KR20180111497A - A cutting method and cutting machine of a brittle substrate with a metal film - Google Patents

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히로요시 하야시
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미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤
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Abstract

An objective of the present invention is to provide a method and device for clearly cutting a brittle substrate with a metal film (W) using a simple process. The method comprises the steps of: transmitting a laser beam (L1) including burst of a pulsed laser beam to an aberration generating lens (4c) to generate an aberration laser beam (L2); forming a modified layer (K), whose strength has decreased, in a brittle substrate (W1) and forming a cutting groove (V) in the metal film (W2) by scanning a most convergent unit of the aberration laser beam (L2) along a line to be cut from a surface of the brittle substrate (W1) becoming a base of the brittle substrate with the metal film (W); and cutting the brittle substrate with the metal film (W) along the line to be cut through a brake means according to the modified layer (K).

Description

금속막 부착 취성 재료 기판의 분단 방법 및 분단 장치{A cutting method and cutting machine of a brittle substrate with a　metal film}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a brittle material substrate,

본 발명은 취성(脆性) 재료 기판의 일면에 금속막을 적층한 금속막 부착 취성 재료 기판의 분단(分斷) 방법 및 분단 장치에 관한 것이다. 특히 본 발명은 반사경이나 경판(鏡板) 등과 같이, 투명한 유리 등의 취성 재료 기판의 일면에, 알루미늄이나 크롬 등이 얇은 금속막을 증착 등에 의해 부착시킨 금속막 부착 취성 재료 기판의 분단 방법 및 분단 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method of dividing a brittle material substrate with a metal film laminated on one side of a brittle material substrate and a cutting apparatus. Particularly, the present invention relates to a method for separating a brittle material substrate having a metal film and a method for separating the brittle material substrate, in which a thin metal film such as aluminum or chromium is deposited on one surface of a brittle material substrate such as a transparent glass such as a reflector or a mirror plate .

일반적으로 상기와 같은 금속막 부착 취성 재료 기판을 분단하는 경우, 도 8의 (a)에 나타내는 것처럼, 커터 휠(15)(스크라이빙 휠(scribing wheel)이라고도 함) 등에 의해, 금속막 부착 취성 재료 기판(W)의 모체(母體)가 되는 취성 재료 기판(W1)의 표면을 스크라이브함으로써 홈 모양의 스크라이브 라인(S)을 형성하고, 이 스크라이브 라인(S)이 형성된 면과는 반대측의 금속막(W2)의 면으로부터, 도 8의 (b)에 나타내는 것처럼, 브레이크 바(14)를 대고 누름으로써 금속막 부착 취성 재료 기판(W)을 휘게 하여 스크라이브 라인(S)을 따라서 분단하는 방법이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1, 특허 문헌 2의 도 10 참조). Generally, in the case of dividing a brittle material substrate with a metal film as described above, the brittle material with metal film is divided into brittle material with brittle material with a metal film (for example, A scribe line S in the form of a groove is formed by scribing the surface of the brittle material substrate W1 which becomes the mother body of the material substrate W and the metal film on the side opposite to the surface on which the scribe line S is formed There is known a method of bending the brittle material substrate W with a metal film and pressing it along the scribe line S by pressing the brake bar 14 against the surface of the substrate W2 as shown in Figure 8 (b) (See, for example, Patent Literature 1 and Patent Literature 2, Fig. 10).

상기한 스크라이브 라인의 가공에서는, 커터 휠 등에 의한 기계적인 수법을 대신하여, 레이저 빔을 취성 재료 기판의 표면에 조사하여 열에 의해 분단 예정 라인을 따라서 크랙을 생기게 하거나, 개질층(改質層)을 형성하거나 함으로써 스크라이브 라인을 형성하는 방법도 일반적이다. In the processing of the above scribe line, instead of a mechanical method using a cutter wheel or the like, a laser beam is irradiated to the surface of the brittle material substrate to cause a crack along the line to be divided by the heat, or a modified layer A scribe line is formed.

특허 문헌 1: 일본 특허공개공보 제2016－000533호Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-000533 특허 문헌 2: 일본 특허공개공보 제2015－039872호Patent Document 2: JP-A-2015-039872 특허 문헌 3: 일본 특허공개공보 제2012－066479호Patent Document 3: Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2012-066479

그렇지만, 상술한 방법에 따라 금속막 부착 취성 재료 기판을 분단하려고 하는 경우에는, 모체가 되는 취성 재료 기판과 금속막의 물리적 성질이 상이한 것에 기인하여, 금속막의 일부가 완전하게는 분단되지 않고 연결된 채로 남거나 혹은 분단되었다고 하더라도 당겨 뜯긴 자국, 불규칙하게 갈라지는 거스러미, 치핑(chipping) 등이 생기거나 하여 깨끗하게 분단되지 않는다고 하는 문제가 생긴다. However, in the case of dividing the brittle material substrate with a metal film according to the above-described method, since the physical properties of the brittle material substrate to be the matrix and the metal film are different, a part of the metal film remains completely connected Or even if it is divided, there is a problem that it is not cleanly divided because it is pulled off, irregularly cracked, chipping, or the like occurs.

또, 금속막을 확실히 분리하기 위해, 분단 공정에 앞서 금속막의 표면에도 커터 휠이나 레이저 빔으로 분단 예정 라인을 따른 스크라이브 라인을 형성하는 방법도 알려져 있다(예를 들면 특허 문헌 3 참조). 그러나 이 방법에서는, 금속막 부착 취성 재료 기판 중 어느 일방의 면에 스크라이브 라인을 가공한 후, 기판을 반전(反轉)시켜 반대측의 면에 스크라이브 라인을 가공할 필요가 있어, 작업 공정이 증가하여 수고가 듦과 아울러, 기판을 반전시키기 위한 기구 등이 필요하게 되어 장치가 복잡해지고, 코스트가 비싸진다고 하는 문제점이 있다.A method of forming a scribe line along a line to be divided by a cutter wheel or a laser beam on the surface of a metal film prior to the dividing step is also known (see, for example, Patent Document 3). However, in this method, it is necessary to process a scribe line on one surface of the metal film-attached brittle material substrate, then reverse the substrate, and process the scribe line on the opposite surface, There is a problem in that a mechanism for inverting the substrate is required in addition to the labor cost and the apparatus becomes complicated and the cost becomes high.

이에 본 발명은 상기 과제를 해결하여, 간단한 공정으로 정밀도 좋고 깨끗하게 분단할 수 있는 금속막 부착 취성 재료 기판의 분단 방법 및 분단 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method for dividing a brittle material substrate with a metal film and a dividing device, which can be divided precisely and cleanly by a simple process.

상기 목적을 달성하기 위해서 이루어진 본 발명의 분단 방법은, 취성 재료 기판의 편측(片側)의 일면에 금속막을 부착시킨 금속막 부착 취성 재료 기판의 분단 방법으로서, 펄스 레이저 빔의 버스트를 포함하는 레이저 빔을, 수차를 발생시키는 수차 생성 렌즈를 투과시켜 수차 레이저 빔으로 생성하고, 상기 수차 레이저 빔의 최(最)수렴부를 상기 금속막 부착 취성 재료 기판의 모체가 되는 취성 재료 기판의 표면에서부터 분단 예정 라인을 따라서 스캔하여, 상기 취성 재료 기판에 강도가 저하된 개질층을 형성함과 동시에 상기 금속막에 분단 홈을 형성하고, 그 다음에, 상기 개질층을 따라서 브레이크 수단을 통해서 상기 금속막 부착 취성 재료 기판을 상기 분단 예정 라인을 따라서 분단하도록 하고 있다. In order to attain the above object, the breaking method of the present invention is a breaking method of a brittle material substrate with a metal film on one side of a brittle material substrate with a metal film adhered thereto, And a converging portion of the aberration laser beam is irradiated from the surface of the brittle material substrate to be the matrix of the brittle material substrate having the metal film to the expected line to be divided To form a modified layer on the brittle material substrate having reduced strength and to form a dividing groove in the metal film, and then, through the braking means along the modified layer, So that the substrate is divided along the line along which the material is to be divided.

본 발명의 분단 방법에 있어서, 상기 수차 레이저 빔이 가장 수렴되는 최수렴부를 상기 취성 재료 기판의 두께의 중간 위치에 맞춰 스캔하는 것이 바람직하다. In the dividing method of the present invention, it is preferable to scan the optimal convergence portion at which the aberration laser beam converges to the intermediate position of the thickness of the brittle material substrate.

여기서, 수차 레이저 빔의 최수렴부는, 수차 레이저 빔의 조사 방향을 따라서, 빔 프로파일(강도 분포)을 측정했을 때, 빔 프로파일의 피크 파워가 가장 높아지는 위치(수차 레이저 빔의 조사 방향을 따른 위치)를 의미한다. Here, when the beam profile (intensity distribution) is measured along the irradiation direction of the aberration laser beam, the lowest peak portion of the aberration laser beam has a position where the peak power of the beam profile is highest (position along the irradiation direction of the aberration laser beam) it means.

상기 취성 재료 기판의 개질층을 분단하는 브레이크 수단으로서, 파장 10.6㎛의 CO2 레이저 빔이나, 파장 1.064㎛의 Nd；YAG 레이저 빔 등의 적외선 영역의 파장(통상, 파장 0.7㎛ 이상)을 가지는 레이저 빔(구체적으로는 파장 0.7~20㎛의 레이저 빔)을 조사하여 열에 의해 분단하는 광학적 수단이나, 브레이크 바를 기판 상면으로부터 대고 눌러 기판을 휘게 함으로써 분단하는 기계적 수단을 이용할 수 있다. As a break means for breaking the modified layer of the brittle material substrate, a laser having a wavelength of an infrared region such as a CO 2 laser beam having a wavelength of 10.6 탆 or a Nd: YAG laser beam having a wavelength of 1.064 탆 An optical means for irradiating a beam (specifically, a laser beam having a wavelength of 0.7 to 20 탆) and dividing the beam by heat or a mechanical means for dividing the substrate by bending the substrate by pressing the brake bar from the upper surface of the substrate can be used.

또, 다른 관점으로부터 이루어진 본 발명의 분단 장치는, 취성 재료 기판의 편측의 일면에 금속막을 부착시킨 금속막 부착 취성 재료 기판의 분단 장치로서, 상기 금속막 부착 취성 재료 기판을 재치(載置)하는 테이블과, 광원으로부터 출사(出謝)된 펄스 레이저 빔의 버스트를 포함한 레이저 빔을, 수차를 발생시키는 수차 생성 렌즈를 통해서 수차 레이저 빔으로 생성하는 수차 레이저 빔 발광 부재와, 상기 수차 레이저 빔 발광 부재를 상기 금속막 부착 취성 재료 기판의 분단 예정 라인을 따라서 상대적으로 이동시켜 모체가 되는 취성 재료 기판에 강도가 저하된 개질층을 형성함과 동시에 금속막에 분단 홈을 형성하는 이동 기구와, 상기 개질층을 따라서 상기 금속막 부착 취성 재료 기판을 분단하는 브레이크 수단으로 이루어지는 구성으로 했다. The present invention is also directed to a breaking apparatus for brittle material substrates with a metal film on one side of a brittle material substrate, wherein the brittle material substrate is mounted on the brittle material substrate. An aberration laser beam emitting member for generating a laser beam including a burst of pulsed laser beams emitted from a light source through an aberration generating lens for generating an aberration laser beam, A moving mechanism for relatively moving the brittle material substrate along the line to be divided of the metal film-attached brittle material substrate to form a modified layer whose strength is lowered on a brittle material substrate to be a matrix and forming a dividing groove in the metal film, And braking means for separating the metal film-attached brittle material substrate along the layer.

본 발명은 상기와 같이 구성되어 있으므로, 수차 레이저 빔의 스캔에 의해, 모체가 되는 유리 기판 등의 취성 재료 기판에 강도가 저하된 개질층을 가공할 수 있음과 동시에, 금속막에 분단 홈을 분단 예정 라인을 따라서 형성할 수 있다. 따라서, 다음의 브레이크 공정에서, 금속막 부착 취성 재료 기판에 외력을 가해 개질층을 따라서 취성 재료 기판을 분단했을 때, 금속막이 미리 분단 홈의 부분에서 분리되어 있거나, 혹은 그 두께의 대부분이 제거되어 있으므로, 금속막에서의 당겨 뜯긴 자국이나 거스러미, 치핑 등이 생기지 않고 깨끗한 단면으로 확실하게 분단할 수 있다. 또, 수차 레이저 빔에 의해서 취성 재료 기판에 개질층을 가공함과 동시에 금속막에 분단 홈이 가공되므로, 종래와 같이 기판을 반전시켜 금속막에 스크라이브 라인을 가공하는 것과 같은 번잡한 공정을 생략할 수 있어, 가공 시간의 단축이나 코스트의 저감화를 도모할 수 있다. According to the present invention as described above, it is possible to process a modified layer whose strength is lowered on a brittle material substrate such as a glass substrate, which becomes a matrix, by scanning an aberration laser beam, It can be formed along the planned line. Therefore, in the following breaking process, when an external force is applied to the brittle material substrate with a metal film and the brittle material substrate is divided along the modified layer, the metal film is previously separated at the part of the divided grooves or most of the thickness thereof is removed Therefore, it is possible to reliably separate into a clear cross-section without causing tearing marks, scratches and chipping on the metal film. Further, since the modified layer is processed on the brittle material substrate by the aberration laser beam and the divided grooves are formed on the metal film, complicated processes such as processing the scribe line on the metal film by inverting the substrate as in the prior art are omitted So that the machining time can be shortened and the cost can be reduced.

본 발명에 있어서, 상기 수차 생성 렌즈는 평 볼록 렌즈(plane-convex lens)로 형성하는 것이 좋다. 이 경우, 레이저 빔을 평 볼록 렌즈의 평면측으로부터 입사시킴으로써, 볼록면측으로부터 수차 레이저 빔을 출사시킬 수 있다. 이 경우, 평 볼록 렌즈의 평면측에 회절 광학 소자(DOE)를 배치함으로써, 평 볼록 렌즈의 볼록면측으로부터 출사되는 레이저 빔의 초점 수를 많게 할 수 있고, 또 집광 지름을 작게 할 수 있다. In the present invention, it is preferable that the aberration-generating lens is formed of a plane-convex lens. In this case, the aberration laser beam can be emitted from the convex surface side by making the laser beam incident from the plane side of the flat convex lens. In this case, by arranging the diffractive optical element (DOE) on the plane side of the flat convex lens, the number of focal points of the laser beam emitted from the convex surface side of the flat convex lens can be increased and the condensed diameter can be reduced.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 수차 레이저 빔의 광원이 파장 0.7~2.5㎛(예를 들면, Nd：YAG 레이저의 기본파)의 근적외(近赤外) 레이저이고, 또한 펄스 폭이 100피코초 이하의 레이저 빔의 버스트를 이용하도록 하는 것이 좋다. Further, in the present invention, it is preferable that the light source of the aberration laser beam is a near-infrared laser having a wavelength of 0.7 to 2.5 占 퐉 (for example, a fundamental wave of an Nd: YAG laser) It is preferable to use a burst of the following laser beam.

도 1은 본 발명에 따른 분단 장치의 개략적인 설명도이다.
도 2는 본 발명에 있어서의 수차 레이저 빔 발광 부재의 광학계를 나타내는 블록도이다.
도 3은 수차 레이저 빔의 수렴 상태를 나타내는 확대 설명도이다.
도 4는 펄스 레이저 빔의 버스트의 프로파일을 나타내는 개념도이다.
도 5는 본 발명에 있어서의 분단 가공 공정의 제1 단계를 나타내는 설명도이다.
도 6은 본 발명에 있어서의 분단 가공 공정의 제2 단계를 나타내는 설명도이다.
도 7은 본 발명에 있어서의 브레이크 수단의 다른 일례를 나타내는 설명도이다.
도 8은 종래의 금속막 부착 취성 재료 기판의 분단 방법의 일례를 나타내는 설명도이다.1 is a schematic explanatory diagram of a breaking apparatus according to the present invention.
2 is a block diagram showing an optical system of an aberration laser beam emitting member according to the present invention.
3 is an enlarged explanatory diagram showing a converging state of an aberration laser beam.
4 is a conceptual diagram showing the burst profile of the pulsed laser beam.
Fig. 5 is an explanatory diagram showing the first step of the divisional machining process in the present invention. Fig.
Fig. 6 is an explanatory view showing the second step of the division machining step in the present invention. Fig.
7 is an explanatory view showing another example of the brake means in the present invention.
Fig. 8 is an explanatory diagram showing an example of a conventional method for separating a brittle material substrate with a metal film.

이하에 있어서, 본 발명의 상세를 도면에 나타낸 실시예에 기초하여 설명한다. Hereinafter, the details of the present invention will be described based on the embodiments shown in the drawings.

도 1은 본 발명에 따른 스크라이브 장치(분단 장치)(A)를 나타내는 도면이다. 1 is a view showing a scribing apparatus (division apparatus) A according to the present invention.

스크라이브 장치(A)에는 좌우의 지주(支柱, 1, 1)에 X방향을 따른 가이드(2)를 구비한 수평한 빔(가로 보)(3)이 마련되어 있다. 이 빔(3)의 가이드(2)에는, 수차 레이저 빔 발광 부재(4)를 구비한 스크라이브 헤드(5)와, 분단용 레이저 빔 발광 부재(6)를 구비한 스크라이브 헤드(7)가 모터(M1)에 의해 X방향으로 이동할 수 있도록 장착되어 있다. 가공 대상 기판(W)을 재치하여 흡착(吸着) 유지하는 테이블(8)은, 세로축을 지점(支点)으로 하는 회동(回動) 기구(9)를 매개로 하여 받침대(10)상에 유지되어 있고, 받침대(10)는 모터(M2)에 의해서 구동하는 스크류 나사(11)에 의해서 Y방향(도 1에 있어서의 전후 방향)으로 이동할 수 있도록 형성되어 있다. 또한, 본 실시예에서는, 수차 레이저 빔 발광 부재(4)와 분단용 레이저 빔 발광 부재(6)는 개별의 스크라이브 헤드(5, 7)에 배분해서 장착되어 있지만, 공통의 스크라이브 헤드에 장착하도록 해도 된다. The scribing device A is provided with horizontal beams 3 (cross beams) provided with guides 2 along the X direction on the right and left supports 1, 1. A scribe head 5 provided with an aberration laser beam emitting member 4 and a scribe head 7 provided with a division laser beam emitting member 6 are mounted on a guide 2 of a motor 3 M1 so as to be movable in the X direction. The table 8 on which the substrate W to be processed is placed and adsorbed and held is held on the pedestal 10 via a rotating mechanism 9 having a vertical axis as a fulcrum And the pedestal 10 is formed so as to be movable in the Y direction (forward and backward direction in FIG. 1) by a screw 11 driven by a motor M2. Although the aberration laser beam emitting member 4 and the dividing laser beam emitting member 6 are distributed to the respective scribe heads 5 and 7 in this embodiment, they may be mounted on a common scribe head do.

스크라이브 헤드(5)에 장착된 수차 레이저 빔 발광 부재(4)는, 도 2에 나타내는 것처럼, 펄스 폭(펄스 지속 시간)이 100피코초 이하, 바람직하게는 50피코초 이하(통상은 1피코초 이상), 여기에서는 10피코초의 펄스 레이저 빔을 출사하는 광원(4a)과, 이 광원(4a)으로부터 발진된 펄스 레이저 빔을 분할된 버스트열(列)의 집합으로 하여 출사시키는 광 변조기(4b)와, 이 광 변조기(4b)로부터 출사된 레이저 빔(L1)에 수차를 발생시키는 수차 생성 렌즈(4c)를 구비한다. The aberration laser beam emitting member 4 mounted on the scribe head 5 has a pulse width (pulse duration) of 100 picoseconds or less, preferably 50 picoseconds or less (usually 1 picosecond A light modulator 4b for emitting a pulsed laser beam emitted from the light source 4a as a set of divided bursts, And an aberration generating lens 4c for generating aberration in the laser beam L1 emitted from the optical modulator 4b.

또한, 광원(4a)에는 파장 0.7~2.5㎛의 근적외 레이저를 사용할 수 있고, 본 실시예에서는 파장 1.064㎛의 근적외선 레이저를 이용했다. A near infrared laser having a wavelength of 0.7 to 2.5 占 퐉 may be used for the light source 4a. In this embodiment, a near infrared laser having a wavelength of 1.064 占 퐉 is used.

또, 펄스 레이저 빔의 버스트열을 출사시키는 광 변조기(4b)에 대해서는, 예를 들면 일본 특표 공보 제2012－515450호에 개시되어 있으며, 여기에서는 공지된 광 변조기를 이용하여 펄스 레이저 빔의 버스트열을 출사하는 것으로 하여, 상세에 대해서는 설명을 생략한다. The optical modulator 4b that emits the burst of the pulsed laser beam is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open Publication No. S515-55050. In this case, a well-known optical modulator is used, And description thereof will be omitted.

광 변조기(4b)로부터 출사된 레이저 빔(L1)에 수차를 일으키게 하기 위해서 이용하는 수차 생성 렌즈(4c)는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 여기에서는 초점을 광축 방향으로 분산시켜, 통과한 레이저 빔(L1)을 축방향으로 희미해진 초점이 맺히도록 수렴시키고 수차를 발생시키는 평 볼록 렌즈를 이용하고 있다. 이 평 볼록 렌즈를 통과한 레이저 빔(L1)은, 초점이 분산된 수차 레이저 빔(L2)이 된다. 레이저 빔(L1)을 평 볼록 렌즈의 평면측으로부터 입사시킴으로써, 볼록면측으로부터 수차 레이저 빔(L2)을 출사시킬 수 있다. The aberration generating lens 4c used to cause aberration in the laser beam L1 emitted from the optical modulator 4b is not particularly limited. Here, the focus is dispersed in the optical axis direction, and the transmitted laser beam L1 ) Is converged so that the focal point is blurred in the axial direction and aberration is generated. The laser beam L1 having passed through the flat convex lens becomes an aberration laser beam L2 whose focal point is dispersed. The aberration laser beam L2 can be emitted from the convex surface side by making the laser beam L1 enter from the plane side of the flat convex lens.

펄스 레이저 빔의 버스트열로부터 생성된 수차 레이저 빔(L2)은, 도 3의 (a)에 나타내는 것처럼, 수차 생성 렌즈(4c)에 의해 수렴시킴으로써 레이저 에너지를 각 초점부(f)에서 축적시킨 좁고 긴 고에너지 분포 영역(레이저 필라멘트)(F)(최(最)수렴부)을 형성할 수 있다. 이 고에너지 분포 영역(F)을 모식적으로 확대한 도면을 도 3의 (b)에 나타낸다. 이러한 고에너지 분포 영역(F)의 형성에 의해서, 가공 대상 기판, 예를 들면 소다 유리 기판의 표면에 조사했을 때, 소다 유리 기판의 피조사면에서부터 내부 깊숙이까지 강도가 저하된 개질층(K)(도 5 참조)을 가공할 수 있다. The aberration laser beam L2 generated from the burst heat of the pulsed laser beam is converged by the aberration generating lens 4c as shown in Fig. 3 (a) so that the laser energy is accumulated in the respective focal points f A long high energy distribution region (laser filament) F (the most convergent portion) can be formed. FIG. 3B is a schematic enlarged view of the high energy distribution region F. FIG. When the high energy distribution region F is formed on the surface of a substrate to be processed, for example, a soda glass substrate, the strength of the modified layer K (hereinafter referred to as " See Fig. 5).

다른 일방의 스크라이브 헤드(7)에 장착된 분단용 레이저 빔 발광 부재(6)로부터 출사되는 분단용 레이저 빔(L3)(도 6 참조)은, 상기 수차 레이저 빔(L2)에 의해 강도가 저하된 개질층(K)을 완전 분단 가능한 레이저 빔이 이용된다. 본 실시예에서는, 이 분단용 레이저 빔(L3)으로서 파장 10.6㎛의 CO2 레이저 빔을 사용했다. 또한, CO2 레이저 빔을 대신하여, 파장 1.064㎛의 Nd；YAG 레이저 빔 등의 파장 0.7~20㎛의 레이저 빔을 이용할 수도 있다. The laser beam L3 for division (see Fig. 6), which is emitted from the laser beam-emitting member 6 for division mounted on the other one of the scribe heads 7, is deflected by the aberration laser beam L2 A laser beam capable of completely dividing the reforming layer K is used. In this embodiment, a CO 2 laser beam having a wavelength of 10.6 탆 is used as the dividing laser beam L 3 . In place of the CO 2 laser beam, a laser beam having a wavelength of 0.7 to 20 μm such as an Nd: YAG laser beam having a wavelength of 1.064 μm may be used.

다음에, 상기의 스크라이브 장치(A)를 이용한 본 발명에 따른 금속막 부착 취성 재료 기판(W)의 분단 방법에 대해서, 이하에 설명한다. 본 실시예에서는, 모체가 되는 취성 재료 기판(W1)이 두께 1mm의 소다 유리로 형성되고, 그 일면에 두께 0.05~5㎛(구체적으로는 0.1㎛)의 알루미늄으로 이루어지는 금속막(W2)을 적층시킨 금속막 부착 취성 재료 기판(W)을 가공 대상 기판으로 했다. Next, a method of separating the brittle material substrate W with a metal film according to the present invention using the above scribing device (A) will be described below. In this embodiment, a brittle material substrate W1 as a matrix is formed of soda glass having a thickness of 1 mm, and a metal film W2 made of aluminum having a thickness of 0.05 to 5 mu m (specifically, 0.1 mu m) A metal film-attached brittle material substrate W was used as a substrate to be processed.

먼저, 도 5의 (a)에 나타내는 것처럼, 테이블(8)상에 금속막 부착 취성 재료 기판(W)을 재치하고, 수차 레이저 빔 발광 부재(4)로부터 출사되는 수차 레이저 빔(L2)을 기판(W)을 향해 조사하면서, 스크라이브 헤드(5)와 가이드(2)에 의한 이동 기구에 의해 기판(W)의 분단 예정 라인을 따라서 이동시킨다. 이 때, 수차 레이저 빔(L2)의 수렴부에 있어서의 고에너지 분포 영역(F)이 취성 재료 기판(W1)의 두께의 중간으로부터 금속막(W2)에 이르도록 한다. 이것에 의해, 도 5의 (b)에 나타내는 것처럼, 취성 재료 기판(W1)의 피조사면에서부터 하면(下面)까지, 강도가 약해진 개질층(K)을 가공할 수 있음과 동시에, 두께가 얇은 금속막(W2)의 고에너지 분포 영역(F)이 어블레이션(ablation) 등에 의해 제거되어 분단 홈(V)이 형성된다. 이 분단 홈(V)의 부분에서 금속막(W2)이 완전하게 분리되거나, 혹은 두께의 대부분이 제거된다. First, as shown in Fig. 5A, a brittle material substrate W with a metal film is placed on the table 8, and the aberration laser beam L2 emitted from the aberration laser beam emitting member 4 is irradiated onto the substrate 8, The substrate W is moved along the line to be divided of the substrate W by the scribing head 5 and the moving mechanism by the guide 2 while being irradiated toward the substrate W. [ At this time, the high energy distribution region F in the converging portion of the aberration laser beam L2 is caused to reach the metal film W2 from the middle of the thickness of the brittle material substrate W1. As a result, as shown in FIG. 5 (b), the modified layer K whose strength is weakened from the surface to be irradiated to the lower surface of the brittle material substrate W1 can be processed, The high energy distribution region F of the film W2 is removed by ablation or the like to form the division groove V. [ The metal film W2 is completely separated from the part of the dividing groove V, or most of the thickness is removed.

또한, 기판(W)을 받는 테이블(8)에는, 수차 레이저 빔(L2)을 조사했을 때, 기판(W)을 투과한 레이저 빔을 하방으로 보낼 수 있도록 공간(8a)을 마련해 두는 것이 바람직하다. It is preferable that a space 8a is provided in the table 8 for receiving the substrate W so that the laser beam transmitted through the substrate W can be directed downward when irradiated with the aberration laser beam L2 .

여기서, 버스트를 포함하는 수차 레이저 빔(L2)(펄스 레이저 빔의 버스트열)의 바람직한 실시 조건의 일례를 하기에 나타낸다. Here, an example of preferred conditions of the aberration laser beam L2 (burst laser beam burst) including the burst is shown below.

레이저 출력：9.7WLaser power: 9.7W

반복 주파수：32.5kHzRepetition frequency: 32.5 kHz

펄스 폭：10피코초Pulse width: 10 picoseconds

펄스 간격(레이저 펄스의 기판상에서의 조사 스팟의 조사 간격)：3㎛Pulse interval (irradiation interval of irradiation spot on the substrate of laser pulse): 3 m

버스트：2펄스Burst: 2 pulses

펄스 에너지：149μJ/1 버스트Pulse energy: 149 μJ / 1 burst

주사 속도：97.5mm/sScanning speed: 97.5 mm / s

또한, 가공 깊이나 가공 상태는, 상기한 레이저 출력, 반복 주파수, 펄스 폭, 버스트수나 펄스 간격, 수차 등의 조정에 의해 용이하게 컨트롤할 수 있다. Further, the processing depth and the processing state can be easily controlled by adjusting the laser output, the repetition frequency, the pulse width, the number of bursts, the pulse interval, and the aberration.

도 4는 펄스 레이저 빔의 버스트열을 나타내는 모식도이다. 1개1개의 펄스 레이저 빔이 분할된 2개의 미세 펄스(P)가 형성되고, 이것이 반복 주파수마다 간헐적으로 조사된다. 4 is a schematic diagram showing a burst column of a pulsed laser beam. Two fine pulses P in which one pulse laser beam is divided are formed, and this is intermittently irradiated at each repetition frequency.

상기와 같이, 수차 레이저 빔(L2)의 스캔에 의해서, 기판(W)의 취성 재료 기판(W1)에 개질층(K)을 가공함과 동시에 금속막(W2)에 분단 홈(V)을 가공한 후, 도 6에 나타내는 것처럼, 개질층(K)을 가공한 분단 예정 라인을 향해 분단용 레이저 빔 발광 부재(6)로부터 CO2 레이저 빔(L3)을 조사하면서, 스크라이브 헤드(7) 및 가이드(2)를 포함하는 이동 기구에 의해 분단 예정 라인을 따라서 이동시킨다. 이 때의 CO2 레이저 빔(L3)의 레이저 조사 조건은, 가공 대상이 되는 금속막 부착 취성 재료 기판(W)의 소재나 두께에 따라서 상이하지만, 본 실시예에서는 출력을 120W, 주사 속도를 180mm/s, 반복 주파수를 10kHz로 했다. As described above, the modified layer K is processed on the brittle material substrate W1 of the substrate W by the scanning of the aberration laser beam L2, and the divided grooves V are formed on the metal film W2 6, the CO 2 laser beam L3 is irradiated from the laser beam-emitting member 6 for division toward the line along which the material is to be divided, on which the modified layer K is processed, and the scribe head 7 and the guide (2) along the line to be divided. The laser irradiation condition of the CO 2 laser beam L 3 at this time varies depending on the material and thickness of the metal film-bearing brittle material substrate W to be processed. In this embodiment, the output is 120 W, the scanning speed is 180 mm / s, and the repetition frequency was 10 kHz.

이와 같이 하여, 개질층(K)을 가공한 분단 예정 라인을 따라서 CO2 레이저 빔(L3)을 조사하면서 이동시킴으로써, 레이저 빔의 열에 의해서 취성 재료 기판(W1)의 강도가 약해진 개질층(K)이 완전 분단된다. 또, 이에 앞서 수차 레이저 빔(L2)의 조사에 의해서 금속막(W2)이 분단 홈(V)에 의해 분리되어 있거나, 혹은 그 두께의 대부분이 제거되어 있으므로, CO2 레이저 빔(L3)으로 외력을 가함으로써, 금속막 부착 취성 재료 기판(W)에 당겨 뜯긴 자국이나 거스러미, 치핑 등이 생기지 않고, 분단 예정 라인을 따라서 깨끗한 단면으로 확실하게 분단할 수 있다. The CO 2 laser beam L3 is irradiated while being irradiated along the line along which the divided material is processed so that the modified layer K whose strength of the brittle material substrate W1 is weakened by the heat of the laser beam, Is completely divided. Since the metal film W2 is separated by the dividing grooves V or most of the thickness thereof is removed by the irradiation of the aberration laser beam L2, the CO 2 laser beam L3 is irradiated with the external force The brittle material substrate W with a metal film can be surely divided into a clean cross section along the line to be divided without occurrence of tear off, scratches, chipping or the like.

상기 실시예에서는, 수차 레이저 빔(L2)에 의해서 취성 재료 기판(W1)에 개질층(K)을 가공한 후에, 금속막 부착 취성 재료 기판(W)에 외력을 가해 개질층(K)으로부터 분단하는 브레이크 수단으로서 분단용 레이저 빔(L3)을 이용했지만, 이것을 대신하여 브레이크 바를 이용하여 기계적으로 외력을 가해 분단하도록 해도 된다. In the above embodiment, after the modified layer K is processed on the brittle material substrate W1 by the aberration laser beam L2, an external force is applied to the brittle material substrate W with the metal film, The laser beam L3 for division is used as the breaking means, but instead of this, an external force may be applied mechanically by using a brake bar.

도 7은 브레이크 바를 이용한 브레이크 수단을 나타내는 것으로서, 도 7의 (a)에 나타내는 것처럼, 스테이지(12)상에 고무 등으로 이루어지는 탄성 시트(13)를 부설(敷設)하고, 이 탄성 시트(13)상에 개질층(K)이 가공된 금속막 부착 취성 재료 기판(W)을, 금속막(W2)측이 위가 되도록 하여 재치한다. 그리고 도 7의 (b)에 나타내는 것처럼, 상방으로부터 브레이크 바(14)를 개질층(K)을 향해 대고 누름으로써, 취성 재료 기판(W1)을 휘게 하여 개질층(K)으로부터 기판(W)을 분단할 수 있다. 7A and 7B show a brake means using a brake bar. As shown in FIG. 7A, an elastic sheet 13 made of rubber or the like is laid on the stage 12, The brittle material substrate W with the metal film coated with the modified layer K is placed on the metal film W2 side. 7B, the brittle material substrate W1 is bent by pushing the brake bar 14 against the modifying layer K from above to press the substrate W from the modifying layer K It can be divided.

본 발명자는 취성 재료 기판(W1)의 재질 및 두께가 앞의 실시예와 같고, 금속막(W2)의 재료를 알루미늄을 대신하여 크롬으로 했을 경우에 대해서도, 하기의 레이저 조사 조건으로 수차 레이저 빔(L2)의 조사 실험을 행했다. 이 경우도, 앞의 알루미늄막과 같이, 모체가 되는 취성 재료 기판(W1)에 강도가 저하된 개질층(K)이 가공됨과 동시에, 금속막(W2)에 분단 홈(V)을 형성할 수 있었다. The inventors of the present invention have found that when the material and thickness of the brittle material substrate W1 are the same as those in the above embodiment and the material of the metal film W2 is chrome instead of aluminum, L2) was conducted. In this case as well, the modified layer K whose strength has been reduced is processed on the brittle material substrate W1 that becomes the matrix as in the previous aluminum film, and the divided groove V can be formed in the metal film W2 there was.

레이저 출력：7.6WLaser power: 7.6W

반복 주파수：13kHzRepetition frequency: 13kHz

펄스 폭：10피코초Pulse width: 10 picoseconds

펄스 간격(레이저 펄스의 기판상에서의 조사 스팟의 조사 간격)：4㎛Pulse interval (irradiation interval of irradiation spot on substrate of laser pulse): 4 탆

버스트：4펄스Burst: 4 pulses

펄스 에너지：146μJ/1 버스트Pulse energy: 146 占 / / 1 burst

주사 속도：52mm/sScanning speed: 52mm / s

이상, 본 발명의 대표적인 실시 형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 반드시 상기의 실시 형태로만 특정되는 것이 아니다. 예를 들면, 상기 실시예에서는, 브레이크 수단으로서 광학계를 이용했을 때, 수차 레이저 빔(L2)의 조사에 의해서 모든 분단 예정 라인에 개질층(K)을 형성한 후, 분단용 레이저 빔(L3)을 개질층(K)을 따라서 조사하여 분단하도록 했지만, 수차 레이저 빔(L2)의 조사에 추종하여 분단용 레이저 빔(L3)을 조사하도록 해도 된다. 그 외 본 발명에서는, 본 발명의 목적을 달성하며, 청구의 범위를 일탈하지 않는 범위 내에서 적당히 수정 및 변경하는 것이 가능하다. While the exemplary embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not necessarily limited to the above-described embodiments. For example, in the above embodiment, when the optical system is used as the breaking means, the modified layer K is formed on all the lines to be divided by irradiation of the aberration laser beam L2, But it may be irradiated with the laser beam L3 for division following the irradiation of the aberration laser beam L2. In the present invention, it is possible to achieve the object of the present invention, and modify or change it appropriately within a range not departing from the scope of the claims.

본 발명은 유리 기판 등의 취성 재료 기판의 일면에 금속막을 적층한 금속막 부착 취성 재료 기판을 분단하는 경우에 이용할 수 있다. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used when a brittle material substrate with a metal film laminated on one side of a brittle material substrate such as a glass substrate is divided.

A: 스크라이브 장치(분단 장치)
F: 고에너지 분포 영역
K: 개질층
L1: 레이저 빔
L2: 수차 레이저 빔
L3: 분단용 레이저 빔(CO2 레이저 빔)
V: 분단 홈
W: 금속막 부착 취성 재료 기판
W1: 취성 재료 기판
W2: 금속막
2: 가이드
4: 수차 레이저 빔 발광 부재
4a: 광원
4b: 광 변조기
4c: 수차 생성 렌즈
5: 스크라이브 헤드
6: 분단용 레이저 빔 발광 부재
7: 스크라이브 헤드
8: 테이블
14: 브레이크 바A: Scribing device (division device)
F: high energy distribution region
K: reformed layer
L1: laser beam
L2: aberration laser beam
L3: Laser beam for division (CO 2 laser beam)
V: breaking groove
W: Metal film-attached brittle material substrate
W1: brittle material substrate
W2: metal film
2: Guide
4: aberration laser beam emitting member
4a: Light source
4b: optical modulator
4c: aberration-generating lens
5: Scribe head
6: Laser beam emitting member for division
7: Scribe head
8: Table
14: Brake bar

Claims (7)

취성(脆性) 재료 기판의 편측(片側)의 일면에 금속막을 부착시킨 금속막 부착 취성 재료 기판의 분단 방법으로서,
펄스 레이저 빔의 버스트(burst)를 포함하는 레이저 빔을, 수차를 발생시키는 수차 생성 렌즈를 투과시켜 수차 레이저 빔으로 생성하고,
상기 수차 레이저 빔을 상기 금속막 부착 취성 재료 기판의 모체가 되는 취성 재료 기판의 표면을 향해 조사하면서 분단 예정 라인을 따라서 이동시켜, 상기 취성 재료 기판에 강도가 저하된 개질층을 형성함과 동시에 상기 금속막에 분단 홈을 형성하고,
그 다음에, 상기 개질층을 따라서 브레이크 수단을 통해서 상기 금속막 부착 취성 재료 기판을 상기 분단 예정 라인을 따라서 분단하는 것을 특징으로 하는 금속막 부착 취성 재료 기판의 분단 방법.A method of separating a brittle material substrate with a metal film on one side of a brittle material substrate with a metal film adhered thereon,
A laser beam including a burst of a pulsed laser beam is transmitted through an aberration generating lens for generating an aberration to generate an aberration laser beam,
Moving the aberration laser beam along a line along which the material is to be divided while irradiating the surface of the brittle material substrate to be a matrix of the metal film-attached brittle material substrate to form a modified layer having decreased strength on the brittle material substrate, A dividing groove is formed in the metal film,
And then the metal film-attached brittle material substrate is divided along the line along which the material is to be divided through the braking means along the modified layer. 청구항 1에 있어서,
상기 수차 레이저 빔의 최(最)수렴부가 상기 취성 재료 기판의 내부에서부터 상기 금속막에 이르는 것을 특징으로 하는 금속막 부착 취성 재료 기판의 분단 방법.The method according to claim 1,
Wherein the most convergent portion of the aberration laser beam reaches the metal film from the inside of the brittle material substrate. 청구항 1에 있어서,
상기 수차 레이저 빔의 광원이 파장 0.7~2.5㎛의 근적외 레이저이고, 또한 펄스 폭이 100피코초 이하의 레이저 빔의 버스트를 이용하는 금속막 부착 취성 재료 기판의 분단 방법.The method according to claim 1,
Wherein the light source of the aberration laser beam is a near infrared laser having a wavelength of 0.7 to 2.5 占 퐉 and the burst of the laser beam having a pulse width of 100 picoseconds or less is used. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 브레이크 수단이 분단용 레이저 빔을 포함하는 광학계로 형성되어, 상기 개질층을 형성한 분단 예정 라인을 따라서 상기 분단용 레이저 빔을 조사함으로써 열로 상기 취성 재료 기판을 분단하도록 한 금속막 부착 취성 재료 기판의 분단 방법.The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the braking means is formed of an optical system including a laser beam for division, and the brittle material substrate is divided by heat into the brittle material substrate by irradiating the divisional laser beam along a line to be divided on which the modification layer is formed, . 청구항 4에 있어서,
상기 분단용 레이저 빔이 CO2 레이저 빔인 금속막 부착 취성 재료 기판의 분단 방법.The method of claim 4,
Wherein the breaking laser beam is a CO 2 laser beam. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 브레이크 수단이 브레이크 바를 포함하는 메카니컬계로 형성되어, 상기 개질층을 형성한 분단 예정 라인을 따라서 상기 브레이크 바를 대고 누름으로써 상기 취성 재료 기판을 휘게 하여 상기 분단 예정 라인을 따라서 분단하도록 한 금속막 부착 취성 재료 기판의 분단 방법.The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the braking means is formed of a mechanical system including a brake bar so as to bend the brittle material substrate by pressing the brake bar along the scheduled line to be divided on which the modified layer is formed to separate the brittle material substrate along the line to be divided, Method of cutting a material substrate. 취성 재료 기판의 편측의 일면에 금속막을 부착시킨 금속막 부착 취성 재료 기판의 분단 장치로서,
상기 금속막 부착 취성 재료 기판을 재치하는 테이블과,
광원으로부터 출사된 펄스 레이저 빔의 버스트를 포함한 레이저 빔을, 수차를 발생시키는 수차 생성 렌즈를 통해서 수차 레이저 빔으로 생성하는 수차 레이저 빔 발광 부재와,
상기 수차 레이저 빔 발광 부재를 상기 금속막 부착 취성 재료 기판의 분단 예정 라인을 따라서 상대적으로 이동시켜 모체가 되는 취성 재료 기판에 강도가 저하된 개질층을 가공함과 동시에 금속막에 분단 홈을 형성하는 이동 기구와,
상기 개질층을 따라서 상기 금속막 부착 취성 재료 기판을 분단하는 브레이크 수단으로 이루어지는 금속막 부착 취성 재료 기판의 분단 장치.A breaking apparatus for a brittle material substrate with a metal film adhered to one side of a brittle material substrate,
A table on which the metal film-attached brittle material substrate is placed,
An aberration laser beam emitting member for generating a laser beam including a burst of a pulsed laser beam emitted from a light source as an aberration laser beam through an aberration generating lens for generating an aberration,
The aberration laser beam emitting member is relatively moved along the line to be divided of the metal film-attached brittle material substrate to form a modified layer on the brittle material substrate which becomes the matrix, and the divided groove is formed in the metal film A moving mechanism,
And braking means for breaking the metal film-attached brittle material substrate along the modified layer.
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