KR20190143363A

KR20190143363A - 레이저 가공 장치

Info

Publication number: KR20190143363A
Application number: KR1020190063113A
Authority: KR
Inventors: 겐지 후루타
Original assignee: 가부시기가이샤 디스코
Priority date: 2018-06-20
Filing date: 2019-05-29
Publication date: 2019-12-30
Also published as: KR102662458B1; CN110625275B; DE102019208936A1; CN110625275A; TW202000353A; JP7123652B2; TWI802712B; JP2019217527A; US11548096B2; US20190389008A1

Abstract

(과제) 비교적 좁은 분할 예정 라인의 내부에 집광점을 위치 부여하여 레이저 광선을 조사하여 개질층을 형성해도, 디바이스를 손상시키지 않는 레이저 가공 장치를 제공한다.
(해결수단) 레이저 가공 장치의 레이저 광선 조사 유닛 (6) 은, 웨이퍼 (72) 에 대해 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선 (LB) 을 출사하는 레이저 발진기 (30) 와, 레이저 발진기 (30) 가 출사한 펄스 레이저 광선 (LB) 을 척 테이블 (4) 에 유지된 웨이퍼 (72) 에 집광하는 집광기 (32) 와, 레이저 발진기 (30) 와 집광기 (32) 사이에 배치 형성되고 레이저 발진기 (30) 가 출사한 펄스 레이저 광선 (LB) 을 분기하여 X 축 방향으로 적어도 2 개의 집광 스폿을 생성하는 분기부 (34) 와, 레이저 발진기 (30) 와 집광기 (32) 사이에 배치 형성되고 레이저 발진기 (30) 가 출사한 펄스 레이저 광선 (LB) 의 집광 스폿을 Y 축 방향으로 축소하여 분할 예정 라인 (74) 의 폭에 수용시키는 마스크부 (36) 를 포함한다.

Description

레이저 가공 장치{LASER MACHINING APPARATUS}

본 발명은 복수의 디바이스가 서로 교차하는 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획되어 표면에 형성된 웨이퍼의 내부에 개질층을 형성하는 레이저 가공 장치에 관한 것이다.

IC, LSI 등의 복수의 디바이스가 서로 교차하는 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획되어 표면에 형성된 웨이퍼는, 다이싱 장치 (다이싱 소) 에 의해 개개의 디바이스 칩으로 분할되고, 분할된 디바이스 칩은 휴대전화, PC 등의 전기 기기에 이용된다.

분할 예정 라인의 내부에 레이저 광선의 집광점을 위치 부여하여 레이저 광선을 웨이퍼에 조사하고, 분할 예정 라인을 따라 개질층을 웨이퍼의 내부에 형성하여 웨이퍼를 개개의 디바이스 칩으로 분할하는 기술이 제안되어 있다 (예를 들어 특허문헌 1 참조). 상기한 기술은, 분할 예정 라인의 폭을 예를 들어 50 ㎛ 에서 10 ㎛ 로 좁게 하여 1 장의 웨이퍼로부터 많은 디바이스 칩을 생산할 수 있는 이점이 있다.

일본 특허 공보 제3408805호

그러나, 웨이퍼의 표면으로부터 레이저 광선을 조사하여 내부에 집광점을 형성하면, 표면에 조사되는 레이저 광선의 스폿이 분할 예정 라인의 폭을 초과하여 위치 부여되어 분할 예정 라인에 인접하는 디바이스를 손상시킨다는 문제가 있다.

또, 웨이퍼의 이면으로부터 분할 예정 라인에 대응하는 영역에 레이저 광선의 집광점을 내부에 위치 부여하여 레이저 광선을 웨이퍼에 조사하면, 개질층을 형성한 후의 누출광이 표면에 형성된 디바이스를 손상시킨다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 비교적 좁은 분할 예정 라인의 내부에 집광점을 위치 부여하여 레이저 광선을 조사하여 개질층을 형성해도, 디바이스를 손상시키지 않는 레이저 가공 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면, 복수의 디바이스가 서로 교차하는 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획되어 표면에 형성된 웨이퍼의 내부에 개질층을 형성하는 레이저 가공 장치로서, 웨이퍼를 유지하는 척 테이블과, 그 척 테이블에 유지된 웨이퍼에 펄스 레이저 광선을 조사하여 웨이퍼의 내부에 개질층을 형성하는 레이저 광선 조사 유닛과, 그 척 테이블과 그 레이저 광선 조사 유닛을 상대적으로 X 축 방향으로 가공 이송하는 X 축 이송 기구와, 그 척 테이블과 그 레이저 광선 조사 유닛을 상대적으로 X 축 방향에 직교하는 Y 축 방향으로 산출 이송하는 Y 축 이송 기구를 구비하고, 그 레이저 광선 조사 유닛은, 웨이퍼에 대해 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 출사하는 레이저 발진기와, 그 레이저 발진기가 출사한 펄스 레이저 광선을 그 척 테이블에 유지된 웨이퍼에 집광하는 집광기와, 그 레이저 발진기와 그 집광기 사이에 배치 형성되고 그 레이저 발진기가 출사한 펄스 레이저 광선을 분기하여 X 축 방향으로 적어도 2 개의 집광 스폿을 생성하는 분기부와, 그 레이저 발진기와 그 집광기 사이에 배치 형성되고 그 레이저 발진기가 출사한 펄스 레이저 광선의 집광 스폿을 Y 축 방향으로 축소하여 그 분할 예정 라인의 폭에 수용시키는 마스크부를 포함하는 레이저 가공 장치가 제공된다.

바람직하게는, 적어도 2 개로 분기되는 집광 스폿의 간격은, 인접하는 개질층의 X 축 방향으로 신전 (伸展) 하는 크랙이 연결되는 간격으로 설정된다. 바람직하게는, 분기 전의 펄스 레이저 광선의 펄스 에너지는 12 ∼ 15 μJ 이고, 펄스 레이저 광선은 그 분기부에 의해 2 개의 집광 스폿으로 분기된다. 바람직하게는, 2 개의 집광 스폿의 간격은 5 ∼ 6 ㎛ 이며, 그 X 축 이송 기구에 의한 상대적인 가공 이송 속도를 V (㎜/s) 로 하고, 반복 주파수를 R (㎑) 로 하면, 집광 스폿의 간격 × 1.4 ≤ V/R ≤ 집광 스폿의 간격 × 2 이다.

본 발명에 의하면, 비교적 좁은 분할 예정 라인의 내부에 집광점을 위치 부여하여 레이저 광선을 조사하여 개질층을 형성해도, 디바이스를 손상시키지 않는다.

도 1 은 본 발명 실시형태의 레이저 가공 장치의 사시도.
도 2 는 도 1 에 나타내는 레이저 광선 조사 유닛의 블록도.
도 3 은 도 2 에 나타내는 마스크부의 평면도.
도 4 는 웨이퍼의 사시도.
도 5 는 웨이퍼 표면의 분할 예정 라인 상에 있어서의 펄스 레이저 광선의 집광 스폿의 모식도.

이하, 본 발명 실시형태의 레이저 가공 장치에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1 에 나타내는 레이저 가공 장치 (2) 는, 웨이퍼를 유지하는 유지 유닛 (4) 과, 유지 유닛 (4) 에 유지된 웨이퍼에 펄스 레이저 광선을 조사하여 웨이퍼의 내부에 개질층을 형성하는 레이저 광선 조사 유닛 (6) 과, 유지 유닛 (4) 과 레이저 광선 조사 유닛 (6) 을 상대적으로 X 축 방향으로 가공 이송하는 X 축 이송 기구 (8) 와, 유지 유닛 (4) 과 레이저 광선 조사 유닛 (6) 을 상대적으로 X 축 방향에 교차하는 Y 축 방향으로 산출 이송하는 Y 축 이송 기구 (10) 를 포함한다. 또한, X 축 방향은 도 1 에 화살표 X 로 나타내는 방향이고, Y 축 방향은 도 1 에 화살표 Y 로 나타내는 방향으로서 X 축 방향에 직교하는 방향이다. 또, X 축 방향 및 Y 축 방향이 규정하는 XY 평면은 실질상 수평이다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 유지 유닛 (4) 은, X 축 방향으로 자유롭게 이동할 수 있도록 기대 (基臺) (12) 에 탑재된 X 축 방향 가동판 (14) 과, Y 축 방향으로 자유롭게 이동할 수 있도록 X 축 방향 가동판 (14) 에 탑재된 Y 축 방향 가동판 (16) 과, Y 축 방향 가동판 (16) 의 상면에 고정된 지주 (18) 와, 지주 (18) 의 상단에 고정된 커버판 (20) 을 포함한다. 커버판 (20) 에는 Y 축 방향으로 연장되는 장공 (20a) 이 형성되고, 장공 (20a) 을 통과하여 상방으로 연장되는 척 테이블 (22) 이 지주 (18) 의 상단에 자유롭게 회전할 수 있도록 탑재되어 있다. 척 테이블 (22) 은, 지주 (18) 에 내장된 척 테이블용 모터 (도시 생략) 에 의해 회전된다. 척 테이블 (22) 의 상단 부분에는, 흡인 수단 (도시 생략) 에 접속된 다공질의 원형의 흡착 척 (24) 이 배치되고, 척 테이블 (22) 에 있어서는, 흡인 수단으로 흡착 척 (24) 의 상면에 흡인력을 생성하여, 상면에 실린 웨이퍼를 흡인 유지하도록 되어 있다. 또, 척 테이블 (22) 의 둘레 가장자리에는, 둘레 방향으로 간격을 두고 복수의 클램프 (26) 가 배치되어 있다.

도 1 및 도 2 를 참조하여 레이저 광선 조사 유닛 (6) 에 대해 설명한다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 레이저 광선 조사 유닛 (6) 은, 기대 (12) 의 상면으로부터 상방으로 연장되고 이어서 실질상 수평으로 연장되는 프레임체 (28) 를 포함한다. 이 프레임체 (28) 에는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼에 대해 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선 (LB) 을 출사하는 레이저 발진기 (30) 와, 레이저 발진기 (30) 가 출사한 펄스 레이저 광선 (LB) 을 유지 유닛 (4) 에 유지된 웨이퍼에 집광하는 집광기 (32) 와, 레이저 발진기 (30) 와 집광기 (32) 사이에 배치 형성되고 레이저 발진기 (30) 가 출사한 펄스 레이저 광선 (LB) 을 분기하여 X 축 방향으로 적어도 2 개의 집광 스폿을 생성하는 분기부 (34) 와, 레이저 발진기 (30) (본 실시형태에서는 분기부 (34)) 와 집광기 (32) 사이에 배치 형성되고 레이저 발진기 (30) 가 출사한 펄스 레이저 광선 (LB) 의 집광 스폿을 Y 축 방향으로 축소하여 분할 예정 라인의 폭에 수용시키는 마스크부 (36) 가 배치 형성되어 있다.

본 실시형태에서는 도 2 에 나타내는 바와 같이, 레이저 광선 조사 유닛 (6) 은, 추가로, 레이저 발진기 (30) 가 출사한 펄스 레이저 광선 (LB) 의 출력을 조정하는 어테뉴에이터 (38) 와, 어테뉴에이터 (38) 에 의해 출력이 조정된 펄스 레이저 광선 (LB) 을 반사하여 분기부 (34) 로 유도하는 제 1 미러 (40) 와, 제 1 미러 (40) 와 분기부 (34) 사이에 배치된 1/2 파장판 (42) 과, 펄스 레이저 광선 (LB) 의 집광점의 상하 방향 위치를 조정하는 집광점 위치 조정 수단 (도시 생략) 을 구비한다.

도 2 를 참조하여 설명을 계속하면, 본 실시형태의 분기부 (34) 는, 1/2 파장판 (42) 을 투과한 펄스 레이저 광선 (LB) 을 분기하여 제 1 광로 (44) 로 제 1 펄스 레이저 광선 (LB1) 을 유도함과 함께 제 2 광로 (46) 로 제 2 펄스 레이저 광선 (LB2) 을 유도하는 제 1 편광 빔 스플리터 (48) 와, 제 1 펄스 레이저 광선 (LB1) 과 제 2 펄스 레이저 광선 (LB2) 을 X 축 방향으로 간격을 두고 집광기 (32) 로 유도하는 제 2 편광 빔 스플리터 (50) 와, 제 2 편광 빔 스플리터 (50) 를 X 축 방향으로 이동시켜 제 1 펄스 레이저 광선 (LB1) 과 제 2 펄스 레이저 광선 (LB2) 의 X 축 방향의 분기 간격을 조정하는 분기 간격 조정 수단 (52) 과, 제 2 광로 (46) 로 유도된 제 2 펄스 레이저 광선 (LB2) 을 반사하여 제 2 편광 빔 스플리터 (50) 로 유도하는 제 2 미러 (54) 및 제 3 미러 (56) 를 포함한다.

레이저 발진기 (30) 가 출사한 펄스 레이저 광선 (LB) 은, 적절한 출력 (예를 들어, 펄스 에너지가 12 ∼ 15 μJ) 으로 어테뉴에이터 (38) 에 의해 조정되고, 제 1 미러 (40) 로 반사하여 1/2 파장판 (42) 에 입사된다. 1/2 파장판 (42) 에 입사된 펄스 레이저 광선 (LB) 은, 제 1 편광 빔 스플리터 (48) 에 대해 편광면이 P 편광인 P 편광 성분의 광량과, 제 1 편광 빔 스플리터 (48) 에 대해 편광면이 S 편광인 S 편광 성분의 광량이 1/2 파장판 (42) 에 의해 적절히 (예를 들어 균등하게) 조정되고, 분기부 (34) 의 제 1 편광 빔 스플리터 (48) 에 입사된다.

그리고, 제 1 편광 빔 스플리터 (48) 에 입사된 펄스 레이저 광선 (LB) 중, P 편광 성분이 투과하여 제 1 펄스 레이저 광선 (LB1) 으로서 제 1 광로 (44) 로 유도되고, 또한 S 편광 성분이 반사되어 제 2 펄스 레이저 광선 (LB2) 으로서 제 2 광로 (46) 로 유도된다. 제 1 광로 (44) 로 유도된 제 1 펄스 레이저 광선 (LB1) 은 직진하여 제 2 편광 빔 스플리터 (50) 에 입사되고, 제 2 광로 (46) 로 유도된 제 2 펄스 레이저 광선 (LB2) 은, 제 2 미러 (54) 및 제 3 미러 (56) 로 반사하여 제 2 편광 빔 스플리터 (50) 에 입사된다.

제 2 편광 빔 스플리터 (50) 에 대해서도 편광면이 P 편광인 제 1 펄스 레이저 광선 (LB1) 은, 제 2 편광 빔 스플리터 (50) 를 투과하여 집광기 (32) 로 유도된다. 또, 제 2 편광 빔 스플리터 (50) 에 대해서도 편광면이 S 편광인 제 2 펄스 레이저 광선 (LB2) 은, 제 2 편광 빔 스플리터 (50) 로 반사하여 집광기 (32) 로 유도된다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 제 2 편광 빔 스플리터 (50) 의 X 축 방향 위치와 제 1 편광 빔 스플리터 (48) 의 X 축 방향 위치는 약간 상이하도록, 전동 실린더 등으로 구성될 수 있는 분기 간격 조정 수단 (52) 에 의해 제 2 편광 빔 스플리터 (50) 의 위치가 조정되고 있다. 이로써, 제 2 편광 빔 스플리터 (50) 에 입사된 제 1 펄스 레이저 광선 (LB1) 및 제 2 펄스 레이저 광선 (LB2) 은, 서로 X 축 방향으로 간격을 두고 집광기 (32) 로 유도되도록 되어 있다. 이와 같이 본 실시형태의 분기부 (34) 는, 레이저 발진기 (30) 가 발진한 펄스 레이저 광선 (LB) 을 제 1 펄스 레이저 광선 (LB1) 및 제 2 펄스 레이저 광선 (LB2) 으로 분기하여, X 축 방향으로 간격을 두고 2 개의 집광 스폿을 생성한다.

도 2 및 도 3 을 참조하여, 레이저 광선 조사 유닛 (6) 의 마스크부 (36) 에 대해 설명한다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 마스크부 (36) 는, 분기부 (34) 의 제 2 편광 빔 스플리터 (50) 와 집광기 (32) 사이에 배치 형성되어 있다. 또한, 마스크부 (36) 는, 레이저 발진기 (30) 와 집광기 (32) 사이에 배치 형성되어 있으면 되고, 분기부 (34) 보다 상류측에 배치 형성되어 있어도 된다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 마스크부 (36) 는, 서로 Y 축 방향으로 간격을 두고 배치된 1 쌍의 마스크편 (片) (58) 과, 1 쌍의 마스크편 (58) 을 Y 축 방향으로 이동시키는 1 쌍의 간극 조정 수단 (60) (도 2 에서는 기재를 생략하고 있다) 을 포함한다. 그리고, 마스크부 (36) 에 있어서는, 전동 실린더 등으로 구성될 수 있는 각 간극 조정 수단 (60) 으로 마스크편 (58) 사이의 간극을 조정함으로써, 제 1 펄스 레이저 광선 (LB1) 및 제 2 펄스 레이저 광선 (LB2) 의 각각의 집광 스폿을 Y 축 방향으로 축소하여, 웨이퍼의 분할 예정 라인의 폭에 수용시키도록 되어 있다.

도 1 을 참조하여 X 축 이송 기구 (8) 에 대해 설명한다. X 축 이송 기구 (8) 는, X 축 방향 가동판 (14) 에 연결되어 X 축 방향으로 연장되는 볼 나사 (62) 와, 볼 나사 (62) 를 회전시키는 모터 (64) 를 갖는다. 그리고, X 축 이송 기구 (8) 는, 볼 나사 (62) 에 의해 모터 (64) 의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 X 축 방향 가동판 (14) 에 전달하고, 기대 (12) 상의 안내 레일 (12a) 을 따라 X 축 방향 가동판 (14) 을 레이저 광선 조사 유닛 (6) 에 대해 상대적으로 X 축 방향으로 가공 이송한다.

Y 축 이송 기구 (10) 는, Y 축 방향 가동판 (16) 에 연결되어 Y 축 방향으로 연장되는 볼 나사 (66) 와, 볼 나사 (66) 를 회전시키는 모터 (68) 를 갖는다. 그리고, Y 축 이송 기구 (10) 는, 볼 나사 (66) 에 의해 모터 (68) 의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 Y 축 방향 가동판 (16) 에 전달하고, X 축 방향 가동판 (14) 상의 안내 레일 (14a) 을 따라 Y 축 방향 가동판 (16) 을 레이저 광선 조사 유닛 (6) 에 대해 상대적으로 Y 축 방향으로 산출 이송한다.

또, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 프레임체 (28) 의 선단 하면에는, 상기 집광기 (32) 가 장착되어 있음과 함께, 척 테이블 (22) 에 유지된 웨이퍼를 촬상하여 레이저 가공해야 하는 영역을 검출하기 위한 촬상 유닛 (70) 이 집광기 (32) (편의적으로 도 2 에 있어서 집광기 (32) 를 집광 렌즈로 표현하고 있다) 와 X 축 방향으로 간격을 두고 장착되어 있다.

도 4 에는, 상기 서술한 바와 같은 레이저 가공 장치 (2) 에 의해 내부에 개질층이 형성되는 원반상의 웨이퍼 (72) 가 나타나 있다. 실리콘 등을 소재로 하는 웨이퍼 (72) 의 표면 (72a) 은, 비교적 폭이 좁은 (예를 들어 10 ㎛ 정도) 격자상의 분할 예정 라인 (74) 에 의해 복수의 사각형 영역으로 구획되어 있다. 이러한 복수의 사각형 영역의 각각에는, IC, LSI 등의 디바이스 (76) 가 형성되어 있다. 또, 본 실시형태에서는, 둘레 가장자리가 환상 프레임 (78) 에 고정된 점착 테이프 (80) 에 웨이퍼 (72) 의 이면 (72b) 이 첩부되어 있다. 또한, 도면은 어디까지나 모식도이며, 분할 예정 라인 (74) 의 폭 등의 각 부의 치수는, 편의상 과장하여 표현하고 있다.

상기 서술한 레이저 가공 장치 (2) 를 사용하여, 분할 예정 라인 (74) 을 따라 웨이퍼 (72) 의 내부에 개질층을 형성할 때에는, 먼저, 웨이퍼 (72) 의 표면 (72a) 을 위를 향하게 하여, 척 테이블 (22) 의 상면에서 웨이퍼 (72) 를 흡인 유지한다. 또, 복수의 클램프 (26) 로 환상 프레임 (78) 을 고정시킨다. 이어서, 촬상 유닛 (70) 으로 상방에서부터 웨이퍼 (72) 를 촬상하고, 촬상 유닛 (70) 으로 촬상한 웨이퍼 (72) 의 화상에 기초하여, 레이저 가공해야 하는 영역인 격자상의 분할 예정 라인 (74) 의 배치나 폭 등을 검출한다. 이어서, X 축 이송 기구 (8), Y 축 이송 기구 (10) 및 척 테이블용 모터를 적절히 작동시켜, 분할 예정 라인 (74) 을 X 축 방향으로 정합시킴과 함께, X 축 방향으로 정합시킨 분할 예정 라인 (74) 을 집광기 (32) 의 하방에 위치 부여한다. 이어서, 집광점 위치 조정 수단으로 집광기 (32) 를 승강시키고, 분할 예정 라인 (74) 에 대응하는 웨이퍼 (72) 의 내부에 집광점을 위치 부여한다.

이어서, 검출한 분할 예정 라인 (74) 의 폭에 기초하여, 마스크부 (36) 의 간극 조정 수단 (60) 에 의해 마스크편 (58) 사이의 간극을 조정하고, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 (72) 의 표면 (72a) 에 있어서의 제 1 펄스 레이저 광선 (LB1) 의 집광 스폿 (S1) 및 제 2 펄스 레이저 광선 (LB2) 의 집광 스폿 (S2) 을 Y 축 방향으로 축소하여, 분할 예정 라인 (74) 의 폭에 수용시킨다. 예를 들어, 분할 예정 라인 (74) 의 폭이 10 ㎛ 정도인 경우에는, 집광 스폿 (S1 및 S2) 의 Y 축 방향의 폭을 7 ∼ 8 ㎛ 정도로 축소한다. 이 때문에, 레이저 발진기 (30) 가 출사하는 펄스 레이저 광선 (LB) 의 단면은 원형상이지만, 집광 스폿 (S1 및 S2) 은, 각각 Y 축 방향의 폭이 축소되고, X 축 방향 치수보다 Y 축 방향 치수가 작은 타원과 같은 형상이 된다.

또, 분기부 (34) 의 분기 간격 조정 수단 (52) 에 의해 제 2 편광 빔 스플리터 (50) 의 위치를 조정하여, 집광 스폿 (S1) 의 중심 (C1) 과 집광 스폿 (S2) 의 중심 (C2) 의 X 축 방향의 간격을, 인접하는 개질층의 X 축 방향으로 신전하는 크랙이 연결되는 간격으로 설정하는 것이 바람직하다. 이와 같이 설정함으로써, 제 1 펄스 레이저 광선 (LB1) 에 의해 형성되는 개질층과, 제 2 펄스 레이저 광선 (LB2) 에 의해 형성되는 개질층이, 각각의 개질층으로부터 신전하는 크랙을 개재하여 연결되기 때문에, 웨이퍼 (72) 를 개개의 디바이스 (76) 로 분할하는 것이 더욱 용이해진다. 본 실시형태에서는 도 5 에 나타내는 바와 같이, 2 개의 집광 스폿 (S1 및 S2) 의 중심 간격은 5 ∼ 6 ㎛ 정도로 설정되어 있고, 집광 스폿 (S1 및 S2) 은 X 축 방향에 있어서 부분적으로 겹쳐져 있다.

상기한 바와 같이, 마스크편 (58) 사이의 간극을 조정함과 함께 제 2 편광 빔 스플리터 (50) 의 위치를 조정한 후, 집광기 (32) 에 대해 척 테이블 (22) 을 상대적으로 적절한 가공 이송 속도로 X 축 방향으로 가공 이송하면서, 웨이퍼 (72) 에 대해 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선 (LB) 을 적절한 반복 주파수로 레이저 발진기 (30) 로부터 출사한다. 그러면, 레이저 발진기 (30) 가 출사한 펄스 레이저 광선 (LB) 은, 분기부 (34) 에 있어서, 제 1 펄스 레이저 광선 (LB1) 과 제 2 펄스 레이저 광선 (LB2) 에 X 축 방향으로 간격을 두고 분기되고, 이어서, 마스크부 (36) 에 있어서, 제 1 펄스 레이저 광선 (LB1) 의 집광 스폿 (S1) 및 제 2 펄스 레이저 광선 (LB2) 의 집광 스폿 (S2) 이 Y 축 방향으로 축소되고, 그리고 집광기 (32) 로부터 웨이퍼 (72) 에 조사된다. 웨이퍼 (72) 의 표면 (72a) 에 있어서의 집광 스폿 (S1 및 S2) 의 Y 축 방향의 폭은 분할 예정 라인 (74) 의 폭보다 좁기 때문에, 웨이퍼 (72) 의 표면 (72a) 에 형성된 디바이스 (76) 에 제 1 펄스 레이저 광선 (LB1) 및 제 2 펄스 레이저 광선 (LB2) 이 조사되지 않아, 디바이스 (76) 를 손상시키지 않는다. 이와 같이 하여, 제 1 펄스 레이저 광선 (LB1) 및 제 2 펄스 레이저 광선 (LB2) 을 분할 예정 라인 (74) 을 따라 웨이퍼 (72) 에 조사하여, 강도가 저하된 개질층 (도시 생략) 을 분할 예정 라인 (74) 을 따라 웨이퍼 (72) 의 내부에 형성함과 함께 개질층으로부터 크랙을 신전시키는 개질층 형성 가공을 실시한다.

개질층 형성 가공을 실시할 때에는, 2 개의 집광 스폿 (S1 및 S2) 의 간격이 5 ∼ 6 ㎛ 정도이며, X 축 이송 기구 (8) 에 의한 상대적인 가공 이송 속도를 V (㎜/s) 로 하고, 반복 주파수를 R (㎑) 로 하면,

집광 스폿의 간격 × 1.4 ≤ V/R ≤ 집광 스폿의 간격 × 2 인 것이 적당하다 (예를 들어, 집광 스폿 (S1 및 S2) 의 간격을 5 ㎛, 반복 주파수를 60 ㎑ 로 하면, 가공 이송 속도 V 는 420 ∼ 600 ㎜/s 이다). 이로써, 최초의 제 1 펄스 레이저 광선 (LB1) 및 제 2 펄스 레이저 광선 (LB2) 에 의해 형성되는 개질층 및 크랙과, 다음의 제 1 펄스 레이저 광선 (LB1) 및 제 2 펄스 레이저 광선 (LB2) 에 의해 형성되는 개질층 및 크랙이 연결된다. 따라서, 분할 예정 라인 (74) 을 따라 웨이퍼 (72) 의 내부에 형성되는 개질층 및 크랙이, 분할 예정 라인 (74) 의 일단부에서 타단부까지 연결되게 되기 때문에, 웨이퍼 (72) 를 개개의 디바이스 (76) 를 갖는 칩으로 분할하는 것이 더욱 용이해진다.

그리고, 분할 예정 라인 (74) 의 Y 축 방향의 간격분만큼, 집광기 (32) 에 대해 척 테이블 (22) 을 상대적으로 Y 축 방향으로 산출 이송하면서, 개질층 형성 가공을 반복함으로써, X 축 방향으로 정합시킨 분할 예정 라인 (74) 의 전부를 따라 웨이퍼 (72) 의 내부에 개질층을 형성한다. 이어서, 척 테이블 (22) 을 90 도 회전시킨 후에, 개질층 형성 가공과 산출 이송을 교대로 반복함으로써, 먼저 개질층을 형성한 제 1 방향의 분할 예정 라인 (74) 과 직교하는 제 2 방향의 분할 예정 라인 (74) 의 전부를 따라 웨이퍼 (72) 의 내부에 개질층을 형성한다.

이상과 같이 본 실시형태에서는, 웨이퍼 (72) 의 표면 (72a) 에 있어서의 집광 스폿 (S1 및 S2) 의 Y 축 방향의 폭이 분할 예정 라인 (74) 의 폭보다 좁기 때문에, 웨이퍼 (72) 의 표면 (72a) 에 형성된 디바이스 (76) 에 제 1 펄스 레이저 광선 (LB1) 및 제 2 펄스 레이저 광선 (LB2) 이 조사되지 않고, 10 ㎛ 정도의 비교적 좁은 폭의 분할 예정 라인 (74) 의 내부에 집광점을 위치 부여하여 제 1 펄스 레이저 광선 (LB1) 및 제 2 펄스 레이저 광선 (LB2) 을 조사하여 개질층을 형성해도, 디바이스 (76) 를 손상시키지 않는다.

또한, 본 실시형태에서는, 펄스 레이저 광선 (LB) 을 제 1 펄스 레이저 광선 (LB1) 및 제 2 펄스 레이저 광선 (LB2) 으로 분기하여 2 개의 집광 스폿 (S1 및 S2) 을 생성하는 예를 설명했지만, 분기부 (34) 를 복수 형성하는 것 등에 의해, 3 개 이상의 집광 스폿을 생성하도록 해도 된다.

여기서, 상기 서술한 레이저 가공 장치를 사용하여 웨이퍼의 내부에 개질층을 형성하는 경우의 바람직한 가공 조건에 대해 설명한다. 본 발명자는, 하기 실험 조건의 범위에서 웨이퍼의 내부에 개질층을 형성하는 실험을 복수 회 실시하여, 양호한 개질층이 형성되는 하기 바람직한 가공 조건을 알아냈다. 하기 바람직한 가공 조건의 범위에 있어서는, 웨이퍼의 내부에 양호한 개질층이 형성되기 때문에, 분할 예정 라인을 따라 웨이퍼를 개개의 디바이스로 적정하게 분할할 수 있다.

[실험 조건]

펄스 레이저 광선의 파장 : 1064 ㎚

반복 주파수 R : 60 ㎑

평균 출력 : 0 ∼ 1 W

분기 전의 펄스 레이저 광선의 펄스 에너지 : 0 ∼ 16.7 μJ

제 1 펄스 레이저 광선의 펄스 에너지 : 0 ∼ 8.3 μJ

제 2 펄스 레이저 광선의 펄스 에너지 : 0 ∼ 8.3 μJ

가공 이송 속도 V : 0 ∼ 1000 ㎜/s

V/R : 0 ∼ 16.7 ㎛

[바람직한 가공 조건]

펄스 레이저 광선의 파장 : 1064 ㎚

반복 주파수 R : 60 ㎑

평균 출력 : 0.72 ∼ 0.9 W

분기 전의 펄스 레이저 광선의 펄스 에너지 : 12 ∼ 15 μJ

제 1 펄스 레이저 광선의 펄스 에너지 : 6 ∼ 7.5 μJ

제 2 펄스 레이저 광선의 펄스 에너지 : 6 ∼ 7.5 μJ

가공 이송 속도 V : 420 ∼ 720 ㎜/s

V/R : 7 ∼ 12 ㎛

2 : 레이저 가공 장치
4 : 유지 유닛
6 : 레이저 광선 조사 유닛
8 : X 축 이송 기구
10 : Y 축 이송 기구
30 : 레이저 발진기
32 : 집광기
34 : 분기부
36 : 마스크부
72 : 웨이퍼
72a : 웨이퍼의 표면
72b : 웨이퍼의 이면
74 : 분할 예정 라인
76 : 디바이스

Claims

복수의 디바이스가 서로 교차하는 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획되어 표면에 형성된 웨이퍼의 내부에 개질층을 형성하는 레이저 가공 장치로서,
웨이퍼를 유지하는 척 테이블과,
그 척 테이블에 유지된 웨이퍼에 펄스 레이저 광선을 조사하여 웨이퍼의 내부에 개질층을 형성하는 레이저 광선 조사 유닛과,
그 척 테이블과 그 레이저 광선 조사 유닛을 상대적으로 X 축 방향으로 가공 이송하는 X 축 이송 기구와,
그 척 테이블과 그 레이저 광선 조사 유닛을 상대적으로 X 축 방향에 직교하는 Y 축 방향으로 산출 이송하는 Y 축 이송 기구를 구비하고,
그 레이저 광선 조사 유닛은, 웨이퍼에 대해 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 출사하는 레이저 발진기와, 그 레이저 발진기가 출사한 펄스 레이저 광선을 그 척 테이블에 유지된 웨이퍼에 집광하는 집광기와, 그 레이저 발진기와 그 집광기 사이에 배치 형성되고 그 레이저 발진기가 출사한 펄스 레이저 광선을 분기하여 X 축 방향으로 적어도 2 개의 집광 스폿을 생성하는 분기부와, 그 레이저 발진기와 그 집광기 사이에 배치 형성되고 그 레이저 발진기가 출사한 펄스 레이저 광선의 집광 스폿을 Y 축 방향으로 축소하여 그 분할 예정 라인의 폭에 수용시키는 마스크부를 포함하는, 레이저 가공 장치.
제 1 항에 있어서,
적어도 2 개로 분기되는 집광 스폿의 간격은, 인접하는 개질층의 X 축 방향으로 신전하는 크랙이 연결되는 간격으로 설정되는, 레이저 가공 장치.
제 2 항에 있어서,
분기 전의 펄스 레이저 광선의 펄스 에너지는 12 ∼ 15 μJ 이고, 펄스 레이저 광선은 그 분기부에 의해 2 개의 집광 스폿으로 분기되는, 레이저 가공 장치.
제 3 항에 있어서,
2 개의 집광 스폿의 간격은 5 ∼ 6 ㎛ 이며, 그 X 축 이송 기구에 의한 상대적인 가공 이송 속도를 V (㎜/s) 로 하고, 반복 주파수를 R (㎑) 로 하면,
집광 스폿의 간격 × 1.4 ≤ V/R ≤ 집광 스폿의 간격 × 2 인, 레이저 가공 장치.