KR101789693B1 - 레이저 웨이퍼 가공방법 - Google Patents

레이저 웨이퍼 가공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 웨이퍼의 손상없이 간단한 방법으로 가공할 수 있는 레이저 웨이퍼 가공방법에 대한 것으로, 레이저 가공 기준 좌표와 다른 위치로 배치된 사각형의 웨이퍼의 레이저 가공방법에 있어서, 사각형의 웨이퍼의 위치정보를 획득하는 단계; 상기 획득된 위치영상을 바탕으로 레이저 가공 좌표를 수정하는 단계; 및 상기 수정된 가공좌표에 의해, 레이저 조사장치로 웨이퍼를 가공하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 웨이퍼 가공방법

Description

레이저 웨이퍼 가공방법{Wafer processing method with laser}
본 발명은 반도체, 태양전지 등에 적용되는 실리콘 웨이퍼의 레이저 가공방법에 대한 것이다.
도 1은 반도체 또는 태양전지에 적용되는 통상의 레이저 웨이퍼 가공방법에 대한 것으로, 통상의 레이저 웨이퍼 가공방법은 로딩부(10)에 의해 전달된 웨이퍼를 프리얼라인(Pre-align)부(11)에서 기구적으로 대략적으로 얼라인을 수행하는 단계, 광조사부(30)에 의해 조사된 광의 반사를 통해 웨이퍼 이미지를 카메라부(70)에 의해 획득하는 단계, 획득된 이미지를 바탕으로 얼라인 유닛(12)을 통하여 얼라인을 수행하는 단계, 얼라인이 수행된 웨이퍼를 스테이지(S)로 투입하는 단계, 투입된 웨이퍼를 렌즈부(40), 스캐너(50)를 통해 레이저 조사장치(60)의 레이저로 가공하는 단계, 가공된 웨이퍼를 언로딩부(20)로 반출하는 단계를 거치게 된다. 이때, 프리얼라인(Pre-align)부(11)와 얼라인 유닛의 기구적인 장치를 거치게 되면서 웨이퍼가 접촉되어 파손되고 불량이 발생하는 문제점이 있어왔다. 또한, 상기와 같은 복잡한 가공단계로 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기구적인 얼라인 방법의 적용 없이, 간단한 방법에 의해 얼라인 되지 않은 웨이퍼를 가공할 수 있는 레이저 웨이퍼 가공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적 달성을 위한 본 발명의 레이저 웨이퍼 가공방법은, 레이저 가공 기준 좌표와 다른 위치로 배치된 사각형의 웨이퍼의 레이저 가공방법에 있어서, 사각형의 웨이퍼의 위치정보를 획득하는 단계; 상기 획득된 위치영상을 바탕으로 레이저 가공 좌표를 수정하는 단계; 및 상기 수정된 가공좌표에 의해, 레이저 조사장치로 웨이퍼를 가공하는 단계;를 포함한다.
일 실시형태로, 상기 위치정보 획득은 카메라로 이루어지며, 상기 카메라는 상기 레이저 조사장치와 일체로 형성될 수 있다.
다른 일 실시형태로, 상기 카메라와 상기 레이저 조사장치는 동일 광축상에 배치될 수 있다.
또 다른 일 실시형태로, 상기 웨이퍼의 위치정보를 획득하는 단계는, 상기 사각형의 웨이퍼의 인접한 2개의 모서리 각각에 2개 또는 3개의 포지션 위치정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 일 실시형태로, 상기 2개 또는 3개의 포지션 위치 각각은 소정의 이격거리를 가지며, 상기 이격거리는 포지션 위치정보가 측정되는 하나의 모서리 변길이의 1/10 내지 3/10의 범위를 가질 수 있다.
또 다른 일 실시형태로, 상기 가공좌표를 수정하는 단계는, 상기 획득된 4개 또는 6개의 포지션 위치정보를 바탕으로 상기 사각형 웨이퍼의 꼭지점 및 회전 각도를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 일 실시형태로, 상기 가공좌표를 수정하는 단계는, 레이저의 가공 시작지점 및 회전각도를 수정하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 일 실시형태로, 상기 가공좌표를 수정하는 단계는, 상기 레이저 가공장치와 일체로 형성되는 스캐너에 포함된 미러에 의해 이루어질 수 있다.
상기와 같이 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 도출된 본 발명의 레이저 웨이퍼 가공방법은 기구적인 얼라인 적용없이 간단한 방법에 의해 웨이퍼를 가공할 수 있다.
또한, 기구적인 얼라인을 적용하지 않아, 웨이퍼의 손상에 의한 불량을 방지할 수 있으며, 기구적인 얼라인 과정을 생략함으로써, 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 레이저 웨이퍼 가공방법을 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태의 레이저 웨이퍼 가공방법을 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태의 웨이퍼 모서리의 4개 포지션 위치정보를 획득하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태의 기준 레이저 가공 좌표와 변경된 레이저 가공 좌표를 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "특징으로 한다", "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
본 발명은 레이저 가공 기준 좌표와 다른 위치로 투입된(배치된) 사각형의 웨이퍼의 레이저 가공방법에 대한 것으로, 사각형의 웨이퍼의 위치정보를 획득하는 단계; 상기 획득된 위치영상을 바탕으로 레이저 가공 좌표를 수정하는 단계; 및 상기 수정된 가공좌표에 의해, 레이저 조사장치로 웨이퍼를 가공하는 단계;를 포함한다.
상기의 레이저 웨이퍼 가공방법은 도 2에 도시된 레이저 웨이퍼 가공장치의 모식도를 바탕으로 설명하고자 한다. 우선, 가공되지 않은 웨이퍼는 로딩부(100)의 이송장치에 의해 스테이지(S)로 이동된다. 스테이지(S)에서는 웨이퍼의 위치정보를 획득하고, 레이저 가공이 수행된다. 도 1과 비교해 보면, 본원 발명은 기구적인(기계적인) 프리얼라인 단계 및 얼라인 단계를 별도로 거치지 않게 되므로, 작업공간을 줄일 수 있으며, 작업시간을 단축할 수 있어 생산성 측면에서 이로운 장점이 있다.
상기 스테이지(S)로 이동된 사각형의 웨이퍼는 광조사부(300), 렌즈부(400), 스캐너(500), 어댑터(800) 및 카메라(700)에 의해 사각형 웨이퍼의 위치정보를 획득하게 된다. 본원 발명은 종래와 달리 얼라인 단계를 거치지 않고 웨이퍼가 스테이지(S)로 투입되기 때문에 사각형의 웨이퍼가 5°내외 정도 틀어져서 스테이지(S)로 투입되게 된다. 도 3은 틀어진 사각형 웨이퍼(W)의 형상을 나타낸 것이며, 이렇게 틀어진 웨이퍼(W)의 조각 이미지로 포인트 위치정보(900)를 카메라(700)로 획득하는 방법을 나타낸 것이다.
상기의 틀어진 사각형 웨이퍼(W)의 위치정보 획득은, 도 3에 나타난 바와 같이, 사각형의 웨이퍼(W)에 인접한 2개의 모서리 각각에 2개 또는 3개의 포지션 위치정보(900)를 획득하는 방법으로 이루어진다. 즉, 하나의 모서리에 2개 또는 3개의 조각 이미지의 포지션 위치정보(900)를 획득한 다음 인접한 모서리의 2개 또는 3개의 조각 이미지의 포지션 위치정보(900)를 획득하여, 기설정된 레이저 기준 데이터(도 4 (a)) 대비 틀어진 정도(회전각도) 및 꼭지점을 계산하여, 레이저로 가공할 회전각도 및 시작점을 설정하게 된다(도 4 (b)). 이러한 회전각도 및 시작점의 조절은 스캐너(500)에 포함되어 있는 X축 및 Y축 미러의 조절에 의해 이루어지게 된다. 도 4의 (a)는 기설정된 레이저 기준 좌표를 나타내는 것이고, (b)는 웨이퍼의 틀어진 정도에 따라 변경 설정된 레이저 가공 좌표를 나타낸 것이다. 도 4와 같이, 레이저 가공 좌표의 변경은 스캐너의 X축 및 Y축 미러의 조절에 의해 간단히 이루어지며, 변경된 좌표에 의해 별도의 얼라인 없이 레이저 가공이 이루어지게 되어 생산성 측면에서 장점이 있다.
상기 조각 이미지의 포지션 위치정보(900)는 사각형 웨이퍼(W)의 크기에 따라 4개 또는 6개가 될 수 있다(하나의 모서리에 2개 또는 3개의 포시션 위치정보). 즉, 웨이퍼의 크기가 100㎛2 내지 10Cm2 일 경우에는 4개의 포지션 위치정보(900)를 획득하게 되고, 10Cm2 이상일 경우에는 6개의 포지션 위치정보(900)를 획득할 수 있다. 4개 또는 6개의 포지션 위치정보(900) 획득은 에러율에 따라 조절될 수 있다. 하나의 모서리 2개 또는 3개의 포지션 위치정보(900)의 각각은 이격거리를 가지며, 즉, 하나의 포지션 위치정보(900)와 인접한 다른 하나의 포지션 위치정보(900)는 소정의 이격거리를 가지며, 이러한 이격거리는 포지션 위치정보(900)가 측정되는 하나의 모서리 변길이의 1/10 내지 3/10 범위를 가질 수 있다. 1/10 미만일 경우에는 오차범위가 커질 수 있으며, 3/10 이상일 경우에는 스캐너의 미러를 통한 포지션 위치정보 획득의 어려움이 발생할 수 있다.
본원 발명의 사각형 웨이퍼(W)의 위치정보 획득은 카메라(700)에 의해 이루어질 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이 레이저 조사장치(600)와 일체로 형성될 수 있다. 레이저 조사장치(600)와 카메라(700)는 어댑터(800)를 공유할 수 있다. 본 발명에서 어댑터(800)는 레이저 조사장치(600)와 카메라(700)를 통과하는 광을 추출 및 묶어주는 역할을 한다. 또한, 레이저 조사장치(600)와 카메라(700)는 동일 광축상에 배치될 수 있다. 이와 같이, 종래에는 웨이퍼의 이미지 획득을 위한 카메라가 레이저 조사장치와 별개로 전단계에 구비되어 있었지만, 본 발명은 레이저 조사장치(600)와 일체로 형성되고, 동일 광축상에 배치함으로써, 장치를 컴팩트화할 수 있는 장점이 있다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다.
100 : 로딩부
200 : 언로딩부
300 : 광조사부
400 : 렌즈부
500 : 스캐너
600 : 레이저 조사장치
700 : 카메라
800 : 어댑터
900 : 포지션 위치정보
S : 스테이지
W : 웨이퍼

Claims (8)

  1. 레이저 조사 장치가 배치된 스테이지로 이송된 웨이퍼의 정렬 상태를 상기 레이저 조사 장치에 부착된 카메라로 확인하는 단계;
    상기 정렬 상태에 따라 상기 레이저 조사 장치의 레이저 가공 좌표를 수정하는 단계; 및
    상기 수정된 레이저 가공 좌표에 기초하여 상기 레이저 조사 장치로 웨이퍼를 가공하는 단계를 포함하며,
    상기 카메라는 어댑터를 게재하고 상기 레이저 조사 장치와 동일 광축상에 배치되며,
    상기 카메라는 상기 어댑터에 연결되는 스캐너 내부의 미러를 통해 상기 웨이퍼에 대한 이미지를 획득하는 것을 특징으로 하는 레이저 웨이퍼 가공방법
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 확인하는 단계는,
    상기 웨이퍼의 인접한 2개의 모서리 각각에 2개 또는 3개의 포지션 위치정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 레이저 웨이퍼 가공방법
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 2개 또는 3개의 포지션 위치 각각은 소정의 이격거리를 가지며,
    상기 이격거리는 포지션 위치정보가 측정되는 하나의 모서리 변길이의 1/10 내지 3/10의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 레이저 웨이퍼 가공방법
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 가공좌표를 수정하는 단계는,
    상기 획득된 포지션 위치정보를 바탕으로 상기 웨이퍼에 대한 기설정된 레이저 기준 데이터 대비 꼭지점 및 회전 각도를 계산하는 것을 특징으로 하는 레이저 웨이퍼 가공방법
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 가공좌표를 수정하는 단계는,
    레이저의 가공 시작지점 및 회전각도를 수정하는 것을 특징으로 하는 레이저 웨이퍼 가공방법
  8. 삭제
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