KR20130105276A

KR20130105276A - 피가공물의 가공 방법 및 분할 방법

Info

Publication number: KR20130105276A
Application number: KR1020120131332A
Authority: KR
Inventors: 이쿠요시 나카타니; 유우마 이와츠보
Original assignee: 미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2012-11-20
Publication date: 2013-09-25
Also published as: CN103302403A; JP2013188785A; TWI498181B; CN103302403B; TW201336609A; KR101425729B1

Abstract

본 발명의 과제는, 피가공물의 분할에 있어서, 종래보다도 피가공물 내부의 깊은 위치까지 벽개/열개를 발생시킬 수 있는 가공 방법을 제공하는 것이다.
펄스 폭이 psec 오더인 복수의 펄스 레이저광을, 각각의 단위 펄스광의 피조사면에 있어서의 피조사 위치가 공간적 또한 시간적으로 실질적으로 동일해지도록, 하나의 조사용 렌즈로부터 중첩적으로 조사하는 조사 공정과, 복수의 펄스 레이저광을, 피조사 위치가 조사면에 있어서 이산되는 조건에서 가공 예정선을 따라 주사하는 주사 공정을, 복수의 레이저광의 각각의 초점 위치를 피가공물 내부의 서로 다른 깊이 위치로 한 후, 아울러 행함으로써, 피가공물의 다른 깊이 위치에 있어서 가공 예정선의 방향을 따른 피가공물의 벽개 혹은 열개를 발생시키고, 이에 의해 피가공물에 분할을 위한 기점을 형성한다.

Description

피가공물의 가공 방법 및 분할 방법{PROCESSING METHOD OF PROCESSED OBJECT AND SPLITTING METHOD}

본 발명은, 레이저광을 조사하여 피가공물을 가공하는 가공 방법에 관한 것이다.

펄스 레이저광(이하, 단순히 레이저광이라고도 칭함)을 조사하여 피가공물을 가공하는 기술(이하, 단순히 레이저 가공 혹은 레이저 가공 기술이라고도 칭함)로서, 펄스 폭이 psec 오더인 초단펄스의 레이저광을 주사(走査)하면서 피가공물의 상면에 조사함으로써, 개개의 단위 펄스광마다의 피조사 영역의 사이에서 피가공물의 벽개(劈開) 혹은 열개(裂開)를 순차 발생시켜 가, 각각에 있어서 형성된 벽개면 혹은 열개면의 연속면으로서 분할을 위한 기점(분할 기점)을 형성하는 방법이 이미 공지이다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).

특허문헌 1에 있어서는, 사파이어 등의 경취성 또한 광학적으로 투명한 재료로 이루어지는 기판 상에, LED 구조 등의 발광 소자 구조를 형성한 피가공물을 칩(분할 소편) 단위로 분할하는 경우에 있어서, 상술한 방법이 특히 유효하다고 되어 있다. 그 이유는, 벽개/열개면에 미세한 요철이 형성됨으로써, 당해 위치에서의 전반사율이 저하되어, 발광 소자에 있어서의 광 취출 효율을 향상시킬 수 있기 때문이다.

일본 특허 출원 공개 제2011-131256호 공보

피가공물에 분할 기점을 형성하는 경우, 일반적으로, 분할 기점을 깊게 형성할수록 그 후의 분할이 용이하다. 그러나 특허문헌 1에 개시되어 있는 방법의 경우, 벽개/열개가 발생하는 것은 피가공물의 표면 근방뿐이므로, 피가공물의 두께가 커지면, 보다 깊은 위치에까지 벽개/열개를 발생시켜 양호한 분할 기점을 형성하는 것이 곤란해진다고 하는 문제가 있다. 단순히, 레이저광의 조사 파워나 스크라이브 라인의 단위 길이당 조사에너지를 크게 하였다고 해도, 피가공물에 필요 이상의 손상을 부여해 버리게 되어, 바람직하지 않다.

본 발명은 상기 과제에 비추어 이루어진 것이며, 피가공물 분할에 있어서, 종래보다도 피가공물 내부의 깊은 위치까지 벽개/열개를 발생시킬 수 있는 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1의 발명은, 피가공물에 분할 기점을 형성하기 위한 가공 방법이며, 펄스 폭이 psec 오더의 초단펄스광인 복수의 펄스 레이저광을, 각각의 단위 펄스광의 상기 피조사면에 있어서의 피조사 위치가 공간적 또한 시간적으로 동일해지도록, 상기 피가공물과 대향 배치시킨 하나의 조사용 렌즈로부터 중첩적으로 조사하는 조사 공정과, 상기 복수의 펄스 레이저광을, 상기 피조사 위치가 상기 조사면에 있어서 이산(離散)되는 조건에서 가공 예정선을 따라 주사하는 주사 공정을, 상기 복수의 레이저광의 각각의 초점 위치를 상기 피가공물 내부의 서로 다른 깊이 위치로 한 후, 아울러 행함으로써, 상기 피가공물의 다른 깊이 위치에 있어서 상기 가공 예정선의 방향을 따른 상기 피가공물의 벽개 혹은 열개를 발생시키고, 이에 의해 상기 피가공물에 분할을 위한 기점을 형성하는 것을 특징으로 한다.

청구항 2의 발명은, 청구항 1에 기재된 피가공물의 가공 방법이며, 하나의 광원으로부터 출사시킨 하나의 펄스 레이저광을 서로 다른 복수의 분기광로로 광학적으로 분기시킴으로써 발생하는 복수의 분기광을 상기 복수의 펄스 레이저광으로 하는 동시에, 상기 복수의 분기광로의 각각에, 상기 하나의 조사용 렌즈를 공통으로 포함하는 한편, 합성 초점 거리가 서로 다른 렌즈군을 설치함으로써, 상기 조사용 렌즈로부터 상기 피조사 위치에 대해 조사되는 상기 복수의 펄스 레이저광의 각각의 초점 위치를 다르게 하는 것을 특징으로 한다.

청구항 3의 발명은, 청구항 2에 기재된 피가공물의 가공 방법이며, 상기 하나의 광원으로부터 출사시킨 상기 하나의 펄스 레이저광을 제1과 제2 분기광로로 광학적으로 분기시킴으로써 상기 복수의 펄스 레이저광을 제1과 제2 펄스 레이저광으로 하고, 상기 제1 분기광로에 설치하는 상기 렌즈군을 상기 하나의 조사용 렌즈만으로 함으로써, 상기 제1 펄스 레이저광을, 상기 하나의 조사용 렌즈로부터 당해 조사용 렌즈의 초점 거리만큼 이격된 위치가 상기 초점 위치로 되도록 조사하고, 상기 제2 분기광로에, 상기 하나의 조사용 렌즈와 적어도 하나의 초점 위치 조정용 렌즈로 구성되는 상기 렌즈군을 설치함으로써, 상기 렌즈군의 상기 합성 초점 거리를 상기 조사용 렌즈의 상기 초점 거리와는 다른 값으로 하고, 이에 의해 상기 제2 펄스 레이저광의 상기 초점 위치를 상기 제1 펄스 레이저광의 상기 초점 위치와 다르게 하는 것을 특징으로 한다.

청구항 4의 발명은, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나에 기재된 피가공물의 가공 방법이며, 상기 주사 공정에 있어서는, 상기 가공 예정선의 방향을, 상기 피가공물의 서로 다른 2개의 벽개 혹은 열개 용이 방향에 대해 등가인 방향으로 하는 것을 특징으로 한다.

청구항 5의 발명은, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나에 기재된 피가공물의 가공 방법이며, 상기 주사 공정에 있어서는, 상기 가공 예정선의 방향을, 상기 피가공물의 벽개 혹은 열개 용이 방향과 일치시키는 것을 특징으로 한다.

청구항 6의 발명은, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나에 기재된 피가공물의 가공 방법이며, 상기 주사 공정에 있어서는, 상기 가공 예정선의 방향을, 상기 피가공물의 서로 다른 2개의 상기 벽개 혹은 열개 용이 방향에 있어서 교대로 다르게 하는 것을 특징으로 한다.

청구항 7의 발명은, 피가공물을 분할하는 방법이며, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나에 기재된 방법에 의해 분할 기점이 형성된 피가공물을, 상기 분할 기점을 따라 분할하는 것을 특징으로 한다.

청구항 1 내지 청구항 7의 발명에 따르면, 피가공물의 변질이나 비산 등의 발생을 국소적인 것에 그치게 하는 한편, 피가공물의 벽개 혹은 열개를 가공 예정선의 방향뿐만 아니라 깊이 방향에 있어서도 적극적으로 발생시킴으로써, 종래보다도 극히 고속으로, 피가공물에 대해 분할 기점을 형성할 수 있다.

도 1은 벽개/열개 가공에 의한 가공 형태를 모식적으로 도시하는 도면.
도 2는 동시 복수 초점 가공의 모습을 모식적으로 도시하는 도면.
도 3은 동시 복수 초점 가공에 있어서의 펄스 레이저광의 진행 방법과 초점 위치를, 통상의 벽개/열개 가공과 대비시켜 도시하는 도면.
도 4는 동시 복수 초점 가공을 행한 사파이어 단결정 기판을 분할함으로써 얻어진 분할 개편의 SEM 이미지.
도 5는 레이저 가공 장치(100)의 구성을 모식적으로 도시하는 도면.

<가공의 기본 원리>

본 발명의 실시 형태에 있어서 실현되는 가공의 기본적인 원리는, 특허문헌 1에 개시된 가공의 원리와 마찬가지이다. 그러므로, 이하에 있어서는, 개략만을 설명한다. 본 발명에 있어서 행해지는 가공은, 개략적으로 말하면, 펄스 레이저광(이하, 단순히 레이저광이라고도 칭함)을 주사하면서 피가공물의 상면(피가공면)에 조사함으로써, 개개의 펄스마다의 피조사 영역의 사이에서 피가공물 벽개 혹은 열개를 순차 발생시켜 가, 각각에 있어서 형성된 벽개면 혹은 열개면의 연속면으로서 분할을 위한 기점(분할 기점)을 형성하는 것이다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 열개라 함은, 벽개면 이외의 결정면을 따라 피가공물이 대략 규칙적으로 깨지는 현상을 가리키는 것으로 하고, 당해 결정면을 열개면이라 칭한다. 또한, 결정면을 완전히 따른 미시적인 현상인 벽개나 열개 이외에, 거시적인 깨짐인 크랙이 거의 일정한 결정 방위를 따라 발생하는 경우도 있다. 물질에 따라서는 주로 벽개, 열개 혹은 크랙 중 어느 하나만이 발생하는 것도 있지만, 이후에 있어서는, 설명의 번잡함을 피하기 위해, 벽개, 열개 및 크랙을 구별하지 않고 벽개/열개 등이라 총칭한다. 또한, 상술한 바와 같은 형태의 가공을, 단순히 벽개/열개 가공 등이라고도 칭하는 경우가 있다.

이하에 있어서는, 피가공물이 육방정의 단결정 물질이며, 그 C면 내에 있어서 서로 120°씩의 각도를 이루어 서로 대칭의 위치에 있는 a1축, a2축 및 a3축의 각 축 방향이 벽개/열개 용이 방향이고, 또한 가공 예정선이, a1축 방향, a2축 방향, a3축 방향 중 어느 하나와 수직한 경우를 예로 설명한다. 보다 일반적으로 말하면, 이것은, 서로 다른 2개의 벽개/열개 용이 방향에 대해 등가인 방향(2개의 벽개/열개 용이 방향의 대칭축이 되는 방향)이 가공 예정선의 방향으로 되는 경우이다. 또한, 이하에 있어서는, 개개의 펄스마다 조사되는 레이저광을 단위 펄스광이라고 칭한다.

도 1은 벽개/열개 가공에 의한 가공 형태를 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 1에 있어서는, a1축 방향과 가공 예정선(L)이 직교하는 경우를 예시하고 있다. 도 1의 (a)는, 이러한 경우의 a1축 방향, a2축 방향, a3축 방향과 가공 예정선(L)의 방위 관계를 도시하는 도면이다. 도 1의 (b)는, 레이저광의 1펄스째의 단위 펄스광이 가공 예정선(L)의 단부의 피조사 영역 RE11에 조사된 상태를 도시하고 있다.

일반적으로, 단위 펄스광의 조사는, 피가공물의 극미소 영역에 대해 높은 에너지를 부여하므로, 이러한 조사는, 피조사면에 있어서 단위 펄스광의(레이저광의) 피조사 영역 상당 혹은 피조사 영역보다도 넓은 범위에 있어서 물질의 변질·용융·증발 제거 등을 발생시킨다.

그런데, 단위 펄스광의 조사 시간, 결국은 펄스 폭을 극히 짧게 설정하면, 레이저광의 스폿 사이즈보다 좁은, 피조사 영역 RE11의 대략 중앙 영역에 존재하는 물질이, 조사된 레이저광으로부터 운동 에너지를 얻음으로써 플라즈마화되거나 기체 상태 등으로 고온화되거나 하여 변질되고, 나아가서는 피조사면에 수직한 방향으로 비산되는 한편, 이러한 비산에 수반하여 발생하는 반력을 비롯한 단위 펄스광의 조사에 의해 발생하는 충격이나 응력이, 상기 피조사 영역의 주위, 특히 벽개/열개 용이 방향인 a1축 방향, a2축 방향, a3축 방향으로 작용한다. 이에 의해, 당해 방향을 따라, 외관상은 접촉 상태를 유지하면서도 미소한 벽개 혹은 열개가 부분적으로 발생하거나, 혹은 벽개나 열개에까지는 이르지 않아도 열적인 변형이 내재되는 상태가 발생한다. 바꾸어 말하면, 초단펄스의 단위 펄스광의 조사가, 벽개/열개 용이 방향을 향하는 상면에서 볼 때 대략 직선 형상의 약강도 부분을 형성하기 위한 구동력으로서 작용하고 있다고도 할 수 있다.

도 1의 (b)에 있어서는, 상기 각 벽개/열개 용이 방향에 있어서 형성되는 약강도 부분 중, 가공 예정선(L)의 연장 방향에 가까운 -a2 방향 및 +a3 방향에 있어서의 약강도 부분 W11a, W12a를 파선 화살표로 모식적으로 나타내고 있다.

계속해서, 도 1의 (c)에 도시하는 바와 같이, 레이저광의 2펄스째의 단위 펄스광이 조사되어, 가공 예정선(L) 상에 있어서 피조사 영역 RE11로부터 소정 거리만큼 이격된 위치에 피조사 영역 RE12가 형성되면, 1펄스째와 마찬가지로, 이 2펄스째에 있어서도, 벽개/열개 용이 방향을 따른 약강도 부분이 형성되게 된다. 예를 들어, -a3 방향으로는 약강도 부분 W11b가 형성되고, +a2 방향으로는 약강도 부분 W12b가 형성되고, +a3 방향으로는 약강도 부분 W12c가 형성되고, -a2 방향으로는 약강도 부분 W11c가 형성되게 된다.

단, 이 시점에 있어서는, 1펄스째의 단위 펄스광의 조사에 의해 형성된 약강도 부분 W11a, W12a가 각각, 약강도 부분 W11b, W12b의 연장 방향에 존재한다. 즉, 약강도 부분 W11b, W12b의 연장 방향은 다른 개소보다도 작은 에너지로 벽개 또는 열개가 발생할 수 있는(에너지의 흡수율이 높은) 개소로 되어 있다. 그로 인해, 실제로는, 2펄스째의 단위 펄스광의 조사가 행해지면, 그때에 발생하는 충격이나 응력이 벽개/열개 용이 방향 및 그 끝에 존재하는 약강도 부분으로 전파되어, 약강도 부분 W11b로부터 약강도 부분 W11a에 걸쳐, 및 약강도 부분 W12b로부터 약강도 부분 W12a에 걸쳐, 완전한 벽개 혹은 열개가, 거의 조사 순간에 발생한다. 이에 의해, 도 1의 (d)에 도시하는 벽개/열개면 C11a, C11b가 형성된다. 또한, 벽개/열개면 C11a, C11b는, 피가공물의 도면에서 볼 때 수직한 방향에 있어서 수 ㎛ 내지 수십 ㎛ 정도의 깊이에까지 형성될 수 있다. 또한, 벽개/열개면 C11a, C11b에 있어서는, 강한 충격이나 응력을 받은 결과로서 결정면의 슬립이 발생하여, 깊이 방향으로 기복이 발생한다.

그리고 도 1의 (e)에 도시하는 바와 같이, 그 후, 가공 예정선(L)을 따라 레이저광을 주사함으로써 피조사 영역 RE11, RE12, RE13, RE14····에 순차 단위 펄스광을 조사해 가면, 그 조사시에 발생하는 충격이나 응력에 의해, 도면에서 볼 때 직선 형상의 벽개/열개면 C11a 및 C11b, C12a 및 C12b, C13a 및 C13b, C14a 및 C14b···가 가공 예정선(L)을 따라 순차 형성되어 가게 된다. 이러한 형태로 벽개/열개면을 연속적으로 형성하는 것이, 본 실시 형태에 있어서의 벽개/열개 가공의 기본 원리이다.

다른 견해로 보면, 단위 펄스광의 조사에 의해 열적 에너지가 부여됨으로써 피가공물의 표층 부분이 팽창되고, 피조사 영역 RE11, RE12, RE13, RE14····의 각각의 대략 중앙 영역보다도 외측에 있어서 벽개/열개면 C11a 및 C11b, C12a 및 C12b, C13a 및 C13b, C14a 및 C14b···에 수직한 인장 응력이 작용함으로써, 벽개/열개가 진전되어 있다고도 할 수 있다.

즉, 도 1에 도시한 경우에 있어서는, 가공 예정선(L)을 따라 이산적으로 존재하는 복수의 피조사 영역과, 그들 복수의 피조사 영역 사이에 형성된 벽개/열개면이, 전체적으로, 피가공물을 가공 예정선(L)을 따라 분할할 때의 분할 기점이 된다. 이러한 분할 기점의 형성 후에는, 소정의 지그나 장치를 사용한 분할을 행함으로써, 가공 예정선(L)을 대략 따르는 형태로 피가공물을 분할할 수 있다.

또한, 도 1에 도시한 경우에 있어서는, 가공 예정선이, a1축 방향, a2축 방향, a3축 방향 중 어느 하나와 수직이 되도록 단위 펄스광이 조사되어 있지만, 이 대신에, 가공 예정선이 a1축 방향, a2축 방향, a3축 방향 중 어느 하나와 평행하게 되도록 단위 펄스광이 조사되는 형태라도 좋고, 혹은 개개의 피조사 영역이, 가공 예정선(L)을 사이에 두는 2개의 벽개/열개 용이 방향을 교대로 따르는 형태로 지그재그 형상으로(지그재그로) 형성되도록, 각각의 피조사 영역을 형성하는 단위 펄스광이 조사되는 형태라도 좋다.

이상과 같은 벽개/열개 가공을 실현하기 위해서는, 펄스 폭이 짧은, 단펄스의 레이저광을 조사할 필요가 있다. 구체적으로는, 펄스 폭이 100psec 이하인 레이저광을 사용하는 것이 필요하다. 예를 들어, 1psec 내지 50psec 정도의 펄스 폭을 갖는 레이저광을 사용하는 것이 적합하다.

<동시 복수 초점 가공>

본 실시 형태에 있어서는, 상술한 원리의 벽개/열개 가공을 더욱 발전시킨, 동시 복수 초점 가공으로, 피가공물에 분할 기점을 형성한다. 도 2는 동시 복수 초점 가공의 모습을 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 3은 동시 복수 초점 가공에 있어서의 펄스 레이저광의 진행 방법과 초점 위치를, 상술한 가공 원리에 따르는 통상의 벽개/열개 가공과 대비시켜 도시하는 도면이다. 도 3의 (a)가 동시 복수 초점 가공의 모습을 도시하고 있고, 도 3의 (b)가 단일의 펄스 레이저광(LB)만을 조사하는 통상의 벽개/열개 가공의 모습을 도시하고 있다.

본 실시 형태에 있어서, 동시 복수 초점 가공이라 함은, 개략적으로 말하면, 복수의 펄스 레이저광을, 각각의 단위 펄스광의 피조사면에 있어서의 피조사 위치가 공간적 또한 시간적으로 동일해지도록, 또한 각각의 초점 위치가 피가공물 내부의 서로 다른 깊이 위치로 되도록, 조사용 렌즈로부터 중첩적으로 조사하면서, 피조사 위치가 조사면에 있어서 이산되는 조건에서 가공 예정선을 따라 주사함으로써, 피가공물의 다른 깊이 위치에 있어서 가공 예정선의 방향을 따른 벽개/열개를 발생시키는 가공 형태이다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 피조사 위치라 함은, 피가공물의 피조사면에 있어서의 단위 펄스광의 피조사 영역의 중심 위치(목적 위치)를 말한다. 확인적으로 말하면, 동시 복수 초점 가공에 있어서는, 각각의 펄스 레이저광의 단위 펄스광의 피조사 위치는 동일해지지만, 피조사 영역은 달라도 된다.

또한, 조사용 렌즈라 함은, 피가공물의 피조사면(피가공면)에 대향 배치되는 렌즈로, 피가공물에 있어서는 펄스 레이저광의 직접적인 출사원이 되는 것이다.

또한, 피조사면에 있어서의 단위 펄스광의 피조사 위치를 공간적 또한 시간적으로 동일하게 한다고 하는 것은, 피가공물, 가공 예정선을 따른 각각의 피조사 위치에 대해, 모든 펄스 레이저광의 조사 타이밍을 동일하게 한다고 하는 것이다.

동시 복수 초점 가공에 따르면, 각각의 펄스 레이저광의 조사용 렌즈로부터 초점 위치까지의 거리를 적절하게 설정함으로써, 각각의 펄스 레이저광에 의해 형성되는 벽개/열개면이 연속된 큰 벽개/열개면이 형성된다. 즉, 단일의 펄스 레이저광만을 조사하는 경우에 비해, 보다 깊은 위치에 분할 기점을 형성하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시 형태에서 말하는 초점 위치라 함은, 반드시 조사용 렌즈로부터 그 초점 거리만큼 이격된 위치를 의미하고 있는 것은 아니다. 초점 거리는 렌즈 혹은 렌즈군에 고유의 값이고, 통상, 렌즈의 한쪽면측에 존재하는 초점은 1개뿐이므로, 하나의 조사 렌즈에 관하여 그 한쪽면측에 다른 복수의 초점 위치를 관념할 수는 없기 때문이다. 상세한 것은 후술하지만, 본 실시 형태의 경우는, 조사용 렌즈를 공통으로 사용하면서도 구성이 다른 복수의 렌즈군을 준비하여, 각각의 합성 초점 거리를 다르게 함으로써, 복수의 펄스 레이저광의 초점 위치를 다르게 한 상태를 실현한다. 이러한 경우에 있어서는, 편의상, 조사용 렌즈만을 구비하는 렌즈 구성의 경우도 렌즈군을 이루고 있다고 간주하고, 그 경우에 있어서는, 조사용 렌즈의 초점 거리를 합성 초점 거리로 간주하는 것으로 한다.

도 2 및 도 3의 (a)에는, 동시 복수 초점 가공의 전형적인 예로서, 초점 위치를 다르게 한 2개의 펄스 레이저광이 중첩적으로 조사되는 경우를 도시하고 있다. 보다 상세하게는, 도 2 및 도 3의 (a)에는, 동시 복수 초점 가공시의 펄스 레이저광의 조사 형태의 일례로서, 광축 AX가 공통되는 한편, 조사용 렌즈(LE)로부터 초점 위치까지의 거리가 피가공물(S)의 깊이 방향(두께 방향)에 있어서 다른 제1 가공용 레이저광 LBα와 제2 가공용 레이저광 LBβ를, 각각의 단위 펄스광의 조사 타이밍과 피조사면에 있어서의 피조사 위치를 일치시키면서 중첩적으로 조사하고, 또한 피조사 위치가 가공 예정선을 따라 이산되도록 피가공물(S)에 대해 상대적으로 주사하는 모습이 예시되어 있다.

보다 상세하게는, 도 2 및 도 3의 (a)에 있어서는, 평행광으로서 조사용 렌즈(LE)에 입사한 제1 가공용 레이저광 LBα의 초점 Fα가, 비평행광의 일종인 수렴광으로서 조사용 렌즈(LE)에 입사한 제2 가공용 레이저광 LBβ의 초점 Fβ보다도 깊게 위치하는 경우를 도시하고 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 레이저광이 평행광이라 함은, 광축 방향에 있어서 레이저광의 빔 직경이 실질적으로 바뀌지 않는(의도적으로 변화시켜져 있지 않은) 것을 말한다. 이에 대해, 광축 방향에 있어서 레이저광의 빔 직경이 변화되는 레이저광을, 비평행광이라 칭한다. 예를 들어, 평행광을 오목 렌즈 등에 입사시켰을 때, 상기 오목 렌즈로부터의 출사광은 비평행광(발산광)이 된다.

도 2 및 도 3의 (a)에 도시하는 경우, 초점 Fα의 깊이 위치 및 그 근방에서는 제1 가공용 레이저광 LBα의 단위 펄스광에 의한 벽개/열개가 발생하고, 초점 Fβ의 깊이 위치 및 그 근방에서는 제2 가공용 레이저광 LBβ의 단위 펄스광에 의한 벽개/열개가 발생한다. 도 2에 화살표 AR1로 나타내는 바와 같이, 제1 가공용 레이저광 LBα와 제2 가공용 레이저광 LBβ를, 중첩 상태를 유지하면서 피가공물(S)에 대해 상대 이동시키면, 양자에 의해 형성되는 벽개/열개면이 상대 이동 방향뿐만 아니라 깊이 방향에 있어서도 연속되어, 결과적으로 깊이 방향으로 큰 퍼짐을 가진 벽개/열개면이 형성된다.

도 3의 (b)에 도시하는 단일의 펄스 레이저광(LB)만을 조사하는 통상의 경우는, 피가공물의 표면으로부터 확실하게 벽개/열개가 발생하도록 그 초점 F의 위치를 정할 필요가 있지만, 도 2 및 도 3의 (a)에 도시하는 동시 복수 초점 가공의 경우, 피가공물의 표면의 근방에 있어서는, 제2 가공용 레이저광 LBβ가 조사됨으로써 벽개/열개가 발생하므로, 제1 가공용 레이저광 LBα의 조사에 의해 직접적으로 형성되는 벽개/열개면이, 피가공물의 표면에 도달할 필요는 없다.

그러므로, 동시 복수 초점 가공의 경우, 제1 가공용 레이저광 LBα의 초점 Fα의 위치를, 단일의 펄스 레이저광(LB)을 조사하여 벽개/열개 가공을 행하는 경우의 초점 F의 위치보다도 깊은 위치에 설정할 수 있다.

2개의 펄스 레이저광을 중첩시켜 동시 복수 초점 가공을 행하는 경우, 각각에 의해 형성되는 벽개/열개면을 깊이 방향으로 연속시키도록 하기 위해서는, 각각의 레이저광의 초점 위치는, 피조사면으로부터 가까운 쪽(도 2에서는 제2 가공용 레이저광 LBβ)이 4㎛ 내지 45㎛ 정도이고, 피조사면으로부터 먼 쪽(도 2에서는 제1 가공용 레이저광 LBα)이 16㎛ 내지 60㎛ 정도인 것이 바람직하다.

동시 복수 초점 가공에 있어서의 각각의 펄스 레이저광의 부여 방법에는 다양한 형태가 있지만, 그 적합한 일례로서, 하나의 출사원으로부터 출사된 펄스 레이저광을 광학적으로 2방향으로 분기시키고, 조사용 렌즈는 공용으로 하면서 양쪽에 설치하는 렌즈군을 다르게 함으로써, 양쪽의 펄스 레이저광을 중첩시키는 형태가 있다. 이러한 경우, 각각의 펄스 레이저광의 단위 펄스광의 피조사면에 대한 조사 타이밍을 실질적으로 동일하게 하는 것이 용이하다.

혹은, 그와 같이 분기시키는 대신에, 조사용 렌즈 자체의 구성을 고안함으로써, 초점 위치가 다른 복수의 펄스 레이저광을 발생시키도록 해도 된다.

동시 복수 초점 가공을 행하는 경우의 단위 펄스광의 조사 피치(피조사 위치의 중심 간격)는, 3㎛ 내지 50㎛의 범위에서 정해지면 좋다. 이보다도 조사 피치가 크면, 벽개/열개 용이 방향에 있어서의 약강도 부분의 형성이 벽개/열개면을 형성할 수 있을 정도까지 진전되지 않는 경우가 발생하므로, 상술한 바와 같은 벽개/열개면으로 이루어지는 분할 기점을 확실하게 형성한다고 하는 관점에서는 바람직하지 않다. 또한, 주사 속도, 가공 효율, 제품 품질의 점에서는, 조사 피치는 큰 쪽이 바람직하지만, 벽개/열개면의 형성을 보다 확실한 것으로 하기 위해서는, 3㎛ 내지 30㎛의 범위에서 정하는 것이 바람직하고, 3㎛ 내지 20㎛ 정도인 것이 보다 적합하다.

레이저광의 반복 주파수가 R(㎑)인 경우, 1/R(msec)마다 단위 펄스광이 레이저광원으로부터 발생되게 된다. 피가공물에 대해 레이저광이 상대적으로 속도 V(㎜/sec)로 이동하는 경우, 조사 피치 Δ(㎛)는, Δ＝V/R로 정해진다. 따라서, 레이저광의 주사 속도 V와 반복 주파수는, Δ가 수 ㎛ 정도로 되도록 정해진다. 예를 들어, 주사 속도 V는 50㎜/sec 내지 3000㎜/sec 정도이고, 반복 주파수 R이 1㎑ 내지 200㎑, 특히는 10㎑ 내지 200㎑ 정도인 것이 적합하다. V나 R의 구체적인 값은, 피가공물의 재질이나 흡수율, 열전도율, 융점 등을 감안하여 적절하게 정해져도 된다.

레이저광은, 약 1㎛ 내지 10㎛ 정도의 빔 직경으로 조사되는 것이 바람직하다. 단, 중첩되는 각각의 레이저광의 빔 직경은, 달라도 된다.

또한, 각각의 레이저광의 조사 에너지(펄스 에너지)는 0.1μJ 내지 50μJ의 범위 내에서 적절하게 정해져도 된다. 단, 본 실시 형태에 있어서는, 0.1μJ 내지 10μJ의 범위에서 충분히 적합한 가공이 가능하다.

도 4는 사파이어 단결정 기판에 대해, 2개의 펄스 레이저광에 의해 동시 복수 초점 가공을 행하여, 이에 의해 형성된 벽개/열개면을 따라 당해 기판을 분할함으로써 얻어진 분할 개편의 SEM(주사 전자 현미경) 이미지이다. 보다 상세하게는, 도 4는 상기 분할 개편의 상면(피가공물의 피조사면)과 벽개/열개면을 포함하는 분할면의 교선 근방의 SEM 이미지이다. 도면 중, 상측 약 1/3의 부분이 상면이고, 그 이외가 분할면이다. 동시 복수 초점 가공에 있어서는, 각각의 펄스 레이저광의 초점 위치는, 피조사면으로부터 가까운 쪽이 6㎛로 설정되고, 피조사면으로부터 먼 쪽이 16㎛로 설정되고, 단위 펄스광의 조사 피치(피조사 위치의 중심 간격)가 10㎛로 설정되어 이루어진다.

도 4에 따르면, 분할면의 피조사면으로부터 먼 부분에서는, 상하 방향으로 연장되는 쐐기형의 영역과, 그 좌우에 있어서 대략 대칭인, 경사 방향으로 다수의 줄이 형성된 줄무늬 형상 부분이 존재한다. 전자는, 단위 펄스광이 조사된 영역이다. 후자는, 벽개/열개면이지만, 줄무늬 형상 부분은, 0.1㎛ 내지 1㎛ 정도의 고저차를 갖는 미소한 요철이고, 펄스 레이저광이 조사됨으로써 피가공물에 강한 충격이나 응력이 작용함으로써, 특정한 결정면에 슬립이 발생함으로써 형성된 것이다.

도 4에는 단위 펄스광의 조사 피치가 10㎛였던 것이 나타내어져 있지만, 이것을 참고로 하면, 벽개/열개면의 최대 깊이가 33㎛ 전후인 것을 알 수 있다. 통상의 벽개/열개 가공에 있어서의 벽개/열개면의 최대 깊이(분할 기점의 깊이)는 겨우 12㎛ 정도이므로, 동시 복수 초점 가공을 행함으로써, 그 약 3배 정도의 깊이의 위치에, 분할 기점을 형성하는 것이 가능해진다. 따라서, 동시 복수 초점 가공을 행한 후, 분할을 행하도록 함으로써, 보다 고정밀도로 피가공물을 분할하는 것이 가능해진다.

이상과 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 상술한 벽개/열개 가공을 더욱 발전시킨 동시 복수 초점 가공을 행함으로써, 피가공물의 변질이나 비산 등의 발생을 국소적인 것으로 남기는 한편, 피가공물의 벽개 혹은 열개를 가공 예정선의 방향뿐만 아니라 깊이 방향에 있어서도 적극적으로 발생시킴으로써, 종래보다도 극히 고속으로, 피분할체에 대해 분할 기점을 형성할 수 있다.

<레이저 가공 장치의 개요>

도 5는 본 실시 형태에 관한 동시 복수 초점 가공을 실현 가능한 레이저 가공 장치(100)의 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다. 또한, 레이저 가공 장치(100)는, 동시 복수 초점 가공에 한정되지 않고, 광학계나 펄스 레이저광의 조사 형태 등을 적절하게 다르게 함으로써, 피가공물에 홈 가공이나 펀칭 가공 등을 행하는 것도 가능하다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 레이저 가공 장치(100)는, 주로 스테이지부(10)와 광학계(20)를 구비한다. 또한, 레이저 가공 장치(100)는, 각 부의 동작을 제어하는 도시하지 않은 제어부를 구비한다.

스테이지부(10)는, 피가공물(S)이 적재 고정되는 부위이다. 스테이지부(10)는, 도시하지 않은 흡착 기구를 구비하고, 스테이지부(10)의 상면(10a)에 적재된 피가공물(S)을 흡착 고정할 수 있다. 또한, 스테이지부(10)는 이동 기구(10m)를 구비하고 있고, 이러한 이동 기구(10m)의 작용에 의해, 직교하는 2방향으로의 수평 이동 및 수평면 내에서의 회전 이동이 가능하게 되어 있다.

광학계(20)는, 스테이지부(10)에 적재 고정된 피가공물(S)에 대해 레이저광을 조사하기 위한 부위이다. 광학계(20)는, 레이저광원(21)과, 3개의 1/2 파장판(22)[제1 1/2 파장판(22a), 제2 1/2 파장판(22b), 제3 1/2 파장판(22c)]과, 4개의 편광 빔 스플리터(23)[제1 편광 빔 스플리터(23a), 제2 편광 빔 스플리터(23b), 제3 편광 빔 스플리터(23c), 제4 편광 빔 스플리터(23d)]와, 초점 위치 조정용 렌즈(24)[제1 조정용 렌즈(24a), 제2 조정용 렌즈(24b)]와, 조사용 렌즈(25)를 주로 구비한다.

레이저광원(21)은, 직선 편광 또한 평행광인 레이저광(LB0)을 출사시킨다. 이러한 레이저광원(21)으로서는, 다양한 공지의 광원을 사용할 수 있다. 가공 목적에 따라서, 적절한 광원이 선택되어 사용되면 된다. Nd:YAG 레이저나, Nd:YVO₄ 레이저나 그 밖의 고체 레이저를 사용하는 형태가 적합하다. 또한, 레이저광원(21)에는 셔터(ST)가 부수된다.

예를 들어, 사파이어 단결정 기재(基材)가 기초 기판으로서 사용된 LED 기판의 스트리트 위치에 스크라이브 라인을 형성하는 경우이면, psec 레이저를 사용하는 것이 적합하다. 또한, 본 실시 형태에 있어서 LED 기판이라 함은, 각각이 LED를 구성하는 단위 패턴을 2차원적으로 배열한 LED 회로 패턴이 표면에 형성된 반도체 기판을 말하고, 그 스트리트라 함은, 이러한 LED 기판을 개개의 LED 칩으로 분할할(개편화할) 때의 분할 예정 위치를 말한다.

셔터(ST)가 개방되어 레이저광원(21)으로부터 출사된 레이저광(LB0)은, 그 광로 P0 상에 설치되어 이루어지는 제1 1/2 파장판(22a)에 의해, 그 편광의 정도(P 편광과 S 편광의 비율)가 적절하게 조정된다.

제1 1/2 파장판(22a)을 거친 레이저광(LB0)은, 광로 P0 상에 설치되어 이루어지는 제1 편광 빔 스플리터(23a)에 도달한다. 제1 편광 빔 스플리터(23a)에 있어서, 레이저광(LB0)은, 제1 분기광로(P1)를 진행하는 제1 분기광(LB1)과, 제2 분기광로(P2)를 진행하는 제2 분기광(LB2)로 분기된다. 바꾸어 말하면, 제1 편광 빔 스플리터(23a)는, 레이저광(LB0)을 제1 분기광(LB1)과 제2 분기광(LB2)으로 분기시키는 분기 수단으로서 기능한다.

보다 상세하게는, 제1 편광 빔 스플리터(23a)는, 제1 분기광(LB1)은 P 편광의 투과광으로서 출사하고, 제2 분기광(LB2)은 S 편광의 반사광으로서 출사한다. 또한, 제1 편광 빔 스플리터(23a)를 비롯한 편광 빔 스플리터(23)로서는, 투과 효율이 90％ 내지 95％이고, 반사 효율은 약 99％인 것을 사용한다. 이에 의해, 편광 빔 스플리터(23)에 있어서의 광학적인 손실은 최소한으로 저감된다.

제1 분기광로(P1) 및 제2 분기광로(P2)는, 그 도중에 설치된 제1 반사 미러(26) 또는 제2 반사 미러(27)에서 제1 분기광(LB1) 또는 제2 분기광(LB2)이 반사됨으로써, 각각의 방향이 적절하게 변화되어 이루어진다.

또한, 도 5에 있어서는, 제1 반사 미러(26)와 제2 반사 미러(27)가, 도면이 이루는 평면 내에서만 펄스 레이저광을 반사하는 자세로 배치되어 있지만, 이것은 도시의 사정상인 것에 불과하다. 또한, 제1 반사 미러(26)와 제2 반사 미러(27)의 개수도 도 5에 예시한 경우에 한정되지는 않는다. 즉, 제1 반사 미러(26)와 제2 반사 미러(27)는, 광학계(20)를 구성하는 각 요소의 배치 레이아웃상의 요청 등에 따라서, 적절한 개수, 배치 위치 및 자세로 설치된다.

제1 분기광로(P1)는, 제2 1/2 파장판(22b)과, 제2 편광 빔 스플리터(23b)를, 제1 분기광(LB1)이 진행하는 방향에 있어서 이 순서로 구비한다. 또한, 제1 분기광로(P1)는, 제2 편광 빔 스플리터(23b)를 투과한 P 편광인 제1 분기광(LB1)이 제4 편광 빔 스플리터(23d)에 도달하도록 구성된다.

제2 1/2 파장판(22b)과, 제2 편광 빔 스플리터(23b)는, 제1 분기광(LB1)의 광량을 조정 가능하게 하기 위해 설치되어 이루어진다. 구체적으로 말하면, 제1 편광 빔 스플리터(23a)로부터 P 편광으로서 출사되어 있는 제1 분기광(LB1)은, 제2 1/2 파장판(22b)이 존재하지 않는 경우, 상술한 투과 효율로 제2 편광 빔 스플리터(23b)를 투과하게 된다. 이에 대해, 상술한 바와 같이 제2 1/2 파장판(22b)을 설치한 경우, 제2 1/2 파장판(22b)에서 편광의 정도를 조정함으로써, 제2 편광 빔 스플리터(23b)를 투과 가능한 제1 분기광(LB1)의 P 편광의 비율을 조정할 수 있다. 이에 의해, 결과적으로 제1 분기광(LB1)의 광량이 조정된다.

한편, 제2 분기광로(P2)는, 제3 1/2 파장판(22c)과, 제3 편광 빔 스플리터(23c)와, 초점 위치 조정용 렌즈(24)를, 제2 분기광(LB2)이 진행하는 방향에 있어서 이 순서로 구비한다. 또한, 도 5에서는 간략화되어 있지만, 제2 분기광로(P2)는, 제3 편광 빔 스플리터(23c)에서 반사된 S 편광인 제2 분기광(LB2)이, 초점 위치 조정용 렌즈(24)를 거친 후, 제4 편광 빔 스플리터(23d)에 도달하도록 구성된다.

또한, 제2 분기광로(P2)에 있어서는, 2개의 제2 반사 미러(27)가, 이동 기구(27m)에 의해 이동 가능하게 되어 이루어진다. 이에 의해, 레이저 가공 장치(100)에 있어서는, 제2 분기광로(P2)의 광로 길이를 적절하게 조정할 수 있도록 되어 있다.

제3 1/2 파장판(22c)과, 제3 편광 빔 스플리터(23c)는, 제2 분기광(LB2)의 광량을 조정 가능하게 하기 위해 설치되어 이루어진다. 구체적으로 말하면, 제1 편광 빔 스플리터(23a)로부터 S 편광으로서 출사되어 있는 제2 분기광(LB2)은, 제3 1/2 파장판(22c)이 존재하지 않는 경우, 상술한 반사 효율로 제3 편광 빔 스플리터(23c)에서 반사되게 된다. 이에 대해, 상술한 바와 같이 제3 1/2 파장판(22c)을 설치한 경우, 제3 1/2 파장판(22c)에서 편광의 정도를 조정함으로써, 제3 편광 빔 스플리터(23c)에서 반사 가능한 제2 분기광(LB2)의 S 편광의 비율을 조정할 수 있다. 이에 의해, 결과적으로 제2 분기광(LB2)의 광량이 조정된다.

또한, 도 5에 도시하는 경우에 있어서는, 오목 렌즈인 제1 조정용 렌즈(24a)와 볼록 렌즈인 제2 조정용 렌즈(24b)에 의해, 초점 위치 조정용 렌즈(24)가 구성되어 이루어진다. 이러한 경우, 평행광으로서 제1 조정용 렌즈(24a)에 입사한 제2 분기광(LB2)은, 전방일수록 광축 주위의 퍼짐이 커지는 비평행광인 발산광으로서 제1 조정용 렌즈(24a)로부터 출사되어, 제2 조정용 렌즈(24b)에 의해 광축 주위에 있어서의 퍼짐 정도가 조정되면서도, 비평행광의 상태에서, 제4 편광 빔 스플리터(23d)에 도달한다.

제1 분기광로(P1)와 제2 분기광로(P2)는, 제4 편광 빔 스플리터(23d)에 있어서 합류하여, 공통 광로(P3)가 된다. 공통 광로(P3)에는, 조사용 렌즈(25)가 구비되어 있고, 상기 조사용 렌즈(25)의 끝쪽에, 스테이지부(10)가 위치하고 있다.

제1 분기광로(P1)를 경유한 P 편광인 제1 분기광(LB1)은, 제4 편광 빔 스플리터(23d)를 투과하여 공통 광로(P3)를 진행하여, 조사용 렌즈(25)를 거쳐서 스테이지부(10)에 적재된 피가공물(S)에 조사된다. 제1 분기광로(P1) 및 이것에 이어지는 공통 광로(P3) 상에 설치된 렌즈는 조사용 렌즈뿐이므로, 제1 분기광(LB1)은, 조사용 렌즈(25)로부터 그 초점 거리만큼 이격된 위치를 초점 위치로 하여 피가공물(S)에 조사된다.

한편, 제2 분기광로(P2)를 경유한 S 편광인 제2 분기광(LB2)은, 제4 편광 빔 스플리터(23d)에서 반사되어 공통 광로(P3)를 진행하여, 조사용 렌즈(25)를 거쳐서 스테이지부(10)에 적재된 피가공물(S)에 조사된다. 이때, 제2 분기광로(P2) 및 이것에 이어지는 공통 광로(P3) 상에는 초점 위치 조정용 렌즈(24)와 조사용 렌즈(25)로 이루어지는 렌즈군이 설치되어 이루어지므로, 제2 분기광(LB2)은, 조사용 렌즈(25)로부터 당해 렌즈군의 합성 초점 거리만큼 이격된 위치를 초점 위치로 하여 피가공물(S)에 조사된다.

이상과 같은 구성을 갖는 레이저 가공 장치(100)에 따르면, 개략, 피가공물(S)을 적재 고정한 스테이지부(10)를 적절하게 이동시키면서, 초점 위치가 서로 다른 제1 분기광(LB1)과 제2 분기광(LB2)을 피가공물(S)에 대해 중첩적으로 조사함으로써, 피가공물(S)의 원하는 가공 위치에 대해 다양한 가공을 행할 수 있다. 그 대표적인 가공 형태가, 상술한 동시 복수 초점 가공이다.

즉, 레이저광원(21)으로서, 펄스 폭이 100psec 이하인 초단펄스광인 펄스 레이저광을 출사 가능한 것으로 하고, 제1 분기광로(P1)와 제2 분기광로(P2)의 광로 길이가 동등해지도록 이동 기구(27m)에 의해 제2 반사 미러(27)의 배치 위치를 조정하여, 조사용 렌즈(25)의 높이 위치 및 제2 분기광로(P2)에 있어서의 초점 위치 조정용 렌즈(24)의 배치 위치를 적절하게 정함으로써 제1 분기광(LB1)과 제2 분기광(LB2)의 초점 위치를 피가공물(S)의 내부에 설정하고, 또한 펄스 레이저광의 반복 주파수나 빔 직경이나 스테이지부(10)의 이동 속도의 조사 조건을 적절하게 설정하면, 레이저 가공 장치(100)에 있어서 동시 복수 초점 가공을 적절하게 행할 수 있다. 그때에, 초점 위치 조정용 렌즈(24)와 조사용 렌즈(25)로 이루어지는 렌즈군의 합성 초점 거리가 조사용 렌즈(25)의 초점 거리보다도 짧아지도록 초점 위치 조정용 렌즈(24)를 배치한 경우에는, 제1 분기광(LB1)이 상술한 제1 가공용 레이저광 LBα로 되고, 제2 분기광(LB2)이 제2 가공용 레이저광 LBβ로 되어, 도 2 및 도 3의 (a)에 도시한 형태에서의 동시 복수 초점 가공을 행할 수 있다.

<변형예>

레이저 가공 장치(100)에 있어서 실시 가능한 가공은 상술한 동시 복수 초점 가공에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 보다 펄스 폭이 큰 펄스 레이저광을 출사하는 레이저광원(21)을 사용한 가공을 행하는 것도 가능하다. 또한, 개개의 단 펄스광의 피조사 위치가 연속되는 조건에서 펄스 레이저광을 조사하는 형태에서의 가공도 가능하다. 나아가서는, 제2 분기광로(P2)의 광로 길이를 조정함으로써 제1 가공용 레이저광 LBα와 제2 가공용 레이저광 LBβ의 조사 타이밍을 다르게 한 상태에서의 가공도 가능하다.

또한, 상술한 레이저 가공 장치에 있어서는, 레이저광(LB0)을 제1 분기광로(P1)와 제2 분기광로(P2)의 2개로 분기시킴으로써 초점 위치가 다른 2개의 펄스 레이저광을 피가공물(S)에 조사가능하게 되어 있지만, 레이저 가공 장치는, 더 많은 분기광로를 설치하여, 각각의 렌즈군의 합성 초점 거리를 서로 다르게 함으로써, 초점 위치가 다른 3개 이상의 펄스 레이저광을 피가공물(S)에 조사 가능한 구성을 갖고 있어도 된다.

10 : 스테이지부
10m : 이동 기구
11a : 약강도 부분
20 : 광학계
21 : 레이저광원
22 : 1/2 파장판
23 : 편광 빔 스플리터
24 : 초점 위치 조정용 렌즈
25, LE : 조사용 렌즈
26 : 제1 반사 미러
27 : 제2 반사 미러
27m : 이동 기구
100 : 레이저 가공 장치
AX : 광축
C11a 내지 C14a, C11b 내지 C14b : 벽개/열개면
F, Fα, Fβ : 초점
L : 가공 예정선
LBα : 제1 가공용 레이저광
LBβ : 제2 가공용 레이저광
LB, LB0 : (펄스) 레이저광
LB1 : 제1 분기광
LB2 : 제2 분기광
P0 : 광로
P1 : 제1 분기광로
P2 : 제2 분기광로
P3 : 공통 광로
RE11, RE12, RE13, RE14 : 피조사 영역
S : 피가공물
ST : 셔터
W11a 내지 W11c, W12a 내지 W12c : 약강도 부분

Claims

피가공물에 분할 기점을 형성하기 위한 가공 방법이며,
펄스 폭이 psec 오더의 초단펄스광인 복수의 펄스 레이저광을, 각각의 단위 펄스광의 상기 피조사면에 있어서의 피조사 위치가 공간적 또한 시간적으로 동일해지도록, 상기 피가공물과 대향 배치시킨 하나의 조사용 렌즈로부터 중첩적으로 조사하는 조사 공정과,
상기 복수의 펄스 레이저광을, 상기 피조사 위치가 상기 조사면에 있어서 이산되는 조건에서 가공 예정선을 따라 주사하는 주사 공정을, 상기 복수의 레이저광의 각각의 초점 위치를 상기 피가공물 내부의 서로 다른 깊이 위치로 한 후, 아울러 행함으로써, 상기 피가공물의 다른 깊이 위치에 있어서 상기 가공 예정선의 방향을 따른 상기 피가공물의 벽개 혹은 열개를 발생시키고, 이에 의해 상기 피가공물에 분할을 위한 기점을 형성하는 것을 특징으로 하는, 피가공물의 가공 방법.
제1항에 있어서, 하나의 광원으로부터 출사시킨 하나의 펄스 레이저광을 서로 다른 복수의 분기광로로 광학적으로 분기시킴으로써 발생하는 복수의 분기광을 상기 복수의 펄스 레이저광으로 하는 동시에,
상기 복수의 분기광로의 각각에, 상기 하나의 조사용 렌즈를 공통으로 포함하는 한편, 합성 초점 거리가 서로 다른 렌즈군을 설치함으로써, 상기 조사용 렌즈로부터 상기 피조사 위치에 대해 조사되는 상기 복수의 펄스 레이저광의 각각의 초점 위치를 다르게 하는 것을 특징으로 하는, 피가공물의 가공 방법.
제2항에 있어서, 상기 하나의 광원으로부터 출사시킨 상기 하나의 펄스 레이저광을 제1과 제2 분기광로로 광학적으로 분기시킴으로써 상기 복수의 펄스 레이저광을 제1과 제2 펄스 레이저광으로 하고,
상기 제1 분기광로에 설치하는 상기 렌즈군을 상기 하나의 조사용 렌즈만으로 함으로써, 상기 제1 펄스 레이저광을, 상기 하나의 조사용 렌즈로부터 당해 조사용 렌즈의 초점 거리만큼 이격된 위치가 상기 초점 위치로 되도록 조사하고,
상기 제2 분기광로에, 상기 하나의 조사용 렌즈와 적어도 하나의 초점 위치 조정용 렌즈로 구성되는 상기 렌즈군을 설치함으로써, 상기 렌즈군의 상기 합성 초점 거리를 상기 조사용 렌즈의 상기 초점 거리와는 다른 값으로 하고, 이에 의해 상기 제2 펄스 레이저광의 상기 초점 위치를 상기 제1 펄스 레이저광의 상기 초점 위치와 다르게 하는 것을 특징으로 하는, 피가공물의 가공 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주사 공정에 있어서는, 상기 가공 예정선의 방향을, 상기 피가공물의 서로 다른 2개의 벽개 혹은 열개 용이 방향에 대해 등가인 방향으로 하는 것을 특징으로 하는, 피가공물의 가공 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주사 공정에 있어서는, 상기 가공 예정선의 방향을, 상기 피가공물의 벽개 혹은 열개 용이 방향과 일치시키는 것을 특징으로 하는, 피가공물의 가공 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주사 공정에 있어서는, 상기 가공 예정선의 방향을, 상기 피가공물의 서로 다른 2개의 상기 벽개 혹은 열개 용이 방향에 있어서 교대로 다르게 하는 것을 특징으로 하는, 피가공물의 가공 방법.
피가공물을 분할하는 방법이며,
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 분할 기점이 형성된 피가공물을, 상기 분할 기점을 따라 분할하는 것을 특징으로 하는, 피가공물의 분할 방법.