KR20050059103A - 레이저 가공방법 및 가공장치 - Google Patents

레이저 가공방법 및 가공장치 Download PDF

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Abstract

관통구멍(貫通孔)을 가지는 마스크(5)로 레이저 빔의 단면(斷面)을 정형하고, 이 마스크의 관통구멍이 가공대상물(12)의 표면 상에 결상하도록, 이 관통구멍을 통과한 레이저빔을 렌즈(6)로 집광하여, 이 가공대상물의 표면 상에 입사시킨다. 레이저빔의 입사위치가 상기 가공대상물의 표면 상을 이동하도록, 상기 렌즈를 통과한 레이저빔을 조작함과 함께, 레이저빔의 주사(走査) 중에도 상기 관통구멍을 상기 가공대상물의 표면 상에 결상시킴으로써 이 가공대상물을 가공한다. 이로써, 양질의 레이저가공을, 시간효율 좋게 행할 수 있다.

Description

레이저 가공방법 및 가공장치{Laser processing method and processing device}
본 발명은, 가공대상물에 레이저빔을 조사하여 가공을 행하는 레이저 가공방법 및 레이저 가공장치에 관한 것이다.
도 9는, 홈을 형성하는 종래의 레이저 가공장치를 나타내는 개략도이다.
레이저광원(51)으로부터, 예컨대 주파수 1㎑로 펄스 레이저빔이 출사한다. 레이저빔은, 호모지나이저(homogenizer; 52)에서 빔 단면(斷面)의 펄스 에너지 밀도가 균일(탑 플랫)하게 된 후, 예컨대 원형의 관통구멍을 가지는 마스크(53)에서 단면형상이 원형으로 정형된다. 반사미러(54)에서 반사되어, 집광렌즈(55)를 거쳐, 기판(56)에 입사한다. 기판(56)은, 예컨대 유리기재(基材)의 위에 ITO막이 형성된 기판이다. 레이저빔은, 기판(56)의 ITO막에 입사한다. ITO막 표면에 있어서의 레이저빔의 빔 스팟은, 예컨대 직경이 0.2㎜인 원형이다. 기판(56)은, XY스테이지(57) 위에 올려놓아져 있다. XY스테이지(57)는, 기판(56)을 2차원 평면 내에서 이동시킴으로써, 기판(56) 상의 표면 내에 있어서 펄스 레이저빔의 입사위치를 이동시킬 수 있다.
우선, 기판(56)에, 50％의 중복률로 펄스 레이저빔이 조사되도록 XY스테이지(57)를 움직여서, 기판(56)의 ITO막에 홈을 형성한다. 여기서 중복률이란, 원의 직경에 대한 펄스 레이저빔 1 숏(shot)당의, 원의 반경방향으로의 이동거리의 비율을 의미한다.
도 10(A)는, 50％의 중복률로 조사된 레이저빔에 의해서 연속적인 구멍이 만들어져서, ITO막에 홈이 형성된 기판(56)의 개략적인 평면도이다. 홈의 개구를 굵은 선으로 나타내었다. ITO막에 입사하는 레이저빔의 빔 스팟에 의존하는 형상의 구멍이 연속적으로 뚫린 결과, 홈이 형성되어 있다. 이로 인하여, 홈의 길이방향을 따르는 개구의 둘레는, 원형 빔 스팟의 외주의 일부에 의한 요철을 가진다. 또한, 조사되는 레이저빔의 주파수가 1㎑, 기판(56)의 ITO막 상에 있어서의 레이저빔의 빔 스팟이 직경 0.2㎜의 원형인 경우, 가공속도는 100㎜/s가 된다. 주로, XY스테이지(57)의 동작속도에 규율되고 속박되어, 가공속도를 이 이상 빠르게 하는 것은, 가공형상의 균일성을 생각하면 채용할 수 없다.
ITO막에 형성되는 홈의 개구의 둘레를 직선 형상에 가깝게 하기 위해서, 중복률을 크게 하는 방법이 이용된다. 예컨대, 기판(56)의 ITO막 상에, 90％의 중복률로 펄스 레이저빔이 조사되도록 XY스테이지(57)를 움직여서, 홈을 형성한다.
도 10(B)는, 90％의 중복률로 조사된 레이저빔에 의해서 연속적인 구멍이 만들어져서, ITO막에 홈이 형성된 기판(56)의 개략적인 평면도이다. 도 10(A)와 마찬가지로, 홈의 개구를 굵은 선으로 나타내었다. 홈의 길이방향을 따르는 개구의 둘레는, 직선 형상에 가까워진다. 그러나, 90％의 중복률로 레이저빔을 조사하고 있기 때문에, 가공속도는 중복률 50％인 경우의 1/5, 즉 20㎜/s이다. 개구의 형상을 개선할 수는 있지만, 가공의 시간효율은 악화된다.
도 11은, 도 10(A)의 PQ선을 따라 절단한, 기판(56)의 개략적인 단면도이다. 유리기재(基材)의 위에 형성되어 있는 ITO막에, 홈이 형성되어 있다. 홈의 측면은, 기판(56)의 표면에 대하여 경사져 있다. 홈은, 보다 깎아세운 듯 똑바로 서 있는 측면형상을 가지는 것이 바람직하다.
본 발명의 목적은, 시간효율 좋게, 양질의 가공을 행할 수 있는 레이저 가공방법 및 레이저 가공장치를 제공하는 것이다.
도 1은, 본 발명의 제 1 실시예에 의한 레이저 가공방법을 행하는 레이저 가공장치의 개략도이다.
도 2는, 제 1 실시예에 의한 레이저 가공방법을 행하는 레이저 가공장치에 있어서의, 레이저빔의 광로를 나타내는 개략도이다.
도 3(A) 및 도 3(B)는, 레이저빔의 조사에 의해서 가공된 기판의 개략을 나타내는 평면도이다.
도 4(A)는, 마스크의 관통구멍의 일례이고, 도 4(B)는, 도 4(A)에 나타낸 관통구멍이, 기판 상에 결상되었을 때, 기판에 뚫리는 구멍을 나타낸 개략도이다.
도 5(A)는, 레이저광원으로부터 출사된 펄스 레이저빔의 단면에 있어서의, 1펄스당 에너지 밀도를 나타내는 개략적인 그래프이고, 도 5(B)는, 원추광학계에 의해서 펄스 에너지 밀도 분포가 변환된 펄스 레이저빔의 단면에 있어서의, 1펄스당 에너지 밀도를 나타내는 개략적인 그래프이며, 도 5(C)는, 도 5(B)에 나타내는 펄스 에너지 밀도 분포를 가지는 펄스 레이저 빔에 의해서 가공된 구멍의 개략적인 단면도이다.
도 6은, 제 1 실시예의 변형예에 의한 레이저 가공방법을 행하는 레이저 가공장치의 개략도이다.
도 7은, 광로 조절기구를 나타내는 개략도이다.
도 8(A) 및 도 8(B)는, 반송기구를 나타내는 개략도이다.
도 9는, 종래의 레이저 스크라이빙 장치의 개략도이다.
도 10(A) 및 도 10(B)는, 종래의 레이저 스크라이빙 장치로 가공된 기판의 개략적인 평면도이다.
도 11은, 종래의 레이저 스크라이빙 장치로 가공된 기판의 개략적인 단면도이다.
도 12(A)는, 제 2 실시예에 의한 레이저 가공방법을 행하는 레이저 가공장치의 개략도이고, 도 12(B)는, 제 2 실시예의 변형예에 의한 레이저 가공방법을 행하는 레이저 가공장치의 개략도이다.
도 13은, 제 2 실시예에 의한 레이저 가공방법을 행하는 레이저 가공장치에 있어서의, 레이저빔의 광로를 나타내는 개략도이다.
도 14는, 제 2 실시예의 변형예에 의한 레이저 가공방법을 행하는 레이저 가공장치에 있어서의, 레이저빔의 광로를 나타내는 개략도이다.
도 15(A)는, 제 3 실시예에 의한 레이저 가공방법을 행하는 레이저 가공장치의 개략도이고, 도 15(B)는, 1차 집광렌즈의 다른 구성예를 나타내는 개략도이다.
도 16은, 2차 집광렌즈의 구성예를 나타내는 개략도이다.
도 17은, 제 4 실시예에 의한 레이저 가공방법을 행하는 레이저 가공장치의 개략도이다.
도 18(A)는, 어퍼츄어(aperture) 경사기구로 회전된 어퍼츄어의, 어퍼츄어 경사기구의 회전축방향에서 본 개략도이고, 도 18(B)는, 어퍼츄어 경사기구로 회전된 어퍼츄어의, 레이저빔의 광축방향에서 본 개략도이며, 도 18(C)는, 어퍼츄어 경사기구와 어퍼츄어 회전기구에 의해서 회전된 어퍼츄어의, 레이저빔의 광축방향에서 본 개략도이다.
도 19는, 제 5 실시예에 의한 레이저 가공방법을 행하는 레이저 가공장치의 개략도이다.
도 20은, 근접마스크를 이용한 레이저 가공방법에 있어서의 전사 정밀도에 관한 시뮬레이션의 결과를 나타내는, 관통구멍의 상(像)이 투영된 기판의 평면도이다.
도 21은, 어떤 전사 정밀도로 가공이 행하여질 때에, 레이저빔의 퍼짐각과 근접 갭이 충족시키는 관계를 개략적으로 나타내는 그래프이다.
도 22(A)는, 제 6 실시예에 의한 레이저 가공방법을 행하는 레이저 가공장치의 개략도이고, 도 22(B)는, 기판의 개략적인 단면도이다.
도 23은, 제 6 실시예에 의한 레이저 가공장치를 이용하여 레이저가공을 행하는 경우의, 계기(契機)신호 및 레이저빔의 타이밍차트의 일례이다.
도 24(A)는, 라인을 형성한 기판의 개략적인 평면도이고, 도 24(B)는, 도트를 형성한 기판의 개략적인 평면도이다.
도 25는, 마스크를 지지한 마스크 회전기구를 나타내는 개략도이다.
도 26은, 마스크 회전기구를 이용하여 라인을 형성한 기판의 개략적인 평면도이다.
도 27(A)는, 제 7 실시예에 의한 레이저 가공방법을 행하는 레이저 가공장치의 개략도이고, 도 27(B)는, 기판의 개략적인 단면도이다.
도 28(A), 도 28(B) 및 도 28(C)는, 피가공점(点)과 빔 스팟의 위치관계를 설명하기 위한, 기판의 평면도이다.
도 29는, 마스크 회전기구를 이용하지 않고 라인을 형성한 기판의 개략적인 평면도이다.
본 발명의 일관점에 의하면, 관통구멍을 가지는 마스크로 레이저빔의 단면(斷面)을 정형하고, 이 마스크의 관통구멍이 가공대상물의 표면 상에 결상하도록, 이 관통구멍을 통과한 레이저빔을 렌즈로 집광하여, 이 가공대상물의 표면 상에 입사시키는 공정과, 레이저빔의 입사위치가 상기 가공대상물의 표면 상을 이동하도록, 상기 렌즈를 통과한 레이저빔을 주사(走査)함과 함께, 레이저빔의 주사 중에도 상기 관통구멍을 상기 가공대상물의 표면 상에 결상시킴으로써 이 가공대상물을 가공하는 공정을 가지는 레이저 가공방법이 제공된다.
가공대상물 표면에, 마스크의 관통구멍이 항상 결상하도록, 레이저빔을 주사함으로써, 높은 시간효율로, 품질이 좋은 가공을 행할 수 있다. 레이저빔의 주사에 기인하는 초점흐림에 의한 가공품질의 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 렌즈로 집광된 레이저빔을, 가공대상물의 표면에 입사시키는 공정과, 레이저빔의 입사위치가, 상기 가공대상물의 표면 상을 이동하도록, 이 레이저빔을 주사하여, 이 가공대상물을 가공하는 공정으로서, 상기 렌즈로부터 상기 가공대상물의 표면까지의 이 레이저빔의 광로길이가 변화하지 않도록, 이 레이저빔을 주사하는 공정을 가지는 레이저 가공방법이 제공된다.
렌즈로부터 가공대상물 표면의 가공위치까지의 광로길이를 일정하게 유지하면서, 레이저빔을 주사함으로써, 예컨대 항상 가공대상물 표면 상에 초점을 맞춰서, 높은 시간효율로, 고품질의 레이저가공을 행할 수 있다.
더욱이, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 레이저빔을 출사(出射)하는 레이저광원과, 가공대상물을 지지하는 지지대와, 상기 레이저광원으로부터 출사된 레이저빔의 단면을 정형하는 관통구멍을 가지는 마스크와, 상기 마스크로 단면이 정형된 레이저빔을, 이 마스크의 관통구멍이, 상기 지지대에 지지된 가공대상물의 표면에, 결상하도록 집광하는 집광렌즈와, 상기 집광렌즈로 집광된 레이저빔을, 외부로부터의 제어를 받아서, 상기 가공대상물의 표면 상에서, 적어도 1차원방향으로 주사하는 빔주사기와, 외부로부터의 제어를 받아서, 상기 마스크와 상기 집광렌즈를 이동시키는 이동기구와, 상기 빔주사기에 의한 주사와, 상기 이동기구에 의한 상기 마스크와 상기 집광렌즈의 이동을 동기시키는 제어장치를 가지는 레이저 가공장치가 제공된다.
이 레이저 가공장치를 이용하면, 빔의 주사에 동기시켜서 마스크와 집광렌즈를 변위시킴으로써, 높은 시간효율로, 고품질의 레이저가공을 행할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, (e) 레이저빔을 렌즈로 집광하여, 가공대상물의 표면에 입사시키는 공정과, (f) 상기 가공대상물에의 레이저빔의 입사위치가 이동했을 때, 상기 가공대상물의 표면 상에 있어서의 레이저빔의 펄스 에너지 밀도 또는 파워 밀도의, 입사위치의 이동에 기인하는 변동을 억제하도록 상기 렌즈를 이동시키면서, 레이저빔의 입사위치를 상기 가공대상물의 표면 내에서 이동시키는 공정을 포함하는 레이저 가공방법이 제공된다.
피가공면에 조사되는 레이저빔의 펄스 에너지 밀도 또는 파워 밀도를 균일화시키도록 렌즈를 이동시킴으로써, 피가공면의 넓은 영역에 대하여 일정한 가공성이 유지된다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 레이저빔을 렌즈로 집광하여, 가공대상물의 표면에 입사시키는 공정과, 상기 가공대상물에의 레이저빔의 입사위치가 이동했을 때, 상기 가공대상물의 표면에 있어서의 빔 스팟의 면적이 입사위치의 이동에 기인하여 변동하는 것을 억제하도록 상기 렌즈를 이동시키면서, 레이저빔의 입사위치를 상기 가공대상물의 표면 내에서 이동시키는 공정을 포함하는 레이저 가공방법이 제공된다.
피가공면에 조사되는 레이저빔의 빔 스팟의 면적을 균일화시키도록 렌즈를 이동시킴으로써, 기판 상의 펄스 에너지 밀도 또는 파워 밀도의 균일화가 도모되어, 피가공면의 넓은 영역에 대하여 일정한 가공성이 유지된다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 레이저빔을 출사하는 레이저광원과, 가공대상물을 지지하는 지지기구와, 상기 레이저광원으로부터 출사한 레이저빔을 집광하는 렌즈와, 상기 렌즈로부터 출사한 레이저빔의 진행방향을 변화시켜서, 레이저빔을 상기 지지기구에 지지된 가공대상물의 표면에 입사시키고, 레이저빔의 입사위치를 가공대상물의 표면 내에서 이동시키는 빔주사기와, 외부로부터의 제어신호를 받아서, 상기 렌즈를 이동시키는 이동기구와, 상기 빔주사기가 가공대상물의 표면에서 레이저빔의 입사위치를 이동시킬 때, 가공대상물의 표면에 있어서의 레이저빔의 펄스 에너지 밀도 또는 파워 밀도가 변화하는 것이 억제되도록, 상기 렌즈의 위치를 이동시키도록, 상기 이동기구를 제어하는 제어장치를 가지는 레이저 가공장치가 제공된다.
피가공면에 조사되는 레이저빔의 펄스 에너지 밀도 또는 파워 밀도를 균일화시키도록 렌즈를 이동시킴으로써, 피가공면의 넓은 영역에 대하여 일정한 가공성이 유지된다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 레이저빔을 출사하는 레이저광원과, 가공대상물을 지지하는 지지기구와, 상기 레이저광원으로부터 출사한 레이저빔을 집광하는 렌즈와, 상기 렌즈로부터 출사한 레이저빔의 진행방향을 변화시켜서, 레이저빔을 상기 지지기구에 지지된 가공대상물의 표면에 입사시키고, 레이저빔의 입사위치를 가공대상물의 표면 내에서 이동시키는 빔주사기와, 외부로부터의 제어신호를 받아서, 상기 렌즈를 이동시키는 이동기구와, 상기 빔주사기가 가공대상물의 표면에서 레이저빔의 입사위치를 이동시킬 때, 가공대상물의 표면에 있어서의 빔 스팟의 면적이 변동하는 것을 억제하도록, 상기 렌즈의 위치를 이동시키도록, 상기 이동기구를 제어하는 제어장치를 가지는 레이저 가공장치가 제공된다.
피가공면에 조사되는 레이저빔의 빔 스팟의 면적을 균일화시키도록 렌즈를 이동시킴으로써, 기판 상의 펄스 에너지 밀도 또는 파워 밀도의 균일화가 도모되어, 피가공면의 넓은 영역에 대하여 일정한 가공성이 유지된다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, (g) 레이저빔을 렌즈로 집광하여, 가공대상물의 표면에 입사시키는 공정과, (h) 상기 가공대상물에의 레이저빔의 입사위치가 이동했을 때, 상기 가공대상물의 표면에 있어서의 레이저빔의 펄스 에너지 밀도 또는 파워 밀도의, 입사위치의 이동에 기인하는 변동을 억제하도록, 레이저빔의 파워를 가변형 감쇠기를 이용하여 조절하면서, 레이저빔의 입사위치를 상기 가공대상물의 표면 내에서 이동시키는 공정을 포함하는 레이저 가공방법이 제공된다.
피가공면에 조사되는 레이저빔의 펄스 에너지 밀도 또는 파워 밀도를, 가변형 감쇠기(variable attenuator)를 이용하여 균일화함으로써, 피가공면의 넓은 영역에 대하여 일정한 가공성이 유지된다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 레이저빔을 출사하는 레이저광원과, 가공대상물을 지지하는 지지기구와, 상기 레이저광원으로부터 출사한 레이저빔을 집광하는 렌즈와, 상기 렌즈로부터 출사한 레이저빔의 진행방향을 변화시켜서, 레이저빔을 상기 지지기구에 지지된 가공대상물의 표면에 입사시키고, 레이저빔의 입사위치를 가공대상물의 표면 내에서 이동시키는 빔주사기와, 외부로부터의 제어신호를 받아서, 레이저빔의 파워를 가변의 감쇠율로 감쇠시키는 가변형 감쇠기와, 상기 빔주사기가 가공대상물의 표면에서 레이저빔의 입사위치를 이동시킬 때, 가공대상물의 표면에 있어서의 레이저빔의 펄스 에너지 밀도 또는 파워 밀도가 변화하는 것을 억제하도록, 레이저빔의 파워를 조절하도록, 상기 가변형 감쇠기를 제어하는 제어장치를 가지는 레이저 가공장치가 제공된다.
피가공면에 조사되는 레이저빔의 펄스 에너지 밀도 또는 파워 밀도를, 가변형 감쇠기를 이용하여 균일화함으로써, 피가공면의 넓은 영역에 대하여 일정한 가공성이 유지된다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 레이저빔을 출사하는 레이저광원과, 가공대상물을 지지하는 지지기구와, 상기 레이저광원으로부터 출사된 레이저빔을 수속(收束) 또는 발산(發散)시키는 제 1 렌즈와, 상기 제 1 렌즈를 통과한 레이저빔이 입사하고, 입사하는 레이저빔을 집광시키는 제 2 렌즈와, 상기 제 2 렌즈로부터 출사한 레이저빔의 진행방향을 변화시켜서, 레이저빔을 상기 지지기구에 지지된 가공대상물의 표면에 입사시키고, 레이저빔의 입사위치를 가공대상물의 표면 내에서 이동시키는 빔주사기와, 외부로부터의 제어신호를 받아서, 상기 제 1 렌즈를 이동시키는 이동기구와, 상기 빔주사기가 가공대상물의 표면에서 레이저빔의 입사위치를 이동시킬 때, 가공대상물의 표면에 있어서의 레이저빔의 펄스 에너지 밀도 또는 파워 밀도가 변화하는 것이 억제되도록, 상기 제 1 렌즈의 위치를 이동시키도록, 상기 이동기구를 제어하는 제어장치를 가지고, 상기 제 2 렌즈에 입사하는 레이저빔에 대한 이 제 2 렌즈의 개구 수(開口數)를 NA1, 상기 제 2 렌즈를 통과한 레이저빔에 대한 이 제 2 렌즈의 개구 수를 NA2로 했을 때, NA1/NA2가 2 이상인 레이저 가공장치가 제공된다.
피가공면에 조사되는 레이저빔의 펄스 에너지 밀도 또는 파워 밀도를 균일화시키도록 제 1 렌즈를 이동시킴으로써, 피가공면의 넓은 영역에 대하여 일정한 가공성이 유지된다. 더욱이, 제 1 렌즈의 이동거리를 짧게 함으로써, 가공의 고속화, 고(高)정밀도화를 도모할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 레이저빔을 출사하는 레이저광원과, 가공대상물을 지지하는 지지기구와, 관통구멍을 가지고, 이 관통구멍에 상기 레이저광원으로부터 출사한 레이저빔이 입사하고, 외부로부터의 제어신호를 받아, 관통구멍을 통과한 레이저빔 단면 (斷面)의 일방향의 길이를 바꿀 수 있는 빔 단면 정형기와, 상기 빔 단면 정형기로부터 출사한 레이저빔을 집광하는 렌즈와, 상기 렌즈로부터 출사한 레이저빔의 진행방향을 변화시켜서, 레이저빔을 상기 지지기구에 지지된 가공대상물의 표면에 입사시키고, 레이저빔의 입사위치를 가공대상물의 표면 내에서 이동시키는 빔주사기와, 상기 빔주사기가 가공대상물의 표면에서 레이저빔의 입사위치를 이동시킬 때, 상기 빔 단면 정형기가 가공대상물의 표면에 있어서의 빔 스팟의 형상의 변동을 억제하도록, 상기 빔 단면 정형기를 제어하는 제어장치를 가지는 레이저 가공장치가 제공된다.
피가공위치가 이동했을 때에, 빔 스팟 형상이 변동하는 것을 억제하므로, 피가공면의 넓은 영역에 대하여 일정한 가공성이 유지된다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 레이저빔을 출사하는 레이저광원과, 가공대상물을 지지하는 지지기구와, 상기 레이저광원으로부터 출사한 레이저빔을 집광하는 렌즈와, 상기 렌즈로부터 출사한 레이저빔의 진행방향을 변화시켜서, 레이저빔을 상기 지지기구에 지지된 가공대상물의 표면에 입사시키고, 레이저빔의 입사위치를 가공대상물의 표면 내에서 이동시키는 빔주사기와, 상기 빔주사기를 출사한 레이저빔이 가공대상물에 입사할 때까지의 광로 중에 배치되고, 관통구멍을 가지며, 이 관통구멍을 통과한 레이저빔을 가공대상물에 입사시키는 근접마스크를 가지는 레이저 가공장치가 제공된다.
레이저빔의 진행방향을 변화시키는 빔주사기를 이용하여, 근접마스크를 이용하는 레이저가공을 행함으로써, 고정밀도의 가공을 고속으로 행할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 레이저광원으로부터 출사한 레이저빔의 퍼짐각을 조정하는 공정과, 상기 소정의 퍼짐각을 가지도록 조정된 레이저빔의 진행방향을 변화시키면서, 가공대상물의 표면과 평행하게 이 표면으로부터 소정 거리만큼 떨어진 위치에 배치되고, 관통구멍을 가지는 근접마스크에, 이 레이저빔을 조사하여, 이 관통구멍을 통과한 레이저빔을 이 가공대상물의 표면에 입사시켜서, 이 관통구멍의 형상을 이 가공대상물의 표면에 전사(轉寫)하는 공정과, 상기 소정의 퍼짐각과 상기 소정 거리의 적어도 한쪽을, 이 관통구멍의 형상이 이 가공대상물의 표면에 전사되는 정밀도와, 레이저빔의 퍼짐각과, 상기 근접마스크와 상기 가공대상물의 표면 사이의 거리에 관하여 미리 구해진 관계에 근거하여 설정하는 공정을 포함하는 레이저 가공방법이 제공된다.
레이저빔의 진행방향을 변화시키는 빔주사기를 이용하고, 근접마스크를 이용하는 레이저가공을 행함으로써, 고정밀도의 가공을 고속으로 행할 수 있다. 더욱이, 미리 구해진, 전사 정밀도와 레이저빔의 퍼짐각과 근접 갭이 충족하지 않으면 안 되는 수치적 관계에 근거하여, 원하는 전사 정밀도로 가공을 행하고자 할 때, 근접 갭과 퍼짐각을 간편하게 선정할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 연속파(波)의 레이저빔을 출사하는 레이저광원과, 가공대상물을 지지하는 지지기구와, 상기 레이저광원으로부터 출사한 레이저빔이 입사하고, 외부로부터 주어지는 계기(契機)신호에 근거하여, 입사한 레이저빔을 어떤 진행방향으로 출사시킬지 출사시키지 않을지를 절환할 수 있는 광학계와, 직사각형의 관통구멍을 가지고, 상기 광학계를 어떤 진행방향으로 출사한 레이저빔이 이 관통구멍에 입사하고, 레이저빔의 단면(斷面)을 정형하는 마스크와, 상기 마스크로부터 출사한 레이저빔을 집광하고, 상기 마스크의 직사각형 관통구멍을 상기 지지기구에 지지된 가공대상물의 표면에 결상시키는 렌즈와, 외부로부터 주어지는 제어신호에 근거하여, 상기 지지기구를 이동시켜서, 상기 렌즈를 출사한 레이저빔이 가공대상물에 입사하는 위치를, 가공대상물의 표면 내에서 이동시킬 수 있는 이동기구와, 외부로부터 주어지는 제어신호에 근거하여, 상기 마스크를, 이 마스크의 관통구멍을 통과하는 레이저빔의 광축에 평행한 축 둘레로 회전시키는 마스크 회전기구와, 상기 광학계가 소정의 타이밍에서 레이저빔을 어떤 진행방향으로 출사시키도록 상기 광학계를 제어하고, 상기 이동기구가 레이저빔의 가공대상물에의 입사위치를 제 1 방향으로 이동시키도록 상기 이동기구를 제어하고, 상기 이동기구가 가공대상물 표면 상의 레이저빔의 입사위치를 이 제 1 방향으로 이동시키기 전에, 상기 마스크 회전기구가, 상기 마스크를 회전시켜서 상기 직사각형 관통구멍의 가공대상물 표면에 있어서의 상(像)이 있는 변(邊)을 제 1 방향과 평행하게 하도록, 상기 마스크 회전기구를 제어하는 제어장치를 가지는 레이저 가공장치가 제공된다.
가공대상물의 표면에, 연속파 레이저빔을 조사하여 선 형상의 패턴(라인)을 형성할 수 있음과 함께, 연속파 레이저빔으로부터 펄스 레이저빔을 잘라내어 조사하여, 점 형상의 이산적인 패턴(도트)을 쉽게 형성할 수 있다. 가공대상물 표면에서, 레이저빔의 직사각형 빔 스팟의 어느 변(邊)에 평행하게, 레이저빔의 조사위치를 이동시킴으로써, 라인, 도트 모두, 외형을 직사각형으로 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, (i) 레이저광원으로부터 출사한 연속파의 레이저빔을, 입사한 레이저빔을 어떤 진행방향으로 출사시킬지 출사시키지 않을지를 절환할 수 있는 광학계에 입사시키는 공정과, (j) 상기 광학계로부터 어떤 진행방향으로 출사한 레이저빔을, 직사각형 관통구멍을 가지는 마스크에 입사시켜서 단면을 정형하고, 렌즈로 집광하여, 가공대상물의 표면에 상기 관통구멍의 상(像)을 맺히게 하는 공정과, (k) 상기 관통구멍의 상을, 상기 가공대상물의 표면 상에서, 이 상(像)이 있는 변(邊)에 평행한 방향으로 이동시키는 공정을 포함하고, 가공대상물 표면에 점 형상의 이산적(離散的)인 패턴을 형성할 때는, 상기 공정 (i)에 있어서, 상기 광학계로부터 어떤 진행방향으로 레이저빔이 간헐적으로 출사하도록 하고, 가공대상물 표면에 선 형상의 패턴을 형성할 때는, 상기 공정 (i)에 있어서, 상기 광학계로부터 어떤 진행방향으로 레이저빔이 연속적으로 출사하도록 하는 레이저 가공방법이 제공된다.
가공대상물의 표면에, 연속파 레이저빔을 조사하여 선 형상의 패턴(라인)을 형성할 수 있음과 함께, 연속파 레이저빔으로부터 펄스 레이저빔을 잘라내어 조사하여, 점 형상의 이산적인 패턴(도트)을 쉽게 형성할 수 있다. 가공대상물 표면에서, 레이저빔의 직사각형 빔 스팟의 어느 변(邊)에 평행하게, 레이저빔의 조사위치를 이동시킴으로써, 라인, 도트 모두, 외형을 직사각형으로 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 가공대상물을 지지하는 지지기구와, 펄스 레이저빔을 출사하는 제 1 레이저광원과, 연속파 레이저빔을 출사하는 제 2 레이저광원과, 상기 지지기구에 지지된 가공대상물의 표면에, 상기 제 1 레이저광원으로부터 출사한 펄스 레이저빔과 상기 제 2 레이저광원으로부터 출사한 연속파 레이저빔을, 연속파 레이저빔의 빔 스팟 내부에 펄스 레이저빔의 빔 스팟이 포함되도록 하여 조사하는 광학계와, 상기 지지기구에 지지된 가공대상물의 표면 상에서 펄스 레이저빔 및 연속파 레이저빔의 빔 스팟을 이동시키는 이동기구를 가지는 레이저 가공장치가 제공된다.
가공대상물의 표면 상의 어느 피가공영역에, 우선 연속파 레이저빔이 조사되어 예열이 부여된 다음, 펄스 레이저빔이 조사되는 가공을 행할 수 있다. 해당 피가공영역의 표층을 선택적으로 가공하는 것이 용이해진다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, (n) 제 1 레이저광원으로부터 펄스 레이저빔을 출사시키고, 제 2 레이저광원으로부터 연속파 레이저빔을 출사시키는 공정과, (o) 하지층(下地層)과 하지층의 표면 상에 형성되고 하지층의 재질보다도 레이저 조사(照射)에 의해서 가공되기 어려운 재질로 형성된 표층(表層)을 가지는 가공대상물의 표면에 획정(劃定)된 피가공점(点)에, 상기 제 2 레이저광원으로부터 출사한 연속파 레이저빔을 조사하여 예열을 부여한 후, 이 피가공점에 상기 제 1 레이저광원으로부터 출사한 펄스 레이저빔을 조사하여, 상기 가공대상물의 표층에 구멍을 형성하는 공정을 포함하는 레이저 가공방법이 제공된다.
가공대상물의 표면 상의 어느 피가공영역에, 우선 연속파 레이저빔이 조사되어 예열이 부여된 다음, 펄스 레이저빔이 조사되어 가공이 행하여짐으로써, 해당 피가공영역의 표층을 선택적으로 가공하는 것이 용이해진다.
도 1은, 본 발명의 제 1 실시예에 의한 레이저 가공방법을 행하는 레이저 가공장치의 개략도이다.
레이저광원(1), 예컨대 파장변환유닛을 포함하는 Nd : YAG 레이저 발진기로부터, Nd : YAG 레이저의 3배 고조파(파장 355 ㎚)가, 펄스 에너지 1 mJ/펄스, 펄스폭 50 ns로 출사한다. 레이저빔은, 펄스 에너지를 조절하는 가변형 감쇠기(2), 빔 직경을 확대하고, 평행광으로서 출사하는 익스팬더(3)를 거쳐, 원추광학계(4)에 입사한다. 원추광학계(4)는, 한 쌍의 원추렌즈(4a, 4b)를 포함하여 구성된다. 한 쌍의 원추렌즈(4a, 4b)는, 예컨대 동형(同型)이고, 저면끼리가 대향하도록 배치되어 있다. 레이저빔은, 원추렌즈(4a)에, 직원추(直圓錐)의 축방향으로부터, 빔 단면의 중심이 직원추부분의 정점(頂点)에 겹치도록 입사하고, 원추렌즈(4b)로부터 출사한다. 원추광학계(4)는, 입사하는 레이저빔의 빔프로파일을, 빔 단면의 중앙부에서 강도가 약하고, 주변부에서 강해지도록, 변환한다. 이에 관해서는, 나중에 상술한다. 그리고 원추광학계(4)에 관해서는, 레이저빔의 출사하는 측의 원추렌즈(4b) 대신에, 볼록렌즈를 이용할 수도 있다.
원추광학계(4)로부터 출사한 레이저빔은, 예컨대 직사각형 관통구멍을 가지는 마스크(5), 마스크(5)의 직사각형 관통구멍을 기판(12) 상에 결상시키는 대물렌즈(6)를 통과한다. 마스크(5) 및 대물렌즈(6)는, 각각 보이스코일기구(9 및 10)(피에조 구동기구 등의 구동기구로 치환할 수도 있다)에 의해서, 레이저빔의 진행방향과 평행한 방향으로, 이동할 수 있다. 보이스코일기구(9 및 10)에 의한 이동은, 컨트롤러(11)로부터 송신되는 신호에 의해서 행하여진다. 그리고 기판(12)은, 지지대(8) 상에 설치되어 있다.
대물렌즈(6)에 의해서 집광된 레이저빔은, 갈바노 스캐너(7)에 입사한다. 갈바노 스캐너(7)는, X용 스캐너(7a) 및 Y용 스캐너(7b)를 포함하여 구성되고, 레이저빔을 2차원방향으로 고속으로 주사한다. X용 스캐너(7a), Y용 스캐너(7b)는, 모두 요동가능한 반사경을 포함하여 구성된다. 지지대(8)에 지지되는 기판(12) 상에, 서로 직교하는 X방향과 Y방향을 획정(劃定)할 때, X용 스캐너(7a), Y용 스캐너(7b)는, 각각, 대물렌즈(6)로 집광된 레이저빔의 입사점이, 기판(12)의 표면 상을, X방향, Y방향으로 이동하도록 레이저빔을 주사한다. 갈바노 스캐너(7)는, X용 스캐너(7a), Y용 스캐너(7b)를 조합하여, 레이저빔을 2차원방향으로 주사할 수 있다.
가공대상물인 기판(12)은, 예컨대 유리기재(基材)의 상에 ITO막이 형성된 기판이고, 레이저빔은 기판(12)의 ITO막에, 가공 에너지 약 1 J/㎠로 입사한다.
도 2는, 마스크(5), 대물렌즈(6), 갈바노 스캐너(7)를 거쳐서, 기판(12) 상을 주사하는 레이저빔의 광로를 나타내는 개략도이다.
레이저빔이 기판(12) 상의 입사위치(M)에 입사하고 있을 때, M에는 마스크(5)의 관통구멍이 결상되어 있다. 또한, 마스크(5)로부터 대물렌즈(6)까지의 광로길이를 a, 대물렌즈(6)로부터 기판(12) 상의 입사위치까지의 광로길이를 b, 대물렌즈(6)의 초점거리를 f로 하면, 마스크의 관통구멍이 기판(12) 상에 결상하기 위해서는, 다음 관계식을 충족하지 않으면 안 된다.
갈바노 스캐너(7)의 동작에 의해서, 레이저빔의 입사위치가, 기판(12) 상의 입사위치(M)로부터 N으로 변화한다. 입사위치(M)에의 입사각과 입사위치(N)에의 입사각이 다르고, 마스크(5) 및 대물렌즈(6)가 고정된 상태라고 하면, 대물렌즈(6)로부터 입사위치(M)까지의 광로길이와, 대물렌즈(6)로부터 입사위치(N)까지의 광로길이는 다르므로(이들 차이를 Δb로 한다), 마스크(5)의 관통구멍은 N에 결상하지 않는다.
도 1에 나타내는 레이저 가공장치에 있어서, 컨트롤러(11)는, 갈바노 스캐너(7)의 동작에 동기시켜서, 마스크(5), 대물렌즈(6)를 이동시키는 신호를, 각각 보이스코일기구(9, 10)에 보낸다. 이 신호는, 예컨대, 마스크(5)로부터 대물렌즈(6)까지의 광로길이 a, 대물렌즈(6)로부터 기판(12) 상의 입사위치까지의 광로길이 b를, 모두 일정하게 유지하도록, 마스크(5) 및 대물렌즈(6)를 이동시키는 신호이다. 보이스코일기구(9 및 10)는, 컨트롤러(11)로부터의 신호를 받아서, 각각 마스크(5) 및 대물렌즈(6)를, 레이저빔의 진행방향과 평행한 방향으로 이동시킨다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 입사위치가 M으로부터 N으로 변화할 때, 마스크(5) 및 대물렌즈(6)가 보이스코일기구(9 및 10)에 의해서 이동되는 거리는, Δb이다. 마스크(5)와 대물렌즈(6)는, 동일 방향으로 동일 거리(Δb)만큼 변위된다. 이렇게 함으로써, 상기 수학식 1은 충족되고, 입사위치(N)에 마스크(5)의 관통구멍이 결상된다.
입사위치(M)와 입사위치(N)의 2점(点)에 있어서 뿐만 아니라, 레이저빔의 주사 중, 항상, 예컨대, 마스크(5)로부터 대물렌즈(6)까지의 광로길이 a와, 대물렌즈(6)로부터 기판(12) 상의 입사위치까지의 광로길이 b를 일정하게 유지하면, 기판(12)의 표면 상에는, 항상 마스크(5)의 관통구멍이 결상되게 된다. 마스크(5) 및 대물렌즈(6)는, 갈바노 스캐너(7)에 의한 레이저빔의 주사에 동기하여, 광로길이 a와 광로길이 b가 항상 일정해지도록 이동된다. 이 경우, 마스크(5)의 관통구멍의 결상배율(축소율)은 항상 일정하게 된다.
예컨대, 대물렌즈(6)의 초점거리(f)가 833 ㎜이고, 마스크(5)로부터 대물렌즈(6)까지의 광로길이(a)를 5000 ㎜, 대물렌즈(6)로부터 기판(12) 상의 입사위치까지의 광로길이(b)를 1000 ㎜의 일정치로 유지하는 경우, 마스크(5)의 관통구멍의 결상배율(축소율)은 1/5이다.
도 3(A)는, 표면 상에 마스크(5)의 직사각형 모양의 관통구멍을 결상시키도록, 펄스 레이저빔을 1숏(shot) 조사하여, 결상위치에 구멍을 형성한 기판(12)의 개략적인 평면도이다. 기판(12) 상에는, 관통구멍이 결상된 직사각형 모양의 빔 스팟이 형성되어, 그 위치의 ITO막에 구멍이 만들어진다.
도 3(B)는, 마스크(5)의 직사각형 모양의 관통구멍을 일정한 결상배율(축소율)로 결상시키면서, 빔의 입사위치를 이동하여, 4숏의 펄스 레이저빔을 조사함으로써, 조사위치에 홈을 형성한 기판(12)의 평면도이다. 갈바노 스캐너(7)에 의해서, 펄스 레이저빔을, 직사각형 모양으로 결상된 빔 스팟의 긴 변 방향으로 주사한다. 또한, 50％의 중복률로 빔을 조사하여, 각 숏으로 만들어진 구멍을 연속시켜서, 홈을 형성한다.
일정한 크기의 직사각형 모양의 빔 스팟을 형성하고, 한 쌍의 평행한 변(도 3(B)에 있어서는 긴 변)에 평행한 방향으로, 레이저빔을 주사함으로써, 일정 폭의 홈을 형성할 수 있다. 본 실시예와 같이, 펄스 레이저빔을 이용하는 경우는, 빔 스팟의 평행한 한 쌍의 변(도 3(B)에 있어서는 긴 변)의 일부가, 전회(前回)의 숏의 빔 스팟의 평행한 한 쌍의 변의 일부에 겹치도록, 레이저빔을 주사한다. 홈 개구의 둘레는, 직사각형 모양의 빔 스팟의 직선부에 의해서 형성되므로, 요철을 가지지 않는 직선 형상이 된다.
제어의 용이성의 관점 등에서, 기판(12) 상에 있어서, 빔 스팟의 평행한 한 쌍의 변의 방향이, X방향 또는 Y방향과 평행해지도록, 빔 스팟을 형성하는 것이 바람직하다.
그리고, 기판(12) 상에 결상시키는 마스크(5)의 관통구멍은, 직사각형이 아니라도 좋다. 빔 스팟을 평행한 한 쌍의 변을 가지는 형상으로 형성하고, 그 평행한 한 쌍의 변과 평행한 방향으로, 레이저빔을 주사하면, 개구의 둘레에 요철을 가지지 않는, 일정 폭의 홈을 가공할 수 있다.
도 4(A)는, 마스크(5)의 관통구멍의 일례를 나타내는 도면이다. 마스크(5)의 관통구멍은, 평행한 한 쌍의 변을 가지는 형상으로 형성되어 있다. 이 한 쌍의 변끼리를 접속하는 다른 한 쌍의 변은, 내측을 행하여 만곡되어 있다. 이와 같은 관통구멍을 가지는 마스크를 이용하여, 레이저빔의 단면을 정형하면, 기판(12) 상에, 평행한 한 쌍의 변을 가지는 형상의 빔 스팟을 형성할 수 있다.
도 4(B)는, 도 4(A)에 나타낸 관통구멍이, 기판(12) 상에 결상되었을 때, 기판(12)에 만들어지는 구멍을 나타낸 개략도이다. 이 구멍과 같은 형상의 구멍을, 평행한 한 쌍의 변에 평행한 방향으로, 연속하여 형성함으로써, 개구의 둘레에 요철을 가지지 않는, 일정 폭의 홈을 가공할 수 있다. 더욱이, 홈의 둘레 근방에 입사하는 레이저빔의 누적 에너지 밀도가, 홈의 중앙에 입사하는 레이저빔의 누적 에너지 밀도보다도 크기 때문에, 홈의 측면을 보다 수직에 가깝게 할 수 있다.
그리고, 도 3(B)에 나타내는 바와 같은, 한 방향으로 뻗어 있는 홈만을 레이저 가공하는 경우, 하나의 요동반사경을 가지는 1차원 갈바노 스캐너나 폴리곤 스캐너를 이용하여도 좋다. 이때, 스캐너의 주사방향과, 빔 스팟의 평행한 한 쌍의 변의 방향을 일치시키면 된다.
도 5(A) 내지 도 5(C)를 참조하여, 원추광학계(4)에 대하여 설명한다. 전술한 바와 같이, 원추광학계(4)는, 입사하는 레이저빔의 빔프로파일을, 빔 단면의 중앙부에서 약하고, 주변부에서 강해지도록, 변환한다.
도 5(A)는, 레이저광원(1)으로부터 출사된 펄스 레이저빔의 단면에 있어서의, 1펄스당 에너지 밀도를 나타내는 개략적인 그래프이다. 펄스 레이저빔은, 일반적으로, 단면의 중앙부분에서 펄스 에너지 밀도가 높고, 주변을 향할수록 펄스 에너지 밀도가 낮아진다. 원추광학계(4)는, 2개의 원추렌즈(4a, 4b)에 의해서, 입사한 레이저빔의 중앙부와 주변부를 반전하여 출사한다. 따라서, 원추광학계(4)로부터 출사되는 레이저빔의 빔프로파일은, 빔 단면의 중앙부에서 약하고, 주변부에서 강한 분포를 가진다.
도 5(B)는, 원추광학계(4)로부터 출사하여, 마스크(5)로 정형한 후의 펄스 레이저빔의 단면에 있어서의, 1펄스당 에너지 밀도를 나타내는 개략적인 그래프이다. 빔은, 중앙부에서 약하고, 주변부에서 강한 펄스 에너지 밀도의 분포를 가지고 있다.
도 5(C)는, 도 3(B)의 C5-C5선을 따라서 절단한 기판(12)의 개략적인 단면도이다. 도 5(B)에 나타내는 빔프로파일을 가지는 레이저빔이, 대물렌즈(6)로 집광되어, 기판(12)에 입사함으로써, 기판(12)의 ITO막에는, 측면의 경사각을 90°에 가깝게 할 수 있다. 따라서, 도 3(B)에 나타내는 홈은, 개구의 둘레가 직선 형상으로 형성되는 것에 더하여, 깎아세운 듯 똑바로 서 있는 측면을 가지는 홈이다.
그리고 갈바노 스캐너(7)의 동작에 동기시켜서, 펄스 레이저빔의 펄스 에너지를 조절하여, 보다 양질의 가공을 행할 수 있다. 기판(12)에 입사하는 레이저빔의 입사각이 커지면, 입사위치에 있어서의 빔 스팟의 면적은 커진다. 따라서, 갈바노 스캐너(7)로 주사되는 레이저빔의 펄스 에너지를 일정한 값으로 고정한 경우, 입사각이 커짐에 따라서, 입사위치에 있어서의 레이저빔의 펄스 에너지 밀도는 작아져서, 가공성에 변화가 생긴다. 일정한 가공성을 유지하기 위해서, 입사위치에 있어서의 레이저빔의 펄스 에너지 밀도를 일정하게 유지하는 것이 필요한 경우도 있다.
가변형 감쇠기(2)는, 갈바노 스캐너(7)의 동작에 동기하여, 레이저광원(1)으로부터 출사되는 레이저빔의 펄스 에너지를 변화시킨다. 컨트롤러(11)로부터 송신되는 동기신호에 근거하여, 레이저빔이 큰 입사각으로 기판(12)에 입사할 때는, 펄스 에너지의 감쇠율을 작게 하여, 가변형 감쇠기(2)로부터 출사하는 빔의 펄스 에너지를 증가시킨다. 이렇게 함으로써, 빔의 주사 중에도, 레이저빔의 입사위치에 있어서의 펄스 에너지 밀도를 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 일정하게 유지하지 않아도, 레이저빔의 기판(12)에의 입사각이 변동할 때, 입사위치에 있어서의 펄스 에너지 밀도의 변동을 작게 하도록, 가변형 감쇠기(2)에 의한 펄스 에너지의 감쇠율을 변동시키면, 가공의 질을 향상시킬 수 있다.
그리고, 기판(12) 상에 레이저빔을 입사시키고, 주사할 때, 갈바노 스캐너(7)의 동작에 동기시켜서, 마스크(5)의 관통구멍의 결상배율(축소율)을 변화시키면서, 레이저빔의 입사위치에 있어서의 펄스 에너지 밀도를 일정하게 유지할 수도 있다.
수학식 2 및 수학식 3의 두 식의 관계를 충족하도록, 기판(12)에의 레이저빔의 입사각 θ(기판(12)의 법선(法線)과 입사광이 이루는 각)에 따라서, Δ1과 Δ2를 정하여, 마스크(5)로부터 대물렌즈(6)까지의 광로길이가 a + Δ2, 대물렌즈(6)로부터 기판(12) 상의 입사위치까지의 광로길이가 b - Δ1이 되도록, 마스크(5) 및 대물렌즈(6)를, 입사각 θ에 대응시켜서 이동시키면 된다. 여기서, a, b는, 각각, θ가 0일 때의, 마스크(5)로부터 대물렌즈(6)까지의 광로길이, 및, 대물렌즈(6)로부터 기판(12) 상의 입사위치까지의 광로길이다. 또한, f는, 대물렌즈(6)의 초점거리이다. 그리고 수학식 2 및 수학식 3을 엄밀하게 충족하고 있지 않아도, 입사각이 변동할 때, 빔 스팟 면적의 변동을 작게 하도록 결상배율을 변화시킴으로써, 레이저 가공의 질을 개선할 수 있다. 입사각이 커지면, 결상배율(축소율)을 작게 하면 좋다.
도 6은, 대물렌즈(6)로부터 기판(12) 상의 입사위치까지의 광로길이 b를 변화시키는 광로 조정기구(20)를 구비한, 제 1 실시예의 변형예에 의한 레이저 가공장치의 개략도이다. 도 1에 나타낸 레이저 가공장치로부터 보이스코일기구(9 및 10)가 제외되고, 광로 조정기구(20)가 가입되어 있다. 다른 구성은, 도 1에 나타낸 레이저 가공장치의 구성과 같다. 도 6에 나타내는 레이저 가공장치에 있어서는, 마스크(5)로부터 대물렌즈(6)까지의 광로길이 a는 일정하다. 광로 조정기구(20)에 의해서, 예컨대, 갈바노 스캐너(7)의 동작에 동기하여, 레이저빔의 주사 중, 대물렌즈(6)로부터 기판(12) 상의 입사위치까지의 광로길이 b를, 항상 일정하게 유지할 수 있다. 그렇게 함으로써, 마스크(5)의 관통구멍을, 기판(12) 상에, 항상 일정한 결상배율(축소율)로 결상시켜서, 도 3(B)에 나타낸 바와 같은 홈을 가공할 수 있다.
도 7은, 광로 조정기구(20)의 개략도이다. 광로 조정기구(20)는, 예컨대 21a∼21d의 4개의 반사미러를 포함하여 구성된다. 4개의 반사미러는, 각각, 입사하는 레이저빔의 진행방향을 예컨대 90°변화시키고, 광로 조정기구(20)는, 입사한 레이저빔의 진행방향과 평행한 방향으로 레이저빔을 출사한다. 반사미러(21a와 21b)의 2개가, 이동부(22)를 형성한다. 이동부(22)는, 도면 중 화살표의 방향으로 이동할 수 있다. 대물렌즈(6)로부터 기판(12)에 이르는 광로길이 b는, 이동부(22)를 변위시킴으로써 조절된다. 레이저빔의 기판(12)에의 입사각이 커지면, 이동부(22)는, 도 7에 있어서 상측으로 이동하여, 광로 조정기구(20) 내에서의 레이저빔의 광로길이를 짧게 함으로써, 광로길이 b를 일정하게 유지한다. 이동부(22)의 이동은, 컨트롤러(11)로부터의 신호를 받아서 이루어진다. 컨트롤러(11)는, 갈바노 스캐너(7)의 동작과 이동부(22)의 이동을 동기시킴으로써, 도 6에 나타낸 대물렌즈(6)로부터 기판(12)까지의 광로길이 b를 일정하게 유지한다.
도 6에 나타내는 레이저 가공장치에 있어서는, 광로 조정기구(20)를, 광로길이 b를 조정하기 위해서 가입했지만, 더욱이, 광로 a를 조정하기 위해서, 마스크(5)와 대물렌즈(6) 사이에 삽입할 수도 있다. 2개의 광로 조정기구(20)를 이용함으로써, 레이저빔의 주사 중에도, 광로길이 a 및 광로길이 b를, 예컨대 수학식 1을 충족하도록 조정할 수 있다.
또한, 행하는 가공에 따라서는, 광로길이 a 또는 광로길이 b를 조정하기 위해, 마스크(5), 대물렌즈(6) 중, 어느 한쪽만을 이동시켜도 좋다. 예컨대, 대물렌즈(6)를 고정하고, 수학식 1을 충족하도록, 마스크(5)만을 이동시킬 수도 있다.
가공대상물로서, 유리기재(基材) 위에 ITO막이 형성된 기판을 고려하였지만, 실리콘기판 위에 폴리이미드(polyimide)막이 형성된 기판을 이용하여, 폴리이미드막 부분을 가공하여도 좋다. 이들은, 태양전지기판이나 액정기판으로서 이용된다. 또한, 폴리이미드막 위에 ITO막이 형성된 터치패널, 더욱이, 반도체막 등을 가공할 수도 있다. 또한, 필름 형상의 가공대상물을 가공할 수도 있다.
도 8(A)는, 필름(30)을 반송하는 반송기구(31)의 개략도이다. 필름(30)이, 반송기구(31)에 의해서 반송된다. 진공 척(vacuum chuck; 32)은, 반송되어 온 필름(30) 상의 소정의 가공위치를 고정하여, 가공면을 획정한다. 갈바노 스캐너(7)로 주사된 레이저빔이, 진공 척(32)으로 고정된 필름(30) 상에 입사함으로써, 소정 가공위치의 가공이 행하여진다. 소정위치의 가공이 끝나면, 반송기구(31)가 필름(30)을 반송하고, 다른 가공위치가 진공 척(32)으로 고정되어, 가공이 행하여진다.
종래는, 진공 척(32)으로 고정된 필름(30)을 XY스테이지로 이동하여, 고정광학계를 이용하여 빔을 조사함으로써, 가공을 행하고 있었다. 본 실시예에 있어서는, 갈바노 스캐너(7)로 빔을 주사하여, 가공위치에 빔을 입사시킴으로써 가공을 행하므로, 가공속도를 빠르게 할 수 있다.
도 8(B)는, 로터리 인코더(rotary encoder ;33)를 구비한 반송기구(31)의 개략도이다. 로터리 인코더(33)는, 반송기구(31)로 반송되는 필름(30)의 속도를 검출한다. 검출결과는, 컨트롤러(11)로 보내어지고, 컨트롤러(11)는, 필름(30)의 반송속도로부터, 필름(30)의 반송량을 구한다. 필름(30)의 반송속도, 반송량, 및 필름(30) 상에 획정되어 있는 소정 가공위치의 데이터로부터 작성되는 제어신호가, 컨트롤러(11)로부터 갈바노 스캐너(7)로 송신된다. 갈바노 스캐너(7)는, 제어신호를 받아서 레이저빔을 주사하고, 필름(30) 상의 소정 가공위치에 빔을 조사하여 가공을 행한다.
XY스테이지를 필요로 하지 않고, 또한, 필름(30)을 반송하면서 가공이 가능하므로, 가공속도를 빠르게 할 수 있다.
도 1에 나타낸 레이저 가공장치로부터, 원추광학계(4), 마스크(5) 및 보이스코일기구(9)를 제외한 레이저 가공장치를 이용함으로써, 초점가공을 행하는 것도 가능하다. 레이저빔은, 대물렌즈(6)에 의해, 기판(12) 상에 초점을 맺도록 집속(集束)된다. 갈바노 스캐너(7)의 동작에 의해서, 레이저빔이 기판(12) 상을 주사하고, 기판(12) 상에 있어서의 빔의 입사위치가 변화하면, 대물렌즈(6)는, 보이스코일기구(10)에 의해서, 대물렌즈(6)로부터 기판(12)에 이르는 레이저빔의 광로길이 b가 일정하게 유지되도록, 대물렌즈를 통과하는 빔의 진행방향과 평행한 방향으로, 이동된다. 이 이동에 의해서, 레이저빔은, 기판(12) 상에, 항상 초점을 맺는다. 이 때문에, 양질의 가공을 실현할 수 있다.
본 실시예에 있어서는, 펄스 레이저빔을 이용하였지만, 행하는 가공에 따라서, 연속파의 레이저빔을 이용하여도 좋다. 또한, 레이저광원으로서, 파장변환유닛을 포함하는 Nd : YAG 레이저 발진기를 사용하여, Nd : YAG 레이저의 3배 고조파를 출사하였지만, 고체 레이저의 기본파∼5배 고조파를 이용할 수 있다. 또한, CO2 레이저 등을 사용하는 것도 가능하다.
또한, 본 실시예에 있어서는, 고속 주사광학계로서 갈바노 스캐너를 이용하였지만, 폴리곤 미러를 이용한 고속 주사광학계를 사용하여도 좋다. XY스테이지로 가공대상물을 이동시킴으로써, 레이저빔의 입사위치를 바꾸는 것이 아니라, 고속 주사광학계를 이용하여 빔을 주사하고, 레이저빔의 입사위치를 바꾸기 때문에, 가공속도를 향상시킬 수 있다.
그런데, 상술한 초점가공방법에서는, 레이저빔이 항상, 기판표면에 초점을 맺도록 하였다. 다음으로, 레이저빔의 초점과 기판표면과의 위치관계를, 기판표면에의 레이저빔의 입사위치에 따라서 조절함으로써 양질의 가공을 행하는 방법에 관하여 설명한다.
도 12(A)에 나타내는, 제 2 실시예에 의한 레이저 가공장치는, 도 1에 나타낸 레이저 가공장치로부터, 원추광학계(4), 마스크(5) 및 보이스코일기구(9)가 제외되어 있고, 더욱이, 가변형 감쇠기(2)가 제외되고, 익스팬더(3)와 대물렌즈(6) 사이에, 원형의 관통구멍을 가지고, 빔 직경을 조절하는 어퍼츄어(5a)가 배치되어 있다. 어퍼츄어(5a)의 관통구멍을, 기판(12)의 표면에 결상시키는 것은, 필요하지 않다.
보이스코일기구(10)를 이용하여, 대물렌즈(6)를 통과하는 레이저빔의 진행방향과 평행하게, 대물렌즈(6)를 이동시켜서, 레이저빔의 초점을 기판(12)의 표면에 가깝게 하거나 떨어지게 함으로써, 기판표면에 조사되는 레이저빔의 펄스 에너지 밀도를 조절한다.
컨트롤러(11)로부터 송신되는 제어신호에 의해서, 갈바노 스캐너(7)는, 레이저빔을 원하는 타이밍으로 원하는 진행방향으로 변화시킨다. 컨트롤러(11)로부터 송신되는 제어신호에 의해서, 보이스코일기구(10)를 갈바노 스캐너(7)와 동기하여 동작시킴으로써, 레이저빔의 입사위치에 따라서, 기판(12)에 원하는 펄스 에너지 밀도로 레이저를 조사할 수 있다.
도 13을 참조하여, 도 12(A)의 레이저 가공장치를 이용한 레이저 가공방법의 일례를 설명한다. 도 13의 상측은, 대물렌즈(6), 갈바노 스캐너(7)를 거쳐, 기판(12) 상에 주사하는 펄스 레이저빔의 광로를 개략적으로 나타낸다.
레이저빔(L1b)이, 기판표면에 수직으로, 또한 입사위치(M1)에 입사한다. 레이저빔(L1a, L1c)이, 각각, 입사위치(N1a, N1c)에 입사각 α1로 입사한다. 입사위치(N1a, N1c)를 양끝으로 하는 선분의 중점에, 입사위치(M1)가 위치한다.
도 13의 하측은, 갈바노 스캐너(7) 측으로부터 내려본 기판표면을 나타낸다. 빔 스팟(91a, 91b, 91c)은 각각, 레이저빔(L1a, L1b, L1c)의 기판표면 상의 (즉, 입사위치(N1a, M1, N1c)에서의) 빔 스팟을 나타낸다.
레이저빔(L1a)의 광로로부터 레이저빔(L1c)의 광로 쪽으로 레이저빔의 진행방향을 변화시키면서, 펄스 레이저빔의 조사를 반복하여, 도 10(A), 도 10(B)에 나타낸 것과 마찬가지로, 각 레이저 조사위치에 형성한 구멍이 연속하도록 하여, 기판표면에 홈(101)을 형성한다.
우선, 홈(101)의 시점(始点)을 형성하는 레이저빔(L1a)이 조사될 때, 대물렌즈(6)의 위치는, 레이저빔(L1a)이 입사위치(N1a)에서 초점을 맺도록 설정한다. 여기서, 빔 스팟의 크기가 최소가 되는 점을, 레이저빔의 초점이라고 칭한다.
그리고, 홈(101)의 종점(終点)을 형성하는 레이저빔(L1c)이 조사될 때, 대물렌즈(6)의 위치는, 레이저빔(L1c)이 입사위치(N1c)에서 초점을 맺도록 설정한다. 대물렌즈(6)로부터 입사위치(N1a, N1c)까지의 광로길이는 거의 같으므로, 대물렌즈(6)의 위치는, 홈 가공의 개시시와 종료시에 동일하다고 생각하여도 좋다. 그리고 레이저빔(L1a와 L1c)은 입사각이 같고, 빔 스팟(91a와 91c)은 같은 면적이라고 생각하여도 좋다.
여기서는 우선, 대물렌즈(6)를 이 위치에 고정한 채 레이저빔을 주사하여 홈을 형성하면, 어떠한 문제가 생기는지 설명한다.
레이저빔(L1a)이 입사위치(N1a)에서 초점을 맺는(또는, 레이저빔(L1c)이 입사위치(N1c)에서 초점을 맺는) 것과 같은 위치에 대물렌즈(6)를 고정했을 때에, 갈바노 스캐너(7)에 의해서 진행방향이 변화된 레이저빔의 초점의 궤적이 그리는 가상적인 면을, 집광면(81a)으로 한다. 집광면(81a) 상의 점(R)은, 레이저빔(L1b)의 초점위치를 나타낸다.
입사위치(N1a, N1c) 이외의 홈(101) 상의 입사위치에서는, 레이저빔은 초점에 집속하여 가는 도중에 기판에 입사한다. 입사위치로부터 초점까지의 거리가 길어질수록, 입사위치에서의 빔 직경은 초점에서의 빔 직경보다도 커진다. 입사위치와 초점과의 거리는, 홈의 중앙에 조사되는 레이저빔(L1b)에 대하여 최대가 된다.
레이저빔의 펄스 에너지 밀도는, 통상, 빔 단면의 외주 근방보다도 중심에서 높다. 빔 직경이 커지면, 빔 단면 내의 각 위치에 있어서의 펄스 에너지 밀도는 저하된다. 따라서, 빔 직경은 커지더라도, 기판을 가공할 수 있는 역치(threshold) 이상의 펄스 에너지 밀도가 되는 영역은 빔 단면의 중심 부근으로 한정된다.
홈(101)의 끝인 입사위치(N1a, N1c)의 근방에는, 빔 직경은 작지만, 빔 단면의 외주 근방까지 펄스 에너지 밀도가 가공 역치 이상이 되는 레이저빔이, 높은 펄스 에너지 밀도로 조사되어, 폭이 넓은 홈이 형성된다. 한편, 홈의 중앙인 입사위치(M1)의 근방에는, 빔 직경은 크지만, 빔 단면의 중심이 좁은 영역만 펄스 에너지 밀도가 가공 역치 이상이 되는 레이저빔이, 낮은 펄스 에너지 밀도로 조사되어, 폭이 좁은 홈이 형성되어 버린다. 이와 같이, 홈의 폭이 장소에 따라서 변동되어 버린다.
그리고, 레이저빔(L1b)의 입사위치(M1)로부터 집광면(81a) 상의 점(R)까지의 거리는, 입사각 α1이 커질수록 길어진다. 따라서, 입사각 α1이 커질수록, 입사위치(N1a, N1c)에 조사되는 레이저의 빔 직경과, 입사위치(M1)에 조사되는 레이저의 빔 직경의 차이는 커진다. 즉, 홈의 끝과 중앙의 폭 차이가 현저하게 되어 버린다. 입사각 α1은, 홈의 끝을 형성하는 레이저빔의 입사각이므로, 예컨대, 대형 기판에 긴 홈을 형성하고자 할 때 등에 커진다.
다음으로, 대물렌즈(6)의 위치를 움직여서 초점위치를 조절하면서 레이저빔을 주사하여, 홈을 형성하는 방법에 관하여 설명한다. 레이저빔의 초점위치를 조절하면, 기판에 조사되는 레이저빔의 빔 직경이 조절되어서, 기판표면에 있어서의 펄스 에너지 밀도가 조절된다.
입사위치(M1)에 입사하는 레이저빔(L1b)의 초점을 어디에 맞추면 좋을까 생각하여 본다. 초점을, 집광면(81a) 상의 점(R)보다도 입사위치(M1)에 가까운 위치에 설정함으로써, 빔 직경을 작게 하여, 입사위치(M1)의 펄스 에너지 밀도를 증가시키도록 보정할 수 있다. 단, 초점을 입사위치(M1)까지 가깝게 하면, 입사위치(M1)에 있어서의 펄스 에너지 밀도가, 입사위치(N1a, N1c)에 있어서의 펄스 에너지 밀도보다도 높아져 버린다.
레이저빔(L1b)은 기판표면에 수직으로 입사하므로, 입사위치(M1)에서 초점을 맺도록 했을 때의 빔 스팟은 원형이 된다. 한편, 레이저빔(L1a, L1c)은 기판표면에 입사각 α1로 비스듬하게 입사하고 있으므로, 빔 스팟(91a, 91c)은 타원형으로 확대된 형상이 된다. 즉, 레이저빔(L1b)이 입사위치(M1)에서 초점을 맺는다고 했을 때의 빔 스팟(91b)에 있어서의 펄스 에너지 밀도는, 빔 스팟(91a, 91c)에 있어서의 펄스 에너지 밀도보다도 높아진다.
그래서, 레이저빔(L1b)의 초점을, 입사위치(M1)보다 약간 깊은 (입사위치(M1)로부터 기판의 내부를 향하여 먼) 위치에 맞춰서, 빔 스팟(91b)의 면적이, 입사위치(N1a)의 빔 스팟(91a, 91c)의 면적과 같아지도록 한다. 이와 같이 하면, 입사위치(N1a) 혹은 입사위치(N1c)와 입사위치(M1)에 같은 펄스 에너지 밀도로 레이저를 조사하여 가공을 행할 수 있다.
홈(101) 상의 다른 입사위치에서도, 빔 스팟의 면적이 일정하게 유지되도록 하여, 펄스 에너지 밀도를 맞추어, 가공을 행하면 좋다. 홈(101) 상을, 빔 스팟의 면적을 변화시키지 않는 조건으로 주사했을 때의 초점의 궤적이, 집광면(81b)이다. 레이저빔(L1b)의 초점위치가, 집광면(81b) 상의 점(Q)이다.
초점을 집광면(81b) 상을 따라서 이동시킬 때, 대물렌즈(6)의 위치를 어떻게 조절할지 설명한다. 우선, 레이저빔(L1a)이 조사될 때, 입사위치(N1a)에서 초점을 맺는 것과 같은 위치에 대물렌즈(6)가 설정된다. 이 위치를 기준위치라고 칭한다.
레이저빔을 입사위치(N1a)로부터 입사위치(M1)를 향하여 주사할 때, 대물렌즈(6)를 기준위치로부터 서서히 레이저광원 쪽으로 이동시켜 감으로써, 초점을 집광면(81a)보다도 기판표면에 가까운 집광면(81b)을 따라서 이동시켜서, 빔 스팟의 면적이 커져서, 펄스 에너지 밀도가 저하되는 것을 억제한다. 대물렌즈의 기준위치로부터의 이동거리는, 입사위치(N1a)에 입사하는 레이저빔(L1a)에 관해서는 제로(zero)로 하고, 레이저가 입사위치(M1)를 향함에 따라 증대시키며, 입사위치(M1)에 입사하는 레이저빔(L1b)에 대하여 최대로 한다.
계속해서, 레이저빔을 입사위치(M1)로부터 입사위치(N1c)를 향하여 주사할 때는, 대물렌즈(6)를 서서히 기준위치에 가깝게 하여 가면 좋다. 대물렌즈의 기준위치로부터의 이동거리는, 레이저가 입사위치(N1c)를 향함에 따라 감소시키고, 입사위치(N1c)에 입사하는 레이저빔(L1c)에 대해서는 제로로 한다.
이와 같이, 각 입사위치에 조사되는 레이저빔의 초점이, 집광면(81b) 상을 따라서 이동하도록 대물렌즈(6)의 위치를 조절하면서, 레이저를 주사함으로써, 장소에 따라 폭이 변동하는 것을 억제하여 홈(101)을 형성할 수 있다.
대물렌즈의 이동방법에 대하여 정리한다. 대물렌즈의 위치를 움직이지 않고 주사를 계속하면, 기판표면의 펄스 에너지 밀도가 저하되어 버리는 경우에는, 레이저빔의 초점이 입사위치에 가까워지도록 대물렌즈를 이동시켜서, 펄스 에너지 밀도의 저하를 억제하도록 한다. 대물렌즈의 위치를 움직이지 않고 주사를 계속하면, 기판표면의 펄스 에너지 밀도가 상승하여 버리는 경우에는, 반대로, 레이저빔의 초점위치가 입사위치로부터 멀어지도록 대물렌즈를 이동시켜서, 펄스 에너지 밀도의 상승을 억제하도록 하면 된다.
가공의 일례로서, 홈의 양끝의 입사위치에 있어서, 기판표면에 초점을 맞추는 방법을 설명하였는데, 다른 입사위치에 초점을 맞춰도 좋다. 각 입사위치의 빔 스팟을 거의 일정한 면적으로 유지하도록 하면, 펄스 에너지 밀도를 맞추어 가공할 수 있으므로, 어느 입사위치에 대해서도 일정한 가공성을 유지할 수 있다.
그리고 조사되는 레이저빔의 펄스 에너지 밀도를, 각 입사위치에서 엄밀하게 일정하게 유지하지 않더라도, 입사위치가 변화할 때에, 입사위치에 있어서의 펄스 에너지 밀도가 변동하는 것을 억제하도록 하면, 가공을 양호하게 행할 수 있다.
홈 가공(스크라이빙 가공)을 예로 설명하였지만, 천공가공 등을 행하여도 좋다. 갈바노 스캐너를 1차원방향으로 주사하는 예를 설명하였지만, 2차원방향으로 주사하여, 기판 전체면에 걸치는 것과 같은 가공을 행하여도 좋다. 펄스 레이저빔을 이용하는 가공을 예로 설명하였지만, 레이저빔은 연속파이어도 좋다. 연속파 레이저빔으로 가공을 행하는 경우는, 피가공면에서의 파워 밀도가, 입사위치마다 변동하는 것을 억제하도록 한다.
기판에 조사되는 레이저빔의 펄스 에너지 밀도는, 대물렌즈(6)를 이동시키는 대신에, 가변형 감쇠기를 이용하여 조절할 수도 있다.
도 12(B)에 나타내는, 제 2 실시예의 변형예에 의한 레이저 가공장치에는, 도 12(A)에 나타낸 레이저 가공장치에 가변형 감쇠기(2)가 추가되어 있다. 가변형 감쇠기(2)는, 컨트롤러(11)로부터 송신되는 제어신호에 근거하여, 갈바노 스캐너(7)의 동작에 동기하여, 기판(12)에 조사되는 펄스 레이저빔의 파워를, 원하는 감쇠율로 감쇠시킬 수 있다.
도 14를 참조하여, 가변형 감쇠기를 이용한 레이저 가공방법의 일례를 설명한다. 도 14는, 도 12(B)에 나타내는 레이저 가공장치에 있어서, 대물렌즈(6), 갈바노 스캐너(7)를 거쳐, 기판(12) 상을 주사하는 펄스 레이저빔의 광로를 개략적으로 나타낸다.
레이저빔(L2b)이, 기판표면에 수직으로, 또한 입사위치(M2)에 입사한다. 레이저빔(L2a, L2c)이, 각각, 입사위치(N2a, N2c)에 입사각 α2로 입사한다. 입사위치(L2a, L2c)를 양끝으로 하는 선분의 중점에, 입사위치(M2)가 위치한다.
대물렌즈(6)는, 레이저빔(L2b)이 입사위치(M2)에서 초점을 맺는 것과 같은 위치로 고정되어 있다. 갈바노 스캐너(7)에 의해서 진행방향이 변화된 레이저빔의 초점의 궤적이 그리는 가상적인 면을, 집광면(82)으로 한다.
도 13을 참조하여 설명한 것과 마찬가지로, 레이저빔(L2a)의 광로로부터 레이저빔(L2c)의 광로 쪽으로 레이저빔의 진행방향을 변화시키면서, 펄스 레이저빔의 조사를 반복하여, 기판표면에 홈을 형성한다.
레이저빔의 입사위치가 입사위치(M2)로부터 떨어짐에 따라서, 레이저빔이 초점을 맺고나서 기판에 입사할 때까지의 거리가 길어진다. 초점을 통과한 후의 레이저빔은 발산(發散) 광선속(線束)이 되므로, 초점으로부터 입사위치까지의 거리가 길어질수록, 기판표면의 빔 스팟은 커진다.
또한, 입사위치가 입사위치(M2)로부터 떨어짐에 따라서, 레이저빔의 기판에의 입사각은 커진다. 동일한 빔 직경을 가지는 레이저빔이 조사된 경우이더라도, 입사각이 커질수록, 기판표면의 빔 스팟은 커진다.
도 13을 참조하여 설명한 바와 같이, 큰 빔 스팟 내의 펄스 에너지 밀도는, 빔 단면의 전체에 걸쳐서 저하되고, 기판을 가공할 수 있는 역치 이상이 되는 것은 빔 단면의 중심 부근으로 한정된다. 이 때문에, 큰 빔 스팟의 조사에 의해서 형성되는 홈의 폭은 좁아진다.
어느 입사위치에 대해서도 일정한 펄스 에너지로 레이저를 조사하여 홈을 형성하면, 홈의 중앙 부근은 폭이 넓게 형성되고, 홈의 끝은 폭이 좁게 형성되어 버린다.
그래서, 어느 입사위치에 있어서도 기판표면에서의 펄스 에너지 밀도가 일정해지도록, 입사위치에 따라서, 가변형 감쇠기(2)에 의해서 파워를 조절한다. 파워의 감쇠량은, 홈의 끝이 가공될 때는 최소로 하고, 홈의 중심을 향함에 따라서 증대시키며, 홈의 중심인 입사위치(M2)가 조사될 때에 최대로 한다. 이와 같이 하여, 폭이 장소에 따라 변동하는 것을 억제하여, 홈을 형성할 수 있다.
그리고, 기판에 조사되는 레이저빔의 펄스 에너지 밀도의 균일화를 도모하기 위해서, 보이스코일기구(10)로 대물렌즈(6)를 움직여서 초점위치를 이동시키는 것과, 가변형 감쇠기(2)로 펄스 레이저빔의 파워를 감쇠시키는 것을 조합하여 이용하여도 좋다.
그리고, 레이저빔은 연속파이어도 좋다. 연속파 레이저빔으로 가공을 행하는 경우는, 피가공면에서의 파워 밀도가, 입사위치마다 변동하는 것을 억제하도록, 가변형 감쇠기로 연속파 레이저빔의 파워를 조절한다.
그런데, 예컨대, 표면에 ITO막이 형성된 유리기재의 가공에 있어서, 기판사이즈는 대형화하는 추세에 있다. 기판이 대형이 되어, 피가공영역이 넓어지면, 도 13을 참조하여 설명한 바와 같은, 레이저빔의 입사위치에 따라서 대물렌즈(6)를 움직여서 행하는 가공에 있어서, 대물렌즈(6)의 이동량이 커지는 경우가 생긴다. 제어의 용이성의 관점에서는, 대물렌즈(6)의 이동량은 작게 할 수 있는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 15(A)를 참조하여, 대물렌즈(6)의 이동을 짧은 거리로 억제한 채로, 레이저빔의 초점위치의 이동거리를 길게 할 수 있는, 제 3 실시예에 의한 레이저 가공장치에 관하여 설명한다.
도 15(A)에 나타내는 레이저 가공장치에 있어서는, 도 12(A)에 나타낸 레이저 가공장치의 대물렌즈(6)와 갈바노 스캐너(7) 사이에, 2차 집광렌즈(71)가 추가되어 있다. 그리고, 도 15(A)의 설명에 있어서는 대물렌즈(6)를, 1차 집광렌즈(6)라고 칭한다.
어퍼츄어(5a)로부터 출사한 레이저빔이, 1차 집광렌즈(6)에 입사한다. 1차 집광렌즈(6)는, 레이저빔을 가상적인 1차 집광면(83) 상에 집광한다. 1차 집광면(83)을 통과한 레이저빔은 발산 광선속이 되어 2차 집광렌즈(71)에 입사한다. 2차 집광렌즈(71)에 의해서 집속된 레이저빔이, 갈바노 스캐너(7)에 진행방향이 변화되어, 기판(12)에 입사한다.
다음으로, 1차 집광렌즈(6)의 이동량에 대하여 설명한다. 1차 집광면(83)을 2차 집광렌즈(71)에 가깝게 하면, 2차 집광렌즈(71)로 집속된 레이저빔의 초점위치는, 레이저빔이 진행하는 방향으로 이동한다. 1차 집광면(83)의 이동거리를 d1, 레이저빔의 초점의 이동거리를 d2로 한다. 또한, 2차 집광렌즈(71)에 입사하는 레이저빔에 대한 2차 집광렌즈(71)의 개구 수를 NA1, 2차 집광렌즈(71)를 통과한 집속 빔에 대한 2차 집광렌즈(71)의 개구 수를 NA2로 한다. 배율 P를,
P = NA1/NA2
로 정의하면,
d2 = d1 × P2
이 성립한다.
상기 식으로부터 알 수 있는 바와 같이, 배율 P를 크게 하면, 1차 집광면(83)의 이동거리 d1을 짧게 하여도, 초점의 이동거리 d2를 길게 할 수 있다. 예컨대, 배율 P가 2인 경우, 1차 집광면(83)을 2 ㎜ 2차 집광렌즈에 가깝게 함으로써, 레이저빔의 초점을 8 ㎜ 레이저빔의 진행방향으로 이동시킬 수 있다.
1차 집광면(83)의 이동은, 1차 집광렌즈(6)를 광축방향으로 이동시킴으로써 행하여진다. 1차 집광렌즈(6)에 입사하는 레이저빔이 평행 광선속일 때, 1차 집광렌즈(6)의 이동거리와 1차 집광면(83)의 이동거리는 같다. 1차 집광렌즈(6)를 이동시키는 거리가 약 2 ㎜ 이하이면, 피에조 구동기구를 이용한 직동(直動)기구를 이용할 수 있다. 보이스코일기구(10) 대신에 피에조 구동기구를 이용한 직동기구를 이용함으로써, 1차 집광렌즈(6)를, 고속이면서 또한 고정밀도로 이동시킬 수 있다.
도 16에, 2차 집광렌즈(71)의 한 구성예를 나타낸다. 2차 집광렌즈(71)가 복수개의 렌즈로 구성되어 있다. 물점(物点)(So)과 상점(像点)(Si)이 닮음(하나의 선분을 같은 비율로 내분하는 점과 외분하는 점)의 관계에 있다. 이 물점(So)은, 도 15(A)에 나타낸 1차 집광면(83) 상의 빔 스팟의 위치에 상당한다. 이 결상광학계를 무한원(無限遠) 닮음의 광학계로 생각한다. 2차 집광렌즈(71)를, 앞측 렌즈군(71a)과 뒷측 렌즈군(71b)으로 분할한다. 물점(So)으로부터 출사한 광선속은, 앞측 렌즈군(71a)에서 평행 광선속이 된다. 이 평행 광선속이, 뒷측 렌즈군(71b)에 의해서 상점(Si)에 초점을 맺는다. 그리고, 2차 집광렌즈(71)가 물리적으로 분할할 수 없는 경우도 있지만, 여기서는, 가상적으로 분할된다고 생각한다.
앞측 렌즈군(71a)의 앞 초점거리를 Ff, 뒷측 렌즈군(71b)의 뒷 초점거리를 Fr로 한다. 이때, 상술한 식에서 정의한 배율 P는,
P = Fr / Ff
로 표현된다.
도 15(A)에 나타낸 레이저 가공장치에서는, 1차 집광렌즈(6)를 볼록렌즈로 구성하였지만, 도 15(B)에 나타내는 바와 같이, 오목렌즈(6a)로 구성하여도 좋다. 이때, 1차 집광면(83a)은 허상(虛像)이 되어, 오목렌즈(6a)보다도 레이저광원측에 나타난다.
이와 같이, 배율 P를 크게 함으로써, 1차 집광렌즈(6)의 이동거리를 짧게 억제한 채로, 기판에 조사되는 레이저빔의 초점위치를 크게 변화시킬 수 있다. 유익한 효과를 이루기 위해서는, 배율 P를 2 이상으로 하는 것이 바람직하고, 4 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.
그런데, 도 13에 나타낸 빔 스팟(91a, 91c)은, 기판에 비스듬하게 입사하는 레이저빔의 빔 스팟이기 때문에, 타원형이 되었다. 한편, 빔 스팟(91b)은, 기판에 수직으로 입사하는 레이저의 빔 스팟이기 때문에, 원형이 되었다. 이와 같이, 레이저빔의 입사위치에 따라서 입사각이 달라, 기판 상의 빔 스팟 형상이 다른 현상이 발생한다.
가공되는 구멍의 개구는, 빔 스팟이 타원형이면 타원형이 되고, 원형이면 원형이 된다. 그러나 어느 입사위치에서도, 구멍의 개구가 동일한 형상(예컨대 원형)이 되도록 하고자 하는 경우도 있다.
다음으로 도 17을 참조하여, 빔 스팟의 형상을 입사위치에 따라서 보정할 수 있는, 제 4 실시예에 의한 레이저 가공장치에 대하여 설명한다.
도 17에 나타내는 레이저 가공장치에 있어서는, 도 12(A)에 나타내는 레이저 가공장치에, 어퍼츄어(5a)를 레이저빔의 광축에 수직인 축 둘레로 회전시키는 어퍼츄어 경사기구(60a)와, 어퍼츄어(5a)를 레이저빔의 광축에 평행한 축 둘레로 회전시키는 어퍼츄어 회전기구(61a)가 추가되어 있다.
그리고, 어퍼츄어 회전기구(61a)는, 나중에 도 22(A)를 참조하여 설명하는 레이저 가공장치가 가지는 마스크 회전기구가, 마스크를 회전시키는 것과 마찬가지의 기구로서, 어퍼츄어(5a)를 레이저빔의 광축에 평행한 축 둘레로 회전시킨다.
어퍼츄어 경사기구(60a), 어퍼츄어 회전기구(61a)는 각각, 컨트롤러(11)로부터 송신되는 제어신호에 근거하여, 갈바노 스캐너(7)의 동작에 동기하여, 어퍼츄어(5a)의, 레이저빔의 광축에 수직인 축 둘레의 경사각도와 레이저빔의 광축에 평행한 축 둘레의 회전각도를 변화시킨다.
레이저빔이 기판표면에 비스듬하게 입사할 때의, 광축에 수직인 빔 단면형상과 기판표면 상의 빔 단면형상을 비교한다. 기판표면 상의 빔 단면형상은, 광축에 수직인 빔 단면형상이, 기판표면과 입사면의 교선(交線)방향으로 잡아늘어진 형상이 된다. 예컨대, 원형단면의 레이저빔이, 기판표면에 비스듬하게 입사하면, 기판표면에 있어서의 빔 단면은, 기판표면과 입사면의 교선방향으로 긴 타원형이 된다. 그리고, 입사각이 클수록, 기판표면의 빔 스팟은 교선방향으로 긴 형상이 된다.
따라서, 광축에 수직인 단면이, 적당한 장축과 단축의 비율(比)의 타원으로 정형된 레이저빔을, 그 타원의 장축방향이 입사면에 수직이 되도록 하여, 기판표면에 비스듬하게 입사시켜서, 기판표면의 빔 스팟을 원형으로 할 수 있을 것이다.
도 18(A)는, 어퍼츄어 경사기구(60a)에 의해서, 레이저빔의 광축에 수직인 축 둘레로 회전된 어퍼츄어(5a)를, 어퍼츄어 경사기구(60a)의 회전축 방향을 따라 본 도면을 개략적으로 나타낸다. 도면의 좌측으로부터 입사한 레이저빔(1b)이, 어퍼츄어(5a)에서 단면이 정형되어 도면의 우측으로 출사한다.
도 18(B)에 나타내는 바와 같이, 어퍼츄어 경사기구(60a)에 회전된 어퍼츄어(5a)의 원형 관통구멍(62a)은, 레이저빔의 광축을 따른 시선에서 보면, 타원형으로 보인다. 즉, 레이저빔의 단면은 타원형으로 정형된다.
그리고, 어퍼츄어(5a)의 원형 관통구멍의 다른 2개의 직경이 뻗는 면이, 레이저빔의 광축과 직교하고 있을 때, 레이저빔의 단면은 원형으로 정형된다. 어퍼츄어(5a)를 경사시켜 가서, 원형 관통구멍의 회전중심축과 레이저빔의 광축이 이루는 각이 커짐에 따라서, 정형 후의 빔 단면의 타원형 단축(短軸)은 짧아진다. 이와 같이, 어퍼츄어 경사기구(60a)는, 정형 후의 빔 단면의 종횡비를 바꿀 수 있다.
도 18(C)에 나타내는 바와 같이, 더욱이, 어퍼츄어 회전기구(61a)를 이용하여, 어퍼츄어(5a)를 레이저빔의 광축에 평행한 축 둘레로 회전시킨다.
레이저빔의 빔 스팟이 최소가 되는 위치(레이저빔의 초점이라고 칭한다)에 있어서의 빔 단면형상은, 타원형이 된다. 초점에 있어서의 빔 단면의 장축(長軸)방향이, 어퍼츄어(5a)의 관통구멍의 위치에 있어서의 빔 단면의 단축(短軸)방향에 대응한다.
따라서, 관통구멍의 위치에 있어서의 빔 단면의 타원의 장축방향이, 이 교선(交線)방향과 일치하도록, 어퍼츄어 회전기구(61a)로 어퍼츄어(5a)를 회전시킨다. 이와 같이 하여, 기판 상의 빔 스팟의 형상을, 어느 입사위치에 대해서도 원형으로 유지할 수 있다.
그리고, 어퍼츄어의 관통구멍을 기판표면에 결상시키는 것을 필요로 하지 않는 집광법에 의한 가공에 대하여 설명하였지만, 관통구멍의 상을 기판표면에 결상시키는 마스크투영법에 의한 가공을 행하는 경우이더라도, 기판 상의 빔 스팟의 형상을 보정할 수 있다. 마스크투영법의 경우에는, 기판표면 상에 형성되는 관통구멍의 상의 장축방향이, 마스크의 관통구멍의 위치에 있어서의 빔 단면의 장축방향에 대응한다.
원형의 관통구멍을 가지는 마스크를, 레이저빔의 광축에 수직인 축 둘레로 경사시키는 것은 마찬가지이다. 단, 더욱이 마스크를 레이저빔의 광축에 평행한 축 둘레로 회전시킬 때는, 관통구멍을 출사했을 때의 빔 단면의 타원형 단축방향이, 입사면과 기판표면의 교선방향과 일치하도록 하여 회전시킨다.
관통구멍의 형상이 원인 경우를 설명하였지만, 다른 형상의 관통구멍에 의해서 정형된 레이저빔의 빔 스팟형상을 보정할 수도 있다.
다음으로, 도 19를 참조하여, 근접마스크를 이용하는 레이저 가공방법을 행하는, 제 5 실시예에 의한 레이저 가공장치에 대하여 설명한다. 도 19에 나타내는 레이저 가공장치에 있어서는, 도 12(A)에 나타낸 레이저 가공장치에, 근접마스크(63)가 추가되어 있다.
근접마스크(63)는, 근접마스크 지지기구(64)에 지지되어, 기판(12)의 표면과 평행하게, 기판(12)의 바로 위에 배치되어 있다. 근접마스크(63)에, 기판표면에 가공하고자 하는 형상과 동일 형상을 가지는 관통구멍이 형성되어 있다. 근접마스크(63)와 기판(12)의 표면과의 거리(근접 갭) dg는, 근접마스크 지지기구(64)에 의해서 조절할 수 있다.
익스팬더(3)가, 레이저광원(1)을 출사한 레이저빔의 빔 직경을 확대하여, 평행광의 레이저빔을 출사한다. 익스팬더(3)을 출사한 레이저빔은, 퍼짐각 β을 가진다. 익스팬더(3)에 의해서, 레이저빔의 빔 직경이 예컨대 10배로 확대될 때, 퍼짐각은 1/10로 저감된다. 익스팬더(3)에 의해서, 레이저빔의 퍼짐각을 조정할 수 있다.
갈바노 스캐너(7)로 근접마스크(63) 상을 주사하면서, 레이저빔의 조사를 행한다. 근접마스크(63)의 관통구멍에서는, 레이저빔이 통과하여 기판(12)에 입사하여, 기판(12)이 가공된다. 관통구멍 이외의 부분에서는, 레이저빔이 통과하지 않아서, 기판(12)이 가공되지 않는다. 이와 같이, 근접마스크(63)가 가지는 관통구멍의 형상을 전사(轉寫)하도록 하여, 기판표면을 가공할 수 있다.
이때, 레이저빔의 입사위치가 바뀌더라도, 기판표면에서의 펄스 에너지 밀도가 변동하는 것이 억제되도록, 레이저빔의 기판에의 입사위치에 따라서 대물렌즈(6)의 위치를 이동시키면서, 레이저 조사를 행할 수 있다. 그리고, 레이저광원(1)은 연속파 레이저빔을 출사하는 것이어도 좋다. 그 경우에는, 기판표면에서의 파워 밀도의 변동이 억제되도록 한다.
그런데, 고정밀도의 가공을 행하기 위해서는, 근접마스크(63)가 가지는 관통구멍의 형상이 기판에 정확하게 전사될 필요가 있다. 전사의 정밀도는, 근접 갭 dg 및 근접마스크(63)에 조사되는 레이저빔의 퍼짐각에 의존한다. 근접마스크에 조사되는 레이저빔의 퍼짐각은, 익스팬더를 통과했을 때의 레이저빔의 퍼짐각 β와 같다고 생각해도 좋다.
도 20에, T자모양의 관통구멍을 가지는 근접마스크에 대하여, 전사의 정밀도가, 근접 갭과 레이저빔의 퍼짐각에 의존하여 어떻게 변화하는지를 시뮬레이션한 결과를 나타낸다. 근접 갭과 레이저빔의 퍼짐각을 다양하게 바꾼 경우의 T자모양의 관통구멍의 상(像)(97)을, 나열하여 나타낸다. 각 도면은, 우측에 배치되어 있을수록 레이저빔의 퍼짐각이 작고, 하측에 배치되어 있을수록 근접 갭이 작다.
상(97)의 둘레가 명확할수록, 전사의 정밀도가 높다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 동일 퍼짐각일 때, 근접 갭이 커질수록 전사의 정밀도는 열화(劣化)된다. 또한, 동일 근접 갭일 때, 퍼짐각이 커질수록 전사의 정밀도는 열화된다. 근접 갭, 퍼짐각은 모두, 작게 할수록 전사의 정밀도를 높일 수 있다.
도 21에, 어떤 전사 정밀도를 확보하고자 했을 때, 근접 갭과 레이저빔의 퍼짐각이 충족되지 않으면 안 되는 관계의 그래프를 개략적으로 나타낸다. 어떤 전사 정밀도를 확보하고자 했을 때, 근접 갭이 커지면, 퍼짐각을 작게 하지 않으면 안 되고, 또한, 퍼짐각이 커지면, 근접 갭을 작게 하지 않으면 안 된다.
다양한 전사 정밀도에 대하여, 도 21에 나타낸 바와 같은, 근접 갭과 레이저빔의 퍼짐각이 충족되지 않으면 안 되는 관계를 미리 구하여 놓으면, 원하는 전사 정밀도로 가공을 행하고자 할 때, 근접 갭과 퍼짐각을 간편하게 선정할 수 있다.
근접마스크를 이용하는 레이저 가공방법에는, 근접 갭과 퍼짐각을 작게 설정하여, 높은 전사 정밀도로 가공을 행할 수 있는 이점이 있다. 또한, 기판의 피가공위치의 바로 위에 근접마스크의 관통구멍을 배치하여 가공을 행함으로써, 높은 위치결정 정밀도를 얻을 수 있다. 피가공위치 이외에는, 근접마스크가 기판표면을 덮고 있으므로, 가공시에 기판이 깎여서 발생하는 비산물이, 기판표면에 부착되기 어렵다고 하는 이점도 있다.
그리고 근접마스크의 관통구멍을 통과시킨 레이저빔을 기판에 조사하는 가공을 행할 때, 레이저빔의 기판에의 입사위치의 이동을, 갈바노 스캐너로 레이저빔의 진행방향을 변화시켜 행함으로써, 기판을 올려놓은 XY스테이지를 움직여서 입사위치의 이동을 행하는 경우보다도, 가공의 고속화를 도모할 수 있다.
다음으로, 도 22(A)를 참조하여, 연속파의 레이저빔을 발진하는 레이저광원을 가지는, 제 6 실시예에 의한 레이저 가공장치에 대하여 설명한다. 연속파의 레이저빔을 발진하는 레이저광원(1)으로서, 예컨대, 적외선영역의 파장의 레이저빔을 발진하는 반도체 레이저를 이용할 수 있다.
레이저광원(1)으로부터 출사된 레이저빔(lb0)이, 분리광학계(65)에 입사한다. 분리광학계(65)는, 레이저빔(lb0)을, 어떤 시간대에 있어서는, 어떤 광축을 따라서 진행하는 레이저빔(lb1)으로, 다른 시간대에 있어서는, 다른 광축을 따라서 진행하는 레이저빔(lb2)으로 분리한다.
분리광학계(65)는, 예컨대, 반파장판(半波長板)(65a), 포켈스효과(Pockels effect)를 나타내는 전기광학소자(65b), 편광판(65c)을 포함하여 구성된다. 반파장판(65a)은, 레이저광원(1)으로부터 출사된 레이저빔(lb0)을, 편광판(65c)에 대하여 P파(波)가 되는 것과 같은 직선편광으로 한다. 이 P파가 전기광학소자(65b)에 입사한다.
전기광학소자(65b)는, 컨트롤러(11)로부터 송출되는 계기(契機)신호(sig)에 근거하여, 레이저빔의 편광축을 선회시킨다. 전기광학소자(65b)가 전압 무인가 상태로 되어 있을 때, 입사한 P파가 그대로 출사된다. 전기광학소자(65b)가 전압 인가 상태로 되어 있을 때, 전기광학소자(65b)는, P파의 편광면을 90도 선회시킨다. 이로써, 전기광학소자(65b)로부터 출사하는 레이저빔은, 편광판(65c)에 대하여 S파가 된다.
편광판(65c)은, P파를 그대로 투과시키고, S파를 반사한다. 편광판(65c)에서 반사한 S파인 레이저빔(lb1)은, 레이저빔(lb1)의 종단(終端)이 되는 빔 댐퍼(66)에 입사한다. 편광판(65c)을 투과한 P파인 레이저빔(lb2)은, 익스팬더(3)에 입사한다.
익스팬더(3)에 의해서 빔 직경이 확대되어, 평행광으로 된 레이저빔(lb2)은, 직사각형의 관통구멍을 가지는 마스크(5)에 입사한다. 여기서는, 마스크투영법에 의한 가공을 예로 설명한다. 즉, 마스크(5)의 관통구멍의 상을 기판(12)의 표면에 결상시켜서 가공을 행한다.
마스크 회전기구(61)가, 마스크(5)를 레이저빔의 광축에 평행한 축 둘레로 회전시키는 것에 이용된다. 마스크 회전기구(61)는, 예컨대 고니오미터(goniometer)를 포함하여 구성되고, 컨트롤러(11)가 송출하는 제어신호에 근거하여, 원하는 타이밍에서, 원하는 각도만큼 마스크를 회전시킨다. 마스크 회전기구(61)에 대하여 상세하게는 나중에 서술한다. 보이스코일기구(9)가, 마스크(5)의 위치를 레이저빔의 진행방향과 평행하게 이동시킨다.
마스크(5)를 출사한 레이저빔(lb2)은, 대물렌즈(6)에 의해서 집속된다. 보이스코일기구(10)가, 대물렌즈(6)의 위치를 레이저빔의 진행방향과 평행하게 이동시킨다. 대물렌즈(6)를 출사한 레이저빔은, 갈바노 스캐너(7)를 통과한 후, 기판(12)의 표면에 입사한다.
도 22(B)를 참조하여, 가공대상물인 기판(12)에 대하여 설명한다. 하지층(下地層)(110)의 표면 상에 전사(轉寫)층(111)이 존재하고 있다. 이 전사층(111)은, 열이 가해지면, 하지층(110)의 표면에 접착되는 성질을 가진다.
예컨대, 전사층(111)의 일부(111a)를 레이저 조사에 의해서 가열하여 하지층(110)에 접착한다. 전사층(111) 중 가열되지 않은 부분(110b)을 제거하면, 하지층(110)의 표면 상에는 가열된 부분(111a)만이 남는다. 이것은 예컨대, 열전사식 인쇄를 행할 때, 잉크리본의 가열된 부분의 잉크가 종이에 전사되는 것과 비슷하다.
도 22(A)로 되돌아와 설명을 계속한다. XY스테이지(8a)가, 기판(12)의 지지대로서 이용된다. XY스테이지(8a)는, 기판(12)을, 기판(12)의 표면에 평행한 2차원 면(面) 내에서 이동시킬 수 있다. 컨트롤러(11)에 의해서 XY스테이지(8a)를 제어하고, 기판(12)을 원하는 타이밍으로 원하는 위치에 이동시킨다.
여기서 설명하는 레이저 가공방법의 예에서는, 갈바노 스캐너(7)의 X용 스캐너(7a)와 Y용 스캐너(7b)가, 갈바노 스캐너(7)를 출사한 레이저빔이 기판(12)에 수직으로 입사하는 것과 같은 위치에 고정되어 있다. 기판(12)을 XY스테이지(8a)에서 움직이게 함으로써, 레이저빔의 기판(12)에의 입사위치를 이동시킨다.
보이스코일기구(9, 10)를 이용하여, 마스크(5)로부터 대물렌즈(6)까지의 광로길이 및 대물렌즈(6)로부터 기판(12)의 레이저빔의 입사위치까지의 광로길이가, 마스크(5)의 관통구멍의 상이 기판(12)의 표면에 원하는 결상배율(축소율)로 결상하도록 설정된다.
도 23을 참조하여, 분리광학계의 제어방법에 대하여 설명한다. 도 23은, 계기(契機)신호(sig), 레이저빔(lb0, lb1, lb2)의 타이밍차트의 일례를 나타낸다. 시각 t0에서, 레이저빔(lb0)의 출사가 개시된다.
시각 t0에서 시각 t1까지는, 계기신호(sig)가 컨트롤러로부터 송출되지 않는다. 이 동안은, 전기광학소자에 전압이 인가되지 않아, 분리광학계로부터는 항상 레이저빔 lb2이 출사한다. 레이저빔 lb1은, 출사되지 않는다. 이 동안의 레이저빔(lb2)은, 연속파가 된다.
시각 t1에서 시각 t2까지는, 컨트롤러가 주기적으로 송출하는 계기신호(sig)에 동기하여, 분리광학계의 전기광학소자에 전압이 인가된다.
계기신호(sig)가 송출되고 있는 동안은 전기광학소자가 전압 인가 상태가 되어, 레이저빔(lb0)은 레이저빔(lb1)으로 분리된다. 한편, 계기신호(sig)가 송출되고 있지 않은 동안은 전기광학소자가 전압 무인가 상태가 되어, 레이저빔(lb0)은 레이저빔(lb2)으로 분리된다. 시각(t1)에서 시각(t2)까지의 레이저빔(lb2)은, 주기적으로 발진과 정지가 반복되는 레이저빔이 된다.
이 간헐적으로 출사되는 레이저빔(lb2)에 있어서, 펄스폭(w1), 및, 주기(w2)는, 계기신호(sig)를 조절함으로써, 임의의 길이로 설정할 수 있다. 예컨대, 펄스폭(w1)은 10 ㎲ ∼ 수10 ㎲으로 하고, 주기(w2)는 수100 ㎲로 한다.
이와 같이, 분리광학계에 계기신호를 입력하지 않을 때에는, 연속적으로 출사하는 레이저빔(lb2)이 얻어지고, 분리광학계에 간헐적으로 계기신호를 입력했을 때에는, 간헐적으로 출사하는 펄스 레이저빔(lb2)이 얻어진다.
그런데, 연속적으로 출사되는 레이저빔(lb2)은, 연속적으로 기판에 조사할 수 있으므로, 예컨대, 라인을 형성하는 가공(하지층 상에 전사층을 라인 형상으로 남기는 가공)에 적합하다. 한편, 간헐적으로 출사되는 레이저빔(lb2)은, 간헐적으로 기판에 조사할 수 있으므로, 예컨대, 도트를 형성하는 가공(하지층 상에 전사층을 도트 형상으로 남기는 가공)에 적합하다.
도 24(A)를 참조하여, 라인가공의 방법에 대하여 설명한다. 기판(12)에의 레이저 조사를 개시하여, 가공을 개시한다. 가공의 개시시에, 우선, 라인(103)의 한쪽 끝의 전체 폭 위의 영역이, 직사각형의 빔 스팟(93)에 의해서 조사된다. 그 후, 레이저를 연속적으로 조사하면서, 빔 스팟이 라인(103)의 다른 한쪽 끝을 향하도록, XY스테이지를 한 방향으로 이동시킨다. XY스테이지의 이동방향은, 직사각형의 빔 스팟(93)의 어떤 변과 평행하다. 그리고 기판 상의 빔 스팟의 이동방향을 화살표로 나타낸다.
빔 스팟이, 라인(103)의 다른 한쪽 끝까지 도달하면, 기판에의 레이저 조사를 멈춰서 가공을 종료한다. 이와 같이 하여, 기판표면의 라인 형상의 영역이 레이저 조사로 가열됨으로써, 하지층의 표면에 라인 형상으로 전사층이 남은 라인(103)이 형성된다.
형성된 라인(103)의 외형은, 길이방향의 변이 빔 스팟(93)의 어떤 변에 평행하고, 폭방향의 변이 빔 스팟(93)의 어떤 변에 직교하는 변에 평행한 직사각형이 된다. 라인(103)의 폭은, 빔 스팟(93)의 어떤 변에 직교하는 변의 길이와 같다.
도 24(B)를 참조하여, 도트가공의 방법에 대하여 설명한다. 도트가공에 있어서는, 기판(12)에 간헐적으로 레이저빔을 조사하면서, XY스테이지를 한 방향으로 이동시킨다. XY스테이지의 이동방향은, 직사각형 빔 스팟(94a)의 어떤 변(변 p라고 칭한다)과 평행하다.
우선, 1펄스째의 레이저 조사의 개시시에, 도트(104a) 한쪽 끝의 전체 폭 위의 영역이, 직사각형 빔 스팟(94a)에 의해서 조사된다. XY스테이지는 이동하고 있으므로, 이 1펄스째의 레이저 조사가 종료할 때까지, 빔 스팟이 기판 상에서 이동한다. 빔 스팟의 이동방향을 화살표로 나타낸다.
이와 같이 하여, 기판표면의 도트 형상의 영역이 레이저 조사로 가열되어, 하지층의 표면에 도트 형상으로 전사층이 남은 도트(104a)가 형성된다.
이후 마찬가지로 하여, 2, 3, 4, 5펄스째의 레이저 조사에 의해서 각각, 도트(104b, 104c, 104d, 104e)가 형성된다. 그리고, 2, 3, 4, 5펄스째의 조사개시시에 빔 스팟(94b, 94c, 94d, 94e)이 각각 조사하는 기판표면의 영역은, 빔 스팟(94a)이 조사하는 기판표면의 영역을, XY스테이지의 이동방향과 평행하게 이동시킨 영역에 일치한다. 각 도트는, XY스테이지의 이동방향과 평행한 직선 상에 늘어선다.
각 도트의 외형은, 빔 스팟(94a)의 변(p)에 평행한 변과, 빔 스팟(94a)의 변(p)에 직교하는 변(변 q라고 칭한다)에 평행한 변을 가지는 직사각형이 된다.
각 도트의 XY스테이지의 이동방향에 직교하는 변의 길이는, 변(q)의 길이와 같아서, 예컨대 변(q)의 길이가 20 ㎛의 경우는 20 ㎛가 된다.
각 도트의 XY스테이지의 이동방향에 평행한 변의 길이는, 빔 스팟의 변(p)의 길이, XY스테이지의 이동의 속도, 펄스의 조사시간(펄스폭)에 의존한다.
예컨대, 빔 스팟의 변(p)의 길이가 12 ㎛, XY스테이지의 이동의 속도가 800 ㎜/s, 펄스폭이 10 ㎲이라고 한다. 펄스폭 10 ㎲ 동안에, XY스테이지가 이동하는 거리(즉, 기판이 이동하는 거리)는 8 ㎛이므로, 도트의 XY스테이지의 이동방향에 평행한 변의 길이는, 빔 스팟의 변(p)의 길이 12 ㎛에 이동거리 8 ㎛를 더한 20 ㎛가 된다.
인접하는 도트 사이의 피치(d)는, 펄스의 1주기의 동안에, XY스테이지가 이동하는 거리에 일치한다. 예컨대, 펄스의 주기가 375 ㎲이고, XY스테이지의 이동 속도가 800 ㎜/s인 경우, 피치(d)는 300 ㎛가 된다.
이상을 정리하면, 빔 스팟의 사이즈를 변(p)의 길이 12 ㎛, 변(q)의 길이 20 ㎛로 설정하고, 레이저빔을 펄스폭 10 ㎲, 주기 375 ㎲로 발진시켜서, XY스테이지를 800 ㎜/s로 이동시킨 경우, 20 ㎛각의 도트를 300 ㎛ 피치로 형성할 수 있다.
그런데, 기판 상에 각각 다른 방향을 가지는 복수의 라인을 가공하고자 하는 경우도 있다. 그러나, 기판 상의 빔 스팟의 방향을 일정하게 한 채 다른 방향의 라인을 형성하면, 라인의 방향에 의존하여 라인의 폭이 바뀌는 것 등의 문제가 생긴다.
도 29를 참조하여, 이와 같은 상황의 일례를 설명한다. 도 24(A)를 참조하여 설명한 방법에 의해서, 우선, 라인(109a)을 형성한다. 이어서, 빔 스팟의 방향을 바꾸지 않고, 라인(109a)과 다른 방향을 가지는 라인(109b)을 형성한다. 레이저 조사의 개시시에, 빔 스팟(99)이, 라인(109b)의 한쪽 끝에 조사된다. 라인(109b)의 길이방향으로 XY스테이지를 이동시키면서, 빔 스팟을 라인(109b)의 다른 한쪽 끝까지 이동시켜서, 라인(109b)을 형성한다.
도면에 나타내는 바와 같이, 라인(109a)의 폭은, 빔 스팟(99)의 장변의 길이와 같지만, 라인(109b)의 폭은, 이 장변의 길이와 같아진다고는 할 수 없다. 또한, 라인(109b)의 끝의 변을, 라인의 길이방향에 직교하도록 형성할 수 없다. 도 22(A)에 나타낸 마스크 회전기구(61)를 이용함으로써, 이와 같은 문제를 회피할 수 있다.
도 25는, 직사각형 관통구멍(62)을 가지는 마스크(5)를 지지한 마스크 회전기구(61)를 나타내는 개략도이다. 직사각형 관통구멍(62)의 2개의 대각선이 뻗는 면은, 레이저빔의 광축에 대하여 수직이다. 마스크 회전기구(61)는, 관통구멍(62)의 직사각형의 대각선의 교점을 회전중심으로 하여, 레이저빔의 광축에 평행한 축 둘레로, 마스크(5)를 회전한다.
마스크(5)의 회전에 대응하여, 기판(12)의 표면 내에서 관통구멍(62)의 상이 회전한다. 기판 상의 관통구멍(62)의 직사각형 상의 변을, 기판표면 내의 임의의 방향과 평행하게 할 수 있다.
다음에 설명하는 바와 같이, 가공할 라인 등의 방향을 바꾸기 위해서, 기판 상의 레이저빔의 입사위치의 이동방향을 바꾸기 전에, 마스크 회전기구(61)에 의해서 마스크(5)를 회전시킬 수 있다.
도 26을 참조하여, 마스크 회전기구를 이용한 라인의 가공방법에 대하여 설명한다. 도 24(A)를 참조하여 설명한 방법에 의해서, 라인(103a)을 형성한다. 빔 스팟(93a)의 장변의 길이가, 라인(103a)의 폭과 같고, 빔 스팟(93a)의 단변의 방향이, 라인(103a)의 길이방향과 평행하다고 한다.
라인(103a)과 다른 방향을 가지는 라인(103b)의 가공을 개시하기 전에, 마스크 회전기구에 의해서 마스크를 회전시켜서, 빔 스팟(93b)의 단변이, 라인(103b)의 길이방향과 평행해지도록 한다. 그리고, 라인(103b)의 한쪽 끝의 전체 폭 위에 빔 스팟이 조사되도록, XY스테이지에 의해서 기판을 이동시킨다.
레이저빔의 조사를 개시하고, 도 24(A)를 참조하여 설명한 것과 마찬가지의 공정에 의해서, 라인(103b)의 길이방향으로 XY스테이지를 이동시키면서, 라인(103b)를 형성한다. 라인(103b)의 폭은, 빔 스팟(93b)의 장변의 길이와 같아진다. 또한, 라인(103b)의 폭방향의 변과 길이방향의 변은 직교한다.
이와 같이 하여, 각각 다른 방향을 가지는 복수의 라인을, 동일 폭이 되도록 형성할 수 있다. 그리고, 다른 방향을 가지는 복수의 도트를, 크기, 형상을 바꾸지 않고 형성하기 위해서, 마스크 회전기구를 이용할 수도 있다.
주기적인 계기(契機)신호에 의해서 분리광학계를 제어하여, 레이저빔을 펄스화하는 예를 설명하였지만, 계기신호는 주기적이 아니어도 좋다. 예컨대, 같지 않은 피치로 복수의 도트를 형성하고자 하는 경우에, 주기적이지 않은 계기신호를 이용할 수 있다. 또한, 레이저빔의 펄스폭은 일정하지 않아도 좋다. 형성할 도트의 사이즈 등에 따라서 적절하게 설정하면 좋다.
기판 상의 빔 스팟의 형상이나 크기를 바꿈으로써, 라인의 폭이나 도트의 크기 등을 조절할 수 있다. 마스크의 교환에 의해서, 빔 스팟의 형상이나 크기를 바꿀 수 있다. 또한, 결상배율(축소율)을 바꿈으로써, 빔 스팟의 크기를 바꿀 수도 있다.
기판표면에 라인 형상 혹은 도트 형상으로 전사층이 남는 가공을 예로 설명하였지만, 레이저 조사에 의해서 기판표면이 라인 형상 혹은 도트 형상으로 뚫리는 것과 같은 가공이어도 좋다.
마스크의 관통구멍의 형상은 직사각형에 한정되지 않고, 형성하고자 하는 도트나 라인의 형상에 따라서 적절하게 선택하면 좋다.
기판 상의 레이저빔의 입사위치를, XY스테이지에 의해서 이동시키는 예를 설명하였지만, 입사위치는, 갈바노 스캐너로 레이저빔의 진행방향을 변화시킴으로써 이동시킬 수도 있다.
다음으로, 도 27(A)를 참조하여, 2대의 레이저광원을 가져서, 1대의 레이저광원은 펄스 레이저빔을, 또 1대의 레이저광원은 연속파 레이저빔을 출사하는, 제 7 실시예에 의한 레이저 가공장치에 대하여 설명한다.
레이저광원(1a)은, 예컨대, 파장변환유닛을 포함하는 Nd : YAG 레이저 발진기이고, Nd : YAG 레이저의 제 4 고조파(파장 266 ㎚)의 펄스 레이저빔을 출사한다. 펄스폭은, 예컨대 10 ㎱이다. 레이저광원(1a)이 출사한 펄스 레이저빔은, 반파장판(69a)에 입사하여, 편광판(67)에 대하여 P파가 되는 것과 같은 직선 편광으로 된다.
레이저광원(1b)은, 예컨대, 반도체 레이저 발진기이고, 파장 808㎚의 연속파 레이저빔을 출사한다. 레이저광원(1b)이 출사한 연속파 레이저빔은, 반파장판(69b)에 입사하여, 편광판(67)에 대하여 S파가 되는 것과 같은 직선 편광으로 된다.
반파장판(69a)을 출사한 펄스 레이저빔은, 빔 직경을 확대하여 평행광으로 하는 익스팬더(3a)와, 예컨대 직사각형의 관통구멍을 가지는 마스크(5)를 통과하여, 편광판(67)의 표측(表側)의 면에 입사각 45°로 입사한다.
반파장판(69b)을 출사한 연속파 레이저빔은, 빔 직경을 확대하여 평행광으로 하는 익스팬더(3b)를 통과하여, 반사경(68)에서 반사되어, 편광판(67)의 이측(裏側)의 면에 입사각 45°로 입사한다.
편광판(67)은, P파인 펄스 레이저빔을 투과시키고, S파인 연속파 레이저빔을 반사한다. 편광판(67)에 의해서, 레이저광원(1a)으로부터 출사한 펄스 레이저빔과, 레이저광원(1b)으로부터 출사한 연속파 레이저빔이 동일 광축 상에 중첩된다.
편광판(67)을 통과한 펄스 레이저빔과, 편광판(67)에 반사된 연속파 레이저빔은, 대물렌즈(6)에서 집속되어, 갈바노 스캐너(7)를 통과하여, 기판(12)에 입사한다.
기판(12)의 지지대로서 이용되는 XY스테이지(8a)가, 기판(12)을, 기판(12)의 표면에 평행한 2차원 면 내에서 이동시킬 수 있다. 컨트롤러(11)에 의해서 XY스테이지(8a)를 제어하여, 기판(12)을 원하는 타이밍으로 원하는 위치에 이동시킨다.
여기서 설명하는 레이저 가공방법의 예에서는, 갈바노 스캐너(7)의 X용 스캐너(7a)와 Y용 스캐너(7b)가, 갈바노 스캐너(7)를 출사한 레이저빔이 기판(12)에 수직으로 입사하는 것과 같은 위치에 고정되어 있다. 기판(12)을 XY스테이지(8a)로 움직이게 함으로써, 레이저빔의 기판(12)에의 입사위치를 이동시킨다.
보이스코일기구(9, 10)가 각각, 마스크(5), 대물렌즈(6)의 위치를, 레이저광원(1a)으로부터 출사되는 펄스 레이저빔의 진행방향으로 평행하게 이동시킨다. 마스크(5)의 관통구멍의 상은, 마스크(5) 및 대물렌즈(6)의 위치를 조절하여, 기판(12)의 표면에 원하는 결상배율(축소율)로 결상시킨다.
도 27(B)를 참조하여, 가공대상물인 기판(12)에 대하여 설명한다. 하지층(120)의 표면 상에, 표층(121)이 형성되어 있다. 하지층(120)은 예컨대, 액정표시장치의 칼라 필터로서, 두께 1 ㎛의, 폴리이미드계 수지나 아크릴계 수지 등으로 이루어지는 수지층이다. 표층(121)은 예컨대, 두께 0.5 ㎛의 ITO막이다.
레이저 조사에 의해서 표층(121)만을 제거하는 경우, 하지층(120)이 표층(121)보다도 가공되기 쉽기 때문에, 표층(121)만을 가공하는 것은 어렵다. 예컨대, 기판에 레이저를 조사했을 때, 표층(12)이 직접적으로 가공되지 않는 동안에, 하지층(120)에 전해진 열의 영향으로 하지층(120)이 폭발적으로 비산하고, 그에 수반하여 표층(121)이 날아가 버리는 경우가 발생한다.
본 발명자는, 기판에 예열을 부여한 후에 레이저 조사를 행함으로써, 표층(121)만을 가공하는 것이 쉬워지는 것을 발견하였다. 도 27(A)에 나타낸 레이저 가공장치에 있어서, 레이저광원(1b)으로부터 출사한 연속파 레이저빔에 의해서 기판(12)을 예열하고, 레이저광원(1a)으로부터 출사한 펄스 레이저빔에 의해서 구멍 등의 가공을 행한다.
다음으로 도 28(A) 내지 도 28(C)를 참조하여, 기판 상의 피가공점에, 연속파 레이저로 예열을 부여한 후에, 펄스 레이저를 조사하여, 구멍을 형성하는 방법의 일례를 설명한다.
도 28(A)에 나타내는 바와 같이, 연속파 레이저빔(원형의 빔 스팟(95)으로 나타낸다)이 조사되고 있는 기판(12)의 표면에, 피가공점(105a, 105b, 105c)이 획정되어 있다. 피가공점(105a∼105c)을 연결하는 직선 상에, 빔 스팟(95)의 중심이 위치한다. 이 직선과 평행하게 XY스테이지를 움직여, 피가공점(105a, 105b, 105c)을 빔 스팟(95) 쪽으로 이동시킨다.
도 28(B)에 나타내는 바와 같이, 피가공점(105a)이 빔 스팟(95)의 둘레에 도달하면, 피가공점(105a)에, 연속파 레이저가 조사되어 예열의 공급이 개시된다.
도 28(C)에 나타내는 바와 같이, 피가공점(105a)이 빔 스팟(95)의 중심에 도달했을 때, 빔 스팟(95)의 중심에, 1숏의 펄스 레이저의 조사를 행한다. 펄스 레이저의 빔 스팟을, 빔 스팟(96)으로 나타낸다.
피가공점(105a)은, 빔 스팟(95)의 둘레에서 중심까지 이동하는 동안에 예열되어 있다. 예열된 피가공점(105a)에 펄스 레이저를 조사함으로써, 하지층이 가공되는 것을 억제하여 기판의 표층에 구멍을 형성할 수 있다.
기판(12)을 계속해서 이동시켜서, 피가공점(105a)과 마찬가지로, 피가공점(105b, 105c)에도 구멍을 형성한다.
예열에 이용하는 연속파 레이저빔의 조사 조건은, 예컨대, 빔 스팟을 직경 20 ㎜의 원 형상으로 하고, 기판표면에서의 파워 밀도를 0.1 W/㎠ 로 한다. 가공에 이용하는 펄스 레이저빔의 조사 조건은, 예컨대, 빔 스팟을 20 ㎛각의 정사각형으로 하고, 기판표면에서의 펄스 에너지 밀도를 0.1∼0.4 J/㎠ 로 한다.
그리고 피가공점이 예열되는 시간은, 피가공점이 연속파 레이저의 빔 스팟의 반지름의 길이만큼 이동하는 시간과 거의 같다. 이 시간은, 예컨대, 빔 스팟의 반지름을 10 ㎜로 하고, XY스테이지의 이동속도를 800 ㎜/s로 하면, 약 0.13초가 된다. 펄스 레이저를, 연속파 레이저빔의 빔 스팟의 중심에 조사함으로써, XY스테이지의 이동방향을 다양하게 바꾸더라도, 예열시간을 맞추어 가공을 행하는 것이 용이해진다.
연속파 레이저의 조사에 의해서 기판표면에 부여한 예열은, 하지층까지 전해지므로, 부여하는 예열이 너무 많으면 하지층이 가공되어 버린다. 따라서, 예열은, 하지층의 온도가, 하지층이 가공되지 않는 것과 같은 온도 이하로 머물도록 공급할 필요가 있다. 예컨대, 하지층의 온도가, 하지층 소재의 융점 이하로 머물도록 하는 것이 필요하다.
ITO막은, 가시광에 비하여 투명하지만, 예컨대 파장 808 ㎚의 근적외선에 대한 흡수계수는 제로가 아니다. 따라서, 이 파장의 광을 ITO막의 예열에 이용할 수 있다. ITO의 흡수계수가 보다 큰 파장(예컨대 1064 ㎚ 근방의 파장)의 광을 이용하면, 예열의 효율향상이 기대된다.
펄스 레이저빔과 연속파 레이저빔을 동일 광축 상에 중첩시켜서 기판에 조사하는 예를 설명하였지만, 양 레이저빔은 동일 광축 상에 없어도 좋다. 연속파 레이저빔의 빔 스팟의 내부에, 펄스 레이저빔의 빔 스팟이 포함되도록 하여, 양 레이저빔을 기판에 조사하면, 피가공점이 연속파 레이저빔의 빔 스팟의 둘레에 도달하고나서, 펄스 레이저의 빔 스팟의 위치에 도달할 때까지, 피가공점에 예열을 공급할 수 있다.
단, 예열을 부여하기 위해서는, 피가공점이, 연속파 레이저빔의 빔 스팟의 내부를 지난 후에, 펄스 레이저빔의 조사위치에 도달하도록 할 필요가 있다. 따라서, 펄스 레이저빔의 조사위치는, 피가공점이 연속파 레이저빔의 빔 스팟의 외주에 접촉한 시점의 피가공점의 위치와 일치하지 않도록 할 필요가 있다.
구멍을 형성하는 예를 설명하였지만, 복수의 구멍을 연속하도록 형성하여, 홈을 형성하여도 좋다.
기판 상의 레이저빔의 입사위치를, XY스테이지에 의해서 이동시키는 예를 설명하였지만, 입사위치는, 갈바노 스캐너로 레이저빔의 진행방향을 변경시킴으로써 이동시킬 수도 있다.
이상, 실시예를 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 다양한 변경, 개량, 조합 등이 가능한 것은 당업자에게는 자명할 것이다.

Claims (41)

  1. (a) 관통구멍을 가지는 마스크로 레이저빔의 단면(斷面)을 정형하고, 이 마스크의 관통구멍이 가공대상물의 표면 상에 결상하도록, 이 관통구멍을 통과한 레이저빔을 렌즈로 집광하여, 이 가공대상물의 표면 상에 입사시키는 공정과,
    (b) 레이저빔의 입사위치가 상기 가공대상물의 표면 상을 이동하도록, 상기 렌즈를 통과한 레이저빔을 주사(走査)함과 함께, 레이저빔의 주사 중에도 상기 관통구멍을 상기 가공대상물의 표면 상에 결상시킴으로써 이 가공대상물을 가공하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 공정 (a)에 있어서, 상기 마스크와 상기 렌즈 사이의 광로길이, 및 상기 렌즈로부터 상기 가공대상물의 표면까지의 광로길이를 일정하게 유지한 상태에서, 상기 레이저빔을 주사하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 공정 (b)가, 상기 렌즈를, 이 렌즈를 통과하는 레이저빔의 진행방향에 평행한 방향으로 변위시키고, 상기 마스크를, 이 마스크를 통과하는 레이저빔의 진행방향에 평행한 방향으로 변위시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 공정 (a)에 있어서, 상기 관통구멍을 통과한 레이저빔을, 상기 가공대상물의 표면 상에 있어서의 빔 스팟이 평행한 한 쌍의 변(邊)을 가지는 형상이 되도록 상기 가공대상물 표면 상에 입사시키고, 상기 공정 (b)에 있어서, 상기 빔 스팟이 상기 한 쌍의 변에 평행한 방향으로 이동하도록, 상기 레이저빔을 주사하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 가공대상물 표면 상에 입사하는 레이저빔의 상기 가공대상물 표면 상에 있어서의 강도(强度)분포는, 빔 스팟의 주변부에 있어서의 강도가, 중앙부에 있어서의 강도보다 큰 분포인 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 가공대상물 표면 상에 입사하는 레이저빔이 펄스 레이저빔이고, 상기 공정 (b)가, 상기 가공대상물 표면 상에의 입사각이 커지면, 상기 레이저빔의 펄스 에너지가 커지도록, 펄스 에너지를 변화시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 공정 (b)에 있어서, 상기 가공대상물 표면 상을 주사하는 레이저빔의, 상기 가공대상물 표면에의 입사각이 변동했을 때, 상기 가공대상물 표면에 있어서의 레이저빔의 빔 스팟 면적의 변동이 작아지도록 상기 마스크 및 상기 렌즈를 변위시키는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  8. (c) 렌즈로 집광된 레이저빔을, 가공대상물의 표면에 입사시키는 공정과,
    (d) 레이저빔의 입사위치가, 상기 가공대상물의 표면 상을 이동하도록, 이 레이저빔을 주사하여, 이 가공대상물을 가공하는 공정으로서, 상기 렌즈로부터 상기 가공대상물의 표면까지의 이 레이저빔의 광로길이가 변화하지 않도록, 이 레이저빔을 주사하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 공정 (d)가, 상기 렌즈로부터 가공대상물의 표면까지의 이 레이저빔의 광로길이가 변화하지 않도록, 상기 렌즈를, 이 렌즈를 통과하는 레이저빔의 진행방향으로 변위시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 렌즈에 입사하는 레이저빔이 콜리메이트된 빔이고, 상기 렌즈로부터 상기 가공대상물의 표면까지의 레이저빔의 광로길이가, 상기 렌즈의 초점거리와 같은 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  11. 레이저빔을 출사하는 레이저광원과,
    가공대상물을 지지하는 지지대와,
    상기 레이저광원으로부터 출사된 레이저빔의 단면을 정형하는 관통구멍을 가지는 마스크와,
    상기 마스크에서 단면이 정형된 레이저빔을, 이 마스크의 관통구멍이, 상기 지지대에 지지된 가공대상물의 표면에, 결상하도록 집광하는 집광렌즈와,
    상기 집광렌즈에서 집광된 레이저빔을, 외부로부터의 제어를 받아서, 상기 가공대상물의 표면 상에서, 적어도 1차원방향으로 주사하는 빔주사기와,
    외부로부터의 제어를 받아서, 상기 마스크와 상기 집광렌즈를 이동시키는 이동기구와,
    상기 빔주사기에 의한 주사와, 상기 이동기구에 의한 상기 마스크와 상기 집광렌즈의 이동을 동기시키는 제어장치를 가지는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 이동기구는, 상기 마스크와 상기 집광렌즈 사이의 광로길이를 일정하게 유지하면서, 상기 빔주사기로 주사되는 레이저빔의, 상기 집광렌즈로부터 상기 가공면에 이르는 광로길이가 변화하지 않도록, 상기 집광렌즈를, 이 집광렌즈를 통과하는 레이저빔의 진행방향으로 이동시키고, 상기 마스크를, 이 마스크를 통과하는 레이저빔의 진행방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 이동기구는, 상기 가공대상물의 표면 상을 주사하는 레이저빔의, 상기 가공면에의 입사각이 변동했을 때, 이 가공대상물의 표면 상에 있어서의 상기 관통구멍의 상(像)의 면적의 변동을 작게 하도록, 상기 마스크와 상기 집광렌즈를 이동시키는 이동기구인 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  14. 청구항 11에 있어서,
    더욱이, 상기 레이저광원으로부터 출사되는 레이저빔의 펄스 에너지를 조정하는 가변형 감쇠기(variable attenuator)로서, 레이저빔이 상기 가공대상물 표면에 큰 입사각으로 입사할 때에는, 펄스 에너지의 감쇠율을 작게 하는 가변형 감쇠기를 가지는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  15. 청구항 11에 있어서,
    더욱이, 상기 레이저광원이 펄스 레이저빔을 출사할 때, 상기 펄스 레이저빔의 빔 단면에 있어서의 펄스 에너지 밀도를, 중앙부보다도 주변부에서 크게 하는 펄스 에너지 밀도 변환장치를 가지는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 마스크의 관통구멍이 평행한 한 쌍의 변을 가지는 형상인 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 지지대에 지지된 가공대상물의 표면 상에, 서로 직교하는 X방향과 Y방향을 획정(劃定)할 때, 상기 빔주사기는, 상기 집광렌즈에서 집광된 레이저빔을, 상기 가공대상물의 표면 상에 있어서, X방향으로 주사하는 X방향 주사기와 Y방향으로 주사하는 Y방향 주사기를 포함하고, 상기 집광렌즈는, 상기 가공대상물의 표면 상에 있어서의 상기 관통구멍의 상(像)의 평행한 한 쌍의 변(邊)을, X방향과 평행하게 결상시키는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  18. (e) 레이저빔을 렌즈로 집광하여, 가공대상물의 표면에 입사시키는 공정과,
    (f) 상기 가공대상물에의 레이저빔의 입사위치가 이동했을 때, 상기 가공대상물의 표면 상에 있어서의 레이저빔의 펄스 에너지 밀도 또는 파워 밀도의, 입사위치의 이동에 기인하는 변동을 억제하도록 상기 렌즈를 이동시키면서, 레이저빔의 입사위치를 상기 가공대상물의 표면 내에서 이동시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 공정 (f)에 있어서, 상기 가공대상물의 표면에 있어서의 레이저빔의 펄스 에너지 밀도 또는 파워 밀도가 증가하는 것을 억제할 때는, 레이저빔의 초점위치가 입사위치로부터 멀어지도록 상기 렌즈를 이동시키고, 상기 가공대상물의 표면에 있어서의 레이저빔의 펄스 에너지 밀도 또는 파워 밀도가 감소하는 것을 억제할 때는, 레이저빔의 초점위치가 입사위치에 가까워지도록 상기 렌즈를 이동시키는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  20. 레이저빔을 렌즈로 집광하여, 가공대상물의 표면에 입사시키는 공정과,
    상기 가공대상물에의 레이저빔의 입사위치가 이동했을 때, 상기 가공대상물의 표면에 있어서의 빔 스팟의 면적이 입사위치의 이동에 기인하여 변동하는 것을 억제하도록 상기 렌즈를 이동시키면서, 레이저빔의 입사위치를 상기 가공대상물의 표면 내에서 이동시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  21. 레이저빔을 출사하는 레이저광원과,
    가공대상물을 지지하는 지지기구와,
    상기 레이저광원으로부터 출사한 레이저빔을 집광하는 렌즈와,
    상기 렌즈로부터 출사한 레이저빔의 진행방향을 변화시켜서, 레이저빔을 상기 지지기구에 지지된 가공대상물의 표면에 입사시키고, 레이저빔의 입사위치를 가공대상물의 표면 내에서 이동시키는 빔주사기와,
    외부로부터의 제어신호를 받아서, 상기 렌즈를 이동시키는 이동기구와,
    상기 빔주사기가 가공대상물의 표면에서 레이저빔의 입사위치를 이동시킬 때, 가공대상물의 표면에 있어서의 레이저빔의 펄스 에너지 밀도 또는 파워 밀도가 변화하는 것이 억제되도록, 상기 렌즈의 위치를 이동시키도록, 상기 이동기구를 제어하는 제어장치를 가지는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 제어장치는, 가공대상물의 표면에 있어서의 레이저빔의 펄스 에너지 밀도 또는 파워 밀도가 증가하는 것을 억제할 때는, 레이저빔의 초점위치가 입사위치로부터 멀어지도록 상기 렌즈를 이동시키도록 상기 이동기구를 제어하고, 가공대상물의 표면에 있어서의 레이저빔의 펄스 에너지 밀도 또는 파워 밀도가 감소하는 것을 억제할 때는, 레이저빔의 초점위치가 입사위치에 가까워지도록 상기 렌즈를 이동시키도록 상기 이동기구를 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  23. 레이저빔을 출사하는 레이저광원과,
    가공대상물을 지지하는 지지기구와,
    상기 레이저광원으로부터 출사한 레이저빔을 집광하는 렌즈와,
    상기 렌즈로부터 출사한 레이저빔의 진행방향을 변화시켜서, 레이저빔을 상기 지지기구에 지지된 가공대상물의 표면에 입사시키고, 레이저빔의 입사위치를 가공대상물의 표면 내에서 이동시키는 빔주사기와,
    외부로부터의 제어신호를 받아서, 상기 렌즈를 이동시키는 이동기구와,
    상기 빔주사기가 가공대상물의 표면에서 레이저빔의 입사위치를 이동시킬 때, 가공대상물의 표면에 있어서의 빔 스팟의 면적이 변동하는 것을 억제하도록, 상기 렌즈의 위치를 이동시키도록, 상기 이동기구를 제어하는 제어장치를 가지는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  24. (g) 레이저빔을 렌즈로 집광하여, 가공대상물의 표면에 입사시키는 공정과,
    (h) 상기 가공대상물에의 레이저빔의 입사위치가 이동했을 때, 상기 가공대상물의 표면에 있어서의 레이저빔의 펄스 에너지 밀도 또는 파워 밀도의, 입사위치의 이동에 기인하는 변동을 억제하도록, 레이저빔의 파워를 가변형 감쇠기를 이용하여 조절하면서, 레이저빔의 입사위치를 상기 가공대상물의 표면 내에서 이동시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  25. 레이저빔을 출사하는 레이저광원과,
    가공대상물을 지지하는 지지기구와,
    상기 레이저광원으로부터 출사한 레이저빔을 집광하는 렌즈와,
    상기 렌즈로부터 출사한 레이저빔의 진행방향을 변화시켜서, 레이저빔을 상기 지지기구에 지지된 가공대상물의 표면에 입사시키고, 레이저빔의 입사위치를 가공대상물의 표면 내에서 이동시키는 빔주사기와,
    외부로부터의 제어신호를 받아서, 레이저빔의 파워를 가변의 감쇠율로 감쇠시키는 가변형 감쇠기와,
    상기 빔주사기가 가공대상물의 표면에서 레이저빔의 입사위치를 이동시킬 때, 가공대상물의 표면에 있어서의 레이저빔의 펄스 에너지 밀도 또는 파워 밀도가 변화하는 것을 억제하도록, 레이저빔의 파워를 조절하도록, 상기 가변형 감쇠기를 제어하는 제어장치를 가지는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  26. 레이저빔을 출사하는 레이저광원과,
    가공대상물을 지지하는 지지기구와,
    상기 레이저광원으로부터 출사된 레이저빔을 수속(收束) 또는 발산(發散)시키는 제 1 렌즈와,
    상기 제 1 렌즈를 통과한 레이저빔이 입사하고, 입사하는 레이저빔을 집광시키는 제 2 렌즈와,
    상기 제 2 렌즈로부터 출사한 레이저빔의 진행방향을 변화시켜서, 레이저빔을 상기 지지기구에 지지된 가공대상물의 표면에 입사시키고, 레이저빔의 입사위치를 가공대상물의 표면 내에서 이동시키는 빔주사기와,
    외부로부터의 제어신호를 받아서, 상기 제 1 렌즈를 이동시키는 이동기구와,
    상기 빔주사기가 가공대상물의 표면에서 레이저빔의 입사위치를 이동시킬 때, 가공대상물의 표면에 있어서의 레이저빔의 펄스 에너지 밀도 또는 파워 밀도가 변화하는 것이 억제되도록, 상기 제 1 렌즈의 위치를 이동시키도록, 상기 이동기구를 제어하는 제어장치를 가지고,
    상기 제 2 렌즈에 입사하는 레이저빔에 대한 이 제 2 렌즈의 개구 수(開口數)를 NA1, 상기 제 2 렌즈를 통과한 레이저빔에 대한 이 제 2 렌즈의 개구 수를 NA2로 했을 때, NA1/NA2가 2 이상인 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  27. 레이저빔을 출사하는 레이저광원과,
    가공대상물을 지지하는 지지기구와,
    관통구멍을 가지고, 이 관통구멍에 상기 레이저광원으로부터 출사한 레이저빔이 입사하고, 외부로부터의 제어신호를 받아, 관통구멍을 통과한 레이저빔 단면의 한 방향의 길이를 바꿀 수 있는 빔 단면(斷面) 정형기와,
    상기 빔 단면 정형기로부터 출사한 레이저빔을 집광하는 렌즈와,
    상기 렌즈로부터 출사한 레이저빔의 진행방향을 변화시켜서, 레이저빔을 상기 지지기구에 지지된 가공대상물의 표면에 입사시키고, 레이저빔의 입사위치를 가공대상물의 표면 내에서 이동시키는 빔주사기와,
    상기 빔주사기가 가공대상물의 표면에서 레이저빔의 입사위치를 이동시킬 때, 상기 빔 단면 정형기가 가공대상물의 표면에 있어서의 빔 스팟의 형상의 변동을 억제하도록, 상기 빔 단면 정형기를 제어하는 제어장치를 가지는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  28. 청구항 27에 있어서,
    상기 빔 단면 정형기가, 레이저빔의 단면을 한 방향으로 긴 형상으로 정형할 때, 상기 관통구멍을, 레이저빔의 진행방향에 수직인 면에서부터 경사시키는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  29. 청구항 28에 있어서,
    상기 빔 단면 정형기가, 상기 관통구멍을 레이저빔의 진행방향에 평행한 축 둘레로 회전시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  30. 레이저빔을 출사하는 레이저광원과,
    가공대상물을 지지하는 지지기구와,
    상기 레이저광원으로부터 출사한 레이저빔을 집광하는 렌즈와,
    상기 렌즈로부터 출사한 레이저빔의 진행방향을 변화시켜서, 레이저빔을 상기 지지기구에 지지된 가공대상물의 표면에 입사시키고, 레이저빔의 입사위치를 가공대상물의 표면 내에서 이동시키는 빔주사기와,
    상기 빔주사기를 출사한 레이저빔이 가공대상물에 입사할 때까지의 광로 중에 배치되고, 관통구멍을 가지며, 이 관통구멍을 통과한 레이저빔을 가공대상물에 입사시키는 근접마스크를 가지는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  31. 청구항 30에 있어서,
    더욱이,
    외부로부터의 제어신호를 받아, 상기 렌즈를 이동시키는 이동기구와,
    상기 빔주사기가 가공대상물의 표면에서 레이저빔의 입사위치를 이동시킬 때, 가공대상물의 표면에 있어서의 레이저빔의 펄스 에너지 밀도 또는 파워 밀도가 변화하는 것이 억제되도록, 상기 렌즈의 위치를 이동시키도록, 상기 이동기구를 제어하는 제어장치를 가지는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  32. 레이저광원으로부터 출사한 레이저빔의 퍼짐각을 조정하는 공정과,
    상기 소정의 퍼짐각을 가지도록 조정된 레이저빔의 진행방향을 변화시키면서, 가공대상물의 표면과 평행하게 이 표면으로부터 소정 거리만큼 떨어진 위치에 배치되고, 관통구멍을 가지는 근접마스크에, 이 레이저빔을 조사하여, 이 관통구멍을 통과한 레이저빔을 이 가공대상물의 표면에 입사시켜서, 이 관통구멍의 형상을 이 가공대상물의 표면에 전사(轉寫)하는 공정과,
    상기 소정의 퍼짐각과 상기 소정 거리의 적어도 한쪽을, 이 관통구멍의 형상이 이 가공대상물의 표면에 전사되는 정밀도와, 레이저빔의 퍼짐각과, 상기 근접마스크와 상기 가공대상물의 표면 사이의 거리에 관하여 미리 구해진 관계에 근거하여 설정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  33. 연속파의 레이저빔을 출사하는 레이저광원과,
    가공대상물을 지지하는 지지기구와,
    상기 레이저광원으로부터 출사한 레이저빔이 입사하고, 외부로부터 주어지는 계기(契機)신호에 근거하여, 입사한 레이저빔을 제 1 방향으로 출사시키는 상태와 제 1 방향으로 출사시키지 않는 상태를 절환할 수 있는 광학계와,
    직사각형의 관통구멍을 가지고, 상기 광학계를 상기 제 1 방향으로 출사한 레이저빔이 이 관통구멍에 입사하고, 레이저빔의 단면(斷面)을 정형하는 마스크와,
    상기 마스크로부터 출사한 레이저빔을 집광하여, 상기 마스크의 직사각형 관통구멍을 상기 지지기구에 지지된 가공대상물의 표면에 결상시키는 렌즈와,
    외부로부터 주어지는 제어신호에 근거하여, 상기 지지기구를 이동시켜서, 상기 렌즈를 출사한 레이저빔이 가공대상물에 입사하는 위치를, 가공대상물의 표면 내에서 이동시킬 수 있는 이동기구와,
    외부로부터 주어지는 제어신호에 근거하여, 상기 마스크를, 이 마스크의 관통구멍을 통과하는 레이저빔의 광축에 평행한 축 둘레로 회전시키는 마스크 회전기구와,
    상기 광학계에 상기 계기신호를 송출하고, 상기 이동기구가 레이저빔의 가공대상물에의 입사위치를 제 2 방향으로 이동시키도록 상기 이동기구를 제어하고, 상기 이동기구가 가공대상물 표면 상의 레이저빔의 입사위치를 이 제 2 방향으로 이동시키기 전에, 상기 마스크 회전기구가, 상기 마스크를 회전시켜서 상기 직사각형 관통구멍의 가공대상물 표면에 있어서의 상(像)이 있는 변(邊)을 제 2 방향과 평행하게 하도록, 상기 마스크 회전기구를 제어하는 제어장치를 가지는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  34. (i) 입사한 레이저빔을 제 1 방향으로 출사시키는 상태와 제 1 방향으로 출사시키지 않는 상태를 절환할 수 있는 광학계에, 레이저광원으로부터 출사한 연속파의 레이저빔을 입사시키는 공정과,
    (j) 상기 광학계로부터 상기 제 1 방향으로 출사한 레이저빔을, 직사각형 관통구멍을 가지는 마스크에 입사시켜서 단면을 정형하고, 렌즈로 집광하여, 가공대상물의 표면에 상기 관통구멍의 상(像)을 맺히는 공정과,
    (k) 상기 관통구멍의 상을, 상기 가공대상물의 표면 상에서, 이 상(像)이 있는 변(邊)에 평행한 방향으로 이동시키는 공정을 포함하고,
    가공대상물 표면에 점 형상의 이산적(離散的)인 패턴을 형성할 때는, 상기 공정 (i)에 있어서, 상기 광학계로부터 상기 제 1 방향으로 레이저빔이 간헐적으로 출사하도록 하고,
    가공대상물 표면에 선 형상의 패턴을 형성할 때는, 상기 공정 (i)에 있어서, 상기 광학계로부터 상기 제 1 방향으로 레이저빔이 연속적으로 출사하도록 하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  35. 청구항 34에 있어서,
    더욱이, 상기 공정 (k)의 후에,
    (l) 상기 관통구멍의 상이, 상기 가공대상물의 표면 상에서 회전하도록, 상기 마스크를 레이저빔의 진행방향에 평행한 축 둘레로 회전시키는 공정과,
    (m) 상기 공정 (l)에 있어서 가공대상물의 표면 상에서 회전된 상기 관통구멍의 상을, 회전된 상기 관통구멍의 상이 있는 변에 평행한 방향으로 이동시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  36. 가공대상물을 지지하는 지지기구와,
    펄스 레이저빔을 출사하는 제 1 레이저광원과,
    연속파 레이저빔을 출사하는 제 2 레이저광원과,
    상기 지지기구에 지지된 가공대상물의 표면에, 상기 제 1 레이저광원으로부터 출사한 펄스 레이저빔과 상기 제 2 레이저광원으로부터 출사한 연속파 레이저빔을, 연속파 레이저빔의 빔 스팟 내부에 펄스 레이저빔의 빔 스팟이 포함되도록 하여 조사하는 광학계와,
    상기 지지기구에 지지된 가공대상물의 표면 상에서 펄스 레이저빔 및 연속파 레이저빔의 빔 스팟을 이동시키는 이동기구를 가지는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  37. 청구항 36에 있어서,
    상기 광학계가, 상기 제 1 레이저광원으로부터 출사한 펄스 레이저빔 또는 상기 제 2 레이저광원으로부터 출사한 연속파 레이저빔의 적어도 한쪽의 광축을 변화시켜서, 펄스 레이저빔과 연속파 레이저빔이 동일 광축을 따라서 진행하도록 하여, 상기 지지기구에 지지된 가공대상물의 표면에 레이저빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  38. (n) 제 1 레이저광원으로부터 펄스 레이저빔을 출사시키고, 제 2 레이저광원으로부터 연속파 레이저빔을 출사시키는 공정과,
    (o) 하지층(下地層)과 하지층의 표면 상에 형성되고 하지층의 재질보다도 레이저 조사에 의해서 가공되기 어려운 재질로 형성된 표층(表層)을 가지는 가공대상물의 표면에 획정(劃定)된 피가공점에, 상기 제 2 레이저광원으로부터 출사한 연속파 레이저빔을 조사하여 예열을 부여한 후, 이 피가공점에 상기 제 1 레이저광원으로부터 출사한 펄스 레이저빔을 조사하여, 상기 가공대상물의 표층에 구멍을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  39. 청구항 38에 있어서,
    상기 공정 (o)에 있어서, 상기 제 2 레이저광원으로부터 출사한 연속파 레이저빔은, 상기 하지층의 온도가 상기 하지층의 융점 이하로 머물도록 상기 가공대상물에 예열을 부여하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  40. 청구항 38에 있어서,
    상기 공정 (o)에 있어서, 연속파 레이저빔의 빔 스팟의 내부에, 펄스 레이저빔의 빔 스팟이 포함되도록 하고, 상기 가공대상물의 표면 내에서, 연속파 레이저빔의 빔 스팟의 외부로부터, 펄스 레이저빔의 조사위치를 향하여, 상기 어떤 피가공점을 이동시켜 가고, 상기 어떤 피가공점을, 연속파 레이저빔의 빔 스팟의 내부를 지난 후에, 펄스 레이저빔의 조사위치에 도달시키는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
  41. 청구항 40에 있어서,
    상기 공정 (o)에 있어서, 상기 가공대상물의 표면에 있어서의 연속파 레이저빔의 빔 스팟을 원형으로 하고, 펄스 레이저빔의 빔 스팟을 이 원형의 중심에 위치시키는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.
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