KR20110114972A - 레이저 빔을 이용한 기판의 가공 방법 - Google Patents

레이저 빔을 이용한 기판의 가공 방법 Download PDF

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Abstract

슬러지의 발생을 방지할 수 있는 친환경적인 기판 기공 방법이 개시된다. 기판 가공 방법은, 제 1 레이저 빔을 생성하는 단계, 회절 광학 소자를 이용하여 제 1 레이저 빔을 복수개의 제 2 레이저 빔들로 분할하는 단계, 분할된 제 2 레이저 빔들을, 기판의 주면과 평행하는 기판 내부의 평면에 집속시키는 단계, 및 기판 내부의 평면을 따라 기판을 면분리하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

레이저 빔을 이용한 기판의 가공 방법{Method for processing substrate using laser beam}
본 발명은 레이저 빔을 이용한 기판의 가공 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 웨이퍼와 같은 반도체 기판을 면분리하기 위한 기판의 가공 방법에 관한 것이다.
반도체 소자는 웨이퍼 상에 반도체 소자의 특성에 따른 패턴을 형성하는 패브리케이션(fabrication) 공정 및 패턴이 형성된 웨이퍼를 각각의 칩으로 분리하여 조립하는 어셈블리(assembly) 공정을 거쳐 제조된다. 한편 상기 패브리케이션 공정과 어셈블리 공정 사이에, 웨이퍼의 두께를 줄이기 위하여 패턴이 형성되지 않은 웨이퍼의 비활성면을 기계적으로 연마하여 두께를 감소시키는 웨이퍼 연마 공정이 수행될 수 있다. 이러한 기계적 연마를 효과적으로 수행하기 위해서는 슬러리(slurry)의 사용이 필수적이며, 웨이퍼의 연마 부산물로서 슬러지(sludge)가 발생한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 슬러리를 사용하지 않고 기판을 면분리함으로써 원가 절감을 도모할 수 있는 기판의 가공 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 슬러지의 발생을 방지할 수 있는 기판의 가공 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 태양에 의한 기판의 가공 방법이 제공된다. 상기 기판의 가공 방법은, 제 1 레이저 빔을 생성하는 단계, 회절 광학 소자를 이용하여 상기 제 1 레이저 빔을 복수개의 제 2 레이저 빔들로 분할하는 단계, 분할된 상기 제 2 레이저 빔들을, 상기 기판의 주면과 평행하는 상기 기판 내부의 평면에 집속시키는 단계, 및 상기 평면을 따라 상기 기판을 면분리하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기판의 가공 방법의 일 예에 의하면, 상기 기판은 이동부 상에 위치되고, 상기 기판의 가공 방법은, 상기 제 2 레이저 빔들을 집속시키는 단계 이후에, 상기 이동부를 상기 평면과 평행하는 방향으로 이동시키는 단계를 더 포함할 수 잇다.
상기 기판의 가공 방법의 다른 예에 의하면, 상기 기판은 이동부 상에 위치되고, 상기 기판의 가공 방법은, 상기 제 2 레이저 빔들을 집속시키는 단계 이후에, 상기 이동부를 상기 평면과 평행하는 방향으로 회전시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 기판의 가공 방법의 다른 예에 의하면, 상기 회절 광학 소자는 복수개의 회절 격자들(diffraction gratings)을 포함하고, 상기 기판의 가공 방법은, 상기 평면 내 집속된 상기 제 2 레이저 빔들의 포커스 간격이 변화하도록 상기 회절 격자들을 회전시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 기판의 가공 방법의 다른 예에 의하면, 상기 기판은 상기 평면을 둘러싸는 에지 영역을 더 포함하고, 상기 기판을 면분리하는 단계 이전에, 상기 기판의 상기 에지 영역을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 기판의 가공 방법의 다른 예에 의하면, 상기 제 2 레이저 빔들은 각각 가우시안 분포(gaussian distribution)에 따른 에너지 분포를 가지고, 상기 제 2 레이저 빔들을 상기 기판 내부의 평면에 집속시키는 단계는 집속 렌즈를 사용하여 수행되며, 상기 기판의 가공 방법은, 상기 제 2 레이저 빔들의 에너지가 서로 중첩되어 균등 분포(uniform distribution)에 따른 에너지 분포를 가지도록, 상기 기판과 상기 집속 렌즈 사이의 거리를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 기판의 가공 방법의 다른 예에 의하면, 상기 제 2 레이저 빔들을 집속시키는 단계에 의해 상기 기판 내부의 상기 평면 상에 복수개의 개질 영역들이 형성되고, 상기 기판을 면분리하는 단계는, 상기 복수개의 개질 영역들 사이에 상기 평면을 따라 크랙(crack)이 전파되도록, 상기 기판에 스트레스를 인가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 기판의 가공 방법의 다른 예에 의하면, 상기 기판에 스트레스를 인가하는 단계는, 워터 제트(water jet), 에어로졸 제트(aerosol jet), 레이저, 또는 블레이드(blade)를 이용하여 상기 기판의 측면에 스트레스를 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기판의 가공 방법의 다른 예에 의하면, 상기 기판에 스트레스를 인가하는 단계는, UV 레이저를 이용하여 상기 기판의 주면에 충격파를 인가하는 단계를 포함할 수 잇다.
상기 기판의 가공 방법의 다른 예에 의하면, 상기 기판에 스트레스를 인가하는 단계는, 상기 기판의 가열 또는 냉각을 통해, 상기 기판에 열 스트레스를 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기판의 가공 방법의 다른 예에 의하면, 상기 기판에 스트레스를 인가하는 단계는, 상기 기판 내부의 상기 평면의 상부 영역 및 하부 영역을 각각 고정시키는 단계; 및 상기 상부 영역 또는 상기 하부 영역 중 적어도 하나를, 상기 평면과 수직한 방향 또는 평행한 방향으로 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 의한 기판의 가공 방법이 제공된다. 상기 기판의 가공 방법은, 제 1 레이저 빔을 생성하는 단계, 회절 광학 소자를 이용하여 상기 제 1 레이저 빔을 복수개의 제 2 레이저 빔들로 분할하는 단계, 분할된 상기 제 2 레이저 빔들을 상기 기판의 주면과 평행하는 상기 기판 내부의 평면에 집속시키는 단계, 상기 기판을 이동 또는 회전시킴으로써 상기 기판 내부의 상기 평면 상에 복수개의 개질 영역들을 형성하는 단계, 상기 기판의 상기 평면을 둘러싸는 에지 영역을 제거하는 단계, 및 상기 복수개의 개질 영역들 사이에 크랙(crack)이 전파되도록, 상기 기판에 스트레스를 인가함으로써, 상기 평면을 따라 상기 기판을 면분리하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 기판의 가공 방법은, 레이저를 사용하여 기판을 면분리하므로, 기계적 연마를 수행하기 위한 슬러리의 사용이 불필요하다. 따라서 공정 비용을 절감할 수 있다. 또한, 기계적 연마에 의한 부산물인 슬러지의 발생을 방지할 수 있다. 측 친환경적인 공정의 수행이 가능하다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 기판의 가공 방법은, 기계적 연마에 의해 발생할 수 있는 웨이퍼의 손상, 오염 등을 방지할 수 있다. 따라서 웨이퍼의 수율을 증가시킬 수 있다.
나아가, 본 발명의 실시예들에 따른 기판의 가공 방법은, 면분리가 이루어지고 남은 웨이퍼를 재활용할 수 있다. 즉, 웨이퍼의 원가절감을 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 기판 가공 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 기판 가공 장치 내 회절 광학 소자 및 회절 광학 소자에 의해 투과된 광이 기판 내부의 평면에 집속된 모습을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 제 2 레이저 빔들이 각각 가지는 에너지 분포 및 제 2 레이저 빔들이 중첩될 경우 가지는 에너지 분포를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4 내지 도 8은 이동부가 이동함에 따라 기판 내부의 평면 상에 집속된 레이저 빔들, 즉 포커스들에 의해 기판 내부의 평면에 개질 영역이 형성되는 과정을 개략적으로 나타낸 일 예이다.
도 9 내지 도 13은 이동부가 회전함에 따라 기판 내부의 평면 상에 집속된 레이저 빔들, 즉 포커스들에 의해 기판 내부의 평면에 개질 영역이 형성되는 과정을 개략적으로 나타낸 다른 예이다.
도 14는 본 발명의 기술적 사상의 의한 실시예들에 따른 기판의 가공 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 15는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 기판의 가공 방법 중 에지 영역을 제거하는 단계를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 16 내지 도 18은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 기판의 가공 방법 중 기판의 면분리를 위해 스트레스를 인가하는 단계의 예시들을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 19 및 도 20은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 기판의 가공 방법 중 기판의 면분리를 위해 스트레스를 인가하는 단계의 다른 예시들을 개략적으로 나타낸 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 기판 가공 장치(100)를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 기판 가공 장치(100)는 레이저 광원(110), 미러(120), 회절 광학 소자(DOE, diffractive optical element, 130), 집속 렌즈(140), 및 이동부(160)를 포함할 수 있다.
레이저 광원(110)은 제 1 레이저 빔(125)을 생성하도록 구성될 수 있다. 제 1 레이저 빔(125)은 적외선(IR) 레이저를 포함할 수 있다. 나아가 제 1 레이저 빔(125)은 크랙(crack) 영역을 형성하기 위한 Nd:YAG 레이저, Nd:YVO4 레이저, Nd:YLF 레이저, 티타늄 사파이어 레이저 또는 Fiber 레이저를 포함할 수 있다. 레이저 광원(110)은 회절 광학 소자(130) 상에 위치할 수 있다. 또한, 레이저 광원(110)에 의해 생성된 제 1 레이저 빔(125)의 진행 경로를 수정하도록 레이저 광원(110)과 회절 광학 소자(130) 사이에 적어도 하나의 미러(120)가 배치될 수 있다.
회절 광학 소자(130)는 제 1 레이저 빔(125)을 복수개의 제 2 레이저 빔들(135)로 분할하도록 구성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 회절 광학 소자(130)는 레이저 빔의 회절 현상을 이용하여 입사되는 하나의 레이저 빔을 복수개로 분기하여 출사하도록 구성될 수 있다. 회절 광학 소자(130)는 1차원 또는 2차원의 빔 어레이(beam array)를 형성하기 위한 복수개의 회절 격자들(diffraction gratings, 132)을 포함할 수 있다. 비록 도면에 도시하지는 않았지만, 회절 격자들(132)이 회전될 수 있도록, 회절 광학 소자(130)는 회전 수단(미도시)에 의해 고정될 수 있다. 상기 회전 수단에 의해, 상기 회절 격자들(132)은 회절 광학 소자(130)의 표면과 수직한 방향(Z)을 기준으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전될 수 있다.
집속 렌즈(140)는 이동부(160)와 회절 광학 소자(130) 사이에 위치할 수 있다. 집속 렌즈(140)는 제 2 레이저 빔들(135)을 기판(150) 내 복수개의 위치들, 즉, 기판(150)의 주면과 평행하는 기판(150) 내부의 평면(155) 상의 위치들에 집속시키도록 구성될 수 있다. 따라서, 집속 렌즈(140)에 의해 기판(150) 내부에서 생성된 포커스(157)는 기판(150)으로부터 균일한 깊이로 배치될 수 있다. 포커스(157)는 균일한 지름으로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 5 μm 이하일 수 있다. 또한 포커스(157)는 균일한 에너지를 가질 수 있다. 상기 에너지에 의해 기판(150) 내부의 평면(155) 상에 개질 영역(158, 도 5 참조)이 형성된다.
이동부(160)는 기판(150)을 탑재할 수 있다. 이동부(160)는 기판(150)을 기판(150)의 주면과 평행한 방향(X, Y)으로 이동시키도록 구성될 수 있다. 이동부(160)의 이동에 의해 레이저가 집속된 포커스(157)의 위치가 변경될 수 있으며, 그에 따라 평면(155) 상에 형성된 개질 영역(미도시)이 연장될 수 있다. 기판(150)은 반도체 기판, 화합물 반도체 기판, 액정 디스플레이(LCD, liquid crystal display) 기판, 발광 다이오드(LED, light emitting diode) 기판, 및 기타 글라스(glass)/세라믹(ceramic) 기판을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 기판 가공 장치(100) 내 회절 광학 소자(130) 및 회절 광학 소자(130)에 의해 투과된 레이저 빔이 기판(150) 내부의 평면(155)에 집속된 모습을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 회절 광학 소자(130)가 회전하지 않은 경우, 포커스(157)에 의해 형성된 개질 영역(158)은 제 1 간격(h)에 따라 배치될 수 있다(도 4 내지 도 8 참조). 반면에, 회전 수단(미도시)에 의해 회절 광학 소자(130)가 소정 각도(α)만큼 회전하는 경우, 포커스(157)에 의해 형성된 개질 영역(158)은 제 1 간격(h)보다 작은 제 2 간격(h1)에 따라 배치될 수 있다. 따라서 회절 광학 소자(130)를 회전시킴으로써, 개질 영역(158) 사이의 간격이 조절될 수 있다. 포커스(157)의 지름이 5 μm이하일 경우, 기판의 면분리를 위한 적정 개질 영역의 제 1 및 제 2 간격(h, h1)은, 예를 들어, 1 μm내지 10 μm일 수 있다.
도 3은 제 2 레이저 빔들(135)이 각각 가지는 에너지 분포 및 제 2 레이저 빔들(135)이 중첩될 경우 가지는 에너지 분포를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 회절 광학 소자(130)에 의해 제 1 레이저 빔(125)으로부터 분기된 제 2 레이저 빔(135)은 각각 가우시안 분포(gaussian distribution, 136)에 따른 에너지 분포를 가질 수 있다. 집속 렌즈(140)에 의해 제 2 레이저 빔들(135)이 집속되는 경우 가우시안 에너지 분포(136)를 가지는 제 2 레이저 빔들(135)이 중첩될 수 있다. 이 경우 제 2 레이저 빔들(135)의 에너지가 서로 중첩되어 균등 분포(uniform distribution, 137)에 따른 에너지 분포를 가지도록 기판(150)과 집속 렌즈(140) 사이의 거리(d)가 조절될 수 있고, 이를 위해 이동부(160)는 기판(150)과 수직한 방향(Z)으로 이동하도록 구성될 수 있다. 결과적으로, 기판(150)과 집속 렌즈(140) 사이의 거리(d)를 조절함으로써, 제2 레이저 빔들(135) 각각의 저에너지를 가지는 가우시안 분포(136)의 외곽 부분의 에너지가 중첩되어 소재의 가공 문턱에너지에 도달하도록 할 수 있고, 균등 에너지 분포(137)를 가지는 일종의 라인 빔(line beam)을 이용한 기판(150)의 가공이 수행될 수 있다.
도 4 내지 도 8은 이동부(160)가 이동함에 따라 기판(150) 내부의 평면(155) 상에 집속된 레이저 빔들, 즉 포커스(157)들에 의해 기판(150) 내부의 평면(155)에 개질 영역(158)이 형성되는 과정을 개략적으로 나타낸 일 예이다.
도 4를 참조하면, 가판 가공 장치 내 집속 렌즈(140)에 의해 집속된 제 2 레이저 빔들(135)은 기판(150) 내부의 평면(155)의 결정 구조를 변화시킬 수 있다. 더욱 구체적으로, 포커스(157)에 인가되는 레이저 에너지에 의해, 기판(150) 내부 평면(155)의 결정 결합력이 약화될 수 있다. 비록 도면에는 포커스(157)가 기판 내 평면(155)의 중심에 위치하고 있지만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 예를 들어, 포커스(157)는 기판 내 평면(155)의 끝부분(P) 또는 다른 임의의 지점에 위치할 수 있다.
도 5를 참조하면, 기판(150) 내부의 평면(155)과 평행한 제 1 방향(Y)으로 이동부(160)가 이동될 수 있다. 따라서, 이동부(160)에 탑재된 기판(150) 또한 제 1 방향(Y)으로 이동될 수 있다. 따라서, 제 1 방향(Y)을 따라, 기판(150) 내부의 평면(155)에 개질 영역(158)이 형성될 수 있다. 이 경우 제 2 레이저 빔(도 1의 135)은 기판 내부의 평면(155)에 집속된 상태를 유지할 수 있고, 따라서 연속적으로 개질 영역(158)이 형성될 수 있다.
도 6을 참조하면, 기판(150) 내부의 평면(155)과 평행하고 제 1 방향(Y)과 수직한 제 2 방향(X)으로 이동부(160)가 소정 거리만큼 이동될 수 있다. 따라서, 이동부(160)에 탑재된 기판(150) 또한 제 2 방향(X)으로 이동될 수 있다. 이동부(160)가 제 2 방향(X)으로 이동되는 동안, 레이저 광원(도 1의 110)은 제 1 레이저 빔(도 1의 125)을 생성하지 않을 수 있고, 따라서 포커스(157)가 형성되지 않을 수 있다.
도 7을 참조하면, 도 5에서 설명된 바와 같이, 이동부(160)는 제 1 방향(Y)으로 다시 이동될 수 있다. 따라서 이동부(160)에 탑재된 기판(150) 또한 제 1 방향(Y)으로 이동되고, 그에 따라 새로운 개질 영역(158)이 형성될 수 있다.
도 8을 참조하면, 도 6 및 도 7의 단계들, 즉 이동부(160)를 제 1 방향(Y) 및 제 2 방향(X)으로 이동시킴으로써, 기판(150) 내부의 평면(155) 전체에 개질 영역(158)이 형성될 수 있음을 알 수 있다.
도 9 내지 도 13은 이동부(160)가 회전함에 따라 기판(150) 내부의 평면(155) 상에 집속된 레이저 빔들, 즉 포커스(157)들에 의해 기판(150) 내부의 평면(155)에 개질 영역(158)이 형성되는 과정을 개략적으로 나타낸 다른 예이다.
도 9는 도 4와 동일한 도면으로서, 가판 가공 장치(100) 내 집속 렌즈(140)에 의해 제 2 레이저 빔들(135)이 기판(150) 내부의 평면(155)에 집속된 상태임은 상술한 바와 같다. 비록 도면에는 포커스(157)가 기판 내 평면(155)의 중심에 위치하고 있지만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 예를 들어, 포커스(157)는 기판 내 평면(155)의 끝부분(Q) 또는 다른 임의의 지점에 위치할 수 있다.
도 10을 참조하면, 기판(150) 내부의 평면(155)과 수직한 방향을 축으로, 이동부(160)가 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다. 따라서, 이동부(160)에 탑재된 기판(150) 또한 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하고, 그에 따라 기판(150) 내부의 평면(155)에 개질 영역(158)이 원의 형태로 형성될 수 있다.
도 11을 참조하면, 기판(150) 내부의 평면(155)과 평행한 방향으로 이동부(160)가 소정 거리만큼 이동될 수 있다. 상기 방향은 포커스(157)가 배치된 방향을 따라 연장되는 방향일 수 있다. 따라서, 이동부(160)에 탑재된 기판(150) 또한 상기 방향으로 이동될 수 있다. 이동부(160)가 상기 방향으로 이동하는 동안, 레이저 광원(도 1의 110)은 제 1 레이저 빔(도 1의 125)을 생성하지 않을 수 있고, 따라서 포커스(157)가 형성되지 않을 수 있다.
도 12를 참조하면, 기판(150) 내부의 평면(155)과 수직한 방향을 축으로, 이동부(160)가 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다. 따라서, 이동부(160)에 탑재된 기판(150) 또한 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하고, 그에 따라 기판(150) 내부의 평면(155)에 새로운 개질 영역(158)이 원형으로 형성될 수 있다. 원형의 개질 영역(158)에 균일한 에너지가 인가될 수 있도록, 포커스(157)는 균일하지 않은 에너지를 가질 수 있다. 예를 들어, 기판(150) 내부의 평면(155)의 중심을 기준으로 외측 포커스에 인가되는 에너지는 내측 포커스에 인가되는 에너지보다 더 클 수 있다.
도 13을 참조하면, 도 11 및 도 12의 단계들, 즉 이동부(160)를 기판(150) 내부의 평면(155)과 평행한 방향으로 이동시키고, 기판(150) 내부의 평면(155)과 수직한 방향을 축으로 회전시킴으로써, 기판(150) 내부의 평면(155) 전체에 개질 영역(158)이 원형으로 형성될 수 있음을 알 수 있다.
도 14는 본 발명의 기술적 사상의 의한 실시예들에 따른 기판의 가공 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다. 본 실시예들에 따른 기판의 가공 방법을 수행하기 위해, 도 1의 기판 가공 장치(100)가 사용될 수 있다.
이하 도 1 및 도 14를 참조하면, 먼저 레이저 광원(110)을 이용하여 제 1 레이저 빔(125)을 생성한다. 이후 제 1 레이저 빔(125)을 회절 광학 소자(130)를 통해 제 2 레이저 빔들(135)로 분할한다. 이후 분할된 제 2 레이저 빔들(135)을 기판(150)의 주면과 평행하는 기판(150) 내부의 평면(155)에 집속시킨다. 집속된 제 2 레이저 빔들(135)의 에너지에 의해, 기판(150) 내 평면(155)의 결정 결합력이 약화될 수 있다. 이후 기판(150)을 이동 또는 회전시킴으로써 기판(150) 내부의 평면(155) 상에 복수개의 개질 영역(158)들을 형성한다. 개질 영역(158)이 형성되지 않은 에지 영역(미도시)을 제거하기 위해 별도의 제거 공정이 수행될 수 있다. 이후 기판(150)에 스트레스를 인가하여 복수개의 개질 영역(158)들 사이에 평면(155)을 따라 크랙(crack)이 전파되도록, 기판(150)에 스트레스를 인가하여 기판(150)을 면분리시킨다.
도 15는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 기판의 가공 방법 중 에지 영역을 제거하는 단계를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 15를 참조하면, 기판(150)의 에지 영역(E)은 제 2 레이저 빔(135)이 집속되지 않을 수 있고, 그에 따라 에지 영역(E)에는 개질 영역(158)이 형성되지 않을 수 있다. 따라서 기판(150)의 면분리를 위해, 에지 영역(E)을 제거하기 위한 트리밍(trimming) 공정이 수행될 수 있다. 상기 공정을 수행하기 위해 레이저, 그라인딩(griding), 및 와이어-컷(wire-cut) 등의 방법이 사용될 수 있다.
도 16 내지 도 18은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 기판의 가공 방법 중 기판(150)의 면분리를 위해 스트레스를 인가하는 단계의 예시들을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 16을 참조하면, 평면(155)을 따라 개질 영역(158)들 사이에 크랙이 전파되도록, 기판(150)의 측면에 스트레스가 인가될 수 있다. 예를 들어, 워터 제트(water jet), 에어로졸 제트(aerosol jet), 레이저, 또는 블레이드(blade)를 이용하여 기판(150)의 측면에 스트레스를 인가할 수 있고, 그에 따라 개질 영역(158)들 사이에 크랙이 전파될 수 있다.
도 17을 참조하면, 평면(155)을 따라 개질 영역(158)들 사이에 크랙이 전파되도록, 가열수단(170)을 통해 기판(150)의 온도를 변화시킬 수 있다. 이 경우 기판(150)의 열팽창 또는 열수축에 의해 기판(150)에 열 스트레스가 인가되고, 그에 따라 개질 영역(158)들 사이에 크랙이 전파될 수 있다.
도 18을 참조하면, 평면(155)을 따라 개질 영역(158)들 사이에 크랙이 전파되도록, 기판(150)의 주면에 스트레스가 인가될 수 있다. 더욱 구체적으로, UV 레이저 소스(180)를 통해 생성된 충격파를 기판(150)의 주면에 인가함으로써, 개질 영역(158)들 사이에 크랙이 전파될 수 있다.
도 19 및 도 20은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 기판의 가공 방법 중 기판(150)의 면분리를 위해 스트레스를 인가하는 단계의 다른 예시들을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 19 및 도 20을 참조하면, 고정 수단들(190, 195)에 의해 기판(150) 내부의 평면(155)의 상부 영역(A) 및 하부 영역(B)이 고정될 수 있다. 이후 도 19와 같이 상부 영역(A)을 평면(155)과 수직 또는 수평한 방향으로 이동시키거나, 도 20과 같이 상부 영역(A)을 평면(155)과 평행한 방향으로 회전시킴으로써, 기판(150)의 상부 영역(A)과 하부 영역(B)이 분리될 수 있다. 비록 도면의 경우 하부 영역(B)이 고정되고, 상부 영역(A)이 이동 또는 회전되었지만, 그와 반대로, 기판(150)의 면분리를 위해 상부 영역(A)이 고정되고, 하부 영역(B)이 이동 또는 회전될 수 있다.
본 발명을 명확하게 이해시키기 위해 첨부한 도면의 각 부위의 형상은 예시적인 것으로 이해하여야 한다. 도시된 형상 외의 다양한 형상으로 변형될 수 있음에 주의하여야 할 것이다. 도면들에 기재된 동일한 번호는 동일한 요소를 지칭한다.
이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (12)

  1. 제 1 레이저 빔을 생성하는 단계;
    회절 광학 소자를 이용하여 상기 제 1 레이저 빔을 복수개의 제 2 레이저 빔들로 분할하는 단계;
    분할된 상기 제 2 레이저 빔들을, 상기 기판의 주면과 평행하는 상기 기판 내부의 평면에 집속시키는 단계; 및
    상기 평면을 따라 상기 기판을 면분리하는 단계를 포함하는 기판의 가공 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 이동부 상에 위치되고,
    상기 기판의 가공 방법은, 상기 제 2 레이저 빔들을 집속시키는 단계 이후에, 상기 이동부를 상기 평면과 평행하는 방향으로 이동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 가공 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 이동부 상에 위치되고,
    상기 기판의 가공 방법은, 상기 제 2 레이저 빔들을 집속시키는 단계 이후에, 상기 이동부를 상기 평면과 평행하는 방향으로 회전시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 가공 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 회절 광학 소자는 복수개의 회절 격자들(diffraction gratings)을 포함하고,
    상기 기판의 가공 방법은, 상기 회절 격자들을 회전시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 가공 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 평면을 둘러싸는 에지 영역을 더 포함하고,
    상기 기판을 면분리하는 단계 이전에, 상기 기판의 상기 에지 영역을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 가공 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 레이저 빔들은 각각 가우시안 분포(gaussian distribution)에 따른 에너지 분포를 가지고,
    상기 제 2 레이저 빔들을 상기 기판 내부의 평면에 집속시키는 단계는 집속 렌즈를 사용하여 수행되며,
    상기 기판의 가공 방법은, 상기 제 2 레이저 빔들의 에너지가 서로 중첩되어 균등 분포(uniform distribution)에 따른 에너지 분포를 가지도록, 상기 기판과 상기 집속 렌즈 사이의 거리를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 가공 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 레이저 빔들을 집속시키는 단계에 의해 상기 기판 내부의 상기 평면 상에 복수개의 개질 영역들이 형성되고,
    상기 기판을 면분리하는 단계는, 상기 개질 영역들 사이에 상기 평면을 따라 크랙(crack)이 전파되도록, 상기 기판에 스트레스를 인가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 가공 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 기판에 스트레스를 인가하는 단계는, 워터 제트(water jet), 에어로졸 제트(aerosol jet), 레이저, 또는 블레이드(blade)를 이용하여 상기 기판의 측면에 스트레스를 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 가공 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 기판에 스트레스를 인가하는 단계는, UV 레이저를 이용하여 상기 기판의 주면에 충격파를 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 가공 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 기판에 스트레스를 인가하는 단계는, 상기 기판의 가열 또는 냉각을 통해, 상기 기판에 열 스트레스를 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 가공 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 기판에 스트레스를 인가하는 단계는,
    상기 기판 내부의 상기 평면의 상부 영역 및 하부 영역을 각각 고정시키는 단계; 및
    상기 상부 영역 또는 상기 하부 영역 중 적어도 하나를, 상기 평면과 수직한 방향 또는 평행한 방향으로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 가공 방법.
  12. 제 1 레이저 빔을 생성하는 단계;
    회절 광학 소자를 이용하여 상기 제 1 레이저 빔을 복수개의 제 2 레이저 빔들로 분할하는 단계;
    분할된 상기 제 2 레이저 빔들을 상기 기판의 주면과 평행하는 상기 기판 내부의 평면에 집속시키는 단계;
    상기 기판을 이동 또는 회전시킴으로써 상기 기판 내부의 상기 평면 상에 복수개의 개질 영역들을 형성하는 단계;
    상기 기판의 상기 평면을 둘러싸는 에지 영역을 제거하는 단계; 및
    상기 개질 영역들 사이에 크랙(crack)이 전파되도록, 상기 기판에 스트레스를 인가함으로써, 상기 평면을 따라 상기 기판을 면분리하는 단계를 포함하는 기판의 가공 방법.
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