KR20220017358A

KR20220017358A - 레이저 가공 장치

Info

Publication number: KR20220017358A
Application number: KR1020210096339A
Authority: KR
Inventors: 슌스케 데라니시; 스케 데라니시; 유키 잇쿠; 마이 차타니
Original assignee: 가부시기가이샤 디스코
Priority date: 2020-08-04
Filing date: 2021-07-22
Publication date: 2022-02-11
Also published as: TWI874687B; CN114083114A; JP7487039B2; JP2022029227A; TW202206214A; CN114083114B

Abstract

[과제] 공간 광위상 변조기를 조정하는 패턴의 중심과, 레이저 광선의 광로에 다소의 어긋남이 있었다고 해도, 가공력을 안정시키며 가공력을 높일 수 있는 레이저 가공 장치를 제공한다.
[해결수단] 레이저 가공 장치의 레이저 광선 조사 유닛은, 레이저 광선을 출사하는 레이저 발진기와, 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 광선의 위상을 조정하는 공간 광위상 조정기와, 공간 광위상 조정기에 의해 위상이 조정된 레이저 광선을 집광하여 피가공물의 내부에 집광점을 위치시키는 집광기와, 공간 광위상 조정기를 조정하는 제어 유닛을 포함한다. 제어 유닛은, 레이저 광선의 집광점의 깊이 위치에 대응하여 공간 광위상 조정기를 조정하는 복수의 조정 패턴을 갖는 조정 패턴 테이블을 저장한 기억부를 포함한다.

Description

레이저 가공 장치{LASER PROCESSING APPARATUS}

본 발명은 척 테이블에 유지된 피가공물에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 피가공물의 내부에 위치시켜 조사하여 개질층을 형성하는 레이저 가공 장치에 관한 것이다.

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

레이저 가공 장치는, 피가공물을 유지하는 척 테이블과, 상기 척 테이블에 유지된 피가공물에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 피가공물의 내부에 위치시켜 조사하여, 개질층 및 이 개질층으로부터 연장되는 크랙을 형성하는 레이저 광선 조사 유닛과, 상기 척 테이블과 상기 레이저 광선 조사 유닛을 상대적으로 가공 이송하는 이송 기구를 포함하고, 분할 예정 라인에 대응하는 웨이퍼의 내부에 집광점을 위치시켜 적정한 위치에 분할의 기점이 되는 개질층을 형성하고, 외력을 부여하여 웨이퍼를 개개의 디바이스 칩으로 분할할 수 있다(예컨대 특허문헌 1을 참조).

특허문헌 1: 일본 특허 제3408805호 공보

상기한 특허문헌 1에 기재된 기술에 따르면, 웨이퍼의 두께가, 예컨대 50 ㎛∼150 ㎛ 정도의 얇은 두께인 경우는, 레이저 광선의 집광점을 웨이퍼의 내부의 적정한 위치에 위치시켜, 개질층 및 개질층으로부터 연장되는 크랙을 적정하게 형성할 수 있다. 그러나, 웨이퍼의 두께가 커져, 예컨대 300 ㎛를 넘는 두께가 되면, 웨이퍼를 구성하는 소재의 굴절률(예컨대 실리콘의 경우는 대략 3.5)의 영향에 의해, 수차가 커지고, 레이저 광선의 집광점이 일점에 집중하지 않게 되어, 적정한 개질층이 형성되지 않는다고 하는 문제가 있다.

상기한 문제에 대처하기 위해, 레이저 광선 조사 유닛을 구성하는 레이저 발진기와 집광기 사이에 공간 광위상 변조기(LCOS 등)를 배치하고, 공간 광위상 변조기에 의해 구면 수차를 전체적으로 보정하여 레이저 광선의 집광점을 웨이퍼의 내부의 일점에 집중시키는 것이 생각된다. 그러나, 공간 광위상 변조기를 조정하는 패턴의 중심과, 레이저 광선의 광로를 정확하게 일치시키는 것은 용이하지 않아, 공간 광위상 변조기를 조정하는 패턴의 중심과, 레이저 광선의 광로 사이에 어긋남이 생기는 경우는, 의도한 바와 같이 집광점을 집중시킬 수 없어 가공력이 저하하여, 레이저 가공 장치의 가공을 안정적으로 실시할 수 없다고 하는 문제가 생긴다. 이 문제에 대하여, 공간 광위상 변조기에 의한 구면 수차의 보정의 강도를 약하게 함으로써, 공간 광위상 변조기를 조정하는 패턴의 중심과, 레이저 광선의 광로 사이에 다소의 어긋남이 있어도, 어느 정도의 가공력이 확보되도록 하는 것이 가능하지만, 상기한 바와 같이 구면 수차의 보정을 약하게 하는 결과, 가공력이 희생된다고 하는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 공간 광위상 변조기를 조정하는 패턴의 중심과, 레이저 광선의 광로과 다소의 어긋남이 있었다고 해도, 가공력을 안정시키며 가공력을 높일 수 있는 레이저 가공 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 레이저 가공 장치로서, 피가공물을 유지하는 척 테이블과, 상기 척 테이블에 유지된 상기 피가공물에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 상기 피가공물의 내부에 위치시켜 상기 레이저 광선을 조사하여, 개질층을 형성하는 레이저 광선 조사 유닛과, 상기 척 테이블과 상기 레이저 광선 조사 유닛을 상대적으로 가공 이송하는 이송 기구를 구비하고, 상기 레이저 광선 조사 유닛은, 레이저 광선을 출사하는 레이저 발진기와, 상기 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 광선의 위상을 조정하는 공간 광위상 조정기와, 상기 공간 광위상 조정기에 의해 위상이 조정된 레이저 광선을 집광하여 상기 피가공물의 내부에 집광점을 위치시키는 집광기와, 상기 공간 광위상 조정기를 조정하는 제어 유닛을 포함하고, 상기 제어 유닛은, 상기 공간 광위상 조정기를 조정하여 상기 피가공물에 입사하여 굴절된 레이저 광선의 집광점에 있어서의 수차가 비교적 작은 강보정의 중앙 영역과, 수차가 비교적 큰 약보정의 외주 잉여 영역을 형성하는 조정 패턴 테이블을 저장한 기억부를 갖는 레이저 가공 장치가 제공된다.

바람직하게는, 상기 강보정의 중앙 영역은, 상기 레이저 발진기가 발진한 레이저 광선의 중앙측에 있어서의 20％∼30％의 영역이고, 상기 약보정의 영역은, 상기 중앙 영역을 위요하는 나머지의 외주 영역이다. 바람직하게는, 조정 패턴 테이블은, 피가공물의 내부에 위치시키는 레이저 광선의 집광점의 깊이 위치에 대응하여 상기 공간 광위상 변조기를 조정하는 복수의 조정 패턴을 가지고, 오퍼레이터가 지정하는 집광점 깊이 위치에 대응하여 상기 조정 패턴을 선정한다.

본 발명에 따르면, 공간 광위상 변조기를 조정하는 패턴의 중심과, 레이저 광선의 광로에 어긋남이 생겨도, 가공력이 안정되어 있으며, 가공력을 높일 수 있다.

도 1은 웨이퍼에 보호 테이프를 부설하는 양태를 나타내는 사시도이다.
도 2는 레이저 가공 장치의 사시도이다.
도 3은 도 2에 나타내는 레이저 가공 장치의 레이저 광선 조사 유닛의 광학계의 블록도 및 조정 패턴 테이블이다.
도 4의 (a)∼(c)는 스폿의 형상을 나타내는 평면도이다.
도 5는 레이저 가공 공정을 나타내는 일부 확대 단면도이다.
도 6은 연삭 공정의 실시양태를 나타내는 사시도이다.

이하, 본 발명 실시형태의 레이저 가공 장치에 대해서 첨부 도면을 참조하면서, 상세하게 설명한다.

도 1에는 본 실시형태에 따라 가공되는 피가공물로서 준비되는 웨이퍼(10) 및 보호 테이프(T)를 나타내며, 웨이퍼(10)의 표면(10a)에 보호 테이프(T)가 부설되는 양태를 나타내고 있다. 웨이퍼(10)는, 예컨대, 두께가 700 ㎛인 실리콘 웨이퍼이며, 복수의 디바이스(12)가 교차하는 복수의 분할 예정 라인(14)에 의해 구획되어 표면(10a)에 형성되어 있다. 보호 테이프(T)는, 점착층을 구비한 수지제의 테이프이며, 웨이퍼(10)의 표면(10a)측에 접착되어 일체가 된다.

도 2에는 본 실시형태의 레이저 가공 장치(2)를 나타내고 있다. 레이저 가공 장치(2)는, 베이스(3)와, 피가공물을 유지하는 유지 유닛(4)과, 레이저 광선 조사 유닛(6)과, 촬상 유닛(7)과, 유지 유닛(4)과 레이저 광선 조사 유닛(6)을 상대적으로 가공 이송하는 이송 기구로서 배치된 유지 유닛(4)을 이동시키는 이동 기구(30)와, 제어 유닛을 구비한다.

유지 유닛(4)은, 도면 중에 화살표(X)로 나타내는 X축 방향에 있어서 이동이 자유롭게 베이스(3)에 배치되는 직사각 형상의 X축 방향 가동판(21)과, 도면 중에 화살표(Y)로 나타내는 Y축 방향에 있어서 이동이 자유롭게 X축 방향 가동판(21)에 배치되는 직사각 형상의 Y축 방향 가동판(22)과, Y축 방향 가동판(22)의 상면에 고정된 원통형의 지주(23)와, 지주(23)의 상단에 고정된 직사각 형상의 커버판(26)을 포함한다. 커버판(26)에는 길이 구멍을 통과하여 상방으로 연장되는 원형상의 척 테이블(25)이 배치되어 있고, 척 테이블(25)은, 도시하지 않는 회전 구동 기구에 의해 회전 가능하게 구성되어 있다. 척 테이블(25)의 상면을 구성하는 X축 좌표 및 Y축 좌표에 의해 규정되는 유지면(25a)은, 다공질 재료로 형성되어 통기성을 가지고, 지주(23)의 내부를 통과하는 유로에 의해 도시하지 않는 흡인 수단에 접속되어 있다.

이동 기구(30)는, 베이스(3) 상에 배치되어, 유지 유닛(4)을 X축 방향으로 가공 이송하는 X축 방향 이송 기구(31)와, Y축 방향 가동판(22)을 Y축 방향으로 인덱싱 이송하는 Y축 방향 이송 기구(32)를 구비하고 있다. X축 방향 이송 기구(31)는, 펄스 모터(33)의 회전 운동을, 볼나사(34)를 통해 직선 운동으로 변환하여 X축 방향 가동판(21)에 전달하고, 베이스(3) 상의 안내 레일(3a, 3a)을 따라 X축 방향 가동판(21)을 X축 방향에 있어서 진퇴시킨다. Y축 방향 이송 기구(32)는, 펄스 모터(35)의 회전 운동을, 볼나사(36)를 통해 직선 운동으로 변환하여 Y축 방향 가동판(22)에 전달하고, X축 방향 가동판(21) 상의 안내 레일(21a, 21a)을 따라 Y축 방향 가동판(22)을 Y축 방향에 있어서 진퇴시킨다. 또한, 도시는 생략하지만, X축 방향 이송 기구(31), Y축 방향 이송 기구(32) 및 척 테이블(25)에는, 위치 검출 수단이 배치되어 있어, 척 테이블(25)의 X축 좌표, Y축 좌표, 둘레 방향의 회전 위치가 정확하게 검출되고, 그 위치 정보는, 레이저 가공 장치(2)의 제어 유닛에 보내진다. 그리고, 그 위치 정보에 기초하여 상기 제어 유닛으로부터 지시되는 지시 신호에 의해, X축 방향 이송 기구(31), Y축 방향 이송 기구(32) 및 도시하지 않는 척 테이블(25)의 회전 구동 기구가 구동되어, 베이스(3) 상의 원하는 위치에 척 테이블(25)을 위치시킬 수 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 이동 기구(30)의 측방에는, 프레임체(37)가 세워서 설치된다. 프레임체(37)는, 베이스(3) 상에 배치되어 상기 X축 방향 및 상기 Y축 방향에 직교하는 Z축을 따라 배치된 수직벽부(37a) 및 수직벽부(37a)의 상단부로부터 수평 방향으로 연장되는 수평벽부(37b)를 구비하고 있다. 프레임체(37)의 수평벽부(37b)의 내부에는, 레이저 광선 조사 유닛(6)의 광학계가 수용되어 있고, 상기 광학계의 일부를 구성하는 집광기(67)가 수평벽부(37b)의 선단부 하면에 배치되어 있다.

촬상 유닛(7)은, 수평벽부(37b)의 선단부 하면으로서, 레이저 광선 조사 유닛(6)의 집광기(67)와 X축 방향에 간격을 둔 위치에 배치되어 있다. 촬상 유닛(7)에는, 가시광선에 의해 촬상하는 통상의 촬상 소자(CCD), 적외선을 조사하는 적외선 광원, 적외선 광원에 의해 조사되어 척 테이블(25) 상에서 반사된 적외선을 포착하여, 적외선에 대응하는 전기 신호를 출력하는 촬상 소자(적외선 CCD) 등이 포함된다. 촬상 유닛(7)에 의해 촬상된 화상은, 상기 제어 유닛에 보내져, 적절한 표시 유닛(도시는 생략)에 표시된다.

도 3을 참조하면서, 레이저 가공 장치(2)의 수평벽부(37b)에 수용되는 레이저 광선 조사 유닛(6)의 광학계에 대해서 설명한다.

레이저 광선 조사 유닛(6)은, 척 테이블(25)에 유지되는 웨이퍼(10)에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선(LB0)(본 실시형태에 있어서는, 펄스 레이저 광선)을 출사하는 레이저 발진기(61)와, 레이저 발진기(61)가 출사한 레이저 광선(LB0)을 원하는 출력으로 조정하는 감쇠기(62)와, 감쇠기(62)에 의해 출력이 조정된 레이저 광선(LB0)의 위상을 조정하여 위상이 조정된 후의 레이저 광선(LB1)을 출력하는 공간 광위상 변조기(LCOS 등)(63)와, 공간 광위상 변조기(63)에 의해 위상이 조정된 레이저 광선(LB1)을 집광하여 척 테이블(25) 상의 웨이퍼(10)의 내부에 집광점을 위치시키하는 집광 렌즈(67a)가 배치된 집광기(67)와, 공간 광위상 변조기(63)를 조정하는 제어 유닛(100)을 구비하고 있다. 또한, 집광 렌즈(67a)는, 하나의 렌즈에 의해 구성되는 것에 한정되지 않고, 복수의 렌즈에 의해 구성되는 조(組)렌즈여도 좋다.

제어 유닛(100)은, 컴퓨터로 구성되고, 필요에 따라 오퍼레이터에 의한 제어 지시를 입력하기 위한 입력 수단(8)에 전기적으로 접속되어, 공간 광위상 변조기(63)의 작동을 조정하는 것이다. 또한, 제어 유닛(100)의 메모리에는, 도 3에 나타내는 조정 패턴 테이블(112)이 기억된 기억부(110)가 배치되어 있다. 조정 패턴 테이블(112)은, 피가공물의 내부에 위치시키는 레이저 광선(LB1)의 집광점의 깊이 위치(D)에 대응하여 공간 광위상 변조기(63)를 조정하는 조정 패턴(114)을 복수 기억한 것이다. 또한, 본 실시형태에 있어서의 제어 유닛(100)은, 레이저 가공 장치(2)를 구성하는 상기한 레이저 광선 조사 유닛(6), 촬상 유닛(7), 이동 기구(30) 등이 접속되어 있고, 각 수단의 제어도 행하는 것이지만, 공간 광위상 변조기(63)를 조정하기 위해 별도 배치되는 전용의 제어 유닛이어도 좋다.

공간 광위상 변조기(63)는, 예컨대, 실리콘의 기판 상에, 액정을 배치한 것이며, 상기 액정은, 최상층에 배치되는 복수의 화소(예컨대 알루미늄 전극)에 의해 형성되고, 각 화소의 전위를, 도 3에 나타내는 조정 패턴 테이블(112)에 의해 선택된 조정 패턴(114)에 따라 화소마다 독립적으로 제어하여, 상기 액정을 통과하는 레이저 광선(LB0)의 파면, 즉, 위상의 공간 분포를 변조한다.

도 3에 더하여, 도 4를 참조하면서, 본 실시형태의 공간 광위상 변조기(63)의 기능, 작용에 대해서, 더욱 설명한다. 전술한 바와 같이, 웨이퍼(10)의 두께가 커지면, 웨이퍼(10)를 구성하는 소재의 굴절률(본 실시형태에서는 실리콘이며, 대략 3.5)의 영향에 의해, 웨이퍼(10)의 내부에 위치되는 집광점에 있어서의 수차가 커져, 그대로는, 레이저 광선의 집광점이 일점에 집중하지 않게 되어, 적정한 개질층이 형성되지 않는다. 본 실시형태에서는, 이에 대처하기 위해, 제어 유닛(100)의 기억부(110)에 기억된 조정 패턴 테이블(112)을 참조하여, 웨이퍼(10)의 내부에 있어서 집광점을 형성하고자 하는 원하는 깊이 위치(D)에 대응하여 기억된 조정 패턴(114)을 선택하고, 선택된 조정 패턴(114)에 기초하여 공간 광위상 변조기(63)를 조정한다. 예컨대, 원하는 깊이(D)가 300 ㎛인 경우는, 상기 조정 패턴 테이블(112)을 참조하여, 조정 패턴(114a)이 선택되고, 조정 패턴(114a)에 따라, 공간 광위상 변조기(63)가 제어된다. 이때에 상기 집광점(P)에 형성되는 스폿(S1)을 도 4의 (a)에 나타낸다.

도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, 상기한 조정 패턴 테이블(112)에 의해 적절하게 조정 패턴(114)이 선택되어 공간 광위상 변조기(63)가 조정됨으로써, 수차가 비교적 작은 강보정의 중앙 영역(S1a)(점선으로 나타내는 영역)과, 상기 중앙 영역(S1a)을 위요하며, 중앙 영역(S1a)과 비교하여 수차가 큰 약보정의 외주 영역(S1b)이 형성된다. 또한, 중앙 영역과, 외주 영역을 구비한 스폿 형상은, 도 4의 (a)에 나타낸 동심 원형에 한정되지 않고, 예컨대, 도 4의 (b)에 나타낸 사각 형상의 스폿(S2), 도 4의 (c)에 나타낸 삼각 형상의 스폿(S3)이어도 좋다. 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이, 레이저 광선(LB1)이 집광되어 형성된 스폿(S2)이 사각 형상인 경우도, 스폿(S2)의 중앙측에, 강보정된 중앙 영역(S2a)이 형성되고, 중앙 영역(S2a)을 위요하는 약보정된 외주 영역(S2b)이 형성된다. 마찬가지로, 도 4의 (c)에 나타내는 바와 같이, 레이저 광선(LB1)이 집광되어 형성된 스폿(S3)이 삼각 형상인 경우도, 중앙측에 강보정된 중앙 영역(S3a)이 형성되고, 중앙 영역(S3a)을 위요하는 약보정된 외주 영역(S3b)이 형성된다.

여기서, 본원의 발명자들은, 수차가 비교적 작은 강보정의 중앙 영역과, 상기 중앙 영역을 위요하는 수차가 비교적 큰 약보정의 외주 영역에 있어서의 적절한 비율에 대해서, 실험, 시뮬레이션 등에 의해 검토를 거듭한 바, 수차가 비교적 작은 강보정의 중앙 영역의 면적을 스폿 형상의 총면적에 대하여 20％∼30％가 되도록 설정함으로써, 공간 광위상 변조기(63)를 조정하는 조정 패턴(114)의 중심과, 레이저 광선(LB0)의 광축 간에 통상의 조정으로 일어날 수 있는 어긋남이 생겼다고 해도, 레이저 가공에 있어서의 가공력이 안정되어, 가공력을 희생시키는 일없이 레이저 가공이 실시 가능한 것을 발견하였다.

또한, 도 4의 (a)에 나타내는 스폿(S1)의 중앙 영역(S1a)과, 중앙 영역(S1a)을 위요하는 외주 영역(S1b)에 있어서의 보정의 강도에 대해서는, 이하에 나타내는 기술 사상에 기초하여 설정된다.

촬상 광학계의 파면 수차를 근사하는 다항식으로서, 프리츠 제르니케 다항식(이하 「제르니케 다항식」이라고 한다)이 알려져 있다. 상기 제르니케 다항식은, 극좌표(r, θ)를 사용하여 표시되는 다항식으로서 일반적으로 알려져 있으며, r은 단위원의 반경, θ는 회전 각도이다. 제르니케 다항식을 구성하는 제9 항([Z9])은,

[Z9]=6r⁴-6r²+1···(1)

이고, 상기 식 (1)은, 구면 수차를 나타낸다. 여기서, 상기한 공간 광위상 변조기(63)에 의해 강보정되는 중앙 영역(S1a)은, 상기 강보정에 의해 원하는 깊이 위치(D)의 집광점 위치에 있어서의 수차를 제로에 극력 근접하도록 보정하는 것이다. 이에 대하여, 공간 광위상 변조기(63)에 의해 약보정되는 외주 영역(S1b)은, 제르니케 다항식의 상기 제9 항의 계수의 값이, 강보정에 의한 보정에 대하여, 0.05∼0.09 정도 크고, 보다 바람직하게는, 0.07 정도 커지도록 계산되어, 보정되는 것이다.

본 실시형태의 레이저 가공 장치(2)는, 대략 상기한 바와 같은 구성을 구비하고 있고, 이하에 그 작용, 효과에 대해서 설명한다.

도 2에 나타내는 레이저 가공 장치(2)를 사용하여 웨이퍼(10)에 레이저 가공을 실시하는 데 있어서, 도시를 생략하는 카세트로부터, 도 1에 기초하여 설명한 웨이퍼(10)를 반출하여, 웨이퍼(10)의 이면(10b)측을 상방을, 보호 테이프(T)측을 하방을 향하게 하여 척 테이블(25)의 흡착척(25a) 상에 배치하고, 도시하지 않는 흡인 수단을 작동시켜 흡인 유지한다.

계속해서, 이동 기구(30)를 작동시켜, 웨이퍼(10)를 촬상 유닛(7)의 하방에 위치시키고, 촬상 유닛(7)에 의해, 웨이퍼(10)의 이면(10b)측으로부터 적외선을 조사하여, 표면(10a)에 형성된 분할해야 하는 영역인 분할 예정 라인(14)의 위치를 검출하여 제어 유닛(100)에 기억시킨다(얼라인먼트 공정).

상기 얼라인먼트 공정을 실시하였다면, 이동 기구(30)를 작동시켜, 웨이퍼(10)를 집광기(67)의 하방으로 이동시키고, 분할 예정 라인(14)을 가공 이송 방향, 즉 X축 방향을 따른 방향에 정합시키며 얼라인먼트 공정에 있어서 검출된 위치 정보에 기초하여, 소정의 분할 예정 라인(14)에 있어서 가공을 개시해야 하는 위치를, 집광기(67)의 바로 아래에 위치시킨다.

계속해서, 상기 레이저 광선 조사 유닛(6)을 작동시켜, 웨이퍼(10)의 내부에 있어서의 원하는 깊이(D)에 집광점(P)을 위치시켜 웨이퍼(10)의 재질(실리콘)에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선(LB1)을 생성하고, 도 5에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(10)의 이면(10b)으로부터 분할해야 하는 영역, 즉 분할 예정 라인(14)을 따라 조사하며, 이동 기구(30)를 작동시켜, 척 테이블(25)을 화살표(X)로 나타내는 X축 방향으로 가공 이송하여 개질층(18)을 형성한다.

본 실시형태의 개질층(18)은, 도 5에 나타내는 바와 같이, 깊이가 다른 제1 개질층(18a), 제2 개질층(18b) 및 제3 개질층(18c)에 의해 형성된다. 제1 개질층(18a)의 깊이(D)는, 예컨대, 550 ㎛이고, 제1 개질층(18a)을 형성하기 위해 레이저 광선 조사 유닛(6)을 작동시킬 때에는, 도 3에 나타내는 제어 유닛(100)의 조정 패턴 테이블(112)을 참조하여, 조정 패턴(114b)이 선택되고 공간 광위상 변조기(63)가 조정되어 레이저 광선(LB1)이 조사된다. 또한, 제2 개질층(18b)의 깊이(D)는, 예컨대 500 ㎛이며, 제2 개질층(18b)을 형성하도록 레이저 광선 조사 유닛(6)을 작동시킬 때에는, 제어 유닛(100)의 조정 패턴 테이블(112)을 참조하여, 조정 패턴(114c)이 선택되고 공간 광위상 변조기(63)가 조정되어 레이저 광선(LB1)이 조사된다. 또한, 제3 개질층(18c)의 깊이(D)는, 예컨대 450 ㎛이며, 제3 개질층(18c)을 형성하기 위해 레이저 광선 조사 유닛(6)을 작동시킬 때에는, 제어 유닛(100)의 조정 패턴 테이블(112)을 참조하여, 조정 패턴(114d)이 선택되고 공간 광위상 변조기(63)가 조정되어 레이저 광선(LB1)이 조사된다.

상기한 바와 같이, 깊이(D)가 다른 제1∼제3 개질층(18a∼18c)을 형성할 때에는, 집광점(P)을 형성하는 원하는 깊이(D)에 맞추어 공간 광위상 변조기(63)가 조정되고, 웨이퍼(10)에 입사하여 굴절된 레이저 광선(LB1)의 집광점(P) 에 있어서의 수차가 비교적 작은 강보정의 중앙 영역(S1a)과, 수차가 비교적 큰 약보정의 외주 영역(S1b)을 구비하는 스폿(S1)이 형성되어, 상기 각 개질층을 순차 형성함으로써, 상하의 개질층을 연결하며, 표면(10a)측에 달하는 크랙(19)이 형성된다.

소정의 제1 방향으로 신장하는 분할 예정 라인(14)을 따라 상기 개질층(18) 및 크랙(19)을 형성하였다면, 웨이퍼(10)를 X축 방향과 직교하는 Y축 방향(도 5의 지면에 수직인 방향)에 분할 예정 라인(14)의 간격만큼 인덱싱 이송하여, Y축 방향에서 인접하는 제1 방향으로 신장하는 미가공의 분할 예정 라인(14)을 집광기(67)의 바로 아래에 위치시킨다. 그리고, 상기한 바와 동일하게 하여 레이저 광선(LB1)을 웨이퍼(10)의 분할 예정 라인(14)을 따라 조사하며 웨이퍼(10)를 X축 방향으로 가공 이송하여, 웨이퍼(10)의 내부에 개질층(18) 및 크랙(19)을 형성한다.

상기한 가공을 반복함으로써, 제1 방향으로 신장하는 모든 분할 예정 라인(14)을 따라 레이저 광선(LB1)을 조사하여, 개질층(18) 및 크랙(19)을 형성한다. 계속해서, 웨이퍼(10)를 90도 회전시켜, 이미 개질층(18) 및 크랙(19)을 형성한 제1 방향의 분할 예정 라인(14)과 직교하는 제2 가공의 분할 예정 라인(14)을 X축 방향에 정합시킨다. 그리고, 제2 방향으로 신장하는 각 분할 예정 라인(14)의 내부에, 상기한 바와 동일하게 하여 레이저 광선(LB1)의 집광점(P)을 위치시켜 조사하여, 웨이퍼(10)의 모든 분할 예정 라인(14)을 따라 개질층(18) 및 크랙(19)을 형성하여 레이저 가공 공정이 완료된다.

또한, 본 실시형태의 레이저 가공에 있어서의 레이저 가공 조건은, 예컨대, 이하와 같이 설정된다.

파장: 1099 ㎚

평균 출력: 2.6 W

반복 주파수: 120 ㎑

이송 속도: 800 ㎜/초

상기한 레이저 가공 장치(2)에 의해 레이저 가공이 실시된 웨이퍼(10)는, 도 6에 나타내는 연삭 장치(50)(일부만 나타내고 있다)에 반송되어, 이하에 설명하는 연삭 가공이 실시된다.

연삭 장치(50)는, 척 테이블(51)과, 연삭 유닛(52)을 구비하고 있다. 척 테이블(51)은, 도시를 생략하는 흡인원에 접속되며, 상기 흡인원의 작용에 의해, 상면에 흡인 부압이 공급된다. 척 테이블(51)은, 도시를 생략하는 회전 수단 및 이동 수단을 구비하고, 상기 회전 수단의 작용에 의해 회전 가능하게 구성되며, 상기 이동 수단의 작용에 의해, 척 테이블(51) 상에 웨이퍼(10)를 반출입하는 반출입 영역과, 연삭 유닛(52)에 의해 연삭 가공되는 연삭 가공 영역으로 이동된다. 연삭 유닛(52)은, 도시하지 않는 전동 모터에 의해 회전되는 스핀들(53)과, 스핀들(53)의 하단에 배치된 휠 마운트(54)와, 휠 마운트(54)의 하면에 장착되는 연삭 휠(55)과, 연삭 휠(55)의 하면에 환형으로 배치된 복수의 연삭 지석(56)을 구비하고 있다.

연삭 장치(50)에 반송된 웨이퍼(10)는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 이면(10b)측을 상방을, 보호 테이프(T)측을 하방을 향하게 하여, 반출입 영역에 위치된 척 테이블(51) 상에 배치되고, 상기 흡인원의 작용에 의해 흡인 유지된다. 계속해서, 척 테이블(51)은, 상기 이동 수단에 의해, 연삭 유닛(52)의 바로 아래, 즉 연삭 가공 영역으로 이동되어, 상방에서 보아 척 테이블(51)에 유지된 웨이퍼(10)의 중심이, 환형으로 배치된 연삭 지석(56)이 통과하는 위치에 위치된다.

웨이퍼(10)를 상기 연삭 가공 영역에 위치시켰다면, 척 테이블(51)을 화살표(R1)로 나타내는 방향으로 예컨대 300 rpm으로 회전시키고, 이와 동시에 연삭 유닛(52)의 스핀들(53)을 화살표(R2)로 나타내는 방향으로, 예컨대 6000 rpm으로 회전시킨다. 그리고, 도시하지 않는 연삭 이송 유닛을 작동시켜, 연삭 유닛(52)을 화살표(R3)로 나타내는 방향으로 하강시켜, 척 테이블(51)에 접근시켜, 웨이퍼(10)의 이면(10b)에 상방으로부터 접촉시키고, 예컨대 1.0 ㎛/초의 연삭 이송 속도로 연삭 이송한다. 이때, 도시하지 않는 측정 게이지에 의해 웨이퍼(10)의 두께를 측정하면서 연삭을 진행시키는 것이 바람직하다. 이와 같이 하여, 연삭 가공을 실시함으로써, 도 6에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(10)가 박화되며 분할 예정 라인(14)을 따라 파단되어, 개개의 디바이스 칩(12')으로 분할된다. 상기 연삭 가공이 완료된 웨이퍼(10)는, 적절하게 다음 공정에 반송되거나, 또는 도시를 생략하는 카세트에 수용된다.

본 실시형태에 따르면, 공간 광위상 변조기(63)를 조정하는 패턴의 중심과, 레이저 광선(LB0)의 광로에 어긋남이 생겨도, 가공력이 안정되며, 가공력을 높일 수 있다.

또한, 상기한 조정 패턴 테이블(112)은 단지 하나의 실시예에 지나지 않고, 도 3에 나타내는 것 같은 형태에 한정되는 것이 아니다.

2: 레이저 가공 장치
3: 베이스
4: 유지 유닛
6: 레이저 광선 조사 유닛
61: 레이저 발진기
62: 감쇠기
63: 공간 광위상 변조기
67: 집광기
67a: 집광 렌즈
10: 웨이퍼
12: 디바이스
14: 분할 예정 라인
18: 개질층
18a: 제1 개질층
18b: 제2 개질층
18c: 제3 개질층
19: 크랙
21: X축 방향 가동판
22: Y축 방향 가동판
25: 척 테이블
30: 이동 기구
31: X축 방향 이송 기구
32: Y축 방향 이송 기구
50: 연삭 장치
51: 척 테이블
52: 연삭 유닛
53: 회전 스핀들
54: 휠 마운트
55: 연삭 휠
56: 연삭 지석
100: 제어 유닛
112: 조정 패턴 테이블
114, 114a∼114c: 조정 패턴
S1∼S3: 스폿
S1a: 중앙 영역
S1b: 외주 영역
LB0: 레이저 광선(조정 전)
LB1: 레이저 광선(조정 후)

Claims

레이저 가공 장치로서,
피가공물을 유지하는 척 테이블과,
상기 척 테이블에 유지된 상기 피가공물에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 상기 피가공물의 내부에 위치시켜 상기 레이저 광선을 조사하여, 개질층을 형성하는 레이저 광선 조사 유닛과,
상기 척 테이블과 상기 레이저 광선 조사 유닛을 상대적으로 가공 이송하는 이송 기구를 구비하고,
상기 레이저 광선 조사 유닛은,
레이저 광선을 출사하는 레이저 발진기와,
상기 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 광선의 위상을 조정하는 공간 광위상 조정기와,
상기 공간 광위상 조정기에 의해 위상이 조정된 레이저 광선을 집광하여 상기 피가공물의 내부에 집광점을 위치시키는 집광기와,
상기 공간 광위상 조정기를 조정하는 제어 유닛을 포함하고,
상기 제어 유닛은, 상기 공간 광위상 조정기를 조정하여 상기 피가공물에 입사하여 굴절된 레이저 광선의 집광점에 있어서의 수차가 비교적 작은 강보정(强補正)의 중앙 영역과, 수차가 비교적 큰 약보정(弱補正)의 외주 잉여 영역을 형성하는 조정 패턴 테이블을 저장한 기억부를 갖는 것인, 레이저 가공 장치.
제1항에 있어서, 상기 강보정의 중앙 영역은, 상기 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 광선의 중앙측에의 20∼30％의 영역이고,
상기 약보정의 영역은, 상기 중앙 영역을 위요하는 나머지의 외주 영역인 것인, 레이저 가공 장치.
제1항에 있어서, 상기 조정 패턴 테이블은, 상기 피가공물의 내부에 위치시키는 레이저 광선의 집광점의 깊이 위치에 대응하여 상기 공간 광위상 조정기를 조정하는 복수의 조정 패턴을 가지고, 오퍼레이터가 지정하는 집광점 깊이 위치에 대응하여 상기 조정 패턴을 선정하는 것인, 레이저 가공 장치.