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KR20120076862A - Wafer cutting system using laser beam - Google Patents

Wafer cutting system using laser beam Download PDF

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Publication number
KR20120076862A
KR20120076862A KR1020100138603A KR20100138603A KR20120076862A KR 20120076862 A KR20120076862 A KR 20120076862A KR 1020100138603 A KR1020100138603 A KR 1020100138603A KR 20100138603 A KR20100138603 A KR 20100138603A KR 20120076862 A KR20120076862 A KR 20120076862A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
laser beam
wafer
nitrogen gas
stage
cutting system
Prior art date
Application number
KR1020100138603A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
박일홍
김형원
윤태오
Original Assignee
옵토켐 (주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 옵토켐 (주) filed Critical 옵토켐 (주)
Priority to KR1020100138603A priority Critical patent/KR20120076862A/en
Publication of KR20120076862A publication Critical patent/KR20120076862A/en

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Abstract

PURPOSE: A wafer cutting system using a laser beam is provided to prevent physical damage to a wafer by arranging a buffer member between the wafer and a stage. CONSTITUTION: A wafer cutting system using a laser beam comprises a stage(100), a laser beam generating unit(200), a moving unit, and a frozen nitrogen gas injection unit(300). A wafer(1) is loaded on the stage. The laser beam generating unit is located above the stage and projects a laser beam to the wafer. The moving unit moves the stage or the laser beam generating unit. The frozen nitrogen gas injection unit is formed in the shape of a nozzle(301) and injects frozen nitrogen gas to the position of the wafer irradiated with the laser beam.

Description

레이저 빔을 이용한 웨이퍼 절단 시스템{Wafer cutting system using laser beam}Wafer cutting system using laser beam

본 발명은 레이저 빔을 이용한 웨이퍼 절단 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이저 빔 가공에 따른 물리적 영향을 최소화하면서, 최적의 조건으로 웨이퍼를 풀 컷팅할 수 있는 레이저 빔을 이용한 웨이퍼 절단 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a wafer cutting system using a laser beam, and more particularly, to a wafer cutting system using a laser beam capable of full cutting a wafer under optimum conditions while minimizing the physical effects of laser beam processing. .

반도체 소자 제조공정에 있어, 대략 원판 형상인 반도체 웨이퍼가 그 표면상에 격자 형상으로 배열된 절단 예장라인에 의해 복수의 영역으로 구획된다. 이 구획된 영역에는 각각 IC, LSI 등의 회로가 형성되고, 절단 예정라인에 따라 반도체 웨이퍼를 절단함으로써, 회로가 형성된 영역을 각각 분리하여 반도체 칩을 제조한다.In the semiconductor device manufacturing process, a substantially disk-shaped semiconductor wafer is partitioned into a plurality of regions by cutting lines, which are arranged in a lattice shape on the surface thereof. Circuits such as ICs and LSIs are formed in the divided regions, and the semiconductor wafers are separated by cutting the semiconductor wafers according to the cutting schedule lines, thereby manufacturing semiconductor chips.

즉, 각종 반도체 소자가 표면에 패터닝된 실리콘 웨이퍼는 패터닝의 경계선을 따라 소정 사이즈의 반도체 칩으로 절단된다. 실리콘 웨이퍼를 반도체 칩으로 절단하는 방법으로서, 다이싱(dicing), 스크라이빙(scribing) 등의 방법이 알려져 있다.That is, a silicon wafer in which various semiconductor elements are patterned on the surface is cut into semiconductor chips of a predetermined size along the boundary line of the patterning. As a method of cutting a silicon wafer into a semiconductor chip, methods such as dicing and scribing are known.

이중, 실리콘 웨이퍼의 표면에 레이저 빔을 연속적으로 조사하면서, 동시에 냉각시키는 방식으로 실리콘 웨이퍼를 절단하는 기술이 개시된다. 이 경우, 두 종류 이상의 파장을 포함하는 펄스의 레이저 빔을 집광하여 실리콘 웨이퍼에 조사하고, 상기 실리콘 웨이퍼의 표면부에 레이저 빔의 집광점을 형성함과 동시에 상기 실리콘 웨이퍼의 내부에 하나 또는 복수의 집광점을 형성하고, 절단방향에 따라 레이저 빔을 조사하는 방식으로 웨이퍼 절단이 진행된다. Among them, a technique is disclosed in which a silicon wafer is cut in a manner of simultaneously cooling while continuously irradiating a laser beam onto the surface of the silicon wafer. In this case, a laser beam of pulses including two or more kinds of wavelengths is collected and irradiated onto the silicon wafer, and a focus point of the laser beam is formed on the surface of the silicon wafer, and at the same time, one or a plurality of laser beams are formed inside the silicon wafer. Wafer cutting is performed by forming a light collecting point and irradiating a laser beam along the cutting direction.

하지만, 웨이퍼와 같은 객체에 조사되는 레이저 빔은 그 자체가 가지는 열적, 물리적 에너지로 인하여, 웨이퍼의 열적 손상이 발생하며, 또한 분진 등과 같은 파편(debris)가 발생할 수 있다. 더 나아가, 비록 광학 형태이나, 레이저 빔의 조사에 따라 소정의 물리적 충격이 웨이퍼에 발생할 수 있으며, 이로 인하여 정밀 소자의 손상이 발생하는 문제가 있다. However, due to the thermal and physical energy of the laser beam irradiated on an object such as a wafer, thermal damage of the wafer may occur, and debris such as dust may occur. Furthermore, although there is an optical form, depending on the irradiation of the laser beam, a certain physical impact may occur on the wafer, thereby causing a problem of damage to the precision element.

따라서 본 발명이 해결하려는 과제는 최적의 조건에서 레이저 빔 조사에 따른 부작용을 최소화할 수 있는 레이저 빔을 이용한 웨이퍼 절단 시스템을 제공하는 것이다.Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a wafer cutting system using a laser beam that can minimize the side effects of the laser beam irradiation in the optimum conditions.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 레이저 빔을 이용한 웨이퍼 절단 시스템으로, 상기 시스템은 절단되는 웨이퍼가 탑재되는 스테이지; 상기 스테이지 상측에 소정 간격으로 이격되어, 상기 웨이퍼로 레이저 빔을 조사하기 위한 레이저 빔 발생수단; 상기 스테이지 또는 레이저 빔 발생수단을 이동시키는 이동수단; 및 상기 웨이퍼의 레이저 빔 조사위치에 냉각 질소가스를 주입하기 위한 냉각 질소가스 주입수단을 포함하며, 여기에서 상기 냉각 질소가스 주입수단은 노즐 형태인 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 이용한 웨이퍼 절단 시스템을 제공한다. In order to solve the above problems, the present invention is a wafer cutting system using a laser beam, the system is a stage on which the wafer is cut; Laser beam generation means spaced above the stage at predetermined intervals for irradiating a laser beam to the wafer; Moving means for moving said stage or laser beam generating means; And cooling nitrogen gas injection means for injecting cooling nitrogen gas into the laser beam irradiation position of the wafer, wherein the cooling nitrogen gas injection means is in the form of a nozzle. do.

본 발명의 일 실시예에서 상기 시스템은 상기 스테이지와 레이저 빔 사이에 상기 레이저 빔 조사에 따른 물리적 충격을 완화하기 위한 완충부재가 구비되며, 상기 시스템은 유입되는 질소가스를 냉각하기 위한 질소가스 냉각 수단을 더 포함하며, 상기 질소가스 냉각수단 후단에 상기 질소가스 주입수단이 연결된다. In one embodiment of the present invention, the system is provided with a buffer member for mitigating the physical impact of the laser beam irradiation between the stage and the laser beam, the system is nitrogen gas cooling means for cooling the incoming nitrogen gas It further comprises, the nitrogen gas injection means is connected to the nitrogen gas cooling means rear end.

본 발명의 일 실시예에서 상기 웨이퍼의 절단선 내에서 상기 레이저 빔은 복수 경로로 웨이퍼를 절단하며, 상기 복수 경로는 일 방향으로 서로 연속하지 않는 방식으로 조합되어, 웨이퍼를 절단한다. 또한, 상기 복수 경로의 레이저 빔의 에너지 패턴은 서로 오버랩되며, 상기 오버랩 범위는 0 내지 10μm이다. 또한, 상기 레이저 빔의 이동속도는 0 내지 400mm/s이며, 레이저 빔 가공횟수는 10회 미만이다.
In an embodiment of the present invention, the laser beam cuts the wafer in multiple paths within the cutting line of the wafer, and the multiple paths are combined in such a manner as to not be continuous with each other in one direction, thereby cutting the wafer. In addition, energy patterns of the laser beams of the plurality of paths overlap each other, and the overlap range is 0 to 10 μm. In addition, the moving speed of the laser beam is 0 to 400mm / s, the number of laser beam processing is less than 10 times.

본 발명에 따른 웨이퍼 절단 시스템은 레이저 빔이 조사되는 위치에 통상 온도가 아닌 냉각된 질소가스를 불어준다. 이로써 웨이퍼의 열적 데미지를 최소화할 수 있으며, 웨이퍼와 스테이지 사이에 별도의 완충부재를 구비시킴으로써 웨이퍼의 물리적 손상을 방지한다. 더 나아가, 단일 절단선 내에서도 레이저의 이동경로를 복수개로 설정하며, 이를 오버랩시킴으로써, 최적의 절단 효과를 달성한다. The wafer cutting system according to the present invention blows cooled nitrogen gas, not the normal temperature, to the position where the laser beam is irradiated. This minimizes thermal damage to the wafer, and prevents physical damage to the wafer by providing a separate buffer member between the wafer and the stage. Furthermore, by setting a plurality of movement paths of the laser within a single cutting line and overlapping them, an optimum cutting effect is achieved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 절단 시스템의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 절단 시스템의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 빔의 절단선 내 이동 경로를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 절단 방법을 설명하는 모식도이다.
도 5는 X축으로 레이저 빔을 이동시키는 경우를 나타내고, 도 6은 Y축으로 레이저 빔을 이동시킨 경우를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 절단 시스템에 대하 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 절단 시스템의 구성도이다.
1 is a schematic diagram of a wafer cutting system according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram of a wafer cutting system according to an embodiment of the present invention.
3 is a view illustrating a moving path in a cutting line of a laser beam according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram illustrating a wafer cutting method according to an embodiment of the present invention.
5 illustrates a case where the laser beam is moved along the X axis, and FIG. 6 illustrates a case where the laser beam is moved along the Y axis.
7 is a block diagram of a wafer cutting system in accordance with an embodiment of the present invention.
8 is a block diagram of a wafer cutting system according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 절단 방법 및 시스템을 보다 상세히 설명하다. 하지만, 하기의 도면과 실시예는 모두 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 범위는 아래 내용에 의하여 제한되지 않는다. Hereinafter, a wafer cutting method and system according to an embodiment of the present invention will be described in detail. However, the following drawings and examples are all intended to illustrate the invention and the scope of the invention is not limited by the following.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 절단 시스템의 모식도이다.1 is a schematic diagram of a wafer cutting system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 상기 웨이퍼 절단 시스템은 상술한 바와 같이 레이저 빔 발생수단(200)과 스테이지(100)를 포함하며, 상기 스테이지(100) 상에 구비된 웨이퍼(1)를 포함한다. 또한 본 발명에 따른 웨이퍼 절단 시스템은 상기 레이저 빔 발생수단(200)에 연결되어, 상기 레이저 빔 발생수단(200)으로부터 레이저 빔이 조사되는 위치(p)에 냉각 질소가스를 주입하기 위한 냉각 질소가스 주입수단(300)을 더 포함하며, 여기에서 상기 냉각 질소가스 주입수단(300)은 노즐(301)이 일 단부에 구비된 관에 연결된 노즐 형태로서, 상기 노즐(301)은 레이저 빔이 조사되는 위치로 냉각 질소가스를 불어주도록 구성된다. 이를 위하여, 상기 냉각 질소가스 주입수단(300)은 상기 레이저 빔 발생수단(200)에 고정된 노즐 형태가 바람직하다. 또한, 본 발명의 통상 온도의 질소 가스 대신 냉각 질소 가스를 사용, 웨이퍼의 열적 데미지를 감쇄시키므로, 상기 냉각 질소가스 주입수단(300)은 질소가스를 냉각하기 위한 냉각수단(302)에 연결될 수 있다. 따라서, 통상 온도로 주입되는 질소가스는 상기 냉각수단(302)에 의하여 냉각되고, 냉각된 질소가스는 상기 냉각수단(302) 후단의 냉각 질소가스 주입수단(300)으로 진행하여, 노즐(301)에서 웨이퍼로 분사된다. Referring to FIG. 1, the wafer cutting system includes a laser beam generating means 200 and a stage 100 as described above, and includes a wafer 1 provided on the stage 100. In addition, the wafer cutting system according to the present invention is connected to the laser beam generating means 200, the cooling nitrogen gas for injecting the cooling nitrogen gas at the position (p) irradiated with the laser beam from the laser beam generating means 200 In addition, the injection means 300, wherein the cooling nitrogen gas injection means 300 is a nozzle type connected to the tube having a nozzle 301 is provided at one end, the nozzle 301 is a laser beam is irradiated Configured to blow cooling nitrogen gas into position. To this end, the cooling nitrogen gas injection means 300 is preferably in the form of a nozzle fixed to the laser beam generating means (200). In addition, the cooling nitrogen gas injection means 300 may be connected to the cooling means 302 for cooling the nitrogen gas since the cooling nitrogen gas is used instead of the normal temperature nitrogen gas to reduce thermal damage of the wafer. . Therefore, the nitrogen gas injected at a normal temperature is cooled by the cooling means 302, and the cooled nitrogen gas proceeds to the cooling nitrogen gas injection means 300 at the rear end of the cooling means 302, and the nozzle 301. Is injected onto the wafer.

본 발명의 일 실시예에서 상기 레이저 빔은 웨이퍼 절단에 사용되는 레이저 빔으로서, 본 발명에서 상기 레이저 빔의 종류는 제한되지 않는다. In one embodiment of the present invention, the laser beam is a laser beam used for cutting a wafer, and the type of the laser beam is not limited in the present invention.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 웨이퍼 절단 시스템은 스테이지와 웨이퍼 사이에 레이저 빔 가공에 따른 물리적 충격인, 소위 쇼크(shock)를 흡수하기 위한 댐퍼(damper) 기능이 완충부재가 더 구비될 수 있다. 즉, 딱딱한 금속 재질의 스테이지와 웨이퍼 사이에 종이 등과 같은 완충부재를 구비시키는 경우, 레이저 빔 조사에 따른 웨이퍼의 물리적 충격을 완화시킬 수 있는 점을 발견하였다. 즉, 본 발명은 레이저 빔에 의한 물리적 충격을 흡수할 수 있는 테이프나 갭지 등과 같은 완충부재를 삽입하여, 웨이퍼가 받는 충격을 완화시킨다. 또한 웨이퍼의 뒷면을 폴리싱 처리하면 칩 강도가 폴리싱을 하지 않은 것보다 5%이상의 차이가 나타난다. According to another embodiment of the present invention, a wafer cutting system may further include a damping member having a damper function to absorb a so-called shock, which is a physical impact caused by laser beam processing between the stage and the wafer. have. That is, when a buffer member such as paper is provided between the stage of the hard metal material and the wafer, it has been found that the physical impact of the wafer due to the laser beam irradiation can be alleviated. That is, the present invention inserts a buffer member such as a tape or a gap paper, which can absorb a physical shock caused by a laser beam, to mitigate the impact the wafer receives. In addition, polishing the back side of the wafer results in a difference of 5% or more in chip strength than without polishing.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 절단 시스템의 모식도이다.2 is a schematic diagram of a wafer cutting system according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 스테이지(100)와 웨이퍼(1) 사이에 종이와 같은 완충부재(800)가 내삽되며, 레이저 빔 조사에 따른 웨이퍼의 물리적 충격을 효과적으로 흡수하여, 실제 웨이퍼와 스테이지가 맞닿음으로써 발생하는 웨이퍼의 물리적 균열 등을 효과적으로 방지한다. Referring to FIG. 2, a buffer member 800 such as paper is interposed between the stage 100 and the wafer 1, and effectively absorbs the physical impact of the wafer due to laser beam irradiation, so that the actual wafer and the stage come into contact with each other. This effectively prevents physical cracking and the like of the wafer.

본 발명의 또 다른 일 실시예의 경우, 웨이퍼의 절단선을 따라 레이저 빔을 이동하는 경우, 상기 레이저 빔 경로를 복수 개로 설정하는 방식을 제공한다. According to another embodiment of the present invention, when the laser beam is moved along the cutting line of the wafer, a method of setting the plurality of laser beam paths is provided.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 빔의 절단선 내 이동 경로를 나타낸다. 3 is a view illustrating a moving path in a cutting line of a laser beam according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 절단선 내의 레이저 빔은 A, B, C의 세 경로로 웨이퍼를 절단한다. 이때, 각 경로의 레이저 빔의 집광밀도(에너지 패턴)는 서로 맞닿거나, 또는 소정 수준으로 교차(오버랩)하는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에서 각 경로의 레이저 빔의 오버랩 범위는 0 내지 10μm, 보다 바람직하게는 3 내지 8μm인 것이 바람직하다. 만약, 레이저 빔 경로가 서로 이격된 경우, 충분한 절단 효과를 기대하기 어렵고, 상기 범위보다 크게 오버랩되면, 절단선 내에서 균일한 절단 효과가 발생하지 않는다. Referring to Figure 3, the laser beam in the cutting line cuts the wafer in three paths A, B, C. At this time, it is preferable that the condensing densities (energy patterns) of the laser beams in each path touch each other or cross (overlap) to a predetermined level. In one embodiment of the present invention, the overlapping range of the laser beam in each path is preferably 0 to 10 μm, more preferably 3 to 8 μm. If the laser beam paths are spaced apart from each other, it is difficult to expect a sufficient cutting effect, and if the laser beam paths overlap more than the above range, a uniform cutting effect does not occur in the cutting line.

더 나아가, 본 발명은 상기 절단선 내의 레이저 빔의 이동 경로 순서를 좌측이나 우측으로의 연속적 방식으로 구성하지 않고, 불연속적인 방식으로 구성한다. Furthermore, the present invention does not configure the movement path order of the laser beam in the cut line in a discontinuous manner, but in a continuous manner to the left or the right.

예를 들면, A-B-C 경로 중 B를 먼저, 다시 A, 마지막으로 C의 경로로 웨이퍼를 절단할 수 있다. 또는, A를 먼저, 다시 C, 마지막으로 B의 경로로 웨이퍼를 절단할 수 있다. 즉, 본 발명은 A-B-C 또는 C-B-A와 같이 연속적으로 레이저 빔 가공 경로를 이동시키지 않는데, 그 이유는 레이저 빔에 의한 균일한 절단효과를 발생시키기 위함이다. For example, a wafer in A-B-C paths may be cut first, then A, and finally C. Alternatively, the wafer may be cut into A first, then C, and finally B paths. In other words, the present invention does not continuously move the laser beam processing path like A-B-C or C-B-A, because it produces a uniform cutting effect by the laser beam.

하기 표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 A, B, C 경로에 대한 절단 순서(숫자)를 나타낸다. Table 1 below shows the cutting sequence (number) for the A, B, and C paths according to one embodiment of the present invention.

AA BB CC 실시예 1Example 1 22 1One 33 실시예 2Example 2 1One 22 33 실시예 3Example 3 1One 실시예 4Example 4 1,41,4 33 2,52,5

또한 본 발명의 경우, 각 경로에서의 적절한 레이저 빔 이동 속도를 0 내지 400mm/s로 선택하였다. 만약 상기 속도보다 빠른 경우, 충분한 레이저 빔 절단 효과를 기대할 수 없다. In addition, for the present invention, an appropriate laser beam moving speed in each path was selected from 0 to 400 mm / s. If it is faster than the above speed, sufficient laser beam cutting effect cannot be expected.

또한, 본 발명의 경우 레이저 빔 조사 횟수를 복수로 설정하며, 본 발명의 일 실시예의 경우 상기 조합된 레이저 빔의 조사 횟수를 10회 이하로 설정하였다. 여기에서 레이저 빔 조사 횟수는 해당 절단선 내를 상기 레이저 빔이 표 1과 같은 조합으로 모두 조사하는 경우를 1회로 계산한다. In addition, in the case of the present invention, the number of laser beam irradiation is set to a plurality, and in the case of one embodiment of the present invention, the number of irradiation of the combined laser beam is set to 10 or less. The number of times the laser beam is irradiated is calculated once in a case where the laser beam is irradiated in the cut line in a combination as shown in Table 1.

본 발명에 따른 웨이퍼 절단 시스템은 레이저 빔의 전기적 파워(Laser E-power (W))와 물리적 파워(Laser P-poer(W))를 하기 표 2와 같이 제공한다. 여기에서 전기적인 파워는 레이저에서 공급되고 있는 전기 전자적 파워를 의미하며, 물리적인 파워는 광학적으로 레이저 빔의 사이즈를 조정하여 파워를 가변하는 것을 의미한다.The wafer cutting system according to the present invention provides the electrical power (Laser E-power (W)) and the physical power (Laser P-poer (W)) of the laser beam as shown in Table 2 below. In this case, the electrical power refers to the electrical and electronic power supplied from the laser, and the physical power means the power is changed by optically adjusting the size of the laser beam.

AA BB CC Laser E-power(W)Laser E-power (W) 66 66 66 5.55.5 5.55.5 5.505.50 55 55 55 Laser P-power(W)Laser P-power (W) 5.55.5 5.55.5 5.55.5 55 55 55 4.54.5 4.54.5 4.54.5

더 나아가, 본 발명은 웨이퍼의 두께에 따라 레이저의 초점심도(DOF, depth of focus), 초점 렌즈의 배율, 가공 속도가 웨이퍼 단면에 영향을 주는 점을 발견하였다. 이로써 가공속도는 0~ 400mm/s, 렌즈배율 2~ 50배, 초점심도 0~ 30um인 경우, 웨이퍼 단면 상태가 좋아지며, 칩 강도가 향상된다.Furthermore, the present invention found that the depth of focus (DOF) of the laser, the magnification of the focus lens, and the processing speed depend on the wafer cross-section depending on the thickness of the wafer. As a result, when the processing speed is 0 to 400 mm / s, the lens magnification is 2 to 50 times, and the depth of focus is 0 to 30um, the wafer cross-sectional state is improved, and the chip strength is improved.

본 발명은 이상의 공정 조건, 즉, 절단선 내에서의 레이저 빔 이동경로 순서, 속도, 횟수, 오버랩 수준 및 레이저 빔의 파워라는 공정 조건의 조합에 따라 웨이퍼의 절단 효과가 극명하게 달라지는 점에 기초하여 본 발명에 이르렀으며, 이상의 고정 조건 조합과 함께 냉각 질소 주입, 그리고, 완충부재를 웨이퍼와 스테이지 사이에 구비시킴으로써, 웨이퍼 단면의 풀 커팅(full cutting)을 효과적으로 수행하며, 특히 칩 강도를 블레이 소잉 수준으로 향상시켰다. The present invention is based on the fact that the cutting effect of the wafer varies considerably according to the above process conditions, that is, the combination of the process conditions such as the laser beam movement path order, speed, frequency, overlap level, and power of the laser beam within the cutting line. According to the present invention, cooling nitrogen injection and the buffer member are provided between the wafer and the stage together with the combination of the above fixed conditions, thereby effectively performing a full cutting of the wafer cross section, and in particular, the chip strength of the blade sawing level. Improved.

본 발명의 또 다른 일 실시예는 레이저 빔의 집광밀도 축과 웨이퍼 이동방향축을 45도로 하는 기술구성을 제공한다. Another embodiment of the present invention provides a technical configuration in which the axis of light density and the direction of wafer movement direction of the laser beam are 45 degrees.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 절단 방법을 설명하는 모식도이다.4 is a schematic diagram illustrating a wafer cutting method according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 절단하고자 하는 웨이퍼에 조사되는 레이저 빔은 장축(x)과 단축(y)을 갖는 타원의 집광밀도를 갖는다. 즉, 레이저 빔의 형태가 S(horizontal)파와 P(vertical) 파로 구성되어 있으며, 이 경우 동일하지 않은 두 파의 에너지 밀도로 인하여, 원형이 아닌 타원 형태로 레이저 빔이 웨이퍼에 집광, 조사된다. 여기에서 집광밀도는 레이저 빔의 에너지 패턴에 대응되며, 종래 기술의 경우 레이저 빔의 이러한 에너지 패턴 특성에도 불구하고, 직교하는 형태로 웨이퍼를 절단하므로, 웨이퍼 절단선의 X축과 Y축의 절단면의 프로파일이 달라지는 문제가 있었다. 따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제를 발견하고, 이를 해결하기 위하여 웨이퍼의 절단선을 레이저 빔의 타원축에 대하여 45도만큼 기울어진 형태로 구성한다. 즉, 도 4를 참조하면, 타원 형태의 레이저 빔의 타원의 기준축(타원축)인 x축(장축), y축(단축)에 대하여, 절단선의 직교축인 X축, Y축은 45도를 이룬다. 즉, 절단선을 따라 레이저 빔의 조사지점이 이동되는 경우, 레이저 빔은 45도로 기울어진 형태로 절단선을 이동하며, 이에 따라, X축, Y축에서의 집광밀도 프로파일이 모두 45도 기울어진 형태가 된다. Referring to FIG. 4, the laser beam irradiated onto the wafer to be cut has an ellipse condensing density having a long axis x and a short axis y. That is, the shape of the laser beam is composed of S (horizontal) wave and P (vertical) wave. In this case, due to the energy density of two unequal waves, the laser beam is condensed and irradiated onto the wafer in the form of an ellipse rather than a circle. Here, the light collecting density corresponds to the energy pattern of the laser beam, and in the prior art, in spite of this characteristic of the energy pattern of the laser beam, the wafer is cut in an orthogonal shape, so that the profile of the cutting planes of the X and Y axes of the wafer cutting line There was a problem that changed. Therefore, the present invention finds the above-described problems of the prior art, and in order to solve the above problem, the cutting line of the wafer is configured to be inclined by 45 degrees with respect to the elliptic axis of the laser beam. That is, referring to FIG. 4, the x-axis and the y-axis, which are orthogonal axes of the cutting line, are 45 degrees with respect to the x-axis (long axis) and y-axis (short axis), which are the reference axis (ellipse axis) of the ellipse of the elliptic laser beam. Achieve. That is, when the irradiation point of the laser beam is moved along the cutting line, the laser beam moves the cutting line in a form inclined at 45 degrees, and thus, the light condensing density profiles in the X and Y axes are all inclined at 45 degrees. Form.

도 5는 X축으로 레이저 빔을 이동시키는 경우를 나타내고, 도 6은 Y축으로 레이저 빔을 이동시킨 경우를 나타내는 도면이다.5 illustrates a case where the laser beam is moved along the X axis, and FIG. 6 illustrates a case where the laser beam is moved along the Y axis.

도 5 및 6을 참조하면, X축의 레이저 빔 패턴과 Y축의 레이저 빔 패턴은 동일하게 45도로 기울어진 것을 알 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 레이저 빔은 고정된 배향각을 가지며, 웨이퍼를 90도 회전시킴에 따라, 사각구조로 웨이퍼를 동일 패턴으로 절단할 수 있으며, 이는 45도로 웨이퍼를 기울이는 형태로 절단 공정을 진행함으로써 달성될 수 있는, 본 발명의 특유 효과이다.5 and 6, it can be seen that the laser beam pattern on the X-axis and the laser beam pattern on the Y-axis are equally inclined at 45 degrees. According to an embodiment of the present invention, the laser beam has a fixed orientation angle, and as the wafer is rotated 90 degrees, the wafer can be cut in the same pattern in a rectangular structure, which is cut in the form of tilting the wafer at 45 degrees. It is a unique effect of the present invention that can be achieved by advancing the process.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 절단 시스템에 대하 블록도이다.7 is a block diagram of a wafer cutting system in accordance with an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 절단 시스템은 웨이퍼를 절단하도록 레이저 빔을 생성하는 레이저 빔 발생 수단(510)과, 상기 레이저 빔이 조사되어 절단되는 웨이퍼가 적치되는 스테이지(520)과, 상기 레이저 빔 발생 수단 또는 스테이지를 이동시키는 이동수단(530)을 포함하며, 여기에서 상기 이동수단은 타원의 집광밀도를 갖는 레이저 빔 일축에 대하여 상기 레이저 빔 발생 수단 또는 스테이지를 45도록 기울여서 이동시킨다. 즉, 상기 이동수단은 타원의 레이저 빔의 장축(x축), 단축(y축)에 대하여 절단되는 상기 웨이퍼의 직교 절단선(X축, Y축)이 45도를 이루도록 상기 레이저 빔 발생 수단 또는 스테이지를 이동시킨다. According to an embodiment of the present invention, a wafer cutting system includes a laser beam generating means (510) for generating a laser beam to cut a wafer, a stage (520) on which the laser beam is irradiated and cut, and the laser beam is generated. And a moving means 530 for moving the beam generating means or stage, wherein the moving means tilts and moves the laser beam generating means or stage to 45 with respect to a laser beam uniaxial having an elliptical condensing density. That is, the moving means may include the laser beam generating means such that an orthogonal cutting line (X-axis, Y-axis) of the wafer cut about the long axis (x axis) and the short axis (y axis) of the elliptical laser beam forms 45 degrees. Move the stage.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 절단 시스템의 구성도이다.8 is a block diagram of a wafer cutting system according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 웨이퍼 절단 시스템에 있어서 반도체 웨이퍼(1)는 소정의 수평방향(X방향 또는 Y방향)을 따라 왕복 이동하는 슬라이드 테이블(slide table) 상에 마련된 스테이지(100)에 탑재된다. 상기 슬라이드 테이블은 수평한 상태에서 X방향 또는 Y방향으로 슬라이드 가능하도록 다수의 가이드 레일(guide rail)에 의해 지지되어 있다. 또 스테이지(100)는 회전 가능한 테이블을 사용할 수도 있다. 즉, 기준위치에 대하여 임의의 회전각도 θ가 되도록 스테이지(100)를 회전시킬 수 있다. 또한, 스테이지(100)의 상면에 탑재된 웨이퍼(1)는 예를 들어 흡인 척(suction chuck)에 의하여 스테이지(100)에 고정된 후에 위치결정된다. 이하 설명의 편의상, 슬라이드 테이블, 다수의 가이드 레일 등 스테이지의 위치를 이동시키는 구성을 '이동 수단'이라 한다. 상기 스테이지 상측으로는 광학계와 레이저 발진기를 포함하는 ‘레이저 빔 발생 수단(200)’이 배치되며, 상기 레이저 빔 발생 수단(200)으로부터 단일 또는 복수 파장의 레이저 빔은 집광되어, 상기 스테이지(100) 상면의 웨이퍼(1)로 조사된다. 이때 상기 레이저 빔 발생 수단(200)의 고정된 좌표축(이것은 타원형태인 레이저 빔 에너지 패턴의 타원축, 즉, 장축(x)과 단축(y)을 기준함)에 대한 상기 스테이지(100)의 이동 방향의 좌표축은 45도를 이룬다. 이와 달리 상기 레이저 빔 발생 수단(200)을 상기 웨이퍼의 수직 좌표에 대하여 45도로 이동시킬 수 있으며, 어떠한 경우라고 하더라도 집광되는 레이저 빔에 의하여 절단되는 웨이퍼 절단선은 상기 레이저 빔의 타원축에 대하여 45도를 구성하게 된다. Referring to FIG. 8, in the wafer cutting system according to the present invention, the semiconductor wafer 1 is provided with a stage 100 provided on a slide table reciprocating along a predetermined horizontal direction (X direction or Y direction). Is mounted on. The slide table is supported by a plurality of guide rails to be slidable in the X direction or the Y direction in a horizontal state. In addition, the stage 100 may use a rotatable table. That is, the stage 100 may be rotated to have an arbitrary rotation angle θ with respect to the reference position. In addition, the wafer 1 mounted on the upper surface of the stage 100 is positioned after being fixed to the stage 100 by, for example, a suction chuck. For convenience of description below, a configuration for moving the position of the stage such as a slide table and a plurality of guide rails is referred to as a 'moving means'. The laser beam generating means 200 including an optical system and a laser oscillator is disposed above the stage, and a laser beam having a single wavelength or a plurality of wavelengths is collected from the laser beam generating means 200, and the stage 100 is provided. It is irradiated to the wafer 1 of the upper surface. At this time, the movement direction of the stage 100 with respect to a fixed coordinate axis of the laser beam generating means 200 (this is based on an elliptic axis of the laser beam energy pattern having an elliptical shape, ie, the major axis x and the minor axis y). The coordinate axis of is 45 degrees. Alternatively, the laser beam generating means 200 may be moved at 45 degrees with respect to the vertical coordinate of the wafer, and in any case, the wafer cutting line cut by the focused laser beam is 45 with respect to the elliptic axis of the laser beam. It will constitute a diagram.

이와 같이 본 발명은 레이저의 광로를 최단거리를 설계하며 광에 의한 충격(shock)을 줄이며 물리적인 충격을 완화시킬 수 있도록 빔을 확장시키는 장치를 설치, 제어하는 구성을 제공한다. 또한 정밀도를 높이기 위해서 변위 센서를 이용한 측정 포커싱과 웨이퍼의 편차를 커버하기 위해서 좀더 정밀한 비젼 포커싱을 복합적으로 사용함으로써 정밀 가공하는데 원활하게 한다.As described above, the present invention provides a configuration for installing and controlling a device for designing the shortest distance to the optical path of the laser, and for extending the beam to reduce the shock caused by the light and to mitigate the physical shock. It also facilitates precision machining by using a combination of measurement focusing using a displacement sensor to increase accuracy and more precise vision focusing to cover wafer variations.

이상, 본 발명에 대한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며 본 발명이 속하는 기술분야에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있음은 자명하다. As mentioned above, although preferred embodiment about this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, It is defined by what was described in the claim, and it is clear that various deformation | transformation and adaptation are possible in the technical field to which this invention belongs. Do.

Claims (7)

레이저 빔을 이용한 웨이퍼 절단 시스템으로, 상기 시스템은
절단되는 웨이퍼가 탑재되는 스테이지;
상기 스테이지 상측에 소정 간격으로 이격되어, 상기 웨이퍼로 레이저 빔을 조사하기 위한 레이저 빔 발생수단;
상기 스테이지 또는 레이저 빔 발생수단을 이동시키는 이동수단; 및
상기 웨이퍼의 레이저 빔 조사위치에 냉각 질소가스를 주입하기 위한 냉각 질소가스 주입수단을 포함하며, 여기에서 상기 냉각 질소가스 주입수단은 노즐 형태인 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 이용한 웨이퍼 절단 시스템.
A wafer cutting system using a laser beam, the system
A stage on which a wafer to be cut is mounted;
Laser beam generation means spaced above the stage at predetermined intervals for irradiating a laser beam to the wafer;
Moving means for moving said stage or laser beam generating means; And
And cooling nitrogen gas injection means for injecting cooling nitrogen gas into the laser beam irradiation position of the wafer, wherein the cooling nitrogen gas injection means is in the form of a nozzle.
제 1항에 있어서,
상기 시스템은 상기 스테이지와 레이저 빔 사이에 상기 레이저 빔 조사에 따른 물리적 충격을 완화하기 위한 완충부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 이용한 웨이퍼 절단 시스템.
The method of claim 1,
The system is a wafer cutting system using a laser beam, characterized in that the buffer member is provided between the stage and the laser beam to mitigate the physical impact of the laser beam irradiation.
제 1항에 있어서,
상기 시스템은 유입되는 질소가스를 냉각하기 위한 질소가스 냉각 수단을 더 포함하며, 상기 질소가스 냉각수단 후단에 상기 질소가스 주입수단이 연결되는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 이용한 웨이퍼 절단 시스템.
The method of claim 1,
The system further comprises a nitrogen gas cooling means for cooling the incoming nitrogen gas, the nitrogen gas injection means is connected to the rear end of the nitrogen gas cooling means, the wafer cutting system using a laser beam.
제 1항에 있어서,
상기 웨이퍼의 절단선 내에서 상기 레이저 빔은 복수 경로로 웨이퍼를 절단하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 이용한 웨이퍼 절단 시스템.
The method of claim 1,
And the laser beam cuts the wafer in a plurality of paths within the cutting line of the wafer.
제 4항에 있어서,
상기 복수 경로는 일 방향으로 서로 연속하지 않는 방식으로 조합되어, 웨이퍼를 절단하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 이용한 웨이퍼 절단 시스템.
The method of claim 4, wherein
And the plurality of paths are combined in a non-continuous manner in one direction to cut the wafer.
제 5항에 있어서,
상기 복수 경로의 레이저 빔의 에너지 패턴은 서로 오버랩되며, 상기 오버랩 범위는 0 내지 10μm인 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 이용한 웨이퍼 절단 시스템.
6. The method of claim 5,
The energy pattern of the laser beam of the plurality of paths overlap each other, the overlap range is 0 to 10μm wafer cutting system using a laser beam, characterized in that.
제 5항에 있어서,
상기 레이저 빔의 이동속도는 0 내지 400mm/s이며, 레이저 빔 가공횟수는 10회 미만인 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 이용한 웨이퍼 절단 시스템.
6. The method of claim 5,
The moving speed of the laser beam is 0 to 400mm / s, and the laser beam cutting frequency is less than 10 times, the wafer cutting system using a laser beam.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2017061703A1 (en) * 2015-10-08 2017-04-13 (주)이오테크닉스 Laser processing device and laser processing method
CN111725060A (en) * 2020-05-12 2020-09-29 大族激光科技产业集团股份有限公司 Battery piece cooling device and battery production system
KR102510081B1 (en) * 2022-09-19 2023-03-14 제너셈(주) Laser cutting apparatus

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017061703A1 (en) * 2015-10-08 2017-04-13 (주)이오테크닉스 Laser processing device and laser processing method
CN111725060A (en) * 2020-05-12 2020-09-29 大族激光科技产业集团股份有限公司 Battery piece cooling device and battery production system
CN111725060B (en) * 2020-05-12 2024-07-19 大族激光科技产业集团股份有限公司 Battery piece cooling device and battery production system
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