In the manufacture of light emitting diodes (LEDs), the process of dicing that separates fabricated chips into pieces from quartz wafers is critically important as it determines the quality and productivity of produced LEDs. However, traditional methods using either mechanical grinding wheels or relatively long pulse lasers suffers mechanical or thermal defects such as debris, cracks, heat-affected zone and large dicing width. Here, in this work, an axiomatic design approach is made to develop a novel high-brightness wafer dicing machine that allows minimized mechanical thermal effect with the aid of ultrafast femtosecond laser pulses.
LED 소자 제작에 있어 전극이 형성된 웨이퍼를 절단하는 다이싱 과정은 LED의 품질과 생산성에 영향을 미치는 중요한 단계이다. 다이싱 과정에 사용되는 대표적인 기존 공정은 그라인딩 휠을 사용하는 기계적 절단, 수압을 이용하는 워터젯 절단, 나노초의 펄스폭을 갖는 레이저 절단으로 나눌 수 있다. 하지만 이러한 기존 공정은 웨이퍼 절단시 절단부 주변에 열적 현상을 수반한다. 웨이퍼 절단부에 형성된 열적 현상은 데브리와 크랙으로 나타나며, 깨끗하지 못한 가공 단면과 불균일하고 넓은 가공 선폭의 원인이 된다. 웨이퍼 표면에 발생하는 데브리와 크랙은 LED의 성능을 결정짓는 휘도 저하에 영향을 미치게 되고 이는 결과적으로 LED의 효율에 좋지 못한 영향을 미치게 된다. 이러한 기존 다이싱 공정의 열적 한계를 뛰어넘을 수 있는 새로운 다이싱 공정 개발을 위해 비열 가공의 특성을 가지는 극초단 펨토초 펄스 레이저를 이용하고자 한다. 극초단 펨토초 펄스 레이저의 경우 펄스 폭이 가공부 주변에 열이 전달 되는 시간보다 짧아 비열 가공의 특성을 갖는다. 공리적 설계를 기반으로 극초단 펨토초 펄스 레이저를 이용한 다이싱 시스템의 디자인 도메임을 정의하고 극초단 펨토초 펄스 레이저의 특성에 따른 가공 경향성을 파악한다.
