KR20120019649A - 레이저 스크라이빙 장치 및 그의 스크라이빙 방법 - Google Patents

레이저 스크라이빙 장치 및 그의 스크라이빙 방법 Download PDF

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Abstract

레이저 스크라이빙 장치가 개시된다. 본 발명의 실시예들에 따른 레이저 스크라이빙 장치는, 복수의 발광 소자가 형성된 기판의 제1축 방향으로 이동하면서 두께 측정을 위한 레이저를 조사하는 제1 레이저 조사부, 제1 레이저 조사부에서 조사된 레이저가 기판으로부터 반사되면, 반사된 레이저를 수신하는 레이저 수신부, 레이저 수신부에 수신된 레이저의 세기를 이용하여 기판의 두께를 측정하는 두께 측정부 및 측정된 두께에 따라 레이저 조사 위치를 조절하면서 기판의 제1축 및 제2축 방향으로 레이저를 조사하여 기판에 스크라이빙 라인을 생성하는 제2 레이저 조사부를 포함한다.

Description

레이저 스크라이빙 장치 및 그의 스크라이빙 방법 {APPRARTUS AND METHOD FOR LASER SCRIBING}
본 발명은 레이저 스크라이빙 장치 및 그의 스크라이빙 방법에 관한 것이다.
반도체 발광 소자 제조 공정은 크게 발광 소자 제조 공정 및 발광 소자 패키지/모듈 공정으로 구분된다. 이 중 발광 소자 제조 공정은 발광 소자 제조용 기판 상에 에피성장으로 활성층을 포함하는 P/N 반도체층 형성 공정, 식각 공정, P/N 전극 형성 공정, 식각 공정, 래핑(lapping) 공정 및 레이저 스크라이빙 공정을 포함한다.
레이저 스크라이빙 공정은 레이저 스크라이빙 장치에 의해 실시되는 것으로, 래핑 공정이 실시된 기판을 개별 칩으로 분리하는 공정이다.
레이저 스크라이빙 장치는 레이저 스크라이빙 공정을 실시하기 전에 기판의 두께를 측정한다. 레이저 스크라이빙 장치는 측정된 두께에 따라 레이저 조사 높이를 조절하여 레이저를 기판 상에 조사한다.
일반적으로 레이저 스크라이빙 장치는 기판의 제1축(예를 들어, 가로축) 방향으로 레이저를 조사하여 두께를 측정하고, 제1축 방향으로 레이저를 조사하여 스크라이빙 라인을 생성한다.
이후, 레이저 스크라이빙 장치는 제1축에 수직하는 제2축(예를 들어, 세로축) 방향으로 레이저를 조사하여 두께를 측정하고, 제2축 방향으로 레이저를 조사하여 스크라이빙 라인을 생성한다. 즉, 기판의 제1축 및 제2축 방향으로 각각 레이저를 조사하여 두께를 측정하는 것으로, 레이저 스크라이빙 공정을 진행하는데 소요되는 공정 시간이 길어진다. 공정 시간이 길어지면, 정해진 시간에 레이저 스크라이빙 공정을 진행할 수 있는 기판의 개수가 감소되어 생산성이 저하된다.
또한, 기존의 레이저 스크라이빙 장치는 기판의 제1축 방향에 스크라이빙 라인을 생성하고 난 후, 제2축 방향에 대한 두께를 측정하는 것으로, 제2축 방향에 대한 두께 측정시, 제1축 방향에 생성된 스크라이빙 라인에 의해 측정 오류가 발생하여 정확한 두께를 측정하는 것이 어려웠다.
본 발명의 실시예들은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 실시예들의 목적은 복수의 발광 소자가 형성된 기판 상의 제1축 방향으로 레이저를 조사하여 두께를 측정하고, 측정된 두께를 제1축 및 제1축에 수직하는 제2축 방향에 적용하여 기판을 레이저 스크라이빙하기 위한 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치는, 복수의 발광 소자가 형성된 기판의 제1축 방향으로 이동하면서 두께 측정을 위한 레이저를 조사하는 제1 레이저 조사부, 상기 제1 레이저 조사부에서 조사된 레이저가 상기 기판으로부터 반사되면, 상기 반사된 레이저를 수신하는 레이저 수신부, 상기 레이저 수신부에 수신된 상기 레이저의 세기를 이용하여 상기 기판의 두께를 측정하는 두께 측정부 및 상기 측정된 두께에 따라 레이저 조사 위치를 조절하면서 상기 기판의 제1축 및 제2축 방향으로 레이저를 조사하여 상기 기판에 스크라이빙 라인을 생성하는 제2 레이저 조사부를 포함한다.
일측에 따르면, 상기 레이저 스크라이빙 장치는, 상기 제1 레이저 조사부의 하부에 위치하고, 상기 제1 레이저 조사부에서 조사된 상기 레이저를 통과시켜 상기 기판으로부터 반사된 레이저를 일 방향으로 반사시키기 위한 반사 부재를 더 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 제2 레이저 조사부는 상기 측정된 두께에 따라 상기 기판으로부터의 이격 거리를 변경하여 상기 레이저 조사 위치를 조절하면서 상기 기판의 제1축 방향으로 상기 레이저를 조사하여 상기 기판의 제1축 방향으로 스크라이빙 라인을 생성할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 제2 레이저 조사부는 상기 측정된 두께에 따라 상기 기판으로부터의 이격 거리를 변경하여 상기 레이저 조사 위치를 조절하면서 상기 기판의 제2축 방향으로 상기 레이저를 조사하여 상기 기판의 제2축 방향으로 스크라이빙 라인을 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 방법은, 복수의 발광 소자가 형성된 기판의 제1축 방향으로 이동하면서 두께 측정을 위한 레이저를 조사하는 단계, 상기 조사된 레이저가 상기 기판으로부터 반사되면, 상기 반사된 레이저를 수신하는 단계, 상기 수신된 상기 레이저의 세기를 이용하여 상기 기판의 두께를 측정하는 단계 및 상기 측정된 두께에 따라 레이저 조사 위치를 조절하면서 상기 기판의 제1축 및 제2축 방향으로 레이저를 조사하여 상기 기판에 스크라이빙 라인을 생성하는 단계를 포함한다.
일측에 따르면, 상기 기판에 스크라이빙 라인을 생성하는 단계는 상기 측정된 두께에 따라 상기 기판으로부터의 이격 거리를 변경하여 상기 레이저 조사 위치를 조절하면서 상기 기판의 제1축 방향으로 상기 레이저를 조사하여 상기 기판의 제1축 방향에 스크라이빙 라인을 생성하는 단계 및 상기 측정된 두께에 따라 상기 기판으로부터의 이격 거리를 변경하여 상기 레이저 조사 위치를 조절하면서 상기 기판의 제2축 방향으로 상기 레이저를 조사하여 상기 기판의 제2축 방향에 스크라이빙 라인을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 기판 상의 제1축 방향으로 레이저를 조사하여 두께를 측정하고, 측정된 두께를 제1축 및 제1축에 수직하는 제2축 방향에 적용하여 기판을 레이저 스크라이빙 한다. 따라서, 기판 상의 제2축 방향으로 레이저를 조사하여 두께를 측정하는 과정을 생략할 수 있어 정해진 시간에 비교적 많은 수의 기판을 레이저 스크라이빙 할 수 있게 된다.
또한, 기판의 제2축 방향에 대한 두께를 측정하지 않기 때문에 기존에 제2축 방향에 대한 두께 측정시 발생하던 측정 오류를 제거할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 레이저 스크라이빙 과정을 설명하기 위한 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 구성을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 레이저 스크라이빙 장치(100)는 스테이지(110), 제1 레이저 조사부(120), 반사 부재(130), 레이저 수신부(140), 두께 측정부(150), 제2 레이저 조사부(160)를 포함한다.
스테이지(110)는 복수의 발광 소자가 형성된 기판(200)을 안착 및 고정시킨다. 복수의 발광 소자가 형성된 기판(이하, '기판'이라 함)(200)은 사파이어 기판, GaAs 기판, SiC 기판, InP 기판 및 GaP 기판 등과 같은 발광 소자 제조용 기판 상에 에피 성장을 이용하여 활성층을 포함하는 P/N 반도체층을 형성하는 공정을 통해 제조된다. 또한, P/N 반도체층 각각에 P 전극 및 N 전극을 형성하는 공정을 포함할 수 있다. 이 과정에서, P/N 반도체층 중 어느 한 층의 일부 영역이 노출되도록 식각 공정을 수행할 수도 있다. 다음으로, 기판(200)을 연마하기 위하여 그라이딩 공정, 래핑 공정 또는 폴리싱 공정 등을 수행할 수 있다.
제1 레이저 조사부(120)는 스테이지(110)에 안착된 기판(200)에 레이저(L1)를 조사한다. 제1 레이저 조사부(120)는 기판(200)의 두께를 측정하기 위한 레이저(L1)를 조사하는 것으로, 기판(200)의 제1축 방향으로 이동하면서 레이저(L1)를 조사할 수 있다.
제1 레이저 조사부(120)에서 조사된 레이저(L1)는 기판(200)을 통과하여 기판(200)에 도달하고, 기판(200)으로부터 반사될 수 있다.
반사 부재(130)는 제1 레이저 조사부(120)의 하부에 위치할 수 있다. 반사 부재(130)는 기판(200)에서 반사된 레이저(L1 ')를 일 방향으로 반사시킨다.
레이저 수신부(140)는 반사 부재(130)에서 반사된 레이저(L1 ")를 수신한다. 도 1에서와 같이, 제1 레이저 조사부(120)에서 조사된 레이저(L1)는 기판(200) 면에서 반사되어 반사 부재(130)로 향하게 되며, 반사 부재(130)를 통해 반사되어 레이저 수신부(140)에 도달할 수 있다.
두께 측정부(150)는 레이저 수신부(140)에 수신된 레이저(L1 ")의 세기를 이용하여 기판(200)의 두께를 측정한다. 제1 레이저 조사부(120)로부터 조사된 레이저는 제1 레이저 조사부(120)의 초점 거리에서 기판(200)으로부터 반사될 경우, 레이저의 세기가 가장 클 수 있다.
만약, 기판(200)의 두께가 균일하지 않은 경우, 제1 레이저 조사부(120)의 초점 거리에 기판(200)과 대기의 경계면이 위치하지 않고, 상기 경계면이 초점 거리보다 낮거나 높게 위치할 수 있다. 따라서, 두께 측정부(150)는 레이저(L1 ")의 세기와 초점 거리를 이용하여 기판(200)의 두께를 측정할 수 있다.
제2 레이저 조사부(160)는 두께 측정부(150)로부터 측정된 두께에 따라 레이저 조사 위치를 조절하면서 기판(200)의 제1축 및 제2축 방향으로 레이저(L2)를 조사하여 기판(200)에 스크라이빙 라인을 생성한다.
제2 레이저 조사부(160)는 두께 측정부(150)로부터 측정된 두께에 따라 기판(200)으로부터의 이격 거리를 변경하여 레이저 조사 위치를 조절하면서 기판(200)의 제1축 방향으로 레이저(L2)를 조사할 수 있다. 따라서, 기판의 제1축 방향으로 스크라이빙 라인이 생성된다.
제1축 방향으로의 레이저(L2) 조사가 완료되면, 레이저 스크라이빙 장치(100)는 기판(200)을 일 방향으로 90도 회전시킬 수 있다. 이는 기판(200)이 안착된 스테이지(110)를 90도 회전시키는 것에 의해 이루어질 수 있다.
제2 레이저 조사부(160)는 두께 측정부(150)로부터 측정된 두께에 따라 기판(200)으로부터의 이격 거리를 변경하여 레이저 조사 위치를 조절하면서 기판(200)의 제2축 방향으로 레이저(L2)를 조사한다. 따라서, 기판(200)의 제2축 방향으로 스크라이빙 라인이 생성된다.
상술한 바와 같이, 레이저 스크라이빙 장치(100)는 기판(200)의 제1축에 대해서만 두께를 측정하고, 측정된 두께에 따라 레이저 조사 위치를 조절하여 기판(200)의 제1축 방향 및 제2축 방향으로 레이저(L2)를 조사할 수 있다. 따라서, 기판(200)의 제2축 방향에 대한 두께 측정 과정을 생략할 수 있게 된다.
또한, 도 1에 도시된 레이저 스크라이빙 장치(100)는 복수의 발광 소자가 형성된 기판(200) 외에 다양한 반도체 소자가 형성된 기판 상에 스크라이빙 라인을 생성하는데 이용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 레이저 스크라이빙 과정을 설명하기 위한 모식도이다. 도 2는 기판의 두께 측정을 포함한 레이저 스크라이빙 과정을 설명하기 위한 것이다. 도 2를 참조하면, 복수의 발광 소자가 형성된 기판(200)을 스테이지에 안착 및 고정시킨 상태에서, 레이저 스크라이빙 장치(100)는 좌측 도면에서와 같이 기판(200)의 제1축 방향으로 이동하면서 두께 측정을 위한 제1 레이저(L1)를 조사한다.
이 제1 레이저(L1)는 기판(200)에 입사되어 기판(200) 상면을 통해 반사된다. 도 1에서와 같은 반사 부재(130)가 기판(200)으로부터 반사된 제1 레이저(L1 ')를 반사한다.
레이저 수신부(140)는 반사 부재(130)에서 반사된 제1 레이저(L1 ")를 수신하고, 두께 측정부(150)는 수신된 제1 레이저(L1 ")를 이용하여 제1축에 대한 기판(200)의 두께를 측정한다.
한편, 레이저 스크라이빙 장치(100)는 측정된 두께에 따라 기판(200)으로부터의 이격 거리를 변경하여 레이저 조사 위치를 조절하면서 기판(200)의 제1축 방향으로 이동하면서 제2 레이저(L2)를 조사한다.
제2 레이저(L2)는 기판(200)의 두께 방향으로 스크라이빙 라인을 생성하기 위한 것으로, 기판(200)의 두께에 따라 균일한 스크라이빙 라인을 생성하기 위하여 레이저 조사 위치를 조절한다. 다시 말해, 기판(200)의 두께에 따라 제2 레이저 조사부(160)를 수직 방향(z 방향)으로 이동시켜 레이저 초점 거리가 균일하게 유지되도록 한다. 이에 따라, 기판(200)의 제1축 방향으로 스크라이빙 라인을 생성할 수 있다.
기판(200)의 제1축 방향으로 스크라이빙 라인이 생성되면, 스테이지(110)를 돌려 기판(200)을 90도 회전시킨다. 기판(200)의 회전으로 인해, 좌측 도면에 도시된 기판(200) 상의 기준점들(S1, S2, S3, S4)이 우측 도면에서와 같이 이동된다.
도면에서와 같이 기판(200)이 회전됨에 따라 제2 레이저(L2)가 조사되는 기판(200)의 축이 변경된 것으로, 실질적으로 제2 레이저 조사부(160)의 위치가 변경된 것은 아니다.
기판(200)을 회전시킨 후, 제2 레이저 조사부(160)는 두께 측정부(150)로부터 측정된 두께에 따라 기판(200)으로부터의 이격 거리를 변경하여 레이저 조사 위치를 조절하면서 기판의 제2축 방향으로 레이저(L2)를 조사한다. 따라서, 기판(200)의 제2축 방향으로 스크라이빙 라인을 생성한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 레이저 스크라이빙 장치(100)는 기판(200)의 제1축 방향으로 측정된 두께에 따라 레이저 조사 위치를 변경하면서 제1축 및 제2축에 스크라이빙 라인을 생성할 수 있다. 따라서, 기판 상의 제2축에 대한 두께를 측정하는 과정을 생략하여 정해진 시간에 비교적 많은 수의 기판을 레이저 스크라이빙 할 수 있게 된다.
또한, 기판(200)의 제1축 방향에 대하여 스크라이빙 라인을 생성하고 난 후, 기판(200)의 제2축 방향에 대한 두께를 측정하는 것이 아니므로, 기존에 제2축 방향에 대한 두께 측정시 발생하던 측정 오류를 제거할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 레이저 스크라이빙 장치(100)는 복수의 발광 소자가 형성된 기판(200)의 제1축 방향으로 이동하면서 두께 측정을 위한 레이저를 조사한다(310 단계).
다음, 레이저 스크라이빙 장치(100)는 기판(200)에서 반사된 레이저를 수신하고(320 단계), 수신된 레이저의 세기를 이용하여 기판의 두께를 측정한다(330 단계).
이후, 레이저 스크라이빙 장치(100)는 측정된 두께에 따라 레이저 조사 위치를 조절하면서 기판(200)의 제1축 방향으로 레이저를 조사한다(340 단계). 레이저 조사 위치는 스크라이빙 라인 생성을 위한 제2 레이저 조사부(160)의 조사 위치로, 기판(200) 상에서 제2 레이저 조사부(160)의 레이저 초점 거리를 균일하게 유지하기 위한 이격 거리가 될 수 있다. 레이저 조사에 의해 기판(200)의 제1축 방향으로 스크라이빙 라인이 생성될 수 있다.
레이저 스크라이빙 장치(100)는 제1축 방향으로 스크라이빙 라인이 생성되면, 측정된 두께에 따라 레이저 조사 위치를 조절하면서 기판(200)의 제2축 방향으로 레이저를 조사한다(350 단계). 레이저 조사에 의해 기판(200)의 제2축 방향으로 스크라이빙 라인이 생성될 수 있다.
상술한 과정에 따라 레이저 스크라이빙 장치(100)는 기판(200)의 제1축에 대한 두께만을 측정하고, 측정된 두께로 기판(200)의 제1축 및 제2축에 스크라이빙 라인을 생성할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 레이저 스크라이빙 장치 110 : 스테이지
120 : 제1 레이저 조사부 130 : 반사 부재
140 : 레이저 수신부 150 : 두께 측정부
160 : 제2 레이저 조사부

Claims (6)

  1. 복수의 발광 소자가 형성된 기판의 제1축 방향으로 이동하면서 두께 측정을 위한 레이저를 조사하는 제1 레이저 조사부;
    상기 제1 레이저 조사부에서 조사된 레이저가 상기 기판으로부터 반사되면, 상기 반사된 레이저를 수신하는 레이저 수신부;
    상기 레이저 수신부에 수신된 상기 레이저의 세기를 이용하여 상기 기판의 두께를 측정하는 두께 측정부; 및
    상기 측정된 두께에 따라 레이저 조사 위치를 조절하면서 상기 기판의 제1축 및 제2축 방향으로 레이저를 조사하여 상기 기판에 스크라이빙 라인을 생성하는 제2 레이저 조사부
    를 포함하는 레이저 스크라이빙 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 레이저 조사부의 하부에 위치하고, 상기 제1 레이저 조사부에서 조사된 상기 레이저를 통과시켜 상기 기판으로부터 반사된 레이저를 일 방향으로 반사시키기 위한 반사 부재
    를 더 포함하는 레이저 스크라이빙 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 레이저 조사부는,
    상기 측정된 두께에 따라 상기 기판으로부터의 이격 거리를 변경하여 상기 레이저 조사 위치를 조절하면서 상기 기판의 제1축 방향으로 상기 레이저를 조사하여 상기 기판의 제1축 방향으로 스크라이빙 라인을 생성하는 레이저 스크라이빙 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 레이저 조사부는,
    상기 측정된 두께에 따라 상기 기판으로부터의 이격 거리를 변경하여 상기 레이저 조사 위치를 조절하면서 상기 기판의 제2축 방향으로 상기 레이저를 조사하여 상기 기판의 제2축 방향으로 스크라이빙 라인을 생성하는 레이저 스크라이빙 장치.
  5. 복수의 발광 소자가 형성된 기판의 제1축 방향으로 이동하면서 두께 측정을 위한 레이저를 조사하는 단계;
    상기 조사된 레이저가 상기 기판으로부터 반사되면, 상기 반사된 레이저를 수신하는 단계;
    상기 수신된 상기 레이저의 세기를 이용하여 상기 기판의 두께를 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 두께에 따라 레이저 조사 위치를 조절하면서 상기 기판의 제1축 및 제2축 방향으로 레이저를 조사하여 상기 기판에 스크라이빙 라인을 생성하는 단계
    를 포함하는 레이저 스크라이빙 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기판에 스크라이빙 라인을 생성하는 단계는,
    상기 측정된 두께에 따라 상기 기판으로부터의 이격 거리를 변경하여 상기 레이저 조사 위치를 조절하면서 상기 기판의 제1축 방향으로 상기 레이저를 조사하여 상기 기판의 제1축 방향에 스크라이빙 라인을 생성하는 단계; 및
    상기 측정된 두께에 따라 상기 기판으로부터의 이격 거리를 변경하여 상기 레이저 조사 위치를 조절하면서 상기 기판의 제2축 방향으로 상기 레이저를 조사하여 상기 기판의 제2축 방향에 스크라이빙 라인을 생성하는 단계
    를 포함하는 레이저 스크라이빙 방법.
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