KR20140018183A - 적층 재료의 레이저 기반 처리 - Google Patents

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KR20140018183A
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미쉘 미엘크
데이비드 엠. 가우디오시
라마뉴제이프람 에이. 스린바스
미쉘 알. 그린버그
티모시 부스
Original Assignee
레이디안스, 아이엔씨.
티모시 부스
스리니바스, 라마누자부푸람 에이.
그린버그, 마이클 알.
밀케, 마이클
가우디오시, 데이빗 엠.
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Abstract

적층 재료에 대한 레이저 기반 처리를 하는 시스템 및 방법이다. 방법은 적층 재료의 레이어의 하나 이상의 물리적 속성에 근거하여, 초고속 레이저 장치의 초고속 레이저 출력을 선택적으로 조정하고, 초고속 레이저 장치의 초고속 레이저 출력을, 툴 경로를 따라 적층 재료의 레이어에 적용하여, 상기 툴 경로를 따라 상기 레이어를 삭마하고, 다음, 하나 이상의 추가적인 레이어를 삭마하는 단계를 재실행하는 것을 포함하고, 상기 재실행은 삭마되는 적층 재료의 각 개별 레이어에 대해 발생한다.

Description

적층 재료의 레이저 기반 처리{LASER BASED PROCESSING OF LAYERED MATERIALS}
본 출원은 2010년 9월 16일에 제출된 미국 가출원 61/383,691 "레이저를 이용한 반도체 처리"에 대한 우선권을 주장하며, 상기 가출원의 내용은 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함되었다.
본 기술은 레이저 처리와 관련된다. 더욱 구체적으로, 본 기술은 레이저를 이용하여 재료를 삭마하는 시스템 및 방법과 관련된다.
본 기술은 적층된 재료를 처리하는 기술과 관련된다.
본 기술의 과제는 레이저를 이용하여 재료를 삭마하는 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시예를 따르면, 본 기술은 적층 재료에서 하나 이상의 레이어를 선택적으로 삭마하는 방법과 관련된다. 상기 방법은:
(a) 적층 재료 레이어의 하나 이상의 물리적 속성에 기반하여 초고속 레이저 장치의 초고속 레이처 출력을 선택적으로 조정하는 단계;
(b) 툴 경로를 따라 초고속 레이저 장치의 초고속 레이저 출력을 적층 재료 레이어에 적용하여, 툴 경로에 따라 레이어를 삭마하는 단계;
(c) (a)와 (b)단계를 재실행하여 하나 이상의 추가 레이어를 삭마하고, (a)와 (b)단계의 재실행은, 삭마되는 적층 재료의 별개 레이어 각각에 대해 발생하며,
(d) 적층 재료의 선택적인 삭마는 후속 처리를 위한 적층 재료를 준비하는 단계를 포함한다.
다른 실시예를 따르면, 본 기술은 적층 재료의 하나 이상의 레이어를 선택적으로 삭마하는 시스템과 관련된다. 상기 시스템은, (a)초고속 레이저 장치를 포함하여, 상기 초고속 레이저 장치는:
(i) 조정가능한 초고속 레이저 출력을 선택적으로 생성하는 레이저 생성 어셈블리; (ii) 조정가능한 초고속 레이저 출력을 선택적으로 하나 이상의 적층 재료 레이어로 전달하는 빔 전달 어셈블리를 포함하고, (iii)상기 초고속 레이저 장치는 프로세서와 통신가능하게 결합되고, 상기 프로세서는 명령을 실행하여 선택적으로 초고속 레이저 출력을 조정하고, 상기 명령은:(1) 제어 모듈을 포함하고, 상기 제어 모듈은 : (A) 분석 모듈로부터 수신한 적층 재료의 레이어의 하나 이상의 물리적 속성에 근거하여, 레이저 생성 어셈블리 및 빔 전달 어셈블리 중 적어도 하나를 선택적으로 조정하여 초고속 레이저 장치의 초고속 레이저 출력을 선택적으로 조정한다; (B) 툴 경로를 따라, 적층 재료의 레이어에 초고속 레이저 장치의 초고속 레이저 출력을 적용하여, 툴 경로를 따라 레이어를 삭마한다; 그리고 (C) 적층 재료의 선택적 삭마는 후속 처리를 위한 적층 재료를 준비한다.
본 발명의 다른 실시예를 따르면, 본 기술은 후속 처리를 위해 적층 재료를 준비하는 방법에 관련되고, 적층 재료는 레이어 재료의 외피에 배치되는 게터 레이어를 포함한다. 상기 방법은 (a) 게터 레이어의 물리적 속성을 기반으로, 초고속 레이저 장치의 초고속 레이저 출력을 선택적으로 조정하는 단계; (b) 패턴에 따라 초고속 레이저 장치의 초고속 레이저 출력을 게터 레이어에 적용하여 게터 레이어를 삭마하고 상기 게터 레이어 아래에 위치한 디바이스 레이어를 노출하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 본 기술은 반도체 웨이퍼를 처리하는 방법에 관련되며, 상기 웨이퍼는 베이스 레이어, 하나 이상의 디바이스 레이어 및 게터 레이어를 포함한다. 상기 방법은 (a) 초고속 레이저의 초고속 레이저 출력을 적용하여 반도체 웨이퍼로부터 게터 레이어의 적어도 일부분을 제거하고, (b) 초고속 레이저의 초고속 레이저 출력을 하나 이상의 디바이스 레이어 중 적어도 하나에 선택적으로 적용하여 적어도 하나의 디바이스 레이어의 적어도 일부분을 삭마하고 디바이스 레이어에 디바이스 구조를 창출하는 단계를 포함한다.
본 기술의 특정 실시예가 이하 첨부된 도면을 참고로 하여 기술될 것이다. 도면들은 반드시 크기 조정된 것은 아니며, 기술을 이해하기 위해 필요하지 않거나 다른 세부 사항들을 이해하기 어렵게 만드는 상세한 내용들은 생략되었음을 알 수 있다. 또한 본 기술이 본 명세서에 기술된 특정 실시예로 반드시 제한되는 것은 아니라는 것을 알 수 있다.
도 1(A)는 본 기술에 따라 사용되는 예시적인 초고속 레이저의 블록 다이어그램이다.
도 1(B)는 처리되는 적층 재료의 단면도이다.
도 2는 예시적 초고속 레이저 장치에 대한 예시적 제어 시스템의 블록 다이어그램이다.
도 3은 적층 재료의 하나 이상의 레이어를 선택적으로 삭마하는 예시적 방법의 플로우 차트이다.
도 4는 본 기술에 따라 실시예를 구현하기 위해 사용되는 예시적 컴퓨팅 시스템을 도시한다.
본 기술은 다양한 형태의 실시예가 존재할 수 있음에도 불구하고, 이해를 돕기 위해 도면과 상세한 복수의 특정 실시예들이 기술될 것이며, 본 개시는 기술의 원리의 예시로서 고려되어야 하며 기술된 실시예로 기술을 제한하기 위한 의도는 아니다.
본 명세서에 언급된 동일 또는 유사 요소 및/또는 구성 부품은 유사한 참조 번호로 도면 전체에서 식별될 것이다. 또한 복수의 도면들은 단지 본 기술의 도식적인 표현에 지나지 않는다. 따라서 일부 구성 부품은 그림의 명확성을 위해 실제 크기로부터 왜곡될 수 있다.
본 기술은 일반적으로 적층 재료의 레이저 처리 기술에 관한 것이며, 더욱 구체적으로, 제한되지 않는 수단으로, 각 레이어의 물리적 속성에 근거하여, 조정 가능한 초고속 레이저 출력을 선택적으로 활용하여 적층 재료의 개별 레이어를 삭마하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 기술은 임의의 레이저, 화학적 혹은 기계적 처리를 포함하는 후속 처리 단계를 위한 준비과정에서 레이어의 일부를 선택적으로 삭마할 수 있다.
일반적으로, 본 기술은 기판 플라즈마 다이싱, 웨이퍼 스크라이빙, 충격파 유도 클리빙을 수행하고, 코팅 특성을 생성하여 처리 과정 동안 광원 능력을 향상한다. 또한, 본 기술은 넓게는 각 레이어의 물리적 속성(예를 들면, 밀도,투명도, 결정 조직, 분자 컴포넌트 등과 같은 물리적 특질)에 근거하여 개별 레이어를 삭마하도록 만들어진 초고속 레이어 출력으로 선택적으로 개별 레이어를 삭마하여 적층 재료를 처리하는(즉,싱귤레이션, 식각, 밀링, 삭마 등) 시스템 및 방법에 관한 것이다.
게다가, 본 기술은 또한 현재 처리되는 레이어의 물리적 속성에 근거하여, 선택적으로 조정될 수 있는 초고속 레이저 출력을 생성하는, 하나 이상의 초고속 레이저 장치를 사용할 수 있다.
본 기술에 따르는 실시예는 적층 재료와 같은 대상 컴포넌트에 대해 삭마를 수행하는 초고속 레이저를 포함한다. 도 1 (A)는 본 기술에 따라 사용되기 위한 예시적인 초고속 레이저의 블록 다이어그램이다. 도 1 (A)는 레이저 장치(110), 대상 컴포넌트(130), 및 플랫폼(140)을 포함한다. 레이저 장치(110)는 플랫폼(140)위에 놓인 대상 컴포넌트(130)(즉, 적층 재료)에 초고속 레이저 광(120)을 안내한다. 일부 실시예에서, 레이저의 파라미터는 레이저 광이 대상 컴포넌트(130)에 안내됨에 따라 조정될 수 있다. 레이저 파라미터가, 비제한적으로, 패턴, 펄스 폭, 펄스 에너지 레벨, 초점, 주파수, 레이저 반복율, 필 스페이싱(fill spacing), 패스의 수 및 그 조합을 포함한다는 것을 알 수 있다.
일부 실시예를 따르면, 대상 컴포넌트(130)는 예를 들어, 베이스 레이어(145), 하나 이상의 디바이스 레이어(여기에서는 제 1 디바이스 레이어(150A)와 제 2 디바이스 레이어(150B)가 도시됨) 및 최상위 디바이스 레이어에 배치된 하나 이상의 게터 레이어(155)를 포함하는 적층 재료(도 1(B))를 포함할 수 있다. 베이스 레이어(145)는 임의의 유기 혹은 무기 재료를 포함할 수 있다. 베이스 레이어의 일반적인 비제한적인 예시로서 실리콘 웨이퍼, 금속, 합금, 강 생체 조직 등을 포함한다. 디바이스 레이어는 제한되지 않는 예시로서, 유리, 세라믹, 반도체 재료, 플라스틱(예를 들어, 중합체, 바이오플라스틱, 수지 등)을 포함할 수 있다.
게터 레이어는 중합체, 금속등으로 구성될 수 있다. "게터"라는 용어는 또한 희생 및 저항을 포함한다. 본 분야의 당업자들은 대상 컴포넌트(130)의 상기 기술은 비제한적이고(non-limiting) 비전면적인(non-exhaustive) 의미임을 이해할 것이다. 즉, 다양한 레이어의 정확한 수, 형태 및 위치는 제품에 상당히 의존한다.
일반적으로, 레이저 장치(110)는 극초단 펄스로 에너지를 전달하여 재료를 삭마하도록 구성된 임의의 레이저 방사 장치를 포함한다. 초고속 레이저 빔에 의해 생성되는 전계 강도가 상당히 증가하여(재료의 삭마 지점이상으로), 광 브레이크다운으로 알려진 프로세스에서, 재료의 대상 분자가 이온화되기 시작하여 플라즈마를 창출한다는 것을 언급하는 것은 주목할만 하다. 결국, 상기 분자들은 재료 표면으로부터 제거되고, 즉 "삭마되고", 잔존 재료에 대해 부수적인 손상을 가하지 않는다. 본 명세서에 기재된 펨토초 및 피코초 초고속 레이저와는 반대로, 롱 펄스 장치들은 재료를 삭마하기 위해 에너지파를 활용하여 광 브레이크다운과 종래의 열 프로세스의 혼합을 유발한다. 아쉽게도, 상기 롱 펄스 시스템은 재료에 대해 상당한 열을 전달하고, 빔의 초점을 둘러싸는 주변 영역에 대한 열적 손상을 유발할 수 있다.
초고속 레이저가 듀레이션에서 피코초 길이보다 작은 광펄스를 생산한다는 것을 알 수 있다. 펄스의 단파성은 삭마 프로세스가 실질적으로 광 브레이크다운에 의해 일어나는 것을 보장하고, 열적 브레이크다운 혹은 저하를 최소화하거나 제거한다. 따라서 정확한 특성들이 다양한 재료로 기계가공되고 재료에 대한 열기 또는 열적 불균일성을 유발하지 않는다.
일부 응용에서, 레이저 장치(110)는 초고속 레이저 출력을 유발하는 충격파를 활용하여 적층 재료의 임의의 레이어 내에서, 절단(cleaving), 삭마(ablation), 분할(dividing), 분리(separating), 제분(milling), 분해(cracking). 약화(weakening), 분열(splitting) 등과 같은 효과를 유발할 수 있다. 초고속 레이저 출력은 레이어 내에서 디바이스 구조와 같은 특징들을 창출할 수 있다. 디바이스 구조의 일반적인 예시들은, 비제한적으로, 임의의 특정된 3차원 기하학적 구성, 사이즈 및 부피를 구비하는 애퍼츄어(aperture), 그루브, 채널 또는 보이드(void)를 포함할 수 있다.
레이저 장치(110)는 레이저 방사 어셈블리(160) 및 빔 전달 어셈블리(165)를 모두 포함할 수 있다. 레이저 방사 어셈블리(160)는 펨토초, 서브-피코초 및 저영역 피코초 영역으로부터 임의 선택된 펄스폭을 구비하는, 레이저 광출력을 생성할 수 있는 임의 형태의 초고속 레이저 생성 장치를 포함할 수 있다.
더 상세히 논의하자면, 레이저 방사 어셈블리(160)에 의해 생성되는 초고속 레이저 광출력은, 임의의 펄스폭, 펄스 에너지 레벨, 주파수, 레이저 반복율 또는 그 조합을 선택적으로 가변하여, 선택적으로 가변될 수 있다. 게다가, 빔 전달 어셈블리(165)의 작동 파라미터를 선택적으로 가변하는 것은, 빔 폭, 필 스페이싱, 스캔 스피드, 초점 등과 같은 파라미터에 영향을 끼칠 수 있다. 빔 전달 어셈블리(165)는 일반적으로 레이저 방사 어셈블리(160)에 의해 생성되는 초고속 레이저 출력에 초점을 맞추거나 및/또는 안내하도록 활용되는 광학적 및/또는 구조적 컴포넌트를 포함하는 것으로 기술된다.
빔 전달 어셈블리의 구성 및 작동은 본 개시와 더불어 당업자들에게 잘 알려져 있다. 따라서 빔 전달 어셈블리(165)에 대한 상세한 논의는 간략성을 위해 생략될 것이다.
본 명세서에 언급된 바와 같이, 레이저 장치(110)에 의해 생성되는 상기 초고속 레이저 광 출력은 최소한의 가열로 적층 재료의 레이어에서 충격파를 유도한다. 본 기술은 제어된 방식으로 상기 충격파를 이용하여 후속 처리(예를 들어, 레이저 안내되는, 열 경사도, 및/또는 기계적 응력)를 통해 특정 방향을 따라 전파될 수 있는 결함이나 균열을 유입한다. 본 기술은 초고속 레이저 출력의 고입사 에너지 및 초고속 레이저 출력의 비열성(athermal nature)을 활용하여 결정, 다결정(poly/multi-crystalline) 및 소결 기판(즉, 적층 재료들)의 벌크 내 디바이스 구조와 같은 특성을 창출하는 메카니즘을 제공한다.
상기 적층 재료들은 실리콘(Si), 갈륨 아세나이드(GaAs), 사파이어, 실리콘 카바이드(SiC), 유리조성, 세라믹 등과 같은 다른 재료의 개별 레이어로 구성된다. 비제한적인 예로서, 본 기술은. 최종 삭마 혹은 디바이스 구조 창출을 위한 기판 분리 이전에 디바이스 구조를 창출하도록 그리고/또는 클리빙 영역(예를 들면 초고속 레이저 출력을 통해 제거될 기판 윤곽 또는 영역)을 정의하도록 추가적으로 처리되는 얕은 트렌치(trench)(또한 파일럿 트렌치로도 알려진)를 창출하여, 실리콘, 유리 또는 사파이어 기판을 처리한다.
본 기술을 따르는 실시예에서, 동일한 레이저를 사용해서 또는 화학적, 레이저, 또는 기계적 프로세스를 포함하는 다른 프로세스/시스템에 의해서 파일럿 트렌치가 창출될 수 있다. 그리고 고에너지 초단파 펄스가 경로를 따라 적용되어 레이어 내에서 디바이스 구조 패턴을 창출한다. 일부 실시예에서, 트렌칭(treching)은 후속 처리를 통해 전파되는 규정된 영역에서 결함이나 크랙을 생성할 수도 있다. 후속 처리는, 제한되지 않는 실시예로서, 건식 식각, 습식 식각, 플라즈마 식각 및 그 조합을 포함할 수 있다.
상기 결함 혹은 크랙이 창출되는 동안 재료가 기판으로부터 제거되거나 제거되지 않을 수도 있다는 점에 주목할만 하다. 상기 결함은 실질적으로 트렌치 방향에 수직이거나 직교하는 크랙을 유도하도록 설계된다(예를 들면, 대상 컴포넌트(130)에 대한 레이저 장치(110)의 이동에 의해 정의되는 툴 경로). 다른 실시예에서, 사파이어 웨이퍼 컷팅에 있어서와 같이(예를 들면, 전기적 디바이스), 본 기술은 미리 규정된 트렌치 없이 기판을 처리하도록 활용될 수 있다.
추가적으로, 본 기술은 적층 재료의 개별 레이어 내에서 디바이스 구조를 창출하기 위한 복수의 크랙 확산 기술을 활용한다. 레이저에 관해, 레이저 출력은 일반적으로 복합적인 아키텍쳐를 사용하여 크랙을 창출하고 확산한다. 유리 컷팅에서, 워터젯 노즐은 이산화탄소(CO2) 레이저 빔을 추종하는 집중된 워터젯을 생산하여 가열된 기판을 능동적으로 냉각하고 유리 전이 영역내에서 온도를 유지하고 국지적 연화 및 크랙 확산을 유도한다. 일부 경우, 크랙은 기계적으로 촉발된다. 예를 들어, 실리콘 웨이퍼를 컷팅할 때 나노초 또는 피코초 레이저가 후속처리 과정에서 확산될 수 있는 결함을 창출하는 국지적으로 가열된 영역을 생성한다. 상기 영역은 표면 아래이거나 또는 기판의 표면 위일 수 있다(또는 다른 레이어).
기존의 접근 방식은 레이저 출력의 싱글빔을 활용하여, 적층된 재료와 기판을 삭마하도록 레이저를 활용하는 것임을 알 수 있다. 레이저 출력은 싱글 파장과 일정한 동작 프로파일(예를 들면 펄스 듀레이션, 펄스폭, 필 스페이싱 등)을 포함한다. 상기 종래의 접근방식은 종종 크래킹과 같은 결함을 구비하여 처리된 제품을 창출한다(내부 및 외부 표면 불균일성 둘 다).
유리하게도, 본 기술은 비열 상호 작용들을 다른 후속 처리 또는 제조기술과 결합함으로써, 적층 재료 레이어와 함께 레이저 장치(120)의 초고속 레이저 출력에 내재하는 비열 상호작용을 레버러지하여 본 기술(레이저 장치(110)와 같은)을 큰 규모의 제조 환경으로 확산시킬 수 있는 높은 처리용량의 제조 프로세스를 창출할 수 있다.
본 기술은 열 노출 및 적층 재료의 기계 가공 정도를 제한하여 처리 수율을 확장하고 전체 제조 비용을 줄인다. 또한, 본 기술은 컷팅, 클리빙, 슬롯팅, 또는 다르게는 결정, 다결정, 소결된 재료 등과 같은 재료 처리에 사용될 수 있다.
본 기술은 적층 재료에 디바이스 구조를 창출하는데 사용될 수 있고, 심지어엄격한 공차를 구비하는 디바이스 구조를 요구하는 것에 사용될 수 있다. 본 기술에 의해 창출되는 적합한 제품들이 활용되어 반도체, LED 및 다른 디스플레이 기판, 디스크 드라이브 헤드 등을 창출할 수 있다. 몇가지 활용 예에서, 본 기술은 대략 1552 나노미터 또는 그 다양한 고조파의 파장을 흡수하는 재료를 처리하는데 사용되어, 올바른 정확성(물리적 공차), 정확도 및 생산성 또는 그 조합에서 재료 내 특징을 창출한다. 본 기술은 약 1552 나노미터의 초고속 레이저 출력의 사용만으로 제한되는 것은 아니라는 것을 알 수 있으며, 적층 재료의 레이어의 물리적 속성에 맞추어질 수 있다.
도 2는 도 1 (A) 를 참고로 기술된 레이저 장치(110)와 같은, 예시적인 초고속 레이저 장치를 작동하기 위한 예시적 제어 시스템(200)의 블록 다이어그램을 도시한다. 일반적으로, 제어 시스템(200)은 레이저 컨트롤러 응용(이하 응용(210))을 포함하는 컴퓨팅 시스템(205)을 포함하고, 프로세서에 의해 실행될 때, 레이저 장치(110)의 작동을 제어한다. 컴퓨팅 시스템(205)의 일반적인 작동은 도 4의 컴퓨팅 시스템을 참고하여 더욱 상세히 기술될 것이다. 응용(200)은 컴퓨팅 시스템(205)이, 레이저 장치(110)가 적층 재료(대상 컴포넌트(130)와 같은)의 레이어를 처리하도록 하는 특정 목적의 컴퓨팅 시스템으로 기능하도록 유발한다.
컴퓨팅 시스템(205)은 레이저 장치(110)와 통신 가능하게 연결되거나 또는 레이저 장치(110)의 컴퓨터 컴포넌트로 통합되는 자립형(standalone) 컴퓨팅 시스템을 포함한다.
일부 실시예에서, 컴퓨팅 시스템(205)은 적층 재료의 레이어의 물리적 속성을 측정하는 하나 이상의 센싱 장치(215)와 통신 가능하게 연결된다. 본 기술에 따라 활용될 수 잇는 가상의 무제한의 다양한 센서 또는 측정 장치로 인해, 상기 장치들에 대한 논의는 간략성을 위해 생략되었다. 당업자들은 적층 재료의 레이어의 다수의 물리적 속성 중 임의의 하나를 측정하는 적합한 센서들의 사용을 쉽게 이해할 것이다. 일반적으로, 상기 물리적 속성은 초고속 레이저 출력이 적층 재료의 레이어와 상호 작용하는 방식에 영향을 주는 물리적 속성(예를 들면 밀도 및 투명도)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 레이어의 물리적 속성을 감지하기 보다는, 물리적 속성은 응용(200)으로 입력되는 알려진 양일 수 있다.
응용(200)은 일반적으로 제어 모듈(220) 및 분석 모듈(225)을 포함하는 것으로 기술된다. 응용(200)이 추가적인 모듈, 엔진 또는 컴포넌트를 포함한다는 것은 주목할 만하며, 여전히, 본 기술의 영역 내이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "모듈" 이라는 용어는 응용 주문형 집적 회로("ASIC"), 전기 회로, 하나 이상의 소프트웨어 혹은 펌웨어를 실행하는 프로세서(공유, 전용 또는 그룹), 조합 논리 회로 및/또는 기술된 기능을 제공하는 적합한 컴포넌트를 의미할 수 있다.
제어 모듈(220)은 선택적으로 레이저 방사 어셈블리(160) 및 빔 전달 어셈블리(165) 둘 다의 작동을 조정하여 레이저 장치(110)의 작동 파라미터를 가변할 수 있다(도 1 (A) 참조). 유리하게도, 상기 작동 파라미터의 선택적인 조정은 레이저 장치(110)의 초고속 레이저 출력이 대상 컴포넌트(130)의 각 레이어에 대해 미세 조정되게 한다.
상기 미세 조정은 분석 모듈(225)에 의해 결정되는 특정 레이어의 물리적 속성의 판정에 근거한다. 제어 모듈(220)이 초고속 레이저 출력을 미세 조정하도록 하기 위해(예를 들어 선택적 가변), 분석 모듈(225)은 레이어의 물리적 속성을 판정하거나 근사치를 내는 하나 이상의 센싱 장치(215)로부터 레이어 정보를 수신할 수 있다(또는 다층 장치에서 복수의 레이어). 또한, 상기 물리적 속성은 측정될 필요가 없고, 사용자 인터페이스(미도시)를 거쳐 응용(200)으로 입력되는 알려진 양일 수 있다.
도 1 (B)를 참조하면, 적층 재료(대상 컴포넌트(130))는 제 1 및 제 2 디바이스 레이어(150A, 150B) 각각의 상부에 배치된 게터 레이어(155)를 포함할 수 있다. 재료는 또한 베이스 레이어(기판, 145)를 포함할 수 있다. 상기 예에서, 제 1 디바이스 레이어(150A)는 제 1 재료로 구성되고, 제 2 디바이스 레이어(150B)는 제 2 재료로 구성된다. 레이저 장치(110)의 미세 조정을 상설하기 위해, 게터 레이어(155)는 제 1 디바이스 레이어 및 제 2 디바이스 레이어(150A, 150B)에 대해 다른 물리적 속성을 가지는 것으로 이해된다. 상기 적층 재료를 처리하기 위해, 각 레이어의 물리적 속성이 시스템으로 입력되는 것으로 또는 하나 이상의 센싱 장치를 통해 판정되는 것으로 가정한다.
제어 모듈(220)은 (선택적으로 레이저 방사 어셈블리(160) 및 빔 전달 어셈블리(165)중 적어도 하나의 구성을 가변하여)선택적으로 레이저 장치(110)의 작동 파라미터를 가변하여 게터 레이어(155)를 삭마한다. 다음, 제어 모듈(220)은 레이저 장치(110)가 초고속 레이저 출력을 게터 레이어에 적용하도록 유발하여 특정 패턴(예를 들면 툴 경로)을 따라 게터 레이어를 삭마한다. 일부 실시예에서, 게터 레이어(155) 전체는 삭마되거나 제거된다. 게터 레이어(155)의 삭마된 부분은 보이드(170)로 보여진다.
게터 레이어의 삭마는 보이드(170) 아래 제 1 디바이스 레이어(150A)의 부분을 노출한다. 또, 제 1 디바이스 레이어(150A)의 물리적 속성에 근거하여, 제어 모듈(220)은 선택적으로 레이저 장치(110)의 작동 파라미터를 가변하여 제 1 디바이스 레이어의 적어도 일부분을 삭마하여, 보이드(175)와 같은 특성을 창출한다. 상기 특징들은 관통 비아(through vias), 디바이스 구조(예를 들어, 그루브, 채널, 보이드, 스페이스 등), 그리고 그 유사물을 포함할 수 있다. 상기 특징들은 복수의 규칙 혹은 불규칙 3차원 기하학 또는 폴리곤 구성 중 하나를 포함할 수 있다.
다음, 제 2 디바이스 레이어(150B)의 물리적 속성에 근거하여, 제어 모듈(220)은 선택적으로 레이저 장치(110)의 작동 파라미터를 가변하여, 제 2 디바이스 레이어(150B)의 적어도 일부분을 삭마하여, 보이드(180)와 같은 특성을 제 2 디바이스 레이어에 창출한다. 제 2 레이어(150B)에 형성된 특징들은 레이저 장치(110)의 초고속 레이어 출력을 제 2 디바이스 레이어(150B)내 특정 심도로 포커싱하여 창출될 수 있다. 즉, 특성들이 제 2 디바이스 레이어(150B)에 창출되기 전에, 제 1 레이어(150A)를 삭마하여 제 2 레이어(150B)를 노출시키는 것은 불필요할 수 있다. 상기 방식에서 서로 다른 레이어의 디바이스 구조들은 서로 포개어질 수 있다. 또한, 레이저 장치(110)는 다른 디바이스 레이어의 디바이스 구조들 사이에서 연장되는 애퍼쳐(애퍼쳐(185)와 같은)를 창출할 수 있다. 상기 애퍼쳐는 다른 디바이스 레이어에서 배치되는 전기 장치들을 전기적으로 결합하는 전도성 재료를 수용할 수 있다.
도 3은 적층 재료의 하나 이상의 레이어를 선택적으로 삭마하는 예시적 방법(300)의 플로우 차트이다. 일부 실시예에서, 적층 재료는 반도체 웨이퍼와 같은 적층 디바이스를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 방법은 전기적 디바이스를 수용하도록 창출되는 디바이스 구조와 같이, 웨이퍼 내에서 특성을 창출하도록 활용될 수 있다. 전기적 디바이스들은 센서, 프로세서, 저장 매체, 전기적 디바이스들을 상호 연결하기 위한 전기 전도성 재료의 세그먼트, 그리고 그 유사물과 같은 객체를 포함할 수 있다.
또한 방법(300)은 예를 들자면-건식/습식 식각, 증착, 주입, 이온 충격, 텍스처링, 및/또는 연마와 같은 후속 처리를 위해 웨이퍼를 준비하도록 활용될 수 있다.
상기 방법은 삭마되는 레이어의 물리적 속성을 판정하는 선택적 단계(305)로 시작할 수 있다. 상기 단계(305)는 레이어의 물리적 속성을 측정하는 하나 이상의 센싱 장치의 출력을 수신하여 실행될 수 있다.
레이어의 물리적 속성을 수신하면, 방법은 레이어의 물리적 속성에 근거하여, 선택적으로 초고속 레이저 장치의 초고속 레이저 출력을 조정하는 단계(310)로 이동된다. 상기 단계(310)는 앞서 더욱 상세하게 기재된 바와 같이, 선택적으로 레이저 장치의 작업 파라미터를 가변하는 제어 모듈에 의해 실행된다.
다음, 방법(300)은 툴 경로를 따라 레이어에 대해 초고속 레이저 장치의 초고속 레이저 출력을 적용하여, 툴 경로를 따라 레이어를 삭마하는 단계(315)를 포함한다.
레이어 삭마 이후, 방법(300)은, 추가적 레이어를 삭마하고 특성을 창출하는 단계들(310, 315)을 실행하기 전에, 추가적 레이어의 물리적 속성을 판정하는 단계(305)로 돌아갈 수 있다. 방법(300)은 삭마되는 각 레이어에 대해 단계(305)로 돌아갈 수 있다.
기재된 바와 같이, 레이어 각각의 물리적 속성이 알려져 있으면, 단계(305)는 생략된다. 따라서, 방법(300)은 반복적으로 또는 연속적으로 단계들(310, 315)를 실행하는 것을 포함할 수 있다.
방법(300)은 싱귤레이션 또는 더 큰 웨이퍼로부터의 웨이퍼 다이싱을 포함하는, 후속 처리를 위해 적층 재료를 준비하도록 활용될 수 있음을 알 수 있다. 상기 후속 처리들은 습식/건식 식각, 플라즈마 식각, 레이저 프랙쳐링과 결합한 레이저 변경, 기계적 클리빙 등과 같은 프로세스를 활용할 수 있다.
도 4는 본 기술의 실시예를 구현하는데 사용되는 예시적인 컴퓨팅 시스템(400)을 도시한다. 도 4의 컴퓨팅 시스템(400)은 컴퓨팅 시스템, 네트워크, 서버 또는 그 조합과 같은 맥락에서 구현된다. 도 4의 컴퓨팅 시스템(400)은 하나 이상의 프로세서(410) 및 메인 메모리(420)를 포함한다. 메인 메모리(420)는 부분적으로, 프로세서(410)에 의해 실행되기 위한 명령과 데이터를 저장한다. 메인 메모리(420)는 작동중 실행가능한 코드를 저장한다. 도 4의 시스템(400)은 추가적으로 대용량 저장 장치(430), 휴대용 저장 매체 드라이브(440), 출력 장치(450), 사용자 입력 장치(460), 그래픽 디스플레이(470) 및 주변 장치(480)를 포함한다.
도 4에 도시된 컴포넌트들은 싱글 버스(490)를 통해 연결되는 것으로 묘사되었다. 컴포넌트들은 하나 이상의 데이터 전송 수단을 통해 연결된다. 프로세서 유닛(410)과 메인 메모리(420)는 로컬 마이크로프로세서 버스를 통해 연결되고 대용량 저장 장치(430), 주변 장치(480), 휴대용 저장장치(440) 및 디스플레이 시스템(470)은 하나 이상의 입출력(I/O) 버스를 통해 연결된다.
대용량 저장 장치(430)는 마그네틱 디스크 드라이브 또는 광 디스크 드라이브로 구현되며, 프로세서 유닛(410)에 의해 사용되는 데이타 및 명령을 저장하기 위한 비휘발성 저장장치이다. 대용량 저장 장치(430)는 소프트웨어를 메인 메모리(420)에 로딩하기 위한 목적으로 본 기술의 실시예를 구현하기 위한 시스템 소프트웨어를 저장할 수 있다.
휴대용 저장 장치(440)는 플로피 디스크, 컴팩트 디스크, 디지털 비디오 디스크 또는 USB 저장장치와 같은 휴대용 비휘발성 저장 매체와 결합하여 작동하여 도 4의 컴퓨팅 시스템(400)으로부터/으로 데이타 및 코드를 입출력한다. 본 기술의 실시예를 구현하기 위한 시스템 소프트웨어는 휴대용 매체에 저장될 수 있고 휴대용 저장 장치(400)를 거쳐 컴퓨팅 시스템(400)에 입력될 수 있다.
입력 장치(460)는 사용자 인터페이스 부분을 제공한다. 입력 장치(460)는 문자와 숫자, 그리고 다른 정보를 입력하기 위한 키보드와 같은 알파뉴메릭(alphanumeric) 키패드, 또는 마우스, 트랙볼, 스타일러스 또는 커서 지시 키와 같은 포인팅 장치를 포함한다. 게다가, 도 4에 도시된 시스템(400)은 출력 장치(450)를 포함한다. 적합한 출력 장치는 스피커, 프린터, 네트워크 인터페이스 그리고 모니터를 포함한다.
디스플레이 시스템(470)은 LCD 또는 다른 적합한 디스플레이 장치를 포함할 수 있다. 디스플레이 시스템(470)은 텍스트 혹은 그래픽 정보를 수신하고 디스플레이 장치로 출력하기 위해 정보를 처리한다.
주변 기기(480)들은 임의 형태의 컴퓨터 지지 장치를 포함하여 컴퓨팅 시스템에 추가적인 기능을 제공한다. 주변 기기들(480)은 모뎀 혹은 라우터를 포함할 수 있다.
도 4의 컴퓨팅 시스템(400)에 제공되는 컴포넌트들은, 본 기술의 실시예와의 사용에 적합한 컴퓨팅 시스템에서 전형적으로 발견되고, 기술분야에서 잘 알려진 상기 컴퓨터 컴포넌트의 광범위한 카테고리를 나타내기 위해 의도되었다. 따라서, 도 4의 컴퓨팅 시스템(400)은 개인용 컴퓨터, 핸드 헬드 컴퓨팅 시스템, 전화, 모바일 컴퓨팅 시스템, 워크 스테이션, 서버, 미니컴퓨터, 메인 프레임 컴퓨터 또는 임의의 컴퓨팅 시스템일 수 있다. 컴퓨터는 또한 다른 종류의 버스 구성, 네트워크 플랫폼, 멀티 프로세서 플랫폼 등을 포함할 수 있다. 다양한 운영 시스템이 유닉스 리눅스, 윈도우, 매킨토시 OS, 팜 OS, 안드로이드, 아이폰 OS 그리고 다른 적합한 운영 시스템을 포함하여 사용될 수 있다.
본 명세서에 기술된 처리를 수행하는데 적합한 임의의 하드웨어 플랫폼이 본 기술을 사용하는 것에 적합하다는 것은 주목할만하다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 중앙처리장치(CPU), 프로세서, 마이크로컨트롤러 또는 그 유사기기에 명령을 제공하는 역할을 담당하는 임의의 저장 매체를 참조한다. 상기 매체는 제한되지 않은 실시예로서, 광 혹은 자기 디스크 그리고 동적 메모리와 같은 비휘발성 및 휘발성 매체 형식을 각각 취한다. 컴퓨터 판독 가능 매체의 일반적인 형태는 플로피 디스크, 플렉서블 디스크, 하드 디스크, 마그네틱 테이프, 임의의 마그네틱 저장매체, 씨디롬 디스크, 디지털 비디오 디스크(DVD), 임의의 광 저장 매체, 램, 피롬, 이피롬, 플래시이피롬, 임의의 메모리칩 혹은 카트리지를 포함한다.
다양한 실시예들이 상기되었으나, 기재된 바는 오로지 실시예로서만 개시된 것이며 한정 조건은 아님을 알 수 있다. 기술된 내용은 본 명세서에 기술된 특정 형태로 본 기술의 영역을 제한하려는 의도는 아니다. 따라서, 바람직한 실시예의 폭과 영역은 임의의 상기된 예시적 실시예에 의해 제한되어서는 안 된다. 앞서 기술된 내용은 설명을 위한 것이며 제한적인 의미가 아님을 알 수 있다. 반면, 상기 기술된 내용은 첨부되는 특허청구범위에 의해 규정되는 바와 같이, 그리고 혹은 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 본 기술의 영역 및 의도 내 포함되는 바대로, 대안적인 실시예, 변경, 그리고 등가물을 포함시키려는 의도이다. 본 기술의 영역은 따라서 상기 기술된 내용을 참조로 해서가 아니라, 첨부되는 등가물의 전영역과 함께 특허청구범위를 참조로 하여 판정되어야 한다.

Claims (20)

  1. 적층 재료의 하나 이상의 레이어를 선택적으로 삭마하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 적층 재료 레이어의 하나 이상의 물리적 속성에 근거하여, 초고속 레이저 장치의 초고속 레이저 출력을 선택적으로 조정하는 단계;
    (b) 상기 초고속 레이저 장치의 상기 초고속 레이저 출력을, 툴 경로를 따라 상기 적층 재료 레이어에 적용하여, 툴 경로를 따라 상기 레이어를 삭마하는 단계;
    (c) 하나 이상의 추가 레이어를 삭마하기 위해 (a) 단계 및 (b) 단계를 재실행하고, (a) 단계 와 (b) 단계의 재실행은 삭마되는 상기 적층 재료의 각 개별 레이어에 대해 발생하고; 그리고
    상기 적층 재료의 상기 선택적 삭마는 후속 처리를 위해 적층 재료를 준비하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    적층 재료 레이어에 대한 선택적 삭마 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    (a) 단계 이전에, 삭마되는 레이어의 상기 물리적 속성을 판정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    적층 재료 레이어에 대한 선택적 삭마 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 적층 재료는, 베이스 레이어, 상기 베이스 레이어 위에 적층된 하나 이상의 디바이스 레이어, 그리고 상기 하나 이상의 디바이스 레이어 중 최상위 디바이스 레이어를 덮는 게터 레이어를 포함하는 것을 특징으로 하는
    적층 재료 레이어에 대한 선택적 삭마 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 게터 레이어는 임의의 금속 합금 및 중합체로 구성되는 것을 특징으로 하는
    적층 재료 레이어에 대한 선택적 삭마 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 베이스 레이어는 임의의 유기 및 무기 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는
    적층 재료 레이어에 대한 선택적 삭마 방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 후속 처리는, 임의의 건식 식각, 습식 식각, 플라즈마 식각, 클리빙(cleaving), 광 리소그래피(optical lithography), 클리닝, 텍스처링, 및 그 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는
    적층 재료 레이어에 대한 선택적 삭마 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    초고속 레이저 출력을 선택적으로 조정하는 것은, 상기 초고속 레이저 장치의 패턴, 펄스 폭, 펄스 에너지 레벨, 초점, 주파수, 레이저 반복율, 필 스페이싱, 패스의 수 및 그 조합 중 하나 이상을 선택적으로 조정하는 것을 특징으로 하는
    적층 재료 레이어에 대한 선택적 삭마 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 펄스 폭은 임의의 펨토초, 피코초, 나노초 및 그 조합으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는
    적층 재료 레이어에 대한 선택적 삭마 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    초고속 레이저 출력을 추가 레이어에 적용하는 것은, 초고속 레이저 출력을 게터 레이어에 적용하는 단계에 관련하여, 실질적으로 동시에 발생하고, 추가 레이어는 상기 게터 레이어의 삭마된 부분 아래에 배치되는 것을 특징으로 하는
    적층 재료 레이어에 대한 선택적 삭마 방법.
  10. 적층 재료의 하나 이상의 레이어를 선택적으로 삭마하는 시스템에 있어서,
    초고속 레이저 장치를 포함하고; 상기 초고속 레이저 장치는:
    선택적으로 조정가능한 초고속 레이저 출력을 생성하기 위한 레이저 방사 어셈블리;
    상기 적층 재료의 하나 이상의 레이어에 상기 선택적으로 조정가능한 초고속 레이저 출력을 전달하기 위한 빔 전달 어셈블리를 포함하고,
    상기 초고속 레이저 장치는 프로세서와 통신 가능하게 결합되고, 상기 프로세서는 상기 초고속 레이저 출력을 선택적으로 조정하는 명령들을 실행하며, 상기 명령들은:
    제어 모듈을 포함하고, 상기 제어 모듈은:
    분석 모듈로부터 수신한 적층 재료 레이어의 하나 이상의 물리적 속성에 근거하여, 상기 레이저 생성 어셈블리 및 상기 빔 전달 어셈블리 중 적어도 하나를 선택적으로 조정하여, 상기 초고속 레이저 장치의 상기 초고속 레이저 출력을 선택적으로 조정하고,
    툴 경로를 따라 상기 초고속 레이저 장치의 상기 초고속 레이저 출력을 상기 적층 재료의 상기 레이어에 적용하여, 툴 경로를 따라 상기 레이어를 삭마하고, 그리고
    상기 적층 재료에 대한 선택적인 삭마는 후속 처리에 대래 적층 재료를 준비하는 것을 특징으로 하는
    적층 재료 레이어에 대한 선택적 삭마 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 분석 모듈은, 상기 제어 모듈이 상기 초고속 레이저 장치의 상기 초고속 레이저 출력을 상기 레이어에 적용하기 전에, 삭마되는 레이어의 물리적 속성을 판정하는 것을 특징으로 하는
    적층 재료 레이어에 대한 선택적 삭마 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 후속 처리는 건식 식각, 습식 식각, 플라즈마 식각, 도핑, 주입, 증착, 클리빙, 광 리소그래피, 클리닝, 텍스처링 및 그 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는
    적층 재료 레이어에 대한 선택적 삭마 시스템.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어 모듈은, 임의로 패턴, 펄스 폭, 펄스 에너지 레벨, 주파수, 레이저 반복율, 필 스페이싱, 패스의 수, 및 그 조합을 선택적으로 조정하여, 상기 초고속 레이저 출력을 선택적으로 조정하는 것을 특징으로 하는
    적층 재료 레이어에 대한 선택적 삭마 시스템.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 상기 빔 전달 어셈블리의 광학 속성을 선택적으로 변경하여, 상기 제어 시스템이 선택적으로 상기 초고속 레이저 장치의 초점을 조정하는 것을 특징으로 하는
    적층 재료 레이어에 대한 선택적 삭마 시스템.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 펄스폭은 펨토초, 피코초, 나노초 및 그 조합으로부터 임의 선택되는 것을 특징으로 하는
    적층 재료 레이어에 대한 선택적 삭마 시스템.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어 모듈은, 초고속 레이저 출력을 게터 레이어에 적용하는 것과 실질적으로 동시에, 초고속 레이저 출력을 추가 레이어에 적용하고, 상기 추가 레이어는 상기 게터 레이어의 삭마된 부분 아래에 배치되는 것을 특징으로 하는
    적층 재료 레이어에 대한 선택적 삭마 시스템.
  17. 후속 처리에 대한 적층 재료를 마련하는 방법으로서, 상기 적층 재료는 상기 적층 재료의 외피 상에 배치되는 게터 레이어를 포함하고, 상기 방법은,
    상기 게터 레이어의 하나 이상의 물리적 속성에 근거하여, 초고속 레이저 장치의 초고속 레이저 출력을 선택적으로 조정하는 단계; 및
    상기 초고속 레이저 장치의 상기 초고속 레이저 출력을, 패턴에 따라 상기 게터 레이어에 적용하여 상기 게터 레이어를 삭마하고, 상기 게터 레이어 아래에 위치한 디바이스 레이어를 노출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    적층 재료 레이어에 대한 선택적 삭마 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 초고속 레이저 장치의 상기 초고속 레이저 출력을 선택적으로 조정하는 단계 이전에, 상기 게터 레이어의 물리적 속성을 판정하고는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    적층 재료 레이어에 대한 선택적 삭마 시스템.
  19. 반도체 웨이퍼를 처리하는 방법에 있어서, 상기 웨이퍼는 베이스 레이어, 하나 이상의 디바이스 레이어 및 게터 레이어를 포함하고, 상기 방법은,
    초고속 레이저의 초고속 레이저 출력을 적용하여 상기 반도체 웨이퍼로부터 상기 게터 레이어의 적어도 일부를 제거하는 단계;
    상기 초고속 레이저의 초고속 레이저 출력을 상기 하나 이상의 디바이스 레이어 중 적어도 하나에 선택적으로 적용하여, 상기 적어도 하나의 디바이스 레이어의 적어도 일부분을 삭마하여, 디바이스 레이어에 디바이스 구조를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    적층 재료 레이어에 대한 선택적 삭마 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 디바이스 구조를 증착 재료, 전기 디바이스, 절연체 및 그 조합 중 임의 선택물로 채우는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    적층 재료 레이어에 대한 선택적 삭마 시스템.
















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