KR20170125449A - 웨이퍼 다이싱용 다중파장 레이저 광학시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 목적은 두께가 두꺼운 웨이퍼를 레이저로 고속 다이싱할 수 있는 광학시스템을 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적에 따라, 본 발명은, 웨이퍼에 조사될 레이저 빔을 가이드할 다수의 광 성유;
상기 광 섬유로부터 방출되는 레이저 빔들을 1차적으로 집속하는 다수의 렌즈와;
상기 각 렌즈들을 통과하여 집속된 레이점 빔 각각에 대해 빔의 경로를 웨이퍼 쪽으로 변경하여 주는 다수의 이색성 필터; 및
상기 이색성 필터들로부터 여과방출되는 빔들을 최종적으로 집속하여 주는 초점 렌즈를 구비하고,
상기 빔들은 각각 초점 렌즈에 의해 웨이퍼의 내부에 초점을 맺게 되며, 초점 거리가 서로 달라 웨이퍼의 두께 깊이를 따라 초점들이 맺어짐으로써 웨이퍼 내부에서 크랙이 발생되어 웨이퍼가 절단되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 다이싱용 광학시스템을 제공한다.
상기 목적에 따라, 본 발명은, 웨이퍼에 조사될 레이저 빔을 가이드할 다수의 광 성유;
상기 광 섬유로부터 방출되는 레이저 빔들을 1차적으로 집속하는 다수의 렌즈와;
상기 각 렌즈들을 통과하여 집속된 레이점 빔 각각에 대해 빔의 경로를 웨이퍼 쪽으로 변경하여 주는 다수의 이색성 필터; 및
상기 이색성 필터들로부터 여과방출되는 빔들을 최종적으로 집속하여 주는 초점 렌즈를 구비하고,
상기 빔들은 각각 초점 렌즈에 의해 웨이퍼의 내부에 초점을 맺게 되며, 초점 거리가 서로 달라 웨이퍼의 두께 깊이를 따라 초점들이 맺어짐으로써 웨이퍼 내부에서 크랙이 발생되어 웨이퍼가 절단되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 다이싱용 광학시스템을 제공한다.
Description
본 발명은 레이저를 이용하여 웨이퍼 다이싱 하는 기술에 관한 것이다.
레이저 빔을 이용하여 실리콘 웨이퍼를 절단하는 기술은 다이아먼드 절단기 등을 사용하는 것에 비해 파손율이 적고 우수한 절단면을 나타내기 때문에 그 적용이 활발히 진행되고 있다. 그러나 이러한 레이저를 이용한 웨이퍼 다이싱 공정에서도 처핑(chirpping)이나 표면 균열(crack)이 일어나는 문제가 있으며, 이를 회피하기 위해 저속으로 공정을 실시하여야 하는 등의 제한이 있다.
대한민국 등록특허 제10-0681390호의 경우, 처핑 현상에 대응하기 위해, 집속광학계를 고속으로 이동시키는 웨이퍼 다이싱 장치를 개시한다. 이러한 광학계 이동장치의 구성에는 정밀제어기술을 요하며, 가공 설비비가 증가될 수 있다.
따라서 본 발명의 목적은 웨이퍼 다이싱 도중, 처핑이나 표면 크랙, 먼지 등의 발생을 억제할 수 있는 웨이퍼 다이싱용 레이저 광학시스템을 제공하고자 하는 것이다.
특히, 본 발명의 목적은 두께가 두꺼운 웨이퍼를 레이저로 고속 다이싱할 수 있는 광학시스템을 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적에 따라, 본 발명은, 웨이퍼에 조사될 레이저 빔을 가이드할 다수의 광 성유;
상기 광 섬유로부터 방출되는 레이저 빔들을 1차적으로 집속하는 다수의 렌즈와;
상기 각 렌즈들을 통과하여 집속된 레이점 빔 각각에 대해 빔의 경로를 웨이퍼 쪽으로 변경하여 주는 다수의 이색성 필터; 및
상기 이색성 필터들로부터 여과방출되는 빔들을 최종적으로 집속하여 주는 초점 렌즈를 구비하고,
상기 빔들은 각각 초점 렌즈에 의해 웨이퍼의 내부에 초점을 맺게 되며, 초점 거리가 서로 달라 웨이퍼의 두께 깊이를 따라 초점들이 맺어짐으로써 웨이퍼 내부에서 크랙이 발생되어 웨이퍼가 절단되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 다이싱용 광학시스템을 제공한다.
상기에서 웨이퍼의 절단은 레이저 빔에 의해 완성될 수도 있고, 별도의 웨이퍼 가압수단으로 절단선을 중심으로 웨이퍼 양단을 가압하여 완성될 수도 있다.
상기에서, 사용되는 레이점 빔의 파장은 실리콘 웨이퍼인 경우 1,000nm 이상이며, 각각의 광 섬유에 커플링 되는 레이저 빔의 파장은 서로 다르게 할 수 있다.
상기에서, 광 섬유들의 배열, 1차적으로 레이저 빔을 집속하는 렌즈들의 배열 및/또는 이색성 필터들의 위치를 제어하여 레이저 빔들이 웨이퍼 내부에서 초점을 맺는 거리를 서로 다르게 제어할 수 있다.
상기에서, 웨이퍼의 두께는 50μm 이상일 수 있다.
상기에서, 웨이퍼는 레이저 빔에 대해 스캔 이송될 수 있다.
본 발명에 따르면, 50μm 이상 두꺼운 웨이퍼를 다중파장의 멀티 빔에의해 내부의 깊이가 각각 다른 지점에서부터 크랙을 일으켜 비교적 용이하고 신속하게 절단할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 절개 면이 양호하고 표면에서 발생 되는 먼지 등이 없어 매우 효율적이다.
또한, 본 발명의 웨이퍼 다이싱 광학시스템은 다수의 광섬유 다발의 레이저 광학기기를 이용하여 구성되므로 정밀도가 높은데 비해 구성이 간편하고 웨이퍼를 이동시키면서 절단될 수 있어 운용이 간편하다.
또한, 싱글 빔에 비해 초점 렌즈와 웨이퍼간의 거리 정밀도를 크게 완화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 구성을 설명하는 개요도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1을 보면, 본 발명의 구성과 개념을 알 수 있는 개요도가 나와있다.
다수의 광섬유가 배치되고 여기에 레이저 빔이 각각 커플링 된다. 바람직하게는 각 광섬유에 커플링 되는 레이저 빔의 파장은 서로 다르며, 모든 파장은 1,000nm 이상의 레이저 빔을 이용한다. 주로 광섬유 레이저를 사용하며, Yb doped 광섬유 레이저나 Er doped 광섬유 레이저, Tm doped 광섬유 레이저, Yb, Er codoped 광섬유 레이저를 사용할 수 있다.
레이저 빔이 광 섬유로부터 방출되면 1차적으로 빔을 집속 하는 집속 렌즈를 통과하고 이후, 이색성 필터를 거쳐 광로를 바꾸어 초점 렌즈를 통해 웨이퍼로 향하게 된다. 집속 렌즈들은 각 광 섬유별로 제공되며, 광섬유의 위치에 따라 집속 렌즈의 위치도 정해지게 된다.
집속 렌즈를 통과하여 어느 정도 평행 화 된 빔은 이색성 필터를 통과하면서 광로를 거의 수직으로 변경하여 웨이퍼를 향하게 된다. 웨이퍼 위 편에 배치된 집속 렌즈를 통과하면서 각각의 빔은 서로 초점 거리를 달리하되, 모두 웨이퍼 내부에 초점이 맺히게 된다. 따라서 웨이퍼 내부에서 먼저 크랙이 발생하여 절단될 수 있게 된다. 이러한 방법은 두꺼운 웨이퍼를 레이저 절단할 경우, 장시간이 걸리는 문제를 피할 수 있다. 각각의 레이저 빔은 초점거리를 조절하여 웨이퍼 내부에 서로 다른 깊이에 초점을 맺게 할 수 있다. 예를 들면, 여러 레이저 빔은 웨이퍼 두께를 따라 그 깊이를 점차 깊게 하여 초점을 맺을 수 있게 한다. 그에 따라 웨이퍼 두께를 따라 전체적으로 절단이 일어날 수 있게 된다.
초점 거리의 제어는 광학계를 제어하여 이룰 수 있다. 광섬유들의 위치에서부터 집속 렌즈 위치, 이색성 필터들의 상대 위치 등을 서로 연관시켜 제어하면 각각의 광섬유에서 나오는 레이저 빔들이 점차 깊이를 깊게 형성하면서 초점을 맺게할 수 있다.
이러한 웨이퍼 내부 가열로 인해 웨이퍼에는 쉽게 에너지가 축적되어 웨이퍼를 균열시켜 절단되게 한다. 절단은 레이저 에너지만으로 실시될 수 있으나, 레이저로 가열된 부분을 중심으로 웨이퍼 양단을 가압하여 절단할 수도 있다.
본 발명에 의한 웨이퍼 다이싱은 웨이퍼의 한 점을 집중 가열할 수 있도록 광학계를 조정해 놓은 상태에서 웨이퍼를 스캔 이송하여 절단할 수 있어, 상대적으로 광학 시스템의 구성과 운용이 간편하다.
본 발명에 따르면, 두께가 50μm 이상의 두꺼운 웨이퍼를 수분 이내로 절단할 수 있어 매우 효율적이다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
도면부호 없음.
Claims (5)
- 웨이퍼에 조사될 레이저 빔을 가이드할 다수의 광 성유;
상기 광 섬유로부터 방출되는 레이저 빔들을 1차적으로 집속하는 다수의 렌즈와;
상기 각 렌즈들을 통과하여 집속된 레이점 빔 각각에 대해 빔의 경로를 웨이퍼 쪽으로 변경하여 주는 다수의 이색성 필터; 및
상기 이색성 필터들로부터 여과방출되는 빔들을 최종적으로 집속하여 주는 초점 렌즈를 구비하고,
상기 빔들은 각각 초점 렌즈에 의해 웨이퍼의 내부에 초점을 맺게 되며, 초점 거리가 서로 달라 웨이퍼의 두께 깊이를 따라 초점들이 맺어짐으로써 웨이퍼 내부에서 크랙이 발생되어 웨이퍼가 절단되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 다이싱용 광학시스템. - 제1항에 있어서, 레이점 빔의 파장은 1,000nm 이상인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 다이싱용 광학시스템.
- 제1항에 있어서, 광 섬유들의 배열, 1차적으로 레이저 빔을 집속하는 렌즈들의 배열 또는 이색성 필터들의 위치를 제어하여 레이저 빔들이 웨이퍼 내부에서 초점을 맺는 거리를 서로 다르게 제어하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 다이싱용 광학시스템.
- 제1항에 있어서, 웨이퍼의 두께는 50μm 이상인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 다이싱용 광학시스템.
- 제1항에 있어서, 웨이퍼는 레이저 빔에 대해 스캔 이송되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 다이싱용 광학시스템.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020160055053A KR20170125449A (ko) | 2016-05-04 | 2016-05-04 | 웨이퍼 다이싱용 다중파장 레이저 광학시스템 |
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Family Applications (1)
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|---|---|
| KR (1) | KR20170125449A (ko) |
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- 2016-05-04 KR KR1020160055053A patent/KR20170125449A/ko unknown
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