KR101330608B1 - 레이저 가공 장치, 피가공물의 가공 방법 및 피가공물의 분할 방법 - Google Patents

Abstract

(과제) 가공 흔적의 형성이 억제됨과 함께, 피가공물의 분할이 보다 확실히 실현되는 분할 기점의 형성이 가능해지는, 레이저 가공 장치를 제공한다.
(해결 수단) 펄스 레이저광을 발하는 광원과, 피가공물이 올려놓여지는 재치부를 구비하는 레이저 가공 장치가, 재치부에 올려놓여진 피가공물에 대하여 3점 굽힘으로 힘을 가함으로써, 피가공물의 가공 대상 위치에 대하여 인장 응력을 작용시키는 응력 인가 수단을 추가로 구비하고, 재치부에 올려놓여진 피가공물에 대하여, 응력 인가 수단에 의해 가공 대상 위치에 대하여 인장 응력을 작용시킨 상태에서, 펄스 레이저광의 개개의 단위 펄스광마다의 피조사 영역이 피가공면에 있어서 이산적으로 형성되도록 재치부를 이동시키면서 펄스 레이저광을 피가공물에 조사함으로써, 피조사 영역끼리의 사이에서 피가공물의 벽개 또는 열개를 순차적으로 발생시킴으로써, 피가공물에 분할을 위한 기점을 형성한다.

Description

레이저 가공 장치, 피가공물의 가공 방법 및 피가공물의 분할 방법{LASER PROCESSING APPARATUS, PROCESSING METHOD FOR A WORKPIECE, AND DIVIDING METHOD FOR A WORKPIECE}

본 발명은, 레이저광을 조사하여 피(被)가공물을 가공하는 레이저 가공 방법 및 이에 이용되는 레이저 가공 장치에 관한 것이다.

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).

특허문헌 1에 개시되어 있는 것은, 피가공물인 다이(die)를 분할할 때에, 레이저 어블레이션(laser ablation)에 의해 분할 예정선을 따라서 단면(斷面) 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(結晶) 상태가 흐트러진 단면 대략 V자형의 융해 개질 영역(변질 영역)을 발생시키고, 이 융해 개질 영역의 최하점을 기점으로 하여 피가공물을 분할하는 수법이다.

특허문헌 1 및 특허문헌 2에 개시된 기술을 이용하여 분할 기점을 형성하는 경우는 모두, 그 후의 분할이 양호하게 행해지기 때문에, 레이저광의 주사(scanning) 방향인 분할 예정선 방향을 따라서 균일한 형상의 V자형 단면(홈 단면 또는 변질 영역 단면)을 형성하는 것이 중요하다. 그를 위한 대응으로서, 예를 들면, 1펄스마다의 레이저광의 피조사 영역(빔 스폿)이 전후로 중복되도록 레이저광의 조사가 제어된다.

예를 들면, 레이저 가공의 가장 기본적인 파라미터인, 반복 주파수(단위 kHz)를 R라고 하고, 주사 속도(단위 ㎜/sec)를 V로 할 때, 양자의 비 V/R가 빔 스폿(beam spot)의 중심 간격이 되지만, 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 개시된 기술에 있어서는, 빔 스폿끼리 중첩이 발생하도록, V/R가 1㎛ 이하가 되는 조건에서, 레이저광의 조사 및 주사가 행해진다.

또한, 특허문헌 3에는, 표면에 적층부를 갖는 기판의 내부에 집광점을 맞추어 레이저광을 조사함으로써 기판 내부에 개질 영역을 형성하고, 이 개질 영역을 절단의 기점으로 하는 실시 형태가 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 4에는, 1개의 분리선에 대하여 복수회의 레이저광 주사를 반복하여, 분리선 방향으로 연속되는 홈부 및 개질부와, 분리선 방향으로 연속되지 않는 내부 개질부를 깊이 방향의 상하에 형성하는 실시 형태가 개시되어 있다.

한편, 특허문헌 5에는, 펄스 폭이 psec 오더라는 초단(超短) 펄스의 레이저광을 이용한 가공 기술로서, 펄스 레이저광의 집광 스폿 위치를 조정함으로써, 피가공물(판체)의 표층 부위로부터 표면에 이르러 미소(微小) 크랙이 군생(群生)한 미소한 용해 흔적을 형성하고, 이들 용해 흔적이 이어진 선 형상의 분리 용이화 영역을 형성하는 실시 형태가 개시되어 있다.

일본공개특허공보 2004-9139호 국제공개 제2006/062017호 일본공개특허공보 2007-83309호 일본공개특허공보 2008-98465호 일본공개특허공보 2005-271563호

레이저광에 의해 분할 기점을 형성하고, 그 후, 브레이커에 의해 분할을 행한다는 수법은, 종래로부터 행해지고 있는 기계적 절단법인 다이아몬드 스크라이빙(scribing)과 비교하여, 자동성·고속성·안정성·고정밀도성에 있어서 유리하다.

그러나, 레이저광에 의한 분할 기점의 형성을 종래의 수법으로 행한 경우, 레이저광이 조사된 부분에, 소위 가공 흔적(레이저 가공 흔적)이 형성되는 것이 불가피했다. 가공 흔적이란, 레이저광이 조사된 결과, 조사전(前)과는 재질이나 구조가 변화된 변질 영역이다. 가공 흔적의 형성은, 통상, 분할된 각각의 피가공물(분할 소편)의 특성 등에 악영향을 미치기 때문에, 되도록 억제되는 것이 바람직하다.

예를 들면, 사파이어 등의 경취성(硬脆性) 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㎛ 정도의 가공 흔적이 연속적으로 형성되어 이루어진다. 이러한 가공 흔적이, 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.

본 발명의 발명자들은, 예의 검토를 거듭한 결과, 피가공물에 레이저광을 조사하여 분할 기점을 형성함에 있어서, 당해 피가공물의 벽개성(劈開性) 또는 열개성(裂開性)을 이용함으로써, 가공 흔적의 형성이 적합하게 억제된다는 인식을 얻었다. 덧붙여, 이러한 가공에는 초단 펄스의 레이저광을 이용하는 것이 적합하다는 인식을 얻었다.

특허문헌 1 내지 특허문헌 5에 있어서는, 피가공물의 벽개성 또는 열개성을 이용하는 분할 기점의 형성 실시 형태에 대해서, 어떠한 개시도 시사도 이루어지고 있지 않다.

또한, 한편으로, 레이저광을 이용하여 분할 기점을 형성한 후에, 피가공물을 칩(chip) 단위로 분할하는 프로세스를 행함에 있어서, 분할 기점의 선단 부분이 피가공물의 가능한한 깊은 곳까지 도달해 있는 편이, 분할의 확실성이 높아지기 때문에 바람직하다. 이는, 초단 펄스의 레이저광을 이용하는 경우도 동일하다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 가공 흔적의 형성이 억제됨과 함께, 피가공물의 분할이 보다 확실히 실현되는 분할 기점의 형성이 가능해지는, 피분할체의 가공 방법 및, 이에 이용되는 레이저 가공 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1의 발명은, 펄스 레이저광을 발하는 광원과, 피가공물이 올려놓여지는 재치부(載置部)를 구비하는 레이저 가공 장치로서, 상기 재치부에 올려놓여진 상기 피가공물에 대하여 3점 굽힘으로 힘을 가함으로써, 상기 피가공물의 피가공면의 가공 대상 위치에 대하여 인장 응력을 작용시키는 응력 인가 수단을 추가로 구비하고, 상기 재치부에 올려놓은 상기 피가공물에 대하여, 상기 응력 인가 수단에 의해 상기 가공 대상 위치에 대하여 인장 응력을 작용시킨 상태에서, 상기 펄스 레이저광의 개개의 단위 펄스광마다의 피조사 영역이 상기 피가공면에 있어서 이산적으로 형성되도록 상기 재치부를 이동시키면서 상기 펄스 레이저광을 상기 피가공물의 표면에 조사하고, 상기 개개의 단위 펄스광의 피조사 위치에 표면 부분으로부터 깊이 방향에 걸쳐 연재하는 직접 변질 영역을 형성하는 것에 의해, 상기 피조사 영역끼리의 사이에서 피가공물의 벽개 또는 열개를 순차적으로 발생시킴으로써, 상기 피가공물에 분할을 위한 기점을 형성하고, 상기 개개의 단위 펄스광이 상기 피조사 영역에 조사될 때의 충격 또는 응력에 의해 직전에 또는 동시에 조사된 상기 단위 펄스광의 피조사 위치와의 사이에 상기 벽개 또는 상기 열개를 발생시키는 것을 특징으로 한다.

청구항 2의 발명은, 청구항 1에 기재된 레이저 가공 장치로서, 상기 펄스 레이저광이, 펄스 폭이 psec 오더(order)의 초단 펄스광인 것을 특징으로 한다.

청구항 3의 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 레이저 가공 장치로서, 상기 응력 인가 수단이, 상기 가공 대상 위치의 상방에서 이간하도록 형성된, 상기 피가공물을 상기 피가공면의 측으로부터 구속하는 한 쌍의 구속 수단과, 상기 피가공면과는 반대의 측으로부터 맞닿아 상기 피가공물을 압압(pushing)하는 압압 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

청구항 4의 발명은, 청구항 3에 기재된 레이저 가공 장치로서, 상기 압압 수단이 판 형상을 이루고 있고, 상기 압압 수단의 선단부를 상기 피가공면에 대하여 수직으로 맞닿게 함으로써 상기 피가공물을 압압하는 것을 특징으로 한다.

청구항 5의 발명은, 청구항 4에 기재된 레이저 가공 장치로서, 상기 압압 수단의 상기 선단부가 단면에서 볼 경우 사다리꼴 형상을 이루고 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 6의 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 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 열개가 용이한 방향에 있어서 서로 이웃하도록 형성하는 것을 특징으로 한다.

청구항 7의 발명은, 청구항 6에 기재된 레이저 가공 장치로서, 상기 적어도 2개의 피조사 영역의 형성을, 상기 피가공물의 상이한 2개의 상기 벽개 또는 열개가 용이한 방향에 있어서 교대로 행하는 것을 특징으로 한다.

청구항 8의 발명은, 청구항 6에 기재된 레이저 가공 장치로서, 모든 상기 피조사 영역을, 상기 피가공물의 벽개 또는 열개가 용이한 방향을 따라서 형성하는 것을 특징으로 한다.

청구항 9의 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 레이저 가공 장치로서, 상기 피가공물에 상기 분할을 위한 기점을 형성할 때에, 상기 피조사 영역을, 상기 피가공물의 상이한 2개의 벽개 또는 열개가 용이한 방향에 대하여 등가인 방향에 있어서 형성하는 것을 특징으로 한다.

삭제

청구항 11의 발명은, 피가공물에 분할 기점을 형성하기 위한 가공 방법으로서, 피가공물을 재치부에 올려놓는 재치 공정과, 상기 재치부에 올려놓여진 상기 피가공물에 대하여 3점 굽힘으로 힘을 가함으로써, 상기 피가공물의 피가공면의 가공 대상 위치에 대하여 인장 응력을 작용시킨 상태에서, 펄스 레이저광을, 개개의 단위 펄스광마다의 피조사 영역이 재치면과 대향하는 피가공면에 있어서 이산적으로 형성되도록 상기 피가공물의 표면에 조사하고, 상기 개개의 단위 펄스광의 피조사 위치에 표면 부분으로부터 깊이 방향에 걸쳐 연재하는 직접 변질 영역을 형성하는 것에 의해, 상기 피조사 영역끼리의 사이에서 상기 피가공물의 벽개 또는 열개를 순차적으로 발생시킴으로써, 상기 피가공물에 분할을 위한 기점을 형성하는 조사 공정을 구비하고, 상기 조사 공정에 있어서는, 상기 개개의 단위 펄스광이 상기 피조사 영역에 조사될 때의 충격 또는 응력에 의해 직전에 또는 동시에 조사된 상기 단위 펄스광의 피조사 위치와의 사이에 상기 벽개 또는 상기 열개를 발생시키는 것을 특징으로 한다.

청구항 12의 발명은, 청구항 11에 기재된 가공 방법으로서, 상기 펄스 레이저광이, 펄스 폭이 psec 오더의 초단 펄스광인 것을 특징으로 한다.

청구항 13의 발명은, 청구항 11 또는 청구항 12에 기재된 가공 방법으로서, 상기 조사 공정에 있어서는, 상기 가공 대상 위치의 상방에 서로의 이간부가 위치하도록 설치된 한 쌍의 구속 부재로, 상기 피가공물을 상기 피가공면의 측으로부터 구속한 후에, 상기 피가공면과는 반대의 측으로부터 압압 수단을 상기 피가공면에 대하여 맞닿게 함으로써 상기 가공 대상 위치에 인장 응력을 작용시키는 것을 특징으로 한다.

청구항 14의 발명은, 청구항 13에 기재된 가공 방법으로서, 상기 압압 수단이 판 형상을 이루고 있고, 상기 조사 공정에 있어서는, 상기 압압 수단의 선단부를 상기 피가공면에 대하여 수직으로 맞닿게 함으로써 상기 피가공물을 압압하는 것을 특징으로 한다.

청구항 15의 발명은, 청구항 14에 기재된 가공 방법으로서, 상기 압압 수단의 상기 선단부가 단면에서 볼 경우 사다리꼴 형상을 이루고 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 16의 발명은, 청구항 11 또는 청구항 12에 기재된 가공 방법으로서, 상이한 상기 단위 펄스광에 의해 형성되는 적어도 2개의 피조사 영역을, 상기 피가공물의 벽개 또는 열개가 용이한 방향에 있어서 서로 이웃하도록 형성하는 것을 특징으로 한다.

청구항 17의 발명은, 청구항 16에 기재된 가공 방법으로서, 상기 적어도 2개의 피조사 영역의 형성을, 상기 피가공물의 상이한 2개의 상기 벽개 또는 열개가 용이한 방향에 있어서 교대로 행하는 것을 특징으로 한다.

청구항 18의 발명은, 청구항 16에 기재된 가공 방법으로서, 모든 상기 피조사 영역을, 상기 피가공물의 벽개 또는 열개가 용이한 방향을 따라서 형성하는 것을 특징으로 한다.

청구항 19의 발명은, 청구항 11 또는 청구항 12에 기재된 가공 방법으로서, 상기 피조사 영역을, 상기 피가공물의 상이한 2개의 벽개 또는 열개가 용이한 방향에 대하여 등가인 방향에 있어서 형성하는 것을 특징으로 한다.

청구항 20의 발명은, 청구항 11 또는 청구항 12에 기재된 가공 방법으로서, 상기 펄스 레이저광의 출사원과 상기 피가공물을 상대 이동시키면서, 상기 펄스 레이저광의 출사 방향을 당해 상대 이동 방향과 수직인 면 내에서 주기적으로 변화시킴으로써, 상기 피가공물에 지그재그 형상의 배치 관계를 충족하는 복수의 상기 피조사 영역을 형성하는 것을 특징으로 한다.

청구항 21의 발명은, 청구항 11 또는 청구항 12에 기재된 가공 방법으로서, 상기 펄스 레이저광의 복수의 출사원과 상기 피가공물을 상대 이동시키면서, 상기 복수의 출사원의 각각으로부터의 상기 단위 펄스광의 조사 타이밍을 주기적으로 변화시킴으로써, 상기 피가공물에 지그재그 형상의 배치 관계를 충족하는 복수의 상기 피조사 영역을 형성하는 것을 특징으로 한다.

삭제

청구항 23의 발명은, 피가공물을 분할하는 방법으로서, 피가공물을 재치부에 올려놓는 재치 공정과, 상기 재치부에 올려놓여진 상기 피가공물에 대하여 3점 굽힘으로 힘을 가함으로써, 상기 피가공물의 피가공면의 가공 대상 위치에 대하여 인장 응력을 작용시킨 상태에서, 펄스 레이저광을, 개개의 단위 펄스광마다의 피조사 영역이 재치면과 대향하는 피가공면에 있어서 이산적으로 형성되도록 상기 피가공물의 표면에 조사하고, 상기 개개의 단위 펄스광의 피조사 위치에 표면 부분으로부터 깊이 방향에 걸쳐 연재하는 직접 변질 영역을 형성하는 것에 의해, 상기 피조사 영역끼리의 사이에서 상기 피가공물의 벽개 또는 열개를 순차적으로 발생시킴으로써, 상기 피가공물에 분할을 위한 기점을 형성하는 조사 공정과, 상기 조사 공정에 의해 분할 기점이 형성된 피가공물을, 상기 분할 기점을 따라서 분할하는 분할 공정을 구비하고, 상기 조사 공정에 있어서는, 상기 개개의 단위 펄스광이 상기 피조사 영역에 조사될 때의 충격 또는 응력에 의해 직전에 또는 동시에 조사된 상기 단위 펄스광의 피조사 위치와의 사이에 상기 벽개 또는 상기 열개를 발생시키는 것을 특징으로 한다.

청구항 1 내지 청구항 23의 발명에 의하면, 피가공물의 변질에 의한 가공 흔적의 형성이나 피가공물의 비산(飛散) 등을 국소적인 것에 그치게 하는 한편, 피가공물의 벽개 또는 열개를 적극적으로 발생시킴으로써, 종래보다도 매우 고속으로, 피가공물에 대하여 분할 기점을 형성할 수 있다. 게다가, 가공 대상 위치에 인장 응력을 작용시킴으로써, 펄스 레이저광의 에너지를 보다 효율적으로 분할 기점의 형성에 기여시킬 수 있기 때문에, 분할 기점의 선단부를 보다 깊숙히까지 도달시킬 수 있다.

특히, 청구항 7, 청구항 9, 청구항 17 및, 청구항 19 내지 청구항 21의 발명에 의하면, 형성된 분할 기점을 따라서 피가공물을 분할한 경우의 분할 단면으로서 피가공물의 표면 근방에, 서로 이웃하는 벽개 또는 열개면끼리에 의한 요철이 형성되도록, 분할 기점을 형성할 수 있다. 피가공물이, 사파이어 등의 경취성 그리고 광학적으로 투명한 재료로 이루어지는 기판의 위에, LED 구조 등의 발광 소자 구조를 형성한 것인 경우에, 기판의 분할 단면에 이와 같은 요철 형상을 형성함으로써, 발광 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 제1 가공 패턴에 의한 가공에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 제1 가공 패턴에서의 벽개/열개 가공에 의해 분할 기점을 형성한 피가공물의 표면에 대한 광학 현미경상이다.
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(schematically) 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 본 발명의 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(50)의 구성을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 10은 광학계(5)의 구성을 예시하는 모식도이다.
도 11은 광로 설정 수단(5c)의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 12는 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(50)에 구비되는 재치부(7) 및 이동 기구(7m)를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 13은 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(50)에 구비되는 재치부(7) 및 이동 기구(7m)를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 14는 레이저 가공 장치(50)에 있어서 피가공면에 인장 응력을 작용시키는 모습을 나타내는 측단면도이다.
도 15는 레이저 가공 장치(50)에 있어서 피가공면에 인장 응력을 작용시키는 모습을 나타내는 상면도이다.
도 16은 레이저 가공 장치(50)에 있어서 가공 대상 위치를 달리할 때의 모습을 나타내는 측단면도이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

<가공의 원리>

우선, 이하에 나타내는 본 발명의 실시 형태에 있어서 실현되는 가공의 원리를 설명한다. 본 발명에 있어서 행해지는 가공은, 개략적으로 말하면, 펄스 레이저광(이하, 단순히 레이저광이라고도 칭함)을 주사하면서 피가공물의 상면(피가공면)에 조사함으로써, 개개의 펄스마다의 피조사 영역의 사이에서 피가공물의 벽개 또는 열개를 순차적으로 발생시켜, 각각에 있어서 형성된 벽개면 또는 열개면의 연속면으로서 분할을 위한 기점(분할 기점)을 형성하는 것이다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 열개란, 벽개면 이외의 결정면을 따라서 피가공물이 대략 규칙적으로 쪼개지는 현상을 가리켜 나타내는 것이라고 하고, 당해 결정면을 열개면이라고 칭한다. 또한, 결정면을 완전히 따른 미시적인 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, 상술한 바와 같은 실시 형태의 가공을, 단순히 벽개/열개 가공 등이라고도 칭하는 경우가 있다.

이하에 있어서는, 피가공물이 육방정(六方晶)의 단결정 물질이며, 그 a1축, a2축 및, a3축의 각 축 방향이, 벽개/열개가 용이한 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.

<제1 가공 패턴>

제1 가공 패턴은, a1축 방향, a2축 방향, a3축 방향의 어느 것과 가공 예정선이 평행한 경우의 벽개/열개 가공의 실시 형태이다. 보다 일반적으로 말하면, 벽개/열개가 용이한 방향과 가공 예정선의 방향이 일치하는 경우의 가공 실시 형태이다.

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 1펄스째의 단위 펄스광이 가공 예정선(L)의 단부(端部)의 피조사 영역(RE1)에 조사된 상태를 나타내고 있다.

일반적으로, 단위 펄스광의 조사는, 피가공물의 극미소 영역에 대하여 높은 에너지를 부여하는 점에서, 이러한 조사는, 피조사면에 있어서 단위 펄스광의(레이저광의) 피조사 영역 상당 또는 피조사 영역보다도 넓은 범위에 있어서 물질의 변질·용융·증발 제거 등을 발생시킨다.

그런데, 단위 펄스광의 조사 시간 즉 펄스 폭을 매우 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 반력(反力)을 비롯한 단위 펄스광의 조사에 의해 발생하는 충격이나 응력이, 당해 피조사 영역의 주위, 특히, 벽개/열개가 용이한 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 않더라도 열적인 왜곡이 내재되는 상태가 발생한다. 바꿔 말하면, 초단 펄스의 단위 펄스광의 조사가, 벽개/열개가 용이한 방향을 향하는 상면에서 볼 경우 대략 직선 형상의 약강도 부분을 형성하기 위한 구동력으로서 작용하고 있다고도 말할 수 있다.

도 1(b)에 있어서는, 상기 각 벽개/열개가 용이한 방향에 있어서 형성되는 약강도 부분 중, 가공 예정선(L)의 연재(extension) 방향과 합치되는 +a1 방향에 있어서의 약강도 부분(W1)을 파선 화살표로 모식적으로 나타내고 있다.

이어서, 도 1(c)에 나타내는 바와 같이, 레이저광의 2펄스째의 단위 펄스광이 조사되어, 가공 예정선(L) 상에 있어서 피조사 영역(RE1)으로부터 소정 거리만큼 떨어진 위치에 피조사 영역(RE2)이 형성되면, 1펄스째와 동일하게, 이 2펄스째에 있어서도, 벽개/열개가 용이한 방향을 따른 약강도 부분이 형성되게 된다. 예를 들면, -a1 방향으로는 약강도 부분(W2a)이 형성되고, +a1 방향으로는 약강도 부분(W2b)이 형성되게 된다.

단, 이 시점에 있어서는, 1펄스째의 단위 펄스광의 조사에 의해 형성된 약강도 부분(W1)이 약강도 부분(W2a)의 연재 방향에 존재한다. 즉, 약강도 부분(W2a)의 연재 방향은 다른 개소보다도 작은 에너지로 벽개 또는 열개가 발생할 수 있는 개소로 되어 있다. 그 때문에, 실제로는, 2펄스째의 단위 펄스광의 조사가 이루어지면, 그때에 발생하는 충격이나 응력이 벽개/열개가 용이한 방향 및 그 앞에 존재하는 약강도 부분에 전파되어, 약강도 부분(W2a)으로부터 약강도 부분(W1)에 걸쳐서, 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 볼 경우 수직인 방향에 있어서 수㎛∼수십㎛ 정도의 깊이까지 형성될 수 있다. 게다가, 후술하는 바와 같이, 벽개/열개면(C1)에 있어서는, 강한 충격이나 응력을 받은 결과로서 결정면의 미끄럼이 발생하여, 깊이 방향으로 기복이 발생한다.

그리고, 도 1(e)에 나타내는 바와 같이, 그 후, 가공 예정선(L)을 따라서 레이저광을 주사함으로써 피조사 영역(RE1, RE2, RE3, RE4····)에 순차적으로 단위 펄스광을 조사해 가면, 이에 따라서, 벽개/열개면(C2, C3···)이 순차적으로 형성되어 가게 된다. 이러한 실시 형태로 벽개/열개면을 연속적으로 형성하는 것이, 제1 가공 패턴에 있어서의 벽개/열개 가공이다.

즉, 제1 가공 패턴에 있어서는, 가공 예정선(L)을 따라서 이산적으로 존재하는 복수의 피조사 영역과, 그들 복수의 피조사 영역의 사이에 형성된 벽개/열개면이, 전체로서, 피가공물을 가공 예정선(L)을 따라서 분할할 때의 분할 기점이 된다. 이러한 분할 기점의 형성 후는, 소정의 지그나 장치를 이용한 분할을 행함으로써, 가공 예정선(L)에 대체로 따르는 실시 형태로 피가공물을 분할할 수 있다.

또한, 이러한 벽개/열개 가공을 실현하려면, 펄스 폭이 짧은, 단(短)펄스의 레이저광을 조사할 필요가 있다. 구체적으로는, 펄스 폭이 100psec 이하의 레이저광을 이용하는 것이 필요하다. 예를 들면, 1psec∼50psec 정도의 펄스 폭을 갖는 레이저광을 이용하는 것이 적합하다.

한편, 단위 펄스광의 조사 피치(피조사 스폿의 중심 간격)는, 4㎛∼50㎛의 범위로 정해지면 좋다. 이보다도 조사 피치가 크면, 벽개/열개가 용이한 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 편이 바람직하지만, 벽개/열개면의 형성을 보다 확실한 것으로 하려면, 4㎛∼30㎛의 범위에서 정하는 것이 바람직하고, 4㎛∼15㎛ 정도인 것이 보다 적합하다.

지금, 레이저광의 반복 주파수가 R(kHz)인 경우, 1/R(msec)마다 단위 펄스광이 레이저 광원으로부터 발해지게 된다. 피가공물에 대하여 레이저광이 상대적으로 속도 V(㎜/sec)로 이동하는 경우, 조사 피치 Δ(㎛)는, Δ=V/R로 정해진다. 따라서, 레이저광의 주사 속도(V)와 반복 주파수는, Δ가 수㎛ 정도가 되도록 정해진다. 예를 들면, 주사 속도(V)는 50㎜/sec∼3000㎜/sec 정도이고, 반복 주파수(R)가 1kHz∼200kHz, 특히는 10kHz∼200kHz 정도인 것이 적합하다. V나 R의 구체적인 값은 피가공물의 재질이나 흡수율, 열전도율, 융점 등을 감안하여 적절히 정해져도 좋다.

레이저광은, 약 1㎛∼10㎛ 정도의 빔 지름으로 조사되는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 레이저광의 조사에 있어서의 피크 파워 밀도는 대략 0.1TW/㎠∼수10TW/㎠가 된다.

또한, 레이저광의 조사 에너지(펄스 에너지)는 0.1μJ∼50μJ의 범위 내에서 적절히 정해져도 좋다.

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.

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.

도 3에 있어서 관찰되는, 당해 표면으로부터 10㎛ 전후의 범위에 대략 등간격으로 존재하는, 피가공물의 표면으로부터 내부에 길이 방향을 갖는 가늘고 긴 삼각 형상 혹은 바늘 형상의 영역이, 단위 펄스광의 조사에 의해 직접적으로 변질이나 비산 제거 등의 현상이 발생한 영역(이하, 직접 변질 영역이라고 칭함)이다. 그리고, 그들 직접 변질 영역의 사이에 존재하는, 도면에서 볼 경우 좌우 방향으로 길이 방향을 갖는 줄무늬 형상 부분이 서브 미크론 피치로 도면에서 볼 경우 상하 방향으로 다수 연결되어 있는 바와 같이 관찰되는 영역이, 벽개/열개면이다. 이들 직접 변질 영역 및 벽개/열개면보다도 하방이, 분할에 의해 형성된 분할면이다.

벽개/열개면이 형성된 영역은, 레이저광의 조사를 받은 영역이 아니기 때문에, 이 제1 가공 패턴에 따른 가공에 있어서는, 이산적으로 형성된 직접 변질 영역만이 가공 흔적으로 되어 있다. 게다가, 직접 변질 영역의 피가공면에 있어서의 사이즈는, 수백㎚∼1㎛ 정도에 불과하다. 즉, 제1 가공 패턴에서의 가공을 행함으로써, 종래에 비하여 가공 흔적의 형성이 적합하게 억제된 분할 기점의 형성이 실현된다.

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 미끄럼이 발생함으로써 형성된 것이다.

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 형성하고, 피가공물을, 당해 분할 기점을 따라서 분할함으로써, 피가공물을 그 표면에 대하여 대체로 수직으로 분할할 수 있다고 말할 수 있다.

또한, 후술하는 바와 같이, 이러한 미세한 요철을 적극적으로 형성하는 것이 바람직한 경우도 있다. 예를 들면, 다음에 기술하는 제2 가공 패턴에 의한 가공에 의해 현저하게 얻어지는 광취출 효율의 향상이라는 효과를, 제1 가공 패턴에 의한 가공에 의해서도 어느 정도는 얻을 수 있다.

<제2 가공 패턴>

제2 가공 패턴은, a1축 방향, a2축 방향, a3축 방향의 어느 것과 가공 예정선이 수직인 경우의 벽개/열개 가공의 실시 형태이다. 또한, 제2 가공 패턴에 있어서 이용되는 레이저광의 조건은, 제1 가공 패턴과 동일하다. 보다 일반적으로 말하면, 상이한 2개의 벽개/열개가 용이한 방향에 대하여 등가인 방향(2개의 벽개/열개가 용이한 방향의 대칭축이 되는 방향)이 가공 예정선의 방향이 되는 경우의 가공 실시 형태이다.

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 1펄스째의 단위 펄스광이 가공 예정선(L)의 단부의 피조사 영역(RE11)에 조사된 상태를 나타내고 있다.

제2 가공 패턴의 경우도, 초단 펄스의 단위 펄스광을 조사함으로써, 제1 가공 패턴과 동일하게, 약강도 부분이 형성된다. 도 4(b)에 있어서는, 상기 각 벽개/열개가 용이한 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.

그리고, 도 4(c)에 나타내는 바와 같이, 레이저광의 2펄스째의 단위 펄스광이 조사되어, 가공 예정선(L) 상에 있어서 피조사 영역(RE11)으로부터 소정 거리만큼 떨어진 위치에 피조사 영역(RE12)이 형성되면, 1펄스째와 동일하게, 이 2펄스째에 있어서도, 벽개/열개가 용이한 방향을 따른 약강도 부분이 형성되게 된다. 예를 들면, -a3 방향으로는 약강도 부분(W11b)이 형성되고, +a2 방향으로는 약강도 부분(W12b)이 형성되고, +a3 방향으로는 약강도 부분(W12c)이 형성되고, -a2 방향으로는 약강도 부분(W11c)이 형성되게 된다.

이러한 경우도, 제1 가공 패턴의 경우와 동일하게, 1펄스째의 단위 펄스광의 조사에 의해 형성된 약강도 부분(W11a, W12a)이 각각, 약강도 부분(W11b, W12b)의 연재 방향에 존재하기 때문에, 실제로는, 2펄스째의 단위 펄스광의 조사가 이루어지면, 그때에 발생하는 충격이나 응력이 벽개/열개가 용이한 방향 및 그 앞에 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 볼 경우 수직인 방향에 있어서 수㎛∼수십㎛ 정도의 깊이로까지 형성될 수 있다.

이어서, 도 4(e)에 나타내는 바와 같이 가공 예정선(L)을 따라서 레이저광을 주사하여, 피조사 영역(RE11, RE12, RE13, RE14····)에 순차적으로 단위 펄스광을 조사해 가면, 그 조사시에 발생하는 충격이나 응력에 의해, 도면에서 볼 경우 직선 형상의 벽개/열개면(C11a 및 C11b, C12a 및 C12b, C13a 및 C13b, C14a 및 C14b···)이 가공 예정선(L)을 따라서 순차적으로 형성되어 가게 된다.

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 지그재그 형상으로 존재하는 벽개/열개면이, 전체로서, 피가공물을 가공 예정선(L)을 따라서 분할할 때의 분할 기점이 된다.

도 5는, 제2 가공 패턴에서의 벽개/열개 가공에 의해 분할 기점을 형성한 피가공물의 표면에 대한 광학 현미경상이다. 구체적으로는, 사파이어 C면 기판을 피가공물이라고 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 5로부터는, 실제의 피가공물에 있어서도, 도 4(e)에 모식적으로 나타낸 것과 동일하게 표면에서 볼 경우 지그재그 형상의 벽개/열개면이 확인된다. 이러한 결과는, 실제의 피가공물이 전술한 메커니즘으로 가공되어 있는 것을 시사하고 있다.

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.

도 6으로부터는, 분할 후의 피가공물의 단면의 표면으로부터 10㎛ 전후의 범위에 있어서는, 피가공물의 단면이, 도 4(e)에 모식적으로 나타낸 지그재그 형상의 배치에 대응하는 요철을 갖고 있는 것이 확인된다. 이러한 요철을 형성하고 있는 것이, 벽개/열개면이다. 또한, 도 6에 있어서의 요철의 피치는 5㎛ 정도이다. 제1 가공 패턴에 의한 가공의 경우와 동일하게, 벽개/열개면은 평탄하지 않고, 단위 펄스광의 조사에 기인하여 특정의 결정면에 미끄럼이 발생한 것에 수반하는 서브 미크론 피치의 요철이 발생되어 있다.

또한, 이러한 요철의 볼록부의 위치에 대응하여 표면 부분으로부터 깊이 방향에 걸쳐서 연재하는 것이, 직접 변질 영역의 단면이다. 도 3에 나타낸 제1 가공 패턴에 의한 가공에 의해 형성된 직접 변질 영역과 비교하면, 그 형상은 불균일한 것으로 되어 있다. 그리고, 이들 직접 변질 영역 및 벽개/열개면보다도 하방이, 분할에 의해 형성된 분할면이다.

제2 가공 패턴의 경우도, 이산적으로 형성된 직접 변질 영역만이 가공 흔적으로 되어 있는 점에서는 제1 가공 패턴과 동일하다. 그리고, 직접 변질 영역의 피가공면에 있어서의 사이즈는, 수백㎚∼2㎛ 정도에 불과하다. 즉, 제2 가공 패턴에서의 가공을 행하는 경우도, 가공 흔적의 형성이 종래보다도 적합하게 된 분할 기점의 형성이 실현된다.

제2 가공 패턴에 의한 가공의 경우, 벽개/열개면에 형성된 서브 미크론 피치의 요철에 더하여, 서로 이웃하는 벽개/열개면끼리가 수㎛ 정도의 피치로 요철을 형성하고 있다. 이와 같은 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 가공 흔적의 개소에 있어서, 발광 소자 내부에서 발생한 빛이 흡수되어 버리면, 소자로부터의 빛의 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 광취출 효율이 실현되게 된다.

<제3 가공 패턴>

제3 가공 패턴은, 초단 펄스의 레이저광을 이용하는 점, a1축 방향, a2축 방향, a3축 방향의 어느 것과 가공 예정선이 수직인(상이한 2개의 벽개/열개가 용이한 방향에 대하여 등가인 방향이 가공 예정선의 방향이 되는) 점에서는, 제2 가공 패턴과 동일하지만, 레이저광의 조사 실시 형태가 제2 가공 패턴과 상이하다.

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.

전술한 제2 가공 패턴에서는, 도 7(a)에 나타낸 것과 동일한 방위 관계하에, 레이저광을, 가공 예정선(L)의 연재 방향인, a2축 방향과 a3축 방향의 정가운데의 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 끼우는 2개의 벽개/열개가 용이한 방향을 교대로 따르는 실시 형태로 지그재그 형상으로 형성되도록, 각각의 피조사 영역을 형성하는 단위 펄스광이 조사된다. 도 7의 경우라면, -a2 방향과 +a3 방향을 교대로 따라서 피조사 영역(RE21, RE22, RE23, RE24, RE25···)이 형성되어 있다.

이러한 실시 형태에서 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 경우라면, 피조사 영역(RE21, RE22, RE23, RE24, RE25···)이 이 순서로 형성됨으로써, 벽개/열개면(C21, C22, C23, C24···)이 순차적으로 형성된다.

결과로서, 제3 가공 패턴에 있어서는, 가공 예정선(L)을 축으로 하는 지그재그 형상의 배치로 이산적으로 존재하는 복수의 피조사 영역과, 각각의 피조사 영역의 사이에 형성되는 벽개/열개면이, 전체로서, 피가공물을 가공 예정선(L)을 따라서 분할할 때의 분할 기점이 된다.

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 특정의 결정면에 미끄럼이 발생한 것에 수반하는 서브 미크론 피치의 요철이 발생한다. 또한, 직접 변질 영역의 형성 실시 형태도 제2 가공 패턴과 동일하다. 즉, 제3 가공 패턴에 있어서도, 가공 흔적의 형성은 제2 가공 패턴과 동일 정도로 억제된다.

따라서, 이와 같은 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 빛의 취출 효율의 향상이라는 관점에서는 보다 적합한 것이 된다.

또한, 피가공물의 종류에 따라서는, 보다 확실히 벽개/열개를 발생시키기 위한, 모두 가공 예정선(L) 상의 위치인, 도 7(b)의 피조사 영역(RE21)과 피조사 영역(RE22)의 중점(中點), 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.

그런데, 제3 가공 패턴에 있어서의 피조사 영역의 배치 위치는, 부분적으로는 벽개/열개가 용이한 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/열개가 용이한 방향에 있어서 서로 이웃하여 형성한다는 점에서, 제1 가공 패턴과 공통된다고도 할 수 있다. 따라서, 관점을 바꾸면, 제3 가공 패턴은, 레이저광을 주사하는 방향을 주기적으로 바꾸면서 제1 가공 패턴에 의한 가공을 행하고 있는 것이라고 파악할 수도 있다.

또한, 제1 및 제2 가공 패턴의 경우는, 피조사 영역이 일직선 상에 위치하기 때문에, 레이저광의 출사원을 가공 예정선을 따라서 일직선 상으로 이동시켜, 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 지그재그 형상으로 형성하기 때문에, 레이저광의 출사원을 실제로 지그재그 형상으로 이동시키는 수법뿐만 아니라, 여러 가지의 수법으로 피조사 영역을 형성할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 출사원의 이동이란, 피가공물과 출사원과의 상대 이동을 의미하고 있어, 피가공물이 고정되고 출사원이 이동하는 경우뿐만 아니라, 출사원이 고정되고 피가공물이 이동하는(실제로는 피가공물을 올려놓는 재치부가 이동하는) 실시 형태도 포함하고 있다.

예를 들면, 출사원과 재치부를 가공 예정선에 평행하게 등속으로 상대 이동시키면서, 레이저광의 출사 방향을 가공 예정선에 수직인 면 내에서 주기적으로 변화시키는 것 등에 의해, 전술한 바와 같은 지그재그 형상의 배치 관계를 충족하는 실시 형태로 피조사 영역을 형성하는 것도 가능하다.

혹은, 복수의 출사원을 평행하게 등속으로 상대 이동시키면서, 개개의 출사원으로부터의 단위 펄스광의 조사 타이밍을 주기적으로 변화시킴으로써, 전술한 바와 같은 지그재그 형상의 배치 관계를 충족하는 실시 형태로 피조사 영역을 형성하는 것도 가능하다.

도 8은, 이들 2가지 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 마침 가공 예정선(L)에 평행한 직선(Lα, Lβ) 상에 교대로 설정하고, 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 것으로 파악할 수 있다.

또한, 출사원을 지그재그 형상으로 이동시키는 경우, 레이저광의 출사원을 직접 이동시키든, 피가공물이 올려놓여지는 재치부를 이동시킴으로써 레이저광을 상대적으로 주사시키든, 출사원 혹은 재치부의 이동은 2축 동시 동작이 된다. 이에 대하여, 출사원 혹은 재치부만을 가공 예정선에 평행하게 이동시키는 동작은 1축 동작이다. 따라서, 출사원의 고속 이동 즉 가공 효율의 향상을 실현하는 데에 있어서는, 후자 쪽이 보다 적합하다고 말할 수 있다.

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 이용되는 가공 실시 형태이다. 피조사 영역에 있어서의 피가공물의 변질(즉 가공 흔적의 형성)이나 비산 등은, 어디까지나 부수적인 것으로서 국소적으로 발생하는 것에 불과하다. 이러한 특징을 갖는 본 실시 형태의 벽개/열개 가공은, 단위 펄스광의 조사 영역을 오버랩시키면서, 연속적 혹은 단속적으로 변질·용융·증발 제거를 발생시킴으로써 가공을 행하는 종래의 가공 수법과는, 그 메커니즘이 본질적으로 상이한 것이다.

그리고, 개개의 피조사 영역에 순간적으로 강한 충격이나 응력이 가해지면 좋기 때문에, 레이저광을 고속으로 주사시키면서 조사하는 것이 가능하다. 구체적으로는, 최대로 1000㎜/sec라는 상당한 고속 주사 즉 고속 가공이 실현 가능하다. 종래의 가공 방법에서의 가공 속도는 기껏해야 200㎜/sec 정도인 것을 감안하면, 그 차이는 현저하다. 당연히, 본 실시 형태에 있어서 실현되는 가공 방법은 종래의 가공 방법에 비하여 현격히 생산성을 향상시키는 것이라고 말할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서의 벽개/열개 가공은, 전술한 각 가공 패턴과 같이 피가공물의 결정 방위(벽개/열개가 용이한 방향의 방위)와 가공 예정선이 소정의 관계에 있는 경우에 특히 유효하지만, 적용 대상은 이들로 한정되지 않고, 원리적으로는, 양자가 임의의 관계에 있는 경우나 피가공물이 다결정체인 경우에도 적용 가능하다. 이들의 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 내로 그친 실용상 문제가 없는 가공을 행할 수 있다.

<레이저 가공 장치의 개요>

다음으로, 전술한 여러 가지의 가공 패턴에 의한 가공을 실현 가능한 레이저 가공 장치에 대해서 설명한다.

도 9는, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(50)의 구성을 개략적으로 나타내는 모식도이다. 레이저 가공 장치(50)는, 레이저광 조사부(50A)와, 관찰부(50B)와, 피가공물(10)을 그 위에 올려놓는 재치부(7)와, 레이저 가공 장치(50)의 여러 가지의 동작(관찰 동작, 얼라인먼트 동작, 가공 동작 등)을 제어하는 컨트롤러(1)를 주로 구비한다. 레이저광 조사부(50A)는, 레이저 광원(SL)과 광학계(5)를 구비하여, 재치부(7)에 올려놓여진 피가공물(10)에 레이저광을 조사하는 부위로, 전술한, 레이저광의 출사원에 상당한다. 관찰부(50B)는, 당해 피가공물(10)을 레이저광이 조사되는 측(이를 표면이라고 칭함)으로부터 직접적으로 관측하는 표면 관찰과, 재치부(7)에 올려놓여진 측(이를 이면(裏面)이라고 칭함)으로부터 당해 재치부(7)를 통하여 관찰하는 이면 관찰을 행하는 부위이다.

재치부(7)는, 상세를 후술하는 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 XY 2축 방향으로 재치부(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 재치부(7)의 이동 등이 실현되어 이루어진다. 또한, 이동 기구(7m)에 대해서는, 소정의 회전축을 중심으로한, 수평면 내에 있어서의 회전(θ회전) 동작도, 수평 구동과 독립적으로 행할 수 있게 되어 있다. 재치부(7) 및 이동 기구(7m)의 상세에 대해서는 후술한다.

또한, 레이저 가공 장치(50)에 있어서는, 표면 관찰과 이면 관찰을 적절히 전환 가능하게 행할 수 있게 되어 있다. 이에 따라, 피가공물(10)의 재질이나 상태에 따른 최적인 관찰을 유연하고 그리고 신속하게 행할 수 있다.

<재치부 및 이동 기구>

도 12 및 도 13은, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(50)에 구비되는 재치부(7) 및 이동 기구(7m)를, 상이한 2개의 방향으로부터 본 모습을 개략적으로 나타내는 측면도이다. 또한, 도 12 및 도 13에는 편의상, 도 12의 도면에서 볼 경우 좌우 방향을 x축 방향으로 하고, 지면(紙面)에 수직인 방향을 y축 방향으로 하고, 도면에서 볼 경우 상하 방향을 z축 방향으로 하는 xyz 좌표를 첨부하고 있다. x축 방향이, 레이저광(LB)의 주사 방향에 상당한다.

이동 기구(7m)는, x축 방향으로 진퇴가 자유로운 가동부(71a)를 갖는 x축 이동 기구(71)와, 가동부(71a)의 위에 배치되고, y축 방향으로 진퇴가 자유로운 가동부(72a)를 갖는 y축 이동 기구(72)와, 가동부(72a)의 위에 배치되어, 수평면 내에 회전 가능한 θ회전 기구(73)를 구비한다. 그리고, 이 θ회전 기구(73)의 위에, 재치부(7)가 형성되어 있다. 이러한 구성을 가짐으로써, 레이저 가공 장치(50)에 있어서는, 피가공물(10)을 재치부(7)에 올려놓은 상태에서 이동 기구(7m)의 각 이동 기구를 동작시킴으로써, 피가공물(10)을 소망하는 위치로 반송할 수 있게 되어 있다. 또한, 레이저광 조사부(50A)와 관찰부(50B)와의 사이에 있어서의 피가공물(10)의 반송은, y축 이동 기구(72)의 가동부(72a)가 이동함으로써 실현된다. 즉, 도 12 및 도 13에 나타내는 y축 방향이, 도 9에 있어서의 레이저광 조사부(50A)와 관찰부(50B)와의 사이의 이동 방향에 상당한다.

재치부(7)는, 각각이 y축 방향으로 연재하는 세장(細長) 형상의 부재인 한 쌍의 지지 부재(7a)와, θ회전 기구(73)의 위에 배치되어 이루어지고, 각각의 지지부(7a)를 z축 방향으로 승강시키는 승강 기구(7b)를 구비한다. 한 쌍의 지지 부재(7a)는, 피가공물(10)의 대향하는 단연부(端緣部; 10e)만이 각각의 지지 부재(7a)에 지지되도록, x축 방향에 있어서 피가공물(10)의 사이즈에 걸맞는 소정의 거리만큼 이간시켜 형성되어 이루어진다. 즉, 본 실시 형태에 있어서 피가공물(10)이 재치부(7)에 올려놓여져 있는 상태란, 엄밀하게는, 각각의 지지 부재(7a)의 위에 피가공물(10)의 단연부(10e)가 올려놓여진 상태를 가리키고 있다.

또한, 도 12 및 도 13에 나타내는 바와 같이, 레이저 가공 장치(50)에는, 재치부(7)의 지지 부재(7a)의 위에 올려놓여진 피가공물(10)의 피가공면(10a)에 대하여 상방으로부터 근접하여 피가공물(10)을 구속하는, 한 쌍의 구속판(61)이 구비된다. 구속판(61)은, x축 이동 기구(71)의 가동부(71a)의 위에 고정설치된 다리부(62)에 의해 지지되어 있다. 또한, 도 13에 나타내는 바와 같이, 한 쌍의 구속판(61)은, y축 방향으로 서로 이간되어 있어, 펄스 레이저광(LB)이 조사될 때, 피가공물(10)은, 이러한 이간 부분에 가공 예정선이 위치하도록 배치된다. 바꿔 말하면, 한 쌍의 구속판(61)은, 광학계(5)로부터 조사되는 레이저광(LB)의 광로 상에 위치하지 않도록 배치된다.

레이저 가공 장치(50)에 있어서는, 승강 기구(7b)를 동작시킴으로써, 지지 부재(7a) 상에 올려놓여진 피가공물(10)의 피가공면(10a)을 한 쌍의 구속판(61)의 판면에 근접시킨 상태에서, 펄스 레이저광(LB)에 의한 가공을 행하게 되어 있다. 이에 따라, 가공시에 있어서의 피가공물(10)의 자세의 안정이 확보되어 이루어진다. 바람직하게는, 피가공물(10)과 구속판(61)과는, 다음에 기술하는 블레이드(63)에 의해 피가공물(10)이 압압될 때에만 양자의 사이에 항력(drag)이 작용하도록 배치되거나, 혹은 실질적으로 항력이 작용하지 않는 정도로 서로 맞닿아진다. 적어도, 피가공물(10)에 대하여 구속판(61)을 압접시킨 상태를 지속시키는 것은, 피가공물(10)에 파손 등의 문제가 발생하기 때문에 바람직하지 않다.

또한, 재치부(7)가 레이저광 조사부(50A)에 위치하는 상태에 있어서는, 재치부(7)의 하방에 블레이드(63)가 배치된다. 블레이드(63)는, 길이 방향(x축 방향)에 수직인 단면(yz 단면)의 선단 부분이 사다리꼴 형상을 갖는 판 형상 부재로, 도시하지 않은 구동 기구에서 z축 방향으로 진퇴가 자유롭게 되어 이루어진다. 이러한 블레이드(63)는, 레이저 가공 장치(50)에 있어서 행하는, 피가공물(10)에 대한 벽개/열개 가공을 보다 효율화시킬 목적으로, 펄스 레이저광(LB)의 조사시에 피가공물을 압압하기 위한 수단이다. 블레이드(63)의 동작 실시 형태에 대한 상세는 후술한다. 또한, 블레이드(63)의 선단 형상은 사다리꼴로 한정되는 것은 아니고, 직사각형 형상 등이라도 좋지만, 피가공물(10)과 면접촉하는 형상인 것이 바람직하다. 선접촉의 경우, 피가공물(10)을 흠집내는 등의 문제가 발생할 가능성이 있다.

<조명계 및 관찰계>

관찰부(50B)는, 재치부(7)에 올려놓여진 피가공물(10)에 대하여 재치부(7)의 상방으로부터 낙사(落射) 조명광원(S1)으로부터의 낙사 조명광(L1)의 조사와 사광(斜光) 조명광원(S2)으로부터의 사광 투과 조명광(L2)의 조사를 중첩적으로 행하면서, 재치부(7)의 상방측으로부터의 표면 관찰 수단(6)에 의한 표면 관찰과, 재치부(7)의 하방측으로부터의 이면 관찰 수단(16)에 의한 이면 관찰을, 행할 수 있도록 구성되어 있다.

구체적으로는, 낙사 조명광원(S1)으로부터 발해진 낙사 조명광(L1)이, 도시를 생략하는 경통(lens barrel) 내에 설치된 하프 미러(9)에서 반사되어, 피가공물(10)에 조사되게 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 상태에서 리얼 타임으로 피가공물(10)의 명시야상의 관찰을 행할 수 있게 되어 있다.

또한, 관찰부(50B)에 있어서는, 재치부(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)와는 공통의 것이라도 좋다.

또한, 재치부(7)의 하방에 구비되는 동축(同軸) 조명광원(S3)으로부터 발해진 동축 조명광(L3)이, 도시를 생략하는 경통 내에 설치된 하프 미러(19)에서 반사되어, 집광 렌즈(18)에서 집광된 후에, 피가공물(10)에 조사되게 되어 있어도 좋다. 더욱 바람직하게는, 재치부(7)의 하방에 사광 조명광원(S4)을 구비하고 있어, 사광 조명광(L4)을 피가공물(10)에 대하여 조사할 수 있게 되어 있어도 좋다. 이들 동축 조명광원(S3)이나 사광 조명광원(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.

<레이저 광원>

레이저 광원(SL)으로서는, 파장이 500㎚∼1600㎚의 것을 이용한다. 또한, 전술한 가공 패턴에서의 가공을 실현하기 위해, 레이저광(LB)의 펄스 폭은 1psec∼50psec 정도일 필요가 있다. 또한, 반복 주파수(R)는 10kHz∼200kHz 정도, 레이저광의 조사 에너지(펄스 에너지)는 0.1μJ∼50μJ 정도인 것이 적합하다.

또한, 레이저 광원(SL)으로부터 출사되는 레이저광(LB)의 편광 상태는, 원 편광이라도 직선 편광이라도 좋다. 단, 직선 편광의 경우, 결정성 피가공 재료 중에서의 가공 단면의 굴곡과 에너지 흡수율의 관점에서, 편광 방향이 주사 방향과 대략 평행하게 있도록, 예를 들면 양자가 이루는 각이 ±1° 이내에 있도록 되는 것이 바람직하다.

<광학계>

광학계(5)는, 레이저광이 피가공물(10)에 조사될 때의 광로를 설정하는 부위이다. 광학계(5)에 의해 설정된 광로를 따라서, 피가공물의 소정의 조사 위치(피조사 영역의 형성 예정 위치)에 레이저광이 조사된다.

도 10은, 광학계(5)의 구성을 예시하는 모식도이다. 광학계(5)는, 빔 익스팬더(51)와 대물(對物) 렌즈계(52)를 주로 구비한다. 또한, 광학계(5)에는, 레이저광(LB)의 광로의 방향을 변환할 목적으로, 적절한 개수의 미러(5a)가 적절한 위치에 설치되어 있어도 좋다. 도 10에 있어서는, 2개의 미러(5a)가 설치된 경우를 예시하고 있다.

또한, 출사광이 직선 편광의 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 맡는다.

또한, 도 10에 예시하는 광학계(5)에서는, 가공 처리의 동안, 레이저 광원(SL)으로부터 발해진 레이저광(LB)은, 그 광로를 고정된 상태로 피가공물(10)에 조사되도록 설치되어 있다. 이에 더하여, 레이저 광원(SL)으로부터 발해진 레이저광(LB)이 피가공물(10)에 대하여 조사될 때의 레이저광(LB)의 광로를 실제로 혹은 가상적으로 복수 설정함과 함께, 광로 설정 수단(5c)(도 11)에 의해, 레이저광(LB)의 개개의 단위 펄스광이 피가공물에 대하여 조사될 때의 광로를, 설정한 복수의 광로의 중에서 순차적으로 전환하는 것이 가능하게 구성되어 있어도 좋다. 후자의 경우, 피가공물(10)의 상면의 복수 개소에 있어서 동시 병행적인 주사가 행해지는 상태, 혹은, 가상적으로 그와 같이 간주되는 상태가 실현된다. 바꿔 말하면, 이는, 레이저광(LB)의 광로를 멀티화하고 있다고 말할 수 있다.

또한, 도 9에 있어서는, 3개의 레이저광(LB0, LB1, LB2)에 의해 3개소에서 주사가 행해지는 경우를 예시하고 있지만, 광학계(5)에 의한 광로의 멀티화의 실시 형태는 반드시 이것으로는 한정되지 않는다. 광학계(5)의 구체적인 구성예에 대해서는 후술한다.

<컨트롤러>

컨트롤러(1)는, 전술한 각부의 동작을 제어하여, 후술하는 여러 가지의 실시 형태에서의 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.

제어부(2)는, 예를 들면 퍼스널 컴퓨터나 마이크로 컴퓨터 등의 범용의 컴퓨터에 의해 실현되는 것으로, 기억부(3)에 기억되어 있는 프로그램(3p)이 당해 컴퓨터로 읽어져 실행됨으로써, 여러 가지의 구성 요소가 제어부(2)의 기능적 구성 요소로서 실현된다.

구체적으로는, 제어부(2)는, 이동 기구(7m)에 의한 재치부(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, 레이저 광원(SL)으로부터의 레이저광(LB)의 조사 및 광학계(5)에 있어서의 광로의 설정 실시 형태를 제어하는 조사 제어부(23)와, 부여된 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.

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 별체(別體)로 설치되는 실시 형태라도 좋다.

기억부(3)에는, 피가공물(10)에 대해서 설정된 가공 예정선의 위치를 기술한 가공 위치 데이터(D1)가 외부로부터 부여되어 기억된다. 또한, 기억부(3)에는, 레이저광의 개개의 파라미터에 대한 조건이나 광학계(5)에 있어서의 광로의 설정 조건이나 재치부(7)의 구동 조건(혹은 그들의 설정 가능 범위) 등이 가공 모드마다 기술된, 가공 모드 설정 데이터(D2)가, 미리 기억되어 있다.

또한, 레이저 가공 장치(50)에 대하여 오퍼레이터가 부여하는 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.

<얼라인먼트 동작>

레이저 가공 장치(50)에 있어서는, 가공 처리에 앞서, 관찰부(50B)에 있어서, 피가공물(10)의 배치 위치를 미조정하는 얼라인먼트 동작을 행할 수 있게 되어 있다. 얼라인먼트 동작은, 피가공물(10)에 정해져 있는 XY좌표축을 재치부(7)의 좌표축과 일치시키기 위해 행하는 처리이다. 이러한 얼라인먼트 처리는, 전술한 가공 패턴에서의 가공을 행하는 경우에, 피가공물의 결정 위치와 가공 예정선과 레이저광의 주사 방향이 각 가공 패턴에 있어서 요구되는 소정의 관계를 충족하도록 하는 데에 있어서 중요하다.

얼라인먼트 동작은, 공지의 기술을 적용하여 실행하는 것이 가능하고, 가공 패턴에 따라서 적절한 실시 형태로 행해지면 좋다. 예를 들면, 1개의 모기판을 이용하여 제작된 다수개의 디바이스 칩을 끊어내는 경우 등, 피가공물(10)의 표면에 반복 패턴이 형성되어 있는 바와 같은 경우라면, 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 취득하고, 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 재치부(7)를 이동시킴으로써, 얼라인먼트가 실현된다.

이러한 얼라인먼트 동작을 행함으로써, 가공 처리에 있어서의 가공 위치가 정확히 특정된다. 또한, 얼라인먼트 동작 종료 후, 피가공물(10)을 올려놓은 재치부(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 재치부(7)의 이동은, 얼라인먼트 동작시에 상정된 가공 예정 위치와 실제의 가공 위치가 어긋나지 않도록 보증되어 있다.

<가공 처리의 개략>

다음으로, 본 실시 형태에 따른 레이저 가공 장치(50)에 있어서의 가공 처리에 대해서 설명한다. 레이저 가공 장치(50)에 있어서는, 레이저 광원(SL)으로부터 발해져 광학계(5)를 거친 레이저광(LB)의 조사와, 피가공물(10)이 올려 놓여져 고정된 재치부(7)의 이동을 조합함으로써, 광학계(5)를 거친 레이저광을 피가공물(10)에 대하여 상대적으로 주사시키면서 피가공물(10)의 가공을 행할 수 있게 되어 있다.

레이저 가공 장치(50)에 있어서는, 레이저광(LB)을(상대적으로) 주사하는 것에 의한 가공 처리의 모드(가공 모드)로서, 기본 모드와 멀티 모드를 택일적으로 선택 가능하게 되어 있는 점에서 특징적이다. 이들 가공 모드는, 전술한 광학계(5)에 있어서의 광로의 설정 실시 형태에 따라서 형성되어 이루어진다.

기본 모드는, 레이저 광원(SL)으로부터 발해진 레이저광(LB)의 광로를 고정적으로 정하는 모드이다. 기본 모드에서는, 레이저광(LB)은 항상 1개의 광로를 지나고, 피가공물(10)을 올려놓은 재치부(7)를 소정의 속도로 이동시킴으로써, 레이저광이 피가공물(10)을 일방향으로 주사하는 실시 형태로의 가공이 실현된다. 도 10에 예시한 광학계(5)의 경우는, 이러한 기본 모드에서의 가공만이 가능하다.

기본 모드는, 전술한 제1 및 제2 가공 패턴에서의 가공을 행하는 경우에 적합하게 이용된다. 즉, 가공 예정선(L)이 벽개/열개가 용이한 방향으로 평행하게 설정된 피가공물(10)에 대해서, 당해 벽개/열개가 용이한 방향과 재치부(7)의 이동 방향이 일치하도록 피가공물(10)을 얼라인먼트한 후에, 기본 모드에서의 가공을 행함으로써, 제1 가공 패턴의 가공을 행할 수 있다. 한편, 가공 예정선(L)이 벽개/열개가 용이한 방향으로 수직으로 설정된 피가공물(10)에 대해서, 당해 벽개/열개가 용이한 방향과 재치부(7)의 이동 방향이 직교하도록 피가공물(10)을 얼라인먼트한 후에, 기본 모드에서의 가공을 행함으로써, 제2 가공 패턴의 가공을 행할 수 있다.

또한, 원리적으로는, 재치부(7)의 이동 방향을 적절히 변경함으로써, 제3 가공 패턴에서의 가공에도 적용 가능하다.

한편, 멀티 모드는, 레이저광(LB)의 광로를 실체적으로 혹은 가상적으로 멀티화하여 복수의 광로를 설정하는 모드이다. 이는, 예를 들면, 도 8에 나타낸 바와 같은, 가공 예정선(L)에 평행한 직선(Lα, Lβ) 혹은 추가로 가공 예정선(L) 자체를 따라서, 실체적 혹은 가상적으로 복수의 레이저광을 주사시킴으로써, 결과로서, 가공 예정선(L)에 반복 교차하는 실시 형태로 레이저광을 주사한 경우와 동일한 가공을 실현하는 모드이다. 또한, 가상적으로 복수의 레이저광을 주사시킨다는 것은, 실제로는 기본 모드와 동일하게 1개의 광로로 레이저광을 조사하기는 하지만 그 광로를 시간적으로 변화시킴으로써, 복수의 광로로 레이저광을 조사하는 경우와 동일한 주사 실시 형태가 실현되는 것을 말한다.

멀티 모드는, 제3 가공 패턴에서의 가공을 행하는 경우에 적합하게 이용된다. 즉, 제2 가공 패턴의 경우와 동일하게, 가공 예정선(L)이 벽개/열개가 용이한 방향으로 수직으로 설정된 피가공물(10)에 대해서, 당해 벽개/열개가 용이한 방향과 재치부(7)의 이동 방향이 직교하도록 피가공물(10)을 얼라인먼트한 후에, 멀티 모드에서의 가공을 행함으로써, 제3 가공 패턴의 가공을 행할 수 있다.

가공 모드는, 예를 들면, 가공 처리부(25)의 작용에 의해 컨트롤러(1)에 있어서 오퍼레이터에게 이용 가능하게 제공되는 가공 처리 메뉴에 따라서 선택할 수 있는 것이 적합하다. 가공 처리부(25)는, 가공 위치 데이터(D1)를 취득함과 함께 선택된 가공 패턴에 대응하는 조건을 가공 모드 설정 데이터(D2)로부터 취득하여, 당해 조건에 따른 동작이 실행되도록, 구동 제어부(21)나 조사 제어부(23) 그 외를 통하여 대응하는 각 부의 동작을 제어한다.

예를 들면, 레이저 광원(SL)으로부터 발해지는 레이저광(LB)의 파장이나 출력, 펄스의 반복 주파수, 펄스 폭의 조정 등은, 컨트롤러(1)의 조사 제어부(23)에 의해 실현된다. 가공 모드 설정 데이터(D2)에 따른 소정의 설정 신호가 가공 처리부(25)로부터 조사 제어부(23)에 대하여 발해지면, 조사 제어부(23)는, 당해 설정 신호에 따라서, 레이저광(LB)의 조사 조건을 설정한다.

또한, 특히 멀티 모드로 가공을 행하는 경우, 조사 제어부(23)는, 레이저 광원(SL)으로부터의 단위 펄스광의 출사 타이밍에, 광로 설정 수단(5c)에 의한 광로의 전환 타이밍을 동기(同期)시킨다. 이에 따라, 개개의 피조사 영역의 형성 예정 위치에 대하여, 광로 설정 수단(5c)이 설정된 복수의 광로 중의 당해 형성 예정 위치에 대응하는 광로로 단위 펄스광이 조사된다.

또한, 레이저 가공 장치(50)에 있어서는, 가공 처리시, 필요에 따라서, 합초 위치를 피가공물(10)의 표면으로부터 의도적으로 어긋나게 한 디포커스 상태로, 레이저광(LB)을 조사하는 것도 가능하게 되어 있다. 이는 예를 들면, 재치부(7)와 광학계(5)와의 상대 거리를 조정함으로써 실현된다.

<광로 설정 수단의 구성예와 그 동작>

다음으로, 광로 설정 수단(5c)의 구체적 구성과, 그 동작의 예에 대해서, 주로 멀티 모드에 있어서의 동작을 대상으로 설명한다.

또한, 이후의 설명에서는, 가공 처리시에 있어서는, 피가공물(10)이 올려놓여진 재치부(7)를 가공 예정선(L)의 연재 방향과 일치하는 이동 방향(D)을 따라서 이동시키면서 가공이 행해지는 것으로 한다.

또한, 멀티 모드에서의 동작에 있어서는, 가공 예정선(L) 상으로의 피조사 영역(RE)의 형성시에 조사되는 것이 레이저광(LB0)이고, 가공 예정선(L)에 평행한 직선(Lα) 상으로의 피조사 영역(RE)의 형성시에 조사되는 것이 레이저광(LB1)이고, 마찬가지로 가공 예정선(L)에 평행하고, 가공 예정선(L)에 대해서 대칭인 위치에 있는 직선(Lβ) 상으로의 피조사 영역(RE)의 형성시에 조사되는 것이, 레이저광(LB2)이라고 한다.

또한, 멀티 모드에서의 제3 가공 패턴의 가공은, 순차적으로 혹은 동시에 형성되는 복수의 피조사 영역이 벽개/열개가 용이한 방향을 따라서 위치하도록 함으로써 실현된다.

도 11은, 광로 설정 수단(5c)의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다. 광로 설정 수단(5c)은, 광학계(5)의 일 구성 요소로서 설치된다. 광로 설정 수단(5c)은, 복수의 하프 미러(53)와, 미러(54)와, 광로 선택 기구(55)를 구비한다.

하프 미러(53)와 미러(54)는, 레이저 광원(SL)으로부터 출사되는 레이저광(LB)의 광로를 재치부(7)의 이동 방향(D)에 수직인 면 내 방향으로 분기시켜 복수의 광로(레이저광(LB0, LB1, LB2)의 광로)를 형성시키기 위해 설치된다. 또한, 하프 미러(53)의 수는, 광로의 수에 따라서 정해진다. 도 11에 있어서는 3개의 광로를 얻기 위해 2개의 하프 미러(53)가 설치되어 있다. 이들 하프 미러(53) 및 미러(54)를 구비함으로써, 레이저광(LB)을 출사시키면서 재치부(7)를 이동시킴으로써, 복수의 레이저광이 피가공물(10)을 주사하는 상태가 실현된다.

광로 선택 기구(55)는, 복수의 광로에 있어서의 피가공물(10)로의 레이저광의 출사 타이밍을 제어하기 위해 구비된다. 보다 구체적으로는, 광로 선택 기구(55)는, 하프 미러(53) 및 미러(54)에 의해 분기한 각각의 레이저광의 광로의 도중에 광학 스위치(SW)를 구비하고 있다. 광학 스위치(SW)는, 예를 들면 AOM(음향 광학 변조기)이나 EOM(전기 광학기) 등으로 구성되어, ON 상태시에 입사된 레이저광을 통과시키고, OFF 상태시에는 입사된 레이저광을 차단 혹은 감쇠시키는(비통과 상태로 하는) 기능을 갖는다. 이에 따라, 광로 선택 기구(55)에 있어서는, ON 상태로 되어 있는 광학 스위치(SW)를 통과하는 레이저광만이 피가공물(10)에 조사되게 되어 있다.

이와 같은 구성을 갖는 광로 설정 수단(5c)을 구비하는 레이저 가공 장치(50)의 멀티 모드에서의 동작은, 조사 제어부(23)가, 반복 주파수(R)에 따르는 레이저광(LB)의 단위 펄스광의 출사 타이밍에 따라서 레이저광(LB0, LB1, LB2)의 광로 상의 광학 스위치(SW)가 순차적으로 그리고 주기적으로 ON 상태가 되도록, 각각의 광학 스위치(SW)의 ON/OFF 동작을 제어함으로써 실현된다. 이러한 제어에 의해, 각 레이저광(LB0 LB1, LB2)이 피조사 영역을 형성하는 타이밍에 도달할 때만 각각의 레이저광(LB0, LB1, LB2)이 광로 선택 기구(55)를 통과하여 피가공물(10)에 조사되게 된다.

즉, 피가공물(10)에 대하여 조사되는 레이저광의 광로가 실제로 복수 형성되고, 이들 복수의 레이저광을, 각각의 단위 펄스광의 조사 타이밍을 달리하면서 동시 병행적으로 주사시킴으로써, 멀티 모드에서의 동작이 행해지고 있다.

또한, 기본 모드에서의 동작은, 예를 들면, 레이저광(LB0, LB1, LB2) 중 어느 1개의 광로 상의 광학 스위치(SW)만을 항상 ON 상태로 하여 레이저광(LB)을 출사하고, 재치부(7)를 이동시킴으로써 가능하다.

<벽개/열개 가공의 고효율화>

전술한 벽개/열개 가공은, 단위 펄스광의 조사에 의해 발생하는 충격이나 응력을 이용하여, 피가공물에 벽개/열개를 발생시키는 수법이다. 그 때문에, 개개의 단위 펄스광의 조사시에 있어서 보다 적은 에너지 소비로 벽개/열개면이 형성될수록, 부여되는 에너지가 동일하더라도 피가공물의 보다 깊은 곳까지 벽개/열개가 발생하고, 피가공물의 보다 깊은 부분에까지 분할 기점의 선단 부분이 도달하게 되어, 보다 효율적으로 벽개/열개면이 형성되게 된다.

이상의 관점에 입각하여, 본 실시 형태에 있어서는, 피가공면의 가공 대상 위치에 미리 인장 응력을 작용시킨 상태에서 펄스 레이저광을 조사하도록 함으로써, 보다 효율적인 벽개/열개 가공이 실현되도록 한다. 구체적으로는, 펄스 레이저광을 조사하는 타이밍에서 피가공물에 대하여 3점 굽힘으로 힘을 가함으로써, 가공 대상 위치에 인장 응력이 작용하는 상태를 실현한다.

도 14 및 도 15는, 각각, 레이저 가공 장치(50)에 있어서 피가공면에 인장 응력을 작용시키는 모습을 나타내는 측단면도와 상면도이다. 도 16은, 레이저 가공 장치(50)에 있어서 가공 대상 위치를 달리할 때의 모습을 나타내는 측단면도이다.

레이저 가공 장치(50)에 있어서 벽개/열개 가공을 행할 때에 있어서는, 우선, 펄스 레이저광(LB)에 의한 가공 대상 위치(10p)(즉 가공 예정선)가 한 쌍의 구속판(61)의 이간 부분의 중앙에 위치하도록 피가공물(10)의 y축 방향의 배치 위치를 정한다. 그리고, 이와 같이 배치 위치가 정해진 상태에서, 피가공물(10)이 올려놓여진 재치부(7)(지지 부재(7a))를 상승시킴으로써, 도 14 및 도 15에 나타내는 바와 같이, y축 방향으로 소정 간격으로 이간시킨 한 쌍의 구속판(61)에 대하여 피가공물(10)의 피가공면(10a)을 하방으로부터 맞닿게 한다.

이러한 상태에 있어서 추가로, 선단부(63e)가 피가공물(10)의 가공 대상 위치(10p)의 바로 아래의 위치에 맞닿도록, 블레이드(63)를 한 쌍의 구속판(61)의 이간 부분의 하방으로부터 대략 수직으로 눌러댄다. 이에 따라, 피가공물(10)이 블레이드(63)로 압압되어, 피가공면(10a)에 있어서는, 가공 대상 위치(10p)로부터 y축 정부(正負) 방향을 향하는 인장 응력이 작용하게 된다. 이 상태에 있어서, 펄스 레이저광(LB)을 출사함과 함께 x축 이동 기구(71)의 가동부(71a)를 이동시키면, 구속판(61) 및 블레이드(63) 모두 재치부(7)가 펄스 레이저광(LB)에 대하여 상대 이동한다. 이에 따라, 인장 응력이 작용한 상태에서, 가공 대상 위치(10p)가 펄스 레이저광(LB)으로 상대적으로 주사된다. 이러한 경우, 인장 응력이 작용하고 있는 분만큼 벽개/열개면의 형성시에 있어서 소비되는 에너지가 저감되기 때문에, 결과로서, 벽개/열개면이 진전되기 쉬워진다.

또한, 도 14 및 도 15에 나타낸 가공 대상 위치(10p)에 대한 펄스 레이저광(LB)의 조사가 완료되면, 도 16에 나타내는 바와 같이, 블레이드(63)를 하강시킨 후, 재치부(7)도 하강시킨 후에, 다음의 가공 대상 위치(10q)가 한 쌍의 구속판(61)의 이간 부분의 중앙에 위치하도록 이동 기구(7m)가 재치부(7)를 이동시킨다. 그 후는, 전술한 경우와 동일한 처리가 행해진다.

1 : 컨트롤러
2 : 제어부
3 : 기억부
5 : 광학계
5c : 광로 설정 수단
7 : 재치부
7a : 지지 부재
7b : 승강 기구
7m : 이동 기구
10 : 피가공물
10a : (피가공물의) 피가공면
10e : (피가공물의) 단연부
50 : 레이저 가공 장치
51 : 빔 익스팬더
52 : 대물 렌즈계
53 : 하프 미러
5a, 54 : 미러
55 : 광로 선택 기구
61 : 구속판
63 : 블레이드
63e : (블레이드의) 선단부
71 : x축 이동 기구
72 : y축 이동 기구
73 : θ회전 기구
C1∼C3, C11a, C11b, C21∼C24 : 벽개/열개면
D : (재치부의) 이동 방향
L : 가공 예정선
LB, LB0, LB1, LB2 : 레이저광
RE, RE1∼RE4, RE11∼RE15, RE21∼RE25 : 피조사 영역
SL : 레이저 광원
SW : 광학 스위치

Claims (23)

1. 펄스 레이저광을 발하는 광원과,
   피가공물이 올려놓여지는 재치부를 구비하는 레이저 가공 장치로서,
   상기 재치부에 올려놓여진 상기 피가공물에 대하여 3점 굽힘으로 힘을 가함으로써, 상기 피가공물의 피가공면의 가공 대상 위치에 대하여 인장 응력을 작용시키는 응력 인가 수단을 추가로 구비하고,
   상기 재치부에 올려놓은 상기 피가공물에 대하여, 상기 응력 인가 수단에 의해 상기 가공 대상 위치에 대하여 인장 응력을 작용시킨 상태에서, 상기 펄스 레이저광의 개개의 단위 펄스광마다의 피조사 영역이 상기 피가공면에 있어서 이산적으로 형성되도록 상기 재치부를 이동시키면서 상기 펄스 레이저광을 상기 피가공물의 표면에 조사하고, 상기 개개의 단위 펄스광의 피조사 위치에 표면 부분으로부터 깊이 방향에 걸쳐 연재하는 직접 변질 영역을 형성하는 것에 의해, 상기 피조사 영역끼리의 사이에서 피가공물의 벽개 또는 열개를 순차적으로 발생시킴으로써, 상기 피가공물에 분할을 위한 기점을 형성하고,
   상기 개개의 단위 펄스광이 상기 피조사 영역에 조사될 때의 충격 또는 응력에 의해 직전에 또는 동시에 조사된 상기 단위 펄스광의 피조사 위치와의 사이에 상기 벽개 또는 상기 열개를 발생시키는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 펄스 레이저광이, 펄스 폭이 psec 오더의 초단(超短) 펄스광인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 응력 인가 수단이,
   상기 가공 대상 위치의 상방에서 이간하도록 형성된, 상기 피가공물을 상기 피가공면의 측으로부터 구속하는 한 쌍의 구속 수단과,
   상기 피가공면과는 반대의 측으로부터 맞닿아 상기 피가공물을 압압(pushing)하는 압압 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 압압 수단이 판 형상을 이루고 있고, 상기 압압 수단의 선단부를 상기 피가공면에 대하여 수직으로 맞닿게 함으로써 상기 피가공물을 압압하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 압압 수단의 상기 선단부가 단면(斷面)에서 볼 경우 사다리꼴 형상을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 피가공물에 상기 분할을 위한 기점을 형성할 때에, 상이한 상기 단위 펄스광에 의해 형성되는 적어도 2개의 피조사 영역을, 상기 피가공물의 벽개 또는 열개가 용이한 방향에 있어서 서로 이웃하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 적어도 2개의 피조사 영역의 형성을, 상기 피가공물의 상이한 2개의 상기 벽개 또는 열개가 용이한 방향에 있어서 교대로 행하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
8. 제6항에 있어서,
   모든 상기 피조사 영역을, 상기 피가공물의 벽개 또는 열개가 용이한 방향을 따라서 형성하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 피가공물에 상기 분할을 위한 기점을 형성할 때에, 상기 피조사 영역을, 상기 피가공물의 상이한 2개의 벽개 또는 열개가 용이한 방향에 대하여 등가인 방향에 있어서 형성하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
10. 삭제
11. 피가공물에 분할 기점을 형성하기 위한 가공 방법으로서,
    피가공물을 재치부에 올려놓는 재치 공정과,
    상기 재치부에 올려놓여진 상기 피가공물에 대하여 3점 굽힘으로 힘을 가함으로써, 상기 피가공물의 피가공면의 가공 대상 위치에 대하여 인장 응력을 작용시킨 상태에서, 펄스 레이저광을, 개개의 단위 펄스광마다의 피조사 영역이 재치면과 대향하는 피가공면에 있어서 이산적으로 형성되도록 상기 피가공물의 표면에 조사하고, 상기 개개의 단위 펄스광의 피조사 위치에 표면 부분으로부터 깊이 방향에 걸쳐 연재하는 직접 변질 영역을 형성하는 것에 의해, 상기 피조사 영역끼리의 사이에서 상기 피가공물의 벽개 또는 열개를 순차적으로 발생시킴으로써, 상기 피가공물에 분할을 위한 기점을 형성하는 조사 공정을 구비하고,
    상기 조사 공정에 있어서는, 상기 개개의 단위 펄스광이 상기 피조사 영역에 조사될 때의 충격 또는 응력에 의해 직전에 또는 동시에 조사된 상기 단위 펄스광의 피조사 위치와의 사이에 상기 벽개 또는 상기 열개를 발생시키는 것을 특징으로 하는 피가공물의 가공 방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 펄스 레이저광이, 펄스 폭이 psec 오더의 초단 펄스광인 것을 특징으로 하는 피가공물의 가공 방법.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 조사 공정에 있어서는, 상기 가공 대상 위치의 상방에 서로의 이간부가 위치하도록 설치된 한 쌍의 구속 부재로, 상기 피가공물을 상기 피가공면의 측으로부터 구속한 후에, 상기 피가공면과는 반대의 측으로부터 압압 수단을 상기 피가공면에 대하여 맞닿게 함으로써 상기 가공 대상 위치에 인장 응력을 작용시키는 것을 특징으로 하는 피가공물의 가공 방법.
14. 제13항에 있어서,
    상기 압압 수단이 판 형상을 이루고 있고, 상기 조사 공정에 있어서는, 상기 압압 수단의 선단부를 상기 피가공면에 대하여 수직으로 맞닿게 함으로써 상기 피가공물을 압압하는 것을 특징으로 하는 피가공물의 가공 방법.
15. 제14항에 있어서,
    상기 압압 수단의 상기 선단부가 단면에서 볼 경우 사다리꼴 형상을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 피가공물의 가공 방법.
16. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상이한 상기 단위 펄스광에 의해 형성되는 적어도 2개의 피조사 영역을, 상기 피가공물의 벽개 또는 열개가 용이한 방향에 있어서 서로 이웃하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 피가공물의 가공 방법.
17. 제16항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 피조사 영역의 형성을, 상기 피가공물의 상이한 2개의 상기 벽개 또는 열개가 용이한 방향에 있어서 교대로 행하는 것을 특징으로 하는 피가공물의 가공 방법.
18. 제16항에 있어서,
    모든 상기 피조사 영역을, 상기 피가공물의 벽개 또는 열개가 용이한 방향을 따라서 형성하는 것을 특징으로 하는 피가공물의 가공 방법.
19. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 피조사 영역을, 상기 피가공물의 상이한 2개의 벽개 또는 열개가 용이한 방향에 대하여 등가인 방향에 있어서 형성하는 것을 특징으로 하는 피가공물의 가공 방법.
20. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 펄스 레이저광의 출사원과 상기 피가공물을 상대 이동시키면서, 상기 펄스 레이저광의 출사 방향을 당해 상대 이동 방향과 수직인 면 내에서 주기적으로 변화시킴으로써, 상기 피가공물에 지그재그 형상의 배치 관계를 충족하는 복수의 상기 피조사 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 피가공물의 가공 방법.
21. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 펄스 레이저광의 복수의 출사원과 상기 피가공물을 상대 이동시키면서, 상기 복수의 출사원의 각각으로부터의 상기 단위 펄스광의 조사 타이밍을 주기적으로 변화시킴으로써, 상기 피가공물에 지그재그 형상의 배치 관계를 충족하는 복수의 상기 피조사 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 피가공물의 가공 방법.
22. 삭제
23. 피가공물을 분할하는 방법으로서,
    피가공물을 재치부에 올려놓는 재치 공정과,
    상기 재치부에 올려놓여진 상기 피가공물에 대하여 3점 굽힘으로 힘을 가함으로써, 상기 피가공물의 피가공면의 가공 대상 위치에 대하여 인장 응력을 작용시킨 상태에서, 펄스 레이저광을, 개개의 단위 펄스광마다의 피조사 영역이 재치면과 대향하는 피가공면에 있어서 이산적으로 형성되도록 상기 피가공물의 표면에 조사하고, 상기 개개의 단위 펄스광의 피조사 위치에 표면 부분으로부터 깊이 방향에 걸쳐 연재하는 직접 변질 영역을 형성하는 것에 의해, 상기 피조사 영역끼리의 사이에서 상기 피가공물의 벽개 또는 열개를 순차적으로 발생시킴으로써, 상기 피가공물에 분할을 위한 기점을 형성하는 조사 공정과,
    상기 조사 공정에 의해 분할 기점이 형성된 피가공물을, 상기 분할 기점을 따라서 분할하는 분할 공정을 구비하고,
    상기 조사 공정에 있어서는, 상기 개개의 단위 펄스광이 상기 피조사 영역에 조사될 때의 충격 또는 응력에 의해 직전에 또는 동시에 조사된 상기 단위 펄스광의 피조사 위치와의 사이에 상기 벽개 또는 상기 열개를 발생시키는 것을 특징으로 하는 피가공물의 분할 방법.

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