KR101333518B1 - 레이저 가공 방법 및 절단 방법 및 다층 기판을 가지는 구조체의 분할 방법 - Google Patents

Abstract

<과제>

피가공 물체를 초단펄스에 의해 효율적으로 가공하는 방법을 제공한다.

<해결수단>

기판 등의 레이저 광 가공 방법이다. 피가공 물체에 대해서 투명한 파장으로 되는 초단펄스 레이저 광을 집광하고, 피가공 물체의 뒷면을 향해 앞면으로부터 조사하고, 집광된 레이저 광의 빔 웨이스트 위치를 피가공 물체의 뒷면으로부터 이간하여 형성시킨다. 이에 의해 피가공 물체 내의 레이저 광 전파에 의한 자기 수속 작용으로 형성되는 빔 웨이스트로부터 광 진행 방향으로 긴 집광 채널이 물체 내에 형성된다. 이 채널 내의 물질이 레이저 광으로 분해되어 그 물질을 뒷면으로부터 배출시킴으로써 상기 채널에 공동을 형성하는 것을 특징으로 한다. 공동을 형성하면서 레이저 광을 주사시키면 가공면이 형성되므로 그 후에 약한 절곡 응력에 의해 피가공 물체를 절단할 수가 있다. 본 방법은 2매의 기판이 대향하여 배치된 경우에도 적용할 수가 있어 액정 패널의 유리 기판 분할에 이용이 가능하다.

집광, 레이저, 유리, 기판, 절단, 공동, 웨이스트, 초단펄스, 뒷면, 앞면

Description

레이저 가공 방법 및 절단 방법 및 다층 기판을 가지는 구조체의 분할 방법{LASER MACHINING METHOD, LASER CUTTING METHOD, AND METHOD FOR DIVIDING STRUCTURE HAVING MULTILAYER BOARD}

본 발명은, 가공 대상 물체, 특히 기판과 같은 평판 형상을 가지는 물체를 그 물체에 대해서 투명하게 되는 파장의 초단펄스 레이저(very short pulse laser)를 이용하여 효율적으로 한편 고품질로 가공하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 또 적어도 2매의 기판을 평행하게 배치하고, 그 사이에 스페이서(spacer)를 삽입한 구조를 가지는 다층 기판을 갖는 구조체의 레이저 광을 이용한 분할 방법에 관한 것이다. 액정 표시 패널, 플라스마 표시 패널 등의 유리 기판을 이용한 평판 표시 패널을 분할하는데 매우 적합하다.

전자 공업에 있어서 CPU나 DRAM, SRAM 등의 반도체 디바이스(device)의 미세화는 해마다 진전되고, 그에 따라 내부의 회로의 고집적화가 도모되고 있다. 이러한 디바이스의 구조는 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 기판 상에 고집적인 회로 패턴으로 형성된다. 반도체 웨이퍼로부터 다수의 칩을 수확하기 위해서는 칩의 분할에 필요로 하는 면적을 최소화할 필요가 있다. 이 때문에는 스크라이빙(scribing) 공정에서 가공 제거물의 비산이 적은 것이 바람직하다. 액정 디스플레이 등의 유리 기 판의 절단 공정에서는 정확하게 소정 치수로 분할할 수가 있는 것이 바람직하다. 이러한 분할 공정에서는 가공부의 주위에의 열손상이나 기계적 손상이 없는 조건에서 제거 가공하는 것이 필요하고, 이 때문에 나노초 펄스(nano second pulse) 이하의 좁은 펄스가 사용되고 있다. 초단펄스 레이저를 이용한 가공에서는 열적 가공 변질층의 발생을 저감할 수가 있는 것이나, 그 파장에 있어서 투명한 재료이더라도 다광자 흡수로 대표되는 비선형인 광 흡수에 의해 가공이 가능하다는 것은 주지 기술이다.

초단펄스 발진의 레이저 광을 이용한 투명체의 가공 방법은 특허 문헌 2로부터 주지이고, 또한 피가공 물체를 기판의 이면에 집광하여 레이저 가공을 하는 것은 특허 문헌 3에 기재되어 있다.

표면 흡수가 큰 UV레이저(ultraviolet laser) 광을 조사하면 조사 표면으로부터 플라스마가 발생하고, 거기서 레이저 광이 흡수되므로, 레이저 에너지의 이용 효율은 저하됨과 아울러, 플라스마로부터의 부차적인 방사에 의해 주위가 조사되어 주위의 디바이스 특성에 영향을 주는 경우도 있다. 그래서, 반도체 기판, 박막 트랜지스터용의 유리 기판 등을 소정의 크기로 분할하는 스크라이빙 공정으로서 자름 눈금을 넣은 면(가공면)과 반대측의 면으로부터 가공면에 초점을 맞추어 레이저 광을 조사함으로써 가공면에 자름 눈금을 가공하는 방법이 특허 문헌 3에 기재되어 있다. 이 방법에서는 레이저 광 입사측과 반대면에 레이저 광을 집광시켜 레이저 어블레이션(ablation) 가공하기 때문에, 가공 홈(groove)의 깊이가 충분히 얻어지지 않는 결점이 있다. 홈 깊이가 충분한 깊이로 얻어지지 않으면 그 홈을 따라 분 리하기 위해서, 브레이킹(braking)하기 위해 필요로 하는 절곡하는 힘이 커질뿐만 아니라, 스크라이브(scribe) 선을 따라 분할되지 않는 일도 있다. 가공 홈의 깊이가 충분하면 적은 응력으로 스크라이브 선을 따라 분할이 가능하다.

한편, 액정 표시 장치의 제조에 있어서는 패널을 구성하는 대형 유리 기판을 절단하는 공정이 있다. 액정 표시 장치의 패널 면은 적어도 2매의 유리 기판을 평행하게 배치하고, 그 사이에 표시 장치에 필요한 칼라 필터(color filter)나 액정, 박막 트랜지스터(TFT), 제어 전극 등의 배선이 설치되어 있다. 이러한 유리 기판은 제조 공정에서는 최종의 표시 장치의 크기보다 큰 유리를 이용하여 동시에 다수매의 표시 장치를 제조함으로써 동시에 다수매의 표시 패널의 제조를 행하여 효율화를 도모하고 있다. 따라서, 최종적으로 제품의 패널 크기에 맞추어 큰 다수매의 패널이 형성된 대형 유리 기판으로부터 개별적으로 절단할 필요가 있다. 종래의 유리 기판의 절단 방법은 다이아몬드 칼날, 초경 칼날 등의 칼날 등을 이용하여 유리 표면을 소망의 절단해야 할 선을 따라 절삭을 넣어 스크라이브 선을 설치하고, 그 후에 응력을 이 스크라이브 선에 직각 방향으로 가하여 이 스크라이브 선을 따라 파단하여 분리시키는 방법이나, 레이저 광선을 소망의 절단해야 할 선을 따라 주사하고 가열하여 열응력을 유리 기판에 발생시켜 그 부분으로부터 파단 분할하는 방법 등이 있고, 이 경우 유리 기판에 흡수율이 큰 레이저 파장을 이용하여 조사하고 국부 가열시켜 그 후에 강제 냉각하여 조사 위치로부터 분할한다.

2매의 유리 기판의 사이에 표시 요소를 삽입하여 유리의 주위를 씰제(sealing agent)로 봉지하고 나서 개별의 표시 패널로 분할하는 경우는 2매 겹침 의 유리 기판의 양면으로부터 한쪽씩 스크라이빙을 하고, 그 후에 절단하는 방법이 실시된다. 이것에는 다이아몬드 칼날로 절삭을 넣기 때문에, 한 면에 스크라이빙 가공을 한 후에, 2층 유리 기판을 표리 반전시키고 나머지의 한 면에 스크라이빙을 실시하고 나서 2매 겹침의 유리 기판을 함께 분할하는 방법으로 된다. 근년의 시장이 표시 패널의 크기의 대형화의 경향에 의해 패널에 이용하는 유리의 크기가 더욱 더 커지는 경향에 있고, 그 때문에 제조용 대형 유리 기판의 반송 장치가 복잡화되고, 반전 기구가 크게 되어 고가의 설비로 된다. 그 때문에, 유리 기판은 반전하지 않고, 한쪽으로부터 스크라이빙 하는 방법은 실용적이며 유효한 제조 방법으로 된다. 자외선 레이저를 2매 겹침의 유리의 한쪽으로부터 각 유리 표면에 조사하고, 2매 겹침 구조의 양쪽 모두의 유리 기판의 표면에 스크라이빙을 실시하는 제안이 특허 문헌 4에 개시되어 있다. 이 방법은 유리가 레이저 광에 대해서 투명성을 가지고, 상부 유리측으로부터 레이저 광을 조사한다고 하는 경우, 상부 유리를 통과하여 하부 유리 표면에 자외선 레이저 광이 도달하는 것이 필요조건으로 된다. 따라서 하부 유리의 표면이나 상부 유리 기판의 내면의 금속 배선 등에 이용하는 금속막이 있으면 레이저 광이 조사됨으로써 금속막이 파손되거나, 또는 금속막에 차단되어 하부 유리까지 레이저 빔을 이끄는 것이 곤란하게 된다. 이와 같이 2매 유리의 사이에 개재물이 있는 경우, 한쪽 면으로부터의 레이저 빔 조사에서는 상부 유리 기판을 통해서 하부 유리 기판을 스크라이빙 하는 것이 곤란하다.

특허 문헌 1 : 미국 재발행 특허 제 37585호 명세서

특허 문헌 2 : 일본국 특개2002-205179호 공보

특허 문헌 3 : 일본국 특개2004-351466호 공보

특허 문헌 4 : 일본국 특개2005-132694호 공보

특허 문헌 5 : 일본국 특개1996-064556호 공보

<발명이 해결하고자 하는 과제>

해결하고자 과제는, 가공 물체에 대해서 투명하게 되는 파장의 초단펄스 레이저 광을 이용하여 가공 물체를 입사측과 반대면(뒷면)에 있어서 고정밀도 가공을 실시할 때에, 가공 물체 내부에 작은 직경의 빔을 집광점의 초점 심도보다 긴 범위에 걸쳐 레이저 광 진행 방향으로 설치하는 점이다.

또, 새로운 과제는 다층 기판을 가지는 구조체의 하나의 기판면측만으로부터 레이저 광을 조사하여 이 구조체를 분할할 수가 있는 방법을 제공하는 것이다. 또, 2매의 기판의 사이에 금속 박막을 가지는 구조에 있어서, 금속 박막을 노출시키는 것 같은 분할 방법을 제공하는 것이다. 또, 2매의 기판 사이에 봉지부를 가지고, 봉지부 내측에 전자 부품을 형성하는 경우, 이 전자 부품으로부터 봉지부 외측으로 배선을 도출하는 것을 가능하게 하는 구조체의 분할 방법을 제공하는 것이다.

<과제를 해결하기 위한 수단>

가공 물체 내부에 자기 수렴 작용을 발생시켜 레이저 광에 의한 가공 폭을 작게 한 채로, 레이저 광의 진행 방향의 가공 거리를 통상의 어블레이션(ablation) 가공보다 현격히 크게 함으로써 상기 과제를 해결한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 레이저 가공 방법으로서, 제1면(피가공 물체의 앞면으로, 레이저 광이 입사하는 측의 면) 및 제2면(피가공 물체의 뒷면으로, 앞면의 반대측의 면)을 가지는 피가공 물체에 대해서 투명하게 되는 파장을 가지는 초단펄스 레이저 광을 집광 수단을 통해 집광하고, 제1면의 측으로부터, 집광된 상기 레이저 광의 빔 웨이스트(beam waist) 위치가 상기 피가공 물체의 제1면과 제2면의 사이에 형성되도록 상기 레이저 광을 조사하고, 상기 피가공 물체 내부의 초단펄스 고피크(high peak) 레이저 광 전파에 의한 자기 수렴 작용에 의해 상기 레이저 광의 진행 방향으로 집광 채널이 형성됨으로써 상기 집광 채널 부분에 제2면에 도달하는 공동(空洞), 혹은 제2면 근방에 도달하는 공동이 형성되는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 레이저 광 진행 방향의 가공 거리를 통상의 어블레이션 가공보다 크게 할 수가 있다.

또, 상기 레이저 광 진행 방향의 제2면과의 교점 근방이 주변의 표면보다 높게 부풀어 올라 있는 기계 강도가 약한 부풀어 오름 구조가 형성되는 것을 특징으로 한다. 또, 상기 집광 채널이 제2면까지 형성됨으로써 상기 공동이 제2면까지 형성되는 것을 특징으로 한다. 또, 상기 집광 채널이 제1면으로부터 제2면까지 형성됨으로써 상기 공동이 제1면으로부터 제2면까지 형성되는 것을 특징으로 한다. 또, 상기 집광 채널이 제1면으로부터 상기 가공 물체 내부까지 형성됨으로써 상기 공동이 제1면으로부터 상기 가공 물체 내부까지 형성되는 것을 특징으로 한다. 각각에 의해 레이저 광 진행 방향의 가공 거리를 통상의 어블레이션 가공보다 크게 할 수가 있다.

또, 상기 피가공 물체가 동종 또는 이종의 재료의 평판 형상 물체가 2매 이상 겹친 다층 구조인 것을 특징으로 한다. 이에 의해 2매 이상의 물체를 동시에 가공이 가능하다.

또, 상기 피가공 물체의 제1면측에 상기 레이저 파장에 대해서 투명한 다른 물체를 설치함으로써 상기 피가공 물체에 생성되는 자기 수렴 작용에 의한 상기 집광 채널의 길이를 변경하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 레이저 광 진행 방향의 가공 거리를 조정할 수가 있다.

또, 상기 피가공 물체의 제1면측에 상기 레이저 파장에 대해서 투명한 다른 물체를 설치함으로써 상기 피가공 물체에 생성되는 자기 수렴 작용에 의한 상기 집광 채널을 제1면에 도달시키는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 기판의 앞면까지 가공할 수가 있다.

또, 상기 집광 수단으로 상기 피가공 물체 내부에 집광한 상기 초단펄스 레이저 광을 광축 방향을 따라 상기 제1면측으로 상기 공동이 형성되는 길이보다 작은 길이만큼 상대 이동시킨 후, 재차 상기 레이저 광을 조사함으로써 상기 공동이 연속적으로 연결되도록 형성하는 것을 특징으로 한다. 또, 상기 집광 수단으로 상기 피가공 물체 내부에 집광한 상기 초단펄스 레이저 광을 광축 방향을 따라 상기 제1면측으로 상기 공동이 형성되는 길이보다 큰 길이만큼 상대 이동시킨 후, 재차 상기 레이저 광을 조사함으로써 상기 공동을 단속적으로 형성하는 것을 특징으로 한다. 각각에 의해 피가공 물체에 절단선을 작성할 수가 있고, 한편 레이저 광 진행 방향의 가공 거리가 크기 때문에 적은 휨 응력으로 절단할 수가 있다.

또, 상기 피가공 물체가 평면 형상을 한 물체이고, 상기 초단펄스 레이저의 집광 레이저 광을 상기 피가공 물체의 제1면의 법선 방향으로부터 일정한 각도로 경사지게 입사시키고, 상기 집광 레이저 광에 상기 각도의 경사를 갖게 하면서 회전시켜 원형의 주사를 행하고, 가공면을 경사지게 가공하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 원형의 절단선을 작성할 수가 있다.

또, 상기 상대 이동을 여러 차례 행하여 각각의 상대 이동의 동안에 상기 레이저 광의 빔 웨이스트의 높이를 변경하는 조작을 가지는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 피가공 물체에 심부에 걸쳐서 공동 형성이 되기 때문에 부분 절단으로부터 전체 절단까지의 가공을 하는 것이 가능하다.

한편, 본 발명은 피가공 물체의 절단 방법으로서, 상기 기재의 피가공 물체의 레이저 가공을 한 후에, 가공 부분을 따라 적은 응력으로 상기 피가공 물체를 절단하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 절단선에 올바르게 따라 피가공 물체를 분할할 수가 있다.

또, 액정 표시 패널의 기판 절단 방법으로서, 액정 표시 패널은 제1기판과 제2기판의 적층 구조를 가지고, 제2기판의 제1기판측의 표면 상에 탑재된 부품의 상에 상기 레이저 파장에 대해서 불투명한 재료를 도포 혹은 접착 혹은 밀착시켜 제1기판의 측으로부터 제1기판 내에 빔 웨이스트를 형성하도록 레이저를 조사하는 스텝을 가지고, 상기 조사 때에 제1기판을 통과한 레이저 광이 상기 부품에 손상을 주지 않게 하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에서는, 제1기판 및 제2기판과 이들의 사이에 스페이서를 부분적으로 끼워 평행하게 배치된 구조체의 분할 방법을 제공한다. 방법은 다음과 같다.

제1기판 및 제2기판에 투명하게 되는 파장을 가지는 펄스 폭 100ps 이하의 초단펄스 레이저를 집광 수단을 통해 집광하고, 제1기판의 외측으로부터 빔 웨이스트 위치가 어느 한쪽의 기판의 표면 또는 내부에 형성하도록 조사하여, 이 초단펄스 레이저 전파에 의한 자기 수렴 작용에 의해 이 초단펄스 레이저 광의 진행 방향으로 집광 채널이 형성됨으로써 이 집광 채널부에 공동을 형성하고, 이 초단펄스 레이저 광을 상대적으로 이동함으로써 스크라이브 선을 형성하는 스크라이브 선 형성 스텝, 및 그 후, 이 스크라이브 선을 따라 상기 스크라이브 선이 형성된 기판을 절단하는 기판 절단 스텝을 가진다. 레이저 빔을 다층 기판, 특히 2층의 기판을 가지는 구조체의 한쪽의 면만으로부터 조사하여 가공을 행할 수가 있으므로 설비의 간소화를 도모할 수가 있다.

또, 본 발명은 또한 상기 스크라이브 선 형성 스텝에 있어서 하기의 스텝 A를 가지고, 이 기판 절단 스텝에 있어서 하기의 스텝 C를 가지는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은 상기 스크라이브 선 형성 스텝에 있어서 아래와 같이 A 및 B의 스텝을 가지고, A, B 또는 B, A의 순서로 실시하고, 상기 기판 절단 스텝에 있어서 아래와 같이 C 및 D의 스텝을 가지고, C, D의 순서로 실시하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 제1기판을 대치하지 않는 제2기판의 부분을 형성할 수가 있으므로, 제어 회로를 제2기판의 내측의 면 상에, 또는 그 면의 상부에 형성하는 것이 가능하게 되어 액정 패널 등 표시 패널의 박형화를 도모할 수가 있다.

스텝 A: 제1기판을 투과하고, 제2기판에 이 빔 웨이스트가 오도록 이 초단펄스 레이저를 집광하고, 제2기판에 제1의 스크라이브 선을 형성하고, 또한 빔 웨이스트를 제1기판에 위치하도록 집광하고, 제1의 스크라이브 선과 같은 평면 위치에서 이 초단펄스 레이저를 상대적으로 이동함으로써 제1기판에 제2의 스크라이브 선을 형성한다.

스텝 B: 상기 빔 웨이스트를 제1기판에 위치하도록 상기 초단펄스 레이저를 집광하고, 제2의 스크라이브 선과 소정의 거리 떼어 놓아 평행으로 상기 초단펄스 레이저 광을 상대적으로 이동함으로써 제1기판에 제3의 스크라이브 선을 형성한다.

스텝 C: 제1의 스크라이브 선 및 제2의 스크라이브 선을 따라 제1기판 및 제2기판을 절단함으로써 이 구조체를 분할한다.

스텝 D: 제3의 스크라이브 선을 따라 제1기판을 절단함으로써 제1기판의 제2의 스크라이브 선으로부터 제3의 스크라이브 선의 부분을 제거한다.

또한, 상기 구조체가 제2기판의 제1기판측과 대향한 면의 상에, 금속 박막을 가지고, 또한 상기 스페이서가, 봉지재로서 제1기판 및 제2기판과 이 봉지재로 둘러싸는 공간을 구성하는 이 봉지재를 가지고, 이 공간에 전자 부품이 형성되고, 상기 금속 박막이 이 공간의 내측과 외측에 걸쳐 존재하고, 상기 금속 박막이 이 전자 부품과 전기적으로 접속되면, 금속 박막이 봉지체를 횡단하고, 이 금속 박막이 봉지체 내부에 형성된 이 전자 부품과 전기적으로 접속되어 있으므로, 이 금속 박막은 배선으로서 이용할 수가 있어 이 전자 부품을 봉지부의 외측에서 배선하는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 발명은 레이저 가공 장치로서, 초단펄스 레이저 발생 장치와, 상기 초단펄스 레이저 발생 장치로부터 발생한 펄스 레이저 광을 일정한 각도로 편향시켜 회전하는 회전 미러와, 편향된 상기 펄스 레이저 광의 광로와 광축이 일치하도록 상기 회전 미러와 동기하여 회전하고, 회전에 의해 초점이 원궤적(圓軌跡)을 그리는 집광 렌즈와, 상기 집광 렌즈를 상기 광축 방향을 따라 이동시키는 수단과 가공 물체 탑재 수단을 가지는 것을 특징으로 한다. 이 구성에 의해 피가공 물체에 원형으로 절단선을 넣을 수가 있어 한층 더 절단선을 따라 원형으로 절단하는 것이 가능하게 된다.

<발명의 효과>

자기 수속 작용의 발생에 의해, 레이저 광의 진행 방향으로 집광 채널이, 빔 웨이스트보다 긴 거리에 걸쳐서 형성되고, 집광 채널 부분에 공동이 형성되고, 집광 채널부에 제2면에 도달하는 공동, 또는 제2면 근방에 도달하는 공동이 형성되기 때문에 레이저 광 진행 방향의 가공 거리를 통상의 어블레이션 가공보다 크게 할 수가 있다.

도 1은 이 발명에 관한 케르(Kerr) 효과에 의한 자기 수렴 작용을 이용한 피가공 물체의 가공 방법을 설명하는 구성도이다.

도 2는 레이저를 주사시켜 기판 가공을 하는 구성도이다.

도 3은 피가공 물체를 주사하여 가공한 후에 레이저 광 집광점의 집광 위치를 변경하고 재차 가공을 하는 방법을 나타내는 도이다.

도 4는 2매의 기판으로 이루어지는 다층 구조에 가공을 하는 구성도이다.

도 5는 액정 패널 구조 및 2매의 유리 기판을 별도 위치에서 절단하는 경우의 설명도이다.

도 6은 기판 2매로 이루어지는 구조체의 분할 방법의 설명하기 위한 모식적 인 단면도이다.

도 7은 기판 2매로 이루어지는 유리 구조체의 개관 형상의 일예를 나타낸다.

도 8은 대형 유리 구조체로부터 개별의 액정 표시 패널로 분할하는 경우의 설명도이다.

도 9는 본 발명의 가공 방법을 경사면 가공에 적용한 실시 형태를 나타내는 도이다.

도 10은 제1의 실시예의 결과를 나타내는 도이고, 피가공 물체 앞면 부근의 현미경 사진이다.

도 11은 제1의 실시예의 결과를 나타내는 도이고, 피가공 물체 뒷면 부근의 현미경 사진이다.

도 12는 제2의 실시예의 결과를 나타내는 도이고, 공동 채널에 의한 절단면의 설명도와 그 현미경 사진이다.

도 13은 제2의 실시예의 결과를 나타내는 도이고, 공동(61)의 단면을 촬영한 주사형 현미경 사진이다.

도 14는 도 13에 있어서 기판 뒷면 근방을 특별히 확대한 주사형 현미경 사진이다.

도 15는 제3의 실시예의 결과를 나타내는 도이고, 절단면의 현미경 사진이다.

도 16은 제4의 실시예의 결과를 나타내는 도이고, 절단면의 현미경 사진이다.

도 17은 제5의 실시예의 결과를 나타내는 도이고, 2매의 기판의 가공 뒤를 나타내는 현미경 사진이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 도 1은 본 발명에 의한 가공 방법의 실시 형태를 나타내는 도이다. 초단펄스 레이저 발생 장치(1)로부터 출력되는 초단펄스(15)인 레이저 광(빔)(2)을 콜리메이터(collimator)(도시되지 않음)에 의해 평행으로 하고, 집광 렌즈(3) 등의 집광 수단에 입사하고, 수렴 레이저 빔(5)으로서 피가공 물체(4)의 앞면(45)으로부터 입사시킨다. 초단펄스의 레이저는 펄스 폭 100ps 이내의 레이저로 한다. 상기 피가공 물체(4)의 예로서는, 유리, 사파이어, 혹은 다이아몬드 등의 유전체 재료, 또는 실리콘 혹은 질화 갈륨 등의 반도체 재료를 들 수 있다. 또, 피가공 물체(4)는 기판 등 평판 형상의 물체가 매우 적합하다. 이 때문에, 이하, 피가공 물체(4)를 기판이라고 칭하는 것도 있다. 레이저는 피가공 물체에 대해서 투명하게 되는 파장으로 이루어지는 것을 선택한다. 여기서 투명하다는 것은 반드시 100% 광을 투과한다고 하는 의미라고는 할 수 없다. 레이저 광이 어느 정도 투과할 수가 있는 경우도 포함되는 것으로 한다. 예를 들면, 피가공 물체를 실리콘 기판이라고 하면, 파장이 1μm 내지 2μm인 적외선의 영역이면 좋다. 레이저 매체의 예로서 티타늄 사파이어 결정(중심 파장 780nm) 이외, 에르븀(Erbium) 첨가 섬유, 이테르븀(Ytterbium) 첨가 섬유, Nd:YAG 결정, Nd:YVO₄ 결정, Nd:YLF 결정 등을 들 수 있다. 또, 유리 기판을 피가공 물체로 하는 경우 레이 저 매체는 티타늄 사파이어 결정(중심 파장 780nm)으로 하는 것이 바람직하다.

또, 앞면이라는 것은, 레이저 광이 입사하는 측의 면이고, 그것과는 반대측의 면을 뒷면으로 칭한다. 수렴 레이저 빔(5)은 피가공 물체(4)의 내부에 집광점인 빔 웨이스트(6)를 형성한다. 피가공 물체(4)로 수속 레이저 빔(5)을 조사해, 그 빔 웨이스트(6)를 앞면(45)로부터 뒷면(44)까지의 피가공 물체 내부의 적당한 위치에 맞추어 빔을 조사한다.

수속(收束) 레이저 빔(5)의 에너지, 파장 및 펄스 폭 및 상기 집광 렌즈(3)의 초점 거리나 집광 위치를 조정하고, 피가공 물체(4)의 내부에 있어서 초단펄스를 고전력(high power) 밀도로 집광하면, 빔 웨이스트(6)로부터 진행 방향을 향해 케르 효과(Kerr effect)에 기초한 자기 수렴 작용이 발생하고, 빔 웨이스트(6) 정도의 직경을 가지는 가는 빔의 전파 채널(8)이 형성된다. 도 1에 있어서, 피가공 물체(4)의 두께(7)의 내부에서 뒷면(44)으로부터 앞면 방향으로 레이저 빔 웨이스트(6)를 형성하도록 조사 조건을 설정하면, 입사하는 수렴 레이저 빔(5)은 빔 웨이스트(6)로부터는 전력 밀도가 미약하고 케르 효과에 의한 자기 수렴 작용이 발생하지 않는 영역에서는, 일단 빔 웨이스트로 집광된 후는 발산성의 빔(10)으로서 전파하지만, 케르 효과가 나타나는 충분히 높은 전력 밀도의 집광점이 빔 웨이스트에 형성되면, 필라멘트(filament) 형상의 채널(8)이 거리(13)에 걸쳐서 형성되는, 피가공 물체 내부의 채널(8)을 따라 전파하고, 레이저 빔 에너지를 소비하면서 뒷면(44)을 향해 진행되고, 뒷면(44)에 있어서도 케르 효과를 유지할 수가 있는 정도의 에너지가 유지되어 있으면, 채널(8)에 있는 피가공 물체의 일부는 충격파에 의 해 주위로 압축되는 결과, 가는 공동이 형성되고, 나머지는 뒷면에서 외부로 배출되고, 또는 배출되지 않는 경우는 뒷면(44)에 부풀어 오름이 형성되고, 홀쭉한 공동이 채널(8)을 따라 빔 웨이스트(6)로부터 뒷면(44)까지의 거리(14)에 걸쳐 형성된다. 뒷면(44)까지 피가공 물체에 흡수되지 않고서 도달한 빔은 이미 자기 수렴 작용에 의해 갇히는 일이 없기 때문에 발산성 빔(11)으로서 방출된다.

피가공 물체 중에서의 자기 수속 작용에 의한 빔의 집광 효과가 현저하게 되는 조건으로서 문헌 J. H. Marburger, Prog. Quantum Electron., Vol. 4, p. 35 (1975)에 의하면 자기 수속의 임계 문턱값 전력(threshold power) P _cr 로 불리는 수학식 1로 나타내는 지표가 있다.

수학식 1에 있어서, λ는 레이저 파장, n ₀ 는 물체의 굴절률, n ₂ 는 물체의 비선형 굴절률이라고 한다.

수학식 1에 의하면, 예를 들면 석영 유리의 자기 수속의 임계 문턱값 전력은 2.3MW이고, 피가공 물체에 입사된 레이저 펄스의 피크 출력(레이저 펄스 에너지를 레이저 펄스 폭으로 나눈 값)이, 이 값보다 커지면 자기 수속 작용이 현저하게 일어난다.

초단펄스 레이저의 에너지, 파장, 펄스 폭, 및 집광 렌즈의 초점 거리, 집광 위치의 조정을 도모함으로써 자기 수속 작용의 발생 상황을 바꿀 수가 있다. 이에 의해 뒷면에 도달하는 공동, 혹은 뒷면 근방에 도달하는 공동이 형성된다. 여기서 면 근방이라는 것은, 그 면에서 내부 방향으로 기판 등의 피가공 대상인 물체의 두께의 1/10 정도의 거리까지 포함하는 것으로 한다. 공동 형성 상태는 다음과 같이 설정 가능하다.

(1) 공동은 뒷면까지 도달하지 않기 때문에 뒷면이 주변의 표면보다 높게 부풀어 올라 있는 기계 강도가 약한 부풀어 오름 구조가 형성된다.

(2) 상기 집광 채널이 뒷면까지 형성됨으로써 공동이 뒷면까지 형성된다.

(3) 상기 집광 채널이 앞면으로부터 뒷면까지 형성됨으로써 공동이 앞면으로부터 뒷면까지 형성된다.

(4) 집광 채널이 앞면으로부터 가공 물체 내부까지에만 형성됨으로써 공동이 앞면으로부터 가공 물체 내부까지만 형성된다.

본 발명에 의하면, 피가공 물체에 대해서 투명한 파장을 가지는 초단펄스 레이저 광을 집광 광학계에 의해, 기판 내에 충분히 작은 레이저 광단면적에 집광시킴으로써, 집광점에는 높은 전력 밀도의 집광점을 실현하고, 이에 의해 기판 내에 전파하는 레이저 광은 일단 집광되면, 케르 효과에 의한 자기 수렴 작용을 발생시키고, 한편 집광점에 플라스마에 의한 디포커스(defocus) 작용이 발생하고, 이 두 작용의 균형(balance)에 의해 레이저 펄스 광의 전파는, 자기 수렴 작용의 자기 트랩(trap)된 필라멘트(filament)를 형성한다. 이 트랩되는 범위는, 통상의 전력 레벨에서의 자기 수렴 작용이 나타나지 않는 조건에서의 초점 부근에 형성되는 빔 웨 이스트의 초점 심도보다, 몇 배나 큰 거리의 값까지 자기 수렴 작용에 의한 레이저 광 전파 채널을 형성할 수가 있다. 채널의 길이는, 재료 특성, 레이저 빔의 전력 밀도, 에너지 등의 파라미터(parameter)로 변화한다. 채널의 레이저 광 전파 방향의 단부가 뒷면에 도달하고, 그 후에 채널 내부에 축적된 에너지에 의해 국소적인 고온, 고압력 상태가 만들어 내지고 내부에서 외부로 향하는 힘이 작용하기 때문에, 상기 자기 수렴 작용의 집광 채널의 통과 자취에는 공동이 형성되어 남는다.

도 2에 나타내듯이, 초단펄스 레이저 광(2)을 피가공 물체(4) 내의 레이저 광의 집광점으로부터 진행 방향(16)으로 길게 형성되는 자기 수렴 작용에 의한 긴 원통형 채널에 의한 공동을 주사선(48)을 따라 형성한다. 또한, 형성 후 주사선(48)에 직각 방향으로 휨 응력(49)을 인가하여 브레이킹(braking)을 하는 경우, 구멍 직경에 비해 매우 깊은 구멍이 형성되기 때문에, 그 홈을 따른 선(스크라이브 선)이 브레이킹의 기점으로서 작용하고, 스크라이브 선을 따라 비교적 약한 응력에서도 절단할 수가 있다. 기판의 뒷면에는 연속한 얕은 홈이나 구조적으로 약한 부풀어 오름 구조가 형성되어 있으므로, 브레이킹 방향은 주사선(48), 바꾸어 말하면 스크라이브 선을 따라만 확실히 생기게 된다. 뒷면 근처에서 표면에 구멍이 비는 경우나, 채널 출구부가 주위의 표면보다 높게 부풀어 오른 기계 강도가 약한 구조가 되는 경우가 있지만, 어느 경우에서도 레이저 광을 기판의 절단하고 싶은 방향으로 주사함으로써 기판 내부 안쪽 깊은 곳으로부터 뒷면에 도달하는 가공 형상이, 주사선(48), 바꾸어 말하면 스크라이브 선을 따라 형성된다. 가공 홈의 깊이가 충분히 얻어지므로, 그 후 적은 휨 응력(49)으로 주사선(48)을 따라 기판을 절단할 수가 있다. 스크라이브 선의 형성은, 레이저 광의 이동이 아니고, 피가공 물체(4)의 이동에 의해도 가능하다. 어느 쪽인가의 이동을 상대적 주사라고 칭한다. 또 파단하고 싶은 방향으로 레이저 광을 주사하는 경우, 주사 속도를 조정함으로써 파단면을 연속적으로 스크라이브 선을 설치하는 것도, 또 간격을 두고 이산적으로 스크라이브 선을 설치하는 것도 가능하고, 어느 경우도 적은 휨 응력에 의해 스크라이브 선을 따라 기판을 절단하는 것이 가능하다.

도 3에는 피가공 물체가 어떤 높이로 레이저 광을 집광하면서 한 번 피가공 물체를 주사하여 가공한 후에 레이저 광 집광점의 집광 위치를 변경하고 재차 가공을 하는 방법을 나타낸다. 우선, (a)에 나타내듯이, 피가공 물체(4)의 뒷면(44)으로부터 내부에 공동 형성 거리(57)(135μm 정도) 정도 떨어진 개소에 레이저 광의 빔 웨이스트를 맞추어 자기 수속 작용에 의한 채널(8)을 형성하고, 주사 방향(47)을 따라 직선적으로 한 번 주사한다. 이에 의해 공동의 열을 직선적으로 형성한다. 다음에 (b)에 나타내듯이 집광 렌즈(3)를 광축 방향을 따라 이동하고, 공동 형성 거리(58) 정도만 빔 웨이스트가 형성되는 높이를 앞면측으로 물려서 채널(8)을 형성하고 재차 주사한다. 이때 첫회의 주사에 의한 가공선(35)의 상을 주사하므로, 공동의 열이, 첫회의 주사로 형성된 공동의 열과 거의 연속적으로 연결되도록 형성된다. 또한, 필요하다면, (c)에 나타내듯이, 빔 웨이스트의 높이 이동과 공동의 열의 형성을 위한 주사를 한다. 높이 이동과 주사는 필요한 횟수만을 반복하는 것으로 한다. 이 조작의 반복에 의해 피가공 물체(4)의 내부에 합체된 직선 모양의 공동의 벽이 형성된다. 마지막으로 피가공 물체(4)로 휨 응력을 주어 공동의 벽을 따 라 절단한다. 첫회의 주사는 반드시 공동이 뒷면에 도달할 필요는 없다. 또, 빔 웨이스트가 앞면에 도달할 때까지 높이 이동 및 주사를 반복하는 것도 가능하다. 이러한 방법에 의해, 피가공 물체에 심부에 걸쳐서 공동 형성을 반복하기 때문에 부분 절단으로부터 전체 절단까지의 가공을 하는 것이 가능하다.

가공 대상 물체인 기판은 1매로는 한정할 수 없다. 동종 또는 이종 재료의 2매 이상의 기판을 겹친 다층 구조라도 모든 기판에 대해서 가공이 가능하다. 다층 구조의 경우 기판을 밀착해도 떼어 놓아도 좋고, 떼어 놓을 경우, 공극은 공기로 하는 것 외에 유기 재료 혹은 투명 전극층이라도 좋다. 기판 2매로 한 경우, 도 4와 같이 레이저 입사광측에 놓여진 상부 기판(81)과 반대측에 놓여진 하부 기판(82)으로 구성되고 공극(83)이 들어가는 경우도 있다. 이 방법이면 복수의 층으로 이루어지는 유리라도 본 발명의 방법은 적용이 가능하다.

도 4와 같이 기판 2매의 경우, 하부 기판(82)의 쪽이 레이저 전반 방향에 보다 긴 가공이 행해진다. 이것은 자기 수속 작용이 피가공 물체 중의 전반 거리에 의존하여 증가하기 때문이다. 또, 자기 수속 작용에 의한 집광 채널이 형성되는 데는 10 내지 200μm 정도의 거리 레이저가 피가공 물체 내를 전파할 필요가 있다. 이 거리가 길수록 같은 에너지에서도 긴 공동이 형성된다. 이것을 이용하면 기판의 앞면측에 그것과 동종 또는 레이저 광에 대한 투명한 이종 재료로 이루어지는 다른 기판을 실음으로써 실효적으로 자기 수속 작용을 증강시켜 공동 형성 거리를 길게 할 수가 있어 보다 깊은 가공을 행할 수가 있다. 특히, 피가공 물체에 집광 채널을 앞면으로부터 뒷면까지 형성시켜 공동을 앞면으로부터 뒷면까지에 걸쳐 형성할 수 도 있다. 피가공 물체가 아닌 다른 기판에는 공동이 형성되지 않는 것도 형성되는 것도 있다.

이 방법은 액정 표시 패널의 유리 기판의 절단에 적용할 수가 있다. 액정 표시 패널의 유리 기판은, 공극을 사이에 두어 레이저 입사광측에 놓여진 상부 기판과 반대측에 놓여진 하부 기판으로 구성된 구조를 하고 있다.

상부 유리 기판에는 표면측으로부터, 레이저 빔 웨이스트가 이 기판의 표면 또는 내부의 적당한 위치에 오도록 초단펄스 레이저를 조사하면, 상부 유리 기판에 공동이 형성된다. 레이저 광을 상대적으로 이동함으로써 상부 유리 기판에 절단면(스크라이브 선)을 형성한다.

하부 유리 기판도 상부 유리 기판의 표면측으로부터 초단펄스 레이저를 조사함으로써 절단면을 형성할 수가 있다. 레이저 빔 웨이스트가 이 기판의 표면 또는 내부의 적당한 위치에 오도록 조사한다. 초단펄스 레이저는 상부 유리 기판에 손상을 주는 일 없이 투과하여 하부 유리 기판에 공동을 형성할 수가 있다. 초단펄스 레이저를 주사함으로써 하부 유리 기판에 절단면(스크라이브 선)을 형성한다.

도 5(a)에 액정 표시 패널 단면도를 나타낸다. 액정 표시 패널(90)은 유리 기판 2매로 이루어지는 적층 구조로 된다. 상부 유리 기판(91)의 내측 표면에는 투명 전극, 칼라 필터, 박막 트랜지스터 등의 부품(95)이 형성되고, 하부 유리 기판(92)의 내측 표면에는 전극 등의 부품(96)이 형성된다. 또, 2매의 유리 기판의 사이에는 액정(93)이 충전되어 있다. 액정은 기밀 봉지재(94) 안에 봉인되어 있다. 절단 공정에는 상부 유리 기판과 제2의 유리 기판을 같은 절단선을 따라 떼어내는 경우 또는 조금 떨어진 다른 절단선으로 떼어내는 공정이 있다. 같은 절단선을 따라 떼어내는 경우는 전술한 도 4에 나타낸 것 같은 2매 이상의 기판을 겹쳐 모든 기판에 대해서 가공하는 경우를 적용하면 좋다.

도 5(a)는 또한 떨어진 다른 절단선으로 떼어내는 공정을 나타내고 있다. 이 공정에서는 상부 유리 기판의 절단(97)과 하부 유리 기판의 절단(98)을 한다. 수속 레이저 빔(5)을, 상부 유리 기판(91)의 앞면으로부터, 레이저 빔 웨이스트가 이 기판의 내부의 적당한 위치에 오도록 조사하면, 상부 유리 기판(91)의 뒷면 부근에 공동(61)이 형성된다. 수속 레이저 빔(5)을 주사함으로써 상부 유리 기판(91)에 절단면을 형성한다. 이때 상부 유리 기판(91)의 가공에 소비되지 않았던 레이저 빔이 상부 유리 기판(91)을 통과하고, 하부 유리 기판(92) 상에 형성된 전극 등의 부품(96)에 조사되기 때문에 전극 등의 부품(96)에 손상을 주어 최종적으로는 액정 표시 장치로서의 동작에 악영향을 줄 가능성이 있다. 이러한 악영향을 방지하기 위해, 도 5(b)에 나타내듯이, 사전에 전극 등의 부품(96)의 레이저 빔이 조사되는 위치 상에 보호용 코팅(99)을 도포, 접착 또는 밀착 등을 행하여 형성해 둔다. 보호용 코팅(99)은 수속 레이저 빔의 파장에 대해서 불투명한 것으로 한다. 여기서 불투명하다는 것은 완전하게 레이저 광을 투과하지 않는다고 하는 경우뿐만이 아니고, 보호용 코팅(99) 하의 전극 등의 부품(96)에 손상을 주지 않는다고 하는 목적에 필적하면 약간의 광을 투과하는 것도 포함되는 것으로 한다.

상부 유리 기판(91)에의 가공과는 별도 하부 유리 기판(92)에의 가공이 행해진다. 이것은 마찬가지로 수속 레이저 빔(5)을 상부 유리 기판(91)의 앞면으로부터 조사하지만, 레이저 빔 웨이스트가 하부 유리 기판(92) 내부의 적당한 위치에 오도록 조사한다. 수속 레이저 빔(5)은 상부 유리 기판(91)을 통과하고, 하부 유리 기판(92)의 뒷면 부근에 공동(61)을 형성한다. 수속 레이저 빔(5)을 주사함으로써 하부 유리 기판(92)에 절단면을 형성한다. 유리 기판에 응력을 더해 유리 기판을 떼어낸 뒤, 액정 표시 패널을 다른 부품과의 조립 공정을 거쳐 액정 표시 장치가 제조된다. 따라서, 본 방법은 액정 표시 패널 및 액정 표시 장치의 제조에 이용하는 것이 가능하다.

복수 기판으로 이루어지는 경우의 다른 실시 형태를 나타낸다. 이 실시 형태에서는 기판 2매로 이루어지는 구조체의 분할 방법을 나타낸다. 도 6은 이 실시 형태를 설명하기 위한 모식적인 단면도이다.

구조체(70)는 상부 유리 기판(91)과 하부 유리 기판(92)이 평행하게 배치되어 구성된 구조를 가진다. 액정 표시 패널로서 이용하는 경우, 구조체(70)는 2매의 유리 기판 사이에 스페이서가 부분적으로 삽입되어 있다. 2매의 유리 기판의 사이에 공극을 마련하기 위해서 스페이서가 필요하다. 예를 들면 액정 표시 패널에서는 구상(球狀)의 실리카 또는 폴리스티렌(polystyrene)이나 원주상(圓柱狀)의 포토레지스트(photoresist) 재료 등의 물체가 다수개 배치된다. 본 실시 형태예에서는 2매의 유리 기판 사이에 기밀 봉지재(94)가 삽입되어 있고, 본래는 이 유리 기판과 이 기밀 봉지재(94)로 밀폐 공간을 구성하는 것이 목적이지만, 달리 물체가 삽입되어 있지 않은 경우는 스페이서로서의 역할도 완수한다. 기밀 봉지재(94)를 삽입하지 않는 경우는 별도 스페이서(94)가 삽입되는 것으로 한다. 하부 유리 기판(92)의 표면에는 금속 박막 배선(89)이 어떤 범위로 설치되어 있다. 상기의 기밀 봉지재를 가지는 경우, 전술의 밀폐 공간의 하부 유리 기판(92) 상에는 전자 부품(도시되지 않음)이 배치되고, 또 금속 박막 배선(89)은 이 전자 부품에 전기적으로 접속되어 있고, 기밀 봉지재(94)를 걸쳐 배치되는 것이 바람직하다. 구조체가 액정 표시 패널이라면 이 밀폐 공간에는 표시 장치 요소가 형성된다.

여기서 하부 유리 기판(92) 상의 금속 박막 배선(89)을 외부로부터 접근 가능하게 하기 위해서 구조체(70)를 분리한다. 우선, 상부 유리 기판(91)의 표면측으로부터 초단펄스 레이저 빔(2)을 집광 렌즈(3)에 의해 집광 하고, 레이저 빔 웨이스트가 하부 유리 기판(92)의 표면(레이저 광 입사측의 면) 상에 또는 내부의 적당한 위치에 오도록 조사한다(도에서는 레이저 빔 웨이스트가 표면 상에 있지만 이것에 한정되지 않음, 이하 마찬가지임). 다만, 하부 유리 기판 중에 금속 박막 배선(89)이 없는 위치로 한다. 레이저 빔(2)은 상부 유리 기판(91)을 통과하고, 하부 유리 기판(92) 내에 자기 수속 작용에 의한 공동(64)을 형성한다. 레이저 빔(2)을 상대적으로 이동함으로써 연속적 또는 이산적으로 공동을 형성하고, 하부 유리 기판(92)에 제1의 스크라이브 선(88)을 형성한다.

그 다음에, 집광 렌즈(3)를 상방으로 이동하고, 레이저 빔 웨이스트를 상부 유리 기판(91) 표면(레이저 광 입사측의 면) 상에 또는 내부의 적당한 위치에 오도록 조사한다. 상부 유리 기판(91) 내에 자기 수속 작용에 의한 공동(63)을 형성한다. 레이저 빔(50)을 상대적으로 이동함으로써 연속적 또는 이산적으로 공동을 형성하고, 제2의 스크라이브 선(87)을 상부 유리 기판(91)에 형성한다. 제2의 스크라 이브 선(87)은 제1의 스크라이브 선(88)의 직상(直上)에 형성된다. 그 다음에, 또는 제1의 스크라이브 선(88)과 제2의 스크라이브 선(87) 형성에 앞서, 제2의 스크라이브 선(87)과 마찬가지의 방법으로 제3의 스크라이브 선(86)을 상부 유리 기판(91)에 작성한다. 이 과정에서는 공동(62)이 형성된다. 제3의 스크라이브 선(86)은 상부 유리 기판(91) 및 하부 유리 기판(92) 사이의 기밀 봉지재 또는 스페이서(94)에 접근한 위치에 설치하는 것이 바람직하고, 통상 하부 유리 기판(92) 표면의 금속 박막 배선(89)을 걸치도록 형성한다. 또 제3의 스크라이브 선(86)은 제2의 스크라이브 선(87)과 거리(77)(ΔY) 떼어 놓아 평행하게 형성한다.

기밀 봉지재를 가지고, 기밀 봉지재와 2매의 기판으로 구성되는 밀폐 공간의 내부에 전자 부품이 배치될 경우, 제3의 스크라이브 선은, 이 밀폐 공간의 외부에서, 이 기밀 봉지재(94)에 접근한 위치에 설치하는 것이 바람직하다.

이때 상부 유리 기판(91)에 있어서의 제3의 스크라이브 선(86) 작성에 소비되지 않았던 레이저 빔(2)이 상부 유리 기판(91)을 통과하고, 금속 박막 배선(89)에 조사되기 때문에 이것들에 손상을 줄 가능성이 있다. 그렇지만, 상부 유리 기판(91)을 투과한 레이저 빔(2)의 강도는 통상적으로 이것들에 손상을 줄 정도로 충분히 강하지는 않다. 또 손상을 방지하기 위해, 사전에 금속 박막 배선(89)의 레이저 빔이 조사되는 위치 상에 보호용 코팅을 도포, 접착 또는 밀착 등을 행하여 형성해 두는 것도 가능하다. 보호용 코팅은, 후술과 같이 제3의 스크라이브 선을 따라 절단되고 외부로부터 접근 가능하게 된 후 없앤다. 또 보호용 코팅은 레이저 빔의 파장에 대해서 불투명한 것으로 하고, 불투명하다는 것은 완전하게 레이저 광을 투과하지 않는다고 하는 경우뿐만이 아니고, 이 부품에 손상을 주지 않는다고 하는 목적에 필적하면 약간의 광을 투과하는 것도 포함된다.

이와 같이 제1의 스크라이브 선으로부터 제3까지의 스크라이브 선을 형성한 후, 구조체(70)에 제1의 스크라이브 선(88)과 그 직상의 제2의 스크라이브 선(87)을 따라 절곡하는 응력을 걸치면, 하부 유리 기판 및 상부 유리 기판도 각각 제1의 스크라이브 선과 제2의 스크라이브 선이 설치된 부분이 파단함으로써 제1의 스크라이브 선 및 제2의 스크라이브 선을 따라 구조체(70)가 분할된다. 그 다음에, 상부 유리 기판(91)에 제3의 스크라이브 선을 따라 절곡하는 응력을 걸치면, 상부 유리 기판(91) 중 제2의 스크라이브 선과 제3의 스크라이브 선의 거리 ΔY부분이 분리된다. 이상의 순서로 구조체(70)를 절단한다.

도 7에 이와 같이 하여 절단한 2층 구조체를 나타낸다. 제2의 스크라이브 선 및 제3의 스크라이브 선 간격(11)에 상당하는 ΔY만큼 하부 유리 기판(92)이 퍼지고, 상부에 상부 유리 기판(91)을 갖지 않는 단차 구조를 가진다. 하부 유리 기판(92)이 퍼진 부분에는 외부로부터 접근하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 새롭게 제어 회로 등의 전자 부품이나 금속 박막 배선을 형성하는 것이 가능하게 된다. 또, 하부 유리 기판 상에 기밀 봉지부 내부로부터 외측으로 도출된 금속 박막 배선을 가지는 경우는 외부에 도출된 부분의 배선의 접속이 가능하게 된다.

도 7에 있어서 하부 유리 기판(92) 및 상부 유리 기판(91)의 각각의 단면(66, 및 65)은 각각 제1의 스크라이브 선(88)과 제3의 스크라이브 선(86)을 기점으로 하여 분할된 단면이다. 유리 기판의 측면(68, 67)은 제1의 스크라이브 선(88) 과 제2의 스크라이브 선(87) 형성 방법과 마찬가지로 상부로부터 초단펄스 레이저를 집광하여 하부 유리 기판 및 상부 유리 기판에 각각 스크라이브 선을 형성한 후에 분할하여 형성할 수가 있다.

본 실시 형태에 의해, 레이저 빔을 유리 구조체의 일면측으로부터만 조사하여 가공을 행할 수가 있으므로 설비의 간소화를 도모할 수가 있다. 또, 상부 기판을 상부에 갖지 않는 하부 기판의 부분을 형성할 수가 있으므로 외부로부터 접근하는 것이 가능하게 되고, 제어 회로 등의 전자 부품 또는 금속 박막 배선을 하부 기판 표면으로부터 또는 그 기판 상에 설치하는 것이 가능하게 된다. 이 때문에 표시 패널의 박형화를 도모할 수가 있다. 또, 기밀 봉지부 내부로부터 외측으로 도출된 금속 박막 배선 부분 이외에의 접속이 가능하게 된다.

도 8은 본 실시 형태를 액정 패널의 제조에 적용하는 경우의 예를 나타낸 도이다. 액정 패널이 다수 형성된 상하 2매의 대형의 유리 기판(91 및 92)을 가지는 대형 구조체(70)로부터 액정 패널 제조 후에 개별 패널(80)로 분할하는 공정에 본 실시 형태를 실시한다. 이 유리 기판(91 및 92) 및 이들 사이에 삽입된 기밀 봉지재(94)로 둘러싸인 공간에는 액정 표시 패널에 필요한 칼라 필터, 액정(93), 구동 트랜지스터, 배선, 스페이서 등(액정 이외는 도시되지 않음)이 내장되어 있다. (a)는 상면도 및 단면도이고, Y방향을 따라 절단한 단면도를 확대한 것이 (b)이다. Z방향은 지면에 수직인 방향으로 한다.

X방향을 따른 스크라이브 선(74-1~74-m)은 다음과 같이 형성한다. 하부 유리 기판(92)에의 제1의 스크라이브 선(88)의 형성은 그 상면에 하부 유리 기판에 금속 박막 배선(89)이 없는 부분에 행한다. 또, 상부 유리 기판(91)에 있어서 제2의 스크라이브 선(87)을 제1의 스크라이브 선(88) 상에 형성한다. 또, 상부 유리 기판에는 제3의 스크라이브 선을, 바람직하게는 기밀 봉지재(94)에 접근한 위치에 설치한다. 제3의 스크라이브 선(86)은 제2의 스크라이브 선(87)과 거리(77)(ΔY) 떼어 놓아 평행으로 한다. 제3의 스크라이브 선(86)은 통상적으로 금속 박막 배선(89)을 걸치도록 형성된다.

Y방향을 따른 스크라이브 선(73-1~73-n)은 단지 스크라이브 선을 1개씩 패널 폭(76)의 간격으로 설치하면 좋다. 상기 제1의 스크라이브 선과 제2의 스크라이브 선을 형성하는 방법과 마찬가지로 하여 설치된다.

스크라이브 선 형성 후에 이 상부 유리 기판과 하부 유리 기판에 형성된 스크라이브 선을 따라 분할한다, 이와 같이 하여 X, Y방향으로 분할할 수가 있기 때문에 액정 표시 패널(80)이 대형 2층 구조체(70)로부터 다수매를 제조할 수가 있다. 이 경우에 특히 액정 표시 패널(80)의 적어도 하나의 측면에는 하부 유리 기판(92) 상에 기밀 봉지재(94)의 내부로부터 외부를 향해 금속 박막 배선(89)이 취출되고, 용이하게 외부로부터 접근할 수가 있으므로 각종 전기적 접속이 가능한 구조를 실현할 수 있다.

본 실시 형태에 의한 다수매 취함의 대형 2층 구조체로부터 복수의 표시 패널을 개별적으로 분할하는 경우, 레이저 빔을 한쪽으로부터만 조사함으로써 2매의 유리 기판에 스크라이브 선을 가공하여 설치하는 것이 가능하게 되어 대형 유리의 반전 반송 수단은 불필요하다. 또한 표시 패널의 내부 구조로부터 외부로의 전기 배선 등의 금속막 등을 레이저 빔으로 손상시키는 일 없이, 한쪽의 기판 상에 외부로부터 용이하게 접근이 가능한, 상하의 2매의 유리 기판에 ΔY의 폭으로 단차 구조를 형성할 수가 있다. 하부 유리 기판의 표면의 스크라이브 선에 가까운 상부 유리 기판에 대향하는 표면에 설치된 금속 박막이나 전자 부품에 상부 유리 기판의 구석이 제2의 스크라이브 선과 제3의 스크라이브 선 사이의 부분으로서 제거되므로, 외부로부터의 접근이 용이하게 된다. 또, 하부 유리 기판 상에 봉지부를 넘어 표시 패널 내부로부터 도출된 금속 박막 배선이 가능하게 된다. 따라서, 배선을 봉지부 외부로부터 행하는 것이 가능하게 된다.

본 방법은 액정 표시 패널뿐만 아니라 플라스마 표시 패널 등 이외의 평판 표시 패널의 절단에도 적용할 수가 있다. 또, 본 방법은 이러한 평판 표시 패널의 제조 공정에 이용할 수가 있다.

구조체를 구성하는 기판이 유리로 되어 있지만, 발명이 대상으로 하는 재료는 이것에 한정되는 것은 아니다. 또, 기판이 2층으로 되어 있지만 3층 이상의 기판을 가지는 경우에도 적용되는 것은 분명하다.

도 9는 베벨(bevel)(경사면) 가공 방법의 실시 형태를 나타낸다. 초단펄스 레이저 발생 장치(1)로부터의 초단펄스 레이저 빔(2)을 회전 미러(mirror)(51)를 이용하여 회전축(55)의 주위에 일정 각도θ만을 편향시키면서 회전(52)시킨다. 회전하는 레이저 빔(53 및 54)의 광로와 광축이 일치하면서 회전 미러(51)와 일체적으로 회전하는 집광 렌즈(3)를 이용하면, 집광 렌즈(3)의 초점은 원궤적을 그린다. 스테이지 등의 가공 물체 탑재 수단(도시하지 않음)에 기판 형상의 피가공 물체(4) 를 배치해 둔다. 이 원궤적과 가공 물체 탑재 수단의 탑재면을 평행으로 해 두는 등에 의해 기판 형상의 피가공 물체(4)를 그 앞면에 대한 법선이 회전축(55)과 평행하게 되도록 배치하면, 레이저 광의 조사 위치를 피가공 물체(4) 상에서 회전 주사시키고 원형 궤적의 조사를 하는 것이 가능하게 된다. 이 경우에는 피가공 물체(4)에는 회전축(55)로부터 각도θ 기울여 경사 가공을 하게 된다. 우선, 피가공 물체(4)의 뒷면(56)으로부터 내부에 공동 형성 거리(57)(135μm 정도) 정도 떨어진 개소에 빔 웨이스트를 맞추어 원형으로 주사함으로써 법선으로부터 각도θ 어긋난 방향으로 필라멘트(filament) 상의 공동의 열을 원형으로 형성한다. 또한 집광 렌즈(3)를 광축 방향을 따라 회전 미러(51)의 방향으로 이동시킴으로써 차례차례 공동 형성 거리(58, 59) 정도 이동하여 이동마다 공동의 열을 형성하여 주사를 반복하고, 피가공 물체(4)의 앞면으로부터 뒷면에 걸친 원형의 공동의 벽을 형성한다. 그 후에 굽혀 분리함으로써 주위가 경사면의 가공이 이루어져 원형으로 잘라진다. 이와 같이, 본 발명은 피가공 물체의 표면 근방뿐만이 아니고, 내부에 걸쳐서도 공동 형성을 반복함으로써 가능하게 되고, 부분 절단으로부터 전체 절단까지의 가공을 하는 것이 가능하다.

이상의 레이저 가공에 있어서, 펄스 에너지는 1mJ 이하가 바람직하고, 또 10μJ 이하로 하는 것이 바람직하다. 10μJ 이하의 경우, 예쁘고 매끄러운 절단면이 얻어져 크랙의 발생이 적고 파괴 강도가 높다. 크랙 등이 존재하면 유리 등의 피가공 물체의 강도가 약해지기 때문에 부적당함을 초래하는 경우가 있다. 펄스 에너지가 큰 경우에는, 앞면 부근을 가공하려고 하면, 펄스 선단부가 앞면 부근에 만 들어 내는 자유전자 플라스마에 의해 펄스 중심부 내지 후단부가 반사나 산란, 흡수되어 버리기 때문에 유리 내부에 공동을 형성하는 것이 곤란한 경우가 있다. 펄스 에너지가 작은 경우, 앞면 부근에 발생하는 자유전자 플라스마의 밀도가 낮아져, 펄스의 전반을 크게 저해하는 일이 없어지므로 유리 내부에 공동 채널을 용이하게 형성하는 것이 가능하다.

또, 초단펄스 레이저는 펄스 폭 100ps 이내의 레이저이고, 또 펄스 폭은 500fs 내지 10ps로 하는 것이 바람직하고, 또 2ps 정도로 한 경우에 가장 바람직하다. 파단면을 연속적으로 형성한 후에 유리 기판을 파단할 때에 필요로 하는 응력이 낮아져 할단면의 품질이 좋기 때문이다.

또, 유리 기판을 피가공 물체로 하는 경우, 펄스 폭 150fs, 출력 에너지 1μJ 이상에서 매우 적합하였다.

이상 나타낸 것처럼, 본 발명은 초단펄스의 집광 빔의 초점 심도가 작은 빔 웨이스트를 이용하여 피가공 물체의 내부에 형성되는 자기 수렴 작용을 이용하여, 가공의 실질적인 초점 심도의 증대를 이용할 수가 있는 새로운 가공 방법을 제공한다. 이 방법은 종래의 가공 방법에는 볼 수 없다, 레이저 빔과 가공물의 상호작용에 의해 처음으로 실현될 수 있는 정밀 가공 방법이다.

<실시예 1>

레이저 매체는 티타늄 사파이어 결정(중심 파장 780nm)으로 하고, 펄스 폭 150fs, 출력 에너지 1μJ 이상으로 하였다. 또, 가공 대상은 유리 기판인 Corning Eagle 2000이고, 두께 700μm로 하였다. 각 실시예에 이것과 상위하는 기술이 없는 경우에는 이것들은 모든 실시예에서 공통이다.

본 실시예는, 도 1에 나타낸 구성으로, 피가공 물체에 레이저 조사했을 때의 집광 위치를 앞면으로부터 내부로 이동하는 경우에 피가공 물체에 생기는 변화를 관찰하고, 본 가공 방법의 원리를 실증하는 실험예이다.

피가공 물체 내에 생기는 변화를 관찰한 단면도의 현미경 사진을 도 10 및 도 11에 나타낸다. 도 10은 피가공 물체인 기판의 앞면(45) 근방을 나타내고, 도 11은 뒷면(44) 근방을 나타낸다. 도 1의 구성에 대해서 렌즈의 입사 빔 직경은 6mm, 집광 렌즈(3)의 초점 거리f는 약 3.1mm의 수차 보정된 비구면 렌즈를 사용하였다. 레이저 빔의 횡모드를 가우스(Gauss) 분포의 빔으로 하면 집광점에 있어서의 빔 직경은 약 1μm이고, 빔 웨이스트에 있어서의 에너지의 90%를 포함하는 범위의 초점 심도는 1μm 이하인 것으로 산출된다. 이와 같이 초점 심도가 작은 값을 가지는 초단펄스 레이저 빔을 피가공 물체(4)에 조사하는 경우, 앞면(45)에 빔 웨이스트의 위치가 놓여지도록 수렴하여 빔을 조사하는 경우는 도 10에 앞면(45)으로부터 내부로 깊이(23)로 나타나는 얕은 부분(21)이 제거 가공되고, 또한 내부에 빔 웨이스트를 이동하면 표면 제거양은 감소하고, 또한 내부에 빔 웨이스트의 위치를 이동하면 피가공 물체(4)의 내부에 광학적인 일그러짐이 생기는 범위(24, 25) 등이 빔 웨이스트가 놓여지는 깊이 방향의 위치에 따라 그 주변 부분에 발생하였다. 내부에 빔 웨이스트를 두면, 표면의 제거 가공은 감소하고, 그 대신에 내부의 광학적인 일그러짐이 나타나는 범위(24, 25)가 나타났다.

도 11은 한층 더 기판 내부에 빔 웨이스트를 이동시킨 경우의 단면 관찰 사 진이다. 앞면(45)에는 변화가 없는 조건에서는 빔 웨이스트 부분에 광학적 변화를 일으킨 부위(31, 32)가 생기고 있는 것이 관찰되었다. 한층 더 피가공 물체의 뒷면(44)으로 접근함에 따라 내부로부터 뒷면에 걸쳐 수 100μm의 범위에서 광학적 변화를 일으킨 부위(33)가 관찰되었다. 한층 더 빔 웨이스트가 뒷면(44)으로부터 약 135μm에 가깝게 되면, 필라멘트 형상에 내부로부터 뒷면에 걸쳐 직선적으로 공동(34)이 형성되었다. 한층 더 레이저 빔 웨이스트를 뒷면(44)에 맞추면 뒷면의 근방만이 제거 가공되었다. 이러한 가공 결과로부터 레이저 빔의 초점 심도(37)가 상기와 같이 1μm 정도인 것임에도 불구하고, 빔 웨이스트의 직경인 필라멘트 형상의 공동(34)이 빔의 진행 방향을 향해 공동 형성 거리(135μm 정도)로 형성되고, 자기 수렴 작용이 발현하지 않는 경우는 빔의 초점 심도(1μm 정도)의 범위에서만 가공을 하는데 비해 본 방법에서는 2자리수 정도 긴 범위에 걸쳐 필라멘트 형상의 공동 가공을 하였다.

<실시예 2>

본 실시예는 뒷면 부근에 공동 채널을 형성하면서 레이저 광을 주사하고, 공동 채널에 의한 절단면을 형성하는 경우이다.

자기 수렴 작용에 의한 필라멘트 형상 공동이 형성되는 경우, 도 12내의 도에 나타내듯이, 뒷면에 깔때기 모양의 부분(43)이 아울러 형성되는 경우가 있다. 이 깔때기 모양의 부분(43)을 서로 인접부 겹침을 갖게 하고, 필라멘트 형상 공동은 채널(8)과 동일한 곳에 개별적으로 형성하고, 피가공 물체의 뒷면(44)을 따라 초단펄스 레이저를 상대적으로 주사함으로써 주사 방향을 따라 소정의 가공 깊이가 포락선(46)에 늘어놓여진 다수의 필라멘트 형상 공동을 형성하였다. 도 12에는 이와 같이 하여 형성한 필라멘트 형상 공동에 의한 절단면의 현미경 사진을 맞추어 나타낸다. 이 예에서는 3mm/s의 주사 속도로 레이저 펄스의 주사 후에 주사선을 따라 절곡하여 분할함으로써 단면을 관찰하였다. 이 도에는 피가공 물체의 두께(41)의 가공에 있어서, 뒷면(44)으로부터 깊이(42)에 걸친 범위의 포락선(46)에 걸쳐 필라멘트 형상의 공동 채널의 다수를 형성하고, 그곳을 기점으로서 분할한 피가공 물체의 가공 단면이 나타난다. 도 13은 공동(61)의 단면을 촬영한 주사형 현미경 사진이고, 또 도 14는 뒷면 근방을 특별히 확대한 주사형 현미경 사진이다. 공동(61)이 형성되어 있는 곳의 표면이 주위보다 부풀어 오른 기계 강도가 약한 부풀어 오름 구조(71)를 나타내고 있다.

<실시예 3>

도 3에 나타내는 것 같은 구성으로, 빔 웨이스트의 높이를 바꾸어 여러 차례의 주사를 하고, 뒷면 부근에 가공을 하였다. 주사 횟수 4회, 펄스 에너지 10μJ, 펄스 폭 2ps로 한 경우의 단면을 도 15에 나타낸다. 펄스 에너지를 작게 하고, 펄스 폭을 최적화함으로써 품질의 높은 가공 영역(36)이 뒷면 부근에 형성되었다.

<실시예 4>

이 실시예에서도 도 3에 나타내는 것 같은 구성으로, 빔 웨이스트의 높이를 바꾸어, 여러 차례의 주사를 하여 가공을 하였다. 이 실시예에서는, 유리 기판의 앞면 부근에 가공 영역을 설정하도록 빔 웨이스트를 형성하였다. 도 16에는 주사 횟수 10회, 펄스 에너지 1μJ, 펄스 폭 2ps로 한 경우의 단면을 나타낸다. 펄스 에 너지 및 펄스 폭을 최적화함으로써 앞면에 걸친 양호한 가공 영역(36)이 얻어졌다. <실시예 5>

본 실시예는 피가공 물체를 유리 기판 2매의 적층 구성으로 한 경우이다. 도 4에 나타내는 구성으로 하고, 레이저의 집광 위치를 유리제의 상부 기판(81)의 앞면으로부터 뒷면에 걸쳐서 변화시켜 가공하였다. 도 17에 2매의 유리 기판의 가공 후의 현미경 사진을 나타낸다. 상부 유리(81)뿐만이 아니고 그 뒷면측에 놓여진 하부 유리(82)에도 가공을 하고 있다. 상부 유리(81)에는 최대 150μm에 걸쳐, 하부 유리(82)에는 최대 250μm에 걸쳐서 가공을 하였다. 전술과 같이 하부에 있던 기판의 쪽이 레이저 전반 방향에 보다 긴 가공이 행해졌다.

이상 본 발명의 실시예를 설명하였다. 특허 청구의 범위에 기재된 발명의 기술적 사상으로부터 일탈하는 일 없이 이것들에 변경을 가할 수가 있는 것은 분명하다.

본 발명의 활용예로서 반도체 디바이스, 액정 등의 표시 디바이스에 이용되는 피가공 물체의 가공에 있어서, 실리콘 웨이퍼, 박막 트랜지스터나 표시 디바이스의 기판 분할, 고내압 전력 반도체 기판 가공, 그 외에 다층 구조 전자 소자의 층 내부의 제거 가공을 표면으로부터 진행시키는 경우에 있어서의 미세하고 한편 열영향이 적은 가공에 대해서 유효하다. 고집적회로 제조에 있어서, 가공 폭의 미소화, 가공 제거물의 감소 등에 의해 제품 수율 향상에 의해 전자 부품의 제조비용의 저감이 가능하게 된다. 또한, 석영, 사파이어 등의 반도체 디바이스의 기판의 구멍 가공 등에도 유효성이 얻어진다. 미세한 구멍을 다수 마련하는 필터의 가공에도 유효하다. 또한, 본 발명은 액정 표시 패널, 플라스마 표시 패널 등의 다층 유리 구조를 이용하는 전자 장치의 제조에 이용이 가능하다.

Claims (38)

1. 제1면 및 제2면을 가지는 피가공 물체에 대해서 투명하게 되는 파장을 가지는 초단펄스 레이저 광을 집광 수단을 통해 집광하고, 제1면의 측으로부터, 집광된 상기 레이저 광의 빔 웨이스트 위치가 상기 피가공 물체의 제1면과 제2면의 사이에 형성되도록 상기 레이저 광을 조사하고, 상기 피가공 물체 내부의 초단펄스 고피크 레이저 광 전파에 의한 자기 수렴 작용에 의해 상기 레이저 광의 진행 방향으로 집광 채널이 형성됨으로써 상기 집광 채널부에 공동을 포함하는 레이저 가공 영역이 형성되되,

   상기 피가공 물체의 제1면측에 상기 레이저 파장에 대해서 투명한 다른 물체를 설치함으로써 상기 피가공 물체에 생성되는 자기 수렴 작용에 의한 상기 집광 채널의 길이를 변경하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 펄스 레이저 광은, 펄스 폭 100ps 이하인 레이저 가공 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 펄스 레이저 광은, 펄스 폭 500fs 내지 10ps인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 레이저 광 진행 방향의 제2면과의 교점 근방이 주변의 표면보다 높게 부풀어 올라 있는 기계 강도가 약한 부풀어 오름 구조가 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 집광 채널이 제2면까지 형성됨으로써 상기 공동이 제2면까지 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 집광 채널이 제1면으로부터 제2면까지 형성됨으로써 상기 공동이 제1면으로부터 제2면까지 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 집광 채널이 제1면으로부터 상기 가공 물체 내부까지 형성됨으로써 상기 공동이 제1면으로부터 상기 가공 물체 내부까지 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 피가공 물체가 유리, 사파이어, 혹은 다이아몬드 등의 유전체 재료, 또는 실리콘 혹은 질화 갈륨 등의 반도체 재료인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 초단펄스 레이저 광은, 펄스 에너지 1mJ 이하의 출력 펄스인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 초단펄스 레이저 광은, 펄스 에너지 10μJ 이하의 출력 펄스인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 피가공 물체가 평판 형상의 물체인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 피가공 물체는 실리콘 기판으로 하고, 상기 파장은 1μm 내지 2μm로 하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
13. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 피가공 물체가 동종 또는 이종의 재료의 평판 형상 물체가 2매 이상 겹친 다층 구조인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
14. 제13항에 있어서,

    상기 다층 구조 피가공 물체가 밀착하고 있든가 또는 사이에 에어 갭(air gap), 유기 재료 혹은 투명 전극층이 존재하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
15. 삭제
16. 삭제
17. 제1항에 있어서,

    상기 집광 수단으로 상기 피가공 물체 내부에 집광한 상기 초단펄스 레이저 광을 광축 방향을 따라 상기 제1면측으로 상기 공동이 형성되는 길이보다 작은 길이만큼 상대 이동시킨 후, 재차 상기 레이저 광을 조사함으로써 상기 공동이 연속적으로 연결되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
18. 제1항에 있어서,

    상기 집광 수단으로 상기 피가공 물체 내부에 집광한 상기 초단펄스 레이저 광을 광축 방향을 따라 상기 제1면측으로 상기 공동이 형성되는 길이보다 큰 길이만큼 상대 이동시킨 후, 재차 상기 레이저 광을 조사함으로써 상기 공동을 단속적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
19. 제1항에 있어서,

    상기 피가공 물체가 평면 형상을 한 물체이고, 상기 초단펄스 레이저의 집광 레이저 광을 상기 피가공 물체의 제1면의 법선 방향으로부터 일정한 각도로 경사지게 입사시키고, 상기 집광 레이저 광에 상기 각도의 경사를 갖게 하면서 회전시켜 원형의 주사를 행하고, 가공면을 경사지게 가공하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법.
20. 제17항 또는 제18항에 있어서,

    상기 상대 이동을 여러 차례 행하여 각각의 상대 이동의 동안에 상기 레이저 광의 빔 웨이스트의 높이를 변경하는 조작을 가지는 레이저 가공 방법.
21. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 기재된 레이저 가공 방법에 의한 피가공 물체의 레이저 가공을 한 후에, 가공 부분을 따라 적은 응력으로 상기 피가공 물체를 절단하는 것을 특징으로 하는 피가공 물체의 절단 방법.
22. 제21항에 있어서,

    상기 피가공 물체는, 액정 표시 패널의 기판인 것을 특징으로 하는 피가공 물체의 절단 방법.
23. 제22항에 있어서,

    상기 액정 표시 패널은 제1기판과 제2기판의 적층 구조를 가지고, 제2기판의 제1기판측의 표면 상에 탑재된 부품의 상에 상기 레이저 파장에 대해서 불투명한 재료를 도포 혹은 접착 혹은 밀착시켜 제1기판의 측으로부터 제1기판 내에 빔 웨이스트를 형성하도록 레이저를 조사하는 스텝을 가지고, 상기 조사 때에 제1기판을 통과한 레이저 광이 상기 부품에 손상을 주지 않게 하는 것을 특징으로 하는 피가공 물체의 절단 방법.
24. 삭제
25. 제1면 및 제2면을 가지는 제1기판 및 제2기판과 이들의 사이에 스페이서를 부분적으로 끼워 평행하게 배치된 구조체에, 제1기판 및 제2기판에 투명하게 되는 파장을 가지는 펄스 폭 100ps 이하의 초단펄스 레이저를 집광 수단을 통해 집광하고, 제1기판의 외측으로부터 빔 웨이스트 위치가 어느 한쪽의 기판의 표면 또는 내부에 형성하도록 조사하여, 이 초단펄스 레이저 전파에 의한 자기 수렴 작용에 의해 이 초단펄스 레이저 광의 진행 방향으로 집광 채널이 형성됨으로써 이 집광 채널부에 공동을 형성하고, 이 초단펄스 레이저 광을 상대적으로 이동함으로써 스크라이브 선을 형성하는 스크라이브 선 형성 스텝, 및 그 후 이 스크라이브 선을 따라 상기 스크라이브 선이 형성된 기판을 절단하는 기판 절단 스텝을 가지고, 이 스크라이브 선형성이 아래와 같이 A를 가지고, 이 기판 절단 스텝이 아래와 같이 C를 가지는 것을 특징으로 하되,

    상기 제1기판 또는 상기 제2기판의 제1면측에 상기 레이저 파장에 대해서 투명한 다른 물체를 설치함으로써 상기 제1기판 또는 상기 제2기판에 생성되는 자기 수렴 작용에 의한 상기 집광 채널의 길이를 변경하는 구조체의 분할 방법.

    A: 제1기판을 투과하고, 제2기판에 이 빔 웨이스트가 오도록 이 초단펄스 레이저를 집광하고, 제2기판에 제1의 스크라이브 선을 형성하고, 또한 빔 웨이스트를 제1기판에 위치하도록 집광하고, 제1의 스크라이브 선과 같은 평면 위치에서 이 초단펄스 레이저를 상대적으로 이동함으로써 제1기판에 제2의 스크라이브 선을 형성하는 스텝.

    C: 제1의 스크라이브 선 및 제2의 스크라이브 선을 따라 제1기판 및 제2기판을 절단함으로써 이 구조체를 분할하는 스텝.
26. 제25항에 있어서,

    상기 스크라이브 선 형성 스텝에 또한 아래와 같이 B를 가지고, 상기 A, 이 B 또는 이 B, 상기 A의 순서로 실시하고, 상기 기판 절단 스텝에 또한 아래와 같이 D를 가지고, 상기 C, 이 D의 순서로 실시하는 것을 특징으로 하는 구조체의 분할 방법.

    B: 상기 빔 웨이스트를 제1기판에 위치하도록 상기 초단펄스 레이저를 집광 하고, 제2의 스크라이브 선과 소정의 거리 떼어 놓아 평행으로 상기 초단펄스 레이저 광을 상대적으로 이동함으로써 제1기판에 제3의 스크라이브 선을 형성하는 스텝.

    D: 제3의 스크라이브 선을 따라 제1기판을 절단함으로써 제1기판의 제2의 스크라이브 선으로부터 제3의 스크라이브 선의 부분을 제거하는 스텝.
27. 제26항에 있어서,

    상기 구조체가 제1기판의 제2기판측과 대향한 면의 상에, 금속 박막을 가지는 것을 특징으로 하는 구조체의 분할 방법.
28. 제27항에 있어서,

    제1기판에 형성된 제3의 스크라이브 선이, 상기 금속 박막을 공간상 횡단하는 것을 특징으로 하는 구조체의 분할 방법.
29. 제25항 또는 제26항에 있어서,

    상기 스페이서가, 봉지재로서 제1기판 및 제2기판과 이 봉지재로 둘러싸는 공간을 구성하는 이 봉지재를 가지는 것을 특징으로 하는 구조체의 분할 방법.
30. 제27항 또는 제28항에 있어서,

    상기 스페이서가, 봉지재로서 제1기판 및 제2기판과 이 봉지재로 둘러싸는 공간을 구성하는 이 봉지재를 가지고, 이 공간에 전자 부품이 형성되고, 상기 금속 박막이 이 공간의 내측과 외측에 걸쳐 존재하고, 상기 금속 박막이 이 전자 부품과 전기적으로 접속된 것을 특징으로 하는 구조체의 분할 방법.
31. 제25항 또는 제26항 중 어느 한 항에 있어서,

    제1기판 및 제2기판이 모두 유리 기판인 것을 특징으로 하는 구조체의 분할 방법.
32. 제25항 또는 제26항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 구조체가 액정 표시 패널 또는 플라스마 표시 패널인 것을 특징으로 하는 구조체의 분할 방법.
33. 삭제
34. 제1면 및 제2면을 갖는 피가공 물체를 탑재하는 탑재 수단과,

    상기 피가공 물체에 대하여 투명하게 되는 파장을 갖는 초단펄스 레이저 광을 발생시키는 초단펄스 레이저 발생장치와,

    상기 초단펄스 레이저 발생장치에서 발생한 초단펄스 레이저 광을 집광하는 집광 렌즈를 포함하고,

    상기 집광 렌즈에 의하여 집광된 초단펄스 레이저 광은 상기 제1면 측에서부터 상기 집광된 초단펄스 레이저 광의 빔 웨이스트 위치가 상기 피가공 물체의 제1면과 제2면의 사이에 형성되도록 조사되고,

    상기 피가공 물체 내부에 초단펄스 레이저 광 전파에 의한 자기 수렴 작용에 의해 상기 레이저 광의 진행방향으로 집광 채널이 형성되도록 하여, 상기 집광 채널에 공동을 포함하는 레이저 가공 영역이 형성되되,

    상기 피가공 물체의 제1면측에 상기 레이저 파장에 대해서 투명한 다른 물체를 설치함으로써 상기 피가공 물체에 생성되는 자기 수렴 작용에 의한 상기 집광 채널의 길이를 변경하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
35. 제34항에 있어서,

    상기 초단펄스 레이저 광을 일정한 각도로 편향시켜서 회전시키는 회전 미러와,

    상기 편향된 초단펄스 레이저 광의 광로와 광축이 일치하도록 상기 회전 미러와 동기하여 상기 집광 렌즈를 회전시키고, 회전에 의하여 상기 집광 렌즈의 초점이 원궤적을 그리도록 하는 집광 렌즈 이동 수단을 더 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
36. 제34항 또는 제35항에 있어서,

    상기 집광 채널이 상기 제2면까지 형성됨으로써 상기 공동이 상기 제2면까지 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
37. 제34항 또는 제35항에 있어서,

    상기 집광 채널이 상기 제1면으로부터 상기 제2면까지 형성됨으로써 상기 공동이 상기 제1면으로부터 상기 제2면까지 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
38. 제34항 또는 제35항에 있어서,

    상기 집광 채널이 상기 제1면으로부터 상기 피가공 물체 내부까지 형성됨으로써 상기 공동이 상기 제1면으로부터 상기 피가공 물체 내부까지 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.

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