KR101172028B1 - 기판 절단 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 절단 방법에 관한 것으로, 절단하고자 하는 기판의 패턴에 따라 절단패턴이 형성된 제 1박판을 준비하는 단계, 준비된 상기 제 1박판을 기판의 절단면과 접하도록 위치시키는 단계, 상기 제 1박판이 위치된 기판의 반대면으로 제 1박판과 자력으로 압착될 수 있도록 제 2박판을 위치시키는 단계, 상기 제 1박판의 절단패턴을 따라 레이저를 이용하여 기판을 절단하는 단계 및 절단 후 제 1박판과 제 2박판을 제거하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 구성되는 본 발명은 기판의 절단과정에서 발생하는 입자와 파편이 기판의 표면에 부착되는 것을 방지한다.

Description

기판 절단 방법{SUBSTRATE SEPARATION METHOD}
본 발명은 기판 절단 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 레이저를 이용한 기판의 절단 과정에서 발생하는 기판의 입자나 파편이 기판의 표면에 부착하는 것을 방지하는 기판 절단 방법에 관한 것이다.
글라스(glass), 실리콘(silicon), 세라믹(ceramic) 등의 취성기판을 절단하여 분리시키는데 사용되는 방법으로서는, 스크라이빙(scirbing), 블레이드 다이싱(blade dicing), 레이저 절단 등의 절단 방법이 사용되고 있다. 이중에서 스크라이빙과 블레이드 다이싱 방법은 기계적인 절단 방법이고, 레이저 절단의 경우 레이저를 이용한 비접촉식 절단 방법이다.
일반적인 레이저 절단 방법으로, 레이저 드릴링(drilling) 또는 레이저 어블레이션(ablation) 공정을 이용한다. 레이저 드릴링의 경우에는 용융된 또는 증발된 실리콘 입자가 기판의 표면에 부착하는 문제점이 발생하지만, 대한민국 특허 10-2006-0103733 (극초단파 레이저를 이용한 기판의 절단 장치 및 방법)에 기술된 바와 같이 엑사이머(excimer) 레이저나 펨토초(femto second) 레이저를 사용하는 어블레이션 공정은 기판의 재료를 물리적으로 증발시키기 때문에 공정중에 발생하는 입자의 양을 최소화 할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 레이저를 이용한 기판 절단방법의 예를 나타낸 개략도로서, 레이저 발진기(100)로부터 발진한 레이저 빔(110)을 기판(120)의 표면에 조사하면 기판의 재질이 증발하여 홈(130)이 형성되고, 레이저 빔의 출력을 증가시키면 기판의 홈(130)은 기판 두께를 관통하여 기판을 절단하게 된다. 이와 같은 기판의 절단 과정에서 기판의 재질이 증발되면서 미세한 입자(140)가 발생하고, 이와 같이 증발된 입자는 기판의 표면에 부착(150)하여 절단 품질을 저하시킨다.
이러한 문제점을 해소하기 위해 레이저 가공 시 증발하는 입자가 기판의 표면에 부착하는 것을 방지하기 위하여 대한민국 공개특허 제2006-0099435호(발명의 명칭 : 반도체장치의 제조방법)에서는 기판 표면에 보호막을 코팅한 상태에서 기판을 절단하는 방법을 사용하고 있다.
하지만, 보호막을 사용하는 경우에는 절단 공정에서 발생하는 기판의 파편이 기판의 표면에 부착하는 것을 방지할 수 있지만, 공정이 복잡하고 생산성이 감소하는 단점이 있다.
레이저를 이용한 기판을 절단하는 다른 방법으로 기판을 제거하여 절단하지 않고 기판 내부에 변형층을 형성하거나 인장 잔류응력을 발생시켜 기판을 절단하기 때문에 절단 과정에서 파편이나 입자의 발생을 최소화 시킬 수 있는 장점이 있다.
기존의 레이저를 이용한 절단 공정에서는 대부분 기판을 그대로 올려놓고 절단장비를 통해 절단하기 때문에 기판의 표면에 부착하는 입자나 파편을 방지하는 기술이 필요하다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 레이저를 이용한 기판의 절단 공정에서 발생되는 입자나 파편 등의 부산물이 기판의 표면에 부착하는 문제점을 해결하고 효과적으로 기판을 절단할 수 있는 절단 방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 절단하고자 하는 기판의 패턴에 따라 절단패턴이 형성된 제 1박판을 준비하는 단계, 준비된 상기 제 1박판을 기판의 절단면과 접하도록 위치시키는 단계, 상기 제 1박판이 위치된 기판의 반대면으로 제 1박판과 자력으로 압착될 수 있도록 제 2박판을 위치시키는 단계, 상기 제 1박판의 절단패턴홈을 따라 레이저를 이용하여 기판을 절단하는 단계 및 절단 후 제 1박판과 제 2박판을 제거하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1박판은 강자성(ferromagentic) 재질로 구성되며, 상기 제 2박판은 자석(magnet)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 절단단계는, 레이저를 이용하여 연속 절단하거나, 소정간격을 두고 절단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 절단단계는, 기판의 두께를 관통 절단하거나, 소정깊이만 홈을 가공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 절단단계는, 소정깊이만 홈 가공 시 기판 두께의 1/2 이내의 깊이로 홈을 가공하고, 상기 기판에 기계적 압력을 가하여 절단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기판은, 웨이퍼(wafer) 기판인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 절단 단계 후에는, 상기 제 1박판과 제 2판을 분리하기 전 세정수나 가스로 세척하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 절단단계는, 엑사이머 레이저나 펨토초 레이저를 포함하는 극초단파 레이저를 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 절단단계는, 상기 기판을 사각형으로 절단 시 사각형의 꼭지점에 해당하는 위치를 십자 형태로 절단홈을 형성시키는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성되는 본 발명은 상부 박판의 패턴을 따라 레이저를 조사함으로서 기판을 절단하기 때문에, 기판의 절단과 세정 과정에서 발생하는 파편이나 입자가 기판의 표면에 부착하는 것을 방지하는 효과가 있다.
또한, 패턴이 형성된 상부 박판은 재사용이 가능하고, 레이저 빔의 경로가 절단선을 이탈하는 경우에 패턴 박판에 의해 레이저가 반사되므로 기판을 보호하는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 레이저를 이용한 기판 절단방법의 예를 나타낸 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 기판 절단 방법의 구성을 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 레이저를 이용한 기판의 절단방법을 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 기판 절단 방법의 절단된 상태를 나타낸 예를 도시한 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 기판 절단 방법을 통해 기판의 절단 형태를 나타낸 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 다른 실시예로 기판 절단 방법을 통해 절단된 기판을 나타낸 사시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 기판 절단 방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 기판 절단 방법은, 절단하고자 하는 기판의 패턴에 따라 절단패턴이 형성된 제 1박판을 준비하는 단계, 준비된 상기 제 1박판을 기판의 절단면과 접하도록 위치시키는 단계, 상기 제 1박판이 위치된 기판의 반대면으로 제 1박판과 자력으로 압착될 수 있도록 제 2박판을 위치시키는 단계, 상기 제 1박판의 절단패턴을 따라 레이저를 이용하여 기판을 절단하는 단계 및 절단 후 제 1박판과 제 2박판을 제거하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 기판 절단 방법의 구성을 나타낸 사시도로써, 기판(200)의 상부에는 절단선에 해당하는 절단패턴(210)이 가공된 제 1박판(220)이 위치하고, 상기 기판(200)의 하부에는 제 2박판(230)이 위치시키게 된다. 상기 제 2박판(230)의 자성에 의해 상기 제 1박판(220)은 기판의 상부에 밀착하게 되고, 제 1박판의 밀착력을 증가시키기 위하여 박판의 재질로 강(steel)이나 니켈과 같은 강자성(ferromagentic) 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명에 따른 레이저를 이용한 기판의 절단방법을 나타낸 단면도이다. 앞서 설명한 바와 같이 기판(200)의 양면으로 제 1박판과 제 2박판이 압착된 상태에서 기판에 레이저를 절단패턴(210)에 따라 조사하여 기판을 절단한다. 제 1박판에 가공된 절단패턴은 박판의 두께 방향으로 관통한 형상으로, 이를 따라 레이저 빔은 조사하여 상기 기판(220)을 절단한다.
본 발명에서는 패턴 박판을 사용하기 때문에 사용하는 레이저의 종류와 무관하지만, 증발량이 작은 엑사이머 레이저나 펨토초 레이저를 포함한 극초단파 레이저를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 제 2박판은 영구자석 또는 전자석을 사용할 수 있다.
따라서 제 1박판을(220)을 기판(200)에 정렬하고, 제 2박판(230)을 이용하여 기판의 하부면에 밀착시키고, 상기 제 1박판의 절단패턴(210)을 따라 레이저 빔(300)을 조사하여 기판의 표면에 절단홈(310)을 가공한다. 레이저 조사 시 발생하는 발생입자(320)는 제 1박판(220)의 표면에 부착되므로 입자가 기판의 표면에 부착하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 레이저 빔의 경로가 절단선을 이탈하는 경우에 패턴 박판에 의해 레이저가 반사되므로 기판의 손상을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 기판 절단 방법의 절단된 상태를 나타낸 예를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 기판의 절단홈의 형상을 나타낸 단면도로서, 도 4의 (a)에 보인 바와 같이 기판(200)의 절단홈(310)은 기판의 두께 방향으로 관통하도록 관통 홈으로 가공하거나, (b)에 보인 바와 같이 기판(200)의 절단홈(310)은 기판의 두께 방향으로 관통하지 않는 막힌 홈으로 가공할 수 있다. 기판을 관통하지 않는 경우에는 기계적인 힘을 주어 기판을 절단해야 하는 단점이 있지만, 레이저의 이송 속도를 증가시키고 절단과정에서 발생하는 입자의 양을 감소시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 제 1박판을 통해 기계적인 힘을 가하여 기판을 절단하는 과정에서 발생하는 파편이 기판의 표면에 부착하는 것을 방지할 수 있다. 여기서 기판을 관통하지 않고 소정깊이만 절단홈을 형성시킬 경우에는 기판 두께의 1/2 이내로 가공하는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명에 따른 기판 절단 방법을 통해 기판의 절단 형태를 나타낸 사시도로써, (a)에 보인 바와 같이 기판을 절단하는 과정에서 기판의 표면에 연속적인 선 형태의 패턴으로 절단하거나, (b)에 보인 바와 같이 절단홈을 등간격 또는 소정간격을 두고 절단홈을 가공할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 다른 실시예로 기판 절단 방법을 통해 절단된 기판을 나타낸 사시도이다. 기판의 사용목적에 다라 사각형 칩을 절단하는 반도체 웨이퍼인 경우에는 기판(200)에서 사각형의 꼭지점에 해당하는 부분을 십자 형상의 패턴으로 절단한다. 절단선의 일부만 가공하는 경우에는 레이저의 이송 속도를 증가시켜 생산성을 향상시킬 수 있다. 이때 제 1박판을 상기 십자 형상의 패턴으로 절단패턴을 가공하여 꼭지점 부분을 십자 형태로 절단하거나, 제 1박판의 위치를 변경하여 가공할 수 있다.
마지막으로 절단 과정에서 발생한 미세 입자들을 완전하게 제거하기 위해서 세정수나 불활성 가스를 이용하여 세정공정을 거치는 경우에, 기판의 상부면에 제 1박판이 부착된 상태에서 세정공정을 거치면 기판의 표면에 입자나 파편이 부착되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이 구성되는 본 발명은 기판의 표면에 자력에 의해 압착되는 제 1, 2박판을 이용하여 레이저 절단 공정에서 발생되는 입자나 파편 등 가공 시 발생되는 문제점을 해결할 수 있고, 절단 후 세척단계를 한번 더 거침으로써 기판 오염을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
200 : 기판
210 : 절단패턴
220 : 제 1박판
230 : 제 2박판
300 : 레이저빔
310 : 절단홈
320 : 발생입자

Claims (9)

  1. 절단하고자 하는 웨이퍼 기판의 패턴에 따라 절단패턴이 형성된 제 1박판을 준비하는 단계;
    준비된 상기 제 1박판을 기판의 절단면과 접하도록 위치시키는 단계;
    상기 제 1박판이 위치된 기판의 반대면으로 제 1박판과 자력으로 압착될 수 있도록 제 2박판을 위치시키는 단계;
    상기 제 1박판의 절단패턴을 따라 레이저를 이용하여 기판을 절단하는 단계; 및
    절단 후 제 1박판과 제 2박판을 제거하는 단계;를 포함하며,
    상기 제 1박판은 강자성(ferromagentic) 재질로 구성되며, 상기 제 2박판은 자석(magnet)으로 구성되고,
    상기 절단하는 단계는, 엑사이머 레이저나 펨토초 레이저를 포함하는 극초단파 레이저를 사용하여 연속 절단하거나, 소정간격을 두고 절단하며, 기판의 두께를 관통 절단하거나 소정깊이만 홈을 가공할 수 있으며, 여기서 소정깊이만 홈 가공 시 기판 두께의 1/2 이내의 깊이로 홈을 가공하고, 상기 기판에 기계적 압력을 가하여 절단하며,
    상기 절단하는 단계 후에는 상기 제 1박판과 제 2판을 분리하기 전 세정수나 가스로 세척하는 단계를 더 포함하고,
    상기 절단하는 단계에서 상기 기판을 사각형으로 절단 시 사각형의 꼭지점에 해당하는 위치를 십자 형태로 절단홈을 형성시키는 것을 특징으로 하는 기판 절단 방법.
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