KR100283415B1

KR100283415B1 - 레이저를이용한투명매질의가공방법및장치

Info

Publication number: KR100283415B1
Application number: KR1019980030620A
Authority: KR
Inventors: 이종무; 엄기영; 한기관; 장준호; 유태경
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사; 이종수; 엘지산전주식회사
Priority date: 1998-07-29
Filing date: 1998-07-29
Publication date: 2001-06-01
Also published as: US6130401A; JP2000156358A; KR20000009935A

Abstract

본 발명은 유리나 사파이어, 탄화규소 등 경도가 높고 빛의 흡수가 잘 안 되는 투명한 매질을 레이저(laser) 광선을 이용하여 절단하거나 거기에 글자나 그림을 새겨 넣을 수 있도록 하는 레이저를 이용한 투명 매질의 가공방법 및 장치와 관련된 것으로서, 종래에 투명 매질의 가공을 위해서 그 투명 매질에 흡수가 잘되는 이산화탄소 기체 레이저와 같은 고가의 장비에 의해서만 가능했던 비경제적 문제점을 해결하기 위함이다. 본 발명의 가공방법 및 장치는 레이저(21)에서 발생되는 레이저 빔(22)이 잘 흡수되는 지지물(25)을 구비하여 피가공물(20)을 그 지지물(25)에 올려놓고, 레이저 빔(22)을 그 피가공물(20)을 통해 지지물(25)상에 집광하여 그 접촉하는 부분에서 발생되는 불꽃(26)을 이용 피가공물(20)에 흠집(27)을 내어 가공한다. 이러한 본 발명에 의하면 기체 레이저와 같은 고가의 장비를 사용하지 않고 일반의 저렴한 고체 레이저를 이용할 수 있으므로 경제적이며 레이저 가공방법의 선택의 폭을 넓힌다.

Description

레이저를 이용한 투명 매질의 가공방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS OF MACHINING A TRANSPARENT MEDIUM BY LASER}

본 발명은 유리나 사파이어(sapphire), 탄화규소(Siliconcarbide, SiC) 등 경도가 높고 빛의 흡수가 잘 안 되는 투명한 매질을 레이저(laser) 광선을 이용하여 절단하거나 거기에 글자나 그림을 새겨 넣을 수 있도록 하는 레이저를 이용한 투명 매질의 가공방법 및 장치에 관한 것이다.

유리와 같이 경도가 높고 가시광선에 대해 투명한 매질들은 각종의 창, 광학기기, 액정디스플레이나 플라즈마디스플레이, 저마모성을 필요로 하는 각종 미세조절기구 등 많은 응용분야에 사용되고 있다. 또한 사파이어나 SiC 등의 물질을 최근 가시광(적, 녹, 청 등) 발광소자(light emitting diode), 레이저다이오드(laser diode) 등의 광소자 그리고 헤테로바이폴러 트랜지스터(HBT; hetero-bipolar transistor)나 전계효과 트랜지스터(FET; field effect transistor)와 같은 전자소자의 기판 물질로서 폭넓게 사용되고 있다. 따라서, 이러한 물질을 원하는 형태로 쉽고 간편하게 절단하는 기술은 산업계에 파급효과가 큰 아주 중요한 기술이다.

위와 같은 경도가 매우 높은 물질을 가공하는 방법에는 크게 기계적인 가공방법과 광학적인 가공방법이 있다. 기계적인 가공방법은 피가공물보다 더 강한 물질로 된 절삭공구, 예를 들면 다이아몬드 팁(diamond tip)이나 다이아몬드 블레이드(blade)를 사용하는 것이며, 광학적인 가공방법은 레이저(laser) 등의 빛이 갖는 열에너지를 이용하는 것이다.

기계적인 가공방법중에서 다이아몬드 팁을 사용하는 방법은 도 1에 나타낸 바와 같이 경도가 높은 유리판(1) 등의 피가공물을 절단하기 위하여 다이아몬드 팁(2)으로 스크라이빙(scribing)을 하여 유리판(1)상에 흠집(3)을 낸 후 기계적인 스트레스(stress)를 가함으로써 그 그어진 흠집(3)을 따라서 유리판(1)을 양쪽으로 쪼개는 것이다.

기계적인 가공방법중 다이아몬드 블레이드를 사용하는 방법은 도 2에 나타낸 바와 같이 원반형 다이아몬드 블레이드(4)를 동력을 이용, 고속으로 회전시키고, 피가공물인 유리판(5)을 그 다이아몬드 블레이드(4)에 대해 이동시킴으로써 자르고자 하는 선(6)을 따라 마모시켜 잘라내는 것이다. 이때 고속 회전되는 다이아몬드 블레이드(4)에 의해 유리가루등 미세한 분진이 비산되므로 이를 막기 위해 노즐(7)을 사용하여 물 또는 기름 등의 유체를 그 절삭부위에 뿌려야 한다.

광학적인 방법은 주로 레이저를 사용하는데, 도 3과 같이 레이저(8)에서 연속 발진되는 레이저 빔(9)을 렌즈(10)로 피가공물(11)에 집광하고 피가공물(11)을 이동시킴으로써 자르고자 하는 선(12)을 따라서 국부적으로 녹여내는 것이다. 이 방법에 있어서, 레이저(8)는 피가공물 매질의 광학적 특성에 따라 가장 잘 흡수되는 파장을 발진하는 것으로 선택되어야 하며, 본 발명이 대상으로 하는 유리나 사파이어 및 SiC 등과 같은 투명한 매질의 경우 이산화탄소 기체 레이저가 사용되고 있다.

상기한 바와 같은 종래의 다양한 방법들은 각각의 피가공물의 특성이나 경제성을 고려하여 각 분야에서 적절히 사용되고 있으나, 많은 분야에서는 각 방법이 가지는 장단점을 감안하여 가공특성이 좋고 보다 경제적인 방법이 요구되고 있는 실정이다.

상기한 종래 기술에 있어서, 다이아몬드 팁으로 피가공물에 흠집을 낸 후 기계적인 스트레스를 가해서 양쪽으로 쪼개는 방법은 가장 간단하고 오래된 방법으로서 사람이 직접 선을 긋고 자르는 작은 공구에서부터 자동화된 대규모 기계장치까지 다양하게 개발되어 왔다. 그러나 이 방법에 있어서는 그어진 흠집의 깊이가 깊지 않기 때문에 피가공물 매질의 경도나 두께 등에 따라 기계적인 문제점이 발생하게 된다. 특히 사파이어, SiC 등을 매질로 하는 경우 자르고자 하는 피가공물을 일정 두께 이하로 조절하여야 하는데 기본두께(광소자, 전자소자의 경우 100㎛ 정도) 이상일 경우 피가공물 매질의 경도로 인하여 스크라이빙 이후의 쪼개는 공정(breaking)이 더욱 어려워지게 된다. 이와 같은 얇은 두께를 유지하기 위해서는 선행공정인 연마공정(lapping)이 좀 더 복잡해지고 주의를 요하게 된다. 그리고 피가공물이 얇아짐으로써 휘게(bending)되는 특성을 갖게 되므로 쪼갤 때 더욱 힘든 요소로 남게 된다. 이러한 작업의 어려움 외에도 피가공물로서 유리판 등은 그 경도가 비교적 높아서 다이아몬드 팁이 잘 마모되는 등 주기적인 교체가 필요하다. 따라서 추가비용 발생 요소가 늘어남은 물론, 스크라이빙 및 브레이킹을 위한 장비는 고가의 비용이 소요된다. 또한 기계적인 특성상 직선이 아닌 곡선 형태로 자르기가 어렵고 작업 속도가 느리며, 판상물의 절단 외의 글자나 그림을 새기는 작업에는 부적합하다. 그리고 결정 방향에 따라 피가공물 또는 장비가 미리 정렬되어 있어야 하고 이에 따라 스크라이빙 및 브레이킹 방향이 결정되어야 하는 번거로움이 있게 된다.

다이아몬드 블레이드를 사용하는 방법은 비교적 두꺼운 매질도 절단할 수 있는 장점이 있으나, 다이아몬드 블레이드에 의한 피가공물의 물리적 손상이 크다는 문제점이 있다. 또한 절단면이 깨끗하지 않고 블레이드 두께를 어느 정도 이하로 줄이기 힘들기 때문에 블레이드 두께 이상의 재질이 소모되므로 절단되는 선 폭이 아주 미세하게 조절되어야 하는 곳에는 사용하기 힘들어서 생산성(즉, 단위 면적당 칩 개수)이 떨어진다. 뿐만 아니라 절단속도가 매우 느려서 생산속도가 떨어지며 주변에 많은 파편이 튀어 작업 환경이 청결하지 못하며 도 2에 보인 바와 같이 절단시 별도의 노즐(7)로 물을 뿌려 주어야 하는 단점이 있다.

매질에 흡수가 잘 되는 레이저로 절단하는 방법은 피가공물을 원하는 형태로 잘라낼 수 있는 장점이 있다. 그렇지만, 상온에서는 국부적인 가열로 인해서 매질에 임의의 균열이 가서 절단에 실패할 확률이 높기 때문에 피가공물을 연화온도 가까이 유지시켜서 작업하거나 제4도에 나타난 바와 같이 열전도가 잘되는 보조틀(12)을 자르고자 하는 선 방향으로 위치시켜서 열의 방출 방향을 설정하여 임의의 방향으로 매질에 금이 가는 것을 최소화하고 가는 노즐(13)을 통해 기체를 불어내서 레이저 빔(9)에 녹은 용융물을 아래쪽으로 불어내어 내는 등의 보조적 장치가 수반되어야 한다. 또한 유리의 절단에 주로 사용되는 이산화탄소 기체 레이저는 수백 마이크로 미터 이내로 집광하기가 어렵기 때문에 미세 절단에 어려움이 있으며, 반드시 피가공물 매질에 흡수가 잘되는 레이저를 사용해야 하므로 산업계에서 흔히 쓰이는 가시광 영역이나 근적외선 영역의 소규모 고체 레이저를 보유하고 있어도 투명한 매질의 절단을 위해서는 매질에 흡수가 잘 되는 레이저를 추가로 보유해야 하는 단점이 있다.

본 발명의 목적은 산업계에서 흔히 사용되고 있는 가시광이나 근적외선 영역의 고체 레이저로 유리, 사파이어, SiC 등과 같은 투명한 매질 및 이를 기본 매질로 하여 제작된 각종 소자를 절단하거나 거기에 글자나 그림을 새겨 넣을 수 있는 레이저를 이용한 투명 매질의 가공방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 산업계에서 흔히 사용되고 있는 가시광이나 근적외선 영역의 고체 레이저로 유리, 사파이어, SiC 등과 같은 투명한 매질 및 이를 기본 매질로 하여 제작된 각종 소자를 절단하거나 거기에 글자나 그림을 새겨 넣을 수 있는 레이저를 이용한 투명 매질의 가공방법을 구현한 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 다이아몬드 팁을 사용하여 유리판을 절단하는 방법을 설명하기 위해 나타낸 개요도.

도 2는 종래의 다이아몬드 블레이드를 사용하여 유리판을 절단하는 방법을 설명하기 위해 나타낸 개요도.

도 3은 종래의 이산화탄소 기체 레이저를 이용하여 유리판을 절단하는 방법을 설명하기 위해 나타낸 개요도.

도 4는 종래의 이산화탄소 기체 레이저를 이용하여 유리판을 절단함에 있어서 보조틀과 기체분사노즐을 부가 사용하는 상태를 보인 개요도.

도 5는 본 발명에 따라 투명 매질의 피가공물을 지지물에 올려놓고 레이저 빔을 조사하여 가공하는 실시예를 보인 개요도(원내는 확대발췌도임).

도 6은 본 발명에 따른 레이저를 이용한 투명 매질의 가공방법에 있어서 집광된 레이저 빔을 고정시키고 피가공물을 이동시키는 실시예를 보인 개요도.

도 7은 본 발명에 따른 레이저를 이용한 투명 매질의 가공방법에 있어서 집광된 레이저 빔을 두 개의 회전구동 거울로 이동시켜 피가공물을 절단하는 실시예를 보인 개요도.

도 8은 본 발명에 따른 레이저를 이용한 투명 매질의 가공방법에 있어서 집광된 레이저 빔을 두 개의 회전구동 거울로 이동시켜 피가공물에 그림을 새겨 넣는 실시예를 보인 개요도.

도 9는 본 발명에 따른 레이저를 이용한 투명 매질의 가공방법에 있어서 피가공물을 지지하는 지지물을 띠상으로 하여 레이저가 집광되는 지점에 대해 계속적으로 공급해주도록 한 실시예를 보인 개요도.

도 10a 및 10b는 사파이어나 SiC 등의 매질로 제작된 소자의 기본 구조를 나타낸 측면도와 평면도.

도 11a 및 11b는 도 10a 및 10b에 도시된 사파이어나 SiC 등의 매질로 제작된 소자의 기본 구조에서 본 발명에 의해 각 소자의 특정 영역을 분리한 상태를 보인 측면도와 평면도.

도 12는 본 발명에 따른 레이저를 이용한 투명 매질의 가공방법에 의하여 피가공물에 흠집이 형성된 상태를 촬영한 실물사진.

도 13a는 도 10a 및 10b에 도시된 소자의 실물을 소자 쪽에서 촬영한 사진.

도 13b는 도 10a 및 10b에 도시된 소자의 실물을 매질 쪽에서 촬영한 사진.

도 13c는 도 10a 및 10b에 도시된 소자를 본 발명에 의하여 분리된 개별 소자를 촬영한 사진

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

20(33) : 피가공물(박막소자) 21 : 레이저

22 : 레이저 빔 24 : 렌즈

25,25' : 지지물 30,30' : 거울

상기한 첫 번째 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 레이저 빔이 잘 흡수되지 않는 투명 매질로 되는 피가공물을 가공하는 방법으로서, 레이저 빔이 잘 흡수되는 다른 매질로 된 지지물에 피가공물을 올려놓고, 레이저 빔을 그 피가공물을 통해 지지물상에 집광하면서 피가공물을 고정시키고 두 개의 움직일 수 있는 거울을 사용하여 레이저 빔을 피가공물에 대해 이동시켜서 원하는 가공을 수행하는 것이다.

이와 같이 하면, 집광되는 레이저 빔은 피가공물인 투명 매질에는 잘 흡수되지는 않으나, 피가공물 밑에 놓인 지지물에는 잘 흡수된다. 따라서 지지물 상에서는 집광된 레이저 빔이 가지는 높은 열 에너지에 의하여 불꽃이 발생되고 이 불꽃에 의하여 지지물과 접촉하고 있는 피가공물의 한쪽 측면에는 국부적으로 용융되어 생기는 흠집이 형성된다. 레이저 출력을 감안하여 피가공물의 두께가 충분히 얇으면 그 국부적인 용융에 의한 흠집에 의해 피가공물을 곧바로 절단할 수 있다. 레이저 출력이 약하거나 또는 피가공물이 두꺼운 경우에는 그 흠집을 낸 뒤에 기계적 스트레스를 가하는 공정을 추가하여 절단할 수 있는 것이다. 한편, 약한 레이저 출력으로 흠집에 의한 글자나 그림을 새겨넣는 작업도 가능한 것이다.

이러한 본 발명의 가공방법을 구현하는 장치는 레이저 빔이 잘 흡수되지 않는 투명 매질로 되는 피가공물을 가공함에 있어서, 레이저 빔을 발생하는 수단과, 레이저 빔이 잘 흡수되는 매질로 된 지지물을 포함하여 그 지지물로 피가공물을 접촉한 상태로 받쳐주는 수단, 피가공물을 통해 지지물상에 레이저 빔을 집속하는 적어도 하나의 렌즈요소, 그리고 레이저 빔을 고정된 피가공물에 대해 상대적으로 이동시키는 수단을 포함한다.

이하, 관련된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

첨부된 도면중 도 5는 본 발명에 따라 투명 매질의 피가공물을 지지물에 올려놓고 레이저 빔을 조사하여 가공하는 실시예를 보인다. 도면에 있어서, 부호 20은 투명 매질로 되는 유리판이나 사파이어 또는 SiC 등과 같은 피가공물, 부호 21은 레이저 빔(22)을 연속 발진하는 레이저, 23은 레이저 빔(22)을 반사시키는 반사거울, 24는 레이저 빔(22)을 집광시키는 렌즈, 그리고 25는 알루미늄이나 철 또는 구리 등과 같이 강한 레이저 펄스에 의해 불꽃이 일어나는, 즉 레이저 빔(22)이 잘 흡수되는 매질로 되는 지지물을 나타낸다. 이후에 참조되는 도면에 있어서도 같다.

도시된 바와 같이 투명 매질로 되는 피가공물(20)을 지지물(25)에 올려놓고 레이저(21)에서 출사되는 레이저 빔(22)을 렌즈(24)에 의하여 피가공물(20)을 통해 그 피가공물(20)을 지지하는 지지물(25)상에 집광하면 그 표면에서의 국부적인 열과 함께 불꽃(26)이 발생되고, 이 불꽃(26)에 의해서 지지물(25)상에 접촉하고 있는 피가공물(20)의 측면이 국부적으로 가열 용융되어 그 측면 상에 깊은 흠집(27)이 생성된다.

연속적으로 큐스위치(Q switch)에 의하여 비발진 상태에서 갑자기 발진상태로 작동되는 레이저(21)에서 발생되는 레이저 빔(22)이 조사하는 동안 제6도와 같이 절단하고자 하는 선(28)을 따라서 피가공물(20)을 이동시키거나 또는 제7도와 같이 피가공물(20)을 고정상태로 두고 모터(29,29')로 각각 회전 구동되는 두 개의 거울(30,30')을 빔 경로상에 배치하여 절단하고자 하는 선을 따라서 집광되는 레이저 빔(22)을 연속적으로 이동하여 원하는 모양대로 전술한 흠집을 낼 수 있다. 여기서 피가공물의 매질 두께와 물리적 성질을 감안하여 레이저 출력을 조절함으로써, 완전 흠집을 내어 피가공물이 직접 양쪽으로 분리되게 하여 절단할 수 있음은 물론, 얕은 흠집을 내 다음 기계적인 스트레스를 가하여 피가공물을 절단할 수 있다. 후자의 경우는 예를 들면 광소자, 전자소자의 경우 효율적으로 활용할 수 있는 방법이다.

다음, 도 8과 도 9는 본 발명의 다른 실시예를 보인다. 제8도와 같이 모터(29,29')로 각각 회전 구동되는 두 개의 거울(30,30')을 사용하여 레이저 빔(22)의 집광위치를 원하는 형태의 모양(31)을 새기는 것이 가능하므로 매질의 절단뿐 아니라 보석과 같이 투명하고 단단한 매질에 글자나 그림을 새기는 수단으로도 응용될 수 있다. 한편, 강한 레이저 펄스에 조사된 지점에서 불꽃이 일어나서 접촉한 투명한 매질에 흠집을 내는 전술한 지지물(25)을 앞의 도 5에서와 같이 사용할 경우에는 다량의 지지물이 소모될 수 있다. 따라서, 도 9와 같이 지지물(25')을 얇은 띠 형태로 하여 감은 롤(24)을 설치하고 레이저 빔(22)이 집광되는 지점에서 그 지지물(25')을 안내하는 롤러(32)를 설치하여 지지물(25')을 연속적으로 공급케 할 수 있다. 이리하여 지지물(25')의 소모를 줄이고 가공상태를 양호한 상태로 유지할 수 있다.

위와 같은 본 발명에 의하여, 일반적인 절단의 경우 약 3㎜ 두께의 유리판과 약 300㎛ 두께의 사파이어를 흑색 산화막이 입혀진 알루미늄판 또는 철판으로 되는 지지물에 올려놓고 평균출력 약 20W의 큐스위칭된 1.06㎛ 발진 파장의 고체 레이저를 집광하여 조사한 결과, 레이저가 집광 조사된 선을 따라서 피가공물 매질이 스스로 절단되는 것을 볼 수 있었다. 또한 상기 레이저의 제2고조파인 0.532㎛의 레이저를 사용한 경우에도 피가공물의 절단이 가능하였다. 이는 투명한 매질의 일반적인 절단 및 자유로운 형태로의 절단 등에 유용하게 응용될 수 있다.

피가공물로서 광소자나 전자소자는 주로 사파이어나 SiC 등의 매질 위에 일정 두께의 얇은 박막(GaN 계열 물질)을 형성한 후 여러 공정을 거쳐 소자를 만든다. 이러한 소자의 분리는 위와 같은 방법을 사용하면 여러 가지 문제점이 발생할 수 있으므로 다음과 같이 하면 아주 미세하게 소자를 분리시킬 수 있다.

도 10a에서 처럼 지지물(25) 위에 피가공물인 박막소자(33)를 올려놓는다. 박막소자(33)는 도 10b에 보인 바와 같이 소자영역(34)과 비소자영역(35)으로 된다. 이러한 상태로 도 5와 같은 방법으로 레이저 빔을 조사하여 소자를 분리하고자 할 경우 레이저 빔 조사시 지지물(25)에 올려진 박막소자(33)에 집광된 레이저 빔에 의한 열이 흡수 전파되어 소자의 특성을 손상시킬 수 있으므로 반드시 조사하고자 하는 비소자영역의 박막은 완전히 제거(isolation)되어야 한다. 그리고 지지물(25) 위에 박막소자(33)가 있는 경우는 완전 절단 방법의 경우 소자에 충격을 전파하므로 이 경우는 일정 깊이로 얕은 흠집을 형성하고 간단하게 브레이킹하는 방법을 사용한다. 즉, 제11도와 같이 박막소자(33)의 분리하고자 하는 소자영역(34) 사이의 비소자영역(35)에 제5도와 같은 방법을 사용하여 일정 깊이의 흠집(36)을 형성하는 것이다. 완전한 절단도 소자의 분리(isolation) 영역의 범위에 따라 가능하지만 아주 미세한 영역을 분리코자 할 경우 열적 충격에 의해 표면에 주는 충격을 없애기 위해 하부 매질의 일정 영역에서 흠집을 멈추게 하는 것이 매우 효과적이다. 여기서 기판에 미치는 영향은 레이저의 큐스위칭 주파수와 레이저 조사속도이다. 큐스위칭 주파수 10㎑, 레이저 조사속도 50㎜/sec 그리고 레이저 출력 5W 조건에서 도 12도에 나타난 바와 같은 흠집(폭 40㎛, 깊이 25㎛)이 생겼고, 이는 브레이킹 작업이 아주 쉽게 이루어지는 구조임이 확인되었고, 또 브레이킹을 통해 소자를 분리한 후 소자의 특성을 측정한 결과 분리 이전과 차이가 없음을 확인할 수 있었다. 즉 물리적 충격이 없는 것이다.

도 13a 내지 도 13c는 도 12의 샘플을 도 5의 방법으로 실시한 결과로서, 도 13a는 소자분리 이전 위쪽에서 촬영한 사진이고, 도 13b는 밑에서 촬영한 사진이다. 그리고 도 13c는 소자를 분리하여 촬영한 사진이다.

도면으로 제시하지는 않았으나 본 발명을 실시함에 있어서, 바람직하게는, 전술한 박박소자처럼 레이저 빔이 잘 흡수되지 않는 투명 매질로 되고 반복적인 패턴을 가지는 경우에 있어서의 소자를 분리하기 위한 절단을 행함에 있어서는, 레이저 빔을 그 박막소자의 절단영역을 통해 지지물상에 집광하고, 집광되는 레이저 빔이 비월순차방식으로 조사되도록 피가공물과 레이저 빔을 상대적으로 이동시켜 가공함으로써 분리되는 소자들의 열적 충격을 최소할 수 있다. 또한 전술한 실시예들에 있어서, 지지물이 그 위에 집광되는 레이저 빔의 높은 열 에너지에 의하여 열적 손상이 심하게 일어나고 이로부터 피가공물이 손상될 염려가 있는데, 이를 방지하기 위해서는 그 레이저 빔이 집광되는 지점에 대해 냉각장치를 함으로써 그 열적 충격을 조절할 수 있다. 이러한 냉각장치는 단지 열적 충격을 줄이는 기능 외에도 피가공물에 대한 가공정도를 조절하는 역할도 가능할 것이다.

이와 같이 본 발명은 유리나 사파이어 또는 SiC 등과 같이 경도가 높고 투명한 매질을 가공함에 있어서도 흡수가 잘 안 되는 레이저 빔을 이용하여 절단하거나 글자 또는 그림을 새겨넣을 수 있게 하는 방법을 제공한다. 이러한 본 발명에 따르면, 각종의 창, 광학기기, 액정 디스플레이나 플라즈마 디스플레이, 저마모성 매질을 필요로 하는 각종 미세조절장치 등 많은 응용 분야에 사용되고 있는 유리, 그리고 가시광 발광소자나 레이저다이오드 등의 광소자 및 트랜지스터와 같은 전자소자의 기판 물질로서 폭넓게 사용되는 사파이어나 SiC 등의 가공에 있어서, 기체 레이저와 같은 고가의 장비를 사용하지 않고 일반의 저렴한 고체 레이저를 이용할 수 있게 한다. 따라서 훨씬 경제적이고 생산성을 높일 수 있다. 또한 많은 응용분야에서 피가공물의 특성을 감안한 가공방법의 선택의 폭을 넓힌다.

Claims

레이저 빔이 잘 흡수되지 않는 투명 매질로 되는 피가공물을 가공함에 있어서, 레이저 빔이 잘 흡수되는 다른 매질로 된 지지물에 피가공물을 올려놓고, 레이저 빔을 그 피가공물을 통해 지지물상에 집광하면서 피가공물을 고정시키고 두 개의 움직일 수 있는 거울을 사용하여 레이저 빔을 피가공물에 대해 이동시켜 가공함을 특징으로 하는 레이저를 이용한 투명 매질의 가공방법.
제1항에 있어서, 상기한 지지물에 집광되는 레이저 빔에 의하여 발생되는 열에 의하여 그 지지물에 접촉하는 피가공물의 측면 상에 깊은 흠집을 내어 절단하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 투명 매질의 가공방법.
제1항에 있어서, 상기한 지지물에 집광되는 레이저 빔에 의하여 발생되는 열에 의하여 그 지지물에 접촉하는 피가공물의 측면 상에 얕은 흠집을 낸 후 기계적 스트레스를 가하여 절단하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 투명 매질의 가공방법.
제1항에 있어서, 상기한 지지물에 집광되는 레이저 빔에 의하여 발생되는 열에 의하여 그 지지물에 접촉하는 피가공물의 측면 상에 흠집을 내어 글자나 그림을 새기는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 투명 매질의 가공방법.
제1항에 있어서, 상기한 지지물을 상기한 레이저 빔이 집광되는 지점에 대해 계속적으로 공급되도록 이동시키는 단계가 더 포함된 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 투명 매질의 가공방법.
제5항에 있어서, 상기한 지지물에 대하여 상기한 레이저 빔이 집광되는 부분의 열적인 충격을 조절하는 단계가 더 포함된 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 투명 매질의 가공방법.
제1항에 있어서, 상기한 레이저 빔이 고체 레이저에서 발진시키는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 투명 매질의 가공방법.
레이저 빔이 잘 흡수되지 않는 투명 매질로 되는 피가공물을 가공함에 있어서, 레이저 빔이 잘 흡수되는 다른 매질로 된 지지물에 피가공물을 올려놓고, 레이저 빔을 그 피가공물을 통해 지지물상에 집광하면서 피가공물을 고정시키고 두 개의 움직일 수 있는 거울을 사용하여 레이저 빔을 피가공물에 대해 이동시켜 피가공물의 결정방향에 관계없이 흠집을 내거나 절단하는 레이저를 이용한 투명 매질의 가공방법.
레이저 빔이 잘 흡수되지 않는 투명 매질로 되고 다수의 소자영역과 이 소자영역 사이로 되는 비소자영역 가지는 박막소자의 소자들을 분리하기 위한 가공방법에 있어서, 상기한 박막소자를 일정 절단 영역의 박막을 완전히 제거한 후 레이저 빔이 잘 흡수되는 지지물에 올려놓고, 레이저 빔을 그 박막소자의 절단영역을 통해 지지물상에 집광하면서 박막소자를 고정시키고 두 개의 움직일 수 있는 거울을 사용하여 레이저 빔을 피가공물에 대해 이동시켜 박막소자의 소자들을 분리함을 특징으로 하는 레이저를 이용한 투명 매질의 가공방법.
레이저 빔이 잘 흡수되지 않는 투명 매질로 되고 반복적인 패턴을 가지는 피가공물을 가공함에 있어서, 레이저 빔이 잘 흡수되는 다른 매질로 된 지지물에 피가공물을 올려놓고, 레이저 빔을 그 박막소자의 절단영역을 통해 지지물상에 집광하고, 집광되는 레이저 빔이 비월순차방식으로 조사되도록 피가공물을 고정시키고 두 개의 움직일 수 있는 거울을 사용하여 레이저 빔을 피가공물에 대해 이동시켜 가공함을 특징으로 하는 레이저를 이용한 투명 매질의 가공방법.
레이저 빔이 잘 흡수되지 않는 투명 매질로 되는 피가공물을 가공함에 있어서, 레이저 빔을 발생하는 수단과, 레이저 빔이 잘 흡수되는 매질로 된 지지물을 포함하여 그 지지물로 피가공물을 접촉한 상태로 받쳐주는 수단, 피가공물을 통해 지지물상에 레이저 빔을 집속하는 적어도 하나의 렌즈요소, 그리고 레이저 빔을 고정된 피가공물에 대해 상대적으로 이동시키는 수단이 구비된 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 투명 매질의 가공장치.
제11항에 있어서, 상기한 레이저 빔을 발생하는 수단이 큐 스위칭되는 고체레이저로 구비된 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 투명 매질의 가공장치.
제11항에 있어서, 상기한 피가공물에 대해 레이저 빔을 이동시키는 수단이 레이저 빔의 경로상에 간격을 두고 설치되는 두 개의 움직일 수 있는 거울부재와, 이 두 개의 거울부재를 각각 회전시키는 모터를 구비하여, 피가공물에 대해 레이저 빔을 이동시키게 된 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 투명 매질의 가공장치.
제11항에 있어서, 상기한 지지물을 상기한 레이저 빔이 집광되는 지점에 계속적으로 공급하는 수단이 더 구비된 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 투명 매질의 가공장치.
제14항에 있어서, 상기한 지지물을 상기한 레이저 빔이 집광되는 지점에 계속적으로 공급하는 수단이, 상기한 지지물을 띠상으로 감고 있는 한 쌍의 지지물 롤과, 이 한 쌍의 지지물 롤 사이에 있는 지지물을 상기 레이저 빔이 집광되는 지점에서 안내하는 안내롤러를 포함하여 되는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 투명 매질의 가공장치.