KR20190087288A - 피가공물의 레이저 가공 방법 - Google Patents

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나오토시 기리하라
노보루 다케다
유키히로 기리바야시
히로시 모리카즈
다로 아라카와
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

본 발명은 두꺼운 피가공물이어도 양호한 분할성을 유지하면서 효율적으로 분할할 수 있는 피가공물의 레이저 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
판형의 피가공물을 분할 예정 라인을 따라 분할하는 피가공물의 레이저 가공 방법으로서, 피가공물에 대해 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 빔을 그 집광 영역을 피가공물의 내부에 위치시켜 상기 분할 예정 라인을 따라 조사함으로써, 세공(細孔)과 상기 세공을 둘러싸는 비정질로 이루어지는 복수의 실드 터널을 상기 분할 예정 라인을 따라 형성하는 제1 실드 터널 형성 단계와, 상기 제1 실드 터널 형성 단계를 실시한 후, 상기 피가공물에 조사하는 펄스 레이저 빔의 집광 영역의 위치를 상기 피가공물의 두께 방향으로 변경하는 집광 영역 위치 변경 단계와, 상기 집광 영역 위치 변경 단계를 실시한 후, 피가공물에 대해 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 빔을 그 집광 영역을 피가공물의 내부에 위치시켜 상기 분할 예정 라인을 따라 조사하여, 상기 펄스 레이저 빔의 입사 방향을 따라 상기 제1 실드 터널과 나란히 늘어서도록 제2 실드 터널을 형성하는 제2 실드 터널 형성 단계를 포함한다.

Description

피가공물의 레이저 가공 방법{LASER MACHINING METHOD OF WORKPIECE TO BE PROCESSED}
본 발명은 유리판 등의 비교적 두께가 두꺼운 판형 피가공물의 레이저 가공 방법에 관한 것이다.
웨이퍼를 개개의 디바이스 칩으로 분할하기 위해서는, 종래에는 다이싱 소(dicing saw)라고 불리는 절삭 장치가 사용되어 왔으나, 광디바이스 웨이퍼 등의 결정 성장용 기판(에피택시 기판)이 되는 사파이어, SiC 등의 경질 취성 재료의 절삭은 다이싱 소로는 곤란하기 때문에, 최근에 와서 레이저 가공 장치에 의한 레이저 가공에 의해 웨이퍼를 복수의 디바이스 칩으로 분할하는 기술이 주목받고 있다.
이 레이저 가공 장치를 사용한 레이저 가공 방법의 하나로, 웨이퍼에 대해 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 빔을 사용하여 웨이퍼의 내부에 개질층을 형성하고, 강도가 저하된 개질층을 따라 익스팬드 장치 등으로 웨이퍼에 외력을 부여함으로써, 웨이퍼를 복수의 디바이스 칩으로 분할하는 기술이 예컨대 일본 특허 공개 제2005-129607호 공보에 개시되어 있다.
그러나, 웨이퍼에 대해 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 빔을 조사하여 웨이퍼 내부에 개질층을 형성하는 SD(Stealth Dicing) 가공 방법에서는, 1개의 분할 라인에 대해 복수 회 펄스 레이저 빔을 조사하지 않으면 안 되고, 한층 더한 생산성의 향상이 요망되고 있다.
그래서, 일본 특허 제6151557호 공보에서는, 비교적 개구수가 작은 집광 렌즈를 사용하여 사파이어 기판, SiC 기판 등의 단결정 기판으로 이루어지는 웨이퍼에 기판에 대해 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 빔을 조사하여, 기판의 내부에 세공(細孔)과 이 세공을 실드하는 비정질로 이루어지는 복수의 실드 터널을 직선적으로 간헐적으로 형성한 후, 웨이퍼에 외력을 부여함으로써, 웨이퍼를 개개의 디바이스 칩으로 분할하는 가공 방법이 기재되어 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2005-129607호 공보 [특허문헌 2] 일본 특허 제6151557호 공보
그러나, 특허문헌 2에 개시된 레이저 가공 방법에서는, 판형 피가공물의 두께가 보다 두꺼워지면 실드 터널의 길이가 피가공물의 두께와 비교하여 짧아져 버려, 피가공물의 분할성이 나쁘거나, 혹은 분할할 수 없다고 하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 두꺼운 피가공물이어도 양호한 분할성을 유지하면서 효율적으로 분할할 수 있는 피가공물의 레이저 가공 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 판형의 피가공물을 분할 예정 라인을 따라 분할하는 피가공물의 레이저 가공 방법으로서, 피가공물에 대해 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 빔을 그 집광 영역을 피가공물의 내부에 위치시켜 상기 분할 예정 라인을 따라 조사함으로써, 세공과 상기 세공을 둘러싸는 비정질로 이루어지는 복수의 실드 터널을 상기 분할 예정 라인을 따라 형성하는 제1 실드 터널 형성 단계와, 상기 제1 실드 터널 형성 단계를 실시한 후, 상기 피가공물에 조사하는 펄스 레이저 빔의 집광 영역의 위치를 상기 피가공물의 두께 방향으로 변경하는 집광 영역 위치 변경 단계와, 상기 집광 영역 위치 변경 단계를 실시한 후, 피가공물에 대해 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 빔을 그 집광 영역을 피가공물의 내부에 위치시켜 상기 분할 예정 라인을 따라 조사하여, 상기 펄스 레이저 빔의 입사 방향을 따라 상기 제1 실드 터널과 나란히 늘어서도록 제2 실드 터널을 형성하는 제2 실드 터널 형성 단계를 구비하고, 상기 제1 실드 터널의 길이와 상기 제2 실드 터널의 길이를 모두 더한 길이가, 피가공물의 두께와 대략 동등해질 때까지 상기 집광 영역 위치 변경 단계 및 상기 제2 실드 터널 형성 단계를 반복하는 것을 특징으로 하는 피가공물의 레이저 가공 방법이 제공된다.
바람직하게는, 제1 실드 터널 형성 단계에서 형성되는 제1 실드 터널의 일단은, 피가공물의 표면 혹은 이면 중 어느 한쪽에 표출되어 있다. 바람직하게는, 피가공물의 두께 방향으로 나란히 형성되는 제1 실드 터널과 제2 실드 터널의 레이저 빔 입사 방향에 있어서의 겹침은 ±20 ㎛ 이하이다.
본 발명에 의하면, 종래의 방법에서는 분할할 수 없거나 혹은 분할성이 나빴던 비교적 두께가 두꺼운 판형 피가공물을 효율적으로 분할할 수 있고, 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명 제1 실시형태의 레이저 빔 조사 유닛을 모식적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명 제2 실시형태의 레이저 빔 조사 유닛을 모식적으로 도시한 블록도이다.
도 3의 (A)는 제2 실시형태의 레이저 빔 조사 유닛의 레이저 발진기로부터 출사된 펄스 레이저 빔을 모식적으로 도시한 도면, 도 3의 (B)는 제1 솎아냄(thinning) 수단 통과 후의 펄스 레이저 빔을 모식적으로 도시한 도면, 도 3의 (C)는 증폭기에서 증폭된 후의 펄스 레이저 빔을 모식적으로 도시한 도면, 도 3의 (D)는 제2 솎아냄 수단에 의해 생성된 버스트 펄스 레이저 빔을 모식적으로 도시한 도면이다.
도 4는 제1 및 제2 실드 터널 형성 단계를 실시하는 데 적합한 레이저 가공 장치의 주요부 사시도이다.
도 5의 (A)는 제1 실시형태의 실드 터널 형성 단계를 도시한 측면도, 도 5의 (B)는 제1 실시형태의 실드 터널 형성 단계 종료 후의 일부 단면 측면도이다.
도 6의 (a)는 실드 터널을 피가공물의 하면측으로부터 형성하는 제1 실시형태의 제1 실드 터널 형성 단계 실시 후의 피가공물의 모식적 단면도, 도 6의 (B)는 제2 실드 터널 형성 단계 실시 후의 피가공물의 모식적 단면도, 도 6의 (C)는 제3 실드 터널 형성 단계(제2 실드 터널 형성 단계의 반복) 실시 후의 피가공물의 모식적 단면도이다.
도 7의 (a)는 제2 실시형태의 실드 터널 형성 단계를 도시한 측면도, 도 7의 (B)는 제2 실시형태의 실드 터널 형성 단계 실시 후의 일부 단면 측면도이다.
도 8의 (a)는 피가공물의 상면측으로부터 실드 터널을 형성하는 제2 실시형태의 제1 실드 터널 형성 단계 실시 후의 피가공물의 모식적 단면도, 도 8의 (B)는 제2 실드 터널 형성 단계 실시 후의 피가공물의 모식적 단면도, 도 8의 (C)는 제3 실드 터널 형성 단계(제2 실드 터널 형성 단계의 반복) 실시 후의 피가공물의 모식적 단면도이다.
도 9의 (a)는 제1 및 제2 실드 터널의 겹침을 설명하는 피가공물의 모식적 단면도, 도 9의 (B)는 도 9의 (a)의 P 부분의 확대 단면도이고, 겹침이 발생하고 있지 않은(겹침이 마이너스) 경우를 도시하고 있으며, 도 9의 (C)는 도 9의 (a)의 P 부분의 확대 단면도이고, 겹침이 발생하고 있는 경우를 도시하고 있다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1을 참조하면, 본 발명 제1 실시형태의 레이저 빔 조사 유닛(3)의 블록도가 도시되어 있다. 레이저 빔 조사 유닛(3)은, 펄스 레이저 빔 발생 유닛(5)과 펄스 레이저 빔 발생 유닛(5)으로부터 출사한 펄스 레이저 빔을 집광하여 척 테이블(14)에 유지된 판형의 피가공물(11)에 조사하는 집광기(8)를 포함하고 있다.
펄스 레이저 빔 발생 유닛(5)은, YAG 또는 YVO4 등의 펄스 레이저 발진기(2)를 포함하고 있고, 펄스 레이저 발진기(2)로부터는 예컨대 1030 ㎚ 또는 1064 ㎚ 등의 파장을 갖는 펄스 레이저가 발진된다.
이 펄스 레이저의 반복 주파수는, 예컨대 수십 메가헤르츠(㎒) 등의 매우 고주파이고, 레이저 발진기(2)로부터 출사되는 펄스 레이저 빔(LB1)은, 매우 높은 반복 주파수를 갖고 있다.
펄스 레이저 빔(LB1)은 솎아냄 수단(4)에 입사되고, 솎아냄 수단(4)에 의해 미리 정해진 간격으로 솎아 내어지며, 10 ㎑∼50 ㎑의 반복 주파수로 변환된다. 솎아냄 수단(4)은, 예컨대 음향 광학 변조기(AOM)에 의한 셔터링에 의해 구성된다.
솎아냄 수단(4)으로부터 출사된 펄스 레이저 빔(LB2)은 증폭기(6)에 입사되어 증폭되고, 증폭된 펄스 레이저 빔(LB2')은 집광기(8)에 입사된다. 집광기(8)는, 미러(10)와 집광 렌즈(12)를 포함하고 있다.
증폭기(6)에 의해 증폭된 펄스 레이저 빔(LB2')은 집광기(8)의 미러(10)에 의해 연직 방향으로 반사되어 집광 렌즈(12)에 입사한다. 바람직하게는, 집광 렌즈(12)로서는 비교적 개구수(NA)가 작고 또한 구면 수차를 갖는 렌즈를 사용하는 것이 바람직하다.
판형의 피가공물(11)은 비교적 두께가 두꺼운(1 ㎜ 이상의 두께) 피가공물이고, 본 실시형태에서는 두께가 3 ㎜인 유리판을 채용하였다. 그러나, 피가공물(11)은 유리에 한정되는 것은 아니며, 집광기(8)로부터 조사되는 펄스 레이저 빔이 투과성을 갖는 비교적 두꺼운 피가공물이면 어떠한 타입의 피가공물이어도 채용 가능하다.
도 2를 참조하면, 본 발명 제2 실시형태의 레이저 빔 조사 유닛(7)의 블록도가 도시되어 있다. 레이저 빔 조사 유닛(7)은, 버스트 펄스 레이저 빔 발생 유닛(16)과, 집광기(8)를 포함하고 있다.
버스트 펄스 레이저 빔 발생 유닛(16)은, YAG 또는 YVO4 등의 펄스 레이저 발진기(2)를 포함하고 있고, 펄스 레이저 발진기(2)로부터는 예컨대 1030 ㎚ 또는 1064 ㎚ 등의 파장을 갖는 펄스 레이저가 발진된다.
이 펄스 레이저의 반복 주파수는, 예컨대 수십 메가헤르츠(㎒) 등의 매우 고주파이고, 레이저 발진기(2)로부터 출사되는 펄스 레이저 빔(LB1)은, 도 3의 (A)에 도시된 바와 같이, 매우 높은 반복 주파수를 갖고 있다.
펄스 레이저 빔(LB1)은 제1 솎아냄 수단(18)에 입사되고, 제1 솎아냄 수단(18)에 의해 미리 정해진 간격으로 솎아 내어지며, 도 3의 (B)에 도시된 바와 같은, 수 ㎒∼수10 ㎒의 반복 주파수로 변환된다. 제1 솎아냄 수단(18)은, 예컨대 음향 광학 변조기(AOM)에 의한 셔터링에 의해 구성된다.
제1 솎아냄 수단(18)으로부터 출사된 펄스 레이저 빔(LB3)은 증폭기(6)에 입사되고, 증폭기(6)에 의해 증폭되며, 도 3의 (C)에 도시된 바와 같은, 증폭된 펄스 레이저 빔(LB3')이 증폭기(6)로부터 출사되어 제2 솎아냄 수단(20)에 입사된다. 이 제2 솎아냄 수단(20)도, 예컨대 음향 광학 변조기(AOM)의 셔터링에 의해 구성된다.
제2 솎아냄 수단(20)에서는, 미리 정해진 간격으로 연속해서 또한 간헐적으로 펄스 레이저 빔(LB3')을 솎아 내어, 도 3의 (D)에 도시된 바와 같은, 버스트 펄스(22)를 갖는 버스트 펄스 레이저 빔(LB4)이 제2 솎아냄 수단(20)으로부터 출사된다.
도 3의 (D)에 도시된 서로 인접하는 버스트 펄스(22) 사이의 간격(t)은 예컨대 50 ㎲∼100 ㎲이다. 제2 솎아냄 수단(20)에 의해 생성된 버스트 펄스 레이저 빔(LB4)은 집광기(8)의 미러(10)에 의해 반사되고, 집광 렌즈(12)를 통해 척 테이블(14)에 유지된 피가공물(11)에 조사된다.
전술한 도 1에 도시된 제1 실시형태의 레이저 빔 조사 유닛(3)과 마찬가지로, 본 실시형태의 레이저 빔 조사 유닛(7)에서도, 판형의 피가공물(11)은 두께가 비교적 두꺼운 피가공물이고, 본 실시형태에서도 두께가 3 ㎜인 유리판을 채용하였다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 레이저 가공 방법을 실시하는 데 적합한 레이저 가공 장치의 주요부 사시도가 도시되어 있다. 부호 3 또는 7은 레이저 빔 조사 유닛이고, 하우징(26) 중에 도 1에 도시된 레이저 빔 발생 유닛(5) 또는 도 2에 도시된 레이저 빔 발생 유닛(16)이 수용되어 있다.
레이저 빔 발생 유닛(5 또는 16)으로부터 출사된 펄스 레이저 빔은, 집광기(8)에 의해 피가공물(11)의 내부에 집광되어 이후에 상세히 설명하는 실드 터널(15)을 형성한다.
부호 28은 집광기(8)로 펄스 레이저 빔을 집광하기 위한 얼라인먼트를 실시하는 현미경 및 카메라를 갖는 촬상 유닛이고, 집광기(8)와 X축 방향으로 정렬되도록 레이저 빔 조사 유닛[3(7)]의 하우징(26)에 부착되어 있다.
피가공물(11)의 내부에 실드 터널(15)을 형성할 때에는, 피가공물(11)을 레이저 가공 장치의 척 테이블(14)로 흡인 유지하고, 집광기(8)로부터 펄스 레이저 빔 또는 버스트 펄스 레이저 빔을 조사하여 피가공물(11)의 내부에 실드 터널(15)을 형성한다. 척 테이블(14)은 회전 가능하고, X축 방향 및 Y축 방향으로 이동 가능하다.
다음으로, 도 5 내지 도 9를 참조하여, 본 발명 실시형태의 레이저 가공 방법에 대해 상세히 설명한다. 먼저, 도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명 제1 실시형태의 레이저 가공 방법에 대해 설명한다.
제1 실시형태의 레이저 가공 방법에서는, 도 5의 (A)에 도시된 바와 같이, 집광기(8)로 집광하는 펄스 레이저 빔(LB2') 또는 버스트 펄스 레이저 빔(LB4)의 집광 영역을 피가공물(11)의 하면(11b) 부근에 설정한다.
여기서, 펄스 레이저 빔(LB2') 또는 버스트 펄스 레이저 빔(LB4)의 집광 영역이라고 하는 용어를 사용하고 있는 것은, 집광 렌즈(12)가 구면 수차를 갖기 때문에, 집광 렌즈(12)를 통과하는 펄스 레이저 빔(LB2') 또는 버스트 펄스 레이저 빔(LB4)의 집광되는 위치가 집광 렌즈(12)의 광축 방향으로 상이하기 때문이며, 집광 영역은 피가공물(11)의 두께 방향으로 연장된다.
도 5의 (A)에 도시된 바와 같이, 집광기(8)로부터 조사하는 펄스 레이저 빔(LB2') 또는 버스트 펄스 레이저 빔(LB4)의 집광 영역을 피가공물(11)의 하면(11b) 부근에 맞춰 펄스 레이저 빔(LB2') 또는 버스트 펄스 레이저 빔(LB4)을 조사하면서, 척 테이블(14)을 화살표(X1) 방향으로 가공 이송하면, 도 5의 (B)에 도시된 바와 같이, 피가공물(11)의 하면(11b)으로부터 상면(11a)을 향해 신장하는 복수의 제1 실드 터널(15a)이 형성된다. 각 제1 실드 터널(15a)은 일본 특허 제6151557호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 세공과 이 세공을 둘러싸는 비정질로 구성된다.
제1 실시형태의 레이저 가공 방법을, 도 6을 참조하여 더 상세히 설명한다. 피가공물(11)의 두께가 얇은 경우, 예컨대 400 ㎛ 이하의 피가공물에서는, 1회의 레이저 빔 주사에 의해, 피가공물(11)의 하면(11b)으로부터 상면(11a)까지 신장하는 실드 터널(15)을 형성 가능하다.
그러나, 피가공물(11)의 두께가 두꺼운 경우에는, 1회의 레이저 빔 주사로 형성 가능한 제1 실드 터널(15a)은 피가공물(11)의 하면(11b)으로부터 피가공물(11)의 두께 방향의 도중까지밖에 신장하지 않는다.
그래서, 제1 실시형태의 레이저 가공 방법에서는, 펄스 레이저 빔(LB2') 또는 버스트 펄스 레이저 빔(LB4)의 집광 영역을 피가공물(11)의 두께 방향으로 변경하면서, 실드 터널 형성 단계를 복수 회 반복한다. 제1 실시형태의 레이저 가공 방법을, 도 6을 참조하여 더 상세히 설명한다.
도 6의 (A)는 제1 실드 터널 형성 단계를 도시한 모식적 단면도이다. 제1 실드 터널 형성 단계에서는, 피가공물(11)에 대해 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 빔(LB2') 또는 버스트 펄스 레이저 빔(LB4)의 집광 영역을 피가공물(11)의 하면(11b)측에 위치시켜 펄스 레이저 빔(LB2') 또는 버스트 펄스 레이저 빔(LB4)을 조사하여, 각각 세공과 이 세공을 둘러싸는 비정질로 이루어지는 제1 실드 터널(15a)을 분할 예정 라인을 따라 복수 형성한다.
제1 실드 터널 형성 단계를 실시한 후, 집광기(8)로부터 조사하는 펄스 레이저 빔(LB2') 또는 버스트 펄스 레이저 빔(LB4)의 집광 영역을 피가공물(11)의 두께 방향으로 변경하여 제1 실드 터널(15a) 형성 시보다 집광 영역을 피가공물(11)의 상방에 위치시킨다(집광 영역 위치 변경 단계).
집광 영역 위치 변경 단계를 실시한 후, 도 6의 (B)에 도시된 바와 같이, 피가공물에 대해 투과성을 갖는 펄스 레이저 빔(LB2') 또는 버스트 펄스 레이저 빔(LB4)을 피가공물(11)에 조사하여, 피가공물(11)의 내부에 레이저 빔의 입사 방향을 따라 즉 피가공물(11)의 두께 방향으로 제1 실드 터널(15a)과 나란히 늘어서도록 복수의 제2 실드 터널(15b)을 형성한다(제2 실드 터널 형성 단계). 여기서, 제1 실드 터널(15a)과 제2 실드 터널(15b)은 가공 이송 방향(X1)을 따라 정렬시킬 필요는 반드시 없다.
제1 실드 터널 형성 단계 및 제2 실드 터널 형성 단계에서 피가공물(11)의 두께 방향으로 적층하여 형성한 복수의 실드 터널의 길이를 모두 더한 길이가 피가공물(11)의 두께 미만인 경우, 즉, 제2 실드 터널(15b)의 상단이 피가공물(11)의 상면(11a)에 닿지 않는 경우에는, 집광 영역 위치 변경 단계 및 제2 실드 터널 형성 단계를 반복한다.
즉, 제1 실드 터널 형성 단계 및 제2 실드 터널 형성 단계에서 피가공물(11)의 두께 방향으로 복수 형성된 실드 터널의 길이를 모두 더한 길이가 피가공물(11)의 두께와 대략 동등해질 때까지 집광 영역 위치 변경 단계와 제2 실드 터널 형성 단계를 반복한다.
본 실시형태에서는, 도 6의 (C)에 도시된 바와 같이, 집광 영역을 피가공물(11) 내에서 상방으로 변경한 후, 제2 실드 터널 형성 단계를 재차 실시하여, 제3 실드 터널(15c)을 형성한다.
제1 및 제2 실드 터널 형성 단계의 레이저 가공 조건은, 예컨대 다음과 같이 설정되어 있다.
피가공물 : 두께 3 ㎜의 유리판
레이저 발진기 : LD 여기 Q 스위치 Nd:YAG 펄스 레이저
파장 : 1030 ㎚
반복 주파수 : 10 ㎑
펄스 에너지 : 60 μJ
펄스 폭 : 600 fs
가공 이송 속도 : 100 ㎜/s
한편, 반복 주파수 10 ㎑는, 조사하는 펄스 레이저 빔이 버스트 펄스 레이저 빔(LB4)인 경우에는, 인접하는 버스트 펄스(22) 사이의 주파수가 10 ㎑이고, 각 버스트 펄스(22)의 반복 주파수는 도 2에 도시된 제1 솎아냄 수단(18) 통과 후의 주파수이며, 수 ㎒∼수10 ㎒의 주파수이다.
다음으로, 도 7 및 도 8을 참조하여, 본 발명 제2 실시형태의 레이저 가공 방법에 대해 설명한다. 이 제2 실시형태의 레이저 가공 방법에서는, 도 7의 (A)에 도시된 바와 같이, 집광기(8)로부터 조사되는 피가공물(11)에 대해 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 빔(LB2') 또는 버스트 펄스 레이저 빔(LB4)의 집광 영역을 피가공물(11)의 상면(11a) 부근에 위치시키고, 펄스 레이저 빔(LB2') 또는 버스트 펄스 레이저 빔(LB4)을 피가공물(11)에 조사하면서, 척 테이블(14)을 화살표(X1) 방향으로 가공 이송함으로써, 도 7의 (B)에 도시된 바와 같이, 피가공물(11)의 상면(11a)으로부터 하면(11b) 방향으로 신장하는 제1 실드 터널(15a)을 분할 예정 라인을 따라 복수 형성한다.
이 제2 레이저 가공 단계의 상세한 것은 도 8의 (A) 내지 도 8의 (C)에 도시되어 있으나, 기본적으로는 도 6에 도시된 제1 레이저 가공 단계를 피가공물(11)의 상면(11a)으로부터 실시하는 것이며, 집광 영역 위치 변경 단계 및 제2 실드 터널 형성 단계를 복수 회 반복하는 점은 제1 레이저 가공 방법과 대략 동일하기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.
계속해서, 도 9를 참조하여, 실드 터널의 레이저 빔 입사 방향에 있어서의, 즉 피가공물(11)의 두께 방향에 있어서의 겹침에 대해 고찰한다. 도 9의 (A)에서 X는 가공 이송 방향을 나타내고, T는 피가공물(11)의 두께 방향을 나타내고 있다.
도 9의 (B)는 도 9의 (A)에서 P로 나타내는 부분의 확대 단면도이고, 제1 실드 터널(15a)과 제2 실드 터널(15b) 사이는 20 ㎛ 벌어져 있다. 이것을 겹침 -20 ㎛라고 표현한다. 도 9의 (C)는 도 9의 (B)와 마찬가지로, 도 9의 (A)의 P로 나타내는 부분의 확대 단면도이고, 제1 실드 터널(15a)과 제2 실드 터널(15b)은 20 ㎛의 겹침을 갖고 있다.
이와 같이 제1 실드 터널(15a)과 제2 실드 터널(15b)의 겹침 상태를 여러 가지로 변경하면서 피가공물(11)에 외력을 가하여 피가공물(11)을 분할 예정 라인을 따라 할단(割斷)하는 실험을 한 바, 피가공물(11)의 두께 방향으로 복수 형성되는 실드 터널의 레이저 빔 입사 방향, 즉 피가공물(11)의 두께 방향에 있어서의 겹침이 ±20 ㎛의 범위 내인 경우에, 양호한 할단성을 얻을 수 있었다.
피가공물(11)의 각 분할 예정 라인을 따라 상면(11a)으로부터 하면(11b)에 걸쳐 실드 터널을 형성한 후, 피가공물(11)을 분할 예정 라인을 따라 분할하는 분할 단계를 실시하는데, 분할 단계에는 종래 공지의 에칭, 피가공물(11)을 익스팬드 테이프에 접착한 후, 익스팬드 테이프를 확장하여 피가공물(11)을 분할하는 익스팬드, 쐐기에 의한 브레이킹, 롤러를 전동(轉動)함으로써 분할하는 롤러 브레이킹 등의 각종 방법을 채용 가능하다.
한편, 실드 터널의 형성에는, 펄스 레이저 빔의 집광 영역을 피가공물의 두께 방향으로 연장되도록 형성하는 것이 바람직하지만, 조사하는 레이저 빔은, 도 1에 도시된 펄스 레이저 빔(LB2') 또는 도 2에 도시된 버스트 펄스 레이저 빔(LB4)의 어느 경우에도, 피가공물의 내부에 실드 터널을 형성 가능하다.
그러나, 피가공물의 할단성을 고려하면, 레이저 빔으로서 버스트 펄스 레이저 빔을 피가공물에 조사하면, 할단성이 우수한 것이 실험에 의해 판명되었다.
전술한 실시형태에서는 피가공물(11)로서 유리판을 채용한 예에 대해 설명하였으나, 피가공물은 유리판에 한정되는 것은 아니며, 조사하는 펄스 레이저 빔의 파장에 대해 투과성을 갖는 미리 정해진 것 이상의 두께가 있는 피가공물을 채용 가능하다.
2: 레이저 발진기 3, 7: 레이저 빔 조사 유닛
4: 솎아냄 수단 5, 16: 레이저 빔 발생 유닛
6: 증폭기 8: 집광기
11: 피가공물 12: 집광 렌즈
14: 척 테이블 15a: 제1 실드 터널
15b: 제2 실드 터널 15c: 제3 실드 터널
18: 제1 솎아냄 수단 20: 제2 솎아냄 수단
22: 버스트 펄스

Claims (3)

  1. 판형의 피가공물을 분할 예정 라인을 따라 분할하는 피가공물의 레이저 가공 방법으로서,
    피가공물에 대해 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 빔을 그 집광 영역을 피가공물의 내부에 위치시켜 상기 분할 예정 라인을 따라 조사함으로써, 세공(細孔)과 상기 세공을 둘러싸는 비정질로 이루어지는 복수의 실드 터널을 상기 분할 예정 라인을 따라 형성하는 제1 실드 터널 형성 단계와,
    상기 제1 실드 터널 형성 단계를 실시한 후, 상기 피가공물에 조사하는 펄스 레이저 빔의 집광 영역의 위치를 상기 피가공물의 두께 방향으로 변경하는 집광 영역 위치 변경 단계와,
    상기 집광 영역 위치 변경 단계를 실시한 후, 피가공물에 대해 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 빔을 그 집광 영역을 피가공물의 내부에 위치시켜 상기 분할 예정 라인을 따라 조사하여, 상기 펄스 레이저 빔의 입사 방향을 따라 상기 제1 실드 터널과 나란히 늘어서도록 제2 실드 터널을 형성하는 제2 실드 터널 형성 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 실드 터널의 길이와 상기 제2 실드 터널의 길이를 모두 더한 길이가, 피가공물의 두께와 대략 동등해질 때까지 상기 집광 영역 위치 변경 단계 및 상기 제2 실드 터널 형성 단계를 반복하는 것을 특징으로 하는 피가공물의 레이저 가공 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 실드 터널 형성 단계에서 형성되는 상기 제1 실드 터널의 일단이, 상기 피가공물의 표면 혹은 이면 중 어느 한쪽에 표출되어 있는 것을 특징으로 하는 피가공물의 레이저 가공 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 피가공물의 두께 방향으로 나란히 형성되는 상기 제1 실드 터널과 상기 제2 실드 터널의 펄스 레이저 빔의 입사 방향에 있어서의 겹침은, ±20 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 피가공물의 레이저 가공 방법.
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