KR101146592B1 - 레이저 조사방법 - Google Patents

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Abstract

웨이퍼의 전면에 레이저광을 균일하게 조사하는 방법이 개시된다. 개시된 레이저 조사방법은, 웨이퍼를 회전시키는 단계; 및 웨이퍼 상에 이동가능하게 마련된 가공헤드로부터 웨이퍼의 전면에 펄스형 레이저광을 조사하는 단계;를 포함하고, t상기 가공헤드는 웨이퍼의 중심으로부터 멀어질수록 더 큰 주파수를 가지는 펄스형 레이저광을 출사한다.

Description

레이저 조사방법{Laser scanning method}
본 발명은 레이저 조사방법에 관한 것으로, 상세하게는 웨이퍼의 전면에 레이저를 균일하게 조사하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 장치나 전자 부품 제조하는 경우, 반도체 소자 등이 형성된 웨이퍼에 레이저를 이용하여 스크라이빙(scribing) 공정이나 또는 다이싱(dicing) 공정 등을 수행하기 위해서는 웨이퍼 상의 전면에 레이저가 균일하게 조사될 필요가 있다.
도 1은 종래 웨이퍼의 전면에 레이저를 조사하는 방법을 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 웨이퍼(150)가 장착된 스테이지(100)가 "ㄹ" 자 형태(30)로 반복적으로 이동함으로써 레이저광이 웨이퍼(150)의 전면에 조사된다. 그러나, 이러한 레이저 조사 방식은 다양한 크기의 웨이퍼들이 사용될 때 크기의 변화에 따라 웨이퍼의 외곽에 불필요한 가공영역이 생기게 되고, 또한 스테이지(100)가 방향을 바꾸어 이동하는 경우에 그 가감속으로 인해 스테이지(100)가 정지함으로써 시간 지연이 발생하게 되어 웨이퍼를 대량으로 가공하는 경우 시간적인 낭비가 발생된다는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 웨이퍼의 전면에 레이저를 균일하게 조사하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면,
웨이퍼의 전면에 레이저광을 균일하게 조사하는 방법에 있어서,
상기 웨이퍼를 회전시키는 단계; 및
상기 웨이퍼 상에 이동가능하게 마련된 가공헤드로부터 상기 웨이퍼의 전면에 펄스형 레이저광을 조사하는 단계;를 포함하고,
상기 가공헤드는 상기 웨이퍼의 중심으로부터 멀어질수록 더 큰 주파수를 가지는 펄스형 레이저광을 출사하는 레이저 조사방법이 제공된다.
상기 가공헤드는 상기 웨이퍼의 중심에서 반경방향으로 이동가능하게 마련될 수 있다.
상기 펄스형 레이저광의 주파수는 상기 가공헤드의 출력단에 마련된 q-switch에 의해 조절될 수 있다. 여기서, 상기 q-switch는 EO(Electro-Optic) q-switch 또는 AO(Acoustic Optic) q-switch를 포함할 수 있다.
상기 웨이퍼는 원형이며, 회전가능하게 설치된 스테이지 상에 장착될 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면,
웨이퍼의 전면에 레이저광을 균일하게 조사하는 방법에 있어서,
상기 웨이퍼를 회전시키는 단계; 및
상기 웨이퍼 상에서 이동가능하게 마련된 복수의 가공헤드로부터 상기 웨이퍼의 전면에 펄스형 레이저광들을 조사하는 단계;를 포함하고,
상기 가공헤드들 각각은 상기 웨이퍼의 중심으로부터 멀어질수록 더 큰 주파수를 가지는 펄스형 레이저광을 출사하는 레이저 조사방법이 제공된다.
상기 가공헤드들은 상기 웨이퍼의 중심으로부터 서로 다른 거리에 위치할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 가공헤드가 웨이퍼의 중심으로부터 멀어질수록 더 높은 주파수를 가지는 펄스형 레이저광을 출사함으로써 웨이퍼의 전면에 레이저광이 균일하게 조사될 수 있으며, 웨이퍼를 전체적으로 균일하게 가공할 수 있다. 또한, 웨이퍼의 외곽에 불필요한 가공영역이 발생하지 않고, 가공 시간을 줄일 수 있어 대량의 웨이퍼를 적은 시간에 가공할 수 있다.
도 1는 종래 웨이퍼에 레이저를 조사하는 모습을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 조사방법을 수행하는 레이저 가공장치를 도시한 것이다.
도 3a 내지 도 3c는 도 2에 도시된 레이저 가공장치를 이용하여 웨이퍼의 전면에 펄스형 레이저광을 균일하게 조사하는 방법을 설명하는 도면들이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 조사방법을 수행하는 레이저 가공장치를 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 조사방법을 수행하는 레이저 가공장치를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 원형의 웨이퍼(150)가 스테이지(100) 상에 장착되어 있다. 여기서, 상기 웨이퍼(150)로는 예를 들면, 실리콘 웨이퍼, 사이이어 웨이퍼 등이 사용될 수 있으며, 이외에도 다양한 재질의 웨이퍼가 사용될 수 있다. 상기 스테이지(100)는 웨이퍼(150)가 회전할 수 있도록 회전가능하게 설치된다. 그리고, 상기 웨이퍼(150) 상에는 펄스형 레이저광을 출사하는 가공헤드(130)가 이동가능하게 마련되어 있다. 여기서, 상기 가공헤드(130)는 웨이퍼(130)의 중심(130a)으로부터 반경방향으로 이동가능하게 설치된다. 본 실시예에서, 상기 가공헤드(130)의 레이저 출력단에는 q-switch(미도시)가 마련되어 있다. 이러한 q-switch는 가공헤드(130)의 레이저 출력단으로부터 출사되는 레이저광의 발수, 즉 레이저광의 주파수를 조절하는 역할을 한다. 이러한 q-switch로는 전기적으로 빠르게 편광을 바꾸어 레이저의 on/off를 제어하는 EO(Electro-Optic) q-switch 또는 초음파를 사용하여 회절 정도를 바꾸어서 레이저의 on/off를 제어하는 AO(Acoustic-Optic) q-switch가 될 수 있다.
본 실시예에서는 웨이퍼(150)를 회전시키면서 가공헤드(130)의 레이저 출력단으로부터 펄스형 레이저광을 조사하게 된다. 그러나, 웨이퍼(150)가 회전하는 경우에는 웨이퍼(150) 상의 모든 지점에서 각속도가 동일하기 때문에 웨이퍼(150)의 중심으로부터 거리가 멀어질수록 선속도가 증가하게 된다. 따라서, 가공헤드(130)로부터 동일한 주파수의 펄스형 레이저광이 출사되면, 웨이퍼(150)의 중심으로부터 멀어질수록 웨이퍼(150) 상에 형성되는 레이저 스폿들 사이의 간격이 커지게 되어 웨이퍼(150) 상에 레이저광이 불균일하게 조사된다. 본 실시예에서는 이러한 문제를 해결하기 위해서 가공헤드(130)가 웨이퍼(150)의 중심으로부터 반경 반경으로 이동하면서 펄스형 레이저광을 출사하게 되며, 이 경우 웨이퍼(150)의 중심으로부터 반경방향으로 멀어질수록 더 높은 주파수를 가지는 펄스형 레이저광을 출사하게 된다. 즉, 가공헤드(130)의 레이저 출력단으로부터 출사되는 레이저광의 주파수를 웨이퍼(150)의 중심으로부터 떨어진 거리에 비례하여 조절함으로써 웨이퍼(150)의 전면에 균일한 레이저광을 조사할 수 있다. 여기서, 펄스형 레이저광의 주파수는 가공헤드(130)의 레이저 출력단에 마련된 q-switch를 통하여 조절된다.
도 3a 내지 도 3c는 도 2에 도시된 레이저 가공장치를 이용하여 웨이퍼의 전면에 펄스형 레이저광을 균일하게 조사하는 방법을 예시적으로 설명하는 도면들이다.
먼저, 도 3a를 참조하면, 가공헤드(130)의 레이저 출력단이 웨이퍼(150)의 중심으로부터 반경방향으로 r1만큼 이격되게 위치할 때에는 가공헤드(130)의 레이저 출력단으로부터 제1 주파수를 가지는 펄스형 레이저광을 출사한다. 예를 들면, 가공헤드(130)의 레이저 출력단이 웨이퍼(150)의 중심으로부터 반경방향으로 3mm 떨어진 지점에서는 30kHz 주파수를 가지는 펄스형 레이저광을 조사할 수 있다. 이에 따라, 상기 웨이퍼(150) 상에는 r1을 반경으로 하는 원 상에 레이저 스폿들(171)이 소정 간격으로 형성된다.
다음으로, 도 3b를 참조하면, 가공헤드(130)가 이동하여 레이저 출력단이 웨이퍼(150)의 중심으로부터 반경방향으로 r2만큼 이격되게 위치할 때에는 가공헤드(130)의 레이저 출력단으로부터 전술한 제1 주파수 보다 큰 제2 주파수를 가지는 펄스형 레이저광을 출사한다. 여기서, 상기 펄스 레이저광의 주파수 조절은 가공헤드(130)의 레이저 출력단에 마련된 q-switch를 통하여 이루어진다. 예를 들면, 가공헤드(130)의 레이저 출력단이 웨이퍼(150)의 중심으로부터 반경방향으로 5mm 떨어진 지점에서는 50kHz 주파수를 가지는 펄스형 레이저광을 조사할 수 있다. 이에 따라, 상기 웨이퍼(150) 상에는 r2를 반경으로 하는 원 상에는 전술한 r1을 반경으로 하는 원 상에 형성된 레이저 스폿들(171) 사이의 간격과 동일한 간격으로 레이저 스폿들(171)이 형성된다.
이와 같이, 웨이퍼(150)의 중심으로부터 멀어질수록 더 큰 주파수를 가지는 레이저광을 가공헤드(130)의 레이저 출력단으로부터 회전하는 웨이퍼(150) 상에 조사하게 되면 도 3c에 도시된 바와 같이 웨이퍼(150)의 전면에 레이저 스폿들(171)이 균일한 간격으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 웨이퍼(150)를 전체적으로 균일하게 가공할 수 있다. 또한, 원형의 웨이퍼(150)의 외곽에 불필요한 가공영역도 발생하지 않지 않게 되고, 대량의 웨이퍼(150)를 가공하는 경우 가공 시간도 줄일 수 있다.
한편, 이상에서는 웨이퍼(150)의 전면에 레이저광을 균일하게 조사하기 위해 하나의 가공헤드(130)가 사용된 경우가 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 복수의 가공헤드를 이용하여 웨이퍼 전면에 레이저광을 조사할 수 있다. 이와 같이, 복수의 가공 헤드가 사용되는 경우에는 웨이퍼의 가공 시간을 보다 단축시킬 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 조사방법을 수행하는 레이저 가공장치를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 스테이지(100) 상에는 원형의 웨이퍼(150)가 장착되어 있으며, 여기서, 상기 스테이지(100)는 상기 웨이퍼(150)가 회전할 수 있도록 회전가능하게 설치되어 있다. 그리고, 상기 웨이퍼(150) 상에는 레이저광을 출사하는 복수의 가공헤드, 즉 제1, 제2, 제3 및 제4 가공헤드(231,232,233,234)가 마련되어 있다. 여기서, 상기 가공헤드들(231,232,233,234) 각각은 웨이퍼(150)의 중심으로부터 반경방향으로 이동가능하게 설치된다. 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 가공헤드(231,232,233,234)는 웨이퍼(150) 상의 소정 영역들에 레이저광을 조사하게 된다. 구체적으로, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 가공헤드(231,232,233,234)는 웨이퍼(150)의 중심으로부터 서로 다른 위치에 마련되어 웨이퍼(150) 상의 소정 반경영역들에 레이저광을 조사하게 된다. 예를 들면, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 가공헤드(231,232,233,234)의 레이저 출력단들은 웨이퍼(150)의 중심으로부터 반경 방향으로 점점 멀어지는 위치에 마련될 수 있다. 그리고, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 가공헤드(231,232,233,234)의 레이저 출력단들 각각에는 q-switch(미도시)가 마련되어 있다. 이러한 q-switch는 전술한 바와 같이 레이저광의 주파수를 조절하기 위한 것으로, 전기적인 특성을 이용하여 레이저의 on/off를 제어하는 EO(Electro-Optic) q-switch 또는 음파를 이용하여 레이저의 on/off를 제어하는 AO(Acoustic-Optic) q-switch가 될 수 있다. 본 실시예에서는 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 가공헤드(231,232,233,234)는 각각 웨이퍼(150)의 중심으로부터 반경방향으로 이동하면서며, 웨이퍼(150)의 중심으로부터 반경방향으로 멀어질수록 더 높은 주파수를 가는 펄스형 레이저광을 출사함으로써 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 가공헤드(231,232,233,234)에 대응하는 웨이퍼(150) 상의 각 반경영역들 상에 레이저 스폿들을 일정한 간격으로 형성하게 된다. 이에 따라, 웨이퍼(150)의 전면에 레이저광을 균일하게 조사할 수 있다.
한편, 이상의 실시예에서는 4개의 가공헤드(231,232,233,234)가 사용된 경우가 예시적으로 설명되었으며, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 2개, 3개 또는 5개 이상의 가공헤드가 사용될 수도 있다. 이상에서와 같이, 펄스형 레이저광을 출사하는 복수의 가공헤드를 사용하게 되면 웨이퍼 가공 시간을 보다 단축할 수 있게 된다.
이상에서 본 발명의 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
100... 스테이지 130,231,232,233,234... 가공헤드
150... 웨이퍼 150a... 웨이퍼의 중심
171... 레이저 스폿

Claims (10)

  1. 웨이퍼의 전면에 레이저광을 균일하게 조사하는 방법에 있어서,
    상기 웨이퍼를 회전시키는 단계; 및
    상기 웨이퍼 상에 이동가능하게 마련된 가공헤드로부터 상기 웨이퍼의 전면에 펄스형 레이저광을 조사하는 단계;를 포함하고,
    상기 가공헤드는 상기 웨이퍼의 중심으로부터 멀어질수록 더 큰 주파수를 가지는 펄스형 레이저광을 출사하며,
    상기 가공헤드는 상기 웨이퍼의 중심에서 반경방향으로 이동가능하게 마련되는 레이저 조사방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 펄스형 레이저광의 주파수는 상기 가공헤드의 출력단에 마련된 q-switch에 의해 조절되는 레이저 조사방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 q-switch는 EO(Electro-Optic) q-switch 또는 AO(Acoustic Optic) q-switch를 포함하는 레이저 조사방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼는 원형이며, 회전가능하게 설치된 스테이지 상에 장착되는 레이저 조사방법.
  6. 웨이퍼의 전면에 레이저광을 균일하게 조사하는 방법에 있어서,
    상기 웨이퍼를 회전시키는 단계; 및
    상기 웨이퍼 상에서 이동가능하게 마련된 복수의 가공헤드로부터 상기 웨이퍼의 전면에 펄스형 레이저광들을 조사하는 단계;를 포함하고,
    상기 가공헤드들 각각은 상기 웨이퍼의 중심으로부터 멀어질수록 더 큰 주파수를 가지는 펄스형 레이저광을 출사하는 레이저 조사방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 가공헤드들은 상기 웨이퍼의 중심으로부터 서로 다른 거리에 위치하는 레이저 조사방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 가공헤드들은 상기 웨이퍼의 중심에서 반경방향으로 이동가능하게 마련되는 레이저 조사방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 펄스형 레이저광의 주파수는 상기 가공헤드의 출력단에 마련된 q-switch에 의해 조절되는 레이저 조사방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 웨이퍼는 원형이며, 회전가능하게 설치된 스테이지 상에 장착되는 레이저 조사방법.
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