KR20080014935A - 레이저 빔 분할을 이용한 레이저 가공 장치 및 방법 - Google Patents

레이저 빔 분할을 이용한 레이저 가공 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

웨이퍼 상에 형성된 저유전(low-k) 물질을 효과적으로 제거하기 위한 레이저 가공 장치 및 방법을 제시한다.
본 발명의 레이저 가공 장치는 레이저 빔을 방출하는 레이저 발생 수단, 레이저 발생 수단에서 출사되는 레이저 빔을 2분할하되, 2분할된 레이저 빔의 간격이 제거 대상 영역 저유전 물질의 두 에지 간의 간격이 되도록 분할하여 미러로 입사시키는 빔 분할 수단 및 미러로부터 반사되는 분할된 레이저 빔을 대상물로 주사하는 광학계를 포함하고, 본 발명의 레이저 가공 방법은 제거 대상 영역 저유전 물질의 에지 부분의 위치 및 에지 간의 간격, 레이저 빔의 출력 전력을 포함하는 가공 파라미터를 설정하는 단계, 레이저를 방출하고 2분할하는 단계, 2분할된 레이저 빔을 제거 대상 영역 저유전 물질의 두 에지 부분으로 각각 조사하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 저유전 물질을 효과적이고 간단하게 제거할 수 있어 가공 속도 및 품질을 개선할 수 있다.
저유전 물질, 레이저, 에지

Description

레이저 빔 분할을 이용한 레이저 가공 장치 및 방법{Laser Processing Apparatus and Method Using Beam Split}
도 1은 CO2 레이저를 이용한 저유전 물질 제거시의 문제점을 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 가공 장치의 구성도,
도 3a 및 3b는 도 2에 도시한 빔 분할 수단의 구성도 및 분할된 레이저 빔의 단면도,
도 4는 본 발명의 레이저 가공 장치를 이용하여 저유전 물질을 제거한 결과를 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 가공 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 레이저 가공 장치의 구성도,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 레이저 가공 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
10, 124 : 미러 12 : 광학계
14 : 대상물 16 : 스테이지
18 : 스테이지 이송수단 110 : 제어부
120, 122 : 레이저 발생 수단 130 : 빔 분할 수단
140, 142 : 미러 구동부 150 : 입력부
160 : 출력부 170 : 저장부
본 발명은 레이저 가공 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 웨이퍼 상에 형성된 저유전(low-k) 물질을 효과적으로 제거하기 위한 레이저 가공 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 소자 제조 공정에서는 패턴 형성 또는 절연을 목적으로 저유전 물질을 사용하고 있다. 이러한 저유전 물질은 점성이 높은 특성이 있어, 후속 공정에서 기계적 방법으로 웨이퍼를 가공하는 경우 저유전 물질이 소우(saw)에 달라붙어 소우를 마모시킬 뿐 아니라, 가공 속도를 저하시키는 문제가 있다. 아울러, 가공시 저유전 물질이 덩어리째 떨어져 나가는 현상이 발생하여 가공면이 날카롭지 않고, 제거 대상 영역 이외의 저유전 물질까지 떨어져 나가게 되어 생산 특성이 저하되게 된다.
이러한 문제를 방지하기 위해 레이저를 이용하여 실제 웨이퍼 가공 전, 저유전 물질을 우선적으로 제거하는 방안이 연구되었다. 일반적인 레이저 가공시에는 보다 좁은 절단 폭을 구현하는 것이 목표이지만, 저유전 물질 제거시에는 실제 저유전 물질을 제거하기 위한 메인 커팅 너비, 예를 들어 기계적 소잉(Sawing)의 너비보다 넓은 절단폭으로 가공해야 한다.
저유전 물질을 제거하기 위해 제시된 레이저 가공 방법으로서는 적외선 이상의 파장대를 갖는 레이저를 이용하여 60㎛ 이상의 큰 스폿 사이즈로 저유전 물질을 제거하는 방법이 있다. 이 방법은 광학계 구성이 비교적 수월하여 쉽게 구현할 수 있으며, 적외선 파장 이상을 갖는 레이저의 출력 전력이 100W 이상으로 높기 때문에 가공 전력을 탄력적으로 적용할 수 있는 장점이 있다.
레이저 가공시 스폿 사이즈는 다음의 [수학식 1]과 같이 결정된다.
[수학식 1]
스폿 사이즈 = 4λF/πDM2
[수학식 1]에서 λ는 레이저의 파장, F는 집광렌즈의 초점거리, D는 집광렌즈에 입사되는 레이저 빔의 구경이다.
M2는 레이저 빔의 품질을 나타내는 인자로, M2=πw(zo)w(z)/zλ로 정의된다. 여기에서, w(z)는 레이저 빔이 진행한 후의 빔 웨이스트(waist), w(z0)는 빔 웨이스트의 최소값이다. 일반적인 광은 진행할수록 확산되지만, 레이저 빔은 진행하여도 확산되지 않는 직진성이 있다. 상기한 M2의 정의식에서 z를 무한대로 근사하여 M2를 유도하며, M2는 1.0에 가까운 값에서 30 이상의 값까지 다양한 값이 될 수 있 다. 따라서, 대체로 파장이 길수록 M2의 값은 증가하고 M2의 값이 작은 레이저일수록 빔의 품질이 좋은 고가의 장비이다.
상기 수학식에서 알 수 있듯이 레이저의 파장과 집광렌즈의 초점거리가 레이저 빔의 스폿 사이즈를 결정한다. 집광렌즈의 초점거리는 장비 설계를 어떻게 하느냐에 따라 다양하게 만들 수 있으나, 가공시 발생하는 오염으로부터 렌즈를 보호하기 위한 최소의 초점거리는 20mm 정도이며, 양산품은 레이저의 파장대에 따라 다르지만 집광렌즈의 초점거리가 50 내지 300mm 정도가 된다. 적외선 이상의 파장을 갖는 레이저 빔의 스폿 사이즈는 이론적으로 약 10 내지 100㎛ 정도이며, 자외선이나 가시광선 파장을 갖는 레이저 빔의 스폿 사이즈는 대략 수 ㎛ 단위로, [수학식 1]에 대입해 보면 파장이 길수록 최소 스폿 사이즈가 증가하는 것을 알 수 있다.
아울러, 저유전 물질이나 패턴층을 제거하기 위해 사용되는 CO2 레이저의 경우 이론상으로 50㎛의 스폿 사이즈를 가질 수 있고, 이론적 한계치는 50ㅁ10㎛ 정도로 예상된다.
도 1은 CO2 레이저를 이용한 유전 물질 제거시의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도시한 것과 같이, CO2 레이저를 사용하여 저유전 물질을 제거한 경우 멜팅(melting) 현상으로 인하여 가공 에지(edge) 부분(A)이 날카롭지 않게 나타나는 것을 알 수 있다. 더욱이, 반도체 기판의 주 물질인 실리콘은 가시광선 영역보다 파장이 긴 CO2 레이저가 입사되는 경우 흡수율이 거의 0으로, 대부분의 빔이 실리콘을 가공하지 못하고 이송 장치에 손상을 유발하게 되는 문제가 있다.
아울러, 저유전 물질은 웨이퍼의 기판으로 사용되는 물질, 예를 들어 Si, Ge, GaAs 등과는 다른 기계적/광학적 성질을 가지므로, 레이저의 파장, 빔 사이즈, 가공 파라미터에 따라 다른 반응을 보일 수 있으며, 그 차이가 가공의 질을 현격히 낮추는 경우도 있다.
따라서, 레이저 빔을 이용하여 저유전 물질을 제거하는 경우, 웨이퍼의 종류가 변화되거나, 가공 부위의 너비가 변화하게 되는 경우 집광렌즈나 광학계를 새롭게 변경해야 하는 등의 번거로움이 있다.
이와 같이, 저유전 물질을 레이저 가공에 의해 제거하는 방법이 연구되고 있기는 하나, 상기와 같은 문제점들이 존재하기 때문에 기계적 가공에 의한 저유전 물질의 제거에 대한 연구 또한 계속되고 있으며, 가공 너비를 줄이는 방법으로 기계적 가공을 수행하는 경우 저유전 물질을 보다 효과적으로 제거할 수 있다는 성과를 얻게 되었다. 그러나, 이 경우 가공물의 대부분인 실리콘과 같은 기판 재질을 가공하는 기계적 소우의 너비가 큰 경우 즉, 가공 대상 부위의 너비가 큰 경우 복수 회 가공을 반복하여야 하기 때문에 가공 속도가 저하되어 비효율적인 단점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 저유전 물질 이 형성된 웨이퍼 가공시 제거 대상 영역 저유전 물질의 에지 부분을 레이저 빔에 의해 제거한 다음, 에지 부분 사이에 잔존하는 저유전 물질을 제거함으로써, 대상물의 가공 효율을 향상시킬 수 있는 빔 분할을 이용한 레이저 가공 장치 및 방법을 제공하는 데 그 기술적 과제가 있다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 저유전 물질이 형성된 웨이퍼 가공시 제거 대상 영역 저유전 물질의 에지 부분을 레이저 빔에 의해 1차적으로 제거함과 동시에, 에지 부분 사이에 잔존하는 저유전 물질을 레이저를 이용하여 제거함으로써, 대상물의 가공 효율과 속도를 개선할 수 있도록 하는 데 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 가공 장치는 레이저 빔을 방출하는 레이저 발생 수단; 상기 레이저 발생 수단에서 출사되는 레이저 빔을 2분할하되, 상기 2분할된 레이저 빔의 간격이 제거 대상 영역 저유전 물질의 두 에지 간의 간격이 되도록 분할하여 미러로 입사시키는 빔 분할 수단; 및 상기 미러로부터 반사되는 분할된 레이저 빔을 상기 대상물로 주사하는 광학계;를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 의한 레이저 가공 장치는 레이저 빔을 방출하는 제 1 레이저 발생 수단; 상기 레이저 발생 수단에서 출사되는 레이저 빔을 2분할하되, 상기 2분할된 레이저 빔의 간격이 제거 대상 영역 저유전 물질의 두 에지 간의 간격이 되도록 분할하여 미러로 입사시키는 빔 분할 수단; 상기 제 1 미러로부터 반사되는 분할된 레이저 빔을 대상물로 주사하는 광학계; 레이저 빔을 방출 하는 제 2 레이저 발생 수단; 및 상기 제 2 레이저 발생 수단에서 출사되는 레이저 빔을 상기 제 1 미러로 반사시켜, 상기 두 에지 사이의 저유전 물질로 조사되도록 하는 제 2 미러;를 포함한다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 가공 방법은 제거 대상 영역 저유전 물질의 에지 부분의 위치 및 에지 간의 간격, 레이저 빔의 출력 전력을 포함하는 가공 파라미터를 설정하는 단계; 레이저를 방출하고 2분할하는 단계; 및 상기 2분할된 레이저 빔을 상기 제거 대상 영역 저유전 물질의 두 에지 부분으로 각각 조사하는 단계;를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 의한 레이저 가공 방법은 제거 대상 영역 저유전 물질의 에지 부분의 위치 및 에지 간의 간격, 레이저 빔의 출력 전력을 포함하는 가공 파라미터를 설정하는 단계; 제 1 레이저를 방출하고 2분할하는 단계; 상기 2분할된 제 1 레이저 빔을 상기 제거 대상 영역 저유전 물질의 두 에지 부분으로 각각 조사하는 단계; 제 2 레이저를 방출하는 단계; 및 상기 방출된 제 2 레이저 빔을 상기 두 에지 사이에 조사하는 단계;를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 가공 장치의 구성도이다.
도시한 것과 같이, 본 발명에 의한 레이저 가공 장치는 전체적인 동작을 제어하기 위한 제어부(110), 지정된 구경의 레이저 빔을 출력하기 위한 레이저 발생 수단(120), 레이저 발생 수단(120)에서 출사되는 레이저 빔을 둘로 분할하기 위한 빔 분할 수단(130), 미러(10)를 구동하기 위한 미러 구동부(140), 제어 파라미터 및 제어 명령을 입력하기 위한 입력부(150), 작동 상태 등의 정보를 표시하기 위한 출력부(160), 데이터 저장을 위한 저장부(170), 빔 분할 수단(130)으로부터 출사되는 레이저 빔을 상부에 저유전 물질이 형성된 대상물(14) 표면으로 반사시키는 미러(10) 및 미러(10)에서 반사된 레이저 빔을 집광하거나 집광된 레이저 빔의 형태를 변환하여, 제거 대상 영역 저유전 물질의 에지 부분으로 분할된 레이저 빔을 조사하는 광학계(12)를 포함한다.
아울러, 상부에 저유전 물질이 형성된 대상물(14)은 스테이지(16)에 안착되고, 스테이지(16)는 이송수단(18)에 의해 지정된 방향으로 움직인다.
여기에서, 미러(10)는 반사 미러 또는 폴리곤 미러로 구현할 수 있으며, 폴리곤 미러로 구현하는 경우 레이저 빔의 구경이 폴리곤 미러의 복수개의 반사면을 커버리지하도록 반사면의 수가 제어되어 제작되는 폴리곤 미러를 이용하는 것이 바람직하다. 한편, 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공 장치에 대해서는 본 출원인에 의해 2004년 3월 31일자로 대한민국에 출원된 바 있고(출원번호 : 10-2004-0022270), 반사면의 수가 제어되어 제작되는 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공 장치에 대해서는 본 출원인에 의해 2004년 8월 18일자로 대한민국에 출원된 바 있으며(출원번호 : 10-2004-0065066), 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 광학계(12)는 집광렌즈, 또는 집광렌즈와 실린더리컬 렌즈로 구현할 수 있다. 광학계(12)가 실린더리컬 렌즈를 포함하는 경우 레이저 빔의 단면 형상이 타원 형태가 되고, 타원의 장축이 가공 방향과 일치하도록 제어하면 더욱 우수 한 가공 효율을 얻을 수 있다.
이러한 레이저 가공 장치를 이용하여 대상물(14)을 가공하는 경우, 먼저 입력부(150)를 통해 제어 파라미터를 설정하는데, 이러한 설정 과정은 가공 대상물의 종류 및 가공 형태에 따라 기 설정된 메뉴로 등록하여 저장부(170)에 저장하여 두고 메뉴를 호출하여 용이하게 수행할 수 있다.
제어 파라미터 설정이 완료되면, 미러 구동부(140)에 의해 미러(10)의 위치를 조정하는데, 미러(10)가 폴리곤 미러인 경우 기 설정한 회전 속도에 따라 미러(10)를 정속 회전하게 된다. 그리고, 제어부(110)는 스테이지 이송수단(18)을 동작시켜 대상물(14)을 지정된 방향으로 이송하고, 레이저 발생 수단(120)을 제어하여 레이저가 출사되면 발생된 레이저 빔이 빔 분할 수단(130)에서 둘로 분할되어 미러(10)로 입사되게 된다.
이후, 미러(10)에서 반사된 적어도 둘 이상의 레이저 빔은 광학계(12)를 통해 대상물(14) 표면에 형성된 저유전 물질의 제거 대상 영역의 두 에지 부분에 수직 조사된다. 이때, 광학계(12)를 통과한 빔은 둘로 분할된 빔이므로, 제거 대상 영역의 두 에지 부분을 동시에 가공할 수 있다.
도 3a 및 3b는 도 2에 도시한 빔 분할 수단의 구성도 및 분할된 레이저 빔의 단면도이다.
도시한 것과 같이, 빔 분할 수단(130)은 입사되는 레이저 빔을 반사시키는 제 1 반사미러(1310), 제 1 반사미러에서 반사된 레이저 빔을 2분할하는 프리즘(1320) 및 프리즘(1320)에서 2분할된 빔을 반사시키는 제 2 반사미러(1330)를 포 함한다.
여기에서, 제 1 반사미러(1310)는 프리즘(1320)으로 레이저 빔을 입사키기는 역할을 하고, 프리즘(1320)은 그 배치에 따라 분할된 2개의 빔이 대칭이 되도록 한다. 제 2 반사미러(1330)는 프리즘(1320)으로부터 출사된 빔의 광축이 제 1 반사미러(1310)로 입사되는 레이저 빔의 광축과 수평이 되도록 광축을 제어하며, 제 2 반사미러(1330)에서 반사된 레이저 빔은 미러(10)로 입사되어, 대상물로 조사된다. 이를 위하여 미러(10)에서 반사되는 레이저 빔의 광축이 대상물과 수직이 되도록 제어하여야 함은 물론이다.
이와 같은 빔 분할 수단에 의해 대상물에 조사되는 레이저 빔 단면의 일 예는 도 3b에 도시한 것과 같다. 반원 형상의 두 레이저 빔 간의 간격은 프리즘(1320)의 빔 굴절 정도에 따라 변경할 수 있다. 따라서, 제거 대상 영역의 에지 간 간격이 변화되는 경우에도, 즉 제거 대상 영역의 폭이 변화되는 경우에도 광학계를 변경하는 번거로운 절차를 수행하지 않고, 프리즘(1330)의 빔 굴절 정도를 변경하는 것에 의해 제거 대상 영역 저유전 물질의 에지 부분을 간단하게 제거할 수 있다.
도 4는 본 발명의 레이저 가공 장치를 이용하여 저유전 물질을 제거한 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 전체 소우 레인(B) 상의 저유전 물질 중 제거 대상 저유전 물질이 형성된 영역(C)의 두 에지(D1, D2)를 도 3에 도시한 레이저 가공 장치를 이용하여 제거하고, 나머지 저유전 물질(E)은 후속되는 기계적 가공 또는 레이저 가 공 방법에 의해 제거한다.
도시한 것과 같이, 제거 대상 영역 저유전 물질의 에지 부분(D1, D2)이 제거되어, 하부 기판이 노출된 것을 알 수 있다. 두 에지 부분(D1, D2) 사이에는 저유전 물질이 잔존하고 있으며, 이는 후속되는 기계적 가공 또는 레이저 가공 방법에 의해 제거될 수 있다.
일단, 에지 부분의 저유전 물질이 둘로 분할된 레이저 빔에 의해 동시에 제거되기 때문에, 후속 공정에서 저유전 물질을 제거할 때 제거 대상 영역 이외의 저유전 물질이 떨어져 나가는 것을 방지할 수 있고, 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 에지 부분이 정확하고 예리하게 가공되어, 제조 특성을 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 가공 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
상부에 저유전 물질이 형성된 대상물을 가공하기 위해, 먼저 가공 대상물의 종류 및 가공 형태에 따라 가공 파라미터를 설정한다(S101). 예를 들어, 제거 대상 영역 저유전 물질의 에지 부분의 위치 및 에지 간의 간격, 레이저 빔의 출력 전력 등이 파라미터로 설정된다.
이후, 레이저 발생 수단(120)으로부터 레이저를 방출하고(S103), 이어서 스테이지 이송수단(18)에 의해 스테이지를 움직여, 대상물(14)을 가공 방향과 반대 방향으로 이송시킨다(S105). 대상물 이송은 필수적인 과정은 아니며, 대상물을 가공 방향과 반대 방향으로 이송하는 경우 가공 속도를 향상시킬 수 있다.
레이저 발생 수단(120)으로부터 방출된 레이저 빔은 빔 분할 수단(130)에서 둘로 분할되어, 미러(10) 및 광학계(12)를 통해 제거 대상 영역 저유전 물질의 두 에지로 입사되게 되며, 이에 따라 에지 부분이 제거되게 된다(S107).
이와 같이 하여 제거 대상 영역 저유전 물질의 에지 부분이 제거되고 난 후에는 기계적 방법 또는 레이저 가공 방법을 이용하여 두 에지 사이에 잔존하는 저유전 물질을 제거한다(S109).
본 실시예에서, 제거 대상 영역 저유전 물질의 에지 부분에 대한 가공과, 두 에지 사이에 잔존하는 저유전 물질의 가공은 독립적으로 수행되므로, 두 과정을 동시에 진행한다면 가공 속도를 더욱 향상시킬 수 있을 것으로 예상된다. 이에 대해서 도 6 및 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 레이저 가공 장치의 구성도이다.
본 실시예에 의한 레이저 가공 장치는 도 2에 도시한 레이저 가공 장치에 더하여, 제 2 레이저 발생 수단(122), 제 2 미러(124) 및 제 2 반사미러 구동부(142)를 더 포함한다.
제 1 레이저 발생 수단(120)으로부터 방출되는 제 1 레이저 빔은 빔 분할 수단(130)에 의해 둘로 나뉘어 지고, 제 1 미러(10) 및 광학계(12)를 통해 상부에 저유전 물질이 형성된 대상물(14)로 조사된다. 이때, 분할된 두 레이저 빔은 제거 대상 영역 저유전 물질의 두 에지 부분으로 조사되어, 두 에지 부분의 저유전 물질을 제거한다.
한편, 제 2 레이저 발생 수단(122)으로부터 방출되는 제 2 레이저 빔은 제 2 미러(124)에 의해 반사되어, 제 1 미러(10) 및 광학계(12)를 통해 저유전 물질이 형성된 대상물(14)로 조사된다. 이때, 제 2 레이저 빔은 제거 대상 영역 저유전 물질의 두 에지 사이로 조사되어, 분할된 제 1 레이저 빔에 의해 두 에지가 제거되고 난 후 에지 사이에 잔존하는 저유전 물질을 제거한다.
여기에서, 제 2 레이저 발생 수단(122)은 제 1 레이저 발생 수단(120)이 구동되고 난 후 지정된 시간이 경과한 후에 구동되는 것이 바람직하며, 제 2 레이저 발생 수단(122)으로부터 방출되는 레이저 빔의 스폿 사이즈는 제거 대상 영역의 폭에서 분할된 제 1 레이저 빔에 의해 제거되는 두 에지의 폭을 차감한 값으로 설정하는 것이 바람직하다.
한편, 제 2 레이저 발생 수단(122)에서 방출되는 레이저는 UV ViS, IR, CO2 레이저 중 어느 하나가 될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 레이저 가공 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
상부에 저유전 물질이 형성된 대상물의 제거 대상 영역 에지와 에지 사이의 잔존물을 동시에 가공하기 위해, 먼저 가공 대상물의 종류 및 가공 형태에 따라 가공 파라미터를 설정한다(S201). 예를 들어, 제거 대상 영역 저유전 물질의 에지 부분의 위치 및 에지 간의 간격, 제 1 및 제 2 레이저 빔의 출력 전력 등이 파라미터로 설정된다.
이후, 제 1 레이저 발생 수단(120)으로부터 제 1 레이저를 방출하고(S203), 이어서 스테이지 이송수단(18)에 의해 스테이지를 움직여, 대상물(14)을 가공 방향 과 반대 방향으로 이송시킨다(S205). 대상물 이송은 필수적인 과정은 아니며, 대상물을 가공 방향과 반대 방향으로 이송하는 경우 가공 속도를 향상시킬 수 있다.
제 1 레이저 발생 수단(120)으로부터 방출된 레이저 빔은 빔 분할 수단(130)에서 둘로 분할되어, 제 1 미러(10) 및 광학계(12)를 통해 제거 대상 영역 저유전 물질의 두 에지로 입사되게 되며, 이에 따라 에지 부분이 제거되게 된다(S207).
이후, 제 2 레이저 발생 수단(122)으로부터 제 2 레이저를 방출하며(S209), 제 2 레이저 빔은 제 2 미러(124), 제 1 미러(10) 및 광학계(12)를 통해 제거 대상 영역 저유전 물질의 두 에지 사이로 주사되어 두 에지 사이에 잔존하는 저유전 물질 제거하게 된다(S211).
이와 같이, 제거 대상 영역 저유전 물질의 에지 부분을 제거함과 동시에 두 에지 사이에 잔존하는 저유전 물질을 제거함으로써, 200mm/s 이상의 고속 동작을 유지하면서 우수한 가공 특성으로 대상물을 가공할 수 있다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명에 의하면, 저유전 물질을 제거하는 데 있어서, 제거 대상 영역 저유전 물질의 에지 부분을 둘로 분할된 레이저 빔을 이용하여 제거한 다음, 에지 사이에 잔존하는 저유전 물질을 제거함으로써, 가공 품질을 향상시킬 수 있다.
아울러, 제거 대상 영역 저유전 물질의 에지 부분을 둘로 분할된 레이저 빔으로 제거함과 동시에, 에지 사이에 잔존하는 저유전 물질을 함께 제거하는 경우, 가공 속도를 향상시킬 수 있어, 가공 효율을 극대화할 수 있다.

Claims (21)

  1. 상부에 저유전 물질이 형성된 대상물을 가공하기 위한 레이저 가공 장치로서,
    레이저 빔을 방출하는 레이저 발생 수단;
    상기 레이저 발생 수단에서 출사되는 레이저 빔을 2분할하되, 상기 2분할된 레이저 빔의 간격이 제거 대상 영역 저유전 물질의 두 에지 간의 간격이 되도록 분할하여 미러로 입사시키는 빔 분할 수단; 및
    상기 미러로부터 반사되는 분할된 레이저 빔을 상기 대상물로 주사하는 광학계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔 분할 수단은 입사되는 레이저 빔을 2분할하는 프리즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔 분할 수단은 입사되는 레이저 빔을 반사시키는 제 1 반사미러;
    상기 제 1 반사미러에서 반사된 레이저 빔을 2분할하는 프리즘; 및
    상기 프리즘에서 2분할된 빔을 반사시키는 제 2 반사미러;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 미러는 폴리곤 미러인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 미러는 상기 레이저 빔의 구경이 폴리곤 미러의 복수개의 반사면을 커버리지하도록 반사면의 수가 제어되어 제작되는 폴리곤 미러인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  6. 상부에 저유전 물질이 형성된 대상물을 가공하기 위한 레이저 가공 장치로서,
    레이저 빔을 방출하는 제 1 레이저 발생 수단;
    상기 레이저 발생 수단에서 출사되는 레이저 빔을 2분할하되, 상기 2분할된 레이저 빔의 간격이 제거 대상 영역 저유전 물질의 두 에지 간의 간격이 되도록 분할하여 미러로 입사시키는 빔 분할 수단;
    상기 제 1 미러로부터 반사되는 분할된 레이저 빔을 대상물로 주사하는 광학계;
    레이저 빔을 방출하는 제 2 레이저 발생 수단; 및
    상기 제 2 레이저 발생 수단에서 출사되는 레이저 빔을 상기 제 1 미러로 반 사시켜, 상기 두 에지 사이의 저유전 물질로 조사되도록 하는 제 2 미러;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 레이저 발생 수단은 상기 제 1 레이저 발생 수단 구동 후 지정된 시간 경과 후에 구동되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 레이저 발생 수단으로부터 방출되는 레이저 빔의 구경은 상기 두 에지 사이의 간격이 되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 빔 분할 수단은 입사되는 레이저 빔을 2분할하는 프리즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 빔 분할 수단은 입사되는 레이저 빔을 반사시키는 제 1 반사미러;
    상기 제 1 반사미러에서 반사된 레이저 빔을 2분할하는 프리즘; 및
    상기 프리즘에서 2분할된 빔을 반사시키는 제 2 반사미러;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 미러는 폴리곤 미러인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 미러는 상기 레이저 빔의 구경이 폴리곤 미러의 복수개의 반사면을 커버리지하도록 반사면의 수가 제어되어 제작되는 폴리곤 미러인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  13. 상부에 저유전 물질이 형성된 대상물을 가공하기 위한 레이저 가공 방법으로서,
    제거 대상 영역 저유전 물질의 에지 부분의 위치 및 에지 간의 간격, 레이저 빔의 출력 전력을 포함하는 가공 파라미터를 설정하는 단계;
    레이저를 방출하고 2분할하는 단계; 및
    상기 2분할된 레이저 빔을 상기 제거 대상 영역 저유전 물질의 두 에지 부분으로 각각 조사하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 레이저를 2분할하는 단계는, 상기 레이저를 프리즘을 통과시켜 2분할하 는 단계인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 레이저를 2분할하는 단계는, 상기 레이저를 제 1 반사미러를 통해 반사시키는 단계;
    상기 제 1 반사미러에서 반사된 레이저 빔을 프리즘으로 입사시켜 2분할하는 단계; 및
    상기 프리즘에서 2분할된 레이저 빔을 제 2 반사미러를 통해 반사시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 2분할된 레이저 빔의 간격은 프리즘의 굴절 정도에 따라 변경 가능한 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
  17. 상부에 저유전 물질이 형성된 대상물을 가공하기 위한 레이저 가공 방법으로서,
    제거 대상 영역 저유전 물질의 에지 부분의 위치 및 에지 간의 간격, 레이저 빔의 출력 전력을 포함하는 가공 파라미터를 설정하는 단계;
    제 1 레이저를 방출하고 2분할하는 단계;
    상기 2분할된 제 1 레이저 빔을 상기 제거 대상 영역 저유전 물질의 두 에지 부분으로 각각 조사하는 단계;
    제 2 레이저를 방출하는 단계; 및
    상기 방출된 제 2 레이저 빔을 상기 두 에지 사이에 조사하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 레이저를 2분할하는 단계는, 상기 레이저를 프리즘을 통과시켜 2분할하는 단계인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 레이저를 2분할하는 단계는, 상기 레이저를 제 1 반사미러를 통해 반사시키는 단계;
    상기 제 1 반사미러에서 반사된 레이저 빔을 프리즘으로 입사시켜 2분할하는 단계; 및
    상기 프리즘에서 2분할된 레이저 빔을 제 2 반사미러를 통해 반사시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
  20. 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
    상기 2분할된 레이저 빔의 간격은 프리즘의 굴절 정도에 따라 변경 가능한 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 2 레이저 빔의 구경은 상기 두 에지 사이의 간격이 되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100987699B1 (ko) * 2008-07-17 2010-10-13 주식회사 이오테크닉스 레이저 빔의 온/오프 제어가 가능한 레이저 가공 장치
KR101037646B1 (ko) * 2008-07-17 2011-05-27 주식회사 이오테크닉스 빔 분할 기능을 갖는 레이저 가공 장치
KR101339637B1 (ko) * 2010-01-18 2013-12-09 주식회사 이오테크닉스 레이저 빔 분할을 이용한 레이저 가공 장치 및 방법

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0747232B2 (ja) * 1989-04-03 1995-05-24 大阪府 金属表面のレーザ加工方法
JPH082511B2 (ja) * 1989-05-08 1996-01-17 松下電器産業株式会社 レーザ加工装置
JP4231349B2 (ja) 2003-07-02 2009-02-25 株式会社ディスコ レーザー加工方法およびレーザー加工装置
JP2005109323A (ja) 2003-10-01 2005-04-21 Tokyo Seimitsu Co Ltd レーザーダイシング装置
JP4473550B2 (ja) 2003-10-17 2010-06-02 株式会社ディスコ レーザー加工方法およびレーザー加工装置
KR100586497B1 (ko) 2004-05-13 2006-06-07 (주)한빛레이저 회전 다초점 동축 영상감시형 레이저 가공장치.
KR100556587B1 (ko) 2004-08-24 2006-03-06 주식회사 이오테크닉스 폴리곤 미러를 이용한 레이저 가공장치

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100987699B1 (ko) * 2008-07-17 2010-10-13 주식회사 이오테크닉스 레이저 빔의 온/오프 제어가 가능한 레이저 가공 장치
KR101037646B1 (ko) * 2008-07-17 2011-05-27 주식회사 이오테크닉스 빔 분할 기능을 갖는 레이저 가공 장치
KR101339637B1 (ko) * 2010-01-18 2013-12-09 주식회사 이오테크닉스 레이저 빔 분할을 이용한 레이저 가공 장치 및 방법

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