KR20060009023A

KR20060009023A - 계면활성제막을 이용한 레이저 가공 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20060009023A
Application number: KR1020057023201A
Authority: KR
Inventors: 데이비드 질렌
Original assignee: 엑스에스아이엘 테크놀러지 리미티드
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2004-06-03
Publication date: 2006-01-27
Also published as: WO2004110694A3; US9242312B2; WO2004110694A2; KR101061863B1; JP4961206B2; JP2006527477A; MY139967A; ATE552934T1; EP1633521B1; TWI292183B; US20070090099A1; TW200507096A; JP5504292B2; JP2012110964A; EP1633521A2

Abstract

레이저 가공될 피가공물(12)의 표면은, 레이저 가공에 의해 생기는 파편의 포면에 대한 부착력을 감소시킴으로써 레이저 빔으로 가공하는 동안 생기는 파편(15)으로부터 계면활성제 막(11)에 의해 보호된다. 계면활성제 막은 이 계면활성제 막 위에 쌓이는 파편(15)과 함께 순차적으로 양호하게 제거된다.

피가공물, 레이저 가공, 계면활성제, 파편

Description

계면활성제막을 이용한 레이저 가공 방법 및 장치{LASER MACHINING USING A SURFACTANT FILM}

본 발명은 가공될 피가공물에 대한 레이저 가공 파편의 부착력을 감소시키기 위해 계면활성제막을 사용하는 것에 관한 것이다.

예를 들어, 웨이퍼 기판을 레이저 가공하는 동안, 가공 부분에서 제거된 일부의 재료는 가공이 수행되는 웨이퍼 기판의 표면 위에 레이저 절단의 가장자리에 파편으로 쌓인다. 레이저 가공 동안 가공 부분에서 떨어져 나온 재료는 주조된 형태이거나 가스 형태이고 냉각 시에 그리고 후속의 가공 시에 웨이퍼 표면에 들러붙는다. 이러한 부착성 파편은 예를 들어, 냉각 중인 파편이 표면과 접촉하여 다시 고체로 될 때 웨이퍼 기판의 표면 위에 있는 열에 민감한 전자회로에 손상을 입힐 수 있다. 이렇게 다시 고체로 된 파편은 그 부착 속성으로 종래의 웨이퍼 클리닝 기술로는 웨이퍼 기판의 표면에서 제거하기 어렵다.

본 발명의 목적은 종래기술의 전술한 어려움을 적어도 해소하는 것이다.

본 발명의 제1 관점에 따르면, 피가공물을 레이저 가공하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 레이저 가공 동안 생기는 파편의 표면에 대한 부착력을 감소하기 위해 계면활성제막을 제공하도록 레이저 가공되는 피가공물의 표면에 계면활성제를 배분하는 단계; 및 상기 표면으로부터 상기 피가공물을 레이저 가공하는 단계를 포함한다.

편리하게, 상기 계면활성제는 피가공물의 사전세척(pre-wash) 시 적용된다.

양호하게, 상기 방법은 상기 피가공물을 레이저 가공하기 전에 상기 계면활성제막을 적어도 부분적으로 건조시키는 단계를 더 포함한다.

이롭게도, 상기 계면활성제를 배분하는 단계는 상기 피가공물을 레이저 가공하기 전에 계면활성제를 복수의 피가공물의 표면에 일괄처리로 배분하는 단계를 포함한다.

이롭게도, 상기 방법은 레이저 가공 후, 상기 계면활성제막(11)을 상기 레이저 가공 시에 상기 계면활성제 위에 생긴 모든 파편(151)과 함께 제거하는 단계를 더 포함한다.

편리하게, 상기 계면활성제를 배분하는 단계는 상기 계면활성제는 용해되지만 상기 피가공물은 용해되지 않는 용액에 상기 계면활성제를 배분하는 단계를 포함하며, 상기 계면활성제막을 제거하는 단계는 상기 용액으로 상기 계면활성제막을 용해하는 단계를 포함한다.

이롭게도, 상기 용액은 물이다.

이롭게도, 상기 피가공물을 레이저 가공하는 단계는 상기 피가공물을 레이저 스크라이빙하는 단계, 레이저 다이싱하는 단계 및 레이저 비아 드릴링(laser via drilling)하는 단계 중 적어도 하나를 포함한다.

편리하게, 상기 피가공물을 레이저 가공하는 단계는 다층의 피가공물을 레이저 가공하는 단계를 포함한다.

편리하게, 상기 다층의 피가공물을 레이저 가공하는 단계는 반도체 웨이퍼 및 상기 웨이퍼의 능동 영역을 형성하는 관련 층들을 가공하는 단계를 포함한다.

편리하게, 상기 계면활성제를 배분하는 단계는 상기 계면활성제를 상기 표면 위에 스프레이 증착하는 단계를 포함하는 레이저 가공 방법.

이롭게도, 상기 계면활성제를 배분하는 단계는 상기 계면활성제를 상기 표면 위에 나이프-엣지(knife-edge) 증착하는 단계를 포함한다.

이롭게도, 상기 계면활성제를 배분하는 단계는 상기 계면활성제를 상기 표면 위에 롤러(roller) 증착하는 단계를 포함한다.

이롭게도, 상기 계면활성제를 배분하는 단계는 상기 피가공물의 표면을 상기 계면활성제 용액에 완전히 담그는 단계를 포함한다.

편리하게, 상기 계면활성제를 배분하는 단계는 가공할 일단의 웨이퍼를 계면활성제 용액에 일시 담그는 단계를 포함한다.

양호하게, 상기 계면활성제를 배분하는 단계는 음이온 계면활성제, 비이온 계면활성제 또는 양쪽성 계면활성제를 배분하는 단계를 포함한다.

양호하게, 상기 계면활성제를 배분하는 단계는 실질적으로 모든 표면이 적셔지도록 충분한 습도를 가진 계면활성제로 상기 표면을 코팅하는 단계를 포함한다.

양호하게, 상기 레이저 가공하는 단계는 파라미터를 가공하는 최적화 단계를 포함하며, 상기 최적화 단계는 상기 계면활성제막에 대한 파편의 부착력을 최소화하는 단계를 포함한다.

편리하게, 상기 계면활성제막을 제거하는 단계는 스핀-린스 건조 처리를 포함한다.

이롭게도, 상기 레이저 가공하는 단계는 상기 피가공물을 레이저 스크라이빙하는 단계를 포함하며, 상기 계면활성제막을 제거하는 단계는 다이싱 톱을 사용하는 후속의 다이싱 단계에서 사용되는 냉각제를 이용하여 계면활성제의 박막과 임의의 파편을 적어도 부분적으로 제거하는 단계를 포함한다.

이롭게도, 상기 레이저 가공하는 단계는 이 레이저 가공하는 단계에서 생기는 고체 파편을 감소시키기 위해 레이저 가공 시 가스 환경을 제공하는 단계를 포함한다.

편리하게, 상기 계면활성제를 분배하는 단계는 액체에 용해되거나 부유된 계면활성제로 상기 표면을 코팅하는 단계 및 상기 표면으로부터 상기 액체를 증발시키는 단계를 포함한다.

이롭게도, 상기 계면활성제의 박막을 형성하기 위해 상기 계면활성제를 분배하는 단계는 상기 피가공물 상의 계면활성제막의 이미지를 포착하는 단계 및 최적의 계면활성제의 박막을 이용하여 상기 이미지와 피가공물의 참조 이미지를 비교하는 단계를 포함하며, 상기 이미지가 상기 참조 이미지와 충분히 비교될 수 없는 경우에는 상기 피가공물을 세척하는 단계 및 상기 피가공물의 표면에 계면활성제를 분배하는 단계를 포함한다.

이롭게도, 상기 이미지와 참조 이미지를 비교하는 단계는, 표면상의 계면활성제가 충분한 피가공물의 제2 참조 이미지 및 표면상의 계면활성제가 불충분한 피가공물의 제3 이미지 중 적어도 하나와 상기 이미지를 비교하는 단계를 포함한다.

이롭게도, 상기 피가공물의 표면에 계면활성제를 분배하는 단계는, 상기 계면활성제를 상기 웨이퍼 상에 분배하기 전에, 상기 웨이퍼가 xy 테이블 상의 위치에 클램핑된 후 상기 계면활성제가 상기 xy 테이블 상의 웨이퍼에 분배되도록, 상기 웨이퍼를 가공하는 레이저 장치 또는 상기 레이저 장치의 레이저의 가공 좌표를 이용하여 상기 xy 테이블 상에 웨이퍼를 정렬시키기 위해 카메라 및 관련 하드웨어와 소프트웨어를 사용하는 단계를 포함한다.

편리하게, 상기 계면활성제를 분배하는 단계는 웨이퍼 캐리어 수단으로부터 웨이퍼를 제거하는 단계와, 상기 웨이퍼를 계면활성제 분배 스테이션으로 이송하고 상기 웨이퍼의 표면을 계면활성제막으로 코팅하여 코팅된 웨이퍼를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 레이저 가공하는 단계는 상기 코팅된 웨이퍼를 레이저 가공 스테이션으로 이송하고, 상기 레이저 가공 시에 생기는 파편이 상기 계면활성제막 위에 쌓이도록 상기 코팅된 웨이퍼를 레이저 가공하여 가공된 코팅 웨이퍼를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 계면활성제막을 제거하는 단계는 상기 가공된 코팅 웨이퍼를 계면활성제 제거 스테이션으로 이송하고 상기 계면활성제막과 상기 계면활성제막 위의 파편을 제거하여, 코팅이 제거된 가공 웨이퍼를 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제2 관점에 따르면, 레이저 가공 장치가 제공되며, 상기 장치는 레이저 가공 동안 생기는 파편(151)의 표면에 대한 부착력을 감소하기 위해, 가공될 피가공물의 표면을 계면활성제로 코팅하도록 배치된 계면활성제 분배 수단을 포함한다.

양호하게, 상기 계면활성제 분배 수단은 사전세척 수단을 포함한다.

양호하게, 상기 레이저 가공 장치는 상기 표면으로부터 상기 계면활성제막을, 레이저 가공 시에 상기 계면활성제막 위에 쌓인 모든 파편과 함께 제거하기 위한 계면활성제막 제거 수단을 더 포함한다.

편리하게, 상기 계면활성제막 제거 수단은 스핀-린스-건조 수단을 포함한다.

이롭게도, 상기 계면활성제막 제거 수단은 사후세척(post-washing) 수단을 포함한다.

이롭게도, 상기 사전세척 수단 및 상기 사후세척 수단은 동일한 세척 수단인 레이저 가공 장치.

양호하게, 상기 레이저 가공 장치는 상기 피가공물에 대해 레이저 스크라이빙, 레이저 다이싱 및 레이저 비아 드릴링 중 적어도 하나를 수행하도록 배열된다.

편리하게, 상기 계면활성제 분배 수단은 스프레이 증착 수단을 포함한다.

이롭게도, 상기 계면활성제 분배 수단은 나이프-엣지 증착 수단을 포함한다.

이롭게도, 상기 계면활성제 분배 수단은 롤러 증착 수단을 포함한다.

이롭게도, 상기 계면활성제 분배 수단은 복수의 피가공물을 일괄로 담그기 위한 담금 수단을 포함한다.

이롭게도, 레이저 가공 시에 생기는 고체 파편(15)을 감소시키도록 배열되며 레이서 가공 시에 가스 환경을 생성하는 가스 환경 제어 수단을 더 포함한다.

양호하게, 상기 레이저 가공 장치는 상기 표면을 코팅한 후 상기 표면을 적어도 부분적으로 건조시키도록 배열된 건조 수단을 더 포함한다.

편리하게, 상기 레이저 가공 장치는 상기 피가공물의 표면상의 계면활성제막의 이미지를 얻기 위한 촬영 수단 및 상기 계면활성제의 박막이 레이저 가공에 충분히 적합한지를 판단하기 위해 상기 이미지와 적어도 하나의 참조 이미지를 비교하는 비교 수단을 더 포함한다.

편리하게, 상기 레이저 가공 장치는 레이저 가공될 피가공물의 표면을 계면활성제막으로 코팅하고, 코팅된 피가공물을 생성함으로써 레이저 가공 시에 생기는 파편의 표면에 대한 부착력을 감소시키는 계면활성제 분배 스테이션; 상기 코팅된 피가공물을 가공하는 레이저 가공 스테이션; 레이저 가공 후 상기 계면활성제막을, 상기 레이저 가공 시에 상기 계면활성제막 위에 생기는 모든 파편과 함께 제거하는 계면활성제막 제거 스테이션; 및 상기 피가공물을 상기 계면활성제 분배 수단으로부터 레이저 가공 스테이션으로 이송하고 상기 레이저 가공 스테이션으로부터 상기 계면활성제막 코팅 제거 스테이션으로 이송하는 이송 수단을 포함한다.

본 발명의 제3 관점에 따르면, 피가공물의 레이저 가공 동안 생기는 파편의 적어도 하나의 표면에 대한 부착력을 감소시키기 위해 배열되는 계면활성제막으로 적어도 하나의 표면 위를 코팅하는 피가공물이 제공된다.

양호하게, 상기 계면활성제막은 상기 적어도 하나의 표면에 대해 현저한 손상을 입히지 않으면서 레이저 가공 후에 제거될 수 있다.

양호하게, 상기 계면활성제막은 10 마이크론 두께보다 두껍지 않다.

편리하게, 상기 계면활성제막은 음이온 계면활성제막, 이온 계면활성제막 또는 양쪽성 막이다.

도 1a는 본 발명의 제1 관점에 따라 가공되는 사전세척 기판의 수직 단면도이다.

도 1b는 가공 후의 도 1의 기판의 수직 단면도이다.

도 1c는 파편 및 기판의 박막을 제거한 후 도 2의 기판의 수직 단면도이다.

도 2는 본 발명에서 사용되는데 적합한 스프레이 증착 기술의 개략 평면도이다.

도 3은 본 발명에서 사용되는데 적합한 나이프-엣지 증착 기술의 개략 평면도이다.

도 4는 본 발명에서 사용되는데 적합한 롤러 증착 기술의 개략 평면도이다.

도 5는 카세트 롤러로부터 기판 웨이퍼를 제거하는 것을 도시하는, 본 발명의 제2 관점에 따른 레이저 가공 장치의 개략 평면도이다.

도 6은 박막 계면활성제 코팅을 증착시키기 위해, 웨이퍼 기판의 롤러 세척을 도시하는, 도 5의 레이저 가공 장치의 개략 평면도이다.

도 7은 레이저 가공 헤드에 웨이퍼 기판을 설치하는 것을 도시하는, 도 5의 레이저 가공 장치의 개략 평면도이다.

도 8은 파편 및 계면활성제막을 제거하기 위해 레이저 가공 후 웨이퍼 기판의 세척을 도시하는, 도 5의 레이저 가공 장치의 개략 평면도이다.

도 9는 가공 및 클리닝 후 카세트 홀더에 레이저 가공된 웨이퍼 기판을 설치하는 것을 도시하는, 도 5의 레이저 가공 장치의 개략 평면도이다.

도면에서 동일한 도면부호는 동일한 부분을 나타낸다.

도 1a를 참조하면, 물에 잘 녹고, 높은 표면 습도를 갖는 기판의 음이온 계면활성제, 비이온 계면활성제 또는 양쪽성 계면활성제 박막인 기판(11)의 박막이, 웨이퍼 기판 내의 가공 위치(13)에서 레이저 빔(14)으로 레이저 가공되기 전에 웨이퍼 기판(12) 위에 코팅된다. 양호하게, 계면활성제의 박막의 두께는 10 마이크론미만이다. 계면활성제(11)의 박막은, 박막이 웨이퍼 표면을 균등하게 적시고 가공 동안에도 웨이퍼 표면 위에 남아 있을 수 있는 충분한 습도를 갖는다. 양호하게, 계면활성제 박막은 웨이퍼의 사전세척에 적용된다. 양호하게 상기 표면은, 상기 계면활성제의 박막이 적용된 후 그리고 레이저 가공 전에, 적어도 부분적으로 건조된다. 대안으로, 웨이퍼 기판을 상기 표면이 적셔 있는 동안에 가공하여도 된다.

웨이퍼들을 예를 들어 레이저 가공 전에 몇 시간 또는 며칠 동안 사전 증착될 수 있고 그런 다음 정상적인 방식으로 레이저 가공 장치로 제공된다. 부가해서, 레이저 가공 전에 일시담금 처리 또는 대안의 일괄처리에 의해 웨이퍼 전체를 코팅할 수 있다.

파장, 레이저 펄스 에너지, 레이저 반복률 및 웨이퍼 기판(12)에 대한 레이저 빔(14)의 스캐닝 속도와 같은 레이저 빔 파라미터는 레이저 가공 동안 생기는 파편(15)의 속성을 결정한다. 파장, 레이저 펄스 에너지, 레이저 반복률 및 웨이퍼 기판(12)에 대한 레이저 빔(14)의 스캐닝 속도와 같은 파라미터의 조합은, 다른 제약을 거친 다음, 파편의 재고체화 시에 계면활성제의 박막에 대한 파편의 부착력이 낮아지고 그래서 세척처리 동안 파편이 더욱 쉽게 제거될 수 있도록 양호하게 선택된다. 즉, 사전세척 단계 후에 웨이퍼 표면 위에 계면활성제의 박막을 제공하면 표면 부착성이 감소되어 레이저 가공 시에 생긴 파편을 쉽게 제거할 수 있다. 도 1a를 참조하면, 레이저 가공 동안 레이저 가공 위치(13)로부터, 주조된 재료 또는 가스 형태의 재료(15)가 생긴다. 이러한 재료는 레이저 가공 동안 그리고 레이저 가공 후에 웨이퍼 표면 쪽으로 이동하여 도 1b에 도시된 바와 같이 계면활성제(11)의 박막 위에 다시 고체화된 재료(151)로서 쌓인다. 그렇지만, 계면활성제막은 피가공물에 대한 파편의 부착력을 감소시키므로 피가공물로부터 파편을 쉽게 제거한다. 이것은 장벽으로서 작용함으로써 웨이퍼의 기판과 물리적으로 접촉하는 것을 방지하는 종래의 보호성 코팅과는 다르다. 본 발명의 계면활성제의 박막의 경우는 물리적으로 또는 화학적으로 접착하는 파편의 처리 또는 웨이퍼에 대한 재증착 재료의 처리가 방지된다. 즉, 예를 들어 뜨거운 재료가 접착 패드 위에 쌓이면, 계면활성제가 "반용해"제("anti-fluxing" agent)로서 작용한다. 이것은 예를 들어 높아진 온도에서 접착 처리를 화학적으로 시뮬레이팅함으로써 금속 패드에 대한 금속의 접착을 더 우수하게 하기 위해 화학약품을 부가하는 땜납 용제의 처리와는 반대로 이해될 수 있다.

레이저 가공 후, 물을 이용한 스핀-린스-건조와 같은 반도체 기판에 대한 종래의 세척법을 이용하여 처리웨이퍼 기판(12)을 세척하고, 계면활성제(11)의 박막 및 다시 고체화된 파편(151)을 웨이퍼 기판에서 제거하여 그 표면을 도 1c에 도시된 바와 같이 깨끗하고 손상입지 않은 상태로 만든다.

본 발명의 일시예에서, 레이저 가공은 광전해로 능동기(active radicals)가 생성되는 가스 환경 또는 능동 가스 환경에서 수행된다. 능동 가스 환경에서의 레이저 가공은 생긴 파편의 화학적 속성을 변화시킨다. 특히, 주조된 상태 동안의 능동 가스와 파편(15) 간의 화학 반응으로 가스 형태의 파편을 제거할 수 있으며, 그 결과 레이저 가공 위치(13) 주위에 고체 파편(151)이 덜 쌓이게 된다.

웨이퍼 표면 위에 계면활성제(11)의 박막을 증착하는데는 스프레이 증착법, 나이프 엣지 증착법 및 롤러 적용법 등과 같은 다양한 공지 기술이 사용될 수 있다. 스프레이 증착법이 도 2에 도시되어 있는데, 웨이퍼 기판(12) 위에 장착되어 액체성 계면활성제를 분출하는 노즐(21)을 도시하고 있다. 웨이퍼 기판(12)은 아크형 화살표(22) 방향으로 회전하고 노즐(21)은 양방향을 가리키는 화살표(23)의 방향으로 웨이퍼의 평면에서 이동하여 웨이퍼 전체를 액체성 계면활성제로 커버하게 한다. 도 3은 적어도 웨이퍼 기판(12)의 직경과 길이가 동일한 선형 나이프 엣지형 노즐(311)을 통해 선형 분배 헤드(31)에 의해 액체 계면활성제를 분배하는 것에 대해 도시한다. 전술한 바와 같이, 아크형 화살표(32) 방향으로의 회전 및 웨이퍼의 평면에서 양방향을 가리키는 화살표(33)의 방향으로의 분배 헤드(31)의 이동으로 웨이퍼 전체를 계면활성제로 커버할 수 있다. 대안으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 롤러(41)를 사용하여, 아크형 화살표(44)의 방향으로의 회전 및 양방향을 가리키는 화살표(43)의 방향으로의 웨이퍼 표면상에서의 이동에 의해 계면활성제를 분배할 수 있다. 다시, 웨이퍼 기판(12)은 아크형 화살표(42)의 방향으로 회전될 수 있다.

웨이퍼를 XY 테이블 위에 설치할 수 있는데, 웨이퍼를 정렬하고 가공 전에 이 웨이퍼 위에 계면활성 용액을 증착하는 바, 즉 웨이퍼를 제위치에 클램핑한 후 증착 헤드 또는 기구를 XY 테이블에서 사용한다.

양호하게 표면은 사전세척 이후에 그리고 레이저 가공 전에 적어도 부분적으로 건조되는데 그 이유는 계면활성제를 이동시키는 주요 용액이 증발하였을 때 또는 박막이 증착된 계면활성제 용액의 위상 변화(phase change)나 응고(congealing)에 의해 형성되는 경우에는 박막(11)도 또한 기판(12)의 접착성을 감소시키는데 효과가 있기 때문이다. 대안으로, 상기 표면을 습식 계면활성제막으로 레이저 가공할 수도 있다.

대안으로, 계면활성제(11)의 박막을 일괄처리로 증착할 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼를 예를 들어 몇 시간 또는 며칠 동안 사전 증착한 후에, 정상적으로 방식으로 레이저 가공 장치로 보낸다. 대안으로, 레이저 가공 장치에 투입하기 전에 담금처리에 의해 웨이퍼 전체를 코팅할 수 있다.

본 발명의 방법을 단계별로 수행하는 레이저 가공 장치(50)를 도 5 내지 도 9를 참조하여 개략적으로 도시한다.

공간적으로 떨어진 웨이퍼들(12)을 유지하기 위한 카세트 홀더(51)를 테이블 또는 프레임(52) 상의 제1 단부(521)에 설치한다. 카세트 홀더(51)는 일반적으로 그 내부에 적층된 웨이퍼들(12)에 대해 접근할 수 있도록 하기 위해, 양측의 개방된 수직 단부들이 테이블 또는 프레임(52)의 세로축에 대해 직교하도록 된 직평행 육면체이다.

사용 시, 일반적으로 카세트 홀더(51) 위에 롤러(531)를 갖는 계면활성제 분배(사전세척) 스테이션(53)이 공간적으로 수직으로 떨어져 위치하며, 상기 롤러는 그 차축이 테이블 또는 프레임(52)의 세로축에 대해 직교하고 테이블 또는 프레임(52)의 표면에 의해 정의되는 평면에 대해 평행하다. 웨이퍼 기판(12)의 표면상에 증착되는 계면활성제 용액이 담겨 있는 통(533)에 롤러(531)를 일부 담근다.

상기 장치는 도시되어 있지 않은, 상기 계면활성제 분배 스테이션과 가능한 한 결합된 건조 스테이션을 포함하여 사전세척 이후에 그리고 레이저 가공 전에 상기 표면을 건조시킨다. 상기 표면을 건조시키는데 적합한 수단으로는 적외선 램프, 오븐 또는 따뜻한 공기 분출기를 들 수 있다.

도 6에서 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 레이저 가공 헤드(54)를, 카세트 홀더(51)와 상기 제1 단부(521)에 마주하는 테이블 또는 프레임(52)의 제2 단부(522) 사이의 테이블 또는 프레임(52) 상의 위치에 대응하는 테이블 또는 프레임(52)과 어긋나게 설치한다. 레이저 가공 헤드(54)는 가공될 웨이퍼를 로딩하고 가공된 웨이퍼를 언로딩하는 수직 액세스 단부(541) 개구를 갖는다.

도 6 및 도 7에서 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 카세트 홀더(51)와 상기 테이블 또는 프레임(52)의 제2 단부(522)와 상기 레이저 가공 헤드(54)의 가까이에 있는 액세스 단부(541) 사이의 테이블 또는 프레임(52) 내의 웰(well)(551)에 코팅 제거통(55)이 넣어져 있다. 대안으로, 상기 표면 위에 계면활성제를 증착하도록 사전 세척하고 상기 표면으로부터 계면활성제막과 파편을 제거하도록 사후세척하는데 동일한 통을 사용할 수도 있다.

도 5를 다시 참조하면, 상기 웰(551)에 가까운 위치에 있는 테이블 또는 프레임(52)의 제2 단부(522)에 로봇(56)을 설치하며, 상기 로봇은 사용 시, 실질적으로 수평의 플랫폼(561)을 가지며, 이 플랫폼은 웰(551) 위에서 테이블 또는 프레임(52)과 관련해서 수직으로 이동가능하며, 또한 상기 로봇은 사용 시, 테이블 또는 프레임(52)의 표면에 실질적으로 수직인 수직의 가이드 레일(560)을 갖는다. 엔드 이펙터 캐리어(end effector carrier)(562)는 플랫폼(561)을 통과하는 수직의 차축(563)에 의해 상기 플랫폼(561)에 회전가능하게 현수되어 있으며, 상기 엔드 이펙터 캐리어는 플랫폼(561)과 관련해서 회전하고 상기 테이블 또는 프레임(562)의 표면에 대해 실질적으로 평행하다.

엔드 이펙터(564)는 상기 엔드 이펙터 캐리어(562) 상에서 미끄러지도록 장착되어 상기 엔드 이펙터 캐리어(562)와 관련해서 이동하며 신장 위치와 수축 위치 사이에서 상기 엔드 이펙터 캐리어의 세로축에 평행하다.

도 5 내지 도 9는 기판 위에 계면활성제막을 형성하도록 기판을 사전세척하고, 기판을 레이저 가공하며, 기판으로부터 박막 계면활성제를 양호하게 제거하는 본 발명의 방법에 있어서 온전한 사이클의 처리 단계를 수행하는 레이저 가공 장치의 사용을 단계별로 도시하고 있다.

사용 시, 카세트 홀더(51)를 가공될 웨이퍼 기판(12)과 함께 로딩한다. 웨이퍼 기판은 각각의 테이프 프레임(121) 상에 선택적으로 장착될 수 있다. 선택된 웨이퍼 기판(12)을 도 5에 도시된 바와 같이 웨이퍼 카세트 홀더(51)로부터 제거하는 데, 이는 로봇(56)에 부착된 엔드 이펙터(564)를 사용하여, 테이블 또는 프레임(52)의 세로축과 평행한 엔드 이펙터 캐리어(562)의 세로축을 갖는 상기 이펙터(564)가 상기 엔드 이펙터(564)용 카세트 홀더(51) 쪽으로 신장하여 상기 카세트 홀더에 상기 선택된 웨이퍼 기판(12)이 계합하도록 상기 테이블 또는 프레임(52)의 표면보다 적절하게 높게 플랫폼(561)을 설치하고, 상기 선택된 웨이퍼 기판(12)이 상기 엔드 이펙터(564)에 의해 유지되는 상기 엔드 이펙터(564)를 수축시킴으로써 수행된다.

상기 엔드 이펙터(564)에 의해 유지되는 웨이퍼 기판(12)은 로봇에 의해 테이블 또는 프레임(52)의 기판으로부터 사전세척 스테이션(53)으로 수직으로 멀어지도록 이송된다. 엔드 이펙터(564)는, 사용 시, 가공될 웨이퍼(12)의 하부 표면이 도 6에 도시된 바와 같이 롤러(531)와 계합하도록 신장된다. 롤러(531)는 상기 엔드 이펙터(564)가 상기 롤러(531) 위에서 상기 웨이퍼 기판(12)을 지나갈 때 롤러 축(532)을 중심으로 회전하여 상기 통(533)으로부터 계면활성 용액으로 상기 웨이퍼 기판(12)의 하부 표면을 세척한다. 노즐이나 나이프 엣지 분배기(533)와 같은 대안의 분배 도구를 대신 사용하여 사전세척 동안 분배 도구와 관련해서 상기 웨이퍼를 선택적으로 회전시킬 수 있다.

사전세척 시, 상기 엔드 이펙터(564)를 수축시키고, 레이저 가공 헤드(54)의 가공 위치에 웨이퍼 기판(12)을 위치시키도록 상기 표면으로부터 적절한 거리로 테이블 또는 프레임(52)의 표면 쪽으로 상기 플랫폼(561)과 엔드 이펙터(564)를 낮춤으로써 상기 웨이퍼 기판(12)을 사전세척 스테이션(53)에서 제거한다. 도 7에 도시 된 바와 같이, 상기 엔드 이펙터 캐리어는 레이저 가공 헤드(54) 쪽으로 축(563)을 중심으로 거의 90°로 회전한다. 엔드 이펙터(564)는 사용 시, 사전세척된 하부 표면으로부터 상기 사전세척된 웨이퍼 기판(12)의 레이저 가공을 위해 레이저 가공 헤드 액세스(541)를 통해 상기 사전세척된 웨이퍼 기판(12)이 통과하도록 신장된다. 그렇지 않으면, 레이저 가공 동안, 웨이퍼 기판(12)의 하부 표면상에 쌓이게 되는 파편이 계면활성제의 박막 위에 쌓이게 된다.

도 8에 도시된 바와 같이, 레이저 가공 동작이 완료된 후, 웨이퍼 기판(12)이 레이저 가공 헤드(54)로부터 제거되는데, 이는 상기 엔드 이펙터(564)를 수축시키고, 상기 기판을 상기 레이저 가공 헤드로 로딩하기 위해 상기 엔드 이펙트 캐리어(562)를 회전시킨 방향과 반대 방향으로 상기 엔드 이펙트 캐리어(562)를 거의 90°로 회전시키며, 상기 가공된 기판을 세척 시스템(55)에 담그기 위해 상기 플랫폼(561)을 테이블 또는 프레임(52)의 방향으로 낮춤으로써 수행된다. 계면활성제 층 및 파편은 모두 세척 사이클에서 제거된다.

도 9에 도시된 바와 같이, 그런 다음 웨이퍼 기판(12)은, 상기 가공되고 세척된 웨이퍼 기판(12)을 상기 카세트 홀더(51)로 재삽입시킬 수 있는 상기 표면으로부터의 거리로 상기 테이블 또는 프레임(52)이 표면으로부터 멀어지게 상기 플랫폼(561)을 이동시킴으로써 상기 세척 시스템(55)으로부터 제거된다.

엔드 이펙터(564)는 웨이퍼 기판(12)이 상기 카세트 홀더(51)에 삽입되고 상기 엔드 이펙터(564)로부터 해제된 상기 웨이퍼 기판(12)이 카세트 홀더(51)에 삽입되도록 신장된다.

특정한 장치의 배열에 대해 예를 들어 서술하였지만, 당업자에게는 구성 부품의 다른 배열이나 추가의 구성 부품이나 더 적은 수의 구성 부품을 사용할 수 있다는 것은 당연하다.

대안의 가공 사이클에서, 웨이퍼 기판(12)은 레이저 가공 직후에 웨이퍼 카세트 홀더(51)로 복귀하여 카세트 홀더(51) 내의 모든 웨이퍼들(12)이 순차적으로 사전세척되고 레이저 가공될 때까지 카세트 홀더 안에 있게 된다. 그런 다음 카세트 내의 웨이퍼들은 전체적으로 세척 시스템(55)으로 로딩되고 모든 웨이퍼(12)가 하나의 세척 사이클에서 세척되며 이에 따라 웨이퍼 일괄처리에 걸리는 가공 주기가 감소된다.

동일한 크기의 하드웨어를 사용하여 사전처리하고 계면활성제를 분배하며 레이저 가공 후 피가공물을 세척하는 경우 및 가공 시간이 분배 또는 세척 시간과 같거나 짧은 경우, 시스템의 처리량은 버퍼를 사용하면 높아질 수 있다. 구체적으로, 웨이퍼들을 분배 및 건조 단계로 순차 통과시킨 다음 버퍼로 보낸다. 상기 버퍼는 가공이 계속해서 수행되는 XY 테이블로 웨이퍼를 공급하도록 순차 언로딩되고 상기 웨이퍼들은 세척기로 언로딩된다. 버퍼 내의 웨이퍼 수의 최적화는 카세트 내의 웨이퍼의 수뿐만 아니라 증착 및 건조 시간, 취급 시간, 가공 시간 및 세척 시간에 따라 다르다. 버퍼를 정확하게 최적화하면 처리량을 상당히 높일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서는, 웨이퍼 정렬을 수행하는데 카메라 시스템을 사용하여 가공 전에 웨이퍼 위의 계면활성제의 존재를 검출하고 확인하다. 이것은 예를 들면 이상적인 웨이퍼의 이상적인 또는 "골든" 이미지를 사용하여 이루어질 수 있다. 추가적인 미세 공정에서, 과도하거나 불충분한 계면활성제를 갖는 피가공물의 이미지들과의 비교를 통해 과도하거나 불충분한 계면활성제도 또한 검출된다. 이 방법은 인라인 컨트롤 시스템으로서 사용되어 오퍼레이터 에러 또는 가공 실수로 인해 최적량에 충분히 가까이 있는 계면활성제의 양을 받지 못한 웨이퍼의 가공을 방지할 수 있다.

요약하면, 본 발명의 방법은 예를 들어, 레이저 가공된 파편이 모이는 기판의 표면의 접착성을 감소시키기 위해 계면활성제 용액으로 사전세척된 반도체 기판을 레이저 가공하는 것이다. 이러한 계면활성제의 박막, 및 상기 계면활성제의 박막 위에 쌓인 파편은 기판의 레이저 가공 후에 제거되어 웨이퍼 표면에는 파편이나 손상된 부분이 없게 된다. 이 방법은 예를 들어, 플라스틱, 유전체, 유리, 금속 및 반도체 재료와 같은 층으로 이루어지는 단일 기판 재료 및 복수층 기판 재료에서 레이저 다이싱 단계, 레이저 스크라이빙 단계 및 레이저 비아 드릴링 단계에 적용될 수 있다.

본 발명은 기존의 보호성 플라스틱 막보다 더 쉽게 계면활성제의 박막을 제거할 수 있고 계면활성제는 웨이퍼의 기계적 톱질에서 습식제로서 사용되는 공정과 유사한 기존의 공정과 양립할 수 있다는 이점을 제공한다. 그러므로, 레이저 스크라이밍 프로세스에서, 후속의 처리에 다이싱 프로세스나 다이싱 톱니를 사용하고 그 톱질 프로세스에서 냉각제 또는 윤활제로서 물이 사용되는 경우, 그 물 역시 계면활성제의 박막을 제거하는데도 사용될 수 있다.

Claims

피가공물(21)을 레이저 가공하는 방법에 있어서,

a. 레이저 가공 동안 생기는 파편의 표면에 대한 부착력을 감소하기 위해 계면활성제막(11)을 제공하도록 레이저 가공되는 피가공물의 표면에 계면활성제를 배분하는 단계; 및

b. 상기 표면으로부터 상기 피가공물을 레이저 가공하는 단계

를 포함하는 레이저 가공 방법.
제1항에 있어서,

상기 계면활성제는 피가공물의 사전세척(pre-wash) 시 적용되는 레이저 가공 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 피가공물을 레이저 가공하기 전에 상기 계면활성제막(11)을 적어도 부분적으로 건조시키는 단계를 더 포함하는 레이저 가공 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 계면활성제를 배분하는 단계는 상기 피가공물을 레이저 가공하기 전에 계면활성제를 복수의 피가공물의 표면에 일괄처리로 배분하는 단계를 포함하는 레 이저 가공 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

레이저 가공 후, 상기 계면활성제막(11)을 상기 레이저 가공 시에 상기 계면활성제 위에 생긴 모든 파편(151)과 함께 제거하는 단계를 더 포함하는 레이저 가공 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 계면활성제를 배분하는 단계는 상기 계면활성제는 용해되지만 상기 피가공물은 용해되지 않는 용액에 상기 계면활성제를 배분하는 단계를 포함하며,

상기 계면활성제막을 제거하는 단계는 상기 용액으로 상기 계면활성제막을 용해하는 단계를 포함하는 레이저 가공 방법.
제6항에 있어서,

상기 용액은 물인 레이저 가공 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 피가공물을 레이저 가공하는 단계는 상기 피가공물을 레이저 스크라이빙하는 단계, 레이저 다이싱하는 단계 및 레이저 비아 드릴링(laser via drilling)하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는 레이저 가공 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 피가공물을 레이저 가공하는 단계는 다층의 피가공물을 레이저 가공하는 단계를 포함하는 레이저 가공 방법.
제9항에 있어서,

상기 다층의 피가공물을 레이저 가공하는 단계는 반도체 웨이퍼 및 상기 웨이퍼의 능동 영역을 형성하는 관련 층들을 가공하는 단계를 포함하는 레이저 가공 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 계면활성제를 배분하는 단계는 상기 계면활성제를 상기 표면 위에 스프레이 증착하는 단계를 포함하는 레이저 가공 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 계면활성제를 배분하는 단계는 상기 계면활성제를 상기 표면 위에 나이프-엣지(knife-edge) 증착하는 단계를 포함하는 레이저 가공 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 계면활성제를 배분하는 단계는 상기 계면활성제를 상기 표면 위에 롤러 (roller) 증착하는 단계를 포함하는 레이저 가공 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 계면활성제를 배분하는 단계는 상기 피가공물의 표면을 상기 계면활성제 용액에 완전히 담그는 단계를 포함하는 레이저 가공 방법.
제14항에 있어서,

상기 계면활성제를 배분하는 단계는 가공할 일단의 웨이퍼를 계면활성제 용액에 일시 담그는 단계를 포함하는 레이저 가공 방법.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 계면활성제를 배분하는 단계는 음이온 계면활성제, 비이온 계면활성제 또는 양쪽성 계면활성제를 배분하는 단계를 포함하는 레이저 가공 방법.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 계면활성제를 배분하는 단계는 실질적으로 모든 표면이 적셔지도록 충분한 습도를 가진 계면활성제로 상기 표면을 코팅하는 단계를 포함하는 레이저 가공 방법.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 레이저 가공하는 단계는 파라미터를 가공하는 최적화 단계를 포함하며, 상기 최적화 단계는 상기 계면활성제막에 대한 파편의 부착력을 최소화하는 단계를 포함하는 레이저 가공 방법.
제5항에 있어서,

상기 계면활성제막을 제거하는 단계는 스핀-린스 건조 처리를 포함하는 레이저 가공 방법.
제5항에 있어서,

상기 레이저 가공하는 단계는 상기 피가공물을 레이저 스크라이빙하는 단계를 포함하며, 상기 계면활성제막을 제거하는 단계는 다이싱 톱을 사용하는 후속의 다이싱 단계에서 사용되는 냉각제를 이용하여 계면활성제의 박막과 임의의 파편을 적어도 부분적으로 제거하는 단계를 포함하는 레이저 가공 방법.
제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 레이저 가공하는 단계는 이 레이저 가공하는 단계에서 생기는 고체 파편을 감소시키기 위해 레이저 가공 시 가스 환경을 제공하는 단계를 포함하는 레이저 가공 방법.
제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 계면활성제를 분배하는 단계는 액체에 용해되거나 부유된 계면활성제로 상기 표면을 코팅하는 단계 및 상기 표면으로부터 상기 액체를 증발시키는 단계를 포함하는 레이저 가공 방법.
제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 계면활성제의 박막을 형성하기 위해 상기 계면활성제를 분배하는 단계는 상기 피가공물 상의 계면활성제막의 이미지를 포착하는 단계 및 최적의 계면활성제의 박막을 이용하여 상기 이미지와 피가공물의 참조 이미지를 비교하는 단계를 포함하며, 상기 이미지가 상기 참조 이미지와 충분히 비교될 수 없는 경우에는 상기 피가공물을 세척하는 단계 및 상기 피가공물의 표면에 계면활성제를 분배하는 단계를 포함하는 레이저 가공 방법.
제23항에 있어서,

상기 이미지와 참조 이미지를 비교하는 단계는, 표면상의 계면활성제가 충분한 피가공물의 제2 참조 이미지 및 표면상의 계면활성제가 불충분한 피가공물의 제3 이미지 중 적어도 하나와 상기 이미지를 비교하는 단계를 포함하는 레이저 가공 방법.
제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 피가공물의 표면에 계면활성제를 분배하는 단계는, 상기 계면활성제를 상기 웨이퍼 상에 분배하기 전에, 상기 웨이퍼가 xy 테이블 상의 위치에 클램핑된 후 상기 계면활성제가 상기 xy 테이블 상의 웨이퍼에 분배되도록, 상기 웨이퍼를 가공하는 레이저 장치 또는 상기 레이저 장치의 레이저의 가공 좌표를 이용하여 상기 xy 테이블 상에 웨이퍼를 정렬시키기 위해 카메라 및 관련 하드웨어와 소프트웨어를 사용하는 단계를 포함하는 레이저 가공 방법.
제5항에 있어서,

a. 웨이퍼 캐리어 수단(51)으로부터 웨이퍼(12)를 제거하는 단계;

b. 상기 웨이퍼를 계면활성제 분배 스테이션(53)으로 이송하고 상기 웨이퍼의 표면을 계면활성제막(11)으로 코팅하여 코팅된 웨이퍼를 형성하는 단계;

c. 상기 코팅된 웨이퍼를 레이저 가공 스테이션(54)으로 이송하고, 상기 레이저 가공 시에 생기는 파편(151)이 상기 계면활성제막 위에 쌓이도록 상기 코팅된 웨이퍼를 레이저 가공하여 가공된 코팅 웨이퍼를 형성하는 단계; 및

d. 상기 가공된 코팅 웨이퍼를 계면활성제 제거 스테이션(55)으로 이송하고 상기 계면활성제막과 상기 계면활성제막 위의 파편을 제거하여, 코팅이 제거된 가공 웨이퍼를 형성하는 단계

를 포함하는 레이저 가공 방법.
레이저 가공 동안 생기는 파편(151)의 표면에 대한 부착력을 감소하기 위해, 가공될 피가공물의 표면을 계면활성제로 코팅하도록 배치된 계면활성제 분배 수단 을 포함하는 레이저 가공 장치.
제27항에 있어서,

상기 계면활성제 분배 수단은 사전세척 수단을 포함하는 레이저 가공 장치.
제27항 또는 제28항에 있어서,

상기 표면으로부터 상기 계면활성제막(11)을, 레이저 가공 시에 상기 계면활성제막 위에 쌓인 모든 파편(151)과 함께 제거하기 위한 계면활성제막 제거 수단(55)을 더 포함하는 레이저 가공 장치.
제29항에 있어서,

상기 계면활성제막 제거 수단은 스핀-린스-건조 수단을 포함하는 레이저 가공 장치.
제29항에 있어서,

상기 계면활성제막 제거 수단은 사후세척(post-washing) 수단을 포함하는 레이저 가공 장치.
제31항에 있어서,

상기 사전세척 수단 및 상기 사후세척 수단은 동일한 세척 수단인 레이저 가 공 장치.
제27항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 피가공물에 대해 레이저 스크라이빙, 레이저 다이싱 및 레이저 비아 드릴링 중 적어도 하나를 수행하도록 배열된 레이저 가공 장치.
제27항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 계면활성제 분배 수단은 스프레이 증착 수단(21)을 포함하는 레이저 가공 장치.
제27항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 계면활성제 분배 수단은 나이프-엣지 증착 수단(31)을 포함하는 레이저 가공 장치.
제27항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 계면활성제 분배 수단은 롤러 증착 수단(41)을 포함하는 레이저 가공 장치.
제27항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 계면활성제 분배 수단은 복수의 피가공물을 일괄로 담그기 위한 담금 수단을 포함하는 레이저 가공 장치.
제27항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서,

레이저 가공 시에 생기는 고체 파편(15)을 감소시키도록 배열되며 레이서 가공 시에 가스 환경을 생성하는 가스 환경 제어 수단을 더 포함하는 레이저 가공 장치.
제27항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 표면을 코팅한 후 상기 표면을 적어도 부분적으로 건조시키도록 배열된 건조 수단을 더 포함하는 레이저 가공 장치.
제27항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 피가공물의 표면상의 계면활성제막의 이미지를 얻기 위한 촬영 수단 및 상기 계면활성제의 박막이 레이저 가공에 충분히 적합한지를 판단하기 위해 상기 이미지와 적어도 하나의 참조 이미지를 비교하는 비교 수단을 더 포함하는 레이저 가공 장치.
제29항에 있어서,

레이저 가공될 피가공물(12)의 표면을 계면활성제막(11)으로 코팅하고, 코팅된 피가공물을 생성함으로써 레이저 가공 시에 생기는 파편(15)의 표면에 대한 부 착력을 감소시키는 계면활성제 분배 스테이션(53);

상기 코팅된 피가공물을 가공하는 레이저 가공 스테이션(54);

레이저 가공 후 상기 계면활성제막(11)을, 상기 레이저 가공 시에 상기 계면활성제막 위에 생기는 모든 파편(151)과 함께 제거하는 계면활성제막 제거 스테이션(55); 및

상기 피가공물을 상기 계면활성제 분배 수단(53)으로부터 레이저 가공 스테이션(54)으로 이송하고 상기 레이저 가공 스테이션(54)으로부터 상기 계면활성제막 코팅 제거 스테이션(55)으로 이송하는 이송 수단(560, 561, 562, 563, 564)

을 포함하는 레이저 가공 장치.
피가공물의 레이저 가공 동안 생기는 파편(15)의 적어도 하나의 표면에 대한 부착력을 감소시키기 위해 배열되는 계면활성제막으로 적어도 하나의 표면 위를 코팅하는 피가공물(12).
제42항에 있어서,

상기 계면활성제막은 상기 적어도 하나의 표면에 대해 현저한 손상을 입히지 않으면서 레이저 가공 후에 제거될 수 있는 레이저 가공 장치.
제42항 또는 제43항에 있어서,

상기 계면활성제막은 10 마이크론 두께보다 두껍지 않은 레이저 가공 장치.
제42항 내지 제44항에 있어서,

상기 계면활성제막은 음이온 계면활성제막, 이온 계면활성제막 또는 양쪽성 막인 레이저 가공 장치.