KR100984727B1 - 대상물 가공 방법 및 대상물 가공 장치 - Google Patents
대상물 가공 방법 및 대상물 가공 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 레이저를 이용하여 대상물을 자가절단(self-breaking)시키는 대상물 가공 방법으로서, 레이저 광원에서 레이저 빔을 생성하는 단계; 생성된 상기 레이저 빔의 발산각(divergence angle)을 교정하는 단계; 및 교정된 상기 레이저 빔을 상기 대상물의 내부에 집광하여 스폿을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 레이저 빔의 발산각 교정에 의하여 상기 스폿의 형상 또는 크기가 조절되며, 상기 스폿에 의해 상기 대상물의 내부에 상변이 영역이 형성되고, 상기 상변이 영역을 기점으로 대상물의 자가절단이 이루어지는 것을 특징으로 하는 대상물 가공 방법을 제공한다.
Description
도 2는 도 1에 개시된 대상물 가공 장치의 광학부의 단면도이다.
도 3은 도 2에 개시된 광학부에 있어서 실린더형 오목렌즈(cylindrical concave lens)와 실린더형 볼록렌즈(cylindrical convex lens) 사이의 거리에 따른 스폿의 형상 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 대상물 가공 장치의 광학부의 단면도이다.
도 5은 도 4에 개시된 광학부에 있어서 구형 오목렌즈(spherical concave lens)와 제1 실린더형 볼록렌즈 사이의 거리에 따른 스폿의 형상 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 4에 개시된 광학부에 있어서 구형 오목렌즈와 제2 실린더형 볼록렌즈 사이의 거리에 따른 스폿의 형상 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 스폿의 형상 변화에 따른 광강도 프로파일의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 대상물 가공 장치의 집광점 위치제어 수단을 나타내는 개략 구성도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 대상물 가공 장치의 집광점 위치제어 수단을 나타내는 또 다른 개략 구성도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 대상물의 일례로서 웨이퍼를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 11은 상변이 영역이 형성된 기판을 나타낸 평면도이다.
도 12는 교차하는 2개의 상변이 영역이 형성된 기판을 나타낸 수평 단면도이다.
도 13은 상변이 영역이 형성된 기판을 나타낸 수직 단면도이다.
도 14는 렌즈 통과시 레이저 빔의 발산각의 영향을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 상변이 영역의 형상에 의한 응력집중 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 스폿의 형상과 스크라이빙 방향의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 레이저 빔 스폿에 의해 형성되는 상변이 영역을 나타낸 도면이다.
도 18은 자가절단이 일어난 기판과 그렇지 않은 기판을 비교하기 위한 실제 사진이다.
도 19은 본 발명의 일실시예에 따른 적층부의 단면도이다.
…(수식1)
Claims (38)
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- 레이저를 이용하여 대상물을 자가절단(self-breaking)시키는 대상물 가공 방법으로서,
레이저 광원에서 레이저 빔을 생성하는 단계;
생성된 상기 레이저 빔의 발산각(divergence angle)을 교정하는 단계; 및
교정된 상기 레이저 빔을 상기 대상물의 내부에 집광하여 스폿을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 레이저 빔의 발산각 교정에 의하여 상기 스폿의 형상 또는 크기가 조절되며, 상기 스폿에 의해 상기 대상물의 내부에 상변이 영역이 형성되고, 상기 상변이 영역을 기점으로 대상물의 자가절단이 이루어지며,
상기 레이저 빔의 발산각을 교정하는 단계는,
상기 레이저 빔을 실린더형 오목렌즈에 통과시키는 단계; 및
상기 실린더형 오목렌즈를 통과한 레이저 빔을 실린더형 볼록렌즈에 통과시키는 단계를 포함하며,
상기 실린더형 오목렌즈의 초점거리를 fc1, 상기 실린더형 볼록렌즈의 초점거리를 fv1, 상기 레이저 빔의 발산각을 θ, 상기 레이저 빔의 발산각에 의해 길어진 상기 실린더형 오목렌즈의 초점거리의 증가성분을 a(θ), 상기 레이저 빔의 발산각에 의해 길어진 상기 실린더형 볼록렌즈의 초점거리의 증가성분을 b(θ)라 하면, 상기 스폿의 크기가 최소가 되는 상기 실린더형 오목렌즈와 상기 실린더형 볼록렌즈 사이의 거리(d`f1)는,
인 것을 특징으로 하는 대상물 가공 방법.
- 제 4 항에 있어서,
상기 실린더형 오목렌즈 및 상기 실린더형 볼록렌즈는 실질적으로 동일한 방향으로 레이저 빔을 교정하는 것을 특징으로 하는 대상물 가공 방법.
- 제 4 항에 있어서,
상기 실린더형 오목렌즈와 상기 실린더형 볼록렌즈 사이의 거리를 변경하여 상기 스폿의 폭이 변화되는 것을 특징으로 하는 대상물 가공 방법.
- 레이저를 이용하여 대상물을 자가절단(self-breaking)시키는 대상물 가공 방법으로서,
레이저 광원에서 레이저 빔을 생성하는 단계;
생성된 상기 레이저 빔의 발산각(divergence angle)을 교정하는 단계; 및
교정된 상기 레이저 빔을 상기 대상물의 내부에 집광하여 스폿을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 레이저 빔의 발산각 교정에 의하여 상기 스폿의 형상 또는 크기가 조절되며, 상기 스폿에 의해 상기 대상물의 내부에 상변이 영역이 형성되고, 상기 상변이 영역을 기점으로 대상물의 자가절단이 이루어지며,
상기 레이저 빔의 발산각을 교정하는 단계는,
상기 레이저 빔을 구형 오목렌즈에 통과시키는 단계;
상기 구형 오목렌즈를 통과한 레이저 빔을 제1 실린더형 볼록렌즈에 통과시키는 단계; 및
상기 제1 실린더형 볼록렌즈를 통과한 레이저 빔을 제2 실린더형 볼록렌즈에 통과시키는 단계를 포함하며,
상기 상변이 영역의 수직방향 크기를 D, 상기 상변이 영역의 특정 지점의 곡률반경을 R이라 하면, 상기 상변이 영역의 특정 지점에서 발생하는 응력의 정도인 응력집중계수(S)는,
인 것을 특징으로 하는 대상물 가공 방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 제1 실린더형 볼록렌즈는 레이저 빔의 제1 방향 발산각을 교정하고, 상기 제2 실린더형 볼록렌즈는 상기 제1 방향과 실질적으로 직교하는 레이저 빔의 제2 방향 발산각을 교정하는 것을 특징으로 하는 대상물 가공 방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 구형 오목렌즈와 상기 제2 실린더형 볼록렌즈 사이에서 상기 제 1 실린더형 볼록렌즈의 위치를 변경하여 상기 스폿의 폭이 변화되는 것을 특징으로 하는 대상물 가공 방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 제1 실린더형 볼록렌즈와 집광렌즈 사이에서 상기 제 2 실린더형 볼록렌즈의 위치를 변경하여 상기 스폿의 길이가 변화되는 것을 특징으로 하는 대상물 가공 방법.
- 제 4 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 레이저 빔의 발산각을 교정한 후, 교정된 레이저 빔을 빔스토퍼(beam stopper)에 통과시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대상물 가공 방법.
- 제 4 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 레이저 빔을 상기 대상물의 내부에 집광하여 스폿을 형성하는 단계는, 상기 레이저 빔을 집광렌즈에 통과시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 대상물 가공 방법.
- 제 12 항에 있어서,
상기 집광렌즈와 상기 대상물 사이의 거리를 변경하여, 상기 스폿이 상기 대상물의 내부에 있어서 수직방향으로 복수개 형성되는 것을 특징으로 하는 대상물 가공 방법.
- 제 12 항에 있어서,
상기 스폿에 대한 상기 대상물의 상대적 위치를 절단예정라인을 따른 수평방향으로 변경하여, 상기 스폿이 상기 대상물의 내부에 있어서 수평방향으로 복수개 형성되는 것을 특징으로 하는 대상물 가공 방법.
- 제 14 항에 있어서,
상기 수평방향을 따라 상기 대상물의 절단예정라인이 형성되며, 상기 스폿의 장축 방향이 실질적으로 상기 수평방향과 일치하는 것을 특징으로 하는 대상물 가공 방법.
- 제 15 항에 있어서,
상기 절단예정라인을 따라 상기 대상물을 절단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대상물 가공 방법.
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- 레이저를 이용하여 표면에 적층부가 형성되어 있는 대상물을 자가절단시키는 대상물 가공 방법으로서,
레이저 광원에서 레이저 빔을 생성하는 단계;
생성된 상기 레이저 빔의 발산각을 교정하는 단계; 및
교정된 상기 레이저 빔을 상기 대상물의 내부에 집광하여 스폿을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 레이저 빔의 발산각 교정에 의하여 상기 스폿의 형상 또는 크기가 조절되며, 상기 스폿에 의해 상기 대상물의 내부에 상변이 영역이 형성되고, 상기 상변이 영역을 기점으로 대상물의 자가절단이 이루어지며,
상기 레이저 빔의 발산각을 교정하는 단계는,
상기 레이저 빔을 실린더형 오목렌즈에 통과시키는 단계; 및
상기 실린더형 오목렌즈를 통과한 레이저 빔을 실린더형 볼록렌즈에 통과시키는 단계를 포함하며,
상기 실린더형 오목렌즈의 초점거리를 fc1, 상기 실린더형 볼록렌즈의 초점거리를 fv1, 상기 레이저 빔의 발산각을 θ, 상기 레이저 빔의 발산각에 의해 길어진 상기 실린더형 오목렌즈의 초점거리의 증가성분을 a(θ), 상기 레이저 빔의 발산각에 의해 길어진 상기 실린더형 볼록렌즈의 초점거리의 증가성분을 b(θ)라 하면, 상기 스폿의 크기가 최소가 되는 상기 실린더형 오목렌즈와 상기 실린더형 볼록렌즈 사이의 거리(d`f1)는,
인 것을 특징으로 하는 대상물 가공 방법.
- 제 25 항에 있어서,
상기 실린더형 오목렌즈 및 상기 실린더형 볼록렌즈는 실질적으로 동일한 방향으로 레이저 빔을 교정하는 것을 특징으로 하는 대상물 가공 방법.
- 제 25 항에 있어서,
상기 실린더형 오목렌즈와 상기 실린더형 볼록렌즈 사이의 거리를 변경하여 상기 스폿의 폭이 변화되는 것을 특징으로 하는 대상물 가공 방법.
- 레이저를 이용하여 표면에 적층부가 형성되어 있는 대상물을 자가절단시키는 대상물 가공 방법으로서,
레이저 광원에서 레이저 빔을 생성하는 단계;
생성된 상기 레이저 빔의 발산각을 교정하는 단계; 및
교정된 상기 레이저 빔을 상기 대상물의 내부에 집광하여 스폿을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 레이저 빔의 발산각 교정에 의하여 상기 스폿의 형상 또는 크기가 조절되며, 상기 스폿에 의해 상기 대상물의 내부에 상변이 영역이 형성되고, 상기 상변이 영역을 기점으로 대상물의 자가절단이 이루어지며,
상기 레이저 빔의 발산각을 교정하는 단계는,
상기 레이저 빔을 구형 오목렌즈에 통과시키는 단계;
상기 구형 오목렌즈를 통과한 레이저 빔을 제1 실린더형 볼록렌즈에 통과시키는 단계; 및
상기 제1 실린더형 볼록렌즈를 통과한 레이저 빔을 제2 실린더형 볼록렌즈에 통과시키는 단계를 포함하며,
상기 상변이 영역의 수직방향 크기를 D, 상기 상변이 영역의 특정 지점의 곡률반경을 R이라 하면, 상기 상변이 영역의 특정 지점에서 발생하는 응력의 정도인 응력집중계수(S)는,
인 것을 특징으로 하는 대상물 가공 방법.
- 제 28 항에 있어서,
상기 제1 실린더형 볼록렌즈는 레이저 빔의 제1 방향 발산각을 교정하고, 상기 제2 실린더형 볼록렌즈는 상기 제1 방향과 실질적으로 직교하는 레이저 빔의 제2 방향 발산각을 교정하는 것을 특징으로 하는 대상물 가공 방법.
- 제 28 항에 있어서,
상기 구형 오목렌즈와 상기 제2 실린더형 볼록렌즈 사이에서 상기 제 1 실린더형 볼록렌즈의 위치를 변경하여 상기 스폿의 폭이 변화되는 것을 특징으로 하는 대상물 가공 방법.
- 제 28 항에 있어서,
상기 제1 실린더형 볼록렌즈와 집광렌즈 사이에서 상기 제 2 실린더형 볼록렌즈의 위치를 변경하여 상기 스폿의 길이가 변화되는 것을 특징으로 하는 대상물 가공 방법.
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- 삭제
- 레이저를 이용하여 대상물을 자가절단시키는 대상물 가공 장치로서,
레이저 빔을 생성시키는 레이저 광원;
상기 레이저 빔의 발산각을 교정하는 빔 정형 모듈;
교정된 상기 레이저 빔을 상기 대상물의 내부에 집광하여 스폿을 형성하는 집광렌즈; 및
상기 레이저 광원, 상기 빔 정형 모듈, 및 상기 집광렌즈와 연결되어 이들을 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 레이저 빔의 발산각 교정에 의하여 상기 스폿의 형상 또는 크기가 조절되며, 상기 스폿에 의해 상기 대상물의 내부에 상변이 영역이 형성되고, 상기 상변이 영역을 기점으로 대상물의 자가절단이 이루어지며,
상기 빔 정형 모듈은,
생성된 레이저 빔을 발산시키는 실린더형 오목렌즈; 및
상기 실린더형 오목렌즈를 통과한 레이저 빔의 발산각을 교정시키는 실린더 형 볼록렌즈를 포함하며,
상기 실린더형 오목렌즈의 초점거리를 fc1, 상기 실린더형 볼록렌즈의 초점거리를 fv1, 상기 레이저 빔의 발산각을 θ, 상기 레이저 빔의 발산각에 의해 길어진 상기 실린더형 오목렌즈의 초점거리의 증가성분을 a(θ), 상기 레이저 빔의 발산각에 의해 길어진 상기 실린더형 볼록렌즈의 초점거리의 증가성분을 b(θ)라 하면, 상기 스폿의 크기가 최소가 되는 상기 실린더형 오목렌즈와 상기 실린더형 볼록렌즈 사이의 거리(d`f1)는,
인 것을 특징으로 하는 대상물 가공 장치.
- 레이저를 이용하여 대상물을 자가절단시키는 대상물 가공 장치로서,
레이저 빔을 생성시키는 레이저 광원;
상기 레이저 빔의 발산각을 교정하는 빔 정형 모듈;
교정된 상기 레이저 빔을 상기 대상물의 내부에 집광하여 스폿을 형성하는 집광렌즈; 및
상기 레이저 광원, 상기 빔 정형 모듈, 및 상기 집광렌즈와 연결되어 이들을 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 레이저 빔의 발산각 교정에 의하여 상기 스폿의 형상 또는 크기가 조절되며, 상기 스폿에 의해 상기 대상물의 내부에 상변이 영역이 형성되고, 상기 상변이 영역을 기점으로 대상물의 자가절단이 이루어지며,
상기 빔 정형 모듈은,
생성된 레이저 빔을 발산시키는 구형 오목렌즈;
상기 구형 오목렌즈를 통과한 레이저 빔의 발산각을 교정시키는 제1 실린더형 볼록렌즈; 및
상기 제1 실린더형 볼록렌즈를 통과한 레이저 빔의 발산각을 교정시키는 제2 실린더형 볼록렌즈를 포함하며,
상기 상변이 영역의 수직방향 크기를 D, 상기 상변이 영역의 특정 지점의 곡률반경을 R이라 하면, 상기 상변이 영역의 특정 지점에서 발생하는 응력의 정도인 응력집중계수(S)는,
인 것을 특징으로 하는 대상물 가공 장치.
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