KR20120033967A - Laser processing apparatus, processing method of processed products and dividing method of processed products - Google Patents
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Abstract
(과제) 기판 상에 이종(異種) 재료층이 형성되어 이루어지는 피(被)가공물에 대해서, 그 분할이 보다 확실하게 실현되도록 한다.
(해결 수단) 피가공물에 분할 기점을 형성하기 위한 가공 방법이, 피가공물을 스테이지에 올려놓는 재치 공정과, 제1 광원으로부터 제1 레이저광을 피가공물의 제1 가공 예정선을 따라서 조사함으로써, 제1 가공 예정선의 위치에 있어서 하지 기판을 노출시키는 예비 가공 공정과, 하지 기판의 노출 부분에, 개개의 단위 펄스광마다의 피조사 영역이 이산적으로 형성되도록 제2 광원으로부터 펄스 폭이 psec 오더의 초단펄스광인 제2 레이저광을 조사함으로써, 피조사 영역끼리의 사이에서 하지 기판의 벽개 또는 열개를 발생시키는 본 가공 공정을 구비하고, 예비 가공 공정과 본 가공 공정을, 스테이지를 한 방향으로 이동시키면서 행하도록 한다.(Problem) The division | segmentation is made to implement | achieve more reliably about the to-be-processed object by which the heterogeneous material layer is formed on a board | substrate.
(Measures) A processing method for forming a divided starting point in a workpiece includes a mounting step of placing a workpiece on a stage, and irradiating a first laser light from a first light source along a first processing target of the workpiece, The pulse width is set to psec from the second light source so that the preliminary processing step of exposing the underlying substrate at the position of the first machining schedule line and the irradiated area for each unit pulse light are discretely formed in the exposed portion of the underlying substrate. By irradiating the 2nd laser beam which is ultra-short pulsed light of the light source, the main processing process which produces the cleavage or dehiscence of the base substrate between the to-be-exposed area | region is provided, and moves a stage in one direction to a preliminary processing process and this processing process. Do it while doing it.
Description
본 발명은, 레이저광을 조사하여 피가공물을 가공하는 레이저 가공 방법 및 이에 이용하는 레이저 가공 장치에 관한 것이다.This invention relates to the laser processing method which irradiates a laser beam, and processes a to-be-processed object, and the laser processing apparatus used for this.
펄스 레이저광을 조사하여 피가공물을 가공하는 기술(이하, 단순히 레이저 가공 또는 레이저 가공 기술이라고도 칭함)로서 여러 가지의 것이 이미 공지되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 내지 특허문헌 4 참조).Various techniques are already known as a technique for processing a workpiece by irradiating pulsed laser light (hereinafter, also referred to simply as laser processing or laser processing technology) (see, for example, Patent Documents 1 to 4).
특허문헌 1에 개시되어 있는 것은, 피가공물인 다이(die)를 분할할 때에, 레이저 어블레이션(laser ablation)에 의해 분할 예정선을 따라서 단면 V자형의 홈(브레이크 홈)을 형성하고, 이 홈을 기점으로 하여 다이를 분할하는 수법이다. 한편, 특허문헌 2에 개시되어 있는 것은, 디포커스 상태의 레이저광을 피가공물(피분할체)의 분할 예정선을 따라서 조사함으로써 피조사 영역에 주위보다도 결정 상태가 무너진 단면 대략 V자형의 융해 개질 영역(변질 영역)을 발생시키고, 이 융해 개질 영역의 최하점을 기점으로 하여 피가공물을 분할하는 수법이다.Patent Document 1 discloses that when dividing a die, which is a workpiece, a groove having a V-shaped cross section (break groove) is formed along a division scheduled line by laser ablation, and this groove is formed. It is a method of dividing a die starting at. On the other hand, what is disclosed in
특허문헌 1 및 특허문헌 2에 개시된 기술을 이용하여 분할 기점을 형성하는 경우는 모두, 그 후의 분할이 양호하게 행해지기 위해, 레이저광의 주사 방향인 분할 예정선 방향을 따라서 균일한 형상의 V자형 단면(홈 단면 또는 변질 영역 단면)을 형성하는 것이 중요하다. 그를 위한 대응으로서, 예를 들면, 1 펄스마다의 레이저광의 피조사 영역(빔 스폿)이 전후에서 중복되도록 레이저광의 조사가 제어된다.In the case of forming the dividing starting point using the techniques disclosed in
예를 들면, 레이저 가공의 가장 기본적인 파라미터인, 반복 주파수(단위 kHz)를 R로 하고, 주사 속도(단위 ㎜/초)를 V로 할 때, 양자의 비 V/R가 빔 스폿의 중심 간격이 되지만, 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 개시된 기술에 있어서는, 빔 스폿끼리에 겹침이 발생하도록, V/R가 1㎛ 이하가 되는 조건에서, 레이저광의 조사 및 주사가 행해진다.For example, when the repetition frequency (unit kHz), which is the most basic parameter of laser processing, is set to R, and the scanning speed (unit mm / sec) is set to V, the ratio V / R of both is determined by the center spacing of the beam spot. However, in the techniques disclosed in
또한, 특허문헌 3에는, 표면에 적층부를 갖는 기판의 내부에 집광점을 맞추어 레이저광을 조사함으로써 기판 내부에 개질 영역을 형성하고, 이 개질 영역을 절단의 기점으로 하는 형태가 개시되어 있다.In addition, Patent Document 3 discloses a form in which a modified region is formed inside a substrate by irradiating a laser beam with a light converging point inside a substrate having a laminated portion on its surface, and the modified region is a starting point for cutting.
또한, 특허문헌 4에는, 1개의 분리선에 대하여 복수회의 레이저광 주사를 반복하여, 분리선 방향으로 연속하는 홈부 및 개질부와, 분리선 방향으로 연속하지 않는 내부 개질부를 깊이 방향의 상하로 형성하는 형태가 개시되어 있다.In addition,
한편, 특허문헌 5에는, 펄스 폭이 psec 오더라는 초단펄스의 레이저광을 이용한 가공 기술로서, 펄스 레이저광의 집광 스폿 위치를 조정함으로써, 피가공물(판체)의 표층 부위로부터 표면에 이르러 미소(微小) 크랙이 군생한 미소한 용해흔(痕)을 형성하여, 이들 용해흔이 늘어선 선 형상의 분리 용이화 영역을 형성하는 형태가 개시되어 있다.On the other hand,
레이저광에 의해 분할 기점을 형성하고, 그 후, 브레이커에 의해 분할을 행한다는 수법은, 종래부터 행해지고 있는 기계적 절단법인 다이아몬드 스크라이빙과 비교하여, 자동성?고속성?안정성?고정밀도성에 있어서 유리하다.The method of forming a division origin by a laser beam, and then performing a division | segmentation by a breaker is advantageous in automaticity, high speed, stability, and high precision compared with the diamond scribing which is the conventional mechanical cutting method. Do.
그러나, 레이저광에 의한 분할 기점의 형성을 종래의 수법으로 행한 경우, 레이저광이 조사된 부분에, 소위 가공흔(레이저 가공흔)이 형성되는 것이 불가피했다. 가공흔이란, 레이저광이 조사된 결과, 조사 전과는 재질이나 구조가 변화한 변질 영역이다. 가공흔의 형성은, 통상, 분할된 각각의 피가공물(분할 소편)의 특성 등에 악영향을 주기 때문에, 가능한 한 억제되는 것이 바람직하다.However, when formation of the division origin by a laser beam was performed by the conventional method, it was inevitable that what is called a process trace (laser process trace) was formed in the part to which the laser beam was irradiated. The processed trace is a deteriorated region in which the material and the structure have changed as a result of the laser light irradiation. Formation of the processing mark usually adversely affects the characteristics of each of the divided workpieces (divided fragments), and is preferably suppressed as much as possible.
예를 들면, 사파이어 등의 경취성 그리고 광학적으로 투명한 재료로 이루어지는 기판의 위에 LED 구조 등의 발광 소자 구조를 형성한 피가공물을, 특허문헌 2에 개시되어 있는 바와 같은 종래의 레이저 가공에 의해 칩 단위로 분할함으로써 얻어진 발광 소자의 에지 부분(분할시에 레이저광의 조사를 받은 부분)에 있어서는, 폭이 수 ㎛ 정도이고 깊이가 수 ㎛?수십 ㎛ 정도인 가공흔이 연속적으로 형성되어 이루어진다. 이러한 가공흔이, 발광 소자 내부에서 발생한 빛을 흡수해 버려, 소자로부터의 빛의 취출 효율을 저하시켜 버린다는 문제가 있다. 특히, 굴절률이 높은 사파이어 기판을 이용한 발광 소자 구조의 경우에 이러한 문제가 현저하다.For example, the processed unit which formed the light emitting element structure, such as LED structure, on the board | substrate which consists of hard brittleness and an optically transparent material, such as sapphire, is a chip unit by the conventional laser processing as disclosed in
본 발명의 발명자는, 예의 검토를 거듭한 결과, 피가공물에 레이저광을 조사하여 분할 기점을 형성하는데 있어서, 당해 피가공물의 벽개(cleavage)성 또는 열개(parting)성을 이용함으로써, 가공흔의 형성이 적합하게 억제된다는 인식을 얻었다. 또한, 이러한 가공에는 초단펄스의 레이저광을 이용하는 것이 적합하다는 인식을 얻었다.The inventors of the present invention have intensively studied, and in order to form a division point by irradiating a laser beam to a work, the cleavage property or cleaving property of the work can be utilized. The recognition that formation is suitably suppressed was obtained. Moreover, the recognition that it is suitable to use the ultra short pulsed laser beam for such a process was acquired.
특허문헌 1 내지 특허문헌 5에 있어서는, 피가공물의 벽개성 또는 열개성을 이용하는 분할 기점의 형성 형태에 대해서, 하등의 개시도 시사도 이루어지고 있지 않다.In Patent Literatures 1 to 5, no disclosure nor suggestion is made on the form of formation of the divided starting point using cleavage or cleavage of the workpiece.
또한, 레이저광에 의해 분할 기점을 형성하는 경우, 레이저광의 조사에 의해 형성되는 피가공 영역(특허문헌 1의 브레이크 홈이나 특허문헌 2의 변질 영역 등)이, 피분할체의 두께 방향의 가능한 한 깊은 곳까지 형성될수록, 그 후에 피분할체를 표면에 대하여 수직으로 분할할 때의 수율이 향상한다. 그러나, 전술한 발광 소자 구조를 갖는 피가공물과 같이, 사파이어 등의 경취성을 갖는 기판의 위에 금속 박막층이나 반도체층 등의 이종(異種) 재료층이 형성되어 있는 경우는, 두께 방향의 충분히 깊은 곳까지 피가공 영역을 형성하는 것이 어렵다는 문제가 있었다.In addition, when forming a division start point by a laser beam, the to-be-processed area | region (brake groove of patent document 1, the altered region of
본 발명은 이러한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 가공흔의 형성이 억제됨과 함께, 기판 상에 이종 재료층이 형성되어 이루어지는 피분할체에 대해서, 그 분할이 보다 확실히 실현되는 분할 기점의 형성이 가능해지는, 피분할체의 가공 방법 및, 이에 이용하는 레이저 가공 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.This invention is made | formed in view of such a subject, and while the formation of a process trace is suppressed, the division origin which the division | segmentation which the division | segmentation material in which the heterogeneous material layer is formed on a board | substrate is realized more reliably is attained becomes possible. And an object of the present invention is to provide a processing method of a divided object and a laser processing apparatus used therein.
상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1의 발명은, 레이저 가공 장치로서, 제1 레이저광이 출사되는 제1 광원과, 제2 레이저광이 출사되는 제2 광원과, 피가공물이 올려놓여지는 스테이지를 구비하고, 상기 제2 광원으로부터 출사되는 상기 제2 레이저광이, 펄스 폭이 psec 오더의 초단펄스광이며, 상기 피가공물이 하지(base) 기판의 위에 이종 재료층이 형성된 이종 재료 부착 기판인 경우에, 상기 스테이지를 제1 방향으로 이동시키는 동안에, 상기 제1 레이저광을 상기 피가공물의 제1 가공 예정선을 따라서 조사함으로써, 상기 제1 가공 예정선의 위치에 있어서 상기 하지 기판을 노출시키는 제1 예비 가공과, 상기 하지 기판의 노출 부분에, 개개의 단위 펄스광마다의 피조사 영역이 이산적으로 형성되도록 상기 제2 레이저광을 조사함으로써, 상기 피조사 영역끼리의 사이에서 상기 하지 기판의 벽개 또는 열개를 발생시키는 제1 본 가공을 행함으로써, 상기 피가공물에 상기 제1 가공 예정선을 따른 분할을 위한 기점을 형성하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the said subject, invention of Claim 1 is a laser processing apparatus, Comprising: The 1st light source which a 1st laser light is emitted, the 2nd light source which a 2nd laser light is emitted, and the stage on which a to-be-processed object are put are placed And the second laser light emitted from the second light source is an ultrashort pulsed light having a pulse width of psec order, and the workpiece is a substrate having a dissimilar material having a different material layer formed on a base substrate. The first laser beam is exposed at the position of the first machining target line by irradiating the first laser beam along the first machining target line of the workpiece while the stage is moved in the first direction. The irradiated region is irradiated by irradiating the second laser light so that the irradiated region for each unit pulse light is formed discretely on the preliminary processing and the exposed portion of the base substrate. By performing the 1st main processing which generate | occur | produces the cleavage or deterioration of the said base substrate between each other, the starting point for dividing along the said 1st process target line is formed in the said to-be-processed object.
청구항 2의 발명은, 청구항 1에 기재된 레이저 가공 장치로서, 상기 제1 광원으로부터 출사되는 상기 제1 레이저광이, 펄스 폭이 psec 오더의 초단펄스광이며, 상기 제1 광원으로부터 상기 스테이지에 이르는 상기 제1 레이저광의 광로 상에 형성되어 이루어지고, 상기 제1 레이저광의 초점 위치를 조정하는 제1 대물 렌즈계를 추가로 구비하고, 상기 제1 레이저광의 초점 위치를 상기 피가공물의 표면보다도 상방에 설정하고, 상기 제2 레이저광의 초점 위치를 상기 하지 기판의 노출 부분에 일치시키는 것을 특징으로 한다.The invention according to
청구항 3의 발명은, 청구항 2에 기재된 레이저 가공 장치로서, 상기 제2 광원으로부터 상기 스테이지에 이르는 상기 제2 레이저광의 광로 상에 형성되어 이루어지고, 상기 제2 레이저광의 초점 위치를 조정하는 제2 대물 렌즈계를 추가로 구비하고, 상기 스테이지를 제1 방향으로 이동시키는 동안에, 상기 제1 가공 예정선을 따른 상기 분할을 위한 기점을 형성한 후, 상기 스테이지를 제2 방향으로 이동시키는 동안에 있어서, 상기 제2 레이저광의 초점 위치를 상기 피가공물의 표면보다도 상방에 설정하고, 상기 제1 레이저광의 초점 위치를 상기 하지 기판의 노출 부분에 일치시킨 상태로, 상기 제2 레이저광을 상기 피가공물의 제2 가공 예정선을 따라서 조사함으로써, 상기 제2 가공 예정선의 위치에 있어서 상기 하지 기판을 노출시키는 제2 예비 가공과, 상기 하지 기판의 노출 부분에, 개개의 단위 펄스광마다의 피조사 영역이 이산적으로 형성되도록 상기 제1 레이저광을 조사함으로써, 상기 피조사 영역끼리의 사이에서 상기 하지 기판의 벽개 또는 열개를 발생시키는 제2 본 가공을 행함으로써, 상기 피가공물에 상기 제2 가공 예정선을 따른 분할을 위한 기점을 형성하는 것을 특징으로 한다.Invention of Claim 3 is a laser processing apparatus of
청구항 4의 발명은, 청구항 1에 기재된 레이저 가공 장치로서, 상기 스테이지를 제1 방향으로 이동시키는 동안에, 상기 제1 가공 예정선을 따른 상기 분할을 위한 기점을 형성한 후, 상기 스테이지를 제2 방향으로 이동시키는 동안에, 상기 제1 레이저광을 상기 피가공물의 제2 가공 예정선을 따라서 조사함으로써, 상기 제2 가공 예정선의 위치에 있어서 상기 하지 기판을 노출시키는 제2 예비 가공과, 상기 하지 기판의 노출 부분에, 개개의 단위 펄스광마다의 피조사 영역이 이산적으로 형성되도록 상기 제2 레이저광을 조사함으로써, 상기 피조사 영역끼리의 사이에서 상기 하지 기판의 벽개 또는 열개를 발생시키는 제2 본 가공을 행함으로써, 상기 피가공물에 상기 제2 가공 예정선을 따른 분할을 위한 기점을 형성하는 것을 특징으로 한다.The invention according to
청구항 5의 발명은, 청구항 4에 기재된 레이저 가공 장치로서, 상기 제1 광원으로부터 상기 스테이지에 이르는 광로가 도중에 2개로 분기되어 이루어지고, 상기 제1 예비 가공과 상기 제2 예비 가공에서는, 상이한 광로에서 상기 제1 레이저광을 상기 피가공물로 조사시키는 것을 특징으로 한다.The invention of
청구항 6의 발명은, 청구항 4 또는 청구항 5에 기재된 레이저 가공 장치로서, 상기 제1 광원으로부터 출사되는 상기 제1 레이저광이, 펄스 폭이 psec 오더의 초단펄스광이며, 상기 제1 광원으로부터 상기 스테이지에 이르는 상기 제1 레이저광의 광로 상에 형성되어 이루어지고, 상기 제1 레이저광의 초점 위치를 조정하는 제1 대물 렌즈계를 추가로 구비하고, 상기 제1 레이저광의 초점 위치를 상기 피가공물의 표면보다도 상방에 설정하고, 상기 제2 레이저광의 초점 위치를 상기 하지 기판의 노출 부분에 일치시키는 것을 특징으로 한다.According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the laser processing apparatus according to
청구항 7의 발명은, 청구항 3 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 레이저 가공 장치로서, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향이 서로 역방향인 것을 특징으로 한다.The invention of
청구항 8의 발명은, 레이저광을 발하는 적어도 1개의 광원과, 피가공물이 올려놓여지는 스테이지를 구비하는 레이저 가공 장치로서, 상기 레이저광으로서, 예비 가공용 레이저광과 본 가공용 레이저광을 선택적으로 조사 가능하고, 상기 본 가공용 레이저광이, 펄스 폭이 psec 오더의 초단펄스광이며, 상기 스테이지가 제1 방향과 제2 방향으로 이동 가능하게 되어 이루어지고, 상기 피가공물이 하지 기판의 위에 이종 재료층이 형성된 이종 재료 부착 기판인 경우에, 상기 스테이지를 상기 제1 방향으로 이동시키면서 상기 예비 가공용 레이저광을 조사함으로써, 피조사 영역에 있어서 상기 하지 기판을 노출시키는 예비 가공을 행하고, 상기 본 가공용 레이저광의 개개의 단위 펄스광마다의 피조사 영역이 상기 하지 기판의 노출 부분에 있어서 이산적으로 형성되도록, 상기 스테이지를 상기 제2 방향으로 이동시키면서 상기 본 가공용 레이저광을 상기 피가공물에 조사함으로써, 상기 피조사 영역끼리의 사이에서 상기 하지 기판의 벽개 또는 열개를 발생시키는 본 가공을 행함으로써, 상기 피가공물에 분할을 위한 기점을 형성하는 것을 특징으로 한다.The invention of
청구항 9의 발명은, 청구항 8에 기재된 레이저 가공 장치로서, 상기 적어도 1개의 광원이, 조사 조건을 달리함으로써 상기 예비 가공용 레이저광과 상기 본 가공용 레이저광을 선택적으로 출사 가능한 단일의 광원인 것을 특징으로 한다.According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the laser processing apparatus of
청구항 10의 발명은, 청구항 9에 기재된 레이저 가공 장치로서, 상기 광원으로부터 상기 스테이지에 이르는 상기 레이저광의 광로 상에 형성되어 이루어지고, 상기 레이저광의 초점 위치를 조정하는 대물 렌즈계를 추가로 구비하고, 상기 예비 가공 동안은 상기 예비 가공용 레이저광의 초점 위치를 상기 피가공물의 표면보다도 상방에 설정하고, 상기 본 가공 동안은, 상기 본 가공용 레이저광의 초점 위치를 상기 하지 기판의 노출 부분에 일치시키는 것을 특징으로 한다.Invention of
청구항 11의 발명은, 청구항 8에 기재된 레이저 가공 장치로서, 상기 적어도 1개의 광원이, 상기 예비 가공용 레이저광을 출사하는 제1 광원과 상기 본 가공용 레이저광을 출사하는 제2 광원이며, 상기 피가공물을 올려놓은 상기 스테이지가 상기 제1 방향으로 이동하는 동안은 상기 제1 광원으로부터 상기 예비 가공용 레이저광을 출사하여 상기 예비 가공을 행하고, 상기 피가공물을 올려놓은 상기 스테이지가 상기 제2 방향으로 이동하는 동안은 상기 제2 광원으로부터 상기 본 가공용 레이저광을 출사하여 상기 본 가공을 행하는 것을 특징으로 한다.Invention of
청구항 12의 발명은, 청구항 11에 기재된 레이저 가공 장치로서, 상기 제1 광원으로부터 상기 스테이지에 이르는 제1 광로에서의 상기 예비 가공용 레이저광의 조사와 상기 제2 광원으로부터 상기 스테이지에 이르는 제2 광로에서의 상기 본 가공용 레이저광의 조사를 전환 가능한 광로 전환 수단을 추가로 구비하고, 상기 광로 전환 수단에서 상기 스테이지까지의 상기 제1과 제2 광로가 공통화되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided the laser processing apparatus of
청구항 13의 발명은, 청구항 1 내지 청구항 5, 청구항 8 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 기재된 레이저 가공 장치로서, 상기 피가공물에 상기 분할을 위한 기점을 형성할 때에, 상이한 상기 단위 펄스광에 의해 형성되는 적어도 2개의 피조사 영역을, 상기 피가공물의 벽개 또는 열개 용이 방향에 있어서 서로 이웃하도록 형성하는 것을 특징으로 한다.The invention of claim 13 is the laser processing device according to any one of claims 1 to 5 and 8 to 12, which is formed by different unit pulse light when forming a starting point for the division into the workpiece. At least two irradiated regions to be adjacent to each other in the direction of cleavage or cleavage of the workpiece.
청구항 14의 발명은, 청구항 13에 기재된 레이저 가공 장치로서, 모든 상기 피조사 영역을, 상기 피가공물의 벽개 또는 열개 용이 방향을 따라서 형성하는 것을 특징으로 한다.According to a fourteenth aspect of the present invention, in the laser processing apparatus according to claim 13, all the irradiated regions are formed along a cleavage or easy opening direction of the workpiece.
청구항 15의 발명은, 청구항 1 내지 청구항 5, 청구항 8 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 기재된 레이저 가공 장치로서, 상기 피가공물에 상기 분할을 위한 기점을 형성할 때에, 상기 피조사 영역을, 상기 피가공물의 상이한 2개의 벽개 또는 열개 용이 방향에 대하여 등가인 방향에 있어서 형성하는 것을 특징으로 한다.Invention of Claim 15 is a laser processing apparatus in any one of Claims 1-5, 8-12, When forming the starting point for the said division into the said to-be-processed object, the said irradiated area | region It is characterized by forming in the direction equivalent to the direction of two different cleavage or easy opening of a workpiece | work.
청구항 16의 발명은, 청구항 8 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 기재된 레이저 가공 장치로서, 상기 피가공물에 상기 분할을 위한 기점을 형성할 때에, 상이한 상기 단위 펄스광에 의한 적어도 2개의 피조사 영역의 형성을, 상기 피가공물의 상이한 2개의 상기 벽개 또는 열개 용이 방향에 대하여 교대로, 그리고, 상기 적어도 2개의 피조사 영역이 상기 벽개 또는 열개 용이 방향에 있어서 서로 이웃하도록 행하는 것을 특징으로 한다.Invention of
청구항 17의 발명은, 하지 기판의 위에 이종 재료층이 형성된 이종 재료 부착 기판인 피가공물에 분할 기점을 형성하기 위한 가공 방법으로서, 피가공물을 스테이지에 올려놓는 재치 공정과, 제1 광원으로부터 제1 레이저광을 상기 피가공물의 제1 가공 예정선을 따라서 조사함으로써, 상기 제1 가공 예정선의 위치에 있어서 상기 하지 기판을 노출시키는 제1 예비 가공 공정과, 상기 하지 기판의 노출 부분에, 개개의 단위 펄스광마다의 피조사 영역이 이산적으로 형성되도록 제2 광원으로부터 펄스 폭이 psec 오더의 초단펄스광인 제2 레이저광을 조사함으로써, 상기 피조사 영역끼리의 사이에서 상기 하지 기판의 벽개 또는 열개를 발생시키는 제1 본 가공 공정을 구비하고, 상기 제1 예비 가공 공정과 상기 제1 본 가공 공정을, 상기 스테이지를 제1 방향으로 이동시키면서 행하는 것을 특징으로 한다.According to a seventeenth aspect of the present invention, there is provided a processing method for forming a divided starting point on a workpiece, which is a substrate with a dissimilar material, on which a dissimilar material layer is formed on a base substrate, the mounting process of placing a workpiece on a stage, and a first light source from a first light source. Irradiation of a laser beam along the first processing target line of the workpiece to expose the base substrate at the position of the first processing target line, and each unit to an exposed portion of the base substrate. By irradiating the second laser light, the pulse width of which is ultrashort pulse light of psec order, from the second light source so that irradiated areas for each pulsed light are formed discretely, cleavage or cleavage of the underlying substrate is carried out between the irradiated areas. And a first main machining step of generating the first preliminary machining step and the first main machining step, in which the stage is moved in a first direction. It is characterized by performing while moving.
청구항 18의 발명은, 청구항 17에 기재된 피가공물의 가공 방법으로서, 상기 제1 광원으로부터 출사되는 상기 제1 레이저광이, 펄스 폭이 psec 오더의 초단펄스광이며, 상기 제1 광원으로부터 상기 스테이지에 이르는 상기 제1 레이저광의 광로 상에 형성되어 이루어지는 제1 대물 렌즈계에 의해, 상기 제1 레이저광의 초점 위치가 조정 가능하게 되어 이루어지고, 상기 제1 레이저광의 초점 위치를 상기 피가공물의 표면보다도 상방에 설정하고, 상기 제2 레이저광의 초점 위치를 상기 하지 기판의 노출 부분에 일치시키는 것을 특징으로 한다.The invention according to
청구항 19의 발명은, 청구항 18에 기재된 피가공물의 가공 방법으로서, 상기 제2 광원으로부터 상기 스테이지에 이르는 상기 제2 레이저광의 광로 상에 형성되어 이루어지는 제2 대물 렌즈계에 의해, 상기 제2 레이저광의 초점 위치가 조정 가능하게 되어 이루어지고, 상기 제2 레이저광을 상기 피가공물의 제2 가공 예정선을 따라서 조사함으로써, 상기 제2 가공 예정선의 위치에 있어서 상기 하지 기판을 노출시키는 제2 예비 가공 공정과, 상기 하지 기판의 노출 부분에, 개개의 단위 펄스광마다의 피조사 영역이 이산적으로 형성되도록 상기 제1 레이저광을 조사함으로써, 상기 피조사 영역끼리의 사이에서 상기 하지 기판의 벽개 또는 열개를 발생시키는 제2 본 가공 공정을 추가로 구비하고, 상기 스테이지를 제1 방향으로 이동시키는 동안에, 상기 제1 예비 가공 공정과 상기 제1 본 가공 공정을 행하여 상기 제1 가공 예정선을 따른 상기 분할을 위한 기점을 형성한 후, 상기 제2 레이저광의 초점 위치를 상기 피가공물의 표면보다도 상방에 설정하고, 상기 제1 레이저광의 초점 위치를 상기 하지 기판의 노출 부분에 일치시킨 상태로, 상기 제2 예비 가공 공정과 상기 제2 본 가공 공정을, 상기 스테이지를 제2 방향으로 이동시키면서 행하는 것을 특징으로 한다.The invention of
청구항 20의 발명은, 청구항 17에 기재된 피가공물의 가공 방법으로서, 상기 제1 레이저광을 상기 피가공물의 제2 가공 예정선을 따라서 조사함으로써, 상기 제2 가공 예정선의 위치에 있어서 상기 하지 기판을 노출시키는 제2 예비 가공 공정과, 상기 하지 기판의 노출 부분에, 개개의 단위 펄스광마다의 피조사 영역이 이산적으로 형성되도록 상기 제2 레이저광을 조사함으로써, 상기 피조사 영역끼리의 사이에서 상기 하지 기판의 벽개 또는 열개를 발생시키는 제2 본 가공 공정을 추가로 구비하고, 상기 스테이지를 제1 방향으로 이동시키는 동안에, 상기 제1 예비 가공 공정과 상기 제1 본 가공 공정을 행하여 상기 제1 가공 예정선을 따른 상기 분할을 위한 기점을 형성한 후, 상기 제2 예비 가공 공정과 상기 제2 본 가공 공정을, 상기 스테이지를 제2 방향으로 이동시키면서 행하는 것을 특징으로 한다.The invention of claim 20 is the processing method of the workpiece according to claim 17, wherein the base substrate is formed at the position of the second processing schedule line by irradiating the first laser light along a second processing schedule line of the workpiece. Between the irradiated regions by irradiating the second preliminary processing step of exposing and irradiating the exposed portion of the substrate with the second laser light so that the irradiated region for each unit pulse light is formed discretely. Further comprising a second main machining step for generating cleavage or cleavage of the underlying substrate, while performing the first preliminary machining step and the first main machining step while moving the stage in a first direction, the first After forming a starting point for the division along the machining schedule line, the second preliminary machining step and the second main machining step are performed in the second direction. It is performed while moving to the features.
청구항 21의 발명은, 청구항 20에 기재된 피가공물의 가공 방법으로서, 상기 제1 광원으로부터 상기 스테이지에 이르는 광로를 도중에 2개로 분기시킴으로써, 상기 제1 예비 가공 공정과 상기 제2 예비 가공 공정에서는, 상이한 광로에서 상기 제1 레이저광을 상기 피가공물에 조사시키는 것을 특징으로 한다.The invention of
청구항 22의 발명은, 청구항 20 또는 청구항 21에 기재된 피가공물의 가공 방법으로서, 상기 제1 광원으로부터 출사되는 상기 제1 레이저광이, 펄스 폭이 psec 오더의 초단펄스광이며, 상기 제1 광원으로부터 상기 스테이지에 이르는 상기 제1 레이저광의 광로 상에 형성되어 이루어지는 제1 대물 렌즈계에 의해, 상기 제1 레이저광의 초점 위치가 조정 가능하게 되어 이루어지고, 상기 제1 레이저광의 초점 위치를 상기 피가공물의 표면보다도 상방에 설정하고, 상기 제2 레이저광의 초점 위치를 상기 하지 기판의 노출 부분에 일치시키는 것을 특징으로 한다.The invention according to
청구항 23의 발명은, 청구항 19 내지 청구항 21 중 어느 한 항에 기재된 피가공물의 가공 방법으로서, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향이 서로 역방향인 것을 특징으로 한다.The invention of
청구항 24의 발명은, 하지 기판의 위에 이종 재료층이 형성된 이종 재료 부착 기판인 피가공물에 분할 기점을 형성하기 위한 가공 방법으로서, 피가공물을 제1 방향과 제2 방향으로 이동 가능한 스테이지에 올려놓는 재치 공정과, 상기 스테이지를 상기 제1 방향으로 이동시키면서, 소정의 광원으로부터 출사시킨 예비 가공용 레이저광을 조사함으로써, 피조사 영역에 있어서 하지 기판을 노출시키는 예비 가공 공정과, 소정의 광원으로부터 출사시킨, 펄스 폭이 psec 오더의 초단펄스광인 본 가공용 레이저광의, 개개의 단위 펄스광마다의 피조사 영역이, 상기 하지 기판의 노출 부분에 있어서 이산적으로 형성되도록, 상기 스테이지를 상기 제2 방향으로 이동시키면서 상기 본 가공용 레이저광을 상기 피가공물에 조사함으로써, 상기 피조사 영역끼리의 사이에서 상기 하지 기판의 벽개 또는 열개를 발생시키는 본 가공 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.The invention according to
청구항 25의 발명은, 청구항 24에 기재된 피가공물의 가공 방법으로서, 상기 예비 가공용 레이저광과 상기 본 가공용 레이저광이 조사 조건을 달리함으로써 단일의 광원으로부터 선택적으로 출사 가능하게 되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to a twenty-fifth aspect of the present invention, there is provided a method of processing a workpiece, wherein the laser beam for preliminary processing and the laser beam for main processing can be selectively emitted from a single light source by varying irradiation conditions.
청구항 26의 발명은, 청구항 25에 기재된 피가공물의 가공 방법으로서, 상기 단일의 광원으로부터 상기 스테이지에 이르는 상기 레이저광의 광로 상에 형성된 대물 렌즈계에 의해, 상기 레이저광의 초점 위치가 조정 가능하게 되어 이루어지고, 상기 예비 가공 공정 동안은 상기 예비 가공용 레이저광의 초점 위치를 상기 피가공물의 표면보다도 상방에 설정하고, 상기 본 가공 공정 동안은, 상기 본 가공용 레이저광의 초점 위치를 상기 하지 기판의 노출 부분에 일치시키는 것을 특징으로 한다.The invention of claim 26 is the processing method of the workpiece according to
청구항 27의 발명은, 청구항 24에 기재된 피가공물의 가공 방법으로서, 상기 예비 가공 공정에 있어서는, 제1 광원으로부터 상기 예비 가공용 레이저광을 출사하여 상기 예비 가공을 행하고, 상기 본 가공 공정에 있어서는, 상기 제1 광원과는 상이한 제2 광원으로부터 상기 본 가공용 레이저광을 출사하여 상기 본 가공을 행하는 것을 특징으로 한다.According to a twenty-seventh aspect of the present invention, there is provided a processing method of a workpiece according to
청구항 28의 발명은, 청구항 27에 기재된 피가공물의 가공 방법으로서, 상기 제1 광원으로부터 상기 스테이지에 이르는 제1 광로에서의 상기 예비 가공용 레이저광의 조사와 상기 제2 광원으로부터 상기 스테이지에 이르는 제2 광로에서의 상기 본 가공용 레이저광의 조사를 소정의 광로 전환 수단에 의해 전환 가능하게 하고, 상기 광로 전환 수단에서 상기 스테이지까지의 상기 제1과 제2 광로를 공통화하는 것을 특징으로 한다.Invention of Claim 28 is a processing method of the to-be-processed object of Claim 27, Comprising: The irradiation of the said laser beam for preliminary processing in the 1st optical path from the said 1st light source to the said stage, and the 2nd optical path from the said 2nd light source to the said stage. Irradiation of the laser beam for processing in the present invention can be switched by a predetermined optical path switching means, and the first and second optical paths from the optical path switching means to the stage are shared.
청구항 29의 발명은, 청구항 17 내지 청구항 21, 청구항 24 내지 청구항 28 중 어느 한 항에 기재된 가공 방법으로서, 상이한 상기 단위 펄스광에 의해 형성하는 적어도 2개의 피조사 영역을, 상기 피가공물의 벽개 또는 열개 용이 방향에 있어서 서로 이웃하도록 형성하는 것을 특징으로 한다.The invention according to claim 29 is the processing method according to any one of claims 17 to 21 and 24 to 28, wherein at least two irradiated areas formed by the different unit pulsed light are cleaved from the workpiece or It is characterized in that it is formed to be adjacent to each other in the easy opening direction.
청구항 30의 발명은, 청구항 29에 기재된 가공 방법으로서, 모든 상기 피조사 영역을, 상기 피가공물의 벽개 또는 열개 용이 방향을 따라서 형성하는 것을 특징으로 한다.According to a thirty-ninth aspect of the invention, in the processing method according to claim 29, all the irradiated regions are formed along the cleavage or easy cleavage direction of the workpiece.
청구항 31의 발명은, 청구항 17 내지 청구항 21, 청구항 24 내지 청구항 28 중 어느 한 항에 기재된 가공 방법으로서, 상기 피조사 영역을, 상기 피가공물의 상이한 2개의 벽개 또는 열개 용이 방향에 대하여 등가인 방향에 있어서 형성하는 것을 특징으로 한다.The invention according to claim 31 is the machining method according to any one of claims 17 to 21 and 24 to 28, wherein the irradiated region is in a direction equivalent to two different cleavage or easy opening directions of the workpiece. It is characterized by forming in.
청구항 32의 발명은, 청구항 24 내지 청구항 28 중 어느 한 항에 기재된 가공 방법으로서, 상기 피가공물에 상기 분할을 위한 기점을 형성할 때에, 상이한 상기 단위 펄스광에 의한 적어도 2개의 피조사 영역의 형성을, 상기 피가공물의 상이한 2개의 상기 벽개 또는 열개 용이 방향에 대하여 교대로, 그리고, 상기 적어도 2개의 피조사 영역이 상기 벽개 또는 열개 용이 방향에 있어서 서로 이웃하도록 행하는 것을 특징으로 한다.The invention according to claim 32 is the processing method according to any one of
청구항 33의 발명은, 피가공물을 분할하는 방법으로서, 청구항 17 내지 청구항 21, 청구항 24 내지 청구항 28 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 분할 기점이 형성된 피가공물을, 상기 분할 기점을 따라서 분할하는 것을 특징으로 한다.According to a thirty-third aspect of the present invention, there is provided a method of dividing a workpiece, wherein the workpiece formed with a dividing origin by the method according to any one of claims 17 to 21 and 24 to 28 is divided along the dividing origin. It features.
청구항 1 내지 청구항 33의 발명에 의하면, 하지 기판의 위에 금속층이나 반도체층 등의 이종 재료층이 형성된 피가공물에 대해서도, 분할 기점을 적합하게 형성할 수 있어, 더욱 당해 피가공물을 적합하게 분할할 수 있다. 또한, 피가공물의 변질에 의한 가공흔의 형성이나 피가공물의 비산 등을 국소적인 것에 머무르게 할 수 있다.According to the invention of Claims 1 to 33, the starting point of division can also be suitably formed even on a workpiece having a heterogeneous material layer such as a metal layer or a semiconductor layer formed on the underlying substrate, and the workpiece can be further divided suitably. have. In addition, formation of processed traces due to deterioration of the workpiece, scattering of the workpiece, and the like can be kept at the local one.
도 1은 제1 가공 패턴에 의한 가공 실시 형태를 모식적으로(schematically) 나타내는 도면이다.
도 2는 제1 가공 패턴에서의 벽개/열개 가공에 의해 분할 기점을 형성한 피가공물의 표면에 대한 광학 현미경상(像)이다.
도 3은 제1 가공 패턴에 따른 가공에 의해 분할 기점을 형성한 사파이어 C면 기판을, 당해 분할 기점을 따라서 분할한 후의, 표면(C면)으로부터 단면에 걸친 SEM상이다.
도 4는 제2 가공 패턴에 의한 가공 실시 형태를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 제2 가공 패턴에서의 벽개/열개 가공에 의해 분할 기점을 형성한 피가공물의 표면에 대한 광학 현미경상이다.
도 6은 제2 가공 패턴에 따른 가공에 의해 분할 기점을 형성한 사파이어 c면 기판을, 당해 분할 기점을 따라서 분할한 후의, 표면(C면)으로부터 단면에 걸친 SEM상이다.
도 7은 제3 가공 패턴에 의한 가공 실시 형태를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 제3 가공 패턴에 있어서의 가공 예정선과 피조사 영역의 형성 예정 위치와의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는 피가공물(10)이 하지 기판(101)의 위에 금속 박막층(102)을 형성하여 이루어지는 이종 재료 부착 기판인 경우의 가공의 모습을 모식적으로 나타내는 측단면도이다.
도 10은 피가공물(10)이 하지 기판(101)의 위에 반도체층(103)을 형성하여 이루어지는 이종 재료 부착 기판인 경우의 가공의 모습을 모식적으로 나타내는 측단면도이다.
도 11은 콤비네이션 가공의 진행에 수반하는, 예비 가공용 레이저광(LBa)과 본 가공용 레이저광(LBb)과의 조사의 모습의 변화를 모식적으로 나타내는 측면도이다.
도 12는 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(50)의 구성을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 13은 콤비네이션 가공의 제1 실시 형태의 모습을 나타내는 도면이다.
도 14는 콤비네이션 가공의 제2 실시 형태의 모습을 나타내는 도면이다.
도 15는 콤비네이션 가공의 제2 실시 형태의 모습을 나타내는 도면이다.
도 16은 콤비네이션 가공의 제3 실시 형태의 모습을 나타내는 도면이다.
도 17은 2단계 가공의 제1 실시 형태의 모습을 나타내는 도면이다.
도 18은 2단계 가공의 제2 실시 형태의 모습을 나타내는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows schematically the processing embodiment by a 1st processing pattern.
FIG. 2 is an optical microscope image of the surface of the workpiece | part of which the division origin was formed by cleavage / colonization in a 1st process pattern.
FIG. 3 is an SEM image from the surface (C surface) to the cross section after the sapphire C-plane substrate having the divided starting point formed by the processing according to the first processing pattern is divided along the divided starting point.
It is a figure which shows typically the process embodiment by a 2nd process pattern.
FIG. 5 is an optical microscope image of the surface of the workpiece in which split origin is formed by cleavage / decoupling in the second machining pattern.
FIG. 6 is an SEM image from the surface (plane C) to the cross section after the sapphire c-plane substrate having the divided starting point formed by processing according to the second processing pattern is divided along the divided starting point.
It is a figure which shows typically the process embodiment by a 3rd process pattern.
It is a figure which shows the relationship between the process planned line in a 3rd process pattern, and the planned position of formation of an irradiated area | region.
FIG. 9 is a side sectional view schematically showing a state of processing when the
FIG. 10: is a side cross-sectional view which shows typically the state of the process when the to-
FIG. 11: is a side view which shows typically the change of the mode of irradiation with the laser beam LBa for preliminary processing, and the laser beam LBb for this processing with progress of a combination process.
FIG. 12: is a schematic diagram which shows schematically the structure of the
It is a figure which shows the mode of 1st Embodiment of a combination process.
It is a figure which shows the mode of 2nd Embodiment of a combination process.
It is a figure which shows the form of 2nd Embodiment of a combination process.
It is a figure which shows the form of 3rd Embodiment of a combination process.
It is a figure which shows the mode of 1st Embodiment of a two-stage process.
It is a figure which shows the state of 2nd Embodiment of a two-stage process.
(발명을 실시하기 위한 형태)(Form to carry out invention)
＜가공 대상＞<Processing object>
본 실시 형태에 있어서는, 이종 재료 부착 기판에 대한 분할 기점의 형성에 대해서 설명한다. 여기에서, 이종 재료 부착 기판이란, 하지 기판(구체적으로는, 사파이어 등의 경취성의 기판)의 위에 금속 박막층이나 반도체층 등의 이종 재료층이 형성되어 이루어지는 것을 말한다. 하지 기판의 두께나 이종 재료층의 두께에는 특단의 제한은 없지만, 통상, 전자는 취급의 용이함의 관점에서 수백 ㎛?수 ㎜ 정도의 두께를 갖고, 후자는 ㎚ 오더로부터 ㎛ 오더 정도의 두께로 형성되어 이루어진다. 즉, 이종 재료층에 비하여 하지 기판의 두께가 상대적으로 큰 것이 이종 재료 부착 기판의 일반적인 실시 형태이다.In this embodiment, formation of the division origin to the board | substrate with a dissimilar material is demonstrated. Here, the board | substrate with a dissimilar material means that heterogeneous material layers, such as a metal thin film layer and a semiconductor layer, are formed on a base substrate (specifically, a hard brittle board | substrate, such as sapphire). The thickness of the substrate and the thickness of the dissimilar material layer are not particularly limited, but the former generally has a thickness of several hundreds of micrometers to several millimeters in view of ease of handling, and the latter is formed from a nm order to a thickness of about a micrometer order. It is done. That is, the general embodiment of the substrate with dissimilar materials is that the thickness of the underlying substrate is relatively larger than that of the dissimilar material layer.
＜벽개/열개 가공의 원리＞<Principle of cleavage / decay processing>
우선, 본 발명의 실시 형태에 있어서 행해지는 가공의 한 실시 형태인, 벽개/열개 가공의 원리를 설명한다. 벽개/열개 가공이란, 개략적으로 말하면, 펄스 레이저광(이하, 단순히 레이저광이라고도 칭함)을 주사하면서 피가공물의 상면(피가공면)에 조사함으로써, 개개의 펄스마다의 피조사 영역의 사이에서 피가공물의 벽개 또는 열개를 순차로 발생시켜 가, 각각에 있어서 형성된 벽개면 또는 열개면의 연속면으로서 분할을 위한 기점(분할 기점)을 형성하는 것이다.First, the principle of cleavage / dehiring processing which is one embodiment of the processing performed in embodiment of this invention is demonstrated. The cleavage / dehiring process is roughly speaking, by irradiating the upper surface (working surface) of the workpiece with scanning the pulsed laser light (hereinafter also referred to simply as laser light), to be applied between the irradiated areas for each pulse. The cleavage or dehiscence of a workpiece | work is generate | occur | produced one by one, and the starting point (dividing start point) for division | segmentation is formed as the cleaved surface or the continuous surface of the cleaved surface formed in each.
또한, 본 실시 형태에 있어서, 열개란, 벽개면 이외의 결정면을 따라서 피가공물이 대략 규칙적으로 갈라지는 현상을 가리키는 것으로 하며, 당해 결정면을 열개면이라고 칭한다. 또한, 결정면을 완전하게 따른 미시(微視)적인 현상인 벽개나 열개 이외에, 거시적인 균열인 크랙이 거의 일정한 결정 방위를 따라서 발생하는 경우도 있다. 물질에 따라서는 주로 벽개, 열개 또는 크랙의 어느 1개만이 일어나는 것도 있지만, 이후에 있어서는, 설명의 번잡을 피하기 위해, 벽개, 열개 및, 크랙을 구별하지 않고 벽개/열개 등으로 총칭한다. 또한, 전술한 바와 같은 실시 형태의 가공을 단순히 벽개/열개 가공이라고 칭한다.In addition, in this embodiment, dehisce refers to the phenomenon in which a to-be-processed object splits regularly along crystal planes other than a cleaved surface, and this crystal surface is called a cleaved surface. In addition to cracks and fissures that are microscopic phenomena along the crystal plane, cracks that are macroscopic cracks may occur along a nearly constant crystal orientation. Depending on the substance, only one of the cleavage, fissures, or cracks may occur, but in the future, the cleavage, fissures, and cracks are generically referred to as cleavages / coales without distinguishing them in order to avoid confusion in explanation. In addition, the process of embodiment mentioned above is only called cleavage / dehiscence process.
이하에 있어서는, 피가공물이 육방정의 단결정 물질이며, 그 a1축, a2축 및, a3축의 각 축 방향이, 벽개/열개 용이 방향인 경우를 예로 설명한다. 예를 들면, C면 사파이어 기판 등이 이에 해당한다. 육방정의 a1축, a2축, a3축은, C면 내에 있어서 서로 120°씩의 각도를 이루어 서로 대칭의 위치에 있다. 본 발명의 가공에는, 이들 축의 방향과 가공 예정선의 방향(가공 예정 방향)과의 관계에 따라, 몇 가지의 패턴이 있다. 이하, 이들에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 있어서는, 개개의 펄스마다 조사되는 레이저광을 단위 펄스광이라고 칭한다.In the following, the case where the workpiece is a hexagonal single crystal material, and the axial directions of the a1 axis, the a2 axis, and the a3 axis are directions for cleavage / detachment will be described as an example. For example, a C surface sapphire substrate etc. correspond to this. The hexagonal a1 axis, the a2 axis, and the a3 axis are symmetrical with each other at an angle of 120 ° in the C plane. In the process of this invention, there exist some patterns according to the relationship between the direction of these axes, and the direction (processing direction) of a process plan line. Hereinafter, these are demonstrated. In addition, below, the laser beam irradiated for every pulse is called unit pulse light.
＜제1 가공 패턴＞<1st processing pattern>
제1 가공 패턴은, a1축 방향, a2축 방향, a3축 방향 중 어느 것과 가공 예정선이 평행한 경우의 벽개/열개 가공의 실시 형태이다. 보다 일반적으로 말하면, 벽개/열개 용이 방향과 가공 예정선의 방향이 일치하는 경우의 가공 실시 형태이다.The first processing pattern is an embodiment of cleavage / dehiring processing when any of the a1 axis direction, the a2 axis direction, and the a3 axis direction is parallel to the machining schedule line. More generally speaking, it is the embodiment of processing in the case where the direction of cleavage / opening easily coincides with the direction of the machining scheduled line.
도 1은, 제1 가공 패턴에 의한 가공 실시 형태를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 1에 있어서는, a1축 방향과 가공 예정선(L)이 평행한 경우를 예시하고 있다. 도 1(a)는, 이러한 경우의 a1축 방향, a2축 방향, a3축 방향과 가공 예정선(L)과의 방위 관계를 나타내는 도면이다. 도 1(b)는, 레이저광의 1 펄스째의 단위 펄스광이 가공 예정선(L)의 단부(端部)의 피조사 영역(RE1)에 조사된 상태를 나타내고 있다.FIG. 1: is a figure which shows typically the process embodiment by a 1st process pattern. In FIG. 1, the case where a1-axis direction and the process plan line L are parallel is illustrated. FIG.1 (a) is a figure which shows the azimuth relationship of the a1 axis direction, a2 axis direction, a3 axis direction in this case, and the process plan line L. In FIG. FIG.1 (b) has shown the state to which the unit pulse light of the 1st pulse of a laser beam was irradiated to the irradiation area RE1 of the edge part of the process plan line L. In FIG.
일반적으로, 단위 펄스광의 조사는, 피가공물의 극미소 영역에 대하여 높은 에너지를 주는 점에서, 이러한 조사는, 피조사면에 있어서 단위 펄스광의(레이저광의) 피조사 영역 상당 또는 피조사 영역보다도 넓은 범위에 있어서 물질의 변질?용융?증발 제거 등을 발생시킨다.In general, since irradiation of unit pulse light gives high energy to the ultra-small area of the workpiece, such irradiation is equivalent to the area of irradiation of the unit pulse light (laser light) or a wider range than the area to be irradiated. Alteration, melting, evaporation and removal of materials.
그런데, 단위 펄스광의 조사 시간 즉 펄스 폭을 지극히 짧게 설정하면, 레이저광의 스폿 사이즈보다 좁은, 피조사 영역(RE1)의 대략 중앙 영역에 존재하는 물질이, 조사된 레이저광으로부터 운동 에너지를 얻음으로써 피조사면에 수직인 방향으로 비산하거나 변질되거나 하는 한편, 이러한 비산에 수반하여 발생하는 반력을 비롯한 단위 펄스광의 조사에 의해 발생하는 충격이나 응력이, 당해 피조사 영역의 주위, 특히, 벽개/열개 용이 방향인 a1축 방향, a2축 방향, a3축 방향으로 작용한다. 이에 따라, 당해 방향을 따라서, 외관상은 접촉 상태를 유지하면서도 미소한 벽개 또는 열개가 부분적으로 발생하거나, 혹은, 벽개나 열개에까지는 이르지 않는다고 해도 열적인 비틀림이 내재되는 상태가 발생한다. 환언하면, 초단펄스의 단위 펄스광의 조사가, 벽개/열개 용이 방향을 향하는 상면에서 보았을 때 대략 직선 형상의 약강도 부분을 형성하기 위한 구동력으로서 작용하고 있다고도 말할 수 있다.By the way, if the irradiation time of the unit pulse light, i.e., the pulse width is set to be extremely short, the substance existing in the substantially center region of the irradiated region RE1, which is narrower than the spot size of the laser beam, is obtained by obtaining kinetic energy from the irradiated laser beam. While scattered or deteriorated in a direction perpendicular to the slope, the impact or stress generated by irradiation of unit pulsed light, including reaction forces generated by such scattering, is caused to occur in the periphery of the irradiated area, in particular, in the direction of easy cleavage and dehission. It acts in the a1 axis direction, the a2 axis direction, and the a3 axis direction. Accordingly, along the direction, a small cleavage or dehiscence partially occurs while maintaining a contact state, or a state in which thermal twist is inherent even if the cleavage or dehiscence does not reach. In other words, it can also be said that irradiation of the unit pulse light of the ultrashort pulse acts as a driving force for forming a substantially linear weak strength portion when viewed from the upper surface facing the cleavage / detachment easy direction.
도 1(b)에 있어서는, 상기 각 벽개/열개 용이 방향에 있어서 형성되는 약강도 부분 중, 가공 예정선(L)의 연재 방향과 합치되는 ＋a1 방향에 있어서의 약강도 부분(W1)을 파선 화살표로 모식적으로 나타내고 있다.In FIG.1 (b), the weak strength part W1 in the + a1 direction which coincides with the extending direction of the process plan line L among the weak strength parts formed in each said cleavage / opening easy direction is broken-line arrow It is represented typically.
이어서, 도 1(c)에 나타내는 바와 같이, 레이저광의 2 펄스째의 단위 펄스광이 조사되고, 가공 예정선(L) 상에 있어서 피조사 영역(RE1)으로부터 소정 거리만큼 떨어진 위치에 피조사 영역(RE2)이 형성되면, 1 펄스째와 동일하게, 이 2 펄스째에 있어서도, 벽개/열개 용이 방향을 따른 약강도 부분이 형성되게 된다. 예를 들면, －a1 방향에는 약강도 부분(W2a)이 형성되고, ＋a1 방향에는 약강도 부분(W2b)이 형성되게 된다.Subsequently, as shown in FIG.1 (c), the unit pulsed light of the 2nd pulse of a laser beam is irradiated, and is irradiated area | region to the position separated by the predetermined distance from the irradiated area RE1 on the process plan line L. Then, as shown to FIG. When RE2 is formed, similarly to the first pulse, the weak strength portion along the easy cleavage / detachment direction is formed also in the second pulse. For example, the weak strength portion W2a is formed in the −a1 direction, and the weak strength portion W2b is formed in the + a1 direction.
단, 이 시점에 있어서는, 1 펄스째의 단위 펄스광의 조사에 의해 형성된 약강도 부분(W1)이 약강도 부분(W2a)의 연재 방향으로 존재한다. 즉, 약강도 부분(W2a)의 연재 방향은 다른 개소보다도 작은 에너지로 벽개 또는 열개가 발생할 수 있는 개소로 되어 있다. 그 때문에, 실제로는, 2 펄스째의 단위 펄스광의 조사가 이루어지면, 그 때에 발생하는 충격이나 응력이 벽개/열개 용이 방향 및 그 전에 존재하는 약강도 부분에 전파되어, 약강도 부분(W2a)으로부터 약강도 부분(W1)에 걸쳐, 완전한 벽개 또는 열개가, 거의 조사의 순간에 발생한다. 이에 따라, 도 1(d)에 나타내는 벽개/열개면(C1)이 형성된다. 또한, 벽개/열개면(C1)은, 피가공물의 도면에서 보았을 때 수직인 방향에 있어서 수 ㎛?수십 ㎛ 정도의 깊이에까지 형성될 수 있다. 게다가, 후술하는 바와 같이, 벽개/열개면(C1)에 있어서는, 강한 충격이나 응력을 받은 결과로서 결정면의 미끄러짐이 발생하여, 깊이 방향으로 기복이 발생한다.However, at this point in time, the weak strength portion W1 formed by the irradiation of the unit pulse light of the first pulse exists in the extending direction of the weak strength portion W2a. That is, the extending direction of the weak strength portion W2a is a location where cleavage or cleavage can occur with less energy than other locations. Therefore, in reality, when the second pulse of unit pulse light is irradiated, the impact or stress generated at that time is propagated in the direction of easy cleavage / opening and the weak strength portion existing before, and from the weak strength portion W2a Over the weak strength portion W1, complete cleavage or cleavage occurs almost at the moment of irradiation. Thereby, the cleavage / cleavage surface C1 shown in FIG.1 (d) is formed. In addition, the cleavage / cleavage surface C1 can be formed to a depth of several micrometers to several tens of micrometers in the vertical direction as seen in the drawing of the workpiece. In addition, as will be described later, on the cleavage / dehistory surface C1, slippage of the crystal surface occurs as a result of being subjected to a strong impact or stress, and undulation occurs in the depth direction.
그리고, 도 1(e)에 나타내는 바와 같이, 그 후, 가공 예정선(L)을 따라서 레이저광을 주사함으로써 피조사 영역(RE1, RE2, RE3, RE4????)에 순차로 단위 펄스광을 조사해 가면, 이에 따라서, 벽개/열개면(C2, C3???)이 순차로 형성되어 가게 된다. 이러한 실시 형태로 벽개/열개면을 연속적으로 형성하는 것이, 제1 가공 패턴에 있어서의 벽개/열개 가공이다.Then, as shown in Fig. 1 (e), the unit pulsed light is sequentially sequentially irradiated to the irradiated areas RE1, RE2, RE3, and RE4 ???? by scanning the laser beam along the processing schedule line L thereafter. When irradiated with, the cleavage / dehiscence surfaces C2 and C3 ?? are sequentially formed. In this embodiment, the cleavage / cleavage surface is continuously formed in the cleavage / cleavage process in the first processing pattern.
다른 견해에서 해보면, 단위 펄스광의 조사에 의해 열적 에너지가 주어짐으로써 피가공물의 표층 부분이 팽창하여, 피조사 영역(RE1, RE2, RE3, RE4????)의 각각의 대략 중앙 영역보다도 외측에 있어서 벽개/열개면(C1, C2, C3???)에 수직인 인장 응력이 작용함으로써, 벽개/열개가 진전되고 있다고도 말할 수 있다.In other respects, the thermal energy is given by irradiation of unit pulsed light, so that the surface layer portion of the workpiece is expanded, and is located outside the approximately central region of each of the irradiated regions RE1, RE2, RE3, RE4 ????. Therefore, it can be said that the cleavage / decay progresses because a tensile stress perpendicular to the cleavage / decay surface C1, C2, C3 ???
즉, 제1 가공 패턴에 있어서는, 가공 예정선(L)을 따라서 이산적으로 존재하는 복수의 피조사 영역과, 그들 복수의 피조사 영역의 사이에 형성된 벽개/열개면이, 전체적으로, 피가공물을 가공 예정선(L)을 따라서 분할할 때의 분할 기점이 된다. 이러한 분할 기점의 형성 후는, 소정의 지그(jig)나 장치를 이용한 분할을 행함으로써, 가공 예정선(L)을 대체로 따르는 실시 형태로 피가공물을 분할할 수 있다.That is, in the first processing pattern, the plurality of irradiated areas that are present discretely along the processing schedule line L and the cleavage / coated surfaces formed between the plurality of irradiated areas are used as the whole. It becomes a division origin at the time of dividing along the process schedule line L. FIG. After formation of such a starting point of division | segmentation, a to-be-processed object can be divided | segmented into embodiment which substantially follows the process schedule line L by performing division | segmentation using a predetermined jig | tool and apparatus.
또한, 이러한 벽개/열개 가공을 실현하려면, 펄스 폭이 짧은 단펄스의 레이저광을 조사할 필요가 있다. 구체적으로는, 펄스 폭이 100psec 이하인 레이저광을 이용하는 것이 필요하다. 예를 들면, 1psec?50psec 정도의 펄스 폭을 갖는 레이저광을 이용하는 것이 적합하다.In addition, in order to realize such cleavage / decay processing, it is necessary to irradiate a short pulse of laser light. Specifically, it is necessary to use a laser beam having a pulse width of 100 psec or less. For example, it is suitable to use a laser beam having a pulse width of about 1 psec to 50 psec.
한편, 단위 펄스광의 조사 피치(피조사 스폿의 중심 간격)는, 4㎛?50㎛의 범위에서 정해지면 좋다. 이보다도 조사 피치가 크면, 벽개/열개 용이 방향에 있어서의 약강도 부분의 형성이 벽개/열개면을 형성할 수 있을 정도로까지 진전되지 않는 경우가 발생하기 때문에, 전술한 바와 같은 벽개/열개면으로 이루어지는 분할 기점을 확실히 형성한다는 관점에서는, 바람직하지 않다. 또한, 주사 속도, 가공 효율, 제품 품질의 점에서는, 조사 피치는 큰 쪽이 바람직하지만, 벽개/열개면의 형성을 보다 확실한 것으로 하려면, 4㎛?30㎛의 범위에서 정하는 것이 바람직하고, 4㎛?15㎛ 정도인 것이 보다 적합하다.On the other hand, the irradiation pitch of the unit pulsed light (center interval of the irradiated spot) may be determined in the range of 4 µm to 50 µm. If the irradiation pitch is larger than this, the formation of the weak strength portion in the easy cleavage / opening direction may not proceed to the extent that the cleavage / coiling surface can be formed. It is not preferable from a viewpoint of reliably forming the division origin which is made. In addition, from the point of scanning speed, processing efficiency, and product quality, the larger the irradiation pitch is preferable, but in order to make the formation of the cleavage / open face more reliably, it is preferable to determine within the range of 4 µm to 30 µm, and 4 µm. It is more suitable that it is about 15 micrometers.
지금, 레이저광의 반복 주파수가 R(kHz)인 경우, 1/R(msec)마다 단위 펄스광이 레이저광원으로부터 발해지게 된다. 피가공물에 대하여 레이저광이 상대적으로 속도 V(㎜/초)로 이동하는 경우, 조사 피치 Δ(㎛)는, Δ＝V/R로 정해진다. 따라서, 레이저광의 주사 속도 V와 반복 주파수는, Δ가 수 ㎛ 정도가 되도록 정해진다. 예를 들면, 주사 속도 V는 50㎜/초?3000㎜/초 정도이며, 반복 주파수 R이 1kHz?200kHz, 특히 10kHz?200kHz 정도인 것이 적합하다. V나 R의 구체적인 값은, 피가공물의 재질이나 흡수율, 열전도율, 융점 등을 감안하여 적절히 정해지면 좋다.Now, when the repetition frequency of the laser light is R (kHz), unit pulsed light is emitted from the laser light source every 1 / R (msec). When the laser beam is moved at a speed V (mm / sec) relative to the workpiece, the irradiation pitch Δ (μm) is determined as Δ = V / R. Therefore, the scanning speed V and the repetition frequency of the laser beam are determined so that Δ becomes about several micrometers. For example, scanning speed V is about 50 mm / sec-3000 mm / sec, and it is suitable that repetition frequency R is 1 kHz-200 kHz, especially about 10 kHz-200 kHz. The specific values of V and R may be appropriately determined in consideration of the material, water absorption rate, thermal conductivity, melting point, and the like of the workpiece.
레이저광은, 약 1㎛?10㎛ 정도의 빔 지름으로 조사되는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 레이저광의 조사에 있어서의 피크 파워 밀도는 대체로 0.1TW/㎠?수 10TW/㎠가 된다.The laser beam is preferably irradiated with a beam diameter of about 1 µm to 10 µm. In such a case, the peak power density in the irradiation of the laser light is approximately 0.1 TW /
또한, 레이저광의 조사 에너지(펄스 에너지)는 0.1μJ?50μJ의 범위 내에서 적절히 정해지면 좋다.The irradiation energy (pulse energy) of the laser light may be appropriately determined within the range of 0.1 µJ to 50 µJ.
도 2는, 제1 가공 패턴에서의 벽개/열개 가공에 의해 분할 기점을 형성한 피가공물의 표면에 대한 광학 현미경상이다. 구체적으로는, 사파이어 C면 기판을 피가공물로 하고, 그 C면 상에, a1축 방향을 가공 예정선(L)의 연재 방향으로 하여 7㎛의 간격으로 피조사 스폿을 이산적으로 형성하는 가공을 행한 결과를 나타내고 있다. 도 2에 나타내는 결과는, 실제의 피가공물이 전술한 메커니즘으로 가공되어 있는 것을 시사하고 있다.FIG. 2 is an optical microscope image of the surface of the workpiece | part of which the division origin was formed by cleavage / knitting in a 1st process pattern. Specifically, the sapphire C surface substrate is a workpiece, and the C surface is formed by discretely forming irradiated spots at intervals of 7 μm with the a1 axis direction as the extending direction of the processing schedule line L. The result of performing is shown. The result shown in FIG. 2 suggests that the actual to-be-processed object is processed by the mechanism mentioned above.
또한, 도 3은, 제1 가공 패턴에 따른 가공에 의해 분할 기점을 형성한 사파이어 C면 기판을, 당해 분할 기점을 따라서 분할한 후의, 표면(C면)으로부터 단면에 걸친 SEM(주사 전자 현미경)상이다. 또한, 도 3에 있어서는, 표면과 단면과의 경계 부분을 파선으로 나타내고 있다.3 is a SEM (scanning electron microscope) from the surface (C surface) to the cross section after dividing the sapphire C surface substrate which formed the division origin by the process according to a 1st processing pattern along the said division origin. It is a prize. In addition, in FIG. 3, the boundary part of a surface and a cross section is shown with the broken line.
도 3에 있어서 관찰되는, 당해 표면으로부터 10㎛ 전후의 범위에 대략 등간격으로 존재하는, 피가공물의 표면으로부터 내부로 긴쪽 방향을 갖는 가늘고 긴 삼각형 형상 혹은 바늘 형상의 영역이, 단위 펄스광의 조사에 의해 직접 변질이나 비산 제거 등의 현상이 발생한 영역(이하, 직접 변질 영역이라고 칭함)이다. 그리고, 그들 직접 변질 영역의 사이에 존재하는, 도면에서 보았을 때 좌우 방향으로 긴쪽 방향을 갖는 줄무늬 형상 부분이 서브 미크론 피치로 도면에서 보았을 때 상하 방향으로 다수 늘어서 있도록 관찰되는 영역이 벽개/열개면이다. 이들 직접 변질 영역 및 벽개/열개면보다도 하방이, 분할에 의해 형성된 분할면이다.An elongated triangular or needle-shaped region having a longitudinal direction inward from the surface of the workpiece, which is present at approximately equal intervals in the range of about 10 μm from the surface, observed in FIG. 3, is used for irradiation of unit pulsed light. This is a region where a phenomenon such as direct deterioration or scattering removal occurs (hereinafter referred to as direct alteration region). In addition, the region observed is a cleavage / cove surface, which exists between the directly altered regions, in which a stripe-shaped portion having a longitudinal direction in the left-right direction as seen in the drawings is arranged in a vertical direction when viewed in the drawing at a sub-micron pitch. . The division surface formed by division | segmentation below these direct deterioration area | regions and a cleavage / opening surface is divided.
벽개/열개면이 형성된 영역은, 레이저광의 조사를 받은 영역이 아니기 때문에, 이 제1 가공 패턴에 따른 가공에 있어서는, 이산적으로 형성된 직접 변질 영역만이 가공흔으로 되어 있다. 게다가, 직접 변질 영역의 피가공면에 있어서의 사이즈는, 수백 ㎚?1㎛ 정도에 지나지 않는다. 즉, 제1 가공 패턴에서의 가공을 행함으로써, 종래에 비하여 가공흔의 형성이 적합하게 억제된 분할 기점의 형성이 실현된다.Since the area | region in which the cleavage / cleavage surface was formed is not the area | region which was irradiated with the laser beam, in the process according to this 1st processing pattern, only the direct alteration area | region formed discretely is a process mark. In addition, the size at the surface to be processed of the directly deteriorated region is only a few hundred nm to about 1 μm. That is, by performing a process in a 1st process pattern, formation of the division origin by which formation of the process trace was suppressed suitably compared with the past is realized.
또한, SEM상에 있어서 줄무늬 형상 부분으로서 관찰되고 있는 것은, 실제로는, 벽개/열개면에 형성된, 0.1㎛?1㎛ 정도의 고저차를 갖는 미소한 요철이다. 이러한 요철은, 사파이어와 같은 경취성의 무기 화합물을 대상으로 벽개/열개 가공을 행할 때에, 단위 펄스광의 조사에 의해 피가공물에 강한 충격이나 응력이 작용함으로써, 특정의 결정면에 미끄러짐이 발생함으로써 형성된 것이다.In addition, what is observed as a stripe-shaped part in SEM image is the micro unevenness | corrugation which has a high elevation of about 0.1 micrometer-1 micrometer actually formed in a cleavage / cove surface. Such unevenness is formed when a strong impact or stress is applied to the workpiece by irradiating unit pulsed light when cleaving / decoupling a hard brittle inorganic compound such as sapphire, thereby causing slippage on a specific crystal surface. .
이러한 미세한 요철은 존재하기는 하지만, 도 3으로부터는, 파선 부분을 경계로 표면과 단면이 대체로 직교하고 있다고 판단되는 점에서, 미세한 요철이 가공 오차로서 허용되는 한에 있어서, 제1 가공 패턴에 의해 분할 기점을 형성하여, 피가공물을, 당해 분할 기점을 따라서 분할함으로써, 피가공물을 그 표면에 대하여 대체로 수직으로 분할할 수 있다고 말할 수 있다. Although such fine unevenness exists, from FIG. 3, since it is judged that the surface and a cross section are orthogonal orthogonally crossing the broken line part, as long as fine unevenness | corrugation is permissible as a processing error, by a 1st processing pattern It can be said that the workpiece can be divided substantially perpendicularly to the surface by forming a division origin and dividing the workpiece along the division origin.
또한, 후술하는 바와 같이, 이러한 미세한 요철을 적극적으로 형성하는 것이 바람직한 경우도 있다. 예를 들면, 차술하는 제2 가공 패턴에 의한 가공에 의해 현저하게 얻어지는 빛 취출 효율의 향상이라는 효과를, 제1 가공 패턴에 의한 가공에 의해서도 어느 정도는 나타내는 경우가 있다.In addition, as described later, it is sometimes desirable to actively form such fine irregularities. For example, the effect of the improvement of the light extraction efficiency acquired remarkably by the process by the 2nd process pattern mentioned below may be exhibited to some extent also by the process by a 1st process pattern.
＜제2 가공 패턴＞<Second processing pattern>
제2 가공 패턴은, a1축 방향, a2축 방향, a3축 방향 중 어느 것과 가공 예정선이 수직인 경우의 벽개/열개 가공의 실시 형태이다. 또한, 제2 가공 패턴에 있어서 이용하는 레이저광의 조건은, 제1 가공 패턴과 동일하다. 보다 일반적으로 말하면, 상이한 2개의 벽개/열개 용이 방향에 대하여 등가인 방향(2개의 벽개/열개 용이 방향의 대칭축이 되는 방향)이 가공 예정선의 방향이 되는 경우의 가공 실시 형태이다.The second processing pattern is an embodiment of cleavage / coiling processing in which the processing schedule line is perpendicular to any one of the a1-axis direction, the a2-axis direction, and the a3-axis direction. In addition, the conditions of the laser beam used in a 2nd process pattern are the same as that of a 1st process pattern. More generally, it is a process embodiment in the case where the direction (direction which becomes the axis of symmetry of two cleavage / cleavage easy directions) equivalent to two different cleavage / cleavage easy directions becomes a direction of a process plan line.
도 4는, 제2 가공 패턴에 의한 가공 실시 형태를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 4에 있어서는, a1축 방향과 가공 예정선(L)이 직교하는 경우를 예시하고 있다. 도 4(a)는, 이러한 경우의 a1축 방향, a2축 방향, a3축 방향과 가공 예정선(L)과의 방위 관계를 나타내는 도면이다. 도 4(b)는, 레이저광의 1 펄스째의 단위 펄스광이 가공 예정선(L)의 단부의 피조사 영역(RE11)에 조사된 상태를 나타내고 있다.It is a figure which shows typically the process embodiment by a 2nd process pattern. In FIG. 4, the case where a1 axis direction and a process plan line L orthogonally cross is illustrated. FIG.4 (a) is a figure which shows the azimuth relationship of the a1 axis direction, a2 axis direction, a3 axis direction in this case, and the process plan line L. In FIG. 4B shows a state in which the unit pulsed light of the first pulse of the laser light is irradiated to the irradiated area RE11 at the end of the processing schedule line L. As shown in FIG.
제2 가공 패턴의 경우도, 초단펄스의 단위 펄스광을 조사함으로써, 제1 가공 패턴과 동일하게, 약강도 부분이 형성된다. 도 4(b)에 있어서는, 상기 각 벽개/열개 용이 방향에 있어서 형성되는 약강도 부분 중, 가공 예정선(L)의 연재 방향에 가까운 －a2 방향 및 ＋a3 방향에 있어서의 약강도 부분(W11a, W12a)을 파선 화살표로 모식적으로 나타내고 있다.Also in the case of a 2nd process pattern, a weak intensity part is formed similarly to a 1st process pattern by irradiating the unit pulse light of an ultrashort pulse. In FIG.4 (b), the weak strength part W11a in the -a2 direction and + a3 direction which are close to the extending | stretching direction of the process plan line L among the weak strength parts formed in each said cleavage / opening easy direction. W12a) is typically shown by the broken arrow.
그리고, 도 4(c)에 나타내는 바와 같이, 레이저광의 2 펄스째의 단위 펄스광이 조사되고, 가공 예정선(L) 상에 있어서 피조사 영역(RE11)으로부터 소정 거리만큼 떨어진 위치에 피조사 영역(RE12)이 형성되면, 1 펄스째와 동일하게, 이 2 펄스째에 있어서도, 벽개/열개 용이 방향에 따른 약강도 부분이 형성되게 된다. 예를 들면, －a3 방향에는 약강도 부분(W11b)이 형성되고, ＋a2 방향에는 약강도 부분(W12b)이 형성되고, ＋a3 방향에는 약강도 부분(W12c)이 형성되고, －a2 방향에는 약강도 부분(W11c)이 형성되게 된다.As shown in Fig. 4C, the unit pulsed light of the second pulse of the laser light is irradiated, and the irradiated area is located at a position separated from the irradiated area RE11 by a predetermined distance on the processing target line L. When RE12 is formed, similarly to the first pulse, the weak strength portion along the easy cleavage / detachment direction is formed also in the second pulse. For example, the weak strength portion W11b is formed in the -a3 direction, the weak strength portion W12b is formed in the + a2 direction, the weak strength portion W12c is formed in the + a3 direction, and the weak strength in the -a2 direction. The portion W11c is to be formed.
이러한 경우도, 제1 가공 패턴의 경우와 동일하게, 1 펄스째의 단위 펄스광의 조사에 의해 형성된 약강도 부분(W11a, W12a)이 각각, 약강도 부분(W11b, W12b)의 연재 방향으로 존재하기 때문에, 실제로는, 2 펄스째의 단위 펄스광의 조사가 이루어지면, 그 때에 발생하는 충격이나 응력이 벽개/열개 용이 방향 및 그 전에 존재하는 약강도 부분에 전파된다. 즉, 도 4(d)에 나타내는 바와 같이, 벽개/열개면(C11a, C11b)이 형성된다. 또한, 이러한 경우도, 벽개/열개면(C11a, C11b)은, 피가공물의 도면에서 보았을 때 수직인 방향에 있어서 수 ㎛?수십 ㎛ 정도의 깊이에까지 형성될 수 있다.Also in this case, similarly to the case of the first processing pattern, the weak strength portions W11a and W12a formed by the irradiation of the unit pulse light of the first pulse are present in the extending direction of the weak strength portions W11b and W12b, respectively. Therefore, in practice, when the second pulse of unit pulsed light is irradiated, the impact or stress generated at that time is propagated in the direction of cleavage / opening easily and the weak strength portion existing before. That is, as shown in FIG.4 (d), cleavage / cleavage surface C11a, C11b is formed. Also in this case, the cleavage / opening surfaces C11a and C11b can be formed to a depth of several micrometers to several tens of micrometers in the vertical direction as seen in the drawing of the workpiece.
이어서, 도 4(e)에 나타내는 바와 같이 가공 예정선(L)을 따라서 레이저광을 주사하여, 피조사 영역(RE11, RE12, RE13, RE14????)에 순차로 단위 펄스광을 조사해 가면, 그 조사시에 발생하는 충격이나 응력에 의해, 도면에서 보았을 때 직선 형상의 벽개/열개면(C11a 및 C11b, C12a 및 C12b, C13a 및 C13b, C14a 및 C14b???)이 가공 예정선(L)을 따라서 순차로 형성되어 가게 된다.Subsequently, as shown in Fig. 4E, the laser beam is scanned along the processing schedule line L, and the unit pulsed light is sequentially irradiated onto the irradiated areas RE11, RE12, RE13, and RE14 ????. Due to the impact and stress generated at the time of irradiation, the straight cleavage / opening surfaces C11a and C11b, C12a and C12b, C13a and C13b, C14a and C14b ??? ) Will be formed sequentially.
이 결과, 가공 예정선(L)에 관하여 대칭으로 벽개/열개면이 위치하는 상태가 실현된다. 제2 가공 패턴에 있어서는, 가공 예정선(L)을 따라서 이산적으로 존재하는 복수의 피조사 영역과, 그들 갈지자 형상으로 존재하는 벽개/열개면이, 전체적으로, 피가공물을 가공 예정선(L)을 따라서 분할할 때의 분할 기점이 된다.As a result, a state in which the cleavage / opening surface is located symmetrically with respect to the machining schedule line L is realized. In a 2nd process pattern, the some to-be-irradiated area | region which exists along the process schedule line L, and the cleavage / cleavage surface which existed in the shape of those ridges generally process a to-be-processed object L This is the division starting point when dividing along.
도 5는, 제2 가공 패턴에서의 벽개/열개 가공에 의해 분할 기점을 형성한 피가공물의 표면에 대한 광학 현미경상이다. 구체적으로는, 사파이어 C면 기판을 피가공물로 하고, 그 C면 상에, a1축 방향으로 직교하는 방향을 가공 예정선(L)의 연재 방향으로 하여 7㎛의 간격으로 피조사 스폿을 이산적으로 형성하는 가공을 행한 결과를 나타내고 있다. 도 5에서는, 실제의 피가공물에 있어서도, 도 4(e)에 모식적으로 나타낸 것과 동일하게 표면에서 보았을 때 갈지자 형상의(지그재그 형상의) 벽개/열개면이 확인된다. 이러한 결과는, 실제의 피가공물이 전술한 메커니즘으로 가공되어 있는 것을 시사하고 있다.FIG. 5 is an optical microscope image of the surface of the workpiece in which split origin is formed by cleavage / decoupling in the second machining pattern. Specifically, the sapphire C-plane substrate is a workpiece, and the irradiated spot is discretely spaced at intervals of 7 μm on the C plane with the direction perpendicular to the a1 axis direction as the extending direction of the machining scheduled line L. The result of having performed the process to form is shown. In Fig. 5, also in the actual workpiece, a cleavage-shaped (zigzag-shaped) cleavage / coiled surface is observed in the same manner as shown schematically in Fig. 4E. These results suggest that the actual workpiece is processed by the mechanism mentioned above.
또한, 도 6은, 제2 가공 패턴에 따른 가공에 의해 분할 기점을 형성한 사파이어 C면 기판을, 당해 분할 기점을 따라서 분할한 후의, 표면(C면)으로부터 단면에 걸친 SEM상이다. 또한, 도 6에 있어서는, 표면과 단면과의 경계 부분을 파선으로 나타내고 있다.6 is a SEM image from the surface (C surface) to a cross section after dividing the sapphire C surface board | substrate which formed the division origin by the process according to a 2nd processing pattern along the said division origin. 6, the boundary part of a surface and a cross section is shown with the broken line.
도 6으로부터는, 분할 후의 피가공물의 단면의 표면으로부터 10㎛ 전후의 범위에 있어서는, 피가공물의 단면이, 도 4(e)에 모식적으로 나타낸 갈지자 형상의 배치에 대응하는 요철을 갖고 있는 것이 확인된다. 이러한 요철을 형성하고 있는 것이, 벽개/열개면이다. 또한, 도 6에 있어서의 요철의 피치는 5㎛ 정도다. 제1 가공 패턴에 의한 가공의 경우와 동일하게, 벽개/열개면은 평탄하지 않고, 단위 펄스광의 조사에 기인하여 특정한 결정면에 미끄러짐이 발생한 것에 수반하는 서브 미크론 피치의 요철이 발생하고 있다.From FIG. 6, in the range around 10 micrometers from the surface of the cross section of the to-be-processed object after a division | segmentation, it exists that the cross section of a to-be-processed object has the unevenness | corrugation corresponding to the arrangement | sequence of the cleavage shape shown typically to FIG. 4 (e). It is confirmed. It is cleavage / dehiscence surface which forms such unevenness | corrugation. In addition, the pitch of the unevenness | corrugation in FIG. 6 is about 5 micrometers. In the same manner as in the case of the processing by the first processing pattern, the cleavage / opening surface is not flat, and sub-micron pitch unevenness occurs due to slippage on a specific crystal surface due to irradiation of unit pulsed light.
또한, 이러한 요철의 볼록부의 위치에 대응하여 표면 부분으로부터 깊이 방향에 걸쳐 연재되는 것이, 직접 변질 영역의 단면이다. 도 3에 나타낸 제1 가공 패턴에 의한 가공에 의해 형성된 직접 변질 영역과 비교하면, 그 형상은 불균일한 것이 되어 있다. 그리고, 이들 직접 변질 영역 및 벽개/열개면보다도 하방이, 분할에 의해 형성된 분할면이다.In addition, it is a cross section of a direct alteration region extending from the surface portion in the depth direction corresponding to the position of the convex portion of the unevenness. Compared with the direct deterioration area | region formed by the process by the 1st process pattern shown in FIG. 3, the shape becomes nonuniform. And below these direct deterioration area | regions and cleavage / cleavage surface, it is the division surface formed by division.
제2 가공 패턴의 경우도, 이산적으로 형성된 직접 변질 영역만이 가공흔으로 되어 있는 점에서는 제1 가공 패턴과 동일하다. 그리고, 직접 변질 영역의 피가공면에 있어서의 사이즈는, 수백 ㎚?2㎛ 정도에 지나지 않는다. 즉, 제2 가공 패턴에서의 가공을 행하는 경우도, 가공흔의 형성이 종래보다도 적합하게 된 분할 기점의 형성이 실현된다.Also in the case of a 2nd process pattern, it is the same as a 1st process pattern in that only the direct alteration area | region formed discretely became a process mark. In addition, the size in the processing surface of a direct deterioration area | region is only about several hundred nm-2 micrometers. That is, even when performing the process in a 2nd process pattern, formation of the division origin by which formation of the process trace became more suitable than before is realized.
제2 가공 패턴에 의한 가공의 경우, 벽개/열개면에 형성된 서브 미크론 피치의 요철에 더하여, 서로 이웃하는 벽개/열개면끼리가 수 ㎛ 정도의 피치로 요철을 형성하고 있다. 이러한 요철 형상을 갖는 단면을 형성하는 실시 형태는, 사파이어 등의 경취성 그리고 광학적으로 투명한 재료로 이루어지는 기판의 위에, LED 구조 등의 발광 소자 구조를 형성한 피가공물을 칩(분할 소편) 단위로 분할하는 경우에 유효하다. 발광 소자의 경우, 레이저 가공에 의해 기판에 형성된 가공흔의 개소에 있어서, 발광 소자 내부에서 발생한 빛이 흡수되어 버리면, 소자로부터의 빛 취출 효율이 저하되어 버리게 되지만, 제2 가공 패턴에 의한 가공을 행함으로써 기판의 가공 단면에 이 도 6에 나타낸 바와 같은 요철을 의도적으로 형성한 경우에는, 당해 위치에서의 전(全)반사율이 저하되어, 발광 소자에 있어서 보다 높은 빛 취출 효율이 실현되게 된다.In the case of the process by a 2nd process pattern, in addition to the unevenness | corrugation of the submicron pitch formed in a cleavage / corrugation surface, mutually adjacent cleavage / corrugation surface forms the unevenness | corrugation in the pitch of about several micrometers. In an embodiment in which a cross section having such a concave-convex shape is formed, a workpiece formed of a light emitting element structure such as an LED structure on a substrate made of a hard brittle and optically transparent material such as sapphire is divided into chips (divided fragments). It is valid if you do. In the case of the light emitting element, when light generated inside the light emitting element is absorbed at the location of the processing trace formed on the substrate by laser processing, the light extraction efficiency from the element is reduced, but the processing by the second processing pattern By intentionally forming the unevenness | corrugation as shown in this FIG. 6 in the process cross section of a board | substrate, the total reflectance in the said position will fall and high light extraction efficiency will be implement | achieved in a light emitting element.
＜제3 가공 패턴＞<Third processing pattern>
제3 가공 패턴은, 초단펄스의 레이저광을 이용하는 점, a1축 방향, a2축 방향, a3축 방향 중 어느 것과 가공 예정선이 수직인(상이한 2개의 벽개/열개 용이 방향에 대하여 등가인 방향이 가공 예정선의 방향이 되는) 점에서는, 제2 가공 패턴과 동일하지만, 레이저광의 조사 실시 형태가 제2 가공 패턴과 상이하다.The third processing pattern uses a laser beam of ultra short pulses, a1 axis direction, a2 axis direction, a3 axis direction, and a direction in which the processing schedule line is perpendicular to the two different cleavage / detachability easy directions. In the point which becomes the direction of a process schedule line, it is the same as that of a 2nd process pattern, but embodiment of irradiation of a laser beam differs from a 2nd process pattern.
도 7은, 제3 가공 패턴에 의한 가공 실시 형태를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 7에 있어서는, a1축 방향과 가공 예정선(L)이 직교하는 경우를 예시하고 있다. 도 7(a)는, 이러한 경우의 a1축 방향, a2축 방향, a3축 방향과 가공 예정선(L)과의 방위 관계를 나타내는 도면이다.FIG. 7: is a figure which shows typically the process embodiment by a 3rd process pattern. In FIG. 7, the case where a1 axis direction and a process plan line L orthogonally cross is illustrated. FIG.7 (a) is a figure which shows the azimuth relationship of the a1 axis direction, a2 axis direction, a3 axis direction in this case, and the process plan line L. In FIG.
전술한 제2 가공 패턴에서는, 도 7(a)에 나타낸 것과 동일한 방위 관계하에, 레이저광을, 가공 예정선(L)의 연재 방향인, a2축 방향과 a3축 방향의 정확히 한가운데의 방향(a2축 방향과 a3축 방향에 대하여 등가인 방향)을 따라서, 직선적으로 주사하고 있었다. 제3 가공 패턴에서는, 이에 대신하여, 도 7(b)에 나타내는 바와 같이, 개개의 피조사 영역이, 가공 예정선(L)을 사이에 두는 2개의 벽개/열개 용이 방향을 교대로 따르는 실시 형태로 갈지자 형상으로(지그재그로) 형성되도록, 각각의 피조사 영역을 형성하는 단위 펄스광이 조사된다. 도 7의 경우이면, －a2 방향과 ＋a3 방향을 교대로 따라서 피조사 영역(RE21, RE22, RE23, RE24, RE25???)이 형성되어 있다.In the above-mentioned 2nd process pattern, under the same azimuth relationship as shown to FIG. 7 (a), a laser beam is exactly centered in the a2 axis direction and a3 axis direction which are extending directions of the process plan line L (a2) Scanning was performed linearly along the axial direction and the a3 axis direction). In the 3rd processing pattern, instead of this, as shown to FIG. 7 (b), embodiment to which each irradiated area | region alternates along the two cleavage / easiness easy directions which interpose the process plan line L between. The unit pulsed light which forms each irradiated area | region is irradiated so that it may be formed in the shape (zigzag). In the case of Fig. 7, irradiated areas RE21, RE22, RE23, RE24, and RE25 ??? are formed along the -a2 direction and the + a3 direction alternately.
이러한 실시 형태로 단위 펄스광이 조사된 경우도, 제1 및 제2 가공 패턴과 동일하게, 각각의 단위 펄스광의 조사에 수반하여, 피조사 영역의 사이에 벽개/열개면이 형성된다. 도 7(b)에 나타내는 경우이면, 피조사 영역(RE21, RE22, RE23, RE24, RE25???)이 이 순서로 형성됨으로써, 벽개/열개면(C21, C22, C23, C24???)이 순차로 형성된다.Also in the case where unit pulse light is irradiated in this embodiment, cleavage / provided surfaces are formed between the irradiated areas with irradiation of each unit pulse light, similarly to the first and second processing patterns. In the case shown in Fig. 7 (b), the irradiated areas RE21, RE22, RE23, RE24, and RE25 ??? are formed in this order, so that the cleavage / open face C21, C22, C23, C24 ??? This is formed sequentially.
결과적으로, 제3 가공 패턴에 있어서는, 가공 예정선(L)을 축으로 하는 갈지자 형상의 배치로 이산적으로 존재하는 복수의 피조사 영역과, 각각의 피조사 영역의 사이에 형성되는 벽개/열개면이, 전체적으로, 피가공물을 가공 예정선(L)을 따라서 분할할 때의 분할 기점이 된다.As a result, in the third processing pattern, cleavage / coales formed between a plurality of irradiated areas which are present discretely in the arrangement of the ridges with the machining schedule line L as an axis, and respective irradiated areas. As a whole, a surface becomes a division origin at the time of dividing a to-be-processed object along the process schedule line L. FIG.
그리고, 당해 분할 기점을 따라서 실제로 분할을 행한 경우에는, 제2 가공 패턴과 동일하게, 분할 후의 피가공물의 단면의 표면으로부터 10㎛ 전후의 범위에 있어서는, 벽개/열개면에 의한 수 ㎛ 피치의 요철이 형성된다. 게다가, 각각의 벽개/열개면에는, 제1 및 제2 가공 패턴의 경우와 동일하게, 단위 펄스광의 조사에 기인하여 특정한 결정면에 미끄러짐이 발생한 것에 수반하는 서브 미크론 피치의 요철이 발생한다. 또한, 직접 변질 영역의 형성 실시 형태도 제2 가공 패턴과 동일하다. 즉, 제3 가공 패턴에 있어서도, 가공흔의 형성은 제2 가공 패턴과 동일한 정도로 억제된다.And when dividing | distributing actually along the said division origin, in the range of about 10 micrometers from the surface of the cross section of the to-be-processed workpiece after division | segmentation, the unevenness | corrugation of several micrometers pitch by a cleavage / opening surface is carried out. Is formed. In addition, in each cleavage / detach surface, as in the case of the first and second processing patterns, irregularities of sub-micron pitch accompanying slippage of a specific crystal surface due to irradiation of unit pulse light are generated. In addition, embodiment of formation of a direct alteration region is also the same as that of a 2nd process pattern. That is, also in a 3rd process pattern, formation of a process trace is suppressed to the same extent as a 2nd process pattern.
따라서, 이러한 제3 가공 패턴에 의한 가공의 경우도, 제2 패턴에 의한 가공과 동일하게, 벽개/열개면에 형성된 서브 미크론 피치의 요철에 더하여, 벽개/열개면끼리에 의해 수 ㎛ 정도의 피치의 요철이 형성되기 때문에, 제3 가공 패턴에 의한 가공을, 발광 소자를 대상으로 행한 경우도, 얻어진 발광 소자는, 전술한 바와 같은 빛 취출 효율의 향상이라는 관점에서는 보다 적합한 것이 된다.Therefore, also in the case of the process by such a 3rd process pattern, in addition to the unevenness | corrugation of the submicron pitch formed in a cleavage / cove surface similarly to the process by a 2nd pattern, pitch of about several micrometers by cleavage / cove surfaces are mutually Since unevenness | corrugation of is formed, even when the process by a 3rd process pattern is performed for a light emitting element, the obtained light emitting element becomes a more suitable thing from a viewpoint of the improvement of light extraction efficiency as mentioned above.
또한, 피가공물의 종류에 따라서는, 보다 확실하게 벽개/열개를 발생시키기 위해, 모두 가공 예정선(L) 상의 위치인, 도 7(b)의 피조사 영역(RE21)과 피조사 영역(RE22)의 중점(中点), 피조사 영역(RE22)과 피조사 영역(RE23)의 중점, 피조사 영역(RE23)과 피조사 영역(RE24)의 중점, 피조사 영역(RE24)과 피조사 영역(RE25)의 중점????에도, 피조사 영역을 형성하도록 해도 좋다.In addition, depending on the type of workpiece, all of the irradiated area RE21 and irradiated area RE22 shown in FIG. ), The center point of the irradiated area RE22 and the irradiated area RE23, the center point of the irradiated area RE23 and the irradiated area RE24, the irradiated area RE24 and the irradiated area The irradiated area may be formed in the middle point of RE25.
그런데, 제3 가공 패턴에 있어서의 피조사 영역의 배치 위치는, 부분적으로는 벽개/열개 용이 방향을 따르고 있다. 전술한 바와 같이 가공 예정선(L) 상의 중점 위치에도 피조사 영역을 형성하는 경우에 대해서도 동일하다. 즉, 제3 가공 패턴은, 적어도 2개의 피조사 영역을, 피가공물의 벽개/열개 용이 방향에 있어서 서로 이웃시켜 형성한다는 점에서, 제1 가공 패턴과 공통된다고 할 수도 있다. 따라서, 견해를 바꾸면, 제3 가공 패턴은, 레이저광을 주사하는 방향을 주기적으로 달리하면서 제1 가공 패턴에 의한 가공을 행하고 있는 것이라고 파악할 수도 있다.By the way, the arrangement | positioning position of the to-be-exposed area | region in 3rd process pattern is along the direction of easy cleavage / opening. As described above, the same applies to the case where the irradiated region is also formed at the midpoint position on the machining schedule line L. FIG. In other words, the third processed pattern may be said to be common to the first processed pattern in that at least two irradiated areas are formed adjacent to each other in the direction of easy cleavage / opening of the workpiece. Therefore, if the viewpoint is changed, it can also grasp that the 3rd process pattern is processing by the 1st process pattern, changing periodically the direction which scans a laser beam.
또한, 제1 및 제2 가공 패턴의 경우는, 피조사 영역이 일직선 상에 위치하기 때문에, 레이저광의 출사원(源)을 가공 예정선을 따라서 일직선 형상으로 이동시키고, 소정의 형성 대상 위치에 도달할 때마다 단위 펄스광을 조사하여 피조사 영역을 형성하면 좋고, 이러한 형성 실시 형태가 가장 효율적이다. 그런데, 제3 가공 패턴의 경우, 피조사 영역을 일직선 상이 아니라 갈지자 형상으로(지그재그로) 형성하기 때문에, 레이저광의 출사원을 실제로 갈지자 형상으로(지그재그로) 이동시키는 수법 뿐만 아니라, 여러 가지의 수법으로 피조사 영역을 형성할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 출사원의 이동이란, 피가공물과 출사원과의 상대 이동을 의미하고 있으며, 피가공물이 고정되어 출사원이 이동하는 경우 뿐만 아니라, 출사원이 고정되어 피가공물이 이동하는(실제로는 피가공물을 올려놓는 스테이지가 이동하는) 실시 형태도 포함하고 있다.In addition, in the case of the 1st and 2nd processing pattern, since the to-be-exposed area is located in a straight line, the source of laser beam is moved to a straight line along a process scheduled line, and it reaches | attains the predetermined formation target position. Each time it is good to irradiate a unit pulse light, and to form a to-be-irradiated area | region, such a formation embodiment is the most efficient. By the way, in the case of the third processing pattern, since the irradiated area is formed not in a straight line but in a zigzag shape (zigzag), not only a method of actually moving the laser light emission source in a zigzag shape (zigzag) but also various methods. Irradiated area can be formed. In addition, in this embodiment, the movement of an attendant means the relative movement between a workpiece and an attendant, and not only a case where a workpiece is fixed and an attendant moves, but an attendant is fixed and a workpiece is moved. Also included is an embodiment in which the moving (actually the stage on which the workpiece is placed moves).
예를 들면, 출사원과 스테이지를 가공 예정선에 평행하게 등속으로 상대 이동시키면서, 레이저광의 출사 방향을 가공 예정선에 수직인 면 내에서 주기적으로 변화시키는 것 등에 의해, 전술한 바와 같은 갈지자 형상의 배치 관계를 충족시키는 실시 형태로 피조사 영역을 형성하는 것도 가능하다.For example, by changing the emission direction of the laser beam periodically in a plane perpendicular to the processing target line while moving the emission source and the stage at a constant speed in parallel with the processing schedule line, It is also possible to form an irradiated area | region in embodiment which satisfy | fills an arrangement relationship.
혹은, 복수의 출사원을 평행하게 등속으로 상대 이동시키면서, 개개의 출사원으로부터의 단위 펄스광의 조사 타이밍을 주기적으로 변화시킴으로써, 전술한 바와 같은 지그재그 형상의 배치 관계를 충족시키는 실시 형태로 피조사 영역을 형성하는 것도 가능하다.Alternatively, the irradiated region in an embodiment in which the arrangement timing of the zigzag shape as described above is satisfied by periodically changing the irradiation timing of the unit pulsed light from the individual emission sources while relatively moving the plurality of emission sources in parallel at the same speed. It is also possible to form
도 8은, 이들 2개의 경우의 가공 예정선과 피조사 영역의 형성 예정 위치와의 관계를 나타내는 도면이다. 어느 경우도, 도 8에 나타내는 바와 같이, 피조사 영역(RE21, RE22, RE23, RE24, RE25???)의 형성 예정 위치(P21, P22, P23, P24, P25???)를 마치 가공 예정선(L)에 평행한 직선(Lα, Lβ) 상에 교대로 설정하여, 직선(Lα)을 따른 형성 예정 위치(P21, P23, P25????)에서의 피조사 영역의 형성과, 직선(Lβ)을 따른 형성 예정 위치(P22, P24????)에서의 피조사 영역의 형성을, 동시 병행적으로 행하는 것이라고 파악할 수 있다.FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a machining scheduled line in these two cases and a planned position for formation of the irradiated area. In either case, as shown in FIG. 8, the processing scheduled positions P21, P22, P23, P24, and P25 ??? of the irradiated areas RE21, RE22, RE23, RE24, and RE25 ??? will be processed as if. Formed alternately on straight lines Lα and Lβ parallel to the line L, formation of the irradiated area at the formation scheduled positions P21, P23 and P25 ???? along the straight line Lα, and a straight line It can be understood that the formation of the irradiated area at the formation scheduled positions P22 and P24 ?? along the Lβ is performed in parallel at the same time.
또한, 출사원을 갈지자 형상으로(지그재그로) 이동시키는 경우, 레이저광의 출사원을 직접 이동시키든, 피가공물이 올려놓여지는 스테이지를 이동시킴으로써 레이저광을 상대적으로 주사시키든, 출사원 혹은 스테이지의 이동은 2축 동시 동작이 된다. 이에 대하여, 출사원 혹은 스테이지만을 가공 예정선에 평행하게 이동시키는 동작은 1축 동작이다. 따라서, 출사원의 고속 이동 즉 가공 효율의 향상을 실현하는데 있어서는, 후자쪽이 보다 적합하다고 말할 수 있다.In addition, when moving the exit source in a zigzag shape (zigzag), whether the laser beam is relatively scanned by directly moving the source of the laser light or by moving the stage on which the workpiece is placed, The movement becomes two axes simultaneous operation. On the other hand, the operation | movement which moves only an exit employee or a stage parallel to a process schedule line is a 1-axis operation. Therefore, it can be said that the latter is more suitable for realizing high-speed movement of the emission source, i.e., improvement in processing efficiency.
이상의 각 가공 패턴에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서 행해지는 벽개/열개 가공은, 단위 펄스광의 이산적인 조사를, 주로 피가공물에 있어서 연속적인 벽개/열개를 발생시키기 위한 충격이나 응력을 부여하는 수단으로서 이용하는 가공 실시 형태이다. 피조사 영역에 있어서의 피가공물의 변질(즉 가공흔의 형성)이나 비산 등은, 어디까지나 부수적인 것으로서 국소적으로 발생하는 것에 지나지 않는다. 이러한 특징을 갖는 본 실시 형태의 벽개/열개 가공은, 단위 펄스광의 조사 영역을 오버랩시키면서, 연속적 혹은 단속적으로 변질?용해?증발 제거를 발생시키게 함으로써 가공을 행하는 종래의 가공 수법과는, 그 메커니즘이 본질적으로 상이한 것이다.As shown in each of the above-described processing patterns, the cleavage / corrosion processing performed in the present embodiment imparts a shock or stress for generating discrete cleavage / corrosion mainly in the discrete pulse of unit pulsed light. It is the processing embodiment used as a means. The deterioration of the workpiece (that is, the formation of processed traces), scattering, and the like in the irradiated region are only incidental and occur locally. The cleavage / dehiring process of this embodiment which has such a characteristic has the mechanism compared with the conventional processing method which processes by making deterioration, melting, and evaporation removal generate | occur | producing continuously or intermittently, overlapping the irradiation area of a unit pulse light. It is essentially different.
그리고, 개개의 피조사 영역에 순간적으로 강한 충격이나 응력이 가해지면 좋기 때문에, 레이저광을 고속으로 주사하면서 조사하는 것이 가능하다. 구체적으로는, 최대 1000㎜/초라는 극히 고속 주사 즉 고속 가공이 실현 가능하다. 종래의 가공 방법에서의 가공 속도는 겨우 200㎜/초 정도인 것을 감안하면, 그 차이는 현저하다. 당연히, 본 실시 형태에 있어서 실현되는 가공 방법은 종래의 가공 방법에 비하여 월등하게 생산성을 향상시키는 것이라고 말할 수 있다.In addition, since a strong impact or stress may be instantaneously applied to each irradiated region, it is possible to irradiate while scanning a laser beam at high speed. Specifically, extremely high-speed scanning, that is, high-speed processing of up to 1000 mm / second can be realized. Considering that the processing speed in the conventional processing method is only about 200 mm / sec, the difference is remarkable. Naturally, it can be said that the processing method realized in this embodiment improves productivity significantly compared with the conventional processing method.
또한, 본 실시 형태에 있어서의 벽개/열개 가공은, 전술의 각 가공 패턴과 같이 피가공물의 결정 방위(벽개/열개 용이 방향의 방위)와 가공 예정선이 소정의 관계에 있는 경우에 특히 유효하지만, 적용 대상은 이들에 한정되지 않고, 원리적으로는, 양자가 임의의 관계에 있는 경우나 피가공물이 다결정체인 경우에도 적용 가능하다. 이들 경우, 가공 예정선에 대하여 벽개/열개가 발생하는 방향이 반드시 일정하지 않기 때문에, 분할 기점에 불규칙한 요철이 발생할 수 있지만, 피조사 영역의 간격이나, 펄스 폭을 비롯한 레이저광의 조사 조건을 적절히 설정함으로써, 이러한 요철이 가공 오차의 허용 범위 내에 머무른 실용상 문제가 없는 가공을 행할 수 있다.In addition, the cleavage / cleavage processing in this embodiment is especially effective when the crystal orientation (the orientation of a cleavage / cleavage easy direction) of a to-be-processed object and a process plan line have a predetermined relationship like each process pattern mentioned above. The application target is not limited to these, and in principle, it is applicable to the case where both are in an arbitrary relationship or when the workpiece is a polycrystal. In these cases, since the direction in which cleavage / degeneration occurs with respect to the machining schedule line is not necessarily constant, irregular unevenness may occur at the starting point of division, but the irradiation conditions of the laser light including the interval of the irradiated area and the pulse width are appropriately set. By doing so, it is possible to perform processing without practical problems in which such irregularities remain within the allowable range of the processing error.
＜이종 재료 부착 기판의 가공＞<Processing of Substrate with Different Materials>
다음으로, 전술한 벽개/열개 가공을, 이종 재료 부착 기판에 대한 분할 기점의 형성에 적용하는 경우에 대해서 설명한다. 구체적으로는, 이종 재료 부착 기판에 대하여, 금속 박막층 또는 반도체층의 측으로부터 분할 기점을 형성하려고 하는 경우를 대상으로 설명한다.Next, the case where the above-mentioned cleavage / dehiring processing is applied to formation of the division origin with respect to the board | substrate with a dissimilar material is demonstrated. Specifically, the case where a division origin is going to be formed from the side of a metal thin film layer or a semiconductor layer with respect to the board | substrate with a dissimilar material is demonstrated.
이러한 경우, 이종 재료층의 표면측으로부터 전술의 제1 내지 제3 가공 패턴에서 벽개/열개 가공을 시도했다고 해도, 이종 재료층 자체의 재질의 문제나, 상이한 재질의 계면을 횡단하는 실시 형태에 의한 벽개/열개면의 형성이 어렵다는 이유에 의해, 이종 재료 부착 기판의 두께의 대부분을 차지하는 하지 기판에까지 도달하는 벽개/열개면을 적합하게 형성하는 것은 어렵다.In such a case, even if the cleavage / dehiring process is attempted from the surface side of the dissimilar material layer in the above-described first to third processing patterns, the problem of the material of the dissimilar material layer itself or the embodiment of crossing the interface of different materials Because of the difficulty in forming the cleavage / corrugation surface, it is difficult to properly form the cleavage / corrugation surface that reaches the underlying substrate, which occupies most of the thickness of the substrate with dissimilar materials.
그래서, 본 실시 형태에 있어서는, 분할 예정 위치에 존재하는 이종 재료를 미리 제거해 둔 후에, 하지 기판만에 대하여 전술한 벽개/열개 가공을 행함으로써, 이종 재료 부착 기판에 대하여 분할 기점을 형성하도록 한다. 즉, 본 실시 형태에 있어서 행하는 이종 재료 부착 기판에 대한 분할 기점의 형성은, 개략적으로는, 하지 기판 상에 존재하는 이종 재료층을 제거하여, 하지 기판을 노출시키는 예비 가공과, 예비 가공에 의해 노출된 하지 기판에 대하여 전술한 벽개/열개 가공으로 분할 기점을 형성하는 본 가공을 포함한다.Therefore, in this embodiment, after dissociating the dissimilar material present at the scheduled dividing position in advance, the cleavage / decoupling process described above is performed only on the base substrate to form a split starting point for the substrate with dissimilar materials. That is, formation of the division origin with respect to the board | substrate with a dissimilar material performed in this embodiment is roughly performed by the preliminary processing which removes the dissimilar material layer which exists on a base substrate, and exposes a base substrate, and preliminary processing. This process of forming a division origin by the above cleavage / dehiring process with respect to the exposed base substrate is included.
우선, 예비 가공과 본 가공의 기본적인 가공 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 9는 피가공물(10)이 하지 기판(101)의 위에 금속 박막층(102)을 형성하여 이루어지는 이종 재료 부착 기판인 경우의 가공의 모습을 모식적으로 나타내는 측단면도이다. 도 10은 피가공물(10)이 하지 기판(101)의 위에 반도체층(103)을 형성하여 이루어지는 이종 재료 부착 기판인 경우의 가공의 모습을 모식적으로 나타내는 측단면도이다. 도 9, 도 10 모두, 피가공물(10)의 표면(구체적으로는 금속 박막층(102)의 표면(102a) 또는 반도체층(103)의 표면(103a)) 상으로서 도면에 수직인 방향으로, 가공 예정선(L)이 설정되어 있다고 한다.First, the basic processing embodiment of preliminary processing and this process is demonstrated. FIG. 9 is a side sectional view schematically showing a state of processing when the
어느 경우도 우선, 예비 가공용 레이저광(LBa)을 소정의 출사원(Ea)으로부터 피가공물(10)에 조사하여, 당해 예비 가공용 레이저광(LBa)에 의해 가공 예정선(L) 상을 주사한다(도 9(a), 도 10(a)). 이에 따라, 가공 예정선(L) 상을 따라서, 금속 박막층(102) 또는 반도체층(103)의 당해 가공 예정선(L)의 근방 부분이 서서히 제거되어, 하지 기판(101)의 상면(101s)을 저부로 하는 제1 홈부(102g 또는 103g)가 서서히 형성된다(도 9(b), 도 10(b)). 즉, 하지 기판(101)의 상면(101s)이 노출된다. 이것이 예비 가공이다.In either case, the preliminary laser beam LBA is first irradiated to the workpiece 10 from the predetermined emission source Ea, and the preliminary processing laser beam LBA is scanned on the projected line L. (FIG. 9 (a) and FIG. 10 (a)). As a result, the portion near the machining
이러한 예비 가공시, 예비 가공용 레이저광(LBa)은, 개개의 단위 펄스광의 빔 스폿끼리에 겹침(오버랩)이 발생하는 것과 같은 조건에서 피가공면에 조사된다. 동일 위치를 레이저광이 동일 위치에 조사되는 회수(N)는, 레이저광의 빔 스폿 지름이 φ(㎛), 주사 속도가 V(㎜/초), 반복 주파수를 R(kHz)로 하면, N＝φ×R/V로 개산(槪算)된다. 예비 가공용 레이저광(LBa)의 조사는, 이러한 식에 의해 얻어지는 회수(N)의 값이, 최저라도 2가 되는 조사 조건에서 행해지도록 한다. N＞10이 되는 조사 조건에서 행해지는 것이 보다 바람직하다. 특히, 반복 주파수 R이 높게 설정되는 것이 바람직하다.At the time of such preliminary processing, the preliminary laser beam LBA is irradiated to the to-be-processed surface on the conditions that the overlap (overlap) generate | occur | produces between beam spots of individual unit pulsed lights. The number N at which the laser beam is irradiated at the same position at the same position is N = when the beam spot diameter of the laser beam is φ (μm), the scanning speed is V (mm / sec), and the repetition frequency is R (kHz). Estimate at φ R / V. Irradiation of the laser beam LBA for preliminary processing is made to be performed on the irradiation conditions that the value of the frequency | count N obtained by such a formula will become 2 at the minimum. It is more preferable to carry out on the irradiation conditions of N> 10. In particular, it is preferable that the repetition frequency R is set high.
한편, 예비 가공용 레이저광(LBa)은, 금속 박막층(102) 또는 반도체층(103)의 부분 제거가 행해지는 정도의 에너지로 조사되면 좋다. 필요 이상의 에너지에 의한 조사는, 하지 기판(101)의 상면(101s)에 대미지를 주어 버리게 되어, 예비 가공에 이어지는 본 가공으로서 행하는 벽개/열개 가공을 양호하게 행할 수 없게 되기 때문에 바람직하지 않다.On the other hand, the laser beam LBA for preliminary processing may be irradiated with the energy of the grade by which partial removal of the metal
또한, 제1 홈부(102g 또는 103g)의 폭은, 예비 가공에 이어서 행하는 본 가공시에 조사되는 본 가공용 레이저광(LBb)의 빔이 차단되는 일 없이 제1 홈부(102g 또는 103g)를 통과하는데 충분한 정도이면 좋다. 구체적인 값은, 하지 기판(101)에 대하여 조사되는 레이저광의 집광 NA값이, 제1 홈부(102g 또는 103g)의 두께(즉 금속 박막층(102) 또는 반도체층(103)의 두께)나, 전술한 제1 내지 제3 가공 패턴 중 어떤 것을 적용하는지에도 의하지만, 사파이어로 이루어지는 하지 기판(101)의 위에 Ⅲ족 질화물로 이루어지는 반도체층(103)을 형성한 피가공물의 경우이면, 10㎛ 정도인 것이 바람직하고, 최대 25㎛ 정도이다.In addition, the width of the
이들 조건을 충족시키는 한에 있어서, 예비 가공용 레이저광(LBa)으로서는, UV 레이저나, 반도체 레이저, CO2 레이저 등의 종래 공지의 여러 가지의 레이저종을 이용할 수 있다. 또한, 전술한 벽개/열개 가공을 행할 때에 이용하는 것과 같은, psec 오더의 펄스 폭을 갖는 레이저광을 예비 가공용 레이저광(LBa)으로서 이용하는 경우이면, 예비 가공용 레이저광(LBa)은, 도 9(a), 도 10(a)에 나타내는 바와 같이 그 초점 위치가 피가공물(10)의 표면보다도 상방에 위치하는 것과 같은 조사 조건에서 조사되는 것이 적합하다. 이와 같이 함으로써, 예비 가공용 레이저광(LBa)의 펄스 폭이나 반복 주파수, 조사 에너지(펄스 에너지) 등이 본 가공용 레이저광(LBb)과 동일해도, 예비 가공을 적합하게 행할 수 있다.In one that meets these conditions, the pre-processing of the laser light (LBa) as may be used a UV laser or a semiconductor laser, CO 2 laser having a conventional number of the known laser, and the like thereof. In addition, when using the laser beam which has the pulse width of a psec order as used in the above-mentioned cleavage | cutting / collapse processing as a laser beam LBa for preliminary processing, the laser beam LBa for preliminary processing is FIG. 9 (a). ), It is preferable to irradiate on the irradiation conditions like the focal position located above the surface of the to-
그리고, 예비 가공에 의해 가공 예정선(L)을 따르는 선 형상으로 노출된 하지 기판(101)의 상면(101s)에 대하여, 소정의 출사원(Eb)으로부터 출사시킨 본 가공용 레이저광(LBb)을 당해 상면(101s)의 연재 방향을 따라서 주사시키면서 조사함(도 9(c), 도 10(c))으로써, 하지 기판(101)에 대하여, 가공 예정선(L) 상을 따른 벽개/열개 가공을 행한다. 이에 따라, 하지 기판(101)에는, 가공 예정선(L)을 따라서, 벽개?열개면(101w)을 갖는 제2 홈부(101g)가 형성된다(도 9(d), 도 10(d)). 이것이 본 가공이다.And the laser beam LBb for this process which exited from the predetermined emission source Eb with respect to the
본 가공은, 하지 기판(101)에 대하여 가공 예정선(L)을 따른 벽개/열개를 발생시키는 가공이기 때문에, 본 가공용 레이저광(LBb)은, 전술한 제1 내지 제3 가공 패턴 중 어느 것이 실현되는 조건에서 조사되면 좋다.Since the present processing is a process of generating cleavage / dehiration along the processing schedule line L with respect to the
본 가공의 결과로서 얻어진 제2 홈부(101g)(보다 구체적으로는 그 선단부)가, 이종 재료 부착 기판인 피가공물(10)의 분할 기점이 된다. 본 가공은, 경취성을 갖는 하지 기판(101)만에 대하여 벽개/열개 가공을 시행하는 것이기 때문에, 분할 예정선의 위치에 있어서 벽개/열개를 적합하게 발생시킬 수 있다. 그 결과로서, 하지 기판(101)에는, 선단부가 충분히 깊은 곳까지 도달하는 제2 홈부(101g)가 형성된다. 즉, 이종 재료 부착 기판인 피가공물(10)에 양호한 분할 기점이 형성된다.The
이상이, 이종 재료 부착 기판인 피가공물(10)에 대하여 분할 기점을 형성할 때에 행하는 가공의 기본적인 내용이지만, 실제의 가공 실시 형태에는, 예비 가공 및 본 가공의 실행 타이밍을 레이저광의 출사원에 대한 피가공물(10)의 상대 이동과 어떻게 조합시키는가에 따라, 이하의 2가지가 있다.Although the above is the basic content of the process performed when forming a division origin with respect to the to-
제1은, 레이저광의 출사원에 대한 피가공물(10)의 상대 이동을 한 번 행하는 동안에, 하나의 가공 예정선에 대한 예비 가공과 본 가공을 아울러 행하는 가공 실시 형태이다. 이하, 이를 콤비네이션 가공이라고 칭한다.1st is a process embodiment which carries out the preliminary process with respect to a process schedule line, and this process simultaneously, while performing the relative movement of the to-
제2는, 레이저광의 출사원에 대하여 피가공물(10)을 상대 이동시킴으로써 하나의 가공 예정선에 대한 예비 가공을 행한 후, 다시 피가공물(10)을 상대 이동시키고, 이러한 가공 예정선에 대하여 본 가공을 행하는 가공 실시 형태이다. 이하, 이를 2단계 가공이라고 칭한다.Second, after performing the preliminary processing on one machining target line by relatively moving the
＜콤비네이션 가공＞<Combination processing>
다음으로, 콤비네이션 가공에 대해서 보다 상세하게 설명한다. 또한, 이후의 설명은, 하지 기판(101)의 위에 금속 박막층(102)이 형성된 이종 재료 부착 기판이 피가공물(10)인 경우를 대상으로 행하고 있지만, 금속 박막층(102)을 대신하여 반도체층(103)이 형성된 이종 재료 부착 기판이 피가공물(10)인 경우도 동일하다.Next, a combination processing is demonstrated in detail. In addition, although the following description is made for the case where the board | substrate with a different material in which the metal
도 11은, 콤비네이션 가공의 진행에 수반하는, 예비 가공용 레이저광(LBa)과 본 가공용 레이저광(LBb)과의 조사의 모습의 변화를 모식적으로 나타내는 측면도이다. 도 11에 있어서는, 화살표(AR1)로 나타나고 있는 방향(도면에서 보았을 때 수평 방향 오른쪽 방향)이 가공시에 피가공물(10)이 이동하는 방향(이동 방향)이며, 예비 가공용 레이저광(LBa)의 출사원(Ea)과 본 가공용 레이저광(LBb)의 출사원(Eb)이, 피가공물(10)의 이동 범위의 상방 위치에 있어서 도면에서 보았을 때 수평 방향으로 소정의 간격으로 이간 배치되어 이루어지고, 각각의 출사원으로부터는, 연직 하방에 레이저광이 출사되는 것으로 한다.FIG. 11: is a side view which shows typically the change of the mode of irradiation of the preliminary laser beam LBa and this laser beam LBb with progress of a combination process. FIG. In Fig. 11, the direction indicated by arrow AR1 (horizontal right direction when viewed in the drawing) is the direction (moving direction) in which the
우선, 도 11(a)에 나타내는 바와 같이, 피가공물(10)을, 가공 예정선이 이동 방향과 일치하도록, 출사원(Ea, Eb)의 배치 위치보다도 수평 방향 좌측의 위치(가공 개시 위치)에 배치한다. 이 상태로부터 피가공물(10)을 화살표(AR1)로 나타내는 방향으로 이동시키면, 도 11(b)에 나타내는 바와 같이, 피가공물(10)의 가공 예정선은 우선, 예비 가공용 레이저광(LBa)의 출사원(Ea)의 바로 아래에 도달한다. 늦어도 이 타이밍까지 출사원(Ea)으로부터 예비 가공용 레이저광(LBa)이 출사되도록 해 두면, 그 후의 피가공물(10)의 이동에 수반하여, 제1 홈부(102g)가 가공 예정선을 따라서 형성되어 가게 된다. 또한 피가공물(10)이 이동하면, 도 11(c)에 나타내는 바와 같이, 피가공물(10)의 가공 예정선이 본 가공용 레이저광(LBb)의 출사원(Eb)의 바로 아래에 도달한다. 늦어도 이 타이밍까지 출사원(Eb)으로부터 본 가공용 레이저광(LBb)이 출사되도록 해 두면, 그 후의 피가공물(10)의 이동에 수반하여, 도 11(d)에 나타내는 바와 같이, 이미 제1 홈부(102g)가 형성되어 있는 위치에, 제2 홈부(101g)가 가공 예정선을 따라서 형성되어 가게 된다.First, as shown to Fig.11 (a), the to-
이상의 동작에 의해, 피가공물(10)을 화살표(AR1)로 나타내는 방향으로 한 번 이동시키고 있는 동안에, 가공 예정선 상의 각 위치에 있어서는, 예비 가공과 본 가공과의 양방이 순차로 행해지게 된다. 즉, 콤비네이션 가공이 실현된다. 가공 예정선이 복수 설정되어 있는 경우는, 각각에 대해서 이러한 콤비네이션 가공을 반복하면 좋다.By the above operation, while moving the to-
＜레이저 가공 장치의 개요＞<Summary of laser processing apparatus>
다음으로, 전술한 2단계 가공 및 콤비네이션 가공을 실현 가능한 레이저 가공 장치에 대해서 설명한다.Next, a laser processing apparatus capable of realizing the above-described two-step processing and combination processing will be described.
도 12는, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(50)의 기본적인 구성을 개략적으로 나타내는 모식도이다. 레이저 가공 장치(50)는, 레이저광 조사부(50A)와, 관찰부(50B)와, 예를 들면 석영 등의 투명한 부재로 이루어지고, 피가공물(10)을 그 위에 올려놓는 스테이지(7)와, 레이저 가공 장치(50)의 여러 가지의 동작(관찰 동작, 얼라인먼트 동작, 가공 동작 등)을 제어하는 컨트롤러(1)를 주로 구비한다.FIG. 12: is a schematic diagram which shows roughly the basic structure of the
레이저광 조사부(50A)는, 레이저광을 출사하는 레이저광원(SL)과, 레이저광이 피가공물(10)에 조사될 때의 광로를 설정하는 광학계(5)를 구비하고, 스테이지(7)에 올려놓여진 피가공물(10)에 레이저광을 조사하는 부위이다. 또한, 도 12에 있어서는, 도시를 간단히 하기 위해, 레이저광원(SL)을 1개만 나타내고 있지만, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(50)는, 실제로는 2개의 레이저광원(SL)(제1 레이저광원(SL1), 제2 레이저광원(SL2))을 구비하고 있는 경우가 있어, 그 경우에는, 광학계(5)도 이에 따른 구성을 갖는다. 레이저광원(SL)을 포함한 광학계(5)의 구성의 상세는 후술한다.The laser
스테이지(7)는, 이동 기구(7m)에 의해 레이저광 조사부(50A)와 관찰부(50B)와의 사이에서 수평 방향으로 이동 가능하게 되어 이루어진다. 이동 기구(7m)는, 도시하지 않은 구동 수단의 작용에 의해 수평면 내에서 소정의 XY2축 방향으로 스테이지(7)를 이동시킨다. 이에 따라, 레이저광 조사부(50A) 내에 있어서의 레이저광 조사 위치의 이동이나, 관찰부(50B) 내에 있어서의 관찰 위치의 이동이나, 레이저광 조사부(50A)와 관찰부(50B)와의 사이의 스테이지(7)의 이동 등이 실현되어 이루어진다. 또한, 이동 기구(7m)에 대해서는, 소정의 회전축을 중심으로 한, 수평면 내에 있어서의 회전(θ회전) 동작도, 수평 구동과 독립적으로 행할 수 있도록 되어 있다.The
또한, 레이저 가공 장치(50)에 있어서는, 표면 관찰과 이면 관찰을 적절히 전환 가능하게 행할 수 있도록 되어 있다. 이에 따라, 피가공물(10)의 재질이나 상태에 따른 최적의 관찰을 유연하고 그리고 신속하게 행할 수 있다.Moreover, in the
스테이지(7)는, 석영 등 투명한 부재로 형성되어 있지만, 그 내부에는, 피가공물(10)을 흡착 고정하기 위한 흡기 통로가 되는 도시하지 않은 흡인용 배관이 형성되어 이루어진다. 흡인용 배관은, 예를 들면, 스테이지(7)의 소정 위치를 기계 가공에 의해 삭공(削孔)함으로써 형성된다. The
피가공물(10)을 스테이지(7)의 위에 올려놓은 상태로, 예를 들면 흡인 펌프 등의 흡인 수단(11)에 의해 흡인용 배관에 대하여 흡인을 행하여, 흡인용 배관의 스테이지(7) 재치면측 선단에 형성된 흡인구멍에 대하여 부압을 줌으로써, 피가공물(10)(및 고정 시트(4))이 스테이지(7)에 고정되도록 되어 있다. 또한, 도 12에 있어서는, 가공 대상인 피가공물(10)이 고정 시트(4)에 접합되어 있는 경우를 예시하고 있지만, 바람직하게는, 고정 시트(4)의 외연부에는 당해 고정 시트(4)를 고정하기 위한 도시하지 않은 고정 링이 배치된다.In the state where the
＜조명계 및 관찰계＞<Lighting system and observation system>
관찰부(50B)는, 스테이지(7)에 올려놓여진 피가공물(10)에 대하여 스테이지(7)의 상방으로부터 낙사 조명 광원(S1)으로부터의 낙사 조명광(L1)의 조사와 경사광 조명 광원(S2)으로부터의 경사광 투과 조명광(L2)의 조사를 중첩적으로 행하면서, 스테이지(7)의 상방측으로부터의 표면 관찰 수단(6)에 의한 표면 관찰과, 스테이지(7)의 하방측으로부터의 이면 관찰 수단(16)에 의한 이면 관찰을 행할 수 있도록 구성되어 있다.The
구체적으로는, 낙사 조명 광원(S1)으로부터 발해진 낙사 조명광(L1)이, 도시를 생략하는 경통(barrel) 내에 설치된 하프 미러(9)로 반사되어, 피가공물(10)에 조사되도록 되어 있다. 또한, 관찰부(50B)는, 하프 미러(9)의 상방(경통의 상방)에 설치된 CCD 카메라(6a)와 당해 CCD 카메라(6a)에 접속된 모니터(6b)를 포함하는 표면 관찰 수단(6)을 구비하고 있어, 낙사 조명광(L1)을 조사시킨 상태로 리얼 타임으로 피가공물(10)의 명시야상의 관찰을 행할 수 있도록 되어 있다.Specifically, the fall illumination light L1 emitted from the fall illumination light source S1 is reflected by the
또한, 관찰부(50B)에 있어서는, 스테이지(7)의 하방에, 보다 바람직하게는, 후술하는 하프 미러(19)의 하방(경통의 하방)에 설치된 CCD 카메라(16a)와 당해 CCD 카메라(16a)에 접속된 모니터(16b)를 포함하는 이면 관찰 수단(16)을 구비하고 있다. 또한, 모니터(16b)와 표면 관찰 수단(6)에 구비되는 모니터(6b)는 공통의 것이라도 좋다.In the
또한, 스테이지(7)의 하방에 구비되는 동축(同軸) 조명 광원(S3)으로부터 발해진 동축 조명광(L3)이, 도시를 생략하는 경통 내에 설치된 하프 미러(19)에서 반사되어, 집광 렌즈(18)로 집광된 후에, 스테이지(7)를 통하여 피가공물(10)에 조사되도록 되어 있어도 좋다. 더욱 바람직하게는, 스테이지(7)의 하방에 경사광 조명 광원(S4)을 구비하고 있어, 경사광 조명광(L4)을, 스테이지(7)를 통하여 피가공물(10)에 대하여 조사할 수 있도록 되어 있어도 좋다. 이들 동축 조명 광원(S3)이나 경사광 조명 광원(S4)은, 예를 들면 피가공물(10)의 표면측에 불투명한 금속층 등이 있어 표면측으로부터의 관찰이 당해 금속층으로부터의 반사가 발생하여 곤란한 경우 등, 피가공물(10)을 이면측으로부터 관찰할 때에 적합하게 이용할 수 있다.In addition, the coaxial illumination light L3 emitted from the coaxial illumination light source S3 provided below the
＜컨트롤러＞<Controller>
컨트롤러(1)는, 전술의 각부의 동작을 제어하여, 피가공물(10)의 가공 처리를 실현시키는 제어부(2)와, 레이저 가공 장치(50)의 동작을 제어하는 프로그램(3p)이나 가공 처리시에 참조되는 여러 가지의 데이터를 기억하는 기억부(3)를 추가로 구비한다.The controller 1 controls the operation of each part described above, the
제어부(2)는, 예를 들면 퍼스널 컴퓨터나 마이크로 컴퓨터 등의 범용의 컴퓨터에 의해 실현되는 것이며, 기억부(3)에 기억되어 있는 프로그램(3p)이 당해 컴퓨터에 읽혀 실행됨으로써, 여러 가지의 구성 요소가 제어부(2)의 기능적 구성 요소로서 실현된다.The
구체적으로는, 제어부(2)는, 이동 기구(7m)에 의한 스테이지(7)의 구동이나 집광 렌즈(18)의 합초(合焦) 동작 등, 가공 처리에 관계하는 여러 가지의 구동 부분의 동작을 제어하는 구동 제어부(21)와, CCD 카메라(6a 및 16a)에 의한 촬상을 제어하는 촬상 제어부(22)와, 레이저광원(SL)으로부터의 레이저광(LB)의 조사 및 광학계(5)에 있어서의 광로의 설정 실시 형태를 제어하는 조사 제어부(23)와, 흡인 수단(11)에 의한 스테이지(7)로의 피가공물(10)의 흡착 고정 동작을 제어하는 흡착 제어부(24)와, 주어진 가공 위치 데이터(D1)(후술) 및 가공 모드 설정 데이터(D2)(후술)에 따라서 가공 대상 위치로의 가공 처리를 실행시키는 가공 처리부(25)를 주로 구비한다.Specifically, the
기억부(3)는, ROM이나 RAM 및 하드 디스크 등의 기억 매체에 의해 실현된다. 또한, 기억부(3)는, 제어부(2)를 실현하는 컴퓨터의 구성 요소에 의해 실현되는 실시 형태라도 좋고, 하드 디스크의 경우 등, 당해 컴퓨터와는 별체로 설치되는 실시 형태라도 좋다.The storage unit 3 is realized by a storage medium such as a ROM, a RAM, or a hard disk. In addition, the memory | storage part 3 may be embodiment implemented by the component of the computer which implements the
기억부(3)에는, 피가공물(10)에 대해서 설정된 가공 예정선의 위치를 기술한 가공 위치 데이터(D1)가 외부로부터 주어져 기억된다. 또한, 기억부(3)에는, 레이저광의 개개의 파라미터에 대한 조건이나 광학계(5)에 있어서의 광로의 설정 조건이나 스테이지(7)의 구동 조건(혹은 그들의 설정 가능 범위) 등이 가공 모드마다 기술된, 가공 모드 설정 데이터(D2)가, 미리 기억되어 있다.In the storage unit 3, the machining position data D1 describing the position of the machining target line set for the
또한, 레이저 가공 장치(50)에 대하여 오퍼레이터가 주는 여러 가지의 입력 지시는, 컨트롤러(1)에 있어서 실현되는 GUI를 이용하여 행해지는 것이 바람직하다. 예를 들면, 가공 처리부(25)의 작용에 의해 가공 처리용 메뉴가 GUI로 제공된다. 오퍼레이터는, 이러한 가공 처리용 메뉴에 기초하여, 후술하는 가공 모드의 선택이나, 가공 조건의 입력 등을 행한다.Moreover, it is preferable that the various input instruction | commands which an operator gives with respect to the
이상과 같은 구성을 갖는 레이저 가공 장치(50)에 있어서는, 레이저광원(SL)으로부터 발해진 광학계(5)를 거친 레이저광(LB)의 조사와, 피가공물(10)이 재치 고정된 스테이지(7)의 이동을 조합함으로써, 광학계(5)를 거친 레이저광(LB)을 피가공물(10)에 대하여 상대적으로 주사시키면서 피가공물(10)의 가공을 행할 수 있도록 되어 있다. 원리적으로는, 전술한 제1 내지 제3 가공 패턴 모두를 실현 가능하다.In the
＜얼라인먼트 동작＞<Alignment movement>
레이저 가공 장치(50)에 있어서는, 가공 처리에 앞서, 관찰부(50B)에 있어서, 피가공물(10)의 배치 위치를 미조정하는 얼라인먼트 동작을 행할 수 있도록 되어 있다. 얼라인먼트 동작은, 피가공물(10)에 정해져 있는 XY 좌표축을 스테이지(7)의 좌표축과 일치시키기 위해 행하는 처리이다. 이러한 얼라인먼트 처리는, 전술한 가공 패턴에서의 가공을 행하는 경우에, 피가공물의 결정 방위와 가공 예정선과 레이저광의 주사 방향이 각 가공 패턴에 있어서 구해지는 소정의 관계를 충족시키도록 하는데 중요하다.In the
얼라인먼트 동작은, 공지의 기술을 적용하여 실행하는 것이 가능하며, 가공 패턴에 따라서 적절한 실시 형태로 행해지면 좋다. 예를 들면, 1개의 모기판(母基板)을 이용하여 제작된 다수개의 디바이스 칩을 잘라내는 경우 등, 피가공물(10)의 표면에 반복 패턴이 형성되어 있는 것과 같은 경우이면, 패턴 매칭 등의 수법을 이용함으로써 적절한 얼라인먼트 동작이 실현된다. 이 경우, 개략적으로 말하면, 피가공물(10)에 형성되어 있는 복수의 얼라인먼트용 마크의 촬상 화상을 CCD 카메라(6a 혹은 16a)가 취득하여, 그들 촬상 화상의 촬상 위치의 상대적 관계에 기초하여 가공 처리부(25)가 얼라인먼트량을 특정하고, 구동 제어부(21)가 당해 얼라인먼트량에 따라서 이동 기구(7m)에 의해 스테이지(7)를 이동시킴으로써, 얼라인먼트가 실현된다.The alignment operation can be performed by applying a known technique, and may be performed in an appropriate embodiment according to the processing pattern. For example, in the case where a repetitive pattern is formed on the surface of the
이러한 얼라인먼트 동작을 행함으로써, 가공 처리에 있어서의 가공 위치가 정확하게 특정된다. 또한, 얼라인먼트 동작 종료후, 피가공물(10)을 올려놓은 스테이지(7)는 레이저광 조사부(50A)로 이동하고, 이어서 레이저광(LB)을 조사하는 것에 의한 가공 처리가 행해지게 된다. 또한, 관찰부(50B)로부터 레이저광 조사부(50A)로의 스테이지(7)의 이동은, 얼라인먼트 동작시에 상정된 가공 예정 위치와 실제의 가공 위치가 어긋나지 않도록 보증되어 있다.By performing such an alignment operation, the machining position in a machining process is correctly specified. In addition, after completion of the alignment operation, the
＜콤비네이션 가공용의 광학계 구성과 레이저 가공 장치의 동작 실시 형태＞<Operation Embodiment of Optical System Configuration and Laser Processing Device for Combination Processing>
다음으로, 이종 재료 부착 기판인 피가공물(10)에 대한 콤비네이션 가공을 실현하기 위해 레이저 가공 장치(50)가 구비하는 구체적 구성(주로, 레이저광원(SL)을 포함한 광학계(5)의 구성)과, 당해 구성에 기초하는 레이저 가공 장치(50)의 동작 실시 형태에 대해서 설명한다. 콤비네이션 가공을 실현하기 위한 광학계(5)의 구체적인 구성으로서는, 주로 3가지의 것이 있으며, 각각, 콤비네이션 가공을 실현하기 위한 동작 실시 형태가 상이하다.Next, in order to realize the combination processing with respect to the to-
도 13은, 콤비네이션 가공의 제1 실시 형태의 모습을 나타내는 도면이다. 도 14 및 도 15는, 콤비네이션 가공의 제2 실시 형태의 모습을 나타내는 도면이다. 도 16은 콤비네이션 가공의 제3 실시 형태의 모습을 나타내는 도면이다.It is a figure which shows the mode of 1st Embodiment of a combination process. FIG.14 and FIG.15 is a figure which shows the mode of 2nd Embodiment of a combination process. It is a figure which shows the form of 3rd Embodiment of a combination process.
이들 제1 내지 제3 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(50)의 광학계(5)는, 제1 레이저광원(SL1)으로부터 스테이지(7)로 도달하는 제1 광로(OP1)와 제2 레이저광원(SL2)으로부터 스테이지(7)로 도달하는 제2 광로(OP2)가 형성되도록 구성되어 이루어지는 점에서 공통된다. 또한, 제1 레이저광원(SL1)으로부터 발해져 제1 광로(OP1)를 진행하는 레이저광(LB)을 제1 레이저광(LB1)으로 하고, 제2 레이저광원(SL2)으로부터 발해져 제2 광로(OP2)를 진행하는 레이저광(LB)을 제2 레이저광(LB2)으로 한다. 또한, 도 13 내지 도 16에 있어서는, 도면에서 보았을 때 좌우 방향이, 하나의 가공 예정선에 대한 가공시의 스테이지(7)의 이동 방향이라고 한다.The
또한, 제1 내지 제3 실시 형태의 어느 것에 있어서도, 제1 광로(OP1) 및 제2 광로(OP2)의 도중에, 빔 익스팬더(51(511, 512))와, 대물 렌즈계(52(521, 522))가 구비된다.In addition, in any of the first to third embodiments, the beam expanders 51 (511, 512) and the objective lens systems 52 (521, 522) in the middle of the first optical path OP1 and the second optical path OP2. )) Is provided.
광학계(5)에는, 레이저광(LB)(제1 레이저광(LB1) 및 제2 레이저광(LB2))의 광로의 방향을 변환하는 목적으로, 적절한 개수의 미러(5a)가 적절히 위치에 설치되어 있어도 좋다. 도 13 내지 도 16에 있어서는, 제1 광로(OP1)에 1개의 미러(5a)가 설치되고, 제2 광로(OP2)에 2개의 미러(5a)가 설치된 경우를 예시하고 있다.In the
또한, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(50)에 있어서, 레이저광원(SL)으로부터 출사되는 레이저광(LB)의 편광 상태는, 원 편광이라도 직선 편광이라도 좋다. 단, 직선 편광인 경우, 결정성 피가공 재료 중에서의 가공 단면의 구부러짐과 에너지 흡수율의 관점에서, 편광 방향이 주사 방향과 대략 평행에 있도록, 예를 들면 양자가 이루는 각이 ±1° 이내에 있도록 되는 것이 바람직하다.In addition, in the
또한, 출사광이 직선 편광인 경우, 광학계(5)가 어테뉴에이터(attenuator;5b)를 구비하는 것이 바람직하다. 어테뉴에이터(5b)는 레이저광(LB)의 광로 상의 적절한 위치에 배치되어, 출사된 레이저광(LB)의 강도를 조정하는 역할을 담당한다.In addition, when the emitted light is linearly polarized light, it is preferable that the
이하, 각각의 실시 형태의 상세에 대해서 순차로 설명한다.Hereinafter, the detail of each embodiment is demonstrated one by one.
(제1 실시 형태)(1st embodiment)
도 13에 나타내는 제1 실시 형태는, 제1 레이저광(LB1)을 예비 가공용 레이저광(LBa)으로서 이용하고, 제2 레이저광(LB2)을 본 가공용 레이저광(LBb)으로서 이용함으로써, 콤비네이션 가공을 행하는 것이다.In the first embodiment shown in FIG. 13, combination processing is performed by using the first laser light LB1 as the laser light LBA for preliminary processing and the second laser light LB2 as the laser light LBb for the present processing. To do.
그러므로, 적어도 제2 레이저광원(SL2)으로서는, 본 가공에 있어서 전술한 벽개/열개 가공이 적합하게 행해지도록, 펄스 폭이 psec 오더의 레이저광을 발하는 것(psec 레이저광원이라고도 칭함)을 이용할 필요가 있다. 보다 구체적으로는, 파장이 500㎚?1600㎚이며, 펄스 폭은 1psec?50psec 정도인 레이저광을 발하는 것을 이용한다. 또한, 제2 레이저광(LB2)의 반복 주파수 R은 10kHz?200kHz 정도, 레이저광의 조사 에너지(펄스 에너지)는 0.1μJ?50μJ 정도인 것이 적합하다.Therefore, at least the second laser light source SL2 needs to use a pulse width that emits a laser light of a psec order (also referred to as a psec laser light source) so that the above-mentioned cleavage / dehiring processing is appropriately performed in the present processing. have. More specifically, what emits the laser beam whose wavelength is 500 nm-1600 nm, and whose pulse width is about 1 psec-50 psec is used. The repetition frequency R of the second laser light LB2 is preferably about 10 kHz to 200 kHz, and the irradiation energy (pulse energy) of the laser light is about 0.1 μJ to 50 μJ.
한편, 제1 레이저광원(SL1)으로서는, 제2 레이저광원(SL2)과 동일한 것을 이용해도 좋고, 전술한 바와 같이, UV 레이저나, 반도체 레이저, CO2 레이저 등의 종래 공지의 여러 가지의 레이저광을 발하는 것을 이용하도록 해도 좋다. 어느 경우도, 제1 레이저광원(SL1)으로부터는, 제1 홈부(102g 및 103g)가 양호하게 형성되는 조사 조건에서 제1 레이저광(LB1)이 출사된다.On the other hand, the first laser light source (SL1) as the second laser light source (SL2), and may be with the same,, UV laser or a semiconductor laser, CO 2 laser many of the conventionally known laser such as light, as described above It may be used to emit. In any case, the first laser light LB1 is emitted from the first laser light source SL1 under irradiation conditions in which the
또한, 실시 형태에 있어서는, 도 13에 나타내는 바와 같이, 제1 광로(OP1) 상에 구비되는 대물 렌즈계(521) 중, 가장 스테이지(7)에 가까운 위치에 배치된 대물 렌즈(521e)와, 제2 광로(OP2) 상에 구비되는 대물 렌즈계(522) 중, 가장 스테이지(7)에 가까운 위치에 배치된 대물 렌즈(522e)가, 스테이지(7)의 도면에서 보았을 때 수평 방향에 있어서의 이동 범위의 상방 위치에 있어서, 소정의 간격으로 이간 배치되어 이루어진다. 이에 따라, 제1 광로(OP1) 상에 구비되는 대물 렌즈(521e)가 예비 가공용 레이저광(LBa)의 직접적인 출사원(Ea)에 상당하고, 제2 광로(OP2) 상에 구비되는 대물 렌즈(522e)가 본 가공용 레이저광(LBb)의 직접적인 출사원(Eb)에 상당하게 된다. 또한, 도 13에 있어서는, 대물 렌즈(521e)가 대물 렌즈(522e)보다도 높은 위치에 배치되어 있지만, 이는, 도 9(a), 도 10(a)에 나타낸 것과 동일하게, psec 오더의 펄스 폭을 갖는 제1 레이저광(LB1)을 예비 가공용 레이저광(LBa)으로서 이용하는 경우에, 그 초점 위치가 피가공물(10)의 표면보다도 상방에 위치시키는 것을 예시하고 있다.In addition, in embodiment, as shown in FIG. 13, the
그리고, 하나의 가공 예정선에 대한 콤비네이션 가공을 행하는데 있어서는, 도 11(a)에 나타난 예비 가공용 레이저광(LBa)의 출사원(Ea), 본 가공용 레이저광(LBb)의 출사원(Eb) 및, 피가공물(10)의 배치 위치에 합치되도록, 대물 렌즈(521e), 대물 렌즈(522e) 및, 스테이지(7)에 올려놓여진 피가공물(10)이 각각 배치된다.In addition, in performing the combination process with respect to one process schedule line, the emission source Ea of the preliminary-processing laser beam LBa shown in FIG. 11 (a), and the emission source Eb of this processing laser beam LBb. And the
이 상태에서, 피가공물(10)이 올려놓여진 스테이지(7)를, 화살표(AR2)로 나타내는 방향으로 이동시킨다. 그리고, 도 11에 나타낸 바와 같이, 피가공물(10)이 대물 렌즈(521e) 및 대물 렌즈(522e)에 도달한 시점에서, 예비 가공용 레이저광(LBa)에 상당하는 제1 레이저광(LB1) 및 본 가공용 레이저광(LBb)에 대응하는 제2 레이저광(LB2)을, 각각, 예비 가공 및 본 가공이 실현되는 조사 조건에서 조사한다. 이에 따라, 가공 예정선을 따른 콤비네이션 가공이 실현된다.In this state, the
서로 평행한 복수의 가공 예정선에 대하여 콤비네이션 가공을 행하는 경우는, 하나의 가공 예정선에 대한 가공이 종료되면, 다음의 가공 예정선에 대해서 전술의 순서를 반복하도록 하면 좋다.In the case where the combination processing is performed on a plurality of machining target lines parallel to each other, when the machining of one machining schedule line is completed, the above-described procedure may be repeated for the next machining schedule line.
(제2 실시 형태)(2nd embodiment)
전술한 제1 실시 형태의 경우, 스테이지(7)가 화살표(AR2)가 나타내는 방향으로 이동하는 동안만, 콤비네이션 가공을 위해 예비 가공용 레이저광(LBa)으로서의 제1 레이저광(LB1)과 본 가공용 레이저광(LBb)으로서의 제2 레이저광(LB2)이 조사된다. 따라서, 콤비네이션 가공을 행할 때의 스테이지(7)와 출사원(Ea 및 Eb)과의 상대 이동 방향은 한 방향뿐이다. 이때의 레이저광(LB)(제1 레이저광(LB1) 및 제2 레이저광(LB2))에 의한 주사를 편(片)방향 주사라고도 칭한다.In the case of the above-described first embodiment, only the first laser light LB1 as the preliminary laser light LBa and the main laser for combination processing, while the
이에 대하여, 제2 실시 형태에서는, 스테이지(7)를 한 방향으로 이동시켜 하나의 가공 예정선에 대한 가공이 완료된 후, 반대 방향으로 스테이지(7)를 이동시킬 때에, 다른 가공 예정선을 대상으로 레이저광(LB)에 의한 주사를 행하도록 한다. 이때의 레이저광(LB)에 의한 주사를 양방향 주사라고도 칭한다.In contrast, in the second embodiment, when the
도 14는, 제2 실시 형태에 있어서, 제1 실시 형태와 동일한 방향으로 스테이지(7)가 이동함으로써 가공이 행해질 때의 모습을 나타내고 있고, 도 15는, 도 14에 나타내는 방향과는 반대의 방향으로 스테이지(7)가 이동함으로써 가공이 행해질 때의 모습을 나타내고 있다.FIG. 14: shows in the 2nd Embodiment when the process is performed by moving the
도 14 및 도 15에서 알 수 있는 바와 같이, 제2 실시 형태에 있어서 이용하는 레이저 가공 장치(50)의 구성 요소의 대부분은, 제1 실시 형태에 있어서 이용하는 레이저 가공 장치(50)와 공통된다. 단, 대물 렌즈 승강 기구(53)를 구비하는 점 및, 제1 레이저광원(SL1) 및 제2 레이저광원(SL2)이 함께 psec 레이저광원인 점에서, 제2 실시 형태는 제1 실시 형태와 상위하다. 여기에서, 대물 렌즈 승강 기구(53)는, 구동 제어부(21)의 제어에 기초하여 동작하는 도시하지 않은 구동 기구에 의해, 제1 광로(OP1)에 구비되는 대물 렌즈계(521) 및 제2 광로(OP2)에 구비되는 대물 렌즈계(522)를 승강 자유롭게 하는 것이다.As can be seen from FIG. 14 and FIG. 15, most of the components of the
또한, 제1 레이저광원(SL1)으로부터 발해지는 제1 레이저광(LB1)과 제2 레이저광원(SL2)으로부터 발해지는 제2 레이저광(LB2)의 발광 파장은 동일한 값으로 설정된다. 한편, 제1 레이저광(LB1)과 제2 레이저광(LB2)의 그 외의 조사 조건은, 예비 가공용 레이저광(LBa)으로서 조사되는 경우와 본 가공용 레이저광(LBb)으로서 조사되는 경우에서, 주기적으로 교체할 수 있다.The emission wavelengths of the first laser light LB1 emitted from the first laser light source SL1 and the second laser light LB2 emitted from the second laser light source SL2 are set to the same value. On the other hand, other irradiation conditions of the 1st laser beam LB1 and the 2nd laser beam LB2 are periodic when irradiated as the laser beam LBa for preliminary processing, and when irradiated as this laser beam LBb for this process. Can be replaced.
이들 구성을 가짐으로써, 양방향 주사에 의한 콤비네이션 가공이 실현된다. 즉, 도 14에서 화살표(AR3)로 나타내는 방향(도면에서 보았을 때 수평 방향 오른쪽 방향)으로 스테이지(7)가 이동할(이하, 순방향 이동이라 함) 때에는, 제1 실시 형태와 동일하게, 제1 레이저광(LB1)이 예비 가공용 레이저광(LBa)으로서 조사되고, 제2 레이저광(LB2)이 본 가공용 레이저광(LBb)으로서 조사된다. 한편, 그 반대의, 도 15에서 화살표(AR4)로 나타내는 방향(도면에서 보았을 때 수평 방향 왼쪽 방향)으로 스테이지(7)가 이동할(이하, 역방향 이동이라 함) 때에는, 제2 레이저광(LB2)이 예비 가공용 레이저광(LBa)으로서 조사되고, 제1 레이저광(LB1)이 본 가공용 레이저광(LBb)으로서 조사된다.By having these structures, the combination processing by bidirectional scanning is implement | achieved. That is, when the
다른 견해를 하면, 순방향 이동과 역방향 이동이 전환될 때마다, 예비 가공용 레이저광(LBa)의 출사원(Ea)과 본 가공용 레이저광(LBb)의 출사원(Eb)이, 대물 렌즈(521e)와 대물 렌즈(522e)와의 사이에서 교체되게 된다. On the other hand, whenever the forward movement and the reverse movement are switched, the emission source Ea of the preliminary laser light LBA and the emission source Eb of the laser light LBb for processing are the
이는, 대물 렌즈 승강 기구(53)의 작용에 의한 대물 렌즈계(521, 522)의 배치 위치의 조정과, 조사 제어부(23)의 제어에 기초하는 각 레이저광(LB)에 대한 그 역할에 따른 조사 조건의 설정이, 스테이지(7)의 이동에 동기시켜 행해짐으로써 실현된다. 보다 상세하게는, 이때, 대물 렌즈 승강 기구(53)는, 순방향 이동 및 역방향 이동할 때마다, 본 가공용 레이저광(LBb)이 되는 레이저광(LB)의 초점 위치가 피가공물(10)의 표면(보다 상세하게는 하지 기판(101)의 상면)에 합치되도록, 그리고, 예비 가공용 레이저광(LBa)이 되는 레이저광(LB)의 초점 위치가 피가공물(10)보다도 상방에 위치하도록, 대물 렌즈계(521 및 522)의 배치 위치를 조정한다.This is the irradiation according to the role of the laser beam LB based on the adjustment of the arrangement positions of the
서로 평행한 복수의 가공 예정선이 설정되어 있는 경우는, 순방향 이동에 의한 가공과 역방향 이동에 의한 가공을 반복하도록 하면 좋다.When a plurality of machining scheduled lines parallel to each other are set, the machining by the forward movement and the machining by the reverse movement may be repeated.
이와 같이 양방향 주사에 의해 콤비네이션 가공을 행하기 때문에, 제2 실시 형태에 의한 가공을 행하는 경우는, 제1 실시 형태와 같이 편방향 주사에 의해 콤비네이션 가공을 행하는 경우에 비하여, 가공 시간이 단축된다.In this way, since the combination processing is performed by bidirectional scanning, the machining time is shortened when the machining according to the second embodiment is performed as compared with the case of performing the combination processing by unidirectional scanning as in the first embodiment.
(제3 실시 형태) (Third embodiment)
제3 실시 형태는, 제2 실시 형태와는 상이한 구성에 의해 양방향 주사를 실현하는 것이다.3rd Embodiment implements bidirectional scanning by the structure different from 2nd Embodiment.
구체적으로는, 제1 광로(OP1)를 통과하는 제1 레이저광(LB1)을 예비 가공용 레이저광(LBa)으로서 이용하고, 제2 광로(OP2)를 통과하는 제2 레이저광(LB2)을 본 가공용 레이저광(LBb)으로서 이용함으로써, 콤비네이션 가공을 행하는 점에서는, 제1 실시 형태와 동일하다.Specifically, the first laser light LB1 passing through the first optical path OP1 is used as the preliminary laser light LBA, and the second laser light LB2 passing through the second optical path OP2 is seen. By using it as a laser beam LBb for a process, it is the same as that of 1st Embodiment in the point of performing a combination process.
한편, 도 16에 나타내는 바와 같이, 제3 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(50)의 광학계(5)에 있어서는, 제1 광로(OP1)가 하프 미러(54)에 의해 순방향용 제1 광로(OP1α)와 역방향용 제1 광로(OP1β)의 2개로 분기되어 있으며, 각각에 대물 렌즈계(521(521α, 521β))가 설치되어 이루어진다. 또한, 광학계(5)에는, 광로 선택 기구(55)가 구비되어 있다. 광로 선택 기구(55)는, 조사 제어부(23)의 제어에 기초하여 동작하는 것으로, 스테이지(7)가 화살표(AR5)로 나타내는 바와 같이 순방향 이동을 할 때에는 순방향용 제1 광로(OP1α)를, 스테이지(7)가 역방향 이동을 할 때에는 역방향용 제1 광로(OP1β)를, 제1 레이저광(LB1)의 광로로서 택일적으로 선택한다. 또한, 광로 선택 기구(55)는, 공지의 전환 셔터 등에 의해 실현된다.On the other hand, as shown in FIG. 16, in the
즉, 제3 실시 형태에서는, 본 가공용 레이저광(LBb)의 출사원(Eb)은 항상, 제2 광로(OP2) 상에 설치된 대물 렌즈(522e)인 것에 대하여, 예비 가공용 레이저광(LBa)의 출사원(Ea)은, 스테이지(7)의 이동 방향에 따라서 상이하다. 스테이지(7)가 순방향 이동을 할 때에는, 순방향용 제1 광로(OP1α) 상에 설치된 대물 렌즈(521eα)가 예비 가공용 레이저광(LBa)의 출사원(Ea)이 되고, 스테이지(7)가 역방향 이동을 할 때에는, 역방향용 제1 광로(OP1β) 상에 설치된 대물 렌즈(521eβ)가 예비 가공용 레이저광(LBa)의 출사원(Ea)이 된다. 즉, 제3 실시 형태에 있어서는, 스테이지(7)의 이동에 동기하는 실시 형태로, 예비 가공용 레이저광(LBa)의 출사원(Ea)이 전환된다.That is, in the third embodiment, the emission source Eb of the laser beam LBb for processing is always the
또한, 제3 실시 형태의 경우도, 제1 실시 형태와 동일하게, 적어도 제2 레이저광원(SL2)으로서는, 본 가공에 있어서 전술한 벽개/열개 가공이 적합하게 행해지도록, psec 레이저광원이 이용된다. 구체적인 요건은, 제1 실시 형태와 동일하다. 한편, 제1 레이저광원(SL1)에 대해서도, 제1 실시 형태와 동일하게, 제2 레이저광원(SL2)과 동일한 것을 이용해도 좋고, 전술한 바와 같이, UV 레이저나, 반도체 레이저, CO2 레이저 등의 종래 공지의 여러 가지의 레이저광을 발하는 것을 이용하도록 해도 좋다. 어느 경우도, 제1 레이저광원(SL1)으로부터는, 제1 홈부(102g 및 103g)가 양호하게 형성되는 조사 조건에서 제1 레이저광(LB1)이 출사된다.Also in the case of the third embodiment, similarly to the first embodiment, the psec laser light source is used as the at least second laser light source SL2 so that the above-mentioned cleavage / dehiring processing is appropriately performed. . Specific requirements are the same as in the first embodiment. On the other hand, also with respect to the first laser light source (SL1), as in the first embodiment, the second may also be used the same ones as the laser light source (SL2), as described above, UV laser or a semiconductor laser, CO 2 laser, etc. The conventionally well-known various laser beams may be used. In any case, the first laser light LB1 is emitted from the first laser light source SL1 under irradiation conditions in which the
또한, 도 16에 있어서, 대물 렌즈(521α, 521β)가 대물 렌즈(522e)보다도 높은 위치에 배치되어 있는 것은, 도 9(a), 도 10(a)에 나타낸 것과 동일하게, psec 오더의 펄스 폭을 갖는 제1 레이저광(LB1)을 예비 가공용 레이저광(LBa)으로서 이용하는 경우에, 그 초점 위치가 피가공물(10)의 표면보다도 상방에 위치시키는 것을 예시하고 있다.In Fig. 16, the objective lenses 521α and 521β are arranged at a position higher than the
이상과 같은 구성을 가짐으로써, 제3 실시 형태에 있어서도, 제2 실시 형태와 동일하게, 양방향 주사에 의한 콤비네이션 가공이 실현된다. 그러므로, 서로 평행한 복수의 가공 예정선이 설정되어 있는 경우는, 순방향 이동에 의한 가공과 역방향 이동에 의한 가공을 반복하도록 하면 좋다.By having the above structure, also in 3rd Embodiment, the combination processing by bidirectional scanning is implement | achieved similarly to 2nd Embodiment. Therefore, when a plurality of machining scheduled lines parallel to each other are set, the machining by the forward movement and the machining by the reverse movement may be repeated.
전술의 제2 실시 형태의 경우, 하나의 가공 예정선에 대한 가공이 종료될 때마다, 대물 렌즈계(521, 522)를 교대로 이동시킬 필요가 있고, 또한, 특히 본 가공용 레이저광(LBb)이 되는 것에 대해서는 그 초점 위치를 정밀도 좋게 조정할 필요가 있다. 이에 대하여, 제3 실시 형태의 경우, 광학계(5)의 구성은 복잡해지기는 하지만, 광로 선택 기구(55)에 의한 광로의 전환만을 행하면 양방향 주사가 실현되기 때문에, 초점 위치 정밀도의 확보라는 점에 대해서는 제2 실시 형태보다도 유리하다고 말할 수 있다.In the case of the second embodiment described above, whenever the processing for one processing scheduled line is finished, it is necessary to alternately move the
＜2단계 가공용의 광학계 구성과 레이저 가공 장치의 동작 실시 형태＞<Operation Embodiment of Optical System Configuration and Laser Processing Device for Two Stage Processing>
다음으로, 이종 재료 부착 기판인 피가공물(10)에 대한 2단계 가공을 실현하기 위해 레이저 가공 장치(50)가 구비하는 구체적 구성(주로, 레이저광원(SL)을 포함한 광학계(5)의 구성)과, 당해 구성에 기초하는 레이저 가공 장치(50)의 동작 실시 형태에 대해서 설명한다. 2단계 가공을 실현하기 위한 광학계(5)의 구체적인 구성으로서는, 주로 2가지의 것이 있으며, 각각, 2단계 가공을 실현하기 위한 동작 실시 형태가 상이하다. 이하, 각각의 실시 형태의 상세에 대하여 순차로 설명한다.Next, the specific structure which the
(제1 실시 형태) (1st embodiment)
도 17은, 2단계 가공의 제1 실시 형태의 모습을 나타내는 도면이다. 또한, 도 17에 있어서는, 도면에서 보았을 때 좌우 방향이, 하나의 가공 예정선에 대한 가공시의 스테이지(7)의 이동 방향이라고 한다.It is a figure which shows the form of 1st Embodiment of a two-stage process. In addition, in FIG. 17, it is assumed that the left-right direction is a moving direction of the
제1 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(50)는, 레이저광원(SL)으로서, 펄스 폭이 psec 오더의 레이저광을 발하는 것(psec 레이저광원이라고도 칭함)을 이용한다. 보다 구체적으로는, 파장이 500㎚?1600㎚이며, 펄스 폭은 1psec?50psec 정도인 레이저광을 발하는 것을 이용한다. 또한, 제2 레이저광(LB2)의 반복 주파수 R은 10kHz?200kHz 정도, 레이저광의 조사 에너지(펄스 에너지)는 0.1μJ?50μJ 정도인 것이 적합하다.The
또한, 제1 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(50)의 광학계(5)는, 레이저광원(SL)으로부터 스테이지(7)로 도달하는 광로(OP)의 도중에, 빔 익스팬더(51)와, 대물 렌즈계(52)를 구비한다. 또한, 제1 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(50)는, 구동 제어부(21)의 제어에 기초하여 동작하는 도시하지 않은 구동 기구에 의해, 대물 렌즈계(52)를 승강 자유롭게 하는 대물 렌즈 승강 기구(53)를 구비한다.The
또한, 광학계(5)에는, 레이저광(LB)의 광로의 방향을 변환하는 목적으로, 적절한 개수의 미러(5a)가 적절한 위치에 설치되어 있어도 좋다. 도 17에 있어서는, 2개의 미러(5a)가 설치된 경우를 예시하고 있다.In the
또한, 후술하는 제2 실시 형태도 포함하여, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(50)에 있어서, 레이저광원(SL)으로부터 출사되는 레이저광(LB)의 편광 상태는, 원 편광이라도 직선 편광이라도 좋다. 단, 직선 편광인 경우, 결정성 피가공 재료 중에서의 가공 단면의 구부러짐과 에너지 흡수율의 관점에서, 편광 방향이 주사 방향과 대략 평행하게 있도록, 예를 들면 양자가 이루는 각이 ±1° 이내에 있도록 되는 것이 바람직하다.In addition, also in the
또한, 출사광이 직선 편광인 경우, 광학계(5)가 어테뉴에이터(5b)를 구비하는 것이 바람직하다. 어테뉴에이터(5b)는 레이저광(LB)의 광로 상의 적절한 위치에 배치되어, 출사된 레이저광(LB)의 강도를 조정하는 역할을 담당한다.In addition, when the emitted light is linearly polarized light, it is preferable that the
또한, 제1 실시 형태에 있어서는, 광로(OP) 상에 구비되는 대물 렌즈계(52) 중, 가장 스테이지(7)에 가까운 위치에 배치된 대물 렌즈(52e)가, 스테이지(7)의 도면에서 보았을 때 수평 방향에 있어서의 이동 범위의 상방 위치에 배치되어 이루어진다. 이에 따라, 대물 렌즈(52e)가 레이저광(LB)의 직접적인 출사원이 된다.In addition, in 1st Embodiment, the
하나의 가공 예정선에 대한 2단계 가공을 행하는데 있어서는, 우선, 피가공물(10)이, 그 가공 예정선을 스테이지(7)의 이동 방향으로 합치시키는 실시 형태로 스테이지(7)에 올려놓여진다. 이 상태에서, 피가공물(10)이 올려놓여진 스테이지(7)를 한 방향으로 이동시키(이를 순방향 이동이라고 칭함)면서, 레이저광원(SL)으로부터 하나의 가공 예정선에 대하여 예비 가공용 레이저광(LBa)의 조사 조건에서 레이저광(LB)을 조사함으로써, 예비 가공을 행하여, 하지 기판(101)을 노출시킨다. 그 후, 반대 방향으로 스테이지(7)를 이동시키(이를 역방향 이동이라고 칭함)면서, 당해 가공 예정선을 따르는 하지 기판(101)의 노출 개소에 대하여, 레이저광원(SL)으로부터 본 가공용 레이저광(LBb)의 조사 조건에서 레이저광(LB)을 조사함으로써 본 가공을 행한다. 즉, 제1 실시 형태에 있어서는, 피가공물(10)에 조사되는 예비 가공용 레이저광(LBa)과 본 가공용 레이저광(LBb)이, 스테이지(7)의 이동에 동기하는 실시 형태로, 하나의 레이저광원(SL)으로부터 교대로 출사된다.In performing the two-stage process with respect to one process schedule line, the to-
보다 상세하게는, 대물 렌즈 승강 기구(53)의 작용에 의한 대물 렌즈계(52)의 배치 위치의 조정도, 스테이지(7)의 이동에 동기시켜 행해진다. 예비 가공시에는, 예비 가공용 레이저광(LBa)이 되는 레이저광(LB)의 초점이, 피가공물(10)보다도 상방의 위치에 정해진다. 한편, 본 가공시에는, 본 가공용 레이저광(LBb)이 되는 레이저광의 초점이, 피가공물(10)의 표면(보다 상세하게는 하지 기판(101)의 상면)에 합치되도록, 대물 렌즈 승강 기구(53)의 작용에 의해 대물 렌즈계(52)의 배치 위치가 조정된다.In more detail, adjustment of the arrangement position of the
서로 평행한 복수의 가공 예정선에 대하여 2단계 가공을 행하는 경우는, 하나의 가공 예정선에 대한 가공이 종료되면, 다음의 가공 예정선에 대해서 전술의 순서를 반복하도록 하면 좋다.In the case where two-stage machining is performed on a plurality of machining target lines parallel to each other, when the machining of one machining schedule line is completed, the above-described procedure may be repeated for the next machining schedule line.
또한, 본 가공을 역방향 이동에 의해 행하는 것은 필수의 실시 형태가 아니며, 예비 가공 및 본 가공을 모두 순방향 이동에 의해서만 행하도록 해도 좋다.In addition, it is not an essential embodiment to perform this process by reverse movement, and both preliminary process and this process may be performed only by forward movement.
(제2 실시 형태)(2nd embodiment)
제2 실시 형태는, 제1 실시 형태와는 상이한 구성에 의해 2단계 가공을 실현하는 것이다. 도 18은, 2단계 가공의 제2 실시 형태의 모습을 나타내는 도면이다.2nd Embodiment implements two-stage process by the structure different from 1st Embodiment. It is a figure which shows the mode of 2nd Embodiment of a two-step process.
도 18에 나타내는, 제2 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(50)는, 2개의 레이저광원(SL)(제1 레이저광원(SL1), 제2 레이저광원(SL2))과 2개의 빔 익스팬더(51)(511, 512)를 구비하는 한편으로, 대물 렌즈계(52)는 1개만 구비하고 있다. 제1 레이저광원(SL1)를 출발점으로 하는 제1 광로(OP1)와, 제2 레이저광원(SL2)을 출발점으로 하는 제2 광로(OP2)는, 광로 전환 기구(56)에 있어서 전환되도록 되어 있어, 어느 한쪽만이 대물 렌즈계(52) 또한 스테이지(7)로 도달하는 광로(OP)와 하나의 광로를 이루도록 되어 있다. 광로 전환 기구(56)는, 주지의 전환 미러 기구 등에 의해 실현되는 것으로, 조사 제어부(23)의 제어에 기초하여 동작한다. 또한, 제2 실시 형태에 있어서의 대물 렌즈계(52) 및 스테이지(7)의 배치 관계에 대해서는, 제1 실시 형태와 공통되어 있다.The
제2 실시 형태에서 2단계 가공을 행하는 경우, 제1 레이저광원(SL1)에 대해서는 예비 가공용 레이저광(LBa)의 조사 조건을 설정하고, 제2 레이저광원(SL2)에 대해서는 본 가공용 레이저광(LBb)의 조사 조건을 설정한다. 그리고, 스테이지(7)가 순방향 이동할 때에는 제1 광로(OP1)를 통과하는 제1 레이저광(LB1)이 광로(OP)를 통과하도록, 스테이지(7)가 역방향 이동할 때에는 제2 광로(OP2)를 통과하는 제2 레이저광(LB2)이 광로(OP)를 통과하도록, 광로 전환 기구(56)를 동작시킨다. 즉, 광로 전환 기구(56)에 의한 광로의 전환이, 스테이지(7)의 이동에 동기시켜 행해진다.In the case of performing the two-stage processing in the second embodiment, the irradiation conditions of the preliminary laser light LBAa are set for the first laser light source SL1, and the laser light LBb for the present process is performed for the second laser light source SL2. Set the irradiation conditions. When the
그러면, 순방향 이동시에는 예비 가공용 레이저광(LBa)으로서의 제1 레이저광(LB1)이 피가공물(10)의 가공 예정선의 위치에 조사되기 때문에, 가공 예정선의 위치에 있어서 하지 기판(101)을 노출시키는 예비 가공이 실현된다. 이에 이어지는 역방향 이동 시에는, 본 가공용 레이저광(LBb)으로서의 제2 레이저광(LB2)이 예비 가공에 의해 형성된 하지 기판(101)의 노출 개소에 조사되기 때문에, 당해 개소에 있어서 벽개/열개를 발생시키는 본 가공이 실현된다. 즉, 양방향 주사에 의한 2단계 가공이 실현된다.Then, at the time of the forward movement, since the first laser light LB1 as the preliminary laser light LBA is irradiated to the position of the machining line of the
서로 평행한 복수의 가공 예정선에 대하여 2단계 가공을 행하는 경우는, 하나의 가공 예정선에 대한 가공이 종료되면, 다음의 가공 예정선에 대해서 전술의 순서를 반복하도록 하면 좋다.In the case where two-stage machining is performed on a plurality of machining target lines parallel to each other, when the machining of one machining schedule line is completed, the above-described procedure may be repeated for the next machining schedule line.
＜가공 패턴마다의 처리의 진행 방식＞<Procedure method of processing every processing pattern>
여기까지는, 가공 수법 및 광학계의 구성의 차이에 수반하는 동작 실시 형태의 차이에 대해서 설명했지만, 실제로 이종 재료 부착 기판인 피가공물(10)에 대하여 콤비네이션 가공 또는 2단계 가공을 행하는데 있어서는, 가공 예정선의 설정이나 얼라인먼트 등을, 본 가공에서의 벽개/열개 가공에 채용하는 가공 패턴(전술의 제1 내지 제3 가공 패턴의 어느 것)에 따라서 적절히 행할 필요가 있다. 혹은, 본 가공의 가공 패턴에 따라서, 예비 가공의 조건 등을 조정할 필요가 있다. 이하, 이 점을 설명한다.The difference of the operation embodiment accompanying the difference of the processing method and the structure of an optical system was demonstrated so far, In the case of performing a combination process or a two-step process with respect to the to-
우선, 본 가공을 제1 가공 패턴으로 행하는 경우는, 가공 예정선을 하지 기판(101)의 벽개/열개 용이 방향에 평행으로 설정한다. 그리고, 당해 벽개/열개 용이 방향과 스테이지(7)의 이동 방향이 일치하도록 피가공물(10)을 얼라인먼트한 후에, 각각의 가공 예정선에 대하여 콤비네이션 가공 또는 2단계 가공을 행하면 좋다.First, when this process is performed by a 1st process pattern, a process plan line is set in parallel to the cleavage / cleavage easy direction of the
본 가공을 제2 가공 패턴으로 행하는 경우는, 가공 예정선을 하지 기판(101)의 벽개/열개 용이 방향에 수직으로 설정한다. 그리고, 당해 벽개/열개 용이 방향과 스테이지(7)의 이동 방향이 직교하도록 피가공물(10)을 얼라인먼트한 후에, 각각의 가공 예정선에 대하여 콤비네이션 가공 또는 2단계 가공을 행하면 좋다.When this process is performed by a 2nd process pattern, a process plan line is set to the perpendicular | vertical direction of the cleavage / cleavage of the
본 가공을 제3 가공 패턴으로 행하는 경우는, 도 8에 나타낸 것과 같은, 가공 예정선(L)에 평행한 직선(Lα, Lβ) 혹은 추가로 가공 예정선(L) 자체를 따라서, 실체적으로 혹은 가상적으로 복수의 레이저광(LB)(본 가공용 레이저광(LBb))을 주사시키도록 해도 좋다. 또한, 가상적으로 복수의 레이저광을 주사시킨다는 것은, 실제로는 1개의 광로에서 레이저광을 조사하기는 하지만 그 광로를 시간적으로 변화시킴으로써, 복수의 광로에서 레이저광을 조사하는 경우와 동일한 주사 실시 형태가 실현되는 것을 말한다. 이러한 경우, 예비 가공에 있어서는, 보다 직선(Lα, Lβ)의 위치까지를 포함하는 것보다 폭이 넓은 영역에서 하지 기판(101)을 노출시킬 필요가 있다.When the present machining is performed in the third machining pattern, the straight line Lα, Lβ parallel to the machining schedule line L, as shown in FIG. 8, or further along the machining schedule line L itself is substantially. Alternatively, the plurality of laser beams LB (main laser beam LBb) may be scanned virtually. Virtually scanning a plurality of laser beams is the same scanning embodiment as in the case of irradiating a laser beam in a plurality of optical paths by actually changing the optical paths in time although the laser light is irradiated in one optical path. It is said to be realized. In such a case, in the preliminary processing, it is necessary to expose the
혹은, 2단계 가공의 경우는, 하지 기판(101)의 2개의 벽개/열개 방향에 대하여 가공 예정선이 등가인 위치가 되도록, 피가공물(10)을 얼라인먼트한 후에, 예비 가공에 있어서는 전술한 바와 같이 폭이 넓은 노출 부분을 형성해 두고, 본 가공에 있어서는, 각각의 벽개/열개 방향에 대해서 교대로 본 가공용 레이저광(LBb)에 의한 주사가 행해지도록, 소정의 주기로 스테이지(7)의 이동 방향을 교대로 달리하도록 해도 좋다.Alternatively, in the case of the two-stage processing, after the
1 : 컨트롤러
2 : 제어부
3 : 기억부
4 : 고정 시트
5 : 광학계
7 : 스테이지
7m : 이동 기구
10 : 피가공물
10a : (피가공물의) 재치면
50 : 레이저 가공 장치
50A : 레이저광 조사부
51 : 빔 익스팬더
52 : 대물 렌즈계
53 : 대물 렌즈 승강 기구
54 : 하프 미러
55 : 광로 선택 기구
56 : 광로 전환 기구
101 : 하지 기판
102 : 금속 박막층
103 : 반도체층
C1?C3, C11a, C11b, C21?C24 : 벽개/열개면
Ea : (예비 가공용 레이저광의) 출사원
Eb : (본 가공용 레이저광의) 출사원
L : 가공 예정선
LB : 레이저광
LBa : 예비 가공용 레이저광
LBb : 본 가공용 레이저광
OP : 광로
RE, RE1?RE4, RE11?RE15, RE21?RE25 : 피조사 영역
SL : 레이저광원1: controller
2: control unit
3: memory
4: fixed sheet
5: optical system
7: stage
7m: moving mechanism
10: workpiece
10a: mounting face (workpiece)
50: laser processing device
50A: laser light irradiation unit
51: beam expander
52: objective lens system
53: objective lens lifting mechanism
54: half mirror
55: optical path selection mechanism
56 light path switching mechanism
101: not substrate
102: metal thin film layer
103: semiconductor layer
C1 ~ C3, C11a, C11b, C21 ~ C24: cleavage / open face
Ea: Attendant (of preliminary laser light)
Eb: (employee)
L: Scheduled line
LB: Laser Light
LBa: Laser light for preliminary processing
LBb: Laser Light for Main Processing
OP: Light Path
RE, RE1? RE4, RE11? RE15, RE21? RE25
SL: Laser Light Source
Claims (33)
제1 레이저광이 출사되는 제1 광원과,
제2 레이저광이 출사되는 제2 광원과,
피(被)가공물이 올려놓여지는 스테이지를 구비하고,
상기 제2 광원으로부터 출사되는 상기 제2 레이저광이, 펄스 폭이 psec 오더의 초단펄스광이며,
상기 피가공물이 하지(base) 기판의 위에 이종(異種) 재료층이 형성된 이종 재료 부착 기판인 경우에,
상기 스테이지를 제1 방향으로 이동시키는 동안에,
상기 제1 레이저광을 상기 피가공물의 제1 가공 예정선을 따라서 조사함으로써, 상기 제1 가공 예정선의 위치에 있어서 상기 하지 기판을 노출시키는 제1 예비 가공과,
상기 하지 기판의 노출 부분에, 개개의 단위 펄스광마다의 피조사 영역이 이산적으로 형성되도록 상기 제2 레이저광을 조사함으로써, 상기 피조사 영역끼리의 사이에서 상기 하지 기판의 벽개 또는 열개를 발생시키는 제1 본 가공을 행함으로써, 상기 피가공물에 상기 제1 가공 예정선을 따른 분할을 위한 기점을 형성하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.As a laser processing device,
A first light source from which the first laser light is emitted;
A second light source from which the second laser light is emitted;
A stage on which a workpiece is placed,
The second laser light emitted from the second light source is ultrashort pulsed light of a psec order,
When the workpiece is a substrate with a dissimilar material in which a dissimilar material layer is formed on a base substrate,
While moving the stage in the first direction,
First preliminary processing of exposing the base substrate at a position of the first processing target line by irradiating the first laser beam along the first processing target line of the workpiece;
By irradiating the second laser light so that the irradiated areas for each unit pulse light are formed discretely on the exposed portion of the underlying substrate, cleavage or cleavage of the underlying substrate is generated between the irradiated areas. A laser processing apparatus characterized by forming a starting point for dividing along the first processing target line in the workpiece by performing the first main processing.
상기 제1 광원으로부터 출사되는 상기 제1 레이저광이, 펄스 폭이 psec 오더의 초단펄스광이며,
상기 제1 광원으로부터 상기 스테이지에 이르는 상기 제1 레이저광의 광로 상에 형성되어 이루어지고, 상기 제1 레이저광의 초점 위치를 조정하는 제1 대물 렌즈계를 추가로 구비하고,
상기 제1 레이저광의 초점 위치를 상기 피가공물의 표면보다도 상방에 설정하고, 상기 제2 레이저광의 초점 위치를 상기 하지 기판의 노출 부분에 일치시키는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.The method of claim 1,
The first laser light emitted from the first light source is ultrashort pulsed light having a pulse width of psec order,
A first objective lens system formed on the optical path of the first laser light from the first light source to the stage, the focusing position of the first laser light is further provided;
A focal position of the first laser beam is set above the surface of the workpiece, and a focal position of the second laser beam is matched with an exposed portion of the underlying substrate.
상기 제2 광원으로부터 상기 스테이지에 이르는 상기 제2 레이저광의 광로 상에 형성되어 이루어지고, 상기 제2 레이저광의 초점 위치를 조정하는 제2 대물 렌즈계를 추가로 구비하고,
상기 스테이지를 제1 방향으로 이동시키는 동안에, 상기 제1 가공 예정선을 따른 상기 분할을 위한 기점을 형성한 후,
상기 스테이지를 제2 방향으로 이동시키는 동안에 있어서, 상기 제2 레이저광의 초점 위치를 상기 피가공물의 표면보다도 상방에 설정하고, 상기 제1 레이저광의 초점 위치를 상기 하지 기판의 노출 부분에 일치시킨 상태로,
상기 제2 레이저광을 상기 피가공물의 제2 가공 예정선을 따라서 조사함으로써, 상기 제2 가공 예정선의 위치에 있어서 상기 하지 기판을 노출시키는 제2 예비 가공과,
상기 하지 기판의 노출 부분에, 개개의 단위 펄스광마다의 피조사 영역이 이산적으로 형성되도록 상기 제1 레이저광을 조사함으로써, 상기 피조사 영역끼리의 사이에서 상기 하지 기판의 벽개 또는 열개를 발생시키는 제2 본 가공을 행함으로써, 상기 피가공물에 상기 제2 가공 예정선을 따른 분할을 위한 기점을 형성하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.The method of claim 2,
A second objective lens system which is formed on the optical path of the second laser light from the second light source to the stage, and adjusts a focal position of the second laser light,
While the stage is moved in the first direction, after forming a starting point for the division along the first machining schedule line,
During the movement of the stage in the second direction, the focal position of the second laser beam is set above the surface of the workpiece, and the focal position of the first laser beam coincides with the exposed portion of the underlying substrate. ,
Second preliminary processing of exposing the underlying substrate at the position of the second processing target line by irradiating the second laser light along the second processing target line of the workpiece;
Irradiating the first laser light so that the irradiated areas for each unit pulsed light is formed discretely on the exposed portion of the underlying substrate, cleavage or cleavage of the underlying substrate occurs between the irradiated areas. A laser processing apparatus characterized by forming a starting point for dividing along the second processing target line in the workpiece by performing a second main machining.
상기 스테이지를 제1 방향으로 이동시키는 동안에, 상기 제1 가공 예정선을 따른 상기 분할을 위한 기점을 형성한 후,
상기 스테이지를 제2 방향으로 이동시키는 동안에,
상기 제1 레이저광을 상기 피가공물의 제2 가공 예정선을 따라서 조사함으로써, 상기 제2 가공 예정선의 위치에 있어서 상기 하지 기판을 노출시키는 제2 예비 가공과,
상기 하지 기판의 노출 부분에, 개개의 단위 펄스광마다의 피조사 영역이 이산적으로 형성되도록 상기 제2 레이저광을 조사함으로써, 상기 피조사 영역끼리의 사이에서 상기 하지 기판의 벽개 또는 열개를 발생시키는 제2 본 가공을 행함으로써, 상기 피가공물에 상기 제2 가공 예정선을 따른 분할을 위한 기점을 형성하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.The method of claim 1,
While the stage is moved in the first direction, after forming a starting point for the division along the first machining schedule line,
While moving the stage in the second direction,
Second preliminary processing of exposing the base substrate at the position of the second processing target line by irradiating the first laser light along the second processing target line of the workpiece;
By irradiating the second laser light so that the irradiated areas for each unit pulse light are formed discretely on the exposed portion of the underlying substrate, cleavage or cleavage of the underlying substrate is generated between the irradiated areas. A laser processing apparatus characterized by forming a starting point for dividing along the second processing target line in the workpiece by performing a second main machining.
상기 제1 광원으로부터 상기 스테이지에 이르는 광로가 도중에 2개로 분기되어 이루어지고,
상기 제1 예비 가공과 상기 제2 예비 가공에서는, 상이한 광로에서 상기 제1 레이저광을 상기 피가공물로 조사시키는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.The method of claim 4, wherein
The optical path from the first light source to the stage is divided into two in the middle,
In the first preliminary processing and the second preliminary processing, the first laser light is irradiated onto the workpiece in different optical paths.
상기 제1 광원으로부터 출사되는 상기 제1 레이저광이, 펄스 폭이 psec 오더의 초단펄스광이며,
상기 제1 광원으로부터 상기 스테이지에 이르는 상기 제1 레이저광의 광로 상에 형성되어 이루어지고, 상기 제1 레이저광의 초점 위치를 조정하는 제1 대물 렌즈계를 추가로 구비하고,
상기 제1 레이저광의 초점 위치를 상기 피가공물의 표면보다도 상방에 설정하고, 상기 제2 레이저광의 초점 위치를 상기 하지 기판의 노출 부분에 일치시키는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.The method according to claim 4 or 5,
The first laser light emitted from the first light source is ultrashort pulsed light having a pulse width of psec order,
A first objective lens system formed on the optical path of the first laser light from the first light source to the stage, the focusing position of the first laser light is further provided;
A focal position of the first laser beam is set above the surface of the workpiece, and a focal position of the second laser beam is matched with an exposed portion of the underlying substrate.
상기 제1 방향과 상기 제2 방향이 서로 역방향인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.The method according to any one of claims 3 to 5,
And the first direction and the second direction are opposite to each other.
피가공물이 올려놓여지는 스테이지를 구비하는 레이저 가공 장치로서,
상기 레이저광으로서, 예비 가공용 레이저광과 본 가공용 레이저광을 선택적으로 조사 가능하고,
상기 본 가공용 레이저광이, 펄스 폭이 psec 오더의 초단펄스광이며,
상기 스테이지가 제1 방향과 제2 방향으로 이동 가능하게 되어 이루어지고,
상기 피가공물이 하지 기판의 위에 이종 재료층이 형성된 이종 재료 부착 기판인 경우에,
상기 스테이지를 상기 제1 방향으로 이동시키면서 상기 예비 가공용 레이저광을 조사함으로써, 피조사 영역에 있어서 상기 하지 기판을 노출시키는 예비 가공을 행하고,
상기 본 가공용 레이저광의 개개의 단위 펄스광마다의 피조사 영역이 상기 하지 기판의 노출 부분에 있어서 이산적으로 형성되도록, 상기 스테이지를 상기 제2 방향으로 이동시키면서 상기 본 가공용 레이저광을 상기 피가공물에 조사함으로써, 상기 피조사 영역끼리의 사이에서 상기 하지 기판의 벽개 또는 열개를 발생시키는 본 가공을 행함으로써, 상기 피가공물에 분할을 위한 기점을 형성하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.At least one light source emitting laser light,
A laser processing apparatus having a stage on which a workpiece is placed,
As the laser beam, the laser beam for preliminary processing and the laser beam for main processing can be selectively irradiated,
The above laser beam for processing is ultra-short pulsed light of pulse width psec order,
The stage is made movable in a first direction and a second direction,
When the workpiece is a substrate with a dissimilar material in which a dissimilar material layer is formed on the base substrate,
By irradiating the said preliminary laser beam, moving the said stage to a said 1st direction, the preliminary process which exposes the said base substrate in an irradiation area is performed,
The present laser beam for processing is moved to the workpiece while the stage is moved in the second direction so that the irradiated area for each unit pulse light of the main laser beam is discretely formed in the exposed portion of the substrate. The laser processing apparatus characterized by forming the starting point for division | segmentation in the said to-be-processed object by performing this process which generate | occur | produces cleavage or cleavage of the said base substrate between the said irradiated areas.
상기 적어도 1개의 광원이, 조사 조건을 달리함으로써 상기 예비 가공용 레이저광과 상기 본 가공용 레이저광을 선택적으로 출사 가능한 단일의 광원인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.The method of claim 8,
And the at least one light source is a single light source capable of selectively emitting the preliminary laser light and the main laser light by changing irradiation conditions.
상기 광원으로부터 상기 스테이지에 이르는 상기 레이저광의 광로 상에 형성되어 이루어지고, 상기 레이저광의 초점 위치를 조정하는 대물 렌즈계를 추가로 구비하고,
상기 예비 가공 동안은 상기 예비 가공용 레이저광의 초점 위치를 상기 피가공물의 표면보다도 상방에 설정하고, 상기 본 가공 동안은, 상기 본 가공용 레이저광의 초점 위치를 상기 하지 기판의 노출 부분에 일치시키는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.10. The method of claim 9,
It is provided on the optical path of the laser beam from the light source to the stage, and further comprises an objective lens system for adjusting the focus position of the laser light,
During the preliminary processing, the focal position of the laser beam for preliminary processing is set above the surface of the workpiece, and during the main processing, the focal position of the laser beam for main processing is coincident with the exposed portion of the underlying substrate. Laser processing device.
상기 적어도 1개의 광원이, 상기 예비 가공용 레이저광을 출사하는 제1 광원과 상기 본 가공용 레이저광을 출사하는 제2 광원이며,
상기 피가공물을 올려놓은 상기 스테이지가 상기 제1 방향으로 이동하는 동안은 상기 제1 광원으로부터 상기 예비 가공용 레이저광을 출사하여 상기 예비 가공을 행하고, 상기 피가공물을 올려놓은 상기 스테이지가 상기 제2 방향으로 이동하는 동안은 상기 제2 광원으로부터 상기 본 가공용 레이저광을 출사하여 상기 본 가공을 행하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.The method of claim 8,
The at least one light source is a first light source that emits the laser beam for preliminary processing and a second light source that emits the laser beam for main processing,
While the stage on which the workpiece is placed moves in the first direction, the preliminary laser beam is emitted from the first light source to perform the preliminary processing, and the stage on which the workpiece is placed is the second direction. The laser processing apparatus which performs the said main processing by emitting the said laser beam for this process from the said 2nd light source, while moving to.
상기 제1 광원으로부터 상기 스테이지에 이르는 제1 광로에서의 상기 예비 가공용 레이저광의 조사와 상기 제2 광원으로부터 상기 스테이지에 이르는 제2 광로에서의 상기 본 가공용 레이저광의 조사를 전환 가능한 광로 전환 수단을 추가로 구비하고,
상기 광로 전환 수단에서 상기 스테이지까지의 상기 제1과 제2 광로가 공통화되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.The method of claim 11,
And an optical path switching means capable of switching the irradiation of the preliminary laser light in the first optical path from the first light source to the stage and the irradiation of the main laser light in the second optical path from the second light source to the stage. Equipped,
And the first and second optical paths from the optical path switching means to the stage are common.
상기 피가공물에 상기 분할을 위한 기점을 형성할 때에, 상이한 상기 단위 펄스광에 의해 형성되는 적어도 2개의 피조사 영역을, 상기 피가공물의 벽개 또는 열개 용이 방향에 있어서 서로 이웃하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.The method according to any one of claims 1 to 5 and 8 to 12,
When forming a starting point for the division in the workpiece, at least two irradiated areas formed by the different unit pulsed light are formed so as to be adjacent to each other in the easy cleavage or cleavage direction of the workpiece. Laser processing device.
모든 상기 피조사 영역을, 상기 피가공물의 벽개 또는 열개 용이 방향을 따라서 형성하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.The method of claim 13,
The laser processing apparatus characterized by forming all the said irradiated area | region along the easily cleavage or cleavage direction of the said to-be-processed object.
상기 피가공물에 상기 분할을 위한 기점을 형성할 때에, 상기 피조사 영역을, 상기 피가공물의 상이한 2개의 벽개 또는 열개 용이 방향에 대하여 등가인 방향에 있어서 형성하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.The method according to any one of claims 1 to 5 and 8 to 12,
When the starting point for the division is formed in the workpiece, the irradiated area is formed in a direction equivalent to two different cleavage or easy opening directions of the workpiece.
상기 피가공물에 상기 분할을 위한 기점을 형성할 때에, 상이한 상기 단위 펄스광에 의한 적어도 2개의 피조사 영역의 형성을, 상기 피가공물의 상이한 2개의 벽개 또는 열개 용이 방향에 대하여 교대로, 그리고, 상기 적어도 2개의 피조사 영역이 상기 벽개 또는 열개 용이 방향에 있어서 서로 이웃하도록 행하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.13. The method according to any one of claims 8 to 12,
When forming a starting point for the dividing in the workpiece, formation of at least two irradiated regions by the different unit pulsed light is alternately with respect to two different cleavage or decoction directions of the workpiece, and And the at least two irradiated areas are adjacent to each other in the cleavage or cleavage direction easily.
피가공물을 스테이지에 올려놓는 재치 공정과,
제1 광원으로부터 제1 레이저광을 상기 피가공물의 제1 가공 예정선을 따라서 조사함으로써, 상기 제1 가공 예정선의 위치에 있어서 상기 하지 기판을 노출시키는 제1 예비 가공 공정과,
상기 하지 기판의 노출 부분에, 개개의 단위 펄스광마다의 피조사 영역이 이산적으로 형성되도록 제2 광원으로부터 펄스 폭이 psec 오더의 초단펄스광인 제2 레이저광을 조사함으로써, 상기 피조사 영역끼리의 사이에서 상기 하지 기판의 벽개 또는 열개를 발생시키는 제1 본 가공 공정을 구비하고,
상기 제1 예비 가공 공정과 상기 제1 본 가공 공정을, 상기 스테이지를 제1 방향으로 이동시키면서 행하는 것을 특징으로 하는 피가공물의 가공 방법.As a processing method for forming a division origin in the to-be-processed object with a dissimilar material layer in which the dissimilar material layer was formed on the base substrate,
A wit process of placing the workpiece on the stage,
A first preliminary processing step of exposing the base substrate at a position of the first processing target line by irradiating a first laser light along a first processing target line of the workpiece from a first light source;
The irradiated areas of the substrate are irradiated with a second laser light having a pulse width of ultrashort pulse light of psec order from a second light source so that irradiated areas for individual unit pulsed lights are formed discretely. And a first main processing step of generating cleavage or cleavage of the underlying substrate between them,
The said 1st preliminary processing process and a said 1st main processing process are performed, moving the said stage to a 1st direction, The processing method of the to-be-processed object characterized by the above-mentioned.
상기 제1 광원으로부터 출사되는 상기 제1 레이저광이, 펄스 폭이 psec 오더의 초단펄스광이며,
상기 제1 광원으로부터 상기 스테이지에 이르는 상기 제1 레이저광의 광로 상에 형성되어 이루어지는 제1 대물 렌즈계에 의해, 상기 제1 레이저광의 초점 위치가 조정 가능하게 되어 이루어지고,
상기 제1 레이저광의 초점 위치를 상기 피가공물의 표면보다도 상방에 설정하고, 상기 제2 레이저광의 초점 위치를 상기 하지 기판의 노출 부분에 일치시키는 것을 특징으로 하는 피가공물의 가공 방법.The method of claim 17,
The first laser light emitted from the first light source is ultrashort pulsed light having a pulse width of psec order,
By the first objective lens system formed on the optical path of the first laser light from the first light source to the stage, the focal position of the first laser light can be adjusted,
And the focal position of the first laser beam is set above the surface of the workpiece, and the focal position of the second laser beam matches the exposed portion of the substrate.
상기 제2 광원으로부터 상기 스테이지에 이르는 상기 제2 레이저광의 광로 상에 형성되어 이루어지는 제2 대물 렌즈계에 의해, 상기 제2 레이저광의 초점 위치가 조정 가능하게 되어 이루어지고,
상기 제2 레이저광을 상기 피가공물의 제2 가공 예정선을 따라서 조사함으로써, 상기 제2 가공 예정선의 위치에 있어서 상기 하지 기판을 노출시키는 제2 예비 가공 공정과,
상기 하지 기판의 노출 부분에, 개개의 단위 펄스광마다의 피조사 영역이 이산적으로 형성되도록 상기 제1 레이저광을 조사함으로써, 상기 피조사 영역끼리의 사이에서 상기 하지 기판의 벽개 또는 열개를 발생시키는 제2 본 가공 공정을 추가로 구비하고,
상기 스테이지를 제1 방향으로 이동시키는 동안에, 상기 제1 예비 가공 공정과 상기 제1 본 가공 공정을 행하여 상기 제1 가공 예정선을 따른 상기 분할을 위한 기점을 형성한 후,
상기 제2 레이저광의 초점 위치를 상기 피가공물의 표면보다도 상방에 설정하고, 상기 제1 레이저광의 초점 위치를 상기 하지 기판의 노출 부분에 일치시킨 상태로, 상기 제2 예비 가공 공정과 상기 제2 본 가공 공정을, 상기 스테이지를 제2 방향으로 이동시키면서 행하는 것을 특징으로 하는 피가공물의 가공 방법.The method of claim 18,
The focal position of the second laser light can be adjusted by a second objective lens system formed on the optical path of the second laser light from the second light source to the stage,
A second preliminary processing step of exposing the base substrate at a position of the second processing target line by irradiating the second laser light along the second processing target line of the workpiece;
Irradiating the first laser light so that the irradiated areas for each unit pulsed light is formed discretely on the exposed portion of the underlying substrate, cleavage or cleavage of the underlying substrate occurs between the irradiated areas. It is further provided with the 2nd main processing process to make it,
While the stage is moved in the first direction, the first preliminary machining step and the first main machining step are performed to form a starting point for the division along the first machining schedule line.
The second preliminary processing step and the second bone in a state in which the focal position of the second laser light is set above the surface of the workpiece, and the focal position of the first laser light coincides with the exposed portion of the underlying substrate. A processing method of a workpiece, wherein the processing step is performed while moving the stage in a second direction.
상기 제1 레이저광을 상기 피가공물의 제2 가공 예정선을 따라서 조사함으로써, 상기 제2 가공 예정선의 위치에 있어서 상기 하지 기판을 노출시키는 제2 예비 가공 공정과,
상기 하지 기판의 노출 부분에, 개개의 단위 펄스광마다의 피조사 영역이 이산적으로 형성되도록 상기 제2 레이저광을 조사함으로써, 상기 피조사 영역끼리의 사이에서 상기 하지 기판의 벽개 또는 열개를 발생시키는 제2 본 가공 공정을 추가로 구비하고,
상기 스테이지를 제1 방향으로 이동시키는 동안에, 상기 제1 예비 가공 공정과 상기 제1 본 가공 공정을 행하여 상기 제1 가공 예정선을 따른 상기 분할을 위한 기점을 형성한 후,
상기 제2 예비 가공 공정과 상기 제2 본 가공 공정을, 상기 스테이지를 제2 방향으로 이동시키면서 행하는 것을 특징으로 하는 피가공물의 가공 방법.The method of claim 17,
A second preliminary processing step of exposing the base substrate at a position of the second processing target line by irradiating the first laser light along a second processing target line of the workpiece;
By irradiating the second laser light so that the irradiated areas for each unit pulse light are formed discretely on the exposed portion of the underlying substrate, cleavage or cleavage of the underlying substrate is generated between the irradiated areas. It is further provided with the 2nd main processing process to make it,
While the stage is moved in the first direction, the first preliminary machining step and the first main machining step are performed to form a starting point for the division along the first machining schedule line.
The second preliminary machining step and the second main machining step are performed while moving the stage in a second direction.
상기 제1 광원으로부터 상기 스테이지에 이르는 광로를 도중에 2개로 분기시킴으로써, 상기 제1 예비 가공 공정과 상기 제2 예비 가공 공정에서는, 상이한 광로에서 상기 제1 레이저광을 상기 피가공물에 조사시키는 것을 특징으로 하는 피가공물의 가공 방법.The method of claim 20,
In the first preliminary processing step and the second preliminary processing step, the first laser light is irradiated to the workpiece in different optical paths by splitting two optical paths from the first light source to the stage in the middle. Processing method of work to be done.
상기 제1 광원으로부터 출사되는 상기 제1 레이저광이, 펄스 폭이 psec 오더의 초단펄스광이며,
상기 제1 광원으로부터 상기 스테이지에 이르는 상기 제1 레이저광의 광로 상에 형성되어 이루어지는 제1 대물 렌즈계에 의해, 상기 제1 레이저광의 초점 위치가 조정 가능하게 되어 이루어지고,
상기 제1 레이저광의 초점 위치를 상기 피가공물의 표면보다도 상방에 설정하고, 상기 제2 레이저광의 초점 위치를 상기 하지 기판의 노출 부분에 일치시키는 것을 특징으로 하는 피가공물의 가공 방법.The method of claim 20 or 21,
The first laser light emitted from the first light source is ultrashort pulsed light having a pulse width of psec order,
By the first objective lens system formed on the optical path of the first laser light from the first light source to the stage, the focal position of the first laser light can be adjusted,
And the focal position of the first laser beam is set above the surface of the workpiece, and the focal position of the second laser beam matches the exposed portion of the substrate.
상기 제1 방향과 상기 제2 방향이 서로 역방향인 것을 특징으로 하는 피가공물의 가공 방법.22. The method according to any one of claims 19 to 21,
And said first direction and said second direction are opposite to each other.
피가공물을 제1 방향과 제2 방향으로 이동 가능한 스테이지에 올려놓는 재치 공정과,
상기 스테이지를 상기 제1 방향으로 이동시키면서, 소정의 광원으로부터 출사시킨 예비 가공용 레이저광을 조사함으로써, 피조사 영역에 있어서 하지 기판을 노출시키는 예비 가공 공정과,
소정의 광원으로부터 출사시킨, 펄스 폭이 psec 오더의 초단펄스광인 본 가공용 레이저광의, 개개의 단위 펄스광마다의 피조사 영역이, 상기 하지 기판의 노출 부분에 있어서 이산적으로 형성되도록, 상기 스테이지를 상기 제2 방향으로 이동시키면서 상기 본 가공용 레이저광을 상기 피가공물에 조사함으로써, 상기 피조사 영역끼리의 사이에서 상기 하지 기판의 벽개 또는 열개를 발생시키는 본 가공 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 피가공물의 가공 방법.As a processing method for forming a division origin in the to-be-processed object with a dissimilar material layer in which the dissimilar material layer was formed on the base substrate,
A mounting step of placing the workpiece on the stage movable in the first direction and the second direction,
A preliminary processing step of exposing the underlying substrate in the irradiated area by irradiating the preliminary laser light emitted from a predetermined light source while moving the stage in the first direction;
The stage is arranged such that an irradiated area for each unit pulse light of the present processing laser light, whose pulse width is emitted from a predetermined light source, is ultra-short pulsed light of psec order, is formed discretely in an exposed portion of the base substrate. The workpiece is provided with the present processing step of generating cleavage or cleavage of the underlying substrate between the irradiated areas by irradiating the workpiece with the laser beam for the main processing while moving in the second direction. Processing method.
상기 예비 가공용 레이저광과 상기 본 가공용 레이저광이 조사 조건을 달리함으로써 단일의 광원으로부터 선택적으로 출사 가능하게 되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 피가공물의 가공 방법.25. The method of claim 24,
The preprocessing laser light and the present processing laser light can be selectively emitted from a single light source by varying the irradiation conditions.
상기 단일의 광원으로부터 상기 스테이지에 이르는 상기 레이저광의 광로 상에 형성된 대물 렌즈계에 의해, 상기 레이저광의 초점 위치가 조정 가능하게 되어 이루어지고,
상기 예비 가공 공정 동안은 상기 예비 가공용 레이저광의 초점 위치를 상기 피가공물의 표면보다도 상방에 설정하고, 상기 본 가공 공정 동안은, 상기 본 가공용 레이저광의 초점 위치를 상기 하지 기판의 노출 부분에 일치시키는 것을 특징으로 하는 피가공물의 가공 방법.The method of claim 25,
The focal position of the laser beam can be adjusted by an objective lens system formed on the optical path of the laser beam from the single light source to the stage,
During the preliminary processing step, the focal position of the laser beam for preliminary processing is set above the surface of the workpiece, and during the main machining process, the focal position of the laser beam for main processing is coincident with the exposed portion of the underlying substrate. The processing method of the to-be-processed object characterized by the above-mentioned.
상기 예비 가공 공정에 있어서는, 제1 광원으로부터 상기 예비 가공용 레이저광을 출사하여 상기 예비 가공을 행하고, 상기 본 가공 공정에 있어서는, 상기 제1 광원과는 상이한 제2 광원으로부터 상기 본 가공용 레이저광을 출사하여 상기 본 가공을 행하는 것을 특징으로 하는 피가공물의 가공 방법.25. The method of claim 24,
In the preliminary processing step, the preliminary laser beam is emitted from a first light source to perform the preliminary processing. In the main processing step, the main laser beam is emitted from a second light source different from the first light source. And the main processing is carried out.
상기 제1 광원으로부터 상기 스테이지에 이르는 제1 광로에서의 상기 예비 가공용 레이저광의 조사와 상기 제2 광원으로부터 상기 스테이지에 이르는 제2 광로에서의 상기 본 가공용 레이저광의 조사를 소정의 광로 전환 수단에 의해 전환 가능하게 하고,
상기 광로 전환 수단에서 상기 스테이지까지의 상기 제1과 제2 광로를 공통화하는 것을 특징으로 하는 피가공물의 가공 방법.The method of claim 27,
Irradiation of the preliminary laser beam in the first optical path from the first light source to the stage and irradiation of the main laser beam in the second optical path from the second light source to the stage are switched by a predetermined optical path switching means. Enable it,
A method for processing a workpiece, characterized in that the first and second optical paths from the optical path switching means to the stage are shared.
상이한 상기 단위 펄스광에 의해 형성하는 적어도 2개의 피조사 영역을, 상기 피가공물의 벽개 또는 열개 용이 방향에 있어서 서로 이웃하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 피가공물의 가공 방법.The method according to any one of claims 17 to 21 and 24 to 28,
The processing method of the to-be-processed object characterized by forming at least 2 to-be-irradiated area | region formed by the said different unit pulse light adjacent to each other in the direction of cleavage or easy opening of the to-be-processed object.
모든 상기 피조사 영역을, 상기 피가공물의 벽개 또는 열개 용이 방향을 따라서 형성하는 것을 특징으로 하는 피가공물의 가공 방법.The method of claim 29,
All the said irradiated area | region is formed along the direction of the cleavage or easy opening of the to-be-processed object, The processing method of the to-be-processed object characterized by the above-mentioned.
상기 피조사 영역을, 상기 피가공물의 상이한 2개의 벽개 또는 열개 용이 방향에 대하여 등가인 방향에 있어서 형성하는 것을 특징으로 하는 피가공물의 가공 방법.The method according to any one of claims 17 to 21 and 24 to 28,
The said irradiated area | region is formed in the direction equivalent to two different cleavage or easy opening directions of the to-be-processed object, The processing method of the to-be-processed object characterized by the above-mentioned.
상기 피가공물에 상기 분할을 위한 기점을 형성할 때에, 상이한 상기 단위 펄스광에 의한 적어도 2개의 피조사 영역의 형성을, 상기 피가공물의 상이한 2개의 벽개 또는 열개 용이 방향에 대하여 교대로, 그리고, 상기 적어도 2개의 피조사 영역이 상기 벽개 또는 열개 용이 방향에 있어서 서로 이웃하도록 행하는 것을 특징으로 하는 피가공물의 가공 방법.The method according to any one of claims 24 to 28,
When forming a starting point for the dividing in the workpiece, formation of at least two irradiated regions by the different unit pulsed light is alternately with respect to two different cleavage or decoction directions of the workpiece, and And the at least two irradiated areas are adjacent to each other in the cleavage or cleavage direction easily.
제17항 내지 제21항, 제24항 내지 제28항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 분할 기점이 형성된 피가공물을, 상기 분할 기점을 따라서 분할하는 것을 특징으로 하는 피가공물의 분할 방법.As a method of dividing a workpiece,
A process for dividing a workpiece according to any one of claims 17 to 21 and 24 to 28, wherein the workpiece formed with the division origin is divided along the division origin.
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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