KR20140137437A - 연장된 깊이 가식을 이용한 가공소재 레이저 스크라이빙 - Google Patents

연장된 깊이 가식을 이용한 가공소재 레이저 스크라이빙 Download PDF

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제프리 피. 서셀
마르코 멘데스
매튜 해넌
마이클 본 다델젠
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 레이저 스크라이빙 시스템 및 방법은 도파관 및 자동 초점 효과를 이용하여 레이저 빔이 가공소재 내부로 투과하여 가공소재 내부로 연장되는 통로를 따라 내부 결정 손상을 유발하도록 레이저 빔을 포커싱 함으로써 기판 또는 가공소재의 내부로 연장된 깊이 가식을 제공한다. 도파관 및 자동초점 효과는, 가공소재 물질 내 다광자 흡수, 가공소재 물질의 투명도, 초점 레이저의 광 수차 등의, 여러 광학적 효과를 이용하여 발생할 수 있다. 레이저 빔은 파장, 펄스 지속 시간, 펄스 에너지 등이 있어 물질을 통한 전달 및 물질 내의 다광자 흡수를 제공할 수 있다. 수차가 있는 초점 레이저 빔도 가공소재 내부로 유효 초점 심도(Depth of Field: DOF)를 연장하기에 충분한 종단 구면 수차 범위를 제공하기 위해 이용될 수 있다.

Description

연장된 깊이 가식을 이용한 가공소재 레이저 스크라이빙{LASER SCRIBING WITH EXTENDED DEPTH AFFECTATION INTO A WORKPIECE}
본 출원은 2009년 12월 7일 출원된 미국 가특허출원 제61/267,190호를 우선권으로 하여 2010년 12월 7일 출원된 미국 특허 출원 제12/962,050호의 부분 계속 출원이며, 양 출원은 여기에 참조로서 일체되었다.
본 발명은 레이저 기계 가공에 관한 것으로, 특히 가공소재에 연장된 깊이 가식으로 레이저 스크라이빙을 하는 것에 관한 것이다.
레이저는 흔히 기판이나 반도체 웨이퍼 등의 가공소재(workpiece)의 절단 또는 스크라이빙에 사용 된다. 예를 들어, 반도체 제조에서는 반도체 웨이퍼에서 제조된 개별 장치(또는 다이)가 서로 분리되도록 반도체 웨이퍼를 다이싱 하는 공정에 자주 사용된다. 웨이퍼 상의 다이는 스트리트(street)에 의해 분리되고, 레이저를 사용하여 스트리트를 따라 웨이퍼를 절단할 수 있다. 레이저를 사용하여 웨이퍼를 완전히 절단할 수도 있고, 또는 일정 깊이까지만 절단한 후 천공 지점에서 웨이퍼를 균열시킴으로써 절단이 덜 된 웨이퍼를 분리할 수 있다. 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)를 제작 하는 경우, 웨이퍼 상의 개별 다이는 각각 LED에 상응한다.
반도체 장치의 크기가 작아질수록 단일 웨이퍼 상에서 제작될 수 있는 장치의 수는 증가한다. 웨이퍼 별 장치 밀도가 증가하면 수율도 증가하고 마찬가지로 장치 별 생산비용도 감소한다. 장치 밀도를 증가시키려면 장치들을 최대한 근접하게 제작할 필요가 있다. 반도체 웨이퍼 상에서 장치들을 더욱 근접하게 배치하면 장치 간의 스트리트가 좁아지게 된다. 따라서 레이저 빔이 협소해진 스트리트에 정교하게 조준되고, 장치들에 최소의 손상을 입히거나 전혀 손상을 입히지 않도록 웨이퍼를 스크라이빙 해야 한다.
한 방식에서는, 기판이나 웨이퍼의 표면에 레이저의 초점을 형성하여 재료의 어블레이션(ablation)을 초래하고 부분적으로 절단할 수 있다. 레이저 스크라이빙은 반도체 웨이퍼 상에 수행할 수 있다. 예를 들면, 장치가 형성된 웨이퍼의 앞면에 레이저 스크라이빙을 수행할 수 있으며, 이를 전면 스크라이빙(Front-Side Scribing; FSS)이라고 하고, 웨이퍼의 뒷면에 레이저 스크라이빙을 수행할 수 있고, 이를 후면 스크라이빙(Back-Side Scribing; BSS)라고 한다. 이러한 기술은 효과적이긴 하지만 문제점도 있다. 두 공정 모두 상당한 파편을 빈번히 생성하고, 따라서 파편 생성을 감소하거나 방지하기 위해 도포 및 세척 공정이 종종 필요하다. BSS는 커프(Kerf)와 열영향부(Heat Affected Zone; HAZ)가 넓기 때문에 발열로 인한 에피(epi) 손상과 광손실이 발생하기도 한다.
스텔스 스크라이빙(Stealth Scribing)이라고 불리는 다른 방식에 의하면, 고 개구수(Numerical Aperture; NA) 렌즈(예: NA>0.8)를 사용하여 웨이퍼의 내부에 레이저의 초점을 형성하여 재료 내에 다광자 흡수(Multiphoton Absorption)를 야기한다. 고 NA 렌즈는 작동거리가 매우 짧고 초점 심도(Depth of Field; DOF)가 매우 작다. 이 공정에도 여러 문제점이 있다. 특히, 스텔스 스크라이빙은 웨이퍼의 두께에 제한이 있을 수 있고, 휘어진 웨이퍼에는 공정이 어려우며, 여러 패스를 해야만 분리가 가능하기 때문에 두꺼운 웨이퍼의 공정은 오래 걸릴 수 있다. 또한 스텔스 스크라이빙은 웨이퍼의 표면에 상대적으로 큰 스폿을 형성하므로 다이 간의 협소한 스트리트의 FSS가 불가능하거나 웨이퍼 당 다이의 수를 줄여야만 가능할 수도 있다. 또한 스텔스 스크라이빙은 웨이퍼 내측에 원하는 포커스를 형성할 수 없기 때문에 DBR이나 금속 반사 필름을 사용하여 웨이퍼를 기계 가공할 경우 문제가 발생한다. 또한 스텔스 스크라이빙은 고가의 렌즈가 필요하고 초점 허용 오차가 작으며, 스텔스 스크라이빙 장비는 일반적으로 고가이고 유지 비용도 높다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가공소재에 연장된 깊이 가식을 제공하는 레이저 스크라이빙 시스템의 개략도.
도 2는 회절 제한 구역 외부에 구면수차가 있는 레이저 빔을 포커싱하기 위한 초점 렌즈의 개략도.
도 3a는 구면수차가 없는 근축 초점 레이저 빔을 제공하는 렌즈의 개략도.
도 3b는 횡단 구면 수차 범위를 제한하면서 초점 심도를 가공소재 안으로 연장하기에 충분한 종단 구면 수차 범위를 가진 수차가 있는 초점 레이저 빔을 제공하기 위해 회절 제한 구역을 넘어 오버필링된 렌즈의 개략도.
도 3c는 더 큰 종단 및 횡단 구면 수차 범위를 가진 수차가 있는 초점 레이저 빔을 제공하기 위해 회절 제한 구역을 더 넘어 오버필링된 렌즈의 개략도.
도 4a 내지 4c는 가공소재의 표면에 대하여 다른 포커스 오프셋(Focus Offset)을 갖는 수차가 있는 초점 레이저 빔의 개략도.
도 5a 내지 5d는 다른 포커스 오프셋과 다른 양의 구면 수차로 60mm 초점거리 삼중 렌즈에서 250미크론 두께의 사파이어 내부로 초점을 형성한 레이저 빔의 개략도.
도 6a 내지 6d는 다른 포커스 오프셋과 다른 양의 구면 수차로 54mm 초점거리 이중 렌즈에서 250미크론 두께의 사파이어 내부로 초점을 형성한 레이저 빔의 개략도.
도 7a 내지 7d는 다른 포커스 오프셋과 다른 양의 구면 수차로 25mm 초점거리 삼중 렌즈에서 120미크론 두께의 사파이어 내부로 초점을 형성한 레이저 빔의 개략도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법으로 형성된 일련의 어블레이션 구멍이 있는 사파이어 기판의 표면 사진.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법으로 형성된 어블레이션 구멍으로부터 연장된 일련의 연장 가식이 있는 사파이어 기판의 측면 사진.
도 10a 내지 10b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 가공소재를 정렬 위치와 레이저 가공 위치에 있는 가공 소재 위치 스테이지를 구비한 레이저 가공 시스템.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 웨이퍼의 스트리트의 맞은편에 레이저 빔을 정렬한 후면 스크라이빙의 측면 개략도.
도 12a 내지 12b는 본 발명의 일 실시예에 따른 더 얕은 후면 스크라이브의 맞은편에 레이저 빔을 정렬한 양면 스크라이빙의 측면 개략도.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 연장된 깊이 가식과 긴 빔 스폿으로 스크라이빙하는 레이저 스크라이빙 시스템의 개략도.
본 발명의 실시예들에 따른 레이저 스크라이빙 시스템 및 방법은 도파관 및 자동초점 효과를 이용하여 레이저 빔이 가공소재 내부로 투과하도록 레이저 빔을 집중시켜 기판이나 가공소재 내부로의 연장된 깊이 가식을 제공함으로써 가공소재 내부로 연장되는 경로를 따라 내부 결정 손상을 야기한다. 도파관 및 자동초점 효과는, 가공소재 물질 내 다광자 흡수, 가공소재 물질의 투명도, 초점 레이저 빔(focused laser beam)의 광 수차 등의, 여러 광학적 효과를 이용하여 발생할 수 있다. 레이저 빔은 파장, 펄스 지속 시간, 펄스 에너지 등이 있어 물질의 적어도 일부를 통한 전달 및 물질 내의 다광자 흡수를 제공할 수 있다. 수차가 있는 초점 레이저 빔도 가공소재 내부로 유효 초점 심도(Depth of Field: DOF)를 연장하기에 충분한 종단 구면 수차 범위를 제공하기 위해 이용될 수 있다.
연장된 깊이 가식을 이용한 레이저 스크라이빙은 예를 들어 기판이나 반도체 웨이퍼와 같은 가공소재에 스크라이빙을 하여 다이 분리를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 한 측면에 의하면, 여기에 설명하는 레이저 가공 시스템 및 방법은 반도체 웨이퍼를 기계 가공하여 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)를 형성하는 다이를 분리하는데 사용될 수 있다. 연장된 깊이 가식을 이용한 레이저 스크라이빙은 다양한 두께의 반도체 웨이퍼의 후면 스크라이빙 및/또는 전면 스크라이빙에 사용될 수 있다. 적어도 물질의 일부를 통하여 전달되고 물질 내에 다광자 흡수를 야기하는 레이저 파라미터와 광학계를 선택함으로써, 각각 다른 물질들을 연장된 깊이 가식으로 스크라이빙 할 수 있다. 특히, 여기에 설명하는 방법은 레이저 빔이 적어도 일부를 통과하되 결정 손상을 일으키기에 충분하도록 흡수될 수 있는 사파이어, 실리콘, 유리, 및 기타 기판 또는 물질의 스크라이빙에 사용될 수 있다. 연장된 깊이 가식을 이용한 레이저 스크라이빙은 예를 들어 불투명 코팅이 된 가공소재에도 유리하게 이용될 수 있는데, 이는 초기 어블레이션이 불투명 코팅을 절단할 수 있기 때문이다.
여기서, "기계 가공"은 레이저 에너지를 사용하여 가공소재에 변형을 가하는 모든 행위를 의미하며, "스크라이빙"이란 레이저를 가공소재에 스캐닝 함으로써 가공소재를 기계 가공하는 행위를 의미한다. 기계 가공에는 가공 소재의 표면 물질 어블레이션 및/또는 가공 소재 내부 물질의 결정 손상 등을 포함할 수 있다. 스크라이빙은 일련의 어블레이션 또는 결정 손상된 구역을 포함할 수 있으나 연속된 선형의 어블레이션 또는 결정 손상일 필요는 없다. 또한 여기서, "연장된 깊이 가식(extended depth affectation)"이란 가공 소재 내의 레이저 에너지 및 광자 물질 상호 작용의 결과로 가공 소재 내측의 연장되는 통로를 따라 발생하는 결정 손상을 의미한다.
연장된 깊이 가식을 이용한 레이저 스크라이빙은 가공소재의 외부를 어블레이션한 후 내부로 빔을 포커싱하여, 내부 균열 또는 결정 손상(즉, 연장된 깊이 가식)을 야기하여 예를 들어 웨이퍼 다이 분리를 위한 스크라이빙 또는 다이싱(dicing)을 할 수 있다. 초기 어블레이션은 굴절률의 변화를 초래하고 절단부 내부로 레이저의 도파관 또는 자동초점 효과를 발생하여 물질의 결정 구조 내 수렴을 유발함으로써, 결정 손상이 발생하는 지점으로 높은 전기장 에너지를 포커싱하는 결과를 가져올 수 있다. 레이저 파라미터는 아래에 자세히 설명할 자동초점 효과를 가능하게 하는 깨끗한 어블레이션(즉, 최소의 파편)을 제공하기 위하여 최적화될 수 있다. 다른 실시예들에서는, 가공소재의 표면을 제거하지 않고 연장된 깊이 가식을 이용한 레이저 스크라이빙을 수행할 수도 있다.
연장된 깊이 가식은 물질의 결정 구조를 흩뜨리기 충분하게 적어도 물질의 일부를 통한 전달 및 다광자 흡수를 제공하기 위해 레이저 파라미터(예를 들면, 파장, 펄스 지속 시간, 펄스 에너지)를 조절함으로써 이루어질 수 있다. 특히, 레이저 빔은 가공소재의 물질을 통한 전달이 가능한 파장(예를 들면, 적외선, 녹색광, 또는 자외선)이 있을 수 있고, 다광자 흡수를 야기하는 최대 파워를 제공하는 초단 펄스(예를 들면, 1나노초 미만) 또는 단펄스(예를 들면, 200나노초 미만)를 포함할 수 있다. 따라서, 상당히 투명한 대상 물질과 고에너지 초고속 레이저를 사용함으로써, 방사조도와 연장된 초점 심도의 균형이 대상 소재와의 상호작용의 용적(volumetric) 범위를 깊게 할 수 있다.
레이저 파장은 적외선(IR) 범위뿐만 아니라 일차 내지 5차 조화 주파수(harmonic)일 수 있으며, 특히, 예를 들면, 약 1.04-1.06 ?(IR), 514-532 nm(녹색광), 342-355 nm(자외선), 또는 261-266 nm(자외선)의 범위일 수 있다. 예를 들면, 연장된 깊이 가식을 이용한 사파이어의 레이저 스크라이빙은 자외선 범위(예를 들면, 266 nm, 343 nm 또는 355 nm)의 레이저 파장으로 수행될 수 있다. 연장된 깊이 가식을 이용한 실리콘의 레이저 스크라이빙은 IR 범위, 예를 들면, 1.2 ? 이상(실리콘 전도 시점) 및 더 구체적으로는 약 1.5 ?의 레이저 파장으로 수행될 수 있다. 가시 범위의 레이저 파장은 연장된 깊이 가식을 이용한 유리의 레이저 스크라이빙에 사용될 수 있다. 여기에 설명하는 연장된 깊이 가식을 이용한 스크라이빙은, GaAs 및 기타 III-V 물질, SiC, Si, GaN, AIN 등의, 밴드갭이 있는 반도체 및 절연물질과 다이아몬드에, 이러한 물질을 통하여 전달되는 레이저 파장을 사용함으로써, 사용될 수 있다.
(예를 들면, 기존의 스크라이빙 기술에 비하여) 긴 파장을 짧은 펄스와 함께 사용하면 특히 사파이어와 같은 매우 투명한 물질 내에서의 결합 효율과 레이저 에너지의 흡수가 향상될 수 있다. 펄스 지속 시간은 물질의 급속 기화, 즉 고체에서 기체로 증발하는 어블레이션을 유발하는 열확산 시간 척도보다 짧을 수 있다. 일례로, 어떤 물질의 융해를 최소화 하기 위하여, 펄스 지속 시간은 피코초(ps) 이하일 수 있다. 예를 들어, 사파이어를 기계 가공할 경우, 10 ps 미만의 초단 펄스가 사용될 수 있다. 다른 예에서, 1 나노초 이상 또는 100 나노초 이상의 긴 펄스 지속 시간이 사용될 수도 있다(예를 들면, 실리콘의 경우, 150 내지 200 나노초).
초고속 레이저를 사용하여, 예를 들어, 피코초 또는 펨토초(fs)의 초단파 펄스를 생성할 수 있다. 일부 실시예에서, 초고속 레이저는 다른 파장(예를 들면, 약 0.35㎛, 0.5㎛, 1㎛, 1.3㎛, 1.5㎛, 2㎛ 또는 이 파장들의 사이) 및 다른 초단 펄스 지속 시간(예를 들면 10 ps 미만)의 원 레이저 빔(raw laser beam)을 생성할 수 있다. 초고속 레이저의 예로는 트럼프(TRUMPF)사의 트루마이크로(TruMicro) 류의 5000 ps 레이저를 들 수 있다. 레이저는 또한 약 10 내지 1000 kHz의 반복률을 갖는 약 1 ? 내지 1000 ?의 범위의 펄스 에너지를 제공할 수 있다.
연장된 깊이 가식을 이용한 레이저 스크라이빙은 일반적으로 긴 작동거리의 광학계를 사용한다(예를 들면, 스텔스 스크라입에 사용되는 고 NA 렌즈에 비하여 저 NA 렌즈). 긴 작동거리와 저 NA의 광학조건은 예를 들어 0.8 미만의 NA, 특히 0.5 또는 0.4 미만의 NA를 포함할 수 있다. 연장된 깊이 가식을 이용한 레이저 스크라이빙은 또한 유효 초점 심도를 가공소재 내부로 연장하기에 충분한 종단 구면 수차 범위를 가진 구면 수차를 제공할 수 있다. 작동거리가 길고 NA가 낮은 렌즈는 일반적으로 NA가 높은 렌즈보다 초점 심도가 길다. 구면 수차를 제공하는 렌즈를 사용하면 도파관 및 자동초점 효과가 가공소재 내 연장된 구역을 넘어 에너지를 더하도록 유효 초점 심도를 더 연장할 수 있다.
아래의 상세한 설명과 같이, 연장된 깊이 가식의 깊이는 레이저 파라미터(예를 들면, 파장, 펄스 지속 시간, 펄스 에너지), 공정 파라미터(예를 들면, 펄스 간격) 및 광학조건(예를 들면, 작동 NA 및 초점 심도)를 조절하여 제어될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연장된 깊이 가식을 이용한 레이저 스크라이빙을 위한 레이저 가공 시스템(100)은 반도체 웨이퍼의 사파이어 기판과 같은 가공소재(102)의 스크라이빙에 사용될 수 있다. 본 실시예에 따른 레이저 가공 시스템(100)은 원 레이저 빔을 생성하는 레이저(110)와 레이저 빔을 포커싱하고 포커싱된 레이저 빔을 가공소재(102)의 표면(104)으로 향하게 하는 빔 전달 시스템(120)을 포함한다. 빔 전달 시스템(120)은 레이저(110)로부터 원 레이저 빔(112)을 확장하여 확장 빔(expanded beam)(114)을 형성하는 빔 익스팬더(Beam Expander, 122)와 확장 빔(114)을 포커싱하여 초점 레이저 빔(116)을 제공하는 초점 렌즈(focusing lens)(124)를 포함한다. 또한, 필수적이지는 않지만, 빔 전달 시스템(120)은 자동 초점 시스템(미도시)을 포함할 수도 있다.
도시한 실시예에서, 레이저 가공 시스템(100)은 초점 레이저 빔(116)의 에너지 밀도가 어블레이션 구역(106)에서 가공소재(102)의 표면(104)을 어블레이션하기에 충분하도록, 그리고 빔이 도파관 자동 초점 효과를 이용하여 어블레이션 구역(106)을 거쳐 가공소재(102) 내부로 투과하도록 확장 레이저 빔(114)을 포커싱 한다. 이에 따라 도파관 자동 초점 효과는 충격, 전기장 및/또는 압력에 의해 결정 손상이 유발되는 가공 소재(102)의 내부로 연장된 내부 위치(108)로 초점 레이저 빔(116)을 어블레이션 구역(106)으로부터 향하게 한다. 초점 레이저 빔(116)의 각 펄스는 가공 소재(102) 상에 빔 스폿을 형성하고, 도파관 및 자동 초점 효과를 이용하여 가공 소재(102) 내부로 연장되어 연장된 깊이에 높은 에너지를 제공하고 내부 위치(108)에 있는 통로를 따라 결정 손상을 유발한다. 각 위치에서는 초점 레이저 빔(116)의 단일 펄스로도 충분하지만, 다중 펄스 공정을 사용하여 계속되는 펄스들이 더욱 깊고 강력한 소재 균열을 유발하게 할 수 있다.
초점 레이저 빔(116)은 일련의 어블레이션 구역(106)과 결정 손상된 내부 위치(108)(즉, 연장된 가식)가 일련의 레이저 펄스에 의해 스크라이브 라인을 따라 형성되도록, 가공소재(102)에 스캐닝 될 수 있다. 레이저 빔(116)은, 예를 들어, 단일 패스 또는 다중 패스를 사용하여 스캐닝 되어 다양한 깊이와 간격을 형성할 수 있다. 가공소재(102)는 일련의 어블레이션 구역(106)과 결정 손상된 내부 위치(108)를 형성하기 위하여 예를 들어 초점 레이저 빔(116)에 대하여 이동될 수 있다. 그리고 어블레이션 구역(106)과 결정 손상된 내부 위치(108)는 스크라이브 라인을 따라 가공소재(102)의 분리를 용이하게 할 수 있다. 도시된 실시예는 LED 다이가 있는 반도체 웨이퍼 상에 전면 스크라이빙 하는 것을 도시하지만, 레이저 가공 시스템(100)은 후면 스크라이빙 또는 양면 스크라이빙에도 사용할 수 있으며, 이에 대해서는 아래에서 상세히 설명한다.
물질의 종류에 따라, 레이저(110)는 가공소재(102)의 물질의 적어도 일부를 투과할 수 있는 파장의 단 펄스(예를 들면 200 ns 미만) 또는 초단 펄스(예를 들면, 1 ns 미만)를 조사할 수 있다. 연장된 깊이 가식으로 사파이어를 스크라이빙 하는 일례에 의하면, 레이저(110)는 약 10 ps 미만의 펄스 지속 시간과 약 60?의 펄스 에너지를 가진 UV 범위(예를 들면, 약 266 nm, 또는 343 nm, 355 nm)의 파장에서 원 레이저 빔을 조사하는 초단 레이저이다. 이러한 레이저는 사파이어를 투과할 수 있는 파장과 사파이어 내부 위치의 결정에 손상을 가하기 충분한 높은 최대 파워를 제공한다. 레이저(110)는 원하는 스크라이브를 특정 스캔 속도에서 얻어내기 위한 반복률로 작동할 수 있다. 사파이어 가공의 한 예에 의하면, 약 60?의 펄스 에너지를 가진 UV 레이저가 약 33.3 kHz의 반복률과 약 70 내지 90 mm/s 범위의 스캔 속도로 작동될 수 있다. 다른 예에서, 반복률은 약 100 kHz이고 스캔 속도는 약 100 내지 300 mm/s일 수 있다. 다른 실시예들에서는, 저출력 레이저(예를 들면, 약 8W)가 저하된 펄스 에너지(예를 들면, 약 40?)와 높은 반복률(예를 들면, 약 200 kHz)로 사용될 수 있다.
빔 익스팬더(122)는 2X 확대 텔레스코프일 수 있고, 초점 렌즈(124)는 약 400 ?의 초점 심도와 약 3 ?의 커프 폭을 가진 유효 포커싱 능력을 얻기 위한 60 mm 트리플릿(Triplet)일 수 있다. 빔 익스팬더(122)는 예를 들어 코팅되지 않은 오목렌즈(예: f = -100 mm)와 볼록렌즈(예: f = 200mm)가 결합된 빔 확장 텔레스코프일 수 있다. 초점 렌즈(124)의 NA는 0.8 미만일 수 있고, 특히 긴 작동 거리와 긴 심도를 제공하는 0.5 또는 0.4 미만 일 수 있다. 또한 초점 렌즈(124)는 구면 수차를 제공하여, 유효 초점 심도를 가공소재(102) 내부로 더 연장하기에 충분한 종단 구면 수차 범위를 가진, 수차가 있는 초점 레이저 빔(116)을 제공할 수 있으며, 이에 대해서는 아래에서 더 자세히 설명한다.
초점 레이저 빔과 초단 또는 단 펄스를 결합하면 포커싱 능력이 증가(즉, NA 감소)하여 가공소재(102)의 내부 위치(108)에 결정 손상을 제공하면서도 가공소재 표면(104) 상의 제거된 물질(즉, 파편)의 부피를 최소화할 수 있다. 레이저(110)와 빔 전달 시스템(120)은 스크라이빙 할 물질의 표면 어블레이션과 자동 초점 효과 및 원하는 커프 폭을 얻기 위한 파장, 펄스 지속 시간, 펄스 에너지, 최대 파워, 반복률, 스캔 속도, 빔 길이 및 폭 등의 레이저 가공 파라미터로 구성될 수 있다.
도 2에 상세히 도시된 바와 같이, 연장된 깊이 가식은 초점 렌즈(224)의 렌즈 수차를 이용하여 수차가 있는 초점 레이저 빔(216)의 유효 초점 심도를 연장함으로써 가능할 수 있다. 렌즈 수차는 근축 광학계(Paraxial Optics)에서 예측되는 이상적인 경로로부터 렌즈를 통과한 광선의 편차이다. 특히, 구면 수차는 렌즈의 광축에서 먼 렌즈를 통과하는 광선의 편차가 원인이다.
본 실시예에서, 초점 렌즈(224)의 일부에는 근본적으로 수차가 없는(즉, 회절이 성능에 끼치는 영향이 수차가 성능에 끼치는 영향을 초과) 회절 제한 성능을 제공하는 회절 제한 구역(223)이 일반적으로 있다. 회절 제한 구역(223) 내의 렌즈를 비추는 레이저 빔(214)의 광선(213)은 근축 초점면(226)에 포커싱되어 이 구역의 초점 레이저 빔(216) 내에 고해상도의 초점 빔 스폿(focused beam spot)을 형성한다. 회절 제한 구역(223) 외부에서는, 초점 렌즈(224)가 수차가 있는 초점 레이저 빔(216)으로 구면 수차를 제공한다. 회절 제한 구역(223) 외부의 렌즈를 비추는 광선(215)은 근축 초점으로부터 벗어나서 근축 초점면(226)을 지난 연장된 초점에 포커싱 된다(즉, 렌즈(224)의 광축을 지나감). 따라서 결과적으로 구면 수차는 수차가 있는 초점 레이저 빔(216)의 초점을 근축 초점으로부터 계속 연장하게 된다.
수차가 있는 광선(215)의 초점이 렌즈(224)의 광축을 따라 근축 초점면(226)을 지나 연장되는 거리를 종단 구면 수차(Longitudinal Spherical Aberration; LSA)라고 하고, 수차가 있는 광선(215)이 근축 초점면(226)을 따라 연장되는 거리를 횡단 구면 수차(Transverse Spherical Aberration; TSA)라고 한다. LSA 범위는 초점 레이저 빔(216)의 유효 심도(228)를 근축 초점면(226) 너머로 연장하고 가공소재 내부의 연장된 깊이 가식을 가능하게 한다. 이에 대해서는 아래에서 상세히 설명한다.
따라서 본 발명의 실시예들은 통념에 반하여 초점 렌즈의 결함을 이용한다. 레이저 스크라이빙을 위한 렌즈 시스템에서는 초점이 잘 맞은 빔 스폿을 제공하기 위하여 흔히 렌즈 수차를 방지하거나 수정하는 것을 요구한다. 그러나 본 발명의 실시예들에 의하면, 렌즈 수차를 의도적으로 활용하여 심도를 연장하는 광학 효과를 발생시킴으로써 연장된 깊이 가식으로 가공소재에 스크라이빙을 한다. 또한, 여기에 기재된 연장된 깊이 가식을 이용한 레이저 스크라이빙에 쓰이는 렌즈는 스텔스 스크라이빙에서 요구하는 고 NA 렌즈보다 비용이 저렴할 수 있다.
초점 렌즈(224)는 회절 제한 구역(223) 내의 수차는 수정하지만 렌즈(224)의 구경 전체에 걸쳐 수차 수정은 하지 않는 렌즈 더블릿(Doublet)이나 렌즈 트리플릿(Triplet)과 같은 다중 요소 렌즈를 포함할 수 있다. 초점 렌즈(224)는 작동 거리가 상대적으로 길고 NA는 낮아서 0.8 미만일 수 있고, 특히 0.5 또는 0.4 미만 일 수 있다. 기판 물질과 두께가 다르면 연장된 깊이 가식을 이용한 스크라이빙을 위한, 파장, 펄스 지속 시간, 작동 NA, 종단 구면 수차 범위, 디포커스(Defocus) 등의, 파라미터 최적 조합도 다를 수 있다. 따라서 렌즈의 정확한 광학 파라미터는 스크라이빙 할 물질의 종류에 달려있다.
도 3a 내지 3c에 도시된 바와 같이, 초점 렌즈(224)는 제한된 횡단 구면 수차 범위로 유효 초점 심도를 연장하기에 적합한 종단 구면 수차 범위를 제공하도록 설계 및/또는 조사될 수 있다. 예를 들어, 렌즈(224)의 작동 NA(또는 F 번호)는 가공소재(202)의 표면(204) 상에 초점 빔 스폿이 너무 크지 않도록 횡단 구면 수차 범위를 제한하면서도 가공소재(202) 내에 원하는 연장된 가식을 제공할 종단 구면 수차 범위를 얻기 위해 선택될 수 있다. 가공소재 표면(204) 상에 요구되는 빔 스폿 크기는 적용되는 용도에 따라 다르며, 반도체 웨이퍼의 스크라이빙과 다이 분리를 위한 경우에는 20 ? 미만일 수 있다.
본 실시예에서는, 렌즈(224)의 작동 NA는 빔 익스팬더(222)를 사용하여 원 레이저 빔(212)을 확장 조절하여 렌즈(224)의 유효 구경(Clear Aperture)의 다양한 부분을 조사하는 확장 레이저 빔(214)을 생성할 수 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 확장 레이저 빔(214)이 회절 제한 구역(223) 내의 렌즈(224)의 구경 만을 조사할 경우, 초점 빔(focused beam)(216)은 가공소재(202)의 표면(204)에 보이는 근축 초점면으로 포커싱되는 근축 광선만을 포함한다. 이는 연장된 깊이 가식을 제공하기 위하여 유효 초점 심도를 가공소재(202) 내부로 연장하는 종단 구면 수차 범위를 제공하지 않는 것이다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 확장 레이저 빔(214)이 회절 제한 구역(223)을 겨우 지나 렌즈(224)의 구경을 조사하는 경우, 초점 빔(216)은 초점 심도(228)를 가공소재(202) 내부로 연장하는 종단 구면 수차 범위로 근축 초점면을 지나 포커싱하는 수차가 있는 광선도 포함한다. 렌즈가 근접해서 작동하지만 회절이 완전히 제한되지 않을 경우, 종단 구면 수차가 지배하므로, 초점 빔(216)의 수차가 있는 광선의 횡단 구면 수차 범위는 제한될 수 있다. 따라서 종단 구면 수차 범위는 초점 심도를 연장하면서도 횡단 스폿 크기를 제어한다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 확장 레이저 빔(214)이 렌즈(224)의 전체 구경을 조사하는 경우, 초점 빔(216)은 횡단 구면 수차 범위를 더 연장하고 가공소재(202)의 표면(204)에 형성되는 빔 스폿 크기를 더 증가시키는 수차가 있는 광선을 포함한다. 본 예에서, 증가된 횡단 구면 수차 범위는 종단 구면 수차가 제공하는 연장된 초점 심도 효과를 상쇄한다.
이에 따라, 렌즈(224)는 종단 구면 수차 범위가 가공소재 내부로 초점 심도를 연장하여 원하는 연장된 깊이 가식을 유발하되 횡단 구면 수차 범위를 제한하기에 적합한 작동 NA로 조사될 수 있다. 렌즈(224)에서의 빔 크기는 연장된 구면 수차가 가공소재(202)의 물질 내측에 생성되는 최적의 크기에 도달할 때까지 서서히 증가(즉, 작동 NA 증가)될 수 있다. 횡단 구면 수차 범위를 제한하면 가공소재의 표면에서 빔 스폿 크기를 작게 할 수 있고, 레이저 구역과 어블레이션 구역을 작게 하면서도 여전히 종단 구면 수차 범위가 유효 초점 심도를 연장하기에 충분하게 할 수 있다. 일 실시예에서, 횡단 구면 수차 범위는 약 20 ? 미만, 더욱 상세하게는 10 내지 20 ?의 레이저 구역과 약 10 ? 미만의, 더욱 상세하게는 약 5 ?의 어블레이션 구역을 형성하기에 적합하게 한정될 수 있다.
물질마다, 파장과 펄스 지속 시간, 최적 NA 및 펄스 에너지는 물질의 두께에 따라 달라진다. 얇은 물질(예: 90 내지 110 ? 두께의 사파이어)의 경우, 요구되는 연장된 깊이 가식의 깊이는 약 0.15 내지 0.2의 작동 NA와 약 10 내지 50 ? 범위의 펄스 에너지로 얻어질 수 있다. 예를 들어, 18 mm의 유효 구경을 가진 25 mm 초점 거리의 트리플릿을 사용하는 경우, 90 내지 110 ? 두께의 물질에 연장된 깊이 가식을 제공하기에 충분한 종단 구면 수차 범위를 가진 적합한 스폿 크기는 25 mm 트리플릿의 약 8 내지 18 mm 구경을 조사함으로써 얻어질 수 있다. 일례에서, 피코초 355 nm 레이저로 얇은 사파이어를 가공하기 위하여, 25 mm 초점 거리의 트리플릿 렌즈를 약 0.16 NA 에서 작동하여 원하는 깊이에 연장된 깊이 가식을 형성할 수 있다. 이 경우, 지맥스(Zemax) 분석에 의하면, 종단 수차 계수는 약 0.0133이며, 횡단 수차 계수는 약 0.0024이다.
두꺼운 물질(예: 250 내지 500 ? 두께의 사파이어)의 경우, 두꺼운 물질에 상응하여 요구되는 연장된 깊이 가식은 약 0.05 내지 0.1의 낮은 NA와 약 30 내지 70 ? 범위의 높은 펄스 에너지로 얻어질 수 있다. 피코초 355 nm 레이저로 두꺼운 사파이어를 가공하기 위하여, 60 mm 초점 거리의 트리플릿 렌즈를 약 0.07 NA 에서 작동하여 원하는 깊이에 연장된 깊이 가식을 형성할 수 있다. 요구되는 깊이를 얻기 위한 펄스 에너지는 펄스 간격에 따라 커지거나 작아질 수 있다. 예를 들면, 펄스 간격이 짧으면 펄스 에너지가 작아질 수 있고, 펄스 간격이 길면 큰 펄스 에너지가 필요할 수도 있다.
또한 다른 방식을 사용하여 과도한 횡단 구면 수차를 줄이거나 제거할 수 있다. 예를 들면, 렌즈(224)의 앞 부분에 구경을 설치하여 렌즈(224)로 들어오는 최고 빔 직경(214)을 제한하여 최대 NA를 제한할 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 연장된 깊이 가식을 이용하여 다양한 레이저 파라미터와 광학계로 다양한 깊이에 다양한 물질을 스크라이빙 할 수 있다. 예를 들어, 사파이어에는 초고속 UV 레이저와 25 mm 초점 거리의 트리플릿 렌즈로 100 미크론 깊이 이상의 연장된 깊이 가식을 형성할 수 있다. 실리콘에는 초점 거리가 더 긴 렌즈와 고출력 IR 레이저로 더 깊은(예: 300 미크론) 연장된 깊이 가식을 형성할 수 있다.
도 4a 내지 4c에 도시된 바와 같이, 수차가 있는 초점 레이저 빔(216)의 가공소재(202) 표면(204)에 대한 포커스 오프셋(Focus Offset)을 선택하여 예를 들어 가공소재(202) 내부로 다양한 깊이의 연장된 초점 심도(228) 및/또는 가공소재(202) 표면(204)에 다양한 빔 스폿 크기와 에너지 밀도를 형성할 수 있다. 예를 들면, 가공소재(202) 내측으로의 연장된 깊이 가식의 깊이를 최적화 하고 표면 손상이나 파편을 최소화 하기 위하여 포커스 오프셋을 선택할 수 있다. 따라서 깊이 가식은 포커스 오프셋뿐만 아니라 레이저 펄스 에너지와 같은 기타 레이저 및 광학계 파라미터를 조절함으로써 깊이를 제어할 수 있다. 포커스 오프셋은 예를 들어 가공소재(202)에 대한 초점 렌즈(224)의 위치를 조절함으로써 조절될 수 있다.
도 4a는 포커스 오프셋 없이 근축 광선이 가공소재(202)의 표면(204)에 포커싱되는, 즉 근축 초점면(226)이 실질적으로 표면(204)과 일치하는, 수차가 있는 초점 레이저 빔(216)을 도시한다. 도 4b는 근축 광선이 표면(204)과 근축 초점면(226) 사이의 포커스 오프셋 δf으로 가공소재(202)의 표면(204) 아래에 포커싱됨으로써 유효 초점 심도(228)을 가공소재(202) 내측으로 더 연장하는 수차가 있는 초점 레이저 빔(216)을 도시한다. 도 4c는근축 광선이 표면(204)과 근축 초점면(226) 사이의 더 큰 포커스 오프셋 δf으로 가공소재(202)의 표면(204) 아래에 포커싱됨으로써 유효 초점 심도(228)을 가공소재(202) 내측으로 더욱 더 연장하는 수차가 있는 초점 레이저 빔(216)을 도시한다.
최적의 포커스 오프셋은 기판 물질(예: 스크라이빙 파장에서의 굴절률)과 기판 두께 및 렌즈의 작동 NA와 그에 따른 렌즈 작동 조건의 수차 계수에 따라 다를 수 있다. 또한 포커스 오프셋은 공정 형태(예: 전면 혹은 후면)에 따라 다를 수 있다. 예를 들어, 10 ps 355 nm 레이저로 0.16 NA의 25 mm 트리플릿을 사용하여 90 내지 110 ? 두께의 사파이어를 스크라이빙 하는 경우, 후면 스크라이빙을 위한 최적의 포커스 오프셋은 20 내지 40 ? 범위일 수 있다.
도 5a 내지 5d는 다양한 양의 구면 수차와 20 미크론 단위 차이의 포커스 오프셋으로 250 미크론 두께의 사파이어에 60 mm 초점 거리 트리플릿 렌즈를 사용하여 형성한 초점 레이저 빔의 광선 형상을 도시한다. 도 6a 내지 6d는 다양한 양의 구면 수차와 15 미크론 단위 차이의 포커스 오프셋으로 250 미크론 두께의 사파이어에 54 mm 초점 거리 더블릿 렌즈를 사용하여 형성한 초점 레이저 빔의 광선 형상을 도시한다. 도 7a 내지 7d는 다양한 양의 구면 수차와 10 미크론 단위 차이의 포커스 오프셋으로 120 미크론 두께의 사파이어에 25 mm 초점 거리 트리플릿 렌즈를 사용하여 형성한 초점 레이저 빔의 광선 형상을 도시한다.
완벽한 렌즈는 도 5a, 6a, 7a에 도시된 근축 광선 형상을 제공할 것이다. 여기에 설명하는 실시예들에 따른 회절 제한 구역이 있는 실제 렌즈는 도 5b 내지 5d, 6b 내지 6d, 7b 내지 7d에 도시된 바와 같은 구면 수차를 제공한다. 도 5b, 6b, 7b는 균일한 레이저 빔으로 전체 구경에 조사된 실제 렌즈가 형성하는 수차가 있는 광선의 형상을 도시한다. 도 5c, 6c, 7c는 가우시안 레이저 빔으로 전체 구경에 조사된 실제 렌즈가 형성하는 수차가 있는 광선의 형상을 도시한다. 도 5d, 6d, 7d는 가우시안 레이저 빔으로 부분 구경에 조사된 실제 렌즈가 형성하는 수차가 있는 광선의 형상을 도시한다.
도시된 예에서, 구경이 너무 큰 경우(도 5b, 5c, 6b, 6c, 7b, 7c), 횡단 구면 수차 범위도 너무 크고, 수차가 있는 초점 레이저 빔은 폭발한다. 부분 구경의 경우(도 5d, 6d, 7d), 수차가 있는 초점 레이저 빔은 근축 또는 완벽한 렌즈(도 5a, 6a, 7a)에 비해 상대적으로 협소한 초점과 연장된 유효 초점 심도를 갖는다. 따라서, 일례에 의하면, 특정 기판 물질과 두께에 대해 요구되는 렌즈 와 NA 조합을 하면 거의 회절이 제한된 횡단 스폿 크기를 형성하되 물질 두께에 상응하는 유효 초점 심도를 연장하기 적합한 종단 구면 수차 범위를 확보할 수 있다.
여기에서는 25 mm, 54 mm, 60 mm의 초점 거리를 가진 렌즈를 통한 특정 예를 설명하였지만, 다른 초점 거리를 가진 렌즈를 사용하여 요구되는 NA와 구면 수차를 제공할 수도 있다. 예를 들어, 초점 거리는 25 mm 미만일 수도 있고 60 mm 이상일 수도 있다.
도 8 내지 9는 연장된 깊이 가식을 이용하여 일련의 레이저 펄스를 내부로 스크라이빙한 사파이어 기판(802)의 사진이다. 레이저 펄스 각각은 레이저가 사파이어 기판(802)에 진입하는 어블레이션 구역 또는 홀(806)을 형성하며, 레이저 구역(805)은 어블레이션 홀(806)을 둘러싸고 연장된 깊이 가식 통로(808)는 어블레이션 홀(806)로부터 기판(802)의 물질 내부로 연장된다. 따라서 기판(802)은 일련의 어블레이션 홀(806)과 연장된 깊이 가식 통로(808)에 의하여 형성된 스크라이브 라인을 따라 분리될 수 있다.
도시된 실시예에서, 어블레이션 홀(806)은 약 5 미크론의 넓이와 20 미크론의 레이저 구역(805)과 15 미크론의 간격을 가지고 있고, 연장된 깊이 가식 통로(808)은 150 미크론 두께의 사파이어 기판(802)의 내부로 약 100 미크론 연장된다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 연장된 깊이 가식을 이용한 스크라이빙은 20 미크론 미만의 스크라이브 사이트를 형성한다. 스크라이브 사이트가 작을수록(예를 들면, 스텔스 스크라이빙에 비교하여) 스트리트가 좁아질 수 있고(예: 25 미크론 미만) 다이 간격이 가까워지면서도 LED 반도체 웨이퍼를 스크라이빙할 때 손상이 적을 수 있다. 연장된 깊이 가식 통로(808)의 깊이는 스트라이브 사이트 간의 간격이 넓을 경우에도 스트라이브 라인을 따른 분리를 수월하게 한다. 또한 연장된 깊이 가식 통로(808)의 깊이로 인해, 예를 들면 스텔스 스크라이빙을 할 때 요구되는 것과 같이 기판 내의 여러 초점에 레이저를 다중 패스하지 않고도, 두꺼운 기판의 스크라이빙이 가능하다. 스크라이브 사이트의 간격으로 인해, 예를 들어 펄스를 겹치는 것에 비해, 단일 펄스를 사용하여 스크라이브 사이트마다 빠르게 스크라이빙하는 것을 가능하다.
다른 레이저 파라미터를 가진 기타 스크라이브 사이트 크기, 깊이, 간격 등은 예를 들어 펄스 간격과 깊이를 제어함으로써 확보할 수 있다. 사이트 별로 단일 펄스를 사용하는 것이 가능하지만, 예를 들어 레이저의 다중 패스를 사용함으로써 스크라이브 사이트 별로 다중 펄스를 사용하여 깊이를 제어할 수도 있다. 본 실시예에서는 약 15 미크론의 간격과 약 100 미크론의 깊이를 도시하였지만, 간격은 겹치는 경우부터 20 미크론 이상까지 제어될 수 있고, 깊이는 100 미크론 미만부터 200 미크론 이상까지 제어될 수 있다.
다른 변형에서는, 펄스열(Pulse Train) 내의 다른 펄스를 위하여 다른 깊이가 사용될 수 있다. 펄스열은 예를 들어 덜 빈번한 간격(예: 15 내지 50 미크론마다)의 깊은 펄스(예: 50 내지 100 미크론)를 가진 더 빈번한 일련의 얕은 펄스(예: 5 내지 10 미크론 간격의 10 내지 20 미크론 깊이)를 포함할 수 있다. 즉, 일련의 깊은 펄스가 긴 간격으로 이격되고 그 사이에 얕은 펄스들이 사용되어 분리 특성을 증가시킬 수 있다. 따라서 분리 특성과 분리 수율을 향상함으로써, 연장된 깊이 가식과 제어 가능한 깊이 및 간격을 이용한 스크라이빙은 광전파 효과가 사파이어 측벽의 하단 또는 중간에서 더 현저한 LED 생산에 더 유리할 수 있다. 촘촘하고 깊은 간격은 실리콘 웨이퍼와 같이 광손실이 큰 문제가 되지 않는 경우에 사용될 수 있다.
도 10a와 10b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공 시스템(1000)은 연장된 깊이 가식을 이용한 스크라이빙을 할 가공소재(1002)를 지지하고 위치하는 공기 베어링 X-Y 위치 스테이지(1030)을 포함한다. 레이저 가공 시스템(1000)의 일측(예를 들면, 상부 또는 전면부)에는 레이저 빔 전달 시스템(1020)가 탑재돼 있고 타측(예를 들면, 하부 또는 후면부)에는 타측 카메라(1040)가 탑재돼 있다. 위치 스테이지(1030)의 가공소재 지지부(1034)는 타측 카메라(1040)가 가공소재(1002)에 대향하는 정렬위치(도 10a)와 레이저 빔 전달 시스템(1020)이 가공소재(1002)에 대향하는 가공위치(도 10b) 사이를 슬라이딩하도록 구성돼 있다. 레이저 빔 전달 시스템(1020)은 지지부(1034) 상의 가공소재 지지면의 평면(1001) 상부에 위치하고, 타측 카메라(1040)은 지지부(1034) 상의 가공소재 지지면의 평면(1001) 하부에 위치한다. 공기 베어링 X-Y 위치 스테이지의 일례는 그 내용이 참조로서 본 명세서에 일체된 미국 출원 번호 12/962,050에 상세히 설명돼 있다.
정렬위치에서는, 타측 카메라(1040)가 타측 카메라(1040)에 대향하는 가공소재(1002)의 일측(1005)의 특징을 이미징하여 이 특징을 나타내는 이미지 데이터를 생성한다. 타측 카메라(1040)에 의해 생성된 이미지 데이터는, 당업자에게 잘 알려진 머신 비전 시스템과 정렬 기술 등을 활용하여 레이저 빔 전달 시스템(1020)이 가공소재(1002) 타측(1005)에 이미징된 특징에 대하여 정렬되도록, 가공소재(1002)를 위치하기 위해 사용될 수 있다. 가공위치에서는, 레이저 빔 전달 시스템(1020)은 초점 레이저 빔(1016)(예를 들면, 연장된 초점 심도를 가진 수차가 있는 초점 레이저 빔)을 빔 전달 시스템(1020)에 대항하는 가공소재(1002)의 일측(1003)을 향하도록 하고 상기에 설명한 연장된 깊이 가식을 이용한 스크라이빙을 통하여 가공소재(1002)를 가공한다.
레이저 가공 시스템은(1000)은 또한 가공소재(1002)의 정렬 및/또는 가공 시 위치 스테이지(1030)의 움직임을 제어하는 모션 컨트롤 시스템(1050)을 포함한다. 모션 컨트롤 시스템(1050)은 타측 카메라(1040)가 생성한 이미지 데이터로부터 정렬 데이터를 생성할 수 있고, 이 정렬 데이터에 근거하여 위치 스테이지(1030)의 움직임을 제어한다.
레이저 빔 전달 시스템(1020)은 예를 들어 상기에 설명한 레이저에 의해 생성된 원 레이저 빔을 변형하고 포커싱하는 렌즈 및 기타 광학요소를 포함한다. 레이저(미도시)는 예를 들어 레이저 가공 시스템(1000)의 플랫폼에 위치할 수 있고, 레이저가 생성한 원 레이저 빔은 레이저 빔 전달 시스템(1020) 내부로 인도될 수 있다.
또한 레이저 가공 시스템(1000)은 가공소재(1002)를 전면부에서 이미징하는 정면 카메라(1044)를 포함할 수 있다. 정면 카메라(1044)는 빔 전달 시스템(1020) 또는 기타 적절한 위치에 탑재될 수 있다. 마찬가지로, 정면 카메라(1044)는 모션 컨트롤 시스템(1050)이 정면 카메라(1044)로부터 생성된 이미지 데이터를 사용하여 정렬을 제공할 수 있도록 모션 컨트롤 시스템(1050)에 결합될 수 있다. 이에 따라, 레이저 빔의 반대측 또는 레이저 빔과 같은 측으로부터 정렬을 제공할 수 있다. 타측 카메라(1040)와 정면 카메라(1044)는 레이저 가공 분야에서 당업자에게 잘 알려진 반도체 웨이퍼의 정렬에 사용되는 고해상도 카메라일 수 있다.
이에 따라 레이저 가공 시스템(1000)은 빔 전달 시스템(1020)과 초점 레이저 빔(1016)을 반도체 웨이퍼 상의 다이 간의 스트리트와 정렬하기 위해 사용될 수 있다. 정확히 정렬을 할 경우, X-Y 위치 스테이지(1030)는 일련의 펄스가 예를 들어 웨이퍼 상의 다이의 스트리트를 따라 또는 스트리트 맞은 편의 웨이퍼의 일측을 따라 가공소재(1002)를 스크라이빙 할 수 있도록 가공소재(1002)를 이동하여 가공소재(1002)에 레이저 빔을 스캔할 수 있다. 이후, X-Y 위치 스테이지(1030)는 가공소재를 이동하여 스크라이빙을 위한 다른 스트리트에 인덱싱 할 수 있다.
도 11을 참조하면, 타측 정렬을 사용하여 반도체 웨이퍼(1101)의 후면 스크라이빙을 통해 복수의 반도체 다이(예: LED)를 분리할 수 있다. 반도체 웨이퍼(1101)는 기판(1102)(예: 사파이어)과 스트리트(1107)에 의해 구획된 구간(1109)으로 형성된 한 층 이상의 반도체 물질(예: GaN)을 포함할 수 있다. 여기서, 이 구간(1109)을 포함하는 반도체 웨이퍼(1101)을 측을 전면부(1103)라 일컫고, 반대측을 후면부(1105)라 일컫는다. 또한 기판(1102)은 구간(1109)의 반대측 후면부(1103)에 하나 이상의 층(1104)(예를 들면, 금속)을 포함할 수 있다.
상기에 설명한 것과 같은 레이저 가공 시스템은 반도체 웨이퍼(1101)을 개별 다이로 분리하기 위하여 다이 구간(1109) 간의 스트리트(1107)을 따라 반도체 웨이퍼(1101)를 스크라이빙하기 위해 사용될 수 있다. 이에 따라, 반도체 웨이퍼(1101)는 레이저 빔(1116)이 스트리트(1107) 사이의 반도체 웨이퍼(1101)에 향하도록 정렬되어, 레이저 빔(1116)과 다이 구간(1109)의 정합(Registration)이 확보된다. 상기한 바와 같이, 반도체 웨이퍼(1101)는 연장된 깊이 가식(1108)으로 일련의 어블레이션 구역(1106)을 형성함으로써 스크라이빙 될 수 있다. 연장된 깊이 가식과 어블레이션을 이용한 스크라이빙은 층(1104)이 불투명할 경우 더욱 유리한데, 이는 층(1104)이 어블레이션되면서 레이저 빔(1116)이 기판(1102) 내부로 투과될 수 있기 때문이다. 다른 실시예에서는, 레이저의 제1패스가 층(1104)을 어블레이션하고 레이저의 제2패스가 연장된 깊이 가식을 제공할 수 있다.
반도체 웨이퍼(1101)의 후면부(1105)를 레이저 가공할 경우, 반도체 웨이퍼(1101)의 전면부(1103)의 다이 구간(1109)이 타측 카메라(1104)를 향하도록 반도체 웨이퍼(1101)를 위치할 수 있다. 이에 따라, 타측 카메라(1140)는 구간(1109) 사이의 스트리트(1107)를 관측하고 레이저 빔(1116)의 위치에 대한 스트리트(1107)의 정렬을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 타측 카메라(1140)를 사용한 정렬은 후면부의 층(1104)이 불투명(예를 들면, 금속인 경우)하여 가공측으로부터의 정렬이 불가능할 경우에 특히 유리하다. 이러한 정렬을 제공하기 위하여, 레이저 빔(1116)에 의해 웨이퍼(1101)의 후면부(1105)에 형성된 스크라이브가 전면부(1103)의 스트리트(1107)의 폭 내부에 위치하도록 웨이퍼(1101)를 레이저 빔 전달 시스템(미도시)에 대한 Y 축을 따라 위치시킨다.
도 12a와 12b를 참조하면, 반대측 정렬을 사용하여 양면 스크라이빙을 할 수 있다. 일반적으로, 양면 스크라이빙은 가공소재의 양면에 상대적으로 얕은 스크라이브를 형성하되 일측의 스크라이브가 실질적으로 타측의 스크라이브에 대하여 정렬되도록 한다. 양면에 스크라이브를 형성하면 스크라이브 사이에 균열이 쉽게 전파하기 때문에 분리 수율을 향상할 수 있는 반면, 얕은 스크라이브를 형성하면 깊은 스크라이브에 의해 발생할 수 있는 손상을 최소화 하거나 방지할 수 있다.
일례의 방법에 의하면, 우선 반도체 웨이퍼(1201)을 후면부(1205)가 레이저 빔 전달 시스템(미도시)을 향하고 전면부(1203)가 타측 카메라(1240)를 향하도록(도 4a 참조) 배치할 수(예를 들면, 가공소재 지지대 상에) 있다. 웨이퍼(1201)를 이런 식으로 배치하면, 타측 카메라(1240)를 구간(1209) 사이의 스트리트(1207) 중 하나를 이미징하기 위해 사용하여, 후면부(1205)의 레이저 빔(1216)이 전면부(1203)의 스트리트(1207)와 정렬되도록 웨이퍼(1201)가 배치될 수 있다. 반도체 웨이퍼(1201)가 정렬되면 레이저 빔(1216)을 사용하여 후면부(1205)를 스크라이빙 하여 상대적으로 얕은(예를 들면, 20 미크론 이하) 후면 스크라이브(1206a)를 형성할 수 있다.
이후, 전면부(1203)가 레이저 빔 전달 시스템을 향하고 후면부(1205)가 타측 카메라(1240)을 향하도록(도 4b 참조) 반도체 웨이퍼(1201)를 뒤집을 수 있다. 웨이퍼(1201)를 이런 식으로 배치하면, 타측 카메라(1240)를 후면 스크라이브(1206a)를 이미징하기 위해 사용하여, 레이저 빔(1216)이 후면 스크라이브(1206a)와 정렬되도록 웨이퍼(1201)가 배치될 수 있다. 반도체 웨이퍼(1201)가 정렬되면, 레이저 빔(1216)을 사용하여 전면부(1203)를 구간(1209) 사이의 스트리트(1207) 내에서 스크라이빙 하여 후면 스크라이브(1206a)와 실질적으로 정렬된 전면 스크라이브(1206b)를 형성할 수 있다. 전면 스크라이브(1206b)는 예를 들어 상기에 설명한 바와 같은 연장된 깊이 가식(1208)이 있는 일련의 어블레이션 구역을 포함할 수 있다. 타측 카메라(1240)에 추가하거나 타측 카메라(1240)에 대신하여, 동일 측 카메라(1244)로 스트리트(1207)를 이미징하여 레이저 빔(1216)을 스트리트(1207)에 정렬할 수도 있다.
이후, 연장된 깊이 가식(1208)에 의해 형성된 스크라이브(1206a, 1206b) 사이로 균열이 전파되도록 스크라이브(1206a, 1206b)의 위치를 따라 웨이퍼(1201)를 분리함으로써 웨이퍼(1201)를 개별 다이로 분리할 수 있다. 예를 들어, 구간(1209)이 LED에 상응할 경우, LED가 더욱 균일하고 분리 수율이 향상되도록(예를 들어, 일면에만 얕은 스크라이브를 형성한 경우와 비교하여) 전면 스크라이브(1206b)는 더 명확히 LED의 경계를 지을 수 있다. 또한, 스크라이브(1206a, 1206b)는 중대한 열손상을 유발할 정도로 깊지 않기 때문에, LED 광과 전기적 특성에 불리한 영향을 끼칠 가능성이 적다.
다른 방법에 의하면, 연장된 깊이 가식(1208)이 있는 전면 스크라이브(1206b)는 전면부(1203)에 우선적으로 형성될 수 있다(예를 들어, 동일 측 카메라(1244)를 사용하여 스트리트(1207)에 대한 정렬 제공). 이후, 웨이퍼(1201)를 뒤집어서 후면 스크라이브(1206a)를 후면부(1205)에 형성할 수 있다(예를 들어, 타측 카메라(1240)을 사용하여 전면 스크라이브(1206b) 및/또는 스트리트(1207)에 대한 정렬 제공). 특정 스크라이브는 다른 스크라이브보다 얕을 수 있다. 예를 들면, 얕은 스크라이브(예: 20 미크론 이하)를 먼저 형성한 후, 이보다 더 얕은 두 번째 스크라이브를 먼저 형성된 얕은 스크라이브와 정렬 시킬 수 있다. 양면 스크라이빙 방법의 다른 변형에 의하면, 후면 스크라이브(1206a)에 연장된 깊이 가식(1208)을 형성할 수도 있다.
이하, 도 13을 참조하여, 연장된 깊이 가식을 이용하여 사파이어 기판이나 반도체 웨이퍼 등의 가공소재(1302)를 스크라이빙 하는 레이저 가공 시스템(1300)의 다른 실시예를 상세히 설명한다. 레이저 가공 시스템(1300)은 초단 펄스(예: 1 ns 미만)를 물질의 적어도 일부를 통하여 투과할 수 있는 파장으로 조사할 수 있는 초고속 레이저(1310)와 초점이 잘 맞은 라인 빔(well-focused line beam)(1316)을 제공할 수 있는 빔 전달 시스템(1320)을 포함할 수 있다. 빔 전달 시스템(1320)의 일 실시예는 초고속 레이저(1310)로부터 원 레이저 빔(1321)을 확장하여 확장 빔(1323)을 형성하는 빔 익스팬더(1322), 확장 빔(1323)을 성형하여 타원형 빔(1325)를 형성하는 빔 성형기(1326), 및 타원형 빔(1325)를 포커싱하여 가공소재(1302)에 라인 빔 스폿을 형성하고 초점 심도가 가공소재(1302) 내부로 연장되는 초점이 잘 맞은 라인 빔(1316)을 제공하는 초점 렌즈(1324)를 포함한다. 빔 전달 시스템(1320)은 레이저 빔을 필요에 따라 반사하여 방향을 바꾸는 하나 또는 그 이상의 반사체(1328)도 포함할 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 연장된 깊이 가식을 이용한 스크라이빙은 어블레이션 구역(1306)내의 가공소재(1302) 표면(1304)상의 물질을 제거하고 충격, 전기장 및/또는 압력에 의해 결정 손상이 유발되는 가공 소재(1302)의 내부로 연장된 내부 위치(1308)로 레이저 빔(1316)을 어블레이션 구역(1306)으로부터 향하게 하는 도파관 자동 초점 효과를 사용하는 레이저를 활용한다. 초점 렌즈(1324)는 유효 초점 심도를 가공소재(1302) 내부로 연장하기 충분한 종단 구면 수차 범위로 상기에 설명한 구면 수차를 제공할 수 있다.
빔 전달 시스템(1320)은 예를 들어 가변적 긴 비점수차 초점 빔 스폿(variable elongated astigmatic focal beam spot)을 형성할 수 있는 빔 성형 광학계를 포함할 수 있으며, 이는 그 내용이 참조에 의해 본 명세서에 완전히 기재된 미국 특허 7,388,172에 상세히 설명돼 있다. 긴 비점수차 초점 빔 스폿의 비점수차 축의 길이는 초점축(focused axis)의 폭보다 크다. 이러한 빔 전달 시스템은 스폿의 길이가 변함에 따라 가변적 비점수차 초점 빔 스폿의 에너지 밀도를 제어할 수 있다. 빔 성형기(1326)는 원통형 평면 오목 렌즈(1326a)와 원통형 평면 볼록 렌즈(1326b)를 포함하여 이 렌즈들 간의 거리 변화를 통하여 가공소재 상에 빔 스폿의 길이와 에너지 밀도가 달라지도록 하는 상왜곡(anamorphic) 렌즈 시스템 등을 포함할 수 있다.
레이저 가공 시스템(1300)은 적용 대상에 따라 스크라이브의 품질을 향상하기 위하여 빔을 더 변경할 수 있다. 예를 들면, 특정 적용(예: 후면 스크라이빙)에서의 에피층(epi layer) 박리 문제를 방지하기 위하여, 레이저 가공 시스템(1300)은 빔의 가장자리에서 공간적 필터링을 제공하여 빔의 협소한 방향에서의 점상 분포 함수(point spread function)을 정리할 수 있다.
이에 따라 빔 성형기(1326)를 사용하여 가공소재(1302) 상의 빔 스폿의 에너지 밀도를 다르게 하여 특정 물질 또는 스크라이빙 동작의 유량(fluence) 및 결합 효율을 최적화 할 수 있다. 예를 들어, GaN이 코팅된 사파이어 기판에 양면 스크라이빙을 수행할 경우, 빔 스폿의 에너지 밀도를 높게 조절하여 코팅이 되지 않은 사파이어의 스크라이빙(즉, 후면 스크라이빙)을 최적화할 수 있고, 빔 스폿의 에너지 밀도를 낮게 조절하여 GaN이 코팅된 사파이어의 스크라이빙(즉, 전면 스크라이빙)을 최적화할 수 있다. 다시 말해서 가공소재의 일면은 일면에 최적화된 레이저 빔 스폿으로 스크라이빙하고, 가공소재를 뒤집어서, 타면은 타면에 최적화된 레이저 빔 스폿으로 스크라이빙 할 수 있다. 따라서 빔 성형기(1326)는 에너지 밀도를 변경하고 유량을 최적화하기 위하여 레이저 파워를 조절하지 않아도 된다.
다른 실시예들에서, BBO 결정 또는 베타-붕산바륨(beta-BaB2O4)과 같은 비선형 광학 결정을 빔 성형기로 사용할 수 있다. BBO 결정은 주파수 배가 결정(frequency-doubling crystal)로서 레이저와 함께 사용되는 것으로 알려져 있다. BBO 결정은 다른 결정(예: CLBO)보다 더 많은 워크-오프(walk-off)를 제공하기 때문에, 결정에 진입하는 실질적으로 원형의 빔은 결정에서 탈출할 때 타원형의 빔이 될 수 있다. 워크-오프가 바람직하지 않은 경우가 많긴 하지만, BBO 결정의 이러한 특성은 타원형의 빔이 요구되는 경우에는 독특한 이점을 제공한다.
이에 따라 연장된 깊이 가식을 이용한 스크라이빙을 하는 레이저 가공 시스템 및 방법은 기존의 어블레이션 스크라이빙과 스텔스 스크라이빙 기술에 비해 여러 이점을 제공한다. 특히 연장된 깊이 가식을 이용하여 스크라이빙을 함으로써, 반도체 웨이퍼의 사파이어 기판과 같은 가공소재를 스크라이빙 할 때 열과 파편이 최소화 또는 상당히 감소할 수 있다. 열과 파편의 생성을 감소 또는 최소화 함으로써, 전기적 손상과 광 손실을 줄이고 별도의 도장과 세척 공정을 거치지 않으면서 LED를 생산할 수 있다. 또한 연장된 깊이 가식을 이용하여 스크라이빙을 하면 기존의 스텔스 스크라이빙 시스템의 복잡하고 비용이 많이 드는 고 NA 렌즈와 포커싱 시스템을 사용하지 않아도 된다. 여기에 설명한 연장된 깊이 가식을 이용한 스크라이빙은 파장, 펄스 지속 시간, 펄스 에너지, 광학 조건 등의 공정 파라미터를 조절함으로써 다양한 종류의 물질에서 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법은, 1 ns 미만의 펄스 지속 시간을 갖는 초단 펄스의 레이저 빔을 생성하는 단계; 및 에너지 밀도가 어블레이션 구역에서 기판의 표면을 어블레이션하고 가공소재의 굴절률을 변경하기에 충분하도록 레이저 빔을 포커싱하는 단계를 포함하되, 빔은 도파관 자동초점 효과를 이용하여 어블레이션 구역을 통해 가공소재의 내부위치로 투과되어 내부위치의 가공소재 물질에 결정손상을 유발한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법은, 가공소재의 물질 내에 비선형 다광자 흡수를 제공하기에 충분한 파장, 펄스 지속 시간, 펄스 에너지를 가진 레이저 빔을 생성하는 단계; 가공소재 내에 연장된 초점 심도를 제공하기에 충분한 종단 구면 수차 범위를 가진 구면 수차를 제공하는 렌즈를 사용하여 레이저 빔을 포커싱하여 레이저 빔의 단일 펄스가 가공소재 내에 연장된 깊이 가식을 유발하도록 하는 단계; 및 레이저 빔으로 가공소재를 스캐닝하여 가공소재의 일련의 위치에 일련의 연장된 깊이 가식이 일련의 펄스에 의해 유발되도록 하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시예에 따른 레이저 가공 시스템은 가공소재의 물질 내에 비선형 다광자 흡수를 제공하기에 충분한 파장, 펄스 지속 시간, 펄스 에너지를 가진 레이저 빔을 생성하는 레이저 및 레이저 빔을 포커싱하고 가공소재를 향하도록 하는 빔 전달 시스템을 포함한다. 빔 전달 시스템은 레이저 빔을 확장하는 빔 익스팬더; 및 레이저 빔의 단일 펄스가 가공소재 내에 연장된 깊이 가식을 유발하도록 가공소재 내에 연장된 초점 심도를 제공하기에 충분한 종단 구면 수차 범위를 가진 구면 수차를 제공하는 렌즈를 포함한다. 레이저 가공 시스템은 일련의 펄스가 가공소재 내에 일련의 연장된 깊이 가식을 형성하도록 가공소재에 레이저 빔을 스캐닝 하기 위해 가공소재를 이동하는 가공소재 위치 스테이지를 더 포함한다.
이상 본 발명의 원리를 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이는 예시를 통해 설명되었으며 본 발명의 범위를 제한하지 않는다는 것을 이해할 것이다. 여기에 도시하고 설명한 실시예 외의 다른 실시예들도 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다. 통상의 지식을 가긴 자에 의한 변경 및 대체는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 간주되며, 본 발명의 범주는 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 한정된다.

Claims (43)

1 ns 미만의 펄스 지속 시간을 갖는 초단 펄스의 레이저 빔을 생성하는 단계; 및
에너지 밀도가 어블레이션 구역에서 기판의 표면을 어블레이션하고 가공소재의 굴절률을 변경하기에 충분하도록 상기 레이저 빔을 포커싱하는 단계를 포함하며,
상기 레이저 빔은 도파관 자동초점 효과를 이용하여 상기 어블레이션 구역을 통해 상기 가공소재의 내부위치로 투과되어 상기 내부위치의 가공소재 물질에 결정손상을 유발하는, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 레이저 빔을 포커싱하는 단계는 0.8 미만의 개구수를 가진 렌즈를 사용하여 수행되는, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
제2항에 있어서,
상기 렌즈는 렌즈 트리플릿(triplet)인, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
제2항에 있어서,
상기 렌즈는 적어도 25 mm의 초점거리를 갖는, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
제2항에 있어서,
상기 렌즈는 약 400 ?의 초점 심도와 약 3 ?의 커프(kerf) 폭을 가진 유효 포커싱 능력을 제공하는, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 레이저 빔은 상기 가공소재의 물질 내부에 비선형 다광자 흡수를 제공하는 파장을 갖는, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
제6항에 있어서,
상기 물질은 사파이어이고, 상기 파장은 UV 범위에 있는, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
제7항에 있어서,
상기 레이저 빔을 생성하는 단계는 약 60 ?의 펄스 에너지와 약 10 ps 미만의 펄스 지속 시간을 가진 적어도 하나의 펄스를 생성하는 단계를 포함하는, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
제8항에 있어서,
상기 레이저 빔을 생성하는 단계는 약 33.3 kHz의 반복률에서 복수의 펄스를 생성하는 단계를 포함하고,
약 70 mm/s 내지 90 mm/s 범위의 스캔 속도로 상기 가공소재에 상기 레이저 빔을 스캐닝 하는 단계를 더 포함하는, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
제6항에 있어서,
상기 파장은 IR 범위에 있는, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
제6항에 있어서,
상기 물질은 사파이어이고,
상기 파장은 약 355 nm이고,
상기 레이저 빔을 포커싱하는 단계는 약 0.15 내지 0.2 범위의 작동 개구수를 가진 25 mm 렌즈 트리플릿을 사용하여 수행되는, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
제6항에 있어서,
상기 물질은 사파이어이고,
상기 파장은 약 355 nm이고,
상기 레이저 빔을 포커싱하는 단계는 약 0.05 내지 0.1 범위의 작동 개구수를 가진 60 mm 렌즈 트리플릿을 사용하여 수행되는, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 레이저 빔의 일련의 펄스에 의해 스크라이브 라인을 따라 일련의 어블레이션 구역과 결정 손상된 내부 위치가 형성되도록 임의의 스캔 속도로 상기 가공소재에 레이저 빔을 스캐닝 하는 단계를 더 포함하는, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 레이저 빔을 포커싱하는 단계는 약 0.5 미만의 개구수를 가진 렌즈를 사용하여 수행되는, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 레이저 빔을 포커싱하는 단계는 연장된 초점 심도를 제공하여 상기 가공소재의 내부로 적어도 약 100 ?의 깊이를 가진 결정 손상을 유발하는, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 레이저 빔은 상기 가공소재 내부로 연장된 초점 심도로 상기 가공소재의 표면에 포커싱되는, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 레이저 빔은 상기 가공소재에 더 깊이 연장된 초점 심도로 상기 가공소재의 표면 아래의 포커스 오프셋에 포커싱되는, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 레이저 빔을 포커싱하는 단계는 초점 심도를 가공소재 내부로 연장하기에 충분한 종단 구면 수차 범위를 가진 구면 수차를 제공하는, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
제18항에 있어서,
상기 레이저 빔은 상기 가공소재의 표면 아래의 포커스 오프셋에 포커싱되는, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
제18항에 있어서,
상기 레이저 빔을 포커싱하는 단계는 회절 제한 구역을 갖는 렌즈의 구경을 오버필링(over-filling)함으로써 상기 구면 수차가 상기 회절 제한 구역 외부에 제공되도록 하는, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
제20항에 있어서,
상기 렌즈는 횡단 구면 수차 범위를 제한하면서 상기 가공소재 내부로 상기 초점 심도를 연장하는 상기 종단 구면 수차 범위를 제공하기 충분하도록 오버필링 되는, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
제18항에 있어서,
상기 가공소재의 상기 표면 상의 레이저 빔의 스폿 크기는 약 20 ? 미만의 폭을 갖는, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 레이저 빔은 상기 가공소재의 상기 표면에 약 10 내지 20 ? 범위의 규격을 갖는 레이저 구역을 제공하고,
상기 가공소재의 상기 표면의 상기 어블레이션 구역은 약 10 ? 미만인, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 레이저 빔을 성형하여 상기 기판의 상기 표면에 가변적 긴 초점 빔 스폿(variable elongated focal beam spot)을 형성하는 단계를 더 포함하는, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
가공소재의 물질 내에 비선형 다광자 흡수를 제공하기에 충분한 파장, 펄스 지속 시간, 펄스 에너지를 가진 레이저 빔을 생성하는 단계;
상기 가공소재 내에 연장된 초점 심도를 제공하기에 충분한 종단 구면 수차 범위를 가진 구면 수차를 제공하는 렌즈를 사용하여 상기 레이저 빔을 포커싱하여 상기 레이저 빔의 단일 펄스가 상기 가공소재 내에 연장된 깊이 가식을 유발하도록 하는 단계; 및
상기 레이저 빔으로 상기 가공소재를 스캐닝하여 상기 가공소재의 일련의 위치에 일련의 연장된 깊이 가식이 일련의 펄스에 의해 유발되도록 하는 단계를 포함하는, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
제25항에 있어서,
상기 레이저 빔은 1 ns 미만의 펄스 지속 시간을 갖는 초단 펄스를 포함하는, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
제25항에 있어서,
상기 렌즈는 회절 제한 구역을 포함하고,
상기 레이저 빔을 포커싱하는 단계는 상기 렌즈의 구경을 오버필링(over-filling)함으로써 상기 구면 수차가 상기 회절 제한 구역 외부에 제공되도록 하는, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
제27항에 있어서,
상기 렌즈는 횡단 구면 수차 범위를 제한하면서 상기 가공소재 내부로 상기 초점 심도를 연장하는 상기 종단 구면 수차 범위를 제공하기 충분하도록 오버필링 되는, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
제27항에 있어서,
상기 가공소재의 표면 상의 레이저 빔의 스폿 크기는 약 20 ? 미만의 폭을 갖는, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
제29항에 있어서,
상기 연장된 깊이 가식은 가공소재 내부로 적어도 100 ? 연장되는, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
제25항에 있어서,
상기 렌즈는 약 0.5 미만의 개구수를 갖는, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
제25항에 있어서,
상기 레이저 빔은 상기 가공소재의 표면에 근축 초점으로 포커싱되는, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
제25항에 있어서,
상기 레이저 빔은 상기 가공소재의 표면 아래의 포커스 오프셋에 근축 초점으로 포커싱되는, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
제25항에 있어서,
상기 레이저 빔은 에너지 밀도가 상기 가공소재의 표면을 어블레이션 구역에서 어블레이션하기에 충분하도록 포커싱되는, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
제34항에 있어서,
상기 레이저 빔은 상기 가공소재의 상기 표면에 약 10 내지 20 ? 범위의 규격을 갖는 레이저 구역을 제공하고,
상기 가공소재의 상기 표면의 상기 어블레이션 구역은 약 10 ? 미만인, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
제25항에 있어서,
상기 물질은 사파이어이고, 상기 파장은 UV 범위에 있는, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
제25항에 있어서,
상기 물질은 실리콘이고, 상기 파장은 IR 범위에 있는, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
제25항에 있어서,
상기 물질은 유리이고, 상기 파장은 가시 범위에 있는, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
제25항에 있어서,
상기 가공소재는 상기 일련의 연장된 깊이 가식이 일련의 단일 펄스에 의해 각 위치에서 유발되도록 상기 레이저 빔에 의해 스캐닝 되는, 가공소재를 레이저 스크라이빙 하는 방법.
가공소재의 물질 내에 비선형 다광자 흡수를 제공하기에 충분한 파장, 펄스 지속 시간, 펄스 에너지를 가진 레이저 빔을 생성하는 레이저;
상기 레이저 빔을 포커싱하고 상기 가공소재를 향하도록 하는 빔 전달 시스템-여기서, 빔 전달 시스템은 상기 레이저 빔을 확장하는 빔 익스팬더; 및 상기 레이저 빔의 단일 펄스가 상기 가공소재 내에 연장된 깊이 가식을 유발하도록 상기 가공소재 내에 연장된 초점 심도를 제공하기에 충분한 종단 구면 수차 범위를 가진 구면 수차를 제공하는 렌즈를 포함함; 및
일련의 펄스가 상기 가공소재 내에 일련의 연장된 깊이 가식을 형성하도록 상기 가공소재에 상기 레이저 빔을 스캐닝 하기 위해 상기 가공소재를 이동하는 가공소재 위치 스테이지를 포함하는, 레이저 가공 시스템.
제 40항에 있어서,
상기 레이저는 1 ns 미만의 펄스 지속 시간을 갖는 초단 펄스를 포함하는 레이저 빔을 생성하도록 구성된, 레이저 가공 시스템.
제 40항에 있어서,
상기 렌즈의 개구수는 약 0.5 미만인, 레이저 가공 시스템.
제 40항에 있어서,
상기 렌즈는 적어도 약 25의 초점 거리와 0.5 미만의 개구수를 갖는 렌즈 트리플릿을 포함하는, 레이저 가공 시스템.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200128450A (ko) * 2015-12-22 2020-11-12 헤레우스 도이칠란트 게엠베하 운트 코. 카게 피코 레이저를 사용하여 금속-세라믹 기판을 생성하기 위한 방법

Families Citing this family (61)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014079478A1 (en) 2012-11-20 2014-05-30 Light In Light Srl High speed laser processing of transparent materials
US9701564B2 (en) 2013-01-15 2017-07-11 Corning Incorporated Systems and methods of glass cutting by inducing pulsed laser perforations into glass articles
EP2754524B1 (de) 2013-01-15 2015-11-25 Corning Laser Technologies GmbH Verfahren und Vorrichtung zum laserbasierten Bearbeiten von flächigen Substraten, d.h. Wafer oder Glaselement, unter Verwendung einer Laserstrahlbrennlinie
EP2781296B1 (de) 2013-03-21 2020-10-21 Corning Laser Technologies GmbH Vorrichtung und verfahren zum ausschneiden von konturen aus flächigen substraten mittels laser
EP2964417B1 (de) * 2013-04-04 2022-01-12 LPKF Laser & Electronics AG Verfahren zum einbringen von durchbrechungen in ein substrat
RU2551043C1 (ru) * 2013-11-07 2015-05-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Оптосистемы" Способ и устройство формирования прецизионных отверстий в оптически прозрачной пленке сверхкоротким импульсом лазерного излучения
US10005152B2 (en) * 2013-11-19 2018-06-26 Rofin-Sinar Technologies Llc Method and apparatus for spiral cutting a glass tube using filamentation by burst ultrafast laser pulses
US10293436B2 (en) 2013-12-17 2019-05-21 Corning Incorporated Method for rapid laser drilling of holes in glass and products made therefrom
US10442719B2 (en) 2013-12-17 2019-10-15 Corning Incorporated Edge chamfering methods
US9850160B2 (en) 2013-12-17 2017-12-26 Corning Incorporated Laser cutting of display glass compositions
US9701563B2 (en) 2013-12-17 2017-07-11 Corning Incorporated Laser cut composite glass article and method of cutting
US20150165560A1 (en) 2013-12-17 2015-06-18 Corning Incorporated Laser processing of slots and holes
US11556039B2 (en) 2013-12-17 2023-01-17 Corning Incorporated Electrochromic coated glass articles and methods for laser processing the same
US9676167B2 (en) 2013-12-17 2017-06-13 Corning Incorporated Laser processing of sapphire substrate and related applications
US9815730B2 (en) 2013-12-17 2017-11-14 Corning Incorporated Processing 3D shaped transparent brittle substrate
US9687936B2 (en) 2013-12-17 2017-06-27 Corning Incorporated Transparent material cutting with ultrafast laser and beam optics
KR102445217B1 (ko) 2014-07-08 2022-09-20 코닝 인코포레이티드 재료를 레이저 가공하는 방법 및 장치
WO2016007843A1 (en) * 2014-07-11 2016-01-14 Corning Incorporated Systems and methods of glass cutting by inducing pulsed laser perforations into glass articles
EP3552753A3 (en) 2014-07-14 2019-12-11 Corning Incorporated System for and method of processing transparent materials using laser beam focal lines adjustable in length and diameter
EP3169635B1 (en) 2014-07-14 2022-11-23 Corning Incorporated Method and system for forming perforations
US10335902B2 (en) 2014-07-14 2019-07-02 Corning Incorporated Method and system for arresting crack propagation
US9617180B2 (en) * 2014-07-14 2017-04-11 Corning Incorporated Methods and apparatuses for fabricating glass articles
US10526234B2 (en) 2014-07-14 2020-01-07 Corning Incorporated Interface block; system for and method of cutting a substrate being transparent within a range of wavelengths using such interface block
JP2016058429A (ja) * 2014-09-05 2016-04-21 株式会社ディスコ ウエーハの加工方法
DE102014116957A1 (de) 2014-11-19 2016-05-19 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Optisches System zur Strahlformung
KR102138964B1 (ko) 2014-11-19 2020-07-28 트룸프 레이저-운트 시스템테크닉 게엠베하 비대칭 광학 빔 정형을 위한 시스템
DE102014116958B9 (de) 2014-11-19 2017-10-05 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Optisches System zur Strahlformung eines Laserstrahls, Laserbearbeitungsanlage, Verfahren zur Materialbearbeitung und Verwenden einer gemeinsamen langgezogenen Fokuszone zur Lasermaterialbearbeitung
US10047001B2 (en) 2014-12-04 2018-08-14 Corning Incorporated Glass cutting systems and methods using non-diffracting laser beams
US20160158890A1 (en) * 2014-12-05 2016-06-09 Solarcity Corporation Systems and methods for scribing photovoltaic structures
US9899546B2 (en) 2014-12-05 2018-02-20 Tesla, Inc. Photovoltaic cells with electrodes adapted to house conductive paste
EP3708548A1 (en) 2015-01-12 2020-09-16 Corning Incorporated Laser cutting of thermally tempered substrates using the multiphoton absorption method
CN107922237B (zh) 2015-03-24 2022-04-01 康宁股份有限公司 显示器玻璃组合物的激光切割和加工
CN107666983B (zh) 2015-03-27 2020-10-02 康宁股份有限公司 可透气窗及其制造方法
JP7082042B2 (ja) 2015-07-10 2022-06-07 コーニング インコーポレイテッド 可撓性基体シートに孔を連続形成する方法およびそれに関する製品
CN106392334B (zh) * 2015-07-29 2020-01-07 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种透明硬脆材料激光贯穿切割装置以及切割方法
JP6549014B2 (ja) * 2015-10-13 2019-07-24 株式会社ディスコ 光デバイスウエーハの加工方法
JP6369454B2 (ja) * 2015-12-24 2018-08-08 トヨタ自動車株式会社 レーザー溶接装置
CN109311725B (zh) 2016-05-06 2022-04-26 康宁股份有限公司 从透明基材激光切割及移除轮廓形状
US10410883B2 (en) 2016-06-01 2019-09-10 Corning Incorporated Articles and methods of forming vias in substrates
JP6705014B2 (ja) 2016-06-08 2020-06-03 ハンズ レーザー テクノロジー インダストリー グループ カンパニー リミテッド サファイアを切断するための方法及び装置
US10794679B2 (en) 2016-06-29 2020-10-06 Corning Incorporated Method and system for measuring geometric parameters of through holes
WO2018022476A1 (en) 2016-07-29 2018-02-01 Corning Incorporated Apparatuses and methods for laser processing
KR102423775B1 (ko) 2016-08-30 2022-07-22 코닝 인코포레이티드 투명 재료의 레이저 가공
CN109803786B (zh) 2016-09-30 2021-05-07 康宁股份有限公司 使用非轴对称束斑对透明工件进行激光加工的设备和方法
EP3529214B1 (en) 2016-10-24 2020-12-23 Corning Incorporated Substrate processing station for laser-based machining of sheet-like glass substrates
US10752534B2 (en) 2016-11-01 2020-08-25 Corning Incorporated Apparatuses and methods for laser processing laminate workpiece stacks
CN106425112B (zh) * 2016-11-02 2018-11-06 国神光电科技（上海）有限公司 一种激光划片的方法及系统
US10688599B2 (en) 2017-02-09 2020-06-23 Corning Incorporated Apparatus and methods for laser processing transparent workpieces using phase shifted focal lines
US10580725B2 (en) 2017-05-25 2020-03-03 Corning Incorporated Articles having vias with geometry attributes and methods for fabricating the same
US11078112B2 (en) 2017-05-25 2021-08-03 Corning Incorporated Silica-containing substrates with vias having an axially variable sidewall taper and methods for forming the same
US10626040B2 (en) 2017-06-15 2020-04-21 Corning Incorporated Articles capable of individual singulation
CN111601676B (zh) * 2017-11-20 2022-06-10 Ipg光子公司 用于处理材料的激光系统和方法
CN107945136B (zh) * 2017-12-04 2021-09-24 深圳市路畅科技股份有限公司 一种鱼眼图像矫正方法、系统、设备及计算机存储介质
EP3731991B1 (en) 2017-12-29 2023-04-26 Corelase OY Laser processing apparatus and method
DE102018126381A1 (de) * 2018-02-15 2019-08-22 Schott Ag Verfahren und Vorrichtung zum Einfügen einer Trennlinie in ein transparentes sprödbrüchiges Material, sowie verfahrensgemäß herstellbares, mit einer Trennlinie versehenes Element
US11554984B2 (en) 2018-02-22 2023-01-17 Corning Incorporated Alkali-free borosilicate glasses with low post-HF etch roughness
CN111151895A (zh) * 2020-01-13 2020-05-15 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种利用成丝效应切割透明材料的工艺及系统
CN111215768B (zh) * 2020-01-16 2021-03-30 吉林大学 利用反球差校正进行纵向加工的方法及应用
TWI794589B (zh) * 2020-02-21 2023-03-01 海納光電股份有限公司 硬脆板材高溫環境加工裝置及方法
DE102021100675B4 (de) 2021-01-14 2022-08-04 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Verfahren zum Zerteilen eines transparenten Werkstücks
CN113732511B (zh) * 2021-08-30 2023-01-06 中国科学院西安光学精密机械研究所 光纤表面包层微纳结构飞秒激光加工方法及装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3967884A (en) * 1974-11-05 1976-07-06 Eastman Kodak Company Three element objective lens
JPH07117647B2 (ja) * 1992-05-25 1995-12-18 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 走査対物レンズ
WO1997034171A2 (en) * 1996-02-28 1997-09-18 Johnson Kenneth C Microlens scanner for microlithography and wide-field confocal microscopy
US8247731B2 (en) * 2002-02-25 2012-08-21 Board Of Regents Of The University Of Nebraska Laser scribing and machining of materials
JP4606741B2 (ja) * 2002-03-12 2011-01-05 浜松ホトニクス株式会社 加工対象物切断方法
FR2855084A1 (fr) * 2003-05-22 2004-11-26 Air Liquide Optique de focalisation pour le coupage laser
JP4917257B2 (ja) * 2004-11-12 2012-04-18 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法
DE102006042280A1 (de) * 2005-09-08 2007-06-06 IMRA America, Inc., Ann Arbor Bearbeitung von transparentem Material mit einem Ultrakurzpuls-Laser
JP4813985B2 (ja) * 2006-06-23 2011-11-09 株式会社ディスコ ウエーハの加工条件設定方法
EP2105239B1 (en) * 2006-11-30 2016-01-13 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Light condensing optical system, laser processing method and apparatus, and method of manufacturing fragile material
JP4402708B2 (ja) * 2007-08-03 2010-01-20 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法、レーザ加工装置及びその製造方法
JP2010050175A (ja) * 2008-08-20 2010-03-04 Disco Abrasive Syst Ltd レーザー加工方法及びレーザー加工装置
JP2010158686A (ja) * 2009-01-06 2010-07-22 Disco Abrasive Syst Ltd レーザ加工用光学装置、レーザ加工装置およびレーザ加工方法
JP5241525B2 (ja) * 2009-01-09 2013-07-17 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工装置
WO2011071886A1 (en) * 2009-12-07 2011-06-16 J.P. Sercel Associates, Inc. Laser machining and scribing systems and methods
JP5452247B2 (ja) * 2010-01-21 2014-03-26 東芝機械株式会社 レーザダイシング装置
JP5614739B2 (ja) * 2010-02-18 2014-10-29 国立大学法人埼玉大学 基板内部加工装置および基板内部加工方法
CN102230983A (zh) * 2011-06-17 2011-11-02 山西飞虹激光科技有限公司 用于激光加工的光学元件及激光加工设备

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200128450A (ko) * 2015-12-22 2020-11-12 헤레우스 도이칠란트 게엠베하 운트 코. 카게 피코 레이저를 사용하여 금속-세라믹 기판을 생성하기 위한 방법

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