(57)【要約】  本発明はウェハーのレーザー分離方法を提供する。前記分離方法は、レーザーをウェハー（１０）の内部に集光させることにより複数個の破裂点（１９）を形成し、前記複数個の破裂点（１９）をウェハーの一分離面に分布させるステップと、−４００Ｋ〜０Ｋの温度下において、前記ウェハー（１０）の両端面に反対方向の力を施すことにより、前記ウェハー(１０)が前記分離面（２０）に沿って２つに分離されるようにするステップとを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハーのレーザー分離方法であって、
レーザーをウェハーの内部に集光させることにより複数個の破裂点を形成し、前記複数個の破裂点をウェハーの一分離面に分布させるステップと、
−４００Ｋ〜０Ｋの温度下において、前記ウェハーの両端面に反対方向の力を施すことにより、前記ウェハーが前記分離面に沿って２つに分離されるようにするステップとを含むことを特徴とするウェハーのレーザー分離方法。
【請求項２】
前記ウェハーの両端面に反対方向の力を施すことにより、前記ウェハーが前記分離面に沿って２つに分離されるようにするステップは、
前記ウェハーの両端面に基板をそれぞれ貼り付けるステップと、
２つの前記基板を相反の二方向に引っ張ることにより前記ウェハーが前記分離面に沿って２つに分離されるようにするステップと、
前記基板を前記ウェハーから取り外すステップとを含むことを特徴とする請求項１に記載のウェハーのレーザー分離方法。
【請求項３】
前記ウェハーの両端面と前記基板はポリマー粘着剤によって接着されることを特徴とする請求項に記載のウェハーのレーザー分離方法。
【請求項４】
前記分離面は平面であり、前記分離面は前記ウェハーの両端面と平行であることを特徴とする請求項１に記載のウェハーのレーザー分離方法。
【請求項５】
前記分離面は前記ウェハーの断面であり、前記複数個の破裂点は前記分離面上に均等に分布していることを特徴とする請求項４に記載のウェハーのレーザー分離方法。
【請求項６】
前記複数個の破裂点の間の距離は１〜２０μｍであることを特徴とする請求項５に記載のウェハーのレーザー分離方法。
【請求項７】
前記ウェハーの厚さは０．１〜２ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のウェハーのレーザー分離方法。
【請求項８】
前記レーザーは偏光比が５０：１より大きい直線偏光レーザーであることを特徴とする請求項１に記載のウェハーのレーザー分離方法。
【請求項９】
各前記破裂点の直径は０．１〜１０μｍであることを特徴とする請求項１に記載のウェハーのレーザー分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー微小加工技術に関し、特にウェハーのレーザー分離方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウェハーに関する半導体の業界において、薄いシリコンcを獲得するため、ワイヤーカットでシリコンインゴットをスライスした後、研磨装置でシリコンウェハーを所定の厚さまで研磨する。しかしながら、そのような従来の加工方法は、材料の無駄が発生し、シリコンウェハーの一部分が研磨によって除去されてしまい、材料の損失が多いという欠点を有している。
【０００３】
半導体技術の発展と省エネ意識の成長により、より科学的であり材料の無駄が少ない加工方法が期待されている。例えば、レーザー分離方法がシリコンウェハーの分離に使用されているが、従来のレーザー分離方法は次の欠点を有している。従来のシリコンウェハーのレーザースライス装置において、その装置は中空の回転軸を採用し、中空の回転軸を通過するレーザーが所定の角度に向かってシリコンインゴットをスライスするように構成された。レンズによってレーザーをシリコンインゴットのスライスされる表面に集光させ、残されたシリコンの残留物の運動によりレーザーの集光に影響を与えることを防止することができる。しかし、前記装置はレーザーの高エネルギーによって加工をすることができるが、レーザーの高エネルギー性とシリコンインゴットの脆性により、シリコンインゴットに罅割れが容易に生じ、シリコンインゴット全体が廃物になるおそれがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような現状に鑑みて、材料の無駄が多いとともにインゴット全体が廃物になるリスクが高い従来の技術の問題を解決することができる、ウェハーのレーザー分離方法が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記問題を解決するため、本発明はシリコンウェハーのレーザー分離方法を提供する。前記シリコンウェハーのレーザー分離方法は、
レーザーをウェハーの内部に集光させることにより複数個の破裂点を形成し、前記複数個の破裂点を一分離面に分布させるステップと、
−４００Ｋ〜０Ｋの温度下において、ウェハーの両端面に反対方向の力を施すことにより、前記ウェハーが前記分離面に沿って２つに分離されるようにするステップとを含む。
【発明の効果】
【０００６】
上述したウェハーのレーザー分離方法において、まず、ウェハーの内部に複数個の破裂点を形成し、次に、低温の条件下において破裂点が位置する平面の両側のウェハーを相反の二方向に引っ張ることにより、ウェハーを破裂点に沿って分離させる。低温の条件下において、複数の破裂点が形成されている平面に沿ってウェハーを２つに分離することがより確実にできるので、他の方向の罅割れが容易に生じず、罅割れがないウェハーの分離を実現でき、分離されたウェハーの表面は平坦で均一であり、良品率が高く、大量の生産に応用することができる。
本発明の実施例の技術的事項をよく説明するため、以下、本発明の実施例または従来の事項に係る図面を簡単に説明する。注意されたいことは、下記の図面は本発明の好適な実施例に過ぎないものであるため、本技術分野の技術者は創造的な研究をしなくても下記の図面によって他の図面を想到することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施例に係るシリコンウェハーのレーザー分離方法を示す流れ図である。
【図２ａ】本発明の一実施例に係るシリコンウェハーのレーザー分離方法のステップを示す図である。
【図２ｂ】本発明の一実施例に係るシリコンウェハーのレーザー分離方法のステップを示す図である。
【図２ｃ】本発明の一実施例に係るシリコンウェハーのレーザー分離方法のステップを示す図である。
【図２ｄ】本発明の一実施例に係るシリコンウェハーのレーザー分離方法のステップを示す図である。
【図３】本発明の一実施例に係るシリコンウェハーの内部の破裂点を示す断面図である
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の目的、技術的事項および発明の効果をよく理解してもらうため、以下、本発明の実施例と図面により本発明をより詳細に説明する。注意されたいことは、下記の具体的な実施例は、本発明を説明するためのものであるが、本発明を限定するものではない。
【０００９】
図１に示すとおり、本発明の一実施例に係るシリコンウェハー１０のレーザー分離方法は次のステップを含む。
【００１０】
ステップＳ１１０において、レーザーをシリコンウェハーの内部に集光させることにより複数個の破裂点を形成し、前記複数個の破裂点をシリコンウェハーの一分離面に分布させる。具体的に、レーザーをシリコンウェハーの内部の一平面に集光させることにより該平面に複数個の破裂点を形成する。例えば、前記複数個の破裂点は同一の平面上に位置しており、該平面は分離面になる。前記複数個の破裂点が同一の平面上に位置していない場合、前記複数個の破裂点により曲面を形成するか或いはノイズを除去することにより平面を形成するようにする。例えば、レーザーをシリコンウェハーの内部の一断面に集光させることにより複数個の破裂点を形成してもよい。本実施例において、前記分離面は平面である。他の実施例において、前記分離面は曲面であってもよい。本発明のレーザー分離方法はシリコンウェハーの分離に限定されるものでなく、シリコンウェハーと類似する材料であれば、いずれも本発明のレーザー分離方法を採用することができる。
【００１１】
ステップＳ１２０において、−４００Ｋ〜０Ｋの温度下において、前記シリコンウェハーの両端面に反対方向の力を施すことにより、前記シリコンウェハーが前記分離面に沿って２つに分離されるようにする。具体的に、低温の条件下において、シリコンウェハーの上下の表面を相反の二方向に引っ張ることによりシリコンウェハーを２つに分離する。
【００１２】
図２ａないし図３を参照する。本実施例に係るレーザー分離方法は、まず、シリコンウェハー１０の内部に複数個の破裂点を形成し、次に、低温の条件下において破裂点１９の両側のシリコンウェハーを相反の二方向に引っ張ることにより、シリコンウェハー１０が破裂点１９に沿って分離されるようにする。低温の条件下において、複数の破裂点が形成されている平面に沿ってシリコンウェハーを２つに分離するので、他の方向の破裂が容易に生じず、罅割れがないシリコンウェハーの分離を実現できる。また、分離されたシリコンウェハーの表面は平坦で均一であり、良品率が高く、大量の生産に応用することができる。具体的に、シリコンウェハーを引っ張って分離するとき温度の範囲は−４００Ｋ〜０Ｋである。このような低温の条件下において、複数の破裂点が形成されている平面に沿ってシリコンウェハーを２つに分離するので、他の方向の破裂が容易に生じない。
【００１３】
ステップＳ１２０を実施する前、シリコンウェハーの上下の表面に基板１５，１５をそれぞれ貼り付ける。
【００１４】
ステップＳ１２０において、前記シリコンウェハーの２つの端面に基板をそれぞれ貼り付け、２つの前記基板を相反の二方向に引っ張ることにより、前記シリコンウェハーが前記分離面に沿って２つに分離されるようにする。例えば、前記２つの前記基板１５を相反の二方向に引っ張ることにより、シリコンウェハー１０を２つに分離する。次に、シリコンウェハーから基板１５を取り外した後、２つのシリコンウェハーを洗浄する。
【００１５】
図２ａ、図２ｂおよび図３に示すとおり、シリコンウェハー１０を作業台（図示せず）上に水平に置いた後、レンズ１３でレーザー１４を集光させることにより、レーザーの焦点を前記シリコンウェハー１０の内部に位置させ、前記シリコンウェハー１０の内部に複数個の破裂点１９を形成する。前記複数個の破裂点１９は同一の分離面２０上に位置しており、前記破裂点１９が形成されている平面によって前記シリコンウェハー１０は上下の２つ（シリコンウェハー１１，１２）に区分される。図２ｃに示すとおり、低温の条件下において、複数個の破裂点１９が形成されている平面に沿ってシリコンウェハー１０の上下２つの平面を相反の二方向に引っ張る。本実施例において、前記分離面は前記シリコンウェハーの断面であり、前記複数個の破裂点１９は前記分離面上に均等に分布している。引張力を前記シリコンウェハー１０に均等に与えるため、該シリコンウェハー１０の上下の平面に形状が同様である２つの基板１５をそれぞれ貼り付け、該基板１５に外力を与えることにより、図２ｄの２つのシリコンウェハー１１、１２を獲得することができる。次に、シリコンウェハーから基板１５を取り外した後、２つのシリコンウェハー１１、１２を洗浄する。
【００１６】
他の実施例において、他の方法により複数個の破裂点１９が形成されている前記シリコンウェハー１０の上下の両端を二方向に引っ張ってもよい。例えば、吸着手段によりシリコンウェハー１０の上下の２つの表面を固定し、二方向に引っ張ることができる。
【００１７】
前記シリコンウェハー１０の内部の分離面２０は前記シリコンウェハー１０の上下の表面と平行であり、分離後の２つのシリコンウェハー１１、１２の上下の表面とも平行であるので、使用上の需要を満たすことができる。他の実施例において、実際の需要によってこれらを平行に設けなくてもよいが、複数個の破裂点１９を同一の平面上に位置させればよい。例えば、廃材を加工するとき、該廃材の外形が不規則である場合がある。この場合、前記シリコンウェハー１０の内部の一平面２０が水平面と一定の角度を成すようにしてもよい。この場合、前記一定の角度を成す平面に平行な平面に沿って加工することにより、廃材から所望のシリコンウェハーを獲得する。
【００１８】
シリコンウェハーを分離するとき、該シリコンウェハーの内部に与えれる作用力を均等にし、余計な罅割れが形成されることを防止するため、複数個の破裂点１９をシリコンウェハーの内部の一表面に均等に分布させる。具体的に、図３に示すとおり、複数個の破裂点同士の間の距離を１〜２０μｍにする。
【００１９】
本実施例の方法によって加工される前記シリコンウェハー１０の厚さは０．１〜２ｍｍである。シリコンウェハー１０の厚さが薄いので、他のレーザー加工方法（例えば直接にカットする方法）を採用する場合、不規則な罅割れまたは所期外の罅割れが形成されるおそれがおり、ひいてはシリコンウェハーを廃棄しなければならない。
【００２０】
直線偏光のレーザーによって加工をするとき、よりよい効果を獲得し、より平坦であり罅割れが少ない表面を獲得することができる。好ましい偏光比は５０：１より大きい。
【００２１】
直線偏光のレーザーで薄いシリコンウェハー１０を加工するとき、波長が１０６４ｎｍであるレーザーを使用することができ、該レーザーの周波数は５０〜５００ＫＨｚであり、パルスの幅は１〜１０００ｎｓである。
【００２２】
分離面上の罅割れのサイズを抑制するため、前記シリコンウェハー１０の内部に破裂点を形成するとき、破裂点あたりに使うエネルギーを０.１〜１００ｕｊにする。
【００２３】
また、分離面上の罅割れのサイズと方向を制御するため、前記シリコンウェハー１０の内部に形成された各破裂点のサイズを０．１〜１０μｍにする。すなわち、各破裂点の直径を０．１〜１０μｍにする。
【００２４】
本実施例において、シリコンウェハー１０の上下の二表面と基板１５はポリマー粘着剤によって接着される。前記ポリマーの粘着剤は、ポリビニルアルコール、酢酸ビニルであることができる。低温の条件下においてシリコンウェハー１０を２つに分離した後、昇温させる方法により基板をシリコンウェハーから取り外すことができる。
【００２５】
低温の条件下において、相反の二方向に２つの前記基板を引っ張ることによりシリコンウェハーを２つに分離するステップにおける、具体的な温度の範囲は−４００Ｋ〜０Ｋである。
【００２６】
レーザーのエネルギーをよく集めるため、レーザー１４を集光させるレンズ１３として所定のＮ.Ａ.数を有している対物レンズを用いることができる。該レンズのＮ.Ａ.数の範囲は０．３〜０．８であり、集光力は２０〜１００倍である。
【００２７】
シリコンウェハー１０の内部に形成されかつ規則的に配列される複数個の破裂点１９のサイズは、レーザーのパラメーターを制御することにより調節することができる。破裂点１９のＸ方向のピッチＤは、作業台（Ｘ−Ｙ軸移動式）の移動速度Ｖとレーザーの周波数Ｆを制御することにより調節することができ、Ｄ＝Ｖ／Ｆを満たす。破裂点１９のＹ方向のピッチＤはソフトウェアで調節することができる。
【００２８】
シリコンウェハー１０の内部に形成された破裂点１９の深さの一様性を確保するため、作業台（図示せず）の駆動によってシリコンウェハー１０を移動させるとき、高さ検出システム（図示せず）によって深さの一様性を随時に検出することができる。
【００２９】
本実施例において、高さ検出システムは距離測定器（図示せず）を含み、該距離測定器は、検出された電圧によりシリコンウェハー１０の厚さの変化を随時に測定し、シリコンウェハー１０の厚さの変化によりレンズ１３の焦点を制御することができる。これにより、前記深さの一様性を確保し、加工時の安定性と良品率を向上させることができる。
【００３０】
本実施例のレーザー分離方法により、無駄がほぼないシリコンウェハーの分離方法を獲得することができ、従来のワイヤーカット装置と比較してみると、材料の無駄を顕著に減少させることができる。また、従来のレーザーカット装置と比較してみると、シリコンウェハーの廃棄率を有効に減少させることもできる。すなわち、シリコンウェハーなどの半導体業界における応用の潜在力があり広く利用することが可能である。本発明のレーザー分離方法はシリコンウェハーの分離に限定されるものでなく、シリコンウェハーと類似する材料であれば、いずれも本発明のレーザー分離方法を採用することができる。
【００３１】
以上、実施例により本発明を詳述してきたが、本発明の構成は前記実施例にのみ限定されるものでない。本技術分野の当業者は本発明の要旨を逸脱しない範囲内で設計の変換等を行うことができ、このような設計の変更等があっても本発明の特許請求の範囲が定めたものに含まれることは勿論である。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【図３】
2018509746.tif 000008
【国際調査報告】
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