KR20100119515A

KR20100119515A - 레이저 가공 방법 및 레이저 가공 장치

Info

Publication number: KR20100119515A
Application number: KR1020100039844A
Authority: KR
Inventors: 켄지 후쿠하라; 세이지 시미즈; 코우지 야마모토
Original assignee: 미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2009-04-30
Filing date: 2010-04-29
Publication date: 2010-11-09
Anticipated expiration: 2030-04-29
Also published as: US20100276404A1; KR101184259B1; EP2246146A1; EP2246146B1; JP2010274328A; CN101875156A; CN101875156B

Abstract

(과제) 유리 기판 등의 취성 재료 기판을 펄스 레이저광에 의해 어블레이션 가공한 경우라도, 가공 부분에, 결함, 크랙 등이 생기기 어렵고, 가공 후의 단면(端面) 강도를 높게 유지할 수 있도록 한다.
(해결 수단) 이 레이저 가공 방법은, 펄스 레이저광을 집광하여 취성 재료 기판 표면에 조사하는 레이저광 조사 공정과, 레이저광을 스크라이브 예정 라인을 따라서 주사하는 레이저광 주사 공정을 포함하고 있다. 그리고, 펄스 레이저광의 레이저 강도는 1.0×10⁸이상 1.0×10¹⁰W/㎠ 이하이다. 또한, 입열량(J/㎠)×취성 재료의 선팽창계수(10^-7/K)의 값이 3000 이상 100000 이하의 범위이다. 또한, 펄스 레이저광의 집광 직경에 외접하는 정사각형 내의 펄스수가 2펄스 이상이다.

Description

레이저 가공 방법 및 레이저 가공 장치{LASER PROCESSING METHOD AND LASER PROCESSING APPARATUS}

본 발명은, 레이저 가공 방법 및 레이저 가공 장치, 특히, 취성 재료(brittle material) 기판 표면의 스크라이브(scribe) 예정 라인을 따라서 레이저광을 조사하여, 스크라이브 홈을 형성하는 레이저 가공 방법 및 그것을 실시하기 위한 레이저 가공 장치에 관한 것이다.

유리 기판, 반도체 기판, 세라믹 기판 등의 취성 재료 기판을 분단(dividing) 가공하는 방법의 하나로서, 레이저광을 이용한 가공 방법이 제공되어 있다. 이 방법에서는, 우선, 취성 재료 기판의 표면의 스크라이브 예정 라인을 따라서 레이저광을 이동시키면서 조사함으로써, 스크라이브 홈이 형성된다. 그 후, 브레이크 장치 등에 의해, 취성 재료 기판 상에 있어서 스크라이브 홈의 양측에 압압(pressing)력을 가함으로써, 기판은 스크라이브 홈을 따라서 분단된다(특허문헌 1 및 2 참조).

이상과 같은, 레이저광에 의해서 취성 재료 기판의 표면에 스크라이브 홈을 형성하는 경우, 사용되는 레이저광은 집광 렌즈에 의해서 초점이 맞추어지고, 초점 위치는 취성 재료 기판의 상면 근방에 설정된다. 이와 같이 함으로써, 레이저광의 초점 위치에서는 광에너지 흡수에 의한 어블레이션(ablation)이 생겨, 초점 위치 근방의 취성 재료를 외부로 증산(蒸散; transpiration)시킬 수 있다. 그리고, 초점 위치를 이동시키면서 어블레이션 가공을 행함으로써, 스크라이브 예정 라인을 따라서 스크라이브 홈을 형성할 수 있다.

일본공개특허공보 2005-271563호 일본공개특허공보 2005-314127호

특허문헌 1에 기재된 종래의 어블레이션 가공을 이용하여 스크라이브 홈을 형성하는 방법에서는, 어블레이션이 생긴 부분에, 충격압에 의한 크랙, 혹은 용융 및 급냉에 의한 미소(微小) 크랙이 생길 우려가 있다. 이 때문에, 단면(端面) 강도가 낮아질 우려가 있다.

또한, 특허문헌 2에 기재된 어블레이션 가공을 이용하여 스크라이브 홈을 형성하는 방법에서는, 조사된 펄스 레이저광의 유리로의 열확산을 적게 하여 용융을 억제함으로써, 요철 등의 표면 결함, 크랙 등의 발생을 억제할 수 있다. 그러나, 표시 패널 등과 같이 매우 얇은(예를 들면 두께 0.5㎜ 이하) 유리 기판에 스크라이브 홈을 형성하는 경우는, 특허문헌 2에 기재된 방법을 이용해도, 충분한 단면 강도를 얻을 수 없다.

본 발명의 과제는, 유리 기판 등의 취성 재료 기판을 펄스 레이저광에 의해 어블레이션 가공한 경우라도, 가공 부분에, 결함, 크랙 등이 생기기 어려워, 가공 후의 단면 강도를 높게 유지할 수 있도록 하는 것에 있다.

제1 발명에 따른 레이저 가공 방법은, 취성 재료 기판 표면의 스크라이브 예정 라인을 따라서 레이저광을 조사하여, 스크라이브 홈을 형성하는 방법으로서, 펄스 레이저광을 집광하여 취성 재료 기판 표면에 조사하는 레이저광 조사 공정과, 레이저광을 스크라이브 예정 라인을 따라서 주사하는 레이저광 주사 공정을 포함하고 있다. 그리고, 펄스 레이저광의 레이저 강도는 1.0×10⁸이상 1.0×10¹⁰W/㎠ 이하이다. 또한, 입열량(J/㎠)×취성 재료의 선팽창계수(10^-7/K)의 값이 3000 이상 100000 이하의 범위이다. 또한, 펄스 레이저광의 집광 직경에 외접하는 정사각형 내의 펄스수가 2펄스 이상이다.

이러한 레이저 가공 방법에서는, 레이저에 의해 어블레이션 가공됨과 동시에, 레이저광이 조사된 취성 재료 기판이 열영향을 받아 가공부가 용융시켜진다. 이러한 가공 방법에서는, 취성 재료 기판의 가공 단면에 있어서의 결함이나 크랙을 억제하여, 단면 강도를 높게 유지할 수 있다.

제2 발명에 따른 레이저 가공 방법은, 제1 발명의 방법에 있어서, 입열량(J/㎠)×취성 재료의 선팽창계수(10^-7/K)의 값은, 보다 바람직하게는 3600 이상 88000 이하의 범위이다.

제3 발명에 따른 레이저 가공 방법은, 제1 발명의 방법에 있어서, 입열량(J/㎠)×취성 재료의 선팽창계수(10^-7/K)의 값이 3800 이상 76000 이하의 범위인 경우는, 정사각형 내의 펄스수는 5펄스 이상이 바람직하다.

여기에서, 선팽창계수가 비교적 작은 경우는, 가공부를 용융시키기 위해서는 입열량을 많게 할 필요가 있다. 그래서, 펄스 레이저광의 오버랩률을 크게 하기 위해, 집광 직경에 외접하는 정사각형 내의 펄스수를 5펄스 이상으로 하는 것이 바람직하다.

제4 발명에 따른 레이저 가공 방법은, 제1 내지 제3 발명 중 어느 하나의 방법에 있어서, 펄스 레이저광의 펄스폭은 1ns 이상 1000ns 이하이다.

이 경우는, 펄스 레이저광이 조사된 가공 부위에 열영향을 부여하는 것이 용이해진다. 따라서, 펄스 레이저광의 레이저 강도를 높이는 일 없이 가공 단면을 용융시키는 것이 가능해진다.

제5 발명에 따른 레이저 가공 방법은, 제1 내지 제4 발명 중 어느 하나의 방법에 있어서, 펄스 레이저광은 파장이 300㎚ 이하의 자외선 레이저광이다.

이 경우는, 1개의 광자 에너지로 취성 재료 기판 내의 전자의 여기(excitation)가 개시되기 때문에, 펄스 레이저광을 효율좋게 흡수할 수 있다. 따라서, 펄스 레이저광의 레이저 강도를 높이는 일 없이 가공 단면을 용융시키는 것이 가능해진다.

제6 발명에 따른 레이저 가공 장치는, 취성 재료 기판 표면의 스크라이브 예정 라인을 따라서 레이저광을 조사하여, 스크라이브 홈을 형성하는 장치로서, 레이저 조사 기구와 이동 기구를 구비하고 있다. 레이저 조사 기구는 펄스 레이저광을 발신하는 레이저 발진기 및 발진된 펄스 레이저광을 집광하여 조사하는 집광 광학 기구를 갖는다. 이동 기구는 레이저 조사 기구를 취성 재료 기판 표면의 스크라이브 예정 라인을 따라서 상대적으로 이동시킨다. 이 장치에 있어서, 펄스 레이저광의 레이저 강도는 1.0×10⁸이상 1.0×10¹⁰ W/㎠ 이하이다. 또한, 입열량(J/㎠)×취성 재료의 선팽창계수(10^-7/K)의 값이 3000 이상 100000 이하의 범위이다. 또한, 펄스 레이저광의 집광 직경에 외접하는 정사각형 내의 펄스수가 2펄스 이상이다.

이러한 레이저 가공 장치를 이용하여 스크라이브 홈을 형성함으로써, 취성 재료 기판의 가공 단면에 있어서의 결함이나 크랙을 억제하여, 단면 강도를 높게 유지할 수 있다.

이상과 같은 본 발명에서는, 유리 기판 등의 취성 재료 기판을 펄스 레이저광에 의해 어블레이션 가공한 경우라도, 가공 부분에, 결함, 크랙 등이 생기기 어렵고, 가공 후의 단면 강도를 높게 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 레이저 가공 장치의 구성을 나타내는 모식도(schematic view)이다.
도 2는 펄스 레이저광에 의한 어블레이션 가공의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 어블레이션 가공에 의해 결함 또는 크랙이 생긴 스크라이브 홈을 취성 재료 기판의 표면으로부터 관찰한 도면이다.
도 4는 레이저 가공 장치의 초점 위치를 나타내는 모식도이다.
도 5는「정사각형 내의 펄스수」를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 레이저 가공 방법에 의해 유리 기판을 가공한 경우의 스크라이브 홈을 취성 재료 기판의 표면으로부터 관찰한 도면이다.
도 7은 종래의 가공 방법에 의해 스크라이브 홈을 형성한 경우와, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 레이저 가공 방법에 의해 스크라이브 홈을 형성한 경우의 단면 강도를 비교하는 그래프이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

[레이저 가공 장치]

본 발명의 일 실시 형태에 의한 레이저 가공 장치를 도 1에 나타낸다. 이 레이저 가공 장치는, 레이저 발진기(1)와, 미러(mirror) 기구(2)와, 렌즈 기구(3)와, XY 스테이지(4)를 구비하고 있다. 레이저 발진기(1), 미러 기구(2) 및, 렌즈 기구(3)에 의해 레이저 조사 기구가 구성되고, 또한 XY 스테이지에 의해 이동 기구가 구성되어 있다.

레이저 발진기(1)는 펄스 레이저광을 발진한다. 이 레이저 발진기(1)는, YAG레이저, IR 레이저 등의 주지의 펄스 레이저광의 발진기라면, 특별히 한정되는 것이 아니다. 가공되는 취성 재료 기판(5)의 재질에 따라서, 어블레이션 가공이 가능한 파장의 레이저를 적절히 선택하면 좋다. 또한, 펄스 레이저광의 펄스폭은, 레이저 어블레이션 가공이 가능하고, 취성 재료 기판(5)에 열영향을 부여하기 위해, 1ps 이상 1000ns 이하, 보다 바람직하게는 1ns 이상 1000ns 이하의 범위인 것이 바람직하다.

미러 기구(2)는, 렌즈 기구(3)와 함께 집광 광학 기구를 형성하여, 취성 재료 기판(5)에 대략 연직 방향으로부터 펄스 레이저광을 조사할 수 있도록, 펄스 레이저광의 진행 방향을 변경한다. 미러 기구(2)로서, 1 또는 복수의 경면을 이용해도 좋고, 프리즘, 회절 격자 등을 이용해도 좋다.

렌즈 기구(3)는 펄스 레이저광을 집광하는 것이다. 보다 상세하게는, 이 렌즈 기구(3)는, 취성 재료 기판(5)의 두께에 따라서, 펄스 레이저광을 집광하는 위치 인 초점 위치의 상하 방향의 위치를 조정한다. 이 초점 위치의 조정은, 렌즈 기구(3)의 렌즈를 교환함으로써 조정해도 좋고, 렌즈 기구(3)의 상하 방향의 위치를 도시하지 않는 액츄에이터에 의해 변경하여 조정해도 좋다.

XY 스테이지(4)는, 분단의 대상이 되는 유리 기판 등의 취성 재료 기판(5)을 올려놓는 테이블로, 서로 직교하는 X방향 및 Y방향으로 이동 가능하다. 이 XY 스테이지(4)를 X방향 및 Y방향으로 소정의 속도로 이동시킴으로써, XY 스테이지(4)에 올려놓여진 취성 재료 기판(5)과 펄스 레이저광과의 상대 위치를 자유롭게 변경할 수 있다. 통상은, XY 스테이지(4)를 이동시켜, 취성 재료 기판(5)의 표면에 형성되는 스크라이브 홈(6)의 예정 라인을 따라서 펄스 레이저광을 이동시킨다. 또한, 가공시의 XY 스테이지(4)의 이동 속도는, 도시하지 않는 제어부에 의해 제어되어, 이에 따라 펄스 레이저광이 소정의 오버랩률로 취성 재료 기판(5)에 조사되게 된다.

[어블레이션 가공의 예]

도 2는 펄스 레이저광에 의한 어블레이션 가공의 일 예를 나타낸 것이다. 이 도면에 나타나는 바와 같이, 레이저 발진기(1)로부터 출사된 펄스 레이저광은, 렌즈 기구(3)에 의해 취성 재료 기판(5)의 상면 근방에서 집광된다. 펄스 레이저광이 흡수되는 경우, 도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 취성 재료 기판(5)의 초점 위치 근방이 가열된다.

취성 재료 기판(5)의 초점 위치 근방의 온도가, 취성 재료 기판(5)의 비점(沸點)을 초과한 경우, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 비점을 초과하는 부분에 대해서는 성분이 증산한다. 한편, 초점 위치로부터 조금 떨어진 부분에서는, 취성 재료 기판(5)의 비점에는 도달하지 않지만 융점을 초과하는 부분이 존재한다. 이 부분은, 도 2(c)에 나타내는 바와 같이 표면이 용융하고, 그 후 방열에 의해 온도가 저하되면, 도 2(d)에 나타내는 바와 같이 고착함으로써 용융흔(痕)이 형성된다.

도 3은 어블레이션 가공에 의해 결함 또는 크랙이 생긴 스크라이브 홈(6)을 취성 재료 기판(5)의 표면으로부터 관찰한 모습을 나타낸 것이다. 스크라이브 홈(6)에 용융흔이 형성되지 않는 조건, 즉 열영향을 억제한 조건에서 펄스 레이저광을 이용하여 어블레이션 가공한 경우, 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 형성하는 스크라이브 홈(6)을 따라서 결함(31)이 생긴다.

또한, 용융 과다가 된 경우에는, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 스크라이브 홈(6)으로부터 크랙(32)이 생긴다.

[집광 직경의 제어]

본 발명에서는, 펄스 레이저광의 초점 위치를, 종래와 같이 기판 상면 근방이 아니라 하방으로 이동시켜, 펄스 레이저광의 기판 상면에서의 빔 직경(집광 직경)이 소정의 값이 되도록 하고 있다. 도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 레이저 가공 장치의 초점 위치를 나타내는 모식도이다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 종래의 레이저 가공 장치에서는, 초점 위치가 취성 재료 기판(5)의 상면 근방이 되도록 펄스 레이저광(41)을 집광하고 있다. 이에 대하여 본 실시 형태에서는, 초점 위치(43)를 종래 장치에 비교하여 하방으로 이동시켜, 취성 재료 기판(5)의 상면에 있어서의 펄스 레이저광(42)의 빔 직경(D)이 소정의 값이 되도록 조정된다. 또한, 상기한 방법을 대신하여, 펄스 레이저광의 초점 위치를, 기판 상면보다도 상방에 위치시켜, 취성 재료 기판(5)의 상면에 있어서의 펄스 레이저광(42)의 빔 직경(D)이 소정의 값이 되도록 조정해도 좋다.

[레이저 가공 방법]

취성 재료 기판(5)에 스크라이브 홈(6)을 형성하는 경우는, 우선, 펄스 레이저광을 집광하여 취성 재료 기판(5)의 표면에 조사한다(레이저광 조사 공정). 그리고, 이 펄스 레이저광을 스크라이브 예정 라인을 따라서 주사한다(레이저광 주사 공정). 이에 따라, 스크라이브 예정 라인을 따라서, 스크라이브 홈(6)이 형성된다.

여기에서, 본 발명의 특징은, 취성 재료 기판에 대하여 펄스 레이저광을 이용한 어블레이션 가공을 행함과 동시에, 취성 재료 기판에 열영향을 부여하여 가공부를 용융시키는 점에 있다(이하, 이러한 가공을「용융 어블레이션」이라고 부름). 이러한 용융 어블레이션에서는, 종래의 어블레이션 가공과 비교하여, 단면 강도를 유지하는 것이 가능하다.

이하에, 실험에 기초하여 얻어진 용융 어블레이션이 가능한 각 조건을 나타낸다.

실험에 사용한 레이저 등의 조건은, 이하와 같다. 또한, 이하의 실험에 있어서의 레이저광의 펄스폭은 17.5∼22.0ps의 범위이다. 펄스폭은, 사용하는 레이저 발진기, 반복 주파수 및 출력에 의존하여 결정되는 것이다. 즉, 동일한 레이저 발진기라도 반복 주파수나 출력을 변경하면, 펄스폭은 변화된다. 펄스폭은, 이하의 실험에서는 17.5∼22.0ps의 범위이지만, 전술한 바와 같이, 취성 재료 기판(5)에 열영향을 부여하기 위해, 1ps 이상 1000ns 이하, 보다 바람직하게는 1ns 이상 1000ns 이하의 범위인 것이 바람직하다.

레이저: DPSSL(반도체 레이저 여기 고체 레이저), 최대 출력 7W

파장: 266㎚

기판 1: OA10(제품명: 닛폰덴키가라스 가부시키가이샤 제조)

두께: 0.3㎜

선팽창계수: 38(10^-7/K)

기판 2: D263(제품명: SCHOTT사 제조)

두께: 0.3㎜

선팽창계수: 73(10^-7/K)

<주사 속도에 대해서>

-실험 1-

기판 1에 대해서, 기판 상면의 집광 직경을 8.47㎛로 조정하여, 1회의 주사를 행한 결과, 이하의 조건에서 용융 어블레이션이 가능했다.

(i) 반복 주파수 60kHz에서 주사 속도 20㎜/s∼80㎜/s

(ⅱ) 반복 주파수 90kHz에서 주사 속도 20㎜/s∼150㎜/s

-실험 2-

기판 1에 대해서, 기판 상면의 집광 직경을 21.72㎛로 조정하여, 1회의 주사를 행한 결과, 이하의 조건에서 용융 어블레이션이 가능했다.

(i) 반복 주파수 60kHz에서 주사 속도 20㎜/s∼80㎜/s

(ⅱ) 반복 주파수 90kHz에서 주사 속도 20㎜/s∼70㎜/s

-실험 3-

기판 2에 대해서, 기판 상면의 집광 직경을 8.47㎛로 조정하여, 1회의 주사를 행한 결과, 이하의 조건에서 용융 어블레이션이 가능했다.

(i) 반복 주파수 60kHz에서 주사 속도 80㎜/s∼160㎜/s

(ⅱ) 반복 주파수 90kHz에서 주사 속도 60㎜/s∼260㎜/s

-실험 4-

기판 2에 대해서, 기판 상면의 집광 직경을 21.72㎛로 조정하여, 1회의 주사를 행한 결과, 이하의 조건에서 용융 어블레이션이 가능했다.

(i) 반복 주파수 60kHz에서는, 용융 어블레이션은 매우 한정된 범위에서밖에 얻어지지 않았다.

(ⅱ) 반복 주파수 90kHz에서 주사 속도 50㎜/s∼80㎜/s

<레이저 강도에 대해서>

-실험 5-

기판 1에 대해서, 반복 주파수 60kHz 및 90kHz에 있어서 용융 어블레이션이 가능한 레이저 강도는, 1.50×10⁸∼8.88×10⁹(W/㎠)였다.

-실험 6-

기판 2에 대해서, 반복 주파수 60kHz 및 90kHz에 있어서 용융 어블레이션이 가능한 레이저 강도는, 1.50×10⁸∼8.88×10⁹(W/㎠)였다.

<입열량에 대해서>

-실험 7-

기판 1에 대해서, 반복 주파수 60kHz에서 집광 직경을 8.47㎛ 및 21.72㎛로 실험을 행한 결과, 입열량이 184.1∼1770.3(J/㎠)의 범위에서 용융 어블레이션이 가능했다.

-실험 8-

기판 1에 대해서, 반복 주파수 90kHz에서 집광 직경을 8.47㎛ 및 21.72㎛로 실험을 행한 결과, 입열량이 115.1∼1180.2(J/㎠)의 범위에서 용융 어블레이션이 가능했다.

-실험 9-

기판 2에 대해서, 반복 주파수 60kHz에서 집광 직경을 8.47㎛ 및 21.72㎛로 실험을 행한 결과, 입열량이 460.4∼1180.2(J/㎠)의 범위에서 용융 어블레이션이 가능했다.

-실험 10-

기판 2에 대해서, 반복 주파수 90kHz에서 집광 직경을 8.47㎛ 및 21.72㎛로 실험을 행한 결과, 입열량이 57.5∼393.4(J/㎠)의 범위에서 용융 어블레이션이 가능했다.

[정의]

여기에서, 「레이저 강도」 및 「입열량」은, 이하의 식 (1) 및 (2)로 정의되는 것이다.

식 (1)

레이저 강도(W/㎠)＝펄스 에너지(J)/(펄스폭(s)×빔 면적(㎠))

식 (2)

입열량(J/㎠)＝펄스 에너지(J)/(정사각형 내의 펄스수×집광 직경에 외접하는 정사각형의 면적(㎠))

또한, 「정사각형 내의 펄스수」는, 이하의 식 (3)으로 정의되는 것이다(도 5 참조).

식 (3)

정사각형 내의 펄스수＝집광 직경(㎜)/펄스 간격(㎜)

＝집광 직경(㎜)/(주사 속도(㎜/s)÷반복 주파수(Hz))

[용융 어블레이션의 정리]

이상의 실험 결과로부터, 용융 어블레이션이 가능한 조건은, 이하와 같아진다.

레이저 강도: 1.0×10⁸∼1.0×10¹⁰(W/㎠)--기판 1, 2 공통

입열량: 기판 1--100(≒115.1)∼2000(≒1770.3)(J/㎠)

기판 2--50(≒57.5)∼1200(≒1180.2)(J/㎠)

정사각형 내의 펄스수: 기판 1--5.0 펄스 이상

기판 2--2.0 펄스 이상

그리고, 선팽창계수가 큰 유리 쪽이 낮은 입열에서 용융하는 것을 알 수 있다. 또한, 기판 2의 선팽창계수(73(10^-7/K))는 기판 1의 선팽창계수(38(10^-7/K))의 2배 정도이기 때문에, 용융 어블레이션 가능한 입열량 및 펄스수도 기판 1의 1/2 정도로 되어 있는 것을 알 수 있다.

그래서, 각 기판의「입열량(J/㎠)×선팽창계수(10^-7/K)」의 값을 구하면, 이하와 같이 된다.

기판 1: 3800∼76000

기판 2: 3650∼87600

이상으로부터, 용융 어블레이션 가능한 조건을 일반화하면, 이하와 같이 된다.

(a) 레이저 강도: 1.0×10⁸∼1.0×10¹⁰(W/㎠)

(b) (입열량(J/㎠)×선팽창계수(10^-7/K)): 3000 이상 100000 이하

(c) 정사각형 내의 펄스수: 2펄스 이상(선팽창계수가 큰 경우)

5펄스 이상(선팽창계수가 작은 경우)

여기에서, 용융 어블레이션에 의해 얻어진 스크라이브 홈의 상태를 도 6에 나타내고 있다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 용융 어블레이션에 의한 가공에서는, 결함 및 크랙이 생기는 일 없이, 높은 정밀도로 스크라이브 홈(6)을 형성할 수 있다.

또한, 도 7은 용융 어블레이션에 의해 단면이 용융된 경우와, 단면이 용융되어 있지 않은 경우의 단면 강도를 비교한 그래프이다. 이 그래프에 있어서, 데이터(P0(■))는 종래의 단면이 용융되어 있지 않은 어블레이션에 의해 스크라이브 홈을 형성하여, 기판에 하중을 작용시켜 단면이 파손될 확률을 하중마다 플롯(plot)한 것이다. 또한, 데이터(P1(▲))는 기판 1을 용융 어블레이션에 의해 스크라이브 홈을 형성한 경우, 데이터(P2(◆))는 기판 2를 용융 어블레이션에 의해 스크라이브 홈을 형성한 경우의, 각각 데이터(P0)와 동일한 파손률의 데이터이다.

이 그래프로부터 분명한 바와 같이, 종래의 어블레이션에 의해 스크라이브 홈을 형성한 경우는, 하중이 100MPa에 도달하기 전에 파손되고 있다. 한편, 용융 어블레이션에 의해 스크라이브 홈을 형성한 경우는, 하중이 250∼450MPa의 사이에서 파손하고 있어, 종래의 가공 방법에 비교하여 훨씬 단면 강도가 높은 것을 알 수 있다.

이상과 같이, 본 실시 형태의 가공 방법에 의하면, 펄스 레이저광의 레이저 강도, 입열량을 조정하여 용융 어블레이션에 의해 스크라이브 홈을 형성하기 때문에, 기판의 가공 단면에 있어서의 결함이나 크랙을 억제하여, 단면 강도를 높게 유지할 수 있다.

[다른 실시 형태]

본 발명은 이상과 같은 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고 여러 가지 변형 또는 수정이 가능하다.

대상이 되는 기판은, 상기 기판 1 및 2에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 유리 기판이나 다른 취성 재료 기판에 대하여 본 발명을 적용 가능하다.

1 : 레이저 발진기
2 : 미러 기구
3 : 렌즈 기구
4 : XY 스테이지
5 : 취성 재료 기판
6 : 스크라이브 홈

Claims

취성 재료 기판 표면의 스크라이브 예정 라인을 따라서 레이저광을 조사하여, 스크라이브 홈을 형성하는 레이저 가공 방법으로서,
펄스 레이저광을 집광하여 취성 재료 기판 표면에 조사하는 레이저광 조사 공정과,
상기 레이저광을 스크라이브 예정 라인을 따라서 주사하는 레이저광 주사 공정을 포함하고,
상기 펄스 레이저광의 레이저 강도는 1.0×10⁸ 이상 1.0×10¹⁰W/㎠ 이하이고,
입열량(J/㎠)×취성 재료의 선팽창계수(10^-7/K)의 값이 3000 이상 100000 이하의 범위이고,
상기 펄스 레이저광의 집광 직경에 외접하는 정사각형 내의 펄스수가 2펄스 이상인 레이저 가공 방법.
제1항에 있어서,
상기 입열량(J/㎠)×취성 재료의 선팽창계수(10^-7/K)의 값은, 보다 바람직하게는 3600 이상 88000 이하의 범위인 레이저 가공 방법.
제1항에 있어서,
상기 입열량(J/㎠)×취성 재료의 선팽창계수(10^-7/K)의 값이 3800 이상 76000 이하의 범위인 경우, 상기 정사각형 내의 펄스수는 보다 바람직하게는 5펄스 이상인 레이저 가공 방법.
제1항에 있어서,
상기 펄스 레이저광의 펄스폭은 1ns 이상 1000ns 이하인 레이저 가공 방법.
제1항에 있어서,
상기 펄스 레이저광은 파장이 300㎚ 이하의 자외선 레이저광인 레이저 가공 방법.
취성 재료 기판 표면의 스크라이브 예정 라인을 따라서 레이저광을 조사하여, 스크라이브 홈을 형성하는 레이저 가공 장치로서,
펄스 레이저광을 발신하는 레이저 발진기 및 발진된 펄스 레이저광을 집광하여 조사하는 집광 광학 기구를 갖는 레이저 조사 기구와,
상기 레이저 조사 기구를 취성 재료 기판 표면의 스크라이브 예정 라인을 따라서 상대적으로 이동시키기 위한 이동 기구를 구비하고,
상기 펄스 레이저광의 레이저 강도는 1.0×10⁸이상 1.0×10¹⁰W/㎠ 이하이고,
입열량(J/㎠)×취성 재료의 선팽창계수(10^-7/K)의 값이 3000 이상 100000 이하의 범위이고,
상기 펄스 레이저광의 집광 직경에 외접하는 정사각형 내의 펄스수가 2펄스 이상인 레이저 가공 장치.