KR200287986Y1 - An apparatus for cutting Si-wafer using laser beam - Google Patents

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KR200287986Y1
KR200287986Y1 KR2020020015756U KR20020015756U KR200287986Y1 KR 200287986 Y1 KR200287986 Y1 KR 200287986Y1 KR 2020020015756 U KR2020020015756 U KR 2020020015756U KR 20020015756 U KR20020015756 U KR 20020015756U KR 200287986 Y1 KR200287986 Y1 KR 200287986Y1
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cutting
silicon wafer
laser beam
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laser
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황영모
김용훈
전우곤
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주식회사에스엘디
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Abstract

본 고안은 레이저 빔을 이용하여 실리콘 웨이퍼(Si-wafer)를 절단하는 장치에 관한 것이다. 종래에는 레이저 빔을 이용하여 실리콘 웨이퍼를 절단할 때 고압의 워터 제트 노즐(water jet nozzel)을 통해 물을 분사하면서 레이저 빔을 조사하는데, 이때 워터 제트 노즐은 고압에 의한 기계적 마모 때문에 4시간 정도마다 새 노즐로 교환해야 하므로 공정상 번거로움은 물론 생산성 저하, 비용의 부담 등 많은 문제점이 있었다. 이에 비해 본 고안의 특징은 종래와 같은 고압 워터 제트 노즐을 사용하지 않고 단순히 물을 와류없이 흘려주는 상태에서 레이저 절단을 수행함으로서 종래기술의 장점을 그대로 가지면서도 종래기술의 문제점은 모두 해결할 수 있는, 실리콘 웨이퍼를 절단할 수 있는 장치에 관한 고안이다.The present invention relates to an apparatus for cutting a silicon wafer (Si-wafer) using a laser beam. Conventionally, when cutting a silicon wafer using a laser beam, the laser beam is irradiated while spraying water through a high pressure water jet nozzle, wherein the water jet nozzle is about every 4 hours due to mechanical wear caused by high pressure. Since there is a need to replace with a new nozzle, there were many problems such as the inconvenience in the process, the productivity decrease, and the cost burden. On the contrary, the features of the present invention can solve all the problems of the prior art while maintaining the advantages of the prior art by performing laser cutting in a state of simply flowing water without using a high pressure water jet nozzle as in the prior art. The present invention relates to an apparatus capable of cutting a silicon wafer.

Description

레이저 빔을 이용하여 실리콘 웨이퍼를 절단하는 장치 {An apparatus for cutting Si-wafer using laser beam}{An apparatus for cutting Si-wafer using laser beam}

본 고안은 레이저 빔을 이용하여 실리콘 웨이퍼를 절단하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for cutting a silicon wafer using a laser beam.

레이저 빔을 이용하여 실리콘 웨이퍼를 절단하는 장치는 기계적 절단 장치에 비해 많은 장점을 가지고 있어 현재 많은 연구가 이루어지고 있다.A device for cutting a silicon wafer using a laser beam has a number of advantages over mechanical cutting devices.

그중 가장 진보된 절단 장치중 하나로서, 도 1 에 예시된 바와 같이 레이저 빔을 고압 워터 제트 노즐을 통해 분사되는 물로 가이딩 시키면서 절단하는 장치가알려져 있다.As one of the most advanced cutting devices among them, an apparatus for cutting while guiding a laser beam with water sprayed through a high pressure water jet nozzle is known as illustrated in FIG.

그러나 이와 같은 고압의 워터 제트 노즐(water jet nozzel)을 통해 물을 분사하면서 레이저 빔을 조사하는 장치에서는 워터 제트 노즐이 고압에 의한 기계적 마모가 심하여 약 4시간 정도마다 새 노즐로 교환해야 하므로 공정상 번거로움은 물론 생산성 저하, 비용의 부담 등 많은 문제점이 있었다.However, in a device that irradiates a laser beam while spraying water through such a high pressure water jet nozzle, the water jet nozzle has to be replaced with a new nozzle every four hours due to severe mechanical wear caused by high pressure. As well as hassle, there are many problems such as productivity loss and cost burden.

한편, 실리콘 웨이퍼 절단 기술은 주로 반도체 공정에 적용되는데 반도체 공정의 특성상 약 50 마이크로미터(㎛) 이하의 선폭으로 절단을 해야하지만 종래의 고압 워터 제트 노즐을 통한 절단 장치로는 실제로 그와 같은 고정세 선폭을 얻는 것이 극히 어려우므로 실제 공정에 적용할 수가 없었다.On the other hand, silicon wafer cutting technology is mainly applied to the semiconductor process, but due to the characteristics of the semiconductor process, the cutting should be performed with a line width of about 50 micrometers (μm) or less. It was extremely difficult to get the line width, so it could not be applied to the actual process.

본 고안에서는 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창안된 것으로서, 종래와 같은 고압 워터 제트 노즐을 사용하지 않고 단순히 물을 와류없이 흘려주는 상태에서 레이저 절단을 수행함으로서 종래기술의 장점을 그대로 가지면서도 종래기술의 문제점은 모두 해결할 수 있는 실리콘 웨이퍼 절단 장치를 제공하는데 목적이 있다.In the present invention was devised to solve the problems of the prior art as described above, the laser cutting in the state of simply flowing water without vortex without using a high-pressure water jet nozzle as in the prior art while still having the advantages of the prior art as it is It is an object of the present invention to provide a silicon wafer cutting apparatus that can solve all of the problems.

도 1 은 종래기술에 의해 실리콘 웨이퍼를 절단하기 위한 장치의 구성도이다.1 is a block diagram of an apparatus for cutting a silicon wafer by the prior art.

도 2 는 일반 점핑 노즐을 채택한 배수장치의 일 실시예이다.2 is an embodiment of a drainage system employing a general jumping nozzle.

도 3 은 본 고안에 의해 실리콘 웨이퍼를 절단하기 위한 장치의 구성도이다.3 is a block diagram of an apparatus for cutting a silicon wafer according to the present invention.

상기와 같은 목적 달성을 위해 창안된, 본 고안에 의한 레이저 빔(laser beam)을 이용하여 실리콘 웨이퍼를 절단하기 위한 장치의 구성요소를 도 3 을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The components of the apparatus for cutting a silicon wafer using a laser beam according to the present invention, which are designed to achieve the above object, will be described with reference to FIG. 3.

즉, 본 고안에 의한 레이저 빔 이용 실리콘 웨이퍼 절단 장치는That is, the silicon wafer cutting device using a laser beam according to the present invention

외부로 부터 물을 공급받기 위한 인입구와, 물을 외부로 배출하기 위해 바닥면의 중앙 부분에 형성된 관통 구멍을 구비하며 물을 담아 배출하기 위한 수조와,An inlet for receiving water from the outside, a through-hole formed in the center portion of the bottom surface for discharging water to the outside, and a water tank for discharging water;

상기 관통 구멍으로부터 수조의 외부 방향으로 수직 연결 결합된 장치로서 외부로 배출되는 물이 와류 없이 매끄럽게 배출되도록 해주는 점핑 노즐을 포함한 배수장치와,A drainage device including a jumping nozzle which vertically coupled to the outside direction of the water tank from the through hole to allow the water discharged to the outside to be discharged smoothly without vortex;

수조의 위쪽 수직 방향으로 일정 거리 이격된 거리에 위치한 포커싱 렌즈와,A focusing lens located at a distance from the tank in a vertical direction,

수조의 하단부로부터 수직으로 일정 거리 이격된 위치에 절단하고자 하는 실리콘 웨이퍼를 위치시키는 기판 지지대와,A substrate support for positioning the silicon wafer to be cut at a position vertically spaced apart from the lower end of the tank,

실리콘 웨이퍼의 절단 방향으로 상기 기판 지지대를 일정한 속도로 이동시키기 위한 이동 수단과,Moving means for moving the substrate support at a constant speed in the cutting direction of the silicon wafer;

레이저 빔을 출력하는 레이저 소스(source)를 포함하여 구성된다.And a laser source for outputting a laser beam.

이때, 레이저 소스로 부터 출력된 레이저 빔이 상기 렌즈를 통해 실리콘 웨이퍼의 표면상에 포커싱 하되, 렌즈를 통과한 레이저 빔은 배출되는 물과 함께 수조의 관통 구멍을 통과하여 실리콘 웨이퍼에 포커싱 됨으로서 실리콘 웨이퍼가 절단되도록 구성한다.In this case, the laser beam output from the laser source is focused on the surface of the silicon wafer through the lens, but the laser beam passing through the lens is focused on the silicon wafer through the through-hole of the tank together with the discharged water, thereby focusing the silicon wafer. Configure to cut.

본 고안에 의한 레이저 빔을 이용하여 실리콘 웨이퍼를 절단하는 장치의 일 실시예로서, 상기 레이저 소스는 300 와트(Watt)의 출력을 갖는 니오디뮴-야그 레이저(Neodymium-YAG Laser: Nd-YAG Laser)를 사용하고, 상기 점핑 노즐의 직경은 8 밀리미터(mm) 내외가 되도록 구성한다.As an embodiment of the apparatus for cutting a silicon wafer using a laser beam according to the present invention, the laser source is a Niodymium-YAG Laser (Nd-YAG Laser) having an output of 300 Watts (Watt) ), And the diameter of the jumping nozzle is configured to be about 8 millimeters (mm).

본 고안에 적용된 점핑 노즐은 상용화 되어있는 것으로, 도 2 에 예시된 바와 같은 구조를 갖는다. 점핑 노즐 자체 및 점핑 노즐이 포함된 배수장치 자체는 본 발명의 권리범위에 해당되지 않으므로 상세 도면 및 상세 설명은 생략하였다. 단, 상기 점핑 노즐이 사용된 일례로서 야외 공연장의 터널형 분수나 실내에 설치된 점핑 분수가 있다. 점핑 노즐을 통해 배출되는 물은 형상이 마치 매끈한 유리관처럼 보이며, 요동이 전혀 없다.The jumping nozzle applied to the present invention is commercially available and has a structure as illustrated in FIG. 2. Since the jumping nozzle itself and the drainage device itself including the jumping nozzle do not fall within the scope of the present invention, detailed drawings and detailed descriptions are omitted. However, as an example in which the jumping nozzle is used, there is a tunnel fountain of an outdoor concert hall or a jumping fountain installed indoors. The water discharged through the jumping nozzle looks like a smooth glass tube with no fluctuations.

본 고안에 의한 레이저 빔을 이용하여 실리콘 웨이퍼를 절단하는 장치는 종래의 고압 워터 제트 노즐을 이용한 절단 장치가 가지고 있던 모든 장점을 그대로 가지고 있다. 즉, 물에 의한 냉각 효과와, 물에 의한 레이저 빔 가이딩 효과, 절단시 발생되는 물질의 물에 의한 제거 등이 있다.The device for cutting a silicon wafer using a laser beam according to the present invention has all the advantages of the conventional cutting device using a high pressure water jet nozzle. That is, there is a cooling effect by water, a laser beam guiding effect by water, and water removal of a substance generated during cutting.

그러나 본 고안에 의한 레이저 빔을 이용하여 실리콘 웨이퍼를 절단하는 장치는 상기와 같이 종래기술의 장점은 그대로 유지하고 있으면서도 종래의 고압 워터 제트 노즐을 이용한 절단 장치와는 달리 물을 와류없이 배출해주는 일반 점핑 노즐을 사용함으로서 노즐 마모가 거의 없어 수시로 새 노즐로 교환해야 하는 종래기술의 문제점인 공정상 번거로움이 없으며, 이로 인해 생산성 향상은 물론 경제적절감효과가 매우 큰 장점이 있다.However, the device for cutting a silicon wafer using the laser beam according to the present invention, unlike the conventional cutting device using a high pressure water jet nozzle while maintaining the advantages of the prior art as described above, the general jumping to discharge water without vortex By using the nozzle there is almost no nozzle wear, there is no process hassle, which is a problem of the prior art that must be replaced with a new nozzle from time to time, thereby improving the productivity as well as the economic savings effect is very large.

또한, 본 고안에 의한 레이저 빔을 이용하여 실리콘 웨이퍼를 절단하는 장치는 50 마이크로미터 이하의 선폭이 요구되는 반도체 공정에도 적용할 수 있는 큰 장점이 있다.In addition, an apparatus for cutting a silicon wafer using a laser beam according to the present invention has a great advantage that can be applied to a semiconductor process requiring a line width of 50 micrometers or less.

Claims (2)

레이저 빔(laser beam)을 이용하여 실리콘 웨이퍼(Si-wafer)를 절단하기 위한 장치에 있어서,In the apparatus for cutting a silicon wafer (Si-wafer) using a laser beam, 외부로 부터 물을 공급받기 위한 인입구와, 물을 외부로 배출하기 위해 바닥면의 중앙 부분에 형성된 관통 구멍을 구비하며 물을 담아 배출하기 위한 수조;와An inlet for receiving water from the outside, and a through hole formed in the center portion of the bottom surface for discharging water to the outside, and a water tank for discharging water; and 상기 관통 구멍으로부터 수조의 외부 방향으로 수직 연결 결합되는 장치로서, 외부로 배출되는 물이 와류없이 매끄럽게 배출되도록 해주는 점핑 노즐을 포함한 배수장치;A device vertically coupled from the through-hole to the outside of the water tank, the apparatus including a jumping nozzle for allowing the water discharged to the outside to be discharged smoothly without vortices; 수조의 위쪽 수직 방향으로 일정 거리 이격된 거리에 위치한 포커싱 렌즈;A focusing lens located at a distance spaced apart in a vertical direction above the tank; 수조의 하단부로부터 수직으로 일정 거리 이격된 위치에 절단하고자 하는 실리콘 웨이퍼를 위치시키는 기판 지지대;A substrate support for positioning the silicon wafer to be cut at a position vertically spaced apart from the bottom of the tank; 실리콘 웨이퍼의 절단 방향으로 상기 기판 지지대를 일정한 속도로 이동시키기 위한 이동 수단;Moving means for moving the substrate support at a constant speed in the cutting direction of the silicon wafer; 레이저 빔을 출력하는 레이저 소스(source)를 포함하여 구성되며,It comprises a laser source for outputting a laser beam, 레이저 소스로 부터 출력된 레이저 빔이 상기 렌즈를 통해 실리콘 웨이퍼의 표면상에 포커싱 하되, 렌즈를 통과한 레이저 빔은 배출되는 물과 함께 수조의 관통 구멍을 통과하여 실리콘 웨이퍼에 포커싱 됨으로서 실리콘 웨이퍼가 절단되도록 구성하는 것을 특징으로 하는, 레이저 빔을 이용하여 실리콘 웨이퍼를 절단하는 장치.The laser beam output from the laser source is focused on the surface of the silicon wafer through the lens, and the laser beam passing through the lens is focused on the silicon wafer through the through-hole of the tank together with the discharged water, thereby cutting the silicon wafer. An apparatus for cutting a silicon wafer using a laser beam, characterized in that configuration so as to. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저 소스는 300 와트(Watt)의 출력을 갖는 니오디뮴-야그 레이저(Neodymium-YAG Laser: Nd-YAG Laser)이며, 상기 점핑 노즐의 직경은 8 밀리미터(mm)가 되도록 구성하는 것을 특징으로 하는, 레이저 빔을 이용하여 실리콘 웨이퍼를 절단하는 장치.The laser source of claim 1, wherein the laser source is a Niodymium-YAG Laser (Nd-YAG Laser) having an output of 300 Watts, and the diameter of the jumping nozzle is 8 millimeters (mm). An apparatus for cutting a silicon wafer using a laser beam, characterized in that configuration so as to.
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KR100751550B1 (en) 2004-09-02 2007-08-23 엔이씨 일렉트로닉스 가부시키가이샤 Laser beam processing apparatus for processing semiconductor wafer in production of semiconductor devices, laser beam processing method executed therein, and such semiconductor wafer processed thereby

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