KR101331518B1 - 회절광학소자와 마이크로 렌즈 어레이를 이용한 레이저 가공 장치 및 이를 구비하는 웨이퍼 다이싱용 레이저 개질 시스템 - Google Patents

회절광학소자와 마이크로 렌즈 어레이를 이용한 레이저 가공 장치 및 이를 구비하는 웨이퍼 다이싱용 레이저 개질 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101331518B1
KR101331518B1 KR1020110118312A KR20110118312A KR101331518B1 KR 101331518 B1 KR101331518 B1 KR 101331518B1 KR 1020110118312 A KR1020110118312 A KR 1020110118312A KR 20110118312 A KR20110118312 A KR 20110118312A KR 101331518 B1 KR101331518 B1 KR 101331518B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wafer
laser
optical element
dicing
micro lens
Prior art date
Application number
KR1020110118312A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130052947A (ko
Inventor
신동식
서정
최상규
Original Assignee
한국기계연구원
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 한국기계연구원 filed Critical 한국기계연구원
Priority to KR1020110118312A priority Critical patent/KR101331518B1/ko
Publication of KR20130052947A publication Critical patent/KR20130052947A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101331518B1 publication Critical patent/KR101331518B1/ko

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
    • B23K26/02—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
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0648—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising lenses
    • 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
    • B23K26/067—Dividing the beam into multiple beams, e.g. multifocusing
    • B23K26/0676—Dividing the beam into multiple beams, e.g. multifocusing into dependently operating sub-beams, e.g. an array of spots with fixed spatial relationship or for performing simultaneously identical operations
    • 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
    • B23K26/351—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for trimming or tuning of electrical components
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G02B27/0994—Fibers, light pipes
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/7015—Details of optical elements
    • G03F7/70158—Diffractive optical elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/268—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76886—Modifying permanently or temporarily the pattern or the conductivity of conductive members, e.g. formation of alloys, reduction of contact resistances
    • H01L21/76892—Modifying permanently or temporarily the pattern or the conductivity of conductive members, e.g. formation of alloys, reduction of contact resistances modifying the pattern
    • H01L21/76894—Modifying permanently or temporarily the pattern or the conductivity of conductive members, e.g. formation of alloys, reduction of contact resistances modifying the pattern using a laser, e.g. laser cutting, laser direct writing, laser repair
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/7806—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices involving the separation of the active layers from a substrate
    • 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
    • B23K2101/40—Semiconductor devices

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

본 발명은 레이저 빔을 발생시키는 빔 발생기와, 상기 빔 발생기에서 나온 레이저 빔을 회절 현상을 통해 복수의 빔으로 분광시키는 회절광학소자와, 상기 회절광학소자에 의해 분광된 빔의 광경로 상에 각각 배열되어 상기 복수의 빔을 가공 대상에 집광시키는 복수의 마이크로 렌즈를 구비하는 마이크로 렌즈 어레이를 포함하는 레이저 가공 장치와 이를 구비하는 웨이퍼 다이싱용 레이저 개질 시스템을 개시한다.
또한, 본 발명은 상기 레이저 가공 장치를 이용하여 이송 중인 웨이퍼에 레이저 빔을 조사하여 상기 웨이퍼의 내부에 일정 두께의 개질 영역을 형성하는 단계와, 상기 웨이퍼가 개질 부위를 기준으로 절단되도록 웨이퍼에 인장력을 가하는 단계를 포함하는 웨이퍼 다이싱 방법을 개시한다.

Description

회절광학소자와 마이크로 렌즈 어레이를 이용한 레이저 가공 장치 및 이를 구비하는 웨이퍼 다이싱용 레이저 개질 시스템 {LASER PROCESSING DEVICE USING DOE AND MICRO LENS ARRAY, AND LASER MODIFICATION DEVICE FOR WAFER DICING HAVING THE SAME}
본 발명은 고정밀도의 가공이 가능하며 복수의 위치를 동시 가공할 수 있는 레이저 가공 장치 및 이를 구비하는 웨이퍼 다이싱용 레이저 개질 시스템에 관한 것이다.
웨이퍼 다이싱 공정(wafer dicing process)은 반도체 생산 공정 가운데 웨이퍼 제조 공정과 패키징 공정 사이에 위치하여 웨이퍼를 개별칩 단위로 분리하는 공정이다.
웨이퍼의 다이싱은 일반적으로 다이아몬드 블레이드를 사용하여 웨이퍼를 물리적으로 절단하는 방법, 소위 쏘잉(sawing)에 의해 이루어지고 있다. 쏘잉을 이용한 웨이퍼 다이싱의 경우 절단 방법이 간편한 장점이 있으나, 이러한 기계적 가공은 가공 속도가 느릴 뿐만 아니라 절단면이 깨끗하지 못하여 고정밀도로 다이싱하는데는 부적합하다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 레이저를 이용하여 웨이퍼의 절단하고자 하는 부위를 개질한 후 웨이퍼에 인장력을 가하여 웨이퍼를 절단하는 방법이 사용되고 있다.
최근 극초단 펄스 레이저와 같은 첨단 레이저가 개발되어 수 미크론급의 미세 가공이 가능하게 되었으며, 이와 같은 기술은 웨이퍼에 가해지는 열적 영향을 최소화시킬 수 있어 고정밀도의 가공에 적합한 기술이다. 이와 같은 극초단 펄스 레이저 기술의 경우 기존에는 평균 출력이 수 W 급으로 매우 낮은 수준에 머물렀으나, 최근 평균 출력을 증대시킬 수 있는 발진 기술(피코초 레이저의 경우 515nm 파장에서 30W)이 개발되고 있다.
웨이퍼 다이싱을 위한 레이저 개질에 필요한 에너지는 매우 낮은 수준(펄스 에너지 1μJ, 평균출력 0.5 W 이하)이면 충분한 것으로 확인되었는바, 고출력의 극초단 펄스 레이저를 분기시켜 복수의 영역을 동시에 가공하고자 하는 필요성이 증대되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 고출력의 레이저를 복수의 빔으로 분기시켜 복수의 가공 영역을 동시에 가공시킬 수 있는 구조의 레이저 가공장치를 제공함으로써 고정밀도의 가공이 가능함과 동시에 생산성을 향상시키기 위한 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위해 본 발명은 레이저 빔을 발생시키는 빔 발생기와, 상기 빔 발생기에서 나온 레이저 빔을 회절 현상을 통해 복수의 빔으로 분광시키는 회절광학소자와, 상기 회절광학소자에 의해 분광된 빔의 광경로 상에 각각 배열되어 상기 복수의 빔을 가공 대상에 집광시키는 복수의 마이크로 렌즈를 구비하는 마이크로 렌즈 어레이를 포함하는 레이저 가공 장치와 이를 구비하는 웨이퍼 다이싱용 레이저 개질 시스템을 개시한다.
상기 회절광학소자는 분광된 빔의 크기, 빔 간의 간격, 빔의 패턴 중 적어도 하나의 제어가 가능한 제어형 회절광학소자로서 구현되거나, 투광 플레이트에 요철 패턴이 형성된 구조의 고정형 회절광학소자로서 구현 가능하다.
상기 마이크로 렌즈 어레이는 선형 어레이 또는 2차원 어레이의 형태를 가질 수 있다.
상기 회절광학소자와 마이크로 렌즈 어레이의 사이에는 상기 회절광학소자를 통과한 레이저빔을 얼라인시키는 얼라인 유닛이 추가로 설치될 수 있다. 상기 얼라인 유닛은, 상기 회절광학소자와 마이크로 렌즈 어레이의 사이에 설치되는 커플러와, 상기 커플러에 결합되어 상기 마이크로 렌즈의 위치까지 각각 연장되는 복수의 광파이버를 포함하는 구성을 가질 수 있다.
상기 마이크로 렌즈 어레이는 상기 마이크로 렌즈가 상기 다이싱 방향에 수직한 방향을 따라 배열된 선형 어레이의 형태를 가지며, 웨이퍼의 이송을 위한 웨이퍼 이송 장치는 상기 웨이퍼를 왕복 이송 및 승강시킬 수 있게 구성될 수 있다.
상기 마이크로 렌즈 어레이는 상기 마이크로 렌즈가 상기 다이싱 방향을 따라 배열된 선형 어레이의 형태를 갖거나 2차원 어레이의 형태를 가지며, 상기 레이저 가공 장치는 다층 가공이 동시에 이루어지도록 상기 다이싱 방향에 대해 기울어지게 설치 가능하다.
한편, 본 발명은 상기 레이저 가공 장치를 이용하여 이송 중인 웨이퍼에 레이저 빔을 조사하여 상기 웨이퍼의 내부에 일정 두께의 개질 영역을 형성하는 단계, 및 상기 웨이퍼가 개질 부위를 기준으로 절단되도록 웨이퍼에 인장력을 가하는 단계를 포함하는 웨이퍼 다이싱 방법을 개시한다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 레이저 빔을 복수의 레이저 빔으로 분기시켜 복수의 가공 영역을 고정밀도로 동시 가공할 수 있는 레이저 가공장치의 구조를 제공한다.
또한, 선형 어레이 또는 2차원 어레이 형태의 마이크로 렌즈 어레이를 이용하여 웨이퍼 내부를 다층 가공하거나 여러 줄을 동시 가공할 수 있는 웨이퍼 개질 시스템 및 개질 방법을 제공한다.
아울러, 광파이버를 이용한 얼라인 유닛을 통해 레이저 빔의 정밀 배열 및 품질 개선이 가능한 구조를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 다이싱용 레이저 개질 시스템의 개념도.
도 2는 도 1의 마이크로 렌즈 어레이 및 기판을 상측에서 바라본 평면도.
도 3a 내지 3c는 도 2의 A-A 라인을 따르는 단면도들.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼 다이싱용 레이저 개질 시스템의 개념도.
도 5는 2차원 어레이 형태를 갖는 마이크로 렌즈 어레이를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 웨이퍼 다이싱용 레이저 개질 시스템의 개념도.
이하, 본 발명과 관련된 레이저 가공 장치 및 이를 구비하는 웨이퍼 다이싱용 레이저 개질 시스템에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 다이싱용 레이저 개질 시스템의 개념도이고, 도 2는 도 1의 마이크로 렌즈 어레이 및 기판을 상측에서 바라본 평면도이다.
본 실시예의 웨이퍼 다이싱용 레이저 개질 시스템은 다이싱 방향(D1)을 따라 웨이퍼(10)를 이송시키는 웨이퍼 이송 장치(미도시)와, 이송 중인 웨이퍼(10)에 복수의 레이저 빔(L3)을 조사하여 다이싱 부위를 개질하는 레이저 가공 장치를 포함한다.
웨이퍼 이송 장치는 웨이퍼(10)를 이송시켜 연속적인 개질 영역을 형성시키기 위한 것으로서, 컨베이어 벨트와 같은 구성으로서 구현 가능하다.
레이저 가공 장치는 빔 발생기(110), 회절광학소자(120, Diffractive Optical Elements), 및 마이크로 렌즈 어레이(130)를 포함하는 구성을 갖는다.
빔 발생기(110)는 웨이퍼(10)의 개질을 위한 레이저 빔을 발생시킨다. 본 발명에서는 108 W/cm2 이상의 고밀도의 레이저가 적용될 수 있으며, 고정밀도 절단을 위해 1013 W/cm2의 레이저를 적용하는 것이 바람직하다. 아울러, 레이저의 파장으로는 UV(355nm,343nm), Green(532nm,515nm), NIR(1064nm,1030nm) 등의 파장대 적용이 가능하나, 회절광학소자(120)의 손상 없이 반사 및 투과가 용이한 400nm 내지 1100nm 파장대의 레이저를 사용하는 것이 바람직하다.
회절광학소자(120)는 빔 발생기(110)에서 나온 레이저 빔(L1)을 회절 현상을 통해 복수의 레이저 빔(L2)으로 분광시키는 기능을 한다. 회절광학소자(120)로서 제어형 회절광학소자 또는 고정형 회절광학소자가 사용될 수 있다.
제어형 회절광학소자는 분광된 빔의 크기, 빔 간의 간격, 빔의 패턴 중 적어도 하나의 제어가 가능한 소자를 말하며, 이는 제어기(125, PC 등)에 연결되어 제어된다. 본 실시예는 회절광학소자(120)로서 제어형 회절광학소자가 사용된 것을 예시하고 있다.
고정형 회절광학소자는 고정된(단일의) 형태의 빔 간의 간격, 빔의 패턴 등을 구현하는 회절광학소자를 말하며, 이는 일반적으로 투광 플레이트에 요철 패턴(127, 도 6 참조)이 형성된 구조를 갖는다.
제어형 회절광학소자 및 고정형 회절광학소자는 공지된 구성으로서 이들의 상세한 구조 및 동작에 대한 설명은 생략하기로 한다.
마이크로 렌즈 어레이(130)는 복수의 마이크로 렌즈(131)를 구비한 구조로서, 복수의 마이크로 렌즈(131)는 회절광학소자(120)에 의해 분광된 빔(L2)의 광경로 상에 각각 배열되어 복수의 빔(L3)을 가공 대상, 즉 웨이퍼(10)에 집광시키는 기능을 한다. 레이저 빔(L3)이 웨이퍼(10)의 내부에 집광됨에 따라 집광지점이 개질되게 되는 것이다.
본 실시예의 경우 마이크로 렌즈(131)가 특정 방향을 따라 선형으로 배열된 선형 어레이 형태의 마이크로 렌즈 어레이(130)를 예시하고 있다. 도 2를 참조하면, 마이크로 렌즈(131)가 다이싱 방향(D1)에 수직한 방향을 따라 배열되어 있다. 다만, 마이크로 렌즈 어레이(130)는 선형 어레이의 형태뿐 아니라 마이크로 렌즈(131)가 2차원 형태로 배열된 2차원 어레이의 형태를 가질 수도 있다.
도 3a 내지 3c는 도 2의 A-A 라인을 따르는 단면도들로서, 본 발명의 웨이퍼 다이싱용 레이저 개질 시스템을 이용한 웨이퍼 다이싱 방법을 나타내고 있다.
마이크로 렌즈 어레이(130)를 통과한 복수의 레이저 빔(L3)이 웨이퍼(10)의 내부에 집광되면 해당 영역이 개질되게 되며, 웨이퍼(10) 내부에 레이저 빔(L3)이 집광되는 상태에서 웨이퍼(10)를 특정 방향(D1)으로 이동시키면 웨이퍼(10) 내부에 복수의 개질 영역(도 2 및 3a의 해칭 영역)이 열을 이루도록 형성된다.
웨이퍼(10)를 계속 이동시켜 웨이퍼(10)의 끝 부분까지 개질이 이루어지면, 도 3b와 같이 웨이퍼(10)를 아래 방향(D3)으로 하강시킨 후 웨이퍼(10)를 반대 방향(D2)으로 이동시켜 개질된 부분의 윗부분이 개질되도록 한다. 이를 위해 웨이퍼 이송 장치는 웨이퍼(10)를 왕복 이송 및 승강시킬 수 있게 구성 가능하다.
상기와 같은 작업(웨이퍼의 하강 및 이송)을 반복하면 도 3c와 같이 웨이퍼(10)의 내부에 일정 두께(t)의 개질 영역을 형성시킬 수 있다. 웨이퍼 내부에 일정 두께(t)의 개질 영역의 형성을 완료한 후, 웨이퍼(10)의 개질 영역을 중심으로 인장력을 가하면 웨이퍼(10)가 개질 영역을 기준으로 절단되게 되는 것이다.
개질 영역을 웨이퍼(10) 내부에 형성함으로 인해 개질 영역을 넓게 형성시킬 수 있으며, 이는 웨이퍼를 절단할 때 웨이퍼(10)의 표면에 일직선으로 크랙이 형성되는 것을 도와주는 기능을 한다. 이에 따라 웨이퍼(10)의 절단시 깨끗한 절단면을 구현할 수 있어 고정밀도의 다이싱이 가능하다.
아울러 한 번의 작업으로 여러 줄의 개질 영역을 형성시킬 수 있으므로 생산력의 향상이 가능하다. 참고로 앞서 살펴본 바와 같이 웨이퍼 다이싱을 위한 레이저 개질에 필요한 에너지는 매우 낮은 수준이면 충분하므로, 고출력의 극초단 펄스 레이저를 분기시켜 복수의 영역을 한꺼번에 가공할 수 있는 이점이 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼 다이싱용 레이저 개질 시스템의 개념도이다.
본 실시예의 레이저 개질 시스템은 레이저 가공 장치의 설치 각도, 마이크로 렌즈 어레이의 배열 형태를 제외하면 앞선 실시예와 동일한 구성을 갖는다. 참고로 도 4에서는 빔 발생기(110), 회절광학소자(120)에 대한 도시는 생략하였다.
본 실시예에 따르면, 레이저 가공 장치의 마이크로 렌즈 어레이(130)는 마이크로 렌즈(131)가 다이싱 방향을 따라 배열된 선형 어레이의 형태를 가지며, 레이저 가공 장치가 다이싱 방향에 대하여 기울어지게 설치된다. 레이저 가공 장치는 마이크로 렌즈 어레이(130)가 다이싱 방향의 반대 방향을 향해 하향 경사지도록 설치된다.
이와 같은 구성에 따르면 마이크로 렌즈 어레이(130)를 통과한 복수의 레이저 빔(L3)이 웨이퍼(10)의 두께 방향을 따르는 복수의 영역에 동시에 집광되게 되므로, 다층 가공을 동시에 수행할 수 있게 된다.
마이크로 렌즈 어레이(130)는 선형 어레이뿐만 아니라 2차원 어레이 형태의 구조를 가질 수 있다. 도 5는 마이크로 렌즈(131')가 2차원 형태로 배열된 2차원 어레이 형태의 마이크로 렌즈 어레이(130')를 나타내고 있다. 2차원 어레이 형태의 마이크로 렌즈 어레이(130')를 본 실시예에 적용하는 경우 다층 가공도 가능하면서 여러 줄의 개질 영역을 한꺼번에 형성시킬 수 있는 이점이 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 웨이퍼 다이싱용 레이저 개질 시스템의 개념도이다.
본 실시예의 레이저 개질 시스템은 도 1에 도시된 구성에 얼라인 유닛(140, aligning unit)이 추가로 설치된 구성을 갖는다.
얼라인 유닛(140)은 회절광학소자(120)와 마이크로 렌즈 어레이(130)의 사이에 배치되며, 회절광학소자(120)를 통과한 레이저 빔을 얼라인시키는 기능을 하기 위한 것이다.
도 1에 도시된 구성의 경우 마이크로 렌즈(131)의 중앙에 레이저 빔(L2)이 조사되지 않으면 레이저 빔(L3)의 집광 정확성이 저하될 가능성이 있는데, 얼라인 유닛(140)은 회절광학소자(130)를 통과한 레이저 빔(L2)이 마이크로 렌즈(131)의 정중앙에 조사되도록 레이저 빔(L2)를 정렬시키는 기능을 한다.
얼라인 유닛(140)은 회절광학소자(120)와 마이크로 렌즈 어레이(130)의 사이에 설치되는 커플러(141)와, 커플러(141)에 결합되어 마이크로 렌즈(131)의 위치까지 연장되는 복수의 광파이버(142)를 포함하는 구성을 갖는다.
광파이버(142)는 레이저 빔의 이송을 위한 통로로서의 기능을 하며, 레이저 빔의 내부 반사에 의해 원하는 지점까지 레이저 빔을 이송시킬 수 있다. 광파이버(142)의 입구는 회절광학소자(120)를 통과한 레이저 빔(L2)의 광경로 상에 배치되며, 광파이버(142)의 출구 위치를 미세 조정하여 레이저 빔이 마이크로 렌즈(131)의 정중앙에 조사되도록 할 수 있다.
광파이버(142)의 사용을 인하여 빔 얼라인의 기능뿐 아니라 회절광학소자(120)를 통과하며 저하된 레이저 빔(L2)의 품질을 개선시킬 수 있다.
아울러, 광파이버(142)의 내경을 다양한 크기로 선택하여 마이크로 렌즈 어레이(130)로 입사되는 레이저 빔의 크기를 조절할 수 있으며, 광파이버(142) 출구의 배열과 출구 사이의 피치를 조절하여 불규칙 형상의 패턴을 구현하는 것도 가능하다. 이러한 기능의 경우 빔의 크기, 빔 간의 간격, 빔의 패턴의 제어가 가능한 제어형 회절광학소자보다는 고정형 회절광학소자가 적용된 경우에 보다 유용할 것으로 보이며, 본 실시예의 경우도 요철패턴(127)이 형성된 고정형 회절광학소자(120)가 적용된 것을 예시하고 있다.
이상에서는 본 발명의 레이저 가공장치가 웨이퍼 다이싱용 웨이퍼 개질 시스템에 적용된 것을 기초로 설명하였으나, 본 발명의 레이저 가공장치의 적용 분야는 이에 한정되는 것은 아니며 ITO 패터닝, 초발수 무늬 패터닝 등 다양한 분야에 적용 가능하다.
아울러, 본 발명은 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.

Claims (10)

  1. 레이저 빔을 발생시키는 빔 발생기;
    상기 빔 발생기에서 나온 레이저 빔을 회절 현상을 통해 복수의 빔으로 분광시키는 회절광학소자;
    상기 회절광학소자에 의해 분광된 빔의 광경로 상에 각각 배열되어 상기 복수의 빔을 가공 대상에 집광시키는 복수의 마이크로 렌즈를 구비하는 마이크로 렌즈 어레이; 및
    상기 회절광학소자와 마이크로 렌즈 어레이의 사이에 배치되며, 상기 회절광학소자를 통과한 레이저빔을 얼라인시키는 얼라인 유닛을 포함하고,
    상기 얼라인 유닛은,
    상기 회절광학소자와 마이크로 렌즈 어레이의 사이에 설치되는 커플러; 및
    입구가 상기 회절광학소자를 통과한 레이저 빔의 광경로 상에 배치되도록 상기 커플러에 결합되며, 상기 마이크로 렌즈의 위치까지 각각 연장되는 복수의 광파이버를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회절광학소자는 분광된 빔의 크기, 빔 간의 간격, 빔의 패턴 중 적어도 하나의 제어가 가능한 제어형 회절광학소자인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회절광학소자는 투광 플레이트에 요철 패턴이 형성된 구조의 고정형 회절광학소자인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 렌즈 어레이는 선형 어레이 또는 2차원 어레이의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 다이싱 방향을 따라 웨이퍼를 이송시키는 웨이퍼 이송 장치; 및
    이송 중인 웨이퍼에 복수의 레이저 빔을 조사하여 다이싱 부위를 개질하는 제1항을 따르는 레이저 가공 장치를 포함하는 웨이퍼 다이싱용 레이저 개질 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 마이크로 렌즈 어레이는 상기 마이크로 렌즈가 상기 다이싱 방향에 수직한 방향을 따라 배열된 선형 어레이의 형태를 가지며,
    상기 웨이퍼 이송 장치는 상기 웨이퍼를 왕복 이송 및 승강시킬 수 있게 구성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 다이싱용 레이저 개질 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 마이크로 렌즈 어레이는 상기 마이크로 렌즈가 상기 다이싱 방향을 따라 배열된 선형 어레이의 형태를 갖거나 2차원 어레이의 형태를 가지며,
    상기 레이저 가공 장치는 다층 가공이 동시에 이루어지도록 상기 다이싱 방향에 대해 기울어지게 설치되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 다이싱용 레이저 개질 시스템.
  10. 제1항을 따르는 레이저 가공장치를 이용한 웨이퍼 다이싱 방법에 있어서,
    이송 중인 웨이퍼에 레이저 빔을 조사하여 상기 웨이퍼의 내부에 일정 두께의 개질 영역을 형성하는 단계; 및
    상기 웨이퍼가 개질 부위를 기준으로 절단되도록 웨이퍼에 인장력을 가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 다이싱 방법.

KR1020110118312A 2011-11-14 2011-11-14 회절광학소자와 마이크로 렌즈 어레이를 이용한 레이저 가공 장치 및 이를 구비하는 웨이퍼 다이싱용 레이저 개질 시스템 KR101331518B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110118312A KR101331518B1 (ko) 2011-11-14 2011-11-14 회절광학소자와 마이크로 렌즈 어레이를 이용한 레이저 가공 장치 및 이를 구비하는 웨이퍼 다이싱용 레이저 개질 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110118312A KR101331518B1 (ko) 2011-11-14 2011-11-14 회절광학소자와 마이크로 렌즈 어레이를 이용한 레이저 가공 장치 및 이를 구비하는 웨이퍼 다이싱용 레이저 개질 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130052947A KR20130052947A (ko) 2013-05-23
KR101331518B1 true KR101331518B1 (ko) 2013-11-20

Family

ID=48662285

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110118312A KR101331518B1 (ko) 2011-11-14 2011-11-14 회절광학소자와 마이크로 렌즈 어레이를 이용한 레이저 가공 장치 및 이를 구비하는 웨이퍼 다이싱용 레이저 개질 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101331518B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105750729A (zh) * 2016-05-03 2016-07-13 长春理工大学 具有柱面分布微柱面透镜线阵光学镜头的激光加工装置
CN107030401A (zh) * 2015-12-18 2017-08-11 香港理工大学 微孔加工装置

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103934577B (zh) * 2014-03-12 2017-02-15 苏州福唐智能科技有限公司 切宽可调的无杂光激光加工系统
KR102160225B1 (ko) * 2017-06-12 2020-09-28 유니카르타, 인크. 개별 부품들의 기판 상으로의 병렬적 조립
CN107511589A (zh) * 2017-10-17 2017-12-26 深圳华创兆业科技股份有限公司 多轴激光铣槽机
US10741354B1 (en) * 2018-02-14 2020-08-11 Kla-Tencor Corporation Photocathode emitter system that generates multiple electron beams
CN109483067B (zh) * 2018-12-04 2020-10-02 淄博职业学院 一种计算机控制式激光加工装置及其加工方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000074590A (ko) * 1999-05-24 2000-12-15 장인순 초정밀 레이저용접을 이용한 티타늄 및 형상기억합금안경테의 제조방법
KR20040074077A (ko) * 2001-12-12 2004-08-21 가부시키가이샤 니콘 회절 광학 장치, 굴절 광학 장치, 조명 광학 장치, 노광장치 및 노광 방법
JP2004268144A (ja) * 2003-02-21 2004-09-30 Seishin Shoji Kk レーザ加工装置
KR100978551B1 (ko) * 2008-04-18 2010-08-27 티에스씨멤시스(주) 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000074590A (ko) * 1999-05-24 2000-12-15 장인순 초정밀 레이저용접을 이용한 티타늄 및 형상기억합금안경테의 제조방법
KR20040074077A (ko) * 2001-12-12 2004-08-21 가부시키가이샤 니콘 회절 광학 장치, 굴절 광학 장치, 조명 광학 장치, 노광장치 및 노광 방법
JP2004268144A (ja) * 2003-02-21 2004-09-30 Seishin Shoji Kk レーザ加工装置
KR100978551B1 (ko) * 2008-04-18 2010-08-27 티에스씨멤시스(주) 태양 전지 제조용 레이저 스크라이빙 장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107030401A (zh) * 2015-12-18 2017-08-11 香港理工大学 微孔加工装置
CN105750729A (zh) * 2016-05-03 2016-07-13 长春理工大学 具有柱面分布微柱面透镜线阵光学镜头的激光加工装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130052947A (ko) 2013-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101331518B1 (ko) 회절광학소자와 마이크로 렌즈 어레이를 이용한 레이저 가공 장치 및 이를 구비하는 웨이퍼 다이싱용 레이저 개질 시스템
US9117895B2 (en) Laser processing method
US20120234807A1 (en) Laser scribing with extended depth affectation into a workplace
JP5101073B2 (ja) レーザ加工装置
KR101376435B1 (ko) 레이저 다이싱 방법
KR100829876B1 (ko) 레이저 기계가공의 제어
KR20140137437A (ko) 연장된 깊이 가식을 이용한 가공소재 레이저 스크라이빙
KR20120098869A (ko) 레이저 가공과 스크라이빙 시스템 및 방법
TWI520199B (zh) 用於以劃線對準之執行中控制而對一實質平面半導體基板劃線之方法及裝置
JP2007013056A (ja) 加工対象物切断方法
JP2006263754A (ja) レーザ加工方法
KR20190077484A (ko) 시트형 유리 기판의 레이저-기반 가공을 위한 유리 시트 전송 장치
KR20140004017A (ko) 레이저 다이싱 방법
JP2004528991A (ja) レーザーによる部分加工
TW525240B (en) Ultraviolet laser ablative patterning of microstructures in semiconductors
CN103443908A (zh) 用于光电装置的改进的激光划片方法和设备
KR20130014031A (ko) 레이저 다이싱 방법
JP2011067873A (ja) レーザ光によるライン加工方法およびレーザ加工装置
JP5833093B2 (ja) 加工装置
KR101217698B1 (ko) 순차적 멀티 포커싱을 이용한 레이저 가공방법 및 레이저 가공장치
KR101312937B1 (ko) 웨이퍼 다이싱용 레이저 개질 장치 및 웨이퍼 다이싱 방법
JP2007136481A (ja) レーザ加工装置
KR101094322B1 (ko) 레이저 가공장치 및 이를 이용한 다층기판 가공방법
CN102990227A (zh) 单一波长多层雷射加工的方法
KR101621936B1 (ko) 기판 절단 장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for 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: 20160907

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170907

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190909

Year of fee payment: 7