KR100984719B1 - 레이저 가공장치 - Google Patents

레이저 가공장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100984719B1
KR100984719B1 KR1020100035137A KR20100035137A KR100984719B1 KR 100984719 B1 KR100984719 B1 KR 100984719B1 KR 1020100035137 A KR1020100035137 A KR 1020100035137A KR 20100035137 A KR20100035137 A KR 20100035137A KR 100984719 B1 KR100984719 B1 KR 100984719B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
laser
sapphire substrate
light source
laser beam
processing apparatus
Prior art date
Application number
KR1020100035137A
Other languages
English (en)
Inventor
유병소
이병식
장현삼
김범중
Original Assignee
유병소
(주)큐엠씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 유병소, (주)큐엠씨 filed Critical 유병소
Priority to KR1020100035137A priority Critical patent/KR100984719B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100984719B1 publication Critical patent/KR100984719B1/ko
Priority to US13/088,024 priority patent/US8951889B2/en
Priority to TW100113276A priority patent/TWI433745B/zh
Priority to CN201110096619.3A priority patent/CN102233479B/zh

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/362—Laser etching
    • B23K26/364—Laser etching for making a groove or trench, e.g. for scribing a break initiation groove
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0622—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
    • B23K26/0624—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses using ultrashort pulses, i.e. pulses of 1ns or less
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/083—Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction
    • B23K26/0853—Devices involving movement of the workpiece in at least in two axial directions, e.g. in a plane
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices

Abstract

본 발명은 레이저 가공장치에 관한 것으로, 특히 펄스 레이저(pulse laser)를 대상물에 조사하여 가공하는 레이저 가공장치에 관한 것이다.
본 발명은, 서로 이격된 복수개의 적층부가 표면에 형성되어 있는 사파이어 기판을 가공하는 레이저 가공장치로서, 레이저 빔을 출사하는 레이저 광원과, 상기 레이저 광원으로부터의 레이저 빔을 상기 사파이어 기판의 내부에 집광시키는 집광부와, 상기 사파이어 기판 내에서 상기 레이저 빔이 집광되는 집광점의 위치가 조정되도록 상기 집광부 또는 상기 사파이어 기판을 이동시키는 구동부와, 상기 적층부가 형성된 영역을 회피하여 상기 레이저 빔을 상기 사파이어 기판의 내부로 유도하여 상기 사파이어 기판 내부에 상변이 영역이 형성되도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 레이저 광원은 초단 펄스 레이저 빔을 발진하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치를 제공한다.

Description

레이저 가공장치{LASER PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 레이저 가공장치에 관한 것으로, 특히 펄스 레이저(pulse laser)를 대상물에 조사하여 가공하는 레이저 가공장치에 관한 것이다.
레이저 가공장치는 대상물(피가공물)에 레이저 빔을 조사하여 대상물을 가공하는 장치이다. 레이저는 광의 강도가 높고 직진성이 우수하며 비접촉 가공이 가능하기 때문에, 고경도의 대상물 또는 취성재료의 절단이나 스크라이빙 공정에 유용하다. 또한, 레이저는 자유곡선 등의 복잡한 형상도 가공할 수 있으며, 재료의 가공변위도 작고 열영향부도 작기 때문에 최근 산업계에서 널리 사용되고 있다. 레이저 가공장치에 이용되는 레이저는 발진되는 레이저 빔의 파형에 따라 펄스 레이저와 연속발진 레이저로 분류할 수 있다. 펄스 레이저는 나노 세컨드(nano second), 피코 세컨드(pico second), 펨토 세컨드(femto second) 급의 짧은 조사 시간을 갖는 레이저로서, 피크 파워가 수십 킬로와트 이상으로 높다.
펄스 레이저를 이용한 레이저 가공 공정의 일례로 엘이디의 스크라이빙 공정을 들 수 있다. 엘이디(LED, Light Emitting Diode)는 전류를 받아 빛을 방출하는 반도체를 이용한 발광소자의 일종이다. 최근 반도체 기술의 발전에 따라 엘이디 소자의 고품질화가 급격히 진행되고 있다. 그 일례로, 사파이어 기판 상에 금속 유기 화학 증착(MOCVD)법으로 III-IV족 질화물층을 형성함으로써, 고휘도의 청색 엘이디를 구현하는 기술이 점차 일반화되고 있다.
그런데, 종래의 레이저 가공장치를 이용하여 사파이어 기판을 가공하는 경우에는 다음과 같은 문제점이 있었다.
먼저, 종래의 레이저 가공장치를 이용하여 사파이어 기판을 스크라이빙하거나 절단하는 경우, 사파이어 기판의 절단면의 상태가 불량하여 광휘도가 감소되는 문제점이 있었다. 이는 최근 엘이디 소자의 고휘도화가 진행됨에 따라 더욱 심각한 문제로 대두되고 있다. 절단 공정으로 인해 광휘도가 감소되는 메커니즘이 정확히 알려져 있지는 않으나, 절단 영역의 주변에 형성되는 비정질 영역에서 광이 흡수되는 것이 광휘도 감소의 주요 원인으로 생각된다.
다음으로, 종래의 레이저 가공장치를 이용하여 사파이어 기판을 가공하는 경우 절단 가공시 미세한 분진이 발생하여 소자 특성에 악영향을 끼치게 된다. 또한, 종래의 레이저 가공장치를 이용한 공정에서는 절단 영역이 비교적 넓게 형성됨으로써, 하나의 웨이퍼 상에 복수개의 기능소자를 고밀도로 집적하는 데에 한계가 있었다.
또한, 사파이어 기판 상에는 예컨대 질화물층 등의 적층부가 형성되어 있는데, 이 질화물층을 통과하여 레이저 빔이 조사되는 경우 기판과 질화물층 사이에서 열이 발생되거나 크랙, 박리 등의 결함이 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 적층부가 표면에 형성된 대상물의 스크라이빙이나 절단 공정에 적합한 레이저 가공장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 측면에 의하면, 서로 이격된 복수개의 적층부가 표면에 형성되어 있는 사파이어 기판을 가공하는 레이저 가공장치로서, 레이저 빔을 출사하는 레이저 광원과, 상기 레이저 광원으로부터의 레이저 빔을 상기 사파이어 기판의 내부에 집광시키는 집광부와, 상기 사파이어 기판 내에서 상기 레이저 빔이 집광되는 집광점의 위치가 조정되도록 상기 집광부 또는 상기 사파이어 기판을 이동시키는 구동부와, 상기 적층부가 형성된 영역을 회피하여 상기 레이저 빔을 상기 사파이어 기판의 내부로 유도하여 상기 사파이어 기판 내부에 상변이 영역이 형성되도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 레이저 광원은 초단 펄스 레이저 빔을 발진하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치를 제공한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 측면에 의하면, 적층부가 표면에 형성된 대상물을 가공하는 레이저 가공장치로서, 레이저 빔을 출사하는 레이저 광원과, 상기 레이저 광원으로부터의 레이저 빔을 상기 대상물의 내부에 집광시키는 집광부와, 상기 대상물 내에서 상기 레이저 빔이 집광되는 집광점의 위치가 조정되도록 상기 집광부 또는 상기 대상물을 이동시키는 구동부와, 상기 적층부가 형성된 영역을 회피하여 상기 레이저 빔을 상기 대상물의 내부로 유도하여 상기 대상물 내부에 상변이 영역이 형성되도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 레이저 광원은 초단 펄스 레이저 빔을 발진하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치를 제공한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3 측면에 의하면, 적층부가 표면에 형성된 대상물을 가공하는 레이저 가공장치로서, 레이저 빔을 출사하는 레이저 광원과, 상기 레이저 광원으로부터의 레이저 빔을 상기 대상물의 내부에 집광시키는 집광부와, 상기 대상물 내에서 상기 레이저 빔이 집광되는 집광점의 위치가 조정되도록 상기 집광부 또는 상기 대상물을 이동시키는 구동부와, 상기 적층부와 상기 대상물의 사이에 포토루미네선스가 일어나지 않도록, 상기 레이저 광원, 상기 집광부, 또는 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 레이저 광원은 초단 펄스 레이저 빔을 발진하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치를 제공한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제4 측면에 의하면, 적층부가 표면에 형성된 대상물을 가공하는 레이저 가공장치로서, 레이저 빔을 출사하는 레이저 광원과, 상기 레이저 광원으로부터의 레이저 빔을 상기 대상물의 내부에 집광시키는 집광부와, 상기 대상물 내에서 상기 레이저 빔이 집광되는 집광점의 위치가 조정되도록 상기 집광부 또는 상기 대상물을 이동시키는 구동부와, 상기 레이저 광원, 상기 집광부, 또는 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 레이저 빔을 상기 대상물의 내부로 유도하여 상기 대상물 내부에 상변이 영역이 형성되도록, 또한 상기 적층부와 상기 대상물의 사이에 포토루미네선스가 일어나지 않도록, 상기 레이저 광원, 상기 집광부, 또는 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치를 제공한다.
본 발명은 적층부가 표면에 형성된 대상물의 스크라이빙이나 절단 공정에 적합한 레이저 가공장치를 제공할 수 있다. 특히, 본 발명은 광휘도의 감소가 억제되고, 미세분진의 발생이 적으며, 고밀도 집적이 가능하고, 기판과 질화물층 사이의 열발생이나 크랙/박리 등이 억제된 레이저 가공장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 레이저 가공장치를 이용한 레이저 가공의 작용을 설명한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공장치를 이용한 대상물 가공의 일실시예를 나타낸 공정단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공장치를 이용한 대상물 가공의 다른 실시예를 나타낸 공정단면도이다.
도 7은 사파이어 기판을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 8은 엘이디 칩을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 9 내지 도 12는 상변이 영역이 형성된 사파이어 기판을 나타낸 수직단면도이다.
도 13은 교차하는 2개의 상변이 영역이 형성된 사파이어 기판을 나타낸 수평단면도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
또한, 본 발명에 있어서 "웨이퍼"란 절단 이전의 기판 상태를 의미하고, "엘이디 칩"은 웨이퍼를 절단한 후 패키지 공정을 거치기 전의 상태를 의미하며, "엘이디 패키지"는 패키지 공정을 거쳐 소자화된 것을 의미한다. 또한, 본 발명에 있어서 웨이퍼 또는 기판의 "표면"이란 적층부가 형성되는 기판의 상면을 의미하며, 웨이퍼 또는 기판의 "이면"이란 상기 표면의 반대측인 기판의 하면을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공장치를 개략적으로 나타낸 구성도이며, 도 2 및 도 3은 도 1의 레이저 가공장치를 이용한 레이저 가공의 작용을 설명한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 레이저 가공장치(1)는, 프레임(100) 상에 설치된 구동부(101), 상기 구동부(101)에 수평 및 수직으로 이동가능하게 설치된 적재대(102), 상기 적재대(102)의 상측에 설치된 레이저 광원(103), 레이저 광원(103)의 하측에 설치된 빔정형모듈(104), 상기 빔정형모듈(104)의 하측에 설치된 집광부(105), 및 상기 구동부(101), 레이저 광원(103), 빔정형모듈(104), 및 집광부(105)와 연결되어 이들을 제어하는 제어부(106)를 포함한다.
도면에는 레이저 광원(103), 빔정형모듈(104), 및 집광부(105)가 적재대(102)의 상측에서 수직선 상으로 배치된 구조가 도시되어 있으나, 반사경 등의 광학계통을 이용하여 수평방향 또는 그 외 임의의 방향으로 배치하는 것도 가능하다.
프레임(100)은 그 상측에 구동부(101) 및 적재대(102)를 유지하는 구성요소로서, 금속 등의 선형 구조재나 플레이트를 포함하는 입체구조물일 수 있다. 또한, 지면이나 다른 장비로부터의 진동이 레이저 가공장치(1)로 전달되지 않도록, 예컨대 유압 댐퍼나 에어 댐퍼 등의 진동 댐퍼(vibration damper), 또는 능동형 진동 저감 장치가 프레임(100)에 장착되는 것도 가능하다.
구동부(101)는 프레임(100)에 고정설치되며, 그 상측에 적재대(102)를 이동가능하게 유지한다. 구동부(101)는 적재대(102)를 수평방향으로 이동시킬 수 있으며, 이로써 대상물의 내부에 레이저 빔이 집광된 상태에서 대상물을 평면 방향으로 연속 또는 단속적으로 가공할 수 있다. 또한, 구동부(101)는 적재대(102)를 수직방향으로 이동시킬 수 있으며, 이로써 대상물의 내부에 레이저 빔이 집광되도록 하거나, 대상물의 내부에 레이저 빔이 집광된 상태에서 대상물을 수직 방향으로 연속 또는 단속적으로 가공할 수 있다.
대상물을 가공하는 공정의 일례로, 엘이디 웨이퍼(W)의 내부에 레이저 빔을 조사하여 상변이 영역을 형성하는 스크라이빙(scribing) 공정이 있다. 그러나, 대상물이 엘이디 웨이퍼(W)에 한정되는 것은 아니고, 예컨대 실리콘 등을 포함하는 반도체, 유리 등 임의의 재료일 수 있다. 본 발명에 의한 레이저 가공장치는 고경도 또는 취성재료의 가공에 특히 유용하다.
엘이디 웨이퍼(W), 즉, 절단 이전 상태의 기판(10)은 사파이어 기판(11) 및 그 상면에 형성된 적층부(20)를 포함한다(도 2 참조). 적층부(20)는 n-GaN층, p-GaN층, InGaN층, Ga(N,P)층, p-전극층, n-전극층 중 어느 하나 이상일 수 있으며, 이에 대해서는 후술하기로 한다.
적재대(102)는 대상물, 예컨대 표면에 적층부(20)가 형성된 사파이어 기판(11)을 적재한다. 적재대(102)로 향하는 레이저 빔에 의해 적재대(102)가 손상되지 않도록, 적재대(102)의 전체 또는 일부는 레이저 빔에 대해 투과성을 가지는 재료로 만들어질 수 있다.
레이저 광원(103)은 CO2 레이저, 엑시머 레이저, Nd-YAG 레이저, DPSS 레이저 중 어느 하나의 레이저 광원일 수 있다. 또한, 레이저 광원(103)으로부터 출사된 레이저 빔은, 예컨대 파장 20mm 이하, 펄스 폭 100msec 이하인 초단 펄스 레이저(short pulse laser) 광일 수 있다. 초단 펄스 레이저는 조사 시간이 짧고 파워밀도가 높다. 초단 펄스 레이저에 의한 애블레이션(ablation)은 용융 과정없이 직접 재료의 증발과정이 이행되기 때문에, 레이저 빔이 조사되는 영역 주변에 열영향부가 거의 생기지 않아 고품질의 미세가공이 가능하게 된다. 한편, 초단 펄스 레이저에 의한 애블레이션에 있어서 하나의 광자가 갖는 에너지가 재료(대상물)의 해리에너지보다 낮은 경우에도, 광의 강도가 크면 다수의 광자에 의한 에너지가 해리에너지 이상인 조건에서 애블레이션 가공이 가능하게 된다.
또한, 레이저 광원(103)은 사파이어 기판(11) 또는 이 사파이어 기판(11) 상에 적재된 적층부(20)에 대해 투과성을 가지는 레이저 광원일 수 있으며, 이로써 사파이어 기판(11)이나 적층부(20)에 대해 열영향을 주지않고 집광점(P) 근처에서만 상변이 영역(T)(도 9 참조)이 형성될 수 있다.
빔정형모듈(104)은 레이저 광원(103)으로부터 출사된 레이저 빔의 빔 직경이 커지도록 하여, 광학계통의 개구수를 조절한다. 또한, 빔정형모듈(104)을 통해 레이저 빔의 평활성이 향상된다.
집광부(105)는 예컨대 집광렌즈로 형성되며, 레이저 광원(103)으로부터의 레이저 빔을 사파이어 기판(11)을 향하여 집광시킨다.
제어부(106)는 상기 구동부(101), 레이저 광원(103), 빔정형모듈(104), 및 집광부(105)와 연결되어 이들의 작동을 제어한다. 예컨대, 제어부(106)는 상기 구동부(101)를 제어하여 적재대(102)를 수직 또는 수평방향으로 이동시킴으로써, 사파이어 기판(11)의 내부로 레이저 빔을 유도할 수 있다. 이 때, 사파이어 기판(11)의 상면에서 적층부(20)가 설치된 영역을 회피하여 레이저 빔을 사파이어 기판(11)의 내부에 집광함으로써, 상변이 영역(T)이 상기 적층부(20)가 형성된 사파이어 기판(11)의 표면에 도달되지 않도록 한다. 이로써 엘이디 소자의 광휘도 감소가 억제될 수 있다. 이에 대한 상세는 후술하기로 한다.
도 2(a)에 도시된 바와 같이, 적층부(20)가 상측을 향한 상태에서 사파이어 기판(11)의 내부에 집광점(P)을 형성하는 경우, 레이저 빔의 광경로(B)가 적층부(20)가 형성된 영역을 회피하여 형성되도록 할 수 있다. 이와 달리 적층부(20)가 레이저 빔의 광경로(B) 상에 놓일 경우(도 3(a) 참조), 레이저 빔의 광경로(B) 상에 위치한 적층부(20)의 영역(I)에서는 레이저 빔에 의한 에너지 흡수가 일어날 수 있다. 이에 의해 적층부(20) 고유의 포토루미네선스(photoluminescence)를 방출하게 된다. 포토루미네선스는 물질이 에너지를 흡수하여 여기(勵起) 상태가 된 후 다시 바닥상태로 돌아갈 때 흡수한 에너지를 빛으로서 방출하는 현상이다. 또한, 상기 레이저 빔의 광경로(B) 상에 위치한 적층부(20)의 영역(I)에서는 열영향으로 인해 적층부(20)와 사파이어 기판(11) 사이에 박리나 크랙이 생길 수도 있다. 이를 방지하기 위해, 제어부(106)는, 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 서로 이격된 복수개의 적층부(20)가 표면에 형성되어 있는 사파이어 기판(11)에 있어서, 이 적층부(20)가 형성된 영역을 회피하여 레이저 빔을 사파이어 기판(11)의 내부로 유도하여 사파이어 기판(11)의 내부에 상변이 영역(T)이 형성되도록, 구동부(101)를 제어할 수 있다.
한편, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 적층부(20)가 하측을 향한 상태에서 사파이어 기판(11)의 내부에 집광점(P)이 형성되도록 레이저 빔을 조사하는 것도 가능하다. 이 경우에도 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 집광점(P)을 지난 이후의 레이저 빔의 광경로(B) 상에 적층부(20)가 위치할 경우(도 3(b) 참조), 상기 광경로(B) 상에 위치한 적층부(20)의 영역(I)에서는, 레이저 빔의 오버슈트 등에 의하여 포토루미네선스가 발생할 수 있으며, 또한 열영향으로 인해 적층부(20)와 사파이어 기판(11) 사이에 박리나 크랙이 생길 수도 있다.
따라서, 도 2(a) 및 도 2(b)에 도시된 어느 경우에도, 제어부(106)는, 적층부(20)가 형성된 영역을 회피하여 레이저 빔을 사파이어 기판(11)의 내부로 유도하여 사파이어 기판(11)의 내부에만 상변이 영역이 형성되도록, 구동부(101), 레이저 광원(103), 빔정형모듈(104), 또는 집광부(105)를 제어하는 것이 바람직하다. 또한, 제어부(106)는, 적층부(20)와 사파이어 기판(11)의 사이에서 포토루미네선스가 일어나지 않도록, 구동부(101), 레이저 광원(103), 빔정형모듈(104), 또는 집광부(105)를 제어하는 것이 바람직하다.
이상에서는 구동부(101)가 적재대(102)를 구동하는 것으로 설명하였으나, 적재대(102)를 구동시키는 구동부(101)를 대신하여, 또는 상기 구동부(101)와 함께, 집광부(105)를 수직방향 또는 수평방향으로 이동시키는 별도의 구동부를 설치하는 것도 가능하다. 이 경우 집광부(105)의 구동에 의해 적재대(102)와 집광부(105) 사이의 거리를 조정함으로써, 사파이어 기판(11) 내에서 레이저 빔의 집광점(P)을 사파이어 기판(11)의 두께 방향으로 이동시킬 수 있다. 또한, 집광점(P)을 평면 방향으로 이동시킬 수도 있다.
삭제
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다. 도 1과 관련하여 앞에서 설명한 실시예에 개시된 레이저 가공장치와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하였고, 이에 대해서는 중복되는 설명을 생략한다.
이 실시예에 따른 레이저 가공장치(1)는, 레이저 광원(103)과 집광부(105) 사이에 다이크로익 미러(dichroic mirror)(107)가 설치된다. 다이크로익 미러(107)는 특정 파장 범위의 광은 반사하고, 그 외의 광은 투과하는 성질을 가진다. 상기 다이크로익 미러(107)는 적층부(20)에서 방출된 광만을 선택적으로 반사하도록 제조된다. 즉, 상기 다이크로익 미러(107)는 레이저 빔과 사파이어 기판(11)에서 방출된 광은 투과하고, 상기 적층부(20)에서 방출된 광은 반사하도록 제조된다.
이에 의해, 레이저 광원(103)으로부터 사파이어 기판(11)을 향해 조사되는 가공용 레이저 빔은 다이크로익 미러(107)를 그대로 통과하여 사파이어 기판(11)을 향하게 된다. 이때 상기 사파이어 기판(11) 상에 적층부(20)가 있을 경우, 상기 레이저 빔에 의해 적층부(20)는 포토루미네선스에 의해 광을 방출하게 된다. 상기 적층부(20)가 포토루미네선스로 방출하는 광은 다이크로익 미러(107)에 의해 반사되어 검출부(108)로 향하게 된다.
검출부(108)는 적층부(20)가 포토루미네선스로 방출하는 광을 검출한다. 이러한 검출에 의해, 레이저 빔의 광경로(B) 상에 적층부(20)가 위치하는지를 판별할 수 있다. 이로써, 별도의 관찰용 광원 또는 검출용 광원을 설치하지 않고도 적층부(20)에 레이저 빔이 조사되고 있는지 여부를 판별하는 것이 가능하게 된다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에 의하면(도 1 내지 도 3 참조), 서로 이격된 복수개의 적층부가 표면에 형성되어 있는 사파이어 기판(11)을 가공하는 레이저 가공장치(1)는, 레이저 빔을 출사하는 레이저 광원(103)과, 상기 레이저 광원(103)으로부터의 레이저 빔을 상기 사파이어 기판(11)의 내부에 집광시키는 집광부(105)와, 상기 사파이어 기판(11) 내에서 상기 레이저 빔이 집광되는 집광점(P)의 위치가 조정되도록 상기 집광부(105) 또는 상기 사파이어 기판(11)을 이동시키는 구동부(101)와, 상기 적층부가 형성된 영역을 회피하여 상기 레이저 빔을 상기 사파이어 기판(11)의 내부로 유도하여 상기 사파이어 기판(11) 내부에 상변이 영역이 형성되도록 상기 구동부(101)를 제어하는 제어부(106)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 레이저 광원(103)은 초단 펄스 레이저 빔을 발진한다.
또한, 상기 제어부(106)는, 상기 상변이 영역이 상기 사파이어 기판(11)의 표면 또는 이면에 도달되지 않도록 상기 구동부(101)를 제어할 수 있다. 또한, 상기 레이저 광원(103)과 상기 집광부(105) 사이에 빔정형모듈(104)을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 사파이어 기판(11)이 적재되는 적재대(102)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면(도 4 참조), 상기 적층부(20)가 상기 레이저 빔에 의해 방출하는 포토루미네선스를 검출하는 검출부(108)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 레이저 광원(103)과 상기 집광부(105) 사이에 다이크로익 미러(107)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 레이저 광원(103)은 CO2 레이저, 엑시머 레이저, Nd-YAG 레이저, 또는 DPSS 레이저일 수 있다. 또한, 상기 레이저 광원(103)은 상기 사파이어 기판(11) 또는 상기 적층부(20)에 대해 투과성을 가지는 레이저 광원일 수 있다. 또한, 상기 적층부는 n-GaN층(12), p-GaN층(14), InGaN층(13), p-전극층(16), 또는 n-전극층(16)을 포함할 수 있다(도 5 및 도 6 참조).
본 발명의 실시예에 의하면(도 1 내지 도 3 참조), 적층부(20)가 표면에 형성된 대상물을 가공하는 레이저 가공장치(1)는, 레이저 빔을 출사하는 레이저 광원(103)과, 상기 레이저 광원(103)으로부터의 레이저 빔을 상기 대상물의 내부에 집광시키는 집광부(105)와, 상기 대상물 내에서 상기 레이저 빔이 집광되는 집광점(P)의 위치가 조정되도록 상기 집광부(105) 또는 상기 대상물을 이동시키는 구동부(101)와, 상기 적층부가 형성된 영역을 회피하여 상기 레이저 빔을 상기 대상물의 내부로 유도하여 상기 대상물 내부에 상변이 영역이 형성되도록 상기 구동부(101)를 제어하는 제어부(106)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 레이저 광원(103)은 초단 펄스 레이저 빔을 발진할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면(도 1 내지 도 3 참조), 적층부가 표면에 형성된 대상물을 가공하는 레이저 가공장치(1)는, 레이저 빔을 출사하는 레이저 광원(103)과, 상기 레이저 광원(103)으로부터의 레이저 빔을 상기 대상물의 내부에 집광시키는 집광부(105)와, 상기 대상물 내에서 상기 레이저 빔이 집광되는 집광점(P)의 위치가 조정되도록 상기 집광부(105) 또는 상기 대상물을 이동시키는 구동부(101)와, 상기 적층부와 상기 대상물의 사이에 포토루미네선스가 일어나지 않도록, 상기 레이저 광원(103), 상기 집광부(105), 또는 상기 구동부(101)를 제어하는 제어부(106)를 포함할 수 있으며, 상기 레이저 광원(103)은 초단 펄스 레이저 빔을 발진할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면(도 1 내지 도 3 참조), 적층부가 표면에 형성된 대상물을 가공하는 레이저 가공장치(1)는, 레이저 빔을 출사하는 레이저 광원(103)과, 상기 레이저 광원으로부터의 레이저 빔을 상기 대상물의 내부에 집광시키는 집광부(105)와, 상기 대상물 내에서 상기 레이저 빔이 집광되는 집광점(P)의 위치가 조정되도록 상기 집광부(105) 또는 상기 대상물을 이동시키는 구동부(101)와, 상기 레이저 광원(103), 상기 집광부(105), 또는 상기 구동부(101)를 제어하는 제어부(106)를 포함할 수 있으며, 상기 제어부(106)는, 상기 레이저 빔을 상기 대상물의 내부로 유도하여 상기 대상물 내부에 상변이 영역이 형성되도록, 또한 상기 적층부와 상기 대상물의 사이에 포토루미네선스가 일어나지 않도록, 상기 레이저 광원(103), 상기 집광부(105), 또는 상기 구동부(101)를 제어할 수 있다.
이제 레이저 가공장치(1)를 이용하여 대상물을 가공하는 방법을 설명하기로 한다. 이하에서는 엘이디 웨이퍼를 스크라이빙 및 절단하여 엘이디 칩을 형성하는 방법을 설명하지만, 본 발명이 이러한 실시예로만 한정되는 것은 아니다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공장치를 이용한 대상물 가공의 일실시예를 나타낸 공정단면도, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공장치를 이용한 대상물 가공의 다른 실시예를 나타낸 공정단면도이다. 또한, 도 7은 사파이어 기판을 개략적으로 나타낸 평면도, 도 8은 엘이디 칩을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 5를 참조하면, 엘이디 칩(10)의 제조를 위해, 먼저 사파이어 기판(11)을 마련하고, 이 사파이어 기판(11) 상에 적층부를 형성하기 위한 복수의 질화물층(12~14)을 적층한다(도 5(a) 참조). 상기 질화물층(12~14)은 예컨대 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법을 사용한 에피택셜(epitaxial) 성장으로 형성할 수 있다. 구체적으로는, 사파이어 기판(11) 상에 n-GaN층(12)을 형성한 후, 상기 n-GaN층(12) 상에 InGaN층(13)을 형성하고, 이후 상기 InGaN층(13) 상에 p-GaN층(14)을 형성하게 된다. 이와 같이 발광재료로서 InGaN층(13)을 형성함으로써, 고휘도의 청색광 또는 녹색광을 얻게 된다.
다음으로, 전극 형성 및 소자 분리를 위하여, p-GaN층(14), InGaN층(13), 및 n-GaN층(12)의 일부를 식각(에칭)하여 오목부(15)를 형성한다(도 5(b) 참조). 오목부(15)는 예컨대 RIE(반응 이온 식각; Reactive Ion Etching)법으로 형성할 수 있으며, 이에 의해 오목부(15)의 하면에 n-GaN층(12)의 상면 중 일부 영역이 노출된다.
다음으로, p-GaN층(14) 상에 p-전극층(16)을 형성하고, n-GaN층(12) 상에 n-전극층(17)을 형성한다(도 5(c) 참조). 이들 전극층(16, 17)은 Au, Ni, Ti, Cr 등의 금속으로 이루어질 수 있으며, 이러한 금속 전극층(16, 17)이 리드 등을 통해 외부 전원에 연결됨으로써 엘이디 소자가 발광할 수 있게 된다.
마지막으로, 도 5(c)에 도시된 분할예정라인(L)을 따라 기판(11)을 절단함으로써 도 5(d)에 도시된 바와 같은 엘이디 칩(10)을 얻게 된다. 도 5에서는 2개의 엘이디 칩이 제조되는 것으로 도시되어 있으나, 실제로는 하나의 웨이퍼(W)을 이용하여 수백 내지 수천 개 이상의 엘이디 칩(C)이 제조될 수 있다(도 7 및 도 8 참조).
전술한 MOCVD법 및 RIE법은 주지되어 있으므로, 이들에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 앞의 실시예에서는 질화물층의 형성 방법 및 식각 방법으로서 MOCVD법 및 RIE법을 예로서 설명하였으나, 본 발명이 이러한 방법으로 한정되는 것은 아니며, 질화물층의 형성 방법 및 식각 방법으로서 주지된 다른 방법을 사용하는 것도 가능하다.
또한, 앞의 실시예에서는 적층부가 n-GaN층(12), InGaN층(13), p-GaN층(14), p-전극층(16), 및 n-전극층(17)으로 구성된 질화물 및 금속층인 것으로 설명하였으나, 본 발명의 적층부가 이들로 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 기판(11)과 n-GaN층(12)의 사이에는 기판(11)과 n-GaN층(12)의 격자 정합을 향상시키기 위해 도핑되지 않은 GaN층을 형성하는 것도 가능하며, p-GaN층(14)과 p-전극층(16) 사이에는 GaN층(14)과 p-전극층(16) 간의 통전을 위해 오믹 접촉(Ohmic contact)용 금속층을 형성하는 것도 가능하다.
한편, 기판(11)의 절단 공정과 관련해서는 이후에 상술하기로 한다.
도 6은 대상물 가공의 다른 실시예를 나타낸다. 본 실시예는 오목부(15)의 형성시 기판(11)의 상면 중 일부 영역이 노출된다는 점을 제외하고는, 전술한 실시예와 동일하다. 따라서, 도 5에서와 동일한 도면부호를 사용하여 설명하기로 한다.
먼저, 사파이어 기판(11) 상에 n-GaN층(12), InGaN층(13), 및 p-GaN층(14)을 차례로 적층한다(도 6(a) 참조).
다음으로, n-GaN층(12), InGaN층(13), 및 p-GaN층(14)을 식각하여 오목부(15)를 형성한다(도 6(b) 참조). 오목부(15)의 하면에는 n-GaN층(12)의 상면 중 일부 영역이 노출되며, 아울러 기판(11)의 상면 중 일부 영역도 노출된다. 따라서, 오목부(15)는 p-GaN층(14), n-GaN층(12), 및 기판(11)이 차례로 노출되어 있는 계단형상으로 형성된다. 노출된 기판(11)의 상면 영역은 이후의 공정에서 절단에 이용된다. 즉, 도 5와 관련된 앞의 실시예에서는 엘이디 칩을 형성하기 위해 기판(11) 및 n-GaN층(12)을 절단 및 분리시켜야 하지만, 본 실시예에서는 기판(11)만을 절단시키면 되므로, 절단 공정이 보다 효율적으로 이루어지게 된다. 또한, 절단시에는 기판(11)과 n-GaN층(12)에 외부로부터 외력이 가해지게 되는데, 기판(11)의 상면 일부 영역이 노출되어 n-GaN층(12)이 서로 이격되어 있을 경우 외력으로 인해 기판(11)과 n-GaN층(12) 사이에서 박리나 크랙이 생기는 현상이 현저히 감소된다.
다음으로, p-GaN층(14) 상에 p-전극층(16)을 형성하고, n-GaN층(12) 상에 n-전극층(17)을 형성한다(도 6(c) 참조).
마지막으로, 도 6(c)에 도시된 분할예정라인(L)을 따라 기판(11)을 절단함으로써 도 6(d)에 도시된 바와 같은 엘이디 칩(10)을 얻게 된다.
이제 도 9 내지 도 13을 참조하여 기판(11)의 절단 방법을 설명하기로 한다.
도 9 내지 도 12는 상변이 영역이 형성된 사파이어 기판을 나타낸 수직단면도이며, 도 13은 교차하는 2개의 상변이 영역이 형성된 사파이어 기판을 나타낸 수평단면도이다. 도 9, 도 10, 및 도 12에서는 편의를 위하여 사파이어 기판의 상측에 형성된 적층부를 도시하지 않았다.
본 발명에 따른 레이저 가공장치를 이용한 엘이디 칩의 형성 방법에 의하면, 먼저 전술한 실시예들에서와 같이 서로 이격된 복수개의 적층부(예컨대, 질화물층 및 금속 전극층)(20)가 형성된 사파이어 기판(11)을 마련한다. 다음으로, 상기 적층부(20)가 형성된 영역을 회피하여 사파이어 기판(11)에 레이저 빔을 조사하고, 이 레이저 빔의 조사에 의해 사파이어 기판(11)의 내부에 상변이 영역(Phase Transformation Area)(T)을 형성한다. 이 때 상변이 영역(T)이 적층부(20)가 형성된 사파이어 기판(11)의 표면 및 이면에 도달되지 않도록 한다. 마지막으로, 상기 상변이 영역(T)을 이용하여 사파이어 기판(11)을 절단함으로써 엘이디 칩을 형성하게 된다.
사파이어 기판(11)에 상변이 영역(T)을 형성하는 공정을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저 도 1 또는 도 4에 도시된 바와 같은 레이저 가공장치(1)를 이용하여 레이저 빔을 사파이어 기판(11)의 내부의 어느 한 지점인 집광점(P)에 조사한다. 이 집광점(P)은 기판의 분할예정라인(L) 상에 놓이도록 한다(도 9 참조).
한편, 사파이어 기판(11)에 조사되는 레이저 빔은 예컨대 Nd-YAG 레이저와 같은 고체 레이저일 수 있다. 레이저 빔은 하나 또는 복수의 레이저 광원으로부터 출사된 후 빔정형모듈과 집광렌즈 등을 거쳐 집광점(P)으로 모이게 된다.
한편, 사파이어 기판(11)에 있어서 집광점(P) 및 그 주변부에서는 상변이 영역(T)이 형성되지만, 그 외의 영역, 즉 사파이어 기판(11)의 표면이나 적층부(20)에서는 상변이 영역(T)이 형성되지 않는다. 이를 위해, 레이저 빔은 레이저 빔의 광경로 상에 존재하는 사파이어 기판(11)이나 적층부에 대해서 투과성을 가질 수 있다. 이러한 조건을 만족시키는 것이라면 어느 레이저 광원을 이용해도 무방하다. 예컨대 전술한 Nd-YAG 레이저 외에 CO2 레이저, 엑시머 레이저, Nd-YAG 레이저, DPSS 레이저 등을 이용할 수도 있다.
다음으로, 본 발명에 있어서 레이저 빔으로는 파장이 20mm 이하, 펄스 폭이 100msec 이하인 펄스 레이저 빔을 이용할 수 있다. 이와 같이, 사파이어 기판(11) 내부의 좁은 영역에 에너지를 국소적으로 주입함으로써 도 9와 같이 사파이어 기판(11)의 표면 및 이면에 접하지 않도록 기판(11)의 내부에만 상변이 영역(T)을 형성할 수 있게 된다.
이에 따라, 완성된 엘이디 패키지에 있어서 발광층에서 발생된 광이 외부로 전달되는 경로 상에 놓인 기판(11)의 표면 또는 이면 부근에는 상변이 영역(T), 예컨대 비정질 영역(amorphous area)이 형성되지 않거나 비교적 작은 크기로 형성되고, 따라서 광휘도의 감소가 억제된다.
도 10에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 상변이 영역(T)의 형성 모습이 도시되어 있다.
이 실시예에 의하면, 사파이어 기판(11)의 내부에 있어서 분할예정라인(L)에 놓인 두 지점 사이에서 레이저 빔을 연속적으로 이동시킴으로써, 상변이 영역(T)이 기판(11)의 두께방향(z축 방향)으로 연장되도록 형성한다. 상기 두 지점 중 기판(11)의 표면에 가까운 지점을 제1 집광점, 또는 제1 영역(P1)이라 하고, 상기 두 지점 중 기판(11)의 이면에 가까운 지점을 제2 집광점, 또는 제2 영역(P2)이라 한다. 본 실시예에서는, 상기 레이저 빔의 집광점(집광영역)을 제1 영역(P1)으로부터 제2 영역(P2)으로 이동시킴으로써 상변이 영역(T)을 형성하게 된다. 이와 달리 상기 레이저 빔의 집광점(집광영역)을 제2 영역(P2)으로부터 제1 영역(P1)으로 이동시켜 상변이 영역(T)을 형성할 수도 있다. 본 실시예는 상변이 영역(T)이 연속적으로 형성된다는 점을 제외하고는 도 9에 도시된 전술한 실시예와 동일하다.
한편, 본 실시예의 경우도, 도 9에 도시된 실시예와 마찬가지로, 상변이 영역(T)이 사파이어 기판(11)의 표면 및 이면에 접하지 않게 된다.
그러나, 도 6과 관련하여 전술한 바와 같이 사파이어 기판(11)의 상면 중 일부 영역이 노출되도록 하여 어느 한 적층부(12~14)가 인접한 적층부(12~14)와 완전히 이격되어 있는 경우에는 기판(11)의 내부에 형성된 상변이 영역(T)이 기판(11)의 표면이나 이면에 일부 접하여도 무방하다. 즉, 도 11에 도시된 바와 같이, 복수개의 질화물층(12~14) 등으로 이루어진 적층부가 인접한 적층부와 완전히 이격되어 있는 경우에는, 레이저 빔의 집광 영역이 제1 영역(P1)에서 제2 영역(P2)으로, 또는 제2 영역(P2)에서 제1 영역(P1)으로 연속적으로 이동하여 상변이 영역(T)을 형성할 때, 상변이 영역(T)이 기판(11)의 표면이나 이면에 접하도록 상변이 영역(T)이 형성되어도 무방하다. 이 경우에도, 상변이 영역(T)은 여전히 적층부와 접하지 않게 된다.
도 12에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 상변이 영역(T)의 형성 모습이 도시되어 있다. 전술한 실시예들과 달리, 본 실시예에서는 사파이어 기판(11)의 내부에 복수개, 예컨대 3개의 집광 영역(P1, P2, P3)에 각각 레이저 빔을 집광시켜 상변이 영역(T)을 형성하게 된다. 즉, P1 지점에 레이저 빔을 집광시켜 상변이 영역을 형성하고, 이후 집광 영역을 P2 및 P3 지점으로 순차적으로 이동하여 레이저 빔을 집광시킴으로써, 도 12에 도시된 바와 같은 상변이 영역(T)을 형성하게 된다.
도 13에는 사파이어 기판(11)의 평면(x-y평면)에서 보아 서로 교차하는 2개의 상변이 영역이 도시되어 있다. 사파이어 기판(11)을 절단하여 엘이디 칩을 형성하기 위해서는 평면에서 보아 서로 직교하는 방향으로 사파이어 기판(11)이 절단되어야 한다. 이를 위해 예컨대, 사파이어 기판(11)의 y축 방향으로 놓인 복수개의 분할예정라인(L11, L12 등)과, 이들 분할예정라인과 직교하도록 사파이어 기판(11)의 x축 방향으로 놓인 복수개의 분할예정라인(L21, L22 등)을 따라 상변이 영역을 형성한 후, 이 상변이 영역을 기점으로 분할예정라인을 따라 기판(11)을 절단함으로써 엘이디 칩을 형성하게 된다(도 7 및 도 8 참조).
이를 위해, 도 13에 도시된 바와 같이, 사파이어 기판(11)의 내부에 있어서 y축 방향으로 놓인 분할예정라인(L1)을 따라 복수개의 집광점(P11, P12)에 레이저 빔을 조사함으로써, y축 방향으로 연장되도록 제1 상변이 영역(T1)을 형성하고, 그 후 사파이어 기판(11)의 내부에 있어서 x축 방향으로 놓인 분할예정라인(L2)을 따라 복수개의 집광점(P21, P22)에 레이저 빔을 조사함으로써, x축 방향으로 연장되도록 제2 상변이 영역(T2)을 형성한다.
제1 상변이 영역(T1)을 형성하기 위해서 전술한 바와 같이 복수개의 집광점(P11, P12)에 각각 레이저 빔을 조사하여 상변이 영역을 형성하는 것도 가능하고, 분할예정라인(L1)을 따라 연속적으로 레이저 빔을 조사하여 상변이 영역을 형성하는 것도 가능하다. 제2 상변이 영역(T2)의 경우에 있어서도, 복수개의 집광점(P21, P22)에 각각 레이저 빔을 조사하여 상변이 영역을 형성하는 것도 가능하고, 분할예정라인(L2)을 따라 연속적으로 레이저 빔을 조사하여 상변이 영역을 형성하는 것도 가능하다.
도 9 내지 도 13에 도시된 바와 같이 사파이어 기판(11)의 내부에 상변이 영역(T)을 형성한 후에는, 이 상변이 영역(T)을 기점으로 하여 분할예정라인(L)을 따라 기판을 분리하여 엘이디 칩을 형성하게 된다.
구체적으로는, 상기 상변이 영역(T)에 외부로부터 외력을 가하여 상기 상변이 영역(T)으로부터 사파이어 기판(11)의 표면 및 이면을 향한 방향으로 크랙이 형성되도록 하여, 사파이어 기판(11)을 절단한다.
예컨대, 분할예정라인(L)을 중심으로 사파이어 기판(11)의 양측을 지그 등으로 고정하고, 상기 분할예정라인(L)을 중심으로 사파이어 기판(11)의 양측을 ∧자 형상으로 구부리거나, 또는 팁을 가진 가압부재를 분할예정라인(L)을 따라 사파이어 기판(11)의 이면 측에서 상방으로 이동시킴으로써, 기판(11)의 이면으로부터 상측을 향하여 외력을 가하게 된다. 이 경우, 상변이 영역(T)으로부터 취성재료인 사파이어 기판(11)의 표면을 향한 방향으로 크랙이 형성되어 사파이어 기판(11)이 절단된다.
다른 방법으로, 기판(11)의 표면으로부터 하측을 향하여 외력을 가하여 절단하는 것도 가능하다. 즉, 분할예정라인(L)을 중심으로 사파이어 기판(11)의 양측을 지그 등으로 고정하고, 상기 분할예정라인(L)을 중심으로 사파이어 기판(11)의 양측을 ∨자 형상으로 구부리거나, 또는 팁을 가진 가압부재를 분할예정라인(L)을 따라 사파이어 기판(11)의 표면 측에서 하방으로 이동시킴으로써, 기판(11)의 표면으로부터 하측을 향하여 외력을 가할 수 있다. 이 경우, 상변이 영역(T)으로부터 사파이어 기판(11)의 이면을 향한 방향으로 크랙이 형성되어 사파이어 기판(11)이 절단된다.
또 다른 방법으로, 사파이어 기판(11)에 평면 방향으로 인장력을 가하여 기판(11)을 절단하는 것도 가능하다. 예컨대, 사파이어 기판(11)의 하측에 확장필름(도시하지 않음)을 부착한 후, 이 확장필름을 평면 방향으로 확장시켜 사파이어 기판(11)을 이격시킴으로써, 상변이 영역(T)이 형성된 분할예정라인(L)을 기점으로 기판(11)이 절단된다. 이후, 절단된 사파이어 기판(11)으로부터 확장필름을 제거한다.
이 방법에 의하면, 한번의 프로세스로 사파이어 기판(11) 전체에 외력을 가하여 동시에 절단공정을 완료할 수 있게 되는 장점이 있다. 한편, 앞에서는 기판(11)의 이면에 확장필름을 부착하여 기판(11)을 절단하는 과정을 설명하였지만, 기판(11)의 표면에 확장필름을 부착하여 기판(11)을 절단하는 것도 가능하다. 또한, 기판(11)의 표면과 이면 모두에 확장필름을 부착하거나, 기판(11)의 표면과 이면 중 어느 하나의 면에 보호용 필름을 부착하여, 절단 공정을 시행하는 것도 가능하다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
전술한 구성을 채택함으로써 본 발명은 적층부가 표면에 형성된 대상물의 스크라이빙이나 절단 공정에 적합한 레이저 가공장치를 제공한다.

Claims (13)

  1. 서로 이격된 복수개의 적층부가 표면에 형성되어 있는 사파이어 기판을 가공하는 레이저 가공장치로서,
    레이저 빔을 출사하는 레이저 광원과,
    상기 레이저 광원으로부터의 레이저 빔을 상기 사파이어 기판의 내부에 집광시키는 집광부와,
    상기 사파이어 기판 내에서 상기 레이저 빔이 집광되는 집광점의 위치가 조정되도록 상기 집광부 또는 상기 사파이어 기판을 이동시키는 구동부와,
    상기 적층부가 형성된 영역을 회피하여 상기 레이저 빔을 상기 사파이어 기판의 내부로 유도하여 상기 사파이어 기판 내부에 상변이 영역이 형성되도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 레이저 광원은 초단 펄스 레이저 빔을 발진하고,
    상기 레이저 광원과 상기 집광부 사이에 빔정형모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 상변이 영역이 상기 사파이어 기판의 표면 또는 이면에 도달되지 않도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 사파이어 기판이 적재되는 적재대를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 적층부가 상기 레이저 빔에 의해 방출하는 포토루미네선스(photoluminescence)를 검출하는 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 레이저 광원과 상기 집광부 사이에, 상기 적층부에서 방출하는 광을 반사하는 다이크로익 미러(dichroic mirror)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 레이저 광원은 CO2 레이저, 엑시머 레이저, Nd-YAG 레이저, DPSS 레이저 중 어느 하나의 레이저 광원인 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 레이저 광원은 상기 사파이어 기판 또는 상기 적층부에 대해 투과성을 가지는 레이저 광원인 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 적층부는 n-GaN층, p-GaN층, InGaN층, p-전극층, n-전극층 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  11. 적층부가 표면에 형성된 대상물을 가공하는 레이저 가공장치로서,
    레이저 빔을 출사하는 레이저 광원과,
    상기 레이저 광원으로부터의 레이저 빔을 상기 대상물의 내부에 집광시키는 집광부와,
    상기 대상물 내에서 상기 레이저 빔이 집광되는 집광점의 위치가 조정되도록 상기 집광부 또는 상기 대상물을 이동시키는 구동부와,
    상기 적층부가 형성된 영역을 회피하여 상기 레이저 빔을 상기 대상물의 내부로 유도하여 상기 대상물 내부에 상변이 영역이 형성되도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 레이저 광원은 초단 펄스 레이저 빔을 발진하고,
    상기 레이저 광원과 상기 집광부 사이에 빔정형모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
KR1020100035137A 2010-04-16 2010-04-16 레이저 가공장치 KR100984719B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100035137A KR100984719B1 (ko) 2010-04-16 2010-04-16 레이저 가공장치
US13/088,024 US8951889B2 (en) 2010-04-16 2011-04-15 Laser processing method and laser processing apparatus
TW100113276A TWI433745B (zh) 2010-04-16 2011-04-15 雷射加工方法及雷射加工設備
CN201110096619.3A CN102233479B (zh) 2010-04-16 2011-04-18 激光处理方法和激光处理设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100035137A KR100984719B1 (ko) 2010-04-16 2010-04-16 레이저 가공장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100984719B1 true KR100984719B1 (ko) 2010-10-01

Family

ID=43134861

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100035137A KR100984719B1 (ko) 2010-04-16 2010-04-16 레이저 가공장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100984719B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014193134A1 (en) * 2013-05-30 2014-12-04 Eo Technics Co., Ltd. High speed laser processing method and apparatus
CN106891098A (zh) * 2017-03-17 2017-06-27 北京工业大学 一种蓝宝石亚微米级切面的激光高精加工方法
KR102095310B1 (ko) * 2018-12-28 2020-03-31 주식회사 코엠에스 유연성 압착 피막 레이저 커팅 장치
KR20200123367A (ko) * 2019-04-21 2020-10-29 주식회사 코엠에스 레이져를 이용한 렌즈 게이트 절단장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050032482A (ko) * 2003-10-01 2005-04-07 가부시키가이샤 덴소 반도체 장치, 반도체 장치를 커팅하기 위한 커팅 장치 및반도체 장치의 커팅 방법
KR100749972B1 (ko) * 2002-03-12 2007-08-16 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 가공 대상물 절단 방법
KR20080103508A (ko) * 2006-03-14 2008-11-27 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 레이저 가공방법 및 레이저 가공장치
JP2009142841A (ja) 2007-12-13 2009-07-02 Disco Abrasive Syst Ltd レーザー加工装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100749972B1 (ko) * 2002-03-12 2007-08-16 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 가공 대상물 절단 방법
KR20050032482A (ko) * 2003-10-01 2005-04-07 가부시키가이샤 덴소 반도체 장치, 반도체 장치를 커팅하기 위한 커팅 장치 및반도체 장치의 커팅 방법
KR20080103508A (ko) * 2006-03-14 2008-11-27 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 레이저 가공방법 및 레이저 가공장치
JP2009142841A (ja) 2007-12-13 2009-07-02 Disco Abrasive Syst Ltd レーザー加工装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014193134A1 (en) * 2013-05-30 2014-12-04 Eo Technics Co., Ltd. High speed laser processing method and apparatus
KR101482784B1 (ko) 2013-05-30 2015-01-16 주식회사 이오테크닉스 고속 레이저 가공 방법 및 장치
CN106891098A (zh) * 2017-03-17 2017-06-27 北京工业大学 一种蓝宝石亚微米级切面的激光高精加工方法
KR102095310B1 (ko) * 2018-12-28 2020-03-31 주식회사 코엠에스 유연성 압착 피막 레이저 커팅 장치
KR20200123367A (ko) * 2019-04-21 2020-10-29 주식회사 코엠에스 레이져를 이용한 렌즈 게이트 절단장치
KR102476000B1 (ko) * 2019-04-21 2022-12-09 주식회사 코엠에스 레이저를 이용한 렌즈 게이트 절단장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8951889B2 (en) Laser processing method and laser processing apparatus
KR100984727B1 (ko) 대상물 가공 방법 및 대상물 가공 장치
JP5221007B2 (ja) 発光ダイオードチップ及びウェハ分割加工方法
US20070298529A1 (en) Semiconductor light-emitting device and method for separating semiconductor light-emitting devices
US20150214432A1 (en) Optical device and manufacturing method therefor
US9337620B2 (en) Optical device and manufacturing method therefor
JP2014011358A (ja) レーザダイシング方法
US9287176B2 (en) Optical device and manufacturing method therefor
JP6680494B2 (ja) レーザ加工方法及びレーザ加工装置
KR20110046315A (ko) 레이저 다이싱 방법 및 레이저 다이싱 장치
JP2013046924A (ja) レーザダイシング方法
KR101505308B1 (ko) 레이저 다이싱 방법
JP2013027887A (ja) レーザダイシング方法
KR100984719B1 (ko) 레이저 가공장치
WO2012063348A1 (ja) レーザ加工方法及び装置
KR101889385B1 (ko) 패턴이 있는 기판의 가공 방법
KR20120069302A (ko) 레이저 리프트 오프 장치
JP2013118413A (ja) Ｌｅｄチップ
KR100984723B1 (ko) 레이저 가공방법
KR100991720B1 (ko) 레이저 가공장치용 빔 정형 모듈
JP2015162565A (ja) Ｌｅｄパターン付き基板とその製造方法およびｌｅｄ素子の製造方法
KR20140128224A (ko) 패턴 형성 기판의 가공 방법 및 패턴 형성 기판의 가공 장치
JP2015144180A (ja) Ｌｅｄ素子製造用ウェハとその作製方法、およびｌｅｄ素子
KR20220037315A (ko) 철강재 레이저 가공장치
JP2015144177A (ja) Ｌｅｄ素子製造用ウェハとその作製方法、およびｌｅｄ素子

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130806

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140917

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150921

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160819

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170919

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180823

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190807

Year of fee payment: 10