KR20120058274A - The depth of the modified cutting device through a combination of characteristics - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A cutting device through the combination of characteristics of a reformed surface according to depth is provided to maintain high surface precision and maximize machining accuracy by freely regulating the size of a reformed area through pulse width control. CONSTITUTION: A cutting device through the combination of characteristics of a reformed surface according to depth comprises a laser source(100), a plurality of mirrors(200-203), a first condensing lens(400), a dispersion control unit(300), and a second condensing lens(401). The laser source outputs pulse laser. The plurality of mirrors split a laser beam output from the laser source or determine the directivity of the laser beam. The first condensing lens condenses one of the laser beams split through the mirrors to irradiate a work piece(500). The dispersion control unit controls the dispersion of another one of the laser beams. The second condensing lens condenses the laser beam dispersed by the dispersion control unit to irradiate the work piece.

Description

깊이에 따른 개질면의 특성 조합을 통한 절단 장치{The depth of the modified cutting device through a combination of characteristics}The depth of the modified cutting device through a combination of characteristics}

본 발명은 깊이에 따른 개질면의 특성 조합을 통한 절단 장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 극초단 펄스 레이저의 펄스 폭 및 초점 크기를 조절하여 높은 가공 정밀도를 유지하면서 효과적으로 절단할 수 있는 기판 절단 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a cutting device through a combination of the characteristics of the modified surface according to the depth, more specifically, to cut the substrate that can be effectively cut while maintaining a high processing precision by adjusting the pulse width and focus size of the ultra-short pulse laser Relates to a device.

기존의 취성 기판 절단 및 분리 방법은 글라스, 실리콘, 세라믹 등의 취성기판을 절단하여 분리시키는데 사용되는 방법으로는, 스크라이빙(Scribing), 블레이드 다이싱(Blade Dicing), 레이저 절단, 스텔스 다이싱(Stealth Dicing) 및 TLS(Thermal Laser Seperation) 등의 절단 방법이 사용되고 있다.Conventional methods for cutting and separating brittle substrates are used to cut and separate brittle substrates such as glass, silicon, and ceramics, and include scribing, blade dicing, laser cutting, and stealth dicing. Cutting methods such as (Stealth Dicing) and TLS (Thermal Laser Seperation) are used.

이 중에서 스크라이빙과 블레이드 다이싱 방법은 기계적인 절단 방법이고, 스텔스 다이싱과 TLS 방법은 레이저를 이용한 비접촉식 절단 방법이다. 기존 기계적 절단 방법은, 가공 시 다량의 칩을 형성하며 잔류응력 등을 가공물에 남기게 되므로, 100 um 이하의 박막에서는 심각한 파손과 찢어짐을 유발한다. 기존 레이저 기반 가공은 열전달을 기반으로 하는 가공공정으로, 이로 인한 Thermal Load가 커 열영항지대(HAZ: Heat Affected Zone)를 형성하므로 가공물에 금이 가거나 강도를 떨어뜨리는 등의 한계점을 가지며, 가공물의 흡수도에 따라 가공 정도가 달라져 다양한 재료로 이루어진 다층구조를 절단하는데 어려움이 있다.Among them, the scribing and blade dicing methods are mechanical cutting methods, and the stealth dicing and TLS methods are non-contact cutting methods using lasers. Existing mechanical cutting method forms a large amount of chips during processing and leaves residual stress on the workpiece, which causes severe breakage and tearing in the thin film of less than 100 um. Conventional laser-based machining is a process based on heat transfer, which results in a large thermal load resulting in the formation of a heat-affected zone (HAZ), which has limitations such as cracking or dropping strength of the workpiece. The degree of processing varies depending on the degree of absorption, which makes it difficult to cut a multilayer structure made of various materials.

스텔스 다이싱 방법과 TLS 방법은, 기판을 표면에서 직접 제거하지 않고, 기판 내부에 변형층을 형성하거나 인장 잔류응력을 발생시켜 기판을 절단하므로 절단 과정에서 파편 혹은 입자의 발생을 줄일 수 있다. 하지만 이 역시 열적 공정을 기반으로 하여 열영향지대가 형성되며 잔류응력 등이 그대로 남아 기판의 특성을 변화시키며, TLS의 경우 열을 냉각시키는 냉각제의 별도 클리닝이 요구되는 제한점을 가진다.The stealth dicing method and the TLS method cut the substrate by directly forming a strained layer or generating tensile residual stress in the substrate without directly removing the substrate from the surface, thereby reducing generation of debris or particles during the cutting process. However, this is also based on the thermal process heat affected zone is formed and the residual stress remains the same to change the characteristics of the substrate, in the case of TLS has a limitation that requires a separate cleaning of the coolant to cool the heat.

기존의 펄스 레이저는 피가공물을 열적으로 여기시킴으로써, 물질의 상을 변화시켜 가공을 수행한다. 이에 반해, 극초단 펄스 레이저(펄스 폭 10 ps 이하)는 극초단 펄스의 높은 첨두출력을 이용하여 피가공물을 플라즈마 상태로 직접 변화시켜 제거하거나 물질의 상태를 변화시키는 것을 기반으로 한다. 또한 좁은 펄스 폭으로 인해 주변 물질로 열이 전도되기 전에 모든 가공이 수행되므로 가공 주변 부에 영향을 주지 않는 깨끗하고 정밀한 가공이 가능하다.Conventional pulsed lasers thermally excite the workpiece, thereby changing the phase of the material to perform the processing. In contrast, ultrashort pulse lasers (pulse widths less than 10 ps) are based on the high peak power of the ultrashort pulses to directly remove or remove the workpiece into the plasma state or change the state of the material. In addition, the narrow pulse width ensures that all processing is performed before heat is conducted to the surrounding materials, resulting in clean and precise processing without affecting the processing peripherals.

극초단 펄스 레이저의 가공의 장점으로는 기존 레이저 가공에서 요구되는 피가공물의 비결정적 결함전자(Defect Electron)에 의존하지 않고 비선형 광흡수에 의해 가공이 시작 및 진행된다. 따라서 가공물에 의존하지 않는 결정적 공정(Deterministic)으로 가공의 제어가 매우 용이하다.The advantages of the ultra short pulse laser The process starts and proceeds by nonlinear light absorption without depending on the non-defective defect electrons of the workpiece required in conventional laser processing. Therefore, the control of the machining is very easy with a deterministic process that does not depend on the workpiece.

극초단 펄스 앞단의 수십 펨토초에 해당하는 시간 동안 비선형 이온화를 통해 시드 전자(Seed Electron)군이 충분히 생성되며, 이를 통해 가공이 시작 및 진행된다. 따라서 가공 부위의 선택성과 공정의 반복성을 크게 높일 수 있으므로 실제 응용 분야에 적용에 있어서 매우 유리하다. 특히, 극초단 펄스 레이저가 투명재료 가공에 있어서 가지는 장점은 비선형 광흡수 현상에 의해, 초점 부근의 부피에만 가공 및 변화를 집중시킬 수 있고, 가공 정밀도를 높일 수 있으며, 주변 영역에 응력변화를 최소화 할 수 있다. 비선형 광흡수 현상은 피가공 물질의 물성에 의존하지 않으므로, 다양한 피가공물의 가공이 가능하며, 특히 서로 다른 다양한 물질들의 조합 및 층으로 구성된 가공물을 단일 레이저로 용이하게 가공할 수 있다.Seed electron groups are sufficiently generated through nonlinear ionization for tens of femtoseconds in front of the ultra-short pulses, and processing starts and progresses. Therefore, the selectivity of the processing site and the repeatability of the process can be greatly increased, which is very advantageous in application to practical applications. In particular, the advantages of ultra-short pulse lasers in the processing of transparent materials include nonlinear light absorption, which allows the processing and changes to be concentrated only on the volume near the focal point, increasing the processing accuracy, and minimizing the stress variation in the surrounding area. can do. Since the nonlinear light absorption phenomenon does not depend on the physical properties of the workpiece, various workpieces can be processed, and in particular, a workpiece composed of a combination of various different materials and layers can be easily processed with a single laser.

펨토초 레이저 마이크로 가공 원리는 극초단 레이저 기반 광학 브레이크 다운(Optical Breakdown)을 기반으로 한다. 광 에너지가 물질에 전파되고 이는 다수의 전자를 이온화 시키게 된다. 이 결과 에너지가 물질의 래티스(Lattice)로 전달되어 물질의 상(phase) 변화 혹은 구조적 변화를 발생시킨다. 또한, 레이저 집속 구역에 집중된 굴절률의 변화 및 공동(void)을 생성하기도 한다. 10 fs 이상의 펄스 폭을 가질 경우 비선형적으로 여기된 전자는 광자를 통한 선형적 흡수 메커니즘을 통해 충분한 에너지를 얻어 다른 속박 전자를 추가 여기시키는 아발란치(Avalanche) 이온화 과정을 발생시켜 추가 가공속도의 향상을 가져온다.The femtosecond laser micromachining principle is based on ultra-short laser-based optical breakdown. Light energy propagates through the material, which causes many electrons to ionize. As a result, energy is transferred to the material's lattice, causing a phase change or structural change in the material. It also produces changes in the refractive index and voids concentrated in the laser focusing zone. With a pulse width of 10 fs or more, nonlinearly excited electrons generate sufficient energy through a linear absorption mechanism through the photons, resulting in an Avalanche ionization process that further excites other bond electrons, resulting in additional processing speed. It brings an improvement.

기존의 레이저 투명재료 가공에서는 절단 효율을 높이기 위한 하나의 방안으로 깊이 방향으로 초점을 다르게 하여 복수층의 개질영역을 형성하였다. 높은 표면정도를 위해 극초단 펄스를 표면에 조사하고 극초단 펄스를 그대로 유지한 채 다른 깊이 방향에 조사하였다. 하지만, 가공물질의 성능을 평가하는 표면 정도를 위해서 표면에 극초단 펄스를 조사하는 것은 유리하나 가공물질의 내부가공은 높은 수준의 표면정도가 필요치 않기 때문에 기존의 공정은 불필요한 에너지 낭비의 문제점이 있다.
In the conventional laser transparent material processing, a multi-layer reformed region was formed by changing the focus in the depth direction as a way to increase cutting efficiency. The ultrashort pulses were irradiated on the surface for high surface accuracy, and irradiated in different depth directions with the ultrashort pulses intact. However, it is advantageous to irradiate ultra-short pulses on the surface for the surface accuracy to evaluate the performance of the processed material, but the existing process has a problem of unnecessary energy waste because the internal processing of the processed material does not require a high level of surface accuracy. .

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 분산조절을 이용하여 높은 표면정도를 필요로 하는 가공물질 표면에는 극초단 펄스를 조사하고, 상대적으로 낮은 표면정도를 필요로 하는 가공물질 내부에는 상대적으로 넓은 가공 면적을 갖는 넓은 펄스를 조사함으로써, 높은 표면정도를 유지하는 동시에 생산성을 높이는데 그 목적이 있다.
The present invention for solving the above problems, by using the dispersion control to irradiate the ultra-short pulse on the surface of the workpiece that requires a high surface accuracy, and relatively inside the workpiece that requires a relatively low surface accuracy By irradiating a wide pulse having a large processing area, the purpose is to maintain high surface accuracy and to increase productivity.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 펄스 레이저를 출력하는 레이저 소스, 상기 레이저 소스에서 출력되는 레이저를 분리하거나 방향성을 결정하는 다수의 미러, 상기 미러에서 분리된 하나의 레이저를 집광하여 가공 대상물에 조사하기 위한 제 1집광렌즈, 상기 미러에서 분리된 다른 하나의 레이저의 분산을 조절하기 위한 분산조절부 및 상기 분산조절부에서 분산 조절된 레이저를 집광하여 상기 가공 대상물에 조사하기 위한 제 2집광렌즈를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, a laser source for outputting a pulse laser, a plurality of mirrors to separate or determine the direction of the laser output from the laser source, processing by condensing one laser separated from the mirror A first condenser for irradiating an object, a dispersion controller for adjusting the dispersion of another laser separated from the mirror, and a second laser for condensing the laser controlled by the dispersion controller to irradiate the object to be processed Characterized in that it comprises a condenser lens.

또한, 상기 미러는, 상기 레이저 소스에서 출력된 레이저를 분할하는 제 1미러, 상기 제 1미러에서 분할된 하나의 레이저를 상기 제 1집광렌즈로 제공하기 위한 제 2미러, 상기 제 1미러에서 분할된 다른 하나의 레이저를 분산조절부로 제공하기 위한 제 3미러 및 상기 분산조절부에서 출력된 레이저를 상기 제 2집광렌즈로 제공하기 위한 제 4미러를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The mirror may include: a first mirror for dividing a laser output from the laser source, a second mirror for providing one laser split from the first mirror to the first condenser lens, and a split in the first mirror And a fourth mirror for providing the other laser to the dispersion controller and a fourth mirror for providing the laser output from the dispersion controller to the second condenser lens.

또한, 상기 분산조절부는, 상기 레이저 소스에서 출력되는 레이저의 분산 및 처프 보상을 통해 극초단 펄스 폭을 가지는 레이저를 출력하는 것을 특징으로 한다.The dispersion controller may output a laser having an ultra short pulse width through dispersion and chirp compensation of the laser output from the laser source.

또한, 상기 분산조절부를 통과한 레이저는 통과하지 않는 레이저보다 펄스 폭이 짧은 것을 특징으로 한다.In addition, the laser beam passing through the dispersion control unit is characterized in that the pulse width is shorter than the laser does not pass.

또한, 상기 제 1집광렌즈는, 상기 가공 대상물 내부에 레이저 초점이 맺히도록 초점을 갖는 집광렌즈에 해당하는 것을 특징으로 한다.In addition, the first condensing lens is characterized in that it corresponds to a condensing lens having a focus so that the laser focus on the inside of the object to be processed.

또한, 상기 제 2집광렌즈는, 상기 가공 대상물 표면에 레이저 초점이 맺히도록 초점을 갖는 집광렌즈에 해당하는 것을 특징으로 한다.In addition, the second condensing lens is characterized in that it corresponds to a condensing lens having a focus so that the laser focus on the surface of the object to be processed.

또한, 상기 절단 장치를 통해 상기 가공 대상물에 레이저를 조사하여 내부 제거 또는 개질영역 형성 후에는 열적, 기계적, 초음파 응력, 진동 응력을 통해 상기 가공 대상물을 최종적으로 절단하는 것을 특징으로 한다.In addition, after the laser beam is irradiated to the object to be processed through the cutting device, after the internal removal or the formation of the modified region, the object may be finally cut through thermal, mechanical, ultrasonic stress, and vibration stress.

또한, 상기 가공 대상물은, 투명재료 또는 웨이퍼인 것을 특징으로 한다.
The object to be processed may be a transparent material or a wafer.

이와 같이 구성되는 본 발명은 펄스 폭에 따른 가공 특성의 장점을 조합하여 투명재료 내의 가공 및 개질영역을 다이싱 및 절단에 최적화하여 제어할 수 있는 방법으로, 적은 극초단 레이저 펄스 에너지와 시간으로도 효과적으로 가공을 수행할 수 있게 하여, 비용절감 및 가공효율의 향상 효과가 있다.The present invention configured as described above is a method that can combine the advantages of the processing characteristics according to the pulse width to optimize and control the processing and modification region in the transparent material for dicing and cutting, even with a very short laser pulse energy and time By performing the processing effectively, there is an effect of reducing the cost and processing efficiency.

또한, 본 발명은 투명재료 내의 다수 초점의 광학정렬에 있어서 높은 가공효율을 가지고 있으며, 펄스 폭 조절을 통해 개질영역 크기의 조절을 임의로 조절할 수 있으므로 다이싱 및 절단 전용 장비화에 최적화 할 수 있는 효과가 있다.
In addition, the present invention has a high processing efficiency in the optical alignment of the multiple focus in the transparent material, and can be optimized for dicing and cutting equipment because it can arbitrarily adjust the size of the modified region through the pulse width control There is.

도 1은 본 발명에 따른 깊이에 따른 개질면의 특성 조합을 통한 절단 장치의 개략적인 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 분산조절부의 실시예로 극초단 펄스가 형성한 개질영역과 넓은 펄스가 형성한 개질영역을 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 분산조절부의 작동예로 극초단 펄스 레이저에서 생성된 펄스가 분산조절부의 통해 극초단 펄스로의 변환됨을 나타낸 도면.
1 is a schematic configuration diagram of a cutting device through a combination of characteristics of the modified surface according to the depth according to the present invention,
2 is a cross-sectional view showing a reformed region formed by an ultrashort pulse and a reformed region formed by a wide pulse as an embodiment of the dispersion controller according to the present invention;
3 is a view showing that the pulse generated by the ultrashort pulse laser is converted to the ultrashort pulse through the dispersion controller as an example of operation of the dispersion controller according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 깊이에 따른 개질면의 특성 조합을 통한 절단 장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the cutting device through the combination of the characteristics of the modified surface according to the depth according to the present invention.

본 발명에 따른 깊이에 따른 개질면의 특성 조합을 통한 절단 장치는, 펄스 레이저를 출력하는 레이저 소스(100), 상기 레이저 소스에서 출력되는 레이저를 분리하거나 방향성을 결정하는 다수의 미러, 상기 미러에서 분리된 하나의 레이저를 집광하여 가공 대상물에 조사하기 위한 제 1집광렌즈(400), 상기 미러에 분리된 다른 하나의 레이저의 분산을 조절하기 위한 분산조절부(300) 및 상기 분산조절부에서 분산 조절된 레이저를 집광하여 상기 가공 대상물에 조사하기 위한 제 2집광렌즈(401)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Cutting device through the combination of the characteristics of the modified surface according to the depth according to the invention, the laser source 100 for outputting a pulse laser, a plurality of mirrors for separating or directing the laser output from the laser source, in the mirror The first condenser lens 400 for condensing the separated laser to irradiate the object to be processed, the dispersion control unit 300 for adjusting the dispersion of the other laser separated to the mirror and the dispersion control unit And a second condenser lens 401 for condensing the adjusted laser to irradiate the object to be processed.

본 발명에 따른 깊이에 따른 개질면의 특성 조합을 통한 절단 장치는, 펄스 폭이 서로 다른 레이저를 가공 대상물에 각각 조사하여 높은 표면정도를 요구하는 가공 대상물 표면에는 극초단 펄스 레이저를 조사하고, 상대적으로 낮은 표면정도를 필요로 하는 가공 대상물 내부에는 표면에 조사되는 펄스 레이저보다 펄스 폭이 넓은 레이저를 조사하여 개질면을 형성함으로 높은 표면정도 유지와 동시에 생산성을 높일 수 있는 절단 장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.The cutting device through the combination of characteristics of the modified surface according to the depth according to the present invention is irradiated with ultra-short pulse laser to the surface of the object to be processed to require a high surface accuracy by irradiating a laser having a different pulse width to the object, respectively, In order to provide a cutting device that maintains high surface quality and improves productivity by forming a modified surface by irradiating a laser having a wider pulse width than a pulse laser irradiated to the surface inside a processing object requiring a low surface accuracy. There is a purpose.

도 1은 본 발명에 따른 깊이에 따른 개질면의 특성 조합을 통한 절단 장치의 개략적인 구성도이다. 본 발명에 따른 절단 장치는 레이저 소스(100)와 레이저의 방향을 제어하기 위한 다수의 미러와, 펄스 폭을 제어하기 위한 분산조절부(300) 및 레이저를 가공 대상물(500)에 집광시켜 조사하기 위한 제 1집광렌즈(400)와 제 2집광렌즈(401)를 포함하여 구성된다.1 is a schematic configuration diagram of a cutting device through a combination of characteristics of the modified surface according to the depth according to the present invention. The cutting device according to the present invention focuses and irradiates a laser source 100 and a plurality of mirrors for controlling the direction of the laser, a dispersion control unit 300 for controlling the pulse width, and a laser to the object to be processed 500. It comprises a first condensing lens 400 and the second condensing lens 401 for.

레이저 소스(100)는 펄스 폭을 갖는 레이저를 출력하는 것으로, 일반적으로 공지의 다양한 레이저 소스가 구비될 수 있으며, 본 발명의 바람직한 예로 피코초(picosecond) 이하의 펄스 폭을 가지는 레이저를 출력하는 레이저 소스를 사용한다. 상기 레이저 소스(100)에서 출력되는 다수의 미러를 통해 분할하거나 경로를 변경하여 절단 장치의 레이저 방향을 결정한다.The laser source 100 outputs a laser having a pulse width, and may be provided with a variety of known laser sources. In general, the laser source 100 outputs a laser having a pulse width of less than picoseconds. Use source The laser direction of the cutting device is determined by dividing or changing a path through a plurality of mirrors output from the laser source 100.

우선, 상기 레이저 소스에서 출력되는 레이저는 제 1미러(200)를 통해 두 개의 레이저로 분할되어 각각 조사된다. 상기 제 1미러는 빔스플리터가 적용될 수 있다.First, the laser output from the laser source is divided into two lasers through the first mirror 200 and irradiated. The first mirror may be a beam splitter applied.

상기 제 1미러에서 분할된 레이저 중에서 하나의 레이저는 상기 미러를 통과하여 제 2미러(201)에 의해 제 1집광렌즈로 조사하고, 상기 제 1미러에서 분할된 나머지 레이저는 반사되어 제 3미러(203)로 조사한 후 상기 제 3미러에 의해 다시 반사시켜 제 4미러(204)로 조사되면, 제 4미러에서 의해 제 2집광렌즈로 조사한다.One of the lasers split from the first mirror passes through the mirror and is irradiated by the second mirror 201 to the first condensing lens, and the remaining laser split from the first mirror is reflected to reflect the third mirror ( 203) and then reflected again by the third mirror to be irradiated to the fourth mirror 204, and then irradiated to the second condensing lens by the fourth mirror.

앞서 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 제 1미러 내지 제 4미러의 구성은 일실시예에 불과할 뿐, 시스템을 구성하는데 있어, 본 발명에서 설명한 구성 외에 다양한 광학 부품이 적용될 수 있으며, 본 발명의 요지는 펄스 폭이 서로 다른 레이저를 가공 대상물에 조사하여 가공 대상물 표면과 내부를 제거 또는 개질영역을 형성하기 위한 것이다.As described above, the configuration of the first to fourth mirrors according to the present invention is only one embodiment, and in the configuration of the system, various optical components may be applied in addition to the configuration described in the present invention. In order to irradiate laser beams having different pulse widths to the object to be processed, the surface and the inside of the object are removed or a modified region is formed.

상기 제 1미러를 투과한 레이저는 제 2미러에서 반사되어 제 1집광렌즈로 조사된다. 상기 제 1집광렌즈는 가공 대상물(500)에 내부로 초점을 형성하여 개질영역을 형성시키는 것으로, 레이저 소스에서 그대로 출력되는 펄스 폭을 가지는 레이저를 집광하여 가공 대상물 내부로 조사되도록 한다. 따라서, 가공 대상물의 두께에 따라 내부측으로 초점 영역이 형성되도록 초점을 갖는 렌즈가 적용된다.The laser beam passing through the first mirror is reflected by the second mirror and irradiated onto the first condenser lens. The first condenser lens forms a modified region by focusing the object 500 into the object 500, and condenses a laser having a pulse width output from the laser source as it is to be irradiated into the object. Therefore, a lens having a focus is applied so that the focus area is formed inwardly according to the thickness of the object to be processed.

따라서, 레이저 소스에서 출력되는 비교적 넓은 펄스 폭을 가지는 레이저는 제 1집광렌즈를 통해 집광시켜 조사함으로써 투명재료나 웨이퍼와 같은 가공 대상물의 내부에 개질영역을 형성시켜 절단 가능하도록 한다.Therefore, the laser having a relatively wide pulse width output from the laser source is focused through the first condensing lens and irradiated to form a modified region inside the object to be processed, such as a transparent material or a wafer, so that the laser can be cut.

한편, 상기 제 1미러에서 분할된 다른 하나의 레이저는 제 3미러로 반사되고 상기 제 3미러는 다시 분산조절부로 레이저를 반사시킨다. 상기 분산조절부는 레이저 소스에서 출력되는 레이저의 분산 조절 및 처프 보상을 통해 레이저소스에서 출력되는 펄스 폭 보다 작은 극초단 펄스 폭을 가지는 레이저를 출력한다. 즉, 상기 분산조절부에서 펄스 폭이 조절된 레이저는 가공 대상물의 높은 표면정도를 필요로 하는 가공 대상에 적합한 개질영역을 형성시킨다.Meanwhile, the other laser divided by the first mirror is reflected by the third mirror, and the third mirror reflects the laser back to the dispersion controller. The dispersion controller outputs a laser having an ultra-short pulse width smaller than the pulse width output from the laser source through dispersion control and chirp compensation of the laser output from the laser source. That is, the laser of which the pulse width is adjusted in the dispersion control unit forms a modified region suitable for the processing object that requires a high surface accuracy of the processing object.

상기 분산조절부에서 출력된 분산 및 처프가 보상된 레이저는 제 4미러(204)에 의해 제 2집광렌즈(401)로 조사된다. 상기 제 2집광렌즈는 가공 대상물에 표면 근처에 초점을 갖는 렌즈로 구성되어 극초단 펄스 레이저가 표면 근처에서 집광되어 개질영역이 형성될 수 있도록 레이저 광을 집광시켜준다.The laser, the dispersion and the chirp compensated by the dispersion controller, is irradiated to the second condenser lens 401 by the fourth mirror 204. The second condensing lens is composed of a lens having a focal point near the surface of the object to be condensed so that the laser light can be focused near the surface to form a modified region.

도 2는 본 발명에 따른 분산조절부의 실시예로 극초단 펄스가 형성한 개질영역과 넓은 펄스가 형성한 개질영역을 나타낸 단면도이다. 도시된 바와 같이 가공 대상물(500)의 표면 근처에는 분산조절부에서 출력된 극초단 펄스 개질영역(501)이 형성되며, 레이스 소스에서 출력된 상대적으로 넓은 펄스 폭의 레이저에 의해 넓은 펄스 개질영역(502)이 형성되는 것이다.
2 is a cross-sectional view showing a reformed region formed by an ultrashort pulse and a modified region formed by a wide pulse according to an embodiment of the dispersion controller according to the present invention. As shown, the ultrashort pulse reforming region 501 is formed near the surface of the object 500 to be processed, and a wide pulse reforming region is formed by a relatively wide pulse width laser output from the race source. 502) is formed.

도 3은 본 발명에 따른 분산조절부의 작동예로 극초단 펄스 레이저에서 생성된 펄스가 분산조절부의 통해 극초단 펄스로의 변환됨을 나타낸 도면이다. 레이저 소스에서 출력되는 레이저 광은 상대적으로 넓은 폭의 펄스(504)를 가지고 이를 가공 대상물 내부에 조사하여 개질영역을 형성시키며, 분산조절부를 통해 분산 조절 및 처프가 보상된 레이저 광은 상기 레이저 광보다 짧은 극초단 펄스 레이저를 출력하여 가공 대상물 기판 표면 근처에 높은 표면정도를 위해 개질영역을 형성시킴으로써 효과적으로 기판을 절단할 수 있는 이점이 있다.3 is a view showing that the pulse generated by the ultrashort pulse laser is converted to the ultrashort pulse through the dispersion controller as an example of the operation of the dispersion controller according to the present invention. The laser light output from the laser source has a relatively wide pulse 504 and is irradiated to the inside of the object to form a modified region, and the laser light whose dispersion control and chirp are compensated through the dispersion control unit is more than the laser light. By outputting a short ultra-short pulse laser, there is an advantage in that the substrate can be effectively cut by forming a modified region for high surface accuracy near the substrate surface to be processed.

따라서, 펄스 폭이 서로 다른 레이저를 이용하여 표면 정도에 따라 가공 대상물의 표면 근처에는 극초단 펄스 레이저를 이용하여 개질영역을 형성시키고, 내부로는 비교적 넓은 펄스 폭의 레이저를 조사하여 개질영역을 형성시킨 기판은 최종적으로 절단 공정을 통해 절단한다.
Therefore, a modified region is formed by using an ultra-short pulse laser near the surface of the object to be processed according to the surface degree using lasers having different pulse widths, and a modified region is formed by irradiating a laser having a relatively wide pulse width inside. The substrate is finally cut through a cutting process.

이와 같이 구성되는 본 발명은 서로 다른 펄스 폭을 가지는 레이저 광을 이용하여 넓은 펄스 폭의 레이저광은 높은 수준의 표면정도가 요구되지 않는 기판 내부에 조사하여 개질영역을 형성시키고, 짧은 펄스 폭의 레이저는 기판 표면 근처에 조사하여 개질영역을 형성시킴으로써 높은 표면정도가 요구되는 기판 절단에 있어 매우 효과적이고 생산성을 높일 수 있는 장점이 있다.According to the present invention configured as described above, laser light having a wide pulse width uses laser light having different pulse widths to form a modified region by irradiating inside a substrate where a high level of surface accuracy is not required, and a laser having a short pulse width. Irradiation near the substrate surface forms a modified region, which is very effective in cutting a substrate requiring high surface accuracy and has an advantage of increasing productivity.

이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. On the contrary, those skilled in the art will appreciate that many modifications and variations of the present invention are possible without departing from the spirit and scope of the appended claims. And all such modifications and changes as fall within the scope of the present invention are therefore to be regarded as being within the scope of the present invention.

100 : 레이저 소스 200 : 제 1미러
201 : 제 2미러 203 : 제 3미러
204 : 제 4미러 300 : 분산조절부
400 : 제 1집광렌즈 401 : 제 2집광렌즈
500 : 가공 대상물 501 : 극초단 펄스 개질영역
502 : 넓은 펄스 개질영역 503 : 극초단 펄스
504 : 넓은 펄스
100: laser source 200: the first mirror
201: second mirror 203: third mirror
204: fourth mirror 300: dispersion control unit
400: first condenser lens 401: second condenser lens
500: object to be processed 501: ultra-short pulse reforming area
502: wide pulse reforming region 503: ultra short pulse
504: wide pulse

Claims (8)

펄스 레이저를 출력하는 레이저 소스;
상기 레이저 소스에서 출력되는 레이저를 분리하거나 방향성을 결정하는 다수의 미러;
상기 미러에서 분리된 하나의 레이저를 집광하여 가공 대상물에 조사하기 위한 제 1집광렌즈;
상기 미러에서 분리된 다른 하나의 레이저의 분산을 조절하기 위한 분산조절부; 및
상기 분산조절부에서 분산 조절된 레이저를 집광하여 상기 가공 대상물에 조사하기 위한 제 2집광렌즈;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 깊이에 따른 개질면의 특성조합을 통한 절단 장치.
A laser source for outputting a pulsed laser;
A plurality of mirrors separating or directing the laser output from the laser source;
A first condenser lens for condensing one laser separated from the mirror and irradiating the object to be processed;
A dispersion controller for controlling dispersion of the other laser separated from the mirror; And
And a second condenser lens for condensing the laser controlled by the dispersion control unit and irradiating the object to be processed. 2.
제 1항에 있어서, 상기 미러는,
상기 레이저 소스에서 출력된 레이저를 분할하는 제 1미러;
상기 제 1미러에서 분할된 하나의 레이저를 상기 제 1집광렌즈로 제공하기 위한 제 2미러;
상기 제 1미러에서 분할된 다른 하나의 레이저를 분산조절부로 제공하기 위한 제 3미러; 및
상기 분산조절부에서 출력된 레이저를 상기 제 2집광렌즈로 제공하기 위한 제 4미러를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 깊이에 따른 개질면의 특성조합을 통한 절단 장치.
The method of claim 1, wherein the mirror,
A first mirror dividing a laser output from the laser source;
A second mirror for providing one laser split from the first mirror to the first condensing lens;
A third mirror for providing another laser divided by the first mirror to a dispersion controller; And
And a fourth mirror for providing the laser output from the dispersion controller to the second condensing lens.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 분산조절부는,
상기 레이저 소스에서 출력되는 레이저의 분산 및 처프 보상을 통해 극초단 펄스 폭을 가지는 레이저를 출력하는 것을 특징을 하는 깊이에 따른 개질면의 특성조합을 통한 절단 장치.
The dispersion control unit according to claim 1 or 2,
Cutting device through the combination of the characteristics of the modified surface according to the depth, characterized in that for outputting the laser having a very short pulse width through the dispersion and chirp compensation of the laser output from the laser source.
제 1항에 있어서,
상기 분산조절부를 통과한 레이저는 통과하지 않는 레이저보다 펄스 폭이 짧은것을 특징으로 하는 깊이에 따른 개질면의 특성조합을 통한 절단 장치.
The method of claim 1,
The laser passing through the dispersion control unit is a cutting device through the combination of the characteristics of the modified surface according to the depth, characterized in that the pulse width is shorter than the laser does not pass.
제 1항에 있어서, 상기 제 1집광렌즈는,
상기 가공 대상물 내부에 레이저 초점이 맺히도록 초점을 갖는 집광렌즈에 해당하는 것을 특징으로 하는 깊이에 따른 개질면의 특성조합을 통한 절단 장치.
The method of claim 1, wherein the first condensing lens,
And a condenser having a focus to focus the laser within the object to be processed.
제 1항에 있어서, 상기 제 2집광렌즈는,
상기 가공 대상물 표면에 레이저 초점이 맺히도록 초점을 갖는 집광렌즈에 해당하는 것을 특징으로 하는 깊이에 따른 개질면의 특성조합을 통한 절단 장치.
The method of claim 1, wherein the second condensing lens,
And a condensing lens having a focus so as to focus the laser on the surface of the object to be processed.
제 1항에 있어서,
상기 절단 장치를 통해 상기 가공 대상물에 레이저를 조사하여 내부 제거 또는 개질영역 형성 후에는 열적, 기계적, 초음파 응력, 진동 응력을 통해 상기 가공 대상물을 최종적으로 절단하는 것을 특징으로 하는 깊이에 따른 개질면의 특성조합을 통한 절단 장치.
The method of claim 1,
After the laser beam is irradiated to the object to be processed through the cutting device, after the internal removal or the formation of the modified region, the object is finally cut through thermal, mechanical, ultrasonic stress, and vibration stress. Cutting device by combination of characteristics.
제 1항 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가공 대상물은,
투명재료 또는 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 깊이에 따른 개질면의 특성 조합을 통한 절단 장치.
The said object to be processed according to any one of claims 1 to 7,
Cutting device through the combination of properties of the modified surface according to the depth, characterized in that the transparent material or wafer.
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