KR102451414B1 - Laser beam irradiation device for FULL cutting of semiconductor and operation method THEREOF - Google Patents

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Abstract

본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따른 반도체 가공을 위한 레이저 빔 조사 장치에 있어서, 반도체의 가공을 수행하도록 가공 방향으로 레이저 빔을 진행시키며, 상기 가공 방향과는 다른 진동 방향으로 일정한 진폭을 갖도록 상기 레이저 빔을 진동시키는 레이저 빔 출력부 및 상기 가공 방향으로 진행하며 상기 진동 방향으로 진동하는 상기 레이저 스팟을 상기 반도체로 결상시키는 집속 렌즈를 포함할 수 있다.In the laser beam irradiation apparatus for processing a semiconductor according to an aspect of the technical idea of the present disclosure, the laser beam advances in a processing direction to perform processing of a semiconductor, and has a constant amplitude in a vibration direction different from the processing direction. It may include a laser beam output unit that vibrates the laser beam, and a focusing lens that moves in the processing direction and forms an image of the laser spot vibrating in the vibration direction to the semiconductor.

Description

반도체 완전 절단을 위한 레이저빔 조사 장치 및 그 동작 방법 {Laser beam irradiation device for FULL cutting of semiconductor and operation method THEREOF}Laser beam irradiation device for FULL cutting of semiconductor and operation method THEREOF

본 개시의 기술적 사상은 반도체 완전 절단을 위한 레이저 빔 조사 장치 및 그 동작 방법에 관한 것으로서, 자세하게는 반도체 소자의 광학적 손상을 방지하기 위한 레이저 빔 조사 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다. The technical idea of the present disclosure relates to a laser beam irradiation apparatus for complete cutting of a semiconductor and an operating method thereof, and more particularly, to a laser beam irradiation apparatus for preventing optical damage to a semiconductor device and an operating method thereof.

전자 산업의 비약적인 발전 및 사용자의 요구에 따라 전자기기는 더욱 더 소형화, 고집적화 및 대면적화되고 있다. 이에 따라 전자기기에 포함되는 반도체 소자의 크기가 나노미터 단위의 미세 영역으로 진입하고 있는 실정이다.In accordance with the rapid development of the electronic industry and the needs of users, electronic devices are becoming smaller, more highly integrated, and larger in size. Accordingly, the size of the semiconductor device included in the electronic device is entering the nanometer-scale micro-region.

본 개시와 관련한 반도체 가공 방법으로는, 절단 가공의 한 종류로써 대면적 웨이퍼를 복수의 칩들로 절단 및 분리해내는 다이싱(dicing) 가공, 웨이퍼의 두께를 얇게 만드는 그라인딩(grinding) 공정, 그리고 도전성 배선을 형성시키기 위한 홈을 만들어내는 그루빙(grooving) 공정이 포함된다.As a semiconductor processing method related to the present disclosure, a dicing process for cutting and separating a large-area wafer into a plurality of chips as a type of cutting process, a grinding process for making the thickness of the wafer thin, and conductivity A grooving process for creating a groove for forming wiring is included.

다이싱 가공과 관련하여, 미세 다이아몬드로 형성된 얇은 절단 블레이드에 의한 기판 절단 방식의 블레이드 다이싱(blade dicing)이 이용된다. 그러나, 절단 블레이드에 의한 기판 절단 과정의 경우, 기판의 표면이나 이면에 칩핑이 생기고, 이 칩핑에 의해 분할된 칩의 성능을 저하시킬 수 있다.Regarding the dicing process, blade dicing of a substrate cutting method by a thin cutting blade formed of fine diamond is used. However, in the case of a substrate cutting process by a cutting blade, chipping may occur on the surface or the back surface of the substrate, and the chipping may degrade the performance of the divided chip.

또 다른 다이싱 가공에 있어서, 국부적인 영역에 레이저 광을 집중시켜 절단을 위한 내부 균열을 형성시키는 스텔스 다이싱(stealth dicing)이 이용된다. 그러나, 스텔스 다이싱의 레이저 광은 극도로 높은 피크 파워를 가지기 때문에, 내부 균열을 형성시키는 과정에서 반도체 표면의 균열 또한 불러일으킬 수 있고, 이에 따라 칩의 성능이 저하될 수 있다.In another dicing process, stealth dicing is used in which laser light is focused on a localized area to form internal cracks for cutting. However, since the laser light of stealth dicing has an extremely high peak power, it may also cause cracks on the semiconductor surface in the process of forming internal cracks, and thus the performance of the chip may be deteriorated.

본 개시의 기술적 사상이 해결하려는 과제는, 레이저 집광으로 인한 열 에너지 축적을 낮추기 위하여 레이저 빔을 진동시키거나 복수의 레이저 빔들을 출력함으로써 칩 성능을 개선할 수 있는 반도체 가공을 위한 레이저 빔 조사 장치 및 그 동작 방법을 제공하는 데 있다.A problem to be solved by the technical idea of the present disclosure is a laser beam irradiation apparatus for semiconductor processing capable of improving chip performance by vibrating a laser beam or outputting a plurality of laser beams in order to lower thermal energy accumulation due to laser condensing, and It is to provide a method of its operation.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따른 반도체 가공을 위한 레이저 빔 조사 장치에 있어서, 반도체의 가공을 수행하도록 가공 방향으로 레이저 빔을 진행시키며, 상기 가공 방향과는 다른 진동 방향으로 일정한 진폭을 갖도록 상기 레이저 빔을 진동시키는 레이저 빔 출력부 및 상기 가공 방향으로 진행하며 상기 진동 방향으로 진동하는 상기 레이저 스팟을 상기 반도체로 결상시키는 집속 렌즈를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, in the laser beam irradiation apparatus for semiconductor processing according to one aspect of the technical idea of the present disclosure, the laser beam advances in the processing direction to perform the processing of the semiconductor, and the processing direction It may include a laser beam output unit for vibrating the laser beam to have a constant amplitude in different vibration directions, and a focusing lens for imaging the laser spot vibrating in the vibration direction while proceeding in the processing direction to the semiconductor.

또한, 상기 레이저 빔 출력부는, 1 회의 가공에 있어서 제1 레이저를 가공 방향을 따라 상기 반도체로 출력하며 제1 레이저와 입사 각도가 다른 제2 레이저를 가공 방향을 따라 출력할 수 있다.In addition, the laser beam output unit may output a first laser to the semiconductor along a processing direction in one processing and output a second laser having a different incident angle from the first laser along the processing direction.

또한, 상기 레이저 빔 출력부는, 상기 반도체를 양질의 가공 품질로 절단하기 위한 전처리 가공을 수행하기 위하여 상기 제1 레이저를 출력하는 제1 레이저 빔 출력부 및 상기 반도체에 절단면을 형성하는 상기 제2 레이저를 출력하는 제2 레이저 빔 출력부를 포함할 수 있다.In addition, the laser beam output unit, the first laser beam output unit for outputting the first laser to perform pre-processing for cutting the semiconductor with high quality processing quality, and the second laser for forming a cut surface on the semiconductor It may include a second laser beam output unit for outputting.

한편, 상기 레이저 빔 출력부는, 레이저 빔을 발진하여 출력하는 레이저 발진부 및 상기 레이저 발진부로부터 조사받은 상기 레이저 빔을 상기 진동 방향으로 진동시키도록 광학소자를 물리적으로 진동시키는 진동부를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the laser beam output unit may further include a laser oscillation unit oscillating and outputting a laser beam and a vibrating unit that physically vibrates the optical element to vibrate the laser beam irradiated from the laser oscillation unit in the vibration direction.

또한, 상기 레이저 발진부 및 상기 집속 렌즈는 진동 없이 고정되며, 상기 광학소자는 진동부의 모터의 구동력에 의해 단진동할 수 있다.In addition, the laser oscillation unit and the focusing lens are fixed without vibration, and the optical element may vibrate only by a driving force of a motor of the vibrating unit.

또한, 상기 광학소자는, 수평 거울을 포함하며, 상기 모터는, 초음파 모터 및 공명 모터 중 적어도 하나일 수 있다.In addition, the optical device may include a horizontal mirror, and the motor may be at least one of an ultrasonic motor and a resonance motor.

또한, 반도체 가공을 위한 조작 명령을 수신하는 입력부 및 상기 조작 명령에 기반하여, 제1 모드에서, 상기 모터에 사인파의 입력을 인가하며, 제2 모드에서, 상기 모터에 삼각파 또는 사각파를 인가하도록 진동부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.In addition, based on the input unit for receiving an operation command for semiconductor processing and the operation command, in the first mode, a sine wave input is applied to the motor, and in the second mode, a triangular wave or a square wave is applied to the motor It may include a control unit for controlling the vibrating unit.

또한, 상기 제1 모드는, 상기 레이저 빔의 진동 속도에 우선순위를 할당한 사용자에 의하여 선택된 사용자 모드이며, 상기 제2 모드는, 상기 레이저 빔의 진동폭에 우선순위를 할당한 사용자에 의하여 선택된 사용자 모드일 수 있다.In addition, the first mode is a user mode selected by a user who has assigned a priority to the vibration speed of the laser beam, and the second mode is a user selected by a user who has assigned a priority to the vibration width of the laser beam can be a mode.

한편, 상기 광학소자는, 각각 다수의 반사면들을 갖는 한 쌍의 폴리곤 거울을 포함하며, 상기 한 쌍의 폴리곤 거울은 각각 다른 방향으로 회전할 수 있다.Meanwhile, the optical element includes a pair of polygon mirrors each having a plurality of reflective surfaces, and the pair of polygon mirrors may rotate in different directions.

상기 반도체는, 반도체 기판을 포함하며, 상기 집속 렌즈는, 상기 레이저 빔이 상기 반도체의 평면으로부터 수직하는 방향으로 소정의 입사각도를 갖도록, 상기 레이저 빔을 출력할 수 있다.The semiconductor may include a semiconductor substrate, and the focusing lens may output the laser beam such that the laser beam has a predetermined incident angle in a direction perpendicular to a plane of the semiconductor.

상기 입사각도는, 실질적으로 직각(right angle)에 일치하며, 상기 레이저 빔 출력부는, 상기 반도체 기판의 선폭으로 결정된 거리에 대응되도록, 상기 진동 방향의 진동폭만큼 상기 레이저 빔을 진동시킬 수 있다.The incident angle may substantially correspond to a right angle, and the laser beam output unit may vibrate the laser beam by a vibration width in the vibration direction to correspond to a distance determined by a line width of the semiconductor substrate.

본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 스텔스 다이싱과 달리 국부적인 작은 면적에 열 에너지를 축적시키지 않고 레이저 빔을 진동시킴에 따라 열 에너지를 분산시킴으로써 반도체 소재의 파괴 및 변형을 막을 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present disclosure, unlike stealth dicing, it is possible to prevent destruction and deformation of a semiconductor material by dispersing thermal energy by vibrating a laser beam without accumulating thermal energy in a small local area.

본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 선행 레이저에 의한 전처리 가공을 통하여, 피조사체 및 이를 이용한 양산 결과물의 품질 확보를 달성할 수 있으며, 후행 레이저에 의한 완전 절단으로 양산 품질을 달성할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present disclosure, quality of an irradiated object and mass production result using the same can be achieved through pre-processing by a preceding laser, and mass production quality can be achieved through complete cutting by a trailing laser.

본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 렌즈에 따라 조절되는 레이저 스팟의 직경을 이용하여 가공 파라미터(예컨대, 선폭)를 용이하게 결정함으로써 반도체 가공을 정교하게 수행할 수 있으며, 불량율을 낮추어 수율을 상승시킬 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present disclosure, semiconductor processing can be precisely performed by easily determining a processing parameter (eg, line width) using the diameter of a laser spot that is controlled according to a lens, and the defect rate is lowered to increase the yield can do it

본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 반도체를 가공하는 과정에서 발생하는 분출물(예컨대, 분진, 파티클(particle), 데브리(debris))를 진동하는 레이저 빔이 퍼냄으로써 공정 수율을 상승시킬 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present disclosure, the process yield can be increased by the vibrating laser beam spreading the ejection (eg, dust, particles, debris) generated in the process of processing a semiconductor. .

본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 진동하는 레이저 빔의 입사 각도를 예각, 직각 또는 둔각으로 조절함으로써, 생산자의 니즈에 맞는 커스터마이즈된 결과물을 획득할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present disclosure, by adjusting the incident angle of the vibrating laser beam to an acute angle, a right angle, or an obtuse angle, it is possible to obtain a customized result that meets the needs of a producer.

도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 레이저 빔 조사 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 레이저 빔 조사 장치(10)의 가공 방법을 설명하기 위함이다.
도 3은 종래의 블레이드 다이싱과 스텔스 다이싱을 설명하기 위함이다.
도 4는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 레이저 빔의 진동 방법을 설명하기 위함이다.
도 5는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 레이저 빔 조사 장치의 진동 방법, 집속 렌즈 및 가공 방법을 설명하기 위함이다.
도 6은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 진동 방법들 중 거울 진동을 설명하기 위함이다.
도 7은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 진동 방법들 중 폴리곤 진동을 설명하기 위함이다.
도 8은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 진동 방법들 중 광원 진동을 설명하기 위함이다.
도 9는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 집속 렌즈를 설명하기 위함이다.
도 10은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 가공 방법의 결정에 의한 진동 방향 및 가공 방향을 설명하기 위함이다.
도 11은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 가공 방향 및 입사 각도를 설명하기 위함이다.
도 12 및 도 13은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 반도체 가공 결과에 따른 품질을 비교예와 함께 설명하기 위한 전자현미경 영상이다.1 is a conceptual diagram for explaining a laser beam irradiation apparatus according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
2A and 2B are for explaining a processing method of the laser beam irradiation apparatus 10 according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
3 is for explaining the conventional blade dicing and stealth dicing.
4 is for explaining a method of vibrating a laser beam according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
5 is for explaining a vibration method, a focusing lens, and a processing method of a laser beam irradiation apparatus according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
6 is for explaining mirror vibration among vibration methods according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
7 is for explaining polygon vibration among vibration methods according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
8 is for explaining light source vibration among vibration methods according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
9 is for explaining a focusing lens according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
10 is for explaining a vibration direction and a machining direction by determining a machining method according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
11 is for explaining a processing direction and an incident angle according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
12 and 13 are electron microscope images for explaining the quality according to the semiconductor processing result according to the exemplary embodiment of the present disclosure together with the comparative example.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 레이저 빔 조사 장치(10)를 설명하기 위한 개념도이다.1 is a conceptual diagram for explaining a laser beam irradiation apparatus 10 according to an exemplary embodiment of the present disclosure.

도 1을 참조하면, 레이저 빔 조사 장치(10)는 입력부(100), 제어부(200), 레이저 빔 출력부(300) 및 집속 렌즈(400)를 포함할 수 있다. 레이저 빔 출력부(300)는 레이저 발진부(310), 진동부(320) 및 광학소자(330)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the laser beam irradiation apparatus 10 may include an input unit 100 , a control unit 200 , a laser beam output unit 300 , and a focusing lens 400 . The laser beam output unit 300 may further include a laser oscillator 310 , a vibrator 320 , and an optical element 330 .

레이저 빔 조사 장치(10)는 레이저 빔을 출력함으로써 레이저 스팟(LS)을 피조사체(ST)에 결상시킬 수 있다. The laser beam irradiating apparatus 10 may image the laser spot LS on the irradiated object ST by outputting a laser beam.

피조사체(ST)는 반도체 기판 및 웨이퍼를 포함할 수 있다. 설명의 편의상, 이하에서 피조사체(ST)는 반도체, 반도체 기판 또는 반도체 웨이퍼와 같이 설명할 수 있다. 이 경우, 기판은 레이저 빔의 열에너지에 의해 다양한 방법으로 가공될 수 있으며, 상기 다양한 방법은 레이저 빔 조사 장치(10)는 대면적 웨이퍼를 복수의 칩들로 절단 및 분리해내는 다이싱(dicing) 가공, 웨이퍼의 두께를 얇게 만드는 그라인딩(grinding) 가공, 그리고 도전성 배선을 형성시키기 위한 홈을 만들어내는 그루빙(grooving) 가공을 포함할 수 있다.The object ST may include a semiconductor substrate and a wafer. For convenience of description, hereinafter, the irradiated object ST may be described as a semiconductor, a semiconductor substrate, or a semiconductor wafer. In this case, the substrate may be processed in various methods by the thermal energy of the laser beam, and the various methods are dicing processing in which the laser beam irradiation apparatus 10 cuts and separates a large-area wafer into a plurality of chips. , a grinding process for making the thickness of the wafer thin, and a grooving process for creating a groove for forming a conductive wiring may be included.

또한, 피조사체(ST)는 반도체 막(예컨대, 산화막)을 포함할 수 있다. 예컨대, 레이저 빔 조사 장치(10)는 반도체 막을 어닐링(annealing)할 수 있다. In addition, the object ST may include a semiconductor film (eg, an oxide film). For example, the laser beam irradiation apparatus 10 may anneal the semiconductor film.

이하에서 '가공'이라 함은 레이저 빔 조사 장치(10)의 레이저 빔에 의해 피조사체(ST)에 물리적 변형을 야기하는 공정(process)을 의미할 수 있으며, 전술한 예시들에 본 개시의 기술적 사상이 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the term 'processing' may mean a process of causing physical deformation in the object ST by the laser beam of the laser beam irradiation apparatus 10, Ideas are not limited.

본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 레이저 빔 조사 장치(10)는 레이저 스팟(LS)에 따라 집광된 열 에너지의 축적을 낮추기 위해 레이저 빔을 진동시킬 수 있다. According to an exemplary embodiment of the present disclosure, the laser beam irradiation apparatus 10 may vibrate the laser beam in order to lower the accumulation of thermal energy focused according to the laser spot LS.

구체적으로는, 레이저 빔 조사 장치(10)는 피조사체(ST)의 가공을 수행하도록 가공 방향으로 레이저 빔을 진행시킬 수 있다. 이와 함께, 레이저 빔 조사 장치(10)는 가공 방향과는 다른 진동 방향으로, 일정한 진폭(가공 진폭)을 갖도록 레이저 빔을 진동시킬 수 있다. 이로써, 제1 레이저 스팟(LS1)의 열 에너지의 과도한 축적에 의해 피조사체(ST)가 변형되기 전에 제2 레이저 스팟(LS2)으로 진동함으로써, 피조사체(ST)의 불량율을 낮출 수 있다.Specifically, the laser beam irradiating apparatus 10 may advance the laser beam in a processing direction to perform processing of the irradiated object ST. In addition, the laser beam irradiation apparatus 10 may vibrate the laser beam to have a constant amplitude (processing amplitude) in a vibration direction different from the processing direction. Accordingly, by vibrating to the second laser spot LS2 before the object ST is deformed due to excessive accumulation of thermal energy in the first laser spot LS1 , the defect rate of the object ST may be reduced.

한편, 도 3에서 후술하는 바와 같이, 레이저 빔 조사 장치(10)는 가공 방향과 동일한 진동 방향으로, 일정한 진폭을 갖도록 레이저 빔을 진동시킬 수 있다. 가공 방향과 동일한 진동 방향을 갖는 레이저 빔에 의해, 레이저 빔 조사 장치(10)는 피조사체(ST)를 가공하는 과정에서 발생하는 분출물(예컨대, 분진, 파티클(particle), 데브리(debris))을 진동하는 레이저에 기반하여 가공 영역 밖으로 퍼내거나 치워낼 수 있다. 이로써, 분출물에 의한 수율 저하를 막을 수 있다. On the other hand, as will be described later in FIG. 3 , the laser beam irradiation apparatus 10 may vibrate the laser beam to have a constant amplitude in the same vibration direction as the processing direction. By the laser beam having the same vibration direction as the processing direction, the laser beam irradiation apparatus 10 generates jets (eg, dust, particles, debris) generated in the process of processing the irradiated object ST. can be scooped or cleared out of the machining area based on a vibrating laser. Thereby, it is possible to prevent a decrease in yield due to ejection.

입력부(100)는 사용자의 조작 명령을 수신할 수 있다. 일 예로, 조작 명령은 사용자가 피조사체(ST)에 새겨지는 선폭을 결정하는 명령을 포함할 수 있으며, 다른 예로, 조작 명령은 피조사체(ST)를 가공하는 속도를 제어하는 명령을 포함할 수 있다. The input unit 100 may receive a user's manipulation command. As an example, the operation command may include a command for the user to determine the line width to be engraved on the irradiated object ST. As another example, the operation command may include a command for controlling the speed of processing the irradiated object ST. have.

입력부(100)는 제1 모드 및 제2 모드 중 하나를 사용자에 의해 선택받을 수 있다. 제1 모드란, 레이저 빔의 진동 속도에 우선순위를 할당한 사용자 모드일 수 있으며, 제2 모드란, 레이저 빔의 진동폭에 우선순위를 할당한 사용자 모드일 수 있다. 제1 모드 및 제2 모드에서의 가공 방법은 제어부(200)와 함께 후술하기로 한다.The input unit 100 may receive one of the first mode and the second mode selected by the user. The first mode may be a user mode in which a priority is assigned to a vibration speed of a laser beam, and the second mode may be a user mode in which a priority is allocated to a vibration width of a laser beam. Processing methods in the first mode and the second mode will be described later together with the control unit 200 .

한편, 입력부(100)는 사용자의 조작 명령을 수신하여 제어부(200)로 전달할 수 있는 장치(예컨대, 키보드), 소프트웨어(입력 유저 인터페이스)로 구현될 수 있다. 또는, 입력부(100)는 운영 체제(operating system, O/S)의 입력 인터페이스일 수 있다. 이에 제한되지 않으며, 입력부(100)는 다양한 방식의 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어 방식의 입력 수단을 포함할 수 있다.Meanwhile, the input unit 100 may be implemented as a device (eg, a keyboard) or software (input user interface) that can receive a user's manipulation command and transmit it to the control unit 200 . Alternatively, the input unit 100 may be an input interface of an operating system (O/S). The present invention is not limited thereto, and the input unit 100 may include various types of hardware, software, or firmware type input means.

제어부(200)는 레이저 발진부(310)를 제어하기 위해 발진 신호(SO)를 출력할 수 있다. The controller 200 may output an oscillation signal SO to control the laser oscillator 310 .

레이저 발진부(310)는 반도체 장치 또는 반도체 부품이거나 이에 포함되는 구성인 피조사체(ST)를 가공할 수 있는 모든 종류의 발진 장치를 포함할 수 있다. 예컨대, 레이저 발진부(310)는 수백 와트 출력의 레이저부터 수백 킬로와트 출력의 레이저를 포함할 수 있다. 발진 신호(SO)는 레이저 발진부(310)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.The laser oscillation unit 310 may include any type of oscillation device capable of processing the irradiated object ST, which is a semiconductor device, a semiconductor component, or a component included therein. For example, the laser oscillator 310 may include a laser having an output of several hundred watts to a laser having an output of several hundred kilowatts. The oscillation signal SO may control the overall operation of the laser oscillator 310 .

제어부(200)는 진동부(320)를 제어하기 위해 진동 신호(SV)를 출력할 수 있다. 진동 신호(SV)는 진동폭, 진동 속도 및 입력 파형에 관한 정보를 포함할 수 있다. 예컨대, 진동부(320)는 공명 모터를 포함할 수 있다. 이하에서 공명 모터란, 진동자가 공명하여 진동하는 구동 장치를 의미할 수 있으며, 갈보 모터(galvo motor)보다 높은 진동수를 가질 수 있다.The controller 200 may output a vibration signal SV to control the vibration unit 320 . The vibration signal SV may include information about a vibration amplitude, a vibration speed, and an input waveform. For example, the vibrator 320 may include a resonance motor. Hereinafter, the resonance motor may mean a driving device in which a vibrator resonates and vibrates, and may have a higher frequency than a galvo motor.

제어부(200)는 제1 모드 및 제2 모드를 포함하는 복수의 사용자 모드들에 기반하여 서로 다른 입력 파형을 진동부(320)에 인가할 수 있다. 여기서 입력 파형이란 모터를 구동시키기 위해 인가되는 전기적 신호의 파형을 포함할 수 있다.The controller 200 may apply different input waveforms to the vibrator 320 based on a plurality of user modes including the first mode and the second mode. Here, the input waveform may include a waveform of an electrical signal applied to drive the motor.

제어부(200)는 조작 명령에 기반하여 제1 모드에서 진동부(320)의 모터에 사인파(sine wave)의 입력을 인가하는 진동 신호(SV)를 출력할 수 있다. 사인파의 입력이 인가된 모터는 레이저 빔의 진동 속도를 극대화시킬 수 있다. 즉, 진동폭의 정확성은 제2 모드에 비해 낮아지지만, 레이저빔이 진동할 수 있는 최대의 진동 속도(진동수)가 더 증가할 수 있다.The controller 200 may output a vibration signal SV for applying a sine wave input to the motor of the vibrating unit 320 in the first mode based on the manipulation command. A motor to which a sine wave input is applied can maximize the oscillation speed of the laser beam. That is, although the accuracy of the oscillation width is lower than that of the second mode, the maximum oscillation speed (frequency) at which the laser beam can vibrate may further increase.

또한, 제어부(200)는 조작 명령에 기반하여 제2 모드에서 진동부(320)의 모터에 삼각파 또는 사각파를 인가하도록 진동 신호(SV)를 출력할 수 있다. 삼각파 또는 사각파의 입력이 인가된 모터는 진동폭을 정밀하게 결정할 수 있다. 즉, 진동 속도는 제1 모드에 비해 낮아지지만, 타겟으로 하는 진동폭에 더 가까운 폭으로 레이저 빔은 진동할 수 있다.Also, the controller 200 may output the vibration signal SV to apply a triangular wave or a square wave to the motor of the vibrating unit 320 in the second mode based on the manipulation command. A motor to which a triangular or square wave input is applied can precisely determine the amplitude of vibration. That is, although the oscillation speed is lower than that of the first mode, the laser beam can vibrate with a width closer to the target oscillation amplitude.

레이저 빔 출력부(300)는 레이저 빔을 발진하여 출력하는 레이저 발진부(310)를 포함할 수 있다. 레이저 발진부(310)는 발진된 레이저를 광학소자(330)로 출력함으로써 피조사체(ST)를 가공할 수 있다. 진동부(320)는 레이저 발진부(310)로부터 조사받은 레이저 빔을 진동 방향으로 진동시키도록 광학소자(330)를 진동시킬 수 있다. 집속 렌즈(400)에 입력되는 레이저 빔을 진동시키기 위함이다. The laser beam output unit 300 may include a laser oscillator 310 that oscillates and outputs a laser beam. The laser oscillation unit 310 may process the irradiated object ST by outputting the oscillated laser to the optical element 330 . The vibrator 320 may vibrate the optical element 330 to vibrate the laser beam irradiated from the laser oscillator 310 in a vibration direction. This is to vibrate the laser beam input to the focusing lens 400 .

일 예로, 조사되는 레이저 빔은 단일 선(single ray)일 수 있으며, 다른 예로 레이저 빔 조사 장치(10)는 복수의 레이저 빔들이 출력될 수 도 있다. 복수의 레이저 빔들이 출력되는 경우, 레이저 발진부(310)는 복수의 레이저 빔들을 출력하기 위한 복수의 발진 모듈들을 포함할 수 있다.As an example, the irradiated laser beam may be a single ray, and as another example, the laser beam irradiating apparatus 10 may output a plurality of laser beams. When a plurality of laser beams are output, the laser oscillator 310 may include a plurality of oscillation modules for outputting the plurality of laser beams.

레이저 빔을 진동시키는 과정에서 레이저 빔 출력부(300)의 일부 구성만 진동할 수 있다. 다시 말해, 레이저 발진부(310) 및 집속 렌즈(400)는 진동 없이 고정되며, 광학소자(330)는 진동부(320)의 모터의 구동력에 의해 단진동할 수 있다. 레이저 발진부(310) 및 집속 렌즈(400)가 진동하는 것에 비해 피조사체(ST)의 가공을 정밀하게 수행할 수 있고, 열 축적을 방지할 수 있다. In the process of vibrating the laser beam, only some components of the laser beam output unit 300 may vibrate. In other words, the laser oscillation unit 310 and the focusing lens 400 are fixed without vibration, and the optical element 330 may vibrate simply by the driving force of the motor of the vibration unit 320 . Compared to the oscillation of the laser oscillation unit 310 and the focusing lens 400 , the processing of the irradiated object ST may be precisely performed and heat accumulation may be prevented.

진동부(320)는 광학소자(330)의 진동폭과 진동 속도를 결정할 수 있다. 예컨대, 진동부(320)의 모터는 광학소자(330)와 기계적으로 직접적 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 광학소자(330)는 레이저 발진부(310)로부터 출력된 레이저 빔을 집속 렌즈(400)로 출력하므로, 진동부(320)는 광학소자(330)를 제어함으로써 레이저 빔의 진동폭과 진동 속도를 결정할 수 있다.The vibrator 320 may determine the vibration amplitude and the vibration speed of the optical element 330 . For example, the motor of the vibrator 320 may be mechanically directly or indirectly connected to the optical element 330 . Since the optical element 330 outputs the laser beam output from the laser oscillation unit 310 to the focusing lens 400, the vibrator 320 controls the optical element 330 to determine the oscillation width and the oscillation speed of the laser beam. have.

광학소자(330)는 거울을 포함할 수 있다. 즉, 광학소자(330)는 레이저 발진부(310)로부터 출력된 레이저 빔을 반사시켜 집속 렌즈(400)로 출력할 수 있다. 진동부(320)는 초음파 모터 및 공명 모터 중 적어도 하나일 수 있다. 전자기력에 의한 일반적인 모터로는 피조사체(ST)에 가해지는 열 에너지의 과도한 축적을 방지하기 위한 본 개시의 기술적 사상을 달성할 수 없기 때문이다. The optical element 330 may include a mirror. That is, the optical element 330 may reflect the laser beam output from the laser oscillator 310 and output it to the focusing lens 400 . The vibrator 320 may be at least one of an ultrasonic motor and a resonance motor. This is because the technical idea of the present disclosure for preventing excessive accumulation of thermal energy applied to the irradiated object ST cannot be achieved with a general motor by electromagnetic force.

집속 렌즈(400)는 레이저 빔이 피조사체(ST)의 평면으로부터 수직하는 방향으로 소정의 입사각도를 갖도록 레이저 빔을 출력할 수 있다. 소정의 입사 각도는 0도(zero degree) 이상 90도 이하일 수 있다. The focusing lens 400 may output the laser beam so that the laser beam has a predetermined incident angle in a direction perpendicular to the plane of the irradiated object ST. The predetermined angle of incidence may be greater than or equal to 0 degrees and less than or equal to 90 degrees.

집속 렌즈(400)는 대물 렌즈, 단초점 렌즈 또는 F-theta 렌즈일 수 있다. 집속 렌즈(400)는 대물 렌즈, 단초점 렌즈 및 F-theta 렌즈 중 가공 방법 및 사용자의 요구에 따라 하나로 선택될 수 있다. 관련하여서는 후술하기로 한다.The focusing lens 400 may be an objective lens, a monofocal lens, or an F-theta lens. The focusing lens 400 may be selected from among the objective lens, the single-focal lens and the F-theta lens according to the processing method and the user's request. In this regard, it will be described later.

본 개시의 예시적 실시예에 따른 레이저 빔 조사 장치(10)는 가공 방향과는 상이한 진동 방향으로 빠르게 진동함으로써 가공 품질 및 속도를 높일 수 있다. 이와 비교하여 종래의 기술은 가공 품질 및 속도가 저하되는 단점이 있었다.The laser beam irradiation apparatus 10 according to an exemplary embodiment of the present disclosure may increase the processing quality and speed by rapidly vibrating in a vibration direction different from the processing direction. In comparison, the conventional technique has a disadvantage in that processing quality and speed are lowered.

도 2a 및 도 2b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 레이저 빔 조사 장치(10)의 가공 방법을 설명하기 위함이다.2A and 2B are for explaining a processing method of the laser beam irradiation apparatus 10 according to an exemplary embodiment of the present disclosure.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 레이저 빔 조사 장치(10)는 제1 레이저 빔 출력부(300a) 및 제2 레이저 빔 출력부(300b)를 포함할 수 있으며, 각각은 도 1에서 전술한 레이저 빔 출력부(300)에 대응될 수 있다. 한편, 레이저 빔 조사 장치(10)는 제1 집속 렌즈(400a) 및 제2 집속 렌즈(400b)를 포함할 수 있으며, 각각은 도 1에서 전술한 집속 렌즈(400)에 대응될 수 있다.Referring to FIGS. 2A and 2B , the laser beam irradiation apparatus 10 may include a first laser beam output unit 300a and a second laser beam output unit 300b, each of which is the laser beam described above in FIG. 1 . It may correspond to the beam output unit 300 . Meanwhile, the laser beam irradiation apparatus 10 may include a first focusing lens 400a and a second focusing lens 400b, each of which may correspond to the focusing lens 400 described above in FIG. 1 .

본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 레이저 빔 조사 장치(10)는 1회의 가공에 있어서 제1 레이저를 가공 방향을 따라 피조사체(ST)로 출력하며 제1 레이저와 입사 각도가 다른 제2 레이저를 가공 방향을 따라 출력할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present disclosure, the laser beam irradiation apparatus 10 outputs a first laser to an object ST along a processing direction in one processing, and a second laser having a different incident angle from the first laser. can be printed along the machining direction.

본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 제2 레이저 빔 출력부(300b)는 피조사체(ST)를 절단하기 위한 제2 레이저를 출력할 수 있다. 예컨대, 제2 레이저는 피조사체(ST)에 절단면을 형성할 수 있다. 제1 레이저 빔 출력부(300a)는 피조사체(ST)를 양산 품질로 절단하기 위한 전처리 가공을 수행하기 위하여 제1 레이저를 출력할 수 있다. 여기서, 양산 품질이란 가공주체가 달성하고자 하는 타겟 품질을 일컬을 수 있으며, 예컨대, 단면 균일도, 절단 속도, 절단 크기 및 선폭 등을 포함할 수 있다. 또한, 예컨대, 피조사(ST)가 웨이퍼인 경우, 제1 레이저 빔 출력부(300a)는 반도체 표면의 화합물을 제거하기 위한 목적으로 제1 레이저를 출력할 수 있다. According to an exemplary embodiment of the present disclosure, the second laser beam output unit 300b may output a second laser for cutting the irradiated object ST. For example, the second laser may form a cut surface on the object ST. The first laser beam output unit 300a may output a first laser to perform pre-processing for cutting the irradiated object ST in mass production quality. Here, mass production quality may refer to the target quality that the processing subject wants to achieve, and may include, for example, cross-sectional uniformity, cutting speed, cutting size and line width. Also, for example, when the irradiated ST is a wafer, the first laser beam output unit 300a may output a first laser for the purpose of removing a compound on the semiconductor surface.

본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 제1 레이저 빔 출력부(300a)가 전처리 가공을 수행한 경로를 따라 제2 레이저 빔 출력부(300b)는 제2 레이저를 출력할 수 있다. 즉, 제1 레이저 빔 출력부(300a)에 의해 가공이 준비된 영역을, 제2 레이저 빔 출력부(300b)가 피조사체(ST)를 가공(예컨대, 절단)할 수 있다. 이러한 의미에서, 제1 레이저는 선행 레이저라 지칭될 수 있으며, 제2 레이저는 후행 레이저라 지칭될 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present disclosure, the second laser beam output unit 300b may output a second laser along a path on which the first laser beam output unit 300a has performed pre-processing. That is, the second laser beam output unit 300b may process (eg, cut) the irradiated object ST in an area prepared for processing by the first laser beam output unit 300a. In this sense, the first laser may be referred to as a leading laser, and the second laser may be referred to as a trailing laser.

본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 제1 레이저 빔 출력부(300a)는 제2 레이저 빔 출력부(300b) 보다 낮은 파장의 레이저를 출력할 수 있다. 실험에 따르면, 제1 레이저 빔 출력부(300a)는 515nm 이상 532nm 이하의 파장을 갖거나, 266nm 이상 355nm 이하의 파장을 갖는 제1 레이저 빔을 출력하는 경우, 피조사체(ST)의 표면을 돌출없이 개질시킬 수 있다. 이는, 금속, 세라믹 및 화합물 등의 반도체 웨이퍼 표면에 있는 물질이 전술한 파장의 제1 레이저 빔을 쉽게 흡수하는 소재이기 때문이다.According to an exemplary embodiment of the present disclosure, the first laser beam output unit 300a may output a laser having a lower wavelength than that of the second laser beam output unit 300b. According to the experiment, when the first laser beam output unit 300a outputs a first laser beam having a wavelength of 515 nm or more and 532 nm or less, or a first laser beam having a wavelength of 266 nm or more and 355 nm or less, the surface of the irradiated object ST protrudes. It can be modified without This is because the material on the surface of the semiconductor wafer, such as metal, ceramic, and compound, is a material that easily absorbs the first laser beam of the aforementioned wavelength.

본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 제1 레이저 빔 출력부(300a)는 제2 레이저 빔 출력부(300b) 보다 강도(intensity)가 높지만 평균 출력은 낮을 수 있다. 실험에 따르면, 제1 레이저 빔 출력부(300a)가 출력하는 선행 레이저의 평균 출력이 높을 경우 피조사체(ST)를 과도한 깊이로 가공할 수 있다. 이는, 제2 레이저 빔 출력부(300b)가 실제로 가공(예컨대, 절단)을 수행함에 있어, 가공 품질을 확보하는데 방해가 될 수 있기 때문이다. 따라서, 제1 레이저(즉, 선행 레이저)는 제2 레이저(즉, 후행 레이저) 보다 강도는 높지만 평균 출력은 낮을 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present disclosure, the first laser beam output unit 300a may have a higher intensity than the second laser beam output unit 300b, but may have a lower average output. According to the experiment, when the average output of the preceding laser output from the first laser beam output unit 300a is high, the object ST may be processed to an excessive depth. This is because, when the second laser beam output unit 300b actually performs processing (eg, cutting), it may interfere with securing processing quality. Accordingly, the first laser (ie, the leading laser) may have a higher intensity than the second laser (ie, the trailing laser) but have a lower average output.

도 2a를 참조하면, 제1 레이저 빔 출력부(300a)는 피조사체(ST)의 연직 방향으로 피조사체(ST)에 제1 레이저를 출력할 수 있으며, 제2 레이저 빔 출력부(300b)는 가공 방향에 대하여 제1 각도(θa)를 갖도록 제2 레이저를 출력할 수 있따. 여기서 제1 각도(θa)는 90도를 초과하며 180도 미만일 수 있다.Referring to FIG. 2A , the first laser beam output unit 300a may output a first laser to the object ST in a vertical direction of the object ST, and the second laser beam output unit 300b may The second laser may be output to have a first angle θa with respect to the processing direction. Here, the first angle θa may be greater than 90 degrees and less than 180 degrees.

또한, 제1 레이저 빔 출력부(300a)는 진동 운동이 없이 가공 방향을 따라 피조사체(ST)의 연직 방향에서 제1 레이저를 출력할 수 있으며, 제2 레이저 빔 출력부(300b)는 가공 방향으로 진동하는 제2 레이저를 출력할 수 있다. In addition, the first laser beam output unit 300a may output the first laser in the vertical direction of the irradiated object ST along the processing direction without vibrational movement, and the second laser beam output unit 300b may output the first laser beam in the processing direction. A second laser that vibrates can be output.

도 2b를 참조하면, 제1 레이저 빔 출력부(300a)는 가공 방향에 대하여 제2 각도(θb)를 갖도록 제1 레이저를 출력할 수 있다. 여기서 제2 각도(θb)는 0도를 초과하며 90도 미만일 수 있다. 레이저 빔에 민감하고 취약한 피조사체(ST)의 경우, 예각의 입사각도를 제1 레이저를 출력함으로써 제2 레이저 빔 출력부(300b)가 피조사체(ST)를 가공하는 품질을 더 높일 수 있다. 또한, 연직 방향의 입사각도를 갖는 제1 레이저와 비교하여, 예각의 입사각도를 갖는 제1 레이저는 더 높은 출력으로 피조사체(ST)로 출력되어도 타겟 가공 품질을 획득할 수 있다. 따라서, 더 많은 에너지로 한 번에 표면 제거 및 깊이 가공을 더 수월하게 수행할 수 있다. Referring to FIG. 2B , the first laser beam output unit 300a may output the first laser to have a second angle θb with respect to the processing direction. Here, the second angle θb may be greater than 0 degrees and less than 90 degrees. In the case of the irradiated object ST which is sensitive and vulnerable to the laser beam, the quality of processing the irradiated object ST by the second laser beam output unit 300b may be further improved by outputting the first laser at an acute angle of incidence. In addition, compared to the first laser having an incident angle in the vertical direction, the first laser having an acute angle of incidence may obtain a target processing quality even if it is output to the irradiated object ST with a higher output. Therefore, it is possible to more easily perform surface removal and depth machining at a time with more energy.

또한, 도 2a에서 전술한 바와 달리, 제1 레이저 빔 출력부(300a)는 진동 운동 즉, 가공 방향을 따라 진동하는 제1 레이저를 출력할 수 있다. 예컨대, 제1 레이저에 진동을 주는 경우, 두꺼운 소재의 피조사체(ST)를 가공할 때 절단 가공을 제1 레이저 및 제2 레이저를 함께 이용하여 수행한다는 점에서 더 효과적이고 빠른 가공(예컨대, 절단)을 수행할 수 있다. 그러나 이에 제한되지는 않으며, 제1 레이저 빔 출력부(300a)는 제2 각도(θb)를 가지면서도, 진동하지 않는 제1 레이저를 출력할 수 있다. Also, unlike the one described above in FIG. 2A , the first laser beam output unit 300a may output a oscillating motion, that is, a first laser vibrating along the processing direction. For example, when vibration is applied to the first laser, it is more effective and faster processing (eg, cutting ) can be done. However, the present invention is not limited thereto, and the first laser beam output unit 300a may output a first laser that does not vibrate while having a second angle θb.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 선행 레이저(즉, 제1 레이저) 및 후행 레이저(즉, 제2 레이저)의 연속적인 절단 동작을 통해 피조사체(ST)(예컨대, 반도체 웨이퍼)의 완전 절단(full cutting)을 달성할 수 있다. 다시 말해, 종래에는 단일 레이저로 피조사체의 완전 절단을 시도할 경우 과도한 레이저 빔 출력에 의해 양산 품질을 달성할 수 없었다(예컨대, 도 12의 (a) 및 도 13의 (a)). 그러나, 본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 선행 레이저에 의한 전처리 가공을 통하여, 피조사체(ST) 및 이를 이용한 양산 결과물의 품질 확보를 달성할 수 있으며, 후행 레이저에 의한 완전 절단으로 양산 품질을 달성할 수 있다. 또한, 선행 레이저 및 후행 레이저를 이용함으로써, 각각의 레이저의 출력을 낮출 수 있기 때문에 피조사체(ST)의 열 축적을 막을 수 있으며, 피조사체(ST)의 소재 변형을 막을 수 있다. 2A and 2B, complete cutting of an irradiated object ST (eg, a semiconductor wafer) through successive cutting operations of the preceding laser (ie, the first laser) and the following laser (ie, the second laser) ( full cutting) can be achieved. In other words, in the prior art, when an object to be irradiated was completely cut with a single laser, mass production quality could not be achieved due to excessive laser beam output (eg, FIGS. 12A and 13A ). However, according to an exemplary embodiment of the present disclosure, through pre-processing by a preceding laser, quality assurance of the irradiated object (ST) and mass production results using the same can be achieved, and mass production quality is improved by complete cutting by a trailing laser can be achieved In addition, since the output of each laser can be lowered by using the preceding laser and the following laser, heat accumulation of the irradiated object ST can be prevented, and material deformation of the irradiated object ST can be prevented.

도 3은 종래의 블레이드 다이싱과 스텔스 다이싱을 설명하기 위함이다.3 is for explaining the conventional blade dicing and stealth dicing.

도 3의 (a)를 참조하면, 블레이드 다이싱 장치는 미세 다이아몬드로 형성된 얇은 절단 블레이드를 빠르게 회전시킨다. 즉, 블레이드 다이싱 장치는 절단 블레이드에 형성된 톱날을 이용하여 대상체를 커팅한다. Referring to (a) of Figure 3, the blade dicing device rapidly rotates a thin cutting blade formed of fine diamond. That is, the blade dicing apparatus cuts the object using a saw blade formed on the cutting blade.

이 과정에서, 절단 블레이드는 대상체(예컨대, 기판)를 절단하는 과정에서 블레이드가 위치한 기판의 표면 또는 이면의 절단면을 불규칙하게 뜯을 수 있다. 또한, 대상체가 뜯어지는 과정에서 기판에 칩핑이 발생할 수 있다. 이는, 다이싱이 완료되어 분할된 칩의 성능을 저하시키는 주요한 요인이 될 수 있다.In this process, the cutting blade may irregularly tear the cutting surface of the surface or the back surface of the substrate on which the blade is located in the process of cutting the object (eg, the substrate). Also, chipping may occur in the substrate while the object is torn off. This may be a major factor in degrading the performance of the chip divided by the completion of dicing.

그러나, 레이저 빔을 조사하는 방식은 강한 출력의 레이저 빔을 국부적인 부분에 조사하기 때문에 위와 같은 성능 하락의 요인이 발생하지 않는다.However, in the method of irradiating the laser beam, the above-mentioned performance degradation factor does not occur because the laser beam of strong output is irradiated to a local part.

반면, 도 3의 (b)를 참조하면, 스텔스 다이싱 장치는 대상체의 국부적인 영역에 레이저 광을 집중시켜 절단을 위한 내부 균열을 형성시킬 수 있다. 일정한 패턴으로 형성된 균열을 따라 대상체는 분리될 수 있다. 분리되는 과정에서, 균열과 인접한 영역의 절단면은 불규칙한 절단면이 형성될 수 있다. 또한, 스텔스 다이싱의 레이저 광은 극도로 높은 피크 파워를 가지기 때문에, 반도체 표면에 원치않는 균열이 더 발생될 수 있으며, 이에 따라 칩의 성능이 저하될 수 있다.On the other hand, referring to FIG. 3B , the stealth dicing apparatus may focus laser light on a localized area of an object to form internal cracks for cutting. The object may be separated along the cracks formed in a predetermined pattern. During the separation process, an irregular cut surface may be formed on the cut surface of the region adjacent to the crack. In addition, since the laser light of stealth dicing has an extremely high peak power, unwanted cracks may be further generated on the semiconductor surface, and thus the performance of the chip may be deteriorated.

그러나, 본 개시의 예시적 실시예에 따르면 레이저 빔을 이용해 피조사체(ST)를 모두 절단하여 스텔스 다이싱에 비해 별도로 뜯어내는 과정을 거칠 필요가 없으며, 이에 따라 성능 하락 요인을 제거할 수 있다. 또한, 스텔스 다이싱과 같이 높은 피크 파워를 갖더라도, 스텔스 다이싱에 비해 특정 영역에 레이저가 머무르는 시간을 진동에 의해 획기적으로 줄일 수 있기 때문에, 열 에너지 축적에 의한 피조사체(ST)의 변형을 막을 수 있다.However, according to an exemplary embodiment of the present disclosure, it is not necessary to cut all the irradiated objects ST using a laser beam and separate them from the stealth dicing process, thereby eliminating the performance degradation factor. In addition, even if it has a high peak power like stealth dicing, compared to stealth dicing, the laser stay time in a specific area can be dramatically reduced by vibration, so the deformation of the irradiated object ST due to thermal energy accumulation is reduced. can be stopped

도 4는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 레이저 빔의 진동 방법을 설명하기 위함이다. 이하에서는, 도 4의 (a) 내지 (c)의 순서에 따라 시계열적으로 설명된다.4 is for explaining a method of vibrating a laser beam according to an exemplary embodiment of the present disclosure. Hereinafter, description will be made in time series according to the sequence of (a) to (c) of FIG. 4 .

도 4의 (a) 내지 (c)를 참조하면, 레이저 빔 조사 장치(10)는 레이저 빔(LB3)을 진동시킴으로써 집속 렌즈(400)의 서로 다른 위치에 레이저 빔(LB3)을 출력할 수 있다. 설명의 편의상 제1 국면, 제2 국면 및 제3 국면에서의 레이저 빔들(LB31~LB33)에 서로 다른 참조부호를 기재하였으나, 동일한 레이저 발진부(310)에서 출력된 하나의 레이저 빔일 수 있다. 다만, 이에 제한되지는 않으며, 레이저 빔들(LB31~LB33)은 서로 다른 발진부에 의한 레이저 빔들일 수 도 있다.Referring to FIGS. 4A to 4C , the laser beam irradiation apparatus 10 may output the laser beam LB3 to different positions of the focusing lens 400 by vibrating the laser beam LB3 . . For convenience of explanation, different reference numerals are given to the laser beams LB31 to LB33 in the first, second, and third phases, but they may be one laser beam output from the same laser oscillator 310 . However, the present invention is not limited thereto, and the laser beams LB31 to LB33 may be laser beams generated by different oscillation units.

시계열적으로 설명하면, 레이저 빔 조사 장치(10)는 최초에 집속 렌즈(400)의 가장자리 영역에 레이저 빔(LB31)을 출력한다. 그 후, 진동에 따라 레이저 빔 조사 장치(10)는 집속 렌즈(400)의 중앙 영역에 레이저 빔(LB32)을 출력한다. 이 후, 진동에 따라 레이저 빔 조사 장치(10)는 제1 국면에서의 가장자리 영역과 반대편의 가장자리 영역에 레이저 빔(LB33)을 출력한다. In a time-series description, the laser beam irradiation apparatus 10 initially outputs the laser beam LB31 to the edge region of the focusing lens 400 . Then, according to the vibration, the laser beam irradiation apparatus 10 outputs the laser beam LB32 to the central region of the focusing lens 400 . Thereafter, according to the vibration, the laser beam irradiation apparatus 10 outputs the laser beam LB33 to the edge area opposite to the edge area in the first phase.

레이저 빔 조사 장치(10)는 피조사체(ST)의 서로 다른 영역들(a1~a3) 각각에 레이저 스팟(LS)을 결상시킬 수 있다. 레이저 빔 조사 장치(10)는 x축 방향으로 크게 이격되지 않으면서, y축 방향으로 진동 거리(가공폭, 선폭)만큼 이격된 영역들(a1~a3) 각각을 가공할 수 있다. 여기서, 진동 거리는, 도전체의 선폭에 대응될 수 있다. 즉, 레이저 빔 조사 장치(10)는 y축 방향으로 선폭 만큼 진동할 수 있다. The laser beam irradiation apparatus 10 may image the laser spot LS in each of the different regions a1 to a3 of the object ST. The laser beam irradiation apparatus 10 may process each of the regions a1 to a3 spaced apart by a vibration distance (machining width, line width) in the y-axis direction without being greatly spaced apart in the x-axis direction. Here, the vibration distance may correspond to the line width of the conductor. That is, the laser beam irradiation apparatus 10 may vibrate as much as the line width in the y-axis direction.

본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 레이저 빔 조사 장치(10)는 기설정된 품질 기준에 따른 소재 변형이 발생되지 않을 시간 동안만 국부적인 영역(예컨대, a1)에 레이저 스팟(LS)이 머무르도록 레이저 빔(LB3)을 진동시킬 수 있다. According to an exemplary embodiment of the present disclosure, in the laser beam irradiation apparatus 10, the laser spot LS stays in a local area (eg, a1) only for a time when material deformation according to a preset quality standard does not occur. The laser beam LB3 may be vibrated to

일 예로, 제어부(200)는 진동부(320)가 0 초과 20kHz 이하의 진동 속도 중 적어도 하나를 갖도록 진동 신호(SV)를 전송할 수 있다. 이 때, 제어부(200)가 1kHz를 초과하는 진동 속도를 갖는 진동 신호(SV)를 출력하는 경우, 진동부(320)는 초음파 모터 및 공명 모터 중 하나로 구현될 수 있다.For example, the controller 200 may transmit the vibration signal SV so that the vibration unit 320 has at least one of a vibration speed greater than 0 and less than or equal to 20 kHz. In this case, when the controller 200 outputs the vibration signal SV having a vibration speed exceeding 1 kHz, the vibration unit 320 may be implemented as one of an ultrasonic motor and a resonance motor.

다른 예로, 제어부(200)는 진동부(320)가 0 초과 10MHz 이하의 진동 속도 중 적어도 하나를 갖도록 진동 신호(SV)를 전송할 수 있다. As another example, the controller 200 may transmit the vibration signal SV so that the vibrating unit 320 has at least one of a vibration speed greater than 0 and less than or equal to 10 MHz.

일 실시예에 따르면, 레이저 빔 조사 장치(10)는 피조사체(ST)가 제1 재료로 구성된 웨이퍼임을 입력부(100)를 통해 입력받고, 제어부(200)는 제1 진동수를 포함하는 진동 신호(SV)를 전송함으로써, 국부적인 영역(예컨대, a1)에 레이저 스팟(LS)이 제1 진동수에 대응되는 시간만큼 머무르도록 제어할 수 있다.According to an embodiment, the laser beam irradiation apparatus 10 receives an input through the input unit 100 that the object ST is a wafer made of a first material, and the control unit 200 receives a vibration signal including the first frequency ( SV), it is possible to control the laser spot LS to stay in the local area (eg, a1) for a time corresponding to the first frequency.

도 5는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 레이저 빔 조사 장치의 진동 방법, 집속 렌즈 및 가공 방법을 설명하기 위함이다.5 is for explaining a vibration method, a focusing lens, and a processing method of a laser beam irradiation apparatus according to an exemplary embodiment of the present disclosure.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 집속 렌즈(400)를 통과한 진동하는 레이저 빔(LB4)에 의해, 레이저 빔 조사 장치(10)는 y축 방향의 진동 거리 만큼의 폭을 갖는 절단면을 형성할 수 있다. 즉, 레이저 빔 조사 장치(10)는 다이싱 공정을 수행할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, by the vibrating laser beam LB4 passing through the focusing lens 400, the laser beam irradiation apparatus 10 forms a cut surface having a width equal to the vibration distance in the y-axis direction. can That is, the laser beam irradiation apparatus 10 may perform a dicing process.

본 개시의 다른 실시예에 따르면, 레이저 빔 조사 장치(10)는 y축 방향의 진동 거리 만큼의 폭을 갖는 홈을 형성할 수 있다. 즉, 레이저 빔 조사 장치(10)는 그루빙 공정을 수행할 수 있다. According to another embodiment of the present disclosure, the laser beam irradiation apparatus 10 may form a groove having a width corresponding to the vibration distance in the y-axis direction. That is, the laser beam irradiation apparatus 10 may perform a grooving process.

본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 레이저 빔 조사 장치(10)는 레이저 빔(LB4)을 y축 방향으로 크게 진동시킴으로써 그라인딩 공정을 수행할 수 있다.According to another embodiment of the present disclosure, the laser beam irradiation apparatus 10 may perform the grinding process by greatly vibrating the laser beam LB4 in the y-axis direction.

이하에서, 도 6 내지 도 8과 함께 레이저 빔 조사 장치(10)의 진동 방법을 설명하며, 거울 진동, 폴리곤 진동 및 광원 진동에 관해 설명한다. Hereinafter, a vibration method of the laser beam irradiation apparatus 10 will be described along with FIGS. 6 to 8 , and mirror vibration, polygon vibration, and light source vibration will be described.

도 9와 함께 집속 렌즈(400)에 관해 설명하며, 대물 렌즈, 단초점 렌즈 및 F-theta 렌즈 각각의 경우에 대해 설명한다. The focusing lens 400 will be described together with FIG. 9 , and each case of the objective lens, the single-focal lens and the F-theta lens will be described.

도 6은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 진동 방법들 중 거울 진동을 설명하기 위함이다.6 is for explaining mirror vibration among vibration methods according to an exemplary embodiment of the present disclosure.

도 6을 참조하면, 진동부(320)는 모터(321)를 포함할 수 있으며, 모터(321)는 초음파 모터 및 공명 모터 중 적어도 하나일 수 있다. 또한 광학소자(330)는 수평 거울(331)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6 , the vibrator 320 may include a motor 321 , and the motor 321 may be at least one of an ultrasonic motor and a resonance motor. Also, the optical element 330 may include a horizontal mirror 331 .

본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 수평 거울(331)은 모터(321)와 기계적으로 연결되어, 모터(321)의 구동력이 거울로 전달되고, 수평 거울(331)은 단진동할 수 있다. 이 때, 단진동의 주파수는, 레이저 빔 조사 장치(10)가 가공 방향과는 다른 진동 방향으로 진동하는 진동 속도와 실질적으로 동일할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present disclosure, the horizontal mirror 331 is mechanically connected to the motor 321 , the driving force of the motor 321 is transmitted to the mirror, and the horizontal mirror 331 may vibrate briefly. At this time, the frequency of the short vibration may be substantially the same as the vibration speed at which the laser beam irradiation apparatus 10 vibrates in a vibration direction different from the processing direction.

본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 광학소자(330)는 집속 렌즈(400)와 평행한 방향으로 진동할 수 있다. 이에 따라, 레이저 빔은 집속 렌즈(400)의 중심점을 기준으로 원점 대칭인 지점들을 왕복하여 진동할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present disclosure, the optical element 330 may vibrate in a direction parallel to the focusing lens 400 . Accordingly, the laser beam may reciprocate and vibrate at points symmetrical to the origin with respect to the center point of the focusing lens 400 .

본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 레이저 발진부(310)로부터 출력된 레이저가 광학소자(330)에 입사되는 방향으로, 광학소자(330)는 진동할 수 있다. 이 때, 광학소자(330)는 레이저 발진부(310)로부터 출력된 레이저를 집속 렌즈(400)로 반사시키는 평면 거울일 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present disclosure, the optical element 330 may vibrate in a direction in which the laser output from the laser oscillation unit 310 is incident on the optical element 330 . In this case, the optical element 330 may be a flat mirror that reflects the laser output from the laser oscillation unit 310 to the focusing lens 400 .

본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 모터(321)는 초음파 모터 및 공명 모터와 같은 진동 모터일 수 있다. 진동 모터는 높은 진동수를 모터(321)의 내부에서 발생시켜 구동력을 생성할 수 있다. 높은 진동수의 구동력은 모터(321)의 전달부를 통해 구조적으로 직접적 또는 간접적으로 결합된 수평 거울(331)에 전달될 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present disclosure, the motor 321 may be a vibration motor such as an ultrasonic motor and a resonance motor. The vibration motor may generate a driving force by generating a high frequency within the motor 321 . The high frequency driving force may be transmitted to the structurally directly or indirectly coupled horizontal mirror 331 through the transmission unit of the motor 321 .

도 6의 (a)를 참조하면, 제1 국면에서 수평 거울(331)은 지점(b1)에 위치할 수 있다. 이어서, 도 6의 (b)를 참조하면, 모터(321)의 구동력(진동)에 따라, 제2 국면에서 수평 거울(331)은 지점(b2)를 거쳐 지점(b3)에 위치할 수 있다. 이 후, 모터(321)의 구동력(진동)에 따라, 수평 거울(331)은 지점(b3)으로부터 지점(b1)으로 왕복 운동할 수 있다.Referring to FIG. 6A , in the first phase, the horizontal mirror 331 may be located at a point b1. Then, referring to FIG. 6B , according to the driving force (vibration) of the motor 321 , in the second phase, the horizontal mirror 331 may be located at the point b3 through the point b2 . Thereafter, according to the driving force (vibration) of the motor 321 , the horizontal mirror 331 may reciprocate from the point b3 to the point b1 .

즉, 본 개시의 예시적 실시예에 따른 레이저 빔 조사 장치(10)는 모터(321)의 구동력과 이에 기반으로 한 수평 거울(331)의 진동을 이용하여, 진동 방향으로 진동하는 레이저 빔을 피조사체(ST)에 출력할 수 있다. That is, the laser beam irradiation apparatus 10 according to an exemplary embodiment of the present disclosure generates a laser beam vibrating in the vibration direction using the driving force of the motor 321 and the vibration of the horizontal mirror 331 based thereon. It can be printed on the corpse (ST).

도 7은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 진동 방법들 중 폴리곤 진동을 설명하기 위함이다.7 is for explaining polygon vibration among vibration methods according to an exemplary embodiment of the present disclosure.

도 7을 참조하면, 광학소자(330)는 한 쌍의 폴리곤 거울(332)을 포함하며, 한 쌍의 폴리곤 거울(332)은 다수의 반사면들을 갖는 제1 폴리곤 거울(332a) 및 제2 폴리곤 거울(332b)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7 , the optical element 330 includes a pair of polygon mirrors 332 , and the pair of polygon mirrors 332 includes a first polygon mirror 332a and a second polygon having a plurality of reflective surfaces. It may include a mirror 332b.

본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 레이저 발진부(310)는 복수의 발진 모듈들을 포함할 수 있다. 예컨대, 레이저 발진부(310)는 제1 레이저 빔(i_a) 및 제2 레이저 빔(i_b)을 포함하는 복수의 레이저 빔들을 출력할 수 있다. 레이저 발진부(310)는 제1 레이저 빔(i_a)을 제1 폴리곤 거울(332a)로 출력할 수 있으며, 제2 레이저 빔(i_b)을 제2 폴리곤 거울(332b)로 출력할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present disclosure, the laser oscillation unit 310 may include a plurality of oscillation modules. For example, the laser oscillator 310 may output a plurality of laser beams including a first laser beam i_a and a second laser beam i_b. The laser oscillator 310 may output the first laser beam i_a to the first polygon mirror 332a and the second laser beam i_b to the second polygon mirror 332b.

제1 폴리곤 거울(332a)은 제1 방향(d1_a)으로 회전할 수 있으며, 제2 폴리곤 거울(332b)은 제1 방향(d1_a)과 반대 방향인 제2 방향(d1_b)으로 회전할 수 있다. 일 예로, 진동부(320)는 회전 모터로 구현될 수 있으며, 제1 폴리곤 거울(332a) 및 제2 폴리곤 거울(332b)을 서로 다른 방향으로 회전시킬 수 있다. 다른 예로, 진동부(320)는 진동 모터로 구현될 수 있으며, 제1 폴리곤 거울(332a) 및 제2 폴리곤 거울(332b)이 서로 상반된 위상으로 진동하도록 진동부(320)는 구동력(진동)을 복수의 폴리곤 거울들로 출력할 수 있다.The first polygon mirror 332a may rotate in a first direction d1_a, and the second polygon mirror 332b may rotate in a second direction d1_b opposite to the first direction d1_a. For example, the vibrator 320 may be implemented as a rotation motor, and may rotate the first polygon mirror 332a and the second polygon mirror 332b in different directions. As another example, the vibrating unit 320 may be implemented as a vibration motor, and the vibrating unit 320 applies a driving force (vibration) so that the first polygon mirror 332a and the second polygon mirror 332b vibrate in opposite phases. A plurality of polygon mirrors can be output.

본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 광학소자(330)가 한 쌍의 폴리곤 거울(332)을 포함하는 경우, 반사된 출력 레이저 빔들(o_a, o_b)은 피조사체(ST)에 출력될 수 있다. 이 때, 반사된 출력 레이저 빔들(o_a, o_b)은 각각 서로 다른 방향으로 진동할 수 있다. According to an exemplary embodiment of the present disclosure, when the optical element 330 includes a pair of polygon mirrors 332 , the reflected output laser beams o_a and o_b may be output to the object ST. . In this case, the reflected output laser beams o_a and o_b may vibrate in different directions, respectively.

또한, 반사된 출력 레이저 빔들(o_a, o_b)은 각각 단방향으로 진동할 수 있다. 일 예로, 제1 출력 레이저 빔(o_a)은 피조사체(ST)의 제1 지점(p1_a), 제2 지점(p2_a), 제3 지점(p3_a), 제1 지점(p1_a), 제2 지점(p2_a) ?? 순으로 진동할 수 있다. 제2 출력 레이저 빔(o_b)은 제4 지점(p1_b), 제5 지점(p2_b), 제6 지점(p3_b), 제4 지점(p1_b), 제5 지점(p2_b) ?? 순으로 진동할 수 있다. 즉, 출력 레이저 빔들(o_a, o_b)은 각각 제3 지점(p3_a) 및 제6 지점(p3_b)에 도달하면, 제1 지점(p1_a) 및 제4 지점(p1_b)으로 회귀한다. 이는, 폴리곤 미러의 형상에서 기인한다. Also, each of the reflected output laser beams o_a and o_b may vibrate in one direction. For example, the first output laser beam o_a is a first point p1_a, a second point p2_a, a third point p3_a, a first point p1_a, and a second point (p1_a) of the object ST. p2_a) ?? may vibrate in sequence. The second output laser beam o_b is a fourth point p1_b, a fifth point p2_b, a sixth point p3_b, a fourth point p1_b, a fifth point p2_b ?? may vibrate in sequence. That is, when the output laser beams o_a and o_b reach the third point p3_a and the sixth point p3_b, respectively, they return to the first point p1_a and the fourth point p1_b. This is due to the shape of the polygon mirror.

즉, 본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 광학소자(330)가 한 쌍의 폴리곤 거울(332)을 포함하는 경우, 레이저 빔 조사 장치(10)는 피조사체(ST)에 서로 다른 방향으로 단진동하는 출력 레이저 빔들(o_a, o_b)을 출력함으로써, 피조사체(ST)를 가공할 수 있다. 이 때, 단진동하는 방향은 피조사체(ST)의 가공을 진행하는 진행 방향과 상이할 수 있다.That is, according to an exemplary embodiment of the present disclosure, when the optical element 330 includes a pair of polygon mirrors 332 , the laser beam irradiating apparatus 10 briefly vibrates in different directions to the irradiated object ST. By outputting the output laser beams o_a and o_b to be irradiated, the object ST may be processed. In this case, the direction in which the short vibration is performed may be different from the direction in which the processing of the irradiated object ST is performed.

한편, 출력된 레이저 빔들(o_a, o_b)은 집속 렌즈(400)를 통해 피조사체(ST)로 출력될 수 있다. Meanwhile, the output laser beams o_a and o_b may be output to the object ST through the focusing lens 400 .

도 8은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 진동 방법들 중 광원 진동을 설명하기 위함이다.8 is for explaining vibration of a light source among vibration methods according to an exemplary embodiment of the present disclosure.

도 8의 (a) 및 (b)를 참조하면, 광학소자(330)는 고정식 수평 거울(333)을 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 8A and 8B , the optical element 330 may include a fixed horizontal mirror 333 .

본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 레이저 발진부(310)는 진동부(320)와 기계적으로 직접적 또는 간접적으로 연결되어 구동력(진동)을 전달할 수 있다. 도 5와 다르게, 고정식 수평 거울(333) 및 집속 렌즈(400)는 진동 없이 고정될 수 있으며, 레이저 발진부(310)는 진동부(320)에 의해 진동할 수 있다. 일 예로, 레이저 발진부(310)는 지점(d1)을 시작으로 지점(d3)까지 이동한 후, 지점(d3)로부터 지점(d1)으로 왕복하는 방식으로 단진동할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present disclosure, the laser oscillation unit 310 may be mechanically directly or indirectly connected to the vibrating unit 320 to transmit a driving force (vibration). 5 , the fixed horizontal mirror 333 and the focusing lens 400 may be fixed without vibration, and the laser oscillation unit 310 may vibrate by the vibration unit 320 . As an example, the laser oscillation unit 310 may move from the point d1 to the point d3 and then vibrate briefly in a way that reciprocates from the point d3 to the point d1.

본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 레이저 발진부(310)의 진동에 의해, 피조사체(ST)는 지점(a1) 부터 지점(a3)까지의 진동 방향에 따라 가공될 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present disclosure, by the vibration of the laser oscillation unit 310, the irradiated object ST may be processed according to the vibration direction from the point a1 to the point a3.

도 9는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 집속 렌즈를 설명하기 위함이다.9 is for explaining a focusing lens according to an exemplary embodiment of the present disclosure.

도 9의 (a)를 참조하면, 집속 렌즈(400)는 f-theta 렌즈(401)로 구현될 수 있으며, 도 9의 (b)는 색지움 렌즈(achromatic lens)(402)를 설명하기 위함이다. f-theta 렌즈(401)는 색지움 렌즈 (402)와 달리 상면만곡 현상이 일어나지 않을 수 있다.Referring to FIG. 9A , the focusing lens 400 may be implemented as an f-theta lens 401 , and FIG. 9B is for explaining an achromatic lens 402 . . Unlike the achromatic lens 402 , the f-theta lens 401 may not have a curvature of field.

본 개시의 예시적 실시예에 따른 레이저 빔 조사 장치(10)는 나노 스케일 단위의 반도체 가공에 사용될 수 있다. 색지움 렌즈(402)와 같이 상면만곡 현상이 발생하는 경우, 진동폭을 미세하게 조절할 수 없다는 점에서 본 개시의 기술적 사상에 따른 발명의 효과를 도출하기 어려울 수 있다. 이에 따라, 레이저 빔 조사 장치(10)는 f-theta 렌즈(401)를 이용하여 진동폭을 정교하게 조절할 수 있다.The laser beam irradiation apparatus 10 according to an exemplary embodiment of the present disclosure may be used in nanoscale semiconductor processing. When a field curvature occurs like the achromatic lens 402 , it may be difficult to derive the effect of the invention according to the technical idea of the present disclosure in that the vibration width cannot be finely adjusted. Accordingly, the laser beam irradiating apparatus 10 may use the f-theta lens 401 to precisely control the vibration width.

또한, 본 개시의 예시적 실시예에 따른 집속 렌즈(400)는 단초점 렌즈(short　focal　length　lens), 단일 렌즈(singlet lens) 및 바이-컨벡스 렌즈(bi-convex lens)를 포함할 수 있다.In addition, the focusing lens 400 according to an exemplary embodiment of the present disclosure may include a short focal length lens, a single lens, and a bi-convex lens.

한편, 본 개시의 예시적 실시예에 따른 집속 렌즈(400)는 대물 렌즈를 포함할 수 있다. 이 때, 대물 렌즈는 5배 이상 100배 이하의 배율을 가질 수 있다. 대물 렌즈는 전술한 f-theta 렌즈(401)에 비하여 미세한 레이저 스팟(LS)을 형성하기에 최적화 되어 있다. 실험에 따르면, 전술한 렌즈들 중 대물 렌즈를 집속 렌즈(400)로써 구현하는 경우, 레이저 스팟(LS)의 직경을 가장 작고 선명하게 형성할 수 있었다. 관련하여 도 9와 함께 설명하기로 한다.Meanwhile, the focusing lens 400 according to the exemplary embodiment of the present disclosure may include an objective lens. In this case, the objective lens may have a magnification of 5 times or more and 100 times or less. The objective lens is optimized to form a fine laser spot LS compared to the above-described f-theta lens 401 . According to the experiment, when the objective lens among the above-described lenses is implemented as the focusing lens 400, the diameter of the laser spot LS can be formed with the smallest and sharpest diameter. In this regard, it will be described with reference to FIG. 9 .

도 10은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 가공 방법의 결정에 의한 진동 방향 및 가공 방향을 설명하기 위함이다.10 is for explaining a vibration direction and a machining direction by determining a machining method according to an exemplary embodiment of the present disclosure.

도 10의 (a)를 참조하면, 레이저 빔 조사 장치(10)는 가로 방향으로 넓게 진동하면서도 가공 방향을 따라 레이저 빔을 출력할 수 있다.Referring to (a) of FIG. 10 , the laser beam irradiation apparatus 10 may output a laser beam along a processing direction while widely vibrating in a horizontal direction.

이에 따라, 레이저 빔 조사 장치(10)는 피조사체(ST)가 웨이퍼로 구현되는 경우, 그루빙(grooving), 스크라이빙(scribing), 리무빙(removing) 및 그라인딩(grinding) 중 적어도 어느 하나의 가공을 수행할 수 있다.Accordingly, when the laser beam irradiation apparatus 10 is implemented as a wafer, the laser beam irradiation apparatus 10 may perform at least one of grooving, scribing, removing, and grinding. processing can be performed.

도 10의 (b)를 참조하면, 레이저 빔 조사 장치(10)는 세로 방향(연직 방향)으로 좁고 깊게 진동하면서도 가로 방향을 따라 레이저 빔을 출력할 수 있다.Referring to (b) of FIG. 10 , the laser beam irradiation apparatus 10 may output a laser beam along a horizontal direction while vibrating narrowly and deeply in a vertical direction (vertical direction).

이에 따라, 레이저 빔 조사 장치(10)는 피조사체(ST)가 웨이퍼로 구현되는 경우 다이싱(dicing) 가공을 수행할 수 있다.Accordingly, the laser beam irradiation apparatus 10 may perform a dicing process when the object ST is implemented as a wafer.

도 11은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 가공 방향 및 입사 각도를 설명하기 위함이다.11 is for explaining a processing direction and an incident angle according to an exemplary embodiment of the present disclosure.

도 11의 (a), (b) 및 (c)를 각각 참조하면, 레이저 빔 조사 장치(10)는 입사 각도에 따라 정방향 가공, 직각(연직 방향) 가공 및 역방향 가공을 수행할 수 있다. 정방향 가공의 경우, 레이저 빔 조사 장치(10)는 피조사체(ST)에 레이저 빔을 가공 방향에 대해 예각(θ1)으로 출력할 수 있다. 직각(연직 방향) 가공의 경우, 레이저 빔 조사 장치(10)는 피조사체(ST)에 레이저 빔을 가공 방향에 대해 직각(θ2)으로 출력할 수 있다. 역방향 가공의 경우, 레이저 빔 조사 장치(10)는 피조사체(ST)에 레이저 빔을 가공 방향에 대해 둔각(θ3)으로 출력할 수 있다. 각각의 가공 방법의 용도 및 효용성은 전술한 바 생략하기로 한다.Referring to (a), (b) and (c) of Figure 11, respectively, the laser beam irradiation apparatus 10 may perform a forward processing, a right angle (vertical direction) processing, and a reverse processing according to the incident angle. In the case of forward processing, the laser beam irradiation apparatus 10 may output the laser beam to the object ST at an acute angle θ1 with respect to the processing direction. In the case of perpendicular (vertical direction) processing, the laser beam irradiation apparatus 10 may output the laser beam to the object ST at a right angle (θ2) with respect to the processing direction. In the case of reverse processing, the laser beam irradiation apparatus 10 may output the laser beam to the object ST at an obtuse angle θ3 with respect to the processing direction. The use and effectiveness of each processing method will be omitted as described above.

본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 레이저 빔 조사 장치(10)는 레이저 빔의 입사 각도에 따라 피조사체(ST)에 침투하는 깊이가 다를 수 있다. 예컨대, 제1 깊이 만큼 식각하려는 경우, 레이저 빔 조사 장치(10)는 직각 가공을 수행할 수 있으며, 제1 깊이보다 얕은 제2 깊이 만큼 식각하려는 경우, 레이저 빔 조사 장치(10)는 정방향 가공 또는 역방향 가공을 수행할 수 있다. According to an exemplary embodiment of the present disclosure, the laser beam irradiating apparatus 10 may have a different depth of penetration into the irradiated object ST according to the incident angle of the laser beam. For example, in the case of etching by a first depth, the laser beam irradiation apparatus 10 may perform a right angle processing, and when etching by a second depth shallower than the first depth, the laser beam irradiation apparatus 10 may perform forward processing or Reverse machining can be performed.

도 12 및 도 13은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 반도체 가공 결과에 따른 품질을 비교예와 함께 설명하기 위한 전자현미경 영상이다.12 and 13 are electron microscope images for explaining the quality according to the semiconductor processing result according to the exemplary embodiment of the present disclosure together with the comparative example.

도 12의 (a)는 비교예에 따라 피조사체(ST)를 다이싱한 단면도이고, 도 12의 (b)는 본 개시의 예시적인 실시예에 따라 피조사체(ST)를 다이싱한 단면도이다. 12A is a cross-sectional view of the irradiated object ST according to the comparative example, and FIG. 12B is a cross-sectional view of the irradiated object ST is diced according to an exemplary embodiment of the present disclosure. .

비교예에 따르면, 표면과 단면 모두 비균질한 영역이 발생하여 가공품질이 열화되어 있는 것을 확인할 수 있다.According to the comparative example, it can be confirmed that the processing quality is deteriorated due to the occurrence of non-uniform regions on both the surface and the cross-section.

그러나 본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 매끈한 단면을 확인할 수 있으며 표면 또한 레이저에 의한 터짐 현상이 발생하지 않아 가공품질이 우수한 것을 확인할 수 있다.However, according to the exemplary embodiment of the present disclosure, it can be confirmed that a smooth cross-section can be confirmed, and the surface also does not burst by the laser, so that the processing quality is excellent.

도 13의 (a) 및 (b)는 각각 비교예 및 본 개시의 예시적 실시예에 따라 선폭만큼 가공한 반도체를 연직방향에서 촬영한 이미지이다. 13 (a) and (b) are images taken in the vertical direction of a semiconductor processed by a line width according to a comparative example and an exemplary embodiment of the present disclosure, respectively.

비교예에 따르면 진동없이 강한 레이저 빔을 가공 방향으로 조사함으로써, 레이저의 강한 열에 의해 타겟 영역이 아닌 부분까지 피조사체가 훼손된 것을 확인할 수 있다.According to the comparative example, by irradiating a strong laser beam in the processing direction without vibration, it can be confirmed that the irradiated object is damaged to a portion other than the target area by the strong heat of the laser.

그러나 본 개시의 예시적 실시예에 따르면 적절한 강도를 갖는 레이저 빔을 진동 방향으로 진동시키면서도 가공 방향으로 조사하기 때문에, 타겟 영역 이외의 부분에는 레이저에 의한 훼손을 찾아볼 수 없다.However, according to an exemplary embodiment of the present disclosure, since a laser beam having an appropriate intensity is irradiated in the processing direction while vibrating in the vibration direction, damage by the laser cannot be found in portions other than the target area.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Exemplary embodiments have been disclosed in the drawings and specification as described above. Although the embodiments have been described using specific terms in the present specification, these are used only for the purpose of explaining the technical spirit of the present disclosure, and are not used to limit the meaning or the scope of the present disclosure described in the claims. Therefore, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the true technical protection scope of the present disclosure should be defined by the technical spirit of the appended claims.

Claims (14)

반도체 가공을 위한 레이저 빔 조사 장치에 있어서,
상기 반도체 가공을 위한 조작 명령을 수신하는 입력부;
상기 반도체의 가공을 수행하도록 가공 방향으로 레이저 빔을 진행시키며, 상기 가공 방향과는 다른 진동 방향으로 일정한 진폭을 갖도록 상기 레이저 빔을 진동시키는 레이저 빔 출력부;
레이저 빔을 발진하여 출력하는 레이저 발진부;
수평거울을 포함하는 광학소자를, 상기 레이저 발진부로부터 조사받은 상기 레이저 빔을 상기 진동 방향으로 진동시키는 모터를 포함하는 진동부; 및
상기 가공 방향으로 진행하며 상기 진동 방향으로 진동하는 레이저 스팟을 상기 반도체로 결상시키는 집속 렌즈;를 포함하며,
상기 조작 명령에 기반하여, 사용자에 의하여 선택된 사용자 모드이며, 상기 레이저 빔의 진동 속도에 우선순위를 할당한 제1 모드에서, 상기 모터에 사인파의 입력을 인가하며,
사용자에 의하여 선택된 사용자 모드이며, 상기 레이저 빔의 진동폭에 우선순위를 할당한 제2 모드에서, 상기 모터에 삼각파 또는 사각파를 인가하도록 진동부를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔 조사 장치.In the laser beam irradiation apparatus for semiconductor processing,
an input unit for receiving an operation command for the semiconductor processing;
a laser beam output unit which advances the laser beam in a processing direction to perform processing of the semiconductor and vibrates the laser beam to have a constant amplitude in a vibration direction different from the processing direction;
a laser oscillation unit oscillating and outputting a laser beam;
a vibrating unit including a motor vibrating the optical element including a horizontal mirror in the direction of vibration of the laser beam irradiated from the laser oscillation unit; and
Containing; and a focusing lens that advances in the processing direction and forms an image of the laser spot vibrating in the vibration direction to the semiconductor.
Applying a sine wave input to the motor in the user mode selected by the user based on the operation command, and in the first mode in which priority is assigned to the vibration speed of the laser beam,
A control unit for controlling the vibrating unit to apply a triangular wave or a square wave to the motor in a user mode selected by the user and in a second mode in which priority is assigned to the amplitude of the laser beam. investigation device. 제1항에 있어서,
상기 레이저 빔 출력부는,
1 회의 가공에 있어서 제1 레이저를 가공 방향을 따라 상기 반도체로 출력하며 제1 레이저와 입사 각도가 다른 제2 레이저를 가공 방향을 따라 출력하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔 조사 장치.According to claim 1,
The laser beam output unit,
Laser beam irradiation apparatus, characterized in that in one processing, a first laser is output to the semiconductor along a processing direction, and a second laser having a different incident angle from the first laser is output along the processing direction. 제2항에 있어서,
상기 레이저 빔 출력부는,
상기 반도체를 양질의 가공 품질로 절단하기 위한 전처리 가공을 수행하기 위하여 상기 제1 레이저를 출력하는 제1 레이저 빔 출력부; 및
상기 반도체에 절단면을 형성하는 상기 제2 레이저를 출력하는 제2 레이저 빔 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔 조사 장치.3. The method of claim 2,
The laser beam output unit,
a first laser beam output unit for outputting the first laser to perform pre-processing for cutting the semiconductor with good processing quality; and
and a second laser beam output unit for outputting the second laser forming a cut surface on the semiconductor. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 광학소자는, 각각 다수의 반사면들을 갖는 한 쌍의 폴리곤 거울을 포함하며, 상기 한 쌍의 폴리곤 거울은 각각 다른 방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔 조사 장치.According to claim 1,
The optical element includes a pair of polygon mirrors each having a plurality of reflective surfaces, wherein the pair of polygon mirrors rotate in different directions, respectively. 제1항에 있어서,
상기 반도체는,
반도체 기판을 포함하며,
상기 집속 렌즈는,
상기 레이저 빔이 상기 반도체의 평면으로부터 수직하는 방향으로 소정의 입사각도를 갖도록, 상기 레이저 빔을 출력하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔 조사 장치.According to claim 1,
The semiconductor is
comprising a semiconductor substrate;
The focusing lens,
A laser beam irradiation apparatus, characterized in that the laser beam is output so that the laser beam has a predetermined angle of incidence in a direction perpendicular to the plane of the semiconductor. 제10항에 있어서,
상기 입사각도는,
실질적으로 직각(right angle)에 일치하며,
상기 레이저 빔 출력부는,
상기 반도체 기판의 선폭으로 결정된 거리에 대응되도록, 상기 진동 방향의 진동폭만큼 상기 레이저 빔을 진동시키는 것을 특징으로 하는 레이저 빔 조사 장치.11. The method of claim 10,
The angle of incidence is
substantially coincides with the right angle,
The laser beam output unit,
A laser beam irradiation apparatus, characterized in that the laser beam is vibrated by the vibration width in the vibration direction so as to correspond to a distance determined by the line width of the semiconductor substrate. 제10항에 있어서,
상기 입사각도는,
0 도 초과 및 90도 미만이며,
상기 레이저 빔 출력부는,
상기 입사각도 만큼 기울어진 상기 레이저 빔이 상기 반도체 기판에 입사되는 깊이 만큼 가공하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔 조사 장치.11. The method of claim 10,
The angle of incidence is
greater than 0 degrees and less than 90 degrees,
The laser beam output unit,
Laser beam irradiation apparatus, characterized in that the processing by the depth at which the laser beam inclined as much as the incident angle is incident on the semiconductor substrate. 반도체 가공을 위한 레이저 빔 조사 장치의 동작 방법에 있어서,
피조사체를 양산 품질로 절단하기 위한 전처리 가공을 수행하기 위하여 제1 레이저 빔을 출력하는 단계;
상기 제1 레이저 빔에 기반한 전처리 가공을 수행한 경로를 따라 피조사체를 절단하기 위한 제2 레이저 빔을 출력하는 단계; 및
상기 제1 레이저 빔을 가공 방향에 연직하는 각도로 출력하며, 상기 제2 레이저 빔과는 달리 진동시키지 않으며, 상기 제2 레이저 빔을 가공 방향에 연직하여 제1 각도를 갖도록 출력하며, 상기 가공 방향으로 상기 제2 레이저 빔을 모터에 의해 진동시키는 단계; 및
레이저 빔은 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔을 포함하고, 상기 반도체 가공을 위한 조작 명령에 기반하여, 사용자에 의하여 선택된 사용자 모드이며, 상기 레이저 빔의 진동 속도에 우선순위를 할당한 제1 모드에서, 상기 모터에 사인파의 입력을 인가하며,
사용자에 의하여 선택된 사용자 모드이며, 상기 레이저 빔의 진동폭에 우선순위를 할당한 제2 모드에서, 상기 모터에 삼각파 또는 사각파를 인가하도록 진동부를 제어하는 단계;를 더 포함하는 동작 방법.In the method of operating a laser beam irradiation apparatus for semiconductor processing,
outputting a first laser beam to perform pre-processing for cutting an irradiated object in mass production quality;
outputting a second laser beam for cutting an irradiated object along a path on which pre-processing based on the first laser beam is performed; and
The first laser beam is output at an angle perpendicular to the processing direction, and unlike the second laser beam, it does not vibrate, and the second laser beam is output to have a first angle perpendicular to the processing direction, the processing direction vibrating the second laser beam by a motor; and
The laser beam includes the first laser beam and the second laser beam, is a user mode selected by a user based on an operation command for processing the semiconductor, and is a first laser beam with priority assigned to the vibration speed of the laser beam In mode 1, applying a sine wave input to the motor,
Controlling the vibrator to apply a triangular wave or a square wave to the motor in a user mode selected by a user and in a second mode in which priority is assigned to the amplitude of the laser beam. 제13항에 있어서,
상기 제1 레이저 빔은, 상기 제2 레이저 빔 보다 낮은 파장인 것을 특징으로 하는 동작 방법.
14. The method of claim 13,
The first laser beam is an operating method, characterized in that the wavelength is lower than that of the second laser beam.
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