KR101423497B1 - Laser processing device for wafer dicing and wafer dicing method using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레이저 빔을 발생시키는 빔 발생기와, 상기 빔 발생기에서 나온 레이저 빔을 웨이퍼에 집광시키는 집광 유닛과, 상기 빔 발생기와 집광 유닛 사이의 상기 레이저 빔의 광경로 상에 배치되며 상기 레이저 빔의 편광 특성을 변경시키는 패턴 이미지를 출력하는 실리콘 액정표시유닛(LCoS)과, 상기 실리콘 액정표시유닛에 연결되며 상기 실리콘 액정표시 유닛에 상기 패턴 이미지의 제어를 위한 신호를 인가하는 제어유닛을 포함하는 웨이퍼 다이싱용 레이저 가공장치 및 이를 이용한 웨이퍼 다이싱 방법을 개시한다.The present invention relates to a laser beam generating apparatus comprising a beam generator for generating a laser beam, a condensing unit for condensing the laser beam emitted from the beam generator onto a wafer, and a condensing unit for condensing the laser beam A silicon liquid crystal display unit (LCoS) for outputting a pattern image for changing polarization characteristics and a control unit connected to the silicon liquid crystal display unit and for applying a signal for controlling the pattern image to the silicon liquid crystal display unit A laser processing apparatus for dicing and a wafer dicing method using the same are disclosed.

Figure R1020120132831
Figure R1020120132831

Description

웨이퍼 다이싱용 레이저 가공장치 및 이를 이용한 웨이퍼 다이싱 방법{LASER PROCESSING DEVICE FOR WAFER DICING AND WAFER DICING METHOD USING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a laser processing apparatus for wafer dicing and a wafer dicing method using the same.

본 발명은 웨이퍼를 고정밀도로 다이싱하기 위해 레이저를 이용하여 웨이퍼 내부를 개질 가공하는 웨이퍼 다이싱용 레이저 가공 장치 및 웨이퍼 다이싱 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser processing apparatus for wafer dicing and a wafer dicing method for modifying the inside of a wafer using a laser to dice the wafer with high precision.

웨이퍼 다이싱 공정(wafer dicing process)은 반도체 생산 공정 가운데 웨이퍼 제조 공정과 패키징 공정 사이에 위치하여 웨이퍼를 개별칩 단위로 분리하는 공정이다. The wafer dicing process is a process of separating wafers into individual chip units between a wafer manufacturing process and a packaging process among semiconductor production processes.

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.Dicing of a wafer is generally performed by a method of physically cutting the wafer using a diamond blade, that is, by so-called sawing. In the case of wafer dicing using sawing, the cutting method is advantageous. However, such mechanical processing is not only slow in machining speed but also unsuitable for dicing with high accuracy because the cut surface is not clean.

이러한 문제를 해결하기 위하여 레이저를 이용하여 웨이퍼의 절단하고자 하는 부위를 개질 가공한 후 웨이퍼에 인장력을 가하여 웨이퍼를 절단하는 방법이 사용되고 있다.In order to solve such a problem, a method of cutting a wafer by applying a tensile force to the wafer after modifying a portion to be cut of the wafer using a laser is used.

이와 같은 레이저 가공을 통한 웨이퍼 다이싱 방법에 있어서 가공 정밀도를 일정 이상으로 만족시키면서 가공속도, 가공 면적의 향상이 가능한 기술 개발을 통해 다이싱 효율을 보다 향상시키기 위한 다양한 시도가 이루어지고 있는 실정이다.Various attempts have been made to improve the dicing efficiency by developing a technique capable of improving the processing speed and the machining area while satisfying the machining accuracy at a certain level or more in the wafer dicing method by the laser machining.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 실리콘 액정표시장치(LCos) 기술을 레이저 가공 기술에 적용하여 가공 정밀도 및 생산성 향상이 가능한 웨이퍼 다이싱용 레이저 가공장치를 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a laser processing apparatus for wafer dicing capable of improving processing accuracy and productivity by applying a silicon liquid crystal display (LCos) technology to laser processing technology.

상기한 과제를 실현하기 위해 본 발명은 레이저 빔을 발생시키는 빔 발생기와, 상기 빔 발생기에서 나온 레이저 빔을 웨이퍼에 집광시키는 집광 유닛과, 상기 빔 발생기와 집광 유닛 사이의 상기 레이저 빔의 광경로 상에 배치되며 상기 레이저 빔의 편광 특성을 변경시키는 패턴 이미지를 출력하는 실리콘 액정표시유닛(LCoS)과, 상기 실리콘 액정표시유닛에 연결되며 상기 실리콘 액정표시 유닛에 상기 패턴 이미지의 제어를 위한 신호를 인가하는 제어유닛을 포함하는 웨이퍼 다이싱용 레이저 가공장치를 개시한다.In order to realize the above-described object, the present invention provides a laser processing apparatus comprising a beam generator for generating a laser beam, a condensing unit for condensing the laser beam emitted from the beam generator onto the wafer, For outputting a pattern image for changing a polarization characteristic of the laser beam, and a control unit connected to the silicon liquid crystal display unit for applying a signal for controlling the pattern image to the silicon liquid crystal display unit And a control unit for controlling the laser machining operation of the wafer.

상기 패턴 이미지는 멀티 빔의 구현을 위한 다중 슬릿 이미지를 포함할 수 있다. 상기 다중 슬릿 이미지는 2가지 이상의 휘도를 갖는 슬릿의 조합에 의해 구현되며, 상기 제어유닛은 상기 다중 슬릿 이미지의 슬릿 간 피치를 제어하여 상기 멀티 빔의 피치를 조절할 수 있다.The pattern image may include multiple slit images for multi-beam implementation. The multi-slit image is realized by a combination of slits having two or more brightness, and the control unit can control the pitch of the multi-beams by controlling the pitch between the slits of the multi-slit image.

상기 패턴 이미지는 복수의 동심원이 일정 간격을 이루는 프리넬 패턴 이미지를 포함할 수 있으며, 상기 제어유닛은 상기 프리넬 패턴 이미지의 중심원 반경 및 동심원 간 피치를 제어하여 상기 레이저 빔의 초점 깊이를 조절할 수 있다. The pattern image may include a freeness pattern image having a plurality of concentric circles at regular intervals, and the control unit may control the focal depth of the laser beam by controlling the pitch between the center circle radius and the concentric circle of the freenell pattern image .

상기 패턴 이미지는 멀티 빔의 구현을 위한 다중 슬릿 이미지와 복수의 동심원이 일정 간격을 이루는 프리넬 패턴 이미지가 중첩된 이미지를 포함하며, 상기 제어유닛은 상기 패턴 이미지를 제어하여 상기 멀티 빔의 개수, 피치, 초점 깊이 중 적어도 하나를 조절할 수 있다.Wherein the pattern image includes a multi-slit image for implementing a multi-beam and an image in which a plurality of concentric circles are overlapped with a fresnel pattern image at a predetermined interval, and the control unit controls the pattern image so that the number of the multi- Pitch, and depth of focus.

한편 본 발명은 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 상기 레이저 가공 장치를 이용한 웨이퍼 다이싱 방법을 개시한다.The present invention also provides a method of manufacturing a semiconductor wafer, comprising the steps of: forming a modified region within the wafer by irradiating a laser beam onto a wafer being transferred to the wafer; and applying a tensile force to the wafer to cut the wafer based on the modified region. A wafer dicing method using a processing apparatus is disclosed.

상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 웨이퍼 내부에 개질 영역을 형성시켜 절단하므로 고정밀도의 다이싱이 가능하며, 실리콘 액정표시 유닛을 이용하여 멀티 빔의 구현이 가능한바 한 번의 작업으로 여러 줄의 개질 영역을 형성시킬 수 있어 생산성 향상의 효과가 있다.According to the present invention having the above-described structure, since a modified region is formed inside the wafer and cut, it is possible to perform dicing with high accuracy, and a multi-beam can be implemented using a silicon liquid crystal display unit. It is possible to form a modified region, thereby improving the productivity.

아울러 간단한 구조 및 방식으로도 레이저 빔의 개수, 피치, 초점의 조절이 실시간으로 가능한 이점이 있다.In addition, there is an advantage in that the number of laser beams, pitch, and focus can be controlled in real time by a simple structure and method.

또한 복잡한 광학계 및 구동 장치를 사용할 필요가 없어 시스템 부피를 감소시킬 수 있고, 레이저 빔의 초점 조절이 실리콘 액정 표시 유닛의 제어만으로 가능하므로 기계적 방식 대비 시스템의 안정성이 높은 이점이 있다In addition, since it is not necessary to use a complicated optical system and a driving device, the volume of the system can be reduced and the focus of the laser beam can be controlled only by controlling the silicon liquid crystal display unit,

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 다이싱용 레이저 가공장치의 개념도.
도 2는 도 1의 실리콘 액정표시유닛에 의해 출력된 패턴 이미지의 일 예를 보인 도면.
도 3a 및 3b는 도 1의 실리콘 액정표시유닛의 작동 상태를 보인 개념도.
도 4a는 멀티 빔 구현을 위한 패턴 이미지의 일 예를 보인 도면.
도 4b는 멀티 빔 구현을 위한 패턴 이미지의 다른 예를 보인 도면.
도 4c는 도 4a의 패턴 이미지를 이용한 실제 가공 상태를 보인 사진.
도 4d는 멀티 빔 구현을 위한 패턴 이미지의 또 다른 예를 보인 도면.
도 5는 본 발명의 웨이퍼 다이싱용 레이저 개질 시스템을 이용한 웨이퍼 다이싱 방법의 일 예를 나타낸 도면.
도 6a 내지 6c는 도 5의 A-A 라인을 따르는 단면도.
도 7은 멀티 빔의 피치 조절을 위한 패턴 이미지 제어의 일 예를 보인 도면.
도 8은 도 7에 보인 패턴 이미지 제어를 이용한 실제 가공 상태를 보인 사진.
도 9는 레이저 빔의 초점 깊이 조절을 위한 패턴 이미지 제어의 일 예를 보인 사진.
도 10은 도 9에 보인 패턴 이미지 제어를 이용하여 레이저 빔의 초점 깊이를 조절하는 과정을 보인 개념도.
도 11은 다중 슬릿 이미지와 프리넬 패턴 이미지가 중첩된 형태를 갖는 패턴 이미지의 일 예를 보인 도면.1 is a conceptual diagram of a laser processing apparatus for wafer dicing according to an embodiment of the present invention;
2 is a view showing an example of a pattern image output by the silicon liquid crystal display unit of FIG.
FIGS. 3A and 3B are conceptual views showing an operating state of the silicon liquid crystal display unit of FIG. 1;
FIG. 4A shows an example of a pattern image for multi-beam implementation. FIG.
Figure 4B shows another example of a pattern image for a multi-beam implementation.
4C is a photograph showing the actual processing state using the pattern image of FIG. 4A. FIG.
FIG. 4D shows another example of a pattern image for multi-beam implementation; FIG.
5 is a view showing an example of a wafer dicing method using the laser modification system for wafer dicing of the present invention.
6A to 6C are cross-sectional views along line AA of FIG. 5;
7 is a view showing an example of pattern image control for adjusting the pitch of multi-beams.
8 is a photograph showing the actual processing state using the pattern image control shown in Fig.
9 is a photograph showing an example of a pattern image control for adjusting a focus depth of a laser beam.
FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating a process of adjusting a focus depth of a laser beam using pattern image control shown in FIG. 9. FIG.
11 is a view showing an example of a pattern image having a form in which a multi-slit image and a Fresnel pattern image are superimposed.

이하, 본 발명과 관련된 웨이퍼 다이싱용 레이저 가공장치 및 이를 이용한 웨이퍼 다이싱 방법에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, a laser processing apparatus for wafer dicing and a wafer dicing method using the same according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 다이싱용 레이저 가공장치의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a laser processing apparatus for wafer dicing according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 웨이퍼 다이싱용 레이저 가공장치는 빔 발생기(110), 집광 유닛(120), 실리콘 액정표시유닛(130, LCoS), 및 제어유닛(140)을 포함한다.The laser processing apparatus for wafer dicing according to the present embodiment includes a beam generator 110, a condensing unit 120, a silicon liquid crystal display unit 130 (LCoS), and a control unit 140.

빔 발생기(110)는 웨이퍼(10)의 가공을 위한 레이저 빔(L)을 발생시킨다. 본 실시예에 적용되는 레이저는 나노초 이하의 펄스 레이저가 적용될 수 있으며, 구체적으로는 고정밀도의 정밀도를 위해서는 1012W/cm2 이상의 출력밀도를 갖는 피코초 또는 팸토초 레이저가 적용되는 것이 바람직하다.The beam generator 110 generates a laser beam L for processing the wafer 10. The laser used in the present embodiment may be a pulsed laser of a nanosecond or less, and more specifically, a picosecond or femtosecond laser having an output density of 10 12 W / cm 2 or more is preferably applied for high precision accuracy .

집광 유닛(120)은 빔 발생기(110)에서 나온 레이저 빔(L)을 웨이퍼(10)에 집광시키는 기능을 한다. 집광 유닛(120)으로서 레이저 스캐너 또는 고배율 대물 렌즈 등의 적용이 가능하다. 도 1은 집광 유닛(120)으로서 레이저 스캐너를 사용한 것을 예시하고 있다.The condensing unit 120 functions to condense the laser beam L emitted from the beam generator 110 onto the wafer 10. As the condensing unit 120, a laser scanner or a high magnification objective lens or the like can be applied. Fig. 1 illustrates the use of a laser scanner as the light collecting unit 120. Fig.

빔 발생기(110)와 집광 유닛(120)은 컨트롤러(180)에 연결되며, 사용자는 컨트롤러(180)를 통해 빔 발생기(110)와 집광 유닛(120)의 동작을 제어할 수 있다.The beam generator 110 and the condensing unit 120 are connected to the controller 180 and the user can control the operations of the beam generator 110 and the condensing unit 120 through the controller 180.

실리콘 액정표시유닛(130)은 빔 발생기(110)와 집광 유닛(120) 사이의 레이저 빔(L)의 광경로 상에 배치된다. 실리콘 액정표시유닛(130), 즉 LCoS(Liquid Crystal on Silicon)는 액정디스플레이(LCD)소자에서 하판의 유리를 실리콘 웨이퍼로 대치하고 그 위에 회로를 형성한 디스플레이 장치를 말하며, 본 발명에서는 레이저 빔(L)의 편광 특성을 변경시키는 패턴 이미지를 출력하기 위한 용도로 사용된다. 실리콘 액정표시유닛(130)은 공지된 구성이므로 구체적인 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.The silicon liquid crystal display unit 130 is disposed on the optical path of the laser beam L between the beam generator 110 and the condensing unit 120. The liquid crystal display unit 130, that is, the liquid crystal on silicon (LCoS) is a display device in which a glass plate of a lower plate is replaced with a silicon wafer in a liquid crystal display (LCD) device and a circuit is formed thereon. In the present invention, L) of the polarized light. Since the silicon liquid crystal display unit 130 has a known configuration, a detailed description of the configuration will be omitted.

도 2는 도 1의 실리콘 액정표시유닛에 의해 출력된 패턴 이미지의 일 예를 보인 도면이고, 도 3a 및 3b는 도 1의 실리콘 액정표시유닛의 작동 상태를 보인 개념도이다.FIG. 2 is a diagram showing an example of a pattern image output by the silicon liquid crystal display unit of FIG. 1, and FIGS. 3a and 3b are conceptual diagrams showing an operation state of the silicon liquid crystal display unit of FIG.

도 2에 도시된 바와 같이 실리콘 액정표시유닛(130)은 흰색(밝은색) 부분과 검정색(어두운색) 부분의 조합에 의해 특정 이미지를 출력하는데, 도 2의 경우 복수의 슬릿이 반복적으로 배열된 다중 슬릿의 형태의 이미지를 출력한 것을 예시하고 있다. 도 2에서 흰색 부분은 실리콘 액정표시유닛(130)의 액정에 전압이 인가된 부분이며, 검정색 부분은 액정으로의 전압 인가가 오프(OFF)된 부분을 의미한다.2, the silicon liquid crystal display unit 130 outputs a specific image by a combination of a white (light color) portion and a black (dark color) portion. In the case of FIG. 2, a plurality of slits are repeatedly arranged And an image in the form of multiple slits is output. In FIG. 2, a white portion indicates a portion where a voltage is applied to the liquid crystal of the silicon liquid crystal display unit 130, and a black portion indicates a portion where a voltage applied to the liquid crystal is turned off.

도 3a 및 3b는 왼쪽에서 레이저 빔(L)이 입사되어 실리콘 액정표시유닛(130)에 반사되어 오른쪽으로 나가는 것을 나타내고 있으며, 레이저 빔(L)에 표시된 화살표는 레이저 빔의 편광 방향을 나타내고 있다.3A and 3B show that the laser beam L is incident on the left side and reflected to the right side of the silicon liquid crystal display unit 130 and the arrow on the laser beam L indicates the polarization direction of the laser beam.

도 3a는 전압이 인가된 부분의 액정 분자(131) 정렬 상태를 나타내고 있으며, 도 3b는 전압 인가가 오프된 부분의 액정 분자(131) 정렬 상태를 나타내고 있다. 전압 인가가 오프된 부분의 액정 분자(131)는 전압 인가된 부분의 분자 정렬 상태에서 일정 각도 회전된 상태로 배열되며, 그에 따라 레이저 빔(L)의 편광 회전각을 회전시킬 수 있게 된다.FIG. 3A shows an alignment state of the liquid crystal molecules 131 at a voltage applied portion, and FIG. 3B shows an alignment state of liquid crystal molecules 131 at a portion where a voltage application is off. The liquid crystal molecules 131 in the portion where the voltage application is turned off are arranged in a state in which they are rotated at a constant angle in the molecular alignment state of the voltage applied portion so that the polarization rotation angle of the laser beam L can be rotated.

도 3a와 같이 특정 편광 방향을 갖는 레이저 빔(L)이 전압 인가 부분에 입사되었다 반사되는 경우 레이저 빔(L)의 편광 방향이 그대로 유지되게 된다. 그러나 도 3b와 같이 특정 편광 방향을 갖는 레이저 빔(L)이 전압 오프 부분에 입사되었다 반사되는 경우 레이저 빔의 편광 방향이 90도만큼 회전하게 된다. 도 3b에 도시된 반사광의 편광 방향은 지면에 수직한 방향을 나타내고 있다.As shown in FIG. 3A, when the laser beam L having a specific polarization direction is incident on the voltage application portion and is reflected, the polarization direction of the laser beam L is maintained as it is. However, as shown in FIG. 3B, when the laser beam L having a specific polarization direction is incident on the voltage off portion, the polarization direction of the laser beam is rotated by 90 degrees. The polarization direction of the reflected light shown in Fig. 3B indicates a direction perpendicular to the paper surface.

이와 같이 패턴 이미지를 출력한 실리콘 액정표시유닛(130)에 레이저 빔(L)이 반사(또는 통과)하게 되면, 레이저 빔은 편광 방향을 유지하는 성분과 편광 방향이 회전된 성분의 2 종류의 성분을 포함하게 되어 편광 특성이 변경되게 되는 것이다. 본 발명에서는 실리콘 액정표시유닛(130)을 이용하여 레이저 빔(L)의 편광 특성을 변경시킴으로써 멀티 빔을 구현하거나 레이저 빔(L)의 개수, 피치, 초점 깊이 등의 실시간 조절이 가능하며, 추후 이에 대하여 상세히 설명하기로 한다.When the laser beam L is reflected (or passed through) the silicon liquid crystal display unit 130 outputting the pattern image as described above, the laser beam is divided into two kinds of components: a component that maintains the polarization direction and a component that the polarization direction is rotated So that the polarization characteristics are changed. In the present invention, by changing the polarization characteristics of the laser beam L by using the silicon liquid crystal display unit 130, multi-beams can be realized or the number, pitch and depth of focus of the laser beams L can be adjusted in real time, This will be described in detail.

다시 도 1을 참조하면, 제어유닛(140)은 실리콘 액정표시유닛(130)에 연결되며, 실리콘 액정표시유닛(130)에 패턴 이미지의 제어를 위한 신호를 인가하는 기능을 한다. 제어유닛(140)은 사용자의 입력에 따라 실리콘 액정표시유닛(130)에 출력되는 패턴 이미지의 형태를 변경시키도록 구성된다.1, the control unit 140 is connected to the silicon liquid crystal display unit 130 and functions to apply a signal for controlling the pattern image to the silicon liquid crystal display unit 130. [ The control unit 140 is configured to change the shape of a pattern image output to the silicon liquid crystal display unit 130 according to a user's input.

빔 발생기(110)와 실리콘 액정표시유닛(130)의 사이에는 레이저 빔(L)의 편광 방향을 특정 각도 회전시키기 위한 웨이브 플레이트(150, wave plate 또는 retarder)가 추가로 설치될 수 있으며, 웨이브 플레이트(150)의 후방에는 웨이브 플레이트(150)를 통과한 레이저 빔(L)의 사이즈를 확대시키기 위한 빔 익스팬더(160)가 설치될 수 있다. A wave plate 150 (wave plate or retarder) may be further provided between the beam generator 110 and the silicon liquid crystal display unit 130 to rotate the polarization direction of the laser beam L at a specific angle. A beam expander 160 for enlarging the size of the laser beam L that has passed through the wave plate 150 may be provided at the rear of the optical disc 150.

한편 실리콘 액정표시유닛(130)과 집광유닛(120)의 사이에는 레이저 빔(L)의 방향을 전환하기 위한 미러(170)가 설치될 수 있다. 본 실시예의 경우 실리콘 액정표시유닛(130)과 집광유닛(120)이 90도만큼 이격되어 있어 미러(170)를 사용하여 레이저 빔(L)의 방향을 전환하였으나, 실리콘 액정표시유닛(130)과 집광유닛(120)의 배치 상태에 따라 미러(170)가 적용되거나 적용되지 않을 수 있다.A mirror 170 for switching the direction of the laser beam L may be provided between the silicon liquid crystal display unit 130 and the condensing unit 120. [ The silicon liquid crystal display unit 130 and the light condensing unit 120 are spaced by 90 degrees from each other so that the mirror 170 is used to change the direction of the laser beam L, The mirror 170 may or may not be applied depending on the arrangement state of the condensing unit 120. [

도 4a는 멀티 빔 구현을 위한 패턴 이미지의 일 예를 보인 도면이다. 도 4b는 멀티 빔 구현을 위한 패턴 이미지의 다른 예를 보인 도면이며, 도 4c는 도 4a의 패턴 이미지를 이용한 실제 가공 상태를 보인 사진이다. 그리고 도 4d는 멀티 빔 구현을 위한 패턴 이미지의 또 다른 예를 보인 도면이다.4A is a diagram showing an example of a pattern image for multi-beam implementation. FIG. 4B is a view showing another example of a pattern image for multi-beam implementation, and FIG. 4C is a photograph showing an actual processing state using the pattern image of FIG. 4A. 4D is a diagram showing another example of a pattern image for multi-beam implementation.

도 4a는 실리콘 액정표시유닛(130)이 출력하는 패턴 이미지의 일 예로서 다중 슬릿 이미지를 나타내고 있다. 레이저 빔(L)이 실리콘 액정표시유닛(130)을 통과하면서 편광 방향을 유지하는 성분과 편광 방향이 회전된 성분의 2 종류의 성분으포 편광 특성이 변경되며, 이 2 종류의 성분은 방향은 동일하지만 파면(wave front)이 다른 특성을 갖는다. 이와 같은 파면이 상이한 2종류 성분의 빔은 진행 방향을 따라 진행하면서 회절을 일으키게 되며, 각 성분 사이의 간섭 현상에 의해 멀티 빔이 구현되게 되는 것이다.4A shows an example of a pattern image output from the silicon liquid crystal display unit 130 as a multi-slit image. Two kinds of components of the laser beam L passing through the silicon liquid crystal display unit 130, that is, the component that maintains the polarization direction and the component that rotates the polarization direction are changed, and the two kinds of components are the same But the wave front has different properties. The beams of the two kinds of components having different wavefronts propagate along the traveling direction, and the multi-beam is realized by the interference phenomenon between the respective components.

도 4a의 경우 검은색과 흰색 두 종류의 휘도가 조합된 다중 슬릿 이미지를 예시하였으나, 도 4c 및 4d와 같이 휘도의 종류를 다양화한 다중 슬릿 이미지를 구현할 수 있다. 이는 전압 인가의 정도에 따라 휘도의 종류를 다양화할 수 있으며, 전압 인가의 정도에 따라 해당 영역의 레이저 편광 각도가 달리할 수 있다. 이와 같이 전압 인가된 정도가 다른 영역이 2가지 이상인 경우 2가지 이상의 파면을 갖는 성분을 포함하도록 레이저 빔의 편광 특성을 변경시킬 수 있다. In FIG. 4A, a multi-slit image in which two types of brightness are combined is illustrated. However, a multi-slit image having various kinds of brightness can be implemented as shown in FIGS. 4C and 4D. This can vary the type of luminance depending on the degree of voltage application, and the laser polarization angle of the corresponding region can be different depending on the degree of voltage application. In the case where there are two or more regions having different voltage application degrees, the polarization characteristics of the laser beam can be changed to include components having two or more wavefronts.

레이저 빔의 성분이 많아질수록 멀티 빔의 가운데 영역의 빔 강도와 가장 자리 영역의 빔 강도를 평탄화시킬 수 있는데, 이를 이용하여 일정 강도 이상의 강도를 갖는 빔의 개수를 조정할 수 있다. 도 4c는 도 4b의 패턴 이미지를 이용한 가공 모습을 보여주고 있으며, 이에 따르면 5개의 동일(또는 유사)한 강도를 갖는 레이저 빔이 구현되어 이를 이용하여 가공된 것을 확인할 수 있다. As the number of components of the laser beam increases, the beam intensity in the center region of the multi-beam and the beam intensity in the edge region can be flattened. Thus, the number of beams having the intensity higher than the predetermined intensity can be adjusted. FIG. 4C shows a processing pattern using the pattern image of FIG. 4B. According to this, it is confirmed that a laser beam having five identical (or similar) intensities is realized and processed using the laser beam.

도 4d는 다중 슬릿의 휘도 종류를 보다 증가시켜 레이저 빔에 포함된 성분의 종류를 보다 증가시킨 경우를 나타내고 있는데, 이에 따르면 7개의 유사 강도를 갖는 레이저 빔을 구현할 수 있다. 참고로 도 4a의 패턴 이미지를 사용한 경우 3개의 유사 강도를 갖는 레이저 빔을 구현할 수 있었다.FIG. 4D shows a case where the kinds of components included in the laser beam are further increased by further increasing the kinds of luminance of the multiple slits. According to this, a laser beam having seven similar intensity can be realized. For reference, when a pattern image of FIG. 4A is used, a laser beam having three similar intensity can be realized.

도 5는 본 발명의 웨이퍼 다이싱용 레이저 개질 시스템을 이용한 웨이퍼 다이싱 방법의 일 예를 나타낸 도면이며, 도 6a 내지 6c는 도 5의 A-A 라인을 따르는 단면도이다.FIG. 5 is a view showing an example of a wafer dicing method using the laser modifying system for wafer dicing of the present invention, and FIGS. 6A to 6C are cross-sectional views taken along line A-A of FIG.

먼저 이송 중인 웨이퍼(10)에 레이저 빔(L)을 조사하여 웨이퍼(10)의 내부에 일정 두께(t)의 개질 영역을 형성시킨다. 웨이퍼(10)는 이송 장치(컨베이어 벨트 등)에 의해 일정 방향으로 이송되며, 집광 유닛(120)을 통과한 레이저 빔(L)을 웨이퍼(10) 내에 집광시켜 웨이퍼(10)의 내부 영역을 개질시킨다.First, a laser beam L is irradiated to the wafer 10 being transferred to form a modified region of a certain thickness t in the wafer 10. The wafer 10 is transferred in a predetermined direction by a transfer device (such as a conveyor belt), and the laser beam L that has passed through the condensing unit 120 is condensed in the wafer 10, .

도 5는 멀티 빔을 구현하여 한 번의 작업으로 여러 줄의 개질 영역을 형성시키는 것을 도시하고 있으며, 도 6a 내지 6c는 웨이퍼 내부에 일정 두께(t)의 개질 영역을 형성하는 과정을 나타내고 있다.FIG. 5 illustrates the formation of multiple rows of modified regions in a single operation by implementing a multi-beam. FIGS. 6A to 6C illustrate a process of forming a modified region of a predetermined thickness t in a wafer.

웨이퍼(10) 내부에 레이저 빔(L)이 집광되는 상태에서 웨이퍼(10)를 특정 방향(D1)으로 이동시키면 웨이퍼(10) 내부에 복수의 개질 영역(도 6a의 해칭 영역)이 라인의 형태로 형성된다.When the wafer 10 is moved in the specific direction D1 while the laser beam L is condensed in the wafer 10, a plurality of modified regions (hatched regions in FIG. 6A) .

웨이퍼(10)를 계속 이동시켜 웨이퍼(10)의 끝 부분까지 개질이 이루어지면, 도 6b와 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 이송 장치는 웨이퍼(10)를 왕복 이송 및 승강시킬 수 있게 구성 가능하다.When the wafer 10 is continuously moved to the end of the wafer 10, the wafer 10 is lowered in the downward direction D3 as shown in FIG. 6B, and then the wafer 10 is moved in the opposite direction D2 So that the upper portion of the modified portion is modified. To this end, the transfer device can be configured to reciprocate and lift the wafer 10.

상기와 같은 작업(웨이퍼의 하강 및 이송)을 반복하면 도 6c와 같이 웨이퍼(10)의 내부에 일정 두께(t)의 개질 영역을 형성시킬 수 있다. By repeating the above-described operation (lowering and transferring of the wafer), a modified region having a constant thickness t can be formed in the wafer 10 as shown in FIG. 6C.

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.When the tensile force is applied around the modified region of the wafer 10 after the formation of the modified region of the predetermined thickness t in the wafer is completed, the wafer 10 is cut on the basis of the modified region.

이와 같이 웨이퍼(10)의 내부에 개질 영역을 형성하는 것은 웨이퍼(10)를 절단할 때 웨이퍼(10)의 표면에 일직선으로 크랙이 형성되는 것을 도와주도록 하기 위함이다. 이에 따라 웨이퍼(10)의 절단시 깨끗한 절단면을 구현할 수 있어 고정밀도의 다이싱이 가능하다. 아울러 멀티 빔의 구현을 통해 한 번의 작업으로 여러 줄의 개질 영역을 형성시킬 수 있으므로 생산성의 향상이 가능하다.The reason for forming the modified region in the wafer 10 in this manner is to help a crack to be formed on the surface of the wafer 10 in a straight line when the wafer 10 is cut. Accordingly, a clean cut surface can be realized when the wafer 10 is cut, and dicing with high accuracy can be performed. In addition, through the implementation of multi-beam, it is possible to improve the productivity by forming multiple lines of modified area in one operation.

이상에서는 멀티 빔을 구현하여 웨이퍼를 다이싱하는 것을 기초로 웨이퍼 다이싱 방법을 설명하였으나, 이하에서 설명되는 실시예 또한 동일한 방법(개질 영역 형성 및 인장력 인가)을 통해 이루어지며 추후 이에 대한 설명은 앞선 설명에 갈음하기로 한다.Although the wafer dicing method has been described based on dicing a wafer by implementing a multi-beam, the embodiments described below are also performed through the same method (forming a modified region and applying a tensile force) I will substitute the explanation.

도 7은 멀티 빔의 피치 조절을 위한 패턴 이미지 제어의 일 예를 보인 도면이며, 도 8은 도 7에 보인 패턴 이미지 제어를 이용한 실제 가공 상태를 보인 사진이다.FIG. 7 is a view showing an example of a pattern image control for adjusting the pitch of multi-beams, and FIG. 8 is a photograph showing an actual processing state using the pattern image control shown in FIG.

제어유닛(140)은 다중 슬릿 이미지의 슬릿 간 피치(예를 들어, 검정색 슬릿 사이의 간격)를 제어하여 멀티 빔의 피치(레이저 빔 사이의 거리)를 조절할 수 있다.The control unit 140 can control the pitch (distance between the laser beams) of the multi-beam by controlling the pitch between the slits of the multi-slit image (e.g., the interval between the black slits).

도 7은 왼쪽 도면의 다중 슬릿 이미지에서 오른쪽 도면의 다중 슬릿 이미지로 슬릿 간 피치가 좁아지도록 제어한 것을 나타내고 있으며, 도 8을 통해 개질 부위 간의 피치가 변경된 것을 확인할 수 있다. FIG. 7 shows that the pitch between the slits is controlled to be narrower from the multi-slit image in the left drawing to the multi-slit image in the right drawing, and it can be confirmed that the pitch between the modified portions is changed through FIG.

이에 따르면 사용자 원하는 다이싱 크기에 따라 멀티 빔의 피치를 간단한 방법으로 제어할 수 있는 이점이 있다. 예를 들어 다이싱하고자 하는 칩의 가로 길이와 세로 길이가 서로 다른 경우 멀티 빔의 피치 조절을 통해 손쉬운 가공이 가능하다 할 것이다. 다시 말해 가로 방향 가공시의 멀티 빔의 피치와 세로 방향 가공시의 멀티 빔의 피치를 서로 다르게 제어하기만 하면 되는 것이다.According to this, there is an advantage that the pitch of the multi-beam can be controlled by a simple method according to the dicing size desired by the user. For example, if the length and length of the chip to be diced are different, it will be possible to process easily by adjusting the pitch of the multi-beam. In other words, it is only necessary to control the pitches of the multi-beam in the horizontal direction machining and the pitches of the multi-beam in the vertical direction machining differently from each other.

도 9는 레이저 빔의 초점 깊이 조절을 위한 패턴 이미지 제어의 일 예를 보인 도면이며, 도 10은 도 9에 보인 패턴 이미지 제어를 이용하여 레이저 빔의 초점 깊이를 조절하는 과정을 보인 개념도이다.FIG. 9 is a diagram showing an example of a pattern image control for adjusting a focus depth of a laser beam, and FIG. 10 is a conceptual view illustrating a process of adjusting a focus depth of a laser beam using the pattern image control shown in FIG.

실리콘 액정표시유닛(130)은 복수의 동심원이 일정 간격을 이루는 프리넬 패턴 이미지를 출력할 수 있으며, 제어유닛(140)은 프리넬 패턴 이미지의 중심원 반경을 제어하여 레이저 빔(L)의 초점 깊이를 조절하도록 구성된다.The control unit 140 controls the center circle radius of the Fresnel pattern image so as to control the focal point of the laser beam L, To adjust the depth.

프리넬 패턴을 통과한 레이저 빔은 앞서 설명한 다중 슬릿을 통과한 경우와 달리 특정 지점에 초점이 맺히는 특성을 갖는다. 프리넬 렌즈의 초점거리(f)는 r2/λ(참고로, r은 중심원 반경이며 λ는 빛의 파장임)에 비례하므로, 프리넬 패턴의 중심원 반경을 증가시킬수록 초점 깊이를 깊게 제어할 수 있다.The laser beam passing through the Fresnel pattern has a characteristic of focusing on a specific point unlike the case where the laser beam passes through the multiple slits described above. Since the focal length f of the Fresnel lens is proportional to r 2 /? (Where r is the center circle radius and? Is the wavelength of the light), as the radius of the center circle of the Fresnel pattern is increased, Can be controlled.

도 9를 참조하면, 도 9의 왼쪽 도면에서 오른쪽 도면으로 갈수록 프리넬 패턴의 중심원 반경이 증가하도록 제어된 것을 알 수 있다. 도 10은 도 9의 각 도면에 대응되는 레이저 빔(L)의 초점 깊이를 나타낸 것으로 프리넬 패턴의 중심원 반경이 증가할수록 레이저 빔(L)의 초점 깊이가 깊어진 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 9, it can be seen that the center circle radius of the Fresnel pattern is controlled to increase from the left drawing to the right drawing in FIG. FIG. 10 shows the focal depth of the laser beam L corresponding to each of the drawings in FIG. 9, and it can be seen that the focal depth of the laser beam L is deeper as the center circle radius of the freeness pattern increases.

이와 같은 초점 깊이 조절 방식은 기계적인 방식(스테이지 이송, 광학계 이송 등)을 취하지 않으므로 시스템의 안정성을 향상시킬 수 있으며 간편한 방식을 통한 초점 조절이 가능한 이점이 있다.Such a method of adjusting the focus depth does not take a mechanical system (such as a stage transfer or an optical system transfer), thereby improving the stability of the system and advantageously allowing focus adjustment through a simple method.

이와 같은 초점 깊이 조절은 웨이퍼 다이싱 공정에에서 다양한 방법으로 활용 가능한데, 예를 들어, 도 6b에 보인 이송장치를 사용한 웨이퍼(10) 이송 공정을 생략하고 레이저 빔(L)의 초점을 조절함으로써 동일한 목적을 이룰 수 있을 것이다. This focus depth adjustment can be utilized in various ways in the wafer dicing process. For example, by adjusting the focus of the laser beam L by omitting the wafer 10 transfer process using the transfer device shown in FIG. 6B, You can achieve your purpose.

도 11은 다중 슬릿 이미지와 프리넬 패턴 이미지가 중첩된 형태를 갖는 패턴 이미지의 일 예를 보인 도면이다.11 is a diagram showing an example of a pattern image having a form in which a multislit image and a freeness pattern image are superimposed.

본 실시예에 따르면, 실리콘 액정표시유닛(130)의 패턴 이미지는 도 4a에서 보인 다중 슬릿 이미지와 도 9a에서 보인 프리넬 패턴 이미지가 중첩된 형태를 갖는다. According to the present embodiment, the pattern image of the silicon liquid crystal display unit 130 has a form in which the multi-slit image shown in FIG. 4A and the Fresnel pattern image shown in FIG. 9A are superimposed.

실리콘 액정표시유닛(130)이 이와 같은 패턴 이미지를 출력하는 경우, 멀티 빔을 구현하면서 이와 동시에 멀티 빔의 초점 깊이 제어가 가능하다 할 것이다.When the silicon liquid crystal display unit 130 outputs such a pattern image, it is possible to control the focus depth of the multi-beam at the same time as implementing the multi-beam.

제어유닛(140)은 패턴 이미지를 제어하여 상기 멀티 빔의 개수, 피치, 초점 깊이 중 적어도 하나를 조절할 수 있다. 예를 들어 패턴 이미지의 슬릿 개수, 피치를 조절하여 멀티 빔의 개수, 피치의 조절이 가능하며, 중심원 반경 및 동심원 간 피치를 조절하여 레이저 빔(L)의 초점 깊이의 조절이 가능하다.The control unit 140 may control the pattern image to adjust at least one of the number, pitch, and depth of focus of the multi-beam. For example, it is possible to adjust the number of slits and the pitch of the pattern image to adjust the number of multi-beams, the pitch, and adjust the focus depth of the laser beam L by adjusting the pitch between the center circle and the concentric circle.

이상에서 설명한 웨이퍼 다이싱용 레이저 가공장치 및 이를 이용한 웨이퍼 다이싱 방법는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
The above-described laser machining apparatus for wafer dicing and the wafer dicing method using the same are not limited to the configurations and methods of the embodiments described above, but the embodiments may be modified so that all or part of the embodiments are selectively As shown in FIG.

Claims (8)

레이저 빔을 발생시키는 빔 발생기;
상기 빔 발생기에서 나온 레이저 빔을 웨이퍼에 집광시키는 집광 유닛;
상기 빔 발생기와 집광 유닛 사이의 상기 레이저 빔의 광경로 상에 배치되며, 상기 레이저 빔의 편광 특성을 변경시키는 패턴 이미지를 출력하는 실리콘 액정표시유닛(LCoS); 및
상기 실리콘 액정표시유닛에 연결되며, 상기 실리콘 액정표시 유닛에 상기 패턴 이미지의 제어를 위한 신호를 인가하는 제어유닛을 포함하고,
상기 패턴 이미지는 멀티 빔이 구현되도록 2가지 이상의 휘도를 갖는 복수의 슬릿이 반복적으로 배열된 다중 슬릿 이미지를 포함하고,
상기 제어유닛은 상기 각 슬릿이 갖는 휘도의 종류를 조절하여 상기 멀티 빔의 개수를 조절함과 아울러 상기 슬릿 간 피치를 제어하여 상기 멀티 빔의 피치를 조절하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 다이싱용 레이저 가공장치.A beam generator for generating a laser beam;
A condensing unit for condensing the laser beam emitted from the beam generator onto a wafer;
A silicon liquid crystal display unit (LCoS) disposed on the optical path of the laser beam between the beam generator and the condensing unit, for outputting a pattern image for changing a polarization characteristic of the laser beam; And
And a control unit connected to the silicon liquid crystal display unit and applying a signal for controlling the pattern image to the silicon liquid crystal display unit,
Wherein the pattern image includes multiple slit images in which a plurality of slits having two or more luminances are repeatedly arranged so that a multi-beam is realized,
Wherein the control unit adjusts the number of the multi-beams by controlling the type of luminance of each of the slits, and controls the pitch between the slits to adjust the pitch of the multi-beams. . 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 레이저 빔을 발생시키는 빔 발생기;
상기 빔 발생기에서 나온 레이저 빔을 웨이퍼에 집광시키는 집광 유닛;
상기 빔 발생기와 집광 유닛 사이의 상기 레이저 빔의 광경로 상에 배치되며, 상기 레이저 빔의 편광 특성을 변경시키는 패턴 이미지를 출력하는 실리콘 액정표시유닛(LCoS); 및
상기 실리콘 액정표시유닛에 연결되며, 상기 실리콘 액정표시 유닛에 상기 패턴 이미지의 제어를 위한 신호를 인가하는 제어유닛을 포함하고,
상기 패턴 이미지는 멀티 빔이 구현되도록 2가지 이상의 휘도를 갖는 복수의 슬릿이 반복적으로 배열된 다중 슬릿 이미지와 복수의 동심원이 일정 간격을 이루는 프리넬 패턴 이미지가 중첩된 이미지를 포함하며,
상기 제어유닛은 상기 각 슬릿이 갖는 휘도의 종류를 조절하여 상기 멀티 빔의 개수를 조절함과 아울러 상기 슬릿 간 피치를 제어하여 상기 멀티 빔의 피치를 조절하고, 상기 동심원의 중심원 반경 및 동심원간 피치를 조절하여 빔의 초점 깊이를 조절하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 다이싱용 레이저 가공장치.A beam generator for generating a laser beam;
A condensing unit for condensing the laser beam emitted from the beam generator onto a wafer;
A silicon liquid crystal display unit (LCoS) disposed on the optical path of the laser beam between the beam generator and the condensing unit, for outputting a pattern image for changing a polarization characteristic of the laser beam; And
And a control unit connected to the silicon liquid crystal display unit and applying a signal for controlling the pattern image to the silicon liquid crystal display unit,
Wherein the pattern image includes an image in which a plurality of slits having a plurality of slits having two or more brightness are repeatedly arranged so that a multi-beam is realized, and an image in which a plurality of fringe pattern images having a constant spacing are concentrically superimposed,
Wherein the control unit adjusts the number of the multi-beams by controlling the type of brightness of each of the slits, controls the pitch between the slits to adjust the pitch of the multi-beams, And adjusts the pitch so as to adjust the focus depth of the beam. 제1항 또는 제6항에 있어서,
상기 빔 발생기와 실리콘 액정표시유닛의 사이에 설치되며, 상기 레이저빔의 편광 방향을 특정 각도 회전시키기 위한 웨이브 플레이트; 및
상기 웨이브 플레이트를 통과한 레이저 빔의 사이즈를 확대시키는 빔 익스팬더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 다이싱용 레이저 가공장치.7. The method according to claim 1 or 6,
A wave plate installed between the beam generator and the silicon liquid crystal display unit for rotating the polarization direction of the laser beam by a specific angle; And
Further comprising a beam expander for increasing the size of the laser beam passed through the wave plate. 제1항 또는 제6항을 따르는 웨이퍼 다이싱용 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.
A wafer dicing method using the laser processing apparatus for wafer dicing according to any one of claims 1 to 6,
Forming a modified region of a predetermined thickness inside the wafer by irradiating a laser beam onto the wafer being transferred; And
And applying a tensile force to the wafer such that the wafer is cut based on the modified portion.
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