KR100689698B1 - 패시베이션층이 형성된 대상물 가공 방법 - Google Patents

패시베이션층이 형성된 대상물 가공 방법 Download PDF

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Abstract

패시베이션층이 형성된 대상물 가공시 패시베이션층을 효과적으로 제거하여 가공 대상물의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 패시베이션층이 형성된 대상물 가공 방법을 제시한다.
본 발명의 대상물 가공 방법은 대상물을 가공 챔버내로 이동시킨 후 가공 방향으로 이송하는 단계, 비활성 물질이 포함된 상태에서 상기 대상물의 가공 부위에 레이저 빔을 조사하여, 상기 레이저 빔과 비활성 물질의 반응에 의해 패시베이션층 상의 가공 부위에 플라즈마를 생성하고, 플라즈마에 의해 패시베이션층이 제거되도록 하는 단계 및 레이저 빔에 의해 실리콘 기판을 가공하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면 대상물 가공을 위한 광학 기구나 레이저 소스의 변경 없이 패시베이션층을 효율적으로 제거할 수 있다.
패시베이션층, 플라즈마, UV 레이저

Description

패시베이션층이 형성된 대상물 가공 방법{Method for Processing an Object Having Passivation Layer}
도 1a 내지 1c는 UV 레이저를 이용하여 패시베이션층이 형성된 대상물 가공 과정을 설명하기 위한 도면,
도 2a 및 2b는 UV 레이저를 이용하여 실리콘 기판과 패시베이션층을 가공한 상태를 설명하기 위한 도면,
도 3a 및 3b는 실리콘 기판과 패시베이션층의 광학적 특성을 설명하기 위한 그래프,
도 4는 UV 레이저를 이용하여 패시베이션층이 형성된 대상물 가공 결과를 설명하기 위한 도면,
도 5a 및 5b는 CO2 레이저를 이용한 실리콘 기판 가공 결과를 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명에 의한 패시베이션층이 형성된 대상물 가공 과정을 설명하기 위한 흐름도,
도 7a 내지 7f는 본 발명의 일 실시예에 의한 패시베이션층이 형성된 대상물 가공 과정을 설명하기 위한 단면도,
도 8은 본 발명에 의한 대상물 가공시 플라즈마 생성 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면,
도 9a 내지 9c는 본 발명의 다른 실시예에 의한 패시베이션층이 형성된 대상물 가공 과정을 설명하기 위한 흐름도,
도 10a 및 10b는 본 발명에 의한 대상물 가공을 위해 플라즈마의 크기를 제어하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
10 : 실리콘 기판 12 : 패시베이션층
14 : 코팅층 16, 18, 20 : 플라즈마
100 : 챔버 110 : 이송수단
120 : 척 130 : 가공 대상물
140 : 비활성 기체 공급부 150 : 광원
160 : 반사수단
본 발명은 레이저를 이용한 대상물 가공 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 패시베이션층(Passivation layer)이 형성된 대상물 가공시 패시베이션층을 효과적으로 제거하여 가공 대상물의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 패시베이션층이 형성된 대상물 가공 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자의 제조 공정시 소자 간의 절연이나 외부 환경으로부터 소자를 보호하기 위해 패시베이션층을 형성하고 있으며, 패시베이션층은 예를 들어 SiO2를 이용하여 형성된다. 패시베이션층을 형성하게 되면 반도체 소자를 보호할 수 있는 이점이 있지만, 패시베이션층이 형성된 반도체 기판의 절단 등과 같은 가공 공정시 패시베이션층의 제거가 용이하지 않는 문제가 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 통상 패시베이션층의 재료로 사용되는 SiO2는 레이저 빔이 투과되는 성질을 갖고 있기 때문에 패시베이션층과 반도체 기판의 계면에서 레이저 빔에 의한 폭발이 일어나 가공부위 주변에 크랙(crack)이 발생하고, 이에 따라 반도체 소자의 신뢰성이 저하되는 등의 문제가 있다.
도 1a 내지 1c는 UV 레이저를 이용하여 패시베이션층이 형성된 대상물 가공 과정을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 1a에 도시한 것과 같이, 실리콘 기판(10) 상에 SiO2 패시베이션층(12)이 형성된 상태에서 UV 레이저 빔을 조사한다. 이 때, SiO2 패시베이션층(12)은 UV 레이저 빔에 대한 흡수율이 거의 0에 가까우므로, 도 1b에 도시한 것과 같이 레이저 빔은 패시베이션층(12)을 투과하여 실리콘 기판(10)을 직접 가공하게 된다. 이에 따라, 도 1c에 도시한 것과 같이 실리콘 기판(10)에 레이저 빔이 직접 작용하여 급격한 가공이 이루어져, 이 때 발생하는 고열과 고압에 의해 팽창이 발생하게 되며, 이 팽창력이 압력이 낮은 쪽 즉, 패시베이션층(12)을 뚫고 빠져나가려 하게 되고, 이 힘에 의해 폭발이 일어나게 된다.
도 2a 및 2b는 UV 레이저를 이용하여 실리콘 기판과 패시베이션층을 가공한 후의 상태를 설명하기 위한 도면으로서, 실리콘 기판 상에 SiO2 패시베이션층이 형성된 경우 355nm 파장대의 UV 레이저를 이용하여 실리콘 기판을 가공한 결과를 나타낸다.
도 2a에 도시된 것과 같이, 실리콘 기판의 경우 가공 부위가 양호한 상태를 갖지만 도 2b에 도시한 것과 같이, 패시베이션층은 가공 부위에 크랙이 발생하는 등 균일하지 않게 가공된 것을 알 수 있다. 이는 패시베이션층이 실리콘 기판과 물리적, 광학적 특성이 다르기 때문에 동일한 파장대의 레이저 빔에 대하여 다른 반응을 나타내는 결과이며, 이러한 차이가 가공 품질을 저하시키게 된다.
도 3a 및 3b는 실리콘 기판과 패시베이션층의 광학적 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 3a는 UV 레이저 빔의 파장에 따른 실리콘의 반사율과 흡수율 변화를 나타내는 그래프로서, 기판 가공에 일반적으로 사용되는 355nm 파장에서 실리콘의 레이저 흡수율이 매우 높아 실리콘 가공이 용이함을 알 수 있다.
반면, 도 3b는 UV 레이저 빔의 파장에 따른 SiO2의 반사율과 흡수율 변화를 나타내는 그래프로서, 355nm 파장에서 흡수율이 거의 0이며 반사율 역시 작은 값을 가지는 것을 알 수 있다. 즉, Si02는 355nm 파장의 레이저 빔을 거의 투과시키기 때문에 355nm UV 레이저 빔으로는 가공할 수 없다는 것을 알 수 있다.
이와 같이, 실리콘 기판과 패시베이션층의 레이저 빔에 대한 특성 차이로 인 하여, UV 레이저를 이용한 가공 공정시 실리콘 기판보다 패시베이션층이 더 크게 가공되게 되며, 이를 도 4에 도시하였다. 도 4를 참조하면, 동일한 가공 부위 내에서 가공이 균일하지 않게 수행된 부위를 관찰할 수 있다.
이와 같이, 현재는 UV 레이저 빔을 이용하여 패시베이션층을 제거하는 데 있어서, 실리콘 기판과 패시베이션층의 UV 레이저 빔에 대한 흡수율의 차이로 인하여 패시베이션층을 효율적으로 제거할 수 없는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 CO2 레이저를 이용하여 패시베이션층을 제거하는 방법이 제안되었다. 도 3b를 재참조하면, SiO2는 200nm 이하 또는 5㎛ 이상의 파장을 갖는 빛은 흡수하는 것을 알 수 있다. 따라서, 10㎛ 이상의 파장을 갖는 CO2 레이저를 이용하여 패시베이션층을 제거할 수 있다. 이 경우 패시베이션층에서 CO2 레이저를 흡수하여 열적 가공이 이루어지므로 355nm의 UV 레이저 빔을 이용하는 경우에서 발생하는 폭발 현상은 일어나지 않게 된다.
그러나 10㎛ 이상의 파장을 갖는 CO2 레이저를 이용하는 경우 패시베이션층은 제거할 수 있지만, 실리콘의 경우 10㎛ 이상의 파장을 갖는 빛에 대하여 흡수율이 거의 0에 가깝기 때문에 두 종류의 레이저 빔을 사용해야 하는 문제가 있다. 아울러, 패시베이션층을 가공하는 데 필요한 문턱 에너지 이상의 빔이 조사되면 레이저 빔이 실리콘 기판을 투과하여 실리콘 기판 뒷면의 테이프(tape)에 손상을 주게 되며, 레이저 빔의 스폿 사이즈(spot size)가 구현하고자 하는 얇은 가공폭에 비해 크기 때문에 정밀한 가공이 어려운 문제가 있다.
도 5a 및 5b는 CO2 레이저를 이용한 실리콘 기판 가공 결과를 설명하기 위한 도면으로, 도 5a에 도시한 것과 같이 실리콘 기판이 10㎛ 이상의 파장을 갖는 CO2 레이저를 투과하기 때문에 실리콘 기판이 가공되지 않은 것을 알 수 있다. 따라서, 패시베이션층을 제거하기 위하여 CO2 레이저를 이용하는 경우 실리콘 기판을 가공하기 위해 CO2 레이저가 아닌 다른 레이저 소스를 이용해야 한다.
한편, 도 5b에 도시한 것과 같이, 실리콘 기판에 CO2 레이저 빔을 조사한 경우 레이저 빔이 실리콘 기판 표면에서는 반응을 보이지 않지만, 실리콘 기판을 투과한 후 실리콘 기판 뒷면의 테이프가 손상된 것을 알 수 있다.
결과적으로, 패시베이션층을 제거하는 데 있어서 레이저 소스만을 변경하는 것만으로는 패시베이션층을 효율적으로 제거할 수 없으며, 이에 따라 가공 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 패시베이션층 상에 플라즈마를 생성시켜 이를 이용하여 패시베이션층을 제거하고 대상물을 가공함으로써, 패시베이션층을 효율적으로 제거하여 대상물의 가공 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하는 데 그 기술적 과제가 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 실리콘 기판 및 패시베이션층이 순차적으로 형성된 대상물 가공 방법으로서, 상기 대상물을 가공 챔버내로 이동시킨 후 상기 대상물을 가공 방향으로 이송하는 단계; 비활성 물질이 포함된 상태에서 상기 대상물의 가공 부위에 레이저 빔을 조사하여, 상기 레이저 빔과 비활성 물질의 반응에 의해 상기 패시베이션층 상의 가공 부위에 플라즈마를 생성하고, 상기 플라즈마에 의해 상기 패시베이션층이 제거되도록 하는 단계; 및 상기 레이저 빔에 의해 상기 실리콘 기판을 가공하는 단계;를 포함한다.
여기에서, 플라즈마는 패시베이션층 상에 비활성 물질이 포함된 코팅층을 형성하고, 비활성 물질의 해리 에너지 이상의 에너지로 레이저 빔을 조사함으로써, 생성하거나, 대상물을 가공하기 위한 챔버 내에 비활성 물질을 유입시키고, 대상물이 이송함에 따라 조사되는 레이저 빔과 비활성 물질의 반응에 의해 패시베이션층 상에 플라즈마를 생성할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에서는 패시베이션층을 제거하기 위하여 플라즈마를 이용한다. 플라즈마란 자유 운동하는 양/음 하전입자가 공존하여 전기적으로 중성이 되어 있는 물리적 상태를 의미하며, 물리학에서는 초고온에서 고도로 전리하여 이온화된 기체를 의미한다. 이러한 플라즈마를 패시베이션층 상에 형성하여 패시베이션층을 제거하고, 이에 따라 노출된 실리콘 기판을 레이저 빔을 이용하여 가공하게 되면 패시베이션층 제거시 발생하는 크랙 등의 여러 가지 문제를 해결할 수 있고, 실리콘 기판 또한 효율적으로 가공할 수 있게 된다.
일반적으로, 플라즈마를 생성하기 위해서는 기체를 이온화시켜야 하므로 기체 분자 또는 원자의 궤도전자에 이온화 에너지 이상의 에너지를 가한다. 기체를 고온화하면 볼츠만 분포로 에너지가 높은 입자 또한 포함되어 있으므로 보다 쉽게 이온화할 수 있다. 또한, 플라즈마를 생성하기 위하여 미리 자외선을 조사하는 등에 의해 기체를 이온화시킨 후 전류를 유입시키거나 자기장을 인가하여 가열시키는 방법이 효과적이다. 플라즈마를 생성한 후 그대로 방치해 두면 열전도나 재결합으로 에너지를 상실하여 보통의 기체가 되므로 플라즈마 상태를 유지하기 위하여 외부로부터 끊임없이 전력을 공급받아야 한다.
도 6은 본 발명에 의한 패시베이션층이 형성된 대상물 가공 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 실리콘 기판 및 SiO2 패시베이션층이 순차적으로 형성된 대상물을 가공 챔버 내로 로딩하고, 대상물을 이송하고 레이저 빔을 조사하여 패시베이션층 표면의 가공하고자 하는 부위에 플라즈마를 생성한다(S10). 플라즈마는 패시베이션층 상에 비활성 물질이 포함된 코팅층을 형성하고 코팅층에 포함된 비활성 물질의 해리 에너지 이상의 에너지를 갖는 레이저 빔을 조사함으로써 형성하는 방법 또는 가공 챔버 내에 비활성 기체를 유입시키면서 고 에너지의 레이저 빔을 조사하는 방법 등을 이용할 수 있다.
이와 같이 하여 패시베이션층 상에 플라즈마가 형성되게 되면, 플라즈마에 의해 패시베이션층이 제거되어 실리콘 기판이 노출되게 되고(S20), 레이저 빔이 연속 조사됨에 따라 노출된 실리콘 기판이 가공되게 된다(S30).
도 7a 내지 7f는 본 발명의 일 실시예에 의한 패시베이션층이 형성된 대상물 가공 과정을 설명하기 위한 단면도로서, 패시베이션층 표면에 코팅층을 형성하고 이를 이용하여 플라즈마를 생성하여 대상물을 가공하는 경우를 나타낸다.
도 7a에 도시한 것과 같이 실리콘 기판(10) 및 SiO2 패시베이션층(12)이 순차적으로 형성된 대상물 표면에 코팅층(14)을 형성한다. 이때, 코팅층(14)은 플라즈마 발생이 용이한 적어도 어느 하나의 비활성 물질을 포함한다. 이후, 코팅층(14)이 형성된 가공 대상물을 챔버 내로 로딩하고, 이송수단에 의해 가공 대상물을 이송한다. 그리고, 도 7b에 도시한 것과 같이, 코팅층(14)의 가공 부위에 레이저 빔을 조사한다. 이때 레이저는 UV 레이저를 사용하며, 코팅층(14)에 포함되는 물질의 해리 에너지 이상의 에너지로 레이저 빔을 조사하여 플라즈마가 생성되도록 한다. 도 7c는 가공 부위의 코팅층(14)이 레이저 빔과 비활성 물질의 반응에 의해 플라즈마화되어 플라즈마(16)가 생성된 상태를 나타낸다.
이후, 도 7d에 도시한 것과 같이, 패시베이션층(12)은 초고온의 플라즈마(16)에 의하여 제거되어 실리콘 기판(10)이 노출되게 되고, 도 7e에 도시한 것과 같이, 연속 조사되는 레이저 빔에 의해 실리콘 기판이 가공된 것을 알 수 있다(A). 그리고, 실리콘 기판의 가공이 완료되면 도 7f에 도시한 것과 같이, 코팅층(16)을 제거한다.
이와 같이, 패시베이션층 상에 비활성 물질이 포함된 코팅층을 형성하고, 코팅층에 포함된 비활성 물질의 해리 에너지 이상의 강도로 레이저 빔을 조사하여 가공 부위에 플라즈마를 생성하여 패시베이션층을 제거한 후, 이에 따라 노출된 실리콘 기판을 가공함으로써, 실리콘 기판과 패시베이션층에 영향을 주지 않고 원하는 부위를 정밀하게 가공할 수 있게 된다.
도 8은 본 발명에 의한 대상물 가공시 플라즈마 생성 방법의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에서는 패시베이션층 상에 플라즈마를 생성하기 위하여 가공 챔버(100) 내에 실리콘 기판과 패시베이션층이 순차적으로 형성된 대상물(130)을 로딩한 후, 비활성 기체 공급부(140)로부터 비활성 기체를 챔버(100) 내로 유입시킨다. 그리고, 이송수단(110)에 의해 대상물(130)이 흡착 고정된 척(120)을 이송하면서, 광원(150)으로부터 조사되는 UV 레이저 빔을 반사 수단(160)을 통해 가공 대상물(130) 표면에 조사하면, 챔버(100) 내에 유입되어 있던 비활성 기체가 UV 레이저에 의해 해리되어 레이저 빔 조사면에 플라즈마가 생성되게 된다.
도 8과 같이하여 패시베이션층 상에 플라즈마가 생성된 경우의 대상물 가공 방법을 도 9a 내지 9c를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저 도 9a에 도시한 것과 같이, 챔버 내로 유입되는 비활성 기체가 레이저 빔에 의해 해리되어 레이저 빔이 조사되는 부위의 패시베이션층(12) 상에 플라즈마(16)가 생성된다. 여기에서, 레이저 빔은 UV 레이저이며, 플라즈마 생성을 용이하게 하기 위해 고 에너지로 조사된다.
이와 같이 하여, 패시베이션층(12) 상에 플라즈마가 형성됨에 따라 도 9b에 도시한 것과 같이, 패시베이션층(12)은 초고온의 플라즈마에 의해 제거되어 실리콘 기판(10)이 노출되게 되고, 도 9c에 도시한 것과 같이, 연속 조사되는 레이저 빔에 의해 실리콘 기판(10)이 가공되게 된다.
이와 같이, 패시베이션층 상에 플라즈마를 생성하여 패시베이션층을 제거한 후, 연속 조사되는 UV 레이저 빔에 의해 실리콘 기판을 가공함으로써, 패시베이션층(12) 및 실리콘 기판(10)을 손상시키지 않고 대상물을 효율적으로 가공할 수 있게 된다.
도 6 내지 도 9에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 패시베이션층 상에 플라즈마를 생성하기 위하여 비활성 물질을 사용하며, 비활성 물질은 0족 원소 즉, 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 크세논(Xe), 수은(Hg) 중 적어도 어느 하나 또는 이들의 조합 중 어느 하나를 이용할 수 있다. 특히, 상기 비활성 물질의 공명 준위, 공명선, 공명 천이시간, 비용 등을 고려할 때, 본 발명의 패시베이션층 가공을 위하여 아르곤을 이용하는 것이 바람직하다.
[표 1]은 비활성 물질의 이온화 에너지 및 안정준위를 나타낸다.
물질 공명준위 (eV) 공명선 (nm) 공명천이시간 (nsec) 준안정준위 (eV) 이온화에너지 (eV)
He 21.21 58.4 0.56 19.80 24.58
Ne 16.85 73.4 20.70 16.62 21.56
Ar 11.61 107.0 10.20 11.55 15.76
Kr 10.02 124.0 4.40 9.91 14.00
Xe 8.45 147.0 3.80 8.32 12.13
Hg 4.89 253.7 4.67 10.43
아르곤의 경우 다른 0족 원소에 비하여 비용면에서 우수한 특성을 가질 뿐 아니라, [표 1]에서 알 수 있는 바와 같이 준안정준위와 이온화 에너지가 적절하여 본 발명에 용이하게 적용할 수 있다.
한편, 본 발명에서 비활성 물질과 레이저 빔을 이용하여 플라즈마를 생성할 때, 플라즈마의 폭이 제거하고자 하는 패시베이션층의 폭보다 넓을 경우에는 가공 대상물에 손상을 줄 수 있으며, 플라즈마의 폭이 제거하고자 하는 패시베이션층의 폭보다 좁을 경우에는 플라즈마를 이용하여 패시베이션층을 제거하기 어렵게 되므로, 플라즈마를 적절한 크기로 생성하여야 한다. 또한, 플라즈마의 중심이 제거하고자 하는 패시베이션층보다 높을 경우 플라즈마의 에너지는 패시베이션층을 제거하는 데 사용되지 못하고 상실될 우려가 있으므로, 플라즈마는 좁고 낮게 형성하는 것이 바람직하다.
도 10a 및 10b는 본 발명에 의한 대상물 가공을 위해 플라즈마의 크기를 제어하는 방법을 설명하기 위한 도면으로, 도 10a에 도시한 것과 같이 플라즈마가 과도하게 생성되면 플라즈마가 패시베이션층에 안착되지 않고 떨어져 나가게 되므로 도 10b에 도시한 것과 같이 적정한 크기의 플라즈마를 생성하도록 제어한다.
이를 위하여, 본 발명에서는 레이저 빔의 에너지가 5×108 W/㎠ 내지 5×1010 W/㎠가 되도록 제어하고, 가공 챔버는 대기압을 유지하도록 하며, 플라즈마가 원하는 부위에 형성되도록 하기 위하여 광학 미세 초점 조절장치(fine focus optics)를 이용하여 플라즈마의 스폿 사이즈가 1.5 내지 2.5㎛가 되도록 제어한다.
이와 같이 작은 사이즈의 플라즈마를 패시베이션층 표면에 안정적으로 생성하여 패시베이션층을 제거한 후 실리콘 기판을 가공함으로써, 광학기구의 변경이나 레이저 소스의 변경 없이 대상물을 효과적으로 가공할 수 있다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
이상에서 설명한 본 발명에 의하면, 대상물 가공을 위한 광학 기구나 레이저 소스의 변경 없이 패시베이션층을 효율적으로 제거할 수 있다. 또한, 패시베이션층 제거시 다른 층의 손상이나 실리콘 기판 뒷면의 테이프에 손상을 주지 않고 가공할 수 있기 때문에 가공 신뢰성과 수율을 향상시킬 수 있으며, 플라즈마 생성시 광학 미세 조정 장치에 의해 플라즈마의 스폿 크기를 최소화할 수 있기 때문에 10㎛ 이하의 좁은 절단 폭을 구현할 수 있어 정밀/미세 가공이 가능하게 되는 이점이 있다.

Claims (7)

  1. 실리콘 기판 및 패시베이션층이 순차적으로 형성된 대상물 가공 방법으로서,
    상기 대상물을 가공 챔버 내로 이동시킨 후 상기 대상물을 가공 방향으로 이송하는 단계;
    비활성 물질이 포함된 상태에서 상기 대상물의 가공 부위에 레이저 빔을 조사하여, 상기 레이저 빔과 비활성 물질의 반응에 의해 상기 패시베이션층 상의 가공 부위에 플라즈마를 생성하고, 상기 플라즈마에 의해 상기 패시베이션층이 제거되도록 하는 단계; 및
    상기 레이저 빔에 의해 상기 실리콘 기판을 가공하는 단계;
    를 포함하는 패시베이션층이 형성된 대상물 가공 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마를 생성하는 단계는, 상기 패시베이션층 상에 비활성 물질이 포함된 코팅층을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 레이저 빔은 상기 비활성 물질의 해리 에너지 이상의 에너지로 조사하며, 상기 실리콘 기판을 가공하는 단계 이후,
    상기 코팅층을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패시베이션층이 형성된 대상물 가공 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마를 생성하는 단계는, 상기 대상물을 가공하기 위한 챔버 내에 비활성 물질을 유입시키고, 상기 대상물이 이송함에 따라 조사되는 상기 레이저 빔과 상기 비활성 물질의 반응에 의해 상기 레이저 빔이 조사되는 대상물의 패시베이션층 상에 플라즈마가 생성되는 단계인 것을 특징으로 하는 패시베이션층이 형성된 대상물 가공 방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 비활성 물질은 적어도 어느 하나의 0족 원소인 것을 특징으로 하는 패시베이션층이 형성된 대상물 가공 방법.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 비활성 물질은 아르곤이며, 상기 레이저 빔은 5×108 W/㎠ 내지 5×1010 W/㎠의 에너지로 조사되는 것을 특징으로 하는 패시베이션층이 형성된 대상물 가공 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마의 스폿 크기는 1.5 내지 2.5㎛로 제어하는 것을 특징으로 하는 패시베이션층이 형성된 대상물 가공 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 가공 챔버의 압력은 대기압 상태로 제어하는 것을 특징으로 하는 패시베이션층이 형성된 대상물 가공 방법.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6276947B2 (ja) * 2013-09-02 2018-02-07 株式会社ディスコ 加工方法
JP6228058B2 (ja) * 2014-03-28 2017-11-08 株式会社東京精密 半導体製造装置及び半導体の製造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09216085A (ja) * 1996-02-07 1997-08-19 Canon Inc 基板の切断方法及び切断装置
JPH10323779A (ja) 1997-03-25 1998-12-08 Hitachi Cable Ltd Si基板の切断方法
JP2002050849A (ja) 2000-08-07 2002-02-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd レーザ加工方法およびレーザ加工装置
KR20040051596A (ko) * 2001-10-01 2004-06-18 엑스에스아이엘 테크놀러지 리미티드 기계 가공 기판, 특히 반도체 웨이퍼
JP2005032903A (ja) 2003-07-10 2005-02-03 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置及びその製造方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5860558A (ja) * 1981-10-06 1983-04-11 Toshiba Corp スクライブ方法
US6057180A (en) * 1998-06-05 2000-05-02 Electro Scientific Industries, Inc. Method of severing electrically conductive links with ultraviolet laser output
KR100553119B1 (ko) * 1999-01-15 2006-02-22 삼성전자주식회사 레이저를 이용한 절단장치
KR100701013B1 (ko) * 2001-05-21 2007-03-29 삼성전자주식회사 레이저 빔을 이용한 비금속 기판의 절단방법 및 장치
KR100537494B1 (ko) * 2003-10-02 2005-12-19 (주)한빛레이저 계면활성제 도포 방법을 이용한 실리콘 웨이퍼의 레이저 절단 방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09216085A (ja) * 1996-02-07 1997-08-19 Canon Inc 基板の切断方法及び切断装置
JPH10323779A (ja) 1997-03-25 1998-12-08 Hitachi Cable Ltd Si基板の切断方法
JP2002050849A (ja) 2000-08-07 2002-02-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd レーザ加工方法およびレーザ加工装置
KR20040051596A (ko) * 2001-10-01 2004-06-18 엑스에스아이엘 테크놀러지 리미티드 기계 가공 기판, 특히 반도체 웨이퍼
US20040259329A1 (en) 2001-10-01 2004-12-23 Adrian Boyle Machining substrates, particulary semiconductor wafers
JP2005032903A (ja) 2003-07-10 2005-02-03 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置及びその製造方法

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