KR20140106423A - 레이저 스크라이빙 장치에서 빔 특성화를 수행하는 방법, 및 이러한 방법을 수행할 수 있는 레이저 스크라이빙 장치 - Google Patents
레이저 스크라이빙 장치에서 빔 특성화를 수행하는 방법, 및 이러한 방법을 수행할 수 있는 레이저 스크라이빙 장치 Download PDFInfo
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Abstract
실질적으로 편평한 반도체 기판을 스크라이빙하기(scribe) 위해 사용되는 레이저 스크라이빙 장치에서 빔 특성화(beam characterization)를 수행하는 방법으로서, 상기 장치는, 상기 기판이 클램핑될 수 있는 이동식 기판 홀더 - 상기 기판은 적어도 하나의 스크라이브 레인(scribelane)을 따라 스크라이빙되는 타겟 표면을 제공하도록 상기 이동식 기판 홀더의 클램핑 존에 클램핑됨 - 와, 적어도 하나의 레이저 빔을 광축(optical axis)을 따라 상기 타겟 표면쪽으로 향하게 하는데 사용될 수 있는 레이저 광원을 포함하고, 상기 방법은, 스크라이빙 프로세스를 관측 및 제어하기 위해 사용될 수 있는 이미지 기록 디바이스를 제공하는 단계 - 상기 이미지 기록 디바이스는 시야(a field of view)에 수직인 시야축(viewing axis)을 구비한 상기 시야를 갖음 - 와, 상기 클램핑 존의 외측에 상기 기판 홀더 상에 레퍼런스 플레이트(reference plate)를 제공하는 단계 - 상기 레퍼런스 플레이트는 상기 레이저 빔의 조사에 응답하여 유도 방사(stimulated radiation)를 생성하는 재료를 포함함 - 와, 상기 레이저 빔이 상기 레퍼런스 플레이트의 일 지점에 충돌하여 상기 재료를 여기시킴으로써 충돌 지점에 국부적 글로(localized glow)를 생성하도록, 상기 기판 홀더를 포지셔닝(positioning)하는 단계와, 상기 이미지 기록 디바이스를 사용하여 상기 글로의 물리적 파라미터를 검출하는 단계를 포함한다. 이러한 물리적 파라미터의 예들은: 상기 시야에서 레퍼런스 포인트에 대한 상기 글로의 위치와, 상기 글로의 직경과, 상기 글로의 집적 강도(integrated intensity)와, 상기 글로의 형상과, 이들의 조합을 포함한다.
Description
본 발명은 실질적으로 편평한 반도체 기판을 스크라이빙하는데 사용되는 레이저 스크라이빙 장치에서 빔 특성화(beam characterization)를 수행하는 방법에 관한 것이며, 상기 장치는,
- 상기 기판을 클램핑함으로써, 적어도 하나의 스크라이브 레인을 따라 스크라이빙되는 타겟 표면을 제공하도록 상기 홀더의 클램핑 존에 상기 기판을 클램핑할 수 있는 이동식 기판 홀더;
- 광축을 따라 상기 타겟 표면쪽으로 적어도 하나의 레이저 빔을 향하게 하는데 사용될 수 있는 레이저 광원을 포함한다.
또한, 본 발명은 이러한 방법이 행해질 수 있는 레이저 스크라이빙 장치에 관한 것이다.
명료성 및 일관성을 위해서, 본 상세한 설명 및 첨부된 청구범위의 전반에 걸쳐 사용되는 다음의 용어들은 다음의 설명과 상응하게 해석되어야 한다.
- 용어 “빔 특성화”는 상기 레이저 스크라이빙 방법의 정확도, 품질, 신뢰도 및/또는 재현성에 영향을 미치는 하나 이상의 빔 특성을 결정하는 절차를 지칭한다. 상기 용어는 빔 정렬과 초점과 같은 특성, 및 (기판 표면 상의) 빔 단면의 크기, 형상과 (집적) 강도와 같은 파라미터들을 포함한다. 이들 포인트들은 아래와 같이 확장될 수 있다.
- 용어 “실질적으로 편평한”은 대략 시트(sheet), 플레이트, 리프(leaf), 웨이퍼, 플래튼(platen) 등의 형태인 기판을 지칭하는 것으로 해석되어야 한다. 일반적으로, 이러한 기판은 (실질적으로) 편평한 형태이며, 상대적으로 얇은 개재 "사이드월(sidewall)"에 의해 분리되는 2개의 반대되는 주 표면들을 제공한다.
- 용어 “반도체 기판”은 반도체 디바이스 또는 다른 집적 디바이스가 제조되는 임의의 기판을 포함하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 이러한 기판들은 예를 들어, (각종 직경의) 실리콘이나 게르마늄 웨이퍼들, 및/또는 InAs, InSb, InP, GaSb, GaP 또는 GaAs와 같은 화합물 재료들인 웨이퍼들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 용어는 예를 들어, LED들의 제조에서와 같이, 하나 이상 층의 반도체 재료가 증착되는 비반도체 재료들(예컨대, 사파이어(sapphire))를 포함한다. 반도체 디바이스 또는 그와 관련된 다른 집적 디바이스는, 예를 들어 집적 회로, (수동) 전자 부품, 광전자 부품, 생물학적 칩(biological chip), MEMS 디바이스 등일 수 있다. 일반적으로, 이러한 디바이스들은 소정 기판상에 대량으로 제조되며, 통상적으로는 상기 주 표면들 중의 적어도 하나에 매트릭스 배열로 레이 아웃된다.
- 용어 “스크라이브 레인”(또한 “다이싱 스트리트(dicing street)”로도 종종 지칭됨)은 기판의 주 표면을 따라 연장되는 경로(레인, 스트리트, 스트립)을 지칭하는 것으로 해석되어야 하며, 이 경로를 따라 기판이 스크라이빙된다. 본 명세서에서 사용되는 용어 “스크라이빙”은 스코어링(scoring), 커팅, 커핑(kerfing), 서버링(severing), 클리빙(cleaving), 퍼로잉(furrowing) 및 가우징(gouging)과 같은 프로세스들을 포함한다. 특히, 그것은 소위 "그루빙(grooving)"을 포함하며, 이것은 기판 재료(소위 "lowk" 재료를 포함함)의 상대적으로 넓은 스트립을 기판 두께보다 적은 깊이로의 방사(예컨대, 융제) 제거를 포함한다. 반도체 기판의 특정 경우에, 스크라이브 레인은 일반적으로 기판상의 집적 디바이스의 인접 열(row)들 사이에서 연장되며, 기판이 "다이싱"될 경로를 규정함으로써 해당 디바이스들의 (궁극적인) 분리를 가능하게 한다. 이러한 절차는 종종 “싱귤레이션(singulation)”으로 지칭된다. 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. 또한, 타겟 표면상의 스크라이브 레인들은 규칙적 및/또는 비규칙적 (반복적) 구성들로 배열될 수 있음을 인지해야 한다. 예를 들어, 몇몇 웨이퍼들은 규칙적인 직교 네트워크를 형성하는 스크라이브 레인들에 의해 서로 분리되는 동일한 집적 디바이스들의 규칙적인 매트릭스를 포함할 수 있다. 한편, 다른 웨이퍼들은 상이한 사이즈의 디바이스들을 포함할 수 있고/있거나 서로에 대하여 비규칙적 피치들로 위치될 수 있으며, 스크라이브 레인들의 상대적으로 비규칙적인 구성을 나타낼 수 있다. 이러한 스크라이브 레인들의 배열은 반드시 직교여야 하는 것은 아니며, 예를 들어 (부분적으로) 삼각형/육각형일 수 있다.
이러한 점들은 아래에 더 상세히 설명될 것이다.
상기 도입 단락에 명시된 바와 같은 스크라이빙 장치는 예를 들어, WO 2002/076699 A1에 기술되어 있다. 여기서는, 단일의 레이저 빔은 코팅된 반도체 웨이퍼의 주 표면 상의 직교 격자 구조에 배열된 스크라이브 레인들을 따라 융제된 트랙들(ablated tracts)을 생성하기 위해 사용된다. 일단 이러한 네트워크가 생성되면, 기계 절삭이 사용되어 상기 트랙들을 따라 커팅함으로써 상기 기판을 다이(die)들로 개별화한다.
도입 단락에 기술된 타입의 다른 스크라이빙 장치가 예를 들어 미국 특허 US 5,922,224에 기술되어 있다. 이 문헌에서, 선형 클러스터의 레이저 빔들이 사용되어, 스크라이브 레인을 따라 기판 재료를 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 도움이 될 수 있다. 이는, 예를 들어 반도체 기판 상에 해당 스크라이브 레인이 (약하고 고가인) 디바이스에 특히 조밀하게 있을 경우, 소정 이점들을 가질 수 있다.
현재 문맥에서 채용된 레이저 빔(들)은 기판의 상기 타겟 표면에 포커싱될 수 있거나, 또는 필요에 따라 상기 표면 아래에 포커싱될 수 있다(소위 "스텔스 다이싱(stealth dicing)"). 이러한 하위 표면 접근 방법은, 예를 들어 융제 파편이 기판의 표면상에 있게 하기보다는, 기판 재료의 벌크/격자 내에 한하게 함으로써, 오염 문제를 줄이는데 도움이 될 수 있다. 레이저 빔이 표면 아래에 초점을 가질 경우에도, 레이저 빔이 상기 표면상에 충돌하는 지점에서 광 스폿을 여전히 보여줄 것이다.
도입 단락에서 설명된 바와 같은 레이저 스크라이빙 절차에서는, 반도체 기판을 스크라이빙하는데 사용되는 레이저 빔(들)이, 스크라이빙되고 있는 스크라이브 레인에 대해 윤곽이 분명한 위치를 갖는 것이 중요하다. 전술한 바와 같이, 일반적으로 스크라이브 레인은 상대적으로 협폭이며, 통상적으로는 상대적으로 고가이면서 정교한 집적 디바이스들에 접해지게 되며(하나 이상의 측면들에서); 스크라이빙 레이저 빔이 소정 스크라이빙 레인 이내의 신중하게 제어된 위치를 갖지 않는 경우에는, 근접해 있는 집적 디바이스들에 손상을 가할 수 있고/있거나 받아들일 수 없는 스크라이브 형태를 생성하고/하거나 부정확하게 싱귤레이션된 다이 크기를 생성할 수도 있다. 레이저 스크라이빙 장치의 설계, 구성 및 사용에 만전을 기하였음에도 불구하고, 드리프트 영향(예컨대, 기계적 진동, 열적 현상 등)은, 그것이 보정되지 않는 경우, 받아들일 수 없는 스크라이빙 결과들을 야기할 가능성이 높은, 예측불가능한 방식으로 레이저 광원의 광축의 위치/각도가 (점진적으로) 시프트되게 할 수 있다. 그러므로, 이러한 드리프트 영향을 완화시키는 몇몇 방식을 가지는 것이 중요하다.
마찬가지로, 기판의 타겟 표면에 대한 레이저 빔의 초점 위치는 중요하며, 왜냐하면, 그것은 상기 광 스폿의 크기와 강도를 결정하게 되며, 이것은 결국 레이저 빔에 의해 이루어지는 스크라이브의 폭과 깊이, 그리고 다이싱 스트리트(dicing street)의 외측에 있는 소위 HAZ(Heat Affected Zone)의 크기(그리고 그 온도)에 영향을 미치게 되기 때문이다. 전술(하술)한 바와 같이, 타겟 표면상에 포커싱된 몇몇 레이저 빔들을 사용하는 방사 스크라이빙 및 의도적으로 타겟 표면의 아래에 포커싱된 다른 레이저 빔들을 사용하는 방사 스크라이빙에 대한 상이한 접근 방법들이 존재하며, 이들 상이한 기술들을 선택하여 신뢰할 수 있는 성능을 확보하기 위해서는, 레이저 빔의 초점 상태/축 정렬에 관한 정확한 정보를 갖는 것이 중요하다. 다시, 이와 관련하여 드리프트 영향은 해로운 시프트들을 야기할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같은 드리프트 영향들은, 예를 들어 광학 부품들(예컨대, 회절 광학 기기, 렌즈 등)의 광학적 변형이나 다른 수차들의 변형, 및/또는 상대적인 위치/배향에 있어서의 시프트를 야기하는 것에 의해, 채용된 레이저 빔(들)을 포커싱/포인팅하는데 사용되는 광학 부품들에 해로운 영향을 미칠 수 있다. 이것은, 결국, 예를 들어 원치않은 스폿의 신장/벌징, 위성 스폿들의 출현 등을 야기하는 것에 의해 및/또는 바람직하지 않은 스폿 내의 강도 분포의 변경을 야기하는 것에 의해, 기판의 타겟 표면에 생성되는 레이저 광 스폿의 형상에 악영향을 미칠 수 있다.
빔 특성화를 수행하기 위한 일 방식은 스크라이빙 장치에서의 레이저 빔 정렬, 초점 및/또는 다른 빔 특성의 규칙적인 수동 검사/보정을 수행하는 것이다. 일반적으로, 이것은 스크라이빙 장치의 사용자에 의한 간섭을 포함하게 되며, 그로 하여금 레이저 빔 정렬, 스폿 크기 등의 육안 점검을 수행할 것을 요구하게 된다. 그러나, 이러한 수동 접근 방법은 현저하게 불리한 점들을 갖는다. 예를 들어:
- 이것은 사람의 판단을 수반하기 때문에, 본질적으로 주관적이며 상대적으로 큰 에러를 겪게 되고;
- 이것은 현장에서나 원격 링크를 통해서나, 실시간 사람의 집중을 필요로 하며, 이에 따라 직원 수준의 요구 및 비용을 들여야하며;
- 수동 검사 프로세스의 일부로서 하나 이상의 테스트 마크 및/또는 라인이 스크라이빙/버닝되는, 빈 실리콘 웨이퍼와 같은 희생 소모품의 사용을 불가피하게 포함하게 된다. 이것은 추가 비용이 들고 또한 일정하게 소모품의 재고를 가까이에 유지해야할 필요가 있다는 것을 의미한다.
또한, 소모품을 사용할 필요성은 추가적인 시간 페널티를 야기할 수 있다. 예를 들어, "제조 과정에서" 빔 검사를 수행하기 위해 기판의 배치의 스크라이빙을 일시 중단시키기를 원하는 경우:
- 정상적인 기판 작업 흐름이 중단되어야 하고, 빈 소모품이 수동으로 로딩되어야 하며, 이어서 기판 홀더에 클램핑 되어야 하고;
- 검사가 수행된 이후에는, 그 빈 소모품이 정상적인 기판 작업 흐름이 개시되기 이전에 언클램핑되고 수동으로 언로딩되어야 할 것이다.
이러한 절차는 시간 소모적이며, 번잡하다.
본 발명의 목적은 이들 문제점들을 처리하는 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 목적은 스크라이빙 레이저 빔의 정렬, 크기, 강도 및 형상과 같은 빔 파라미터들이 보다 효율적일 수 있게 하고 객관적으로 점검 및 보정될 수 있게 하는, 레이저 스크라이빙 장치에서의 빔 특성화를 수행하는 방법을 제공하는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은 원치않는 위치/방식으로 반도체 기판의 조사를 야기할 위험을 감소시키는 것을 수반한다.
이들 및 다른 목적들은 도입 단락에서 명시된 바와 같은 방법으로 달성되며,
- 스크라이빙 프로세스를 관측 및 제어하는데 사용될 수 있는 이미지 기록 디바이스를 제공하는 단계로서, 상기 디바이스는 시야에 대한 법선인 시야축(viewing axis)을 구비한 시야를 갖는, 상기 이미지 기록 디바이스를 제공하는 단계;
- 상기 클램핑 존의 외측에 있는 기판 홀더 상에 레퍼런스 플레이트를 제공하는 단계로서, 상기 레퍼런스 플레이트는 상기 레이저 빔 방사에 대한 응답으로 유도 방사(stimulated radiation)를 생성하는 재료를 포함하는, 상기 레퍼런스 플레이트를 제공하는 단계;
- 상기 레이저 빔이 상기 레퍼런스 플레이트의 일 지점에 충돌하여 상기 재료를 여기시킴으로써 상기 충돌 지점에 국부적인 (영역의) 글로(glow)를 생성하도록, 상기 기판 홀더를 포지셔닝하는 단계;
- 상기 이미지 기록 디바이스를 사용하여 상기 글로의 물리적 파라미터를 검출하는 단계에 의하는 것을 특징으로 한다.
이러한 물리적 파라미터의 예들은 (예를 들어):
- 상기 시야의 레퍼런스 포인트에 관한 상기 글로의 위치;
- 상기 글로의 직경;
- 상기 글로의 집적 강도;
- 상기 글로의 형상,
및 이들의 조합을 포함한다.
여기서 사용되는, 상기 레퍼런스 플레이트가 "상기 레이저 빔에 의한 방사에 따라 유도 방사를 생성하는 재료"를 포함한다는 규정은, 상기 재료가 단순한 입사된 레이저 광의 일부 반사에 의해서가 아니라, 상기 재료가 광(상기 "국소적인 글로")을 생성하는 메커니즘들을 지칭하는 것으로 해석되어야 한다. 여기에서 의도하는 것은 레이저 빔으로부터 재료에 대해 충돌하는 "프라이머리" 광자들이 "세컨더리"(자극된) 광자들을 방출하게 하는 재료에서 물리적 프로세스들을 개시하는 것이며; 일반적으로 말해, 이것은 방사 재결합이 뒤따르는 밴드갭 여기/흡수로 지칭될 수 있다. 이와 관련하여, 이러한 메커니즘들의 예들은 다음을 포함한다:
- 소위 "파장 변환". 여기서, 레이저 빔으로부터의 입사된 (프라이머리) 광자들은 재료에 전자홀 쌍을 생성한다. 이 전자홀 쌍이 후속적으로 재결합하는 경우, 세컨더리 (자극된) 광자들의 국소적 글로(발광)의 형태로 에너지를 방출한다. 파장 변환 재료들의 예는 예를 들어, SiC(silicon carbide) 및 GaN(gallium nitride)를 포함한다.
- 소위 "2-광자 흡수". 상기 재료의 분자는 충돌하는 레이저 빔으로부터 2개의 프라이머리 광자들을 동시에 흡수한다. 이 분자가 여기 해제(deexcite)되는 경우, 그것은 프라이머리 광자들과 상이한 파장의 세컨더리 (자극된) 광자를 방출한다. 2-광자 흡수 재료의 예는, 예를 들어 (적외선 레이저 파장과 함께 사용될 수 있는) GaAs(gallium arsenide) 또는 ZnTe(zinc telluride)이다. 더 많은 정보에 대해서는, 다음을 참조한다:
http://en.wikipedia.org/wiki/Two-photon_absorption
- 백열(Incandescence). 여기서, 입사된 레이저 빔은 상기 재료의 원자들을 열적으로 여기시킴으로써, 열적 글로를 생성하게 한다. 예를 들어, 다음을 참조한다:
http://en.wikipedia.org/wiki/Incandescence
- 발광(이 일반 용어는 예를 들어, 광 발광, 형광 발광 및 인광과 같은 보다 구체적인 현상을 포함한다). 여기서, 광자들이 방출되는 메커니즘은 본질적으로 비열적(nonthermal)이다. 예를 들어, 다음을 참조한다:
http://en.wikipedia.org/wiki/Luminescence
http://en.wikipedia.org/wiki/Photoluminescence
http://en.wikipedia.org/wiki/Fluorescence
http://en.wikipedia.org/wiki/Phosphorescence
그들의 본질에 의해, 이러한 메커니즘들은 일반적으로 다색광인 글로를 생성하는 경향이 있다.
본 발명에 따른 이 방법은 여러 이유들로 매우 유리하다. 예를 들어:
- 빔 특성화 절차의 일부로서 (매번 로딩 및 언로딩해야 하는) 소모품을 사용하지 않는다. 대신에, 그것은 예를 들어, 상부 표면의 코너에/근처에, 기판 홀더에 영구적으로 존재하는 전용 레퍼런스 플레이트를 사용한다. 따라서, 본 발명에 따라 빔 특성화를 수행하는 것은 단순히 기판 홀더를 일시적으로 이동시킴으로써, (시간소모적이고 번잡스러운) 기판/소모품 로딩/언로딩 필요 없이도, 레이저 빔의 경로에 레퍼런스 플레이트를 포지셔닝하도록 한다.
- 빔 특성화 프로세스의 일부로서 영구적인 스크라이브/번 마크를 생성할 것을 필요로 하지 않는다. 대신에, 빔 파라미터들은 레퍼런스 플레이트상의 레이저 충돌 지점에서 생성된 일시적 글로를 검사함으로써 평가된다. 이러한 글로는 희생 웨이퍼를 스크라이빙/버닝할 필요가 있는 것보다 훨씬 부드러운 레이저 전력/영향에 의해 생성될 수 있으며, 따라서 레퍼런스 플레이트에 대한 어떠한 실질적 방사 손상도 있을 필요가 없다. 또한, 레퍼런스 플레이트는 통상의 실리콘 웨이퍼보다 훨씬 강인한 재료(예컨대, SiC)를 포함할 수 있다.
- 레이저 빔이 일반적인 고체 표면을 향하게 되는 경우, 그것은 산란광의 스폿을 생성한다. 일반적으로, 이 스폿은 레이저 빔에서의 코허런스 효과(coherence effect)에 의해 야기되는 소위 "스페클(speckle)" 현상을 나타내며, 이것은 레이저 스폿이 모틀링되는, "형상 변형(shape-shifting)" 외관을 갖게 한다. 이러한 스페클링된/거친 외관은 일반적으로 사람 눈과 광학 검출기에 혼란을 야기하게 되고, 이것은 스페클링된 스폿의 위치/크기를 정확하게 결정하는 것을 어렵게 만들며, 이에 따라 (예를 들어) 이러한 스폿을 채용할 수 있는 빔 정렬 노력들을 방해한다. 반면에, 본 발명에서는, 레퍼런스 플레이트의 재료가 국소적인 글로의 유도 방사를 생성한다. 이 글로는 비간섭적이며(왜냐하면, 레퍼런스 플레이트에서의 생성 프로세스들은 비-레이징임), 따라서 스페클로부터 곤란을 받지 않는다.
- 본 발명은 이미지 기록 디바이스(예컨대, 카메라)를 사용하고 있고, 또한 수학적으로 정량화 가능한 변수들(기준 위치, 직경, 집적 강도 등)을 결정하기 때문에, 본 발명인 방법은 그 자체로 자동화를 완료하는 것을 제공한다. (상업적으로 구입가능한) 이미지 인식 소프트웨어와의 조합에 사용되는 경우, 예를 들어, 본 발명인 방법은 완전히 자동화/자율적인 방식으로 빔 특성화를 수행할 수 있다. 결국, 수동 특징과 관련된 전술한 문제점들(주관성, 인간의 존재)이 배제된다.
유리하게는, 레퍼런스 플레이트는 그 평면이 클램핑 존의 클램핑된 기판과 실질적으로 평행한 실질적으로 편평한 상부 표면을 구비하게 되며; 그러나, 이것은 반드시 필수적인 것은 아니다(하기 참조).
본 발명에 따른 방법의 일 실시예에서, 이미지 기록 디바이스로부터의 데이터는 상기 광축과 상기 시야축 사이의 위치 편차를 계산하기 위해 사용된다(예컨대, 소정 레퍼런스 플레인과 각 축의 교차점의 위치에 기초하여). 보다 구체적으로, 시야에서 전술한 레퍼런스 포인트에 대한 검출된 글로의 위치는 임의 평면빔 오정렬의 크기/방향을 산출하는 상기 계산을 수행하기 위해 사용된다(예컨대, 상기 레퍼런스 플레인에서). 선택되는 레퍼런스 포인트는 선택의 문제이며: 예를 들어, 그것은 기하학적 중심 지점(추상적 또는 실제적) 또는 상기 시야에서의 "십자형(crosshairs)" 마크일 수 있다.
일단 본 발명인 방법을 사용하여 레이저 광원의 광축과 이미지 기록 디바이스의 시야축 사이의 위치 편차가 계산되면, 그것은 상이한 방식들로 사용될 수 있다. 예를 들어, 일 접근 방법에서는, 예컨대 (자동화된) 보정 수단(예컨대, 하나 이상의 광 편향기, 또는 하나 이상의 기계적 액추에이터, 또는 이들 모두의 결합)을 사용하여 레이저 빔의 경로를 조정하고/하거나 상기 시야축과의 최적 정렬로(또는 그것을 향하여) 다시 레이저 광원 자체를 이동시키는 것에 의해, 측정된 상기 편차를 제거하도록(또는, 적어도 감소시키도록) 시도할 수 있다. 다른 접근 방법에서는, 측정된 상기 위치 편차를 있는 그대로 받아들이되, 예컨대 기판 홀더의 위치를 적절하게 조정하는 것에 의해, 후속적 스크라이빙 절차를 수행하는 경우 그것을 위한 교정적 조정을 행하도록 추구한다. 이러한 후자의 접근 방법의 문맥에서, 본 발명에 따른 방법의 일 실시예는,
- 상기 기판 홀더 상에 클램핑된 기판을 제공하는 단계;
- 상기 시야 내에 상기 기판의 스크라이브 레인을 위치시키도록 상기 기판 홀더를 포지셔닝하는 단계;
- 상기 이미지 기록 디바이스를 사용하여 상기 레퍼런스 포인트에 대한 상기 스크라이브 레인의 특징(예컨대, 에지, 미들 축, 코너, 또는 마크)의 위치를 검출하는 단계;
- 상기 위치 편차를 적용하여 상기 특징에 대한 상기 광축의 추측된 위치를 결정하는 단계를 추가적으로 구비한다.
다른 방식에서, 이러한 일 실시예는 다음을 행한다:
- 레퍼런스 플레이트에서: 전술한 레퍼런스 포인트 R에 대한 상기 글로 G의 (벡터) 위치 P1을 측정;
- 클램핑된 기판에서: 상기 레퍼런스 포인트 R에 대한 상기 스크라이브 레인 특징 F의 (벡터) 위치 P2를 측정;
- 클램핑된 기판에서: F에 대한 레이저 광축 O의 위치를 벡터 차 P1 - P2가 되는 것으로 추론.
그 후에, 이 정보는 기판 홀더의 위치에 대한 벡터 보정 (P1 - P2)을 행함으로써, F 상에 O를 정확하게 위치시키도록 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 다른 실시예에서, 이미지 기록 디바이스로부터의 데이터는 상기 레이저 빔에 대한 상기 충돌 지점과 최적 초점 위치 사이의 (O를 따르는) 축방향 거리를 계산하기 위해 사용된다. 보다 구체적으로, 상기 글로의 검출된 직경 및/또는 집적 강도는 임의의 축방향 빔 오정렬의 크기를 산출하는, 상기 계산을 수행하기 위해 사용된다. 본 실시예는, 광축을 따르는 상이한 포인트들에서의 레이저 빔의 단면을 고려하는 경우, 그 단면은 그 빔의 초점 평면 내에서 최소 직경(또는 "웨이스트 사이즈"; Dmin) 및 최대 집적 강도(Imax)를 나타나게 된다는 사실을 이용한다. 이 "최적 초점" 값들은 예를 들어, 별도의 캘리브레이션 실행이나 인라인 측정으로부터 결정될 수 있으며, 이에 의해 레퍼런스 플레이트는 빔을 따르는 상이한 축방향 위치들의 범위를 통해 스텝핑되며, 글로의 직경(D) 및/또는 집적 강도(I)는 이 축방향 위치들의 함수로서 인식되며, Dmin / Imax 이 (최적 초점을 트래버싱하는 것에 의해) 측정/보간되거나 (최적 초점을 어프로칭하는 것에 의해) 외삽되는 것을 가능하게 한다. 일단 “최적 초점”값들을 알게 되면, 레퍼런스 플레이트에서 측정된 순간적인 D 및/또는 I의 값들이 (예컨대, 자동으로 룩업 테이블을 컨설팅하는 것에 의해) 사용되어, 레이저 빔의 최적 초점의 위치로부터 충돌 지점의 거리, 또는 등가적으로, 레이저의 초점 평면에 대한 레퍼런스 플레이트의 상부 표면의 거리를 계산할 수 있다. 여기서 지칭되는 "스텝핑(stepping)"은 레이저 광원에 대한 기판 홀더의 축방향 부분을 조정하는 것에 의해 및/또는 조정가능한 광학 소자를 사용하는 것에 의해 영향을 받아서 기판 홀더에 대한 레이저의 초점 위치를 시프트시킬 수 있으며; 이 메커니즘들의 모두 또는 어느 하나는 계산된 축방향 빔 오정렬(초점 변위)에 대한 후속의 보정을 수행하기 위해 사용될 수 있다.
레퍼런스 플레이트의 상단의 (조사된) 표면 및 클램핑된 기판이 상기 시야축을 따라 관측될 시에 정확히 동일한 높이를 갖는 경우에는(예컨대, 그들이 실질적으로 같은 평면이기 때문에), 상기 레퍼런스 플레이트에서 계산된 위치 편차(평면 및/또는 축)가 직접 사용되어 클램핑된 기판에서의 보정 위치 조정을 수행할 수 있다. 그러나, 상기 높이에 작은 차이가 존재하는 경우에는(예컨대, 기판과 레퍼런스 플레이트 사이의 상대적인 스텝 또는 틸트에 기인), 레퍼런스 플레이트에서 측정된 위치 출력을 클램핑 기판에서 사용될 위치 입력으로 변환시에, 작은 추가의 보정이 필수적으로 판단될 수 있다. 이것은, 다음의 이유 때문이다:
- 상기 광축과 시야축 사이의 소정 각도 편차에 있어서, 상기 (수직) 높이에서의 작은 차이는 상기 시야축에 수직인 작은 (수평/평면) 위치 시프트로 변환되고;
- 여기서 설명된 바와 같은 높이 차이는, 물론, 기판의 타겟 표면에 대한 레이저 초점의 (수직/축방향) 포지셔닝에 직접적인 역할을 한다.
본 문맥에서, 본 발명에 따른 방법의 특정 실시예는,
- 기판 평면에 수직인, 레퍼런스 플레이트와 상기 클램핑된 기판 사이의 높이 차이를 결정하는 단계;
- 상기 위치 편차와 상기 축방향 거리와 함께 상기 높이 차이를 사용하여 빔 정렬을 조정하는 단계를 포함한다.
여기에 지칭되는 높이 차이는, 예를 들어, (레퍼런스 플레이트와 클램핑된 기판의 알려진 두께, 및 기판 홀더에 대한 포지셔닝에 기초하는) 계산 및/또는 (특별한 경우 캘리브레이션 루틴에서의) 측정을 통해 결정될 수 있다. 이러한 측정은, 결국, 자동 또는 수동 방식으로 수행될 수 있다. 앞서의 예와 같이, 예를 들어 이미지 기록 디바이스에 (상업적으로 구입가능한) 자동초점 센서를 제공하고, 레퍼런스 플레이트와 기판에 대한 최적 초점 설정에서 (초점 거리의) 센서 출력 판독을 자동으로 인식하며, 이어서 이 판독들을 추출할 수 있다. 대안적으로 또는 보충적으로, 간섭계(interferometer)와 같은 광학 센서를 사용하여 소망하는 측정을 수행할 수 있다.
측면/평면 빔 위치, 축방향 빔 위치(초점 위치), 빔 직경 및/또는 집적 빔 강도(소정 평면에서)와 같은 빔 파라미터들을 측정하는 것 이외에, 본 발명을 사용하여, (예를 들어) 레퍼런스 플레이트에 형성된 레이저 스폿(글로)이 원형인지 편심형인지, 규칙적인지 비규칙적인지 또는 단일의 것인지 위성들에 의해 첨부된 것인지(예컨대, 원치않은 더 높은 회절 차수 및/또는 기생 반사) 등의 여부를 결정하도록 전술한 이미지 인식 소프트웨어를 사용함으로써, (단면) 빔 형상을 검사, 판단 및 억셉트/리젝트할 수 있다. 측정된 스폿 형상이 수용가능한 바운드를 벗어나는 것으로 판단되는 이벤트에서는, 소정 동작이 취해질 수 있으며, 예를 들어 (디스플레이와 같은) 사용자 인터페이스를 통해 경고 신호가 주어질 수 있고, 또한 장치 사용자가 개입할 때까지 스크라이빙 절차는 홀드로 작동될 수 있다.
지금까지, 본 발명의 설명은 일반적으로 "하나의" 레이저 빔으로 지칭되었다. 그러나, 예를 들어, 그것이 빔 분할 구성(예컨대 하나 이상의 회절 광학 기기(DOE)들)을 사용하여 단일의 레이저로부터의 단일의 레이저 빔을 재분할하기 때문에, 또는 그것이 수개의 레이저들을 사용하기 때문에, 상기 채용된 레이저 광원은, 실제에 있어서, 복수의 레이저 빔들을 생성할 수 있다는 것을 인식하는 것은 중요하다. 본 문맥에서, 본 발명에 따른 방법의 특정 구현은 다음의 양태들을 갖는다:
- 레이저 광원은 레이저 빔들의 클러스터를 생성하고;
- 상기 적어도 하나의 레이저 빔은 이 클러스터의 일 구성(member)이며, 전체 클러스터에 대한 빔 정렬을 수행하기 위한 기초로서 사용된다.
여기서, (적어도) 하나의 특정 레이저 빔은 관련 레이저 빔들의 전체 클러스터를 위한 빔 정렬을 수행하는 기초로서 선택되어 있다. 이러한 목적을 위해 선택된 특정 레이저 빔은 순수 선택의 문제일 수 있으며: 예를 들어, 클러스터의 무게중심에 있는(또는 근처의) 빔, 또는 클러스터의 맨 끝에 있는(또는 근처의) 빔을 선택할 수 있다. 이러한 레이저 빔들의 클러스터의 일 예가 전술한 종래의 기술 문헌 US 5,922,224에 기재되어 있으며, 예를 들어, 다수의 다른 가능한 클러스터 구성들을 통해 가능하다. 레이저 빔들의 클러스터를 포함하는 모든 상황들에서, 당업자는 적절한 빔(또는 빔들의 그룹)을 선택하여 본 발명인 빔 정렬 방법을 수행하는 기초로 사용될 수 있다.
본 발명에 채용된 이미지 기록 디바이스에는, 특정 타입의 광학 필터를 제공하기에 유리할 수 있는 실예가 존재할 수 있음을 인식해야 한다. 예를 들어, 본 발명의 레퍼런스 플레이트에서 (예컨대, 파장 변환에 의해) 생성되는 글로는 일반적으로 다색광이며, 파장 필터를 사용하여 이 글로에 대한 (준) 단색광 부분을 선택할 수 있으며, 상대적으로 단순한 색채 보정을 이용하여 상대적으로 저가인 이미징 광학계를 사용할 수 있다. 대안적으로 또는 보충적으로, 사용자는 필터를 사용하여 글로의 강도를 감쇄시키도록 선택할 수 있으며, 이것은 사용자가 단지 레이저 광원으로부터 출력된 방사선의 강도를 감소시키기 위해 선택할 수도 있지만, 채용된 이미지 기록 디바이스의 감도로 그것을 맞추는 역할을 할 수 있다. 당업자는 이러한 포인트들을 완전히 이해할 것이며, 특정 셋업의 필요에 따라 그들을 구현(또는 그들을 무시하는 것으로 선택)할 수 있을 것이다.
본 발명을 실행하는데 채용될 수 있는 이미지 인식 소프트웨어와 관련하여, 당업자는 이러한 소프트웨어 및 그것의 사용에 능숙할 것이다. 예를 들어, 소정의 수동으로 "프로그래밍된" 레퍼런스 이미지와의 상호관계를 탐색하는 것에 의하여, 또는 이전에 선택된 템플릿에 대한 템플릿 매칭을 수행하는 것에 의하여, 이미지 인식 알고리즘이 작동될 수 있다. 이를 위해 상업적으로 구입가능한 각종 소프트웨어 패키지들이 존재한다.
본 발명에서 사용되는 이미지 기록 디바이스는, 예를 들어 비디오 카메라 또는 스틸 카메라일 수 있으며, 이상적으로 상기 이미지 인식 소프트웨어를 사용하여 직접 디지털 이미지를 생성하는 것이며, 대안적으로, 디지털화된 아날로그 이미지도 고려할 수 있다.
본 발명은 종래 기술에 비해 많은 이점들을 생성하지만, 여기서는 특히 일 이점을 언급하도록 한다. 본 발명은 빔 위치, 빔 크기 및 빔 형상과 같은 파라미터들이 더욱 정밀하게 특징지어지고/측정되고 또한 보정될 수 있게 하기 때문에, 기판에서 스크라이브/그루브가 생성될 수 있는 측면 위치 정확도를 상당히 증가시킬 수 있다. 이것은 깊이 ΔZn의 연속적인 스크라이브/그루브가 오버레이되어, 결과적으로 ∑ΔZn 누적 깊이의 스크라이브/그루브를 생성하는, “다중-패스”스크라이빙 프로세스의 경우에 특히 중요하다. 이러한 시나리오에서, 본 발명은 매우 증가된 오버레이 정확도를 가능하게 하며, 이것은 더욱 만족스런 최종 결과를 발생시킨다.
반도체 기판들의 스크라이빙에서는 "광학 헤드"를 정지 상태로 유지하며(즉, 레이저 빔(들)을 위한 초점 광학계, 빔 스플리터 또는 DOE 등), 필요에 따라 기판 홀더를 움직이는 것이 일반적이지만, (비록 더 많은 도전 사항들이 일반적으로 고려되더라도) 기판을 정지 상태로 유지하고 대신에 광학 헤드를 움직이게 하는(예컨대, 고정된 레이저에 광학 헤드를 연결시키는 플렉시블 광섬유의 도움으로), 이 움직임 역할을 역으로 하는 것이 고려될 수 있다. 이러한 기계적 반전은 본 발명의 중요한 부분에 어떠한 실질적인 영향도 미치지 않으며, 첨부된 청구범위 내에 포함되는 것으로 고려될 수 있다.
본 발명에 따른 예시적 방법에서-이것은 본 발명의 범위를 한정하는 방식으로 의도되지 않으며 단지 구체적인, 실시예들을 제공하기 위한 목적으로 여기에 제공됨- 다음의 양태들이 적용된다:
- 입력 레이저 빔은 200-3000 nm 범위의 파장 및 1mW-100W 범위의 출력 전력을 갖도록 선택된다. 선택 레이저는 대체로 스크라이빙될 기판의 재료에 따라 결정된다. 이러한 범위의 파장들은 다양한 레이저들에 의해 생성될 수 있다. 예를 들어, 솔리드-스테이트 Nd:YAG 레이저는 532nm 및 355nm의 고조파를 가지고, 1064nm의 파장을 생성한다. 다르게는, 1062nm의 파장을 갖는 도프드 파이버 레이저(doped fiber laser)를 사용할 수 있다. 상기 355nm 파장은 다음의 이유 때문에 특히 매력적이다:
□ 이것은 반도체 재료에 의해 강하게 흡수되는 경향이 있으며;
□ 일반적으로, 이것은 상대적으로 작은 스폿 크기에 대해 상대적으로 용이하게 포커싱될 수 있다.
그러나, 이것은 순전히 선택의 문제이며, 대안적으로 다른 파장들이 사용될 수 있다.
- 약 1 마이크로초-100 펨토초의 범위인 펄스 기간을 가지고, 펄싱된 레이저 빔을 전달할 수 있는 레이저 광원의 사용이 이루어진다. 이와 관련하여, 다음의 것을 인식해야 한다:
□ 실제 레이저 스크라이빙을 수행하는 경우, 그 레이저는 펄스 모드에서 사용되며;
□ 본 발명에 따른 빔 정렬을 수행하는 경우, 그 빔은 반드시 펄싱될 필요가 없으며, 대신에 필요한 경우, 연속적인 웨이브 모드에서 사용될 수 있다.
- 회절 광학 기기(DOE)(또는, 예를 들어, 편광 빔 스플리터들의 클러스터)를 사용하여, 입력 레이저가 분할됨으로써 2-20 구성들을 갖는 빔 클러스터를 형성한다. 이 단계는 선택적이며, 대신에 단일/비-분할 스크라이빙 빔을 사용하도록 선택할 수 있다. 입력 레이저를 분할하도록 선택하는 경우, 인접 초점들의 분리는, 예를 들어, 대략 5-500㎛의 범위, 예를 들면 약 50-70㎛에 놓이도록 선택될 수 있다. 따라서, 생성된 빔 클러스터는 선형(1-차원) 형태일 필요가 없으며; 대신에 예를 들어 n 스폿 × m 스폿(n 과 m 은 정수)의 직사각형 형태로 2-차원 클러스터를 생성하도록 선택할 수 있다.
- 타겟 표면이 아닌 기판 벌크로 레이저 빔(들)을 포커싱하도록 선택되는 경우(스텔스 다이싱), 타겟 표면 아래의 레이저 빔(들)의 초점(들)의 깊이(들)은 20-700 μm의 범위에 놓이도록 선택된다.
- 레퍼런스 플레이트(의 상부 표면)은 예를 들어, GaN 또는 SiC와 같은 파장 변환 재료, 또는 GaAs과 같은 2-광자 흡수 재료를 포함한다. 예를 들어, 그것은 대략 1 × 1 cm2의 측면 치수를 갖는다.
이제, 예시적 실시예들과 첨부된 개략 도면들에 기초하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 방법을 수행하는데 적합한 장치의 특정 실시예의 일부의 (X 축을 따른) 엔드뷰를 나타낸다.
도 2는 도 1의 대상의 일부에 대한, 특히 도 1의 하단 부분의 (Z축을 따른) 평면도를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 방법의 일 실시예의 수행 동안의 도 1의 대상을 나타낸다.
도 4a 및 4b는 본 발명에 따른 방법의 일 실시예의 수행 동안의 이미지 기록 디바이스의 시야를 나타낸다.
도 5는 ("오프-축" 이미지 기록 디바이스를 가진) 도 1에 도시된 장치의 변형을 나타낸다.
도 6은 레이저 빔들의 클러스터를 사용하는 본 발명의 특정 실시예에 따르는, 도 1의 대상의 일 부분, 특히 도 1의 하단 부분의 (Y축을 따른) 확대된 정면도를 나타낸다.
도면들에 있어서, 적절한, 대응 부분들은 대응하는 참조 부호를 사용하여 표시되어 있다.
도 1은 본 발명에 따른 방법을 수행하는데 적합한 장치의 특정 실시예의 일부의 (X 축을 따른) 엔드뷰를 나타낸다.
도 2는 도 1의 대상의 일부에 대한, 특히 도 1의 하단 부분의 (Z축을 따른) 평면도를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 방법의 일 실시예의 수행 동안의 도 1의 대상을 나타낸다.
도 4a 및 4b는 본 발명에 따른 방법의 일 실시예의 수행 동안의 이미지 기록 디바이스의 시야를 나타낸다.
도 5는 ("오프-축" 이미지 기록 디바이스를 가진) 도 1에 도시된 장치의 변형을 나타낸다.
도 6은 레이저 빔들의 클러스터를 사용하는 본 발명의 특정 실시예에 따르는, 도 1의 대상의 일 부분, 특히 도 1의 하단 부분의 (Y축을 따른) 확대된 정면도를 나타낸다.
도면들에 있어서, 적절한, 대응 부분들은 대응하는 참조 부호를 사용하여 표시되어 있다.
실시예
1
도 1은 본 발명에 따른 방법을 수행하기에 적절한 장치(A)로서, 기판(1)의 타겟 표면(3)상의 적어도 하나의 스크라이브레인(2)(미도시; 도 2 참조)을 따라 실질적으로 평면인 반도체 기판(1)을 스크라이빙(scribing)하도록 사용할 수 있는 장치(A)의 특정 실시예의 일 부분의 단면도를 나타낸다. 한편, 도 2는 도 1의 하부 부분의 일 양태의 평면도를 나타낸다. 도 3은 도 1과 동일한 장치를 나타내며, 본 발명인 방법의 일 실시예의 일 양태의 실행 도중인 것을 나타낸다. 도면들에는 직교 좌표계 X,Y,Z가 나타나 있음에 유의한다.
구체적으로, 도 1, 2 및 3은 총괄적으로 다음을 나타낸다:
■ 광 축(7)을 따라 적어도 하나의 (펄스형) 레이저 빔(L)에 출력되는 레이저 광원(4). 이 레이저 광원(4)은 특히 빔의 펄스 지속시간 및 파워/영향과 같은 파라미터들을 제어하는데 사용될 수 있는 제어기(14)에 연결된다. 소망하는 경우, 레이저 광원(4)은 연속파(continuous wave; CW)모드로 작동될 수 있다.
■ 타겟 표면(3)을 레이저 광원(4)에 제공하도록 기판(1)이 실장되어 있는 (중앙에 위치되어 있는) 클램핑 존(clamping zone)을 구비한, 이동 가능한 기판 홀더(테이블, 척(chuck))(9). 종래의 이러한 실장은, 예를 들어 주변 클램핑을 통해 일어난다.
■ XY 면에, 광 축(7)에 대하여 기판 홀더(9)를 위치시킬 수 있는, 스테이지 어셈블리(stage assembly)(17).
■ 레이저 빔(L)을 기판(1)에 투사하는, 투사(즉, 이미징) 시스템(11). 기판(1) 상의 빔(L)의 충돌 지점에는 광 스폿(S)이 형성된다. 예를 들어, 투사 시스템(11)은, 소망하는 기판(1) 위 또는 그 내에 빔(L)을 포커싱하는데 사용될 수 있으며, 또한 수차/왜곡 보정을 수행할 수도 있다.
도 2는, 기판 홀더(9)의 클래핑 존(여기에는, 명시적으로 클래핑 존이 나타나 있지 않지만, 예를 들어 그 영역에/주변에 있는 적절한 클래핑 수단들의 보조로 스크라이빙(scribed)될 기판을 지지하는 것으로 의도되는 홀더(9)의 영역인 것으로 간주 될 것이다) 상에 놓여짐에 따라, 위에서 바라본 기판(1)을 나타낸다. 타겟 표면(3) 상에는, 다양한 스크라이브 레인들(2)이 도시되어 있다. 이 스크라이브 레인들(2)은, 표면(3) 상에 매트릭스 배열로 분포되는 집적 디바이스들(23) 사이의 X/Y 그리드 패턴(grid pattern)으로 제공되며; 일반적으로, 통상의 반도체 기판(1) 상에는 이러한 디바이스들(23)이 매우 많이 존재할 것이지만, 여기에서는 도면을 복잡하지 않게 하기 위해 몇 개만 나타내고 있다. 본 도면은 특정 방향(본 케이스에서는,±X)의 다수의 연속적인 스크라이브 레인들(2)을 따라 기판(1)을 스크라이빙하는 것에 대한 종방향 스캐닝 및 후속 단계접근방식을 도시한다. 예를 들어:
■ 기판(1)은 X 방향으로 레이저 빔(L)을 스캐닝하는 것에 의해 스크라이브 레인(2a)을 따라 스크라이빙되며, 실제에 있어서는, 스테이지 어셈블리(17)(도 1 참조)를 사용하여 +X 방향으로 기판 홀더(9)를 스캐닝하는 것에 의해 이 상대 운동이 실제 달성될 수 있다.
■ 스크라이브 레인(2a)을 따라 실행되는 스크라이빙을 완료한 이후에, 스테이지 어셈블리(17)는 ΔY의 양만큼 +Y 방향으로 기판 홀더(9)를 스테핑(stepping)하기 위해 사용될 것이며, 결과적으로, 레이저 빔(L)은 타겟 표면(3)에 대하여 -ΔY의 양만큼 유효하게 스테핑될 것이다.
■ 이제, 기판(1)이 +X 방향으로 레이저 빔(L)을 스캐닝하는 것에 의해 스크라이브 레인(2b)을 따라 스크라이빙되며, 실제에 있어서는, 스테이지 어셈블리(17)를 사용하여 -X 방향으로 기판 홀더(9)를 스캐닝하는 것에 의해 이 상대 운동이 달성될 수 있다.
■ 기타
스테이지 어셈블리(17)를 구현하는 다양한 방식들이 존재하며, 당업자는 이것과 관련된 다수의 대안들을 구현 가능하다는 것에 유의한다. 도 2에 개략적으로 도시된, 일 특정 실시예는 X,Y 축들과 45°각도로 대향하는 축들 A1 및 A2를 따라 기판 홀더(9)를 독립적으로 구동하기 위해 2개의 별도의 리니어 모터들(미도시)을 사용하며; X 또는 Y로의 움직임은 A1 및 A2 축들을 따르는 병행 구동(concurrent driving)을 포함한다. 통상적으로, 기판 홀더(9)는 예를 들어 에어 베어링 또는 자기 베어링(미도시)의 보조로, XY 면에서 기준 표면(예를 들어, 폴리싱된 석재 표면) 상에 원활하게 플로트(float)될 것이다. 예를 들어(미도시), 인터페로미터(interferometer)들 또는 리니어 엔코더들과 같은 포지셔닝 장치들의 보조로, 기판 홀더(9)의 정확한 위치가 모니터링 및 제어될 수 있다. 또한, 일반적으로 초점 제어/레벨 감지(미도시)가 사용되어, 기판(1)의 타겟 표면(3)이 투사 시스템(11)에 대하여 소망하는 레벨로 유지되는 것을 확보하게 된다. 이러한 모든 종래의 포지셔닝 및 제어 양태들은 당업자들에게 매우 익숙할 것이며, 여기에서 어떠한 추가 설명도 필요로 하지 않는다.
또한, 당업자는 종래에, 스크라이빙이 될 기판(1)이 주변을 둘러싸는 프레임 내로 확장되는 포일(foil)에 먼저 실장되고, 이에 따라 기판, 포일 및 주변 프레임의 복합 구조가 기판 홀더(9)의 클래핑 존에 실장되어야 할 것이라는 것을 인식할 것이다. 마찬가지로, 당업자는, 전체 기판(1)을 스크라이빙한 이후에, 예를 들어 상기 포일을 횡방향으로 신장(stretching)시키는 것에 의해 기판이 다양한 스크라이브 레인들을 따라 분리될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 이것들은 본 명세서에서 추가 설명을 필요로 하지 않는 반도체 기판 스크라이빙 분야의 본질적인 면이며; 더 많은 정보를 위해, 다음의 간행물들(예를 들어)에 대한 참조가 이루어진다:
□ US 2008/0196229 A1 and US 5,979,728.
□ http://en.wikipedia.org/wiki/Dicing_tape
□ http://www.lintec-usa.com/di_t.cfm#anc01.
이제, 도 1로 돌아가면, 장치(A)는 다음을 더 포함한다:
■ 광 스폿(S)의 주변에서 타겟 표면(3)의 부분을 관측하는데 사용될 수 있으며, 상기 부분의 크기는 디바이스(8)의 시야(field of view)의 크기에 의해 결정되는, 이미지 기록 디바이스(8)(예를 들어 디지털 카메라). 상기 시야에 수직인, 디바이스(8)는 시야 축(시선의 법선)(7)을 가지며, 예를 들어 본 발명의 콘텍스트(context)에서 이미지 인식 및 다양한 연산들을 수행하는데 사용될 수 있는 제어기(12)에 연결된다(하기 참조).
■ 제어기(12)로부터의 명령에 따라 광을 생성할 수 있으며, 타겟 표면(3), 예를 들어 스크라이브 레인들(2) 상의 관심 특징들을 관측함에 있어서 이미지 기록 디바이스(8)를 보조할 수 있는, 램프(16). 램프(16)는 소정 상황의 필요들에 따라, (스트로보스코픽(stroboscopic)) 섬광 또는 연속적 조명을 생성할 수 있다. 예를 들어, 그것은 LED(Light Emitting Diode)를 포함할 수 있다.
■ 소위 온-축(on-axis)구성을 생성하는데 사용될 수 있으며, 이에 의해 레이저 광원(4)의 광축(7) 및 이미지 기록 디바이스(8)의 시야 축(7")이 기판 홀더(9)에 근접해 있는 공통 축(7')을 따르는 공칭 동축(nominally coaxial)이 되는, 빔 스플리터(beam splitter)(6)(예를 들어, 다이크로익 미러). 타겟 표면(3)의 상기 관측 부분으로부터 발산되는 광의 부분은 축(7'), 스트라이크 빔 스플리터(6)를 따라 이동되며, 이미지 기록 디바이스(8)를 향해 축(7")을 따라서 반사될 것이다. 이 온-축 구성에 대한 대안(소위 오프-축 설정을 구현)이 도 5에 대하여 나중에 논의될 것이다.
■ 필터(10)는, 예를 들어 적절한 간섭 필터이다. 이 필터(10)는, 예를 들어 사용되는 레이저 광원(4)으로부터의 레이저 광의 파장을 실질적으로 약화시키는데 사용될 수 있지만, 램프(16)에 의해 생성되는 (적어도 몇몇의) 광을 실질적으로 전달한다. 이 방식에서, 디지털 카메라(8)는, 스폿(S)으로부터의 과도한 강도에 의해 과포화상태가 됨 없이, 스폿(S)의 위치가 타겟 표면(3)에 대하여 분명하게 보이는 이미지를 캡처(capture)할 수 있다.
여기에 도시된, 제어기(12)는 레이저 제어기(14)와 연결되어 있다. 또한, 제어기(12)가 스테이지 어셈블리(17)에 연결됨으로써, 기판(1)과 축(7')의 상대적 포지셔닝이 이미지 기록 디바이스(8)에 의해 캡처링된 이미지 상에서 제어기(12)에 의해 수행되는 자동화 분석에 대응하여 조절될 수 있다. 본 발명의 이러한 양태가 아래에서 더욱 상세히 설명될 것이다.
전술한 바와 같이, 레이저 광원(4)으로부터의 레이저 빔(L)의 광 축(7) 및 이미지 기록 디바이스(8)의 시야 축(7")은 기판 홀더(9)에 근접해 있는 공통 축(7')을 따르는 공칭 동축이다. 그러나, 실제에 있어서는, 기생열 및/또는 기계적 영향들(예를 들어)이 이 공칭 위치로부터 멀리 떨어져 있는 레이저 광 축의 (반복적인) 약간의 드리프트(drift)를 야기할 수 있으며, 이에 따라 레이저 광 축과 이미지 기록 디바이스(8)의 시야 축은 그들의 교점들에서 타겟 표면(3)과 더 이상 받아들일 수 있는 동축이 아니며/일치하지도 않는다. 도 1 및 3에 도시된 이미지 기록 디바이스(8)의 공칭 사용은, 그것의 시야 축과의 적절한 레이저 빔 정렬을 가정하고 있기 때문에, 이것은 불리하다.
이러한 문제를 처리하기 위해, 본 발명은 전술한 바와 같은 장치에서 (특히) 체킹 및 보정 빔 정렬(및 다른 빔 파라미터들)의 방법을 제공한다. 이러한 목적을 위해, 클램핑된 기판(1)의 가장자리 바깥쪽(즉, 기판 홀더(9)의 클램핑 존 바깥쪽)의 장소에는, 상대적으로 작은 레퍼런스 플레이트(5)가 기판 홀더(9) 상에 제공된다. 전술한 바와 같이, 이 레퍼런스 플레이트(의 상단 표면의 적어도 일부분)은 상기 레이저 빔에 의한 조사에 대응하여 유도 방사(stimulated radiation)를 생성하는 재료, 예를 들어 SiC 또는 GaN과 같은 파장 변환 재료를 포함한다. 이상적으로는, 이 레퍼런스 플레이트(5)의 상부 표면은 기판(1)의 타겟 표면(3)과 동일 평면상에 있으며, 이에 따라 Z 방향을 따라 관측될 경우, 그 둘 사이에 높이 차이가 없다. 그러나, 상기 케이스에 대해 이것이 반드시 필수적이어야 하는 것은 아니다. 레퍼런스 플레이트(5)는 다양한 수단들, 예를 들어 접착제, 자기 클램핑, 나사 조임, 등에 의해 기판 홀더(9)에 부착될 수 있다. 제어기(17)에 적절한 명령을 주는 것에 의해, 기판 홀더(9)가 이동되어 레퍼런스 플레이트(5)를 레이저 빔(L)의 경로에 위치시킬 수 있으며, 즉 이에 따라 (현재의 목적을 위해, 소망하는 경우, 펄스 모드가 아닌 CW 모드로 작동하도록 선택될 수 있는) 레이저 광원(4)으로부터의 빔(L)이 레퍼런스 플레이트(5)의 상부 표면에 충돌하게 된다. 충돌 레이저 광은 레퍼런스 플레이트(5)의 재료를 여기시켜서, 그것이 충돌의 지점/영역에 국부적인 (영역의) 글로(glow)(S')를 생성하게 한다. 이제, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 이 레퍼런스 플레이트(5)의 다른 사용을 설명하도록 한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 방법의 일 실시예의 (일 양태의) 수행동안, 이미지 기록 디바이스(8)의 시야(V)를 도시한다. 보다 구체적으로:
- 도 4a는 도 3의 상황을 위한 시야(V)를 나타내며, 이에 의해 레퍼런스 플레이트(5) 및 글로(S')가 관측되고 있고;
- 도 4b는 도 1의 상황에 대한 시야(V)를 나타내며, 이에 의해 타겟 표면(3)이 관측되고 있다.
두 케이스 모두에서, 시야(V)가 원형인 것으로 도시되어 있다. 그러나, 이것이 한정으로 이해되어서는 아니 되며, 당업자는 이러한 시야가 또한 다른 형태들, 예를 들어 직사각형을 가질 수도 있다는 것을 인식할 것이다.
도 4a로 시작하면, 시야(V)의 기준 포인트가 (R)로 표시되며, (이미 전술한 바와 같이, 다른 선택들이 또한 가능하긴 하지만) 여기에서는 V의 기하학적 중심점인 것으로 간주된다. 레퍼런스 플레이트(5) 상의 레이저 빔(L)의 충돌에 의해 생성되는 국부적 글로는 여기에서 작은 원(S')으로 도시되어 있다. 이상적으로, 글로(S')는 -현재 케이스에서 - 기준점(R)과 정확히 일치하게 된다. 그러나, 위에서 논의된 드리프트 영향들로 인하여, 이제 R에 대한 S'의 (논-제로) 벡터 변위(위치 편차)가 존재하며, 여기서 이것은 벡터 P로 표시되어 있다. 이미지 인식 소프트웨어를 사용하여, S'의 위치가 자동으로 인식될 수 있고, 벡터 P가 자동으로 결정될 수 있다.
이제 도 4b로 돌아가면, 이것은 반도체 기판(1)의 타겟 표면(3) 위의 상황을 나타낸다. 참조의 편의를 위해, 도 4a로부터의 아이템들 S' 및 P는 여기에서 점선들을 사용하여 고스트(ghost) 특징들로 도시되었다. 시야(V)에는 교차 스크라이브 레인들(2)의 설정이 나타나 있다 - Y 방향을 따라 실행되는 하나 및 X 방향을 따라 실행되는 다른 것. 점선들(2')은 이 스크라이브 레인들의 중심 축을 나타내며, 아이템 F는 특정한 관심 특징을 나타내며, 이것은, 이 케이스에서, 두 축(2')의 교점이다. 다시, 이미지 인식 소프트웨어는 특징들 2, 2' 및 F를 자동으로 검출하는데 사용될 수 있다. 여기에 도시된 바와 같이, 레이저 빔(L)을 오프로 전환시키며, 이것은 그것의 광 축이 특징 F에 맞춰 적절하게 정렬되는 경우에만 그것을 전환하고자 하는 의도이다. 이 목적을 위해, 기준점(R)에 대하여 특징 F의 벡터적 위치 P'가 이미지 인식 소프트웨어를 사용하여 자동으로 측정될 수 있다. 본 발명에 따르면, 그 후에 특징 F에 대한 광 축의 위치가 벡터 P-P'인 것을 계산할 수 있다. 레이저 빔(L)을 전환하기 이전에 기판 홀더(9)가 벡터적 양-(P-P')만큼 (제어기(17)에 의해) 이동되는 경우, 레이저는 특징 F에 정확히 충돌하게 된다.
스테이지 어셈블리(17)에 대한 설정값을 조정하는 대안(또는 보완)으로, 예를 들어 X/Y 방향으로 레이저 빔(L)을 조향하도록 구성될 수 있는 적어도 하나의 액추에이터-구동형 조정가능한 광학 소자를 포함하도록 투사 시스템(11)을 구현할 수 있고, 또한, 예를 들어 이 소자에 대한 설정값을 조정할 수 있다.
실시예
2
이제, 본 발명의 방법을 사용하여 축의 빔 정렬, 즉 사용되는 레이저 빔(L)의 포커스 상태를 검토/보정하는 방식을 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
먼저, 도 3으로 돌아가면, 상기 전술한 바와 같이, 레이저 빔(L)이 레퍼런스 플레이트(5) 상에 충돌하는 경우, 도 4a에 도시된 바와 같이, 그것은 실질적으로 원형인 글로(S')를 생성한다. 광학 사이언스(optics science)는 이 스폿(S')의 직경(D)과 집적 강도(I) 모두가 레퍼런스 플레이트(5)의 상부 표면에 대하여 빔(L)의 초점 상태의 함수에 따라 달라진다는 것을 규정하고 있다. 당업자에 의해 완전히 이해되는 바와 같이, 초점 상태는 다양한 방식으로, 예를 들어 Z축을 따라 위/아래로 홀더(9)를 이동시키는 것, 및/또는 투사 시스템(11)에서 ALE(Adjustable Lens Element)를 사용하는 것에 의해 조정될 수 있다. 보다 구체적으로, 빔(L)이 레퍼런스 플레이트(5) 상의 그 초점(포커스 위로부터 포커스 아래로)을 통해 이동되는 경우:
- 직경(D)은 정 초점에서 최소값 Dmin 을 가지며, (상대적으로) 큰 값에서 작은 값으로 다시 큰 값으로 진행하게 되며;
-집적 강도(I)는 정 초점에서 최대값 Imax을 가지며, (상대적으로) 낮은 값으로부터 높은 값으로 그리고 다시 낮은 값으로 진행하게 된다.
이제, 룩업 테이블(lookup table)이 컴파일링될 수 있는 곳에서, 캘리브레이션 루틴을 수행할 수 있으며, 이에 의해, 빔(L)의 상이한 초점 상태들에 대한 D 및/또는 I의 값들을 알게 된다(적절한, 홀더(9)의 Z 위치 및/또는 ALE의 위치를 알게 됨)
(가능한 보간/외삽과 함께) 이 룩업 테이블을 사용하여 이후의 상황들에서, D 및/또는 I의 측정값을 한 쌍의 가능한 초점 상태들로 변환할 수 있다. D 및/또는 I의 두 값들이 (서로 매우 근접하여, 작은 인터리빙 초점 상태 조절을 가지고) 측정되는 경우, 상기 룩업 테이블로부터 고유의 초점 상태가 추정될 수 있다. 레퍼런스 플레이트(5)에서의 초점 상태를 아는 것으로 인하여, 기판(1)(도면 1)의 초점 상태가 결정될 수 있으며 - 이것은 레퍼런스 플레이트(5)의 상부 표면과 기판(1)의 표면(3) 사이에 존재할 수 있는, (Z에 따른) 가능한 높이 차이를 허용하게 만든다.
글로 영역(S')의 직경 및/또는 강도와 같은 파라미터들을 검사할 뿐만 아니라, 또한 그것의 형상을 (자동으로) 분석할 수도 있다. 본 예에서, 이 형상은 이상적/공칭적으로 (실질적으로) 원이다. 그러나 전술한 바와 같이, 드리프트 영향들이 이 형상의 변형을 야기 가능함을 이해할 수 있으며, 예를 들어 소망하지 않는 신장(elongation), 불규칙한 형상의 가정, 래플 주변부(raffled perimeter) 등을 야기할 수 있다. 이미지 인식 소프트웨어는, 존재 가능한 이러한 편차들을 인식할 수 있으며, 스크라이빙이 개시되기 이전에, 그들에 대한 장치 유저에게 알릴 수 있다.
실시예
3
이미 위에서 언급한 바와 같이, 도 1 및 도 3에 도시된 셋업은 이미지 기록 디바이스(8)를 위한 온-축 관측 구성을 사용한다. 그러나, 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같은 오프-축 구성을 사용하는 실시예를 고려할 수도 있다. 여기서, 이미지 기록 디바이스(카메라)(8)는 기판 홀더(9)에 독립적으로 향해지며, 그것의 시야 축(7")은 레이저 빔(L)이 전파하는 광축(7)과 동축이 아니다. 카메라(8)는 그것의 시야 축(7")이 타겟 표면(3)의 평면에서 또는 가까이에서 광축(7)과 교차하도록 향할 수 있으며; 이 방식에서, 스폿(S)은 카메라(8)의 시야의 중앙에 또는 가까이에 공칭적으로 존재하게 된다(글로(S') - 레퍼런스 플레이트(5)가 카메라(8)의 시야 내로 이동될 시 - 레퍼런스 플레이트(5)의 상부 표면이 타겟 표면(3)과 적어도 실질적으로 동일 평면에 존재하는 경우).
이 오프-축 셋업은 도 1 및 도 3의 온-축 구성들과 다수의 동일한 방식으로 사용될 수 있으며, 다음과 같은 예외가 있다:
- 스폿(S) 및 글로(S')는 카메라의 시야의 결과로서 일반적으로 약간 계란형/타원형이 된다. 실시예 2에서 지칭된 직경(D)는 그 때, 예를 들어 해당 계란형/타원형의 트랜스버스/ 최소 폭이 되도록 선택될 수 있다.
- 이제, 레퍼런스 플레이트(5)의 상부 표면과 타겟 표면(3)사이의 높이 차이는, 빔(L)의 평면(측면) 정렬에서 더욱 중요한 역할을 하는 경향을 갖게 된다.
당업자는 이러한 문제들을 이해할 것이며, 적절한(약간의) 수학적 보정을 수행하는 것에 의해, 예를 들어 적절한 좌표 변환들을 사용하는 것에 의해 그것들을 다룰 수 있을 것이다.
실시예
4
실시예 1의 전술한 상황에서, 단일 레이저 빔은 기판(1)에 충돌한다. 대안으로, 도 6은 다수의 레이저 빔들이 기판에 충돌하는 상황을 도시한다.
도 6에 도시된 시나리오를 달성하기 위해, 빔 분할 소자(예를 들어, 회절 광학 소자)가 사용되어 오리지널 레이저(L) 빔을 레이저 빔들{71-75}의 클러스터로 분할할 수 있으며, 현재의 케이스에서는, X 방향으로 서로 분리된다(도 1의 평면에 수직이고; 도 2의 평면에 평행). 간략화의 목적으로, 각 빔{71-75}의 광축만을 도시하였으며, 그렇지 않은 경우 도 6은 상당히 클러스터링되어 있을 것이다. 그러나, 이러한 (일반적) 단순화는 도시된 셋-업의 구조 및 동작을 이해하는 것으로부터 당업자를 방해하지 않을 것이다.
여기에 도시된 바와 같이, 각각의 빔들{71-75}은 기판(1)의 벌크 내의 하위-표면 초점{F1-F5}에 포커싱 되며(스텔스 다이싱), 인접하는 빔들{71-75}의 초점들{F1-F5}은 상기 타겟 표면(3) 아래의 상이한 깊이들{d1-d5}에 위치된다. 또한, 각각의 빔들{71-75}은 표면(3) 상에 대응하는 광 스폿{S1-S5}을 생성한다. 상기 스폿들{S1-S5}은 라인(13)을 따라 배치되며, 상기 초점{F1-F5}은 라인(15)을 따라 배치된다. 여기에 도시된 바와 같이, 라인(15)은 하향 피치 각도 θ로 라인(13) 아래에 틸팅되는 직선이다. 그러나, 이것은 한정이 아니며, 라인(15)은, 대신에 예를 들어 곡선 또는 물결 모양일 수 있다. 특정 시나리오에서는, 다음 값들이 적용된다:
■ X 방향의 빔 클러스터{71-75}의 폭은 70㎛ 이다.
■ 깊이-차이 d1-d5는 40㎛ 이다.
■ 따라서, 피치 각 는 아크탄젠트(arctan)(40/70) = 29.75°이다.
■ 가장 얕은 초점(F5)은 노출된 표면(3) 아래 20㎛에 위치된다.
라인(15)은 라인(13)에 대하여 틸팅될 필요가 없음을 유의해야 하며, 다른 셋-업에서는, 라인들(15 및 13)이 실질적으로 평행일 수 있다(즉, 
). 또한, 라인(15)은 그것의 아래가 아닌 표면(3) 상에 다르게 위치될 수 있음을 유의해야 한다.
예를 들어, US 7,968,432로부터 이러한 빔 클러스터들에 대한 더 많은 정보를 수집할 수 있다.
본 발명의 문맥에서는, 빔 클러스터{71-75}의 (적어도) 하나의 빔들이 선택될 수 있고, 전체 빔 클러스터{71-75}를 위한 빔 정렬(및 다른 타입의 빔 특성화)를 수행하는 기초로 사용될 수 있다.
Claims (12)
- 실질적으로 편평한 반도체 기판을 스크라이빙하기(scribe) 위해 사용되는 레이저 스크라이빙 장치에서 빔 특성화(beam characterization)를 수행하는 방법으로서,
상기 장치는,
상기 기판이 클램핑될 수 있는 이동식 기판 홀더 - 상기 기판은 적어도 하나의 스크라이브 레인(scribelane)을 따라 스크라이빙되는 타겟 표면을 제공하도록 상기 이동식 기판 홀더의 클램핑 존에 클램핑됨 - 와,
적어도 하나의 레이저 빔을 광축(optical axis)을 따라 상기 타겟 표면쪽으로 향하게 하는데 사용될 수 있는 레이저 광원을 포함하고,
상기 방법은,
스크라이빙 프로세스를 관측 및 제어하기 위해 사용될 수 있는 이미지 기록 디바이스를 제공하는 단계 - 상기 이미지 기록 디바이스는 시야(a field of view)에 수직인 시야축(viewing axis)을 구비한 상기 시야를 갖음 - 와,
상기 클램핑 존의 외측에 상기 기판 홀더 상에 레퍼런스 플레이트(reference plate)를 제공하는 단계 - 상기 레퍼런스 플레이트는 상기 레이저 빔의 조사에 응답하여 유도 방사(stimulated radiation)를 생성하는 재료를 포함함 - 와,
상기 레이저 빔이 상기 레퍼런스 플레이트의 일 지점에 충돌하여 상기 재료를 여기시킴으로써 충돌 지점에 국부적 글로(localized glow)를 생성하도록, 상기 기판 홀더를 포지셔닝(positioning)하는 단계와,
상기 이미지 기록 디바이스를 사용하여 상기 글로의 물리적 파라미터를 검출하는 단계를 포함하는
빔 특성화 수행 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 물리적 파라미터는,
- 상기 시야에서 레퍼런스 포인트에 대한 상기 글로의 위치와,
- 상기 글로의 직경과,
- 상기 글로의 집적 강도(integrated intensity)와,
- 상기 글로의 형상과,
이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택되는
빔 특성화 수행 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 이미지 기록 디바이스로부터의 데이터는, 상기 광축과 상기 시야축 사이의 위치 편차를 계산하기 위해 사용되는
빔 특성화 수행 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 이미지 기록 디바이스로부터의 데이터는, 상기 레이저 빔에 대한 최적의 초점 위치와 상기 충돌 지점 사이의 축방향 거리(an axial distance)를 계산하기 위해 사용되는
빔 특성화 수행 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 유도 방사는 파장 변환, 2-광자 흡수, 백열(incandescence), 발광(luminescence), 및 이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 메커니즘을 통해 생성되는
빔 특성화 수행 방법.
- 제 3 항에 있어서,
상기 기판 홀더 상에 클램핑된 기판을 제공하는 단계와,
상기 시야 내에 상기 기판의 스크라이브 레인을 위치시키도록 상기 기판 홀더를 포지셔닝하는 단계와,
상기 이미지 기록 디바이스를 사용하여 레퍼런스 포인트에 대한 상기 스크라이브 레인의 피처(feature)의 위치를 검출하는 단계와,
상기 위치 편차를 적용하여 상기 피처에 대한 상기 광축의 추측된(inferred) 위치를 결정하는 단계를 더 포함하는
빔 특성화 수행 방법.
- 제 4 항에 있어서,
상기 기판 홀더 상에 클램핑된 기판을 제공하는 단계와,
상기 시야 내에 상기 기판의 스크라이브 레인을 위치시키도록 상기 기판 홀더를 포지셔닝하는 단계와,
상기 축방향 거리를 적용하여 상기 타겟 표면에 대한 상기 레이저 빔의 초점 위치를 결정하는 단계를 더 포함하는
빔 특성화 수행 방법.
- 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 기판의 평면에 수직으로, 상기 레퍼런스 플레이트와 상기 클램핑된 기판 사이의 높이 차이를 결정하는 단계와,
상기 위치 편차 및 상기 축방향 거리 중 적어도 하나와 함께 상기 높이 차이를 이용함으로써 빔 정렬을 조정하는 단계를 더 포함하는
빔 특성화 수행 방법.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이미지 기록 디바이스로부터의 데이터는, 상기 글로의 형상을 결정하기 위해 사용되는
빔 특성화 수행 방법.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레이저 광원은 레이저 빔들의 클러스터를 생성하고,
상기 적어도 하나의 레이저 빔은 상기 클러스터의 멤버(member)이며, 전체 클러스터에 대한 빔 정렬을 수행하기 위한 기초로 사용되는
빔 특성화 수행 방법.
- 실질적으로 편평한 반도체 기판의 레이저 스크라이빙을 수행하는 장치로서,
적어도 하나의 스크라이브 레인을 따라 스크라이빙되는 타겟 표면을 제공하도록 상기 기판이 클램핑될 수 있는 클램핑 존을 구비한 기판 홀더와,
적어도 하나의 레이저 빔을 광축을 따라 상기 타겟 표면쪽으로 향하게 하는 레이저 광원과,
상기 기판 홀더와 상기 레이저 빔 사이의 상대적인 움직임에 영향을 미치는 수단과,
스크라이빙 프로세스를 관측 및 제어하기 위해 사용될 수 있는 이미지 기록 디바이스와,
상기 클램핑 존의 외측에 있는 상기 기판 홀더 상의 레퍼런스 플레이트 - 상기 레퍼런스 플레이트는 상기 레이저 빔의 조사에 응답하여 유도 방사를 생성하는 재료를 포함하고, 이에 의해 상기 레이저 빔의 충돌 지점에 국부적 글로를 생성함 - 와,
상기 이미지 기록 디바이스에 의해 생성되는 상기 글로의 이미지의 분석을 수행하고, 그로부터 상기 글로의 적어도 하나의 물리적 파라미터를 유도하는 제어기를 포함하는
레이저 스크라이빙 수행 장치.
- 제 11 항에 있어서,
상기 물리적 파라미터는,
- 상기 이미지 기록 디바이스의 시야에서 레퍼런스 포인트에 대한 상기 글로의 위치와,
- 상기 글로의 직경과,
- 상기 글로의 집적 강도와,
- 상기 글로의 형상과,
이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택되는
레이저 스크라이빙 수행 장치.
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| JP2002316276A (ja) * | 2001-04-18 | 2002-10-29 | Nec Corp | レーザマーキング装置のマーキング歪み補正装置及びマーキング補正方法 |
| DE10131610C1 (de) * | 2001-06-29 | 2003-02-20 | Siemens Dematic Ag | Verfahren zur Kalibrierung des optischen Systems einer Lasermaschine zur Bearbeitung von elektrischen Schaltungssubstraten |
| JP2003042967A (ja) * | 2001-07-27 | 2003-02-13 | Hitachi Ltd | パターン欠陥検査装置 |
| US6559411B2 (en) * | 2001-08-10 | 2003-05-06 | First Solar, Llc | Method and apparatus for laser scribing glass sheet substrate coatings |
| US7846152B2 (en) * | 2004-03-24 | 2010-12-07 | Amo Manufacturing Usa, Llc. | Calibrating laser beam position and shape using an image capture device |
| JP2005161387A (ja) * | 2003-12-05 | 2005-06-23 | Nissan Motor Co Ltd | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
| KR101351474B1 (ko) * | 2005-12-20 | 2014-01-14 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 레이저 조사장치, 레이저 조사방법, 및 반도체장치제조방법 |
| JP4977411B2 (ja) * | 2006-07-06 | 2012-07-18 | 株式会社ディスコ | レーザー加工装置 |
| DE102008010981A1 (de) * | 2008-02-25 | 2009-08-27 | Mtu Aero Engines Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Laserfokussierung |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114514084A (zh) * | 2019-12-13 | 2022-05-17 | 松下知识产权经营株式会社 | 激光器装置 |
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