KR101867390B1 - 레이저 가공장치 및 레이저 가공방법 - Google Patents

레이저 가공장치 및 레이저 가공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 웨이퍼에 대한 레이저 가공을 위한 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치는, 레이저 빔을 출사하는 레이저 출사부; 입사되는 상기 레이저 빔을 서로 직교하는 세 방향으로 편향시키는 3D 스캐너; 및 상기 웨이퍼의 3차원 형상을 측정하는 측정 장치;를 포함할 수 있다.

Description

레이저 가공장치 및 레이저 가공방법{Laser processing apparatus and laser processing method}
본 발명은, 웨이퍼의 휘어짐(워피지; warpage)에 따른 마킹 위치의 변화를 측정하고, 이에 따른 오차를 방지하여, 신속하고 정확한 레이저 마킹을 수행할 수 있는 레이저 가공 장치 및 이를 이용하는 레이저 가공 방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조공정에서 웨이퍼 상에 많은 칩이 형성된다. 이들 칩들을 생산 로트(lot)별로 구별하기 위해 각 칩의 표면에 문자 및/또는 숫자가 표시된다. 이러한 용도로 레이저 빔을 사용하는 레이저 마킹 장치가 사용된다. 종래에는 다이싱(dicing) 후 각 칩들에 로트 번호를 마킹하였으나, 첨단기술의 발달로 집적회로(IC)의 초소형화 및 경량화가 가능해짐에 따라 작업효율을 높이고 대량생산을 위해, 웨이퍼 상에서 개별 칩에 대한 마킹을 한 후에 다이싱을 하게 되었다.
최근 웨이퍼 크기가 커지는 반면, 웨이퍼의 두께는 얇아지고, 웨이퍼 상에 다수의 칩이 형성됨에 따라 웨이퍼 및 기타 가공물에 의한 자중에 의해 웨이퍼가 일정 방향으로 휘어지는 웨이퍼의 워피지(warpage) 현상이 발생될 수 있다. 이러한 워피지 현상은 웨이퍼의 크기가 크고, 두께가 얇을수록 그리고 코팅재질의 경화 시 수축량이 클수록 크게 나타난다. 웨이퍼 상에서 개별 칩에 대한 마킹이 이루어지는 때, 워피지 현상에 의한 웨이퍼의 가공면의 높이 편차가 레이저 빔의 초점 심도보다 큰 경우, 가공면 상의 칩의 위치에 따라서 레이저 출력의 밀도(beam density)와 레이저 빔의 크기가 달라져서 마킹 품질이 저하되고 선폭도 일정하지 않게 되며, 마킹 위치도 틀려지는 문제가 발생될 수 있다.
본 발명의 일 측면에서는, 웨이퍼의 워피지에 따른 마킹 위치의 오차를 측정 및 보완하여, 웨이퍼 상에 형성된 칩들에 신속하고 정확한 마킹 작업을 수행하는 레이저 마킹장치 및 레이저 마킹 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치는, 레이저 빔을 출사하는 레이저 출사부; 입사되는 상기 레이저 빔을 서로 직교하는 세 방향으로 편향시키는 3D 스캐너; 및 상기 웨이퍼의 3차원 형상을 측정하는 측정 장치;를 포함할 수 있다.
상기 측정 장치는, 제1 방향을 따라 가공 라인을 측정하는 라인 측정부; 상기 웨이퍼의 두께 방향을 따라 상기 웨이퍼의 형상 굴곡을 측정하는 깊이 측정부; 상기 라인 측정부와 상기 깊이 측정부를 상기 제1 방향 및 상기 웨이퍼의 두께 방향과 수직하는 제2 방향을 따라 이동시키는 구동부;를 더 포함할 수 있다.
상기 웨이퍼의 가공 위치가 2차원적으로 결정된 가공 이미지를 저장하는 메모리; 및 상기 가공 이미지와 상기 측정 장치에 의해 측정된 상기 웨이퍼의 3차원 형상을 맵핑하여 상기 제1 및 제2 방향과 상기 웨이퍼의 두께 방향에 따른 가공 위치의 오프셋을 결정하는 프로세서;를 더 포함할 수 있다.
상기 웨이퍼는 직경이 300mm 이상일 수 있다. 3D 스캐너의 출사측에 배치되어 상기 3D 스캐너에 의해 편향된 상기 레이저 빔을 웨이퍼의 서로 다른 위치에 집광시키는 집광 렌즈;를 더 포함할 수 있다.
상기 3D 스캐너는 상기 레이저 빔을 서로 직교하는 제1 방향, 제2 방향 및 상기 웨이퍼의 두께 방향을 따라 각각 순차로 편향시키는 제1 내지 제3 편향 유닛을 구비할 수 있다.
상기 라인 측정부는 이미지 센서이며, 상기 깊이 측정부는 TOF 센서일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 방법은, 웨이퍼의 3차원 형상에 대한 실제 이미지를 획득하는 단계; 상기 웨이퍼의 3차원 형상에 대한 실제 이미지에 상기 웨이퍼에 대한 2차원의 가공 이미지를 맵핑하는 단계; 상기 실제 이미지에 대한 상기 가공 이미지의 오프셋을 결정하는 단계; 및 상기 오프셋이 보완된 가공 이미지에 따라 상기 웨이퍼를 가공하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 웨이퍼의 3차원 형상에 대한 실제 이미지를 획득하기 위해, 제1 방향을 따라 가공 라인을 측정하고 상기 웨이퍼의 두께 방향을 따라 상기 웨이퍼의 형상 굴곡을 측정하며, 상기 제1 방향 및 상기 웨이퍼의 두께 방향과 수직하는 제2 방향을 따라 상기 가공 라인의 측정과 상기 웨이퍼의 형상 굴곡의 측정을 반복적으로 수행할 수 있다.
상기 가공 라인의 측정은 CCD에 의해 이루어지며, 상기 웨이퍼의 형상 굴곡 측정은 TOF 센서에 의해 이루어질 수 있다.
상기 웨이퍼의 가공은 레이저 출사부로부터 출사되는 레이저를 3D 스캐너를 이용하여 서로 직교하는 세 방향으로 편향시킴으로써 이루어질 수 있다.
상기 3D 스캐너는 상기 레이저 빔을 서로 직교하는 제1 방향, 제2 방향 및 상기 웨이퍼의 두께 방향을 따라 각각 순차로 편향시키는 제1 내지 제3 편향 유닛을 구비할 수 있다.
상기 웨이퍼의 직경은 300mm 이상일 수 있다.
상기 웨이퍼를 가공하는 단계는 상기 웨이퍼의 전체 면적에 대한 단일 레이저 가공 공정으로 이루어질 수 있다.
전술한 본 개시의 과제 해결 수단에 의하면, 대면적을 구비하는 웨이퍼의 3차원 형상이 측정될 수 있으며, 웨이퍼의 워피지에 따른 마킹 위치의 변화를 확인하고, 레이저의 광축 방향에 대한 마킹 위치 또한 수정함으로써, 보다 정확한 마킹 위치에 레이저 가공이 이루어질 수 있다.
또한, 대면적의 웨이퍼를 분할 처리하는 것이 아니라 한 번의 공정으로 처리할 수 있으므로 보다 신속하고 정확한 마킹 작업을 수행할 수 있다.
더불어, 웨이퍼에 대한 분할 공정이 아닌 단일 공정으로 레이저 가공이 이루어질 수 있으므로, 분할된 공정에서 수행될 수 있는 웨이퍼의 추가 이동을 방지할 수 있으며, 이에 따라 보다 정밀한 마킹 위치에 레이저 가공이 이루어질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 스캐너의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 가공 방법에 대한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 장치의 측정 방식에 대한 개략도이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼의 2차원 가공 평면도이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따라 2차원 가공 이미지를 맵핑시킨 측정된 웨이퍼의 3차원 형상 사시도이다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "....모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 블록도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 스캐너의 개략도이다.
도면들을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치는 레이저 출사부(10)로부터 출사된 레이저 빔(L)을 테이블에 탑재된 가공 대상물에 집광시켜, 예를 들어 마킹, 식각, 노광, 펀칭, 스크라이빙 등의 가공작업을 수행할 수 있다. 이하에서는 가공 대상물인 웨이퍼(W)에 레이저 빔(L)을 집광시켜 마킹 공정을 수행할 수 있는 레이저 가공 장치에 대하여 서술한다.
일 실시예에 따른 레이저 가공 장치는 레이저 빔(L)을 출사할 수 있는 레이저 출사부(10), 레이저 빔(L)을 특정 방향으로 편향시킬 수 있는 3D 스캐너(30), 웨이퍼(W)의 3차원 형상을 측정할 수 있는 측정 장치(40), 메모리(50), 프로세서(60) 및 사용자 인터페이스(90)를 포함할 수 있다.
레이저 출사부(10)는 레이저 빔을 출사시킬 수 있는 장치이다. 일 예로서, 레이저 출사부(10)는 가공 대상물인 웨이퍼(W)에 구비된 반도체 칩들에 레이저 빔을 조사하여 마킹 작업을 수행할 수 있다. 레이저 출사부(10)를 포함하는 레이저 시스템은 레이저 빔이 발생되는 레이저 발진기(미도시), 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 빔을 웨이퍼 측으로 유도하기 위한 경로를 형성할 수 있는 반사 미러(미도시)를 포함할 수 있다. 이때, 웨이퍼(W)는 필름 형상의 원판 형상으로 마련될 수 있으며, 웨이퍼(W)가 배치될 수 있는 안착부인 웨이퍼 척(미도시)에 접촉 또는 비접촉 방식으로 지지될 수 있다. 또한, 웨이퍼 척(미도시)은 다양한 크기의 웨이퍼(W)를 지지할 수 있도록 웨이퍼(W)를 수용하는 수용부의 크기가 변형되도록 형성될 수 있다.
3D 스캐너(30)는 레이저 빔(L)을 특정 방향으로 편향시키기 위한 장치로서, 단일 헤드 또는 복수 개의 다중 헤드를 포함할 수 있다. 일 예로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 스캐너(30)는 레이저 빔(L)을 X 방향으로 편향시키기 위한 제1 편향유닛(310), Y 방향으로 편향시키기 위한 제2 편향유닛(320) 및 Z 방향으로 편향시키기 위한 제3 편향유닛(330)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 편향유닛(310)은 X-편향 미러(311)와 X-편향 모터(312)를 포함하고, 제2 편향유닛(320)은 Y-편향 미러(321)와 Y-편향 모터(322)를 포함하며, 제3 편향유닛(330)은 Z-편향 미러(331)와 Z-편향 모터(332)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이 레이저 출사부(10)로부터 출사된 레이저 빔(L)은 Z-편향 미러(331), X-편향 미러(311) 및 Y-편향 미러(321)의 표면의 소정의 위치에 순차대로 입사될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 출사부(10)로부터 출사된 레이저 빔(L)은 복수의 편향 미러의 배치 방식, 예를 들어 Z-편향 미러(331), X-편향 미러(311) 및 Y-편향 미러(321)의 배치 방식에 따라 Z-편향 미러(331), X-편향 미러(311) 및 Y-편향 미러(321)표면의 소정의 위치에 임의의 순서로 입사될 수도 있다. 이때, X-편향 모터(312), Y-편향 모터(322) 및 Z-편향 모터(332)는 X-편향 미러(311), Y-편향 미러(321) 및 Z-편향 미러(331)을 각각 회동시키거나 특정 방향으로 이동시킬 수 있으며, 이에 따라 레이저 빔(L)은 X 방향, Y 방향 및 Z 방향으로 편향될 수 있다. 상술한 바와 같이 레이저 빔(L)이 X 방향, Y 방향 및 Z 방향으로 편향됨에 따라 가공 대상인 웨이퍼(W)의 원하는 위치에 레이저 빔(L)이 조사될 수 있다. 더불어, 3D 스캐너(30)와 웨이퍼(W) 사이에 별도의 집광 렌즈(미도시)가 배치될 수도 있다. 이때, 집광 렌즈(미도시)는 예를 들어 입사각도에 따라 결상점의 위치가 선형적으로 결정되는 에프-세타 기능을 갖는 에프-세타 텔레센트릭 렌즈일 수 있다. 다만, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 레이저 빔(L)에 의한 가공 범위, 예를 들어 직경이 300mm이상인 대면적의 웨이퍼(W)를 가공하는 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 별도의 3D 스캐너(30)와 웨이퍼(W) 사이에 별도의 집광 렌즈(미도시)가 배치되지 않을 수도 있다.
측정 장치(40)는 가공 대상물, 예를 들어 웨이퍼(W)의 3차원 형상을 측정할 수 있는 장치이다. 일 예로서, 측정 장치(40)는 웨이퍼(W)의 일 방향 가공 라인을 측정할 수 있는 라인 측정부(410)와 웨이퍼(W)의 두께 방향 즉, Z 방향을 따라 웨이퍼(W)의 형상 굴곡을 측정할 수 있는 깊이 측정부(420) 및 라인 측정부(410)와 깊이 측정부(420)를 이동시킬 수 있는 구동부(430)를 포함할 수 있다.
일 예로서, 라인 측정부(410)는 웨이퍼(W)의 일 방향에 대한 가공 라인의 이미지를 측정할 수 있는 장치이다. 예를 들어 라인 측정부(410)는 CCD 카메라일 수 있으며, 이때, 라인 측정부(410)는 X 방향 또는 Y 방향 중 어느 한 방향에 대한 가공 라인을 스캔할 수 있다.
또한, 깊이 측정부(420)는 웨이퍼(W)의 Z 방향을 따라 웨이퍼(W)의 형상 굴곡을 측정할 수 있는 장치로서, 예를 들어 TOF 센서(Time-of-flight sensor)와 같은 깊이 센서를 이용하거나, 웨이퍼(W)의 변형된 굴곡 정도를 직접 측정하거나 깊이 센서 및 굴곡 정도를 직접 측정하는 방식을 혼용하는 방식으로 구현될 수 있다. 일 예로서, 깊이 측정부(420)는 라인 측정부(410)에 의해 측정되는 가공 라인을 따라 웨이퍼(W)의 형상 굴곡을 측정할 수 있다.
구동부(430)는 라인 측정부(410)와 깊이 측정부(420)를 이동시킬 수 있는 구동 장치이다. 일 예로서, 도 4에 도시된 바와 같이 라인 측정부(410)가 X 방향의 가공 라인을 스캔하는 경우, 구동부(430)는 깊이 측정부(420)를 X 방향으로 이동시킬 수 있다. 또한, 라인 측정부(410)가 Y 방향으로 이동하여 X 방향의 다른 가공 라인을 스캔하는 경우 구동부(430)는 라인 측정부(410)와 깊이 측정부(420)를 Y 방향으로 이동시킬 수 있다. 상술한 실시예에서는 가공 대상물, 예를 들어, 웨이퍼(W)의 3차원 형상을 측정할 수 있는 장치로서 라인 측정부(410) 및 깊이 측정부(420)에 대해 서술하고 있으나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 측정 장치(40)에는 웨이퍼(W)의 3차원 형상을 측정할 수 있는 임의의 장치 또한 사용될 수 있다.
메모리(50)는 레이저 가공 장치의 동작을 위한 프로그램과 이에 필요한 데이터 및 광학 이미지 분석 또는 패턴 손상정도 평가 등을 위한 수학적 연산 알고리즘 등이 저장될 수 있다. 일 예로서, 메모리(50)에는 미리 결정된 웨이퍼(W)에 대한 2차원 가공 이미지 등이 저장될 수 있다. 또한 메모리(50)에는 웨이퍼(W)에 대한 2차원 가공 이미지와 측정된 웨이퍼(W)의 3차원 이미지의 맵핑 결과에 따른 맵 데이터 또는 맵 히스토리 데이터 등이 저장될 수 있다. 메모리(50)는 통상적인 저장매체로서 예를 들어, 하드디스크드라이브(Hard Disk Drive, HDD), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 플래쉬메모리 (Flash Memory) 및 메모리카드(Memory Card)를 포함할 수 있다.
프로세서(60)는 레이저 가공 장치의 전반적인 기능 및 동작을 제어하는 하드웨어일 수 있다. 일 예로서, 프로세서(60)는 메모리(50)에 저장된 웨이퍼(W)의 2차원 가공 이미지에 웨이퍼(W)의 3차원 곡선을 맵핑시킴으로써 실제 웨이퍼(W) 형상에 대한 가공 이미지의 오프셋을 계산하고, 웨이퍼(W)에 대한 실제 가공 경로를 결정할 수 있다. 또한 프로세서(60)는 사용 모드에 따라 측정 장치(40)를 제어하거나, 레이저 출사부(10)를 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(60)는, 웨이퍼(W)에 대한 실제 가공 경로를 디스플레이하기 위해 영상 신호로 처리할 수도 있다.
프로세서(60)는 하나의 마이크로프로세서 모듈의 형태로 구현되거나, 또는 둘 이상의 마이크로프로세서 모듈들이 조합된 형태로 구현될 수도 있다. 즉, 프로세서(60)의 구현 형태는 어느 하나에 의해 제한되지 않는다.
사용자 인터페이스(90)는 레이저 가공 장치의 사용 모드를 조작하기 위한 입력을 수신하기 위한 입력부와, 측정 장치(40)가 측정한 웨이퍼(W)의 3차원 형상, 웨이퍼(W)에 대한 2차원 가공 이미지 또는 웨이퍼(W)의 3차원 형상에 대해 웨이퍼(W)에 대한 2차원 가공 이미지를 맵핑시켜 보완된 웨이퍼(W)의 실제 가공 경로에 대한 정보를 출력할 수 있는 출력부를 구비할 수 있다.
사용자 인터페이스(90)는 레이저 가공 장치의 사용 모드를 조작하기 위한 버튼, 키 패드, 스위치, 다이얼 또는 터치 인터페이스를 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스(90)는 영상을 디스플레이하기 위한 표시부를 포함할 수 있으며, 터치스크린으로 구현될 수 있다. 표시부는 디스플레이 패널로서, LCD 패널, OLED 패널 등을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 가공 방법에 대한 흐름도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 장치의 측정 방식에 대한 개략도이다. 도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼의 2차원 가공 평면도이다. 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따라 2차원 가공 이미지를 맵핑시킨 측정된 웨이퍼의 3차원 형상 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 레이저 가공 장치에 구비된 측정 장치(40)는 웨이퍼(W)의 3차원 형상에 대한 실제 이미지를 획득할 수 있다. (S210) 일 예로서, 측정 장치(40)에 라인 측정부(410)와 깊이 측정부(420)가 구비된 경우, 라인 측정부(410)는 도 4에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)의 일 방향, 예를 들어 X 방향에 대한 웨이퍼(W)의 가공 라인에 대한 이미지를 획득할 수 있다. 이때, 깊이 측정부(420)는 웨이퍼(W)의 가공 라인에 대한 형상 굴곡을 측정할 수 있다. 이후, 라인 측정부(410)와 깊이 측정부(420)는 Y 방향을 따라 이동될 수 있으며, X 방향의 웨이퍼(W)의 가공 라인에 대한 이미지 및 웨이퍼(W)의 가공 라인에 대한 형상 굴곡을 반복적으로 측정할 수 있다. 라인 측정부(410) 및 깊이 측정부(420)에 의해 측정된 웨이퍼(W)의 가공 라인에 대한 이미지 및 형상 굴곡에 대한 감지 정보는 프로세서(60)로 송신될 수 있다. 프로세서(60)는 송신된 감지 정보를 기반으로 도 5b에 도시된 바와 같이 실제 웨이퍼(W)에 대한 3차원 형상 이미지를 형성할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 측정 장치(40)에 의해 측정된 웨이퍼(W)의 3차원 이미지에 미리 저장된 웨이퍼(W)에 대한 2차원의 가공 이미지를 맵핑할 수 있다. (S220) 일 예로서, 메모리(50)에는 도 5a에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)에 대한 2차원 가공 이미지가 저장될 수 있으며, 프로세서(60)에 의해 웨이퍼(W)의 3차원 이미지에 웨이퍼(W)에 대한 2차원 가공 이미지가 맵핑될 수 있다. 웨이퍼(W)의 가공 이미지와 실제 이미지에 대한 맵핑은 웨이퍼(W)의 가공 이미지와 실제 이미지의 정렬, 즉, 가공 이미지와 실제 이미지의 중첩도를 측정함으로써 이루어질 수 있다.
2차원의 가공 이미지에 측정 장치(40)에 의해 측정된 웨이퍼(W)의 3차원 이미지에 대한 맵핑이 이루어진 경우, 실제 이미지에 대한 가공 이미지의 오프셋이 결정될 수 있다. (S230) 일 예로서, 가공 이미지와 실제 이미지 사이의 오차가 발생될 수 있으며, 이와 같은 오차는 대면적 웨이퍼(W)를 사용함에 따른 웨이퍼의 워피지 또는 웨이퍼 자체의 형상 오차 등에 의해 기인할 수 있다. 가공 이미지와 실제 이미지 사이의 차이에 따른 오프셋을 결정하기 위해 가공 이미지와 실제 이미지의 중첩도에 대한 테스트가 진행될 수 있다. 일 예로서, 가공 이미지와 실제 이미지의 중첩도 테스트는 LMPC(linear model predictive control) 등의 모델이 적용되어, 중첩도가 높은 이미지 영역을 기준으로 나머지 영역에 대한 중첩도가 계산될 수 있다. 상술한 중첩도 계산 결과에 따라 중첩도의 오차를 제거하기 위해, 도 5a와 도 5b에 도시된 2차원 가공 이미지와 측정된 실제 이미지 사이의 위치 값을 비교하여 X 방향 및 Y 방향에 대한 오프셋 값과 웨이퍼(W)의 형상 굴곡에 따른 Z 방향에 대한 가공 위치의 오프셋 값이 추출될 수 있다.
추출된 오프셋 값을 이용하여 오프셋이 보완된 가공 이미지에 따라 웨이퍼에 대한 가공이 이루어질 수 있다. (S240) 일 예로서, 프로세서(60)는 추출된 오프셋 값을 이용하여 보정된 가공 이미지를 획득할 수 있으며, 보정된 가공 이미지로부터 추출된 가공 위치에 따라 3D 스캐너(30)에 구비된 제1 내지 제3 편향 유닛(310. 320, 330)은 레이저 빔(L)을 X 방향, Y 방향 및 Z 방향으로 편향시킬 수 있다. 이에 따라 웨이퍼(W) 자체의 Z 방향의 형상 오차 또는 대면적의 웨이퍼(W), 예를 들어 직경 300mm 이상의 웨이퍼(W)를 가공하는 경우 발생될 수 있는 Z 방향에 대한 워피지에 의한 오차 또한 보상될 수 있다.
또한, 전체 면적에 대한 X 방향, Y 방향 및 Z 방향의 오프셋을 조정하는 경우, 전체 면적을 분할하여 이루어지는 반복적인 레이저 마킹 공정 없이, 전체 면적에 대한 한 번의 레이저 마킹 공정으로 웨이퍼(W)에 대한 가공을 수행할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 방법에 의할 경우, 대면적의 웨이퍼(W)에 대한 분할 가공에 따른 오차를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 전체 공정을 보다 신속하게 달성할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 … 레이저 출사부 30… 3D 스캐너
40 … 측정 장치 50 … 메모리
70 … 프로세서 90 … 사용자 인터페이스

Claims (16)

  1. 웨이퍼의 3차원 형상을 측정하는 측정 장치;
    상기 웨이퍼에 레이저 빔을 출사하는 레이저 출사부;
    상기 웨이퍼의 가공 위치가 2차원적으로 결정된 가공 이미지를 저장하는 메모리;
    상기 가공 이미지와 상기 측정 장치에 의해 측정된 상기 웨이퍼의 3차원 형상을 맵핑하여 상기 제1 및 제2 방향과 상기 웨이퍼의 두께 방향에 따른 가공 위치의 오프셋을 결정하는 프로세서; 및
    상기 웨이퍼에 입사되는 상기 레이저 빔을 상기 오프셋이 보완된 상기 웨이퍼의 3차원 형상에 따라 서로 직교하는 세 방향으로 편향시키는 3D 스캐너; 를 포함하며,
    상기 웨이퍼의 직경이 300mm 이상의 대면적이고,
    상기 3D 스캐너는 상기 레이저 빔을 서로 직교하는 제1 방향, 제2 방향 및 상기 웨이퍼의 두께 방향을 따라 각각 순차로 편향시키는 제1 내지 제3 편향 유닛을 구비하고,
    상기 웨이퍼의 전체 면적에 대해 결정된 가공 위치의 오프셋에 따라 상기 제1 내지 제3 편향 유닛의 편향 정도를 조정하여 단일 공정으로 상기 웨이퍼의 전체 면적을 가공하는,
    레이저 가공 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 측정 장치는,
    제1 방향을 따라 가공 라인을 측정하는 라인 측정부;
    상기 웨이퍼의 두께 방향을 따라 상기 웨이퍼의 형상 굴곡을 측정하는 깊이 측정부;
    상기 라인 측정부와 상기 깊이 측정부를 상기 제1 방향 및 상기 웨이퍼의 두께 방향과 수직하는 제2 방향을 따라 이동시키는 구동부;를 더 포함하는,
    레이저 가공 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 3D 스캐너의 출사부 측에 배치되어 상기 3D 스캐너에 의해 편향된 상기 레이저 빔을 웨이퍼의 서로 다른 위치에 집광시키는 집광 렌즈;를 더 포함하는,
    레이저 가공 장치.
  6. 삭제
  7. 제2 항에 있어서,
    상기 라인 측정부는 이미지 센서이며, 상기 깊이 측정부는 TOF 센서인,
    레이저 가공 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 3D 스캐너는 다중 헤드를 구비하는 것을 특징으로 하는,
    레이저 가공 장치.
  9. 웨이퍼의 3차원 형상에 대한 실제 이미지를 획득하는 단계;
    상기 웨이퍼의 3차원 형상에 대한 실제 이미지에 상기 웨이퍼에 대한 2차원의 가공 이미지를 맵핑하는 단계; 및
    상기 실제 이미지에 대한 상기 가공 이미지의 오프셋을 결정하는 단계; 및
    상기 오프셋이 보완된 가공 이미지에 따라 상기 웨이퍼를 가공하는 단계;를 포함하며,
    상기 웨이퍼의 가공은 레이저 출사부로부터 출사되는 레이저 빔을 상기 오프셋이 보완된 웨이퍼의 3차원 형상에 따라 3D 스캐너를 이용하여 서로 직교하는 세 방향으로 편향시킴으로써 이루어지며,
    상기 웨이퍼의 직경이 300mm 이상의 대면적이고,
    상기 3D 스캐너는 상기 레이저 빔을 서로 직교하는 제1 방향, 제2 방향 및 상기 웨이퍼의 두께 방향을 따라 각각 순차로 편향시키는 제1 내지 제3 편향 유닛을 구비하고,
    상기 웨이퍼의 전체 면적에 대해 결정된 가공 위치의 오프셋에 따라 상기 제1 내지 제3 편향 유닛의 편향 정도를 조정하여 단일 공정으로 상기 웨이퍼의 전체 면적을 가공하는,
    레이저 가공 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 3차원 형상에 대한 실제 이미지를 획득하기 위해, 제1 방향을 따라 가공 라인을 측정하고 상기 웨이퍼의 두께 방향을 따라 상기 웨이퍼의 형상 굴곡을 측정하며, 상기 제1 방향 및 상기 웨이퍼의 두께 방향과 수직하는 제2 방향을 따라 상기 가공 라인의 측정과 상기 웨이퍼의 형상 굴곡의 측정을 반복적으로 수행하는,
    레이저 가공 방법.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 실제 이미지에 대한 상기 가공 이미지의 오프셋을 결정하기 위해, 상기 실제 이미지에 대한 상기 가공 이미지의 중첩도 테스트가 이루어지는,
    레이저 가공 방법.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 가공 라인의 측정은 이미지 센서에 의해 이루어지며, 상기 웨이퍼의 형상 굴곡 측정은 TOF 센서에 의해 이루어지는,
    레이저 가공 방법.

  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
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