KR20130095675A - 스크라이빙 정렬의 온-더-플라이 제어로 실질적인 평면 반도체 기판을 스크라이빙하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크라이빙 정렬의 온-더-플라이 제어로 실질적인 평면 반도체 기판을 스크라이빙하는 방법 및 장치를 제공한다.
기판의 주 표면에 평행한 적어도 하나의 스크라이브라인을 따라 반도체 재료를 포함하는 실질적인 평면 기판을 스크라이빙하는 방법으로서, 적어도 하나의 레이저 빔을 제공하는 단계와, 레이저 빔이 주 표면에 충돌하게 하는 단계-빔의 충돌 지점은 광 스폿을 구성하고, 광 스폿이 스크라이브라인에 적어도 인접 배치되도록 기판이 레이저 빔에 대하여 배치됨- 와, 레이저 빔에 대해 기판의 상대적 움직임을 일으켜서 광 스폿이 스크라이브라인을 따라 실질적으로 이동되도록 하는 단계를 포함하고, 레이저 빔으로부터 기판으로 스크라이브라인의 코스를 따라 국소화된 에너지가 전달되고, 광 스폿이 스크라이브라인에 대해 배치되는 것은, 상대적 움직임 동안 생성되는 광의 플래시를 이용하여 광 스폿에 인접되는 주 표면의 적어도 일 부분에 조사하는 단계와, 조사 동안에, 이미지 기록 디바이스를 이용하여, 광 스폿을 포함하여 일 부분의 이미지를 캡처하는 단계와, 이미지 인식 소프트웨어를 이용하여, 이미지를 분석하고 스크라이브라인에 대한 광 스폿의 순간적인 위치 정보를 결정하는 단계와, 순간적인 위치 정보를 이용하여, 기판에 대한 레이저 빔의 위치의 설정지점을 조정하는 단계를 포함하는 방법을 이용하여 모니터링된다.

Description

스크라이빙 정렬의 온-더-플라이 제어로 실질적인 평면 반도체 기판을 스크라이빙하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SCRIBING A SUBSTANTIALLY PLANAR SEMICONDUCTOR SUBSTRATE WITH ON-THE-FLY CONTROL OF SCRIBING ALIGNMENT}

본 발명은 반도체 재료를 포함하는 실질적인 평면 기판을 기판의 주 표면에 평행한 적어도 하나의 스크라이브라인을 따라 스크라이빙하는 방법에 관한 것으로, 이 방법은,

- 적어도 하나의 레이저 빔을 제공하는 단계와,

- 레이저 빔이 주 표면에 충돌하게 하는 단계 -빔의 충돌 지점은 광 스폿(light spot)을 구성하고, 광 스폿이 스크라이브라인에 적어도 인접 배치되도록 기판이 레이저 빔에 대하여 배치됨- 와,

- 레이저 빔에 대해 기판의 상대적 움직임을 일으켜서 광 스폿이 스크라이브라인을 따라 실질적으로 이동되도록 하는 단계를 포함하고,

이로써 레이저 빔으로부터 기판으로 스크라이브라인의 코스를 따라 국소화된 에너지가 전달된다.

또한, 본 발명은 이러한 방법을 수행하도록 구성 및 배열된 장치에 관한 것이다.

명확성 및 일관성을 위해, 본 내용 및 첨부된 청구범위를 통해 사용되는 다음의 용어는 다음과 같이 해석된다.

- 문구 "실질적인 평면 기판"은 시트, 플레이트, 리프(leaf), 웨이퍼, 플래튼 등의 (대략적인) 형태의 기판을 말하는 것으로 이해되어야 한다. 이러한 기판은 일반적으로 형태가 (실질적으로) 평평하고 상대적으로 얇은 사이에 있는 "측벽"에 의해 분리된 2개의 대향 주 표면(major surface)을 제공한다.

- 문구 "반도체 재료를 포함하는"은 반도체 디바이스 또는 다른 집적 디바이스가 제조되는 임의의 기판을 포함한 것으로 광범위하게 해석되어야 한다. 이러한 기판은, 예를 들면 (다양한 직경의) 실리콘 또는 게르마늄 웨이퍼 및/또는 InAs, InSb, InP, GaSb, GaP 또는 GaAs 등의 화합물질의 웨이퍼를 포함할 수 있다. 또한, 이 용어는, 예를 들면 LED의 제조에서와 같이 반도체 재료의 하나 이상 층이 증착된 비반도체 재료(사파이어 등)를 포함한다. 반도체 디바이스 또는 관심의 다른 집적 디바이스는, 예를 들면 집적 회로, (수동) 전자 부품, 광학 전자 부품, 생물학적 칩, MEMS 디바이스 등일 수 있다. 이러한 디바이스는 일반적으로 소정의 기판에서 대량으로 제조될 것이고, 일반적으로 적어도 상기 주 표면들 중 적어도 하나에 매트릭스 배열로 배치될 것이다.

- 용어 "스크라이브라인"(때때로 "스크라이브레인(scribelane)"이라고도 함)은 기판의 주 표면을 따라 연장되는 (실제 또는 추상) 라인(이 라인을 따라 기판이 스크라이빙됨)을 말하는 것으로 해석되어야 한다. 이 명세서에서 사용되는 용어 "스크라이빙"은 스코어링(scoring), 커팅, 커핑(kerfing), 서버링(severing), 클리빙(cleaving), 퍼로잉(furrowing), 가우징(gouging) 및 그루빙(grooving) 등의 프로세스를 포함한다. 반도체 기판의 특정 경우에, 스크라이브라인은 일반적으로 집적 디바이스의 인접 열 사이에서 연장되는 "스트리트(street)"에 배치될 수 있으며, 이 스트리트를 따라 해당 디바이스의 (궁극적인) 분리를 가능하도록, 기판이 "다이싱"될 것이다. 이러한 절차는 종종 "싱귤레이션(singulation)"이라고 한다. 이러한 싱귤레이션 절차는 단일 단계(기판이 단일 작업으로 전체 깊이를 통해 커팅/서버링됨) 또는 다수의 단계(제 1 스크라이브로 기판이 전체 깊이로 서버링되지 않고 하나 이상의 후속 절차를 이용하여 추가 방사 스크라이빙, 기계적 스크라이빙/커팅 등의 서버링 프로세스를 마무리함)일 수 있음을 명확히 인지해야 한다.

이러한 점은 아래에 더 상세히 설명될 것이다.

상기 도입 단락에 명시된 방법은 예를 들면 WO 2002/076699 A1에서 제시되어 있다. 여기에서, 단일 레이저 빔은 코팅된 반도체 웨이퍼의 주 표면에 직교 격자 구조로 배열된 스크라이브라인을 따라 융제(ablation)된 트랙을 생성하는데 사용된다. 이 그물 모양이 생성되었을 경우, 기계적 톱을 사용하여 상기 트랙을 따라 커팅함으로써 기판을 다이들로 싱귤레이션한다.

도입 단락에 설명된 타입의 또 다른 방법은, 예를 들면 국제 특허 출원 WO 1997/029509 A1에서 제시되어 있다. 이 문헌에서는 레이저 빔의 선형 클러스터를 이용하여 스크라이브라인을 따라 기판재를 융제함으로써, 융제의 라인을 따라 기판이 "방사 스코어링(radiatively scored)"되게 한다. 단일의 (더 강력한) 빔에 반해 이러한 방식의 다수의 빔의 사용은 기판에 협폭의 융제 트랙을 생성하는데 이용될 수 있다. 이는, 예를 들면 특히 반도체 기판 상에 해당 스크라이브라인이 (약하고 고가인) 디바이스 상에 특히 조밀하게 있을 경우, 특정 이점을 가질 수 있다.

현재 문맥에서 채용된 레이저 빔(들)은 기판의 상기 주 표면에 집점될 수 있거나, 또는 필요에 따라 상기 표면 아래에 집점될 수 있다. 이러한 하위 표면 접근법은, 예를 들면 융제 파편이 기판의 표면 상에 있게 하기보다는 기판재의 벌크/격자 내에 한하게 함으로써, 오염 문제를 줄이는데 도움이 될 수 있다. 레이저 빔이 표면 아래에 초점을 가질 경우에도, 레이저 빔이 상기 표면 상에 충돌하는 지점에서 광 스폿을 여전히 보여줄 것이다.

도입 단락에서 명시된 바와 같은 절차에서, 광 스폿 및 스크라이브라인의 상대적인 위치의 드리프트는 스크라이브라인 경계의 집적 디바이스에의 손상, 오버-사이즈 싱귤레이션 후의 다이, 잘못된 싱귤레이션된 다이 형상 등의 매우 바람직하지 않은 결과를 초래할 수 있으므로, 의도된 스크라이브라인을 따른 기판의 정확한 스크라이빙을 보장할 수 있도록, 일반적으로 스크라이브라인에 대해 광 스폿의 위치를 빈번하게/연속적으로 모니터할 필요가 있을 것이다. 이러한 모니터링을 수행하는 하나의 방법은 규칙적으로 스크라이빙 프로세스를 멈추고, 당해 지점까지 광 스폿에 의해 추적되는 경로를 검사하고 이를 의도되는 스크라이브라인 코스와 비교하고, 이들 간에 어떠한 의도하지 않는 편차를 판정하고, 필요에 따라/필요하다면 기판에 대해 레이저 빔의 위치를 재조정하는 것이다. 그러나, 이러한 접근법은, 스크라이빙 프로세스를 멈춤으로써, 스루풋의 실질적인 감소를 야기할 수 있고, 이는 특히 자본 집약적인 반도체 산업의 경우에, 제조 비용을 상당히 증가시키게 될 수 있다는 점에서, 적어도 하나의 큰 결점을 갖는다.

본 발명의 목적은 이 문제를 해결하는 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 목적은, 기판상에 의도된 스크라이브라인에 대해 스크라이빙 레이저 스폿의 위치가 효과적으로 모니터링될 수 있는 실질적인 평면 기판을 스크라이빙하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

이들 및 다른 목적들은 도입 단락에서 명시된 방법으로 달성될 수 있고, 스크라이브라인과 관련하여 광 스폿의 배치가 다음의 단계들을 포함하는 방법을 이용하여 모니터링되는 것을 특징으로 한다:

- 상대적 움직임 동안 생성되는 광의 플래시를 이용하여 광 스폿에 인접되는 주 표면의 적어도 일 부분을 조사하는 단계와,

- 조사 동안에, 이미지 기록 디바이스를 이용하여, 광 스폿을 포함하여 일 부분의 이미지를 캡처하는 단계와,

- 이미지 인식 소프트웨어를 이용하여 이미지를 분석하고 스크라이브라인에 대한 광 스폿의 순간적인 위치 정보를 결정하는 단계와,

- 순간적인 위치 정보를 이용하여 기판에 대한 레이저 빔의 위치의 설정지점을 조정하는 단계.

여기에서 언급되는 광의 조사 플래시는, 예를 들면 스트로보스코프(예를 들면, 펄스식 LED(Light Emitting Diode))를 이용하여 만들어질 수 있다. 명시된 이미지 기록 디바이스는, 예를 들면 비디오 카메라 또는 스틸 카메라일 수 있으며, 이상적으로 상기 이미지 인식 소프트웨어를 이용하여 직접 디지털 이미지를 생성하는 것이며, 대안으로 디지털화된 아날로그 이미지도 고려할 수 있다.

본 발명에 따른 이 방법은 스크라이빙 프로세스를 중단할 필요 없이 연속적으로 일어난다는 점에서 매우 이점이 있다. 또한, 이것은, 마지막 지점까지 추적한 경로에 의거하여 광 스폿의 마지막 위치를 추론해야만 하는 것과 달리, 광 스폿의 실제 위치가 실시간으로 시각화될 수 있게 한다는 점에서 이점이 있다. 광 스폿은 기판 표면에 대해 상대적으로 밝기 때문에, 캡처한 이미지에서 쉽게 드러나며, 정확한 위치 및 위치 측정을 가능하게 하는 반면 광 스폿에 의해 추적된 경로가 이러한 하위 기판 표면에 대해 이러한 상대적인 밝기 차이를 일반적으로 보여주지 않고, 이 경우에 이미지 인식 소프트웨어가 원하는 국소화 및 분석 작업을 수행하는데 곤란했기 때문에, 종래 접근법에서 이미지 인식 소프트웨어의 이용을 저해하는 경향이 있다.

채용된 레이저 빔이 펄스화되는 경우에, 상기에 언급된 이미지는 필요에 따라 광 스폿을 포함할 수 있도록, 레이저 빔의 방사 펄스 동안 (적어도 부분적으로) 캡처되어야 한다. 순전히 방사 펄스 사이에서 이미지 캡처를 수행하는 것은 광 스폿을 기록하지 못하게 될 것이다(이전 단락에서 언급한 스폿 관련 이점을 놓치게 될 것임).

본 발명에 따른 방법의 특정 실시예에서:

- 광의 플래시는 레이저 빔과 상이한 파장을 포함하고,

- 이미지 기록 디바이스에는, 레이저 빔의 파장을 실질적으로 감쇠시키지만 적어도 기판에서의 반사시에 광의 플래시의 파장을 실질적으로 투과시키는 필터가 제공된다.

이러한 방법은 이미지 기록 디바이스가 상대적으로 밝은 광 스폿에 의해 오버 새추레이션(over-saturation)되지 않는 것을 보장하기 위함이다. 상기 감쇠는 광 스폿의 관찰된 밝기의 레벨을 저감시키는 역할을 함으로써, 관찰되는 백그라운드 기판 표면을 "압도하지(drown out)" 않게 될 것이다. "적어도 기판으로부터의 반사"의 조건은 기판이 광의 플래시(단색이 아님)의 일부 구성 요소 파장(들)을 흡수할 수 있어서, 기판으로부터 반사/산란된 적어도 (일부) 비흡수 구성 요소가 채용된 필터에 의해 방해되지 않는 가능성을 충족함을 유념해야 한다.

본 발명에 따른 방법의 또 다른 양태에서, 이미지 기록 디바이스는 다음 중의 적어도 하나를 이용한 레이저 빔의 에너지의(화학선의) 상호 작용에 의해 생성된 국소화된 글로(localized glow)를 사용하여 광 스폿의 위치를 등록한다:

- 기판의 재료와,

- 광 스폿의 위치에 존재하는 유체(예를 들면, 가스, 액체, 플라즈마).

이러한 글로는, 예를 들면 광 스폿의 위치에서 레이저 유도 플라즈마에서의 형광에 기인할 수 있다. 대안으로 및/또는 보강해서, 글로는 광 스폿에 의한 국소화된 가열에 기인한 기판 재료의 백열광의 일부 형태일 수 있다. 또 다른 가능한 경우에서는, 글로는 파장 변환 효과에 기인할 수 있어서, 레이저 빔이 반도체 재료에 충돌될 때, 레이저 빔(광 스폿과 연관됨)의 입사된 광전자는 전자-홀 쌍을 생성하고 후속해서 이들 전자-홀 쌍의 재결합시 발광(글로)의 형태로 에너지를 방출한다. 따라서, 이미지 기록 디바이스에 의한 광 스폿의 캡처는 직접 캡처(예를 들면, 충돌 시 기판으로부터 레이저 광의 산란에 기인함) 및/또는 간접 캡처(여기에서 언급된 글로를 통함)를 수반할 수 있다. 일반적으로, 여기에서 말하는 글로는, 레이저 빔에서의 코허런스 효과(coherence effect)에 의해 야기되며 레이저 스폿이 모틀(mottle)/스페클 형상(이미지 인식 하드웨어/소프트웨어에 혼란을 야기할 수 있음)을 갖을 수 있는 소위 스페클(speckle)이 없으며, 상기 글로의 이 양태는 광 스폿 위치를 규정하는데 '마커'로서 유리하다.

본 발명 및 상기 2개의 선행 단락에서의 논의에 따른 방법의 특정 실시예에서, 상기 필터는 상기 글로로부터 광의 적어도 일부를 투과시킨다. 물론, 글로가 광 스폿의 위치를 등록하는데(돕는데) 이용될 수 있다면, 글로가 연관된 이미지 기록 디바이스에의 (적어도 부분적으로) 전달을 가능하게 하는 방식으로 채용된 필터를 맞춤할 수 있음을 이해할 것이다.

상술한 종래의 배경 기술 문헌 WO 1997/029509 A1에 대해, 특히 본 발명에 따른 방법의 특정 실시예에서 다음을 유념해야 한다:

- 채용된 레이저 빔은 스크라이브라인에 적어도 인접되는 기판에 동시에 모두 충돌(impinge)되는 레이저 빔들의 클러스터 중의 일 구성(member)이고,

- 광 스폿은 레이저 빔들의 클러스터와 연관된, 대응하는 광 스폿들의 클러스터 중의 (적어도) 일 구성이다.

명확화를 위해, 본 발명에 따른 방법은 광 스폿 및 그에 인접되는 주 표면의 일부(예를 들면 광 스폿을 직접적으로 둘러싸는 부분)와 광 스폿의 양쪽의 이미지가 동시에 캡처됨을 명시적으로 강조하며, 예를 들면 기판 표면이 이미지화될 때 광 스폿을 블랭크로 하게 폐쇄 셔터를 이용하고 이어서 광 스폿을 이미지화하도록 상기 셔터를 개구하는 인터리브 방식으로 이들 이미지를 캡처하지 않는다. 또한 예를 들면 광 다이오드 또는 쿼드 셀 등의 디바이스를 사용하는 것보다 광 스폿 및 기판 표면 양쪽을 이미지화하는 이미지 기록 디바이스(카메라, CCD 어레이)를 이용하고, 광 스폿 및 표면 양쪽의 이미지를 갖는 것이 이미지 인식 소프트웨어의 유익한 적용을 가능하게 한다.

또한 명시적으로, 본 발명에 따른 방법은 "스크라이브라인에 대해 상대적인 광 스폿의 순간적인 위치 정보의 결정"을 모색할 경우, 이러한 결정은 직접 또는 상대적일 수 있다. 예를 들면, 광 스폿 및 스크라이브라인 양쪽의 위치는 (외부) 선택 기준에 대해 판정될 수 있고, 이어서 그들의 상대적인 위치는 상기 위치의 적절한 (벡터) 감산에 의해 결정될 수 있다.

강조될 필요가 있는 또 다른 것은 전술한 이미지 기록 디바이스가 "온 축선" 또는 "오프 축선"일 수 있다는 것이다. 온 축선 세트업에서, 이미지 기록 디바이스는 채용된 레이저 빔의 광학 축선(전파 라인)을 따라 보는 것, 즉 이미지 기록 디바이스의 시야 라인 및 레이저 빔의 광학 축선이 실질적으로 일치한다. 한편, 오프 축선 세트업에서, 이미지 기록 디바이스는 레이저 빔(예를 들면 도 1에 도시)의 광학 축선과 0이 아닌 각도를 이루는 시야 라인을 갖는다.

본 발명에 의해 채용된 이미지 인식 소프트웨어와 관련하여, 당업자는 이러한 소프트웨어 및 그 사용에 익숙할 것이다. 이미지 인식 알고리즘은, 예를 들면, 주어진 수동으로 "프로그래밍된" 기준 이미지와의 상호 상관 관계를 구하거나 이전에 선택된 템플릿에 대한 템플릿 매칭을 수행함으로써 작업할 수 있다. 이를 위해 다양한 시판의 이용 가능한 소프트웨어 패키지가 있다.

본 발명에 따른 예시적인 방법(본 발명의 범위를 임의의 방식으로 제한하고자 함이 아니고 본원에서 구체적이고 실제의 예를 제공하기 위함일 뿐임)에서, 다음의 양태가 적용된다.

파장이 200-3000nm 범위이고 출력이 1mW-100W의 범위인 입력 레이저 빔이 선택된다. 선택된 레이저는 스크라이빙되는 기판의 재료에 크게 의존할 것이다. 이 범위의 파장은 다양한 레이저에 의해 생성될 수 있다. 예를 들면, 솔리드 스테이트 ND:YAG 레이저는 532nm와 355nm의 고조파를 갖는, 1064nm의 파장을 생성한다. 또한, 예를 들면 1062nm의 파장을 갖는 도핑된 광파이버 레이저를 사용할 수 있다. 상기 355nm 파장은 다음의 이유로 특히 매력적이다:

□ 반도체 재료에 의해 흡수가 강한 경향이 있고,

□ 일반적으로 상대적으로 작은 스폿 크기에 비교적 쉽게 집점될 수 있다.

그러나, 이는 순전히 선택의 문제이며, 다른 파장이 대안으로 채용될 수 있다.

- 입력 레이저는 약 1 마이크로초 - 100 펨토초의 범위의 펄스 기간으로 펄스화된다.

- DOE(Diffractive Optical Element)를 사용할 경우, 입력 레이저는 2-20 구성을 갖는 빔 클러스터를 형성하도록 나뉜다. 이 단계는 선택 사항이며, 대신 단일/비분할 스크라이빙 빔을 사용하도록 선택할 수 있다. 입력 레이저를 분할하는 것을 선택할 경우, 예를 들면 인접 초점의 분리는 약 5-500μm의 범위, 예를 들면 약 50-70μm에 놓이도록 선택될 수 있다. 따라서 빔 클러스터는 형태가 선형(1차원)일 필요는 없고, 대신에 예를 들면 n 스폿 × m 스폿(n 및 m은 정수)의 사각형의 형태로 2 차원 클러스터를 생성하도록 선택될 수 있다.

- 레이저 빔(들)을 주 표면이 아닌 기판 벌크 내에 집점하도록 선택하면, 주 표면 아래의 레이저 빔(들)의 초점(들)의 깊이(들)는 20-700μm의 범위에 놓이도록 선택된다.

- 본 발명에서 이용되는 광의 플래시는, 예를 들면 5Watt 405nm LED 등의 LED(예를 들면, LED Engin Inc., San Jose, CA, USA에 의해 공급되는 타입 LZ1-OOUA05)에 의해 생성될 수 있다.

- 상기 제시된 필터의 사용을 선택할 수 있다. 예를 들면, 355nm의 레이저 빔 및 405nm LED(상기 참조)의 조합으로 사용할 경우, 이러한 필터는 405±2.5nm에서 투과율>80% 및 355nm에서 강한 감쇠(예를 들면, 광학 밀도>6)를 갖는 5nm 광대역 통과 필터일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 방법을 수행하는데 적합한 장치의 (X 축을 따른) 부분 단면도.
도 2는 도 1의 대상의 일부, 특히 도 1의 하부의 (Z 축을 따른) 평면도.
도 3은 도 2의 대상의 일부의 더 구체적인 상세도.
도 4는 특정 실시예에 따라 도 1의 대상의 일부, 도 1의 하부 영역의 (Y 축을 따른) 확대 입면도.

이하, 본 발명을 예시적인 실시예 및 첨부된 개략적인 도면에 의거하여 더 상세히 설명한다.

도면에서, 해당 부분이 대응 참조 기호를 이용하여 표시된다.

실시예 1

도 1은 본 발명에 따른 방법을 수행하는데 적합한, 즉 기판의 주 표면(3)에 평행한 적어도 하나의 스크라이브라인(2)(도시 생략, 도 2 참조)을 따라 실질적인 평면 반도체 기판(1)을 스크라이빙하는데 적합한 장치(A)의 부분 단면도를 나타낸다. 한편, 도 2는 도 1의 하부 측면의 평면도를 나타낸다. 주목할 것은 도면에 직교 좌표계 X, Y, Z로 도시된다는 것이다.

특히, 도 1 및 도 2는 전체로서 다음을 나타내고 있다.

■ 펄스 레이저 빔(7)을 출력하는 펄스 레이저 소스(4). 레이저 소스(4)는, 특히 빔(7)의 펄스 기간 및 전원/플루엔스(fluence) 등의 파라미터를 제어하는데 이용될 수 있는 컨트롤러(14)에 연결된다.

■ 기판(1)은 주 표면(3)이 레이저 소스(4)를 향하도록 기판(1)이 탑재되는 기판 테이블(9). 이러한 종래의 탑재는, 예를 들면 둘레의 클램핑을 통해 일어난다.

■ 기판(1)에 레이저 빔(7)을 투사하기 위한 프로젝션(즉, 이미징) 시스템(11). 기판(1)에의 빔(7)의 충돌의 지점에서, 광 스폿(S)이 형성된다. 예를 들면, 프로젝션 시스템(11)은 필요에 따라 기판(1) 위에 또는 내에 빔(7)을 집점하는데 이용될 수 있고, 또한 수차/왜곡 보정을 행할 수 있다.

■ XY 평면에서 빔(7)에 대해 기판 테이블(9)을 배치할 수 있는 스테이지 조립체(17).

도 2는 기판(1)이 기판 테이블(9)에 놓여 있을 때, 기판(1)을 상방에서 본 것이다. 주 표면(3)에는, 여러 개의 스크라이브라인(2)이 도시되어 있다. 이들 스크라이브라인(2)은 주 표면(3) 상에 매트릭스 배열로 분포된 집적 디바이스(23) 사이에 X/Y 격자 패턴으로 되어 있으며, 일반적으로 통상의 반도체 기판 상에는 매우 많은 이러한 디바이스(23)가 있지만, 여기에서는 도면의 명료화를 위해 일부만을 도시했다.

이 도면은 기판(1)을 특정 방향(이 경우 ±X)으로 다수의 연속적인 스크라이브라인(2)을 따라 스크라이빙하는 "세로 스캔 및 가로 스캔 단계" 접근법을 나타낸다. 예를 들면,

■ 기판(1)은 -X 방향으로 빔(7)을 스캐닝함으로써 스크라이브라인(2a)을 따라 스크라이빙되며, 특히 이 상대적 움직임은 실질적으로 스테이지 조립체(17)(도 1 참조)를 이용하여 기판 테이블(9)을 +X 방향으로 스캔함으로써 달성될 수 있다.

■ 스크라이브라인(2a)을 따른 스크라이빙 실행의 완료한 후, 스테이지 조립체(17)는 ΔY량만큼 +Y 방향으로 기판 테이블(9)을 스테핑(step)시키는데 사용되며, 그 결과, 빔(7)은 -ΔY량만큼 기판 표면(3)에 대해 효과적으로 스테핑될 것이다.

■ 이후, 기판(1)은 +X 방향으로 빔(7)을 스캔함으로써 스크라이브라인(2b)을 따라 스크라이빙되며, 실질적으로 이 상대적 움직임은 스테이지 조립체(17)를 이용하여 -X 방향으로 기판 테이블(9)을 스캔함으로써 달성될 수 있다.

■ 기타

스테이지 조립체(17)를 구현하는 다양한 방법이 있으며 이와 관련하여 당업자는 많은 대체를 실시할 수 있다. 도 3에 개략적으로 도시된 하나의 특정 실시예는 별개인 2개의 리니어 모터(도시 생략)를 이용하여, 기판 테이블(9)을 45 °의 각도로 대향하는 축선 A1과 A2를 따라 독립적으로 구동하며, 이어서 X 또는 Y로의 움직임이 A1 및 A2 축선을 따른 동시 구동을 수반한다. 일반적으로, 기판 테이블(9)은, 예를 들면 에어 베어링 또는 자기 베어링(도시 생략)을 이용하여 XY 평면에서 기준 표면(폴리싱된 석재 표면 등) 위로 자연스럽게 부상되게 될 것이다. 기판 테이블(9)의 정확한 배치는, 예를 들어 간섭계(interferometer) 또는 선형 인코더(도시 생략)와 같은 배치 기구를 이용하여 모니터링 및 제어될 수 있다. 또한, 특히 일반적으로 초점 제어/레벨 감지(도시 생략)를 채용하여, 기판(1)의 표면(3)이 프로젝션 시스템(11)에 대해 원하는 레벨로 유지될 수 있게 보장할 것이다. 이러한 모든 종래의 배치 및 제어 양태는 당업자에게 매우 익숙할 것이고, 여기에서 더 이상 설명이 필요하지 않다.

또한, 당업자는 종래에 스크라이빙되는 기판이 우선 주변 프레임 내에 걸쳐 있는 포일(foil) 상에 탑재되고, 따라서 기판 테이블(9) 상에 탑재될 기판, 포일 및 주변 프레임의 복합 구조임을 이해할 것이다. 마찬가지로, 당업자는 기판 전체를 스크라이빙한 후, 예를 들면 상기 포일을 횡으로 스트레칭함으로써 여러 스크라이브라인을 따라 기판을 분리할 수 있음을 이해할 것이다. 이것들은 여기에서 추가로 설명을 필요로 하지 않는 반도체 기판 스크라이빙 분야의 고유 양태이다.

이하, 도 1을 참조하면, 장치(A)는 다음을 더 포함한다.

■ 컨트롤러(12)로부터의 명령에 따라 광의 플래시를 생성할 수 있는 스트로보스코픽 광원(6). 이러한 플래시는, 예를 들면 약 마이크로초 정도의 지속 기간, 또는 이보다 더 짧은 정도의 지속 기간을 가질 수 있다.

■ 광 스폿(S) 및 광 스폿(S) 주변의 주 표면(3)의 일 부분의 이미지를 동시에 캡처할 수 있는 디지털 카메라(이미지 기록 디바이스)(8). 이 카메라(8)는 또한 컨트롤러(12)에 연결되어, 이미지 캡처가 소스(6)에 의한 광 플래시의 생성에 동기화될 수 있다.

■ 예를 들면 적합한 간섭 필터 등의 필터(10). 이 필터(10)는 실질적으로(하지만 완전히는 아님) 레이저 빔(7)의 파장을 감쇠시키지만, 실질적으로 소스(6)에 의해 생성된 적어도 하나의 광의 파장을 투과시킨다. 이러한 방법으로, 디지털 카메라(8)는, 스폿(S)으로부터 과도한 강도에 의해 오버-새추레이션되지 않고, 스폿(S)의 위치를 백그라운드(3)에 대해 명확히 시각할 수 있는 이미지를 캡처할 수 있다. 필요하다면, 필터(10)는 또한, 예를 들면 기판(1)과 빔(7)의 에너지의(화학선의) 상호 작용에 의해 스폿(S)의 위치에서 발생되는 2차 글로(glow)(도시 생략), 예를 들면 기판의 국부적으로 생성된 플라즈마의 형광 또는 국부적인 백열광/루미네센스(예를 들어 가열 및/또는 파장 변화 효과에 기인함)로부터의 광을 통과시키도록 구현될 수 있다.

도 3의 개략도에서, 셋업(6, 8)은 도면의 명료화를 위해, "오프 축선(off-axis)" 구성으로 도시된다. 그러나, 당업자는 적절한 "온 축선(on-axis)" 구성이 실현될 수 있음을 이해할 것이다.

여기에서 도시되는 바와 같이, 컨트롤러(12)는 레이저 컨트롤러(14)에 연결되어, 소스(6)로부터의 플래시 및 카메라(8)에 의한 이미지 캡처의 타이밍이 레이저(4)에 의한 방사 펄스의 발사와 동기화될 수 있다. 특히, 상기 플래시 및 이미지 캡처는 이러한 방사 펄스 동안(순전히 이러한 펄스간은 아님) 일어나도록 타이밍이 맞춰질 수 있다. 대안으로서, 플래시/이미지 캡처는 복수의 레이저 펄스에 걸쳐 있을 수 있다(예를 들면, 카메라(8)의 캡처 속도가 상대적으로 낮고 레이저(4)의 펄스 속도가 상대적으로 높을 경우). 또한, 컨트롤러(12)는 스테이지 조립체(17)에 연결되어, 기판(1) 및 빔(7)의 상대적인 배치가 카메라(8)에 의해 캡처된 화상에 대해 컨트롤러(12)에 의해 행해진 자동화 분석에 응답하여 조정될 수 있다. 이후 본 발명의 이러한 양태는 도 3을 참조하여 더 상세히 설명된다.

도 3은 도 2의 대상의 일부 확대도를 나타내는 것이다. 특히, 이 도면은 2개의 다이싱 스트리트(2')에 의해 상호 분리된 4개의 디바이스(23)를 나타낸다. 원하는 스크라이브라인(2)은 Y축에 평행하게 연장되고 X 방향에 대해 다이싱 스트리트(2') 내에서 센터링된 이들 다이싱 스트리트(2') 중 하나를 따라 진행되고 있음을 나타낸다. 여기에서 도시된 바와 같이, 광 스폿(S)은 -Y 방향을 따라 기판에 대해 이동되고, 여기에서 규칙적인 떨어진 시간 간격의 연속 위치가 레이블(Sa, Sb,..., Sf)에 의해 나타난다.

이상적인 상황에서, 스폿(S)은 스캐닝 동안에 스크라이브라인(2) 상에서 정확히 센터링된다. 그러나, 현실적으로, 스테이지 조립체(17)의 결함, 프로젝션 시스템(11)에서의 수차, 기판(1)의 열 변형 등의 원인이 스캔의 코스에서 스폿(S)이 스크라이브라인(2)에서 벗어나 드리프트(흔들림)되게 되는 경향이 있다. 어느 정도의 드리프트는 일반적으로 허용될 것이고, 이것은, 스크라이브라인(2) 옆으로 대칭으로 배치되며 X-폭(∂x)을 갖는 허용되는 드리프트의 개재 영역을 한정하는 2개의 라인(21, 22)을 이용하여 도 3에 도시된다. 스폿(S)이 2개의 라인(21, 22) 내에 유지되는 한, 허용 오차가 만족된다고 생각되지만, 스폿(S)이 라인(21, 22)의 어느 한쪽 외측으로 드리프트되면, 허용 오차를 위반했다고 생각된다. 본 발명은 이러한 오차 위반을 모니터링하고 수정하는 수단을 제공한다.

랜드스케이프(23, 2')와 관련하여 스폿(S)의 위치는 도 1의 셋업(6, 8, 10, 12)을 이용하여 레이저 펄스 동안 주기적으로 캡처된다. 여기에서 도시된 바와 같이, 스폿 위치(Sa, Sb 및 Sc)는 한계 라인(21, 22) 이내에 있지만, 스폿 위치(Sd)(화살표를 사용하여 강조됨)는 라인(21)을 교차하고, 따라서 사양에서 벗어나 있다. 카메라(8)로부터의 캡처 화상 및 이미지 인식 소프트웨어를 이용하여, 컨트롤러(12)는 에지 라인(E1 및 E2) 등의 관련 특징과 관련하여 스폿(S)의 X 위치를 측정하고, 과도한 위치 드리프트가 검출될 경우 플래그를 설정함으로써 이러한 이벤트 등을 자동적으로 인식할 수 있다. 이러한 플래그가 설정되면, 스폿(S)에 대해 획득된 X-위치 정보는 컨트롤러(12)에 의해 이용되어 한계 라인(21, 22) 사이의 영역 내로 스폿(S)을 되가져오도록 보상하는 위치 수정을 계산할 수 있고, 이 수정은 설정지점 수정을 스테이지 조립체(17)에 보내는데 이용될 수 있다. 결과는 다시 한번 오차 내인 수정된 스폿 위치(Se)이다.

예를 들면, 스테이지 조립체(17)에 대한 설정지점의 조정에 대한 대안(또는 보충)으로서, X/Y 방향으로 레이저 빔(7)을 조정하도록 구성될 수 있는 적어도 하나의 액추에이터 구동 조정 가능한 광학 소자를 포함하는 프로젝션 시스템(11)을 구현할 수 있으며, 이 소자에 대한 설정지점을 조정할 수 있다.

실시예 2

실시예 1에서 제시된 상황에서, 단일 레이저 빔(7)은 기판(1)에 충돌된다. 대안으로, 도 4는 기판에 다수의 레이저 빔이 충돌되는 상황을 도시한다.

도 4에 도시된 경우를 달성하기 위해, 빔 분할 소자(회절 광학 소자 등)는, 이 경우에 X 방향(도 1의 평면에 수직, 도 2의 평면에 평행)으로 서로 분리되는 레이저 빔{71-75}의 클러스터로 빔(7)을 분할하는데 사용될 수 있다. 명확화를 위해, 도 4는 매우 혼잡되어 있는 반면, 각각의 빔 {71-75}의 광학 축선만이 도시되어 있지만, 이 (공통적) 단순화가 도시된 셋업의 구조 및 동작을 당업자가 이해하는데 방해하지는 않는다.

여기에 도시된 바와 같이, 각각의 빔{71-75}은 기판(1)의 벌크 내의 하위 표면 초점{F1-F5}에 집점되며, 인접 빔{71-75}의 초점{F1-F5}이 상기 주 표면(3) 아래의 상이한 깊이{d1-d5}에 위치된다. 또한, 각각의 빔{71-75}은 표면(3)에 해당 광 스폿{S1-S5}을 만든다. 상기 스폿{S1-S5}은 라인(13)을 따라 배치되는 반면, 상기 초점{F1-F5}은 라인(15)을 따라 배치된다. 예를 들면, 여기에서 도시되는 바와 같이, 라인(15)은 라인(13) 아래로 하방 피치 각도(θ)로 경사진 직선이지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 라인(15)은 대신 곡선 또는 파도 형상일 수 있다. 특정 경우에, 다음의 값이 적용된다.

■ X 방향의 빔 클러스터{71-75}의 폭은 70μm이다.

■ 깊이 차이(d1-d5)는 40μm이다.

■ 따라서, 피치 각도(θ)는 arctan(40/70) = 29.75°이다.

■ 가장 얕은 초점(F5)은 노출된 표면(3) 아래 20μm에 위치된다.

라인(15)이 라인(13)에 대해 경사질 필요가 없으며, 대안의 셋업에서, 라인(15, 13)은 실질적으로 평행할 수 있다(즉, θ≒0). 대안으로, 라인(15)은 기판(3) 아래가 아닌 위에 위치될 수 있다.

이러한 빔 클러스터에 대한 추가 정보는, 예를 들면 US 7,968,432에서 얻을 수 있다.

본 발명의 내용에서, 표면(3) 상에서 스크라이브라인(2)에 대한 빔 클러스터{71-75}의 측면 위치는, 특정 상황에서 원하는/필요한 바에 따라 백그라운드(3)(그 일부)에 대해 하나 이상의 광 스폿{S1-S5}의 캡처 이미지를 이용함으로써 조정될 수 있다.

Claims (8)

1. 기판의 주 표면(major surface)에 평행한 적어도 하나의 스크라이브라인(scribeline)을 따라 반도체 재료를 포함하는 실질적으로 평면인 기판을 스크라이빙하는 방법에 있어서,
   적어도 하나의 레이저 빔을 제공하는 단계와,
   상기 레이저 빔이 상기 주 표면에 충돌하게 하는 단계 -상기 빔의 충돌 지점은 광 스폿(light spot)을 구성하고, 상기 광 스폿이 상기 스크라이브라인에 적어도 인접 배치되도록 상기 기판이 상기 레이저 빔에 대하여 배치됨- 와,
   상기 레이저 빔에 대해 상기 기판의 상대적 움직임을 일으켜서, 상기 광 스폿이 상기 스크라이브라인을 따라 실질적으로 이동(translate)되도록 하는 단계를 포함하고,
   이로써 상기 레이저 빔으로부터 상기 기판으로 상기 스크라이브라인의 코스를 따라 국소화된 에너지(localized energy)가 전달되고,
   상기 광 스폿이 상기 스크라이브라인에 대하여 배치되는 것은,
   상기 상대적 움직임 동안 생성되는 광의 플래시를 이용하여 상기 광 스폿에 인접되는 상기 주 표면의 적어도 일부분을 조사하는 단계와,
   상기 조사 동안에, 이미지 기록 디바이스를 이용하여, 상기 광 스폿을 포함하여 상기 일부분의 이미지를 캡처하는 단계와,
   이미지 인식 소프트웨어를 이용하여 상기 이미지를 분석하고 상기 스크라이브라인에 대한 상기 광 스폿의 순간적인 위치 정보를 결정하는 단계와,
   상기 순간적인 위치 정보를 이용하여 상기 기판에 대한 상기 레이저 빔의 위치의 설정지점(setpoint)을 조정하는 단계를 포함하는 방법을 이용하여 모니터링되는
   스크라이빙 방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 레이저 빔은 펄스 레이저 빔이고 상기 이미지는 상기 레이저 빔의 방사(radiating) 펄스 동안 적어도 부분적으로 캡처되는
   스크라이빙 방법.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 광의 플래시는 상기 레이저 빔의 파장과 상이한 파장을 포함하고,
   상기 이미지 기록 디바이스에는, 상기 레이저 빔의 파장을 실질적으로 감쇠시키지만 적어도 상기 기판에서의 반사시에 상기 광의 플래시의 상기 파장을 실질적으로 투과시키는 필터가 제공되는
   스크라이빙 방법.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 이미지 기록 디바이스는,
   상기 기판의 재료와 상기 광 스폿의 위치에 존재하는 유체 중 적어도 하나를 이용한 상기 레이저 빔의 에너지 상호 작용에 의해 생성된 국소화된 글로(glow)를 사용하여 광 스폿의 위치를 등록하는
   스크라이빙 방법.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 글로는,
   가열에 기인한 기판 재료의 국소화된 백열광(incandescence)과,
   내부에 생성된 전자-홀(electron-hole) 쌍의 재결합에 기인한 기판 재료의 국소화된 발광과,
   국소적으로 생성된 플라즈마 내의 형광(fluorescence)과,
   이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 메커니즘에 의해 상기 광 스폿에 인접되어 생성되는
   스크라이빙 방법.
   
   
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 필터는 상기 글로로부터 광의 적어도 일부를 투과시키는
   스크라이빙 방법.
   
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 레이저 빔은 상기 스크라이브라인에 적어도 인접되는 상기 기판에 동시에 모두 충돌(impinge)되는 레이저 빔들의 클러스터 중의 일 구성(member)이고,
   상기 광 스폿은 상기 레이저 빔들의 클러스터와 연관된, 대응하는 광 스폿들의 클러스터 중의 적어도 일 구성인
   스크라이빙 방법.
   
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 방법을 수행하도록 구성되고 배열된 장치.

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