유지하여 웨이퍼의 제 2 면측을 노출시키는 웨이퍼 유지 공정과, 웨이퍼에 대해 투과성을 갖고, 또한, 제 1 집광점 및 제 2 집광점에서 집광하는 레이저 빔을, 제 1 집광점 및 제 2 집광점이 웨이퍼의 내부에 위치 부여되도록, 웨이퍼의 제 2 면측으로부터 조사함으로써, 제 1 집광점 및 제 2 집광점이 위치 부여된 영역에 각각 개질 영역을 형성하고, 분할 예정 라인을 따라 배열된 복수의 개질 영역을 포함하는 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과, 웨이퍼에 외력을 부여하여 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라 복수의 칩으로 분할하는 분할 공정을 갖는다.

Description

칩의 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING CHIP}
본 발명은 웨이퍼를 복수의 칩으로 분할하는 칩의 제조 방법에 관한 것이다.
디바이스 칩의 제조 공정에서는 서로 교차하는 복수의 분할 예정 라인 (스트리트) 에 의해 구획된 복수의 영역에 각각 IC (Integrated Circuit) 등과 같은 디바이스가 형성된 웨이퍼가 사용된다. 이 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라 분할함으로써, 디바이스를 각각 구비하는 복수의 디바이스 칩이 제조된다.
웨이퍼의 분할에는 주로, 웨이퍼를 유지하는 척 테이블과 웨이퍼를 절삭하는 원 고리형의 절삭 블레이드가 장착되는 스핀들 (회전축) 을 구비한 절삭 장치가 사용된다. 절삭 블레이드를 회전시켜, 척 테이블에 의해 유지된 웨이퍼에 절입시킴으로써, 웨이퍼가 분할 예정 라인을 따라 절단되어 분할된다.
한편, 최근에는 레이저 가공에 의해 웨이퍼를 분할하는 기술도 주목받고 있다. 예를 들어, 웨이퍼에 대해 투과성을 갖는 레이저 빔을 웨이퍼의 내부에서 집광시키고, 웨이퍼의 내부에 개질된 층 (개질층 (변질층)) 을 분할 예정 라인을 따라 형성하는 수법이 제안되어 있다 (특허문헌 1 참조). 웨이퍼의 개질층이 형성된 영역은 다른 영역보다 취약해진다. 그 때문에, 개질층이 형성된 웨이퍼에 외력을 부여하면, 개질층을 기점으로 하여 웨이퍼가 분할된다.
단, 웨이퍼의 두께, 재질 등에 따라서는 웨이퍼에 개질층을 1 층만 형성하여 외력을 부여해도, 웨이퍼가 개질층을 기점으로 하여 적절히 분할되지 않는 경우가 있다. 이 경우에는 웨이퍼의 두께 방향으로 복수의 개질층이 각 분할 예정 라인을 따라 형성된다 (특허문헌 2 참조). 예를 들어, 레이저 빔의 집광점의 높이를 단계적으로 바꾸면서, 각 분할 예정 라인을 따라 레이저 빔을 복수회씩 조사함으로써, 웨이퍼에 복수의 개질층이 형성된다.
일본 공개특허공보 2004-179302호 일본 공개특허공보 2009-10105호
개질층의 형성 공정에서는 예를 들어, 레이저 빔의 조사에 의해, 웨이퍼의 내부에 복수의 개질된 영역 (개질 영역) 이 분할 예정 라인을 따라 소정의 간격으로 형성된다. 이 경우, 개질층은 분할 예정 라인을 따라 배열된 복수의 개질 영역을 포함하는 층에 상당한다.
개질 영역이 형성되면, 그 개질 영역에서 균열 (벽개면) 이 발생한다. 그리고, 개질 영역으로부터 진전한 균열이, 다음으로 개질 영역이 형성되어야 할 영역에 이르면, 그 후에 그 영역에 레이저 빔이 조사되었을 때, 균열에 의해 레이저 빔의 난반사가 생긴다.
웨이퍼의 내부에서 레이저 빔의 난반사가 생기면, 레이저 빔이 조사된 영역에 개질 영역이 적절히 형성되기 어려워져, 개질층이 웨이퍼의 분할 기점으로서 충분히 기능하지 않게 되는 경우가 있다. 또, 레이저 빔의 난반사에 의해, 개질 영역에서 생긴 균열이 예기치 못한 방향으로 방사상으로 진전하거나, 예상과는 반대로 긴 균열이 형성되거나 하기 쉬워진다. 이 불규칙한 균열에 의해, 후의 공정에서 웨이퍼를 분할할 때, 웨이퍼의 파단이 의도하지 않는 방향으로 유도될 우려가 있다.
상기한 바와 같이, 개질 영역의 형성시에 레이저 빔의 난반사가 생기면, 웨이퍼에 외력을 부여했을 때에, 웨이퍼가 분할 예정 라인을 따라 적절히 분할되기 어려워진다. 그 결과, 웨이퍼의 분할시에 칩이 파손되거나 칩의 측면 (분할면) 에 요철이 형성되거나 하여 칩의 품질이 저하될 우려가 있다.
본 발명은 이러한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 칩의 품질 저하를 억제할 수 있는 칩의 제조 방법의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라 복수의 칩으로 분할하는 칩의 제조 방법으로서, 그 웨이퍼의 제 1 면측을 척 테이블로 유지하여 그 웨이퍼의 제 2 면측을 노출시키는 웨이퍼 유지 공정과, 그 웨이퍼에 대해 투과성을 갖고, 또한, 제 1 집광점 및 제 2 집광점에서 집광하는 레이저 빔을, 그 제 1 집광점 및 그 제 2 집광점이 그 웨이퍼의 내부에 위치 부여되도록, 그 웨이퍼의 그 제 2 면측으로부터 조사함으로써, 그 제 1 집광점 및 그 제 2 집광점이 위치 부여된 영역에 각각 개질 영역을 형성하고, 그 분할 예정 라인을 따라 배열된 복수의 그 개질 영역을 포함하는 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과, 그 웨이퍼에 외력을 부여하여, 그 웨이퍼를 그 분할 예정 라인을 따라 복수의 그 칩으로 분할하는 분할 공정을 갖고, 개질층 형성 공정에서는 그 제 1 집광점이 위치 부여된 영역에 형성되는 그 개질 영역에서 발생한 균열과, 그 제 2 집광점이 위치 부여된 영역에 형성되는 그 개질 영역에서 발생한 균열이 연결되는 칩의 제조 방법이 제공된다.
또한, 바람직하게는 그 개질층 형성 공정은 그 레이저 빔을 그 웨이퍼의 그 제 2 면측으로부터 조사함으로써, 그 분할 예정 라인을 따라 배열된 복수의 그 개질 영역을 포함하는 제 1 개질층을 형성하는 제 1 개질층 형성 공정과, 그 레이저 빔을 그 웨이퍼의 그 제 2 면측으로부터 조사함으로써, 그 분할 예정 라인을 따라 배열된 복수의 그 개질 영역을 포함하는 제 2 개질층을, 그 제 1 개질층보다 그 웨이퍼의 그 제 1 면측에 형성하는 제 2 개질층 형성 공정을 갖는다.
또, 본 발명의 다른 일 양태에 의하면, 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라 복수의 칩으로 분할하는 칩의 제조 방법으로서, 그 웨이퍼의 제 1 면측을 척 테이블로 유지하여 그 웨이퍼의 제 2 면측을 노출시키는 웨이퍼 유지 공정과, 그 웨이퍼에 대해 투과성을 갖고, 또한, 제 1 집광점 내지 제 4 집광점에서 집광하는 레이저 빔을, 그 제 1 집광점 및 그 제 2 집광점이 그 웨이퍼의 내부의 제 1 영역에 위치 부여되고 또한, 그 제 3 집광점 및 그 제 4 집광점이 그 웨이퍼의 내부의 그 제 1 영역보다 그 웨이퍼의 그 제 1 면측에 위치하는 제 2 영역에 위치 부여되도록, 그 웨이퍼의 그 제 2 면측으로부터 조사함으로써, 그 제 1 집광점 내지 그 제 4 집광점이 위치 부여된 영역에 각각 개질 영역을 형성하고, 그 분할 예정 라인을 따라 배열된 복수의 그 개질 영역을 포함하는 제 1 개질층 및 제 2 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과, 그 웨이퍼에 외력을 부여하여, 그 웨이퍼를 그 분할 예정 라인을 따라 복수의 그 칩으로 분할하는 분할 공정을 갖고, 개질층 형성 공정에서는 그 제 1 집광점이 위치 부여된 영역에 형성되는 그 개질 영역에서 발생한 균열과, 그 제 2 집광점이 위치 부여된 영역에 형성되는 그 개질 영역에서 발생한 균열이 연결됨과 함께, 그 제 3 집광점이 위치 부여된 영역에 형성되는 그 개질 영역에서 발생한 균열과, 그 제 4 집광점이 위치 부여된 영역에 형성되는 그 개질 영역에서 발생한 균열이 연결되는 칩의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 일 양태에 관련된 칩의 제조 방법에서는 복수의 집광점에서 집광하는 레이저 빔이 웨이퍼에 조사됨으로써, 집광점이 위치 부여된 영역에 각각 개질 영역이 형성되고, 하나의 개질 영역에서 발생한 균열과 다른 개질 영역에서 발생한 균열이 연결된다.
상기 칩의 제조 방법에 의하면, 레이저 빔의 집광점을 웨이퍼 내부의 균열이 형성되어 있지 않은 영역에 위치 부여되어 개질 영역을 형성하면서, 인접하는 개질 영역을 연결시키는 균열을 형성할 수 있다. 이로써, 레이저 빔의 난반사가 억제되어 개질층이 적절히 형성된다. 그 결과, 웨이퍼가 분할 예정 라인을 따라 분할되기 쉬워져, 칩의 품질 저하가 억제된다.
도 1(A) 는 웨이퍼를 나타내는 사시도이고, 도 1(B) 는 보호 부재가 첩부된 웨이퍼를 나타내는 사시도이다.
도 2 는 레이저 가공 장치를 나타내는 일부 단면 정면도이다.
도 3 은 레이저 조사 유닛의 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 4(A) 는 레이저 빔이 조사되는 웨이퍼의 일부를 나타내는 단면도이고, 도 4(B) 는 개질 영역을 나타내는 단면도이다.
도 5(A) 는 2 층째의 개질층이 형성되는 웨이퍼의 일부를 나타내는 단면도이고, 도 5(B) 는 복수의 개질층이 형성된 웨이퍼의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 6 은 익스팬드 테이프가 첩부된 웨이퍼를 나타내는 사시도이다.
도 7 은 확장 장치를 나타내는 사시도이다.
도 8(A) 는 웨이퍼를 유지하는 확장 장치를 나타내는 단면도이고, 도 8(B) 는 익스팬드 테이프를 확장하는 확장 장치를 나타내는 단면도이다.
도 9 는 4 개의 집광점에서 집광하는 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사 유닛을 구비하는 레이저 가공 장치를 나타내는 일부 단면 정면도이다.
도 10 은 4 개의 집광점에서 집광하는 레이저 빔이 조사되는 웨이퍼의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 11(A) 는 비교예에 관련된 칩의 측면을 나타내는 화상도이고, 도 11(B) 는 실시예에 관련된 칩의 측면을 나타내는 화상도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 양태에 관련된 실시형태를 설명한다. 먼저, 본 실시형태에 관련된 칩의 제조 방법에 사용할 수 있는 웨이퍼의 구성예에 대해 설명한다. 도 1(A) 는 웨이퍼 (11) 를 나타내는 사시도이다.
웨이퍼 (11) 는 예를 들어 실리콘 등의 재료를 사용하여 원반상으로 형성되고, 서로 대체로 평행한 표면 (제 1 면) (11a) 과 이면 (제 2 면) (11b) 을 구비한다. 웨이퍼 (11) 는 서로 교차하도록 격자상으로 배열된 복수의 분할 예정 라인 (스트리트) (13) 에 의해, 복수의 사각형상의 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) 등의 디바이스 (15) 가 형성되어 있다. 웨이퍼 (11) 를 분할 예정 라인 (13) 을 따라 분할하면, 디바이스 (15) 를 각각 구비하는 복수의 칩 (디바이스 칩) 이 얻어진다.
또한, 웨이퍼 (11) 의 재질, 형상, 구조, 크기 등에 제한은 없다. 예를 들어 웨이퍼 (11) 는 실리콘 이외의 반도체 (GaAs, SiC, InP, GaN 등), 사파이어, 유리, 세라믹스, 수지, 금속 등으로 이루어지는 기판이어도 된다. 또, 디바이스 (15) 의 종류, 수량, 형상, 구조, 크기, 배치 등에도 제한은 없고, 웨이퍼 (11) 에는 디바이스 (15) 가 형성되어 있지 않아도 된다.
웨이퍼 (11) 에는 후의 공정에서 웨이퍼 (11) 를 분할할 때에 분할의 기점 (분할의 계기) 으로서 기능하는 분할 기점이 형성된다. 예를 들어, 웨이퍼 (11) 에 대해 레이저 가공을 실시하고, 웨이퍼 (11) 의 내부를 분할 예정 라인 (13) 을 따라 개질 (변질) 시킴으로써, 분할 기점이 형성된다.
웨이퍼 (11) 내부의 분할 기점이 형성된 영역 (개질된 영역) 은 웨이퍼 (11) 의 다른 영역보다 취약해진다. 그 때문에, 분할 기점이 형성된 웨이퍼 (11) 에 대해 외력을 부여하면, 웨이퍼 (11) 가 분할 기점을 기점으로 하여 분할 예정 라인 (13) 을 따라 파단된다. 이로써, 디바이스 (15) 를 각각 구비하는 복수의 디바이스 칩이 얻어진다.
레이저 가공에 의해 웨이퍼 (11) 에 분할 기점을 형성할 때에는 예를 들어, 웨이퍼 (11) 의 이면 (11b) 측으로부터 레이저 빔이 조사된다. 이 경우에는 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 측에 보호 부재 (17) 가 첩부된다. 도 1(B) 는 보호 부재 (17) 가 첩부된 웨이퍼 (11) 를 나타내는 사시도이다.
보호 부재 (17) 로는 원형으로 형성된 필름상의 기재와 기재 위에 형성된 점착층 (풀층) 을 갖는 시트 (테이프) 를 사용할 수 있다. 예를 들어, 기재는 폴리올레핀, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 수지로 이루어지고, 점착층은 에폭시계, 아크릴계, 또는 고무계의 접착제 등으로 이루어진다. 또, 점착층에는 자외선의 조사에 의해 경화하는 자외선 경화형의 수지를 사용해도 된다.
예를 들어 보호 부재 (17) 는 웨이퍼 (11) 와 대체로 동일한 직경의 원형으로 형성되어 복수의 디바이스 (15) 를 덮도록 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 측에 첩부된다. 이 보호 부재 (17) 에 의해, 복수의 디바이스 (15) 가 보호된다.
분할 기점의 형성에는 레이저 빔의 조사에 의해 웨이퍼 (11) 를 가공하는 레이저 가공 장치가 사용된다. 도 2 는 레이저 가공 장치 (2) 를 나타내는 일부 단면 정면도이다. 레이저 가공 장치 (2) 는 웨이퍼 (11) 를 유지하는 척 테이블 (유지 테이블) (4) 과 레이저 빔 (8) 을 조사하는 레이저 조사 유닛 (6) 을 구비한다.
척 테이블 (4) 에는 모터 등의 회전 구동원 (도시 생략) 과 볼 나사식의 이동 기구 (도시 생략) 가 접속되어 있다. 회전 구동원은 척 테이블 (4) 을 Z 축 방향 (연직 방향, 상하 방향) 과 대체로 평행한 회전축의 둘레로 회전시킨다. 또, 이동 기구는 척 테이블 (4) 을 X 축 방향 (가공 이송 방향, 제 1 수평 방향) 및 Y 축 방향 (산출 이송 방향, 제 2 수평 방향) 을 따라 이동시킨다.
척 테이블 (4) 의 상면은 웨이퍼 (11) 를 유지하는 유지면 (4a) 을 구성한다. 유지면 (4a) 은 X 축 방향 및 Y 축 방향과 대체로 평행한 평탄면이다. 예를 들어 유지면 (4a) 은 웨이퍼 (11) 의 형상에 대응하여 원형으로 형성된다. 단, 유지면 (4a) 의 형상은 웨이퍼 (11) 의 형상 등에 따라 적절히 변경할 수 있다. 유지면 (4a) 은 척 테이블 (4) 의 내부에 형성된 유로 (도시 생략) 및 밸브 (도시 생략) 를 개재하여, 이젝터 등의 흡인원 (도시 생략) 에 접속되어 있다.
척 테이블 (4) 의 상방에는 레이저 조사 유닛 (6) 이 형성되어 있다. 레이저 조사 유닛 (6) 은 척 테이블 (4) 에 의해 유지된 웨이퍼 (11) 를 향해 레이저 빔 (8) 을 조사한다. 레이저 빔 (8) 의 조사 조건은 웨이퍼 (11) 의 레이저 빔 (8) 이 조사된 영역에, 다광자 흡수에 의해 개질되어 변질된 영역 (개질 영역 (변질 영역)) 이 형성되도록 설정된다.
구체적으로는 레이저 빔 (8) 의 파장은 레이저 빔 (8) 이 웨이퍼 (11) 에 대해 투과성을 나타내도록 설정된다. 그 때문에, 레이저 조사 유닛 (6) 으로부터 웨이퍼 (11) 에는 적어도 일부가 웨이퍼 (11) 를 투과하는 (웨이퍼 (11) 에 대해 투과성을 갖는) 레이저 빔 (8) 이 조사된다. 또, 레이저 빔 (8) 의 다른 조사 조건 (출력, 펄스 폭, 스폿 직경, 반복 주파수 등) 도, 웨이퍼 (11) 에 개질 영역이 형성되도록 적절히 설정된다.
또, 레이저 조사 유닛 (6) 은 레이저 빔 (8) 이 적어도 2 이상의 집광점 (집광 위치) 에서 집광하도록 구성된다. 도 2 에는 레이저 빔 (8) 이 2 개의 집광점 (집광 위치) (8a, 8b) 에서 집광하는 예를 나타내고 있다.
도 3 은 레이저 조사 유닛 (6) 의 구성예를 나타내는 모식도이다. 레이저 조사 유닛 (6) 은 레이저 빔을 펄스 발진하는 레이저 발진기 (10) 를 구비한다. 레이저 발진기 (10) 로는 예를 들어 YAG 레이저, YVO4 레이저, YLF 레이저 등이 사용된다. 레이저 발진기 (10) 로부터 펄스 발진된 레이저 빔 (8) 은 미러 (12) 에서 반사되어 레이저 분기부 (14) 에 입사하고, 레이저 분기부 (14) 에 의해 복수 (도 3 에서는 2 개) 의 빔으로 분기된다. 그 후, 분기된 레이저 빔 (8) 은 집광 렌즈 (16) 에 의해 소정의 위치에서 집광된다.
레이저 분기부 (14) 의 구성은 레이저 빔 (8) 을 분기 가능하면 제한은 없다. 예를 들어 레이저 분기부 (14) 는 LCOS-SLM (Liquid Crystal On Silicon - Spatial Light Modulator), 회절 광학 소자 (DOE : Diffractive Optical Element) 등에 의해 구성된다.
도 2 에 나타내는 레이저 가공 장치 (2) 를 구성하는 구성 요소 (척 테이블 (4) 에 연결된 회전 구동원 및 이동 기구, 레이저 조사 유닛 (6) 등) 는 각각, 레이저 가공 장치 (2) 의 각 구성 요소의 동작을 제어하는 제어부 (도시 생략) 에 접속되어 있다. 이 제어부에 의해, 척 테이블 (4) 의 위치, 레이저 빔 (8) 의 조사 조건 등이 제어된다.
제어부는 예를 들어 컴퓨터에 의해 구성되고, 레이저 가공 장치 (2) 의 가동에 필요한 각종 처리 (연산 등) 를 실시하는 처리부와, 처리부에 의한 처리에 사용되는 각종 정보 (데이터, 프로그램 등) 가 기억되는 기억부를 포함한다. 처리부는 예를 들어 CPU (Central Processing Unit) 등의 프로세서를 포함하여 구성된다. 또, 기억부는 ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory) 등의 메모리에 의해 구성된다.
레이저 가공 장치 (2) 로 웨이퍼 (11) 를 가공할 때에는 먼저, 웨이퍼 (11) 를 척 테이블 (4) 에 의해 유지한다 (웨이퍼 유지 공정). 구체적으로는 웨이퍼 (11) 를, 표면 (11a) 측 (보호 부재 (17) 측) 이 유지면 (4a) 에 대향하고 이면 (11b) 측이 상방으로 노출하도록, 척 테이블 (4) 상에 배치한다. 이 상태에서, 유지면 (4a) 에 흡인원의 부압을 작용시키면, 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 측이 척 테이블 (4) 에 의해 흡인 유지된다.
다음으로, 레이저 빔 (8) 을 웨이퍼 (11) 에 조사하여 웨이퍼 (11) 에 개질층을 형성한다 (개질층 형성 공정). 개질층 형성 공정에서는 먼저, 척 테이블 (4) 을 회전시켜, 하나의 분할 예정 라인 (13) (도 1(A) 및 도 1(B) 참조) 의 길이 방향을 X 축 방향에 맞춘다. 또, 레이저 빔 (8) 의 집광점 (8a, 8b) 이 하나의 분할 예정 라인 (13) 의 연장선 상에 배치되도록, 척 테이블 (4) 의 Y 축 방향에 있어서의 위치를 조정한다.
그리고, 레이저 조사 유닛 (6) 으로부터 레이저 빔 (8) 을 조사하면서, 척 테이블 (4) 을 X 축 방향을 따라 이동시킨다 (가공 이송). 이로써, 웨이퍼 (11) 를 유지하고 있는 척 테이블 (4) 과 레이저 조사 유닛 (6) 이 X 축 방향을 따라 상대적으로 이동하고, 레이저 빔 (8) 이 하나의 분할 예정 라인 (13) 을 따라 주사된다. 이 때, 레이저 빔 (8) 의 집광점 (8a, 8b) 은 척 테이블 (4) 의 이동 방향 (도 2 의 화살표 A 로 나타내는 방향) 과 평행한 방향을 따라 인접하도록 위치 부여된다.
도 4(A) 는 레이저 빔 (8) 이 조사되는 웨이퍼 (11) 의 일부를 나타내는 단면도이다. 개질층 형성 공정에서는 레이저 빔 (8) 의 집광점 (8a, 8b) 이 분할 예정 라인 (13) (도 1(A) 및 도 1(B) 참조) 을 따라 인접하도록, 웨이퍼 (11) 의 내부에 위치 부여된다. 그리고, 레이저 빔 (8) 을 웨이퍼 (11) 의 이면 (11b) 측으로부터 조사하면, 웨이퍼 (11) 의 레이저 빔 (8) 이 조사된 영역에 개질 영역 (변질 영역) (19) 이 형성된다. 이 개질 영역 (19) 은 다광자 흡수에 의해 개질되어 변질한 영역에 상당한다.
또, 개질 영역 (19) 이 형성되면, 개질 영역 (19) 에서 균열 (크랙) (21) (도 4(B) 참조) 이 발생하여 개질 영역 (19) 으로부터 방사상으로 진전한다. 이 개질 영역 (19) 및 균열 (21) 이, 후의 공정에서 웨이퍼 (11) 를 분할할 때에 분할 기점으로서 기능한다.
여기서, 웨이퍼 (11) 의 집광점 (8a, 8b) 이 위치 부여된 영역에는 각각 레이저 빔 (8) 이 동시에 조사되어 개질 영역 (19a, 19b) 이 동시에 형성된다. 이 개질 영역 (19a, 19b) 은 집광점 (8a, 8b) 간의 거리에 따른 간격으로, 분할 예정 라인 (13) (도 1(A) 및 도 1(B) 참조) 을 따라 형성된다.
도 4(B) 는 개질 영역 (19a, 19b) 을 나타내는 단면도이다. 도 4(B) 에는 웨이퍼 (11) 의 집광점 (8a, 8b) 이 위치 부여된 영역에 형성된 개질 영역 (19a, 19b) 과, 개질 영역 (19a, 19b) 으로부터 각각 웨이퍼 (11) 의 두께 방향 (도 4(B) 의 상하 방향) 및 웨이퍼 (11) 의 직경 방향 (도 4(B) 의 좌우 방향) 으로 진전한 균열 (크랙) (21a, 21b) 을 나타내고 있다.
집광점 (8a, 8b) 간의 거리는 개질 영역 (19a) 으로부터 진전하는 균열 (21a) 과 개질 영역 (19b) 으로부터 진전하는 균열 (21b) 이 연결되도록 설정된다. 그 때문에, 레이저 빔 (8) 의 조사에 의해 개질 영역 (19a, 19b) 을 동시에 형성하면, 균열 (21a) 과 균열 (21b) 이 연결되고, 개질 영역 (19a, 19b) 이 균열 (21a, 21b) 을 통해 연결된다. 그 결과, 웨이퍼 (11) 의 내부에 분할 기점이 분할 예정 라인 (13) 을 따라 연속적으로 형성된다. 예를 들어, 집광점 (8a, 8b) 간의 거리는 3 ㎛ 이상 16 ㎛ 이하, 바람직하게는 4 ㎛ 이상 8 ㎛ 이하로 설정된다.
그리고, 집광점 (8a, 8b) 에서 집광하는 레이저 빔 (8) 을 분할 예정 라인 (13) 을 따라 주사시키면, 1 쌍의 개질 영역 (19a, 19b) 이 1 세트씩, 분할 예정 라인 (13) 을 따라 순차 형성된다. 그 결과, 웨이퍼 (11) 의 내부에는 분할 예정 라인 (13) 을 따라 배열된 복수의 개질 영역 (19) 을 포함하는 개질층 (변질층) (23) 이 형성된다.
또한, 각 개질 영역 (19a, 19b) 은 직전에 형성된 개질 영역 (19a, 19b) 보다, 레이저 빔 (8) 의 주사 방향의 전방측 (척 테이블 (4) 의 이동 방향 (도 2 의 화살표 A) 의 후방측) 으로 형성된다. 그 때문에, 새로운 개질 영역 (19a) 또는 개질 영역 (19b) 이, 이미 웨이퍼 (11) 에 형성되어 있는 다른 개질 영역 (19) 과 동일한 장소에 중복하여 형성되는 경우는 없다.
여기서, 레이저 빔 (8) 이 집광점 (8a, 8b) 에서 동시에 집광할 때, 집광점 (8b) 은 집광점 (8a) 보다, 이미 웨이퍼 (11) 에 형성되어 있는 다른 개질 영역 (19) (특히, 직전에 형성된 개질 영역 (19b)) 으로부터 떨어진 위치에 위치 부여된다. 그 때문에, 집광점 (8b) 은 이미 웨이퍼 (11) 에 형성되어 있는 다른 개질 영역 (19) 으로부터 진전한 균열 (21) 이 존재하지 않는 영역에 위치 부여되기 쉽다. 그 결과, 레이저 빔 (8) 이 균열 (21) 이 존재하는 영역에서 집광했을 경우에 생길 수 있는 레이저 빔 (8) 의 난반사가 억제된다.
웨이퍼 (11) 의 내부에서의 레이저 빔 (8) 의 난반사가 억제되면, 개질 영역 (19) 이 의도한 영역에 형성되기 쉬워짐과 함께, 균열 (21) 이 예기치 못한 방향으로 진전하는 현상이나, 예상과 반대로 긴 균열 (21) 이 형성되는 현상이 생기기 어려워진다. 그 결과, 적절히 형성된 개질 영역 (19) 을 포함하고, 또한, 불규칙한 균열 (21) 의 발생이 억제된 개질층 (23) 이 웨이퍼 (11) 에 형성된다.
또한, 개질 영역 (19a) 은 개질 영역 (19a) 으로부터 진전하는 균열 (21a) 이, 이미 웨이퍼 (11) 에 형성되어 있는 다른 개질 영역 (19) (특히, 직전에 형성된 개질 영역 (19b)) 으로부터 진전하는 균열 (21) 에 연결되는 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 이로써, 상이한 타이밍으로 형성된 2 세트의 개질 영역 (19a, 19b) 을, 균열 (21) 을 통해 연결시킬 수 있어 웨이퍼 (11) 의 내부에 절단선이 없는 분할 기점을 형성하는 것이 가능해진다.
또, 레이저 빔 (8) 의 집광점 (8a) 은 이미 웨이퍼 (11) 에 형성되어 있는 다른 개질 영역 (19) 으로부터 진전한 균열 (21) 이 존재하지 않는 영역에 위치 부여되는 것이 바람직하다. 이로써, 레이저 빔 (8) 의 난반사가 더욱 억제된다.
레이저 빔 (8) 이 조사되는 영역의 간격 (개질 영역 (19a) 끼리의 간격, 및 개질 영역 (19b) 끼리의 간격에 대응) 은 척 테이블 (4) 의 이동 속도 (가공 이송 속도) 나 레이저 빔 (8) 의 반복 주파수를 제어함으로써 조정할 수 있다. 예를 들어, 레이저 빔 (8) 이 조사되는 영역의 간격은 6 ㎛ 이상 32 ㎛ 이하, 바람직하게는 8 ㎛ 이상 16 ㎛ 이하로 설정된다.
그리고, 하나의 분할 예정 라인 (13) 을 따라 개질층 (23) 을 형성한 후, 동일한 순서를 반복하여, 다른 분할 예정 라인 (13) 을 따라 개질층 (23) 을 형성한다. 이로써, 모든 분할 예정 라인 (13) 을 따라 개질층 (23) 이 격자상으로 형성된 웨이퍼 (11) 가 얻어진다.
웨이퍼 (11) 의 개질층 (23) 이 형성된 영역은 웨이퍼 (11) 의 다른 영역보다 취약하다. 그 때문에, 개질층 (23) 이 형성된 웨이퍼 (11) 에 외력을 부여 하면, 웨이퍼 (11) 가 개질층 (23) 을 기점으로 하여 분할 예정 라인 (13) 을 따라 파단된다.
또한, 웨이퍼 (11) 의 두께, 재질 등에 따라서는 웨이퍼 (11) 의 두께 방향으로 복수의 개질층 (23) 을 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 웨이퍼 (11) 가 두께 200 ㎛ 이상의 실리콘 웨이퍼인 경우 등에는, 2 층 이상의 개질층 (23) 을 형성함으로써, 웨이퍼 (11) 가 적절히 분할되기 쉬워진다. 복수의 개질층 (23) 을 형성하는 경우에는 이미 개질층 (23) 이 형성된 분할 예정 라인 (13) 을 따라, 개질층 (23) 을 더 형성한다.
도 5(A) 는 복수의 개질층 (23) 이 형성되는 웨이퍼 (11) 의 일부를 나타내는 단면도이다. 웨이퍼 (11) 에 복수의 개질층 (23) 을 형성하는 경우에는 먼저, 하나의 개질층 (23) (제 1 개질층 (23)) 을 형성하고 (제 1 개질층 형성 공정), 그 후, 다른 개질층 (23) (제 2 개질층 (23)) 을 제 1 개질층과는 상이한 영역에 형성한다 (제 2 개질층 형성 공정).
여기서, 개질 영역 (19) 으로부터 생기는 균열 (21) (도 4(B) 참조) 은 레이저 빔 (8) 이 입사하는 방향 (이면 (11b) 측) 을 향해 신장하기 쉬운 것이 확인되었다. 그 때문에, 웨이퍼 (11) 에 복수의 개질층 (23) 을 형성하는 경우에는 웨이퍼 (11) 의 이면 (11b) 측으로부터 표면 (11a) 측으로 향해 차례로 개질층 (23) 을 형성하는 것이 바람직하다.
구체적으로는 제 2 개질층 형성 공정에서는 레이저 빔 (8) 의 집광점 (8a, 8b) 을, 제 1 개질층 (23) 의 형성시보다 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 측 (하면측) 에 위치 부여한다. 그리고, 제 1 개질층 (23) 의 형성시와 동일한 순서에 의해, 제 2 개질층 (23) 을 제 1 개질층 (23) 보다 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 측에 형성한다.
이 경우, 제 1 개질층 (23) 에서 생긴 균열 (21) 이 진전하기 어려운 영역 (웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 측) 에, 제 2 개질층 (23) 을 형성하기 위한 레이저 빔 (8) 이 집광된다. 이로써, 레이저 빔 (8) 이 균열 (21) 이 존재하는 영역에서 집광되기 어려워져, 레이저 빔 (8) 의 난반사가 억제된다.
또, 제 1 개질층 (23) 은 전술한 바와 같이 불규칙한 균열 (21) 이 생기기 어려운 조건으로 형성되어 있다. 그 때문에, 제 2 개질층 (23) 의 형성시, 레이저 빔 (8) 이 제 1 개질층 (23) 을 개재하여 제 2 개질층 (23) 이 형성되는 영역에 조사되어도, 제 1 개질층 (23) 에 있어서 레이저 빔 (8) 의 예기치 못한 반사가 생기기 어렵다. 이로써, 제 2 개질층 (23) 이 적절히 형성되기 쉬워진다.
도 5(B) 는 복수의 개질층 (23) 이 형성된 웨이퍼 (11) 의 일부를 나타내는 단면도이다. 도 5(B) 에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 (11) 에 복수의 개질층 (23) 을 형성함으로써, 예를 들어 웨이퍼 (11) 가 두꺼운 경우여도 웨이퍼 (11) 를 적절히 분할할 수 있게 된다. 또한, 웨이퍼 (11) 에 형성되는 개질층 (23) 의 층수에 제한은 없고, 웨이퍼 (11) 의 두께, 재질 등에 따라 적절히 설정된다.
다음으로, 웨이퍼 (11) 에 외력을 부여하여 웨이퍼 (11) 를 분할 예정 라인 (13) 을 따라 복수의 칩으로 분할한다 (분할 공정). 예를 들어 분할 공정은 웨이퍼 (11) 를 익스팬드 테이프에 첩부하고, 이 익스팬드 테이프를 확장함으로써 실시된다. 도 6 은 익스팬드 테이프 (25) 가 첩부된 웨이퍼 (11) 를 나타내는 사시도이다.
익스팬드 테이프 (25) 는 외력의 부여에 의해 확장 가능한 테이프 (익스팬드 성을 갖는 테이프) 이다. 예를 들어 익스팬드 테이프 (25) 로서 원형으로 형성된 필름상의 기재와, 기재 위에 형성된 점착층 (풀층) 을 갖는 시트를 사용할 수 있다. 기재 및 점착층의 재료의 예는 보호 부재 (17) (도 1(B) 참조) 와 동일하다. 단, 익스팬드 테이프 (25) 는 익스팬드성을 갖고, 또한, 웨이퍼 (11) 에 첩부 가능하면, 그 구조나 재료에 제한은 없다.
예를 들어, 웨이퍼 (11) 보다 직경이 큰 원형의 익스팬드 테이프 (25) 가, 웨이퍼 (11) 의 이면 (11b) 측에 첩부된다. 또, 익스팬드 테이프 (25) 의 외주부는 금속 등으로 이루어지고, 중앙부에 원형의 개구 (27a) 를 구비하는 고리형의 프레임 (27) 에 첩부된다. 또한, 개구 (27a) 의 직경은 웨이퍼 (11) 의 직경보다 크고, 웨이퍼 (11) 는 개구 (27a) 의 내측에 배치된다. 웨이퍼 (11) 및 프레임 (27) 에 익스팬드 테이프 (25) 가 첩부되면, 웨이퍼 (11) 가 익스팬드 테이프 (25) 를 개재하여 프레임 (27) 에 의해 지지된다.
그 후, 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 측으로부터 보호 부재 (17) 를 박리한다. 이로써, 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 측 (디바이스 (15) 측) 이 노출한다. 이 상태에서, 익스팬드 테이프 (25) 를 반경 방향 외측으로 향해 잡아 당겨 확장하면, 웨이퍼 (11) 에 외력이 부여되어 웨이퍼 (11) 가 복수의 칩으로 분할된다.
익스팬드 테이프 (25) 의 확장에는 예를 들어, 익스팬드 테이프 (25) 를 확장하는 확장 장치가 사용된다. 도 7 은 확장 장치 (분할 장치) (22) 를 나타내는 사시도이다. 확장 장치 (22) 는 익스팬드 테이프 (25) 를 잡아 당겨 확장하고, 개질층 (23) 이 형성된 웨이퍼 (11) 를 분할한다.
확장 장치 (22) 는 웨이퍼 (11) 보다 직경이 큰 원통상의 드럼 (24) 과 웨이퍼 (11) 를 지지하는 프레임 (27) (도 6 참조) 을 유지하는 프레임 유지 유닛 (26) 을 구비한다. 프레임 유지 유닛 (26) 은 프레임 (27) 을 지지하는 고리형의 지지대 (28) 를 구비한다. 지지대 (28) 는 드럼 (24) 의 상단부를 둘러싸도록 형성되어 있고, 지지대 (28) 의 상면의 높이와 드럼 (24) 의 상단의 높이가 대체로 일치하도록 배치되어 있다.
지지대 (28) 의 외주부에는 복수의 클램프 (30) 가 고정되어 있다. 복수의 클램프 (30) 는 지지대 (28) 의 둘레 방향을 따라 대체로 등간격으로 배치되어 있고, 지지대 (28) 상에 배치된 프레임 (27) 을 파지하여 고정시킨다. 지지대 (28) 위에 프레임 (27) 을 배치하고, 복수의 클램프 (30) 로 프레임 (27) 을 고정시킴으로써, 프레임 (27) 이 프레임 유지 유닛 (26) 에 의해 유지된다.
지지대 (28) 는 연직 방향 (상하 방향) 을 따라 이동 (승강) 하는 복수의 로드 (32) 에 의해 지지되어 있고, 각 로드 (32) 의 하단부에는 로드 (32) 를 승강시키는 에어 실린더 (34) 가 접속되어 있다. 또한, 복수의 에어 실린더 (34) 는 고리형의 베이스 (36) 에 지지되어 있다. 에어 실린더 (34) 로 로드 (32) 를 하강시키면, 지지대 (28) 가 프레임 (27) 과 함께 하측으로 이동한다.
분할 공정에서는 먼저, 에어 실린더 (34) 를 작동시켜, 드럼 (24) 의 상단의 높이와 지지대 (28) 의 상면의 높이가 일치하도록, 지지대 (28) 의 높이를 조절한다. 그리고, 웨이퍼 (11) 를 지지한 상태의 프레임 (27) (도 6 참조) 을 지지대 (28) 상에 배치한다. 이 때 웨이퍼 (11) 는 평면에서 보아 드럼 (24) 의 외주의 내측에 배치된다. 그 후, 지지대 (28) 상에 배치된 프레임 (27) 을 복수의 클램프 (30) 로 고정시킨다.
이로써, 웨이퍼 (11) 가 익스팬드 테이프 (25) 및 프레임 (27) 을 개재하여 프레임 유지 유닛 (26) 에 의해 유지된다. 도 8(A) 는 웨이퍼 (11) 를 유지하는 확장 장치 (22) 를 나타내는 단면도이다. 또한, 웨이퍼 (11) 에는 분할 예정 라인 (13) (도 1(A) 참조) 을 따라 개질층 (23) 이 격자상으로 형성되어 있다.
다음으로, 에어 실린더 (34) 를 작동시켜 지지대 (28) 를 끌어내리고, 프레임 (27) 을 하측으로 이동시킨다. 이로써, 드럼 (24) 의 상단에 의해 지지된 익스팬드 테이프 (25) 가 반경 방향 외측으로 잡아 당겨져 확장된다. 그 결과, 웨이퍼 (11) 에는 웨이퍼 (11) 의 반경 방향 외측으로 향하는 외력이 부여된다.
도 8(B) 는 익스팬드 테이프 (25) 를 확장하는 확장 장치 (22) 를 나타내는 단면도이다. 익스팬드 테이프 (25) 의 확장에 의해 웨이퍼 (11) 에 외력이 부여되면, 웨이퍼 (11) 는 개질층 (23) 을 따라 파단되어 복수의 칩 (디바이스 칩) (29) 으로 분할된다. 즉, 개질층 (23) 은 분할 기점으로 기능한다. 이와 같이 하여, 웨이퍼 (11) 가 분할되어 칩 (29) 이 제조된다. 또한, 웨이퍼 (11) 의 분할 후, 각 칩 (29) 은 예를 들어 콜릿 (도시 생략) 에 의해 픽업되어 소정의 기판 (배선 기판 등) 에 실장된다.
이상과 같이, 본 실시형태에 관련된 칩의 제조 방법에서는 집광점 (8a, 8b) 에서 집광하는 레이저 빔 (8) 이 웨이퍼 (11) 에 조사됨으로써, 집광점 (8a, 8b) 이 위치 부여된 영역에 각각 개질 영역 (19a, 19b) 이 형성되고, 개질 영역 (19a) 에서 발생한 균열 (21a) 과 개질 영역 (19b) 에서 발생한 균열 (21b) 이 연결된다.
상기 칩의 제조 방법에 의하면, 레이저 빔 (8) 의 집광점 (8a, 8b) 을 웨이퍼 (11) 내부의 균열 (21) 이 형성되어 있지 않은 영역에 위치 부여하여 개질 영역 (19a, 19b) 을 형성하면서, 인접하는 개질 영역 (19a, 19b) 을 연결시키는 균열을 형성할 수 있다. 이로써, 레이저 빔 (8) 의 난반사가 억제되어 개질층 (23) 이 적절히 형성된다. 그 결과, 웨이퍼 (11) 가 분할 예정 라인 (13) 을 따라 분할되기 쉬워져, 칩 (29) 의 품질 저하가 억제된다.
또한, 상기 실시형태에서는 2 개의 집광점 (8a, 8b) 에서만 집광하는 레이저 빔 (8) 을 사용하여 개질층 (23) 을 형성하는 예를 설명했지만, 개질층 (23) 의 형성에 사용되는 레이저 빔의 집광점의 수는 3 이상이어도 된다. 이 경우, 개질 영역 (19) 이 3 개 지점 이상으로 동시에 형성됨과 함께, 인접하는 개질 영역 (19) 으로부터 진전하는 균열 (21) 이 서로 연결된다.
또, 레이저 빔이 4 이상의 집광점에서 집광하는 경우에는 웨이퍼 (11) 내부의 상이한 깊이 위치에 각각 2 이상의 집광점을 위치 부여한 상태에서, 레이저 빔을 웨이퍼 (11) 에 조사하여도 된다. 이 경우, 2 층 이상의 개질층 (23) 을 동시 진행으로 형성할 수 있게 된다.
도 9 는 4 개의 집광점 (집광 위치) (42a, 42b, 42c, 42d) 에서 집광하는 레이저 빔 (42) 을 조사하는 레이저 조사 유닛 (40) 을 구비하는 레이저 가공 장치 (2) 를 나타내는 일부 단면 정면도이다. 도 9 에 나타내는 바와 같이, 레이저 조사 유닛 (40) 은 레이저 빔 (42) 을 집광점 (42a, 42b, 42c, 42d) 에서 집광시킨다.
레이저 조사 유닛 (40) 은 레이저 조사 유닛 (6) (도 3 참조) 과 동일하게 구성할 수 있다. 단, 레이저 분기부 (14) 는 레이저 발진기 (10) 로부터 발진된 레이저 빔을 4 개로 분기하도록 구성된다. 예를 들어 레이저 분기부 (14) 로서 레이저 빔을 4 개로 분기하는 LCOS-SLM 이 사용된다.
도 9 에 나타내는 바와 같이, 레이저 조사 유닛 (40) 은 집광점 (42a, 42b) 과 집광점 (42c, 42d) 을 웨이퍼 (11) 내부의 상이한 깊이 위치에 위치 부여한 상태에서, 레이저 빔 (42) 를 조사한다. 구체적으로는 집광점 (42a, 42b) 은 웨이퍼 (11) 의 내부의 제 1 영역에 위치 부여되고, 집광점 (42c, 42d) 은 그 제 1 영역보다 웨이퍼 (11) 의 표면 (11a) 측에 위치하는 제 2 영역에 위치 부여된다. 그리고, 레이저 빔 (42) 을 웨이퍼 (11) 에 조사함으로써, 웨이퍼 (11) 에 2 층의 개질층 (23) 이 동시 진행으로 형성된다.
도 10 은 4 개의 집광점 (42a, 42b, 42c, 42d) 에서 집광하는 레이저 빔 (42) 이 조사되는 웨이퍼 (11) 의 일부를 나타내는 단면도이다. 예를 들어, 집광점 (42a, 42b, 42c, 42d) 은 분할 예정 라인 (13) (도 1(A) 참조) 을 따라 소정의 간격으로 위치 부여된다. 또, 집광점 (42a, 42b) 은 웨이퍼 (11) 내부 중, 1 층째의 개질층 (23) 을 형성해야 할 영역 (제 1 영역) 에 위치 부여된다. 또한, 집광점 (42c, 42d) 은 웨이퍼 (11) 내부 중, 2 층째의 개질층 (23) 을 형성해야 할 영역 (제 2 영역) 에 위치 부여된다.
이 상태에서, 레이저 빔 (42) 을 웨이퍼 (11) 의 이면 (11b) 측에 조사한다. 이로써, 집광점 (42a, 42b) 이 위치 부여된 영역에서 개질 영역 (변질 영역) (19a, 19b) 이 동시에 형성됨과 함께, 집광점 (42c, 42d) 이 위치 부여된 영역에서 개질 영역 (변질 영역) (19c, 19d) 이 동시에 형성된다.
또한, 집광점 (42a, 42b) 의 간격은 개질 영역 (19a) 으로부터 생긴 균열 (21) 과 개질 영역 (19b) 으로부터 생긴 균열 (21) 이 연결되도록 설정된다. 마찬가지로, 집광점 (42c, 42d) 의 간격은 개질 영역 (19c) 으로부터 생긴 균열 (21) 과 개질 영역 (19d) 으로부터 생긴 균열 (21) 이 연결되도록 설정된다.
그래서, 개질 영역 (19a, 19b, 19c, 19d) 이 형성되면, 개질 영역 (19a, 19b) 에서 생긴 균열이 서로 연결됨과 함께, 개질 영역 (19c, 19d) 에서 생긴 균열이 서로 연결된다 (도 4(B) 참조). 집광점 (42a, 42b) 간의 거리와 집광점 (42c, 42d) 간의 거리는 각각, 예를 들어 3 ㎛ 이상 16 ㎛ 이하, 바람직하게는 4 ㎛ 이상 8 ㎛ 이하로 설정된다.
상기한 바와 같이, 집광점 (42a, 42b) 과 집광점 (42c, 42d) 을 웨이퍼 (11) 내부의 상이한 깊이 위치에 위치 부여함으로써, 2 층의 개질층 (23) 을 동시 진행으로 형성할 수 있다. 이로써, 웨이퍼 (11) 에 복수의 개질층 (23) 을 형성하는 경우에 있어서, 공정의 간략화 및 가공 시간의 단축을 도모할 수 있다.
다음으로, 본 실시형태에 관련된 칩의 제조 방법을 사용하여 제조한 칩을 평가한 결과에 대해 설명한다. 본 평가에서는 종래의 칩의 제조 방법에 의해 얻어진 칩 (비교예) 과 본 실시형태에 관련된 칩의 제조 방법에 의해 얻어진 칩 (실시예) 을 비교하였다.
비교예에 있어서는 실리콘 웨이퍼 (직경 200 ㎜, 두께 300 ㎛) 의 이면측 (상면측) 으로부터, 1 개 지점에서 집광하는 레이저 빔 (나노초 펄스 레이저) 을 조사함으로써, 개질층을 형성하였다. 그리고, 이 실리콘 웨이퍼에 외력을 부여하여 (도 8(A) 및 도 8(B) 참조) 실리콘 웨이퍼를 분할함으로써, 비교예에 관련된 칩을 제조하였다.
비교예에 관련된 칩의 제조 공정에서는 레이저 빔의 집광점 (1 개 지점) 을 실리콘 웨이퍼의 내부에 위치 부여한 상태에서 레이저 빔을 주사함으로써, 복수의 개질 영역을 포함하는 개질층을 각 분할 예정 라인을 따라 형성하였다. 그 후, 동일한 공정을 반복하여 3 층의 개질층이 형성된 실리콘 웨이퍼를 얻었다.
또한, 비교예에 있어서의 레이저 빔의 조사 조건은 이하와 같이 설정하였다.
레이저 발진기 : LD 여기 Q 스위치 Nd : YVO4 레이저
파장 : 1342 ㎚
출력 : 1.2 W
반복 주파수 : 90 kHz
스폿 직경 : 3 ㎛
가공 이송 속도 : 340 ㎜/s
한편, 실시예에 있어서는 실리콘 웨이퍼 (직경 200 ㎜, 두께 300 ㎛) 의 이면측 (상면측) 에, 복수의 지점에서 집광하는 레이저 빔 (나노초 펄스 레이저) 을 조사함으로써, 개질층을 형성하였다. 그리고, 이 실리콘 웨이퍼에 외력을 부여하여 (도 8(A) 및 도 8(B) 참조) 실리콘 웨이퍼를 분할함으로써, 실시예에 관련된 칩을 제조하였다.
실시예에 관련된 칩의 제조 공정에서는 레이저 빔의 집광점 (2 개 지점) 을 실리콘 웨이퍼의 내부의 동일한 깊이로 위치 부여한 상태에서 레이저 빔을 주사함으로써, 복수의 개질 영역을 포함하는 개질층을 각 분할 예정 라인을 따라 형성하였다 (도 4(A) 등 참조). 또한, 실리콘 웨이퍼의 내부의 동일한 깊이로 위치 부여되는 2 개의 집광점의 간격은, 개질 영역으로부터 진전하는 균열의 길이를 고려하여 5 ㎛ 로 설정하였다. 그 후, 동일한 공정을 반복하여 7 층의 개질층이 형성된 실리콘 웨이퍼를 얻었다.
또한, 실시예에 있어서의 레이저 빔의 조사 조건은 이하와 같이 설정하였다.
레이저 발진기 : LD 여기 Q 스위치 Nd : YVO4 레이저
파장 : 1342 ㎚
출력 : 1.5 W (분기 전)
반복 주파수 : 60 kHz
스폿 직경 : 3 ㎛
가공 이송 속도 : 600 ㎜/s
그리고, 상기 비교예에 관련된 칩과 실시예에 관련된 칩의 측면 (분할면) 을 관찰하였다. 도 11(A) 는 비교예에 관련된 칩 (31) 의 측면을 나타내는 화상도이고, 도 11(B) 는 실시예에 관련된 칩 (41) 의 측면을 나타내는 화상도이다.
비교예에 관련된 칩 (31) 의 측면에는 개질층 (변질층) (33) 과, 개질층 (33) 으로부터 불규칙하게 진전하는 다수의 긴 균열 (크랙) (35) 이 관찰되었다. 균열 (35) 은 특히 칩 (31) 의 이면측 (상면측, 레이저 빔이 조사된 면측) 을 향해 장거리 전파되어 있는 것이 확인되었다.
전술한 바와 같이, 칩 (31) 의 제조 공정에 있어서 1 개 지점에서 집광하는 레이저 빔을 주사시키면, 실리콘 웨이퍼의 내부에서 레이저 빔의 난반사가 생겨 개질층 (33) 이 적절히 형성되기 어렵다. 그리고, 개질층이 적절히 형성되어 있지 않은 실리콘 웨이퍼는 개질층을 따라 파단되기 어려워, 실리콘 웨이퍼에는 분할 시에 과도한 외력이 부여되기 쉽다. 그 결과, 칩 (31) 의 측면에는 도 11(A) 에 나타내는 바와 같은 다수의 균열 (35) 이 형성되어 칩 (31) 의 품질이 저하되는 것으로 추찰된다.
또, 2 층째 이후의 개질층 (33) 을 형성할 때에는 이미 형성되어 있는 개질층 (33) 으로부터 진전하는 균열에 레이저 빔의 집광점이 위치 부여되지 않도록, 개질층 (33) 의 간격이 설정된다. 여기서, 1 개 지점에서 집광하는 레이저 빔의 조사에 의해 개질층 (33) 을 형성하는 경우에는 레이저 빔의 난반사에 의해 긴 균열이 형성되기 때문에, 개질층 (33) 의 간격이 넓게 설정된다. 그 결과, 개질층 (33) 의 사이에 있어서, 실리콘 웨이퍼의 파단이 생기기 어려워져, 칩 (31) 의 측면에는 도 11(A) 에 나타내는 바와 같은 분할흔 (37) 이 잔존하기 쉬워진다.
한편, 실시예에 관련된 칩 (41) (도 11(B)) 의 측면에는 개질층 (변질층) (43) 이 관찰되었다. 그러나, 개질층 (43) 의 주변에는 불규칙하게 진전하는 긴 균열이 확인되지 않고, 고품질인 칩 (41) 이 얻어졌다. 그 이유는 개질층 (43) 의 형성에 복수의 집광점에서 집광하는 레이저 빔을 사용하였기 때문에, 레이저 빔의 난반사가 억제되어 개질층 (43) 이 의도한 영역에 적절하게 형성됨과 함께 균열의 발생이 억제되었던 것에서 기인하는 것으로 추찰된다.
또, 개질층 (43) 으로부터 진전하는 균열이 억제되면, 개질층 (43) 의 간격을 좁힐 수 있게 된다. 그 결과, 실리콘 웨이퍼가 적절하게 파단되기 쉬워져, 도 11(A) 에 나타내는 분할흔 (37) 과 같은 굵은 분할흔이 칩 (41) 에 잔존하기 어려워진다.
상기한 바와 같이, 복수의 집광점에서 집광하는 레이저 빔의 조사에 의해 실리콘 웨이퍼에 개질층을 형성하면, 실리콘 웨이퍼가 적절히 분할되기 쉬워져, 칩의 품질 저하가 억제되는 것이 확인되었다.
또한, 상기 실시형태에 관련된 구조, 방법 등은 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 한 적절히 변경하여 실시할 수 있다.
11 웨이퍼
11a 표면 (제 1 면)
11b 이면 (제 2 면)
13 분할 예정 라인 (스트리트)
15 디바이스
17 보호 부재
19, 19a, 19b, 19c, 19d 개질 영역 (변질 영역)
21, 21a, 21b 균열 (크랙)
23 개질층 (변질층)
25 익스팬드 테이프
27 프레임
27a 개구
29 칩 (디바이스 칩)
31 칩
33 개질층 (변질층)
35 균열 (크랙)
37 분할흔
41 칩
43 개질층 (변질층)
2 레이저 가공 장치
4 척 테이블 (유지 테이블)
4a 유지면
6 레이저 조사 유닛
8 레이저 빔
8a, 8b 집광점 (집광 위치)
10 레이저 발진기
12 미러
14 레이저 분기부
16 집광 렌즈
22 확장 장치 (분할 장치)
24 드럼
26 프레임 유지 유닛
28 지지대
30 클램프
32 로드
34 에어 실린더
36 베이스
40 레이저 조사 유닛
42 레이저 빔
42a, 42b, 42c, 42d 집광점 (집광 위치)

Claims (3)

  1. 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라 복수의 칩으로 분할하는 칩의 제조 방법으로서,
    그 웨이퍼의 제 1 면측을 척 테이블로 유지하여 그 웨이퍼의 제 2 면측을 노출시키는 웨이퍼 유지 공정과,
    그 웨이퍼에 대해 투과성을 갖고, 또한, 제 1 집광점 및 제 2 집광점에서 집광하는 레이저 빔을, 그 제 1 집광점 및 그 제 2 집광점이 그 웨이퍼의 내부에 위치 부여되도록, 그 웨이퍼의 그 제 2 면측으로부터 조사함으로써, 그 제 1 집광점 및 그 제 2 집광점이 위치 부여된 영역에 각각 개질 영역을 형성하고, 그 분할 예정 라인을 따라 배열된 복수의 그 개질 영역을 포함하는 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과,
    그 웨이퍼에 외력을 부여하여, 그 웨이퍼를 그 분할 예정 라인을 따라 복수의 그 칩으로 분할하는 분할 공정을 갖고,
    개질층 형성 공정에서는 그 제 1 집광점이 위치 부여된 영역에 형성되는 그 개질 영역에서 발생한 균열과, 그 제 2 집광점이 위치 부여된 영역에 형성되는 그 개질 영역에서 발생한 균열이 연결되는 것을 특징으로 하는 칩의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    그 개질층 형성 공정은 그 레이저 빔을 그 웨이퍼의 그 제 2 면측으로부터 조사함으로써, 그 분할 예정 라인을 따라 배열된 복수의 그 개질 영역을 포함하는 제 1 개질층을 형성하는 제 1 개질층 형성 공정과,
    그 레이저 빔을 그 웨이퍼의 그 제 2 면측으로부터 조사함으로써, 그 분할 예정 라인을 따라 배열된 복수의 그 개질 영역을 포함하는 제 2 개질층을, 그 제 1 개질층보다 그 웨이퍼의 그 제 1 면측에 형성하는 제 2 개질층 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 칩의 제조 방법.
  3. 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라 복수의 칩으로 분할하는 칩의 제조 방법으로서,
    그 웨이퍼의 제 1 면측을 척 테이블로 유지하여 그 웨이퍼의 제 2 면측을 노출시키는 웨이퍼 유지 공정과,
    그 웨이퍼에 대해 투과성을 갖고, 또한, 제 1 집광점 내지 제 4 집광점에서 집광하는 레이저 빔을, 그 제 1 집광점 및 그 제 2 집광점이 그 웨이퍼의 내부의 제 1 영역에 위치 부여되고 또한, 그 제 3 집광점 및 그 제 4 집광점이 그 웨이퍼의 내부의 그 제 1 영역보다 그 웨이퍼의 그 제 1 면측에 위치하는 제 2 영역에 위치 부여되도록, 그 웨이퍼의 그 제 2 면측으로부터 조사함으로써, 그 제 1 집광점 내지 그 제 4 집광점이 위치 부여된 영역에 각각 개질 영역을 형성하고, 그 분할 예정 라인을 따라 배열된 복수의 그 개질 영역을 포함하는 제 1 개질층 및 제 2 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과,
    그 웨이퍼에 외력을 부여하여, 그 웨이퍼를 그 분할 예정 라인을 따라 복수의 그 칩으로 분할하는 분할 공정을 갖고,
    개질층 형성 공정에서는 그 제 1 집광점이 위치 부여된 영역에 형성되는 그 개질 영역에서 발생한 균열과, 그 제 2 집광점이 위치 부여된 영역에 형성되는 그 개질 영역에서 발생한 균열이 연결됨과 함께, 그 제 3 집광점이 위치 부여된 영역에 형성되는 그 개질 영역에서 발생한 균열과, 그 제 4 집광점이 위치 부여된 영역에 형성되는 그 개질 영역에서 발생한 균열이 연결되는 것을 특징으로 하는 칩의 제조 방법.
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