KR20070090434A - 물질상태변이 유발을 통한 레이저 가공방법 및 가공장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기존의 뛰어난 가공 정밀도를 갖고 있는 펨토초 및 피코초등 초고속 레이저 초미세 공정 기술의 단점이었던 공정의 속도를 획기적으로 증가시키는 기술에 관한 것으로 본 발명에 의한 물질상태변이 유발을 통한 레이저 가공방법은 초고속 레이저 펄스 및 초고속 레이저 이외의 하나이상의 보조레이저의 펄스를 동기화하여 처리대상 물질을 가역적으로 변화시키는 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명에 의한 물질상태변이 유발을 통한 레이저 가공장치는 초고속 레이저 발진기와, 시간에 따른 레이저빔의 펄스를 변화시키는 동기화 전자장치를 구비한 보조 레이저 발진기와, 상기 초고속 레이저 발진기에서 발생된 초고속 레이저빔과 시간에 따른 동기화된 보조 레이저빔의 초점을 공간적으로 동기화시켜 집속하는 집속광학계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이에 따라 본 발명은 나노초 레이저 등 기존의 상용화된 레이저를 초고속 레이저와 시간-공간상으로 동기화를 함으로써 공정 대상 물질의 내부 온도 등 물리적인 상태를 국소적, 과도기적으로 변화함으로써 상대적으로 적은 량의 초고속 레이저 에너지를 이용하여 종래의 초고속 레이저 미세가공기술이 가지고 있는 가공속도의 한계를 극복하여 그 공정 속도를 획기적으로 증가시킬 수 있으며, 초고속 레이저 공정상 물질의 공정 표면에 발생하는 수십에서 수백 나노미터의 초미세 구조체들이 동기화 된 나노초 레이저 등에 의하여 획기적으로 감소할 수 있음으로써 표면의 거칠기를 획기적으로 감소할 수 있게 된다.

초고속 레이저 미세가공, 공정속도, 하이브리드 공정

Description

물질상태변이 유발을 통한 레이저 가공방법 및 가공장치{Laser Processing Method and Processing Apparatus based on conventional laser-induced material changes}

도 1은 나노초-초고속 레이저 hybrid 공정 기술의 방법 예시도 및 그 장치사진과 세 개의 다른 시간 간격(-100 ns, 0 ns, +100 ns)의 펄스 열 모양을 나타낸 그래프.

도 2a는 나노초 및 초고속 레이저의 하이브리드(hybrid) 공정에서의 가공 대상물의 온도 및 운반자 밀도의 변화와 광유발 반응의 정도를 보여주는 도면.

도 3a는 실리콘 스크라이빙(scribing) 공정에서의 나노초 레이저와 초고속 레이저의 펄스들 간격을 나타낸 그래프.

도 3b는 공정된 실리콘 표면의 원자현미경 사진.

도 3c는 공정 단면의 프로화일을 나타낸 그래프.

도 3d는 두 다른 레이저 간격 변화에 따른 공정 단면적의 변화량을 나타낸 그래프.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

1: 펨토초 레이저.

2: 나노초 레이저

3: 동기화 전자장치

4: 집속광학계

본 발명은 기존의 뛰어난 가공 정밀도를 갖고 있는 초고속 레이저 초미세 공정 기술의 단점이었던 공정의 속도를 획기적으로 증가시키는 물질상태변이 유발을 통한 레이저 가공방법에 관한 것이다.

전자 및 소자 산업의 발전에 따라 미세 공정에 대한 수요는 날로 늘어나고 있다. 특히 기판의 대형화 및 박막화 및 고집적화와 기계적 강도의 증가와 구성 물질의 고성능과 코팅 층의 다층화에 따라 이에 대한 공정상 및 공정 후 Packaging에서의 미세 가공 기술의 수요는 날로 증가한다. 현재까지 이에 대한 공정기술은 대략 ~ 100 마이크론 정도의 공정 분해능을 요구하고 있으므로 다이아몬드 sawing 방법이 가장 일반적으로 사용되어왔다. 그러나 상기의 산업 발전 추세는 기계적-열적 등 물리적인 손상에 의하여 더 이상 사용화 되기 어려운 것으로 판단된다. 특히 고가의 다이아몬드 톱날의 마모에 의한 단가 상승과 같은 경제적인 부담 등을 극복하기 위한 새로운 기술 개발이 절실할 것으로 판단된다. 최근의 이러한 종래의 기술적인 문제점을 극복하기 위하여 고출력 UV 레이저 등이 본 분야에 소개되고 있으나 여전히 shockwave 등으로 인한 기계적인 손상과 대상 물질의 광화학적인 손상으로 인하여 그 적용에 한계가 있는 것으로 판단된다. 그러나 차세대 반도체 및 디스플레이 소자 등의 제조 공정에서 반드시 필요한 cutting, drilling, scribing, dicing과 같은 다양한 가공 공정에서 대상 물질의 광학적-전기적인 특성의 변화는 유발되지 않으면서 공정 정밀도는 수십 마이크로미터로 더욱 향상되어야하는 것이 필수적이다.

초고속 레이저 기술은 기존의 비교적 긴 레이저 펄스를 응용하는 각종 공정 기술에 비하여 열적-기계적 손상이 최소화 할 수 있으므로, 특히 초미세 공정 기술에 뛰어나 응용성을 갖고 있다고 알려져 있다.

또한 전자빔 및 플라즈마 등 high energy particle에 기반 된 미세가공 기술은 소자를 구성하고 있는 소재의 열적 손상으로부터 자유롭지 않고, 가공 소재의 종류에 따라 가공이 전혀 불가능한 경우가 대부분이므로 이에 대한 대응 기술을 개발하고자 하는 노력의 일환으로써 ultrashort pulse 레이저 가공 기술에 대한 개발 노력이 활발하게 진행되고 있다.

그간 초고속 레이저 공정 기술은 이러한 고유의 장점에 비하여 충분한 레이저 출력을 이용하여 공정속도를 증가하기 위하여 필수적이고 적절한 증폭기술의 부재뿐만 아니라, 충분한 첨두 출력을 갖는 레이저 펄스가 있더라도 공정 간에 피할 수 없는 공기 중에서 고차 비선형 효과에 의한 레이저 빔 특성의 변형 등에 내제된 문제점으로 인하여 공정 속도를 증가시킬 수 있는 방안이 없었다. 한편 이상의 한계를 극복하는 새로운 기술의 선결조건은 반드시 열적 및 기계적 손상으로부터 자 유로운 초고속 레이저 공정의 특성을 변함없이 유지하여야 한다는 것이다. 현재 초고속 레이저 기반 초미세 공정 및 가공 기술은 가공 속도의 측면에서 매우 취약성을 나타나고 있으므로 이에 대한 새로운 공정 기술의 개발이 향후 관련 기술의 산업적인 적용에 있어서 매우 절실한 실정이다. 그 한계를 극복하기 위하여서는 기존의 비교적 긴 펄스 레이저 공정에서 일반적으로 채택되는 adaptive optics를 채용하는 기술이 있어야 한다. 본래의 초고속 레이저 펄스 폭 및 빔 특성이 완전히 변하기 때문에 적용이 불가능하기 때문이다. 특히 adaptive optics를 적용하는 경우, 펄스 폭 증가에 의하여 기존의 비교적 긴 펄스폭 레이저 공정에서 문제를 야기하는 열적 변형이 공정 품질을 저하할 수 있기 때문에 사용이 불가하다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 초고속 레이저 기반 초미세 공정 및 가공 기술은 가공 속도의 측면에서 매우 취약성을 나타내는 문제점을 개선하는 물질상태변이 유발을 통한 레이저 가공방법 및 가공장치를 제공하는 것이다.

또 다른 본 발명의 목적은 초고속 레이저 공정상 물질의 공정 표면에 발생하는 수십에서 수백 나노미터의 초미세 구조체들에 의하여 비록 1 마이크론 사이즈의 공정이 가능하나 이를 미세 광학소자 등에 응용될 때 발생하는 표면의 거칠기를 획기적으로 감소할 수 있도록 하는 물질상태변이 유발을 통한 레이저 가공방법 및 가공장치를 제공하는 데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 물질상태변이 유발을 통한 레이저 가공방법은 초고속 레이저 펄스 및 초고속 레이저 이외의 하나이상의 보조레이저의 펄스를 동기화하여 처리대상 물질을 가역적으로 변화시키는 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명의 초고속 레이저는 피코초 이하의 레이저 펄스를 발진시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 보조레이저빔의 펄스는 시간에 따라 변화되도록 제어되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 상기 동기화는 보조 레이저의 빔의 파장을 초고속 레이저빔의 펄스와 보조레이저빔의 고유 펄스 사이에 상대적인 시간상의 위치를 제어하는 시간상 동기화인 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명의 상기 동기화는 상기 시간상 동기화와 동시에 초고속 레이저빔과 보조레이저빔의 초점을 공간상에 일치시키는 공간적 동기화인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 보조레이저빔의 펄스의 폭은 초고속 레이저 펄스보다 긴 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 상기 물질상태변이 유발을 통한 레이저 가공방법은 커팅, 드릴링, 스크라이빙, 다이싱으로부터 선택되는 어느 하나의 반도체 제조공정에 이용 되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명의 물질상태변이 유발을 통한 레이저 가공장치는 초고속 레이저 발진기와, 시간에 따른 레이저빔의 펄스를 변화시키는 동기화 전자장치를 구비한 보조 레이저 발진기와, 상기 초고속 레이저 발진기에서 발생된 초고속 레이저빔과 시간에 따른 동기화된 보조 레이저빔의 초점을 공간적으로 동기화시켜 집속하는 집속광학계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 집속광학계는 집속되는 초고속 레이저빔의 내부에 보조 레이저빔이 집속되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 상기 집속광학계는 집속되는 초고속 레이저빔의 외부에 보조 레이저빔이 집속되도록 하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명은 상기 초고속 레이저 발진기와 집속광학계 사이에는 반파장판을 스텝모터를 사용하여 각도조절함으로써 편광빔 분할기를 통과한 각 포트의 광전력을 일정하게 하는 편광조절기가 더 구비된 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는 나노초 레이저 등 기존의 상용화된 레이저를 초고속 레이저와 시간-공간상으로 동기화를 함으로써 공정 대상 물질의 내부 온도 등 물리적인 상태를 국소적, 과도기적으로 변화함으로써 상대적으로 적은 량의 초고속 레이저 에너지를 이용하여 물리적인 상태를 과도기적으로 변화를 가역적으로 유발함으로써 그 공정 속도를 획기적으로 증가시킬 수 있는 최초의 초고속 레이저 공정 기술이다. 좀더 자세하게는 파장이 적절하게 구성된 나노초 레이저등 기존의 레이저를 대상 공정 물질에 조사함으로써 물질의 내부의 온도 혹은 자유 전자 등 운반자의 밀도를 과도기적으로 증가시킨다. 이때 야기하는 레이저의 에너지는 물질의 상태를 가역적으로 변화시키는 정도에 유지되도록 함으로써 실질적으로 물질의 상태 변화를 일으키지 않도록 한다. 이러한 상태 변화는 동시에 같은 지점에 조사되는 초고속 레이저에 의한 공정 및 가공이 같은 에너지 상태에서도 획기적으로 증가시킬 수 있도록 하는 것이다. 이때 야기하는 레이저의 파장 및 펄스의 폭을 최적화함으로써 물질 내부의 온도 등 물리적인 변화의 깊이에 따른 분포를 초고속 레이저의 펄스의 투과 깊이 및 공정 속도를 고려하여 3차원적으로 최적화되도록 고안한다. 이상의 고안된 개념을 실현하기 위하여 본 발명에서는 서로 다른 레이저들의 펄스를 시간적으로 또한 공간적으로 동기화함으로써 구현하였다.

또한, 본 발명은 초고속 레이저 공정상 물질의 공정 표면에 발생하는 수십에서 수백 나노미터의 초미세 구조체들이 동기화 된 나노초 레이저 등에 의하여 획기적으로 감소할 수 있음으로써 표면의 거칠기를 획기적으로 감소할 수 있게 된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 설명하면 다음과 같다.

도 1은 나노초-펨토초 레이저 hybrid 공정 기술의 방법 예시도 및 그 장치사진과 세 개의 다른 시간 간격(-100 ns, 0 ns, +100 ns)의 펄스 열 모양을 나타낸 그래프이며, 도 2a는 나노초 및 펨토초 레이저의 하이브리드(hybrid) 공정에서의 가공 대상물의 온도 및 운반자 밀도의 변화와 광유발 반응의 정도를 보여주는 도면이고, 도 3a는 실리콘 스크라이빙(scribing) 공정에서의 나노초 레이저와 펨토초 레이저의 펄스들 간격을 나타낸 그래프이고, 도 3b는 공정된 실리콘 표면의 원자현미경 사진이며, 도 3c는 공정 단면의 프로화일을 나타낸 그래프이고, 도 3d는 두 다른 레이저 간격 변화에 따른 공정 단면적의 변화량을 나타낸 그래프이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 의한 물질상태변이 유발을 통한 레이저 가공장치는 도 1에서와 같이, 펨토초 레이저 발진기(1)와, 시간에 따른 레이저빔의 펄스를 변화시키는 동기화 전자장치(3)를 구비한 보조 레이저 발진기(2)와, 상기 펨토초 레이저 발진기(1)에서 발생된 펨토초 레이저빔과 시간에 따른 동기화된 보조 레이저빔의 초점을 공간적으로 동기화시켜 집속하는 집속광학계(4)를 포함하여 이루어진다.

여기에서 초고속 레이저 발진기(1)는 펨토초 레이저 발진기 또는 피코초 레이저 발진기 등을 사용할 수 있으며, 보조 레이저 발진기(2)는 나노초 레이저 발진기 등을 사용할 수 있다. 상기 보조레이저빔의 펄스의 폭은 초고속 레이저 펄스보다 긴 것이 바람직하다.

본 발명에서는 초고속 레이저 발진기(1)를 펨토초 레이저 발진기를 사용하고 보조 레이저 발진기(2)는 나노초 레이저 발진기를 사용하여 설명하기로 한다.

펨토초 레이저와 나노초 레이저의 시간상 동기화는 가공 시에 과도기적인 물질의 물리적인 상태 변화를 일으키도록 펨토초 펄스와 나노초 펄스 사이에 상대적인 시간상의 위치를 제어하는 것을 의미하고, 공간상의 동기화는 펨토초 레이저빔과 나노초 레이저빔의 초점을 공간상에 일치시키는 것을 의미한다. 이러한 Hybrid 가공에 있어서 hybrid 효과를 야기하기 위해서는 시간과 공간상의 동기가 동시에 필요하다. 사용한 펨토초 레이저는 Ti:Sapphire amplifier system으로서 150 fs의 펄스폭, 1 kHz 반복률, 800 nm 파장을 갖는다. 나노초 레이저는 250 ns의 펄스폭, 1 kHz 반복률, 532 nm 파장을 갖는다.

특히 나노초 레이저의 안정화가 Hybrid 레이저 공정 시스템의 공정 품질에 결정적인 역할을 하게 된다. 본 발명에서는 나노초 레이저의 extra-cavity stabilization 시스템을 구성하였다. 본 구성은 편광빔 분할기(Polarization beam splitter)와 반파장판(l/2 waveplate)로 구성되어 있으며 최종 출력 단에서의 측정치를 모니터링(monitoring)하면서 미리 지정된 출력치에 근접하도록 파장판(waveplate)의 각도를 스텝모터(step motor)를 이용하여 조절하였다. 그 결과 long-term stability가 약 2 %정도에서 상기한 액티브 안정화 시스템(Active Stabilizing System)을 지난 후에 0.5 % 미만으로 아주 좋은 안정화 효과를 얻을 수 있었다. 한편 나노초와 펨토초 레이저의 동기화는 지연발생기(Delay generator)를 사용하여 펨토초 레이저와 나노초 레이저에 인가되는 전기신호의 동기화와 시간지연(time delay)의 조절을 통해서 펨토초 펄스와 나노초 펄스의 시간상의 동기화(coupling)를 제어할 수 있다. 이렇게 구성된 장치의 사진을 도 1의 (b)에 도시하였다. 도 1의 (C)에는 상기된 방법으로 제어된 펨토초 펄스와 나노초 펄스의 상대적인 시간상의 위치를 보여준다. 펨토초 레이저의 증폭 단에 필요한 green laser의 pockels cells에 인가되는 트리거 펄스(triggering pulse)와 나노초 레이저의 트리거 펄스(triggering pulse)를 동기화함으로써 현재까지 약 - 100 ns에서 수십 ㎲까 지의 시간 간격을 두 레이저의 펄스들에 자유롭게 줄 수 있으며 이는 컴퓨터에서 제어함으로써 공정의 속도를 최적화 하고자 하였다.

도 2에는 펨토초 레이저와 나노초 레이저의 시간상 동기화(coupling)은 가공 시에 시편의 국부적인 온도 변화를 야기함으로써 펨토초 레이저 공정에서 필요한 어블레이저 임계 에너지의 현격한 감소 및 이를 통한 공정 속도의 증가에 대한 원리적인 설명을 보여주고 있다. 나노초 레이저의 에너지를 증가함에 따라 공정 대상물질의 물리적인 상태 즉 온도의 변화가 유발된다. 이때 인가 에너지의 양을 조절함으로써 나노초 레이저 단독으로는 어떠한 비가역적인 변화도 일어나지 않도록 에너지를 조절할 수 있다. 이때 동기화된 펨토초 레이저 펄스를 같은 공간에 야기함으로써 적은 에너지에서도 많은 양의 물질을 비가역적으로 어블레이션 시킬 수 있도록 한다. 이러한 기술적인 진보는 펨토초 레이저 공정에서 항상 수반되는 공정의 속도를 극대화 할 수 있으며 더욱이 이러한 공정 임계 에너지의 감소는 펨토초 레이저가 공기 중에서 집속되었을 때 수반되는 다양한 고차 비선형성 및 이에 따른 공정 품질의 저하를 획기적으로 감소할 수 있을 것으로 기대한다. 또한 이러한 공정속도의 증가는 향후 펨토초 레이저의 반복속도를 증가하는 기술의 진보와 함께 부가 효과(additive effect)가 아닌 다중효과(multiplying effect)로써 작용할 수 있는 원천 기술의 확보를 의미한다. 또한 나노초 레이저의 집속면에서의 적절한 공간상의 변형 및 ns 레이저의 펄스폭을 최적화함으로써 향후 그 공정 속도의 향상은 획기적일 것으로 기대한다.

또한, 도 2에서는 상기 집속광학계에 의해 집속되는 펨토초 레이저빔의 내부 에 나노초 레이저빔이 집속되는 것을 나타내고 있다. 이외에도 상기 집속광학계는 집속되는 펨토초 레이저빔의 외부에 나노초 레이저빔이 집속되도록 할 수 있다. 이 경우에는 드릴링의 경우에 사용하면 매우 유용하다.

도 3a에서는 실리콘 기판 위에 하이브리드(hybrid) 공정에서 사용된 펄스열을 보여주고 있으며, 본 연구에서는 약 800 ns의 펄스 간 간격을 줄 수 있도록 하였다. 이렇게 재단된 레이저 펄스를 실리콘 웨이퍼(wafer) 위에 공정하여 얻어진 웨이퍼(wafer)의 표면을 AFM으로 분석하였다. 측정된 공정 단면에 대한 프로파일(profile)을 도 3b에서 보여주고 있다. 나노초와 펨토초 레이저 간의 간격이 zero가 될 때 그 공정 단명의 변화가 가장 큰 것으로 보여주고 있다. 도 3c에는 측정된 단면적을 나노초 레이저와 펨토초 레이저의 펄스간의 간격 변화에 따라 도시하였다. 단면적만으로는 약 3배 이상의 공정 속도 변화를 이룩하였으며 이를 어블레이션 부피로 고려하면 약 5배의 공정속도 향상을 이룩하는 것으로 판단된다.

결과적으로 앞서 논의된 나노초 레이저 유발 substrate의 물리적인 변화가 펨토초 레이저 공정에 실질적으로 미치는 영향에 대한 평가 및 공정조건 최적화 기술 개발을 위한 응용 연구를 실리콘 웨이퍼의 스크라이빙(scribing)에 본 기술을 적용함으로써 수행하였다. 특히 패키징(packaging) 등의 다양한 공정에서의 실리콘 웨이퍼의 박막화과정이 가속화함으로써 새로운 차세대 공정 기술의 요구가 증대되고 있다. 특히 이러한 웨이퍼(wafer)의 박막화 및 경질화는 기존의 다이아몬드 쏘잉(diamond sawing)과 같은 기계적인 공정이 갖는 기계적 손상 유발과 다이아몬드 날의 마모 등으로 인한 공정 단가의 상승으로 인하여 직접적으로 적용되기 어렵게 되고, 새로운 관련 공정기술이 시급하게 필요하다는 점으로부터 그 의미가 매우 크다고 판단된다.

결론적으로 본 발명은 기존의 뛰어난 가공 정밀도를 갖고 있는 초고속 레이저 초미세 공정 기술의 단점이었던 공정 속도측면에서의 공정기술의 한계를 극복하는 기술을 개발에 관한 내용을 관한 것이다. 펨토초 레이저 증폭기술의 기술적인 한계 및 집속과정에서의 고차 비선형 효과로 인하여 열적 및 기계적 손상으로부터 자유로운 펨토초 레이저 공정의 특성을 변함없이 유지하며, 공정 속도를 향상하는 데에 그 응용의 문제점을 갖고 있었다. 본 발명은 나노초 레이저 등 기존의 상용화된 레이저를 초고속 레이저와 시간-공간상으로 동기화하고 공정 대상 물질의 내부 온도 등 물리적인 상태를 국소적, 과도기적으로 변화함으로써 상대적으로 적은 량의 초고속 레이저 에너지를 이용하여 그 공정 속도를 획기적으로 증가시킬 수 있는 최초의 초고속 레이저 공정 기술이다. 좀더 자세하게는 파장이 적절하게 구성된 나노초 레이저등 기존의 레이저를 대상 공정 물질에 조사함으로써 물질의 내부의 온도 혹은 자유 전자 등 운반자의 밀도를 과도기적으로 증가시킨다. 이때 야기하는 레이저의 에너지는 물질의 상태를 가역적으로 변화시키는 정도에 유지되도록 함으로써 실질적으로 물질의 상태 변화를 일으키지 않도록 한다. 이러한 상태 변화는 동시에 같은 지점에 조사되는 초고속 레이저에 의한 공정 및 가공이 같은 에너지 상태에서도 획기적으로 증가시킬 수 있도록 하는 것이다. 이때 야기하는 레이저의 파장 및 펄스의 폭을 최적화함으로써 물질 내부의 온도 등 물리적인 변화의 깊이에 따른 분포를 초고속 레이저의 펄스의 투과 깊이 및 공정 속도를 고려하여 3차원적 으로 최적화되도록 고안한다. 이상의 고안된 개념을 실현하기 위하여 본 발명에서는 서로 다른 레이저들의 펄스를 시간적으로 또한 공간적으로 동기화함으로써 구현하였다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 나노초 레이저 등 기존의 상용화된 레이저를 펨토초 레이저와 시간-공간상으로 동기화를 함으로써 공정 대상 물질의 내부 온도 등 물리적인 상태를 국소적, 과도기적으로 변화함으로써 상대적으로 적은 량의 초고속 레이저 에너지를 이용하여 종래의 초고속 레이저 미세가공기술이 가지고 있는 가공속도의 한계를 극복하여 그 공정 속도를 획기적으로 증가시킬 수 있다. 따라서 본 발명 기술로 초고속 레이저 미세가공의 가공속도 향상은 초고속 레이저 미세가공의 산업화에 기여할 것이다. 특히 기존의 기계적인 공정기술이 적용될 수 없는 차세대 반도체 및 디스플레이 공정에서 반드시 필요한 커팅, 드릴링, 스크라이빙, 다이싱과 같은 다양한 가공 공정을 가능하다. 특히 산업의 첨단화에 따라서 수반되는 공정 물질의 고품질화에 수반되는 사항으로써, 대상 물질의 광학적-전기적인 특성의 변화는 유발되지 않으면서도 공정 정밀도는 수십 마이크로미터로 더욱 향상시킬 수 있는 유일한 공정 기술로써 그 의미가 매우 크다.

Claims (11)

1. 초고속 레이저 펄스 및 초고속 레이저 이외의 하나이상의 보조레이저의 펄스를 동기화하여 처리대상 물질을 가역적으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 물질상태변이 유발을 통한 레이저 가공방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   초고속 레이저는 피코초 이하의 레이저 펄스를 발진시키는 것을 특징으로 하는 물질상태변이 유발을 통한 레이저 가공방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   보조레이저빔의 펄스는 시간에 따라 변화되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 물질상태변이 유발을 통한 레이저 가공방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 동기화는 보조 레이저의 빔의 파장을 초고속 레이저빔의 펄스와 보조레이저빔의 고유 펄스 사이에 상대적인 시간상의 위치를 제어하는 시간상 동기화인 것을 특징으로 하는 물질상태변이 유발을 통한 레이저 가공방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 동기화는 상기 시간상 동기화와 동시에 초고속 레이저빔과 보조레이저빔의 초점을 공간상에 일치시키는 공간적 동기화인 것을 특징으로 하는 물질상태변이 유발을 통한 레이저 가공방법.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 보조레이저빔의 펄스의 폭은 초고속 레이저 펄스보다 긴 것을 특징으로 하는 물질상태변이 유발을 통한 레이저 가공방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,

   상기 물질상태변이 유발을 통한 레이저 가공방법은 커팅, 드릴링, 스크라이빙, 다이싱으로부터 선택되는 어느 하나의 반도체 제조공정에 이용되는 것을 특징으로 하는 물질상태변이 유발을 통한 레이저 가공방법.
8. 초고속 레이저 발진기와,

   시간에 따른 레이저빔의 펄스를 변화시키는 동기화 전자장치를 구비한 보조 레이저 발진기와,

   상기 초고속 레이저 발진기에서 발생된 초고속 레이저빔과 시간에 따른 동기화된 보조 레이저빔의 초점을 공간적으로 동기화시켜 집속하는 집속광학계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 물질상태변이 유발을 통한 레이저 가공장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 집속광학계는 집속되는 초고속 레이저빔의 내부에 보조 레이저빔이 집속되도록 하는 것을 특징으로 하는 물질상태변이 유발을 통한 레이저 가공장치.
10. 제 8 항에 있어서,

    상기 집속광학계는 집속되는 초고속 레이저빔의 외부에 보조 레이저빔이 집속되도록 하는 것을 특징으로 하는 물질상태변이 유발을 통한 레이저 가공장치.
11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,

    상기 초고속 레이저 발진기와 집속광학계 사이에는 반파장판을 스텝모터를 사용하여 각도조절함으로써 편광빔 분할기를 통과한 각 포트의 광전력을 일정하게 하는 편광조절기가 더 구비된 것을 특징으로 하는 물질상태변이 유발을 통한 레이저 가공장치.

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