KR20130133800A

KR20130133800A - 레이저 스크라이브의 테이퍼 감소 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20130133800A
Application number: KR1020137016721A
Authority: KR
Inventors: 제임스 엔 오브리엔; 조셉 지 프랭클
Original assignee: 일렉트로 싸이언티픽 인더스트리이즈 인코포레이티드
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2011-10-27
Publication date: 2013-12-09
Also published as: US20120132629A1; WO2012074635A1; TW201233481A; JP2013544193A; CN103228396A

Abstract

기재 내의 레이저 스크라이브의 테이퍼를 감소시키는 방법 및 장치가 기술된다. 하나의 방법은 레이저 빔을 해당 레이저 빔의 제1 절단 방향에 수직한 제1 방향으로 상기 기재의 표면을 겨냥하고 상기 레이저 빔을 해당 레이저 빔의 상기 제1 절단 방향에 수직한 제2 방향으로 상기 표면을 겨냥하는 것을 포함한다. 각 위치에서, 레이저 빔은 상기 표면으로부터 수직하게 연장되는 라인에 대해 소정의 빔 경사 각도로 틸팅된다. 상기 레이저 빔을 상기 제1 방향으로 겨냥하면서 상기 레이저 빔을 상기 표면에 인가하여 상기 제1 절단 방향으로 절단하고, 상기 레이저 빔을 상기 제2 방향으로 겨냥하면서 상기 레이저 빔을 상기 표면에 인가하여 상기 제1 절단 방향과 해당 제1 절단 방향과 반대인 제2 절단 방향 중 하나의 절단 방향으로 절단하는 것에 의해 상기 표면에 단일의 스크라이브 라인이 형성된다.

Description

레이저 스크라이브의 테이퍼 감소 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR REDUCING TAPER OF LASER SCRIBES}

본 발명은 레이저 가공에 관한 것으로, 특히 레이저 스크라이브(scribes)의 테이퍼를 감소시키는 방법 및 장치에 관한 것이다.

가우스 빔 레이저 가공은 웨이퍼 스크라이빙 및 다른 종류의 레이저 커팅에 사용시 통상 테이퍼가 형성된 커프(tapered kerf)가 유발된다. 이 문제점에 대한 하나의 해법은 예컨대, 직사각형의 톱 해트(top hat) 형태의 레이저 빔을 사용하는 것이다. 이러한 형상의 레이저 빔도 여전히 해당 형상 레이저 빔이 완벽하게 형성된 측면을 가지지 않기 때문에 소정량의 테이퍼가 유발된다.

발명의 실시예는 레이저 가공 또는 스크라이빙에 의해 생성되는 커프에서 테이퍼를 감소시킨다. 전술한 바와 같이, 통상적인 레이저 가공은 테이퍼가 형성된 커프를 유발시킨다. 다시 말해, 커프의 바닥 폭은 절단 경로를 따른 임의의 주어진 지점에서 커프의 상부 폭보다 작다. 이에 비해 본 발명의 실시예는 전략적으로 레이저의 위치 설정을 포함하여 레이저 스크라이브 또는 절단부의 테이퍼를 감소시키고 있다. 보다 직선화된 절단은 절단-후 가공을 감소시켜서 절단의 예측 가능성에 기인하여 기재의 실재료(real estate)의 사용을 최대화할 수 있다.

본 명세서에 개시되는 기재 내의 레이저 스크라이브의 테이퍼를 감소시키는 하나의 방법은 레이저 빔을 해당 레이저 빔의 제1 절단 방향에 수직한 제1 방향으로 상기 기재의 표면을 겨냥하고 상기 레이저 빔을 상기 기재의 상기 표면으로부터 수직하게 연장되는 라인에 대해 소정의 빔 경사 각도로 틸팅하는 단계와, 상기 레이저 빔을 해당 레이저 빔의 상기 제1 절단 방향에 수직한 제2 방향으로 상기 기재의 상기 표면을 겨냥하고 상기 레이저 빔을 상기 기재의 상기 표면으로부터 수직하게 연장되는 상기 라인에 대해 상기 빔 경사 각도로 틸팅하는 단계와, 상기 레이저 빔을 상기 제1 방향으로 겨냥하면서 상기 레이저 빔을 상기 기재의 상기 표면에 인가하여 상기 제1 절단 방향으로 절단하고, 상기 레이저 빔을 상기 제2 방향으로 겨냥하면서 상기 레이저 빔을 상기 기재의 상기 표면에 인가하여 상기 제1 절단 방향과 해당 제1 절단 방향과 반대인 제2 절단 방향 중 하나의 절단 방향으로 절단하는 것에 의해 상기 기재의 상기 표면에 단일의 스크라이브 라인을 형성하는 단계를 포함한다.

기재 내의 레이저 스크라이브의 테이퍼를 감소시키는 하나의 예시적인 장치는 레이저와, 상기 기재를 지지해는 척과, 상기 레이저로부터의 레이저 빔을 상기 기재의 표면에 수직하게 연장되는 라인에 대해 소정의 빔 경사 각도로 틸팅하면서 상기 레이저로부터의 상기 레이저 빔을 상기 레이저 빔의 제1 절단 방향에 수직한 제1 방향으로 상기 기재의 상기 표면을 겨냥하도록 되어 있고, 그리고 상기 레이저 빔을 상기 기재의 상기 표면에 수직하게 연장되는 상기 라인에 대해 상기 빔 경사 각도로 틸팅하면서 상기 레이저 빔을 상기 레이저 빔의 상기 제1 절단 방향에 수직한 제2 방향으로 상기 기재의 상기 표면을 겨냥하도록 된 빔 스티어링 광학 요소와, 제어기를 포함한다. 제어기는 상기 레이저 빔을 상기 제1 방향으로 겨냥하면서 상기 레이저 빔을 상기 기재의 상기 표면에 인가하여 상기 제1 절단 방향으로 절단하고, 상기 레이저 빔을 상기 제2 방향으로 겨냥하면서 상기 레이저 빔을 상기 기재의 상기 표면에 인가하여 상기 제1 절단 방향과 해당 제1 절단 방향과 반대인 제2 절단 방향 중 하나의 절단 방향으로 절단하는 것에 의해 상기 기재의 상기 표면에 단일의 스크라이브 라인을 형성하도록 되어 있다.

이들 실시예와 다른 실시예의 상세 및 변형을 하기에 더 상세히 설명한다.

발명의 설명은 여러 도면에 걸쳐 유사 참조 번호의 경우 유사 부분을 지칭하고 있는 첨부 도면을 참조한다.
도면에서,
도 1은 사각형 빔으로부터 유래된 커프를 포함하는 기재의 부분 측면도이고;
도 2는 본 발명의 개시에 따른 두 위치의 사각형 빔의 개략적 측면도이고;
도 3은 레이저 가공 시스템이 디서(dither)를 포함하고 있는 경우의 단일 스크라이브 라인을 형성하는 레이저의 경로의 상면도이고;
도 4는 도 3과 관련하여 설명된 방법의 실시를 위한 레이저 가공 시스템의 개략도이고;
도 5는 도 4의 레이저 가공 시스템을 변형시켜 본 발명의 다른 실시예를 얻기 위한 구조의 개략도이고;
도 6은 도 5의 구조에 대한 가능한 변형례의 개략도이다.

먼저 도 1 및 도 2를 참조로 레이저 스크라이빙으로부터 야기되는 테이퍼의 문제점에 대처하는 특유의 방법 및 장치를 설명한다. 빔(10), 즉 여기서는 사각형 또는 사각 빔(10)인 빔은 깊이(H)에 걸쳐 기재(12)에 침투한다. 얻어지는 커프(14)는 커프(14)의 상부에서의 폭(W1)이 커프(14)의 바닥에서의 폭(W2)보다 넓어지도록 테이퍼가 형성된 측벽(16)을 갖는다. 본 발명의 실시예에서, 기재(12)의 재료는 중요하지 않지만, 통상은 비금속성이거나 및/또는 깨지기 쉽기 때문에 복수의 층으로 이루어질 수 있다. 기재(12)는 여기서는 가공물(12)로도 지칭된다. 기재(12)는 임의의 크기일 수 있지만, 비교적 두꺼운 기재(12)는 약 500-800 ㎛인 한편, 비교적 얇은 기재(12)는 100 ㎛미만이다.

사각 빔과 같은 형상화된 빔을 형성하기 위한 공지된 기술이 존재한다. 예를 들면, 본 발명의 양수인에게 양도되고 2009년 10월 1일자 발행된 미국 특허 출원 공개 제2009/0245302 A1호는 맞춤형 레이저 펄스를 동적으로 발생시키는 방법 및 시스템을 기술하고 있다. 역시 본 발명의 양수인에게 양도되고 2002년 8월 13일자 발행된 미국 특허 제6,433,301호는 레이저 펄스를 형상화하기 위한 다른 방법 및 시스템을 기술하고 있다. 예시된 사각 빔의 통상적인 프로파일에서 빔(10)의 외측 엣지(18)에는 테이퍼가 형성됨을 유의하라. 따라서, 빔의 각 외측 엣지(18)가 도 2에 예시된 바와 같이 기재(12)에 대해 더 수직이 되도록 빔(10)이 재배치되면, 더 직선적인 측벽(16)이 얻어진다. 여기서는 이것은 빔 틸팅이라 부른다. 도 2로부터 볼 수 있는 바와 같이, 빔 틸팅을 도입하면서 빔(12)을 동일한 빔 크기로 유지하면, 커프(14)의 전체 폭은 커프(14)의 상부에서 원하는 폭(W1)을 초과하여 증가할 것이다. 특정한 커프 폭을 얻기 위해, 빔 크기는 추가로 상세히 후술되는 바와 같이 더 직선적인 측벽(16)을 얻기 위해 사용되는 틸팅의 정도에 따라 감소되어야 한다. 측벽(16)에서 테이퍼를 감소시키는 이 기술은 빔 크기의 감소가 영향력을 증가시킬 것이므로 더 빠른 가공 속도라는 부가된 장점을 제공한다. 본 발명은 사각 빔(10)이 예시되고 있지만, 다른 형태의 빔(10)에 의해 야기되는 테이퍼의 문제점도 본 명세서에 개시된 지침을 통해 처리될 수 있다.

틸팅을 이용하여 보다 직선적인 측벽(16)을 얻기 위해 빔(10)을 배치하는 하나의 방법은 도 3에 예시된 바와 같이 디서링(dithering) 기술을 적용하는 것을 포함한다. 디서링은 축을 따른 방향(on-axis)으로 이동하면서도 축을 가로지른 방향(cross-axis)으로 빔(10)을 빠르게 이동시키는 것을 포함한다. 도 3에서, 화살표는 축을 따른 방향으로 지시하는데, 이 방향은 절단 방향으로도 불리운다. 빔(10)을 위한 하나의 가능한 경로(20)도 예시된다. 경로(20)의 통과 간 간격은 과장된 것이고, 통상 경로는 빔(10)이 자체의 이동에 의해 또는 기재(12)의 이동에 의해 절단 방향으로 이동될 때 통과로부터 통과까지 변화가 거의 없을 것이다. 경로(20)의 외측 엣지는 기재(12) 내에 레이저 빔(10)의 스크라이브 라인(22)을 종국적으로 형성한다. 스크라이브 라인(22)은 이 경우 y-축을 따라 연장된다.

도 4는 도 3과 관련하여 기술된 방법을 실시에 사용될 수 있는 레이저 가공 시스템(40)을 보여준다. 레이저 가공 시스템(40)은 고체(solid state) 레이저, 광섬유 레이저 또는 기타 레이저일 수 있는 레이저(42)를 포함하고 적용례에 따른다. 레이저(42)는 레이저 펄스 광학 요소(44)에 의해 처리되는 펄스를 방출하며, 레이저 펄스 광학 요소는 렌즈와 같은 간단한 광학 성분이거나 또는 원하는 레이저 파라미터에 따라 시간적 및 공간적 빔 형상화 광학 요소를 포함하는 훨씬 복잡한 조립체일 수 있다. 해당 예에서, 형상화된 빔이 바람직하므로 조리개 및/또는 회절 광학 요소가 포함된다. 레이저 펄스는 레이저 스티어링 광학 요소(46)에 의해 광학 필드 광학 요소(48)를 통해 기재(12)로 진행된다. 기재(12)는 동작 스테이지(52)에 부착된 척(50) 위에 지지된다. 해당 예에서, 동작 스테이지(52)는 x-축 선형 모터(54)와 y-축 선형 모터(56)에 의해 제어된다.

제어기(58)는 선형 모터(54, 56)를 통해 레이저(42), 레이저 펄스 광학 요소(44), 스티어링 광학 요소(46) 및 동작 스테이지(52)를 제어하여 펄스화된 레이저 빔(10)을 가공물 또는 기재(12)로 진행시킨다. 제어기(58)는 예컨대, 중앙 처리 유닛(CPU), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 읽기 전용 메모리(ROM) 및 입력 신호를 수신하고 명령 신호를 이들 요소 성분에 전송하는 입력/출력 포트를 포함하는 마이크로제어기와 같은 임의의 제어기일 수 있다. 명령 신호는 통상 메모리에 저장된 프로그래밍 명령을 기초로 출력되고, 각각의 프로그래밍 명령의 기능이 CPU의 로직에 의해 수행된다. 다양한 요소 성분은 통신 경로를 통해 주 제어기로서 제어기(58)와 데이터 통신하는 자체의 제어기를 포함할 수 있다. 더욱이, 제어기(58)는 개인용 컴퓨터와 같은 컴퓨터에 합체될 수 있다. 제어기(58)는 외부 메모리를 사용하여 하나 이상의 마이크로프로세서에 의해 구현될 수 있다.

동작 스테이지(52)에는 임의의 갯수의 공지된 설계가 사용될 수 있다. 해당 예에서, y-축 선형 모터(56)는 스크라이브 라인(22)의 형성을 위해 y-축을 따라 배향된 레일(도시 생략)을 따라 척(50)을 이동시킨다. x-축을 따른 스크라이브 라인의 형성을 위해, x-축 선형 모터(54)는 척(50)과, x-축을 따라 배향된 레일(도시 생략)을 포함하는 동작 스테이지를 이동시킬 수 있다. 설명된 구성 대신에, 레이저(42), 레이저 펄스 광학 요소(44), 스티어링 광학 요소(46) 및/또는 필드 광학 요소(48)는 x-축과 y-축(그리고 선택적으로는 z-축 포함) 중 하나를 따라 이동 가능한 헤드 내에 설치될 수 있으며, 한편으로 단일 동작 스테이지(52)는 예컨대, 레일을 따라 척(50)을 이동시키는 선형 모터를 사용하여 x-축과 y-축 중 다른 축으로 이동하도록 구성된다. 다른 옵션은 x-축과 y-축 각각을 따라 이동 가능하도록 레이저(42), 레이저 펄스 광학 요소(44), 스티어링 광학 요소(46) 및 필드 광학 요소(48)를 지지하는 헤드를 설치하는 한편, 척(50)은 고정된 베이스 상에 설치하는 것이다. 레이저 가공 시스템(40)에는 회전 동작도 포함될 수 있다.

빔 스티어링 광학 요소(46)는 통상 검류계, 고속 스티어링 미러, 압전 소자, 전자-광학 변조기, 음향-광학 변조기 등을 포함한다. 빔 스티어링 광학 요소(46)와 같은 빔 배치 장치가 비교적 빠른 배치를 제공할 수 있는 경우, 도 3과 관련하여 설명된 바와 같은 디서링이 가능하다. 예를 들면, 빔 스티어링 광학 요소(46)의 일 실시예는 x-축과 y-축에 각각 하나씩 배열되는 통상 "갈보(galvos)"로 불리는 두 개의 검류계-베이스 스캐너를 포함할 수 있다. 각각의 갈보는 3개의 주 성분-검류계, 미러(또는 미러들), 및 시스템을 제어하는 서보 드라이버 보드를 포함한다. 기본적으로, 갈보는 개별 축을 따라 배열되고 자체의 개별 미러(들)를, 일방향으로 연속 스피닝하는 대신에, 좌우로 고속으로 회전시킴으로써 좌우(side-to-side) 레이저 경로를 제공한다. 갈보는 밀리 초 범위의 비교적 큰 스위프(sweep) 및 응답 시간의 용례에 유용한 경향이 있을 수 있다. ㎲ 정도의 응답 시간을 갖는 100 ㎛ 미만의 작은 동작의 경우, 통상적으로 하나 이상의 음향-광학 디플렉터가 디서링의 개시에 더 바람직하다.

다른 실시예들도 가능하다. 예를 들면, 빔 스티어링 광학 요소(46)는 본 출원의 양수인에 양도되고 2008년 4월 24일자 발행된 미국 특허 공개 제2008/0093349 A1에 기술되는 바와 같이 압전 액츄에이터에 의해 2개 축에 대해 틸팅될 수 있는 단일 미러를 포함할 수 있다. 이러한 실시예는 갈보를 사용하는 경우보다 느릴 수 있지만, 갈보와 음향-광학 디플렉터 사이의 스위프 범위에서 보다 정확할 수 있다. 디서링을 이용한 실시예의 구현시, 필드 광학 요소(48)로서 비-텔레센트릭(non-telecentric) 형의 작은 포커싱 렌즈를 합체하는 것이 바람직하다.

필요한 틸팅량이 적을수록 본 실시예에서 필요한 디서링의 양이 적어져서, 제어가 더 어렵다. 즉, 임의의 액츄에이터의 경우, 유효 분해능은 작은 각의 분해능을 제한할 것이다. 예를 들면, 커프 폭(W1)이 20-80 ㎛, 보다 구체적으로 40-45 ㎛ 이하인 경우, 디서링의 정도는 사용되는 레이저에 따라 2 ㎛의 범위에 있을 수 있다. 따라서, 레이저 배치에 디서링을 도입하는 것은 가능하지 않거나 바람직하지 않을 수 있다. 이 경우, 일 방향으로의 절단을 위해 빔(10)을 일 측면으로 배치하고 도 2에 예시된 바와 같이 다른 방향으로의 절단을 위해 빔(12)을 다른 측면으로 재배치하는 것이 가능하다. 디서링을 포함하는 실시예에서처럼, 빔(10)의 크기는 감소되어야 할 것이다.

도 5 및 도 6은 이러한 기술의 구현에 사용될 수 있는 장치의 예를 보여준다. 도 5에서, 스티어링 광학 요소(46)는 도 4와 관련하여 설명된 바와 같이 하우징(60) 내에서 x-축과 z-축을 따라 해당 요소에 결합된 미러의 이동을 위해 설치된 두 개의 갈보를 포함한다. 두 개의 갈보 중 각각의 갈보마다 갈보 드라이버(62)가 하우징(60) 외부로 연장된다. 전술한 바와 같은 디서링 대신에, 이들 갈보는 스캔 렌즈(64)를 통해 조정 가능한 틸팅 미러(66)로 빔(10)을 진행시킨다. 스캔 렌즈(64)는 본 해당 예에서 텔레센트릭 스캔 렌즈인 것이 바람직할 수 있다. 도 4에서의 포커싱 렌즈(60)는 본 실시예에서는 생략된다. 틸팅 미러(66)는 틸팅된 빔이 기재(12)의 평면으로부터 연장되는 수직 라인에 대해 소정의 각도(α)와 같아지도록 빔(10)을 기재(12)로 향하게 한다. 장착 어셈블리(68)의 일측에 설치되고 스캔 렌즈(64)의 중심으로부터 오프셋된 것으로 예시되어 있지만, 틸팅 미러(66)는 배열 내에 중심 정렬될 수 있다. 빔(10)이 절단 방향을 따라, 즉 여기서는 y-축을 따라, 1차 커팅을 수행할 때, 도 5와 관련하여 좌측벽(16)을 따른 테이퍼가 최소화된다. 2차 커팅의 경우, 여러 가지의 옵션이 가능하다. 기재(12)는 제어기(58)에 의해 제어되는 모터에 의해 180도 회전될 수 있다. 빔 틸팅은 각도(α)와 같게 유지되고, 빔(10)이 최초 절단 방향을 따라 또는 반대 방향으로 2차 커팅을 수행시, 도 5와 관련하여 우측벽(16)을 따른 테이퍼가 최소화된다. 대안적으로, 팅틸 미러(66)는 회전을 위한 장착 어셈블리(68)에 의한 것과 같이 스캔 렌즈(64)에 의해 형성된 축을 중심으로 회전 동작되도록 설치될 수 있다. 이러한 회전 동작은 제어기(58)에 의해 제어될 수 있거나 손으로 행해질 수 있다. 빔(10)은 어셈블리(68)의 180도 회전 후에 틸팅 미러(66)로 다시 진행된다. 이러한 옵션이 가능하지만, 기재(12)를 이동시키는 것에 의한 구현보다 덜 바람직할 수 있다. 이는 틸팅 미러(66)의 회전 능력을 추가할 필요성 때문이다. 또한, x-축 및/또는 y-축을 따른 기재(12)와 스티어링 광학 요소(46)와 스캔 렌즈(64)의 상대 위치는 원하는 폭(W1)을 갖는 스크라이브 라인(22)의 형성을 위해 조정이 필요할 수 있다.

본 실시예는 작은 틸팅 각도에 유용한 것으로 설명되고 있지만, 비교적 큰 틸팅 각도에도 사용될 수 있다.

2차 커팅을 수행하는 다른 옵션은 어셈블리(68)가 도 6에 도시된 바와 같이 U-형인 구조를 사용하는 것이다. 본 해당 예에서, 어셈블리(68)는 U-형의 반대측 다리에서 틸팅 미러(66)와 동일한 빔 틸팅 각도(α)가 얻어지도록 틸팅된 제2 틸팅 미러(70)를 지지한다. 이 구성은 원하는 폭(W1)을 갖는 스크라이브 라인(22)의 형성을 위해, 예컨대, 제어기(58)의 제어하에서 x-축 및 y-축 선형 모터(54, 56)에 의해 x-축 및/또는 y-축을 따른 기재(12)와 스티어링 광학 요소(46)와 스캔 렌즈(64)의 상대 위치의 조정을 필요로 할 수도 있다.

스크라이브 라인(22)의 2-통과 포메이션을 구현할 수 있는 다른 가능한 구조는 어셈블리(68)가 생략된 점을 제외하고 도 5와 유사하다. 갈보 드라이버(62) 또는 하우징(60) 내의 다른 빔 스티어링 요소 성분을 제어하는 것에 의해 하우징(60)으로부터 스캔 렌즈(64)의 비-선형 영역(예, 외부 엣지)으로 빔(10)을 의도적으로 겨냥하는 것은 빔이 스캔 렌즈(64)로부터 나오면서 빔(10)을 틸팅하는 결과를 가져온다. 대부분의 용례에 필요한 빔 틸팅에서 변화가 적은데 기인하여, 스캔 렌즈(64)가 텔레센트릭인 경우, 제어기(58)에 의한 제어와 함께 스캔 렌즈(64) 만을 사용하는 것을 통해, 바람직한 각도를 얻을 수 있다. 틸팅 각도가 큰 것이 바람직하면, 비-텔레센트릭 형인 스캔 렌즈(64)를 포함함으로써, 렌즈(64)의 엣지를 통해 통과시 얻어지는 빔의 추가적인 비-선형성의 장점을 취할 수 있다. 그 밖의 실시예와 마찬가지로, 바람직한 폭(W1)을 갖는 스크라이브 라인(22)의 형성을 위해 x-축 및/또는 y-축을 따른 기재(12)와 스티어링 광학 요소(46)와 스캔 렌즈(64)의 상대 위치의 조정이 필요할 수 있다.

각도(α)는 도 2와 관련하여 설명된 바와 같이 커프(14) 내에 보다 직선적인 측벽(16)을 얻기 위해 빔(10)의 엣지가 가공물(12)과 더 수직이 되도록 하는데 필요한 빔 틸팅 각도이다. 각도(α)는 디서링의 범위의 설정에 또는 레이저 가공 시스템(10)의 이외의 요소 성분에 대해 틸팅 미러(들)(66)의 상대 위치를 설정하는데 사용되도록 두 가지 이상의 방법으로 결정될 수 있다. 예로써 그리고 도 1을 참조하면, 하나의 예시적인 방법은 기재(12)와 동일한 특성의 시험 기재 내에 통상의 빔(10)을 사용하여 시험 스크라이브를 형성하는 것이다. 여기서 시험 기재를 말하자면, 해당 시험 기재는 기재(12)의 불필요한 부분도 포함한다. 시험 스크라이브를 형성한 후, 시험 기재의 표면에 의해 형성된 수직 라인에 대한 측벽(16)의 경사는 각도(α)에 대해 좋은 기준이 되는 각도(β)를 제공한다. 각도(β)와 각도(α)는 해당 각도가 커질수록 서로 정확히 연관되는 것은 아닌데, 이는 광학 요소와 관련하여 빔(10)의 배치가 변하기 때문이다. 따라서, 각도(α)의 결정은, 가능한 빔 틸팅이 시험 기재에 대해 시험되고, 그리고 각도(β)에서 시작하는 것이 필요한 경우, 얻어지는 테이퍼를 기초로 조정되는 반복적인 프로세스일 수 있다.

각도(β)를 결정하는 다른 방법은 도 2에 예시된 각도(γ)를 결정하도록 빔(10)을 이미지화하거나 빔(10)을 수학적으로 모델링하는 것에 의해 빔(10)에 대한 빔 프로파일을 분석하는 것이다. 각도(γ)는 빔(10)의 외부 엣지(18)가 빔(10)에 의해 형성된 사각 형상으로부터 테이퍼 경사지는 각도이다. 각도(γ)는 각도(β)보다 측정 또는 계산이 더 어렵지만, 역시 각도(α)에 대한 기준을 제공할 수 있다. 다시, 전술한 바와 유사하게 반복적 프로세스가 필요할 수 있다.

그러나, 전술한 바와 같이, 상당한 빔 틸팅이 도입되면, 빔(10)의 크기(보다 구체적으로, 예컨대, 도 3에 도시된 바와 같은 폭 또는 스폿 크기)는 그에 대응하여 감소되어야 한다. 감소량은 커프(14)의 각도(α), 커프(14)가 연장되는 깊이(H) 및 원하는 폭(W1)에 의해 수학적으로 결정될 수 있다.

전술한 실시예들은 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해 설명되었지만 본 발명을 한정하지 않는다. 반대로, 본 발명은 첨부된 특허청구범위의 취지 및 범위 내에 포함되는 다양한 변경 및 등가의 구성을 포괄하도록 의도된 것으로, 특허청구범위의 범위는 법률하에서 허용되는 모든 이러한 변형 및 등가의 구조를 포함하도록 최대한 넓게 해석되어야 한다.

Claims

기재 내의 레이저 스크라이브의 테이퍼를 감소시키는 방법으로서:
레이저 빔을 해당 레이저 빔의 제1 절단 방향에 수직한 제1 방향으로 상기 기재의 표면을 겨냥하고 상기 레이저 빔을 상기 기재의 상기 표면으로부터 수직하게 연장되는 라인에 대해 소정의 빔 경사 각도로 틸팅하는 단계와;
상기 레이저 빔을 해당 레이저 빔의 상기 제1 절단 방향에 수직한 제2 방향으로 상기 기재의 표면을 겨냥하고 상기 레이저 빔을 상기 기재의 표면으로부터 수직하게 연장되는 상기 라인에 대해 상기 빔 경사 각도로 틸팅하는 단계와;
상기 기재의 표면 내에 단일의 스크라이브 라인을 형성하는 단계로서,
해당 단계는:
상기 레이저 빔을 상기 제1 방향으로 겨냥하면서 상기 레이저 빔을 상기 기재의 상기 표면에 인가하여 상기 제1 절단 방향으로 절단하고;
상기 레이저 빔을 상기 제2 방향으로 겨냥하면서 상기 레이저 빔을 상기 기재의 상기 표면에 인가하여 상기 제1 절단 방향과 해당 제1 절단 방향과 반대인 제2 절단 방향 중 하나의 절단 방향으로 절단하는 것에 의해;
행해지는 스크라이브 라인 형성 단계를 포함하는 것인 레이저 스크라이브의 테이퍼 감소 방법.
제1항에 있어서, 상기 레이저 빔을 상기 기재의 표면에 상기 제1 방향으로 겨냥하고 상기 레이저 빔을 상기 기재의 표면에 상기 제2 방향으로 겨냥하는 것은 상기 레이저 빔을 상기 제1 방향의 빔 경사 각도와 상기 제2 방향의 빔 경사 각도 사이에서 디서링(dithering)하는 것을 포함하고, 상기 기재의 표면에 상기 단일의 스크라이브 라인을 형성하는 것은 상기 제1 절단 방향으로만 절단을 행하는 것을 포함하는 것인 레이저 스크라이브의 테이퍼 감소 방법.
제1항에 있어서, 상기 레이저 빔을 상기 제2 방향으로 겨냥하면서 상기 레이저 빔을 상기 기재의 상기 표면에 인가하고 상기 제1 절단 방향과 해당 제1 절단 방향과 반대인 제2 절단 방향 중 하나의 절단 방향으로 절단하는 것은 상기 레이저 빔을 상기 제2 방향으로 겨냥하면서 상기 레이저 빔을 상기 기재의 상기 표면에 인가하고 상기 제1 절단 방향으로 절단하는 것을 포함하는 것인 레이저 스크라이브의 테이퍼 감소 방법.
제1항에 있어서, 상기 빔 경사 각도는 상기 단일의 스크라이브 라인에 걸쳐 전체적으로 수직인 측벽을 얻는데 충분한 각도인 것인 레이저 스크라이브의 테이퍼 감소 방법.
제1항에 있어서, 상기 빔 경사 각도를 결정하는 단계를 더 포함하는 것인 레이저 스크라이브의 테이퍼 감소 방법.
제5항에 있어서, 상기 빔 경사 각도의 결정 단계는:
시험 기재의 표면에 시험 스크라이브 라인을 형성하되, 상기 시험 기재의 상기 표면에 수직하게 연장되는 라인을 따라 겨냥된 상기 레이저 빔을 사용하여 시험 스크라이브 라인을 형성하는 단계와;
상기 시험 스크라이브 라인의 측벽의 테이퍼 각도를 측정하는 단계와;
상기 기재의 가공에 있어 상기 테이퍼 각도를 상기 빔 경사 각도로서 사용하는 단계를 포함하는 것인 레이저 스크라이브의 테이퍼 감소 방법.
제6항에 있어서:
상기 레이저 빔을 상기 제1 방향과 제2 방향 중 적어도 한 방향으로 겨냥하고 상기 레이저 빔을 상기 시험 기재의 상기 표면으로부터 수직하게 연장되는 상기 라인에 대해 상기 테이퍼 각도로 틸팅하면서 상기 시험 기재의 상기 표면 내에 제2 커프 라인을 절단하는 단계와;
상기 기재의 가공에 있어 상기 테이퍼 각도를 상기 빔 경사 각도로서 사용하기 전에 상기 테이퍼 각도를 조정하는 단계로서, 해당 조정은 상기 제2 커프 라인의 측벽의 각도를 기초로 하는 테이퍼 각도 조정 단계를 더 포함하는 것인 레이저 스크라이브의 테이퍼 감소 방법.
제5항에 있어서, 상기 빔 경사 각도 결정 단계는:
상기 레이저 빔의 테이퍼 각도를 결정하는 단계와;
상기 빔 경사 각도를 상기 테이퍼 각도를 기초로 획득하는 단계를 포함하는 것인 레이저 스크라이브의 테이퍼 감소 방법.
제1항에 있어서, 상기 레이저 빔을 상기 제1 방향으로 겨냥하면서 상기 레이저 빔을 상기 기재의 상기 표면에 인가하여 상기 제1 절단 방향으로 절단하는 것은, 상기 단일의 스크라이브 라인의 시작점부터 상기 단일의 스크라이브 라인의 단부에 도달할 때까지 상기 제1 방향으로 절단하면서, 상기 레이저 빔을 상기 기재의 상기 표면으로부터 수직하게 연장되는 상기 라인에 대해 상기 빔 경사 각도로 유지하는 것을 포함하고, 상기 방법은:
상기 단일의 스크라이브 라인의 단부에 도달 후 상기 레이저 빔을 상기 제2 방향으로 상기 기재의 상기 표면에 겨냥하도록 상기 레이저 빔의 위치를 스위칭하는 단계를 더 포함하고;
상기 레이저 빔을 상기 제2 방향으로 겨냥하면서 상기 레이저 빔을 상기 기재의 상기 표면에 인가하여 상기 제1 절단 방향과 제2 절단 방향 중 한 방향으로 절단하는 것은, 상기 단일의 스크라이브 라인의 단부로부터 상기 단일의 스크라이브 라인의 시작점에 도달할 때까지 상기 제2 방향으로 절단하면서, 상기 레이저 빔을 상기 기재의 상기 표면으로부터 수직하게 연장되는 상기 라인에 대해 상기 빔 경사 각도로 유지하는 것을 포함하는 것인 레이저 스크라이브의 테이퍼 감소 방법.
기재 내의 레이저 스크라이브의 테이퍼를 감소시키는 장치로서:
레이저와;
상기 기재를 지지하는 척과;
상기 레이저로부터의 레이저 빔을 상기 기재의 표면에 수직하게 연장되는 라인에 대해 소정의 빔 경사 각도로 틸팅하면서 상기 레이저로부터의 상기 레이저 빔을 상기 레이저 빔의 제1 절단 방향에 수직한 제1 방향으로 상기 기재의 상기 표면을 겨냥하도록 되어 있고, 그리고 상기 레이저 빔을 상기 기재의 상기 표면에 수직하게 연장되는 상기 라인에 대해 상기 빔 경사 각도로 틸팅하면서 상기 레이저 빔을 상기 레이저 빔의 상기 제1 절단 방향에 수직한 제2 방향으로 상기 기재의 상기 표면을 겨냥하도록 된 빔 스티어링 광학 요소와;
상기 기재의 상기 표면에 단일의 스크라이브 라인을 형성하도록 된 제어기로서, 해당 스크라이브 라인의 형성은:
상기 레이저 빔을 상기 제1 방향으로 겨냥하면서 상기 레이저 빔을 상기 기재의 상기 표면에 인가하여 상기 제1 절단 방향으로 절단하고;
상기 레이저 빔을 상기 제2 방향으로 겨냥하면서 상기 레이저 빔을 상기 기재의 상기 표면에 인가하여 상기 제1 절단 방향과 해당 제1 절단 방향과 반대인 제2 절단 방향 중 하나의 절단 방향으로 절단하는 것에 의해;
행해지도록 하는 제어기를 포함하는 것인 레이저 스크라이브의 테이퍼 감소 장치.
제10항에 있어서:
상기 척에 기계적으로 결합된 선형 모터를 더 포함하고; 상기 제어기는 상기 선형 모터가 상기 제1 및 제2 절단 방향에 의해 형성된 축을 따라 이동되도록 제어하는 것에 의해 상기 단일의 스크라이브 라인을 형성하도록 된 것인 레이저 스크라이브의 테이퍼 감소 장치.
제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 빔 스티어링 광학 요소는 적어도 하나의 검류계를 포함하는 것인 레이저 스크라이브의 테이퍼 감소 장치.
제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 빔 스티어링 광학 요소는:
빔 스티어링 요소 성분을 지지하는 하우징과;
틸팅 미러를 지지하는 어셈블리와;
상기 하우징과 상기 어셈블리 사이에서 상기 하우징 상에 설치된 스캔 렌즈를 포함하고,
상기 빔 스티어링 요소 성분은 상기 레이저 빔을 상기 레이저로부터 상기 스캔 렌즈와 상기 레이저 빔을 상기 스캔 렌즈로부터 상기 기재로 진행시키도록 경사진 틸팅 미러로 진행시키도록 된 것인 레이저 스크라이브의 테이퍼 감소 장치.