KR102541722B1 - 보호막 형성용 수지제 및 레이저 가공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이저 빔을 이용한 가공에 있어서, 가공성, 가공 품질 및 수율을 더 향상시키는 것을 과제로 한다.
레이저 가공에 이용되는 보호막 형성용 수지제로서, 수용성 수지와, 수지 수용액 중에 분산되고 단면이 장축과 장축에 직교하는 단축을 갖는 가늘고 긴 형상을 갖는 금속 산화물의 미립자를 포함하는 것을 사용한다. 단면이 장축과 장축에 직교하는 단축을 갖는 가늘고 긴 형상을 갖는 금속 산화물의 미립자가 수지 수용액 중에 분산되어 있기 때문에, 이것을 피가공물에 도포하고 보호막으로 하여 레이저 가공함으로써, 보호막에서의 레이저 빔의 흡수율이 높아지므로, 가공 효율이 향상되고, 레이저 빔의 파장에 대하여 흡수성이 낮은 기판에 관해서도 효율적으로 레이저 가공할 수 있다. 또한, 가공 품질도 높아지고, 가공에 의해 제조되는 제품의 수율을 향상시킬 수 있다.

Description

보호막 형성용 수지제 및 레이저 가공 방법{PROTECTIVE FILM FORMING RESIN AND LASER MACHINING METHOD}

본 발명은, 레이저 가공에 이용되는 보호막 형성용 수지제와, 그 보호막 형성용 수지제를 기판에 도포하여 레이저 가공하는 레이저 가공 방법에 관한 것이다.

종래, 유리 등의 판형물의 절단ㆍ분할에 레이저 빔이 이용되고 있다. 특허문헌 1에는, 유리 기판에 레이저 빔을 조사하여 어블레이션 가공을 할 때에, 이산화티탄(TiO₂) 등의 미소한 금속 산화물을 분산시킨 수지를 유리 기판에 도포하여 보호막을 형성함으로써, 레이저 빔의 흡수 효율을 향상시키고, 유리 기판의 가공성을 향상시키는 것이 기재되어 있다.

이러한 기술을 이용함으로써, 금속 산화물을 분산시키지 않은 수지를 보호막 형성용의 액으로서 이용한 경우에 비해서, 칩핑이나 레이저 버닝의 발생율을 감소시킬 수 있다.

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2013-81951호 공보

그러나, 인용문헌 1에 기재된 발명에 있어서도, 가공성, 가공 품질, 수율의 관점에서 더 향상시키는 것이 요구되고 있다.

본 발명은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 레이저 빔을 이용한 가공에 있어서, 가공성, 가공 품질 및 수율을 더 향상시키는 것을 과제로 한다.

본 발명은, 레이저 가공에 이용되는 보호막 형성용 수지제로서, 수용성 수지와, 수용성 수지에 분산되고, 단면이 장축과 장축에 직교하는 단축을 갖는 가늘고 긴 형상을 갖는 금속 산화물의 미립자를 포함한다.

바람직하게는 금속 산화물의 미립자에 관해서는, 장축의 길이는 500 ㎚ 이하, 단축의 길이는 장축의 길이의 1/10~1/5이다. 바람직하게는 보호막 형성용 수지제는, 금속 산화물의 미립자를 0.1 체적%~10 체적% 포함한다.

또한 본 발명은, 레이저 빔을 조사하여 기판을 어블레이션 가공하는 레이저 가공 방법으로서, 적어도 어블레이션 가공해야 할 기판 상의 영역에 상기 보호막 형성용 수지제를 도포하여 금속 산화물의 미립자를 넣은 보호막을 형성하는 보호막 형성 공정과, 보호막 형성 공정을 실시한 후, 보호막이 형성된 영역에 레이저 빔을 조사하여 어블레이션 가공을 하는 레이저 가공 공정을 포함한다.

본 발명에 따른 보호막 형성용 수지제는, 단면이 장축과 장축에 직교하는 단축을 갖는 가늘고 긴 형상을 갖는 금속 산화물의 미립자가 수용성 수지에 분산되어 있기 때문에, 수지에 대한 분산성이 뛰어나다. 따라서, 이것을 피가공물에 도포하고 보호막으로 하여 레이저 가공함으로써, 보호막에서의 레이저 빔의 흡광도가 높아지기 때문에, 가공 효율이 향상되고, 레이저 빔의 파장에 대하여 흡수성이 낮은 기판에 관해서도 효율적으로 레이저 가공할 수 있다. 또한, 가공 품질도 높아지고, 가공에 의해 제조되는 제품의 수율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 레이저 가공 장치의 예를 나타내는 사시도이다.
도 2는 레이저 가공 장치에 구비한 보호막 형성 수단을 나타내는 사시도이다.
도 3은 표면에 보호막이 피복된 판형 워크를 나타내는 확대 단면도이다.
도 4는 본 발명의 보호막 형성용 수지제를 이용한 보호막을 나타내는 확대 사진이다.
도 5는 종래의 보호막 형성용 수지제를 이용한 보호막을 나타내는 확대 사진이다.
도 6은 출력 3 W, 반복 주파수 40 ㎑, 이송 속도 150 ㎜/s의 가공 조건하에서, (a)는 실시예의 보호막이 피복된 기판을 어블레이션 가공한 부분을 나타내는 확대 사진이다. (b)는 비교예의 보호막이 피복된 기판을 어블레이션 가공한 부분을 나타내는 확대 사진이다.
도 7은 출력 3 W, 반복 주파수 40 ㎑, 이송 속도 250 ㎜/s의 가공 조건하에서, (a)는 실시예의 보호막이 피복된 기판을 어블레이션 가공한 부분을 나타내는 확대 사진이다. (b)는 비교예의 보호막이 피복된 기판을 어블레이션 가공한 부분을 나타내는 확대 사진이다.
도 8은 출력 3 W, 반복 주파수 120 ㎑, 이송 속도 150 ㎜/s의 가공 조건하에서, (a)는 실시예의 보호막이 피복된 기판을 어블레이션 가공한 부분을 나타내는 확대 사진이다. (b)는 비교예의 보호막이 피복된 기판을 어블레이션 가공한 부분을 나타내는 확대 사진이다.
도 9는 출력 3 W, 반복 주파수 120 ㎑, 이송 속도 150 ㎜/s, 기판 이면측에 대한 디포커스 30 ㎛의 가공 조건하에서, (a)는 실시예의 보호막이 피복된 기판을 어블레이션 가공한 부분을 나타내는 확대 사진이다. (b)는 비교예의 보호막이 피복된 기판을 어블레이션 가공한 부분을 나타내는 확대 사진이다.
도 10은 레이저 빔의 파장과 흡광도의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 1에 나타내는 레이저 가공 장치(1)는, 척테이블(2)에 유지된 판형 워크(W)를 레이저 가공 수단(3)에 의해 가공하는 장치이다. 판형 워크(W)는, 이면이 테이프(T)에 접착되고, 테이프(T)에는 링형의 프레임(F)이 접착되어 있고, 판형 워크(W)는 테이프(T)를 통해 프레임(F)에 지지된다.

레이저 가공 장치(1)의 전면측(-Y 방향측)에는, 프레임(F)에 의해 지지된 판형 워크(W)가 복수 수용되는 카세트(40)가 배치되는 카세트 배치 영역(4)이 설치되어 있다. 카세트 배치 영역(4)은 승강 가능하게 되어 있다. 카세트 배치 영역(4)의 후방(+Y 방향측)에는, 프레임(F)에 의해 지지된 판형 워크(W)가 일시적으로 배치되는 임시 배치 영역(41)이 설치되어 있다. 임시 배치 영역(41)에는, 판형 워크(W)를 소정의 위치에 맞추는 위치 맞춤 수단(42)을 구비하고 있다. 또한, 임시 배치 영역(41)의 후방(+Y 방향측)에는, 프레임(F)에 지지된 판형 워크(W)의 카세트(40)로부터의 반출 및 카세트(40)에 대한 반입을 행하는 반출 반입 수단(43)이 설치되어 있다.

척테이블(2)은, 프레임(F)에 지지된 판형 워크(W)의 척테이블(2)에 대한 착탈이 행해지는 착탈 영역(A)과, 레이저 가공이 행해지는 가공 영역(B)의 사이를 X축 방향으로 이동 가능하고, Y축 방향으로 이동 가능하게 되어 있다.

착탈 영역(A)의 +Y 방향측에는, 레이저 가공전의 판형 워크(W)의 표면에 보호막을 형성하는 보호막 형성 수단(6)이 설치되어 있다. 보호막 형성 수단(6)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 프레임(F)에 지지된 판형 워크(W)를 유지하여 회전하는 유지부(60)와, 유지부(60)에 유지된 판형 워크(W)에 액상 수지를 적하하는 수지 노즐(61)과, 판형 워크(W)에 세정액을 적하하는 세정액 노즐(62)을 구비하고 있다. 유지부(60)는, 승강부(63)에 의해 구동되어 승강 가능하게 되어 있고, 모터(64)에 의해 구동되어 회전 가능하게 되어 있다.

승강부(63)는, 모터(64)의 측면측에 고정된 복수의 에어 실린더(630)와 로드(631)로 구성되고, 에어 실린더(630)의 승강에 의해 모터(64) 및 유지부(60)가 승강하는 구성으로 되어 있다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 임시 배치 영역(41)의 근방에는, 프레임에 지지된 판형 워크(W)를 임시 배치 영역(41)과 보호막 형성 수단(6) 사이에서 반송하는 제1 반송 수단(5)이 설치되어 있다.

보호막 형성 수단(6)의 상측에는, 프레임(F)에 지지된 판형 워크(W)를 보호막 형성 수단(6)으로부터 착탈 영역(A)에 위치하는 척테이블(2)에 반송하는 제2 반송 수단(7)이 설치되어 있다. 제2 반송 수단(7)은, 판형 워크(W)를 흡착하는 흡착부(70)와, 흡착부(70)를 승강시키는 승강부(71)와, 흡착부(70) 및 승강부(71)를 Y축 방향으로 이동시키는 아암부(72)를 구비하고 있다.

레이저 가공 수단(3)은, 레이저 빔을 발진하는 발진 수단(30)과, 레이저 빔에 반복 주파수를 설정하는 주파수 설정 수단(31)과, 레이저 빔의 출력을 조정하는 출력 조정 수단(32)과, 레이저 빔을 집광하는 집광기(8)를 구비하고 있다.

다음으로, 판형 워크(W)를 레이저 가공할 때의 도 1에 나타낸 레이저 가공 장치(1)의 동작 개요에 관해 설명한다. 우선, 프레임(F)에 지지된 판형 워크(W)는 카세트(40)에 복수 수용된다. 그리고, 반출 반입 수단(43)에 의해 프레임(F)이 협지되어 프레임(F)과 함께 판형 워크(W)가 임시 배치 영역(41)에 반출된다.

(보호막 형성 공정)

임시 배치 영역(41)에 있어서, 위치 맞춤 수단(42)에 의해 판형 워크(W)가 일정한 위치에 위치 맞춤된 후, 제1 반송 수단(5)에 의해 프레임(F)에 지지된 판형 워크(W)가 보호막 형성 수단(6)의 유지부(60)에 반송되고, 도 2에 나타낸 바와 같이, 표면(W1)이 상측에 노출된 상태로 유지된다. 그리고, 도 2에 나타낸 수지 노즐(61)로부터 판형 워크(W)의 표면(W1)의 위에 보호막 형성용 수지제(610)가 적하되고, 유지부(60)가 회전함으로써, 표면(W1)의 전면에 보호막 형성용 수지제(610)가 도포된다. 또, 보호막 형성용 수지제(610)는, 본 실시형태와 같이 스핀코트법에 의해 도포해도 좋고, 슬릿형의 노즐로부터 분출시킴으로써 도포해도 좋다.

판형 워크(W)의 표면(W1)의 위에 보호막 형성용 수지제(610)를 도포한 후, 예컨대 유지부(60)를 회전시키는 것에 의해 보호막 형성용 수지제(610)를 건조시켜 고화시킴으로써, 도 3에 나타내는 보호막(9)이 피복된다. 또, 보호막 형성용 수지제(610)는, 램프(예컨대 크세논 플래시 램프)로부터의 광의 조사에 의해 건조시켜도 좋다. 그 경우는, 온도 상승을 피하기 위해 펄스광을 조사하는 것이 좋다. 또한, 핫플레이트에 의한 베이킹을 행해도 좋다.

도 3에 나타낸 바와 같이 웨이퍼(W)의 표면(W1)에 금속 산화물의 미립자를 넣은 보호막(9)이 피복된 후, 도 1에 나타내는 제2 반송 수단(7)의 승강부(71)가 강하하고, 흡착부(70)에 의해 판형 워크(W)가 흡착된다. 그리고, 승강부(71)가 상승하고, 아암부(72)가 -Y 방향으로 이동함으로써, 착탈 영역(A)에 위치하는 척테이블(2)의 상측으로 판형 워크(2)가 이동하고, 승강부(71)가 강하하여 판형 워크(W)의 흡착을 해제함으로써, 판형 워크(W)가 척테이블(2)에 배치되어 흡인 유지된다.

(레이저 가공 공정)

그리고, 척테이블(2)이 -X 방향으로 이동하고, 가공해야 할 분할 예정 라인이 검출되어 집광기(8)와 분할 예정 라인의 Y축 방향의 위치 맞춤이 이루어진다. 그리고, 또한 척테이블(2)이 X축 방향으로 가공 이송되고, 집광기(8)가 보호막(9)을 투과시켜 판형 워크(W)의 표면(W1)의 보호막이 형성된 영역에 레이저 빔을 조사함으로써, 분할 예정 라인을 따라서 어블레이션 가공이 행해진다. 가공 이송 속도는, 예컨대 10 ㎜/초~300 ㎜/초로 할 수 있다. 또한, 레이저 빔은, 예컨대 파장을 355 ㎚, 출력을 0.5 W~10 W, 반복 주파수를 10 ㎑~200 ㎑로 할 수 있다.

다음으로, 보호막 형성 수단(6)에 의해 피복되는 보호막(9)에 관해 상세히 설명한다. 도 2에 나타낸 적하되는 보호막 형성용 수지제(610)는, 수용성 수지에 금속 산화물이 분산되어 구성되어 있다. 여기서, 수용성 수지로는, 예컨대 폴리비닐알코올(PVA) 또는 폴리비닐피롤리돈(PVP) 외에, 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리에틸렌이민, 카르복시메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스 등을 이용하는 것이 좋다. 폴리비닐알코올 또는 폴리비닐피롤리돈은, 그 점도가 20 cp~400 cp인 것을 이용할 수 있다. 또한, 금속 산화물로는, 예컨대 이산화티탄(TiO₂)의 미립자를 이용한다. 이산화티탄 이외에도, Fe₂O₃, ZnO, CeO₂, CuO, Cu₂O 또는 MgO를 이용할 수 있다. 이들 금속 산화물은, 가공시에 사용하는 레이저 빔의 파장에 대한 흡광도에 기초하여 선택된다.

도 4의 사진(100)은, 본 발명의 보호막 형성용 수지제(610)를 이용한 보호막(9)을 확대하여 나타낸 것으로, 금속 산화물의 미립자는, 원형이 아니라, 장축과 장축에 대하여 직교하는 단축을 갖는 부정형의 가늘고 긴 형상으로 형성되어 있다. 가늘고 긴 형상에는, 타원형이나 다각형, 바늘형 등이 포함되고, 이들의 방향은 불규칙적이며, 이들에는 이방성이 높은 것도 포함된다. 예컨대, 장축의 길이는 500 ㎚ 이하이고, 단축의 길이는 장축의 길이의 1/10~1/5이다. 장축의 길이는, 바람직하게는 1 ㎚~100 ㎚, 보다 바람직하게는 20 ㎚~50 ㎚인 것이 좋다. 장축의 길이가 500 ㎚을 초과하면, 레이저 빔의 산란의 효과가 우세해져, 레이저 가공에는 바람직하지 않다.

금속 산화물의 미립자의 농도는, 총체적(금속 산화물의 체적+수지의 체적)에 대하여 0.1 체적%~10 체적%로 하는 것이 좋고, 바람직하게는 0.5%~5%, 더 바람직하게는 1%~2.5%로 하는 것이 좋다.

또, 보호막(9)을, 플라즈마 다이싱(드라이 에칭)을 할 때의 에칭 마스크로서 이용하면, 플라즈마 내성을 향상시킬 수 있다.

실시예 1

도 4의 사진(100)에 나타낸 금속 산화물[산화티탄(TiO₂)]의 미립자가 수중에 분산된 분산액(TiO₂ 농도 : 30 중량%)을, 폴리비닐알코올(일본합성화학사 제조 GL-05) 수용액 중에 혼입시켜 교반기에 의해 교반함으로써, 가늘고 긴 형상의 TiO₂의 미립자가 폴리비닐알코올 수용액 중에 분산된 실시예의 시료(수용성 수지)를 작성했다. TiO₂의 미립자로는, 입경(장축 길이)이 20 ㎚~50 ㎚인 것을 사용했다. TiO₂의 미립자의 점유율은, 수용성 수지를 포함한 전체 체적에 대하여 62%로 했다.

한편, 비교예로서, 도 5의 사진(101)에 나타내는 가늘고 긴 형상이 아닌 대략 구형상의 산화티탄의 미립자가 수중에 분산된 분산액(TiO₂ 농도 : 30 중량%)을, 수용성 폴리비닐알코올(일본합성화학사 제조 GL-05) 수용액 중에 혼입시켜 교반기에 의해 교반함으로써, TiO₂의 미립자가 폴리비닐알코올 수용액 중에 분산된 비교예의 시료(수용성 수지)를 작성했다. TiO₂의 미립자의 점유율은, 수용성 수지를 포함한 전체 체적에 대하여 80%로 했다.

상기 실시예의 수용성 수지 및 비교예의 수용성 수지를 각각 유리의 표면에 피복하여 보호막으로 하고, 유리의 스트리트를 따라서 레이저 빔을 조사하여 어블레이션 가공을 행했다.

도 6~도 9에 나타내는 사진은, 도 1에 나타낸 레이저 가공 장치(1)를 이용하여 실시예 및 비교예의 보호막을 표면에 피복한 유리를 어블레이션 가공한 후의 가공 부분을 촬영한 것이다. 도 6~도 9에 있어서, 각 도면의 (a)의 사진(201, 301, 401, 501)은 실시예의 가공 결과를 나타내고 있고, 각 도면의 (b)의 사진(202, 302, 402, 502)은 비교예의 가공 결과를 나타내고 있다.

도 6~도 9의 (a)의 사진(201, 301, 401, 501)은, 유리의 표면의 경계(601, 603, 605, 607)의 양측(좌우)에, 액상 수지만을 도포하여 보호막을 피복한 부분(좌측)과 실시예의 보호막을 피복한 부분(우측)을 각각 형성하고, 각각의 부분을 어블레이션 가공하여 가공 상태를 촬영하여 얻은 것이다. 한편, 도 6~도 9의 (b)의 사진(202, 302, 402, 502)은, 유리의 표면의 경계(602, 604, 606, 608)의 양측(좌우)에, 액상 수지만을 도포하여 보호막을 피복한 부분(좌측)과 대략 구형상의 산화티탄을 분산시킨 보호막 형성용 수지제를 이용하여 보호막을 피복한 부분(우측)을 각각 형성하고, 각각의 부분을 어블레이션 가공하여 가공 상태를 촬영한 것이다.

모든 실시예 및 비교예에 공통인 레이저 빔의 가공 조건은 이하와 같다.

파장 : 355 ㎚

출력 : 3 W

도 6의 (a), (b)는, 반복 주파수를 40 ㎑, 도 1에 나타낸 척테이블(2)의 이송 속도를 150 ㎜/초로 한 경우의 가공 결과를 나타내고 있다. 도 6의 (a)의 사진(201)의 경계(601)보다 좌측에 찍힌 산화티탄을 포함하지 않는 보호막이 피복된 부분은, 가공홈(203)이 직선형으로 형성되어 있지 않고, 가공홈(203)의 양측에는 많은 칩핑이 생겼다. 한편, 도 6의 (a)의 사진(201)의 경계(601)보다 우측에 찍힌 실시예의 보호막이 피복된 부분의 가공홈(204)의 양측에는 칩핑이 없고, 가공홈(204)은 직선형으로 형성되어, 가공 품질이 높은 것이 확인되었다. 또한, 가공홈(204)의 양측에는 보호막을 구성하는 수지제가 많이 비산되어 있어, 효율적으로 가공이 행해진 것을 확인할 수 있다.

도 6의 (b)의 사진(202)의 경계(602)보다 좌측에 찍힌 산화티탄을 포함하지 않는 보호막이 피복된 부분은, 가공홈(205)이 직선형으로 형성되어 있지 않고, 가공홈(205)의 양측에는 많은 칩핑이 생겼다. 한편, 도 6의 (b)의 사진(202)의 경계(602)보다 우측에 찍힌 대략 구형상의 산화티탄을 분산시킨 보호막이 피복된 부분의 가공홈(206)은 직선형으로 형성되어 있다. 그러나, 이 가공홈(206)은, 도 6의 (a)의 사진(201)의 가공홈(204)과 비교하면, 홈폭이 좁고, 보호막을 구성하는 수지제의 비산량도 적어, 도 6의 (a)의 사진(201)의 가공홈(204)쪽이 효율적으로 가공할 수 있는 것이 확인되었다. 따라서, 보호막에 포함되는 산화티탄에 관해서는, 대략 구형상의 미립자보다 부정형의 가늘고 긴 형상의 미립자쪽이 가공 품질 및 가공 효율을 향상시키는 것이 확인되었다.

도 7의 (a), (b)는, 반복 주파수를 40 ㎑, 도 1에 나타낸 척테이블(2)의 이송 속도를 250 ㎜/초로 한 경우의 가공 결과를 나타내고 있다. 도 7의 (a)의 사진(301)의 경계(603)보다 좌측에 찍힌 산화티탄을 포함하지 않는 보호막이 피복된 부분은, 가공홈(303)이 직선형으로 형성되어 있지 않고, 가공홈(303)의 양측에는 칩핑이 생겼다. 한편, 도 7의 (a)의 사진(301)의 경계(603)보다 우측에 찍힌 실시예의 보호막이 피복된 부분의 가공홈(304)의 양측에는 칩핑이 없고, 가공홈(304)은 직선형으로 형성되어 있어, 가공 품질이 높은 것이 확인되었다. 또한, 가공홈(304)의 양측에는 보호막을 구성하는 수지제가 많이 비산되어 있어, 효율적으로 가공이 행해진 것을 확인할 수 있다.

도 7의 (b)의 사진(302)의 경계(604)보다 좌측에 찍힌 산화티탄을 포함하지 않는 보호막이 피복된 부분은, 가공홈(305)이 직선형으로 형성되어 있지 않고, 가공홈(305)의 양측에는 많은 칩핑이 생겼다. 한편, 도 7의 (b)의 사진(302)의 경계(604)보다 우측에 찍힌 대략 구형상의 산화티탄을 분산시킨 보호막이 피복된 부분의 가공홈(306)은 직선형으로 형성되어 있다. 그러나, 이 가공홈(306)은, 도 7의 (a)의 사진(301)의 가공홈(304)과 비교하면, 홈폭이 좁고, 보호막을 구성하는 수지제의 비산량도 적어, 도 7의 (a)의 사진(301)의 가공홈(304)쪽이 효율적으로 가공할 수 있는 것이 확인되었다. 따라서, 보호막에 포함되는 산화티탄에 관해서는, 대략 구형상의 미립자보다 가늘고 긴 형상의 미립자쪽이 가공 품질을 향상시킬 수 있는 것이 확인되었다.

도 8의 (a), (b)는, 반복 주파수를 120 ㎑, 도 1에 나타낸 척테이블(2)의 이송 속도를 150 ㎜/초로 한 경우의 가공 결과를 나타내고 있다. 도 8의 (a)의 사진(401)의 경계(605)보다 좌측에 찍힌 산화티탄을 포함하지 않는 보호막이 피복된 부분은, 가공홈(403)의 홈폭이 좁다. 한편, 도 8의 (a)의 사진(401)의 경계(605)보다 우측에 찍힌 실시예의 보호막이 피복된 부분의 가공홈(404)은, 홈폭이 넓고, 그 양측에는 보호막을 구성하는 수지제가 많이 비산되어 있어, 효율적으로 가공이 행해진 것을 확인할 수 있다.

도 8의 (b)의 사진(402)의 경계(606)보다 좌측에 찍힌 산화티탄을 포함하지 않는 보호막이 피복된 부분은, 가공홈(405)의 홈폭이 좁다. 한편, 도 8의 (b)의 사진(402)의 경계(606)보다 우측에 찍힌 대략 구형상의 산화티탄을 분산시킨 보호막이 피복된 부분의 가공홈(406)은 가공홈(405)보다 홈폭이 넓다. 그러나, 가공홈(406)은, 도 8의 (a)의 가공홈(404)과 비교하면 홈폭이 좁아, 도 8의 (a)의 가공홈(404)쪽이 효율적으로 가공할 수 있는 것이 확인되었다. 따라서, 보호막에 포함되는 산화티탄에 관해서는, 대략 구형상의 미립자보다 가늘고 긴 형상의 미립자쪽이 가공 품질을 향상시킬 수 있는 것이 확인되었다.

도 9의 (a), (b)는, 반복 주파수를 120 ㎑, 도 1에 나타낸 척테이블(2)의 이송 속도를 150 ㎜/초로 하고, 레이저 빔의 집광 깊이를 표면으로부터 30 ㎛ 이면측에 디포커스한 경우의 가공 결과를 나타내고 있다. 도 9의 (a)의 사진(501)의 경계(607)보다 좌측에 찍힌 산화티탄을 포함하지 않는 보호막이 피복된 부분에는, 연속적인 가공홈이 형성되어 있지 않아, 어블레이션 가공을 할 수 없었다. 한편, 도 9의 (a)의 사진(501)의 경계(607)의 우측에 찍힌 실시예의 보호막이 피복된 부분의 가공홈(504)은, 연속된 직선형으로 형성되어, 어블레이션 가공이 행해진 것이 확인되었다. 또한, 가공홈(504)은 홈폭이 넓어, 효율적으로 가공할 수 있는 것도 확인되었다.

도 9의 (b)의 사진(501)의 경계(608)의 좌측에 찍힌 산화티탄을 포함하지 않는 보호막이 피복된 부분에는, 연속적인 가공홈이 형성되어 있지 않아, 어블레이션 가공을 할 수 없었다. 한편, 도 9의 (b)의 사진(502)의 경계(608)보다 우측에 찍힌 대략 구형상의 산화티탄을 분산시킨 보호막이 피복된 부분의 가공홈(506)은, 연속된 직선형으로 형성되어 있는 것이 확인되었다. 그러나, 가공홈(506)은, 도 9의 (a)의 가공홈(504)과 비교하면, 홈폭이 좁아, 도 9의 (a)의 가공홈(504)쪽이 효율적으로 가공할 수 있는 것이 확인되었다. 따라서, 레이저 빔의 초점을 표면으로부터 깊이 방향으로 옮긴 경우에 있어서도, 산화티탄은, 대략 구형상의 입자보다 타원형 등의 가늘고 긴 형상의 입자쪽이 가공 품질을 향상시킬 수 있는 것이 확인되었다.

이하에 나타내는 표 1은, 실리콘에 폴리이미드가 성막된 워크(이하, 「본 워크」라고 함)를 레이저 가공한 경우에 있어서의 레이저 버닝 발생율, 칩핑 발생율 및 수율의 평균치를 나타내고 있다. 가공 조건은 이하와 같다.

파장 : 355 ㎚

출력 : 2 W

반복 주파수 : 200 ㎑

스폿 직경 : 10 ㎛

이송 속도 : 200 ㎜/sec

표 1 중, 「금속 산화물 없음」은, 본 워크에 금속 산화물의 미립자를 포함하지 않는 액상 수지를 도포하여 보호막을 피복한 경우, 「비교예」는, 본 워크에 대략 구형상의 산화티탄의 미립자를 분산시킨 보호막 형성용 수지제를 도포하여 보호막을 피복한 경우, 「본 발명」은, 본 워크에 가늘고 긴 형상의 산화티탄의 미립자를 분산시킨 보호막 형성용 수지제를 도포하여 보호막을 피복한 경우를 나타내고 있다. 또, 레이저 버닝은, 비산된 보호막에서 레이저 빔이 반사되는 것에 의해, 조사하지 않아야 할 위치에 레이저 빔이 조사되어 버리는 현상이다.

	레이저 버닝 발생율 [%]	칩핑 발생율 [%]	수율 [%]
금속 산화물 없음	0.41	0.25	95.77
비교예	0.28	0.19	94.86
본 발명	0.04	0.00	97.05

본 발명의 칩핑 발생율 0.00%는 검출 한계 이하인 것을 나타내고 있다.

상기 표 1에서 분명한 바와 같이, 레이저 버닝 발생율, 칩핑 발생율, 수율의 모든 점에 있어서, 본 발명의 보호막 형성용 수지제를 이용하면, 금속 산화물 없음 또는 비교예보다 뛰어나다는 것을 알았다.

도 10에 나타내는 그래프는, 사파이어 기판(레퍼런스), 대략 구형상의 산화티탄의 미립자를 분산시킨 수지제, 가늘고 긴 형상의 산화티탄의 미립자를 분산시킨 수지제의 각각에 관해, 일본분광사 제조 V-670을 이용하여 흡수 스펙트럼을 측정함으로써, 레이저 빔의 파장과 흡광도의 관계를 구한 결과를 나타내고 있다.

도 10의 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 사파이어 기판(레퍼런스)은, 파장의 값에 상관없이 흡광도가 낮다. 한편, 산화티탄의 미립자를 분산시킨 수지제는, 파장이 길어질수록 흡광도가 저하되지만, 수지제를 구성하는 산화티탄의 형상이 대략 구형상의 경우보다 가늘고 긴 형상의 경우가, 파장이 길어지는 것에 수반되는 흡광도의 저하율이 낮아, 보다 높은 흡광도를 유지할 수 있는 것이 확인되었다. 따라서, 산화티탄의 미립자를 가늘고 긴 형상으로 한 수지제를 보호막으로서 채용하면, 산화티탄의 미립자가 대략 원형인 경우와 비교하여, 파장을 길게 하더라도 효율적으로 레이저 가공할 수 있다고 고려

W : 판형 워크 T : 테이프
F : 프레임 1 : 레이저 가공 장치
2 : 척테이블 3 : 레이저 가공 수단
30 : 발진 수단 31 : 주파수 설정 수단
32 : 출력 조정 수단 4 : 카세트 배치 영역
40 : 카세트 41 : 임시 배치 영역
42 : 위치 맞춤 수단 43 : 반출 반입 수단
5 : 제1 반송 수단 6 : 보호막 형성 수단
60 : 유지부 61 : 수지 노즐
610 : 보호막 형성용 수지제 62 : 세정액 노즐
63 : 승강부 630 : 에어 실린더
631 : 로드 64 : 모터
7 : 제2 반송 수단 70 : 흡착부
71 : 승강부 72 : 아암부
8 : 집광기
201, 202, 301, 302, 401, 402, 501, 502 : 사진
203~206, 303~306, 403~406, 504, 506 : 가공홈
601~608 : 경계

Claims (4)

1. 레이저 가공에 이용되는 보호막 형성용 수지제로서,
   수용성 수지와,
   상기 수용성 수지에 분산되고, 단면이 장축과 이 장축에 직교하는 단축을 갖는 가늘고 긴 형상을 갖는 금속 산화물의 미립자
   를 포함하고,
   상기 장축의 길이는 500 ㎚ 이하이고, 상기 단축의 길이는 상기 장축의 길이의 1/10~1/5인 것인 보호막 형성용 수지제.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 금속 산화물의 미립자를 0.1 체적%~10 체적% 포함하는 것인 보호막 형성용 수지제.
4. 레이저 빔을 조사하여 기판을 어블레이션 가공하는 레이저 가공 방법으로서,
   적어도 어블레이션 가공해야 할 기판 상의 영역에 제1항 또는 제3항에 기재된 보호막 형성용 수지제를 도포하여 상기 금속 산화물의 미립자를 넣은 보호막을 형성하는 보호막 형성 공정과,
   상기 보호막 형성 공정을 실시한 후, 상기 보호막이 형성된 영역에 레이저 빔을 조사하여 어블레이션 가공을 하는 레이저 가공 공정
   을 포함하는 레이저 가공 방법.

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