KR20130100491A - Cutting apparatus of substrate - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An apparatus for cutting a substrate is provided to uniformly generate a crack or thermal expansion in the substrate having a heterogeneous structure or a heterogeneous bonding structure, thereby obtaining a clear cross section after braking. CONSTITUTION: An apparatus for cutting a substrate includes a laser generating part (10), a condensing lens (30), an optical path control part (20), and a control part (60). The laser generating part generates a laser. The condensing lens condenses the laser from the laser generating part, forms an optical focal point on the substrate on a stage, and generates a crack in the substrate. The optical path control part vibrates the optical focal point in the thickness direction of the substrate. The control part controls the output and exposure time of the laser. The control part controls the amplitude and cycle of a lens vibrating part. The substrate has a heterogeneous structure or a heterogeneous bonding structure. The lens vibrating part is a piezoelectric element or a voice coil vibrator. [Reference numerals] (10) Laser generating part; (60) Control part

Description

기판의 절단장치{CUTTING APPARATUS OF SUBSTRATE}CUTTING APPARATUS OF SUBSTRATE}

본 발명은 기판의 절단장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이저를 이용하여 기판 절단시 광초점을 고정시키지 않고 Z축 방향으로 진동시켜 크랙을 기판의 두께 전층에 걸쳐 생성시키는 기판 절단장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a substrate cutting apparatus, and more particularly, to a substrate cutting apparatus for generating a crack over the entire thickness layer of the substrate by vibrating in the Z-axis direction without fixing the optical focus when cutting the substrate using a laser. .

정보통신 분야의 급속한 발전으로 말미암아, 원하는 정보를 표시해 주는 디스플레이 산업의 중요성이 날로 증가하고 있으며, 현재까지 정보 디스플레이 장치 중 CRT(Cathode Ray Tube)는 다양한 색을 표시할 수 있고, 화면의 밝기도 우수하다는 장점 때문에 지금까지 꾸준한 인기를 누려왔다. Due to the rapid development of the information and communication field, the importance of the display industry for displaying desired information is increasing day by day. To date, the CRT (Cathode Ray Tube) among the information display devices can display various colors and the screen brightness is excellent. It has enjoyed steady popularity so far.

하지만, 대형, 휴대용, 고해상도 디스플레이에 대한 욕구 때문에 무게와 부피가 큰 CRT 대신에 평판 디스플레이(flat panel display) 개발이 절실히 요구되고 있다. However, there is an urgent need for the development of flat panel displays instead of CRTs that are bulky and bulky due to the desire for large, portable and high resolution displays.

이러한 평판 디스플레이는 컴퓨터 모니터에서 항공기 및 우주선 등에 사용되는 디스플레이에 이르기까지 응용분야가 넓고 다양하다. These flat panel displays have a wide variety of applications ranging from computer monitors to displays used in aircraft and spacecraft.

현재 생산 혹은 개발된 평판 디스플레이는 액정표시장치(liquid crystal display : LCD), 전계 발광 디스플레이(electro luminescent display : LED), 전계 방출 디스플레이(field emission display : FED), 플라즈마 디스플레이(plasma display panel : PDP) 등이 있다. Currently produced or developed flat panel displays include liquid crystal display (LCD), electro luminescent display (LED), field emission display (FED), plasma display panel (PDP) Etc.

이와 같은 평판 디스플레이는 일반적으로 대규모 집적회로 등의 반도체 칩(chip)과 같이 취성기판 상에 다수 개를 매트릭스 모양으로 형성되어 기판을 각 소자 단위로 절단 분리하는 공정을 거쳐 제조된다. Such flat panel displays are generally manufactured by forming a plurality of matrixes on a brittle substrate like a semiconductor chip such as a large scale integrated circuit, and cutting and separating the substrate into individual device units.

그런데 글라스(glass), 실리콘(silicon), 세라믹(ceramic) 등의 취성기판의 절단분리에 사용되는 방법으로서는, 기판을 고속으로 회전하는 50~200㎛ 정도 두께의 다이아몬드 블레이드(diamond blade)에 의하여 절삭하고 기판에 절단용 홈을 형성하는 다이싱(dicing)과, 0.6~2㎜정도의 두께를 갖는 다이아몬드로 만든 스크라이빙 휠(scribing wheel)에 의하여 기판의 표면에 절단홈을 형성하여 기판의 두께 방향으로 크랙(crack)을 발생시키는 스크라이빙(scribing)의 2가지 방법이 대표적이다. However, as a method used for cutting and separating brittle substrates such as glass, silicon, ceramics, and the like, cutting is performed by a diamond blade having a thickness of about 50 to 200 μm that rotates the substrate at high speed. The thickness of the substrate by forming a cutting groove on the surface of the substrate by dicing to form a cutting groove in the substrate and a scribing wheel made of diamond having a thickness of about 0.6 to 2 mm. Two methods of scribing, which generate cracks in the direction, are representative.

먼저, 다이싱은 스크라이빙에 비하여 매우 얇은 블레이드를 이용하는 것이기 때문에, 표면에 박막이나 볼록부가 형성된 기판을 절단하는 데에도 적합하다. First, since dicing uses a very thin blade as compared to scribing, dicing is also suitable for cutting a substrate having a thin film or a convex portion on its surface.

그런데 다이싱에 있어서는, 블레이드가 절삭하고 있는 영역에서 마찰열이 발생하고, 절삭은 이 영역에 냉각수를 공급하면서 이루어지기 때문에 금속 전극층 및 금속 단자 등의 금속 부분을 포함하고 있는 평판 디스플레이에 있어서는 결코 바람직한 방법이라고는 할 수 없다. By the way, in dicing, frictional heat is generated in the area where the blade is cutting, and cutting is performed while supplying cooling water to this area. Therefore, the preferred method for flat panel displays including metal parts such as metal electrode layers and metal terminals is never preferred. It cannot be said.

즉, 다이싱에 의한 경우에는, 다이싱을 한 후에 냉각수의 제거에 완전을 기하는 것이 실제로는 어렵고, 냉각수의 제거가 불완전하여 잔류수분이 있으면 평판 디스플레이의 금속 부분에 부식이 발생할 우려가 있다. 또한, 다이싱은 스크라이빙에 비하여 절단시간이 길고 나아가서는 생산성이 좋지 않다는 문제도 있다. That is, in the case of dicing, it is practically difficult to completely remove the cooling water after dicing, and if the cooling water is incompletely removed and residual moisture is present, corrosion may occur in the metal part of the flat panel display. In addition, dicing has a problem that the cutting time is longer than that of scribing and the productivity is not good.

이에 대하여 스크라이빙은 냉각수가 일체 불필요하기 때문에 다이싱에 의한 경우보다 제품의 수율이 좋고, 또한 절단시간이 다이싱에 비하여 짧기 때문에 생산성에 있어서 우수하다는 이점을 가지고 있다. On the other hand, the scribing has an advantage in that the yield of the product is better than in the case of dicing because the cooling water is not necessary at all, and the cutting time is shorter than the dicing, which is excellent in productivity.

본 발명과 관련된 선행기술로는 대한민국 공개특허 10-2005-0113917호(2005.12.05.) "기판의 절단장치 및 이를 이용한 기판의 절단방법"이 있다.
Prior art related to the present invention is Republic of Korea Patent Publication No. 10-2005-0113917 (2005.12.05.) "Cutting device of the substrate and a method of cutting the substrate using the same".

이와 같이 스크라이빙에 의한 기판의 절단방법은 스크라이빙 휠의 회전에 의해 절단하고자 하는 기판에 소정깊이의 크랙을 형성한 후 브레이크 바(break bar)로 기판 표면에 소정깊이로 형성된 크랙을 따라 가압함으로써 기판을 절단한다. As described above, a method of cutting a substrate by scribing is performed by forming a crack having a predetermined depth on the substrate to be cut by the rotation of the scribing wheel, and then using a break bar along the crack formed at a predetermined depth on the surface of the substrate. The substrate is cut by pressing.

이후 스크라이브 및 브레이크 작업에서 기판의 절단면 및 모서리를 일정 메쉬(mesh)를 가진 연마 숫돌을 사용하여 그라인딩(grinding)하여 절단면 처리를 수행한다. Subsequently, in the scribe and break operations, the cutting surface and the edge of the substrate are ground using a grinding wheel having a predetermined mesh, thereby performing the cutting surface treatment.

그런데, 최근에는 기판의 강도를 보완하기 위해 유리표면에 강도개선 재료를 첨가하여 내부와 표면이 다른 구조를 갖는 기판을 사용할 뿐만 아니라 이종의 유리를 접합하여 강도를 개선한 기판을 사용함에 따라 어느 일 측에만 크랙을 발생시킨 후 가압할 경우 단일 특성의 기판보다 크랙의 확장이 균일하지 않게 되어 양호한 단면을 얻을 수 없는 문제점이 있다. However, in recent years, in order to supplement the strength of the substrate, as well as using a substrate having a structure different from the inside by adding a strength improving material to the glass surface, as well as using a substrate having improved strength by bonding different types of glass. If the crack is generated only on the side and pressurized, there is a problem in that the expansion of the crack is not uniform than that of the substrate having a single property, so that a good cross section cannot be obtained.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창작된 것으로서, 레이저를 이용하여 기판 절단시 광초점을 고정시키지 않고 Z축 방향으로 진동시켜 크랙을 기판의 두께 전층에 걸쳐 생성시키는 기판 절단장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been made to solve the above problems, to provide a substrate cutting device for generating a crack over the entire thickness layer of the substrate by vibrating in the Z-axis direction without fixing the optical focus when cutting the substrate using a laser. The purpose is.

본 발명의 일 측면에 따른 기판의 절단장치는 레이저를 발생시키는 레이저 발생부; 레이저 발생부에서 발생된 레이저를 집속하여 스테이지에 놓여진 기판에 광초점이 맺히도록 하는 집광렌즈; 레이저 발생부와 집광렌즈의 광경로에 위치하여 광초점을 기판의 두께 방향으로 진동시키기 위한 광경로 조절부; 및 레이저 발생부에서 발생되는 레이저의 출력 및 노출시간을 조절할 뿐만 아니라 광경로 조절부를 통해 진동폭 및 주기를 조절하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. Cutting device for a substrate according to an aspect of the present invention comprises a laser generator for generating a laser; A condenser lens for focusing the laser generated by the laser generator to form an optical focus on the substrate placed on the stage; An optical path adjusting unit positioned at an optical path between the laser generating unit and the condenser lens to vibrate the optical focus in the thickness direction of the substrate; And a controller for controlling the vibration width and the period through the optical path controller as well as adjusting the output and exposure time of the laser generated by the laser generator.

본 발명에서 광경로 조절부는 제어부의 제어에 따라 굴절율이 변화되어 레이저의 발산각을 변화시키는 음향광학소자, 전기광학소자 및 자기광학소자 중 어느 하나 인 것을 특징으로 한다. In the present invention, the optical path adjusting unit may be any one of an acoustic optical device, an electro-optical device, and a magneto-optical device in which the refractive index is changed under the control of the controller to change the divergence angle of the laser.

본 발명에서 기판은 이종형질 구조 및 이종형질의 접합구조인 것을 특징으로 한다.
In the present invention, the substrate is characterized in that the heterostructure and heterojunction structure.

본 발명의 다른 측면에 따른 기판의 절단장치는 레이저를 발생시키는 레이저 발생부; 레이저 발생부에서 발생된 레이저를 집속하여 스테이지에 놓여진 기판에 광초점이 맺히도록 하는 집광렌즈; 집광렌즈를 기판의 두께 방향으로 진동시키기 위한 렌즈진동부; 및 레이저 발생부에서 발생되는 레이저의 출력 및 노출시간을 조절할 뿐만 아니라 렌즈진동부의 진동폭 및 주기를 조절하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. Cutting device for a substrate according to another aspect of the present invention comprises a laser generating unit for generating a laser; A condenser lens for focusing the laser generated by the laser generator to form an optical focus on the substrate placed on the stage; A lens vibrator for vibrating the condenser lens in the thickness direction of the substrate; And a controller for adjusting the output and exposure time of the laser generated by the laser generator as well as adjusting the vibration width and the period of the lens vibrator.

본 발명에서 렌즈진동부는 압전소자나 보이스코일 진동자인 것을 특징으로 한다. In the present invention, the lens vibrator is a piezoelectric element or a voice coil oscillator.

본 발명에서 기판은 이종형질 구조 및 이종형질의 접합구조인 것을 특징으로 한다.
In the present invention, the substrate is characterized in that the heterostructure and heterojunction structure.

본 발명은 레이저를 이용하여 기판 절단시 광초점을 고정시키지 않고 Z축 방향으로 진동시켜 크랙을 기판의 두께 전층에 걸쳐 생성시킴으로써 이종형질 구조나 이종형질 접합구조의 기판에서도 크랙이나 열팽창이 균일하게 발생하여 브레이킹 후 깨끗한 단면을 얻을 수 있다.
According to the present invention, cracks and thermal expansion are uniformly generated even in a heterogeneous structure or a heterogeneous bonded structure substrate by generating a crack over the entire thickness layer of the substrate by vibrating in the Z-axis direction without fixing the optical focus when cutting the substrate using a laser. After braking, a clean cross section can be obtained.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 절단장치를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 절단장치에 의해 기판에 발생된 크랙을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판의 절단장치를 나타낸 구성도이다. 1 is a block diagram showing an apparatus for cutting a substrate according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a crack generated in the substrate by the cutting device of the substrate according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram showing a cutting apparatus of a substrate according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 기판의 절단장치의 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of a substrate cutting apparatus according to the present invention. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 절단장치를 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 절단장치에 의해 기판에 발생된 크랙을 나타낸 도면이다. 1 is a block diagram showing a substrate cutting apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a view showing a crack generated in the substrate by the cutting apparatus of the substrate according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 절단장치는 레이저 발생부(10), 집광렌즈(30), 광경로 조절부(20) 및 제어부(60)를 포함한다. As shown in FIG. 1, a cutting device for a substrate according to an exemplary embodiment includes a laser generator 10, a condenser lens 30, an optical path controller 20, and a controller 60.

레이저 발생부(10)는 레이저(15)를 발생시킨다. The laser generation unit 10 generates the laser 15.

이때 레이저(15)로는 나노초 단위의 펄스를 갖는 YAG 레이저나 엑시머 레이저일 수 있으며, 펄스 방사시간이 10-15 s 대인 펨토초(femto second) 레이저일 수도 있다. In this case, the laser 15 may be a YAG laser or an excimer laser having a pulse of a nanosecond unit, and may be a femto second laser having a pulse emission time of 10 -15 s.

1 피코초 즉 1×10-12 s 이하의 극초단 펄스 방사시간에 발진하는 레이저를 이용하면 레이저 에너지의 발진 밀도는 매우 크기 때문에 일반적으로 1mJ의 광에너지를 가지고 100 펨토초 정도의 펄스 방사시간을 가지면 레이저의 에너지 밀도는 대략 10 기가와트의 수준에 달해 어떠한 재질의 가공도 가능하게 된다. When using a laser that oscillates at a very short pulse radiation time of 1 picosecond or less than 1 × 10 -12 s, the oscillation density of the laser energy is very large. The energy density of the laser is approximately 10 gigawatts, which allows processing of any material.

또한, 극초단 펄스 레이저를 기판에 방사하면 재료의 구성격자에 다광자 현상이 발생하고 이에 의한 원자의 들뜸 현상이 일어나는 동안 광자가 주위의 구성격자에 열을 전달하는 시간보다 입사 펄스가 짧으므로 기판을 절단하는 동안 열확산으로 인한 가공 정밀도의 저하와 재질의 물리, 화학적 변화와 가공물의 가공부위가 일부분 용융되는 문제점이 해결되어 고정밀도의 가공 수행이 가능하게 된다. In addition, when the ultra-short pulse laser is emitted to the substrate, the multi-photon phenomenon occurs in the constituent lattice of the material, and thus the incident pulse is shorter than the time that the photons transfer heat to the constituent lattice around the atoms during the excitation of the atoms. Deterioration of machining accuracy due to thermal diffusion and the physical and chemical changes of the material and the problem that the processing part of the workpiece is partially melted during cutting are solved, thereby enabling high precision machining.

한편 펨토초 레이저를 사용하여 기판(40)을 절단할 경우에는 가공에 의한 파티클의 적층이나 크레이터 등 부산물이 거의 생산되지 않아 초음파 세정 등의 부산물 제거단계가 필요 없게 된다. 또한, 높은 열전달 계수를 가지거나 적은 광흡수율을 가지는 물질의 가공이 가능하며, 또한 두 종류 이상의 이종형질의 가공과 다층으로 적층된 복합재질의 기판(40)을 단일 공정으로 가공이 가능하게 된다.On the other hand, when the substrate 40 is cut using a femtosecond laser, by-products such as lamination of particles or craters are hardly produced, and a by-product removal step such as ultrasonic cleaning is unnecessary. In addition, it is possible to process a material having a high heat transfer coefficient or a low light absorption rate, it is also possible to process two or more types of heterogeneous substrate and the composite substrate 40 laminated in a single process.

집광렌즈(30)는 레이저 발생부(10)에서 발생된 레이저(15)를 집속하여 스테이지(50)에 놓여진 기판(40)에 광초점이 맺히도록 하여 크랙(45)을 발생시킨다. The condenser lens 30 focuses the laser 15 generated by the laser generator 10 to cause light focus on the substrate 40 placed on the stage 50 to generate a crack 45.

이때 집광렌즈(30)는 높은 NA(Numerical Aperture; 개구경)를 갖는 대물렌즈로써 미세한 초점사이즈의 광초점이 맺히도록 한다. In this case, the condenser lens 30 is an objective lens having a high NA (an aperture diameter) to form a light focal spot having a fine focus size.

광경로 조절부(20)는 레이저 발생부(10)와 집광렌즈(30)의 광경로에 위치하여 광초점을 기판(40)의 두께 방향으로 진동시키기 위한 음향광학소자, 전기광학소자나 자기광학소자로써 이들 소자의 굴절율을 변화시킴으로써 레이저(15)의 발산각을 변화시킨다. The optical path control unit 20 is located in the optical path of the laser generating unit 10 and the condenser lens 30, and is an acoustic optical device, an electro optical device, or a magneto optical device for vibrating the optical focus in the thickness direction of the substrate 40. The divergence angle of the laser 15 is changed by changing the refractive index of these elements as elements.

이때 제어부(60)에서 광경로 조절부(20)를 제어하여 필요에 따라 인가되는 전원을 조절하여 진동폭 및 진동주기에 따라 굴절율을 변화시킬 수 있다. In this case, the control unit 60 may control the light path adjusting unit 20 to adjust the power applied as needed to change the refractive index according to the vibration width and the vibration period.

따라서 집광렌즈(30)에 입사되는 레이저(15)는 광경로 조절부(20)에서 변화된 굴절율에 따라 발산각이 변경되면서 광초점의 위치가 변하게 된다. Therefore, the laser 15 incident on the condenser lens 30 changes the position of the optical focus as the divergence angle is changed according to the refractive index changed by the optical path controller 20.

즉 제어부(60)에서 광경로 조절부(20)를 통해 집광렌즈(30)로 입사되는 레이저(15)의 발산각이 연속적으로 변하면서 광초점을 Z축으로 진동시켜 초점이 f1, f2, f3 등으로 연속적으로 이동 하면서 스테이지(50)를 절단방향으로 이동시켜 절단할 경우 도 2에 도시된 바와 같이 기판(40)의 두께방향 전체에 걸쳐 크랙(45)이 발생됨으로써 이종형질 구조나 이종형질 접합구조의 기판(40)에서도 크랙(45)이나 열팽창이 균일하게 발생하여 브레이킹 후 깨끗한 단면을 얻을 수 있다. That is, the divergence angle of the laser 15 incident to the condenser lens 30 through the light path adjusting unit 20 in the control unit 60 continuously changes and the optical focal point is vibrated on the Z-axis so that the focal point is f1, f2, f3. In the case of cutting by moving the stage 50 in the cutting direction while continuously moving in the cutting direction, as shown in FIG. 2, cracks 45 are generated over the entire thickness direction of the substrate 40, thereby heterogeneous structure or heterogeneous bonding. In the substrate 40 of the structure, the cracks 45 and the thermal expansion are uniformly generated, so that a clean cross section can be obtained after the braking.

위와 같이 스테이지(50)를 절단방향으로 이동시켜 크랙(45)을 발생시킬 수도 있으나 레이저(15)를 수평으로 이동시킬 수도 있으며, 절단하고자 하는 기판(40)의 크기 및 작업 조건이나 환경에 따라 스테이지(50)와 레이저(15) 모두를 이동시켜 크랙(45)을 발생시킬 수도 있다. As described above, the stage 50 may be moved in the cutting direction to generate the crack 45, but the laser 15 may also be moved horizontally, depending on the size of the substrate 40 to be cut and a working condition or environment. Both the 50 and the laser 15 may be moved to generate the crack 45.

이때 레이저(15)로 펨토초 레이저를 사용할 경우 짧은 펄스폭과 펄스당 높은 첨두 출력을 지니고 있어 기판(40)의 절단시 절단부 주변에 열팽창 및 충격파를 전혀 발생시키지 않는다. In this case, when the femtosecond laser is used as the laser 15, it has a short pulse width and a high peak output per pulse, so that thermal expansion and shock waves are not generated at all around the cut portion when the substrate 40 is cut.

또한, 집광렌즈(30)를 통해 증폭된 펨토초 레이저는 피크 파워가 지금까지의 레이저에 비해 매우 높아 테라(1012)와트에서 최근에는 페타(1015)와트의 피크 파워를 갖는 T3 레이저(Table Top Terawatt Laser)라고 칭할 수 있어 초점 부근에 놓인 물질을 고온의 플라즈마 상태로 바꾸어 버린다.In addition, the femtosecond laser amplification through the condenser lens 30 is the peak power is T3 laser (Table Top with a recently swallowtail (10 15) peak power in watts at very high TB (10, 12) watt compared to the laser of the so far Terawatt Laser) turns the material near the focal point into a hot plasma state.

그러나 펨토초 레이저의 경우 레이저 에너지와 흡수와 그 후의 물질 변화가 시간적으로 분리되기 때문에 펨토초 레이저를 통해 기판(40)을 절단했을 때 절단하고자 하는 절단 주변에는 열 영향부(Heat Affected Zone)가 없는 절단이 이루어진다.However, in the case of femtosecond laser, since the laser energy and absorption and subsequent material changes are separated in time, when the substrate 40 is cut through the femtosecond laser, there is no heat-affected (cut-off) area around the cut to be cut. Is done.

즉, 펨토초 레이저가 조사된 물질을 구성하고 있는 원자가 이온화되고 플라즈마가 발생하는 시간 규모는 펄스 폭 보다도 길기 때문에 이 플라즈마는 레이저와는 상호 작용을 하지 않게 되고, 조사부에서 열이 그 주위로 확산하는 시간보다도 레이저(15)의 펄스폭이 짧기 때문에 레이저의 에너지는 조사 영역에 국소 존재하여 그 영역에서만 물질의 상태 변화를 일으킨다.
That is, since the time scale at which the atoms constituting the material to which the femtosecond laser is irradiated is ionized and the plasma is longer than the pulse width, the plasma does not interact with the laser, and the time during which heat is diffused around the irradiation unit Since the pulse width of the laser 15 is shorter than that, the energy of the laser is locally present in the irradiation area, causing a change of state of the substance only in that area.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판의 절단장치를 나타낸 구성도이다. 3 is a block diagram showing a cutting apparatus of a substrate according to another embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판의 절단장치는 레이저 발생부(10), 집광렌즈(30), 렌즈진동부(70) 및 제어부(60)를 포함한다. As shown in FIG. 3, a substrate cutting apparatus according to another exemplary embodiment includes a laser generator 10, a condenser lens 30, a lens vibrator 70, and a controller 60.

레이저 발생부(10)는 레이저(15)를 발생시킨다. The laser generation unit 10 generates the laser 15.

이때 레이저는 펄스 방사시간이 10-15 s 대인 펨토초(femto second) 레이저를 발생시킬 수도 있다. In this case, the laser may generate a femto second laser having a pulse emission time of 10 −15 s.

집광렌즈(30)는 레이저 발생부(10)에서 발생된 레이저(15)를 집속하여 스테이지(50)에 놓여진 기판(40)에 광초점이 맺히도록 하여 크랙(45)을 발생시킨다. The condenser lens 30 focuses the laser 15 generated by the laser generator 10 to cause light focus on the substrate 40 placed on the stage 50 to generate a crack 45.

이때 집광렌즈(30)는 높은 NA(Numerical Aperture; 개구경)를 갖는 대물렌즈로써 미세한 초점사이즈의 광초점이 맺히도록 한다. In this case, the condenser lens 30 is an objective lens having a high NA (an aperture diameter) to form a light focal spot having a fine focus size.

렌즈진동부(70)는 기판(40)에서 광초점이 Z축 방향으로 진동시킬 수 있도록 하기 위해 집광렌즈를 진동시키기 위한 렌즈진동부(70)를 구비할 수 있다. The lens vibrator 70 may include a lens vibrator 70 for vibrating the condenser lens in order to enable the optical focus to vibrate in the Z-axis direction on the substrate 40.

렌즈진동부(70)는 압전소자나 보이스코일 진동자를 통해 집광렌즈(30)를 Z축으로 선형운동을 시켜 기판(40)에 맺히는 초점을 f1, f2, f3로 이동시켜 크랙(45)을 발생시킨다. The lens vibrator 70 linearly moves the condenser lens 30 along the Z axis through a piezoelectric element or a voice coil oscillator to move the focal point formed on the substrate 40 to f1, f2, and f3 to generate a crack 45. Let's do it.

따라서, 제어부(60)에서 기판(40)의 특성에 따라 레이저 발생부(10)를 제어하여 출력 및 노출시간을 조절하여 레이저(15)를 발생시키면 집광렌즈(30)에 의해 기판(40)에 초점이 맺혀 크랙(45)을 발생시킨다. 이때 렌즈진동부(70)를 작동시켜 집광렌즈(30)를 Z축 방향으로 진동시킴과 동시에 절단방향으로 스테이지(50)를 이동시킴으로써 기판(40)의 두께 전체에 걸쳐 초점이 이동되면서 크랙(45)을 발생됨으로써 브레이킹 후 깨끗한 단면을 얻을 수 있다. Therefore, when the control unit 60 generates the laser 15 by controlling the laser generation unit 10 according to the characteristics of the substrate 40 to adjust the output and exposure time, the condenser lens 30 is applied to the substrate 40. The focus is generated to generate cracks 45. At this time, by operating the lens vibrator 70 to vibrate the condenser lens 30 in the Z-axis direction and at the same time to move the stage 50 in the cutting direction while the focus is moved over the entire thickness of the substrate 40 cracks (45) ), A clean cross section can be obtained after braking.

위와 같이 스테이지(50)를 절단방향으로 이동시켜 크랙(45)을 발생시킬 수도 있으나 레이저(15)를 수평으로 이동시킬 수도 있으며, 절단하고자 하는 기판(40)의 크기 및 작업 조건이나 환경에 따라 스테이지(50)와 레이저(15) 모두를 이동시켜 크랙(45)을 발생시킬 수도 있다.
As described above, the stage 50 may be moved in the cutting direction to generate the crack 45, but the laser 15 may also be moved horizontally, depending on the size of the substrate 40 to be cut and a working condition or environment. Both the 50 and the laser 15 may be moved to generate the crack 45.

이와 같이 본 발명에 따른 기판의 절단장치에 의하면, 레이저(15)를 이용하여 기판(40) 절단시 광초점을 고정시키지 않고 Z축 방향으로 진동시켜 크랙(45)을 기판(40)의 두께 전층에 걸쳐 생성시킴으로써 이종형질 구조나 이종형질 접합구조의 기판(40)에서도 크랙(45)이나 열팽창이 균일하게 발생하여 브레이킹 후 깨끗한 단면을 얻을 수 있다.
Thus, according to the cutting device of the substrate according to the present invention, the laser beam is used to vibrate in the Z-axis direction without fixing the optical focus when cutting the substrate 40, the crack 45 is the entire thickness of the substrate 40 By generating over, the cracks 45 and thermal expansion uniformly occur in the heterogeneous structure or the substrate 40 of the heterogeneous bonded structure, and a clean cross section can be obtained after the braking.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. I will understand. Accordingly, the technical scope of the present invention should be defined by the following claims.

10 : 레이저 발생부 15 : 레이저
20 : 광경로 조절부 30 : 집광렌즈
40 : 기판 45 : 크랙
50 : 스테이지 60 : 제어부
70 : 렌즈진동부10: laser generating unit 15: laser
20: light path adjusting unit 30: condensing lens
40: substrate 45: crack
50: stage 60: control unit
70: lens vibration unit

Claims (6)

레이저를 발생시키는 레이저 발생부;
상기 레이저 발생부에서 발생된 상기 레이저를 집속하여 스테이지에 놓여진 기판에 광초점이 맺히도록 하는 집광렌즈;
상기 레이저 발생부와 상기 집광렌즈의 광경로에 위치하여 상기 광초점을 상기 기판의 두께 방향으로 진동시키기 위한 광경로 조절부; 및
상기 레이저 발생부에서 발생되는 상기 레이저의 출력 및 노출시간을 조절할 뿐만 아니라 상기 광경로 조절부를 통해 진동폭 및 주기를 조절하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 절단장치.
A laser generating unit for generating a laser;
A condenser lens for focusing the laser generated by the laser generator to form an optical focus on a substrate placed on a stage;
An optical path adjusting unit positioned at an optical path between the laser generating unit and the condenser lens to vibrate the optical focus in a thickness direction of the substrate; And
And a controller for controlling the vibration width and the period through the optical path controller as well as controlling the output and exposure time of the laser generated by the laser generator.
제 1항에 있어서, 상기 광경로 조절부는 상기 제어부의 제어에 따라 굴절율이 변화되어 상기 레이저의 발산각을 변화시키는 음향광학소자, 전기광학소자 및 자기광학소자 중 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 기판의 절단장치.
The substrate of claim 1, wherein the optical path adjusting unit is any one of an acoustic optical device, an electro-optical device, and a magneto-optical device, the refractive index of which is changed under the control of the controller to change the divergence angle of the laser. Cutting device.
제 1항에 있어서, 상기 기판은 이종형질 구조 및 이종형질의 접합구조인 것을 특징으로 하는 기판의 절단장치.
According to claim 1, wherein the substrate is a substrate cutting device, characterized in that the heterogeneous structure and heterojunction structure.
레이저를 발생시키는 레이저 발생부;
상기 레이저 발생부에서 발생된 상기 레이저를 집속하여 스테이지에 놓여진 기판에 광초점이 맺히도록 하는 집광렌즈;
상기 집광렌즈를 상기 기판의 두께 방향으로 진동시키기 위한 렌즈진동부; 및
상기 레이저 발생부에서 발생되는 상기 레이저의 출력 및 노출시간을 조절할 뿐만 아니라 상기 렌즈진동부의 진동폭 및 주기를 조절하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 절단장치.
A laser generating unit for generating a laser;
A condenser lens for focusing the laser generated by the laser generator to form an optical focus on a substrate placed on a stage;
A lens vibrator for vibrating the light collecting lens in a thickness direction of the substrate; And
And a control unit for adjusting the output and exposure time of the laser generated by the laser generator as well as controlling the vibration width and the period of the lens vibration unit.
제 4항에 있어서, 상기 렌즈진동부는 압전소자나 보이스코일 진동자인 것을 특징으로 하는 기판의 절단장치.
5. The apparatus of claim 4, wherein the lens vibrator is a piezoelectric element or a voice coil oscillator.
제 4항에 있어서, 상기 기판은 이종형질 구조 및 이종형질의 접합구조인 것을 특징으로 하는 기판의 절단장치. The apparatus of claim 4, wherein the substrate has a heterostructure and a heterojunction.
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