목차

1 장 서 론 1
1.1 연구 배경 1
1.2 연구 동향 3
1.3 연구목적과 범위 5
1.4 주요 연구 내용 6
2 장 문헌 연구 11
2.1 Sapphire Wafer Scribing 기술개요 11
2.1.1 Mechanical Blade Dicing 11
2.1.2 Laser Ablation Scribing 12
2.1.3 Internal Laser Scribing 12
2.2 Sapphire Wafer Scribing 문헌 연구 18
2.2.1 Sapphire Wafer 결정 구조 분석 18
2.2.2 Sapphire Wafer 투과율 19
2.2.3 Thermo-Elastic-Plastic Analysis on Internal Processing 23
2.2.4 Internal Crack Propagation 29
2.2.5 Analysis of Processing Mechanism in Stealth Dicing 39
2.3 문헌 연구 결과 47
3 장 Laser 내부가공 연구를 위한 기초실험 49
3.1 실험 방법 개요 49
3.2 Indium Gallium Nitride on Sapphire Wafer 특성 분석 50
3.2.1 파장대별 투과율 분석 50
3.2.2 굴절율 특성 파악 51
3.3 Process Window 구성 및 정의 56
3.3.1 Optimized Process Window 구성을 위한 검토 56
3.3.2 Process Window 정의 58
3.4 Laser 선정 및 Laser Burst Mode별 가공특성 기초실험 61
3.4.1 Laser 선정기준 61
3.4.2 Laser Burst Mode 가공 Parameter 설정 67
3.4.3 Laser Burst Mode 가공 실험 67
3.4.4 실험결과 68
3.5 Beam Delivery System 구성 검토 74
3.5.1 Beam Delivery System 구성 74
3.5.2 굴절율에 따른 Objective Lens의 Numerical Aperture 구성 75
3.6 Objective Lens N.A에 따른 Depth 편차 실험 77
3.6.1 Depth 편차 실험 77
3.6.2 실험결과 77
3.7 Energy Band Gap 기초 실험 81
3.7.1 Energy Band Gap 영역 설정 81
3.7.2 Energy Band Gap 측정 실험 83
3.7.3 실험결과 83
3.8 Internal Laser Scribing 공정 Parameter 분석 86
3.8.1 주요 공정 Parameter 및 특성 분석 86
3.8.2 실험방법 설정 87
4 장 Internal Laser Scriber 실험장치 구성 91
4.1 Internal Laser Scriber 구성 91
4.2 Pico Second Laser 구성 96
4.2.1 Pico Second Laser System 구성 96
4.2.2 Laser Interface 구성 96
4.3 Beam Delivery System 설계 및 구성 99
4.3.1 Beam Delivery System 구성 99
4.3.2 Beam Shaping Optics 구성 100
4.4 High Precision Stage 구성 104
4.4.1 High Precision Wafer Stage 구성 104
4.4.2 X-Y Axes Mapping Data 확보 방법 105
4.4.3 Z-Axis Mapping Data 확보 방법 106
4.4.4 Focal Point Mapping Algorithm 구성 106
4.5 Wafer Edge Detection Vision System 구성 110
4.5.1 Optics & 조명 시스템 구성 110
4.5.2 Edge Detection Algorithm 110
4.6 LED Chip 검사용 System 구성 117
4.6.1 전기적 특성 검사 시스템 구성 117
4.6.2 광학적 특성 검사 시스템 구성 117
5 장 Laser 내부가공에 의한 Sapphire Wafer Scribing 실험 119
5.1 Laser Power에 따른 Sapphire Wafer 절단면 실험 119
5.1.1 Laser Power 따른 Sapphire Wafer 절단면 실험 119
5.1.2 실험결과 119
5.2 결정방향에 따른 Sapphire Wafer Crack 편차 실험 121
5.2.1 결정방향에 따른 Sapphire Wafer Crack 편차 실험 121
5.2.2 실험결과 121
5.3 Laser 침투 깊이에 따른 Crack Shift 양 측정 실험 123
5.3.1 Laser 침투 깊이에 따른 Crack Shift 양 측정 실험 123
5.3.2 실험결과 123
5.4 Pulse to Pulse 간격에 따른 외관 변형 실험 126
5.4.1 Pulse to Pulse 간격에 따른 외관 변형 실험 126
5.4.2 실험결과 127
5.5 내부 가공 및 Sapphire Wafer Breaking Shift 실험 131
5.5.1 1차 내부가공 및 Sapphire Wafer Breaking Shift Test 131
5.5.2 2차 내부가공 및 Sapphire Wafer Breaking Shift Test 135
5.5.3 3차 내부가공 및 Sapphire Wafer Breaking Shift Test 141
5.5.4 3차 내부가공 후, Breaking Shift Chip 광학적, 전기적 특성분석 146
6 장 결 론 154
6.1 Internal Laser Scribing 구현을 위한 Process Window 와 Self Crack 유도를 위한 상관성 관계 154
6.2 Indium Gallium Nitride on Sapphire Wafer 내부가공을 위한 임계점 분석 155
6.3 향후 연구 과제 156
참고 문헌 158