KR101167140B1 - 광학 빔을 2개의 초점에 맞추는 방법 및 장치 - Google Patents

광학 빔을 2개의 초점에 맞추는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

플레이트 편광 빔 스플리터(22)는 입사 레이저 빔(21)을 분할하여 제1 레이저 빔(24)과 제2 레이저 빔(25)을 형성한다. 제1 레이저 빔은 아크형 반사기(23)를 사용하여 광학적으로 변형되어 제2 레이저 빔과는 상이한 수렴 또는 발산을 갖는다. 제1 레이저 빔(24)은 초점 렌즈(26)의 광축 상의 제1 초점(27)에 초점이 맞춰지고 제2 레이저 빔은 피가공물을 가공하기 위한 광축 상의 제2 초점(28)에 초점 맞춰진다. 본 발명의 장치는 검류계 스캐너에 의해 발사되는 레이저 빔을 사용하여 가공하는데 적합하다.
편광 빔 스플리터, 아크형 반사기, 초점 렌즈, 검류계 스캐너

Description

광학 빔을 2개의 초점에 맞추는 방법 및 장치{FOCUSING AN OPTICAL BEAM TO TWO FOCI}
본 발명은 광학 빔을 2개의 초점에 맞추는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 레이저 가공에 관한 것이며, 특히 실리콘 웨이퍼의 다이싱에 관한 것이나, 이에 제한되는 것은 아니다.
단일 레이저 소스로부터의 2개의 초점을 사용하는 레이저 가공은 두꺼운 금속 시트를 가공하는데 공지되어 있다. 2개의 초점은 FORCE 연구소(덴마크)에서 발명한 2중 초점 렌즈를 사용하는 단일 레이저 소스에서 발생된다. 레이저 빔은, 렌즈의 중심부의 초점 길이가 렌즈의 나머지 부분의 초점 길이보다 긴 렌즈에 의해 초점이 맞춰진다. 이러한 2중 초점 렌즈 시스템은 예를 들어 두꺼운 금속 시트를 가공하는 WO 03/018246 및 US 6,175,096에 서술되어 있다. 2중 초점 렌즈는 가공 처리량과 품질을 향상시키지만 수명이 짧고 렌즈가 고가여서 제약을 받는다. 특히, 실리콘 웨이퍼 다이싱에 있어서, 이러한 기술의 주요 단점은 공지의 2중 초점 렌즈들이 텔레센트릭(telecentric)이 아니기 때문에 검류계 미러를 사용하여 가공되는 피가공을 레이저 빔이 스캐닝할 수 없고 단지 변환표만을 사용할 수 있다는 점인데, 그 이유는 스캐닝 동안 렌즈 시야의 사각형 영역에서 일정한 빔 초점이 얻어지지 않기 때문이다. 이로 인해 반도체 웨이퍼 다이싱을 위한 현재의 2중 초점 기술에서 처리량이 상당히 제약받는다. 게다가, 2중 초점 렌즈는 반도체 웨이퍼 다싱에 필요한 2개의 초점 사이에 마이크론 범위의 분리를 제공하지 않는다. EP 0706072에는 단일의 초점 렌즈를 빔 분할 및 차동 수렴 성분과 분리함으로써 유리한 제조 및 유지 비용이 드는 시스템에 대해 기술되어 있다. 피가공물의 초점 상에 초점들이 차례로 있는 2개의 빔을 제한적으로 스캐닝하는 것에 대해서도 기술되어 있다. 그렇지만, 적어도 일부의 실시예에서, EP 070672에는 서로 다른 곡률의 세그먼트를 갖는 미러를 사용해서 복수의 초점을 발생하는 것에 대해 기술되어 있다. 이러한 방법에 의해 단일의 빔이 발산 각이 서로 다른 빔 부분들로 분할된다. 세그먼트를 갖는 이러한 미러들은 표준의 광학 성분이 아니므로 특별하게 제조되어야 한다. 게다가, 이러한 방법에 의해서는 가우시안 프로파일(Gaussian profile)은 더 이상 유지되지 못하기 때문에 서술된 장치는 단지 수 mm 두께의 두꺼운 피가공물을 레이저 처리하는데 적합할 뿐이다. 피가공물 내에서 하나의 동일한 광축 상에서 하나의 초점 위에 다른 초점이 있는 복수의 초점을 빔 스캐닝하는 것에 대해서는 개시되어 있지 않다.
실리콘 웨이퍼 다이싱은 현재 반도체 집적회로의 제조에서 필수적인 프로세스이다. 제조 시, 실리콘 집적회로 또는 칩들은 통상적으로 복수의 칩으로 구성된 웨이퍼로부터 가장자리가 다이아몬드로 된 톱니형 날에 의해 분리된다. 그렇지만, 이러한 연마 다이싱의 적용은 높은 정밀성, 좁은 커프 폭(smaller kerf width) 및 강화된 다이싱 품질을 요하는 반도체 산업의 요건에 부합하지 못한다. 톱 다시잉의 문제점으로는 다음과 같은 것들이 있다.
1. 블레이드 웨어(blade wear)로 인한 일정한 다이싱 품질의 결여;
2. 톱니형 날의 높은 소모성으로 인한 고비용;
3. 다이의 노쇠화(chipping);
4. 다이에 가해지는 기계적 압박 및 크랙 형성;
5. 얇은 웨이퍼에 대한 부적당함; 및
6. 직선 윤곽이 아닌 곳에 대한 절단의 곤란성
전술한 문제점은 펄스식 레이저 다이싱으로 극복 가능하다. 그렇지만, 레이저 다이싱이 스트리트 폭 및 다이싱 품질 면에서 톱니형 날 다이싱에 견줄만하기는 하지만 레이저 다이싱은 약 100㎛보다 두꺼운 웨이퍼 기판에 있어서는 다이싱 속도 면에서 경쟁력이 없어 두께가 100㎛ 미만인 얇은 웨이퍼를 다이싱하는데 현재 사용되고 있을 뿐이다. 도 1은 기계적 톱 다이싱에 대한 다이싱 속도를 플롯 11로, 레이저 다이싱에 대해서는 플롯 12로 해서 웨이퍼 두께의 함수로서 그래프로 나타내고 있다. 이 그래프는 100㎛ 이상의 웨이퍼 두께에 있어서는 다이싱 속도 면에서 레이저 다이싱이 톱니형 날 다이싱에 견줄 수 없음을 보여주고 있다. 만족스럽지 못한 처리을 나타내는 레이저 다이싱의 극히 느린 다이싱 속도는 레이저 웨이퍼 다이싱의 응용성을 제한한다. 레이저 다이싱을 더 두꺼운 웨이퍼로 확장하기 위해서는 100㎛보다 두꺼운 웨이퍼 두께에 대해 다이싱 속도를 높여야만 한다.
본 발명의 목적은 적어도 종래 기술의 전술한 문제점을 개선하는 것이다.
본 발명의 제1 관점에 따르면, 레이저 가공 장치가 제공되며, 상기 장치는 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔을 형성하도록 입사 편광 레이저 빔을 분할하는 플레이트 편광 빔 스플리터 수단; 상기 제1 레이저 빔에 상기 제2 레이저 빔과는 다른 수렴 또는 발산을 제공하는 아크형 반사 수단을 포함하는 광학 빔 변형 수단; 상기 제1 레이저 빔을 광축 상의 제1 초점에 초점을 맞추고 상기 제2 레이저 빔을 상기 광축 상의 제2 초점에 초점을 맞추어, 상기 제1 초점과 상기 제2 초점 중 적어도 하나가 포커싱 수단의 초점에 있지 않도록 하는, 포커싱 수단; 및 피가공물을 가공하기 위해 상기 제1 레이저 빔과 상기 제2 레이저 빔을 상기 피가공물에 스캐닝하는 검류계 수단을 포함한다.
이롭게도, 상기 아크형 반사 수단은 볼록 렌즈 미러를 포함한다.
양호하게, 상기 아크형 반사 수단의 곡률 반경을 선택함으로써 상기 제1 초점과 상기 제2 초점 간의 거리를 선택할 수 있다.
이롭게도, 상기 제1 초점과 상기 제2 초점 간의 거리는 수 밀리미터 내지 수십 마이크론이다.
편리하게, 상기 레이저 가공 장치는 상기 입사 편광 레이저 빔(21)을 발생하는 레이저 빔 발생 수단(41)을 더 포함한다.
이롭게도, 상기 플레이트 편광 빔 스플리터 수단은 제1 편광 성분을 갖는 상기 제1 레이저 빔을 실질적으로 반사하고 제2 편광 성분을 갖는 상기 제2 레이저 빔을 실질적으로 투과시키는 편광 의존층(223)을 포함한다.
편리하게, 상기 입사 편광 레이저 빔은 실질적으로 시준된다.
편리하게, 상기 제1 레이저 빔은 실질적으로 시준되고 상기 제2 레이저 빔은 상기 광학 빔 변형 수단에 의한 변형 후 발산한다.
양호하게, 상기 입사 편광 레이저 빔은 펄스식이다.
이롭게도, 상기 레이저 가공 장치는 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔과 관련해서 상기 피가공물을 이동시키는 변환표 수단을 더 포함한다.
편리하게, 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔은 간섭하여 간섭 프린지(interference fringes)를 형성하며, 상기 제1 초점 및 상기 제2 초점을 상기 검류계 수단과 연관된 스캐닝 렌즈의 광축 상에 정렬시키도록 상기 간섭 프린지의 이미지를 사용하는 촬상 수단 및 관련 제어 수단을 더 포함한다.
양호하게, 상기 레이저 가공 장치는 피가물의 가공 동안 입사 레이저 빔 파워, 펄스 반복률 및 검류계 스캐닝 속도 중 적어도 하나를 제어하는 스캐닝 전략 제어 수단을 더 포함한다.
이롭게도, 상기 레이저 가공 장치는 가공 속도를 높이는 것, 가공 파편의 제거를 향상시키는 것, 그리고 가공된 피가공물의 강도를 강화시키는 것 중 적어도 한 가지를 행하는 가스 어시스트 수단을 더 포함한다.
이롭게도, 레이저 가공 시에 생기는 파편으로부터 피가공물의 표면을 보호하고 레이저 가공 후 피가공물의 표면에서 파편을 용이하게 제거하기 위해, 레이저 가공 전에 보호성 희생 코팅을 피가공물의 표면에 적용하는 코팅 수단을 더 포함한다.
양호하게, 상기 레이저 가공 장치는 레이저 가공 후 상기 보호성 희생 코팅을 제겅하는 코팅 제거 수단을 더 포함한다.
편리하게, 상기 레이저 가공 장치는 실리콘 웨이퍼들을 다이싱하도록 배열된다.
이롭게도, 상기 레이저 빔의 유효 초점 깊이가 증가된다.
편리하게, 상기 레이저 가공 장치는 다이싱 커프 깊이(dicing kerf width)를 감소시키도록 배열되어 웨이퍼 당 다이의 최대 수를 증가시킨다.
편리하게, 상기 레이저 빔의 유효 초점 깊이는 비아의 증가된 종횡비 미세 가공 및 증가된 처리량에 따라 증가된다.
이롭게도, 상기 레이저 가공 장치는 웨이퍼들을 스크라이브하도록 배열하여 재료를 제거한다.
본 발명의 제2 관점에 따르면, 입사 편광 광학 빔을 포커싱하는 포커싱 장치가 제공되며, 상기 장치는 제1 광학 빔과 제2 광학 빔을 형성하기 위해 입사 광학 빔을 분할하는 광학 플레이트 편광 빔 스플리터 수단; 상기 제2 광학 빔에 상기 제1 광학 빔과는 다른 수렴 또는 발산을 제공하는 아크형 반사 수단을 포함하는 광학 빔 변형 수단; 및 상기 제1 광학 빔을 광축 상의 제1 초점에 초점을 맞추고 상기 제2 광학 빔을 상기 광축 상의 제2 초점에 초점을 맞추어, 상기 제1 초점 및 상기 제2 초점 중 적어도 하나가 포커싱 수단의 초점에 있지 않도록 하는, 포커싱 수단을 포함한다.
편리하게, 상기 아크형 반사 수단은 볼록 렌즈 미러를 포함한다.
양호하게, 상기 플레이트 편광 빔 스플리터 수단은, 제1 편광 성분을 갖는 상기 제1 광학 빔을 실질적으로 반사하고 제2 편광 성분을 갖는 상기 제2 광학 빔을 실질적으로 투과시키는 편광 의존층을 포함한다.
본 발명의 제3 관점에 따르면, 피가공물을 레이저 가공하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 플레이트 편광 빔 스플리터 수단을 사용하여 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔을 형성하도록 입사 편광 레이저 빔을 분할하는 단계; 아크형 반사 수단을 사용하여 상기 제2 레이저 빔에 상기 제1 레이저 빔과는 다른 수렴 또는 발산을 제공하도록 적어도 상기 제2 레이저 빔을 변형하는 단계; 포커싱 수단을 제공하는 단계; 상기 제1 레이저 빔을 상기 포커싱 수단의 광축 상의 제1 초점에 초점을 맞추고 상기 제2 레이저 빔을 상기 광축 상의 제2 초점에 초점을 맞추어, 상기 제1 초점과 상기 제2 초점 중 적어도 하나가 포커싱 수단의 초점에 있지 않도록, 상기 포커싱 수단을 사용하는 단계; 및 상기 피가공물을 가공하기 위해 상기 제1 레이저 빔과 상기 제2 레이저 빔을 상기 피가공물에 스캐닝하도록 검류계 수단을 사용하는 단계를 포함한다.
양호하게, 상기 레이저 가공 방법은 검류계 수단을 사용하여 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔으로 상기 피가공물을 횡단하여 스캐닝하는 단계를 더 포함한다.
편리하게, 상기 아크형 반사 수단은 볼록 렌즈 미러를 포함한다.
양호하게, 상기 입사 레이저 빔을 분할하는 단계는 제1 편광 성분을 갖는 상기 제1 레이저 빔을 실질적으로 반사하고 제2 편광 성분을 갖는 상기 제2 레이저 빔을 실질적으로 투과시키는 편광 의존층을 사용하는 단계를 포함한다.
양호하게, 상기 레이저 가공 방법은 변환표 수단을 이용해서 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔과 관련해서 피가공물을 이동시키는 단계를 더 포함한다.
이롭게도, 상기 레이저 가공 방법은 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔의 간섭에 의해 형성된 간섭 프린지의 이미지를 사용하는 촬상 수단 및 관련 제어 수단을 사용하여, 상기 제1 초점 및 상기 제2 초점을 상기 검류계 수단과 연관된 스캐닝 렌즈의 광축 상에 정렬시키는 단계를 더 포함한다.
양호하게, 상기 레이저 가공 방법은 피가물의 가공 동안 입사 레이저 빔 파워, 펄스 반복률 및 검류계 스캐닝 속도 중 적어도 하나를 제어하는 단계를 더 포함한다.
양호하게, 상기 레이저 가공 방법은 가공 속도를 높이는 것, 가공 파편의 제거를 향상시키는 것, 그리고 가공된 피가공물의 강도를 강화시키는 것 중 적어도 한 가지를 위해 가스 어시스트 수단을 제공하는 단계를 더 포함한다.
이롭게도, 상기 레이저 가공 방법은 레이전 가공 전에 보호성 희생 코팅을 피가공물의 표면에 적용하는 단계를 더 포함한다.
양호하게, 상기 레이저 가공 방법은 레이저 가공 후 상기 보호성 희생 코팅을 제거하는 단계를 더 포함한다.
이롭게도, 상기 레이저 가공 방법은 실리콘 웨이퍼들을 다이싱하도록 배열된다.
편리하게, 상기 제1 초점과 상기 제2 초점 간의 거리는 수 밀리미터 내지 수십 마이크론이다.
이롭게도, 상기 아크형 반사 수단의 곡률 반경을 선택함으로써 상기 제1 초점과 상기 제2 초점 간의 거리를 선택할 수 있다.
편리하게, 상기 레이저 빔의 초점 깊이는 높은 종횡비 미세 가공에 충분하다.
이롭게도, 웨이퍼 당 다이의 최대 수를 높이도록 다이싱 커프가 충분히 감소된다.
편리하게, 상기 레이저 가공 방법에서는 실리콘 웨이퍼들의 높은 종횡비 마이크로-비아 드릴링(higher aspect ration micro-via drilling)을 위해 배열된다.
이롭게도, 상기 레이저 가공 방법에서는 웨이퍼들을 스크라이브하도록 배열하여 상기 웨이퍼로부터 재료를 제거한다.
본 발명의 제4 관점에 따르면, 입사 편광 광학 빔 포커싱 방법이 제공되며, 상기 방법은 플레이트 편광 빔 스플리터 수단을 사용하여 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔을 형성하도록 상기 입사 편광 레이저 빔을 분할하는 단계; 아크형 반사 수단을 사용하여 상기 제2 레이저 빔에 상기 제1 레이저 빔과는 다른 수렴 또는 발산을 제공하도록 적어도 상기 제2 레이저 빔을 변형하는 단계; 포커싱 수단을 제공하는 단계; 및 상기 제1 레이저 빔을 상기 포커싱 수단의 광축 상의 제1 초점에 초점을 맞추고 상기 제2 레이저 빔을 상기 광축 상의 제2 초점에 초점을 맞추어, 상기 제1 초점과 상기 제2 초점 중 적어도 하나가 포커싱 수단의 초점에 있지 않도록, 상기 포커싱 수단을 사용하는 단계를 포함한다.
이롭게도, 상기 아크형 반사 수단은 볼록 렌즈 미러를 포함한다.
양호하게, 상기 입사 광학 빔을 분할하는 단계는 제1 편광 성분을 갖는 상기 제1 레이저 빔을 실질적으로 반사하고 제2 편광 성분을 갖는 상기 제2 레이저 빔을 실질적으로 투과시키는 편광 의존층을 사용하는 단계를 포함한다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 예를 들어 설명한다.
도 1은 종래 기술의 톱니형 날 다이싱과 레이저 다이싱에 있어서 가공 속도 대 웨이퍼 두께를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따라 단일의 광학 빔으로부터 2개의 초점을 발생하는 광학 성분에 대한 개략도.
도 3은 도 2의 광학 구조의 빔 스플리터의 개략도.
도 4는 도 2의 광학 구조와 일체화 되어 있는, 본 발명에 따른 장치의 광학적 구성요소의 개략도.
도 5(a) 내지 도 5(c)는 본 발명에서 유용한 다이싱 전략을 나타내는 웨이퍼에서 가공되는 다이싱 레인의 수직 단면도.
도 6은 본 발명에서 유용한 다이싱 레인의 순차 스캐닝의 스캐닝 방향을 나타내는 다이어그램.
도 7은 본 발명에서 유용한 스크라이빙-다이싱 공정을 나타내는 다이어그램.
도면에서 동일한 도면 부호는 동일한 부분을 나타낸다.
본 발명의 제1 관점에 따라 단일의 입사 광 빔으로부터 2개의 초점을 발생하는 장치가 도 2에 도시되어 있다. 직선으로, 곡선으로 또는 타원형으로 편광되고 시준되는 레이저 빔(21)이 편광 플레이트 빔 스플리터(22)의 제1 표면 상에 입사각 으로 입사한다. 도 3에 상세하게 도시된 바와 같이, 타원형으로 편광된 레이저 빔(21)은 제1 표면(221) 상에 입사각 θ으로 입사하고, 플레이트 빔 스플리터(22)는 상기 레이저 빔(21)을 반사된 제1 레이저 빔(24)과 투과된 제2 레이저 빔(25)으로 분할한다. 양호하게, 상기 제1 표면(221)은, 표면에서의 에너지 손실을 줄이기 위해, 도시되어 있지 않은 반(反)반사 코팅을 갖는다. 제2 표면(222)은, s 편광을 반사하여 상기 반사된 제1 레이저 빔(24)을 형성하고 p 편광을 투과하여 상기 투과된 제2 레이저 빔(25)을 형성하도록 s 타입 편광 코팅(223)을 갖는다. 상기 반사된 빔 및 상기 투과된 빔의 편광은 p 타입 편광 코팅이 사용되는 경우에는 반대로 된다는 것은 당연하다. 다시 도 2를 참조하면, 플레이트 빔 스플리터(22)를 통해 투과되는 제2 레이저 빔(25)은 반경 곡률 R을 갖는 볼록 렌즈 미러(23) 상에 입사하고, 빔 스플리터(22)를 통해 발산 제2 레이저 빔으로서 정반사성으로 재반사된다. 그러므로, 플레이트 빔 스플리터(22)와 볼록 렌즈 미러(23)의 결합으로부터의 출력은 발산각이 서로 다른 2개의 동일 선상의 레이저 빔(24, 25)이다. 이 2개의 레이저 빔은 간섭하여 간섭 프린지(interference fringes)를 형성할 수 있다. 도 2에 도시된 실시예에서, 입사 레이저 빔(21)이 시준되고, 그 시준된 레이저 빔(21)의 반사인, 상기 반사된 제1 레이저 빔(24) 역시 시준되는 반면, 제2 레이저 빔(25)은 발산각 다음과 같은 θ"를 갖는다.
θ" = D/R 단, D는 레이저 빔(21)의 직경이다.
플레이트 빔 스플리터(22)로부터 나타나는 제1 레이저 빔(24) 및 제2 레이저 빔(25)은 스캐닝 렌즈(26) 상에 실질적으로 수직으로 입사한다. 제1 레이저 빔(24) 및 제2 레이저 빔(25)은 텔레센트릭 및/또는 f-세타 스캐닝 렌즈(26)에 의해 제1 초점(27)과 제2 초점(28)에 각각 초점이 맞춰진다. 제1 초점(27)은 제2 초점(28)보다는 렌즈(26)에 더 가까이 있다. 제1 및 제2 초점(27, 28) 간의 거리는 볼록 렌즈 미러(23)의 반경 곡률 R의 함수이다. 그러므로, 초점들 간의 거리는 서로 다른 반경의 서로 다른 미러를 대체하면 변경가능하다. 예를 들어 반도체 웨이퍼를 다이싱하는데는 수십 밀리미터 내지 수십 마이크론의 거리가 적합하다. 제1 초점이 피가공물의 제1 표면 상에 도시되어 있고 제2 초점이 상기 제1 초점과 피가공물의 대향하는 제2 표면 사이에 도시되어 있지만 이것은 양호한 가공 방법에서 항상 그런 것은 아니다. 예를 들어, 제1 초점은 제1 표면으로부터 멀리 위치할 수도 있다. 제1 및 제2 레이저 빔 중 하나가 시준되면, 그 시준된 빔은 스캐닝 렌즈의 초점에 초점될 것이다. 그렇지 않으면, 어떠한 초점도 렌즈의 초점에 있지 않을 것이다.
제1 초점(27)의 스폿 사이즈 ω0first는 다음과 같이 표현될 수 있다.
ω0first = 2λf/D, (1)
단, f는 렌즈(26)의 유효 초점 거리이다.
편광에 의존하는 빔 스플리터에 대해 서술하였지만, 비록 효율성은 떨어지더라도 편광에 반드시 의존하지 않는, 다른 유형의 빔 스플리터, 예컨대 절반이 은으로 된 미러를 사용할 수 있음은 자명하다.
유사하게, 제2 레이저 빔의 발산을 변화시키는데 볼록 렌즈 미러를 사용하는 것에 대해 서술하였지만, 임의의 광학 성분, 또는 다른 광학 성분들, 예를 들어 렌 즈들 또는 오목 렌즈 미러들의 조합도 사용가능한데, 상기 렌즈들 또는 오목 렌즈 미러들의 조합은 다른 출현하는 빔과 관련해서 빔 스플리터로부터의 하나의 출현하는 빔의 수렴 또는 발산을 변화시키고, 그 두 빔 모두를 포커싱 렌즈나 시스템에 동일한 경로를 통해 복귀시킨다.
본 발명은 다른 유형의 반도체, 또는 다른 재료, 가공물, 기판 또는 웨이퍼를 다이싱하거나 가공하는데 동등하게 적합할 수 있지만, 도 4는 본 발명의 제1 관점의 포커싱 장치를 사용해서 실리콘 웨이퍼 다이싱을 위한 2 초점 레이저 절단용 광학 시스템을 전체적으로 도시한다. 레이저 소스(41)는 펄스식 레이저 빔(21)을 발생한다. 통상적으로 레이저는 나노초, 피코초 또는 펨토초 펄스를 생성한다. 본 발명의 일실시예에서 레이저 빔은 7 내지 15 W 범위의 평균 전력, 50~100 kHz의 반복률 및 수십 나노초 범위의 펄스폭을 적절하게 갖는다. 레이저 소스(41)로부터 방출되는 레이저 빔(21)은 선형으로 편광된다. 레이저 빔 편광을 필요에 따라 타원형으로 또는 원형으로 변환시키기 위해, 웨이브플레이트를 이중 포커싱 광학 장치 앞에 위치시킬 수 있다. 레이저 빔(21)은 도 2에 도시된 바와 같이 레이저 빔(21)에 경사졍 있는 제1 플레인 미러(42)에 의해 빔 스플리팅 광학(22, 23)으로 향하도록 되어 있어 레이저 빔(21)은 입사각 θ로 플레이트 빔 스플리터(22)에 입사한다.
서로 다른 발산을 갖는 빔 스플리터(22, 23)로부터 나오는 제1 및 제2 레이저 빔(24, 25)은, 제1 및 제2 레이저 빔(24, 25)을 한 쌍의 검류계 미러(44)로 반사시키는 제2 경사진 플레인 미러(43)에 입사한다. 상기 검류계 미러(44)는 스캐닝 렌즈(26)의 상류에 광학적으로 위치하여 제1 및 제2 레이저 빔(24, 25)의 고속의 빔 스캐닝을 상기 제1 및 제2 레이저 빔에 실질적으로 수직인 웨이퍼(45) 상에 제공한다. 스캐닝 렌즈(26)는 양호하게 텔레센트릭 및/또는 f-세타이다. 웨이퍼는 예를 들어 실리콘, 금속, 또는 비금속이 될 수 있다. 웨이퍼(45)는 다이싱 테이프 및 테이프 링(48) 상에 장착된다. 다이싱 동안 레이저 빔은 웨이퍼를 절단하지만 다이싱 테이프는 절단하지 않으며 절단하더라도 약간만 절단한다.
플레인 미러(42, 43)는 단지 콤팩트 레이저 가공 시스템을 제공하도록 적용된다. 플레인 미러(42, 43)는 본 발며의 애플리케이션의 요건에 따라 다른 방식으로 배열될 수도 있다. 그것들 중 어느 하나 또는 모두를 애플리케이션에 따라 배치할 수 있다. 대안으로, 추가의 미러를 필요에 따라 가공 시스템에 추가할 수 있다.
웨이퍼(45)는 웨이퍼(45)를 가공 프로세스 동안 지지하는 XY 변환 스테이지(46) 상에 장착되며, 이에 의해 웨이퍼(45)는 다이싱 동안 그리고 스캐닝 렌즈의 시야에 의해 정의된 영역의 레이저 다이싱 후 제1 및 제2 레이저 빔(24, 25)과 관련해서 변환된다.
CCD 카메라(47)는 빔 스플리터(22, 23)로부터 출현하는 제1 및 제2 레이저 빔(24, 25)의 축 상에 위치하며, 상기 빔 스플리터는 제2 플레인 미러(43)의 하류에 위치하고, 상기 제2 미러는 부분적으로 반사성이고 부분적으로 투과성이다. 상기 카메라는 상기 제1 및 제2 레이저 빔(24, 25) 간의 간섭에 의해 형성된 ㅍ린지의 이미지를 포착한다. 이 이미지를 사용하여 제1 및 제2 초점을 정렬시킴으로써 상기 제1 및 제2 초점이 모두 스캐닝 렌즈(26)의 광축 상에 위치하게 된다. 즉, 2개의 레이저 빔 및 초점을, 오목 렌즈 미러를 회전시키고 부분적으로 반사하는 미 러(43)를 통과하는 광을 CCD 카메라로 관찰함으로써 시스템의 광축 상에 정렬시킨다. 상기 부분적 반사성 미러(43)에 의해 투과된 광은 상기 제1 및 제2 레이저 빔의 간선에 의해 야기되는 프린지 패턴을 형성한다. 상기 빔들이 정렬되면 동심원의 링 패턴이 생성되고 상기 빔들이 오정렬되면 불규칙적인 프린지 패턴이 생성된다. 상기 2개의 초점의 오정렬로 인해 절단 속도가 크게 떨어진다.
다이싱 프로세스 동안, 제1 초점(27)은 웨이퍼(45)의 상부 표면 상에 위치하고 제2 초점(28)은 웨이퍼 재료의 벌크 내측에 위치하되 도 2에 도시된 바와 같이 웨이퍼의 하부 표면에 가까이 위치한다.
웨이퍼 다이싱을 위한 절단 전략을 사용한다. 고속의 절단 속도 및 우수한 품질을 달성하기 위해 레이저 빔(24, 25)이 복수의 사이클 동안 다이싱 레인을 따라 고속으로 웨이퍼를 스캐닝한다. 적절한 스캐닝 속도의 범위는 수백 mm/초 내지 수천 mm/초이다. 절단 전략의 예를 도 5에 도시한다. 높은 스캐닝 속도에서는 소량의 실리콘 재료를 다이싱 레인(51)으로부터 제거하여 도 5a에 도시된 바와 같이 다이싱 레인(51)을 따라 얕은 채널을 형성한다. 다이싱 레인(51)을 따라 더 절단함으로써, 도 5b 및 도 5c에 도시된 바와 같이 층(53, 54, 55)에 의해 웨이퍼(52)로부터 추가의 실리콘이 제거된다. 절단하는데 필요한 반복 스캐닝의 주기를 n 이라 하고, 스캐닝 속도 vscaning를 사용하면, 다이싱 프로세스의 가공 속도 vmachining는 다음 식으로부터 구해진다.
L/vmachining = nL/vscanning + (n-1)T
단 L은 다이싱 레인의 길이이고, T는 각 스캐닝 사이클의 종료에서의 스캐닝 미러의 지연 시간을 나타낸다. 그러므로, 최대 가공 속도를 달성하기 위해서는 T를 최소값으로 줄여야 한다. 각 사이클의 스캐닝 방향은 이전의 스캐닝 사이클의 종료점이 다음 사이클의 시작점이 되는 식으로 배열된다. 도 6에 도시된 바와 같이, A 및 B가 다이싱 레인의 2개의 대향하는 끝부분을 나타낼 때 레이저 빔(24, 25)이 제1 주기(61)에서 A로부터 B로 주사하면, 레이저 빔(24, 25)는 제2 주기(62)에서 B로부터 A로 주사하며, 계속 이런 식으로 반복된다. 스캐닝 속도 및 사이클의 수는 최고의 가공 속도를 달성하기 위한 실험에 의해 최적화된다.
웨이퍼 다이싱을 위한 다른 절단 전략을 2 스텝을 포함한다. 먼저, 레이저 빔(24, 25)은 일단 저속 vlowspeed로 다이싱 레인을 주사하여 웨이퍼의 벌크를 절단한다. 적절한 스캐닝 속도의 범위는 웨이퍼의 두께에 의존하여 수 mm/초 내지 수십 mm/초이다. 이러한 속도에서는, 주조된 또는 증발된 재료가 다이싱 레인 내에서 가공된 그루브(groove)로부터 완전하게 벗어날 수 없다. 대량의 주조된 또는 증발된 재료가 상기 그루브 내에서 다시 증착된다. 다이싱 레인을 따라 깨끗한 절단을 달성하기 위해, 레이저 빔은 전술한 다이싱 전략에 따라 웨이퍼에 대해 n 사이클 동안 주사한다. 이 스캐닝 속도와 사이클의 수는 다시 최고의 가공 속도를 달성하기 위한 실험에 의해 다시 최적화된다. 이 절단 전략에서, 전체적인 가공 속도는 다음의 식에 의해 결정된다.
L/vmachining = L/vlowspeed + nL/vscanning + nT
본 발명을 반도체 웨이퍼의 다이싱에 적용하는 것에 따라 원리적으로 서술하였지만, 본 발명은 다른 애플리케이션을 갖는다. 예를 들면, 레이저 빔의 초점 깊이는 높은 종횡비의 미세 가공으로 확장될 수 있다. 유사하게, 본 발명은 예를 들어 실리콘 웨이퍼의 높은 종횡비 마이크로-비아 드릴링을 위해 사용될 수 있다.
다이싱 애플리케이션에서, 본 발명의 2개의 초점을 사용하면 감소된 커프 폭을 다이 간에 사용할 수 있다. 이것은 증가된 다이 수를 소정 크기의 웨이퍼에 수용할 수 있음을 의미한다.
본 발명은 또한 저유전체 상수(low-K) 재료를 스크라이빙하는데 사용될 수 있다.
가공될 웨이퍼 또는 가공물이 집적회로 칩 패키지, 멀티-모듈 또는 고밀도 상호접속 회로 보드와 같은 다층 전자 장치를 포함하면, 높은 파워의 레이저 빔에 대한 직접적인 노출로 인해 다층 가공물의 층들에 손상을 입힐 수도 있는데, 왜냐하면 이러한 층들은 매우 얇기 때문이다. 예를 들어, 표준 금속 성분 층은 통상적으로 5㎛의 두께를 가지며, 표준 유기 유전체 층은 통상적으로 30㎛의 두께를 갖는다. 고 파워 레이저 빔에 의해 다이싱된 다층 웨이퍼에 손상을 입히면, 스크라이빙 다이싱의 프로세스를 적용하여 그 다층 웨이퍼의 상부 상의 층들에 대한 손상을 제거한다. 다이싱 이전에, 웨이퍼는 레이저 빔(24, 25)에 의해 스크라이빙되어 도 6에 도시된 바와 같이 다이싱 레인(72)의 양 측면에 스크라이빙 라인(71)을 형성한다. 스크라이빙 가공 속도는 다이싱을 하는데 사용되는 속도보다 빠르다. 그러한 높은 가공 속도에서는 실리콘 웨이퍼의 상부의 얇은 층들이 그 가장자리에 어떠한 손상도 없이 특이화(singulate)된다. 전술한 바와 같은 다이싱 프로세스를 사용하여 이러한 얇은 표면층들 아래에 있는 실리콘 웨이퍼의 남아 있는 부분들을 분리한다.
가스 또는 에어 어시스트는 다이싱 속도를 더 향상시키고, 파편을 감소시키며 다이의 강도를 강화시키는 것으로 밝혀졌다. 아르곤, SF6, CF4, HFC, 헬륨 또는 클로로플루오르카본 또는 할로카본 가스 중 하나와 같은 가스를 웨이퍼 표면에 적용하여 다이싱 속도와 다이싱 품질을 더욱 향상시킨다.
피가공물은 가공 전에 보호성 희생 코팅으로 코팅되어 가공 동안 생기는 파편으로부터 표면을 보호할 수 있다. 상기 희생 코팅은 그러한 파편의 제거를 촉진하기 위해 가공 후 제거된다.
본 발명을 단일의 입사 빔을 갖는 빔 스플리터에 사용하는 것에 대해 서술하였지만, 복수의 초점을 생성함으로써 피가공물 상에 입사하는 조합된 빔들의 초점 깊이를 효과적으로 증가시키기 위해 서로 다른 수렴 또는 발산을 갖는 복수의 독립적인 레이저 빔을 사용하여도 동일한 이점이 달성될 수 있음은 자명하다.
본 발명은 이하에 열거하는 이점들 중 적어도 일부를 제공한다.
1. 단일 초점을 사용하여 절단되는데 곤란한 두꺼운 기판을 절단할 수 있다.
초점이 맞춰진 스폿의 초점 깊이는 최대 두께를 제한하고 단일 초점의 레이저 빔은 절단 가능하다. 추가의 초점을 도입하면 가공 스폿의 초점 깊이를 스크레칭하여도 마찬가지이므로 다이싱 깊이를 높일 수 있다.
2. 절단 속도의 증가
웨이퍼의 상부 표면이 아닌 웨이퍼의 벌크 내측에 초점이 깊게 맞춰지는 경우 절단 효율성을 높일 수 있음이 밝혀졌다. 그렇지만, 레이저 빔이 두꺼운 웨이퍼의 벌크 상에 깊게 초점이 맞춰지면, 상부 표면 상에 입사하는 레이저 에너지는 절단을 시작하기 위한 절단 임계치를 극복하는데 충분하지 못할 수도 있다. 2개의 초점을 갖는 절단은 하나의 레이저 빔이 웨이퍼의 벌크에 깊게 초점이 맞춰질 수 있고 다른 빔은 웨이퍼의 상부 표면 상에 초점이 맞춰지므로, 절단 프로세스는 어려움없이 시작될 수 있다. 이 방법으로, 절단 속도는 증가한다. 2개의 초점의 높은 절단 속도에 대해서는 2중 레이저 절단에 의해 생성되는 고도의 플럼 역학(high dynamics of plumes)에 의해 더 설명할 수 있으며, 이에 대해서는 위타나크치("High ionised carbon plasma gneration by dual-laser ablation for diamond-like carbon film growth", Mat, Res. Soc. Sym,p, Vol.617, J3.6.1-J3.6.6, 2000)에 의해 연구되었다. 위타나크치의 연구에 의하면, 2중의 레이저 절단은 2개의 플럼을 생성하고 단일의 초점 레이저 절단은 하나의 플럼을 생성한다. 게다가, 2중의 레이저 절단은 단일의 초점 레이저 절단된 플럼의 이온화 콘텐츠에 비해 플럼의 이온화 컨텐츠를 적어도 5배만큰 증가시킨다. 추가적인 플럼 존재 및 플럼 내의 이온화 콘텐츠의 높은 밀도의 결과는 더 많은 재료가 동시에 증발된다는 것이고, 환언하면, 재료를 더욱 빨리 제거한다는 것이다. 위타나크치의 연구로부터, 2중의 초점 절단의 절단 속도는 종래의 단일의 초점 절단의 속도보다 수배 빠르다는 것을 예상할 수 있다. 절단 속도는 2중 초점 절단으로 수배만큼 빨라진다는 것이 밝혀졌다. 그 요인은 웨이퍼의 재료 및 두께 그리고 레이저 파워에 의존한다.
3. 파편 감소
레이저 연마는 열적 용융 및 이온화의 효과를 조합한 것이다. 레이저 연마를 시작할 때, 연마 처리 공정의 대부분은 용융 공정이 되며, 기계 가공 스폿으로부터 방출되는 용융된 재료를 생성하여 재침적시킨다. 레이저 빔으로부터 생기는 열 에너지는 기계 가공 스폿에서의 온도를 증가시킨다. 미리 결정된 온도에 도달하면, 연마 처리 공정의 대부분은 이온화 처리 공정이 된다. 재료가 이온화되면, 대형의 반점성 클러스터가 생기지 않기 때문에, 파편이 덜 생기게 된다. 듀얼(이중) 레이저 연마는 단일 레이저 연마에 비해 이온화 처리 공정이 지배적이기 때문에, 이중-초점 연마(double-focal-point ablation)를 이용하여 더 깨끗한 마무리를 얻게 된다. 이중 플럼(dual plumes)과 이 플럼에 고밀도의 이온이 제공되는 것에 추가하여, 이온의 운동 에너지가, 위타나크치(Witanachchi)의 실험에 의하면, 듀얼 레이저 연마 처리 공정에서 계수 6만큼 증가하게 된다. 운동 에너지가 증가하면, 기계 가공 스폿으로부터 빠져나가는 이온의 속도가 더 빨라지게 되며, 이에 의하여 파편이 침적이 감소하게 된다.
4. 치핑/크래킹의 감소
치핑(chipping)과 크래킹(cracking)은 부서지기 쉬운 재료, 예컨대 반도체 및 일부 투명 재료를 연마하기 위한 레이저 빔이 이용될 때 발생한다. 치핑 및 크래킹은 레이저 연마 공정 동안, 가열 효과에 의해 생기는 충격파에 의해 주로 생긴다. 이중 초점 연마는 단일 초점 연마에 비해, 용융 공정보다는 이온화 공정이 지배적이기 때문에, 이중 초점 연마를 이용하여 치핑/크래킹을 더 감소시킬 수 있다.
5. 종횡비를 높일 수 있음
앞서 언급한 바와 같이, 이중 초점에 의해 기계 가공용 레이저 스폿의 초점 깊이가 증가한다. 따라서, 이중 초점 연마를 이용하여, 반도체 웨이퍼에서의 마이크로 비아(micro-vias) 등의 가공 처리된 채널 또는 개구의 종횡비를 높일 수 있다.
6. 감소된 커프(kerf) 폭
동일한 시스템 설정치에서, 이중-초점-포인트 연마(double-focal-point ablation)에 의해 발생된 커프 폭은 단일-초점-포인트 연마에 의해 발생된 폭보다 더 작게 되는 것으로 판명되었다. 이러한 특징은 더 많은 수의 다이가 소정 반도체 웨이퍼 상에 사용될 수도 있기 때문에 제조비 측면에서 이점을 제공한다는 장점이 있다.
7. 임의의 윤곽으로 절단하는 성능
기계적인 다이싱 툴과는 달리, 레이저 툴은 어떠한 윤곽도 절단할 수 있다는 장점을 가지며, 직선 절단으로 제한되지 않는다.
8. 스캐닝
전술한 바와 같이, 단일 레이저 소스로부터의 2개의 초점 포인트를 이용한 레이저 가공은 이중-초점 렌즈를 이용하여 단일 레이저 소스로부터 2개의 초점 포인트가 발생되는 후막의 금속 시트를 가공하기 위한 것으로 알려져 있다. 이중-초점 렌즈는 가공 처리량 및 품질을 향상시키지만, 렌즈의 수명이 단축되고 비용이 상승된다는 제한을 갖는다. 더 중요한 측면으로, 특히 실리콘 웨이퍼 처리의 경 우, 이 기술의 주된 단점은 공지의 이중 초점 렌즈가 접철식이 아니어서, 주사 동안에는 렌즈의 시야각의 정방형 영역에 걸쳐 균일한 레이저 빔이 획득될 수 없기 때문에, 검류계 미러를 이용하여 가공되는 작업편을 가로질러 고속으로 주사될 수 없고 변환 테이블을 이용하여 상대적으로 저속으로만 주사될 수 있다는 점이다. 이것은 반도체 웨이퍼 다이싱을 위한 공지의 다중-초점 기술에 심각한 처리량 한계를 갖게 한다. 더욱이, 이중 초점 렌즈는 반도체 웨이퍼 처리를 위해 요구된 2개의 초점 간의 마이크로미터 범위의 분리를 제공하지 못한다. 더욱이, 본 발명은 특수한 광학 소자를 제조할 필요없이도 표준 광학 소자를 이용한다는 점에서 비용적인 측면의 장점을 갖는다.
따라서, 이상의 설명을 요약하면, 본 발명은, 단일 레이저 빔으로부터 생성된 2개의 초점을 이용하여, 예컨대 실리콘 웨이퍼 상에 마이크로미터 범위로 분리된 하나 이상의 초점을 생성함으로써 연마 속도를 향상시키는 레이저 연마 기술을 제공한다. 본 발명의 장점은 높은 어르레이션 레이트와, 종래의 레이저 연마 공정에 의해 용이하게 달성되는 것보다 더 두꺼운 웨이퍼를 절단하는 성능을 포함한다. 추가의 장점으로는 클리핑의 제거, 파편의 감소, 커프 폭의 감소, 및 임의의 윤곽으로의 절단하는 성능이 있다. 본 발명은 종래의 톱니형 절단 공정(saw-dicing process), 사전 절단 공정, 사후 절단 공정을 변경하지 않고서도 이용될 수 있다.

Claims (43)

  1. 레이저 가공 장치에 있어서,
    제1 레이저 빔(24)과 제2 레이저 빔(25)을 형성하도록 입사 편광 레이저 빔(21)을 분할하는 플레이트 편광 빔 스플리터 수단(22);
    상기 제1 레이저 빔에 상기 제2 레이저 빔과는 다른 수렴 또는 발산을 제공하는 아크형 반사 수단을 포함하는 광학 빔 변형 수단;
    상기 제1 레이저 빔을 광축 상의 제1 초점(27)에 초점을 맞추고 상기 제2 레이저 빔을 상기 광축 상의 제2 초점(28)에 초점을 맞추어, 상기 제1 초점과 상기 제2 초점 중 적어도 하나가 포커싱 수단(26)의 초점에 있지 않도록 하는, 포커싱 수단(26); 및
    피가공물을 가공하기 위해 상기 제1 레이저 빔(24)과 상기 제2 레이저 빔(25)을 상기 피가공물(45)에 스캐닝하는 검류계 수단(44)
    을 포함하는 레이저 가공 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 아크형 반사 수단은 볼록 렌즈 미러를 포함하는 레이저 가공 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 아크형 반사 수단의 곡률 반경을 선택함으로써 상기 제1 초점과 상기 제2 초점 간의 거리를 선택할 수 있는 레이저 가공 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 초점과 상기 제2 초점 간의 거리는 수 밀리미터 내지 수십 마이크론인 레이저 가공 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 입사 편광 레이저 빔(21)을 발생하는 레이저 빔 발생 수단(41)을 더 포함하는 레이저 가공 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 플레이트 편광 빔 스플리터 수단은 제1 편광 성분을 갖는 상기 제1 레이저 빔(24)을 실질적으로 반사하고 제2 편광 성분을 갖는 상기 제2 레이저 빔(25)을 실질적으로 투과시키는 편광 의존층(223)을 포함하는 레이저 가공 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 입사 편광 레이저 빔은 실질적으로 시준되는 레이저 가공 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 레이저 빔은 실질적으로 시준되고 상기 제2 레이저 빔은 상기 광학 빔 변형 수단에 의한 변형 후 발산하는 레이저 가공 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 입사 편광 레이저 빔은 펄스식인 레이저 가공 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 레이저 빔(24) 및 상기 제2 레이저 빔(25)과 관련해서 상기 피가공물(45)을 이동시키는 변환표 수단(46)을 더 포함하는 레이저 가공 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔은 간섭하여 간섭 프린지(interference fringes)를 형성하며,
    상기 제1 초점(27) 및 상기 제2 초점(28)을 상기 검류계 수단과 연관된 스캐닝 렌즈(26)의 광축 상에 정렬시키도록 상기 간섭 프린지의 이미지를 사용하는 촬상 수단(47) 및 관련 제어 수단을 더 포함하는 레이저 가공 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    피가물의 가공 동안 입사 레이저 빔 파워, 펄스 반복률 및 검류계 스캐닝 속도 중 적어도 하나를 제어하는 스캐닝 전략 제어 수단을 더 포함하는 레이저 가공 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    가공 속도를 높이는 것, 가공 파편의 제거를 향상시키는 것, 그리고 가공된 피가공물의 강도를 강화시키는 것 중 적어도 한 가지를 행하는 가스 어시스트 수단을 더 포함하는 레이저 가공 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    레이저 가공 시에 생기는 파편으로부터 피가공물의 표면을 보호하고 레이저 가공 후 피가공물의 표면에서 파편을 용이하게 제거하기 위해, 레이저 가공 전에 보호성 희생 코팅을 피가공물의 표면에 적용하는 코팅 수단을 더 포함하는 레이저 가공 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    레이저 가공 후 상기 보호성 희생 코팅을 제겅하는 코팅 제거 수단을 더 포함하는 레이저 가공 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    실리콘 웨이퍼들을 다이싱하도록 배열되는 레이저 가공 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 빔의 유효 초점 깊이가 증가되는 레이저 가공 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    다이싱 커프 깊이(dicing kerf width)를 감소시키도록 배열되어 웨이퍼 당 다이의 최대 수를 증가시키는 레이저 가공 장치.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 빔의 유효 초점 깊이는 비아의 증가된 종횡비 미세 가공 및 증가된 처리량에 따라 증가되는 레이저 가공 장치.
  20. 제1항에 있어서,
    웨이퍼들을 스크라이브하도록 배열하여 재료를 제거하는 레이저 가공 장치.
  21. 피가공물(45)을 레이저 가공하는 방법에 있어서,
    a. 플레이트 편광 빔 스플리터 수단(22)을 사용하여 제1 레이저 빔(24)과 제2 레이저 빔(25)을 형성하도록 입사 편광 레이저 빔(21)을 분할하는 단계;
    b. 아크형 반사 수단(23)을 사용하여 상기 제2 레이저 빔에 상기 제1 레이저 빔과는 다른 수렴 또는 발산을 제공하도록 적어도 상기 제2 레이저 빔을 변형하는 단계;
    c. 포커싱 수단(26)을 제공하는 단계;
    d. 상기 제1 레이저 빔을 상기 포커싱 수단의 광축 상의 제1 초점(27)에 초점을 맞추고 상기 제2 레이저 빔을 상기 광축 상의 제2 초점(28)에 초점을 맞추어, 상기 제1 초점과 상기 제2 초점 중 적어도 하나가 포커싱 수단(26)의 초점에 있지 않도록, 상기 포커싱 수단(26)을 사용하는 단계; 및
    e. 상기 피가공물(45)을 가공하기 위해 상기 제1 레이저 빔(24)과 상기 제2 레이저 빔(25)을 상기 피가공물에 스캐닝하도록 검류계 수단(44)을 사용하는 단계
    를 포함하는 레이저 가공 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제1 레이저 빔(24) 및 상기 제2 레이저 빔(25)의 간섭에 의해 형성된 간섭 프린지의 이미지를 사용하는 촬상 수단(47) 및 관련 제어 수단을 사용하여, 상기 제1 초점 및 상기 제2 초점을 상기 검류계 수단(44)과 연관된 스캐닝 렌즈(26)의 광축 상에 정렬시키는 단계를 더 포함하는 레이저 가공 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    피가물의 가공 동안 입사 레이저 빔 파워, 펄스 반복률 및 검류계 스캐닝 속도 중 적어도 하나를 제어하는 단계를 더 포함하는 레이저 가공 방법.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 아크형 반사 수단(23)은 볼록 렌즈 미러를 포함하는 레이저 가공 방법.
  25. 제21항에 있어서,
    상기 입사 레이저 빔을 분할하는 단계는 제1 편광 성분을 갖는 상기 제1 레이저 빔(24)을 실질적으로 반사하고 제2 편광 성분을 갖는 상기 제2 레이저 빔(25)을 실질적으로 투과시키는 편광 의존층(223)을 사용하는 단계를 포함하는 레이저 가공 방법.
  26. 제21항에 있어서,
    변환표 수단(46)을 이용해서 상기 제1 레이저 빔(24) 및 상기 제2 레이저 빔(25)과 관련해서 피가공물(45)을 이동시키는 단계를 더 포함하는 레이저 가공 방법.
  27. 제21항에 있어서,
    가공 속도를 높이는 것, 가공 파편의 제거를 향상시키는 것, 그리고 가공된 피가공물의 강도를 강화시키는 것 중 적어도 한 가지를 위해 가스 어시스트 수단을 제공하는 단계를 더 포함하는 레이저 가공 방법.
  28. 제21항에 있어서,
    레이전 가공 전에 보호성 희생 코팅을 피가공물의 표면에 적용하는 단계를 더 포함하는 레이저 가공 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    레이저 가공 후 상기 보호성 희생 코팅을 제거하는 단계를 더 포함하는 레이저 가공 방법.
  30. 제21항에 있어서,
    실리콘 웨이퍼들을 다이싱하도록 배열되는 레이저 가공 방법.
  31. 제21항에 있어서,
    상기 제1 초점(27)과 상기 제2 초점(28) 간의 거리는 수 밀리미터 내지 수십 마이크론인 레이저 가공 방법.
  32. 제21항에 있어서,
    상기 아크형 반사 수단(23)의 곡률 반경을 선택함으로써 상기 제1 초점과 상기 제2 초점 간의 거리를 선택할 수 있는 레이저 가공 방법.
  33. 삭제
  34. 제30항에 있어서,
    웨이퍼 당 다이의 최대 수를 높이도록 다이싱 커프가 충분히 감소되는 레이저 가공 방법.
  35. 삭제
  36. 제21항에 있어서,
    웨이퍼들을 스크라이브하도록 배열하여 상기 웨이퍼로부터 재료를 제거하는 레이저 가공 방법.
  37. 삭제
  38. 삭제
  39. 삭제
  40. 삭제
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  42. 삭제
  43. 삭제
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